JP2015521381A - ノズルユニット及びそのノズルユニットを有する基板処理設備 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、このような薄膜蒸着装置で、ノズルは石英材質から作られて基板を加熱させるヒーターからの輻射熱によって加熱され、ノズルを通じて基板に提供される反応ガスも加熱され、加熱された反応ガスは熱分解されて基板に供給される。
前記のような現象は一般的なLP−CVD方式では冷たい反応ガスが基板に供給される前にプリヒーティング(予備加熱)の効果がおいてガス化学反応に有効に作用する。しかし、薄膜工程の中でガスの分解を抑制して高温の基板領域で直接基板表面との反応が必要である薄膜ガスの場合、熱によって熱分解が発生すれば、基板に供給されるガスの濃度とライフタイムとが低下されて薄膜品質の低下をもたらすようになる。
本発明の実施形態はノズルの温度上昇を防止できるノズルユニット及び基板処理設備を提供することにある。
本発明の目的はここに制限されなく、言及されなかったその他の目的は下の記載から当業者に明確に理解され得る。
また、前記熱反射部材は、前記第1管の内側面と外側面との中で少なくとも一面に提供されるシリカ系コーティング膜を含む。
また、前記熱反射部材は、シリカ系素材からなされ、前記第1管の一部を囲むように提供されるカバープレートを含む。
また、前記ノズルユニットは、前記噴射口と同一線上に貫通口が形成され、前記第1管を囲む第2管と、前記第1管の噴射口と前記第2管の貫通口を連結して前記第1管へ供給されるガスを噴射する連結管と、をさらに含む。
また、前記第2管は、内側面と外側面との中で少なくとも一面に前記熱反射膜がコーティングされている。
本発明の他の一側面によれば、複数の基板が収納されるボートが収容される工程チューブと、前記工程チューブを囲むように設置されるヒーターアセンブリーと、前記工程チューブの内に前記基板表面に薄膜を形成するための工程ガスを供給するノズルユニットと、を含み、前記ノズルユニットは、前記ヒーターアセンブリーから提供される熱エネルギーを遮断し、反射する熱反射部材を含む基板処理設備が提供される。
また、前記熱反射部材は、内側面と外側面との中で少なくとも一面に提供される熱反射膜を含む。
また、前記ノズルユニットは、噴射口を有し、工程ガスが供給される第1通路を提供する第1管と、前記噴射口と同一線上に貫通口が形成され、前記工程ガスの温度上昇を防止するために前記第1管を囲み、クーリングガスが流れる第2管と、前記第1管の噴射口と前記第2管の貫通口を連結して前記第1管へ供給される工程ガスを噴射する連結管と、を含む。
また、前記第1管及び前記第2管は、内側面と外側面との中で少なくとも一面に前記熱反射膜がコーティングされている。
また、前記熱反射膜はシリカ系コーティング膜である。
また、本発明は第1管のみでなく、第2管にも熱遮断膜をコーティングして二重、三重に輻射熱を反射及び遮断することによって第1管を通じて噴射されるガスが基板に到達する前に熱分解されることを予防できる。
本発明に利用される技術の中で本発明の思想と密接な関連がない公知の技術に関する詳細な説明は省略する。
本明細書に記載される実施形態は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明を明確に説明するためのものであるので、本発明が本明細書に記載された実施形態に限定されることではなく、本発明の範囲は本発明の思想を逸脱しない修正例又は変形形態を含むことと解釈されなければならない。
以下では本発明によるノズルユニット及び基板処理設備の一実施形態に関して説明する。
図1を参照すれば、ノズルユニット300は噴射口302を有するノズル管304を含む。ノズル管304は石英材質から作られる。ノズル管304には熱エネルギーを遮断し、反射する熱反射部材が提供される。熱反射部材はノズル管にコーティング膜の形態に提供されるか、又はノズル管を囲むプレートの形態に提供される。
図6を参照すれば、本発明による基板処理設備10は複数の基板wが積載されるボート200、ボート120が収容される内側チューブ102と外側チューブ104とを有する工程チューブ100、工程チューブ100を囲むヒーターアセンブリー110、ボート200を支持し、工程チューブ100のフランジ120に結合されるシールキャップ210、及び工程チューブ100へ基板表面に薄膜蒸着に寄与するガスを供給するノズルユニット300aを含む。
