KR20040074310A - Structure For Flowing The Gas Of LPCVD Furnace Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저압 화학 기상 증착로(Low Pressure Chemical Vapor Deposition Furnace)에 관한 것으로, 특히, 저압 화학 기상 증착로의 내부에 내부격벽을 형성하고, 공급파이프를 통하여 증착로 내부로 유입되는 가스가 제1밸브와 제2밸브를 통하여 선택적인 비율로 개폐하여 유입되어지고, 내측공간부로 유입된 가스로 웨이퍼에 실리콘을 증착시킨 후, 제3밸브와 제4밸브를 선택적인 비율로 개폐하여 배출파이프로 배출시키므로 웨이퍼 상에 균일한 막질을 형성하도록 하는 저압 화학 기상 증착장치의 가스이동구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low pressure chemical vapor deposition furnace. In particular, a gas is introduced into the deposition furnace through a supply pipe by forming an internal partition wall inside the low pressure chemical vapor deposition furnace. After opening and closing at a selective ratio through the valve and the second valve, the silicon is deposited on the wafer with the gas introduced into the inner space, and then opening and closing the third and fourth valves at a selective ratio to discharge the discharge pipe. Therefore, the present invention relates to a gas transfer structure of a low pressure chemical vapor deposition apparatus for forming a uniform film quality on a wafer.
일반적으로, 저압 화학 기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition Method)은, 증착로 내에서 압력을 저압으로 가하는 상태로 가스를 공급하여 웨이퍼의 상부면에 다결정실리콘층을 적층하도록 하는 증착방법이다.In general, the Low Pressure Chemical Vapor Deposition Method is a deposition method for supplying a gas at a low pressure in a deposition furnace to stack a polysilicon layer on an upper surface of a wafer.
상기한 저압 화학 기상 증착법은, 둥근 돔형상의 증착로(Furnace)내에서 가스공급로를 통하여 증착로 내부로 공급밸브를 개폐하여 저압의 가스를 공급하여 증착로 내부에 장착된 웨이퍼의 상부면에 디결정실리콘층을 적층하도록 하고, 그 가스를 배출밸브를 개폐하여 배출파이프로 배출하여 펌프로 저장되어지고, 이 가스를 반복적으로 공급하여 웨이퍼의 상측면부에 다결정실리콘층을 소정의 두께로 적층하게 된다.According to the low pressure chemical vapor deposition method, the gas is supplied in a round dome-shaped deposition furnace to open and close the supply valve into the deposition furnace to supply a low pressure gas to the upper surface of the wafer mounted inside the deposition furnace. The crystal silicon layer is laminated, and the gas is opened and closed by a discharge pipe and discharged by a discharge pipe, and the gas is repeatedly supplied to stack the polysilicon layer on the upper side of the wafer to a predetermined thickness. .
한편, 종래의 저압 화학 기상 증착장치는, 저압공저의 특성상가스부족현상(Gas Depletion)이 발생하여 한번에 동일한 온도로 진행할 경우, 웨이퍼의 증착위치별 두께가 다르게 성장되는 단점을 지닌다.On the other hand, the conventional low pressure chemical vapor deposition apparatus has a disadvantage in that the thickness of the deposition position of the wafer grows differently when the gas depletion occurs due to the characteristics of the low pressure process and proceeds at the same temperature at one time.
이러한 현상은, LPCVD증착로에서는 공정 가스가 가스라인에서 나와 증착로 내부로 진입하여 웨이퍼를 차례로 지난 후에 펌프로 들어가게 되는 데 가스가 웨이퍼를 지나면서 조금씩 소진되어져서 처음의 웨이퍼는 두껍게 형성되고, 나중의 웨이퍼는 얇게 성장되기 때문이다.In the LPCVD deposition process, the process gas exits the gas line and enters the deposition path, passes through the wafer in turn, and then enters the pump. The gas is exhausted little by little as the gas passes through the wafer, and the first wafer is formed thick. This is because the wafer is thinly grown.
따라서, 모든 LPCVD증착로는, 온도 기울기를 주고 있는 데, 이 경우에 온도에 따라서 막질의 특성이 달라지게 되므로 동시에 증착공정을 진행한 웨이퍼라 하더라도 각기 특성이 달라지는 문제점을 지닌다.Therefore, all the LPCVD deposition furnaces give a temperature gradient. In this case, since the characteristics of the film quality vary depending on the temperature, even if the wafer has undergone the deposition process, the characteristics vary.
