KR102206215B1 - Prevention of SiH4 contact to quartz tube used for deposition of wafer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 증착장비의 일 구성을 이루는 관 시스템에서 탄화규소관과 석영관 사이에 질소가스를 흘려주어 탄화규소관 내로 공급되는 실란가스가 석영관과 접촉되는 것을 방지하며, 따라서, 석영관과 실란가스의 접촉에 따른 석영관의 상변화에 따른 내구성 저하 현상을 억제할 수 있도록 하는 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지방법을 제공한다.The present invention relates to a method of preventing contact with silane gas in a quartz tube for wafer deposition, and more particularly, in a tube system constituting a configuration of a semiconductor deposition equipment, nitrogen gas is flowed between a silicon carbide tube and a quartz tube into a silicon carbide tube. Silane gas contact of the quartz tube for wafer deposition that prevents the supplied silane gas from contacting the quartz tube, and therefore, suppresses the decrease in durability due to the phase change of the quartz tube due to the contact between the quartz tube and the silane gas. Provide a method of prevention.
Description
본 발명은 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 증착장비의 일 구성을 이루는 관 시스템에서 탄화규소관과 석영관 사이에 질소가스를 흘려주어 탄화규소관 내로 공급되는 실란가스가 석영관과 접촉되는 것을 방지하며, 따라서, 석영관과 실란가스의 접촉에 따른 석영관의 상변화에 따른 내구성 저하 현상을 억제할 수 있도록 하는 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지방법을 제공한다.The present invention relates to a method of preventing contact with silane gas in a quartz tube for wafer deposition, and more particularly, in a tube system constituting a configuration of a semiconductor deposition equipment, nitrogen gas is flowed between a silicon carbide tube and a quartz tube into a silicon carbide tube. Silane gas contact of the quartz tube for wafer deposition that prevents the supplied silane gas from contacting the quartz tube, and therefore, suppresses the decrease in durability due to the phase change of the quartz tube due to the contact between the quartz tube and the silane gas. Provide a method of prevention.
반도체 웨이퍼 위에 원하는 분자 또는 원자 단위의 물질을 박막의 두께로 입혀 전기적인 특성을 갖게 하는 일련의 과정을 증착(Deposition)이라고 한다. 이 중 화학적 기상증착방법(CVD)은 가스의 화학 반응으로 형성된 입자들을 외부 에너지가 부여된 수증기 형태로 쏘아 증착시키는 방법으로 도체, 부도체, 반도체의 박막증착에 모두 사용될 수 있는 기술이다. 특히, LPCVD(Low Pressure CVD)는 챔버의 진공도가 저압이며, 고온의 열 에너지로 반응을 유도하는데, APCVD보다 낮은 압력을 가해서 thin film을 만드는 방식으로서 tr의 게이트 층으로 사용되는 박막 형성시 주로 사용된다. LPCVD의 경우 웨이퍼를 한 번에 많이 처리할 수 있기 때문에 큰 장점이 있다. 또한, 스텝커버리지(step coverage)의 특성이 우수하다. 그러나, 증착속도가 느리고 고온공정으로 인하여 구성품의 열화가 발생되기 쉽다. A series of processes in which a material of a desired molecular or atomic unit is deposited on a semiconductor wafer in the thickness of a thin film to give it electrical properties is called deposition. Among them, the chemical vapor deposition method (CVD) is a technique that can be used for thin film deposition of conductors, non-conductors, and semiconductors as a method of depositing particles formed by a chemical reaction of a gas in the form of water vapor given external energy. In particular, LPCVD (Low Pressure CVD) has a low pressure in the chamber and induces a reaction with high-temperature thermal energy. It is a method of forming a thin film by applying a lower pressure than APCVD, and is mainly used for forming a thin film used as a gate layer of tr. do. LPCVD has a great advantage because it can process many wafers at once. In addition, the step coverage is excellent. However, the deposition rate is slow and deterioration of the components is liable to occur due to the high temperature process.
또한, 웨이퍼에 실리콘 막을 형성하기 위하여 실란가스를 흘려주어 웨이퍼 표면에 실리콘 증착을 하게 되는데, 이 때, 탄화규소관에 최초로 주입되는 실란가스가 탄화규소관으로부터 흘러나와 탄화규소관과 관을 개폐하는 도어부 사이에 마련되는 틈을 통하여 석영관 내부 표면으로 유입됨으로써 실리콘이 웨이퍼의 표면 뿐 아니라 탄화규소관과 석영관의 표면에도 증착된다.In addition, to form a silicon film on the wafer, silane gas is flowed to deposit silicon on the wafer surface.At this time, the silane gas first injected into the silicon carbide tube flows out of the silicon carbide tube and opens and closes the silicon carbide tube and the tube. Silicon is deposited on the surface of the silicon carbide tube and the quartz tube as well as the surface of the wafer as it flows into the inner surface of the quartz tube through the gap provided between the door parts.
이 때, 탄화규소관은 상변화가 적을 뿐만 아니라 분리가 가능하여 공정 후 분리 세척을 수행함으로써 실리콘 증착에 따른 열화를 방지할 수 있으나, 석영관의 경우, 분리 세척이 곤란하고, 반복되는 증착과정에서 석영의 상변화가 이루어져 석영관의 내구성이 현저히 저하되고, 따라서 석영관이 균열되어 웨이퍼에 석영 성분이 불순물로서 혼입되거나, 또는 증착과정중에 석영관이 파손되는 사고가 일어나기도 한다. At this time, since the silicon carbide tube has little phase change and can be separated, deterioration due to silicon deposition can be prevented by performing separation and cleaning after the process, but in the case of a quartz tube, separation and cleaning is difficult, and a repeated deposition process Due to the phase change of quartz in the quartz tube, durability of the quartz tube is significantly deteriorated. Therefore, the quartz tube is cracked and the quartz component is mixed into the wafer as impurities, or the quartz tube is damaged during the deposition process.
그러므로, 석영관을 일정한 시기마다 교체해 주어야 하며, 통상 2개월 주기로 교체를 하게 되는데, 석영관이 매우 고가이므로 장비 유지관리 비용이 크게 상승하는 문제점이 발생된다. Therefore, it is necessary to replace the quartz tube at regular intervals, and it is usually replaced every two months. Since the quartz tube is very expensive, there is a problem that equipment maintenance cost is greatly increased.
따라서, 실란가스와 석영관의 접촉을 방지하기 위하여 석영관과 탄화규소관 사이 공간을 실링하는 방안도 고려하였으나, 완전한 실링이 용이하지 않고, 실링이 가능하면서도 고온에 견디는 재질을 모색하기가 어려우며, 특히 반복적 실링 및 실링해제가 가능하도록 하는 방안의 도출이 매우 곤란한 문제점이 있었다.Therefore, in order to prevent contact between the silane gas and the quartz tube, a method of sealing the space between the quartz tube and the silicon carbide tube was also considered, but it is difficult to find a material that can withstand high temperatures while completely sealing is not easy. In particular, there is a problem in which it is very difficult to deduce a method to enable repetitive sealing and release of the sealing.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 탄화규소관과 석영관 사이의 공간에 질소가스를 흘려주어 석영관과 실란가스의 접촉을 원천적으로 차단함으로써 석영관의 변성을 방지하고, 따라서 석영관의 사용연한을 연장하도록 하는 것을 목적으로 한다. The present invention was conceived to solve the above-described problem, and the present invention prevents degeneration of the quartz tube by essentially blocking the contact between the quartz tube and the silane gas by flowing nitrogen gas into the space between the silicon carbide tube and the quartz tube. Therefore, it aims to extend the service life of the quartz tube.
또한, 본 발명은 실란가스가 탄화규소관 내부에서만 유동하도록 함으로써, 보다 많은 양의 실란가스가 웨이퍼 증착에 이용되도록 하며, 따라서 실란가스의 이용 효율을 향상시키도록 하는 것을 다른 목적으로 한다. In addition, another object of the present invention is to allow a greater amount of silane gas to be used for wafer deposition by allowing the silane gas to flow only inside the silicon carbide tube, thus improving the efficiency of use of the silane gas.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 반도체 제조용 증착장비의 관 구조로서, 내부에 안착된 반도체 웨이퍼상에 실란 가스를 공급하여 실리콘이 증착되도록 하는 영역인 탄화규소관; 상기 탄화규소관과 비교하여 보다 더 넓은 구경을 가지며, 상기 탄화규소관과의 사이에 공간이 마련되도록 상기 탄화규소관을 둘러싸는 석영관; 상기 탄화규소관과 석영관의 양단에 마련되되, 적어도 일단은 개폐가능하도록 구성되어 상기 양단을 기밀하게 폐쇄하는 제1 및 제2도어부; 상기 제1도어부의 일측에 마련되어 탄화규소관의 내부로 실란가스를 공급하는 실란가스 공급관; 상기 제1도어부의 또 다른 일측에 마련되어 적어도 상기 탄화규소관과 석영관 사이로 질소가스를 공급하는 질소가스 공급관;을 포함하되, 상기 질소가스 공급관을 통하여 공급되는 질소는 상기 탄화규소관과 석영관 사이의 공간으로 인입되어 탄화규소관 내부로 흐르는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지구조를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a tube structure of a deposition equipment for semiconductor manufacturing, comprising: a silicon carbide tube, which is a region in which silicon is deposited by supplying a silane gas onto a semiconductor wafer mounted therein; A quartz tube surrounding the silicon carbide tube so as to have a wider diameter compared to the silicon carbide tube and to provide a space between the silicon carbide tube; First and second door portions provided at both ends of the silicon carbide tube and the quartz tube, at least one end configured to be openable and closed to hermetically close the both ends; A silane gas supply pipe provided on one side of the first door and supplying silane gas into the silicon carbide pipe; A nitrogen gas supply pipe provided on another side of the first door and supplying nitrogen gas between at least the silicon carbide pipe and the quartz pipe; wherein the nitrogen supplied through the nitrogen gas supply pipe is between the silicon carbide pipe and the quartz pipe It provides a structure for preventing contact with silane gas of a quartz tube for wafer deposition, characterized in that it is introduced into the space of and flows into the silicon carbide tube.
상기 질소가스는 상기 탄화규소관과 석영관 사이 뿐 아니라 석영관 내부에도 공급되는 것이 바람직하다. The nitrogen gas is preferably supplied not only between the silicon carbide tube and the quartz tube but also inside the quartz tube.
상기 질소가스가 석영관 내부에 공급될 때, 실란가스의 흐름방향과 반대방향으로 흐로도록 공급되어 석영관으로 실란가스가 흐르는 것을 방지하는 것이 바람직하다.When the nitrogen gas is supplied into the quartz tube, it is preferable that the nitrogen gas is supplied to flow in a direction opposite to the flow direction of the silane gas to prevent the silane gas from flowing through the quartz tube.
상기 질소가스는 적어도 실란가스 공급 중에 500 ~ 1,500cc/min의 단위시간당 유량으로 공급되는 것이 바람직하다.The nitrogen gas is preferably supplied at a flow rate per unit time of at least 500 to 1,500 cc/min while supplying the silane gas.
상기 질소가스 중 탄화규소관과 석영관 사이를 흐르는 질소가스는, 석영관과 연통되도록 구성된 도어부와 탄화규소관 사이의 틈을 통하여 석영관으로 공급되고, 증착공정 후의 잔여 실란가스와 함께 외부로 배출되는 것이 바람직하다.Among the nitrogen gas, nitrogen gas flowing between the silicon carbide tube and the quartz tube is supplied to the quartz tube through the gap between the door part configured to communicate with the quartz tube and the silicon carbide tube, and goes to the outside together with the residual silane gas after the deposition process. It is desirable to be discharged.
상기 질소가스 공급관의 단부는 분기관과 연결되며, 상기 분기관의 각 단부에는 적어도 두개의 노즐이 연결되며, 상기 노즐 중 하나는 탄화규소관과 석영관 사이를 향하도록 배치되고, 또 하나는 탄화규소관 내부를 향하도록 배치되는 것이 바람직하다.An end of the nitrogen gas supply pipe is connected to a branch pipe, and at least two nozzles are connected to each end of the branch pipe, and one of the nozzles is arranged to face between the silicon carbide pipe and the quartz pipe, and the other is carbonized. It is preferable that it is arranged to face the inside of the silicon tube.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 탄화규소관과 석영관 사이의 공간에 질소가스를 흘려주어 석영관과 실란가스의 접촉을 원천적으로 차단함으로써 석영관의 변성을 방지하고, 따라서 석영관의 사용연한을 연장하도록 하는 효과를 기대할 수 있다. According to the present invention as described above, nitrogen gas is flowed into the space between the silicon carbide tube and the quartz tube to prevent the quartz tube from being denatured by fundamentally blocking the contact between the quartz tube and the silane gas, thus reducing the service life of the quartz tube. You can expect the effect of extending it.
또한, 실란가스가 탄화규소관 내부에서만 유동하도록 함으로써, 보다 많은 양의 실란가스가 웨이퍼 증착에 이용되도록 하며, 따라서 실란가스의 이용 효율을 향상시키도록 하는 효과를 기대할 수 있다. In addition, by allowing the silane gas to flow only inside the silicon carbide tube, a larger amount of the silane gas can be used for wafer deposition, and thus an effect of improving the utilization efficiency of the silane gas can be expected.
도 1은 반도체 웨이퍼 증착장치의 외관을 나타내는 모식도,
도 2는 반도체 웨이퍼 증착장치에서 석영관과 탄화규소관의 배치상태를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예 의하여 도어부에 마련된 실란가스 및 질소가스 유입관을 포함하는 각종 구성을 나타내는 도면,
도 4는 실란가스만 공급하였을 때의 실란가스의 흐름을 나타내는 가스 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의하여 질소가스와 실란가스를 공급하였을 때의 질소가스와 실란가스의 흐름을 나타내는 가스 흐름도이다.
도 6은 도 5에서 분기관을 더 표시하여 나타낸 도면이다.1 is a schematic diagram showing the appearance of a semiconductor wafer deposition apparatus.
2 is a view showing an arrangement of a quartz tube and a silicon carbide tube in a semiconductor wafer deposition apparatus.
3 is a view showing various configurations including a silane gas and nitrogen gas inlet pipe provided on a door according to an embodiment of the present invention;
4 is a gas flow chart showing the flow of silane gas when only silane gas is supplied;
5 is a gas flow diagram showing the flow of nitrogen gas and silane gas when nitrogen gas and silane gas are supplied according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a branch pipe further displayed in FIG. 5.
이하, 본 발명을 첨부되는 도면과 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings and preferred embodiments. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the description of the present invention, the defined terms are defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a technician engaged in the relevant field, so the definition is based on the contents throughout the present specification. It will have to be lowered.
본 발명에서는 액체질소와 구분하여 표현하기 위하여 질소 대신 질소가스로 표현하였다. In the present invention, in order to express it separately from liquid nitrogen, it is expressed as nitrogen gas instead of nitrogen.
도 1은 반도체 웨이퍼 증착장치(100)를 나타내는 모식도, 도 2는 반도체 웨이퍼 증착장치(100)에서 석영관(111)과 탄화규소관(112)의 배치상태를 나타내는 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예 의하여 도어부(120)에 마련된 실란가스 및 질소가스 유입관을 포함하는 각종 구성을 나타내는 도면이다.1 is a schematic diagram showing a semiconductor
