KR0177486B1

KR0177486B1 - 서멀도너를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 연속 열처리장치

Info

Publication number: KR0177486B1
Application number: KR1019930015208A
Authority: KR
Inventors: 쇼오지 쭈르타
Original assignee: 후지무라 마사야; 미쯔비시마테리알 카부시키가이샤; 후루노 토모수케; 미쯔비시마테리알실리콘 카부시키가이샤
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 1999-04-15
Also published as: EP0582039A1; EP0582039B1; KR940004716A; US5449883A; DE69311982D1; DE69311982T2

Abstract

열처리장치가 로딩부(21), 열처리부(22) 및 출구(23)가 차례대로 일체로 되어 제작되며, 열처리부(22)는 로딩부(21)와 출구(23) 사이에서 실리콘 웨이퍼(W)를 연속적으로 이송하기 위한 이송장치(22a), 실리콘 웨이퍼를 가열하기 위해서 이송장치(22a)를 따라 설치된 가열장치(22b) 및 실리콘 웨이퍼를 냉각하기 위해서 가열부보다는 출구(23)와 더 인접한 곳에서 이송장치(22a)를 따라 설치된 냉각장치(22c)로 구성되어 있으므로, 실리콘 웨이퍼를 작업자와 다른 조작없이 서멀도너를 소멸시키기 위한 열처리를 할 수 있다.

Description

서멀도너를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 연속 열처리장치

제1도는 실리콘 웨이퍼에서의 도너가 소멸되는 온도의 간격을 표시하는 그래프이다.

제2도는 종래의 열처리장치를 표시하는 사시도이다.

제3도는 종래의 다른 열처리장치를 표시하는 사시도이다.

제4도는 종래의 또다른 열처리장치에 사용하는 금속 풀림노의 단면도이다.

제5도는 본 발명에 의한 열처리장치의 구조를 표시하는 정면도이다.

제6도는 열처리장치에서 실리콘 웨이퍼를 연속적으로 이송하는 이송통로를 표시하는 사시도이다.

제7도는 가열장치를 통과하는 석영관 내에 있는 이동빔을 표시하는 단면도이다.

제8도는 서멀도너를 소멸시키는 효과적인 열처리상태를 표시하는 그래프이다.

제10도는 본 발명에 의한 다른 열처리장치의 구성을 표시하는 블록선도이다.

제11도는 실리콘 웨이퍼가 가열장치와 냉각장치를 통과하는 동안에 실리콘 웨이퍼 전체에 공급되는 열에너지의 총량을 표시하는 그래프이다.

제12a도와 제12b도는 열처리장치에 설치된 제어기에 의해 실행되는 프로그램 순서를 표시하는 플로어챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 로딩부 22 : 열처리부

22a : 이송장치 22b : 가열장치

22c : 냉각장치 23 : 출구

24 : 제어기 28 : 석영관

29a,29b : 가열판 31 : 온도계

본 발명은 반도체 웨이퍼의 열처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 서멀도너(thermal donor)를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 자동 열처리장치에 관한 것이다.

쵸크럴스키(Czochalski) 결정육성기는 실리콘의 결정육성에 광범위하게 사용되는 것으로, 석영도가니 내에 있는 용융실리콘으로부터 실리콘 로드가 제작된다.

쵸크럴스키 결정육성기가 실리콘 종결정(種結晶)을 인상(引上)하면 석영도가니가 약간 용해하면서 용융실리콘으로 산소를 분출시킨다. 용융실리콘으로 분출된 산소는 결정이 육성되는 과정에서 실리콘결정의 내부로 도입되며, 산소는 육성기에 있어서, 연속적인 열이력후의 서멀도너로 작용한다. 그러므로, 통상의 방법에 의해 육성된 실리콘 로드에는 초기에 서멀도너가 첨가되며, 첨가된 서멀도너는 실리콘의 전기 고유저항의 제어에 고의로 영향을 미치게 된다. 반도체장치 제조회사에서, 통상의 방법에 의해 육성된 실리콘 로드를 절단한 실리콘 웨이퍼를 사용하여 반도체장치를 제조할 때, 반도체장치 제조회사에서는 서멀도너로 인하여, 정확한 전도성과 내수성이 있는지의 여부를 확인할 수 없다. 즉, 서멀도너는, 고유저항이 높은 p형 웨이퍼로 만들거나, 또는 전도형 n형으로 변화시키기 위해서, 억셉터(acceptor)를 고유의 p형 웨이퍼로 보정한다.

한편, 불순물인 도너가 첨가된 웨이퍼는 결과적으로 고유저항이 매우 낮아진다.

반도체장치 제조회사에서는 완전한 전도형과 고유저항을 보장하기 위해서는, 웨이퍼가 출하되기 전에 서멀도너를 소멸시켜야만 한다. 일반적으로, 도너 소멸공정에서는 열처리가 실시된다. 즉, 통상의 방법에 의해 육성된 실리콘 로드를 절단하여 실리콘 웨이퍼로 한 후, 본 기술분야에서의 숙련된 기술자에게는 널리 알려진 방법을 사용하여 성형하고 에칭가공한다. 에칭가공한 실리콘 웨이퍼를, 서멀도너를 소멸시키기 위해서 500℃ 이상으로 가열한다. 제1도에는, 도너의 완전소멸을 위한 가열온도별 소요시간이 표시되어있다. 선(A)에서 알 수 있듯이, 실리콘 웨이퍼의 가열온도가 증가함에 따라 가열시간은 감소하며, 이로부터 활성화 에너지는 2.7eV이어야 한다.

열처리에 의한 도너 소멸공정은 민감하기 때문에, 서멀도너는 열에너지의 영향을 받기 쉽다. 예를 들어서, 실리콘 웨이퍼가 450℃ 정도로 급냉되면, 소멸된 서멀도너는 비활성의 상태로 남아 있게 된다. 그렇지 않은 상태에서는, 서멀도너는 다시 활성화 상태로 된다.

이러한 바람직하지 않는 현상은 8인치 실리콘 웨이퍼 등과 같은 대구경의 웨이퍼에서 더욱 심각하다. 또, 이 실리콘 웨이퍼를 700℃ 정도의 온도로 장시간 유지하면 새로운 도너가 발생된다. 이것은, 온도변화가, 냉각을 포함한 열처리의 전 과정에서 정확하게 제어되어야 한다는 것을 의미한다.

반도체 집적회로의 구성부품은 점차 소형화하며, 실리콘 웨이퍼의 크기는 점점 대형화한다. 많은 수의 반도체 집적회로는 한 개의 대형 실리콘 웨이퍼 위에서 동시에 제작되는데, 많은 수의 반도체 집적회로는 장치의 특성상 일정하게 만들어져야 하며, 따라서, 제품의 수율이 높게 유지된다. 이러한 이유로 해서, 반도체장치 제조회사에서는 웨이퍼 제조회사가 대형 실리콘 웨이퍼를 균일하게 제조하기를 요망하며, 웨이퍼 제조회사에서는 열처리공정을 일정하게 제어할 필요가 있다.

