(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開放された形状を有し、一側に形成されて基板が出入する通路を有するチャンバ本体と、
前記チャンバ本体の上部に設置され、前記チャンバ本体の開放された上部を閉鎖して前記基板に対する工程が行われる工程空間を提供するチャンバ蓋と、
前記工程空間の内部に設置されて上部面に置かれた前記基板を加熱するサセプタと、
前記通路の上部又は下部に設置されて前記通路を介してローディングされる前記基板を予備加熱するヒーティングブロックと、
前記基板と共に前記通路を介して移動して前記基板を前記サセプタの上部面に載せるエンドエフェクターと、を含み、
前記ヒーティングブロックは、前記通路の上部に設置された上部ヒーティングブロックと、前記上部ヒーティングブロックと対称的な位置に前記通路の下部に設置された下部ヒーティングブロックを含み、
前記サセプタと前記ヒーティングブロックの間に非加熱領域が形成されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記チャンバ本体は前記通路の上部及び下部にそれぞれ形成された上部開口及び下部開口を有し、
前記上部開口に固定設置されて前記工程空間と区分された上部設置空間を有する前記上部ヒーティングブロックと、
前記下部開口に固定設置されて前記工程空間と区分された下部設置空間を有する前記下部ヒーティングブロックと、を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記上部ヒーティングブロックの上部及び前記下部ヒーティングブロックの下部は開放され、
前記基板処理装置は、
前記上部ヒーティングブロックの開放された上部を閉鎖して前記上部設置空間を外部から遮断する上部蓋と、
前記下部ヒーティングブロックの開放された下部を閉鎖して前記下部設置空間を外部から遮断する下部蓋と、を更に含むことを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記基板処理装置は、
前記サセプタの外側に設置されて前記サセプタを囲むように配置され、上部に向かって不活性ガスを噴射するノズルリングを更に含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記チャンバ本体は前記通路の反対側に形成された排気通路を有し、
前記基板処理装置は前記サセプタの外側に配置され、工程ガスを前記排気通路に向かって案内するフローガイドを更に含み、
前記フローガイドは、
前記サセプタと同心の円弧状であり、複数のガイド孔を有する円状ガイド部と、
前記円状ガイド部の両側に連結されて前記サセプタの両側に配置され、前記基板のローディング方向と平行するガイド面を有する直線ガイド部と、を更に含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置に関するものであり、より詳しくは、通路の上に上部及び下部ヒーティングブロックを設置して基板に対する予備加熱を行う基板に対する工程を進行する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置はシリコン基板の上に多くの層（ｌａｙｅｒｓ）を有しており、そのような層は蒸着工程を介して基板の上に蒸着される。このような蒸着工程はいくつかの重要な課題を有しており、このような課題は蒸着された膜を評価し蒸着方法を選択するために重要である。
【０００３】
第一、蒸着された膜の「質」（ｑｕａｌｉｔｙ）である。これは組成（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）、汚染度（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｌｅｖｅｌｓ）、欠陥密度（ｄｅｆｅｃｔ  ｄｅｎｓｉｔｙ）、そして機械的・電気的特性（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を意味する。膜の組成は蒸着条件に応じて異なり、これは特定な組成（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を得るために非常に重要である。第二、ウェハを横切る均一な厚さ（ｕｎｉｆｏｒｍ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）である。特に段差（ｓｔｅｐ）が形成された非平面（ｎｏｎｐｌａｎａｒ）形状のパターンの上部に蒸着された膜の厚さが非常に重要である。蒸着された膜の厚さが均一であるのか否かは、段差がある部分に蒸着された最小厚さをパターンの上部面に蒸着された厚さで除した値で定義されるステップカバレッジ（ｓｔｅｐ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）により判定する。
【０００４】
蒸着に関する他の課題は空間を埋めること（ｆｉｌｌｉｎｇ  ｓｐａｃｅ）である。これは金属ラインの間を、酸化膜を含む絶縁膜で詰めるギャップフィリング（ｇａｐ  ｆｉｌｌｉｎｇ）を含む。ギャップはメタル配線（ｍｅｔａｌ  ｌｉｎｅ）を物理的及び電気的に絶縁するために提供される。
【０００５】
