KR20240025110A - 반도체 공정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 공정 장치에 관한 것으로, 반도체 공정 과정에서 가스의 처리를 수행하는 챔버, 상기 챔버의 측면을 따라 상호 대향되게 배치되어 상기 가스를 관통하는 광을 송수신하는 복수의 광 송수신기들, 및 상기 복수의 광 송수신기들 각각의 광검출 여부를 기초로 서셉터의 기울기를 검출하는 서셉터 기울기 검출부를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 공정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버 내의 서셉터의 기울기를 검출하고 조절하여 기판 상에 증착되는 박막의 균일성을 용이하게 개선할 수 있는 반도체 공정 장치에 관한 것이다.
반도체 공정은 웨이퍼 제조, 산화 공정, 포토 공정, 식각 공정, 박막 증착 공정, 금속 배선 공정, 전기적 테스트 공정, 패키지 공정 등으로 이루어진다. 특히, 박막 증착 공정은 식각 공정이 된 웨이퍼에 회로를 여러 층을 쌓아 반도체를 만드는 과정에서 아래층의 회로와 윗층의 회로가 서로 영향을 주지 않도록 아래층 회로에 윗층 회로를 쌓기 전에 얇은 절연막을 덮어주는 과정이다.
현재 반도체 공정에서는 화학적 기상증착방법(Chemical Vapor Deposition; CVD)을 주로 사용하고 있다. CVD는 외부 에너지에 따라 열 CVD, 플라즈마 CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD), 광 CVD 등으로 세분화되는데, 특히 PECVD의 경우 다른 CVD에 비해 저온에서 형성이 가능하고 두께 균일도를 조절할 수 있으며 대량 처리가 가능하다는 장점 덕분에 최근에 가장 많이 이용되고 있다.
PECVD는 챔버(chamber) 내에 평행한 한쌍의 전극이 수십 ㎜ 간격을 두고 위치하여 그 사이에서 플라즈마를 형성한다. 기판이 위치하는 쪽의 전극은 접지되어 있고 히터(heater)가 장착되어 기판의 온도를 일정하게 유지하므로 이를 서셉터(susceptor)라 부르기도 하며, 반대편 전극에는 일정한 간격으로 구멍이 뚫려 있어 기체가 고르게 분사되도록 하는데 이를 샤워헤드(showerhead)라 부르기도 한다.
그런데, 반도체 공정을 원활하게 수행하기 위해서는 여러 가지 조건들을 충족시켜야 한다. PECVD 시스템의 경우에, 기판을 가열시켜 주는 히터의 수평유지 조건이 충족되어야 한다. 즉, 공정 챔버 내부의 하측에 설치되는 서셉터(히터)에는 기판이 안착될 수 있으며, 기판의 막질 형성에 영향을 끼치는 요소로서 서셉터와 샤워헤드간의 간격도 중요하게 작용한다.
따라서, 최적의 공정 결과를 보장하기 위해, 샤워헤드에 대해 서셉터의 기울어짐을 판단하고 조절할 수 있는 기술이 요구되었다.
본 발명의 일 실시예는 챔버 내의 서셉터의 기울기를 검출하고 조절하여 기판 상에 증착되는 박막의 균일성을 용이하게 개선할 수 있는 반도체 공정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 반도체 공정 과정에서 공정위치로 상승 이동하는 서셉터의 기울기를 측정하여 기판이 안착된 서셉터와 샤워헤드의 간격을 실시간으로 조정할 수 있는 반도체 공정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 챔버에 복수의 광 송수신기들을 각각 설치하고 광검출 여부를 기초로 서셉터의 기울어짐 및 기울어진 방향을 판단하여 서셉터의 기울기를 정밀 제어할 수 있고, 샤워헤드에 대한 서셉터의 레벨링 평면을 설정할 수 있는 반도체 공정 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 반도체 공정 장치는 반도체 공정 과정에서 가스의 처리를 수행하는 챔버, 상기 챔버의 측면을 따라 상호 대향되게 배치되어 상기 가스를 관통하는 광을 송수신하는 복수의 광 송수신기들, 및 상기 복수의 광 송수신기들 각각의 광검출 여부를 기초로 서셉터의 기울기를 검출하는 서셉터 기울기 검출부를 포함한다.
