KR20000025469A - Method for injecting gas in semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 가스를 주입하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 2종 이상의 가스를 미리 혼합하여 반도체제조장비의 내부로 주입하는 반도체제조장비의 가스주입방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of injecting a gas used in the manufacturing process of a semiconductor device, and more particularly, to a gas injection method of a semiconductor manufacturing equipment for mixing the two or more kinds of gases in advance into the semiconductor manufacturing equipment.
일반적으로 반도체 소자의 제조에는 다양한 제조공정을 거치게 되는데 많은 공정에서 가스가 사용된다. 이러한 가스의 종류는 매우 다양하며, 각각의 공정에서 아주 큰 비중을 차지하고 있다. 상기 가스는 각종의 반도체제조장비 내부에서 여러 가지 조건 즉, 온도(특히 고온)와 압력(가압 또는 감압) 등의 영향하에 반도체 웨이퍼의 표면에 확산 또는 침적 등의 여러 가지 반응을 일으키게 된다. 또한, 상기 가스는 하나의 제조공정에서 여러 종류의 것이 동시에 사용될 수도 있으며, 따라서 반도체제조장비에는 이와 같은 2종 이상의 가스를 그 내부에 주입하기 위한 장치들을 구비하고 있다.In general, the manufacture of semiconductor devices go through a variety of manufacturing processes, the gas is used in many processes. These types of gases are very diverse and occupy a very large portion of each process. The gas causes various reactions such as diffusion or deposition on the surface of the semiconductor wafer under various influences in the semiconductor manufacturing equipment, that is, temperature (particularly high temperature) and pressure (pressure or pressure). In addition, several kinds of gases may be used at the same time in one manufacturing process, and therefore, semiconductor manufacturing equipment is equipped with devices for injecting two or more kinds of such gases therein.
도 1은 반도체제조장비 중에 저압 화학기상증착공정을 수행하는 종형확산로를 예로 들어 그 내부에 2종 이상의 가스를 주입하는 종래의 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a conventional method of injecting two or more gases into an example of a vertical diffusion furnace performing a low pressure chemical vapor deposition process in a semiconductor manufacturing equipment.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정 중에서 폴리실리콘, 질화막 등을 웨이퍼 상에 증착시키는 데는 주로 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)법이 이용된다. 상기 화학기상증착법은 화학소스(Chemical source)를 가스 상태로 장치 내에 공급하여 웨이퍼 표면상에서 확산을 일으킴으로써 유전체막, 도전막 및 반도전막 등을 웨이퍼 표면에 증착시키는 기술이다.In general, a chemical vapor deposition (CVD) method is mainly used to deposit polysilicon, a nitride film, or the like on a wafer in a semiconductor device manufacturing process. The chemical vapor deposition method is a technique of depositing a dielectric film, a conductive film, a semiconducting film, etc. on the wafer surface by supplying a chemical source into the device in a gas state to cause diffusion on the wafer surface.
이러한 CVD법은 통상 장치내의 압력에 따라 저압 CVD(LPCVD: Lower Pressure CVD), 상압 CVD(Atmospheric Pressure CVD)로 구분하고, 그 외에도 플라즈마 CVD(PECVD: Plasma Enhanced CVD) 및 광여기 CVD 등이 일반적으로 사용되고 있다. 이중에서 LPCVD는 상압보다 낮은 압력에서 웨이퍼의 표면상에 필요한 물질을 침적시키는 방법으로서 확산공정에서 주로 사용되며, 그 장치로는 통상 종형확산로(Vertical diffusion furnace)가 사용된다.The CVD method is generally classified into low pressure CVD (LPCVD) and atmospheric pressure CVD (LPCVD) according to the pressure in the apparatus. In addition, plasma CVD (PECVD) and photoexcitation CVD are generally used. It is used. Among them, LPCVD is mainly used in the diffusion process as a method of depositing the necessary material on the surface of the wafer at a pressure lower than the normal pressure, a vertical diffusion furnace is usually used as the apparatus.
