KR20010081441A - 웨이퍼와 튜브 내부의 실제 온도를 측정하기 위한 장치를갖는 급속 열처리 시스템 - Google Patents

웨이퍼와 튜브 내부의 실제 온도를 측정하기 위한 장치를갖는 급속 열처리 시스템 Download PDF

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KR20010081441A
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Abstract

본 발명에 따른 급속 열처리 시스템은 튜브, 로딩부, 할로겐 램프 그리고 열전대 등을 포함한다. 로딩부는 튜브내에서 웨이퍼를 지지한다. 할로겐 램프는 튜브의 내부와 웨이퍼를 가열한다. 열전대는 상기 웨이퍼에 근접되도록 위치되고, 외부의 온도 표시부와 연결된다. 이와 같은 급속 열처리 시스템은 튜브 내부와 웨이퍼의 실질적인 온도를 측정할 수 있다.

Description

웨이퍼와 튜브 내부의 실제 온도를 측정하기 위한 장치를 갖는 급속 열처리 시스템{RAPID THERMAL PROCESS SYSTEM WITH AN APPARATUS FOR MEASURING REAL TEMPERUTURE OF WAFER AND INSIDE TUBE}
본 발명은 급속 열처리 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 튜브 내부의 온도와 웨이퍼의 온도를 원하는 온도까지 급속하게 도달시켜서 반도체 제조 공정을 진행할 수 있도록 하는 급속 열처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 다양한 조건을 갖는 제조 공정과 장치를 사용하여 제조된다. 급속 열처리 시스템(rapid thermal process system;RTP)은 장시간 동안 고온의 분위기에서 공정을 진행하므로써 발생되는 각종 문제점을 방지하기 위하여 사용된다. 일례로, 알루미늄 막상에 절연막을 형성시킬 때 발생되는 문제점중 Hillock 현상 등을 방지하고자 사용된다. 즉, 급속 열처리는 웨이퍼와 튜브 내부를 단시간(수 초에서 수 분내)에 원하는 온도로 가열하여 공정을 진행하도록 하는 것이다. 이와 같은 이유로 급속 열처리 시스템에서 중요한 요소중의 하나는 웨이퍼와 튜브 내부의 온도를 측정하는 것이다.
일반적으로, 급속 열처리 시스템에서 웨이퍼와 튜브 내부의 온도를 측정하기 위하여 고온계(pyrometer)를 사용하고 있다. 이 고온계는 튜브 내부에 설치된 할로겐 램프(halogen lamp)에서 발생되는 광의 파장을 검출하고 이를 온도로 환산하여 표시하는 것이다. 따라서, 고온계에 의해서 측정되는 온도는 웨이퍼와 튜브 내부의 실질적인 온도가 아니므로, 온도를 관리하는 측면에서 불합리하다.
본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 튜브 내부와 웨이퍼의 실질적인 온도를 측정할 수 있는 급속 열처리 시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 열처리 시스템의 개략적인 다이어그램;
도 2는 도 1에서 웨이퍼와 튜브 내부의 실제 온도를 측정하기 위한 장치를 상세히 보여주는 상세도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 급속 열처리 시스템 25 : 튜브
40 : 할로겐 램프 45 : 서포터
70 : 고온계 85 : 열전대
상술한 목적으로 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 급속 열처리 시스템은 튜브와; 상기 튜브내에서 웨이퍼를 지지하기 위한 로딩부와; 상기 튜브의 내부와 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 할로겐 램프 및; 상기 웨이퍼에 근접되도록 위치되고, 외부의 온도 표시부와 연결되는 열전대를 포함한다. 이와 같은 급속 열처리 시스템은 상기 튜브 내부와 웨이퍼의 실질적인 온도를 측정할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 급속 열처리 시스템은 바람직한 실시예에서 상기 열전대는 상기 로딩부에 의해서 지지되는 상기 웨이퍼의 하부에 위치되고, 상기 웨이퍼의 밑면으로부터 이격되어 위치될 수 있다. 이와 같은 급속 열처리 시스템은 상기 웨이퍼를 집열판으로 사용한다.
또한, 상기 온도 표시부와 연결되고, 상기 할로겐 램프에서 발생되는 빛을 검출하여 상기 튜브 내의 온도를 측정하는 고온계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 1 및 도 2에 의거하여 상세히 설명하며, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 급속 열처리 시스템(10)은 베이스(20), 튜브(tube)(25), 가스 공급라인(30), 웨이퍼 트레이(wafer tray)(35), 서포터(support)(45), 슬립 가드링(slip guard ring)(50), 라이너(liner)(55), 가스 분사판(gas distribution plate)(60), 유도홀(65), 고온계(70), 제어부(90) 그리고 온도 표시부(95) 등을 구비한다. 상기 튜브(25)의 일단으로는 웨이퍼(100)의 입출입이 이루어지고, 타단에는 공정 가스가 공급되는 가스 공급라인(30)이 연결된다. 상기 급속 열처리 시스템(10)에는 상기 튜브(25)내와 웨이퍼(100)를 가열하기 위한 할로겐 램프(40)들이 설치된다. 상기 튜브(25)내에는 상기 서포터(45)와 슬립 가드링(50) 그리고 라이너(55) 등이 설치된다. 상기 서포터(45)는 상기 튜브(25)내에서 공정이 진행되는 웨이퍼(100)를 지지하기 위한 로딩부이다. 상기웨이퍼(100)는 상기 웨이퍼 트레이(35)에 의해서 상기 튜브(25)내로 또는 외부로 이송된다. 상기 슬립 가드링(50) 및 상기 라이너(55)는 열처리 공정이 진행될 때 열 또는 광이 균일하게 상기 웨이퍼(100)에 작용하도록 하고, 상기 웨이퍼(100)의 손상을 방지하기 위한 구성이다. 상기 슬립 가드링(50)은 상기 웨이퍼(100)의 측면을 보호하고, 상기 라이너(55)는 상기 웨이퍼(100)의 밑면을 보호한다.
이와 같은 본 실시예의 급속 열처리 시스템(10)은 상기 튜브(25) 내부와 상기 웨이퍼(100)의 온도를 측정하기 위하여 열전대(thermocouple)(85)를 사용한다. 상기 열전대(85)는 중공관(80)에 삽입되어 상기 튜브(25)의 내부에 위치된다. 특히, 본 실시예에서 상기 열전대(85)는 상기 웨이퍼(100)와 상기 라이너(55) 사이에 위치된다. 즉, 상기 열전대(85)는 상기 서포터(50)에 의해서 지지되는 상기 웨이퍼(100)의 하부에 위치되고, 상기 웨이퍼(100)의 밑면으로부터 이격되어 위치된다. 본 실시예에서 상기 열전대(85)는 상기 웨이퍼(100)의 밑면으로부터 2mm 정도 이격되어 위치되도록 하였다. 이와 같은 구성은 상기 웨이퍼(100)가 집열판으로 작용하도록 하여 상기 열전대(85)에서 효과적으로 온도를 측정할 수 있도록 한다. 상기 열전대(85)는, 도 2에서 보인 바와 같이, 제어부(90) 및 온도 표시부(95)와 접속되어 사용된다. 즉, 상기 열전대(85)에서 측정된 온도값(S1)은 상기 제어부(90)에 전송되고, 상기 제어부(90)는 상기 열전대(85)에서 전송된 온도값(S1)에 따라 상기 급속 열처리 장치(10)를 제어(S2)한다. 예컨대, 상기 열전대(85)로부터 전송된 온도값이 기준값보다 크거나 작을 경우에는 상기 온도 표시부(95)를 통하여 경보가울리도록 할 수 있을 것이다.
본 발명에서는 상기 열전대(85)와 함께 고온계(70)를 동시에 사용할 수 있다. 이는 상기 열전대(85)에서 측정된 온도값(S1)과 상기 고온계(70)에서 측정된 온도값(S3)을 비교하여 상기 급속 열처리 장치(10)를 제어하도록 하므로써 더욱 안정적으로 시스템을 제어할 수 있도록 하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 공정상의 웨이퍼와 튜브 내부의 실질적인 온도를 측정할 수 있으므로, 급속 열처리 공정에서 중요한 요소중의 하나인 온도를 더욱 정확하게 관리할 수 있다.

