KR100190062B1 - Rapid thermal processing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수개의 반도체 기판을 동시에 열처리하기 위한 장치에 관하여 기재하고 있다. 이는, 반도체 기판이 가열되는 챔버와, 상기 챔버의 외주면에 설치되는 가열 수단과, 복수개의 반도체 기판을 상기 챔버의 내부에 장착시키기 위한 보트와, 상기 보트를 상기 챔버로 이송시키기 위한 이송 수단과, 상기 챔버의 내부를 밀폐시킬 수 있는 도어 플레이트와, 상기 도어 플레이트의 일측면에 부착되어 있고 상기 챔버의 내부로 가스를 공급하기 위한 매니폴드와, 상기 챔버 내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 배기 펌프로 이루어져 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상기 이송 수단의 작동에 의하여 상기 보트와 매니폴드를 동시에 이송시킬 수 있을 뿐만 아니라 복수개의 램프로 구성되어 있는 일단의 램프체를 복수개 구비하고 있으므로 장치의 고장 수리가 용이할 뿐만 아니라 챔버 내부를 급속하게 가열시킬 수 있다.The present invention describes an apparatus for simultaneously heat treating a plurality of semiconductor substrates. This includes a chamber in which a semiconductor substrate is heated, heating means provided on an outer circumferential surface of the chamber, a boat for mounting a plurality of semiconductor substrates inside the chamber, a transfer means for transferring the boat to the chamber, A door plate capable of sealing the inside of the chamber, a manifold for supplying gas to the inside of the chamber, and an exhaust pump for discharging gas inside the chamber to the outside Consists of Therefore, according to the present invention, not only can the boat and the manifold be transported at the same time by the operation of the conveying means, but also a plurality of lamp bodies having one end composed of a plurality of lamps can be easily repaired. In addition, the inside of the chamber can be heated rapidly.
Description
본 발명은 실리콘 기판을 열처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 많은 개수의 실리콘 기판을 동시에 열처리할 수 있을 뿐만 아니라 급속 가열이 가능하도록 개선된 고속 열처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for heat treatment of a silicon substrate, and more particularly, to a high-speed heat treatment apparatus improved to be capable of simultaneously heat-treating a large number of silicon substrates as well as to enable rapid heating.
일반적으로, 실리콘 기판상에 집적회로를 만드는 공정중에서 실리콘 기판을 가열시키는 열처리 공정은 상기 실리콘 기판상에 절연층, 식각 마스크 또는 게이트 산화막을 형성시키거나 또는 상기 실리콘 기판에 주입된 3가 또는 5가의 이온이 실리콘 결정속에서 침입형에서 치환형으로 재배열 되어 전기의 전도에 기여할 수 있는 여분의 홀 또는 전자를 생성시키거나 또는 실리데이션화 반응(Silicidation)을 수행하는 등 여러 가지 목적을 수행하기 위하여 사용되고 있다.In general, a heat treatment process of heating a silicon substrate in a process of forming an integrated circuit on a silicon substrate may be performed by forming an insulating layer, an etching mask or a gate oxide film on the silicon substrate, or a trivalent or pentavalent compound injected into the silicon substrate. Ions are rearranged from intrusion to substitution in silicon crystals to create extra holes or electrons that can contribute to the conduction of electricity, or to perform silicidation. It is used.
한편, 상기된 바와 같은 열처리 공정에 통상적으로 쓰이고 있는 장치는 전기로(Furnace)로 사용되었지만 최근에는 반도체 장치가 점점 고집적화함에 따라 소자의 크기가 적어짐으로서 반도체 장치의 제조 공정시 반도체 장치가 받는 전체 열이력(Thermal budget)를 줄이기 위해 고속 열처리(Rapid Thermal Processing:RTP)장치가 사용되고 이러한 고속 열처리 장치는 가열방식에 따라 할로겐 램프 또는 아크 램프를 열원으로 이용하는 램프 가열식 열처리 장치와 저항 가열식 히터를 열원으로 하는 핫 월형 열처리 장치로 나누어 진다.On the other hand, the apparatus commonly used in the heat treatment process as described above has been used as a furnace (Furnace), but in recent years as the semiconductor device is increasingly integrated, the size of the device is smaller, the total heat received by the semiconductor device during the manufacturing process Rapid thermal processing (RTP) equipment is used to reduce the thermal budget, and the high speed thermal processing apparatus uses a lamp heating heat treatment device that uses a halogen lamp or an arc lamp as a heat source and a resistance heating heater as a heat source depending on the heating method. It is divided into hot wall type heat treatment equipment.
