KR100557860B1 - 고온 공정용 반도체 제조장치 - Google Patents

고온 공정용 반도체 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온공정용 반도체 제조장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고온공정용 반도체 제조장치는, 반도체 기판을 공정처리하기 위한 공간을 제공할 수 있도록 하부가 개방된 수직관상의 라이너 튜브와, 라이너 튜브의 내측에 수용 배치되어 내측으로 공정 공간을 제공하도록 하부가 개방된 수직관상 형의 반응튜브 본체와 반응튜브 본체의 상부에 형성되어 반응가스를 반응튜브 본체 내부로 공급하는 공정가스 분사부와 공정가스 분사부를 외측으로 둘러싸고서 퍼지가스를 라이너튜브와 반응튜브 본체 사이에 형성되는 퍼지공간으로 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 분사부를 포함하는 반응튜브와, 반응튜브 튜브의 측벽을 따라서 형성되어 상기 공정가스 분사부에 공정가스를 공급할 수 있는 공정가스 공급부와, 반응튜브 튜브의 측벽을 따라서 형성되고 퍼지가스 분사부에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부와, 퍼지가스를 외부로 배출하는 퍼지가스 배출부와, 공정가스를 외부로 배출하는 공정가스 배출부와, 기판 로딩용 보트를 하부에서 지지하도록 형성된 보트 캡과, 보트 캡의 하부에서 보트 캡을 지지하면서 반응튜브를 개폐하고 기판 로딩용 보트와 보트캡을 상하로 승강시킬 수 있도록 작동하는 도어 플레이트를 포함한다.
이렇게 반응튜브의 외벽과 라이너 튜브 사이를 불활성의 퍼지 가스로 퍼지(purge)함으로써, 금속오염으로부터 공정공간인 반응튜브 내부를 보호할 수 있다. 그리하여, 고온공정에서의 반도체 장치의 수율을 크게 향상시키고 제조장치의 장치 가동율을 향상시킬 수 있다.

Description

고온 공정용 반도체 제조장치{Semiconductor manufacturing system for high temperature thermal process}
도 1a는 종래의 고온공정용 반도체 제조장치의 개략 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 가스 인젝터 부분을 확대한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치를 나타낸 제1실시예의 개략 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 고온공정용 반도체 제조장치의 반응튜브를 나타낸 단면도이다.
도 2c는 본 발명의 제1실시예의 퍼지가스 배출부를 나타낸 반응튜브의 사시도이다.
도 2d는 도 2a의 A-A 선을 따라 절개하여 상부에서 본 평면도이다.
도 3은 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치를 나타낸 제2실시예의 개략 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치를 나타낸 제3실시예의 개략 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제3실시예에 따른 고온공정용 반도체 제조장치의 반응튜브를 나타낸 단면도이다.
도 4c는 도 4a의 B-B 선을 따라 절개하여 상부에서 본 평면도이다.
도 5는 공정가스와 퍼지가스가 배출되는 부분을 도시한 개략 단면도이다.
본 발명은 고온 공정용 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 특히, 한 번에 다량의 반도체 기판을 공정 처리할 수 있는 수직관상의 반응튜브를 가진 고온 공정용 반도체 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 고온 공정용 반도체 제조장치는, 공정 특성상 시간이 많이 소요되므로 한 번에 다량의 반도체 기판을 처리할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 반응가스의 균일한 흐름에 의해서 공정의 균일도가 영향을 받기 때문에, 반도체 기판을 수평으로 적층할 수 있는 기판 로딩용 보트와 수직 관상용 반응 튜브관을 사용하는 것이 일반적이다.
도 1a는 종래의 고온공정용 반도체 제조장치를 개략적으로 나타낸 개략 단면도이다.
