KR0165760B1 - 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 증착 공정시 웨이퍼의 백면 오염을 방지할 수 있는 웨이퍼 지지용 보트에 관한 것으로, 소정 간격을 유지하여 세워 설치되는 수개의 지지봉의 내측에 웨이퍼를 지지하는 다수개의 슬롯이 세로 방향을 따라 일정 간격을 유지하여 형성된 것에 있어서, 상기 지지봉 중 적어도 하나의 지지봉에 형성된 반응 가스 흐름 통로와 다른 하나의 지지봉에 형성된 질소 가스 흐름 통로를 포함하고, 상기 지지봉의 반응 가스 흐름 통로와 연통하는 다수개의 가스 분사공이 형성되어 웨이퍼의 전면에 박막 증착용 반응 가스를 분사하는 하부 디스크와, 상기 지지봉의 질소 가스 흐름 통로와 연통하는 다수개의 가스 분사공이 형성되어 웨이퍼의 후면에 박막 증착 방지용 질소 가스를 분사하는 상부 디스크를 포함한 구조로 되어 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 반응 가스가 각각의 웨이퍼 직상방에서 샤워식으로 분사되고 웨이퍼와 반응 가스와의 분사 거리가 일정하므로 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한 박막 증착 공정시 웨이퍼 후면에는 질소 가스가 분사되어 반응 가스의 접촉을 막는 커텐 작용을 하게 되므로 웨이퍼의 후면에는 박막이 증착되지 않게 된다. 따라서 박막의 증착으로 인한 백면 오염을 방지할 수 있다.

Description

박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트

제1도는 종래의 석영 보트를 이용한 박막 증착 공정을 나타낸 도면으로서,

(a)는 박막 증착 장비의 개략적인 구조를 보인 측면도이고,

(b)는 증착이 이루어지는 웨이퍼를 발췌해서 보인 (a)의 A부 상세도이다.

제2도는 (a)(b)는 본 발명에 의한 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트를 보인 구조도 및 평면도.

제3도는 본 발명의 요부를 이루는 분사 디스크의 구조를 보인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 지지봉 10a : 슬롯

12 : 반응 가스 흐름 통로 13 : 질소 가스 흐름 통로

21 : 하부 디스크 22 : 상부 디스크

21a,22a : 가스 분사공 30 : 분사 디스크

본 발명은, 예를 들어 저압 화학 기상 증착 장비를 이용한 박막 증착 공정시 석영 튜브내에서 웨이퍼를 지지하는 석영 보트(quartz boat)에 관한 것으로, 특히 웨이퍼의 백면 오염 방지에 적합하도록 한 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트에 관한 것이다.

웨이퍼에 소정의 박막을 증착시키는 방법으로 화학 기상 증착 방법이 있다. 이러한 화학 기상 증착 방법은 밀폐된 공간(통상 석영 튜브를 이용하고 있다)내에 다수매의 웨이퍼를 별도의 치구로 위치시키고, 반응 가스를 주입하여 일어나는 화학 반응을 이용하여 웨이퍼에 박막을 화학적으로 입히는 방법으로써, 제1도에 상기한 바와 같은 화학 기상 증착 공정을 위한 장비의 한 예가 도시되어 있다.

제1도의 (a)는 일반적인 화학 기상 증착 장비의 구조를 보인 단면도이고, (b)는 박막 증착 상태를 보인 (a)의 A부 상세도이다.

도면에서 1은 석영 튜브를 보인 것으로, 상기 석영 튜브(1)의 외부에는 가열장치(2)가 설치되어 있고, 내부에는 반응가스를 분사하는 인젝터(3)가 설치되어 있으며, 또한 피공정체인 다수매의 웨이퍼(4)가 석영 보트(5)라는 치구에 지지되어 위치되어 있다. 상기 석영 보트(5)는 주지된 바와 같이, 다수매의 웨이퍼(4)를 지지하는 것으로써, 수개(통상 3개 또는 4개)의 지지봉(6)을 세워 그 상, 하단부를 플레이트(7)(8)로 고정한 구조로 되어 있고, 상기 지지봉(6)의 내측에는 세로 방향을 따라 일정간격을 유지하여 웨이퍼(4)가 끼워지는 다수개의 슬롯(6a)이 형성되어 있다. 한편, 도면에서 미설명 부호 9는 석영 튜브(1)를 진공 배기시키기 위한 진공 펌프 연결관이다.

상기와 같이된 화학 기상 증착 장비를 이용한 박막 증착은 다음과 같이 이루어진다.

소정의 진공 상태를 유지하고 있는 석영 튜브(1)내에 다수매의 웨이퍼(4)가 석영 보트(5)의 슬롯(6a)에 끼워져 위치되고, 인젝터(3)의 가스 분사공(3a)로부터 분사되는 반응 가스가 열분해 하면서 각각의 웨이퍼(4)에 증착된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 화학 기상 증착 공정에 있어서는, 석영 보트(5)에 지지된 웨이퍼(4)의 전,후면이 모두 반응 가스에 노출됨으로써 웨이퍼의 전면 뿐만 아니라 후면에도 박막이 증착됨으로써 다음 공정에 심한 영향을 끼치는 문제가 있었다. 즉 상기와 같은 웨이퍼의 후면 박막 증착으로 표면 거칠기 및 파티클이 존재하여 다음 공정인 마스크 공정에서의 스텝퍼 디포커스를 야기시키고, 심한 경우에는 장비를 오염시키는 문제가 발생되었다.

또한, 종래의 장비는 인젝터(3)의 상부에 형성된 하나의 분사공(3a)으로부터 반응 가스가 분사되는 구조로써 분사공(3a)과 각 웨이퍼와의 상대적 거리가 달라 박막의 균일도 저하를 초래하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 창안한 것으로, 웨이퍼의 전면에만 박막이 증착되도록 함으로써 웨이퍼의 백면 오염을 방지할 수 있도록 한 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 각각의 웨이퍼에 대하여 균일한 가스 플로우를 형성함으로써 박막의 균일도 향상에 기여하는 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 소정 간격을 유지하여 세워 설치되는 수개의 지지봉의 내측에 웨이퍼를 지지하는 다수개의 슬롯이 세로 방향을 따라 일정 간격을 유지하여 형성된 것에 있어서, 상기 지지봉 중 적어도 하나의 지지봉에 형성된 반응 가스 흐름 통로와 다른 하나의 지지봉에 형성된 질소 가스 흐름 통로를 포함하고, 상기 지지봉의 반응 가스 흐름 통로와 연통하는 다수개의 가스 분사공이 형성되어 웨이퍼의 전면에 박막 증착용 반응 가스를 분사하는 하부 디스크와, 상기 지지봉의 질소 가스 흐름 통로와 연통하는 다수개의 가스 분사공이 형성되어 웨이퍼의 후면에 박막 증착 방지용 질소 가스를 분사하는 상부 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트를 제공함으로써 달성된다.

상기 상, 하부 디스크는 그 각각의 디스크에 서로 대응하도록 형성된 요철 결합 구조에 의하여 조립되는 분리형 또는 내부에 상,하 공간 분리용 격벽이 구비된 일체형 디스크로 구성된다. 또한 상기 상, 하부 디스크는 지지봉에 착,탈이 가능하도록 고정, 설치된다.

이와 같이된 본 발명에 의하면, 반응 가스가 각각의 웨이퍼 직상방에서 샤워식으로 분사되고 웨이퍼와 반응 가스와의 분사 거리가 일정하므로 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한 박막 증착 공정시 웨이퍼 후면에는 질소 가스가 분사되어 반응 가스의 접촉을 막는 커텐 작용을 하게 되므로 웨이퍼의 후면에는 박막이 증착되지 않게 된다. 따라서 박막 증착으로 인한 백면 오염을 방지할 수 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

첨부한 제2도의 (a)(b)는 본 발명에 의한 보트의 구조를 보인 측단면도 및 평면도이고, 제3도는 본 발명의 요부를 이루는 분사 디스크의 구조를 보인 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트는 소정 간격을 유지하여 세워 설치되는 수개(도시예에서는 3개)의 지지봉(10)으로 이루어져 있고, 이 지지봉(10)의 내측에는 세로 방향을 따라 웨이퍼(11)를 지지하는 다수개의 슬롯(10a)이 일정간격을 유지하여 형성되어 있다. 또한 도시하지는 않았으나 상기 지지봉(10)의 상,하단에는 원판상의 고정 플레이트가 부착되어 있다.

상기 지지봉(10) 중 적어도 하나의 지지봉(10')에는 반응 가스 흐름 통로(12)가 관통 형성되어 있고, 다른 하나의 지지봉(10'')에는 질소 가스 흐름 통로(13)가 형성되어 있다.

또한, 상기 지지봉(10)의 각 슬롯(10a)들 사이에는 상기 반응 가스 흐름 통로(12)와 연통하는 다수개의 분사공(21a)이 형성되어 웨이퍼(11)의 전면에 박막 증착용 반응 가스를 분사하는 하부 디스크(21)와, 질소 가스 흐름 통로(13)와 연통하는 다수개의 분사공(22a)이 형성되어 웨이퍼(11)의 후면에 박막 증착 방지용 질소 가스를 분사하는 상부 디스크(22)로 구성되는 분사 디스크(30)가 설치되어 있다.

상기 분사 디스크(30)는 원통체 형상을 하고 있고, 지지봉(10)에 탈,착이 가능하도록 고정, 설치되어 있다. 또한 상기 분사 디스크(30)를 이루는 하부 디스크(21)와 상부 디스크(22)의 결합면에는 서로 대응하는 돌기부(21b)와 홈부(22b)가 각각 형성되어 조립할 수 있도록 되어 있다. 또한 상기 하부 디스크(21)와 상부 디스크(22)의 일측면에는 반응 가스 흐름 통로(12) 및 질소 가스 흐름 통로(13)와 연통시키기 위한 연결통로(21c)(22c)가 각각 형성되어 있으며, 각각의 가스 분사공(21a)(22a)은 반응 가스 및 질소 가스의 고른 분사를 위하여 방사상으로 형성되어 있다.

이와 같이된 분사 디스크(30)는 지지봉(10)의 세로 방향을 따라 일정 간격을 유지하여 형성된 다수개의 슬롯간의 사이 사이에 모두 설치되어 슬롯에 지지된 다수개의 웨이퍼 전면에는 반응 가스를 분사하고, 후면에는 반응 가스 접촉 방지용 질소 가스를 분사하도록 되어 있다. 여기서 상기 질소 가스는 웨이퍼 전면에 분사되는 반응 가스가 후면에는 접촉되지 않도록 커텐 작용을 하는 것으로써, 질소 가스로 꼭 한정하는 것은 아니며, 불활성 가스이면 어떤 것이어도 무방하다.

한편, 도시예에서는 분사 디스크(30)가 상, 하부 디스크(22)(21)로 분리된 예를 도시하고 있으나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며, 일체로 구성할 수도 있다. 이와 같은 일체형 분사 디스크는 그 내부에 상, 하 공간을 분리하기 위한 격벽이 반드시 구비된다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 웨이퍼 지지용 보트의 작용 및 그에 따르는 효과를 살펴본다.

먼저, 본 발명에 의한 보트를 채용하면 기존 장비에 구비되어 있는 별도의 인젝터는 필요 없으며, 또한 웨이퍼는 종래와 같이 지지봉(10)의 내측에 형성되어 있는 각각의 슬롯(10a)에 지지되어 장착된 채로 공정 챔버, 예컨대 석영 튜브내로 로딩된다.

