KR20010001419A - 반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브 - Google Patents

반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브 Download PDF

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Abstract

반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브에 관한 것이다.
본 발명에 따른 보트는, 웨이퍼가 안착되는 복수개의 슬롯이 내면에 형성된 복수의 봉형상 로드에 의해서 상부링 및 하부받침대가 서로 연결된 반도체소자 제조용 보트에 있어서, 상기 각 로드 내부에 반응가스공급관이 구비되고, 상기 복수의 슬롯에 각각 안착된 웨이퍼 상에 반응가스를 공급할 수 있도록 상기 슬롯과 슬롯 사이의 상기 로드에 상기 반응가스공급관과 연결된 가스방출구가 형성되고, 본 발명에 따른 공정튜브는 상기 보트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 적은 양의 반응가스를 이용하여 웨이퍼 상에 특정두께 이상의 특정막을 전체적으로 균일하게 형성할 수 있고, 노즐이 내부튜브 내측에 설치되지 않으므로 노즐에 공정부산물이 증착되어 공정불량요인으로 작용하고, 노즐과 보트가 부딪혀 노즐이 깨지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브{Boat for manufacturing semiconductor device and the process tube having its}
본 발명은 반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보트에 적재된 복수의 웨이퍼 상에 충분한 양의 반응가스를 공급할 수 있는 반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 반도체기판으로 사용되는 웨이퍼상에 증착공정, 사진공정, 식각공정, 이온주입공정, 확산공정 및 열처리공정 등의 일련의 반도체 제조공정들을 수행하여 제조된다.
즉, 반도체소자의 제조공정은 여러 가지 전기적, 광학적 및 화학적 특성들을 갖는 얇은 폴리실리콘막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 여러 층의 박막을 웨이퍼상에 순차적으로 형성시키는 과정으로서, 상기 박막의 증착공정, 상기 박막이 원하는 소자적 전기적 특성을 지닐 수 있도록 상기 박막의 일부분을 제거하기 위한 사진식각공정, 상기 박막의 전기적 특성을 바꾸기 위한 확산공정과 이온주입공정 및 상기 박막의 결정특성을 안정화시키는 열처리공정 등으로 이루어진다.
상기 증착공정, 확산공정 및 열처리공정은 필요에 따라 수평형(Horizontal) 또는 수직형(Vertical)의 공정튜브를 사용하고 있다.
도1은 저압화학기상증착공정이 진행되는 종래의 반도체소자 제조용 수직형 공정튜브를 설명하기 위한 도면이다.
종래의 반도체소자 제조용 공정튜브(10)는 도1에 도시된 바와 같이 돔형의 외부튜브(12)와 원통형의 내부튜브(14)를 구비한다. 상기 외부튜브(12) 내측에 내부튜브(14)가 외부튜브(12)와 소정간격 이격되어 수용되어 있다.
또한, 상기 내부튜브(14) 내부에는 복수의 웨이퍼(W)가 적재된 보트(Boat : 16)가 위치되어 있다. 여기서 상기 보트(16)는 구동원(도시되지 않음)의 구동에 의해서 상하로 이동함으로써 내부튜브(14) 내측 및 외측으로 이동하고, 상기 내부튜브(14) 내부에서 회전할 수 있도록 되어 있다. 일반적으로 보트(16)는 석영재질의 상부링 및 하부고정부가 3개의 봉형상의 석영로드(Quartz rod)에 의해서 연결된 구조로 이루어지고, 상기 석영로드 내측에 웨이퍼(W)가 삽입되는 복수의 슬롯(Slot)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 내부튜브(14) 내측에 노즐(18)이 구비됨으로써 저압화학기상증착공정에 사용될 반응가스를 내부튜브(14) 내부로 공급할 수 있도록 되어 있다. 상기 노즐(18)은 공정튜브(10)의 하부를 관통하여 내부튜브(14) 내측 상부로 절곡연장되어 있고, 상기 노즐(18)에는 복수의 가스방출구(19)가 형성되어 있다.
또한, 상기 공정튜브(10)의 하부 소정부에는 공정튜브(10)의 내부압력을 조절할 수 있도록 진공배기구(20)가 형성되어 있다. 상기 진공배기구(20)는 도면에는 도시되지 않았으나 진공펌프(도시되지 않음)와 연결되어 있다.
따라서, 진공배기구(20)를 통해서 공정튜브(10)의 내부기체가 외부로 펌핑됨에 따라 공정튜브(10)의 내부압력은 특정 저진공상태가 형성되고, 공정튜브(10)의 내부온도 등과 같은 다른 공정환경이 설정되면, 반응가스는 노즐(18)의 가스방출구(19)를 통해서 내부튜브(14) 내부로 공급된다.
