KR102256105B1 - 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐은 공정가스가 기존과 같이 내측관을 통해 직분사되지 않고 내측관에서 외측관으로 흐르는 동안 공정가스의 온도를 예열하여 웨이퍼에 균등하게 분사되도록 유도하는 구조이기 때문에 웨이퍼들 막의 형성을 균일하게 생산하여 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐{A PREHEATING TOW WAY PIPE NOZZLE FOR A SEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION}
본 발명은 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정튜브 내의 웨이퍼를 향해 공급되는 공정가스를 예열한 후 분사하도록 노즐을 2중관으로 구성한 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체소자는 반도체기판으로 사용되는 웨이퍼상에 증착공정, 사진공정, 식각공정, 이온주입공정, 확산공정 및 열처리공정 등의 일련의 공정들을 수행하여 제조된다.
즉, 반도체소자의 제조공정은 여러가지 전기적, 광학적 및 화학적 특성을 갖는 얇은 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 여러 층의 박막을 반도체기판상에 순차적으로 형성시키는 과정으로서, 상기 박막의 증착공정, 상기 박막이 원하는 소자적 전기적 특성을 지닐 수 있도록 상기 박막의 일부분을 제거하기 위한 사진식각공정, 상기 박막의 전기적 특성을 바꾸기 위한 확산공정과 이온주입공정 및 상기 박막의 결정특성을 안정화시키는 열처리공정으로 이루어진다.
상기 증착공정, 확산공정 및 열처리공정은 필요에 따라 수평형(Horizontal) 또는 수직형(Vertical)의 공정튜브를 사용하고 있다.
통상, 반도체장치 제조공정에서는 높은 생산성, 공정의 신뢰성 등의 장점을 갖는 수직형 공정튜브를 사용한다.
도 1에서 보는 바와 같이, 종래에 의한 공정튜브(10)는 원통형이며 특정내부공간이 형성된 아우터튜브(Outer Tube ; 12), 상기 아우터튜브(12)와 소정간격 이격되어 내재하며, 상부가 상기 아우터튜브(12)에 근접하며 개방된 인너튜브(Inner Tube ; 14), 상기 인너튜브(14)내에 위치하며 웨이퍼(W)가 적재되는 보트(Boat ; 16) 및 상기 인너튜브(14)내로 공정가스를 공급하기 위하여 상기 인너튜브(14)와 상기 보트(16) 사이로 상향 연장되고, 측벽에는 상하 방향으로 일정 간격을 두고 다수의 가스분사홀(19)들이 형성되어 있고, 단부는 밀폐된 노즐(18)을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 아우터튜브(12) 하부에는 상기 공정튜브(10)의 내부를 소망하는 압력으로 만드는 진공펌프(미도시)가 연결되는 진공배기구(20)가 형성되어 있다.
그러나, 이와 같은 구성된 공정튜브(10)의 인너튜브(14) 내에 설치되어 공정가스를 보트(16)의 웨이퍼(W)에 분사(공급)하는 노즐(18)이 단일 중공관으로 이루어져 있기 때문에 노즐(18)의 하부에서 상부로 공급되어 흐르는 공정가스가 가스분사홀(19)들의 윗쪽 부분보다 아래쪽에서 먼저 직분사되는 압력 불균등과 가스분사홀(19)들의 아래쪽보다 윗쪽으로 갈수록 공급되는 공정가스의 온도가 낮아지는 등의 불균형으로 인하여 보트(16)에 적재된 웨이퍼(W)들에 공정가스가 균일하게 분사되지 않아 웨이퍼 막의 형성을 균일하게 생산할 수 없어 생산성을 현저히 저하시킨다는 문제점이 있었다.
대한민국 공개실용신안공보 제2000-0006108(2000.04.06.)
