KR100505585B1 - 박막형성용반도체장치의제조설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비에 관해 개시한다. 본 발명에 의한 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비는 화학기상증착설비로서 서셉터의 웨이퍼 장착면 둘레에 상기 서셉터의 표면에 고착물이 고착되는 것을 방지하는 수단을 구비하고 있다. 상기 수단은 정전기적 척력을 발생시키는 것으로 박막 형성공정에서 발생되는 미 반응가스나 파우더의 정전기 상태와 동일한 정전기 상태를 만든다. 동일한 정전기 상태를 갖는 물체 사이에 척력이 작용하므로 상기 미 반응가스나 파우더가 상기 서셉터에 고착되는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 상기 서셉터의 웨이퍼 장착면에 웨이퍼를 장착할 때나 장착면으로부터 웨이퍼를 탈착할 때, 상기 서셉터로부터 비산되는 파티클이 발생되지 않으므로 웨이퍼의 파티클에 의한 오염을 방지할 수 있다. 아울러, 서셉터의 교환주기를 길게하여 반도체 장치의 생산성 향상을 도모할 수 있다.

Description

박막 형성용 반도체 장치의 제조설비{Manufacturing apparatus of a semiconductor device for forming a film}
본 발명은 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비에 관한 것으로서, 특히 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition:이하, CVD라 함)설비에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조공정에서 박막을 형성하기 위해 사용되는 대표적인 설비중의 하나로 CVD설비를 들 수 있다. CVD설비는 웨이퍼와 박막 형성용 소오스 가스간의 화학반응을 이용한 박막 형성설비이다. CVD설비는 압력에 따라 저압 또는 상압 CVD설비로 구분할 수 있다.
지금까지 박막 형성공정의 조건, 예컨대 박막 형성온도 조건 또는 압력 조건에 따라 다양한 형태의 CVD설비가 제공된바 있다. 상기한 저압 또는 상압 CVD설비도 이중의 하나에 해당된다.
이하, 종래 기술에 의한 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비로서 상압에서 운용되는 화학기상증착설비를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
화학기상증착설비는 크게 두 부분으로 나눌 수 있다. 그중 한 부분은 박막 형성용 웨이퍼가 장작되는 웨이퍼 스테이지(stage)부이고 나머지 부분은 상기 스테이지부의 아래에서 상기 웨이퍼 상에 박막 형성용 소오스 가스를 공급하는 소오스 가스 공급부와 반응잔류 가스 및 파우더를 챔버 밖으로 배출하는 배기부로 구성된다.
도 1을 참조하면, 상기 웨이퍼 스테이지부는 위에서 아래로 웨이퍼 히터(10), 상기 웨이퍼 히터(10)의 아랫면 장착되어 상기 웨이퍼 히터(10)의 열을 박막 형성용 웨이퍼(14)로 전달하는 서셉터(12)로 구성된다. 상기 서셉터(12)의 재질은 탄화규소(SiC)이다. 상기 웨이퍼(14)는 상기 서셉터(12)의 아랫면에 진공 흡착되어 있다.
도 1에서 참조번호 16은 샤워헤드로서 상기 소오스 가스 공급부에 해당한다. 상기 샤워헤드(16)의 아래에 상기 배기구(18)가 구비되어 있다. 상기 배기구(18)를 통해서 상기 샤워헤드(16)에서 공급된 소오스 가스중 상기 웨이퍼(14)와 반응하지 않은 잔류가스 및 박막 형성과정에서 발생되는 파우더가 챔버 밖으로 배출된다.
상기 웨이퍼(14) 상에 박막이 형성되는 과정을 설명하면, 박막이 형성되기 전에 상기 웨이퍼(14)는 박막이 형성되기에 적합한 온도까지 가열된다. 이때, 반도체 장치 생산성을 고려하면 상기 웨이퍼를 적정온도까지 가열하는데 소요되는 시간은 가능한 짧은 것이 좋다.
상기 웨이퍼(14)가 적정온도까지 가열되는데 필요한 열은 상기 웨이퍼 히터(10)로부터 공급된다. 상기 웨이퍼(14)온도는 박막 형성공정이 완료될 때 까지 균일하게 유지된다. 또한, 상기 웨이퍼는 가능한 짧은 시간에 적정온도까지 가열되어야 하므로 상기 웨이퍼 히터(10)의 온도는 상기 웨이퍼(14)의 적정온도보다 높은 온도로 유지된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼 히터(10)와 상기 웨이퍼(14) 사이에 서셉터(12)가 구비되어 있다. 따라서, 상기 서셉터(12)의 온도 또한 상기 웨이퍼(14)보다 높은 상태이다.
한편, 상기 샤워헤드(16)로부터 상기 웨이퍼(14)상으로 공급되는 박막 형성용 소오스 가스가 전부 상기 웨이퍼(14)와 반응하여 박막 형성에 기여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 웨이퍼(14) 상에 박막이 형성되는 동안에 이러한 미 반응 소오스 가스를 상기 배기구(18)를 통하여 상기 CVD설비 밖으로 강제 배기한다. 그러나, 상기 미 반응 가스를 완전히 배기하는 것은 사실상 불가능하다. 이러한 미 반응가스들은 공급될 때의 관성에 의해 상기 서셉터(12)의 표면에 까지 다다르게 된다.
상기 미 반응가스외에도 박막 형성공정중에 발생되는 파우더중 배기되지 않은 파우더가 상기 서셉터(12)의 표면에 다다르게 된다. 상기한 바와 같이, 상기 서셉터(12)는 상기 웨이퍼(14)의 온도보다 높은 온도로 유지된다. 따라서, 상기 미 반응가스나 파우더는 상기 서셉터(12)의 표면에 고착된다.
이렇게 상기 서셉터(12)의 표면에 고착된 미 반응가스나 파우더는 박막 형성공정이 완료된 후 상기 서셉터(12)로부터 상기 웨이퍼(14)를 탈착할 때 또는 다른 웨이퍼를 상기 서셉터(12)에 장착시킬 때, 사방으로 비산(飛散)하게 되어 상기 탈, 착되는 웨이퍼내에 불순물을 발생시킨다. 즉, 상기 비산물에 의해 상기 탈, 착되는 웨이퍼가 오염된다. 또한, 상기 서셉터의 교환주기가 짧아진다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술에 나타나는 문제점을 해소하기 위해 박막 형성공정에서 발생되는 파우더가 정전기에 대전되는 원리를 이용하여 근원적으로 서셉터 상에 파티클이 고착되는 것을 방지함으로써 상기 서셉터에 웨이퍼가 탈, 착될 때 상기 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있는 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비를 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상부에 웨이퍼 히터가 구비되어 있고, 상기 웨이퍼 히터의 아랫면에 서셉터가 구비되어 있으며 상기 서셉터의 표면으로부터 아래쪽으로 소정의 거리에 샤워헤드(shower head)가 상기 서셉터의 웨이퍼 장착면과 대향하고 있고, 상기 샤워헤드의 아래쪽에 배기구를 구비하는 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비 있어서, 상기 서셉터의 상기 웨이퍼 장착면 둘레에 상기 서셉터에 고착물이 고착되는 것을 방지할 수 있는 수단이 구비된 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비를 제공한다.
상기 수단은 이온발생기이다.
본 발명에 의한 반도체 장치의 제조설비는 화학기상증착설비로서 서셉터의 웨이퍼 장착면 둘레에 상기 서셉터의 표면에 고착물이 고착되는 것을 방지하는 수단을 구비하고 있다. 상기 수단은 정전기적 척력을 발생시키는 것으로 박막 형성공정에서 발생되는 미 반응가스나 파우더의 정전기 상태와 동일한 정전기 상태를 만든다. 동일한 정전기 상태를 갖는 물체 사이에 척력이 작용하므로 상기 미 반응가스나 파우더가 상기 서셉터에 고착되는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 상기 서셉터의 웨이퍼 장착면에 웨이퍼를 장착할 때나 장착면으로부터 웨이퍼를 탈착할 때, 상기 서셉터로부터 비산되는 파티클이 발생되지 않으므로 웨이퍼의 파티클에 의한 오염을 방지할 수 있다. 아울러, 서셉터의 교환주기를 길게하여 반도체 장치의 생산성 향상을 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면에서 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이다. 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 또한, 어떤 요소가 다른 요소의 "상부"에 있다라고 기재된 경우, 상기 어떤 요소가 상기 다른 요소의 상부에 직접 존재할 수도 있고 그 사이에 제 3의 요소가 더 있을 수도 있다.
첨부된 도면 중, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비의 개략적 단면도이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼(44) 상에 박막을 형성하기 위해 상기 웨이퍼(44)를 반응온도까지 가열한 다음 박막 형성용 소오스 가스를 상기 웨이퍼(44) 전면에 분사함으로써 상기 웨이퍼(44) 상에 박막이 형성된다. 도 2에서 참조번호 40과 42는 각각 박막 형성공정이 완료될 때 까지 상기 웨이퍼를 반응온도로 유지시키기 위한 수단인 웨이퍼 히터와 서셉터이다. 상기 웨이퍼 히터(40)는 상기 웨이퍼(44)를 반응온도로 가열하기 위해 상기 웨이퍼(44)에 열을 공급하는 열원이다. 그리고 상기 서셉터(42)는 상기 웨이퍼 히터(40)로부터 상기 웨이퍼(44)로 열을 전달하는 가교역할을 한다.