이때, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 일반적인 핫 월형 열처리 장치는 챔버(110)의 외주면에 감겨 있는 복수개의 코일로 이루어져 있고 절연체(121)에 의해서 분리된 2개의 가열 수단(120)과, 상기 챔버(110)의 내부에 복수개의 기판을 장착시키기 위한 보트(130)와, 상기 보트(130)를 상기 챔버에 장착시키거나 또는 분리시키기 위한 구동 수단(140)과, 상기 챔버(110) 내부의 가스를 배기시키기 위한 배기 수단(150)과, 상기 챔버(110)를 밀폐시키고 또한 외부로부터 상기 챔버에 가스를 주입시키기 위한 매니폴드(131)로 이루어져 있다.At this time, as shown in Figure 1, the general hot wall type heat treatment apparatus is composed of a plurality of coils wound on the outer peripheral surface of the chamber 110 and two heating means 120 separated by an insulator 121, and Boat 130 for mounting a plurality of substrates in the chamber 110, drive means 140 for mounting or detaching the boat 130 in the chamber, and the interior of the chamber 110 Exhaust means 150 for exhausting the gas, and the manifold 131 for sealing the chamber 110 and injecting gas into the chamber from the outside.
이때, 상기 구동 수단(140)은 복수개의 기판이 장착되어 있는 상기 보트(130) 상기 챔버(110) 내부로 구동시킬 뿐만 아니라 상기 매니폴드(131)를 상기 챔버(110)의 입구가 밀폐되도록 구동시키기 위한 제1구동 수단과 상기 매니폴드(131)에 의해서 밀폐되어 있는 상기 챔버(110) 내부에서 상기 보트(130)를 수직 이동시키기 위한 제2구동 수단으로 이루어져 있고 상기 가열 수단(120)은 상기 챔버(110)의 내부를 상대적으로 낮은 온도로 가열시키는 제1가열 수단과 상기 챔버(110)의 내부를 상대적으로 높은 온도로 가열시키는 제2가열 수단으로 이루어져 있다.In this case, the driving means 140 not only drives the boat 130, in which the plurality of substrates are mounted, into the chamber 110, but also drives the manifold 131 to seal the inlet of the chamber 110. And a second driving means for vertically moving the boat 130 in the chamber 110 enclosed by the manifold 131. The first heating means for heating the interior of the chamber 110 to a relatively low temperature and the second heating means for heating the interior of the chamber 110 to a relatively high temperature.
따라서, 상기 제1구동 수단의 작동에 의하여 상기 매니폴드(131)와 연동하여서 상기 보트(130)도 이동하게 되며 상기 매니폴드(131)가 상기 상기 챔버(110)의 입구를 밀폐시킨 상태에서 상기 보트(130)는 상기 제1가열 수단에 의하여 가열된 상기 챔버(110)의 저온 구역에 위치하게 된다.Therefore, the boat 130 is also moved in cooperation with the manifold 131 by the operation of the first driving means, and the manifold 131 is closed in the inlet of the chamber 110. The boat 130 is located in a low temperature zone of the chamber 110 heated by the first heating means.
이 후에, 상기 매니폴드(131)를 통하여 상기 챔버(110)의 내부로 유입된 가스와 상기 제1가열 수단의 가열 작용에 의하여 상기 보트(130)상에 장착되어서 상기 챔버(110)의 내부에 유입된 기판의 온도가 균일하게 유지된 후 상기 제2구동 수단의 작동에 의해서 상기 보트(130)는 상기 챔버(110)의 고온 구역으로 이동하게 된다.Thereafter, the gas introduced into the chamber 110 through the manifold 131 and the first heating means are mounted on the boat 130 by the heating action of the gas 110. After the temperature of the introduced substrate is maintained uniformly, the boat 130 is moved to the high temperature region of the chamber 110 by the operation of the second driving means.
한편, 상기 챔버(110)내에서 충분히 가열된 기판을 배출시키기 위하여 상기 제2구동 수단의 작동에 의하여 상기 보트(130)를 상기 챔버(110)의 저온 구역으로 이동시킨 후 상기 제1구동 수단의 작동에 의하여 상기 매니폴드(131)와 보트(130)를 이동시킨다.Meanwhile, in order to discharge the sufficiently heated substrate in the chamber 110, the boat 130 is moved to the low temperature region of the chamber 110 by the operation of the second driving means. By operation, the manifold 131 and the boat 130 are moved.
그러나, 상기된 바와 같이, 일반적인 핫 월형 열처리 장치는 저항 가열식으로 작동되므로 온도를 급속으로 상승시킬 수 없을 뿐만 아니라 또한 챔버 내부가 고온 구역 및 저온 구역으로 분리되어 있는 상태에서 보트를 이동시키기 위하여 챔버에 장착시키기 위한 구동 수단 및 챔버내부에서 보트를 이동시키기 위한 구동 수단을 구비하고 있으므로 작동이 불편할 뿐만 아니라 기판의 처리량을 증대시킬 수 없다는 문제점이 야기된다.However, as mentioned above, the general hot wall heat treatment apparatus is operated by resistance heating, so that it is not possible to raise the temperature rapidly, and also to move the boat to move the boat with the inside of the chamber separated into the hot zone and the cold zone. Since drive means for mounting and drive means for moving the boat in the chamber are provided, not only the operation is inconvenient but also the problem that the throughput of the substrate cannot be increased.
상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 챔버 내부의 온도를 급속하게 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 많은 개수의 기판을 동시에 열처리할 수 있는 고속 열처리 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The technical problem to be solved by the present invention in order to solve the conventional problems as described above is to provide a high speed heat treatment apparatus capable of rapidly increasing the temperature inside the chamber and heat treating a large number of substrates at the same time. .
도 1는 일반적인 고속 열처리 장치를 개략적으로 도시한 구성도.1 is a schematic view showing a general high speed heat treatment apparatus.
도 2는 본 발명에 따른 고속 열처리 장치를 개략적으로 도시한 구성도.Figure 2 is a schematic view showing a high speed heat treatment apparatus according to the present invention.
도 3는 본 발명에 따른 고속 열처리 장치를 구성하는 히터를 부분 절개하여 도시한 정면도.Figure 3 is a front view showing a partially cut heater constituting the high speed heat treatment apparatus according to the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
210. 챔버 220. 가열 수단210. Chamber 220. Heating means
230. 보트 231. 매니폴드230. Boat 231. Manifold
240. 이송 수단 250. 배기 수단240. Transfer means 250. Exhaust means
상기된 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 기판이 가열되는 챔버와, 상기 챔버의 외주면에 설치되는 가열 수단과, 복수개의 반도체 기판을 상기 챔버의 내부에 장착시키기 위한 보트와, 상기 보트를 상기 챔버로 이송시키기 위한 이송 수단과, 상기 챔버의 내부를 밀폐시키는 도어 플레이트와, 상기 도어 플레이트의 일측면에 부착되어 있고 상기 챔버의 내부로 가스를 공급하기 위한 매니폴드와, 상기 챔버 내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 배기 펌프로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 급속 열처리 장치로 구성된다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a chamber for heating a semiconductor substrate, heating means installed on an outer circumferential surface of the chamber, a boat for mounting a plurality of semiconductor substrates in the chamber, and the boat A conveying means for conveying to the chamber, a door plate sealing the interior of the chamber, a manifold attached to one side of the door plate and supplying gas into the chamber, and a gas inside the chamber. It consists of a rapid heat treatment apparatus characterized in that the exhaust pump for discharging to the outside.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 이송 수단의 작동에 의하여 상기 보트와 도어 플레이트 및 매니폴드는 연동하여서 이송되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the boat, the door plate and the manifold are transported in conjunction with each other by the operation of the transport means.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 가열 수단은 복수개의 램프로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the heating means is characterized in that it consists of a plurality of lamps.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 급속 열처리 장치를 도시한 구성도이고, 제 3 도는 본 발명의 급속 열처리 장치에 사용되는 가열 수단을 도시한 단면 사시도이다.Figure 2 is a block diagram showing a rapid heat treatment apparatus according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional perspective view showing a heating means used in the rapid heat treatment apparatus of the present invention.
즉, 본 발명에 따른 급속 열처리 장치는 반도체 기판이 가열되는 챔버(210)와, 상기 챔버(210)의 외주면에 설치되는 가열 수단(220)과, 복수개의 반도체 기판을 상기 챔버(210)의 내부에 장착시키기 위한 보트(230)와, 상기 보트(230)를 상기 챔버(210)로 이송시키기 위한 이송 수단(240)과, 상기 챔버(210)의 내부를 밀폐시키기 위한 도어 플레이트(232)와, 상기 도어 플레이트(232)의 내측면에 부착되어 있고 상기 챔버(210)의 내부로 가스를 공급하기 위한 매니폴드(231)와, 상기 챔버(210) 내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 배기 펌프(250)로 이루어져 있다.That is, the rapid heat treatment apparatus according to the present invention includes a chamber 210 in which a semiconductor substrate is heated, a heating means 220 provided on an outer circumferential surface of the chamber 210, and a plurality of semiconductor substrates inside the chamber 210. A boat 230 for mounting on the vehicle, a transfer means 240 for transferring the boat 230 to the chamber 210, a door plate 232 for sealing the inside of the chamber 210, A manifold 231 attached to an inner surface of the door plate 232 and configured to supply gas to the inside of the chamber 210, and an exhaust pump to discharge the gas inside the chamber 210 to the outside ( 250).
이때, 상기 가열 수단(220)은, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 복수개의 램프(221)로 이루어져 있으며 바람직하게는 복수개의 램프(221)로 구성되어 있는 일군의 램프체가 복수개 구비된 구조로 이루어져 있으며 개별적인 램프체는 다른 램프체와 분리된 상태로 상기 가열 수단(220)으로부터 이격된다.At this time, the heating means 220, as shown in Figure 3, consisting of a plurality of lamps 221, preferably a structure having a plurality of lamp body is composed of a plurality of lamps 221 is provided. And individual lamp bodies are spaced apart from the heating means 220 in a state of being separated from other lamp bodies.
따라서, 도 2에 일점 쇄선으로 표시되어 있는 바와 같이, 상기 도어 플레이트(232) 및 매니폴드(231)가 상기 챔버(210)로부터 소정 간격으로 이격된 하단에 위치하는 상태에서 복수개의 반도체 기판이 지지되어 있는 보트(230)는 상기 챔버(210)의 외부에 설치되어 있으며 이러한 상태에서 상기 이송 수단(240)을 작동시키면, 상기 보트(230)는 상기 챔버(210)의 내부로 이송된다.Therefore, as indicated by a dashed-dotted line in FIG. 2, a plurality of semiconductor substrates are supported in a state in which the door plate 232 and the manifold 231 are located at a lower end spaced apart from the chamber 210 by a predetermined interval. The boat 230 is installed outside the chamber 210, and when the transfer means 240 is operated in this state, the boat 230 is transferred into the chamber 210.
이때, 상기 이송 수단(240)의 동력을 발생하는 수단은 예를 들면 모터로 이루어져 있거나 또는 자력을 발생하는 자성체로 이루어져 있고 이러한 이송 수단(240)과 상기 보트(230) 및 도어 플레이트(232) 및 매니폴드(231)는 석영봉 등과 같은 동력 전달 기구에 의하여 연결되어 있으므로 상기 이송 수단(240)의 작동에 의하여 상기 보트(230)는 상기 챔버(210)의 내부로 이동하게 되며 또한 이와 동시에 상기 도어 플레이트(232)도 상기 챔버(210)의 입구로 이동하여서 상기 챔버(210)의 내부를 밀폐시킨다.At this time, the means for generating the power of the conveying means 240 is made of, for example, a motor or a magnetic material generating a magnetic force and the conveying means 240 and the boat 230 and the door plate 232 and Since the manifold 231 is connected by a power transmission mechanism such as a quartz rod, the boat 230 is moved into the chamber 210 by the operation of the transfer means 240 and at the same time the door The plate 232 also moves to the inlet of the chamber 210 to seal the inside of the chamber 210.
이때, 상기 보트(230)상에는 다수의 반도체 기판 예를 들면 상기 챔버(210)의 내부를 충진시킬 수 있을 정도의 다수 반도체 기판이 장착되어 있으며 그 결과 상기 챔버의 내부에 반도체 기판이 설치되고 또한 상기 도어 플레이트(232)에 의하여 상기 챔버(210)의 내부가 밀폐되어 있다.In this case, a plurality of semiconductor substrates are mounted on the boat 230, for example, to fill the inside of the chamber 210. As a result, a semiconductor substrate is installed inside the chamber. The interior of the chamber 210 is sealed by the door plate 232.
이때, 외부로부터 상기 매니폴드(231)를 통하여 산소 또는 질소와 같은 반응 가스를 상기 챔버(210)의 내부로 공급시킴과 동시에 상기 가열 수단(220)의 가열 작용에 의하여 상기 챔버(210)의 내부를 가열시켜서 상기 반도체 기판을 가열시킨다.At this time, the reaction gas such as oxygen or nitrogen is supplied into the chamber 210 from the outside through the manifold 231 and the inside of the chamber 210 is heated by the heating means 220. Is heated to heat the semiconductor substrate.
