KR20090004629A - 제거가능한 서셉터를 구비하는 열적 배치 반응기 - Google Patents

제거가능한 서셉터를 구비하는 열적 배치 반응기 Download PDF

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KR20090004629A
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니르 메리
죠셉 유도브스키
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

배치 처리 챔버에서 균일한 가열과 가스 유동을 위한 방법 및 장치가 제공된다. 장치는 석영 챔버 몸체, 상기 석영 챔버 몸체를 둘러싸는 제거가능한 가열기 블록, 상기 석영 챔버의 일 측면 상에 결합되는 분사 조립체, 및 제거가능한 서셉터를 갖는 기판 용기를 포함한다. 일 실시예에서, 기판 용기는 배치 처리과정 동안에 기판의 가열을 제어하기 위하여 다수의 서셉터를 구비하여 구성될 수 있다.
배치 처리, 서셉터, 가열

Description

제거가능한 서셉터를 구비하는 열적 배치 반응기 {THERMAL BATCH REACTOR WITH REMOVABLE SUSCEPTORS}
본원발명의 실시예는 전반적으로 배치(batch) 처리 챔버에 관련된다. 특히, 본원발명의 실시예는 배치 처리 챔버에서 균일한 가스 전달과 균일한 기판 가열을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
용어 배치 처리(batch processing)는 일반적으로 하나의 반응기에서 두 개 또는 그보다 많은 기판을 동시에 처리하는 것을 언급한다. 기판의 배치 처리에는 몇 가지 장점이 있다. 배치 처리는 기판 처리 순서의 기타 처리 방법 단계와 비교하여 불균형적으로 긴 처리 방법 단계를 수행함으로써 기판 처리 시스템의 처리량을 증가시킬 수 있다. 더 긴 처리 방법 단계에 대한 배치 처리의 사용은 기판단 처리 시간을 효과적으로 감소시킨다. 배치 처리의 다른 장점은 단일한 기판 처리와 비교하여 기판단 전구물질 가스의 사용을 크게 감소시킴으로써, ALD 및 CVD와 같이 비싼 전구물질 가스가 사용되는 일부 처리 단계에서 실현될 수 있다. 배치 처리 반응기의 사용은 다수의 단일 기판 처리 반응기를 포함하는 클러스터 기구(cluster tools)와 비교하여, 더 작은 시스템을 초래할 수도 있다.
증가된 처리량 및 기판단 감소된 처리 비용으로 요약될 수 있는 배치 처리의 두 가지 장점은, 장치 산출량 및 소유 총비용(cost of ownership; COO)인 두 개의 관련된 중요 인자에 직접적으로 영향을 미친다. 이러한 인자는 전자 장치를 생산하기 위한 비용에 직접적으로 영향을 끼쳐서 시장에서 장치 제조자의 경쟁력에 영향을 미치게 되므로 중요하다. 배치 처리는 장치 산출량의 증가 및 COO 의 감소에 효과적일 수 있으므로 종종 바람직하다.
많은 기판의 배치 처리는 배치 내의 각각의 기판에 걸쳐, 그리고 한 배치로부터 다른 배치에 걸쳐 가스 유동 및 온도의 변동을 발생시킬 수 있다. 온도 및 가스 유동 역학에서의 이러한 변화는 각각의 기판의 표면을 가로질러 증착되는 막의 특성에서의 변화를 초래할 수 있다. 장치 처리 속도를 향상시키고 장치에 의한 열의 생성을 감소시키기 위하여 반도체 장치의 크기를 줄이려는, 본 사업 분야에서의 압박은 기판 표면에 걸친 막 특성 변동에 대한 공차 범위(tolerance window)를 감소시켰다. 더 작은 반도체 장치는 장치의 피쳐(feature)를 손상시키는 것을 방지하기 위하여 더 낮은 처리 온도 및 다 짧은 가열 기간(낮은 열적 예산 처리)을 필요로 할 수도 있다. 결과적으로, 낮은 열적 예산 처리(low thermal budget processing) 및 각각의 기판에 걸친 균일한 온도 및 가스 유동이 종종 바람직하다.
낮은 열적 예산 및 기판 온도와 가스 유동 역학 모두의 더 나은 제어에 대한 요구는 복사 가열(radiant heating)을 사용하는 단일한 기판 처리 챔버의 개발을 초래하였다. 복사 가열은 증착 처리에 요구되는 열적 예산을 감소시키면서도 기판 표면에 걸쳐 더 균일한 온도 프로파일이 가능하게 한다. 높은 열적 전도성, 높은 방사율, 및 낮은 열적 질량을 구비하는 챔버 부품이 낮은 열적 예산을 유지하면서도 기판의 더 균일한 복사 가열을 제공하기 위하여 사용될 수도 있다. 그러나 단일 기판 처리 챔버는 통상적으로 배치 처리 챔버보다 기판당 더 높은 처리 비용 및 낮은 처리량을 갖는다.
