KR20040046004A - 파우더 발생이 억제되는 웨이퍼 확산설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파우더 발생이 억제되는 웨이퍼 확산설비에 관한 것으로, 본 발명에 의한 웨이퍼 확산설비는 웨이퍼의 확산공정이 진행되는 고온의 확산로; 및 이러한 확산로와 가스주입밸브 및 가스 배출밸브로 연결되어, 확산로에 주입되는 가스를 조절하는 가스 조절부를 포함하고, 고온의 확산로에서 상기 가스 배출밸브로 배출가스가 진행시 급격한 온도하강으로 인한 파우더 형성을 방지하기 위해, 고온의 확산로와 상기 가스 배출밸브와의 연결부위에 단열을 위한 어뎁터를 삽입한 것을 특징으로 한다.

Description

파우더 발생이 억제되는 웨이퍼 확산설비{Wafer Diffusion Apparatus Producing a Small Amount of Powder}

본 발명은 파우더 발생이 억제되는 웨이퍼 확산설비에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 고온의 확산로에서 저온의 가스 조절부로 배출가스가 이동시 급격한 온도 변화로 배출가스가 파우더로 변하여 확산로와 가스 조절부를 연결하는 부위를 밀폐하는 것을 방지하는 웨이퍼 확산설비에 관한 것이다.

확산(Diffusion)이란 한 물질이 어떤 다른 물질 속으로 퍼져나가는 것을 말한다. 일반적으로 확산이란 기체의 경우를 생각하게 되지만, 반도체 제조 공정에서는 고체내의 확산이 이루어지며 빠른 확산을 위해 고온의 환경에서 진행되며, 이를 위해 확산로(Diffusion Furnace)가 제공된다. 용광로를 사용하는 제철소와는 달리 반도체 라인에서의 확산로는 전기로를 사용한다.

다수의 웨이퍼를 장착한 보트(Boat)가 확산설비 내로 로딩(Loading)되면, 보트는 보트 엘리베이터를 통해서 확산로에 이송되어 확산공정이 진행된다. 확산로에 웨이퍼에 도핑되는 도펀트(Dopant)로 디클로로실렌(SiH₂Cl₂)과 암모니아(NH₃)가스가 투입되는 경우, 반응후 남은 배출가스가 확산로에서 가스 조절부로 배출될때 그 연결부위에서 급격한 온도의 하강으로 인하여 파우더로 변하게된다. 이러한 파우더가 웨이퍼 확산설비 내의 확산로와 가스 조절부의 연결부인 플랜지 아웃부에 점차적으로 침적되며 플랜지 아웃부를 밀폐하여 장비의 성능저하를 유발하므로, 빈번한 유지 보수를 요하여 생산성이 결여될 뿐만 아니라 파우더의 일부가 확산로에 유입되어 웨이퍼의 불량을 야기하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 배출가스가 확산로에서 가스 조절부로 배출될때 급격한 온도의 하강으로 인하여 파우더로 변하는 것을 방지하여, 유지 보수의 주기를 연장하고, 웨이퍼의 불량을 방지하여 수율을 증대시킴으로써 생산성을 향상시킴을 목적으로 한다.

도 1은 웨이퍼 확산설비의 확산로의 개략적인 단면도이고,

도 2는 도 1의 플랜지의 개략적인 사시도이고,

도 3은 도 1의 B부분 확대 단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 ※

101: 확산로 102: 튜브

103: 가스 배출밸브 104: 플랜지

105: 웨이퍼 106: 보트

107: 보트 지지대 108, 109: 가스 주입밸브

110: 플랜지 아웃부 201: 어뎁터

210: 히터

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 웨이퍼 확산설비는 웨이퍼의 확산공정이 진행되는 고온의 확산로; 및 이러한 확산로와 가스 주입밸브 및 가스 배출밸브로 연결되어, 확산로에 주입되는 가스를 조절하는 가스 조절부를 포함하고, 고온의 확산로에서 상기 가스 배출밸브로 배출가스가 진행시 급격한 온도하강으로 인한 파우더 형성을 방지하기 위해, 고온의 확산로와 상기 가스 배출밸브와의 연결부위에 단열을 위한 어뎁터를 삽입한 것을 특징으로 한다.

양호하게는, 어뎁터는 쿼츠로 구성된다.

