KR20010067805A - 급속 열처리 장치용 에지링 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼가 안착되는 급속 열처리 장치용 에지링에 관하여 개시한다. 본 발명에 따른 급속 열처리 장치용 에지링은, 평평한 상면을 가지며 상기 웨이퍼의 외경보다 작은 내경과 상기 웨이퍼의 외경보다 큰 외경을 가지는 링과; 웨이퍼가 안착되도록, 링 상면의 소정 영역에 설치된 복수 개의 핀을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 급속 열처리 장치용 에지링에 의하면, 급속 열처리 공정시 웨이퍼 에지와 에지링 상면에 설치되는 핀만의 접촉으로 접촉면적이 최소화됨에 따라 최소화됨에 따라 웨이퍼 전면(全面)에 걸쳐서 균일한 온도 분포를 이룰 수 있으므로 웨이퍼의 에지 부분에서 발생되는 선결함을 방지할 수 있고, 온도 불균일성의 최소화는 미세한 온도 변화에도 반응하는 파이로미터와 같은 온도측정기를 이용한 경우에도 최적의 온도측정 환경을 제공할 수 있다.

Description

급속 열처리 장치용 에지링 {Edge Ring for Rapid Thermal Process Apparatus}
본 발명은 웨이퍼가 안착되는 급속 열처리 장치용 에지링(edge ring)에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼와 종래의 에지링의 접촉 면적을 최소화 할 수 있는 급속 열처리 장치용 에지링에 관한 것이다.
최근 반도체 장치의 고집적화와 함께 반도체 소자에 사용되는 웨이퍼의 구경이 점점 커지고 있는 반면, 반도체 소자의 제조시 열적 예산(Thermal Budget)은 낮아지는 관계로 반도체 소자의 제조에 급속 열처리가 많이 이용되고 있다. 이와 같이 급속 열처리를 함에 있어서, 웨이퍼의 모든 면적에 걸친 온도의 균일성은 웨이퍼에 주입된 불순물의 균일한 확산과 산화막과 같은 물질막을 균일하게 성장시키기 위하여 매우 중요하다.
도 1a는 종래 급속 열처리 장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 1b는 도 1a에 따른 급속 열처리 장치에 있어서 종래 에지링에 웨이퍼가 안착된 형상을 나타낸 개략도이다.
도 1a를 참조하면, 급속 열처리 장치는 열원장치(20), 석영창(30) 또는 석영챔버, 파이로미터(41), 웨이퍼 지지대(50), 에지링(60) 등으로 이루어진다.
열원장치(20)로는 주로 텅스텐-할로겐 램프가 주로 사용되며, 텅스텐-할로겐 램프로부터 방사되는 적외선에 의하여 웨이퍼(10)를 가열하게 된다. 석영창(30) 또는 석영챔버는 대기로부터 웨이퍼(10)를 분리시켜 급속 열처리 공정을 진행하는 동안 일정한 분위기를 유지시켜 주고 대기 중의 먼지 등의 오염물질로부터 웨이퍼(10)를 보호하는 한편, 열원장치(20)로부터 방사되는 적외선을 투과시키는 역할을 한다. 파이로미터(41)는 비접촉 방식으로 웨이퍼(10)의 온도를 빠르게 측정하기 위해, 웨이퍼(10)가 안착되도록 사용되는데, 웨이퍼(10)의 상태 즉, 온도에 따른 방사율(Emissivity), 챔버의 기하학적 특성, 파이로미터(41)의 스펙트럼 파장, 웨이퍼 상에 형성된 박막의 종류 및 두께에 의해 매우 민감하게 동작한다.
에지링(60)은 웨이퍼(10)가 안착되는 곳으로서, 웨이퍼 지지대(50) 상단에 설치되고, Si웨이퍼와 열적 특성이 비슷한 Si, SiC 등으로 이루어진다. 이때, 에지링(60)은 웨이퍼 에지 부분에서 생기는 열적 불균일성을 방지하고 열원장치(20)로부터 방사되는 적외선이 직접 파이로미터(41)에 도달되지 않도록 설치되어야 한다.
도 1b를 참조하면, 도 1b의 (1)에서와 같이 평판 에지링(60) 또는 도 1b의 (2)에서와 같이 단차가 있는 평판 에지링(60) 상에 웨이퍼(10)가 안착되어 있다. 이때, 웨이퍼(10)와 에지링(60)의 접촉 부분에서는 웨이퍼(10)와 에지링(60) 사이의 온도편차에 의한 열에너지 교환 현상이 발생한다. 이러한 열에너지 교환 현상은 웨이퍼 에지 부분에서의 온도가 웨이퍼(10)의 다른 부분에서의 온도와 차이가 남으로써 웨이퍼의 에지 부분에서 슬립(Slip)과 같은 선결함이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 웨이퍼의 급속 열처리 공정을 진행하는 동안 웨이퍼와 에지링의 접촉 면적을 최소화하여 웨이퍼의 온도의 균일성을 유지할 수 있는 급속 열처리 장치용 에지링을 제공하는데 있다.
도 1a는 종래 급속 열처리 장치를 설명하기 위한 개략도;
도 1b는 종래 에지링에 웨이퍼가 안착된 형상을 나타낸 개략도;
도 2는 본 발명의 급속 열처리 장치용 에지링를 설명하기 위한 개략도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼가 안착되는 급속 열처리 장치용 에지링에 있어서 평평한 상면을 가지며 상기 웨이퍼의 외경보다 작은 내경과 상기 웨이퍼의 외경보다 큰 외경을 가지는 링과; 웨이퍼가 안착되도록, 링 상면의 소정 영역에 설치된 복수 개의 핀들을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이때, 링은 링의 외측면과 연결된 상면 보다 링의 내측면과 연결된 상면이 낮도록 단차가 형성되어 두 개의 평평한 상면을 가지며, 링의 내측면과 연결된 상면에 핀이 설치되어도 좋다.
나아가, 핀은 원뿔, 삼각뿔, 육면체, 원기둥, 삼각기둥, 또는 사면체로 이루어져도 좋다.
더 나아가, 핀의 높이는 0.3㎜∼1㎜로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 급속 열처리 장치용 에지링를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 에지링(100)은 링(Ring)(110)과 급속 열처리 공정을 실시함에 있어서 웨이퍼가 안착되는 복수 개의 핀(Pin)(200)들로 구성된다. 이때, 링(110) 및 핀(200)의 재질은 Si웨이퍼와 열적 특성이 비슷한 Si 또는 Sic를 사용하는데, 이것은 핀(200)과 웨이퍼의 접촉면에서 열적 불균일성을 최소화하고 고온에서 내구성을 갖게 하기 위함이다.
링(100)의 내경은 웨이퍼의 외경보다 작고 링(100)의 외경은 웨이퍼의 외경보다 크게 이루어지되, 도 2의 (1)와 같이 하나의 평평한 상면(110)을 가진다. 그리고 도 2의 (2)와 같이 링의 외측면과 연결되는 상면(110) 보다 링의 내측면과 연결되는 상면(120)이 낮도록 단차를 형성하여, 두 개 이상의 평평한 상면(110, 120)을 가져도 좋다.
또한, 핀(200)은 도 2의 (3)과 같이 원뿔, 삼각뿔, 육면체, 원기둥, 삼각기둥, 또는 사면체와 같은 기하학적 형상으로 이루어지고, 핀(200)의 높이는 0.3㎜∼1㎜로 이루어지는 것이 적절하다. 이것은 웨이퍼가 핀 상에 안착되었을 때,웨이퍼와 링 사이의 거리가 1㎜이상일 경우에는 열원장치로부터 방사되는 적외선 등이 웨이퍼와 에지링 상면 사이의 틈으로 침투하여 파이로미터가 설치된 공간으로 유입되게 되므로 파이로미터를 이용한 온도측정에 오차를 발생시킬 수 있기 때문이다.
상술한 바와 같이 링과 핀으로 본 발명의 급속 열처리 장치용 에지링을 구현함에 있어서, 웨이퍼와 에지링의 접촉 면적을 적게 함으로써 웨이퍼와 에지링의 열적 교환이 최소화되도록 핀을 설치하는 것이 중요하다. 따라서, 링의 내경 및 핀의 설치위치는 링의 내측 가장자리에 핀이 설치되고 웨이퍼의 에지가 핀 상에 위치되도록 링의 내경이 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 설치되는 핀의 개수는 웨이퍼가 평탄도를 유지할 수 있는 최소한의 개수, 즉 세 개만 설치하여도 좋다. 따라서 웨이퍼와 에지링의 접촉은 단지 세 개의 핀 상면에서만 이루어짐으로써 웨이퍼와 에지링의 접촉 부위를 최소화 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 급속 열처리 장치용 에지링에 의하면, 급속 열처리 공정시 웨이퍼 에지와 에지링 상면에 설치되는 핀만의 접촉으로 접촉면적이 최소화됨에 따라 웨이퍼 전면(全面)에 걸쳐서 균일한 온도 분포를 이룰 수 있으므로 웨??퍼의 에지 부분에서 발생되는 선결함을 방지할 수 있다.
또한, 온도 불균일성의 최소화는 미세한 온도 변화에도 반응하는 파이로미터와 같은 온도측정기를 이용한 경우에도 최적의 온도측정 환경을 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (6)

