KR20060070155A - Semiconductor manifactoring equipment for processing deposition of poly-silicon - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리 실리콘 막을 증착하는 반도체 제조 설비에 관한 것이다. 반도체 제조 설비는 프로세스 튜브로부터 배기되는 산소 가스의 농도를 모니터링하는 가스 분석 장치를 구비한다. 따라서 가스 분석 장치는 폴리 실리콘(poly-si) 막 증착시, 배치 타입(batch type)의 퍼니스(furnace)의 배기 진공 라인으로 배기되는 산소 가스의 농도를 모니터링하여, 증가되는 산소 가스로 인한 산화막 성장과 이로 인한 콘택 저항 발생에 의한 공정 불량을 사전에 예방한다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing facility for depositing a polysilicon film. The semiconductor manufacturing facility includes a gas analyzer that monitors the concentration of oxygen gas exhausted from the process tube. Therefore, the gas analyzer monitors the concentration of oxygen gas exhausted to a batch type furnace vacuum vacuum line when depositing a poly-si film, thereby increasing oxide film growth due to increased oxygen gas. This prevents process defects caused by contact resistance.

반도체 제조 설비, 증착 공정, 폴리 실리콘, 산소 가스, 가스 분석 장치Semiconductor manufacturing equipment, deposition process, polysilicon, oxygen gas, gas analyzer

Description

박막 증착 공정을 처리하는 반도체 제조 설비{SEMICONDUCTOR MANIFACTORING EQUIPMENT FOR PROCESSING DEPOSITION OF POLY-SILICON}Semiconductor manufacturing equipment that processes thin film deposition process {SEMICONDUCTOR MANIFACTORING EQUIPMENT FOR PROCESSING DEPOSITION OF POLY-SILICON}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리 실리콘 막 증착 공정을 위한 반도체 제조 설비의 구성을 도시한 도면; 그리고1 is a diagram showing the configuration of a semiconductor manufacturing facility for a polysilicon film deposition process according to an embodiment of the present invention; And

도 2는 도 1에 도시된 가스 분석 장치의 배기 가스 분석을 위한 모니터링 구간을 나타내는 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram illustrating a monitoring section for exhaust gas analysis of the gas analyzer illustrated in FIG. 1.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 반도체 제조 설비 102 : 퍼니스100 semiconductor manufacturing equipment 102 furnace

104 : 프로세스 튜브 106 : 내부 튜브104: process tube 106: inner tube

108 : 외부 튜브 110 : 히터108: outer tube 110: heater

112 : 히터 커버 114 : 웨이퍼 보트112: heater cover 114: wafer boat

116 : 플랜지 120 : 가스 분석 장치116: flange 120: gas analyzer

122 : 밸브 124 : 배기 진공 라인122: valve 124: exhaust vacuum line

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 박막 증착 공정을 위한 배치 타입의 퍼니스(furnace)에서 배출되는 산소 가스의 농도를 분석하여 공정 불량을 사전에 방지하기 위한 반도체 제조 설비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing facility, and more particularly, to a semiconductor manufacturing facility for analyzing a concentration of oxygen gas discharged from a furnace of a batch type for a thin film deposition process to prevent process defects in advance. will be.

반도체 제조 설비 중에서 박막 증착을 위한 설비로 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 설비가 있다. CVD 공정은 적층될 물질 원자를 포함한 가스 상태의 화학 물질을 공정 챔버로 공급하고, 이 공정 챔버에서 화학 물질이 다른 가스와 반응하여 원하는 물질을 만들어 웨이퍼에 증착한다.Among the semiconductor manufacturing facilities, there is a chemical vapor deposition (CVD) facility for thin film deposition. The CVD process feeds gaseous chemicals, including atoms of material to be deposited, into the process chamber, where the chemicals react with other gases to form the desired material and deposit it on the wafer.

