KR100327327B1 - 열손실방지기능이향상된종형확산로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장치의 종형확산로에 관한 것으로, 특히 확산로내의 열손실 방지기능이 향상된 종형확산로에 관한 것으로, 상기 종형확산로는, 소정의 반응이 일어나는 반응로, 상기 반응로를 소정 수준의 온도상태에 있게 하기 위해 외부열을 공급하는 히터, 박막이 형성될 다수의 웨이퍼가 적재된 보우트, 상기 보우트 하부에 연결되고, 석영울로 채워져 있으며 진공상태인 보우트캡을 구비한다.

Description

열손실 방지기능이 향상된 종형확산로

본 발명은 반도체 장치의 종형확산로에 관한 것으로, 특히 확산로내의 열손실 방지기능이 향상된 종형확산로에 관한 것이다.

고집적반도체장치의 제조에서는 박막의 형성이 필수적이고 중요하다. 이러한 박막을 형성하는 방법은 기판과 기상증착된 물질과의 상호작용에 의한 것과, 기판물질에 변화를 주지않고 막을 형성하는 두가지 방법으로 대별된다. 전자는 단결정 및 다결정실리콘의 산화막 또는 질화막의 형성시 또는 실리사이드의 형성시에 이용되고, 후자는 화학기상증착, 물리기상증착 등에 의한 막의 성장법으로 에피택시, 스퍼터링 또는 분자빔에피택시 등에 이용된다. 그런데 고순도의 증착물을 얻을 수 있고, 다양한 화학성분을 증착시킬 수 있으며, 경제적이며 공정을 제어하는 것이 가능하다는 이유로, 박막의 형성에 화학기상증착법이 많이 이용되고 있다.

최근에는 화학기상종착시에 종형확산로를 사용하고 있으며, 반도체장치가 고집적화됨에 따라 웨이퍼에 형성되는 박막의 균일도가 저하되고 있다. 산화막 형성시 확산로내의 온도, 압력, 반응가스의 각자의 농도 및 반응가스들의 비율 및 웨이퍼 간의 간격등이 변수로 작용하고 있다.

특히, 웨이퍼 또는 확산장비의 교체등으로 인해 선행한 박막형성공정의 온도에 비해 후행하는 박박형성시의 온도가 낮게 되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 열손실을 방지하기 위해 확산로 하부에 보우트캡을 사용하고 있다.

제 1도를 참고로 종래의 보우트캡을 채용한 종형확산로를 설명한다.

참조번호 4는 히터를, 참조전호 8은 반응로를, 참조번호 12는 석영보우트를, 참조번호 16은 반응가스 유입구를, 참조번호 20은 가스배출구를, 참조번호 24는 보우트캡을, 참조번호 26 및 28은 보우트캡에 형성된 홀을 나타낸다.

박막 형성을 위한 반응이 일어나는 반응로(8)는 히터(4)에 의해 둘러싸여 있다. 석영보우트(12)는 다수의 웨이퍼가 적재되도록 슬럿이 형성된 4개의 보우트바로 구성된다. 석영보우트(12)의 하부에는 보우트캡(24)이 연결되어 있다. 보우트캡(24)과 상기 보우트(12)와의 경계에서는 홀(26)이 형성되어 있으며, 보우트캡하부에도 하나의 홀(28)이 형성되어 있다. 상기 보우트캡(24) 내부는 확산로의 열손실을 방지하기 위해 석영울(quartz wool)로 채워져 있으며 비진공상태이다. 상기 보우트캡(24)이 위로 이동하면서 웨이퍼를 확산로내에 투입시키고, 가스유입구(16)를 통해 반응가스가 확산로내로 유입된다. 소정의 반응이 완료되면 보우트캡(24)이 확산로 하방으로 움직여 박막이 형성된 웨이퍼를 확산로로부터 빠지 나오고 반응에 관여한 가스는 가스배출구(20)를 통해 외부로 배출된다.

그런데, 열손실방지를 위해 사용되는 보우트캡(24)이 비진공상태이므로, 열손실방지에 큰 효과가 없으며, 장비의 세정시 화학약품 및 이온제거수(deionarized water)가 상기 석영울로 유입된다.

이에 열손실을 방지하기 위해 보우트캡(24)의 하부에 위치하는 홀(28)을 막을 경우 장비의 교체에 의한 확산로 내의 공정온도의 강하는 막을 수 있으나, 이럴 경우 오히려 온도가 상승하여 보우트캡이 폭발할 우려가 있어, 진공상태인 보우트캡을 사용한 종형확산로를 사용할 수 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 열손실방지기능이 향상된 보우트캡을 가지는 종형확산로를 제공함에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 종형확산로는, 상기 박막을 형성하기 위한 소정의 반응이 일어나는 반응로, 상기 반응로를 소정 수준의 온도상태에 있게 하기 위해 외부열을 공급하는 히터, 상기 박막이 형성될 다수의 웨이퍼가 적재된 보우트, 상기 보우트 하부에 연결되고, 석영울로 채워져 있으며, 진공상태인 보우트캡을 구비한다.

이하, 본 발명을 제 2도를 참조로 설명한다.

참조번호 34는 히터를, 참조번호 38은 반응로를, 참조번호 42는 석영보우트를, 참조번호 46은 반응가스 유입구를, 참조번호 50은 가스배출구를, 참조번호 54는 보우트캡을, 참조번호 56 및 58은 보우트캡에 형성된 홀을 나타내는 것으로 제 1도의 것과 동일하며, 다만, 보우트캡(54)의 내부는 진공인 것이 제 1도와 다른점이다.

보우트캡의 내부를 종래의 비진공상테에서 진공상태로 바꿈으로써, 석영울의 열전도도를 낯출 수 있다. 즉, 확산로내와 외부와의 열전달이 차단되어 확산로내의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

아래의 표는 보우트캡의 내부를 비진공으로 한 경우와 진공으로 한 경우를 비교하여 본 발명의 효과를 나타낸 것이다.

표

진행공정 : GOX 160 ± 1.5Å (온도 820℃)

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 확산로 하부의 외부공기가 확산로 내부로 유입되지 못하게 되어 열손실방지에 효과가 있다. 특히 확산로의 하부에 있어서 막의 균일도는 종래의 비진공을 사용하는 경우에 비해 확산로의 중간이나 상부에서의 효과보다 온도의 유지 효과 및 박막의 균일도의 향상에 있어 탁월한 효과가 있다. 또한, 세정 작업의 번거로움을 해소할 수 있다.

본 발명을 특별한 예를 들어 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명의 본질적 범위내에서의 각종 변형이 가능함은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

제1도는 일반적인 종형확산로를 개략적으로 나타내는 도면이다.

제2도는 열손실기능이 향상된 종형확산로를 나타내는 도면이다.

Claims (1)

1. 박막을 형성하기 위한 종형확산로에 있어서,

   상기 박막을 형성하기 위한 소정의 반응이 일어나는 반응로,

   상기 반응로를 소정 수준의 온도상태에 있게 하기 위해 외부열을 공급하는 히터,

   상기 박막이 형성될 다수의 웨이퍼가 적재된 보우트,

   상기 보우트 하부에 연결되고, 석영울로 채워져 있으며, 진공상태인 보우트캡을 구비함을 특징으로 하는 종형확산로.