KR101707103B1 - Heater for chemical vapor deposition and chemical vapor deposition apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학기상증착용 히터 및 이를 이용한 화학기상증착장치에 관한 것으로서, 화학기상증착장치는, 상하 방향으로 적층된 복수의 반응실을 갖는 챔버; 각 반응실의 저부에 구비되는 화학기상증착용 히터; 각 화학기상증착용 히터의 상부에 구비되고, 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼회전장치; 및 각 반응실로 반응가스를 공급하도록 각 웨이퍼회전장치의 측부에 구비되는 가스분사노즐;을 포함하고, 상기 화학기상증착용 히터는, 상기 웨이퍼의 하부에 구비되는 히터 하우징; 상기 히터 하우징의 내부공간에 구비되는 열선; 상기 히터 하우징과 상기 열선 사이에 개재되고, 상기 열선의 적어도 일측을 감싸는 내화벽; 및 상기 히터 하우징과 상기 내화벽 사이에 개재되고, 상기 내화벽의 적어도 일측을 감싸는 단열벽;을 포함하고, 상기 히터 하우징의 상하방향 두께는 사전에 결정된 값 이하로 형성될 수 있다. 이에 의하여, 온도 램핑 레이트가 빨라지고, 적층 구조가 가능하여 동일 설비 면적당 생산성이 향상될 수 있다.The present invention relates to a chemical vapor deposition heater and a chemical vapor deposition apparatus using the same, wherein the chemical vapor deposition apparatus includes: a chamber having a plurality of reaction chambers stacked in a vertical direction; A chemical vapor deposition heater provided at the bottom of each reaction chamber; A wafer rotating device provided on each of the chemical vapor deposition heaters and rotating the wafer; And a gas injection nozzle provided at a side of each wafer rotating device to supply a reaction gas to each of the reaction chambers, wherein the chemical vapor deposition heater comprises: a heater housing provided below the wafer; A heating wire provided in an inner space of the heater housing; A refractory wall interposed between the heater housing and the heat line and surrounding at least one side of the heat line; And a heat insulating wall interposed between the heater housing and the refractory wall and surrounding at least one side of the refractory wall. The thickness of the heater housing in the up and down direction may be less than a predetermined value. Thus, the temperature ramping rate is increased and the lamination structure is possible, so that productivity per unit area can be improved.

Description

화학기상증착용 히터 및 이를 이용한 화학기상증착장치{HEATER FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION AND CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a chemical vapor deposition (CVD) heater, and a chemical vapor deposition apparatus using the same,

본 발명은, 화학기상증착용 히터 및 이를 이용한 화학기상증착장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유기금속 전구체(metal organic precursor)를 이용하여 웨이퍼(wafer)에 금속 및 금속화학물을 증착할 수 있도록 한 화학기상증착용 히터 및 이를 이용한 화학기상증착장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical vapor deposition heater and a chemical vapor deposition apparatus using the same. More particularly, the present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus using a metal organic precursor to deposit metal and metal chemicals on a wafer And a chemical vapor deposition apparatus using the same.

일반적으로, 박막을 증착하는 방법으로는 물리적인 충돌을 이용하는 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD)과 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 나누어진다.Generally, a method of depositing a thin film is divided into a physical vapor deposition (PVD) using a physical collision and a chemical vapor deposition (CVD) using a chemical reaction.

PVD는 스퍼터링(sputtering) 등이 있고, CVD는 열을 이용한 열 화학 기상 증착법(thermal CVD)과 플라즈마를 이용한 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced CVD, PECVD) 등이 있다.PVD includes sputtering, and the CVD includes thermal CVD using heat and plasma enhanced CVD (PECVD) using plasma.

한편, 반도체 장치나 평판 표시 장치의 배선으로 사용되는 금속 박막은 주로 스퍼터링을 이용하여 증착되는데, 스퍼터링 및 PVD는 스텝 커버리지(step coverage)가 낮아서 단차 부분에서 박막이 단절되는 문제가 발생할 수 있다. 최근 디자인 룰(design rule, critical dimension)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌기 때문에 기존의 스퍼터링 방법으로는 이러한 디자인 룰을 만족시키기가 어렵다.On the other hand, a metal thin film used as a wiring of a semiconductor device or a flat panel display device is mainly deposited by sputtering. In sputtering and PVD, step coverage is low, so that a thin film may be disconnected at a step portion. Recently, as the design rule (critical dimension) is rapidly reduced, a thin film of a fine pattern is required and a step of a region where a thin film is formed is greatly increased, so that it is difficult to satisfy such a design rule by a conventional sputtering method.

이러한 이유로 최근에는 유기금속 전구체를 이용하여 CVD 방법으로 금속 및 금속화합물을 증착하는 유기금속 화학 기상 증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD)이 이용되고 있다.For this reason, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) has recently been used for depositing metal and metal compounds by a CVD method using an organic metal precursor.

증착으로 질화막을 웨이퍼 상에 원활하게 성장시킬 수 있도록 온도 조건을 만족시켜야 한다.The temperature condition must be satisfied so that the nitride film can be smoothly grown on the wafer by vapor deposition.