  1. 웨이퍼가 안착되는 급속 열처리 장치용 에지링에 있어서;
    평평한 상면을 가지며 상기 웨이퍼의 외경보다 작은 내경과 상기 웨이퍼의 외경보다 큰 외경을 가지는 링과;
    상기 웨이퍼가 안착되도록, 상기 링 상면의 소정 영역에 설치된 복수 개의 핀들을 구비하는 급속 열처리 장치용 에지링.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 링은 상기 링의 외측면과 연결된 상면 보다 상기 링의 내측면과 연결된 상면이 낮도록 단차가 형성되어 두 개의 상기 평평한 상면을 가지며, 상기 링의 상기 내측면과 연결된 상면에 상기 핀들이 설치되는 것을 특징으로 하는 급속 열처리 장치용 에지링.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 핀들은 원뿔, 삼각뿔, 육면체, 원기둥, 삼각기둥, 또는 사면체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 급속 열처리 장치용 에지링.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀들은 3개가 설치되는 것을 특징으로 하는 급속 열처리 장치용 에지링.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀의 높이는 0.3㎜∼1㎜로 이루어지는 것을 특징으로 하는 급속 열처리 장치용 에지링.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀은 Si 또는 Sic로 이루어지는 것을 특징으로 하는 급속 열처리 장치용 에지링.
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