상기 복수의 광 송수신기들은 각각 복수의 레이저 다이오드(Laser Diode; 이하 LD)들을 포함하는 광 송신기 및 복수의 광 검출기(Photo Detector; 이하 PD)들을 포함하는 광 수신기로 구성될 수 있다.
상기 복수의 광 송수신기들은 각각 복수의 LD 및 PD들 중 일부는 수평방향으로 레이저를 송수신하고 다른 일부는 사선방향으로 레이저를 송수신하고 상기 챔버의 센터부위에서 레이저가 교차하도록 설치될 수 있다.
상기 복수의 광 송수신기들은 상기 챔버에 120도 간격으로 3곳에 설치되어 서셉터 기울기 측정 지점을 설정할 수 있다.
상기 서셉터 기울기 검출부는 상기 복수의 광 송수신기들이 배치된 복수의 서셉터 기울기 측정 지점에서 수평방향으로 주사되는 레이저의 동시 검출 여부에 따라 상기 서셉터의 기울어짐을 판단할 수 있다.
상기 서셉터 기울기 검출부는 상기 복수의 광 송수신기들이 배치된 복수의 서셉터 기울기 측정 지점에서 사선방향으로 주사되는 레이저의 광 검출 여부에 따라 상기 서셉터의 기울어진 방향을 판단할 수 있다.
실시예들 중에서, 반도체 공정 장치는 상기 서셉터 기울기 검출부에 의해 검출되는 상기 서셉터의 기울기를 기초로 상기 서셉터의 기울기를 조절하는 서셉터 레벨링 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 서셉터 레벨링 유닛은 상기 서셉터를 지지하는 제1 스테이지를 지지하는 복수의 레그들을 포함하고, 상기 복수의 레그들 중 일부를 고정 레그로 구성되고 다른 일부는 수직 이동 가능 레그로 구성되고, 액추에이터를 통해 상기 수직 이동 가능 레그를 작동시켜 상기 서셉터의 기울기를 조절할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치는 챔버 내의 서셉터의 기울기를 검출하고 조절하여 기판 상에 증착되는 박막의 균일성을 용이하게 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치는 반도체 공정 과정에서 공정위치로 상승 이동하는 서셉터의 기울기를 측정하여 기판이 안착된 서셉터와 샤워헤드의 간격을 실시간으로 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 반도체 공정 장치는 챔버에 복수의 광 송수신기들을 각각 설치하고 광검출 여부를 기초로 서셉터의 기울어짐 및 기울어진 방향을 판단하여 서셉터의 기울기를 정밀 제어할 수 있고, 샤워헤드에 대한 서셉터의 레벨링 평면을 설정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 있는 챔버에 복수의 광 송수신기들의 배치 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1에 있는 서셉터 레벨링 유닛을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3에 있는 서셉터 레벨링 유닛을 설명하기 위한 부분 절개 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치의 서셉터 기울기 검출 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 챔버에 복수의 광 송수신기들의 배치 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1에 있는 서셉터 레벨링 유닛을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3에 있는 서셉터 레벨링 유닛을 설명하기 위한 부분 절개 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치의 서셉터 기울기 검출 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다 거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 구성에 있어서 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 구성들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 구성은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 구성될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 있는 챔버에 복수의 광 송수신기들의 배치 상태를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 1에 있는 서셉터 레벨링 유닛을 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 도 3에 있는 서셉터 레벨링 유닛을 설명하기 위한 부분 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치(100)는 챔버(110), 복수의 광 송수신기들(130), 서셉터 기울기 검출부(150) 및 서셉터 레벨링 유닛(170)을 포함한다.
챔버(110)는 반도체 공정 과정에서 가스의 처리를 수행할 수 있다. 챔버(110)의 내부 상측에는 프로믹스(Premix)된 반응가스(Gas)가 공급되는 샤워헤드(Shower head)(111)가 설치되고, 챔버(110)의 내부 하측에는 기판(W)을 지지하는 서셉터(113)가 설치된다.
