KR20040100639A - Apparatus for manufacturing semiconductor devices - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 설비에 관한 것으로, 공정챔버와, 상기 공정챔버로/로부터 가스가 유입/배기되는 적어도 하나의 가스관과, 상기 가스관에 설치되는 밸브와, 상기 가스관에 연결되어 가스의 유량에 따라 인터록을 발생시키는 압력스위치와, 상기 가스관에 설치되어 가스의 유량을 나타내는 표시부가 포함되므로 써, 가스의 누출에 대비하여 작업자가 신속한 조취를 취할 수 있는 반도체 소자 제조설비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for manufacturing a semiconductor device, comprising: a process chamber, at least one gas pipe into and out of the process chamber, a valve installed in the gas pipe, and a gas pipe connected to the gas pipe. A pressure switch for generating an interlock according to the flow rate, and a display portion provided in the gas pipe to indicate the flow rate of the gas, the present invention relates to a semiconductor device manufacturing equipment that can be quickly taken by the operator in preparation for the leakage of gas.
Description
본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학기상증착 공정을 수행하는 반도체 소자 제조설비에 관한 것이다.The present invention relates to a device for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device manufacturing facility for performing a chemical vapor deposition process.
반도체 제조 공정에서 사용되는 화학 기상 증착 공정이란 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 반도체 기판상에 일정 박막을 증착하는 공정으로, 최근에는 증착막의 균일도(uniformity)가 좋으며, 많은 양의 웨이퍼에 대해 동시에 공정을 진행할 수 있을 뿐만 아니라 가스의 소비량이 적어 생산원가가 낮은 공정이 가능한 저압화학기상증착 장치가 주로 사용되고 있다.The chemical vapor deposition process used in the semiconductor manufacturing process is a process of depositing a certain thin film on a semiconductor substrate by decomposing a gaseous compound and then chemically reacting. Recently, the uniformity of the deposited film is good and a large amount of wafers is used. The low pressure chemical vapor deposition apparatus which can not only simultaneously process but also have low production cost due to low gas consumption is mainly used.
화학기상증착에 의하여 얻어지는 박막의 물리화학적 성질은 비정질, 다결정, 표면 거칠기 등과 같은 웨이퍼의 성질과 온도, 성장속도, 압력 등과 같은 증착조건에 의하여 결정되는 데, 저압화학기상증착 방법은 대기압화학기상증착(Atmosphere CVD; APCVD) 방법에 비해 압력의 변화가 더욱 민감하게 박막의 특성에 영향을 주므로 상기의 압력 감지용 센서의 역할이 더욱 중요한 문제로 대두될 수 있다.The physicochemical properties of thin films obtained by chemical vapor deposition are determined by the properties of wafers such as amorphous, polycrystalline, surface roughness, etc., and deposition conditions such as temperature, growth rate, and pressure. Compared to the Atmosphere CVD (APCVD) method, the pressure change more sensitively affects the characteristics of the thin film, and thus the role of the pressure sensing sensor may become a more important problem.
일반적으로 사용되는 LPCVD 장치는 증착공정이 진행되는 공정챔버와 공정챔버 내의 부산물들이 배기되는 통로인 배기관을 가진다. 배기관의 소정위치에는 배기관 내의 압력을 측정하기 위한 압력측정기가 설치되며, 제어부는 측정된 압력값에 따라 배기관과 연결된 밸브를 제어한다. 예컨대 암모늄(NH3) 가스와 디클로로실란(SiH2Cl2) 가스가 혼합되어 공정챔버로 유입하여 웨이퍼 상에 실리콘질화막(Si3N4) 막을 증착하는 경우, 미분해 가스는 배기관을 통해 외부로 배기된다.LPCVD apparatus generally used has a process chamber through which the deposition process proceeds and an exhaust pipe which is a passage through which the by-products in the process chamber are exhausted. The pressure measuring device for measuring the pressure in the exhaust pipe is installed at a predetermined position of the exhaust pipe, and the controller controls a valve connected to the exhaust pipe according to the measured pressure value. For example, when ammonium (NH 3 ) gas and dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) gas are mixed into the process chamber to deposit a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) film on the wafer, the undecomposed gas is discharged to the outside through the exhaust pipe. Exhausted.
압력측정기는 배기관의 소정위치에서 연통되어 돌출된 센서 부착용 포트와, 센서부 및 중앙에 하나의 홀이 형성되어 포트와 센서부를 연결하는 연결관으로 구성된다.The pressure measuring device is composed of a sensor attachment port communicating with and protruding from a predetermined position of the exhaust pipe, and a sensor part and a connection pipe connecting the port and the sensor part by forming a hole in the center.
즉, 웨이퍼를 장착한 보트가 공정챔버 내부에 위치하면 밸브는 열리고, 진공펌프가 작동되면서 공정챔버에 화학기상증착을 위한 소정의 저압이 설정된다. 저압설정이 완료되면 밸브가 닫히면서 혼합가스가 인입되어 웨이퍼상에 증착이 이루어지고, 증착이 완료되면 질소가스가 주입되면서 공정챔버 내부압력은 저압상태에서 고압상태로 변한다. 이때, 가스관의 압력을 감지하는 압력스위치가 이미 설정된 기준압력보다 저압이거나 고압일 경우 밸브를 열게하여 챔버 내부의 압력을 조절하게 되면서 공정이 진행된다.That is, when the boat on which the wafer is mounted is located inside the process chamber, the valve is opened, and a predetermined low pressure for chemical vapor deposition is set in the process chamber while the vacuum pump is operated. When the low pressure setting is completed, the valve is closed and the mixed gas is introduced to deposit on the wafer, and when the deposition is completed, the nitrogen gas is injected to change the internal pressure of the process chamber from the low pressure state to the high pressure state. At this time, when the pressure switch for detecting the pressure of the gas pipe is lower or higher than the preset reference pressure to open the valve to control the pressure in the chamber proceeds.
그러나, 일반적인 CVD장치 사용시에는 가스관 내의 압력을 감지하는 압력스위치가 정밀하게 작동되는지 여부를 알 수 없었으며, 이로인해 챔버 내부의 압력변화에 따른 밸브의 조절이 제대로 작동되지 않게되는 문제점이 있었다. 즉, 공정 진행시 기압감지가 정확히 이루어지지 않음으로 인해 공정사고를 유발하는 요인중의 하나로 작용하였다.However, when using a general CVD apparatus it was not known whether the pressure switch for detecting the pressure in the gas pipe is precisely operated, and there was a problem that the adjustment of the valve according to the pressure change in the chamber does not work properly. In other words, due to inaccurate pressure detection during the process, it acted as one of the causes of process accidents.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 압력 변화에 따른 가스관 내의 압력을 정확히 측정하고 모니터링 하여, 공정 사고에 대한 신속한 조취를 할 수 있는 반도체 소자 제조설비를 제공하는데 목적이 있다.The present invention devised to solve the problems as described above is an object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing equipment that can measure the pressure in the gas pipe according to the pressure change accurately and monitor the process accident quickly.
도 1은 본 발명의 바람직한 일예에 따른 저압화학기상증착설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing a low pressure chemical vapor deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 설명 *Explanation of the symbols according to the main parts of the drawings
100 : 공정챔버 110 : 외부튜브100: process chamber 110: outer tube
120 : 내부튜브 130 : 플랜지120: inner tube 130: flange
132 : 공급관 160 : 히터132: supply pipe 160: heater
180 : 보트 200 : 가스관180: boat 200: gas pipe
300 : 압력스위치 400 : 진공펌프300: pressure switch 400: vacuum pump
420 : 밸브 440 : 제어부420: valve 440: control unit
500 : 표시부500: display unit
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자 제조설비는, 공정챔버, 상기 공정챔버로/로부터 가스가 유입/배기되는 적어도 하나의 가스관, 상기 가스관에 설치되는 밸브, 상기 가스관에 연결되어 가스의 유량에 따라인터록을 발생시키는 압력스위치, 상기 가스관에 설치되어 가스의 유량을 나타내는 표시부를 포함한다.The semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object, the process chamber, at least one gas pipe into which gas is introduced into / out of the process chamber, a valve installed in the gas pipe, connected to the gas pipe And a pressure switch configured to generate an interlock according to the flow rate of the gas, and a display unit installed in the gas pipe to indicate the flow rate of the gas.
