KR920007187B1 - 반도체 제조장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 이 발명의 반도체 제조장치의 개략도,
제2도는 초순수물 주입기의 사시도,
제3도는 불꽃방식의 산화막 성장장치의 개략도,
제4도는 석영 버블러 방식의 산화막 성장장치의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 프로세스 튜브 2 : 실리콘 웨이퍼
3 : 확산로 4 : 초순수물 주입기
5 : 가스주입관 6 : 초순수물 주입관
7 : 3방식 밸브 8 : 레큐레이타
9 : 유량계 10 : 밸브
11 : 메인배관
이 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)위에 산화막을 증착시키는 반도체 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘의 열산화(Thermal Oxidation)공정은, 전형적으로 온도는 900-1,200℃, 압력은 대기압에서 행해지는 개관(Open-tube)반응이다. 실리콘의 열산화는 건식산화(dry oxidation)와 습식 또는 수증기산화(wet or steam oxidation)로 나뉜다. 건식산화는 열에 의한 산화막 형성 공정중에서 가장 간단한 것이며, 실리콘과 산소 두가지 종류의 원소만이 포함된다.
습식 산화는 산소가스에 조절된 양의 수증기를 합함으로써 이루어지는데, 이 수증기가 산화막의 성장속도를 증가시킨다.
수증기 산화는 산화막 형성 분위기의 수증기의 부분압이 1기압과 같을 때를 일컫는데, 이 상황 아래에서 산화막이 가장 빠르게 성장된다. 여기서 수증기의 존재량은 산화속도에 제한을 가하지 않는다.
열산화막을 만드는데 사용되는 기본적인 장치와 구조로 필수적으로 갖추어야 할 것은 고온로, 가스 주입기가 붙어 있는 공정로관, 공정로관 내에서 웨이퍼를 지탱하는 캐리어 및 보트, 그리고 산화막 형성조건을 만드는데 필요한 다양한 고순도 가스들 등이다.
제3도 및 제4도는 종래에 사용되던 불꽃방식과 석영버블러 방식의 산화막 성장장치를 나타낸 것이다. 더 상세하게 표현하면, 제3도는 H2, O2 가스반응에 의한 발화불꽃 및 이때 발생되는 수증기를 이용한 습식 산화막장치이다.
프로세스 튜브(1) 내부에는 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer, 2)가 놓여 있고, 프로세스 튜브(1) 외부에는 확산로(Furnace, 3)가 설치되어 있으며 프로세스 튜브(1)의 주입구에는 수증기 제너레이터(Steam Generator, SG)가 설치되고, 이 수증기 제너레이터(SG)에는 소오스 확산로(SF)로 주위에 설치된 가스주입관(Gas Injector, 5)이 연결되어 있으며, 가스주입관(5)에는 N2/H2와 O2가 주입되는 주입구가 각각 있고, 소오스 확산로(SF)에는 온도계(PYRO Thermocouple, PT)가, 수증기 제너레이터(SG)에는 라이트 센서(Light Sensor, LS)가 각각 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 습식 산화막 성장장치의 동작을 설명한다.
가스주입관(5)으로 N2/H2와 O2가 각각 외부에서 주입되면 소오스 확산로(SF)에서 온도를 상승시켜 H20의 초순수(Deionize, DI)물을 만들어 수증기 제너레이터(SG)로 공급한다.
수증기 제너레이터(SG)로 공급된 초순수물은 수증기로 변화되어 프로세스 튜브(1)에 공급된다. 프로세스 튜브(1) 내부에 있는 실리콘 웨이퍼(2)위에 산화막이 성장되어 SiO2의 실리콘 웨이퍼를 제조한다. 이때, N2은 산화막 형성 분위기 가스이다.
그러나, 이와 같은 장치는 폭발 이상 발생시 미반응 수소의 공기와 접촉으로 위험 요소에 따른 각종 안전 장치가 부착되는데(예를들면, 불꽃감지용 라이트 센서, 발화온도 유지 감시를 위한 온도계 등), 이 안전장치의 오동작으로 빈번한 시스템의 인터록(Interlock)발생으로 H2의 공급이 중단되고, 불꽃에 의한 주변 석영치 공구(예를들면, 가스주입관의 노즐부위, 수증기 제너레이터의 노후) 파손등의 문제가 있다.
또한 제4도는 석영 버블러(Bubbler) 및 히팅 맨틀(Heating Mantle)에 의한 초순수물의 끊임을 통한 수증기 발생 이용 장치로써 금속 산화막 성장 공정용으로 가장 원시적인 방법이다.
프로세스 튜브(1) 내부에는 실리콘 웨이퍼(2)가 안착되어 있고, 외부에는 확산로(3)가 설치되어 있으며, 프로세스 튜브(1)의 주입구에는 수증기 주입관(SI)이 연결되고, 이 수증기 주입관(SI)은 석영 버블러(BU)를 통해 히팅 맨틀(HM)에 연결되며, 수증기 주입관(SI)외부에는 응결방지용 열선(SE)이 감겨 있고, 이 응결방지용 열선(SE)가 히팅 맨틀(HM)에는 전원공급장치(V)가 연결되어 구성된다.
이와 같은 산화막 성장장치의 동작은 다음과 같다.
초순수물이 담겨 있는 히팅 맨틀(HM)에 전원공급장치(V)에서 전원이 공급되면 초순수물이 끊어 석영 버블러(BU)를 통해 수증기 주입관(SI)으로 수증기가 주입된다.
이 수증기는 응결방지용 열선(SE)때문에 응결되지 않고 프로세스 튜브(1)에 공급되므로 실리콘 웨이퍼(2)에 산화막을 증착시켜 SiO2의 실리콘 웨이퍼를 제조한다.
그러나, 이와 같은 장치는 간단하기는 하지만, 초순수물의 교체 및 재충전으로 외부적 오염이 발생하고, 프로세스 튜브 입구로 수증기 이송중에 주변온도의 불균일로 응결현상이 발생하기 때문에 산화막 성장속도 등 공정제어 곤란으로 양질 및 균질의 산화막 성장을 하는 웨이퍼를 제조하는 데에 많은 문제점이 있었다.
이 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이 발명의 목적은 안정한 방법으로 일정량의 수증기를 발생하도록 하는 습식 산화막 성장장치를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 이 발명은 프로세스 튜브 내부에 실리콘 웨이퍼가 안착되고, 외부에 확산로가 설치되며, 프로세스 튜브 입구에 초순수물 주입기가 장착되고, 초순수물 주입기에 가스주입관이 부착되며, 초순수물 주입기에 3방식 밸브가 초순수물 주입관으로 연결되어 있으며, 3방식 밸브에는 유량계와 제너레이터가 순차적으로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치를 제공한다.
이하 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 이 발명의 반도체 제조장치의 개략도를 나타낸 것으로서, 프로세스 튜브(1) 내부에 실리콘 웨이퍼(2)가 안착되어 있고 프로세스 튜브(1)의 외부에는 확산로(3)가 설치되며, 프로세스 튜브(1)의 입구에는 초순수물 주입구(4)가 설치되고, 초순수물 주입기(4)에는 가스주입관(5)과 초순수물 주입관(6)이 부착되어 있으며, 초순수물 주입관(6)에 3방식 밸브(7)가 설치되어 한쪽은 메인배관(11)의 순환배관(11A)에 연결되고, 동시에 다른 초순수물 주입관은 산화막 성장의 균일성 및 재현성으로 공정 안정화 목표를 위한 일정유량 제어를 위한 유량계(9), 레규레이타(Regulator, 8)와 밸브(10)를 통해 초순수물을 공급하는 메인배관(11)의 공급배관(11B)에 연결되어 구성된다.
이와 같이 구성된 이 발명의 동작을 설명한다.
메인배관(11)의 공급배관(11B)에 연결된 밸브(10)는 메인배관(11)에서 공급되는 초순수물의 공급을 결정하는 것으로서, 상기와 같은 장치의 정비나 소독 등의 청소를 할 때 사용하는 것이다. 메인배관(11)에서 초순수물이 밸브(10)를 통해 유입되면 레규레이타(8)에 의하여 공급압력을 조정하고 유량계(Flow Meter, 9)에서 유량을 조정하거나 세팅(Setting)한다.
이와 같은 과정을 거친 초순수물은 3방식 밸브(7)에서 진입 방향을 결정하는데, 초순수물이 정체시에는 박테리아가 생성되므로 초순수물이 지속적으로 흐르게 하기 위하여 메인배관(11)의 순환배관(11A)으로 바이패스시키고, 산화 공정시 3방식 밸브(7)를 동작시키면 B단이 잠기고, A단이 열려서 일정량의 초순수물이 프로세스 튜브(1)에 공급된다.
상기 메인배관(11)이 순환배관(11A)과 공급배관(11B)으로 구성된 것은 초순수물을 정체시키지 아니하고 공급할 수 있어 양질의 산화막을 짧은 시간내에 원하는 두께를 얻을 수 있도록 하는 것이다.
즉, 오염(또는 박테리아 성장이 없는)방지를 위한, 지속적으로 초순수물이 흐르게 하기 위하여 3방식 밸브(7)로 상기 장치의 대기상태(stand-by)에서 B단으로 초순수물을 바이패스시킨다.
가스주입관(5)으로 N2 또는 O2 가스가 주입되면 초순수물은 프로세스 튜브(1)내부에서 공급되고, N2 또는 O2 가스는 프로세스 튜브(1)의 입구에서 공급된다.
즉, 초순수물과 N2 또는 O2 가스가 개별적으로 별개의 위치에서 유입 및 공급이 되도록 한 것이다.
프로세스 튜브(1)에 공급된 초순수물은 확산로(3)에 의해 수증기로 변화되어 실리콘 웨이퍼(2)에 산화막이 증착되어 SiO2 실리콘 웨이퍼를 제조한다. 이때, N2 또는 O2 가스는 산화막 형성 분위기 가스이다.
상기한 바와 같이 이 발명에 의하면, 안정한 방법으로 일정량의 수증기를 발생토록하여 산화막 성장의 균일성 및 재현성으로 공정 안정화를 이룰 수 있고, 대기상태에서도 초순수물이 계속적으로 순환되게 하여 박테리아 생성으로 인한 오염을 방지하였으며, 공정의 자동화로 인한 생산성이 향상되는 효과가 있다.
Claims (3)
- 프로세스 튜브(1) 내부에 웨이퍼(2)가 안착되고, 외부에 확산로(3)가 설치되며, 프로세스 튜브(1) 입구에 초순수물 주입기(4)가 장착되고, 초순수물 주입기(4)에 가스주입관(5)이 연결되며, 초순수물 주입기(4)에 3방식 밸브(7)가 초순수물 주입관(6)으로 연결되고, 초순수물을 정체시키지 않은 상태로 일정유량을 공급할 수 있도록 3방식 밸브(7)의 일측에는 유랑계(9), 레규레이터(8)와 메인밸브(11)의 공급밸브(11B)에 연결된 밸브(10)가 순차적으로 연결되어 있으며, 3방식 밸브(7)의 타측에는 메인밸브(11)의 순환밸브(11A)에 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 초순수물 주입기(4)에서 초순수물이 프로세스 튜브(1) 내부의 공정로까지 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 초순수물 주입기(4)는 초순수물과 가스가 프로세스 튜브(1) 내부이 별도위치에서 상호 간섭받지 않고 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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