FR2801138A1 - REACTION TUBE FOR THE MANUFACTURE OF A SEMICONDUCTOR WAFER - Google Patents
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Abstract
Tube de réaction pour la fabrication d'une plaquette de semi-conducteur (1), reçue dans l'espace (2) d'un corps de tube (3), dont une paroi (3b) comporte un certain nombre de trous traversants; des dispositifs de détection de température formés sur les trous traversants détectent la température de la plaquette (1). Chacun des dispositifs de détection de température comprend un capuchon cylindrique (6) qui ferme le trou traversant correspondant et qui supporte la plaquette de semi-conducteur (1).Un élément de fixation de détecteur de température, introduit dans le capuchon cylindrique (6) par le trou traversant, comprend une partie cylindrique à visser dans le capuchon (6) et dont la surface périphérique extérieure comporte des rainures pour amener un thermocouple à la partie supérieure du capuchon (6).Reaction tube for producing a semiconductor wafer (1), received in the space (2) of a tube body (3), one wall (3b) of which has a number of through holes; temperature sensing devices formed on the through holes sense the temperature of the wafer (1). Each of the temperature sensing devices comprises a cylindrical cap (6) which closes the corresponding through-hole and which supports the semiconductor wafer (1). A temperature sensor fixing member, inserted into the cylindrical cap (6) through the through-hole, comprises a cylindrical part to be screwed into the cap (6) and the outer peripheral surface of which has grooves for bringing a thermocouple to the upper part of the cap (6).
Description
ARRIERE PLAN DE L'INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Domaine de l'invention1. Field of the invention
La présente invention concerne un tube de réac- The present invention relates to a reaction tube.
tion pour la fabrication d'une plaquette de semi-conducteur et, plus particulièrement, un tube de réaction pour former un film sur une plaquette de semi-conducteur destinée à être utilisée dans le dispositif de fabrication d'un lot de puces tion for the manufacture of a semiconductor wafer and, more particularly, a reaction tube for forming a film on a semiconductor wafer intended for use in the device for manufacturing a batch of chips
de semi-conducteurs.of semiconductors.
2. Description de l'art antérieur2. Description of the prior art
Dans le cas o la plaquette de semi-conducteur est traitée pour former un film sur celle-ci dans le tube de réaction, la température de la plaquette de semi-conducteur et la qualité du film formé sur celle-ci sont étroitement In the case where the semiconductor wafer is treated to form a film thereon in the reaction tube, the temperature of the semiconductor wafer and the quality of the film formed thereon are closely
liées l'une à l'autre, de sorte qu'il est nécessaire de con- related to each other, so it is necessary to con-
trôler avec précision la température de la plaquette de semi- accurately monitor the temperature of the semi-insert
conducteur dans le tube de réaction. conductor in the reaction tube.
Par suite, dans le tube de réaction convention- Consequently, in the reaction tube convention-
nel, la température de la plaquette de semi-conducteur dans nel, the temperature of the semiconductor wafer in
le tube de réaction est mesurée par un thermomètre à rayonne- the reaction tube is measured by a rayon thermometer-
ment infrarouge pendant le traitement, ou des conditions de infrared during treatment, or conditions of
température pour la formation du film sont déterminées préli- temperature for film formation are determined beforehand
minairement en utilisant une fausse plaquette munie d'un thermocouple sur celle-ci pour contrôler la température de Minerally by using a false plate fitted with a thermocouple on it to control the temperature of
cette plaquette de semi-conducteur.this semiconductor wafer.
Cependant, la température de la plaquette de se- However, the temperature of the platelet
mi-conducteur ne peut être mesurée correctement par le ther- semiconductor cannot be measured correctly by the therm
momètre à rayonnement infrarouge car le taux de rayonnement de chaleur de la plaquette de semi-conducteur varie suivant infrared radiation mometer because the rate of heat radiation from the semiconductor wafer varies according to
la température ou le type de film à former. the temperature or type of film to be formed.
De plus, dans le cas o l'on utilise la fausse plaquette, le thermocouple doit être monté sur une surface d'une plaquette mince. Cependant, le thermocouple se retire facilement de la plaquette et il est nécessaire de prévoir un dispositif supplémentaire tel qu'une traversée pour assurer l'étanchéité à l'air des fils conducteurs du thermocouple qui In addition, when using the false plate, the thermocouple must be mounted on a surface of a thin plate. However, the thermocouple is easily removed from the wafer and it is necessary to provide an additional device such as a bushing to ensure the airtightness of the thermocouple conducting wires which
passent de l'intérieur à l'extérieur du tube de réaction. pass from the inside to the outside of the reaction tube.
RESUME DE L' INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
Par suite, la présente invention a pour but de Consequently, the present invention aims to
créer un tube de réaction qui soit débarrassé des défauts ci- create a reaction tube that is free of the above faults
dessus. A cet effet, la présente invention concerne un above. To this end, the present invention relates to a
tube de réaction pour la fabrication d'une plaquette de semi- reaction tube for the production of a semi-insert
conducteur, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de tube muni d'un espace pour recevoir dans celui-ci une plaquette de conductor, characterized in that it comprises a tube body provided with a space for receiving therein a plate of
semi-conducteur, un certain nombre de trous traversants pré- semiconductor, a number of through holes pre-
vus dans une paroi du corps de tube, et des dispositifs de détection de température formés respectivement sur les trous traversants pour détecter la température de la plaquette de seen in a wall of the tube body, and temperature sensing devices formed respectively on the through holes to sense the temperature of the wafer
semi-conducteur dans l'espace de réception, chacun des dispo- semiconductor in the reception area, each of the
sitifs de détection de température comprenant un capuchon cy- temperature detection devices including a cy-
lindrique disposé dans cet espace de réception pour fermer le trou traversant correspondant et pour supporter la plaquette de semiconducteur dans cet espace, et un élément de fixation lindrique arranged in this reception space to close the corresponding through hole and to support the semiconductor wafer in this space, and a fixing element
de détecteur de température devant être introduit dans le ca- temperature sensor to be inserted in the case
puchon cylindrique par le trou traversant en partant de cylindrical puchon through the through hole starting from
l'extérieur du corps de tube.the outside of the tube body.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément de fixation de détecteur de température comprend une partie cylindrique destinée à se visser dans le capuchon, According to another characteristic of the invention, the temperature detector fixing element comprises a cylindrical part intended to be screwed into the cap,
et des rainures formées sur la surface périphérique exté- and grooves formed on the outer peripheral surface
rieure de la partie cylindrique pour amener un thermocouple à of the cylindrical part to bring a thermocouple to
la partie supérieure du capuchon.the top of the cap.
Suivant une autre caractéristique encore de According to yet another characteristic of
l'invention, l'élément de fixation de détecteur de tempéra- the invention, the temperature sensor fixing element
ture comprend une partie cylindrique destinée à être intro- ture comprises a cylindrical part intended to be intro
duite dans le capuchon, des rainures formées sur la surface périphérique extérieure de la partie cylindrique pour amener un thermocouple à la partie supérieure du capuchon, et une collerette prévue sur une extrémité de la partie cylindrique duite in the cap, grooves formed on the outer peripheral surface of the cylindrical part to bring a thermocouple to the upper part of the cap, and a flange provided on one end of the cylindrical part
de manière à venir se visser dans le trou traversant. so as to be screwed into the through hole.
Ces aspects ainsi que d'autres aspects et autres These and other aspects and others
buts de la présente invention seront mieux appréciés et com- aims of the present invention will be better appreciated and understood.
