KR100628561B1

KR100628561B1 - Rapid heat treatment device for temperature uniformity

Info

Publication number: KR100628561B1
Application number: KR1020040039762A
Authority: KR
Inventors: 김경록
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2006-09-26
Also published as: KR20050114527A

Abstract

본 발명은 온도 균일성을 위한 급속열처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 온도 균일성을 위한 급속열처리 장치는 웨이퍼 상부에 배치되는 복수의 가열 램프와, 가열 램프의 하부에 배치되는 수정판과, 웨이퍼의 하부에 배치되는 반사판으로 이루어지는 급속열처리 장치에 있어서, 가열 램프와 웨이퍼 간의 직선 거리는 웨이퍼의 중심부에서 반경방향으로 진행할수록 순차적으로 짧아지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a rapid heat treatment apparatus for temperature uniformity. The rapid heat treatment apparatus for temperature uniformity according to the present invention is a rapid heat treatment apparatus comprising a plurality of heat lamps disposed on an upper portion of a wafer, a quartz plate disposed on a lower portion of the heating lamp, and a reflector plate disposed on the lower portion of the wafer. The linear distance between the wafer and the wafer is sequentially shortened as it progresses radially from the center of the wafer.

RTP(Rapid thermal process), 램프, 챔버, 급속열처리 장치Rapid thermal process (RTP), lamps, chambers, rapid thermal processing units

Description

Apparatus of Rapid Thermal Process for thermal equilibrium

도 1은 종래의 급속열처리를 나타낸 개략도. 1 is a schematic view showing a conventional rapid heat treatment.

도 2는 종래의 급속열처리 장치의 전면부를 나타낸 개략도. Figure 2 is a schematic diagram showing a front portion of a conventional rapid heat treatment apparatus.

도 3은 종래의 급속열처리 장치의 측면부를 나타낸 개략도. 3 is a schematic view showing a side portion of a conventional rapid heat treatment apparatus.

도 4는 종래의 급속열처리 장치의 열처리 방법의 대략적인 개념도.4 is a schematic conceptual view of a heat treatment method of a conventional rapid heat treatment apparatus.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 급속열처리 장치의 대략적인 개념도.5 is a schematic conceptual view of a rapid heat treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 또 다른 급속열처리 장치의 대략적인 개념도.Figure 6 is a schematic diagram of another rapid heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 또 다른 급속열처리 장치의 대략적인 개념도.Figure 7 is a schematic conceptual view of another rapid heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 또 다른 급속열처리 장치의 대략적인 개념도.8 is a schematic conceptual view of another rapid heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

201 : 수정판(Quartz window)201: Quartz window

105 : 반사판(Reflector plate)105: reflector plate

401 : 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)401: Tungsten-halogen lamp

403 : 고반사체 튜브(high-reflectivity tube)403: high-reflectivity tube

본 발명은 온도 균일성을 위한 급속열처리 장치의 램프 배열방법에 관한 것이다. 고성능 반도체 소자의 제작과 단위시간당 확보할 수 있는 소자의 수율 향상, 그리고 공정의 지속적인 재연성은 반도체 공정이 이루어지는 모든 장비에서 공통적으로 요구되어지는 사항이다. 특히, 웨이퍼(Wafer)의 열처리 공정의 경우에는 웨이퍼의 전면에 걸쳐서 균일한 열처리가 이루어 져야한다. The present invention relates to a method of arranging lamps in a rapid heat treatment apparatus for temperature uniformity. Fabrication of high-performance semiconductor devices, improved device yields per unit time, and continuous reproducibility of the process are common requirements for all equipment in the semiconductor process. In particular, in the case of a wafer heat treatment process, a uniform heat treatment should be performed over the entire surface of the wafer.

