KR20020084478A - 반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치 - Google Patents

반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치 Download PDF

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Abstract

파티클의 발생을 최소화하면서 막을 형성시키는 증착 장치가 개시되어 있다. 증착 공정을 수행하기 위한 챔버와, 상기 챔버내의 저부에 설치되고, 상부면에 웨이퍼가 놓여지는 서셉터와, 상기 서셉터의 하부에 설치되는 히터와, 상기 히터의 둘레에 링 형태로 설치되어 상기 서셉터를 지지하고, 내경에서 외경으로 연장되는 다수개의 홈을 갖는 아우트 링과, 상기 서셉터와 대향하도록 설치되고, 상기 챔버 내에 증착 가스를 공급하는 샤워 헤드와, 상기 챔버내로 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하는 반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치를 제공한다. 따라서 상기 아우트 링에 형성되어 있는 홈으로 소정의 공간이 마련되고, 상기 공간으로 불활성 가스를 플로우함으로서 증착 가스들이 흡착되는 것을 방지할 수 있다.

Description

반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치{Apparatus for depositing in semiconductor process}
본 발명은 반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 반도체 장치의 제조에서 화학 기상 증착에 의해 막을 형성하는 증착 장치에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다. 상기 반도체 장치의 주요한 제조 기술 중에서 막을 형성하기 위한 증착 공정과 같은 가공 기술에 대한 요구도 엄격해지고 있다.
상기 증착 공정은 증착 가스를 웨이퍼의 표면과 반응시켜 상기 웨이퍼 상에 막을 형성한다. 그러나 상기 증착 가스들은 웨이퍼 표면에만 증착하는 것이 아니라, 상기 증착 공정이 이루어지는 챔버내의 각 부재들에까지 증착되어 공정 불량을 유발시킨다. 특히 웨이퍼가 놓여지는 서셉터와, 상기 서셉터에 놓여지는 웨이퍼에 열을 가하기 위한 히터는 높은 온도를 유지하고 있기 때문에 증착 공정시에 다량의 증착 가스들이 침적된다.
도 1은 종래의 증착 장치에서 서셉터, 히터 및 아우트 링을 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 종래의 증착 장치에서 아우트 링을 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 서셉터(10)는 공정이 수행되는 챔버(도시안됨)내의 저부에 구비되고, 상부면에 웨이퍼(W)가 놓여진다. 상기 서셉터(10)의 하부에는 히터(12)가 구비된다. 상기 히터(12)는 상기 서셉터(10)에 열을 전달함으로서, 상기 서셉터(10)에 놓여지는 웨이퍼(W)에 열을 가한다. 그리고 상기 히터(12)의 둘레에 설치되고, 상기 서셉터(10)의 하부에서 상기 서셉터(10)를 지지하는 아우트 링(14)이 구비된다. 상기 아우트 링(14)과 상기 서셉터(10)는 각각에 형성된 홀을 관통하는 연결핀(16)에 의해 연결된다. 그러므로 상기 아우트 링(14)과 서셉터(10)는 서로 완전히 접촉하지 못하고 소정 간격만큼 이격되어 연결된다.
따라서 상기 부재들이 구비되는 증착 장치에서 증착 공정을 수행하면, 상기 아우트 링(14)과 상기 서셉터(10)간의 이격된 부분으로 증착 가스들이 유입되고, 상기 유입된 증착 가스들은 상기 서셉터(10)의 이면과 상기 서셉터(10)의 하부에 구비되는 히터(12)의 표면에 원하지 않는 막들을 증착시킨다. 특히 상기 아우트 링(14)과 상기 서셉터(10)가 서로 균형있게 결합하지 못하였을 경우에는, 더 많은 증착 가스가 유입되어 상기 서셉터(10)의 하부와 히터(12)의 표면이 급속하게 오염된다. 상기 서셉터(10) 또는 히터(12)에 증착된 원치 않는 막은 웨이퍼(W)에 재 흡착하여 파티클을 발생시킨다. 또한 상기 히터(12)의 표면에 증착된 원치 않는 막은 상기 히터(12)의 열효율을 저하시켜 웨이퍼(W)상에 막을 균일하게 형성하지 못하게 하고, 반도체 장치의 신뢰성을 감소시킨다.
이를 방지하기 위해 증착을 수행하는 중에 상기 챔버의 저부로부터 불활성 가스를 유입하고 있다. 그러나 상기 불활성 가스가 상기 서셉터나 상기 챔버로 유입하는 것이 용이하지 않기 때문에 상기 서셉터 및 히터의 오염을 효과적으로 방지할 수 없다.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 장치의 제조에서 파티클의 발생을 최소화하면서 막을 형성시키는 증착 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 증착 장치에서 서셉터, 히터 및 아우트 링을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 종래의 증착 장치에서 아우트 링을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시한 증착 장치에서 서셉터, 아우트 링 및 히터의 결합 관계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시한 증착 장치에서 아우트 링의 평면도이다.