pris à la lecture de la description détaillée qui suit et qui taken from reading the detailed description which follows and which
se réfère aux dessins annexés. On comprendra cependant que la refers to the accompanying drawings. It will be understood, however, that the
description qui suit, bien qu'elle indique des modes de réa- description which follows, although it indicates modes of reaction
lisation préférentiels de la présente invention, n'est donnée qu'à titre d'illustration et non de limitation. Beaucoup de changements et de modifications peuvent être apportés tout en restant dans l'esprit et le cadre de la présente invention. Preferential reading of the present invention, is given only by way of illustration and not by limitation. Many changes and modifications can be made while remaining within the spirit and scope of the present invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La présente invention sera décrite ci-après de The present invention will be described below from
manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation re- in more detail using embodiments re-
présentés sur les dessins annexés dans lesquels: shown in the accompanying drawings in which:
* la figure 1 est une vue en plan d'un tube de réaction se- * Figure 1 is a plan view of a reaction tube
lon la présente invention; * la figure 2 est une vue de côté, en coupe verticale, du tube de réaction selon la présente invention; * la figure 3 est une vue de côté, en coupe verticale, d'un dispositif de détection de température du tube de réaction de la présente invention; * la figure 4 est une vue en perspective d'un élément de the present invention; * Figure 2 is a side view, in vertical section, of the reaction tube according to the present invention; * Figure 3 is a side view, in vertical section, of a temperature detection device of the reaction tube of the present invention; * Figure 4 is a perspective view of an element of
fixation du détecteur de température représenté à la fi- fixing the temperature detector shown in figure
gure 3; * la figure 5 est une vue de côté, en coupe verticale, du gure 3; * Figure 5 is a side view, in vertical section, of the
dispositif de détection de température représenté à la fi- temperature detection device shown in figure
gure 3, dans un état combiné; * la figure 6 est une vue de côté, en coupe verticale, d'un dispositif de détection de température selon un autre mode de réalisation de la présente invention; et * la figure 7 est une vue de côté, en coupe verticale, d'un gure 3, in a combined state; * Figure 6 is a side view, in vertical section, of a temperature detection device according to another embodiment of the present invention; and * Figure 7 is a side view, in vertical section, of a
dispositif pour le traitement d'une plaquette de semi- device for processing a semi-insert
conducteur.driver.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISION PREFERENTIELS DESCRIPTION OF THE PREFERENTIAL DESIGN MODES
Comme représenté dans les figures 1 à 5, un tube As shown in Figures 1 to 5, a tube
de réaction selon un premier mode de réalisation de la pré- of reaction according to a first embodiment of the pre-
sente invention comprend un corps de tube plat 3 réalisé en quartz de haute pureté et muni d'un espace 2 pour recevoir dans celui-ci par exemple une plaquette 1 de semi-conducteur sente invention comprises a flat tube body 3 made of high purity quartz and provided with a space 2 to receive therein for example a semiconductor wafer 1
en forme de disque, un tuyau 4 monté sur une première extré- disc-shaped, a pipe 4 mounted on a first end
mité 3a du corps de tube 3 pour introduire un gaz de traite- mite 3a of the tube body 3 to introduce a treatment gas
ment dans l'espace 2 à l'intérieur du corps de tube 3, un certain nombre de trous traversants 5 prévus sur une paroi inférieure 3b du corps de tube 3 pour faire communiquer ment in the space 2 inside the tube body 3, a number of through holes 5 provided on a bottom wall 3b of the tube body 3 to communicate
l'espace 2 avec l'extérieur du corps de tube 3, et des dispo- space 2 with the outside of the tube body 3, and
sitifs de détection de température formés sur la paroi infé- temperature detection devices formed on the lower wall
rieure 3b en correspondance avec les trous traversants 5 respectifs pour détecter la température de la plaquette de 3b in correspondence with the respective through holes 5 to detect the temperature of the wafer
semi-conducteur 1 dans l'espace 2.semiconductor 1 in space 2.
Chacun des dispositifs de détection de tempéra- Each of the temperature sensing devices
ture comprend un capuchon cylindrique 6 pour supporter la plaquette 1 dans l'espace 2, le côté ouvert de chacun de ces dispositifs de détection de température étant fixé à la paroi inférieure 3b par exemple par soudage, de manière à fermer le ture comprises a cylindrical cap 6 for supporting the wafer 1 in the space 2, the open side of each of these temperature detection devices being fixed to the bottom wall 3b for example by welding, so as to close the
trou traversant 5 correspondant, une partie de filetage fe- through hole 5 corresponding, part of female thread
melle 3c formée sur la surface périphérique intérieure du 3c melle formed on the inner peripheral surface of the
trou traversant 5 du côté inférieur de celui-ci, et un élé- through hole 5 on the lower side thereof, and an ele
ment de fixation de détecteur de température 9 devant être temperature sensor fixing element 9 to be
introduit dans le capuchon cylindrique 6 par le trou traver- introduced into the cylindrical cap 6 through the through hole
sant 5.health 5.
L'élément de fixation de détecteur de température 9 comprend une partie cylindrique 8b réalisée en quartz et devant être introduite dans le capuchon 6, des rainures 8c formées des deux côtés de la surface périphérique extérieure de la partie cylindrique 8b, une collerette 8a formée sur la partie inférieure de la partie cylindrique 8b, une partie de filetage mâle 7 formée sur la surface périphérique extérieure The temperature sensor fixing element 9 comprises a cylindrical part 8b made of quartz and having to be introduced into the cap 6, grooves 8c formed on both sides of the outer peripheral surface of the cylindrical part 8b, a flange 8a formed on the lower part of the cylindrical part 8b, a male thread part 7 formed on the outer peripheral surface
de la collerette 8e de manière à venir se visser dans la par- of the 8th flange so as to be screwed into the
tie de filetage femelle 3c du trou traversant 5, des trous traversants 8d formés verticalement dans la collerette 8a de manière à communiquer respectivement avec les rainures 8c, et female thread tie 3c of the through hole 5, through holes 8d formed vertically in the flange 8a so as to communicate respectively with the grooves 8c, and
une rainure 8e formée horizontalement sur la surface infé- a groove 8e formed horizontally on the lower surface
rieure de la collerette 8a pour recevoir un outil de fixation flange 8a to receive a fixing tool
tel qu'un tournevis.such as a screwdriver.
Un thermocouple 11 s'étend de manière à passer à A thermocouple 11 extends so as to pass to
travers les trous traversants 8d et les rainures 8c pour at- through the through holes 8d and the grooves 8c for at-
teindre une partie de mesure 10 du thermocouple 11 à l'endroit d'une surface de plafond 6a du capuchon 6. Dans la figure 5, la référence numérique 12 désigne des fils d'amenée dyeing a measurement part 10 of the thermocouple 11 at the location of a ceiling surface 6a of the cap 6. In FIG. 5, the reference numeral 12 designates lead wires
de courant pour le thermocouple 10, et la référence 13 dési- current for thermocouple 10, and reference 13 desi-
gne des isolateurs réalisés en quartz électriquement isolant, gene insulators made of electrically insulating quartz,
pour les fils d'amenée de courant 12. for current supply wires 12.
La figure 6 représente un dispositif de détection Figure 6 shows a detection device
de température du tube de réaction selon l'autre mode de réa- temperature of the reaction tube according to the other reaction mode
lisation de la présente invention. Dans ce dernier mode de réalisation, une partie de filetage femelle 18 est prévue sur of the present invention. In this latter embodiment, a female thread part 18 is provided on
la surface périphérique intérieure du capuchon 6, et une par- the inner peripheral surface of the cap 6, and a part
tie de filetage mâle 8f est prévue sur la surface périphéri- 8f male thread tie is provided on the peripheral surface
que extérieure de la partie cylindrique 8b. that exterior of the cylindrical part 8b.
Dans ce mode de réalisation, l'élément de fixa- In this embodiment, the fixing element
tion 9 du détecteur de température peut être fixé directement tion 9 of the temperature sensor can be attached directly
au capuchon 6.cap 6.
Le tube de réaction selon la présente invention, ainsi que la plaquette de semi-conducteur 1 reposant sur les capuchons 6, sont introduits dans un espace 15 à l'intérieur The reaction tube according to the present invention, as well as the semiconductor wafer 1 resting on the caps 6, are introduced into a space 15 inside.
du four de chauffage 14, comme représenté à la figure 7. the heating oven 14, as shown in FIG. 7.
La référence numérique 16 désigne deux plaques d'égalisation de chaleur disposées dans l'espace 15 en face du corps de tube 3, et la référence numérique 17 désigne un The reference numeral 16 designates two heat equalization plates arranged in the space 15 opposite the tube body 3, and the reference numeral 17 designates a
élément de chauffage du four 14.furnace heating element 14.
EFFET DE L'INVENTIONEFFECT OF THE INVENTION
La présente invention fournit des avantages im- The present invention provides substantial advantages.
portants par rapport au tube de réaction conventionnel. Par exemple, selon la présente invention, la température de la plaquette de semi- conducteur peut être mesurée et contrôlée correctement au cours du traitement. De plus, le thermocouple n'est pas fixé directement à la plaquette de semi-conducteur, et n'est pas positionné à l'intérieur du corps de tube, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des traversées d'alimentation quelconques étanches à l'air pour les fils load bearing compared to the conventional reaction tube. For example, according to the present invention, the temperature of the semiconductor wafer can be measured and properly controlled during processing. In addition, the thermocouple is not fixed directly to the semiconductor wafer, and is not positioned inside the tube body, so it is not necessary to provide crossings of any airtight supply for the wires
d'amenée de courant du thermocouple. thermocouple current supply.
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