KR100484901B1 - 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 쿨다운 챔버 내측으로 퍼지가스를 공급하기 위한 질소가스 공급구를 구비한 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버에 있어서, 질소가스 공급구에 연결되는 질소가스 공급라인을 핫 라인과 콜드 라인으로 분기시키고, 분기된 핫 라인 상에 통과하는 질소가스를 가열하기 위한 가열수단이 설치되며, 핫 라인과 콜드 라인의 일단에 각각 공급되는 질소가스의 양을 조절하기 위한 MFC(mass flow controller)가 설치되며, 질소가스 공급구와 인접한 질소가스 공급라인 일단에 통과하는 질소가스의 온도를 측정하기 위한 온도측정수단이 설치되며, 온도측정수단에서 측정된 값을 입력받아 각 MFC의 유량을 결정하는 컨트롤러가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버는 고온으로 가열된 웨이퍼를 단계적으로 냉각시킴으로써 급격한 웨이퍼의 온도변화에 따른 스트레스 또는 써멀 쇽을 방지하여 웨이퍼의 불량을 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쿨다운 챔버에서 웨이퍼를 급속 냉각 시 퍼지가스를 초기에는 가열된 상태로 공급하고 그 후에 냉각된 상태로 공급하여 웨이퍼의 써멀 쇼크(thermal shock)를 방지하는 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조공정은 열처리의 반복으로 이루어져 있으며, 열처리가 필요한 공정은 열산화, 열확산, 각종의 어닐링(Annealing) 등이다. 어닐링은 불순물 이온을 넣은 후의 결정성 회복의 어닐링, Al·Si의 콘택트 특성과 Si·SiO2 계면특성 향상을 위한 어닐링, 실리사이드(Silicide) 형성을 위한 신터링(Sintering) 등 용도는 매우 광범위하다.
열처리 공정을 수행하는 장치로는 퍼니스(Furnace)외에 급속 열처리장치(Rapid Thermal Processing;RTP)가 이용되고 있으며, 급속 열처리장치는 고온을 사용해서 원하는 효과를 얻을 수 있는 것과 동시에 짧은 시간(보통 수십초에서 수분정도) 동안에 열처리 공정이 진행되므로 불순물이 확산되는 부작용도 최소한으로 줄일 수 있는 장점이 있어 열처리 공정에 많이 사용되고 있다.
급속 열처리장치는 웨이퍼의 급속 열처리 공정을 실시하는 공정 챔버(Process chamber)와, 공정 챔버로부터 급속 열처리 공정이 완료된 웨이퍼를 냉각시키기 위한 쿨다운 챔버(Cooldown chamber)와, 각각의 챔버로 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 이송로봇이 설치된 로드락 챔버(Loadlock chamber)를 포함하고 있으며, 이러한 급속 열처리장치에 있어서 쿨다운 챔버를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 쿨다운 챔버(10)는 일측에 로드락 챔버의 웨이퍼 이송로봇(도시 안됨)에 의해 웨이퍼(W)가 로딩/언로딩되는 웨이퍼출입구(11)가 형성되고, 타측에 내측으로 퍼지가스인 질소(N2)를 공급하는 질소가스공급구(12)가 형성되며, 내측에 웨이퍼출입구(11)를 통해 로딩된 웨이퍼(W)를 지지함과 아울러 웨이퍼(W)를 냉각시키는 쿨다운 페데스탈(Cooldown pedestal;20)이 설치된다.
쿨다운 페데스탈(20)은 하측에 공기실린더(21)에 의해 수직방향으로 이동하도록 리프트샤프트(22)가 설치되고, 리프트샤프트(22)의 상단에는 리프트플레이트(23)가 결합되며, 리프트플레이트(23)의 상측면에는 웨이퍼(W)의 하측면을 지지하는 복수의 리프트핀(24)이 수직되게 구비되고, 리프트핀(24)은 쿨다운 페데스탈(20)의 상측면을 관통하여 슬라이딩 결합된다. 따라서, 공기실린더(21)의 왕복운동에 의해 리프트샤프트(22)가 수직방향으로 이동함으로써 리프트플레이트(23)가 리프트핀(24)을 쿨다운 페데스탈(20)의 상측면으로부터 돌출되게 상승시키거나 상측면 아래로 하강시킨다.
또한, 쿨다운 페데스탈(20)은 상부에 리프트핀(24)에 의해 지지된 웨이퍼(W)를 냉각시키는 위해 냉각수라인(25)을 구비하며, 냉각수라인(25)의 양단에는 냉각수를 공급하는 냉각수공급관(26)과 냉각수를 순환시키기 위해 배출시키는 냉각수배출관(27)이 각각 연결된다.
이와 같은 종래의 급속 열처리장치는 공정 챔버에서 1000℃ 이상 고온으로 가열된 웨이퍼가 로딩되어 쿨다운 페데스탈의 상면에 접촉시 웨이퍼와 쿨다운 페데스탈과의 급속한 온도차로 인해 발생되는 써멀 쇽(Thermal shock)에 의해 파손되는 문제점을 가지고 있었다. 또한, 고온의 웨이퍼에 10℃ 이하의 차가운 퍼지가스가 닿는 경우 웨이퍼는 스트레스(stress)를 받게 되며, 특히 선행공정을 통해 데미지(damage)를 입은 웨이퍼의 경우 파괴(broken)될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 쿨다운 챔버 내측으로 공급되는 퍼지가스를 가열된 상태로 일정시간 공급한 다음 냉각된 상태의 퍼지가스를 공급하여 웨이퍼의 급격한 온도변화에 의한 스트레스 발생을 최소화할 수 있는 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 쿨다운 챔버 내측으로 퍼지가스를 공급하기 위한 질소가스 공급구를 구비한 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버에 있어서, 질소가스 공급구에 연결되는 질소가스 공급라인을 핫 라인과 콜드 라인으로 분기시키고, 분기된 핫 라인 상에 통과하는 질소가스를 가열하기 위한 가열수단이 설치되며, 핫 라인과 콜드 라인의 일단에 각각 공급되는 질소가스의 양을 조절하기 위한 MFC(mass flow controller)가 설치되며, 질소가스 공급구와 인접한 질소가스 공급라인 일단에 통과하는 질소가스의 온도를 측정하기 위한 온도측정수단이 설치되며, 온도측정수단에서 측정된 값을 입력받아 각 MFC의 유량을 결정하는 컨트롤러가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면 쿨다운 챔버 내측으로 퍼지가스를 공급하기 위한 질소가스 공급구(12)를 구비하며, 질소가스 공급구(12)에 질소가스를 공급하기 위한 질소가스 공급라인(40)이 연결된다.
본 발명에 따르면, 질소가스 공급라인(40)이 가열된 질소가스가 통과하는 핫 라인(41)과 가열되지 않은 질소가스 즉, 차가운 상태의 질소가스가 공급되는 콜드 라인(42)으로 분기되어 있다. 분기된 핫 라인(41)을 통과하는 질소가스를 가열하기 위해 핫 라인(41) 상에 가스 히터 등과 같은 가열수단(43)이 설치된다. 핫 라인(41)과 콜드 라인(42)의 일단에 각각 공급되는 질소가스의 양을 조절하기 위한 MFC(44)(mass flow controller)가 설치된다.
한편, 본 발명에 따르면, 질소가스 공급구(12)와 인접한 질소가스 공급라인(40) 일단에는 통과하는 질소가스의 온도를 측정하기 위한 온도측정수단(45)이 설치되며, 온도측정수단(45)에서 측정된 값을 입력받아 각 MFC(44)의 유량을 결정하는 컨트롤러(46)가 설치된다. 컨트롤러(46)는 쿨다운 챔버 내부로 웨이퍼가 들어오면 초기에는 가열수단(43)에 의해 가열된 핫 라인(41) 측의 MFC(44)를 개방하여 가열된 상태의 질소가스가 쿨다운 챔버 내로 유입되도록 하며, 일정시간이 지나면서 핫 라인(41) 측의 MFC(44)의 유량을 줄이면서 콜드 라인(42) 측의 MFC(44)를 개방하여 점차적으로 유량을 증가시켜 나간다. 최종적으로는 핫 라인(41) 측의 MFC(44)는 닫히고, 콜드 라인(42) 측의 질소가스가 쿨다운 챔버 내로 유입되도록 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버는 1000℃ 가량 고열로 가열된 웨이퍼가 쿨다운 챔버에 들어오면 먼저 핫 라인(41)을 통해 공급된 가열된 상태의 질소가스를 쿨다운 챔버에 공급하여 웨이퍼에 급격한 온도 변화에 따른 스트레스를 최소화시킨 후, 콜드 라인(42)을 통해 공급되는 질소가스를 공급하여 웨이퍼가 시간적 여유를 가지고 단계적으로 냉각될 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버는 고온으로 가열된 웨이퍼를 단계적으로 냉각시킴으로써 급격한 웨이퍼의 온도변화에 따른 스트레스 또는 써멀 쇽을 방지하여 웨이퍼의 불량을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 종래의 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
12 ; 질소가스 공급부 40 ; 질소가스 공급라인
41 ; 핫 라인 42 ; 콜드 라인
43 ; 가열수단 44 ; MFC
45 ; 온도측정수단 46 ; 컨트롤러
Claims (1)
- 쿨다운 챔버 내측으로 퍼지가스를 공급하기 위한 질소가스 공급구를 구비한 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버에 있어서,질소가스 공급구에 연결되는 질소가스 공급라인을 핫 라인과 콜드 라인으로 분기시키고, 분기된 핫 라인 상에 통과하는 질소가스를 가열하기 위한 가열수단이 설치되며, 핫 라인과 콜드 라인의 일단에 각각 공급되는 질소가스의 양을 조절하기 위한 MFC(mass flow controller)가 설치되며, 질소가스 공급구와 인접한 질소가스 공급라인 일단에 통과하는 질소가스의 온도를 측정하기 위한 온도측정수단이 설치되며, 온도측정수단에서 측정된 값을 입력받아 각 MFC의 유량을 결정하는 컨트롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버.
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| KR10-2003-0006961A KR100484901B1 (ko) | 2003-02-04 | 2003-02-04 | 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR10-2003-0006961A KR100484901B1 (ko) | 2003-02-04 | 2003-02-04 | 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버 |
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