샤워헤드(111)는 챔버(110) 내부의 상부에 위치하여 가스를 분사시킬 수 있다.
서셉터(113)는 챔버(110) 내부의 하부에 샤워헤드(111)와 소정의 간격을 두고 설치되고 기판(W)을 그 상면에 안착시킬 수 있다. 서셉터(113)는 기판(W)을 지지하는 소정 두께의 플레이트로써, 기판(W)과 유사한 형상을 가지며, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 서셉터(113)는 내부에 히터(heater)가 구비되어 서셉터(113) 상부에 안착되는 기판(W)을 가열할 수 있다. 여기에서, 히터는 여러 가지 방식 및 구조로 설치될 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 서셉터(113)는 플라즈마를 형성하기 위한 하부전극으로 사용될 수도 있다. 예컨대, 서셉터(113)가 접지되고 상부의 샤워헤드(111)에 전원을 인가하여 서셉터(113)와 샤워헤드(111) 사이에 플라즈마를 형성할 수 있다.
일반적으로, 기판(W)은 공정 동안 서셉터(113)의 최상부 표면 상에 위치된다. 이때, 서셉터(113)는 공정이 수행될 공정위치로 상승되어 최상부 표면이 샤워헤드(111)의 출력 표면으로부터 짧은 거리에 위치된다.
챔버(110) 및 서셉터(113)의 하부에는 구동축(115)이 설치된다. 구동축(115)은 서셉터(113)를 상하로 이동시킬 수 있다. 구동축(115)은 서셉터(113)의 저면에 수직하게 연결될 수 있고 제1 스테이지(117)에 의해 수용될 수 있다. 제1 스테이지(117)는 구동축(115)과 결합되어 서셉터(113)를 지지할 수 있다. 구동축(115)의 말단에는 구동부(120)가 연결되어 서셉터(113)를 상하로 이동시킬 수 있다. 구동부(120)의 회전 및 상하이동을 유도하는 힘은 구동축(115)을 거쳐 서셉터(113)에 전달될 수 있다. 구동부(120)는 정밀한 제어가 이루어지는 정밀모터, 예컨대 서보 모터, 스테핑 모터 등을 포함하여 구현될 수 있다. 서보 모터는 입력된 전압을 회전각으로 바꾸는 전동기로써, 2상 교류 또는 직류 서보모터가 사용된다. 스테핑 모터는 스텝 상태의 펄스에 순서를 부여함으로써, 주어진 펄스 수에 비례한 각도만큼 회전하는 것으로 펄스 모터라고도 한다.
복수의 광 송수신기들(130)은 챔버(110)의 측면을 따라 상호 대향되게 배치되어 가스를 관통하는 광을 송수신할 수 있다. 복수의 광 송수신기들(130)은 각각 광 송신기(130a) 및 광 수신기(130b)로 구성될 수 있다. 광 송신기(130a) 및 광 수신기(130b)는 상호 대향되게 배치될 수 있고, 광 송신기(130a)에서 주사한 광을 광 수신기(130b)에서 검출할 수 있다. 복수의 광 송수신기들(130) 중 광 송신기(130a)는 광원 부분으로 레이저 다이오드(Laser Diode; 이하, LD라 함)로 이루어지고 광 수신기(130b)는 수광 부분으로 광 검출기(Photo Detector; 이하, PD라 함)로 이루어질 수 있다.
광 송신기(130a) 및 광 수신기(130b)는 복수의 LD 및 PD들을 포함하고, 복수의 LD 및 PD들 중 일부는 수평방향으로 레이저를 송수신하도록 설치되고 다른 일부는 상향 및 하향의 사선방향으로 레이저를 송수신하도록 설치될 수 있다. 이때, 복수의 LD들에서 주사되는 수평방향 및 사선방향의 레이저들이 챔버(110)의 센터부위에서 교차되도록 복수의 LD 및 PD들을 설치한다. 예컨대, 수평방향 LD를 기준으로 상측 및 하측에 각각 사선방향 LD가 챔버(110)에 일직선상으로 배치되고 이에 대향되는 챔버(110)의 위치에 복수의 PD들이 일직선상으로 배치된다. 여기에서, 복수의 광 송수신기들(130)은 광 송수신 동작을 통해 서셉터(113)의 레벨을 감지하는 레벨 센서에 해당할 수 있다.
