KR102298085B1 - 반도체 기판 및 기판 열처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 기판에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 기판은 상면에 패턴이 형성되어 있는 기판; 및 상기 기판의 후면에 제공되는 열전도성 물질층을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 기판 및 기판 열처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 소자 제조나 반도체 제조 공정에서 유리 기판이나 웨이퍼를 처리하는 공정에는 감광액 도포 공정(photoresist coating process), 현상 공정(developing process), 식각 공정(etching process), 애싱 공정(ashing process) 등 다양한 공정이 수행된다.
각 공정에는 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위해, 약액(chemical) 또는 순수(deionized water)를 이용한 세정 공정(wet cleaning process)과 기판 표면에 잔류하는 약액 또는 순수를 건조시키기 위한 건조(drying process) 공정이 수행된다.
최근에는 황산이나 인산과 같은 고온에서 사용되는 케미칼 수용액을 이용하여 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막을 선택적으로 제거하는 식각 공정을 진행하고 있다.
고온의 케미칼 수용액을 이용한 기판 처리 장치에서는 식각률을 개선하기 위해 IR 램프를 이용하여 기판을 가열하는 기판 가열 장치가 적용되어 활용되고 있다.
그러나, 기존 기판 가열 장치는 IR 램프가 등간격으로 배치되는데 기판의 미들부는 램프들이 조밀하게 배열되어 있어 주변 램프에서 추가적인 열을 공급받는다. 반면 센터부와 가장자리부는 램프 사이의 거리가 멀어 상대적으로 열원(빛 에너지)이 부족하여 기판 가장자리와 중앙부분의 온도가 상대적으로 떨어진다(도 1 참조).
특히, IR 램프에서 발생하는 열(복사,대류,파장 등)은 기판에 반사, 투과되면서 100% 흡수되지 못한다. 기판의 온도를 상승시키기 위해 더 많은 출력을 사용하게 되어 열원 발생부 및 기판 고정부, 기판 처리 장치 내부의 온도가 함께 상승되어 내구성을 저하시키고, 과도한 열원을 사용하여 기판 처리 장치의 크기가 커지고 과도한 에너지를 사용하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 열원에서 생성되는 열을 효과적으로 흡수할 수 있는 반도체 기판 및 기판 열처리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상면에 패턴이 형성되어 있는 기판; 및 상기 기판의 후면에 제공되는 열전도성 물질층을 포함하는 반도체 기판이 제공될 수 있다.
또한, 상기 열전도성 물질층은 상기 기판의 가장자리 및 중앙에 선택적으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 열전도성 물질층은 열전도성이 금속 또는 고분자 복합재료를 포함하되, 열전도성이 금속 또는 고분자 복합재료는 스테아타이트(Steatite), 포스테라이트(Forsterite), 산화마그네슘(MgO), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화베릴륨(BeO), 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열전도성 물질층은 테이프 또는 시트 형태로 상기 기판 저면에 부착 형성되거나 또는 증착이나 도료 방식으로 도포되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 열전도성 물질층은 10~30 um 수준위 두께로 도포될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 반도체 기판을 열처리하기 전에 반도체 기판의 후면에 열전도성 물질층을 형성한 후 열처리를 진행하는 기판 열처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 열전도성 물질층은 열처리 공정시 열원이 상대적으로 적게 제공되는 상기 반도체 기판의 가장자리 및 중앙 부분에 형성될 수 있다.
또한, 상기 열전도성 물질층은 열전도성이 금속 또는 고분자 복합재료를 포함하되, 열전도성이 금속 또는 고분자 복합재료는 스테아타이트(Steatite), 포스테라이트(Forsterite), 산화마그네슘(MgO), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화베릴륨(BeO), 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열전도성 물질층은 테이프 또는 시트 형태로 상기 기판 저면에 부착 형성되거나 또는 증착이나 도료 방식으로 도포되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판의 저면에 열전도성 물질층을 형성하여 열원에서 발생되는 열을 흡수함으로써 고온 열처리 공정시 기판 온도를 컨트롤할 수 있으며, 과도한 열원의 사용에 의한 주변 부품의 열손상을 최소화할 수 있고, 에너지 사용을 줄일 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기판 가열 장치에서의 빛 세기 분포도를 보여주는 표이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 반도체 기판을 보여주는 측단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 반도체 기판의 저면을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 반도체 기판을 보여주는 측단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 반도체 기판의 저면을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 반도체 기판을 보여주는 측단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 반도체 기판의 저면을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 반도체 기판(20)은 상면에 패턴면이 형성된 기판(22)과 기판(22)에 제공되는 열전도성 물질층(24)을 포함할 수 있다.
열전도성 물질층(24)은 기판(22)의 후면에 제공될 수 있다. 열전도성 물질층(24)은 기판(24) 후면 전체가 아닌 일부에만 선택적으로 형성될 수 있다. 열전도성 물질층(24)은 반도체 기판(20)의 열처리 공정시 온도가 상대적으로 낮은 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 열전도성 물질층(24)은 기판(22)의 가장자리 및 중앙에 선택적으로 형성될 수 있다.