이하, 도면을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 웨이퍼 확산설비의 확산로(101)의 개략적인 단면도이다. 웨이퍼(105)가 장착된 보트(106)가 확산설비 내로 로딩되면 보트 지지대(107) 위의 보트(106)는 보트 엘리베이터(도시안됨)에 의해 확산로 상부의 튜브(Tube, 102)로 이송되어 확산공정이 진행된다.

고온의 확산로에 도펀트로서 암모니아(NH₃) 가스가 가스 주입밸브(108)로, 디클로로실렌(SiH₂Cl₂) 가스가 가스 주입밸브(109)로 주입되면 확산공정이 진행된다. 도핑되지 않고 남은 가스는 플랜지(Flange, 104)의 플랜지 아웃부(110)를 거쳐 가스 배출밸브(103)를 통하여 가스 조절부(도시안됨)으로 배출된다. A영역이 파우더에 의해 자주 밀폐되는 영역으로서, 본 발명은 A영역 내부에 어뎁터(도시안됨)를 장착한다.

도 2는 도 1의 플랜지(104)의 개략적인 사시도이다. 플랜지(104)에는 플랜지 아웃부(110)가 구비되어 있고, 가스 주입밸브(108, 109)와 연결된다. 플랜지 아웃부(110)는 확산로 외부로 연장된다. 플랜지 아웃부(110)는 가스 배출밸브(103)와 연결되는데, 플랜지 아웃부(110)와 가스 배출밸브(103)의 사이에 어뎁터(201)가 매개된다.

어뎁터(201)의 형태는 플랜지 아웃부(110)와 가스 배출밸브(103)의 모양에따라 적절하게 변형될 수 있음은 주지의 사실이다.

이러한 어뎁터(201)는 일종의 단열재로서, 확산로 외부로 노출되어 상대적으로 저온인 플랜지 아웃부(110)와 가스 배출밸브(103)를 통과하는 배출가스의 온도하강을 저지한다. 어뎁터는 쿼츠(Quartz, SiO₂)로 재작되는데, 쿼츠는 고온에서 안정성이 매우 뛰어나다. 즉, 열팽창계수가 5×9/℃(0~1000℃)로 급열, 급냉에 대해서 높은 내열성을 가지고 있으며, 1100℃의 고온에서도 적용이 가능하다. 또한 열 전도율은 0℃에서 1.3w/mk, 100℃에서 1.5w/mk로 열 전도율이 매우 낮으므로 확산로에서 가스 조절부로 진행하는 반응후 가스의 급격한 온도하강을 방지하는데 매우 적합하다.

도 3은 도 1의 B부분 확대 단면도이다. 보트 지지대(107)위의 보트(106)가 보트 엘리베이터(도시안됨)에 의해 상승하면, 도펀트로서 암모니아(NH₃) 가스가 플랜지(104)의 가스 주입밸브(108)로, 디클로로실렌(SiH₂Cl₂) 가스가 플랜지(104)의 가스 주입밸브(108)로 주입되어 보트(106)에 장착된 웨이퍼(105)의 표면에서 도핑된다. 남은 반응가스인 배출가스는 플랜지 아웃(110)과 가스 배출밸브(103) 사이의 어뎁터(201)를 거쳐 가스 조절부(도시안됨)로 배출된다.

이와같이 열전도율이 낮은 어뎁터를 이용하여 배출가스를 단열하여 급격한 온도하강으로 인한 파우더의 발생을 억제할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 예시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변화예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

본 발명은 배출가스가 확산로에서 가스 조절부로 배출될때 급격한 온도의 하강으로 인하여 파우더로 변하는 것을 방지하여, 유지 보수의 주기를 연장하고, 웨이퍼의 불량을 방지하여 수율을 증대시킴으로써 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 웨이퍼의 확산공정이 진행되는 고온의 확산로; 및

   상기 확산로와 가스 주입밸브 및 가스 배출밸브로 연결되어, 확산로에 주입되는 가스를 조절하는 가스 조절부;

   를 포함한 웨이퍼 확산설비에서,

   상기 고온의 확산로에서 상기 가스 배출밸브로 배출가스가 진행시 급격한 온도하강으로 인한 파우더 형성을 방지하기 위해, 상기 고온의 확산로와 상기 가스 배출밸브와의 연결부위에 단열을 위한 어뎁터를 삽입한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 확산설비.
2. 제 1항에 있어서, 상기 어뎁터는 쿼츠로 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 확산설비.