KR20230133420A - 대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치 - Google Patents

대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230133420A
KR20230133420A KR1020220030377A KR20220030377A KR20230133420A KR 20230133420 A KR20230133420 A KR 20230133420A KR 1020220030377 A KR1020220030377 A KR 1020220030377A KR 20220030377 A KR20220030377 A KR 20220030377A KR 20230133420 A KR20230133420 A KR 20230133420A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
injection unit
purge gas
rotary table
gas injection
Prior art date
Application number
KR1020220030377A
Other languages
English (en)
Inventor
이백주
Original Assignee
주식회사 한화
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 한화 filed Critical 주식회사 한화
Priority to KR1020220030377A priority Critical patent/KR20230133420A/ko
Publication of KR20230133420A publication Critical patent/KR20230133420A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45519—Inert gas curtains
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

기판 처리 장치는, 기판 처리 공정이 수행되는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내에서 제1 회전축을 기준으로 회전 가능한 회전 테이블과, 상기 회전 테이블 상에 배치되어 기판을 안착시키고, 상기 회전 테이블에 대해 상기 제1 회전축과 평행한 제2 회전축을 기준으로 상기 기판을 회전시키는 복수의 기판 지지대와, 상기 복수의 기판 지지대에 대응되는 위치에 설치되고 공정 가스 공급원으로부터 공급된 공정 가스를 상기 기판 상에 분사하는 복수의 샤워 헤드 유닛과, 상기 공정 가스가 상기 기판을 처리하고 남은 잔여 가스를 펌핑하여 외부로 배출하는 펌핑 포트와, 서로 다른 기판 지지대에 안착된 기판을 처리하는 공정 가스 간의 혼합을 차단하기 위한 커튼 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사 유닛으로 이루어진다.

Description

대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치{Gas injection apparatus having a single chamber of large area}
본 발명은 기판에 박막을 증착하거나, 식각, 세정하는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 생산성 및 공정 성능 개선을 위해 복수의 기판을 동시에 처리할 수 있는 대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판에 반응가스를 공급하여 박막을 증착시키는 박막 증착 방법은 원자층박막증착(ALD; Atomic Layer Deposition)과 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 등이 알려져 있다. 상기 원자층박막증착법은 기판에 반응가스의 공급과 퍼지를 교대로 시행하여 기판에 흡착 및 증착시키는 방법이고, 상기 화학기상증착법은 반응가스를 동시에 분사하여 기판에 증착시키는 방법이다.
이 박막 증착 방법을 실행하는 장치는 예컨대 내부에 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼라고 함)를 탑재하기 위한 히터 부재를 갖는 공정 챔버와, 해당 히터 부재와 대향하여 마련된 웨이퍼 표면을 향해서 공정 가스의 공급을 실행하는 기판 처리 장치를 구비하고 있다. 이 기판 처리 장치에는 복수 종의 공정 가스가 서로 섞이지 않도록, 또한 가로 방향으로 확산되어 웨이퍼 표면에 균일하게 공급되도록 가스 유로가 형성될 수 있다.
그런데, 원자층박막증착 시에는 웨이퍼의 처리 속도 및 공정 성능 개선이 요구된다. 특히, 대면적 단일 챔버 내에서 복수의 웨이퍼를 동시에 처리할 수 있는 ALD 설비의 개발이 필요하다. 일반적으로, 대면적 ALD 설비에는 복수의 웨이퍼가 투입되지만 히터가 각각 독립적으로 구성되어 있어서 4장의 기판 내지 웨이퍼 간의 균일성이 보장되기 어렵고 특성 차이가 발생한다. 또한, 플라즈마 공정 시 플라즈마 비대칭에 따른 증착 특성 차이를 나타내기도 한다.