특히, 다결정실리콘은, 실제적으로 증착로 내에서 위치별로 30℃정도의 온도차가 발생하므로 온도에 따라 그레인 사이즈가 달라지고, 그레인 사이즈에 따라 저항이 달라지므로 반도체소자 제조 후에 균일한 저항 특성을 얻을 수 없는 문제점을 지닌다.In particular, since polysilicon has a temperature difference of about 30 ° C in each position in the deposition furnace, grain size varies according to temperature, and resistance varies depending on grain size, so that uniform resistance characteristics can be obtained after semiconductor device fabrication. It has no problem.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 저압 화학 기상 증착로의 내부에 내부격벽을 형성하고, 공급파이프를 통하여 증착로 내부로 유입되는 가스가 제1밸브와 제2밸브를 통하여 선택적인 비율로 개폐하여 유입되어지고, 내측공간부로 유입된 가스로 웨이퍼에 실리콘을 증착시킨 후, 제3밸브와 제4밸브를 선택적인 비율로 개폐하여 배출파이프로 배출시키므로 웨이퍼 상에 균일한 막질을 형성하도록 하는 것이 목적이다.The present invention has been made in view of this point, and the internal partition wall is formed inside the low pressure chemical vapor deposition furnace, and the ratio of gas flowing into the deposition furnace through the supply pipe is selectively selected through the first valve and the second valve. After the silicon is deposited on the wafer with gas introduced into the inner space, the third valve and the fourth valve are opened and closed at an optional ratio to discharge the discharge pipe to form a uniform film on the wafer. The purpose is to.
도 1은 본 발명에 따른 가스이동구조를 갖는 저압 화학 기상 증착로의 구성을 보인 도면이고,1 is a view showing the configuration of a low pressure chemical vapor deposition furnace having a gas moving structure according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착로의 사용 상태를 보인 도면이다.2 is a view showing a state of use in the low pressure chemical vapor deposition according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 공급파이프 12 : 제1밸브10 supply pipe 12 first valve
14 : 제2밸브 16 : 제1가스이동로14: second valve 16: the first gas flow path
18 : 내부격벽 20 : 저압화학기상증착로18: inner bulkhead 20: low pressure chemical vapor deposition furnace
22 : 내측공간부 24 : 제2가스이동로22: inner space portion 24: the second gas flow path
26 : 제2밸브 28 : 제4밸브26: second valve 28: fourth valve
30 : 배출파이프30: discharge pipe
이러한 목적은 가스를 공급하는 공급파이프와; 상기 공급파이프에서 공급된 가스를 받아 들여서 내부에 장착된 웨이퍼에 다결정실리콘층을 적층하는 저압 화학 기상 증착로와; 상기 저압 화학 기상 증착로에서 사용된 가스를 펌프로 배출하는 배출파이프로 구성된 저압 화학 기상 증착장치에 있어서, 상기 공급파이프에 연결되어 상기 저압 화학 기상 증착로의 내부에 일정한 간격을 갖도록 제1내부격벽에 의하여 가스가 이동하도록 형성된 제1가스이동로와; 상기 제1가스이동로로 가스를 공급하거나 차단하도록 형성된 제1밸브와; 상기 제1밸브에 인접하여 상기 제1내부격벽의 하단부분에 설치되어 내측공간부로 가스를 직접 공급하도록 형성된 제2밸브와; 상기 배출파이프에 연결되어 상기 저압 화학 기상 증착로의 내부에 일정한 간격을 갖도록 제2내부격벽에 의하여 가스가 이동하도록 형성된 제2가스이동로와; 상기 내부가스이동로를 통하여 배출되는 가스를 상기 배출파이프로 개폐하는 제3밸브와; 상기 제3밸브에 인접하여 상기 제2내부격벽의 하단부분에 설치되어 내측공간부로 부터 가스를 직접 상기 배출파이프로 배출하도록 하는 제4밸브로 구성된 저압 화학 기상 증착장치의 가스이동구조를 제공함으로써 달성된다.This object includes a supply pipe for supplying gas; A low pressure chemical vapor deposition furnace which receives the gas supplied from the supply pipe and deposits a polysilicon layer on a wafer mounted therein; A low pressure chemical vapor deposition apparatus comprising a discharge pipe for discharging a gas used in the low pressure chemical vapor deposition furnace to a pump, the first internal partition wall being connected to the supply pipe to have a predetermined interval inside the low pressure chemical vapor deposition furnace. A first gas movement path formed to move the gas by the gas; A first valve configured to supply or shut off gas to the first gas passage; A second valve adjacent to the first valve and installed at a lower end of the first inner partition to directly supply gas to the inner space; A second gas moving path connected to the discharge pipe and configured to move gas by a second inner partition wall to have a predetermined interval inside the low pressure chemical vapor deposition furnace; A third valve for opening and closing the gas discharged through the internal gas moving path to the discharge pipe; It is achieved by providing a gas moving structure of the low pressure chemical vapor deposition apparatus, which is provided in the lower portion of the second inner partition wall adjacent to the third valve and is configured with a fourth valve for directly discharging gas from the inner space to the discharge pipe. do.