한편, 상기 웨이퍼(44)의 아래에 상기 웨이퍼(44) 전면에 박막 형성용 소오스 가스를 공급하기 위한 샤워헤드(shower head)(48)가 구비되어 있다. 상기 샤워헤드(48)로부터 공급되는 소오스 가스는 미리 가열되어 적절한 반응온도로 유지되고 있는 상기 웨이퍼(44)와 반응하게 되고 그 결과, 상기 웨이퍼(44) 표면에 박막이 형성된다. 그러나 상기 샤워헤드(48)로부터 공급된 소오스 가스가 전부 상기 웨이퍼(44)와 반응되는 것은 아니다. 상기 공급된 소오스 가스중 일부는 상기 웨이퍼(44)와 반응되지 못하고 상기 샤워헤드(48) 아래에 있는 상기 배기구(50)를 통해서 챔버밖으로 강제 배기된다.
상기 공급된 소오스 가스중 미 반응가스의 일부는 상기 강제 배기에도 불구하고 챔버내에 남아서 상기 서셉터(42)에 영향을 미치게 된다. 즉, 상기 서셉터(42)는 상기 웨이퍼(44)보다 높은 온도로 유지되므로 상기 미 반응가스는 상기 서셉터(42)의 표면에 쉽게 고착될 수 있다.
또한, 상기 박막 형성 동안에 다량의 파우더가 발생된다. 비록 상기 파우더도 강제 배기에 의해 챔버밖으로 배기한다고 하지만 일부는 챔버내에 남아서 상기 서셉터(42)에 고착될 수 있다.
본 발명은 상기 강제배기 되지않은 미 반응가스와 파우더가 상기 서셉터(42)의 표면에 고착되는 것을 방지하기 위한 수단(46)을 상기 서셉터(42)에 구비하고 있다. 상기 수단(46)은 상기 서셉터(42)의 상기 웨이퍼(44)가 장착되는 둘레에 구비되어 있다. 상기 수단(46)은 이온발생기로서 박막 형성과정에서 파우더가 대전되는 원리를 이용하여 상기 파우더와 동일한 정전 상태를 만든다. 이 결과, 상기 이온발생기(46)와 상기 파우더는 서로 반발하게 되므로 상기 파우더가 상기 서셉터(42)에 고착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 박막 형성공정이 완료된 후 상기 서셉터(42)로부터 박막이 형성된 웨이퍼을 탈착시킬 때 상기 서셉터(42)로부터 파티클이 비산되어 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비로서 화학기상증착설비를 제공한다. 상기 화학기상증착설비에는 서셉터의 웨이퍼 장착면 둘레에 상기 서셉터의 표면에 미 반응가스나 파우더와 같은 반응부산물이 고착되는 것을 방지하는 수단이 구비되어 있다. 상기 수단은 정전기적 척력을 발생시키는 것으로 상기 반응부산물의 정전기 상태와 동일한 정전기 상태를 만든다. 따라서, 상기 반응부산물이 상기 서셉터에 고착되는 것을 방지할 수 있고 이 결과, 상기 서셉터의 웨이퍼 장착면에 웨이퍼를 장착할 때나 장착면으로부터 웨이퍼를 탈착할 때, 상기 서셉터로부터 비산되는 파티클이 발생되지 않으므로 웨이퍼의 파티클에 의한 오염을 방지할 수 있다. 아울러, 서셉터의 교환주기를 길게하여 반도체 장치의 생산성 향상을 도모할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 실시 가능함은 명백하다.
도 1은 종래 기술에 의한 화학기상증착설비의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비의 개략적 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
40:웨이퍼 히터. 42:서셉터.
44:웨이퍼. 46:이온 발생기.
48:샤워헤드(shower head). 50:배기구.

Claims (1)

  1. 상부에 웨이퍼 히터가 구비되어 있고, 상기 웨이퍼 히터의 아랫면에 서셉터가 구비되어 있으며 상기 서셉터의 표면으로부터 아래쪽으로 소정의 거리에 샤워헤드(shower head)가 상기 서셉터의 웨이퍼 장착면과 대향하고 있고, 상기 샤워헤드의 아래쪽에 배기구를 구비하는 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비에 있어서,
    상기 반응부산물의 대전상태와 동일한 대전상태를 만들어 상기 반응부산물이 반발되게 함으로써 상기 서셉터의 웨이퍼 장착면 둘레에 반응부산물이 고착되는 것을 방지할 수 있는 이온발생기가 구비된 것을 특징으로 하는 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비.
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