KR0121712Y1 - 화학기상증착장치 - Google Patents

Abstract

화학기상증착장치에 관한 것으로, 막의 두께가 고르게 되도록 하는 가스주입관가이드의 구조를 개시한다. 본 고안에 의한 가스주입관가이드는 돌출부분과 상기 돌출부분의 하면에 위치하고 상기 돌출부분과 둔각을 이루는 리세스 부분이 일체로 된 것으로, 막을 형성할 웨이퍼를 탑재하는 보우트를 로딩하기 위한 판넬의 일단이 상기 리세스부분의 측면에 접촉한다.

증착되는 박막불균일의 직접적 원인이 가스주입관가이드와 판넬사이의 유격이 없게 되어 가스주입관가이드가 고정기능을 충분히 행하고 가스주입관가이드가 제작상의 오차 및 석영류 부분의 청소시에 크기가 작아져도 막의 두께가 균일하게 된다.

Description

화학기상증착장치

제1도는 화학기상증착장치의 반응실 내부를 나타내기 위한 도면을 나타낸다.

제2a도 및 제2b는 반응실내부의 종래의 가스주입관가이드의 단면도와 평면도를 나타낸다.

제3a도 및 제3b도는 본 고안의 개선된 가스주입관가이드의 일실시예의 단면도와 평면도를 나타낸다.

제3c도는 본 고안의 가스주입관가이드의 다른 실시예를 나타낸다.

본 고안은 반도체장치의 화학기상증착장치에 관한 것으로, 특히 화학기상증착장치의 반응실내의 가스주입관가이드에 관한 것이다.

고집적반도체장치의 제조에서는 박막의 형성이 필수적이고 중요하다. 이러한 박막을 형성하는 방법은 기판과 기상증착된 물질과의 상호작용에 의한 것과, 기판물질에 변화를 주지않고 막을 형성하는 두가지 방법으로 대별된다. 전자는 단결정 및 다결정실리콘의 산화막 또는 질화막의 형성시 또는 실리사이드의 형성시에 이용되고 후자는 화학기상증착(CVD), 물리기상증착(PVD)등에 의한 막의 성장으로 에피택시, 스퍼터링 또는 분자빔에피택시등에 이용된다. 그런데 고순도의 증착물을 얻을 수 있고, 다양한 화학성분을 증착시킬 수 있으며, 경제적이고 공정을 제어하는 것이 가능하다는 이유로 박막의 형성에 화학기상증착법이 많이 이용되고 있다.

제1도는 화학기상증착장치의 반응실의 내부를 나타내는 것으로, 통상의 화학기상증착장치는 가스공급부, 유량조절부, 반응실, 웨이퍼가열부 및 온도감지기 등으로 구성된다. 증착이 일어나는 곳은 반응실로 그 내부에는 보우트, 판넬, 가스주입관, 열전대보호관, 차단벽, 가스주입관가이드 등이 설치되어 있다. 박막이 증착될 웨이퍼를 로딩하기 위한 보우트가 2개 있으며(1,3)이 보우트는 뚜껑을 가지고 있다.

보우트는 패널(funnel:5)위에 놓이게 된다. 또한 보우트 표면에는 반응가스가 유입되기 위한 다수의 구멍이 있다. 가스를 반응실내로 공급하기 위한 제1 및 제2가스주입관(7,9)이 수직으로 설치되어 있다. 상기 판넬의 중앙부에 위치하며, 화학반응을 차단하기 위한 차단벽(11)이 있다. 상기 차단벽은 보오트와 상기 가스주입관 사이에 위치하며, 그 내부에 제1 및 제2가스주입관과 열전대보호관(13)이 있다. 상기 차단벽(11)을 중심으로 좌우 대칭적으로 보우트(1,3)가 판넬(5) 위에 놓여있다. 상기 차단벽 내부에 있는 가스주입관들을 고정시키기위한 가스주입관가이드(20)가 상기 가스주입관(7,9)과 판넬(5) 사이에 위치한다. 증착후의 유해/부식성 가스는 배기구(15)를 통해 반응실 외부로 배출된다.

본 반응실로 산화막의 증착과정을 살펴보면, 제1가스주입관(7)을 통해 O₂가스가 주입된다. 제2가스주입관(9)에서는 SiH₄가 공급된다. 반응실내에 유입된 두 가스가 일정한 온도와 일정한 압력 하에서 반응을 하여 기상의 화합물 SiO₂가 생성된다. 이 가스는 보우트(1,3)의 구멍을 통해서 웨이퍼로 이동되고 흡수되어 증착된다.