도 6은 도 3에 도시한 증착 장치에서 아우트 링의 일부를 확대 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 챔버 22 : 서셉터
14 : 히터 26 : 아우트 링
26a : 홈 32 : 샤워 헤드
34 : 가스 공급부
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 증착 공정을 수행하기 위한 챔버와, 상기 챔버내의 저부에 설치되고, 상부면에 웨이퍼가 놓여지는 서셉터와, 상기 서셉터의 하부에 설치되는 히터와, 상기 히터의 둘레에 링 형태로 설치되어 상기 서셉터를 지지하고, 내경에서 외경으로 연장되는 다수개의 홈을 갖는 아우트 링과, 상기 서셉터와 대향하도록 설치되고, 상기 챔버 내에 증착 가스를 공급하는 샤워 헤드와, 상기 챔버내로 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하는 반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치를 제공한다.
따라서 상기 아우트 링의 상부면에 상기 서셉터가 연결되면 상기 아우트 링에 형성되어 있는 홈으로 소정의 공간이 마련되고, 상기 공간으로 불활성 가스를 플로우함으로서 증착 가스들이 흡착되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 상기 서셉터와 상기 히터에 원하지 않는 막이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 웨이퍼상에 발생되는 파티클을 감소할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 증착 공정을 수행하기 위한 챔버(20)가 구비된다. 상기 챔버(20)내의 저부에 증착을 수행하기 위한 웨이퍼(W)가 놓여지는 서셉터(22)가 구비된다.
상기 서셉터(22)의 하부에는 상기 서셉터(22)에 열을 전달하기 위한 히터(24)가 구비된다. 상기 히터(24)는 상기 서셉터(22)에 열을 전달하고, 상기 서셉터(22)에 전달된 열이 웨이퍼(W)에 전도되어 상기 웨이퍼(W)의 온도를 상승시킨다. 이로 인해 상기 온도가 상승된 웨이퍼(W)에 증착 가스를 공급하면, 상기 증착 가스와 상기 웨이퍼(W)의 표면간의 반응이 활발하게 이루어져 막의 형성이 용이해진다. 상기 히터(24)는 상기 웨이퍼(W)의 전면에 고르게 열을 전달하여 웨이퍼(W)의 위치에 따라 형성되는 막의 특성차이가 발생되지 않도록 하여야한다. 또한 상기 히터(24)는 단열재로 구성되는 히터컵(30)으로 둘러싸여 있어서 열의 손실을 방지한다.
상기 히터(24)의 둘레에 링의 형태로 구비되고, 내경에서 외경으로 연장되는 다수개의 홈을 갖는 아우트 링(26)이 구비된다. 상기 홈은 상기 아우트 링(26)의 평면과 이면에 각각 형성되어진다. 상기 아우트 링(26)은 상기 서셉터(22)의 이면에 오염을 방지하기 위하여 구비되며, 석영 유리 재질로 형성된다. 상기 아우트 링(26)은 상기 서셉터(22)의 하부에서 상기 서셉터(22)를 지지하도록 설치된다.
즉, 상기 아우트 링(26)과 상기 서셉터(22) 각각에는 상기 아우트 링(26)과서셉터(22)를 연결하여 고정하기 위한 다수개의 홀이 구비되고, 상기 서셉터(22)의 하부에 상기 아우트 링(26)을 대향시킨 다음 상기 각각의 홀을 관통하는 연결핀(28)에 의해 서로를 연결하여 설치된다. 그러므로 상기 서셉터(22)와 상기 아우트 링(26)을 서로 연결하면, 상기 서셉터(22)와 상기 아우트 링(26)은 완전히 접촉하지 못하고 소정 간격만큼 이격되어 서로 결합된다. 또한 상기 아우트 링(36)의 평면 및 이면에 형성되어 있는 홈들에 의해 공간 상기 서셉터(22)와 히터(24)로 가스들이 출입하기 위한 통로가 마련된다.
상기 서셉터(22)와 대향하도록 상기 챔버(20)내의 상부에 설치되고, 상기 챔버(20)내로 증착 가스를 공급하기 위한 샤워헤드(32)가 구비된다.
상기 챔버(20)내로 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(34)가 구비된다. 상기 불활성 가스는 상기 챔버(20)의 하부로 유입되어, 상기 챔버(20) 내의 각 부재들에 증착 가스가 안착되지 못하게 한다.
상기 가스 공급부(34)에서 공급되는 불활성 가스는 아우트 링(26)의 평면 및 이면에 형성되어 있는 홈들에 의해 마련되는 통로를 통해 상기 서셉터(22)의 이면과 상기 히터(24)의 표면으로도 공급된다. 상기 아우트 링(26)의 홈들에 의해 마련되는 통로를 통해 상기 불활성 가스가 공급되기 때문에 종래에 비해 많은 양의 불활성 가스가 상기 서셉터(22)의 이면 및 히터(24)의 표면으로 공급된다. 또한 상기 아우트 링(26)과 상기 서셉터(22)간에 균형이 맞지 않을 경우에도 상기 통로를 통해 불활성 가스가 공급된다.