일본특허공보 6906439호 (2021.7.1. 등록)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치에서 기판 처리 공정의 진행 중에 웨이퍼를 회전시켜 가스 유로 및 플라즈마 비대칭에 따른 증착 균일도를 개선하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치에서 복수의 섹션 별로 기판에 공정 가스가 적용되기 하고 다른 섹션을 넘어서 공정 가스가 혼입되는 것을 차단하여 생산성 및 공정 성능을 제고하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판 처리 공정이 수행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에서 제1 회전축을 기준으로 회전 가능한 회전 테이블; 상기 회전 테이블 상에 배치되어 기판을 안착시키고, 상기 회전 테이블에 대해 상기 제1 회전축과 평행한 제2 회전축을 기준으로 상기 기판을 회전시키는 복수의 기판 지지대; 상기 복수의 기판 지지대에 대응되는 위치에 설치되고 공정 가스 공급원으로부터 공급된 공정 가스를 상기 기판 상에 분사하는 복수의 샤워 헤드 유닛; 상기 공정 가스가 상기 기판을 처리하고 남은 잔여 가스를 펌핑하여 외부로 배출하는 펌핑 포트; 및 서로 다른 기판 지지대에 안착된 기판을 처리하는 공정 가스 간의 혼합을 차단하기 위한 커튼 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사 유닛을 포함한다.
상기 복수의 샤워 헤드 유닛 및 상기 퍼지 가스 분사 유닛은 상기 공정 챔버의 상부에 설치되고, 상기 펌핑 포트는 상기 공정 챔버 중에서 상기 회전 테이블의 반경 방향 단부 근처의 측벽에 설치된다.
상기 퍼지 가스 분사 유닛은, 상기 회전 테이블의 중앙을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 연장된 형상을 갖는다.
상기 퍼지 가스 분사 유닛은, 상기 회전 테이블 상의 좌측 섹션과 우측 섹션 사이에서 공정 가스의 혼합을 차단한다.
상기 좌측 섹션에 및 상기 우측 섹션에는 각각 2개의 기판 지지대가 상기 퍼지 가스 분사 유닛을 기준으로 선대칭으로 배치되고, 상기 펌핑 포트는 상기 좌측 섹션 및 상기 우측 섹션에 각각 1개씩 설치된다.
상기 복수의 기판 지지대는 각각 기판의 온도를 제어할 수 있는 램프 히터를 포함한다.
상기 퍼지 가스 분사 유닛은, 회전 테이블의 중앙에 위치하고 제1 길이를 갖는 중앙 분사 유닛과, 상기 중앙 분사 유닛에 인접하여 길이 방향으로 배치되며 제2 길이를 갖는 2개의 사이드 분사 유닛을 포함하고, 상기 제2 길이는 상기 제1 길이보다 길다.
상기 제1 길이와 직교하는 방향을 기준으로, 상기 중앙 분사 유닛 및 상기 사이드 분사 유닛의 폭은, 선대칭으로 배치된 2개의 기판 간의 이격 거리의 20% 내지 60%의 범위에 속한다.
상기 중앙 분사 유닛이 길이 방향으로 기판과 오버랩되는 거리는, 상기 기판의 직경의 20% 내지 50%의 범위에 속한다.
상기 퍼지 가스 분사 유닛은, 상기 회전 테이블의 중앙의 위치에 원형으로 형성된다.
상기 펌핑 포트는 상기 기판 지지대에 대응하여, 각각의 기판 지지대에 근접한 회전 테이블의 단부 근처에 각각 1개씩 설치된다.
상기 퍼지 가스 분사 유닛의 직경은, 서로 대각선 위치의 2개의 기판 간의 이격 거리의 20% 내지 60%의 범위에 속한다.
본 발명에 따른 박막 증착 공정에 사용되는 기판 처리 장치에 의하면, 공정 진행 중 웨이퍼가 회전하기 때문에 공정 가스의 유로나 플라즈마의 비대칭성에 따른 증착 균일도를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 증착 공정에 사용되는 기판 처리 장치에 의하면, 복수의 웨이퍼에 대한 동시 온도 제어가 가능하기 때문에 기판 간의 증착 품질 차이를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 공정 챔버의 탑 리드를 제거하고 상방에서 바라본 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 탑 리드에 형성된 샤워 헤드 유닛 및 퍼지 가스 분사 유닛을 하방에서 바라본 저면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 종단면도이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치에서 퍼지 가스 분사 유닛의 규격을 표시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 공정 챔버의 탑 리드를 제거하고 상법에서 바라본 평면도이다.
