KR20050017782A - 급속 열처리 장치 - Google Patents

급속 열처리 장치

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KR20050017782A
KR20050017782A KR1020030055130A KR20030055130A KR20050017782A KR 20050017782 A KR20050017782 A KR 20050017782A KR 1020030055130 A KR1020030055130 A KR 1020030055130A KR 20030055130 A KR20030055130 A KR 20030055130A KR 20050017782 A KR20050017782 A KR 20050017782A
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lamp housing
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coupled
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KR1020030055130A
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이동현
서경명
안계홍
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삼성전자주식회사
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Abstract

급속 열처리 장치를 제공한다. 이 급속 열처리 장치는 소정 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 마련된 챔버와, 챔버 내부에 웨이퍼가 안착되도록 구비된 웨이퍼 에지링과, 웨이퍼에 대향되도록 챔버의 상측에 결합되는 램프 하우징과, 램프 하우징의 하측에 결합되며 웨이퍼를 가열해주는 다수의 램프 및, 램프 하우징에 결합되며 웨이퍼가 가열됨에 따라 램프를 회전시켜주는 회전유닛을 포함한다.

Description

급속 열처리 장치{Rapid Thermal Processsing Apparatus}
본 발명은 반도체소자를 제조하는 반도체 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 온도를 급격히 상승시켜 반도체소자의 제조공정을 진행하는 급속 열처리 장치(이하, 'RTP 장치'라 칭함)에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자를 제조하기 위한 제조공정에는 여러가지 열처리 기술이 사용되고 있다.
예를 들면, 이러한 열처리 기술은 실리콘(Silicon) 기판을 산화시켜 실리콘 산화막(SiO2)으로 만든 다음 이를 절연층이나 트랜지스터(Transistor)용 게이트(Gate) 산화막 등으로 사용할 경우, 또는 여러가지 방법으로 형성된 박막의 어닐링(Annealing) 공정 및, BPSG(Borophosphorsilicate Glass)막과 같은 유동성 막의 평탄화를 위한 리플로우(Reflow) 공정 등에 사용되고 있다.
한편, 이러한 열처리 기술은 대부분 배치 타입(Batch type)의 열처리 장비인 퍼니스(Furnace)를 통해 이루어졌는데, 이러한 퍼니스는 열적부담(Thermal budget)이 크기 때문에 최근에는 열적부담을 최소화할 수 있는 RPT 장치가 널리 사용되고 있다.
이하, 종래 RPT 장치의 일예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
종래 RPT 장치에는 소정 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 마련된 챔버(Chamber)와, 챔버의 상측에 결합되며 챔버 내부에 안착되는 웨이퍼(Wafer)를 가열해주는 히팅모듈(Heating module)이 구비된다.
이때, 히팅모듈은 다수의 램프(Lamp)를 점등시킴으로써 웨이퍼를 가열하게 되며, 웨이퍼에 대향되도록 웨이퍼의 상측에 배치되는 다수의 램프와, 다수의 램프를 고정시켜주는 램프 하우징(Lamp housing) 및, 램프의 하측에 설치되며 램프로부터 발산되는 열이 웨이퍼 상에 두루 방사될 수 있도록 방사판 역할을 하는 퀄츠 윈도우 어셈블리(Quartz window Assembly)로 구성된다.
그리고, 챔버는 외부로부터 이송되는 웨이퍼가 안착되어 소정 열처리 공정이 진행되는 부분인 바, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 에지링(Wafer edge ring)과, 이 웨이퍼 에지링을 회전시켜주는 회전수단이 구비된다.
따라서, 종래 RTP 장치는 외부로부터 웨이퍼가 이송되어 웨이퍼 에지링에 안착되면, 회전수단을 회전시킴과 동시에 다수의 램프를 점등시킴으로써 소정 열처리 공정을 진행하게 된다.
이에, 웨이퍼 에지링에 안착된 웨이퍼는 다수의 램프로부터 소정 열을 전달받으면서 약 90 알피엠(Revolutions Per Minute) 정도로 회전하게 된다. 이때, 이와 같이 가열되는 웨이퍼를 소정 알피엠으로 회전시키는 이유는 회전을 시키지 않고 웨이퍼를 급속가열 및 급속냉각할 경우, 웨이퍼 에지부분(Wafer edge part)의 온도가 웨이퍼 센터부분(Wafer center part)의 온도에 비해 급속가열되고 급속냉각되기 때문이다.
따라서, 이와 같이 소정 알피엠으로 회전시키면서 웨이퍼를 가열할 경우, 웨이퍼 에지링에 안착된 웨이퍼는 1초당 약 25℃ 정도로 급격히 가열되되, 웨이퍼 에지링의 회전효과에 의해서 센터부분과 에지부분 등이 두루 균일하게 가열되어지는 것이다.
그러나, 이와 같은 종래 RTP 장치에 의해 가열되는 웨이퍼는 1초당 약 25℃ 정도로 급격히 가열되면서도 웨이퍼 에지링에 의해 발생되는 미세진동을 함께 전달받기 때문에 이러한 열과 진동의 복합적 작용에 의하여 일정형태로 휘어지게 되는 문제점이 발생된다.
그러므로, 이와 같은 휘어진 웨이퍼를 이용하여 포토공정 같은 후속공정을 진행할 경우, 공정 진행중에는 웨이퍼의 휘어짐으로 인해 미스얼라인(Miss align)이 발생되어지고, 이러한 미스얼라인은 공정불량의 주요원인으로 작용하게 되는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 웨이퍼에 가해지는 진동없이 웨이퍼의 센터부분과 웨이퍼의 에지부분을 두루 균일하게 가열할 수 있는 RTP 장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 RTP 장치는 소정 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 마련된 챔버와, 챔버 내부에 웨이퍼가 안착되도록 구비된 웨이퍼 에지링과, 웨이퍼에 대향되도록 챔버의 상측에 결합되는 램프 하우징과, 램프 하우징의 하측에 결합되며 웨이퍼를 가열해주는 다수의 램프 및, 램프 하우징에 결합되며 웨이퍼가 가열됨에 따라 램프를 회전시켜주는 회전유닛(Unit)을 포함한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 회전유닛은 램프 하우징의 상측에 결합되며 소정 회전력을 발생시키는 회전모터(Motor)와, 램프 하우징의 가장자리에 개재되며 회전모터의 회전에 따라 램프가 회전되도록 하는 베어링(Bearing)을 포함함이 바람직하다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명 RTP 장치(200)의 바람직한 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 RTP 장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명 RPT 장치(200)에는 소정 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 마련된 챔버(220)와, 챔버(220)의 상측에 결합되며 챔버(220) 내부에 안착되는 웨이퍼(90)를 가열해주는 히팅모듈(260)이 구비된다.
먼저, 챔버(220)에 대해 설명하면, 챔버(220) 내부에는 외부로부터 이송되는 웨이퍼(90)가 안착되도록 웨이퍼 에지링(222)이 구비되며, 이 웨이퍼 에지링(222)의 하측에는 웨이퍼 에지링(222)의 하측에서 웨이퍼 에지링(222)을 지지해주는 서포트 실린더(Support cylinder,224)가 구비된다.
그리고, 웨이퍼 에지링(222)에 안착되는 웨이퍼(90)의 하측에는 웨이퍼(90)를 냉각시킬수 있도록 냉각수가 공급되는 베이스(Base,229)가 구비되며, 베이스(229)의 상측에는 고반사율의 코팅(Coating)면을 갖는 리플렉터(Reflector,228)가 설치된다. 이에 히팅모듈(260)이 웨이퍼(90)가 안착된 상측방향에서 하측방향으로 소정 열을 발산하여 웨이퍼(90)를 가열할 경우 이 하측으로 발산된 열은 웨이퍼(90)의 하측에 설치된 리플렉터(228)에 의해 다시 웨이퍼(90)로 재전달되어진다. 따라서, 웨이퍼(90)의 가열효과는 더욱 배가되는 것이다.
또한, 이러한 리플렉터(228)에는 웨이퍼(90)의 각 국부별 온도를 측정할 수 있도록 다수의 온도측정기(230)가 설치된다. 이에, RTP 장치(200)는 이러한 다수의 온도측정기(230)에 의해 웨이퍼(90)의 정확한 온도 측정이 가능한 것이다.
한편, 히팅모듈(260)은 다수의 램프(265)를 점등시킴으로써 웨이퍼(90)를 가열하게 되며, 웨이퍼(90)에 대향되도록 웨이퍼(90)의 상측에 배치되는 다수의 램프(265)와, 다수의 램프(265)를 고정시켜주는 램프 하우징(263)과, 램프(265)의 하측에 설치되며 램프(265)로부터 발산되는 열이 웨이퍼(90) 상에 두루 방사될 수 있도록 방사판 역할을 하는 퀄츠 윈도우 어셈블리(267) 및, 웨이퍼(90)가 가열됨에 따라 다수의 램프(265)를 회전시켜주는 회전유닛으로 구성된다.
