KR100598089B1 - 반도체 제조용 종형 확산로 - Google Patents

반도체 제조용 종형 확산로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석영 튜브의 구조 및 가스의 흐름방향을 개선하여 공정의 균일성을 향상하기 위한 반도체 제조용 종형 확산로에 관한 것으로, 반도체 제조용 종형 확산로는 하단이 오픈된 종형의 공정 튜브와, 공정 튜브의 오픈된 부분으로부터 삽입되어 공정 튜브내에 위치되는 웨이퍼들이 적재된 수직 보트와, 공정 튜브의 하단에 설치되는 그리고 수직 보트가 위치되는 오프닝을 갖는 샤워헤드와, 샤워헤드의 아래에 위치되도록 공정 튜브의 하단에 설치되고 공정 튜브 내부로 공정가스가 유입되는 인젝터 및 튜브의 상단 중심에 설치되고 공정가스가 빠져나가는 배기구를 구비한다.

Description

반도체 제조용 종형 확산로{A VERTICAL DIFFUSION FURNACE FOR SEMICONDUCTOR FABRICATION}
도 1은 종래 종형 확산로의 공정챔버를 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 종형 확산로의 공정챔버를 보여주는 도면;
도 3은 도 2에 도시된 공정챔버내의 가스흐름을 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
12 : 석영 튜브 14 : 인젝터
16 : 샤워헤드 18 : 배기부
20 : 수직 보트 22 : 웨이퍼
본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 확산로에 관한 것으로, 특히 석영 튜브의 구조 및 가스의 흐름방향을 개선하여 공정의 균일성을 향상하기 위한 반도체 제조용 종형 확산로에 관한 것이다.
도 1에서는 반도체 웨이퍼의 표면을 확산하기 위한 용도로 사용되는 종래 종형 확산로를 보여주고 있다. 도 1을 참조하면, 수직형(Vertical) 구조를 갖는 석 영 튜브(102)로 이루어진 공정 챔버(100)내에는 다수매의 웨이퍼들(122)이 적층되어 있는 보트(120)가 위치된다. 그리고, 상기 공정 챔버는 석영 튜브 상단(top)에 공정가스 공급을 위한 인젝터(injector;104) 및 샤워헤드(106)를 구비하며, 석영 튜브 하단(bottom) 일측에 배기부(108)를 구비한다.
이러한 종형 확산로에 있어서, 공정의 균일도에 영향을 주는 공정조건으로는 온도, 압력, 가스의 유량이 있으며 그 중에서도 특히 가스의 흐름은 공정진행에 미치는 영향이 가장 크다. 따라서, 균일하고 효율적인 가스의 공급 및 배기는 공정의 균일도에 중요한 변수가 된다.
상술한 구조를 갖는 종래 종형 확산로에서의 공정가스는 상기 인젝터(104)를 통해 공급되어 상기 샤워헤드(106)를 통해 튜브 내부로 분사된다. 이렇게 튜브(102)의 상단으로부터 아래로 분사된 공정가스는 튜브 하단의 배기부(108)를 통해 배기된다.
이때, 공정가스가 빠져나가는 배기부(108)가 튜브(102)의 하단 일측에 위치되어 있기 때문에, 공정가스의 흐름은 공정 챔버의 일측에 설치된 배기부(108)로 집중되면서 튜브(102)의 바텀쪽에서는 균일한 가스 흐름을 유지하지 못하고 배기부쪽으로 가스의 흐름이 쏠리는 현상이 나타나게 된다. 즉, 공정가스가 빠져나가는 튜브(104) 하단의 배기부 부분에서는 가스 농도분포 차이가 크게 발생된다.
이와 같이 내부 튜브(104)내에서 공정가스의 농도 분포가 일정하지 않게 되면 챔버내의 보트(120)에 다수매의 웨이퍼들이 적층되어 동시에 증착되는 과정에서 웨이퍼들이 적층된 위치(상,중,하)에 따라, 그리고 웨이퍼 부분별로 공정 불균일성 을 초래하게 된다.
이와 같이 종래 종형 확산로는 공정진행에 있어 가스의 배기 흐름이 배기부가 위치된 튜브의 일측으로 쏠림으로서, 공정균일성 저하 및 웨이퍼내 포지션에 따라 불균형을 가져오게 된다. 이는 제품 불량을 유발하는 큰 저해요소로서 작용할 수 있다. 특히, 반도체 웨이퍼가 대구경화되어 가고 있는 추세를 감안하면 상술한 문제는 더욱 심화될 수 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 균일한 가스 흐름을 유지하여 공정의 균일성을 높일 수 있도록 한 새로운 형태의 반도체 제조용 종형 확산로를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 제조용 종형 확산로는 하단이 오픈된 종형의 공정 튜브와; 상기 공정 튜브의 오픈된 부분으로부터 삽입되어 상기 공정 튜브내에 위치되는 웨이퍼들이 적재된 수직 보트와; 상기 공정 튜브의 하단에 설치되는 그리고 상기 수직 보트가 위치되는 오프닝을 갖는 샤워헤드와; 상기 샤워헤드의 아래에 위치되도록 상기 공정 튜브의 하단에 설치되고 상기 공정 튜브 내부로 공정가스가 유입되는 인젝터 및; 상기 튜브의 상단 중심에 설치되고 상기 공정가스가 빠져나가는 배기구를 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 튜브의 상단은 돔형으로 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
