KR0155930B1 - 종형확산로의 보우트-바 - Google Patents

종형확산로의 보우트-바 Download PDF

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Abstract

고온공정에 의한 보우트-바의 휨을 억제할 수 있는 종형 확산로의 보우트-바에 관한 것으로, 종형확산로는 한 쌍의 보우트고정핀, 상기 보우트고정핀으로부터 35°떨어져 있는 한 쌍의 제1보우트-바, 및 상기 보우트고정핀으로부터 90°떨어져 있으며, 상기 제1보우트-바와 다른 모양을 가지며, 주바와 보조바로 구성되는 한 쌍의 제2보우트-바를 가진다

Description

종형 확산로의 보우트-바
제1도는 종형 확산로의 종래기술에 따른 보우트-바의 평면도 및 정면도를 나타낸다.
제2a도 및 제2b도는 제1도의 제1보우트-바 및 제2보우트-바의 단면도와 평면도를 나타낸다.
제3a도 및 제3b도는 고온공정 전후의 보우트-바의 휨을 나타내는 도면들이다.
제4도는 본 발명에 따른 보우트-바의 평면도 및 정면도를 나타낸다.
제5a도 및 제5b도는 제1보우트-바의 주바의 평면도 및 단면도를 나타낸다.
제6a도 및 제6b도는 종래기술 및 본 발명에 따른 보우트-바(주바)와 웨이퍼와의 접촉을 나타내는 도면들이다.
제7a도 내지 제7d도는 본 발명의 보우트-바를 실현하는 단계를 나타낸다.
제8a도 및 제8b도는 고온공정 전후의 종래기술과 본 발명의 보우트-바의 상태를 비교하기 위한 도면들이다.
본 발명은 반도체 장치의 종형확산로에 관한 것으로, 특히, 고온공정에 의한 보우트-바의 휨을 억제할 수 있는 종형확산로의 보우트-바의 휨을 억제할 수 있는 종형 확산로의 보우트-바에 관한 것이다.
산화, 이온주입 및 어닐링의 일련의 과정이 일어나게 하여 확산공정을 수행하는 확산로는 캐비넷, 가열부, 열전대, 공정튜브, 석영패들 및 보우트, 소오스 캐비넷, 열제어시스템 및 적재제어부로 구성된다. 다수의 웨이퍼 각각은 적재제어부에 의해 보우트의 바에 형성된 각 슬럿에 적재되고, 상기 웨이퍼에 이온주입의 확산 또는 금속층 등의 물질층을 증착한 후 열처리공정을 실시하게 된다.
제1도, 제2a도 및 제2b도, 제3a도 및 제3b도, 제7a도를 참고로 종래의 보우트-바의 구조 및 그의 문제점을 살펴본다.
제1도는 종형확산로에 있어서 종래의 보우트 및 보우트-바를 나타낸 것으로 하부는 보우트의 정면도이고 상부는 보우트의 평면도이다.
참조번호 5는 보우트고정핀을, 참조번호 10은 제1보우트-바를, 참조번호 20은 제2보우트-바를, 참조번호 30a는 상부지지대를, 참조번호 30b는 하부지지대를 나타낸다. 제1보우트-바(10)와 제2보우트-바(20)와는 각각 쌍으로 존재하고, 제1보우트-바(10)는 보우트고정핀(5)으로부터 좌우 30°만큼 떨어진 거리에 위치한다. 제2보우트-바는 상부지지대(30a)의 중앙 부분에 위치한다. 제1보우트-바(10) 및 제2보우트-바(20)에는 설계에 따라 100개 이상의 슬럿이 형성될 수 있다.
제2a도 및 제2b도는 제1보우트-바(10)의 확대단면도와 평면도를 나타낸다.
제1보우트-바와 제2보우트-바가 동일한 모양을 가지므로 제2보우트-바(20)도 제2a도 및 제2b도와 같은 모양을 가짐은 자명하다.
A는 상기 제1보우트-바(10)의 직경을, B는 상기 슬럿이 형성되지 않은 부분의 직경, 참조번호 12는 슬럿을, 참조번호 14는 슬럿 사이에 위치하는 웨이퍼지지부를 표시하였다. 하부지지대(30b)상에 위치하는 제1보우트-바(10)는 다수의 슬럿(12)을 가진다. 구체적으로, 사용되고 있는 확산로의 보우트-바에 있어서, A는 19㎜이고 B는 11.5㎜이다. 따라서 실질적으로 웨이퍼의 하중을 지탱하는 부분은 제2b도에서 빗금친 부분이다.
제6a도는 보우트-바의 슬럿과 웨이퍼가 접촉하는 것을 나타낸다. 참조번호 40은 웨이퍼, B'는 제2a도의 A에서 B를 뺀 부분을, C는 웨이퍼와 보우트-바의 웨이퍼 지지부와의 접촉부분을 나타낸다.
제3a도 및 제3b도는 확산로에 있어서, 고온 열공정의 실시 전후의 보우트-바의 휨 및 보우트-바와 웨이퍼간의 관계를 나타낸다.