このような課題の中、均一度は蒸着工程に関する重要な課題のうちの一つであり、不均一な膜はメタル配線の上で高い電気抵抗（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）をもたらし、機械的な破損の可能性を増加させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、基板が出入する通路の上に上部及び下部ヒーティングブロックを設置して基板がサセプタにローディングされる前に予備加熱を行うことにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、後述する詳細な説明と添付した図面からより明確になるはずである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によると、基板に対する工程が行われる基板処理装置において、上部が開放された形状を有し、一側に形成されて前記基板が出入する通路を有するチャンバ本体と、前記チャンバ本体の上部に設置され、前記チャンバ本体の開放された上部を閉鎖して前記基板に対する工程が行われる工程空間を提供するチャンバ蓋と、前記工程空間の内部に設置されて前記基板を加熱するサセプタと、前記通路の上部又は下部に設置されて前記通路を介してローディングされる前記基板を予備加熱するヒーティングブロックと、前記基板と共に前記通路を介して移動して前記基板を前記サセプタの上部面に載せるエンドエフェクター（ｅｎｄ  ｅｆｆｅｃｔｏｒ）と、を含む。
【０００９】
前記チャンバ本体は前記通路の上部及び下部にそれぞれ形成された上部及び下部開口を有し、前記基板処理装置は前記上部開口に固定設置されて前記工程空間と区分された上部設置空間を有する上部ヒーティングブロックと、前記下部開口に固定設置されて前記工程空間と区分された下部設置空間を有する下部ヒーティングブロックと、を更に有する。
【００１０】
前記上部ヒーティングブロックの上部及び前記下部ヒーティングブロックの下部は開放され、前記基板処理装置は前記上部ヒーティングブロックの開放された上部を閉鎖して前記上部設置空間を外部から遮断する上部蓋と、前記下部ヒーティングブロックの開放された下部を閉鎖して前記下部設置空間を外部から遮断する下部蓋と、を更に含む。
【００１１】
前記基板処理装置は前記サセプタの外側に設置されて前記サセプタを囲むように配置され、上部に向かって不活性ガスを噴射するノズルリングを更に含む。
【００１２】
前記チャンバ本体は前記通路の反対側に形成された排気通路を有し、前記基板処理装置は前記サセプタの外側に配置され、工程ガスを前記排気通路に向かって案内するフローガイド（ｆｌｏｗ  ｇｕｉｄｅ）を更に含むが、前記フローガイドは前記サセプタと同心の円弧状であり、複数のガイド孔を有する円状ガイド部と、前記円状ガイド部の両側に連結されて前記サセプタの両側に配置され、前記基板のローディング方向と平行するガイド面を有する直線ガイド部と、を更に含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一実施形態によると、基板をリフトピンにローディングするために通路の上に上部及び下部ヒーティングブロックを設置して基板に対する予備加熱を行うことで、蒸着工程でサセプタによる加熱時間が短縮されて生産性を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による基板処理装置を概略的に示す図である。
【図２】図１の基板処理装置の工程進行状態を概略的に示す図である。
【図３】図１の基板処理装置の工程空間の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図１乃至図３を参照してより詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形に変形してもよく、本発明の範囲が後述する実施形態によって限られると解析してはならない。本実施形態は、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより詳細に説明するために提供されるものである。よって、図面に示す各要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されている可能性がある。また、以下では基板を例に挙げて説明するが、本発明は多様な被処理体に応用可能である。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態による基板処理装置を概略的に示す図であり、図２は図１の基板処理装置の工程進行状態を概略的に示す図である。図１に示すように、基板処理装置１はメインチャンバ本体１０とチャンバ蓋１５を含む。メインチャンバ１０は上部が開放された形状であり、一側に基板Ｗが出入可能な通路８を有する。基板Ｗはメインチャンバ１０の一側に形成された通路８を介してメインチャンバ１０の内部を出入する。ゲートバルブ５は通路８の外部に設置され、通路８はゲートバルブ５によって開放されるか閉鎖される。
【００１７】