그리고, 화학 기상 증착법에 이용되는 화학기상증착장치에서는, 상기 웨이퍼를 반응 온도 조건으로 가열하는 히터로 핫 월(Hot Wall) 타입의 로 또는 콜드 월(Cold Wall) 타입의 RF 히터가 사용된다.In the chemical vapor deposition apparatus used in chemical vapor deposition, a hot wall type or cold wall type RF heater is used as a heater for heating the wafer to a reaction temperature condition.

그러나, 종래의 핫 월 타입의 로 또는 콜드 월 타입의 RF 히터를 이용한 화학기상증착장치는 생산성이 저하되는 문제점이 있었다. 더욱 구체적으로, 종래의 핫 월 타입의 로는 벽을 사전에 결정된 온도로 가열하는데 상당한 시간이 소요되고, 공정 종료 후 식히는데도 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 즉, 온도 램핑 레이트(ramping rate)가 너무 느린 문제점이 있었다. 이에 따라, 생산성이 저하되는 문제점이 있었다. 한편, 종래의 콜드 월 타입의 RF 히터는 온도 램핑 레이트(ramping rate)가 빠르나, 가열 구조가 복잡하고, 열충격으로 인해 그 히터나 화학기상증착장치의 챔버가 파손되는 것을 방지하기 위해, 그 히터의 두께가 상당히 두껍게 형성되어야 하는 문제점이 있었다. 이에 따라, 복수의 RF 히터를 적층할 수 없어 단층 구조로만 생산 가능하여, 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.However, the conventional chemical vapor deposition apparatus using a hot wall type or a cold wall type RF heater has a problem in that the productivity is lowered. More specifically, the conventional hot wall type furnace has a problem that it takes a considerable time to heat the wall to a predetermined temperature, and it takes a considerable time to cool the furnace after the completion of the process. That is, the temperature ramping rate is too slow. As a result, the productivity is lowered. On the other hand, in the conventional cold wall type RF heater, although the temperature ramping rate is fast, the heating structure is complicated, and in order to prevent the breakdown of the chamber of the heater or the chemical vapor deposition apparatus due to thermal shock, There is a problem that the thickness must be formed to be considerably thick. As a result, a plurality of RF heaters can not be laminated, so that they can be produced only in a single-layer structure, and the productivity is lowered.

따라서, 본 발명은, 생산성을 향상시킬 수 있는 화학기상증착용 히터 및 이를 이용한 화학기상증착장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a chemical vapor deposition heater capable of improving productivity and a chemical vapor deposition apparatus using the same.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 웨이퍼에 박막을 형성하는 화학기상증착장치에서 상기 웨이퍼의 하부에 구비되는 히터 하우징; 상기 히터 하우징의 내부공간에 구비되는 열선; 상기 히터 하우징과 상기 열선 사이에 개재되고, 상기 열선의 적어도 일측을 감싸는 내화벽; 및 상기 히터 하우징과 상기 내화벽 사이에 개재되고, 상기 내화벽의 적어도 일측을 감싸는 단열벽;을 포함하고, 상기 히터 하우징의 상하방향 두께는 사전에 결정된 값 이하로 형성되는 화학기상증착용 히터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a chemical vapor deposition apparatus for forming a thin film on a wafer, comprising: a heater housing provided below the wafer; A heating wire provided in an inner space of the heater housing; A refractory wall interposed between the heater housing and the heat line and surrounding at least one side of the heat line; And a heat insulating wall interposed between the heater housing and the refractory wall and surrounding at least one side of the refractory wall, wherein the thickness of the heater housing in a vertical direction is set to a predetermined value or less, to provide.

상기 히터 하우징은 상기 웨이퍼가 구비되는 반응실의 저면에 안착되고, 상기 히터 하우징의 상하방향 두께는 상기 반응실의 상하방향 높이의 절반 이하로 형성될 수 있다.The heater housing is seated on the bottom surface of the reaction chamber where the wafer is disposed, and the thickness of the heater housing in the up-and-down direction may be less than half the vertical height of the reaction chamber.

상기 히터 하우징의 상하방향 두께는 50mm 이하로 형성될 수 있다.The thickness of the heater housing in the up and down direction may be 50 mm or less.

상기 열선과 상기 내화벽 사이에는 그 열선과 그 내화벽을 이격시키는 이격부재가 형성될 수 있다.A spacing member may be formed between the hot wire and the refractory wall to separate the hot wire and the refractory wall from each other.

상기 내화벽은 세라믹 재질로 형성되고, 상기 단열벽은 퓸드 실리카(Fumed Sillica) 재질로 형성되며, 상기 히터 하우징은 내식성 재질로 형성될 수 있다.The refractory wall may be formed of a ceramic material, the heat insulating wall may be formed of a fumed silica material, and the heater housing may be formed of a corrosion resistant material.

상기 히터 하우징은 상기 웨이퍼가 구비되는 반응실의 저면에 안착되고, 상기 반응실의 저면에는 냉각 유로가 형성될 수 있다.The heater housing is seated on the bottom surface of the reaction chamber where the wafer is disposed, and a cooling passage may be formed on the bottom surface of the reaction chamber.