이를 참조하면, 고온공정용 반도체 제조장치는, 외부와 차단되어 안정적인 밀폐공간을 제공할 수 있도록 하부가 개구된 관상의 라이너 튜브(1010)와, 라이너 튜브(1010)를 외부로부터 둘러싸고서 소정의 온도 이상으로 가열할 수 있는 가열장치(1050)와, 라이너 튜브(1010)의 내측에 수용되어 실제로 반도체 기판들(100)이 로딩되어 고온 공정이 진행되는 공정공간을 제공하는 역시 상부 및 하부가 개구된 수직관상의 반응튜브(1015)와 반응튜브 내에 복수의 반도체 기판을 로딩할 수 있는 기판 로딩용 보트(1020)를 포함한다. 그리고, 반응튜브(1015) 내로 공정가스를 인입할 수 있도록 반응튜브(1015)와 라이너 튜브(1010) 사이의 공간으로 돌출 형성된 가스 인젝터(1060) 및 공정가스를 외부로 배출하기 위한 가스 배출부(1070)를 포함한다. 공정이 진행되는 동안에 공정가스는, 가스 인젝터(1060)를 통하여 반응튜브(1015)의 하부에서부터 반응튜브의 측벽을 따라 상부로 올라가 상부의 개구부를 통하여 하향 공급된다. 그러면, 반응튜브(1015)의 상부로부터 공정가스가 공급되어 각 반도체 기판들(100)을 지나면서 고온 공정 반응을 일으켜 공정이 진행된다.
그런데, 이러한 종래의 고온공정용 반도체 제조장치는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 가스 인젝터(1060)가 라이너 튜브(1010)와 반응튜브(1015) 사이에 형성된 공간으로 외부로부터 연결 돌출되어 개방된 상태에서 공정가스를 분사하기 때문에 외부와 가깝게 배치된 가스 인젝터(1060)의 입구 및 내부가 중금속과 같은 불순물들에 쉽게 오염되는 경향이 있다. 그리하여, 반응튜브(1015)를 따라 가스가 공급되면서 반응튜브(1015)의 벽으로 확산 침투하여 반응튜브(1015) 내부로 인입되는 경향이 있다. 특히, 1000 ℃ 이상의 고온에서는 확산 침투성이 높아 반응튜브 내부가 심각하게 오염되기 쉽다. 그리하여, 이러한 불순물들에 의해서 반도체 기판의 수율이 크게 떨어지고, 비정기적으로 반도체 제조장치를 세정하거나 정비해야하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공정가스가 인입되는 가스 인젝터 부분을 개선하여, 고온에서 공정이 진행되는 동안에 반응튜브 내부가 인젝터 부 분의 불순물에 의해서 오염되는 것을 방지하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 고온 공정용 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 고온 공정용 반도체 제조장치는, 반도체 기판을 공정처리하기 위한 공간을 제공할 수 있도록 하부가 개방된 수직관상의 라이너 튜브와, 라이너 튜브의 내측에 수용 배치되어 내측으로 공정 공간을 제공하도록 하부가 개방된 수직관상 형의 반응튜브 본체와 반응튜브 본체의 상부에 형성되어 반응가스를 반응튜브 본체 내부로 공급하는 공정가스 분사부와 공정가스 분사부를 외측으로 둘러싸고서 퍼지가스를 라이너튜브와 반응튜브 본체 사이에 형성되는 퍼지공간으로 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 분사부를 포함하는 반응튜브와, 반응튜브 튜브의 측벽을 따라서 형성되어 공정가스 분사부에 공정가스를 공급할 수 있는 공정가스 공급부와, 반응튜브 튜브의 측벽을 따라서 형성되고 퍼지가스 분사부에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부와, 퍼지가스를 외부로 배출하는 퍼지가스 배출부와, 공정가스를 외부로 배출하는 공정가스 배출부와, 기판 로딩용 보트를 하부에서 지지하도록 형성된 보트 캡과, 보트 캡의 하부에서 보트 캡을 지지하면서 반응튜브를 개폐하고 기판 로딩용 보트과 보트캡을 상하로 승강시킬 수 있도록 작동하는 도어 플레이트를 포함한다.
여기서, 공정가스 분사부는, 반응튜브의 상부 중앙부분에 배치되어 소정의 공간을 형성하는 분사부 본체 및 분사부 본체의 하부로 공정가스를 분사할 수 있는 복수의 공정가스 분사공이 형성된 공정가스 분사판을 포함한다. 이때, 공정가스 분사부 본 체는 소정의 원통형으로 형성되어 있다.
퍼지가스 분사부는, 공정가스 분사부의 가장자리를 둘러싸고 링형으로 형성된 관상의 퍼지가스 분사부 본체가 있고, 이 퍼지가스 본체로부터 라이너 튜브 쪽으로 퍼지가스가 분사될 수 있도록 형성된 적어도 하나의 분사공이 형성되어 있다. 이때, 퍼지가스 분사공은 퍼지가스 분사부 본체의 상면을 따라서 소정의 규칙을 따라 균일하게 형성되어 있는 것이 장치 내부의 가스를 원활하게 조절할 수 있어 바람직하다.
퍼지가스 배출부는, 반응튜브의 하부를 둘러싸고 형성된 링형 관상의 퍼지가스 배출부 본체와, 퍼지가스 배출부 본체의 상면에 형성되어 퍼지가스를 흡입하는 적어도 하나의 퍼지가스 배출공을 가진 흡입판이 형성되어 있다. 그리고, 퍼지가스 배출부 본체의 외부로 돌출 형성되어 퍼지가스를 배출할 수 있는 퍼지가스 배출관을 포함한다. 퍼지가스 배출부 본체의 내부에는 공정가스 인젝터부와 퍼지가스 인젝터부가 수용되어 있어 장치의 디멘젼을 콤팩트(compact)하게 가져갈 수 있다.
공정가스 공급부는, 외부로부터 공정가스를 인입하기 위한 공정가스 인젝터부, 및 공정가스를 공정가스 분사부로 공급하기 위하여 반응튜브의 측벽을 따라서 관상으로 형성된 공정가스 인입관을 포함한다.
퍼지가스 공급부는, 반응튜브의 하부로 인입될 수 있도록 형성된 퍼지가스 인젝터부, 및 퍼지가스 인젝터부로부터 공급되는 퍼지가스를 퍼지가스 분사부로 공급하기 위하여 반응튜브의 측벽을 따라서 형성된 관상으로 형성된 퍼지가스 인입관을 포함한다. 이때, 퍼지가스 인입관은 반응튜브 측벽을 따라서 연장되어 하나의 이중관을 형성할 수도 있는데, 이 경우에는 반응튜브 표면을 이중으로 퍼지할 수 있어 공정 안정도가 유리하다.
사용되는 퍼지가스는, 불활성 가스로서, 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar), 네온(Ne) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
이렇게 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치는, 공정을 진행하기 위해서 공정공간을 제공하는 반응튜브 외부로 라이너 튜브 사이에 형성되는 공간을 퍼지공간으로 활용하여, 공정이 진행되는 동안에 반응튜브의 외측벽을 퍼지할 수 있다. 공정이 진행되는 반응튜브 내로 가스 인젝터 부분에서 인입되는 중금속과 같은 오염물질이 침투를 차단할 수 있다. 그리하여, 고온공정용 반도체 제조장치의 장치가동율과 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 2a는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 개략단면도이고, 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 장착된 반응튜브의 단면도이다. 도 2c는 도 2a의 A-A 선을 따라서 절개한 단면도이다. 그리고, 도 2d는 본 발명의 제1실시예에 따른 퍼지가스 배출부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
이들을 참조하면, 본 발명의 고온 공정용 반도체 제조장치는, 내부에 공정용 수용 공간을 마련할 수 있도록 하부가 개방된 관상의 라이너 튜브(10)와, 이 라이너 튜브(10) 내에 수용되어 반도체 기판들(100)을 공정 처리할 수 있는 공정 공간(21a)을 제공할 수 있도록 마련된 수직관상의 반응튜브(20)와, 상기 반응튜브(20) 내에 수용되며 복수의 반도체 기판(100)을 로딩하기 위해서 마련된 기판 로딩용 보트(30)와, 이 기판 로딩용 보트(30)의 하부를 소정 높이 이상으로 지지(단열효과 등을 목적으로)하고 있는 보트캡(35)과, 보트 캡(35)을 하부에서 연결지지하고서 기판 로딩용 보트(30)를 반응튜브(20) 내로 인입 및 인출시키도록 기계적 구성을 가지는 도어 플레이트부(40)와 이를 상하로 구동시킬 수 있는 도어 구동장치(50)를 포함한다. 또한, 라이너 튜브(10)를 외부에서 둘러싸고서 공정 공간(21a) 내부를 소정온도 이상으로 가열시킬 수 있는 히터장치(15)가 마련되어 있다.
여기서, 라이너 튜브(10)는, 상부가 폐쇄된 반구형의 돔형태로 형성되어 있고, 하부는 개방된 개구부를 갖고 있는 수직관상형 관이다.
그리고, 반응튜브(20)의 하단부에는 라이너 튜브(10)와 반응튜브(20) 사이에 형성된 퍼지공간(12a) 내로 주입된 여러 가지 퍼지 가스들(purging gas)이 외부로 배출될 수 있도록 마련된 퍼지가스 배출부(29)가 형성되어 있다.
반응튜브(20)는, 상부 중앙에는 실질적으로 원통형의 공간을 가진 공정가스 분사부(25)가 형성되어 있고, 이 공정가스 분사부(25)의 측벽을 둘러싸고서 퍼지가스를 라이너 튜브(10)와 반응튜브(20) 사이에 형성된 퍼지공간(12a)으로 분사할 수 있도록 링형의 공간을 제공하는 퍼지가스 분사부(27)를 포함한다.
공정가스 분사부(25)는, 반응튜브(20)의 상부 중앙에 배치되어 실질적인 원통형으 로 형성된 공정가스 분사부 본체(251)와, 공정가스 분사부의 본체(251) 하부로 형성되어 공정가스를 반응튜브(20) 내로 분사할 수 있는 공정가스 분사공(25a)이 형성된 공정가스 분사판(252)을 포함한다. 그리고, 외부로부터 공정가스를 공급하기 위해 공정가스 공급부가 있는데, 공정가스 공급부는 반응튜브(25)의 하부에 형성된 공정가스 인젝터부(211)와, 공정가스 인젝터부(211)로부터 공급된 공정가스를 공정가스 분사부(25)로 연결시키기 위하여 반응튜브의 측벽에 관상으로 형성된 공정가스 인입관(213)을 포함한다.
퍼지가스 분사부(27)는, 공정가스 분사부(25)의 외측벽을 거의 둘러싸고서 링형의 공간을 갖는 퍼지가스 분사부 본체(271)와, 퍼지가스 분사부 본체(271)의 상부면에는 퍼지가스를 퍼지공간(12a)으로 배출하는 퍼지가스 배출공(27a)이 적어도 하나 형성되어 있다. 그리고, 외부로부터 퍼지가스를 공급받을 수 있도록 퍼지가스 공급부가 연결되어 있다. 퍼지가스 공급부는 퍼지가스 인젝터부(231)가 형성되어 있고, 퍼지가스를 반응튜브(20)의 상부에 마련된 퍼지가스 분사부(27)로 이동시키기 위해서 반응튜브(20)의 측벽을 따라서 관상으로 형성된 퍼지가스 인입관(233)이 형성되어 있다. 그리하여, 퍼지가스 인젝터부(231)로 공급된 퍼지가스는 퍼지가스 인입관(233)을 통과하여 퍼지가스 분사부(27) 내로 공급되어 퍼지가스 배출공(27a)을 통해서 퍼지공간(12a)으로 배출된다. 이때, 퍼지가스는 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 질소(N2), 아르곤(Ar), 네온(Ne), 헬륨(He) 등을 단독으로 사용할 수도 있고, 이들을 적어도 두 가지를 혼합하여 혼합가스 형태로 사용할 수도 있다.
