KR100219413B1 - 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법 - Google Patents

반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

확인 공정에 필요한 공정온도를 일정하게 유지하고 확산로 특성인 히트블록(Heat Block) 형성 및 균열장(均熱場) 위치의 확인을 통한 반도체소자 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 반도체소자의 제조방법은, 공정튜브에 하나의 열전대를 설치하여 이 열전대를 공정튜브의 한쪽 끝단으로부터 다른쪽 끝단까지 이송시키면서 공정튜브내의 전길이에 걸쳐 공정온도를 검출하는 단계; 공정튜브의 전길이에 걸쳐 검출된 공정온도의 특성곡선을 표시하는 단계; 특성곡선으로부터 균열장의 위치를 결정하는 단계; 및 균열장의 중앙위치에 웨이퍼가 적재된 보트를 로딩하는 단계를 구비하여 이루어진다.
따라서 공정튜브내의 공정온도를 규정치로 유지할 수 있고, 웨이퍼가 적재된 석영보트의 로딩시에도 석영 보트를 균열장의 중앙위치에 정확하게 로딩시키는 것이 가능함으로써 안정된 균열장내에서 균일한 확산공정이 수행되는 효과가 있는 것이다.

Description

반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법
본 발명은 반도체소자 제조공정에 사용되는 확산로(擴散爐)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 확산공정에 필요한 공정온도를 전길이에 걸쳐 측정하여 확산로 특성인 히트블럭(Heat Bolck) 형성 및 균열장(均熱場) 위치를 확인함으로써 확산공정 조건을 정확하게 설정하도록 된 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 확산공정은 웨이퍼상에 산화막을 형성하기 위한 공정이고, 이 공정에 의해 형성된 산화막은 웨이퍼의 표면보호, 확산마스킹(Diffusion Masking), 유전체등의 기능을 갖게 된다.
이러한 확산공정은 화학적반응으로 이루어지는 것으로 확산로내에서 수행되어진다. 즉 제1도는 종래의 확산로 구조를 개략적으로 나타낸 것으로, 확산로내에는 확산공정을 수행하기 위한 웨이퍼가 넣어지는 석영재질의 공정튜브(1)가 구비되어 있고, 이 공정튜브(1)의 외측에는 공정튜브(1)의 내부온도를 상승시키기 위한 히터(2)가 설치되어 있다.
따라서 히터(2)에 전원을 인가하여 공정튜브(1)를 가열함으로써 공정튜브(1)내의 온도를 규정된 공정온도로 유지시키고, 공정튜브(1)내에 화학반응가스를 주입시킴으로써 웨이퍼상에 산화막을 형성하는 것이다. 이때 확산공정은 공정튜브(1)내의 온도를 일정하게 유지시키는 것이 매우 중요하므로 열전대(Thermo Couple)를 이용하여 공정튜브(1)내의 온도를 검출하여 히터(2)를 제어하도록 되어 있다.
즉 공정튜브(1)의 내부에 내측 열전대(3)가 설치되고, 공정튜브(1)의 외부에는 외측 열전대(4)가 각각 설치된 것으로, 히터(2)의 온도제어는 주로 외측 열전대(4)에 의해서 이루어지고, 내측 열전대(4)는 공정튜브(2) 내의 실제온도를 검출하여 외측 열전대(3)의 설치위치상 공정튜브(1) 내부의 온도를 정확하게 검출하지 못하는 것을 보상하는 것이며, 보호용 튜브(5)에 의해 보호되어 있다.
상기와 같은 열전대를 이용하여 공정튜브(1) 내부의 온도를 검출하는 위치는 수평형 확산로인 경우 3포인트이고, 수직형 확산로인 경우 4포인트에서 일반적으로 검출한다. 이때 수평형 확산로의 경우 길이가 1600㎜이고, 검출포인트는 대략 250∼350㎜의 거리를 두고 이격시켜 제2 검출포인트(b)를 중심으로 제1 검출포인트(a)는 앞쪽에 제3 검출포인트(c)는 뒤쪽에 각각 위치되어 있다.
따라서 상기 제1 내지 제3 검출포인트 (a)∼(c)에 내측 열전대(4)가 각각 위치되도록 하여 제1 내지 제3 검출포인트 (a)∼(c)의 온도를 측정하도록 된 것이다. 제2도는 상기와 같은 종래의 공정온도 검출방법에 의해 검출한 온도특성곡선을 나타낸 것으로, 내측 및 외측 열전대(3)(4)에 의해 히터(2)가 제어되어 공정튜브(1)내의 일정구간이 일정한 온동의 균열장으로 형성되고, 이 균열장의 중심에 다수매의 웨이퍼가 적재된 석영 보트(6)(Boat)를 정확하게 로딩시켜 위치시켜야만 안정된 공정이 수행되어진다.
