KR20100029576A - 웨이퍼 어닐링장치 - Google Patents
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Abstract
어닐링튜브의 기밀성을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 어닐링장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 웨이퍼 어닐링장치는, 내부에 복수매의 웨이퍼가 수용되며, 처리가스의 유입구와 배출구가 마련되는 어닐링튜브 그리고, 어닐링튜브의 유입구로 처리가스를 공급하는 공급부를 포함하며, 공급부는 유입구의 내부로 삽입되는 내관 및, 내관으로부터 연장되어 유입구의 외주면을 감싸 지지하는 외관을 포함한다. 이러한 구성에 의해, 처리가스가 어닐링튜브 내부로 바로 공급될 수 있어, 처리가스의 압력변화에 따른 어닐링튜브의 기밀성 저하를 방지할 수 있다.
어닐링, 웨이퍼, 단련, 압력, 베르누이, 튜브, 공급, 유입, 실링.
Description
본 발명은 반도체 제조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 어닐링튜브의 기밀성을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 어닐링장치에 관한 것이다.
반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 웨이퍼는 단결정 실리콘 박판을 지칭한다. 이러한 웨이퍼는, 단결정 실리콘 잉곳(ingot)으로 성장시키는 성장공정, 성장된 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼의 형태로 자르는 절단공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마(polishing) 공정, 그리고, 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정공정(cleaning) 등을 거쳐 제조된다.
한편, 상기와 같은 일련의 제조공정을 거쳐 제조된 웨이퍼는 제조되는 도중에 물리적 및 화학적으로 스트레스를 받아 결함이 발생된다. 이러한 웨이퍼의 결함은 가스 분위기에서 열처리를 가하는 어닐링(Annealing) 공정을 통해 제거된다.
상기 어닐링 공정은 복수매의 웨이퍼가 수용되는 어닐링튜브, 상기 어닐링튜브를 가열하는 가열부 및 상기 어닐링튜브로 처리가스를 공급하는 공급관을 포함한 다. 여기서, 상기 어닐링튜브에는 상기 공급관을 통해 공급된 처리가스의 유입구와 내부를 경유한 처리가스가 배출되는 배출구가 마련된다.
상기 공급관은 상기 유입구의 외주면을 감싼 상태로 상기 유입구와 연결된다. 이때, 상기 유입구와 연결되는 공급관의 연결단은 상기 유입구의 외주면을 감쌀 수 있도록 상기 유입구 인근에서 그 원주둘레가 확장된다.
이러한 구성에 의해, 상기 처리가스는 상기 확장된 원주둘레를 가지는 공급관의 연결단을 통해 확산 배출된 후에 상기 유입구를 통해 상기 어닐링튜브의 내부로 공급된다. 즉, 상기 처리가스는 상기 어닐링튜브 내부로 바로 공급되지 못하고, 상기 어닐링튜브의 유입구 인근에서 분사된 후에 어닐링튜브 내부로 공급되는 것이다.
이렇게 상기 처리가스가 상기 공급관으로부터 확산 분사된 후 상기 유입구를 통해 어닐링튜브 내부로 유입됨으로써, 상기 처리가스의 압력은 가변된다. 상기 처리가스의 압력변화는 외부 공기와의 압력 차이를 유발함으로써, 상기 공급관과 유입구 사이의 접촉 기밀성 저하를 야기시킨다. 이러한 처리가스의 압력변화는 유체의 속도, 압력 및 위치 에너지의 합은 일정하다는 베르누이 방정식(Bernoulli's equation)에 의해 뒷받침된다.
상기 공급관과 유입구 사이의 접촉 기밀성 저하는 상기 공급관과 어닐링튜브 사이의 연결부위로 외부 공기의 유입을 야기시킴으로써, 고온으로 가열된 웨이퍼의 표면에 헤이즈(haze)와 같은 불량을 야기시킨다. 또한, 상기 어닐링 공정 중의 불량은 웨이퍼 어닐링장치의 수율 저하 및 생산성 저하의 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 어닐링튜브 내부로 처리가스가 바로 공급될 수 있는 웨이퍼 어닐링장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 어닐링튜브로 처리가스가 공급될 때의 압력변화를 저감시킬 수 있는 웨이퍼 어닐링장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 어닐링튜브와 처리가스 공급부 사이의 기밀성을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 어닐링장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 웨이퍼 어닐링장치는, 내부에 복수매의 웨이퍼가 수용되며, 처리가스의 유입구와 배출구가 마련되는 어닐링튜브 및, 상기 어닐링튜브의 유입구로 상기 처리가스를 공급하는 공급부를 포함하며, 상기 공급부는 상기 유입구의 내부로 삽입되는 내관 및, 상기 내관으로부터 연장되어 상기 유입구의 외주면을 감싸 지지하는 외관을 포함한다.
여기서, 상기 내관의 외경은 상기 유입구의 내경보다 작도록 형성되어, 상기 유입구로 용이하게 삽입된다. 또한, 상기 외관과 상기 유입구의 외주면 사이에는 실링부재가 개재되어, 실링효율을 향상시킨다.
