KR100453014B1

KR100453014B1 - Ｃｖｄ 장치

Info

Publication number: KR100453014B1
Application number: KR10-2001-0085121A
Authority: KR
Inventors: 심경식
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2004-10-14
Also published as: TWI302947B; US20030116279A1; KR20030054725A; TW200411079A

Abstract

본 발명에 따른 CVD 장치는, 밑부분이 돌출된 단차가 내측벽에 형성되어 있는 반응챔버(10); 반응챔버(10) 내에 설치되는 웨이퍼 지지대(50); 상기 단차 윗부분의 내측벽에 설치되는 가스 포커스링(70); 반응챔버(10) 저면에 설치되는 퍼지가스 공급구(90); 상기 단차의 돌출부 윗면에 설치되는 가스배출구(80); 및 가스배출구(80)와 진공펌프를 서로 연결하는 펌핑라인(82); 을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 공정가스가 반응챔버(10)의 아랫부분에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 가스배출구(80) 부근에서 가스 정체가 발생하면 웨이퍼 지지대(50)에 설치된 메인히터의 열기에 의하여 이 부분에서 버닝(burning) 현상이 나타나게 되는데, 가스배출구(80)를 상기 단차의 돌출부 윗면에 설치하면, 가스 정체현상을 최소화할 수 있기 때문에 이러한 문제를 해결할 수 있다. 가스 포커스 링(70)과 석영돔(20) 및 벨자히터(40)의 조합을 통하여 종래의 샤워헤드 방식보다 더 넓은 면적에 대해서도 균일한 박막증착을 수행할 수 있다.

Description

ＣＶＤ 장치{Apparatus for Chemical Vapor Deposition}

본 발명은 CVD 장치에 관한 것으로서, 특히 반응챔버의 아랫부분에 원하지않게 박막이 증착되어 이 부분이 파티클 소스로 작용하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 가스배기 시에 반응챔버 내의 가스 정체성을 개선한 CVD 장치에 관한 것이다.

종래의 CVD 장치는 가스배출구가 주로 반응챔버의 저면에 설치된다. 따라서, 박막증착에 기여하지 못한 가스들이 가스배출구를 통해서 외부로 배출될 때 반응챔버 아랫부분에 증착되어 이 부분이 파티클 발생 소스(source)로 작용하는 문제가 있다.

또한, 종래의 LPCVD 장치는 샤워헤드(showerhead)를 통하여 반응챔버 내에 가스를 공급하는 방식을 많이 채택하였다. 이 방식은 대구경 웨이퍼에 대해서도 웨이퍼 전체에 균일한 박막을 증착하는 데 적합하고 경우에 따라서는 샤워헤드를 플라즈마 전극으로 사용하여 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정도 용이하게 수행할 수 있다는 등의 장점이 있다. 그러나, 웨이퍼에 가스를 골고루 닿도록 하기 위해서는 샤워헤드를 웨이퍼에 매우 가깝게 접근시켜야 하기 때문에 비교적 높은 압력인 300Torr 이상의 압력하에서 공정이 진행된다는 단점이 있다. 따라서, LPCVD 공정의 특성이 제대로 나타나지 않아 단차도포성(step coverage)이나 로딩효과(loading effect)가 좋지 않게 된다.

그리고, 웨이퍼 지지대 내부에 설치된 히터만을 이용하여 웨이퍼를 가열하는 냉벽(cold wall) 방식을 취해 CVD 공정을 행하기 때문에 히터를 상당히 고온까지 올려야 한다는 부담도 있었다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 박막증착에 기여하지 못한 가스들이 반응챔버 아랫부분에 내려가지 못하도록 할 뿐만 아니라, 공정가스 주입방식을 개량함과 동시에 이에 따른 적절한 배기방식을 도입함으로써 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 CVD 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 CVD 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

10: 반응챔버 20: 석영돔

30: 벨자 40: 벨자히터

50: 웨이퍼 지지대 52: 지지축

55: 웨이퍼 70: 가스 포커스 링

72: 분사공 74: 가스공급라인

80: 가스배출구 82: 펌핑라인

90: 퍼지가스 공급구

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 CVD 장치는, 밑부분이 돌출된 단차가 내측벽에 형성되어 있는 반응챔버; 상기 반응챔버 내에 설치되는 웨이퍼 지지대; 상기 웨이퍼 지지대 주위로부터 상기 웨이퍼 지지대의 상부공간 중심부로 공정가스를 분사하도록 상기 단차 윗부분의 내측벽에 설치되는 가스 포커스링; 상기 반응챔버 내부로 퍼지가스를 공급하기 위하여 상기 반응챔버 저면에 설치되는 퍼지가스 공급구; 상기 공정가스 및 퍼지가스를 배출시키기 위하여 상기 단차의 돌출부 윗면에 설치되는 가스배출구; 및 상기 가스배출구와 진공펌프를 서로 연결하는 펌핑라인; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 CVD 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 반응챔버(10)는 웨이퍼가 한장씩 장입되는 매엽식 반응챔버이고,반응챔버(10)의 윗부분은 석영돔(20)으로 이루어진다. 석영돔(20) 외측에는 석영돔(20)을 덮는 벨자(30)가 설치되며 벨자(30) 내측에는 벨자히터(40)가 석영돔(20)을 덮도록 설치된다.

반응챔버(10) 내부에는 웨이퍼 지지대(50)가 1개 설치되며, 웨이퍼 지지대(50) 윗면에는 웨이퍼(55)가 한장 안착된다. 웨이퍼 지지대(50) 내부에는 웨이퍼(55)를 화학기상증착이 일어날 수 있는 적절한 온도로 가열하기 위한 메인히터(미도시)가 설치된다. 웨이퍼 지지대(50)는 지지축(52)에 의해 지지되는데, 지지축(52)은 벨로우즈(60)로 둘러싸여져 지지축(52)이 상하 운동하더라도 벨로우즈(60)에 의해 외부와 반응챔버(10) 내부는 밀폐 상태를 유지하게 된다.

반응챔버(10)의 내측벽에는 밑부분이 돌출된 단차가 형성되어 있다. 상기 단차는 반응챔버(10)의 내측벽을 따라 수평하게 연장되어 환형링 형태를 한다. 상기 돌출부의 윗면은 수평면이다. 상기 단차보다 위에 위치하는 반응챔버(10) 내측벽 부분에는 웨이퍼 지지대(50) 주위로부터 웨이퍼 지지대(50)의 상부공간 중심부로 공정가스를 분사할 수 있는 가스 포커스링(70)이 설치된다. 가스 포커스 링(70)에는 복수개의 분사공(72)이 형성되어 있다. 분사공(72) 대신에 환형의 분사링이 형성될 수도 있다. 반응챔버(10)의 저면에는 반응챔버(10) 내부로 N2 또는 Ar 등의 퍼지가스를 공급하기 위한 퍼지가스 공급구(90)가 설치된다.

상기 단차의 돌출부 윗면에는 공정가스 및 퍼지가스를 배출시키기 위한 가스배출구(80)가 설치된다. 가스배출구(80)는 상기 돌출부의 윗면을 따라 연장되어 환형링 형태를 한다. 가스배출구(80)로 들어온 공정가스 및 퍼지가스는 진공펌프(미도시)와 연결되는 펌핑라인(82)을 통하여 외부로 배출된다. 가스배출구(80)를 상기와 같은 형태로 설치하는 이유는 가스가 정체됨이 없이 쉽게 외부로 빠져나가도록 하기 위함이다.

가스공급라인(74)을 통하여 가스 포커스 링(70)에 공정가스를 주입하면, 공정가스는 분사공(72)을 통하여 웨이퍼 지지대(50) 주위로부터 웨이퍼 지지대(50)의 상부공간 중심부로 분사된다. 웨이퍼 지지대(50)의 상부공간 중심부로 분사된 공정가스는 벨자히터(40)에 의하여 가열되고 있는 석영돔(20)에 부딪혀서 열분해되면서 웨이퍼 지지대(50) 상부공간에 골고루 분포된다. 따라서, 웨이퍼(55)가 대구경일지라도 웨이퍼(55) 전면에 균일한 화학기상증착이 일어난다.

화학기상증착에 관여하지 못한 잔류 공정가스는 가스배출구(80)를 통하여 외부로 배출된다. 이 때, 공정가스가 반응챔버(10)의 아랫부분으로 내려오지 못하도록 퍼지가스 공급구(90)를 통하여 퍼지가스를 적절한 유속으로 공급한다. 물론, 공정가스의 압력에 의하여 퍼지가스도 반응챔버(10)의 윗부분으로 올라갈 수 없도록 해야 한다.

공정가스는 퍼지가스의 공급에 의하여 웨이퍼 지지대(50)의 하부공간으로 내려오지 못하므로, 반응챔버(10)의 아래 부분에 박막이 증착되는 것이 방지된다. 퍼지가스 역시 웨이퍼 지지대(50) 상부공간으로 올라갈 수 없으므로 화학기상증착에 영향을 미치지 않게 되어 퍼지가스에 의하여 박막의 균일도 및 증착속도가 영향을 받는 현상은 나타나지 않는다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 공정가스는 퍼지가스의 압력에 의하여 반응챔버(10)의 하부공간으로 내려오지 못하므로 공정가스가 반응챔버(10)의 아랫부분에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 파티클 발생 소스를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 장비의 정검주기를 연장시킬 수 있다. 이 때, 퍼지가스 역시 공정가스의 압력에 의하여 반응챔버(10)의 상부공간으로 올라가지 못하므로 퍼지가스에 의해 CVD 공정이 영향을 받는 일은 없다.

가스배출구(80) 부근에서 가스 정체가 발생하면 웨이퍼 지지대(50)에 설치된 메인히터의 열기에 의하여 이 부분에서 버닝(burning) 현상이 나타나게 되는데, 상술한 바와 같이 가스배출구(80)를 상기 단차의 돌출부 윗면에 설치하면, 가스 정체현상을 최소화할 수 있기 때문에 이러한 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명은 가스 포커스 링(70)과 석영돔(20) 및 벨자히터(40)의 조합을 통하여 종래의 샤워헤드 방식보다 더 넓은 면적에 대해서도 균일한 박막증착을 수행할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims

밑부분이 돌출된 단차가 내측벽에 형성되어 있는 반응챔버;

상기 반응챔버 내에 설치되는 웨이퍼 지지대;

상기 웨이퍼 지지대 주위로부터 상기 웨이퍼 지지대의 상부공간 중심부로 공정가스를 분사하도록 상기 단차 윗부분의 내측벽에 설치되는 가스 포커스링;

상기 반응챔버 내부로 퍼지가스를 공급하기 위하여 상기 반응챔버 저면에 설치되는 퍼지가스 공급구;

상기 공정가스 및 퍼지가스를 배출시키기 위하여 상기 단차의 돌출부 윗면에 설치되는 가스배출구; 및

상기 가스배출구와 진공펌프를 서로 연결하는 펌핑라인; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 CVD 장치.
제1항에 있어서, 상기 단차가 상기 반응챔버의 내측벽을 따라 수평하게 환형으로 형성되어 있고, 상기 돌출부의 윗면은 수평면을 하고 있으며, 상기 가스배출구는 상기 돌출부의 윗면을 따라 연장되어 환형링 형태를 하는 것을 특징으로 하는 CVD 장치.
제1항에 있어서, 상기 반응챔버의 윗부분이 석영돔으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CVD 장치.
제3항에 있어서, 상기 석영돔 외측에는 상기 석영돔을 덮는 벨자가 설치되며, 상기 벨자의 내측벽에는 벨자히터가 상기 석영돔을 덮도록 설치되는 것을 특징으로 하는 CVD 장치.
제1항에 있어서, 상기 반응챔버는 상기 웨이퍼 지지대가 1개 설치되어 웨이퍼가 한장씩 장입되는 매엽식 반응챔버인 것을 특징으로 하는 CVD 장치.
제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 지지대 내부에 히터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 CVD 장치.