KR100457451B1 - preventive treatment apparatus of vapour source - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기체 상의 소스 및 반응가스를 저장하고, 이를 외부로 공급하는 공급관이 분기된 소스 및 반응가스 저장장치와, 외부로부터 기체물질이 유입되는 유입관이 분기되고, 내부에 웨이퍼가 안착되는 챔버를 포함하는 반도체 제조용 프로세스 모듈에 있어서, 상기 유입관과 공급관의 말단을 서로 연결하도록 설치되어 상기 소스 및 반응가스저장장치로부터 공급되는 기체물질을 가열하여 상기 챔버의 유입관으로 유입하는, 소스 및 반응가스 전처리 장치를 제공한다.The present invention is a chamber for storing the source and the reaction gas in the gas phase, the source and the reaction gas storage device is branched supply pipe for supplying it to the outside, and the inlet pipe in which gaseous material from the outside is branched, the wafer is seated therein In the process module for manufacturing a semiconductor comprising: the end of the inlet pipe and the supply pipe is installed to connect with each other to heat the gaseous material supplied from the source and the reaction gas storage device to enter the inlet pipe of the chamber, the source and the reaction Provided is a gas pretreatment device.
Description
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 소스 및 반응가스 저장장치와 챔버(chamber)를 포함하는 챔버형 프로세스 모듈(process module)에 있어서, 상기 소스 및 반응가스 저장장치로부터 챔버 내부로 유입되는 소스 및 반응가스의 전처리 장치(preventive treatment apparatus)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a chamber type process module including a source and a reaction gas storage device and a chamber, from the source and the reaction gas storage device to the inside of the chamber. It relates to a pretreatment treatment apparatus (inventive treatment apparatus) of the incoming source and the reaction gas.
근래에 들어 과학이 발달함에 따라 새로운 가스의 개발 및 처리를 가능하게 하는 신소재 분야가 급속도로 발전하였고, 이러한 신소재 분야의 개발 성과물은 반도체 산업의 비약적인 발전 원동력이 되고 있다.In recent years, with the development of science, the field of new materials that enables the development and processing of new gases has been rapidly developed, and the development results of these materials are driving the development of the semiconductor industry.
일반적으로 반도체 소자는 기판인 웨이퍼(wafer)의 상면에 수 차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝(patterning) 등의 처리공정을 통해 구현되는 고밀도 집적회로(LSI: Large Scale Integration)로서, 이러한 박막의 증착 및 패터닝(patterning) 등의 공정은 통상 챔버(chamber)형 프로세스 모듈(process module) 내에서 이루어진다.In general, a semiconductor device is a large scale integration (LSI) that is realized through a process of depositing and patterning a plurality of thin films on an upper surface of a wafer, which is a substrate. Processes such as deposition and patterning are typically performed in a chamber type process module.
이때 챔버형 프로세스 모듈은 목적하는 공정에 따라 다양하게 변형된 구성을 가지고 있으나, 이 중 하나의 예로 상부가 돔(dome) 형상을 가지는 챔버(chamber)를 포함하는 챔버형 프로세스 모듈에 대하여 설명하면, 이는 도 1에 도시한 바와같이 그 내부에 웨이퍼(1)가 안착되어, 상기 웨이퍼(1)의 상면에 박막을 증착하거나 이를 패터닝(patterning)하는 등의 직접적 처리 공정이 진행되는 밀폐된 반응용기인 챔버(chamber)(20)와, 상기 챔버(20) 내에서 목적하는 공정의 진행을 위한 기체물질을 저장하는 소스 및 반응가스저장장치(40)를 포함하고 있다.At this time, the chamber-type process module has a variety of configurations according to the desired process, but as an example of this will be described with respect to the chamber-type process module including a chamber (chamber) having an upper dome (dome) shape, This is a sealed reaction vessel in which a wafer 1 is seated therein as shown in FIG. 1 and a direct treatment process such as depositing or patterning a thin film on the upper surface of the wafer 1 is performed. It includes a chamber (20), and a source and a reaction gas storage device (40) for storing the gaseous material for the progress of the desired process in the chamber (20).