상기 표시부는 상기 밸브에 장착되는 디지탈게이지인 것을 특징으로 한다.The display unit may be a digital gauge mounted to the valve.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figure 1 of the present invention will be described in more detail.
먼저, 본 실시예에서는 웨이퍼들 상에 실리콘질화막(Si3N4) 증착을 위한 공정이 수행되는 저압화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition : 이하 'LPCVD') 장치를 예로 들어 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.First, in this embodiment, a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) apparatus in which a process for depositing a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) is performed on wafers will be described as an example. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 저압화학기상증착 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, LPCVD 장치는 공정챔버(process chamber)(100), 보트(boat)(180), 가스관(gas pipe)(200), 진공펌프(vacuum pump)(400), 압력측정기(pressure measurement instrument)(300), 그리고 제어부(controller)(440)를 가진다.1 is a view schematically showing a low pressure chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an LPCVD apparatus includes a process chamber 100, a boat 180, a gas pipe 200, a vacuum pump 400, and a pressure gauge. measurement instrument 300, and controller 440.
공정챔버(100)는 증착공정이 진행되는 부분으로 쿼츠(quartz)로 이루어진 외부튜브(outer tube)(110)와 내부튜브(inner tube)(120)를 가진다. 내부튜브(120)는 상·하부가 모두 개방된 원통형의 형상을 가지며 외부튜브(110)는 내부튜브(120)를감싸도록 설치되며 하부가 개방된 원통형의 형상을 가진다. 외부튜브(110)의 바깥쪽에는 소스가스 공급관(132)으로부터 주입된 소스가스들이 열분해되고, 화학반응이 일어날 수 있는 온도까지 공정챔버(100)를 가열하기 위한 히터(160)가 배치된다. 히터(160)는 대략 450 내지 840℃로 조절될 수 있다. 내부튜브(120)와 외부튜브(110)는 그 아래에 배치되며, 중앙에 통공이 형성된 플랜지(flange)(130) 상에 장착된다. 외부튜브(110)와 플랜지(130) 사이에는 공정챔버(100) 내부를 외부로부터 실링하는 오링(도시되지 않음)이 설치될 수 있다.The process chamber 100 has an outer tube 110 and an inner tube 120 made of quartz as part of a deposition process. The inner tube 120 has a cylindrical shape with both the upper and lower portions open, and the outer tube 110 is installed to surround the inner tube 120 and has a cylindrical shape with the lower portion open. The heater 160 for heating the process chamber 100 to a temperature at which the source gases injected from the source gas supply pipe 132 is pyrolyzed and a chemical reaction may be disposed outside the outer tube 110. Heater 160 may be adjusted to approximately 450 to 840 ℃. The inner tube 120 and the outer tube 110 are disposed below, and are mounted on a flange 130 having a through-hole formed in the center thereof. An O-ring (not shown) may be installed between the outer tube 110 and the flange 130 to seal the inside of the process chamber 100 from the outside.
대략 100매정도의 웨이퍼(W)들은 공정챔버(100) 아래에 위치된 로드부(도시도지 않음)에서 보트(180)에 탑재되고, 보트(180)는 플랜지(130)의 통공을 통해 내부튜브(120) 안으로 이동된다. 보트(180)의 하부에는 보트(180)를 승강시키기 위한 엘리베이터와 보트를 회전시키기 위한 회전부가 장착된다.Approximately 100 wafers (W) are mounted on the boat 180 in a rod (not shown) located below the process chamber 100, the boat 180 is the inner tube through the through hole of the flange 130 120 is moved into. The lower part of the boat 180 is equipped with an elevator for lifting the boat 180 and a rotating part for rotating the boat.
플랜지(130)의 일측에는 예컨대, 암모니아(NH3) 가스와 디클로로실란(SiH2Cl2) 가스와 같은 소스가스들이 각각 유입되는 소스가스 공급관들(132)(도면에는 하나의 공급관만 도시됨)이 연결되고, 그 아래에는 웨이퍼들 상에 자연산화막이 형성되는 것을 방지하기 위해 질소(N2)와 같은 퍼지가스가 공급되는 퍼지가스 공급관(도시되지 않음)이 연결될 수 있다. 이들 소스가스들에 의해 웨이퍼 상에는 실리콘질화막(Si3N4)이 증착되고, 증착 후 공정챔버(100) 내에 잔류하는 가스들은 일단이 플랜지(130)의 타측과 연결된 가스관(200)을 통해 외부로 배기된다. 가스관(200)의 타단은 가스들을 강제흡입하고, 공정챔버(100) 내부를일정압력으로 유지하는 진공펌프(400)가 연결된다.On one side of the flange 130, for example, source gas supply pipes 132 to which source gases such as ammonia (NH 3 ) gas and dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) gas are respectively introduced (only one supply pipe is shown in the drawing). To this end, a purge gas supply pipe (not shown) to which a purge gas such as nitrogen (N2) is supplied may be connected to the bottom to prevent a natural oxide film from being formed on the wafers. The silicon nitride film (Si 3 N 4 ) is deposited on the wafer by these source gases, and the gases remaining in the process chamber 100 after deposition are discharged outward through the gas pipe 200 connected to the other side of the flange 130. Exhausted. The other end of the gas pipe 200 is forcibly sucked gases, the vacuum pump 400 for maintaining the inside of the process chamber 100 at a constant pressure is connected.
웨이퍼 상에 증착된 막의 특성에 영향을 주는 변수 중의 하나는 공정챔버(100) 내의 압력이다. 따라서 공정챔버(100) 내의 압력 제어를 위해 가스관(200)의 소정위치에는 가스의 유량을 감지하여 인터록(interlock:기기의 오동작 방지 또는, 안전을 도모하기 위해 전기적/기계적으로 연락을 취하도록 하는 시스템)을 발생시키는 압력스위치(300)가 연결되어 있다. 이러한 압력스위치(300)는 가스관(200) 내의 압력을 측정하여 그 측정된 압력값을 제어부(440)로 전송된다.One of the variables affecting the properties of the film deposited on the wafer is the pressure in the process chamber 100. Therefore, a system that senses the flow rate of the gas at a predetermined position of the gas pipe 200 to control the pressure in the process chamber 100 to make an interlock (electrical / mechanical contact) to prevent malfunction of the device or to promote safety. Pressure switch 300 for generating a) is connected. The pressure switch 300 measures the pressure in the gas pipe 200 and transmits the measured pressure value to the controller 440.
상기 압력스위치(300)는 측정되는 압력범위에 따라 복수개가 설치될 수 있고, 상기 압력스위치(300)는 상기 제어부(440)와 연결되어 있으며, 상기 제어부(440)는 가스관(200)에 설치되는 밸브(420)와 연결되고, 가스관(200)의 압력 측정값을 나타내는 표시부(500)와도 연결되어 있다. 여기서, 상기 표시부(500)는 상기 밸브(420)와 연결되어 설치될 수도 있다.The pressure switch 300 may be provided in plural according to the measured pressure range, the pressure switch 300 is connected to the control unit 440, the control unit 440 is installed in the gas pipe 200 It is connected to the valve 420, and is also connected to the display unit 500 showing the pressure measurement value of the gas pipe 200. Here, the display unit 500 may be installed in connection with the valve 420.
상기 표시부(500)는 상기 가스관(200)에 흐르는 가스의 유량을 아날로그/디지탈 변환하여 수치로 볼수 있는 디지탈게이지가 사용될 수 있다.The display unit 500 may use a digital gauge which can be viewed numerically by analog-to-digital conversion of the flow rate of the gas flowing in the gas pipe 200.
또한, 상기 가스관(200)에는 측정된 압력값에 따라 그 내부를 흐르는 유체의 압력을 조절하는 스로틀 밸브(throttle valve)(420)가 연결된다. 가스관(200)은 내부에 고형물이 증착되는 것을 줄이기 위해 가능한 굴곡수를 적게 한다.In addition, the gas pipe 200 is connected to a throttle valve 420 for adjusting the pressure of the fluid flowing therein according to the measured pressure value. The gas pipe 200 minimizes the number of bends possible to reduce the deposition of solids therein.
보다 구체적으로, 웨이퍼상에 증착이 완료되어 저압에서 고압으로 설정되는 가스관(200)의 압력을 압력스위치(300)가 측정하면, 그 측정값을 제어부(440)로 전달하고 상기 제어부()와 연결된 밸브(420)가 측정값에 따라 작동하며, 상기밸브(420) 또는 상기 제어부()는 표시부()와 연결되어 측정값을 표시하게 된다.More specifically, when the pressure switch 300 measures the pressure of the gas pipe 200 which is deposited on the wafer is set from low pressure to high pressure, the measured value is transferred to the controller 440 and connected to the controller (). The valve 420 is operated according to the measured value, and the valve 420 or the control unit is connected to the display unit to display the measured value.
밸브(420)가 열린 상태에서 진공펌프(400)가 작동하여 공정챔버(100) 내부압력을 저압으로 형성한다.The vacuum pump 400 operates while the valve 420 is opened to form the internal pressure of the process chamber 100 at a low pressure.
공정챔버(100) 내부가 저압으로 형성되어지면 그 내부로 반응가스가 주입되어 증착이 이루어지고, 감지센서(도시하지 않음)가 미리 설정된 저압을 감지하면 진공펌프의 펌핑이 멈추게되며 밸브(420)는 닫히게 된다.When the inside of the process chamber 100 is formed at a low pressure, a reaction gas is injected into the inside of the process chamber, and deposition is performed. When the sensing sensor (not shown) senses a preset low pressure, the pumping of the vacuum pump is stopped and the valve 420 is closed. Is closed.
증착이 완료되면 공정챔버(100) 내부로 질소가스가 유입되어서 공정챔버(100) 내부는 저압상태에서 점차 압력이 상승하여 기준압력 상태로의 전환이 이루어진다.When the deposition is completed, nitrogen gas is introduced into the process chamber 100 so that the pressure gradually increases in the process chamber 100 at a low pressure state, thereby converting to a reference pressure state.
공정챔버(100) 내부의 압력이 상승하면 밸브(420)가 열리면서 가스관(200)의 압력을 감지한다. 이때, 디지탈게이지를 통해 그 수치가 표시되어진다.When the pressure inside the process chamber 100 rises, the valve 420 opens and senses the pressure of the gas pipe 200. At this time, the numerical value is displayed through the digital gauge.
전술한 바와 같이, 공정진행시 밸브가 열리고 닫히게 될때 가스관의 압력이 저압이거나 대기압 상태로 전환되는데, 가스관의 기압상태를 표시부로 인해 확인할 수 있으므로, 기기의 오동작으로 인한 가스관의 기압변화에 따른 가스의 누출에 대비할 수 있는 것이다.As described above, when the valve is opened and closed during the process, the pressure of the gas pipe is switched to a low pressure or atmospheric pressure state, and since the pressure of the gas pipe can be confirmed by the display unit, the gas pressure due to the change in the air pressure of the gas pipe due to malfunction of the device You can prepare for leaks.
이상과 같이 본 발명인 반도체 소자 제조설비로 인해 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention has the following effects.
가스관에 디지탈게이지를 갖는 표시부를 설치하여 가스관의 기압상태를 쉽게인지하여 가스의 누출에 대비할 수 있고, 공정사고에 대한 신속한 조취를 취할 수 있다.By installing a display unit having a digital gauge in the gas pipe, it is possible to easily recognize the pressure state of the gas pipe to prepare for the leakage of gas, and to take prompt measures for the process accident.
Claims (2)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20030523 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |