KR200157137Y1

KR200157137Y1 - 반도체 제조용 화학기상증착장치

Info

Publication number: KR200157137Y1
Application number: KR2019960011372U
Authority: KR
Inventors: 김용섭
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 1999-10-01
Also published as: KR970064171U

Abstract

본 고안은 반도체 제조공정에 사용되는 확학기상증착장비에 관한 것으로 특히 공정튜브의 구조를 개선하여 공정의 균일도 및 재현성을 향상하기 위한 것으로, 공정튜브내로 공급되는 가스를 충분히 활성시키기 위하여 수평으로 배치된 공정튜브내에 반응가스를 공급하여 증착공정을 수행하는 저압 화학기상증착장치에 있어서, 공정진행시 공정튜브내 웨이퍼가 안착되는 위치를 다른 부위보다 상대적으로 직경이 작고 웨이퍼를 로딩시키는 보오트보다 길게 형성하여, 반응번위를 확대시켜증작공정의 균일도 및 재현성을 높이도록 한다.

Description

반도체 제조용 화학기상증착장치

제1도는 본 고안에 따른 공정튜브의 구조도.

제2도는 본 고안 화학기상증착장치의 개략적인 구성도.

제3도는 종래의 화학기상증착장치의 개략적인 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 공정 튜브(Process Tube) 11 : 병목부분

20 : 히터 40 : 진공펌프

50 : 보우트

[산업상 이용분야]

본 고안은 반도체 제조공정에 사용되는 화학기상증착장치에 관한 것으로 특히 공정튜브의 구조를 개선하여 공정의 균일성을 향상하기 위한 것이다.

[종래기술 및 그의 문제점]

화학기상증착(CVD ; Chemical Vapor Deposition)이란 원료가스를 공급해서 기상 또는 기판표면에서 화학반응을 통해 박막을 형성하는 방법이다. 반응실의 압력에 따라 상압 화학기상증착(APCVD), 저압 화학기상증착(LPCAD) 및 고압 화학기상증착(HPCVD)으로 나뉜다.

공정은 적층될 물질 원자를 포함한 화학물질을 반응실로 보내고 이 반응실에서 화학물질(가스상태)이 다른가스와 반응하여 원하는 물질을 낸다. 발생한 물질은 기판에 적층되고 이 반응에서 원치 않은 부산물은 배출된다. 그중 저압 화학기상증착(LPCAD)장치는 대기압 시스템에 비하여 균일성이 모자란다.

그러나 양질의 보호층이나 질화막의 적층이 요구되고 실리콘 게이트 MOS 와 직접도의 증가로 인해 LPCVD의 이용은 필수적이다.

제3도는 종래의 LPCVD장치중 수평식 구조를 나타낸 것으로, 석영재질로 형성된 공정튜브(110)와, 공정튜브(110)를 적정한 공정온도로 가열하는 히터(120)와, 공정튜브(110)내에 반응가스를 공급하는 인젝터(130)와, 반응된 가스를 외부로 배출시키는 전공펌프(140)에 연결된다.

상술한 구성을 갖는 종래의 LPCVD장치의 공정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 공정튜브(110)내로 웨이퍼는 웨이퍼를 복수장 동시에 적재하는 보우트에 삽입되어 튜브의 일측을 통하여 로딩되고, 상기 진공펌프(140)와 히터(120)를 동작시켜 공정튜브(110)내의 진공압력 및 온도를 적정하게 유지시킨다. 상기 공정튜브(110)내의 압력과 온도의 공정조건이 만족되었을 때 상기 인젝터(130)를 통하여 반응가스를 공급하여 원하는 막질을 웨이퍼의 표면에 증착시킨다.

상술한 증착과정에서 상기 웨이퍼가 적재된 보우트는 공정튜브(110)의 중심에 위치되는데, 이 위치는 전체적으로 보았을 때 상대적으로 병목부분에 놓이게 된다. 이 위치는 인젝터(130)로부터 제공된 반응가스가 공정튜브를 통하여 유도되어 흐르다가 좁아지는 부위로 병목(Venturi)현상에 의해 반응가스의 농도가 짙어지고 유속이 증가하게 된다.

그러나, 상술한 구성을 갖는 종래의 공정튜브(110)의 병목부분은 길이가 약 1220mm로 형성되어 웨이퍼를 적재한 보우트의 길이와 거의 비슷한 길이를 가지고 있다. 따라서, 반응가스가 웨이퍼의 표면에 충분히 증착되지 못하고 빠져나가게 된다. 이러한 반응가스의 흐름은 가스가 충분히 활성화되지 않은 상태에서 공정을 진행함으로서 웨이퍼에 증착된느 박막의 균일도가 3.5%∼5%로 불량하게 되고 안정 및 재현성이 떨어지는 문제점이 발생하여 왔었다.

[고안의 목적]

본 고안은 상술한 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로 공정튜브내로 공급되는 가스를 충분히 활성 시키고 반응범위를 확대시켜 증착공정의 균일도 및 재현성을 높이도록 한 반도체 제조용 화학기상증착(CVD)장치를 제공하는데 목적이 있다.

