KR20070072777A - Low pressure chemical vapor depositor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 저압 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 보인 도면.1 is a schematic view of a typical low pressure chemical vapor deposition apparatus.
도 2는 도 1의 플랜지 단면도.2 is a cross-sectional view of the flange of FIG.
도 3은 도 1의 플랜지 및 플랜지에 결합되는 배기부를 보인 평면도.3 is a plan view showing the flange and the exhaust coupled to the flange of FIG.
도 4는 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 보인 도면.4 is a schematic view of a low pressure chemical vapor deposition apparatus according to the present invention;
도 5는 도 4의 플랜지 단면도.5 is a cross-sectional view of the flange of FIG.
도 6은 도 4의 플랜지 및 플랜지에 결합된 배기부를 보인 평면도.6 is a plan view showing the flange and the exhaust coupled to the flange of FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
51. 내부 튜브 53. 외부 튜브51. Inner Tube 53. Outer Tube
55. 반응 튜브 57. 웨이퍼55.
59. 보트 61. 플랜지59.
60. 받침대 62. 유로 60.
63. 실링부재 66. 냉각수 공급관 63.
67. 냉각수 회수관 71. 소오스가스 공급부 67.
74. 배기부 76.진공라인 74. Exhaust
본 발명은 반도체 소자를 제조를 위한 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 복수의 웨이퍼들 상에 박막을 형성하는 저압 화학 기상 증착 장치(low pressure chemical vapor depositor)에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a low pressure chemical vapor depositor for forming a thin film on a plurality of wafers.
일반적으로 알려진 바와 같이, 박막 증착의 수율을 증가시키기 위하여 상압 화학기상증착(Atmosphric Pressure Chemical Vapor Deposition) 공정을 주로 진행하였다. 이러한 상압 화학기상증착의 경우에는 웨이퍼들이 여러매 적재된 상태에서 증착 공정이 진행되기 때문에, 웨이퍼들 사이에 반응기체들이 제대로 도달하지 못하여, 박막 증착의 균일도가 매우 떨어지게 된다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 공정이 제시되었다. 상압 부근에서 박막을 증착하는 통상의 상압 화학기상증착 공정과는 달리, 저압 화학기상증착 공정은 0.1 ~ 50토르(torr)의 낮은 압력 범위에서 화학기상증착법으로 박막을 증착하는 것이다. 이와 같은 저압 화학기상증착 공정에서는 낮은 반응기체 압력 하에서 화학기상증착 공정이 진행되기 때문에, 반응기체들의 평균 자유행정(mean free path)이 길다. 따라서, 저압 화학기상증착 공정의 경우에는, 웨이퍼들 사이로 반응기체들이 잘 흘러들어가 박막증착의 균일도가 많이 향상되고, 또한, 단차 도포성도 향상되어 콘택홀이나 트랜치도 공극없이 매립할 수 있게 된다. 따라서, 상기한 장점 때문에 저압 화학기상증착 공정이 실제 반도체소자 제조 공정에 많이 사용되고 있다. As generally known, an Atmosphric Pressure Chemical Vapor Deposition process was mainly performed to increase the yield of thin film deposition. In the case of such atmospheric chemical vapor deposition, since the deposition process proceeds in a state where a plurality of wafers are stacked, the reactors do not reach properly between the wafers, and thus the uniformity of the thin film deposition is very poor. Therefore, in order to solve this problem, a low pressure chemical vapor deposition process has been proposed. Unlike conventional atmospheric chemical vapor deposition processes that deposit thin films near atmospheric pressure, low pressure chemical vapor deposition processes deposit thin films by chemical vapor deposition in a low pressure range of 0.1 to 50 torr. In the low pressure chemical vapor deposition process, since the chemical vapor deposition process proceeds under a low pressure of the reactor gas, the mean free path of the reactor gases is long. Therefore, in the case of the low pressure chemical vapor deposition process, the reactants flow well between the wafers, thereby improving the uniformity of the thin film deposition, and also improving the step coating property, so that contact holes and trenches can be filled without voids. Therefore, the low pressure chemical vapor deposition process is widely used in the actual semiconductor device manufacturing process because of the above advantages.
도 1은 일반적인 저압 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 보인 도면이다. 또한, 도 2는 도 1의 플랜지 단면도이고, 도 3은 도 1의 플랜지 및 플랜지에 결합되는 배기부를 보인 평면도이다.1 is a schematic view showing a general low pressure chemical vapor deposition apparatus. 2 is a cross-sectional view of the flange of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the flange and the exhaust unit coupled to the flange of FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 저압 화학 기상 증착 장치는 반응튜브(5)와, 플랜지(11)와, 배기부(24)를 포함한다. As shown in FIG. 1, a general low pressure chemical vapor deposition apparatus includes a
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반응튜브(5)는 내부튜브(3) 및 상기 내부튜브(3)을 감싸는 외부튜브(1)의 이중 구조를 가진다. 상기 내부 튜브(3)의 내부에는 웨이퍼(7)들이 적재된 보트(9)가 배치된다. 상기 반응튜브(5)의 아래에는 받침대(10)가 배치된다. 상기 받침대(10)는 상기 반응튜브(5)를 지지하여 준다. 상기 받침대(10)는 상기 반응튜브(5)의 중심과 대응된 부위는 개구되되, 상기 반응튜브(5)의 외곽과 대응된 부위와는 접촉되도록 배치된다. 상기 플랜지(11)는 상기 받침대(10)의 개구된 중심부위 내로 삽입 배치되면서 상기 반응튜브(5)와 결합된다. 상기 플랜지(11)와 상기 반응튜브(5) 사이에는 이들을 외부로부터 실링하는 제 1실링부재(13)가 삽입된다. 상기 제 1실링부재(13)는 오링(O-ring)일 수 있다. 상기 제 1실링부재(13)은 합성고무 물질로 만들어져 열에 취약한 데 반하여, 공정진행시 반응튜브(5)는 매우 높은 고온으로 유지된다. 따라서, 제 1실링부재(13)가 열에 의한 과열로 손상되는 것을 방지하기 위하여 플랜지(11) 내부에는 냉각수가 흐르는 하나의 유로(12)가 형성된다. 상기 유로(12)는 상기 제 1실링부재(13)와 대응되는 부위를 따라 배치될 수 있다. 1 and 2, the reaction tube (5) has a double structure of the inner tube (3) and the outer tube (1) surrounding the inner tube (3). Inside the inner tube 3 a
저압 화학 기상 증착 공정이 진행되는 과정에서 제 1실링부재(13)가 적절한 온도로 냉각되는 것은 매우 중요하다. 예를 들면, 소오스 가스 공급부(21)를 통해 유입된 가스는 상부로 올라가 상기 반응튜브(5) 내로 공급되는데, 이때 냉각수의 양이 부족하면 과열로 제 1실링부재(13)가 변형되고, 이로 인해 외부튜브(1)와 플랜지(11) 간의 실링이 제대로 이루어지지 않아 반응튜브(5)에 누설이 발생된다. 한편, 냉각수의 양이 많으면 유로(12)에 인접한 반응튜브(5) 또는 플랜지(11)의 내벽에 공정가스가 다량 증착되며, 이들은 후에 파티클(particle)로 작용하여 공정불량을 유발한다. 따라서, 상기 유로(12) 내의 냉각수가 항상 적절한 양만큼 원활한 공급이 이루어지도록 하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유로(12)의 일단에는 냉각수 공급관(16)이 연결 설치되고 타단에는 냉각수 회수관(17)이 연결 설치된다. 즉, 냉각수 공급관(16) 및 냉각수 회수관(17)을 통해 유로(12) 내의 냉각수 공급이 적절하게 조절될 수 있다.During the low pressure chemical vapor deposition process, it is very important that the
상기 플랜지(11)는 일측에 소정 크기의 개구부(미도시)가 구비되며, 상기 개구부를 통해 상기 배기부(24)의 일단과 결합된다. 상기 배기부(24)는 배기관일 수 있다. 상기 배기부(24)는 상기 플랜지(11)와 나사결합된다. 상기 반응튜브(5) 내의 기체 상의 반응부산물은 상기 플랜지(11)를 통해 상기 배기부(24)로 배기된다. 상기 플랜지(11)와 상기 배기부(24) 사이에는 이들 간의 실링을 위해 제 2실링부재(25)가 개재될 수 있다. 상기 제 2실링부재(25)는 오링일 수 있다. 상기 배기부(24)의 타단은 진공라인(26)과 연결된다. The
그러나, 기존의 장치에서는 상기 플랜지와 상기 배기부가 분리된 구조를 취 함으로써, 상기 하기에서 설명되는 여러 문제점들이 발생된다. However, in the existing apparatus, by taking a structure in which the flange and the exhaust part are separated, various problems described below arise.
실제 저온 화학 기상 증착 공정은 700∼780℃의 고온에서 진행하기 때문에 열에 의한 제 2실링부재가 열화될 수 있다. 이런 경우, 상기 제 2실링부재가 실링 역할을 제대로 수행할 수 없다. 따라서, 상기 반응튜브 내의 반응부산물이 상기 배기부를 통해 배기되는 동안, 상기 반응부산물 중 일부가 상기 플랜지와 상기 배기부 사이의 틈새로 누출되는 문제점이 있다. 특히, 상기 내부 튜브 안에서 H2가스를 이용하여 공정을 진행하는 경우, 실링이 제대로 되지 않게 되면 폭발할 수도 있다. Since the actual low temperature chemical vapor deposition process proceeds at a high temperature of 700 to 780 ° C, the second sealing member may be deteriorated by heat. In this case, the second sealing member may not properly perform the sealing role. Therefore, while the reaction by-products in the reaction tube are exhausted through the exhaust part, some of the reaction by-products leak into the gap between the flange and the exhaust part. In particular, when the process is performed using the H 2 gas in the inner tube, it may explode if the sealing is not properly.
따라서, 저압 화학 기상 증착 장치에 있어서, 플랜지와 배기부 간의 실링 효과를 높이고 열에 의한 변형을 최소화할 수 있는 저압 화학 기상 증착 장치가 필요한 실정이다.Accordingly, in the low pressure chemical vapor deposition apparatus, there is a need for a low pressure chemical vapor deposition apparatus capable of increasing the sealing effect between the flange and the exhaust portion and minimizing deformation due to heat.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플랜지 구조를 개선하여 열에 의한 변형을 최소화하고 플랜지와 배기부 간의 실링 효과를 높일 수 있는 저압 화학 기상 증착 장치를 제공하려는 것이다.The present invention is to solve the above problems, to provide a low pressure chemical vapor deposition apparatus that can improve the flange structure to minimize the deformation caused by heat and to increase the sealing effect between the flange and the exhaust.
상기 문제점을 해결하고자, 본 발명은 저압 화학 기상 증착 장치를 제공한다. 상기 저압 화학 기상 증착 장치는 웨이퍼에 증착 공정이 진행되는 반응튜브와, 상기 반응튜브를 지지하는 플랜지와, 상기 플랜지의 일측을 관통시키면서 상기 플랜지와 일체형으로 제작된 배기부를 구비한다.To solve the above problems, the present invention provides a low pressure chemical vapor deposition apparatus. The low pressure chemical vapor deposition apparatus includes a reaction tube undergoing a deposition process on a wafer, a flange supporting the reaction tube, and an exhaust part integrally formed with the flange while penetrating one side of the flange.
상기 플랜지 내부에 형성되어, 상기 실링부재를 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 유로를 더 구비할 수 있다.It may be further provided with a flow path formed in the flange, the cooling water for cooling the sealing member.
상기 유로는 일단에는 냉각수 공급관이 연결설치되고 타단에는 냉각수 회수관이 연결설치된 것이 바람직하다.The flow path is preferably connected to the cooling water supply pipe is connected to one end and the cooling water recovery pipe is connected to the other end.
상기 반응튜브는 석영 재질인 것이 바람직하다.The reaction tube is preferably made of quartz.
상기 배기부는 배기관인 것이 바람직하다.Preferably, the exhaust part is an exhaust pipe.
상기 배기관은 서스 재질인 것이 바람직하다.The exhaust pipe is preferably made of sus material.
상기 배기부는 진공라인과 연결된 것이 바람직하다.The exhaust unit is preferably connected to a vacuum line.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey.
도 4는 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 보인 도면이다. 또한, 도 5는 도 4의 플랜지 단면도이고, 도 6은 도 4의 플랜지 및 플랜지에 결합된 배기부를 보인 평면도이다.4 is a schematic view of a low pressure chemical vapor deposition apparatus according to the present invention. 5 is a cross-sectional view of the flange of FIG. 4, and FIG. 6 is a plan view of the flange and the exhaust unit coupled to the flange of FIG. 4.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저압 화학 기상 증착 장치는 반응튜브(55)와, 배기부(74)와 일체형의 플랜지(61)를 포함한다. As shown in FIG. 4, the low pressure chemical vapor deposition apparatus according to the present invention includes a
상기 반응튜브(55)는 내부튜브(53) 및 상기 내부튜브(53)을 감싸는 외부튜브(21)의 이중 형태의 튜브 구조를 취한다. 상기 내부 튜브(53) 내부에는 보트(59)가 배치된다. 상기 보트(59)는 내부에 복수의 웨이퍼(57)가 적재될 수 있다. 상기 보트(59) 내에 적재된 웨이퍼(57)들은 공정가스가 그 사이로 흐르도록 소정 간격을 두고 적재된다. 상기 보트(59)는, 증착 공정이 진행되는 동안, 별도의 회전수단(미도시)에 의해 회전될 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(57)들 사이로 공급되는 공정가스의 흐름이 균일해질 수 있다. 상기 내부튜브(53) 및 외부튜브(51)는 석영재질로 형성되므로, 증착 공정 진행 시 열에 안정적이다. 한편, 도 4에서, 미설명된 도면부호 71은 소오스 가스 공급부를 나타낸 것이다. The
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반응튜브(55)의 아래에는 받침대(60)가 배치된다. 상기 받침대(60)는 상기 반응튜브(55)를 지지하여 준다. 상기 받침대(60)는 상기 반응튜브(55)의 중심과 대응된 부위는 개구되되, 상기 반응튜브(55)의 외곽과 대응되는 부위와는 접촉되도록 배치된다. 상기 플랜지(61)는 상기 받침대(60)의 개구된 부위 내로 삽입 배치되면서 상기 반응튜브(55)와 결합된다. 상기 플랜지(61)와 상기 반응튜브(55) 사이에는 실링부재(63)가 삽입된다. 상기 실링부재(63)는 상기 반응튜브(55)와 상기 플랜지(61)의 접촉면에 설치되어 외부로부터 기밀을 유지하는 역할을 한다. 상기 실링부재(63)는 오링일 수 있다.As shown in FIG. 5, a
본 발명의 저압 화학 기상증착 장치 내에서 진행되는 저압 화학 기상증착 공정은 700∼780℃의 고온에서 진행된다. 상기 실링부재(63)은 합성고무 물질로 형성된다. 합성 고무 재질의 상기 실링부재(63)는 열에 매우 취약한 특성을 갖게 된다. 따라서, 열에 취약한 특성을 보완하고자, 상기 실링부재(63)가 열에 의한 과열로 손상되는 것을 방지하기 위하여 플랜지(61) 내부에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각수가 흐르는 유로(62)가 형성된다. 상기 유로(62)는 상기 플랜지(61) 내부에 형성되되, 상기 실링부재(63)와 대응되는 부위를 따라 배치될 수 있다. 상기 유로(62)의 일단에는 냉각수 공급관(66)이 연결 설치되고 타단에는 냉각수 회수관(67)이 연결 설치된다. 따라서, 상기 냉각수 공급관(66) 및 냉각수 회수관(67)을 통해 유로(62) 내의 냉각수 공급이 어느 정도는 조절될 수 있다.The low pressure chemical vapor deposition process performed in the low pressure chemical vapor deposition apparatus of the present invention proceeds at a high temperature of 700 to 780 ° C. The sealing
상기 플랜지(61)는 상기 배기부(74)와 일체형으로 배치된다. 구체적으로, 상기 배기부(74)는 상기 플랜지(61)의 일측을 관통시키면서 상기 플랜지(61)와 일체형으로 배치될 수 있다. 상기 배기부(74)는 배기관일 수 있다. 상기 배기관은 부식되는 것을 막기 위해 서스(SUS)재질이 사용될 수 있다. 상기 배기부(74)의 타단은 진공라인(76)과 연결된다. 상기 진공라인(76)은 진공펌프(미도시)와 연결 설치된다. 상기 반응튜브(55) 내의 기체 상의 반응부산물은 상기 플랜지(61)를 통해 상기 배기부(74) 및 진공라인(76)으로 배기된다. The
본 발명에서는 플랜지에 배기부가 일체형으로 제작됨으로써, 플랜지와 배기부 사이의 틈새를 통해 상기 반응부산물이 누출될 우려가 없어 저압 화학 기상 증착 공정을 안정적으로 진행할 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 플랜지와 상기 배기부 사이에서 상기 반응부산물이 누출되는 것을 원천적으로 봉쇄함으로써, 상기 반응부산물 누출에 따른 파티클 발생을 방지하여 저압 화학 기상 증착 공정을 안정적으로 진행할 수 있다. In the present invention, since the exhaust part is integrally manufactured to the flange, the reaction by-products may not leak through the gap between the flange and the exhaust part, and thus the low pressure chemical vapor deposition process may be stably performed. That is, according to the present invention, by blocking the leakage of the reaction byproduct between the flange and the exhaust source, it is possible to stably perform a low pressure chemical vapor deposition process by preventing the generation of particles caused by the reaction byproduct leakage.