그리고, 내부튜브(14) 내부로 공급된 반응가스는 보트(16)에 적재된 웨이퍼(W)의 상부표면과 각각 화학반응함으로써 웨이퍼(W) 상에는 특정막이 증착된다. 통상, 전술한 증착공정이 진행될 때, 상기 보트(16)는 구동원의 구동에 의해서 회전함으로써 보트(16)에 적재된 각 웨이퍼(W)의 전면에 전체적으로 균일한 특정막이 형성될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 증착공정이 완료되면, 상기 보트(16)는 구동원의 구동에 의해서 하부로 이동함으로써 내부튜브(14) 외부로 이동하게 된다. 이후, 상기 보트(16) 상에 적재된 복수의 웨이퍼(W)는 이재기 등에 의해서 소정위치로 이동하게 되고, 상기 보트(16)에는 새로운 웨이퍼가 적재되며, 상기 새로운 웨이퍼가 적재된 보트(16)는 다시 구동원의 구동에 의해서 상부로 이동함으로써 내부튜브(14) 내부로 이동하게 된다.
그러나, 양호한 반도체소자를 제조할 수 있도록 웨이퍼 상에 형성되는 특정막의 두께, 막질의 균일성 등은 매우 뛰어나야 하나, 노즐의 가스방출구를 통해서 내부튜브 내부로 공급된 전체 반응가스의 70 ％ 정도는 웨이퍼와 직접 접촉하지 못하고 진공배기구를 통해서 외부로 펌핑됨으로써 전체 반응가스의 30% 정도만이 웨이퍼와 적접 접촉함으로써 웨이퍼 상에 형성된 특정막의 두께가 얇고, 막질의 균일성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 고가의 반응가스가 진공배기구를 통해서 외부로 펌핑됨으로써 반응가스의 소모량이 증가하여 반도체소자 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
그리고, 상기 보트는 상하로 움직여 공정튜부 내부 및 외부로 이동함으로써 보트가 이동하는 과정에 보트와 노즐이 부딪혀 노즐이 깨지는 문제점이 있었다.
또한, 전술한 증착공정은 반응가스의 반응에 의한 공정부산물을 형성하게 됨으로써 상기 공정부산물이 노즐상에 축적된 후 후속 증착공정을 진행할 때 웨이퍼 상에 떨어져 공정불량 요인으로 작용하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼 상에 증착되는 특정막의 두께와 막질의 균일성을 향상시킬 수 있는 반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 반응가스의 소모량을 줄일 수 있는 반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 보트가 상하로 이동하면서 보트와 노즐이 부딪혀 노즐이 깨지는 것을 방지할 수 있는 반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 노즐에 흡착된 공정부산물이 후속 증착공정을 진행할 때 웨이퍼상에 떨어져 공정불량 요인으로 작용하는 것을 방지할 수 있는 반도체소자 제조용 보트 및 이를 구비한 공정튜브를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체소자 제조용 공정튜브의 개략적인 단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조용 보트의 사시도이다.
도3은 도2에 도시된 반도체소자 제조용 보트를 구비한 공정튜브를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 60 : 공정튜브 12, 62 : 외부튜브
14, 64 : 내부튜브 16, 30 : 보트
18 : 노즐 19 : 가스방출구
20, 68 : 진공배기구 32 : 상부링
34 : 하부받침대 36 : 제 1 로드
38 : 제 2 로드 40 : 제 3 로드
42 : 제 1 반응가스공급관 44 : 제 2 반응가스공급관
46 : 제 3 반응가스공급관 48 : 가스방출구
50 : 웨이퍼안착부 66 : 하부구조물
W : 웨이퍼
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 보트는, 웨이퍼가 안착되는 복수개의 슬롯이 내면에 형성된 복수의 봉형상 로드에 의해서 상부링 및 하부받침대가 서로 연결된 반도체소자 제조용 보트에 있어서, 상기 각 로드 내부에 반응가스공급관이 구비되고, 상기 복수의 슬롯에 각각 안착된 웨이퍼 상에 반응가스를 공급할 수 있도록 상기 슬롯과 슬롯 사이의 상기 로드에 상기 반응가스공급관과 연결된 가스방출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 슬롯과 슬롯 사이의 상기 로드에 형성된 가스방출구는 서로 비대칭또는 대칭되게 설치될 수 있다.
그리고, 상기 각 로드는 석영재질로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 튜브는, 웨이퍼가 안착되는 복수개의 슬롯이 내면에 형성된 복수의 봉형상 로드에 의해서 상부링 및 하부받침대가 서로 연결되고, 상기 각 로드 내부에 반응가스공급관이 구비되고, 상기 복수의 슬롯에 각각 안착된 웨이퍼 상에 반응가스를 공급할 수 있도록 상기 슬롯과 슬롯 사이의 상기 로드에 상기 반응가스공급관과 연결된 가스방출구가 형성된 보트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조용 보트의 사시도이다.
본 발명에 따른 반도체소자 제조용 보트(30)는, 도2에 도시된 바와 같이 상부링(32) 및 하부받침대(34)가 서로 소정간격 이격된 봉상의 제 1 로드(36), 제 2 로드(38) 및 제 3 로드(40)에 의해서 서로 연결되어 있다. 상기 상부링(32), 하부받침대(34) 및 각 로드(36, 38, 40)는 석영재질로 이루어진다.
