KR20200122104A - 레이저 어닐링 장치 - Google Patents

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KR20200122104A
KR20200122104A KR1020190044937A KR20190044937A KR20200122104A KR 20200122104 A KR20200122104 A KR 20200122104A KR 1020190044937 A KR1020190044937 A KR 1020190044937A KR 20190044937 A KR20190044937 A KR 20190044937A KR 20200122104 A KR20200122104 A KR 20200122104A
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Abstract

레이저 어닐링 장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 레이저 어닐링 장치는: 내부에 냉매가 통과되는 척부와, 척부의 상측에 배치되며, 척부와의 전도 열전달에 의해 영하의 온도를 유지하는 웨이퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 어닐링 장치{LASER ANNEALING DEVICE}
본 발명은 레이저 어닐링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 소자 제조시 열수지를 감소시킬 수 있는 레이저 어닐링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 어닐링 공정은 배치로(Batch Furnace) 및 급속 열처리 공정(Rapid Thermal Processing: RTP)를 이용한 열처리 공정과 대비하여 작은 열수지(Heat Budget)를 가지며, 짧은 열처리 시간을 가지는 동시에 웨이퍼 표면 레벨에서의 히팅이 가능하므로, 반도체 제조 공정 개발 분야에 적용되고 있다. 그러나, 반도체 소자의 크기가 점점 미세해짐에 따라 더 작은 열수지가 요구되고 있어, 레이저 어닐링 장치에 있어 많은 제약이 따르는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명에 대한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0348342호(발명의 명칭: 레이저 어닐링 방법 및 장치, 등록일:2002.07.29)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 반도체 소자 제조시 열수지를 감소시킬 수 있는 레이저 어닐링 장치을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 머시닝센터의 주축 밀폐성 시험장치는: 내부에 냉매가 통과되는 척부; 및 상기 척부의 상측에 배치되며, 상기 척부와의 전도 열전달에 의해 영하의 온도를 유지하는 웨이퍼;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하는 레이저부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웨이퍼의 온도는 상기 척부의 내부를 통과하는 상기 냉매의 유량에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉매는 액화질소 또는 액화이산화탄소인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 척부의 외측을 감싸도록 배치되는 챔버부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 어닐링 장치에서는, 척부에 냉매 즉, 액화질소가 흐르므로, 반도체 소자 제조시 열수지를 감소시킬 수 있어 레이저 어닐링 장치의 제약이 완화되어 보편성이 확보되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 15 nm 이하 메모리 및 5 nm 이하 비메모리 등 크기가 작은 반도체 소자 개발시 필요한 핵심 열처리 공정을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치의 척부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 어닐링 과정을 대략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 어닐링 장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 어닐링 장치는 척부, 웨이퍼 및 레이저부를 포함한다.
척(Chuck)부는 금속 또는 세라믹 재질을 포함하여 이루어진다. 척부는 내부에 냉매가 통과한다. 냉매는 액화질소 또는 액화이산화탄소일 수 있으며, 척부의 온도가 영하로 유지될 수 있도록 한다. 본 실시예에서는 냉매가 액화질소인 것을 예로 설명한다.
구체적으로, 액화질소는 끓는점이 영하 196도로 액화질소 탱크에서 대기 중으로 나오는 순간 주변 대기로부터 열을 흡수하여 차가운 기체상태가 된다. 액상 혹은 차가운 기체 상태의 질소가 척부의 내부로 유입되어 유동경로를 따라 흐르면서 지속적으로 대류에 열전달에 의해 척부로부터 열에너지를 빼앗으면서 척부의 온도를 영하로 유지하도록 한다. 이때, 유동경로는 라인(Line)형 또는 원(Circle)형 일 수 있다(도 2 참조).
웨이퍼는 척부와의 전도 열전달에 의해 영하의 온도에 도달할 수 있다. 구체적으로, 척부와 접촉을 하고 있는 웨이퍼 역시 전도에 의해 척부로부터 열에너지를 빼앗기면서 웨이퍼의 온도를 영하로 유지할 수 있다. 웨이퍼의 온도는 척부의 내부를 통과하는 냉매 즉, 액화질소의 유량에 의해 조절가능하다.
레이저부는 레이저 빔을 조사하며, 레이저 빔은 반도체 소자 구조들이 존재하는 웨이퍼 표면에 입사된다. 웨이퍼 뒷면은 척부에 고정된다.
레이저 어닐링 장치는 챔버부를 더 포함한다. 도 3과 같이, 영하의 온도로 인하여 척부와 웨이퍼 주변에 대기의 응결현상이 심할 경우 이를 방지하기 위해 진공챔버에서 진행이 될 수 있다. 이때, 영화 78도의 끓는점을 가지는 냉매 즉, 액화질소가 사용될 수 있다.
레이저 빔이 지나간 영역은 온도 상승 후 급속하게 냉각되어 이전 단계에서 주입된 불순물이 다른 영역으로의 확산되는 것이 방지된다. 레이저 빔에 의해 열처리되는 영역은 얕은 표면(Shallow Surface)으로, 웨이퍼의 깊이방향의 불순물(Dopant)이 확산되는 것이 방지된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도면 참조

Claims (5)

  1. 내부에 냉매가 통과되는 척부; 및
    상기 척부의 상측에 배치되며, 상기 척부와의 전도 열전달에 의해 영하의 온도를 유지하는 웨이퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하는 레이저부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 온도는 상기 척부의 내부를 통과하는 상기 냉매의 유량에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 냉매는 액화질소 또는 액화이산화탄소인 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 척부의 외측을 감싸도록 설치되는 챔버부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113808928A (zh) * 2021-08-04 2021-12-17 北京华卓精科科技股份有限公司 一种激光退火方法和具备自主冷却功能的多孔吸盘

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