KR100602187B1 - 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비 - Google Patents

버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 특히 산화막 증착장비에 관한 것이며, 버티컬 퍼니스(vertical furnace) 타입의 TEOS 산화막 저압화학기상증착 장비에 관한 것이다. 본 발명은 카세트에 로딩되는 더미 웨이퍼의 수를 최소화할 수 있는 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명에서는 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비에 연결된 TEOS 공급 라인에 가열 테이프를 적용하지 않고, TEOS 가스가 자체 분해되지 않는 최대 온도(예컨대, 600∼650℃)로 가열할 수 있는 가열 장치(예컨대, 외부 토치)를 적용한다. 이 경우, 더미 웨이퍼의 수를 최소화하고, 튜브와 가스간의 온도차에 기인한 파티클 발생을 억제할 수 있다. 한편, TEOS 가스와 함께 O2 가스를 소오스 가스로 사용하는 경우, TEOS 가스의 공급 라인과 O2 가스의 공급 라인을 일측 방향으로 통합시킴으로써 튜브의 매니폴드(manifold)를 단순화하고 기존에 비해 반응성을 개선할 수 있다.
테오스 산화막, 저압화학기상증착 장비, 버티컬 퍼니스, 더미 웨이퍼, 가열

Description

버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비{VERTICAL FURNACE TYPE TEOS OXIDE LPCVD EQUIPMENT}
도 1은 종래기술에 따른 버티컬 퍼니스 타입의 LPCVD TEOS 장비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 버티컬 퍼니스 타입의 파이로 장비와 LPCVD TEOS 장비의 더미 웨이퍼 사용량을 비교한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버티컬 퍼니스 타입의 LPCVD TEOS 장비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : 튜브
22 : TEOS 공급 라인
24 : O2 공급 라인
26 : 외부 토치
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 특히 산화막 증착장비에 관한 것이며, 버티컬 퍼니스(vertical furnace) 타입의 TEOS 산화막 저압화학기상증착 장비에 관한 것이다.
현재 TEOS 산화막은 게이트 산화막, 게이트 측벽 스페이서, 층간절연막 등에 널리 사용되고 있다. TEOS 산화막은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate, Si(OC2H5) 4) 가스를 소오스 가스로 사용하여 증착되는 실리콘산화막으로, 주로 저압화학기상증착(LPCVD) 방식으로 증착되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 버티컬 퍼니스 타입의 LPCVD TEOS 장비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 버티컬 퍼니스 타입의 LPCVD TEOS 장비는 버티컬 퍼니스 타입의 튜브(10)와, 튜브(10)의 하단부 일측에 연결된 TEOS 공급 라인(12)과, 튜브(10)의 하단부 타측에 연결된 O2 공급 라인(14)과, TEOS 공급 라인(12)의 외부를 감싸는 가열 테이프(16)를 구비한다.
TEOS는 TEOS 저장 탱크에 액체 상태로 저장되고 있는데, 액체 상태의 TEOS를 가열하여 기화시킨 후, 튜브(10)와 TEOS 공급 라인(12)의 압력차이를 이용하여 튜브(10) 내부에서의 가스 플로우가 일어나도록 하고 있다. 이때, TEOS 공급 라인 (12)에서 TEOS가 다시 액화되는 것을 방지하기 위하여 TEOS 공급 라인(12)에 가열 테이프(16)를 감아 90∼120℃ 정도로 가열하고 사용하고 있다. 참고적으로, TEOS는 압력 조건에 따라 다르기는 하지만 65∼75℃ 정도의 온도에서 액화가 일어난다.
따라서, 실질적으로 TEOS 가스가 튜브(10) 내부에 공급되어 분해가 일어날 수 있는 온도(650∼700℃)까지 가열하는데 문제가 따른다. 버티컬 타입의 튜브(10)에는 웨이퍼가 수직 방향으로 층층이 스택되는데, 상기와 같이 TEOS 가스를 공급하게 되면 튜브(10) 내의 웨이퍼 위치에 따라 증착되는 TEOS 산화막의 균일도가 떨어지는 문제점이 있으며, 튜브(10)와 가스간의 온도 차에 기인하여 파티클이 발생할 우려가 있다.
따라서, 이처럼 TEOS 가스의 온도가 충분히 상승하기 전에 실제 웨이퍼와 반응하는 것을 방지하기 위해 통상적으로 TEOS 가스가 인입되는 튜브(10)의 하단부에 위치한 카세트의 슬롯에는 더미 웨이퍼를 로딩하고 있으며, 이에 따라 튜브(10) 내에 로딩되는 생산 웨이퍼의 수가 상대적으로 줄어들어 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.
도 2는 버티컬 퍼니스 타입의 파이로 장비와 LPCVD TEOS 장비의 더미 웨이퍼 사용량을 비교한 도면이다.
도 2를 참조하면, 파이로(PYRO) 장비의 경우, 외부 토치를 구비하여 충분한 온도로 상승된 상태에서 TEOS 가스를 튜브 내로 공급하기 때문에 더미 웨이퍼의 수를 최소화할 수 있는 반면, LPCVD TEOS 장비의 경우, TEOS 가스가 90∼120℃ 정도로 가열되어 공급되기 때문에 파이로 장비에 비해 4배 정도의 더미 웨이퍼를 적용 해야 한다["Characterization of film uniformity in LPCVD TEOS Vertical furnace", 2002 IEEE/SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference, pp.38-42 참조].
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 카세트에 로딩되는 더미 웨이퍼의 수를 최소화할 수 있는 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 버티컬 퍼니스 타입의 튜브; 상기 튜브의 하단부 일측에 연결된 TEOS 공급 라인; 상기 TEOS 공급 라인의 외부에 장착되어 200∼650℃로 상기 TEOS 공급 라인을 가열하기 위한 가열 장치를 구비하는 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비가 제공된다.
