JPH1019687A - 半導体素子製造用拡散炉のプロセス温度検出方法及びその装置 - Google Patents

半導体素子製造用拡散炉のプロセス温度検出方法及びその装置

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JPH1019687A
JPH1019687A JP8309011A JP30901196A JPH1019687A JP H1019687 A JPH1019687 A JP H1019687A JP 8309011 A JP8309011 A JP 8309011A JP 30901196 A JP30901196 A JP 30901196A JP H1019687 A JPH1019687 A JP H1019687A
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JP
Japan
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temperature
thermocouple
tube
process tube
process temperature
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JP8309011A
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Inchoru Ko
寅 チョル 黄
Tokushu In
徳 秀 尹
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248Temperature monitoring

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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセスチューブ内の温度をその全長にわた
って検出してプロセス温度を一定に保持させることによ
り、プロセスチューブ内のウェーハの位置に関係なく均
一な工程を行うことができるようにする半導体素子製造
用拡散炉のプロセス温度検出装置を提供する。 【解決手段】 プロセスチューブ11内に設置された一
つの熱電対14と、プロセスチューブの外部に設置され
て熱電対の一端に連結された移送部材16と、移送部材
の直線移動を案内するガイドレール17と、熱電対がプ
ロセスチューブの全長にわたって一定の速度で移動する
ように移送部材を直線移動させる駆動部18とからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子製造工程
に用いられる拡散炉(diffusion furnace)に関し、さ
らに詳しくは、拡散工程に必要なプロセス温度をプロセ
スチューブの全長にわたって測定して、拡散炉の特性で
あるヒートブロック(heat block)形成及び均熱長の位
置を確認することにより、拡散工程の処理条件を正確に
設定するように構成された半導体素子製造用拡散炉のプ
ロセス温度検出方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、拡散工程はウェーハ上に酸化膜
を形成するための工程であり、この工程によって形成さ
れた酸化膜はウェーハの表面保護、拡散マスキング(Di
ffusion Masking)、誘電体などの機能を持つ。このよ
うな拡散工程は拡散炉内で化学的反応によってなされ
る。
【0003】図3は従来の拡散炉の構造を概略的に示
す。図3に示すように、拡散炉内にはウェーハが入れら
れる石英のプロセスチューブ1が設置されており、この
プロセスチューブ1の外側にはプロセスチューブ1の内
部温度を上昇させるためのヒータ2が設置されている。
そして、ヒータ2に電力を印加してプロセスチューブ1
を加熱することにより、プロセスチューブ1内の温度を
所定のプロセス温度に保持し、プロセスチューブ1内に
化学反応ガスを注入してウェーハ上に酸化膜を形成す
る。ここで、拡散工程においてプロセスチューブ1内の
温度を一定に保持することが非常に重要であり、熱電対
(Thermocouple)を用いてプロセスチューブ1内の温度
を検出してヒータ2を制御するようになっている。
【0004】即ち、プロセスチューブ1の内部には内側
熱電対4が設置され、プロセスチューブ1の外部には外
側熱電対3がそれぞれ設置されている。ヒータ2の温度
制御は主に外側熱電対3によって行われ、内側熱電対4
はプロセスチューブ1内の実際の温度を検出して、これ
により外側熱電対3の設置位置の関係上プロセスチュー
ブ1内の温度を正確に検出し得ないという問題を補償し
ている。なお、内側熱電対4は保護用チューブ5によっ
て保護されている。
【0005】このような熱電対を用いたプロセスチュー
ブ1内の温度の検出は、水平形拡散炉の場合には通常3
箇所で行われ、また、垂直形拡散炉の場合には通常4箇
所で行われる。水平形拡散炉の場合はその長さは160
0mmであり、検出ポイントは約250〜350mmの
距離を置いて互いに離隔しており、第2検出ポイントb
を中心として第1検出ポイントaが前方に、第3検出ポ
イントcが後方にそれぞれ位置している。従って、第1
乃至第3検出ポイントa〜cに内側熱電対4がそれぞれ
位置するようにして、第1乃至第3検出ポイントa〜c
の温度を測定するように構成されている。
【0006】図4はこのような従来のプロセス温度検出