이 중 그 내부에 처리 대상물인 웨이퍼(1)가 안착되는 챔버(20)는, 전술한 소스 및 반응가스저장장치(40)로부터 필요가스가 공급될 수 있도록 일단이 이와 연결되는 유입관(22)과, 그 내부의 기체를 배출함으로써 압력을 제어할 수 있도록 하는 배출관(24) 및 그 말단에 부설된 펌프(P)를 포함하고 있으며, 그 내부에는 그 내부에 승강 가능한 척(chuck)(30)이 설치되어 그 상면에 웨이퍼(1)가 안착되는 것이다.Among them, the chamber 20 in which the wafer 1, which is a processing object, is placed therein, has an inlet pipe 22 connected to one end thereof so that required gas can be supplied from the aforementioned source and reaction gas storage device 40. And a discharge pipe 24 for allowing the pressure to be controlled by discharging the gas therein, and a pump P installed at the end thereof, and a chuck 30 that can be elevated therein. The wafer 1 is placed on the upper surface thereof.
이때 특히 전술한 가스저장장치(40)에 연결된 유입관(22)의 타단은 챔버(20)의 내부에 설치되는 인젝터(injector)에 연결됨으로써 기체물질을 챔버(20) 내의 전(全)면적으로 확산하게 되는데, 이러한 인젝터의 일례로 통상 챔버의 내면 상단에 설치되어 웨이퍼(1)의 직상부에서 그 하단으로 기체물질을 분사하는 탑 플로우(top flow) 방식 인젝터(26)를 도시하였으나, 그 형태는 도시한 샤워헤드형 또는 노즐형이나 사이드 플로우 방식 등 다양하게 변형될 수 있다.In particular, the other end of the inlet pipe 22 connected to the above-described gas storage device 40 is connected to an injector installed in the chamber 20 so that the gaseous substance is transferred to the entire area of the chamber 20. As an example of such an injector, a top flow type injector 26 is installed on a top of an inner surface of a chamber and injects a gaseous material from an upper portion of the wafer 1 to a lower portion thereof. The showerhead may be variously modified, such as a showerhead type or a nozzle type or a side flow type.
이상에서 설명한 일반적인 챔버형 프로세스 모듈(10)은, 먼저 척(30)의 상면에 웨이퍼(1)가 안착되어 챔버(20)가 밀폐되면, 상기 배출관(24)의 말단에 부설된 펌프(P) 등을 통해 챔버(20)의 내부 환경을 고유하게 조절한 후, 가스저장장치(40)에 연결된 유입관(22) 및 탑 플로우 방식의 인젝터(26)를 통해 챔버(20) 내로 유입확산된 기체물질의 화학반응으로 웨이퍼(1)를 가공, 처리하는 것이다.In the general chamber-type process module 10 described above, when the wafer 1 is first seated on the upper surface of the chuck 30 and the chamber 20 is sealed, the pump P installed at the end of the discharge pipe 24 is provided. After uniquely adjusting the internal environment of the chamber 20 through the inlet, the gas introduced into the chamber 20 through the inlet pipe 22 connected to the gas storage device 40 and the top flow injector 26. The wafer 1 is processed and processed by chemical reaction of materials.
그러나 이러한 일반적인 챔버형 프로세스 모듈(10)은 특히 유입관(22)을 경유하여 챔버(20) 내로 유입되는 소스 및 반응가스의 화학반응이 용이하게 발생되지 않는 문제점을 가지고 있다.However, such a general chamber type process module 10 has a problem that chemical reactions of a source and a reaction gas introduced into the chamber 20 through the inlet pipe 22 are not easily generated.
즉, 전술한 반도체 제조를 위한 챔버형 프로세스 모듈(10)은 결국 소스 및 반응가스의 화학반응의 생성물을 통해 웨이퍼(1)를 처리하는 장치라 할 수 있는데, 이에 소스 및 반응가스의 반응성은 완성된 반도체 소자의 신뢰도를 좌우하는 중요한 요소로 작용한다.That is, the chamber-type process module 10 for the semiconductor manufacturing described above may be referred to as a device for processing the wafer 1 through the product of the chemical reaction of the source and the reaction gas, so that the reactivity of the source and the reaction gas is completed. It acts as an important factor in determining the reliability of the semiconductor device.
따라서 이들 기체물질의 반응성을 향상시키는 것은 반도체 제조에 있어서 매우 중요한 과제인 바, 이에 챔버의 내부압력을 낮추거나 또는 온도를 상승시킴으로써 소스 및 반응가스가 가지는 활성화 에너지를 낮추는 보조적인 방법이 사용되기도 하지만, 이들 방법은 반도체 제조공정 및 제조비용을 증가시키는 부수적인 문제점은 물론 가장 근본적인 목적인 기체물질의 반응성 향상에도 크게 기여하지 못하고 있는 실정이다.Therefore, improving the reactivity of these gaseous substances is a very important task in semiconductor manufacturing. Therefore, an auxiliary method of lowering the activation energy of the source and the reaction gas by lowering the internal pressure of the chamber or raising the temperature is used. In addition, these methods do not significantly contribute to improving the reactivity of the gaseous material, which is the most fundamental purpose, as well as ancillary problems that increase the semiconductor manufacturing process and manufacturing cost.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 제조비용 및 제조공정의 증가 등 부수적인 문제를 야기하지 않으면서도, 소스 및 반응가스의 반응성을 크게 향상시킴으로써 보다 신뢰성 있는 반도체 소자의 제조를 가능하게 하는 챔버형 프로세스 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to manufacture a more reliable semiconductor device by greatly improving the reactivity of the source and the reaction gas without causing incidental problems such as an increase in manufacturing cost and manufacturing process It is an object of the present invention to provide a chamber type process module.
도 1은 일반적인 챔버형 프로세스 모듈의 개략적인 구조를 도시한 개략구조도1 is a schematic structural diagram showing a schematic structure of a typical chamber type process module
도 2는 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치가 부설된 챔버형 프로세스 모듈의 개략적인 구조를 도시한 개략구조도2 is a schematic structural diagram showing a schematic structure of a chamber type process module in which a source and a reaction gas pretreatment device according to the present invention are installed;
도 3은 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치의 내부구조를 설명하기 위하여 일부를 절개하여 도시한 내부 구조도Figure 3 is an internal structural view showing a part cut to explain the internal structure of the source and reaction gas pretreatment apparatus according to the present invention
도 4는 도 3의 소스 및 반응가스 튜브의 단면을 도시한 단면도4 is a cross-sectional view showing a cross section of the source and reaction gas tubes of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
122a : 공급관 122b : 유입관122a: supply pipe 122b: inlet pipe
150 : 소스 및 반응가스 전처리 장치150 source and reaction gas pretreatment device
154 : 프레임 156 : 냉각용매 순환관154: frame 156: cooling solvent circulation tube
156a, 156b : 냉각용매 순환관 일단 및 타단156a, 156b: one end and the other end of the cooling solvent circulation pipe
158 : 소스 및 반응가스 튜브158: source and reaction gas tubes
160 : 히팅라인 160a, 160b : 히팅라인 일단 및 타단160: heating line 160a, 160b: heating line one end and the other end
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기체 상의 소스 및 반응 가스를 저장하는 소스 및 반응가스 저장장치에 분기되어 소스 및 반응 가스를 공급하는 공급관과, 내부에 웨이퍼가 안착되는 챔버에 분기되어 외부의 기체물질을 유입하는 유입관을 연결하도록 설치되어 상기 소스 및 반응가스저장장치로부터 공급되는 기체물질을 전처리하여 상기 챔버의 유입관으로 유입하는 반도체 제조용 프로세스 모듈의 소스 및 반응 가스 전처리 장치에 있어서, 상기 유입관과 공급관의 말단을 서로 연결하며, 그 내부에 충진된 다수의 미세볼을 포함하며, 나선형으로 감긴 소스 및 반응가스 튜브와; 상기 나선형으로 감긴 소스 및 반응가스 튜브의 외면을 둘러 감싸는 히팅라인과; 상기 유입관과 공급관의 말단이 각각 관통하는 저면 및 상면을 가지며, 상기 소스 및 반응가스 튜브 및 상기 히팅라인을 수용하는 원기둥 형상의 프레임과; 상기 프레임의 외면을 나선형으로 둘러싸는 튜브형 냉각용매순환관과; 상기 냉각용매순환관의 말단이 각각 연결되어 상기 냉각용매 순환관의 내부로 냉각용매를 순환시키는 냉각용매 저장장치와; 상기 히팅라인의 말단과 각각 연결되어 상기 히팅라인으로 전압을 인가하는 전원공급장치를 포함하는 소스 및 반응가스 전처리 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is branched to a source and a reaction gas storage device for storing a gaseous source and a reaction gas, and a supply pipe for supplying the source and the reaction gas, and a branch to which a wafer is placed. In the source and reactant gas pretreatment apparatus of the process module for semiconductor manufacturing to be installed to connect the inlet pipe for inflowing external gaseous material to pre-treat the gaseous material supplied from the source and the reaction gas storage device to the inlet pipe of the chamber A source and a reaction gas tube connecting the ends of the inlet pipe and the supply pipe to each other, including a plurality of fine balls filled therein, and spirally wound; A heating line surrounding an outer surface of the spirally wound source and reaction gas tube; A cylindrical frame having a bottom surface and an upper surface through which the ends of the inflow pipe and the supply pipe pass, respectively, for accommodating the source and reaction gas tubes and the heating line; A tubular cooling solvent circulation tube spirally surrounding the outer surface of the frame; A cooling solvent storage device connected to each end of the cooling solvent circulation pipe to circulate the cooling solvent into the cooling solvent circulation pipe; Provided is a source and reaction gas pretreatment apparatus including a power supply device connected to each end of the heating line to apply a voltage to the heating line.
이때 특히 상기 소스 및 반응가스 튜브는 쿼츠 재질로 이루어지며, 또한 상기 다수의 미세볼은 직경이 2mm 이하이고, 재질은 세라믹인 것을 특징으로 한다.In this case, in particular, the source and the reaction gas tube is made of a quartz material, and the plurality of fine balls are 2 mm or less in diameter, and the material is characterized in that the ceramic.
또한 상기 히팅라인은 상기 전원공급장치로부터 인가되는 전원에 의하여 0 내지 950 도(℃)의 범위 내에서 발열하는 전열선(electrothermal wire)인 것을 특징으로 하며, 상기 소스 및 반응가스 전처리 장치에는 상기 히팅라인의 발열온도를 제어할 수 있는 열전쌍(thermal couple)을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating line is characterized in that the heating wire (electrothermal wire) that generates heat in the range of 0 to 950 degrees (℃) by the power applied from the power supply device, the source and the reaction gas pretreatment device in the heating line Characterized in that it further comprises a thermal couple (thermal couple) that can control the exothermic temperature of.
이하 본 발명에 대한 올바른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 소스 및 반응가스 저장장치로부터 공급되는 기체물질이 챔버의 내부로 유입되기 전 이를 높은 온도로 가열하여, 기체물질이 가지는 반응성을 크게 향상시킬 수 있는 소스 및 반응가스 전처리 장치를 제공하는바, 이하 이러한 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치가 부설되는 챔버형 프로세스 모듈의 일례로, 도 2 에 도시한 바와 같이 상단이 돔(dome) 형상을 가지는 챔버(chamber)를 포함하는 챔버형 프로세스 모듈을 통해 설명한다.The present invention provides a source and reactant gas pretreatment device capable of greatly improving the reactivity of the gaseous material by heating it to a high temperature before the gaseous material supplied from the source and the reactant gas storage device is introduced into the chamber. Hereinafter, as an example of a chamber type process module in which a source and a reaction gas pretreatment apparatus according to the present invention are installed, a chamber type process including a chamber having a dome shape as shown in FIG. 2. Explain through modules
도 2는 본 발명에 따른 챔버형 프로세스 모듈의 개략적인 구조를 도시한 개략 구조도로서, 이는 내부에 웨이퍼(1)가 안착되어 이의 상면에 박막을 증착하거나 또는 패터닝(patterning)하는 등의 직접적 처리 공정이 진행되는 밀폐된 반응용기인 챔버(chamber)(120)와, 상기 챔버(120) 내에서 목적하는 공정의 진행을 위한 기체물질을 저장하는 가스저장장치(140)를 포함하고 있다.FIG. 2 is a schematic structural diagram showing a schematic structure of a chamber-type process module according to the present invention, which is a direct processing process such as depositing or patterning a thin film on the upper surface of a wafer 1 mounted therein. The chamber 120 is a closed reaction vessel, which proceeds, and a gas storage device 140 for storing gaseous material for the progress of a desired process in the chamber 120.
이때 챔버(120)의 내부에는 승강 가능하게 장착되는 척(130)이 설치되어 그 상면에 웨이퍼(1)가 안착되도록 하며, 내부의 기체를 배출함으로써 압력을 제어할 수 있도록 하는 배출관(124) 및 그 말단에 부설된 펌프(P)를 포함하고 있음은 일반적인 경우와 동양(同樣)이라 할 수 있을 것이다.At this time, the chamber 120, the chuck 130 is mounted so as to be lifted and installed so that the wafer 1 is seated on the upper surface, discharge pipe 124 to control the pressure by discharging the gas inside and It may be said that the pump (P) attached to the end is included in the general case and the Orient.
이때 특히 챔버(120)에는 웨이퍼(1)의 처리에 필요한 기체 가스가 공급될 수 있도록 분기된 유입관(122b)을 포함하는 바, 이와 대응되도록 소스 및 반응가스저장장치(140) 또한 그 내부에 저장된 기체물질을 배출하는 공급관(122a)을 가지고 있고, 이에 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치(150)는 이들 공급관(122a)의 말단과 유입관(122b)의 말단을 서로 연결하도록 설치되는 원기둥 형상의 프레임(154, 도 3 참조)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, in particular, the chamber 120 includes an inflow pipe 122b branched to supply the gas gas required for processing the wafer 1, so that the source and the reaction gas storage device 140 are also disposed therein. It has a supply pipe (122a) for discharging the stored gaseous material, the source and the reaction gas pretreatment device 150 according to the present invention is installed to connect the end of these supply pipe (122a) and the end of the inlet pipe (122b) to each other It characterized in that it comprises a cylindrical frame 154 (see Fig. 3).
또한 챔버(120)의 내부에는 바람직하게는, 유입관(122b)의 타단에 연결되는 인젝터(injector)를 포함하고 있는데, 이는 외부로부터 공급되는 기체물질을 챔버(120)의 내부 전(全) 면적으로 균일하게 확산시키는 역할을 가지고 있으며, 목적에 따라 다양한 변형이 가능하지만 일례로 챔버(120)의 내면 상단에 설치됨으로써 웨이퍼(1)의 직상부에서 그 하단으로 기체물질을 분사하는 탑 플로우(top flow) 방식 인젝터(126)를 도시하였다.In addition, the inside of the chamber 120 preferably includes an injector, which is connected to the other end of the inlet pipe 122b, which is used to supply gaseous material supplied from the outside to the entire internal area of the chamber 120. It has a role of uniformly spreading, and various modifications are possible depending on the purpose, but for example, is installed on the top of the inner surface of the chamber 120, the top flow (top flow) for injecting gaseous material from the upper portion of the wafer (1) A flow type injector 126 is shown.
이러한 구성을 가지는 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치(150)가 부설된 챔버형 프로세스 모듈(100)은, 먼저 척(130)의 상면에 웨이퍼(1)가 안착된 후 챔버(120)가 밀폐되며 이어서 배출관(124)의 말단에 부설된 펌프(P) 등을 통해 챔버(120)의 내부 환경을 고유하게 조절하게 된다.In the chamber type process module 100 in which the source and reaction gas pretreatment device 150 according to the present invention having such a structure is installed, the chamber 120 is first placed on the upper surface of the chuck 130. It is sealed and then uniquely controls the internal environment of the chamber 120 through a pump (P) attached to the end of the discharge pipe (124).
이 후 소스 및 반응가스저장장치(140)에서 분기한 공급관(122a)을 통해 배출되는 소스 및 반응가스는, 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치(150)를 경유하면서 반응성이 크게 향상되어 챔버(120)의 유입관(122b) 및 탑 플로우 방식의 인젝터(126)를 통해 챔버(120) 내부로 확산되는 바, 이들의 화학반응을 통해 웨이퍼(1)를 가공, 처리하게 되는 것이다.Afterwards, the source and the reactant gas discharged through the supply pipe 122a branched from the source and the reactant gas storage device 140 are greatly improved in reactivity while passing through the source and the reactant gas pretreatment device 150 according to the present invention. Through the inlet pipe 122b of the 120 and the injector 126 of the top flow method is diffused into the chamber 120, the wafer 1 is processed and processed through their chemical reactions.
