KR19990040204U

KR19990040204U - Horizontal diffusion furnace for semiconductor wafer manufacturing

Info

Publication number: KR19990040204U
Application number: KR2019980006782U
Authority: KR
Inventors: 윤영일
Original assignee: 김영환; 현대반도체 주식회사
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-25

Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로에 관한 것이다. 종래에는 반응가스가 튜브의 가스주입구에서 배출구로 흐르도록 상기 반응가스를 주입시킴으로써 웨이퍼의 로딩위치에 따라 웨이퍼의 산화막 두께의 균일도가 저하되는 문제점이 있었다. 따라서 본 고안은 일측에 배출구를 갖는 셔터에 의해서 개폐되면서 보트에 적재된 다수장의 웨이퍼가 출입하는 개방부를 갖는 튜브와, 상기 튜브를 가열하는 히팅코일이 반응실 내부에 구비됨에 있어서, 상기 튜브 내부에 설치되어 반응가스를 수개의 가스분사공을 통해 보트에 적재된 다수장의 웨이퍼 측으로 분사하는 가스유도관을 구비함으로써 상기 반응가스에 의한 웨이퍼 표면의 산화막 두께의 균일도를 보다 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.The present invention relates to a horizontal diffusion path for manufacturing a semiconductor wafer. Conventionally, by injecting the reaction gas so that the reaction gas flows from the gas inlet to the outlet of the tube, there is a problem that the uniformity of the oxide film thickness of the wafer decreases depending on the loading position of the wafer. Therefore, the present invention has a tube having an opening for opening and closing a plurality of wafers loaded into the boat while opening and closing by a shutter having a discharge port on one side, and a heating coil for heating the tube is provided in the reaction chamber, It is provided with a gas induction pipe which is installed to inject the reaction gas to the side of the plurality of wafers loaded on the boat through several gas injection holes to have an effect of further improving the uniformity of the oxide film thickness on the wafer surface by the reaction gas. .

Description

Horizontal diffusion furnace for semiconductor wafer manufacturing

본 고안은 웨이퍼 표면에 산화막을 입힐 때 사용되는 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로에 관한 것이다.The present invention relates to a horizontal diffusion path for manufacturing a semiconductor wafer which is used when an oxide film is coated on a wafer surface.

일반적으로 반도체 제조공정 중에는 불순물 확산 공정에서 웨이퍼의 표면을 마스크처럼 보호함과 동시에 그 다음 공정인 사진 식각(Photo Engraving)을 위해서 이미 부분적으로 산화막이 성장되어 있거나 전혀 성장되어 있지 않은 웨이퍼 표면에 산화막(SiO₂)을 입히는 공정을 수행하게 된다. 이러한 공정은 약 900 내지 1200 ° C 에 이르는 온도로 제어되는 확산로(Diffusion Furnace)의 석영관(Quartz Tube) 속에서 이루어지게 되는데, 대체로 30분 내지 수 시간 동안 이루어지며, 상기 확산로의 석영관 속에는 산소 및 질소가스나 증기 또는 수소 및 산소가스 등의 산화제, 즉 반응가스가 주입되어 실리콘이 산화되면서 단결정체인 웨이퍼 위에 수 천 Å (1 Å =10^-8cm)의 산화막을 형성시키게 된다. 한편, 상기 확산로는 그 구조 및 형태에 따라 횡형과 종형으로 분류되고, 확산의 균일도가 높고 자동화할 수 있는 장점으로 인해 근래에는 횡형에 비해서 종형이 많이 사용되고 있는 실정에 있다. 그러나 웨이퍼의 대구경화에 따른 12인치의 웨이퍼 수요가 증가하게 되면 종형으로는 그 생산능력의 한계가 있어 횡형의 확산로가 12인치 웨이퍼의 생산라인에서는 보편화될 것으로 예상되고 있다. 도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로의 구성을 개략적으로 도시한 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 상기 횡형 확산로는 전.후방으로 관통된 원통체로 된 반응실(1) 내부에 석영으로 된 튜브(tube)(2)가 수평방향으로 구비되어 있고, 상기 튜브(2)의 양단은 한 쌍의 지지구(3)(4)에 의해서 반응실(1)에 고정 및 지지되도록 구성되어 있다. 그리고 상기 지지구(3)(4)에는 바깥쪽으로 향하도록 장착홈(3A)(4A)이 형성되어 있고, 상기 장착홈(3A)(4A)에는 연질제로 된 칼라(Collar)(5)(6)가 튜브(2)의 외측으로 끼워지는 식으로 구비되어 반응시 상기 지지구(3)(4)와 튜브(2) 사이의 틈새를 통해서 반응실(1) 내부의 열이 외부로 빠져 나가지 못하도록 밀폐하도록 구성되어 있다. 또한 상기 반응실(1)의 내측면에는 히팅코일(heating coil)(7)이 구비되어 전원 공급에 의해서 반응실(1) 내부를 가열하도록 구성되어 있고, 상기 튜브(2)의 일측에는 가스주입구(2A)가 형성되어 튜브(2) 내부로 반응가스를 주입할 수 있도록 되어 있다. 그리고 상기 가스주입구(2A)의 반대쪽 타측단부는 개방되어져 이 개방부(2B)를 통해서 보트(8)에 적재된 다수장의 웨이퍼(W)가 출입할 수 있도록 되어 있고, 상기 개방부(2B)는 배출구(9A)를 갖는 셔터(Shutter)(9)의 작동에 의해서 개폐되도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 종래의 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로는 먼저, 셔터(9)가 상향으로 작동하면서 튜브(2)의 개방부(2B)가 개방된다. 그런 후에는 상기 개방부(2B)를 통해서 웨이퍼(W)가 적재된 보트(8)가 튜브(2) 내부로 인입되고, 다시 셔터(9)가 하강하면서 튜브(2)의 개방부(2B)를 폐쇄시키게 되는 것으로, 이러한 상태에서 이미 부분적으로 산화막이 성장되어 있거나 전혀 성장되어 있지 않은 상기 웨이퍼(W) 표면에 산화막(SiO₂)을 입히는 공정을 수행하게 된다. 이를 위해서는 우선, 반응실(1) 내측면에 구비된 히팅코일(7)에 전원이 공급되어 상기 반응실(1) 내부의 튜브(2)를 가열하게 되고, 일정온도에 도달하면 튜브(2)의 가스주입구(2A)를 통해 반응가스가 주입됨으로써 확산이 진행되도록 하고 있다.In general, during the semiconductor manufacturing process, an oxide film (which is partially grown or not grown on the surface of the wafer, which is partially grown or not grown at all, is used to protect the surface of the wafer like a mask in the impurity diffusion process and to perform the next process of photo-engraving. SiO ₂ ) is performed. This process is about 900 to 1200 ° It is made in a quartz tube of a diffusion furnace controlled to a temperature up to C, which is generally performed for 30 minutes to several hours. An oxidant such as hydrogen and oxygen gas, that is, a reaction gas is injected to oxidize silicon, and thousands of times on a single crystal wafer. Å (One Å = 10 ^-8 cm) oxide film. Meanwhile, the diffusion path is classified into a horizontal type and a vertical type according to its structure and shape, and in recent years, a vertical type is used in comparison with the horizontal type due to the high uniformity of the diffusion and the advantage of automation. However, as the demand for 12-inch wafers increases due to the large diameter of the wafers, the production capacity of the vertical-type wafers is limited, so the horizontal diffusion path is expected to be common in the production lines of 12-inch wafers. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional horizontal diffusion path for manufacturing a semiconductor wafer, as shown in the horizontal diffusion path is made of quartz inside the reaction chamber (1) made of a cylindrical body penetrating the front and rear A tube 2 is provided in the horizontal direction, and both ends of the tube 2 are configured to be fixed and supported by the reaction chamber 1 by a pair of supports 3 and 4. The support holes 3 and 4 are provided with mounting grooves 3A and 4A so as to face outwardly, and the mounting grooves 3A and 4A are made of soft collars 5 and 6, respectively. ) Is fitted to the outside of the tube (2) to prevent the heat inside the reaction chamber (1) through the gap between the support (3) (4) and the tube (2) during the reaction so as not to escape to the outside It is configured to seal. In addition, a heating coil 7 is provided on an inner surface of the reaction chamber 1 to heat the inside of the reaction chamber 1 by power supply, and a gas inlet is provided at one side of the tube 2. 2A is formed so that the reaction gas can be injected into the tube 2. The other end end opposite to the gas inlet 2A is opened so that a plurality of wafers W loaded on the boat 8 can enter and exit through the opening 2B, and the opening 2B is It is comprised so that it may open and close by operation of the shutter 9 which has the discharge port 9A. In the conventional horizontal wafer diffusion furnace configured as described above, first, the opening 2B of the tube 2 is opened while the shutter 9 is operated upward. Thereafter, the boat 8 on which the wafers W are loaded is introduced into the tube 2 through the opening 2B, and the shutter 9 is lowered again, and the opening 2B of the tube 2 is lowered. In this state, a process of coating an oxide film (SiO ₂ ) on the surface of the wafer (W) where the oxide film is partially grown or not grown at all is performed in this state. To this end, first, power is supplied to the heating coil 7 provided on the inner surface of the reaction chamber 1 to heat the tube 2 inside the reaction chamber 1, and when the temperature reaches a predetermined temperature, the tube 2 is heated. The reaction gas is injected through the gas inlet 2A to allow diffusion to proceed.

그러나 이러한 종래의 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로는 튜브의 일측 가스주입구에서 타측 배출구로 흐르는 반응가스에 의한 웨이퍼 표면의 산화막 두께 형성이 튜브 내부의 보트에 다수장 적재된 웨이퍼의 로딩위치에 따라 서로 다르게 형성됨으로써 웨이퍼 산화막의 균일도가 저하되는 문제점이 있었다. 따라서 본 고안의 목적은 튜브 내부에 주입된 반응가스에 의한 웨이퍼 표면의 산화막 두께의 균일도를 보다 향상시키는데 있다.However, the conventional lateral diffusion path for manufacturing a semiconductor wafer is formed with different oxide film thicknesses on the wafer surface due to the reaction gas flowing from one gas inlet to the other outlet of the tube depending on the loading position of the wafer loaded in the boat inside the tube. This has a problem that the uniformity of the wafer oxide film is lowered. Therefore, an object of the present invention is to further improve the uniformity of the oxide film thickness on the wafer surface by the reaction gas injected into the tube.

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로 구성을 보인 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a horizontal diffusion path for manufacturing a conventional semiconductor wafer.

도 2는 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로 구성을 보인 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a horizontal diffusion path for manufacturing a semiconductor wafer according to the present invention.

**도면의주요부분에대한부호의설명**** description of the symbols for the main parts of the drawings **

W:웨이퍼 10:반응실W: wafer 10: reaction chamber

11:튜브 11A:가스유도관11: Tube 11A: gas induction pipe

11B:가스분사공 11C:개방부11B: Gas injection hole 11C: Opening department

12,13:지지구 12A,13A:장착홈12, 13: Support 12A, 13A: Mounting groove

14,15:칼라 16:히팅코일14, 15: Color 16: Heating coil

17:보트 18:셔터17: Boat 18: Shutter

이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 일측에 배출구를 갖는 셔터에 의해서 개폐되면서 보트에 적재된 다수장의 웨이퍼가 출입하는 개방부를 갖는 튜브와, 상기 튜브를 가열하는 히팅코일이 반응실 내부에 구비됨에 있어서, 상기 튜브 내부에 설치되어 반응가스를 수개의 가스분사공을 통해 보트에 적재된 다수장의 웨이퍼 측으로 분사하는 가스유도관이 구비된 것을 특징으로 한 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a tube having an opening for opening and closing a plurality of wafers loaded into the boat while opening and closing by a shutter having an outlet on one side, and a heating coil for heating the tube is provided in the reaction chamber And a gas induction pipe installed inside the tube for injecting the reaction gas into a plurality of wafers loaded on the boat through several gas injection holes.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention according to the embodiment.

