KR20000026514A - 상압화학 기상증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상압화학 기상증착장치에 관한 것으로써, 분사헤드 내에 형성되어 반응가스를 균일하게 분포시켜 웨이퍼 전면에 분사시키기 위한 슬릿 내에 냉각수 공급 아셈블리를 형성하여 슬릿의 온도를 항상 일정한 온도로 유지시켜 히터의 열에 의해 슬릿의 온도가 상승되지 않도록 하여 반응가스와 슬릿이 미리 화학반응 하여 형성되는 반응부산물의 발생을 억제함에 따라 슬릿 내에 반응가스가 균일하게 분포되어 웨이퍼 전면에 분사될 수 있도록 한 상압화학 기상증착장치이다.

Description

상압화학 기상증착장치

본 발명은 상압화학 기상증착장치에 관한 것으로, 특히 분사헤드에 형성된 슬릿을 냉각시키기 위해 일정온도 이하의 냉각수가 분사헤드 내에 흐를수 있도록 하여 슬릿이 일정 온도로 유지되는 상압화학 기상증착장치이다.

일반적으로 반응가스와 웨이퍼 표면을 서로 화학반응시켜 폴리실리콘막, 산화실리콘막, 질화실리콘막 등을 웨이퍼 표면에 증착시키기 위해 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하 CVD)이 이용된다.

이러한 화학기상증착(CVD)은 생성압력, 여기에너지, 장치의 방식 등에 따라 여러가지 종류로 구분되는데 그 중에서 반응쳄버내의 생성압력의 차이에 따라 저압화학기상증착(Low Pressure CVD : 이하 LPCVD) 또는 상압화학 기상증착(Atomospheric Pressure CVD : 이하 APCVD)으로 분류한다.

저압화학 기상증착(LPCVD)은 반응쳄버의 압력을 0.1 ~ 10 torr의 압력 하에서 유지시킨후 반응가스와 웨이퍼를 화학반응 일으켜 웨이퍼 표면에 증착을 하고, 상압화학 기상증착(APCVD)은 반응쳄버의 압력을 상압하에서 유지시킨후 반응가스와 웨이퍼를 화학반응 일으켜 증착을 하는 것이다.

이러한 상압화학 기상증착(APCVD)을 이용한 상압화학 기상증착장치는 제 1 도를 참조하면 다음과 같다.

상압화학 기상증착장치는 배기관(5)이 형성되고 상압하에서 증착이 진행되는 반응쳄버(1)와, 상기 반응쳄버(1) 내에 형성되어 웨이퍼(9)를 반응온도까지 가열하는 히터(2)와, 상기 히터(2)의 하단으로 형성되어 웨이퍼(9)를 고정시키는 서셉터(8)와, 상기 서셉터(8)의 하단에 형성되고 가스인입관(4)에 연결된 분사헤드(3)와, 상기 분사헤드(3)내에 형성되어 가스인입관(4)에 의해 인입된 반응가스를 균일하게 분포시키는 다수 개의 슬릿(7)과, 상기 분사헤드(3)의 외측에 둘러싸도록 형성된 냉각재킷(6)으로 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 상압화학 기상증착장치에서 웨이퍼에 박막을 증착하는 것은 다음과 같다.

반응쳄버(1)내로 웨이퍼(9)가 이송되어 서셉터(8)에 의해 웨이퍼(9)의 후면이 진공 흡착되면 히터(2)가 작동되어 웨이퍼(9)를 반응가스와 반응이 일어날 수 있는 온도까지 가열한다.

이 상태에서 가스인입관(5)을 통해 반응가스가 반응쳄버(1)내의 분사헤드(3)로 인입되고, 분사헤드(3)에 인입된 반응가스는 슬릿(7)을 통과하면서 균일한 분포형태로 분포된다.

따라서 반응가스는 슬릿(7)을 통과하면서 균일하게 분포되어 서셉터(8)에 진공흡착된 웨이퍼(9)의 전면에 균일하게 분사된다.

웨이퍼(9)의 전면에 균일하게 분사된 반응가스는 히터(2)에 의해 반응온도까지 가열된 웨이퍼(9)의 표면과 화학반응 하여 박막을 형성한다.

웨이퍼(9)의 표면에 박막이 형성되면 배기관(5)을 통해 반응이 끝난 반응가스와 반응부산물을 반응쳄버(1) 외부로 배기시켜 증착공정을 완료한다.

그러나 종래의 상압화학 기상증착장치는 웨이퍼를 반응온도까지 가열하기 위한 히터에서 발생된 열이 웨이퍼 뿐만 아니라 분사헤드까지 가열시킨다.

분사헤드까지 가열이 되면 분사헤드내의 다수 개의 슬릿도 동시에 가열되기 때문에 가스인입관을 통해 인입된 반응가스가 슬릿을 통과하면서 웨이퍼 표면으로 분사되는 과정에서 슬릿과 반응가스의 화학반응이 발생되어 슬릿 내에 반응부산물이 형성되어 이물질화된다.

또한 이러한 이물질이 웨이퍼의 표면으로 분사되는 반응가스에 포함된 박막형성물질과 결합되어 웨이퍼 표면으로 분사되는 반응가스의 양을 줄임으로써 웨이퍼 표면의 증착 불균일성을 유발시키는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 슬릿 내에 이물질의 형성을 억제하고 웨이퍼 표면의 증착이 원활히 진행되는 상압화학 기상증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명은 상기 목적을 달성하고자, 상압하의 반응쳄버내에서 서셉터에 의해 후면이 진공흡착된 웨이퍼의 전면으로 다수개의 슬릿을 가진 분사헤드를 통해 반응가스를 균일하게 분사시키는 상압화학 기상증착장치에 있어서, 상기 분사헤드의 슬릿 사이로 냉각수를 공급하여 상기 슬릿을 일정한 온도로 냉각시키는 냉각수 공급아셈블리를 포함한다.

상기 냉각수 공급아셈블리는 냉각수 인입관과, 상기 냉각수 인입관에서 인입된 냉각수를 상기 슬릿 내에서 흐르게 하는 냉각수관과, 상기 냉각수관을 거친 냉각수를 인출시키는 냉각수 인출관으로 이루어진 것이 특징이고, 상기 냉각수 공급아셈블리에 공급되는 냉각수의 온도는 70℃ 내지 75℃ 정도의 온도를 유지하는 것이 특징이다.

제 1 도는 종래의 상압화학 기상증착장치를 도시한 도면이고,

제 2 도는 본 발명인 상압화학 기상증착장치를 도시한 도면이고,

제 3 도는 본 발명에서 분사헤드에 대한 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 간략한 부호설명 *

1,101 : 반응쳄버 2,102 : 히터

3,103 : 분사헤드 4,104 : 가스인입관

5,105 : 배기관 6,106 : 냉각재킷

7,107 : 슬릿 8,108 : 서셉터

9,109 : 웨이퍼 110 : 냉각수 인입관

111 : 냉각수 인출관 112 : 냉각수관

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

제 2 도는 본 발명인 상압화학 기상증착장치에 대한 단면도로써, 상압화학 기상증착장치는 배기관(105)이 형성되고 상압하에서 증착이 진행되는 반응쳄버(101)와, 상기 반응쳄버(101)내에 형성되어 웨이퍼(109)를 반응온도까지 가열하는 히터(102)와, 상기 히터(102)의 하단으로 형성되어 웨이퍼(109)를 고정시키는 서셉터(108)와, 상기 서셉터(108)의 하단에 형성되고 가스인입관(104)에 연결된 분사헤드(103)와, 상기 분사헤드(103)내에 형성되어 가스인입관(104)에 의해 인입된 반응가스를 균일하게 분포시키는 다수의 슬릿(107)과, 상기 슬릿(107)사이에 형성된 냉각수 공급아셈블리와, 상기 분사헤드(103)의 외측에 둘러싸도록 형성된 냉각재킷(103)으로 구성된다.

제 3 도는 냉각수 공급아셈블리가 장착된 분사헤드(103)에 대한 평면도로써, 냉각수 공급아셈블리는 냉각수가 인입되는 냉각수 인입관(110)과, 상기 냉각수 인입관(110)에서 인입된 냉각수를 슬릿(107)내에서 순환시키기 위한 냉각수관(112)과, 상기 냉각수관(112)에서 순환된 냉각수가 인출되는 냉각수 인출관(111)으로 구성된다.

상기 냉각수관(112)은 슬릿(107)과 슬릿(107)사이에 형성되어 냉각수를 순환시키고 상기 냉각수는 약 70。C 내지 75。C 정도의 온도를 가지도록 한다.

이러한 구성으로 이루어진 상압화학 기상증착장치는 반응가스가 가스인입관(104)을 거쳐 분사헤드(103)내로 인입되어 다수 개의 슬릿(107) 사이를 통과하면서 균일하게 분포된다.

반응가스가 균일하게 분포한 상태에서 서셉터(108)에 진공흡착된 웨이퍼(109)의 전면에 분사되는데, 웨이퍼(109)는 히터(102)에 의해 반응가스와 화학반응을 일으켜 박막을 증착시킬수 있는 반응온도까지 가열된 상태이다.

이때 히터(102)의 열에 의해 슬릿(107)도 역시 반응온도까지 가열되는데 슬릿(107)에는 냉각수인입관(110)에서 인입된 냉각수가 약 70。C 내지 75。C 정도의 온도의 저온을 유지한 상태에서 냉각수관(112)을 통해 순환되고 있기 때문에 항상 일정한 온도로 유지되어 히터(102)의 열에 의해 온도가 상승되지 않는다.

따라서 가스인입관(104)을 통해 인입된 반응가스와 슬릿(107)이 서로 반응되지 않아 반응 부산물이 슬릿(107)에 부착되지 않음으로써 이물질의 발생이 억제된다.

또한 이물질이 부착되지 않아 반응가스가 슬릿(107)내에서 균일하게 분포하게 되어 반응가스가 웨이퍼(109)전면에 균일하게 분사된 상태에서 박막의 증착이 진행됨으로써 웨이퍼(109)의 박막증착이 안정적으로 진행된다.

웨이퍼(109)의 박막증착이 완료되면 반응가스의 부산물은 배기관(104)을 통해 반응쳄버(1)의 외부로 배출되어 증착공정이 완료된다.

본 발명은 분사헤드내에 형성되어 가스인입관을 통해 인입된 반응가스를 균일하게 분포시켜 서셉터에 의해 진공흡착된 웨이퍼 전면에 분사하기 위한 다수 개의 슬릿에 냉각수 아셈블리를 형성함으로써 슬릿이 히터의 열에 의해 반응온도까지 가열되어 반응가스와 미리 화학반응되지 않도록 슬릿을 냉각하여 이물질 발생을 억제하고 박막증착의 균일성을 향상시킴으로써 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 증착공정의 효율성을 향상시키는데 그 잇점이 있다.

Claims (3)

1. 상압하의 반응쳄버내에서 서셉터에 의해 후면이 진공흡착된 웨이퍼의 전면으로 다수개의 슬릿을 가진 분사헤드를 통해 반응가스를 균일하게 분사시키는 상압화학 기상증착장치에 있어서,

   상기 분사헤드의 슬릿 사이로 냉각수를 공급하여 상기 슬릿을 일정한 온도로 냉각시키는 냉각수 공급아셈블리를 포함하여 이루어지는 상압화학 기상증착장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각수 공급아셈블리는 냉각수 인입관과,

   상기 냉각수 인입관에서 인입된 냉각수를 상기 슬릿내에서 흐르게 하는 냉각수관과,

   상기 냉각수관을 거친 냉각수를 인출시키는 냉각수 인출관으로 이루어진 것이 특징인 상압화학 기상증착장치.
3. 청구항 2 에 있어서, 상기 냉각수 공급아셈블리에 공급되는 냉각수의 온도는 70℃ 내지 75℃ 정도의 온도를 유지하는 것이 특징인 상압화학 기상증착장치.