한편, 증착에 의한 박의 두께는 균일해야 원하는 반도체장치를 얻을 수 있다. 그런데, 증착시의 온도, 웨이퍼 상의 불순물등 이외에도 증착장치 각 부분의 고정상태여부에 의해 막 두께의 균일성이 결정된다. 따라서 증착에 알맞은 온도를 유지하고 반응실내의 불순물 등을 제거한다고 해도 증착장치의 구조적 문제가 잔존하는 한 양호한 균일성을 가진 막의 형성은 어렵게 된다. 증착장치의 석영류의 모든 부분의 정렬상태가 막의 균일성의 결정요소인데, 주로 가스주입관을 지지하기 위한 가스주입관가이드의 정렬상태가 문제된다.

제2a도 및 제2b도는 종래의 가스주입관가이드의 단면도와 평면도이다. 제2c도에서, 판넬사이에서 제1 및 제2 가스주입관과 열전대 보호관을 지지하는 가스주입관가이드는 그 단부가 ㄱ의 꺽임새모양으로 상기 판넬의 상면일단과 접촉하고 있다. 상기 가스주입관가이드는 돌출부분(22)과 리세스부분(24)이 일체로 된 것으로, 리세스부분은 돌출부분의 밑에 위치하여 돌출부분의 하면(23)이 판넬의 상면일단과 접촉하고 있다. 리세스부분의 측면(26)과 돌출부분의 하면(23)이 이루는 각도 90도이다.

제2b도는 제2a도의 가스주입관가이드의 단면의 반을 나타낸 것으로, 점선은 제1 및 제2가스주입관(7,9) 및 열전대보호관(13)을 감싸고 있는 리세스부분(24)으로 세개의 반원으로 나타난다. 반면 돌출부분은(22)실선으로 표시되고 시작과 끝이 곡면이고 그 사이가 직선으로 표시된다.

그런데 이러한 구조는 반도체 장치의 제조공정시에 가스주입관들을 제대로 고정시키지 못해 상기 가스주입관이 흔들리게 되고 이에 따라 증착막의 두께가 고르지 못하게 된다. 즉, 반응실내의 잔류가스를 제어하거나 반응에 필요한 저압을 유지하기 위해 펌프를 통해 펌핑할때의 공기흐름 및 설비진동으로 인해 정렬상태가 흩어지게 된다. 한편, 가스주입관가이드의 제작상의 오차 또는 반응실의 청소(chemical clean)등으로 그 크기가 작아지게 되어, 제2a도에서와 같이, 가스주입관가이드의 수직으로 꺽이는 부분과 판넬이 완전히 맞물려 있지않게 되고 이들 사이에 유격(d)이 생기게 되어, 가이드의 정령상태가 불량하게 된다. 또한 석영류 장치의 정기적인 예방정비후 설치시 정령상태를 맞추기 위해 수십회의 테스트를 해야하는 문제점이 있다.

따라서 본 고안의 목적은 가스주입관가이드와 판넬 사이의 유격이 생기지 않는 가스주입관가이드를 제공하고자 한다.

본 고안의 목적을 달성하기 위해서, 막이 형성될 웨이퍼들을 탑재하기위한 보우트, 상기 보우트를 로딩하기위한 판넬, 상기 판넬 중앙부에 위치하고 상기 반응시 반응물을 차단하기 위한 차단벽, 상기 차단벽내에 위치하여 반응가스를 주입하기 위한 가스주입관, 상기 차단벽내에 위치하는 열전대보호관, 및 상기 차단벽내의 상기 가스주입관 및 열전대보호관과 상기 판넬사이에 위치하여 상기 관들을 고정시키기위한 가스주입관가이드로 구성된 반응실을 구비하는 화학기상증착장치에 있어서, 상기 가스주입관가이드가 돌출부분와 리세스부분으로 구성된 일체로, 상기 돌출부분과 상기 리세스부분이 둔각을 이루고, 상기 리세스부분의 측면이 판넬의 일단과 접촉하면서 상기 판넬의 상면일단이 상기 돌출부분 하면과 접촉하게 한다.

이때, 상기 리세스부분의 측면이 판넬의 일단과 접촉한다면 상기 판넬의 일단 상면이 상기 돌출부분의 하면과 소정길이 떨어져있을 수도 있다.

본 고안에 의해 가스주입관가이드의 구조적 취약점이 개선되어 증착과정중에 타 요소에 의해 가스주입관의 고정기능이 영향을 받지 않게되므로 화학기상증착법에 의한 막의 두께를 균일하게 할 수 있다.

이하 본 고안을 제3a도 내지 제3c도를 참고로 자세히 설명한다.

