KR20070019802A - 가스 분사 노즐을 구비한 매엽식 기판 처리 장치 - Google Patents

가스 분사 노즐을 구비한 매엽식 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20070019802A
KR20070019802A KR1020050073724A KR20050073724A KR20070019802A KR 20070019802 A KR20070019802 A KR 20070019802A KR 1020050073724 A KR1020050073724 A KR 1020050073724A KR 20050073724 A KR20050073724 A KR 20050073724A KR 20070019802 A KR20070019802 A KR 20070019802A
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Abstract

가스 분사 노즐을 통해 가스가 유입되는 챔버를 구비한 매엽식 기판 처리 장치에 관하여 개시한다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 가스를 사용하여 반도체 소자 제조에 필요한 소정의 공정을 행하기 위한 공간을 제공하는 챔버와, 기판을 지지하기 위하여 상기 챔버 내에 설치되어 있는 서셉터와, 상기 챔버 내에 상기 공정 가스를 주입하기 위하여 상기 챔버의 일측에 형성된 공정 가스 주입구와, 상기 챔버 내의 공정 가스를 외부로 배출시키기 위하여 상기 챔버의 타측에 형성된 공정 가스 배출구와, 상기 공정 가스 주입구로부터 상기 챔버 내로 주입되는 상기 공정 가스를 상기 서셉터 위에 지지된 기판의 외주로부터 상기 기판의 중심으로 향하는 방사 방향(radial direction)으로 공급하기 위하여 상기 서셉터를 포위하는 형상으로 상기 챔버 내에 설치되어 있는 공급 노즐을 포함한다.
노즐, 분사공, 환형 파이프