도 6은 도 5의 기판 처리 장치의 탑 리드에 형성된 샤워 헤드 유닛 및 퍼지 가스 분사 유닛을 하방에서 바라본 저면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100a)에서 공정 챔버의 탑 리드를 제거하고 상방에서 바라본 평면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치(100a)의 탑 리드(111)에 형성된 샤워 헤드 유닛(30-1, 30-2, 30-3, 30-4) 및 퍼지 가스 분사 유닛(10a, 10b, 10c)을 하방에서 바라본 저면도이며, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치(100a)의 종단면도이다.
본 발명의 실시예들에서는 단일의 공정 챔버(110) 내에서 동시에 처리될 수 있는 복수의 기판(웨이퍼)은 4장인 것을 예시하여 설명할 것이지만 이에 한하지 않고 상기 복수의 기판의 장수는 보다 증가되거나 감소될 수도 있음은 물론이다.
회전 테이블(50)은 구동 장치(M1)의 구동에 따라 제1 회전축(51)을 기준으로 해당 기판(W)의 처리 스테이지에 따라 4가지 스텝으로(예: 90도씩) 회전할 수 있다. 상기 처리 스테이지란 기판(W)의 위치에 대응되는 샤워 헤드에서 분사되는 가스의 종류에 따라 달라지는 처리 공정을 의미한다.
또한, 4개의 기판(W1, W2, W3, W4)이 각각이 처리 스테이지에 위치하면, 각각의 기판(W1, W2, W3, W4)에 대한 기판 처리 공정이 수행된다. 이 때에는 회전 테이블(50)은 고정되는 반면에, 균일한 증착을 위해 각각의 기판(W1, W2, W3, W4)을 지지하는 기판 지지대(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)는 구동 장치(M2)의 구동에 따라 제2 회전축(21)을 중심으로 회전한다. 상기 제1 회전축(51) 및 제2 회전축(21)은 모두 공정 챔버(110)의 종방향을 향하여 정렬되어 있다.
여기서, 각각의 기판(W1, W2, W3, W4)을 회전시키는 기판 지지대의 회전 속도(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)는 해당 처리 스테이지에 따라 상이하도록 제어될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 공정 챔버(110) 내에서는 기판 처리 장치(100a)는 복수의 기판을 동시에 처리할 수 있는 기판 처리 공정이 수행된다.
복수의 기판 지지대(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)는 상기 회전 테이블(50) 상에 배치되어 기판(W1, W2, W3, W4)을 안착시키고, 상기 회전 테이블(50)에 대해 제2 회전축(21)을 기준으로 상기 기판을 회전시킬 수 있다. 상기 복수의 기판(W1, W2, W3, W4)은, 회전 테이블(50)의 회전에 의해 해당 기판 지지부(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)가 출입 게이트(119)와 정렬될 때, 외부의 로봇 장치(미도시 됨)에 의해 출입 게이트(119)를 통해 로딩되거나, 상기 로봇 장치에 의해 상기 출입 게이트(119)로부터 언로딩될 수 있다.
또한, 상기 복수의 기판 지지대(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)는 각각 기판(W1, W2, W3, W4)의 온도를 제어할 수 있는 램프 히터(미도시 됨)를 구비할 수 있다. 따라서, 각각의 기판(W1, W2, W3, W4)은 처리 스테이지에 따라 요구되는 개별적인 온도로 동시에 가열될 수 있다.
