KR20070017606A - Horizontal type furnace apparatus for manufacturing a semiconductor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a horizontal furnace apparatus for the manufacture of semiconductor devices.

본 발명은, 그 내부에서 고온 열처리가 수행되며 그 일측부에 출입구가 형성된 프로세스튜브와, 웨이퍼들이 각각 탑재된 다수개의 보트를 상기 프로세스튜브내로 로딩 또는 언로딩하기 위해 수평이동 가능하도록 구비되는 운반대를 포함하는 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치에 있어서, 상기 프로세스튜브의 상기 출입구측에는 상기 운반대상에 놓여져 상기 프로세스튜브로부터 인출되는 과정의 상기 웨이퍼들에 대하여 냉각용 가스를 분사할 수 있는 가스분사노즐이 구비되는 것을 특징으로 한다. The present invention is a carrier that is provided to be horizontally movable to load or unload a process tube and a plurality of boats each having wafers mounted thereon, with a high temperature heat treatment performed therein and having an entrance at one side thereof. A horizontal furnace apparatus for manufacturing a semiconductor device comprising: a gas injection capable of injecting a cooling gas to the wafers in a process of being placed on the transport object and drawn out from the process tube at the entrance side of the process tube; It is characterized in that the nozzle is provided.

따라서, 고온 열처리후 외부에서 웨이퍼를 자연냉각하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있게 되어, 그 만큼 해당 열처리공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. Therefore, it is possible to reduce the time required to naturally cool the wafer from the outside after the high temperature heat treatment, thereby improving the productivity of the heat treatment process.

수평형, 퍼니스, 냉각, 웨이퍼, 반도체 Horizontal, Furnace, Cooling, Wafer, Semiconductor

Description

반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치{HORIZONTAL TYPE FURNACE APPARATUS FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR}Horizontal furnace device for semiconductor device manufacturing {HORIZONTAL TYPE FURNACE APPARATUS FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR}

도 1은 종래의 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치를 설명하기 위한 개략도, 1 is a schematic diagram for explaining a horizontal furnace apparatus for manufacturing a conventional semiconductor device,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 2 is a schematic diagram illustrating a horizontal furnace apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 수평형 퍼니스 12 : 프로세스튜브10: horizontal furnace 12: process tube

12a : 출입구 14 : 운반대12a: doorway 14: carrier

16 : 가스분사노즐 16a : 가스공급라인16 gas injection nozzle 16a gas supply line

16b : 유량조절수단 18 : 배기라인16b: flow rate control means 18: exhaust line

B : 보트 W : 웨이퍼B: Boat W: Wafer

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 열처리가 수행되는 프로세스튜브로부터 열처리후에 인출되는 과정의 웨이퍼에 대하여 냉각용 가스를 분사함으로써 인출된 이후의 자연냉각에 소요되는 시간을 줄여 해당 열처리공정의 생산성이 향상되도록 하는 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a horizontal furnace apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to natural cooling after being drawn out by injecting a cooling gas to a wafer in a process of being drawn out after heat treatment from a process tube subjected to high temperature heat treatment. It relates to a horizontal furnace apparatus for manufacturing a semiconductor device to reduce the time required to improve the productivity of the heat treatment process.

일반적으로, 반도체 소자의 제조과정에서는 퍼니스(furnace)를 이용하여 웨이퍼(wafer)에 열을 가하는 여러 열처리공정이 포함되는데, 예컨대 이온 주입후의 이온들의 활성화를 위한 고온 열처리, 저압방식에 의한 산화막의 성장, 산화막 내지 금속막의 열적 안정성을 위한 열처리 등이 있다. In general, the manufacturing process of a semiconductor device includes a plurality of heat treatment processes that apply heat to a wafer using a furnace, for example, the growth of the oxide film by a high temperature heat treatment for the activation of the ions after implantation, low pressure method And heat treatment for thermal stability of the oxide film to the metal film.

이러한 열처리공정에 사용되는 퍼니스로는 그 프로세스튜브(process tube)가 설치되는 형상에 따라 수직형 퍼니스(vertical type furnace)와 수평형 퍼니스(horizontal type furnace)로 구분된다. Furnace used in this heat treatment process is divided into a vertical furnace (horizontal type furnace) and a horizontal furnace (horizontal type furnace) according to the shape of the process tube (process tube) is installed.

이 중 수평형 퍼니스는 수직형 퍼니스에 비해 상대적으로 고온공정에 주로 사용되게 된다. Among them, the horizontal furnace is mainly used in a high temperature process in comparison with the vertical furnace.

도 1은 종래의 수평형 퍼니스 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a schematic view for explaining a conventional horizontal furnace apparatus.

수평형 퍼니스(10)는 수평방향으로 설치되는 프로세스튜브(12)의 일측부에 출입구(12a)가 형성되며, 이 출입구(미도시)측에는 그 개폐를 위한 셔터(미도시)가 설치되게 된다. The horizontal furnace 10 has an entrance 12a formed at one side of the process tube 12 installed in the horizontal direction, and a shutter (not shown) for opening and closing is installed at the entrance (not shown) side.

이러한 프로세스튜브(12)에 공정대상물인 웨이퍼(W)를 로딩 및 언로딩하기 위해 프로세스튜브(12)의 출입구(12a)를 통과하여 내외측으로 출입하게 되는 운반대(14)가 또한 수평방향으로 구비되며, 이 운반대(14)상에는 복수매의 웨이퍼(W)가 각각 탑재된 보트(boat)(B)가 다수개 놓여지게 되고, 이 운반대(14)는 롤러수단 등 을 통해 수평방향으로 이동가능하게 구비되게 된다. In order to load and unload the wafer W, which is an object to be processed, the process tube 12 is also provided with a carriage 14 which passes through the entrance and exit 12a of the process tube 12 in and out. On the carriage 14, a plurality of boats B on which a plurality of wafers W are mounted are placed, and the carriage 14 moves horizontally through roller means or the like. It is possible to be provided.

따라서, 웨이퍼(W)들을 탑재한 다수개의 보트(B)가 별도의 이송로봇(미도시)에 의해 이송되어 운반대(14)상에 놓여진 다음, 운반대(14)는 수평방향으로 이동되어 프로세스튜브(12)의 출입구(12a)를 통과하여 프로세스튜브(12) 내부로 로딩되게 되며, 운반대(14)가 완전히 로딩된 후, 프로세스튜브(12)의 출입구(12a)는 셔터에 의해 밀폐되도록 폐쇄되게 되고, 이후 프로세스튜브(12)는 부속되는 히터와 같은 가열수단(미도시)에 의해 일정온도로 가열되어 그 내부에 로딩된 웨이퍼(W)들에 대하여 해당하는 열처리공정이 수행되도록 하게 된다. Thus, a plurality of boats B on which the wafers W are mounted are transferred by a separate transfer robot (not shown) and placed on the carriage 14, and then the carriage 14 is moved horizontally to process It passes through the inlet 12a of the tube 12 and is loaded into the process tube 12. After the carriage 14 is completely loaded, the inlet 12a of the process tube 12 is sealed by a shutter. After that, the process tube 12 is heated to a predetermined temperature by a heating means (not shown) such as an attached heater so that a corresponding heat treatment process is performed on the wafers W loaded therein. .

이어서, 해당 열처리공정이 완료되면, 가열수단이 정지되고, 이후 프로세스튜브(12)에는 냉각수가 순환되게 되어 열처리 완료된 내부의 웨이퍼(W)들을 소정온도로 냉각시키게 되며, 해당 냉각이 완료되면, 프로세스튜브(12)의 출입구(12a)가 개방되게 되고, 이어서 운반대(14)가 외부로 인출되어 웨이퍼(W)들이 언로딩되도록 하며, 이와 같이 웨이퍼(W)들이 외부로 인출된 상태에서 또한 일정시간 유지되어 웨이퍼(W)들은 공냉에 의해 소정온도까지 2차 냉각되게 되고, 이후 완전히 냉각된 웨이퍼(W)들이 탑재된 보트(B)들은 이송로봇에 의해 운반대(14)로부터 이송되게 된다. Subsequently, when the heat treatment process is completed, the heating means is stopped, and then the cooling water is circulated in the process tube 12 to cool the wafers W that have been heat-treated to a predetermined temperature, and when the cooling is completed, the process The entrance 12a of the tube 12 is opened, and then the carriage 14 is drawn out to allow the wafers W to be unloaded, and thus also in a state in which the wafers W are drawn out. Time is maintained, the wafers W are secondly cooled to a predetermined temperature by air cooling, and then the boats B on which the fully cooled wafers W are mounted are transferred from the carriage 14 by the transfer robot.

