KR20050023215A - Method of producing components and ultra high vacuum cvd reactor - Google Patents
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Abstract
초고진공 잔류가스 조건을 유지하면서 부품을 CVD 공정에서 산업적으로 처리하기 위해, 부품이 배치의 형태로 진공 운반실(13)에서 CVD 반응기(1)로 투입되며, 이 진공 운반실은 전술된 UHV-CVD 반응기(1)를 전단에 설치된 처리실(17)과 연결한다. 이 처리실(17)은 락 챔버, 다른 진공 운반실, 코팅 챔버, 세정실, 에칭 챔버, 가열실, 버퍼 챔버 또는 주입실일 수 있다. In order to industrially process the component in the CVD process while maintaining ultra-high vacuum residual gas conditions, the component is fed from the vacuum chamber 13 to the CVD reactor 1 in the form of a batch, which vacuum chamber is described above. The reactor 1 is connected with the process chamber 17 installed at the front end. This process chamber 17 may be a lock chamber, another vacuum transfer chamber, a coating chamber, a cleaning chamber, an etching chamber, a heating chamber, a buffer chamber or an injection chamber.
Description
본 발명은 반도체 컴포넌트 또는 이를 위한 중간제품의 제조, 또는 일반적으로 제조시 반도체 컴포넌트 특히 프로세스 유닛의 제조에서와 동일하게 높은 요건이 부가되는 컴포넌트의 제조에 관한 것이다.The present invention relates to the manufacture of a semiconductor component or an intermediate product therefor, or to the manufacture of a component which, in general, has the same high requirements as in the manufacture of a semiconductor component, in particular a process unit.
여기에서 “컴포넌트”란 사용 가능한 형태로 제작된, 상업적으로 거래가 가능한 물체로 이해된다. 예를 들어 이런 컴포넌트는 반도체 칩일 수 있다.A "component" is understood here as a commercially tradeable object made in a usable form. For example, such a component may be a semiconductor chip.
제조 과정에서 “부품”이 처리되며, 이 부품은 최종적으로 전술한 “컴포넌트”로 가공된다. 예를 들어 웨이퍼인 “부품”은 그 처리 후에 하나 또는 복수의 컴포넌트로 가공된다. 예를 들어 부품인 웨이퍼를 처리함으로써 하나 또는 복수의 컴포넌트 즉, 반도체 칩이 가공된다.In the manufacturing process, the "parts" are processed, which are finally processed into the above-mentioned "components". For example, a wafer "component" is processed into one or more components after its processing. For example, by processing a wafer, which is a component, one or more components, that is, semiconductor chips, are processed.
또한 전술한 컴포넌트는 광전기적, 광학적 또는 마이크로 메카니칼 컴포넌트 또는 그 중간제품일 수 있다.The aforementioned components may also be photoelectric, optical or micro mechanical components or intermediates thereof.
전술한 제조 방법과 관련된 박막의 증착에 있어 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법과 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법이 서로 경쟁적 관계에 있다.Physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD) methods are competing with each other in the deposition of a thin film related to the aforementioned manufacturing method.
본 발명은 CVD 방법을 적용하여 박막을 증착할 때 발생하는 문제점과 관련이 있다. The present invention relates to a problem that occurs when depositing a thin film by applying the CVD method.
잘 알려진 CVD 박막 증착 방법은, 반응 가스, 즉 공정 가스가 공정에 투입되지 전 또는 투입 중에 발생하는 잔류 가스 분압(UHV)과 공정 압력(APCVD, LPCVD)에 따라 구분된다. 그 구분은 다음과 같다. Known CVD thin film deposition methods are distinguished according to the residual gas partial pressure (UHV) and process pressures (APCVD, LPCVD) that occur before or during the reaction gas, i. The division is as follows.
·APCVD(Atmospheric Pressure CVD): 공정 압력(PP)이 분위기 압력과 거의 동일하다.Atmospheric Pressure CVD (APCVD): The process pressure P P is approximately equal to the atmospheric pressure.
·LPCVD(Low Pressure CVD): 공정 압력(PP)이 0.1mbar 내지 100mbar의 범위로 조절된다.Low Pressure CVD (LPCVD): The process pressure P P is adjusted in the range of 0.1 mbar to 100 mbar.
·UHV-CVD(Ultra-high Vacuum CVD): 잔류 가스 분압이 최고 10-8mbar에 달하며 전형적인 공정 압력이 10-1 내지 10-5mbar의 범위에 존재한다.Ultra-high Vacuum CVD (UHV-CVD): Residual gas partial pressures up to 10 −8 mbar and typical process pressures range from 10 −1 to 10 −5 mbar.
반도체 제조 시 요구되는 품질을 충족시키는 컴포넌트/중간제품의 제조와 관련해 특정한 분야, 특히 실리콘게르마늄 테크닉에서는 UHV-CVD 방법과 LPCVD 방법이 서로 경쟁 관계에 있다.In certain areas, particularly in silicon germanium techniques, the UHV-CVD and LPCVD methods compete with each other in the manufacture of components / intermediates that meet the quality requirements for semiconductor manufacturing.
예를 들어 US 5 181 964에는 UHV-CVD 방법이 공지되어 있는데, 이 방법에서는 각각 수직으로 위치되고 배치(batch) 내에 서로 수평하게 정렬된 원판형 부품이 배치를 투입하는 것에 의해 UHV-CVD 반응기에 투입되며, 여기에서 수평으로 “적재”된 상태로 코팅된다. 또한 US 5 607 511에는 UHV-CVD 반응기가 공지되어 있고, US 5 298 452 및 US 5 906 680에는 잘 알려진 UHV-CVD 공정이 공지되어 있다. 이외에도 1990년 11월에 출간된 B.S. Meyerson, IBM J. Res. Develop., Vol. 34, No.6을 참고할 수 있다.For example, U.S. Pat. No. 5,181,964 describes the UHV-CVD method, in which disc-shaped components each positioned vertically and horizontally aligned with each other in a batch are introduced into the UHV-CVD reactor. It is charged and coated here in a horizontal "loaded" state. UHV-CVD reactors are also known from US 5 607 511 and well known UHV-CVD processes are known from US 5 298 452 and US 5 906 680. In addition, B.S. was published in November 1990. Meyerson, IBM J. Res. Develop., Vol. See 34, No.6.
또한 부품의 배치 처리와 관련해 출원인의 다음 자료를 참고할 수 있다.In addition, reference may be made to Applicants' following data regarding batch processing of components.
·US-A-6 177 129US-A-6 177 129
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본 발명에서 CVD 공정에 관련하여 언급하는 경우에 별도로 플라즈마 기술이 적용되었다고 명시되지 않는 한, 이 공정은 플라즈마 기술이 적용된 공정이 아니다. This process is not a process to which plasma technology is applied unless otherwise specified in the present invention with reference to the CVD process.
예를 들어 US 5 181 964에 명시된 반응기가 사용되는 UHV-CVD 공정은 복수의 부품이 CVD 공정에서 동시에 처리되는 배치 공정인 반면, 일반적으로 LPCVD 공정에서는 단 하나의 부품이 CVD 공정에 투입된다. 이 두 가지 방법에서는 낮은 처리온도(부품이 보호되는 처리)로 인해 단지 상대적으로 코팅률이 저조하게 나타나므로, 단지 하나의 부품이 동시에 CVD 공정에서 처리되는 시스템은, 배치에 의해 CVD 처리를 가능하게 하는 UHV-CVD 방법에 비해 유량(flow rate) 면에서 불리하다. 하지만 LPCVD 방법에서는 각각의 부품 처리가 진공 중에서 CVD 처리 공정 또는 LPCVD 반응기로의 또는 CVD 처리 공정 또는 LPCVD 반응기로부터의 자동 핸들링을 가능케 하며, 전단 또는 후단에 위치한 다른 처리 공정 또는 처리 스테이션으로의 또는 다른 처리 공정 또는 처리 스테이션으로부터의 자동 핸들링을 가능케 한다. For example, the UHV-CVD process using the reactor specified in US Pat. No. 5,181,964 is a batch process in which a plurality of parts are processed simultaneously in a CVD process, whereas in the LPCVD process only one component is introduced into the CVD process. In these two methods, only a relatively low coating rate appears due to low processing temperatures (parts protected), so that systems in which only one part is processed simultaneously in a CVD process enable CVD processing by batch. It is disadvantageous in terms of flow rate compared to the UHV-CVD method. However, in the LPCVD method, the processing of each part allows for automatic handling to or from the CVD process or LPCVD reactor in vacuum, or to another process or treatment station located at the front or rear end. It enables automatic handling from the process or processing station.
UHV-CVD 공정에서는 제조 과정에 있는 부품 배치가 청정 공간 분위기에서 UHV-CVD 반응기로 운반되거나 또는 이 반응기로부터 운반되거나, 전단 또는 후단에 위치한 처리 공정에서부터 또는 이 처리 공정으로 운반된다. In the UHV-CVD process, the batch of components in the manufacturing process is transferred to or from the UHV-CVD reactor in a clean space atmosphere, or from or to the processing process located at the front or the rear end.
품질 요건이 충족되는 조건 하에서 유량이 매우 큰 요인으로 작용하는 산업적 제조와 관련하여 전술한 두 가지 경쟁적 방법은 최적의 조건을 충족시키지 못한다. The two competing methods described above with regard to industrial manufacturing, where flow rate is a significant factor under conditions where quality requirements are met, do not meet optimal conditions.
다음에서는 도면을 근거로 본 발명에 대해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다.In the following, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The drawings are as follows.
도1은 본 발명의 제1 측면이 고려된 본 발명에 따른 방법에 따라 작동하는 본 발명에 따른 진공 처리 설비의 작동 원리를 개략적으로 도시한 도면이며,1 shows schematically the principle of operation of a vacuum treatment plant according to the invention operating in accordance with the method according to the invention in which a first aspect of the invention is considered;
도2는 도1에 상응하는 도면으로서, 본 발명의 제2 측면이 고려된 본 발명에 따른 방법에 따라 작동하는 본 발명에 따른 UHV-CVD 반응기를 나타내는 도면이고,FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1, showing a UHV-CVD reactor according to the present invention operating in accordance with the method according to the present invention in which a second aspect of the present invention is considered;
도3은 도1 및 도2에 상응하는 도면로서, 도2에 따른 본 발명의 UHV-CVD 반응기를 구비한 본 발명에 따른 방법에 따라 작동하는 진공 처리 설비의 바람직한 실시 형태를 도시한 도면이며,3 shows a preferred embodiment of a vacuum treatment plant operating according to the method according to the invention with a UHV-CVD reactor of the invention according to FIG.
도4는 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 본 발명에 따른 UHV-CVD 반응기에 대한 바람직한 실시 형태의 종단면도이고,4 is a longitudinal sectional view of a preferred embodiment of a UHV-CVD reactor according to the present invention for carrying out the method according to the present invention;
도5는 도4에 상응하는 도시로서, 반응기 반응실 내의 온도 변수를 제어 하기 위한 제어 회로 및 가열 소자를 구비한 본 발명에 따른 UHV-CVD 반응기에 대한 개략적인 부분 단면도이며,FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of a UHV-CVD reactor according to the invention with a control circuit and heating element for controlling temperature variables in a reactor reaction chamber, corresponding to FIG.
도6은 부품 자체에서 직접 온도 제어 및 온도 측정이 이루어지는 본 발명에 따른 UHV-CVD 반응기에 투입되는 컴포넌트 지지체에 대한 개략적 부분 단면도이고,6 is a schematic partial cross-sectional view of a component support introduced into a UHV-CVD reactor in accordance with the present invention where temperature control and temperature measurements are made directly on the component itself,
도7은 본 발명에 따른 방법에 따라 작동하며, 클러스터 설비로서 형성되고 바람직하게도 적어도 하나의 본 발명에 따른 UHV-CVD 반응기가 장착된 본 발명에 따른 진공 처리 설비에 대한 개략적 평면도를 도시한다.Figure 7 shows a schematic plan view of a vacuum treatment plant according to the invention which operates according to the method according to the invention and which is formed as a cluster plant and is preferably equipped with at least one UHV-CVD reactor according to the invention.
따라서 본 발명의 목적은, 특히 프로세서 유닛과 관련하여 반도체 컴포넌트의 제조에 적용되는 전술된 품질 요건을 충족시키면서, 전술된 단점을 현저하게 극복한 컴포넌트 또는 그 중간제품의 제조 방법을 제안하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to propose a method of manufacturing a component or intermediate thereof which, in particular with respect to a processor unit, meets the above mentioned quality requirements which are applied in the manufacture of semiconductor components, which significantly overcomes the above mentioned disadvantages.
이 목적은 제1 측면에서 컴포넌트 또는 그 중간제품의 제조 방법을 통해 달성되는데, 이 제조 방법에서는 제조에 사용되는 컴포넌트가 부품으로서 This object is achieved in a first aspect through a method of manufacturing a component or an intermediate product, in which the component used for manufacturing is a component.
a) 처리 공정에 투입되며 그 다음a) entered into the treatment process and then
b) 복수의 부품이 초고진공 조건 하에서 CVD 공정에 동시에 투입되고,b) a plurality of components are simultaneously introduced into the CVD process under ultra-high vacuum conditions,
전술된 처리 공정이 마찬가지로 진공 공정이며 이 진공 공정에서 부품이 진공 상태로 CVD 공정에 투입된다.The above-described treatment process is likewise a vacuum process in which components are put into the CVD process in a vacuum state.
제시된 목적의 달성에 있어, 본 발명은, 전술한 경쟁적 방법, 즉 부품이 배치로서 초고진공 조건 하에서 CVD 공정에 투입되는 UHV-CVD 방법에서 출발한다. 하지만 CVD 공정의 전단에서 이루어지는 부품의 처리 공정이 진공 공정으로서 실현되며, 이 공정에서 부품이 진공 상태로 CVD 공정에 투입된다.In order to achieve the stated object, the present invention starts from the competitive method described above, i.e., the UHV-CVD method in which parts are put into the CVD process under ultra-high vacuum conditions as a batch. However, the process of processing a component at the front end of the CVD process is realized as a vacuum process, in which the component is put into the CVD process in a vacuum state.
이로서 배치 처리를 포함하는 UHV-CVD 공정의 이점이 계속 유지되며 LPCVD 방법에서만 알려진, 개별 부품 처리로 인해 쉽게 실현할 수 있는 이점, 즉 전술된 코팅 공정 이전에 이루어지는 처리 공정을 진공 공정으로서 형성하며 또한 전술된 이전 처리 공정에서부터 박막 증착 공정으로의 운반이 진공 조건 하에서 실행할 수 있는 효과를 얻는다. This maintains the advantages of the UHV-CVD process, including the batch process, and the advantages that can be easily realized due to the individual part treatment, known only in the LPCVD method, that is, forming the process before the coating process described above as a vacuum process and also The transfer from the previous treatment process to the thin film deposition process has the effect of performing under vacuum conditions.
또한 엄격한 지침을 준수하는 경우에도 원하는 정도로 달성될 수 없는 순도의 세정실 주위 분위기 내에서 이루어지는, UHV-CVD 공정 전의 부품 운반에 따른 위험한 단계가 필요치 않다. In addition, even when strict guidelines are followed, no dangerous steps are required for moving parts before the UHV-CVD process, which is carried out in an ambient atmosphere of the purity chamber which cannot be achieved to the desired degree.
하지만 전술된 목적은 본 발명의 제2 측면에서 컴포넌트 또는 그 중간제품의 제조 방법을 통해 달성되는데, 이 제조 방법에서는 복수의 부품이 초고진공 조건 하에서 CVD 공정에 동시에 투입되며, 이 부품은 원판형이고 수평으로 정렬된 상태로 초고진공 조건의 CVD 공정에 투입된다.However, the above-mentioned object is achieved in the second aspect of the present invention through a method of manufacturing a component or an intermediate product, in which a plurality of parts are simultaneously introduced into a CVD process under ultra-high vacuum conditions, and the parts are disc-shaped. It is placed in a very high vacuum CVD process in a horizontally aligned state.
이 제2 측면에서도, 전술된 목적을 달성하기 위한 전술된 상호 경쟁적 두 가지 방법 중에서 UHV-CVD 방법을 근거로 한다. 또한 부품 배치 처리를 포함하는 잘 알려진 UHV-CVD 방법에서 전단 및/또는 후단에서 이루어지는 핸들링과 관련하여 배치 내에서 원판형 부품을 수직으로 정렬하는 것이 원칙적으로 불리하며 제시된 목적과 관련해 자동화된 컴포넌트 제작에 있어 상당한 장애 요인으로 작용한다는 것은 이미 알려져 있다.Also in this second aspect, it is based on the UHV-CVD method among the two mutually competitive methods described above for achieving the aforementioned object. In addition, in the well-known UHV-CVD method involving part batch processing, it is in principle disadvantageous to vertically align disc-shaped parts within a batch with respect to handling at the front and / or back ends, and for the purpose proposed, It is already known to act as a significant obstacle.
따라서 전술된 목적은, 부품이 원판형이라는 가정 하에서 부품의 UHV-CVD 배치 처리 시 이 부품을 수평으로 정렬한 상태로 초고진공 조건 하에서 전술된 CVD 공정에 투입함으로써, 이미 달성된다. The above object is therefore already achieved by putting it in the aforementioned CVD process under ultra-high vacuum conditions with the part horizontally aligned in the UHV-CVD batch treatment of the part under the assumption that the part is disc shaped.
본 발명의 제1 측면에 따른 방법의 바람직한 실시 형태에서 이 방법은 제2 측면에 따른 방법과 조합된다. 또한 이전에 실시되는 처리 공정이 진공 공정이고 이 공정에서 부품이 진공 상태로 초고진공 조건의 CVD 공정으로 전달되며, 원판형으로 형성된 부품이 수평으로 정렬된 상태에서 전술된 처리 공정 뿐 아니라 CVD 공정에도 투입되고 이 수평 정렬 상태에서 처리 공정에서 CVD 공정으로 운반되는 다른 바람직한 방법이 제안된다. In a preferred embodiment of the method according to the first aspect of the invention this method is combined with the method according to the second aspect. In addition, the processing process previously carried out is a vacuum process, in which the components are transferred to the CVD process under ultra-high vacuum conditions in a vacuum state, and in the CVD process as well as the above-described processing process in a state where the disk-shaped parts are aligned horizontally. Another preferred method is introduced which is fed and transferred from the processing process to the CVD process in this horizontal alignment.
일반적으로 전술된 종류의 컴포넌트 제조 시에는 CVD 코팅 증착 공정 바로 전에 부품의 세정 공정을 실시하는 것이 필요하다. 알려진 UHV-CVD 방법에서는, 통상적으로 HF-디핑(dipping)이라고 하는 희석된 플루오르화 수소산 내에서의 부품의 처리를 통해 종결되는, 복수의 처리 단계를 포함하는 세정 방법을 적용함으로써 CVD 공정에서 코팅되어야 하는 표면에서 오염물 및 자연적으로 성장하는 산화물이 제거된다. 이 세정 방법의 최종 단계 후에는 부품이 가능한 한 짧은 시간 내에 CVD 공정실로 투입되며, 이로서 운반 중에 세정실 분위기로 인해 새로운 오염물질이 코팅되어야 하는 부품에 침착되는 것이 방지된다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시 형태에서는 이 부품이 CVD 공정 전에 실시되는 세정 공정과 CVD 공정 사이에서 진공 상태로 존재한다. In general, in the manufacture of components of the aforementioned type, it is necessary to carry out the cleaning process of the part immediately before the CVD coating deposition process. In the known UHV-CVD method, the coating must be coated in a CVD process by applying a cleaning method comprising a plurality of processing steps, which is terminated through the treatment of the component in diluted hydrofluoric acid, commonly referred to as HF-dipping. At the surface, contaminants and naturally growing oxides are removed. After the final step of this cleaning method, the part is introduced into the CVD process chamber in the shortest possible time, thereby preventing the deposition of new contaminants on the part to be coated due to the clean room atmosphere during transport. In a preferred embodiment of the method according to the invention this part is in vacuum between the CVD process and the cleaning process carried out before the CVD process.
하지만 후자의 측면을 고려한 본 발명에 따른 방법에서는 CVD 공정으로의 부품의 운반이 진공 상태에서 이루어지므로, 진공 상태에서 이탈되지 않는 경우에는 CVD 공정 바로 전에 이루어지는 처리 공정이 반드시 세정 공정일 필요는 없으며, 예를 들어 버퍼링 공정 또는 열처리 공정이 세정 공정과 UHV-CVD 공정 사이에 위치할 수 있다.However, in the method according to the present invention in consideration of the latter aspect, since the transport of the components to the CVD process is carried out in a vacuum state, the process process just before the CVD process does not necessarily need to be a cleaning process when it is not released from the vacuum state, For example, a buffering process or a heat treatment process may be located between the cleaning process and the UHV-CVD process.
양측 측면을 고려한 본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 원판형 컴포넌트인 경우 이 컴포넌트가 수평으로 위치되고 또한 수직으로 적재된 상태에서 동시에 CVD 공정에 투입되는 것이 제안된다. 이로서 수평으로 위치되고, 수직으로 적재된 원판형 부품의 배치가 형성된다.In another preferred embodiment of the method according to the invention, taking into consideration both sides, it is proposed that, in the case of discoid components, these components are simultaneously placed in the CVD process in a horizontally positioned and vertically stacked condition. This forms an arrangement of disk-shaped parts that are positioned horizontally and stacked vertically.
부품을 배치를 이용하여 CVD 공정 전단계의 처리 공정에 투입하고, 이 부품을 배치에 의해 CVD 공정으로 운반하는 것이 가능하다 할지라도, CVD 공정을 위해 부품을 개별 운반을 통해 적재하고 개별 운반을 통해 방출하는 것이 바람직하다. Although it is possible to insert parts into a processing step prior to the CVD process using batches and to transport these parts to the CVD process by batch, the parts are loaded via individual transport and released through individual transport for the CVD process. It is desirable to.
이로서 부품의 운반 취급 시 계속 개별 운반 방식이 적용되며 그럼에도 불구하고 배치 처리가 박막 증착 시 완전하게 활용될 수 있는 이점이 실현된다.This ensures that individual conveying methods continue to be applied in the handling and handling of parts and nevertheless realize the advantage that batch processing can be fully utilized in thin film deposition.
현재 반도체 컴포넌트 제조를 위한 웨이퍼가 이미 200mm×200mm의 치수 또는 200mm의 직경을 가지며 따라서 배치 운반이 매우 복잡하므로, 전술된 방법이 상당한 이점을 갖는다. Since the wafers for the manufacture of semiconductor components now have dimensions of 200 mm x 200 mm or diameters of 200 mm and therefore batch transport is very complex, the above-described method has significant advantages.
하지만 지금까지 설명된 본 발명에 따른 실시 형태 및 차후에 설명되는 실시 형태 및 제안된 본 발명에 따른 CVD 반응기 또는 이런 반응기를 포함하는, 본 발명에 따라 제안된 진공 처리 설비에서는, 치수가 200mm×200mm 이상이고 직경이 이에 상응하는 원판형 컴포넌트, 특히 웨이퍼 또는 치수가 적어도 300mm×300mm 이상이고 직경이 적어도 300mm인 컴포넌트를 가공하는 것도 가능하다. 하지만 해당 부품의 클수록 배치 운반보다는 부품의 개별적 운반이 더욱 유리하다. 이런 제안된 바람직한 방법에서는 웨이퍼 치수 증가와 관련해 아무런 제한도 받지 않는다. However, in the vacuum treatment facility proposed according to the invention, including the embodiment according to the invention described above and the embodiment described later and the proposed CVD reactor according to the invention or such a reactor, the dimensions are 200 mm × 200 mm or more. It is also possible to machine disc-shaped components with corresponding diameters, in particular wafers or components having dimensions of at least 300 mm × 300 mm and at least 300 mm in diameter. However, the larger the parts, the more advantageous the individual transport of the parts than the batch transport. In this proposed preferred method, there is no limitation with regard to the increase in wafer dimensions.
본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 방법에서는 부품이 두 개 또는 그 이상의 처리 공정에 투입된다. 이런 처리 공정에는 초고진공 조건 하에서의 CVD 공정이 속하며, 연속적으로 부품이 선형 및/또는 원형의 운반 트랙을 따라 하나의 공정에서 다른 공정으로 운반된다. In another preferred method of the process according to the invention the parts are subjected to two or more treatment processes. This process involves a CVD process under ultra-high vacuum conditions, in which parts are continuously transported from one process to another along linear and / or circular transport tracks.
이로서 이제 초고진공 조건의 CVD 공정은 공정 스테이션으로서 멀티 프로세스 제조 공정, 즉 본래의 클러스터 공정에 포함된다. 통상적으로 부품은 진공 상태의 중앙 운반실 내에서 자유롭게 프로그래밍이 가능하거나 또는 사전에 설정된 순서에 따라서 하나의 공정 스테이션에서 다른 공정 스테이션으로 운반되고 여기에서 처리된다. 전술된 UHV-CVD 공정 외에도 여기에서 실시되는 공정으로는 예를 들어 적재 공정(charge operation) 및 방출 공정(discharge operation), 세정 공정, 다른 코팅 공정, 예를 들어 지정된 온도를 달성하기 위한 컨디셔닝 공정, 버퍼링 공정이 있다.As such, CVD processes with ultra-high vacuum conditions are now included in the multi-process manufacturing process, ie the original cluster process, as process stations. Typically, parts are transported from one process station to another and processed therein in a vacuum free central delivery room or in a pre-set order. In addition to the above-mentioned UHV-CVD process, the processes carried out herein include, for example, a charge operation and a discharge operation, a cleaning process, another coating process, for example, a conditioning process to achieve a specified temperature, There is a buffering process.
본 발명에 따른 방법의 매우 바람직한 실시 형태에서는 플라즈마 기술이 적용된 부품의 반응성 처리 공정이 본 발명에 따라 투입된 UHV-CVD 공정 중 적어도 하나의 전단 또는 후단에서 실시된다. 매우 바람직한 실시 형태에서는 이 플라즈마 기술이 적용된 반응성 처리 공정이 저에너지 플라즈마 방출에 의해 각각 실시되며, 이때 처리된 각 부품의 표면에서의 이온 에너지(E)는 다음과 같다.In a very preferred embodiment of the method according to the invention, the reactive treatment process of the component to which the plasma technique is applied is carried out at the front or the rear end of at least one of the UHV-CVD processes introduced according to the invention. In a very preferred embodiment, the reactive treatment process to which this plasma technique is applied is performed by low energy plasma emission, respectively, wherein the ion energy (E) at the surface of each treated component is as follows.
OeV < E ≤15eVOeV <E ≤ 15 eV
바람직하게도 이 공정은 본 발명에 따라 투입된 CVD 공정에 적용되는 저에너지 플라즈마 기술이 응용된 반응성 공정 또는 플라즈마 기술이 응용된 CVD 공정, 특히 플라즈마 기술이 응용된 반응성 세정 공정과 조합될 수 있다. 이런 바람직한 조합은, UHV 공정 전에 이루어지는 저에너지 플라즈마 공정이 그 표면 작용과 관련하여 UHV-CVD 공정을 위한 최적의 표면 조건을 형성한다는 중요한 이점을 갖는다. Preferably this process can be combined with a reactive process with low energy plasma technology applied to the CVD process introduced in accordance with the present invention or a CVD process with plasma technology, in particular a reactive cleaning process with plasma technology. This preferred combination has the important advantage that the low energy plasma process prior to the UHV process creates the optimum surface conditions for the UHV-CVD process with respect to its surface action.
바람직하게도 UHV-CVD 공정 전에 수소 분위기 및/또는 질소 분위기에서 저에너지 플라즈마 기술이 적용된 복수의 세정 공정이 실시되거나 또는 예를 들어 컨디셔닝 공정과 같은 다른 공정을 거친 후에 실시되는 경우에는, 해당 표면의 순도 유지를 위한 알려진 그 부동화 작용이 UHV-CVD 공정 전까지 안정적으로 활용된다. Preferably the surface purity is maintained when a plurality of cleaning processes with low energy plasma technology are applied in a hydrogen atmosphere and / or a nitrogen atmosphere before the UHV-CVD process or after other processes such as, for example, a conditioning process. The passivation action known for the process is reliably utilized until the UHV-CVD process.
전술된 세정 공정과 관련해 출원인의 다음 출원을 참고한다:Reference is made to Applicant's following application with regard to the cleaning process described above:
·WO 97/39472WO 97/39472
·WO 00/48779WO 00/48779
및 미국 특허And US patents
·09/792 05509/792 055
세정된 표면이 본딩되기 전에 이 표면을 공기 중에 보관하는 것이 이 세정 공정에서 허용되는 경우에는, 이 표면이 UHV 조건 전에 단지 “저압” 진공 조건에 노출된다 해도, 이 표면은 최적의 UHV-CVD 코팅 조건을 제공한다. If it is acceptable for this cleaning process to store this surface in air before the cleaned surface is bonded, even if the surface is exposed to “low pressure” vacuum conditions just prior to the UHV conditions, this surface will provide an optimal UHV-CVD coating. Provide the conditions.
매우 바람직한 실시 형태에서는 이런 저에너지 플라즈마 기술이 적용된 반응성 세정 공정이 CVD 공정 바로 전에 실시된다.In a highly preferred embodiment, a reactive cleaning process with this low energy plasma technique is performed just before the CVD process.
본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시 형태에서는 CVD 공정으로 처리해야 하는 부품을 반응실에 적재 및/또는 방출하는 중에 가스, 바람직하게는 수소를 포함하는 가스가 흐른다. 이렇게 함으로써 반응실의 적재 및/또는 방출 시 필요한 이 반응실의 개방으로 반응실이 오염되는 것이 안전하게 방지된다.In another preferred embodiment of the method according to the invention a gas, preferably a gas comprising hydrogen, flows during loading and / or discharging the component to be treated by the CVD process into the reaction chamber. This safely prevents contamination of the reaction chamber by opening it, which is necessary for loading and / or releasing the reaction chamber.
반도체 컴포넌트의 제조 또는 전술한 바와 같이 반도체 컴포넌트에 요구되는 동일한 품질 요건을 갖는 컴포넌트의 제조와 관련해 박막을 CVD 공정으로 성장시키는 과정에서 코팅 공정 중의 균일한 코팅 온도 분포가 매우 중요한 의미를 갖는다. 잘 알려진 초고진공 조건의 CVD 방법에서는, UHV 반응기의 외부, 즉 세정실 일반 분위기에서 분절형(segmented) 가열 소자를 반응기 외벽에 장착함으로써 이런 코팅 온도 분포를 균일하게 할 수 있게 된다. 가열 소자의 수량 및 그 성능을 조절함으로써 반응실 내의 온도 균일성이 최적 상태로 유지될 수 있다.The uniform coating temperature distribution during the coating process is of great importance in the manufacture of semiconductor components or in the process of growing thin films in a CVD process with respect to the manufacture of components having the same quality requirements as required for semiconductor components as described above. In well-known ultra-high vacuum CVD methods, this coating temperature distribution can be made uniform by mounting a segmented heating element outside the UHV reactor, i. By controlling the quantity of heating elements and their performance, the temperature uniformity in the reaction chamber can be maintained in an optimal state.
따라서 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태에서는 CVD 공정이 실시되는 반응실 내에서의 평균 온도 및 온도 분포가 측정 및 조절되고 바람직하게는 측정 및 제어된다.Thus, in a preferred embodiment according to the invention, the average temperature and temperature distribution in the reaction chamber in which the CVD process is carried out are measured and controlled, and preferably measured and controlled.
이와 관련해 일차적으로 중요한 것은 이 변수, 즉 CVD 공정에서 처리된 부품의 평균 온도 및 온도 분포를 자체를 제어하는 것이다. 따라서 다른 바람직한 실시예에서는 부품 자체의 평균 온도 및 온도 분포를 CVD 공정 중에 측정 및 조절, 바람직하게는 측정 및 제어하는 것이 제안된다. In this regard, it is of primary importance to control this variable itself, the average temperature and temperature distribution of the components processed in the CVD process. Thus, in another preferred embodiment, it is proposed to measure and control, preferably to measure and control the average temperature and temperature distribution of the component itself during the CVD process.
전술한 바와 같이, UHV-CVD 반응기의 반응실은 그 외벽에 위치한 가열 소자에 의해 가열된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서는 CVD 공정이 실시되는 반응실 내의 온도가 반응실을 감싸는 진공 수용체 내에서 진공 상태로 배치된 가열 소자에 의해 조절된다.As mentioned above, the reaction chamber of the UHV-CVD reactor is heated by a heating element located at its outer wall. In another preferred embodiment of the present invention, the temperature in the reaction chamber where the CVD process is carried out is controlled by a heating element disposed in a vacuum in a vacuum container surrounding the reaction chamber.
본 발명에 따른 다른 바람직한 실시 형태에서는 CVD 공정을 위한 공정실이 우선 적어도 10-8mbar의 초고진공 상태로 펌핑되며, 그 다음 반응실로 공정 가스 또는 공정 가스 혼합물을 주입함으로써 반응실의 전압이 공정 압력까지 증가한다. 이때 반응실은 공정 압력대, 바람직하게는 이보다 낮은 압력의 전압을 갖는 진공으로 둘러싸인다.In another preferred embodiment according to the invention the process chamber for the CVD process is first pumped into an ultra-high vacuum state of at least 10 -8 mbar, and then the process chamber voltage is introduced into the reaction chamber by injecting the process gas or process gas mixture into the process chamber. To increase. The reaction chamber is then surrounded by a vacuum having a process pressure zone, preferably a voltage of lower pressure.
이렇게 함으로써 반응실이 그 둘레를 감싸는 진공에 대해 진공 기밀일 필요가 없게 되며, 진공 기밀이 이루어지지 않는 경우에도 반응실에서 주위 진공으로 확산되는 가스에 의해 반응실의 상태가 거의 아무런 영향을 받지 않는다. This eliminates the need for the vacuum chamber to be vacuum tight to the vacuum surrounding the reaction chamber, and the state of the reaction chamber is almost unaffected by the gas diffused from the reaction chamber into the surrounding vacuum even when no vacuum is achieved. .
바람직하게도 반응실 및 이를 둘러싸는 진공이 서로 상이한 압력으로 펌핑된다.Preferably the reaction chamber and the vacuum surrounding it are pumped at different pressures.
본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시 형태에서는 주위 분위기에 존재하는 수용체 내에 반응실 및 이를 감싸는 진공이 형성되며, 이 반응실은 부품의 적재 및 방출을 위해 반응실을 감싸는 진공을 통해 수용체의 투입구/배출구와 연결된다. In another preferred embodiment of the method according to the invention a reaction chamber and a vacuum surrounding it are formed in a receptor present in the ambient atmosphere, the reaction chamber being inlet / outlet of the receptor via a vacuum surrounding the reaction chamber for loading and discharging of the parts. Connected with
본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시 형태에서는 CVD 공정을 위해 부품을 반응실로 투입하고 반응실을 차단한 후에, 바람직하게도 수소 및/또는 공정 가스 또는 공정 가스 혼합물을 포함하는 가스를 반응실로 주입하면서 부품이 그 열학적 평형 상태로 전환된다.In another preferred embodiment of the method according to the invention, after the component is introduced into the reaction chamber for the CVD process and the reaction chamber is shut off, the component is preferably injected with a gas comprising hydrogen and / or a process gas or process gas mixture into the reaction chamber. This is converted into its thermal equilibrium state.
가스의 주입 및 그 열학적 전도성으로 인해 부품의 열학적 평형 상태의 도달이 가속화된다.The injection of gas and its thermal conductivity accelerates the attainment of the thermal equilibrium of the part.
CVD 공정의 반응실로 투입된 부품이 손상되지 않은 상태로 가능한 한 신속하게 그 열학적 평형에 도달하는 것이 본 발명의 목적과 관련하여 매우 중요한 의미를 갖는다. 이런 요건을 충족시킴으로써 이런 공정의 유량을 적지 않게 증대시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 제3 측면의 고려 하에서 전술된 종류의 부품 또는 그 중간제품의 제조 방법이 제안되는데, 이 제조 방법에서는 복수의 부품이 초고진공 조건의 CVD 공정에 동시에 투입되며, 이 부품이 가열 소자에 의해 가열되고, 전술된 가열 소자가 진공을 통해 부품과 열학적 연동 관계를 갖는다.It is very important for the purposes of the present invention that the parts introduced into the reaction chamber of the CVD process reach their thermal equilibrium as quickly as possible without being damaged. Meeting these requirements can significantly increase the flow rate of these processes. Accordingly, a method of manufacturing a component of the above kind or an intermediate product thereof is proposed under consideration of the third aspect of the present invention, in which a plurality of components are simultaneously introduced into a CVD process under ultra-high vacuum conditions, and the component is a heating element. Is heated, and the heating element described above has a thermally interlocking relationship with the part via vacuum.
바람직한 실시 형태에서는 CVD 공정 중에 부품이 지지체에 고정되며, 각 부품마다 해당 가열 소자가 지지체에 장착된다.In a preferred embodiment, the component is fixed to the support during the CVD process, and the heating element is mounted to the support for each component.
이로서 가열 소자와 부품 사이의 열학적 작용이 직접적으로 이루어지고 이 가열 소자는 부품의 평균 온도 또는 온도 분포를 보장하기 위한 또는 온도 평균값 제어 및 온도 분포 제어를 위한 엑츄에이터로서 투입될 수 있다. 각 부품의 평균 온도 및/또는 이 부품에서의 온도 분포를 제어하기 위해서는 가능한 한 해당 부품에서 직접 각 실제값, 실제 온도 또는 실제 온도 분포를 측정하는 것이 바람직하다. 특히 복수의 온도 조절기, 즉 가열 소자가 해당 부품과 열학적으로 밀접하게 접촉된 경우에도 온도 분포가 제어되어야 한다. 따라서 본 발명의 제3 측면을 고려한 본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시 형태에서는, CVD 공정 중에 부품을 지지체에 고정하고 각 부품의 지지체에 온도 센서를 장착하는 것이 제안된다.This allows for a direct thermal action between the heating element and the component, which heating element can be introduced as an actuator to ensure the average temperature or temperature distribution of the component or for temperature average value control and temperature distribution control. In order to control the average temperature of each part and / or the temperature distribution in this part, it is desirable to measure each actual value, actual temperature or actual temperature distribution directly on the part as much as possible. In particular, the temperature distribution must be controlled even when a plurality of temperature controllers, i.e., heating elements are in thermal contact with the corresponding component. Thus, in another preferred embodiment of the method according to the present invention in consideration of the third aspect of the present invention, it is proposed to fix the parts to the support and to mount the temperature sensor to the support of each part during the CVD process.
본 발명에 따른 방법의 매우 바람직한 실시 형태에서는 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면을 고려한 해결 방안이 적용된다.In a very preferred embodiment of the method according to the invention a solution which takes into account the first, second and third aspects is applied.
또한 전술된 목적을 달성하기 위해 제1 측면이 고려된 초고진공 CVD 반응기를 구비한 진공 처리 설비가 제안되며, 이 진공 처리 설비에는 반응기에서 동시에 처리되어야 하는 복수의 부품을 위한 지지체가 장착되고, 이 반응기는 적어도 하나의 투입구/배출구를 가지며, 전술된 개구가 부품을 위한 진공 운반실과 연결된다. There is also proposed a vacuum processing apparatus having an ultra-high vacuum CVD reactor in which the first aspect is considered in order to achieve the above object, which is equipped with a support for a plurality of parts to be processed simultaneously in the reactor. The reactor has at least one inlet / outlet and the opening described above is connected with a vacuum delivery chamber for the part.
전술된 제2 측면의 고려 하에서, 반응기 내에서 동시에 처리되어야 하는 복수의 원판형 부품을 위한 지지체를 구비한 다른 초고진공 CVD 반응기가 제안되는데, 이 반응기에서는 원판형 부품의 수용을 위한 지지체가 수평 상태로 수직으로 적재되게 형성된다. Under consideration of the second aspect described above, another ultra-high vacuum CVD reactor is proposed having a support for a plurality of disc-shaped parts which must be processed simultaneously in the reactor, in which the support for accommodating the disc-shaped parts is in a horizontal state. It is formed to be loaded vertically.
본 발명에 따른 진공 처리 설비 및 본 발명에 따른 초고진공 CVD 반응기의 다른 바람직한 실시 형태는 다음 설명에 기술되며 청구항 23 내지 청구항 45에 명시된다.Another preferred embodiment of the vacuum treatment plant according to the invention and the ultrahigh vacuum CVD reactor according to the invention is described in the following description and specified in claims 23 to 45.
본 발명에 따른 제조 방법에 있어 매우 바람직한 실시 형태는, 소위 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)이라고 하는 단일 원자층 또는 레이어 시스템(layer system)의 증착 및/또는 에피층 또는 이종 에피층의 증착 및/또는 폭과 깊이의 비율이 1:5 또는 그 이하(1:10, 1:20,..)인 그루브형 또는 호울형 구조로 소위 딥 트렌치(deep trench)를 통해 표면을 코팅하기 위한 CVD 공정의 투입에 관한 것이다.A very preferred embodiment in the production method according to the invention is the deposition of a single atomic layer or layer system and / or the deposition of an epi layer or a hetero epi layer, so-called atomic layer deposition. Or a CVD process for coating a surface through a so-called deep trench in a grooved or hollow structure with a width to depth ratio of 1: 5 or less (1:10, 1:20, ..). It is about input.
도1에는 특히 본 발명 및 그 제1 측면에 따른 제조 방법을 실시하기 위한, 본 발명에 따른 진공 처리 설비가 개략적으로 도시되어 있다. UHV-CVD-반응기(1)는 처리해야 하는 부품들의 배치(batch)를 위한 하나의 지지체(3)를 갖는다. 반응기(1) 내의 반응실(R)은 진공 펌프 장치(5)를 통해 초고진공(UHV) 조건, 바람직하게는 최대 10-8mbar의 압력으로 펌핑된다. CVD 공정에 요구되는 것과 같이, 공정 가스 또는 공정 가스 혼합물(G)이 가스 탱크 장치(7)에서 반응기(1)로 공급되며, 지지체(3) 상에 놓여진 부품(4)이 공정 가스 또는 공정 가스 혼합물(G)을 활성화시키기 위해 개략적으로 도시한 가열 장치(9)에 의해 필요한 반응 온도로 가열된다.1 schematically shows a vacuum treatment arrangement according to the invention, in particular for carrying out the invention and the manufacturing method according to the first aspect thereof. The UHV-CVD-reactor 1 has one support 3 for the batch of parts to be processed. The reaction chamber R in the reactor 1 is pumped through the vacuum pump device 5 to ultra high vacuum (UHV) conditions, preferably up to 10 −8 mbar. As required for the CVD process, a process gas or process gas mixture G is fed from the gas tank apparatus 7 to the reactor 1, and the component 4 placed on the support 3 is the process gas or process gas. It is heated to the required reaction temperature by means of a heating device 9 schematically shown to activate the mixture G.
UHV-CVD 반응기(1)는 통상적으로 밸브에 의해 개방 또는 차단이 가능한 투입구/배출구(feed opening/discharge opening)(11)를 갖는다. 본 발명의 제1 측면에서 개구(11)는 본 발명에 따라 UHV-CVD 반응기(1)의 반응실(R)을 진공 운반실 (vacuum transport chamber)(13)과 연결하며, 이 진공 운반실은, 개략적으로 도시한 진공 펌프 장치(15)를 통해 운전 중에 진공으로 유지된다. 이 운반실 내에서는 이중화살표로 표시한 운반 장치(T)가 부품을 반응기(1)로 공급하거나 반응기로부터 배출한다. 또한 적어도 하나의 다른 처리실(17)이 운반실(13)에 연결되는데, 이 처리실은 락 챔버(lock chamber), 다른 진공 운반실, 코팅 챔버, 세정실, 에칭 챔버(etching chamber), 가열실, 버퍼 챔버(buffer chamber), 주입실(implantation chamber)일 수 있다. The UHV-CVD reactor 1 typically has a feed opening / discharge opening 11 which can be opened or closed by a valve. In the first aspect of the invention the opening 11 connects the reaction chamber R of the UHV-CVD reactor 1 with a vacuum transport chamber 13 according to the invention, which vacuum chamber, The vacuum pump device 15 schematically shows the vacuum during operation. In this conveyance chamber, the conveying apparatus T shown by the double arrow supplies parts to the reactor 1, or discharges it from the reactor. At least one other process chamber 17 is also connected to the transport chamber 13, which is a lock chamber, another vacuum transport chamber, a coating chamber, a cleaning chamber, an etching chamber, a heating chamber, It may be a buffer chamber or an implantation chamber.
본 발명의 제1 측면의 핵심은, UHV-CVD 반응기(1)의 배치 지지체(3)가 진공 운반실(13)을 통해 적재 및/또는 방출되며, 본 발명에 따른 제조 방법의 제1 측면에서 부품이 반응기(1)의 초고진공 조건 하에서 CVD 공정으로 공급되기 바로 전에, 부품이 이미 진공 상태라는 것이다. At the heart of the first aspect of the invention is that the batch support 3 of the UHV-CVD reactor 1 is loaded and / or discharged through the vacuum delivery chamber 13 and in the first aspect of the manufacturing method according to the invention Just before the part is fed into the CVD process under ultrahigh vacuum conditions of the reactor 1, the part is already in vacuum.
다른 바람직한 실시에서는, 운반(T)과 관련하여 반응기(1) 바로 전단에 배치된 다른 챔버(17)가 도1에서 펌프 장치(19)와 함께 도시된 진공실, 특히 실제 현장("In-Situ")에 투입된 세정실이다. 부품은 운반 장치(T)에 의해 진공조건을 유지하며 챔버(17)에서 반응기로 운반된다. 여기에서 모든 부품은 지지체(3) 상에서 배치(batch)를 이용하여 동시에 처리된다.In another preferred embodiment, another chamber 17 disposed immediately in front of the reactor 1 in relation to transport T is shown in FIG. 1 in a vacuum chamber, in particular in the actual field (“In-Situ”). It is a washing room put into). The parts are conveyed from the chamber 17 to the reactor by maintaining the vacuum condition by the conveying device T. Here all the parts are processed simultaneously using a batch on the support 3.
도2에는, 도1에서와 같이 개략적으로 도시한 본 발명의 제2 측면에 따른 제조 방법 및 이에 상응하는 UHV-CVD 반응기가 도시되어 있다. 2 shows a manufacturing method and a corresponding UHV-CVD reactor according to the second aspect of the invention, schematically shown as in FIG. 1.
본 발명에 따른 UHV-CVD 반응기(1b)에서는 진공 펌프 장치(5)에 의해 바람직하게도 최고 10-8mbar의 잔류 가스 분압(PR)에 상응하는 초고진공 조건으로 펌핑되며, 부품(21)은 배치 지지체(3a)에 의해 고정되며, 이와 동시에 CVD 처리된다. 부품(21)은 원판 형태이다. 도1을 통해 이미 설명된 바와 같이, 공정 가스 또는 공정 가스 혼합물(G)이 가스 탱크 장치(7)에서 반응기(1b)로 공급되며 부품(21)이 가열 장치(9)에 의해 원하는 처리 온도로 가열된다.In the UHV-CVD reactor 1b according to the invention, it is preferably pumped by the vacuum pump device 5 to ultra-high vacuum conditions corresponding to a residual gas partial pressure P R of up to 10 -8 mbar, the part 21 being It is fixed by the batch support 3a and at the same time CVD treatment. The part 21 is in the form of a disc. As already explained with reference to FIG. 1, a process gas or process gas mixture G is fed from the gas tank apparatus 7 to the reactor 1b and the component 21 is brought to the desired processing temperature by the heating apparatus 9. Heated.
본 발명에서는 도2에 도시한 바와 같이 원판형태의 부품(21)이 배치에 의해 수평으로 배열됨과 동시에 수직으로 나란히 적재되고 UHV-CVD 공정 중에 배치 지지체(3a)에 고정된다. In the present invention, as shown in Fig. 2, the disc shaped parts 21 are arranged horizontally by placement, and are stacked side by side vertically and fixed to the placement support 3a during the UHV-CVD process.
도1 또는 도2에 상응하게 도시한 도3에는 본 발명에 따른 진공 처리 설비 또는 본 발명에 따른 제조 방법의 바람직한 실시 형태가 도시되며, 이 실시 형태는 본 발명의 제1 측면 및 제2 측면이 조합적으로 실현된다. UHV-CVD 반응기(1b)는 도2에 도시되고 설명된 바와 같이 형성된다. 순차적으로 적재되는 각각의 원판형 부품(21)이 진공 운반실(13a)에 의해 UHV-CVD 반응기에 공급되며, 이 부품은 위에서 설명된 방법에 따라 배치 지지체(3a)에 적재된다. 이렇게 함으로써 운반실(13a)에서의 전체 부품 배치의 난해하고 복잡한 핸들링이 필요치 않다.3 correspondingly to FIG. 1 or 2 shows a preferred embodiment of a vacuum treatment plant according to the invention or a manufacturing method according to the invention, the first and second aspects of the invention being It is realized in combination. UHV-CVD reactor 1b is formed as shown and described in FIG. Each disk-shaped part 21 which is sequentially loaded is supplied to the UHV-CVD reactor by the vacuum delivery chamber 13a, which is loaded on the batch support 3a according to the method described above. This eliminates the need for difficult and complicated handling of the entire component placement in the delivery chamber 13a.
파선으로 도시한 하나 또는 복수의 처리실(17a)에서는 부품(21)이 마찬가지로 수평으로 정렬된 상태로 처리되고, 이후에 운반실(13a)을 통해 각 UHV-CVD 반응기로 공급되며, 여기에서는 부품이 지지체(3a)에서 수평으로 정렬되고, 수직으로 적재되어 동시에 처리된다. 그러나 각각의 또는 모든 처리실(17a)에서 복수의 부품을 배치에 적재하지만, 부품을 개별적으로 반응기(1b) 및/또는 챔버(17a)에 공급하는 것이 가능하다.In one or a plurality of process chambers 17a shown in broken lines, the components 21 are similarly horizontally aligned, and are then supplied to each UHV-CVD reactor via the transport chamber 13a, where the components are Horizontally aligned on the support 3a, vertically stacked and processed simultaneously. However, although a plurality of parts are loaded into the batch in each or all process chambers 17a, it is possible to supply the parts individually to the reactor 1b and / or the chamber 17a.
도4에는 본 발명에 따른 UHV-CVD 반응기의 바람직한 실시 형태에 대한 부분 종단면도가 도시되어 있다. 바람직하게도 이 UHV-CVD 반응기는 본 발명에 따른 제조 방법의 실시를 위해 투입되거나 또는 본 발명에 따른 진공 처리 설비의 일부로서 투입된다. 4 is a partial longitudinal cross-sectional view of a preferred embodiment of a UHV-CVD reactor in accordance with the present invention. Preferably this UHV-CVD reactor is introduced for carrying out the production process according to the invention or as part of a vacuum treatment plant according to the invention.
본 발명에 따른 UHV-CVD 반응기는 바람직하게도 스테인레스 강철로 이루어진 반응기 수용체(reactor recipient)(41)를 포함한다. 이 반응기 수용체는 저온으로 냉각되며, 이를 위해 그 측벽(41a)이 적어도 구간별로 냉각 장치와 밀착되게 결합한다. 도4에 도시한 바와 같이 바람직하게도 측벽(41a)이 적어도 구간별로 이중벽으로서 실시되며, 이 이중벽은 냉각되는 사이공간(43)을 갖는다. 이 냉각 사이공간에는 (도면에 도시되지 않은) 냉매 배관 시스템이 내장된다.The UHV-CVD reactor according to the invention preferably comprises a reactor recipient 41 made of stainless steel. This reactor container is cooled to low temperature, for which the side wall 41a is tightly coupled to the cooling device at least section by section. As shown in Fig. 4, the side wall 41a is preferably implemented as a double wall at least in sections, and this double wall has an interspace 43 to be cooled. This cooling interspace contains a refrigerant piping system (not shown).
도4에서는 측벽(41a)이 원피스형으로 형성되는 원통 형태이지만, 경우에 따라서는 원통 형태가 아닌 멀티피스형으로 실현될 수도 있다. 반응기 내부 공간(I)은 마찬가지로 강하게 냉각되는 플랜지(45o, 45u)를 통해 상부 및 하부에서 진공기밀성을 갖도록 밀폐된다. 도4에는 플랜지(45o, 45u)의 냉각을 위한 냉매 배관 시스템(47o, 47u)이 도시되어 있다.In Fig. 4, the side wall 41a is formed in a one-piece cylindrical shape. However, in some cases, the side wall 41a may be implemented in a multi-piece shape instead of a cylindrical shape. The reactor internal space I is likewise sealed to have a vacuum tightness at the top and bottom through the flanges 45o and 45u which are strongly cooled. 4 shows a refrigerant piping system 47o, 47u for cooling the flanges 45o, 45u.
반응기 내부 공간(I)에서 반응 수용체(reaction recipient)(48)가 UHV-CVD 공정을 위한 본래의 반응실(R)을 감싼다. 반응 수용체(48) 측벽(48a)의 적어도 내벽은, 반응실(R)에 사용된 공정 가스와 관련하여 UHV-CVD 공정 중에 불활성인 재료로 제작된다. In the reactor interior space I, a reaction recipient 48 surrounds the original reaction chamber R for the UHV-CVD process. At least the inner wall of the side wall 48a of the reaction container 48 is made of a material that is inert during the UHV-CVD process with respect to the process gas used in the reaction chamber R.
반응 수용체(48) 내의 반응실(R)은 펌프 연결부(49)를 통해 초고진공 조건으로 펌핑된다. 다른 반응기 내부 공간(I)은 반응실(R) 내의 공정압에 거의 상응하는 압력으로 펌프 연결부(51)를 통해 펌핑된다. 펌프 연결부(49)에 의해 반응실(R)이 바람직하게도 최고 10-8mbar의 잔루 가스 분압 또는 공정 중에 10-1mbar 내지 10-5mbar의 공정압으로 펌핑되는 반면, 다른 내부 공간(I)은 UHV-CVD 공정 중에 반응실(R)의 전압에 해당하는 잔류 가스 분압, 즉 공정 가스 주입 후 공정 가스의 압력에 따라 10-1mbar 내지 10-5mbar의 압력으로 펌핑된다.The reaction chamber R in the reaction container 48 is pumped to the ultra-high vacuum condition through the pump connection 49. Another reactor internal space (I) is pumped through the pump connection (51) at a pressure approximately corresponding to the process pressure in the reaction chamber (R). The pump connection 49 allows the reaction chamber R to be preferably pumped to a residual gas partial pressure of up to 10 −8 mbar or to a process pressure of 10 −1 mbar to 10 −5 mbar during the process, while other internal spaces I Is pumped at a pressure of 10 −1 mbar to 10 −5 mbar depending on the residual gas partial pressure corresponding to the voltage of the reaction chamber R, that is, the pressure of the process gas after injection of the process gas during the UHV-CVD process.
도4에서는 양측 펌프 연결부(49, 51)가 동일한 펌프 장치(53)에 의해 조작된다. 각각의 폄프 작용은 펌프 연결부(49, 51)의 폄프 단면에 대한 상응하는 측정을 통해 측정되며, 경우에 따라서 이런 측정은 밸브(55), 바람직하게는 버터플라이 밸브를 통해서도 실현된다. 하지만 또한 반응실(R) 및 반응기 내부 공간(I)의 잔류 공간을 별도의 펌프 장치를 이용해 펌핑하는 것도 가능하다.In FIG. 4, both pump connections 49 and 51 are operated by the same pump device 53. Each pump action is measured through corresponding measurements on the pump cross sections of the pump connections 49 and 51, and in some cases such measurements are also realized through the valve 55, preferably the butterfly valve. However, it is also possible to pump the remaining space of the reaction chamber (R) and the reactor internal space (I) using a separate pump device.
운전 중에, 즉 UHV-CVD 공정 중에 반응실(R)에는 반응기 내부 공간(I)의 잔류 공간에서와 거의 동일한 전압이 존재하므로, 반응기 내부 공간(I)의 잔류 공간에 대해 완전하게 진공기밀성으로 반응실(R)을 밀폐할 필요가 없다. 하지만 이 분리부는, 공정 중에 반응실(R)에서 반응기 내부 공간(I)의 잔류 공간으로의 가스 확산이 거의 이루어지지 않을 정도로 밀폐된다. 바람직하게도 반응기 내부 공간(I)의 잔류 공간 내의 전압은 CVD 공정 중 반응실(R) 내의 전압보다 약간 작게 선택될 수 있다. 반응실(R) 내에는 컴포넌트 지지체(57)가 조립되는데, 이 컴포넌트 지지체는 도4에 도시된 바람직한 실시 형태에서 예를 들어 웨어퍼(wafer)로서 형성된, 원판형 부품을 수평으로 위치시킨 상태에서 수직으로 쌓아 적재되는 형태로 수용한다. 이중화살표(W)로 표시한 바와 같이, 이 지지체(57)는 제어 가능한 형태로 상하로 구동된다. 도3에 따른 각각의 원판형 부품(21)을 배치로 수용하거나 또는 이런 부품을 방출할 수 있도록 하기 위해, 도3에 도시된 바와 같이 이 지지체는 원칙적으로 도3의 개구(11a)에 상응하는 투입구/배출구를 각각 관통한다. 도4의 바람직한 실시 형태에서 이 투입구/배출구는 반응 수용체(48)의 측벽(48a) 뿐 아니라 반응기 수용체(41)를 관통하여 반응기 외부 공간에서 반응실(R)로의 상호적 접근을 가능케 해야 한다. 도4의 바람직한 실시 형태에서 반응 수용체(48)는 상단부(48o) 및 하단부(48u)로 분할된다. 이 지지체(57)는 상단부(48o)에 고정된다. 승강 장치(lift mechanism)(59)를 통해 반응 수용체(48)의 상단부(48o) 및 이로서 지지체(57)가 위로 올려진다. 측벽(41a)의 대칭면(E) 상에는 게이트 밸브(gate valve)(61)를 통해 차단할 수 있는 투입구/배출구(63)가 형성되며, 이 대칭면은 반응 수용체(48)의 상단부(48o) 및 하단부(48u) 사이에서 수용체(48)의 차단 상태에서 형성된 분리선 (65)과 적어도 근접하게나마 일치한다.During operation, i.e. during the UHV-CVD process, there is almost the same voltage in the reaction chamber (R) as in the remaining space of the reactor interior space (I), so that the reaction is completely vacuum tight to the remaining space of the reactor interior space (I). It is not necessary to seal the seal (R). However, this separation part is sealed to such a degree that gas diffusion from the reaction chamber R to the remaining space of the reactor internal space I is hardly achieved during the process. Preferably, the voltage in the remaining space of the reactor internal space I may be selected slightly less than the voltage in the reaction chamber R during the CVD process. In the reaction chamber R, a component support 57 is assembled, which in the preferred embodiment shown in FIG. 4 is in the state in which the disk-shaped component is formed horizontally, for example, formed as a wafer. Accepted in the form of vertical stacking. As indicated by the double arrows W, this support 57 is driven up and down in a controllable form. In order to be able to receive each discotic part 21 according to FIG. 3 in a batch or to be able to eject such a part, as shown in FIG. 3 this support essentially corresponds to the opening 11a of FIG. 3. Pass through the inlet / outlet respectively. In the preferred embodiment of FIG. 4 this inlet / outlet should not only penetrate the side wall 48a of the reaction container 48 but also through the reactor container 41 to allow mutual access to the reaction chamber R from the space outside the reactor. In the preferred embodiment of Fig. 4, the reaction receptor 48 is divided into an upper end 48o and a lower end 48u. This support 57 is fixed to the upper end 48o. The lift mechanism 59 raises the upper end 48o of the reaction receptor 48 and thus the support 57. On the symmetry plane E of the side wall 41a, an inlet / outlet 63 is formed, which can be blocked by a gate valve 61, which is formed at the upper end 48o and the lower end of the reaction container 48. 48u) coincide at least closely with the dividing line 65 formed in the blocking state of the receptor 48 between.
이 반응기의 적재 및 방출은 다음과 같이 진행한다:The loading and discharge of this reactor proceeds as follows:
반응 수용체(48)의 상단부(48o) 및 이로서 지지체(57)는 승강 장치(59)에 의해 위로 상승된다. 방출 또는 적재되어야 하는 부품 수용부(56)가 지지체(57)에서 제어형 스텝 드라이브(step drive)에 의해 투입구/배출구(63)의 높이로 이동된다. 이로서 도4에서 원판형 부품(65)과 함께 도시된 개구(63)를 통해, 이 개구(63)에 연결된 운반 장치에 의해 지지체(57) 또는 그 수용부(56)가 적재 또는 방출된다. The upper end 48o of the reaction receptor 48 and thus the support 57 are lifted up by the elevating device 59. The part receiving portion 56 to be discharged or loaded is moved from the support 57 to the height of the inlet / outlet 63 by a controlled step drive. Thus, the support 57 or its receiving portion 56 is loaded or discharged by the conveying device connected to the opening 63 through the opening 63 shown with the disc shaped part 65 in FIG.
지지체(57)가 처리해야 하는 부품, 특히 웨이퍼가 모두 적재완료되면, 상단부(48o)가 지지체(57)와 함께 하강하고 이로서 반응 수용체(48)가 밀폐된다. When the parts to be processed by the support 57, in particular the wafers, are all loaded, the upper end 48o is lowered together with the support 57, thereby closing the reaction container 48.
물론 예를 들어 개별 적재 및 방출을 위해 두 개의 개구(63)가 형성될 수 있다. Of course two openings 63 can be formed, for example for separate loading and discharging.
적재 및 방출 공정 중에 반응실(R)은 필요한 처리 온도로 유지된다. 이를 위해 가열 장치(67)가 반응 수용체(48)를 감싸는 잔류 공간(I), 즉 진공 공간 내에 조립된다. 바람직하게도 이 가열 장치(67)는 다중공간 복사 히터(multizone radiation heater)로서 형성된다. 또한 가열 장치(67)와 반응 수용체(48) 사이의 온도 균일성을 개선하기 위해 예를 들어 흑연 재질의 열확산기(69)가 장착된다. 확산기(69) 대신 개별 부품을 장착하기 위해서, 반응 수용체의 내부 및/또는 외부에 바람직하게도 흑연과 같은 확산 물질을 코팅함으로써, 반응 수용체(48)의 측벽 (48a)이 확산 기능을 수행할 수도 있다. 경우에 따라서는 수용체(48)의 측벽이 확산기로서 작용할 수 있는데, 이 경우 측벽이 바람직하게는 흑연과 같은 확산 물질로 제작되며, 예를 들어 Si 또는 SiC, 또는 반응실(R)의 직접적으로 한정하기 위해 가열된 공정 가스에 대해 불활성인 재료로 그 내부가 코팅된다. The reaction chamber R is maintained at the required processing temperature during the loading and discharging process. For this purpose, the heating device 67 is assembled in the residual space I, ie the vacuum space, which surrounds the reaction container 48. Preferably this heating device 67 is formed as a multizone radiation heater. It is also equipped with a heat spreader 69, for example graphite, in order to improve the temperature uniformity between the heating device 67 and the reaction acceptor 48. In order to mount the individual components instead of the diffuser 69, the sidewalls 48a of the reaction receptor 48 may perform a diffusion function by coating a diffusion material, preferably graphite, inside and / or outside the reaction receptor. . In some cases, the side wall of the receptor 48 may act as a diffuser, in which case the side wall is preferably made of a diffusing material such as graphite, for example Si or SiC, or directly defined by the reaction chamber (R). It is coated therein with a material that is inert to the heated process gas.
또한 바람직하게도 도4에 도시한 바와 같이, 측벽(41a)의 내측면과 가열 장치(67) 사이에 예를 들어 다공성 흑연 재료로 이루어진 단열체(71)가 장착된다. Also preferably, as shown in Fig. 4, a heat insulator 71 made of, for example, a porous graphite material is mounted between the inner surface of the side wall 41a and the heating device 67.
반응 수용체(48)가 밀폐되면, 박막 증착을 위한 본래의 공정이 지지체(57)에 고정된 부품(56)에서 개시될 수 있다. 공정 가스 또는 공정 가스 혼합물(G)은 가스 흡입 시스템(73)을 통해 가스 탱크 장치(52)에서 반응실(R)로 공급된다. 정확하게 세팅된 부품 온도 및 바람직하게는 온도 분포에서 흡입된 공정 가스의 종류 및 시간에 따라서 원하는 박막 증착이 이루어지며, 이 증착 공정 중에 부품이 해당 가스에 노출된다.Once the reaction receptor 48 is sealed, the original process for thin film deposition can be initiated on the part 56 secured to the support 57. The process gas or process gas mixture G is supplied from the gas tank apparatus 52 to the reaction chamber R via the gas suction system 73. The desired thin film deposition takes place depending on the type and time of the process gas sucked at the correctly set part temperature and preferably the temperature distribution, during which the part is exposed to that gas.
도입부에 이미 전술한 바와 같이, UHV-CVD를 통한 박막 증착 및 반도체 부재의 품질에 있어서, CVD 공정 중에 부품이 동일하면서도 및 균일하게 분포된 처리 온도를 갖는 것이 매우 중요한 의미를 갖는다. 도4에서는 진공 중에 가열 장치(67)가 어떻게 배치되는 지가 설명된다. As already mentioned above in the introduction, in the thin film deposition through UHV-CVD and the quality of the semiconductor member, it is very important that the components have the same and uniformly distributed processing temperatures during the CVD process. In Fig. 4, how the heating device 67 is arranged during the vacuum is explained.
도4에는 도시되지 않았지만, 도5에는 개략적으로 도시된 바와 같이, 반응 수용체(48)의 측벽(48a)을 따라 복수의 복사 히터(67a, 67b, 67c..)가 배치된다. 바람직하게도 반응실(R)의 내부에 복수의 열센서(75a, 75b..)가 조립된다. 열센서의 출력 신호는 바람직하게도 디지털화된 상태로 연산 장치(77)에 전달되며, 여기에서 이 연산 장치(77)의 블록에서 도시된 바와 같이 반응실(R) 내의 온도 분포((x, y))가 열센서(75a, 75b, 75c..)의 출력 신호에서 측정되고, 또한 평균 온도()의 수준이 측정된다. 이외에도 도5에 개략적으로 도시된 입력 장치(68)를 통해 지정된 또는 지정 가능한 수준()의 목표 온도분포(W)가 이 연산 장치(77)에 입력되며, 이 온도분포는 연산 장치(77)에서 실제 분포와 비교된다. 바람직하게도 디지털 방식으로 작동하는 제어 장치(79)가 내장된 연산 장치(77)의 출력측에는 설치된 각각의 가열 소자(67a, 67b..)에 대해 제어 신호(Sa, Sb, Sc..)를 출력하므로, 액츄에이터로서 작용하는 가열 소자(67a, 67b..)의 시간적 및 수치적으로 상이한 조건으로 인해 반응실(R) 내의 온도 분포((x, y)) 및 그 온도 수준()이 지정된 목표 분포 및 지정된 목표 수준으로 제어된다.Although not shown in FIG. 4, as shown schematically in FIG. 5, a plurality of radiant heaters 67a, 67b, 67c... Are disposed along the sidewall 48a of the reaction receptor 48. Preferably, a plurality of thermal sensors 75a, 75b .. are assembled inside the reaction chamber R. The output signal of the thermal sensor is preferably transmitted to the computing device 77 in a digitized state, in which the temperature distribution in the reaction chamber R as shown in the block of the computing device 77 (x, y)) is measured at the output signal of the thermal sensors 75a, 75b, 75c .., and also the average temperature ( ) Level is measured. In addition, the designated or assignable levels can be achieved via the input device 68 schematically shown in FIG. A target temperature distribution (W) of? Preferably, a control signal Sa, Sb, Sc .. is output to each heating element 67a, 67b .. installed on the output side of the arithmetic unit 77 incorporating a control device 79 that operates digitally. Therefore, the temperature distribution in the reaction chamber (R) is due to the different temporally and numerically different conditions of the heating elements 67a, 67b .. that act as actuators. (x, y)) and its temperature level ( ) Is controlled by the specified target distribution and the specified target level.
도5에 따라 반응실(R) 내에서 바람직하게도 반응 수용체(48)의 측벽(48a)에 배치된 열센서(75a, 75b, 75c)를 대신하여 또는 추가적으로, 해당 구역, 즉 부품 표면 또는 웨이퍼 표면 부위에 직접 특히 열센서, 바람직하게는 가열 소자를 장착하는 것이 바람직하다. In place of or in addition to the thermal sensors 75a, 75b, 75c which are preferably arranged in the side wall 48a of the reaction receptor 48 in the reaction chamber R according to FIG. It is preferable to mount the heat sensor, preferably the heating element, directly on the site.
도6에서는 도식적으로 확대된 부분 단면도 형태의 도4에 따른 지지체(57)에 복수의 컴포넌트 수용부(77a, 77b..)가 조립된 것을 알 수 있다. 이 수용부(77a, 77b..)에서는 처리되어야 하는 원판형 부품(21)이 예를 들어 돌출된 서포트(79) 상에 배치된다. 부품(21)에 대향한 수용부(77a, 77b..)의 표면에는 바람직하게도 복수의 가열 소자(81a, 81b)가 각각 배치되며, 이 가열 소자는 부품의 표면에 열학적으로 밀착되게 접촉한다. 또한 장착된 부품(21)에 인접하게 열센서(83)가 배치된다. 한편으로는 각 부품(21)에서 열센서(83)를 통해 온도 분포를 측정하고, 다른 한편으로는 바람직하게도 장착된 복수의 가열 소자(81a, 81b, 81c..) 및/또는 도4에 도시한 가열 장치(67)의 다중공간 복사 히터를 통해 이 온도 분포 및 그 절대 온도 수준으로 유지될 수 있다. In FIG. 6, it can be seen that a plurality of component receiving portions 77a, 77b .. are assembled to the support 57 according to FIG. 4 in the form of a partially enlarged cross-sectional view. In these accommodating parts 77a, 77b .., the disk-shaped part 21 to be processed is disposed, for example, on the protruding support 79. Preferably, a plurality of heating elements 81a, 81b are disposed on the surfaces of the receiving portions 77a, 77b .. facing the part 21, and the heating elements are in thermal contact with the surface of the part. . In addition, a thermal sensor 83 is arranged adjacent to the mounted component 21. On the one hand the temperature distribution is measured by means of a thermal sensor 83 at each component 21, and on the other hand a plurality of heating elements 81a, 81b, 81c .. preferably mounted and / or shown in FIG. 4. It is possible to maintain this temperature distribution and its absolute temperature level via the multispace radiant heater of one heating device 67.
(도면에는 도시되지 않은) 열센서(83) 또는 가열 소자(81)의 측정 신호선 및 제어 신호선은 예를 들어 지지체(57)의 수직 아암(57a)에 의해 안내된다.The measurement signal lines and control signal lines of the thermal sensor 83 or the heating element 81 (not shown in the figure) are guided, for example, by the vertical arm 57a of the support 57.
다음에서는 도4에 도시된 바와 같이, 반응기 내에 실시된 UHV-CVD 공정이 예로서 설명된다. 다음에서는 예를 들어 이종접합 바이폴라 트랜지스터를 위한 p-도핑된 실리콘게르마늄(SiGe) 층의 바람직한 성장에 대해 상세히 설명되며, 또한 이런 공정 진행은 다른 별도의 조건없이 다른 층의 증착도 적용된다. In the following, as shown in Fig. 4, the UHV-CVD process performed in the reactor is described as an example. The following describes in detail the preferred growth of p-doped silicon germanium (SiGe) layers, for example for heterojunction bipolar transistors, and this process progression also applies to the deposition of other layers without other conditions.
·반응실(R)은 필요한 처리 온도(TP)로 가열된다. 전술된 실리콘게르마늄 (SiGe) 층의 증착을 위해서는 550℃의 온도로 가열된다.The reaction chamber R is heated to the required treatment temperature T P. Heated to a temperature of 550 ° C. for the deposition of the silicon germanium (SiGe) layer described above.
·탱크 장치(52)에 저장된 가스에서 가스 흡입 시스템(73)을 통해 바람직하게도 수소와 같은 세정 가스(scavenging gas)를 흡입하면서, 밸브(61)의 개방으로 인해 투입구(63)가 진공 운반실(13a)에 대항해 개방된다. 도4에 따른 바람직한 실시 형태에서는 이와 동시에 구동 장치(59)를 통해 상단부(48o)가 지지체(57)와 함께 이동된다.The inlet 63 opens the vacuum conveying chamber due to the opening of the valve 61 while sucking the scavenging gas, preferably hydrogen, through the gas intake system 73 from the gas stored in the tank device 52. Open against 13a). In the preferred embodiment according to FIG. 4, at the same time the upper end 48o is moved together with the support 57 via the drive device 59.
·세정 가스 흐름을 유지하면서 도4에 따른 부품, 특히 웨이퍼가 지지체(57)로 적재되며, 도6에 따른 자유 수용부(77)를 투입구(63) 및 적재된 로봇과 정렬하기 위해, 지지체가 (상단부(48o)와 함께) 구동 장치(59)를 통해 단계적으로 이동된다.The component according to FIG. 4, in particular the wafer, is loaded into the support 57 while maintaining the cleaning gas flow, and in order to align the free receptacle 77 according to FIG. 6 with the inlet 63 and the loaded robot, It is moved in stages through the drive unit 59 (with the upper end 48o).
·지지체(57)의 적재 후에 투입구(63)가 밸브(61)에 의해 차단되며, 도4에 도시된 바와 같이, 반응실(R)도 상단부(48o)의 하강 및 지지체(57)의 동시 하강으로 인해 처리 위치로 전환된다. After loading of the support body 57, the inlet 63 is blocked by the valve 61, and as shown in FIG. 4, the reaction chamber R also lowers the upper end portion 48o and simultaneously lowers the support body 57. Is switched to the processing position.
·바람직하게도 반응실 분위기의 열전도성을 증대시키는 가스, 바람직하게도 수소 가스 및/또는 전술된 실리콘게르마늄 층의 제조를 위해서는 실란를 동시에 유입시키면서 열학적 평형에 도달할 때까지 부품 또는 웨이퍼가 투입된다. Preferably for the production of a gas, preferably hydrogen gas and / or the above-described silicon germanium layer, which increase the thermal conductivity of the reaction chamber atmosphere, the component or wafer is introduced until the thermal equilibrium is reached with simultaneous introduction of silane.
·열전도 가스가 공정 가스가 아닌 경우에는, 그 흐름이 중단되며, 이제 공정 가스 또는 공정 가스 혼합물(G)이 흡입 장치(73)에 의해 가스 탱크 장치(52)에서 밀폐된 반응실(R)로 흡입된다. 제1 층이 부품 표면 또는 웨이퍼 표면에 증착된다. p-도핑된 실리콘게르마늄 층을 이용해 부품 또는 웨이퍼 상에서 컴포넌트를 제조할 때 공정 가스로서 실란이 주입된다.If the heat conduction gas is not a process gas, the flow is stopped, and now the process gas or process gas mixture G is brought from the gas tank apparatus 52 to the sealed reaction chamber R by the intake apparatus 73. Is inhaled. The first layer is deposited on the component surface or the wafer surface. Silane is injected as a process gas when manufacturing components on parts or wafers using p-doped silicon germanium layers.
·이로서 제1 코팅 공정이 종료되며, 다른 층을 증착하지 않을 경우에는 웨이퍼 또는 부품을 반응실(R)에서 방출한다. This completes the first coating process and releases the wafer or component from the reaction chamber R if no other layer is to be deposited.
·이를 위해 세정 가스 흐름, 바람직하게는 수소 흐름을 다시 개시하고, 밸브(61)의 개방 및 상단부(48o)의 이동을 통해 진공 운반실(13a)에 장착된 운반 로봇을 위한 접근이 가능하다. 처리된 웨이퍼를 투입구/배출구(63)로 접근시키기 위해 정렬시키기 위해서, 다시 지지체(57)가 단계적으로 상승 또는 하강된다. For this the access for the transport robot mounted in the vacuum delivery chamber 13a is possible by resuming the cleaning gas flow, preferably hydrogen flow, and through the opening of the valve 61 and the movement of the upper end 48o. In order to align the processed wafer to access the inlet / outlet 63, the support 57 is raised or lowered in stages again.
·하지만 다른 층이 증착되어야 하는 경우에는, 제1 층의 증착 후에는 다음과 같은 공정이 진행된다. 예로서 p-도핑된 실리콘게르마늄 층의 증착 과정이 설명된다. However, if another layer is to be deposited, the following process proceeds after the deposition of the first layer. As an example the deposition process of a p-doped silicon germanium layer is described.
·전술한 바와 같이, Si 층의 증착 후에, 도핑되지 않은 실리콘게르마늄 층이 증착되며, 이때 실란 흐름에 게르만 및 헬륨이, 바람작하게도 실란 흐름의 약 5%까지 첨가된다. As described above, after deposition of the Si layer, an undoped layer of silicon germanium is deposited, with germane and helium added to the silane flow, preferably up to about 5% of the silane flow.
·그 다음 헬륨 흐름에 디보란이 첨가되고 도핑된 실리콘게르마늄 층이 증착된다. 이 공정 단계에서 추가적으로 탄소 도핑이 붕소 도핑에 병행하게 진행된다. Diborane is then added to the helium stream and a doped layer of silicon germanium is deposited. In this process step, further carbon doping proceeds in parallel with boron doping.
·헬륨으로 단지 실란 및 게르만을 주입하면서 도핑되지 않은 실리콘게르마늄 층의 증착이 다시 이루어진다.Deposition of the undoped silicon germanium layer is carried out again with only silane and germane being injected into helium.
·그 다음 실란 만을 주입하면서 도핑되지 않은 Si 층의 증착이 이루어진다.Deposition of an undoped Si layer is then carried out with injection of only silane.
·전술한 바와 같이, 이제 다음 공정에서 지지체(57)의 방출이 이루어진다.As described above, the release of the support 57 is now carried out in the next process.
도3을 근거로 도시된 본 발명의 제1 측면과 제2 측면의 조합에서는, 제시된 발명의 목적과 관련하여 UHV-CVD 반응기가 하나 또는 복수의 진공 운반실을 통해 다른 공정 모듈과 조합할 수 있는 바람직한 가능성이 제공되며, 이때 공정 모듈과 하나 또는 복수의 UHV-CVD 반응기 사이에서의 부품의 운반 중에 제공되는 진공 조건이 중단되는 일이 발생하지 않는다. 전술한 UHV-CVD 반응기외에도 공정 모듈로서In the combination of the first and second aspects of the present invention shown on the basis of FIG. 3, the UHV-CVD reactor can be combined with other process modules via one or a plurality of vacuum delivery chambers in connection with the purposes of the presented invention. Desirable possibilities are provided in which no interruption of the vacuum conditions provided during the transport of parts between the process module and one or a plurality of UHV-CVD reactors occurs. In addition to the above-described UHV-CVD reactor, as a process module
- 다른 운반 모듈-Other transport modules
- 차단 모듈(lock module)Lock module
- 히팅 모듈Heating module
- PVD 또는 CVD 코팅 공정 또는 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 공정을 위한 다른 코팅 모듈Other coating modules for PVD or CVD coating processes or Plasma Enhanced CVD (PECVD) processes
- 플라즈마 응용 기술이 지원되거나 또는 지원되지 않는 에칭 모듈(etching module)Etching modules with or without plasma application technology
- 세정 모듈-Cleaning module
- 저장 모듈Storage module
- 주입 모듈(implantation module)Implantation module
부품 운반이 각 프로세스 스테이션 사이에서 대부분 선형으로 진행하는 차원에서, 이런 멀티 프로세스 스테이션 설비는 선형으로 형성될 수 있다. 하지만 바람직하게도 일부에서는, 환형 설비(circular pant) 또는 환형 설비 구간을 형성하기 위해, 해당 프로세스 스테이션이 진공 운반실을 중심으로 환형의 그룹을 이루도록 배치될 수 있다. 복수의 프로세스 스테이션이 선형 및/또는 환형으로 이루어지는 운반 경로를 통해 진공 상태에서 조작되는 이런 설비는 일반적으로 “클러스터 툴 설비(Cluster Tool Plant)"라고 한다.Such multi-process station installations can be formed linearly, in which part transport proceeds mostly linearly between each process station. Preferably, however, in some cases, in order to form a circular pant or annular plant section, the process stations can be arranged in an annular group around the vacuum conveying chamber. Such a facility, in which a plurality of process stations are operated in a vacuum through a linear and / or annular delivery path, is generally referred to as a "Cluster Tool Plant."
도7에는 도3을 근거로 설명한 원리에 따라 구성되고 환형 설비의 예로서 배치된 본 발명에 따른 클러스터 툴 설비가 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예에서 소위 FOUP(Front Opening Unified Pod) 모듈로서 알려져 있는 일반 분위기측 카세트 적재 모듈(93)을 포함한다. 이 카세트 적재 모듈(93)은 예를 들어 수직으로 적재된, 수평 배치형의 25개의 웨이퍼를 처리할 수 있는 용량으로 웨이퍼를 처리하는 경우에 적어도 하나의 웨이퍼 카세트 또는 부품 카세트(93a)를 수용하기 위해 형성된다. 또한 일반 분위기에서 작동하는 웨이퍼 핸들러(95)를 통해 각 웨이퍼가 웨이퍼 카세트(93a)에서 제1 락 챔버(lock chamber)(97)로 운반된다. 이 락 챔버(97)을 펌핑한 후에 해당 웨이퍼를 세정 모듈(99)로 계속 전달한다. 이 과정은 진공 운반실(101) 및 그 안에서 진공으로 작동하는 웨이퍼 핸들러(101a)에 의해 진행된다. 세정 모듈(99)에서는 수소 분위기에서의 고온 세정 또는 다른 가스상 세정 또는 더욱 바람직하게는 차후에 설명되는 저에너지 플라즈마를 이용한 세정이 이루어진다. 7 schematically shows a cluster tool arrangement according to the invention, constructed according to the principles described on the basis of FIG. 3 and arranged as an example of an annular arrangement. In the example shown, a general atmosphere side cassette loading module 93, known as a so-called front opening unified pod (FOUP) module, is included. This cassette stacking module 93 accommodates at least one wafer cassette or component cassette 93a in the case of processing a wafer at a capacity capable of processing 25 wafers of a horizontally arranged type, for example, stacked vertically. To form. In addition, each wafer is conveyed from the wafer cassette 93a to the first lock chamber 97 through the wafer handler 95 operating in a general atmosphere. After the lock chamber 97 is pumped, the wafer is continuously transferred to the cleaning module 99. This process is carried out by the vacuum transfer chamber 101 and the wafer handler 101a operating in a vacuum therein. The cleaning module 99 is subjected to high temperature cleaning in a hydrogen atmosphere or other gas phase cleaning or more preferably with a low energy plasma described later.
물론 어떤 세정 방식을 선택하느냐에 따라서, 복수의 세정 모듈을 순차적으로 이송하고 이 모듈에서 각 세정 단계를 실시하는 것이 유리할 수 있다. 또한 바람직하게도 버퍼 챔버(103) 및 제2 세정 모듈(99a)이 장착된다. 이로서 락 챔버 (97)의 웨이퍼가 양측 세정 모듈(99, 99a)에서 병렬로, 즉 동시에 세정될 수 있으며, 그 다음 웨이퍼는 진공에서 작동하는 핸들러(101a)에 의해 버퍼 챔버(103)의 저장 카세트로 투입된다. 이 과정은, 해당 UHV-CVD 반응기(105)에서 지지체에 의해 수용 가능한 웨이퍼 수량이 버퍼 챔버(103)에서 세정되고 UHV-CVD 공정을 위해 준비될 때까지 진행된다. 바람직하게도 이 양측 챔버(97, 103)는 카세트 수용부를 포함하는 락 챔버(lock chamber)로서 형성된다.Of course, depending on which cleaning scheme is selected, it may be advantageous to transfer a plurality of cleaning modules sequentially and to perform each cleaning step in this module. Also preferably, the buffer chamber 103 and the second cleaning module 99a are mounted. This allows the wafer of the lock chamber 97 to be cleaned in parallel, ie simultaneously, in both cleaning modules 99 and 99a, and then the wafer is stored in the storage chamber 103 of the buffer chamber 103 by a handler 101a operating in vacuum. Is put into. This process proceeds until the wafer quantity acceptable by the support in the UHV-CVD reactor 105 is cleaned in the buffer chamber 103 and ready for the UHV-CVD process. Preferably both chambers 97 and 103 are formed as a lock chamber including a cassette receptacle.
그 다음, 즉 필요한 수량의 세정된 웨이퍼가 버퍼 챔버(103)에 투입된 후에, 진공에서 작동하는 핸들러(101a)에 의해 각 웨이퍼가, 바람직하게도 도4를 근거로 설명된 해당 UHV-CVD 반응기(105)의 지지체(57)로 매우 짧은 시간 내에 운반된다. Then, that is, after the required number of cleaned wafers have been introduced into the buffer chamber 103, each wafer is processed by the handler 101a operating in vacuum, preferably in the corresponding UHV-CVD reactor 105 described with reference to FIG. Is carried in a very short time.
CVD 공정을 종료한 후에 웨이퍼가 UHV-CVD 반응기(105)의 지지체(57)에서 다시 양측 락 챔버(97, 103) 중 하나로, 즉 그 카세트로 운반되며, 그 다음 계속 해당 락 챔버(97, 103)에서 카세트 적재 모듈(93)의 카세트로 운반된다.After finishing the CVD process, the wafer is transferred from the support 57 of the UHV-CVD reactor 105 back to one of the two lock chambers 97, 103, ie, to its cassette, and then continues to the lock chamber 97, 103. ) Is transferred to the cassette of the cassette stack module 93.
도1 내지 도3을 근거로 설명한 원칙적인 방법 및 도4에 따른 바람직한 UHV-CVD 반응기에 의해 웨이퍼가 운반 및 세정되고, 치수가 200×200mm 이상이고 직경(Φ)이 200mm이상이며, 바람직하게는 치수가 적어도 300×300mm이고 직경(Φ)이 300mm이상인 배치(batch) 구조에서 최종적으로 UHV-CVD 처리될 수 있다. 이것은, UHV-CVD 공정에서 배치 장치와는 무관하게 개별 웨이퍼의 다른 처리 단계 및 운반이 이루어지므로, 특히 바람직하다.Wafers are transported and cleaned by the principle method described on the basis of Figs. 1-3 and the preferred UHV-CVD reactor according to Fig. 4, the dimensions being at least 200 × 200 mm and the diameter φ at least 200 mm, preferably The batch can be finally UHV-CVD in a batch structure having dimensions of at least 300 × 300 mm and a diameter Φ of 300 mm or more. This is particularly desirable in the UHV-CVD process because different processing steps and transport of individual wafers are made independent of the batch apparatus.
다음에서는 도7에 따른 환형 클러스터 툴 설비와 관련하여 전형적인 핸들링 순서가 기술된다.In the following a typical handling sequence is described with respect to the annular cluster tool arrangement according to FIG. 7.
직경(Φ)이 적어도 200mm이고 치수가 200×200mm이거나 또는 직경(Φ)이 적어도 300mm이고 치수가 300×300mm인, 예를 들어 25개의 웨이퍼가 도7에 따른 분위기측 카세트 모듈(93)에 적재된다. 그 다음 웨이퍼가 웨이퍼 핸들러(95)에 의해 개별적으로 카세트 모듈(93)에서 락 챔버(97, 103) 중 하나의 카세트로 운반된다. For example, 25 wafers having a diameter Φ of at least 200 mm and a dimension of 200 × 200 mm or a diameter Φ of at least 300 mm and a dimension of 300 × 300 mm are loaded into the atmosphere side cassette module 93 according to FIG. 7. do. The wafer is then conveyed from the cassette module 93 to the cassette of one of the lock chambers 97 and 103 by the wafer handler 95 individually.
해당 락 챔버(97, 103)에서 카세트(97)로부터 개별 웨이퍼가 진공 운반실 (101)에서 작동하는 핸들러(101a)에 의해 세정 모듈(99, 99a)로 적재되며, 여기에서 웨이퍼 당 1 내지 10분의 전형적인 세정 시간으로 세정된다.In the lock chambers 97, 103, individual wafers from the cassette 97 are loaded into the cleaning modules 99, 99a by a handler 101a operating in the vacuum delivery chamber 101, where 1 to 10 per wafer. It is cleaned with a typical cleaning time of minutes.
세정 모듈(99, 99a)에서 세정된 웨이퍼는, 이제 버퍼 챔버로서 작용하며 아직 투입되지 않은 락 챔버(103, 93)의 카세트로 적재된다. 이 공정은 진공실(101)에서 작동하는 핸들러(101a)에 의해 진행된다. 25개의 웨이퍼를 세정하고 이때까지 이루어진 운반에 소요되는 전형적인 공정 시간은 65분이다.Wafers cleaned in the cleaning modules 99, 99a are now loaded into the cassettes of the lock chambers 103, 93 which act as buffer chambers and have not yet been loaded. This process is performed by the handler 101a operating in the vacuum chamber 101. The typical process time for cleaning 25 wafers and transporting up to this point is 65 minutes.
이제 세정된 25개의 웨이퍼가 락 챔버(103)의 카세트에서 핸들러(101a)에 의해 UHV-CVD 반응기(105)로 적재된다. 세정된 25개의 웨이퍼를 버퍼 챔버(103)에서 UHV-CVD 반응기(105) 내의 웨이퍼 배치를 위한 지지체(57)로 적재하는데 소요되는 전형적인 시간은 5분 이내이다. The 25 cleaned wafers are now loaded into the UHV-CVD reactor 105 by the handler 101a in the cassette of the lock chamber 103. The typical time for loading the cleaned 25 wafers from the buffer chamber 103 to the support 57 for wafer placement in the UHV-CVD reactor 105 is less than 5 minutes.
이제 UHV-CVD 반응기에서 코팅 공정이 개시되며, p-도핑된 실리콘게르마늄 코팅 시스템을 위한 전형적인 공정 시간은 약 2-3시간이다. 이 기간 중에 미처리 웨이퍼를 포함하는 새로운 카세트가 카세트 적재 모듈(93)로 투입되며, 이 웨이퍼는 전술된 방식에 따라서 세정 모듈(99, 99a)에서 세정되고 락 챔버 카세트 중 하나에 저장된다. UHV-CVD 공정의 종료 후에 공정된 웨이퍼가 웨이퍼 핸들러(101a)에 의해 개별적으로 지지체(57)로부터 방출되며 락 챔버(97, 103)의 빈 카세트로 투입된다. 여기에서 분위기에서 작동하는 핸들러(95a)에 의해 카세트 적재 모듈(93)의 빈 카세트로의 재운반이 이루어진다. The coating process is now initiated in a UHV-CVD reactor, with a typical process time for a p-doped silicon germanium coating system being about 2-3 hours. During this period a new cassette containing an unprocessed wafer is introduced into the cassette stack module 93, which is cleaned in the cleaning modules 99 and 99a and stored in one of the lock chamber cassettes in the manner described above. After completion of the UHV-CVD process, the processed wafers are individually released from the support 57 by the wafer handler 101a and put into the empty cassettes of the lock chambers 97 and 103. Here, the conveyance of the cassette stacking module 93 to the empty cassette is made by the handler 95a operating in the atmosphere.
의도한 공정의 시간 상황에 따라서 두 개 또는 그 이상의 전술된 UHV-CVD 공정이 클러스터 설비에서 조합적으로 진행될 수 있으며, 이에 상응하게 다른 공정 모듈의 조합도 가능하다.Depending on the time situation of the intended process, two or more of the above-described UHV-CVD processes can be carried out in combination in a cluster facility, and correspondingly other combinations of process modules are possible.
특히 전술된 UHV-CVD 공정 또는 반응을 저에너지 플라즈마 기술이 적용되는 CVD 코팅 방법 및 특히 저에너지 플라즈마 기술이 적용되는 반응적 세정 방법과 조합하는 것이 바람직하다. 이때 바람직하게도 DC-플라즈마, 더욱 바람직하게는 저에너지 플라즈마가 투입되며, 예를 들어 이 플라즈마는 코팅되어야 하는 또는 세정되어야 하는 각 표면에서 다음과 같은 이온 에너지(E)를 발생시키는 열이온 음극 (thermionic cathode)에 의해 형성된다. In particular, it is desirable to combine the aforementioned UHV-CVD process or reaction with a CVD coating method in which low energy plasma technology is applied and a reactive cleaning method in particular low energy plasma technology. In this case, preferably, a DC-plasma, more preferably a low energy plasma is introduced, for example, the plasma generates a thermal ion cathode (E) which generates the following ion energy (E) at each surface to be coated or to be cleaned. Is formed by
0 < E ≤ 15eV0 <E ≤ 15 eV
전술된 저에너지 플라즈마 기술이 적용된 세정 방법을 위한 반응 가스로서 매우 바람직하게도 수소 및/또는 질소 또는 적어도 전술된 가스 성분을 포함하는 가스가 사용된다. 도7에 따른 설비와 관련해 매우 바람직하게도 UHV-CVD 공정 바로 전단계의 세정 공정 또는 상응하는 공정 스테이션이 저에너지 플라즈마 기술이 적용되는 반응성 세정 공정을 위해 실현된다.As a reactive gas for the cleaning method to which the above-mentioned low energy plasma technique is applied, very preferably a gas comprising hydrogen and / or nitrogen or at least the above-described gas component is used. With regard to the installation according to FIG. 7 very preferably the cleaning process immediately preceding the UHV-CVD process or the corresponding process station is realized for a reactive cleaning process in which low energy plasma technology is applied.
본 발명에 따른 방법, 본 발명에 다른 진공 처리 설비 또는 본 발명에 따른 UHV-CVD 반응기를 사용하여 부품이 원자 단일층 증착(Atomic Layer Deposition)에 의해 제조되거나 또는 에피층(epitaxial layer)의 증착 또는 소위 딥 트랜치(deep trench)를 포함하는 표면의 코팅을 통해 제조된다. Using the process according to the invention, the vacuum treatment equipment according to the invention or the UHV-CVD reactor according to the invention, the parts are produced by atomic layer deposition or the deposition of epitaxial layers or It is made through the coating of a surface comprising a so-called deep trench.
Claims (48)
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| CN112166208B (en) * | 2017-07-19 | 2023-12-12 | 因特瓦克公司 | System for forming nanolaminated optical coatings |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0105 | International application |
Patent event date: 20040409 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
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| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |