KR20050113009A

KR20050113009A - Wafer temperature measuring system

Info

Publication number: KR20050113009A
Application number: KR1020040038490A
Authority: KR
Inventors: 전덕재
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2005-12-01

Abstract

본 발명은 지지부재를 형성하여 프로브의 위치 변경에 의한 온도 감지 기능의 저하를 방지한 웨이퍼의 온도를 측정하는 장치를 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 온도 측정 장치는, 상부에 적재된 웨이퍼의 온도를 감지하는 프로브; 상기 프로브와 온도검출부에 연결된 케이블; 상기 케이블의 수평부분을 감싸는 석영 튜브; 및 상기 프로브와 상기 석영 튜브 사이에 형성되어 상기 프로브를 지지하는 지지부재;를 포함하여 구성된다. The present invention discloses an apparatus for measuring the temperature of a wafer which forms a support member and prevents the degradation of the temperature sensing function due to a change in the position of the probe. The temperature measuring device according to the present invention includes a probe for sensing a temperature of a wafer loaded thereon; A cable connected to the probe and the temperature detector; A quartz tube surrounding the horizontal portion of the cable; And a support member formed between the probe and the quartz tube to support the probe.

Description

Wafer temperature measuring system

본 발명은 반도체 제조 장비에서의 웨이퍼 온도 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼를 적재하는 핀의 역할도 수행하는 프로브와 웨이퍼가 직접 접촉하여 온도를 측정하는 온도 측정 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer temperature measuring apparatus in semiconductor manufacturing equipment, and more particularly, to a temperature measuring apparatus for measuring a temperature by directly contacting a wafer and a probe, which also serves as a pin for loading a wafer.

일반적으로 반도체 제조 공정은 웨이퍼를 공정 대상물로 하여 목적하는 바에 따라 가공· 처리하는 일련의 각 단위 공정을 통칭하는 말이다. In general, a semiconductor manufacturing process is a general term for a series of unit processes in which wafers are processed and processed as desired.

반도체 제조의 단위 공정으로는 산화(Oxidation)공정, 확산(Diffusion)공정, 이온주입(Ion implantation)공정, 증착(Deposition)공정, 식각(Etching)공정 및 금속(Metal)공정 등이 있다. Unit processes of semiconductor manufacturing include an oxidation process, a diffusion process, an ion implantation process, a deposition process, an etching process, and a metal process.

이러한 여러 단위 공정에서 공정 온도가 공정 진행의 중요한 변수로 작용하고 있는 바, 단위 공정에서 공정 온도의 조절은 물론 공정 온도 측정이 필요하다. In these various unit processes, the process temperature acts as an important variable of the process progress, and thus, the process temperature measurement as well as the process temperature measurement are required in the unit process.

더구나, 대부분의 반도체 단위 공정은 화학 반응에 의해 진행되기 때문에 최적의 반응 조건 즉, 목적하는 공정진행을 위해서 공정 온도의 측정이 공정 진행 중에 이루어져야 한다. 이때, 온도 측정이 적절하지 못하면 공정이 불완전하게 진행되거나, 불필요한 부산물 등의 생성에 의하여 목적하는 결과를 얻어 낼 수 없으므로 더욱 중요하다. Moreover, since most semiconductor unit processes are performed by chemical reactions, the measurement of the process temperature should be made during the process for optimum reaction conditions, i.e., the desired process progress. At this time, if the temperature measurement is not appropriate, the process is incomplete or more important because it is not possible to obtain the desired result by the generation of unnecessary by-products.

반도체 제조 공정 특히, 플라즈마 방식을 이용한 식각 공정에서 밀폐된 반응실 내의 웨이퍼 온도를 측정하기 위한 수단으로 써모커플(Thermo-couple)과 피쉬아이 센서(Fisheye sensor)가 사용되고 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION A thermocouple and a fisheye sensor are used as a means for measuring wafer temperatures in a closed reaction chamber in a semiconductor manufacturing process, particularly in an etching process using a plasma method.

여기서, 상기 써모커플이란 온도차에 의한 열기전력을 발생시키기 위해서 서로 다른 두 종류의 금속을 조합하여 두 금속을 맞대 놓은 것을 말한다. Here, the thermocouple refers to a combination of two different metals in combination with each other in order to generate a thermoelectric power due to the temperature difference.

