KR200211266Y1

KR200211266Y1 - Furnace for semiconductor

Info

Publication number: KR200211266Y1
Application number: KR2019980000719U
Authority: KR
Inventors: 호원준
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2001-03-02
Also published as: KR19990034395U

Abstract

본 고안은 반도체용 퍼니스에 관한 것으로, 상하방향을 따라 배치되며 반응가스가 주입되어 공정이 진행되는 튜브와: 상기 튜브의 상부영역을 감싸도록 설치되어 상기 튜브를 가열하는 히터챔버와: 상기 튜브의 하부영역을 감싸도록 설치되어 내부에 냉기가 유입되어 흐르는 냉기관과, 상기 냉기관의 둘레를 감싸도록 코일형상으로 설치되며 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수관을 가지는 쿨링챔버와; 상기 쿨링챔버와 상기 히터챔버의 경계영역에 배치되어 상기 튜브의 내부 하부영역에 질소가스를 공급하는 질소인젝터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 비교적 단순한 구조를 가지고 웨이퍼의 출입시 자연산화막의 성장을 억제시킴과 동시에 질소가스의 소비량을 저감시킬 수 있는 반도체 퍼니스가 제공된다.The present invention relates to a furnace for a semiconductor, the tube disposed along the vertical direction and the reaction gas is injected and the process proceeds: a heater chamber installed to surround the upper region of the tube and heating the tube: A cooling chamber installed to cover the lower region and having a cold air flowing therein; and a cooling chamber installed in a coil shape to surround a circumference of the cold engine and having a cooling water pipe therein; And a nitrogen injector disposed at a boundary between the cooling chamber and the heater chamber to supply nitrogen gas to an inner lower region of the tube. Thereby, a semiconductor furnace having a relatively simple structure and capable of suppressing the growth of the natural oxide film upon entering and exiting the wafer and at the same time reducing the consumption of nitrogen gas is provided.

Description

Furnace for semiconductors {FURNACE FOR SEMICONDUCTOR}

본 고안은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 비교적 단순한 구성을 가지고 웨이퍼의 출입시 자연산화막이 성장하는 것을 억제시킬 수 있으며 질소가스의 소비량을 저감시킬 수 있도록 한 반도체용 퍼니스에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a furnace for a semiconductor, which has a relatively simple configuration, can suppress the growth of a natural oxide film when entering and exiting a wafer, and can reduce the consumption of nitrogen gas.

일반적으로 종래의 반도체용 퍼니스는 도 1에 도시한 바와 같이, 반응가스가 주입되어 공정이 진행되는 튜브(tube)(1)와, 이 튜브(1)의 외측에 감싸도록 설치되어 상기 튜브(1)를 가열하는 히터 챔버(heater chamber)(2)를 포함하여 구성되어 있다.Generally, as shown in FIG. 1, a conventional furnace for a semiconductor is provided with a tube 1 through which a reaction gas is injected and a process is performed, and is installed to surround the outside of the tube 1. Is configured to include a heater chamber (2) for heating.

상기 튜브(1)에는 반응 가스를 튜브(1)의 상단 중앙에서 분사하는 가스 인젝터(gas injector)(6)가 설치되어 있고, 스팀(steam)을 발생시키는 토치(torch)(7)가 상기 튜브(1)의 일측 하단에 설치되어 있고, 상기 토치(7)의 반대측에는 배출구(8)가 설치되어 있다.The tube (1) is provided with a gas injector (6) for injecting the reaction gas in the center of the upper end of the tube (1), the torch (torch) 7 for generating steam (tube) is the tube It is provided in the lower end of one side of (1), and the discharge port 8 is provided in the opposite side to the said torch 7.

상기와 같은 퍼니스에 다수개의 웨이퍼(3)가 탑재된 보트(boat)(4)가 삽입되어 공정을 수행한다.A boat 4 having a plurality of wafers 3 mounted therein is inserted into the furnace to perform a process.

