KR100246854B1 - Detecting method for abnormal temperature in diffusion furnace - Google Patents
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Abstract
화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)공정 및 확산(diffusion)공정에 사용되는 확산로의 온도이상을 검출하는 방법이 개시된다. 확산로의 반응관 내부에 설치되는 제 1 온도검출수단으로 반응관 내부온도를 검출하고, 반응관 외부에 설치되는 제 2 온도검출수단으로 반응관 외부온도를 검출하여, 검출된 내부 및 외부온도가 각각 진행공정에서 허용하는 허용온도오차범위 내에 포함되는지 판단한 후, 판단결과 내부 및 외부온도 중 적어도 어느 하나가 허용온도오차범위로부터 벗어나면 진행공정을 중단시킨다.A method for detecting temperature anomaly in a diffusion furnace used in a chemical vapor deposition (CVD) process and a diffusion process is disclosed. The inside temperature of the reaction tube is detected by the first temperature detecting means provided inside the reaction tube of the diffusion furnace, the outside temperature of the reaction tube is detected by the second temperature detecting means provided outside the reaction tube, And if the at least one of the internal temperature and the external temperature deviates from the allowable temperature error range, the process is stopped.
Description
본 발명은 화학기상증착공정 및 확산공정에 사용되는 확산로의 온도이상을 검출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting abnormal temperature in a diffusion furnace used in a chemical vapor deposition process and a diffusion process.
일반적으로 화학기상증착 공정(이하 CVD 공정)은 공정변수에 따라 웨이퍼에 증착되는 박막의 특성이 변화되며, 이러한 공정변수. 즉 확산로의 반응관(Process Tube)에 유입되는 가스의 유량의 구성비, 압력 및 온도 등이 공정을 진행하기 적합하도록 설정된 규정값을 나타내는지를 수시로 점검하여 공정이 반복되더라도 동일한 박막이 형성되도록 하는 것이 중요하다.In general, a chemical vapor deposition process (hereinafter referred to as a CVD process) changes the characteristics of a thin film deposited on a wafer according to process parameters. That is, it is checked from time to time whether the composition ratio of the flow rate of the gas flowing into the diffusion tube in the diffusion furnace, the pressure and the temperature, etc. are set to a predetermined value suitable for proceeding the process so that the same thin film is formed even if the process is repeated It is important.
따라서, CVD 공정에 사용되는 확산로는 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼를 반응시키기 위한 반응관(10)에 열 에너지를 공급해주기 위한 전기로(20)가 반응관(10) 외부에 설치되어 있을 뿐 아니라 반응관(10)의 내부 또는 외부 중 어느 하나에 설치된 온도검출수단(30, 40)을 이용하여 반응관(10)의 온도를 검출하고 반응관 온도가 공정에서 필요로 하는 설정된 규정값을 나타내는지를 검사하며, 제어부(50)에서는 온도검출수단(30, 40)을 통해 검출된 온도에 기초하여 전기로(20)에 공급되는 전원을 단속하여 줌으로써 중요한 공정변수 가운데 하나인 확산로의 온도가 균일하게 유지되도록 제어한다.1, an electric furnace 20 for supplying thermal energy to a reaction tube 10 for reacting the wafer is installed outside the reaction tube 10 The temperature of the reaction tube 10 is detected by using the temperature detecting means 30 and 40 installed in either the inside or the outside of the reaction tube 10 and the temperature of the reaction tube 10 is set to a set specified value The controller 50 controls the power supplied to the electric furnace 20 based on the temperature detected by the temperature detecting means 30 and 40 to control the temperature of the diffusion furnace So as to maintain uniformity.
여기서 온도검출수단(30, 40)은 열전대(thermocouple)를 이용하여 구성하는 데, 두 종류의 서로 다른 금속 또는 반도체를 서로 접합하여 폐회로를 형성하는 열전대의 두 접점의 온도를 서로 다르게 해줄 때 열기전력(또는 열전류)이 발생되는 열전 효과를 이용하여 반응관(10)의 온도를 검출하게 된다.Here, the temperature detecting means 30 and 40 are constructed by using a thermocouple. When the temperature of the two contacts of the thermocouple, which forms a closed circuit by joining two kinds of different metals or semiconductors to each other, The temperature of the reaction tube 10 is detected by using the thermoelectric effect in which the heat (or the thermal current) is generated.
