KR20010055905A - Method of changing Quartz Tube - Google Patents

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한오연
김상호
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윤종용
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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Abstract

PURPOSE: In a semiconductor fabrication apparatus having a quartz tube and a flange, a method for exchanging the quartz tube producing impure particles is provided to improve process uniformity while allowing reuse of the flange to reduce cost. CONSTITUTION: The method begins with previously cleaning a used quartz tube by using a mixed solution of HF, H2O2 and H2O, and then cutting joint between the used quartz tube and the flange. The flange is then cleaned for thirty to sixty seconds by using again the mixed solution. After that, the flange is immersed in deionized water and then cleaned again for thirty to sixty minutes by using supersonic waves. Next, a cutting plane of the flange is abraded by an abrader. The abraded plane is then heated by a hydrogen torch and instantaneously joined to a new quartz tube. Then, an annealing is carried out to remove residual stress due to joining, and an abrading is performed again. Next, the annealing and the cleaning are repeated, and a drying step follows at a fixed temperature between 80 and 120°C for a fixed time between 2 and 8 hours.

Description

반도체장비의 석영튜브 교체방법{Method of changing Quartz Tube}Method of changing quartz tube in semiconductor equipment

본 발명은 반도체장비에 관한 것으로, 특히 열적·화학적 원인으로 불순물을 발생시키는 석영튜브를 교체함으로써 공정균일도를 향상시킴과 동시에 플렌지를 재사용함으로써 비용을 절감할 수 있는 반도체장비의 석영튜브 교체방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a method for replacing a quartz tube of a semiconductor device capable of reducing costs by improving the process uniformity and reusing the flange by replacing the quartz tube that generates impurities due to thermal and chemical causes. will be.

반도체 웨이퍼 프로세서(wafer process) 기술에 있어서, 확산로(furnace)를 대표적인 수단으로 하여 행해지는 산화공정 및 열처리 공정(확산 및 어닐링(annealing)) 등은 기본적인 기술이다. 이와 동시에 반도체소자의 고집적화에 대응하여 공정균일도를 향상시키기 위해 더욱 정밀한 파라미터를 요구하고 있다.In the semiconductor wafer processor technology, an oxidation process and a heat treatment process (diffusion and annealing) performed by using a furnace as a representative means are basic techniques. At the same time, more precise parameters are required to improve process uniformity in response to high integration of semiconductor devices.

특히 수율향상, 웨이퍼의 대구경화에 따른 웨이퍼상의 온도분포의 균일성, 승강온(昇降溫)특성, 온도제어의 재현성의 향상 등에서 관심이 집중되어 있다.In particular, attention has been focused on yield improvement, uniformity of temperature distribution on the wafer according to the large diameter of the wafer, improvement in temperature-rise characteristics, and reproducibility of temperature control.

그러면, 종래기술에 따른 산화막 성장에 사용되는 반도체장비에 대해 설명하기로 한다.Next, a semiconductor device used for growing an oxide film according to the prior art will be described.

도 3은 종래에 산화막 성장에 사용되는 반도체장비의 개략적인 단면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 반도체장비는 챔버(10) 외부를 히터(20)가 둘러싸고 있으며, 챔버(10) 내부에는 외측석영튜브(30), 내측석영튜브(31), 개스노즐(40), 석영보트(50)로 이루어져 있다. 이 외측석영튜브(30)와 내측석영튜브(31)는 플렌지(60)와 결합되어 있다.3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device conventionally used for oxide film growth. Referring to FIG. 3, in the semiconductor device, a heater 20 surrounds the outside of the chamber 10, and the inside of the chamber 10 includes an outer quartz tube 30, an inner quartz tube 31, a gas nozzle 40, and the like. It consists of a quartz boat (50). The outer quartz tube 30 and the inner quartz tube 31 are coupled to the flange 60.

상기 석영보트(50)는 웨이퍼(WF)가 탑재되는 장치이며 고순석의 석영으로 제조되어 있다. 그리고, 상기 개스노즐(40)은 확산로 내에 투입된 웨이퍼(WF)상에 산화막이 보다 빠르고 일정한 특성을 가지면서 성장할 수 있도록 가스를 공급하는 장치이다.The quartz boat 50 is a device on which the wafer WF is mounted and is made of high-purity quartz. In addition, the gas nozzle 40 is a device for supplying a gas so that the oxide film can be grown on the wafer WF introduced into the diffusion path with faster and more constant characteristics.

