KR19990075084A - 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나선형 가스공급관을 설치하여 웨이퍼가공의 균일도를 향상시키게 하는 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비에 관한 것이다.

본 발명에 따른 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비는, 웨이퍼에 불순물 확산이 이루어지도록 고온의 환경을 만들어주는 확산로, 가스가 저장된 가스공급원과 상기 확산로의 내부를 연결하여 상기 확산로에 공정에 필요한 가스를 공급하는 가스공급관 및 반응을 마친 가스가 확산로의 외부로 배출되도록 상기 확산로 내부와 연결되는 가스배출관을 포함하여 이루어지는 반도체 확산설비에 있어서, 상기 가스공급관은, 일단이 가스를 저장하는 가스공급원과 연결되고, 다른 일단은 상기 확산로의 내부와 연결되며, 상기 확산로에 근접하는 관의 일부분이 상기 확산로를 나선형태로 감싸도록 형성된 나선형 가스공급관인 것을 특징으로 한다.

따라서, 확산로 내벽의 온도를 균일하게 하여 웨이퍼 막질의 균일도를 향상시키고, 가스의 예열성능을 향상시키게 하는 효과를 갖는다.

Description

나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비

본 발명은 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 나선형 가스공급관을 설치하여 웨이퍼가공의 균일도를 향상시키게 하는 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조에는 여러 가지 공정과, 이에 따른 주설비 및 보조설비가 사용되고 있다.

이러한 여러 가지 공정 중에서 웨이퍼에 산화막을 성장시키거나 전기적인 특성을 갖게 하기 위하여 붕소나 인 등의 불순물을 활성화 및 안정화시키기 위한 어닐링(Annealing)처리 등을 하는 공정으로 확산공정(Diffusion Process)이 있다.

상기 확산공정을 수행하는 주설비로는 확산로(Diffusion Furnace)가 있으며, 상기 확산로는 일반적으로 웨이퍼를 이송하여 확산로 내에 집어 넣는 방식에 따라 수직식(Vertical Type) 및 수평식(Horizontal Type)이 있으며, 통상 상기 확산로는, 석영관(Quartz Tube)과 상기 석영관을 가열시키는 히팅(Heating)챔버로 구성된다.

또한, 상기 확산로의 보조설비로는 공정에 필요한 정제된 적당량의 가스류를 적정시간 동안 확산로에 주입시키는 가스공급부와, 보트내에 웨이퍼를 적재하고 승하강하며 상기 웨이퍼를 확산로에 로딩 및 언로딩시키는 엘리베이터장치와, 상기 보트에 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 웨이퍼이송장치와, 상기 웨이퍼이송장치에 웨이퍼를 카셋트 단위로 이송하는 카셋트이송장치 및 상기 장치들을 상호 유기적으로 제어하는 설비콘트롤부 등이 있다.

상기 가스공급부는, 불순물가스, 운반가스 등 고압의 가스를 저장하는 가스공급원 및 상기 가스들을 상기 확산로 내부에 공급되도록 통로 역할을 하는 가스공급관을 포함하여 이루어진다.

통상적인 수직식(Vertical Type) 반도체 확산설비를 도1에 도시하였다.

도1에서와 같이, 종래의 반도체 확산설비는, 웨이퍼(1)에 불순물 확산이 이루어지도록 고온의 환경을 만들어주는 확산로(10)와, 불순물가스, 운반가스 등 고압의 가스가 저장된 가스공급원(12)과 상기 확산로(10)의 내부를 연결하여 상기 확산로(10)에 공정에 필요한 가스를 공급하는 가스공급관(14) 및 반응을 마친 가스가 확산로(10)의 외부로 배출되도록 상기 확산로(10) 내부와 연결되는 가스배출관(16)을 구비하여 이루어진다.

상기 가스공급관(14)은, 일단이 가스를 저장하는 가스공급원(12)과 연결되고, 다른 일단은 상기 확산로(10)의 내부와 연결되며, 가스가 상기 확산로(10) 내에 공급되기 전에 예열되도록 상기 확산로(10)에 근접하는 관의 일부분이 가열되는 상기 확산로(10)의 일측벽 내부를 타고 1자형으로 수직하게 올라 가서 상기 확산로(10)의 상방 꼭대기면과 연통되도록 형성된다.

따라서, 상기 가스공급관(14)을 통하여 예열된 불순물 가스가 상기 확산로(10) 내부에 유입되고, 고온의 환경에서 상기 웨이퍼 표면에 불순물 확산막이 형성된다.

그러나, 종래의 1자형 가스공급관은 상기 확산로의 일측 내벽에 편중되어 설치되므로 상대적으로 저온인 공급가스가 상기 가스공급관을 통과하면서 상기 가스공급관이 통과하는 부위의 확산로 내벽 온도를 떨어지게 함으로써 웨이퍼에 형성되는 막질이 불균일해지는 문제점이 있었다.

또한, 공급되는 가스의 예열상태가 불충분하여 웨이퍼 상에 충분한 확산반응이 어렵고, 이로 인해 추가로 설치되는 가스예열장치 등의 설치비가 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 확산로 내벽의 온도를 균일하게 하여 웨이퍼 막질의 균일도를 향상시키고, 가스의 예열성능을 향상시키게 하는 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비를 제공함에 있다.

도1은 종래의 반도체 확산설비를 나타낸 개략도이다.

도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비를 나타낸 개략도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 웨이퍼 10, 20: 확산로

12, 22: 가스공급원 14: 가스공급관

16, 26: 가스배출관 24: 나선형 가스공급관

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비는, 웨이퍼에 불순물 확산이 이루어지도록 고온의 환경을 만들어주는 확산로, 가스가 저장된 가스공급원과 상기 확산로의 내부를 연결하여 상기 확산로에 공정에 필요한 가스를 공급하는 가스공급관 및 반응을 마친 가스가 확산로의 외부로 배출되도록 상기 확산로 내부와 연결되는 가스배출관을 포함하여 이루어지는 반도체 확산설비에 있어서, 상기 가스공급관은, 일단이 가스를 저장하는 가스공급원과 연결되고, 다른 일단은 상기 확산로의 내부와 연결되며, 상기 확산로에 근접하는 관의 일부분이 상기 확산로를 나선형태로 감싸도록 형성된 나선형 가스공급관인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확산로는, 웨이퍼를 수직상방으로 이송하여 확산로 내부에 집어 넣는 방식인 수직식(Vertical Type)인 것이 가능하고, 상기 나선형 가스공급관의 상기 확산로 내부와 연결되는 다른 일단부는, 상기 확산로의 상방 꼭대기면에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 바람직하기로는, 상기 나선형 가스공급관의 상기 확산로 내부와 연결되는 다른 일단부는, 분사노즐이 설치되어 상기 확산로 내부에 가스를 균일하게 분사할 수 있다.

또한, 상기 확산로는, 웨이퍼를 수평상방으로 이송하여 확산로 내부에 집어 넣는 방식인 수평식(Horizontal Type)인 것이 가능하다.

이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비를 나타낸 개략도이다.

도2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비는, 웨이퍼(1)에 불순물 확산이 이루어지도록 고온의 환경을 만들어주는 확산로(20), 가스가 저장된 가스공급원(22)과 상기 확산로(20)의 내부를 연결하여 상기 확산로(20)에 공정에 필요한 가스를 공급하는 나선형 가스공급관(24) 및 반응을 마친 가스가 확산로(20)의 외부로 배출되도록 상기 확산로(20) 내부와 연결되는 가스배출관(26)을 포함하여 이루어지는 반도체 확산설비에 있어서, 상기 나선형 가스공급관(24)은, 일단이 가스를 저장하는 가스공급원(22)과 연결되고, 다른 일단은 상기 확산로(20)의 내부와 연결되며, 상기 확산로(20)에 근접하는 관의 일부분이 상기 확산로(20)를 나선형태로 감싸도록 형성된다.

상기 확산로(20)는, 웨이퍼(1)를 수직상방으로 이송하여 확산로(20) 내부에 집어 넣는 방식인 수직식(Vertical Type)이고, 이러한 나선형 가스공급관(24)은 웨이퍼를 수평상방으로 이송하여 확산로 내부에 집어 넣는 방식인 수평식(Horizontal Type) 확산로에 설치하는 것도 가능하다.

상기 나선형 가스공급관(24)의 상기 확산로(20) 내부와 연결되는 다른 일단부는, 상기 확산로(20)의 상방 꼭대기면에 형성되고, 분사노즐이 설치되어 상기 확산로(20) 내부에 가스를 균일하게 분사한다.

또한, 상기 나선형 가스공급관(24)의 나선형태는 나선의 길이나 직경 등을 변경하여 다양한 형태로 제작하는 것이 가능하고, 도시된 원통형 나선형태 외에 나선이 진행할수록 반경이 줄어드는 원뿔 나선형태도 가능하다.

이러한 원뿔 나선형태 등의 다양한 나선형태의 가스공급관은 상기 확산로 고온부와의 접촉면적 및 예열정도 등을 고려하여 제작하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명의 나선형 가스공급관(24)을 갖는 반도체 확산설비는, 상기 확산로(20)의 내벽을 감싸면서 360도를 돌아 골고루 확산로(20)의 내벽과 접촉되므로 나선형 가스공급관(24)에 공급되는 저온의 가스에 의해 상기 확산로(20) 내벽에 온도변화가 편중되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 확산로(20)의 내벽을 통과하면서 가열되는 나선형 가스공급관(24)의 가열부위가 길어지고, 가스가 상기 나선형 가스공급관(24)을 따라 소용돌이 형태로 유체이동하게 됨으로써 가스의 혼합율이 높아져서 가스가 골고루 충분히 예열된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비에 의하면, 확산로 내벽의 온도를 균일하게 하여 웨이퍼 막질의 균일도를 향상시키고, 가스의 예열성능을 향상시키게 하는 효과를 갖는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 웨이퍼에 불순물 확산이 이루어지도록 고온의 환경을 만들어주는 확산로, 가스가 저장된 가스공급원과 상기 확산로의 내부를 연결하여 상기 확산로에 공정에 필요한 가스를 공급하는 가스공급관 및 반응을 마친 가스가 확산로의 외부로 배출되도록 상기 확산로 내부와 연결되는 가스배출관을 포함하여 이루어지는 반도체 확산설비에 있어서,

   상기 가스공급관은, 일단이 가스를 저장하는 가스공급원과 연결되고, 다른 일단은 상기 확산로의 내부와 연결되며, 상기 확산로에 근접하는 관의 일부분이 상기 확산로를 나선형태로 감싸도록 형성된 나선형 가스공급관인 것을 특징으로 하는 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 확산로는,

   웨이퍼를 수직상방으로 이송하여 확산로 내부에 집어 넣는 방식인 수직식(Vertical Type)인 것을 특징으로 하는 상기 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 나선형 가스공급관의 상기 확산로 내부와 연결되는 다른 일단부는, 상기 확산로의 상방 꼭대기면에 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 나선형 가스공급관의 상기 확산로 내부와 연결되는 다른 일단부는, 분사노즐이 설치되어 상기 확산로 내부에 가스를 균일하게 분사하는 것을 특징으로 하는 상기 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 나선형 가스공급관의 나선형태는,

   나선이 진행할수록 반경이 줄어드는 원뿔 나선형인 것을 특징으로 하는 상기 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 확산로는,

   웨이퍼를 수평상방으로 이송하여 확산로 내부에 집어 넣는 방식인 수평식(Horizontal Type)인 것을 특징으로 하는 상기 나선형 가스공급관을 갖는 반도체 확산설비.