그리고, 상기 제1밸브와 제2밸브는, 개폐량의 총합이 내측공간부로 공급되는 가스의 량을 일정하게 유지하도록 아날로그 혹은 디지털방식으로 연동하여 개폐되도록 구성한다.The first valve and the second valve are configured to open and close in an analog or digital manner so that the sum of the opening / closing amounts maintains a constant amount of gas supplied to the inner space.
그리고, 상기 제3밸브와 제4밸브는, 개폐량의 총합이 내측공간부에서 배출파이프로 배출되는 가스량을 일정하게 유지하도록 아날로그 혹은 디지털방식으로 연동하여 개폐되도록 구성한다.The third valve and the fourth valve are configured to open and close in an analog or digital manner so that the sum of the opening / closing amounts maintains the amount of gas discharged from the inner space by the discharge pipe.
그리고, 상기 제1밸브가 완전하게 개방되고, 제2밸브는 완전하게 차단될 때, 상기 제4밸브는 완전하게 개방되고, 상기 제3밸브는 완전하게 차단되는 것이 바람직 하다.When the first valve is completely opened and the second valve is completely shut off, the fourth valve is completely opened and the third valve is completely shut off.
그리고, 상기 제1밸브가 완전하게 차단되고, 제2밸브는 완전하게 개방될 때, 상기 제4밸브는 완전하게 차단되고, 상기 제3밸브는 완전하게 개방되는 것이 바람직 하다.When the first valve is completely shut off and the second valve is completely opened, it is preferable that the fourth valve is completely shut off and the third valve is completely opened.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 가스이동구조를 갖는 저압 화학 기상 증착로의 구성을 보인 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착로의 사용 상태를 보인 도면이다.1 is a view showing the configuration of a low pressure chemical vapor deposition furnace having a gas moving structure according to the present invention, Figure 2 is a view showing a state of use of the low pressure chemical vapor deposition furnace according to the present invention.
본 발명의 구성은, 가스를 공급하는 공급파이프(10)와; 상기 공급파이프(10)에서 공급된 가스를 받아들여서 내부에 장착된 웨이퍼에 다결정실리콘층을 적층하는 저압 화학 기상 증착로(20)와; 상기 저압 화학 기상 증착로(20)에서 사용된 가스를 펌프로 배출하는 배출파이프(30)로 구성된 저압 화학 기상 증착장치에 있어서, 상기 공급파이프(10)에 연결되어 상기 저압 화학 기상 증착로(20)의 내부에 일정한 간격을 갖도록 제1내부격벽(18)에 의하여 가스가 이동하도록 형성된 제1가스이동로(16)와; 상기 제1가스이동로(16)로 가스를 공급하거나 차단하도록 형성된 제1밸브(12)와; 상기 제1밸브(12)에 인접하여 상기 제1내부격벽(18)의 하단부분에 설치되어 내측공간부(22)로 가스를 직접 공급하도록 형성된 제2밸브(14)와; 상기 배출파이프(30)에 연결되어 상기 저압 화학 기상 증착로(20)의 내부에 일정한 간격을 갖도록 제2내부격벽(21)에 의하여 가스가 이동하도록 형성된 제2가스이동로(24)와; 상기 내부가스이동로(16)를 통하여 배출되는 가스를 상기 배출파이프(30)로 개폐하는 제3밸브(26)와; 상기 제3밸브(26)에 인접하여 상기 제2내부격벽(21)의 하단부분에 설치되어 내측공간부(22)로 부터 가스를 직접 상기 배출파이프(30)로 배출하도록 하는 제4밸브(28)로 구성된다.The configuration of the present invention, the supply pipe 10 for supplying gas; A low pressure chemical vapor deposition furnace 20 for receiving a gas supplied from the supply pipe 10 and stacking a polysilicon layer on a wafer mounted therein; In the low pressure chemical vapor deposition apparatus composed of a discharge pipe 30 for discharging the gas used in the low pressure chemical vapor deposition furnace 20 to the pump, the low pressure chemical vapor deposition furnace 20 is connected to the supply pipe 10 A first gas movement path 16 formed to move a gas by the first inner partition 18 so as to have a predetermined gap inside the c); A first valve 12 configured to supply or shut off gas to the first gas moving path 16; A second valve (14) adjacent to the first valve (12) and installed at a lower end of the first inner partition (18) to directly supply