한편, 상기 챔버(210)의 내부의 온도는 상기 가열 수단(220)에 공급되는 파워에 의하여 조절되므로 상기 가열 수단(220)의 구성하는 램프에 공급되는 파워의 세기를 증대시킴으로서 상기 챔버(210) 내부의 온도를 증가시키고 이에 의해서 상기 챔버(210)의 내부를 저온 구역 및 고온 구역으로 분리시킴이 없이 저온에서 고온으로 가열시키며 또한 상기 가열 수단(220)에 공급되는 파워에 의하여 상기 챔버(210)의 내부를 급속 가열시킬 수 있다.On the other hand, since the temperature inside the chamber 210 is controlled by the power supplied to the heating means 220, the chamber 210 by increasing the intensity of the power supplied to the lamp constituting the heating means 220. The chamber 210 is heated by a power supplied to the heating means 220 without increasing the temperature inside and thereby separating the interior of the chamber 210 into a low temperature zone and a high temperature zone. The inside of the can be heated rapidly.
또한, 상기 매니폴드(231)를 통하여 공급되는 가스중 반응하지 못하고 잔존하는 가스 또는 반응에 참여한 가스의 부산물은 상기 배기 펌프(250)의 펌핑 작동에 의하여 상기 챔버(210)의 외부로 배출되고 이러한 배기 펌프(250)는 본 발명의 일실시예에 따르면, 건식 펌프와 기계적 부스터 펌프로 이루어져 있으므로 상기 배기 펌프(250)의 배기 작용은 상기 건식 펌프의 펌핑 작동 및 기계적 부스터 펌프의 펌핑 작동에 의하여 이루어진다.In addition, in the gas supplied through the manifold 231, the remaining unreacted gas or by-products of the gas participating in the reaction are discharged to the outside of the chamber 210 by the pumping operation of the exhaust pump 250. Since the exhaust pump 250 is composed of a dry pump and a mechanical booster pump, the exhaust action of the exhaust pump 250 is performed by the pumping operation of the dry pump and the pumping operation of the mechanical booster pump. .
한편, 상기 가열 수단(220)의 복수개의 램프체로 구성되어 있으므로 상기 가열 수단(220)의 일부가 작동상 문제를 발생시킬 경우에 상기 램프체의 일부를 교체함으로서 상기된 바와 같은 작동상 문제를 해소시킨다.On the other hand, since it is composed of a plurality of lamp body of the heating means 220, when a part of the heating means 220 causes an operation problem, by replacing a part of the lamp body to solve the operation problem as described above Let's do it.
또한, 상기 가열 수단(220)의 가열 작용에 의하여 상기 챔버(210)의 내부에서 복수개의 반도체 기판이 충분히 가열된 후 상기 이송 수단(240)을 반대 방향으로 작동시키면 상기 챔버(210) 내부를 밀폐시키고 있는 상기 도어 플레이트(232)는 하향으로 이동하여서 상기 챔버(210)의 내부를 개방시키며 이와 동시에 상기 보트(230)는 상기 챔버(210) 내부로부터 외부로 이송된다.In addition, when the plurality of semiconductor substrates are sufficiently heated in the chamber 210 by the heating action of the heating means 220, when the transfer means 240 is operated in the opposite direction, the inside of the chamber 210 is sealed. The door plate 232 is moved downward to open the inside of the chamber 210 and at the same time the boat 230 is transferred from the inside of the chamber 210 to the outside.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부 도면을 참조하여 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 첨부된 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지 및 사상을 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.The foregoing has merely described a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings, and those skilled in the art will appreciate that modifications to the present invention may be made without departing from the spirit and spirit of the invention as set forth in the appended claims. You can make changes.
따라서, 본 발명에 따르면, 상기 이송 수단의 작동에 의하여 상기 보트와 도어 플레이트를 동시에 이송시킬 수 있을 뿐만 아니라 복수개의 램프로 구성되어 있는 일단의 램프체를 복수개 구비하고 있으므로 장치의 고장 수리가 용이할 뿐만 아니라 챔버 내부를 급속하게 가열시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, not only the boat and the door plate can be simultaneously transferred by the operation of the transfer means, but also a plurality of lamp bodies having one end composed of a plurality of lamps can be easily repaired. In addition, the inside of the chamber can be heated rapidly.
Claims (6)
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| KR1019960028886A KR100190062B1 (en) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | Rapid thermal processing apparatus |
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| KR1019960028886A KR100190062B1 (en) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | Rapid thermal processing apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR980012101A KR980012101A (en) | 1998-04-30 |
| KR100190062B1 true KR100190062B1 (en) | 1999-06-01 |
Family
ID=19466588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960028886A KR100190062B1 (en) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | Rapid thermal processing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100190062B1 (en) |
-
1996
- 1996-07-16 KR KR1019960028886A patent/KR100190062B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR980012101A (en) | 1998-04-30 |
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