KR20060133398A - Flange of vertical diffusion furnace for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종형 확산로에 적용되는 종래의 플랜지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional flange applied to the vertical diffusion furnace.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지가 적용된 종형 확산로의 개략적 구성을 나타낸 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vertical diffusion path to which a flange is applied according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 플랜지의 평면도이다.3 is a plan view of the flange shown in FIG.
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3.
도 5는 도 4에 도시된 요철부의 다른 실시예를 나타낸 도 3의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3, showing another example of the concave-convex portion shown in FIG. 4.
**도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
110 : 몸체 111 : 중공110: body 111: hollow
112 : 내측 튜브 안착턱 114 : 히터 블럭 체결부112: inner tube seating jaw 114: heater block fastening portion
116 : 가스 주입부 120 : 진공 포트116: gas inlet 120: vacuum port
122, 132 : 요철부 124 : 가스 배출홀122, 132: uneven portion 124: gas discharge hole
130 : 조인트부 134 : 가스 전달홀130: joint portion 134: gas delivery hole
202 : 외측 튜브 204 : 내측 튜브202: outer tube 204: inner tube
206 : 히터 블럭 208 : 보트206: heater block 208: boat
210 : 엘리베이터 캡210: Elevator Cap
본 발명은 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 플랜지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공 라인과 연결되는 진공 포트 및 조인트부의 내주면 구조를 개선하여 반응부산물인 파우더의 적층으로 인한 공정 불량 및 예방유지보수를 최소화하도록 한 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 플랜지에 관한 것이다.The present invention relates to a flange of a vertical diffusion furnace for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to improve the inner peripheral surface structure of a vacuum port and a joint part connected to a vacuum line, thereby minimizing process defects and preventive maintenance due to the deposition of powder as a reaction byproduct. It relates to a flange of a vertical diffusion path for manufacturing a semiconductor device.
일반적으로 반도체 소자는 반도체 기판인 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 이온주입, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행함으로써 만들어진다. 이러한 여러 공정 중 빈번히 수행되는 공정의 하나로 웨이퍼 상에 P형 또는 N형 불순물을 침투시키거나 산화막 또는 질화막 등의 특정막을 형성 또는 성장시키는 확산공정이 있다.In general, a semiconductor device is made by selectively and repeatedly performing a process such as photographing, etching, diffusion, ion implantation, and metal deposition on a semiconductor substrate wafer. One of the processes that is frequently performed among these processes is a diffusion process of infiltrating P-type or N-type impurities on a wafer or forming or growing a specific film such as an oxide film or a nitride film.
이러한 확산공정에서는 주로 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; 이하 'CVD'라 칭함)법이 이용된다. 상기 CVD 방법은 화학소스를 가스 상태로 장치내에 공급하여 웨이퍼 표면상에서 확산을 일으키게 함으로써 웨이퍼 상에 유전체막, 도전막, 반도전막 등을 증착시키는 기술이다.In such a diffusion process, chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) is mainly used. The CVD method is a technique of depositing a dielectric film, a conductive film, a semiconducting film, etc. on a wafer by supplying a chemical source into the device in a gas state to cause diffusion on the wafer surface.
이러한 CVD 방법은 통상 장치 내의 압력에 따라 저압 CVD, 상압 CVD로 구분하고, 그 외에도 플라즈마 CVD 또는 광여기 CVD 등이 일반적으로 사용되고 있다. 이 중에서 LP(Low Pressure)CVD는 상압보다 낮은 압력에서 웨이퍼의 표면상에 필요한 물질을 증착시키는 방법으로서 주로 사용된다. Such CVD methods are generally classified into low pressure CVD and atmospheric pressure CVD according to the pressure in the apparatus. In addition, plasma CVD or photoexcitation CVD is generally used. Among them, LP (Low Pressure) CVD is mainly used as a method of depositing a necessary material on the surface of the wafer at a pressure lower than normal pressure.
이러한 LPCVD 방법을 이용한 확산공정은 주로 우수한 균일성과 반복성 및 낮은 결함률 등의 장점을 갖는 종형 확산로(Vertical Diffusion Furnace)에서 그 진행이 이루어진다. The diffusion process using the LPCVD method mainly proceeds in a vertical diffusion furnace having advantages such as excellent uniformity, repeatability, and low defect rate.