상기 보트(4)의 하단부에는 보트 캡(boat cap)(9)이 씌워져 있으며, 이 보트(4)를 상기 튜브(1)내에 삽입시키도록 상하로 이동시키는 엘리베이터(5)가 보트(4)의 하부에 설치되어 있다.The lower end of the boat 4 is covered with a boat cap 9, and an elevator 5 for moving the boat 4 up and down to insert the boat 4 into the tube 1 is provided. It is installed at the bottom.

상기와 같은 구성의 반도체용 퍼니스는 상기 히터 챔버(2)가 일정 온도로 튜브(1)를 가열하고 난 후 상기 보트(4)에 웨이퍼(3)가 수납되면 엘리베이터(5)가 상승하여 상기 보트(4)를 튜브(1) 입구로 삽입시킨다.In the furnace for semiconductor having the above-described configuration, after the heater chamber 2 heats the tube 1 to a predetermined temperature and the wafer 3 is stored in the boat 4, the elevator 5 rises and the boat Insert (4) into the tube (1) inlet.

상기 보트(4)의 삽입되는 속도는 조절이 가능하며 통상 100mm/min의 속도를 갖는다.The speed at which the boat 4 is inserted is adjustable and usually has a speed of 100 mm / min.

보트(4)의 상부부터 차례로 고온으로 유지되는 튜브(1)내에 들어가게 되고, 이와 동시에 주변부의 공기가 상기 튜브(1)내에 유입된다.From the top of the boat 4 it enters into the tube 1 which is kept at a high temperature in turn, and at the same time air from the periphery is introduced into the tube 1.

보트(4)가 완전히 튜브(1) 내부에 삽입되면 원하는 공정에 따라서 튜브(1)내의 온도가 고온으로 유지되어 공정이 이루어지고, 이 공정이 완료되면 튜브(1) 내의 온도가 일정수준으로 떨어지지고, 이후 보트(4)가 튜브(1)내에서 빠져나온다.When the boat 4 is completely inserted into the tube 1, the temperature in the tube 1 is maintained at a high temperature according to a desired process, and when the process is completed, the temperature in the tube 1 drops to a certain level. The boat 4 then exits in the tube 1.

이때 고온의 웨이퍼(3)가 튜브(1) 입구의 주변공기에 바로 노출되면서 서서히 온도가 식게 된다.At this time, the hot wafer 3 is exposed directly to the ambient air at the inlet of the tube 1, and the temperature gradually cools down.

그런데, 이러한 종래의 반도체용 퍼니스에 있어서는, 웨이퍼(3)가 고온의 튜브(1) 내부로 들어가고 나올 때 주변공기에 노출되면서 웨이퍼(3) 표면에 공기에 함유되어 있는 산소 및 기타 불순물 등에 의해 원하지 않는 질이 낮은 자연산화막이 성장된다.However, in such a conventional furnace for semiconductors, the wafer 3 is exposed to ambient air as it enters and exits the hot tube 1, and thus is desired by oxygen and other impurities contained in the air on the surface of the wafer 3. Low quality natural oxide film is grown.

이러한 자연산화막의 성장은 웨이퍼(3)상의 산화막 성장시 두께 불균일을 유발하며 얇은 산화막의 성장시 두께 조절이 어렵고 또한 막질을 나쁘게 하는 중요요인이 된다.The growth of the natural oxide film causes thickness unevenness during the growth of the oxide film on the wafer 3, and it is difficult to control the thickness during the growth of the thin oxide film, and also becomes an important factor for deteriorating the film quality.

또한, 불순물 확산이나 열처리시에도 상기와 같은 자연산화막은 중요한 방해요인이 되는 문제점이 있었던바, 이에 대한 보완이 요구되어 왔다.In addition, when the impurity diffusion or heat treatment, such a natural oxide film has a problem that it is an important obstacle, it has been required to compensate for this.

이러한 문제점을 고려하여, 횡형확산로의 입구영역에 웨이퍼의 출입방향을 따라 질소가스를 이용한 한 쌍의 에어커튼이 상호 소정 거리 이격되도록 형성한 횡형확산로가 일본공개특허공보 평09-205097호 “열처리방법 및 열처리장치”로 개시되어 있다.In consideration of these problems, a horizontal diffusion path formed by a pair of air curtains using nitrogen gas spaced apart from each other by a predetermined distance along the direction of entry of the wafer in the entrance area of the horizontal diffusion path is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-205097 “ Heat treatment method and heat treatment apparatus ”.