한편, 상기 외측석영튜브(30)와 내측석영튜브(31)는 공정진행중에 챔버(10) 내부의 분위기를 만들어주는 장치이다. 산화막의 성장공정이 높은 온도(650℃ ∼ 1150℃)에서 이루어지기 때문에 고온에서 잘 견디고 불순물이 적은 석영으로 제조되어 있다.On the other hand, the outer quartz tube 30 and the inner quartz tube 31 is a device for creating an atmosphere inside the chamber 10 during the process. Since the growth process of the oxide film is performed at a high temperature (650 ° C. to 1150 ° C.), it is made of quartz that can withstand high temperatures and has few impurities.

상기와 같이 구성된 반도체장비에 있어서, 상기 석영튜브(30, 31)는 고온에서 가스를 플로우시키면서 장시간 사용하게 되면, 상기 석영튜브(30, 31)의 외부에 작은 크랙(crack)과 비틀림이 발생하고 이 크랙은 웨이퍼(WF)에 반응원료로 작용하여 불량 요인이 되었다. 결국, 석영튜브(30, 31)와 플렌지(60)는 재사용하지 못하고 폐기처분했다. 이로서, 폐기처분에 따른 환경문제가 발생하였고, 특히 플렌지(60)가 고가여서 비용이 많이 소요된다는 단점도 있었다.In the semiconductor device configured as described above, when the quartz tubes 30 and 31 are used for a long time while flowing gas at a high temperature, small cracks and torsions are generated on the outside of the quartz tubes 30 and 31. This crack acted as a reaction raw material on the wafer WF and became a defect factor. As a result, the quartz tubes 30 and 31 and the flange 60 were not reused and disposed of. As a result, there was an environmental problem due to the disposal, there was also a disadvantage that the flange 60 is expensive because it is expensive.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 열적·화학적 원인으로 불순물을 발생시키는 석영튜브를 교체함으로써 공정균일도를 향상시킴과 동시에 플렌지를 재생하여 사용함으로써 비용을 절감할 수 있는 반도체장비의 석영튜브 교체방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to improve the process uniformity by replacing the quartz tube that generates impurities with thermal and chemical causes to solve the above problems, and to reduce the cost by regenerating and using the flange. The present invention provides a method for replacing a quartz tube.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 석영튜브와 플렌지의 개략적인 단면도,1A is a schematic cross-sectional view of a quartz tube and a flange according to an embodiment of the present invention;

도 1b는 교체용 석영튜브와 플렌지를 결합시키는 상태를 나타낸 도면,1b is a view showing a state in which a flange and a replacement quartz quartz coupling;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석영튜브의 교체방법을 나타낸 흐름도,2 is a flow chart showing a method of replacing a quartz tube according to an embodiment of the present invention;

도 3은 종래에 산화막 성장에 사용되는 반도체장비의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device conventionally used for oxide film growth.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

300 : 석영튜브 300' : 교체용 석영튜브300: quartz tube 300 ': replacement quartz tube

600 : 플렌지600: flange

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체장비에 사용되는 석영튜브와, 상기 석영튜브와 결합된 플렌지를 포함하여 이루어진 반도체장비의 석영튜브 교체방법에 관한 것인데, (a) 석영튜브에서 이물질을 제거하기 위해 HF와 H2O2및 H2O를 혼합한 혼합액을 제조하여 담금방식으로 사전세정하는 단계와; (b) 상기 석영튜브와 플렌지의 압점부위를 절단하되 열적·화학적 손상부위를 절단하는 단계와; (c) 상기 (a) 단계에서 사용된 혼합액으로 30초 내지 60초 범위 내에서 상기 플렌지를 세정한 후, 순수에 담궈 초음파로 30분 내지 60분 범위 내에서 세정하는 단계와; (d) 상기 플렌지의 절단부위를 정밀하게 다듬기 위해 연마제를 이용하여 1차 연마하는 단계와; (e) 상기 연마된 플렌지 부위를 수소토치를 이용하여 가열한 후, 상기 가열된 플렌지 부위에 교체용 석영튜브를 순간적으로 압접하는 단계와; (f) 상기 압접에 따른 잔류 스트레스를 제거하기 위해 어닐링하는 단계와; (g) 상기 (d) 단계 및 (e) 단계에서 발생한 찌꺼기를 제거하기 위해 2차 연마하는 단계와; (h) 상기 (f) 단계를 반복수행하는 단계와; (i) 상기 (c) 단계를 반복수행하는 단계와; (j) 상기 (i) 단계에서 발생한 수분을 제거하기 위해 오븐에서 80℃ 내지 120℃ 범위 내에서 설정된 온도로 2시간 내지 8시간 범위 내에서 설정한 시간동안 건조하고, 이후 포장하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a quartz tube replacement method of a semiconductor device comprising a quartz tube used in semiconductor equipment, and a flange coupled to the quartz tube, (a) to remove foreign matter from the quartz tube Preparing a mixed solution of HF, H 2 O 2, and H 2 O in order to pre-clean by dipping; (b) cutting the pressure point of the quartz tube and the flange but cutting the thermal and chemical damage sites; (c) washing the flange in the range of 30 seconds to 60 seconds with the mixed solution used in step (a), and then immersing in pure water to clean the ultrasonic wave in the range of 30 minutes to 60 minutes; (d) first grinding with an abrasive to precisely trim the cut portion of the flange; (e) heating the polished flange portion using a hydrogen torch, and then instantaneously pressing the replacement quartz tube to the heated flange portion; (f) annealing to remove residual stress due to the pressure contact; (g) secondary polishing to remove debris from steps (d) and (e); (h) repeating step (f); (i) repeating step (c); (j) drying for a time set within a range of 2 hours to 8 hours at a temperature set within the range of 80 ℃ to 120 ℃ in the oven to remove the moisture generated in the step (i), and then packaging; Characterized in that made.