상기 불활성 가스는 상기 샤워 헤드(32)로부터 공급되는 증착 가스들이 상기서셉터(22)의 이면과 상기 히터(24)의 표면으로 유입되는 것을 효과적으로 막아준다. 또한 상기 증착 가스들이 유입되더라도 상기 불활성 가스가 공급되기 때문에 상기 서셉터(22)의 이면과 히터(24)의 표면으로 증착 가스가 안착되어 막을 형성하는 것이 매우 어렵다.
따라서 상기 서셉터의 이면 및 상기 히터의 표면에 원치 않는 막이 형성되는 것을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 이로 인해 웨이퍼 상에 파티클의 발생을 방지할 수 있으며 웨이퍼 상에 형성되는 막의 신뢰성도 향상시킬 수 있다.
도 4는 도 3에 도시한 증착 장치에서 서셉터, 아우트 링 및 히터의 결합 관계를 설명하기 위한 사시도이다.
상기 서셉터(22)는 상부면에 웨이퍼가 놓이도록 평평하게 형성되고, 이면에 요부가 형성되어 있다.
그리고 상기 요부의 바닥면, 즉 상기 서셉터(22)의 이면과 접촉하도록 아우트 링(26)을 구비한다. 상기 아우트 링(26)은 상기 서셉터(22)와 연결핀(28)으로 연결되어 상기 서셉터(22)를 지지한다. 상기 아우트 링(26)은 상기 링의 평면과 이면에 내경으로부터 외경으로 연장되는 다수의 홈(26a)이 구비되어 있다. 그러므로 상기 아우트 링(26)을 상기 서셉터(22)와 연결핀(28)에 의해 연결하면, 상기 아우트 링(26)의 평면에서 홈 이외의 부분과 상기 서셉터(22)의 저면이 완전히 접촉하지 못하고 소정 간격을 가지면서 결합된다. 그리고 상기 홈이 형성된 부분은 상기 서셉터(22)와 간격이 상기 홈이 형성되지 않은 부분에 비해 더 큰 간격을 갖는 소정의 통로가 마련된다. 즉 홈의 깊이 및 너비 만큼의 통로가 마련되어, 상기 불활성 가스의 출입을 용이하게 한다.
상기 서셉터(22)의 이면 및 상기 아우트 링(26) 내에 히터(24)가 구비된다. 상기 히터(24)는 상기 서셉터(22)에 열을 전달한다.
도 5는 도 3에 도시한 증착 장치에서 아우트 링의 평면도이다.
상기 아우트 링(26)은 도시한 바와 같이 다수개의 홈이 형성되어 있다. 상기 홈은 상기에서 설명한 바와 같이 상기 링의 내경으로부터 외경으로 연장되도록 형성된다. 또한 상기 홈은 상기 불활성 가스의 공급을 원활하게 하면서 상기 서셉터를 안정되게 지지하기 위해 0.5 내지 1mm의 폭(l)을 가지도록 형성된다. 그리고 상기 홈과 홈 사이의 간격을 동일하도록 형성하여 상기 불활성 가스의 공급이 균일하게 이루어지도록 한다.
도 6은 도 3에 도시한 증착 장치에서 아우트 링의 일부를 확대 도시한 도면이다.
도시한 바대로, 상기 아우트 링(26)의 평면 및 이면에 형성된 다수의 홈(26a)에 의해 마련되는 통로를 통해 불활성 가스들이 공급된다.
그러므로 상기 불활성 가스의 효과적인 공급으로 상기 서셉터의 이면이나 히터의 표면으로 증착 가스가 흡착되어 원치 않는 막이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 웨이퍼 상에 파티클의 발생을 방지할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 상기 원치않는 막이 서셉터의 이면이나 히터의 표면에 형성하는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라 상기 형성된 막이 웨이퍼로 재흡착되어 웨이퍼 상에 파티클이 발생하는 것을 감소할 수 있고, 상기 히터의 표면에 형성된 막에 의해 히터의 열효율이 저하되어 발생되는 막의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. 또한 증착 챔버의 정비 주기를 증가시켜 반도체 장치의 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 증착 공정을 수행하기 위한 챔버;
    상기 챔버내의 저부에 설치되고, 상부면에 웨이퍼가 놓여지는 서셉터;
    상기 서셉터의 하부에 설치되는 히터;
    상기 히터의 둘레에 링 형태로 설치되어 상기 서셉터를 지지하고, 내경에서 외경으로 연장되는 다수개의 홈을 갖는 아우트 링;
    상기 서셉터와 대향하도록 설치되고, 상기 챔버 내에 증착 가스를 공급하는 샤워 헤드;
    상기 챔버의 일면에 설치되고 상기 챔버내로 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 아우트 링에 구비되는 다수개의 홈은 상기 아우트 링의 평면 및 이면에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 아우트 링에 구비되는 다수개의 홈은 0.5mm 내지 1mm의 폭을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 아우트 링에 구비되는 홈들 간의 이격거리는 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 증착 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101415374B1 (ko) * 2011-07-15 2014-07-04 실트로닉 아게 성장하는 단결정에 열을 공급하기 위한 링 형상 저항 히터

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