KR0185056B1 - Vertical type diffusion furnace - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직형 확산로에서의 실공정 후 발생한 폐가스 균일 배기를 위한 배플(Baffle Plate) 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a baffle plate apparatus for uniformly exhausting waste gas generated after a real process in a vertical diffusion furnace.
본 발명의 목적은 수직형 확산로에 균일 배기 배플 플레이트(Baffle Plate)를 하나 이상 설치하여, 웨이퍼 보트와 석영튜브 사이 이격된 공간으로 배기되는 폐가스의 배기 면적을 감소시킴으로써, 석영 튜브 내의 반응 가스 밀도를 균일하게 함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide one or more uniform exhaust baffle plates in a vertical diffusion path, thereby reducing the exhaust gas area of the waste gas exhausted into the space spaced between the wafer boat and the quartz tube, thereby reducing the density of reactive gas in the quartz tube. To make it uniform.
본 발명의 효과는 석영튜브의 내측면 소정위치에 배플 플레이트를 설치하여 웨이퍼 캡과 이격되어 있는 폐가스 배출 공간의 면적을 감소시켜 반응 가스의 석영튜브내 체류시간을 길게 하여 실공정 진행시 웨이퍼와 반응 가스의 반응을 균일하게 하여 공정 균일도를 향상시키는 효과가 있다.The effect of the present invention is to install a baffle plate at a predetermined position on the inner side of the quartz tube to reduce the area of the waste gas discharge space spaced apart from the wafer cap to increase the residence time of the reactant gas in the quartz tube to react with the wafer during the actual process The reaction of the gas is made uniform to improve the process uniformity.
Description
제1도는 종래의 산화 공정용 수직형 확산로의 구성을 나타낸 종단면도,1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a vertical diffusion path for a conventional oxidation process,
제2도는 종래의 불순물 주입 공정용 수직형 확산로의 구성을 나타낸 종단면도,2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a vertical diffusion path for a conventional impurity implantation process;
제3도는 본 발명에 의한 반응 가스 균일 배출 배플 플레이트를 설치한 산화 공정용 수직형 확산로의 구성을 나타낸 종단면도,3 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a vertical diffusion path for an oxidation process provided with a reaction gas uniform discharge baffle plate according to the present invention;
제4도는 본 발명에 의한 반응 가스 균일 배플 플레이트를 설치한 불순물 주입 공정용 수직형 확산로의 구성을 나타낸 종단면도,4 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a vertical diffusion path for an impurity implantation step in which a reaction gas uniform baffle plate according to the present invention is provided;
제5도는 본 발명에 의한 또 다른 실시예를 나타낸 종단면도,Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view showing another embodiment according to the present invention,
a는 산화 공정용 수직형 확산로에서 웨이퍼 보트 캡에 설치한 배플 플레이트,a is a baffle plate installed in the wafer boat cap in a vertical diffusion furnace for the oxidation process,
b는 불순물 주입 공정용 수직형 확산로에서 웨이퍼 보트 캡에 설치한 배플 플레이트이다.b is a baffle plate installed in the wafer boat cap in the vertical diffusion furnace for impurity implantation process.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
30 : 산화용 수직형 확산로30: vertical diffusion furnace for oxidation
31 : 석영튜브 32 : 분사구31: quartz tube 32: injection hole
33 : 반응 가스 공급관 36 : 웨이퍼 보트 캡33: reaction gas supply pipe 36: wafer boat cap
37 : 폐가스 배출구 38 : 배플 플레이트37 waste gas outlet 38 baffle plate
40 : 불순물주입 공정용 수직형 확산로40: Vertical diffusion furnace for impurity injection process
41 : 석영 튜브 42 : 분사 노즐41: quartz tube 42: injection nozzle
43 : 반응 가스 공급관 46 : 웨이퍼 보트 캡43: reaction gas supply pipe 46: wafer boat cap
47 : 폐가스 배출구 48 : 배플 플레이트47: waste gas outlet 48: baffle plate
본 발명은 수직형 확산로에 관한 것으로, 특히 웨이퍼와 반응하는 반응가스의 경로가 상부에서 하부로 이동하는 산화막 성장 공정과 불순물주입 공정에서, 웨이퍼와 반응 가스가 반응하는 반응 시간을 증가시킨 수직형 확산로의 반응 시간 확보를 위한 배플 플레이트 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical diffusion furnace, and in particular, in an oxide growth process and an impurity injection process in which a path of a reaction gas reacting with a wafer moves from top to bottom, a vertical type in which a reaction time between a wafer and a reactant gas is increased. The present invention relates to a baffle plate apparatus for securing a reaction time of a diffusion furnace.
일반적으로 산화 공정과 불순물 주입공정에 사용되는 확산로는 수직형, 수평형 확산로가 사용되고 있다.In general, vertical and horizontal diffusion furnaces are used in the oxidation and impurity implantation processes.