이 때, 상기 (f) 단계와 (h) 단계에서 압접된 부위의 스트레스를 해소하기 위해 1000℃ 내지 1100℃ 범위 내에서 설정된 온도로 2시간 내지 8시간 범위 내에서 설정된 시간동안 어닐링하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to anneal for a set time in the range of 2 hours to 8 hours at a temperature set within the range of 1000 ℃ to 1100 ℃ in order to relieve the stress of the contact portion in the steps (f) and (h). .

또한, 상기 (g) 단계에서 수소토치를 이용하여 압접된 부위의 찌꺼기를 용융방식으로 흘러내려서 표면을 균일하게 연마하는 것이 더욱 바람직하다.Further, in the step (g), it is more preferable to uniformly polish the surface by flowing down the residue of the pressed portion using the hydrogen torch in a molten manner.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 도면에 있어서, 종래 기술에 의한 도 3의 반도체장비에 적용되는 것이므로 반복설명을 피하며, 본 발명의 석영튜브와 플렌지를 위주로 설명한다.In the drawings of the present invention, since it is applied to the semiconductor device of FIG. 3 according to the prior art, repeated descriptions are avoided, and the quartz tube and the flange of the present invention will be mainly described.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 석영튜브와 플렌지의 개략적인 단면도이고, 도 1b는 교체용 석영튜브와 플렌지를 결합시키는 상태를 나타낸 도면이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 장시간 사용하여 불순물이 발생하는 석영튜브(300)가 교체용 석영튜브(300')로 교체됨을 알 수 있다.Figure 1a is a schematic cross-sectional view of the quartz tube and the flange according to an embodiment of the present invention, Figure 1b is a view showing a state in which the replacement quartz tube and the flange combined. 1A and 1B, it can be seen that the quartz tube 300, in which impurities are generated for a long time, is replaced with a replacement quartz tube 300 ′.

여기서, 장시간 사용한 석영튜브(300)를 교체용 석영튜브(300')로 교체하는 과정을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.Here, the process of replacing the quartz tube 300 used for a long time with a replacement quartz tube 300 'will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석영튜브의 교체방법을 나타낸 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 상기한 석영튜브 교체는, 개략적으로 (a) 석영튜브 세정단계, (b) 석영튜브와 플렌지를 절단하는 단계, (c) 초음파로 세정하는 단계, (d) 플렌지의 커팅부위를 1차 연마하는 단계, (e) 플렌지 부위에 교체용 튜브를 압접하는 단계, (f) 어닐링하는 단계, (g) 2차 연마하는 단계, (h) (f) 단계를 반복수행하는 단계, (i) (c) 단계를 반복수행하는 단계, (j) 건조 및 석영튜브를 용기에 포장하는 단계를 순차적으로 진행한다.2 is a flowchart illustrating a method of replacing a quartz tube according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, the above-described quartz tube replacement, roughly (a) cleaning the quartz tube, (b) cutting the quartz tube and the flange, (c) cleaning with ultrasonic waves, (d) cutting the flange Primary polishing of the site, (e) press-fitting the replacement tube to the flange site, (f) annealing, (g) secondary polishing, and (h) repeating the step (f) , (i) repeating step (c), (j) drying and packaging the quartz tube in a container in order.

