KR20000024867A - 상압 화학기상 증착장치 - Google Patents

Abstract

목적 : 막질을 형성하기 위해 분사되는 반응가스의 반응 결과 후 발생되어지는 파우더가 와류현상에 의해 설비에 침적되는 것을 방지할 수 있는 상압 화학기상 증착장치를 제공하는 것이 목적이다.

구성 : 상압 화학기상 증착장치에 설치되는 복수의 쿨링 배플(30)의 인접한 위치에 흡입수단(34)이 장착된 배출구(32)를 설치하여 쿨링 배플(30)에서 분사되는 질소에 의해 형성되는 와류 현상을 방지할 수 있도록 한다.

효과 : 파우더가 와류현상에 의해 설비에 침적되는 것을 방지하여 웨이퍼의 수율향상과, 설비의 보전 유지에 용이하게 된다.

Description

상압 화학기상 증착장치

본 발명은 화학기상 증착장치에 관한 것으로서, 특히 대기압에서 막질을 형성하기 위해 분사되는 반응가스의 반응 결과 후 발생되어지는 파우더가 와류현상에 의해 설비에 침적되는 것을 방지할 수 있는 상압 화학기상 증착장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정의 기본 기술 중의 하나로 이용되고 있는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)은 기체 상태의 화합물을 분해한 후 반도체 기판 위로 분사함과 동시에 열을 가하여 반도체 기판 위에 박막이나 에피층을 형성하는 공정이다.

이 때, 웨이퍼 기판 위에 박막을 형성하는 과정은 화합물 가스를 챔버 내로 공급하여 이루어지며, 공정 중의 챔버 내부의 진공도에 따라 상압 화학기상증착(APCVD)장치와 감압 화학기상증착(LPCVD)장치로 구분되고, 챔버의 모양이나 공정처리 구조에 따라 수평형, 수직형, 원통형, 인라인형, 관상로형으로 분류된다.

상압 화학기상증착의 공정은 대기압 하에서 챔버 내부의 온도를 소망하는 막질의 종류에 따라 적절히 조절하여 진행된다.

상압 화학기상증착의 공정 중에 챔버의 내부는 형성하려는 막에 따라 다르지만 보통 400℃ 이상의 온도로 유지되며, 질소 분위기에서 인젝터에 의해 SiH₄, PH₃, B₂H₆등의반응가스와 O₂나 N₂등의 조연성 가스가 주입된다.

도 1은 종래 공지된 상압 화학기상 증착장치의 구조도로서, 이것은 인라인형(컨베이어 방식)이 적용되어 있다.

도면 부호 2인 챔버에 화합물 가스를 분사하는 인젝터 헤드(2a)가 설치되고, 그 하부로 설치되는 히터(4)와의 사이에 웨이퍼(WF)를 이송하는 벨트(6)가 개재되는 구조이다. 챔버(2)의 주변에 설치되는 배플러(baffler;8)들은 비활성가스인 N₂를 분사하여 반응가스의 분산을 방지함으로써 박막 형성의 균등화를 도모한다.

일정한 속도로 동작하는 벨트(6)에 실려 챔버(2)를 통과하는 동안 침적이 이루어지는 웨이퍼(WF)의 박막은 인젝터 헤드(2a)로부터 분사된 반응가스가 히터(4)의 열분해로 웨이퍼(WF)로 침적되면서 형성된다.

이 때, 웨이퍼(WF)에 박막이 형성되는 반응이 진행되고 나면 챔버(2)의 내부에는 부산물인 파우더가 발생되기 마련이고, 이는 챔버(2)의 내부에 배치되는 배기장치들에 의해 외부로 배기되어진다.

여기서, 배기장치는 열을 방출시키기 위한 열배기와, 박막을 증착하는 과정에서 벨트 위로 도포된 불필요한 막을 제거하기 위해 불산(HF)이라는 강산액을 이용한 산배기 그리고 연기를 배출시키는 가연배기가 있다.

이러한 배기장치를 통해 파우더를 완전히 제거해야 하지만 미처 배기되지 않고 벨트(6) 위에 떨어져 벨트(6)를 타고 이동되는 것이 종종 발생되며, 이것은 가열된 웨이퍼(WF)가 챔버(2)를 지나면서 도포된 후 서서히 열을 식히는 쿨링 배풀(10)에 모여 침적되는데 그 원인은 냉각을 위해 쿨링 배플(10)에서 분사되는 질소가 와류를 형성하여 제자리를 맴돌면서 외부로 방출되지 않기 때문이며, 이에 따라 웨이퍼(WF)의 수율저하와 더불어 장치 수리 및 보전 활동을 위한 많은 시간 소요의 원인이 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 본 발명은 막질을 형성하기 위해 분사되는 반응가스의 반응 결과 후 발생되어지는 파우더가 와류현상에 의해 설비에 침적되는 것을 방지할 수 있는 상압 화학기상 증착장치를 제공하는 것이 목적이다.

이를 위하여, 상압 화학기상 증착장치에 설치되는 복수의 쿨링 배플의 인접한 위치에 흡입수단이 장착된 배출구를 설치하여 쿨링 배플에서 분사되는 질소에 의해 형성되는 와류 현상을 방지할 수 있도록 한다.

특히, 배출구의 입구는 쿨링 배플의 사이에 배치되어 파우더의 흡입이 더욱 용이하게 이루어지도록 하는 것이다.

도 1은 종래 공지된 상압 화학기상 증착장치의 전체구조를 측면에서 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 상압 화학기상 증착장치의 전체구조를 측면에서 도시한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 인젝터의 내부에서 반응가스가 흐르는 방향과 반응후 생성된 파우더의 배기흐름을 도시한 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 쿨링 배플의 배출구조를 도시한 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 벨트 22 : 챔버

22a : 인젝터 헤드 24 : 히터

26 : 배기구 28 : 배플러

30 : 쿨링 배플 32 : 배출구

34 : 흡입수단

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 상압 화학기상 증착장치의 전체구조를 측면에서 도시한 개략도이다.

상압 화학기상 증착장치는 계속해서 순환되는 벨트(20)를 이용하여 웨이퍼(WF)를 이송하면서 증착을 행하는 인라인 방식의 설비로서, 반응가스를 분사하는 인젝터 헤드(22a)가 장착된 다수개의 챔버(22)를 보유하고 있으며, 그 하부로 웨이퍼(WF)를 이송하는 벨트(20)가 배치되고, 벨트(20)의 하부에는 히터(24)가 설치되어 침적에 적당한 온도인 400℃를 조성할 수 있도록 되어 있으며, 상기 챔버(22)의 사이사이로 배플러(26)가 배치되어 질소가스의 분사에 의한 커튼을 형성하여 반응가스의 분산을 방지하게 된다.

일정한 속도로 동작하는 벨트(20)에 실려 챔버(22)를 통과하는 동안 침적이 이루어지는 웨이퍼(WF)의 박막은 인젝터 헤드(22a)로부터 분사된 반응가스가 히터(24)의 열분해로 웨이퍼(WF)로 침적되면서 형성된다.

이 때, 웨이퍼(WF)에 박막이 형성되는 반응이 진행되고 나면 챔버(20)의 내부에는 부산물인 파우더가 발생되기 마련이고, 이는 도 3에 도시한 바와 같이 챔버(20)의 내부에 배치되는 배기구(26)에 의해 외부로 배기되어진다.

즉, 배플러(28)를 통해 분사되는 질소가스에 의해 챔버(20)의 양측으로 커튼을 형성하고, 챔버(20)의 하부를 통과하는 웨이퍼(WF)의 상면으로 인젝터 헤드(22a)에서 분사되는 반응가스가 분출되며 이 반응가스는 벨트(20)의 하방에 위치한 히터(24)에서 전도 및 복사된 열에 의해 활성화되어 웨이퍼(WF)의 표면과 반응 후 박막을 형성하게 되는 것이다. 이 때, 반응에 참여하지 않은 반응가스 혹은 반응과정에서 부산물로 생성된 파우더는 배기구(26)를 통해 외부로 방출되게 된다.

그러나, 일부의 파우더는 완전히 방출되지 않고 벨트(20)에 실려 이동되며, 배플러(28)에 인접하게 배치되어 웨이퍼(WF)를 냉각시키기 위해서 질소가스를 분사하는 복수의 쿨링 배플(30)의 하부 쪽으로 이동하게 되는 것이다.

여기서, 도 4에 도시한 바와 같이 쿨링 배플(30)의 인접한 위치에 본 발명의 특징에 따라 설치되는 배출구(32)에 의해 제거되지 않은 파우더가 완전히 배출되게 된다.

상기 배출구(32)에는 흡입수단(34)이 장착되어 상기 쿨링 배플(30)에서 분사되는 질소가스에 의해 발생되는 와류현상을 제거하기 위한 것이고, 궁극적으로는 밸트에 묻혀져 이동한 제거되지 않은 파우더를 흡입하는 것이다.

바람직하게는 배출구(32)의 입구가 복수의 쿨링 배플(30) 사이에 배치됨으로써 쿨링 배플(30)을 통해 분사되어 밸트(20)에 충돌하면서 발생되는 와류현상을 효과적으로 제거하게 된다. 즉, 기류를 흐트려뜨려 흡입시킴으로써 와류를 발생할 여지를 남기지 않는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 복수의 쿨링 배플 사이에 흡입수단이 설치된 배출구를 배치하여 웨이퍼에 박막을 형성하는 과정에서 발생된 파우더가 쿨링 배플에서 분사되는 질소가스에 의해 발생되는 와류현상에 의해 장치에 침적되는 것을 방지함으로써 파우더로 인한 웨이퍼의 수율저하와, 잦은 설비의 수리 등에 할애하는 시간소요를 없앨 수 있어 생산성의 향상을 도모할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 대기압 상태에서 벨트를 통해 이송되는 웨이퍼가 챔버와 히터 사이를 지나는 동안 챔버의 인젝터에서 분사되는 반응가스가 히터의 열에 의해 활성화되어 웨이퍼에 막질을 형성하며 상기 챔버의 인접한 위치에 설치된 복수의 쿨링 배플에서 점차로 열을 식히는 상압 화학기상 증착장치에 있어서,

   상기 복수의 쿨링 배플의 인접한 위치에 흡입수단이 장착된 배출구를 설치하여 상기 쿨링 배플에서 분사되는 질소에 의해 형성되는 와류 현상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 상압 화학기상 증착장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 배출구의 입구는 상기 쿨링 배플의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 상압 화학기상 증착장치.