KR20000051050A - Semiconductor producing apparatus - Google Patents

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KR20000051050A
KR20000051050A KR1019990001284A KR19990001284A KR20000051050A KR 20000051050 A KR20000051050 A KR 20000051050A KR 1019990001284 A KR1019990001284 A KR 1019990001284A KR 19990001284 A KR19990001284 A KR 19990001284A KR 20000051050 A KR20000051050 A KR 20000051050A
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곽선우
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윤종용
삼성전자 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An apparatus used for a manufacture of a semiconductor device is provided to enable an exact measurement and setting up of an internal temperature in each zone of the apparatus. CONSTITUTION: An apparatus includes a boat(210) carrying a plurality of wafers(10), an inner tube(220) covering the boat(210), an outer tube(230) hermetically sealing the inner tube(220), a heater(240) applying heat to the wafers(10), a flange(250) equipped with the inner and outer tubes(220,230), and a base(260) supporting both the boat(210) and the flange(250). In particular, the apparatus further includes plural thermocouples(270) installed with the boat(210). While the boat(210) has several rods each of which is vertically formed between lower and upper plates and has a multiplicity of slits for receiving the wafers(10), each thermocouple(270) has a different contact point to exactly and directly measure an internal temperature in each zone. The thermocouple(270) may be formed with either a single rod or several rods of the boat(210).

Description

반도체 제조장치{Semiconductor producing apparatus}Semiconductor manufacturing apparatus

본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 써모커플의 설치 위치가 개선된 반도체 제조장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus used in the manufacturing process of a semiconductor element, and more particularly, to a semiconductor manufacturing apparatus in which an installation position of a thermocouple is improved.

일반적으로 반도체 소자의 제조에는 다양한 제조공정을 거치게 되며, 그 중에서 폴리실리콘, 질화막 등을 웨이퍼 상에 증착시키는 데는 주로 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)법이 이용된다. 상기 화학기상증착법은 화학소스(Chemical source)를 가스 상태로 장치 내에 공급하여 웨이퍼 표면상에서 확산을 일으킴으로써 유전체막, 도전막 및 반도전막 등을 웨이퍼 표면에 증착시키는 기술이다. 이러한 CVD법은 통상 장치내의 압력에 따라 저압 CVD(LPCVD: Lower Pressure CVD), 상압 CVD(Atmospheric Pressure CVD)로 구분하고, 그 외에도 플라즈마 CVD(PECVD: Plasma Enhanced CVD) 및 광여기 CVD 등이 일반적으로 사용되고 있다. 상기 LPCVD는 상압보다 낮은 압력에서 웨이퍼의 표면상에 필요한 물질을 침적시키는 방법이다.In general, a semiconductor device is manufactured through various manufacturing processes. Among them, a chemical vapor deposition (CVD) method is mainly used to deposit polysilicon, a nitride film, or the like on a wafer. The chemical vapor deposition method is a technique of depositing a dielectric film, a conductive film, a semiconducting film, etc. on the wafer surface by supplying a chemical source into the device in a gas state to cause diffusion on the wafer surface. The CVD method is generally classified into low pressure CVD (LPCVD) and atmospheric pressure CVD (LPCVD) according to the pressure in the apparatus. In addition, plasma CVD (PECVD) and photoexcitation CVD are generally used. It is used. The LPCVD is a method of depositing necessary materials on the surface of the wafer at a pressure lower than normal pressure.

도 1에는 CVD 공정을 수행하는 종래의 반도체 제조장치의 개략적 구성과 써모커플의 설치 상태가 도시되어 있다.1 shows a schematic configuration of a conventional semiconductor manufacturing apparatus for performing a CVD process and an installation state of a thermocouple.