工程チューブ100はドーム形状の円通管状からなされている。工程チューブ100はウエハーwが積載されたボート200がローディングされて基板が上に薄膜蒸着工程が進行される内部空間を提供する。工程チューブ100は高い温度で耐えられる材質、例えば石英で製作される。
工程チューブ100のフランジ120一側には内部を減圧させるために内部空気を強制吸入して排気するための排気ポート122が設けられ、その排気口122の反対側には工程チューブ100の内部に工程ガスを注入するためのノズルユニット300aが設置されている。排気ポート122は工程の時、工程チューブ100内の空気を外部へ排出させるために提供される。排気ポート122は排気ライン(図示せず)と連結され、排気ポート122を通じて工程チューブ100に供給される工程ガスの排気及び内部減圧が行われる。
ボート200は50枚(又はその以上)のウエハーが挿入されるスロットを具備する。ボート200はシールキャップ上に装着され、シールキャップ210はエレベーター装置である駆動部230によって工程チューブ100の内へローディングされるか、又は工程チューブ100の外へアンローディングされる。ボート200が工程チューブ100へローディングされれば、シールキャップ210は工程チューブ100のフランジ120と結合される。一方、工程チューブ100のフランジ120とシールキャップ210とが接触する部分にはシーリング(sealing)のためのO−リング(O−ring)のような密閉部材が提供されて工程ガスが工程チューブ100とシールキャップ210との間から出されないようにする。
図7は図6に図示されたノズルユニットの斜視図である。図8はノズルユニットの要部拡大断面図である。図9はノズルユニットの平断面図である。
図6乃至図9を参照すれば、ノズルユニット300aはオゾンガス等の熱に脆弱なガスの特性を維持するように第1管310、第2管320、及び排出管330を含む。
第1管310は第2管320の内部に位置される。第1管310は薄膜形成のための第1ガス(基板表面に前駆体膜を形成するためのガス)と第2ガス(前記前駆体膜を酸化させて金属酸化膜を形成するための酸化剤、主にオゾンが使われる)とを順次的にボート200に積載された基板へ噴射する。第1管310は外部のガス供給部316を通じて第1ガスX1と第2ガスX2とが順次的に提供され、ガスは第1通路へ供給されて噴射管314を通じて基板に向かって噴射される。噴射管314は第1管310の噴射口319と第2管の貫通口329とを連結する。
第2管320は第1管310を囲むように形成され、図示せずが、製作を容易にするために第1本体と第2本体とに製作されて組合されてもよい。第2管320と第1管310との間には第2通路322が提供され、第2通路322には外部からクーリングガスが供給される。第2管320は外周面に熱反射膜390がコーティングされる。熱反射膜390はヒーターアセンブリー110から提供される熱エネルギーを遮断し、反射する。熱反射膜390はシリカ系コーティング膜から作られる。熱反射膜390は第2管320の内周面にも提供されてもよい。第2管320は第1管310がヒーターアセンブリー110から提供される輻射熱によって加熱されることを防止するためのことである。第2管320の外周面にコーティングされた熱反射膜390は輻射熱を反射及び遮断し、第2管320の第2通路322へ供給されるクーリングガスは輻射熱を吸収した後、別に設けられた排出管330を通じて工程チューブ100の外へ放出される。ここで、クーリングガスは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが使用される。
第1管310に流れるガスは第2管320の外周面にコーティングされた熱反射膜390と、第1管310の外周面にコーティングされた熱反射膜390と、第2管320の第2通路322へ供給されるクーリングガスとによって温度上昇を最小化することができる。第2管320の第2通路322へ供給されて温度が上がったクーリングガスは第2管320の上端に排出管330と連結された連結管332を通じて排出管330に供給されて外部へ排出される。
上述した構成を有するノズルユニット300aはヒーターアセンブリー110から提供される輻射熱による工程チューブ100の内部の温度が高温がされても第2管320の外周面にコーティングされた熱反射膜390との第1管310の外周面にコーティングされた熱反射膜390が輻射熱を反射及び遮断し、第2通路322へ供給されるクーリングガスが第1管310へ提供される輻射熱を吸収することによって第1管310の温度上昇を防止することができる。
このように、熱反射膜390を有する第1管310と、第2管320と、第2管320へ供給されるクーリングガスとは第1管310の温度上昇を抑制して第1管310を通じて噴射される第2ガス(前記前駆体膜を酸化させて金属酸化膜を形成するための酸化剤、主にオゾンが使われる)が基板に到達する前に、熱分解されることを予防することによって基板に形成される酸化膜品質を向上させ、供給ガスの使用量を減少させて原価節減等の効果を有する。
以上で、本発明によるファーネス型の基板処理設備の構成及び作用を上記した説明及び図面によって図示したが、これは例として説明したことに過ぎなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な変化及び変更が可能であることは勿論である。
Claims (11)
- ノズルユニットにおいて、
噴射口を有する第1管と、
前記第1管の内部に伝達される熱エネルギーを遮断し、反射する熱反射部材と、を含むことを特徴とするノズルユニット。 - 前記熱反射部材は、
前記第1管の内側面と外側面との中で少なくとも一面に提供されるシリカ系コーティング膜であることを特徴とする請求項1に記載のノズルユニット。 - 前記熱反射部材は、
シリカ系素材からなされ、前記第1管の一部を囲むように提供されるカバープレートを含むことを特徴とする請求項1に記載のノズルユニット。 - 前記ノズルユニットは、
前記噴射口と同一線上に貫通口が形成され、前記第1管を囲む第2管と、
前記第1管の噴射口と前記第2管の貫通口とを連結して前記第1管へ供給されるガスを噴射する連結管と、をさらに含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のノズルユニット。 - 前記第2管は、
内側面と外側面との中で少なくとも一面に前記熱反射膜がコーティングされていることを特徴とする請求項4に記載のノズルユニット。 - 基板処理設備において、
複数の基板が収納されるボートが収容される工程チューブと、
前記工程チューブを囲むように設置されるヒーターアセンブリーと、
前記工程チューブの内に前記基板表面に薄膜を形成するための工程ガスを供給するノズルユニットと、を含み、
前記ノズルユニットは、
前記ヒーターアセンブリーから提供される熱エネルギーを遮断し、反射する熱反射部材を含むことを特徴とする基板処理設備。 - 前記熱反射部材は、
内側面と外側面との中で少なくとも一面に提供される熱反射膜を含むことを特徴とする請求項6に記載の基板処理設備。 - 前記ノズルユニットは、
噴射口を有し、工程ガスが供給される第1通路を提供する第1管と、
シリカ系素材からなされ、前記第1管の一部を囲むように提供されるカバープレートと、を含むことを特徴とする請求項6に記載の基板処理設備。 - 前記ノズルユニットは、
噴射口を有し、工程ガスが供給される第1通路を提供する第1管と、
前記噴射口と同一線上に貫通口が形成され、前記工程ガスの温度上昇を防止するために前記第1管を囲み、クーリングガスが流れる第2管と、
前記第1管の噴射口と前記第2管の貫通口を連結して前記第1管へ供給される工程ガスを噴射する連結管と、を含むことを特徴とする請求項6に記載の基板処理設備。 - 前記第1管及び前記第2管は、
内側面と外側面との中で少なくとも一面に前記熱反射膜がコーティングされていることを特徴とする請求項9に記載の基板処理設備。 - 前記熱反射膜は、
シリカ系コーティング膜であることを特徴とする請求項7に記載の基板処理設備。
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