웨이퍼의 열처리 장비의 대표적인 예로 급속열처리(Rapid Thermal Process, RTP)장치를 들 수 있다. 급속열처리 장치는 고속열처리(Rapid Thermal Annealing), 고속열세정(Rapid Thermal Cleaning), 고속열화학증착(Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition), 고속열산화(Rapid Thermal Oxidation), 고속열질화(Rapid Thermal Nitrification) 공정을 수행하는데 사용된다. A representative example of a wafer heat treatment equipment is a rapid thermal process (RTP) apparatus. Rapid thermal processing equipment includes Rapid Thermal Annealing, Rapid Thermal Cleaning, Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition, Rapid Thermal Oxidation, and Rapid Thermal Nitrification Used to perform

급속열처리 장치를 이용하여 열처리하는 경우에 웨이퍼의 승온 및 강온이 매우 짧은 시간동안 넓은 온도범위에서 이루어지므로 정밀한 온도제어가 필수적으로 요구된다. 그리고 웨이퍼의 온도분포를 균일하게 유지한 상태로 열처리 공정을 수 행하기 위해서는 웨이퍼의 모든 영역에 걸쳐서 열적 특성이 동일하도록 유지하는 것이 매우 중요하다. 여기에는 적외선을 방사하는 램프의 형태, 개수, 구성, 열원장치의 구조 등이 중요한 요소로 작용한다. In the case of heat treatment using a rapid heat treatment apparatus, precise temperature control is indispensable because the temperature rise and fall of the wafer are performed in a wide temperature range for a very short time. In order to perform the heat treatment process while keeping the temperature distribution of the wafer uniform, it is very important to maintain the same thermal characteristics over all regions of the wafer. In this case, the shape, number, configuration, and structure of the heat source device that emit infrared light are important factors.

일반적으로 웨이퍼 전면(全面)에 걸쳐서 온도균일성을 이루기 위해서는, 웨이퍼 전면에 균일한 열류(Heat flux)가 형성될 수 있도록 램프들을 배열하고, 배열된 램프의 전력을 조절하는 방법이 사용된다. 급속열처리 장치의 열원으로는 가격 및 전력대비 효율이 좋고, 아크램프(Arc lamp) 등에 비해서 오래 쓸 수 있는 텅스텐-할로겐 램프가 사용된다. 그런데, 챔버 내로 유출입되는 가스의 유량 및 흐름, 웨이퍼 하단과 측면의 챔버 구조 등의 변수가 가변적이기 때문에, 대면적의 웨이퍼 상의 온도를 하드웨어적인 설계의 최적화를 통해 균일하게 형성하는 것은 매우 어렵다.In general, in order to achieve temperature uniformity over the entire surface of the wafer, a method of arranging lamps so as to form a uniform heat flux on the front surface of the wafer and adjusting the power of the arranged lamps is used. As a heat source of the rapid heat treatment apparatus, a tungsten-halogen lamp, which has good cost and power efficiency, and which can be used longer than an arc lamp, is used. However, since variables such as the flow rate and flow of the gas flowing into and out of the chamber and the chamber structure at the lower and side surfaces of the wafer are variable, it is very difficult to uniformly form a large temperature on the wafer through optimization of hardware design.

도 1은 종래의 급속열처리를 나타낸 개략도이다. 1 is a schematic view showing a conventional rapid heat treatment.

도 1을 참조하면, 종래의 급속열처리 장치는 램프 모듈(Lamp module)(101), 램프 배열체(Lamp array)(103), 반사판(Reflector plate)(105) 및 챔버 베이스(Chamber base)(107)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional rapid heat treatment apparatus includes a lamp module 101, a lamp array 103, a reflector plate 105, and a chamber base 107. ).

상기 램프 모듈(Lamp module)(101)은 급속열처리 장치에서 텅스텐-할로겐램프를 감싸는 각각의 튜브와 도금한 스테인리스 구조로 이루어져 있으며, 텅스텐-할로겐램프를 육각모양으로 배열시킨다. The lamp module 101 is composed of a plated stainless steel structure and each tube surrounding the tungsten-halogen lamp in a rapid heat treatment device, and arranges the tungsten-halogen lamp in a hexagonal shape.

