KR20000028109A - Gas exhaust apparatus used for semiconductor fabricating equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체제조장비에 사용되는 가스배출장치에 관한 것으로, 상세하게는 온도저하로 인해 배출 가스가 고상화되어 장치내에 적체되는 것을 방지할 수 있도록 된 반도체제조장비에 사용되는 가스배출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas discharge device for use in semiconductor manufacturing equipment, and more particularly to a gas discharge device for use in semiconductor manufacturing equipment that can prevent the exhaust gas is solidified due to the temperature drop to accumulate in the device. will be.
일반적으로 반도체 소자의 제조에는 다양한 제조장치가 사용되며, 그 중에서 불순물을 반도체 웨이퍼 표면에 확산시켜 산화막, 질화막, 절연막 등을 형성시키는 용도로 확산로(Diffusion furnace)가 주로 사용된다.Generally, a variety of manufacturing apparatuses are used to manufacture a semiconductor device, and among them, a diffusion furnace is mainly used to form an oxide film, a nitride film, an insulating film, etc. by diffusing impurities onto a surface of a semiconductor wafer.
이러한 확산로에서는 그 내부를 저압으로 만든 상태에서 화학소스(Chemical source)를 가스 상태로 장치 내에 공급하여 웨이퍼 표면상에서 확산을 일으키게 되므로, 확산로 내부를 감압시키고 잔류 가스를 배출하기 위한 가스배출장치가 별도로 필요하게 된다.In such a diffusion furnace, a chemical source is supplied into the device in a gas state in a state where the inside is made at a low pressure, and diffusion occurs on the wafer surface. Therefore, a gas discharge device for reducing the inside of the diffusion furnace and discharging residual gas is provided. You will need it separately.
도 1은 종형확산로에 설치된 종래의 가스배출장치를 도시한 개략도이다.1 is a schematic view showing a conventional gas exhaust device installed in a vertical diffusion furnace.
도 1에 도시된 바와 같이, 종형확산로는 일반적으로 내측튜브(Inner tube, 30), 외측튜브(Outer tube, 40), 히터(50) 및 플랜지(60) 등으로 구성된다.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 석영보트(Quartz boat, 20)가 삽입되어 웨이퍼(10) 상에 불순물의 확산이 진행되는 곳이다. 상기 외측튜브(40)는 내측튜브(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. 상기 플랜지(60)의 일측에는 상기 내측튜브(30) 내부로 화학소스 가스를 주입하기 위한 가스 주입구(61)가 마련되어 있으며, 다른 일측에는 가스 배출구(62)가 마련되어 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 to diffuse impurities 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. One side of the flange 60 is provided with a gas injection port 61 for injecting a chemical source gas into the inner tube 30, the other side is provided with a gas outlet (62).
한편, 종래의 가스배출장치는 상기 종형확산로의 가스 배출구(62)와 연결되어 설치되는 가스배출관(110), 펌프(120), 플렉시블 튜브(130) 및 사일렌서(Silencer, 140)를 구비하고 있다.On the other hand, the conventional gas discharge device is provided with a gas discharge pipe 110, a pump 120, a flexible tube 130 and a silencer (Silencer, 140) is installed in connection with the gas outlet 62 of the vertical diffusion path. .
상기 가스배출관(110)은 종형확산로의 가스배출구(62)와 상기 펌프(120)의 가스흡입구(121) 사이에 연결된다. 상기 펌프(120)는 상기 종형확산로 내부를 감압시키며 웨이퍼 표면상에 확산을 일으키고 남은 잔류 가스를 배출하기 위한 것으로, 가스 흡입구(121)와 가스토출구(122)를 구비하고 있다. 상기 플렉시블 튜브(130)는 상기 펌프(122)로부터 토출되는 가스가 통과하는 관으로서, 주로 스테인레스 재질로 되어 있다. 상기 사일렌서(140)는 상기 플렉시블 튜브(130)를 통과한 가스의 배출 소음을 감소시키기 위한 것으로, 그 내부에 다수의 소음방지 트랩(143)이 설치되어 있으며 가스가 출입하는 인렛(Inlet, 141)과 아우트렛(Outlet, 142)을 구비하고 있다.The gas discharge pipe 110 is connected between the gas discharge port 62 of the vertical diffusion path and the gas suction port 121 of the pump 120. The pump 120 is configured to depressurize the inside of the vertical diffusion path and cause diffusion on the surface of the wafer and to discharge residual gas. The pump 120 includes a gas suction port 121 and a gas discharge outlet 122. The flexible tube 130 is a tube through which the gas discharged from the pump 122 passes, and is mainly made of stainless steel. The silencer 140 is to reduce the discharge noise of the gas passing through the flexible tube 130, a plurality of noise prevention trap 143 is installed therein and the gas inlet (Inlet, 141) And an outlet 142 is provided.
