KR20010081622A - 튜브의 내부에 공정 가스를 공급해서 공정을 진행하는반도체 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 화학 기상 증착 장치에서 노즐의 구조를 개선하여 공정의 균일성을 향상하기 위한 것이다. 이 반도체 제조장치는 튜브 내부의 구역간 가스 분포를 균일하게 함으로써, 웨이퍼들에 증착되는 박막의 균일도를 향상시키고자 한 것이다. 이 반도체 제조장치는 튜브와 노즐을 갖는다. 튜브는 내부에 보우트가 로딩되는 밀폐된 내부 공간을 갖는다. 노즐은 가스 공급관과 연결되는 유입부와, 유입부로부터 유입된 가스를 튜브의 내부 공간으로 분사하기 위한 분사홀들을 갖는다. 분사홀들은 유입구에 가까운 분사홀부터 순차적으로 직경이 작아진다.

Description

튜브의 내부에 공정 가스를 공급해서 공정을 진행하는 반도체 제조장치{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS FOR PROGRESSING A PROCESS AFTER SUPPLING PROCESS GAS IN TUBE}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 화학 기상 증착 장치와 같이 반도체 디바이스를 제조하기 위하여 제조 공정중 튜브의 내부에 공정 가스를 공급해서 공정을 진행하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 공정에 사용되는 박막 증착 설비중에서수직형(Vertical)구조를 갖는 화학 기상 증착 장치(Chemical Vapor Deposition; CVD)는 일반적으로 외부 튜브와 내부 튜브로 구비하고 있으며, 내부 튜브의 내부에는 공정이 진행되는 반도체 웨이퍼들이 로딩되는 보우트가 위치된다. 화학 기상 증착 장치의 하부에는 노즐과 배기관이 설치된다. 공정에 사용되는 공정 가스는 상기 노즐을 통해 상기 내부 튜브로 공급된다.

예컨대, 단일 방식의 노즐(가스: 노즐개수=1:1)이 적용된 CVD 공정에서는 공정 가스가 분사되는 시점에서 멀어질수록 가스의 농도가 희박하게 되어, 동일 배치(batch)내 프로세서 진행중인 웨이퍼들간 박막 불균형을 야기하게 된다.

이러한 문제를 개선하고자 서로 길이가 다른 노즐들(short, middle, long)을 채용하는 경우에도, 마찬가지로 각각의 노즐의 정점에서부터 웨이퍼간의 거리에 따라 가스 농도가 불균일해지는 문제를 완전히 해결하지 못하고 있으며, 아울러 하나의 가스를 공급하는데 다수의 노즐들이 필요하게 되므로 설비구조가 복잡해지고 그에 따른 유지 관리가 어려운 문제점을 갖게 된다. 또한, 튜브의 포지션(구역)별로 다수의 홀을 천공하고 그 홀을 통해 가스가 플로워되는 홀 타입의 노즐 또한 마찬가지로 이러한 문제가 상존하게 된다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 튜브 내부의 구역간 가스 농도를 균일화할 수 있도록 한 새로운 형태의 반도체 제조장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CVD 장치의 공정 챔버를 보여주는 도면;

도 2는 도 1에 도시된 노즐을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 외부 튜브 120 : 내부 튜브

130 : 보우트 140 : 노즐

142: 유입부 144 : 분사홀

150 : 배기관 160 : 가스 공급관

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 튜브의 내부에 공정 가스를 공급해서 공정을 진행하는 반도체 제조장치는 내부에 보우트가 로딩되는 밀폐된 내부 공간을 갖는 튜브와; 적어도 하나의 가스 공급관과 연결되는 적어도 하나의 유입부와, 상기 적어도 하나의 유입부로부터 유입된 가스를 상기 튜브의 내부 공간으로 분사하기 위한 분사홀들을 갖는 노즐을 포함한다. 상기 분사홀들은 상기 적어도 하나의 유입구에 가까운 분사홀부터 순차적으로 직경이 작아진다.

이와 같은 본 발명에서 상기 분사홀들은 가스가 상기 보우트에 적재된 반도체 웨이퍼의 표면으로 수평하게 흐르도록 보우트에 적재된 반도체 웨이퍼들과 각각 대응되게 노즐에 형성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 2에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.

일반적으로 화학 기상 증착 장치에서 진행되는 공정의 균일도에 영향을 주는 공정조건으로는 공정 챔버내 온도의 분포와 압력 및 반응 가스의 공급 등이 있다. 본 발명에서는 이러한 공정 조건들 중 공정 챔버의 내부 튜브로 공급되는 반응 가스의 분포를 개선함으로서, 웨이퍼들에 증착되는 박막의 균일도 및 재현성을 향상시키고자 한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CVD 장치의 공정 챔버를 보여주는 도면이다.