도 1에 도시된 바와 같이, 종형확산로는 일반적으로 내측튜브(Inner tube, 30), 외측튜브(Outer tube, 40), 히터(Heater, 50) 및 플랜지(60) 등을 구비하고 있다.As shown in FIG. 1, the vertical diffusion furnace generally includes an inner tube 30, an outer tube 40, a heater 50, a flange 60, and the like.
상기 내측튜브(30)는 석영으로 된 관으로, 그 내부에 웨이퍼(10)가 적재된 석영 보트(Quartz boat, 20)가 삽입되어 웨이퍼(10) 상에 화학기상증착이 진행되는 곳이다. 상기 외측튜브(40)는 내측 튜브(30)의 외측에 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 역할을 하며, 상기 히터(50)는 외측튜브(40)의 외측에 설치되어 웨이퍼(10)를 소정 온도로 가열하게 된다. 그리고, 상기 내측튜브(30)와 외측튜브(40)는 그 하부에 마련된 플랜지(60)에 장착되어 있고, 상기 석영 보트(20)는 받침대(70)에 의해 지지되어 있다.The inner tube 30 is a tube made of quartz, and a quartz boat 20 in which the wafer 10 is loaded is inserted into the inner tube 30 so that chemical vapor deposition proceeds on the wafer 10. The outer tube 40 is installed outside the inner tube 30 to seal the inside thereof, and the heater 50 is installed outside the outer tube 40 to bring the wafer 10 to a predetermined temperature. Heating. The inner tube 30 and the outer tube 40 are mounted to a flange 60 provided at a lower portion thereof, and the quartz boat 20 is supported by a pedestal 70.
상술한 바와 같은 종형확산로의 내부에 2종의 화학소스 가스를 공급하기 위해서, 상기 플랜지(60)의 일측에는 상기 내측튜브(30) 내부로 화학소스 가스를 주입하기 위한 두 개의 가스 주입구(61)가 마련되어 있으며, 다른 일측에는 펌프(80)와 연결되어 외측 튜브(40) 내부를 적정한 압력으로 감압시키기 위해 공기를 배출하는 배기구(62)가 마련되어 있다.In order to supply two kinds of chemical source gases into the vertical diffusion furnace as described above, two gas inlets 61 for injecting chemical source gases into the inner tube 30 on one side of the flange 60. Is provided, and the other side is provided with an exhaust port 62 which is connected to the pump 80 and discharges air in order to reduce the pressure inside the outer tube 40 to a proper pressure.
상술한 바와 같은 종형확산로에서 사용되는 종래의 가스주입방법은 사용되는 가스의 종류에 따라 2개 이상이 마련된 가스 주입구(61)를 통해 가스 종류별로 각각 내측튜브(30) 내부로 주입하고, 그 내부에서 가스의 혼합 및 웨이퍼(10)와의 반응이 일어나도록 하는 방법이다.The conventional gas injection method used in the vertical diffusion furnace as described above is injected into the inner tube 30 for each gas type through the gas injection port 61 provided with two or more according to the type of gas used, This is a method for allowing gas mixture and reaction with the wafer 10 to occur inside.
그런데, 이와같은 방법은 주입된 2종 이상의 가스가 내측튜브(30) 내부의 아래 부분에서는 미처 혼합이 이루어지지 않을 수 있으며, 이에 따라 상기 석영 보트(20)에 적재된 웨이퍼(10) 중에 하부에 위치한 웨이퍼(10)에서는 아직 혼합되지 않은 가스로 인해 균일한 반응이 이루어지지 않아 막질균일성(uniformity)이 나빠지는 문제점이 있다.However, in such a method, two or more kinds of injected gases may not be mixed in the lower portion of the inner tube 30, and thus, may be disposed at the lower portion of the wafer 10 loaded on the quartz boat 20. In the positioned wafer 10, since uniform reaction is not performed due to the gas not yet mixed, the uniformity of the film is deteriorated.
