KR20010055816A

KR20010055816A - 화학증착 헤드의 가스 균일분사장치

Info

Publication number: KR20010055816A
Application number: KR1019990057126A
Authority: KR
Inventors: 김창재
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2001-07-04

Abstract

본 발명은 화학증착 헤드의 가스 균일분사장치에 관한 것으로, 히터 본체의 연통로 중간부에 가스를 분산시키기 위한 분산요소가 형성되어 상기 히터 본체의 각 2차 가스분사공에서 가스가 고르게 분사되도록 구성되며, 상기 분산요소는 상기 히터 본체의 연통로 중간부에 형성된 환상 걸림턱에 환상 회류판을 고정하여 가스가 환상 회류판에 부딪쳐 분산되어 흐르도록 구성된다. 이러한 본 발명은 히터 본체의 가스 연통로에 환상 회류판을 설치하여 2차 가스분사공에서 분사되는 가스가 부분적으로 집중됨이 없이 전체적으로 고르게 분사되도록 되어 있으므로 증착용 반응가스가 웨이퍼의 주연부에 국부적으로 얇게 증착되는 문제점을 해소할 수 있으며, 이에 의해 전면적으로 증착막의 두께가 일정한 안정된 필름을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

화학증착 헤드의 가스 균일분사장치{APPARATUS TO INJECT EQUALLY GAS OF CHEMICAL VAPOR DEPOSITION HEAD}

본 발명은 화학증착 헤드의 가스 균일분사장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼에 증착되는 증착물이 웨이퍼의 주연부에서 국부적으로 얇게 증착되는 현상을 방지하도록 한 화학증착 헤드의 가스 균일분사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 과정중 화학증착(CVD; chemical vapor deposition)을 행함에 있어서는 반응챔버 내에 설치된 화학증착용 히터 위에 웨이퍼를 결합하고, 웨이퍼 위에 반응가스(process gas)를 분사하여 증착하며, 이때 화학증착용 히터의 주연부에 형성된 다수개의 분사공을 통하여 가스를 분사함으로써 반응가스가 웨이퍼의 후면부에 증착되지 않도록 하고 있다.

이와 같이 화학증착을 행함에 있어서는 반응챔버의 내부에 불균일한 가스의 흐름이 형성되어 실제 공정상 악영??을 미치게 되며, 이로 인하여 두께가 균일한 증착막을 형성할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

도 1은 종래 화학증착용 히터의 평면도를 보인 것이고, 도 2는 종래 화학증착용 히터의 가스확산 작용을 보인 평면도이며, 도 3은 종래 화학증착용 히터의 가스확산 작용을 보인 종단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 종래의 화학증착용 히터는 히터가 내장되어 있는 히터 본체(100)와 에지 링(110)으로 되어 있고, 이 본체(100)와 에지 링(110)은 용접에 의해 접합되어 있다. 또, 히터 본체(100)에는 1차 가스분사공(101)이 복수개 형성되고, 2차 가스분사공(102)이 원주 둘레에 복수개 형성되어 있으며, 히터 본체(100)와 에지 링(110) 사이에는 1차 가스분사공(101)에서 2차 가스분사공(102)으로 가스가 이동하는 연통로(103)가 형성되어 있다. 예를들어 상기 1차 가스분사공(101)은 8개, 2차 가스분사공(102)은 240개 균등 분배되어 형성되어 있다.

상기 에지 링(110)의 상면 주연부에는 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 웨이퍼 가이드(120)가 예를들어 8개 결합되어 있다.

상기한 종래의 화학증착용 히터는 상기 1차 가스분사공(101)과 2차 가스분사공(102)이 형성되어 가스가 내부를 통해 고르게 퍼지도록 함으로써 증착물이 웨이퍼(W)의 저면으로 침투하여 웨이퍼(W)의 하부에 증착이 이루어지지 않도록 한 것이다.

그리고, 도 2 및 도 3에 도시한 화살표 G1은 웨이퍼(W)의 하면부에 반응가스가 증착됨을 방지하기 위하여 하부의 1차 가스분사공(101)에서 분사되는 방지용 가스의 흐름을 표시한 것이고, G2는 2차 가스분사공(202)에서 분사되는 방지용 가스의 흐름을 표시한 것이며, 도 3에서 G3는 반응가스의 흐름을 표시한 것이다. 또, P는 플래트죤(platzone)을 표시한 것이다.

이와 같은 종래의 화학증착용 히터는 웨이퍼(W)의 하면부(backside)에 증착물이 부착되지 않도록 하부에서 분사되는 가스가 8개의 1차 가스분사공(101)의 수직 위치로 집중 분사되고, 이에 따라 240개의 2차 가스분사공(102)에서 전체적으로 고르게 분사되는 것이 아니라 하부의 8개의 1차 가스분사공(101)과 수직으로 위치가 동일한 웨이퍼(W) 부위에 가스가 집중되어진다.

이는 반응을 위해 웨이퍼(W)에 유입되는 반응 가스들을 막는 현상을 유발함으로써 반응이 일어나야할 웨이퍼(W) 상에 국부적으로 미반응 현상이 발생되고, 이로 인하여 가스가 집중되는 부위에서는 주위 보다 두께가 얇은 증착막이 형성되었다.

상기한 바와 같이 종래의 화학증착용 히터는 증착을 위한 반응가스가 침투하지 못하도록 하여 웨이퍼의 하면부에 증착물이 증착되지 못하도록 하부에서 분사되는 가스가 전체적으로 고르게 분사되지 않고 8개의 1차 가스분사공의 수직위치로 집중적으로 분사됨으로써 웨이퍼 위에 증착되는 증착막이 전면적으로 고르지 못하고 국부적으로 얇게 형성되는 문제점이 발생하였으며, 이때문에 안정된 필름을 형성할 수 없게 되는 결함이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 웨이퍼에 증착되는 증착물이 웨이퍼의 주연부에서 국부적으로 얇게 증착되는 현상을 방지할 수 있게 되는 화학증착 헤드의 가스 균일분사장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래 화학증착용 히터의 평면도.

