KR200185285Y1 - 반도체 제조 공정용 확산 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 제조 공정에 사용되는 확산 장치에 관한 것으로, 종래에는 웨이퍼가 적재된 보트를 반응로 내로 이송 또는 인출시킬 때, 대기중의 산소가 고온의 웨이퍼 표면과 결합, 자연 산화막을 형성하게 되어 원하는 산화막의 두께 및 균일도 형성에 지장을 초래하는 문제점이 있었다.

본 고안은 확산 장치의 반응로 입구측에 불활성 개스(N₂)를 공급하는 개스 공급 노즐을 구비하여, 개스 공급 노즐을 통해 분사되는 불활성 개스가 반응로 입구 주변의 산소를 반응로 입구로부터 외부로 분산시키게 함으로써, 웨이퍼가 탑재된 보트를 반응로 내로 이송하거나 또는 인출시킬 때 대기중의 산소가 고온의 웨이퍼 표면과 결합, 웨이퍼 표면에 자연 산화막을 형성하는 것을 방지할 수 있게 하였다.

Description

반도체 제조 공정용 확산 장치{DIFFUSION SYSTEM USE IN MANUFACTURING PROCESS SEMICONDUCTOR}

본 고안은 반도체 제조공정에서 사용되는 확산 장치(Diffusion system)에 관한 것으로, 더 상세하게는 웨이퍼가 탑재된 보트를 반응로 내로 이송하거나 또는 인출시킬 때 대기중의 산소가 고온의 웨이퍼 표면과 결합, 자연 산화막을 형성하는 것을 방지할 수 있게 한 확산 장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정에서 확산 장치는 전기로(furnace)의 고온을 이용하여 고체 상태의 웨이퍼 표면에 필요한 불순물이나 산화막을 주입하는 장치로서, 튜브의 설치 형상에 따라 수직형 확산로(vertical type furnace)와 수평형 확산로(horizental type furnace)로 나뉜다.

도 1은 종래의 수직형 확산 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.

캐리어 입/출력 포트(carrier I/O port; 2)는 웨이퍼 캐리어(wafer carrier; 1)를 이송기구(transfer mechanism)로 로딩(loading)하거나 이송기구에서 언로딩(unloading)하기 위한 입/출구를 제공하며, 평평한 판 형태로 이루어져 그 위에 다수의 웨이퍼 캐리어(1)가 놓인다.

캐리어 스테이지(carrier stage; 4)는 캐리어 입/출력 포트(2)의 상부에 마련되어 다수의 웨이퍼 캐리어(1)들이 저장 보관된다.

캐리어 트랜스퍼(carrier transfer; 3)는 캐리어 입/출력 포트(2) 위에 놓인 웨이퍼 캐리어(1)를 캐리어 스테이지(4)로 반송하거나, 캐리어 스테이지(4)에 저장, 보관된 웨이퍼 캐리어(1)를 트랜스퍼 스테이지(5)로 반송하는 장치이다.

트랜스퍼 스테이지(transfer stage; 5)는 보트(9)에 웨이퍼를 반송하기 위해 웨이퍼 캐리어(1)가 임시로 보관되는 장소로서 캐리어 입/출력 포트(2) 측면에 위치하며, 웨이퍼 캐리어(1)를 올려놓을 수 있는 2층 구조의 스탠드로 이루어져 있다.

웨이퍼 트랜스퍼(wafer transfer; 6)는 트랜스퍼 스테이지(5) 위에 놓인 웨이퍼 캐리어(1)에 수납된 웨이퍼를 보트(9)로 반송하거나, 보트(9)에 수납된 웨이퍼를 트랜스퍼 스테이지(5) 위에 놓인 웨이퍼 캐리어(1)로 반송하는 장치이다.

보트(9)는 다수의 웨이퍼를 반응로(10) 내의 튜브(11)에 넣을 때 사용하는 것으로, 보트 엘리베이터(7)에 의해 이송되어 튜브(11) 안으로 삽입/배출된다.

반응로(10)는 고온에서 견딜 수 있도록 석영으로 제작된 원통형 관으로 이루어져 있으며, 그 내측에는 히터의 열을 받아 실제로 웨이퍼 증착공정이 이루어지는 튜브(11)가 마련되어 있다.

자동셔터(13)는 히터를 단열시키기 위해 튜브(11)의 입구를 차단하며, 보트(9)가 이송될 때 튜브(11) 입구를 개방시킨다.

스캐빈저(scavenger; 12)는 튜브(11)의 입구, 히터 그리고 외부의 방사장치에서 발생된 뜨거운 대기를 배출하며, 튜브(11)와 로딩지역 주변의 대기의 온도차가 심해지지 않게 하는 완충 역할을 수행한다.

이러한 확산 장치에서 산화막 형성에 사용되는 개스는 산소(O₂)를 이용하게 되는데, 이는 대기중에도 존재하므로 셔터(13)가 개방된 후 보트(9)를 이송 또는 인출시킬 때 대기중의 산소가 고온 상태의 웨이퍼 표면과 결합, 자연 산화막을 형성하게 된다. 이때 형성되는 산화막은 높은 온도에서 급속도로 형성되므로, 보트의 이송 및 인출시 반응로(10) 입구에서 가장 빠르게 형성된다.

