KR20100031896A - 반도체 소자 형성 장치 및 반도체 소자 형성 방법 - Google Patents

반도체 소자 형성 장치 및 반도체 소자 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 형성 장치를 제공한다. 반도체 소자 형성 장치는 내부 튜브, 및 이를 감싸는 외부 튜브를 가진다. 내부 튜브의 상단에는 내부 튜브 내 상부 영역에서 압력과 내부 튜브 내 다른 영역에서 압력 편차를 줄이기 위해 통공이 형성된 플레이트가 제공된다. 플레이트에 형성된 통공들의 개공 면적의 합은 플레이트 전체 면적의 10~60 %로 제공된다. 플레이트의 중앙부에는 제 1 통공이 형성되고, 플레이트의 가장자리부에는 제 1 통공을 감싸는 환형의 배치로 복수의 제 2 통공들이 형성된다.
내부 튜브, 외부 튜브, 웨이퍼, 압력, 플레이트, 증착 균일도

Description

반도체 소자 형성 장치 및 반도체 소자 형성 방법{Apparatus and method for forming semiconductor devices}
본 발명은 반도체 소자를 형성하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 상하 방향으로 서로 나란하게 배치된 복수의 웨이퍼들에 대해 확산이나 증착 과 같은 처리 공정을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조를 위해 열확산 공정이나 증착 공정을 수행하기 위해 처리 장치가 사용되며, 최근에는 복수매의 웨이퍼들에 대해 동시에 증착 공정 등을 수행할 수 있는 종형의 반도체 소자 형성 장치가 사용되고 있다.
일반적으로 사용되고 있는 종형의 반도체 소자 형성 장치는 챔버 내에 상하로 서로 적층되게 배치된 약 50 내지 100매의 웨이퍼들에 대해 동시에 공정을 수행한다. 그러나 상술한 장치 사용시 챔버 내 상부 영역에 위치된 웨이퍼들은 챔버 내 중앙 영역이나 하부 영역에 위치된 웨이퍼들에 비해 증착률이 매우 낮다. 또한 챔버 내 상부 영역에 위치된 단일 웨이퍼 내에서도 가장자리부보다 중앙부에서 증착률이 매우 낮다.
본 발명은 복수 매의 웨이퍼들에 대해 박막 형성 공정 수행시 공정 효율을 향상시킬 수 있는 종형의 반도체 소자 형성 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상하로 적층되어 배치된 복수 매의 웨이퍼들에 대해 박막 형성 공정 수행시, 웨이퍼들간 증착 균일도를 향상시킬 수 있는 종형의 반도체 소자 형성 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상하로 적층되어 배치된 복수 매의 웨이퍼들에 대해 박막 형성 공정 수행시, 상부 영역에 위치된 단일 웨이퍼 내에서 영역별 증착 균일도를 향상시킬 수 있는 종형의 반도체 소자 형성 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 반도체 소자 형성 장치를 제공한다. 반도체 소자 형성 장치는 내부 튜브, 상기 내부 튜브를 감싸는 외부 튜브, 상기 내부 튜브의 상기 하부로부터 상기 내부 튜브의 상기 상부로 가스가 흐르도록 상기 가스를 공급하도록 제공되는 가스 공급 부재, 상기 내부 튜브와 상기 외부 튜브 사이의 공간을 따라 아래 방향으로 흐르는 가스를 배기하도록 제공되는 가스 배기 부재, 그리고 상기 내부 튜브의 개방된 상부에 제공되며 상기 가스가 흐르는 통공들이 형성된 플레이트를 구비한다. 상기 플레이트에 형성된 통공들의 개공 면적의 합은 상기 플레이트 전체 면적의 10~60% 이다. 일 예에 의하면, 상기 통공 면적은 상기 플레이트 전체 면적의 20~40 %일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 플레이트의 중앙부에는 적어도 하나의 제 1 통공 이 형성되고, 상기 플레이트의 가장자리부에는 적어도 하나의 제 2 통공이 형성된다.
본 발명은 반도체 소자 형성 방법을 제공한다. 상기 반도체 소자 형성 방법에 의하면, 내부 튜브와 상기 내부 튜브의 측부 및 상부를 감싸는 외부 튜브를 가지는 반도체 소자 형성 장치에서 상기 내부 튜브 내로 복수매의 웨이퍼들이 적층되도록 위치시키고, 상기 내부 튜브 내 아래에서 위 방향으로 흐른 후 상기 내부 튜브와 상기 외부 튜브 사이의 공간을 통해 위에서 아래 방향으로 흐르도록 가스를 공급하여 기판상에 박막을 형성하되, 상기 내부 튜브의 상단에 통공들의 개공 면적의 합이 10~60%로 형성된 플레이트를 제공하여 상부에 위치된 웨이퍼들의 전체 영역으로 가스가 균일하게 흐르도록 한다. 일 예에 의하면, 상기 통공들의 개공 면적의 합은 상기 플레이트 전체 면적의 20~40 %이다.
본 발명에 의하면, 상하로 적층 되어 배치된 복수 매의 웨이퍼들에 대해 박막을 형성할 때 웨이퍼들간 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상하로 적층 되어 배치된 복수 매의 웨이퍼들에 대해 박막을 형성할 때 상부에 위치된 단일 웨이퍼 내에서 영역별 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9c을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범 위가 아래에서 상술하는 실시 예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되었다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 반도체 소자 형성 장치(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 반도체 소자 형성 장치(1)는 처리실(10)과 대기실(20)을 가진다. 처리실(10)과 대기실(20)은 상하로 수직하게 배치되며, 대기실(20)에서는 웨이퍼들(W)이 보트(400)에 로딩/언로딩되고, 처리실(10)에서는 웨이퍼들(W)에 대해 확산 공정 또는 증착 공정과 같은 처리 공정이 수행된다.
처리실(10)에는 웨이퍼(W)에 대한 박막을 형성하는 공정이 이루어지는 공간을 제공하는 챔버(100)가 배치된다. 챔버(100)는 석영(quartz) 재질의 내부 튜브(inner tube)(120)와 석영 재질의 외부 튜브(outer tube)(140)를 가진다. 내부 튜브(120)는 상부 및 하부가 모두 개방된 원통형의 형상을 가진다. 외부 튜브(140)는 하부가 개방된 원통형의 측부와 돔 형상의 상부를 가진다. 외부 튜브(140)는 내부 튜브(120)를 감싸며 이로부터 일정거리 이격되게 설치된다.
외부 튜브(140)의 바깥쪽에는 외부 튜브(140)를 감싸도록 히터(160)가 배치된다. 히터(160)는 공정진행 중 챔버(100) 내부를 공정온도로 유지한다.
내부 튜브(120)와 외부 튜브(140)는 그 아래에 위치되는 플랜지(200)에 의해 지지된다. 플랜지(200)의 중앙에는 통공이 형성되며 이 통공을 통해 챔버(100)는 그 아래에 배치되는 대기실(20)과 통한다. 플랜지(200)는 대체로 상부와 하부가 개방된 원통 형상을 가지며, 외부 튜브(140)와 유사한 크기를 가진다.
플랜지(200)에는 외부 튜브(140)를 지지하는 외측 받침대(222) 및 내부 튜브(120)를 지지하는 내측 받침대(224)가 제공된다. 외측 받침대(222)는 링 형상으로 형성되며 플랜지(200)의 상단으로부터 바깥방향으로 연장된다. 내측 받침대(224)는 링 형상으로 형성되며, 플랜지(200)의 내측 벽으로부터 안쪽 방향으로 연장된다.
플랜지(200)의 일 측면에는 챔버(100) 내로 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급 부재(240)에 연결되는 포트(242)와 퍼지가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 부재(260)에 연결되는 포트(264)가 제공된다. 플랜지(200)의 타 측면에는 챔버(100) 내 가스를 외부로 배기하는 가스 배기 부재(280)가 연결되는 포트(282)가 제공된다. 가스 배기 부재(280)에 의해 공정 진행시 챔버(100) 내부는 저압으로 유지하고, 챔버(100) 내에서 발생된 반응부산물 등은 외부로 강제 배기된다.
공정 가스 공급 부재(240) 및 퍼지 가스 공급 부재(260)와 연결되는 포트들(242, 262)은 내측 받침대(224)보다 아래쪽에 제공되고, 가스 배기 부재(280)와 연결되는 포트(282)는 내측 받침대(224)와 외측 받침대(222) 사이에 제공된다. 이와 같은 구조에 의해, 공정 가스는 내부 튜브(120)의 내측으로 유입되어 아래에서 위를 향하는 방향으로 흐르면서 보트(300)에 탑재된 웨이퍼들(W) 상에 증착되고, 공정 후 챔버(100) 내에 잔류하는 가스들은 내부 튜브(120)와 외부 튜브(140) 사이의 공간을 따라 위에서 아래 방향으로 흐르면서 배기관(280)을 통해 외부로 배기된 다.
공정이 수행되는 웨이퍼들(W)은 보트(300)에 탑재된다. 보트(300)는 수평으로 놓여진 상부판(312) 및 이와 상하로 대향 되도록 위치되는 하부판(314)을 가진다. 하부판(314)과 상부판(312) 사이에는 복수의 수직 지지대들(320)이 설치되며, 각각의 수직지지대(320)에는 웨이퍼(W)의 가장자리가 삽입되는 슬롯들이 형성된다. 그러나 보트(300)의 형상이나 구조 등은 이와 상이할 수 있다. 슬롯은 각각의 수직지지대(320)에 대략 50 내지 100개가 형성된다. 하부판(314)의 아래에는 방열판들(342)이 제공된다. 방열판들(342)은 석영 재질로 이루어지며, 수평방향으로 설치된다. 보트(300)는 캡(cap)(344)에 의해 지지된다. 캡(344)은 판 형상으로 형성되며, 보트(300)가 내부 튜브(120) 내로 삽입되면 플랜지(200)의 바닥면과 접촉되어 챔버(100) 내부를 외부로부터 밀폐시킨다. 캡(344)에는 구동부(380)가 장착된다. 구동부(380)는 캡(344)을 회전시키는 모터(382)와 캡(344)을 상하로 이동시키는 승강기(384)를 가진다. 승강기(384)는 모터(384c)에 의해 회전되는 스크류(384b) 및 이를 삽입하여 스크류(384b)의 회전에 의해 직선 이동되며 캡(344)과 결합되는 브라켓(384a)을 가진다. 웨이퍼들(W)은 대기실(20)에서 보트(300)에 적재된 후 내부 튜브(120) 내로 출입한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 내부 튜브(120)의 상단에는 플레이트(400)가 배치된다. 플레이트(400)는 원형의 판 형상을 가지며, 플레이트(400)의 외주 변은 내부 튜브(120)에 접촉되도록 고정된다. 플레이트(400)에는 복수의 통공들(420)이 형성된다. 통공(420)은 내부 튜브(120)에서 외부 튜브(140)로 가스가 유출되는 통 로로서 기능한다. 플레이트(400)는 내부 튜브(120) 내에서 상하 방향에 따른 가스의 압력 균일도를 증가시킨다. 플레이트(400)에 의해 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 가스의 압력은 증가되고, 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 압력과 내부 튜브(120) 내 다른 영역에서 압력 사이의 편차는 감소된다. 이로 인해 플레이트(400)는 내부 튜브(120) 내에서 상하 방향으로 웨이퍼(W)들간 증착 균일도를 향상시킨다.
도 3a와 도 3b는 플레이트(400)가 제공되지 않은 장치 사용시 내부 튜브(120) 내에서 상하 방향으로 영역별 압력 구배와 본 실시 예의 장치(1) 사용시 내부 튜브(120) 내에서 상하 방향으로 영역별 압력 구배를 보여준다. 도 3a와 도 3b를 참조하면, 플레이트(400)가 제공되지 않은 경우 내부 튜브(120) 내에서 상하 방향으로 영역별 압력 구배가 매우 크나, 본 실시 예의 장치(1) 사용시 내부 튜브(120) 내에서 상하 방향으로 영역별 압력 구배가 크게 줄어들었다. 이로부터 내부 튜브(120) 내에서 상하 방향으로 영역별 위치에 따라 웨이퍼들(W)간 증착 균일도가 크게 알 수 있다.
또한, 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 가스는 가스 배기 부재(280)와 연결된 외부의 배기 펌프(도시되지 않음)의 영향으로 웨이퍼(W)의 중앙 영역으로 유입되지 않고, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역으로만 증착이 된 후 내부 튜브(120) 외부로 빠져나간다. 이로 인해 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 단일 웨이퍼(W) 내의 중앙 영역의 증착 균일도가 매우 낮다.
실질적으로 실험에 의하면, 플레이트(400)가 제공되지 않은 경우 실험에 의 하면, 내부 튜브(120) 내 영역을 웨이퍼(W) 수에 따라 균등하게 하부 영역(웨이퍼(W) 25매), 중앙 영역(웨이퍼(W) 25매), 그리고 상부 영역(웨이퍼(W) 25매)으로 나누고 각 영역의 가장 상단에 위치된 웨이퍼(W)의 영역별 증착률의 차이를 측정했을 때, 각각 약 25 옴스트롱(Å), 70 옴스트롱(Å), 그리고 120 옴스트롱(Å)이었다.
본 실시 예에서 통공(420)은 많은 량의 가스들이 웨이퍼(W)의 중앙 영역으로 흐르도록 안내하게 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이 플레이트(400)에는 하나의 제 1 통공(422)과 복수의 제 2 통공들(424)이 형성된다. 제 1 통공(422)은 플레이트(400)의 중앙 영역에 형성되고, 복수의 제 2 통공들(424)은 플레이트(400)의 가장자리 부분에 형성된다. 제 2 통공(424)은 제 1 통공(422)을 감싸도록 위치되며, 제 2 통공들(424)은 환형의 링 형상으로 배치된다. 제 1 통공(422)과 제 2 통공들(424) 각각은 모두 원형으로 제공되며, 제 2 통공(424) 각각은 제 1 통공(422)보다 작은 지름을 가지도록 제공된다. 제 1 통공(422)은 상부에서 바라볼 때 그 전체 영역이 웨이퍼(W)와 오버랩되도록 형성되고, 제 2 통공(424)은 상부에서 바라볼 때 그 일부 영역이 웨이퍼(W)와 오버랩되도록 형성된다.
제 1 통공(422)은 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 공정가스가 웨이퍼(W)의 중앙영역으로 흐르도록 유도하는 기능을 한다. 제 2 통공(424)은 내부 튜브(120) 내 상부 영역 중 가장자리 부분에 잔류하는 공정가스가 빠져나가도록 안내한다. 제 2 통공(424)이 제공되지 않은 경우, 플레이트(400)와 내부 튜브(120)의 접촉 영역에서 와류가 발생하기 쉽다. 또한, 위 영역에서 공정가스가 장시간 머무름으로 인 해 내부 튜브(120)의 측벽 상단 및 플레이트(400)의 가장자리에 공정가스가 증착되어 파티클로 작용되기 쉽다.
제 1 통공(422)의 지름은 제 2 통공(424)의 지름의 약 3배로 제공될 수 있다. 예컨대, 공정이 수행되는 웨이퍼(W)의 지름이 300밀리미터(mm)인 경우, 제 1 통공(422)의 지름은 150밀리미터(mm)이고, 각각의 제 2 통공(424)의 지름은 50밀리미터(mm)일 수 있다.
본 발명에서 플레이트(400)에 형성된 통공(420)의 크기 및 배치 등은 상술한 예로 한정되지 않는다.
도 4a와 도 4b는 각각 플레이트(400)가 제공되지 않은 장치에서 공정 가스의 흐름과 플레이트(400)가 제공된 장치에서 공정 가스의 흐름을 보여준다. 플레이트(400)가 제공되지 않은 경우, 도 4a와 같이 다량의 공정 가스가 내부 튜브(120)의 가장자리부를 통해 내부 튜브(120)를 빠져나가고, 상대적으로 소량의 공정 가스가 내부 튜브(120)의 중앙부를 통해 내부 튜브(120)를 빠져나간다. 이로 인해 내부 튜브(120) 내 상부 영역에 배치된 웨이퍼(W)는 중앙부에서 증착률이 크게 낮아진다.
그러나 도 4b와 같이, 내부 튜브(120)의 상단에 플레이트(400)를 제공한 경우 내부 튜브(120)의 중앙 영역을 통해 빠져나가는 공정 가스의 량은 크게 증가되어 웨이퍼(W)의 중앙 영역에서 증착률이 향상된다.
도 5a와 도 5b는 패턴이 형성되지 않은 베어 웨이퍼(W)(bare wafer)에 대해 각각 플레이트(400)가 제공되지 않은 장치를 사용할 때와 플레이트(400)가 제공된 장치(1)를 사용할 때 증착 상태를 보여준다. 웨이퍼(W)는 내부 튜브(120) 내의 상부 영역에 배치된 웨이퍼(W)이다. 베어 웨이퍼(W)에 대해 증착을 수행하면 중앙부가 가장자리부에 볼록하게 제공되는 것이 단일 웨이퍼(W) 내 증착 균일도 면에서 바람직하다. 웨이퍼(W)는 가장자리부에 비해 중앙부에 패턴이 더욱 밀집되어 있으며, 패턴이 형성된 웨이퍼(W)를 사용하여 실질적으로 증착 공정을 수행하면 패턴 내부를 채우기 위해 더 많은 량의 가스가 증착되어야 하기 때문이다.
도 5a를 참조하면, 플레이트(400)가 제공되지 않은 장치를 사용하여 증착 공정 수행시 웨이퍼(W)의 가장자리부가 중앙부에 비해 증착률이 현저히 높았다.. 그러나 도 5b를 참조하면, 플레이트(400)가 제공된 장치(1)를 사용하여 증착 공정 수행시 상대적으로 웨이퍼(W)의 중앙부에서 증착률이 높아졌다.
플레이트(400)에 형성된 통공(420)들의 개공 면적들의 합은 중요하다. 통공(420)들의 개공면적의 합은 내부 튜브(120) 내 공정가스의 압력 및 흐름에 큰 영향을 준다. 도 6a 내지 도 9c는 플레이트(400)에 형성된 통공(420)들의 개공 면적에 따라 내부 튜브(120) 내의 상부 영역에서 공정가스의 유속 및 웨이퍼(W)들 사이의 가스의 흐름을 보여준다. 도 6a, 도 7a, 도 8a, 그리고, 도 9a는 내부튜브를 상부에서 아래로 바라본 도면이다. 도 6a에는 플레이트(400)가 제공되지 않았고, 도 7a는 통공(420)들의 개공 면적의 합이 플레이트(400)의 면적의 약 50%로 형성되었고, 도 8a는 통공(420)들의 개공 면적의 합이 플레이트(400)의 면적의 약 25%의 형성되었고, 도 9a는 통공(420)들의 개공 면적의 합이 플레이트(400)의 면적의 약 5%로 형성되었다.
또한, 도 6b, 도 7b, 도 8b, 그리고, 도 9b는 각각 도 6a, 도 7a, 도 8a, 그리고, 도 9a의 각각의 경우에 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 가스의 유속(가스의 분포량)을 시뮬레이션한 도면이고, 도 6c, 도 7c, 도 8c, 그리고, 도 9c는 각각 도 6a, 도 7a, 도 8a, 그리고, 도 9a의 각각의 경우에 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 웨이퍼(W)들 사이의 가스 흐름을 보여주는 도면이다. 각각의 도면에는 좌측 영역은 웨이퍼(W)의 가장자리부이다.
플레이트(400)가 제공되지 않은 경우, 도 6b를 참조하면, 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서는 가스의 속도가 매우 낮아 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 가스의 량이 충분하지 않음을 알 수 있다. 또한, 도 6c를 참조하면, 웨이퍼(W)들 사이를 흐르는 가스들의 흐름에 방향성이 없고 흐름이 매우 불안정함을 알 수 있다.
통공들(420)이 약 50%의 개공 면적으로 형성된 플레이트(400)가 제공된 경우, 도 7b를 참조하면, 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 가스의 량이 도 6b에 비해 증가하였음을 알 수 있다. 또한, 도 7c를 참조하면, 웨이퍼(W)들 사이를 흐르는 가스들의 흐름이 웨이퍼(W) 가장자리부를 제외하고는 일방향으로 크게 개선되었음을 알 수 있다.
통공들(420)이 약 25%의 개공 면적으로 형성된 플레이트(400)가 제공된 경우, 도 8b를 참조하면, 내부 튜브(120) 내 상부 영역 전체에서 가스의 량이 증가하였음을 알 수 있다. 즉, 가스가 내부 튜브(120) 내 상부 영역에 위치된 웨이퍼(W)의 전체 영역에 대응하여 다량 분포하고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 8c를 참조하면, 웨이퍼(W)들 사이를 흐르는 가스들의 흐름이 웨이퍼(W)의 가장자리부까지 포함 하여 전체적으로 일 방향으로 형성되어 더욱 개선되었음을 알 수 있다.
통공들(420)이 약 5%의 개공 면적으로 형성된 플레이트(400)가 제공된 경우, 도 9b를 참조하면, 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 가스의 흐름 속도가 웨이퍼(W)의 전체 영역에 대응하여 증가하긴 하였으나, 웨이퍼(W)의 중앙부에서 가스 밀도가 과도하게 높았다. 또한 도 9c와 같이 웨이퍼(W)들 사이를 흐르는 가스들의 흐름이 웨이퍼(W) 가장자리 끝단 부분에서 방향성이 없고 다시 불안정해지고 있음을 알 수 있다.
위 도 6a 내지 도 9c의 테스트 결과에 의하면, 내부 튜브(120)의 상단에 통공(420)이 형성된 플레이트(400)를 제공한 경우, 플레이트(400)가 제공되지 않을 때에 비해 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 웨이퍼 중앙부까지 공정 가스가 다량 공급되고, 이로 인해 내부 튜브(120) 내 상부 영역에 제공된 웨이퍼(W)의 중앙부에도 증착률이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 통공들(420)의 개공 면적의 합이 너무 높거나 낮은 경우에는 웨이퍼(W)의 가장자리 부분에서 가스들의 흐름이 안정적이지 못한 것을 알 수 있다. 실험에 의하면, 통공(420)들의 개공 면적의 합이 전체 면적의 10~60 % 인 경우 내부 튜브(120) 내 상부 영역에서 웨이퍼(W)의 증착 효율이 개선되었으며, 특히, 통공(420) 면적이 플레이트(400) 전체 면적의 20~40 %인 경우 웨이퍼의 가장자리부에서도 가스의 흐름이 안정적이었다.
따라서 본 실시 예에 의하면, 플레이트(400)의 통공들(420)의 개공 면적의 합은 전체 플레이트(400)의 약 10~60%로 제공된다. 바람직하게는 플레이트(400)의 통공들(420)의 개공 면적의 합은 전체 플레이트(400)의 약 20~40%로 제공될 수 있 다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 처리 장치의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 플레이트의 평면도이다.
도 3a와 도 3b는 각각 도 2의 플레이트가 제공되지 않은 장치와 도 2의 플레이트가 제공된 장치 사용시 내부 튜브 내에서 상하 방향으로 영역별 압력 구배를 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 4a와 도 4b는 각각 도 2의 플레이트가 제공되지 않은 장치와 도 2의 플레이트가 제공된 장치 사용시 내부 튜브를 빠져나가는 가스의 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 5a와 도 5b는 각각 도 2의 플레이트가 제공되지 않은 장치와 도 2의 플레이트가 제공된 장치 사용시 내부 튜브 내 상부 영역에서 단일 웨이퍼의 영역별 증착률을 비교하여 보여주는 도면이다.
도 6a와 도 9c는 각각 플레이트의 제공 유무 및 플레이트에 형성된 통공의 개공 면적에 따라 내부 튜브 내 상부 영역에서 가스의 압력(량) 및 웨이퍼의 가장자리 영역 사이에서 가스의 흐름을 비교하여 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
120 : 내부 튜브 140 : 외부 튜브
200 : 플랜지 400 : 플레이트
420 : 통공 422 : 제 1 통공
424 : 제 2 통공

Claims (20)

  1. 내부 튜브,
    상기 내부 튜브를 감싸는 외부 튜브,
    상기 내부 튜브의 상기 하부로부터 상기 내부 튜브의 상기 상부로 가스가 흐르도록 상기 가스를 공급하도록 제공되는 가스 공급 부재,
    상기 내부 튜브와 상기 외부 튜브 사이의 공간을 따라 아래 방향으로 흐르는가스를 배기하도록 제공되는 가스 배기 부재, 그리고
    상기 내부 튜브의 개방된 상부에 제공되는, 그리고 상기 가스가 흐르는 적어도 하나의 통공들이 형성된 플레이트를 구비하되,
    상기 플레이트에 형성된 통공들의 개공 면적의 합은 상기 플레이트 전체 면적의 10~60% 인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트에 형성된 통공들의 개공 면적의 합은 상기 플레이트 전체 면적의 20~40 %인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트의 중앙부에는 적어도 하나의 제 1 통공이 형성되고, 상기 플레이트의 가장자리부에는 적어도 하나의 제 2 통공이 형성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제 2 통공은 복수개 제공되되 상기 제 1 통공의 주위에 링 형상을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제 2 통공의 각각은 상기 제 1 통공보다 면적이 좁게 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내부 튜브 내에 배치 가능하며, 복수매의 웨이퍼들이 상하로 적층되도록 상기 웨이퍼들을 지지하는 보트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트의 중앙부에는 하나의 제 1 통공이 형성되고, 상기 플레이트의 가장자리부에는 상기 제 1 통공을 감싸도록 배치된 복수의 제 2 통공이 형성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제 1 통공은 그 전체가 상부에서 바라볼 때 상기 보트에 놓인 웨이퍼와 오버랩되도록 위치되고, 각각의 상기 제 2 통공은 그 일부가 상부에서 바라볼 때 상기 보트에 놓인 웨이퍼와 오버랩되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 2 통공 각각은 상기 제 1 통공보다 면적이 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제 2 통공은 직경이 서로 동일하고, 상기 제 1 통공의 직경은 상기 제 2 통공의 직경의 약 3배로 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  11. 