그런데, 상기한 “열처리방법 및 열처리장치”에 있어서는, 석영튜브의 입구영역에 에어커튼을 형성하는 노즐조립체는 석영튜브의 둘레방향에 대응하여 환상의 가스공급관을 배치하고 중앙영역으로 돌출된 복수의 노즐을 구비되도록 하고 있어, 구조가 비교적 복잡할 뿐만 아니라, 상대적으로 많은 질소가스가 소요되는 문제점이 있다.However, in the above-described "heat treatment method and heat treatment apparatus", the nozzle assembly for forming the air curtain in the inlet region of the quartz tube has a plurality of protruding to the center region and arranged in the annular gas supply pipe corresponding to the circumferential direction of the quartz tube Since the nozzle is provided, not only the structure is relatively complicated, but also a relatively large amount of nitrogen gas is required.

따라서, 본 고안의 목적은, 비교적 단순한 구성을 가지고 웨이퍼의 출입시 산소와의 접촉에 기인한 자연산화막의 성장을 억제시키고 질소가스의 소비량을 저감시킬 수 있는 반도체용 퍼니스를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a furnace for semiconductors which has a relatively simple configuration and can suppress the growth of natural oxide films due to contact with oxygen when entering and exiting a wafer and to reduce the consumption of nitrogen gas.

도 1은 종래의 반도체용 퍼니스의 구성을 도시한 종단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the conventional furnace for semiconductors.

도 2는 본 고안의 반도체용 퍼니스의 구성을 도시한 종단면도.2 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a furnace for a semiconductor of the present invention.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

1; 튜브 3; 웨이퍼One; Tube 3; wafer

5; 엘리베이터 6; 가스 인젝터5; Elevator 6; Gas injector

7; 토치 8; 배출구7; Torch 8; outlet

10; 히터 챔버 20; 쿨링 챔버10; Heater chamber 20; Cooling chamber

21; 냉기관 22; 냉각수관21; Cold engine 22; Cooling water pipe

30; 질소 인젝터 40; 보트30; Nitrogen injector 40; boat

41; 보트 캡41; Boat cap

상기한 목적은, 본 고안에 따라, 상하방향을 따라 배치되며 반응가스가 주입되어 공정이 진행되는 튜브와: 상기 튜브의 상부영역을 감싸도록 설치되어 상기 튜브를 가열하는 히터챔버와: 상기 튜브의 하부영역을 감싸도록 설치되어 내부에 냉기가 유입되어 흐르는 냉기관과, 상기 냉기관의 둘레를 감싸도록 코일형상으로 설치되며 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수관을 가지는 쿨링챔버와; 상기 쿨링챔버와 상기 히터챔버의 경계영역에 배치되어 상기 튜브의 내부 하부영역에 질소가스를 공급하는 질소인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 퍼니스에 의해 달성된다.The above object, according to the present invention, the tube disposed along the vertical direction and the reaction gas is injected and the process proceeds: a heater chamber which is installed to surround the upper region of the tube and heats the tube: of the tube A cooling chamber installed to cover the lower region and having a cold air flowing therein; and a cooling chamber installed in a coil shape to surround a circumference of the cold engine and having a cooling water pipe therein; And a nitrogen injector disposed at a boundary between the cooling chamber and the heater chamber to supply nitrogen gas to an inner lower region of the tube.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

