KR100269304B1 - Cvd apparatus comprising a thermal transfer control unit - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A CVD apparatus comprising a heat transfer control unit is provided to form an epi layer having a uniform thickness over the whole surface of a wafer by making the whole region of a susceptor reach to a thermal equilibrium state. CONSTITUTION: The CVD apparatus comprises a susceptor(44) where a wafer(48) is loaded in a reaction chamber, and a heater(40) in a lower part of the susceptor to heat the loaded wafer. A guide ring(46) is comprised on an edge part of the susceptor. And, a heat transfer control unit(42) is comprised between the heater and the susceptor which can make the temperature distribution of the susceptor uniform over the whole surface. The heat transfer control unit is a thermal baffle blocking a part of calorie generated from a center part of the heat among calorie generated from the heater. The heat transfer control unit is attached to the heater and covers the center part of the heater.

Description

열 전달 제어유닛을 구비하는 CVD 장치{CVD apparatus comprising a thermal transfer control unit}CVD apparatus comprising a thermal transfer control unit

1. 발명의 분야1. Field of Invention

본 발명은 열 전달 제어유닛을 구비하는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition:이하, CVD라 한다)장치에 관한 것으로서, 특히, 써멀 배플(thermal baffle)을 구비하는 CVD장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) apparatus having a heat transfer control unit, and more particularly, to a CVD apparatus having a thermal baffle.

2. 관련기술의 설명2. Description of related technology

반도체장치의 제조공정을 보면, 대 부분의 공정이 반도체소자 형성을 위한 물질층 형성공정과 형성된 물질층을 원하는 형태로 패터닝하는 공정으로 이루어진다. 그런데, 반도체장치가 고집적화되다보니 디자인 룰이 엄격해져서 전체의 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 공정 하나하나도 어려워지고 있다. 이러한 상황에서 각 공정은 다음 공정의 안정된 진행을 보장하기 위해 최적조건하에서 실시될 필요가 있다.In the manufacturing process of a semiconductor device, most of the steps are made of a material layer forming process for forming a semiconductor device and a process of patterning the formed material layer in a desired form. However, as semiconductor devices have been highly integrated, design rules have become strict, and not only the overall process is complicated, but also every process is difficult. In this situation, each process needs to be carried out under optimum conditions to ensure stable progress of the next process.

반도제장치의 제조공정은 대부분이 자동화되어 각 공정에 작업자가 직접 관여하는 경우가 점점 줄어들고 있다. 작업자는 반도체장치의 제조공정과 관련되어 있는 제조장치의 조작과 관리에 투입되고 있다. 이와 같이, 반도체장치의 제조공정의 대 부분 자동화되어 있으므로 각 공정에 관련된 장치의 성능은 반도제장치의 성능과 수율에 직접적인 영향을 미친다.The manufacturing process of the semiconductor device is mostly automated, and the number of workers directly involved in each process is decreasing. The worker is put into operation and management of the manufacturing apparatus associated with the manufacturing process of the semiconductor device. As such, since the manufacturing process of semiconductor devices is largely automated, the performance of the devices involved in each process has a direct impact on the performance and yield of the semiconductor device.

이하, 반도체장치의 제조공정에서 물질층의 형성장치의 하나로서 이용되는 종래 기술에 의한 CVD장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a CVD apparatus according to the prior art used as one of the apparatuses for forming a material layer in a manufacturing process of a semiconductor device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 기술에 의한 CVD장치의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 CVD장치는 하단부에 히터(10)를 구비하고 있고 상단부에 분산헤드(Dispersion head)(18)를 구비하고 있다. 그리고 히터(10)와 분산헤드(18) 사이에는 그 중심이 히터(10)와 분산헤드(18)의 중심과 일직선을 이루는 서셉터(12)가 구비되어 있다. 서셉터(12)의 양단에는 서셉터(12)의 가장자리가 일부 끼워진 가이드 링(14)이 구비되어 있다. 도 1에서 참조번호 16은 웨이퍼를 나타낸다. 이와 같이 구성된 CVD장치에서, 서셉터(12)는 히터(10)로부터 직접 열을 공급받는다. 도면에 도시되지는 않았지만, CVD장치의 이와 같은 구성요소들은 반응챔버안에 구비되어 있다. 그리고 히터(10)는 반응챔버의 바닥 중앙에 위치해 있다. 또한, 반응챔버 내부 전체가 동일한 온도는 아니다. 즉, 반응챔버 내에서 히터(10)가 존재하는 바닥의 중앙영역이 반응챔버내의 다른 영역에 비해 온도가 높다. 따라서 히터(10)를 중심으로 했을 때, 바깥쪽으로 열 기울기가 형성되고 히터(10)로부터 반응챔버 내의 가장자리 영역으로 열이 발산된다.1 is a schematic diagram of a CVD apparatus according to the prior art. Referring to FIG. 1, the CVD apparatus according to the prior art includes a heater 10 at a lower end and a dispersion head 18 at an upper end. A susceptor 12 is provided between the heater 10 and the dispersion head 18, the center of which is aligned with the center of the heater 10 and the dispersion head 18. Both ends of the susceptor 12 are provided with guide rings 14 in which edges of the susceptor 12 are partially fitted. Reference numeral 16 in FIG. 1 denotes a wafer. In the CVD apparatus configured as described above, the susceptor 12 receives heat directly from the heater 10. Although not shown in the figures, such components of the CVD apparatus are provided in the reaction chamber. The heater 10 is located at the bottom center of the reaction chamber. In addition, the whole inside of a reaction chamber is not the same temperature. That is, the center region of the bottom where the heater 10 is present in the reaction chamber is higher in temperature than the other regions in the reaction chamber. Therefore, when the heater 10 is centered, a heat gradient is formed outward and heat is radiated from the heater 10 to the edge region in the reaction chamber.

열 기울기는 서셉터(12)에도 나타난다. 구체적으로, 서셉터(12)는 히터(10)로부터 직접 열을 공급받기 때문에 서셉터(12)의 전영역이 히터(10)와 열 평형상태에 있을 것 같지만, 서셉터(12)의 가장자리 부분이 반응챔버의 중심영역이외의 다른 영역에 많이 노출되어 있기 때문에 서셉터(12)의 중심부분보다 열 손실이 심하여 서셉터(12)의 중심부분보다 온도가 5℃∼8℃정도 낮다. 따라서 서셉터(12)의 중심부분과 가장자리 부분 사이에는 열 기울기가 나타나서 서셉터(12)의 중심부분에서 가장자리 부분으로 열이 전달된다. 곧, 서셉터(12)의 중심부분과 가장자리 부분은 열적 평형상태를 이루지 못한다.Thermal gradients also appear on susceptor 12. Specifically, since the susceptor 12 receives heat directly from the heater 10, the entire area of the susceptor 12 is likely to be in thermal equilibrium with the heater 10, but the edge portion of the susceptor 12 is in a state where the susceptor 12 is directly heated. Since much of the reaction chamber is exposed to a region other than the central region of the reaction chamber, heat loss is greater than that of the center portion of the susceptor 12, and the temperature is about 5 ° C to 8 ° C lower than that of the center portion of the susceptor 12. Therefore, a heat gradient appears between the center portion and the edge portion of the susceptor 12 so that heat is transferred from the center portion of the susceptor 12 to the edge portion. In other words, the central portion and the edge portion of the susceptor 12 do not achieve thermal equilibrium.

상술한 바와 같이, 종래 기술에 의한 CVD장치는 서셉터(12)의 전 영역이 열적 불 평형상태에 있다. 따라서 서셉터(12) 상에 로딩된 웨이퍼(16)도 중심부분과 가장자리 부분이 열적 불 평형상태에 있게 된다. 이 결과, 비록 분산헤드(18)로부터 분산된 물질층 형성용 소오스가스들이 웨이퍼(16)의 전면에 균일하게 뿌려진다고 하더라도 최종 형성되는 물질층의 두께는 웨이퍼의 중심영역과 가장자리 영역이 서로 다르게 된다.As described above, in the prior art CVD apparatus, the entire area of the susceptor 12 is in a thermal imbalance state. Thus, the wafer 16 loaded on the susceptor 12 also has its central portion and edge portion in thermal imbalance. As a result, although the source gas for forming the material layer dispersed from the dispersion head 18 is evenly sprayed on the entire surface of the wafer 16, the thickness of the material layer to be formed is different from the center region and the edge region of the wafer. .

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술에서 나타나는 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 서셉터의 전영역이 열적 평형상태에 도달되게 하여 결과적으로 웨이퍼의 전면에 균일한 두께의 물질층을 형성할 수 있는 CVD 장치를 제공함에 있다.Accordingly, the technical problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and to allow the entire area of the susceptor to reach a thermal equilibrium state, thereby forming a layer of material having a uniform thickness on the front surface of the wafer. To provide a CVD apparatus that can be.

도 1은 종래 기술에 의한 CVD장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a CVD apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 서셉터(susceptor)의 열 전달 제어유닛을 구비하는 CVD장치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a CVD apparatus having a heat transfer control unit of a susceptor according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Main Parts of Drawings *

40:히터(heater). 42:써멀 배플(thermal baffle).40: heater. 42: thermal baffle.

44:서셉터(susceptor). 46:가이드 링.44: Susceptor. 46: Guide ring.

48:웨이퍼. 50:분산헤드(dispersion head).48: Wafer. 50: Dispersion head.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 CVD장치는 서셉터(susceptor)와 상기 서셉터를 가열하는 히터(heater)를 구비하는 CVD장치에 있어서,In order to achieve the above technical problem, the CVD apparatus according to the present invention comprises a susceptor (susceptor) and a heater (heater) for heating the susceptor,

상기 히터의 상기 서셉터와 대향하는 표면에 열 전달 제어유닛이 부착되어 있다.A heat transfer control unit is attached to a surface of the heater that faces the susceptor.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 열 전달 제어유닛은 써멀 배플(thermal baffle)이다.According to an embodiment of the invention, the heat transfer control unit is a thermal baffle.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 써멀 배플은 상기 히터 또는 서셉터에 부착되어 있다.According to an embodiment of the invention, the thermal baffle is attached to the heater or susceptor.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 써멀 배플은 열 차단 특성이 우수한 물질로 구성된다.According to an embodiment of the present invention, the thermal baffle is made of a material having excellent thermal barrier properties.

본 발명에 의한 CVD장치는 상압CVD 장치이며, 히터가 구비되어 있고 상기 히터의 위쪽으로 소정간격 이격되 위치에는 서셉터가 구비되어 있다. 또한, 상기 히터와 상기 서셉터 사이에는 상기 히터의 중심부분으로부터 상기 서셉터의 대응하는 부분으로 전달되는 열량을 줄여서 상기 서셉터의 중심부분과 가장자리 부분간의 온도차를 줄일 수 있는 열 전달 제어유닛이 구비되어 있다. 따라서 상기 열 전달 제어유닛이 구비되지 않았을 때 보다 상기 서셉터 상에 로딩된 웨이퍼의 중심부분과 가장자리 부분간의 온도차를 줄여서 상기 웨이퍼의 전면에 균일한 두께의 물질층을 형성할 수 있다.The CVD apparatus according to the present invention is an atmospheric pressure CVD apparatus, and a heater is provided, and a susceptor is provided at a position spaced apart by a predetermined interval above the heater. In addition, a heat transfer control unit may be provided between the heater and the susceptor to reduce the amount of heat transferred from the central portion of the heater to the corresponding portion of the susceptor to reduce the temperature difference between the central portion and the edge portion of the susceptor. It is. Therefore, the temperature difference between the central portion and the edge portion of the wafer loaded on the susceptor can be reduced to form a uniform layer of material on the front surface of the wafer than when the heat transfer control unit is not provided.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 CVD장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 서셉터(susceptor)의 열 전달 제어유닛을 구비하는 CVD장치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a CVD apparatus having a heat transfer control unit of a susceptor according to an embodiment of the present invention.

구체적으로 본 발명의 실시예에 의한 CVD 장치는 반응챔버(도시하지 않음)내에 웨이퍼(48)가 로딩되는 서셉터(44)를 구비하고 있고 상기 서셉터(44)하부에는 상기 서셉터(44)를 가열하여 그 위에 로딩된 상기 웨이퍼(48)를 가열하기 위해 히터(40)를 구비하고 있고, 상기 서셉터(44)의 가장자리 부분에는 상기 서셉터(44)의 테두리 일부분이 물려진 형태의 가이드 링(46)이 구비되어 있다. 상기 히터(40)와 서셉터(44) 사이에는 상기 서셉터(44)의 온도를 전면에 걸쳐 균등하게 할 수 있는 열 전달 제어유닛(42)이 구비되어 있다. 상기 열 전달 제어유닛(42)은 상기 히터(40)로부터 발생되는 열량중 히터(40)의 중심부분으로부터 발생되는 열량을 일부 차폐하는 역할을 하는 써멀 배플(thermal baffle)이다. 도면상, 상기 열 전달 제어유닛(42)은 상기 히터(40)에 부착되어 있고 상기 히터(40)의 중심부분을 커버링하는 형태인 것을 알 수 있다. 상기 열 전달 제어유닛(42)의 역할로 볼 때, 상기 열 전달 제어유닛(42)은 상기 서셉터(44)의 상기 웨이퍼(48)가 로딩되는 면의 반대편 중심부분을 커버링하는 형태일 수 있다.Specifically, the CVD apparatus according to the embodiment of the present invention includes a susceptor 44 in which a wafer 48 is loaded in a reaction chamber (not shown), and the susceptor 44 is disposed below the susceptor 44. The heater 40 is provided to heat the wafer 48 loaded thereon, and the edge portion of the susceptor 44 is guided in the form of a portion of the edge of the susceptor 44 bited. Ring 46 is provided. A heat transfer control unit 42 is provided between the heater 40 and the susceptor 44 to equalize the temperature of the susceptor 44 over the entire surface. The heat transfer control unit 42 is a thermal baffle that partially shields the amount of heat generated from the central portion of the heater 40 among the heat generated from the heater 40. In the figure, it can be seen that the heat transfer control unit 42 is attached to the heater 40 and covers the central portion of the heater 40. In view of the role of the heat transfer control unit 42, the heat transfer control unit 42 may cover a central portion opposite the surface on which the wafer 48 of the susceptor 44 is loaded. .

상기 CVD장치가 상압용일 경우, 상기 서셉터(44)의 가장자리부분은 도면에 도시한 바와 같이, 대기에 그대로 노출된다. 따라서 상기 히터(40)로부터 상기 서셉터(44)로 전달되는 열량이 상기 서셉터(44)의 전면에 걸쳐서 균일하게 된다하더라도 상기 서셉터(44)의 중심부분과 가장자리 부분간에는 심한 온도차가 발생된다.When the CVD apparatus is for atmospheric pressure, the edge portion of the susceptor 44 is exposed to the atmosphere as shown in the figure. Therefore, even if the amount of heat transferred from the heater 40 to the susceptor 44 becomes uniform over the entire surface of the susceptor 44, a severe temperature difference is generated between the central portion and the edge portion of the susceptor 44. .

그런데, 상기 열 전달 제어유닛(42)이 구비됨으로써, 상기 히터(40)의 중심부분으로부터 상기 서셉터(44)로 전달되는 열량이 상기 열 전달 제어유닛(42)이 없을 때 보다 작아진다. 하지만, 상기 히터(40)의 가장자리 부분으로부터 상기 서셉터(44)로 전달되는 열량은 변화가 없게된다. 따라서 상기 서셉터(48) 중심부분의 온도가 상기 열 전달 제어유닛(42)이 없을 때 보다 낮아진다. 이 결과 상기 서셉터(44)의 중심부분과 가장자리부분간의 온도차는 상기 열 전달 제어유닛(42)이 구비되지 않았을 때 보다 작아진다. 이러한 결과는 상기 서셉터(44) 상에 로딩된 웨이퍼(48)에 물질층을 형성할 때 큰 효과를 볼 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이퍼(48) 상에 상기 서셉터(44)의 상단부에 설치되어 있는 분산헤드(50)로부터 물질층 형성용 소오스가스가 분사되는 경우, 상기 웨이퍼(48) 전면에서 상기 소오스 가스의 밀도가 균일하더라도 상기 열 전달 제어유닛(42)이 상기 히터(40)에 구비되지 않은 경우에는 상기 웨이퍼(48) 상에 형성되는 물질층의 두께는 상기 웨이퍼(48)의 중심부분과 가장자리 부분사이에 차이가 있을 것이다. 하지만, 상기 열 전달 제어유닛(42)이 구비됨으로써, 상기한 바와 같이, 상기 웨이퍼(48)의 중심부분과 가장자리 부분의 온도차는 매우 작아져서 상기 웨이퍼(48) 전면에는 균일한 두께의 물질층이 형성될 수 있다.However, since the heat transfer control unit 42 is provided, the amount of heat transferred from the central portion of the heater 40 to the susceptor 44 is smaller than when the heat transfer control unit 42 is absent. However, the amount of heat transferred from the edge portion of the heater 40 to the susceptor 44 is unchanged. Therefore, the temperature of the central portion of the susceptor 48 is lower than when the heat transfer control unit 42 is absent. As a result, the temperature difference between the central portion and the edge portion of the susceptor 44 becomes smaller than when the heat transfer control unit 42 is not provided. This result can be very effective when forming a layer of material on the wafer 48 loaded on the susceptor 44. For example, when the source gas for forming a material layer is injected from the dispersion head 50 provided at the upper end of the susceptor 44 on the wafer 48, the source gas is formed on the entire surface of the wafer 48. Even if the density of the uniformity of the heat transfer control unit 42 is not provided in the heater 40, the thickness of the material layer formed on the wafer 48 is the center portion and the edge portion of the wafer 48 There will be a difference between them. However, since the heat transfer control unit 42 is provided, as described above, the temperature difference between the central portion and the edge portion of the wafer 48 is very small, so that a uniform layer of material is formed on the entire surface of the wafer 48. Can be formed.

이상으로, 본 발명에 의한 CVD장치는 상압CVD 장치이며, 히터가 구비되어 있고 상기 히터의 위쪽으로 소정간격 이격되 위치에는 서셉터가 구비되어 있다. 또한, 상기 히터와 상기 서셉터 사이에는 상기 히터의 중심부분으로부터 상기 서셉터의 대응하는 부분으로 전달되는 열량을 줄여서 상기 서셉터의 중심부분과 가장자리 부분간의 온도차를 줄일 수 있는 열 전달 제어유닛이 구비되어 있다.As mentioned above, the CVD apparatus which concerns on this invention is an atmospheric pressure CVD apparatus, and a heater is provided and the susceptor is provided in the position spaced apart a predetermined space above the said heater. In addition, a heat transfer control unit may be provided between the heater and the susceptor to reduce the amount of heat transferred from the central portion of the heater to the corresponding portion of the susceptor to reduce the temperature difference between the central portion and the edge portion of the susceptor. It is.

이 결과, 상기 열 전달 제어유닛이 구비되지 않았을 때 보다 상기 서셉터 상에 로딩된 웨이퍼의 중심부분과 가장자리 부분간의 온도차를 줄여서 상기 웨이퍼의 전면에 균일한 두께의 물질층을 형성할 수 있다.As a result, the temperature difference between the central portion and the edge portion of the wafer loaded on the susceptor can be reduced to form a uniform layer of material on the front surface of the wafer than when the heat transfer control unit is not provided.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications can be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.

Claims (2)

서셉터(susceptor)와 상기 서셉터를 가열하는 히터(heater)를 구비하는 CVD장치에 있어서,In a CVD apparatus having a susceptor and a heater for heating the susceptor, 상기 히터의 상기 서셉터와 대향하는 표면에 열 전달 제어유닛이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 CVD 장치.And a heat transfer control unit is attached to a surface of the heater that faces the susceptor. 제 1 항에 있어서, 상기 열 전달 제어유닛은 써멀 배플(thermal baffle)인 것을 특징으로 하는 CVD 장치.The CVD apparatus of claim 1, wherein the heat transfer control unit is a thermal baffle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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