KR100442419B1 - Apparatus for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
공정튜브의 일측에는 진공배기 슬릿이 형성되고 내부에 수용공간이 형성되어 공정을 진행할 다수의 웨이퍼들을 적재한 웨이퍼 보트와, 웨이퍼 보트를 포위하는 노즐 어셈블리가 설치되며, 노즐 어셈블리는 공정튜브와 관련하여 공정튜브의 수용공간에 독립적으로 설치되어 웨이퍼 보트와 항상 일정한 간격을 유지한다.On one side of the process tube, a vacuum exhaust slit is formed and an accommodating space is formed therein, and a wafer boat having a plurality of wafers to be processed and a nozzle assembly surrounding the wafer boat are installed. Independently installed in the receiving space of the process tube, it is always kept at a constant distance from the wafer boat.
따라서, 웨이퍼 상에 형성되는 막의 두께를 균일하게 할 수 있으며, 특히, 웨이퍼 보트와의 접촉을 방지할 수 있어 웨이퍼가 깨지는 문제를 방지할 수 있다.Therefore, the thickness of the film formed on the wafer can be made uniform, and in particular, the contact with the wafer boat can be prevented and the problem of cracking the wafer can be prevented.
Description
본 발명은 반도체소자 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 적재하는 링형 보트와 반응가스를 웨이퍼에 공급하는 노즐 어셈블리 사이의 간격을 균일하게 유지함으로서 웨이퍼의 성막 균일도를 향상시킬 수 있는 반도체소자 제조장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, a semiconductor device capable of improving the uniformity of film formation by maintaining a uniform gap between a ring boat for loading a wafer and a nozzle assembly for supplying a reaction gas to the wafer. It relates to a manufacturing apparatus.
일반적으로 반도체소자는 반도체기판으로 사용되는 웨이퍼 상에 증착공정, 사진공정, 식각공정, 이온주입공정, 확산공정 및 열처리공정 등 일련의 반도체 제조공정들을 수행하여 제조된다.In general, a semiconductor device is manufactured by performing a series of semiconductor manufacturing processes such as a deposition process, a photographic process, an etching process, an ion implantation process, a diffusion process, and a heat treatment process on a wafer used as a semiconductor substrate.
즉, 반도체소자의 제조공정은 여러 가지 전기적, 광학적 및 화학적 특성들을 갖는 얇은 폴리실리콘막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 여러 층의 박막을 웨이퍼상에 순차적으로 형성시키는 과정으로서, 박막의 증착공정, 박막이 원하는 소자적 전기적 특성을 지닐 수 있도록 박막의 일부분을 제거하기 위한 사진식각공정, 박막의 전기적 특성을 바꾸기 위한 확산공정과 이온주입공정 및 박막의 결정특성을 안정화시키는 열처리공정 등으로 이루어진다.That is, the semiconductor device manufacturing process is a process of sequentially forming thin films of various layers such as a thin polysilicon film, an oxide film, a nitride film, and a metal film having various electrical, optical, and chemical properties on a wafer. The photolithography process includes a photolithography process for removing a portion of the thin film so as to have a desired device electrical characteristic, a diffusion process for changing the electrical properties of the thin film, an ion implantation process, and a heat treatment process for stabilizing crystal properties of the thin film.
이와 같은 증착공정, 확산공정 및 열처리공정에는 필요에 따라 수평형In such a deposition process, a diffusion process and a heat treatment process, a horizontal type is required as necessary.
(Horizontal type) 또는 수직형(Vertical type)의 공정튜브가 사용되고 있다.(Horizontal type) or vertical type (process type) process tubes are used.
도 1은 저압화학 기상증착공정이 진행되는 종래의 반도체소자 제조용 수직형 공정튜브를 나타내는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a vertical process tube for manufacturing a semiconductor device according to the conventional low pressure chemical vapor deposition process.
도시된 바와 같이, 돔형의 외부튜브(12)의 내측에는 원통형의 내부튜브(14)가 외부튜브(12)와 소정간격 이격되어 수용된다. 또한, 내부튜브(14)의 내측에는 복수의 웨이퍼들 W이 적재된 보트(Boat: 16)가 위치하는데, 보트(16)는 구동원(도시되지 않음)의 구동에 의해서 상하로 이동하여 내부튜브(14) 내측 및 외측으로 이동하고, 내부튜브(14) 내부에서 회전할 수 있도록 되어 있다. 일반적으로 보트(16)는 석영재질의 상부링 및 하부고정부가 3개의 봉형상의 석영로드(Quartz rod)에 의해서 연결된 구조로 이루어지고, 석영로드 내측에 웨이퍼 W가 삽입되는 복수의 슬롯(Slot)이 형성되어 있다.As shown, a cylindrical inner tube 14 is accommodated inside the dome-shaped outer tube 12 spaced apart from the outer tube 12 by a predetermined distance. In addition, a boat 16 on which a plurality of wafers W are mounted is located inside the inner tube 14, and the boat 16 moves up and down by driving of a driving source (not shown), thereby forming an inner tube ( 14) It moves inside and outside, and can rotate inside the inner tube 14. As shown in FIG. In general, the boat 16 has a structure in which the upper ring and the lower fixing part of the quartz material are connected by three rod-shaped quartz rods, and a plurality of slots in which the wafer W is inserted into the quartz rod are provided. Formed.
또한, 내부튜브(14) 내측에는 노즐(18)이 구비되어 저압화학 기상증착공정에 사용될 반응가스를 내부튜브(14) 내측으로 공급할 수 있도록 되어 있다. 노즐(18)은 공정튜브(10)의 하부를 관통하여 내부튜브(14) 내측 상부로 절곡 연장되어 있고, 노즐(18)에는 복수의 가스방출구(19)가 형성되어 있다.In addition, a nozzle 18 is provided inside the inner tube 14 to supply the reaction gas to be used in the low pressure chemical vapor deposition process into the inner tube 14. The nozzle 18 penetrates through the lower part of the process tube 10 and extends upward into the inner tube 14, and a plurality of gas discharge ports 19 are formed in the nozzle 18.
또한, 공정튜브(10)의 하부 소정부에는 공정튜브(10)의 내부압력을 조절할 수 있도록 진공배기구(20)가 형성되어 있다. 진공배기구(20)는 도면에는 도시되지 않았으나 진공펌프(도시되지 않음)와 연결되어 있다.In addition, a vacuum exhaust port 20 is formed at a lower predetermined portion of the process tube 10 to adjust the internal pressure of the process tube 10. Although not shown in the drawing, the vacuum exhaust port 20 is connected to a vacuum pump (not shown).
따라서, 진공배기구(20)를 통해서 공정튜브(10)의 내부기체가 외부로 펌핑됨에 따라 공정튜브(10)의 내부압력은 특정 저진공상태가 형성되고, 공정튜브(10)의 내부온도 등과 같은 다른 공정환경이 설정되면, 반응가스는 노즐(18)의 가스방출구Therefore, as the internal gas of the process tube 10 is pumped to the outside through the vacuum exhaust port 20, the internal pressure of the process tube 10 is formed in a specific low vacuum state, such as the internal temperature of the process tube 10, and the like. When another process environment is set, the reaction gas is the gas outlet of the nozzle 18
(19)를 통해서 내부튜브(14) 내측으로 공급된다.It is supplied into the inner tube 14 through the 19.
그리고, 내부튜브(14) 내측으로 공급된 반응가스는 보트(16)에 적재된 웨이퍼 W의 상부표면과 각각 화학 반응함으로써 웨이퍼 W 상에는 특정막이 증착된다. 통상, 전술한 증착공정이 진행될 때, 보트(16)는 구동원의 구동에 의해서 회전함으로써 보트(16)에 적재된 각 웨이퍼 W의 전면에 전체적으로 균일한 특정막이 형성될수 있도록 한다.The reaction gas supplied into the inner tube 14 chemically reacts with the upper surface of the wafer W loaded on the boat 16 to deposit a specific film on the wafer W. In general, when the above-described deposition process proceeds, the boat 16 is rotated by the drive of the drive source so that a uniform film as a whole can be formed on the entire surface of each wafer W loaded on the boat 16.
증착공정이 완료되면, 보트(16)는 구동원의 구동에 의해서 하부로 이동함으로써 내부튜브(14) 외부로 이동하게 된다. 이후, 보트(16) 상에 적재된 복수의 웨이퍼 W는 이재기 등에 의해서 소정위치로 이동하게 되고, 보트(16)에는 새로운 웨이퍼가 적재되며, 새로운 웨이퍼가 적재된 보트(16)는 다시 구동원의 구동에 의해서 상부로 이동함으로써 내부튜브(14) 내부로 이동하게 된다.When the deposition process is completed, the boat 16 is moved to the outside by the inner tube 14 by moving downward by the drive of the drive source. Thereafter, the plurality of wafers W loaded on the boat 16 are moved to a predetermined position by a transfer machine or the like, new wafers are loaded on the boat 16, and the boat 16 on which the new wafers are loaded again drives the driving source. By moving upward by the inner tube 14 is moved.
그러나, 양호한 반도체소자를 제조할 수 있도록 웨이퍼 상에 형성되는 특정막의 두께, 막질의 균일성 등은 매우 뛰어나야 하나, 노즐의 가스방출구를 통해서 내부튜브 내부로 공급된 전체 반응가스의 70％ 정도는 웨이퍼와 직접 접촉하지 못하고 진공배기구를 통해서 외부로 펌핑됨으로써 전체 반응가스의 30% 정도만이 웨이퍼와 적접 접촉함으로써 웨이퍼 상에 형성된 특정막의 두께가 얇고, 막질의 균일성이 떨어지는 문제점이 있다.However, in order to manufacture a good semiconductor device, the thickness of the specific film formed on the wafer, the uniformity of film quality, etc. should be excellent, but about 70% of the total reaction gas supplied into the inner tube through the gas outlet of the nozzle Since only about 30% of the total reaction gas is directly in contact with the wafer because it is pumped out through a vacuum exhaust port without directly contacting the wafer, there is a problem in that the thickness of a specific film formed on the wafer is thin and the film quality is inferior.
또한, 고가의 반응가스가 진공배기구를 통해서 외부로 펌핑됨으로써 반응가스의 소모량이 증가하여 반도체소자의 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.In addition, the expensive reaction gas is pumped to the outside through the vacuum vent, so that the consumption of the reaction gas increases, thereby increasing the manufacturing cost of the semiconductor device.
특히, 반응가스를 방출하는 노즐이 공정튜브의 하부를 관통하여 내부튜브 내측 상부로 절곡 연장되어 있기 때문에 절곡부분에서 정확하게 90°를 이루지 못하면, 웨이퍼와 대향하는 부분에서는 보트와 접촉하는 문제가 발생한다.In particular, if the nozzle that emits the reaction gas is extended to the inner tube through the lower part of the process tube and does not reach exactly 90 ° in the bent portion, a problem occurs in contact with the boat in the portion facing the wafer. .
더욱이, 노즐을 높이를 달리 하여 다수개 설치하는 구조에서는 절곡부분에서 정확한 절곡각도를 유지하지 않으면, 각각의 노즐과 보트와의 간격이 불균일해져서 웨이퍼 상의 성막의 균일도가 떨어지는 문제가 있다.Furthermore, in a structure in which a plurality of nozzles are provided at different heights, if the angle of bending is not maintained at the bent portion, the gap between the nozzles and the boat becomes uneven and the uniformity of film formation on the wafer is inferior.
따라서, 본 발명의 목적은 노즐 로드가 공정튜브와 관련하여 독립적으로 설치되고 웨이퍼 보트에 대해 균일한 간격을 유지할 수 있는 반도체 제조장치를 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus in which the nozzle rod can be installed independently with respect to the process tube and maintain a uniform spacing with respect to the wafer boat.
본 발명의 다른 목적은 일정하게 공급되는 고가의 반응가스를 효율적으로 웨이퍼의 전 표면에 공급하여 반응가스의 비효율적인 소모를 줄일 수 있는 반도체 제조장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of efficiently supplying expensive reactive gas uniformly supplied to the entire surface of a wafer to reduce inefficient consumption of the reactive gas.
도 1은 저압화학 기상증착공정이 진행되는 종래의 반도체소자 제조용 수직형 공정튜브를 나타내는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a vertical process tube for manufacturing a semiconductor device according to the conventional low pressure chemical vapor deposition process.
도 2는 본 발명에 적용되는 공정튜브를 나타내는 일부 절개 사시도이다.Figure 2 is a partially cut perspective view showing a process tube applied to the present invention.
도 3은 본 발명에 적용되는 웨이퍼 보트를 보여주는 사시도이다.3 is a perspective view showing a wafer boat applied to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리의 일실시예를 나타내는 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing an embodiment of a nozzle assembly according to the present invention.
도 5는 본 발명에 있어서 반응가스가 공급되는 상태를 설명하는 설명도이다.5 is an explanatory diagram illustrating a state in which a reaction gas is supplied in the present invention.
도 6은 본 발명의 따른 화학기상 증착장치의 조립된 상태를 나타내는 일부 절개 사시도이다.6 is a partially cutaway perspective view illustrating an assembled state of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 노즐 어셈블리의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.7 is a perspective view showing another embodiment of the nozzle assembly according to the present invention.