수평형 확산로는 실공정이 진행되는 석영 튜브의 장축은 수평방향으로 셋팅되어 있으며 웨이퍼도 석영튜브와 동일한 수평 방향으로 셋팅되어 있으며 웨이퍼의 셋팅된 방향과 동일하게 반응 가스가 유입되어 반응 가스와 웨이퍼는 반응하게 된다.In the horizontal diffusion furnace, the long axis of the quartz tube in which the actual process is performed is set in the horizontal direction, and the wafer is also set in the same horizontal direction as the quartz tube. The reaction gas is introduced in the same direction as the wafer. Will react.
반면, 수직형 확산로는 석영 튜브의 장축이 수직방향으로 셋팅되어 있으며, 웨이퍼는 석영 튜브의 장축 방향으로 수평 적층되어 있으며, 적층된 웨이퍼는 상부에 설치된 분사구에 의해 분사된 가스와 웨이퍼가 반응을 하게 되며, 수직형 확산로는 수평형 확산로에 비해 웨이퍼의 공정 균일도가 매우 우수하다.On the other hand, in the vertical diffusion path, the long axis of the quartz tube is set in the vertical direction, the wafers are horizontally stacked in the direction of the long axis of the quartz tube, and the stacked wafers react with the gas injected by the injection holes provided thereon. In the vertical diffusion furnace, the process uniformity of the wafer is excellent compared to the horizontal diffusion furnace.
이와 같이 일반적으로 잘 알려진 바와 같이, 종래의 산화 공정용 수직형 확산로의 구성을 제1도에 도시하였다.As is generally well known, the construction of a vertical diffusion furnace for a conventional oxidation process is shown in FIG.
제1도(A)는 종래의 산화 공정용 수직형 확산로의 구성을 종 단면도로 나타낸 것이다.FIG. 1A is a vertical cross sectional view showing the structure of a conventional vertical diffusion path for an oxidation process.
산화 공정용 수직형 확산로(10) 석영튜브(11)의 외측에는 석영튜브(11)를 공정 온도로 셋팅시켜 주는 전기로(미도시)가 형성되어 있고, 석영튜브(11) 외측면 원주상에는 일정 간격으로 배관되어 석영튜브(11)의 상부까지 연장된 반응가스 공급관(13)과 반응가스 공급관(13)과 연통된 분사구(12)가 형성되어 있으며, 또한 석영튜브(11)의 하단부에는 상부 분사구(12)에서 공급된 반응가스가 웨이퍼(14)와 반응하고 남은 폐가스를 진공배기 시키는 잔류가스 배출구(17)가 형성되어 있다.An electric furnace (not shown) for setting the quartz tube 11 to a process temperature is formed outside the quartz tube 11 of the vertical diffusion path 10 for the oxidation process. The reaction gas supply pipe 13 and the injection hole 12 communicating with the reaction gas supply pipe 13 extending to the upper portion of the quartz tube 11 are piped at regular intervals, and the upper end of the quartz tube 11 A residual gas outlet 17 is formed to vacuum exhaust the remaining waste gas after the reaction gas supplied from the injection hole 12 reacts with the wafer 14.
제1도(B)는 산화 공정용 수직형 확산로(10)의 축 방향과 수직을 이루는 A-A'면을 절단한 횡단면도로써, 석영 튜브(11)의 외측 원주상에 반응 가스 공급관(13)이 일정 간격으로 형성되어 있고, 석영튜브(11) 내측에는 석영튜브(11)와 일정 간격 이격되어 웨이퍼 보트 캡(16)이 위치하여 있고, 웨이퍼 보트 캡(16)의 상부 웨이퍼 보트(15)에는 웨이퍼(14)가 적층되어 있으며 석영튜브(11)의 외측면 원주상으로 잔류가스 배출구(17)가 형성되어 있다.FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line A-A 'perpendicular to the axial direction of the vertical diffusion path 10 for the oxidation process, and reacting gas supply pipe 13 on the outer circumference of the quartz tube 11. ) Is formed at regular intervals, and inside the quartz tube 11, the wafer boat cap 16 is positioned to be spaced apart from the quartz tube 11 at regular intervals, and the upper wafer boat 15 of the wafer boat cap 16 is disposed. The wafers 14 are stacked on the substrate, and residual gas outlets 17 are formed on the outer circumference of the quartz tube 11.
제2도(A)는 불순물 주입 공정용 수직형 확산로의 구성을 나타낸 종단면도이다.2A is a longitudinal sectional view showing the configuration of a vertical diffusion path for an impurity implantation process.
불순물 주입 공정용 수직형 확산로(20)의 석영튜브(21) 외측면에는 석영튜브를 실공정 온도로 셋팅해주는 전기로(미도시)가 형성되어 있고, 석영튜브(21)의 하단부에는 반응가스를 공급해주는 반응 가스 공급관(23)이 석영튜브(21)의 내측면 원주선상으로 연통되어 있으며, 연통된 반응 가스 공급관(23)은 석영튜브(21)의 장축 방향으로 하단에서 상단부까지 수직으로 연장되어 있다.An electric furnace (not shown) for setting the quartz tube to the actual process temperature is formed on the outer surface of the quartz tube 21 of the vertical diffusion path 20 for the impurity implantation process, and the reaction gas is formed at the lower end of the quartz tube 21. Reaction gas supply pipe 23 for supplying is communicated in the circumferential line on the inner surface of the quartz tube 21, the connected reaction gas supply pipe 23 extends vertically from the lower end to the upper end in the long axis direction of the quartz tube 21 It is.
석영튜브(21) 장축 방향으로 상단부까지 수직으로 연장되어 있는 반응 가스 공급관(23)에는 일정 간격으로 반응가스가 웨이퍼(24)로 분사되도록 반응가스 분사 노즐(22)이 형성되어 있으며, 석영 튜브(21)의 하부에는 웨이퍼(24)와 반응이 끝난 후 생성된 폐가스를 배출하는 폐가스 배출부(27)가 석영튜브의 하부에서 외부로 연통되어 형성되어 있다.In the reaction gas supply pipe 23 extending vertically to the upper end portion in the longitudinal direction of the quartz tube 21, a reaction gas injection nozzle 22 is formed such that the reaction gas is injected to the wafer 24 at a predetermined interval, and the quartz tube ( At the lower part of 21), a waste gas discharge part 27 for discharging the waste gas generated after the reaction with the wafer 24 is completed is formed in communication with the outside from the lower portion of the quartz tube.
제2도(B)는 불순물 주입 공정용 수직형 확산로(20)의 A-A'면을 절단한 횡단면도로써, 석영튜브(21) 내측 원주선상에는 석영튜브(21) 하부를 연통한 반응 가스 공급관(23)이 형성되어 있고, 반응 가스 공급관(23)과 일정 간격 이격되어 웨이퍼(24)를 적재하고 상하 이송하는 웨이퍼 보트 캡(26)이 형성되어 있고, 웨이퍼 보트 캡(26)의 상부에는 웨이퍼 보트(25)가 형성되어 있으며 웨이퍼 보트(25)에 웨이퍼(24)가 적층되어 있다.FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of the vertical diffusion path 20 for the impurity implantation process. The reaction gas communicates with the lower portion of the quartz tube 21 on the inner circumferential line of the quartz tube 21. A supply pipe 23 is formed, and a wafer boat cap 26 for loading and transferring the wafer 24 up and down spaced apart from the reaction gas supply pipe 23 by a predetermined interval is formed, and an upper portion of the wafer boat cap 26 is formed. The wafer boat 25 is formed, and the wafers 24 are stacked on the wafer boat 25.
석영튜브의 하부 원주선상에 형성된 폐가스 배출부(27)는 쇄선으로 표시하였다.The waste gas discharge portion 27 formed on the lower circumferential line of the quartz tube is indicated by a dashed line.
이와 같은 종래의 산화 공정과 불순물 주입 공정용 수직형 확산로의 작용을 도시된 제1도 및 제2도에 의해 설명하면 다음과 같다.The operations of the conventional diffusion process and the vertical diffusion furnace for the impurity implantation process will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
제1도에 도시된 바와 같이, 석영튜브(11)의 하부 원주선상에 일정간격으로 형성된 반응 가스 공급관(13)으로 공급된 반응 가스는 석영튜브(11) 상부에 연통되어 있는 반응가스 분사구(12)에 의해 석영튜브(11)의 하방으로 분사되며 분사된 가스는 웨이퍼 보트(15)에 다단으로 적층되어 있는 웨이퍼(14)와 반응하고, 웨이퍼와 반응하지 못한 잔류가스는 잔류가스 배출구(17)와 연결된 진공펌프(미도시)의 작동으로 석영튜브(11) 하부의 잔류가스 배출구(17)에 의해 외부로 배출된다.As shown in FIG. 1, the reaction gas supplied to the reaction gas supply pipe 13 formed at a predetermined interval on the lower circumferential line of the quartz tube 11 is connected to the reaction gas injection hole 12 communicating with the upper portion of the quartz tube 11. The injected gas reacts with the wafer 14 stacked in multiple stages on the wafer boat 15, and the residual gas that does not react with the wafer is discharged from the residual gas outlet 17. By the operation of a vacuum pump (not shown) connected to the discharged to the outside by the residual gas outlet 17 of the lower portion of the quartz tube (11).
이와같은 잔류가스 배출구와 연결된 진공펌프의 작동으로 웨이퍼 보트 캡의(16) 상부는 반응 가스 공급관(13)에 의해 공급된 반응 가스에 의해 폐가스 배출부(17)보다 상대적으로 고압부가 형성되고, 폐가스는 잔류 가스 배출부(17)와 웨이퍼 보트 캡(16) 상부의 압력차로 웨이퍼 보트 캡(16)와 석영튜브(11)의 이격된 공간으로 유동된 후, 폐가스 배출부(17)에 의해 진공 흡입된다.Due to the operation of the vacuum pump connected to the residual gas discharge port, the upper portion of the wafer boat cap 16 is formed with a relatively high pressure portion than the waste gas discharge portion 17 by the reaction gas supplied by the reaction gas supply pipe 13. Flows into the space separated from the wafer boat cap 16 and the quartz tube 11 by the pressure difference between the residual gas discharge unit 17 and the wafer boat cap 16, and then vacuum suction by the waste gas discharge unit 17. do.
또한 제2도에 도시된 바와 같이, 석영튜브(21)의 내측 하단에는 석영 튜브(21)와 연통되어 석영튜브(21)의 상단부까지 수직으로 연장되어 있는 반응가스 공급관(23)에 형성된 분사 노즐(22)에서 반응에 필요한 반응 가스를 횡방향으로 분사하며 분사된 가스에 의해 웨이퍼 보트(25)에 적층된 웨이퍼(24)와 반응 가스가 반응하며 반응이 종료된 후, 발생한 폐가스는 폐가스 배출구(27)에 연결된 진공펌프(미도시)의 작동으로 하부 폐가스 배출구(27) 부분에 형성된 진공압과 웨이퍼 보트 캡(26) 상부의 압력차로 인해 폐가스는 하부 폐가스 배출구(27)로 흡입되게 된다.In addition, as shown in Figure 2, the injection nozzle formed in the reaction gas supply pipe 23 is in communication with the quartz tube 21 at the inner lower end of the quartz tube 21 extending vertically to the upper end of the quartz tube 21 At 22, the reaction gas required for the reaction is injected laterally and the reaction gas reacts with the wafer 24 stacked on the wafer boat 25 by the injected gas. After the reaction is completed, the generated waste gas is discharged from the waste gas outlet ( By the operation of a vacuum pump (not shown) connected to the 27, the waste gas is sucked into the lower waste gas outlet 27 due to the difference in the vacuum pressure formed at the lower waste gas outlet 27 and the pressure difference between the upper portion of the wafer boat cap 26.
이와 같은 종래의 산화 공정과 불순물 주입 공정용 수직형 확산로에서 균일한 공정이 이루어지기 위해서는 웨이퍼와 반응가스가 반응하기 위한 충분한 반응시간이 요구된다.In order to achieve a uniform process in such a conventional diffusion process for the oxidation process and the impurity implantation process, sufficient reaction time for the reaction between the wafer and the reaction gas is required.
그러나 석영튜브 하부의 가스 배출구에 형성된 저압과 웨이퍼 보트 캡 상부에 형성된 고압의 기압차로 반응 가스는 고압에서 저압으로 빠른 유동이 발생함으로, 반응 가스가 웨이퍼와 반응할 충분한 시간을 갖지 못하며, 석영튜브와 웨이퍼 보트 캡의 불필요하게 넓은 이격 공간을 통해 빠른 속도로 폐가스 배출구로 배기됨으로써, 짧은 반응 시간으로 인해 반응 가스와 웨이퍼의 반응 공정이 불연속적으로 진행되고 또한, 전기로에 의해 공급되는 열량과 석영튜브내에 반응가스의 체류시간이 짧아짐으로 인하여 석영튜브 내의 반응온도가 낮아짐으로 공정 조건의 불량이 발생하고, 공정 요소가 정확히 셋팅되었다 하더라도 이와는 무관하게 불균일하게 배기되는 배기 설비 결함으로 인한 공정 불량이 발생하는 문제점이 있었다.However, due to the difference in pressure between the low pressure formed at the gas outlet under the quartz tube and the high pressure formed at the top of the wafer boat cap, the reaction gas rapidly flows from the high pressure to the low pressure, so that the reaction gas does not have enough time to react with the wafer. By exhausting the waste gas outlet at high speed through the unnecessarily large separation space of the wafer boat cap, the reaction time between the reaction gas and the wafer proceeds discontinuously due to the short reaction time, and also in the amount of heat supplied by the electric furnace and the quartz tube. Due to the shorter residence time of the reaction gas, the reaction temperature in the quartz tube is lowered, resulting in poor process conditions, and even if the process elements are set correctly, process defects occur due to exhaust equipment defects that are unevenly exhausted regardless of process elements. There was this.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 잔류가스와 폐가스 배출구의 진공배기로 석영튜브와 웨이퍼 보트 캡의 불필요하게 넓은 이격 공간을 통해 반응 가스가 빠른 속도로 배기됨으로 인해 반응 가스가 웨이퍼와 충분히 반응할 시간을 갖지 못함으로써 공정 불량이 발생하는 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 수직형 확산로의 석영튜브 내측면에 배기되는 속도를 감소시켜주는 배플 플레이트(Baffle Plate)를 적어도 하나 이상 설치하여 웨이퍼 보트 캡과 석영튜브 사이 이격된 공간으로 배기되는 폐가스의 배기 면적을 감소시키고 배기 면적의 감소로 인하여 배기 속도가 배플 플레이트에 의해 감소됨으로서, 석영 튜브 내의 반응 가스 밀도를 균일하게 하는데 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a time for the reaction gas to sufficiently react with the wafer due to the rapid exhaust of the reaction gas through the unnecessarily large spaced space between the quartz tube and the wafer boat cap with the vacuum exhaust of the conventional residual gas and the waste gas outlet. It was devised in consideration of the problem that the process defects occur by not having a wafer, and at least one baffle plate is installed to reduce the speed of exhausting on the inner surface of the quartz tube of the vertical diffusion path. By reducing the exhaust area of the waste gas exhausted into the spaced space between the and the quartz tube and the exhaust velocity is reduced by the baffle plate due to the reduction of the exhaust area, the purpose is to make the reaction gas density in the quartz tube uniform.
