KR20040015602A - 반도체 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 표면에 소정의 막을 증착시키는 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로, 화학 기상 증착 장치는 공정챔버, 상기 공정챔버 내에 위치되는 척, 그리고 상기 척에 놓여진 기판으로 공정가스를 분사하는 가스분사부를 구비한다. 상기 척은 플레이트, 상기 플레이트와 접촉되어 상기 플레이트의 둘레를 감싸는 세라믹 링, 상기 플레이트와의 사이에 소정의 밀폐된 공간이 형성되도록 상기 세라믹 링과 접촉되어 상기 플레이트 상부에 위치되며 상기 기판이 놓여지는 서셉터, 상기 공간내에 위치되며 상기 기판을 가열하는 히터, 그리고 상기 공간을 실링하는 메탈링을 구비한다.

따라서, 본 발명인 화학 기상 증착 장치는 공정가스가 히터와 열전대가 위치되는 상기 공간으로 유입되어 히터와 열전대에 증착되는 것을 방지할 수 있어, 웨이퍼의 온도를 정확히 측정하고, 웨이퍼를 원하는 온도로 가열할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 제조 장치{Apparatus for manufacturing semiconductor}

본 발명은 반도체를 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 웨이퍼의 표면에 소정의 막을 증착시키는 화학 기상 증착(chemical vapor deposition : CVD) 장치에 관한 것이다.

반도체장치는 통상 반도체 웨이퍼에 도체, 반도체, 부도체의 막을 형성하고 이를 패터닝 등의 가공을 통해 전기전자 소자를 형성하고 이들을 회로 배선을 통해 결합시키는 장치이다. 이러한 반도체장치는 고도의 집적도를 가진 매우 정밀하고 복잡한 장치이며 그 제조를 위해서는 엄격하고 정밀한 다수의 다양한 공정이 요구된다. 그리고 반도체장치의 형성에는 다수 다종의 박막을 형성하는 것이 필요한데 막 형성은 표면의 실리콘막을 산화 혹은 질화시키는 방법, 일정 분위기에서 막을 이루는 성분이 포함된 소오스 가스를 공급하면서 화학기상증착을 통해 막을 형성하는 방법, 주로 금속막을 형성하기위한 스퍼터링 등이 대표적인 예이다.

특히 화학기상증착은 가장 빈번히 사용되는 막형성 방법이다. 화학기상증착 설비에서는 공정 환경을 저압으로 유지하기 위해서 공정 챔버에 진공펌프가 연결되어 있으며, 소오스 가스가 노즐이나 분사헤드를 통해 챔버로 공급되고 확산되어 고온의 히터와 접한 웨이퍼위에서 막형성 반응을 일으키고 적층되어 막을 이루게 된다.

도 1을 참조하면 일반적인 화학 기상 증착 장치는 챔버(100)내에 웨이퍼(W)가 놓여지는 서셉터(210), 그리고 상기 서셉터(210)와 함께 소정의 공간(270)을 제공하며 베이스(230) 위에 놓여지는 쿼츠플레이트(220)를 포함한다. 상기 소정의 공간(270)내에는 웨이퍼를 가열하기 위한 히터(240)와 웨이퍼의 온도를 측정하기 위한 열전대(260)가 위치된다.

그러나 도 2에서 보는 바와 같이 서셉터(210)와 쿼츠플레이트(220)는 그들 주변을 둘러싸고 있는 쿼츠 링(250)과 베이스(230)간의 나사결합에 의해 결합된다. 공정이 진행되는 과정에서 공정가스는 서셉터(210)와 쿼츠플레이트(220)사이의 틈(254)을 통해 히터(240)와 열전대(260)가 위치되는 상기 공간(270)으로 유입된다. 도 2의 점선은 상술한 공정가스가 상기 공간으로 유입되는 경로를 보여준다.

일반적으로 쿼츠플레이트(220)는 석영으로 되어 있어 공정가스에 의해 식각이 되어, 상기 공간으로 유입되는 공정가스의 양은 더 많아진다.

상기 공간으로 유입된 공정가스는 히터(240) 표면에 또는 전원과 연결되는 히터(240)의 커넥터부에 증착됨으로써 히터(240)가 정상적으로 작동되지 않게 되고, 열전대(260)에 증착하거나 열전대(260)와 반응함으로써 열전대(260)가 웨이퍼의 온도를 정확하게 측정하지 못한다. 결국, 증착공정이 제대로 수행되지 않고, 설비의 가동율이 저하된다.

본 발명은 히터가 위치되는 공간으로 공정가스가 유입되는 것을 방지할 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 화학 기상 증착 장치의 개략 단면도;

도 2는 일반적인 화학 기상 증착 장치의 문제점을 설명하기 위한 도 1의 A부분의 확대도;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 개략 단면도; 그리고

도 4는 도 3의 B부분의 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 공정챔버 110 : 샤워헤드

140 : 제 1 공간 200 : 척

210 : 서셉터 220 : 쿼츠플레이트

230 : 베이스 240 : 히터

250 : 쿼츠링 260 : 열전대

270 : 제 2 공간 280 : 세라믹 링

290 : 메탈링

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명인 반도체 제조 장치는 공정챔버, 상기 공정챔버내에 위치되는 척, 그리고 상기 척에 놓여진 기판으로 공정가스를 분사하는 가스분사부를 구비한다.

상기 척은 플레이트, 상기 플레이트와의 사이에 소정의 밀폐된 공간이 형성되도록 상기 플레이트 상부에 위치되며 기판이 놓여지는 서셉터, 그리고 상기 공간내에 위치되며 상기 기판을 가열하는 히터를 구비한다.

바람직하게는 상기 척은 상기 공정가스가 상기 공간사이로 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 플레이트와 상기 서셉터의 접촉부에 실링을 위한 메탈링을 더 구비한다.

바람직하게는 상기 서셉터와 접촉되는 상기 플레이트의 가장자리부는 상기 공정가스에 의해 식각되는 것을 방지하기 위해 세라믹을 재질로 하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 다른 예에 의하면 척은 플레이트, 상기 플레이트와 접촉되어 상기 플레이트의 둘레를 감싸는 세라믹 링, 상기 플레이트와의 사이에 소정의 밀폐된 공간이 형성되도록 상기 세라믹 링과 접촉되어 상기 플레이트 상부에 위치되며 상기 기판이 놓여지는 서셉터, 그리고 상기 공간내에 위치되며 상기 기판을 가열하는 히터를 구비한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 4를 참조하면서 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

도 3은 본 발명인 화학 기상 증착 장치의 개략 단면도이고, 도 4는 도 3의 척을 부분적으로 확대한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명인 화학 기상 증착 장치는 챔버(chamber)(100), 샤워헤드(showerhead)(110), 그리고 척(chuck)(200)을 구비한다.

상기 챔버(100)는 외관을 형성하고 증착공정이 수행되는 곳으로, 상기 챔버(100)내의 상부에는 샤워헤드(110)가 위치된다. 상기 챔버(100)의 상부면과 상기 샤워헤드(110)에 의해 제 1 공간(140)이 제공된다. 공정가스는 외부로부터 상기 챔버(100)의 상부면에 형성된 유입관(130)을 통해 상기 제 1 공간(140)으로 유입된다. 상기 제 1 공간(140)에 유입된 공정가스는 상기 샤워헤드(110)의 분사공(112)들을 통해 후술할 척(200)상에 놓인 웨이퍼로 고르게 분사된다.

상기 챔버(100)의 하부면에는 상기 챔버(100)내의 압력을 조절하고, 공정가스를 배기하기 위한 배기관(120)이 연결된다.

상기 챔버(100)내부의 아래에는 웨이퍼를 장착하고, 웨이퍼를 소정의 온도로 유지하기 위한 척(200)이 위치된다. 도 4를 참조하면, 상기 척(200)은 쿼츠플레이트(quratz plate)(220), 서셉터(susceptor)(210), 세라믹 링(ceramic ring)(280), 그리고 히터(heater)(290)를 구비한다.

상기 쿼츠플레이트(220)는 원형의 판으로 베이스(base)(230)상에 위치된다. 상기 쿼츠플레이트(220)의 둘레에는 세라믹으로 된 링(280)이 위치된다.

상기 서셉터(210)는 웨이퍼가 놓여지는 부분으로, 상기 세라믹 링(280), 상기 쿼츠 플레이트(220)와 함께 제 2 공간(270)을 제공한다. 상기 제 2 공간에는 웨이퍼를 소정의 온도로 가열하는 히터(290)가 위치된다. 상기 서셉터(210)는 웨이퍼가 놓여지는 원형의 상부면(212), 상기 세라믹 링(280)과 접촉되는 접촉부(214), 그리고 후술할 쿼츠링(250)의 돌출부(252)를 지지하는 지지부(216)로 이루어진다.

본 발명은 상기 서셉터(210)위에 놓여지는 웨이퍼의 온도를 측정하기 위한 열전대(260)와 공정을 전체적으로 제어하는 제어부(도시되지 않음)를 더 구비한다. 상기 열전대(260)는 상기 베이스(260), 상기 쿼츠플레이트(220), 그리고 상기 제 2 공간(270)을 관통하여 상기 서셉터(210)내에 위치된다. 상기 제어부는 상기 열전대(260)에 의해 측정된 웨이퍼의 온도를 전송받고, 이에 의해 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지하기 위해 상기 히터(240)에 공급되는 에너지를 제어한다.

상기 서셉터(210)와 상기 세라믹 링(280)의 결합 및 상기 세라믹 링(280)과 상기 베이스(220)의 결합은 쿼츠링(250)에 의해 이루어진다. 상기 쿼츠링(250)은 상부면이 안쪽으로 돌출된 돌출부(252)를 가진다. 상기 쿼츠링(250)의 상기 돌출부(252)는 상술한 바와 같이 상기 서셉터(210)의 상기 지지부(216)에 놓여지고, 상기 돌출부 아래부분은 상기 서셉터(210)와 상기 세라믹 링(280)을 감싸도록 위치된다.

상기 쿼츠링(250)은 볼트(254)와 같은 체결수단에 의해 상기 베이스(230)에 고정된다. 상기 쿼츠링(250)의 상기 돌출부(252)가 상기 서셉터(210)의 상기 지지부(216)를 누름으로써 상기 베이스(220), 상기 세라믹 링(280), 그리고 상기 서셉터(210) 순으로 결합된다. 그러나 상기 척(200)의 구성요소들 사이에는 미세한 틈이 존재하며, 상기 틈으로 공정가스가 유입된다.

이들 공정가스가 상기 히터(210)가 위치되는 상기 제 2 공간(270)으로 유입되는 것을 방지하기 위해 본 발명에서 척(200)은 상기 세라믹 링(280)과 상기 서셉터(210)의 접촉부, 그리고 상기 세라믹 링(280)과 상기 베이스(230)의 접촉부를 실링하는 메탈링(290)을 가진다.

본 발명에서 상기 척(200)은 세라믹 링(280)을 구비하므로, 상기 쿼츠플레이트(220)가 상기 틈으로 유입되는 공정가스에 의해 식각되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 메탈링(290)에 의해 상기 제 2 공간(270)이 완전히 실링되므로, 공정가스가 상기 제 2 공간(270)으로 유입되어 상기 히터(240)와 상기 열전대(260)에 증착되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 쿼츠 플레이트의 외주면에 세라믹 링이 위치되는 것으로 설명하였으나, 세라믹 링과 쿼츠플레이트 대신 가장자리가 세라믹으로 된 하나의 플레이트를 구비할 수 있다.

본 실시예에서는 화학 기상 증착 장치를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 챔버내의 서셉터에 웨이퍼를 위치시키고, 웨이퍼를 가열하기 위해 히터를 구비하는 반도체를 제조하기 위한 다른 장치에도 적용 가능하다.

본 발명인 화학 기상 증착 장치에 의하면 쿼츠플레이트의 외부에 세라믹 링을 구비하므로 척 내로 유입된 공정가스에 의해 쿼츠플레이트가 식각되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명인 화학 기상 증착 장치는 서셉터와 세라믹 링사이에, 그리고 세라믹 링과 베이스사이에 히터가 위치되는 공간을 실링하는 메탈링을 구비하므로, 공정가스가 상기 공간으로 유입되어 히터와 열전대에 증착되는 것을 방지할 수 있어, 웨이퍼의 온도를 정확히 측정하고, 웨이퍼를 원하는 온도로 정확하게 가열할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 반도체 기판을 제조하기 위해 공정을 수행하는 장치에 있어서,

   공정챔버와;

   플레이트, 상기 플레이트와의 사이에 소정의 밀폐된 공간이 형성되도록 상기 플레이트 상부에 위치되며 상기 기판이 놓여지는 서셉터, 그리고 상기 공간내에 위치되며 상기 기판을 가열하는 히터를 구비하고 상기 공정챔버내에 위치되는 척과;

   상기 척에 장착된 상기 기판으로 공정가스를 분사하는 가스분사부를 구비하되;

   상기 척은 상기 공정가스가 상기 공간사이로 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 공간을 실링하는 링을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 서셉터와 접촉되는 상기 플레이트의 가장자리부는 상기 공정가스에 의해 식각되는 것을 방지하기 위해 세라믹을 재질로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 링은 메탈 링인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 챔버는 화학기상증착공정이 수행되는 챔버인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
5. 반도체 기판을 제조하기 위해 공정을 수행하는 장치에 있어서,

   공정챔버와;

   플레이트, 상기 플레이트와 접촉되어 상기 플레이트의 둘레를 감싸는 세라믹 링, 상기 플레이트와의 사이에 소정의 밀폐된 공간이 형성되도록 상기 세라믹 링과 접촉되어 상기 플레이트 상부에 위치되며 상기 기판이 놓여지는 서셉터, 그리고 상기 공간내에 위치되며 상기 기판을 가열하는 히터를 구비하고, 상기 공정 챔버내에 위치되는 척을 구비하되,

   상기 척은 상기 공정가스가 상기 공간사이로 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 공간을 실링하는 메탈링을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.