도 1에 도시된 바와 같이, CVD 공정을 수행하는 반도체 제조장치의 내부에는 수십매의 웨이퍼(10)를 적재한 보트(Boat, 110)가 설치된다. 상기 보트(110)는 주로 석영(Quartz)으로 되어 있으며 그 내측면에는 웨이퍼(10)가 끼워지는 슬롯이 마련되어 있다. 그리고, 상기 보트(110)의 외측에는 내측튜브(Inner tube, 120)가 설치되어 있다. 상기 내측튜브(120)는 석영으로 된 관으로, 그 내부에 보트(110)가 로딩되어 반도체 웨이퍼(10) 상에 화학기상증착이 진행되는 곳이다. 상기 보트(110)는 상하로 이동할 수 있도록 된 받침대(160)의 상부에 장착되어 상기 내측튜브(120) 내부로 로딩 또는 언로딩되도록 되어 있다. 상기 내측튜브(120)의 외부에는 외측튜브(Outer tube, 130)가 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 역할을 하며, 상기 외측튜브(130)의 외부에는 웨이퍼(10)를 소정 온도로 가열하기 위한 히터(140)가 설치되어 있다.As illustrated in FIG. 1, a boat 110 in which dozens of wafers 10 are loaded is installed in a semiconductor manufacturing apparatus that performs a CVD process. The boat 110 is mainly made of quartz, and an inner surface of the boat 110 is provided with a slot into which the wafer 10 is fitted. In addition, an inner tube 120 is installed outside the boat 110. The inner tube 120 is a tube made of quartz, and the boat 110 is loaded therein, where chemical vapor deposition is performed on the semiconductor wafer 10. The boat 110 is mounted on an upper portion of the pedestal 160 to move up and down to be loaded or unloaded into the inner tube 120. An outer tube 130 is installed outside the inner tube 120 to seal the inside thereof, and a heater for heating the wafer 10 to a predetermined temperature outside the outer tube 130. 140 is provided.

그리고, 상기 내측튜브(120)와 외측튜브(130)는 그 하부에 마련된 플랜지(150)에 장착되어 있고, 상기 플랜지(150)의 일측에는 내측튜브(120) 내부로 화학소스 가스를 주입하기 위한 가스 주입구(151)가 마련되어 있으며, 다른 일측에는 펌프(20)와 연결되어 외측튜브(130) 내부를 감압시키기 위해 공기를 흡입하는 공기 흡입구(152)가 마련되어 있다.The inner tube 120 and the outer tube 130 are mounted on a flange 150 provided at a lower portion thereof, and one side of the flange 150 is configured to inject a chemical source gas into the inner tube 120. The gas inlet 151 is provided, and the other side is provided with an air inlet 152 connected to the pump 20 to intake air to depressurize the inside of the outer tube 130.

상술한 바와 같은 종래의 반도체 제조장치에서는, 상기 내측튜브(120) 내부에 로딩되는 다수의 웨이퍼(10)를 균일한 온도로 가열하기 위해서 내측튜브(120) 내부의 온도를 상하부에 관계 없이 균일한 온도가 되도록 유지할 필요가 있다. 그런데, 일반적으로는 상기 내측튜브(120) 내부의 온도는 상하부에 따라 차이가 있게 되므로, 이러한 온도차를 보상하기 위해 상기 히터(140)는 복수의 존(Zone)으로 나뉘어져(통상적으로는 상부로부터 U, CU, CL 및 L 존으로 나뉘어진다.) 독립적으로 제어된다.In the conventional semiconductor manufacturing apparatus as described above, in order to heat the plurality of wafers 10 loaded in the inner tube 120 to a uniform temperature, the temperature inside the inner tube 120 is uniform regardless of the upper and lower portions. It is necessary to maintain the temperature. However, in general, since the temperature inside the inner tube 120 is different according to the upper and lower parts, the heater 140 is divided into a plurality of zones (generally U from the top) to compensate for the temperature difference. Are divided into CU, CL, and L zones.) Independently controlled.

이와 같이, 내측튜브(120) 내부의 온도를 균일하게 유지하기 위해서는 히터(140)의 각 존별로 정확한 제어가 요구되고, 따라서 온도를 측정하기 위한 스파이크 써모커플(Spike thermocouple, 170)이 상기 히터(140)의 각 존마다 하나씩 설치된다. 한편, 참조번호 180은 상기 히터(140)의 과열을 방지하기 위한 오버히터 터모커플이다.As such, in order to maintain the temperature inside the inner tube 120 uniformly, accurate control is required for each zone of the heater 140, and thus, a spike thermocouple 170 for measuring the temperature is provided with the heater ( One zone is installed for each zone. On the other hand, reference numeral 180 is an overheater thermocouple for preventing overheating of the heater 140.

그런데, 종래의 스파이크 써모커플(170)은 상술한 바와 같이 히터(140)에 설치되기 때문에, 웨이퍼(10)가 적재된 내측튜브(120) 내부의 온도를 간접적으로 측정할 수 밖에 없고, 이에 따라 내측튜브(120) 내부의 각 존별로 정확한 온도 데이터를 얻는 데 한계가 있다. 따라서, 공정 진행 후 각 존별 웨이퍼(10)의 막질 두께에 차이가 발생하여 상기 히터(140)의 각 존별 설정 온도를 변경하고자 할 때, 정확한 온도 설정이 불가능하여 균일한 웨이퍼(10)의 막질 두께를 얻기 힘든 문제점이 있다.However, since the conventional spike thermocouple 170 is installed in the heater 140 as described above, it is inevitable to measure the temperature inside the inner tube 120 on which the wafer 10 is loaded. There is a limit in obtaining accurate temperature data for each zone in the inner tube 120. Therefore, when a difference occurs in the film quality of the wafer 10 for each zone after the process is progressed, and the temperature is set to change the set temperature for each zone of the heater 140, it is impossible to accurately set the temperature, the film thickness of the uniform wafer 10 uniform. There is a problem that is difficult to get.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 반도체 제조장치 내부의 각 존별로 정확한 온도를 측정할 수 있도록 써모커플을 설치함으로써, 히터의 각 존별 온도를 정확하게 설정할 수 있도록 된 반도체 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, in particular by installing a thermocouple to measure the accurate temperature for each zone in the semiconductor manufacturing apparatus, it is possible to accurately set the temperature for each zone of the heater It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus.

도 1은 종래의 반도체 제조장치의 개략적 구성과 써모커플이 설치된 상태를 도시한 도면,1 is a view showing a schematic configuration of a conventional semiconductor manufacturing apparatus and a state in which a thermocouple is installed;

도 2는 본 발명에 따른 써모커플이 설치된 보트가 구비된 반도체 제조장치를 도시한 도면,2 is a view showing a semiconductor manufacturing apparatus equipped with a boat having a thermocouple according to the present invention;

도 3은 도 2에 도시된 써모커플이 설치된 보트의 일부를 도시한 부분 사시도,3 is a partial perspective view showing a portion of a boat in which the thermocouple shown in FIG. 2 is installed;

도 4는 도 2에 도시된 써모커플이 설치된 보트의 다른 실시예를 도시한 부분 단면도.4 is a partial cross-sectional view showing another embodiment of a boat in which the thermocouple shown in FIG. 2 is installed.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10...웨이퍼110,210,310...보트10 ... wafer 110,210,310 ... boat

120,220...내측튜브130,230...외측튜브120,220 ... inner tube 130,230 ... outer tube

140,240...히터150,250...플랜지140,240 ... heater 150,250 ... flange

160,260...받침대170...스파이크 써모커플160,260 Base 170 Spike Thermocouple

60...플랜지70...받침대60 Flange 70 Base

211...상판부재212...하판부재211 Upper plate member 212 Lower plate member

213,313...로드214...슬롯213,313 ... road 214 ... slot

270,370...터모커플271,371...접점부270,370 ... Thermocouple271,371 ...

315...써모커플삽입홀315 Thermocouple Insertion Holes

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 제조장치는: 웨이퍼가 끼워지는 다수의 슬롯이 형성된 복수의 로드를 구비하는 보트와, 내부에 상기 보트가 로딩되어 상기 웨이퍼 상에 화학기상증착이 진행되는 내측튜브와, 상기 내측튜브의 외측에 설치되는 외측튜브와, 상기 외측튜브의 외부에 설치되어 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 히터를 포함하는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 내측튜브 내부의 부위별 온도를 측정하기 위한 복수의 써모커플이 상기 웨이퍼와 인접되도록 상기 내측튜브 내부에 그 상단 접점부의 높이를 각각 다르게 하여 설치되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes: a boat having a plurality of rods having a plurality of slots into which a wafer is inserted, and the boat being loaded therein so that chemical vapor deposition proceeds on the wafer. A semiconductor manufacturing apparatus comprising an inner tube, an outer tube provided outside the inner tube, and a heater installed outside the outer tube to heat the wafer, wherein the temperature of each part of the inner tube is measured. A plurality of thermocouples to be installed in the inner tube so as to be adjacent to the wafer to the different height of the upper contact portion, respectively.

여기에서, 상기 복수의 써모커플은 상기 복수의 로드 중 적어도 하나의 측면에 설치되거나, 상기 복수의 로드 중 적어도 하나의 내부에 높이 방향으로 형성된 써모커플삽입홀의 내부에 설치되는 것이 바람직하다.Here, the plurality of thermocouples are preferably installed on at least one side of the plurality of rods, or inside the thermocouple insertion hole formed in a height direction in at least one of the plurality of rods.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 써모커플이 설치된 보트가 구비된 반도체 제조장치를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 써모커플이 설치된 보트의 일부를 도시한 부분 사시도이다.2 is a view illustrating a semiconductor manufacturing apparatus with a boat provided with a thermocouple according to the present invention, and FIG. 3 is a partial perspective view showing a part of the boat provided with the thermocouple shown in FIG. 2.

우선 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 CVD 공정을 수행하는 장치로서, 그 내부에는 다수의 반도체 웨이퍼(10)를 적재한 보트(210)가 설치된다. 그리고, 상기 웨이퍼(10) 상에 화학기상증착이 진행되는 내측튜브(220), 상기 내측튜브(220)의 외부에 설치되어 그 내부를 밀폐시키는 역할을 하는 외측튜브(230), 상기 외측튜브(230)의 외부에 설치되어 웨이퍼(10)를 소정 온도로 가열하는 히터(240), 상기 내측튜브(230)와 외측튜브(240)가 장착되는 플랜지(250) 및 상기 보트(210)를 지지하는 받침대(260)를 구비한다. 또한, 상기 플랜지(250)의 일측에는 내측튜브(220) 내부로 화학소스 가스를 주입하기 위한 가스 주입구(251)가 마련되어 있으며, 다른 일측에는 펌프(20)와 연결되어 외측튜브(230) 내부를 감압시키기 위해 공기를 흡입하는 공기 흡입구(252)가 마련된다.First, referring to FIG. 2, a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is a device for performing a CVD process, and a boat 210 having a plurality of semiconductor wafers 10 mounted therein is installed therein. In addition, an inner tube 220 on which the chemical vapor deposition proceeds on the wafer 10, an outer tube 230 serving to seal the inside of the inner tube 220, and an outer tube ( A heater 240 installed outside the 230 to heat the wafer 10 to a predetermined temperature, a flange 250 on which the inner tube 230 and the outer tube 240 are mounted, and supporting the boat 210. A pedestal 260 is provided. In addition, one side of the flange 250 is provided with a gas inlet 251 for injecting a chemical source gas into the inner tube 220, the other side is connected to the pump 20 to the inside of the outer tube 230 An air inlet 252 is provided that sucks air to reduce the pressure.

그리고, 본 발명의 특징부로서 상기 내측튜브(220) 내부의 각 존별 온도를 측정하기 위한 써모커플(270)이 상기 보트(210)에 설치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보트(210)는 주로 석영(Quartz)으로 제작되며, 상판부재(211)와 하판부재(212) 사이에 복수개, 예컨데 네 개의 로드(213)가 수직으로 설치된 형상을 가진다. 상기 로드(213)에는 높이 방향으로 소정의 간격을 갖고 웨이퍼(10)가 끼워지는 다수의 슬롯(214)이 형성된다. 그리고, 상기 써모커플(270)은 각 존별 온도를 측정할 수 있도록 각각의 접점부(271) 높이를 달리하여 네 개가 구비되며, 그 각각은 상기 로드(213)의 외측면에 설치된다. 또한, 상기 써모커플(270)은 어느 하나의 로드(213)에만 설치될 수 있으며, 좀 더 정확한 온도 측정을 위해서는 네 개의 로드(213) 모두에 설치될 수 있다.As a feature of the present invention, a thermocouple 270 for measuring the temperature for each zone in the inner tube 220 is installed in the boat 210. As shown in FIG. 3, the boat 210 is mainly made of quartz, and a plurality of, for example, four rods 213 are vertically installed between the upper plate member 211 and the lower plate member 212. Has The rod 213 is provided with a plurality of slots 214 into which the wafer 10 is inserted at predetermined intervals in the height direction. In addition, four thermocouples 270 are provided with different heights of respective contact portions 271 so as to measure temperature for each zone, and each of the thermocouples 270 is installed on an outer surface of the rod 213. In addition, the thermocouple 270 may be installed only on any one rod 213, and may be installed on all four rods 213 for more accurate temperature measurement.

이와 같이, 상기 써모커플(270)은 웨이퍼(10)와 인접되도록 설치되어, 웨이퍼(10)가 적재되는 내측튜브(도 2의 220) 내부의 각 존별 온도를 직접적으로 측정하게 된다. 이에 따라, 히터(도 2의 240)의 각 존별 온도를 정확하게 제어할 수 있게 되므로, 각 존별 웨이퍼(10)의 막질 두께를 균일하게 유지할 수 있게 된다.As described above, the thermocouple 270 is installed to be adjacent to the wafer 10 to directly measure the temperature of each zone in the inner tube 220 of FIG. 2. As a result, since the temperature of each zone of the heater 240 may be accurately controlled, the film quality of the wafer 10 for each zone may be uniformly maintained.

도 4에는 도 2에 도시된 써모커플이 설치된 보트의 다른 실시예가 도시되어 있다.4 shows another embodiment of a boat in which the thermocouple shown in FIG. 2 is installed.

도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)를 적재하는 보트(310)의 로드(313) 내부에 높이 방향으로 써모커플삽입홀(315)이 형성되고, 상기 써모커플삽입홀(315)의 내부에 복수개, 예컨데 네 개의 써모커플(370)이 설치된다. 그리고, 상기 네 개의 써모커플(370)은 각 존별 온도를 측정할 수 있도록 각각의 접점부(371) 높이를 달리하여 설치된다. 또한, 상기 써모커플삽입홀(315)과 써모커플(370)은 어느 하나의 로드(313)에만 설치될 수 있으며, 좀 더 정확한 온도 측정을 위해서는 네 개의 로드(313) 모두에 설치될 수 있다.As shown, a thermocouple insertion hole 315 is formed in the rod 313 of the boat 310 for loading the wafer 10 in a height direction, and a plurality of thermocouple insertion holes 315 are formed in the thermocouple insertion hole 315. For example, four thermocouples 370 are installed. In addition, the four thermocouples 370 are installed by varying the height of each contact portion 371 so as to measure the temperature for each zone. In addition, the thermocouple insertion hole 315 and the thermocouple 370 may be installed in only one rod 313, and may be installed in all four rods 313 for more accurate temperature measurement.

본 발명은 개시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the disclosed embodiments, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 써모커플이 보트의 내부 또는 측면에 설치되어 있으므로, 웨이퍼가 적재되는 내측튜브 내부의 각 존별 온도를 직접적으로 측정할 수 있게 된다. 따라서, 히터의 각 존별 온도를 정확하게 제어할 수 있게 되어, 각 존별 웨이퍼의 막질 균일성이 향상되는 효과가 있다.As described above, in the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, since the thermocouple is installed inside or on the side of the boat, it is possible to directly measure the temperature for each zone in the inner tube in which the wafer is loaded. Therefore, the temperature of each zone of the heater can be accurately controlled, and the film quality uniformity of the wafer for each zone is improved.

Claims (3)

웨이퍼가 끼워지는 다수의 슬롯이 형성된 복수의 로드를 구비하는 보트와, 내부에 상기 보트가 로딩되어 상기 웨이퍼 상에 화학기상증착이 진행되는 내측튜브와, 상기 내측튜브의 외측에 설치되는 외측튜브와, 상기 외측튜브의 외부에 설치되어 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 히터를 포함하는 반도체 제조장치에 있어서,A boat having a plurality of rods formed with a plurality of slots into which a wafer is inserted, an inner tube loaded with the boat therein and undergoing chemical vapor deposition on the wafer, and an outer tube installed outside the inner tube; In the semiconductor manufacturing apparatus comprising a heater installed outside the outer tube for heating the wafer, 상기 내측튜브 내부의 부위별 온도를 측정하기 위한 복수의 써모커플이 상기 웨이퍼와 인접되도록 상기 내측튜브 내부에 그 상단 접점부의 높이를 각각 다르게 하여 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.And a plurality of thermocouples for measuring the temperature for each part of the inner tube to be different from each other in the inner tube so as to be adjacent to the wafer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 써모커플은 상기 복수의 로드 중 적어도 하나의 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.The plurality of thermocouples are installed on at least one side of the plurality of rods. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 로드 중 적어도 하나의 내부에 높이 방향으로 써모커플삽입홀이 형성되고, 상기 써모커플삽입홀의 내부에 상기 복수의 써모커플이 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.And a thermocouple insertion hole in a height direction in at least one of the plurality of rods, and the plurality of thermocouples installed in the thermocouple insertion hole.
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