이때, 다수의 램프(265)는 텅스텐 할로겐 램프(W-Halogen lamp)로 구현된다.
그리고, 회전유닛은 소정 회전력을 발생시키는 회전모터(268)와, 회전모터(268)의 회전력에 의해 램프(265)가 회전될 수 있도록 하는 베어링(269)으로 구성된다.
여기서, 회전모터(268)는 램프(265)의 상측에 위치한 램프 하우징(263)에 결합됨이 바람직하다. 그리고, 베어링(269)은 이러한 램프(265)의 상측에 위치한 램프 하우징(263)이 회전될 수 있도록 램프 하우징(263)의 가장자리 부분에 개재됨이 바람직하다.
이에 히팅모듈(260)은 다수의 램프(265)를 점등함과 동시에 회전유닛을 이용하여 램프(265)를 소정 알피엠으로 회전시키게 되는 것이다. 따라서, 이 다수의 램프(265)에서 발생되는 열은 퀄츠 윈도우 어셈블리(267)를 통하여 웨이퍼(90) 상으로 모두 전달되어지며, 웨이퍼(90)의 에지부분과 웨이퍼(90)의 센터부분은 이 열에 의하여 두루 균일하게 가열되어지는 것이다.
이하, 본 발명의 일실시예인 RTP 장치(200)의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 일실시예인 RTP 장치(200)는 외부로부터 웨이퍼(90)가 이송될 경우, 이 웨이퍼(90)를 웨이퍼 에지링(222)에 안착시키게 된다.
이후, 웨이퍼(90)가 웨이퍼 에지링(222)에 안착되면, RTP 장치(200)는 다수의 램프(265)를 점등시킴과 동시에 회전유닛을 이용하여 이 다수의 램프(265)를 일정 알피엠으로 회전시키면서 소정 열처리 공정을 진행하게 된다.
이에 웨이퍼(90)에는 램프(265)로부터 발산되는 소정 열이 방사되되, 램프(265)의 회전에 의하여 웨이퍼(90)의 센터부분과 웨이퍼(90)의 에지부분에 두루 방사되어진다.
따라서, 웨이퍼(90)는 종래와 같이 1초당 약 25℃ 정도로 급격히 가열되되, 램프(90)의 회전효과에 의해서 센터부분과 에지부분 등이 두루 균일하게 가열되어지는 것이다.
이때, 본 발명에 따른 RTP 장치(200)는 종래와 같이 웨이퍼(90)를 회전시키는 것이 아니라 웨이퍼(90)를 가열하는 램프(265)부분을 회전시키기 때문에 웨이퍼 에지링(222)에 안착된 웨이퍼(90)에는 램프(265)에 의한 열만 전달될 뿐 종래와 같은 진동은 전혀 전달되지 않게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 RTP 장치(200)로 소정 열처리 공정을 진행하면 종래 열과 진동의 복합적 작용에 따른 웨이퍼(90)의 휘어짐 문제를 해결할 수 있고, 또 후속공정인 포토공정에서의 미스얼라인 문제 등을 미연에 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 RTP 장치는 웨이퍼를 가열하는 부분인 램프부분을 회전시키면서 웨이퍼를 가열하기 때문에 가열되는 웨이퍼에는 종래와 같은 진동이 전혀 전달되지 않게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 RTP 장치로 소정 열처리 공정을 진행하면 종래와 같은 열과 진동의 복합적 작용에 따른 웨이퍼의 휘어짐 문제를 모두 해결할 수 있고, 또 후속공정인 포토공정에서의 미스얼라인 문제 등을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 급속 열처리 장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
222 : 웨이퍼 에지링 224 : 서포트 실린더
228 : 리플렉터 229 : 베이스
263 : 램프 하우징 265 : 램프

Claims (2)

  1. 소정 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 마련된 챔버;
    상기 챔버 내부에 웨이퍼가 안착되도록 구비된 웨이퍼 에지링;
    상기 웨이퍼에 대향되도록 상기 챔버의 상측에 결합되는 램프 하우징;
    상기 램프 하우징의 하측에 결합되며, 상기 웨이퍼를 가열해주는 다수의 램프 및;
    상기 램프 하우징에 결합되며, 상기 웨이퍼가 가열됨에 따라 상기 램프를 회전시켜주는 회전유닛을 포함한 것을 특징으로 하는 급속 열처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회전유닛은
    상기 램프 하우징의 상측에 결합되며 소정 회전력을 발생시키는 회전모터와,
    상기 램프 하우징의 가장자리에 개재되며 상기 회전모터의 회전에 따라 상기 램프가 회전되도록 하는 베어링을 포함한 것을 특징으로 하는 급속 열처리 장치.
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