チャンバ蓋１５はメインチャンバ１０の開放された上部を閉鎖して外部から遮断する。ガス供給孔３８はチャンバ蓋１５の天井壁を貫通するように形成され、ガス供給孔３８を介して工程ガスがメインチャンバ１０の内部に供給される。工程ガスは工程ガス貯蔵タンク９０に連結されてバルブ９３を開閉して工程ガスの投入量を調節する。また、ガス供給孔３８を介して工程ガスを供給して蒸着工程を行う。また、作業者の必要に応じてガス供給孔３８の上に連結されたＲＰＳ（ｒｏｍｏｔｅ  ｐｌａｓｍａ  ｓｙｓｔｅｍ）９５を介してＮＦ３とＡｒが混合された洗浄ガスをメインチャンバ１０の内部に供給しチャンバ内の洗浄工程を行う。
【００１８】
チャンバ蓋１５の下端面には複数個の拡散孔３５を具備するシャワーヘッド３０が設置される。シャワーヘッド３０はガス供給孔３８を介して供給された工程ガスを基板Ｗに向かって拡散する。サセプタ２０はメインチャンバ１０の内部に設置され、基板Ｗの下部に位置して基板を加熱する。サセプタ２０は基板Ｗを均一に加熱するために基板Ｗの面積より広く、基板Ｗの形状と対応する円形のディスク状であってもいい。サセプタ２０の内部にはヒータ（図示せず）が実装され、サセプタ２０は回転可能である。
【００１９】
また、リフトピン２５はサセプタ２０の側部を貫通して設置され、通路８を介して移送された基板Ｗはリフトピン２５の上部にローディングされる。リフトピン昇降ユニット２７はリフトピン２５の下部に設置されてリフトピン２５を昇降させ、図２に示したように基板Ｗがローディングされると、リフトピン２５を下降してサセプタ２０の上部面に安着させて蒸着工程を行う。
【００２０】
工程空間３はサセプタ２０とシャワーヘッド３０との間に形成され、基板Ｗは工程区間３にローディングされた状態で工程が行われる。メインチャンバ１０は底面から凹んでサセプタ２０が設置される補助空間４を有する。補助空間４にはサセプタ２０及びメインチャンバ１０の底面とサセプタ２０との間の隙間に工程ガスが流入されることを防止するためにサセプタ２０の周りに沿ってノズルリング７０が設置される。ノズルリング７０は複数個の噴射孔７３を具備し、不活性ガス貯蔵タンク７５から不活性ガスが供給されて工程空間３に向かって不活性ガスを噴射する。
【００２１】
また、図１に示すように、通路８には上・下部にそれぞれ開口４０ａ、５０ａを有し、開口４０ａ、５０ａは通路８と連通される。上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０は上部及び下部開口を閉鎖し、上部及び下部設置空間４３，５３を有する。上部及び下部設置空間４３，５３にはそれぞれ上部及び下部ヒータ４５，５５が具備され、上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０は通路８を介して進入する基板Ｗを事前加熱する。上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０は基板Ｗが進入する通路８を基準に上下対称に設置され、基板Ｗの上面と下面を同じ温度に予備加熱する。
【００２２】
下部ヒーティングブロック５０は下部が開放された形状であり、下部蓋５７は下部ヒーティングブロック５０の開放された下部を閉鎖して外部から遮断する。よって、下部ヒーティングブロック５０の内部に形成された下部設置空間５３は工程空間３と区分されるだけでなく、外部から遮断される。同じく、上部ヒーティングブロック４０は上部が開放された形状であり、上部蓋４７は上部ヒーティングブロック４０の開放された上部を閉鎖して外部から遮断する。よって、上部ヒーティングブロック４０の内部に形成された上部設置空間４３は工程空間３と区分されるだけでなく、外部から遮断される。
【００２３】
上部ヒータ４５及び下部ヒータ５５はそれぞれ上部設置空間４３及び下部設置空間５３に設置され、カンタルヒータ（ｋａｎｔｈａｌ  ｈｅａｔｅｒ）であってもよい。カンタルは鉄を主体とし、クローム−アルミニウムなどが合わせられた合金であり、高い温度によく耐え電気抵抗力が大きい。
【００２４】
上部ヒータ４５及び下部ヒータ５５は基板Ｗと平行する方向に沿って配置される。上部ヒータ４５は上部ヒーティングブロック４０を加熱し、上部ヒーティングブロック４０を介して移動する基板Ｗを輻射（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を介して間接加熱する。同じく、下部ヒータ５５は下部ヒーティングブロック５０を加熱し、下部ヒーティングブロック５０を介して基板Ｗを間接加熱する。よって、上部ヒータ４５又は下部ヒータ５５の位置による基板Ｗの加熱偏差を最小化することができる。上部ヒータ４５及び下部ヒータ５５の位置による温度偏差が上部ヒーティングブロック４０及び下部ヒーティングブロック５０を介して緩和され、基板Ｗ上の加熱偏差が最小化される。基板Ｗ上の加熱偏差は工程不均一の原因となり、それによって蒸着された薄膜の厚さに偏差が生じる恐れがある。
【００２５】
よって、本発明は通路８の上に基板Ｗを事前加熱して基板Ｗの歪み（ｗａｒｐａｇｅ）を防止する目的と共に基板Ｗがサセプタ２０に安着されて要求される蒸着工程温度に加熱する時間を短縮するために基板Ｗがローディングされる前に基板Ｗを予備加熱する。好ましくは、基板Ｗは円形のディスク状であるため、基板Ｗを予備加熱する上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０は基板Ｗの中央部とエッジ部のゾーン（ｚｏｎｅ）別に互いに異なる強度又は互いに異なる時間差で駆動させる制御部（図示せず）と連結されて予備加熱を行う。
【００２６】
図２に示したように、上部及び下部ヒータ４５，５５は上部及び下部設置空間４３，５３にはそれぞれ設置されて上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０を介して基板Ｗを予備加熱する。基板Ｗは制御器によって予め設定された速度及び時間で上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０を通過しながら予備加熱される。また、上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０は高純度の石英のような材質であってもよい。石英は比較的に高い構造的強度を示し、蒸着プロセス環境について比較的非活性である。よって、チャンバの内壁を保護するために設置される複数個のライナーも同じく石英材質であってもよい。
【００２７】
ガス供給孔３８を介して工程空間３に供給された工程ガスはシャワーヘッド３０を介して拡散されて基板Ｗに蒸着される。蒸着工程の後、反応生成物又は反応ガスは通路の反対側に形成された排気通路８０に向かってポンピングされる。排気通路８０は排気ポート８３を介して排気ポンプ８５に連結され、工程空間３の内部に流入された工程ガスをポンピングして外部に排出する。サセプタ２０は拡散された工程ガスを基板Ｗに均一に蒸着するために回転する。フローガイド６０はサセプタ２０の外側に配置され、工程ガス排気通路８０に向かって流動するように案内する。次に図３を介して基板Ｗの移動経路及びフローガイド６０の構造について説明する。
【００２８】
図３は、図１の基板処理装置の工程空間の断面図である。図３に示したように、基板Ｗはエンドエフェクター９２に置かれた状態でゲートバルブ５を介して通路８に進入される。進入された基板Ｗは上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０を通過しながら予備加熱される。上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０の幅ｄは基板の直径と大体同じであるか大きい。また、上述したように制御器によって基板Ｗの部位に応じて上部及び下部設置空間４３，５３に設置された上部及び下部ヒータ４５，５５の強度を制御することができ、基板Ｗの移動速度も制御することができる。
【００２９】
このように予備加熱を終えた基板Ｗはサセプタカバー２０の上部に安着され、基板Ｗに対する蒸着工程が行われる。工程ガスはシャワーヘッド３０を介して基板Ｗに向かって拡散される。基板Ｗが安着されたサセプタ２０は工程ガスが基板Ｗに均一に蒸着されるために回転する。工程ガスが基板Ｗに均一に蒸着され、基板Ｗと反応しない工程空間３を最小化するためにフローガイド６０が設置される。フローガイド６０はメインチャンバ１０に設置され、サセプタ２０の外側で基板Ｗと反応しない空間を最小化する直線ガイド部６３及び工程ガスが排気通路８０に向かって均一に移動するように案内する円状ガイド部６７を有する。直線ガイド部６３は基板Ｗの移動方向（又は通路８の長さ方向）と大体平行するガイド面を有する。円状ガイド部６７は複数個のガイド孔６５を有するため、排気通路８０を介してポンピングされて排出される工程ガスの流れを普く分散させる。
【００３０】
よって、本発明は通路８の上下部に上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０を利用して移動する基板Ｗを予備加熱して基板Ｗの熱度勾配の不均衡による基板Ｗの歪み現象を防止することができる。特に、基板Ｗが移動する状態で上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０を介してスキャン方式（ｓｃａｎ  ｔｙｐｅ）で加熱されるため、上部及び下部ヒーティングブロック４０，５０の熱が基板Ｗに局部的に集中されず、高い温度で基板Ｗを速く予備加熱することができる。
【００３１】
また、基板Ｗを予め設定された温度以上に予備加熱してリフトピン２５の上にローディングさせるため、蒸着工程に必要な蒸着温度までに加熱する時間を節約して生産性を上げることができ、予備加熱は基板Ｗのローディング過程で行われるため、別途の時間が所要されることを防止することができる。もし、サセプタ２０のみを利用して基板Ｗを蒸着温度まで加熱する場合には、基板Ｗの変形を防止するために一定の速度以下で加熱すると加熱時間が増加する恐れがあり、加熱時間を短縮しようと加熱速度を増加させると基板Ｗが変形する問題が発生する。
【００３２】
それだけでなく、フローガイド６０を設置して工程空間を最小化し、ノズルリング７０を設置してサセプ２０とメインチャンバ１０との間の空き空間に流入される工程ガスを未然に遮断することで基板Ｗと工程ガスの反応性を極大化している。
【００３３】
好ましい実施形態を介して本発明を詳細に説明したが、それとは異なる実施形態ないし実施例も可能である。よって、後述する特許請求の範囲の技術的思想と範囲は好ましい実施形態に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、多様な形態の半導体製造設備及びその製造方法に応用される。
【図１】
0005957609.tif 000002
【図２】
0005957609.tif 000003
【図３】
0005957609.tif 000004