KR20070014276A - 히터블럭 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자 제조 설비에 관한 것으로, 특히 웨이퍼를 설정온도로 가열하는 반도체소자 제조용 화학기상증착 공정설비의 히터블럭에 관한 것이다. 웨이퍼가 안착되는 구조를 갖는 본 발명에 의한 반도체소자 제조설비의 히터블럭은 상기 웨이퍼의 저면을 받쳐 지지하기 위한 그래파이트 재질의 서셉터와; 상기 서셉터 하부에 위치하며, 내부에 열선을 구비한 판 형상의 제 1 히터 플레이트와 링 형상의 제 2 히터 플레이트를 하나의 인코넬커버로 감싸 형성한 인코넬히터가 결합수단에 의하여 결합되어 일체형으로 구성된 것을 특징으로 한다.
히터, 인코낼, 서셉터

Description

히터블럭 {Heater block}
도 1은 종래의 반도체소자 공정설비 중 화학기상증착 공정을 수행하는 설비의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도
도 2는 본 발명에 의한 화학기상증착 공정을 수행하는 설비의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도
도 3은 도 2의 그래파이트 재질의 서셉터를 나타낸 도면
도 4는 도2의 히터블럭을 나타낸 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 챔버 122 : 몸체
124 : 간격유지체 126 : 서셉터
128 : 지지체 130 : 제 1 히터 플레이트
132 : 제 2 히터 플레이트 134 : 인코넬히터
138 : 퍼지가스 공급라인
본 발명은 반도체소자 제조 설비에 관한 것으로, 특히 웨이퍼를 설정온도로 가열하는 반도체소자 제조용 화학기상증착 공정설비의 히터블럭에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼는 사진공정, 확산공정, 식각공정, 증착공정 등의 공정들을 반복 수행하여 반도체 소자인 칩(chip)으로 제조된다.
상기 공정 중에서, 증착공정은 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 공정으로서 증착방법에 따라 크게 물리기상증착법과 화학기상증착법으로 구분되며, 최근에는 기체상태의 화합물을 기체분자로 분해한 후 화학적 반응에 의해 웨이퍼 상에 증착시켜 다결정실리콘막이나 산화막, 또는 질화막 등을 형성하는 화학기상증착법이 널리 사용되고 있다.
특히, 상기 화학기상증착법은 박막을 증착시키기 위해서 화학반응이 발생되는 조건 즉, 압력과 온도와 주입되는 에너지에 따라 대기압에서 화학기상증착이 이루어지는 대기압 화학기상증착법(APCVD : Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition)과 저압에서 화학기상증착이 이루어지는 저압 화학기상증착법(LPCVD : Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 및 저압상태에서 플라즈마에 의해 화학기상증착이 이루어지는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD : Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등으로 구분된다.
반도체소자 제조설비에는 화학기상증착 공정이 진행되는 프로세스 챔버(Process Chamber)가 구비되고, 상기 프로세스 챔버의 내부 상측에는 프리믹스 (Premix)된 반응가스(Gas)를 분사하기 위한 샤워헤드(Shower Head)가 설치되고, 상기 프로세스 챔버의 내부 하측에는 웨이퍼가 안착되면 웨이퍼를 일정온도로 가열하기 위한 히터블럭(Heater Block)이 설치된다.
또한, 상기 샤워헤드에는 반응가스를 해리시키도록 에너지 소스가 되는 HF RF(High Frequency Radio Frequency)가 인가되며, 상기 히터블럭에는 히터블럭에 약한 DC 바이오스(Direct Current Bios)가 생기게 하여 웨이퍼에 박막증착시 프로세스 챔버내 일부 이온이 박막속으로 주입되게 하는 LF RF(Low Frequency Radio Frequency)가 인가되게 된다.
이러한 화학기상증착 공정을 수행하는 종래의 기술 구성을 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이, 소정 크기로 구획하는 챔버(10)가 있고, 이 챔버(10)의 내부 상측 부위에는 기체상태의 원료물질을 공급하는 샤워헤드(12)가 구비되며, 하부 중심 부위에는 내부에 공급된 원료물질을 유도 배출하기 위한 배기라인(16)이 연통하여 연결된다.