본 발명에 따르면, 일측에 진공배기 슬롯이 형성되고 내부에 수용공간이 형성된 공정튜브와; 공정을 진행할 다수의 웨이퍼들을 적재한 웨이퍼 보트와; 상기 웨이퍼 보트와 일정한 간격을 유지하면서 상기 웨이퍼 보트를 포위하도록, 상기 공정튜브의 수용공간에 독립적으로 설치되어 상기 웨이퍼에 반응가스를 공급하며, 지지 플랜지와, 상기 지지 플랜지로부터 수직으로 연장되고, 상호 일정한 간격으로 이격된 복수의 노즐 로드와, 상기 노즐 로드의 상기 웨이퍼 보트에 대향하는 측면에 집합을 이루어 형성되어 상기 반응가스를 방출하는 복수의 노즐로 이루어지는 노즐 어셈블리를 포함하며, 상기 진공배기 슬릿은 상기 웨이퍼 보트의 높이방향에 대응하여 형성되는 반도체 제조장치가 개시된다.According to the present invention, the vacuum exhaust slot is formed on one side and the process tube formed in the receiving space therein; A wafer boat having a plurality of wafers to be processed; Independently installed in the receiving space of the process tube to surround the wafer boat while maintaining a constant distance from the wafer boat to supply the reaction gas to the wafer, extends vertically from the support flange and the support flange, and mutually And a nozzle assembly comprising a plurality of nozzle rods spaced at regular intervals, and a plurality of nozzles formed on a side opposite to the wafer boat of the nozzle rod to discharge the reaction gas, wherein the vacuum exhaust slit includes: Disclosed is a semiconductor manufacturing apparatus formed corresponding to a height direction of the wafer boat.
또한, 다른 실시예에 따르면, 일측에 진공배기 슬롯이 형성되고 내부에 수용공간이 형성된 공정튜브와; 공정을 진행할 다수의 웨이퍼들을 적재한 웨이퍼 보트와; 상기 웨이퍼 보트와 일정한 간격을 유지하면서 상기 웨이퍼 보트를 포위하도록, 상기 공정튜브의 수용공간에 독립적으로 설치되어 상기 웨이퍼에 반응가스를 공급하며, 지지 플랜지와, 상기 지지 플랜지로부터 수직으로 연장되고 상기 진공배기 슬롯의 반대쪽에 서로 인접하여 설치되며 상기 웨이퍼 보트에 대향하는 측면에 집합을 이루어 노즐들이 형성된 복수의 노즐 로드와, 상기 복수의 노즐로드와 상호 일정한 간격으로 이격된 복수의 지지 로드들로 이루어지는 노즐 어셈블리를 포함하며, 상기 진공배기 슬릿은 상기 웨이퍼 보트의 높이방향에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치가 개시된다.In addition, according to another embodiment, the process tube is formed with a vacuum exhaust slot formed on one side and the receiving space therein; A wafer boat having a plurality of wafers to be processed; Independently installed in the receiving space of the process tube to surround the wafer boat while maintaining a constant distance from the wafer boat to supply the reaction gas to the wafer, and extends vertically from the support flange, the support flange and the vacuum A nozzle comprising a plurality of nozzle rods installed adjacent to each other on an opposite side of the exhaust slot and formed in a side opposite to the wafer boat and having nozzles formed thereon, and a plurality of support rods spaced at regular intervals from the plurality of nozzle rods. Disclosed is a semiconductor manufacturing apparatus including an assembly, wherein the vacuum exhaust slit is formed corresponding to a height direction of the wafer boat.
바람직하게, 노즐들은 노즐 로드의 원주의 일부를 절개하여 슬릿 형상으로 형성되며, 노즐들의 집합은 각각 노즐 로드들에 대하여 높이를 달리하여 형성될 수 있다.Preferably, the nozzles are formed in a slit shape by cutting a portion of the circumference of the nozzle rod, and the set of nozzles may be formed with different heights with respect to the nozzle rods, respectively.
또한, 다른 실시예에 따를 경우, 상기 복수의 지지 로드 중 적어도 하나에는 상기 공정튜브 내의 수용공간 내의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서가 설치된다.According to another embodiment, at least one of the plurality of support rods is provided with a temperature sensor for sensing the temperature in the accommodation space in the process tube.
또한, 본 발명에 적용되는 웨이퍼 보트는 직경 300㎜ 웨이퍼가 50매 적재되는 규모로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the wafer boat to be applied to the present invention is preferably formed on a scale on which 50 wafers of 300 mm in diameter are stacked.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 적용되는 공정튜브를 나타내는 일부 절개 사시도이다.Figure 2 is a partially cut perspective view showing a process tube applied to the present invention.
본 발명의 화학기상 증착장치에는 단일의 공정튜브(100)가 적용된다. 공정튜브(100)는 돔 형상으로 내부에 수납공간(140)이 형성되어 후술하는 바와 같이, 노즐 어셈블리와 웨이퍼 보트가 수납되며, 도시되지 않은 하부구조물 위에 튜브 플랜지(130)를 개재하여 고정된다.In the chemical vapor deposition apparatus of the present invention, a single process tube 100 is applied. The process tube 100 has a dome-shaped accommodation space 140 formed therein, as will be described later, the nozzle assembly and the wafer boat are accommodated, and is fixed through the tube flange 130 on the lower structure not shown.
공정튜브(100)의 일측면에는 반응가스를 배기하기 위한 진공배기 슬롯(110)이 높이방향으로 형성되고, 진공배기구(120)와 연통된다. 진공배기 슬롯(110)은 높이방향으로 형성되어 마찬가지로 높이방향으로 적재된 웨이퍼를 통과한 반응가스가 균일하고 신속하게 배기될 수 있도록 한다.On one side of the process tube 100, a vacuum exhaust slot 110 for exhausting the reaction gas is formed in the height direction, and communicates with the vacuum exhaust port 120. The vacuum exhaust slot 110 is formed in the height direction so that the reaction gas passing through the wafer loaded in the height direction can be exhausted uniformly and quickly.
도면에는 도시되지 않았으나, 진공배기구(120)가 진공펌프와 연결되는 것은 자명하다.Although not shown in the figure, it is obvious that the vacuum exhaust pipe 120 is connected to the vacuum pump.
도 3은 본 발명에 적용되는 웨이퍼 보트를 보여주는 사시도이다.3 is a perspective view showing a wafer boat applied to the present invention.
일반적인 웨이퍼 보트와 같이, 웨이퍼 보트(300)는 보트 플랜지(330)로부터 수직으로 연장되는 3개의 지지바(310) 사이에 웨이퍼를 지지하는 다수개의 웨이퍼 지지링(320)이 일정간격으로 적층된다. 따라서, 공정이 진행될 웨이퍼들은 각각의 웨이퍼 지지링(320) 위에 놓여지게 된다.Like a typical wafer boat, the wafer boat 300 has a plurality of wafer support rings 320 for supporting a wafer between three support bars 310 extending vertically from the boat flange 330 at regular intervals. Thus, the wafers to be processed are placed on each wafer support ring 320.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 300㎜ 대구경화에 따른 100매 내지 150매의 풀-배치를 50매의 미니-배치에 적합하도록 웨이퍼 보트(300)를 구성함으로서 전후공정과의 관계에서 런 대기시간을 줄여 TAT(Turn Around Time)을 개선할 수 있는 이점이 있다. 또한, 다운사이징에도 불구하고 공정특성에 맞는 최대 증착율을 확보할 수 있다.According to the present invention, by configuring the wafer boat 300 so as to be suitable for a 50-mini-batch of 100 to 150 sheets in a full batch according to the 300 mm large diameter of the wafer, the waiting time in relation to the back and forth process is reduced. In other words, there is an advantage to improve the turn around time (TAT). In addition, despite the downsizing, it is possible to secure the maximum deposition rate suitable for the process characteristics.
웨이퍼가 웨이퍼 지지링(320) 위에 놓여지는 방법은 당업계의 통상적인 내용이므로 상세한 설명은 생략한다.Since the method of placing the wafer on the wafer support ring 320 is common in the art, a detailed description thereof will be omitted.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 노즐 어셈블리를 나타내는 사시도로서, 웨이퍼 보트(300)와 일정한 간격을 유지하면서 웨이퍼 보트(300)를 포위하도록 웨이퍼 보트(300)와 동일한 곡률을 갖는 지지 플랜지(220)로부터 다수개의 로드들(210)이 수직으로 연장되며, 상호 일정한 간격으로 이격된다. 또한, 로드들(210) 각각에는 웨이퍼 보트(300)에 대향하는 측면에 노즐들(230)이 집합을 이루어 형성된다.Referring to FIG. 4, a perspective view illustrating a nozzle assembly according to the present invention includes a support flange 220 having the same curvature as the wafer boat 300 so as to surround the wafer boat 300 while maintaining a constant distance from the wafer boat 300. The plurality of rods 210 extend vertically and spaced apart from each other at regular intervals. In addition, nozzles 230 are formed on each side of the rods 210 opposite to the wafer boat 300.
본 발명에 따르면, 노즐 어셈블리(200)에서 노즐(230)이 형성되는 노즐 로드(210)가 지지 플랜지(220)에 대해 항상 90°의 각도를 유지하며, 공정튜브According to the present invention, the nozzle rod 210 in which the nozzle 230 is formed in the nozzle assembly 200 always maintains an angle of 90 ° with respect to the support flange 220, and the process tube
(100)의 수용공간(140)에 다른 구성물과 관계없이 독립적으로 설치되기 때문에 내부에 포위되는 웨이퍼 보트(300)와 노즐 어셈블리(200)의 노즐 로드들(210) 간의 간격이 균일하도록 정밀하게 제어할 수 있다.Since it is independently installed in the accommodation space 140 of the 100 regardless of other components, precisely controlled to uniformly space the gap between the wafer boat 300 surrounded therein and the nozzle rods 210 of the nozzle assembly 200. can do.
지지 플랜지(220)는 웨이퍼 보트(300)와 동일한 곡률을 반드시 이룰 필요는 없으나, 내부에 포위되는 웨이퍼 보트(300)와의 균일한 간격을 이루려면 노즐 로드들(210)의 위치를 고려해야 하는 어려움을 해소하기 위해서는 동일한 곡률을 갖는 것이 바람직하다.The support flange 220 does not necessarily have to have the same curvature as the wafer boat 300, but it is difficult to consider the position of the nozzle rods 210 to achieve a uniform distance from the wafer boat 300 surrounded therein. In order to solve, it is preferable to have the same curvature.
바람직하게, 노즐들의 집합 A, B 및 C는 각각의 노즐 로드(210)에 대하여 높이를 달리하여 형성된다. 예를 들어, 노즐 로드(210a)에는 하부 위치에 20개의 노즐 A를 형성하고, 노즐 로드(210b)에는 중간 위치에 노즐 A와 겹치지 않게 20개의 노즐 B를 형성하며, 노즐 로드(210c)에는 상부 위치에 노즐 B와 겹치지 않게 20개의 노즐 C를 각각 형성할 수 있다.Preferably, the set of nozzles A, B and C are formed with different heights for each nozzle rod 210. For example, 20 nozzles A are formed at the lower position in the nozzle rod 210a, 20 nozzles B are formed at the nozzle rod 210b so as not to overlap with the nozzle A at the intermediate position, and the nozzle rod 210c is formed at the upper portion. Twenty nozzles C can be formed respectively so as not to overlap with the nozzles B at the positions.
각각의 노즐들(230)은 적재된 웨이퍼 각각에 대응하도록 배치됨으로서, 후술하는 바와 같이, 각각의 웨이퍼에 대해 노즐 - 웨이퍼 - 배기슬롯으로 이루어지는 하나의 흐름을 형성한다. 이에 따라 전체 웨이퍼 상에서 노즐(230)로부터 방출되는 반응가스의 흐름이 균일하며, 공정튜브내의 압력과 온도조건 등을 조절하여 최대증착율을 확보할 수 있다.Each nozzle 230 is arranged to correspond to each loaded wafer, thereby forming a flow consisting of nozzle-wafer-exhaust slot for each wafer, as described below. Accordingly, the flow of the reaction gas emitted from the nozzle 230 on the entire wafer is uniform, and the maximum deposition rate can be secured by adjusting the pressure and temperature conditions in the process tube.
일실시예로, 노즐(230)은 노즐 로드(210)의 원주의 일부를 절개하여 슬릿 형상으로 형성함으로서, 반응가스가 노즐(230)로부터 부채꼴 형상으로 방출되어 웨이퍼 전면을 커버할 수 있는 이점이 있다.In one embodiment, the nozzle 230 is formed by cutting a portion of the circumference of the nozzle rod 210 in a slit shape, there is an advantage that the reaction gas is discharged from the nozzle 230 in a fan shape to cover the entire surface of the wafer have.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기한 구성의 웨이퍼 보트(300)와 노즐 어셈블리(200)는 각각 공정튜브(100) 내에 수용된다. 즉, 웨이퍼 보트(300)의 보트 플랜지(330)가 노즐 어셈블리(200)의 지지 플랜지(220) 상에 일정하게 위치시킨 후, 구동원(미도시)에 의해 상승되어 공정튜브(100) 내에 수용된다.As shown in FIG. 6, the wafer boat 300 and the nozzle assembly 200 of the above-described configuration are each accommodated in the process tube 100. That is, after the boat flange 330 of the wafer boat 300 is constantly positioned on the support flange 220 of the nozzle assembly 200, the boat flange 330 is lifted up by a driving source (not shown) and accommodated in the process tube 100. .
이때, 본 발명의 노즐 로드(210)는 지지 플랜지(220)에 대해 항상 90°의 각도를 유지하며, 공정튜브(100)의 수용공간(140)에 다른 구성물과 관계없이 독립적으로 설치되기 때문에 내부에 포위되는 웨이퍼 보트(300)와 간격이 균일하도록 제어할 수 있는 이점이 있다.At this time, the nozzle rod 210 of the present invention is always maintained at an angle of 90 ° with respect to the support flange 220, because it is installed independently of the other components in the receiving space 140 of the process tube 100 inside There is an advantage that can be controlled so that the gap is uniform with the wafer boat 300 surrounded by.
이어, 공정튜브(100)의 튜브 플랜지(130)가 하부 구조물에 고정된 후, 진공펌프의 가동에 따라 공정튜브(100)의 내부압력이 특정 저진공 상태로 전환되고, 공정튜브(100)의 내부온도 등의 공정환경요소가 적정수준으로 설정되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 반응가스 공급관(260)과 연결된 각 로드 노즐(210a, 210b, 210c)을 통하여 노즐(230)로부터 반응가스가 공정튜브(100) 내부로 공급된다.Subsequently, after the tube flange 130 of the process tube 100 is fixed to the lower structure, the internal pressure of the process tube 100 is converted to a specific low vacuum state according to the operation of the vacuum pump, and the process tube 100 is When a process environment element such as an internal temperature is set to an appropriate level, as shown in FIG. 5, the reaction gas is discharged from the nozzle 230 through each of the rod nozzles 210a, 210b, and 210c connected to the reaction gas supply pipe 260. It is supplied into the process tube 100.
반응가스는 웨이퍼 보트(300)의 웨이퍼 지지링(320) 상에 안착된 웨이퍼 W 상에 공급됨으로써 웨이퍼 W의 상부 전 표면에는 충분한 양의 반응가스가 공급된다.The reaction gas is supplied onto the wafer W seated on the wafer support ring 320 of the wafer boat 300, so that a sufficient amount of reaction gas is supplied to the entire upper surface of the wafer W.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지링(320) 사이에 링 플레이트In addition, as shown in Figure 5, the ring plate between the wafer support ring 320
(340)를 설치함으로서 반응가스의 유속을 일정하게 하여 웨이퍼 상에 형성되는 막의 균일도를 향상시킨다.By providing 340, the flow rate of the reaction gas is made constant to improve the uniformity of the film formed on the wafer.
이와 같이 하여 미반응된 반응가스와 반응가스의 부산물 등은 진공펌프의 동작에 의해 공정튜브(100)의 일측면에 형성된 진공배기 슬롯(110)과 이에 연통된 진공배기구(120)를 통하여 배기된다. 상기한 바와 같이, 진공배기 슬롯(110)은 웨이퍼들이 적재된 높이방향으로 형성되어 있어 웨이퍼가 적재된 높이방향 전체에 걸쳐 미반응된 반응가스를 신속하게 배기할 수 있는 이점이 있다.In this way, the unreacted reaction gas and by-products of the reaction gas are exhausted through the vacuum exhaust slot 110 formed on one side of the process tube 100 and the vacuum exhaust pipe 120 connected thereto by the operation of the vacuum pump. . As described above, the vacuum exhaust slot 110 is formed in the height direction in which the wafers are loaded, so that the unreacted reaction gas can be quickly exhausted throughout the height direction in which the wafers are loaded.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 노즐 - 웨이퍼 - 배기슬롯으로 이루어지는 각각의 흐름을 구성함으로서 최대증착율을 개선할 수 있다. 이를 표로 나타내면 다음과 같다.As described above, according to the present invention, the maximum deposition rate can be improved by configuring the respective flows consisting of nozzles-wafers-exhaust slots. This is shown in the table below.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 노즐 어셈블리의 다른 실시예가 도시되어있다.Referring to Figure 7, another embodiment of a nozzle assembly according to the present invention is shown.
상기한 일실시예와 달리, 노즐이 형성된 노즐 로드들(210)이 진공배기 슬롯(110)의 반대쪽에 서로 인접하여 설치되며, 노즐 로드들(210)과 상호 일정한 간격으로 다수개의 지지 로드들(212, 214)이 이격되어 설치된다.Unlike the above-described embodiment, nozzle rods 210 having nozzles are installed adjacent to each other on the opposite side of the vacuum exhaust slot 110, and the plurality of support rods at regular intervals from the nozzle rods 210 are formed. 212 and 214 are spaced apart.