상기 히터 하우징에는 그 히터 하우징의 내부로 불활성 기체를 유입시키는 가스포트가 형성될 수 있다.The heater housing may be provided with a gas port for introducing an inert gas into the heater housing.

상기 열선은 금속 또는 비금속 재질로 형성될 수 있다.The hot wire may be formed of a metal or a non-metal material.

상기 열선은, 상기 웨이퍼에 대향되는 영역을 가열하는 제1 열선부; 및 상기 웨이퍼에 대향되지 않는 영역을 가열하는 제2 열선부;를 포함하고, 상기 제1 열선부는 상기 제2 열선부보다 높은 온도로 가열되게 형성될 수 있다.The hot wire includes: a first hot wire portion for heating a region facing the wafer; And a second hot wire portion for heating an area not facing the wafer, wherein the first hot wire portion is heated to a higher temperature than the second hot wire portion.

또한, 본 발명은, 상하 방향으로 적층된 복수의 반응실을 갖는 챔버; 각 반응실의 저부에 구비되는 히터; 각 히터의 상부에 구비되고, 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼회전장치; 및 각 반응실로 반응가스를 공급하도록 각 웨이퍼회전장치의 측부에 구비되는 가스분사노즐;을 포함하고, 상기 히터는 상기 화학기상증착용 히터로 형성될 수 있다.Further, the present invention provides a chamber comprising: a chamber having a plurality of reaction chambers stacked in a vertical direction; A heater provided at the bottom of each reaction chamber; A wafer rotating device provided on each of the heaters for rotating the wafer; And a gas injection nozzle provided at a side of each wafer rotating device to supply a reaction gas to each reaction chamber, wherein the heater can be formed of the chemical vapor deposition heater.

상기 히터는, 열선 히터 또는 RF 히터로 형성되고, 승온속도가 분당 50℃ 이상이고, 냉각속도가 분당 30℃ 이상일 수 있다.The heater may be formed of a hot wire heater or an RF heater, and the temperature raising rate may be 50 ° C or higher per minute and the cooling rate may be 30 ° C or higher per minute.

본 발명에 의한 화학기상증착용 히터 및 이를 이용한 화학기상증착장치는, 복수의 반응실이 상하방향으로 적층되고, 각 반응실의 저부에 독립적으로 조절되는 히터가 구비되며, 각 히터는 열선 히터 또는 RF 히터로 형성되되, 히터 하우징의 내부에 열선, 상기 열선을 감싸는 내화벽 및 상기 내화벽을 감싸는 단열벽을 구비함으로써, 히터(히터 하우징)의 상하방향 두께가 사전에 결정된 값 이하로 형성될 수 있다. 이에 의하여, 온도 램핑 레이트가 빨라지고, 적층 구조가 가능하여 동일 설비 면적당 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 각 웨이퍼의 온도가 동등 수준으로 유지될 수 있다.A chemical vapor deposition apparatus and a chemical vapor deposition apparatus using the same according to the present invention are characterized in that a plurality of reaction chambers are stacked in a vertical direction and independently controlled at the bottom of each reaction chamber, The thickness of the heater (heater housing) in the up-and-down direction may be less than a predetermined value by providing a heat wire inside the heater housing, a refractory wall surrounding the heat wire, and a heat insulating wall surrounding the refractory wall. have. Thus, the temperature ramping rate is increased and the lamination structure is possible, so that productivity per unit area can be improved. In addition, the temperature of each wafer can be maintained at an equivalent level.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기상증착장치를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 반응실을 상측에서 바라본 평면도,
도 3은 도 1의 히터를 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,
도 5는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.1 is a perspective view showing a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a top view of the reaction chamber of FIG. 1,
Fig. 3 is a perspective view showing the heater of Fig. 1,
4 is a sectional view taken along the line I-I in Fig. 3,
5 is a sectional view taken along the line II-II in Fig.

이하, 본 발명에 의한 화학기상증착용 히터 및 이를 이용한 화학기상증착장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a chemical vapor deposition heater according to the present invention and a chemical vapor deposition apparatus using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기상증착장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 반응실을 상측에서 바라본 평면도이다. FIG. 1 is a perspective view illustrating a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top plan view of the reaction chamber of FIG. 1.

첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기상증착장치는, 상하 방향으로 적층된 복수의 반응실(S)을 갖는 챔버(1), 각 반응실(S)의 저부에 구비되는 히터(2), 각 히터(2)의 상부에 구비되고 웨이퍼(W)를 회전시키는 웨이퍼회전장치(3) 및 각 반응실(S)로 반응가스를 공급하도록 각 웨이퍼회전장치(3)의 측부에 구비되는 가스분사노즐(4)을 포함할 수 있다.1 and 2, a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber 1 having a plurality of reaction chambers S stacked in a vertical direction, A wafer rotating device 3 provided at an upper portion of each heater 2 for rotating the wafer W and a reaction chamber S for supplying a reaction gas to the respective reaction chambers S, And a gas injection nozzle 4 provided at the side of the nozzle 3.