그러나, 이상과 같이 고온 열처리후 프로세스튜브(12)내에서 냉각수 순환을 이용하여 1차 냉각시키고, 이어서 외부에서 일정시간 유지시켜 공냉에 의해 2차 냉각시키게 되므로, 특히 자연냉각을 이용하는 2차 냉각에는 10~30분 정도의 장시간이 소요되게 됨에 따라 생산성이 대폭 저하되는 문제점이 있었다. However, after the high temperature heat treatment as described above, the first cooling by using the cooling water circulation in the process tube 12, and then maintained for a certain time from the outside to secondary cooling by air cooling, especially for secondary cooling using natural cooling As it takes a long time of about 10 to 30 minutes, there was a problem that the productivity is significantly reduced.

즉, 수평형 퍼니스(10)에서는 상대적으로 고온공정이 진행되므로, 고온인 만큼 열처리 완료후의 냉각에 소요되는 시간도 길게 되어 그 동안 대기해야만 하는 시간낭비가 발생되는 문제점이 있었다. That is, in the horizontal furnace 10, because the relatively high temperature process is progressed, the time required for cooling after the heat treatment is completed as the high temperature, there was a problem that a time wasted to wait for a while.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 프로세스튜브내에서 1차 냉각된 후 출입구를 통해 인출되는 웨이퍼에 대해 냉각용 가스를 분사하여 인출과정에서 또한 일부 냉각시킴으로써 이후 공냉에 의한 2차 냉각에 소요되는 시간을 줄여 그 만큼 생산성이 향상되도록 할 수 있는 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was devised to solve the above-mentioned problems, by spraying a gas for cooling to the wafer drawn out through the inlet after the first cooling in the process tube, and also partially cooled in the drawing process by air cooling It is an object of the present invention to provide a horizontal furnace apparatus for manufacturing a semiconductor device that can reduce the time required for secondary cooling to improve the productivity.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치는, 그 내부에서 고온 열처리가 수행되며 그 일측부에 출입구가 형성된 프로세스튜브와, 웨이퍼들이 각각 탑재된 다수개의 보트를 상기 프로세스튜브내로 로딩 또는 언로딩하기 위해 수평이동 가능하도록 구비되는 운반대를 포함하는 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치에 있어서, 상기 프로세스튜브의 상기 출입구측에는 상기 운반대상에 놓여져 상기 프로세스튜브로부터 인출되는 과정의 상기 웨이퍼들에 대하여 냉각용 가스를 분사할 수 있는 가스분사노즐이 구비되는 것을 특징으로 한다. The horizontal furnace apparatus for manufacturing a semiconductor device of the present invention for achieving the above object, the high temperature heat treatment is carried out therein and a process tube formed with an entrance in one side thereof, and a plurality of boats each of which the wafer is mounted A horizontal furnace apparatus for manufacturing a semiconductor device comprising a carriage provided to be movable horizontally for loading or unloading into a process tube, wherein the entrance side of the process tube is placed on the conveying object and is withdrawn from the process tube. A gas injection nozzle capable of injecting a cooling gas to the wafers of the process is provided.

본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 2 is a schematic diagram illustrating a horizontal furnace apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

설명에 앞서, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 부기하고, 그 상세한 설명은 일부 생략함을 밝힌다. Prior to the description, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art, and detailed description thereof will be omitted.

본 발명에 따르면, 프로세스튜브(12)내에서 열처리가 완료되고 이어서 일정시간 유지되어 1차 냉각된 후, 그 출입구(12a)를 통해 인출되게 되는 웨이퍼(W)들에 대하여 냉각용 가스를 분사하여 그 인출과정에서 또한 강제적으로 일부 냉각되도록 함으로써, 이후 외부에서의 자연냉각에 의한 2차 냉각시 소요되는 시간을 줄이게 된다. According to the present invention, after the heat treatment is completed in the process tube 12, and then maintained for a predetermined time and the first cooling, the cooling gas is injected to the wafers (W) to be drawn out through the entrance (12a) The cooling process is also forced to partially cool the drawing process, thereby reducing the time required for secondary cooling by natural cooling from the outside.