상기와 같이 웨이퍼를 로딩한 상태에서 장비를 '온'하게 되면, 보트의 지지봉(10)에 형성된 반응 가스 흐름 통로(12)를 통하여 유입되는 반응 가스가 분사 디스크(30)의 하부 디스크(21)로부터 각각의 웨이퍼에 분사되면서 박막 증착이 이루어진다. 이 때 상기와 같은 작용에 병행하여 다른 지지봉으로는 질소 가스가 유입되게 되는데, 이와 같이 유입되는 질소 가스는 분사 디스크(30)의 상부 디스크(22)를 통하여 웨이퍼의 후면에 분사된다. 이 질소 가스는 웨이퍼의 후면에 반응 가스가 접촉되지 않도록 하는 것으로, 이에 따라 웨이퍼의 후면에는 박막이 증착되지 않게 되는 것이다. 즉 본 발명은 웨이퍼가 놓이는 슬롯 사이마다 조립식 분사 디스크를 끼우고 증착시 반응 가스와 질소 가스를 동시에 흘려 주는 것으로, 반응 가스는 웨이퍼의 직상단에서 열분해 되어 증착되고, 질소는 웨이퍼 직하단에서 분사됨으로써 반응 가스로부터 커텐 작용을 하게 되어 증착을 막아 주는 것이다.

이와 같은 본 발명은 종래 방식에 비교하여 웨이퍼를 로딩할 수 있는 장수가 줄어들겠지만 웨이퍼 직상단의 샤워 효과로 증착 속도가 개선되므로 토탈 생산량에는 큰 변화가 없으며, 웨이퍼와 반응 가스와의 분사 거리가 일정하고 반응 가스의 터밸런스(turbalance)가 줄어 들어 박막 균일도를 개선시킬 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 지지용 보트에 의하면, 반응 가스가 각각의 웨이퍼 직상방에서 샤워식으로 분사되고 웨이퍼와 반응 가스와의 분사 거리가 일정하므로 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한 박막 증착 공정시 웨이퍼 후면에는 질소 가스가 분사되어 반응 가스의 접촉을 막는 커텐 작용을 하게 되므로 웨이퍼의 후면에는 박막이 증착되지 않게 된다. 따라서 박막의 증착으로 인한 백면 오염을 방지할 수 있으므로 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 1) 마스크 스텝에서 파티클성 디포커스로 인한 패턴 이상을 방지할 수 있고, 2) 드라이 에칭 스텝에서 RF 파워의 전달이 원활하게 되어 비정상 식각을 방지할 수 있으며, 3) 다음 스텝의 박막 증착 공정에서 덧씌어짐에 의한 오염 확대를 방지할 수 있는 등 수율 향상을 기대할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 소정 간격을 유지하여 세워 설치되는 수개의 지지봉의 내측에 웨이퍼를 지지하는 다수개의 슬롯이 세로 방향을 따라 일정 간격을 유지하여 형성된 것에 있어서, 상기 지지봉 중 적어도 하나의 지지봉에 형성된 반응 가스 흐름 통로와 다른 하나의 지지봉에 형성된 질소 가스 흐름 통로를 포함하고; 상기 지지봉의 반응 가스 흐름 통로와 연통하는 다수개의 가스 분사공이 형성되어 웨이퍼의 전면에 박막 증착용 반응 가스를 분사하는 하부 디스크와 ; 상기 지지봉의 질소 가스 흐름 통로와 연통하는 다수개의 가스 분사공이 형성되어 웨이퍼의 후면에 박막 증착 방지용 질소 가스를 분사하는 상부 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트.
2. 제1항에 있어서, 상기 상, 하부 디스크는 그 각각의 디스크에 서로 대응하도록 형성된 요철 결합 구조에 의하여 조립되는 분리형 디스크로 구성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트.
3. 제1항에 있어서, 상기 상, 하부 디스크는 내부에 상,하 공간 분리용 격벽이 구비된 일체형 디스크로 구성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 상, 하부 디스크는 지지봉에 착,탈이 가능하도록 고정, 설치되는 것이 특징인 박막 증착 장비의 웨이퍼 지지용 보트.