KR20050005035A - 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연막이나 금속막을 증착하는 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조장치에 관한 것으로서, 이에 대한 특징적인 구성은, 진공압 상태의 밀폐 분위기를 이루는 챔버의 하부로부터 돌출한 형상을 이루는 척 몸체와; 링 형상으로 상기 척 몸체의 가장자리 둘레에 대응하여 얹혀져 놓이는 간격유지체와; 상기 간격유지체의 상부에 얹혀진 상태로 놓이고, 상면으로부터 웨이퍼를 받쳐 지지하는 웨이퍼 지지대와; 상기 웨이퍼 지지대의 상부로부터 상기 간격유지체를 관통하여 상기 척 몸체와 결합함으로써 상기 웨이퍼 지지대 및 간격유지체를 고정하는 체결구와; 상기 척 몸체의 상면 중심 부위에서 상기 척 플레이의 저면에 대하여 간격 유지되게 놓이는 히팅 플레이트와; 상기 간격유지체와 상기 히트 플레이트 사이의 상기 척 몸체의 상면에 놓이는 히팅 링; 및 상기 히팅 링을 소정 두께로 덮는 커버를 구비한 구성으로 이루어진다.

Description

화학기상증착 공정용 반도체소자 제조설비{Semiconductor device manufacturing equipment for fabrication of chemical vapor deposition}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연막이나 금속막을 증착하는 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 공정은, 반도체소자 제조를 위한 과정에서 반복적으로 이루어지는 공정의 하나로서, 원료물질을 기체상태로 반응챔버 내에 유입시켜 반도체 기판 즉, 웨이퍼 상에서 화학반응을 통하여 소망하는 막질로 증착되게 하는 공정이다.

이러한 CVD 공정에 있어서, 기체 상태로 공급한 원료물질을 웨이퍼 상에서 반응토록 유도하는 에너지로는 열, 빛, 플라즈마 상태로 변환시키기 위한 것 등이 있으나 여기서는 고온의 분위기에서 반응을 유도하는 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조설비에 대하여 설명하기로 한다.

종래의 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조설비의 구성들과 이들 구성에 따른 공정의 진행 과정을 살펴보면, 먼저 공정이 이루어지는 챔버의 내부는 소정의 진공압 분위기를 이루고, 이 챔버의 내부에는 통상의 방법으로 투입한 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 구성부를 갖는다. 이러한 구성부는, 도 1에 도시한 바와 같이, 챔버의 하부로부터 돌출한 형상을 이루는 척 몸체(10)가 있고, 이 척 몸체(10)의 상면 가장자리 부위에는 링 형상의 간격유지체(12)가 얹혀지며, 또 간격유지체(12)의 상부에는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 웨이퍼 지지대(14)가 놓인다.

이들 웨이퍼 지지대(14)와 간격유지체(12)는 웨이퍼 지지대(14)의 상부로부터 그 하부의 간격유지체(12)를 관통하여 척 몸체(10)와 체결되는 체결구(16)에 의해 결합 고정된 상태를 이루고, 이때 상술한 척 몸체(10)의 상부와 웨이퍼 지지대(14) 사이는 간격유지체(12)에 의한 간격지지로부터 소정 크기의 공간을 이룬다.

이러한 공간 내부에는 척 몸체(10)의 상면 중심 영역과 간격유지체(12)에 근접한 가장자리 영역으로 구분하여 각각 히팅 플레이트(18a)와 히팅 링(18b)이 구비되며, 이들 히팅 플레이트(18a)와 히팅 링(18b)은 각각 선택적인 전원의 인가로부터 발열하여 그 공간 내부의 전체적인 영역 범위를 고온의 분위기로 형성한다. 또한, 상술한 고온의 분위기는 웨이퍼 지지대(14)를 통하여 웨이퍼(W)에 전달되게 함으로써 상부에 위치한 샤워헤드(20)로부터 공급되는 기체 상태의 원료물질이 웨이퍼(W) 상에서 반응하는 조건을 이룬다.

이상의 구성으로부터 화학기상증착 공정의 진행과정을 살펴보면, 챔버 내부로 투입되는 웨이퍼(W)는 통상의 과정에 따라 웨이퍼 지지대(14)의 상면에 놓이고, 이로부터 챔버 내부는 설정한 진공압 상태의 밀폐 분위기를 이룬다. 이후 상술한 히팅 플레이트(18a)와 히팅 링(18b)에 전원을 인가하여 발열토록 함으로써 웨이퍼 지지대(14) 상에 놓인 웨이퍼(W)를 소망하는 온도 수준에 있도록 한다. 이어서 상술한 샤워헤드(20)는 원료물질을 공급하고, 원료물질로 하여금 웨이퍼(W) 표면으로부터 반응토록 함으로써 공정이 이루어진다.

