KR20070081833A - 기판 처리 설비 - Google Patents

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KR20070081833A
KR20070081833A KR1020060014017A KR20060014017A KR20070081833A KR 20070081833 A KR20070081833 A KR 20070081833A KR 1020060014017 A KR1020060014017 A KR 1020060014017A KR 20060014017 A KR20060014017 A KR 20060014017A KR 20070081833 A KR20070081833 A KR 20070081833A
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Abstract

본 발명은 기판 처리 설비에 관한 것으로, 본 발명의 기판 처리 설비는 웨이퍼 보우트가 로딩/언로딩되는 공정튜브 및 공정튜브 하단에 설치되어 공정튜브를 지지하는 플랜지를 포함하며, 여기서 플랜지는 환형의 몸체와, 공정튜브로부터 균일한 배기가 이루어지도록 몸체의 내측면을 따라 복수개가 일정 간격으로 형성되는 배기구들을 포함한다. 상술한 구성을 갖는 확산로 설비는 잔류가스가 균일하게 배기됨으로써 웨이퍼들 상에 균일한 두께를 갖는 막질을 얻을 수 있으므로 품질 및 신뢰성이 향상되고 수율이 현저하게 증가되는 효과가 있다.
확산로, 보우트, 플랜지, 가스배기

Description

기판 처리 설비{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1a는 일반적인 확산로 설비를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 플랜지에서의 가스 배기를 설명하기 위한 플랜지의 평단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확산로 설비의 개략적인 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 플랜지의 부분 단면 사시도이다.
도 4는 확산로 설비에서의 가스 흐름을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4에 표시된 a-a 선 단면도이다.
도 6은 플래지의 다른 예를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 공정 튜브
120 : 플랜지
124 : 배기구
125 : 환형의 공간
126 : 배기 포트
130 : 웨이퍼 보우트
140 : 캡 플랜지
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 수직형 기판 처리 설비에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학 기상 증착 및 금속 증착 등의 반도체 제조 공정을 반복하여 수행한 후 소정의 반도체 소자로 제작된다.
상술한 반도체 제조 공정 중 확산 공정은 웨이퍼 상에 불순물 입자를 확산시켜 상기 웨이퍼가 요구되는 전기적 특성을 지니게 하는 공정으로, 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 농도 평형상태를 이룰 때까지 물질이 이동하는 확산 현상을 이용하는 공정이다.
이러한 상기 확산 공정은 일반적으로 수직형 또는 수평형 확산로 내부에 웨이퍼들을 위치시키고, 불순물 입자가 포함된 공정 가스를 확산로의 내부에 분사하여 웨이퍼 상에 불순물 입자를 확산시킴으로써 이루어진다.
도 1a는 종래 기술에 따른 확산로 설비를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 플랜지의 평단면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래 기술에 따른 확산로 설비(10)는 외부와 밀폐되어 복수의 웨이퍼 상에 확산 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 외측 및 내측 튜브(11a, 11b)로 이루어지는 공정 튜브(11), 공정 튜브를 지지하는 플랜지(12), 복수의 웨이퍼가 일정한 간격으로 층을 이루며 적재되어 있는 웨이퍼 보우트(13) 등을 포함한다.
상기와 같은 구성을 갖는 확산로 설비(10)에서, 공정가스는 플랜지(12)에 설치된 노즐(12b)을 통해 내측 튜브(11b)의 내측으로 공급된 후 보우트(12)측으로 분사됨으로써 확산이 이루어지게 된다. 이때 확산된 공정 가스는 보우트(12)의 내측에 안착된 웨이퍼들의 표면에 막질을 증착시키게 되고, 잔류 가스는 내측 튜브(11b)의 상단에서 외측 튜브(11a)의 내측과 내측 튜브(11b)의 외측과의 사이 통로를 통하여 이동된 후 배기포트(12a)를 통하여 배출이 이루어지게 된다.
그러나, 이와 같은 확산로 설비(10)는 단일 배기포트(12a)를 사용하여 잔류 가스를 배기함으로써, 가스의 배기가 한쪽으로 편중됨에 따라 각 포지션간의 가스 흐름이 불균일하게 되고, 이에 따라 보우트(13)에 로딩된 각 웨이퍼의 표면에 증착되는 막질의 증착율이 차이가 있을 뿐만 아니라 막질의 두께가 불균일하게 되어 불량율이 상승되는 등의 여러 가지 문제점들이 내재되어 있다. 또한, 배기라인(18)의 압력 변동이 생길 경우 배기라인(18) 안쪽에 잔류하는 먼지가 곧바로 공정 튜브(11) 내부로 비산되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 공정 튜브 내부로부터 배기되는 가스가 균일하게 배기되도록 하는 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 웨이퍼 위에 증착되는 특정막의 두께와 막질의 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 배기 압력의 급격한 변동으로 인해 공정 튜브가 오염되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기판 처리 설비는 웨이퍼 보우트가 로딩/언로딩되는 공정튜브; 및 상기 공정튜브 하단에 설치되어 공정튜브를 지지하는 플랜지를 포함하되; 상기 플랜지는 환형의 몸체와, 상기 공정튜브로부터 균일한 배기가 이루어지도록 상기 몸체의 내측면을 따라 복수개가 일정 간격으로 형성되는 배기구들을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기판 처리 설비는 확산로 설비{DIFFUSION FURNACE APPARATUS}에 적용 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 플랜지는 상기 몸체의 외측면과 내측면 사이에 형성되는 환형의 공간을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 배기구들은 상기 환형의 공간과 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 플랜지는 상기 몸체의 외측면과 내측면 사이에 형성되는 그리고 상기 배기구들과 연결되는 환형의 공간; 상기 공정 튜브 내부의 강제 배기를 위해 배기라인과 연결되고 상기 환형의 공간과 연결되는 배기 포트를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정튜브는 상,하부가 개구되고, 웨이퍼 보우트가 내부로 로딩 및 언로딩되는 내측 튜브와, 상기 내측 튜브의 외측으로 이격되게 설치되어 상기 내측 튜브와의 사이에 공정가스 흐름통로를 형성하도록 상부 가 막히고 하부가 개구된 외측 튜브를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 확산로 설비는 웨이퍼 보우트가 로딩/언로딩되는 공정튜브; 및 상기 고정튜브 하단에 설치되어 공정튜브를 지지하는 플랜지를 포함하되; 상기 플랜지는 환형의 몸체; 상기 몸체의 외측면에 형성되며, 상기 공정 튜브 내부의 강제 배기를 위해 배기라인과 연결되는 배기포트; 상기 몸체의 내측면에 형성되는 배기구들; 및 상기 몸체의 외측면과 내측면 사이에 형성되고 상기 배기포트와 상기 배기구들을 연결하는 내부공간을 포함한다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
본 발명의 기본적인 의도는 공정 튜브 내부의 압력을 균일하게 하여 막질을 개선하고, 플랜지의 온도를 일정하게 보온할 수 있으며 미반응 가스의 균형 있는 배기가 이루어지도록 하기 위한 것으로, 이를 달성하기 위하여 본 발명의 확산로 설비는 플랜지를 2중 벽으로 구성하여 내부에 환형의 공간을 제공하고, 내측벽에 다수의 배기구들을 갖는데 그 특징이 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확산로 설비의 개략적인 구성을 보여주는 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 플랜지의 부분 단면 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 확산로 설비는 공정 튜브(110), 플랜지(120), 웨이퍼 보우트(130), 캡 플랜지(140), 구동부(150), 그리고 히터(160)를 포함한다.
공정 튜브(110)는 외측 튜브(112)와, 외측 튜브(112)의 내측에 소정간격 이격되어 수용되는 내측 튜브(114)를 포함한다. 내측 튜브(114)는 석영으로 된 원통관 형상으로, 내측 튜브(114)는 웨이퍼(w)가 적재된 웨이퍼 보우트(130)가 로딩되어 웨이퍼들 상에 화학기상증착이 진행되는 내부 공간을 제공한다. 내측 튜브(114)는 플랜지(120)의 내측벽(122a)에 형성된 제1받침단(128a)에 지지된다. 외측 튜브(112)는 내측 튜브(114)의 외측에 설치되어 그 내부를 밀폐시키도록 밀폐된 원통관으로 형성되며, 플랜지(120)의 상단의 제2받침단(128b)에 지지된다.
히터(160)는 공정 튜브(110) 외부에서 공정 튜브(110)에 소정의 열을 제공하여, 확산 공정에 요구되는 공정 튜브(110) 내부 온도를 유지시킨다. 이를 위해 히터(160)는 확산로 설비(100) 외부에는 제어부(미도시됨)가 구비되며, 상기 제어부는 상기 제어부는 공정 튜브(110)의 온도를 감지한 후 공정 튜브(110)의 온도가 공정상 요구되는 온도 밑으로 내려가면 히터(160)가 공정 튜브(110)를 가열하도록 제어한다.
