KR100583944B1 - 상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터 - Google Patents

상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터에 관한 것으로서, 서셉터의 중앙 부근에 웨이퍼를 고정시키기 위한 진공력을 공급할 수 있도록 관통 형성된 진공 공급공과, 상기 서셉터의 가장자리 쪽에 공정 잔류 가스의 웨이퍼 후면 침투를 막기 위한 가스를 공급할 수 있도록 관통 형성된 가스 공급공과, 상기 서셉터의 상면에 진공 압력이 퍼져 나갈 수 있도록 상기 진공 공급공으로부터 원주 방향으로 소정 간격을 두고 연결 형성된 복수의 진공 유동홈과, 상기 서셉터의 상면에 공급 가스가 퍼져 나갈 수 있도록 상기 가스 공급공으로부터 원주 방향으로 형성된 가스 유동홈과, 상기 가스 유동홈으로부터 서셉터의 가장자리 방향으로 공급 가스의 유동폭을 확대할 수 있도록 형성된 확장홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면 배기되는 가스의 압력을 일정하게 유지시킴은 물론 가스의 흐름 방향도 일정하게 함으로써 공정 과정에서 발생되는 잔류 가스의 침투로 인하여 웨이퍼의 후면에 비정상적으로 증착되는 현상을 더욱 효율적으로 저지할 수 있다.

Description

상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터{Susceptor for Atmospheric Pressure Chemical Vaper Deposition(APCVD) process}
도 1 은 종래의 상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터를 나타낸 평면도.
도 2 는 도 1 의 A - A 선 절개 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터를 나타낸 평면도.
도 4 는 도 3 의 B - B 선 절개 단면도.
도 5 는 도 4 의 C 부 확대도로서, 본 발명의 작용 상태도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 서셉터, 20 : 진공 공급공,
22 : 진공 유동홈, 30 : 가스 공급공,
32 : 가스 유동홈, 34 : 확장홈,
40 : 웨이퍼.
본 발명은 상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터에 관한 것으로서, 보다 상세 하게는 공정 과정에서 발생되는 잔류 가스를 웨이퍼 뒷면으로 침투시키지 않도록 하는 상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정에서 많이 사용되는 박막은 열적 성장이나 물리적 증착, 또는 화학 반응에 의하여 증착되는 금속, 반도체, 부도체의 얇은 층이다. 이러한 박막 제조 공정에는 화학적 기상 증착(CVD)과 물리적 기상 증착(PVD) 방법이 사용되는데, 여기서 화학적 기상 증착 방법에는, 예를 들어, 상압 화학 기상 증착(APCVD), 저압 화학 기상증착(LPCVD) 그리고 플라즈마 보강 기상 증착(PECVD)이 있다. 즉, 상압 화학 기상 증착(APCVD)은 가스 반응이 대기압에서 이루어지는 것으로, 박막 형성이 빠르고 반응 장비의 제작이 용이하며, 주로 저온 산화막(LTO)이나 에피층 제조에 사용된다. 저압 화학 기상 증착(LPCVD)은 가스 반응이 진공 펌프를 이용한 저압 상태, 즉 0.1 ~ 10 Torr 정도에서 이루어지는 것으로, 박막 형성시 웨이퍼 간격을 좁게 하여 동시에 많은 양의 균일한 막질을 얻을 수 있으며, 주로 폴리 실리콘, SiN, PSG, BPSG 등과 같은 여러 종류의 박막 형성에 사용된다. 그리고, 플라즈마 보강 기상 증착(PECVD)은 저압(0.1 ~ 5 Torr)에서 글로우 방전에 의하여 높은 에너지를 얻은 전자가 중성 상태의 가스 분자에 충돌하여 가스 분자들을 분해하고 이들 분해된 가스 상호간의 반응에 의하여 증착되는 것으로, 주로 패시베이션(Passivation) 용으로 사용된다.
본 명세서에서는 상압 화학 기상증착 공정용 설비인, 예를 들어 캐논(CANON) APT - 6000 모델 장비에 채용되는 PVR 서셉터(Susceptor)의 구조에 관하여 기술하고 있고, 이 PVR 서셉터는 웨이퍼를 로딩시켜 일정 온도로 가열시키기 위한 것이 다.
도 1 은 종래의 상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터를 나타낸 평면도이고, 도 2 는 도 1 의 A - A 선 절개 단면도이다.
도 1 및 도 2 에서, 서셉터(1)의 중앙 부근에 진공 공급공(2)이 관통 형성되고, 상기 서셉터(1)의 가장자리 쪽에는 가스 공급공(3)이 관통 형성되어 있다. 상기 서셉터(1)의 상면에는 진공 공급공(2)으로부터 원주 방향으로 소정 간격을 두고 2 ~ 3 겹의 진공 유동홈(2a)이 연결 형성되고, 역시 가스 공급공(3)으로부터 원주 방향으로 하나의 가스 유동홈(3a)이 형성되어 있다.
이와 같이 구비된 종래의 서셉터(1)는, 그 상면에 웨이퍼(4)가 로딩되면 도시되지 않은 가열 수단의 가열 작용과 함께 진공 공급공(2)을 통하여 제공되는 대략 -64 mmHg 정도의 진공 흡인력이 여러 겹의 진공 유동홈(2a) 쪽에 전달되어 웨이퍼(4)를 고정시키는 역할을 한다. 이와 동시에 가스 공급공(3)을 통하여 대략 3 PSI 정도의 압력으로 공급되는 소정의 가스가 가스 유동홈(3a)을 타고 강제 배기됨으로써 공정 과정에서 생성되는 잔류 가스가 진공 흡인력에 의하여 유입된 후 웨이퍼(4)의 뒷면에 침투되어 증착되는 현상을 막도록 하고 있다.
이러한 가스 배기 구조는 반응 온도가, 예를 들어 400℃에서 500℃로 상향될 경우 이 온도 상승에 따른 웨이퍼의 휨 현상이 생길 수 있으므로 이로 인한 틈새를 통하여 잔류 가스가 유입되는 것을 차단시키기 위하여 채용된 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 노광 공정용 레티클의 먼지 제거 장치는, 레티클 반입구, 배기관, 및 상기 배기관 측으로 가까워질수록 단면적이 작아지는 원추 형상의 내부 공간부를 구비한 함체와, 상기 함체의 레티클 반입구를 통하여 안착대 위에 레티클을 안착시켜 반입 및 반출시킬 수 있는 레티클 이송 수단과, 고압 공기를 상기 레티클의 상하면을 향하여 분사시킬 수 있도록 상기 레티클의 상하측에 배치되며, 상기 함체의 레티클 반입구 쪽 내측면에 장착되는 공기 토출기, 및 상기 공기 토출기에 의해 떨어져 나온 먼지를 강제로 배출시킬 수 있도록 상기 배기관에 연결되는 송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.
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상기 확장홈은 적어도 웨이퍼의 가장자리 면을 벗어나는 크기(폭)로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 가스 공급공에는 질소(N2) 가스가 공급되는 것이 바람직하다.
상기 도면에서, 부호 10 은 본 발명의 먼지 제거 장치의 본체인 함체를 나타낸 것으로서, 그 한 쪽에는 레티클 반입구(12)가 형성되는 반면에 다른 쪽에는 배기관(14)이 연결된다. 상기 함체(10)는 상기 배기관(14) 측으로 가까워질수록 상기 함체(10) 내부 공간의 단면적이 작아지는 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 함체(10) 내부에 경사진 내주부(16)가 형성된다. 따라서, 상대적으로 배기관(14) 측으로 가까워질수록 유속이 증가하게 되어 레티클(30)로부터 분리된 먼지들이 함체(10) 외부로 빠르게 빠져나갈 수 있는 환경을 조성한다.
도 3 은 본 발명에 따른 상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터를 나타낸 평면도이고, 도 4 는 도 3 의 B - B 선 절개 단면도이다. 도 5 는 도 4 의 C 부 확대도로서, 본 발명의 작용 상태도이다.
상기 도면에서, 부호 10 은 본 발명의 서셉터(Susceptor)로서, 이는 웨이퍼(40)를 올려놓고 일정한 온도로 가열시키기 위한 안착대이다.
상기 서셉터(10)의 중앙 부근에는 웨이퍼(40)를 고정시키기 위한 진공력을 공급하는 통로인 진공 공급공(20)이 관통 형성되고, 또한 상기 서셉터(10)의 가장자리 쪽에는 공정 잔류 가스의 웨이퍼(40) 후면 침투를 막기 위한 가스를 공급하는 통로인 가스 공급공(30)이 관통 형성된다. 여기서, 상기 공급 가스는 질소(N2) 가스이면 매우 바람직하다.