그러나, 이와 같이 형성된 자연 산화막은 원하는 산화막의 두께 및 균일도 형성에 지장을 초래하여, 양질의 제품 생산에 영향을 미치는 단점이 있다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 웨이퍼가 탑재된 보트를 반응로 내로 이송하거나 또는 인출시킬 때 반응로 입구에서 대기중의 산소가 고온의 웨이퍼 표면과 결합하여 자연 산화막을 형성하는 것을 방지할 수 있게 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 보트에 적재된 다수의 웨이퍼를 고온의 반응로 내로 이송시켜 반응로 내의 산소를 이용하여 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하는 확산 장치에 있어서, 반응로의 입구측에 불활성 개스를 공급하는 개스 공급 노즐을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 고안에 의하면, 개스 공급 노즐을 통해 분사되는 불활성 개스(N₂)는 반응로 입구 주변의 산소를 반응로 입구로부터 외부로 분산시키게 된다. 따라서, 웨이퍼가 탑재된 보트를 반응로 내로 이송하거나 또는 인출시킬 때, 대기중의 산소가 고온의 웨이퍼 표면과 결합, 웨이퍼 표면에 자연 산화막을 형성하는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기한 본 고안의 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 다음에 설명하는 고안의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 수직형 확산 장치의 구성을 나타낸 개략도,

도 2는 본 고안에 따른 수직형 확산 장치의 구성을 나타낸 개략도,

도 3은 본 고안에 따른 개스 공급 노즐의 구조를 나타낸 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

9 ; 보트(Boat) 10 ; 반응로(Furnace)

11 ; 튜브(Tube) 13 ; 자동셔터(Shutter)

20 ; 개스 공급 노즐(Nozzle) 21 ; 개스 유입구

22 ; 출구 23 ; 개스 공급관

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일실시예를 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 수직형 확산 장치의 구성을 나타낸 개략도로서, 종래의 구성과 동일한 부분은 종래 기술의 설명을 참조하여 생략한다.

도시된 확산 장치에서, 웨이퍼 증착 공정이 이루어지는 반응로(10)의 입구측에는 개스 공급 노즐(20)이 설치된다. 개스 공급 노즐(20)은 셔터(13) 및 엘리베이터(7)의 작동에 지장을 주지 않는 한도 내에서 반응로(10)의 입구측에 근접하도록 설치된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 개스 공급 노즐(20)의 형태는 개스 유입구(21)측으로부터 출구(22)측으로 갈수록 단면적이 커지는 형상으로 이루어지며 출구(22)를 통해 분사되는 개스가 웨이퍼 전면을 충분히 감쌀 수 있게 한다. 그리고, 노즐(20)의 개스 유입구(21)는 개스 공급관(23)을 통해 도시되지 않은 개스 탱크(Gas tank)로 연결된다.

산화막 형성 공정은 웨이퍼를 탑재한 보트(9)를 반응로(10) 하부의 입구를 통해 반응로 내 튜브(11)로 이송시킨 뒤, 반응로(10) 내부를 고온으로 유지하면서 산소(O₂)를 이용하여 웨이퍼 표면에 산화막을 형성한다.

이 과정에서 웨이퍼가 탑재된 보트(9)를 반응로(10) 내로 이송하거나 또는 인출시킬 때에는, 반응로(10) 입구를 닫고 있던 셔터(13)가 열리면서 반응로(10) 내부의 고온의 열기가 입구측으로 확산되어 반응로(10) 입구 주변의 대기중에 포함된 산소가 고온의 웨이퍼 표면과 결합하여 자연 산화막을 형성하게 된다.

본 고안에서는 보트(9)를 반응로(10) 내로 이송하거나 또는 인출시킬 때, 반응로(10) 입구측에 설치된 개스 공급 노즐(20)에서 반응로(10) 입구 주변으로 불활성 개스(N₂)를 분사하게 된다. 이와 같이 개스 공급 노즐(20)을 통해 분사되는 불활성 개스(N₂)는 반응로(10) 입구 주변의 산소를 반응로(10) 입구로부터 외측으로 분산시켜 대기중의 산소가 고온의 웨이퍼 표면과 결합하여 웨이퍼 표면에 자연 산화막을 형성하는 것을 방지하게 된다.

이상의 내용은 본 고안의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안이 속하는 분야의 당업자는 본 고안의 요지를 변경시킴이 없이 본 고안에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의하면 웨이퍼가 탑재된 보트를 반응로 내로 이송하거나 또는 인출시킬 때, 반응로 입구측에 설치된 개스 공급 노즐을 통해 웨이퍼면에 불활성 개스를 분사하여 반응로 입구 주변의 산소를 웨이퍼와 격리시킴으로써 웨이퍼면에 자연 산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 원하는 산화막의 두께 및 균일도 형성이 용이하고, 양질의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 보트에 적재된 다수의 웨이퍼를 고온의 반응로 내로 이송시켜 상기 반응로 내의 산소를 이용하여 상기 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하는 확산 장치에 있어서,

   상기 반응로(10)의 입구측에 개스 공급 노즐(20)을 구비하여, 웨이퍼가 탑재된 보트(9)를 반응로(10) 내로 이송하거나 또는 인출시킬 때, 상기 개스 공급 노즐(20)을 통해 불활성 개스를 공급하여 대기중의 산소가 고온의 웨이퍼 표면과 결합, 자연 산화막을 형성하는 것을 방지할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 확산 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 개스 공급 노즐(20)은 개스 유입구(21)측으로부터 출구(22)측으로 갈수록 단면적이 확산되는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 확산 장치.