KR20060097186A

KR20060097186A - 반도체 소자 제조 설비

Info

Publication number: KR20060097186A
Application number: KR1020050018243A
Authority: KR
Inventors: 김정남
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2006-09-14

Abstract

반도체 소자 제조 공정 시 발생하는 빛에 의한 웨이퍼 상의 막의 이상 성장을 방지하는 반도체 소자 제조 설비가 제공된다. 반도체 소자 제조 설비는 가열되어 빛과 열을 발생시키는 히터 및 히터로부터 발생한 장파장의 빛은 차단하고 열전도율은 뛰어난 금속계 재질의 외부 튜브를 포함한다.

반도체, 공정 튜브

Description

반도체 소자 제조 설비{The equipment of manufacturing semiconductor device}

도 1은 종래의 반도체 소자 제조 설비의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

110 : 히터 120 : 외부 튜브

130 : 내부 튜브 140 : 웨이퍼 보트

150 : 승강대 160 : 실링 부재

170 : 플랜지 175 : 냉각관

180 : 가스 유입관 185 : 가스 배출관

190 : 열 195 : 빛

본 발명은 반도체 소자 제조 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 소자 제조 공정 시 발생하는 빛에 의한 웨이퍼 상의 막의 이상 성장을 방지하는 반도체 소자 제조 설비에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중에는 고온, 고진공 내에서 이루어지는 공정이 많다. 특 히, 확산 공정이나 화학기상증착 공정 등은 웨이퍼가 삽입된 공정 튜브를 고온으로 가열하여 공정을 수행하므로 공정 자체의 온도 의존도가 매우 높다.

일반적으로 확산 공정이나 화학기상증착 공정에는 종형 공정 챔버가 널리 쓰이고 있다.

종형 공정 챔버는 공정 튜브(외부 튜브 + 내부 튜브)의 외부에 히터를 설치하고, 히터를 가열함으로써 히터로부터 공정 챔버 내부로 열이 전달되어 공정에 필요한 고온의 환경을 조성하는 방법을 사용한다.

즉, 종형 공정 챔버는 대량의 웨이퍼를 한꺼번에 웨이퍼 보트에 적재시켜 공정 챔버 내부로 투입하고 공정을 진행하는 배치(batch)방식이며, 폴리실리콘막, 열산화막 등을 형성하거나 웨이퍼에 주입된 불순물을 확산시키는 공정을 수행한다.

상기와 같은 공정 챔버는 공정 챔버 내부로 열을 제공하는 히터 및 공정으로 인해 발생하는 반응 부산물 및 공정 잔류 가스를 배출시키고 공정 챔버 내부의 압력을 조절하기 위한 진공 시스템을 포함한다.

이 때, 사용되는 히터는 외부 튜브의 외측면을 둘러 싸는 코일형 열선 형태가 많이 사용되며, 코일에 전기가 인가되면 저항에 의해 장파장을 갖는 열과 빛을 발생시킨다. 이렇게 히터로부터 생성된 열은 석영(quartz) 재질로 이루어진 외부 튜브 및 내부 튜브를 통과하여 공정 챔버 내부에 위치한 웨이퍼 및 반응 가스를 가열한다.

그러나, 히터로부터 발생하는 빛은 웨이퍼 상에 형성되는 폴리실리콘막의 이상 성장을 초래하게 된다.

즉, 히터로부터 발생되어 외부 튜브와 내부 튜브를 통과해 공정 챔버 내부로 도달한 빛에 의해 웨이퍼 상에 형성되는 폴리실리콘막이 이상 성장되고, 이로 인해 웨이퍼 상에 형성되는 폴리실리콘막의 그 두께가 불균일해지게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 소자 제조 공정 시 발생하는 빛에 의한 웨이퍼 상의 막의 이상 성장을 방지하는 반도체 소자 제조 설비를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자 제조 설비는 가열되어 빛과 열을 발생시키는 히터 및 히터로부터 발생한 장파장의 빛은 차단하고 열전도율은 뛰어난 금속계 재질의 외부 튜브를 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 후술하는 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1을 참조하여 반도체 소자 제조 설비의 구성에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 설비의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 반도체 소자 제조 공정을 수행하는 공정 챔버(100)는 히터(110), 외부 튜브(120), 내부 튜브(130), 웨이퍼 보트(140), 플랜지(170) 및 승강대(150), 가스 유입관(180) 및 가스 배출관(185)을 포함한다.

히터(110)는 공정 튜브(120, 130)의 외측에 위치하며, 공정 수행에 필요한 고온의 환경을 조성하기 위해 열(190)을 발생시킨다. 즉, 히터(110)에서 발생된 열(190)은 외부 튜브(120)와 내부 튜브(130)를 통과하여 공정 챔버(100) 내부의 웨이퍼(W)와 반응 가스를 가열하게 된다.

이 때, 히터(110)는 열(190)과 함께 빛(195)도 발생시키는데, 빛(195)의 통과에 관해서는 외부 튜브(120)와 함께 후술하기로 한다.

공정 챔버(100)는 2개의 공정 튜브(120, 130)로 이루어지는데, 그 중 외측에 위치한 외부 튜브(120)는 히터(110)와 인접하여 히터(110)로부터 발생한 열(190)을 통과시켜 내부 튜브(130)로 전달하게 된다.