또한, 본 발명은 플랜지에 배기부가 일체형으로 제작됨으로써, 상기 플랜지와 상기 배기부 사이에는 이들 간의 실링을 위한 실링부재가 불필요하다. 따라서, 700∼780℃의 고온에서 저온 화학 기상 증착 공정이 진행되는 동안 증착열에 의해 특정부위 파손에 따른 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 본 발명은 플랜지와 배기부가 일체형 구조를 취함으로써, 만족할 만한 실링효과를 얻을 수 있다.Further, in the present invention, since the exhaust part is integrally manufactured to the flange, there is no need for a sealing member for sealing therebetween between the flange and the exhaust part. Therefore, it is possible to solve the problem due to the damage of the specific site by the deposition heat during the low temperature chemical vapor deposition process at a high temperature of 700 ~ 780 ℃. That is, in the present invention, a satisfactory sealing effect can be obtained by adopting the integral structure of the flange and the exhaust part.
본 발명에 따르면, 플랜지 및 상기 플랜지의 일측을 관통시키면서 상기 플랜지와 일체형으로 제작된 배기부를 제공한다. 따라서, 상기 플랜지 및 배기부가 일체형 구조를 취함으로써, 상기 플랜지와 상기 배기부 사이에서 상기 반응부산물이 누출되는 것을 원천적으로 봉쇄할 수 있다. 그 결과, 상기 반응부산물 누출에 따른 파티클 발생을 방지하여 저압 화학 기상 증착 공정을 안정적으로 진행할 수 있다. According to the present invention, there is provided an exhaust part formed integrally with the flange while passing through the flange and one side of the flange. Therefore, by taking the integrated structure of the flange and the exhaust portion, it is possible to fundamentally block the leakage of the reaction by-product between the flange and the exhaust portion. As a result, it is possible to stably perform the low pressure chemical vapor deposition process by preventing the generation of particles caused by the reaction byproduct leakage.
또한, 본 발명에서는 플랜지와 배기부가 일체형 구조를 취함으로써, 저온 화학 기상 증착 공정 도중에 특정부위가 열에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 플랜지와 상기 배기부 간의 만족할 만한 실링효과를 얻을 수 있는 이점이 있다. In addition, in the present invention, the flange and the exhaust portion have an integrated structure, whereby the specific portion can be prevented from being damaged by heat during the low temperature chemical vapor deposition process. Therefore, there is an advantage that a satisfactory sealing effect can be obtained between the flange and the exhaust part.
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KR20240030548A (en) | 2022-08-31 | 2024-03-07 | 주식회사 유진테크 | Batch type substrate processing apparatus |
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2006
- 2006-01-02 KR KR1020060000263A patent/KR20070072777A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20240030548A (en) | 2022-08-31 | 2024-03-07 | 주식회사 유진테크 | Batch type substrate processing apparatus |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |