KR100394571B1 - 화학기상증착용 튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학 기상 증착용 튜브에 관한 것으로서, 특히 외부 튜브(30)와, 상기 외부 튜브(30)의 내측에 설치되는 내부 튜브(31)와, 상기 내부 튜브(31)의 내측에 위치되는 웨이퍼가 로딩된 보트(33)와, 상기 내부 튜브(31)의 내측에 위치되어 가스를 분사하는 하나의 가스 분사관(40)을 구비하고, 상기 가스 분사관(40)은 내측에 내부 공간을 구획하는 격리판(41)이 위치되며, 상기 가스 분사관(40)에는 격리판(41)을 중심으로 양측에 복수 개의 분사구(42)(43)가 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 가스 분사관을 통하여 유입된 가스가 격리판을 통하여 분리된 후 상승 및 하강하면서 각각의 분사구들을 통하여 보트에 로딩된 각각의 웨이퍼 측과 대향하여 분사됨으로써 튜브 내의 가스 농도가 전체에 걸쳐서 동일하게 유지됨과 동시에 가스의 반응 시간이 단축됨으로써 웨이퍼에 증착되는 막질이 균일한 두께를 가지게 되며, 이에 따라 웨이퍼의 품질 및 신뢰성이 향상되고, 수율이 현저하게 증가될 뿐만 아니라 튜브의 내부 구조가 간략화 된다.

Description

화학 기상 증착용 튜브{Tube for chemical vapor deposition}

본 발명은 반도체 제조 공정에 적용되는 화학 기상 증착용 튜브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜브 내에 가스를 분사하는 가스 분사관에 다수 열의 분사구를 형성하여 가스가 균일하게 공급되도록 함과 동시에 균일한 웨이퍼 품질을 얻을 수 있는 화학 기상 증착용 튜브에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정에서 유전체나 도체로 작용하는 어떤 층을 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 웨이퍼의 표면에 적층하는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 공정은 시스템의 압력에 따라 대기압 화학 기상 증착 시스템, 저압 화학 기상 증착 시스템, 고압 화학 기상 증착 시스템 등으로 분류된다.

특히, 상기 저압 화학 기상 증착 시스템은 0.1~100 Torr의 압력에서 동작하게 되며, 온도, 압력, 웨이퍼의 간격, 가스 유량 등이 막 균일성에 영향을 주게 된다.

복수 개의 웨이퍼들이 위치되는 화학 기상 증착용 튜브는 석영 재질로 이루어지고, 이 튜브는 가스가 공급되는 가스 분사관과, 튜브 내의 가스를 배출하는 배기구를 가지게 된다.

도 1 은 종래의 화학 기상 증착용 튜브를 나타내는 도면으로서, 외부 튜브(10)의 내측에는 소정의 간격을 두고 내부 튜브(11)가 장착되어 있다.

상기 내부 튜브(11)는 상측이 개구되며, 그 내측에는 웨이퍼들이 삽입되는 보트(12)가 위치되어 있다.

상기 외부 튜브(10)의 하측에는 복수 개의 가스 분사관(13)(14)(15)이 설치되며, 상기 가스 분사관(13)(14)(15)들은 내부 튜브(11)의 내측에 위치되도록 하고, 각각 높이를 다르게 하여 튜브의 내부로 공급되는 가스가 균일하게 공급되도록 하고 있다.

그리고, 상기 외부 튜브(10)의 타측에는 내부의 가스를 배출하기 위한 배기구(16)가 설치되어 있으며, 외부 튜브(10)의 외측에는 히팅 수단을 갖는 벨자(17)가 설치되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 기술, 즉 각각 높이가 다른 복수 개의 가스 분사관을 사용하는 경우에는 보트에 로딩된 웨이퍼들의 높이에 각각 대응하지 못하고 상,중,하 등의 높이에 따라 가스가 공급됨으로써 튜브 내의 가스 농도가 전체에 걸쳐서 균일하지 못하여 증착율이 균일하지 못할 뿐만 아니라 복수 개의 가스관이 설치됨에 따라 구조적으로 복잡하다고 하는 등의 문제점들이 내재되어 있었다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 종래에도, 도 2 에 도시한 바와 같이 튜브의 내측에 단일관으로 이루어지는 하나의 가스 분사관(20)을 설치하고, 상기 가스 분사관(20)에는 복수 개의 분사구(21)들을 형성시킨 구성도 제안되고 있으나, 이는 분사구(21)의 거리가 멀어질수록 가스의 분사량이 적게 됨으로써 튜브 내의 가스 농도가 균일하지 못하고, 이에 따라 웨이퍼의 표면에 증착되는 막질의 증착율이 저하됨과 동시에 막질의 두께가 불균일하게 되는 등의 문제점들은 여전히 내재되어 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 튜브 내에 설치되는 하나의 가스 분사관에서 웨이퍼의 위치에 대응하여 가스가 균일하게 분사되도록 하여, 튜브 내의 전체에 걸쳐서 가스의 농도가 균일화되고, 균일한 막질 두께를 얻을 수 있으며, 구조가 더욱 간략화된 화학 기상 증착용 튜브를 제공하는데 있다.

도 1 은 종래 화학 기상 증착용 튜브의 일례를 나타내는 종단면도이다.

도 2 는 종래 화학 기상 증착용 튜브에 적용된 노즐관의 일예를 나타내는 종단면도이다.

도 3 은 본 발명에 의한 화학 기상 증착용 튜브를 나타내는 종단면도이다.

도 4 는 본 발명에 의한 가스 분사관의 내부 구성을 나타내는 종단면도이다.

도 5 는 본 발명에 의한 가스 분사관의 내부 구성을 나타내는 횡단면도이다.

도 6 은 본 발명에 의한 화학 기상 증착용 튜브에서 가스 분사관의 다른 예를 나타내는 측면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 외부 튜브 31: 내부 튜브

33: 보트 40: 가스 분사관

41: 격리판 42,43: 분사구

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화학 기상 증착용 튜브는, 외부 튜브와, 상기 외부 튜브의 내측에 설치되는 내부 튜브와, 상기 내부 튜브의 내측에 위치되는 웨이퍼가 로딩된 보트와, 상기 내부 튜브의 내측에 위치되어 가스를 분사하는 하나의 가스 분사관을 구비하고, 상기 가스 분사관은 내측에 내부 공간을 구획하는 격리판이 위치되며, 상기 가스 분사관에는 격리판을 중심으로 양측에 복수 개의 분사구가 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 가스 분사관을 통하여 유입된 가스가 격리판을 통하여 분리된 후 상승 및 하강하면서 각각의 분사구들을 통하여 보트에 로딩된 각각의 웨이퍼 측과 대응하여 분사됨으로써 튜브 내의 가스 농도가 전체에 걸쳐서 동일하게 유지됨과 동시에 가스의 반응 시간이 단축됨으로써 웨이퍼에 증착되는 막질이 균일한 두께를 가지게 되며, 이에 따라 웨이퍼의 품질 및 신뢰성이 향상되고, 수율이 현저하게 증가될 뿐만 아니라 튜브의 내부 구조가 간략화되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명에 의한 화학 기상 증착용 튜브의 종단면도로서, 부호 (30)은 석영 등으로 이루어진 외부 튜브를 나타내고 있다.

상기 외부 튜브(30)의 내측에는 상측이 개구된 내부 튜브(31)가 설치되고, 상기 내부 튜브(31)의 내측에는 별도의 구동 수단의 작동에 따라 회전되는 회전 테이블(32)이 설치되고, 상기 회전 테이블(32)에는 복수 개의 웨이퍼들이 로딩되는 보트(33)가 안착된다.

그리고, 상기 외부 튜브(30)의 외측에는 히팅 수단을 갖는 벨자(34)가 설치된다.

한편, 상기 외부 튜브(30)의 하측에는 외부로부터 가스를 공급하는 하나의 가스 분사관(40)이 설치된다.

상기 가스 분사관(40)은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 내부에 격리판(41)이 삽입 설치되어 있으며, 상기 격리판(41)은 내부의 공간을 양분하여 구획하도록 설치되고, 격리판(41)의 상측은 가스 분사관(40)의 상부 내측면과 적정의 공간을 두고 위치되어 가스가 유통될 수 있도록 하고 있다.

상기 가스 분사관(40)의 외측에는 2열의 분사구(42)(43)가 종방향으로 형성되어 있으며, 상기 분사구(42)(43)는 격리판(41)을 중심으로 동일한 각도로 보트(33) 내에 로딩된 웨이퍼들을 향하여 가스를 분사할 수 있도록 양측에 형성되어 있다.

상기 분사구(42)(43)는 동일한 간격을 두고 평행하게 동일한 위치에 형성되거나, 도 6 에 도시한 바와 같이 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.

상기 분사구(42)(43)들은 보트(33) 내에 웨이퍼들을 로딩하는 복수 개의 슬롯들과 대응하도록 형성됨이 더욱 바람직하다.