제3a도와 제3b도는 본 고안에 따른 가스주입관가이드의 일 실시예를 나타낸다. 가스주입관가이드(30)가 돌출부분(32)과 리세스부분(34)으로 구성된 일체인 것을 종래의 것과 같다. 제3a도의 가스주입관가이드(30)는 판넬(5)의 상면 일단이 돌출부분(32)의 하면(33)과 접촉하면서 판넬의 일단은 리세스부분(34)의 측면(36)과도 접촉하고 있다. 또한 상기 가스주입관가이드의 리세스부분의 측면(36)은 아래로 진행하면서 판넬(5)과의 간격이 커지고 있다. 제3b도는 제2b도와 대응하는 것으로, 점선으로 표시된 것이 리세스부분이고 실선은 돌출부분을 나타낸다. 리세스부분(34)은 종래의 것처럼 가스주입관과 열전대보호관을 개별적으로 둘러싸지 않고 일괄적으로 감싸고 있다.

제3a도의 가스주입관가이드를 사용함으로써, 화학기상증착법에 의한 박막을 형성하면 판넬과 가스주입관가이드사이의 유격이 없으므로, 공정진행중 반응실의 압력변동등으로 인한 가스주입관의 흔들림이 제거되어 상기 가스주입관가이드의 고정기능를 충분히 수행할 수 있게 된다. 따라서 박막의 두께를 균일하게 할 수 있다. 또한, 반응실의 청소등으로 가스주입관가이드의 크기가 작아지거나 제작상의 오차가 생기더라도 판넬(5)이 가스주입관가이드의 돌출부분의 하면(33)과 접촉되게 하면서 리세스부분의 측면(36)과 접촉되도록 설치된다면 유격이 생기지 않으므로, 균일한 박막의 형성은 영향을 받지 않게된다. 또한 화학기상증착장치의 각 부분의 설치 시에도 여러번의 테스트를 하지 않고 장치를 동작시킬 수 있다.

제3c도는 본 고안의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 제1실시예와는 유격이 생기지 않는 구조면에서는 대체로 같으며 다른 것은 판넬의 상면일단이 돌출부분(32')의 하면(33')에 접촉되어 있지 않다는 점이다.

종래의 가스주입관가이드와 본 고안의 것과의 차이점은 리세스부분의 측면형태(26,36)로, 돌출부분의 하면(23,33)과 상기의 측면(26,36)이 종래의 것은 수직이었으나 본 고안의 것은 둔각을 형성하여 박막 불균일의 직접적 원인인 가이드와 판넬사이의 유격이 없게 된다.

따라서 가스주입관가이드가 가스주입관을 충분히 고정시키므로, 가스주입관가이드가 제작상의 오차 및 석영류 부분의 청소시에 크기가 작아져도 증착되는 막의 두께가 균일하게 되어 원하는 소자의 제조가 용이하게 된다.

본 고안을 실시예를 들어 한정적으로 설명하였으나, 해당분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 판넬의 일단이 리세스부분의 측면에 접촉하는 구조를 가지며, 상기 리세스부분이 돌출부분과 둔각을 이루는 형태의 사상의 범위내에서의 각종 실시예의 실시가 가능함이 자명하다.

Claims (3)

1. 막의 형성을 위한 반응이 일어나는 화학기상증착장치의 반응실내에, 막이 형성될 웨이퍼들을 탑재하기 위한 보우트, 상기 보우트를 로딩하기 위한 판넬, 상기 판넬 중앙부에 위치하고 상기 반응시 반응물을 차단하기 위한 차단벽, 상기 차단벽내에 위하여 반응가스를 주입하기 위한 가스주입관, 상기 차단벽내에서 가스주입관과 나란히 위치하는 열전대보호관, 및 상기 가스주입관과 나란히 위치하는 열전대보호관, 및 상기 가스주입관 및 열전대보호관과 상기 판넬사이에 위치하며, 돌출부분과 리세스부분으로 구성된 일체로, 상기 관들을 고정시키기위해 상기 차단벽내에 설치된 가스주입관가이드를 구비하는 확학기상증착장치에 있어서, 상기 가스주입관가이드의 상기 돌출부분이 상기 리세스부분의 상면에 있으며, 상기 돌출부분의 하면과 리세스부분의 측면이 둔각을 이루고, 상기 리세스부분의 측면이 판넬의 일단과 접촉함을 특징으로 화학기상증착장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 판넬의 상면일단이 상기 돌출부분의 하면과 접촉함을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 판넬의 상면이 상기 돌출부분의 하면과 소정길이 떨어져있음을 특징으로 하는 화학기상증착장치.