도1에서 보인 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CVD 장치(100)는 외부 튜브(110), 내부 튜브(120) 및 노즐(140)을 구비하고 있다. 내부 튜브(120)와 외부 튜브(110)는 동일한 중심축을 갖도록 설치되고, 외부 튜브(110)는 내부 튜브(120)를 밀폐시키는 형태로 구성된다. 외부 튜브(110)는 상부가 막힌 형태로 구성되고, 내부 튜브(120)는 상부가 개방된 형태로 구성된다. 이들 튜브들(110,120)은 고온에 잘 견디는 석영 재질로 형성되어 있다. 상기 내부 튜브(120)의 내부 공간에는 공정이 진행되는 반도체 웨이퍼들이 로딩되는 보우트(130)가 위치된다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 하부에는 노즐(140)과 배기관(150)이 설치된다. 상기 노즐(140)은 상기 외부 튜브(110)의 외부로부터 상기 내부 튜브(120)의 내측으로 가로질러 설치된다. 노즐(140)에는 외부의 가스 공급관(160)과 연결된 유입부(142)를 통해 공정 가스가 유입되며, 유입된 공정 가스는 상기 노즐(140)의 분사공(144)들을 통해 상기 내부 튜브(120)의 내부 공간으로 공급된다. 상기 배기관(150)은 상기 외부 튜브(110)의 내측으로부터 외측으로 연장되어 형성되어 설치된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 특별하게 설계된 노즐(140)을 갖는다. 도 2에서 보인 바와 같이, 상기 노즐(140)은 제 1 및 제 2 가스 공급관(160a,160b)과 각각 연결되는 제 1 및 제 2 유입부와(142a,142b), 상기 내부 튜브(120)의 내부 공간으로 가스를 분사하기 위한 분사홀(144)들을 갖는다. 상기 분사홀(144)들은 상기 유입구(142)에 가까운 분사홀(144a)부터 순차적으로 직경이 작아진다. 다시 말해, 본 발명의 화학 기상 증착 장치에서는 가장아래에 있는 분사홀(144a)로부터 분사되는 가스량이 가장 많고 상부로 올라갈수록 분사홀로부터 분사되는 가스량은 점점 적어진다. 이때, 상기 내부 튜브(120)의 상. 중 구역에는 하부에서 올라오는 가스량과 합해지기 때문에 내부 튜브(120)내에서 공정 가스의 희석 및 농도 분포가 일정하게 된다. 따라서, 상기 내부 튜브(120)내의 보우트(130)에 다수 매의 웨이퍼들이 적층되어 동시에 증착되는 과정에서 웨이퍼들이 적층된 위치(상,중,하)에 따라 형성되는 박막 두께의 차이 및 불균일성의 문제를 최소화시킬 수 있다.

본 발명에 따른 상기 노즐(140)은 도해된 실시예의 구조에만 제한되지 않으며, 밀폐된 공간에서 공정 가스를 공급하여 흐르도록 하면서 공정을 진행하는 반도체 제조장치에 공통적으로 적용할 수 있다는 것을 이 분야에 숙련된 기술자들은 알 수 있을 것이다. 한편, 본 발명은 하나의 가스에 하나의 노즐을 사용함으로 다수의 노즐 적용시 발생될 수 있는 문제점들을 해소할 수 있다. 예컨대, 상기 분사홀(144)들을 보우트(130)의 슬롯과 일대일 대응으로 형성하여 공정을 진행하는 경우에는 포지션별로 공급되는 가스가 반도체 웨이퍼 하나 하나의 표면에 수평으로 흐르게 된다. 따라서, 웨이퍼 중심영역과 가장자리 영역에서 도포되는 막질의 두께가 균일하게 형성될 수 있게 된다.

이상에서, 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

이와 같은 본 발명의 화학 기상 증착 장치에 의하면, 튜브 내부의 구역간 가스 농도가 균일해진다. 따라서, 튜브 내부의 구역간 데포율이 균일해짐으로써 궁국적으로 배치내 막 균일성을 개선할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 튜브의 내부에 공정 가스를 공급해서 공정을 진행하는 반도체 제조장치에 있어서:

   내부에 보우트가 로딩되는 밀폐된 내부 공간을 갖는 튜브와;

   적어도 하나의 가스 공급관과 연결되는 적어도 하나의 유입부와, 상기 적어도 하나의 유입부로부터 유입된 가스를 상기 튜브의 내부 공간으로 분사하기 위한 분사홀들을 갖는 노즐을 포함하되;

   상기 분사홀들은 상기 적어도 하나의 유입구에 가까운 분사홀부터 순차적으로 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사홀들은 가스가 상기 보우트에 적재된 반도체 웨이퍼의 표면으로 수평하게 흐르도록 보우트에 적재된 반도체 웨이퍼들과 각각 대응되게 노즐에 형성됨을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 반도체 제조 장치는 화학 기상 증착 장치인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.