열전도성 물질층(24)은 열전도성이 우수한 금속 또는 고분자 복합재료를 포함할 수 있다. 일 예로, 열전도성 금속 또는 고분자 복합재료는 스테아타이트(Steatite), 포스테라이트(Forsterite), 산화마그네슘(MgO), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화베릴륨(BeO), 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
열전도성 물질층(24)은 테이프 또는 시트 형태로 기판(22) 저면에 부착 형성되거나 또는 증착이나 도료 방식으로 도포되어 형성될 수 있다. 열전도성 물질층(24)이 도포 방식으로 기판 저면에 형성되는 경우 10~30 um 수준위 두께를 가질 수 있다. 열전도성 물질층(24)이 시트 또는 테이프 형태로 제공될 경우 기판의 후면으로부터 열전도성 물질층을 제거하는 과정이 수월할 수 있다.
상술한 구조를 갖는 반도체 기판(20)은 열처리 공정시 기판 후면의 열전도성 물질이 열원으로부터 생성되는 열을 흡수함으로써 기판의 가장자리와 중심 부근의 열 흡수율을 높여 온도를 보상함으로써 기판 전체의 열 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 4를 참조하면, 기판 가열 방법 열처리 공정 전에 기판 저면에 열전도성 물질층을 형성하는 단계(S100), 열처리 단계(S200) 그리고 열전도성 물질층 제거 단계(S300)를 포함할 수 있다.
열전도성 물질층 형성 단계(S100)는 기판 저면에 열전도성 물질층을 형성하되, 기판 저면 전체가 아니라 열처리 공정시 온도가 상대적으로 낮게 형성되는 영역(기판의 가장자리 및 중앙 영역)에 형성한다.
열전도성 물질층이 형성된 반도체 기판은 열처리 공정을 진행하는 챔버에서 열처리 단계를 진행한다(S200). 여기서 열처리 공정은 IR 램프를 이용하여 기판을 가열하면서 케미칼을 이용하여 기판 상면의 소정막을 선택적으로 제거하는 공정이거나 또는 기판 상면에 도포된 레지스트막을 베이킹하는 베이크 공정일 수 있다.
열전도성 물질층 제거 단계(s300)에서는 열처리를 마친 반도체 기판이 후속 공정을 원활하게 수행할 수 있도록 불필요해진 열전도성 물질층을 제거한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기판의 저면에 열전도성 물질층을 형성하여 열원에서 발생되는 열을 효과적으로 흡수함으로써 고온 열처리 공정시 기판 전체의 열 균일도를 컨트롤할 수 있으며, 과도한 열원의 사용에 의한 주변 부품의 열손상을 최소화할 수 있고, 에너지 사용을 줄일 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
20 : 반도체 기판 22 : 기판
24 : 열전도성 물질층
24 : 열전도성 물질층
Claims (9)
- 상면에 패턴이 형성되어 있는 기판; 및
상기 기판의 후면에 제공되는 열전도성 물질층을 포함하되;
상기 열전도성 물질층은 상기 기판의 가장자리 영역과 중앙 영역 중 어느 하나에만 제공되는 반도체 기판. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 열전도성 물질층은
열전도성의 금속 또는 고분자 복합재료를 포함하되,
상기 열전도성의 금속 또는 상기 고분자 복합재료는 스테아타이트(Steatite), 포스테라이트(Forsterite), 산화마그네슘(MgO), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화베릴륨(BeO), 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반도체 기판. - 제3항에 있어서,
상기 열전도성 물질층은
테이프 또는 시트 형태로 상기 기판 저면에 부착 형성되거나 또는 증착이나 도료 방식으로 도포되어 형성되는 반도체 기판. - 제4항에 있어서,
상기 열전도성 물질층은
10~30 um 수준위 두께로 도포되는 반도체 기판. - 기판 열처리 방법에 있어서:
기판 저면에 열전도성 물질층을 형성하는 열전도성 물질층 형성 단계;
기판을 열처리하는 열처리 단계; 및
상기 열전도성 물질층 제거 단계를 포함하되;
상기 열전도성 물질층 형성 단계는
상기 열처리 단계에서 온도가 상대적으로 낮게 형성되는 기판의 가장자리 영역과 중앙 영역 중 어느 하나에만 형성하는 기판 열처리 방법. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 열전도성 물질층은
열전도성의 금속 또는 고분자 복합재료를 포함하되,
상기 열전도성의 금속 또는 상기 고분자 복합재료는 스테아타이트(Steatite), 포스테라이트(Forsterite), 산화마그네슘(MgO), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화베릴륨(BeO), 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 기판 열처리 방법. - 제6항에 있어서,
상기 열전도성 물질층은
테이프 또는 시트 형태로 상기 기판 저면에 부착 형성되거나 또는 증착이나 도료 방식으로 도포되어 형성되는 기판 열처리 방법.
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2019
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