그런데, 상술한 종형확산로를 사용하여 질화막 형성 공정을 수행할 때에는 아래의 문제점이 발생되고 있다.However, the following problem occurs when performing the nitride film forming process using the above-described vertical diffusion furnace.
질화막 형성 공정을 수행할 때에는 질소 가스를 종형확산로 내부로 주입하여 웨이퍼 표면상에 실리콘질화막(Si3N4)을 형성시키게 되는데, 이때 남은 질소 가스가 종형확산로 내부의 다른 성분들과 결합하여 염화암모늄(NH4Cl)가스를 형성하게 된다. 이와 같이 생성되는 염화암모늄은 고온에서는 가스 상태이나, 온도가 떨어지게 되면 분말 형태로 고상화되는 성질을 갖고 있다. 따라서, 염화암모늄이 종형확산로로부터 펌프(120)로 배출될 때에는 가스 상태이나, 플렉시블 튜브(130)와 사일렌서(140)를 통과할 때에는 열손실로 인해 분말 형태로 고상화되어 플렉시블 튜브(130)와 사일렌서(140) 내부에 쌓이게 된다. 이와 같이 염화암모늄 분말이 적체되면 소음방지 트랩(143)이 막혀 사일렌서(140)의 소음방지 능력이 저하되므로 소음이 증가하고, 플렉시블 튜브(130)의 내경이 축소되어 배기 능력이 감소하게 된다. 이에 따라 배기라인 전체의 압력 상승으로 인해 펌프(120)에 과부하가 발생하게 되는 문제점이 있다.When the nitride film forming process is performed, nitrogen gas is injected into the vertical diffusion furnace to form a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) on the wafer surface. At this time, the remaining nitrogen gas is combined with other components in the vertical diffusion furnace. Ammonium chloride (NH 4 Cl) gas is formed. The ammonium chloride thus produced is gaseous at high temperatures, but has a property of solidifying to a powder form when the temperature drops. Therefore, when ammonium chloride is discharged from the vertical diffusion furnace to the pump 120, the gas phase is solidified in the form of powder due to heat loss when passing through the flexible tube 130 and the silencer 140, and thus the flexible tube 130 is solidified. And stacked in the silencer 140. As such, when the ammonium chloride powder is accumulated, the noise prevention trap 143 is blocked, and thus the noise prevention ability of the silencer 140 is reduced, so that the noise is increased, and the inner diameter of the flexible tube 130 is reduced to reduce the exhaust capacity. Accordingly, there is a problem that the overload occurs in the pump 120 due to the pressure rise of the entire exhaust line.
또한, 플렉시블 튜브(130)와 사일렌서(140) 내부에 분말이 쌓이게 되면 일정기간 마다 이를 제거하여야 하므로, 이때 소요되는 작업시간의 손실과 분말의 제거에 사용되는 유독한 화학약품에 노출될 수 있는 위험성이 있다.In addition, if the powder accumulates inside the flexible tube 130 and the silencer 140, it must be removed every predetermined period of time, so there is a risk of loss of working time and exposure to toxic chemicals used to remove the powder. There is this.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 온도저하로 인해 배출 가스가 고상화되어 장치내에 적체되는 것을 방지할 수 있도록 된 반도체제조장비에 사용되는 가스배출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, in particular, provides a gas discharge device for use in semiconductor manufacturing equipment that can prevent the exhaust gas is solidified in the device due to the temperature decrease. Its purpose is to.