gas to the inner space portion (22); A second gas moving path 24 connected to the discharge pipe 30 and configured to move gas by the second inner partition wall 21 so as to have a predetermined interval inside the low pressure chemical vapor deposition furnace 20; A third valve 26 for opening and closing the gas discharged through the internal gas movement path 16 to the discharge pipe 30; The fourth valve 28 is installed at the lower end of the second inner partition wall 21 adjacent to the third valve 26 to directly discharge gas from the inner space 22 to the discharge pipe 30. It is composed of
그리고, 상기 제1밸브(12)와 제2밸브(14)는, 개폐량의 총합이 내측공간부(22)로 공급되는 가스의 량을 일정하게 유지하도록 아날로그 혹은 디지털방식으로 연동하여 개폐되도록 구성한다.In addition, the first valve 12 and the second valve 14 are configured such that the sum of the opening and closing amounts is opened and closed in an analog or digital manner so that the amount of gas supplied to the inner space part 22 is kept constant. do.
그리고, 상기 제3밸브(26)와 제4밸브(28)는, 개폐량의 총합이 내측공간부(22)에서 배출파이프(30)로 배출되는 가스량을 일정하게 유지하도록 아날로그 혹은 디지털방식으로 연동하여 개폐되도록 구성한다.In addition, the third valve 26 and the fourth valve 28 are interlocked in an analog or digital manner so that the sum of the opening and closing amounts maintains the amount of gas discharged from the inner space 22 to the discharge pipe 30 at a constant level. It is configured to open and close.
그리고, 상기 제1밸브(12)가 완전하게 개방되고, 제2밸브(14)는 완전하게 차단될 때, 상기 제4밸브(28)는 완전하게 개방되고, 상기 제3밸브(26)는 완전하게 차단되도록 구성한다.When the first valve 12 is completely opened and the second valve 14 is completely shut off, the fourth valve 28 is completely opened, and the third valve 26 is completely opened. To be blocked.
또한, 상기 제1밸브(12)가 완전하게 차단되고, 제2밸브(14)는 완전하게 개방될 때, 상기 제4밸브(28)는 완전하게 차단되고, 상기 제3밸브(26)는 완전하게 개방되도록 구성한다.In addition, when the first valve 12 is completely shut off and the second valve 14 is completely opened, the fourth valve 28 is completely shut off, and the third valve 26 is completely closed. So that it can be opened.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 작용, 효과를 살펴 보도록 한다.Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described based on the accompanying drawings.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 저압 화학 기상 증착로(20)의 내부에 다결정실리콘층을 증착하고자 하는 다수의 웨이퍼를 내장시키고, 상기 공급파이프(10)를 통하여 가스를 공급하도록 한다.As illustrated in FIG. 2, a plurality of wafers to which a polysilicon layer is to be deposited are embedded in the low pressure chemical vapor deposition furnace 20, and gas is supplied through the supply pipe 10.
그리고, 상기 제1밸브(12)가 완전하게 개방되어진 경우, 제2밸브(14)를 완전하게 차단하게 되면, 상기 제1내부격벽(18)에 의하여 형성된 제1가스이동로(16)를 통하여 내측공간부(22)로 가스가 공급되어진다.When the first valve 12 is completely opened, when the second valve 14 is completely shut off, the first gas flow path 16 formed by the first inner partition 18 may be used. The gas is supplied to the inner space portion 22.
한편, 상기 제1가스이동로(16)를 통하여 이송된 가스는 웨이퍼에 다결정실리콘층을 형성한 후, 상기 제4밸브(28)를 통하여 배출파이프(30)를 통하여 외부로 배출되어진다.Meanwhile, the gas transferred through the first gas movement path 16 forms a polysilicon layer on the wafer and is then discharged to the outside through the discharge pipe 30 through the fourth valve 28.