종래의 열처리장치의 한 예가 제2도에 표시되어 있으며, 도식적으로 설명하여, 로딩부(10), 가열부(2), 냉각부(3) 등으로 구성되어 있다. 카세트(4)에는 일정 수량의 실리콘 웨이퍼(5)가 수용되어 있으며, 실리콘 웨이퍼(5)는 보트(1a)로 옮겨진다. 보트(1a)는 가열부(2)의 횡형 노관(furnace tube)(2a)으로 이송되며, 횡형 노관(2a)의 가열영역(c1)에 삽입된다. 실리콘 웨이퍼(5)는 횡형 노관(2a)에서 가열되며, 제어기(2b)는 횡형 노관(2a)의 온도를 미리 설정된 일정한 온도로 유지하도록 제어한다. 보트(1a)는 열처리가 진행되는 동안에 횡형 노관(2a)내에서 정지상태를 유지한다. 열처리가 종료되면, 보트(1a)는 횡형 노관(2a)으로부터 배출되며, 냉각부(3)로 이송된다. 냉각부(3)에는 복수의 냉각팬(3a)이 설치되어 있으며, 냉각팬(3a)은 보트(1a)에 있는 실리콘 웨이퍼(5)에 대해서 냉기(cool air)를 송풍한다. 냉기는 실리콘 웨이퍼(5)를 신속하게 냉각시키며, 실리콘 웨이퍼(5)는 450℃ 부근을 신속하게 통과하게 된다. 냉각이 진행되는 동안에도 보트(1a)는 정지상태를 유지한다.

종래의 또다른 열처리장치에는 제3도에 표시되어 있듯이, 수직노관(6a)이 설치되어 있으며, 수직노관(6a)은 가열영역(c2)이 있는 가열부(6)가 형성되어 있다. 실리콘 웨이퍼(7)는 카세트(8)로부터 수직보트(9a)로 이송되며, 수직보트(9a)는 바닥으로부터 수직노관(6a)에 삽입된다. 수직보트(9a)도 열처리가 진행되는 동안에 수직노관(6a) 내에서 정지상태를 유지하며, 제어기(6b)는 수직노관(6a)의 내부온도가 일정하게 유지되도록 제어한다. 열처리가 완료된 후, 수직노관(6a)으로부터 수직보트(9a)가 배출되며, 실리콘 웨이퍼(7)는 앞에서 설명한 실시예와 유사한 방법인 냉각팬을 사용하여 신속하게 냉각된다. 수직노관(6a)은 8인치 실리콘 웨이퍼와 같은 대형 실리콘 웨이퍼에 사용하기 적합하다.

종래의 다른 열처리장치에 설치된 금속 풀림노가 제4도에 표시되어 있으며, 투명노관(10a)은 반사판(10b)으로 둘러싸여 있고, 투명노관(10a)과 반사판(10b) 사이에는 텅스텐-할로겐램프군(10c)이 설치되어있다. 투명노관(10a)의 입구는 플렌지(10d)에 의해 밀봉되어 있으며, 투명노관(10a)의 내부에 가스 제거노즐(10e)이 삽입되어 있다. 방사온도계(10f)가 투명노관(10a)의 내부에 있는 웨이퍼(11)의 온도를 측정한다. 또, 투명노관(10a)의 내부에는 웨이퍼(11)를 지지하기 위한 석영 지지부재(10g)가 설치되어 있다.

작동에 있어서, 실리콘 웨이퍼(11)가 석영 지지부재(10g)에 고정되어 있으며, 실리콘 웨이퍼(11)를 가열하기 위해서 텅스텐-할로겐램프군(10c)이 적외선 광선을 직접 발사한다. 예상되는 웨이퍼의 온도는 500∼700℃로 유지되며, 이것은 종래의 2가지의 열처리장치의 경우보다도 높다. 그런데, 실리콘 웨이퍼도 역시 투명노관(10a)내에서 안정된 상태를 유지한다.

종래의 제1 및 제2열처리장치에서는 실리콘 웨이퍼(5),(7)를 600∼650℃의 온도로 30∼60분 동안 가열한다. 이러한 낮은 온도영역에서는 산소가 석출되기 쉬우므로, 열처리순서가 산소 석출에 적합하며, 또 일반적으로 널리 사용되었다.

그런데, 종래의 제1 및 제2열처리장치에서는 문제점이 있으며, 그것은 실시가능성의 희박함, 취급 부주의, 낮은 수율, 바람직하지 않는 먼지, 불균일한 열이력 등이다. 상세하게 설명하면, 일정한 수량의 웨이퍼(5),(7)를 보트(1a),(9a)에 올려 놓으며, 그때, 노관(2a),(6a)내에서 열처리된다. 보트(1a),(9a)에 규정상의 실리콘 웨이퍼(5),(7)가 채워지지 않으면, 실리콘 웨이퍼(5),(7)와 함께 모조 웨이퍼로 채우며, 종래의 제1열처리장치와 제2열처리장치에서는 작업자가 각각의 보트마다 모조 웨이퍼를 공급해야 할지의 여부를 확인해야 한다.

또, 노관(2a),(6a)의 길이가 복수의 보트(1a),(9a)를 지지하기에 적합하도록 충분히 길면, 보트는 그때 열처리되는 웨이퍼의 크기가 모두 동일한 실리콘 웨이퍼를 지지해야 한다. 그런데, 복수의 보트 중에서 어느 한 보트가 규격이 다른 실리콘 웨이퍼를 적재하고 있으면, 열처리는 이들 웨이퍼에 대해서 적합하지 않게 된다. 그러므로, 제1 및 제2의 열처리장치가 본래부터 갖고 있는 둘째의 문제점인 취급 부주의의 가능성이 높아진다.

셋째의 문제점은 일괄노관(batch furnace tube)(2a),(6a)에 관한 것이다. 보트(1a),(9a)가 노광(2a),(6a)내에서 안정된 상태를 유지하므로, 작업자는 보트(1a),(9a)의 재배치를 반복할 필요가 있으며, 각 일괄작업에서 웨이퍼가 손상되지 않도록 매우 천천히 재배치시켜야 한다. 이것은 종래의 제1 및 제2의 열처리장치에서는 수율이 떨어진다는 것을 감안해야 한다는 의미이다.

앞에서 설명했듯이, 노관(2a),(6a)내에서 열처리된 실리콘 웨이퍼(5),(7)는 냉각팬(3a)에 의해 급속히 냉각되며, 실리콘 웨이퍼(5),(7)는 공기중에 있는 먼지에 의해 오염되는 경향이 있다. 먼지 입자는 회로장치에 조립되는 반도체의 조립공정을 교란시키는 원인이 될 수 있으며, 실리콘 웨이퍼(5),(7)의 품질을 저하시킨다.

종래의 제1 및 제2의 열처리장치가 갖고 있는 근본적인 마지막 문제점은 불규칙한 열응용이다. 이것은, 보트(1a),(9a)가 실리콘 웨이퍼(5),(7)를 지지하고 있으며, 실리콘 웨이퍼와 보트 사이의 접촉영역에서의 온도가 다를 가능성이 있기 때문이다. 이것은 고유저항을 불규칙하게 하며, 고유저항의 부분적인 변동은 불량제품의 원인이 된다. 그러므로, 종래의 제1 및 제2의 열처리장치에는 많은 문제점이 있다.

종래의 기술에 의한 제3의 열처리장치에는 종래의 제1과 제2 및 석영 지지부재(10g)에 고정된 실리콘 웨이퍼(11)가 원인인 제3의 문제점이 해결된 급속 풀림노가 설치되어 있다. 그런데, 급속 풀림노는 일괄노이며, 제3의 열처리장치에서도 제품의 수율이 낮은 것은 감안해야 한다. 제3의 열처리장치가 갖고 있는 근본적인 다른 문제점은, 실리콘 웨이퍼 사이에서의 두께와 표면상태의 차이에 의한 열응용이 불규칙한 점이다. 방사계수의 방사율이 500∼700℃의 중간영역에서 특히 표면의 상태에 따라 강한 영향을 받는다. 방사율의 변화는 예상되는 온도로부터 웨이퍼의 온도가 변화하기 위한 열전달에 영향을 미치게 된다. 한편, 두께의 변화는 웨이퍼의 온도가 변화하기 위한 웨이퍼의 열용량을 변화시킨다. 그 결과, 종래의 제3의 열처리장치에 의해 열처리된 실리콘 웨이퍼는 저항이 비정상적으로 될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 중요한 목적은, 종래의 열처리장치에 있던 고유의 문제점을 해결한 열처리장치를 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 반도체 웨이퍼를 효과적으로 열처리하기 위하여 가열장치와 냉각장치를 이송장치와 일체로 한 열처리장치를 제안한다.

본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼의 열처리장치는

(a) 반도체 웨이퍼를 연속적으로 공급하기 위한 로딩부,

(b) 열처리가 완료된 반도체 웨이퍼를 수용하는 출구 및

(c) 로딩부와 출구 사이에 설치된 열처리부로 구성되어 있으며, 열처리부는 ① 각각의 반도체 웨이퍼를 일정한 속도로 로딩부로부터 출구로 연속적으로 이송하기위하여 로딩부와 출구 사이에 설치된 이송장치, ② 반도체 웨이퍼를 가열하기 위해서 이송장치를 따라 미리 설정된 제1위치에 설치된 가열장치 및 ③ 반도체 웨이퍼를 냉각시키기 위해서, 이송장치를 따라 미리 설정된 제1위치보다는 출구와 더욱 가까운 제2위치에 설치된 냉각장치로 구성되어 있다.

반도체 웨이퍼가 실리콘으로 만들어진 경우에는, 이송장치는 반도체 웨이퍼를,

의 식에 의해 구해진 속도(V)로 이송하며, 이때 Lχ(mm)는 일정온도를 유지하는 가열영역의 길이, T(℃)는 가열장치에 의해 가열되는 주변온도, t(χ)(㎛)는 반도체 웨이퍼의 두께, a는 산수이며 180∼200이다.

본 발명에 의한 열처리장치의 장점과 특징은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

[실시예 1]

제5도를 참조하면서, 본 발명을 실시하는 열처리장치는 대체로 로딩부(21), 열처리부(22), 출구(23), 제어부(24)등으로 구성되며, 이것들은 팬(25a)과 먼지 제거기(25b)가 설치되어 있는 청결실(25)의 내부에 설치된다. 청결실(25), 팬(25a) 및 먼지 제거기(25b)는 서로 조합하여 공기의 순환루프를 구성하며, 공기가 순환하면서 먼지 입자가 제거된다.

로딩부(21)에는 카세트로더가 공급되며, 종래예의 카세트로더에 대해서는 일본국 특공소 제62-259906호 공보에 기록되어 있다. 로딩부(21)에 공급되는 카세트 로더는 턴테이블(21a), 로보트팔장치(21b), 브리지테이블(21c)로 구성되며, 복수의 웨이퍼 카세트(26)가 턴테이블(21c) 위에서 순환한다. 각각의 웨이퍼 카세트(26)에는 각각 W로 표시된 복수의 실리콘 웨이퍼가 수용되어 있으며, 웨이퍼 카세트(26)가 브리지테이블(21c)의 앞에 있는 적재위치를 향하여 간헐적으로 이동된다. 로보트팔장치(21b)는 웨이퍼 카세트(26)로부터 실리콘 웨이퍼(W)를 차례대로 꺼내어, 브리지테이블(21c) 위에 놓는다. 브리지테이블(21c)은 각 실리콘 웨이퍼(W)를 열처리부(22)로 공급한다. 웨이퍼 카세트(26)로부터 모든 웨이퍼(W)를 꺼낸후, 빈 웨이퍼 카세트(26)는 브리지테이블(21c)의 앞쪽의 위치로부터 되돌려보내며, 다음의 웨이퍼 카세트가 그 위치로 이동한다. 빈 웨이퍼 카세트(26)를 턴테이블(21a)로부터 제거하고 실리콘 웨이퍼(W)가 수용된 새 웨이퍼 카세트를 그곳에 위치시킨다.

열처리부(22)는 대체로 이송장치(22a), 가열장치(22b), 냉각장치(22c) 등으로 구성된다. 이송장치(22a)는 열처리부(22)의 위에서 연장되어 있으며, 로딩부(21)와 인접한 곳에 입구 단부가, 출구(23)의 근처에 출구 단부가 있다. 이송장치(22a)는 가열장치(22b)와 냉각장치(22c)를 관통하며, 실리콘 웨이퍼(W)를 입구 단부로부터 가열장치(22b)와 냉각장치(22c)를 거쳐서 출구 단부로 차례대로 이송한다. 가열장치(22b)와 냉각장치(22c)를 통과하는 동안에, 각 실리콘 웨이퍼(W)는 가열된 후 냉각되면서, 이러한 열처리에 의해 서멀도너는 효과적으로 소멸된다.

제6도와 제7도에서, 가열장치(22b)와 관련된 이송장치(22a)의 일부분이 상세하게 표시되어 있다. 이송장치(22a)에는 이동빔장치가 설치된다. 이동빔장치는 6개의 이동빔(27a),(27b),(27c),(27d),(27e),(27f)으로 구성되며, 이들 이동빔(27a∼27f)은 석영관의 내부에 수용되어서, 석영관(28)의 입구와 출구 양쪽 끝이 지지된다. 이동빔(27a∼27f)은 석영을 봉(棒)형상으로 형성한다. 석영관(28)은 그 단면이 대체로 장방형이며, 중공부도 대체로 장방형의 형상으로 되어 있다. 이동빔(27a∼27f)은 석영관(28)의 내부에서 이동하며, 실리콘 웨이퍼(W)는 이동빔으로부터 다음 위치로 차례차례 증계된다. 도면에는 표시하지 않았는데, 석영관(28)의 중앙에는 가스 공급노즐이 설치되어 있으며, 장방형이 중공부 내부에는 질소 가스 등과 같은 불활성 가스가 흐른다. 질소 가스는 제7도에 표시되어 있듯이, 석영관(28)의 양쪽 단부에 설치된 가스 흡입노즐(30)에 의해 배출된다. 그러므로, 가열장치(22b)에서 이동하는 동안에는, 가열장치(22b)를 따라서 질소 가스 분위기에서 밀봉되며, 따라서 대기로부터 차단된다.

가열장치(22b)는 석영관(28)을 따라서 미리 설정된 길이만큼 연장되어 있는 상부 가열체(29a)와 하부 가열체(29b)로 구성되며, 가열체(29a),(29b)를 설치하는 대신에 적외선 광을 발산하는 등(燈)을 배열할 수도 있다. 이 경우에, 미리 설정되는 길이는 1500mm이며, 가열체(29a),(29b)는 실리콘 웨이퍼를 600℃ 이상으로 가열할 수 있다. 가열장치(22b)는 5군데의 가열블록(22ba,22bb,22bc,22bd,22be)으로 구성되며(제5도에 표시), 5군데의 가열블록(22ba,22bb,22bc,22bd,22be)의 온도는 각각 독립적으로 제어할 수 있다. 그런데, 이 경우에, 5군데의 가열블록(22ba∼22be)은 다음에 설명하듯이, 미리 설정된 온도로 조정된다. 즉, 동일한 실리콘 로드로부터 절단한 실리콘 웨이퍼라 하더라도, 각각의 실리콘 웨이퍼(W)의 서멀도너는, 다른 실리콘 웨이퍼에 적당한 온도 영역과는 다른 특정한 온도 영역에서 효과적으로 소멸된다. 이러한 이유 때문에, 상부와 하부에서 시험용 웨이퍼를 추출하며, 모의실험을 통하여 각 시험용 웨이퍼에 대한 적당한 온도영역을 찾는다. 즉, 온도영역, 온도의 상승과 하강 등을 측정하기 위해서 각 시험용 웨이퍼에 열전대(도면에서의 표시는 생략)를 부착하며, 열처리를 실시한 후, 각각의 시험용 웨이퍼에 대한 고유저항과 석출산소를 측정한다. 시험용 웨이퍼에 가하는 열에너지는, 예를 들어서, 700℃에서는 21초, 685℃에서는 31초, 590℃에서는 100초, 565℃에서는 1440초(24분)동안 열에너지를 가하는 경우가 모두 동일하다(제1도에 표시).

이러한 방법에 의해서, 실험용 웨이퍼에 대한 열처리를 모의 실험하여, 실험용 웨이퍼에 대해서 온도역이 최대한 활용된다. 또, 동일한 실리콘 로드로부터 절단된 온도역은 실험용 웨이퍼의 온도역으로부터 최대한 활용되며, 최적의 온도역으로부터 최적의 이송속도가 설정된다.

제8도는 서멀도너의 소멸과 제어된 산소 석출을 만족시키는 최적의 제어영역을 표시하는 그래프이다. 실리콘 웨이퍼(W)는 실리콘 로드의 끝부분에서 절단되며, 선 P1은 서멀도너의 관점에서 본 영역을 표시한다. 석영관 내에서의 이송속도와 온도의 조합이 선 P1의 왼쪽으로 정해지면, 서멀도너의 상당량은 실리콘 로드의 끝부분에서 절단된 실리콘 웨이퍼(W)의 왼쪽에 있으며, 실리콘 웨이퍼(W)는 반도체장치 제조회사의 표준 설계사양을 거의 만족시키지 못한다. 한편, 석영관 내에서의 이송속도와 온도의 조합이 선 P1의 오른쪽으로 정해지면, 서멀도너는 실리콘 로드의 끝부분에서 절단된 실리콘 웨이퍼(W)에서 효과적으로 감소되어, 실리콘 웨이퍼(W)의 특성이 표준 설계사양의 범위 내에 들어가게 된다. 한편, 실리콘 웨이퍼(W)가 실리콘 로드의 상부에서 절단된 것이면, 그 영역이 선 P2로 표시된다. 즉, 석영관 내에서의 이송속도와 온도의 조합이 선 P2의 왼쪽으로 정해지면, 실리콘 로드의 상부에서 절단된 실리콘 웨이퍼(W)는 상당량의 서멀도너를 함유하게 되어, 실리콘 웨이퍼는 표준 설계사양을 만족시킬 수 없게 된다.

그런데, 이송속도와 온도의 조합이 선 P2의 오른쪽으로 정해지면, 실리콘 웨이퍼(W)의 서멀도너는 현저하게 감소되어, 적합한 웨이퍼(W)가 된다. 선 P3는 석출된 산소의 관점에서 본 영역을 표시하는 것이며, 선 P3으로 표시된 영역은 실리콘 로드의 상부와 하부에서 절단된 실리콘 웨이퍼(W)에 모두 적합하다. 이송속도와 온도의 조합이 선 P3의 오른쪽으로 정해지면, 실리콘 웨이퍼(W)에서 산소가 적게 석출되어, 실리콘 웨이퍼는 조정된 산소 석출의 범위로부터 벗어나게 된다.

한편, 이송속도와 온도의 조합이 왼쪽으로 정해지면, 산소의 석출이 조정범위 이내로 되어, 실리콘 웨이퍼는 회로에 조립되는 반도체로 적합하게 된다. 그결과, 이송속도와 온도의 조합이 선 P2와 선 P3 사이의 범위 내에 들게 되어, 실리콘 웨이퍼(W)의 특성이 실리콘 로드의 위치에 상관없이, 산소의 석출과 함께 고유저항의 조정성의 관점에서 표준 설계사양을 만족하게 된다.

영역 R3은 제1, 제2 및 제3의 준직선(準直線)에 의해 대략 설정되며, 제1준직선은 650℃에서 5mm/sec인 제1지점(PT1)과 695℃에서 21mm/sec인 제2지점(PT2)에 의해 설정된다. 제2준직선은 655℃에서 2.5mm/sec인 제3지점(PT3)과 680℃에서 8mm/sec인 제4지점(PT4)에 의해 설정된다. 제3준직선은 695℃에서 13mm/sec인 제5지점(PT5)과 710℃에서 21mm/sec인 제6지점(PT6)에 의해 설정된다. 선 P2와 P1 사이의 영역 R2는 단지 실리콘 로드의 하부에서 절단한 실리콘 웨이퍼(W)에서만 유용하다. 한편 영역 R1은 모든 실리콘 웨이퍼에서도 쓸모가 없다. 실리콘 로드의 상부와 가까운 부분에서 절단한 실리콘 웨이퍼일수록 고온에서 장시간동안 열처리를 실시해야 하며, 실리콘 웨이퍼에서 석출된 산소는 상대적으로 광범위한 온도 영역에서의 저속에서 이송된다.

이러한 경향은 실리콘 웨이퍼의 전도형태에 관계없이 즉, P형 실리콘 웨이퍼와 N형 실리콘 웨이퍼에서 모두 동일하게 관찰된다. 선 P3는 실리콘 로드의 위치에 관계없이 적용할 수 있는 영역을 표시하는데, 고온에서 실리콘 로드의 하부에서 절단한 실리콘 웨이퍼에서의 적출된 산소의 감량은 더욱 주목할만하다. 특히, 실리콘 웨이퍼(W)의 중앙부에서 산소의 석출이 더욱 감소되는 경향이 있다.

열처리는 전체 미세한 결함(bulk micro-defects, 이하 BMD로 약칭한다)의 밀도는 물론 서멀도너와 산소석출에도 영향을 미친다. 제9도에는 BMD의 량, 석영관(28)내에서의 주위 온도 및 산소 농도가 낮은 상태(1.1×1017∼1.3×1017atom/cm³)에서의 실리콘 웨이퍼의 이송속도와의 관계가 표시되어 있다. 이송속도는 14mm/sec 및 20mm/sec 및 24mm/sec로 변화하며, 각각 가는 실선, 점선 및 굵은 실선으로 표시되어 있다. 산소 농도가 낮은 실리콘 웨이퍼는 고온에서 열처리된 실리콘 웨이퍼일수록 BMD 밀도가 감소된다. 이러한 경향은 석영관(28)내에서의 온도와 최적의 이송속도에 의해 제어되는 것이 고려될 수 있다.

제5도에서, 최적의 이송속도와 온도를 표시하는 데이터 정보가 컴퓨터 시스템에 의해 작동되는 제어기(24)의 데이터 저장설비에 저장되며, 제어기(24)는 이동빔을 제어한다.

가열블록(22ba∼22be)에는 각각 온도계(31)가 삽입되며, 삽입된 온도계(31)에 의해 각 가열블록의 온도가 검출된다. 각 가열부의 온도는 제어기(24)에 입력되며, 제어기(24)는 데이터 저장설비에 기억된 최적의 온도 영역에 근접하기 위해서 상부 가열판(29a)과 하부 가열판(29b)을 조절한다.

가열장치(22b)의 이동빔장치도 냉각장치(22c)의 이동빔장치와 연동하며, 각 이동빔장치는 각각 6개의 봉형(棒形) 석영 이동빔으로 구성되고, 서로 동조한다.

열처리된 실리콘 웨이퍼(W)가 이송장치(22a)의 출구 단부에 도착되면, 실리콘 웨이퍼는 가열장치(22b)로부터 냉각장치(22c)로 차례차례 중계된다. 실리콘 웨이퍼(W)는 냉각장치(22c)내에 형성된 턴넬을 따라 계속 이동하며, 턴넬 내부에서 냉각가스와 접촉한다. 냉각가스는 밀폐계 또는 개방계 중의 어느 한 형태로 흐른다. 도면에 표시되지는 않았는데, 냉각장치(22c)내부에는 온도계가 설치되어 있으며, 턴넬 내부의 온도를 제어기(24)로 입력시킨다. 제어기(24)는 실리콘 웨이퍼(W)에 송풍하는 냉각개스의 양을 조절하며, 이에 의해서, 실리콘 웨이퍼(W)에서의 서멀도너의 활성화를 방지하기 위해서 실리콘 웨이퍼(W)는 신속하게 45℃정도로 된다.

배출부(23)는 카세트언로더(cassette unloader)에 의해 실시되며, 회전판(23a), 로보트팔기구(23b) 및 브리지테이블(23c)로 구성된다. 비어 있는 복수의 웨이퍼 카세트(32)는 회전판(23a) 위에서 회전하여, 브리지테이블(23c)의 앞에 있는 언로딩위치에 도달한다.

실리콘 웨이퍼(W)는 냉각장치(22c)로부터 차례대로 송출되며, 로보트팔장치(23b)가 언로딩위치에 있는 비어 있는 웨이퍼 카세트(32)에 실리콘 웨이퍼(W)를 삽입한다. 웨이퍼 카세트(32)에 일정한 수량의 실리콘 웨이퍼가 삽입되면, 웨이퍼 카세트(32)는 간헐적으로 이동하며, 그 결과, 실리콘 웨이퍼로 채워진 웨이퍼 카세트는 언로딩위치로부터 이동되며, 새로운 비어 있는 웨이퍼 카세트가 언로딩 위치에 도달한다.

다음에, 본 발명에 의한 연속 열처리에 대해서 설명하며, 한 장의 실리콘 웨이퍼(Wχ)의 열처리에 대해서 설명한다. 실리콘 웨이퍼(Wχ)가 수용된 웨이퍼 카세트(26)가 로딩위치로 이동하며, 로보트팔장치(21b)가 실리콘 웨이퍼(Wχ)를 웨이퍼 카세트(26)로부터 브리지테이블(21c)을 거쳐서 이동빔장치(22a)로 공급한다. 실리콘 웨이퍼(Wχ)는 이동부를 거쳐서 차례대로 중계되며, 가열판(29a),(29b)이 설치된 석영관(28)을 20mm/sec의 속도로 통과한다. 예를 들어서, 가열영역이 T=685℃로 조정되며, 실리콘 웨이퍼(Wχ)의 두께가 625μ, 일정온도를 유지하는 가열영역의 길이가 1500mm, 정수 a가 180∼200인 경우에, 이송속도는 다음과 같다.

계수 a는 실리콘 로드로부터 실리콘 웨이퍼(Wχ)가 절단된 위치에 따라 설정된다.

실리콘 로드의 상부에서 절단된 실리콘 웨이퍼인 경우에는, 계수 a는 187∼193이며, 상부에서 절단된 실리콘 웨이퍼는 서멀도너를 제거하기 어렵기 때문에, 실리콘 웨이퍼(Wχ)는 장시간동안 가열된다. 이것은, 이송장치(22a)의 이송속도가 21.7∼32.1mm/sec로 조정된다는 것을 의미한다.

실리콘 웨이퍼(Wχ)가 석영관(28)내를 이동하는 동안에, 실리콘 웨이퍼(Wχ)내의 서멀도너는 소멸된다.

실리콘 웨이퍼(Wχ)는 가열장치(22b)로부터 냉각장치(22c)로 계속 이동하며, 이동빔 장치에 의해 연속적인 이송이 이루어진다. 냉각장치(22c)를 통과하는 동안에 실리콘 웨이퍼(Wχ)는 급랭하여 서멀도너는 다시 활성화 되지 않으며, 이송장치(22a)의 출구 단부에 도달하는 동안에 실리콘 웨이퍼의 온도는 40∼60℃까지 낮아진다. 서멀도너는 450℃ 부근에서 활성화하기 때문에, 실리콘 웨이퍼는 450℃부근에서는 신속하게 통과할 필요가 있다.

실리콘 웨이퍼(Wχ)가 이송장치(22a)의 출구 단부에 도착되면, 실리콘 웨이퍼(Wχ)는 브리지테이블(23c)로 이동되며, 로보트팔장치(23b)에 의해 비어 있는 웨이퍼 카세트(32)로 이송된다. 웨이퍼 카세트에 실리콘 웨이퍼가 채워지면, 웨이퍼 카세트는 회전판(23a)으로부터 방출되어, 적당한 장소에 저장된다.

지금까지의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 열처리장치는 실험용 웨이퍼없이 웨이퍼를 열처리한다.

따라서, 운전성이 높다. 일정한 수량의 실리콘 웨이퍼(W)가 웨이퍼 카세트로부터 꺼내지면, 다시 비어 있는 웨이퍼 카세트로 된다. 이것은 웨이퍼 카세트에 수용되는 웨이퍼의 규격이 모두 동일하다는 것을 의미한다. 그리고, 석영관(28)이 다량의 실리콘 웨이퍼가 있는 상태에서 열처리온도 이상의 고온을 유지하며, 이렇게 연속적으로 가열하므로써, 단위 시간당 처리량이 일괄처리하는 종래의 기술보다 더 많다.

장치가 청결실의 내부에 설치되기 때문에, 실리콘 웨이퍼가 먼지에 의해 오염될 염려는 없다. 최종적으로, 이동빔 장치가 실리콘 웨이퍼(W)를 이송하며, 각 실리콘 웨이퍼(W)의 전체 표면에 열선이 조사된다. 그 결과 일정한 열처리가 실시된다.

[실시예 2]

제10도에서, 본 발명을 광범위하게 실시할 수 있는 또다른 열처리장치는 가열장치(41), 냉각장치(42) 및 제어기(43)로 구성되어 있다. 도면에 표시되지는 않았지만, 열처리장치는 청결실 내에 설치되며, 로딩부와 언로딩부에 각각 가열장치(41) 및 냉각장치(42)가 설치되어 있다.

그리고, 로딩부와 언로딩부 사이에 이송장치(도면에서의 표시는 생략)가 설치되어 있고, 실리콘 웨이퍼를 가열장치(41)와 냉각장치(42)를 거쳐서 이송한다. 이송장치는 복수의 이동빔에 의해 작동되며, 각각의 이동빔의 구조는 실시예 1의 것과 유사하다. 이 경우에, 적어도 5개의 이동빔이 연속해서 실리콘 웨이퍼를 가열장치(41)로 이송하며, 적어도 5개의 이동빔에 의해 실리콘 웨이퍼가 냉각장치(42)로 연속해서 중계된다.

실시예 1과 유사하게, 가열장치(41)는 5개의 이동빔과 각각 대응하는 5개의 가열보조장치(41a),(41b),(41c),(41d),(41e)와 각 가열 보조장치(41a∼41e)의 온도를 검출하는 온도계(42a),(42b),(42c),(42d),(42e)로 구성되어 있다.

각각의 온도계(42a∼42e)는 아나로그-디지틀 변환기(도면에서의 표시는 생략)와 연결되어 있으며, 각 가열 보조장치(41a∼41e)로부터 검출한 온도를 표시하는 디지틀신호를 발신한다. 가열 보조장치(41a∼41e)는 각 히터(43a),(43b),(43c),(43d),(43e)에 의해 가열되며, 히터(43a∼43e)는 가열 보조장치(41a∼41e)와 연결된 온도의 증감을 표시하는 디지틀 가열제어신호에 따라 응답한다.

즉, 디지틀 가열제어신호가 각 히터(43a∼43e)에 입력되며, 히터(43a∼43e)는 내장된 가열코일(도면에서의 표시는 생략)에 대한 전류의 공급을 증감한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 가열장치(41)의 내부에는 5개 이상의 이동빔이 설치되어 있으며, 5개의 이동빔은 1개의 빔 구동체(44)에 의해 구동된다.

빔 구동체(44)는 디지틀 시각제어신호에 따라 응답하며, 이동빔의 작동시각을 제어한다. 즉, 단일 빔 구동체(44)는 이동빔의 이동속도를 변화시키며, 이동빔의 동시작동을 조정한다.

냉각장치도 5개의 냉각 보조장치(42a),(42b),(42c),(42d),(42e)와, 이들 5개의 냉각 보조장치(42a∼42e)와 각각 대응하는 5개의 이동빔으로 구성되어 있다. 5개의 온도계(42f),(42g),(42h),(42i),(42j)는 각 냉각 보조장치(42a∼42e)의 온도를 각각 검출한다. 각각의 온도계(42f∼42j)는 아나로그-디지틀 변환기(도면에서의 표시는 생략)와 연결되어 있으며, 각 냉각 보조장치(42a∼42e)로부터 검출한 온도를 표시하는 디지틀신호를 발신한다. 냉각 보조장치(42a∼42e)는 가스 순환장치(45)에 의해 분배되는 냉각가스에 의해 냉각되며, 가스 순환장치(45)와 냉각 보조장치(42a∼42e) 사이에는 각각 댐퍼(도면에서의 표시는 생략)가 설치되어 있다. 댐퍼는 댐퍼 제어기(46a∼46e)에 의해 제어되며, 댐퍼 제어기(46a∼46e)는 냉각보조장치(42a∼42e)와 연결된 온도의 증감을 표시하는 디지틀 냉각제어신호에 따라 응답한다. 즉, 각각의 디지틀 냉각제어신호는 연결된 댐퍼 제어기(46a),(46b),(46c),(46d),(46e)로 입력되며, 연결된 댐퍼는 연결된 냉각 보조장치에 대한 냉각가스의 량을 증감시킨다. 앞에서 설명한 바와 같이, 냉각장치(42)의 내부에는 5개 이상의 이동빔이 설치되며, 단일 빔 구동체(44)는 가열장치(41)와 연결되어 있는 5개의 이동빔과 냉각장치(42)와 연결되어 있는 5개의 이동빔 사이에 설치되어 있다. 그러므로, 빔 구동체(44)에 의해 모든 이동빔은 서로 동조작동되며, 실리콘 웨이퍼는 로딩유니트로부터 언로딩유니트까지 차례차례 이송된다.

온도계(42a∼42j), 히터(43a∼43e), 빔 구동체(44a∼44j) 및 댐퍼 제어기(46a∼46e)는 버스장치(47)에 의해 제어기와 서로 연결되어 있으며, 제어기(43)는 중앙처리장치(43a), 프로그램 메모리(43b), 데이터표(43c), 작업 메모리(43d), 버스장치(43e) 및 접속장치(43f)로 구성되고, 프로그램 메모리(43b), 데이터표(43c) 및 작업 메모리(43d)는 서로 조합하여 메모리장치(43g)를 형성한다.

프로그램 메모리(43b)는 프로그램 순서가 조합되어 형성하는 명령코드가 입력되어 있으며, 중앙처리장치(43a)는 명령코드를 차례차례 시행한다. 다음에는 중앙처리장치(43a)에 의해 차례차례 시행되는 프로그램에 대해서 상세하게 설명한다.

데이터표(43c)는 종래의 응용열이력에 배당되며, 데이터표는 새로운 응용열이력을 위해 증가될 수 있다.

각 데이터표는 가열 보조장치(41a∼41e)와 냉각 보조장치(42a∼42e)에 할당된 보조표에 의해 파손되며, 보조장치(41a∼41e),(42a∼42e) 내부의 현재 온도와 히터(43a∼43e)에 공급되는 전력의 증감, 이동빔을 제어하기 위한 시각과 주어진 응용열이력을 달성하기 위한 냉각가스의 증감 등의 관계를 표시한다. 현재의 온도에 증감되는 온도를 각각 합산하면, 그 합계는 각 보조장치(41a∼41e),(42a∼42e)의 목표로 하는 온도를 나타내는 것이다.

실리콘 웨이퍼에서의 온도는 보조장치를 통과하는데 소요된 시간은 물론 보조장치(41a∼41e),(42a∼42e) 내부의 온도와 함께 변화한다. 그러므로, 각 데이터표에는 이동빔을 제어하기 위한 시각제어데이터 뿐만 아니라 증감에 관한 데이터도 포함되어 있다.

데이터표를 작성하기 위해서 시험용 웨이퍼에 열전대를 부착하며, 시험용 웨이퍼는 가열장치(41)와 냉각장치(42)를 통과하여 이송된다. 분석작업자는 히터(43a∼43e)에 공급되는 전력, 댐퍼의 변화 및 이동빔의 속도 등을 수동으로 변화시키며, 주어진 응용열이력을 달성하기 위하여 시행착오방법으로 각 장치(41a∼41e),(42a∼42e)에서의 목표로 하는 온도를 조사한다. 이러한 실험의 결과로부터 증감량과 적합한 시간을 산출하며, 메모리장치(43g)에 저장한다.