상기 분사구(42)(43)는 가스 유입부에서 가까운 부분이 가스의 분사량이 가장 많게 되고 가장 먼 부분이 가장 적게 되는데, 격리판(41)에 의해 가스 분사관(40)의 내측으로 유입된 가스가 상측으로 상승한 후 하강함에 따라 최하측에 위치된 분사구(42)(43)를 통하여 분사되는 가스의 분사량은 가장 많은 부분과 가장 적은 부분이 위치하게 되고, 상측으로 갈수록 그 다음 많은 부분과 그 다음 적은 부분이 위치함으로써 각각의 위치에서 분사되는 가스의 분사량이 균일하게 되어 전체적으로 가스의 분사 압력과 분사량이 동일한 조건을 가지게 된다.

따라서, 상기 외부 튜브(30) 내의 가스 농도는 전체적으로 균일한 상태를 유지하게 되는 것이다.

한편, 상기 외부 튜브(30)의 타측에는 내부의 가스를 배출시키기 위한 배기구(35)가 형성되어 있다.

상기 가스 분사관(40)은 내부 튜브(31)의 내측에 위치되고, 배기구(35)의 선단은 외부 튜브(30)의 내측에 위치되도록 구성됨이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 화학 기상 증착용 튜브는 다수의 웨이퍼를 로딩한 보트(33)가 회전 테이블(32)의 상측에 안착되면, 별도의 구동수단이 작동하여 상기 회전 테이블(32)을 회전시킴과 동시에 가스 분사관(40)의 내측으로 가스가 유입되어 웨이퍼의 표면에 증착이 이루어지게 된다.

즉, 상기 가스 분사관(40)의 내측으로 유입된 가스는 도 4 에 도시한 바와 같이 내부에 장착된 격리판(41)에 의해 분리되어 가스 분사관(40)의 일측 통로를 통하여 상승하면서 순차적으로 형성된 분사구(42)를 통하여 분사가 이루어지고, 다시 상승된 가스는 다른 통로를 통하여 하강하면서 다른 측의 분사구(43)를 통하여 분사가 이루어지게 된다.

이에 따라 각각의 분사구(42)(43)를 통하여 분사된 가스에 의해 튜브 내의 가스 농도는 균일하게 되고, 따라서 웨이퍼의 표면에는 균일한 막질이 증착되는 것이다.

상기 가스 분사관(40)의 분사구(42)(43)들을 통하여 분사되는 가스의 압력은 가스의 유입부로부터 가까운 최하측의 분사구(42)가 최대로 되고, 반대로 그 대향 측의 최하측에 형성된 분사구(43)가 최소로 됨에 따라 각각의 분사구(42)(43)를 통하여 분사되는 가스의 압력은 각각 동일하게 됨으로써 각 포지션별로 분사되는 가스의 압력 및 분사량은 동일하게 된다.

그리고, 상기 분사구(42)(43) 들을 통하여 분사된 가스는 보트(33) 내에 로딩된 각각의 웨이퍼를 향하여 수평으로 분사가 이루어짐으로써 가스의 농도가 균일하게 됨과 동시에 가스의 반응 시간을 단축시키는 것이 가능케 된다.

한편, 상기 보트(33) 내의 웨이퍼의 표면에 막질을 형성시킨 가스는 타측에 위치된 배기구(35)를 통하여 외부 튜브(30)의 외측으로 배출됨으로써 증착 공정이 완료되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 가스 분사관을 통하여 유입된 가스가 격리판을 통하여 분리된 후 상승 및 하강하면서 각각의 분사구들을 통하여 보트에 로딩된 각각의 웨이퍼 측과 대향하여 분사됨으로써 튜브 내의 가스 농도가 전체에 걸쳐서 동일하게 유지됨과 동시에 가스의 반응 시간이 단축됨으로써 웨이퍼에 증착되는 막질이 균일한 두께를 가지게 되며, 이에 따라 웨이퍼의 품질 및 신뢰성이 향상되고, 수율이 현저하게 증가될 뿐만 아니라 튜브의 내부 구조가 간략화되는 등의 여러 가지 효과가 있다.

Claims (3)

1. 외부 튜브;

   상기 외부 튜브의 내측에 설치되는 내부 튜브;

   상기 내부 튜브의 내측에 위치되는 웨이퍼가 로딩된 보트;

   상기 내부 튜브의 내측에위치되어 가스를 분사하는 하나의 가스 분사관을 구비하고,

   상기 가스 분사관은 내측에 내부 공간을 구획하는 격리판이 위치되며, 상기 가스 분사관에는 격리판을 중심으로 양측에 복수 개의 분사구가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착용 튜브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분사구는 서로 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착용 튜브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 분사구는 지그재그 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착용 튜브.