이때 이와 같이 챔버(120) 내로 유입되는 소스 및 반응가스를 전처리하여 이들의 반응성을 크게 향상시키는, 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치(150)는, 그 내부구조를 쉽게 파악하기 위하여 일부를 절개하여 도시한 도 3과 같은 구성을 가지고 있다.At this time, the source and the reaction gas pre-treatment device 150 according to the present invention, which pre-treat the source and the reaction gas introduced into the chamber 120 to greatly improve their reactivity, a part of the internal structure to easily grasp the internal structure It has a configuration as shown in FIG.
이하 전술한 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 2 and 3.
본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리장치(150)는 각각 소스 및 반응가스 저장장치(140)로부터 분기한 공급관(122a)의 말단이 관통하는 상면과, 이와 대응되도록 챔버(120)에서 분기한 유입관(122b)의 말단이 관통되는 저면을 가지는 원기둥 형상을 가지는 프레임(154)과, 양 끝단이 각각 상기 공급관(122a) 및 유입관(122b)의 말단을 연결하도록 프레임(154)의 내부에 설치되는 소스 및 반응가스 튜브(158)를 포함하고 있다.Source and reaction gas pre-treatment device 150 according to the present invention is the upper surface through which the end of the supply pipe 122a branched from the source and the reaction gas storage device 140, respectively, and the inflow branched from the chamber 120 to correspond thereto Frame 154 having a cylindrical shape having a bottom surface through which the end of the pipe 122b passes, and both ends are installed in the frame 154 so as to connect ends of the supply pipe 122a and the inlet pipe 122b, respectively. Source and reactant gas tubes 158.
또한 이러한 원기둥 형상의 프레임(154)에는 그 외면을 따라 냉각용매 순환관(156)이 감겨져 있고, 소스 및 반응가스 튜브(158) 또한 그 외면을 따라 히팅라인(160)이 감겨지는 바, 이러한 냉각용매 순환관(158)의 양 끝단은 각각 냉각용매를 저장하는 냉각용매 저장장치(170)에 연결되고 히팅라인(160)의 양 끝단은 전원공급장치(180)에 각각 연결되어 있다.In addition, the cylindrical frame 154 is wound around the outer surface of the cooling solvent circulation tube 156, the source and reaction gas tube 158 is also wound around the outer surface of the heating line 160 bar, such cooling Both ends of the solvent circulation pipe 158 are respectively connected to the cooling solvent storage device 170 for storing the cooling solvent, and both ends of the heating line 160 are respectively connected to the power supply device 180.
즉, 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치(150)는 유입관(122a) 및 공급관(122b)의 말단이 각각 관통하는 저면 및 상면을 가지는 원기둥 형상의 프레임(154)과, 이러한 프레임(154)의 외면을 나선형으로 둘러 감싸는 냉각용매 순환관(156)과, 상기 유입관(122a)과 공급관(122b)의 말단을 서로 연결하는 소스및 반응가스 튜브(158)와, 소스 및 반응가스 튜브(158)의 외면을 나선형으로 둘러 감싸는 히팅라인(160)과, 상기 냉각용매 순환관(156)의 일단 및 타단(156a, 156b)이 각각 연결되어 상기 냉각용매 순환관(156)의 내부로 냉각용매를 순환시키는 냉각용매 저장장치(170)와, 상기 히팅라인(160)의 일단 및 타단(160a, 160b)이 각각 연결되어 상기 히팅라인(160)으로 전압을 인가하는 전원공급장치(180)를 포함하고 있다.That is, the source and reaction gas pretreatment apparatus 150 according to the present invention includes a cylindrical frame 154 having a bottom and an upper surface through which the ends of the inlet pipe 122a and the supply pipe 122b respectively pass, and such a frame 154. Cooling solvent circulation pipe 156 spirally surrounding the outer surface of the), the source and reaction gas tube 158 connecting the ends of the inlet pipe (122a) and the supply pipe (122b), and the source and the reaction gas tube ( The heating line 160 spirally surrounding the outer surface of the 158, and one end and the other end (156a, 156b) of the cooling solvent circulation pipe 156 is connected, respectively, to the inside of the cooling solvent circulation pipe 156 Cooling solvent storage device for circulating the 170, and one end and the other end of the heating line 160 (160a, 160b) is connected to each of the power supply unit 180 for applying a voltage to the heating line 160 Doing.