상기 챔버(1)는 외형을 이루는 외벽(11) 및 상기 외벽(11)의 내부공간을 구획하여 복수의 상기 반응실(S)을 형성하는 적층구획판(12)을 포함할 수 있다.The chamber 1 may include an outer wall 11 forming an outer shape and a laminated partition plate 12 defining a plurality of reaction chambers S by partitioning an inner space of the outer wall 11. [

상기 외벽(11)은 지면에 안착되는 기저벽(111), 상기 기저벽(111)의 외주부로부터 세워지는 측벽(112) 및 상기 측벽(112)의 상측을 복개하는 상벽(113)을 포함할 수 있다.The outer wall 11 may include a base wall 111 seated on the ground surface, a side wall 112 erected from the outer periphery of the base wall 111 and a top wall 113 covering the top side of the side wall 112 have.

상기 측벽(112)은 상기 웨이퍼(W) 등을 반입, 반출할 수 있도록 일측이 개폐 가능하게 형성될 수 있다.The side wall 112 may be formed so that one side thereof can be opened and closed so that the wafer W can be carried in and out.

상기 적층구획판(12)은 복수로 구비되고, 복수의 상기 적층구획판(12)은 상하방향으로 배열될 수 있다. 또한, 상기 적층구획판(12) 내부에는 냉각 유로(미도시)가 형성되고 냉각 유체가 일정하게 흘러 더욱 빠른 냉각 효과를 갖게 할 수 있다.A plurality of the laminated partition plates 12 may be provided, and the plurality of laminated partition plates 12 may be arranged in the vertical direction. In addition, a cooling passage (not shown) is formed inside the laminated partition plate 12 and the cooling fluid flows constantly, so that the cooling effect can be further improved.

한편, 상기 챔버는 상기 반응실의 압력이 상압 내지 진공의 범위로 유지되도록 밀봉되게 형성될 수 있다. Meanwhile, the chamber may be formed to be sealed so that the pressure of the reaction chamber is maintained in a range of normal pressure to vacuum.

그리고, 상기 챔버는 화학 기상 증착 시 안전성을 높이도록 SUS 재질로 형성될 수 있다.In addition, the chamber may be formed of SUS material to enhance the safety in chemical vapor deposition.

도 3은 도 1의 히터를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이고, 도 5는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.FIG. 3 is a perspective view showing the heater of FIG. 1, FIG. 4 is a sectional view taken along a line I-I of FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along a line II-II of FIG.

첨부된 도 3 내지 도 5을 참조하면, 상기 히터(2)는 반응가스에 부식되는 것을 방지하기 위하여 내식성이 높은 재질(예를 들어, 수정, 석영, 세라믹, 탄화규소 코팅 그라파이트 등)로 형성되는 히터 하우징(21) 및 상기 히터 하우징(21)의 내부공간에 구비되고 전원을 공급받아 발열되는 열선(22)을 포함하는 텅스텐 히터 또는 레늄 히터 또는 RF 히터로 형성될 수 있다.3 to 5, the heater 2 is formed of a material having high corrosion resistance (for example, quartz, ceramic, silicon carbide-coated graphite or the like) to prevent corrosion of the reaction gas A heater housing 21 and a tungsten heater, a rhenium heater, or an RF heater, which are provided in the inner space of the heater housing 21 and include a heat ray 22 generated by receiving power.

상기 히터 하우징(21)은 상기 적층구획판(12)의 상면에 안착되는 기저판(이하, 히터 하우징 기저판)(211), 상기 히터 하우징 기저판(211)의 외주부로부터 세워지는 측판(이하, 히터 하우징 측판)(212) 및 상기 히터 하우징 측판(212)의 상부를 복개하는 상판(이하, 히터 하우징 상판)(213)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 히터 하우징(21)은 적층하기 용이하도록 직사각형상의 박스 타입으로 형성될 수 있다. The heater housing 21 includes a base plate 211 (hereinafter, referred to as a heater housing base plate) 211 that is seated on the upper surface of the laminated partition plate 12, a side plate (hereinafter referred to as a heater housing side plate ) 212 and an upper plate (hereinafter, referred to as a heater housing upper plate) 213 covering the upper portion of the heater housing side plate 212. That is, the heater housing 21 may be formed in a rectangular box type to facilitate stacking.

상기 히터 하우징 상판(213)에는 상기 웨이퍼회전장치(3)가 상기 히터 하우징(21)의 상판을 관통하여 후술할 내화벽(23)에 지지되도록 개구부(2131)가 형성될 수 있다.An opening 2131 may be formed in the heater housing upper plate 213 so that the wafer rotating apparatus 3 penetrates the upper plate of the heater housing 21 and is supported by a fireproof wall 23 to be described later.

상기 히터 하우징 측판(212)에는 상기 열선(22)으로 전원을 공급하기 위한 전원포트(2121) 및 상기 히터 하우징(21)의 내부공간으로 불활성 기체(예를 들어, 질소 가스)를 공급하기 위한 가스포트(2122)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 가스포트(2122)로 공급되는 불활성 기체는 상기 히터(2)로 반응가스가 유입되는 것을 차단하고, 공정 후 상기 히터(2)의 냉각 속도를 높일 수 있다.The heater housing side plate 212 is provided with a power port 2121 for supplying power to the heating wire 22 and a gas for supplying an inert gas (for example, nitrogen gas) to the inner space of the heater housing 21 A port 2122 may be formed. Here, the inert gas supplied to the gas port 2122 may block the introduction of the reaction gas into the heater 2, and increase the cooling rate of the heater 2 after the process.