도 2는 종래 화학증착용 히터의 가스확산 작용을 보인 평면도.

도 3은 종래 화학증착용 히터의 가스확산 작용을 보인 종단면도.

도 4는 본 발명에 의한 화학증착용 히터의 평면도.

도 5는 본 발명에 의한 화학증착용 히터의 종단면도.

도 6a 및 도 6b는 본 고안의 환상 회류판의 작용을 보충 설명하기 위한 설명도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 히터 본체 201 : 1차 가스분사공

202 : 2차 가스분사공 203 : 연통로

204 : 분산요소 205 : 환상 걸림턱

206 : 환상 회류판 210 : 에지 링

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 화학증착 헤드의 가스 균일분사장치는 히터 본체의 연통로 중간부에 가스를 분산시키기 위한 분산요소가 형성되어 상기 히터 본체의 각 2차 가스분사공에서 가스가 고르게 분사되도록 구성된다.

상기 분산요소는 예컨데, 상기 히터 본체의 연통로 중간부에 형성된 환상 걸림턱에 환상 회류판을 고정하여 가스가 환상 회류판에 부딪쳐 분산되어 흐르도록 구성된다.

이하, 이와 같은 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 화학증착용 히터의 평면도를 보인 것이고, 도 5는 본 발명에 의한 화학증착용 히터의 종단면도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 히터가 내장되어 있는 히터 본체(200)와 에지 링(210)으로 되어 있고, 이 본체(200)와 에지 링(210)은 용접에 의해 접합되어 있다. 또, 히터 본체(200)에는 1차 가스분사공(201)이 복수개 형성되고, 2차 가스분사공(202)이 원주 둘레에 복수개 형성되어 있으며, 히터 본체(200)와 에지 링(210) 사이에는 1차 가스분사공(201)에서 2차 가스분사공(202)으로 가스가 이동하는 연통로(203)가 형성됨과 아울러 연통로(203)의 중간부에는 가스를 분산시키기 위한 분산요소(204)가 형성되고, 상기 에지 링(210)의 상면 주연부에는 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 웨이퍼 가이드(220)가 결합되어 있다.

상기 분산요소(204)는 예컨데 히터 본체(200)의 연통로(203) 중간부에 형성된 환상 걸림턱(205)에 환상 회류판(206)을 고정하여 가스가 환상 회류판(206)에 부딪쳐 분산되어 흐르도록 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 본 고안은 히터 본체(200)의 8개의 1차 가스분사공(201)에서 분사된 가스가 연통로(203)를 통하여 흐르면서 중간부에 형성된 환상 회류판(206)에 부딪치면서 주위로 확산되고 이에 따라 히터 본체(200)의 240개의 2차 가스분사공(202)으로 고르게 분산되어 분사되므로 웨이퍼(W)의 주연부에 국부적으로 집중되는 현상이 없이 전면적으로 고르게 분출된다.

따라서, 반응가스가 웨이퍼(W)의 주연부에 국부적으로 증착되지 못하여 증착막이 부분적으로 얇게 되는 현상이 방지된다.

도 6a 및 도 6b는 본 고안의 환상 회류판의 작용을 보충 설명하기 위한 설명도로서, 도 6a에는 가스통로(300)의 내부에 가스 흐름을 분산시키기 위한 분산판(301)이 설치되고, 도 6b에는 다수개의 통공(302)이 형성된 분산판(301)이 설치된 구조로 되어 있다.

이와 같은 가스통로(300)에 가스를 통과시키게 되면, 도 6b에서는 통공(302)을 통과하는 가스의 량이 많고 유속이 빠르며 그 이외의 부분은 상대적으로 가스의 량이 적고 유속이 느리게 된다. 그리고, 도 6a에서는 가스가 분산판(301)에 부딪치면서 주위로 분산되고 상측으로 돌아 흐르게 되므로 대략 전체적으로 고르게 흐르게 됨을 알 수 있는 바, 위와 같은 원리로 히터 본체(200)의 가스 연통로(203)에 환상 회류판(206)를 설치하게 되면 가스의 흐름이 넓은 영역으로 분산되어 전체적으로 고르게 흐르게 됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 히터 본체(200)의 가스 연통로(203)에 환상 회류판(206)을 설치하여 2차 가스분사공(202)에서 분사되는 가스가 부분적으로 집중됨이 없이 전체적으로 고르게 분사되도록 되어 있으므로 증착용 반응가스가 웨이퍼(W)의 주연부에 국부적으로 얇게 증착되는 문제점을 해소할 수 있으며, 이에 의해 전면적으로 증착막의 두께가 일정한 안정된 필름을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims

히터 본체에는 1차 가스분사공이 복수개 형성되고, 2차 가스분사공이 원주 둘레에 복수개 형성되며, 상기 히터 본체와 에지 링 사이에는 1차 가스분사공에서 2차 가스분사공으로 가스가 이동하는 연통로가 형성된 것에 있어서, 상기 히터 본체의 연통로 중간부에 가스를 분산시키기 위한 분산요소가 형성되어 상기 히터 본체의 각 2차 가스분사공에서 가스가 고르게 분사되도록 구성된 된 것을 특징으로 하는 화학증착 헤드의 가스 균일분사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 분산요소는 상기 히터 본체의 연통로 중간부에 형성된 환상 걸림턱에 환상 회류판을 고정하여 가스가 환상 회류판에 부딪쳐 분산되어 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는 화학증착 헤드의 가스 균일분사장치.