KR19980045852A

KR19980045852A - 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치

Info

Publication number: KR19980045852A
Application number: KR1019960064089A
Authority: KR
Inventors: 김정주
Original assignee: 문정환; 엘지반도체 주식회사
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1998-09-15
Also published as: KR100246314B1

Abstract

본 발명은 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치에 관한 것으로서, 공정챔버(5)의 외부에 설치된 히팅블락(6)을 통과하며 충분히 가열된 불활성가스를 샤워헤드식 페데스탈(3')의 상면 전역에 걸쳐 형성된 다수의 가스배출구(3'a)를 통해 배출하여 웨이퍼(W)의 배면 전역을 고르게 가열하도록 구성하므로써, 웨이퍼(W) 각부의 온도를 균일하게 상승시키는 것이 가능하고, 빠른 시간내에 소정의 세팅온도까지 도달하도록 하는 것이 가능하도록 함과 아울러, 불활성가스로 에너지를 공급하는 에너지원인 상기 히팅 블락(6)의 하드웨어적인 교정 및 교체가 용이하도록 한 것이다.

Description

진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치

본 발명은 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치에 관한 것으로서, 특히 불활성가스가 공정챔버 외부에 설치된 히팅블락을 통과하며 고온으로 가열되어 샤워헤드식 페데스탈의 상면 전역에 형성된 가스배출구로 부터 방출되어 웨이퍼의 배면 전역을 직접 가열하도록 하므로써 웨이퍼의 온도가 세팅온도까지 빠른 시간내에 균일한 분포도 도달할 수 있도록 하는 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치에 관한 것이다.

웨이퍼의 표면에 배선을 형성하기 위해서 금속을 증착하거나, 배선 형성 전에 하부막을 증착하게 되는데 이에는 크게 화학기상증착(CVD)과 물리기상증착(PVD)이 있다.

이러한 화학 내지 물리기상증착을 위해서는 공히 웨이퍼를 소정의 세팅온도로 상승시킬 필요가 있는 바, 도 1은 이러한 작용을 행하는 종래 진공증착 장비의 웨이퍼 가열 장치를 개략적으로 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 종래의 웨이퍼 가열장치는 내부의 히팅코일(미도시)에 의해 고온으로 되는 가열판(1)의 내부에 불활성가스가 외부로 부터 공급되어 통과하는 가스라인(4)이 형성되어 있고, 상기 가열판(1)의 상측면에는 가열판(1)으로 부터 열을 공급받아 이를 고르게 분포시키는 열분포판(2)이 결합되어 있으며 상기 가스라인(4)은 상기 열분포판(2)의 내부를 통과하게 된다.

그리고, 상기 열분포판(2)의 상측에는 페데스탈(3)이 결합되어 그 상측에 웨이퍼(W)를 얹고 있으며, 상기 가스라인(4)은 상기 페데스탈(3)의 내부를 도시한 바와 같이 3 또는 4개의 경로로 나뉘어져 통과하여 상기 페데스탈(3) 상측에 놓인 웨이퍼(W)의 배면으로 가열되어진 불활성가스를 공급하게 된다.

상기한 도 1에서 웨이퍼(W)와 페데스탈(3)의 사이에 이격이 발생한 것은 불활성가스가 공급되어 이에 의해 웨이퍼(W)가 들려진 상태를 보인 것이고, 이때 도시되지 않았으나 상기 웨이퍼(W)의 상측에는 링타잎의 클램프가 있어 웨이퍼(W)의 가장자리를 눌러 웨이퍼의 유동을 방지하도록 하고 있다.

그리고, 상기 불활성가스로는 아르곤이 주로 사용된다.

상기한 바와 같은 구성으로 되는 종래 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치의 작용은 다음과 같다.

먼저, 공정챔버(미도시)의 내부에 놓인 상기 웨이퍼 가열장치의 페데스탈(3) 상측에 진공증착하려는 웨이퍼(W)를 로봇아암(미도시)을 이용하여 얹으면, 상기 가열판(1)에서 발생된 열이 상기 열분포판(2)을 통해 상기 페데스탈(3)로 전달되고, 이와 함께 상기 가열판(1)과 열분포판(2) 및 페데스탈(3)에 형성된 가스라인(4)을 통과하며 어느 정도 가열된 불활성가스가 방출되어 상기 웨이퍼(W)는 이에 의해 어느 정도 들어올려진 상태에 있게 된다.

