KR960002283B1 - Chemical vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래의 수평식 CVD장치의 측단면도.1 is a side cross-sectional view of a conventional horizontal CVD apparatus.
제2a 및 b도는 이 발명에 따른 CVD 장치의 제1실시예의 측단면도 및 정면도.2a and b are side cross-sectional and front views of a first embodiment of a CVD apparatus according to the present invention.
제3도는 이발명에 따른 CVD 장치의 제3실시예의 측단면도.3 is a side cross-sectional view of a third embodiment of a CVD apparatus according to the present invention.
제4도는 이 발명에 따른 CVD 장치의 제3실시예의 측단면도.4 is a side cross-sectional view of a third embodiment of a CVD apparatus according to the present invention.
제5a도 및 b도는 제4도의 CVD 장치에 이용된 배플의 형태를 나타낸 도면이다.5A and 5B show the shape of the baffle used in the CVD apparatus of FIG.
이 발명은 화학기상증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응관 내의 가스 정체 시간을 증가시켜 증착막의 균일화를 도모하고, 파티클(Particle)의 재결합을 방지하여 수율을 향상시킬 수 있는 화학기상증착장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus, and more particularly, to increase the gas retention time in the reaction tube to achieve uniformity of the deposited film, and to prevent the recombination of particles (particles) to improve the chemical vapor deposition apparatus It is about.
화학기상증착(CVD : Chemical vapour deposition)은 반도체 프로세스 기술에 있어서 없어서는 안 되는 중요한 것으로, 반응관내에서 기체상태의 화합물을 열분해, 가수분해 및 산화 등의 화학적 반응을 일으켜 반도체 기판상에 단결정막(에피텍셜층)이나 절연막(Sio2, SiN4, Al2O3등) 등을 성장시키는 공정이다.Chemical vapor deposition (CVD) is indispensable in semiconductor process technology, and chemical reactions such as pyrolysis, hydrolysis, and oxidation of gaseous compounds in a reaction tube cause a single crystal film (epi) on a semiconductor substrate. A chemical layer), an insulating film (Sio 2 , SiN 4 , Al 2 O 3, etc.) or the like.
이러한 화학기상증착은 프로세스 가스가 주입되는 가스 주입구와 반응가스를 배출하는 가스 배출구를 구비한 반응관 내에서 실시된다. 상기 화학기상증착에 사용되는 장치(이하 CVD 장치라 한다)는 웨이퍼 로딩 형식에 따라 수직형 또는 수평형으로 대별된다. 특히, 수평형의 저압 CVD(LPCVD)장치는 웨이퍼의 로딩 용량이 크고, 사용되는 기체의 양을 줄일 수 있고, 저온 공정으로 고품질의 막을 형성할 수 있으며 저렴한 시스템 가격 때문에 널리 사용되고 있다.Such chemical vapor deposition is performed in a reaction tube having a gas inlet through which a process gas is injected and a gas outlet through which a reaction gas is discharged. The apparatus used for chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD apparatus) is roughly classified into a vertical type or a horizontal type according to a wafer loading type. In particular, the horizontal low pressure CVD (LPCVD) apparatus is widely used because of its high loading capacity of the wafer, the reduction of the amount of gas used, the formation of a high quality film by a low temperature process, and the low system cost.
그러나 이러한 CVD 장치는 확산로와 모양이 같으며, 하나의 반응관으로 이루어져, 가스가 로드 끝, 즉 반응관의 앞쪽에서 공급되고, 진공펌프에 의해 반응관 뒤쪽의 가스 배출구를 통하여 배출되게 된다. 상기 CVD장치는 구조상 미반응 가스에 의한 파티클(particle)이 발생하는 등 불안정한 공정때문에 초순도 박막증착에 사용되지 못하고 있다. 상술한 종래의 CVD 장치의 구조적 결함에 대해서는 후술된다.However, such a CVD apparatus has the same shape as a diffusion furnace, and consists of a single reaction tube so that gas is supplied from the end of the rod, that is, in front of the reaction tube, and discharged through the gas outlet behind the reaction tube by a vacuum pump. The CVD apparatus has not been used for ultra-pure thin film deposition due to unstable processes such as particles generated by unreacted gas due to its structure. The structural defects of the above-described conventional CVD apparatus will be described later.
제1도는 종래의 수평식 CVD 장치의 측단면도이다. 이에 나타낸 바와같이, 웨이퍼(11)가 실려지는 보트(boat)(12)는 이송수단(13)에 의해 전후진하는 로더(14)에 위치되어 반응관(5) 내로 진입이 가능하게 되어 있다.1 is a side cross-sectional view of a conventional horizontal CVD apparatus. As shown in this figure, the boat 12 on which the wafer 11 is loaded is located in the loader 14 which is moved back and forth by the transfer means 13, so that it is possible to enter the reaction tube 5.
상기 반응관(5)은 2중 구조로 되어 내부 석영관(16)과 외부 석영관(17)으로 이루어져 있으며, 외부 석영관(17)의 외주에는 가열수단(18)이 설치되어 반응관(5)을 가열시켜 화학반응에 적절한 반응온도를 맞춰준다.The reaction tube (5) has a double structure and consists of an inner quartz tube (16) and an outer quartz tube (17), and a heating means (18) is installed on the outer circumference of the outer quartz tube (17) to form a reaction tube (5). ) To adjust the reaction temperature appropriate for the chemical reaction.
상기 외부 석영관(17)의 입구측에는 플랜지(Flange)(19)가 설치되어 이송수단(13)의 도어 플레이트(Door Plate)(15)와 면접측으로 반응관(5) 내를 외부와 차단시킬 수 있도록 되어 있다.A flange 19 is installed at the inlet side of the outer quartz tube 17 to block the inside of the reaction tube 5 from the outside by contacting the door plate 15 of the transfer means 13. It is supposed to be.
상기 반응관(5)의 출구측에는 가스 배출구로서 플렉시블 서스(SUS)관(20)이 백도어 플레이트(22)와 연결되어 반응관(5) 내의 가스를 배출시킬 수 있도록 되어 있으며, 이 플렉시블 서스관(20)에는 밸브(21)가 설치되어 반응관(5) 내를 진공상태로 할 수 있도록 되어 있다.On the outlet side of the reaction tube 5, a flexible sus (SUS) tube 20 as a gas outlet is connected to the back door plate 22 to discharge the gas in the reaction tube (5). The valve 21 is provided in 20 so that the inside of the reaction tube 5 can be made into a vacuum state.
이와 같이 구성된 종래의 CVD 장치는 보트(12) 위에 공정시료인 웨이퍼(11)를 올려놓고 이송수단(13)를 전직 작동시켜 웨이퍼(11)가 반응관(5) 내로 진입되게 한다. 이때, 플랜지(19)와 도어 플레이트(15)가 접촉되도록 하여 반응관(5)의 입구측을 차단시키고, 도시되지 않은 펌프를 작동시켜 플렉시를 서스관(20)을 통하여 반응관(5) 내의 공기를 배출시킨다.In the conventional CVD apparatus configured as described above, the wafer 11, which is a process sample, is placed on the boat 12, and the transfer means 13 is operated in advance to allow the wafer 11 to enter the reaction tube 5. At this time, the flange 19 and the door plate 15 are brought into contact with each other to block the inlet side of the reaction tube 5, and a pump (not shown) is operated to allow the flexi to pass through the sustain tube 20 in the reaction tube 5. Vent the air.
플렉시를 서스관(20)을 통한 공기 배출시, 밸브(21)를 개방상태로 조절하고 가열수단(18)에 전원을 인가하여 반응관(5) 내부가 화학반응에 적당한 열에너지를 얻을 수 있을 정도의 온도상태가 되도록 하면서 가스 주입구(Ⅰ)를 통하여 프로세스 가스를 주입하여 웨이퍼(11)와 화학반응을 진행시킨다.When the flexi is discharged through the suspend tube 20, the valve 21 is adjusted to an open state and power is supplied to the heating means 18 so that the inside of the reaction tube 5 can obtain thermal energy suitable for chemical reaction. Process gas is injected through the gas injection port (I) while maintaining the temperature of, and the chemical reaction is performed with the wafer 11.
예로써 실리콘 질화막(Si3N4)을 증착하는 경우에, 반응과(5) 내는 하기의 화학반응식에 따라 상기 실리콘 질화막이 만들어진다.For example, in the case of depositing a silicon nitride film (Si 3 N 4 ), the silicon nitride film is made in accordance with the following chemical reaction formula in the reaction (5).
SiH2Cl2＋NH3→Si3N4＋NH4Cl＋Cl↑＋H2↑＋N2↑…………………………(a)SiH 2 Cl 2 + NH 3 → Si 3 N 4 + NH 4 Cl + Cl ↑ + H 2 ↑ + N 2 ↑. … … … … … … … … … (a)
상기 화학반응에 의해 공정시료인 웨이퍼(11)상에 원하는 두께의 막이 형성되면, 펌프를 구동시켜 플렉시블 서스관(20)을 통하여 잔여 가스를 배출시킴으로써 박막 증착을 하게 된다.When a film having a desired thickness is formed on the wafer 11 as a process sample by the chemical reaction, a thin film is deposited by driving a pump to discharge residual gas through the flexible susceptor 20.
상기 화학반응식(a)에서 문제가 되는 것은 염화암모늄(NH4Cl)이다. 이는 불안정한 반응물로서 반응가스 퍼지(purge)시 파티클로 작용한다.A problem in the chemical formula (a) is ammonium chloride (NH 4 Cl). It is an unstable reactant and acts as a particle during the reaction gas purge.
즉, CVD 장치는 가스가 가스 주입구(Ⅰ)를 통하여 반응관(5)의 앞쪽에서 공급되고, 반응관(5) 뒤쪽의 가스 배출구(20)를 통하여 비교적 빠른 흐름으로 배출하게 된다. 이와 같은 CVD 장치의 구조상, 가열수단(18)에 의한 높은 열에너지를 받는 열선지역이 짧기 때문에 가스가 주입된 후 열에너지를 받아 반응할 때까지의 평균이동거리가 역시 짧아지게 된다. 이 때문에 미처 반응하지 못한 가스 예를 들어 NH4Cl 등이 열선지역을 지나서 가스 배출구인 플렉시블 서스관(20)의 입구에서 불안정한 반응물로 침적된다. 플렉시블 서스관(20)과 밸브(21) 사이는 약20℃의 온도를 유지하게 되므로 이 관내의 가스들이 결합하여 관입구에 파티클로 존재하게 된다.That is, in the CVD apparatus, gas is supplied from the front of the reaction tube 5 through the gas inlet I and discharged in a relatively fast flow through the gas outlet 20 behind the reaction tube 5. Due to the structure of such a CVD apparatus, since the hot wire region receiving high heat energy by the heating means 18 is short, the average travel distance from the gas injection to the reaction of the heat energy is also shortened. Because of this, the gas that has not reacted micheo example NH 4 Cl, etc. is immersed in an unstable reaction at the entrance of the gas outlet area past the heating coil of a flexible suspension tube 20. Since the flexible sustain tube 20 and the valve 21 is maintained at a temperature of about 20 ℃ the gas in the tube is combined to exist as particles at the inlet.
반응 후의 잔여 가스를 완전히 배기시키기 위하여 다시 반응관(5)내를 진공상태로 하고 질소가스(N2)를 주입시켜 반복공정을 행하게 되는데, 이때에도 플렉시블 서스관(20)에는 많은 파티클이 잔여하게 된다.In order to completely exhaust the remaining gas after the reaction, the reaction tube 5 is vacuumed again and nitrogen gas (N 2 ) is injected to repeat the process. do.
상기한 공정이 완료되면 반응관(5) 내의 웨이퍼(11)를 언로딩하기 위해 밸브(21)를 폐쇄하고 질소가스를 주입시켜 압력을 높이게 되는데, 이때 반응관(5) 및 밸브(21)의 종단까지 압력이 작용하게 되므로 플렉시블 서스관(20)에 존재하는 파티클들이 반응관(5) 내로 역류되어 웨이퍼(11)에 결함(defect)을 주게 된다.When the above process is completed, the valve 21 is closed in order to unload the wafer 11 in the reaction tube 5 and nitrogen gas is injected to increase the pressure, whereby the reaction tube 5 and the valve 21 Since the pressure is applied to the end, the particles present in the flexible sustain tube 20 flows back into the reaction tube 5 to impart a defect to the wafer 11.
게다가 공정을 반복 실시함으로써 플렉시블 서스관(20)에는 더욱 많은 양의 파티클이 존재하게 되어 장시간에 걸쳐 사용되지 못하고 세정을 해야 하는 문제점이 있다.In addition, by repeatedly performing the process, a larger amount of particles are present in the flexible susceptible tube 20, and thus there is a problem in that it cannot be used for a long time and needs to be cleaned.
그리고 가스 주입구(Ⅰ)를 통하여 주입된 가스가 반응관(5)을 직접 통과하여 배기됨으로써 주입가스의 흐름속도가 비교적 빠르게 이루어진다. 이 때문에 증착되는 막의 두께가 불균일하게 되는 문제점이 있다.In addition, the gas injected through the gas injection port I passes through the reaction tube 5 directly and is exhausted, so that the flow rate of the injection gas is relatively fast. For this reason, there exists a problem that the thickness of the film | membrane deposited becomes nonuniform.
이 발명의 목적은, 파티클의 발생을 최소화하여 고순도의 균일한 박막을 증착시킬 수 있는 화학기상증착 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a chemical vapor deposition apparatus capable of depositing high purity uniform thin films by minimizing the generation of particles.
이러한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 특징은, 외부 석영관과 제1내부 석영관으로 이루어지는 2중 구조의 반응관, 웨이퍼를 탑재하여 상기 반응관 안으로 로딩 및 언로딩할 수 있는 이송수단, 상기 반응관의 도어 플레이터에 형성된 가스 배출구 및 상기 외부 석영관의 외곽에 형성된 가열수단을 구비하는 화학기상증착장치에 있어서, 상기 제1내부 석영관 안에 상기 제1내부 석영관보다 관폭 및 길이가 다소 짧은 또 하나의 제2내부 석영관을 구비하되, 상기 제2내부 석영관은 그의 몸체의 앞쪽이 열려 있고, 뒤쪽에는 상기 도어 플레이트를 통하여 상기 가스 배출구와 같은 방향으로 나있는 가스 주입구가 형성되어 있는 화학기상증착장치에 있다.A feature of this invention for achieving this object is a reaction tube of a double structure consisting of an outer quartz tube and a first inner quartz tube, a transfer means that can be loaded and unloaded into the reaction tube by mounting a wafer, the reaction A chemical vapor deposition apparatus having a gas outlet formed in a door plate of a tube and a heating means formed on an outer side of the outer quartz tube, wherein the width and length of the tube are somewhat shorter in the first inner quartz tube than in the first inner quartz tube. Another second inner quartz tube is provided, wherein the second inner quartz tube has a front side of its body open and a rear gas inlet formed in the same direction as the gas outlet through the door plate. It is in a vapor deposition apparatus.
이러한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 다른 특징은, 대구경을 갖는 몸체와 소구경을 갖는 넥크로 이루어진 단일 석영관 웨이퍼를 탑재하여 상기 석영관내로 로딩 및 언로딩할 수 있는 이송수단, 상기 석영관의 넥크에 형성된 가스 배출구 및 상기 석영관의 외곽에 형성된 가열수단을 구비하는 화학기상증착장치에 있어서, 상기 석영 관내에 석영관의 몸체와 동일한 직경을 갖고 판면의 일부가 개구되어 석영관의 넥크 앞쪽에 고정 설치되어 가스반응 시간지연 및 역류를 방지하는 다수개의 배플을 구비하는 화학기상증착장치에 있다.Another feature of the present invention for achieving this object is a transfer means capable of loading and unloading into the quartz tube by mounting a single quartz tube wafer consisting of a body having a large diameter and a neck having a small diameter. In the chemical vapor deposition apparatus having a gas outlet formed in the neck and a heating means formed on the outside of the quartz tube, in the quartz tube having a diameter equal to the body of the quartz tube and a portion of the plate surface is opened in front of the neck of the quartz tube Chemical vapor deposition apparatus having a plurality of baffles fixedly installed to prevent the gas reaction time delay and backflow.
이하, 이 발명에 따른 화학기상증착장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2a도 및 b도는 이 발명에 따른 CVD 장치의 제1실시예의 측단면도 및 정면도이다.2A and 2B are side cross-sectional and front views of a first embodiment of a CVD apparatus according to the present invention.
제1실시예의 CVD 장치는 대구경을 갖는 몸체(27)과 소구경을 갖는 넥크(neck)(27a)로 이루어진 외부 석영관(5) 내에 삽입되는 내부 석영관(6)을 구비한다.The CVD apparatus of the first embodiment has an inner quartz tube 6 inserted into an outer quartz tube 5 consisting of a body 27 having a large diameter and a neck 27a having a small diameter.
상기 내부 석영관(6)은 외부 석영관(5)와 같은 모양으로, 대구경을 갖는 몸체(33)와 소구경을 갖는 가스 주입구(33a)를 구비한다. 이때, 상기 가스 주입구(33a)는 도면에 나타낸 바와 같이 이용목적에 따라 다수 개 형성될 수 있다. 상기 내부 석영관(6)의 몸체(33) 길이는 외부 석영관(6)의 몸체(27) 길이보다 작게 형성되어 있다.The inner quartz tube 6 has the same shape as the outer quartz tube 5, and includes a body 33 having a large diameter and a gas injection hole 33a having a small diameter. In this case, as shown in the drawings, the gas injection holes 33a may be formed in plural numbers according to the purpose of use. The length of the body 33 of the inner quartz tube 6 is smaller than the length of the body 27 of the outer quartz tube 6.
또한 내부 석영관(6)의 몸체(33)의 앞쪽은 열려 있고, 그의 가스 주입구(33a)는 외부 석영관(5)의 넥크(27a)와 몸체(27)가 이루는 석영관면을 관통하여 외부 석영관(5)의 넥크(27a)와 나란하게 형성되어 있다.In addition, the front side of the body 33 of the inner quartz tube 6 is open, and its gas injection hole 33a penetrates through the quartz tube surface formed by the neck 27a and the body 27 of the outer quartz tube 5 to the outer quartz. It is formed in parallel with the neck 27a of the pipe 5.
그리고 상기 내부 석영관(6)은 외부 석영관(5)과 나란히 설치되대, 두 석영관(5),(6)의 벽면이 소정의 간격으로 이격되게 설치된다. 이 이격된 간격은 배기 가스가 나갈 수 있는 통로가 된다.The inner quartz tube 6 is installed side by side with the outer quartz tube 5, and the wall surfaces of the two quartz tubes 5 and 6 are spaced apart at predetermined intervals. This spaced interval is the passage through which the exhaust gases can exit.
상기 외부 석영관(5)과 내부 석영관(6) 사이에는 이들 두 석영관(5),(6)이 일정한 간격을 유지할 수 있도록 하는 지지수단을 구비하고 있다.A support means is provided between the outer quartz tube 5 and the inner quartz tube 6 so that these two quartz tubes 5 and 6 can maintain a constant gap.
상기 지지수단은 내부 석영관(6)의 내벽 또는 외부 석영관(5)의 외벽에 규칙적으로 배열되어 융착된 다수 개의 고정돌기(35)로 이루어진다. 여기서, 이고정돌기(35)는 내부 석영관(6)과 외부 석영관(5)의 내외벽에 동시에 융착될 수도 있다.The support means consists of a plurality of fixing protrusions 35 regularly arranged and fused to the inner wall of the inner quartz tube 6 or the outer wall of the outer quartz tube 5. Here, the fixing protrusion 35 may be fused to the inner and outer walls of the inner quartz tube 6 and the outer quartz tube 5 at the same time.
석영재료로 외부 및 내부 석영관(5),(6)의 벽 사이에 융착시켜 형성된 고정돌기(35)는 그것이 형성된 주변으로 충분한 크기의 배기통로(36)를 형성한다. 이러한 고정돌기(35)와 내부 및 외부 석영관(6),(5) 이 이루는 배기통로(36)는 제2b도에 도시된 이 실시예에 따른 CVD 장치의 넥크(27a) 정면에서 바라본 단면도에서 더욱 명확히 알 수 있다. 외부 석영관(5)의 몸체(27)와 내부 석영관의 몸체(33) 사이에 융착된 다수 개의 고정돌기(35) 이외의 주변부로 배기통로(36)가 형성되어 있다.The fixing projection 35 formed by fusion between the walls of the outer and inner quartz tubes 5, 6 with quartz material forms an exhaust passage 36 of sufficient size to the periphery where it is formed. The exhaust passage 36 formed by the fixing protrusion 35 and the inner and outer quartz tubes 6 and 5 is a cross-sectional view seen from the front of the neck 27a of the CVD apparatus according to this embodiment shown in FIG. It is clearer. An exhaust passage 36 is formed at the periphery other than the plurality of fixing protrusions 35 fused between the body 27 of the outer quartz tube 5 and the body 33 of the inner quartz tube.
또한, 상기 지지수단(35)은 상기 외부 석영관(5)의 내벽 또는 내부 석영관(6)의 외벽 사이에 끼워넣을 수 있는 다수 개의 반환상의 석영링(Quartzring)으로 이루어질 수 있다.The support means 35 may also consist of a plurality of return phase quartz rings that can be sandwiched between the inner wall of the outer quartz tube 5 or the outer wall of the inner quartz tube 6.
도면부호 28은 가열수단이고, 가스 배출구인 플레시블 서스관 및 밸브에 대한 도시는 생략되었다.Reference numeral 28 is a heating means, and the illustration of the flexible sustain tube and the valve which is the gas outlet is omitted.
이와 같은 구성을 갖는 제1실시예의 CVD 장치는, 보트(22) 위에 웨이퍼(21)을 올려놓고 이송수단(23)을 전진시켜 웨이퍼(21)가 내부 석영관(6) 내로 진입시킨다. 이때, 외부 석영관(5)의 앞쪽에 형성된 플랜지(29)의 도어 플레이트(25)가 접촉되도록 하여 외부 석영관(5)의 입구측을 완전 차단시킨다. 그 다음, 도시되지 않은 펌프를 작동시켜 외부 석영관(5)의 넥크(27a)를 통하여 석영관(5) 내의 공기를 배출시키고, 가열수단(28)에 전원을 인가하여 석영관(5) 내가 적정온도 상태가 되도록 하면서 가스 주입구(33a)를 통하여 프로세스 가스를 주입시켜 화학반응을 진행시킨다.In the CVD apparatus of the first embodiment having such a configuration, the wafer 21 is placed on the boat 22 and the transfer means 23 is advanced to allow the wafer 21 to enter the internal quartz tube 6. At this time, the door plate 25 of the flange 29 formed in front of the outer quartz tube 5 is brought into contact to completely block the inlet side of the outer quartz tube 5. Then, a pump (not shown) is operated to discharge air in the quartz tube 5 through the neck 27a of the external quartz tube 5, and the power supply to the heating means 28 is applied to the inside of the quartz tube 5 Process gas is injected through the gas injection port 33a while maintaining the proper temperature to advance the chemical reaction.
여기서, 가스반응경로를 살펴보면, 외부 및 내부 석영관(5),(6)의 이중구조상, 석영관 앞쪽에서 가스가 주입되던 종래의 CVD 장치와는 달리 내부 석영관(6) 뒤쪽의 가스 주입구(33a)를 통하여 가스가 공급되기 때문에, 주입된 가스는 내부 석영관(6)의 뒤쪽에서 높은 열에너지를 받아 웨이퍼(21)에 화학적 증착반응을 일으킨 후, 미반응 가스는 내부 석영관(6) 앞쪽으로 흐른다.Here, looking at the gas reaction path, unlike the conventional CVD apparatus in which gas is injected in front of the quartz tube due to the dual structure of the outer and inner quartz tubes 5 and 6, the gas inlet behind the inner quartz tube 6 ( Since the gas is supplied through 33a), the injected gas receives high thermal energy from the back of the inner quartz tube 6 to cause chemical vapor deposition on the wafer 21, and then the unreacted gas is placed in front of the inner quartz tube 6 Flows into.
내부 석영관(6) 앞쪽까지 흐른 미반응 가스는 화살표로 도시한 방향과 같이 외부 석영관(5)과 내부 석영관(6)이 이루는 공기통로(36)를 통과하여 가스 배출구인 넥크(27a)를 통하여 배출된다.The unreacted gas flowing to the front of the inner quartz tube 6 passes through the air passage 36 formed by the outer quartz tube 5 and the inner quartz tube 6 as shown by the arrow, and the neck 27a as a gas outlet. Emitted through.
이때, 공기통로(36)를 흐르는 미반응 가스는 더욱 완전한 화학적 반응을 한 후 뒤쪽 가스 배출구로 배출되게 된다.At this time, the unreacted gas flowing through the air passage 36 is discharged to the rear gas outlet after a more complete chemical reaction.
이로 인해 가스 배출구 쪽에서 부산물을 형성할 수 있는 미반응 잔류가스의 양은 종래 기술에 비해 훨씬 줄어든다.As a result, the amount of unreacted residual gas that can form by-products on the gas outlet side is much less than in the prior art.
이 제1실시예의 CVD 장치는 소정의 증착공정이 완료된 후, 질소가스 순환 퍼지시 넥크(27a) 입구에서 내부 석영관(6) 내로 역류하는 미반응 가스의 파티클들이 내부 석영관(6)의 뒷면에 의해 저지되므로 웨이퍼(21)가 놓인 내부 석영관(6)내로 진입되지 않고 외부 석영관(5)의 넥크(27a) 내에 존재하게 된다.In the CVD apparatus of this first embodiment, particles of unreacted gas flowing back into the inner quartz tube 6 at the inlet of the neck 27a when the nitrogen gas circulation purge is completed after the predetermined deposition process is completed are formed on the rear surface of the inner quartz tube 6. Since it is impeded by the wafer 21, it does not enter the inner quartz tube 6 on which the wafer 21 is placed, but is present in the neck 27a of the outer quartz tube 5.
즉, 이 실시예는 이중 석영관 구조를 채택하여 종래 기술 대비 반응가스가 안정한 화합물로 반응할 수 있는 반응지역의 거리를 2배 이상 증가시켜 미처 반응하지 못한 미반응 생성물을 최소화하여 파티클의 발생원을 제거한다.That is, this embodiment adopts a double quartz tube structure to increase the distance of the reaction zone where the reaction gas can react with a stable compound by more than two times, thereby minimizing the unreacted products that do not react, thereby reducing the source of particle generation. Remove
또한 반응지역으로 역류하는 미반응 생성물을 내부 석영관(6)으로 차단하여 웨이퍼(21)이가 파티클에 의해 오염되는 것을 방지한다.In addition, the unreacted product flowing back to the reaction zone is blocked by the inner quartz tube 6 to prevent the wafer 21 from being contaminated by the particles.
제3도는 이 발명에 따른 CVD 장치의 제2실시예의 측단면도이다. 이에 도시된 제2실시예의 CVD 장치는 제1실시예의 CVD 장치와 같은 원리로 구성된 것으로, 반응관의 세정시 내부관만을 세정함으로써 반응관 세정이 편리한 프론트(front) 플랜지와 리어(rear) 플랜지가 있는 수평식 CVD 장치이다.3 is a side sectional view of a second embodiment of a CVD apparatus according to the present invention. The CVD apparatus of the second embodiment shown in the drawing is constructed on the same principle as the CVD apparatus of the first embodiment, and the front and rear flanges are easy to clean the reaction tube by cleaning only the inner tube when the reaction tube is cleaned. Horizontal CVD apparatus.
프론트 플랜지(29)와 리어 플랜지(49) 사이에 제1내부 석영관(26)과 외부 석영관(27)으로 이루어진 반응관(5)를 구비하는 종래의 수평식 CVD 장치에서, 상기 제1내부 석영관(26) 내부에 삽입되는 제2내부 석영관(6)을 더 구비한다.In a conventional horizontal CVD apparatus comprising a reaction tube (5) consisting of a first inner quartz tube (26) and an outer quartz tube (27) between the front flange (29) and the rear flange (49). A second inner quartz tube 6 is inserted into the quartz tube 26.
상기 제2내부 석영관(6)는 대구경을 갖는 몸체(33)와 소구경을 갖는 가스 주입구(34)가 형성되어 있다. 제2내부 석영관(6)의 몸체(33)의 길이는 제1내부 석영관(26)의 길이보다 작게 형성되고, 가스 주입구(34)가 형성되어 있는 몸체(33)의 앞쪽은 열려 있다.The second inner quartz tube 6 is formed with a body 33 having a large diameter and a gas injection hole 34 having a small diameter. The length of the body 33 of the second inner quartz tube 6 is smaller than the length of the first inner quartz tube 26, and the front of the body 33 on which the gas inlet 34 is formed is open.
그리고 상기 제2내부 석영관(6)은 제1내부 석영관(26)과 나란히 설치되되, 두 석영관(6),(26)의 벽면이 소정의 간격으로 이격되게 설치된다. 이 이격된 간격은 배기가스가 나갈 수 있는 배기통로가 된다.The second inner quartz tube 6 is installed in parallel with the first inner quartz tube 26, and the wall surfaces of the two quartz tubes 6 and 26 are spaced apart at predetermined intervals. This spaced interval is the exhaust passage through which the exhaust gases can exit.
제1 및 제2내부 석영관(26),(6)의 이격된 간격사이에는 일정간격으로 지지수단이 형성되어 있다. 상기 지지수단은 제1실시예와 마찬가지로 석영재료로 제1내부 석영관(26)의 내벽에 다수 개의 고정돌기(35)를 융착시켜 형성된다. 상기 고정돌기(35)가 형성된 주변으로 충분한 크기의 배기통로가 형성되어 있다. 상기 지지수단은 상기 제1내부 석영관(26) 및 제2내부 석영관(6) 사이에 끼워넣을 수 있는 다수 개의 반환상의 석영링을 사용할 수 있다.Support means are formed at regular intervals between the spaced intervals of the first and second internal quartz tubes 26,6. The support means is formed by fusing a plurality of fixing protrusions 35 to the inner wall of the first inner quartz tube 26 using quartz material as in the first embodiment. An exhaust passage of sufficient size is formed around the fixing protrusion 35. The support means may use a plurality of return phase quartz rings that can be sandwiched between the first inner quartz tube 26 and the second inner quartz tube 6.
도면부호 28은 가열수단이고, 도면부호 30은 가스 배출구인 플렉시블 서스관이고, 도면부호 31은 밸브를 나타낸다. 웨이퍼가 실려지는 보트, 이송기구에 의해 전후진하는 로더에 대한 도시는 생략되었다.Reference numeral 28 denotes a heating means, reference numeral 30 denotes a flexible sustain tube serving as a gas outlet, and reference numeral 31 denotes a valve. The illustration of the boat on which the wafer is loaded and the loader moving forward and backward by the transfer mechanism are omitted.
이와 같은 구성을 가지는 이 제2실시예의 CVD 장치는, 반응관 앞쪽에서 직접 가스가 주입되던 종래의 CVD 장치와는 달리 제1내부 석영관(6)의 가스 주입구(34)를 통하여 공정가스가 유입되고 도시하지 않은 도어 플레이트면까지 흘러 제1내부 석영관(26)과 제2내부 석영관(6) 사이의 배기통로로 흘러 가스배출구인 플렉시블 서스관(30)을 통하여 배출된다.In the CVD apparatus of the second embodiment having such a configuration, unlike the conventional CVD apparatus in which gas is directly injected from the front of the reaction tube, process gas is introduced through the gas inlet 34 of the first internal quartz tube 6. Then, it flows to the door plate surface (not shown) and flows to the exhaust passage between the first inner quartz tube 26 and the second inner quartz tube 6 and is discharged through the flexible susceptor 30 which is a gas outlet.
제2실시예의 CVD 장치는, 제1실시예에서 이미 설명되었듯이 가스반응 경로를 살펴보면, 반응관(5) 및 제2내부 석영관(6)의 이중 구조상, 제2내부 석영관(6) 뒤쪽의 가스 주입구(34)를 통하여 가스가 공급되기 때문에 주입된 가스는 제2내부 석영관(6)의 뒤쪽에서 높은 열에너지를 받아 웨이퍼에 화학적 증착반응을 일으킨 후, 미반응 가스는 제1내부 석영관(26) 앞쪽으로 흐른다.The CVD apparatus of the second embodiment, as already explained in the first embodiment, is a double structure of the reaction tube 5 and the second internal quartz tube 6, behind the second internal quartz tube 6, when looking at the gas reaction path. Since the gas is supplied through the gas injection hole 34 of the injected gas, the injected gas receives high thermal energy from the back of the second inner quartz tube 6 to cause chemical vapor deposition reaction on the wafer, and the unreacted gas is the first inner quartz tube. (26) It flows forward.
제1내부 석영관(26) 앞쪽까지 흐른 미반응 가스는 화살표로 도시한 방향과 같이 제1내부 석영관(26)과 제2내부 석영관(6)이 이루는 배기통로를 통과하여 가스 배출구인 플렉시블 서스관(30)을 통하여 배출된다.The unreacted gas flowing to the front of the first inner quartz tube 26 passes through the exhaust passage formed by the first inner quartz tube 26 and the second inner quartz tube 6 as shown in the arrow, and serves as a gas outlet. It is discharged through the sustain tube (30).
이때, 배기통로를 흐르는 미반응 가스는 더욱 완전한 화학적 반응을 한 후 뒤쪽 가스 배출구로 배출되게 된다.At this time, the unreacted gas flowing through the exhaust passage is discharged to the rear gas outlet after a more complete chemical reaction.
이로 인해 가스 배출구 쪽에서 부산물을 형성할 수 있는 미반응 잔류 가스의 양은 종래 기술에 비해 훨씬 줄어든다.This results in a much smaller amount of unreacted residual gas that can form by-products on the gas outlet side than in the prior art.
제4도는 이 발명에 따른 CVD 장치의 제3실시예의 측단면도이다. 이에 나타낸 바와 같이, 제3실시예의 CVD 장치는 대구경을 갖는 몸체(37)와 소구경을 갖는 넥크(37a)로 이루어진 단일 석영관(7) 내에 가스흐름 지연시간 확장 및 역류방지를 위한 배플(baffle)(36)을 구비한다.4 is a side sectional view of a third embodiment of a CVD apparatus according to the present invention. As shown therein, the CVD apparatus of the third embodiment has a baffle for expanding gas flow delay time and preventing backflow in a single quartz tube 7 having a large diameter body 37 and a small diameter neck 37a. 36).
그리고 상기 배플(36)은 석영관(7)의 몸체(37)와 거의 동일한 직경을 갖는 석영재료의 판이 석영관(7)의 넥크(37a) 앞쪽에 설치되어 있다. 또한 이 배플(36)은 전체가 막힌 판이 아니라, 판면의 일부가 개구된 다수 개의 판으로 이루어진다.In the baffle 36, a plate of quartz material having a diameter substantially the same as that of the body 37 of the quartz tube 7 is provided in front of the neck 37a of the quartz tube 7. In addition, the baffle 36 is not a block in which the whole is blocked, but a plurality of plates in which part of the plate surface is opened.
제4도에서는 상기 배플(36) 설치의 편리를 위하여 교대로 형성되는 각 배플을 구분하여 석영재료를 사용하여 일체로 형성한 경우를 보여 주고 있다.FIG. 4 shows a case where the baffles 36 are alternately formed for the convenience of installation of the baffles 36 and formed integrally using quartz material.
제5a 및 b도는 상기 배플(36)의 형태를 나타낸 도면이다. 제5a도와 같이, 가운데 통공(41)이 형성된 도우넛형 배플(36a)과, 지지대(42)를 갖는 원판형 배플(36b)이 소정간격을 두고 교대로 형성되어 있다.5A and 5B show the shape of the baffle 36. As shown in FIG. 5A, the donut-shaped baffle 36a in which the center hole 41 was formed, and the disc-shaped baffle 36b which has the support stand 42 are alternately formed at predetermined intervals.
상기 도우넛형 배플(36a)은 석영관(7) 몸체(37)와 동일한 직경을 갖는다. 상기 원판형 배플(36b)은 석영관(7)의 몸체(37)보다 다소 작게 형성된다. 이 원판형 배플(36b)에 형성된 지지대(42)는 석영관(7)의 벽면에 융착시키기 위한 수단으로 이용된다.The donut baffle 36a has the same diameter as the body 37 of the quartz tube 7. The disc-shaped baffle 36b is formed somewhat smaller than the body 37 of the quartz tube 7. The support 42 formed in the disc-shaped baffle 36b is used as a means for fusion bonding to the wall surface of the quartz tube 7.
다른 형태의 배플로는 제5도 (b)에 나타낸 바와 같이, 석영관(7) 몸체(37)와 동일한 직경을 갖되, 판면의 상부 또는 하부가 통공된 다수 개의 석영판(36c),(36d)이 교대로 형성되어 있다. 제4도에서는 상기 배플을 석영관(7) 내에 설치시 편리하도록 하기 위하여, 상기 배플 중 제5도 (b)의 배플을 일체로 형성한 경우를 보여 주고 있다. 즉, 배플(36c)를 일체로 하고, 배플(36d)들은 일체로 형성한 경우이다.The other type of baffle has a plurality of quartz plates 36c, 36d having the same diameter as the quartz tube 7 body 37, through which the upper or lower portion of the plate surface is perforated, as shown in FIG. 5 (b). ) Are alternately formed. FIG. 4 shows a case in which the baffle of FIG. 5 (b) is integrally formed among the baffles in order to facilitate installation of the baffle in the quartz tube 7. In other words, the baffle 36c is integrated and the baffles 36d are integrally formed.
이와 같이 구성된 제3실시예의 CVD 장치는, 종래와 마찬가지로 석영관(7)의 플랜지(39) 쪽의 가스 주입구(Ⅰ)를 통하여 가스가 주입된다. 상기 가스 주입구(39)를 통하여 공급된 가스는 높은 열에너지를 받아 웨이퍼에 화학적 증착반응을 일으킨 후, 미반응 가스는 석영관(7) 앞쪽으로 흐른다.In the CVD apparatus according to the third embodiment configured as described above, gas is injected through the gas injection port I on the flange 39 side of the quartz tube 7 as in the related art. The gas supplied through the gas inlet 39 receives high thermal energy to cause a chemical vapor deposition reaction on the wafer, and then the unreacted gas flows toward the front of the quartz tube 7.
석영관(7) 앞쪽까지 흐른 미반응 가스는 화살표로 도시한 방향과 같이 배플(36)들이 이루는 배기 통로를 지나 넥크(37a)를 통하여 배출된다.The unreacted gas flowing up to the front of the quartz tube 7 is discharged through the neck 37a through an exhaust passage formed by the baffles 36 as shown by the arrow.
이때, 배플(36)에 의해 길어진 배기통로 사이를 흐르는 미반응 가스는 더욱 완전한 화학적 반응을 한 후 뒤쪽 가스 배출구로 배출되게 된다.At this time, the unreacted gas flowing between the exhaust passage lengthened by the baffle 36 is discharged to the rear gas outlet after a more complete chemical reaction.
이로 인해 가스 배출구쪽에서 부산물을 형성할 수 있는 미반응 잔류가스의 양이 현저하게 줄어든다.This significantly reduces the amount of unreacted residual gas that can form by-products at the gas outlet side.
이상에서 설명한 바와 같이 이 발명에 의하면, 가스 반응지역의 거리를 증가시켜 미처 반응하지 못한 미반응 생성물을 최소화하여 파티클의 발생원을 제거하고, 또한 반응지역으로 미반응 생성물의 역류를 막아 웨이퍼가 파티클에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있어 초순도 박막 증착에 이용될 수 있다.As described above, according to the present invention, by increasing the distance of the gas reaction zone to minimize the unreacted product that failed to react, to remove the source of particles, and also to prevent the backflow of the unreacted product to the reaction zone, the wafer is Can be prevented from being contaminated and can be used for ultra-pure thin film deposition.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019930004042A KR960002283B1 (en) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | Chemical vapor deposition apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019930004042A KR960002283B1 (en) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | Chemical vapor deposition apparatus |
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Family
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Family Applications (1)
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| KR1019930004042A KR960002283B1 (en) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | Chemical vapor deposition apparatus |
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1993
- 1993-03-17 KR KR1019930004042A patent/KR960002283B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| KR940022686A (en) | 1994-10-21 |
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