일반적으로 종형 확산로에서 진행되는 공정의 균일도에 영향을 주는 가장 중요한 공정조건으로는 공정 챔버내 공정가스의 흐름이다. 본 발명에서는 공정 챔버의 튜브로 공급되는 공정가스의 공급 및 배기 위치를 개선하므로서, 공정의 균일도 및 재현성을 향상시키고자 한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 종형 확산로의 공정 챔버를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 수직형(Vertical) 구조를 갖는 석영 튜브(12)는 원통형상으로 이루어진다. 이 석영 튜브는 상단 중심에 공정가스 배기를 위한 배기부(18)와, 하단에 공정가스 공급을 위한 인젝터(14) 및 샤워헤드(16)를 구비한다. 상기 석영 튜브(12) 내부에는 다수매의 웨이퍼(22)들이 적층된 수직 보트(20)가 위치된다. 상기 샤워헤드(16)에는 상기 수직 보트(20)가 위치되는 오프닝(16a)이 형성된다. 한편, 상기 석영 튜브(12)는 상부에서 어떤 압에 의한 헌팅(hunting)이 발생하더라도 상쇄시킬 수 있도록 상단을 돔(dome)형으로 형성한다.
이와 같이 본 발명은 바텀 가스 플로워(bottom gas flow)에 의한 확산공정 내부 분위기의 균일성을 확보하고 또한 기존 일측면 배기로 인한 가스의 치우침을 상단 중심으로 변경, 배기시킴으로서 균일한 가스흐름을 유도할 수 있다.
도 3은 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 종형 확산로에서의 공정가스 흐름을 보여주는 도면이다. 본 발명의 종형 확산로에서의 확산 공정은 다음 과 같다.
먼저, 웨이퍼 캐리어에 적재되어 있는 웨이퍼(22)들은 로봇아암(미도시됨)에 의해 상기 수직 보트(20)로 옮겨진다. 상기 수직 보트(20)에 다수매의 웨이퍼(22)들의 적층이 완료되면, 상기 수직 보트(20)는 로딩장치(엘리베이터;30)에 의해 상기 공정 챔버(10)의 석영 튜브(12)안으로 로딩된다. 그리고 진공펌프(미도시됨)와 히터(40)를 가동시켜 공정 챔버(10)의 압력 및 온도를 적정 수준으로 유지시킨다. 상기 공정 챔버(10)내의 압력과 온도가 공정조건에 만족되면, 상기 인젝터(14)를 통해 공정가스를 공급한다. 상기 공정가스는 상기 샤워헤드(16)를 거쳐 업플로워(upflow)된다. 한편, 상기 석영 튜브(12)내로 유입된 공정가스는 상기 석영 튜브(12)내에 위치한 웨이퍼(22)들과 반응한다. 그리고 상기 공정가스는 상기 석영 튜브(12)의 상단 중심에 위치된 배기부(18)를 통해 빠져나간다. 이때, 상기 배기부(18)는 공정가스의 배기 흐름이 일측으로 쏠리지 않도록 상기 석영 튜브(12)의 상단 중심에 위치되어 있기 때문에, 도 3에서 보여주는 바와 같이 공정가스의 배기 흐름이 안정적으로 이루어지는 것이다.
이와 같이 본 발명의 종형 확산로는 배기부(18)가 상기 석영 튜브(12)의 상단 중심에 위치되어 공정가스의 배기 흐름이 일측으로 치우치지 않고 안정적으로 이루어지므로서, 상기 석영 튜브 전체적으로 균일한 가스분포를 갖게 해준다.
이와 같은 본 발명의 반도체 제조용 종형 확산로에 의하면, 가스 흐름의 안정화를 실현할 수 있어 석영 튜브내 균일한 가스분포를 갖게 해준다. 따라서, 수 직 보트내 웨이퍼들이 적층된 위치에 따라, 그리고 웨이퍼 부분별로 공정 균일성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 반도체 제조용 종형 확산로에 있어서:
    하단이 오픈된 종형의 공정 튜브와;
    상기 공정 튜브의 오픈된 부분으로부터 삽입되어 상기 공정 튜브내에 위치되는 웨이퍼들이 적재된 수직 보트와;
    상기 공정 튜브의 하단에 설치되는 그리고 상기 수직 보트가 위치되는 오프닝을 갖는 샤워헤드와;
    상기 샤워헤드의 아래에 위치되도록 상기 공정 튜브의 하단에 설치되고 상기 공정 튜브 내부로 공정가스가 유입되는 인젝터 및;
    상기 튜브의 상단 중심에 설치되고 상기 공정가스가 빠져나가는 배기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 종형 확산로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브의 상단은 돔형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 종형 확산로.
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