상기 열선(22)은 전원을 공급받아 발열되는 재질(예를 들어, 레늄(Rhenium), 텅스텐(Tungsten), RF 코일)로 형성될 수 있다.The heat ray 22 may be formed of a material (e.g., rhenium, tungsten, or RF coil) that generates heat upon receiving power.

그리고, 상기 열선(22)은 상기 개구부(2131)의 중앙에 대응되는 기준점으로부터 소용돌이 형상으로 감기거나, 좌우 대칭형으로 감겨 형성될 수 있다.The hot wire 22 may be wound in a spiral shape from the reference point corresponding to the center of the opening 2131, or may be wound in a symmetrical shape.

그리고, 상기 열선(22)은 상기 웨이퍼(W)에 대향되는 영역을 가열하는 제1 열선부 및 상기 웨이퍼(W)에 대향되지 않는 영역을 가열하는 제2 열선부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 웨이퍼(W)는 상기 웨이퍼회전장치(3)에 의해 회전되는데, 그 웨이퍼(W)의 궤적이 상기 열선(22)의 기준점을 중심으로 하는 환형으로 형성될 수 있고, 상기 제1 열선부는 상기 열선(22) 중 상기 웨이퍼(W)의 궤적에 대향되는 부위일 수 있고, 상기 제2 열선부는 상기 열선(22) 중 상기 웨이퍼(W)의 궤적에 대향되지 않는 부위일 수 있다.The heating wire 22 may include a first heating wire portion for heating a region facing the wafer W and a second heating wire portion for heating a region not opposed to the wafer W. [ Here, the wafer W is rotated by the wafer rotating device 3, and the locus of the wafer W can be formed in an annular shape centered on the reference point of the heat ray 22, And the second hot wire portion may be a portion of the hot wire 22 that is not opposed to the locus of the wafer W. The second hot wire portion may be a portion of the hot wire 22 opposed to the locus of the wafer W,

그리고, 상기 열선(22)은, 상기 웨이퍼(W)를 해당 성장 온도조건에 맞게 효율적으로 가열하도록, 즉 가열에 소비되는 전력과 시간을 최소화하도록, 상기 제1 열선부가 상기 제2 열선부보다 높은 온도로 가열되게 형성될 수 있다.The heating wire 22 is heated to a temperature higher than the temperature of the second heating wire so as to efficiently heat the wafer W in accordance with the growth temperature condition, And may be formed to be heated to a temperature.

그리고, 상기 열선(22)은 후술할 내화벽(23)에 가해지는 열충격이 감소되도록 상기 열선(22)과 후술할 내화벽(23) 사이에 개재되는 이격부재(27)에 의해 후술할 내화벽(23)과 이격되게 형성될 수 있다.The heat line 22 is formed by a spacing member 27 interposed between the heat ray 22 and a refractory wall 23 to be described later so as to reduce the thermal shock applied to the refractory wall 23 (Not shown).

한편, 상기 히터(2)는, 그 히터(2)의 상하방향 두께를 얇게 하기 위해, 상기 히터 하우징(21)의 내부에 상기 열선(22)을 감싸는 내화벽(23) 및 상기 내화벽(23)을 감싸는 단열벽(24)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 내화벽(23)은 세라믹 재질로 형성되며, 상기 단열벽(24)은 퓸드 실리카(Fumed Sillica) 재질로 형성될 수 있다.The heater 2 has a refractory wall 23 for enclosing the heat ray 22 inside the heater housing 21 and a refractory wall 23 for enclosing the heat ray 22 in order to reduce the thickness of the heater 2 in the vertical direction And a heat insulating wall 24 surrounding the heat insulating wall 24. At this time, the refractory wall 23 is formed of a ceramic material, and the heat insulating wall 24 may be formed of a fumed silica material.