상기 램프 배열체(Lamp array)(103)는 웨이퍼의 온도를 높여주는 역할을 하며, 텅스텐-할로겐램프는 고 반사체인 튜브에 둘러싸여 있으며, 각각의 램프는 독 립적으로 전원세기가 제어된다. 또한 액체 냉각방식이 적용된다.The lamp array 103 serves to raise the temperature of the wafer, and the tungsten-halogen lamp is surrounded by a tube that is a high reflector, and each lamp is independently controlled for power intensity. Liquid cooling is also applied.

상기 반사판(Reflector plate)(105)은 급속열처리 장치에서 텅스텐-할로겐램프의 에너지를 반사하여 웨이퍼의 온도를 균일하게 해 주는 역할을 한다.The reflector plate 105 serves to uniformize the temperature of the wafer by reflecting the energy of the tungsten-halogen lamp in the rapid heat treatment apparatus.

상기 챔버 베이스(Chamber base)(107)는 급속열처리 장치에서 웨이퍼의 온도를 재고, 가스를 배출하며, 웨이퍼가 들어가고 나가는 포트를 가지는 등의 역할을 하는 부분으로, 베어링 조립체(Bearing assembly), 베이스 링(Base-ring), 반사판(Reflector plate), 챔버 바닥(Chamber bottom)이 포함되어 있는 부분이다.The chamber base 107 is a part that plays a role of measuring the temperature of the wafer in the rapid thermal processing apparatus, discharging gas, and having a port through which the wafer enters and exits, such as a bearing assembly and a base ring. Base-ring, reflector plate and chamber bottom are included.

도 2는 종래의 급속열처리 장치의 전면부를 나타낸 개략도이다. 2 is a schematic view showing a front surface of a conventional rapid heat treatment apparatus.

도 2를 참조하면, 종래의 급속열처리 장치의 전면부는 수정판(Quartz window)(201), 수관 접속부(Water connection)(203), 웨이퍼 포트(Wafer port)(205)등을 포함한다.Referring to FIG. 2, a front portion of a conventional rapid heat treatment apparatus includes a quartz window 201, a water connection 203, a wafer port 205, and the like.

상기 수정판(Quarts window)(201)은 상기 램프 배열(Lamp array)과 챔버 사이에 위치한다. 챔버의 압력을 제거하는 역할을 하며, 텅스텐-할로겐램프에서 발하는 에너지를 투과시키는 광학적으로 투명한 창(Window)이다. The quartz windows 201 are located between the lamp array and the chamber. It is an optically transparent window that serves to depressurize the chamber, and transmits energy emitted from the tungsten-halogen lamp.

상기 수관 접속부(Water connection)(203)는 상기 텅스텐-할로겐램프의 온도를 낮추는 역할을 하는 냉각수를 유출입하는 역할을 한다.The water connection 203 serves to flow in and out the cooling water which serves to lower the temperature of the tungsten-halogen lamp.

상기 웨이퍼 포트(Wafer port)(205)는 급속열처리를 위해서 로봇 암이 웨이퍼를 급속열처리 장치에 웨이퍼를 삽입하는 용도로 사용된다.The wafer port 205 is used by the robot arm to insert the wafer into the rapid thermal processing apparatus for rapid thermal processing.

도 3은 종래의 급속열처리 장치의 측면부를 나타낸 개략도이다. 3 is a schematic view showing a side portion of a conventional rapid heat treatment apparatus.

도 3을 참조하면, 종래의 급속열처리 장치의 측면부는 램프 배열(Lamp Array)(301), 수정판(Quartz window)(303), 챔버 바디(Chamber body)(305), 온도 탐침(Temperature probe)(307), 웨이퍼 회전 장치(Wafer rotation)(309), 웨이퍼 상승 장치(Wafer lift)(311)등을 포함한다.Referring to FIG. 3, a side portion of a conventional rapid heat treatment apparatus includes a lamp array 301, a quartz window 303, a chamber body 305, a temperature probe ( 307, a wafer rotation 309, a wafer lift 311, and the like.

상기 램프 배열(lamp Array)(301)은 상기 도 1의 103에서 설명한 바와 같다.The lamp array 301 is the same as described with reference numeral 103 of FIG. 1.

상기 수정판(Quartz window)(303)은 상기 도 2의 201에서 설명한 바와 같다.The quartz window 303 is the same as described above with reference to 201 of FIG. 2.

상기 챔버 바디(Chamber body)(305)는 상기 웨이퍼의 급속열처리 과정을 진행할 때 압력을 진공 상태나 평압 상태로 전환하는 역할을 하며, 수냉 방식으로 웨이퍼를 냉각시키는 역할도 한다.The chamber body 305 serves to convert the pressure into a vacuum state or a flat pressure state during the rapid heat treatment process of the wafer, and also cools the wafer by a water cooling method.

상기 온도 탐침(Temperature probe)(307)은 웨이퍼의 온도를 측정하기 위한 탐침이다. 측정된 온도는 시리얼 링크를 통하여 제어 컴퓨터로 전달된다.The temperature probe 307 is a probe for measuring the temperature of the wafer. The measured temperature is transferred to the control computer via the serial link.

상기 웨이퍼 회전 장치(Wafer rotation)(309)는 웨이퍼의 온도의 균질성을 높이기 위해서 웨이퍼를 가열하는 동안 회전시키는 장치이다. 솔 없는 DC 모터가 챔버의 바깥에서 마그네틱 링을 회전시킴으로서 웨이퍼를 회전시킨다.The wafer rotation device 309 is a device that rotates while heating the wafer to increase the homogeneity of the temperature of the wafer. A brushless DC motor rotates the wafer by rotating the magnetic ring outside the chamber.

상기 웨이퍼 상승 장치(Wafer lift)(311)는 웨이퍼를 운송할 때, 혹은 웨이퍼에 급속열처리 과정을 실시할 때 웨이퍼의 위치를 상승시키거나 하강시키는 장치이다.The wafer lift device 311 is a device that raises or lowers the position of the wafer when transporting the wafer or performing a rapid heat treatment process on the wafer.

도 4는 종래의 급속열처리 장치의 열처리 방법의 대략적인 개념도이다.4 is a schematic conceptual view of a heat treatment method of a conventional rapid heat treatment apparatus.

도 4를 참조하면, 종래의 급속열처리 장치는 웨이퍼와 거리가 균일하고 원형으로 배열된 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401), 텅스텐-할로겐램프와 결합하여 텅스텐-할로겐램프에서 방사하는 에너지를 반사시키는 고반사체 튜브(high-reflectivity tube)(403), 텅스텐-할로겐램프와 웨이퍼사이의 압력을 제거하는 수정판(Quartz window), 웨이퍼, 반사판으로 이루어져있다.Referring to FIG. 4, a conventional rapid heat treatment apparatus radiates from a tungsten-halogen lamp in combination with a tungsten-halogen lamp 401 and a tungsten-halogen lamp, which are arranged in a circular and uniform distance from the wafer. It consists of a high-reflectivity tube 403 that reflects energy, a quartz window that removes the pressure between the tungsten-halogen lamp and the wafer, a wafer, and a reflector.

상기 텅스텐-할로겐램프(401)는 웨이퍼와의 거리가 균일하므로 웨이퍼의 중앙부에 위치한 램프와 웨이퍼의 가장자리에 위치한 램프의 방사 에너지가 균일하다면, 상기 웨이퍼의 열손실 등의 요소로 상기 웨이퍼의 온도는 균일하게 되지 아니한다. 그러므로 상기 웨이퍼의 온도를 균일하게 하기 위하여, 상기 웨이퍼의 가장자리에 위치한 텅스텐-할로겐램프(401)는 고 에너지를 방사하고, 중심부는 상대적으로 저 에너지를 방사해야 웨이퍼의 온도가 균일하게 된다. 그런데 이런 방법을 사용하면, 가장자리에 위치한 텅스텐-할로겐램프의 수명이 중심부에 위치한 텅스텐-할로겐램프의 수명보다 짧아서 자주 교체해야 할 뿐만 아니라, 그로 인하여 급속열처리 장치의 가동시간이 짧아지는 불편이 있었다.Since the tungsten-halogen lamp 401 has a uniform distance from the wafer, if the radiation energy of the lamp positioned at the center of the wafer and the lamp positioned at the edge of the wafer is uniform, the temperature of the wafer may be reduced by factors such as heat loss of the wafer. Not uniform Therefore, in order to make the temperature of the wafer uniform, the tungsten-halogen lamp 401 located at the edge of the wafer emits high energy, and the center of the wafer emits relatively low energy so that the temperature of the wafer is uniform. By using this method, however, the lifespan of the tungsten-halogen lamp located at the edge is shorter than that of the tungsten-halogen lamp located at the center, and thus, frequent replacement is required.

