KR20080017119A

KR20080017119A - 종형확산로설비

Info

Publication number: KR20080017119A
Application number: KR1020060078517A
Authority: KR
Inventors: 김홍근; 안낙준; 이재형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2008-02-26

Abstract

본 발명은 종형확산로 설비에서 열전대 센서튜브가 기울어지지 않도록 설치하여 파티클 및 웨이퍼 브로큰을 방지하는 종형확산로설비에 관한 것이다.

종형확산로 설비에서 공정튜브 내부에서 열전대센서 튜브를 고정시켜 보트와 마찰되지 않도록 하여 파티클발생을 방지하고, 싱글튜브와 열전대센서 튜브를 일체형으로 형성하여 외부튜브와 열전대센서의 접합부위를 별도로 밀폐시킬 필요가 없는 본 발명의 종형확산로설비는, 싱글튜브의 내부일측에 열전대센서 튜브가 용접에 의해 상기 싱글튜브와 일체형으로 고정 설치되어 있고, 상기 열전대센서 튜브는 상기 싱글튜브의 하부에 형성된 홀을 통해 상기 싱글튜브의 외부로 돌출되어 있다.

종형확산로 설비에서 열전대센서 튜브를 싱글튜브 내벽에 용접으로 일체형으로 고정시키고, 싱글튜브 하측으로 비스듬하게 돌출되도록 하여 열전대센서를 밀어넣도록 하므로, 열전대센서 튜브가 싱글튜브 내부에서 기울어짐으로 인하여 웨이퍼 브로큰으로 인한 품질불량을 방지하여 웨이퍼 로스를 줄일 수 있다.

또한 열전대센서가 싱글튜브 내벽에 용접으로 고정되어 있어 보트가 승하강 시 열전대센서 튜브와 마찰이 발생하지 않게 되어 파티클 발생을 방지하여 생산성을 향상시킨다.

종형확산로, 열전대, 써모커플, 열전대센서 튜브

Description

종형확산로설비{VERTICE FURNACE DEVICE}

도 1은 종래의 반도체 공정용 종형확산로를 도시한 종단면도

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 종형확산로 설비의 구조도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 공정튜브 12: 싱글튜브

14: 보트 16: 보트엘리베이터

18: 노즐 19: 가스방출

20: 진공배기구 22: 플랜지

24: 셔터 26: 오링

31: 열전대센서 튜브 32: 열전대센서

본 발명은 종형확산로설비에 것으로, 특히 종형확산로 설비에서 열전대 센서튜브가 기울어지지 않도록 설치하여 파티클 및 웨이퍼 브로큰을 방지하는 종형확산 로설비에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 반도체기판으로 사용되는 웨이퍼상에 증착공정, 사진공정, 식각공정, 이온주입공정, 확산공정 및 열처리공정 등의 일련의 반도체 제조공정들을 수행하여 제조된다. 이렇게 반도체를 제조하기 위해서는 여러 공정을 진행하게 되는데 이러한 공정 중에는 제조될 웨이퍼에 주기율표 상의 3족원소 또는 5족의 불순물 원자를 도입하여 도전성을 변화시키거나, 웨이퍼 표면에 불순물 원자를 확산시켜 P형 또는 N형 반도체 부분을 형성하는 확산공정이 있으며, 이러한 확산공정을 위해 사용되는 장비 중 하나가 반도체 공정용 종형 확산로이다.

또한 불순물을 산소원자로 하여 산화막을 형성시킬 수 있는 기술로서, 이온주입에 의한 불순물의 도입 후의 드라이브-인(Drive-in) 등의 기술까지 포함하는 경우, 통상 LSI, MOS LSI의 제조공정에서 각각 수회 이상 반복되어 행해지는 중요한 공정이다.