상기 공정 챔버(110)는 크게 좌측 섹션(S1)에 및 우측 섹션(S2)을 포함한 2개의 섹션으로 나뉘어질 수 있고, 각각의 섹션에는 2개의 기판 지지대(20-1 및 20-2, 20-3 및 20-4) 및 기판(W1 및 W2, W3 및 W4)이 상기 퍼지 가스 분사 유닛(10)을 기준으로 선대칭으로 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 샤워 헤드 유닛(30-1, 30-2, 30-3, 30-4)은 공정 챔버(110)의 탑 리드(111)에 설치되어, 공정 가스 공급원(미도시 됨)으로부터 공급된 공정 가스(G1)를 상기 기판(W1, W2, W3, W4) 상에 분사한다. 상기 공정 가스(G1)는 박막 형성을 위해 필요한 소스 가스, 반응 가스 또는 퍼지 가스일 수 있다. 이러한 가스들은 RF 장치에 의해 플라즈마 상태로 여기되어 제공될 수도 있다.
예를 들어, 복수의 샤워 헤드 유닛(30-1, 30-2, 30-3, 30-4)은 기판(W1, W2, W3, W4)에 대응하는 위치의 상방에 배치되어 각각의 대응되는 기판(W1, W2, W3, W4)을 증착하도록 구성될 수 있다. 그러나, 이에 한하지 않고 도 1에 도시된 2개의 섹션(S1, S2)별로 동일한 처리 스테이지가 적용될 수 있는 경우에는, 2개의 기판당 하나의 샤워 헤드 유닛이 배치될 수도 있을 것이다.
또한, 복수의 샤워 헤드 유닛(30-1, 30-2, 30-3, 30-4)과 함께, 커튼 퍼지 가스(G3)를 분사하는 퍼지 가스 분사 유닛(10a, 10b, 10c)도 상기 탑 리드(111)에 설치될 수 있다. 복수의 샤워 헤드 유닛(30-1, 30-2, 30-3, 30-4)과, 퍼지 가스 분사 유닛(10a, 10b, 10c)은 서로 상이한 크기의 분사공을 가질 수 있다. 예를 들어, 커튼 효과를 높이기 위해 퍼지 가스 분사 유닛의 분사공을 보다 미세한 크기로 구성할 수 있다.
펌핑 포트(115)는 상기 공정 가스(G1)가 상기 기판(W1, W2, W3, W4)을 처리하고 남은 잔여 가스(G2)를 펌핑하여 외부로 배출한다. 상기 펌핑 포트(115)는 상기 회전 테이블(50)의 반경 방향 단부 근처에서 상기 공정 챔버(110)의 측벽(112)에 횡방향으로 설치되어 있다. 상기 펌핑 포트(115)는 상기 좌측 섹션(S1) 및 상기 우측 섹션(S2)에 각각 1개씩 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 퍼지 가스 분사 유닛(10)은, 서로 다른 기판 지지대(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)에 안착된 기판(W1, W2, W3, W4)을 처리하는 공정 가스(G1a, G1b) 간의 혼합을 차단하기 위한 커튼 퍼지 가스(G3)를 분사한다. 상기 커튼 퍼지 가스(G3)는 공정 가스(G1)와 반응하지 않는 비활성 기체인 것이 바람직하다.
이러한 커튼 퍼지 가스(G3)의 작용에 따라 좌측 섹션(S1) 내에서 공정 가스(G1a)로부터 잔여 가스(G2a)로 이어지는 유로와, 우측 섹션(S2) 내에서 공정 가스(G1b)로부터 잔여 가스(G2b)로 이어지는 유로 간에 간섭이 차단된다. 이러한 섹션별(S1, S2) 가스 유로의 확실한 분리는 상기 커튼 퍼지 가스(G3) 이외에도, 섹션별(S1, S2)로 공정 챔버(110)의 측벽(112)의 반대쪽에 위치하는 펌핑 포트(115)에 의해서도 강화될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 퍼지 가스 분사 유닛(10)은, 상기 회전 테이블(50)의 중앙을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 연장된 형상을 갖는다. 따라서, 회전 테이블(50) 상의 좌측 섹션(S1)과 우측 섹션(S2) 사이에서 공정 가스(G1)의 혼합이 효율적으로 차단될 수 있다.