도 1은 종형확산로에 설치된 종래의 가스배출장치를 도시한 개략도,1 is a schematic view showing a conventional gas discharge device installed in a vertical diffusion furnace,
도 2는 종형확산로에 설치된 본 발명에 따른 가스배출장치를 도시한 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing a gas discharge device according to the present invention installed in the vertical diffusion furnace,
도 3은 도 2에 도시된 플렉시블 튜브의 단면도.3 is a cross-sectional view of the flexible tube shown in FIG.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
110,210...가스 배출관 120,220...펌프110,210 ... gas discharge pipe 120,220 ... pump
121,221...가스 흡입구 122,222...가스 토출구121,221 Gas inlet 122,222 Gas outlet
130,230...플렉시블 튜브 140,240...사일렌서130, ... flexible tube 140,240 ... silencer
141,241...인렛 142,242...아우트렛141,241 Inlet 142,242 Outlet
143,243...소음방지 트랩 231...단열층143,243 ... Noise trap 231 ... Insulation layer
244...보온단열재 250...트랩244 ... Insulation 250 ... Trap
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체제조장비에 사용되는 가스배출장치는: 반도체제조장비 내부의 가스를 배출하는 펌프와, 상기 펌프와 상기 반도체제조장비를 연결하는 가스배출관과, 배출되는 가스의 소음을 방지하기 위한 사일렌서와, 상기 펌프와 상기 사일렌서를 연결하는 플렉시블 튜브를 구비하는 반도체제조장비에 사용되는 가스배출장치에 있어서; 상기 플렉시블 튜브의 내부를 통과하는 배출 가스의 온도 저하를 방지하기 위하여 상기 플렉시블 튜브의 내측에는 단열층이 코팅되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the gas discharge device used in the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention includes: a pump for discharging gas inside the semiconductor manufacturing equipment, a gas discharge pipe connecting the pump and the semiconductor manufacturing equipment, and the discharged gas In the gas discharge device used in the semiconductor manufacturing equipment having a silencer for preventing the noise, and a flexible tube connecting the pump and the silencer; In order to prevent a temperature drop of the exhaust gas passing through the inside of the flexible tube, an insulating layer is coated on the inside of the flexible tube.
여기에서, 상기 단열층은 테프론 재질로 된 것이 바람직하다.Here, the heat insulating layer is preferably made of Teflon material.
그리고, 상기 플렉시블 튜브의 중간 부위에는 배출 가스중에 생성된 분말을 걸러주는 트랩이 설치되는 것이 바람직하며, 상기 사일렌서의 외측에는 보온단열재가 설치되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a trap for filtering the powder generated in the exhaust gas is installed at an intermediate portion of the flexible tube, and an insulating heat insulating material is preferably installed outside the silencer.
또한, 상기반도체제조장비는 반도체 웨이퍼 상에 불순물을 확산시키는 공정을 수행하는 종형확산로인 것이 바람직하다.In addition, the semiconductor manufacturing equipment is preferably a vertical diffusion furnace for performing a process for diffusing impurities on the semiconductor wafer.
따라서, 본 발명에 의하면 플렉시블 튜브 및 사일렌서 내부에서 배출 가스가 온도저하로 인해 분말 형태로 고상화되어 적체되는 현상이 방지된다.Therefore, according to the present invention, a phenomenon in which the exhaust gas is solidified in a powder form due to the temperature decrease in the flexible tube and the silencer is prevented from accumulating.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 반도체제조장비에 사용되는 가스배출장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the gas discharge device used in the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention.
도 2는 종형확산로에 설치된 본 발명에 따른 가스배출장치를 도시한 개략도이고, 도 3은 도 2에 도시된 플렉시블 튜브의 단면도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a gas discharge device according to the present invention installed in the vertical diffusion furnace, Figure 3 is a cross-sectional view of the flexible tube shown in FIG.
본 발명에 따른 가스배출장치는 반도체 웨이퍼에 이물질을 확산시키기 위한 종형확산로 내부를 감압시키고 상기 종형확산로 내부의 잔류 가스를 배출시키기 위해 사용되는 장치이다.The gas exhaust device according to the present invention is a device used to depressurize the inside of a vertical diffusion furnace for diffusing foreign matter onto a semiconductor wafer and to discharge residual gas inside the vertical diffusion furnace.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스배출장치는 가스배출관(210), 펌프(220), 플렉시블 튜브(230), 사일렌서(240) 및 트랩(250)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the gas discharge device according to the present invention includes a gas discharge pipe 210, a pump 220, a flexible tube 230, a silencer 240, and a trap 250.
상기 가스배출관(210)은 종형확산로의 가스배출구(62)와 상기 펌프(220)의 일측에 마련된 가스흡입구(221) 사이에 연결된다. 상기 펌프(220)는 상기 종형확산로의 외측튜브(40) 내부를 감압시키며 웨이퍼(10) 표면상에 확산을 일으키고 남은 잔류 가스를 배출하기 위한 것으로, 상기 가스배출관(210)이 연결되는 가스 흡입구(221)와 상기 플렉시블 튜브(230)가 연결되는 가스토출구(222)를 구비한다. 따라서, 종형확산로의 플랜지(60) 일측에 마련된 가스 주입구(61)를 통해 내측튜브(30) 내부로 주입된 화학소스 가스는 석영보트(20)에 적재된 웨이퍼(10)의 표면에 확산을 일으키고, 이때 남은 잔류 가스는 가스배출구(62)를 통해 배출되어 상기 가스배출관(210)과 상기 펌프(220) 내부를 흐르게 된다.The gas discharge pipe 210 is connected between the gas discharge port 62 of the vertical diffusion path and the gas suction port 221 provided on one side of the pump 220. The pump 220 depressurizes the inside of the outer tube 40 of the vertical diffusion path to cause diffusion on the surface of the wafer 10 and to discharge the remaining residual gas, and the gas inlet pipe 210 is connected to the gas discharge pipe 210. 221 and the gas outlet 222 to which the flexible tube 230 is connected. Therefore, the chemical source gas injected into the inner tube 30 through the gas injection hole 61 provided at one side of the flange 60 of the vertical diffusion path diffuses to the surface of the wafer 10 loaded on the quartz boat 20. In this case, the remaining gas is discharged through the gas discharge port 62 to flow through the gas discharge pipe 210 and the pump 220.
상기 플렉시블 튜브(230)는 상기 펌프(222)로부터 토출되는 가스가 통과하는 관으로서, 그 일단부는 상기 펌프(220)의 가스토출구(222)와 연결되고 타단부는 상기 사일렌서(240)의 인렛(Inlet, 241)에 연결된다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이 상기 플렉시블 튜브(230)의 내측면에는 그 내부를 흐르는 배출 가스의 온도 저하를 방지하기 위한 단열층(231)이 코팅된다. 상기 플렉시블 튜브(230)는 주로 스테인레스 재질이 사용되며, 상기 단열층(231)은 단열효과가 있는 테프론(Teflon) 재질이 사용된다.The flexible tube 230 is a tube through which gas discharged from the pump 222 passes, one end of which is connected to the gas outlet 222 of the pump 220, and the other end of the inlet of the silencer 240. Inlet, 241). 3, a heat insulation layer 231 is coated on an inner surface of the flexible tube 230 to prevent a temperature drop of the exhaust gas flowing therein. The flexible tube 230 is mainly made of a stainless material, the heat insulating layer 231 is used a Teflon (Teflon) material having a heat insulating effect.
따라서, 상기 플렉시블 튜브(230)의 내부를 흐르는 배출 가스의 온도 저하가 방지되므로 배출 가스, 특히 질화막 형성 공정에서 생성되는 염화암모늄 가스가 분말 상태로 고상화되어 플렉시블 튜브(230)의 내부에 적체되는 것을 방지할 수 있게 된다.Therefore, since the temperature drop of the exhaust gas flowing inside the flexible tube 230 is prevented, the exhaust gas, in particular, ammonium chloride gas generated in the nitride film forming process is solidified into a powder state and accumulated in the flexible tube 230. Can be prevented.
상기 트랩(250)은 상기 플렉시블 튜브(230)의 중간부위에 설치되며, 상기 플렉시블 튜브(230)의 단면적보다 큰 단면적을 갖는다. 그리고, 상기 트랩(250)은 자체적으로 냉각 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 따라서, 플렉시블 튜브(230)를 통과하여 트랩(250)의 내부로 도입된 배출 가스는 단면적 증가로 인해 유속이 감소되고, 냉각 수단에 의해 온도가 저하되므로 생성된 분말이 쉽게 트랩(250)의 하부로 낙하하게 된다. 이와 같이 배출 가스 분말이 플렉시블 튜브(230)를 통과하던 중에 상기 트랩(250)에서 걸러지게 되므로 사일렌서(240) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.The trap 250 is installed at an intermediate portion of the flexible tube 230 and has a cross-sectional area larger than that of the flexible tube 230. In addition, the trap 250 is preferably provided with a cooling means itself. Accordingly, the exhaust gas introduced through the flexible tube 230 into the trap 250 has a reduced flow rate due to an increase in the cross-sectional area, and a temperature is lowered by the cooling means, so that the generated powder is easily lowered from the trap 250. To fall. In this way, since the exhaust gas powder is filtered by the trap 250 while passing through the flexible tube 230, the exhaust gas powder may be prevented from being introduced into the silencer 240.
상기 사일렌서(240)는 상기 플렉시블 튜브(230)를 통과한 가스의 배출 소음을 감소시키기 위한 것으로, 그 내부에 다수의 소음방지 트랩(243)이 설치되어 있으며 가스가 출입하는 인렛(Inlet, 241)과 아우트렛(Outlet, 242)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 사일렌서(240)의 외측에는 보온단열재(244)가 설치되며, 상기 보온단열재(244)에는 자체적으로 열을 발생할 수 있도록 히터가 내재되는 것이 바람직하다.The silencer 240 is to reduce the discharge noise of the gas passing through the flexible tube 230, a plurality of noise prevention traps 243 are installed therein and the gas inlet (Inlet, 241) And an outlet 242 is provided. In addition, a heat insulating material 244 is installed outside the silencer 240, and the heat insulating material 244 preferably includes a heater to generate heat by itself.
따라서, 상기 플렉시블 튜브(230)를 통과하여 상기 사일렌서(240) 내부로 도입된 배출 가스의 온도 저하가 방지되므로, 배출 가스가 분말 상태로 고상화되어 사일렌서(240) 내부에 적체됨으로써 소음방지 트랩(243)이 막히는 것을 방지할 수 있게 된다.Therefore, since the temperature drop of the exhaust gas introduced into the silencer 240 through the flexible tube 230 is prevented, the exhaust gas is solidified in a powder state and accumulated in the silencer 240 to prevent the noise trap ( 243) can be prevented from clogging.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체제조장비에 사용되는 가스배출장치는 플렉시블 튜브의 내측면에 코팅되는 단열층과 플렉시블 튜브의 중간 부위에 설치되는 트랩과 사일렌서의 외측에 설치되는 보온단열재를 구비하게 되므로, 배출 가스가 온도 저하로 인해 분말 형태로 고상화되어 플렉시블 튜브와 사일렌서 내부에 적체되는 현상이 방지된다.As described above, the gas discharge device used in the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention is provided with a heat insulating layer which is coated on the inner surface of the flexible tube and the trap is installed in the middle portion of the flexible tube and the heat insulating material installed on the outside of the silencer. Since the exhaust gas is solidified into a powder form due to the temperature drop, the accumulation of the inside of the flexible tube and the silencer is prevented.
따라서, 분말 적체로 인해 플렉시블 튜브의 내경이 축소되어 배기 능력이 감소하게 되는 현상과 사일렌서의 소음방지 능력이 저하되는 현상이 해소되며, 이에 따라 펌프의 과부하로 인한 문제점이 해소된다. 또한, 플렉시블 튜브와 사일렌서 내부의 청소 주기도 길어지게 되므로, 이에 소요되는 작업시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.Therefore, the phenomenon that the inner diameter of the flexible tube is reduced due to the powder accumulation and the exhaust capacity is reduced and the noise reduction ability of the silencer is reduced, thereby eliminating the problems caused by the overload of the pump. In addition, the cleaning cycle inside the flexible tube and the silencer is also long, there is an effect that can reduce the work time required for this.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012093802A3 (en) * | 2011-01-04 | 2012-09-13 | (주)제이솔루션 | Energy-saving silencer assembly, a semiconductor manufacturing vacuum pump with same and method for heating nitrogen gas |
-
1998
- 1998-10-30 KR KR1019980046246A patent/KR20000028109A/en not_active Application Discontinuation
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| US9422929B2 (en) | 2011-01-04 | 2016-08-23 | J-Solution Co., Ltd. | Energy-saving silencer assembly, a semiconductor manufacturing vacuum pump with same and method for heating nitrogen gas |
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