상부 및 하부가 개방된 내부 튜브와,
    상기 내부 튜브를 감싸며 하부가 개방되고 상부가 막힌 외부 튜브와,
    상단에 상기 외부 튜브의 저면을 지지하는 링 형상의 외측 받침대가 제공되고, 내측면에 상기 내부 튜브의 저면을 지지하는 링 형상의 내측 받침대가 제공되는 플랜지와,
    상기 내측 받침대 아래에서 상기 플랜지에 연결되어 상기 내부 튜브로 가스 를 공급하도록 제공되는 가스 공급 부재,
    상기 내측 받침대와 상기 외측 받침대 사이에서 상기 플랜지에 연결되어 상기 외부 튜브 내 가스를 배기하도록 제공되는 가스 배기 부재, 그리고
    상기 내부 튜브의 개방된 상부에 제공되는, 그리고 상기 가스가 흐르는 적어도 하나의 통공들이 형성된 플레이트를 구비하되,
    상기 플레이트에 형성된 통공들의 개공 면적의 합은 상기 플레이트 전체 면적의 10~60 % 인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 플레이트에 형성된 통공들의 개공 면적의 합은 상기 플레이트 전체 면적의 20~40 %인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 플레이트의 중앙부에는 하나의 제 1 통공이 형성되고, 상기 플레이트의 가장자리부에는 상기 제 1 통공을 감싸도록 배치된 복수의 제 2 통공이 형성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 내부 튜브 내에 위치 가능하며, 복수매의 웨이퍼들이 상하로 적층되도록 상기 웨이퍼들을 지지하는 보트를 더 구비하되,
    상기 제 1 통공은 그 전체가 상부에서 바라볼 때 상기 보트에 놓인 웨이퍼와 오버랩되도록 위치되고, 각각의 상기 제 2 통공은 그 일부가 상부에서 바라볼 때 상기 보트에 놓인 웨이퍼와 오버랩되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제 2 통공 각각은 상기 제 1 통공보다 면적이 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제 2 통공은 직경이 서로 동일하고, 상기 제 1 통공의 직경은 상기 제 2 통공의 직경의 약 3배로 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 장치.
  17. 내부 튜브와 상기 내부 튜브의 측부 및 상부를 감싸는 외부 튜브를 가지는 반도체 소자 형성 장치에서 상기 내부 튜브 내로 복수매의 웨이퍼들이 적층되도록 위치시키는 단계와;
    상기 내부 튜브 내 아래에서 위 방향으로 흐른 후, 상기 내부 튜브와 상기 외부 튜브 사이의 공간을 통해 위에서 아래 방향으로 흐르도록 가스를 공급하여 기판상에 박막을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 박막을 형성하는 단계는 상기 내부 튜브의 상부에 통공들의 개공 면적 의 합이 전체 면적의 10~60%인 플레이트를 제공하여 상부에 위치된 웨이퍼들의 전체 영역으로 가스가 균일하게 흐르도록 하고 상기 내부 튜브 내에서 상하 방향으로 영역별 압력 구배를 최소화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 통공들의 개공 면적의 합은 상기 플레이트 전체 면적의 20~40 %인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 통공은 상기 플레이트의 중앙 영역 및 상기 플레이트의 가장자리 영역에 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 플레이트의 중앙 영역에는 하나의 제 1 통공이 제공되되, 상기 제 1 통공은 상부에서 바라볼 때 전체가 상기 보트에 놓인 기판과 오버랩되도록 위치되고,
    상기 플레이트의 가장자리 영역에는 링 형상을 이루도록 복수 개의 제 2 통공들이 제공되되, 각각의 상기 제 2 통공은 상부에서 바라볼 때 일부가 상기 보트에 놓인 기판과 오버랩되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 형성 방법.
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