제3도(A)는 본 발명에 의한 산화 공정 수직형 확산로(30)에서 석영튜브(31)에 반응 가스 균일 배플 플레이트(38)를 설치한 수직형 확산로의 종 단면도이다.3A is a longitudinal cross-sectional view of a vertical diffusion path in which a reaction gas uniform baffle plate 38 is provided in a quartz tube 31 in the vertical diffusion path 30 of the oxidation process according to the present invention.
산화막을 성장하기 위한 공정에 사용되는 산화 공정용 수직형 확산로(30)의 석영튜브(31) 외측에는 수직형 확산로(30)를 공정 온도로 셋팅시켜 주는 전기로(미도시)가 설치되어 있고, 석영튜브(31)의 상단부에는 석영튜브(31) 외측면 원주방향에 일정 간격으로 형성된 반응 가스 공급관(33)으로부터 공급된 반응가스를 석영 튜브(31) 내로 분사시키는 분사구(32)가 형성되어 있으며, 석영튜브(31) 하부는 상부 분사구(32)로부터 공급된 반응 가스가 웨이퍼와 반응 후, 반응에 참여하지 못한 폐가스를 진공배기 시키는 잔류가스 배출구(37)가 형성되어 있다.An electric furnace (not shown) for setting the vertical diffusion path 30 to a process temperature is installed outside the quartz tube 31 of the vertical diffusion path 30 for the oxidation process used in the process for growing the oxide film. The upper end of the quartz tube 31 is formed with an injection hole 32 for injecting the reaction gas supplied from the reaction gas supply pipe 33 formed at regular intervals in the circumferential direction of the quartz tube 31 into the quartz tube 31. In the lower portion of the quartz tube 31, a residual gas outlet 37 for evacuating the waste gas which does not participate in the reaction after the reaction gas supplied from the upper injection hole 32 reacts with the wafer is formed.
또한 잔류가스 배출부(37)의 상부에는 웨이퍼 보트 캡(36)과 석영튜브(31)의 이격 공간으로 배기되는 배기 속도를 감소시키는 반응 가스 균일 배플 플레이트(38)가 한 개 이상 설치되어 있으며 배플 플레이트는 웨이퍼 보트 캡의 직경보다는 크고 반응 석영튜브의 내측면 직경보다는 작을 소정 폭을 갖는 링의 형태로 웨이퍼 보트 캡의 높이와 대향하는 상기 석영 튜브 내측면으로부터 반응 가스 배기구 사이에 위치 한다.In addition, at least one reactive gas uniform baffle plate 38 is installed at the upper portion of the residual gas discharge part 37 to reduce the exhaust velocity exhausted into the space between the wafer boat cap 36 and the quartz tube 31. The plate is located between the reaction gas vents from the inner surface of the quartz tube opposite the height of the wafer boat cap in the form of a ring having a predetermined width that is larger than the diameter of the wafer boat cap and smaller than the inner diameter of the reaction quartz tube.
제3도(B)는 본 발명에 의한 산화 공정용 수직형 확산로(30)에서 균일 배플 플레이트(38)를 설치한 수직형 확산로의 A-A'면을 절단한 횡단면도를 나타낸 도면이다.FIG. 3B is a cross-sectional view of the vertical diffusion path in which the uniform baffle plate 38 is installed in the vertical diffusion path 30 for the oxidation process according to the present invention.
석영튜브(31)의 외측에는 석영튜브(31)에 반응 가스를 공급해주는 반응 가스 공급관(33)이 형성되어 있고, 석영튜브(31)의 내측면에는 웨이퍼 보트 캡(36)과의 이격된 면적을 감소시키는 반응 가스 균일 배기 배플 플레이트(38)가 석영 튜브 내측면에 요철되어 있으며, 반응 가스 균일 배기 배플 플레이트(38)의 내측에는 배플 플레이트(38)와 이격되어 있는 웨이퍼 보트 캡(36)이 위치하고, 웨이퍼 보트 캡(36)의 상부에는 웨이퍼 보트(35)가 형성되어 있으며, 웨이퍼 보트에는 웨이퍼(34)가 적층되어 있다.A reaction gas supply pipe 33 for supplying a reaction gas to the quartz tube 31 is formed outside the quartz tube 31, and an area spaced apart from the wafer boat cap 36 is provided on the inner side of the quartz tube 31. The reaction gas uniform exhaust baffle plate 38 is formed on the inner side of the quartz tube, and the wafer boat cap 36 spaced apart from the baffle plate 38 is formed inside the reaction gas uniform exhaust baffle plate 38. The wafer boat 35 is positioned on the wafer boat cap 36, and the wafers 34 are stacked on the wafer boat.
제4도(A)는 본 발명에 의한 불순물 주입 공정용 수직형 확산로(40)의 종단면도로써, 불순물 주입 공정용 수직형 확산로(40)의 석영튜브(41) 외측면에는 공정 온도를 셋팅해주는 전기로(미도시)가 형성되어 있고, 석영튜브(41)의 하단부에는 반응가스를 공급해주는 반응 가스 공급관(43)이 석영튜브(41)의 내측으로 연통되어 있으며, 연통된 반응 가스 공급관(43)은 석영튜브(41)의 상단부까지 수직으로 연장되어 있다.4 (A) is a longitudinal sectional view of the vertical diffusion path 40 for the impurity injection process according to the present invention, the process temperature on the outer surface of the quartz tube 41 of the vertical diffusion path 40 for the impurity injection process An electric furnace (not shown) for setting is formed, and a reaction gas supply pipe 43 for supplying a reaction gas is communicated with the inside of the quartz tube 41 at the lower end of the quartz tube 41, and the reaction gas supply pipe is connected. 43 extends vertically to the upper end of the quartz tube 41.
석영튜브(41) 상단부까지 수직으로 연장되어 형성되어 있는 반응 가스 공급관(43)에는 일정 간격으로 반응가스가 분사되도록 노즐부(42)가 형성되어 있으며, 석영 튜브(41)의 하단부에는 웨이퍼(44)와 반응이 끝난 폐가스가 배출되는 폐가스 배출구(47)가 형성되어 있다.In the reaction gas supply pipe 43 extending vertically to the upper end of the quartz tube 41, a nozzle part 42 is formed to spray the reaction gas at a predetermined interval, and the wafer 44 is disposed at the lower end of the quartz tube 41. ) And a waste gas outlet 47 through which the waste gas after the reaction is discharged is formed.
또한 폐가스 배출부(47)의 상부는 석영튜브(41)의 내부로 연통되어 있는 반응 가스 공급관(43)을 포함하여 웨이퍼 보트 캡(46)과 석영튜브(41)의 이격공간의 면적을 감소시켜주는 배플 플레이트(48)가 설치되어 있으며, 배플 플레이트는 웨이퍼 보트 캡의 높이와 대향하는 반응 튜브 내측면으로부터 반응가스 배기구 사이에 위치한다.In addition, the upper portion of the waste gas discharge portion 47 includes a reaction gas supply pipe 43 communicating with the inside of the quartz tube 41 to reduce the area of the space between the wafer boat cap 46 and the quartz tube 41. The main baffle plate 48 is provided, and the baffle plate is located between the reaction gas exhaust ports from the inner side of the reaction tube opposite the height of the wafer boat cap.
제4도(B)는 불순물 주입 공정용 수직형 확산로(40)의 A-A'면을 절단한 횡단면도로써, 석영튜브(41)의 내측에는 반응가스 공급관(43)을 포함하고 있는 반응 가스 균일 배기 배플 플레이트(48)가 형성되어 있으며, 반응 가스 균일 배기 배플 플레이트(48)와 일정 간격 이격되어 웨이퍼 보트 캡(46)이 장착되어 있고, 웨이퍼 보트 캡(46)의 상부는 웨이퍼 보트(45)와 웨이퍼 보트(45)에 웨이퍼(44)가 적층되어 있다.4B is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of the vertical diffusion path 40 for the impurity implantation process, and includes a reaction gas supply pipe 43 inside the quartz tube 41. A uniform exhaust baffle plate 48 is formed, and a wafer boat cap 46 is mounted to be spaced apart from the reactive gas uniform exhaust baffle plate 48 by a predetermined interval, and the upper portion of the wafer boat cap 46 is a wafer boat 45. ) And a wafer boat 45 are stacked.
이하, 본 발명 폐가스 균일 배기를 위한 배플 플레이트장치를 첨부된 도면 제3도 및 제4도에 의해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 of the attached baffle plate for exhaust gas uniform discharge as follows.
제3도에 도시된 바와 같이, 먼저 반응 가스 공급관(33)에 의해 상부의 분사구(32)로 공급된 반응 가스는 분사구(33)에 의해 석영튜브(31)내로 균일하게 하방 분사되고, 하방 분사된 반응 가스는 분사구(32)의 하부에 위치한 웨이퍼 보트(35)에 적층된 웨이퍼(34)와 반응하며, 반응이 종료된 가스는 석영튜브(31)의 웨이퍼 보트 캡(36)과 웨이퍼 보트 캡(36)에 대향하는 잔류가스 균일 배기 배플 플레이트(36)의 이격된 공간으로 이동한다.As shown in FIG. 3, first, the reaction gas supplied to the upper injection hole 32 by the reaction gas supply pipe 33 is uniformly sprayed downward into the quartz tube 31 by the injection hole 33, and downward injection is performed. The reacted gas reacts with the wafers 34 stacked on the wafer boat 35 positioned below the injection hole 32, and the gas is terminated by the wafer boat cap 36 and the wafer boat cap of the quartz tube 31. It moves to the spaced space of the residual gas uniform exhaust baffle plate 36 opposite to 36.