플랜지(120)는 공정 튜브(110)의 하측에 설치되어 공정 튜브(110)를 지지함과 동시에 확산로 설비(100)에 이용되는 공정 가스들이 공정 튜브(110)와 플랜지 (120) 사이에서 새어나가지 않도록 밀폐하는 기능을 한다. 플랜지(120)는 일측에 내측 튜브(114) 내부로 공정 가스를 주입하기 위한 가스 노즐(129)과, 공정 튜브(110) 내부를 감압시키기 위해 내부 공기를 강제 흡입하여 배기하기 위한 배기구(124)들, 환형의 공간(125), 배기포트(126)를 포함하는 배기부(123)가 마련된다. 본 실시예에서는 가스 노즐(129)이 짧은 것으로 도시하고 설명하였으나, 이는 하나의 예에 불과하면 가스 노즐은 공정 튜브 내부에 수직한 방향으로 외측튜브 상단부근까지 확장된 롱 노즐이 사용될 수 있다. 이러한 롱 노즐을 사용할때에는 내측 튜브를 없애고 외측튜브만 있는 상태에서 적용될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 플랜지(120)는 내측벽(122a)과 외측벽(122b)으로 이루어지는 2중 벽 구조의 몸체(122)를 갖는다. 이 몸체(122)의 내측벽(122a)과 외측벽(122b) 사이에는 환형의 공간(125)이 형성된다. 플랜지는 몸체가 환형의 공간을 갖는 2중 구조로 이루어짐으로써 보온 효과를 기대할 수 있다.
몸체(122)의 내측벽(122a)에는 외측 튜브(112)와 내측튜브(114) 사이에 형성된 배기 공간(116)으로부터 미반응가스(이하, 잔류가스라고 함) 등을 강제 흡입(배기)하기 위한 다수의 배기구(124)들이 형성되며, 이 배기구(124)들은 환형의 공간(125)과 연결된다. 그리고, 몸체(122)의 외측벽(122b)에는 환형의 공간(125)과 연결되고 외부의 배기라인(190)과 연결되는 배기 포트(126)가 형성된다. 그리하여, 외측 튜브(112)와 내측 튜브(114) 사이의 배기 공간(116)으로 유입되는 잔류가스(미반응가스 등)는 배기구(124)들을 통해 흡입되어 환형의 공간(125)에서 모아진 후 배기 포트(126)를 통해 배기라인(190)으로 배기된다. 특히, 환형의 공간은 배기 라인에서 압력 변화가 생길 경우 완충 공간으로 작용하게 되어 급격한 압력 변화로 인해 공정 튜브 내부로 먼지(파티클) 비산을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
배기구(124)들은 플랜지(120) 내부 중심을 축으로 소정의 각으로 배치된다. 여기서, 본 실시예에서는 플랜지(120)의 몸체(122) 내측벽(122a)에 형성되는 배기구(124)들의 개수를 14개로 도시하고 설명하였으나, 이에 제한받지 않고 14개 이하 또는 14개 이상의 배기구(124)들을 몸체(122)의 내측벽(122b)에 배치할 수 있으며, 배기구(124)들의 배치 형태 및 모양 등은 다양하게 응용될 수 있다. 이처럼, 본 발명의 확산로 설비(100)는 플랜지(120)의 내측벽(122b)에 다수의 배기구(124)들을 형성함으로써 내부 압력 및 배기 흐름이 균일하게 형성되도록 하였다.
도 6은 플래지의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 플랜지(124')는 몸체(122) 외측에는 히터(180)가 설치되어 있어, 플랜지의 몸체(122)를 일정하게 유지시켜 줄 수 있다. 따라서 환형 공간(125)에서의 파우더 생성을 방지할 수 있다. 또한, 배기구(124)의 크기를 배기포트(126)로부터 멀어질 수록 크게 형성하여 전체적으로 균일한 배기가 이루어지도록 하였다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 웨이퍼 보우트(130)는 복수의 웨이퍼(w)를 상하로 평행하게 탑재한다. 웨이퍼 보우트(130)는 예컨대, 고열에 강하고 화학적으로도 변화가 적은 석영 재질로 제작되며, 복수의 웨이퍼들을 적재한 상태에서 공정 튜브(110)로 삽입되어 확산 공정의 수행을 위해 웨이퍼들을 고정 및 지지하는 역할을 한다.
캡 플랜지(140)는 웨이퍼 보우트(130)를 결합하여 지지한다. 또한, 캡 플랜지(140)는 구동부(150)에 의해 플랜지(120) 하부에 밀착 지지되어, 공정에 사용되는 공정 가스가 외부로 새어나가지 않도록 플랜지(120) 하단을 밀폐한다. 캡 플랜지(140)의 일측은 구동부(150)와 결합되어 구동부(150)에 의해 상하로 이동하게 된다. 구동부(150)는 리드 스크류 및 모터 또는 에어 실린터 등을 포함하는 어셈블리이며, 공정 튜브(110)로/로부터 웨이퍼 보우트(130)를 입출시키기 위해 캡 플랜지(140)를 상하로 이송시킨다.
이하, 상술한 구성을 갖는 확산로 설비(100)의 작동 및 작용을 설명한다.