작업 메모리(43d)에는 중앙처리장치(43a)용 임시 데이터장소가 설치되어 있다. 중앙처리장치(43a)가 온도계(42a∼42e)에 의해 발생된 디지틀 온도신호를 차례대로 검출하면, 검출된 온도를 표시하는 온도데이터가 작업 메모리(43d)에 기억된다. 중앙처리장치(43a)는 또, 제어신호를 발생하기 전에 중간데이터를 저장한다.

접속장치(43f)는 입출력데이터 버퍼의 기능을 하며, 디지틀 온도신호, 디지틀 가열제어신호, 디지틀 시각제어신호 및 디지틀 냉각제어신호가 접속장치(43f)를 거쳐서 중앙처리장치(43a)와 온도계(42a∼42j), 빔 구동체(44), 히터(43a∼43e) 및 댐퍼제어기(46a∼46e)로 전송된다.

다음에, 제12도를 참조하여, 중앙처리장치(43a)에 의해 실행되는 프로그램 순서의 작성에 대해서 설명한다. 열처리장치에 전원을 공급하면, P1단계에서 장치를 초기화하며, 초기화의 종료에 의해 P2단계를 실행한다. P2단계에서, 중앙처리장치(43a)는 작업자가 제11도에 표시된 바와 같은 응용열이력을 표시하는 프로필데이터를 공급할지의 여부를 판단하기 위해서 조작보드(도면에서의 표시는 생략)를 검색한다. 응용열이력이 설정되면, 중앙처리장치(43a)는 접속장치(43f)를 거쳐서 프로필데이터를 인출하며, 프로필데이터를 작업 메모리(43d)에 저장한다.

중앙처리장치(43a)는 P3단계로 진행하며, 가열장치(41)와 냉각장치(42)의 현재 상태를 분석한다. 즉, 중앙처리장치(43a)는 온도계(42a∼42e)에 대해서 검출된 온도데이터를 요구하며, 검출된 온도데이터를 작업메모리(43d)에 일시적으로 저장한다.

중앙처리장치(43a)는 보조장치(41a∼41e),(42a∼42e)의 현재 온도가 주어진 응용열이력을 만족시키는지의 여부를 확인하기 위해, 주어진 응용열이력에 배당된 데이터표를 검사한다. 현재 온도가 설정온도보다 낮거나 높으면, P4단게에서의 응답이 NO로 되며, 중앙처리장치(43a)는 P5단게에서 데이터표로부터 가열제어신호, 냉각제어신호 및 시각제어신호를 발생시킨다.

중앙처리장치(43a)는 P6단계로 진행되며, 가열제어신호, 냉각제어신호 및 시각제어신호를 히터(43a∼43e), 댐퍼제어기(46a∼46e) 및 빔 구동체(44)로 각각 공급한다. 그런데, 빔 구동체(44)는 이 단계에서는 이동빔을 구동시키지 않는다. P6 단계 후에, 중앙처리장치(43a)는 P3단계로 복귀하며, 보조장치(41a∼41e),(42a∼42e)의 내부 환경이 설정온도와 일치될 때까지 P3단계에서 P6단계까지의 루프를 반복한다.

히터(41a∼41e)와 댐퍼가 보조장치(41a∼41e),(42a∼42e)의 온도를 설정값으로 조절하면, P4단계에서의 응답은 YES로 되며, 열처리장치의 작동준비는 완료된다. 중앙처리장치(43a)는 P7단계로 진행되며, 로딩부와 언로딩부 및 이동빔이 이미 작동하였는지의 여부를 판단하기 위해서 로딩부와 언로딩부 및 이동빔을 검사한다.

중앙처리장치(43a)가 P7단계에 먼저 도달하면, 중앙처리장치(43a)는 로딩부와 언로딩부를 작동시키기 위해서 P8단계로 진행한다.

중앙처리장치(43a)는 또 P9단계에서 이동빔을 작동시키며, 로딩부는 실리콘 웨이퍼를 이동빔에 공급한다. 실리콘 웨이퍼는 가열장치(41)에 의해 차례차례 열처리되며, 그 후 냉각가스에 의해 냉각된다. 각 장치의 온도가 설정온도로 조정되면, 각 실리콘 웨이퍼의 온도는 제11도에 표시된 응용열이력을 따라가게 되며, 서멀도너가 효과적으로 소멸된다.

중앙처리장치가 P10단계로 진행하면, 1장 이상의 실리콘 웨이퍼가 저장되었는지의 여부를 확인하기 위해서 로딩부를 검사한다. 로딩부에서 실리콘 웨이퍼를 발견하면, P10단계에서의 응답이 NO로 되며, 중앙처리장치(43a)는 P11단계로 진행한다. 중앙처리장치(43a)는 응용열이력이 변화되었는지의 여부를 확인하기 위해서 조작보드를 검사한다.

응용열이력이 유지되고 있으면, P11단게에서의 응답은 NO로 되며, 중앙처리장치(43a)는 P3단계로 복귀한다. 그리고, 중앙처리장치(43a)는 P3단계에서 P7단계, P10단계, P11단계까지의 루프를 반복하며, 실리콘 웨이퍼는 주어진 응용열이력에 의해 연속적으로 열처리된다.

중앙처리장치(43a)가 P3단계로부터 P7단계, P10단계, P11단계로 구성되는 루프를 순환하는 동안에 일부 보조장치의 현재 온도가 설정온도로부터 떨어진다.

이 상태에서, P4단계에서의 응답은 NO로 되며, 중앙처리장치(43a)는 P5단계에서 다시 제어신호를 발생하며 P6단계에서 히터(43a∼43e)와 댐퍼제어기(46a∼46e) 및 빔 구동체(44)에 제어신호를 전송한다. 히터(43a∼43e)와 댐퍼제어기(46a∼46e)는 보조장치의 온도를 조절하며, 빔 구동체(44)도 이동빔의 시각을 조절한다. 현재 온도가 설정값으로 다시 복귀하면, P4단계에서의 응답은 YES로 되어, 중앙처리장치(43a)는 P3단계로부터 P7단계, P10단계, P11단게로 구성되는 루프로 복귀한다.

모든 실리콘 웨이퍼가 언로딩부로부터 꺼내진 로딩부에 이미 적재되어 있으면, 제10도에서의 응답은 YES로 되며, 중앙처리장치(43a)는 P12단계에서 로딩부를 차단한다.

그리고, 중앙처리장치(43a)는 P13단계로 진행되며, 열처리가 완료되었는지의 여부를 확인하기 위해서 작업보드를 검사한다.

단지 실리콘 웨이퍼의 공급이 지연되면, 중앙처리장치는 P3단계로부터 P7단계, P10단계, P11단계로 구성되는 루프로 복귀한다.

