KR20090001091A - 외부발열부재가 구성된 반도체 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조장치의 구성요소 중 ALN(Aluminum Nitride) 재질로 제조된 in-situ cleaning이 가능한 히터부재를 외부 열원으로 가열하여 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있도록 한 기술이다. 본 발명은 공정챔버내에 재치된 가열부재에 대해 히팅(가열) 가스를 공급하는 외부발열부재; 및 상기 외부발열부재에 가스를 공급하는 가스공급기; 및 상기 외부발열부재로부터 히팅 가스를 공급받아 웨이퍼를 가열하는 가열부재가 추가 구성된다. 본 발명의 가스공급기로부터 외부발열부재에 공급되는 가스는 N2, He, 공기 등 비활성기체이며, 외부발열부재에서 가열기에 의해 가열되어 가열부재로 공급되는 히팅 가스는 온도조절기에 의해 50 ~ 1,200℃의 온도범위로 조절된다.
반도체 웨이퍼, 가열, 히터

Description

외부발열부재가 구성된 반도체 제조장치{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS HAVING OUTSIDE HEATER}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼에 대한 외부 히팅 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외부발열부재가 구성된 반도체 제조장치의 전체적인 구성도.
도 3(a) 내지 도 3(f)는 본 발명의 실시예에 따른 가열부재의 여러 가지 구조도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 샤워헤드 20 : 공정챔버
30 : 진공라인 31 : 스로틀 밸브
32 : 게이트 밸브 40 : 건조펌프
50 : 외부발열부재 51 : 히팅 가스 유입 라인
52 : 가열기 53 : 온도조절기
60 : 가열부재 61 : 히팅 가스 유로
62 : 온도감지센서 70 : 가스공급기
본 발명은 외부발열부재가 구성된 반도체 제조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 반도체 제조장치의 구성요소 중 ALN(Aluminum Nitride) 재질로 제조된 in-situ cleaning이 가능한 히터부재를 외부 열원으로 가열하여 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있도록 한 기술이다.
종래 반도체 제조공정에 사용되는 금속히터는 고온에서 in-situ cleaning(일정기간 제품생산에 사용된 장비를 세정하는 것으로써 장비의 전원을 오프시키지 않고 세정시간을 줄이는 방법)시 사용되는 가스의 불소이온들에 의해 그 표면이 부식되는 문제점이 발생되었다.
또한 ALN(Aluminum Nitride) 히터 자체 사용시 열적 충격(Thermal-shock)이 심하여 사용 중 또는 온도 업/다운(Up/Down)시 파손되는 등의 문제점이 있었다.
또한 비용적인 부분에 있어서도 ALN 히터의 경우 300mm 제품이 약 8000~9000만원 수준으로 상당히 고가의 제품군에 속해 있어 경제적인 부담이 만만치 않은 단점도 가지고 있다.
상기와 같은 여러 가지 문제점들로 인해 고온에서의 반도체 제조공정시 in-situ CLN(cleaning) 방식의 적용 불가능으로 공정에 따른 분비물이 발생할 뿐만 아니라, 직접적인 챔버 및 히터의 in-situ CLN 진행으로 인해 양산을 위한 시간적 손실로 제품생산의 효율성을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자 상기와 같은 금속히터 대신 ALN 히터를 사용하는 기술이 제안되어 있으나, ALN은 고가의 제품이라는 비용측면에서 메리트가 없을 뿐만 아니라, 수명이 짧다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 반도체 제조장치의 금속히터에 관련한 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 ALN(Aluminum Nitride) 히터의 열적 충격을 감안 외부 열원을 구성하여 ALN 모재의 히터부재를 가열토록 함으로써 실제 웨이퍼를 가열하는 효과를 얻을 수 있도록 한 반도체 제조장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조장치는, 반도체 제조공정 중 가스를 공급하는 샤워헤드와, 상기 샤워헤드로부터 가스를 공급받으면서 웨이퍼 제조공정을 수행하는 공정챔버와, 상기 공정챔버에서 웨이퍼 제조공정을 통해 발생되는 가스의 배출라인으로 제공되는 진공라인과, 상기 공정챔버에서의 제조공정이 수행된 웨이퍼를 막을 증착 (PE-CVD 공정)시키기 위한 공기 펌핑기능을 수행하는 건조(dry)펌프와, 상기 공정챔버로부터 진공라인으로 유입되는 가스의 압력을 제어하도록 진공라인에 장착된 스로틀 밸브와, 절연(isolation) 게이트 밸브로 