KR20070069738A - 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비의링보우트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착(LPCVD ; Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 장비에서 한번에 다수매의 웨이퍼를 탑재한 상태로 공정을 진행하기 위해 이용되는 링보우트(ring boat)에 관한 것이다.

본 발명은, 웨이퍼를 안착하기 위하여 상하방향으로 일정간격씩 이격되는 다수개의 안착팁을 내측에 구비하고, 수직방향으로 입설되되, 원주방향을 따라 일정각도씩 이격되게 다수개 구비되는 안착고정바와, 상기 안착팁에서의 이격간격과 동일한 간격으로 상하방향으로 이격되는 다수개의 슬롯링을 내측에 구비하되, 상기 슬롯링은 상기 안착팁상에 안착된 상태의 상기 웨이퍼가 그 내측의 중공된 부분에 위치되도록 하며, 수직방향으로 입설되되, 원주방향을 따라 일정각도씩 이격되게 다수개 구비되는 슬롯링이동바와, 상기 다수개의 슬롯링이동바를 동시에 상하방향으로 이동시키기 위해 구비되는 상하구동수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 다수매 탑재되는 웨이퍼상의 중심부와 에지부간에 편차 없이 균일성 있는 증착이 이루어질 수 있게 되므로, 소자의 특성을 향상시키고, 생산수율을 증대시키게 되는 효과가 있다.

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Description

반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비의 링보우트{RING BOAT OF A VERTICAL LOW PRESSURE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS FOR MANUFACTURING THE SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 종래의 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비를 보여주는 단면도,

도 2는 종래의 종형 저압 화학기상증착 장비에 구비되는 링보우트를 보여주는 측면도,

도 3은 종래의 링보우트를 구성하는 수직고정바의 일부를 보여주는 단면도,

도 4는 종래의 링보우트를 구성하는 슬롯링을 보여주는 단면도,

도 5는 종래의 링보우트에서 슬롯링상에 웨이퍼가 탑재된 상태를 보여주는 평면도,

도 6은 종래의 링보우트에서 슬롯링상에 웨이퍼가 탑재된 상태를 보여주는 측면도,

도 7은 본 발명에 따른 링보우트의 일부를 보여주는 단면도,

도 8은 본 발명에 따른 링보우트의 일 작용상태를 보여주는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : LPCVD 장비 12 : 외부튜브

14 : 내부튜브 16 : 히터

18a : 가스주입구 18b : 가스배출구

20 : (종래) 링보우트 22 : 슬롯링

22a : 링본체 22b : 지지팁

24 : 수직고정바 24a : 슬롯

200 : (본 발명) 링보우트 210 : 안착고정바

212 : 안착팁 220 : 슬롯링이동바

222 : 슬롯링 230 : 상하구동수단

E : (웨이퍼) 에지부 W : 웨이퍼

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착(LPCVD ; Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 장비에서 한번에 다수매의 웨이퍼를 탑재한 상태로 공정을 진행하기 위해 이용되는 링보우트(ring boat)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탑재되는 웨이퍼상의 중심부와 에지부간에 증착 두께가 균일성 있게 형성되도록 할 수 있는 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비의 링보우트에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자 제조시 웨이퍼(wafer)상에 고온산화막(HTO ; High Temperature Oxide) 등을 증착하여 형성시키는데 종형 저압 화학기상증착(LPCVD ; Low Pressure Chemical Vapor Deposition, 이하, "LPCVD"라 칭함) 장비가 이용되고 있다.

도 1은 종래의 LPCVD 장비를 보여주는 단면도이다.

LPCVD 장비(10)는, 외부튜브(12)와, 외부튜브(12)의 내부에 실린더형으로 구비되는 내부튜브(14)와, 다수매의 웨이퍼(W)를 탑재하고 내부튜브(14) 내측으로 로딩(loading)되거나 언로딩(unloading)되게 되는 링보우트(ring boat)(20)와, 외부튜브(12) 외측에 구비되어 가열하게 되는 히터(heater)(16) 등을 포함한다.

그리고, 그 하부측 측벽상에는 원료가스가 주입되는 가스주입구(18a)와, 공정진행에 따라 내부에서 발생되는 잔류가스 및 반응부산물이 배출되게 되는 가스배출구(18b)가 형성되어 있다.

따라서, 다수매의 웨이퍼(W)를 탑재한 상태로 링보우트(20)가 밀폐된 내부공간내로 로딩된 후, 내부가 저압상태로 되고, 또한 가스주입구(18a)를 통해 원료가스가 내부에 주입되어 충진된 다음, 히터(16)가 발열되어 가열하게 되면, 주입된 원료가스가 내부공간에서 화학반응을 일으켜 링보우트(20)상에 탑재된 다수매의 웨이퍼(W) 표면상에 고온산화막 등이 증착되게 되며, 그 과정에서 생성되는 잔류가스 및 반응부산물은 가스배출구(18b)를 통해 외부로 배출되게 된다.