그런데 상기 종형 확산로에서 수행되는 LP CVD 공정 중 미반응 가스들에 의해 생성되는 반응부산물인 파우더가 발생하여, 상기 종형 확산로의 내부 압력을 조절하기 위한 진공 펌프로 이어지는 진공 라인 및 상기 진공 라인과 연결되는 플랜지의 진공 포트의 내주면에 상기 파우더가 적층됨으로써 여러 문제점을 일으키고 있다.However, during the LP CVD process performed in the vertical diffusion furnace, a powder, which is a reaction byproduct generated by unreacted gases, is generated, leading to a vacuum pump and a vacuum line for controlling an internal pressure of the vertical diffusion furnace. The powder is laminated on the inner circumferential surface of the vacuum port of the flange to be connected, causing various problems.
도 1은 종형 확산로에 적용되는 종래의 플랜지(10)를 개략적으로 나타낸 단면도인데, 도 1에 도시된 바와 같이, LPCVD 공정 중 미반응 배기가스를 진공 펌프(미도시)로 배출하기 위한 진공 포트(12) 및 상기 진공 펌프로 이어지는 진공 라인(14)의 내주면에 파우더(P)가 적층되어 있음을 알 수 있다. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
이러한 파우더(P)는 일정 강도 이상의 스트레스를 받게 되면 일부가 상기 진공 포트(12) 및 진공 라인(14)의 내주면으로부터 떨어져 나가면서 진공 펌프의 구동에 이상을 발생시킬 수 있다. 이와 같이 진공 펌프의 구동 상에 이상이 발생하면 오버 플로우(over flow) 현상, 즉 진공 펌프로 유도되어야 할 배기가스가 상기 확산로 내부로 역이동하는 현상이 발생하여 상기한 바와 같이 떨어져 나간 파우더(P)의 미세 입자들이 오염원의 소스, 즉 파티클로 작용하여 상기 확산로 내부를 오염 시키게 된다. When the powder (P) is subjected to a stress of a certain strength or more, some of the powder (P) may be separated from the inner peripheral surface of the
또한, 상기한 바와 같은 확산 공정의 반복적 수행시 파우더(P)가 지속적으로 적층됨으로써 심한 경우 상기 진공 포트(12) 및 진공 라인(14)이 막히게 됨으로써 펌핑 불량에 따른 공정 불량이 발생하고, 이러한 공정 불량을 막기 위한 잦은 예방유지보수로 인하여 반도체 소자의 제조 수율에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있다.In addition, as the powder (P) is continuously laminated during the repetitive execution of the diffusion process as described above, the
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 진공 라인과 연결되는 진공 포트 및 조인트부의 내주면 구조를 개선하여 반응부산물인 파우더의 적층으로 인한 공정 불량 및 예방유지보수를 최소화할 수 있는 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 플랜지를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.The present invention has been made to overcome the disadvantages of the prior art as described above, to improve the inner peripheral surface structure of the vacuum port and the joint portion connected to the vacuum line to minimize the process defects and preventive maintenance due to the lamination of the reaction by-product powder It is a technical problem to provide a flange of a vertical diffusion path for manufacturing a semiconductor device.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 플랜지는 내부를 수직 방향으로 관통하는 중공이 형성된 몸체와, 상기 몸체의 일측에 형성된 가스 주입부와, 상기 몸체의 중공과 연통된 가스 배출홀이 마련된 진공 포트, 및 상기 가스 배출홀과 연통하는 가스 전달홀이 마련되고 진공 펌프로 이어지는 진공 라인과 상기 진공 포트를 연결하는 조인트부를 구비하며, 상기 진공 포트 및 상기 조인트부의 내주면에는 각각 가스 흐름 방향을 따라 형성된 요철부가 마련된다.The flange of the vertical diffusion path for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, the body is formed with a hollow penetrating the inside in the vertical direction, the gas injection portion formed on one side of the body, A vacuum port provided with a gas discharge hole communicating with the hollow of the body, and a gas delivery hole communicating with the gas discharge hole and provided with a joint part connecting the vacuum line to the vacuum pump and the vacuum port; And an uneven portion formed along the gas flow direction on the inner circumferential surface of the joint portion.
이때, 상기 조인트부는 상기 진공 포트를 통해 배출되는 배기 가스를 모아서 상기 진공 라인으로 전달하도록 상기 가스 전달홀의 수평 단면이 사다리꼴 형상인 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the horizontal section of the gas delivery hole has a trapezoidal shape so that the joint part collects exhaust gas discharged through the vacuum port and transfers the exhaust gas to the vacuum line.
일 실시예에서 상기 요철부는 그 단면이 'V'자 홈의 연속으로 이루어진 나사홈 형상일 수 있다.In one embodiment, the concave-convex portion may have a screw groove shape having a cross section of a 'V' shaped groove.
다른 실시예에서 상기 요철부는 그 단면이 반원형 홈과 반원형 돌기가 연속적으로 반복되는 물결 형상일 수 있다.In another embodiment, the concave-convex portion may have a wavy shape in which a cross-section of the semicircular groove and the semicircular protrusion are continuously repeated.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자 제조용 종형 확산로의 플랜지에 대해 상세히 설명한다. 한편, 명세서 전반에 걸쳐 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, a flange of a vertical diffusion path for manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. On the other hand, the same reference numerals throughout the specification represent the same components.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지가 적용된 종형 확산로의 개략적 구성을 나타낸 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vertical diffusion path to which a flange is applied according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하여 상기 종형 확산로에 대해 간략히 설명한다.The vertical diffusion path will be briefly described with reference to FIG. 2.
상기 종형 확산로는 LPCVD 방법을 이용한 확산공정이 이루어지는 설비로서, 크게 내측 튜브(204), 외측 튜브(202), 히터 블럭(206), 플랜지(100), 보트(208) 및 엘리베이터 캡(210) 등으로 구성된다.The vertical diffusion furnace is a device in which a diffusion process is performed using the LPCVD method, and includes an
상기 내측 튜브(204)는 석영 재질로 형성된 원통형 관으로, 그 내부에 다수 매의 웨이퍼(W)를 적재한 보트(208)가 삽입되어 상기 웨이퍼(W) 상에 화학기상증착이 진행되는 공간을 형성한다. 한편, 상기 외측 튜브(202)는 종 형상을 가지며, 상기 내측 튜브(204)의 외측에 소정간격을 두고 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 역할을 수행한다. 한편, 상기 외측 튜브(202)의 외측에는 상기 외측 튜브(202)를 둘러 싸도록 설치되어 상기 외측 튜브(202)의 내부 온도를 공정에 필요한 적정 온도로 가열하기 위한 히터 블럭(206)이 마련된다.The
한편, 상기 플랜지(100)에는 상기 내측 튜브(204)와 외측 튜브(202)가 세팅된다. 상기 플랜지(100)의 하단에는 상기 보트(208)를 승하강시키는 한편 상기 외측 튜브(202) 및 플랜지(100)의 내부를 밀폐시키는 엘리베이터 캡(210)이 결합된다.Meanwhile, the
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 플랜지에 대해 상세히 설명한다. 도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 플랜지(100)의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이다.Hereinafter, a flange according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a plan view of the
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 플랜지(100)는 내부를 수직 방향으로 관통하는 중공(111)이 형성된 원통형 몸체(110)를 갖는다. 상기 몸체(110)의 상부에는 수평 방향으로 돌출형성된 복수개의 히터 블럭 체결부(114)가 마련된다. 상기 몸체(110)의 내주면에는 환 형상의 내측 튜브 안착턱(112)이 돌출형성되어 내측 튜브(204)가 안착되도록 한다. 2 to 4, the
한편, 상기 몸체(110)의 일측에는 상기 몸체(110)의 중공(111)과 연통되어 상기 내측 튜브(204)의 내부 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 주입부(116)가 마련된다. Meanwhile, a