도 2는 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로 구성을 보인 단면도로서, 이 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로는 통상에서와 같이 전.후방으로 관통된 원통체로 된 반응실(10) 내부에 석영으로 된 튜브(11)가 수평방향으로 구비되고, 상기 튜브(11)의 양단은 한 쌍의 지지구(12)(13)에 의해서 반응실(10)에 고정 및 지지되도록 구성된다. 그리고 상기 지지구(12)(13)에는 바깥쪽으로 향하도록 장착홈(12A)(13A)이 형성되고, 상기 장착홈(12A)(13A)에는 연질제로 된 칼라(14)(15)가 튜브(11)의 외측으로 끼워지는 식으로 구비되어 반응시 상기 지지구(12)(13)와 튜브(11) 사이의 틈새를 통해서 반응실(10) 내부의 열이 외부로 빠져 나가지 못하도록 밀폐하도록 구성된다. 또한 상기 반응실(10)의 내측면에는 히팅코일(16)이 구비되어 전원 공급에 의해서 반응실(10) 내부를 가열하도록 구성되고, 상기 튜브(11)의 일측에는 개방부(11C)가 형성되어 상기 개방부(11C)를 통해 보트(17)에 적재된 다수장의 웨이퍼(W)가 출입할 수 있도록 하고, 배출구(18A)를 갖는 셔터(18)의 작동에 의해서 개폐되도록 구성된다. 이러한 반도체 웨이퍼 제조용 횡형 확산로에 있어, 본 고안은 상기 튜브(11)의 내부로 반응가스를 주입하기 위한 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같은 가스유도관(11A)이 구비된다. 상기 가스유도관(11A)은 길이가 긴 일자형 관체로서, 외부의 가스공급원(도시되지 않음)과 연결되고 그 길이를 따라 상단면에 간격을 두고 수개의 가스분사공(11B)이 형성된다. 즉, 가스공급원으로부터 반응가스를 공급받아 상부측 보트(17)에 다수장 적재된 웨이퍼(W)에 로딩 위치에 관계없이 동시에 반응가스를 분사하여 웨이퍼(W)와의 반응에 의해서 상기 웨이퍼(W) 표면에 산화막을 형성하도록 구성한 것이다. 이와 같이 구성된 본 고안은 먼저, 셔터(18)가 상향으로 작동하면서 튜브(11)의 개방부(11C)가 개방된다. 그런 후에는 상기 개방부(11C)를 통해서 웨이퍼(W)가 적재된 보트(17)가 튜브(11) 내부로 인입되고, 다시 셔터(18)가 하강하면서 튜브(11)의 개방부(11C)를 폐쇄시키게 되는 것으로, 이러한 상태에서 이미 부분적으로 산화막이 성장되어 있거나 전혀 성장되어 있지 않은 상기 웨이퍼(W) 표면에 산화막(SiO₂)을 입히는 공정을 수행하게 된다. 이를 위해서는 우선, 반응실(10) 내측면에 구비된 히팅코일(16)에 전원이 공급되어 상기 반응실(10) 내부의 튜브(11)를 가열하게 되고, 일정온도에 도달하면 가스유도관(11A)으로 가스를 주입하여 상기 가스유도관(11A)의 가스분사공(11B)을 통해 상부측 보트(17)에 다수장 적재된 웨이퍼(W)에 반응가스를 동시에 주입하여 확산이 진행되도록 한 것이다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a lateral diffusion path for semiconductor wafer production according to the present invention, wherein the lateral diffusion path for semiconductor wafer manufacturing is made of quartz in a reaction chamber 10 made of a cylindrical body penetrating forward and rearward as usual. A tube 11 is provided in the horizontal direction, and both ends of the tube 11 are configured to be fixed and supported by the reaction chamber 10 by a pair of supports 12 and 13. The support grooves 12 and 13 are provided with mounting grooves 12A and 13A facing outwards, and the mounting grooves 12A and 13A have collars 14 and 15 made of soft material. 11) is fitted to the outside of the structure is configured to seal the heat inside the reaction chamber 10 through the gap between the support 12, 13 and the tube 11 during the reaction so as not to escape to the outside. . In addition, a heating coil 16 is provided on an inner surface of the reaction chamber 10 to heat the inside of the reaction chamber 10 by power supply, and an opening portion 11C is formed on one side of the tube 11. And a plurality of wafers W loaded on the boat 17 through the opening 11C to enter and exit, and are opened and closed by the operation of the shutter 18 having the discharge port 18A. In the horizontal diffusion path for manufacturing a semiconductor wafer, the present invention is a means for injecting the reaction gas into the tube 11, the gas induction pipe (11A) as shown in Figure 2 is provided. The gas induction pipe 11A is a long straight tube, connected to an external gas supply source (not shown), and several gas injection holes 11B are formed at intervals on the top surface along the length thereof. In other words, the reaction gas is supplied from the gas supply source and the reaction gas is simultaneously injected to the wafer W loaded in the upper boat 17 regardless of the loading position to react with the wafer W to react with the wafer W. It is configured to form an oxide film on the surface. According to the present invention configured as described above, the opening portion 11C of the tube 11 is opened while the shutter 18 operates upward. After that, the boat 17 loaded with the wafer W is introduced into the tube 11 through the opening 11C, and the shutter 18 is lowered, and the opening 11C of the tube 11 is lowered. In this state, a process of coating an oxide film (SiO ₂ ) on the surface of the wafer (W) where the oxide film is partially grown or not grown at all is performed in this state. To this end, first, power is supplied to the heating coil 16 provided on the inner surface of the reaction chamber 10 to heat the tube 11 inside the reaction chamber 10, and when a certain temperature is reached, the gas induction pipe ( Injecting gas into 11A) simultaneously injecting reaction gas into the wafer W stacked in the upper boat 17 through the gas injection hole 11B of the gas induction pipe 11A to allow diffusion to proceed. will be.

이같이 본 고안은 반응가스를 샤워식으로 보트에 적재된 다수장의 웨이퍼에 동시에 주입시킴으로써 상기 반응가스에 의한 웨이퍼 표면의 산화막 두께의 균일도를 보다 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.As such, the present invention has an effect of further improving the uniformity of the oxide film thickness on the wafer surface by the reaction gas by simultaneously injecting the reaction gas into a plurality of wafers loaded in the boat in a shower type.

Claims

A tube having an opening for opening and closing a plurality of wafers loaded into a boat while opening and closing by a shutter having a discharge port on one side, and a heating coil for heating the tube are provided in the reaction chamber, and installed inside the tube to react with a reaction gas. The horizontal diffusion path for manufacturing a semiconductor wafer, characterized in that it is provided with a gas induction pipe for injecting to the side of the plurality of wafers loaded on the boat through several gas injection holes.