또한, 챔버(10) 내부의 중심 위치에는 챔버(10) 내부로 투입되는 웨이퍼(W)를 받쳐 지지하기 위한 히터블럭(20)이 구비된다.
상술한 구성에 있어서, 히터블럭(20)의 구성을 보다 상세히 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이, 챔버(10)의 내벽으로부터 일정 간격 유지되게 지지를 받는 용기 형상의 몸체(22)가 있고, 이 몸체(22)의 상면 가장자리 부위에는 링 형상의 간격유지체(24)가 얹혀지며, 간격유지체(24)의 상부에는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 그래파이트(graphite) 재질의 서셉터(26)가 놓인다.
이들 몸체(22)와 간격유지체(24) 및 서셉터(26)는 상호 통상의 체결구에 의해 상호 밀착 결합된다.
또한, 몸체(22)와 서셉터(26) 사이에는, 몸체(22)의 바닥에 놓이는 석영 재질의 지지체(28)가 있고, 이 지지체(28)의 상면에는 내부에 열선(미도시)을 구비한 판 형상의 제 1 히터 플레이트(30)와 링 형상의 제 2 히터 플레이트(32)가 얹혀진다.
한편, 히터블럭(20) 상에는, 상술한 제 1, 2 히터 플레이트(30, 32)가 놓이는 공간에 대하여 원료물질의 유입을 방지하도록 그 내부에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급라인(38)이 연결되며, 이러한 퍼지가스 공급라인(38)은 챔버(10)의 외측으로부터 챔버(10)의 측벽과 히터블럭(20)의 몸체(22)를 관통하여 연결된다.
상기와 같은 화학기상증착 공정설비의 히터블럭(20)에서는 상기 화학기상증착 공정시 반응가스가 히터블럭에 유입되어 상기 제 1 및 제 2 히터 플레이트를 손상시킨다. 그런데 이러한 히터 플레이트의 표면 및 재질이 손상을 입을 경우 복구하기가 힘들다.
이러한 화학기상증착 과정에서 히터 플레이트로 반응가스 유입과 증착에 따라 막이 두껍게 형성되기 쉬운데 이 경우 박막 자체의 스트레스 등에 의해 박막이 벗겨지는 벗겨짐(peeling, lifting) 현상이 발생하게 된다. 따라서 화학기상증착 공정을 거치게 되면 히터 플레이트 표면의 클리닝이 요구된다. 여기서 히터 플레이트 표면의 손상없이 클리닝을 하기란 그리 쉬운 일이 아니다.
또한 상술한 바와 같이, 종래의 히터블럭은 히터 플레이트 표면에 원하지 않 게 박막이 많이 증착된다. 이렇게 증착된 박막은 두꺼워지면 나중에 벗겨져 나오기 때문에 이 부분이 파티클 발생소스로 작용하게 된다. 그리고 박막이 불균일하게 형성되기 때문에 히터 플레이트를 통한 열발산이 불균일하게 이루어지게 되어 챔버 내부의 온도변화 원인이 된다. 따라서, 주기적인 클리닝이 요구되며 이에 따라 시스템을 자주 다운시켜야 한다. 이때, 히터의 재질이 연한 금속이기 때문에 클리닝 시에 물리적 손상이 생길 가능성이 크다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체소자 제조 장비를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 화학기상증착 공정에서 반응가스가 히터 플레이트에 유입되어 히터 플레이트에 박막이 형성되는 것을 방지하고, 그에 따라 박막의 벗겨짐 현상을 방지하여 클리닝을 용이하게 할 수 있으며, 클리닝 시 히터 플레이트 표면의 손상을 방지할 수 있는 히터블럭을 제공하는 데 있다
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예적 양상(aspect)에 따른 웨이퍼가 안착되는 구조를 갖는 반도체소자 제조설비의 히터블럭은 상기 웨이퍼의 저면을 받쳐 지지하기 위한 그래파이트 재질의 서셉터와; 상기 서셉터 하부에 위치하며, 내부에 열선을 구비한 판 형상의 제 1 히터 플레이트와 링 형상의 제 2 히터 플레이트를 하나의 인코넬커버로 감싸 형성한 인코넬히터가 결합수단에 의하여 결합되어 일체형으로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명될 것이다. 실시예에서의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도 없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 그러한 설명들이 본 발명의 범위를 제한하는 용도로 사용되어서는 아니 됨은 명백하다.