이때 바람직하게는 소스 및 반응가스 튜브(158)은 나선형으로 감긴 형상을 가지는 것이 유리한데, 이는 그 내부를 흐르는 소스 및 반응가스의 통과 시간 및 접촉면적을 확대하기 위한 것으로 그 재질은 쿼츠(quartz)로 이루어지는 것이 본 발명의 효과를 더욱 크게 할 수 있다.At this time, the source and the reaction gas tube 158 preferably has a spiral wound shape, which is intended to enlarge the passage time and the contact area of the source and the reaction gas flowing therein, the material is quartz (quartz) What consists of can further enlarge the effect of this invention.
또한 이러한 소스 및 반응가스 튜브(158)의 내부에는, 도 4와 같이 직경이 2mm 이하이고 세라믹 재질로 이루어지는 다수의 미세볼(159)이 충진되는데, 이러한 세라믹 재질의 미세볼(159)은 후술하는 히팅라인(160)이 발열하면, 그 열을 전달받아 그 사이를 통과하는 소스 및 반응가스를 가열함으로써 활성화 에너지를 낮추는 역할을 한다.In addition, the inside of the source and the reaction gas tube 158, as shown in Figure 4 is filled with a plurality of fine balls 159 made of a ceramic material having a diameter of 2mm or less, such a fine ball 159 of the ceramic material will be described later When the heating line 160 generates heat, the heating line 160 receives the heat and serves to lower the activation energy by heating the source and the reaction gas passing therebetween.
이때 도 4는 전술한 소스 및 반응가스 튜브(158)의 단면을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a cross section of the source and the reaction gas tube 158 described above.
또한 이와 같이 그 내부에 다수의 미세볼(159)이 충진된 상태로 나선형으로 감긴 소스 및 반응가스 튜브(158)의 외면에는 히팅라인(160)이 감겨 있는데, 이러한 히팅라인(160)은 전압이 인가됨에 따라 0 내지 950 도(℃) 까지 발열하는 전열선(electrothermal wire)인 것을 특징으로 하는 바, 이에 상기 히팅라인(160)의 양 끝단은 전원공급장치(180)에 연결되는 것이다.In addition, the heating line 160 is wound on the outer surface of the source and the reaction gas tube 158 spirally wound in a state in which a plurality of fine balls 159 are filled therein, and the heating line 160 has a voltage. It is characterized in that the electric heating wire (electrothermal wire) that generates heat from 0 to 950 degrees (℃) as applied, so that both ends of the heating line 160 is connected to the power supply device (180).
따라서 소스 및 반응가스 저장장치(140)에서 공급관(122a)을 통해 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치(150) 특히 소스 및 반응가스 튜브(158)로 인입된 기체물질은, 상기 소스 및 반응가스 튜브(158)의 외면을 둘러 감싸는 히팅라인(160)에 전압이 인가됨으로써 발생되는 열이 전도된 다수의 세라믹 볼(159) 사이 공극을 통과하면서 가열되어 반응성이 크게 향상된 상태로 챔버(120)의 유입관(122b)에 유입되는 것이다.Therefore, the gaseous material introduced into the source and the reaction gas pretreatment device 150 according to the present invention through the supply pipe 122a from the source and the reaction gas storage device 140, in particular the source and the reaction gas tube 158, the source and the reaction. The chamber 120 is heated in a state where the heat generated by applying a voltage to the heating line 160 surrounding the outer surface of the gas tube 158 passes through the pores between the plurality of conductive ceramic balls 159, thereby greatly improving the reactivity. It will be introduced into the inlet pipe (122b).