이러한 반도체 공정용 종형확산로설비는 대한민국 등록특허번호 10-290305호에 개시되어 있다. 지금 등록특허번호 10-290305호를 보면, 종래의 반도체소자 제조용 공정튜브(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 돔형의 싱글튜브(12)를 구비한다. 상기 싱글튜브(12) 내부에는 복수의 웨이퍼(W)가 적재된 보트(Boat : 14)가 위치되어 있다. 여기서 상기 보트(14)는 보트엘리베이터(16)의 구동에 의해서 상하로 이동함으로써 싱글튜브(12) 내측 및 외측으로 이동하고, 상기 싱글튜브(12) 내부에서 회전할 수 있도록 되어 있다. 일반적으로 보트(14)는 석영재질의 상부링 및 하부고정부가 3개의 봉형상의 석영로드(Quartz rod)에 의해서 연결된 구조로 이루어지고, 상기 석영로드 내측에 웨이퍼(W)가 삽입되는 복수의 슬롯(Slot)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 싱글튜브(12) 내측에 노즐(18)이 구비됨으로써 저압화학기상증착공정에 사용될 반응가스를 싱글튜브(12) 내부로 공급할 수 있도록 되어 있다. 상기 노즐(18)은 공정튜브(10)의 하부를 관통하여 싱글튜브(12)내측 상부로 절곡 연장되어 있고, 상기 노즐(18)에는 복수의 가스방출구(19)가 형성되어 있다.

또한, 상기 공정튜브(10)의 하부 소정부에는 공정튜브(10)의 내부압력을 조절할 수 있도록 진공배기구(20)가 형성되어 있다. 상기 진공배기구(20)는 도면에는 도시되지 않았으나 진공펌프(도시되지 않음)와 연결되어 있다. 그리고 공정튜브(10) 하단에는 진공을 형성하기 위해 외부와 차단하기 위해 셔터(24)가 설치되어 있다. 상기 셔터(24)는 보트(14)를 로딩하거나 언로딩 시 오픈하거나 클로즈 하도록 한다. 그리고 플랜지(22)는 싱글튜브(12)의 하우징 하단을 장착하도록 하고 있다. 상기 싱글튜브(12)와 플랜지(22) 사이에는 누설을 방지하기 위한 오링(26)이 설치되어 있다.

그리고 상기 싱글튜브(12)의 내부일측에 열전대센서 튜브(30)가 고정 설치되어 있고, 상기 열전대센서 튜브(30)는 싱글튜브(12)의 내부에 연결고정된 고정바(28)를 관통하여 고정된다. 열전대센서 튜브(30)는 공정튜브(10)의 하부를 관통하여 싱글튜브(12)내측 상부로 절곡 연장된 L자형태로 형성되어 있고, 상기 싱글튜브(12)의 하부로부터 상부로 밀어넣은 후 싱글튜브(10)의 하부에 형성된 홀에 끼워넣은 후 고정볼트(34)에 의해 고정시킨다.

상기와 같이 구성된 종형확산로 설비의 공정진행 절차에 따라 공정을 진행하 는 종래의 동작을 설명하면, 프로세스가 시작되면 보트(14)가 언로딩된 상태에서 프로세스를 진행할 웨이퍼(W)를 보트(14)에 적재하게 된다. 보트(14)에 웨이퍼(W)의 적재가 완료되면 셔터(24)를 오픈(open)한 상태에서 보트(14)를 공정튜브(10)의 내부로 로딩시키게 된다. 그런 후 셔터(24)를 클로즈(close)한 상태에서 진공배기구(20)를 통해서 공정튜브(10)의 내부기체가 외부로 펌핑됨에 따라 공정튜브(10)의 내부압력은 특정 저진공상태가 형성되고, 공정튜브(10)의 내부온도 등과 같은 다른 공정환경이 설정되면, 반응가스는 노즐(18)의 가스방출구(19)를 통해서 싱글튜브(12) 내부로 공급된다. 싱글튜브(12) 내부로 공급된 반응가스는 보트(14)에 적재된 웨이퍼(W)의 상부표면과 각각 화학반응함으로써 웨이퍼(W) 상에는 레디컬 옥사이드(Redical Oxide)막이 생성된다. 통상, 전술한 증착공정이 진행될 때, 상기 보트(14)는 구동원의 구동에 의해서 회전함으로써 보트(14)에 적재된 각 웨이퍼(W)의 전면에 전체적으로 균일한 특정막이 형성될수 있도록 한다. 이때 싱글튜브(12)의 내부는 미리 설정된 온도로 유지되어야 하며, 이 싱글튜브(12)의 내부온도를 열전대센서(32)에 의해 검출하여 온도를 조절하도록 하고 있다.

이렇게 상기 증착이 완료되면, 셔터(24)가 오픈되고 상기 보트(14)는 보트엘리베이터(16)의 구동에 의해서 하부로 이동함으로써 싱글튜브(12) 외부로 언로딩하게 된다. 이후, 증착이 완료된 복수의 웨이퍼(W)는 이송로봇(도시하지 않음) 등에 의해서 상기 보트(14)로부터 꺼내어 소정위치로 이동하게 된다. 증착이 완료된 복수의 웨이퍼(W)가 상기 보트(14)로부터 모두 꺼내어지면 프로세스가 종료된다.

상기와 같은 종래의 종형로 확산설비는 열전대센서 튜브(30)가 공정튜브(10) 의 하부를 관통하여 싱글튜브(12)내측 상부로 절곡 연장된 L자형태로 형성되어 있고, 상기 싱글튜브(12)의 하부로부터 상부로 밀어넣은 후 싱글튜브(10)의 하부에 형성된 홀에 끼워넣은 후 고정볼트(34)에 의해 고정하도록 하는 구조로 이루어져 열전대센서(32)의 교체 시 장착이나 해체하는 시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.

또한 열전대센서 튜브(30)를 고정바(28)에 의해 고정되어 고정바(28)내에서 열전대센서 튜브(30)가 유동되므로 열전대센서 튜브(30)가 기울어져 웨이퍼브로큰이 발생하거나 보트(14)와 마찰이 발생되어 파티클이 발생하는 문제가 있었다.

그리고 열전대센서(32)를 교체하는 경우 싱글튜브(12)와 고정볼트(34)간에 오링을 사용하여 밀폐시켜야 하는 번거로운 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 종형확산로 설비에서 공정튜브 내부에서 열전대센서 튜브의 유동으로 인해 웨이퍼 브로큰 발생을 방지하여 웨이퍼 로스를 감소시키는 종형확산로설비를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 종형확산로 설비에서 공정튜브 내부에서 열전대센서 튜브를 고정시켜 보트와 마찰되지 않도록 하여 파티클발생을 방지할 수 있는 종형확산로설비를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 싱글튜브와 열전대센서 튜브를 일체형으로 형성하여 외부튜브와 열전대센서의 접합부위를 별도로 밀폐시킬 필요가 없는 종형확산로 설비를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 열전대센서를 교체할 시 교체가 용이하고 교체시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 종형확산로설비를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 종형확산로설비는, 싱글튜브의 내부일측에 열전대센서 튜브가 용접에 의해 고정 설치되어 있고, 상기 열전대센서 튜브는 상기 싱글튜브의 하부에 형성된 홀을 통해 상기 싱글튜브의 외부로 돌출되어 있음을 특징으로 한다.

상기 열전대센서 튜브는 상기 싱글튜브의 외부로부터 내측 상부로 비스듬하게 절곡 연장된 형태로 형성되어 있음을 특징으로 하는 한다.

상기 열전대 센서 튜브의 비스듬하게 절곡연장된 부분으로 열전대센서를 밀어넣어 장착되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 열전대센서 튜브는 석영으로 형성하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 종형확산로 설비의 구조도이고,

공정튜브(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 돔형의 싱글튜브(12)를 구비한다. 상기 싱글튜브(12) 내부에는 복수의 웨이퍼(W)가 적재된 보트(Boat : 14)가 위치되어 있다. 여기서 상기 보트(14)는 보트엘리베이터(16)의 구동에 의해서 상하로 이동함으로써 싱글튜브(12) 내측 및 외측으로 이동하고, 상기 싱글튜브(12) 내부에서 회전할 수 있도록 되어 있다. 일반적으로 보트(14)는 석영재질의 상부링 및 하부고정부가 3개의 봉형상의 석영로드(Quartz rod)에 의해서 연결된 구조로 이루어지고, 상기 석영로드 내측에 웨이퍼(W)가 삽입되는 복수의 슬롯(Slot)이 형성되어 있다.

그리고 상기 싱글튜브(12)의 내부일측에 열전대센서 튜브(31)가 용접에 의해 고정 설치되어 있고, 상기 열전대센서 튜브(31)는 싱글튜브(12)의 하부에 형성된 홀을 통해 싱글튜브(12)의 외부로 돌출되어 있다. 열전대센서 튜브(31)는 싱글튜브(12)의 외부로부터 내측 상부로 비스듬하게 절곡 연장된 형태로 형성되어 있다.

상술한 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 종형확산로 설비의 공정진행 절차에 따른 공정을 진행하는 동작을 설명하면,

프로세스가 시작되면 보트(14)가 언로딩된 상태에서 프로세스를 진행할 웨이퍼(W)를 보트(14)에 적재하게 된다. 보트(14)에 웨이퍼(W)의 적재가 완료되면 셔터(24)를 오픈(open)한 상태에서 보트(14)를 공정튜브(10)의 내부로 로딩시키게 된다. 그런 후 셔터(24)를 클로즈(close)한 상태에서 진공배기구(20)를 통해서 공정튜브(10)의 내부기체가 외부로 펌핑됨에 따라 공정튜브(10)의 내부압력은 특정 저진공상태가 형성되고, 공정튜브(10)의 내부온도 등과 같은 다른 공정환경이 설정되면, 반응가스는 노즐(18)의 가스방출구(19)를 통해서 싱글튜브(12) 내부로 공급된다. 싱글튜브(12) 내부로 공급된 반응가스는 보트(14)에 적재된 웨이퍼(W)의 상부표면과 각각 화학반응함으로써 웨이퍼(W) 상에는 레디컬 옥사이드(Redical Oxide)막이 생성된다.

이때 싱글튜브(12)의 내부는 미리 설정된 온도로 유지되어야 하며, 이 싱글튜브(12)의 내부온도를 열전대센서(32)에 의해 검출하여 온도를 조절하도록 하고 있다. 열전대센서(32)는 열전대센서 튜브(31)의 외부로부터 내부로 밀어넣어 장착되도록 한다. 그리고 상기 열정대센서 튜브(31)는 싱글튜브(12)의 내측벽에 용접에 의해 싱글튜브(12)와 일체형으로 장착하므로 별도로 해체하거나 장착할 필요가 없으며, 이로인해 열전대센서 튜브(31)의 유동되지 않아 기울어짐이 발생되지 않으므 로 웨이퍼 브로큰이나 보트(14)의 승하강 시 마찰로 인한 파티클발생을 방지할 수 있다. 상기 열전대센서 튜브(31)는 석영(Quartz)으로 형성되어 있다.

통상, 전술한 증착공정이 진행될 때, 상기 보트(14)는 구동원의 구동에 의해서 회전함으로써 보트(14)에 적재된 각 웨이퍼(W)의 전면에 전체적으로 균일한 레디컬 옥사이드막이 형성될수 있도록 한다.

이렇게 상기 증착이 완료되면, 셔터(24)가 오픈되고 상기 보트(14)는 보트엘리베이터(16)의 구동에 의해서 하부로 이동함으로써 싱글튜브(12) 외부로 언로딩하게 된다. 이후, 증착이 완료된 복수의 웨이퍼(W)는 이송로봇(도시하지 않음) 등에 의해서 상기 보트(16)로부터 꺼내어 소정위치로 이동하게 된다. 증착이 완료된 복수의 웨이퍼(W)가 상기 보트(16)로부터 모두 꺼내어지면 프로세스가 종료된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 종형확산로 설비에서 열전대센서 튜브를 싱글튜브 내벽에 용접으로 일체형으로 고정시키고, 싱글튜브 하측으로 비스듬하게 돌출되도록 하여 열전대센서를 밀어넣도록 하므로, 열전대센서 튜브가 싱글튜브 내부에서 기울어짐으로 인하여 웨이퍼 브로큰으로 인한 품질불량을 방지하여 웨이퍼 로스를 줄일 수 있다.

또한 열전대센서가 싱글튜브 내벽에 용접으로 고정되어 있어 보트가 승하강 시 열전대센서 튜브와 마찰이 발생하지 않게 되어 파티클 발생을 방지하여 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

종형확산로설비에 있어서,

싱글튜브의 내부일측에 열전대센서 튜브가 용접에 의해 상기 싱글튜브와 일체형으로 고정 설치되어 있고, 상기 열전대센서 튜브는 상기 싱글튜브의 하부에 형성된 홀을 통해 상기 싱글튜브의 외부로 돌출되어 있음을 특징으로 하는 종형확산로설비.
제1항에 있어서,

상기 열전대센서 튜브는 상기 싱글튜브의 외부로부터 내측 상부로 비스듬하게 절곡 연장된 형태로 형성되어 있음을 특징으로 하는 종형확산로설비.
제2항에 있어서,

상기 열전대 센서 튜브의 비스듬하게 절곡연장된 부분으로 밀어넣어 장착되는 열전대센서를 더 포함함을 특징으로 종형확산로설비.
제3항에 있어서,

상기 열전대센서 튜브는 석영으로 형성함을 특징으로 하는 종형확산로설비.