이 때, 상기 제4밸브(28)는 완전하게 개방되어지고, 상기 제3밸브(26)는 완전하게 차단되어진 상태로 있게 된다.At this time, the fourth valve 28 is completely opened, and the third valve 26 is completely blocked.
예를 들어서, 상기한 제1,제4밸브(12)(28)를 완전하게 개방하고, 상기 제2,제3밸브(14)(26)을 완전하게 차단한 상태로 1분 정도 가스를 공급하여 웨이퍼 상에 다결정실리콘층을 증착하도록 한다.For example, the gas is supplied for about one minute while the first and fourth valves 12 and 28 are completely opened and the second and third valves 14 and 26 are completely shut off. Thereby depositing a polysilicon layer on the wafer.
그리고, 대략 30초동안 상기 제1,제4밸브(12)(28)를 서서히 닫으면서, 상기 제2,제3밸브(14)(26)를 서서히 열어주도록 한다.Then, the first and fourth valves 12 and 28 are gradually closed for about 30 seconds, and the second and third valves 14 and 26 are gradually opened.
이 때, 상기 제1,제2밸브(12)(14)의 개폐량의 총합은 동일하도록 한다.At this time, the sum of the opening and closing amounts of the first and second valves 12 and 14 is equal.
그리고, 상기 제3,제4밸브(26)(28)의 개폐량의 총합 역시 동일하도록 한다.In addition, the sum of the opening and closing amounts of the third and fourth valves 26 and 28 is also the same.
그리고, 상기 제1밸브(12)가 완전하게 차단되어지면, 상기 제2밸브(14)가 완전하게 개방되어지도록 하고, 상기 제3밸브(26)가 완전하게 개방되어지면, 상기 제4밸브(28)가 완전하게 차단된 상태로 1분정도 개방하여 가스를 공급하고 배출하도록 한다.When the first valve 12 is completely shut off, the second valve 14 is completely opened, and when the third valve 26 is completely opened, the fourth valve ( 28) is opened for 1 minute completely shut off to supply and discharge gas.
상기한 제1,2밸브,제3,제4밸브(12)(14)(26)(28)의 개폐시간과 개폐량은 개략적으로 예시한 것이고, 적절한 실험데이터를 통하여 개폐시간과 개폐량을 최적의 상태로 조절하도록 한다.The opening and closing times and opening and closing amounts of the first, second, third, and fourth valves 12, 14, 26, and 28 are schematically illustrated. Adjust to the optimal state.
이와 같이, 상기한 제1,2밸브,제3,제4밸브(12)(14)(26)(28)를 교번적으로 작동하여 가스를 공급하므로 가스의 공급 부족과 온도의 변화 없이 웨이퍼에 균일한 가스가 공급되므로 웨이퍼 상에 다결정실리콘층이 균일하게 형성되어 진다.As described above, the first, second, third, and fourth valves 12, 14, 26, and 28 are operated alternately to supply gas, thereby supplying gas to the wafer without shortage of gas and temperature change. Since the uniform gas is supplied, the polysilicon layer is uniformly formed on the wafer.
따라서, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착정치의 가스이동구조를 이용하게 되면, 저압 화학 기상 증착로의 내부에 내부격벽을 형성하고, 공급파이프를 통하여 증착로 내부로 유입되는 가스가 제1밸브와 제2밸브를 통하여 선택적인 비율로 개폐하여 유입되어지고, 내측공간부로 유입된 가스로 웨이퍼에 실리콘을 증착시킨 후, 제3밸브와 제4밸브를 선택적인 비율로 개폐하여 배출파이프로 배출시키므로 웨이퍼 상에 균일한 막질을 형성하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.Therefore, as described above, when the gas movement structure of the low pressure chemical vapor deposition politics according to the present invention is used, an internal partition is formed inside the low pressure chemical vapor deposition furnace, and the gas introduced into the deposition furnace through the supply pipe After opening and closing at a selective ratio through the first valve and the second valve, the silicon is deposited on the wafer with gas introduced into the inner space, and then opening and closing the third and fourth valves at a selective ratio to discharge the pipe. It is a very useful and effective invention for forming a uniform film quality on a wafer since it is discharged.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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N231 | Notification of change of applicant | ||
WITN | Withdrawal due to no request for examination |