이때 확산로의 특성상 A와 B부위가 외부와 노출되어 열손실이 발생하기 때문에 균열장내의 균일한 온도유지를 위해 A와 B부위의 히터(2) 가열온도를 점선으로 표시한 바와 같이 더욱 높인 히트블록을 형성하게 된다.
그러나 종래의 온도검출방식은 검출포인트가 3곳으로 한정되어 있기 때문에 검출포인트 (a)∼(c)의 사이사이의 중간영역 온도는 검출할 수 없었던 것으로, 검출포인트 (a)∼(c) 사이에도 미세한 온도차이가 있어 전체영역에 걸쳐 내부의 노도를 정확하게 검출할 수 없고, 이로써 내부를 원하는 온도로 유지할 수 없었다.
또한 웨이퍼를 적재한 석영 보트(6)의 로딩시 정확한 균열장 및 히트블록의 위치를 제1 내지 제3 검출포인트 (a)∼(c)만의 측정으로는 알 수 없어 통상 공정튜브(1)의 중간위치에 장착된 제2 검출포인트(b)를 중심으로 석영 보트(6)를 로딩시키고 있으며, 이로인해 균열장의 중심위치에 석영보트(6)가 정확하게 놓이지 않게되면, 공정진행후 산화막의 형성은 석영보트에 적재된 웨이퍼 위치에 따라 상이하여 공정을 균일하게 수행할 수 없다.
따라서 종래의 온도제어 및 검출방식으로는 석영보트의 로딩위치의 설정이 힘들고, 제1 내지 제3 검출포인트 사이사이의 영역에 대한 온도 변화가 있을 때에는 온도를 알 수 없으며, 이로써 공정에 영향을 주며 공정조건 설정시 많은 어려움이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 공정튜브 내부의 온도를 전길이에 걸쳐 검출하여 공정 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 함으로써 공정튜브내의 웨이퍼 위치에 관계없이 균일한 공정을 수행할 수 있는 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공정튜브내의 균열장 및 히트블록의 위치를 정확하게 측정하여 웨이퍼가 적재된 석영 보트를 균열장의 중심에 정확하게 위치시킬 수 있도록 하여 안정된 공정을 수행할 수 있는 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법을 제공하는 데 있다.
제1도는 종래의 확산로 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
제2도는 종래의 공정온도 검출방법에 의한 공정온도 특성곡선도이다.
제3도는 본 발명에 따른 확산로의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
제4도는 본 발명에 따른 공정온도 검출방법에 의한 공정온도 특성곡선도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1, 11 : 공정튜브 2, 12 : 히터
3, 13, 4, 14 : 열전대 5, 15 : 보호용 튜브
6, 19 : 석영 보트 16 : 이송대
17 : 가이드레일 18 : 구동부
상기의 목적은 반도체소자 제조용 확산로내에 설치된 공정튜브내의 공정온도 검출을 통한 반도체소자의 제조방법에 있어서, 상기 공정튜브에 하나의 열전대를 설치하여 이 열전대를 공정튜브의 한쪽 끝단으로부터 다른쪽 끝단까지 이송시키면서 공정튜브내의 전길이에 걸쳐 공정돈도를 검출하는 단계; 상기 공정튜브의 전길이ㅔ 걸쳐 검출된 공정온도의 특성곡선을 표시하는 단계; 상기 특성곡선으로부터 균열장의 위치를 결정하는 단계; 및 상기 균열장의 중앙위치에 상기 웨이퍼가 적재된 보트를 로딩하는 단계; 를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
이때 상기 열전대의 이송속도는 50∼300㎜/hour로 하여 신속하면서 정확하게 검출하도록 하는 것이 바람직하다.
또한 공정튜브내에 설치되 ㄴ하나의 열전대와, 상기 공정튜브의 외부에 설치되어 열전대의 일단과 공정된 이송대와, 상기 이송대가 직선이동하도록 안내하는 가이드레일과, 상기 열전대가 공정튜브의 일 끝단에서 다른 끝단까지 전길이에 걸쳐 일정한 속도록 이동하도록 이송대를 직선이동시키는 구동부를 포함하여 됨을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출장치에 의해 달성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제3도는 본 발명에 따른 확산로의 구조를 개략적으로 나타낸 것으로, 확산로내에는 확산공정을 수행하고자 하는 웨이퍼를 적재한 석영 보트(19)가 넣어지는 공정튜브(11)가 구비되어 있고, 이 공정튜브(11)의 외부에는 공정튜브(11)를 가열하여 내부의 온도를 규정된 공정온도로 높이기 위한 히터(12)가 설치되어 있다.
또한 상기 히터(12)는 공정튜브(11)의 외부에 설치된 외측 열전대(13)에 의해 가열온도가 제어되는 것으로, 외측 열전대(13)가 검출한 공정온도의 변화에 따라 히터(12)의 가열온도가 제어됨으로써 공정온도를 규정범위내에서 항상 유지될 수 있도록 되어 있다.
이때 상기 외측 열전대(13)의 설치위치는 공정튜브(11)의 길이방향에 대하여 중앙위치된 제2 검출포인트(b)와, 이 제2 검출포인트(b)를 중심으로 하여 250∼350㎜ 떨어진 지점에 제1 및 제3 검출포인트(c)에 각각 위치하여 제1 내지 제3 검출포인트 (a)∼(c)에서 공정튜브(11)의 공정온도를 검출하게 된다.
또한 공정튜브(11)내에는 공정튜브(11)내의 실제 공정온도를 검출하여 외측 열전대(13)의 오차를 보상하도록 하는 내측 열전대(14)가 설치되어 있고, 상기 내측 열전대(14)는 석영재질로 제작된 보호용 튜브(15)에 의해 보호되어 공정튜브(11)의 길이방향으로 이동가능하게 설치되며, 공정튜브(11)의 전길이에 걸쳐 공정온도를 검출할 수 있도록 되어 있다.
즉 공정튜브(11)내의 내측 열전대(14)는 공정튜브(11)의 외부에 설치된 이송대(16)와 연결되어 상기 이송대(16)의 직선이동에 따라 공정튜브(11)의 길이방향으로 이동되고, 이송대(16)는 가이드레일(17)에 안내되어 있으며, 상기 이송대(16)는 하부의 구동부(18)에 의해 직선 왕복운동하게 되어 있다.
이때 상기 가이드레일(17)의 길이는 내측 열전대(14)의 이동거리보다 적어도 길게 형성함으로써 내측 열전대(14)가 공정튜브(11)의 일 끝단에서 다른 끝단까지 전길이에 걸쳐 이동가능하게 충분히 확보하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의한 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출방법은 구동부(18)에 의해 이송대(16)가 구동하여 가이드레일(17)을 따라 직선운동하게 되면, 이와 연결된 공정튜브(11)내의 내측 열전대(14)가 연동하여 공정튜브(11)의 길이방향으로 직선이동하면서 공정튜브(11)내의 전길이ㅔ 걸쳐 공정온도를 검출하게 된다. 이때 상기 열전대의 이송속도는 50∼300㎜/hour로 설정하는 것이 바람직한 것으로, 이보다 느리게 되면 정확한 공정온도의 검출은 가능하지만 공정온도 검출속도가 느려 효율을 저하시키게 되고, 이보다 빠르게 되면 신속한 검출은 가능하지만 정확한 검출이 어렵게 된다.
제4도는 본 발명에 따른 공정온도 검출방법에 의해 검출된 공정온도 특성곡선을 나타낸 것으로, 하나의 내측 열전대(14)가 공정튜브(11)의 전길이에 걸쳐 이동하면서 온도를 검출하는 것이므로 균열장의 위치 및 히트블록의 형성지점을 정확하게 측정할 수 있고, 공정튜브(11)의 전길이에 대한 미세한 부분까지 온도를 측정할 수 있는 것이다.
따라서 공정튜브내에 공정온도를 규정치로 유지할 수 있는 것이고, 공정을 수행하고자 하는 웨이퍼가 적재된 석영 보트의 로딩시에도 석영 보트를 균열장의 중앙위치에 정확하게 로딩시키는 것이 가능함으로써 안정된 균열장내에서 균일한 확산공정이 수행되느 효과가 있는 것이다.
본 발명은 이상에서 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

  1. 반도체소자 제조용 확산로내에 설치된 공정튜브내의 공정온도 검출을 통한 반도체소자의 제조방법에 있어서,
    상기 공정튜브에 하나의 열전대를 설치하여 이 열전대를 공정튜브의 한쪽 끝단으로부터 다른쪽 끝단까지 이송시키면서 공정튜브내의 전길이에 걸쳐 공정온도를 검출하는 단계;
    상기 공정튜브의 전길이에 걸쳐 검출된 공정온도의 특성곡선을 표시하는 단계;
    상기 특성곡선으로부터 균열장의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 균열장의 중앙위치에 상기 웨이퍼가 적재된 보트를 로딩하는 단계;를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전대의 이송속도는 50∼300㎜/hour인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법.
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