KR20020061299A

KR20020061299A - 균일한 온도분포를 갖는 매엽식 ｌｐｃｖｄ 장치

Info

Publication number: KR20020061299A
Application number: KR1020010002264A
Authority: KR
Inventors: 심경식
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-07-24

Abstract

본 발명에 따른 매엽식 LPCVD 장치는, 상부가 석영돔에 의해 밀폐되며, 매엽식으로 웨이퍼가 장입되는 진공챔버; 돔형태의 내벽을 가지며, 상기 석영돔과 소정간격 이격된 상태로 상기 석영돔을 덮는 벨자; 상기 벨자와 상기 석영돔 사이에 설치되는 돔형 플라즈마 전극; 상기 돔형 플라즈마 전극에 RF 전력을 인가하는 RF 전력원; 상기 벨자의 내벽 전면에 설치되는 단열벽; 히터선과, 상기 히터선을 피복하는 절연체로 이루어지며, 상기 단열벽상에 코일형태로 부착설치되는 쉬드히터; 및 상기 벨자의 벽에 설치되며, 냉각수 유입구 및 유출구를 갖는 수냉관을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 진공챔버 내의 온도균일도가 향상되며, 고온공정시 별도의 고온용 히터를 제작할 필요가 없게 된다.

Description

균일한 온도분포를 갖는 매엽식 ＬＰＣＶＤ 장치{Single wafer type LPCVD apparatus temperature having uniformed temperature distribution}

본 발명은 매엽식 LPCVD(low pressure chemical vapor deposition) 장치에 관한 것으로서, 특히 진공챔버 내의 온도분포가 균일하도록 설계된 매엽식 LPCVD 장치에 관한 것이다.

초기에는, 박막증착의 수율을 증가시키기 위하여, 배치형(batch type) CVD 공정을 많이 행하였다. 배치형이란 하나의 반응튜브 내에 여러장의 웨이퍼가 장입되는 경우를 말한다. 그러나, 이 경우는 웨이퍼들이 수직으로 촘촘히 세워진 상태로 배열되기 때문에, 웨이퍼들 사이에 반응기체들이 제대로 도달하지 못하여, 박막증착의 균일도가 매우 떨어진다는 문제가 있었다.

이를 해결하기 위하여, LPCVD 공정이 제시되었다. 0.1 ~ 10의 압력범위에서 박막을 증착하는 종래의 APCVD와 달리, LPCVD 공정에서는 0.1 ~ 50 torr의 압력범위에서 CVD법으로 박막을 증착한다. 이와같이, LPCVD 공정에서는 낮은 반응기체 압력 하에서 CVD 공정이 진행되기 때문에, 반응기체들의 평균자유행정(mean free path)이 길다. 따라서, LPCVD 공정에 의할 경우에는, 배치형인 경우에도 웨이퍼들 사이로 반응기체들이 잘 흘러들어가 박막증착의 균일도가 많이 향상되고, 또한, 단차도포성도 향상되어 콘택홀이나 트랜치도 공극없이 매립할 수 있게 된다.

따라서, APCVD(atmospheric pressure chemical vapor deposition)에 비하여 박막증착속도는 느리지만, 상기한 장점 때문에 LPCVD가 실제 반도체소자 제조공정에 많이 사용되고 있다.

최근 웨이퍼가 대구경화 됨에 따라, 보다 향상된 박막증착의 균일도 및 단차도포성을 확보하기 위하여, 배치형 대신에 매엽식 LPCVD를 행하고 있다. 매엽식(single wafer type)이란 하나의 반응챔버에 하나의 웨이퍼가 장입되는 경우를 말한다.

도 1은 종래의 매엽식 LPCVD 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1을 참고하면, 진공챔버의 상부는 석영돔(20)에 의해 밀폐되는데, 도면에서는 석영돔(20) 부분만 도시하였다. 석영돔(20)은 벨자(30)에 의해 덮혀진다. 벨자(30)와 석영돔(20) 사이에는 돔형 플라즈마 전극(40)이 설치된다. 돔형 플라즈마 전극(40)은 RF 전력을 인가받아 석영돔(20) 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 것으로, RF 전력원(50)으로부터 RF 전력을 인가받는다.

