KR20000027189A - 반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치 - Google Patents

반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 증착설비의 웨이퍼 후면으로 공급되는 가스의 온도를 조절하는 장치에 관한 것으로서, 공정가스가 척에 진공흡착된 웨이퍼 상으로 공급되고, 웨이퍼의 후면으로 후면가스공급라인을 통해 공정가스가 증착되는 것을 방지하는 가스가 공급된다. 후면가스공급라인에는 상기 가스를 가열하는 열선이 설치되어 있고, 열선에 의해 가열된 가스의 온도를 감지하는 온도감지센서가 설치되어 있으며, 상기 열선과 온도감지센서는 온도제어기에 연결되어 있어서 온도감지센서의 가스온도 감지에 따라 열선으로 공급하는 전원을 조절하도록 구성됨으로써 웨이퍼 후면으로의 불순물이 증착되지 않고, 온도를 챔버분위기로 유지되도록 하여 증착이 균일하게 이루어진다.

Description

반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치
본 발명은 반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증착공정이 이루어지는 공정챔버 내의 웨이퍼의 후면에 공급되는 가스의 온도가 공정챔버의 온도범위로 유지되면서 공급되어 증착이 이루어지도록 하기 위한 반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치에 관한 것이다.
상압 또는 저압상태에서 주로 화학기상증착법에 의해 실리콘 기판위에 필름을 성장시키는 것을 증착이라 하는데, 증착공정을 수행하는 설비를 증착설비라 한다. 이 증착공정을 수행하기 위한 증착설비를 운용하는 데는 다양한 조건들을 설정하여야 하는데, 특히 증착공정이 이루어지는 챔버의 온도를 적정온도로 유지시켜야 한다.
일반적인 증착설비는 웨이퍼가 장착되어 있는 공정챔버로 공정을 위한 공정가스가 공급되고, 웨이퍼의 후면 에지(edge) 부분으로 후면증착이 이루어지지 않도록 가스가 지속적으로 공급된다.
이와 같이 이루어지는 종래의 증착설비는 도1에서 보는 바와 같이, 공정챔버(10) 내에 하부챔버(12)와 샤워헤드(14)가 형성되어 있다. 샤워헤드(14)에는 공정가스가 공급되는 공급가스공급구(16)가 형성되어 있고, 하부챔버(12)에는 웨이퍼(24)를 진공흡착하는 척(18)이 형성되어 있다.
그리고, 하부챔버(12)에는 웨이퍼(24)를 진공흡착하기 위한 진공을 형성시키는 진공형성관(20)이 진공펌프(26)에 연결되어 있고, 웨이퍼(24)의 후면에지로 가스를 공급하는 후면가스공급관(22)이 형성되어 있다.
전술한 바와 같이 구비되어 이루어지는 증착설비는, 진공펌프(26)의 작동으로 로딩된 웨이퍼(24)가 척(18)에 진공흡착되고, 챔버(10)내에 진공이 형성되면서 실란(SiH4), 6플루오르화텅스텐(WF6), 수소(H2), 아르곤(Ar) 등의 공정가스가 샤워헤드(14)로부터 공급된다. 이와 동시에 웨이퍼(24)의 후면에 공정가스에 의해 증착이 이루어지지 않도록 가스공급관(22)으로부터 아르곤(Ar), 수소(H2) 등의 가스가 공급된다.
도2에서 보는 바와 같이 진공형성홀(22a)은 척(18)의 상면에 형성되어 있는데, 중앙 및 이로부터 방사상 등간격으로 이격되게 척(18)주변에 형성되어 있다. 그리고, 후면으로 공급되는 가스는 하부챔버(12)상에 원형으로 둘러싸여서 조밀하게 형성되어 있다.
그런데, 샤워헤드(14)로부터 분사되는 공정가스와 챔버(10)내의 온도는 400℃ 이상의 고온을 유지하고 있는데, 웨이퍼(24)의 후면으로 공급되는 가스의 온도는 이에 비해 저온인 100℃ 정도의 가스가 공급되었다. 상기 가스는 웨이퍼(24)의 주변부위에 접촉되는데, 온도차에 의해 웨이퍼(24) 주변부에서는 중심과는 다른 조건에서 증착이 이루어졌다. 즉, 웨이퍼(24)상에 증착되는 막이 덩어리로 발생되기도 하고, 웨이퍼(24)상에 고착되지 않고 들뜬 상태로 남게 되는등 증착이 불안정적으로 이루어져서 결국 파티클이 발생되었다.
전술한 바와 같이 종래에는, 증착에 있어서 웨이퍼 전면이 고르게 증착이 이루어지지 않아서 균일도가 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 증착이 이루어지는 웨이퍼의 후면으로 가열된 가스를 공급하여 균일한 증착이 이루어지도록 하는 반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 가스공급장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도2는 하부챔버에 형성되어 있는 홀들을 보여주기 위한 평면도이다.
도3은 본 발명에 따른 반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치의 실시예를 나타내는 도면이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 30 : 공정챔버 12, 34 : 하부챔버
14, 38 : 샤워헤드(shower head) 16, 46 : 공정가스공급구
18, 36 : 척(chuck) 20, 42 : 진공형성관
20a, 42a : 진공형성홀 22a, 32a : 가스분사홀
22, 32 : 가스공급관 24, 40 : 웨이퍼
26, 44 : 진공펌프 48 : 열선
50 : 온도감지센서 52 : 온도제어기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치는, 공정가스가 챔버내로 분사되어 웨이퍼에 증착이 이루어지고, 상기 웨이퍼의 후면에 상기 공정가스가 증착되는 것을 방지하기 위한 가스가 공급되는 후면가스공급라인이 구비된 증착설비에 있어서, 상기 후면가스공급라인을 두르면서 설치되어 가스공급관을 흐르는 가스를 공급하는 열선; 상기 열선이 설치된 가스공급관을 흐르는 가스의 온도를 온도감지센서; 및 상기 열선에 전원을 공급하고, 상기 온도감지센서의 센싱신호에 의해 상기 열선에 공급되는 전원을 조절하는 온도제어기;를 구비하여 이루어지고, 상기 후면가스공급라인에서 공급되는 상기 가스의 온도는 상기 증착이 이루어지는 상기 챔버의 온도의 범위로 공급됨이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 반도체 장치 증착설비의 가스공급장치의 실시예는 도3을 참조하면, 공정챔버(30)는 웨이퍼(40)가 놓이는 하부챔버(34)와 공정가스가 공급되는 샤워헤드(38)로 나뉠 수 있는데, 하부챔버(34)에는 웨이퍼(40)를 진공흡착하는 척(36)에 다수의 진공형성홀(42a)이 형성되어 있고, 척(36)의 외측내부에는 도시하지 않은 가스공급부로부터 가스가 웨이퍼(40) 후면으로 공급되도록 가스공급관(32)의 최종단에 가스분사홀(32a)이 형성되어 있다.
진공형성홀(42a)에는 진공펌프(44)에 연결된 진공형성관(42)에 연결되어 있으며, 가스공급관(32)에는 공급되는 상기 가스를 가열하기 위한 열선(48) 및 열선(48)으로부터 공급되는 열을 감지하는 온도감지센서(50)가 설치되어 있다. 그리고, 이들 열선(48) 및 온도감지센서(50)는 각각 온도제어기(52)에 연결되어 있다.
그리고, 샤워헤드(38)에는 도시하지 않은 공정가스공급부로부터 공정가스가 공급되는 공정가스공급구(46)가 형성되어 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치의 실시예는, 공정챔버(30) 내부가 공정을 위한 준비가 완료되어서 진공분위기에서 공정가스가 공급되고, 웨이퍼(40) 후면으로 공정챔버(30)의 온도범위를 갖는 가스가 가열되어 가스분사홀(32a)에서 공급되면서 웨이퍼(40) 후면에는 증착이 이루어지지 않도록 이루어진다.
가스분사홀(32a)은 척(36)을 둘러싸면서 조밀하게 형성되어 있으며, 공정중에 공정가스에 의해 웨이퍼(40) 후면에 증착이 이루어지지 않도록 지속적으로 분사공급된다. 이 때 가스분사홀(32a)로부터 공급되는 가스는 증착공정을 방해하지 않고, 더욱 활성화할 수 있는 아르곤(Ar), 수소(H2) 등이 사용되고, 샤워헤드(38)로부터 공급되는 공정가스로는 실란(SiH4), 6플루오르화텅스텐(WF6), 수소(H2), 아르곤(Ar) 등의 가스가 공급된다.
증착공정이 이루어지는 동안 온도제어기(52)는 열선(48)에 적당한 온도로 발열되도록 열선(48)에 전류를 공급하고, 열이 발생되면서 온도감지센서(50)에서 열이 감지되어 온도제어기(52)로 감지된 신호가 공급되면, 온도제어기(52)는 공정챔버(30) 내부의 온도를 감안하여 열선(48)으로 공급되는 전류의 양을 조절하도록 이루어지는 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 증착공정이 이루어지는 공정챔버(30)의 내부가 동일 범위의 온도를 갖는 가스가 공급됨으로써 증착공정시 웨이퍼(40)의 후면에 증착이 이루어지지 않고, 증착불량으로 인한 파티클 발생이 억제되는 이점이 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 증착공정시 웨이퍼의 에지 부위로 공급되는 가스의 온도를 일정하게 함으로써 증착균일도를 향상시키고, 파티클 발생이 억제되는 효과가 있다.
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 (2)

  1. 공정가스가 챔버내로 분사되어 웨이퍼에 증착이 이루어지고, 상기 웨이퍼의 후면에 상기 공정가스가 증착되는 것을 방지하기 위한 가스가 공급되는 후면가스공급라인이 구비된 증착설비에 있어서,
    상기 후면가스공급라인을 두르면서 설치되어 가스공급관을 흐르는 가스를 공급하는 열선;
    상기 열선이 설치된 가스공급관을 흐르는 가스의 온도를 온도감지센서; 및
    상기 열선에 전원을 공급하고, 상기 온도감지센서의 센싱신호에 의해 상기 열선에 공급되는 전원을 조절하는 온도제어기;
    를 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후면가스공급라인에서 공급되는 상기 가스의 온도는 상기 증착이 이루어지는 상기 챔버의 온도의 범위로 공급됨을 특징으로 하는 상기 반도체 장치 제조를 위한 증착설비의 가스공급장치.
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