도 2c는 퍼지가스 배출부(29)를 나타낸 사시도이다. 이를 도 2a를 참조하여 설명하면, 퍼지가스 배출부(29)는 반응튜브(20)의 하부를 둘러싸고서 원통형 링형으로 형성된 퍼지가스 배출부 본체(291)를 포함하고 있고, 퍼지공간(12a)으로부터 내려오는 퍼지가스를 퍼지가스 배출부 본체(291) 내로 흡입하는 적어도 하나의 퍼지가스 흡입공(29a)이 형성된 퍼지가스 흡입판(293)을 포함한다. 그리고, 퍼지가스 배출부(29)의 측벽에 형성되어 퍼지가스를 외부로 배출할 수 있는 퍼지가스 배출관(235)을 포함한다. 한편, 퍼지가스 배출부 본체(291) 내부에는 공정가스 배출부(215)가 수용되어 공정가스를 배출할 수 있는 배출관(미도시)이 내부에 구성되어 있다. 그리고, 공정가스와 퍼지가스를 인입하는 공정가스 인젝터부(211)와 퍼지가스 인젝터부(231)를 퍼지가스 배출부(29)의 내부에 수용하고 있을 수 있다.
도 3은 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치의 제2실시예를 나타낸 개략 단면도이다.
이를 참조하면, 다른 구성요소는 모두 동일하나, 퍼지가스 배출부(29)가 단지 라이너 튜브(10)의 측벽에 관형태의 외부로 돌출 형성된 퍼지가스 배출관(235)만이 존재한다. 그리하여, 퍼지가스가 퍼지공간(12a)을 통과한 후 바로 외부로 배출되도록 간단하게 구성되어 있다.
도 4a는 본 발명의 고온 공정용 반도체 제조장치의 제3실시예를 나타낸 단면 개략도이고, 도 4c는 도 4a의 B-B선을 따라 절개하여 본 단면도이다. 그리고, 도 4b는 본 발명을 상세히 설명하기 위해서 각각 본 발명의 반도체 제조장치에 장착된 반응튜브의 단면도를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4c를 참조하면, 본 발명의 고온 공정용 반도체 제조장치는, 내부에 공정용 수용공간을 마련할 수 있도록 하부가 개방된 관상의 라이너 튜브(10)와, 이 라이너 튜브(10) 내에 수용되어 반도체 기판들(100)을 공정 처리할 수 있는 공정 공간(21a)을 제공할 수 있도록 마련된 수직관상의 반응튜브(20)와, 반응튜브(20) 내에 수용되며 복수의 반도체 기판(100)을 로딩하기 위해서 마련된 기판 로딩용 보트(30)와, 이 기판 로딩용 보트(30)의 하부를 소정 높이 이상으로 지지(단열효과 등을 목적으로)하고 있는 보트캡(35)과, 보트 캡(35)을 하부에서 연결지지하고서 기판 로딩용 보트(30)를 반응튜브(20) 내로 인입 및 인출시키도록 기계적 구성을 가지는 도어 플레이트부(40)와 이를 상하로 구동시킬 수 있는 도어 구동장치(50)를 포함한다. 또한, 라이너 튜브(10)를 외부에서 둘러싸고서 공정 공간(21a) 내부를 소정온도 이상으로 가열시킬 수 있는 히터장치(15)가 마련되어 있다.
여기서, 라이너 튜브(10)는, 상부가 폐쇄된 반구형의 돔형태로 형성되어 있고, 하부는 개방된 개구부를 갖고 있는 수직관상형 관이다. 그리고, 라이너 튜브(10)의 하단부의 일측에는 라이너 튜브(10) 내로 주입된 여러 가지 공정가스(process)나 퍼지 가스들(purging gas)이 외부로 배출될 수 있도록 마련된 적어도 하나의 퍼지가스 배출부(235)가 형성되어 있다.
도 4b를 참조하면, 반응튜브(20)는, 소정의 원기둥 형태를 가진 공정공간을 제공하는 관상의 반응튜브 본체(21)와, 반응튜브 본체(21)의 상부에 배치되어 둘러싸고서 외측에 배치되어 폐쇄된 공간(추후 퍼지 공간이라 함)을 형성하면서 역시 상하 이중관 형태로 확장 형성된 퍼지가스 인입관(233)을 포함한다.
