KR100294319B1 - 반도체장치제조용화학기상증착설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 주변의 전방향에서 공정가스를 분사하는 고리형 분사관을 구비하여 상기 웨이퍼 상에 형성되는 막질의 균일성을 향상시키는 반도체장치 제조용 화학기상증착설비에 관한 것이다.

본 발명에 의한 반도체장치 제조용 화학기상증착설비는 다수개의 웨이퍼가 안착된 웨이퍼보트가 내부에 위치하고 상측이 개방된 원통관으로 형성된 내측튜브와, 상기 내측튜브를 외기와 격리시키도록 상기 내측튜브의 외부에 설치되고 상측이 밀폐된 원통관으로 형성된 외측튜브와, 상기 웨이퍼 주변의 전방향에서 공정가스를 공급하도록 상기 웨이퍼보트의 하측부분을 둘러싸고 내주면을 따라 다수개의 분사구가 형성된 고리형 분사관과 상기 고리형 분사관에 연결된 가스공급원을 구비하는 가스분사수단 및 상기 외측튜브에 설치되어 상기 공정가스를 배기하는 가스배기수단을 포함하여 이루어진다.

따라서, 웨이퍼 상에 형성되는 막질의 균일성을 향상시킬 수 있고, 각각의 웨이퍼상에 형성되는 막질의 두께를 균일하게 하여 웨이퍼의 수율을 향상시키게 하는 효과를 갖는다.

Description

반도체장치 제조용 화학기상증착설비

본 발명은 반도체장치 제조용 화학기상증착설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 주변의 전방향에서 공정가스를 분사하는 고리형 분사관을 구비하여 상기 웨이퍼 상에 형성되는 막질의 균일성을 향상시키는 반도체장치 제조용 화학기상증착설비에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼는 사진, 이온확산, 식각, 증착 등의 공정을 반복적으로 수행하여 반도체장치인 칩으로 제조된다.

이중, 상기 증착공정(Deposition Process)은 진공상태에서 증착시키고자 하는 물질을 원자형태로 증발시키고, 웨이퍼 상에 분포시킴으로써 화학반응을 일으키지 않고 상기 웨이퍼 상에 막질을 형성하는 공정으로, 화학기상증착(CVD : Chemical Vapor Deposition)방법이 널리 사용되고 있다.

상기 화학기상증착방법은 반응성이 강한 기체 상태의 화합물을 반응장치안에 주입하고, 이를 빛, 열, 플라즈마, 마이크로파, 엑스레이(X-ray) 및 전기장 등을 이용하여 활성화시킴으로써 웨이퍼 상에 양질의 막질을 형성하는 기술이다.

이러한 상기 화학기상증착방법은 막질형성이 용이하고, 수율 등이 뛰어나므로 고집적화가 요구되는 반도체장치 제조공정에서는 필수적인 기술이며, 이를 수행하기 위하여 반도체장치 제조용 화학기상증착설비가 구성되었다.

도1을 참조하여 설명하면, 종래의 반도체장치 제조용 화학기상증착설비(10)는 다수개의 웨이퍼(11)가 안착된 웨이퍼보트(12)가 내부에 위치하고, 상측이 개방된 원통관으로 형성된 내측튜브(13)가 설치되어 있다.

상기 내측튜브(13)의 외부에는 상기 내측튜브(13)를 외기로부터 격리시키도록 상측이 밀폐된 원통관으로 형성된 외측튜브(14)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 웨이퍼(ll)를 가공하는 공정을 실시하기 위하여 상기 내측튜브(l3)의 내부로 공정가스를 분사하는 가스분사수단이 상기 내측튜브(13)의 하부에 설치되어 있다.

상기 가스분사수단은 상기 내측튜브(13)의 하부에 설치된 일자형 분사관(15)과, 상기 일자형 분사관(15)에 연결되어 상기 공정가스를 공급하는 가스공급원(16)을 구비하여 이루어진다.

그리고, 상기 공정가스를 배기하도록 가스배기수단이 설치되어 있으며, 상기 가스배기수단은 상기 외측튜브(14)에 형성된 배기관(17)을 구비하여 이루어진다.

또한, 상기 외측튜브(14)를 가열함으로써 상기 내측튜브(13) 및 상기 웨이퍼(11)를 가열하여 공정을 양호한 상태로 실시되게 하는 가열수단(도시하지않음)이 상기 외측튜브(14)의 외부에 설치되어 있다.

그러므로, 상기 웨이퍼(11)가 상기 웨이퍼보트(12)에 안착되어 상기 내측튜브(13)의 내부에 위치하게 되면, 상기 가스공급원(16)으로부터 상기 공정가스가 상기 일자형 분사관(15)을 통해 상기 내측튜브(13)의 하부로 분사된다.

상기 공정가스는 상기 내측튜브(13)의 하부로부터 상부로 흐르게 되고, 이때 상기 웨이퍼(11) 상에 막질이 형성되며, 공정을 마친 상기 공정가스는 상기 내측튜브(13)의 외벽과 상기 외측튜브(14)의 내벽 사이에 형성된 공간으로 흘러 하부로 이동하게 되고, 상기 외측튜브(14)에 형성된 상기 배기관(17)을 통해 외부로 배출된다.

그러나, 상기 공정가스는 상기 내측튜브(13)의 하부에서 상기 일자형 분사관(15)을 통해 한 방향으로만 편중되어 분사되므로 상기 웨이퍼(11) 상에 형성되는 막질의 균일성이 저하되고, 따라서 웨이퍼의 수율이 저하되는 문제점이 있었다.

즉, 상기 웨이퍼(11) 상에서, 상기 공정가스와 먼저 접촉하는 부분과 나중에 접촉하는 부분에는 상기 공정가스와 접촉하는 시간의 차이가 발생하게 되고, 상기 공정가스의 분포도에 차이가 발생하여 막질이 불균일하게 형성되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 공정가스가 한 방향으로 편중되어 분사되므로 각각의 상기 웨이퍼(11)에 형성되는 막질의 두께가 다르게 되어 웨이퍼의 수율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 고리형 분사관을 구비하여 웨이퍼 주변의 전방향에서 공정가스를 분사함으로써 상기 웨이퍼 상에 형성되는 막질의 균일성을 향상시키고, 웨이퍼의 수율을 향상시키게 하는 반도체장치 제조용 화학기상증착설비를 제공하는데 있다.

제1도는 종래의 반도체장치 제조용 화학기상증착설비의 나타낸 부분단면도이다.

제2도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 반도체장치 제조용 화학기상증착설비를 나타낸 부분단면도이다.

제3도는 제2도의 고리형 분사관을 나타낸 평면도이다.

제4도는 제2도의 고리형 분사관을 나타낸 측단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

lO, 20 : 반도체장치 제조용 화학기상증착설비

11, 21 : 웨이퍼(Wafer) 12, 22 : 웨이퍼보트(Wafer Boat)

l3, 23 : 내측튜브 14, 24 : 외측튜브

15 : 일자형 분사관 16, 26 : 가스공급원

17, 28 : 배기관 25 : 고리형 분사관

27 : 분사구

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반도체장치 제조용 화학기상증착설비는, 다수개의 웨이퍼가 안착된 웨이퍼보트가 내부에 위치하고, 상측이 개방된 원통관으로 형성된 내측튜브와, 상기 내측튜브를 외기와 격리시키도록 상기 내측튜브의 외부에 설치되고, 상측이 밀폐된 원통관으로 형성된 외측튜브와, 상기 웨이퍼 주변이 전방향에서 공정가스를 공급하도록 상기 웨이퍼보트의 하측부분을 둘러싸고, 내주면을 따라 다수개의 분사구가 형성된 고리형 분사관과, 상기 고리형 분사관에 연결된 가스공급원을 구비하는 가스분사수단 및 상기 외측튜브에 설치되어 상기 공정가스를 배기하는 가스배기수단을 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2을 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 반도체장치 제조용 화학기상증착설비(20)는 다수개의 웨이퍼(21)가 안착된 웨이퍼보트(22)가 내부에 위치하고, 상측이 개방된 원통관으로 형성된 내측튜브(23)가 설치되어 있다.

상기 내측튜브(23)의 외부에는 상기 내측튜브(23)를 외기로부터 격리시키도록 상측이 밀폐된 원통관으로 형성된 외측튜브(24)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 웨이퍼(21)를 가공하는 공정을 실시하기 위하여 상기 내측튜브(23)의 내부로 공정가스를 분사하는 가스분사수단이 상기 내측튜브(23)의 하부에 설치되어 있다.

이때, 상기 가스분사수단은 상기 웨이퍼보트(22)의 하측부분을 둘러싸도록 설치된 고리형 분사관(25)을 구비하고 있으며, 상기 고리형 분사관(25)에 연결되어 상기 공정가스를 공급하는 가스공급원(26)을 구비하여 이루어진다.

도3을 참조하여 설명하면, 상기 고리형 분사관(25)에는 다수개의 분사구(27)가 그 내주면을 따라 형성되어 상기 공정가스를 상기 웨이퍼(21)의 전방향에서 분사하는 것이 가능하며, 상기 분사구(27)의 직경이 상기 공정가스의 처음공급단으로부터 반대편을 향하여 점차 커지도록 형성되어 있다.

이는 상기 공정가스의 공급량이 많은 처음공급단에 근접하여 형성되어 있는 상기 분사구(27)의 직경에 비해 그 반대편에 형성된 상기 분사구(27)의 직경을 크게 형성함으로써 상기 공정가스의 분사량을 균일하게 하기 위함이다.

또한, 도4에 도시한 바와 같이 상기 분사구(27)는 상기 내측튜브(23)의 하부에서 상부를 향해 일정한 경사각도로 기울어지도록 형성되는 것이 바람직하며, 이는 상기 공정가스가 상기 내측튜브(23)의 내벽을 따라 상기 웨이퍼(21) 상으로 원할하게 흐르도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 분사구(27)의 경사각도는 상기 내측튜브(23)의 높이에 따라 조절하여 형성하는 것이 바람직하며, 상기 내측튜브(23)의 높이가 높으면 상기 분사구(27)의 경사각도를 크게 하고, 상기 내측튜브(23)의 높이가 낮으면 상기 분사구(27)의 경사각도를 작게 하는 것이 바람직하다.

한편, 다시 도2를 참조하여 설명하면, 상기 반도체장치 제조용 화학기상증착설비(20)는 상기 공정가스를 배기하도록 가스배기수단이 설치되어 있으며, 상기 가스배기수단은 상기 외측튜브(24)에 형성된 배기관(28)을 구비하여 이루어진다.

또한, 상기 외측튜브(24)를 가열함으로써 상기 내측튜브(23) 및 상기 웨이퍼(21)를 가열하여 공정이 양호한 상태로 실시되게 하는 가열수단(도시하지않음)이 상기 외측튜브(24)의 외부에 설치되어 있다.

그러므로, 상기 웨이퍼(21)가 상기 웨이퍼보트(22)에 안착되어 상기 내측튜브(23)의 내부에 위치하게 되면, 상기 가스공급원(26)으로부터 상기 공정가스가 상기 고리형 분사관(25)을 통해 상기 내측튜브(23)의 하부로 분사된다.

이때, 상기 공정가스는 상기 웨이퍼(21) 주변의 전방향에서 분사되고, 상기 내측튜브(23)의 하부로부터 상부로 흐르게 되며, 이때 각각의 상기 웨이퍼(21) 상에 막질이 형성된다.

그리고, 공정을 마친 상기 공정가스는 상기 내측튜브(23)의 외벽과 상기 외측튜브(24)의 내벽 사이에 형성된 공간으로 흘러 하부로 이동하게 되고, 상기 외측튜브(24)에 형성된 상기 배기관(28)을 통해 외부로 배출된다.

따라서, 상기 웨이퍼(21) 주변의 전방향에서 상기 공정가스를 분사함으로써 상기 웨이퍼(21) 상에 형성되는 막질의 균일성을 향상시킬 수 있고, 상기 내측튜브(23)의 내부 전체에서 상기 공정가스가 고르게 분포되어 흐르게되므로 각각의 상기 웨이퍼(21) 상에 형성되는 막질의 두께를 균일하게 할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 화학기상증착설비에 의하면 웨이퍼 상에 형성되는 막질의 균일성을 향상시킬 수 있고, 각각의 웨이퍼 상에 형성되는 막질의 두께를 균일하게 하여 웨이퍼의 수율을 향상시키게 하는 효과를 갖는다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

1. 다수개의 웨이퍼가 안착된 웨이퍼보트가 내부에 위치하고, 상측이 개방된 원통관으로 형성된 내측튜브, 상기 내측튜브를 외기와 격리시키도록 상기 내측튜브의 외부에 설치되고, 상측이 밀폐된 원통관으로 형성된 외측튜브, 공정가스를 분사하기 위한 분사관 및 상기 분사관에 연결된 가스공급원을 구비하는 가스분사수단, 그리고 상기 외측튜브에 설치되어 상기 공정가스를 배기하는 가스배기수단을 구비한 반도체장치 제조용 화학기상증착설비에 있어서, 상기 분사관은 상기 웨이퍼보트의 하측부분을 둘러싸여 있고, 그리고 내주면을 따라 다수개의 분사구가 형성된 고리형상의 구조를 가지되, 상기 분사구의 직경은 상기 공정가스의 처음공급단으로부터 반대편을 향하여 점차 커지게 형성되게 하여, 상기 웨이퍼 주변의 전(全)방향에서 상기 공정가스를 균일하게 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 화학기상증착설비.
2. 제1항에 있어서, 상기 분사구는 상기 내측튜브의 상부를 향하여 일정한 경사각도로 기울어져 형성된 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 화학기상증착설비.