나아가, 상기 가열 장치로 외부 토치를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 버티컬 퍼니스 타입의 튜브; 상기 튜브의 하단부 일측에 연결된 TEOS 공급 라인; 상기 튜브의 하단부 일측에 연결되며, 그 내부에 상기 TEOS 공급 라인을 포함하는 O2 공급 라인; 상기 O2 공급 라인의 외 부에 장착된 외부 토치를 구비하는 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비가 제공된다..
나아가, 상기 외부 토치는 600∼650℃의 온도로 상기 TEOS 공급 라인을 가열한다.
본 발명에서는 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비에 연결된 TEOS 공급 라인에 가열 테이프를 적용하지 않고, TEOS 가스가 자체 분해되지 않는 최대 온도(예컨대, 600∼650℃)로 가열할 수 있는 가열 장치(예컨대, 외부 토치)를 적용한다. 이 경우, 더미 웨이퍼의 수를 최소화하고, 튜브와 가스간의 온도차에 기인한 파티클 발생을 억제할 수 있다. 한편, TEOS 가스와 함께 O2 가스를 소오스 가스로 사용하는 경우, TEOS 가스의 공급 라인과 O2 가스의 공급 라인을 일측 방향으로 통합시킴으로써 튜브의 매니폴드(manifold)를 단순화하고 기존에 비해 반응성을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버티컬 퍼니스 타입의 LPCVD TEOS 장비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 버티컬 퍼니스 타입의 LPCVD TEOS 장비 는, 버티컬 퍼니스 타입의 튜브(20)와, 튜브(20)의 하단부 일측에 연결된 TEOS 공급 라인(22)과, 튜브(20)의 하단부 일측에 연결되며, 그 내부에 TEOS 공급 라인(22)을 포함하는 O2 공급 라인(24)과, O2 공급 라인(24)의 외부에 장착되어 TEOS 공급 라인(22)을 가열하기 위한 외부 토치(26)를 구비한다.
여기서, 외부 토치(26)는 TEOS 가스가 자체 분해되지 않는 최대 온도(예컨대, 600∼650℃)로 가열할 수 있는 가열 장치 중 하나로서, 이처럼 TEOS 가스를 TEOS 공급 라인(22)에서 충분한 온도로 가열된 상태로 공급하면, 튜브(20) 내에서 TEOS 가스가 웨이퍼와 반응하여 분해가 일어날 수 있는 온도인 650∼700℃까지 쉽고 빠르게 상승시킬 수 있다.
따라서, 튜브(20) 내의 웨이퍼 위치에 따라 증착되는 TEOS 산화막의 균일도를 확보할 수 있어, 튜브(20) 내에 로딩되는 더미 웨이퍼의 수를 최소화하고 생산 웨이퍼의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 튜브(20)와 공급되는 TEOS 가스간의 온도 차에 기인한 파티클 발생을 방지할 수 있다.
한편, TEOS 공급 라인(22)과 O2 공급 라인(24)을 하나의 라인으로 통합시킴으로써 튜브(20)의 매니폴드(manifold)를 단순화하고, TEOS 가스와 O2 가스가 동일한 방향에서 주입되기 때문에 반응성을 개선할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여 야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
예컨대, 전술한 실시예에서는 TEOS 공급 라인과 O2 공급 라인을 하나의 라인으로 통합하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 기존과 같이 TEOS 공급 라인과 O2 공급 라인을 다른 방향으로 배치하고 TEOS 공급 라인 만을 외부 토치로 가열하는 경우에도 적용된다.
또한, 전술한 실시예에서는 반응 소오스 가스로 TEOS 가스와 O2 가스를 사용하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, TEOS 산화막은 TEOS 가스 만을 소오스 가스로 사용하여 증착이 가능하므로, O2 가스를 사용하지 않는 LPCVD TEOS 장비에도 적용이 가능하다.
또한, 전술한 실시예에서는 가열 장치로 외부 토치를 사용하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 액화방지 온도보다 높은 온도(예컨대, 200∼650℃)로 가열할 수 있는 다른 가열 장치를 사용하는 경우에도 적용된다. 전술한 실시예에서는 TEOS 가스가 자체 분해되지 않는 최대 온도인 600∼650℃로 가열하는 최적의 경우를 일례로 설명하였으나, 그 이하의 온도라도 적어도 기존의 액화방지 온도(90∼120℃) 보다 높은 온도로 가열하면, 그 상승 온도만큼의 효과를 얻을 수 있을 것이다.
전술한 본 발명은 튜브 내에 로딩되는 생산 웨이퍼의 수를 증가시킬 수 있어 생산성 향상을 도모할 수 있으며, 튜브와 가스 간의 온도차에 기인한 파티클 발생을 억제하여 반도체 소자의 신뢰도 및 수율을 개선할 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 버티컬 퍼니스 타입의 튜브;
    상기 튜브의 하단부 일측에 연결된 TEOS 공급 라인;
    상기 TEOS 공급 라인의 외부에 장착되어 200∼650℃로 상기 TEOS 공급 라인을 가열하기 위한 외부 토치
    를 구비하는 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비.
  3. 버티컬 퍼니스 타입의 튜브;
    상기 튜브의 하단부 일측에 연결된 TEOS 공급 라인;
    상기 튜브의 하단부 일측에 연결되며, 그 내부에 상기 TEOS 공급 라인을 포함하는 O2 공급 라인;
    상기 O2 공급 라인의 외부에 장착된 외부 토치
    를 구비하는 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외부 토치는 600∼650℃의 온도로 상기 TEOS 공급 라인을 가열하는 것을 특징으로 하는 버티컬 퍼니스 타입의 테오스 산화막 저압화학기상증착 장비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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