한편, 상기 몸체(110)의 다른 일측에는 상기 몸체(110)의 중공(111)과 연통된 가스 배출홀(124)이 마련된 진공 포트(120)가 마련된다. 상기 진공 포트(120)는 상기 외측 튜브((202) 내부에 존재하는 공기 및 공정 가스들을 외부로 배출시키기 위한 게이트(gate)의 역할을 수행하며, 조인트부(130) 및 진공 라인(미도시)을 통해 진공 펌프(미도시)와 연결된다.On the other hand, the other side of the
한편, 상기 조인트부(130)는 상기 진공 포트(120)와 상기 진공 라인을 연결하기 위한 것으로서, 상기 진공 포트(120)의 가스 배출홀(124)과 연통하는 가스 전달홀(134)을 구비한다. 이때, 상기 가스 전달홀(134)의 수평 단면은 그 형상이 사다리꼴 모양을 갖기 때문에 상기 진공 포트(120)의 가스 배출홀(124)을 통해 배출되는 배기 가스를 모아서 상기 진공 라인으로 전달할 수 있다.On the other hand, the
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 진공 포트(120) 및 상기 조인트부(130)의 내주면에는 가스 흐름 방향을 따라 형성된 요철부(122, 132)가 각각 마련된다. 이때, 상기 요철부(122, 132)는 그 단면이 'V'자 홈의 연속으로 이루어진 나사홈 형상일 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 4, the inner peripheral surface of the
이와 같이, 확산로 내부에서의 공정 수행후 배출되는 배기 가스의 통로인 상기 진공 포트(120) 및 상기 조인트부(130)의 가스 배출홀(124) 및 가스 전달홀(134)을 형성하는 각각의 내주면에 상기 요철부(122, 132)를 각각 형성함으로써 상기 배기 가스에 포함된 반응부산물인 파우더가 상기 요철부(122, 132)의 'V'자 홈에 적층된다. 따라서 상기 'V'자 홈을 가득 채움으로써 표면 위로 돌출될 때까지 상기 파우더는 상기 'V'자 홈 내에 적층된 상태를 유지하기 때문에 상기 배기 가스의 흐름, 기타 이유에 의해 상기 적층된 파우더가 받는 스트레스가 상기 내주면이 평평할 때보다 작아지게 됨으로써 적층된 내주면으로부터 떨어져 나와 날리게 되는 현상을 줄일 수 있다. 또한, 이러한 요철부(122, 132)를 통해 상기 진공 포트(120) 및 상기 조인트부(130)의 가스 배출홀(124) 및 가스 전달홀(134)이 상기 파우더로 인하여 막히게 되는 현상을 현저히 줄일 수 있다. 나아가 상기 적층된 파우더를 제거하기 위한 예방유지보수의 횟수 또한 줄일 수 있게 된다. As such, each of the gas discharge holes 124 and the gas delivery holes 134 of the
이때, 상기 요철부(122, 132)의 형상이 상기한 바와 같은 'V'자 홈으로 한정되는 것은 아니다. 도 5는 도 4에 도시된 요철부의 다른 실시예를 나타낸 도 3의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도인데, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 진공 포트(120) 및 상기 조인트부(130)의 내주면에 각각 형성된 요철부는 그 단면 형상이 반원형 홈(122a, 132a)과 반원형 돌기(122b, 132b)가 연속적으로 반복되는 물결 형상일 수 있다. 이러한 물결 형상의 요철부는 가스 배출홀(124) 및 가스 전달홀(134)을 통과하는 상기 배기 가스에 보다 적은 저항으로 작용하여 그 흐름이 보다 원만해지도록 한다.At this time, the shape of the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention has been described with respect to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications without departing from the scope of the present invention Of course it is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by the equivalents of the claims.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 상기 진공 포트 및 상기 조인트부의 내주면에 파우더가 적층됨으로써 그 유로를 막히게 하는 현상을 최소화하고, 상기 내주면으로부터 파우더가 떨어져 나와 날리게 됨으로써 진공 펌프에 미치는 악영향을 최소화할 수 있다. 나아가 상기 파우더를 제거하기 위한 예방유지보수의 횟수를 현저히 줄일 수 있다. According to the present invention having the configuration as described above, the powder is laminated on the inner peripheral surface of the vacuum port and the joint portion to minimize the phenomenon of clogging the flow path, and the powder is blown out from the inner peripheral surface to minimize the adverse effect on the vacuum pump can do. Furthermore, the number of preventive maintenance for removing the powder can be significantly reduced.
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