이러한 상태에서 상기 페데스탈(3)과 웨이퍼(W)의 사이의 불활성가스를 매개로 상기 페데스탈(3)의 열이 전달되어 상기 웨이퍼(W)를 가열하는 것과 동시에, 상기 가스라인(4)을 통과하며 어느 정도 가열된 채 방출되는 불활성가스 자체의 열이 전달되어 웨이퍼(W)를 가열하게 된다.

그리고, 웨이퍼(W)가 소정의 세팅온도로 균일하게 가열된 후에는 상기 웨이퍼(W)의 상측에 있는 소정의 장치에 의해 스퍼터링방법에 의해 증착하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 구성으로 되는 종래 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

먼저, 어느 정도 가열된 불활성가스가 나오는 곳이 서너군데로 서로 멀리 떨어져 있어 웨이퍼(W)의 온도가 균일하게 되는데 시간이 많이 걸렸고 이러한 현상은 고온으로 갈수록 심화되는 문제점이 있었다.

아울러, 상기 서너군데의 불활성가스가 배출되는 곳이 증착 물질 등에 의해 막혀 좁아지거나 하는 경우에는 상기한 현상이 심화되는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 페데스탈과 불활성가스를 가열하는 상기 가열판이 공정챔버의 내부에 위치하여 교정 및 교체가 어려운 단점도 있었다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 인식하여 창출된 본 발명의 목적은 균일한 온도 분포로 웨이퍼를 가열하며, 소정의 세팅온도까지 웨이퍼의 온도를 균일하게 높이는데 드는 시간을 단축할 수 있는 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치를 제공함에 있다.

아울러, 웨이퍼를 가열하는데 사용되는 에너지공급원이 공정챔버의 외부에 위치하여 하드웨어적인 교정 및 교체가 용이한 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치의 구조를 개략적으로 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치의 구조를 개략적으로 보인 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

3':샤워헤드식 페데스탈3'a:가스배출구

3'b:공동부4':가스라인

4'a:다공방출부5:공정챔버

6:히팅블락7:유량조절계

8:절연체

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 진공증착공정을 행하는 공정챔버의 외부에 설치되어, 웨이퍼를 가열하기 위한 불활성가스가 흐르는 가스라인이 내부를 통과하며 상기 불활성가스를 가열하는 히텅블락과; 상기 공정챔버의 내의 하부에 설치되며, 상기 가스라인을 통과한 불활성가스를 상측면의 전역에 걸쳐 있는 다수의 가스배출구를 통해 상기 상측면에 얹힌 웨이퍼의 배면전역에 분사하여 가열하는 샤워헤드식 페데스탈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치가 제공된다.

이하, 첨부도면에 도시한 본 발명의 일실시례에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치는, 본 발명의 일실시례의 개략적인 구조를 보인 단면도인 도 2에 도시된 바와 같이, 공정챔버(5)의 외부에 가스라인(4')을 통과하는 불활성가스를 가열하는 히팅블락(6)이 형성된다.

그리고, 상기 공정챔버(5)의 내부 하측에는, 상기 가스라인(4')의 단부가 내부에 있고 상측면에는 다수의 가스배출구(3'a)가 전면에 걸쳐 형성되어 실선화살표가 도시하는 바와 같이 상기 상측면에 얹힌 웨이퍼(W)의 배면전역으로 가열된 불활성가스를 분사하여 웨이퍼(W)를 가열하는 샤워헤드식 페데스탈(3')이 설치된다.

도면중 미설명부호 7은 불활성가스의 유량을 조절하는 유량조절계(MFC)이다.

상기 샤워헤드식 페데스탈(3') 내부인 공동부(3'b)에 위치하는 상기 가스라인(4')의 단부는 도 2의 점선화살표가 도시하는 바와 같이 여러 방향으로 가열된 불활성가스가 나올 수 있도록 다수의 방출공이 형성된 다공방출부(4'a)로 되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 공정챔버(5) 외부의 가스라인(4')중 상기 히팅블락(6)을 통과하는 부분을 제외한 부분은 보온을 위해 절연체(8)로 둘러싸여 있는 것이 바람직하다.