본 고안의 반도체용 퍼니스는 도 2에 도시한 바와 같이, 반응가스가 주입되어 공정이 진행되는 튜브(1)와, 이 튜브(1)의 상부를 감싸도록 설치되어 상기 튜브(1)를 가열하는 히터챔버(10)와, 상기 튜브(1)의 하부를 감싸도록 설치되어 상기 튜브(1)를 냉각시켜주는 쿨링챔버(20)와, 상기 쿨링챔버(20)의 상단에 질소를 퍼지하여 상기 튜브(1) 내 하측 공간에 질소분위기를 형성하도록 설치되는 질소 인젝터(30)을 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the semiconductor furnace of the present invention has a tube 1 through which a reaction gas is injected to perform a process, and is installed to surround an upper portion of the tube 1 to heat the tube 1. A heater chamber 10, a cooling chamber 20 installed to cover the lower portion of the tube 1, and cooling the tube 1, and a purge of nitrogen on an upper end of the cooling chamber 20 to purge the tube. (1) It is comprised including the nitrogen injector 30 provided so that a nitrogen atmosphere may be formed in lower space inside.

상기 쿨링챔버(20)는 상기 튜브(1)의 외경면에 접촉되도록 설치되는 냉기관(21)과, 이 냉기관(21)의 외측을 감싸도록 코일형상으로 설치되어 냉각수가 흐르는 냉각수관(22)으로 구성되어 있다.The cooling chamber 20 is a cold engine 21 installed to be in contact with the outer diameter surface of the tube 1, and a cooling water pipe 22 installed in a coil shape so as to surround the outside of the cold engine 21 and in which cooling water flows. )

상기 냉기관(21)은 입구를 통해 냉기가 유입되어 상기 튜브(1)의 외측면을 냉각시키도록 흐르다가 흐름을 마친 후에는 출구를 통해 외부로 냉기를 배출하는 구조로 설치되어 있다.The cold engine 21 has a structure in which cold air is introduced through the inlet to flow to cool the outer surface of the tube 1, and then, after completion of the flow, the cold air is discharged to the outside through the outlet.

한편, 튜브(1)의 상부영역에는 반응가스를 튜브(1)의 내부로 분사할 수 있도록 가스인젝터(gas injector)(6)가 설치되어 있으며, 튜브(1)의 하부 일측영역에는 스팀(steam)을 발생시키는 토치(torch)(7)가 설치되어 있다. 토치(7)의 대향측에는 배출구(8)가 형성되어 있다.Meanwhile, a gas injector 6 is installed in the upper region of the tube 1 to inject the reaction gas into the tube 1, and steam is provided in one region of the lower portion of the tube 1. The torch 7 which produces | generates is provided. A discharge port 8 is formed on the opposite side of the torch 7.

튜브(1)의 하측에는 복수의 웨이퍼(3)가 탑재된 보트(40)가 엘리베이터(5)에 의해 승강가능하도록 설치되어 있으며, 보트(40)의 하부영역에는 반경방향을 따라 확장되고 길이방향을 따라 소정 연장된 보트캡(boat cap)(41)이 형성되어 있다.Under the tube 1, a boat 40 on which a plurality of wafers 3 are mounted is installed to be liftable by the elevator 5, and the lower region of the boat 40 extends in a radial direction and is longitudinally extended. A predetermined boat cap 41 is formed along this.

보트캡(41)은 보트(40)가 튜브(1) 내에 삽입이 완료되었 경우 쿨링챔버(20)의 영역까지 보트(40)를 감쌀 수 있도록 쿨링챔버(20)의 길이에 대응되도록 형성되어 있으며, 크기도 튜브(1)의 내경에 근사한 직경을 가지도록 형성되어 있다.The boat cap 41 is formed to correspond to the length of the cooling chamber 20 so that when the boat 40 has been inserted into the tube 1, the boat 40 can be wrapped around the area of the cooling chamber 20. The size is also formed to have a diameter close to the inner diameter of the tube 1.

이러한 구성에 의하여, 먼저, 보트(40)에 웨이퍼(3)가 수납되면 엘리베이터(5)가 상승하여 튜브(1) 입구로 보트(40)를 삽입시킨다. 이때, 쿨링챔버(20)는 냉기관(21)과 냉각수관(22)에 의해 상기 튜브(1)의 하부를 냉각시켜 상기 튜브(1)의 입구는 충분히 냉각된 상태이며, 상기 질소인젝터(30)가 질소를 튜브(1)내에 퍼지하여 튜브(1) 내 하측 공간은 낮은 온도의 질소분위기가 형성되어 있다.By this structure, first, when the wafer 3 is accommodated in the boat 40, the elevator 5 raises and inserts the boat 40 into the tube 1 inlet. At this time, the cooling chamber 20 cools the lower part of the tube 1 by the cold pipe 21 and the cooling water pipe 22, and the inlet of the tube 1 is sufficiently cooled, and the nitrogen injector 30 ) Purges the nitrogen into the tube 1, and the lower space in the tube 1 forms a nitrogen atmosphere at low temperature.