퍼지가스 인입관(233)은, 도 2a에서와 같은 선형의 관이 반응튜브 본체(21)의 측벽을 따라서 확경되어 반응튜브(20)의 측벽을 둘러싸고서 형성된 이중관 형태를 하고 있다. 퍼지가스 인입관(233)의 하단부는 퍼지가스를 외부로부터 공급하는 퍼지가스 인젝터부(231)와 연결되어 있다. 퍼지가스 인입관(233)의 상단부는 반응튜브 본체(21)의 상단 개구부에 장착되며 퍼지가스 인입관(233)으로부터 퍼지가스를 공급받아 퍼지공간(12a)로 퍼지가스를 균일하게 공급하는 퍼지가스 분사부(27)와, 퍼지공간(12a)을 통과한 퍼지가스를 장치의 외부로 배출하기 위해서 라이너 튜브(10)에 마련된 퍼지가스 배출부(235)를 포함한다. 그리하여, 라이너 튜브(10)의 측벽에는 퍼지가스를 배출하기 위한 퍼지가스 배출관(233)이 연장 형성되어 있다.
퍼지가스 인젝터부(231)는, 반응튜브(20)의 측방 일측 하단부에는 외부로부터 연결되어 측벽 사이에 형성된 퍼지가스 인입관(233)으로 퍼지가스를 주입할 수 있도록 형성되어 있다. 이 퍼지가스 인젝터부(231)는 그 단부가 상향 절곡되어 상부로 가스를 분사할 수 있도록 형성되어 있다.
그리고, 공정가스 인젝터부(211)는, 퍼지가스 인젝터부(231)와 거의 동일한 위치에 반응튜브 본체(21)의 측벽까지 연장되고, 그 단부가 공정가스 인입관(213)을 통하여 공정가스 분사부(25)와 연결되어 있다. 공정가스 인젝터부(211)는 일측이 외부의 가스공급 장치(미도시)와 연결되며 타측은 반응튜브(20)의 측벽까지 연장 형성되어 있다. 공정가스 인젝터부(211)는, 반응튜브(20)의 측벽에서 공정가스 인입관(213)의 일단부와 연결되어 있다. 공정가스 인입관(213)은 반응튜브 본체(21)의 측벽을 따라서 공정가스 분사부(25)까지 상향 직선으로 형성된 관 형태이다.
반응튜브(20)의 상부에는 공정가스를 공정가스 인입관(213)으로부터 공급받아 반응튜브 본체(21) 내의 공정공간(21a)으로 균일하게 분사하는 역할을 하는 공정가스 분사부(25)가 마련되어 있다. 공정가스 분사부(25)는 상부가 밀폐되고 하부가 개방된 소정의 원통 모양으로 형성된 공정가스 분사부 본체(251)와, 이 공정가스 분사부 본체(251)의 하부에 형성된 개구부에는 공정가스를 하향 분사할 수 있도록 적어도 하나의 공정가스 분사공(255a)을 가진 판상의 공정가스 분사판(255)이 형성되어 있다. 공정가스 분사부 본체(251)의 측방에는 적어도 하나의 공정가스 인입공(251a)이 형성되어 공정가스 인입관(213)의 일단부와 연결되어 있다. 이러한 공정가스 분사판(255)은 반응튜브 본체(21)의 상단부의 개구부를 밀폐하도록 덮고 있다. 그리고, 공정가스 분사부 본체(251)의 상단부와 반응튜브 본체(21)의 상단이 연결되어 있다. 이때, 분사판(255)에 형성된 공정가스 분사공(255a)의 크기나 형태는 공정가스의 종류 및 공정의 종류에 따라서 변화될 수 있다. 예를 들어, 공정가스 분사공(255a)은 공정가스 분사판(255)의 판면을 관통하여 원형으로 형성된 복수의 공정가스 분사공(255a)이 형성되어 있을 수 있다. 이와는 다르게, 공정가스 분사판(255)의 판면을 관통하여 소정의 도형이나 복잡한 도안을 가진 하나의 분사공이 형성될 수도 있다.