구체적으로, 상기 퍼지 가스 분사 유닛(10)은, 회전 테이블(50)의 중앙에 위치한 중앙 분사 유닛(10b)과, 상기 중앙 분사 유닛(10b)에 인접하여 길이 방향으로 배치되는 2개의 사이드 분사 유닛(10a, 10c)을 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이 퍼지 가스 분사 유닛(10)을 복수의 서브 유닛을 구성하면, 각각의 위치에서의 커튼 퍼지 가스의 분사 압력을 조절함으로써 적응적인 커튼 효과를 제공할 수 있다. 예를 들어, 2개의 선대칭 위치의 기판(W1 및 W3, W2 및 W4) 간의 유로 분리는 사이드 분사 유닛(10a, 10c)이 담당하고, 서로 대각선 위치의 기판(W1 및 W4, W2 및 W3) 간의 유로 분리는 중앙 분사 유닛(10b)이 담당할 수 있다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치에서 퍼지 가스 분사 유닛의 규격을 표시한 평면도이다.
도시된 바와 같이, 중앙 분사 유닛(10b)은 제1 길이(y1)를 가지고, 2개의 사이드 분사 유닛(10a, 10c)는 동일하게 제2 길이(y2)를 갖는데, 상기 제2 길이(y2)는 상기 제1 길이(y1)보다 긴 것이 바람직하다. 다만, 모든 분사 유닛(10a, 10b, 10c)의 폭(d1)은 동일하다.
상기 제1 길이(y1)와 직교하는 방향(횡방향)을 기준으로, 상기 중앙 분사 유닛(10b) 및 사이드 분사 유닛(10a, 10c)의 폭(d1)은, 선대칭으로 배치된 2개의 기판(W1 및 W3, 또는 W2 및 W4) 간의 이격 거리(d2)의 20% 내지 60%의 범위에 속하는 것이 바람직하다. 상기 폭(d1)이 그 하한인 20%를 하회하면 2개의 섹션 간의 가스 유로 분리 성능이 충분하지 못하게 된다. 반면에, 상기 폭(d1)이 그 상한인 60%를 상회하면 하방으로 갈수록 분산되는 커튼 퍼지 가스가 기판 근처까지 도달하게 되어 증착 품질이 저하될 것이다.
한편, 상기 중앙 분사 유닛(10b)이 길이 방향으로 기판(W1, W2, W3, W4)과 오버랩되는 거리(dx)는, 상기 기판(W1, W2, W3, W4)의 직경의 20% 내지 50%의 범위에 속하는 것이 바람직하다. 중앙 분사 유닛(10b)은 서로 대각선으로 위치하는 기판들(W1 및 W4, 또는 W2 및 W3) 간의 가스 유로 분리 기능을 제공한다. 따라서, 그 길이(y1)가 과도하게 커서 다른 사이드 분사 유닛(10a, 10c)의 기능을 방해해서도 안 될 것이고, 그 길이(y1)가 너무 작아서 대각선 방향의 기판간 유로 분리 효과가 저하되어서도 안 될 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 공정 챔버의 탑 리드를 제거하고 상법에서 바라본 평면도이고, 도 6은 도 5의 기판 처리 장치의 탑 리드에 형성된 샤워 헤드 유닛 및 퍼지 가스 분사 유닛을 하방에서 바라본 저면도이다.
제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100a)와 비교할 때, 상기 기판 처리 장치(100b)는 퍼지 가스 분사 유닛(10d)이 원형으로 형성되어 있다는 점에서 차이가 있다. 물론, 전술한 직선형 퍼지 가스 유닛(10a, 10b, 10c)에 비해 원형의 퍼지 가스 유닛(10d)의 커튼 효과(기판 별 유로 분리 효과)는 낮아질 수 있다.
다만, 상기 기판 처리 장치(100b)에서는 각각의 기판별(W1, W2, W3, W4)로 펌핑 포트(115-1, 115-2, 115-3, 115-4)가 형성되어 있다. 구체적으로, 각각의 펌핑 포트(115-1, 115-2, 115-3, 115-4)는 기판 지지대(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)에 대응하여, 각각의 기판 지지대(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)에 근접한 회전 테이블(50)의 단부 근처에 각각 1개씩 설치된다. 따라서, 이러한 개별 펌핑 포트(115-1, 115-2, 115-3, 115-4)는 공정 가스(G1)가 개별 기판의 상방으로부터 상기 펌핑 포트를 향하는 방향(G2)으로만 유동되도록 한정하는 데에 도움을 준다.
또한, 탑 리드에 위치하는 원형의 퍼지 가스 유닛(10d)에서 분사되는 커튼 퍼지 가스의 직경(e1)은 회전 테이블(50) 근처까지 하강하면서 확장되므로, 적어도 대각선 방향에 위치한 기판들 간에는 커튼 효과가 분명히 제공될 수 있다. 이를 위해, 상기 퍼지 가스 분사 유닛(10d)의 직경(e1)은, 서로 대각선 위치의 2개의 기판(W1 및 W4 또는 W2 및 W3) 간의 이격 거리(e2)의 20% 내지 60%의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
G1, G1a, G1b: 공정 가스
G2, G2a, G2b: 잔여 가스
G3: 커튼 퍼지 가스
S1, S2: 섹션들
W1, W2, W3, W4: 기판
10a, 10b, 10c, 10d: 퍼지 가스 분사 유닛
20-1, 20-2, 20-3, 20-4: 기판 지지대
21: 제2 회전축
30-1, 30-2, 30-3, 30-4: 샤워 헤드 유닛
50: 회전 테이블
51: 제1 회전축
100a, 100b: 기판 처리 장치
110: 공정 챔버
111: 탑 리드
112: 측벽
115, 115-1, 115-2, 115-3, 115-4: 펌핑 포트

Claims (12)

  1. 기판 처리 공정이 수행되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에서 제1 회전축을 기준으로 회전 가능한 회전 테이블;
    상기 회전 테이블 상에 배치되어 기판을 안착시키고, 상기 회전 테이블에 대해 상기 제1 회전축과 평행한 제2 회전축을 기준으로 상기 기판을 회전시키는 복수의 기판 지지대;
    상기 복수의 기판 지지대에 대응되는 위치에 설치되고 공정 가스 공급원으로부터 공급된 공정 가스를 상기 기판 상에 분사하는 복수의 샤워 헤드 유닛;
    상기 공정 가스가 상기 기판을 처리하고 남은 잔여 가스를 펌핑하여 외부로 배출하는 펌핑 포트; 및
    서로 다른 기판 지지대에 안착된 기판을 처리하는 공정 가스 간의 혼합을 차단하기 위한 커튼 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사 유닛을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 샤워 헤드 유닛 및 상기 퍼지 가스 분사 유닛은 상기 공정 챔버의 상부에 설치되고, 상기 펌핑 포트는 상기 공정 챔버 중에서 상기 회전 테이블의 반경 방향 단부 근처의 측벽에 설치되는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 퍼지 가스 분사 유닛은,
    상기 회전 테이블의 중앙을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 연장된 형상을 갖는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 퍼지 가스 분사 유닛은,
    상기 회전 테이블 상의 좌측 섹션과 우측 섹션 사이에서 공정 가스의 혼합을 차단하는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 좌측 섹션에 및 상기 우측 섹션에는 각각 2개의 기판 지지대가 상기 퍼지 가스 분사 유닛을 기준으로 선대칭으로 배치되고,
    상기 펌핑 포트는 상기 좌측 섹션 및 상기 우측 섹션에 각각 1개씩 설치되는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지대는 각각 기판의 온도를 제어할 수 있는 램프 히터를 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 퍼지 가스 분사 유닛은,
    회전 테이블의 중앙에 위치하고 제1 길이를 갖는 중앙 분사 유닛과, 상기 중앙 분사 유닛에 인접하여 길이 방향으로 배치되며 제2 길이를 갖는 2개의 사이드 분사 유닛을 포함하고,
    상기 제2 길이는 상기 제1 길이보다 긴, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 길이와 직교하는 방향을 기준으로, 상기 중앙 분사 유닛 및 상기 사이드 분사 유닛의 폭은, 선대칭으로 배치된 2개의 기판 간의 이격 거리의 20% 내지 60%의 범위에 속하는, 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 중앙 분사 유닛이 길이 방향으로 기판과 오버랩되는 거리는, 상기 기판의 직경의 20% 내지 50%의 범위에 속하는, 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 퍼지 가스 분사 유닛은,