여기서, 상술한 구성 중 척 몸체(10)와 간격유지체(12) 및 웨이퍼지지대(14)가 이루는 공간은 내부의 히팅 플레이트(18a)와 히팅 링(18b)이 원료물질로부터 격리시키기 위하여 그 외측 부위에 대하여 기밀 유지되게 함이 필요하다. 이것은 고온의 분위기에서 증착 반응하는 원료물질의 성질에 기인하고, 그 증착 부위가 히팅 플레이트(18a) 또는 히팅 링(18b)의 표면에서 있게 되면 웨이퍼(W)에 대한 열전달이 불균일하게 전달될 뿐 아니라 히팅 플레이트(18a)와 히팅 링(18b)은 과부하로 인하여 손상이 발생하는 등 정상적인 열 전달의 어려움을 갖는다. 이러한 필요로부터 상술한 척 몸체(10)와 간격유지체(12) 및 웨이퍼 지지대(14)들 사이의 기밀유지는 고온의 분위기에 의해 별도의 기밀유지부재를 구비하기 어려움에 따라 이들 상호간의 밀착관계로 이루어진다.

그러나, 상술한 척 몸체(10)와 간격유지체(12) 및 웨이퍼 지지대(14)들 각각은 상호 다른 재질로 제작된 것이고, 이에 따라 이들 사이에는 미소한 틈새가 발생한다. 이러한 관계에 있어서, 상술한 공간은 공정을 진행하기에 앞서 챔버와 동일한 수준의 진공압 분위기에 있고, 이후 원료물질의 투입이 이루어지는 과정에서 공간의 내부와 외측 부위는 상호 압력 차이를 가짐에 따라 상술한 틈새를 통한 원료물질의 유입이 발생한다. 이렇게 공간 내부로 원료물질의 투입이 이루어지는 관계에 있어서 특히, 히팅 링(18b)은 그 틈새가 있는 부위로부터 근접 위치에 있음에 따라 원료물질에 대한 직접적인 영향을 받는다. 이에 따라 히팅 링(18b)은 도 2의 도면 대용 사신에서 보는 바와 같이 손상이 진행된다.

본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술에 따른 문제를 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼 상에 절연막 또는 금속막 등의 막질을 증착 형성하기 위하여 웨이퍼를 가열시키기 위한 히팅 링에 대하여 막질을 이루는 원료물질의 영향을 받지 않도록 하는 것으로 히팅 링의 손상을 방지토록 함과 동시에 그 수명을 연장시키도록 하며, 이로부터 웨이퍼에 대한 공정불량을 방지하도록 하는 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조설비를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 화학기상증착 공정을 수행하는 반도체조사 제조설비의 구성과 이들 구성에 의한 공정 과정을 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2는 도 1의 확대 표시한 각 구성의 결합 관계로부터 손상된 히팅 링의 상태를 나타낸 도면 대용 사진이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예로부터 히팅 링에 대하여 커버가 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 척 몸체 12: 간격유지체

14: 웨이퍼 지지대 16: 체결구

18a: 히팅 플레이트 18b: 히팅 링

20: 샤워 헤드 22: 커버

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은, 진공압의 밀폐 분위기를 이루는 챔버의 하부로부터 돌출한 형상을 이루는 척 몸체와; 링 형상으로 상기 척 몸체의 가장자리 둘레에 대응하여 얹혀져 놓이는 간격유지체와; 상기 간격유지체의 상부에 얹혀진 상태로 놓이고, 상면으로부터 웨이퍼를 받쳐 지지하는 웨이퍼 지지대와; 상기 웨이퍼 지지대의 상부로부터 상기 간격유지체를 관통하여 상기 척 몸체와 결합함으로써 상기 웨이퍼 지지대 및 간격유지체를 고정하는 체결구와; 상기 척 몸체의 상면 중심 부위에서 상기 척 플레이의 저면에 대하여 간격 유지되게 놓이는 히팅 플레이트와; 상기 간격유지체와 상기 히트 플레이트 사이의 상기 척 몸체의 상면에 놓이는 히팅 링; 및 상기 히팅 링을 소정 두께로 덮는 커버를 구비한 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 커버는 석영 재질의 것으로 이루어질 수 있고, 상기 히팅 링의 상부 표면을 석부 재질로 코팅한 것으로 이루어질 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조설비에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 본 발명의 일 실시예로부터 히팅 링에 대하여 커버가 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조설비의 구성은, 소정의 진공압 상태를 포함한 공정 분위기를 선택적으로 형성하는 챔버를 구비하고, 이 챔버의 내부에는 통상의 방법으로 투입한 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 구성부를 갖는다. 이러한 구성부는, 도 3에 도시한 바와 같이, 챔버의 하부로부터 돌출한 형상을 이루는 척 몸체(10)와 이 척 몸체(10)의 상면 가장자리 부위를 따라 링 형상으로서 얹혀져 놓이는 간격유지체(12) 및 이러한 간격유지체(12)의 상부에 얹혀지게 놓이고, 상면으로부터 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하는 웨이퍼 지지대(14)가 체결구(16)에 의해 상호 결합된 상태로 이루어진다.

이때 상술한 척 몸체(10)의 상부와 웨이퍼 지지대(14) 사이는 간격유지체(12)에 의한 간격지지로부터 소정 크기의 공간을 이루고, 이러한 공간 내부에는 척 몸체(10)의 상면 중심 영역과 간격유지체(12)에 근접한 가장자리 영역으로 구분하여 각각 히팅 플레이트(18a)와 히팅 링(18b)을 구비하며, 이들 히팅 플레이트(18a)와 히팅 링(18b)은 각각 선택적인 전원의 인가로부터 발열하여 그 공간 내부의 전체적인 영역 범위를 고온의 분위기로 형성하는 기능을 담당한다. 또한, 상술한 고온의 분위기는 웨이퍼 지지대(14)를 통하여 웨이퍼(W)에 전달되게 함으로써 상부에 위치한 샤워헤드(20)로부터 공급이 이루어지는 기체 상태의 원료물질이 웨이퍼(W) 상에서 반응토록 하는 조건을 형성한다.

이러한 구성에 있어서, 척 몸체(10)와 간격유지체(12) 및 웨이퍼 지지대(14) 상호간에는 이들이 이루는 공간 내부에 구비한 히팅 플레이트(18a)와 히팅 링(18b)이 원료물질로부터 격리되게 상호 밀착되는 결합관계에 있으나 이들은 각기 다른 재질로 제작됨에 의해 또는 계속적인 공정의 진행과정에서 상호간의 틈새를 갖는다. 따라서 상술한 공간 내에서 틈새에 대응하는 히팅 링(18b)은 틈새를 통한 원료물질의 유입에 영향을 받는 관계에 있고, 이에 대하여 공간 내부에는 노출되는 히팅 링(18b)의 표면를 소정 두께로 덮는 커버(22)를 구비한다. 이러한 커버(22)의 재질로는 히팅 링(18b)에 의한 발열의 효율을 유지시킬 수 있는 열전도도 범위에 있는 것으로 하고, 또 원료물질의 증착이 잘 이루어지지 않는 것으로 함이 바람직하다. 이러한 조건으로부터 부합될 수 있는 것으로는 석영 재질의 것이 있을 수 있으며, 이 석영 재질로서 커버(22)를 형성할 경우 상술한 히팅 링(18b)의 노출 부위에 대하여 용융 상태의 석영을 코팅한 것으로 이루어질 수 있는 것이다. 이에 더하여 상술한 커버(22)는 히팅 링(18b) 뿐 아니라 히팅 플레이트(18a)의 표면을 덮는 구성의 것을 더 구비한 것으로 이루어질 수도 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 상술한 척 몸체와 간격유지체 및 웨이퍼 지지대가 상호 결합으로부터 생성 가능한 틈새를 통해 원료물질의 유입이 있는 경우에도히팅 링은 안정적인 상태를 유지하여 과부하에 따른 문제의 발생이 방지되고, 이에 따라 히팅 링의 수명이 장구히 연장되며, 안정적이고도 균일한 발열이 이루어져 그에 따른 공정불량이 방지되는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (3)

1. 진공압의 밀폐 분위기를 이루는 챔버의 하부로부터 돌출한 형상을 이루는 척 몸체와;

   링 형상으로 상기 척 몸체의 가장자리 둘레에 대응하여 얹혀져 놓이는 간격유지체와;

   상기 간격유지체의 상부에 얹혀진 상태로 놓이고, 상면으로부터 웨이퍼를 받쳐 지지하는 웨이퍼 지지대와;

   상기 웨이퍼 지지대의 상부로부터 상기 간격유지체를 관통하여 상기 척 몸체와 결합함으로써 상기 웨이퍼 지지대 및 간격유지체를 고정하는 체결구와;

   상기 간격유지체 내벽에 근접한 상기 척 몸체의 상면에 놓이는 히팅 링; 및

   상기 히팅 링을 소정 두께로 덮는 커버를 포함한 구성됨을 특징으로 하는 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조설비.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 커버는 석영 재질임을 특징으로 하는 상기 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조설비.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 커버는 상기 히팅 링의 상부 표면을 석영 재질로 코팅하여 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 화학기상증착 공정용 반도체소자 제조설비.