Claims (3)

  1. 급속 열처리 시스템에 있어서,
    튜브와;
    상기 튜브내에서 웨이퍼를 지지하기 위한 로딩부와;
    상기 튜브의 내부와 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 할로겐 램프 및;
    상기 웨이퍼에 근접되도록 위치되고, 외부의 온도 표시부와 연결되는 열전대를 포함하여, 상기 튜브 내부와 웨이퍼의 실질적인 온도를 측정할 수 있는 급속 열처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전대는 상기 로딩부에 의해서 지지되는 상기 웨이퍼의 하부에 위치되고, 상기 웨이퍼의 밑면으로부터 이격되어 상기 웨이퍼를 집열판으로 사용하는 것을 특징으로 하는 급속 열처리 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 표시부와 연결되고, 상기 할로겐 램프에서 발생되는 빛을 검출하여 상기 튜브 내의 온도를 측정하는 고온계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 열처리 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100783952B1 (ko) * 2006-12-05 2007-12-10 현대자동차주식회사 관상형 히터 프로텍터의 성능시험 장치
KR101041947B1 (ko) * 2008-12-23 2011-06-15 청주대학교 산학협력단 에스아이오씨 박막 열처리 장치
WO2022225221A1 (ko) * 2021-04-20 2022-10-27 주성엔지니어링(주) 기판처리장치, 온도측정방법 및 온도제어방법

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