KR20000027052A - 종형 화학기상증착장치의 플랜지 - Google Patents

종형 화학기상증착장치의 플랜지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종형 CVD장치의 플랜지에 관한 것으로, 외부 튜브와 내부 튜브가 고정되고 가스 유입구 및 배기구를 구비한 종형 CVD장치의 플랜지는 원통형의 몸체와, 몸체의 외주면에 형성되고 외부 튜브가 놓여져 고정되는 제 1 다이와, 제 1 다이상에 설치되고 외부 튜브와 제 1 다이 사이를 실링시켜주기 위한 오-링과, 오-링이 놓여지는 제 1 다이 아래부분에 원형으로 형성되고 과열되는 오-링을 쿨링하기 위한 냉각수가 순환되는 냉각 라인과, 냉각 라인과 몸체 내주면 사이의 몸체에 형성되고, 냉각수가 냉각 라인과 근접한 몸체 내주면부분의 열을 흡수하는 것을 차단하기 위한 단열부로 이루어진다.

Description

종형 화학기상증착장치의 플랜지(A FLANGE FOR VERTICAL CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS)
본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 CVD장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 종형 CVD장치의 플랜지에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에 사용되는 장비중에서 박막을 증착하기 위해 사용되는 장비로 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; 이하 'CVD'라 칭함)장치가 있다. CVD공정의 개념은 적층될 물질원자를 포함한 가스상태의 화학물질을 공정 챔버로 보내고, 이 공정 챔버에서 화학물질이 다른 가스와 반응하여 원하는 물질을 만들어 이 물질을 웨이퍼에 증착한다. 이러한 CVD장비 중에서 0.1~100 Torr 압력하에서 박막을 증착하는 것이 저압(Low Pressure; LP)CAD 방법이다.
상술한 박막증착설비중에서 종형(Vertical)구조를 갖는 저압 CVD장치는 일반적으로 이중 튜브 구조로 되어 있다. 상기 공정 조건을 위한 챔버의 온도는 튜브 외부에 설치된 히터에 의해 조절된다.
도 1은 상술한 용도로 사용되는 종래 종형 CVD장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 종형 CVD장치(100)는 크게 외부 튜브(102), 내부 튜브(104), 히터(106), 보우트(108), 플랜지(110), 그리고 엘리베이터 캡(120)으로 이루어진다. 상기 내부 튜브(104)내에는 보우트(108)가 위치된다. 상기 플랜지(110)의 제 1 다이(112)와 제 2 다이(114)에는 각각 상기 외부 튜브(102)와 내부 튜브(104)가 놓여진다. 상기 플랜지(110)에는 제 1 다이(112)와 외부 튜브(102) 사이를 실링시켜주기 위한 오-링(116)이 설치된다. 한편, 상기 오-링(116)은 열에 약하기 때문에 이를 냉각시키기 위하여 상기 제 1 다이(112)에는 냉각수가 흐르는 냉각 라인(118)이 형성된다. 그러나, 종래에는 상기 냉각 라인(118)을 순환하는 냉각수가 상기 플랜지(110)의 내주면부분(a)의 열을 빼앗아 그 부분의 온도가 100도 이하로 급격히 떨어지게 된다.
따라서, 상기 냉각 라인(118)과 근접한 플랜지 내주면부분(a)에는 100도 이하의 낮은 온도로 인해 반응가스가 파우더로 되면서 상기 플랜지 내주면부분(a)에 집중적으로 쌓이게 된다. 그리고 이렇게 쌓인 파우더는 파티클의 주 발생원인이 되어 반도체 디바이스의 품질을 저하시키는 심각한 문제를 유발시킨다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 냉각 라인과 근접한 플랜지 내주면부분의 파우더 증착 형상을 최소화 할 수 있도록 한 종형 CVD 장치의 플랜지를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 종형 CVD장치를 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 종형 CVD장치의 플랜지를 보여주는 도면;
도 3은 도 2에 도시된 플랜지가 설치된 종형 CVD장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 종형 CVD장치 12 : 외부 튜브
14 : 내부 튜브 16 : 히터
18 : 보우트 20 : 플랜지
22 : 제 1 다이 24 : 제 2 다이
26 : 오-링 27 : 냉각 라인
28 : 가스 유입관 29 : 배기관
30 : 에어 순환 라인
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 종형 CVD장치의 플랜지는 원통형의 몸체와; 상기 몸체의 외주면에 형성되고 상기 외부 튜브가 놓여져 고정되는 제 1 다이와; 상기 제 1 다이상에 설치되고 상기 외부 튜브와 상기 제 1 다이 사이를 실링시켜주기 위한 오-링과; 상기 오-링이 놓여지는 제 1 다이 아래부분에 원형으로 형성되고 과열되는 상기 오-링을 쿨링하기 위한 냉각수가 순환되는 냉각 라인 및; 상기 냉각 라인과 상기 몸체 내주면 사이의 몸체에 형성되고, 상기 냉각수가 상기 냉각 라인과 근접한 상기 몸체 내주면부분의 열을 흡수하는 것을 차단하기 위한 단열부를 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 단열부는 상기 냉각 라인과 몸체 내주면 사이의 몸체상에 형성되는 그리고 외부 공기가 유입되어 흐르는 에어 순환 라인으로 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 종형 CVD장치의 플랜지를 보여주는 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 플랜지가 설치된 종형 CVD장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 종형 CVD장치의 플랜지(20)는 제 1 다이(22), 제 2 다이(24), 가스 유입관(28), 배기관(29), 냉각 라인(27) 그리고 단열부로 이루어지는 것을 알 수 있다. 상기 플랜지의 몸체(20a)는 원통형으로 이루어지며, 상기 몸체(20a) 상단의 외주면에는 제 1 다이(22)가 형성된다. 이 제 1 다이(22)에는 외부 튜브(12)가 놓여진다. 상기 제 2 다이(24)는 상기 몸체 내주면에 형성된다. 이 제 2 다이(24)에는 내부 튜브(14)가 놓여진다. 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 가스 유입관(28)은 밸브를 통하여 가스통 등에 연결되어 반응가스를 공급하는 공급 라인에 연결된다. 그리고 상기 배기관(29)은 배기 라인과 연결된다.
한편, 상기 외부 튜브(12)와 제 1 다이(22) 사이에는 실링(sealing)을 위한 오-링(O-ring;26)이 삽입된다. 이 오-링(26)은 상기 제 1 다이(22)상에 놓여진다. 상기 냉각 라인(27)은 상기 오-링(26)이 놓여지는 제 1 다이(22) 아래부분에 원형으로 형성된다. 이 냉각 라인(27)에는 히터(16;도 3에 도시되어 있음)에 의해 뜨거워지는 상기 오-링(26)을 쿨링하기 위한 냉각수가 순환된다.
상기 단열부는 상기 냉각수가 상기 몸체(20a) 내주면의 열을 흡수하는 것을 차단하기 위한 것이다. 상기 단열부는 상기 냉각 라인(27)과 상기 몸체 내주면 사이의 몸체 부분에 형성되는 에어 순환 라인(30)으로 이루어진다. 상기 에어 순환 라인(30)에는 외부 공기가 유입될 수 있는 유입부(30a)가 적어도 일부분에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 에어 순환 라인(30)의 유입부(30a)를 통해 외부 공기가 에어 순환 라인으로 유입되어 순환된다. 이처럼, 상기 냉각 라인(27)과 근접한 상기 몸체 내주면부분(a)의 열이 상기 냉각 라인(27)쪽으로 곧바로 전도되지 않고 상기 에어 순환 라인(30)에 의해 차단되므로 상기 몸체 내주면부분(a)의 급격한 온도 저하 형상은 발생되지 않는다. 따라서, 상기 냉각 라인(27)과 근접한 상기 몸체 내주면부분(a)은 상기 에어 순환 라인(30)으로 인해 100도 이상의 온도를 유지할 수 있는 것이다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 종형 CVD장치(10)는 크게 외부 튜브(12), 내부 튜브(14), 히터(16), 보우트(18), 엘리베이터 캡(elevator cap;40) 그리고 앞에서 설명한 플랜지(20)로 이루어진다. 상기 내부 튜브(14)내에는 보우트(18)가 위치된다. 그리고 상기 플랜지(20)의 제 1 다이(22)와 제 2 다이(24)에는 각각 상기 외부 튜브(12)와 내부 튜브(14)가 세팅된다. 상기 플랜지(20)의 하단에는 보우트(18)가 설치된 엘리베이터 캡(40)이 결합된다. 상기 제 1 다이(22)와 외부 튜브 (12)사이에는 실링을 위한 오-링(26)이 설치된다. 한편 상기 냉각 라인(27)에는 냉각수를 공급하기 위한 공급 라인(미도시됨)이 연결되어 있다. 이와 같이 조립된 종형 CVD장치(10)는 통상적인 방법에 의해서 웨이퍼에 소정의 박막을 증착시킨다. 그 공정을 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공정이 진행하기 전 웨이퍼들을 상기 보우트(18)에 적층시킨다. 웨이퍼들이 적층된 상기 보우트(18)가 놓여진 엘리베이터 캡(40)은 통상의 로딩장치(미도시됨)에 의해 상기 내부 튜브(14)안으로 로딩된다. 그리고 진공 펌프(미도시)와 히터(16)를 가동시켜 튜브내의 압력 및 온도를 적정 수준으로 유지시킨다. 상기 히터(16)가 가동되면 상기 냉각 라인(27)으로 냉각수가 공급되어 상기 오-링(26)이 가열되는 것을 막아준다. 한편, 상기 에어 순환 라인(30)에는 자연적으로 외부 공기가 유입되어 흐르게 된다. 따라서, 상기 냉각수에 의한 상기 몸체 내주면부분(a)의 급격한 온도 변화는 발생되지 않는다. 상기 튜브내의 압력과 온도가 공정조건에 만족되면, 반응 가스가 상기 플랜지의 가스 유입관(28)을 통해 상기 내부 튜브(14)로 유입된다. 유입된 반응 가스는 웨이퍼의 표면에 소정의 막질을 증착시킨다. 상기 웨이퍼들과의 반응을 마친 반응 가스는 상기 플랜지(20)의 배기관(29)을 통해 배기 라인으로 배기된다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 종형 CVD 장치의 플랜지(20)는 상기 냉각 라인(27)과 몸체 내주면 사이에 형성된 에어 순환 라인(30)에 의해 상기 냉각수가 상기 몸체 내주면부분(a)의 열을 빼앗아가는 것을 차단 시켜주므로써, 공정 진행시 냉각수의 흡열로 인한 몸체 내주면부분(a)의 급격한 온도 저하를 방지할 수 있으며, 따라서 그 부분에는 온도 저하시 발생되는 파우더 증착 현상이 발생되지 않는다.
이와 같은 본 발명의 종형 CVD장치의 플랜지에 의하면, 에어 순환 라인에 의해 냉각 라인에 흐르는 냉각수로 몸체 내주면의 열이 전도되는 것을 차단 시켜주므로써, 공정 진행시 냉각수의 흡열로 인한 몸체 내주면의 급격한 온도 저하를 방지할 수 있어 냉각 라인과 근접한 플랜지 내주면부분의 파우더 증착을 방지할 수 있어 그 결과 반도체 디바이스의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 외부 튜브와 내부 튜브가 고정되고 가스 유입관 및 배기관을 구비한 종형 CVD장치의 플랜지에 있어서:
    원통형의 몸체와;
    상기 몸체의 외주면에 형성되고 상기 외부 튜브가 놓여져 고정되는 제 1 다이와;
    상기 제 1 다이상에 설치되고 상기 외부 튜브와 상기 제 1 다이 사이를 실링시켜주기 위한 오-링과;
    상기 오-링이 놓여지는 제 1 다이 아래부분에 원형으로 형성되고 과열되는 상기 오-링을 쿨링하기 위한 냉각수가 순환되는 냉각 라인 및;
    상기 냉각 라인과 상기 몸체 내주면 사이의 몸체에 형성되고, 상기 냉각수가 상기 냉각 라인과 근접한 상기 몸체 내주면부분의 열을 흡수하는 것을 차단하기 위한 단열부를 포함하여,
    상기 단열 수단에 의해 상기 몸체 내주면에서 상기 냉각수로 전도되는 것을 차단하여, 상기 몸체 내주면의 온도 저하를 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 종형 CVD장치의 플랜지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열부는 상기 냉각 라인과 몸체 내주면 사이의 몸체상에 형성되는 그리고 외부 공기가 유입되어 흐르는 에어 순환 라인으로 이루어는 것을 특징으로 하는 종형 CVD장치의 플랜지.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0982656A (ja) * 1995-09-19 1997-03-28 Tokyo Electron Ltd 縦型熱処理装置
KR19980017370U (ko) * 1996-09-23 1998-07-06 김영환 저압 화학 기상 증착장치용 반응로
KR19990039414U (ko) * 1998-04-10 1999-11-15 김영환 반도체 확산장비의 외기차단장치

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