[고안의 특징]

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 의하면, 저압화학기상증착장치는 수평으로 배치된 공정튜브내에 보우트를 통해 웨이퍼를 로딩시키고 반응가스를 공급하여 증착공정을 수행하며, 또한 상기 공정튜브내 웨이퍼가 안착되는 병목부분이 웨이퍼를 로딩시키는 보오트의 길이보다 상대적으로 길게 형성된다.

이 장치에 있어서, 상기 공정튜브는 병목부분의 길이가 약 1420mm 로 형성될 수 있다.

[작용]

상술한 특징으로 갖는 본 고안은 공정튜브내로 공급되는 가스가 반응되는 병목부분의 길이를 연장시킴으로서 웨이퍼와 반응하는 공정가스가 균일하게 분포되도록 한 것이다.

[실시예]

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

일반적으로 화학기상증착(CVD)장치에 진행되는 공정의 균일도에 영향을 주는 공정조건으로는 공정챔버내의 온도 분포와 압력 및 공정가스의 공급이 있다. 본 고안에서는 이러한 공정조건중 공정챔버내 공급되는 가스의 흐름(분포)을 개선하므로서 증착되는 박막의 균일도 및 재현성을 향상시키고자 한 것이다.

이를 위한 본 고안의 구체적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 실시예에 따른 공정튜브의 구조를 나타낸 것이고, 제2도는 제1도의 공정튜브가 장착된 화학기상증착(CVD)장치의 전체적인 구조를 나타낸 것이다.

상기 제1도를 참조하여 보면, 장구형상을 갖는 공정튜브(10)의 병목부분(11)의 길이를 종전의 길이보다 상대적으로 길게 형성하여 웨이퍼를 로딩시키는 보우트의 길이보다 길어지게 한다.

상기 병목부븐의 길이는 바람직하게 약 1420mm 로 구성한다.

제2도는 상술한 구조의 공정튜브가 장착된 본고안 CVD 장치를 나타낸 것으로 이에 따른 본 고안의 동작관계를 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 고안에 따른 공정튜브(10)내에 웨이퍼들(51)이 수용된 보우트(50)가 장착된 상태를 나타낸 것이다. 도시하지는 않았지만, 상기 보우트(50)가 상기 공정튜브(10)내로 로딩되기 전에 상기 웨이퍼들(51)은 케리어로부터 상기 보우트(50)로 옮겨진다. 그리고, 상기 보우트(50)는 로딩장비를 통하여 상기 공정튜브(10)의 내부로 로딩된다.

이렇게 하여 종전보다 200mm의 길이가 증가되어 상대적으로 긴 공정튜브의 병목부분(11)에 보우트(50)가 안착되어도 공정가스를 공정튜브내에 공급하는 인젝터(30)의 위치로부터 일정한 여유길이를 확보할 수 있게 된다. 즉 200mm의 길이가 증가된 만큼, 보우트(50)는 인젝터(30)의 위치로부터 이격되어 공정튜브(10)의 내부에 로딩되는 것이다. 미설명된 참조번호 40은, 종래기술에서 언급한 바와 같이, 반응된 가스를 외부로 배출시키는 진공펌프이고, 참조번호 20은 반응실내를 적정한 공정온도로 가열하는 히터이다.

따라서 인젝터(30)를 통하여 공정튜브(10)내로 제공되는 공정가스는 병목부분(11)에 이르러 밀도가 증가하게 되고, 흐름이 빨라지게 된다. 이때 본 고안에서는 공정튜브(10)의 병목부분(11)이 종래의 길이보다 상대적으로 길게 형성되어 반응가스가 웨이퍼에 도달하기 전 공간에서 정체되는 시간을 늘려 충분히 활성화시켜 줌으로써 균일한 가스분포를 갖도록 하여 준다.

[고안의 효과]

상술한 작용으로 웨이퍼에 증착되는 박막은 충분히 활성화되고 균일한 농도의 분포를 갖는 가스가 공급으로 균일하면서 안정적인 재현성을 갖게된다. 이와 같은 작용으로 박막의 균일도는 3%이하로 안정 및 향상된 재현성의 효과를 갖게 된다.

즉 본 고안은 화학기상증착장치의 공정튜브의 구조를 개선하여 공정조건인 공정가스의 공급을 최적화시켜 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

수평으로 배치된 공정튜브(10)의 병목부분(11)에 웨치퍼들이 수용된 보우트(50)를 로딩시키고, 상기 공정튜브(10)의 일측에 위치되는 인젝터(30)를 통하여 외부로부터 공급된 반응가스를 사용하여 증착공정을 수행하는 저압 화학기상증착장치에 있어서, 상기 병목부분(11)의 수평방향의 길이가 상기 보우트(50)의 수평방향의 길이보다 200mm 내에서 상대적으로 긴 길이를 갖도록 형성하여 상기 보우트(50)를 상기 인젝터(30)로부터 일정한 거리에 위치되도록 하므로서, 상기 인젝터(30)로부터 공급되는 반응가스가 웨이퍼들에 도달하기 전에 충분히 활성화되어 균일한 가스분포를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학기상증착장치.