복수의 광 송수신기들(130)은 각각 도 2에 나타낸 바와 같이, 챔버(110)의 측면을 따라 특정 간격으로 설치되어 복수의 서셉터 기울기 측정 지점들을 설정할 수 있다. 여기에서, 복수의 광 송수신기들(130)은 3개의 광 송신기(131a,133a,135a) 및 3개의 광 수신기(131b,133b,135b)를 120도 간격으로 서로 대향되게 챔버(110) 측면에 설치하여 서셉터 기울기 측정 지점을 3곳으로 설정하였지만, 이에 한정되지 않고 광 송수신기(130a,130b)의 설치 간격에 따라 서셉터 기울기 측정 지점을 3곳 이상으로 설정하여 서셉터 기울기 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
복수의 광 송수신기들(130)은 챔버(110)의 측면을 따라 배치됨에 따라 서셉터(113)의 상부에서 서셉터(113)의 기울기를 측정할 수 있다. 복수의 광 송수신기들(130)은 기판(W)이 안착된 서셉터(113)가 공정위치로 상승 완료되면 공정 과정 동안 수평방향 레이저 주사를 통해 서셉터(113)의 기울어짐 여부를 측정하고 수직방향 레이저 주사를 통해 서셉터(113)의 기울어진 방향을 측정할 수 있다. 광 송신기(130a)에서 주사되는 레이저는 서셉터(113)에 의해 차단되면 광 수신기(130b) 측에서 광 검출이 이루어지지 않게 된다.
서셉터 기울기 검출부(150)는 복수의 광 송수신기들(130) 각각의 광검출 여부를 기초로 서셉터(113)의 기울기를 검출할 수 있다. 서셉터 기울기 검출부(150)는 검출한 서셉터(113)의 기울기를 기초로 서셉터(113)의 기울기 조절을 제어할 수 있다. 서셉터 기울기 검출부(150)는 소정의 기능을 수행하는 독립된 모듈로서 반도체 공정 제어 시스템에 포함되어 구현될 수 있으며, 복수의 광 송수신기들(130)과 연결되어 반도체 공정 과정에서 서셉터(113)의 기울기 검출 및 조절 제어를 위한 동작을 수행할 수 있다.
서셉터 기울기 검출부(150)는 복수의 광 송수신기들(130)이 배치된 복수의 서셉터 기울기 측정 지점에서 수평 방향으로 주사되는 레이저의 동시 검출 여부에 따라 서셉터(113)의 기울어짐 여부를 판단할 수 있다. 서셉터 기울기 검출부(150)는 복수의 서셉터 기울기 측정 지점에서 주사되는 복수의 수평방향 레이저들 중 일부가 수광되면 서셉터(113)의 수평이 맞지 않은 기울어진 상태로 판단할 수 있다. 서셉터 기울기 검출부(150)는 서셉터(113)가 기울어졌다고 판단되면 복수의 광 송수신기들(130)이 배치된 복수의 서셉터 기울기 측정 지점에서 상향 및 하향의 사선 방향으로 주사되는 레이저들 각각의 광 검출 여부에 따라 서셉터(113)의 기울어진 방향을 판단할 수 있다. 서셉터 기울기 검출부(150)는 복수의 서셉터 기울기 측정 지점에서 주사되는 복수의 사선방향 레이저들 중 수광되는 방향을 기초로 서셉터(113)의 기울어진 방향을 검출할 수 있다. 서셉터 기울기 검출부(150)는 서셉터(113)의 기울어진 방향을 기초로 서셉터 레벨링 유닛(170)을 통해 서셉터(113)의 기울기 조절을 제어할 수 있다.