도 2는 본 발명에 의한 화학기상증착 공정을 수행하는 설비의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(110)의 내벽으로부터 일정 간격 유지되게 지지를 받는 용기 형상의 몸체(122)가 있고, 이 몸체(122)의 상면 가장자리 부위에는 링 형상의 간격유지체(124)가 얹혀지며, 간격유지체(124)의 상부에는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 그래파이트(graphite) 재질의 서셉터(126)가 놓인다.
또한, 몸체(122)의 바닥에 놓이는 석영 재질의 지지체(128)의 상면에는 내부에 열선(미도시)을 구비한 판 형상의 제 1 히터 플레이트(130)와 링 형상의 제 2 히터 플레이트(132)가 인코넬커버(INCONEL COVER)에 의하여 감싸진 인코넬히터(134)가 위치한다. 상기 인코넬히터(134)는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 그래파이트(graphite) 재질의 서셉터(126)와 나사(136) 등에 의하여 일체형으로 결합되어 있다. 도면부호 138은 퍼지가스 공급라인을 나타낸다.
도 3은 도 2의 그래파이트 재질의 서셉터를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 서셉터는 하부에 위치한 제 1 히터 플레이트와 제 2 히터 플레이트를 감싸는 인코넬커버(INCONEL COVER)와 나사(136)에 의하여 결합되어 있다. 도면부호 138은 리프트핀을 나타낸 것이다.
도 4는 도2의 히터블럭을 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 서셉터(126)와 인코넬히터(134)는 나사(136)등의 연결수단에 의하여 연결되고, 웨이퍼를 리프팅 하는 리프트수단(138)이 인코넬히터를 관통하여 위치한다. 따라서 서셉터와 인코넬히터는 일체형으로 형성된다.
이와 같이 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 서셉터와 인코넬히터를 일체형으로 형성하면 반응가스의 유입에 따라 히터 플레이트의 소정 부분에 막이 두껍게 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 박막이 벗겨지는 벗겨짐(peeling, lifting) 현상을 방지할 수 있으며 히터 플레이트 표면의 클리닝이 불필요하게 된다. 따라서 증착된 박막에 의한 파티클 발생이 줄어들어 주기적인 클리닝에 필요한 시스템의 다운을 줄일 수 있으며 히터의 물리적 손상을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 히터블럭은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 히터블럭은 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하기 위한 서셉터와 인코넬히터를 일체형으로 형성하여 반응가스의 유입에 따라 히터 플레이트의 소정 부분에 막이 두껍게 형성되는 것을 방지할 수 있고, 박막이 벗겨지는 벗겨짐(peeling, lifting) 현상을 방지할 수 있으며, 히터 플레이트 표면의 클리닝이 불필요하게 된다. 따라서 증착된 박막에 의한 파티클 발생이 줄어들어 주기적인 클리닝에 필요한 시스템의 다운을 줄일 수 있으며 결국 PM시간을 단축할 수 있으며, 히터의 물리적 손상을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 웨이퍼가 안착되는 구조를 갖는 반도체소자 제조설비의 히터블럭에 있어서:
    상기 웨이퍼의 저면을 받쳐 지지하기 위한 그래파이트 재질의 서셉터와; 상기 서셉터 하부에 위치하며, 내부에 열선을 구비한 판 형상의 제 1 히터 플레이트와 링 형상의 제 2 히터 플레이트를 하나의 인코넬커버로 감싸 형성한 인코넬히터가 결합수단에 의하여 결합되어 일체형으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조설비의 히터블럭
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합수단은 나사임을 특징으로 하는 반도체소자 제조설비의 히터블럭
KR1020050068749A 2005-07-28 2005-07-28 히터블럭 KR20070014276A (ko)

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