더욱 상세하게는, (a) 단계에서, 석영튜브(300)에서 이물질을 제거하기 위해 HF(5％)와 H2O2(2~5％) 및 H2O(90~93％)를 혼합한 혼합액을 제조하여 담금방식으로 세정한다(S1). (b) 단계에서, 상기 석영튜브(300)와 플렌지(600)의 압점부위를 절단한다. 이 때, 상기 절단되는 부위는 열적·화학적으로 손상된 부위를 절단한다(S2). 본 실시예에서는 A부위가 손상된 부위이다.More specifically, in step (a), HF (5%), H 2 O 2 (2-5%) and H 2 O (90-93%) are mixed to remove foreign substances from the quartz tube 300. One mixture is prepared and washed by dipping (S1). In step (b), the pressure point of the quartz tube 300 and the flange 600 is cut. At this time, the cut site cuts the thermally and chemically damaged site (S2). In this embodiment, the A site is a damaged site.

(c) 단계에서는, 상기 (a) 단계에서 사용된 혼합액으로 30초 내지 60초 범위 내에서 세정한 후, 순수(deionized water)에 담궈 초음파로 30분 내지 60분 범위 내에서 세정한다(S3). (d) 단계에서, 상기 플렌지(600)의 커팅부위를 #100 ~ #500 중에서 선택한 래핑재를 이용하여 1차 연마한다(S4).In step (c), the mixture solution used in step (a) is washed within 30 seconds to 60 seconds, and then immersed in deionized water for 30 minutes to 60 minutes with ultrasonic waves (S3). . In step (d), the cutting portion of the flange 600 is first polished using a wrapping material selected from # 100 to # 500 (S4).

(e) 단계에서, 상기 연마된 플렌지(600) 부위를 수소토치를 이용하여 가열한 후, 상기 가열된 플렌지(600) 부위에 교체용 석영튜브(300')를 순간적으로 압접한다(S5). (f) 상기 압접에 따른 잔류 스트레스를 제거하기 위해 어닐링한다. 이 때, 압접된 부위의 스트레스를 해소하기 위해 1050℃ 온도로 6시간동안 어닐링한다(S6).In step (e), the polished flange 600 portion is heated using a hydrogen torch, and then the replacement quartz tube 300 'is instantaneously press-contacted to the heated flange 600 portion (S5). (f) Anneal to remove residual stress due to the pressure welding. At this time, in order to relieve the stress of the pressed portion is annealed for 6 hours at 1050 ℃ (S6).

(g) 단계에서는, 상기 (d) 단계 및 (e) 단계에서 발생한 찌거기를 제거하기 위해 2차 연마한다(S7). 이 때, 수소토치를 이용하여 압접된 부위의 찌꺼기를 용융방식으로 흘러내려서 표면을 균일하게 연마한다.In step (g), secondary polishing is performed to remove the debris generated in steps (d) and (e) (S7). At this time, by using the hydrogen torch, the residue of the pressed contact portion flows down in a molten manner to uniformly polish the surface.

(h) 단계에서는, 상기 (f) 단계를 반복 수행한다(S8). (i) 단계에서는, 상기 (c) 단계를 반복 수행한다(S9). (j) 단계에서는, 상기 (i) 단계에서 발생한 수분을 제거하기 위해 오븐에서 80℃ 내지 120℃ 범위 내에서 설정된 온도로 2시간 내지 8시간 범위 내에서 설정한 시간동안 건조하고, 이후 용기에 포장한다(S10).In step (h), step (f) is repeated (S8). In step (i), step (c) is repeated (S9). In the step (j), in order to remove the water generated in the step (i) in the oven at a temperature set within the range of 80 ℃ to 120 ℃ for 2 hours to set within the range of 8 hours, and then packaged in a container (S10).

이상 본 발명에 의하면, 제조가 간단한 석영튜브를 수시로 교체함으로써 불순물 발생을 예방할 수 있고, 비교적 고가인 플렌지는 재생하여 다시 사용함으로써비용을 절감할 수 있다. 이에 따라, 반응챔버 내의 공정균일도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of impurities by frequently replacing the quartz tube, which is simple to manufacture, and to reduce the cost by regenerating and using the relatively expensive flange again. Thereby, process uniformity in a reaction chamber can be improved.

이상, 본 발명을 실시예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 당업자의 통상의 지식의 범위내에서 그 변형이나 개량이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated to an Example, this invention is not limited to this, A deformation | transformation and improvement are a matter of course within the range of common knowledge of a person skilled in the art.

상술한 바와 같이, 불순물이 발생한 석영튜브를 교체하여 불순물을 방지함으로써 양질의 반도체소자를 제조할 수 있고, 플렌지를 재사용함으로써 비용을 절감할 수 있고, 환경 유해물질 발생을 방지할 수 있다.As described above, it is possible to manufacture a high-quality semiconductor device by replacing the quartz tube in which the impurities are generated to prevent impurities, and to reduce the cost by reusing the flange, it is possible to prevent the generation of environmentally harmful substances.

Claims (3)

반도체장비에 사용되는 석영튜브와, 상기 석영튜브와 결합된 플렌지를 포함하여 이루어진 반도체장비의 석영튜브 교체방법에 있어서,In the quartz tube replacement method of a semiconductor device comprising a quartz tube used for semiconductor equipment, and a flange coupled to the quartz tube, (a) 석영튜브에서 이물질을 제거하기 위해 HF와 H2O2및 H2O를 혼합한 혼합액을 제조하여 담금방식으로 사전세정하는 단계와;(a) preparing a mixed solution of HF, H 2 O 2 and H 2 O in order to remove foreign substances from the quartz tube and pre-cleaning by dipping; (b) 상기 석영튜브와 플렌지의 압점부위를 절단하되 열적·화학적 손상부위를 절단하는 단계와;(b) cutting the pressure point of the quartz tube and the flange but cutting the thermal and chemical damage sites; (c) 상기 (a) 단계에서 사용된 혼합액으로 30초 내지 60초 범위 내에서 상기 플렌지를 세정한 후, 순수에 담궈 초음파로 30분 내지 60분 범위 내에서 세정하는 단계와;(c) washing the flange in the range of 30 seconds to 60 seconds with the mixed solution used in step (a), and then immersing in pure water to clean the ultrasonic wave in the range of 30 minutes to 60 minutes; (d) 상기 플렌지의 절단부위를 정밀하게 다듬기 위해 연마제를 이용하여 1차 연마하는 단계와;(d) first grinding with an abrasive to precisely trim the cut portion of the flange; (e) 상기 연마된 플렌지 부위를 수소토치를 이용하여 가열한 후, 상기 가열된 플렌지 부위에 교체용 석영튜브를 순간적으로 압접하는 단계와;(e) heating the polished flange portion using a hydrogen torch, and then instantaneously pressing the replacement quartz tube to the heated flange portion; (f) 상기 압접에 따른 잔류 스트레스를 제거하기 위해 어닐링하는 단계와;(f) annealing to remove residual stress due to the pressure contact; (g) 상기 (d) 단계 및 (e) 단계에서 발생한 찌꺼기를 제거하기 위해 2차 연마하는 단계와;(g) secondary polishing to remove debris from steps (d) and (e); (h) 상기 (f) 단계를 반복수행하는 단계와;(h) repeating step (f); (i) 상기 (c) 단계를 반복수행하는 단계와;(i) repeating step (c); (j) 상기 (i) 단계에서 발생한 수분을 제거하기 위해 오븐에서 80℃ 내지 120℃ 범위 내에서 설정된 온도로 2시간 내지 8시간 범위 내에서 설정한 시간동안 건조하고, 이후 포장하는 단계;(j) drying in a oven at a temperature set within a range of 80 ° C. to 120 ° C. for a time set within a range of 2 hours to 8 hours to remove moisture generated in step (i), and then packaging; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장비의 석영튜브 교체방법.Quartz tube replacement method of a semiconductor device, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서, 상기 (f) 단계와 (h) 단계에서 압접된 부위의 스트레스를 해소하기 위해 1000℃ 내지 1100℃ 범위 내에서 설정된 온도로 2시간 내지 8시간 범위 내에서 설정된 시간동안 어닐링하는 것을 특징으로 하는 반도체장비의 석영튜브 교체방법.The method of claim 1, wherein the step (f) and (h) to anneal for a time set within a range of 2 hours to 8 hours at a temperature set within the range of 1000 ℃ to 1100 ℃ to relieve stress Quartz tube replacement method of a semiconductor device, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 (g) 단계에서 수소토치를 이용하여 압접된 부위의 찌꺼기를 용융방식으로 흘러내려서 표면을 균일하게 연마하는 것을 특징으로 하는 반도체장비의 석영튜브 교체방법.The method of claim 1, wherein in the step (g), the surface of the quartz tube of the semiconductor device is uniformly ground by flowing down the residue of the contact portion welded using the hydrogen torch in a molten manner.
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