KR20020048613A - 고속 열처리 설비 및 그 설비의 자가 진단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 열처리(rapid thermal processing) 설비에서 오픈 루프 파워를 이용한 자가 진단이 가능한 고속 열처리 설비 및 그 설비의 자가 진단 방법에 관한 것으로, 고속 열처리 설비는 열처리 공정이 진행되는 튜브와, 튜브 내부에 설치되며, 웨이퍼가 놓여지는 서셉터와, 튜브의 주변에 설치되는 히팅 부재 및 히팅 부재에 파워를 인가함으로써 발생되는 튜브 온도 변화를 모니터링하여 설비 환경의 이상 여부를 자체적으로 감지할 수 있는 설비 자가 진단 수단을 갖는다.

Description

고속 열처리 설비 및 그 설비의 자가 진단 방법{A RAPID THERMAL PROCESSING EQUIPMENT AND A METHOD OF THE EQUIPMENT ONESELF DIAGNOSIS}

본 발명은 고속 열처리(rapid thermal processing) 설비에서 오픈 루프 파워를 이용한 자가 진단이 가능한 고속 열처리 설비 및 그 설비의 자가 진단 방법에 관한 것이다.

기존의 모니터 방법은 메탈 필림을 디포지션(deposition)한 모니터 웨이퍼나, 특정 도펀트를 주입한 모니터 웨이퍼를 제작하여 비례-적분-미분(Proportional Integral Dfferential;PID)을 컨트롤하여 온도 변화를 제어하는 클로즈 루프 레시피(close loop recipe)를 사용하여 모니터 웨이퍼에서 필름의 RS 변화나 도펀트 주입(implant) 웨이퍼의 디푸션에 의한 RS 변화를 모니터의 방법으로 사용해왔으나, 이러한 방법은 그 검사 방법이 매우 복잡할 뿐만 아니라, 설비의 이상 여부를 자체적으로 감지할 수 없는 단점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 모니터 웨이퍼를 사용하지 않으며 또한 PID를 컨트롤하지 않는 방식으로 특정 파워를 인가하여 튜브 온도 및 고온계 값을 모니터함으로써 설비의 이상 여부를 자체적으로 감지할 수 있는 고속 열처리 설비 및 그 설비의 자가 진단 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 열처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 튜브120 : 서셉터

130 : 텅스텐-할로겐 램프142 : 열전쌍 센서

144 : 고온계146 : 제어부

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 고속 열처리 설비에 있어서: 열처리 공정이 진행되는 튜브; 상기 튜브 내부에 설치되며, 웨이퍼가 놓여지는 서셉터; 상기 튜브의 주변에 설치되는 히팅 부재 및; 상기 히팅 부재에 파워를 인가함으로써 발생되는 상기 튜브 온도 변화를 모니터링하여 설비 환경의 이상 여부를 자체적으로 감지할 수 있는 설비 자가 진단 수단을 포함한다.

이와 같은 본 발명에서 상기 설비 자가 진단 수단은 상기 히팅 부재의 가열에 따라 상기 튜브의 온도 변화를 감지하기 위한 열전쌍 센서와; 상기 히팅 부재의 턴 온에 따른 튜브 내부의 반사도를 감지하기 위한 고온계와; 상기 열전쌍 센서와 상기 고온계를 통해 튜브 내부의 온도 변화를 기본 조건 상태와 비교하여 경고 또는 에러 발생의 인터록을 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에서 상기 히팅 부재는 텅스텐-할로겐 램프일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 고속 열처리 설비에서의 설비 자가 진단 방법은 램프에 오픈 루프 파워를 인가하여 튜브를 가열하는 단계; 가열되는 튜브의 온도 변화를 열전쌍 센서를 통해 감지하는 단계; 상기 튜브 내부의 반사도를 고온계를 통해 감지하는 단계; 상기 튜브 내부의 온도 변화를 기본 조건 상태와 비교하는 단계; 비교된 값을 근거로 경고 또는 에러 발생의 인터록을 설정하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 열처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고속 열처리 설비(100)는 복사열 에너지가 투과되는 물질로 형성된 튜브(110)를 포함한다. 이 튜브(110)의 중앙에는 원판형의 서셉터(120)가 설치되어 있다. 웨이퍼(10)는 상기 튜브(110)의 중앙에서 원판형의 서셉터(120)(susceptor)에 의해 지지될 수 있다. 상기 튜브(110)의 주변에는 일련의 가늘고 긴 텅스텐-할로겐 램프(130)들이 설치되어 있다. 상기 튜브(110)는 상기 텅스텐-할로겐 램프(130)들에 의해 가열되어 진다. 예컨대, 상기 설비(100)는 도시되지 않은 주변의 장치들에 의해 둘러싸여 이들의 뒷받침을 받는 장치라는 것을잘 알고 있어야 한다. 상기 장치들에는 기체 반응 흐름제어, 처리 제어, 계기 및 기타 수반되는 메커니즘들이 내장되고 설비되어 있다.

한편, 이 고속 열처리 설비(100)는 모니터 웨이퍼를 사용하지 않고 특정 파워를 인가하는 오픈 루프 프로세스(open loop process)를 이용하여 설비의 이상 여부를 설비 자체적으로 감지하기 위하여, 상기 튜브(110)에는 튜브의 국부적인 온도를 측정하기 위한 열전쌍 센서(142)가 설치되며, 상기 원판형 서셉터(120)의 하단에는 고온계(pyrometer;144)가 설치되어 있다. 그리고 상기 열전쌍 센서(142)와 상기 고온계(144)로부터 리딩(reading)하는 값의 변화를 비교 분석하여 그에 따른 설비 환경의 변화를 감지하는 제어부(146)를 갖는다.

상기 고속 열처리 설비(100)는 상기 텅스텐-할로겐 램프(130)의 가열에 따라 튜브(110)에 설치된 열전쌍 센서(142)를 통해 온도의 변화를 감지한다. 이때, 램프 라이프 타임(lamp lift time)에 따른 램프의 효율을 쉽게 감지할 수 있는 것이다. 그리고, 본 설비는 램프 턴 온에 따라 튜브(110) 내부의 반사도를 상기 고온계(144)의 리딩 값을 통해 확인함으로써, 아웃 가싱(out gassing), 오염 웨이퍼 등에 의한 튜브(110) 변색을 즉시 감지할 수 있는 특징이 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 고속 열처리 설비는 모니터링 웨이퍼 없이 설비 내부적으로 램프에 파워를 인가하여 튜브 온도 및 고온계 값을 모니터링 하여 설비의 이상 여부를 자체적으로 감지할 수 있는 것이다.

다음은 오픈 루프 레시피의 조건을 보여주는 표이다.

[표1]

-LCT : 모든 램프의 파워는 1(100%)로 도일 세팅.

-튜브 쿨링 가스 : N2 사용(top:25m²/h, bottom:13m²/h)

이와 같이, 본 발명에 따른 고속 열처리 설비(100)에서는 램프(130)를 턴 온(turn-on)하여 나타나는 튜브(130) 내부의 온도 변화를 기본 조건 상태와 비교하여 경고 또는 에러 발생의 인터록을 설정할 수 있다.

예컨대, 스탠바이 상태에서 진행한 오픈 루프 레시피와 고온의 995도(120초) 공정 진행 직후 오픈 루프 레시피를 비교하면 13도의 차이를 보이는데, 본 발명에 따른 자가 진단 레시피의 초기 퍼지 단계를 삽입함으로써 그 편차를 해결할 수 있다.

본 고속 열처리 설비(100)는 파워 및 쿨링 가스의 변경과 같이 프로세스에 크리티컬(critical)하게 영향을 주는 요인에 대해 튜브(110) 및 고온계(144) 온도가 민감하게 반응함게 된다. 고온계(144)의 이상 동작 여부, 램프 파워의 미세한 변화, 쿨링 조건의 변화 및 핫 라이너의 이상 유무 등 시스템 전체의 상태 모니터링이 가능하게 된다.

예컨대, 설비간 고온계 차이에 따라 측정되는 온도의 절대치는 다를 수 있다. 그러나, 설비별 특성에 맞게 오픈 루프 레시피에 인터록(interlock) 기준을 설정하면 그 문제를 해결할 수 있다. 다시 말해, 초기 확보된 데이터를 기준으로 오픈 루프 프로세스 진행시 그 차이에 의한 인터록 설정도 가능하다.

이상에서, 본 발명에 따른 고속 열처리 설비의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

이와 같은 본 발명의 고속 열처리 설비 및 그 설비의 자가 진단 방법에 의하면, 별도의 모니터 웨이퍼를 사용하지 않고 특정 파워를 인가하는 오픈 루프 레시피를 사용하여, 설비에 장착된 열전쌍 센서와, 고온계가 리딩하는 값의 변화를 통해 설비 환경의 변화를 자체적으로 감지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 고속 열처리 설비에 있어서:

   열처리 공정이 진행되는 튜브;

   상기 튜브 내부에 설치되며, 웨이퍼가 놓여지는 서셉터;

   상기 튜브의 주변에 설치되는 히팅 부재 및;

   상기 히팅 부재에 파워를 인가함으로써 발생되는 상기 튜브 온도 변화를 모니터링하여 설비 환경의 이상 여부를 자체적으로 감지할 수 있는 설비 자가 진단 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 열처리 설비.
2. 제 1 항에 있어서:

   상기 설비 자가 진단 수단은

   상기 히팅 부재의 가열에 따라 상기 튜브의 온도 변화를 감지하기 위한 열전쌍 센서와;

   상기 히팅 부재의 턴 온에 따른 튜브 내부의 반사도를 감지하기 위한 고온계와;

   상기 열전쌍 센서와 상기 고온계를 통해 튜브 내부의 온도 변화를 기본 조건 상태와 비교하여 경고 또는 에러 발생의 인터록을 설정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 열처리 설비.
3. 제 1 항에 있어서:

   상기 히팅 부재는 텅스텐-할로겐 램프인 것을 특징으로 하는 고속 열처리 설비.
4. 고속 열처리 설비에서의 설비 자가 진단 방법에 있어서:

   램프에 오픈 루프 파워를 인가하여 튜브를 가열하는 단계;

   가열되는 튜브의 온도 변화를 열전쌍 센서를 통해 감지하는 단계;

   상기 튜브 내부의 반사도를 고온계를 통해 감지하는 단계;

   상기 튜브 내부의 온도 변화를 기본 조건 상태와 비교하는 단계;

   비교된 값을 근거로 경고 또는 에러 발생의 인터록을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 열처리 설비에서의 설비 자가 진단 방법.