다른 응용열이력에 따라 새로운 실리콘 웨이퍼를 열처리하고자 할 때에는, 작업자는 새로운 응용열이력을 부여하기 위하여 작업보드를 조작한다. 그러면, P11단계에서의 응답은 YES로 되며, 중앙처리장치는 P14단계로 진행한다. 중앙처리장치는 이미 적재되어 있던 모든 실리콘 웨이퍼를 열처리장치로부터 처리하며, 로딩부, 언로딩부, 이동빔 등의 작동을 정지시킨다. 그후, 중앙처리장치(43a)는 P2단계로 복귀하며, 작업보드로부터 새로운 이력데이터를 불러낸다. 중앙처리장치(43a)는 P3단계로부터 P6단계로 구성되는 루프로 들어가며, 각 보조장치의 환경을 새로이 설정된 온도로 조정하기 위해서 히터(43a∼43e)와 댐퍼제어기(46a∼46e)를 작동시킨다.

보조장치(41a∼41e),(42a∼42e)가 새로 설정된 온도로 조정되면, P4단계에 대한 응답은 YES로 되며, 중앙처리장치(43a)는 P3단계로부터 P7단계, P10단계, P11단계로 구성되는 루프로 복귀한다.

작업을 종료하고자 할 때에는, 작업보드를 조작하여 더 이상의 새로운 실리콘 웨이퍼가 로딩부에 적재되지 않도록 한다. 그러면, 중앙처리장치(43a)는 P12단계에서 로딩부의 작동을 정지시킨다. 이미 작업의 종료를 명령하였기 때문에, P13단계에 대한 응답은 YES로 주어지며, 중앙처리장치(43a)는 P15단계에서 모든 실리콘 웨이퍼를 장치로부터 배출시킨다. 중앙처리장치(43a)는 P16단계로 진행하며, 히터(43a∼43e), 이동빔(44a∼44j), 가스 순환장치(45) 등을 정지시킨다.

지금까지 본 발명의 특정한 실시예에 대해서 설명하였는데, 본 기술분야에서의 숙련된 기술자이면 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형예를 실시할 수 있다는 것을 명확하게 알 수 있을 것이다. 예를 들어서, 본 발명에 의한 열처리장치는 게르마늄 반도체나 화합물 반도체 등과 같은 다른 종류의 반도체 웨이퍼의 열처리에도 적합하다. 로보트팔장치(21b),(23b)로는 진공 핀셋을 각각 설치할 수도 있다. 본 발명에 의한 열처리장치는 또, 이온침투공정 후의 풀림에도 적합하며, 제8도는 장치의 제작공정에서의 자연 진성 제거공정에 적용시킬 수도 있다. 최종적으로, 이동빔장치는 20∼30mm의 간격으로 배치한 석영롤러로 대치할 수도 있다.

Claims

반도체 웨이퍼를 연속적으로 공급하는 로딩부(21)와, 열처리가 완료된 반도체 웨이퍼를 수용하는 출구(23)와, 그리고 상기한 로딩부(21)와 출구의 사이에 연결되어, 상기한 반도체 웨이퍼에 있는 서멀도너를 소멸시키기 위한 열처리부(22)로 구성되어 있으며, 상기한 열처리부는, 각각의 반도체 웨이퍼를 상기한 로딩부(21)로부터 상기한 출구(23)로 연속해서 일정한 속도로 이송하기 위하여 상기한 로딩부(21)와 상기한 출구(23) 사이에 설치하는 이송장치(22a)와, 상기한 반도체 웨이퍼를 가열하기 위하여, 상기한 이송장치(22a)를 따라 상기한 이송장치의 입구 측에 설정된 제1위치에 설치하는 가열장치(22b),(41)와, 그리고, 반도체 웨이퍼를 냉각시키기 위하여, 상기한 이송장치(22a)를 따라 미리 설정된 제1위치보다는 출구와 더욱 인접한 미리 설정된 제2위치에 설치하는 냉각장치(22c),(42)로 구성되는 것을 특징으로 하는 서멀도너를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 연속 열처리 장치.
제1항에 있어서, 상기한 반도체 웨이퍼가 실리콘으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 서멀도너를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 연속 열처리 장치.
제2항에 있어서, 상기한 이송장치(22a)가 반도체 웨이퍼를

식에 의해 구해지는 속도(V)(이때, Lκ(mm)는 웨이퍼의 이송방향을 따라 일정한 온도를 유지하는 가열영역의 길이, T(℃)는 상기한 가열장치(22b),(41)에 의해 가열되는 주변 온도, Tκ(㎛)는 각 반도체 웨이퍼의 두께, a는 180∼200범위의 상수이다.)에 의해 이송되는 것을 특징으로 하는 서멀도너를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 연속 열처리 장치.
제2항에 있어서, 상기한 이송장치(22a)는 상기한 반도체 웨이퍼가 상기한 가열장치(22b)에 의해 가열된 고온의 분위기를 특정의 일정한 속도로 통과하도록 하며, 상기한 특정의 일정한 속도와 상기한 고온의 분위기의 온도는 제1지점(PT1)과 제2지점(PT2)에 의해 설정되는 제1준직선, 제3지점(PT3)과 제4지점(PT4)에 의해 설정 제2준직선 및 제5지점(PT5)과 제6지점(PT6)에 의해 설정되는 제3준직선에 의해 설정되는 제어영역(R3)에 의해 구획되고, 상기한 제1지점(PT1)은 650℃에서의 5mm/sec인 점, 제2지점(PT2)은 695℃에서의 21mm/sec인 점, 제3지점(PT3)은 655℃에서의 2.5mm/sec인 점, 제4지점(PT4)은 680℃에서의 8mm/sec인 점, 제5지점(PT5)은 695℃에서의 13mm/sec인 점, 제6지점(PT6)은 710℃에서의 21mm/sec인 점으로 표시되는 것을 특징으로 하는 서멀도너를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 연속 열처리 장치.
제1항에 있어서, 상기한 이송장치(22a)가 상기한 가열장치(22b)내에서 불활성가스가 채워진 석영관(28)에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 서멀도너를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 연속 열처리 장치.
제1항에 있어서, 상기한 가열장치(22b)는 가열관(29a),(29b)과 온도계(31),(42a)∼(42e)가 각각 연결된 복수의 가열블록(22ba),(22bb),(22bc),(22bd),(22be),(41a)∼(41e)이 있으며, 상기한 냉각장치(22c/42)에는 각 댐퍼제어기(46a∼46e)와 각각의 온도계(42f∼42j)가 연결된 복수의 냉각블록(42a∼42e)이 있는 것을 특징으로 하는 서멀도너를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 연속 열처리 장치.
제6항에 있어서, 상기한 이송장치(22a)와, 상기한 복수의 가열블록(22ba),(22bb),(22bc),(22bd),(22be),(41a)∼(41e) 및 상기한 복수의 냉각블록(42a∼42e)을 제어하는 제어기(24),(43)를 포함하여 구성되며, 상기한 제어기(24),(43)는 복수의 가열블록(22ba),(22bb),(22bc),(22bd),(22be),(41a∼41e)과 복수의 냉각블록(42a∼42e)을 독립적으로 제어하기 위해서, 온도계를 이용하여 상기한 복수의 가열블록(22ba),(22bb),(22bc),(22bd),(22be),(41a∼41e)의 온도와 상기한 복수의 냉각블록(42a∼42e)의 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 서멀도너를 소멸시키기 위한 반도체 웨이퍼의 연속 열처리 장치.