한편, 다른 제조공정에서는 2종 이상의 가스 중에 한가지의 가스를 미리 장치내로 주입시켜 장치내의 환경을 바꾸어 놓은 상태에서, 다른 한가지 또는 그 이상의 가스를 주입하는 방법도 사용되고 있다. 그러나, 이는 미리 주입한 가스의 비효율적인 낭비일 뿐만 아니라 제조원가를 증가시키는 원인으로 작용하게 되는 문제점이 있다.On the other hand, in another manufacturing process, a method of injecting one or more gases in a state in which one gas is introduced into the apparatus in advance and the environment in the apparatus is changed is used. However, this is not only an inefficient waste of the pre-injected gas but also serves to increase the manufacturing cost.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 2종 이상의 가스를 미리 혼합하여 반도체제조장비의 내부로 주입하는 반도체제조장비의 가스주입방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a gas injection method of the semiconductor manufacturing equipment in particular to mix the two or more gases in advance into the semiconductor manufacturing equipment.
도 1은 종래의 가스주입방법을 설명하기 위한 종형확산로의 개략적 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a vertical diffusion furnace for explaining a conventional gas injection method,
도 2는 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가스주입방법의 일실시예를 도시한 도면,2 is a view showing an embodiment of a gas injection method of the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가스주입방법의 다른 실시예를 도시한 도면.3 is a view showing another embodiment of the gas injection method of the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10...웨이퍼 20...석영 보트10 ... wafer 20 ... quartz boat
30...내측튜브 40...외측튜브30 Inner tube 40 Outer tube
50...히터 60...플랜지50 ... heater 60 ... flange
61...가스 주입구 62...배기구61 Gas inlet 62 Exhaust vent
70...받침대 80...펌프70 pedestal 80 pump
290...가스혼합관 291,391...인입관290 Gas mixture pipe 291,391
292,392...배출관 390...혼합챔버292,392 ... Exhaust tube 390 ... Mixed chamber
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가스주입방법은: 반도체 제조 공정에 사용되는 2종 이상의 가스를 반도체제조장비의 내부에 주입하는 반도체제조장비의 가스주입방법에 있어서, 2종 이상의 가스를 상기 반도체제조장비의 외부에서 미리 혼합한 후 상기 반도체제조장비의 내부로 주입하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the gas injection method of the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention comprises: In the gas injection method of the semiconductor manufacturing equipment for injecting two or more gases used in the semiconductor manufacturing process into the semiconductor manufacturing equipment, The gas may be pre-mixed in the outside of the semiconductor manufacturing equipment and then injected into the semiconductor manufacturing equipment.
여기에서, 상기 2종 이상의 가스의 혼합은 상기 반도체제조장비의 외부에 설치되는 혼합챔버 내부에서 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 반도체제조장비는 저압 화학기상증착 공정을 수행하는 종형확산로인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the mixing of the two or more gases is made in a mixing chamber installed outside the semiconductor manufacturing equipment, and the semiconductor manufacturing equipment is preferably a vertical diffusion furnace performing a low pressure chemical vapor deposition process.
따라서, 반도체 웨이퍼의 막질균일성이 향상되며, 가스의 불필요한 소모를 줄일 수 있다.Therefore, the film uniformity of the semiconductor wafer is improved, and unnecessary consumption of gas can be reduced.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가스주입방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the gas injection method of the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가스주입방법의 일실시예를 도시한 도면이다.2 is a view showing an embodiment of a gas injection method of the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention.
도시된 바와 같이, 저압 화학기상증착 공정을 수행하는 종형확산로의 내부에 2종의 가스를 미리 혼합시켜 주입하기 위한 가스혼합수단으로서 가스혼합관(290)이 마련된다.As shown in the drawing, a gas mixing tube 290 is provided as a gas mixing means for pre-mixing and injecting two gases into the vertical diffusion furnace performing the low pressure chemical vapor deposition process.
