KR100621777B1

KR100621777B1 - 기판 열처리 장치

Info

Publication number: KR100621777B1
Application number: KR1020050037453A
Authority: KR
Inventors: 최훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2006-09-15
Also published as: US20060249695A1; US7772527B2

Abstract

본 발명은 기판 열처리 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 기판이 안치되는 기판 안치부재(10)와; 상기 기판 안치부재(10)를 상부와 하부에서 쿼츠(21)(22)에 의해 커버되도록 하는 챔버 부재(20)와; 상기 챔버 부재(20)의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 기판 안치부재(10)의 외측영역과 내측영역을 각각 가열하도록 하고, 원둘레를 따라 방사상으로 배열되는 다수의 램프(32)(33)를 구비하는 가열 부재(30)와; 상기 가열 부재(30)로부터 방사되는 열을 상기 기판 안치부재(10)의 외측영역과 내측영역으로 각각 반사시키도록 하는 제1 반사면(41)과 제2 반사면(42)을 갖는 열 반사 부재(40); 및 상기 열 반사 부재(40) 중 상기 기판 안치부재(10)의 내측영역을 가열하도록 구비되는 제2 반사면(42)에 회전 가능하게 구비되어 반사 각도를 조절할 수 있도록 하는 반사각 조절 부재(50)로서 이루어지게 하여 기판에의 온도 분포에 따라 반사각 조절 부재(50)를 적절히 조작하여 균일한 기판 가공이 될 수 있도록 하는데 특징이 있다.

기판 가열, 램프, 열 반사, 반사각

Description

기판 열처리 장치{Substrate heat processing apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 기판 열처리 장치를 도시한 수직 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 가열 부재를 도시한 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 기판 열처리 장치의 요부를 도시한 저면도,

도 4는 도 3의 A-A선 단면도,

도 5는 도 4의 요부 확대도,

도 6은 본 발명에 따라 열 반사 부재에 결합된 조절 스크류의 각도 조절 표시 눈금을 나타낸 요부 확대도.

도 7은 본 발명에 따른 반사각 조절 부재의 반사판 작동 상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 기판 안치부재 20 : 챔버 부재

21, 22 : 쿼츠 30 : 가열 부재

33 : 외측가열 램프 33 : 내측가열 램프

40 : 열 반사 부재

41 : 제1 반사면

42 : 제2 반사면

50 : 반사각 조절 부재

51 : 반사판

52 : 조절 스크류

본 발명은 기판 열처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 가공하는 공정 수행 중 램프에 의해 방사되는 열에 의해 기판을 가열시키면서 기판에서의 온도 분포가 부분적으로 불균일해지게 되더라도 반사판의 간단한 조작에 의해 램프의 열 반사 각도를 조절하여 손쉽게 기판의 균일성을 개선시킬 수 있도록 하는 기판 열처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼나 액정표시용 기판, 광디스크용 기판 등은 가공 과정에서 열처리가 반드시 요구된다.

이러한 반도체 웨이퍼 등과 같은 다양한 기판들은 통상 다양한 가공 공정 즉 스핀 코팅, 노광, 증착, 식각 등과 같은 공정들을 수회 반복하는 방식에 의해서 디바이스를 제조하게 된다.

이와 같은 다양한 공정 수행을 위해 각 공정 설비에는 챔버라고 하는 고유의 공정 분위기를 갖는 특정한 공간이 구비되도록 하고 있다.

챔버는 공정 수행 중 내부가 주로 저압의 진공 상태를 유지하는 경우가 대부분이며, 이 내부에서 기판에서의 균일한 패턴 형성을 위해 기판 가열이 이루어지도록 하고 있다.

기판의 가열은 챔버의 내부에서 기판이 안치되게 하는 척이나 서셉터 등과 같은 안치 수단을 직접적으로 가열하는 경우도 있으만 챔버의 상부 또는 상부와 하부를 동시에 밀폐하는 쿼츠의 바깥측 상부와 하부로 램프를 구비하여 이 램프로부터 방사되는 열에 의해 기판을 가열시키기도 한다.

이러한 기판 가열에 있어 가장 문제시되는 것이 기판의 균일성(uniformity) 개선이다.

즉 공정 수행에 있어 기판에 일정한 패턴이 안정적으로 형성되게 하기 위해서는 기판으로의 균일한 가스 공급과 함께 기판을 전체적으로 균일하게 가열되도록 하는 것이 대단히 중요하다.