여기서, 상기 히터(2)의 상하방향 두께를 얇게 할 경우, 상기 열선(22)에 의한 열충격으로 상기 히터 하우징(21)과 상기 챔버(1)가 파손될 수 있다. 하지만, 본 실시예의 경우, 세라믹 재질의 상기 내화벽(23)과 퓸드 실리카 재질의 상기 단열벽(24)이 구비되어, 상기 열충격이 감소되고, 상기 히터 하우징(21)과 상기 챔버(1)의 파손이 방지됨으로써, 상기 히터(2)의 상하방향 두께를 얇게 형성할 수 있다. 또한, 상기 히터(2)는 상기 챔버(1)(더욱 정확히는, 상기 적층구획판(12))의 내부에 냉각수 유로(미도시)가 형성됨으로써 그 히터(2)의 상하방향 두께가 더욱 얇게 형성될 수 있다. 즉, 상기 냉각수 유로(미도시)가 상기 열충격을 완화시키므로, 상대적으로 더 큰 열충격이 가해져도 상기 히터(2)하우징과 상기 챔버(1)에 파손이 발생되지 않을 수 있다. 달리 말해, 상기 히터(2)의 두께가 상기 세라믹 재질의 상기 내화벽(23)과 퓸드 실리카 재질의 상기 단열벽(24)으로 최대한 얇게 형성될 수 있는 두께보다 얇게 형성되더라도, 상기 히터 하우징(21)과 상기 챔버(1)에 파손이 발생되지 않을 수 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 히터(2)는 그 히터(2)의 상하방향 두께가 상기 반응실(S)의 상하방향 높이의 대략 절반 이하로 작게 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 히터(2)의 두께는 50mm 이하로 형성될 수 있다.Here, when the thickness of the heater 2 in the up-and-down direction is reduced, the heater housing 21 and the chamber 1 may be damaged due to the thermal shock caused by the hot wire 22. However, in the case of this embodiment, the refractory wall 23 made of a ceramic material and the heat insulating wall 24 made of a fumed silica material are provided so that the thermal shock is reduced, and the heater housing 21 and the chamber 1 The thickness of the heater 2 in the up-and-down direction can be reduced. The heater 2 is provided with a cooling water channel (not shown) inside the chamber 1 (more precisely, the laminated partition plate 12) so that the thickness of the heater 2 in the vertical direction is made thinner . That is, since the cooling water channel (not shown) relaxes the thermal shock, even if a relatively large thermal shock is applied, the heater 2 and the chamber 1 may not be damaged. In other words, even if the thickness of the heater 2 is formed to be thinner than the thickness of the refractory wall 23 of the ceramic material and the heat insulating wall 24 of the fumed silica material, the heater housing 21 And the chamber 1 may not be damaged. With this configuration, the heater 2 can be formed such that the thickness of the heater 2 in the up-and-down direction is less than about half of the height in the vertical direction of the reaction chamber S. In this embodiment, the thickness of the heater 2 may be 50 mm or less.

상기 내화벽(23)은 상기 열선(22)의 하부에 위치되는 기저판(이하, 내화벽 기저판)(231) 및 상기 내화벽 기저판(231)의 외주부로부터 세워지는 측판(이하, 내화벽 측판)(232)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 내화벽(23)은 상기 열선(22)의 하부가 상기 내화벽 기저판(231)에 의해 감싸지고, 상기 열선(22)의 측부가 상기 내화벽 측판(232)에 의해 감싸지며, 상기 열선(22)의 상부가 개방되게 형성될 수 있다.The refractory wall 23 includes a base plate 231 located below the heat ray 22 and a side plate 234 rising from the outer periphery of the refractory wall base plate 231 232). That is, in the refractory wall 23, the lower portion of the heat ray 22 is surrounded by the refractory wall base plate 231, the side portion of the heat ray 22 is surrounded by the refractory wall side plate 232, And the upper part of the heat line 22 may be formed to be opened.

상기 단열벽(24)은 상기 히터 하우징 기저판(211)에 안착되는 기저판(이하, 단열벽 기저판)(241) 및 상기 단열벽 기저판(241)의 외주부로부터 세워지는 측판(이하, 단열벽 측판)(242)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 단열벽(24)은 상기 내화벽 기저판(231)이 상기 단열벽 기저판(241)에 의해 감싸지고, 상기 내화벽 측판(232)이 상기 단열벽 측판(242)에 의해 감싸지며, 상기 열선(22)의 상부가 개방되게 형성될 수 있다.The heat insulating wall 24 includes a base plate (hereinafter referred to as a heat insulating wall base plate) 241 seated on the heater housing base plate 211 and a side plate (hereinafter referred to as an insulating wall side plate) 242). That is, in the heat insulating wall 24, the refractory wall base plate 231 is surrounded by the heat insulating wall base plate 241, the refractory wall side plate 232 is surrounded by the heat insulating wall side plate 242, And the upper part of the heat line 22 may be formed to be opened.

여기서, 상기 내화벽 측판(232)은, 상기 웨이퍼회전장치(3)가 상기 단열벽 측판(242)과 상기 웨이퍼회전장치(3)의 반경방향으로 중첩되게 지지되도록, 상기 내화벽 측판(232)의 선단면(2321)이 상기 단열벽 측판(242)의 선단면(2421)과 단차지게 형성될 수 있다.The refractory wall side plate 232 is provided on the refractory wall side plate 232 so that the wafer rotating apparatus 3 is supported so as to overlap with the heat insulating wall side plate 242 in the radial direction of the wafer rotating apparatus 3, The front end face 2321 of the heat insulating wall side plate 242 may be stepped with the front end face 2421 of the heat insulating wall side plate 242.

한편, 상기 히터(2)는 각 반응실(S)의 각 웨이퍼(W)의 온도가 동등 수준으로 유지되도록, 각 반응실(S)에서 독립적으로 조절되도록 형성될 수 있다.The heater 2 may be independently controlled in each reaction chamber S so that the temperatures of the wafers W in the reaction chambers S are maintained at the same level.