벨자(30)의 측벽에는, 둘레를 따라서 단열벽(32)과 절연벽(34)이 각각 수직하게 설치되며, 단열벽(32)이 바깥쪽에 설치된다. 단열벽(32)과 절연벽(34) 사이에는 절연벽(34)을 코일형태로 감싸도록 히터선(36)이 설치된다. 단열벽(32)은 히터선(36)에서 방출되는 열이 바깥으로 빠져나가지 못하게 하기 위한 것이다. 히터선(36)은 저항열에 의해 발열하므로, 발열시에는 전류가 흐르는 상태로 존재한다. 따라서, 돔형 플라즈마 전극(40)에서 발생하는 RF 노이즈가 히터선(36)에 전달되지 못하도록 절연벽(34)을 설치하는 것이다.

상술한 바와 같이, 종래의 매엽식 LPCVD 장치는, 히터선(36)이 석영돔(20) 측면에 수직하게 배치된 상태이므로, 석영돔(20)의 어깨부에서는 히터선(36)이 석영돔(20)과 멀리 떨어져 설치되며, 석영돔(20) 상부에는 히터선(36)이 아예 없다.따라서, 석영돔(20) 내의 온도분포가 불균일하게 된다.

또한, 석영돔(20) 상부에는 히터선(36)이 아예 없고, 석영돔(20)의 어깨부에서는 히터선(36)이 석영돔(20)과 멀리 떨어져서 설치되므로, 고온공정이 요구될 때에는 히터선(36)을 매우 놓은 온도로 올려야 하는 문제가 생긴다. 고온에서 안정적으로 계속 버틸 수 있는 히터선을 준비하기란 그리 쉬운 일이 아니며, 그 단가도 매우 비싸다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 진공챔버 내의 온도분포가 균일하도록 하여 박막증착의 균일도를 향상시킬 수 있는 매엽식 LPCVD 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 매엽식 LPCVD 장치의 가열방식을 설명하기 위한 개략도;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 매엽식 LPCVD 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

20, 120: 석영돔 30, 130: 벨자

34: 절연벽 36, 136: 히터선

32, 132: 단열벽 40, 140: 돔형 플라즈마 전극

50, 150: RF 전력원 120: 석영돔

122: 하부챔버 134: 절연체

135: 벨자히터 137: 냉각수 유입구

138: 냉각수 유출구 151: 웨이퍼 지지대

152: 웨이퍼

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 매엽식 LPCVD 장치는, 상부가 석영돔에 의해 밀폐되며, 매엽식으로 웨이퍼가 장입되는 진공챔버; 돔형태의 내벽을 가지며, 상기 석영돔과 소정간격 이격된 상태로 상기 석영돔을 덮는 벨자; 상기 벨자와 상기 석영돔 사이에 설치되는 돔형 플라즈마 전극; 상기 돔형 플라즈마 전극에 RF 전력을 인가하는 RF 전력원; 상기 벨자의 내벽 전면에 설치되는 단열벽; 히터선과, 상기 히터선을 피복하는 절연체로 이루어지며, 상기 단열벽상에 코일형태로 부착설치되는 쉬드히터; 및 상기 벨자의 벽에 설치되며, 냉각수 유입구및 유출구를 갖는 수냉관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2를 참고하면, 진공챔버는 하부챔버(122)와 석영돔(120)으로 구성된다. 하부챔버(122)는 상부가 개방되며, 석영돔(120)은 하부챔버(122)의 상부를 덮도록 설치된다. 진공챔버 내에는 웨이퍼 지지대(151)가 설치되며, 웨이퍼 지지대(151) 상에는 하나의 웨이퍼(152)가 안착된다. 웨이퍼 지지대(151) 내부에는 웨이퍼를 가열하기 위한 히터(미도시)가 설치된다.