한편, 본 발명에 의한 웨이퍼 어닐링장치는 상기 어닐링튜브를 가열하는 가열부를 포함하여, 웨이퍼의 어닐링 공정을 수행한다.
본 발명의 다른 측면에 의한 웨이퍼 어닐링장치는, 복수매의 웨이퍼가 수용 되며, 처리가스의 유입구 및 배출구가 마련되는 어닐링튜브, 상기 어닐링튜브를 가열하는 가열부, 상기 유입구의 내부로 삽입되어 상기 처리가스를 공급하는 공급관 및, 상기 공급관으로부터 연장되어 상기 유입구의 외주면을 감싸 지지하는 실링관을 포함한다. 여기서, 상기 실링관과 상기 유입구의 외주면 사이에는 실링부재가 개재되며, 상기 공급관의 외경은 상기 유입구의 내경보다 작다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 처리가스를 공급하는 공급부가 어닐링튜브 내부로 삽입되는 내관을 구비함으로써, 처리가스가 어닐링튜브 내부로 바로 공급될 수 있게 된다.
둘째, 상기 어닐링튜브의 내부로 처리가스가 바로 공급됨으로써, 처리가스의 공급 중의 압력 변화를 방지할 수 있다.
셋째, 상기 처리가스 공급중의 압력변화를 방지함으로써, 처리가스 공급부와 어닐링튜브의 연결부위의 압력과 그 외부의 압력 차이가 최소화하여, 상기 공급부와 어닐링튜브 사이의 기밀성을 향상시킬 수 있어 외부 공기의 유입을 차단할 수 있다.
넷째, 상기 외부 공기가 어닐링튜브 내로 유입됨이 방지됨으로써, 헤이즈와 같은 어닐링 공정 중의 불량을 방지할 수 있다. 이러한 불량 방지로 인해, 상기 웨이퍼 어닐링장치의 수율 및 생산성 향상을 기대할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 의한 웨이퍼 어닐링장치(1)는, 어닐링튜브(10), 가열부(20) 및 공급부(30)를 포함한다.
상기 어닐링튜브(10)는 내부에 복수매의 웨이퍼(W)가 수용되는 공간을 가지며, 처리가스(G)가 유입 및 배출되는 유입구(12) 및 배출구(14)를 가진다. 여기서, 자세히 도시되지 않았지만, 상기 복수매의 웨이퍼(W)는 선택적으로 상기 어닐링튜브(10)의 내부로 수용되며, 이를 위해, 상기 어닐링튜브(10)의 일측은 웨이퍼(W)의 출입을 위해 개방되도록 형성된다.
그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 어닐링튜브(10)의 일단이 여닫이 도어 또는 슬라이딩 도어와 같은 개폐수단에 의해 선택적으로 개폐되는 변형예도 가능함은 당연하다.
상기 어닐링튜브(10)에 마련되는 유입구(12)와 배출구(14)는 상기 어닐링튜브(10)로부터 소정길이 연장되는 유입관(11)과 배출관(13)의 단부에 관통 형성된다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 어닐링튜브(10)의 일측과 타측에 유입구(12)와 배출구(14)가 관통 형성되는 변형예도 가능하다. 보다 바람직하게는, 상기 처리가스(G)의 원활한 순환을 위해, 상기 어닐링튜브(10)의 상단에 유입구(12)가 형성되고, 이 상단과 마주하는 하단에 상기 배출구(14)가 형성됨이 좋다.
참고로, 상기 어닐링튜브(10)의 내부로 수용되는 웨이퍼(W)는 반도체의 기판이 되는 실리콘 웨이퍼이다. 이러한 웨이퍼(W)는 단결정 실리콘 잉곳(ingot)으로 성장시키는 성장공정, 성장된 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼의 형태로 자르는 절단공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마 에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마(polishing) 공정, 그리고, 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정공정(cleaning) 등을 거쳐 제조되며, 이러한 웨이퍼(W) 제조 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하므로, 자세한 설명 및 도시를 생략한다.
상기 가열부(20)는 상기 어닐링튜브(10)를 가열한다. 이 가열부(20)는 상기 어닐링튜브(10)의 외주면을 소정간격 이격된 상태로 감싸도록 마련된다. 이러한 가열부(20)는 다양한 발열수단 중 어느 하나가 채용되며, 도 1의 도시로 그 형상이 꼭 한정되지 않는다. 예컨대, 자세히 도시되지 않았지만, 상기 가열부(20)가 상기 어닐링튜브(10)를 지지하는 챔버(미도시)와 같은 별도의 지지체의 내주면에 권선되어 발열되는 발열코일과 같은 발열수단으로도 구성될 수 있다.