구성된 반도체 제조장치에 있어서, 상기 공정챔버내에 재치된 가열부재에 대해 히팅(가열) 가스를 공급하는 외부발열부재; 및 상기 외부발열부재에 가스를 공급하는 가스공급 기; 및 상기 외부발열부재로부터 히팅 가스를 공급받아 웨이퍼를 가열하는 가열부재가 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 외부발열부재는 가열부재에 대한 히팅 가스의 공급이 이루어지도록 히팅 가스 유입 라인을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 외부발열부재는 가스공급기로부터 공급되는 가스를 가열하는 가열기와, 상기 가열기에 의해 가열된 가스의 온도를 조절하는 온도조절기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 가스공급기로부터 외부발열부재에 공급되는 가스는 N2, He, 공기 등 비활성기체인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 외부발열부재에서 가열기에 의해 가열되어 가열부재로 공급되는 히팅 가스는 온도조절기에 의해 50 ~ 1,200℃의 온도범위로 조절되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 가열부재는 ALN(Aluminum Nitride) 재질로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 가열부재는 금속(Sus, Inconel, Copper, etc) 재질로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 가열부재는 외부발열부재로부터 공급되는 히팅 가스를 내부로 유입하였다가 외부로 배출하는 유로가 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 가열부재는 유로에 온도감지센서가 부착된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 가열부재는 그 외부형상 및 유로 형상에 제한받지 않는 것을 특징 으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 외부히터가 구성된 반도체 제조장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼에 대한 외부 히팅 개념도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외부발열부재가 구성된 반도체 제조장치의 전체적인 구성도, 도 3(a) 내지 도 3(f)는 본 발명의 실시예에 따른 가열부재의 여러 가지 구조도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 반도체 제조장치는, 반도체 제조공정 중 가스를 공급하는 샤워헤드(10)와, 상기 샤워헤드(10)로부터 가스를 공급받으면서 웨이퍼 제조공정을 수행하는 공정챔버(20)와, 상기 공정챔버(20)에서 웨이퍼 제조공정을 통해 발생되는 가스의 배출라인으로 제공되는 진공라인(30)과, 상기 공정챔버(20)에서의 제조공정이 수행된 웨이퍼를 막을 증착(PE-CVD 공정)시키기 위한 공기 펌핑기능을 수행하는 건조(dry)펌프(40)와, 상기 공정챔버(20)로부터 진공라인(30)으로 유입되는 가스의 압력을 제어하도록 진공라인(30)에 장착된 스로틀 밸브(31)와, 절연(isolation) 게이트 밸브(32)로 구성된 반도체 제조장치에 있어서, 상기 공정챔버(20)내에 재치된 웨이퍼 히팅용 가열부재(60)에 히팅 가스를 공급하는 외부발열부재(50); 상기 외부발열부재(50)에 가스를 공급하는 가스공급기(70); 및 상기 외부발열부재(50)로부터 히팅 가스를 공급받아 웨이퍼를 가열하는 가열부재(60)가 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 외부발열부재(50)는 상기 가스공급기(70)로부터 공급되는 가스를 가열하는 가열기(52)와, 상기 가열기(52)에 의해 가열되는 가스의 온도를 조절하는 온도조절기(53)를 포함한다.
또한, 외부발열부재(50)는 상기 가열부재(60)에 히팅 가스의 공급이 이루어지도록 히팅 가스 유입 라인(51)을 구비한다.
이때, 상기 외부발열부재(50)에서 가열부재(60)로 공급되는 히팅 가스는 가스공급장치(70)로부터 공급되는 N2, He, 공기 등의 비활성가스가 외부발열부재(50)내에 구성된 가열기(52)에 의해 가열된 후 온도조절기(53)에 의해 50 ~ 1,200℃의 온도범위를 갖도록 조절된다.
상기 가열부재(60)는 ALN 재질로 제조되며, 상기 외부발열부재(50)로부터 공급되는 열원(히팅 가스)을 내부로 유입하였다가 외부로 배출하는 유로(61)가 구성된다.
또한 상기 가열부재(60)는 유로(61)에 온도감지센서(62)가 부착되어 히팅 가스가 순환하는 가열부재(60)의 온도를 감지토록 하며, 이 감지된 온도를 토대로 외부발열부재(50)에 의해 가열되는 히팅 가스의 온도를 온도조절기(52)에 의해 조절하도록 한다.