석영돔(120)은 벨자(130)에 의해 덮히며, 벨자(130)는 석영돔(120)과 동일한 돔형태의 내벽을 갖는다. 석영돔(120)과 벨자(130)의 내벽은 소정간격 이격되며, 벨자(130)와 석영돔(120) 사이에는 돔형 플라즈마 전극(140)이 설치된다. 돔형 플라즈마 전극(140)은 RF 전력을 인가받아 석영돔(120) 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 것으로, RF 전력원(150)으로부터 RF 전력을 인가받는다.

벨자(130)의 내벽 전면에는 단열벽(132)이 설치된다. 단열벽(132) 내측에는 쉬드히터(sheath heater, 135)가 설치된다. 벨자(130)의 벽에는 냉각수의 유입구(137) 및 유출구(138)를 갖는 수냉관(미도시)이 설치된다. 상기 수냉관은 쉬드히터(135)에서 발생한 열이 외부로 방출되지 않도록 하기 위한 것으로서, 공정수율의 향상 및 오퍼레이터(operator)의 안전을 고려한 것이다. 상기 수냉관은 벨자(130) 벽 내부에 설치될 수도 있으며, 벽 외측에 설치될 수도 있다.

쉬드히터(135)는 석영돔(120)을 수평방향으로 감는 코일형태를 하며, 히터선(136) 및 히터선을 피복하는 절연체(134)로 이루어진다. 절연체(134)로는 히터선(136)에서 발생되는 적외선이 통과될 수 있는 물질을 사용해야 하며, 그 예로는 MgO를 들 수 있다. 돔형 플라즈마 전극(140)에서 발생하는 노이즈는 절연체(134)에 의해 차단되어 히터선(136)으로는 전달되지 않는다.

본 발명에 의하면, 쉬드히터(130)가 석영돔(120)과 같은 돔 형태로 설치되기 때문에, 석영돔(120) 내부로 열이 균일하게 전달되어, 석영돔(120) 내의 온도균일도가 종래에 비해 향상된다.

그리고, 종래에는 석영돔(120)의 어깨부에는 히터가 멀리 떨어져 설치되지만, 본 발명에 의할 경우에는 쉬드히터(135)가 전체적으로 석영돔(120)에 근접하여 설치되기 때문에 가열효율이 증가한다. 특히, 절연체(134)에 의해 돔형 플라즈마 전극(140)에서 나오는 노이즈가 차단되기 때문에, 쉬드히터(135)를 돔형 플라즈마 전극(140)에 매우 근접하여 설치할 수 있어, 이러한 가열효율이 더욱 증가하게 된다. 따라서, 웨이퍼 지지대(151) 내부에 설치되는 히터를 고온으로 가열할 필요도 없고, 고온공정을 위해서 별도의 고온용 히터를 제작할 필요도 없다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 매엽식 LPCVD 장치에 의하면, 진공챔버 내의 온도균일도가 향상되며, 고온공정시 별도의 고온용 히터를 제작할 필요가 없게 된다. 그리고, 종래와 달리 벨자(130)의 외형을 돔형태로 하여도 무방하므로, 벨자(130)의 부피 및 무게를 줄일 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims

상부가 석영돔에 의해 밀폐되며, 매엽식으로 웨이퍼가 장입되는 진공챔버;

돔형태의 내벽을 가지며, 상기 석영돔과 소정간격 이격된 상태로 상기 석영돔을 덮는 벨자;

상기 벨자와 상기 석영돔 사이에 설치되는 돔형 플라즈마 전극;

상기 돔형 플라즈마 전극에 RF 전력을 인가하는 RF 전력원;

상기 벨자의 내벽 전면에 설치되는 단열벽;

히터선과, 상기 히터선을 피복하는 절연체로 이루어지며, 상기 단열벽상에 코일형태로 부착설치되는 쉬드히터; 및

상기 벨자의 벽에 설치되며, 냉각수 유입구 및 유출구를 갖는 수냉관을 구비하는 것을 특징으로 하는 매엽식 LPCVD 장치.
제1항에 있어서, 상기 벨자히터의 절연체가 MgO로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매엽식 LPCVD 장치.