方法によって検出した温度特性曲線を示す図であって、
内側及び外側熱電対4,3によってヒータ2が制御さ
れ、プロセスチューブ1内の一定区間が所定温度の均熱
長に形成される。従って、安定した工程を行うために
は、この均熱長の中心に複数のウェーハを積載した石英
ボート6を正確にローディングして位置させなければな
らない。
【0007】ここで、拡散炉の特性上、「A」領域と
「B」領域では外部に露出されて熱損失が発生する。従
って、一定の温度に維持するために、「A」領域と
「B」領域のためにヒータ2の加熱温度を点線で示すよ
うにかなり上げるようなヒートブロック(heat block)
を形成する。
【0008】しかしながら、従来の温度検出方法では検
出ポイントが3箇所に限定されているので、検出ポイン
トa〜cの間の中間領域の温度は検出することはできな
い。ところが、検出ポイントa〜cの間にも僅かな温度
差があり、全体領域にわたって内部の温度を正確に検出
することができず、内部を所望の温度に保持することは
困難であった。
【0009】さらに、複数のウェーハを積載した石英ボ
ート6のローディングに際して、正確な均熱長及びヒー
トブロックの位置を第1乃至第3検出ポイントa〜cだ
けでの測定では検出することができないので、通常プロ
セスチューブ1の中間位置に当たる第2検出ポイントb
を中心として石英ボート6をローディングさせている。
言い換えれば、均熱長の中心位置に石英ボート6を正確
に配置しなければ、石英ボートに積載したウェーハの位
置によってウェーハに対する酸化膜の形成は変化するの
で、拡散工程において均一に酸化膜を形成することはで
きない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の温
度制御及び検出方法においては、石英ボートのローディ
ング位置の設定が難しく、第1乃至第3検出ポイント間
の領域において温度の変化があっても温度を正確に検出
することができず、従って、拡散工程に影響を与える特
定のプロセス条件の設定が困難であるという問題があっ
た。
【0011】そこで、本発明の目的は、プロセスチュー
ブ内の温度をその全長にわたって検出してプロセス温度
を一定に保持することによって、プロセスチューブ内の
ウェーハの位置に関係なく均一な工程を行うことができ
るようにした半導体素子製造用拡散炉のプロセス温度検
出方法及びその装置を提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、プロセスチューブ内
の均熱長及びヒートブロックの位置を正確に測定してウ
ェーハを積載した石英ボートを均熱長の中心に正確に位
置させることによって、安定した工程を行うことができ
るようにした半導体素子製造用拡散炉のプロセス温度検
出方法及びその装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に基づく半導体素子製造用拡散炉のプロセス
温度検出方法は、半導体素子製造用拡散炉内に設置され
たプロセスチューブ内のプロセス温度を検出するための
方法において、前記プロセスチューブ内に一つの熱電対
を設置して、この熱電対をプロセスチューブの一端から
他端まで移動させながらプロセスチューブ内の全長にわ
たってプロセス温度を検出することを特徴とする。前記
熱電対の移動速度は50〜300mm/時とすることが
好ましく、これにより迅速かつ正確に検出することがで
きる。
【0014】また、本発明に基づく半導体素子製造用拡
散炉のプロセス温度検出装置は、プロセスチューブ内に
設置された一つの熱電対と、前記プロセスチューブの外
部に設置されて熱電対の一端に連結された移送部材と、
前記移送部材の直線移動を案内するガイドレールと、前
記熱電対が前記プロセスチューブの一端から他端までそ
の全長にわたって一定の速度で移動するように前記移送
部材を直線移動させる駆動部とからなることを特徴とす
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明による半導体素子製造用拡散炉のプロセス温度検出方
法及びその装置を詳細に説明する。
【0016】図1は本発明による拡散炉の構造を概略的
に示す。図1に示すように、拡散炉内には、拡散工程を
行うために、ウェーハを積載した石英ボート19が入れ
られるプロセスチューブ11が設置されており、このプ
ロセスチューブ11の外部にはプロセスチューブ11を
加熱して内部の温度を所定のプロセス温度に上げるため
のヒータ12が設置されている。
【0017】ヒータ12の加熱温度はプロセスチューブ
11の外部に設置された外側熱電対13によって制御さ
れ、外側熱電対13によって検出されたプロセス温度の
変化によってヒータ12の加熱温度を制御することによ
り、プロセス温度を所定の範囲内に一定に保持するよう
になっている。
【0018】ここで、外側熱電対13は、プロセスチュ
ーブ11の長手方向に対して中央に位置する第2検出ポ
イントbと、この第2検出ポイントbを中心として約2
50〜350mm離れた前方及び後方位置にそれぞれ位
置する第1及び第3検出ポイントa,cとに設置され、
第1乃至第3検出ポイントa〜cでプロセスチューブ1
1の内部温度を検出する。
【0019】さらに、プロセスチューブ11内には、プ
ロセスチューブ11内の実際の温度を検出して外側熱電
対13の誤差を補償するために、内側熱電対14が設置
されている。内側熱電対14は、石英の保護用チューブ
15によって保護されるとともに、プロセスチューブ1
1の長手方向に移動可能に設置され、従って、プロセス
チューブ11の全長にわたってプロセス温度を検出する
ことができる。即ち、プロセスチューブ11内の内側熱
電対14は、プロセスチューブ11の外部に設置された
移送部材16に連結されて、この移送部材16の直線移
動に従ってプロセスチューブ11内を長手方向に移動す
る。
【0020】移送部材16はガイドレール17に案内さ
れており、移送部材16は下部の駆動部18によって直
線往復運動する。ガイドレール17の長さを内側熱電対
14の移動距離より少なくとも長く形成することによっ
て、内側熱電対14がプロセスチューブ11の一端から
他端まで全体の長さにわたって移動可能とすることが好
ましい。
【0021】このように構成された半導体素子製造用拡
散炉において、駆動部18によって移送部材16を駆動
してガイドレール17に沿って直線運動させると、これ
に連結された内側熱電対14はプロセスチューブ11内
を長手方向に直線移動しながら、プロセスチューブ11
内の全長にわたってプロセス温度を検出する。この時、
熱電対の移動速度は50〜300mm/時に設定するこ
とが好ましい。もし移送速度を50mm/時より遅くし
た場合には、正確なプロセス温度の検出は可能となる
が、プロセス温度の検出速度が遅くなって効率が低下す
る。一方、移送速度を300mm/時より速くした場合
には、迅速な検出は可能となるが、正確な検出が困難と
なる。
【0022】図2は本発明に基づくプロセス温度検出方
法によって検出されたプロセス温度の特性曲線図であ
る。図2に示すように、一つの内側熱電対14がプロセ
スチューブ11の全長にわたって移動しながら温度を検
出するので、均熱長の位置及びヒートブロックの形成地
点を正確に検出することができるばかりでなく、プロセ
スチューブ11の全長における微細な領域の温度を検出
することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、プロセスチューブ内の
プロセス温度を所定の値に保持することが可能となり、
ウェーハを積載した石英ボートのローディング時にも石
英ボートを均熱長の中央位置に正確にローディングさせ
ることができるので、安定した均熱長内で均一な拡散工
程を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による拡散炉の構造を概略的に示す図で
ある。
【図2】本発明のプロセス温度検出方法によるプロセス
温度の特性曲線図である。
【図3】従来の拡散炉の構造を概略的に示す図である。
【図4】従来のプロセス温度検出方法によるプロセス温
度の特性曲線図である。
【符号の説明】
11 プロセスチューブ 12 ヒータ 13,14 熱電対 15 保護用チューブ 16 移送部材 17 ガイドレール 18 駆動部 19 石英ボート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子製造用拡散炉内に設置された
    プロセスチューブ内のプロセス温度を検出するための方
    法において、 前記プロセスチューブ内に一つの熱電対を設置して、こ
    の熱電対を前記プロセスチューブの一端から他端まで移
    動させながら前記プロセスチューブ内の全長にわたって
    プロセス温度を検出することを特徴とする半導体素子製
    造用拡散炉のプロセス温度検出方法。
  2. 【請求項2】 前記熱電対の移動速度は50〜300m
    m/時であることを特徴とする請求項1記載のプロセス
    温度検出方法。
  3. 【請求項3】 プロセスチューブ内に設置された一つの
    熱電対と、 前記プロセスチューブの外部に設置されて熱電対の一端
    に連結された移送部材と、 前記移送部材の直線移動を案内するガイドレールと、 前記熱電対が前記プロセスチューブの一端から他端まで
    その全長にわたって一定の速度で移動するように前記移
    送部材を直線移動させる駆動部と、からなることを特徴
    とする半導体素子製造用拡散炉のプロセス温度検出装
    置。
JP8309011A 1996-06-07 1996-11-20 半導体素子製造用拡散炉のプロセス温度検出方法及びその装置 Pending JPH1019687A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960020403A KR100219413B1 (ko) 1996-06-07 1996-06-07 반도체소자 제조용 확산로의 공정온도 검출을 통한 반도체소자 제조방법
KR1996-20403 1996-06-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1019687A true JPH1019687A (ja) 1998-01-23

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JP8309011A Pending JPH1019687A (ja) 1996-06-07 1996-11-20 半導体素子製造用拡散炉のプロセス温度検出方法及びその装置

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR100219413B1 (ko) 1999-09-01
KR980005407A (ko) 1998-03-30

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