도 2를 참조하면, 설비이상 등이 발생하여 반응관(10) 내부에 설치된 내부열전대(30)를 통해 검출된 온도가 공정상에서 허용하는 온도오차범위(이하, 허용온도오치범위)에서 벗어날 경우 공정을 중단시키고 경보수단을 작동시켜 온도이상 상태인 반응관(10)에서 공정이 계속 진행되어 대량의 웨이퍼 불량이 발생되는 것을 방지하고, 더 큰 설비 고장이 발생하는 것을 방지한다.2, when the temperature detected through the internal thermocouple 30 installed in the reaction tube 10 is out of the allowable temperature error range (hereinafter referred to as an allowable temperature error range) due to the occurrence of equipment abnormality or the like, And the alarm means is operated to prevent the process from continuing in the reaction tube 10 which is in abnormal temperature state to prevent the occurrence of a large number of wafer defects and to prevent the occurrence of a larger facility failure.
이러한 온도이상 검출방법이 적용된 확산로에서 온도이상을 검출하는 과정을 보다 상세히 살펴보면, 내부열전대(30)에서 반응관(10)의 온도를 검출하면 제어부(50)는 내부열전대(30)에서 검출된 온도를 입력받아 기 설정된 허용오차범위 내에 포함되는지를 검사한다(단계 S11, S12).When the temperature of the reaction tube 10 is detected by the internal thermocouple 30, the control unit 50 detects the temperature abnormality in the diffusion furnace to which the temperature abnormality detection method is applied. It is inspected whether or not the temperature is received and included in a predetermined tolerance range (steps S11 and S12).
내부열전대(30)에서 검출된 온도가 허용온도오차범위 내에 포함되면, 제어부(50)는 내부열전대(30)에서 검출된 온도에 기초하여 전기로(20)에 공급되는 전원을 단속하여 확산로 온도가 공정상 설정된 규정 온도를 유지하도록 제어하고, 공정을 계속 진행시킨다(단계 S13, S14).When the temperature detected by the internal thermocouple 30 is within the permissible temperature error range, the controller 50 interrupts the power supplied to the electric furnace 20 based on the temperature detected by the internal thermocouple 30, (Step S13, step S14) so that the predetermined temperature is maintained in the process.
이때, 내부열전대(30)에서 검출된 온도가 허용오차범위를 벗어나면, 제어부(50)는 진행되는 공정을 중단시키고 경보수단을 작동시켜 경보를 발생시키므로서 설비이상을 신속히 발견하여 문제점을 해결하도록 하며, 온도이상 상태인 반응관(10)에서 공정이 계속 진행되어 대량의 웨이퍼 불량이 발생되는 것을 방지한다(단계 S15, S16).At this time, if the temperature detected by the internal thermocouple 30 is out of the tolerance range, the control unit 50 stops the process and activates the alarm means to generate an alarm, , And the process is continued in the reaction tube 10 in an abnormal temperature state to prevent a large amount of wafer defects from occurring (steps S15 and S16).
또한, 확산로의 온도이상을 검출하는 다른 방법으로 도 3에 도시된 바와 같이, 반응관 외부에 설치된 외부열전대(40)를 이용하는 방법인데, 설비이상 등이 발생하여 외부열전대(40)를 통해 검출된 온도가 허용온도오차범위에서 벗어날 경우 공정을 중단시키고 경보수단을 작동시켜 온도이상 상태인 반응관(10)에서 공정이 계속 진행되어 대량의 웨이퍼 불량이 발생되는 것을 방지하고, 더 큰 설비 고장이 발생하는 것을 방지하도록 하는 방법이다.Another method of detecting temperature abnormality in the diffusion furnace is to use an external thermocouple 40 provided outside the reaction tube as shown in Fig. 3, where an equipment abnormality occurs and is detected through the external thermocouple 40 If the temperature exceeds the allowable temperature error range, the process is stopped and the alarm means is operated to prevent the process from continuing in the reaction tube 10 in abnormal temperature state to cause a large number of wafer defects, In order to prevent the occurrence of the problem.
이를 보다 상세히 설명하면, 외부열전대(40)에서 반응관(10)의 온도를 검출하면 제어부(50)는 외부열전대(40)에서 검출된 온도를 입력받아 기 설정된 허용오차범위 내에 포함되는지를 검사한다(단계 S21, S22).More specifically, when the temperature of the reaction tube 10 is detected by the external thermocouple 40, the controller 50 receives the temperature detected by the external thermocouple 40 and checks whether the detected temperature is within a predetermined tolerance range (Steps S21 and S22).
외부열전대(40)에서 검출된 온도가 허용온도오차범위 내에 포함되면, 제어부(50)는 외부열전대(40)에서 검출된 온도에 기초하여 전기로(20)에 공급되는 전원을 단속하여 반응관 온도가 공정상 설정된 규정 온도를 유지하도록 제어하고, 공정을 계속 진행시킨다(단계 S23, S24).When the temperature detected by the external thermocouple 40 is within the permissible temperature error range, the controller 50 interrupts the power supplied to the electric furnace 20 based on the temperature detected by the external thermocouple 40, (Step S23, step S24), and the process is continued.
이때, 외부열전대(40)에서 검출된 온도가 허용오차범위를 벗어나면, 제어부(50)는 진행되는 공정을 중단시키고 경보수단을 작동시켜 경보를 발생시키므로서 설비이상을 신속히 발견하여 문제점을 해결하도록 하며, 온도이상 상태인 반응관(10)에서 공정이 계속 진행되어 대량의 웨이퍼 불량이 발생되는 것을 방지한다(단계 S25, S26).At this time, if the temperature detected by the external thermocouple 40 is out of the tolerance range, the control unit 50 stops the process and activates the alarm unit to generate an alarm, And the process is continued in the reaction tube 10 in an abnormal temperature state to prevent a large amount of wafer defects from occurring (steps S25 and S26).
그러나, 내부열전대나 외부열전대를 각각 이용하여 확산로의 온도이상을 검출하는 방법에 있어서, 온도검출수단인 내부열전대 또는 외부열전대와 그와 관련된 각종 연결부품들의 열화나 마모로 인하여 이상이 발생하였을 경우 확산로의 실제온도가 이상상태임에도 불구하고 이상이 발생한 온도검출수단은 확산로 온도가 정상상태인 것으로 검출하기 때문에 공정을 계속 진행시키게 된다. 이로 인해 제품의 불량이 대량으로 발생하는 등의 문제점이 발생되며, 설비의 더 큰 고장을 일으키는 문제점이 있다.However, in the method of detecting the temperature abnormality of the diffusion furnace by using the internal thermocouple or the external thermocouple, if an abnormality occurs due to deterioration or abrasion of the internal thermocouple or the external thermocouple, Even though the actual temperature of the diffusion furnace is in an abnormal state, the temperature detecting means in which an abnormality occurs detects that the diffusion furnace temperature is in a steady state, so that the process continues. This causes a problem such as a large quantity of defective products, and causes a further failure of the equipment.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 보완하여 확산로의 온도를 검출하는 온도검출수단에 이상 또는 고장이 발생하였을 때에도 확산로의 온도이상을 정상적으로 검출하여 이상온도 상태에서 공정이 계속 진행되므로서 발생하는 문제들을 방지할 수 있는 확산로의 온도이상 검출방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a diffusion furnace capable of accurately detecting the temperature of the diffusion furnace even when an abnormality or failure occurs in the temperature detecting means for detecting the temperature of the diffusion furnace, And an object of the present invention is to provide a temperature abnormality detection method for a diffusion furnace capable of preventing problems that occur.
도 1은 일반적인 확산로의 구성을 도시한 개략적인 단면도이고,1 is a schematic cross-sectional view showing the construction of a general diffusion furnace,
도 2는 종래의 확산로의 온도이상 검출방법을 도시한 순서도이고,2 is a flowchart showing a conventional temperature abnormality detection method for a diffusion furnace,
도 3은 종래의 또 다른 온도이상 검출방법을 도시한 순서도이고,3 is a flowchart showing another conventional temperature abnormality detection method,
도 4는 본 발명에 따른 온도이상 검출방법을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart showing a temperature abnormality detection method according to the present invention.
<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE SYMBOLS
10 : 반응관 20 : 전기로10: reaction tube 20: electric furnace
30 : 내부 열전대 40 : 외부 열전대30: internal thermocouple 40: external thermocouple
50 : 제어부50:
본 발명에 따르면, 확산로의 반응관 내부에 설치되는 제 1 온도검출수단으로 반응관 내부온도를 검출하고, 반응관 외부에 설치되는 제 2 온도검출수단으로 반응관 외부온도를 검출하여, 검출된 내부 및 외부온도가 각각 진행공정에서 허용하는 허용온도오차범위 내에 포함되는지 판단한 후, 판단결과 내부 및 외부온도 중 적어도 어느 하나가 허용온도오차범위로부터 벗어나면 진행공정을 중단시킨다.According to the present invention, the internal temperature of the reaction tube is detected by the first temperature detecting means provided inside the reaction tube of the diffusion furnace, the external temperature of the reaction tube is detected by the second temperature detecting means provided outside the reaction tube, The internal process and the external process are stopped when at least one of the internal and external temperatures deviates from the allowable temperature error range.
이하 본 발명의 확산로의 온도이상 검출방법을 첨부된 도 1 및 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the temperature abnormality detection method of the diffusion furnace of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 4.
선행공정을 마친 웨이퍼를 반응관(10) 내에 투입하여 CVD 공정을 수행하기 위해서는 반응관(10)을 적절한 온도로 유지시켜줄 필요가 있기 때문에 제 1 및 제 2 온도검출수단인 반응관의 내부와 외부에 각각 설치된 내부열전대(30)와 외부열전대(40)를 통해 반응관(10)의 내부 및 외부온도를 검출하고, 검출된 온도에 기초하여 전기로에 공급되는 전원을 단속하여 확산로의 온도가 균일하게 유지되도록 온도 제어를 수행한다.(단계 S1O0, S200, S300)Since it is necessary to keep the reaction tube 10 at a proper temperature in order to perform the CVD process by injecting the wafer having undergone the preceding process into the reaction tube 10, the inside and the outside of the reaction tube which is the first and second temperature detecting means The internal and external temperatures of the reaction tube 10 are detected through the internal thermocouple 30 and the external thermocouple 40 respectively provided in the diffusion furnace 10 and the power supplied to the electric furnace is interrupted based on the detected temperature, (Steps S1O0, S200, S300)
이를 구체적으로 설명하면, 제어부(50)는 내부열전대(30) 및 외부열전대(40)를 통해 검출된 내부 및 외부온도를 각각 미리 설정된 허용온도오차범위와 비교하여 그 범위 내에 포함되는지를 검사하고, 내부 및 외부온도 중 어느 하나라도 허용온도오차범위에서 벗어나면, 진행되는 공정을 중단시키고 경보수단을 작동시켜 경보를 발생시킨다(단계 S110,S210,S400).Specifically, the controller 50 compares the internal temperature and the external temperature detected through the internal thermocouple 30 and the external thermocouple 40 with a predetermined allowable temperature error range, If any of the internal and external temperatures deviate from the allowable temperature error range, the process is stopped and an alarm is activated to generate an alarm (steps S110, S210, and S400).
예를 들어, 열화나 마모로 인하여 내부열전대(30)에 이상이 발생한 경우 확산로의 실제온도가 이상상태임에도 불구하고 내부열전대(30)에서 검출된 온도는 허용온도오차범위 내에 포함되어 확산로 온도가 정상상태인 것으로 나타날 수 있다. 그러나 이상이 발생하지 않은 외부열전대(40)는 확산로의 실제온도를 검출하고, 제어부(50)는 외부열전대(40)의 검출온도가 허용온도오차범위에서 벗어나기 때문에 확산로 온도가 이상상태인 것으로 판단하여 진행되는 공정을 중단시키므로 더 큰 피해가 발생하는 것을 방지한다.For example, when an abnormality occurs in the internal thermocouple 30 due to deterioration or abrasion, the temperature detected by the internal thermocouple 30 is within the permissible temperature error range even though the actual temperature of the diffusion furnace is abnormal, May appear to be in a steady state. However, since the external thermocouple 40, which has no abnormality, detects the actual temperature of the diffusion furnace, and the control unit 50 detects the temperature of the diffusion furnace 40 because the detected temperature of the external thermocouple 40 deviates from the allowable temperature error range It is possible to prevent the occurrence of a larger damage due to interruption of the process in progress.
반대로, 열화나 마모로 인하여 외부열전대(40)에 이상이 발생한 경우 확산로의 실제온도가 이상상태임에도 불구하고 외부열전대(40)에서 검출된 온도는 허용오차범위 내에 포함되어 확산로 온도가 정상상태인 것으로 나타날 수 있다. 그러나 이상이 발생하지 않은 내부열전대(30)는 확산로의 실제온도를 검출하고, 제어부(50)는 내부열전대(30)의 검출온도가 허용온도오차범위에서 벗어나기 때문에 확산로 온도가 이상상태인 것으로 판단하여 진행되는 공정을 중단시키므로 더 큰 피해가 발생하는 것을 방지하도록 한다.On the other hand, when an abnormality occurs in the external thermocouple 40 due to deterioration or abrasion, the temperature detected by the external thermocouple 40 is included in the tolerance range even though the actual temperature of the diffusion furnace is abnormal, . ≪ / RTI > However, since the internal thermocouple 30 without abnormality detects the actual temperature of the diffusion furnace and the control unit 50 detects the temperature of the diffusion furnace 30 because the detected temperature of the internal thermocouple 30 deviates from the permissible temperature error range It is possible to prevent the occurrence of a larger damage by stopping the process that is judged and proceeding.
즉, 반응관(10)의 내부 설치된 열전대(30) 및 외부에 설치된 열전대(40) 중 어느 하나에 이상이 발생하여 확산로 온도를 정상상태로 검출하더라도 다른 열전대에서 검출된 확산로의 온도가 허용온도오차범위에서 벗어나 이상상태인 것으로 나타나면, 진행되는 공정을 중단시켜 더 큰 피해가 발생하는 것을 방지하는 것이다.That is, even if an abnormality occurs in any one of the thermocouple 30 installed inside the reaction tube 10 and the thermocouple 40 installed outside, the temperature of the diffusion path detected by the other thermocouple is allowed If it is found out of the temperature error range that it is in an abnormal state, the process is stopped to prevent further damage from occurring.
일반적으로 반응관의 내부와 외부에 각각 설치되는 열전대와 그의 연결 부품들에 동시에 이상이나 고장을 일으키는 경우는 극히 드물기 때문에 확산로에 발생되는 거의 모든 온도이상을 상술한 바와 같은 본 발명의 온도이상 검출방법을 통해 검출할 수 있다.Generally, it is extremely rare that the thermocouple and its connecting parts installed in the inside and outside of the reaction tube respectively cause an abnormality or failure at the same time, so that almost all of the temperature occurring in the diffusion furnace is detected in excess of the temperature of the present invention Method. ≪ / RTI >
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 확산로의 온도를 검출하기 위한 온도검출수단들 중 어느 하나가 이상 또는 고장을 일으키더라도 다른 온도검출수단을 통해 반응관의 온도 이상을 검출함으로써, 이상온도 상태인 확산로에서 공정이 계속 진행될 때 발생되는 문제들- 이를테면 대량의 제품불량 발생 또는 설비고장 발생 - 을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, even if any one of the temperature detecting means for detecting the temperature of the diffusion furnace causes an abnormality or failure, the temperature abnormality of the reaction tube is detected through the other temperature detecting means, There is an effect that it is possible to prevent the problems that arise when the process continues in the diffusion path that is in the state of the apparatus, such as occurrence of a large number of product defects or equipment failure.
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