또한 이러한 소스 및 반응가스 튜브(158)를 외장하는 케이스(case) 역할의 프레임(154)에는, 그 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 차단하기 위하여 그 외면에 냉각용매 순환관(156)이 나선형으로 감겨있는데, 이의 양 끝단은 냉각용매 저장장치(170)에 연결되어 있으므로 그 내부로 냉각용매를 순환시킴으로써 프레임(154)을 통해 전도되는 열을 냉각하게 된다.In addition, in the frame 154 serving as a case to cover the source and the reaction gas tubes 158, a cooling solvent circulation tube 156 is spirally formed on the outer surface of the frame 154 to block heat from the inside. Since both ends thereof are connected to the cooling solvent storage device 170, the heat is circulated through the frame 154 by circulating the cooling solvent therein.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치(150)를 통해 소스 및 반응가스의 반응성을 크게 상승시킬 수 있는데, 이러한 소스 및 반응가스 전처리 장치(150)는 가급적 챔버(120) 방향으로 치우치도록 설치하는 것이 더욱 바람직한 효과를 기대할 수 있으며, 또한 도시하지는 않았지만 히팅라인(160)의 발열온도를 조절할 수 있는 열전쌍(thermal couple) 등이 설치되는 것도 가능함은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다.Source and the reaction gas pretreatment device 150 according to the present invention described above can greatly increase the reactivity of the source and the reaction gas, the source and the reaction gas pretreatment device 150 is placed in the direction of the chamber 120 as possible It is obvious to those skilled in the art that it is possible to expect a more desirable effect, and also, although not shown, a thermal couple may be installed to control the heating temperature of the heating line 160.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치는 그 적용범위가 매우 넓은 것을 특징으로 하는 데, 본 발명의 상세한 설명에서 설명한 챔버형 프로세스 모듈은 본 발명이 적용될 수 있는 일례에 불과한 것으로, 기체상의 소스 및 반응가스의 화학반응을 통하여 웨이퍼를 처리하는 반도체 제조장치에는 모두 적용이 가능하다 할 것이다.Source and reaction gas pretreatment apparatus according to the present invention described above is characterized in that the application range is very wide, the chamber-type process module described in the detailed description of the present invention is only one example to which the present invention can be applied, The semiconductor manufacturing apparatus for processing a wafer through the chemical reaction of the source and the reaction gas of the phase will be applicable to both.
또한 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치는 비교적 간단한 구성을 가지고, 챔버의 내부로 유입되기 전 기체물질을 전처리 함으로써 제조 비용 및 제조공정의 증가 등의 부수적인 문제점을 야기하지 않으면서도, 소스 및 반응가스의 반응성을 크게 향상시켜 보다 용이한 화학반응을 유도할 수 있는 것을 특징으로 하는 바, 이를 통하여 보다 신뢰성 있는 반도체 소자의 제조를 가능하게 한다.In addition, the source and reaction gas pretreatment apparatus according to the present invention has a relatively simple configuration, and pretreatment of the gaseous material before entering the chamber, so that the source and reaction without causing additional problems such as an increase in manufacturing cost and manufacturing process, It is characterized by greatly improving the reactivity of the gas to induce a more easy chemical reaction, thereby enabling the production of more reliable semiconductor device.
특히 본 발명은 소스 및 반응가스가 통과하는 소스 및 반응가스 튜브를 나선형으로 형성하고, 그 내부에 다수의 미세볼을 충진함으로써 기체물질의 통과 시간 및 접촉면적을 극대화 하므로, 이의 외면을 둘러싸는 히팅라인에서 발생된 열을 효과적으로 기체물질에 전달할 수 있는 장점을 가지고 있다.Particularly, the present invention maximizes the passage time and the contact area of the gaseous material by helically forming the source and the reaction gas tube through which the source and the reaction gas pass, and filling a plurality of fine balls therein, thereby heating the outer surface thereof. It has the advantage of effectively transferring heat generated from the line to the gaseous substance.
또한 이러한 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치는 외부로 열이 누출되는 것을 방지하게 위하여 그 외장을 이루는 프레임의 외면을 따라 감긴 상태에서, 그 내부에 냉각용매가 순환 가능한 냉각용매 순환관을 부설함으로써 보다 효과적인 냉각을 가능하게 하는 잇점을 가진다.In addition, the source and the reaction gas pretreatment apparatus according to the present invention in order to prevent the leakage of heat to the outside in a state wound along the outer surface of the frame constituting the exterior, there is installed a cooling solvent circulation pipe capable of circulating the cooling solvent therein. This has the advantage of enabling more effective cooling.
이러한 본 발명에 따른 소스 및 반응가스 전처리 장치가 박막증착을 위한 프로세스 모듈에 적용될 경우에는, 특히 챔버의 내부로 유입되는 기체물질의 반응성을 크게 향상시킴으로써 완성된 소자의 균일성 및 증착 효율에 기여할 수 있는 장점을 가지고 있는 것이다.When the source and the reaction gas pretreatment apparatus according to the present invention are applied to a process module for thin film deposition, in particular, it is possible to contribute to the uniformity and deposition efficiency of the finished device by greatly improving the reactivity of the gaseous material flowing into the chamber. It has an advantage.
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