엘리베이터(5)가 계속해서 상승하여 보트(40)가 완전히 히터챔버(10) 영역으로 삽입되면, 히터챔버(10) 아래에 설치되어 있는 쿨링챔버(20)의 냉각역할 즉 냉각수와 냉기의 흐름이 멈추게 되고, 이와 동시에 질소인젝터(30)는 질소가스의 분사를 멈추게 된다.When the elevator 5 continues to rise and the boat 40 is completely inserted into the heater chamber 10 region, the cooling role of the cooling chamber 20 installed below the heater chamber 10, that is, the flow of coolant and cold air is At the same time, the nitrogen injector 30 stops the injection of nitrogen gas.

튜브(1) 내에서 공정이 완료되면 보트(40)가 튜브(1)로부터 인출되기에 앞서 냉기관(21) 및 냉각수관(22)에는 냉기 및 냉각수가 유동하여 냉각기능을 수행하게 된다. 이와 거의 동시에, 질소인젝터(30)는 튜브(1)의 내부에 질소가스를 분사하여 튜브(1)의 하부 내부공간을 낮은 온도의 질소분위기로 형성한다.When the process is completed in the tube 1, before the boat 40 is withdrawn from the tube 1, cold air and cooling water flow through the cold engine 21 and the coolant pipe 22 to perform a cooling function. At the same time, the nitrogen injector 30 injects nitrogen gas into the tube 1 to form the lower inner space of the tube 1 in a low temperature nitrogen atmosphere.

이후 질소분위기의 쿨링 존(cooling zone)이 형성되면 보트(40)가 빠져 나오기 시작하여 고온의 웨이퍼(3)는 튜브(1)의 하부영역을 통과하면서 냉각된 상태로튜브(1)로부터 인출된다.Then, when a cooling zone of the nitrogen atmosphere is formed, the boat 40 starts to exit and the hot wafer 3 is withdrawn from the tube 1 while being cooled while passing through the lower region of the tube 1. .

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 비교적 단순한 구성을 가지고 웨이퍼의 출입시 산소와의 접촉에 기인한 자연산화막의 성장을 억제시키고 질소가스의 소비량을 저감시킬 수 있는 반도체용 퍼니스가 제공된다.As described above, according to the present invention, there is provided a furnace for semiconductors having a relatively simple configuration and capable of suppressing growth of a natural oxide film due to contact with oxygen when entering and exiting a wafer and reducing consumption of nitrogen gas.

또한, 본 고안에 따른 반도체용 퍼니스는, 튜브의 하부영역에 냉기관 및 냉각수관을 마련하고 튜브의 하부 내측에 질소인젝터가 배치되도록 함으로써, 고온상태의 웨이퍼를 효과적으로 냉각시킬 수 있으며 질소가스의 소비량을 저감시킬 수 있다.In addition, in the furnace for semiconductor according to the present invention, by providing a cold pipe and a cooling water pipe in the lower region of the tube and by placing a nitrogen injector inside the lower portion of the tube, it is possible to effectively cool the wafer in a high temperature state and the consumption of nitrogen gas Can be reduced.

Claims

A tube disposed along the up and down direction and in which a reaction gas is injected to proceed with a process: a heater chamber installed to surround the upper region of the tube and heating the tube; A cooling chamber having a flowing inflow pipe and a cooling water pipe installed in a coil shape to surround a circumference of the cooling pipe, and having a cooling water flowing therein; And a nitrogen injector disposed at a boundary between the cooling chamber and the heater chamber to supply nitrogen gas to an inner lower region of the tube.