KR20060075514A - System for supplying teos - Google Patents

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한성석
김태환
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동부일렉트로닉스 주식회사
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Abstract

본 발명은 TEOS(tetraethylorthosilicate) 공급 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 TEOS 시스템용 TEOS 공급부는 TEOS가 저장되는 용기(bottle) 및 용기에 설치되는 가열 수단을 포함한다.
The present invention relates to a tetraethylorthosilicate (TEOS) feeding system. The TEOS supply for a TEOS system according to the invention comprises a bottle in which the TEOS is stored and heating means installed in the container.

반도체, 공정, 화학Semiconductor, process, chemistry

Description

ＴＥＯＳ 공급 시스템{System for supplying TEOS} TEOS supply system {System for supplying TEOS}             

도 1은 종래 TEOS 증착이 이루어지는 화학 기상 증착 장치의 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing the configuration of a chemical vapor deposition apparatus is a conventional TEOS deposition.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TEOS 증착이 이루어지는 화학 기상 증착 장치의 구성을 나타낸 도면.2 is a view showing the configuration of a chemical vapor deposition apparatus is a TEOS deposition according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TEOS 공급부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.3 is a view schematically showing the configuration of a TEOS supply unit according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 TEOS 공급부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
4 is a view schematically showing the configuration of a TEOS supply unit according to another preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101…LSC 103…ARS101... LSC 103... ARS

201…TEOS 공급부 203…라인201... TEOS supply 203... line

205…밸브 203…히트 쟈켓205... Valve 203... Heat jacket

205…질소 가스 공급관 207…TEOS 가스 배출관205... Nitrogen gas supply pipe 207. TEOS gas discharge pipe

209, 211…온도 조절부 213…압력 센서 209, 211... Temperature controller 213.. Pressure sensor                 

215…중량계
215... Weight scale

본 발명은 TEOS 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a TEOS supply system.

일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼 상에 다양한 종류의 층을 형성하고, 각 층의 일부를 절연시키거나 통전시켜 반도체 소자를 형성된다. 그리고 각 층의 절연을 위하여 형성된 절연막은 웨이퍼가 안착된 챔버 내부로 절연막의 재료가 되는 소스 가스를 투입하고, 소스 가스에 에너지를 가하여 활성화시켜 웨이퍼 또는 웨이퍼에 이미 형성된 특정의 층 위에 증착되어 형성된다. 이와 같이 사용되는 소스 가스 중에서 TEOS(tetraethylorthosilicate)는 증착을 위해서 액체 상태의 TEOS를 기체 상태로 변화시켜 공정 챔버(process chamber)로 공급되고 산소와 반응한다. 이때, 액체 상태의 TEOS를 기체 상태로 변화시키기 위하여 캐리어 가스가 공급되며, 액체 상태의 TEOS는 기체 상태로 전환된 후 공정 챔버의 내부로 공급된다. 공정 챔버로 공급된 TEOS 가스는 웨이퍼 상에 TEOS 막을 형성한다. Generally, a semiconductor device forms various kinds of layers on a wafer, and insulates or energizes a portion of each layer to form a semiconductor device. The insulating film formed to insulate each layer is formed by depositing a source gas, which is a material of the insulating film, into the chamber in which the wafer is seated, applying energy to the source gas, and depositing it on a wafer or a specific layer already formed on the wafer. . Among the source gases used in this way, TEOS (tetraethylorthosilicate) converts the liquid TEOS into a gaseous state for deposition and is supplied to a process chamber and reacts with oxygen. At this time, a carrier gas is supplied to change the TEOS in the liquid state into the gas state, and the TEOS in the liquid state is converted into the gas state and then supplied into the process chamber. TEOS gas supplied to the process chamber forms a TEOS film on the wafer.