상기 웨이퍼회전장치(3)는, 상기 히터(2)의 상부에 구비되는(더욱 정확히는, 상기 히터 하우징(21)의 개구부(2131)를 관통하여 상기 내화벽 측판(232)의 선단면(2321)에 안착되는) 베이스(31), 상기 베이스(31)의 상부에 구비되는 서셉터(32) 및 상기 서셉터(32)의 상부에 구비되고 상기 웨이퍼(W)가 안착되는 웨이퍼안착부재(33)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 서셉터(32)는 상기 베이스(31)에 대하여 회전되고, 상기 웨이퍼안착부재(33)는 상기 서셉터(32)에 의해 회전될 수 있다. 이에 의하여, 상기 웨이퍼(W)는 상기 웨이퍼안착부재(33)의 중심을 기준으로 자전되면서, 상기 서셉터(32)의 중심을 기준으로 공전될 수 있다.The wafer rotating device 3 is mounted on the upper surface of the heater 2 (more precisely, through the opening 2131 of the heater housing 21 to form the front end face 2321 of the refractory wall side plate 232) A susceptor 32 provided on the base 31 and a wafer seating member 33 provided on the susceptor 32 and on which the wafer W is mounted, . ≪ / RTI > Here, the susceptor 32 is rotated with respect to the base 31, and the wafer seating member 33 can be rotated by the susceptor 32. Thus, the wafer W can revolve with respect to the center of the susceptor 32 while rotating about the center of the wafer seating member 33.

상기 가스분사노즐(4)은 복수의 분사공(미도시)이 형성된 가스분사헤더(42)를 통해 상기 반응실(S) 내로 반응가스를 균일하게 공급할 수 있다. 상기 반응가스는 예를 들어 GaCl 가스와 NH3 가스일 수 있다. The gas injection nozzle 4 can uniformly supply the reaction gas into the reaction chamber S through a gas injection header 42 having a plurality of injection holes (not shown). The reaction gas may be, for example, GaCl gas and NH3 gas.

이하, 본 실시예에 따른 화학기상증착장치의 작용효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the chemical vapor deposition apparatus according to the present embodiment will be described.

즉, 본 실시예에 따른 화학기상증착장치는, 상기 히터(2)로 상기 웨이퍼(W)를 가열하고, 상기 가스분사노즐(4)로 상기 웨이퍼(W)의 상부로 상기 반응가스를 분사하며, 상기 웨이퍼회전장치(3)로 상기 웨이퍼(W)를 회전시켜, 상기 웨이퍼(W)의 상면에 박막을 증착(성장)시킬 수 있다.That is, in the chemical vapor deposition apparatus according to the present embodiment, the wafer W is heated by the heater 2, and the reaction gas is sprayed onto the wafer W by the gas injection nozzle 4 , The wafer W can be rotated (rotated) by the wafer rotating device 3 to deposit (grow) a thin film on the upper surface of the wafer W.

여기서, 상기 반응실(S)이 복수로 구비되고, 각 반응실(S)마다 복수의 상기 웨이퍼(W)가 구비됨으로써, 생산성이 증대될 수 있다.Here, a plurality of reaction chambers S are provided, and a plurality of the wafers W are provided for each reaction chamber S, so that the productivity can be increased.

그리고, 상기 히터(2)가 콜드 월 타입 히터(열선 히터(열선 소재는 텅스텐, 몰리브덴, carbon 등 사용 환경에 따라 달라질 수 있음) 또는 RF 히터)로 형성되고 각 반응실(S)의 저부에 구비됨으로써, 온도 램핑 레이트가 빨라질 수 있다. 즉, 공정을 위해 사전에 결정된 온도로 가열하는데 소요되는 시간과 공정 종료 후 식히는데도 소요되는 시간이 상당히 감소될 수 있다. 본 실시예의 경우, 승온속도가 분당 50℃ 이상이고, 냉각속도가 분당 30℃ 이상일 수 있다.The heater 2 is formed of a cold wall type heater (a hot wire heater (the hot wire material may vary depending on the use environment such as tungsten, molybdenum, or carbon) or an RF heater) and is provided at the bottom of each reaction chamber S. , The temperature ramping rate can be accelerated. That is, the time required for heating to a predetermined temperature for the process and the time required for cooling after completion of the process can be significantly reduced. In the case of this embodiment, the heating rate may be 50 deg. C or higher per minute and the cooling rate may be 30 deg. C or higher per minute.

그리고, 복수의 상기 반응실(S)은 상하방향으로 적층되어 형성되는데, 상기 히터(2)의 두께가 얇게 형성됨으로써, 공간 활용도가 향상될 수 있다. 즉, 동일한 생산량을 기준으로 화학기상증착장치의 전체적인 상하방향 높이가 감소될 수 있다. 또는, 동일한 높이를 기준으로 더 많은 반응실(S)이 적층 가능하여, 생산량이 더욱 증대될 수 있다.The plurality of reaction chambers S are stacked in the vertical direction. Since the thickness of the heater 2 is thin, space utilization can be improved. That is, the entire vertical height of the chemical vapor deposition apparatus can be reduced on the basis of the same production amount. Alternatively, more reaction chambers S can be stacked on the basis of the same height, so that the production amount can be further increased.

1: 챔버 2: 히터
3: 웨이퍼회전장치 4: 가스분사노즐
21: 히터 하우징 22: 열선
23: 내화벽 24: 단열벽
27: 이격부재 2122: 가스포트
S: 반응실1: chamber 2: heater
3: Wafer rotation device 4: Gas injection nozzle
21: heater housing 22: hot wire
23: fireproof wall 24: insulating wall
27: spacing member 2122: gas port
S: Reaction chamber

Claims (11)

웨이퍼에 박막을 형성하는 화학기상증착장치에서 상기 웨이퍼의 하부에 구비되는 히터 하우징;
상기 히터 하우징의 내부공간에 구비되고, 상기 웨이퍼에 대향되는 열선;
상기 히터 하우징과 상기 열선 사이에 개재되고, 상기 열선의 하부와 측부를 감싸는 내화벽; 및
상기 히터 하우징과 상기 내화벽 사이에 개재되고, 상기 내화벽의 하부와 측부를 감싸는 단열벽;을 포함하고,
상기 히터 하우징은 상기 웨이퍼가 구비되는 반응실의 저면에 안착되고,
상기 히터 하우징의 상하방향 두께는 상기 반응실의 상하방향 높이의 절반 이하로 형성되는 화학기상증착용 히터.1. A chemical vapor deposition apparatus for forming a thin film on a wafer, comprising: a heater housing provided below the wafer;
A heating wire provided in an inner space of the heater housing and opposed to the wafer;
A refractory wall interposed between the heater housing and the heat line, the heat sink enclosing a lower portion and a side portion of the heat line; And
And a heat insulating wall interposed between the heater housing and the refractory wall and surrounding a lower portion and a side portion of the refractory wall,
The heater housing is seated on the bottom surface of the reaction chamber where the wafer is provided,
Wherein a thickness of the heater housing in a vertical direction is less than a half of a height of the reaction chamber in a vertical direction. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 히터 하우징의 상하방향 두께는 50mm 이하로 형성되는 화학기상증착용 히터.The method according to claim 1,
Wherein a thickness of the heater housing in a vertical direction is 50 mm or less. 제1항에 있어서,
상기 열선과 상기 내화벽 사이에는 그 열선과 그 내화벽을 이격시키는 이격부재가 형성되는 화학기상증착용 히터.The method according to claim 1,
And a spacing member is formed between the heat line and the refractory wall to separate the heat line and the refractory wall from each other. 제1항에 있어서,
상기 내화벽은 세라믹 재질로 형성되고,
상기 단열벽은 퓸드 실리카(Fumed Sillica) 재질로 형성되며,
상기 히터 하우징은 내식성 재질로 형성되는 화학기상증착용 히터.The method according to claim 1,
The refractory wall is formed of a ceramic material,
The heat insulating wall is formed of a fumed silica material,
Wherein the heater housing is formed of a corrosion-resistant material. 제1항에 있어서,
상기 반응실의 저면에는 냉각 유로가 형성되는 화학기상증착용 히터.The method according to claim 1,
And a cooling channel is formed on the bottom surface of the reaction chamber. 제1항에 있어서,
상기 히터 하우징에는 그 히터 하우징의 내부로 불활성 기체를 유입시키는 가스포트가 형성되는 화학기상증착용 히터.The method according to claim 1,
Wherein the heater housing is provided with a gas port for introducing an inert gas into the heater housing. 제1항에 있어서,
상기 열선은 금속 또는 비금속 재질로 형성되는 화학기상증착용 히터.The method according to claim 1,
Wherein the heating wire is formed of a metal or a non-metal material. 제1항에 있어서,
상기 열선은,
상기 웨이퍼에 대향되는 영역을 가열하는 제1 열선부; 및
상기 웨이퍼에 대향되지 않는 영역을 가열하는 제2 열선부;를 포함하고,
상기 제1 열선부는 상기 제2 열선부보다 높은 온도로 가열되게 형성되는 화학기상증착용 히터.The method according to claim 1,
The heating wire,
A first heating wire portion for heating a region facing the wafer; And
And a second heating wire portion for heating an area not opposed to the wafer,
And the first heat conducting portion is formed to be heated to a temperature higher than that of the second heat conducting portion. 상하 방향으로 적층된 복수의 반응실을 갖는 챔버;
각 반응실의 저부에 구비되는 히터;
각 히터의 상부에 구비되고, 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼회전장치; 및
각 반응실로 반응가스를 공급하도록 각 웨이퍼회전장치의 측부에 구비되는 가스분사노즐;을 포함하고,
상기 히터는 제1항, 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 화학기상증착용 히터로 형성되는 화학기상증착장치.A chamber having a plurality of reaction chambers stacked in a vertical direction;
A heater provided at the bottom of each reaction chamber;
A wafer rotating device provided on each of the heaters for rotating the wafer; And
And a gas injection nozzle provided at a side of each wafer rotating device to supply a reaction gas to each reaction chamber,
The chemical vapor deposition apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the heater is formed by a chemical vapor deposition heater. 제10항에 있어서,
상기 히터는,
열선 히터 또는 RF 히터로 형성되고,
승온속도가 분당 50℃ 이상이고, 냉각속도가 분당 30℃ 이상인 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.11. The method of claim 10,
The heater
Formed by a hot wire heater or an RF heater,
Wherein the rate of temperature increase is 50 DEG C or more per minute and the rate of cooling is 30 DEG C or more per minute.
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