그리고, 상기 제 1 로드(36) 내부에는 제 1 반응가스공급관(42)이 형성되어 있고, 상기 제 2 로드(38) 내부에는 제 2 반응가스공급관(44)이 형성되어 있고, 상기 제 3 로드(40) 내부에는 제 3 반응가스공급관(46)이 형성되어 있다.
또한, 상기 각 로드(36, 38, 40)의 내측에는 웨이퍼가 안착될 수 있도록 계단형상의 웨이퍼 안착부(50)가 복수개 형성되어 있고, 상기 웨이퍼 안착부(50) 상부의 각 로드(36, 38, 40) 내측에는 반응가스공급관(42, 44, 46)의 반응가스를 외부로 방출하는 가스방출구(48)가 형성되어 있다. 상기 가스방출구(48)는 서로 대칭 또는 비대칭되게 설치될 수 있다.
도3은 도2에 도시된 반도체소자 제조용 보트가 설치된 공정튜브를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
본 발명에 따른 공정튜브(60)는, 하부구조물(66) 상에 돔형의 외부튜브(62)가 거취된 구조로 이루어지며, 상기 외부튜브(62) 내측에는 외부튜브(62)와 소정간격 이격되어 역시 하부구조물(66) 상에 거취된 내부튜브(64)가 설치되어 있다. 여기서, 상기 하부구조물(66) 일측에는 공정튜브(60)의 내부압력을 조절하는 진공배기구(68)가 형성되어 있으며, 상기 진공배기구(68)는 도면에는 도시되지 않았으나 진공펌프(도시되지 않음)와 연결되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 공정튜브(60)의 내부튜브(64) 내측에는 복수개의 웨이퍼(W)가 적재된 본 발명에 따른 보트(30)가 설치되어 있다. 상기 보트(30)는 구동원(70)의 구동에 의해서 상하로 이동함으로써 공정튜브(60) 내부 및 외부로 이동할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 상기 진공펌프의 가동에 따라 공정튜브(60)의 내부압력이 특정 저진공상태로 전환되고, 공정튜브(60)의 내부온도 등의 공정환경요소가 적정수준으로 설정되면, 각 로드(36, 38, 40) 내부에 형성된 반응가스공급관(42, 44, 46)과 연결된 가스방출구(48)를 통해서 반응가스가 내부튜브(64) 내부로 공급된다. 여기서, 반응가스는 보트(30)의 웨이퍼 안착부(50) 상에 안착된 웨이퍼(W) 상에 공급됨으로써 웨이퍼(W)의 상부 전표면에는 충분한 양의 반응가스가 공급된다.
그러므로, 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 공정튜브를 사용하여 증착공정을 진행하게 되면, 종래와 비교하여 적은 양의 반응가스를 사용하여 웨이퍼 상에 특정두께 이상의 특정막을 전체적으로 균일하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 공정튜브 내측에는 종래와 같이 노즐이 설치되지 않으므로, 보트가 상하로 이동하는 과정에 보트와 노즐이 부딪혀 노즐이 깨지는 것을 방지할 수 있고, 상기 노즐 상에 공정부산물이 증착되어 상기 공정부산물이 후속 증착공정 과정에 웨이퍼 상에 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 적은 양의 반응가스를 이용하여 웨이퍼 상에 특정두께 이상의 특정막을 전체적으로 균일하게 형성할 수 있고, 노즐이 내부튜브 내측에 설치되지 않으므로 노즐에 공정부산물이 증착되어 공정불량요인으로 작용하고, 노즐과 보트가 부딪혀 노즐이 깨지는 것을 방지할 수 있는 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 (5)

  1. 웨이퍼가 안착되는 복수개의 슬롯(Slot)이 내면에 형성된 복수의 봉형상 로드(Rod)에 의해서 상부링 및 하부받침대가 서로 연결된 반도체소자 제조용 보트에 있어서,
    상기 각 로드 내부에 반응가스공급관이 구비되고, 상기 복수의 슬롯에 각각 안착된 웨이퍼 상에 반응가스를 공급할 수 있도록 상기 슬롯과 슬롯 사이의 상기 로드에 상기 반응가스공급관과 연결된 가스방출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 보트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬롯과 슬롯 사이의 상기 로드에 형성된 가스방출구는 서로 비대칭되게 설치된 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 보트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬롯과 슬롯 사이의 상기 로드에 형성된 가스방출구는 서로 대칭되게 설치된 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 보트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 로드는 석영재질로 형성된 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 보트.
  5. 웨이퍼가 안착되는 복수개의 슬롯이 내면에 형성된 복수의 봉형상 로드에 의해서 상부링 및 하부받침대가 서로 연결되고, 상기 각 로드 내부에 반응가스공급관이 구비되고, 상기 복수의 슬롯에 각각 안착된 웨이퍼 상에 반응가스를 공급할 수 있도록 상기 슬롯과 슬롯 사이의 상기 로드에 상기 반응가스공급관과 연결된 가스방출구가 형성된 보트를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 공정튜브.
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