도 4는 확산로 설비에서의 가스 흐름을 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 4에 표시된 a-a 선 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 확산 공정을 수행하기 위해, 복수의 웨이퍼(w)들은 웨이퍼 보우트(130)에 탑재된다. 복수의 웨이퍼(w)들이 탑재된 웨이퍼 보우트(130)는 구동부(150)에 의해 승강하여 내측 튜브(112)로 로딩된다. 내측 튜브(112) 내부로 웨이퍼 보우트(130)가 로딩되면, 공정 가스가 플랜지(120)에 구비된 가스 노즐(129)을 통해 내측 튜브(112)로 공급된다. 공정 가스는 웨이퍼 보우트(130)에 안착된 웨이퍼들의 표면에 막질을 증착시키게 되고, 잔류 가스는 내측 튜브(112)의 개방된 상부로 상승된 후, 내측 튜브(112)와 외측 튜브(114) 사이에 제공된 배기 통로(116)를 따라 다시 하강하게 되어, 플랜지(120)의 내측벽(122a)에 형성된 배기구(124)들을 통해 환형의 공간(125)으로 유입된다. 환형의 공간(125)으로 유입되는 잔류 가스 등은 배기포트(126)를 통하여 배기라인(190)으로 배기된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 확산로 설비(100)는 잔류 가스가 플랜지(120)의 내측벽(122a)에 형성된 배기구(124)들을 통해 강제 흡입되기 때문에 배기 통로(116)에서의 배기 흐름이 균일하다. 특히, 플랜지(120)의 몸체(122)가 환형의 공간(125)을 갖는 2중 벽체 구조로 구성되어 플랜지(120)의 몸체 온도를 보온할 수 있어, 미반응가스(잔류가스)에 의한 생성물(파우더) 증착을 억제할 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 확산로 설비를 설명하였지만, 상술한 실시예로 인해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상은 확산 공정을 수행하는 확산로 설비에 있어서, 내부에 환형의 공간을 갖는 2중 벽체 구조의 플랜지를 제공함에 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 잔류가스가 균일하게 배기됨으로써 웨이퍼들 상에 균일한 두께를 갖는 막질을 얻을 수 있으므로 품질 및 신뢰성이 향상되고 수율이 현저하게 증가되는 효과가 있다.
본 발명은 배기 라인에서 압력 변화가 생리더라도 환형의 공간이 완충 공간으로 작용하게 되어 급격한 압력 변화로 인해 공정 튜브 내부로 먼지(파티클) 비산을 최소화하여 공정 튜브 내부 오염을 방지할 수 있는 각별한 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 기판 처리 설비에 있어서:
    웨이퍼 보우트가 로딩/언로딩되는 공정튜브; 및
    상기 공정튜브 하단에 설치되어 공정튜브를 지지하는 플랜지를 포함하되;
    상기 플랜지는
    환형의 몸체와, 상기 공정튜브로부터 균일한 배기가 이루어지도록 상기 몸체의 내측면을 따라 복수개가 일정 간격으로 형성되는 배기구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지는
    상기 몸체의 외측면과 내측면 사이에 형성되는 환형의 공간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배기구들은 상기 환형의 공간과 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지는
    상기 몸체의 외측면과 내측면 사이에 형성되는 그리고 상기 배기구들과 연결되는 환형의 공간;
    상기 공정 튜브 내부의 강제 배기를 위해 배기라인과 연결되고 상기 환형의 공간과 연결되는 배기 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  5. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 공정튜브는 상,하부가 개구되고, 웨이퍼 보우트가 내부로 로딩 및 언로딩되는 내측 튜브와, 상기 내측 튜브의 외측으로 이격되게 설치되어 상기 내측 튜브와의 사이에 공정가스 흐름통로를 형성하도록 상부가 막히고 하부가 개구된 외측 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  6. 기판 처리 설비에 있어서:
    웨이퍼 보우트가 로딩/언로딩되는 공정튜브; 및
    상기 고정튜브 하단에 설치되어 공정튜브를 지지하는 플랜지를 포함하되;
    상기 플랜지는
    환형의 몸체;
    상기 몸체의 외측면에 형성되며, 상기 공정 튜브 내부의 강제 배기를 위해 배기라인과 연결되는 배기포트;
    상기 몸체의 내측면에 형성되는 배기구들; 및
    상기 몸체의 외측면과 내측면 사이에 형성되고 상기 배기포트와 상기 배기구들을 연결하는 내부공간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배기구들은 상기 몸체의 내측면을 따라 일정 간격으로 형성되어, 상기 공정튜브의 배기가 균일하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지는
    강제 배기를 위해 배기라인과 연결되는 배기 포트를 더 포함하고,
    상기 배기구들은 상기 배기 포트로부터 멀어질수록 크기가 커지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 플랜지는
    외주면에 온도를 일정하게 하기 위한 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
KR1020060014017A 2006-02-14 2006-02-14 기판 처리 설비 KR100752148B1 (ko)

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