이와 같은 LPCVD 장비(10)에서 전술한 링보우트(20)는 한번에 많은 양(통상, 50매)의 웨이퍼(W)에 대해 공정이 진행되도록 하기 위해 이용되는 것으로서, 고온상태에서 변형을 일으키지 않는 석영(quartz)재질로 이루어져 있다.

도 2는 종래의 링보우트를 보여주는 측면도이다.

링보우트(20)는, 상하로 일정간격씩 이격되게 적층되는 다수개의 도너츠형의 판부재인 슬롯링(slot ring)(22)과, 전체 슬롯링(22)을 일정간격씩 이격되게 고정하여 지지하기 위해 입설되도록 구비되는 다수개(통상, 4개)의 수직고정바(24)로 일체화되게 구성되어 있다.

여기서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 수직고정바(24)의 내측면측에는 전 높이에 걸쳐 각 슬롯링(22)의 외곽부를 수용하여 고정하기 위한 슬롯(slot)(24a)이 일정간격씩 형성되어 있다.

슬롯링(22)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 그 중심부가 개구된 도너츠형태의 판인 링본체(22a)과, 링본체(22a)상에서 상방으로 돌출되도록 일정각도씩 이격되어 다수개(통상, 3개) 구비되게 되는 지지팁(tip)(22b)으로 일체화되게 구성되어 있으며, 여기서 링본체(22a)의 외곽부는 전술한 수직고정바(24)상에 형성되어 있는 슬롯(24a)에 수용되어 고정되게 되고, 지지팁(22b)은 탑재되는 웨이퍼(W)가 얹혀져 지지되게 되는 부분이다.

따라서, 다수매의 웨이퍼(W)가 로봇에 의해 슬롯링(22)과 슬롯링(22) 사이에 형성된 틈새공간을 통해 진입되어 대응하는 슬롯링(22)의 지지팁(22b)상에 놓여져 탑재되게 되며, 그 탑재된 상태를 도 5의 평면도와 도 6의 측면도를 통해 나타낸다.

그러나, 이러한 링보우트(20)를 이용하여 LPCVD 공정을 진행하게 되면, 각 웨이퍼(W)의 에지(edge)부(E)상에 증착되는 박막의 두께가 중심부에 비해 낮게 형성되게 되는 문제점이 발생되게 된다.

그 이유로는, 도 6에서 보여지는 바와 같이, 지지팁(22b)상에 놓인 웨이퍼(W)의 에지부(E)와 링본체(22a)간에 높이 차이가 존재하는 등 웨이퍼(W) 에지부(E)측에서는 주변 환경이 갑자기 변화되게 되므로, 공정진행시 웨이퍼(W) 표면 주위공간에서 유동하게 되는 원료가스가 웨이퍼(W)의 에지부(E)측에서는 미시적으로 급속히 외측으로 빠져 나가는 움직임을 보이게 되어, 그 결과 해당 부분에의 원료가스의 체류시간이 상대적으로 짧게 되어, 증착 두께가 낮게 형성되게 되는 것이다.

따라서, 결과적으로 웨이퍼(W)의 중심부와 에지부(E)간의 증착 두께 균일성(thickness uniformity)이 확보되지 않게 되어, 소자 특성을 열화시키고, 생산수율도 감소시키고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 탑재되는 웨이퍼상의 에지부측에서도 원료가스가 충분히 체류될 수 있도록 할 수 있는 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비의 링보우트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비의 링보우트는, 웨이퍼를 안착하기 위하여 상하방향으로 일정간격씩 이격되는 다수개의 안착팁을 내측에 구비하고, 수직방향으로 입설되되, 원주방향을 따라 일정각도씩 이격되게 다수개 구비되는 안착고정바와, 상기 안착팁에서의 이격간격과 동일한 간격으로 상하방향으로 이격되는 다수개의 슬롯링을 내측에 구비하되, 상기 슬롯링은 상기 안착팁상에 안착된 상태의 상기 웨이퍼가 그 내측의 중공된 부분에 위치되도록 하며, 수직방향으로 입설되되, 원주방향을 따라 일정각도씩 이격되게 다수개 구비되는 슬롯링이동바와, 상기 다수개의 슬롯링이동바를 동시에 상하방향으로 이동시키기 위해 구비되는 상하구동수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명에 따른 반도체 소자 제조를 위한 LPCVD 장비의 링보우트를 보여주는 단면도이고, 도 8은 그 일 작용상태를 보여주는 단면도이다.

본 발명에 따르면, 탑재되는 웨이퍼(W)상의 중심부와 에지부(E)간에 증착 두께 편차가 발생되지 않도록 할 수 있는 링보우트(200)가 제공되게 된다.