외부 튜브(120)는 상부가 밀폐되고 하부가 개방된 원통 형상이며, 재질은 열(290)은 통과시키고 빛(195)은 차단하는 금속계 재질로 형성될 수 있다.

외부 튜브(120)를 형성하는 재질로는 히터(110)로부터 발생하는 열(190)을 잘 전달할 수 있도록 열전도성이 우수하면서, 히터(110)로부터 발생하는 장파장의 빛(195)은 차단 또는 반사할 수 있는 금속 또는 그 합금 물질을 사용하는데, 크로멜(CrAl) 등의 열전도성이 우수하고, 빛의 투과를 차단하는 물질이 사용될 수 있다.

내부 튜브(130)는 상부와 하부가 개방된 원통 형상이며, 외부 튜브(120)의 안쪽에 위치한다. 내부 튜브(130)의 안쪽에는 웨이퍼(W)를 적재한 웨이퍼 보트(140)가 삽입되며, 공정이 수행될 수 있는 공간이 형성되어 있다.

내부 튜브(130)의 재질은 내구성 및 내열성이 좋은 석영(quartz)으로 이루어진다.

내부 튜브(130)로 삽입되는 웨이퍼 보트(140)는 승강대(150) 위에 안착되어 상하 이동을 통해 내부 튜브(130)로 삽입 또는 배출되도록 되어 있다.

내부 튜브(130)와 외부 튜브(120)는 플랜지(170)에 의해 지지되는데, 외부 튜브(120)와 플랜지(170)의 연결부에는 내부의 진공도를 높이기 위해 소정의 실링 부재(160)를 사용한다.

실링 부재(160)로는 합성 고무 재질로 이루어진 오링(O-ring) 등이 사용될 수 있다. 실링 부재(160)는 특별히 한정되지 않으며, 실링 효과가 있고 내구성 및 내열성이 강한 물질이라면 무엇이든 사용될 수 있다.

플랜지(170)는 원통 형상으로 되어 있으며 외부 튜브(120) 및 내부 튜브(130)를 지지한다. 또한, 높은 온도에서 열변성을 일으키거나 연소될 수 있는 실링 부재(160)의 냉각을 위한 냉각관(175)을 포함하고 있다.

냉각관(175)은 외부에 위치한 별도의 냉각수 공급원(미도시)로부터 냉각수를 공급받아 플랜지(170)를 냉각함으로써, 실링 부재(160)를 간접 냉각시키게 된다.

또한, 플랜지(170) 하부에는 공정에 필요한 반응 가스를 공급하기 위한 가스 유입관(180)과 반응 가스를 배출하는 가스 배출관(185)이 형성되어 있다. 가스 유입관(180)은 외부의 가스 공급부(미도시)에 연결되어 반응 가스를 공급하며, 가스 배출관(185)은 진공 시스템(미도시)와 연결되어 내부의 가스를 외부로 펌핑한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 설비의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 플랜지(170)에 내부 튜브(130)와 외부 튜브(120)를 안착시킨다.

그리고, 승강대(150) 상에 웨이퍼 보트(140)를 안착시킨 후 승강대(150)를 상승시켜 웨이퍼 보트(140)를 내부 튜브(130) 안쪽으로 삽입하여 공정 챔버(100)를 밀폐한다.

진공 펌프(미도시)를 이용해 이전 공정에서 남아 있던 공정 챔버(100) 내부의 공정 부산물을 펌핑하여 진공 상태가 형성되면, 외부로부터 전원을 공급하여 히터(110)를 가열한다.

히터(110)는 가열되면서 열(190)과 빛(195)을 발생시키고, 이 열(190)과 빛(195)은 외부 튜브(120)로 전달된다.

이때, 열전도성이 우수하면서, 장파장의 빛(195)의 차단 효과를 가진 크로멜 등의 금속계 재질로 형성된 외부 튜브(120)는, 히터(110)에서 발생한 열(190)을 외부 튜브(120) 안쪽으로 통과시키지만, 장파장의 빛(195)은 통과시키지 않고 차단하 거나 반사하게 된다.

즉, 히터(110)에서 발생한 열(190)은 외부 튜브(120)와 내부 튜브(130)를 통과하여 내부 튜브(130) 안쪽에 위치한 웨이퍼(W)와 반응 가스를 가열하고, 장파장의 빛(195)은 외부 튜브(120) 안쪽으로 통과되지 못하고 반사되거나 소멸되게 된다.

따라서, 웨이퍼(W)는 공정이 진행되는 동안, 공정에 필요한 고온의 환경 조성을 위한 열(190) 이외의 빛(195)에 의한 영향을 받지 않으므로, 웨이퍼(W) 상의 폴리실리콘막은 정상적으로 성장하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 설비의 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 소자 제조 설비에 따르면 히터로부터 발생한 열과 빛 중, 웨이퍼의 막 형성에 이상을 초래하는 빛을 차단 또는 반사시킴으로써, 웨이퍼의 제조 수율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

Claims

가열되어 빛과 열을 발생시키는 히터; 및

상기 히터로부터 발생한 장파장의 빛은 차단하고, 열전도율은 뛰어난 금속계 재질의 외부 튜브를 포함하는 반도체 소자 제조 설비.
제 1항에 있어서,

상기 금속계 재질은 크로멜인 반도체 소자 제조 설비.