도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 반도체 웨이퍼 증착장치(100)는 LPCVD(Low Pressure CVD) 장치이고, 동 장치는 반도체 웨이퍼가 장입된 튜브(탄화규소관(112))로 이루어지는 반응부(110) 내부의 압력을 낮춘 후 반응부(110) 내부에 반응가스(예를 들어 실란[SiH4] 가스)를 흘려줌과 동시에 반응부(110)를 감싸는 히터를 가열하여 반응가스에 활성을 부여함으로써 웨이퍼 표면에 소기의 물질(Si)이 형성되도록 증착공정을 시행하는 장치이다.As shown, the semiconductor
이러한 반도체 웨이퍼 증착장치(100)는 제조원마다 그 형상이나 구성에 있어서 다소간의 차이가 있을 수는 있으나, 대체로 하우징 내에 석영관(111)(quartz tube)과 탄화규소관(112)(SiC tube)이 연속적으로 장입되고, 석영관(111)의 외주부에는 히터가 마련되며, 탄화규소관(112)은 석영관(111)에 비하여 구경이 작아서 석영관(111)의 내부에 석영관(111)과 대체로 동심을 이루면서 배치되고, 따라서 석영관(111)과 탄화규소관(112) 사이에는 소정의 공간이 마련된다. 또한, 하우징에는 도어부(120)가 개폐가능하게 마련되어 개방하여 탄화규소관(112) 내부로 반도체 웨이퍼를 장입할 수 있도록, 그리고, 폐쇄하여 반응이 밀폐된 공간에서 이루어지도록 할 수 있다. 상기 도어부(120)에는 냉각수관(131)(PCW line), 튜브내 진공을 형성 및 유지하기 위한 진공관, 반응가스를 주입할 수 있는 주입구 및 반응가스가 배출되는 배출구가 형성될 수 있다. 진공관의 일측에는 가스압을 측정할 수 있는 가스압센서가 마련되어, 진공상태를 모니터링할 수 있게 된다. 또한, 주입되는 실란가스 및/또는 실란가스와 질소가스의 적정압도 확인할 수 있다. The semiconductor
상기 반도체 웨이퍼 증착장치(100)의 양단부에는 도어부(120)가 마련되며, 도어부(120)는 도어로서의 기능과 밀폐기능을 동시에 구현한 것이다. 그 중 적어도 하나는 개폐가능하게 구성된다. 도어부(120)가 개폐가능하게 구성되는 이유는 전술한 바와 같다. 도어부(120)가 폐쇄되면 장치내 진공상태를 유지하도록 하기 위하여 기밀상태를 구현한다.
반도체 웨이퍼 증착장치(100)의 양단부에 마련된 도어부(120)를 각각 제1도어부(121), 제2도어부(122)로 할 수 있으며, 만일 제1도어부(121)에 반응가스 주입구(124)가 마련되며, 그 옆에 질소주입구(123)를 마련되고, 제2도어부(122)에는 이에 대응되는 반응가스 배출구(미도시)가 마련되거나 가스출입구(126)를 통해 배출되도록 할 수 있다. 여기서, 제1도어부(121)에 주입구가 마련될 수도 있고, 제2도어부(122)에 주입구가 마련될 수도 있으므로 주입구가 마련되는 도어부(120)는 어느 하나의 도어부(120)로 한정되지는 않는다. The
도 4는 실란가스만 공급하였을 때의 실란가스의 흐름을 나타내는 가스 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의하여 질소가스와 실란가스를 공급하였을 때의 질소가스와 실란가스의 흐름을 나타내는 가스 흐름도이다. 4 is a gas flow diagram showing the flow of silane gas when only silane gas is supplied, and FIG. 5 is a flow diagram showing the flow of nitrogen gas and silane gas when nitrogen gas and silane gas are supplied according to an embodiment of the present invention. Gas flow diagram.
도 4에서 도시된 바와 같이, 실란가스는 실란가스 탱크와 관연결된 가스 주입구를 통해 복수의 반도체 웨이퍼가 장입되어 있는 탄화규소관(112) 내로 주입되어 반도체 웨이퍼에 증착된 후 잔여 가스는 배출구를 통해 배출된다. 여기서, 탄화규소관(112)과 도어부(120) 사이에는 공간이 마련되는데, 이 공간은 탄화규소관(112)과 석영관(111) 사이의 공간과 연통된다. 그러나, 이와 같은 연통구조를 차단하기 위한 방안으로 이 공간을 실링(sealing)할 수 있는 방법을 도출하는 것이 현실적으로 쉽지 않다. 예를 들어 고무 재질의 오링을 사용하면 고온에 견딜 수 없으며, 고무 재질이 아니면 영구적으로 실링하지 않는 한, 제대로된 실링이 이루어질 수 없다. As shown in FIG. 4, the silane gas is injected into the
여기서, 실링의 필요성은 본 발명을 도출하게 된 취지에 따른다. 즉, 전술한 바와 같이 석영관(111)이 실란가스와 반복하여 접촉하게 되면 석영관(111) 내부에 형성되는 실리콘(Si) 층이 석영관(111)의 열화를 촉진하며, 실리콘 층이 석영관(111)의 특성을 변화시키거나, 또는 실리콘 층이 형성된 석영관(111)의 내부와 실리콘 층이 형성되지 않은 외부간 열팽창계수 차이가 발생되며, 이러한 열팽창계수 차이에 따라서 반복되는 열처리 과정 중에 석영관(111)에 균열이 발생되거나 파손이 일어날 수 있다. Here, the necessity of sealing depends on the gist of the present invention. That is, as described above, when the
그러므로, 실란가스와 석영관(111)이 서로 접촉하지 않도록 함으로써 석영관(111)의 수명을 2배 ~ 6배까지 늘릴 수 있으며, 이는 태양광용 다결정 실리콘의 생산을 위해서 반복되는 증착공정을 수행하는데 있어서 석영관(111)의 내구성과 수명의 증가는 증착 실리콘 생산의 코스트를 절감하는 중요한 요소가 된다. Therefore, by preventing the silane gas and the
이에, 본 발명에서는 실링(sealing)이 불가능하다고 판단하여 그 대안으로 질소가스를 적어도 탄화규소관(112)과 석영관(111)의 사이공간(113)으로 선 주입하여 그 흐름을 유지한 상태에서 후속으로 실란가스를 주입함으로써, 질소가스의 흐름으로 인하여 실란가스가 탄화규소관(112)으로부터 전술한 공간을 경유하여 석영관(111) 내부로 이동하는 것을 억제하도록 하였다. 즉, 질소가스의 흐름방향을 실란가스의 유입방향과 반대방향이 되도록 함으로써 실란가스가 석영관(111)과 접촉되는 것은 원천적으로 차단하였다. 도 5에서 실선은 실란가스를, 점선을 질소가스를 의미한다. 실란가스의 석영관(111)내 유입을 차단하기 위해서는 시간차를 두고 질소가스를 먼저 주입하여야 하며, 질소가스 분위기가 충분히 조성되었을 때, 비로소 실란가스를 관내로 주입한다. Accordingly, in the present invention, it is determined that sealing is impossible, and as an alternative, nitrogen gas is pre-injected into the
도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 질소가스는 석영관(111)과 탄화규소관(112) 사이공간(113)을 흐르게 되나, 탄화규소관(112) 내부에도 흐를 수 있으며, 질소가스는 실란가스와 반응하지 않으므로 실란가스에 의한 증착공정에 전혀 영향이 없다. 만일 질소가스가 아닌 가스로서 실란가스와의 반응이 일어나지 않는 가스라면 그 가스가 질소가스를 대체할 수 있다. As shown in FIG. 5, the nitrogen gas flows through the
또한, 질소가스는 웨이퍼에 대한 증착과정을 수행하고 남은 잔여 실란가스를 가이드하여 원활하게 배출될 수 있도록 하는 역할도 수행한다. 아울러, 질소가스로 인하여 실란가스의 증착영역이 탄화규소관(112)으로 제한되므로, 실란가스의 이용 효율을 보다 더 높일 수 있다. In addition, the nitrogen gas performs a deposition process on the wafer and guides the remaining silane gas so that it can be discharged smoothly. In addition, since the deposition area of the silane gas is limited to the
증착공정에 사용되고 남은 잔여 실란가스는 질소가스와 함께 배출된 후 다시 이를 재활용하기 위하여 회수될 수 있다. The remaining silane gas used in the deposition process may be discharged together with nitrogen gas and then recovered for recycling.
질소가스의 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The flow of nitrogen gas will be described in more detail as follows.
질소가스의 흐름방향은 실란가스가 석영관(111) 내로 유입되는 것을 방지하기 위하여서라면 어떠한 방향이어도 좋으나, 가급적이면 도어부(120)와 탄화규소관(112) 사이의 공간에서만큼은 탄화규소관(112) 내부로 흐르도록 공급되는 것이 바람직하다. 석영관(111) 양단부에 마련된 도어부(120)들 중 제1도어부(121)의 일측에서 질소가 주입되면 주입된 질소가스는 석영관(111)과 탄화규소관(112) 사이에 흐르는 제1흐름과 탄화규소관(112)으로 직접 유입되는 제2흐름으로 분기되는데, 제2흐름은 제1도어부(121) 근처에 형성된 공간을 통해 실란가스가 석영관(111)으로 유입되는 것을 방지하며, 제1흐름은 제2도어부(122) 근처에 형성된 공간을 통해 탄화규소관(112) 내부로 흐르게 되므로, 제2도어부(122) 근처에 형성된 공간을 통한 실란가스의 유입을 방지한다. The flow direction of the nitrogen gas may be any direction to prevent the silane gas from flowing into the
또한, 질소가스는 어느 하나의 도어부(120)를 통해 유입 및 유출이 되도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1도어부(121)를 통해 질소가스가 유입되었다면, 제2도어부(122)를 통해 질소가스가 배출되도록 하는 것이 바람직하고, 이 때, 제2도어부(122)의 각종 주입고 또는 배출구는 모두 완전히 폐쇄되도록 함으로써, 질소가스가 관내에서 구석구석 충분히 분위기를 형성하도록 완전하게 제어할 수 있도록 한다. 한편, 질소가스 주입구는 하나로도 충분하나, 그 이상일 수 있다. In addition, it is preferable that the nitrogen gas is configured to flow in and out through any one of the
한편, 본 발명에서는 단위시간당 공급되는 질소가스의 유량이 고려되어야 한다. 왜냐하면, 실란가스가 분해되고 증착되는데 있어서 방해를 주지 않아야 하고, 또한 실란가스에 대한 실링역할도 충실하도록 하는 최적의 조건이 제시되어야 하기 때문이다. 따라서, 증착 공정을 수행하는데 필요한 실란가스의 공급에 대하여 500 ~ 1,500cc/min의 단위시간당 질소가스 유량이 제시되는 경우에 이와 같은 조건이 확보되며, 따라서 위 질소가스의 단위시간당 유량은 그 임계적 의의가 있다.On the other hand, in the present invention, the flow rate of nitrogen gas supplied per unit time should be considered. Because the silane gas is decomposed and deposited, the optimum conditions should be presented so that it should not interfere with the deposition and the sealing role for the silane gas should be fulfilled. Because. Therefore, when the nitrogen gas flow rate per unit time of 500 ~ 1,500 cc/min is presented for the supply of silane gas required to perform the deposition process, the above condition is secured, and thus the flow rate per unit time of the nitrogen gas is critical. It is meaningful.
또한, 질소가스는 탄화규소관(112)과 석영관(111) 사이를 흐르도록 해당 영역에 분사되는 것이 바람직하나, 탄화규소관(112)과 석영관(111) 사이 뿐만 아니라 탄화규소관(112) 내부에도 가스가 분사되도록 분기관(130)을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 분기관(130)의 노즐 중 하나는 탄화규소관(112)과 석영관(111) 사이를 향하고, 나머지 하나는 탄화규소관(112) 내부를 향하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와같은 분기관(130)은 도 6에 표현되었다.In addition, nitrogen gas is preferably injected into the region so as to flow between the
이와 같이 질소가스를 적어도 석영관(111)과 탄화규소관(112) 사이의 영역에 실란가스가 흐르는 시간 이상의 시간동안 지속적으로 흐르도록 함으로써, 실란가스가 석영관(111)과 접촉할 수 있는 기회를 원천적으로 차단할 수 있으며, 이로써 석영관(111)의 균열일 피하고 보다 오랜기간 사용할 수 있는 기회를 제공할 수 있다. In this way, nitrogen gas is continuously flowed in the region between the
이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 안정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described in more detail by way of examples above, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is not stabilized by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100 : 반도체 웨이퍼 증착장치 110 : 반응부
111 : 석영관 112 : 탄화규소관
120 : 도어부 121 : 제1도어부
122 : 제2도어부 123 : 질소주입구
124 : 반응가스 주입구 126 : 가스출입구
127 : 압력센서 129 : 받침대
130 : 분기관 131 : 냉각수관
100: semiconductor wafer deposition apparatus 110: reaction unit
111: quartz tube 112: silicon carbide tube
120: door part 121: first door part
122: second door part 123: nitrogen injection port
124: reaction gas inlet 126: gas outlet
127: pressure sensor 129: pedestal
130: branch pipe 131: cooling water pipe
Claims (6)
내부에 안착된 반도체 웨이퍼상에 실란 가스를 공급하여 실리콘이 증착되도록 하는 영역인 탄화규소관;
상기 탄화규소관과 비교하여 보다 더 넓은 구경을 가지며, 상기 탄화규소관과의 사이에 공간이 마련되도록 상기 탄화규소관을 둘러싸는 석영관;
상기 탄화규소관과 석영관의 양단에 마련되되, 적어도 일단은 개폐가능하도록 구성되어 상기 양단을 기밀하게 폐쇄하는 제1 및 제2도어부;
상기 제1도어부의 일측에 마련되어 탄화규소관의 내부로 실란가스를 공급하는 실란가스 공급관;
상기 제1도어부의 또 다른 일측에 마련되어 적어도 상기 탄화규소관과 석영관 사이로 질소가스를 공급하는 질소가스 공급관;
을 포함하되, 상기 질소가스 공급관을 통하여 공급되는 질소는 상기 탄화규소관과 석영관 사이의 공간으로 인입되어 탄화규소관 내부로 흐르는 것을 특징으로 하는
웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지구조.As a tubular structure of deposition equipment for semiconductor manufacturing,
A silicon carbide tube, which is a region through which silicon is deposited by supplying a silane gas onto a semiconductor wafer mounted therein;
A quartz tube surrounding the silicon carbide tube so as to have a wider diameter compared to the silicon carbide tube and to provide a space between the silicon carbide tube;
First and second door portions provided at both ends of the silicon carbide tube and the quartz tube, at least one end configured to be openable and closed to hermetically close the both ends;
A silane gas supply pipe provided on one side of the first door and supplying silane gas into the silicon carbide pipe;
A nitrogen gas supply pipe provided on another side of the first door and supplying nitrogen gas between at least the silicon carbide pipe and the quartz pipe;
Including, wherein the nitrogen supplied through the nitrogen gas supply pipe is introduced into the space between the silicon carbide pipe and the quartz pipe and flows into the silicon carbide pipe.
Silane gas contact prevention structure of the quartz tube for wafer deposition.
상기 질소가스는 상기 탄화규소관과 석영관 사이 뿐 아니라 석영관 내부에도 공급되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지구조.The method of claim 1,
The nitrogen gas is supplied not only between the silicon carbide tube and the quartz tube but also inside the quartz tube.
상기 질소가스가 석영관 내부에 공급될 때, 실란가스의 흐름방향과 반대방향으로 흐로도록 공급되어 석영관으로 실란가스가 흐르는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지구조.The method of claim 2,
When the nitrogen gas is supplied into the quartz tube, it is supplied to flow in a direction opposite to the flow direction of the silane gas to prevent the silane gas from flowing into the quartz tube. .
상기 질소가스는 적어도 실란가스 공급 중에 500 ~ 1,500cc/min의 단위시간당 유량으로 공급되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지구조.The method of claim 2,
The nitrogen gas is supplied at a flow rate per unit time of at least 500 to 1,500 cc/min while the silane gas is supplied. The structure for preventing contact with silane gas of a quartz tube for wafer deposition, characterized in that.
상기 질소가스 중 탄화규소관과 석영관 사이를 흐르는 질소가스는, 석영관과 연통되도록 구성된 도어부와 탄화규소관 사이의 틈을 통하여 석영관으로 공급되고, 증착공정 후의 잔여 실란가스와 함께 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지구조.The method of claim 1,
Among the nitrogen gas, nitrogen gas flowing between the silicon carbide tube and the quartz tube is supplied to the quartz tube through the gap between the door part configured to communicate with the quartz tube and the silicon carbide tube, and goes to the outside together with the residual silane gas after the deposition process. Silane gas contact prevention structure of the quartz tube for wafer deposition, characterized in that discharged.
상기 질소가스 공급관의 단부는 분기관과 연결되며, 상기 분기관의 각 단부에는 적어도 두개의 노즐이 연결되며, 상기 노즐 중 하나는 탄화규소관과 석영관 사이를 향하도록 배치되고, 또 하나는 탄화규소관 내부를 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 증착용 석영관의 실란가스 접촉 방지구조.
The method of claim 1,
An end of the nitrogen gas supply pipe is connected to a branch pipe, and at least two nozzles are connected to each end of the branch pipe, and one of the nozzles is arranged to face between the silicon carbide pipe and the quartz pipe, and the other is carbonized. Silane gas contact prevention structure of the quartz tube for wafer deposition, characterized in that arranged to face the inside of the silicon tube.
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