KR0140086Y1 - 저압화학기상증착 장치 - Google Patents

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KR0140086Y1 KR2019950000150U KR19950000150U KR0140086Y1 KR 0140086 Y1 KR0140086 Y1 KR 0140086Y1 KR 2019950000150 U KR2019950000150 U KR 2019950000150U KR 19950000150 U KR19950000150 U KR 19950000150U KR 0140086 Y1 KR0140086 Y1 KR 0140086Y1
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Abstract

본 고안은 저압화학기상증착 장치로써, 반응 챔버를 밀폐시키는 몸체; 챔버 내 웨이퍼들의 측면으로 가스가 주입되도록 종렬로 형성되는 복수의 측면 가스주입구; 몸체에 형성되는 배기구; 몸체에 형성되는 결핍 보충용 주입구; 몸체 외측벽에 형성되는 히팅로를 포함하여 이루어진다.
또 다르게는, 하부에 제1가스주입구와 제2배기구가 형성되고, 상부에 제2가스주입구와 제1배기구가 형성된 몸체; 각 주입구와 각 배기구에 연결되고, 개폐 밸브가 형성된 제1가스주입관, 제1배기관, 제2가스주입관 및 제2배기관; 몸체 외측벽에 형성되는 히팅로를 포함하여 이루어진다.

Description

저압화학기상증착(LPCVD) 장치
제1도는 종래의 저압화학기상 장치를 도시한 도면.
제2도는 본 고안의 저압화학기상 장치를 도시한 도면.
제3도는 본 고안의 저압화학기상 장치를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 21, 31 : 웨이퍼 12, 22, 32 : 웨이퍼 보트(boat)
33 : 제어부 14-1, 14-2, 24-1, 24-2, 34 : 튜브
15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 25-1, 25-2, 25-3, 25-4, 35-1, 35-2, 35-3, 35-4 : 히팅로
16 : 가스주입구 17, 27 : 배기구
18, 28-2 : 가스주입관 28-1 : 측면가스주입관
26-1 : 측면 가스주입구 26-2 : 결핍용 가스주입구
36-1 : 제1가스주입구 36-2 : 제2가스주입구
37-1 : 제1배기구 37-2 : 제2배기구
38-1 : 제1가스주입관 38-2 : 제2가스주입관
39-1 : 제1배기관 39-2 : 제2배기관
40 : 개폐밸브
본 고안은 저압화학기상증착 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 장치 제조공정에서 배취(Batch)로 처리되는 웨어퍼들 간에, 균일한 처리에 적당하도록 한 저압화학기상증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서 박막을 형성할때는 저압화학기상증착 장치를 사용하여 형성하고 있으며, 저압화학기상증착 장치는 형상에 따라 수직형(종형)과 수평형(횡형)으로 분류되고 있다.
제1도는 종래의 수직형 저압화학기상증착 장치를 도시한 도면으로, (a)는 측단면도이고 (b)는 평단면도이며, 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도에 도시한 바와 같이, 종래의 수직형 저압화학기상증착 장치는 진공 챔버 내에 웨이퍼 보트(12)에 의해 복수의 웨이퍼(11)가 고정되어 있고, 상부가 개구된 내부튜브(14-1)와, 가스주입구(16)와 배기구(17)가 형성된 외부튜브(14-2)와, 가스주입구(16)과 배기구(17)에는 가스주입관(18)과 배기관(19)이 연결된다.
외부튜브(14-2)의 외측벽에 온도를 달리하는 복수의 히팅로(15-1, 15-2, 15-3, 15-4)가 층층이 설치된다.
종래의 수직형 저압화학기상증착 장치의 작동은 가스주입구(16)로 주입된 가스는, 외부튜브(14-2)와 내부튜브(14-1) 사이를 통하여 튜브의 상부로 유입되며, 배기물은 배기관(19)을 통하여 배출된다.
이때 배취내 각 웨이퍼(11)에 형성되는 박막 두께의 균일도를 유지하기 위하여, 각 히팅로(15-1, 15-2, 15-3, 15-4)의 온도에 차등을 두고 있다. 즉 진공 챔버 내에서 반응 가스의 확산에 의해 증착을 행하게 되나, 가스가 주입되는 튜브의 상부와, 튜브의 하부 간에 확산되는 가스의 농도 차에 따른 불균일한 증착을 방지하기 위해, 상부에서 하부로 5℃ 내지 20℃씩 감소한 상태로 유지하게 된다.
그런데 상술한 바와 같이 가스주입구(16)와 배기구(17)가 각각 한 개로 구성되어 있는 종래의 저압화학기상증착 장치는, 배취 내 각 웨이퍼 간의 막두께를 균일하게 형성하기 위해서 히팅로(15-1, 15-2, 15-3, 15-4)의 각 영역간에 온도 차이가 요구되어 각 영역간에 온도의 차등을 두고 있으나, 각 영역의 웨이퍼에 가해지는 온도 차에 따른, 각 웨이퍼 내 불순물 확산에 차이가 발생하게 된다. 즉 각 영역별 소오스, 드레인 길이 및 깊이, 저항, 임계 전압 등의 차이가 발생되어 전기적인 특성의 변화가 생기게 된다.
본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 여러 우치에서 가스의 주입과 배기를 할 수 있도록 하므로써, 챔버의 각 영역별 온도 차등이 요구되지 않도록 균일한 박막 두께를 형성하도록 하여, 종래에 발생하였던, 각 영역의 웨이퍼에 가해지는 온도차에 따른, 각 웨이퍼 내 불순물 확산의 차이가 발생하지 않는 저압화학증착 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 고안의 저압화학기상증착 장치는, 반응 챔버를 밀폐시키는 몸체; 챔버 내 웨이퍼들의 측면으로 가스가 주입되도록 종렬로 형성되는 복수의 측면 가스주입구; 몸체에 형성되는 배기구; 몸체에 형성되는 결핍 보충용 주입구; 몸체 외측벽에 형성되는 히팅로를 포함하여 이루어진다.
여기에서, 배기구는 몸체 하부에 형성되고, 결핍 보충용 가스주입구는 몸체 상부에 형성되며, 복수의 측면 가스주입구는 가스주입관을 챔버 내로 연장하여 가스주입관에 가스 주입관의 길이 방향으로 형성하는 것이 특징인 저압화학기상증착 장치.
또 다르게는,
하부에 제1가스주입구와 제2배기구가 형성되고, 상부에 제2가스주입구와 제1배기구가 형성된 몸체; 각 주입구와 각 배기구에 연결되고, 개폐 밸브가 형성된 제1가스주입관, 제1배기관, 제2가스주입관 및 제2배기관; 몸체 외측벽에 형성되는 히팅로를 포함하여 이루어진다.
여기에서 각 관에 형성된 개폐밸브를 제어하도록 제어부가 추가 설치되어서, 제1가스주입관과 제1배기관이 동시에, 제2가스주입관과 제2배기관이 동시에 개폐되도록 제어되고, 제1가스주입관과 제1배기관이 열리면 제2가스주입관과 제2배기관이 닫히고, 제2가스주입관과 제2배기관이 열리면 제1가스주입관과 제1배기관이 닫히도록 각 개폐밸브를 제어되도록 형성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 저압화학기상증착 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 고안의 수직형 저압화학기상증착 장치의 일실시예를 도시한 도면으로 (a)는 측 단면도이고, (b)는 평단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 고안의 수직형 저압화학기상증착 장치의 일실시예는, 웨이퍼 보트(22)에 위해 복수의 웨이퍼(21)가 종렬로 로딩되어 있고, 챔버는 내부튜브(24-1)와 외부튜브(24-2)로 밀폐되어 진공을 유지하도록 되어 있다.