공정가스 인입관(213)는, 공정가스 분사부 본체(251)의 측방이나 또는 상방에 연결되어 있는 것이 바람직하다. 그리하여, 상부에서 하부로 공급되는 공정가스가 공정 가스 분사판(255)을 거쳐서 반응튜브(20) 내로 균일하게 공급될 수 있기 때문이다.
반응튜브(20)의 하단부 측벽에는 전술한 공정가스 인젝터부(211)와 거의 반대쪽에 대응하는 위치에 반응튜브(20)로부터 배출되는 공정가스를 배출하기 위한 공정가스 배출부(215)가 형성되어 있다. 이 공정가스 배출부(215)는 반응튜브(20)와 라이너 튜브(10)를 관통하여 외부로 돌출 형성되어 있고, 라이너 튜브(10) 측벽 하단부에 형성된 퍼지가스 배출부(235)와 동일한 위치에서 공통으로 배출될 수 있도록 구성할 수 있다. 그러나, 공정가스 배출부(215)는 퍼지가스 배출부(235)와 독립적으로 공정가스를 외부로 배출할 수 있도록 구성될 수도 있다.
반응튜브(20)에는, 공정가스 분사부(25)와 인접한 상부 영역에 퍼지가스 분사부(27)가 형성되어 있다. 퍼지가스 분사부는, 공정가스 분사부와 인접한 영역에 속이 빈 링형상의 퍼지가스 분사부 본체(271)가 있고, 이 퍼지가스 분사부 본체(271)의 상부 판면을 관통하여 적어도 하나의 퍼지가스 배출공(27a)가 형성되어 있다. 그리하여, 퍼지가스 인젝터부(231)를 통하여 공급되는 가스가 퍼지가스 인입관(233)을 통하여 이 퍼지가스 분사부(27)에 공급된다. 그런 후, 퍼지가스 배출공(27a)을 통하여 반응튜브(20)의 외부, 즉, 라이너 튜브(10)와 반응튜브(20)사이에 형성된 공간(12a)으로 배출된다. 이때, 퍼지가스 배출공(27a)은 반도체 제조장치 내의 가스 흐름을 고려하여 적당한 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 주로 작은 크기의 관통공이 복수로 형성된 퍼지가스 배출공(27a)을 적용할 수도 있고, 하나의 큰 관통공으로 구성된 퍼지가스 배출공(27a)를 적용할 수도 있다. 이렇게 퍼지가스 분사부(27)를 통하여 배출된 가스는 라이너 튜브(10)와 반응튜브(20) 사 이에 형성된 공간(12a)을 배출로 또는 퍼지공간으로 이용하여 라이너 튜브(10)의 퍼지가스 배출부(235)를 따라 외부로 배출된다.
한편, 도 5는 공정가스와 퍼지가스가 배출되는 부분을 도시한 것으로서, 도 3 및 도4a의 실시예들을 퍼지 또는 공정가스 배출 부분에서 도 5와 같이 구성할 수도 있다. 그러면, 반응튜브(20) 내로 퍼지가스가 유입되지 않도록 공정가스 배출부(215)로 배출되는 공정가스의 흐름(P1)과 퍼지가스 배출부(235)로 배출되는 퍼지가스의 흐름(P2) 사이에는 그 유량을 조절해야 한다. 즉, 공정가스의 흐름(P1)을 퍼지가스의 흐름(P2) 보다 약간 적게 흐르도록 유량을 조절하는 것이 바람직하다.
그리고, 전술한 공정가스 인입관(213)과 퍼지가스 인입관(233)은, 각각 반응튜브 본체(21)를 수직으로 관통하여 형성하는 것이 외형상 바람직하다. 그러나, 제조의 용이성을 위하여 반응튜브(20)의 측벽에 별도의 관을 접착하여 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치는, 공정 공간이 형성된 반응튜브와 가스 공급이 이루어지는 가스 인젝터 부분이 퍼지공간에 의해서 공간적으로 격리되어 외부 중금속에 의한 오염원에 노출되는 것을 완전히 차단할 수 있다.
그리고, 퍼지공간에 불활성의 퍼지가스를 공급함으로써, 중금속 오염원의 차단효과를 더 상승시킬 수 있다. 그리하여, 반도체 기판을 공정 처리할 때 공정 수율과 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 반도체 기판을 공정처리하기 위한 공간을 제공할 수 있도록 하부가 개방된 수직관상의 라이너 튜브와, 상기 라이너 튜브의 내측에 수용 배치되어 내측으로 공정 공간을 제공하도록 개방되며 공정가스 공급부로부터 공정가스가 상부로 유입되는 수직관상 형의 반응튜브와, 기판 로딩용 보트를 하부에서 지지하도록 형성된 보트 캡과, 상기 보트 캡의 하부에서 상기 보트 캡을 지지하면서 상기 반응튜브를 개폐하고 상기 기판 로딩용 보트과 상기 보트캡을 상하로 승강시킬 수 있도록 작동하는 도어 플레이트를 포함하여 이루어진 고온공정용 반도체 제조장치에 있어서:
    상기 반응튜브 본체의 상부에 형성되어 반응가스를 반응튜브 본체 내부로 공급하는 공정가스 분사부와, 상기 공정가스 분사부를 외측으로 둘러싸고서 퍼지가스를 상기 라이너튜브와 상기 반응튜브 본체 사이에 형성되는 퍼지공간으로 상기 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 분사부를 포함하는 반응튜브;
    상기 반응튜브 튜브의 측벽을 따라서 형성되어 상기 공정가스 분사부에 공정가스를 공급할 수 있는 공정가스 공급부 및 공정가스를 외부로 배출하는 공정가스 배출부:
    상기 반응튜브 튜브의 측벽을 따라서 형성되고, 상기 퍼지가스 분사부에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부 및 퍼지가스를 외부로 배출하는 퍼지가스 배출부가 더 포함되어 이루어진 고온공정용 반도체 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공정가스 분사부는 퍼지가스 분사부와 인접한 상부영역인 반응튜브의 상부 중앙부분에 배치되어 소정의 공간을 형성하는 분사부본체로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공정가스 분사부 본체는 소정의 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 퍼지가스 분사부는,
    상기 공정가스 분사부의 가장자리를 둘러싸고 링형으로 형성된 관상의 퍼지가스 분사부 본체를 포함하고, 상기 퍼지가스 분사부 본체로부터 상기 라이너 튜브 쪽으로 퍼지가스가 분사될 수 있도록 상기 퍼지가스 분사부 본체의 상부면에는 적어도 하나의 분사공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 퍼지가스 분사공은 상기 퍼지가스 분사부 본체의 상면을 따라서 소정의 규칙을 따라 균일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 퍼지가스 배출부는,
    상기 반응튜브의 하부를 둘러싸고 형성된 링형 관상의 퍼지가스 배출부 본체;
    상기 퍼지가스 배출부 본체의 상면에 형성되어 상기 퍼지가스를 흡입하는 적어도 하나의 퍼지가스 배출공을 포함하는 퍼지가스 흡입판; 및
    상기 퍼지가스 배출부 본체의 외부로 돌출 형성되어 상기 퍼지가스를 배출할 수 있는 퍼지가스 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 퍼지가스 배출부 본체의 내부에는 상기 공정가스 인젝터부와 상기 퍼지가스 인젝터부가 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 공정가스 공급부는,
    외부로부터 공정가스를 인입하기 위한 공정가스 인젝터부; 및
    상기 공정가스를 상기 공정가스 분사부로 공급하기 위하여 상기 반응튜브의 측벽을 따라서 관상으로 형성된 공정가스 인입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 퍼지가스 공급부는,
    상기 반응튜브의 하부로 인입될 수 있도록 형성된 퍼지가스 인젝터부; 및
    상기 퍼지가스 인젝터부로부터 공급되는 퍼지가스를 상기 퍼지가스 분사부로 공급하기 위하여 상기 반응튜브의 측벽을 따라서 형성된 관상으로 형성된 퍼지가스 인 입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 퍼지가스 인입관은 상기 반응튜브 측벽을 따라서 확경되어 하나의 이중관을 형성하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 퍼지가스는, 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 퍼지가스는, 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar), 네온(Ne) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
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