Description

가스 분사 노즐을 구비한 매엽식 기판 처리 장치{Single wafer type semiconductor manufacturing apparatus having gas injection nozzle}
도 1은 종래 기술에 따른 매엽식 기판 처리 장치에 구비된 챔버의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 기판 처리 장치에서 가스 주입구에 설치되어 있는 노즐과 기판과의 상호 위치 관계를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 장치의 챔버 내부의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 장치의 챔버 내에 설치된 공급 노즐과 기판과의 상호 위치 관계를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 챔버, 210: 서셉터, 220: 예열링, 230: 공정 가스 주입구, 240: 공정 가스 배출구, 250: 공급 노즐, 252: 환형 파이프, 254: 분사공.
본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로, 특히 가스 분사 노즐을 구 비한 매엽식 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 제조를 위하여 다양한 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 그 중 한 예로서 반도체 소자 제조 공정에서는 박막 에피택셜 성장 장치를 사용하는 박막 성장 공정이 이용되고 있다. 예를 들면, 실리콘 기판상에 실리콘 게르마늄(SiGe: Silicon-Germanium) 박막을 성장시키기 위하여 실리콘 기판 상에 실리콘 게르마늄막과 실리콘막을 순서대로 에피택셜 성장시키고, 이와 같이 얻어진 박막으로부터 MOS 트랜지스터 등과 같은 단위 소자를 형성하여 반도체 소자를 제조한다.
실리콘 게르마늄막의 성막 방법으로서 예를 들면 MBE(molecular beam epitaxy)법, UHV-CVD(ultrahigh vacuum chemical vapor deposition)법 등이 이용된다. 또한, 실리콘 게르마늄막의 성막 방법으로서, 상압 하에서 층류(laminar flow)를 이용하여 행하는 매엽식(single wafer type) 증착 공정을 이용하기도 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 매엽식 기판 처리 장치에 구비된 챔버(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 기판 처리 장치의 챔버(100)에는 그 중앙 부분에 기판(W)을 지지하기 위한 서셉터(110)가 있고, 상기 서셉터(110) 주위에는 상기 서셉터(100)를 예열시키기 위한 예열링(preheating ring)(120)이 상기 서셉터(110)를 포위하는 형상으로 설치되어 있다. 상기 예열링(120)으로부터의 열은 서셉터(110)를 통하여 기판(W)에 전달되어 기판(W)을 예열시킨다.
상기 챔버(100)에는 상기 기판(W)상에 소정의 막을 형성하거나 에피택셜 성장시키는 데 필요한 공정 가스를 주입하기 위한 가스 주입구(130)와, 상기 챔버 (100) 내의 공정 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출구(140)가 형성되어 있다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치(100)에서 상기 챔버(100) 내부로의 가스 분사를 위하여 상기 가스 주입구(130)에 설치되어 있는 노즐(132)과 상기 기판(W)과의 상호 위치 관계를 보여주는 도면이다.
상기 가스 주입구(130)에서 노즐(132)을 통해 분사되는 공정 가스는 도 1 및 도 2에서 화살표 "A"로 표시한 바와 같이 상기 기판(W)상에서 층류(laminar flow)를 형성하면서 한 방향으로 유동한다. 이와 같이, 상기 노즐(132)은 상기 챔버(100) 내에서 공정 가스를 한 방향만을 따라 직선적으로 주입하도록 되어 있으므로 공정 가스가 상기 챔버(100) 내부에서 균일하게 분포되기 어렵다. 따라서, 기판(W)상에 증착 또는 성장되는 물질층의 균일도가 낮아지게 되며, 이는 결국 반도체 소자 제조 수율 및 신뢰성을 저하시키는 원인으로 작용하게 된다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 챔버 내에서 주입되는 공정 가스의 챔버 내 분포도를 개선하여 반도체 소자의 제조 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 가스를 사용하여 반도체 소자 제조에 필요한 소정의 공정을 행하기 위한 공간을 제공하는 챔버와, 기판을 지지하기 위하여 상기 챔버 내에 설치되어 있는 서셉터와, 상기 챔버 내에 상기 공정 가스를 주입하기 위하여 상기 챔버의 일측에 형성된 공정 가스 주입구와, 상기 챔버 내의 공정 가스를 외부로 배출시키기 위하여 상기 챔버의 타측에 형성된 공정 가스 배출구와, 상기 공정 가스 주입구로부터 상기 챔버 내로 주입되는 상기 공정 가스를 상기 서셉터 위에 지지된 기판의 외주로부터 상기 기판의 중심으로 향하는 방사 방향(radial direction)으로 공급하기 위하여 상기 서셉터를 포위하는 형상으로 상기 챔버 내에 설치되어 있는 공급 노즐을 포함한다.
상기 공급 노즐은 상기 서셉터의 반경보다 더 큰 반경을 가지는 환형 파이프를 포함하고, 상기 환형 파이프에 의하여 상기 서셉터가 포위된다.
상기 환형 파이프에는 상기 공정 가스 주입구로부터 상기 환형 파이프 내로유입된 상기 공정 가스를 상기 기판에 분사하기 위한 복수의 분사공이 형성되어 있다. 바람직하게는, 상기 분사공은 상기 환형 파이프에 등간격으로 배치되어 있다. 또한 바람직하게는, 상기 환형 파이프에는 적어도 14개의 상기 분사공이 형성된다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 사용함으로써 챔버 내에서 주입되는 공정 가스의 챔버 내 분포도를 개선하여 반도체 소자의 제조 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 장치의 챔버(200) 내부의 개략적인 구조를 도시한 도면이다. 본 실시예에 예시되어 있는 챔버(200)는 SEG (selective epitaxial growth) 공정에 의해 기판(W)상에 소정의 박막을 성장시키기 위한 챔버를 구성할 수 있다. 또는, 상기 기판(W)상에 소정의 박막을 증착하기 위한 CVD 공정 챔버를 구성할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 상기 챔버(200)는 소정의 공정 가스를 사용하여 반도체 소자 제조에 필요한 소정의 공정을 행하기 위한 공간을 제공한다. 상기 챔버(200) 내에는 기판(W)을 지지하기 위한 서셉터(210)가 설치되어 있다. 또한, 상기 챔버(200) 내에 상기 공정 가스를 주입하기 위하여 상기 챔버(200)의 일측에는 공정 가스 주입구(230)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 챔버(200) 내의 공정 가스를 외부로 배출시키기 위하여 상기 챔버의 타측에는 공정 가스 배출구(240)가 형성되어 있다. 상기 챔버(200) 내에는 상기 서셉터(210)를 예열시키기 위하여 상기 서셉터(210) 주위에 예열링(220)이 설치되어 있다.
상기 공정 가스 주입구(230)로부터 상기 챔버(200) 내로 주입되는 상기 공정 가스를 상기 서셉터(210) 위에 지지된 기판(W)에 공급하기 위하여 상기 챔버(200) 내에는 공급 노즐(250)이 설치되어 있다. 상기 공급 노즐(250)은 상기 기판(W)의 외주로부터 상기 기판(W)의 중심으로 향하는 방사 방향(radial direction)으로 공정 가스를 공급하기 위하여 상기 서셉터(210)를 포위하는 형상으로 상기 챔버(200) 내에 설치되어 있다.
도 4는 도 3에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 장치의 챔버(200) 내에 설치된 공급 노즐(250)과 상기 기판(W)과의 상호 위치 관계를 보여주는 도면이다.
상기 공급 노즐(250)은 상기 서셉터(210)의 반경보다 더 큰 반경을 가지는 환형 파이프(252)를 포함한다. 따라서, 상기 챔버(200) 내에서 상기 환형 파이프(252)에 의하여 상기 서셉터(210)가 포위되도록 배치될 수 있다.
상기 환형 파이프(252)에는 상기 공정 가스 주입구(230)로부터 상기 환형 파이프(252) 내로 유입된 공정 가스를 상기 기판(W)에 분사하기 위하여 복수의 분사공(254)이 형성되어 있다. 상기 분사공(254)은 상기 환형 파이프(252)에 등간격으로 배치되어 있다. 바람직하게는, 상기 환형 파이프(252)는 석영으로 이루어진다. 예를 들면, 상기 환형 파이프(252)의 직경이 약 10mm인 경우, 상기 환형 파이프(252)에 형성되는 상기 복수의 관통공(254)은 상호 약 50mm의 간격을 가지고 등간격으로 배치되도록 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 환형 파이프(252)에는 적어도 14개의 상기 분사공(254)이 형성된다.
상기 공정 가스 주입구(230)를 통하여 상기 챔버(200) 내에 주입되는 공정 가스는 상기 공급 노즐(250)의 환형 파이프(252)의 분사공(254)을 통해 상기 기판(W)상에 공급된다. 이 때, 상기 분사공(254)을 통하여 분사되는 공정 가스는 도 3 및 도 4에서 화살표 "B"로 표시한 바와 같이 상기 기판(W)의 외주로부터 중심 부분까지 방사 방향으로 공급된다. 따라서, 상기 기판(W) 전면에서 공정 가스가 고르게 공급되어 기판(W)상에 공급되는 공정 가스량 분포가 기판(W) 전면에 걸쳐서 균일하게 될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 가스 주입구로부터 챔버 내로 주입되는 공정 가스를 챔버 내의 서셉터 위에 지지된 기판의 외주로부터 그 중심으로 향 하는 방사 방향으로 공급하기 위하여 서셉터를 포위하는 형상으로 상기 챔버 내에 설치되어 있는 공급 노즐을 포함한다. 상기 공급 노즐은 환형 파이프를 포함하며, 상기 환형 파이프에는 복수의 분사공이 등간격으로 형성되어 있다. 따라서, 상기 분사공을 통하여 분사되는 공정 가스가 기판 전면에 고르게 공급되어 기판상에 공급되는 공정 가스량 분포가 기판 전면에 걸쳐서 균일하게 될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 사용함으로써 챔버 내에서 주입되는 공정 가스의 챔버 내 분포도를 개선하여 반도체 소자의 제조 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (8)