이때, 배플 플레이트(36)의 하단에 형성된 잔류가스 배출구(37)는 폐가스 배출구(37)와 연결된 진공펌프(미도시)의 작동으로 배플 플레이트(38)와 웨이퍼 보트 캡(36)의 이격된 공간에는 저압이 형성된다.At this time, the residual gas outlet 37 formed at the bottom of the baffle plate 36 is spaced apart from the baffle plate 38 and the wafer boat cap 36 by an operation of a vacuum pump (not shown) connected to the waste gas outlet 37. At low pressure is formed.
또한, 폐가스는 배플 플레이트(38)에 도달하기 전에는 정상류로 진행되지만, 웨이퍼 보트 캡(36)과 다단으로 이루어진 배플 플레이트(38)의 이격된 공간으로 잔류가스가 유입 되면 배플 플레이트(38)의 요철면에 의해 폐가스의 흐름이 정상류에서 와류로 흐름이 바뀌게 된다.In addition, the waste gas proceeds to the normal flow before reaching the baffle plate 38, but when the residual gas flows into the space spaced apart from the wafer boat cap 36 and the baffle plate 38 consisting of multiple stages, the unevenness of the baffle plate 38 The surface changes the flow of waste gas from steady flow to vortex.
따라서, 배플 플레이트(38)와 웨이퍼 보우트 캡(36)의 이격 공간에 형성된 와류에 의해서 배플 플레이트(36)와 웨이퍼 보트 캡(36)의 이격 공간으로 빠져 나가는 폐가스의 흐름이 흐트러지며 또한 배기 속도가 현저히 감소하게 된다.Therefore, the flow of waste gas exiting into the space between the baffle plate 36 and the wafer boat cap 36 is disturbed by the vortices formed in the space between the baffle plate 38 and the wafer boat cap 36, and the exhaust velocity is increased. Significantly decreases.
이후, 상기 배플 플레이트(36)와 웨이퍼 보트 캡(36)의 이격 공간으로 빠져 나가는 폐가스 흐름 속도가 감소하게 되면, 공급되는 반응 가스보다 상대적으로 석영튜브(31)를 빠져 나가는 폐가스의 양이 감소하게 되어 석영튜브(31)내의 반응가스가 웨이퍼(34)와 반응할 수 있는 반응 시간과, 반응 가스가 석영튜브 내에 체류하는 체류 시간 또한 길어진다.Thereafter, when the waste gas flow rate exiting the space between the baffle plate 36 and the wafer boat cap 36 decreases, the amount of waste gas exiting the quartz tube 31 is reduced relative to the supplied reaction gas. As a result, the reaction time for the reaction gas in the quartz tube 31 to react with the wafer 34 and the residence time for the reaction gas to stay in the quartz tube are also increased.
제4도에 도시된 바와 같이, 석영 튜브(41)의 상단부까지 수직으로 연장된 반응 가스 공급관(43)의 일정 간격으로 형성된 분사 노즐(42)에서 횡방향으로 분사된 반응 가스는 웨이퍼(44)와 반응 후 배플 플레이트(48)와 대향하는 웨이퍼 보트 캡(46)의 이격된 공간으로 이동하게 된다.As shown in FIG. 4, the reaction gas injected in the transverse direction from the injection nozzles 42 formed at regular intervals of the reaction gas supply pipe 43 extending vertically to the upper end of the quartz tube 41 is the wafer 44. And then move to the spaced space of the wafer boat cap 46 opposite the baffle plate 48.
이때, 배플 플레이트(48)의 하단에 형성된 폐가스 배출구(47)는 폐가스 배출구(47)와 연결된 진공펌프(미도시)의 작동으로 배플 플레이트(48)와 웨이퍼 보트 캡(46)의 이격된 공간을 저압 상태로 만들게 된다.At this time, the waste gas outlet 47 formed at the bottom of the baffle plate 48 is a space between the baffle plate 48 and the wafer boat cap 46 by the operation of a vacuum pump (not shown) connected to the waste gas outlet 47. It will make the pressure low.
또한, 반응 후 생성된 폐가스의 흐름은 배플 플레이트(48)에 도달하기 전에는 정상류로 진행되지만, 웨이퍼 보트 캡(46)과 다단으로 이루어진 배플 플레이트(48) 이격된 공간으로 폐가스가 유입 되면 배플 플레이트(48)의 요철면에 의해 폐가스의 흐름이 정상류에서 와류로 흐름이 바뀌게 된다.In addition, the flow of the waste gas generated after the reaction proceeds to the normal flow before reaching the baffle plate 48, but when the waste gas flows into the space spaced apart from the wafer boat cap 46 and the baffle plate 48 consisting of multiple stages, the baffle plate ( The uneven surface of 48) changes the flow of waste gas from the normal flow to the vortex.
배플 플레이트(48)에 의해 폐가스가 유동되는 유동 면적은 더욱 좁아지고, 배플 플레이트(48)와 웨이퍼 보트 캡(46)의 이격 공간에서 발생되는 와류로 배플 플레이트(48)와 웨이퍼 보트 캡(46) 이격 공간으로 빠져 나가는 폐가스의 흐름 속도는 현저히 감소하게 된다.The flow area through which waste gas flows by the baffle plate 48 is further narrowed, and the baffle plate 48 and the wafer boat cap 46 are caused by vortices generated in the space between the baffle plate 48 and the wafer boat cap 46. The flow rate of the waste gas exiting into the space is significantly reduced.
제5도는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing yet another embodiment of the present invention.
제5도(A)는 산화 공정용 수직형 확산로(50)의 석영튜브 내측면이 아닌 웨이퍼 보트 캡(56)에 형성된 배플 플레이트(48) 장치를 설명한 도면이다.FIG. 5 (A) is a view for explaining the device of the baffle plate 48 formed on the wafer boat cap 56, not on the inner side of the quartz tube of the vertical diffusion path 50 for the oxidation process.
산화 공정용 수직형 확산로(50)의 석영 튜브(51) 내측 웨이퍼 보트 캡(56)의 원주선상에 형성된 와류 발생 수단은 웨이퍼 보트 캡의 상단부와 상기 반응 튜브의 배기구 사이에 형성되어 있고, 배플 플레이트(58)는 석영튜브(51)와 웨이퍼 보트 캡(46) 사이의 이격 공간을 감소시져, 폐가스가 상기 석영 튜브(51)와 웨이퍼 보트 캡(56) 사이의 이격 공간을 통과시 와류가 형성되도록 하여 배플 플레이트(58)와 웨이퍼 보트 캡(56)의 이격 공간으로 빠져 나가는 폐가스의 흐름 속도를 현저히 감소시킨다.The vortex generating means formed on the circumference of the wafer boat cap 56 inside the quartz tube 51 of the vertical diffusion path 50 for the oxidation process is formed between the upper end of the wafer boat cap and the exhaust port of the reaction tube. The plate 58 reduces the separation space between the quartz tube 51 and the wafer boat cap 46 so that vortices form as waste gas passes through the separation space between the quartz tube 51 and the wafer boat cap 56. This significantly reduces the flow rate of the waste gas exiting into the space between the baffle plate 58 and the wafer boat cap 56.
제5도(B)는 불순물 주입 공정용 수직형 확산로(60)의 석영 튜브(61) 내측면과 웨이퍼 보트 캡(66) 외측 원주면 양측에 형성된 배플 플레이트(68)장치를 설명한 도면이다.FIG. 5B is a view illustrating a baffle plate 68 device formed on both inner surfaces of the quartz tube 61 and the outer circumferential surface of the wafer boat cap 66 of the vertical diffusion path 60 for the impurity implantation process.
불순물 주입 공정용 수직형 확산로(60)의 석영 튜브(61) 내측면과 웨이퍼(64)가 장작되어 있는 웨이퍼 보트 캡(66)의 외측 원주면 양측에 웨이퍼 보트캡과 대향하는 석영 튜브 양측에 상기 웨이퍼 보트 캡의 직경보다는 크고 석영 튜브의 내측면 직경보다는 작은 소정 폭을 갖는 링 형태의 배플 플레이트(68)를 교호로 설치하여 실공정 중 발생하는 폐가스가 웨이퍼 보트 캡(66)에 부착된 배플 플레이트(68)와 석영튜브(61) 사이를 통과시 배플 플레이트(68)에 의해 형성된 와류로 폐가스의 배출 속도를 감소시켜 석영튜브(61) 내부에서 반응 가스 체류시간을 길게 하고, 웨이퍼와 반응 가스의 반응 시간을 길게 한다.On both sides of the quartz tube 61 of the vertical diffusion path 60 for the impurity implantation process and on the outer circumferential surface of the wafer boat cap 66 on which the wafer 64 is mounted, on both sides of the quartz tube facing the wafer boat cap. Ring-shaped baffle plate 68 having a predetermined width larger than the diameter of the wafer boat cap and smaller than the inner diameter of the quartz tube is alternately installed so that the waste gas generated during the actual process is attached to the wafer boat cap 66. When passing between the plate 68 and the quartz tube 61, the vortex formed by the baffle plate 68 reduces the discharge rate of the waste gas to lengthen the reaction gas residence time inside the quartz tube 61, and the wafer and the reaction gas. Lengthen the reaction time.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 석영튜브의 내측면에 배플 플레이트를 설치하여 웨이퍼 캡과 이격되어 있는 폐가스 배출 공간의 면적을 감소시켜 반응 가스의 석영튜브내 체류시간을 길게 하여 실공정 진행시 웨이퍼와 반응 가스의 반응을 균일하게 하여 공정 균일도를 향상시키는 효과가 있다.As described in detail above, a baffle plate is installed on the inner surface of the quartz tube to reduce the area of the waste gas discharge space spaced from the wafer cap to increase the residence time of the reactant gas in the quartz tube to react with the wafer during the actual process. The reaction of the gas is made uniform to improve the process uniformity.
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| CN114657643B (en) * | 2020-12-24 | 2023-10-03 | 中国科学院微电子研究所 | Wafer processing apparatus |
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