또한 상기 가열부재(60)는 금속(Sus, Inconel, Copper, etc) 재질로 제조된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 외부발열부재가 구성된 반도체 제조장치는 샤워헤드(10)로부터 가스를 공정챔버(20)에 가스가 공급되면서 웨이퍼 제조공정이 수행되고, 공정챔버(20)에서 웨이퍼 제조공정을 통해 발생되는 가스는 스로틀 밸브(31)에 의해 그 압력이 제어되면서 진공라인(30)을 통해 배출되며, 상기 공정챔버(20)에서의 제조공정이 수행된 웨이퍼는 건조펌프(40)의 공기 펌핑 수행에 의해 막이 증착(PE-CVD 공정)된다.
이때, 상기 가열부재(60)의 유로(61)를 상기 외부발열부재(50)로부터 유입라인(51)을 통해 유입된 히팅 가스가 순환하면서 발열하여 웨이퍼 가열이 수행되며, 유로(61) 순환을 완료한 히팅 가스는 외부로 배출된다.
도 3(a) 내지 도 3(f)에 도시한 바와 같이 외부발열부재(50)로부터 공급되는 히팅 가스를 유입하여 순환 완료 후 외부로 배출하는 가열부재(60)는 그 형상이 사각형이거나 원형 등 제한이 없으며, 공정에 따른 웨이퍼 온도가 제각기 다르다는 점을 감안하더라도 가열온도의 균일성을 유지할 수 있도록 외부발열부재(50)로부터 공급되는 히팅 가스의 온도나 체류시간 등을 고려하여 그 형상을 구성하도록 한다. 즉 공정에 따른 웨이퍼 온도가 다르다는 점을 감안 온도의 균일성을 유지하기 위해 유로(61)를 여러 가지 다양한 형태로 구성하는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예를 들어 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니며 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위내에서는 수정 및 변형 실시가 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 외부히터가 구성된 반도체 제조장치에 따르면, Fluorine(플루오르, 불소) 등에 대해 강한 재질인 ALN(Aluminum Nitride) 재질의 히터부재를 외부열원을 이용하여 발열토록 함으로써 간단한 구성에 의해 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.
또한 외부발열부재로부터 공급되는 히팅 가스를 유입하여 순환 완료 후 외부로 배출하는 가열부재의 형상 및 유로를 다양화하여, 공정에 따른 웨이퍼 온도가 제각기 다르다는 점을 감안하더라도 가열온도의 균일성을 유지할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 반도체 제조공정 중 가스를 공급하는 샤워헤드(10)와, 상기 샤워헤드(10)로부터 가스를 공급받으면서 웨이퍼 제조공정을 수행하는 공정챔버(20)와, 상기 공정챔버(20)에서 웨이퍼 제조공정을 통해 발생되는 가스의 배출라인으로 제공되는 진공라인(30)과, 상기 공정챔버(20)에서의 제조공정이 수행된 웨이퍼를 막을 증착 (PE-CVD 공정)시키기 위한 공기 펌핑기능을 수행하는 건조(dry)펌프(40)와, 상기 공정챔버(20)로부터 진공라인(30)으로 유입되는 가스의 압력을 제어하도록 진공라인(30)에 장착된 스로틀 밸브(31)와, 절연(isolation) 게이트 밸브(32)로 구성된 반도체 제조장비에 있어서,
    상기 공정챔버(20)내에 재치된 가열부재(60)에 히팅 가스를 공급하는 외부발열부재(50);
    상기 외부발열부재(50)에 가스를 공급하는 가스공급기(70); 및
    상기 외부발열부재(50)로부터 히팅 가스를 공급받아 웨이퍼를 가열하는 가열부재(60)가 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부발열부재(50)는 상기 가열부재(60)에 대한 히팅 가스의 공급이 이루어지도록 히팅 가스 유입 라인(51)을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외부발열부재(50)는 상기 가스공급기(70)로부터 공급되는 가스를 가열하는 가열기(52)와, 상기 가열기(52)에 의해 가열된 가스의 온도를 조절하는 온도조절기(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가스공급기(70)로부터 외부발열부재(50)에 공급되는 가스는 N2, He, 공기 등 비활성기체인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 외부발열부재(50)에서 가열기(52)에 의해 가열되어 가열부재(60)로 공급되는 히팅 가스는 온도조절기(53)에 의해 50 ~ 1,200℃의 온도범위로 조절되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가열부재(60)는 ALN(Aluminum Nitride) 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가열부재(60)는 금속(Sus, Inconel, Copper, etc) 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 가열부재(60)는 외부발열부재(50)로부터 공급되는 히팅 가스를 내부로 유입하였다가 외부로 배출하는 유로(61)가 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 가열부재(60)는 유로(61)에 온도감지센서(62)가 부착된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 가열부재(60)는 그 외부형상 및 유로(61) 형상에 제한받지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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