본 발명의 목적은 기존의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로서, 2중관 노즐에 의해 예열된 공정가스를 균등하게 분사함으로써 웨이퍼들 막의 형성을 균일하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐은, 공정튜브의 하부 일측을 관통하여 인너튜브 내부 일측에 수직으로 설치되어 공정가스를 공급하는 내측관과, 상기 내측관의 상부 개구부 및 외경과 일정 간격을 두고 감싸주면서 상기 개구부로부터 공정가스를 공급받아 웨이퍼를 향해 균등하게 분사하도록 다수의 가스분사홀들이 형성된 외측관을 포함하되, 상기 외측관의 상부는 상기 개구부로부터 공정가스를 공급받아 리턴시키면서 상기 내측관과 외측관 사이측 둘레에 균등하게 분산시키도록 외부로 볼록한 반원 형상으로 형성되고, 상기 외측관의 상부 둘레에는 상기 내측관이 일정 간격을 두고 동심되게 지지되도록 오목하게 돌출되어 내측관의 상부 외경과 밀착되는 다수의 함몰부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
다른 실시예로서, 본 발명의 다수의 함몰부는 둘레 방향을 따라 120°간격으로 형성된 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 외측관의 하부는 상기 내측관의 하부로부터 일정 높이에서 내측관의 외경에 맞닿아 밀폐시키도록 결합된 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 다수의 가스분사홀들은 상기 외측관의 둘레에 대해 상기 웨이퍼를 향하는 일측에 상하 일정 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 2중관 노즐의 길이가 600~1300㎜일 경우, 내측관과 외측관의 사이 간격이 2~7㎜, 가스분사홀들의 직경이 0.3~5㎜, 가스분사홀들이 195개 이하로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐은 공정가스가 기존과 같이 내측관을 통해 직분사되지 않고 내측관에서 외측관으로 흐르는 동안 공정가스의 온도를 예열하여 웨이퍼에 균등하게 분사되도록 유도하는 구조이기 때문에 웨이퍼들 막의 형성을 균일하게 생산하여 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래에 따른 반도체 제조용 공정튜브를 도시한 종단면도,
도 2는 본 발명에 따른 2중관 노즐이 적용된 반도체 제조용 공정튜브를 도시한 종단면도,
도 3은 본 발명에 따른 2중관 노즐을 도시한 종단면도,
도 4는 도 3의 A-A에 대한 횡단면도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 구성에 대하여 종래의 공정튜브(10)와 동일한 구성에 대해서는 동일부호 및 동일명칭을 부여하고, 그에 대한 중복 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 2중관 노즐이 적용된 반도체 제조용 공정튜브를 도시한 종단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 2중관 노즐을 도시한 종단면도이며, 도 4는 도 3의 A-A에 대한 횡단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐(30)은, 고열에 강하고 화학적으로도 변화가 적은 석영재질로 제작되어 있는 것으로서, 상기 공정튜브(10)의 하부 일측을 관통하여 인너튜브(14) 내부 일측에 수직으로 설치되어 공정가스를 공급하는 내측관(32)과, 상기 내측관(32)의 상부 개구부(32a) 및 외경과 일정 간격을 두고 감싸주면서 상기 개구부(32a)로부터 공정가스를 공급받아 웨이퍼(W)를 향해 균등하게 분사하도록 다수의 가스분사홀(34a)들이 형성된 외측관(34)을 포함한다.
이때, 상기 내측관(32)의 하단은 직각되게 꺾여서 상기 공정튜브(10)의 하부 측면 일측을 관통하여 공정가스저장장치(미도시)와 연결되는 가스공급구(34b)가 형성된다.
상기 외측관(34)의 상부는 상기 내측관(32)의 상단 개구부(32a)로부터 공정가스를 공급받아 리턴시키면서 내측관(32)과 외측관(34) 사이측 둘레에 균등하게 분산시키도록 외부로 볼록한 반원 형상으로 형성되어 있다.
상기 외측관(34)의 상부 둘레에는 상기 내측관(32)이 일정 간격을 두고 동심되게 지지되도록 오목하게 돌출되어 내측관(32)의 상부 외경과 밀착되는 다수의 함몰부(34b)가 형성되고, 상기 다수의 함몰부(34b)는 둘레 방향을 따라 120°간격으로 형성되어 있다.
상기 외측관(34)의 하부는 상기 내측관(32)의 하부로부터 일정 높이에서 내측관(32)의 외경에 맞닿아 밀폐시키도록 용접 등에 의해 결합되어 있다.
상기 다수의 가스분사홀(34a)들은 상기 외측관(34)의 둘레에 대해 상기 보트(16)의 웨이퍼(W)를 향하는 일측에 상하 일정 간격을 두고 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 2중관 노즐(30)의 길이가 600~1300㎜일 경우, 내측관(32)과 외측관(34)의 사이 간격(거리)이 2~7㎜, 가스분사홀(34a)들의 직경이 0.3~5㎜, 가스분사홀(34a)들이 195개 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 2중관 노즐(30)은 도 3과 같이 내측관(32)의 하부측 가스공급구(32b)를 통해 공정가스가 공급되면, 이 공정가스는 내측관(32)의 따라 수직으로 상승되다가 상부측 개구부(32a)를 통해 외측관(34)의 상부측에 충돌되어 리턴되면서 내측관(32)과 외측관(34) 사이측 둘레로 공급된다.
그리고, 내측관(32)과 외측관(34) 사이측 둘레로 공급된 공정가스는 하강되면서 외측관(34)의 둘레 일측에 상하 일정 간격을 두고 형성된 다수의 가스분사홀(34a)들을 통하여 보트(16)에 적재된 다수의 웨이퍼(W)들을 향해 균등하게 분사된다.
이때, 2중관 노즐(30)은 공정가스가 기존과 같이 내측관(32)을 통해 직분사되지 않고 내측관(32)에서 외측관(34)으로 흐르는 동안 공정가스의 온도를 예열하여 웨이퍼(W)에 균등하게 분사되도록 유도하는 구조이기 때문에 웨이퍼(W)들 막의 형성을 균일하게 생산하여 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10 : 공정튜브 12 : 아우터튜브
14 : 인너튜브 16 : 보트
20 : 진공배기구 30 : 2중관 노즐
32 : 내측관 32a : 개구부
34b : 가스공급구 34 : 외측관
34a : 가스분사홀 34b : 함몰부

Claims (7)

  1. 공정튜브(10)의 하부 일측을 관통하여 인너튜브(14) 내부 일측에 수직으로 설치되어 공정가스를 공급하는 내측관(32)과,
    상기 내측관(32)의 상부 개구부(32a) 및 외경과 일정 간격을 두고 감싸주면서 상기 개구부(32a)로부터 공정가스를 공급받아 웨이퍼(W)를 향해 균등하게 분사하도록 다수의 가스분사홀(34a)들이 형성된 외측관(34)을 포함하되,
    상기 외측관(34)의 상부는 상기 개구부(32a)로부터 공정가스를 공급받아 리턴시키면서 상기 내측관(32)과 외측관(34) 사이측 둘레에 균등하게 분산시키도록 외부로 볼록한 반원 형상으로 형성되고,
    상기 외측관(34)의 상부 둘레에는 상기 내측관(32)이 일정 간격을 두고 동심되게 지지되도록 오목하게 돌출되어 내측관(32)의 상부 외경과 밀착되는 다수의 함몰부(34b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 함몰부(34b)는 둘레 방향을 따라 120°간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 외측관(34)의 하부는 상기 내측관(32)의 하부로부터 일정 높이에서 내측관(32)의 외경에 맞닿아 밀폐시키도록 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 가스분사홀(34a)들은 상기 외측관(34)의 둘레에 대해 상기 웨이퍼(W)를 향하는 일측에 상하 일정 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 2중관 노즐(30)의 길이가 600~1300㎜일 경우, 내측관(32)과 외측관(34)의 사이 간격이 2~7㎜, 가스분사홀(34a)들의 직경이 0.3~5㎜, 가스분사홀(34a)들이 195개 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 사용되는 예열용 2중관 노즐.
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