KR20010055573A

KR20010055573A - 반도체 소자 제조용 수직 확산로

Info

Publication number: KR20010055573A
Application number: KR1019990056813A
Authority: KR
Inventors: 김만수; 신충환; 박연식
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-12-11
Filing date: 1999-12-11
Publication date: 2001-07-04

Abstract

소정 간격을 가지면서 적재된 각각의 웨이퍼로 균일하게 반응 가스가 공급되도록 가스 공급로에 다수의 토출구를 형성한 반도체 소자 제조용 수직 확산로가 개시된다. 상기 수직 확산로는 외벽체를 이루는 히터부, 상기 히터부의 내부에 설치되고 공급된 가스를 배출하기 위한 배출부가 마련된 반응관, 상부판과 하부판 및 상기 상부판과 하부판 사이에 설치되고 웨이퍼의 테두리부가 지지되는 슬롯이 등간격으로 형성되며 웨이퍼와 반응하는 가스가 반응관으로 유입되도록 안내하는 유로가 형성된 다수의 지지바를 가지면서 상기 반응관의 내부에 설치된 보트(Boat), 그리고, 상기 보트가 탑재되고, 상기 유로들과 연통되어 외부에서 공급되는 가스를 상기 유로로 전달하는 가스 유입로가 형성된 보트캡을 구비한다. 상기 수직 확산로는 각 웨이퍼로 균일한 양의 가스가 공급되므로, 웨이퍼에 균일한 박막이 증착된다.

Description

반도체 소자 제조용 수직 확산로{VERTICAL DIFFUSION FURNACE FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR ELEMENT}

본 발명은 반도체 소자 제조용 수직 확산로에 관한 것으로, 더 상세하게는 소정 간격을 가지면서 적재된 각각의 웨이퍼로 균일하게 반응 가스가 공급되도록 가스 공급로에 다수의 토출구를 형성한 반도체 소자 제조용 수직 확산로에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 공정 중에는, 공급 가스의 화학적 반응을 이용하여 웨이퍼(Wafer)의 표면에 소정의 박막을 형성하는 다수의 방법이 있다. 그 방법 중의 하나로서, 균일한 막질을 얻기 위하여 진공 펌프를 이용한 저압상태(0.1-10 Torr)에서 박막을 형성하는 저압 화학 기상 침적(LPCVD ; LOW PRESSURE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION) 방법이 있다.

저압 화학 기상 침적 방법에 사용되는 종래의 수직 확산로를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 수직 확산로의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 중앙부에 소정의 공간이 형성된 외벽체의 히터부(11)는 권선된 코일(11a)을 가진다. 히터부(11)의 내부에는 석영 재질(Quarts)로 제작된 밀폐형의 반응관(13)이 수직으로 설치되고, 히터부(11)와 반응관(13) 사이에는 가스의 공급과 배출을 안내하는 공급관(15a)과 배출관(15b)이 마련된다. 공급관(15a)은 반응관(13)의 상측과 연통되고, 배출관(15b)은 반응관(13)의 하부와 연통된다.

즉, 공급관(15a)을 통하여 반응관(13)의 상측으로 유입된 반응 가스는, 도시한 화살표 방향과 같이, 반응관(13)의 하측으로 이동되면서 소정의 간격으로 보트(17)에 적재된 웨이퍼(19)와 상호 반응을 한 후, 배출관(15b)을 통하여 배출되는 것이다.

상술한 바와 같이, 종래의 수직 확산로는 가스의 흐름 방향이 단방향이다. 즉, 가스가 반응관(13)의 상부에서 하부측으로 단방향으로만 흐르므로, 각 웨이퍼(19)로 공급되는 가스의 양이 일정하지 않은 단점이 있다. 이로 인해, 각 웨이퍼(19)에 증착되는 박막의 두께가 균일하지 않을 뿐 만 아니라, 하나의 웨이퍼(19) 내에서도 박막의 두께가 균일하지 않은 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 소정 간격을 가지면서 적재된 각 웨이퍼로 반응 가스가 균일하게 공급되도록 하여, 웨이퍼에 균일한 박막을 증착할 수 있는 반도체 소자 제조용 수직 확산로를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 수직 확산로의 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수직 확산로의 단면도.

도 3은 도 2의 "A"부 확대도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 히터부, 51 : 코일,

60 : 반응관, 80 : 보트,

81,83 : 상,하부판, 85 : 지지바,

85b : 유로, 90 : 보트 캡,

91 : 유입로.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 수직 확산로는, 외벽체를 이루는 히터부; 상기 히터부의 내부에 설치되고 공급된 가스를 배출하기 위한 배출부가 마련된 반응관; 상부판과 하부판 및 상기 상부판과 하부판 사이에 설치되고 웨이퍼의 테두리부가 지지되는 슬롯이 등간격으로 형성되며 웨이퍼와 반응하는 가스가 반응관으로 유입되도록 안내하는 유로가 형성된 다수의 지지바를 가지면서 상기 반응관의 내부에 설치된 보트(Boat); 그리고, 상기 보트가 탑재되고, 상기 유로들과 연통되어 외부에서 공급되는 가스를 상기 유로로 전달하는 가스 유입로가 형성된 보트캡을 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 소자 제조용 수직 확산로를 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수직 확산로의 단면도이고, 도 3은 도 2의 "A"부 확대도이다.

도시한 바와 같이, 권선된 코일(51)을 가지는 외벽체의 히터부(50)가 마련되고, 히터(50)의 내부에는 석영(Quarts)으로 제작된 반응관(60)이 설치된다. 반응관(60)은 히터부(50)의 저면으로부터 삽입되어 수직으로 배치되고, 웨이퍼(70)와 반응하는 가스가 주입되면 소정의 공정이 진행된다.