하지만 공정 수행 중에 기판이 전체적으로 균일하게 가열되지 못하는 상황이 되더라도 기판을 가열하는 열원인 고정 구조인 램프를 움직여서 조정할 수는 없고, 부분적으로 미세하게 발생되던 불량 부위가 점차 정도가 심화되면서 급기야는 패턴 불량으로 인한 다량의 공정 및 제품 불량을 초래하게 되는 매우 심각한 문제를 유발시키는 원인이 되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판으로 열을 방사하는 램프로부터 기판과 대응되는 방향으로 방사되는 열을 기판측으로 반사시키도록 구비되는 열 반사 부재에서 적절한 열 반사각을 갖는 반사면의 열 반사각을 적절하게 조절할 수가 있게 함으로써 기판 가공의 균일성을 개선하여 제품의 품질 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 기판 열처리 장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판이 안치되는 기판 안치부재와; 상기 기판 안치부재를 상부와 하부에서 쿼츠에 의해 커버되도록 하는 챔버 부재와; 상기 챔버 부재의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 기판 안치부재의 외측영역과 내측영역을 각각 가열하도록 하고, 원둘레를 따라 방사상으로 배열되는 다수의 램프를 구비하는 가열 부재와; 상기 가열 부재로부터 방사되는 열을 상기 기판 안치부재의 외측영역과 내측영역으로 각각 반사시키도록 하는 제1 반사면과 제2 반사면을 갖는 열 반사 부재; 및 상기 열 반사 부재 중 상기 기판 안치부재의 내측영역을 가열하도록 구비되는 제2 반사면에 회전 가능하게 구비되어 반사 각도를 조절할 수 있도록 하는 반사각 조절 부재로서 이루어지도록 하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 가열장치를 도시한 것이다.

본 발명의 기판 가열장치는 기판이 안치되는 기판 안치부재(10)와, 이 기판 안치부재(10)를 외부로부터 커버하는 챔버 부재(20)와, 이 챔버 부재(20)의 상부와 하부에 각각 구비되는 가열 부재(30) 및 가열 부재(30)로부터 발생되는 열을 기판 안치부재(11)로 반사시키는 열 반사 부재(40) 및 열 반사 부재(40)의 반사판 각도를 조절하는 반사각 조절 부재(50)로서 이루어지도록 하는 구성이다.

기판 안치부재(10)는 통상 서셉터라고도 하며, 공정 수행할 기판이 안전하게 얹혀지도록 구비되는 구성이다.

챔버 부재(20)는 기판이 안치되는 기판 안치부재(10)가 중앙에 구비되도록 하고, 이 기판 안치부재(20)를 상부와 하부에서 쿼츠(21)(22)에 의해서 커버되도록 하여 공정을 수행 중에는 내부가 진공상태로 유지되도록 하는 구성이다.

챔버 부재(20)는 측방으로부터는 기판 안치부재(10)에 안치되는 기판으로 공정 가스를 주입하는 가스 주입구(23)와 함께 배기구(24)가 각각 구비되도록 한다.

가열 부재(30)는 챔버 부재(20)의 내부에 구비되는 기판 안치부재(10)에 안치되는 기판을 가열하도록 구비되는 구성이다.

가열 부재(30)는 챔버 부재(20)의 상부와 하부 즉 챔버 부재(20)의 상부측 쿼츠(21)의 상부와 하부측 쿼츠(22)의 하부에 각각 구비되면서 챔버 부재(20)의 외부에서 각 쿼츠(21)(22)를 통해 기판 안치부재(10)에 얹혀져 있는 기판을 가열하도록 구비된다.

챔버 부재(20)의 상부와 하부에서 가열 부재(30)는 도 2에서와 같이 도우넛 형상의 소켓(31)과 이 소켓(31)의 원둘레를 따라 각 소켓(31)에 결합되어 방사상으 로 배열되는 다수의 램프(32)들로서 이루어지는 구성이다.

가열 부재(30)의 램프(32)는 다시 쿼츠(21)(22)의 상부와 하부에서 기판 안치부재(10)를 향해 방사상으로 구비되도록 하고, 외주연을 따라 원형의 배열로 이루어지면서 기판 안치부재(10)의 외측영역과 내측영역을 각각 가열하도록 하는 외측가열 램프(32)와 내측영역을 가열하도록 구비되는 내측가열 램프(33)로 이루어진다.

가열 부재(30)에서 램프는 통상 2~3개의 외측가열 램프(32)와 2~3개의 내측가열 램프(33)가 외주연을 따라 번갈아 배열되는 구성으로 구비되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

한편 램프는 할로겐 램프 또는 UV 램프 및 그 외에도 열을 발생할 수 있는 다양한 종류의 램프로 적용이 가능하다.

열 반사 부재(40)는 가열 부재(30)의 램프들로부터 방사되는 열 중에서 기판 안치부재(10) 측의 방사 방향과는 반대측으로 방사되는 열을 기판 안치부재(10)로 반사시키도록 구비되는 구성이다.

즉 열 반사 부재(40)는 가열 부재(30)에 의해서 기판 안치부재(10)에 직접적으로 영향을 미치는 열 성분 이외의 열 성분들을 반사시켜 기판 안치부재(10)에 집중되도록 하는 구성이다.

이를 위해 열 반사 부재(40)는 도 3에서와 같이 가열 부재(30)를 향하는 판면이 기판 안치부재(10)의 외측영역을 향하도록 하는 제1 반사면(41)과 내측영역을 향하도록 하는 제2 반사면(42)을 갖는 형상으로 구비되도록 한다.

이때 제1 반사면(41)은 가열 부재(30)의 외측가열 램프(32)와 동일 수직선상에서 동일한 평면적을 갖도록 하며, 제2 반사면(42)은 가열 부재(30)의 내측가열 램프(33)와 동일 수직선상에서 동일한 평면적을 갖도록 한다.

한편 기판 안치부재(10)의 내측영역을 향하는 반사면인 제2 반사면(42)은 외측영역을 향하는 반사면인 제1 반사면(41)에 비해 면 각도가 크게 형성되도록 한다.

특히 제1 반사면(41)과는 달리 제2 반사면(42)은 경면 처리를 하지 않은 구성으로도 형성이 가능하다.

또한 제2 반사면(42)은 기판 안치부재(10)의 외측영역을 향하는 외측가열 램프(32)의 숫자와 동일한 숫자로 면 구분이 되게 할 수도 있다.

반사각 조절 부재(50)는 다시 도 4 내지 도 5에서와 같이 반사판(51)과 이 반사판(51)의 각도를 조절하는 조절 스크류(52)로서 이루어지는 구성이다.

반사각 조절 부재(50)의 반사판(51)은 특히 제2 반사면(42)을 형성한 열 반사 부재(40)의 제1 반사면(41) 사이의 홈 내부에서 일단 특히 외측의 끝단부가 회전 가능하게 축고정되고, 이 축고정 부위에는 스프링(미도시)이 탄설되도록 하여 반사판(51)을 제2 반사면(42)측으로 밀착되게 탄성을 갖도록 한다.

그리고 제2 반사면(42)은 일측을 수직으로 관통되게 하고, 이 관통 부위로 조절 스크류(52)가 나사 결합되도록 한다.

한편 조절 스크류(52)에는 도 6에서와 같이 헤드부의 외주연부에 기준선(52a)을 표시하고, 이 조절 스크류(52)의 헤드부를 축으로 열 반사 부재(40)에는 일정한 각도로 눈금(43)이 표시되도록 하여 조절 스크류(52)에 의한 반사판(51)의 각도 조절 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

특히 제2 반사면(42)에 형성되는 조절 스크류(52)는 제2 반사면(42)에 구비되는 반사판(51)과 동일한 갯수로 구비하여 반사판(51)을 개별적으로 조절할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.

이와 같은 구성에 따른 작용에 대해 살펴보면 기판 안치부재(10)의 상부면에 기판을 안치시키고, 챔버 부재(20)의 일측으로부터 공정 수행에 필요한 공정 가스가 유입되도록 함으로써 공정 수행이 이루어지게 된다.

공정 수행 중 챔버 부재(20)의 상부측 쿼츠(21)의 상부와 하부측 쿼츠(22)의 하부에는 가열 부재(30)가 각각 구비되어 이들 가열 부재(30)로부터 방사되는 열에 의해서 챔버 부재(20) 내부의 기판 안치부재(10)와 함께 기판 안치부재(10)에 얹혀져 있는 기판의 표면과 백면이 동시에 가열되도록 한다.

기판을 가열하는데 사용되는 열원은 가열 부재(30)로부터 직접적으로 방사되는 열과 함께 가열 부재(30)로부터 방사되기는 하나 기판과는 반대쪽으로 방사되는 열을 가열 부재(30)의 상부와 하부에 각각 구비한 열 반사 부재(40)에 의해서 기판측으로 반사되도록 함으로써 열의 집적도를 높여 기판을 가열시킨다.

따라서 가열 부재(30)로부터 직접적으로 전달되는 열과 반사되어 전달되는 열이 중복되면서 기판의 가열은 더욱 촉진되어 보다 빨리 기판을 가열시킬 수가 있는 동시에 최적의 공정 조건을 신속하게 형성시키게 되어 안정적인 공정 수행이 이루어질 수 있도록 한다.

하지만 공정을 수행하다 보면 비록 가열 부재(30)에 의해 기판을 가열한다고는 하나 기판이 균일하게 가열되지 않아 기판에 형성하게 되는 패턴이 부분적으로 좋지 못하게 되는 상황이 발생하고, 급기야는 이 부위가 패턴 불량으로 발전하는 문제의 원인이 되기도 한다.

이에 본 발명은 공정 수행 중에 기판에서의 일정 부분이 지속적으로 패턴 불량을 유발하게 되면 이 부분을 비추는 반사판(51)의 각도를 도 7에서와 같이 조절하여 상대적으로 온도가 낮은 부위로 보다 많은 열이 집중되면서 기판에서의 온도 분포가 균일하게 이루어지도록 한다.

이와 같은 반사판의 각도 조절은 열 반사 부재(40)에 각각 나사 결합된 조절 스크류(52)를 간단히 조작하여 열 반사 부재(40)에서 회전 가능하게 구비되는 반사판(51)의 각도가 미세하게 조절될 수 있도록 한다.

조절 스크류(52)는 각 반사판(51)에 개별적으로 각각 구비되므로 특정 부위의 반사판(51)만을 미세하게 조절하여 반사 각도가 변경되도록 한다.

특히 기판은 외측에 비해서 내측면에서의 부분적인 온도 불균일이 발생되는 경우가 대부분이고, 기판에서의 디바이스가 주로 내측에 형성되므로 이러한 기판의 내측영역으로 열을 반사하는 반사판(51)의 각도만을 적절히 조절하여 손쉽게 보다 균일한 온도 관리가 가능토록 한다.

또한 육안으로 확인하면서 조절 스크류(52)를 조작하기만 하면 원하는 각도로 손쉽게 반사각 조절을 할 수가 있으므로 대단히 편리한 조절 작업을 제공하게 된다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 챔버 부재(20)의 내부에서 기판 안치부재(10)에 안치되는 기판을 가열하기 위해 구비하는 다수의 램프들에 의해 이루어지는 가열 부재(30)와 이 가열 부재(30)로부터 방사되는 불필요하게 없어지게 되는 열 성분들을 기판으로 반사하는 열 반사 부재(40)에 의한 기판의 가열 온도 분포가 부분적으로 불균일해지게 되더라도 반사각 조절부재(50)를 이용한 반사각 조절을 통해 간단하게 균일성 개선이 가능하도록 하고, 이로써 공정 및 제품에 대한 신뢰성과 함께 불량률의 저감으로 생산성이 더욱 향상되도록 하는 매우 유용한 효과를 제공한다.

Claims

기판이 안치되는 기판 안치부재와;

상기 기판 안치부재를 상부와 하부에서 쿼츠에 의해 커버되도록 하는 챔버 부재와;

상기 챔버 부재의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 기판 안치부재의 외측영역과 내측영역을 각각 가열하도록 하고, 원둘레를 따라 방사상으로 배열되는 다수의 램프를 구비하는 가열 부재와;

상기 가열 부재로부터 방사되는 열을 상기 기판 안치부재의 외측영역과 내측영역으로 각각 반사시키도록 하는 제1 반사면과 제2 반사면을 갖는 열 반사 부재; 및

상기 열 반사 부재 중 상기 기판 안치부재의 내측영역을 가열하도록 구비되는 제2 반사면에 회전 가능하게 구비되어 반사 각도를 조절할 수 있도록 하는 반사각 조절 부재;

로서 이루어지는 기판 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 부재는 외측가열 램프와 내측가열 램프가 각각 복수개씩 외주연을 따라 번갈아 배열되는 기판 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 열 반사 부재는 상기 제2 반사면이 내측으로부터 외측으로 높이가 다른 경사지는 면으로 이루어지는 기판 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 반사각 조절 부재는 상기 제2 반사면측으로 외측의 일단부를 축으로 탄성을 갖도록 하면서 회전 가능하게 축지지되는 반사판과, 상기 열 반사 부재에 수직으로 나사결합되면서 일단이 상기 반사판과 접촉되는 조절 스크류로서 구비되는 기판 열처리장치.
제 4 항에 있어서, 상기 반사판은 일정한 두께로서 이루어지고, 상기 제2 반사면과의 반대쪽 면은 상기 가열 부재로부터 방사되는 열이 방사될 수 있도록 경면 처리가 되도록 하는 기판 열처리장치.
제 4 항에 있어서, 상기 조절 스크류는 헤드부 외주연부에 기준선을 표시하고, 헤드부를 축으로 상기 열 반사 부재에는 일정한 각도로 눈금이 표시되도록 하는 기판 열처리장치.
제 4 항에 있어서, 상기 반사각 조절 부재는 상기 제2 반사면에서 동일 수직선상에 위치하는 상기 가열 부재의 내측가열 램프의 갯수와 동일한 수로 구비되도록 하는 기판 열처리장치.
제 7 항에 있어서, 상기 반사각 조절 부재는 상기 제2 반사면을 커버하는 하나의 반사판과 조절 스크류로서 이루어지는 기판 열처리장치.