즉, 노즐들이 형성되는 노즐 로드들(210)을 진공배기 슬롯(110)의 반대쪽으로 한 곳에 배치하고 이들과 이격되어 지지 로드(212, 214)를 배치하고 있다.That is, the nozzle rods 210 in which the nozzles are formed are disposed at one side opposite to the vacuum exhaust slot 110 and spaced apart from the support rods 212 and 214.
이 실시예에 따르면, 노즐 로드들(210)을 진공배기 슬롯(110)의 반대쪽으로 한 곳에 배치하였기 때문에 반응가스를 방출하는 경우, 진공배기 슬롯(110)으로 방출되는 반응가스를 최소한으로 줄일 수 있다. 따라서, 일정하게 공급되는 반응가스를 효율적으로 웨이퍼의 전 표면에 공급할 수 있어, 반응가스의 비효율적인 소모를 줄일 수 있는 이점이 있다.According to this embodiment, since the nozzle rods 210 are disposed at one side opposite to the vacuum exhaust slot 110, when the reaction gas is discharged, the reaction gas discharged to the vacuum exhaust slot 110 can be reduced to a minimum. have. Therefore, the reaction gas that is constantly supplied can be efficiently supplied to the entire surface of the wafer, thereby reducing the inefficient consumption of the reaction gas.
또한, 이 실시예에 따르면, 지지 로드들(212, 214) 중의 적어도 하나에 공정튜브(100)의 수용공간(140)내의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서(미도시), 예를 들어, 마디형 r-타입 써모커플러를 내장할 수 있다.Further, according to this embodiment, at least one of the support rods 212, 214, a temperature sensor (not shown), for example, for sensing the temperature in the receiving space 140 of the process tube 100 Type r-type thermocouples can be incorporated.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경과 변형을 가할 수 있다. 또한, 화학기상 증착장치에 대해 설명하였으나 확산공정이나 열처리공정 등에 적용하는 것도 가능하다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, various changes and modifications can be made at the level of those skilled in the art. In addition, although the chemical vapor deposition apparatus has been described, the present invention may be applied to a diffusion process or a heat treatment process.
이러한 변경과 변형은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명에 속한다 할 것이다.Such changes and modifications will belong to the present invention without departing from the spirit of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 여러 가지의 이점을 갖는다.As described above, the present invention has various advantages.
먼저, 본 발명의 노즐 로드는 공정튜브와 관련하여 독립적으로 설치되고 지지 플랜지에 대해 항상 90°의 각도를 유지하기 때문에 반응가스가 공급되는 웨이퍼 보트와의 간격을 균일하게 유지할 수 있다.First, the nozzle rods of the present invention are independently installed with respect to the process tube and always maintain an angle of 90 ° with respect to the support flange, so that the gap between the wafer boat to which the reaction gas is supplied can be kept uniform.
따라서, 웨이퍼 상에 형성되는 막의 두께를 균일하게 할 수 있으며, 특히, 웨이퍼 보트와의 접촉을 방지할 수 있어 웨이퍼가 깨지는 문제를 방지할 수 있다.Therefore, the thickness of the film formed on the wafer can be made uniform, and in particular, the contact with the wafer boat can be prevented and the problem of cracking the wafer can be prevented.
또한, 노즐 로드들을 진공배기 슬롯의 반대쪽으로 한 곳에 배치함으로서 반응가스를 방출하는 경우, 진공배기 슬롯으로 방출되는 반응가스를 최소한으로 줄일 수 있다. 따라서, 일정하게 공급되는 고가의 반응가스를 효율적으로 웨이퍼의 전 표면에 공급할 수 있어, 반응가스의 비효율적인 소모를 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, when discharging the reaction gas by disposing the nozzle rods in one place opposite the vacuum exhaust slot, the reaction gas discharged into the vacuum exhaust slot can be minimized. Therefore, the expensive reactive gas that is constantly supplied can be efficiently supplied to the entire surface of the wafer, thereby reducing the inefficient consumption of the reactive gas.
더욱이, 부차적으로 웨이퍼 보트를 50매의 미니-배치에 적합하도록 구성함으로서 전후공정과의 관계에서 런 대기시간을 줄여 TAT(Turn Around Time)을 개선할 수 있는 이점이 있으며, 다운사이징에도 불구하고 공정특성에 맞는 최대 증착율을 확보할 수 있다.In addition, by configuring the wafer boat to be suitable for 50 mini-batches, it is possible to improve the TAT (Turn Around Time) by reducing the run waiting time in relation to the back and forth process. It is possible to secure the maximum deposition rate suitable for the characteristics.
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