KR20040070771A

KR20040070771A - 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버

Info

Publication number: KR20040070771A
Application number: KR1020030006960A
Authority: KR
Inventors: 김태훈
Original assignee: 아남반도체 주식회사
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2004-08-11

Abstract

본 발명은 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버에 관한 것으로서, 웨이퍼출입구 단에 위치하며, 상기 웨이퍼를 중심으로 상, 하부로 분기되어 냉각가스가 공급되는 냉각가스 공급라인과; 상기 웨이퍼출입구의 개구된 대향 타측단에 위치하며, 상기 웨이퍼를 중심으로 상, 하부로 분기되어 냉각가스가 배출되는 냉각가스 배출라인과; 상기 냉각가스 공급라인 상에 냉각가스의 흐름을 개폐시키는 냉각가스 개폐밸브와; 상기 냉각가스 개폐밸브를 제어하는 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 고온의 웨이퍼를 쿨다운시 냉각가스로 일정 온도까지 저하시킨 상태에서 쿨다운 페데스탈에 접촉시킴으로써, 웨이퍼의 급격한 온도변화를 방지하여 웨이퍼가 써멀 쇽(Thermal shock)에 의해 파손되는 것을 방지하며, 웨이퍼의 파손을 방지함으로써 장치의 가동률을 향상시키는 효과가 있다.

Description

급속 열처리장치의 쿨다운 챔버{COOLDOWN CHAMBER OF A RAPID THERMAL PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 쿨다운 챔버에서 웨이퍼를 쿨다운시 저온의 쿨다운 페데스탈에 접촉되는 고온의 웨이퍼가 급격한 온도 변화로 하여 파손되는 것을 방지한 프로세스 챔버에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조공정은 열처리의 반복으로 이루어져 있으며, 열처리가 필요한 공정은 열산화, 열확산, 각종의 어닐링(Annealing) 등이다. 어닐링은 불순물이온을 넣은 후의 결정성 회복의 어닐링, Al·Si의 콘택트 특성과 Si·SiO₂계면특성 향상을 위한 어닐링, 실리사이드(Silicide) 형성을 위한 신터링(Sintering) 등 용도는 매우 광범위하다.

열처리 공정을 수행하는 장치로는 퍼니스(Furnace)외에 급속 열처리장치(Rapid Thermal Processing;RTP)가 이용되고 있으며, 급속 열처리장치는 고온을 사용해서 원하는 효과를 얻을 수 있는 것과 동시에 짧은 시간(보통 수십초에서 수분정도) 동안에 열처리 공정이 진행되므로 불순물이 확산되는 부작용도 최소한으로 줄일 수 있는 장점이 있어 열처리 공정에 많이 사용되고 있다.

급속 열처리장치는 웨이퍼의 급속 열처리 공정을 실시하는 공정 챔버(Process chamber)와, 공정 챔버로부터 급속 열처리 공정이 완료된 웨이퍼를 냉각시키기 위한 쿨다운 챔버(Cooldown chamber)와, 각각의 챔버로 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 이송로봇이 설치된 로드락 챔버(Loadlock chamber)를 포함하고 있으며, 이러한 급속 열처리장치에 있어서 쿨다운 챔버를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 쿨다운 챔버(10)는 일측에 로드락 챔버의 웨이퍼 이송로봇(도시 안됨)에 의해 웨이퍼(W)가 로딩/언로딩되는 웨이퍼출입구(11)가 형성되고, 타측에 내측으로 퍼지가스인 질소(N₂)를 공급하는 질소가스공급구(12)가 형성되며, 내측에 웨이퍼출입구(11)를 통해 로딩된 웨이퍼(W)를 지지함과 아울러 웨이퍼(W)를 냉각시키는쿨다운 페데스탈(Cooldown pedestal;20)이 설치된다.

쿨다운 페데스탈(20)은 하측에 공기실린더(21)에 의해 수직방향으로 이동하도록 리프트샤프트(22)가 설치되고, 리프트샤프트(22)의 상단에는 리프트플레이트(23)가 결합되며, 리프트플레이트(23)의 상측면에는 웨이퍼(W)의 하측면을 지지하는 복수의 리프트핀(24)이 수직되게 구비되고, 리프트핀(24)은 쿨다운 페데스탈(20)의 상측면을 관통하여 슬라이딩 결합된다. 따라서, 공기실린더(21)의 왕복운동에 의해 리프트샤프트(22)가 수직방향으로 이동함으로써 리프트플레이트(23)가 리프트핀(24)을 쿨다운 페데스탈(20)의 상측면으로부터 돌출되게 상승시키거나 상측면 아래로 하강시킨다.

또한, 쿨다운 페데스탈(20)은 상부에 리프트핀(24)에 의해 지지된 웨이퍼(W)를 냉각시키는 위해 냉각수라인(25)을 구비하며, 냉각수라인(25)의 양단에는 냉각수를 공급하는 냉각수공급관(26)과 냉각수를 순환시키기 위해 배출시키는 냉각수배출관(27)이 각각 연결된다.

이와 같은 종래의 급속 열처리장치는 공정 챔버에서 1000℃ 이상 고온으로 가열된 웨이퍼가 로딩되어 쿨다운 페데스탈의 상면에 접촉시 웨이퍼와 쿨다운 페데스탈과의 급속한 온도차로 인해 발생되는 써멀 쇽(Thermal shock)에 의해 파손되는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 웨이퍼가 파손됨으로 인해 이를 감지하지 못한 로드락 챔버의 웨이퍼 이송로봇이 웨이퍼를 언로딩시 이들이 서로 충돌함으로써 충돌부위의 부품이 파손될뿐만 아니라 웨이퍼의 부서진 파편으로 인해 쿨다운 챔버 내부가 오염됨으로써장비의 가동율을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 고온의 웨이퍼를 쿨다운시 냉각가스로 일정 온도까지 저하시킨 상태에서 쿨다운 페데스탈에 접촉시킴으로써, 웨이퍼의 급격한 온도변화를 방지하여 웨이퍼가 써멀 쇽(Thermal shock)에 의해 파손되는 것을 방지하며, 웨이퍼의 파손을 방지함으로써 장치의 가동률을 향상시키는 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측에 웨이퍼출입구가 형성되며, 내측에 상기 웨이퍼출입구를 통해 로딩된 웨이퍼를 지지함과 아울러 웨이퍼를 냉각시키기 위한 냉각수라인을 가지는 쿨다운 페데스탈이 설치되는 쿨다운 챔버를 구비한 급속 열처리장치에 있어서, 상기 웨이퍼출입구 단에 위치하며, 상기 웨이퍼를 중심으로 상, 하부로 분기되어 냉각가스가 공급되는 냉각가스 공급라인과; 상기 웨이퍼출입구의 개구된 대향 타측단에 위치하며, 상기 웨이퍼를 중심으로 상, 하부로 분기되어 냉각가스가 배출되는 냉각가스 배출라인과; 상기 냉각가스 공급라인 상에 냉각가스의 흐름을 개폐시키는 냉각가스 개폐밸브와; 상기 냉각가스 개폐밸브를 제어하는 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

40 : 냉각가스 공급라인 42 : 냉각가스 배출라인

50 : 냉각가스 개폐밸브 60 : 제어부

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하고 그 설명은 생략하기로 하겠다.

도 2는 본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버를 도시한 단면도이다. 본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버에 있어서, 일측에 웨이퍼출입구(11)가 형성되며, 내측에 웨이퍼출입구(11)를 통해 로딩된 웨이퍼(W)를 지지함과 아울러 웨이퍼(W)를 냉각시키기 위한 냉각수라인(25)을 가지는 쿨다운 페데스탈(20)이 설치된 쿨다운 챔버(10)는 웨이퍼출입구 단과 그 타단에 설치되는 냉각가스 공급라인(40), 냉각가스 배출라인(42)과, 냉각가스 공급라인(40) 상에 설치되는 냉각가스 개폐밸브(50) 그리고 냉각가스 개폐밸브(50)를 제어하는 제어부(60)를 포함한다.

냉각가스 공급라인(40)은 웨이퍼출입구(11) 단에 최초 하나의 라인으로 설치되고, 웨이퍼출입구(11)의 내측으로 삽입된 웨이퍼(W)의 근접부에서 웨이퍼(W)를 중심으로 상, 하부로 분기 설치된다.

냉각가스 배출라인(42)은 상기 냉각가스 공급라인(40)과 같은 대향된 형태로서, 웨이퍼출입구(11)의 개구된 대향 타측단에 하나의 라인으로 설치된다. 그리고 웨이퍼(W)를 중심으로 상, 하부로 분기 형성되어 냉각가스가 배출된다.

그리고 냉각가스 공급라인(40) 상에 냉각가스의 흐름을 차단하는 냉각가스개폐밸브(50)가 설치된다.

제어부(60)는 웨이퍼(W)를 쿨다운하기 전에 냉각가스 공급라인(40)을 통하여 냉각가스가 공급되도록 냉각가스 개폐밸브(50)를 제어하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 웨이퍼(W)가 쿨다운 페데스탈(20)로 로딩되기전에 제어부(60)는 냉각가스 개폐밸브(50)를 개방하여 냉각가스가 냉각가스 공급라인(40)으로 공급되게 한다.

공급된 냉각가스는 분기된 냉각가스 공급라인(40)을 통하여 웨이퍼(W)의 상, 하면을 따라 흐르면서 웨이퍼(W)를 냉각시키게 된다.

웨이퍼(W)를 통과한 냉각가스는 공급과정과 마찬가지로 분기된 냉각가스 배출라인(42)을 통하여 배출된다.

냉각가스로 인하여 웨이퍼(W)가 일정 온도까지 냉각되면 제어부(60)는 냉각가스 개폐밸브(50)를 닫아 냉각가스의 공급을 차단한다.

이 후, 웨이퍼(W)가 쿨다운 페데스탈(20)로 로딩된다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버는, 고온의 웨이퍼를 쿨다운시 냉각가스로 일정 온도까지 저하시킨 상태에서 쿨다운 페데스탈에 접촉시킴으로써, 웨이퍼의 급격한 온도변화를 방지하여 웨이퍼가 써멀 쇽(Thermal shock)에 의해 파손되는 것을 방지하며, 웨이퍼의 파손을 방지함으로써 장치의 가동률을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

일측에 웨이퍼출입구가 형성되며, 내측에 상기 웨이퍼출입구를 통해 로딩된 웨이퍼를 지지함과 아울러 웨이퍼를 냉각시키기 위한 냉각수라인을 가지는 쿨다운 페데스탈이 설치되는 쿨다운 챔버를 구비한 급속 열처리장치에 있어서,

상기 웨이퍼출입구 단에 위치하며, 상기 웨이퍼를 중심으로 상, 하부로 분기되어 냉각가스가 공급되는 냉각가스 공급라인과;

상기 웨이퍼출입구의 개구된 대향 타측단에 위치하며, 상기 웨이퍼를 중심으로 상, 하부로 분기되어 냉각가스가 배출되는 냉각가스 배출라인과;

상기 냉각가스 공급라인 상에 냉각가스의 흐름을 개폐시키는 냉각가스 개폐밸브와;

상기 냉각가스 개폐밸브를 제어하는 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각가스는 질소가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 급속 열처리장치의 쿨다운 챔버.