서셉터 레벨링 유닛(170)은 서셉터 기울기 검출부(150)에서 검출한 서셉터(113)의 기울기 방향을 기초로 서셉터(113)의 기울기를 조절하여 서셉터(113)를 레벨링할 수 있다. 여기에서, 레벨링은 서셉터(113)의 기울기 조절을 통해 포지션을 조작하는 것을 의미한다. 서셉터 레벨링 유닛(170)은 제2 스테이지(119)에 결합되고 서셉터(113)를 지지하는 제1 스테이지(117)를 지지할 수 있다. 서셉터 레벨링 유닛(170)은 제1 스테이지(117)를 지지하는 복수의 레그들을 포함하고, 복수의 레그들 중 일부는 고정 레그(171)로 구성되고 다른 일부는 수직 이동 가능 레그(173)로 구성될 수 있다.
또한, 서셉터 레벨링 유닛(170)은 샤워헤드(111)의 출력 표면에 대한 서셉터(113)의 배향을 조작할 수 있는 복수의 액추에이터(175)들을 포함할 수 있다. 여기에서, 수직 이동 가능 레그(173)들 각각은 액추에이터(175)를 통해 작동하여 서셉터(113)의 기울기를 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터 레벨링 유닛(170)은 제1 스테이지(117)를 중심으로 주변에 3개의 레그(leg)가 등간격으로 배치되고, 제1 레그(171)는 고정되며 제2 및 제3 레그들(173) 각각은 액추에이터(175)를 통해 수직 이동될 수 있다. 여기에서, 레그의 개수는 3개에 한정될 필요는 없으며 3개 보다 더 많거나 최소 2개 이상으로 구성될 수 있다. 액추에이터(175)는 ALS(Auto Leveling System) 액추에이터로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 액추에이터들(175)은 각각 선형 액추에이터, 이를테면, 선형 모터, 에어 실린더 또는 볼 스크류 액추에이터를 포함할 수 있다.
서셉터 레벨링 유닛(170)은 서셉터 기울기 검출부(150)에 의해 검출되는 서셉터(113)의 기울어짐 방향을 기초로 액추에이터(175)를 통해 수직 이동 가능 레그(173)들 각각을 수직 이동시켜 서셉터(113)의 기울기를 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터 레벨링 유닛(170)은 제1 스테이지(117)에 대한 3개의 축을 통해 샤워헤드(111)의 출력 표면에 대한 서셉터(113)의 레벨링 표면을 설정할 수 있다. 여기에서, 3개의 축들 중 제1 축은 고정축을, 나머지 제2 및 제3 축은 가변축을 형성할 수 있다. 서셉터 레벨링 유닛(170)은 제1 스테이지(117)의 일측을 고정 지지하는 고정 레그(171)를 통해 고정축을 구현할 수 있다. 서셉터 레벨링 유닛(170)은 제1 스테이지(117)의 다른 일측을 각각 지지하는 수직 이동 가능 레그(173)를 통해 가변축을 구현할 수 있다.
서셉터 레벨링 유닛(170)은 서셉터(113)가 샤워헤드(111)의 출력 표면 또는 수평 평면 즉, X-Y 평면에 대해 기울기 조절하여 기판의 표면 상의 공정 균일성을 향상시킬 수 있다. 서셉터 레벨링 유닛(170)은 최적의 공정 결과를 보장하기 위해 샤워헤드(111)의 출력 표면과 평행한 관계로 유지될 수 있도록 서셉터(113)의 최상부 표면을 배향시킬 수 있다. 예컨대, 서셉터 레벨링 유닛(170)은 액추에이터(175)를 통해 수직 이동 가능 레그(173)를 위 또는 아래로 수직이동시켜 서셉터(113)를 기울어진 상태를 보정할 수 있다.
제1 스테이지(117)는 일측이 액추에이터(175)를 사용하여 구동축(115)에 평행한 방향으로 수직이동될 수 있다. 즉, 제1 스테이지(117)는 일측이 고정 레그(171)에 의해 고정되고 다른 일측이 수직 이동 가능 레그(173)들에 의해 위 또는 아래로 수직이동되어 기울어지면서 서셉터(113)도 함께 기울어지게 된다. 액추에이터(175)는 제2 스테이지(119)에 결합되고 수직 이동 가능 레그(173)들 각각이 액추에이터(175)을 제1 스테이지(117)에 커플링하여 제1 스테이지(117)와 액추에이터(175) 사이의 이동을 가능하게 한다.
한편, 서셉터(113)을 상하로 이동시키는 구동축(115)의 외측에는 벨로우즈 유닛(190)이 배치될 수 있다. 벨로우즈 유닛(190)은 챔버 시일(seal)을 제공하며 이를 위해 챔버(110)의 최하부에 대해 밀봉하도록 구성될 수 있다. 벨로우즈 유닛(190)은 챔버(110)의 공정 구역이 진공 상태로 유지되도록 할 수 있다. 또한, 벨로우즈 유닛(190)은 구동부(120)에 의한 서셉터(113)의 상하이동을 제어할 수 있다. 즉, 벨로우즈 유닛(190)은 서셉터(113)가 안정적으로 이동하도록 하고, 서셉터(113)의 이동하는 거리를 한정할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치의 서셉터 기울기 검출 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 반도체 공정 장치(100)는 반도체 공정 과정에서, 구동부(120)를 가동하여 기판(W)이 탑재된 서셉터(110)을 (a) 상태에서 (b) 상태로 상승시킨다. 구동부(120)는 서셉터(113)를 공정이 수행될 공정위치로 상승시킨다. 이때, 구동부(120)는 챔버(110)의 상부에 위치하는 샤워헤드(111)에 대해 서셉터(113)를 가까워지도록 이동하거나 멀어지도록 이동하는 Z-모션(Motion)을 수행한다.
서셉터(113)의 상승이 완료되면, 서셉터 기울기 검출부(150)는 챔버(110)의 측면을 따라 상호 대향되게 배치되는 복수의 광 송수신기들(130)을 통해 서셉터(113)의 기울기를 측정한다. 여기에서, 서셉터(113)의 기울기는 서셉터(113)와 상부의 샤워헤드(111) 사이의 간격의 비 균일성을 의미한다. 서셉터 기울기 검출부(150)는 복수의 광 송수신기들(130) 각각의 광검출 여부를 기초로 서셉터(113)의 기울어짐 여부 및 기울어진 경우에 기울어진 방향을 검출한다. 서셉터 기울기 검출부(150)는 복수의 광 송수신기들(130) 각각의 수평방향으로 주사되는 레이저가 동시에 수광되지 않으면 서셉터(113)와 샤워헤드(111) 사이에 간격이 모든 위치에서 동일한 것으로 판단하고, 그렇지 않은 경우 즉 일부는 수광되고 다른 일부는 수광되지 않으면 서셉터(113)가 기울어져 샤워헤드(111)와의 사이에 간격이 모든 위치에서 동일하지 않은 것으로 판단한다. 서셉터 기울기 검출부(150)는 서셉터(113)가 기울어진 경우, 복수의 광 송수신기들(130) 각각의 사선방향으로 주사되는 레이저가 수광되는 방향을 서셉터(113)의 기울어진 방향으로 검출한다.
서셉터 기울기 검출부(150)는 서셉터 레벨링 유닛(170)을 통해 서셉터(113)의 기울어짐을 조절한다. 서셉터 레벨링 유닛(170)은 검출된 서셉터(113)의 기울기를 기초로 액추에이터(175)를 통해 수직 이동 가능 레그(173)를 위 또는 아래로 수직 이동시켜 서셉터(113)의 기울기를 제어한다. 예컨대, 수직 이동 가능 레그(173)가 액추에이터를 통해 위로 수직이동할 경우에 제1 스테이지(117)의 수직 이동 가능 레그(173)가 커플링된 일측이 위로 수직이동하면서 소정 진폭으로 기울어지게 된다. 이에 따라, 제1 스테이지(117)에 의해 지지되는 서셉터(113) 또한 소정 기울기 진폭으로 기울어져 서셉터(113)의 레벨링 표면을 샤워헤드(111)와의 간격이 균일하도록 설정할 수 있다.
일 실시에 따른 반도체 공정 장치는 챔버에 복수의 광 송수신기들이 배치되어 광 검출 여부를 기초로 반도체 공정 과정에서 높이위치가 변화되는 서셉터의 기울어짐 및 기울어져 있는 방향을 판단하고 기울어짐을 조절함으로써 공정되는 기판 상의 박막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 반도체 공정 장치
110: 챔버
111: 샤워헤드 113: 서셉터
115: 구동축 117: 제1 스테이지
119: 제2 스테이지
120: 구동부
130: 복수의 광 송수신기들
130a: 광 송신기 130b: 광 수신기
150: 서셉터 기울기 검출부 170: 서셉터 레벨링 유닛
171: 고정 레그 173: 수직 이동 가능 레그
175: 액추에이터
190: 벨로우즈 유닛
W: 기판
110: 챔버
111: 샤워헤드 113: 서셉터
115: 구동축 117: 제1 스테이지
119: 제2 스테이지
120: 구동부
130: 복수의 광 송수신기들
130a: 광 송신기 130b: 광 수신기
150: 서셉터 기울기 검출부 170: 서셉터 레벨링 유닛
171: 고정 레그 173: 수직 이동 가능 레그
175: 액추에이터
190: 벨로우즈 유닛
W: 기판
Claims (8)
- 반도체 공정 과정에서 가스의 처리를 수행하는 챔버;
상기 챔버의 측면을 따라 상호 대향되게 배치되어 상기 가스를 관통하는 광을 송수신하는 복수의 광 송수신기들; 및
상기 복수의 광 송수신기들 각각의 광검출 여부를 기초로 서셉터의 기울기를 검출하는 서셉터 기울기 검출부를 포함하는 반도체 공정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 광 송수신기들은
각각 복수의 레이저 다이오드(Laser Diode; 이하 LD)들을 포함하는 광 송신기 및 복수의 광 검출기(Photo Detector; 이하 PD)들을 포함하는 광 수신기로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 복수의 광 송수신기들은
각각 복수의 LD 및 PD들 중 일부는 수평방향으로 레이저를 송수신하고 다른 일부는 사선방향으로 레이저를 송수신하고 상기 챔버의 센터부위에서 레이저가 교차하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 복수의 광 송수신기들은
상기 챔버에 120도 간격으로 3곳에 설치되어 서셉터 기울기 측정 지점을 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 서셉터 기울기 검출부는
상기 복수의 광 송수신기들이 배치된 복수의 서셉터 기울기 측정 지점에서 수평방향으로 주사되는 레이저의 동시 검출 여부에 따라 상기 서셉터의 기울어짐을 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 서셉터 기울기 검출부는
상기 복수의 광 송수신기들이 배치된 복수의 서셉터 기울기 측정 지점에서 사선방향으로 주사되는 레이저의 광 검출 여부에 따라 상기 서셉터의 기울어진 방향을 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 서셉터 기울기 검출부에 의해 검출되는 상기 서셉터의 기울기를 기초로 상기 서셉터의 기울기를 조절하는 서셉터 레벨링 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 서셉터 레벨링 유닛은
상기 서셉터를 지지하는 제1 스테이지를 지지하는 복수의 레그들을 포함하고, 상기 복수의 레그들 중 일부를 고정 레그로 구성되고 다른 일부는 수직 이동 가능 레그로 구성되고, 액추에이터를 통해 상기 수직 이동 가능 레그를 작동시켜 상기 서셉터의 기울기를 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220102695A KR20240025110A (ko) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 반도체 공정 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220102695A KR20240025110A (ko) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 반도체 공정 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240025110A true KR20240025110A (ko) | 2024-02-27 |
Family
ID=90058971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220102695A KR20240025110A (ko) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 반도체 공정 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240025110A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102317402B1 (ko) | 2020-06-26 | 2021-10-26 | 주식회사 아이에스티이 | 이중 벨로우즈를 이용한 기판 처리장치 |
-
2022
- 2022-08-17 KR KR1020220102695A patent/KR20240025110A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102317402B1 (ko) | 2020-06-26 | 2021-10-26 | 주식회사 아이에스티이 | 이중 벨로우즈를 이용한 기판 처리장치 |
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