예를 들어, 박막 증착 설비 중에서 배치 타입(batch type)의 퍼니스(furnace)는 일반적으로 이중 튜브 구조로 되어 있다. 그리고 퍼니스는 튜브 외부에 설치된 히터에 의해 공정 조건에 적합한 공정 챔버의 온도를 조절하며, 웨이퍼 보우트를 이용하여 웨이퍼를 로딩 및 언로딩한다.For example, a batch type furnace in a thin film deposition facility is generally of a double tube structure. The furnace adjusts the temperature of the process chamber suitable for the process conditions by a heater installed outside the tube, and loads and unloads the wafer using a wafer boat.

일반적인 퍼니스는 반응 튜브 내에서 폴리 실리콘 막을 증착하는 공정 진행 시, 산소 가스 농도의 증가는 순수 산화막 성장을 증가시켜서 서브 막질과 폴리 실리콘과의 계면 저항이 증가하게 된다. 이를 방지하기 위해 제조 설비의 웨이퍼 로딩 영역 부위에서만 산소 가스 농도를 측정하게 되어 있어 여전히 반응 튜브 내에서 순수 산화막이 성장하게 된다.In a typical furnace, during the process of depositing a polysilicon film in a reaction tube, an increase in oxygen gas concentration increases pure oxide growth, thereby increasing the interfacial resistance between the subfilm quality and the polysilicon. In order to prevent this, the oxygen gas concentration is measured only at the wafer loading region of the manufacturing facility, so that the pure oxide film still grows in the reaction tube.

즉, 폴리 실리콘 막 증착 공정에서 서브 막질과의 순수 산화막(native oxide) 성장을 최소한으로 방지하여 콘택 저항을 최소화하여야 한다. 그러나, 반응 튜브(reactor tube) 내의 산소 가스 농도의 분석이 매 배치(batch)마다 이루어지지 않고 있는 실정이다. 그 결과, 외부로부터 가스 유입되는 등에 의해 산소 가스의 농도 증가 시, 반응 튜브 내에서 폴리 실리콘 막의 증착과 함께 순수 산화막 이 성장되어 콘택 저항이 증가하게 되고, 이로 인하여 로딩된 풀 배치(full batch)의 웨이퍼들이 런 불량으로 발생되는 문제점이 있다.That is, in the polysilicon film deposition process, it is necessary to minimize the native oxide growth with the sub-film to minimize the contact resistance. However, the analysis of the oxygen gas concentration in the reactor tube is not carried out in every batch. As a result, when the concentration of oxygen gas increases due to gas flow from the outside, the pure oxide film grows with the deposition of the polysilicon film in the reaction tube, thereby increasing the contact resistance, thereby increasing the loading of the full batch. There is a problem that the wafers are caused by poor run.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 박막 증착 공정에서 공정 챔버 내부의 가스를 실시간으로 모니터링하여 공정 사고를 미연에 방지하기 위한 반도체 제조 설비를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing facility for preventing a process accident in advance by monitoring the gas inside the process chamber in real time in a thin film deposition process.

이를 위해 배치 타입의 퍼니스(batch type furnace)에서 배기 진공 라인(exhaust vacuum line)에 산소 가스(O2) 분석 장치를 적용하여 모니터링하여 폴리 실리콘(poly-si) 콘택 저항의 공정 불량을 개선하기 위한 반도체 제조 설비를 구현하는데 있다.For this purpose, by monitoring by applying oxygen gas (O 2 ) analyzer to the exhaust vacuum line in a batch type furnace to improve the process failure of poly-si contact resistance To implement a semiconductor manufacturing equipment.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 제조 설비는, 폴리 실리콘 막의 증착 공정을 처리하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버로부터 산소 가스가 배출되는 배기 라인 및; 상기 배기 라인에 구비되어 증착 공정시 상기 배출되는 산소 가스의 농도를 실시간으로 모니터링하여 상기 산소 가스의 농도가 증가되는 것을 분석하는 가스 분석 장치를 포함하여, 공정 불량을 사전에 방지하도록 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a semiconductor manufacturing facility includes a process chamber for processing a deposition process of a polysilicon film; An exhaust line through which oxygen gas is discharged from the process chamber; It is provided in the exhaust line includes a gas analysis device for analyzing the concentration of the oxygen gas is increased in real time by monitoring the concentration of the discharged oxygen gas during the deposition process, to prevent the process failure in advance.

이 특징에 있어서, 상기 가스 분석 장치는 폴리 실리콘 막의 증착 스텝 전까지 상기 산소 가스의 농도를 모니터링하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가스 분 석 장치는 상기 산소 가스의 농도가 증가되면, 상기 산소 가스에 의한 공정 불량을 사전에 방지하도록 상기 반도체 제조 설비의 공정 진행을 중지시킨다. 여기서 상기 공정 챔버는 배치 타입의 프로세스 튜브이다.In this aspect, it is preferable that the gas analyzer monitors the concentration of the oxygen gas until the deposition step of the polysilicon film. In addition, when the concentration of the oxygen gas is increased, the gas analyzer stops the process of the semiconductor manufacturing equipment to prevent a process defect caused by the oxygen gas in advance. The process chamber here is a batch type process tube.

따라서 본 발명에 의하면, 폴리 실리콘 막의 증착 전까지 산소 가스의 농도를 모니터링하여 사전에 프로세스 튜브 내의 산소 가스 농도를 분석하고, 기준 이상의 산소 가스 농도 증가로 인한 불량 요인을 감지되면 공정 진행 전에 런 진행을 중지시킨다.Therefore, according to the present invention, the oxygen gas concentration in the process tube is analyzed in advance by monitoring the concentration of oxygen gas before the deposition of the polysilicon film, and if a defect is caused by an increase in the oxygen gas concentration above the reference level, the run is stopped before the process proceeds. Let's do it.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리 실리콘 막 증착 공정을 위한 반도체 제조 설비의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of a semiconductor manufacturing equipment for a polysilicon film deposition process according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 반도체 제조 설비(100)는 예컨대, 화학 기상 증착(CVD) 공정을 처리하는 퍼니스(102)와, 퍼니스(102)의 배기 라인(124)에 연결된 가스 분석 장치(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the semiconductor manufacturing facility 100 includes, for example, a furnace 102 that processes a chemical vapor deposition (CVD) process, and a gas analysis device 120 connected to an exhaust line 124 of the furnace 102. It includes.

상기 퍼니스(102)는 하측이 개방된 원통 형상의 프로세스 튜브(104)와, 이 프로세스 튜브(104)의 외측에 설치되는 히터(110), 히터 커버(112)와, 복수의 웨이퍼들이 적재되는 보트(114)와, 프로세스 튜브(104)를 고정시키는 플랜지(116)를 포함한다.The furnace 102 has a cylindrical process tube 104 having an open lower side, a heater 110, a heater cover 112, and a plurality of wafers on which the wafer 110 is mounted outside the process tube 104. 114 and a flange 116 to secure the process tube 104.

상기 프로세스 튜브(104)는 박막 증착 공정을 처리하는 공정 챔버로서, 내부 및 외부 튜브(106, 108)를 갖는 이중 구조로 이루어지며, 가스를 공급받아서 웨이퍼 상에 제공하여 박막을 증착한다. 예컨대, 상기 프로세스 튜브(104)는 웨이퍼에 폴리 실리콘 막을 증착한다.The process tube 104 is a process chamber for processing a thin film deposition process, and has a dual structure having inner and outer tubes 106 and 108, and receives a gas to be provided on a wafer to deposit a thin film. For example, the process tube 104 deposits a polysilicon film on a wafer.

그리고 상기 가스 분석 장치(O2 analyzer)(120)는 상기 프로세스 튜브(104) 내의 잔존 산소 가스(O2)가 펌프(미도시됨)로 배기되는 배기 진공 라인(124) 상에 밸브(122)를 경유하여 구비되어, 배기되는 산소 가스의 농도를 모니터링한다. 이 때, 상기 가스 분석 장치(120)는 폴리 실리콘 막이 증착되는 공정 스텝 이전까지 모니터링하여, 산소 가스의 농도를 분석한다. 예컨대, 상기 가스 분석 장치(120)는 프로세스 튜브(104) 내의 잔존 산소 가스와, 외기 혼입에 의한 산소 가스의 증가로 인한 산소 가스 농도의 증가를 감지하여, 증가된 산소 가스에 의한 순수 산화막(native oxide) 성장을 방지하도록 런 진행을 중지시킨다.And the gas analyzer (O 2 analyzer) (120) is a valve 122 on the residual oxygen gas (O 2) and the pump (not shown), the exhaust vacuum line 124 is discharged to inside the process tube 104 It is provided via, to monitor the concentration of the exhausted oxygen gas. At this time, the gas analysis device 120 monitors the concentration of the oxygen gas by monitoring until the process step in which the polysilicon film is deposited. For example, the gas analyzer 120 senses an increase in the oxygen gas concentration due to the increase of the oxygen gas remaining in the process tube 104 and the oxygen gas due to the mixing of the outside air, and thus the pure oxide film due to the increased oxygen gas. oxide) Stop run progress to prevent growth.

따라서 상기 반도체 제조 설비(100)는 박막 증착 공정을 처리하기 위해 복수의 웨이퍼들이 웨이퍼 보트(114)에 적층되고, 웨이퍼들이 적층된 웨이퍼 보트(114)는 로더 장치(미도시됨)에 의해 프로세스 튜브(104) 안으로 로딩된다. 이렇게 프로세스 튜브(104)가 밀폐된 상태에서 진공 펌프(미도시됨)와 히터(110)를 가동시켜 프로세스 튜브(104) 내의 압력 및 온도를 적정 수준으로 유지시킨다. 상기 프로세스 튜브(104)내의 압력과 온도가 공정 조건에 만족되면, 반응 가스가 가스 유입관을 통해 프로세스 튜브(104)로 유입된다. 유입된 반응 가스는 웨이퍼의 표면에 폴리 실리콘 막질을 증착시킨다. 그리고 상기 웨이퍼들과의 반응을 마친 반응 가스는 배기 진공 라인(124)을 통해 배기된다. 이 때, 가스 분석 장치(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 폴리 실리콘, 실리콘 질화막(SiN) 증착 공정시, 증착 전 공정 스텝(step)까지 배기되는 산소 가스의 농도를 모니터링하고 산소 가스의 농도가 증가되는지를 분석한다. 만약 산소 가스 농도가 증가되면 가스 분석 장치(120)는 현재 로딩된 배치의 런 진행을 중지시킨다.Accordingly, the semiconductor manufacturing facility 100 includes a plurality of wafers stacked on the wafer boat 114 to process a thin film deposition process, and the wafer boat 114 on which the wafers are stacked is processed by a loader device (not shown). 104 is loaded into. In this way, the vacuum pump (not shown) and the heater 110 are operated while the process tube 104 is closed to maintain a proper level of pressure and temperature in the process tube 104. When the pressure and temperature in the process tube 104 satisfy the process conditions, the reaction gas is introduced into the process tube 104 through the gas inlet tube. The introduced reaction gas deposits a polysilicon film on the surface of the wafer. In addition, the reaction gas after the reaction with the wafers is exhausted through the exhaust vacuum line 124. In this case, as shown in FIG. 2, the gas analyzing apparatus 120 monitors the concentration of oxygen gas exhausted to a process step before deposition in the polysilicon and silicon nitride film (SiN) deposition process, and Analyze if concentration is increased. If the oxygen gas concentration is increased, the gas analyzer 120 stops running the run of the currently loaded batch.

따라서 본 발명의 반도체 제조 설비는 프로세스 튜브 내의 산소 가스 농도를 모니터링하기 위하여, 배기 진공 라인에 가스 분석 장치(O2 analyzer)를 설치하고, 폴리 실리콘막을 증착하기 전까지 모니터링한다. 그리고 프로세스 튜브 내의 잔류 산소 가스와 외기 혼입에 의한 산소 가스의 증가로 인한 산소 가스의 농도가 증가되면, 순수 산화막 성장을 방지하도록 런을 중지시켜서 공정 불량을 사전에 예방한다.Therefore, in order to monitor the oxygen gas concentration in the process tube, the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention installs a gas analyzer (O 2 analyzer) in the exhaust vacuum line and monitors the polysilicon film until it is deposited. When the concentration of oxygen gas due to the increase of oxygen gas due to the mixing of residual oxygen gas and outside air in the process tube is increased, the process is prevented in advance by stopping the run to prevent pure oxide film growth.

상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체 제조 설비는 폴리 실리콘(poly-si) 콘택 저항의 공정 불량을 개선하기 위하여, 배치 타입의 퍼니스(batch type furnace)의 배기 진공 라인(exhaust vacuum line)에 산소 가스(O2)의 농도를 분석하는 가스 분석 장치를 구비하여 산소 가스 농도를 모니터링한다.As described above, the semiconductor manufacturing equipment of the present invention uses oxygen gas in an exhaust vacuum line of a batch type furnace in order to improve process defects of poly-si contact resistance. A gas analyzer for analyzing the concentration of (O 2 ) is provided to monitor the oxygen gas concentration.

따라서 가스 분석 장치는 폴리 실리콘 막의 증착 전까지 산소 가스의 농도를 모니터링하여 사전에 프로세스 튜브 내의 산소 가스 농도를 분석하여 기준 이상의 산소 가스 농도 증가로 인한 불량 요인을 감지하고, 공정 진행 전에 런 진행을 중지하여 불량을 감소시킨다.Therefore, the gas analyzer monitors the concentration of oxygen gas before the deposition of the polysilicon film, analyzes the oxygen gas concentration in the process tube in advance, detects the defect caused by the increase of the oxygen gas concentration above the reference level, and stops the run before the process proceeds. Reduce defects.

Claims (4)

반도체 제조 설비에 있어서:In semiconductor manufacturing equipment: 폴리 실리콘 막의 증착 공정을 처리하는 공정 챔버와;A process chamber for processing a deposition process of the polysilicon film; 상기 공정 챔버로부터 산소 가스가 배출되는 배기 라인 및;An exhaust line through which oxygen gas is discharged from the process chamber; 상기 배기 라인에 구비되어 증착 공정시 상기 배출되는 산소 가스의 농도를 실시간으로 모니터링하여 상기 산소 가스의 농도가 증가되는 것을 분석하는 가스 분석 장치를 포함하여, 공정 불량을 사전에 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.And a gas analysis device provided in the exhaust line to monitor the concentration of the oxygen gas discharged during the deposition process in real time to analyze the increase in the concentration of the oxygen gas, so as to prevent process defects in advance. Semiconductor manufacturing equipment. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스 분석 장치는 폴리 실리콘 막의 증착 스텝 전까지 상기 산소 가스의 농도를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.And the gas analyzer monitors the concentration of the oxygen gas until the deposition step of the polysilicon film. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 가스 분석 장치는 상기 산소 가스의 농도가 증가되면, 상기 산소 가스에 의한 공정 불량을 사전에 방지하도록 상기 반도체 제조 설비의 공정 진행을 중지시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.And the gas analyzing apparatus stops the process of the semiconductor manufacturing equipment to prevent a process defect caused by the oxygen gas in advance when the concentration of the oxygen gas is increased. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 챔버는 배치 타입의 프로세스 튜브인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.And said process chamber is a batch type process tube.
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