KR100832391B1

KR100832391B1 - 고속·고온공정에서 웨이퍼의 스트레스 측정을 위한 자동회전장치

Info

Publication number: KR100832391B1
Application number: KR1020070063457A
Authority: KR
Inventors: 오도창
Original assignee: 호서대학교 산학협력단
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2008-05-26

Abstract

본 발명은 웨이퍼를 제조 및 가공하는 공정 중 고속·고온처리되는 과정에서웨이퍼가 받는 스트레스를 측정하기 위한 자동 회전장치에 관한것으로, 보다 상세하게는 고속·고온챔버 내부에 설치되어 웨이퍼가 올려져 회전되는 자동 회전장치에 관한것으로서, 상기 고속·고온챔버의 구조를 개선하여 고속·고온챔버 내부의 회전장치를 챔버 외부의 스테핑모터(stepping)를 동력원으로 자동으로 회전시킬 수 있도록 함으로써 상기 웨이퍼 제조공정의 효율을 일층 향상시킬 수 있도록 한 고속·고온공정에서 스트레스 측정을 위한 웨이퍼 자동 회전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 회전장치의 동력원인 스테핑모터에는 감속장치 및 모터의 회전속도와 각도를 조절하고 회전명령을 주기 위한 제어보드가 구비되고, 상기의 회전장치는 챔버 내부에 설치되어 챔버 내부의 진공상태와 대기상태를 감지하기 위한 베쿰 피드스로우(vaccum feedthrough)가 스테핑모터의 구동축과 연결되며, 또한 구동축에는 상기 베쿰 피드스로우에 과도한 온도가 전달되지 않도록 하기 위한 냉각커버가 설치되고, 또 베쿰 피드스로우는 챔버 외부에서 공급되는 냉각수에 의해 냉각된다.

고속·고온 챔버, 상,하부공간, 회전장치, 회전판, 구동축

Description

고속·고온공정에서 웨이퍼의 스트레스 측정을 위한 자동 회전장치{Auto rotating apparatus for measuring stress of wafer in high temperature process of high speed temperature vibration}

도 1 은 본 발명에 따른 고속·고온챔버의 사시도

도 2 는 도 1 의 평면 구성도

도 3 은 도 1 의 정단면 구성도

도 4 는 본 발명의 요부인 회전장치의 분리사시도

도 5 는 본 발명 회전장치의 동력원인 스테핑모터의 분리사시도

도 6 은 도 5의 결합상태 사시도

〈도면중 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 웨이퍼의 스트레스 측정장치 1a : 고속·고온챔버

2 : 격벽 3a : 상부공간 3b : 하부공간 4 : 레이저카메라

5 : 할로겐램프 6 : 회전장치

7 : 고정판 8 : 회전판

9 : 웜휠 10 : 계합돌기

11 : 계합홈 12 : 고정핀

14 : 웨이퍼 안착테 15 : 구동축

16 : 웜기어 17 : 스테핑모터

본 발명은 웨이퍼를 제조 및 가공하는 공정 중 고속·고온처리되는 과정에서웨이퍼가 받는 스트레스를 측정하기 위한 자동 회전장치에 관한것으로, 보다 상세하게는 고속·고온챔버 내부에 설치되어 웨이퍼가 올려져 회전되는 자동 회전장치에 관한것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼나 LCD와 같은 제품의 제조시에는 화학기상증착법(CVD : Chemical Vapor Deposition) 및 스퍼터링(Sputtering)과 식각(etching) 등의 다양한 고속처리 온도공정을 필요로 한다.

이러한 온도공정에서 필요 적절한 온도를 선택하고, 상기 온도공정의 선택된 온도에서 웨이퍼 등의 재질이 받는 스트레스를 분석하여 웨이퍼의 제조공정에 적용하는 것은 매우 중요하다.

이렇듯 웨이퍼 등의 제조공정 중 고온의 상태에서 웨이퍼가 받는 스트레스가 높을 경우에 불량률이 크게 증가할 수 있으므로 이러한 웨이퍼가 갖는 스트레스의 정도를 미리 파악하여 제조공정에 적용함으로써 웨이퍼의 제조공정에서 발생되는 불량률을 크게 줄일 수 있으며, 상기 웨이퍼 제조공정의 효율을 높이도록 공정을 개선하기 위하여 웨이퍼가 받는 스트레스를 측정하는 시스템이 반드시 필요한 공정 임을 알 수 있다.

한편, 상기의 고속·고온 공정에서 웨이퍼의 스트레스 측정을 위한 레이져 인터페로미터를 활용한 스트레스 측정방법에서 웨이퍼의 회전이 필수적으로 요구되며 이를 위해 90°및 45°등 원하는 각도로의 회전장치가 필요하다.