도 1은 종래 TEOS 증착이 이루어지는 화학 기상 증착 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 화학 기상 증착 장치는 TEOS 시스템을 포함하며, TEOS 시스템의 공급부(bottle)에는 액화 TEOS가 존재하며, 액화 TEOS는 자동 충전 시스템(Auto Recharge System, ARS; 103) 및 LSC(Liquid Source Controller; 101)에 의 하여 기체 상태로 전환된다. 기체 상태의 TEOS는 가스 공급관을 통하여 공정 챔버 내부로 공급된다. 공급된 TEOS 가스는 공정 챔버 내부에 이미 안착된 웨이퍼의 표면에 증착된다. 상기 TEOS 시스템의 동작을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다. 즉 공정 중 TEOS 가스를 사용할 때 LSC(101)에서 기화된 TEOS 가스는 공기 밸브를 통하여 가스 유량 조절부(MFC)로 유입되고, 유입된 TEOS 가스는 가스 유량 조절부(MFC)를 거쳐 가스 공급관을 거쳐 공정 챔버로 유입된다. 만약, LSC(101)에서 TEOS 가스가 존재하지 않는다는 센서 신호가 발생하면, 자동 충전 시스템(ARS, 103)에 의하여 질소 가스의 압력에 따라서 상기 TEOS 공급부(bottle)에 존재하는 TEOS 원액이 LSC(101)로 공급된다. 1 is a view showing the configuration of a chemical vapor deposition apparatus is a conventional TEOS deposition. Referring to FIG. 1, the chemical vapor deposition apparatus includes a TEOS system, and a liquefied TEOS exists in a bottle of the TEOS system, and the liquefied TEOS includes an Auto Recharge System (ARS) 103 and a Liquid Liquid (LSC). The source controller 101 switches to the gas state. The gaseous TEOS is supplied into the process chamber through a gas supply line. The supplied TEOS gas is deposited on the surface of the wafer already seated inside the process chamber. The operation of the TEOS system will be described in more detail as follows. That is, when using TEOS gas during the process, the TEOS gas vaporized in the LSC 101 flows into the gas flow rate controller (MFC) through the air valve, and the introduced TEOS gas passes through the gas flow pipe through the gas flow rate controller (MFC). After entering the process chamber. If the sensor signal indicating that the TEOS gas does not exist in the LSC 101 occurs, the TEOS stock solution existing in the TEOS bottle according to the pressure of the nitrogen gas is transferred to the LSC 101 by the automatic filling system ARS 103. Is supplied.

최근의 반도체 장비에 대하여, 소형화, 고집적화, 안정적 프로세스화에 대한 경향이 있으며, 저가의 반도체 장비가 선호되는 현실에 반하여, TEOS 시스템은 주 장치(Main Body) 외에 서브 컴포넌트(Sub Component)인 자동 충전 시스템(ARS, 103) 및 LSC(101)가 추가로 장착되어 장비 가격의 상승 및 이를 유지하기 위한 막대한 손실이 발생되는 문제점 있다. 즉 종래의 TEOS 시스템은 기체화하거나 공정 진행 후 TEOS 가스를 재충전하기 위하여 별도의 스텝을 수행하는 LSC 및 ARS를 더 구비하여야 하는데, LSC 및 ARS의 구비에 약 1억 3000만원의 별도 비용이 소요될 뿐만 아니라 서브 컴포넌트인 LSC 및 ARS를 운영하는 데에도 막대한 비용 및 인력이 소요된다. 또한 종래 TEOS 시스템에 서브 컴포넌트인 LSC 및 ARS를 더 구비함으로써 TEOS 시스템이 매우 복잡해지게 되어, 이들에 대한 관리에 어려움이 증가될 뿐만 아니라, 고장 요소 등이 상대적으로 증가되는 문제점이 있었다. 즉 TEOS 시스 템의 공급부(bottle)의 유량을 확인하기 위하여 매일 ARS를 체크하여야만 한다. 또한 LSC의 온도 제어를 위하여 많은 테잎 히터(Tape Heater)가 장착되어야만 하는데 프로세스의 진행중에 응급 상황이 발생한다면 산출량 저하 등의 주 원인이 될 수 있다. 또한 종래 TEOS 시스템에서 ARS의 사이즈가 상당 부분 차지하기 때문에 하부 공간의 협소화를 초래하는 문제점이 있다.
With respect to the recent semiconductor equipment, there is a trend toward miniaturization, high integration, and stable process, and in contrast to the reality that low-cost semiconductor equipment is preferred, TEOS systems are automatically charged as a sub component in addition to the main body. The system (ARS) 103 and the LSC 101 are additionally mounted, resulting in an increase in equipment price and a huge loss to maintain it. That is, the conventional TEOS system should be further provided with LSC and ARS to perform a separate step to regas the TEOS gas after gasification or process, it takes about 130 million won extra cost for the provision of LSC and ARS In addition, operating the subcomponents, LSC and ARS, is expensive. In addition, by further comprising the sub-components LSC and ARS in the conventional TEOS system, the TEOS system is very complicated, not only increase the difficulty in managing them, but also has a problem that the failure factors, etc. are relatively increased. In other words, the ARS should be checked daily to check the flow rate of the bottle of the TEOS system. In addition, many tape heaters must be installed to control the temperature of the LSC. If an emergency occurs during the process, it can be a major cause of yield decrease. In addition, since the size of the ARS occupies a considerable portion in the conventional TEOS system, there is a problem that causes a narrowing of the lower space.

본 발명은 서브 컴포넌트인 자동 충전 시스템(ARS) 및 LSC를 필요로 하지 않음으로서 가격이 현저히 저렴하며 소형화, 단순화가 가능한 TEOS 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is an object of the present invention to provide a TEOS system which is significantly inexpensive, miniaturized, and simplified since it does not require sub-component automatic charging system (ARS) and LSC.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, TEOS(tetraethylorthosilicate) 시스템용 TEOS 공급부에 있어서, TEOS가 저장되는 용기(bottle) 및 상기 용기에 설치되는 가열 수단을 포함하는 TEOS 시스템용 TEOS 공급부를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention to achieve the above object, TEOS supply unit for a TEethyl (tetraethylorthosilicate) system, TEOS supply comprising a bottle (TEOS) is stored and the heating means installed in the vessel We can provide wealth.

바람직한 실시예에서, 상기 가열 수단은 히트 쟈켓(Heat Jacket)인 것을 특징으로 한다. 또한 TEOS 시스템용 TEOS 공급부는 상기 용기의 온도를 조절하기 위하여, 상기 용기에 설치되는 온도 조절부를 더 포함한다. 또한 상기 온도 조절부는 써모 커플(Thermocouple)인 것을 특징으로 한다. 또한 TEOS 시스템용 TEOS 공급부 는 질소 가스를 공급받는 질소 가스 공급관 및 상기 히트 쟈켓에 의하여 기화된 TEOS를 외부로 배출하기 위한 TEOS 가스 배출관을 더 포함한다. 또한 상기 TEOS 가스는 반응 챔버로 유입되는 것을 특징으로 한다. 또한 TEOS 시스템용 TEOS 공급부는 상기 용기 내부의 압력을 측정하는 압력 센서 및 상기 용기의 중량을 측정하는 중량계 중 적어도 하나를 더 포함한다.
In a preferred embodiment, the heating means is a heat jacket. The TEOS supply unit for the TEOS system further includes a temperature control unit installed in the vessel to adjust the temperature of the vessel. In addition, the temperature control unit is characterized in that the thermocouple (Thermocouple). The TEOS supply unit for the TEOS system further includes a nitrogen gas supply pipe receiving nitrogen gas and a TEOS gas discharge pipe for discharging the TEOS vaporized by the heat jacket to the outside. In addition, the TEOS gas is characterized in that the flow into the reaction chamber. The TEOS supply unit for the TEOS system further includes at least one of a pressure sensor for measuring the pressure inside the vessel and a weight scale for measuring the weight of the vessel.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TEOS 증착이 이루어지는 화학 기상 증착 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치에서 TEOS 시스템을 제외한 나머지 부분은 도 1을 참조하여 설명한 종래 화학 기상 증착 장치와 동일하다. 따라서 TEOS 시스템을 제외한 나머지 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명에 따른 TEOS 시스템은 TEOS 공급부(201)는 용기(bottle)의 외부에 히트 쟈켓과 같은 가열 수단을 부가하여 직접 열을 가함으로써 용기(bottle) 내에 존재하는 TEOS를 기화시켜 직접 반응 챔버로 공급하기 때문에, 종래와 달리 ARS 및 LSC를 포함하지 않는다. 즉 공정 중 TEOS 가스를 사용할 때 TEOS 공급부(201)에 저장되어 있는 TEOS는 외부에 구비된 히트 쟈켓에 의한 열의 공급으로 기화가 되며, 기화된 TEOS 가스는 공기 밸브를 통하여 가스 유량 조절부(MFC)로 유입되고, 유입된 TEOS 가스는 가스 유량 조절부(MFC)를 거쳐 가스 공급관을 거쳐 공정 챔버로 유입된다. 본 발명에 따른 TEOS 시스템은 TEOS 공급부 (201)에서 열의 지속적 공급에 의하여 발생되는 TEOS 가스를 직접 반응 챔버로 공급함으로써, 안정적인 프로세스가 수행될 수 있을 뿐만 아니라, 기존에 자주 발생하던 응급 상황을 최소화하여 산출량 감소를 획기적으로 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 TEOS 시스템은 TEOS 공급부(201)의 가스(특히, 질소 가스)의 공급관에 별도의 밸브(205) 및 라인(203)을 설치하여, 누출 여부를 체크하거나 라인에 대한 정화를 용이하도록 할 수 있다.
2 is a view showing the configuration of a chemical vapor deposition apparatus is a TEOS deposition according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the rest of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention except for the TEOS system is the same as the conventional chemical vapor deposition apparatus described with reference to FIG. 1. Therefore, the description of the rest except for the TEOS system will be omitted. In the TEOS system according to the present invention, the TEOS supply unit 201 adds heating means such as a heat jacket to the outside of the bottle and directly applies heat to vaporize the TEOS present in the bottle and directly supply it to the reaction chamber. Therefore, unlike the prior art, it does not include ARS and LSC. That is, when using the TEOS gas during the process, the TEOS stored in the TEOS supply unit 201 is vaporized by the supply of heat by the heat jacket provided outside, the vaporized TEOS gas through the air valve gas flow control unit (MFC) The TEOS gas is introduced into the process chamber through a gas supply pipe through a gas flow rate controller (MFC). TEOS system according to the present invention by supplying the TEOS gas generated by the continuous supply of heat from the TEOS supply unit 201 directly to the reaction chamber, not only can the stable process can be performed, but also to minimize the emergency situation that occurs frequently The reduction in output can be prevented drastically. TEOS system according to the present invention by installing a separate valve 205 and the line 203 in the supply pipe of the gas (particularly nitrogen gas) of the TEOS supply unit 201, to check for leaks or to facilitate the purification of the line can do.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TEOS 공급부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, TEOS 공급부(201)는 용기(bottle) 외부에 히트 쟈켓(203), 온도 조절부(209, 211), 질소 가스 공급관(205), TEOS 가스 배출관(207), 압력 센서(213) 및 하부에 위치하는 중량계(215)를 포함한다. TEOS 공급부(201)의 용기(bottle) 내부에는 TEOS가 존재한다. 용기(bottle) 외부에 구비되는 가열 수단인 히트 쟈켓(203)은 용기(bottle)에 열을 공급하여, TEOS가 기화되도록 한다. 바람직하게는 히트 쟈켓(203)을 통하여 지속적으로 열을 공급하여 용기(bottle) 내부의 온도가 100ㅀC를 유지하도록 한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 히트 쟈켓(203)은 용기(bottle)에 용이하게 장착 및 교체되며, 보다 안정적으로 용기(bottle)에 결합되도록 두개 이상으로 분리되어 장착될 수 있다(도 4 참조). 온도 조절부(209, 211)는 써모 커플(thermocouple)로 이루어지며, 용기(bottle)의 내부 온도(예를 들어, 100ㅀC)가 일정하게 유지되도록 하여 TEOS가 액화되는 것을 방지한다. 질소 가스 공급관(205)은 용기(bottle) 내부로 질소 가스가 유입되도 록 하는 관이며, TEOS 가스 배출관(207)은 TEOS 가스를 반응 챔버로 배출하는 관이다. 압력 센서(213) 및 중량계(215)는 용기(bottle)에 존재하는 내용물의 용량이 줄어드는 것을 감지하기 위한 구성이며, 이를 통하여 관리자는 내용물을 적시에 공급할 수 있다.
3 is a view schematically showing a configuration of a TEOS supply unit according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the TEOS supply unit 201 includes a heat jacket 203, a temperature control unit 209 and 211, a nitrogen gas supply pipe 205, a TEOS gas discharge pipe 207, and a pressure sensor outside the vessel. 213 and a weight scale 215 positioned below. TEOS is present in the bottle of the TEOS supply 201. The heat jacket 203, which is a heating means provided outside the container, supplies heat to the bottle so that the TEOS is vaporized. Preferably, the heat is continuously supplied through the heat jacket 203 so that the temperature inside the container is maintained at 100 ° C. In another embodiment of the present invention, the heat jacket 203 is easily mounted and replaced in the bottle (bottle), it may be mounted separately two or more so as to more securely coupled to the bottle (see Fig. 4). ). The temperature controllers 209 and 211 are made of thermocouples, which keep the internal temperature of the bottle (eg 100 ° C) constant to prevent the TEOS from liquefying. The nitrogen gas supply pipe 205 is a pipe through which nitrogen gas is introduced into the bottle, and the TEOS gas discharge pipe 207 is a pipe for discharging the TEOS gas into the reaction chamber. The pressure sensor 213 and the weigh scale 215 are configured to detect a decrease in the volume of the contents existing in the bottle, and through this, the manager can supply the contents in a timely manner.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.

본 발명에 의하여 기존의 서브 컴포넌트인 자동 충전 시스템(ARS) 및 LSC를 필요로 하지 않음으로서 가격이 현저히 저렴하며 소형화, 단순화가 가능한 TEOS 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a TEOS system that is significantly lower in price, smaller in size, and simpler by not requiring the existing subcomponent ARS and LSC.

또한 본 발명에 의하여, 공정 진행을 안정적으로 수행할 수 있으며, 응급 상황의 발생율을 최소한으로 할 수 있는 TEOS 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to stably perform the process, it is possible to provide a TEOS system that can minimize the incidence of emergencies.

또한 본 발명에 의하여, 하부 공간을 최대한 활용할 수 있는 TEOS 시스템을 제공할 수 있다.


In addition, according to the present invention, it is possible to provide a TEOS system that can make the best use of the lower space.


Claims (7)

TEOS(tetraethylorthosilicate) 시스템용 TEOS 공급부에 있어서,TEOS supply for TEOS (tetraethylorthosilicate) system, TEOS가 저장되는 용기(bottle); 및A bottle in which TEOS is stored; And 상기 용기에 설치되는 가열 수단Heating means installed in the container 을 포함하는 TEOS 시스템용 TEOS 공급부.TEOS supply for TEOS system comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열 수단은 히트 쟈켓(Heat Jacket)인 것을 특징으로 하는 TEOS 시스템용 TEOS 공급부.TEOS supply unit for a TEOS system, characterized in that the heating means is a heat jacket (Heat Jacket). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용기의 온도를 조절하기 위하여, 상기 용기에 설치되는 온도 조절부를 더 포함하는 TEOS 시스템용 TEOS 공급부.TEOS supply for TEOS system further comprises a temperature control unit installed in the vessel, in order to adjust the temperature of the vessel. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 온도 조절부는 써모 커플(Thermocouple)인 것을 특징으로 하는 TEOS 시 스템용 TEOS 공급부.TEOS supply unit for the TEOS system, characterized in that the thermostat (Thermocouple). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 질소 가스를 공급받는 질소 가스 공급관; 및A nitrogen gas supply pipe receiving nitrogen gas; And 상기 히트 쟈켓에 의하여 기화된 TEOS를 외부로 배출하기 위한 TEOS 가스 배출관을 더 포함하는 TEOS 시스템용 TEOS 공급부.TEOS supply unit for the TEOS system further comprises a TEOS gas discharge pipe for discharging the TEOS vaporized by the heat jacket to the outside. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 TEOS 가스는 반응 챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는 TEOS 시스템용 TEOS 공급부.TEOS supply unit for the TEOS system, characterized in that the TEOS gas is introduced into the reaction chamber. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용기 내부의 압력을 측정하는 압력 센서 및 상기 용기의 중량을 측정하는 중량계 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TEOS 시스템용 TEOS 공급부.TEOS supply unit for a TEOS system, characterized in that it further comprises at least one of a pressure sensor for measuring the pressure inside the vessel and a weight scale for measuring the weight of the vessel.
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KR100907466B1 (en) * 2008-11-12 2009-07-10 포이스주식회사 Helium degassing device from the chemical liquid for semiconductor manufacturing process
KR200488021Y1 (en) * 2018-09-18 2018-12-04 최용태 Monitoring and control system of Gas cabinet apparatus for semiconductor manufacturing

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100907466B1 (en) * 2008-11-12 2009-07-10 포이스주식회사 Helium degassing device from the chemical liquid for semiconductor manufacturing process
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