고온 열공정이 행해지기 전의 제2보우트-바(20)의 기둥은 정상적으로 직선이다.따라서, 웨이퍼(40)는 양 웨이퍼지지대(14)에 대칭적으로 걸쳐 있으며, 제6a도의 C만큼의 접촉면적을 가지고 배치되어 있다. 그러나 열공정이 행해진 후에는 보우트-바 기둥의 중앙 부위가 밖으로 팽창하므로 상기 보우트-바(20)가 휘게된다. 따라서, 웨이퍼(40)와 보우트-바의 웨이퍼지지대(14)와의 접촉면적이 작아지게 되며, 웨이퍼가 상기 양방향의 웨이퍼지지대 중 어느 한 쪽으로 치우치게 된다. 보우트-바가 휘게되면 슬릿과 웨이퍼접촉부분이 작아져 웨이퍼가 보우트의 웨이퍼지지대 아래로 떨어져 웨이퍼의 파손이 초래된다. 또한 잦은 보우트의 교체로 보우트 원부자재의 사용량이 많아지며 보우트 교체시간이 길어지게 되고, 보우트장비내의 세정으로 인해 설비가동율도 저하된다.
고온열공정이 행해진 후 보우트-바가 휘게 되는 것이 일반적이라 하나 종래의 보우트는 웨이퍼의 하중이 제2보우트-바(20)에 치중하게 된다. 따라서 고온열공정에 의해 제2보우트-바(20)의 휨이 크게 되므로 상술한 문제점이 크게 부각된다.
따라서, 본 발명은 보우트-바의 휨을 최소화하여 보우트-바의 휨에 의한 웨이퍼의 파손, 보우트 원부자재의 사용량 증가 및 설비가동률의 저하를 막을 수 잇는 보우트-바를 가지는 보우트를 종형확산로에 제공함에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 종형확산로는 한쌍의 보우트고정핀, 상기 보우트고정핀으로부터 제1각 떨어져 있는 한쌍의 제1보우트-바, 및 상기 보우트고정핀으로부터 상기 제1각보다 큰 제2각 떨어져 있으며, 상기 제1보우트-바와 다른 모양을 가지는 한쌍의 제2보우트-바를 가진다.
위와 같은 종형확산로의 구체적인 실시예로, 상기 제1보우트-바의 평면형상은 원형이고, 제2보우트-바의 평면형상은 곡면과 상기 곡면의 양끝을 연결하는 직선으로 구성되며, 상기 제1각은 31 내지 40°이고, 상기 제2각은 약 90°일 수 있다.
또한 상기 제1보우트-바 및 제2보우트-바는, 주바와 상기 주바의 표면에 접하되 보우트고정핀으로부터 먼 부분에 형성된 보조바로 구성되며, 상기 제1 및 제2보우트-바의 주바의 직경이 21 내지 23㎜이되 상기 보우트-바의 슬럿이 형성되지 않는 부분의 거리가 12 내지 13㎜이고, 보조바의 직경이 약 8㎜일 수 있으며, 웨이퍼와 상기 슬럿과의 접촉길이가 7 내지 8㎜가 되게 형성할 수 있다.
한편, 상기 제1보우트-바의 보조바와 상기 제2보우트-바의 보조바를 연결하는 연결바를 더 구비하며, 상기 연결바는 상기 제1 및 제2보우트-바의 중심부, 상단부 및 하단부에 각각 하나 이상씩 형성되며, 각 연결바의 직경이 약 5㎜일 수 있다.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제4도는 제1도에 대응되는 것으로 종형확산로에 있어서 본 발명에 따른 보우트 및 보우트-바를 나타낸다.
참조번호 5는 보우트고정핀을, 참조번호 60은 제1보우트-바(뒷바)의 주바를, 참조번호 65는 제1보우트-바의 보조바를, 참조번호 70은 제2보우트-바(앞바)의 주바를, 참조번호 75는 제2보우트-바의 보조바를, 참조번호 80은 연결바, 참조번호 30a는 상부지지대를, 참조번호 30b는 하부지지대를, 참조번호 62는 슬럿을, 참조번호 64는 웨이퍼지지대를 나타낸다. 각 보우트-바는 주바와 보조바로 구성되며, 제1보우트-바 및 제2보우트-바의 주바의 직경은 21 내지 23㎜인 것을 사용할 수 있으며 바람직하게는 22㎜인 것을 사용한다. 각 보우트-바의 보조바의 직경은 약 8㎜인 것을 사용한다. 상기 보우트고정핀으로부터 제1보우트-바의 주바까지의 각은 31 내지 40°이며, 도면에 나타난 바와 같이 제2보우트-바의 주바는 보우트고정핀으로부터 실질적으로 수직인 거리에 위치한다.
제5a도 및 제5b도는 제1보우트-바의 주바(60)의 확대단면도와 평면도를 나타낸다. 종래의 제1보우트-바 및 제2보우트-바는 동일한 모양을 가지는 반면, 본 발명에서는 제1보우트-바의 주바와 제2보우트-바의 주바(제7b도에 도시되어 있음)는 그 모양이 상이하다.
A-1은 상기 제1보우트-바의 주바(60)의 직경을, B-1은 상기 슬럿이 형성되지 않은 부분의 직경, 참조번호 62는 슬럿을, 참조번호 64는 슬럿 사이에 위치하는 웨이퍼 지지부를 표시하였다. 하부지지대(30b)상에 위치하는 제1보우트-바(60)는 다수의 슬럿(62)을 가진다. 구체적으로 사용되고 있는 확산로의 보우트-바에 있어서, A-1은 22㎜이고 B-1은 12.5㎜이다. 종래의 보우트-바와 비교해 보면, 직경이 19㎜에서 22㎜로 3㎜증가하였고 웨이퍼의 하중을 실질적으로 지탱하는 부분(제5b도에서 빗금친 부분)은 11.5㎜에서 12.5㎜로 증가하여, 웨이퍼 하중 지탱부가 보강된다.
제6b도는 보우트-바의 웨이퍼지지대와 웨이퍼가 접촉하는 것을 나타낸다. 참조번호 40은 웨이퍼, B-1'는 제5a도의 A-1에서 B-1을 뺀 부분을, C-1은 웨이퍼와 보우트-바의 웨이퍼지지대와 접촉부분을 나타낸다. 제5a도 및 제5b도의 구체적인 실시예에 있어서, B-1'은 9.5㎜이고, C-1은 7.5㎜가 되게 설계한다. 즉 웨이퍼와 슬럿의 경계면과는 2㎜의 간격을 유지하게 하면, 제6a도의 C는 5.5㎜가 된다. 이상에서 웨이퍼지지부와 웨이퍼의 접촉부분이 종래의 종형확산로의 보우트-바에 비해 2.0㎜정도 넓게 설계되어, 고온공정에 의해 보우트-바의 휨이 발생해도 웨이퍼가 웨이퍼지지부 아래로 떨어질 확률이 상당히 감소하여 웨이퍼의 파손을 줄일 수 있다.
제7a도 내지 제7d도는 본 발명에 따른 보우트-바를 실현하는 과정을 나타낸다.
제7a도는 제1보우트-바의 주바(60)를 배치하는 방법을 나타낸다. 직경이 22㎜인 주바를 웨이퍼의 중심 즉 보우트고정핀의 위치로부터 31 내지 40°, 바람직하게는 35°에 위치시킨다. 따라서, 종래의 보우트-바에 의해 본 발명에서는 한쌍의 제1보우트-바 사이를 넓힘으로써 제2보우트-바에 치중되어 있던 웨이퍼의 중심하중을 분산시킴으로써 제2보우트-바의 휨을 억제한다.
제7b도는 제2보우트-바의 주바(70)를 형성하는 단계를 나타낸다. 종래의 제2보우트-바(20)와 비교하여 설명하면, 직경이 19㎜에서 22㎜로 증가하였고, 모양에 있어서 보우트-바의 단면이 원형에서 접선으로부터 예각( 0θ90°)을 갖는 경사면과 상기 경사면의 양 끝점을 연결하는 곡면으로 구성된 도형으로 변하였다. 본 발명에서는 상기 예각을 45°로 취하였다. 제1보우트-바에 비해 단면적을 줄임으로 바 자체의 하중을 줄인다.
제7c도는 제1보우트-바의 주바(70)에 보조바(75)를 연결시키는 단계를 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 사용한 보조바의 직경은 8㎜이며, 보조바는 상기 경사면에 근접한다. 제4도에 나타난 바와 같이 제1보우트-바의 보조바도 주바에 연결된다. 이때 제1 및 제2보우트-바의 보조바는 상기 보우트고정핀 또는 웨이퍼의 중심에서 먼쪽의 주바의 표면에 접촉한다. 이로써 주바 및 보조바의 휨을 최소화한다.
제7d도는 연결바를 배치하는 단계를 나타낸다. 제1보우트-바의 보조바(65)와 제2보우트-바의 보조바(75)는 연결바(80)에 의해 연결된다. 연결바(80)는 제1 및 제2보우트-바의 상단부, 하단부 및 중앙부분에 각각 하나 이상 형성할 수 있으며, 본 발명에서는 상단부 및 하단부에 각각 1개, 중앙부분에 2개를 형성하였다. 상기 연결바의 각각의 직경은 5㎜인 것을 사용했다. 연결바의 사용으로 인해 주바 및 보조바의 휨 정도를 더욱 감소시킬 수 있다.
제8a도 및 제8b도는 본 발명의 효과를 나타내는 도면으로, 제8a도는 고온열처리 공정 전의 보우트-바와 웨이퍼를 나타내고, 양 도면에서 왼쪽은 직경 19㎜인 보우트-바를, 오른쪽은 직경 22㎜인 보우트-바를 나타낸다. 공정조건은 650℃에서 1050℃로 다시 650℃로 약 250분 내지 300분간이며, 25회 한 결과이다.
직경 19㎜인 보우트-바를 사용하는 경우, 열처리공정이 행해지기 이전에는 189㎜의 간격이 열처리공정후에는 196㎜로, 204㎜는 211㎜로, 227㎜는 234㎜로 모두 7㎜증가하였다. 즉, 동일한 공정조건하에서 종래의 보우트-바 사이는 7㎜의 증가가 있는 반면, 본 발명의 것은 0.68㎜정도의 증가만 있어, 보우트-바의 휨이 상당히 감소했음을 알 수 있다.
또한 위와 같은 공정조건을 사용한 경우 보우트-바의 휨의 감소, 경제적인 유용성 및 설비효율의 향상을 입증하는 표가 아래에 나타나있다.
이상에서 본 발명은 웨이퍼 및 보우트를 지지해주는 보우트-바의 직경을 종래의 19㎜에서 21㎜ 내지 23㎜로 증가시킴과 동시에 보우트-바의 실질적인 하중 지탱부를 11.5㎜에서 12 내지 13㎜로 증가시키며, 뒤쪽바(제1보우트-바)의 각도를 30°에서 31 내지 40°로 증가시키며, 뒤쪽바 및 앞쪽바 각각은 주바와 보조바로 구성되어 있어, 고온열공정에 대한 보우트-바의 휨을 감소시킬 수 있다. 또한, 앞쪽바(제2보우트-바)의 면적을 줄이고 각 보조바를 연결바로 연결함으로써 고온열공정에 강한 특성을 가진 보우트-바를 구현할 수 있다.
지금까지 본 발명을 실시예에 한정하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 사상의 범위 내의 각종 변형이 가능함은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

Claims (9)

  1. 한 쌍의 보우트고정핀, 상기 보우트고정핀으로부터 제1각 떨어져 있는 한쌍의 제1보우트-바, 및 상기 보우트고정핀으로부터 상기 제1각보다 큰 제2각 떨어져 있으며, 상기 제1보우트-바와 다른 모양을 가지는 한쌍의 제2보우트-바를 가지는 종형확산로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1보우트-바의 평면형상은 원형이고, 제2보우트-바의 평면형상은 곡면과 상기 곡면의 양끝점을 연결하는 직선으로 구성됨을 특징으로 하는 종형확산로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1각은 31 내지 40°이고, 상기 제2각은 실질적으로 90°임을 특징으로 하는 종형확산로.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1보우트-바 및 제2보우트-바는, 주바와 상기 주바의 표면에 접하되 보우트고정핀으로부터 먼 부분에 형성된 보조바로 구성됨을 특징으로 하는 종형확산로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2보우트-바의 주바의 직격이 21 내지 23㎜이되 상기 보우트-바의 슬럿이 형성되지 않는 부분의 거리가 12 내지 13㎜이고, 보조바의 직경이 약 8㎜임을 특징으로 하는 종형확산로.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1보우트-바의 보조바와 상기 제2보우트-바의 보조바를 연결하는 연결바를 더 구비함을 특징으로 하는 종형확산로.
  7. 제5항에 있어서, 웨이퍼와 상기 슬럿과의 접촉길이가 7내지 8㎜임을 특징으로 하는 종형확산로.
  8. 제6항에 있어서, 상기 보조바는 상기 제1 및 제2보우트-바의 중심부, 상단부 및 하단부에 각각 하나 이상씩 형성됨을 특징으로 하는 종형확산로.
  9. 제6항 또는 제8항에 있어서, 상기 연결바의 직경이 약 5㎜임을 특징으로 하는 종형확산로.
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