KR20040069449A - 화학기상증착을 위한 퍼니스 장치 - Google Patents

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한오연
배도인
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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에서 반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 형성시키기 위한 반도체 제조를 위한 퍼니스 장치에 관한 것으로, 반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 형성시키기 위한 반도체 제조를 위한 퍼니스장치는 히팅 챔버 내부에 위치하는 프로세스 튜브와; 상기 프로세스 튜브의 내부에 로딩되고 상기 프로세스 튜브와의 밀봉을 위한 시일캡을 갖는 웨이퍼 보우트와, 상기 시일캡을 일정 온도로 유지시키기 위한 히팅 수단을 포함한다.

Description

화학기상증착을 위한 퍼니스 장치{FURNACE APPARATUS FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION}
본 발명은 반도체 제조 공정에서 반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 형성시키기 위한 반도체 제조를 위한 퍼니스 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에 사용되는 장비중에서 박막을 증착하기 위해 사용되는 장비로 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; 이하 'CVD'라 칭함)(또는 퍼니스라 칭함)장치가 있다. CVD공정의 개념은 적층될 물질원자를 포함한 가스상태의 화학물질을 공정 챔버로 보내고, 이 공정 챔버에서 화학물질이 다른 가스와 반응하여 원하는 물질을 만들어 이 물질을 웨이퍼에 증착한다. 이러한 CVD장비 중에서 0.1~100 Torr 압력하에서 박막을 증착하는 것이 저압(Low Pressure; LP)CVD 방법이다.
상술한 박막증착설비중에서 종형(Vertical)구조를 갖는 CVD장치는 일반적으로 이중 튜브 구조로 되어 있다. 상기 공정 조건을 위한 챔버의 온도는 튜브 외부에 설치된 히터에 의해 조절된다.
상술한 용도로 사용되는 종래 종형 CVD장치에서, 시일 캡(seal cap)은 웨이퍼 보우트로부터 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위해 공정 튜브로부터 언로딩된다. 이때, 상기 시일 캡의 표면 온도가 70도 이하로 (고온에서 저온으로) 떨어져, 상기 시일 캡의 표면에 NH4CL(by-product)가 하얀 필름성 파우더 형태로 쌓이게 된다. 이렇게 응고된 파우더는 내부 leck 및 파티클의 원인이 되어 생산 수율 감소 및 장비의 성능저하를 유발시켰다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 시일 캡의 표면 온도를 항상 일정하게 유지시켜, 파우더 형성을 억제할 수 있는 새로운 형태의 반도체 제조를 위한 퍼니스 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition)을 위한 퍼니스 장치를 보여주는 도면;
도 2는 도1에 표시된 시일 캡의 평면도;
도 3은 도 2에 표시된 a-a 선 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 공정 튜브
120 : 히터
130 : 웨이퍼 보우트
140 : 시일 캡
150 : 로더 장치
160 : 히팅수단
162 : 열판
164 : 온도조절부
166 : 온도센서
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 형성시키기 위한 반도체 제조를 위한 퍼니스장치는 히팅 챔버 내부에 위치하는 프로세스 튜브와; 상기 프로세스 튜브의 내부에 로딩되고 상기 프로세스 튜브와의 밀봉을 위한 시일캡을 갖는 웨이퍼 보우트를 포함하되; 상기 시일캡을 일정 온도로 유지시키기 위한 히팅 수단을 더 포함한다.
본 발명에서 상기 웨이퍼 보우트를 상기 프로세스 튜브 안으로/밖으로 로딩/언로딩시키기 위한 로더장치를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 히팅 수단은 상기 시일 캡의 내부에 내장되는 히팅판; 상기 히팅판의 온도를 일정한 온도로 유지시키기 위하여 상기 히팅판으로 제공되는 전원을 제어하는 온도제어부; 상기 히팅판의 온도를 체크하여 상기 온도제어부로 제공하는 온도센서를 포함한다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition)을 위한 퍼니스 장치를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 퍼니스 장치(100)는 하측이 개방된 원통형상의 프로세스 튜브(110)와, 이 프로세스 튜브(110)의 외측에 설치되는 히터(HEATER;120)와, 복수의 웨이퍼(w)들이 적재되는 보트(130)와, 이 보트(130)를 지지하는 그리고 상기 프로세스 튜브(110)의 고정 프랜지(112)에 결합되는 시일 캡(140), 그리고 상기 시일 캡(140)과 연결되어 상기 보트(130)를 상기 프로세스 튜브(110)에 로딩/언로딩시키기 위한 로더 장치(150) 그리고 상기 시일 캡(140)의 표면 온도를 일정하게 유지시키기 위한 히팅수단(160)을 갖는다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 히팅수단(160)은 상기 시일 캡(140)의 내부에 설치되는 히팅판(162)과, 상기 히팅판(162)으로 제공되는 전원을 제어하는 온도제어부(164) 그리고 상기 시일 캡(140)의 온도를 감지하는 온도 센서(166)를 갖는다. 예컨대, 히팅 수단(160)으로는 히팅판(162) 이외에도 고온의 물 또는 고온의 가스가 순환되는 가열 라인이 설치되어 사용될 수 있음은 물론이다. 상기 히팅판(162)은 상기 온도제어부에 설정된 값에 의해 온도가 조절된다.