이를 위해, 프로세스튜브(12)의 출입구(12a)측에는 운반대(14)상에 위치된 상태로 출입구(12a)를 통과하여 인출되는 웨이퍼(W)들에 대하여 냉각용 가스를 분사할 수 있는 가스분사노즐(16)이 적어도 하나 이상 구비되게 되며, 이 가스분사노즐(16)은 냉각용 가스가 공급되는 가스공급라인(16a)의 종단부에 결합되도록 구비되게 되고, 이 가스분사노즐(16) 또는 가스공급라인(16a)상에는 분사되는 냉각용 가스의 양을 조절하기 위한 유량조절밸브와 같은 유량조절수단(16b)이 구비되게 된다. To this end, a gas capable of injecting cooling gas to the wafers W that are drawn out through the entrance 12a while being located on the carriage 14 at the entrance 12a side of the process tube 12. At least one injection nozzle 16 is provided, and the gas injection nozzle 16 is provided to be coupled to an end of the gas supply line 16a to which the cooling gas is supplied, and the gas injection nozzle 16 Alternatively, on the gas supply line 16a, a flow control means 16b such as a flow control valve for controlling the amount of cooling gas injected is provided.

여기서, 냉각용 가스로는 웨이퍼(W)에 대하여 분사되어도 웨이퍼(W)와 별도 의 화학반응을 일으키지 않으면서 단순히 냉각작용만을 할 수 있는 불활성가스인 질소(N2)가스가 바람직하게 이용될 수 있다. Here, as the cooling gas, nitrogen (N 2) gas, which is an inert gas capable of merely cooling, without causing a separate chemical reaction with the wafer W even when injected to the wafer W, may be preferably used.

그리고, 웨이퍼(W)들은 운반대(14)의 상면상에 위치하므로 전술한 가스분사노즐(16)은 바람직하게 프로세스튜브(12)의 출입구(12a)측 상부에 위치되어 하부의 웨이퍼(W)들에 대하여 냉각용 가스를 하향되도록 분사할 수 있도록 설치될 수 있으며, 물론 여러 방향에서 동시에 분사하도록 다수개 설치될 수도 있을 것이다. In addition, since the wafers W are located on the upper surface of the carriage 14, the above-described gas injection nozzle 16 is preferably located above the inlet 12a side of the process tube 12, so that the lower wafer W It may be installed so as to spray the cooling gas downward with respect to the field, of course, may be installed a plurality of to spray at the same time in multiple directions.

나아가, 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 프로세스튜브(12)로부터 인출되는 과정중의 웨이퍼(W)에 대해 냉각용 가스를 분사하게 됨에 따라, 분사되어 웨이퍼(W)의 냉각에 사용된 후 고온화되게 되는 냉각용 가스에 의해 주위의 대기온도가 상승될 수 있으며, 이와 같이 주위의 대기온도가 상승된다면 이후 분사되는 냉각용 가스에 의해서는 적절한 냉각효과가 확보될 수 없게 되므로, 이를 방지하기 위해 해당 주위의 고온화된 대기를 강제적으로 배기시키기 위한 배기라인(18)이 또한 적어도 하나 이상 구비되게 되며, 이 배기라인(18)은 그 후방측에 팬(fan)과 같은 강제흐름발생수단(미도시)이 구비되는 것이다. Furthermore, according to the present invention, as described above, as the cooling gas is injected to the wafer W in the process of being drawn out from the process tube 12, the temperature is increased after being used to cool the wafer W. The ambient air temperature may be increased by the cooling gas, and if the ambient air temperature is increased in this way, an appropriate cooling effect may not be obtained by the cooling gas injected thereafter. At least one exhaust line 18 is also provided for forcibly evacuating the surrounding high temperature atmosphere, which exhaust line 18 has a forced flow generating means such as a fan at its rear side (not shown). This is to be provided.

따라서, 그 작용은, 프로세스튜브(12)내에서의 고온 열처리가 종료되고, 이어서 프로세스튜브(12)내에 유지된 상태로 냉각수의 순환에 의해 1차적으로 냉각된 후 프로세스튜브(12)의 출입구(12a)를 통과하여 웨이퍼(W)들이 인출되게 되는 시점에서 프로세스튜브(12)의 출입구(12a)측에 구비되어 있는 가스분사노즐(16)로부터 냉각용 가스가 인출되는 웨이퍼(W)들에 대해 계속적으로 분사되게 되며, 이에 따라 인출과정에서 웨이퍼(W)들은 또한 소정온도 냉각되게 되어, 이후 외부로 인출된 상 태에서 일정시간 유지되어 자연냉각으로 실시되는 2차 냉각에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 됨으로써, 절약되는 해당 시간에 다른 웨이퍼(W)들에 대하여 해당 열처리공정을 수행할 수 있도록 하여 공정생산성이 향상되도록 하게 되는 것이다. Therefore, the action is that the high-temperature heat treatment in the process tube 12 is completed, and then, after being primarily cooled by the circulation of the coolant in the state maintained in the process tube 12, the entrance (the exit of the process tube 12) With respect to the wafers W for which cooling gas is drawn out from the gas injection nozzle 16 provided at the entrance and exit 12a side of the process tube 12 at the time when the wafers W are drawn out through 12a). As a result, the wafers W are also cooled by a predetermined temperature in the drawing process, and thus, the wafers W are kept at a predetermined temperature for a predetermined time, thereby reducing the time required for the secondary cooling performed by natural cooling. By doing so, it is possible to perform the heat treatment process for the other wafers (W) at the time saved, thereby improving the process productivity.

그리고, 웨이퍼(W)에 대하여 분사된 냉각용 가스는 냉각에 사용된 후 고온화되어 주위의 대기온도를 상승시킴으로써 이후의 냉각용 가스에 의한 냉각효과를 저하시킬 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 또한 배기라인(18)을 통한 배기작용이 구동되게 되어 강제적으로 해당 주위의 고온화된 대기를 흡입하여 배기시키게 됨으로써, 해당 주위가 계속적으로 적정한 상대적으로 저온인 온도분위기로 유지되도록 하게 된다. In addition, since the cooling gas injected to the wafer W is used for cooling, the temperature of the cooling gas is increased to increase the ambient air temperature, thereby reducing the cooling effect of the subsequent cooling gas. The exhaust operation through 18 is driven to forcibly suck and exhaust the high temperature atmosphere of the surrounding, so that the surrounding is continuously maintained at an appropriate relatively low temperature atmosphere.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.In the foregoing description, it should be understood that those skilled in the art can make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as merely illustrative of a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따르면, 고온 열처리후 외부에서 웨이퍼를 자연냉각하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있게 되어, 그 만큼 해당 열처리공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 달성될 수 있다. According to the present invention, it is possible to reduce the time required to naturally cool the wafer from the outside after the high temperature heat treatment, the effect of improving the productivity of the heat treatment process by that can be achieved.

Claims (3)

그 내부에서 고온 열처리가 수행되며 그 일측부에 출입구가 형성된 프로세스튜브와, 웨이퍼들이 각각 탑재된 다수개의 보트를 상기 프로세스튜브내로 로딩 또는 언로딩하기 위해 수평이동 가능하도록 구비되는 운반대를 포함하는 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치에 있어서, A semiconductor including a process tube having a high temperature heat treatment therein and having an entrance at one side thereof, and a carriage provided to be horizontally movable to load or unload a plurality of boats each having wafers loaded therein into the process tube. In the horizontal furnace apparatus for device manufacturing, 상기 프로세스튜브의 상기 출입구측에는 상기 운반대상에 놓여져 상기 프로세스튜브로부터 인출되는 과정의 상기 웨이퍼들에 대하여 냉각용 가스를 분사할 수 있는 가스분사노즐이 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치.Horizontal type for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the inlet side of the process tube is provided with a gas injection nozzle placed on the object to be transported to the cooling gas to the wafers in the process of withdrawing from the process tube Furnace device. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 가스분사노즐에서 상기 냉각용 가스가 분사되어 상기 웨이퍼의 냉각에 사용됨에 따라 주위의 대기온도를 고온화시키는 것을 방지하기 위해 해당 주위의 고온화된 대기를 강제적으로 흡입하여 배기시킬 수 있는 배기라인이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장치.As the cooling gas is injected from the gas injection nozzle and used to cool the wafer, an exhaust line for forcibly sucking and evacuating the heated atmosphere in order to prevent the surrounding ambient temperature from being heated up is further included. Horizontal furnace apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized in that provided. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 냉각용 가스는, The cooling gas, 질소가스인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조를 위한 수평형 퍼니스 장 치.Horizontal furnace apparatus for the production of semiconductor devices, characterized in that the nitrogen gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103151248A (en) * 2013-03-07 2013-06-12 武汉电信器件有限公司 Zinc diffusion device and diffusion method thereof in manufacturing of photoelectric detector

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