웨이퍼(21) 들의 측면으로 가스를 주입하기 위하여 측면 가스주입관(28-1)이 외부튜브(24-2)와 내부튜브(24-1)를 관통하여 수직으로 형성되고, 측면 가스주입관(28-2)에, 측면가스주입관(28-2)의 길이 방향으로, 복수의 측면 가스주입구(26-1)가 종렬로 일정 간격을 두고 형성된다.
또한, 결핍 보충용 가스주입구(26-2)가 내부튜브(24-1)의 상부에 형성되는 데, 또 다른 가스주입관(28-2)이 외부튜브(24-2) 만을 관통하여, 외부튜브(24-2)와 내부튜브(24-1) 사이를 통하여 내부튜브(24-1) 상부에 형성된 결핍 보충용 주입구(26-2)로 주입되도록 형성하면 된다.
배기구(27)는 챔버 하부에 형성되며, 배기관(29)을 내부튜브(24-1)와 외부튜브(24-2)를 관통하여 형성하면 된다. 여기에서 배기구(27)의 형성 위치는 각 주입구(26-1, 26-2)와 먼거리에 형성하면 좋다.
외부튜브(24-2)의 외측벽에 챔버가 일정 온도를 유지하도록 히팅로(25-1, 25-2, 25-3, 25-4)가 형성된다. 본 고안에서 형성되는 히팅로는 영역별 온도 차등이 요구되지 않으므로 하나의 히팅로 만을 설치하여도 된다.
상술한 본 고안의 일실시예의 작동은 히팅로(25-1, 25-2, 25-3, 25-4)를, 증착막의 형태에 따라, 동일한 온도로 유지시켜 놓고 증착막에 종류에 따라 원하는 소스가스를 측면 가스주입구(26-1)와 결핍 보충용 가스주입구(26-2)를 통하여 주입하면, 열분해에 의해 박막이 웨이퍼(21)에 증착되고, 배기가스는 배기구(27)를 통하여 배기된다.
형성되는 박막의 두께의 균일도를 조절할 때는 측면 가스주입구(26-1)이나 결핍 보충용 가스주입구(26-2)로 주입되는 가스의 량을 증가 또는 감소로 조절하면 된다.
제3도는 본 고안의 저압화학기상증착 장치의 또다른 실시예를 도시한 도면으로 (a)는 측단면도이고, (b)는 평단면도이다.
본 고안의 또다른 실시예는, 웨이퍼 보트(32)에 의해 복수의 웨이퍼(31)가 종렬로 로딩되어 있고, 챔버는 튜브(34)에 의해 밀폐되어 진공을 유지하도록 되어 있다.
챔버의 하부에 제1가스주입구(36-1)와 제2배기구(37-2)가 형성되고, 상부에 제2가스주입구(36-2)와 제1배기구(37-1)가 형성된다.
또한, 각 주입구(36-1, 36-2)와 각 배기구(37-1, 37-2)에는, 개폐 밸브(40)가 형성된 제1가스주입관(38-1), 제1배기관(39-1), 제2가스공급관(38-2) 및 제2배기관(39-2)이 형성되고, 각 관에 형성된 개폐밸브(40)를 제어하도록 제어부(33)가 설치된다.
여기에서 제어부(33)는 제1가스주입관(38-1)과 제1배기관(39-1)이 동시에, 제2가스주입관(38-2)과 제2배기관(39-2)이 동시에 개폐되도록 제어되며, 제1가스주입관(38-1)과 제1배기관(39-1)이 열리면 제2가스주입관(38-2)과 제2배기관(39-2)이 닫히고, 제2가스주입관(38-2)과 제2배기관(39-2)이 열리면 제1가스주입관(38-1)과 제1배기관(39-1)이 닫히도록 제어한다.
히팅로(35-1, 35-2, 35-3, 35-4)는 챔버가 일정 온도를 유지하도록 튜브(34) 외측벽에 형성된다. 본 고안에서 형성되는 히팅로는 영역별 온도 차등이 요구되지 않으므로 하나의 히팅로 만을 설치하여도 된다.
상술한 본 고안의 또다른 실시예의 작동은 제어부(33)에 제어되어 제1가스주입관(38-1)과 제1배기관(39-1)이 동시에 열리고, 제2가스주입관(38-2)과 제2배기관(39-2)이 닫힌 상태로 가스의 주입과 배기가 이루어져, 소정 두께(원하는 박막 두께의 약 절반 정도)의 증착을 수행하고, 그 후 제2가스주입관(38-2)과 제2배기관(39-2)이 열리고 제1가스주입관(38-1)과 제1배기관(39-1)이 닫힌 상태로, 가스의 주입과 배기가 이루어져 원하는 박막 두께의 나머지를 증착하게 된다.
형성되는 박막의 두께의 균일도를 조절할 때는 각 가스주입관(38-1, 38-2)의 개폐시간으로 조절하면 된다.
본 실시예에서는 제어부를 설치하여 제어하도록 하였으나, 본 고안은 제어부를 설치하지 않고 매뉴얼로 각 밸브를 개폐하여 작동하는 장치도 포함한다.
본 고안은 다음과 같은 개선효과가 있다.
본 고안은 반도체 제조 공정에서 필수적인 다결정 실리콘, 실리콘 질화막, 각종 산화막을 형성하는 방법중 저압화학 기상 증착 장비의 배취내 온도 경사 없이, 균일한 박막을 형성하므로써, 배취 내 웨이퍼 간의 불순물의 재배열 분포도, 소오스 드레인 길이 및 깊이, 임계전압등의 차이의 발생을 방지하고, 박막의 두께 균일도 향상의 효과를 통한, 차후 수행되는 식각 공정에서 식각시 하층부 보호 등의 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 웨이퍼가 배취(batch)로 처리되는 수직형 저압화학기상증착장치로써, 하부에 제1가스주입구와 제2배기구가 형성되고, 상부에 제2가스주입구와 제1배기구가 형성된 몸체; 상기 제1가스주입구와 상기 제2가스주입구와, 상기 제1배기구와 상기 제2배기구에 대응되도록 연결되고, 개폐밸브가 각각 형성된 제1가스주입관, 제2가스주입관, 제1배기관, 제2배기관; 상기 몸체의 외벽에 형성되는 히팅로를 포함하여 이루어진 저압화학기상증착장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1가스주입관과 상기 제2가스주입관과 상기 제1배기관과 상기 제2배기관에 각각 형성된 개폐밸브를 제어하도록 제어부가 추가설치되어서, 상기 제1가스주입관과 상기 제1배기관이 동시에, 상기 제2가스주입관과 상기 제2배기관이 동시에 개폐되도록 제어되는 것이 특징인 저압화학기상증착장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1가스주입관과 상기 제1배기관이 열리면 상기 제2가스주입관과 상기 제2배기관이 닫히고, 상기 제2가스주입관과 상기 제2배기관이 열리면 상기 제1가스주입관과 상기 제1배기관이 닫히도록 각 개폐밸브를 제어하는 것이 특징인 저압화학기상증착장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101139318B1 (ko) * 2002-04-01 2012-04-26 가부시기가이샤 에프티엘 반도체장치의 제조방법과 장치

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