따라서, 보다 균일한 가스 유동 및 보다 균일한 기판 가열을 제공할 수 있는 배치 처리 챔버가 필요하다.
본원발명은 전반적으로 배치 처리 챔버에서 처리 가스의 분사 및 제거와 기판의 가열을 위한 방법 및 장치를 제공한다.
일 실시예에서는 하나 이상의 제거 가능한 가열기 및 석영 챔버를 둘러싸도록 구성된 외부 챔버, 처리 용적을 둘러싸도록 구성된 석영 챔버, 석영 챔버의 외부에 배치되는 하나 이상의 제거가능한 히터로서, 하나 또는 그보다 많은 가열 영역을 구비하는 히터, 상기 챔버에 하나 또는 그보다 많은 처리 가스를 분사하기 위하여 석영 챔버에 부착되는 분사 조립체, 분사 조립체에 대향하여 석영 챔버의 일 측면 상에 배치되는 배출 포켓, 그리고 하나 또는 그보다 많은 기판이 서셉터 쌍 사이에 배치되도록 다수의 기판 및 제거가능한 서셉터를 유지하도록 구성되는 기판 용기를 제공한다.
다른 실시예에서는, 석영 챔버에 의해 형성되는 처리 용적 내에 기판 및 서셉터가 로드된 기판 용기를 배치하고, 기판 및 서셉터를 복사방식으로 가열하고, 하나 또는 그보다 많은 독립된 수직 채널을 갖는 분사 조립체를 통해 처리 가스를 전달하고, 분사 조립체 내에 배치되는 다수의 구멍을 통해 처리 용적 내부로 처리 가스를 분사하기 위한 방법이 제공된다.
일 실시예에서는 배치 처리 챔버를 위한 기판 용기를 제공한다. 기판 용기는 두 개 또는 그보다 많은 수직 지지부, 지지 핑거, 수직 지지부에 결합되는 기부 플레이트 및 상부 플레이트를 포함한다. 기판 용기는 서셉터가 기판 핸들링 로봇을 사용하여 기판 용기로 로딩되거나 이로부터 언로딩될 수 있도록 다수의 기판 및 제거가능한 서셉터를 유지하도록 구성된다.
본원발명의 상술한 특징이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 요약된, 본원발명의 보다 구체적인 설명이 실시예를 참조하여 이루어지며, 이들 실시예 중 일부는 첨부된 도면에 도시된다. 그러나 첨부된 도면은 본원발명의 전형적인 실시예만을 도시할 뿐이며, 따라서, 본원발명은 동등하게 효과적인 다른 실시예에도 적용될 수 있으므로, 본원발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
본원발명은 일반적으로 석영 반응 챔버 내에 배치되는 다수의 기판에 대해 균일한 가열 및 가스 유동을 제공하는 배치 처리 챔버에 대한 장치 및 방법을 제공한다.
본 명세서에 개시된 배치 처리 챔버는 낮은 증착 속도를 가질 수 있는 원자층 증착(ALD) 및 화학 기상 증착(CVD)에 대해 사용될 때 기판 처리량을 향상시키기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 본원발명의 챔버는, ALD 유형의 처리를 사용하여, 산화 하프늄이나 하프늄 규산염과 같은 실리콘 함유 및 하프늄 함유 필름을 증착하는데 사용될 수 있다. 산화 하프늄이나 규산염 하프늄 증착 속도는 느리기 때문에, 예를 들어 30 옹스트롬을 증착하기 위한 시간은 약 200 분 정도 소요될 수 있으며, 이와 같이 불균형적으로 긴 처리 단계는 본원발명의 배치 처리 챔버에서 유리하게 실행될 수 있다.
도 1은 배치 처리 챔버(100)의 개략적인 측면도이며, 도 2는 도 1의 2-2 방 향을 따라 절개한 배치 처리 챔버(100)의 개략적인 횡단면도이다. 배치 처리 챔버(100)는 일반적으로 기판 용기(boat)(114)에 적층된 기판(121) 배치를 수용하도록 구성된 처리 용적(137)을 형성하는 석영 챔버(101)를 포함한다. 일 태양에서, 기판 용기(114)는 제거가능한 서셉터(168)를 포함할 수도 있다. 하나 또는 그보다 많은 가열 블록(111)이 석영 챔버(101) 주위에 일반적으로 배치되며, 처리 용적(137) 내의 기판(121)을 가열하도록 구성된다. 외부 챔버(113)는 하나 또는 그보다 많은 가열 블록(111) 및 석영 챔버(101) 위로 배치된다. 외부 챔버(113)는 하부 개구부(131)를 가질 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 열적 절연체(112)(도 2참조)가 외부 챔버와 하나 또는 그보다 많은 가열 블록(111) 사이에 배치될 수 있으며, 이는 외부 챔버(113)의 가열을 감소시키도록 구성된다. 석영 챔버(101)는 석영 지지 플레이트(110)에 의해 지지된다. 외부 챔버(113)는 석영 지지 플레이트(110)에 의하여 지지되며 개구(120)를 갖는 챔버 스택 지지부(109)에 연결된다. O-링(153, 154)이 챔버 스택 지지부(109)와 석영 지지 플레이트(110) 사이에 배치되어 처리 챔버(100)의 외부에 있는 바깥 용적(149)으로부터 외부 용적(138)을 밀봉할 수 있다.
석영 챔버(101)는 하부 개구(118), 챔버 몸체(102)의 일 측면 상에 형성된 분사 포켓(104), 분사 포켓(104)의 반대편 측면 상에서 챔버 몸체(102) 상에 형성되는 배출 포켓(103) 및 하부 개구(118)에 인접하여 형성되는 플랜지(117)를 갖는 챔버 몸체(102)를 대체적으로 포함한다. 배출 포켓(103) 및 분사 포켓(104)은 석영 챔버 몸체(102)에 융합되거나 용접되는 석영 부분일 수 있다. 다른 실시예에서 는, 배출 포켓(103) 및 분사 포켓(104)이 챔버 몸체(102) 상에 밀링될 수 있다. 배출 포켓(103)은 하부 포트(151)를 가지며 하부에서 개방된다. 배출 블록(148)은 챔버 몸체(102)와 배출 포켓(103) 사이에 배치되며, 배출 포켓(103)의 배출 용적(132)과 처리 용적(137) 사이의 유체 소통을 제한하도록 구성된다. 플랜지(117)는 하부 포트(151) 및 하부 개구(118) 주위에 용접될 수 있으며, 챔버 몸체(102) 및 배출 포켓(103) 모두에 대한 진공 밀봉을 용이하게 하도록 구성된다. 플랜지(117)는 일반적으로 구멍(150, 139)을 갖는 석영 지지 플레이트(110)와 접촉한다. 하부 개구(118)는 구멍(139)과 정렬하며 하부 포트(151)는 구멍(150)과 정렬한다. O-링 실(119)이 플랜지(117)와 석영 지지 플레이트(110) 사이에 배치되어 외부 챔버(113), 챔버 스택 지지부(109), 석영 지지 플레이트(110), 및 석영 챔버(101)에 의해 형성되는 외부 용적(138)으로부터 처리 용적(137)을 밀봉할 수 있다. O-링 (152)이 배출 용적(132) 및 외부 용적(138)을 밀봉하기 위하여 하부 포트(151) 주위에 배치된다. 석영 지지 플레이트(110)는 기판 용기(114)를 로드하거나 언로드할 수 있는 로드 락 챔버(140)에 추가적으로 연결된다. 기판 용기(114)는 구멍(139) 및 하부 개구(118)를 통하여 로드 락 챔버(140)와 처리 용적(137) 사이에서 수직적으로 이동될 수 있다.
도 2를 참조하면, 가열 블록(111)은 분사 포켓(104) 및 배출 포켓(103) 부근을 제외하고는 석영 챔버(101)의 외부 둘레 주위를 감싼다. 기판(121)은 석영 챔버(101)를 통하여 가열 블록(111)에 의해 적절한 온도까지 복사방식으로 가열된다. 일 태양에서는, 기판(121) 및 챔버 몸체(102)가 원형이므로, 기판 에지(166)가 석 영 챔버(101)로부터 균일하게 떨어진다. 다른 태양에서는 가열 블록(111)이 다수의 제어가능한 영역을 가져서 지역(region)들 간의 온도 편차가 조정될 수 있으며, 이러한 영역은 수직적으로 배치될 수 있다. 수직 영역은 기판 용기(114)의 전체 길이를 따라 연장하며, 각각의 영역은 기판(121)의 가열을 최적화하기 위하여 독립적으로 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 가열 블록(111)은 석영 챔버(101)를 부분적으로 둘러싸는 만곡된 표면을 가질 수 있다.
가열 블록(111)은 진공 호환성의 저항성 히터일 수 있다. 일 실시예에서, 가열 블록(111)은 질화 알루미늄과 같이, 처리 화확물질에 저항성이 있는 재료로 구성될 수 있으며, 저항성 가열 부재는 상기 재료 내에 밀봉될 수 있다. 다른 실시예에서는, 외부 용적(138)이 대기압 근방 또는 대기압에서 작동할 수 있으며, 가열 블록(111)이 비-밀봉식(non-sealed) 저항성 히터를 포함한다. 일 실시예에서는, 가열기 블록(111)이 챔버 스택 지지부(109) 및 외부 챔버(113) 상에 형성되는 개구부를 통해 제거가능하다. 배치 처리에 사용되는 제거가능한 가열 구조체는 2005년 9월 9일에 출원된 미국 특허 출원 번호 11/233,826호 "제거가능한 히터"에 보다 상세히 기술되어 있으며, 상기 미국 특허 출원은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 병합된다.
도 1을 참조하면, 챔버 몸체(102)의 일 측면 상에 용접된 분사 포켓(104)은 처리 용적(137)과 소통하는 분사 용적(141)을 형성한다. 분사 용적(141)은 기판 용기(114)가 처리 위치에 위치할 때 기판 용기(114)의 전체 높이를 대체적으로 커버하여, 분사 포켓(104)에 배치된 분사 조립체(105)가 기판 용기(114)의 모든 기 판(121)에 처리 가스의 수평 유동을 제공할 수 있다. 일 태양에서, 분사 조립체(105)는 분사 용적(141)에 조립되도록 구성된 관입 중심부(intruding center portion)(142)를 갖는다. 분사 포켓(104)의 벽을 고정하도록 구성된 요부(143)는 중심부(142) 주변에 일반적으로 형성된다. 분사 포켓(104)의 벽은 일반적으로 분사 조립체(105) 주위에 감싸진다. 분사 개구(116)는 외부 챔버(113) 주변에 형성되어 분사 조립체(105)에 대한 통로를 제공한다. 내부로 연장하는 림(106)이 분사 개구(116) 주변에 형성될 수 있으며 분사 조립체(105)가 가열 블록(111)에 의하여 가열되는 것을 차단하도록 구성될 수 있다. 일 태양에서, 일반적으로 외부 챔버(113)의 내부에 위치하며 석영 챔버(101)의 외부에 위치하는 외부 용적(138)이 진공 상태로 유지된다. 처리 용적(137) 및 분사 용적(141)이 처리 과정 동안 통상 진공 상태로 유지되므로, 외부 용적(138)을 진공 상태로 유지하는 것은 석영 챔버(101) 상에서의 압력에 의해 생성된 응력을 줄일 수 있다. O-링 실(130)이 분사 조립체(105)와 외부 챔버(113) 사이에 배치되어 분사 용적(141)에 대한 진공 밀봉을 제공한다. 배리어 실(barrier seal)(129)이 분사 포켓(104) 외부에 일반적으로 배치되어 분사 용적(141) 및 처리 용적(137) 내의 처리 화학물질이 외부 용적(138)으로 새어 나가는 것을 방지한다. 다른 태양에서, 외부 용적(138)은 대기압에서 유지될 수 있다.
도 2를 참조하면, 3개의 유입 채널(126)이 분사 조립체(105)를 수평적으로 가로질러 밀링된다. 3개의 유입 채널(126) 각각은 처리 용적(137)에 처리 가스를 독립적으로 공급하도록 구성된다. 일 실시예에서, 서로 다른 처리 가스가 각각의 유입 채널(126)에 공급될 수 있다. 각각의 유입 채널(126)은 중심부(142)의 단부 근방에 형성되는 수직 채널(124)에 연결된다. 수직 채널(124)은 균일하게 분포된 다수의 수평 구멍(125)에 추가적으로 연결되며 분사 조립체(105)의 중심부(142) 상에 수직 샤워 헤드를 형성한다(도 1 참조). 처리 과정 동안에, 처리 가스는 먼저 유입 채널(126) 중 하나로부터 상응하는 수직 채널(124)로 유동한다. 처리 가스는 이후 다수의 수평 구멍(125)을 수평적으로 관통하여 처리 용적(137)으로 유동한다. 일 실시예에서는, 배치 처리 챔버(100)에서 실행되는 처리의 요구사항에 따라 분사 조립체(105) 내에 다소의 유입 채널(126)이 형성될 수 있다. 다른 실시예에서는, 분사 조립체(105)가 외부 챔버(113)의 외측에 설치되거나 외측으로부터 제거될 수 있으므로, 분사 조립체(105)는 다양한 요구사항을 충족시키기 위하여 교체가능할 수 있다.
도 1을 참조하면, 유입 채널(126)에 인접하여 분사 조립체(105)의 내부에 하나 또는 그보다 많은 히터(128)가 배치된다. 상기 하나 또는 그보다 많은 히터(128)는 분사 조립체(105)를 설정 온도까지 가열하도록 구성되며, 저항성 가열 부재, 열 교환기 등으로 이루어질 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 히터(128)의 외부에서 분사 조립체(105) 내에 냉각 채널(127)이 형성된다. 일 태양에서, 냉각 채널(127)은 분사 조립체(105) 온도의 추가적인 제어를 제공한다. 다른 태양에서, 냉각 채널(127)은 분사 조립체(105)의 외부 표면의 가열을 감소시킨다. 일 실시예에서, 냉각 채널(127)은 일 단부에서 만나도록 약간의 각도로 드릴링된 두 개의 수직 채널을 포함할 수 있다. 수평 유입/배출부(123)는 열 교환 유체가 냉각 채 널(127)을 통해 지속적으로 유동할 수 있도록 냉각 채널(127) 각각에 연결된다. 열 교환 유체는, 예를 들어, 약 30℃ 내지 약 300℃ 사이의 온도로 가열되는 퍼플루오르폴리에테르(예를 들어 Galden® 유체)일 수 있다. 열 교환 유체는 약 15℃ 내지 95℃ 사이의 바람직한 온도에서 운송되는 냉각수일 수도 있다. 열 교환 유체는 아르곤이나 질소와 같은 온도 제어식 가스일 수도 있다.
배출 용적(132)은 배출 블록(148)을 통해 처리 용적(137)에 유체 소통적으로 연결된다. 일 태양에서, 유체 소통적 연결은 배출 블록(148) 상에 형성되는 다수의 슬롯(136)에 의해 가능하게 된다. 배출 용적(132)은 배출 포켓(103)의 하부에 위치하는 단일의 배출 포트 홀(133)을 통해 펌핑 장치와 유체 소통적으로 연결된다. 따라서, 처리 용적(137) 내의 처리 가스는 다수의 슬롯(136)을 통해 배출 용적(132)으로 유동하고, 이후 배출 포트 홀(133)로 내려가게 된다. 배출 포트 홀(133) 부근에 위치한 슬롯(136)은 배출 포트 홀(133)로부터 떨어진 슬롯(136)보다 더 강한 흡입력(draw)을 가질 것이다. 상부로부터 하부까지 균일한 흡입력을 생성하기 위하여, 예를 들어 하부로부터 상부로 슬롯(136)의 크기를 증가시키는 것과 같이 다수의 슬롯(136)의 크기가 변화될 수 있다. 배치 처리 챔버는 2005년 10월 13일에 출원된 미국 특허 출원 번호 11/249,555호 "가스 분사 및 배출을 위한 대향 포켓을 구비하는 반응 챔버"에 더욱 개시되어 있으며, 상기 특허 출원의 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 병합된다.
기판(121) 사이에 규칙적인 간격을 두고 기판 용기(114) 내에 서셉터(168)를 배치하는 것은 기판(121)만을 구비하여 로드되는 용기와 비교할 때, 기판의 온도 균일성을 향상시킨다. 서셉터(168)는 기판(121)보다 더 균일하고 더 높은 방사율을 갖도록 적절히 조절될 수 있으며, 이는 기판의 더 균일한 복사 가열을 초래할 수 있다. 또한, 기판 용기(114) 내의 서셉터(168)의 개수를 증가시키면 기판(121)의 온도 균일성을 더 증가시킬 수 있다. 그러나 더 많은 서셉터는 기판 용기(114)로 로드될 수 있는 기판의 개수를 줄일 수 있으며, 기판 용기(114)에 사용되는 서셉터의 개수는 처리량 고려에 의해 제한될 수 있다.
본원발명의 기판 용기(114)에 추가되거나 이로부터 제거될 수 있는 서셉터(168)의 사용은 서셉터 개수, 재료, 및 형상의 선택에 있어 융통성의 방책을 제공하며, 이들 각각은 온도 균일성, 가스 유동 동력, 및 기판 처리량의 바람직한 균형을 달성하도록 조절될 수 있다. 또한, 제거가능한 서셉터(168)는 기판 처리과정 동안에 증착된 물질에 대한 인시츄 세정이 어렵거나 비실용적일 경우에 세정 작업을 용이하게 할 수도 있다. 이러한 경우에, 서셉터(168)는 습식 세정을 위하여 기판 용기(114)로부터 제거될 수 있으며 시스템 중단 시간을 최소화하기 위하여 세정 서셉터(168)로 교체될 수 있다. 또한, 서셉터(168)가 파손되어 교체를 필요로 한다면, 서셉터(168)는 전체 기판 용기를 교체하지 않고도 교체될 수 있다.
도 3A - 3C 는 도 1B에 도시된 제거가능한 서셉터를 구비하는 기판 용기(114)의 다양한 실시예의 확대도이다. 서셉터(168)는 기판 핸들링 로봇(도시되지 않음)에 의하여 기판 용기(114)에 배치되거나 또는 이로부터 제거될 수 있다. 도 3A는 두 개의 서셉터(168) 사이의 3 개의 기판(121)을 지지하도록 구성된 다수의 수직 지지부(301A)를 포함하는 일 실시예를 도시한다. 이러한 패턴은, 각각의 인접한 서셉터(168)의 쌍 사이에 3개의 기판(121)이 배치되도록 기판 용기(114)의 길이를 따라 반복될 수 있다. 각각의 수직 지지부(301A)의 일 단부는 기부 플레이트(302)에 결합될 수 있으며, 다른 단부는 상부 플레이트(303)(도 5 참조)에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 수직 지지부(301A), 기부 플레이트(302), 및 상부 플레이트(303)는 용융된 석영(fused quartz)으로 이루어져 기판 용기(114)를 형성하도록 함께 용접될 수 있다. 일 실시예에서, 부품을 결합하기 위한 다른 수단뿐만 아니라 다른 재료(예를 들어, 실리콘 카바이드)가 각각의 용기 부품에 사용될 수 있다.
수직 지지부(301A)는 기판(121) 및 서셉터(168)를 지지하는 지지 핑거(304)를 포함한다. 수직 지지부(301A)는 기판 용기(114)가 약 80 내지 150의 기판(121) 및 서셉터(168)의 조합 운송 용량(combined carrying capacity)을 갖도록 충분한 개수의 지지 핑거(304)를 포함할 수 있다. 서셉터가 없이, 기판 용기는 약 80 내지 115 기판(121)의 운송 용량을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 수직 지지부는 위에서 언급한 범위 밖으로 기판 용기(114) 용량을 증가시키거나 감소시킬 수 있는 다른 개수의 지지 핑거(304)를 포함하도록 조정될 수 있다.
서셉터(168)는 온도 균일성을 강화시키기 위하여 기판 두께(306)보다 더 클 수 있는 서셉터 두께(305)를 구비하는 원형 플레이트일 수 있다. 다른 실시예에서, 서셉터 두께(305)는 기판 두께(306)와 대략 동일할 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터 두께(305)는 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm 범위일 수 있다. 다른 실시예에서, 서셉터 두께는 약 0.7 mm 보다 클 수 있다. 서셉터(168)의 직경은 기판(121)의 직 경보다 더 클 수 있는데, 이는 더 큰 직경이 처리 가스를 사전 가열시키고 열적 에지 효과를 감소시킴으로써 기판(121) 열적 균일성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 일 실시예에서, 기판(121) 및 서셉터(168)의 직경은 대략 동일한 크기일 수 있다. 일부 실시예에서는, 서셉터(168)의 직경이 약 200 mm 또는 약 300 mm 일 수 있다. 다른 실시예에서는, 서셉터(168)의 직경이 300 mm 를 초과할 수 있다. 서셉터(168)는 고형 실리콘 카바이드(SiC)로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, SiC로 코팅된 그래파이트가 서셉터(168)에 대해 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 서셉터(168)에 대해 다른 재료가 사용될 수 있다. 재료의 선택은 서셉터(168)의 원하는 열적 전도성에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 본원발명의 일 실시예에서는, 기판 처리에 대해 보다 빠른 가열과 냉각 사이클이 요구되는 경우에, 높은 열 전도성 물질 및 감소된 두께가 서셉터(168)에 대해 선택될 수 있다. 다른 실시예에서는, 서셉터(168)가 낮은 열 전도성을 구비하는 물질로 제조될 수 있다.
일부의 서셉터 핑거(304) 사이의 서셉터 핑거 간격(307)은 기판 핑거 간격(308)보다 더 커서 기판 용기(114)가 기판(121)보다 더 두꺼울 수 있는 서셉터(168)를 수용할 수 있다. 다른 실시예에서는, 서셉터와 기판 핑거 간격(307, 308)이 동일할 수 있다. 서셉터-기판 간격(310) 및 기판-기판 간격(310)은 기판 온도 균일성, 가수 유동 동력, 및 기판 용기(114) 유지 용량을 증가시키도록 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터-기판 간격(309) 및 기판-기판 간격(310)은 동일할 수 있다. 다른 실시예에서는, 이러한 간격이 다를 수 있다. 서셉터-기판 간격(309)은 5mm 내지 15mm 범위일 수 있다. 다른 실시예에서는 서셉터-기판 간 격(309)이 이 범위 밖에 놓일 수 있다.
도 3B 및 3C 는 도 1B에 도시된 제거가능한 서셉터(168)를 구비하는 기판 용기(114)의 다른 실시에의 확대도이다. 도 3B는 두 개의 서셉터(168) 사이에 두 개의 기판(121)을 지지하도록 적절히 구성된 수직 지지부(301B)를 도시한다. 앞서와 마찬가지로, 이러한 패턴은 각각의 인접하는 서셉터(168) 쌍 사이에 두 개의 기판(121)이 배치되도록 기판 용기(114)를 따라 반복될 수 있다. 도 3C에서, 수직 지지부(301C)는 각각의 인접하는 서셉터(168) 쌍 사이에 하나의 기판(121)을 지지하도록 구성된다. 다른 실시예에서는 인접하는 서셉터(168) 쌍 사이에 배치되는 임의의 기판(121)을 포함한다. 또 다른 실시예에서는, 기판 용기(114)가 기판(121)만을 포함하며 서셉터(168)는 포함하지 않도록 적절히 조정될 수 있다.
도 4는 도 3A에 도시된 기판 용기의 상부 횡단면도를 도시한다. 기판(121)은 기부 플레이트(302)에 결합(예를 들어 용접)되는 4 개의 수직 지지부(301A)로부터 돌출하는 4 개의 지지 핑거(304)에 의해 지지된다. 기판(121)의 바로 밑에는 서셉터(168)가 위치한다. 이 도면에서, 서셉터(168)는 기판(121)의 직경보다 더 큰 직경을 가지므로 보일 수 있다. 일 실시예에서, 수직 지지부(301A)는 기판(121)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 서셉터(168)를 수용하기 위하여 적절히 조정될 수 있다. 다른 실시예에서는 수직 지지부(301A)가 기판(121)의 직경과 거의 동일한 직경을 갖는 서셉터(168)를 수용하도록 조정될 수 있다. 기판 용기(114)는 기판(121) 및 서셉터(168)를 지지하는 두 개 또는 그보다 많은 수직 지지부(301A)를 포함할 수 있으며, 수직 지지부(301A)는 기부 플레이트(302) 주위에 적절히 배 치되어 기판 핸들링 로봇(도시되지 않음)에 의한 기판(121) 및 서셉터(168)의 로딩 및 언로딩을 용이하게 할 수 있다.
도 5는 도 1B에 도시된 기판 용기(114)에 대한 일 실시예의 사시도이다. 기판 용기(114)는 수직 지지부(301A), 기부 플레이트(302) 및 상부 플레이트(303)를 포함한다. 각각의 수직 지지부(301A)는 기판(121) 및 서셉터(168)를 지지하는 다수의 지지 핑거(304)를 포함한다. 기부 플레이트(302), 상부 플레이트(303), 수직 지지부(301A), 및 지지 핑거(304)는 모두 용융된 석영으로 제조되며 일체형 유닛을 형성하기 위하여 함께 용접되거나 융합될 수 있다. 다른 실시예에서는, 다른 물질(예를 들어 고형 실리콘 카바이드)이 기판 용기(114) 및 그 부재에 대해 사용될 수 있으며, 또한 부재를 연결하기 위하여 다른 수단이 사용될 수도 있다. 기부 플레이트(302)는 기판 핸들링 로봇에 대한 기판 용기(114)의 정렬을 용이하게 하기 위하여 하나 또는 그보다 많은 관통 구멍(500)을 포함할 수도 있다.
전술한 설명이 본원발명의 실시예에 관해 이루어졌으나, 본원발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고도 다른 실시예 및 개선된 실시예가 고안될 수 있으며, 본원발명의 범위는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.
도 1은 처리 위치에 있는 기판 용기를 구비하는 배치 처리 챔버의 일 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배치 처리 챔버의 개략적인 횡단면도이다.
도 3A - 3C는 도 1에 도시된 제거가능한 서셉터를 구비하는 기판 용기의 서로 다른 실시예들에 대한 확대도이다.
도 4는 도 3A에 도시된 기판 용기의 횡단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 기판 용기의 일 실시예에 대한 사시도이다.
이해를 돕기 위하여, 도면에서 공통되는 동일한 부재를 나타내기 위해서는, 가능하다면, 동일한 도면 부호가 사용되었다.

Claims (15)

  1. 배치 처리 챔버로서,
    처리 용적을 둘러싸도록 구성된 석영 챔버;
    상기 석영 챔버의 외부에 배치되는 하나 이상의 제거가능한 히터로서, 하나 또는 그보다 많은 가열 영역을 구비하는 히터;
    상기 하나 이상의 제거 가능한 가열기 및 석영 챔버를 둘러싸도록 구성된 외부 챔버;
    상기 챔버에 하나 또는 그보다 많은 가스를 분사하기 위하여 석영 챔버에 부착되는 분사 조립체;
    상기 분사 조립체에 대향하여 석영 챔버의 일 측면 상에 배치되는 배출 포켓; 및
    상기 처리 용적 내에 배치되는 기판 용기로서, 다수의 제거가능한 서셉터를 포함하고 인접하는 서셉터 사이에 하나 또는 그보다 많은 기판을 지지하도록 구성된,
    배치 처리 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 용기가, 인접한 서셉터 사이에 배치되는 3개의 기판을 지지하도록 구성된 다수의 지지 핑거를 더 포함하는,
    배치 처리 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 용기의 로딩 및 언로딩을 위해 배치되는 기판 핸들링 로봇을 더 포함하는,
    배치 처리 챔버.
  4. 제1항에 있어서,
    가열기 블록과 외부 챔버 사이에 하나 또는 그보다 많은 열적 단열체가 배치되는,
    배치 처리 챔버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 석영 챔버가,
    상부 단부에서 폐쇄되고 하부 단부에서 개방된 챔버 몸체;
    원통형 몸체의 일 측면 상에 형성되는 분사 포켓; 및
    상부 단부에서 폐쇄되고 하부 단부에서 개방되는 배출 포켓으로서, 상기 분사 포켓의 맞은편 측면 상에서 챔버 몸체에 연결되는 배출 포켓; 을 포함하는,
    배치 처리 챔버.
  6. 기판의 배치를 처리하기 위한 방법으로서,
    하나 이상의 인접하는 서셉터 쌍 사이에 배치되는 하나 또는 그보다 많은 기판을 갖는 기판 용기를 석영 챔버에 의해 형성되는 처리 용적 내에 배치하는 단계;
    상기 하나 또는 그보다 많은 기판 및 하나 이상의 인접한 서셉터 쌍을 복사방식으로 가열하는 단계;
    하나 또는 그보다 많은 독립된 수직 채널을 갖는 분사 조립체를 통해 처리 가스를 전달하는 단계; 및
    상기 분사 조립체 내에 배치되는 다수의 구멍을 통해 처리 용적 내부로 처리 가스를 분사하는 단계; 를 포함하는,
    기판의 배치를 처리하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판 용기 내의 하나 이상의 인접하는 서셉터 쌍 사이에 3개의 기판이 배치되는,
    기판의 배치를 처리하기 위한 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복사방식 가열이, 상기 석영 챔버의 외부에 배치된 하나 이상의 제거가능한 가열기 블록에 의해 이루어지며, 상기 가열기 블록이 독립적으로 제어가능한 하나 이상의 수직 가열 영역을 갖는,
    기판의 배치를 처리하기 위한 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 인접한 서셉터 쌍 각각이 실리콘 카바이드를 포함하는,
    기판의 배치를 처리하기 위한 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 인접한 서셉터 쌍이 실리콘 카바이드가 코팅된 그래파이트를 포함하는,
    기판의 배치를 처리하기 위한 방법.
  11. 배치 처리 챔버를 위한 기판 용기로서,
    두 개 또는 그보다 많은 수직 지지부;
    다수의 지지 핑거; 및
    상기 수직 지지부에 결합되는 상부 플레이트 및 기부 플레이트; 를 포함하고,
    상기 다수의 지지 핑거 중 두 개 또는 그보다 많은 지지 핑거가 기판을 지지하도록 구성되며, 상기 다수의 지지 핑거 중 두 개 또는 그보다 많은 지지 핑거가 제거가능한 서셉터를 지지하도록 구성되는,
    배치 처리 챔버를 위한 기판 용기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 지지 핑거가 인접하는 서셉터 사이에 배치되는 3개의 기판을 지지하도록 구성되는,
    배치 처리 챔버를 위한 기판 용기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기판 용기가 기판 핸들링 로봇을 이용하여 기판 용기로 및 기판 용기로 부터 서셉터 및 기판을 로딩 및 언로딩하도록 구성되는,
    배치 처리 챔버를 위한 기판 용기.
  14. 제11항에 있어서,
    기판 핸들링 로봇에 대한 기판 용기의 정렬을 용이하게 하기 위하여 기부 플레이트가 하나 또는 그보다 많은 관통 구멍을 포함하는,
    배치 처리 챔버를 위한 기판 용기.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 기판 용기가 각각이 0.7 mm 이상의 두께를 갖는 서셉터를 수용하도록 구성되는,
    배치 처리 챔버를 위한 기판 용기.
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