상기 종형확산로는 일반적으로 석영으로 된 내측튜브(30)와, 상기 내측튜브(30) 내부에 웨이퍼(10)를 적재하여 삽입되는 석영 보트(20)와, 상기 내측튜브(30)의 외측에 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 역할을 하는 외측튜브(40)와, 상기 외측튜브(40)의 외부에 설치되어 상기 웨이퍼(10)를 소정 온도로 가열하는 히터(50) 및 상기 내측튜브(30)와 외측튜브(40)가 장착되는 플랜지(60)를 구비한다. 그리고, 상기 플랜지(60)의 일측에는 화학소스 가스를 주입하기 위한 가스주입구(61)가 마련되며, 다른 일측에는 펌프(80)와 연결되어 외측튜브(40) 내부를 적정한 압력으로 감압시키기 위해 공기를 배출하는 배기구(62)가 마련되어 있다.The vertical diffusion path generally includes an inner tube 30 made of quartz, a quartz boat 20 inserted into the inner tube 30 by loading the wafer 10, and an outer side of the inner tube 30. An outer tube 40 installed to seal the inside, and a heater 50 and an inner tube 30 installed outside the outer tube 40 to heat the wafer 10 to a predetermined temperature. And a flange 60 on which the outer tube 40 is mounted. And, one side of the flange 60 is provided with a gas inlet 61 for injecting a chemical source gas, the other side is connected to the pump 80 to reduce the pressure inside the outer tube 40 to the appropriate pressure An exhaust port 62 for discharging the gas is provided.
상기 가스혼합관(290)은 2개의 인입관(291)과 하나의 배출관(292)으로 구성된다. 상기 인입관(291)은 종형확산로의 내부에 주입될 2종의 가스, 예컨데 "A" 가스와 "B" 가스가 각각 도입되는 곳이며, 상기 배출관(292)은 상기 두 개의 인입관(291)이 합쳐져 연결되는 곳으로 그 내부에서 "A" 가스와 "B" 가스의 혼합이 일어나게 된다. 상기 배출관(292)은 "A" 가스와 "B" 가스의 보다 균일한 혼합을 위하여 충분한 길이를 가지는 것이 바람직하다. 이와 같이 균일하게 혼합된 가스는 상기 배출관(292)과 연결되는 가스주입구(61)를 통해 종형확산로의 내측튜브(30) 내부로 주입된다.The gas mixing pipe 290 includes two inlet pipes 291 and one discharge pipe 292. The inlet pipe 291 is a place where two kinds of gas to be injected into the vertical diffusion furnace, for example, "A" gas and "B" gas, are respectively introduced, and the discharge pipe 292 is the two inlet pipe 291. ) Is where the "A" gas and "B" gas are mixed. The discharge pipe 292 preferably has a length sufficient for more uniform mixing of the "A" gas and "B" gas. The uniformly mixed gas is injected into the inner tube 30 of the vertical diffusion path through the gas inlet 61 connected to the discharge pipe 292.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가스주입방법의 특징은, 종형확산로의 외부에 마련된 가스혼합관(290)에서 2종의 가스를 미리 혼합하여 종형확산로의 내부로 주입하는 것이다. 따라서, 내측튜브(30) 내부에 주입되는 2종 이상의 가스는 미리 균일하게 혼합되어 있으므로 내측튜브(30) 내부의 아래부분에 위치하는 웨이퍼(10)도 균일하게 혼합된 가스와 반응하게 되어 균일한 막질을 얻을 수 있게 된다.As described above, a feature of the gas injection method according to the present invention is to mix the two gases in advance in the gas mixing pipe 290 provided on the outside of the vertical diffusion furnace and inject them into the vertical diffusion furnace. Therefore, two or more kinds of gases injected into the inner tube 30 are uniformly mixed in advance, so that the wafer 10 positioned below the inner tube 30 also reacts with the uniformly mixed gas. Membrane quality can be obtained.
또한, 본 발명에 의한 가스주입방법을 따르면, 하나 또는 그 이상의 가스를 미리 주입함으로써 발생되는 가스의 불필요한 손실을 줄일 수 있게 된다.In addition, according to the gas injection method according to the present invention, it is possible to reduce the unnecessary loss of the gas generated by injecting one or more gases in advance.
