KR100557989B1 - 반도체 소자 제조용 종형 확산로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조용 종형 확산로에 관한 것으로서, 반응 가스의 주입에 따라 소정의 공정이 진행되도록 수직 방향으로 배치된 반응관과, 상기 반응관의 둘레에 내부를 가열시킬 수 있도록 구비된 히터부와, 상기 반응관의 내부에 삽입되어 복수의 웨이퍼를 적재시킬 수 있도록 상, 하부판 및 복수의 지지봉으로 이루어진 보트와, 상기 보트를 올려놓을 수 있는 보트 캡을 포함하는 반도체 소자 제조용 종형 확산로에 있어서, 상기 반응관, 상기 보트의 상, 하부판 그리고 상기 보트 캡은 웨이퍼의 플랫 존 부분으로 반응 가스의 집중적인 흐름이 이루어지지 않도록 상기 웨이퍼의 플랫 존 부분과 평행하는 수직면이 각 각 형성되고, 상기 히터는 적어도 그 내측면 부분에 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 온도를 작용시킬 수 있도록 웨이퍼의 플랫 존 부분과 평행한 수직면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 확산로의 주요 구성부들의 형상을 웨이퍼의 형상과 대응될 수 있게 변경하여 반응 가스의 유동(흐름) 및 온도의 분포 공간을 일정하게 유지시킬 수 있으므로 웨이퍼의 플랫 존 부분에 치우치지 않고 웨이퍼의 전면에 걸쳐 고르고 양호한 막질을 얻게 되고, 나아가 반도체 제조 공정의 신뢰성을 더욱 더 향상시킬 수 있다.

Description

반도체 소자 제조용 종형 확산로{Vertical diffusion furnace for semiconductor element manufacture}

도 1 은 일반적인 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 내부 구성을 나타낸 단면도.

도 2 는 종래의 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 주요부에 대한 분해 사시도.

도 3 은 도 2 의 주요부 형상만을 대비한 평면도.

도 4 는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 요부 분해 사시도.

도 5 는 도 4 에 도시된 히터부의 형상을 나타낸 사시도.

도 6 은 도 4 의 요부 형상만을 대비한 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 반응관, 12, 22, 32a, 34a, 52 : 수직면,

20 : 히터부, 30 : 보트,

32 : 상부판, 34 : 하부판,

36 : 지지봉, 40 : 웨이퍼,

42 : 플랫 존, 50 : 보트 캡.

본 발명은 반도체 소자 제조용 종형 확산로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부 구성부의 형상을 변경시킴으로써 반응 가스의 주입량 및 온도 분포를 웨이퍼 플랫 존 부분에 집중되지 않도록 하여 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 막질을 얻을 수 있도록 하는 반도체 소자 제조용 종형 확산로에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정 중에서 공급 가스의 화학적 반응을 이용하여 웨이퍼(Wafer)의 표면에 소정의 박막을 형성시키는 방법으로, 예를 들어, 저압 화학 기상 침적(LPCVD) 방법을 이용한 공정에는 도 1 에 나타낸 바와 같은 종형 확산로가 많이 사용되고 있다.

도 1 에서 보면, 종형 확산로는 주로 석영 재질로 이루어진 반응관(1)이 반응 가스의 공급에 따라 웨이퍼(4) 상에 공정 반응을 수행할 수 있도록 수직 방향(종형)으로 구비된다. 즉, 상기 반응관(1)은 밀폐형으로 이루어진 것으로, 그 상부에는 가스 공급관(6a)을 통하여 반응 가스를 유입시킬 수 있는 가스 유입공(1a)이 형성되고, 그 하부에는 가스 배출관(6b)을 통하여 반응 후의 잔류 가스를 배출시킬 수 있는 가스 배출공(1b)이 형성되어 있다.

상기 반응관(1)의 둘레에는 노 내부를 가열시킬 수 있는 히터 코일(Heater Coil)(2a)이 권선된 히터부(2)가 구비되어, 외벽체를 이루고 있다.

상기 반응관(1)의 내부에는 복수의 웨이퍼(4)를 적재함과 동시에 지지할 수 있는 석영 재질의 보트(Boat)(3)가 내장 설치되고, 그 하단에는 상기 보트(3)를 올려놓고 고정시킬 수 있는 보트 캡(Boat Cap)(5)이 구비된다. 여기서, 상기 보트 캡(5)의 내부에는 노 내의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 4 ~ 5 매 정도의 방열판(5b)이 적층 구비된 다른 보트(5a)가 내장되어 있다.

상기 보트 캡(5)의 하단에는 베이스 부재(7)가 받침대 역할을 하도록 결합되고, 이 베이스 부재(7)의 하부에는 보트(3) 및 보트 캡(5)을 반응관(1) 내부로 이송시킬 수 있는 승강 수단(8)이 구비된다.

이와 같이 구비된 종형 확산로에서는 하부의 가스 공급관(6a)을 통하여 반응 가스가 공급되면, 반응관(1) 상측의 가스 유입공(1a)을 통하여 주입되어 보트(3)에 적재된 웨이퍼(4)와 상호 반응된 후 잔류되는 가스는 하부의 가스 배출공(1b) 및 배출관(6b)을 통하여 배기되는 가스의 흐름 방향이 화살표 방향과 같이 형성된다.

종래에는, 도 2 및 도 3 에서 나타낸 바와 같이, 보트(3)의 상, 하부판(3a)(3b) 상에 대략 4 개 정도의 지지봉(3c)이 한쪽 편으로 치우쳐져 결합되고, 이 지지봉(3c)의 슬롯(Slot)(3d) 사이에 웨이퍼(4)가 삽입된다. 이 때, 상기 웨이퍼(4)의 플랫 존(Flat Zone)(4a)은 지지봉(3c)의 반대편 쪽을 향하게 된다.

그러나, 종래의 보트(3)의 상, 하부판(3a)(3b) 뿐만 아니라 반응관(1) 및 히터부(2)는 원형의 단면 형상을 이루고 있지만, 웨이퍼(4)는 완전한 원형이 아니라 플랫 존(4a)을 갖고 있으므로, 특히 상기 플랫 존(4a) 부분과 반응관(1) 사이의 공간은 그 주변에 비하여 더 넓은 공간을 형성하게 된다. 따라서, 이 부분에서 반응 가스의 주입량이 더 많아지게 되므로 웨이퍼(4) 전면에 형성되는 막질의 두께가 균 일하게 되지 못하고 플랫 존(4a) 부분에 더 두껍게 치우쳐져 형성되는 문제점이 있다. 또한, 상기 플랫 존(4a) 부분으로 인하여 히터부(2)와 웨이퍼(4) 사이의 거리(간격)가 일정하게 유지될 수 없으므로 웨이퍼(4)에 가해지는 온도의 분포도 고르지 못하게 된다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 플랫 존 부분에 반응 가스의 주입량은 집중되지 않게 하는 반면에, 온도 분포는 상대적으로 더 집중시킴으로써 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 막질을 얻을 수 있도록 하는 반도체 소자 제조용 종형 확산로를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 종형 확산로는, 반응 가스의 주입에 따라 소정의 공정이 진행되도록 수직 방향으로 배치된 반응관과, 상기 반응관의 둘레에 내부를 가열시킬 수 있도록 구비된 히터부와, 상기 반응관의 내부에 삽입되어 복수의 웨이퍼를 적재시킬 수 있도록 상, 하부판 및 복수의 지지봉으로 이루어진 보트와, 상기 보트를 올려놓을 수 있는 보트 캡을 포함하는 반도체 소자 제조용 종형 확산로에 있어서, 상기 반응관, 상기 보트의 상, 하부판 그리고 상기 보트 캡은 웨이퍼의 플랫 존 부분으로 반응 가스의 집중적인 흐름이 이루어지지 않도록 상기 웨이퍼의 플랫 존 부분과 평행하는 수직면이 각 각 형성되고, 상기 히터는 적어도 그 내측면 부분에 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 온도를 작용시킬 수 있도록 웨이퍼의 플랫 존 부분과 평행한 수직면이 형성되는 것 을 특징으로 한다.

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

도 4 는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 요부 분해 사시도이다. 도 5 는 도 4 에 도시된 히터부의 형상을 나타낸 사시도이고, 도 6 은 도 4 의 요부 형상만을 대비한 평면도.

상기 도면에서, 부호 10 은 본 발명의 반응관을 나타내고, 이는 반응 가스의 주입에 따라 소정의 공정이 진행되도록 수직 방향(종형)으로 배치된 중공의 밀폐된 원통체로 이루어진 것이다. 여기에서 상기 반응관(10)은 종래와 같이 완전한 원형 단면을 갖지 않고, 웨이퍼(40)의 플랫 존(Flat Zone)(42)과 대향되는 위치에 상기 플랫 존(42)과 평행하는 수직면(12)이 형성된다.

부호 20 은 반응관(10)의 둘레에 배치되어 반응관 내부를 가열시킬 수 있도록 도시 생략된 히터 코일이 권선된 히터부를 나타낸다. 이 또한, 적어도 그 내측면 쪽에는 웨이퍼(40)의 전면에 걸쳐 균일한 온도가 가해질 수 있도록 웨이퍼(40)의 플랫 존(42)과 평행하는 수직면(22)이 형성된다.

부호 30 은 복수의 웨이퍼를 적재 및 지지할 수 있는 보트(Boat)를 나타낸 것으로서, 이는 상, 하부판(32)(34) 사이에 복수의 지지봉(36)이 결합되고, 상기 지지봉(36)의 슬롯(36a) 사이에 웨이퍼(40)가 소정 간격을 두고 적층 삽입된다. 여기에서도, 상기 보트(30)의 상, 하부판(32)(34)에는 웨이퍼(40)의 플랫 존(42)과 평행하는 수직면(32a)(34a)이 각 각 형성된다.

부호 50 은 상기 보트(30)를 얹어놓고 고정시키는 보트 캡(Boat Cap)으로서, 이는 반응관(10) 내부의 온도를 일정하게 유지시키기 위하여 도시 생략된 별개의 보트와 방열판을 내장하고 있다. 이 보트 캡(50)은 외측면에도 웨이퍼(40)의 플랫 존(42)과 평행하는 수직면(52)이 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 작용 관계를 살펴보면, 상기 반응관(10), 상기 보트(30)의 상, 하부판(32)(34) 그리고 상기 보트 캡(50)의 일부분에 각 각 웨이퍼(40)의 플랫 존(42)과 평행하는 수직면(12)(32a)(34a)(52)을 형성케 함으로써 반응 가스의 유동 공간이, 도 6 에서 나타낸 바와 같이, 균등한 간격을 유지하게 된다. 따라서, 반응 가스가 종래와 같이 웨이퍼(40)의 플랫 존(42)으로 더 많이 집중됨으로 인한 막질 두께의 불균일 현상을 저지할 수 있게 된다.

또한, 도 5 에서와 같이, 히터부(20)의 외측면까지는 아니더라도 적어도 내측면 부분에도 웨이퍼(40)의 플랫 존(42)과 대향(평행)되는 수직면(22)을 형성케 함으로써 웨이퍼(40)의 전면에 걸쳐 균일한 온도를 작용시킬 수 있도록 하고 있다.

결국, 막질 형성에 가장 중요한 영향을 미치는 요소인 반응 가스의 흐름 량이나 온도 분포를 일정하게 공급 및 유지케 함으로써 웨이퍼(40) 전면에 걸쳐 균일한 막질을 얻을 수 있게 된다.

상술한 본 발명에 의하면, 확산로의 주요 구성부들의 형상을 웨이퍼의 형상과 대응될 수 있게 변경하여 반응 가스의 유동(흐름) 및 온도의 분포 공간을 일정 하게 유지시킬 수 있으므로 웨이퍼의 플랫 존 부분에 치우치지 않고 웨이퍼의 전면에 걸쳐 고르고 양호한 막질을 얻게 되고, 나아가 반도체 제조 공정의 신뢰성을 더욱 더 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 반응 가스의 주입에 따라 소정의 공정이 진행되도록 수직 방향으로 배치된 반응관과, 상기 반응관의 둘레에 내부를 가열시킬 수 있도록 구비된 히터부와, 상기 반응관의 내부에 삽입되어 복수의 웨이퍼를 적재시킬 수 있도록 상, 하부판 및 복수의 지지봉으로 이루어진 보트와, 상기 보트를 올려놓을 수 있는 보트 캡을 포함하는 반도체 소자 제조용 종형 확산로에 있어서,

   상기 반응관, 상기 보트의 상, 하부판 그리고 상기 보트 캡은 웨이퍼의 플랫 존 부분으로 반응 가스의 집중적인 흐름이 이루어지지 않도록 상기 웨이퍼의 플랫 존 부분과 평행하는 수직면이 각 각 형성되고, 상기 히터는 적어도 그 내측면 부분에 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 온도를 작용시킬 수 있도록 웨이퍼의 플랫 존 부분과 평행한 수직면이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 종형 확산로.

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