한편, 상기 가열부(20)에 의한 가열 온도 및 시간, 냉각 속도 및 시간, 그리고, 상기 어닐링튜브(10) 내로의 처리가스(G) 유입으로 인한 가스 분위기 형성에 의해, 상기 어닐링튜브(10) 내의 웨이퍼는 어닐링된다. 이러한 어닐링 공정을 통해, 일련의 제조공정을 거침으로써 웨이퍼(W)가 받았던 물리적, 화학적 스트레스가 안정화된다. 구체적으로, 상기 어닐링튜브(10) 내부의 가스 분위기상에서 웨이퍼(W)가 가열된 후 충분한 시간 동안 서서히 냉각됨으로써, 상기 웨이퍼(W)가 최초의 가장 안정된 상태로 물성이 되돌려져 부적절한 결함이 제거되는 것이다.
상기 공급부(30)는 상기 처리가스(G)를 상기 어닐링튜브(10) 내부로 공급시키는 것으로서, 도 2의 도시와 같이, 내관(31) 및 외관(32)을 포함한다. 여기서, 상기 공급부(30)를 통해 어닐링튜브(10)로 공급되는 처리가스(G)는 질소와 수소가 혼합된 혼합가스인 것으로 예시한다.
상기 내관(31)은 도시되지 않은 처리가스(G)의 공급수단과 상기 어닐링튜브(10)의 유입구(12)를 상호 연결하여, 상기 처리가스(G)를 어닐링튜브(10) 내로 공급한다. 여기서, 상기 내관(31)은 상기 어닐링튜브(10)에 마련된 유입구(12)의 내부로 소정깊이 삽입되어 처리가스(G)를 어닐링튜브(10)의 내부로 바로 공급한다. 즉, 상기 내관(31)은 처리가스(G)를 상기 어닐링튜브(10)의 내부로 공급하는 처리가스(G)의 공급관인 것이다. 이러한 내관(31)은 상기 유입구(12)로의 용이한 삽입을 위해, 도 2의 도시와 같이 상기 유입구(12)의 내경보다 작은 외경을 갖도록 형성됨이 좋다.
상기 외관(32)은 상기 내관(31)으로부터 연장되어 상기 유입구(12)의 외주면 즉, 상기 유입관(11)의 외주면을 감싸 지지한다. 이러한 구성에 의해 상기 외관(32)은 상기 내관(31)을 통해 공급되는 처리가스(G)가 외부로 누출됨을 차단함과 아울러, 외부 공기가 내관(31) 또는 어닐링튜브(10)의 내부로 유입됨을 차단한다. 즉, 상기 외관(32)은 상기 내관(31)과 유입구(12)를 감싸 실링하는 실링관인 것이다. 한편, 상기 외관(32)과 유입구(12)의 외주면 사이에는 실링부재(33)가 개재되어, 실링효과를 더욱 가중시킴이 바람직하다.
이러한 구성에 의해, 상기 내관(31)을 통해 어닐링튜브(10)로 공급되는 처리가스(G)는 상기 내관(31)과 외관(32) 사이의 공간이 아닌 즉, 상기 어닐링튜브(10)의 유입구(12) 인근이 아닌 어닐링튜브(10)의 내부로 직접 공급될 수 있게 된다. 그로 인해, 종래와 같이 상기 처리가스(G)가 압력변화 없이 상기 유입구(12)를 통 해 어닐링튜브(10)의 내부로 공급될 수 있어, 압력변화에 따른 외부공기 유입 및 어닐링 불량발생을 차단할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 어닐링장치를 개략적으로 도시한 단면도, 그리고,
도 2는 도 1의 A영역 확대도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1: 웨이퍼 어닐링장치 10: 어닐링튜브
11: 유입구 20: 가열부
30: 공급부 31: 내관
32: 외관
Claims (7)
- 내부에 복수매의 웨이퍼가 수용되며, 처리가스의 유입구와 배출구가 마련되는 어닐링튜브; 및상기 어닐링튜브의 유입구로 상기 처리가스를 공급하는 공급부;를 포함하며,상기 공급부는 상기 유입구의 내부로 삽입되는 내관 및, 상기 내관으로부터 연장되어 상기 유입구의 외주면을 감싸 지지하는 외관을 포함하는 웨이퍼 어닐링장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 내관의 외경은 상기 유입구의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 어닐링장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 외관과 상기 유입구의 외주면 사이에 개재되는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 어닐링장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 어닐링튜브를 가열하는 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 어닐링장치.
- 복수매의 웨이퍼가 수용되며, 처리가스의 유입구 및 배출구가 마련되는 어닐링튜브;상기 어닐링튜브를 가열하는 가열부;상기 유입구의 내부로 삽입되어 상기 처리가스를 공급하는 공급관; 및상기 공급관으로부터 연장되어 상기 유입구의 외주면을 감싸 지지하는 실링관;을 포함하는 웨이퍼 어닐링장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 실링관과 상기 유입구의 외주면 사이에 개재되는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 어닐링장치.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,상기 공급관의 외경은 상기 유입구의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 어닐링장치.
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Cited By (2)
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| CN116169071A (zh) * | 2023-04-21 | 2023-05-26 | 精典电子股份有限公司 | 一种半导体晶圆用快速退火设备及其使用方法 |
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