KR20030059948A - 탈가스 공정용 반도체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탈가스 공정용 반도체 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은, 반도체 기판을 올려놓을 수 있는 기판 지지대를 갖는 반응챔버와, 기판 지지대의 상부에 배치되어 자체 회전하면서 반도체 기판을 가열시키는 기판가열장치를 포함한다.
이렇게 가열수단인 기판가열장치가 반도체 기판의 상부에서 회전함으로써, 반도체 기판의 전면에 열을 균일하게 전달할 수 있어 공정 균일도를 향상시킬 수 있다.

Description

탈가스 공정용 반도체 제조 장치{Semiconductor manufacturing equipment for degasing process}
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 특히 막질 내부에 침투되어 있는 가스들을 제거하는 탈가스 공정(degasing)용 반도체 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 탈가스 공정(degasing)은 반도체 장치를 제조하기 위하여 사용되는 공정 중에서, 화학 기상증착법으로 박막을 형성할 때 화합물로 형성된 복수의 반응가스를 혼합하여 진행되는 공정에서 후속 공정으로서 선택되는 경우가 많다.
이러한 탈가스 공정은 복합 화합물로 구성된 반응가스를 사용하는 막질 형성공정에서는 막질 내에 구성성분 중에 불순물로서 카본을 비롯한 수소 및 탄소 그리고 불소와 같은 원하지 않는 가스들이 공정 중에 필요 이상의 농도로 함유되는 경우가 많다. 이러한 가스들 중에는 막질의 특성을 저하시키는 가스들이 있어 공정잉 진행된 후에는 필히 이들 함유 가스들을 제거해 주어야만 한다. 이럴 때 사용되는 공정이 탈가스 공정으로서, 막형성 공정이 완료된 반도체 기판을 불활성 분위기에서 소정의 온도 이상으로 가열하여 막질 내부에 존재하는 원소를 기화시켜 밖으로 방출시키는 공정이다.
이러한 탈가스 공정을 진행하기 위해서 사용되는 종래의 반도체 제조장치는, 공정을 진행할 수 있는 반응챔버 내에 장착되어 반도체 기판의 상부에 복수의 램프를 장착한 가열장치를 포함하고 있다. 가열장치는, 원형의 램프 지지판과, 이 램프 지지판 상에 원형으로 배열된 방사용 램프들과, 이들 방사용 램프들 사이에 개재되어 배치된 기판 감지장치인 레이저 어셈블리를 포함한다. 그리하여, 탈가스 공정을 진행하기 위해 반도체 기판을 가열할 때는, 방사용 램프가 켜지면서 열이 반도체 기판 상으로 방출되어 반도체 기판을 가열시킨다.
그런데, 이러한 종래의 가열장치는, 고착된 방사용 램프들이 원형의 배치되고 이들 중간에 레이저 어셈블리가 장착되어 있기 때문에, 가열용 램프가 아닌 레이저 어셈블리 부분은 가열되지 않아 그 부분에 해당되는 반도체 기판 영역은 국부적으로 다른 영역에 비해서 온도가 낮다. 그리하여 탈가스 반응이 용이하지 않아 공정 균일도(process uniformity)를 저하시키는 원인이 된다. 따라서, 추후 반도체 장치의 제조완료 후에 장치의 전기적 특성이나 기계적 특성이 저하되고, 궁극적으로 생산수율(yield)을 저하시킬 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발열장치인 방사용 램프로부터 반도체 기판에 열을 균일하게 전달되게 하여 공정 균일도를 높이고 수율을 향상시킬 수 있는 탈가스 공정용 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 탈가스 공정(degasing process)용 반도체 제조장치의 개략도이다.
도 2a는 본 발명에 의한 탈가스 공정용 반도체 제조장치에 장착된 가열장치의 평면도이다.
도 2b는 본 발명에 의한 탈가스 공정용 반도체 제조장치에 장착된 가열장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 기판 가열장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 회전 구동부의 다른 실시예이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 탈가스 공정용 반도체 제조장치는, 반도체 기판을 올려놓을 수 있는 기판 지지대와, 기판 지지대의 상부에 배치되어 자체 회전하면서 반도체 기판을 가열시키는 램프 가열장치를 포함한다.
여기서, 램프 가열장치는, 기판 지지대와 마주보고 설치된 판 상의 램프지지판과, 이 램프 지지판 상에 배치된 복수의 방사용 램프들과, 램프 지지판의 중앙에 배치되어 램프 지지판의 후면으로 돌출 형성된 회동축과, 이 회동축과 램프 지지판의 후면에서 연결되어 램프 지지판을 회전시키는 회전 구동장치를 포함하는 것이 기판 가열장치를 효과적으로 회전시킬 수 있다.
그리고, 램프 지지판 상에는 원형으로 배치되어 방사용 램프를 수용 장착할 수 있는 램프 장착부가 마련되어 있어 방사용 램프를 용이하게 장착할 수 있다. 이 때, 방사용 램프는 할로겐 가스램프를 사용하는 것이 바람직하다.
회동축은 회동 구동장치와의 사이에 동력을 효과적으로 전달해 줄 수 있는 연결구동부를 더 포함할 수 있는데, 이 연결 구동부는 베벨 기어로 형성되어 있어 회동 구동장치의 구동 회전력을 상호 직각으로 전달할 수 있어 구동모터의 배치를 효과적으로 배치할 수 있다. 그리고, 회동 구동장치는 전기모터 인 것이 작동시 회전이 적고 전압의 크기를 조절하여 회전속도를 용이하게 조절할 수 있다. 그리하여, 회동 구동장치는 램프 지지판의 회전속도 및 회전방향을 임의로 조절할 수 잇도록 전압조정이 가능한 회전 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편 본 발명의 반도체 제조장치는 반응챔버 내를 진공상태로 유지할 수 있도록 진공펌프와 압력조절기(manometer)를 포함하는 진공장치를 더 포함하여, 탈가스 공정을 진공상태에서 진행하는 것이 바람직하다.
이렇게 본 발명의 탈가스 공정용 반도체 제조장치는, 반응챔버의 상부에 장착된 기판 가열장치가 회전함으로써, 반도체 기판 표면에 균일하게 열을 전달하여 공정의 균일성을 크게 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 탈가스 공정용 반도체 제조장치의 개략도이다.
이를 참조하면, 본 발명의 탈가스용 반도체 제조장치는, 반도체 기판(100)을올려놓을 수 있는 기판 지지대(13)가 설치된 반응챔버(10)와, 반응챔버(10)의 상부에 설치되어 자체회전이 가능하며 반도체 기판(100)을 가열할 수 있는 기판 가열장치(11) 및 반응챔버(10) 내부를 진공상태로 유지시키는 진공장치(14)를 포함한다.
도 2a는 본 발명의 탈가스 공정용 반도체 제조장치의 기판 가열장치을 하부에서 상향하여 도시한 저면도이다. 그리고, 도 2b는, 도 2a의 A-A선을 따라 절개한 단면도이다.
이를 참조하면, 기판 가열장치(11)는 반응챔버(10)의 상부에 소정 형태로 함몰 형성된 수용부(10a) 내에 장착되어 되어 있다. 그리하여, 원형 판 상의 램프 지지체(111)와, 이 램프 지지체(111)에 장착된 방사용 램프(115)와, 램프 지지체(111)의 상부에 장착되어 램프 지지체(111)를 소정 속도로 회전시킬 수 있는 회전 구동장치(113)를 포함한다.
램프 지지체(111)는 판 면상에 원형으로 배치되어 판 면으로부터 소정깊이 함몰형성된 복수의 램프 수용부(114)가 있어, 이 램프 수용부(114)에 대응하여 방사용 램프(115)가 용이하게 장착되도록 하였다. 그리고, 램프 지지체(111)의 판면 중앙에는 판면의 상향 수직으로 형성된 회동축(117)이 형성되어 있어 이 회동축(117)이 상부로 연장되어 회전 구동장치(113)와 연결되어 있다. 그리하여 회전 구동장치(113)로부터 동력을 전달받아 램프 지지체(111)를 회전시킨다. 램프 지지체(111)의 판면 상에는 램프 수용부(114) 이외에 기판 탐지 센서가 장착될 수 있도록 형성된 센서 수용부(미도시)와 기판 감지 센서(116)를 더 포함하고 있다. 이 때, 기판 감지센서(118)는 광센서로서 주로 수광부와 발광부로 구성되어 있어, 이들 중 하나는 램프 지지체(111)에 장착되고 다른 하나는 기판 지지대(13)에 반도체 기판(100)과 인접하여 장착된다.
방사용 램프(115)는 방사열을 이용하여 반도체 기판(100) 표면을 순간적으로 급속 가열할 수 있도록, 내부에 불활성 가스가 충진된 가스램프가 사용되며, 주로 할로겐(halogen) 가스램프를 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 회전 구동장치(113)가 램프 지지체(111)와 연결된 형태를 나타낸 단면 개략도이다. 이를 참조하면, 회전 구동장치(113)는 램프 지지체(111)의 상부에 장착되어 있어, 동력부(1132)와 이 동력부(1132)의 힘을 전달하기 위해 연결된 구동축(1131)을 포함하고 있다. 이 때, 구동축(1131)은 램프 지지체(111)의 회동축(117)과 연결되어 있고, 동력부(1132)는 전기모터가 장착되어 전압의 크기를 조절함으로써 용이하게 회전수를 조절할 수 있다. 그리고, 회전수와 회전방향을 임의로 조절할 수 있는 회동 제어부(119)를 더 포함하고 있어, 램프 지지체(111)의 회전 방향은 물론 회전속도의 완급을 임의로 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로서 램프 지지체와 회전 구동장치의 상이한 배치를 나타낸 측면 개략도이다.
이를 참조하면, 회동축(117)의 단부와 구동축(1131)의 단부에 연결 구동부(118)로서 수직동력 전달 수단인 베벨기어 등을 더 장착하면, 회전 구동장치(113)를 측방으로 배치하여 설치할 수 있는 장점이 있다. 반응챔버(10)의 상부에는 이미 램프 지지체(111)가 장착되어 있기 때문에, 이미 반응챔버(10)의 직상방에 많은 하중을 받고 있어 이러한 부하를 경감시키는 구조로서 측방에 회전 구동장치(113)를 설치하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 구성을 가진 본 발명의 탈가스 공정용 반도체 제조장치는, 공정을 진행할 경우, 먼저 반도체 기판(100)을 반응챔버(10) 내의 기판 지지대(13)에 올려놓는다. 이 때, 반응챔버(10)의 상부와 하부에 반도체 기판(100)을 개재하고서 정착된 기판 탐지 센서(116)가 작동한다. 그리하여, 반도체 기판(100)이 오정렬되어 기판 지지대(13)에서 벗어나면 경보음이 작동하고 내부 차단회로(미도시)가 작동한다. 반도체 기판(100)이 정치되면, 반응챔버(10) 내가 밀폐되고 진공장치(14)가 작동하여 소정의 진공상태가 유지된다. 그리고, 방사용 램프(115)가 켜짐과 동시에 회전 구동장치(113)가 작동하여 램프 지지체(111)를 회전시킨다. 그러면, 방사용 램프(115)가 회전하면서 반도체 기판(100) 표면을 가열한다. 그러면, 탈가스 공정이 진행되어 반도체 기판(100) 표면에 형성된 막질 내부로부터 소정의 원소들이 반응하여 가스가 막외부로 방출되고, 방출된 가스는 진공장치(14)에 의해서 반응챔버(10) 밖으로 배기되어 탈가스 공정이 진행된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 탈가스 공정용 반도체 제조장치는, 기판 가열장치(11)가 자체 회전하면서 반도체 기판(100)을 가열함으로써, 반도체 기판(100) 표면을 골고루 가열할 수 있고 따라서, 탈가스 공정의 균일도를 향상시킬 수 있다. 특히, 종래의 고착식 가열장치에서는 반도체 기판(100) 상에서 불균일하게 가열되던 부위도 균일하게 가열할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 연결구동부(118)는 수직 동력 전환장치인 베벨기어 이외에 각 축의 단부에 동력전달용 지지대와 피대를 이용한 방법을 사용할 수 있다. 그리고, 회전 구동장치(113)는 반응챔버(10)의 상부영역이 아닌 외부에 설치되어 있어 장축의 동력전달 수단을 이용하여 램프 지지체(111)의 회전축(117)과 연결되도록 구성할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 탈가스 공정용 반도체 제조장치는, 기판 가열장치가 회전하면서 열을 방출하므로, 반도체 기판 전면을 균일하게 가열할 수 있다.
그리고, 욜의 전달이 균일하므로, 탈가스 공정이 균일하게 진행되어 공정 군일도와 생산수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 반도체 기판을 올려놓을 수 있는 기판 지지대를 갖는 반응챔버;
    상기 기판 지지대의 상부에 배치되어 자체 회전하면서 상기 반도체 기판을 가열시키는 램프 가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈가스 공정용 반도체 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 램프 가열장치는,
    상기 기판 지지대와 마주보고 설치된 판상의 램프지지판;
    상기 램프 지지판 상에 배치된 복수의 방사용 램프;
    상기 램프 지지판의 중앙에 배치되어 램프 지지판의 후면으로 돌출 형성된 회동축;
    상기 회동축과 연결되어 상기 램프 지지판을 회전시키는 회전 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈가스 공정용 반도체 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 램프 지지판 상에는 원형으로 배치되어 상기 방사용 램프를 수용 장착할 수 있는 램프 장착부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 탈가스 공정용 반도체 제조장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 방사용 램프는 할로겐 가스램프인 것을 특징으로 하는 탈가스 공정용 반도체 제조장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 회동축은 상기 회동 구동장치와의 사이에 연결구동브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈가스 공정용 반도체 제조장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연결 구동축은 베벨 기어인 것을 특징으로 하는 탈가스 공정용 반도체 제조장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 회동 구동장치는 전기모터 인 것을 특징으로 하는 탈가스 공정용 반도체 제조장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 회동 구동장치는 상기 램프 지지판의 회전속도 및 회전방향을 임의로 조절하는 회전 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈가스 공정용 반도체 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 반응챔버의 내부를 진공상태로 조절할 수 있는 진공장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈가스 공정용 반도체 제조장치.
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