이렇게 서로 다른 두 종류의 금속 또는 합금을 맞댄 후 하나의 폐회로를 만들고, 두 접점을 다른 온도로 유지하면 이 회로에 일정한 방향의 전류가 흐른다. 이 전류는 두 접점에서의 온도 차이에 의한 열기전력에서 비롯된다. 이러한 열기전력은 온도와의 일정 관계를 갖고 있으며, 이를 이용하여 대상물질의 온도를 측정한다. 즉, 열전대의 한 접점은 이미 알고 있는 기준 온도 물질에 접촉시키며, 또 다른 접점은 측정하고자 하는 대상 물질에 접촉시켜서 두 접점에서의 온도차에 일정한 관계를 갖는 열기전력으로부터 대상물질의 온도를 계산해 낼 수 있다. After making two closed metals or alloys, one closed circuit is made, and two contacts are kept at different temperatures so that a constant current flows through the circuit. This current comes from the thermoelectric power due to the temperature difference at the two contacts. This thermoelectric power has a constant relationship with temperature, and the temperature of the target material is measured using this. That is, one contact of the thermocouple contacts a known reference temperature material, and another contact the target material to be measured to calculate the temperature of the target material from thermoelectric power having a constant relationship to the temperature difference between the two contacts. have.

반면, 상기 피쉬아이 센서는 물고기의 눈 모양을 가진 감지기를 사용하여 대상 물질의 온도를 측정하는 수단이다. 첨부된 도면 제 1은 피쉬아이 센서의 단면도로서, 이 피쉬아이 센서는 세라믹 재질의 원통형 몸체(110) 내부에 파이버 옵틱 프로브(130)를 구비하고, 그 한 끝단에 실리콘 고무 중합체로 된 듐(150)의 중앙에 형광 물질이 입혀진 감지부(170)로 구성된다. On the other hand, the fish eye sensor is a means for measuring the temperature of the target material using a fish-shaped sensor. 1 is a cross-sectional view of a fish eye sensor, the fish eye sensor having a fiber optic probe 130 inside a cylindrical body 110 of ceramic material, and having a silicon rubber polymer 150 at one end thereof. The sensing unit 170 is coated with a fluorescent material in the center of the).

이렇게 구성된 피쉬아이 센서를 이용하여 대상 물질의 온도를 측정하기 위해서는 감지부(170)를 그 대상 물질에 직접 접촉한 후 파이버 옵틱 프로브(130)를 통하여 감지부(170)에 쏘아준다. In order to measure the temperature of the target material using the fisheye sensor configured as described above, the sensing unit 170 is directly contacted with the target material, and then is shot onto the sensing unit 170 through the fiber optic probe 130.

그 다음, 이 빛을 받은 감지부(170)에 입혀진 형광 물질은 접촉하고 있는 대상 물질의 온도에 따라 그 붕괴 시간을 달리한다. Subsequently, the fluorescent material coated on the light sensing unit 170 varies its disintegration time according to the temperature of the target material in contact.

이러한 물리적 성질, 즉 대상 물질의 온도와 감지부에 입혀진 형광 물질의 붕괴 시간간의 일정한 함수 관계에 의하여 대상 물질의 온도를 측정한다. The temperature of the target material is measured by a constant function relationship between the physical properties, that is, the temperature of the target material and the decay time of the fluorescent material applied to the sensing unit.

이러한 관점에서, 종래의 웨이퍼 온도 측정 기기에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같은 문제점이 있다. In this regard, the conventional wafer temperature measuring apparatus described with reference to FIGS. 2 to 4 has the following problems.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 웨이퍼 온도 측정 장치는 온도검출부를 연결하는 케이블(220)과 상기 케이블(220)의 수평 부분을 감싸는 석영 튜브(230)와, 챔버(200)의 측벽을 통해 수평하게 유입되고, 웨이퍼(300)와 접촉하여 온도를 감지하는 프로브(210)가 일정 간격으로 이격되어 있는 구조이다. 2 to 4, the conventional wafer temperature measuring apparatus includes a cable 220 connecting a temperature detector, a quartz tube 230 surrounding a horizontal portion of the cable 220, and a chamber 200. The probes 210 flowing horizontally through the sidewalls and contacting the wafer 300 to sense a temperature are spaced apart at regular intervals.

따라서, 온도를 측정하기 위한 상기 웨이퍼(300)가 매장 진행할 때마다 이를 적재하는 핀(430)의 역할을 겸하는 상기 프로브(210)가 움직이게 된다. Therefore, whenever the wafer 300 for measuring temperature is buried, the probe 210 serving as a pin 430 for loading the wafer 300 moves.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 웨이퍼 온도 측정 장치에 의하면, 반도체 제조 공정이 이루어지는 챔버 내에서 프로브는 위치 변경 후 원래 자리로 복원하지 못하고, 영구히 위치가 변경된 상태로 있게 되므로 온도 감지 기능이 저하 또는 정지되어 온도 측정시에 오류가 발생하게 됨으로써 웨이퍼의 정확한 온도 측정에 신뢰성을 가질 수 없게 되는 단점이 있다. However, according to the wafer temperature measuring apparatus according to the prior art, in the chamber in which the semiconductor manufacturing process is performed, the probe cannot be restored to its original position after the position change, and thus the temperature sensing function is deteriorated or stopped because the position is permanently changed. An error occurs during temperature measurement, which makes it impossible to have reliability in accurate temperature measurement of the wafer.

이에 본 발명은 상기 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 웨이퍼 온도 측정 장치에 프로브의 지지부재를 설치하여 웨이퍼가 매장 진행 할 때마다 프로브가 움직이지 않도록 함으로써 온도 감지 기능이 저하 또는 정지 되는 것을 방지 할 수 있는 온도 측정 장치를 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, by installing a support member of the probe in the wafer temperature measuring device so that the probe does not move every time the wafer is buried, the temperature sensing function is reduced or stopped It is an object of the present invention to provide a temperature measuring device that can be prevented.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 측정 장치는, 상부에 적재된 웨이퍼의 온도를 감지하는 프로브; 상기 프로브와 온도검출부에 연결된 케이블; 상기 케이블의 수평부분을 감싸는 석영 튜브; 및 상기 프로브와 상기 석영 튜브 사이에 형성되어 상기 프로브를 지지하는 지지부재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. Wafer temperature measuring apparatus according to the present invention for achieving the above object, the probe for sensing the temperature of the wafer loaded on the top; A cable connected to the probe and the temperature detector; A quartz tube surrounding the horizontal portion of the cable; And a support member formed between the probe and the quartz tube to support the probe.

상기 본 발명의 웨이퍼 온도 측정 장치에 있어서, 상기 지지부재는 석영재질인 것이 바람직하다. In the wafer temperature measuring apparatus of the present invention, the support member is preferably made of quartz.

이하 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 측정 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a wafer temperature measuring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 온도 측정 장치를 설명하기 위한 반도체 제조 공정에서 사용되는 챔버 내부의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a chamber interior used in a semiconductor manufacturing process for explaining a wafer temperature measuring apparatus according to the prior art.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 측정부의 개략도로서 핀 부분을 상세히 보여 주는 도면이다. 5 is a schematic view showing a fin in detail as a schematic diagram of a wafer temperature measurement unit according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 온도 측정 장치의 일 실시예의 구조를 보인 도면이다. 6 is a view showing the structure of an embodiment of a temperature measuring device according to the present invention.

도 2를 참조하면, 반도체 웨이퍼(300)는 챔버(200)에 갖추어진 상기 웨이퍼(300)를 적재하는 역할을 하는 핀(410, 420)과, 상기 챔버(200)의 벽을 통해 측면으로 유입되어 상기 웨이퍼(300)를 적재하는 역할 뿐 아니라 온도를 감지하는 기능도 담당하는 상기 핀(430) 위에 적재되어 있다. Referring to FIG. 2, the semiconductor wafer 300 flows to the side through the fins 410 and 420 which serve to load the wafer 300 provided in the chamber 200, and the wall of the chamber 200. And is loaded on the pin 430 which is responsible for not only loading the wafer 300 but also sensing a temperature.

본 발명에 따른 웨이퍼 온도 측정 장치(600)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 챔버의 외부에 위치한 온도검출부(500)와 연결되어 있고, 적재된 웨이퍼(300)를 지지하는 역할과 온도를 감지하는 기능을 동시에 가지는 프로브(610)와, 상기 프로브(610)를 상기 챔버(200) 외부에 위치한 본체와 연결하는 케이블(620)과, 상기 케이블(620)의 수평부분을 감싸는 석영 튜브(630)와, 상기 프로브(610)와 와 상기 석영 튜브(630) 사이에 수직으로 형성된 지지부재(640)로 구성되어 있다. The wafer temperature measuring apparatus 600 according to the present invention is connected to the temperature detector 500 located outside the chamber as shown in FIGS. 5 and 6, and serves to support the loaded wafer 300. A probe 610 having a function of simultaneously detecting the cable, a cable 620 connecting the probe 610 to a main body located outside the chamber 200, and a quartz tube surrounding a horizontal portion of the cable 620 ( 630 and a support member 640 formed vertically between the probe 610 and the quartz tube 630.

여기서, 상기 지지부재(640)는 석영 튜브(630)로 부터 일정 간격 이격된 상기 프로브(610)의 하단부와 상기 석영 튜브(630)의 수평부분 사이에 수직으로 형성되어 있다. Here, the support member 640 is vertically formed between the lower end of the probe 610 and the horizontal portion of the quartz tube 630 spaced apart from the quartz tube 630 by a predetermined distance.

또한, 상기 지지부재(640)는 상기 고온의 챔버(200) 내에 있으므로, 열전도성이 없는 물질인 석영재질인 것이 바람직하다. In addition, since the support member 640 is in the high temperature chamber 200, the support member 640 is preferably made of quartz, which is a material having no thermal conductivity.

이렇게 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 측정 장치에 의하면, 매 장의 웨이퍼가 적재 될 때 이를 지지하는 상기 핀(410, 420)의 역할을 겸하는 상기 프로브(610)의 위치 변경에 의한 온도 감지 기능의 저하를 방지하여 정확한 온도 측정이 가능하게 된다. According to the wafer measuring apparatus according to the present invention configured as described above, the degradation of the temperature sensing function due to the change of the position of the probe 610, which serves as the pins 410 and 420, which supports the wafer when the wafer is loaded, is prevented. This allows accurate temperature measurement.

특히, 상기의 웨이퍼 온도 측정 장치는 웨이퍼 표면 박막 부분의 소정 영역을 선택적으로 제거하기 위한 식각 공정용 설비 내에 적용하거나, 또는 상기 챔버내의 웨이퍼 상에 박막을 형성하기 위한 화학기상증착공정용 설비 내에 적용할 수 있으며, 그 외에도 온도를 중요 파라미터로 사용하거나 관리하는 다양한 반도제 제조 공정 설비 내에 적용이 가능하다. In particular, the wafer temperature measuring apparatus is applied in an etching process facility for selectively removing a predetermined region of a wafer surface thin film portion, or in a chemical vapor deposition process facility for forming a thin film on a wafer in the chamber. In addition, it can be applied in various semiconductor manufacturing process facilities using or managing temperature as an important parameter.

한편, 본 발명은 도면에 도시된 구체적인 설시예를 참고로 상세히 설명되었으나, 이는 하나의 예시에 불과한 것으로 본 발명의 보호범위를 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 타실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. On the other hand, the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments shown in the drawings, but this is only one example and does not limit the scope of protection of the present invention, it is common knowledge in the art within the spirit of the present invention Various modifications and equivalent other embodiments are possible by those having the same, and such modifications and equivalent other embodiments belong to the appended claims of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 측정 장치에 의하면, 프로브의 하단부와 석영 튜브의 수평부분 사이에 지지부재를 설치함으로써 매 장의 웨이퍼가 적재 될 때 마다 온도 측정 기능 뿐아니라 웨이퍼를 적재하는 핀의 역할을 겸하는 프로브의 위치 변형으로 인한 온도 감지 기능이 저하 또는 정지 되는 것을 방지하여 정확한 온도 측정이 가능해짐으로써 반도체장치의 수율 향상과 신뢰성을 높일 수 있다는 장점이 있다. As described above, according to the wafer temperature measuring apparatus according to the present invention, a support member is provided between the lower end of the probe and the horizontal portion of the quartz tube so that the wafer is loaded as well as the temperature measuring function every time the wafer is loaded. It is possible to improve the yield and reliability of semiconductor devices by enabling accurate temperature measurement by preventing the temperature sensing function from being deteriorated or stopped due to the positional deformation of the probe, which also serves as a pin.

도 1은 기존의 웨이퍼 온도 측정 방식인 피쉬아이 센서(Fisheye sensor)의 단면도.1 is a cross-sectional view of a fisheye sensor that is a conventional wafer temperature measurement method.

도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 온도 측정 장치를 설명하기 위한 반도체 제조 공정에서 사용되는 챔버 내부의 개략도.2 is a schematic diagram of a chamber interior used in a semiconductor manufacturing process for explaining a wafer temperature measuring apparatus according to the prior art;

도 3은 종래 기술에 따른 웨이퍼 온도 측정부의 개략도로서 핀 부분을 상세히 보여 주는 도면. 3 is a schematic view showing a fin portion in detail as a schematic view of a wafer temperature measurement unit according to the prior art;

도 4는 종래 기술에 따른 웨이퍼 온도 측정부의 개략도.4 is a schematic view of a wafer temperature measuring unit according to the prior art.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 측정부의 개략도로서 핀 부분을 상세히 보여 주는 도면. 5 is a schematic view of a fin portion as a schematic diagram of a wafer temperature measurement unit according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 온도 측정 장치의 일 실시예의 구조를 보인 도면.6 is a view showing the structure of an embodiment of a temperature measuring device according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

210, 610:프로브(probe) 220, 620:케이블210, 610: probe 220, 620: cable

230, 630:석영튜브(quartz tube) 640:지지부재230, 630: quartz tube 640: support member

Claims

A probe for sensing the temperature of the wafer loaded thereon;

A cable connected to the probe and the temperature detector;

A quartz tube surrounding the horizontal portion of the cable; And

And a support member formed between the probe and the quartz tube to support the probe.

The method of claim 1,

The support member is a wafer temperature measuring apparatus, characterized in that the quartz material.