반응관(60)의 내부에는 웨이퍼(70)가 적재되는 석영재의 보트(Boat)(80)가 승강가능하게 설치된다. 보트(80)는 상부판(81)과 하부판(83) 및 상부판(81)과 하부판(83) 사이에 설치된 다수의 지지바(85)를 가진다. 지지바(85)는 세 개로 마련되는 것이 바람직하다.

지지바(85)에는 슬롯(Slot)(85a)이 등간격으로 다수개 형성되고, 슬롯(85a)에는 웨이퍼(70)의 테두리부가 지지된다. 즉, 지지바(85)에 동일한 고도로 순차적으로 형성된 슬롯(85a)에 웨이퍼(70)가 지지되어 탑재되는 것이다.

본 실시 예에 따른 반도체 소자 제조용 수직 확산로는, 보트(80)에 적재된 웨이퍼(70) 및 웨이퍼(70)와 웨이퍼(70) 사이로 가스를 균일하게 공급할 수 있도록 마련된다.

이를 상세히 설명하면, 지지바(85)의 내부에는 가스가 통과하는 유로(85b)가 지지바(85)의 길이방향으로 형성된다. 더 구체적으로는, 지지바(85)의 하단에서부터 상단을 향하여 유로(85b)가 형성되되, 지지바(85) 상단측의 유로(85b)는 폐쇄되고 하단측의 유로(85a)는 하부판(83)에 형성된 연통구(83a)와 연통된다.

그리고, 지지바(85)에는 유로(85b)와 연통되며 유로(85b)로 공급된 가스가 웨이퍼(70)측으로 토출되도록 안내하는 토출구(85c)가 형성된다. 토출구(85c)는 ㄷ형상을 가지는 슬롯(85a)의 수직면, 또는 슬롯(85a)과 슬롯(85a) 사이에 역 ㄷ형상으로 돌출된 돌출부(85d)의 수직면에 형성된다. 그러면, 유로(85b)로 공급된 가스가 웨이퍼(70) 및 웨이퍼(70)와 웨이퍼(70)의 사이로 균일하게 공급되어 웨이퍼(70)와 반응하는 것이다.

보트(80)의 하부판(83)은 석영재로 제작된 보트 캡(Boat Cap)(90)에 탑재되고, 보트 캡(90)에는 하부판(83)의 연통구(83a)와 연통되는 가스 유입로(91)가 형성된다. 가스 유입로(91)를 통하여 공급되는 가스는 하부판(83)의 연통구(83a)→지지바(85)의 유로(85b)→토출구(85c)를 통하여 웨이퍼(70) 및 웨이퍼(70)와 웨이퍼(70) 사이로 토출되는 것이다.

보트 캡(90)의 하측에는 승강수단(95)이 마련된다. 승강수단(95)은 보트 캡(90)을 승강시켜서, 보트(80)에 적재된 웨이퍼(70)를 반응관(60)의 내부에 로딩(Loading) 또는 언로딩(Unloading)시키고 반응관(60)의 외부로 빼내고 한다. 미설명부호 93은 잔류 가스를 반응관(60)의 외부로 배출하기 위한 배출관이다.

본 실시 예에 따른 반도체 소자 제조용 수직 확산로의 작용을 간단히 설명한다.

히터부(50)의 하측으로 보트(80)가 노출된 상태에서 보트(80)의 슬롯(85a)에 웨이퍼(70)를 적재하고, 승강수단(95)을 작동시켜 보트 캡(90)을 상승시키면 보트(80)가 반응관(60)의 내부에 위치된다. 그후, 보트 캡(90)의 가스 유입로(91)로 가스를 공급하면 가스는 유입로(91)→연통구(83a)→유로(85b)→토출구(85c)를 통하여 반응관(60)의 내부로 토출된다. 토출구(83c)는 웨이퍼(70)의 테두리 부위가 지지된 슬롯(85a)의 수직면 및 인접하는 슬롯(85a)들 사이에 형성된 돌출부(85d)의수직면에 각각 형성되어 있으므로, 각각의 웨이퍼(70) 및 웨이퍼(70)와 웨이퍼(70)의 사이로 공급되는 가스는 양은 균일하다. 그러므로, 웨이퍼(70)에 증착되는 박막은 균일하게 되는 것이다.

이상에서 설명하듯이, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 수직 확산로는, 웨이퍼를 지지하는 슬롯 부위에 가스가 토출되는 토출구가 형성되어 있다. 그러므로, 각 웨이퍼로 균일한 양의 가스가 공급되게 되어 각 웨이퍼에는 균일한 박막이 증착된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자가 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명으로부터, 본 발명의 사상 및 영역에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims

외벽체를 이루는 히터부;

상기 히터부의 내부에 설치되고 공급된 가스를 배출하기 위한 배출부가 마련된 반응관;

상부판과 하부판 및 상기 상부판과 하부판 사이에 설치되고 웨이퍼의 테두리부가 지지되는 슬롯이 등간격으로 형성되며 웨이퍼와 반응하는 가스가 반응관으로 유입되도록 안내하는 유로가 형성된 다수의 지지바를 가지면서 상기 반응관의 내부에 설치된 보트(Boat); 그리고,

상기 보트가 탑재되고, 상기 유로들과 연통되어 외부에서 공급되는 가스를 상기 유로로 전달하는 가스 유입로가 형성된 보트캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 수직 확산로.
제 1 항에 있어서,

상기 지지바에는 상기 슬롯에 지지된 웨이퍼와 웨이퍼 사이로 가스가 토출되도록 안내하는 토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 수직 확산로.