본 발명에 따른 링보우트(200)는, 다수매의 웨이퍼(W)를 상하로 일정간격씩 이격되게 안착시키기 위해 상하로 일정간격씩 이격되는 다수개의 안착팁(기존의 "지지팁(22b)"과 동일한 역할)(212)을 그 내측에 구비하고, 수직방향으로 입설되어, 원주방향을 따라 일정각도씩 이격되게 다수개 구비되는 안착고정바(210)와, 상기한 안착팁(212)과 거의 동일간격 상하로 이격되는 다수개의 도너츠형태의 판부재인 슬롯링(222)을 그 내측에 구비하되, 이 슬롯링(222)은 상기한 안착팁(212)상에 안착 되는 웨이퍼(W)가 그 내측의 중공된 부분에 위치되도록 하며, 수직방향으로 입설되어, 원주방향을 따라 일정각도씩 이격되도록 다수개 구비되는 슬롯링이동바(220)와, 상기한 다수개의 슬롯링이동바(220)를 동시에 상하방향으로 이동시키기 위해 구비되는 실린더와 같은 상하구동수단(230)으로 구성되게 된다.

따라서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 안착이 이루어지는 시점에서는 상하구동수단(230)의 구동에 의해 미리 슬롯링이동바(220)가 조금 하부측으로 이동되어, 구비된 슬롯링들(222)도 각기 대응하는 안착고정바(210)의 안착팁(212)에 대해 조금 하부측으로 이동되어 있는 상태에서, 로봇이 안착될 웨이퍼(W)를 측부로부터 삽입하여 안착팁(212)상에 안착시키게 되며, 이때 미리 슬롯링들(222)이 하부측으로 이동되어 있기 때문에 진입하는 웨이퍼(W)에 간섭되지 않게 된다.

그리고, 로봇에 의한 웨이퍼(W)의 안착이 완료되게 되면, 상하구동수단(230)의 구동에 의해 슬롯링이동바(220)가 원래의 높이로 복귀하게 되며, 이에 따라 구비된 슬롯링(222)도 상부측으로 이동되어 그 표면이 안착팁(212)상에 안착되어 있는 웨이퍼(W)의 표면과 동일 높이상에 위치되게 된다.

나아가, 이 상태에서 LPCVD 공정이 진행되게 되면, 웨이퍼(W) 표면 주위공간에서 유동하게 되는 원료가스가, 웨이퍼(W)의 에지부(E)측에서도 그 외측으로 또한 동일 높이의 슬롯링(222) 표면이 존재하고 있으므로, 급속히 외측으로 빠져 나가는 움직임을 보이지 않게 되어, 해당 웨이퍼(W)의 에지부(E)측에서도 충분히 체류될 수 있게 되어, 웨이퍼(W)의 중심부에서와 동일한 두께로 증착이 이루어질 수 있게 된다.

이로써, 웨이퍼(W) 전 표면에 대한 증착 두께의 균일성이 확보될 수 있게 되므로, 소자 특성을 향상시키고, 생산수율도 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

덧붙여, 도면에서 표현의 편의상, 안착고정바(210)가 슬롯링이동바(220)의 외측에 위치하는 것처럼 도시하였으나, 실질적으로 안착고정바(210)는 슬롯링이동바(220) 사이에 위치될 수 있을 것이다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

본 발명에 따르면, 다수매 탑재되는 웨이퍼상의 중심부와 에지부간에 편차 없이 균일성 있는 증착이 이루어질 수 있게 되므로, 소자의 특성을 향상시키고, 생산수율을 증대시키게 되는 효과가 달성될 수 있다.

Claims (3)

1. 웨이퍼를 안착하기 위하여 상하방향으로 일정간격씩 이격되는 다수개의 안착팁을 내측에 구비하고, 수직방향으로 입설되되, 원주방향을 따라 일정각도씩 이격되게 다수개 구비되는 안착고정바와,

   상기 안착팁에서의 이격간격과 동일한 간격으로 상하방향으로 이격되는 다수개의 슬롯링을 내측에 구비하되, 상기 슬롯링은 상기 안착팁상에 안착된 상태의 상기 웨이퍼가 그 내측의 중공된 부분에 위치되도록 하며, 수직방향으로 입설되되, 원주방향을 따라 일정각도씩 이격되게 다수개 구비되는 슬롯링이동바와,

   상기 다수개의 슬롯링이동바를 동시에 상하방향으로 이동시키기 위해 구비되는 상하구동수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비의 링보우트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 안착팁상에 상기 웨이퍼가 안착되는 시점에서 상기 슬롯링이동바는 상기 상하구동수단의 구동에 의해 하부측으로 이동되어 위치되고,

   상기 웨이퍼의 안착이 완료된 시점에서 상기 상하구동수단의 구동에 의해 상부측으로 이동되어 구비하고 있는 상기 슬롯링의 표면이 상기 웨이퍼의 표면과 동일한 높이에 위치되게 되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비의 링보우트.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 안착고정바는,

   상기 슬롯링이동바 사이에 위치되게 되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비의 링보우트.

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