상기 히팅블락(6)은 다양한 구조로 될 수 있으나 내부에 히팅코일(미도시)에 있어 열저항가열법에 의해 내부를 통과하는 가스라인(미도시)을 흐르는 불활성가스를 가열하는 것이 바람직하며, 이때, 상기 가스라인(미도시)은 상기 히팅블락(6)의 내부를 지그재그 내지 코일형으로 통과하도록 형성되어 상기 히팅블락(6)내의 가스라인(미도시)에서 불활성가스가 충분히 긴 시간동안 가열되어 고온으로 될 수 있도록 함이 바람직하다.

상기한 구조로 되는 본 발명에 의한 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

진공증착하려는 웨이퍼(W)를 상기 샤워헤드식 페데스탈(3')의 상측에 로봇아암(미도시) 등에 의해 얹으면, 상기 히팅블락(6)을 통과하며 충분히 가열된 불활성가스가 상기 다공방출부(4'a)에서 상기 구동부(3'b)로 도 2의 점전화살표가 도시하는 바와 같이 배출된 후 상기 공동부(3'b)로 부터 상기 샤워헤드식 페데스탈(3')의 가스배출구(3'a)를 통해 배출되어 상기 웨이퍼(W)를 들어올리면서, 도 2에 실선화살표로 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼(W) 배면의 전역을 동시에 가열하게 된다.

상술한 바와 같이, 종래의 장치에서는 상기 페데스탈(3)의 서너군데에서 방출되는 가열된 불활성가스가 웨이퍼(W)에 전달하는 열과 아울러, 상기 가열판(1)의 열을 상기 열분포판(2)으로 부터 전달받아 가열되는 상기 페데스탈(3)이 상기 페데스탈(3)과 웨이퍼(W) 사이에 있는 불활성가스로 열을 전달하여 웨이퍼(W)을 가열하였으나 본 발명에서는 충분히 고온으로 가열된 불활성가스가 웨이퍼(W)의 배면전역으로 분사되어 웨이퍼(W)를 가열하고, 상기 샤워헤드식 페데스탈(3')로 따로 열을 전달하는 장치는 존재하지 않는다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치는 서너군데로 불활성가스가 배출되는 것이 아니라, 충분히 가열된 불활성가스를 상기 샤워헤드식 페데스탈의 상측면 전역에 걸쳐 형성된 가스배출구를 통해 배출하여 웨이퍼의 배면 전역을 고르게 가열하도록 구성되어 있으므로 웨이퍼 각부의 온도를 균일하게 상승시키는 것이 가능하고, 빠른 시간내에 소정의 세팅온도까지 도달하도록 하는 것이 가능하다.

아울러 고온으로 상승한 불활성가스를 공급하는 것이 가능하므로 물리기상증착시 반응기체인 불활성가스를 따로 공급하지 아니하고 웨이퍼를 가열시킨 상기 기체를 반응기체로 사용할 수 있는 효과도 있다.

그리고, 불활성가스로 에너지를 공급하는 장치인 히팅블락이 챔버의 외부에 위치하므로 하드웨이적인 교정 및 교체가 용이하다.

Claims

진공증착공정을 행하는 공정챔버의 외부에 설치되어, 웨이퍼를 가열하기 위한 불활성 가스가 흐르는 가스라인이 내부를 통과하며 상기 불활성가스를 가열하는 히팅블락과; 상기 공정챔버의 내의 하부에 설치되며, 상기 가스라인을 통과한 불활성가스를 상측면의 전역에 걸쳐 있는 다수개의 가스배출구를 통해 상기 상측면에 얹힌 웨이퍼의 배면전역에 분사하여 가열하는 샤워헤드식 페데스탈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치.
제1항에 있어서, 상기 공정챔버 외부의 가스라인중 상기 히팅블락을 통과하는 부분을 제외한 부분은 절연체로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치.
제1항에 있어서, 상기 히팅블락은 내부에 히팅코일이 있어 열저항가열법에 의해 내부를 통과하는 가스라인을 흐르는 불활성가스를 가열하며, 상기 가스라인은 상기 히팅블락의 내부를 지그재그 내지 코일형으로 통과하도록 형성된 것을 특징으로 하는 진공증착 장비의 웨이퍼 가열장치.