이처럼, 본 발명의 퍼니스 장치(100)는 웨이퍼를 웨이퍼 보우트(130)로부터로딩/언로딩하는 과정에서 발생되는 시일 캡의 온도 저하 현상을 방지할 수 있다.
이와 같이 시일 캡(140)를 갖는 종형 퍼니스 장치는 다음과 같은 방법에 의해서 웨이퍼에 소정의 박막을 증착시킨다. 그 공정을 간단히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 공정 진행을 위해 복수의 웨이퍼(w)들은 상기 웨이퍼 보우트(130)에 적층된다. 이때, 상기 시일 캡(140)의 온도가 떨어지게 되는데, 이를 상기 온도센서(166)에서 감지하게 되고, 온도제어부(164)에서는 상기 히팅판(162)으로 전원을 공급하여, 상기 시일 캡(140)의 온도가 떨어지는 것을 막아준다. 따라서, 웨이퍼(w)들이 상기 웨이퍼 보우트(130)로 로딩되는 시간동안 시일 캡(140)는 일정한 온도를 유지하게 된다.
웨이퍼들이 적층된 상기 웨이퍼 보우트(130)가 놓여진 시일 캡(140)는 상기 로더장치(150)에 의해 상기 공정 튜브(110)안으로 로딩된다. 그리고 상기 시일 캡(140)는 상기 고정 프랜지(112)에 고정된다.
이렇게 공정 튜브(110)가 밀폐된 상태에서 진공 펌프(미도시)와 히터(120)를 가동시켜 튜브내의 압력 및 온도를 적정 수준으로 유지시킨다. 상기 고정 튜브(110)내의 압력과 온도가 공정조건에 만족되면, 반응 가스가 상기 고정 플랜지의 가스 유입관(114)을 통해 상기 공정 튜브로 유입된다. 유입된 반응 가스는 웨이퍼의 표면에 소정의 막질을 증착시킨다. 상기 웨이퍼들과의 반응을 마친 반응 가스는 상기 고정 플랜지(114)의 배기관(116)을 통해 배기 라인으로 배기된다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 종형 퍼니스 장치(100)의 시일 캡(140)은 내부에 열선이 내장되어 있어, 시일 캡의 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있으며, 따라서, 시일 캡 표면에 쌓이는 파우더를 최소화하고, 공정 튜브 내부의 온도 불균형 현상을 최소화할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 화학기상 증착을 위한 퍼니스 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
이와 같은 본 발명의 종형 퍼니스 장치에 의하면, 히팅판에 의해 시일 캡의 온도가 떨어지는 것을 방지함으로써, 시일 캡의 표면에서의 파우더 형성을 억제할 수 있는 것이다. 또한, 공정 진행시 낮은 온도의 시일 캡에 의한 공정 튜브 내부의 온도 불균형을 방지할 수 있다. 따라서, 공정의 균일성 및 반도체 소자의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 형성시키기 위한 반도체 제조를 위한 퍼니스장치에 있어서:
    히팅 챔버 내부에 위치하는 프로세스 튜브와;
    상기 프로세스 튜브의 내부에 로딩되고 상기 프로세스 튜브와의 밀봉을 위한 시일캡을 갖는 웨이퍼 보우트를 포함하되;
    상기 시일캡을 일정 온도로 유지시키기 위한 히팅 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조를 위한 퍼니스 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보우트를 상기 프로세스 튜브 안으로/밖으로 로딩/언로딩시키기 위한 로더장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조를 위한 퍼니스 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히팅 수단은
    상기 시일 캡의 내부에 내장되는 히팅판;
    상기 히팅판의 온도를 일정한 온도로 유지시키기 위하여 상기 히팅판으로 제공되는 전원을 제어하는 온도제어부;
    상기 히팅판의 온도를 체크하여 상기 온도제어부로 제공하는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조를 위한 퍼니스 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5329095A (en) * 1992-04-09 1994-07-12 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Thermal treatment apparatus utilizing heated lid
KR960002523A (ko) * 1994-06-16 1996-01-26 기시모또 요시노리 기상성장기구 및 열처리기구에 있어서의 가열장치
KR20020018823A (ko) * 2000-09-04 2002-03-09 윤종용 반도체 제조 공정에 사용되는 화학기상 증착장치

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