  1. 공정 가스를 사용하여 반도체 소자 제조에 필요한 소정의 공정을 행하기 위한 공간을 제공하는 챔버와,
    기판을 지지하기 위하여 상기 챔버 내에 설치되어 있는 서셉터와,
    상기 챔버 내에 상기 공정 가스를 주입하기 위하여 상기 챔버의 일측에 형성된 공정 가스 주입구와,
    상기 챔버 내의 공정 가스를 외부로 배출시키기 위하여 상기 챔버의 타측에 형성된 공정 가스 배출구와,
    상기 공정 가스 주입구로부터 상기 챔버 내로 주입되는 상기 공정 가스를 상기 서셉터 위에 지지된 기판의 외주로부터 상기 기판의 중심으로 향하는 방사 방향(radial direction)으로 공급하기 위하여 상기 서셉터를 포위하는 형상으로 상기 챔버 내에 설치되어 있는 공급 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급 노즐은 상기 서셉터의 반경보다 더 큰 반경을 가지는 환형 파이프를 포함하고, 상기 환형 파이프에 의하여 상기 서셉터가 포위되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 환형 파이프에는 상기 공정 가스 주입구로부터 상기 환형 파이프 내로유입된 상기 공정 가스를 상기 기판에 분사하기 위한 복수의 분사공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분사공은 상기 환형 파이프에 등간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 환형 파이프에는 적어도 14개의 상기 분사공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 환형 파이프는 석영으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내에서 상기 서셉터를 예열시키기 위하여 상기 서셉터 주위에 설치되어 있는 예열링(preheating ring)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 SEG (selective epitaxial growth) 공정에 의해 상기 기판상에 소정의 박막을 성장시키기 위한 챔버인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101039153B1 (ko) * 2009-04-23 2011-06-07 주식회사 테라세미콘 대면적 기판처리 시스템의 가스 인젝터

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