    상기 회전 테이블의 중앙의 위치에 원형으로 형성되는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 펌핑 포트는 상기 기판 지지대에 대응하여, 각각의 기판 지지대에 근접한 회전 테이블의 단부 근처에 각각 1개씩 설치되는, 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 분사 유닛의 직경은, 서로 대각선 위치의 2개의 기판 간의 이격 거리의 20% 내지 60%의 범위에 속하는, 기판 처리 장치.
KR1020220030377A 2022-03-11 2022-03-11 대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치 KR20230133420A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220030377A KR20230133420A (ko) 2022-03-11 2022-03-11 대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220030377A KR20230133420A (ko) 2022-03-11 2022-03-11 대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230133420A true KR20230133420A (ko) 2023-09-19

Family

ID=88196624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220030377A KR20230133420A (ko) 2022-03-11 2022-03-11 대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230133420A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH066439A (ja) 1992-02-17 1994-01-14 Sgs Thomson Microelettronica Spa プラグ−イン電話システムの補助リンガのための音響的フィードバックの抑制装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH066439A (ja) 1992-02-17 1994-01-14 Sgs Thomson Microelettronica Spa プラグ−イン電話システムの補助リンガのための音響的フィードバックの抑制装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11264213B2 (en) Chemical control features in wafer process equipment
US20070218701A1 (en) Semiconductor-processing apparatus with rotating susceptor
US20070218702A1 (en) Semiconductor-processing apparatus with rotating susceptor
KR200372524Y1 (ko) 안내 가스 흐름을 가지는 가스 분배기 및 세척 방법
US20230040885A1 (en) Exclusion ring with flow paths for exhausting wafer edge gas
US20050092245A1 (en) Plasma chemical vapor deposition apparatus having an improved nozzle configuration
US20020108565A1 (en) Apparatus and method for selectively restricting process fluid flow in semiconductor processing
US20230245865A1 (en) Movable disk with aperture for etch control
KR20230133420A (ko) 대면적 단일 챔버를 갖는 기판 처리 장치
KR101983334B1 (ko) 박막 증착장치 및 박막 증착방법
US20060112877A1 (en) Nozzle and plasma apparatus incorporating the nozzle
KR102652014B1 (ko) 기판 처리 장치
KR102193667B1 (ko) 기판 처리 장치
KR100562994B1 (ko) 플라즈마 처리장치
US20220375746A1 (en) Semiconductor substrate bevel cleaning
US20070045239A1 (en) Apparatus and method for processing a microfeature workpiece using a plasma
KR102566903B1 (ko) 기판 처리 장치
JP2001196318A (ja) 半導体処理方法および装置
US11846019B2 (en) One-body shadow frame support with flow controller
KR102368157B1 (ko) 화학기상증착 장치
KR100712225B1 (ko) 정전척
US6395640B2 (en) Apparatus and method for selectivity restricting process fluid flow in semiconductor processing
WO2023183009A1 (en) Showerhead assembly and substrate processing systems for improving deposition thickness uniformity
KR20230131554A (ko) 수직 로딩 챔버를 갖는 기판 처리 장치
CN117352444A (zh) 具有清扫机构的主轴和升降销驱动组件

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal