WO2022080637A1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2022080637A1
WO2022080637A1 PCT/KR2021/010377 KR2021010377W WO2022080637A1 WO 2022080637 A1 WO2022080637 A1 WO 2022080637A1 KR 2021010377 W KR2021010377 W KR 2021010377W WO 2022080637 A1 WO2022080637 A1 WO 2022080637A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
dome
antenna
disposed
liner
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/010377
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
사승엽
박광수
허호범
황철주
Original Assignee
주성엔지니어링(주)
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
Priority claimed from KR1020210099590A external-priority patent/KR20220048921A/ko
Application filed by 주성엔지니어링(주) filed Critical 주성엔지니어링(주)
Priority to CN202180070404.6A priority Critical patent/CN116368269A/zh
Priority to JP2023520474A priority patent/JP2023544772A/ja
Publication of WO2022080637A1 publication Critical patent/WO2022080637A1/ko
Priority to US18/125,716 priority patent/US20230290610A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/32119—Windows
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/3222—Antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]

Definitions

  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide an antenna capable of stably forming plasma even by external infrared heating, and a substrate processing apparatus having the antenna.
  • the one-turn unit antenna includes: a radial portion extending from the upper surface in a radial direction from the center of the one-turn unit antenna; a first curved portion extending from the upper surface by rotating 90 degrees clockwise along a circumference having a first radius in the radius portion; a first vertical extension portion for changing the arrangement plane from the upper surface to the lower surface in the first curved portion; a second curved portion rotating 180 degrees clockwise along a circumference having the first radius in the first vertical extension portion; Continuously connected to the second curved portion and radiating a radius from the first radius to a second radius smaller than the first radius, changing the arrangement plane from the lower surface to the upper surface, and changing the arrangement plane from the second radius to the first radius a second vertical extension that changes radius to radius; and a third curved part extending from the upper surface by rotating 90 degrees clockwise along a circumference having the first radius in the second vertical extension part.
  • it may further include an antenna housing disposed to surround the antenna and coated with a reflector.
  • a lower dome covering the lower surface of the chamber and formed of a transparent dielectric material and having the same curvature as the upper dome; a lamp heater disposed on a lower surface of the lower dome; a ring-shaped upper liner disposed inside the chamber and surrounding a lower edge of the upper dome and formed of a dielectric material; a ring-shaped lower liner disposed inside the chamber, surrounding an inner peripheral surface of an upper edge of the lower dome, and formed of a dielectric material; and a reflector disposed on a lower surface of the lamp heater.
  • a lamp heater disposed on a lower surface of the lower dome
  • a ring-shaped upper liner disposed inside the chamber and surrounding a lower edge of the upper dome and formed of a dielectric material
  • a ring-shaped lower liner disposed inside the chamber, surrounding an inner peripheral surface of an upper edge of the lower dome, and formed of a dielectric material
  • a reflector disposed on a lower surface of the lamp heater.
  • the present invention further includes a chamber housing spaced apart so as to surround the antenna housing, the chamber housing may be cooled by a refrigerant.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a home position in a plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an elevated position in the plasma chemical vapor deposition apparatus of FIG. 1 .
  • the present invention provides a plasma chemical vapor deposition apparatus having an antenna for inductively coupled plasma that has high transmittance to infrared light emitted by a lamp heater, is not heated, and forms a uniform inductively coupled plasma.
  • the antenna housing disposed to surround the antenna reflects a portion of the infrared rays emitted from the lamp heater, and the remaining infrared rays are absorbed by the antenna housing and heated, thereby reducing reliability.
  • a spatially non-uniform temperature distribution in the antenna housing may provide spatially non-uniform blackbody radiation. Accordingly, the antenna housing may use a separate resistive heater to heat to a uniform temperature, and provide spatially uniform blackbody radiation.
  • the chamber 160 may be formed of a conductor, the inner space may have a cylindrical shape, and the outer shape may have a rectangular parallelepiped shape.
  • the chamber 160 may be cooled by cooling water.
  • the chamber 160, the upper dome 152, and the lower dome 158 are combined to provide an enclosed space.
  • the chamber 160 may include a substrate entrance 160a formed on a side surface of the chamber and an exhaust port 160b formed on a side surface facing the substrate entrance entrance.
  • the exhaust port 160b may be connected to the high vacuum pump 190 .
  • the high vacuum pump 190 may be a turbomolecular pump.
  • the high vacuum pump maintains a low base pressure, and may maintain a pressure of several Torr or less even during the process.
  • the upper surface of the exhaust port 160b may be equal to or lower than the upper surface of the substrate entrance 160a.
  • the first lifter 184 may extend along the central axis of the lower dome 158 and include a first lifter body in the form of a tripod and a first lift pin.
  • the first lifter 184 and the second lifter 182 may have a coaxial structure.
  • the first lifter 184 may rise from the receiving position or the home position to support the substrate. Then, the first lifter 184 may descend to place the substrate on the susceptor 174 .
  • the material of the first lifter 184 may be quartz or metal.
  • the first lifter 184 may vertically move by a driving shaft.
  • the lower liner 156 engages the upper liner.
  • the lower liner may be disposed inside the chamber, surround the inner peripheral surface of the upper edge of the lower dome, and may have a ring shape formed of an opaque dielectric material.
  • the upper liner 154 may be disposed on and aligned with the lower liner 156 to be coupled thereto.
  • the lower liner 156 may include a slanted lower outer surface 156b for engaging the lower dome 158 and a slanted lower inner surface 156a for maintaining a continuous inclination with the upper liner. .
  • the lower liner 156 may be made of an opaque material of quartz.
  • the lower three lamp heaters may form a first group
  • the middle two lamp heaters may form a second group
  • the upper three lamp heaters may form a third group.
  • the first group may be connected to a first power source 164a
  • the second group may be connected to a second power source 164b
  • the third group may be connected to a third power source 164c.
  • the first to third power sources 164a to 164c may be independently controlled for uniform heating of the substrate.
  • the antenna housing 130 is disposed to surround the antenna 110 , and an inner surface of the antenna housing may be coated with gold (Au).
  • the antenna housing 130 may shield electromagnetic waves radiated from the antenna and reflect infrared rays radiated from the lamp heater.
  • a plasma chemical vapor deposition apparatus 200 includes: a chamber 160 having a sidewall; a susceptor 172 for mounting a substrate 174 in the chamber 160; an upper dome 152 covering the upper surface of the chamber and formed of a transparent dielectric material; and an antenna 110 disposed on the upper dome to form an inductively coupled plasma.
  • the antenna 110 includes two one-turn unit antennas, the two one-turn unit antennas are disposed overlapping each other on the upper surface and the lower surface, and the two one-turn unit antennas are connected to the RF power source 140 . are connected in parallel to each other, and the width direction of the one-turn unit antenna is erected vertically.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a plasma chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • a plasma chemical vapor deposition apparatus 300 includes: a chamber 160 having a sidewall; a susceptor 172 for mounting a substrate 174 in the chamber 160; an upper dome 152 covering the upper surface of the chamber and formed of a transparent dielectric material; and an antenna 110 disposed on the upper dome to form an inductively coupled plasma.
  • the antenna 110 includes two one-turn unit antennas, the two one-turn unit antennas are disposed overlapping each other on the upper surface and the lower surface, and the two one-turn unit antennas are connected to the RF power source 140 . are connected in parallel to each other, and the width direction of the one-turn unit antenna is erected vertically.
  • the antenna 110 may be additionally heated by the heated antenna housing 110 .
  • the antenna 110 in the form of an erected strip absorbs less radiant heat without interfering with the flow due to the inflow of air, and can be cooled by a smooth air flow.
  • the chamber housing 332 includes a flow path 333 through which a refrigerant flows, and the chamber housing may be cooled to room temperature.
  • the chamber housing 332 may have a cylindrical shape with a lid, and may be made of a conductive material.
  • a process gas is provided to the upper dome 154 , a purge gas is provided to the lower dome 158 , and the substrate 174 is heated using the lamp heater 166 ( S120 ).
  • the temperature of the substrate 174 may be 550 degrees Celsius to 950 degrees Celsius.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 측벽을 구비한 챔버; 상기 챔버 내부에 기판을 장착하는 서셉터; 상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔; 및 상기 상부 돔의 상부에 배치되어 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나를 포함한다. 상기 안테나는 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나를 포함하고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 상부면 및 하부면에서 서로 중첩되어 배치되고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 RF 전원에 대하여 병렬 연결되고, 상기 원턴 단위 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워져 있다.

Description

기판 처리 장치
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로, 램프 히터를 이용하여 고온으로 빠른 기판 가열을 수행하여 박막을 증착하는 에피탁시얼 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
반도체 제조에 있어서 실리콘 단결정 기판 위에 기판과 동일한 결정구조를 갖는 실리콘 단결정 박막을 증착한다. 상기 실리콘 단결정 박막의 성장시 산화 실리콘과 같은 무기절연물질을 증착하고 패턴하여 기판 표면 중 실리콘이 노출된 부분에서만 단결정 영역이 형성되는 것을 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth: SEG)이라 한다.
또한, 대면적 기판 상에 박막 형태의 태양 전지를 제작함에 있어서, 태양 빛을 받아들이는 P층과, 전자-전공쌍을 형성하는 I층과, 상기 P층의 대향 전극 역할을 하는 N층을 기본으로 한다. 이와 마찬가지로, 액정표시장치는 어레이 및 컬러필터 기판에 각각 형성되는 어레이 소자와 컬러필터 소자를 기본으로 한다.
태양 전지 및 액정표시장치용 박막 소자를 제작하기 위해서는 수차례에 걸친 사진식각 공정(photolithograpy process)을 필요로 하는 바, 이러한 사진식각 공정은 박막증착 공정, 감광층 도포 공정, 노광 및 현상 공정과 식각 공정을 포함하며, 부수적으로 세정, 합착, 절단 등의 다양한 공정을 수반한다.
플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: 이하 PECVD라 약칭함)법은 RF(Radio Frequence) 고전압을 안테나 또는 전극에 인가하여 챔버 내부에서 반응가스를 플라즈마 상태로 여기시킨 상태에서 박막을 형성한다.
최근에는 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 증착 공정의 진행 간에 발생되는 이물이나 부산물이 챔버 내벽에 고착되는 것을 방지하기 위해 석영으로 내벽을 설계하고, 챔버의 상부와 하부에 석영으로 상부 돔과 하부 돔을 설계한다.
이러한 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 증착 공정은 챔버 내부의 압력을 수 mTorr로 유지하고, 기저 진공 상태에서는 10E-9 Torr 수준의 초고진공 상태로 유지하는 것을 통해 증착 공정간 발생되는 이물이나 부산물의 수를 최소화화할 수 있고, 증착 공정의 공정 시간을 단축시킬 수 있어 생산 수율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
이러한 플라즈마 화학기상증착법은 상부 돔 상에 배치된 안테나가 적외선에 의하여 가열되어 플라즈마 안정성을 저하시키고, 안테가 적외선 반사를 통하여 박막의 균일성을 저하시키는 문제점을 가진다. 따라서, 새로운 플라즈마 소스 및 박막 증착 방식이 요구된다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 외부의 적외선 가열에 의하여도 안정적으로 플라즈마를 형성할 수 있는 안테나 및 안테나를 구비한 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 하부 돔 및 하부 라이너에 오염을 감소시킨 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 클램프의 형상과 안테나 하우징의 형상과 금도금에 의한 균일한 기판 가열에 의한 균일성을 확보한 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 균일한 적외선 가열과 균일한 플라즈마를 동시에 제공하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 플라즈를 형성하는 안테나와 안테나를 덮도록 배치된 안테나 하우징에 매설된 저항성 히터를 이용하여 균일한 공정을 제공하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 측벽을 구비한 챔버; 상기 챔버 내부에 기판을 장착하는 서셉터; 상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔; 및 상기 상부 돔의 상부에 배치되어 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나를 포함한다. 상기 안테나는 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나를 포함하고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 상부면 및 하부면에서 서로 중첩되어 배치되고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 RF 전원에 대하여 병렬 연결되고, 상기 원턴 단위 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워져 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 깔대기 형상의 하부 돔; 상기 하부 돔의 하부면에 배치된 동심원 형상의 램프 히터; 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 상부 돔의 하측 가장 자리를 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 상부 라이너; 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면을 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 하부 라이너; 및 상기 동심원 형상의 램프 히터의 하부면에 배치된 반사체; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 원턴 안테나는 두께보다 큰 폭을 가진 스트립 라인 형상이고, 상기 원턴 단위 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워지고, 상기 두께(t)에 대한 폭(W)의 비(W/t)는 10 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 원턴 단위 안테나는: 상기 원턴 단위 안테나의 중심에서 반경 방향으로 상기 상부면에서 연장되는 반경부; 상기 반경부에서 제1 반경을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 90도 회전하여 상기 상부면에서 연장되는 제1 곡선부; 상기 제1 곡선부에서 배치평면을 상기 상부면에서 하부면으로 변경하는 제1 수직 연장부; 상기 제1 수직 연장부에서 상기 제1 반경을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 180도 회전하는 제2 곡선부; 상기 제2 곡선부에 연속적으로 연결되고 상기 제1 반경에서 상기 제1 반경보다 작은 제2 반경으로 반경을 반경하고 배치평면을 상기 하부면에서 상기 상부면으로 변경하고 상기 제2 반경에서 상기 제1 반경으로 반경을 변경하는 제2 수직 연장부; 및 상기 제2 수직 연장부에서 상기 제1 반경을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 90도 회전하여 상기 상부면에서 연장되는 제3 곡선부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안테나를 감싸도록 배치되고 반사체로 코팅된 안테나 하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 라이너의 측면을 관통하여 공정 가스를 공급하는 적어도 하나의 공정 가스 공급부; 및 상기 하부 돔을 통하여 공급되는 퍼지 가스를 공급하는 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 라이너는: 상기 상부 라이너의 일측에 형성되어 가스를 배기하는 제1 개구부; 및 상기 상부 라이어의 제1 개구부을 마주보는 타측에 기판의 통로를 제공하도록 상기 상부 라이너에 배치된 제2 개구부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 램프 히터는 복수의 링형 램프 히터를 포함하고, 상기 링형 램프 히터는 상기 하부 돔의 경사면을 따라 일정한 간격으로 배치되고, 상기 링형 램프 히터는 3개의 그룹으로 구분되어 서로 독립적으로 전력을 공급받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 돔의 중심축을 따라 배치되는 제1 기판 리프터; 및 상기 제1 기판 리프터와 동축으로 배치되는 제2 기판 리프터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 하부면과 상기 반사체 사이에 배치된 링 형상의 단열부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 돔의 내주면에 배치된 불투명 유전체 재질로 형성된 하부 라이너를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 라이너는 상기 하부 돔의 공간을 바라보는 내주면을 가지며, 상기 하부 라이너의 내주면은 상하 방향을 따라 상기 챔버의 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 두께가 두꺼워지는 경사를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성되고 사기 상부 돔과 같은 곡률을 가지는 하부 돔; 상기 하부 돔의 하부면에 배치된 램프 히터; 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 상부 돔의 하측 가장 자리를 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 상부 라이너; 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면을 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 하부 라이너; 및 상기 램프 히터의 하부면에 배치된 반사체; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안테나를 감싸도록 배치되고 안테나 하우징을 더 포함하고, 상기 안테나 하우징은 별도의 히터에 의하여 가열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안테나 하우징의 온도는 섭씨 200도 내지 섭씨 600도 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안테나 하우징을 감싸도록 이격되어 배치된 챔버 하우징을 더 포함하고, 상기 챔버 하우징은 냉매에 의하여 냉각될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 측벽을 구비한 챔버; 상기 챔버 내부에 기판을 장착하는 서셉터; 상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔; 상기 상부 돔의 상부에 배치되어 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나; 상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 하부 돔; 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 상부 돔의 하측 가장 자리를 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 상부 라이너; 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면을 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 하부 라이너; 상기 하부 돔의 하부에 배치된 램프 히터; 및 상기 안테나를 덥도록 배치되고 히터에 의하여 가열되는 안테나 하우징을 포함한다. 상기 기판 처리 장치의 동작 방법은: 상기 안테나 하우징을 상기 히터에 의하여 제1 온도로 가열하는 단계; 상기 기판을 상기 서셉터의 홈 위치에서 수용하고 상기 서셉터를 상승시키어 공정 위치로 변경하는 단계; 상기 상부 돔으로 공정 가스를 제공하고 상기 하부 돔으로 퍼지 가스를 제공하고 상기 램프 히터를 이용하여 상기 기판을 가열하는 단계; 및 상기 안테나에 RF 전력을 제공하여 유도 결합 플라즈마를 형성하여 상기 기판에 에피택셜 성장을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 측벽과 상부 영역 및 하부 영역을 구비한 챔버; 상기 챔버 내부에 기판을 장착하는 서셉터; 상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔; 상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 하부 돔; 및 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면에 배치된 불투명한 유전체 재질로 형성된 하부 라이너를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 돔의 하부에 배치된 램프 히터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 라이너는 상기 하부 돔의 공간을 바라보는 내주면을 가지며, 상기 하부 라이너의 내주면은 상하 방향을 따라 상기 챔버의 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 두께가 두꺼워지는 경사를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 라이너는 석영 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 측벽과 상부 영역 및 하부 영역을 구비한 챔버; 상기 챔버 내부에 기판을 장착하는 서셉터; 상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔; 상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 하부 돔; 상기 챔버의 측벽 일측에 배치된 기판 출입구; 및 상기 챔버의 측벽 타측에 배치된 배기구;를 포함하고. 상기 배기구의 상부면은 상기 기판 출입구의 상부면과 같거나 낮은 높이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 상부 돔의 하측 가장 자리를 감싸고 투명한 유전체 재질로 형성된 링 형상의 상부 라이너; 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면을 감싸고 불투명한 유전체 재질로 형성된 링 형상의 하부 라이너를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 라이너는: 상기 배기구와 정렬되고 상기 상기 상부 라이너의 일측에 형성되어 가스를 배기하는 제1 개구부; 및 상기 기판 출입구와 정렬되고 상기 상부 라이어의 제1 개구부을 마주보는 타측에 기판의 통로를 제공하도록 상기 상부 라이너에 배치된 제2 개구부를 포함하고, 공정 진행시 상기 서셉터의 상부면은 상기 배기구 및 상기 기판 출입구의 하부면보다 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 램프 히터에 의한 고온 공정에서도 안정적으로 플라즈마를 형성하여 선택적 에피탁시얼 증착을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 홈 위치를 설명하는 개념도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 상승 위치를 설명하는 개념도이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 설명하는 다른 방향에서 절단한 개념도이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 상부 라이너, 하부 라이너, 및 하부 돔을 설명하는 절단 사시도이다.
도 5는 도 1의 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 안테나를 설명하는 사시도이다.
도 6은 도 5의 안테나를 설명하는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나를 설명하는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명은 램프 히터가 발광하는 적외선에 대하여 투광성이 높고 가열되지 않으며 균일한 유도 결합 플라즈마를 형성하는 유도 결합 플라즈마용 안테나를 구비한 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 제공한다.
실리콘-게르마늄 단결정 또는 실리콘 단결정을 기판 상에 성장하기 위하여, 통상적으로 섭씨 900도 수준의 높은 공정 온도가 요구된다. 이러한 선택적 에피택셜 성장을 이용한 반도체 제조에서는 기존의 평판 기술로는 제작이 어려운 핀펫 FET와 같은 3차원 구조를 갖는 반도체 소자의 제작이 용이한 장점이 있다.
섭씨 900도 수준의 공정 온도를 위하여 램프 히터가 적용되는 경우, 공정 용기 내에 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나는 램프 히터에 의하여 가열되어 온도의 상승에 따라 저항값이 증가한다. 이에 따라, 안테나는 오믹 히팅으로 에너지를 소비하여 효율적인 유도 결합 플라즈마를 형성할 수 없다. 또한, 안테나는 안테나 하우징에서 반사된 적외선에 대하여 그림자를 형성하여 기판에 온도 뷸균일성을 제공할 수 있다.
따라서, 램프 히터에 의하여 가열되지 않고 그림자를 생성하지 않는 유도 결합 플라즈마용 안테나가 요구된다.
또한, 안테나를 감싸도록 배치된 안테나 하우징은 상기 램프 히터에서 방사된 적외선의 일부를 반사키고, 잔부의 상기 적외선은 안테나 하우징에서 흡수되어 가열하여 신뢰성을 감소시킨다. 상기 안테나 하우징에서 공간적으로 불균일한 온도 분포는 공간적인 불균일한 흑체 복사를 제공할 수 있다. 따라서 상기 안테나 하우징은 균일한 온도로 가열하기 위하여 별도의 저항성 히터를 사용하고, 공간적으로 균일한 흑체 복사를 제공할 수 있다.
통상적인 상부 돔과 하부 돔을 구비한 화학 기상 증착 장치는 상부 돔으로 공정 가스를 주입하고, 상부 돔에서 공정 가스를 배기한다. 따라서, 가스는 상부 돔 내에서 일정한 방향성을 가지고 흘러, 박막 균일성이 감소될 수 있다. 상부 돔에서 공급된 공정 가스가 하부 돔으로 유입되어 하부 돔에 이상 박막을 증착시킬 수 있다.
본 발명은 하부 돔으로 퍼지 가스를 공급하고 상부 돔으로 공정 가스를 공급하여, 공정 가스가 하부 돔으로 흐르는 것을 방지하여 하부 돔에 이상 박막의 증착을 억제할 수 있다. 또한, 균일한 플라즈마를 형성하여, 기판을 회전시키지 않고서도 균일한 박막을 형성할 수 있다.
통상적인 상부 돔과 하부 돔을 구비한 화학 기상 증착 장치는 챔버의 내벽에 불필요한 박막의 증착을 방지하기 위하여 라이너를 사용한다. 상기 라이너는 주기적으로 교체되거나 세정될 수 있다.
본 발명에서 상부 라이너의 하측과 하부 라이너는 하부 돔에서 공급되는 퍼지 가스가 상부 돔 방향으로 주입되고 더 많은 램프 히터를 장착하도록 경사면을 가질 수 있다. 서셉터와 기판 사이의 간격은 좁게 유지되어 하부 돔에서 공급되는 퍼지 가스는 상부 돔 방향으로 주입되어 압력 차이를 유발할 수 있다. 서셉터와 기판 사이의 좁은 간격이에 의하여, 상부 돔에 주입되는 공정 가스는 상부 돔 내부에만 체류하여 하부 라이너의 오염을 방지할 수 있다. 상기 하부 라이너는 불투명한 석영 재질로 히터 램프의 적외선을 산란시키어 기판의 균일한 가열을 제공할 수 있다.
본 발명에서, 유도 결합 플라즈마용 안테나는 상부 돔에서 이격되어 배치되고, 안테나를 구성하는 도선은 스트립 라인 형상이고, 스트립 라인은 폭 방향이 수직으로 정렬될 수 있다. 이에 따라, 하부 돔 방향에서 입사하는 적외선은 상기 안테나에 최소한으로 입사할 수 있다. 따라서, 안테나는 적외선에 의한 가열을 억제하고 안테나 하우징에서 반사된 적외선은 그림자를 최소화하면서 기판을 가열할 수 있다.
본 발명에서, 안테나를 감싸고 전자기 차폐하는 안테나 하우징은 금도금으로 도금되어 적외선을 반사시키어 다시 기판에 입사시킬 수 있다. 또한, 안테나 하우징은 돔 형상이 아닌 실린더 형상으로 적외선 반사에 의한 안테나의 재입사 가열을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서, 하부 돔의 하부에 배치된 램프 히터는 링형상의 램프 히터이고, 복수 개일 수 있다. 링형상의 램프 히터는 서로 그룹화되어 독립적으로 전력을 제어하여 기판을 균일하게 가열할 수 있다.
본 발명에서, 챔버의 배기부에 연결된 터보분자 펌프(TMP)는 챔버 내부에 기저 진공을 유지하며, 공정 시에도 수 토르(Torr) 이하의 압력에서 안정적인 플라즈마를 형성할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 도움 화학 기상 증착는 상부 돔의 상부에 배치된 유도 결합 플라즈마 안테나의 적외선 가열에 의한 성능 저하를 감소시키면서, 안테나 하우징에서 반사된 적외선을 다시 기판에 제공하여 고속으로 균일한 박막을 기판에 형성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 실험 조건, 물질 종류 등에 의하여 본 발명이 제한되거나 한정되지는 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 홈 위치를 설명하는 개념도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 상승 위치를 설명하는 개념도이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 설명하는 다른 방향에서 절단한 개념도이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 상부 라이너, 하부 라이너, 및 하부 돔을 설명하는 절단 사시도이다.
도 5는 도 1의 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 안테나를 설명하는 사시도이다.
도 6은 도 5의 안테나를 설명하는 평면도이다.
도 1 내지도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)는, 측벽을 구비한 챔버(160); 상기 챔버(160) 내부에 기판(174)을 장착하는 서셉터(172); 상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔(152); 및 상기 상부 돔의 상부에 배치되어 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나(110)를 포함한다. 상기 안테나(110)는 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나를 포함하고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 상부면 및 하부면에서 서로 중첩되어 배치되고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 RF 전원(140)에 대하여 병렬 연결되고, 상기 원턴 단위 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워져 있다.
챔버(160)는 도전체로 형성되고, 내부 공간은 원통 형상이고, 외부 형상은 직육면체 형상일 수 있다. 상기 챔버(160)는 냉각수에 의하여 냉각될 수 있다. 상기 챔버(160), 상기 상부 돔(152), 및 상기 하부 돔(158)은 결합하여 밀폐된 공간을 제공한다. 상기 챔버(160)는 상기 챔버의 측면에 형성된 기판 출입구(160a)와 상기 기판 출입구를 마주보는 측면에 형성된 배기구(160b)를 포함할 수 있다. 배기구(160b)는 고진공 펌프(190)에 연결될 수 있다. 고진공 펌프(190)는 터보분자 펌프일 수 있다. 상기 고진공 펌프는 낮은 기저 압력(base pressure)을 유지하며, 공정 진행시에도 수 토르 이하의 압력을 유지할 수 있다. 상기 배기구(160b)의 상부면은 상기 기판 출입구(160a)의 상부면보다 같거나 낮을 수 있다.
예를 들어, 상기 배기구(160b)의 상부면은 상기 기판 출입구(160a)의 상부면이 동일한 경우, 공정 진행시 서셉터의 상부면은 상기 배기구(160b) 및 기판 출입구의 하부면보다 높은 위치로 변경된다. 이에 따라, 챔버 내부의 대칭성이 향상되고 공정 가스의 흐름이 개선되어 균일한 박막 증착을 제공할 수 있다.
서셉터(172)는 상기 챔버의 측면에 형성된 기판 출입구(160a)를 통하여 기판(174)이 인입되면 상기 기판(174)을 장착할 수 있다. 상기 서셉터(172)는 기판과 동일한 판형상으고, 열전도성이 우수한 금속, 또는 흑연 재질일 수 있다. 상기 서셉터(172)는 적외선에 의하여 가열되고 열전달에 의하여 기판(174)을 가열할 수 있다. 공정 진행시 상기 서셉터의 상부면은 상기 배기구 및 상기 기판 출입구의 하부면보다 높을 수 있다. 서셉터(172)는 회전할 수 있다.
제1 리프터(184)는 상기 하부 돔(158)의 중심축을 따라 연장되고, 삼발이 형태의 제1 리프터 본체와 제1 리프트 핀을 포함할 수 있다. 제1 리프터(184)와 제2 리프터(182)는 동축 구조일 수 있다. 기판(174)이 상기 챔버 내부로 이송된 경우, 상기 제1 리프터(184)는 수납 위치 또는 홈 위치에서 상승하여 상기 기판을 지지할 수 있다. 이어서, 상기 제1 리프터(184)는 하강하여 서셉터(174)에 기판을 내려놓을 수 있다. 상기 제1 리프터(184)의 재질은 석영 또는 금속일 수 있다. 상기 제1 리프터(184)는 구동축에 의하여 수직 운동할 수 있다.
제2 리프터(182)는 상기 하부 돔(158)의 중심축을 따라 연장되고, 삼발이 형태의 제2 리프터 본체와 제2 리프트 핀을 포함할 수 있다. 제2 리프터(182)는 상기 기판이 장착된 서셉터(172)를 상승시키어 공정 위치 또는 상승 위치로 상승시킬 수 있다. 공정 위치는 상부 라이너(154)에서 기판의 유입을 위한 제2 개구부(154b)의 상부면과 실질적으로 동일한 평면에 배치될 수 있다. 또한, 상기 공정 위치에서 상부 라이너(154)에서 가스 배기를 위한 개구부(154a)의 하부면과 실질적으로 동일한 평면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 서셉터(172)와 상기 상부 라이너(154) 사이의 간격은 상기 공정 위치에서 최소화될 수 있다. 제2 리프터(182)의 재질은 석영 또는 금속일 수 있다. 상기 제2 리프터(182)는 구동축에 의하여 수직 운동할 수 있다.
상부 돔(152)은 투명한 유전체로 석영 또는 사파이어일 수 있다. 상기 상부 돔(152)은 상기 챔버(160)의 상부 면에 형성된 턱에 삽입되어 결합할 수 있다. 상기 상부 돔(152)은 진공 밀폐를 위하여 상기 챔버(160)와 결합하는 결합 부위는 와셔 형상일 수 있다. 상기 상부 돔(152)은 원호형, 타원형일 수 있다. 상기 상부 돔(152)은 하부에서 입사한 적외선을 투과시킬 수 있다. 안테나 하우징(130)에서 반사된 적외선은 상기 상부 돔(152)을 투과하여 기판(174)에 입사할 수 있다.
하부 돔(158)은 투명한 유전체로 석영 또는 사파이어일 수 있다. 상기 하부 돔(158)은 깔대기 형상의 하부 돔 본체(158b), 상기 챔버의 하부면에 형성된 턱에 결합하는 와셔 형상의 결합 부위(158a)와 하부 돔 본체(158b)의 중심에 연결된 원통 형상의 원통 파이프(158c)를 포함할 수 있다. 하부 돔(158)은 상기 챔버의 히부 면에 형성된 턱에 삽입되어 결합할 수 있다. 상기 하부 돔은 진공 밀폐를 위하여 상기 챔버와 결합하는 결합 부위(158a)는 와셔 형상일 수 있다. 상기 제1 리프터의 구동축 및 제2 리프터의 구동축은 상기 원통 파이프(158c) 내에 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 하부 돔을 통하여 공급되는 퍼지 가스는 유로를 통하여 공급될 수 있다. 상기 유로는 원통 파이프(158c)일 수 있다. 상기 퍼지 가스는 아르곤과 같은 불활성 가스일 수 있다.
상부 라이너(154)는 투명한 유전체 재질일 수 있다. 상기 상부 라이터(154)는 석영, 알루미나, 사파이어, 또는 질화알미늄일 수 있다. 상기 상부 라이너(154)는 이상 박막의 증착을 억제하는 물질로 선택될 수 있다. 상기 상부 라이너(154)는 오염된 경우, 분해되어 세정될 수 있다. 상기 상부 라이너(154)는 전체적으로 링 형상이고, 상부면은 상기 상부 돔의 형태를 가진 곡면일 수 있다. 상기 상부 라이너(154)는 상기 상부 라이너의 일측에 형성되어 가스를 배기하는 제1 개구부(154a) 및 상기 상부 라이어의 제1 개구부(154a)를 마주보는 타측에 기판의 통로를 제공하도록 상기 상부 라이너의 측면에 형성된 제2 개구부(154b)를 포함할 수 있다. 제1 개구부(154a)는 상기 배기부와 정렬되고, 제2 개구부는 기판 출입구와 정렬될 수 있다. 상기 상부 라이너(154)의 내측면은 수직으로 연장되고 제1 개구부(154a)의 하부면에서 테이퍼진 테이퍼부(154c)에 연결될 수 있다. 테이퍼진 내측면은 상기 하부 라이너(156)의 내측면과 동일한 경사를 가질 수 있다. 상기 경사면의 경사각(θ)은 약 70도일 수 있다. 이에 따라, 퍼지 가스는 안정적으로 챔버의 상부 영역으로 공급될 수 있다.
상기 상부 라이너(154)는 상기 상부 라이너의 측면을 관통하여 공정 가스를 공급하는 적어도 하나의 공정 가스 공급부(159a,159b)을 포함할 수 있다. 상기 공정 가스 공급부은 상기 상부 라이너의 측면에서 돌출될 수 있다. 예를 들어, 상기 공정 가스 공급부는을 SiH4와 같은 제1 공정 가스를 공급하는 제1 공정 가스 공급부 및 제2 공정 가스를 공급하는 제2 공정 가스 공급부를 포함할 수 있다.
제1 공정 가스 공급부(159a)은 상기 SiH4와 같은 제1 공정 가스를 플라즈마에 많이 노출되도록 상기 상부 라이너의 측면에서 많이 돌출될 수 있다. 한편, 제2 공정 가스 공급부(159b)은 상기 H2와 같은 제2 공정 가스를 플라즈마에 적게 노출되도록 상기 상부 라이너의 측면에서 적게 돌출될 수 있다. 퍼지 가스는 하부 돔에서 챔버의 상부 영역으로 유입되므로, 원주 상에서 균일하게 공급되어 공간적으로 균일한 압력 분포를 가질 수 있다.
하부 라이너(156)는 상기 상부 라이너와 결합한다. 하부 라이너는 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면를 감싸고 불투명 유전체 재질로 형성된 링 형상일 수 있다. 상기 상부 라이너(154)는 상기 하부 라이너(156) 상에 배치되고 정렬되어 결합할 수 있다. 상기 하부 라이너(156)는 상기 하부 돔(158)과 결합하기 위한 경사진 하부 외측면(156b)과 상기 상부 라이너와 연속적인 경사를 유지하기 위한 경사진 하부 내측면(156a)을 포함할 수 있다. 상기 하부 라이너(156)는 불투명한 재질의 석영일 수 있다. 즉, 상기 하부 라이너는 상기 하부 돔의 공간을 바라보는 내주면을 가지며, 상기 하부 라이너의 내주면은 상하 방향을 따라 상기 챔버의 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 두께가 두꺼워지는 경사를 가질 수 있다. 상기 내주면의 경사각(θ)은 약 70도일 수 있다. 경사진 내주면은 최상부에 배열된 램프 히터를 노출시키어 더 균일한 가열을 제공하며, 입사하는 적외선을 산락시키어 상기 챔버의 가열을 억제할 수 있다.
단열부(162)는 상기 챔버(160)의 하부면과 상기 반사체(160) 사이에 배치되고 링 형상일 수 있다. 상기 단열부(162)는 가열된 반사체(160)로부터 상기 챔버의 열전달을 감소시킬 수 있다. 상기 단열부(162)는 세라믹 재질일 수 있다. 상기 단열부(162)의 상부면은 턱을 구비할 수 있다. 상기 단열부의 턱과 상기 챔버의 하부면의 턱은 상기 하부 돔의 와셔 형상의 결합 부위(158a)를 수용하고 진공 밀폐시킬 수 있다.
상기 동심원 형상의 램프 히터(166)은 복수의 동심원 형상의 링형 램프 히터를 포함하고 전원(164)에 연결될 수 있다. 상기 동심원 형상의 링형 램프 히터는 상기 하부 돔(158)의 경사면을 따라 일정한 간격으로 배치되고, 상기 동심원 형상의 램프 히터(166)은 3개의 그룹으로 구분되어 서로 독립적으로 전력을 공급받을 수 있다. 상기 동심원 형상의 링형 램프 히터는 반사체(160)의 경사면에 형성된 링 형상의 홈에 삽입되어 정렬될 수 있다. 예를 들어, 상기 동심원 형상의 램프 히터(166)은 할로겐 램프 히터이고, 8개일 수 있다. 하부의 3개의 램프 히터는 제1 그룹을 형성하고, 중간의 2개의 램프 히터는 제2 그룹을 형성하고, 상부의 3개의 램프 히터는 제3 그룹을 형성할 수 있다. 상기 제1 그룹은 제1 전원(164a)에 연결되고, 상기 제2 그룹은 제2 전원(164b)에 연결되고, 상기 제3 그룹은 제3 전원(164c)에 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 전원(164a~164c)은 독립적으로 균일한 기판의 가열을 위하여 제어될 수 있다.
반사체(160)는 상기 단열부(162)의 하부면을 지지하고 상기 램프 히터를 장착할 수 있다. 상기 램프 히터(166)을 장착하는 경사면은 상기 하부 돔(158)의 경사면과 일정한 간격을 유지하도록 콘 형상일 수 있다. 반사체(160)는 도체로 형성되고, 냉각수에 의하여 냉각될 수 있다.
클램프(150)는 상기 상부 돔(152)의 가장 자리를 덥도록 배치될 수 있다. 상기 클램프(150)는 도체로 형성되고, 냉각수에 의하여 냉각될 수 있다. 상기 클램프 (150)의 하부면은 상기 상부 돔의 와셔 형상의 결합 부위와 결합하도록 턱을 구비하고, 상기 상부 돔(152)의 곡선부의 일부를 덮도록 곡면부(150a)를 포함할 수 있다. 상기 클램프(150)의 곡면부(150a)는 금 도금되어 적외선을 반사할 수 있다. 상기 클램프(150)의 내경은 상기 상부 라이너의 내경(D)과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 상기 클램프(150)의 내경은 안테나 하우징(130)의 직경과 동일할 수 있다.
상기 안테나(110)는 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나(110a,110b)를 포함한다. 상기 안테나(110)는 상부면 및 하부면에서 서로 중첩되어 배치되고, 상기 원턴 단위 안테나는 두께보다 큰 폭을 가진 스트립 라인 형상이고, 상기 원턴 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워질 수 있다. 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나는 RF 전원(140)에 대하여 병렬 연결될 수 있다. 상기 RF 전원(140)은 임피던스 매칭 박스(142) 및 전력 공급선(143)를 통하여 상기 안테나(110)에 RF 전력을 공급할 수 있다. 상기 안테나는 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나를 포함하고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 상부면 및 하부면에서 서로 중첩되어 배치되고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 RF 전원에 대하여 병렬 연결되고, 상기 원턴 단위 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워질 수 있다.
RF 전류가 흐르는 안테나는 고전류를 위하여 충분한 단면적을 확보하여야 하며, 충분한 자속을 형성하기 위하여 폐루프를 형성하여 한다. 또한, 충분한 자속 또는 높은 인덕턴스를 확보하기 위하여 복수의 턴이 요구된다. 따라서, 적층 구조가 요구된다. 그러나, 폭이 수직으로 세워진 안테나는 많은 공간을 차지하며 충분한 자속 확보에 불리하여, 통상적으로 사용되지 않는다.
본 발명에서, 안테나(110)는 안테나 상부 또는 하부에서 입사하는 적외선을 흡수하여 가열에 의한 저항 증가를 최소화하기 위하여 수직으로 세워진 스트립 라인을 사용한다. 안테나(110)는 적외선에 대하여 높은 투광성을 제공한다.
또한, 안테나는 적외선 반사를 증가시키기 위하여 금(Au) 또는 은(Ag)로 코팅될 수 있다. 또한, 충분한 자속확보를 위하여, 2층 구조의 안테나가 사용된다. 원턴 단위 안테나는 RF 전력를 공급받는 위치는 상부면에 배치되어, 축전 결합에 의한 전력 손실을 감소시킬 수 있다. 상기 스트립 라인의 종횡비(두께(t)에 대한 폭(W)의 비)(W/t)는 10 이상일 수 있다. 상기 스트립 라인의 두께는 수 밀리미터이고, 폭은 수 센치미터일 수 있다. 세워진 스트립 라인 구조는 공기의 유입에 의한 흐름을 방해하지 않아, 원활한 공기 냉각을 제공할 수 있다. 또한, 상기 안테나 하우징에서 반사된 적외선은 안테나에 의하여 그림자지는 것을 최소화할 수 있다.
상기 안테나(110)의 하부면은 상기 클램프(150)의 상부면과 실질적으로 동일한 평면이고, 상기 상부 돔(152)의 가장 높은 위치보다 높을 수 있다. 이에 따라, 상기 안테나(110)는 상기 상부 돔(152)과 직접 접촉하지 않아 상기 상부 돔(152)을 열전달에 의하여 직접 가열하지 않을 수 있다. 두 개의 원턴 단위 안테나(110a,110b)는 서로 180도 회전하여 중첩되도록 배치된다. 원턴 단위 안테나(110a,110b) 각각은 소정의 구간에서 하부면에 배치되고 나머지 구간에서 상부면에 배치된다.
상기 원턴 단위 안테나(110a,110b)는, 상기 원턴 단위 안테나의 중심에서 반경 방향으로 상기 상부면에서 연장되는 반경부(112a,112b); 상기 반경부에서 제1 반경(R1)을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 90도 회전하여 상기 상부면에서 연장되는 제1 곡선부(113a,113b); 상기 제1 곡선부에서 배치평면을 상기 상부면에서 하부면으로 변경하는 제1 수직 연장부(114a,114b); 상기 제1 수직 연장부에서 상기 제1 반경(R1)을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 180도 회전하는 제2 곡선부(115a,115b); 상기 제2 곡선부에 연속적으로 연결되고 상기 제1 반경에서 상기 제1 반경보다 작은 제2 반경(R2)으로 반경을 반경하고 배치평면을 상기 하부면에서 상기 상부면으로 변경하고 상기 제2 반경에서 상기 제1 반경으로 반경을 변경하는 제2 수직 연장부(116a,116b); 및 상기 제2 수직 연장부에서 상기 제1 반경을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 90도 회전하여 상기 상부면에서 연장되는 제3 곡선부(117a,117b)를 포함할 수 있다. 상기 제3 곡선부(117a,117b)는 반경 방향으로 연장되는 접지부에 연결된다.
안테나 하우징(130)은 상기 안테나(110)를 감싸도록 배치되고, 상기 안테나 하우징의 내부면은 금(Au)으로 코팅될 수 있다. 안테나 하우징(130)은 상기 안테나에서 방사된 전자파를 차폐하고 램프 히터에서 방사된 적외선을 반사할 수 있다.
챔버 하우징(132)은 상기 크램프(150) 상에 배치되고 상기 안테나 하우징을 덮도록 배치될 수 있다. 상기 챔버 하우징(132)은 상기 안테나 하우징을 감싸도록 배치된다. 상기 챔버 하우징(132)은 상기 안테나 하우징(130)에 공기를 주입하고 배기하는 유로(132a)를 포함할 수 있다. 상기 안테나 하우징에 주입된 공기는 상기 안테나 및 상기 상부 돔을 냉각할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나를 설명하는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 안테나(100')는 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나(110a,110b)를 포함한다. 상기 원턴 단위 안테나(110a,110b)는, 상기 원턴 단위 안테나의 중심에서 반경 방향으로 상기 상부면에서 연장되는 반경부(112a,112b); 상기 반경부에서 제1 반경(R1)을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 90도 회전하여 상기 상부면에서 연장되는 제1 곡선부(113a,113b); 상기 제1 곡선부에서 배치평면을 상기 상부면에서 하부면으로 변경하는 제1 수직 연장부(114a,114b); 상기 제1 수직 연장부에서 상기 제1 반경(R1)을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 180도 회전하는 제2 곡선부(115a,115b); 상기 제2 곡선부에 연속적으로 연결되고 상기 제1 반경에서 상기 제1 반경보다 큰 제2 반경(R2)으로 반경을 반경하고 배치평면을 상기 하부면에서 상기 상부면으로 변경하고 상기 제2 반경에서 상기 제1 반경으로 반경을 변경하는 제2 수직 연장부(116a,116b); 및 상기 제2 수직 연장부에서 상기 제1 반경을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 90도 회전하여 상기 상부면에서 연장되는 제3 곡선부(117a,117b)를 포함할 수 있다. 상기 제3 곡선부(117a,117b)는 반경 방향으로 연장되는 접지부에 연결된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개념도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치(200)는, 측벽을 구비한 챔버(160); 상기 챔버(160) 내부에 기판(174)을 장착하는 서셉터(172); 상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔(152); 및 상기 상부 돔의 상부에 배치되어 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나(110)를 포함한다. 상기 안테나(110)는 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나를 포함하고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 상부면 및 하부면에서 서로 중첩되어 배치되고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 RF 전원(140)에 대하여 병렬 연결되고, 상기 원턴 단위 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워져 있다.
하부 돔(258)은 상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성되고 사기 상부 돔(152)과 같은 곡률을 가질 수 있다. 램프 히터는 상기 하부 돔(258)의 하부면에 배치될 수 있다. 상기 반사체는 상기 램프 히터의 하부면에 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개념도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치(300)는, 측벽을 구비한 챔버(160); 상기 챔버(160) 내부에 기판(174)을 장착하는 서셉터(172); 상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔(152); 및 상기 상부 돔의 상부에 배치되어 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나(110)를 포함한다. 상기 안테나(110)는 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나를 포함하고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 상부면 및 하부면에서 서로 중첩되어 배치되고, 두 개의 원턴 단위 안테나는 RF 전원(140)에 대하여 병렬 연결되고, 상기 원턴 단위 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워져 있다.
안테나 하우징(330)은 상기 안테나(110)를 감싸도록 배치되고, 상기 안테나 하우징의 내부면은 금(Au)으로 코팅될 수 있다. 상기 안테나 하우징(330)은 금속과 같이 적외선 대역에 대하여 반사율이 높은 도전성 재질일 수 있다. 구체적으로, 안테나 하우징(330)은 투껑을 가진 원통 형상으로 알루미늄일 수 있다.
상기 안테나 하우징(330)은 상기 크램프(150) 상에 배치되고 상기 안테나(110)에서 방사된 전자파를 차폐하고 램프 히터(166)에서 방사된 적외선을 반사하고, 상기 램프 히터(166)의 상기 적외선을 흡수하여 비균일하게 가열될 수 있다. 상기 안테나 하우징(330)을 공간적으로 균일하게 가열하기 위하여, 별도의 히터(331)가 상기 안테나 하우징(330)을 가열할 수 있다. 상기 히터(331)는 상기 안테나 하우징(330)에 매립된 저항성 히터일 수 있다. 상기 저항성 히터는 스파이럴 형태로 상기 안테나 하우징의 투껑에 매립될 수 있다. 공간적 균일한 온도 분포를 위하여, 반경 방향으로 진행함에 따라 히터 간격이 감소할 수 있다. 상기 균일하게 가열된 안테나 하우징(330)은 흑체 복사를 통하여 상기 기판(174)을 추가적으로 가열할 수 있다. 가열된 안테나 하우징(330)은 환경에 따른 온도 차이를 제공하지 않아 공정 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 안테나 하우징(330)의 온도는 상기 램프 히터(166)에 의하여 가열될 수 있는 온도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 안테나 하우징(330)의 온도는 섭씨 200도 내지 섭씨 600도일 있다.
상기 안테나(110)는 상기 가열된 안테나 하우징(110)에 의하여 추가적으로 가열될 수 있다. 그러나, 상기 안테나(110)는 세워진 스트립 형태로 공기의 유입에 의한 흐름을 방해하지 않고 복사열을 적게 흡수하고, 원활한 공기 흐름에 의하여 냉각될 수 있다.
챔버 하우징(332)은 상기 크램프(150) 상에 배치되고 상기 안테나 하우징(330)을 덮도록 배치될 수 있다. 챔버 하우징(332)과 상기 안테나 하우징의 사이는 공간을 가지며, 상기 공간은 열전달에 의한 열손실을 감소시킬 수 있다. 상기 공간은 대기압일 수 있으며, 상기 공간을 채우는 공기는 순환되지 않을 수 있다.
상기 챔버 하우징(332)은 냉매가 흐르는 유로(333)를 포함하고, 상기 챔버 하우징은 실온으로 냉각될 수 있다. 상기 챔버 하우징(332)은 뚜껑을 가진 원통 형상이고, 도전성 물질일 수 있다.
공기 유로는 상기 챔버 하우징(332) 및 상기 안테나 하우징(330)을 관통하여 상기 안테나 하우징에 의하여 형성된 공간에에 공기를 주입할 수 있다. 상기 안테나 하우징(330)에 주입된 공기는 상기 안테나(110)를 냉각하여 안정적인 동작을 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는, 측벽을 구비한 챔버(160); 상기 챔버(160) 내부에 기판(174)을 장착하는 서셉터(172); 상기 챔버(160)의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔(152); 상기 상부 돔의 상부에 배치되어 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나(110); 상기 챔버(160)의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 하부 돔(158); 상기 챔버(160)의 내측에 배치되고 상기 상부 돔(152)의 하측 가장 자리를 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 상부 라이너(154); 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면을 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 하부 라이너(156); 상기 하부 돔의 하부에 배치된 램프 히터(166); 및 상기 안테나(110)를 덥도록 배치되고 히터(331)에 의하여 가열되는 안테나 하우징(330)을 포함한다.
기판 처리 장치의 동작 방법은, 상기 안테나 하우징(330)을 상기 히터(331)에 의하여 제1 온도로 가열한다(S100). 상기 제1 온도는 섭씨 200도 내지 섭씨 600도일 수 있다.
상기 기판(174)을 상기 서셉터(172)의 홈 위치에서 수용하고 상기 서셉터(172)를 상승시키어 공정 위치로 변경한다(S110). 공정 위치는 상부 라이너(154)에서 기판의 유입을 위한 제2 개구부(154b)의 상부면과 실질적으로 동일한 평면에 배치될 수 있다. 또한, 상기 공정 위치에서 상부 라이너(154)에서 가스 배기를 위한 개구부(154a)의 하부면과 실질적으로 동일한 평면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 서셉터(172)와 상기 상부 라이너(154) 사이의 간격은 상기 공정 위치에서 최소화될 수 있다. 상기 서셉터(172)와 상기 상부 라이너(154) 사이의 간격은 상기 공정 위치에서 최소화될 수 있다.
상기 상부 돔(154)으로 공정 가스를 제공하고 상기 하부 돔(158)으로 퍼지 가스를 제공하고 상기 램프 히터(166)를 이용하여 상기 기판(174)을 가열한다(S120). 상기 기판(174)의 온도는 섭씨 550도 내지 섭씨 950도일 수 있다.
상기 안테나(110)에 RF 전력을 제공하여 유도 결합 플라즈마를 형성하여 상기 기판에 에피택셜 성장을 수행한다(S130). 에피택셜 성장은 실리콘 단결정일 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

Claims (24)

  1. 측벽을 구비한 챔버;
    상기 챔버 내부에 기판을 장착하는 서셉터;
    상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔; 및
    상기 상부 돔의 상부에 배치되어 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나를 포함하고,
    상기 안테나는 두 개의 원턴(one-turn) 단위 안테나를 포함하고,
    두 개의 원턴 단위 안테나는 상부면 및 하부면에서 서로 중첩되어 배치되고,
    두 개의 원턴 단위 안테나는 RF 전원에 대하여 병렬 연결되고,
    상기 원턴 단위 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워져 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 깔대기 형상의 하부 돔;
    상기 하부 돔의 하부면에 배치된 동심원 형상의 램프 히터;
    상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 상부 돔의 하측 가장 자리를 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 상부 라이너;
    상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면을 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 하부 라이너; 및
    상기 동심원 형상의 램프 히터의 하부면에 배치된 반사체; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 원턴 안테나는 두께보다 큰 폭을 가진 스트립 라인 형상이고,
    상기 원턴 단위 안테나의 폭 방향은 수직으로 세워지고,
    상기 두께(t)에 대한 폭(W)의 비(W/t)는 10 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 원턴 단위 안테나는:
    상기 원턴 단위 안테나의 중심에서 반경 방향으로 상기 상부면에서 연장되는 반경부;
    상기 반경부에서 제1 반경을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 90도 회전하여 상기 상부면에서 연장되는 제1 곡선부;
    상기 제1 곡선부에서 배치평면을 상기 상부면에서 하부면으로 변경하는 제1 수직 연장부;
    상기 제1 수직 연장부에서 상기 제1 반경을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 180도 회전하는 제2 곡선부;
    상기 제2 곡선부에 연속적으로 연결되고 상기 제1 반경에서 상기 제1 반경보다 작은 제2 반경으로 반경을 반경하고 배치평면을 상기 하부면에서 상기 상부면으로 변경하고 상기 제2 반경에서 상기 제1 반경으로 반경을 변경하는 제2 수직 연장부; 및
    상기 제2 수직 연장부에서 상기 제1 반경을 가진 원주를 따라 시계 방향으로 90도 회전하여 상기 상부면에서 연장되는 제3 곡선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나를 감싸도록 배치되고 반사체로 코팅된 안테나 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 라이너의 측면을 관통하여 공정 가스를 공급하는 적어도 하나의 공정 가스 공급부; 및
    상기 하부 돔을 통하여 공급되는 퍼지 가스를 공급하는 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 라이너는:
    상기 상부 라이너의 일측에 형성되어 가스를 배기하는 제1 개구부; 및
    상기 상부 라이어의 제1 개구부을 마주보는 타측에 기판의 통로를 제공하도록 상기 상부 라이너에 배치된 제2 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 램프 히터는 복수의 링형 램프 히터를 포함하고,
    상기 링형 램프 히터는 상기 하부 돔의 경사면을 따라 일정한 간격으로 배치되고,
    상기 링형 램프 히터는 3개의 그룹으로 구분되어 서로 독립적으로 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 돔의 중심축을 따라 배치되는 제1 기판 리프터; 및
    상기 제1 기판 리프터와 동축으로 배치되는 제2 기판 리프터를 더 포함하는 것을 특징으로 기판 처리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버의 하부면과 상기 반사체 사이에 배치된 링 형상의 단열부를 더 포함하는 것을 특징으로 기판 처리 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 돔의 내주면에 배치된 불투명 유전체 재질로 형성된 하부 라이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 하부 라이너는 상기 하부 돔의 공간을 바라보는 내주면을 가지며,
    상기 하부 라이너의 내주면은 상하 방향을 따라 상기 챔버의 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 두께가 두꺼워지는 경사를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성되고 사기 상부 돔과 같은 곡률을 가지는 하부 돔;
    상기 하부 돔의 하부면에 배치된 램프 히터;
    상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 상부 돔의 하측 가장 자리를 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 상부 라이너;
    상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면을 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 하부 라이너; 및
    상기 램프 히터의 하부면에 배치된 반사체; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나를 감싸도록 배치되고 안테나 하우징을 더 포함하고,
    상기 안테나 하우징은 별도의 히터에 의하여 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 안테나 하우징의 온도는 섭씨 200도 내지 섭씨 600도 인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 안테나 하우징을 감싸도록 이격되어 배치된 챔버 하우징을 더 포함하고,
    상기 챔버 하우징은 냉매에 의하여 냉각되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 측벽을 구비한 챔버; 상기 챔버 내부에 기판을 장착하는 서셉터; 상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔; 상기 상부 돔의 상부에 배치되어 유도 결합 플라즈마를 형성하는 안테나; 상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 하부 돔; 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 상부 돔의 하측 가장 자리를 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 상부 라이너; 상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면을 감싸고 유전체 재질로 형성된 링 형상의 하부 라이너; 상기 하부 돔의 하부에 배치된 램프 히터; 및 상기 안테나를 덥도록 배치되고 히터에 의하여 가열되는 안테나 하우징을 포함하는 기판 처리 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 안테나 하우징을 상기 히터에 의하여 제1 온도로 가열하는 단계;
    상기 기판을 상기 서셉터의 홈 위치에서 수용하고 상기 서셉터를 상승시키어 공정 위치로 변경하는 단계;
    상기 상부 돔으로 공정 가스를 제공하고 상기 하부 돔으로 퍼지 가스를 제공하고 상기 램프 히터를 이용하여 상기 기판을 가열하는 단계; 및
    상기 안테나에 RF 전력을 제공하여 유도 결합 플라즈마를 형성하여 상기 기판에 에피택셜 성장을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 동작 방법.
  18. 측벽과 상부 영역 및 하부 영역을 구비한 챔버;
    상기 챔버 내부에 기판을 장착하는 서셉터;
    상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔;
    상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 하부 돔; 및
    상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면에 배치된 불투명한 유전체 재질로 형성된 하부 라이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 하부 돔의 하부에 배치된 램프 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 하부 라이너는 상기 하부 돔의 공간을 바라보는 내주면을 가지며,
    상기 하부 라이너의 내주면은 상하 방향을 따라 상기 챔버의 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 두께가 두꺼워지는 경사를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 제18 항에 있어서,
    상기 하부 라이너는 석영 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  22. 측벽과 상부 영역 및 하부 영역을 구비한 챔버;
    상기 챔버 내부에 기판을 장착하는 서셉터;
    상기 챔버의 상부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 상부 돔;
    상기 챔버의 하부면을 덮고 투명한 유전체 재질로 형성된 하부 돔;
    상기 챔버의 측벽 일측에 배치된 기판 출입구; 및
    상기 챔버의 측벽 타측에 배치된 배기구;를 포함하고.
    상기 배기구의 상부면은 상기 기판 출입구의 상부면과 같거나 낮은 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  23. 재22항에 있어서,
    상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 상부 돔의 하측 가장 자리를 감싸고 투명한 유전체 재질로 형성된 링 형상의 상부 라이너;
    상기 챔버의 내측에 배치되고 상기 하부 돔의 상부 가장 자리 내주면을 감싸고 불투명한 유전체 재질로 형성된 링 형상의 하부 라이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  24. 재23항에 있어서,
    상기 상부 라이너는:
    상기 배기구와 정렬되고 상기 상기 상부 라이너의 일측에 형성되어 가스를 배기하는 제1 개구부; 및
    상기 기판 출입구와 정렬되고 상기 상부 라이어의 제1 개구부을 마주보는 타측에 기판의 통로를 제공하도록 상기 상부 라이너에 배치된 제2 개구부를 포함하고,
    공정 진행시 상기 서셉터의 상부면은 상기 배기구 및 상기 기판 출입구의 하부면보다 높은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
PCT/KR2021/010377 2020-10-13 2021-08-06 기판 처리 장치 WO2022080637A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180070404.6A CN116368269A (zh) 2020-10-13 2021-08-06 基板处理设备
JP2023520474A JP2023544772A (ja) 2020-10-13 2021-08-06 基板処理装置｛ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ｝
US18/125,716 US20230290610A1 (en) 2020-10-13 2023-03-23 Substrate processing apparatus

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0131532 2020-10-13
KR20200131532 2020-10-13
KR1020210099590A KR20220048921A (ko) 2020-10-13 2021-07-29 기판 처리 장치
KR10-2021-0099590 2021-07-29

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/125,716 Continuation US20230290610A1 (en) 2020-10-13 2023-03-23 Substrate processing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022080637A1 true WO2022080637A1 (ko) 2022-04-21

Family

ID=81208279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/010377 WO2022080637A1 (ko) 2020-10-13 2021-08-06 기판 처리 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230290610A1 (ko)
JP (1) JP2023544772A (ko)
CN (1) CN116368269A (ko)
TW (1) TW202214920A (ko)
WO (1) WO2022080637A1 (ko)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070022453A (ko) * 2005-08-22 2007-02-27 삼성전자주식회사 화학 기상 증착 장치
KR20100006009A (ko) * 2008-07-08 2010-01-18 주성엔지니어링(주) 반도체 제조 장치
JP2015062181A (ja) * 2009-10-27 2015-04-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR20150130479A (ko) * 2013-03-15 2015-11-23 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ｅｐｉ 프로세스를 위한 균일성 튜닝 렌즈를 갖는 서셉터 지지 샤프트
JP2017501570A (ja) * 2013-12-06 2017-01-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 予熱部材をセルフセンタリングするための装置
US20170229303A1 (en) * 2014-11-13 2017-08-10 Applied Materials, Inc. Method for removing native oxide and residue from a iii-v group containing surface
KR101810645B1 (ko) * 2016-09-08 2018-01-25 에스케이실트론 주식회사 챔버 작동방법
KR20200089979A (ko) * 2019-01-18 2020-07-28 주식회사 유진테크 기판 처리 장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070022453A (ko) * 2005-08-22 2007-02-27 삼성전자주식회사 화학 기상 증착 장치
KR20100006009A (ko) * 2008-07-08 2010-01-18 주성엔지니어링(주) 반도체 제조 장치
JP2015062181A (ja) * 2009-10-27 2015-04-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR20150130479A (ko) * 2013-03-15 2015-11-23 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ｅｐｉ 프로세스를 위한 균일성 튜닝 렌즈를 갖는 서셉터 지지 샤프트
JP2017501570A (ja) * 2013-12-06 2017-01-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 予熱部材をセルフセンタリングするための装置
US20170229303A1 (en) * 2014-11-13 2017-08-10 Applied Materials, Inc. Method for removing native oxide and residue from a iii-v group containing surface
KR101810645B1 (ko) * 2016-09-08 2018-01-25 에스케이실트론 주식회사 챔버 작동방법
KR20200089979A (ko) * 2019-01-18 2020-07-28 주식회사 유진테크 기판 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023544772A (ja) 2023-10-25
TW202214920A (zh) 2022-04-16
CN116368269A (zh) 2023-06-30
US20230290610A1 (en) 2023-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5891251A (en) CVD reactor having heated process chamber within isolation chamber
US5653808A (en) Gas injection system for CVD reactors
US5781693A (en) Gas introduction showerhead for an RTP chamber with upper and lower transparent plates and gas flow therebetween
KR20210070190A (ko) 정전기 척을 구비하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
EP0821084A1 (en) Multi-zone gas flow control in a process chamber
JP3167964B2 (ja) Ｃｖｄリアクタ用ガス注入システム及びガス注入方法
US20080066682A1 (en) Substrate supporting mechanism and substrate processing apparatus
US20090065486A1 (en) Plasma treatment apparatus, and substrate heating mechanism to be used in the apparatus
US8377254B2 (en) Plasma processing apparatus
KR20150060086A (ko) 클러스터형 배치식 기판처리 시스템
KR20220048921A (ko) 기판 처리 장치
JP3162955B2 (ja) プラズマ処理装置
TW201921446A (zh) 用於沉積或處理碳化合物的微波反應器
WO2022080637A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2023153822A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2024096513A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2024085489A1 (ko) 기판 처리 장치
KR101083448B1 (ko) 다중 기판처리챔버
JP2000235972A (ja) プラズマ処理装置
JP2000012549A (ja) 板体加熱装置
KR20110032681A (ko) 다중 기판처리챔버
JP2621197B2 (ja) バレル型気相成長装置
JP4355490B2 (ja) 堆積膜形成装置
WO2020189812A1 (ko) 서셉터 및 반도체 제조장치
WO2014175573A1 (ko) 클러스터형 배치식 기판처리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21880287

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023520474

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21880287

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1