도 3은 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가스주입방법의 다른 실시예를 도시한 도면이다.3 is a view showing another embodiment of the gas injection method of the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 저압 화학기상증착 공정을 수행하는 종형확산로의 내부에 2종의 가스를 미리 혼합시켜 주입하기 위한 가스혼합수단으로서 혼합챔버(390)가 마련된다.As shown, in this embodiment, the mixing chamber 390 is provided as a gas mixing means for pre-mixing and injecting two gases into the vertical diffusion furnace performing the low pressure chemical vapor deposition process.
상기 혼합챔버(390)는 2종 이상의 가스가 혼합되는 곳으로, 일측에는 2개의 인입관(391)이 마련되고, 타측에는 하나의 배출관(392)이 마련된다. 상기 인입관(391)은 종형확산로의 내부에 주입될 2종의 가스, 예컨데 "A" 가스와 "B" 가스를 각각 혼합챔버(390)의 내부로 도입하는 관이며, 상기 혼합챔버(390)는 "A" 가스와 "B" 가스가 잠시 머무르며 균일하게 혼합되는 곳이다. 이와 같이 균일하게 혼합된 가스는 상기 배출관(392)과 연결되는 가스주입구(61)를 통해 종형확산로의 내측튜브(30) 내부로 주입된다.The mixing chamber 390 is where two or more kinds of gases are mixed, and two inlet pipes 391 are provided at one side, and one discharge pipe 392 is provided at the other side. The inlet pipe 391 is a tube for introducing two kinds of gases to be injected into the vertical diffusion furnace, for example, an “A” gas and a “B” gas into the mixing chamber 390, respectively, and the mixing chamber 390. ) Is where "A" gas and "B" gas stay for a while and are mixed evenly. The uniformly mixed gas as described above is injected into the inner tube 30 of the vertical diffusion path through the gas inlet 61 connected to the discharge pipe 392.
따라서, 내측튜브(30) 내부에 주입되는 2종 이상의 가스는 혼합챔버(390) 내에서 미리 균일하게 혼합되므로, 내측튜브(30) 내부의 아래부분에 위치하는 웨이퍼(10)도 균일하게 혼합된 가스와 반응하게 되어 막질균일성이 향상된다. 특히, 혼합챔버(390)를 사용함으로써 2종 이상의 가스가 혼합될 수 있는 시간이 증대되어 보다 균일하게 혼합된 가스를 얻을 수 있게 된다.Therefore, since two or more kinds of gases injected into the inner tube 30 are uniformly mixed in the mixing chamber 390 in advance, the wafer 10 positioned below the inner tube 30 is also uniformly mixed. Reaction with gas improves the film uniformity. In particular, by using the mixing chamber 390, the time that two or more kinds of gases can be mixed is increased to obtain a more uniformly mixed gas.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 저압 화학기상증착공정을 수행하는 종형확산로에서의 가스주입방법에 대한 것이나, 본 발명의 기술적 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 2종 이상의 가스를 사용하는 다양한 공정 및 제조장비에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.The preferred embodiment according to the present invention as described above relates to a gas injection method in a vertical diffusion furnace performing a low pressure chemical vapor deposition process, but the technical scope of the present invention is not limited thereto, and two or more gases are used. The technical idea of the present invention can be applied to various processes and manufacturing equipment.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체제조장비의 가스주입방법은 2종 이상의 가스를 장치 외부에서 미리 혼합하여 장치 내부로 주입하게 되므로, 가스의 혼합이 균일하여 웨이퍼의 막질균일성이 향상되고, 불필요한 가스의 낭비를 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, in the gas injection method of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, since two or more kinds of gases are pre-mixed from the outside of the device and injected into the device, the gas mixture is uniform, resulting in improved film uniformity of the wafer. Therefore, there is an effect that can reduce the waste of unnecessary gas.
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| KR1019980042565A KR20000025469A (en) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Method for injecting gas in semiconductor manufacturing equipment |
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