상기 서셉터(10)의 상면에는 상기 진공 공급공(20)으로부터 원주 방향으로 소정 간격을 두고 2 ~ 3 겹 정도로 상호 연결된 진공 유동홈(22)이 진공 압력이 퍼 져 나갈 수 있도록 형성된다. 또한, 상기 서셉터(10)의 상면에는 상기 가스 공급공(30)으로부터 원주 방향으로 가스 유동홈(32)이 공급 가스가 퍼져 나갈 수 있도록 형성된다.
특히, 본 실시예에서는 상기 가스 유동홈(32)으로부터 서셉터(10)의 가장자리 방향으로 공급 가스의 유동폭을 확대할 수 있도록 확장홈(34)이 더 형성된다. 예를 들면, 상기 가스 유동홈(32)의 직경이 188 ±1.3 mm 이고, 최외각의 진공 유동홈(22) 직경이 176.5 ±1.3 mm 일 경우 상기 확장홈(34)의 폭은 0. 01 mm 정도로 가공되면 바람직하다.
더욱이, 상기 확장홈(34)은 적어도 웨이퍼(40)의 가장자리 면을 벗어나는 크기(폭)로 형성되는 것이 매우 바람직하다. 이는 공급 가스가 웨이퍼(40)의 둘레면을 따라 균일하게 배기(배출)될 수 있으므로 공정 잔류 가스의 침투를 원천적으로 봉쇄할 수 있기 때문이다.
이와 같이 구비된 본 발명에 따른 상압 화학 기상 증착 공정용 서셉터의 작용 상태를 도 5 를 중심으로 구체적으로 살펴본다.
웨이퍼(40)가 서셉터(10)의 상면에 안착되면, 진공 공급공(20)으로부터 공급되는 진공 압력이 여러 겹으로 연결된 진공 유동홈(22)을 따라 퍼져나가게 됨으로써 웨이퍼(40)를 고정시키는 작용을 한다.
또한, 서셉터(10)의 가장자리 쪽에 형성된 가스 유동홈(32) 및 확장홈(34)은 가스 공급공(30)으로부터 공급되는 질소 가스가 퍼져나간 후 웨이퍼(40)의 가장자리 쪽으로 배출되게 함으로써 공정 과정에서 생성되는 잔류 가스가 웨이퍼(40)의 후면 쪽으로 침투되는 것을 저지하는 작용을 한다.
더욱이, 상기 확장홈(34)은 웨이퍼(40)의 가장자리면(둘레면)의 위치보다 더 확장된 폭을 형성하므로 질소 가스의 배기가 더욱 더 균일하게 이루어진다.
따라서, 종래와 같이 질소 가스가 웨이퍼(40)의 가장자리에서 불균일하게 배기됨으로 인하여 진공압과 가스압의 불균형이 야기되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있으므로 웨이퍼(40)의 후면에 잔류 가스의 침투에 의하여 비정상적으로 증착되는 현상이 원천적으로 봉쇄될 수 있다.
상술한 본 발명에 의하면, 배기되는 가스의 압력을 일정하게 유지시킴은 물론 가스의 흐름 방향도 일정하게 함으로써 공정 과정에서 발생되는 잔류 가스의 침투로 인하여 웨이퍼의 후면에 비정상적으로 증착되는 현상을 더욱 효율적으로 저지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 레티클 반입구, 배기관, 및 상기 배기관 측으로 가까워질수록 단면적이 작아지는 원추 형상의 내부 공간부를 구비한 함체;
    상기 함체의 레티클 반입구를 통하여 안착대 위에 레티클을 안착시켜 반입 및 반출시킬 수 있는 레티클 이송 수단;
    고압 공기를 상기 레티클의 상하면을 향하여 분사시킬 수 있도록 상기 레티클의 상하측에 배치되며, 상기 함체의 레티클 반입구 쪽 내측면에 장착되는 공기 토출기; 및
    상기 공기 토출기에 의해 떨어져 나온 먼지를 강제로 배출시킬 수 있도록 상기 배기관에 연결되는 송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 공정용 레티클의 먼지 제거 장치.
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