본 발명은 상기 고속·고온챔버의 구조를 개선하여 고속·고온챔버 내부의 회전장치를 챔버 외부의 스테핑모터(stepping)를 동력원으로 자동으로 회전시킬 수 있도록 함으로써 상기 웨이퍼 제조공정의 효율을 일층 향상시킬 수 있도록 한 고속·고온공정에서 스트레스 측정을 위한 웨이퍼 자동 회전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 상기의 동력전달을 위한 기어장치는 랙과 피니언, 헤리컬 크라운 형태 또는 원통형 워엄기어 등이 이용되며 이러한 동력전달장치 및 기어장치는 고온에서 견딜 수 있는 재질이어야 바람직 하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 고속·고온공정에서 웨이퍼의 스트레스 측정을 위한고속·고온챔버의 사시도면이고, 도 2 는 도 1 의 평면 구성도면이며, 도 3 은 도 1 의 정단면 구성도면으로, 유리재질의 격벽(2)에 의해 상부공간(3a)과 하부공간(3b)으로 구분되는 고속·고온 챔버(1a)와, 상기 챔버(1a)의 상부공간(3a)에 놓여진 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사한 후, 반사되는 레이저를 검출하는 챔버 상측중앙에 설치된 레이저카메라(4)와, 상기 챔버(1a)의 상부공간(3a)에 놓여진 웨이퍼에 고온의 열을 인가하기 위하여 하부공간(3b)에 다수 설치되는 할로겐램프(5)로 이루어진 웨이퍼의 스트레스 측정장치(1)에 있어서, 상기 챔버(1a)의 상부공간(3a)에 설치되는 회전장치(6)는 도 4 에 도시된 바와 같이 하부 고정판(7)과 상부 회전판(8) 및 회전판(8)의 외경에 그 내경이 밀착되는 웜휠(9)로 구분되고, 상기 웜휠(9)의 내경 사방에는 계합돌기(10)가 형성되어 회전판(8)의 외경 사방에 형성되는 계합홈(11)에 상호 계합되며, 하부 고정판(7)에는 고정핀(12)이 돌설되어 회전판(8)의 핀홈(13)에 체결되고, 회전판(8)의 내경에는 웨이퍼(미 도시됨)를 올려놓기 위한 웨이퍼 안착테(14)가 형성된다.

도 5 는 본 발명 회전장치의 동력원인 스테핑모터의 분리사시도면으로서, 상기의 웜휠(9)을 구동시키기 위한 구동축(15)의 일단에는 상기의 웜휠(9)에 치합되는 웜기어(16)가 형성되고, 타단에는 스테핑모터(17)가 형성되며, 그 사이에는 챔 버(1a) 내부의 진공상태와 대기상태를 감지하기 위한 베쿰 피드스로우(18)가 구동축(15)에 관설되고, 상기 베쿰 피드스로우(18)에 과도한 온도가 전달되지 않도록 하기 위한 냉각커버(19)가 설치되며, 상기의 구동축(15)은 타단의 스테핑모터(17)를 제외하고는 챔버(1a)의 내부에 설치된다.

도면중 미설명부호 (20)은 구동축의 감속장치인 커넥터, (21a)(21b)는 냉각수 및 에어공급관, (22)는 질소 공급관을 지칭하고 있다.

한편, 상기에서 회전판(8)은 석영(quartz) 재질이 바람직 하고, 챔버(1a)의 상단 역시 다층의 석영판으로 형성되어 있으며, 레이져카메라(4) 와의 열 차단을 위해 에어공급관(21b)을 통해 에어를 공급하여 냉각을 해주며 상단덮개(23)를 설치하여 개,폐시킴에 따라 스트레스 측정시 상단덮개(23)를 개방하는 것이 바람직하다.

위와 같은 본 발명에 의하면 챔버(1a)의 상부공간(3a)에 위치하는 회전장치(6)의 회전판(8) 내경 웨이퍼 안착테(14)에 웨이퍼가 놓여지고, 상기 웨이퍼(미 도시됨)에는 하부공간(3b)에 설치되는 할로겐램프(5)로부터 발생되는 고온의 열이 인가된다.

상기 할로겐램프(5)가 고온의 열을 발생시켜 챔버(1a)의 상부공간(3a)에 위치하는 회전판(8)의 내경 웨이퍼 안착테(14)에 놓여진 웨이퍼에 인가하게 되면 고온의 열에 의해 웨이퍼로부터 가스가 발생하게 되고, 상기 웨이퍼로부터 발생되는 가스가 공기와 반응을 하여 챔버(1a) 내부를 가스가 덮게 됨으로써 측정을 방해하게 되는바, 이때 스테핑모터(17)의 구동축(15)에 설치된 베쿰 피드스로우(18)가 상 부공간(3a)의 진공상태와 대기상태를 감지하여 상부공간(3a)에 존재하는 가스를 외부로 배출시킴으로써 상부공간(3a)을 진공 및 대기상태로 전환시킴과 동시에 스테핑모터(17)를 동력원으로 하는 구동축(15)이 회전을 하여 일단의 웜기어(16)에 치합된 웜휠(9)이 회전을 함에따라 회전판(8)이 회전을 하면서 회전판(8)의 웨이퍼 안착테(14)에 놓여진 웨이퍼의 스트레스를 측정하게 된다.

이때 구동축(15)에는 상기 베쿰 피드스로우(18)에 과도한 온도가 전달되지 않도록 하기 위한 냉각커버(19)가 설치되고, 또 베쿰 피드스로우(18)는 챔버(1a) 외부의 냉각수 공급관(21a) 에서 공급되는 냉각수에 의해 냉각된다.

위와 같이 본 발명은 반도체용 웨이퍼를 챔버(1a)의 상부공간(3a)에 설치된 회전장치(6)의 회전판(8)에 위치시킨 후, 웨이퍼 제조공정에서 이용되는 고온의 온도를 챔버(1a)에 인가하고, 상기 챔버(1a)의 상부공간(3a) 회전판(8)에 놓여진 웨이퍼에 설정된 고온의 온도가 인가되는 상태에서 챔버(1a) 상단 중앙의 레이저카메라(4)를 이용하여 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사함으로써 고온의 열이 웨이퍼의 표면에 인가되는 스트레스를 검출하게 되는바, 상기 레이저카메라(4)에 의해 검출되는 웨이퍼의 표면으로부터 반사되는 레이저값을 분석함으로써 웨이퍼의 표면에 인가되는 스트레스의 정도를 정확하게 측정하고, 상기 산출된 웨이퍼의 스트레스 측정값을 웨이퍼 제조공정에 적용함으로써 웨이퍼의 불량률을 크게 감소시킬 수 있게된다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 상기 고속·고온챔버의 구조를 개선하여 고속 ·고온챔버 내부의 회전장치를 챔버 외부의 스테핑모터(stepping)를 동력원으로 자동으로 회전시킬 수 있도록 함으로써 상기 웨이퍼 제조공정의 효율을 가 일층 향상시킬 수 있는 효과를 갖게된다.

Claims

유리재질의 격벽(2)에 의해 상부공간(3a)과 하부공간(3b)으로 구분되는 고속·고온 챔버(1a)와, 상기 챔버(1a)의 상부공간(3a)에 놓여진 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사한 후, 반사되는 레이저를 검출하는 챔버 상단중앙에 설치된 레이저카메라(4)와, 상기 챔버(1a)의 상부공간(3a)에 놓여진 웨이퍼에 고온의 열을 인가하기 위하여 하부공간(3b)에 다수 설치되는 할로겐램프(5)로 이루어진 웨이퍼의 스트레스 측정장치(1)에 있어서, 상기 챔버(1a)의 상부공간(3a)에 설치되는 회전장치(6)는 하부 고정판(7)과 상부 회전판(8) 및 회전판(8)의 외경에 그 내경이 밀착되는 웜휠(9)로 구분되고, 상기 웜휠(9)의 내경 사방에는 계합돌기(10)가 형성되어 회전판(8)의 외경 사방에 형성되는 계합홈(11)에 상호 체결되며, 하부 고정판(7)에는 3개의 고정핀(12)이 돌설되어 회전판(8)의 핀홈(13)에 체결되고, 회전판(8)의 내경에는 웨이퍼를 올려놓기 위한 웨이퍼 안착테(14)가 형성됨을 특징으로 하는 고속·고온공정에서 웨이퍼의 스트레스 측정을 위한 자동 회전장치.
제 1 항에 있어서,

상기의 웜휠(9)에 치합되는 웜기어(16)가 형성되고, 타단에는 스테핑모터(17)가 형성되며, 그 사이에는 챔버(1a) 내부의 진공상태와 대기상태를 감지하기 위한 베쿰 피드스로우(18)가 구동축(15)에 관설되고, 상기 베쿰 피드스로우(18)에 과도한 온도가 전달되지 않도록 하기 위한 냉각커버(19)가 설치되며, 상기의 구 동축(15)은 타단의 스테핑모터(17)를 제외하고는 챔버(1a)의 내부에 설치됨을 특징으로 하는 고속·고온공정에서 웨이퍼의 스트레스 측정을 위한 자동 회전장치.