KR100768899B1 - Heating apparatus for semiconductor wafers and glass substrates - Google Patents

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Abstract

A substrate heating apparatus is provided to improve the accuracy of temperature by adjusting separation distance between a heater and a heat radiating unit, thereby increasing the efficiency of operation. A heating unit has a heater(106) heating a substrate(100) and a heater chuck(104) directly transmitting the heat to the substrate. A heat radiating unit(110) radiates the heat towards a lower portion of the heater. The heat transmitted from the heater to the substrate is lowered by a substrate supporting plate(102). A support pin(108) is movable to adjust an interval of the heater chuck and the substrate supporting plate. A Z-axis ball screw(112) adjusts temperatures of the heater and the heat radiating unit by adjusting the interval.

Description

기판의 가열 장치{Heating apparatus for semiconductor wafers and glass substrates}Heating apparatus for semiconductor wafers and glass substrates

도1은 종래의 웨이퍼, 기판 가열장치의 냉각시스템을 나타낸 사시도이다. 1 is a perspective view showing a cooling system of a conventional wafer and substrate heating apparatus.

도2는 본 발명에 따른 가열 장치의 구상도이다. 2 is a schematic view of a heating apparatus according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 반도체 기판의 가열 장치를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a heating apparatus of a semiconductor substrate according to the present invention.

도4는 본 발명에 따른 실시예를 나타낸 단면도이다. 4 is a cross-sectional view showing an embodiment according to the present invention.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

100: 기판(본 발명) 102: 기판 지지판100: substrate (invention) 102: substrate support plate

104: 히터 척 106: 히터104: heater chuck 106: heater

108: 지지핀 110: 방열부108: support pin 110: heat dissipation unit

112: Z축 볼스크류 114: Z축 모터112: Z axis ball screw 114: Z axis motor

본 발명은 웨이퍼 가열 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히터 처리 온도에 따라 히터 척(104)과 기판 지지판(102) 사이의 거리 제어가 가능하여 히터의 열원 냉각구조를 배제한 것과 정밀 온도제어의 방법으로 히터와의 거리, 버퍼플레이트의 두께 및 거리 제어를 사용하는 것을 특징으로 하며, 하나의 히터로 별도의 냉각구조 없이 여러 온도의 열처리를 진행할 수 있고 종래기술보다 정밀한 온도제어를 할 수 있는 기판의 가열장치에 관한 것이다. The present invention relates to a wafer heating apparatus, and more particularly, the distance control between the heater chuck 104 and the substrate support plate 102 can be controlled according to the heater processing temperature, thereby excluding the heat source cooling structure of the heater and the method of precise temperature control. It is characterized in that it uses the distance from the heater, the thickness of the buffer plate and the distance control, it is possible to heat treatment of various temperatures without a separate cooling structure with a single heater and to control the temperature more precisely than the prior art It relates to a heating device.

일반적인 웨어퍼 가열 장치는 도1에 도시된 바와 같이 별도의 냉각장치가 없으므로 안착용 돌기(1a) 상부에 형성된 기판(1)를 가열 후 기판(1) 및 히터(20)를 소정의 온도로 냉각시키기 위하여 챔버(2)를 열고, 외부의 공기가 챔버(2) 내부로 유입되게 하는 자연 공랭식 방법으로 냉각시킬 수밖에 없기 때문에 원하는 온도로 정확하게 급속 냉각하는 것이 불가능하였다. 따라서, 원하는 온도로 냉각하기 위해서는 공정에 맞는 전용 기판 가열 챔버 및 가열장치를 다수 마련해야 하므로 시설 투자비가 많이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 히터가 목적 온도에서 벗어나는 것을 억제하며 정밀제어를 위하여 히터와 인접하여 냉각 기능을 부가로 설치해야 하므로 추가로 시설 투자비가 많이 소요되는 문제점이 있었다. In the general wafer heating apparatus, since there is no separate cooling device as shown in FIG. 1, the substrate 1 and the heater 20 are cooled to a predetermined temperature after heating the substrate 1 formed on the mounting protrusion 1a. In order to open the chamber 2 to cool it and to cool it by a natural air cooling method in which external air is introduced into the chamber 2, it is impossible to rapidly cool to a desired temperature accurately. Therefore, in order to cool to a desired temperature, it is necessary to provide a plurality of dedicated substrate heating chambers and heating apparatuses suitable for the process, and thus there is a problem in that facility investment costs are required. In addition, since the heater is suppressed from deviation from the target temperature and the cooling function must be additionally installed adjacent to the heater for precise control, there is a problem in that additional facility investment costs are required.

상기 히터를 자연 공랭식으로 적용하여 냉각을 실시할 경우에는 기판의 대기 시간이 길어져서 웨이퍼의 생산성을 저하시키는 주요한 요소이며, 외부로부터 유입되는 먼지, 파티클등의 오염물질로 인하여 기판(1)가 오염되는 문제점이 있었다. In the case of cooling by applying the heater in a natural air cooling method, the standby time of the substrate is increased, which is a major factor to reduce the productivity of the wafer, and the substrate 1 is contaminated by contaminants such as dust and particles introduced from the outside. There was a problem.

또한, 반도체소재 또는 냉각수를 히터판(heater plate)구조물 내부에 냉각블록(10)의 상하(11,12)의 홈(13) 형성하여 상판홈(11a)과 하판홈(11b) 사이에 중심 유입구(14)를 통하여 유입하여, 상기 홈을 따라 통과한 후 배출구(15)를 통하여 배출된다. 고온의 기판을 열처리한 후, 다음 기판의 열처리 온도가 낮을 경우 급속 냉각의 수단으로 냉각수 또는 냉각액체를 적용하고, 설정온도의 편차에서 벗어나는 것을 방지하는 수단으로도 냉각 수단 등을 적용하는데, 이러한 처리 공정으로 인하여 히터의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다. In addition, the semiconductor material or the coolant is formed in the heater plate structure inside the groove 13 of the upper and lower portions 11 and 12 of the cooling block 10 to form a center inlet between the upper plate groove 11a and the lower plate groove 11b. Inflow through the (14), and passes through the groove and is discharged through the discharge port (15). After the heat treatment of the high temperature substrate, if the heat treatment temperature of the next substrate is low, the cooling water or the cooling liquid is applied as a means of rapid cooling, and the cooling means is also applied as a means for preventing deviation from the set temperature. There is a problem that the structure of the heater is complicated by the process.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 히터 처리 온도에 따라 히터 척(104)과 기판 지지판(102) 사이의 거리 제어가 가능하여 히터의 열원 냉각구조 없이 여러 온도의 열처리를 진행할 수 있고, 설정온도에서 벗어나는 것을 방지하기 위하여 열원의 강제냉각을 통한 정밀 온도제어가 아닌 열원으로부터의 거리제어를 이용한 정밀온도제어가 가능한 기판의 가열 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. In order to solve the above problems, the present invention can control the distance between the heater chuck 104 and the substrate support plate 102 according to the heater processing temperature, so that the heat treatment can be performed at various temperatures without the heat source cooling structure of the heater, and the set temperature. It is an object of the present invention to provide a substrate heating apparatus capable of precise temperature control using distance control from a heat source, rather than precise temperature control through forced cooling of the heat source in order to prevent the deviation from the control.

본 발명은 반도체 기판(100) 또는 평판디스플레이 기판을 가열하기 위한 장치에 있어서, 상기 기판(100)으로 열을 전달하거나 가열하도록 이루어진 히터(106)와 상기 히터(106) 상부에 히터의 열을 기판으로 간접전달하는 히터 척(104)으로 이루어진 가열부(105)와 상기 히터(106)의 하부에 열을 방출하도록 이루어진 방열 부(110)와 상기 히터에서 기판(100)으로 전달되는 열을 낮추기 위하여 형성된 기판 지지판(102)와 상기 히터 척(104)과 기판 지지판(102)의 간격을 조절을 가능하도록 상하 이동가능하도록 이루어진 지지핀(108)과 상기 지지핀(108)은 Z축 모터(114)의 구동으로 Z축 볼스크류(112)를 통하여 이동하는 것을 특징으로 한다. The present invention is a device for heating a semiconductor substrate 100 or a flat panel display substrate, the heater 106 is configured to transfer or heat heat to the substrate 100 and the heat of the heater on the heater 106 substrate In order to lower the heat transferred from the heater to the substrate 100 and the heat dissipation unit 110 and the heat dissipation unit 110 made of a heater chuck 104 indirectly transmitted to the lower portion of the heater 106 The support pin 108 and the support pin 108 formed to be movable up and down to adjust the gap between the formed substrate support plate 102 and the heater chuck 104 and the substrate support plate 102 are Z-axis motor 114. Drive through the Z-axis ball screw 112, characterized in that the drive.

상기 지지핀(108)은 고온처리 시 상기 Z축 모터(114)의 구동으로 Z축 볼스크류(112)의 하향 이동으로 기판 지지판(102)과 히터 척(104)에 접촉되도록 위치시키는 것을 특징으로 하며, 저온처리 시 상기 Z축 모터(114)의 구동으로 Z축 볼스크류(112)의 상향 이동으로 기판 지지판(102)과 히터 척(104)을 이격되도록 위치시킨다. The support pin 108 is positioned so as to contact the substrate support plate 102 and the heater chuck 104 by the downward movement of the Z-axis ball screw 112 by the drive of the Z-axis motor 114 during the high temperature treatment. In the low temperature treatment, the substrate support plate 102 and the heater chuck 104 are spaced apart by the upward movement of the Z-axis ball screw 112 by the driving of the Z-axis motor 114.

또한, Z축 볼스크류(112)는 히터(106)와 방열부(110)의 온도를 피드백하여, 기판 가열처리 중에 기판 지지판(102)과 히터 척(104)의 거리를 조절하여 온도 조절이 가능하다.In addition, the Z-axis ball screw 112 feeds back the temperature of the heater 106 and the heat dissipation unit 110, thereby controlling the temperature by adjusting the distance between the substrate support plate 102 and the heater chuck 104 during the substrate heat treatment. Do.

이하, 본 발명의 상세한 설명은 첨부된 도면과 함께 상세히 설명한다. Hereinafter, the detailed description of the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 따른 가열 장치의 구상도로서, 히터(106)의 처리 온도에 따라 히터 척(104)과 기판 지지판(102) 사이의 거리 제어가 가능하여 히터의 열원 냉각구조를 배제한 것과 정밀온도 제어를 위한 열원 히터의 설정온도에서의 이탈을 억제하는 방식이 아닌 열원으로부터 기판까지의 거리, 중간 버퍼플레이트의 두께 및 거리를 조합하여 설정온도로부터의 이탈을 방지하는 것을 특징으로 하며, 하나의 히터로 별도의 냉각구조 없이 여러 온도의 열처리를 진행할 수 있다. 2 is a schematic view of a heating apparatus according to the present invention, which is capable of controlling the distance between the heater chuck 104 and the substrate support plate 102 according to the processing temperature of the heater 106, thus excluding the heat source cooling structure of the heater, and precisely. Rather than suppressing the departure from the set temperature of the heat source heater for temperature control, it is characterized by preventing the departure from the set temperature by combining the distance from the heat source to the substrate, the thickness and the distance of the intermediate buffer plate. As a heater, heat treatment at various temperatures can be performed without a separate cooling structure.

도3은 본 발명에 따른 반도체 기판의 가열 장치를 나타낸 단면도이며, 도4는 본 발명에 따른 실시예를 나타낸 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a heating apparatus of a semiconductor substrate according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing an embodiment according to the present invention.

기판(100)으로 열을 전달하거나 가열하도록 이루어진 히터(106)와 상기 히터(106) 상부에 히터의 열을 웨이퍼로 간접전달하는 히터 척(104)으로 이루어진 가열부(105)와 상기 히터(106)의 하부에 열을 방출하도록 이루어진 방열부(110)와 상기 히터에서 기판(100)으로 전달되는 열을 낮추기 위하여 형성된 기판 지지판(102)와 상기 히터 척(104)과 기판 지지판(102)의 간격을 조절을 가능하도록 상하 이동가능하도록 이루어진 지지핀(108)과 상기 지지핀(108)은 Z축 모터(114)의 구동으로 Z축 볼스크류(112)를 통하여 이동이 가능하다. The heater 106 and the heater 106 including a heater 106 configured to transfer or heat heat to the substrate 100 and a heater chuck 104 indirectly transferring heat of the heater to the wafer on the heater 106. Gap between the substrate support plate 102 and the heater chuck 104 and the substrate support plate 102 formed to lower heat transmitted from the heater to the substrate 100 and the heat dissipation unit 110 configured to dissipate heat under the The support pins 108 and the support pins 108 that are configured to be movable up and down to be adjustable are movable through the Z-axis ball screw 112 by the drive of the Z-axis motor 114.

상기 지지핀(108)은 고온처리 시 도3에 도시된 바와 같이, 상기 Z축 모터(114)의 구동으로 Z축 볼스크류(112)의 하향 이동으로 기판 지지판(102)과 히터 척(104)에 접촉되도록 위치시키는 것을 특징으로 하며, The support pin 108 is a substrate support plate 102 and the heater chuck 104 in the downward movement of the Z-axis ball screw 112 by the drive of the Z-axis motor 114, as shown in Figure 3 during the high temperature treatment Characterized in that it is positioned in contact with

또한, 저온처리 시에는 도4에 도시된 바와 같이, 상기 Z축 모터(114)의 구동으로 Z축 볼스크류(112)의 상향 이동으로 기판 지지판(102)과 히터 척(104)을 이격되도록 위치시킨다. In addition, during the low temperature treatment, as shown in FIG. 4, the substrate support plate 102 and the heater chuck 104 are spaced apart by the upward movement of the Z-axis ball screw 112 by the driving of the Z-axis motor 114. Let's do it.

상기 Z축 볼스크류(112)는 히터(106)와 방열부(110)의 온도를 피드백하여, 기판 가열처리 중에 기판 지지판(102)과 히터 척(104)의 거리를 조절하여 온도의 정밀도를 향상시킬 수 있다.The Z-axis ball screw 112 feeds back the temperature of the heater 106 and the heat dissipation unit 110, and adjusts the distance between the substrate support plate 102 and the heater chuck 104 during substrate heating to improve the accuracy of the temperature. You can.

이상의 구성에 대한 실시예로 본 발명을 상세히 설명하면, When the present invention is described in detail with an embodiment of the above configuration,

300℃의 운모 히터(Mica heater)가 설치된 히터를 사용하여 첫번째 기판을 300℃ 처리 후, 두번째 기판을 70℃로 열처리 하여 완충판(buffer plate)의 재질을 아노다이징 표면처리된 알루미늄 재질의 것으로 2.5mm를 적용하여 히터와 완충판(buffer plate)의 간격을 12mm 이격하여 연속처리 하도록 이루어진다. The first substrate was treated with 300 ℃ using a heater equipped with a 300 ℃ mica heater, and the second substrate was heat treated at 70 ℃ to make 2.5mm of anodized aluminum. It is applied to the continuous processing by spaced 12mm apart between the heater and the buffer plate.

이상의 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 범위는 상기에 기재된 실시예 및 하기의 청구범위에 한정되지 않으며, 본 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명으로부터 다양한 변경 및 균등한 실시가 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described above and the following claims, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and Equal implementation is possible.

이상에서와 같이 본 발명의 반도체 기판의 가열 장치는 이격거리를 조절하여 온도의 정밀도를 향상시키는 효과가 있으며, 연속 처리로 작업의 능률을 높일 수 있는 효과가 있다. As described above, the heating apparatus of the semiconductor substrate of the present invention has the effect of improving the accuracy of the temperature by adjusting the separation distance, there is an effect that can increase the efficiency of the work by the continuous processing.

또한, 처리 온도에 따라 제어가 가능하여 추가 설비가 필요 없으므로 시설 투자비 절감의 효과가 있다. In addition, it is possible to control according to the processing temperature, so there is no need for additional equipment, thereby reducing facility investment costs.

Claims (4)

반도체 기판(100) 또는 평판디스플레이 기판을 가열하기 위한 장치에 있어서, In the apparatus for heating a semiconductor substrate 100 or a flat panel display substrate, 상기 기판(100)으로 열을 전달하거나 가열하도록 이루어진 히터(106)와 상기 히터(106) 상부에 히터의 열을 기판으로 간접 전달하는 히터 척(104)으로 이루어진 가열부(105); A heater (105) consisting of a heater (106) configured to transfer or heat heat to the substrate (100) and a heater chuck (104) indirectly transferring heat of the heater to the substrate on the heater (106); 상기 히터(106)의 하부에 열을 방출하도록 이루어진 방열부(110);A heat dissipation unit (110) configured to discharge heat under the heater (106); 상기 히터에서 기판(100)으로 전달되는 열을 낮추기 위하여 형성된 기판 지지판(102);A substrate support plate 102 formed to lower heat transferred from the heater to the substrate 100; 상기 히터 척(104)과 기판 지지판(102)의 간격을 조절을 가능하도록 상하 이동가능하도록 이루어진 지지핀(108);A support pin (108) configured to be movable up and down to adjust the distance between the heater chuck (104) and the substrate support plate (102); 상기 지지핀(108)은 Z축 모터(114)의 구동으로 Z축 볼스크류(112)를 통하여 이동하며 고온처리 시 상기 Z축 모터(114)의 구동으로 Z축 볼스크류(112)의 하향 이동으로 기판 지지판(102)과 히터 척(104)에 접촉되도록 위치시키고, 저온처리 시 상기 Z축 모터(114)의 구동으로 Z축 볼스크류(112)의 상향 이동으로 기판 지지판(102)과 히터 척(104)을 이격되도록 위치시키며, 상기 Z축 볼스크류(112)는 히터(106)와 방열부(110)의 온도를 피드백하여, 기판 가열처리 중에 기판 지지판(102)과 히터 척(104)의 거리를 조절하여 온도 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 기판의 가열 장치.The support pin 108 moves through the Z-axis ball screw 112 by the drive of the Z-axis motor 114 and moves downward of the Z-axis ball screw 112 by the drive of the Z-axis motor 114 during high temperature treatment. The substrate support plate 102 and the heater chuck 104 are positioned to contact the substrate support plate 102 and the heater chuck 104, and the substrate support plate 102 and the heater chuck are moved upward by the Z-axis ball screw 112 driven by the Z-axis motor 114 during low temperature treatment. And the Z-axis ball screw 112 feeds back the temperature of the heater 106 and the heat dissipation unit 110 so that the substrate support plate 102 and the heater chuck 104 are heated during the substrate heat treatment. Heating device for a substrate, characterized in that the temperature can be adjusted by adjusting the distance. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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