상기의 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼의 전 영역을 균일하게 가열할 수 있는 급속열처리 장치를 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a rapid heat treatment apparatus capable of uniformly heating the entire area of the wafer.

본 발명의 다른 목적은 급속열처리 장치의 램프의 수명을 증가 시킬 수 있는 급속열처리 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a rapid heat treatment apparatus that can increase the life of the lamp of the rapid heat treatment apparatus.

본 발명의 또 다른 목적은 급속열처리 장치의 램프 조사 각도를 조절할 수 있는 급속열처리 장치를 제공하는데 있다.
Still another object of the present invention is to provide a rapid heat treatment apparatus capable of adjusting a lamp irradiation angle of a rapid heat treatment apparatus.

상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 웨이퍼 상부에 배치되는 복수의 가열 램프와, 상기 가열 램프의 하부에 배치되는 수정판과, 웨이퍼의 하부에 배치되는 반사판으로 이루어지는 급속열처리 장치에 있어서, 상기 가열 램프와 웨이퍼 간의 직선 거리는 웨이퍼의 중심부에서 반경방향으로 진행할수록 순차적으로 짧아지는 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치를 제공할 수 있다.In order to achieve the above objects, according to an aspect of the present invention, a rapid heat treatment apparatus comprising a plurality of heating lamps disposed on the wafer, a quartz plate disposed on the lower portion of the heating lamp, and a reflecting plate disposed on the lower portion of the wafer In the above, the linear distance between the heating lamp and the wafer may be provided in a rapid thermal processing apparatus characterized in that the progress in the radial direction from the center of the wafer is gradually shortened.

바람직한 실시예에서, 상기 복수의 가열 램프의 배치는 웨이퍼의 중심부에 위치한 램프는 웨이퍼의 표면에 대해서 수직으로 배치되며, 웨이퍼의 반경방향으로 진행할수록 가열 램프의 경사도가 순차적으로 커지는 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치를 제공할 수 있다.In a preferred embodiment, the arrangement of the plurality of heating lamps is a lamp located in the center of the wafer is disposed perpendicular to the surface of the wafer, the rapid progress characterized in that the inclination of the heating lamp is gradually increased as the radial progress of the wafer A heat treatment apparatus can be provided.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 웨이퍼 상부에 배치되는 복수의 가열 램프와, 상기 가열 램프의 하부에 배치되는 수정판과, 웨이퍼의 하부에 배치되는 반사판으로 이루어지는 급속열처리 장치에 있어서,상기 수정판은 볼록 렌즈의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, in the rapid heat treatment apparatus consisting of a plurality of heating lamps disposed on the wafer, a quartz plate disposed below the heating lamp, and a reflective plate disposed on the lower portion of the wafer, the quartz plate is convex It is possible to provide a rapid heat treatment apparatus having the form of a lens.

바람직한 실시예에서, 상기 수정판의 형태는 중심부에 배치되며, 일정한 두께를 갖는 평평부와 상기 평평부의 외주부에 배치되며, 외곽으로 갈수록 두께가 감소하는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치를 제공할 수 있다.In a preferred embodiment, the shape of the quartz plate is disposed in the central portion, the flat portion having a constant thickness and disposed on the outer peripheral portion of the flat portion, and provides a rapid heat treatment apparatus characterized in that it comprises an inclined portion that decreases in thickness toward the outside can do.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 급속열처리 장치의 대략적인 개념도이다.5 is a schematic conceptual view of a rapid heat treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 급속열처리 장치는 급속열처리 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(501), 고반사체 튜브(high-reflectivity tube)(503), 수정판(quartz window), 웨이퍼(wafer), 반사판(reflector plate) 등을 포함한다.Referring to FIG. 5, the rapid heat treatment apparatus includes a fast heat treatment tungsten-halogen lamp 501, a high-reflectivity tube 503, a quartz window, and a wafer. , Reflector plates, and the like.

상기 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(501)는 상기 고반사체 튜브(high-reflectivity tube)(503)와 각각 결합하여 원형의 웨이퍼의 전면부의 일정부분에 에너지를 조사하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(501)는 특히 종래의 급속열처리 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)에 비교하여 상기 웨이퍼의 가장자리 부분에서 에너지를 조사하는 램프와 웨이퍼의 중앙부에서 에너지를 조사하는 램프의 거리가 차이가나는 것을 특징으로 한다.The tungsten-halogen lamp 501 is coupled to the high-reflectivity tube 503 to irradiate energy to a predetermined portion of the front surface of the circular wafer. In this case, the tungsten-halogen lamp 501 is a lamp and a wafer for irradiating energy at the edge of the wafer, in particular, compared to a conventional rapid heat treatment tungsten-halogen lamp 401. The distance of the lamp irradiating energy from the center of the difference is characterized in that the difference.

상기 구조를 바탕으로 도 5의 내용을 설명하면, 기존의 급속열처리 장치(도 4)와 비교하여 상기 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(501)에서 웨이퍼까지 거리는 상기 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(501)의 조사 영역에 따라 상이하게 설정된다. 상대적으로 온도가 낮은 부위인 웨이터의 외각 영역에서 에너지를 조사하는 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(501)와 웨이퍼의 거리가 상대적으로 온도가 높은 웨이퍼의 중심 영역에서 에너지를 조사하는 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(501)와 웨이퍼의 거리에 비하여 좁게 설정된다. 즉, 상기 웨이퍼에서 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(501)까지 거리는 웨이퍼의 중심부에서 외각으로 나아갈수록 점차적으로 좁아진다. 그러므로 기존의 급속열처리 장치와 비교하여, 각각의 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(501)가 동일한 전력을 소비할 때 웨이퍼의 온도는 기존의 급속열처리 장치에 비해서 균일하다.Referring to FIG. 5 based on the structure, the distance from the tungsten-halogen lamp 501 to the wafer is greater than that of the conventional rapid heat treatment apparatus (FIG. 4). -halogen lamp 501 is set differently depending on the irradiation area. Tungsten-halogen lamp 501 irradiates energy in the outer region of the waiter, which is a relatively low temperature region, and tungsten irradiates energy in the central region of the wafer, where the distance between the wafers is relatively high. It is set narrower than the distance between the halogen lamp (Tungsten-halogen lamp) 501 and the wafer. That is, the distance from the wafer to the tungsten-halogen lamp 501 gradually narrows from the center of the wafer toward the outer shell. Therefore, compared with the conventional rapid heat treatment apparatus, when each tungsten-halogen lamp 501 consumes the same power, the temperature of the wafer is uniform compared with the conventional rapid heat treatment apparatus.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 또 다른 급속열처리 장치의 대략적인 개념도이다.6 is a schematic conceptual view of another rapid heat treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 상기 급속열처리 장치는 상기 도 4에서 설명한 기존의 구성을 포함할 수 있으며, 상기 기존의 급속열처리 장치에, 상기 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(601)와 램프의 주위를 감싸는 고반사체 튜브(high-reflectivity tube)(503)는 상기 기존의 급속 열처리 장치와 비교하여 각각의 램프에서 조사하는 에너지의 각도가 웨이퍼에 수직이 되지 않는다. 상기 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(601)에서 웨이퍼의 중앙부로 에너지를 조사하는 램프는 기존의 급속열처리 장치에서의 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)와 마찬가지로 웨이퍼에 수직으로 에너지를 조사한다. 그러나 상기 웨이퍼의 가장자리로 근접할수록 에너지를 조사하는 램프는 램프의 각도를 점점 일정하게 기울여 웨이퍼에 도달하는 복사 에너지가 웨이퍼에 수직을 이루지 않고 일정하게 기울어지게 된다. 그러므로 웨이퍼의 중앙부보다 웨이퍼의 가장자리에 더 많은 에너지를 조사하게 되어, 기존의 급속열처리 장치와 비교하여, 각각의 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(601)가 동일한 전력을 소비할 때 웨이퍼의 온도는 기존 의 급속열처리 장치에 비해서 균일하다.Referring to FIG. 6, the rapid heat treatment apparatus may include the conventional configuration described with reference to FIG. 4. In the conventional rapid heat treatment apparatus, the tungsten-halogen lamp 601 and the lamp may be included. The surrounding high-reflectivity tube 503 does not have the angle of energy irradiated from each lamp perpendicular to the wafer compared to the conventional rapid heat treatment apparatus. In the tungsten-halogen lamp 601, a lamp irradiating energy to the center portion of the wafer is similar to a tungsten-halogen lamp in a conventional rapid heat treatment device. Investigate. However, the closer the lamp is to the edge of the wafer, the more irradiated the lamp is gradually tilted the angle of the lamp and the radiation energy reaching the wafer is not inclined perpendicular to the wafer is constantly tilted. Thus, more energy is irradiated to the edge of the wafer than to the center of the wafer, compared to conventional rapid heat treatment devices, when each Tungsten-halogen lamp 601 consumes the same power. The temperature is uniform compared to conventional rapid heat treatment systems.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 또 다른 급속열처리 장치의 대략적인 개념도이다.7 is a schematic conceptual view of another rapid heat treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 상기 급속열처리 장치는 상기 도 4에서 설명한 기존의 구성을 포함할 수 있으며, 상기 도 4에서 설명한 급속열처리 장치와 비교하여 상기 수정판(quartz window)(701)의 모양이 상기 기존의 급속열처리 장치의 수정판(quartz window)과 다르다. Referring to FIG. 7, the rapid heat treatment apparatus may include the existing configuration described with reference to FIG. 4, and the shape of the quartz window 701 may be different from that of the rapid heat treatment apparatus described with reference to FIG. 4. It is different from the quartz window of the rapid heat treatment device.

상기 구조를 바탕으로 도 7의 내용을 설명하면, 기존의 급속열처리 장치( 도 4)와 비교하여 상기 수정판(quartz window)(701)의 모양을 한 쪽 면이 구면이고 다른 쪽 면이 평면인 볼록 렌즈와 유사한 모양으로 하여, 상기 기존의 급속열처리 장치의 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)에서 조사하는 에너지가 상기 볼록 렌즈 모양의 수정판(quartz window)(701)에서 굴절되어 상기 웨이퍼에 조사된다. 상기 수정판(quartz window)(701)의 한쪽면의 곡률 반지름은 외각부분에 비해서 중심부를 크게 하여 외각부에 위치하는 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)에서 조사하는 에너지의 굴절이 중심부에 위치하는 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)의 굴절에 비해서 크게 된다. 그러므로 웨이퍼의 중심부 보다 가장자리에 좀더 많은 에너지를 조사하여 기존의 급속열처리 장치와 비교하여, 각각의 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)가 동일한 전력을 소비할 때 웨이퍼의 온도는 기존의 급속열처리 장치에 비해서 균 일하다.Referring to FIG. 7, the convex shape of the quartz window 701 is spherical and the other surface is flat compared with the conventional rapid heat treatment apparatus (FIG. 4). In a shape similar to a lens, the energy irradiated from the tungsten-halogen lamp 401 of the conventional rapid heat treatment apparatus is refracted by the convex lens-shaped quartz window 701 to the wafer. Is investigated. The radius of curvature of one side of the quartz window 701 is larger than that of the outer portion, and the refraction of energy irradiated from the tungsten-halogen lamp 401 located at the outer portion is centered. This is larger than the refraction of the tungsten-halogen lamp 401 located at. Therefore, compared to conventional rapid heat treatment apparatus by irradiating more energy to the edge than the center of the wafer, when the Tungsten-halogen lamp 401 consumes the same power, the temperature of the wafer is It is uniform compared to the rapid heat treatment apparatus.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 또 다른 급속열처리 장치의 대략적인 개념도이다.8 is a schematic conceptual view of another rapid heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 상기 급속열처리 장치는 상기 도 4에서 설명한 기존의 구성을 포함할 수 있으며, 상기 도 4에서 설명한 급속열처리 장치와 비교하여 상기 수정판(quartz window)과 각각의 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)사이에 광학적으로 투명한 파형 굴절 장치(801)를 추가한다.Referring to FIG. 8, the rapid heat treatment apparatus may include the conventional configuration described with reference to FIG. 4, and the quartz window and the respective tungsten halogen lamps may be compared with the rapid heat treatment apparatus described with reference to FIG. 4. Between the Tungsten-halogen lamps 401 an optically transparent waveform refraction device 801 is added.

상기 구조를 바탕으로 도 8의 내용을 설명하면, 기존의 급속열처리 장치( 도 4)와 비교하여 상기 수정판(quartz window)과 각각의 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)사이에 광학적으로 투명한 파형 굴절 장치(801)를 추가하여, 상기 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)에서 조사하는 에너지가 상기 광학적으로 투명한 파형 굴절 장치(801)에서 굴절되어 상기 웨이퍼에 조사된다. 상기 웨이퍼의 외각에 위치하는 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)에 결합하는 상기 광학적으로 투명한 파형 굴절 장치(801)의 굴절율과 상기 웨이퍼의 중심에 위치하는 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)에 결합하는 상기 광학적으로 투명한 파형 굴절 장치(801)의 굴절률은 차이가 난다.Referring to FIG. 8 based on the above structure, the optical structure between the quartz window and each tungsten-halogen lamp 401 is compared with that of the conventional rapid heat treatment apparatus (FIG. 4). By adding a transparent wave refraction device 801, the energy irradiated by the Tungsten-halogen lamp 401 is refracted by the optically transparent wave refraction device 801 and irradiated onto the wafer. The refractive index of the optically transparent waveform refraction device 801 coupled to a tungsten-halogen lamp 401 located at the outer shell of the wafer and the tungsten-halogen lamp located at the center of the wafer. The refractive index of the optically transparent waveform refraction device 801 coupled to a halogen lamp 401 is different.

즉, 상기 외부에 결합하는 파형 굴절 장치(801)의 굴절률이 상기 중심부에 결합하는 파형 굴절 장치(801)의 굴절률 보다 큰 것을 특징으로 한다.That is, the refractive index of the waveform refraction device 801 coupled to the outside is greater than the refractive index of the waveform refraction device 801 coupled to the central portion.

그러므로 웨이퍼의 중심부 보다 가장자리에 좀 더 많은 에너지를 조사하여 기존의 급속열처리 장치와 비교하여, 각각의 텅스텐-할로겐램프(Tungsten-halogen lamp)(401)가 동일한 전력을 소비할 때 웨이퍼의 온도는 기존의 급속열처리 장치에 비해서 균일하다. Therefore, compared to conventional rapid heat treatment devices by irradiating more energy at the edges than the center of the wafer, the temperature of the wafer can be reduced when each tungsten-halogen lamp 401 consumes the same power. It is more uniform than the rapid heat treatment apparatus.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.

본 발명에 의하면, 웨이퍼의 전 영역을 균일하게 가열할 수 있는 급속열처리 장치를 제공할 수 있다. 따라서 웨이퍼의 단위 시간당 수율과 공정의 재현성을 개선할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a rapid heat treatment apparatus capable of uniformly heating the entire region of a wafer. Therefore, the yield per unit time of the wafer and the reproducibility of the process can be improved.

또한 본 발명에 의하면, 급속열처리 장치의 램프의 수명을 증가 시킬 수 있는 급속열처리 장치를 제공할 수 있다. 따라서 램프의 교환을 위해 공정을 멈추는 시간이 짧아지며, 유지비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a rapid heat treatment apparatus that can increase the life of the lamp of the rapid heat treatment apparatus. Therefore, the time to stop the process for the lamp replacement is shortened, and the maintenance cost can be reduced.

또한 본 발명에 의하면, 급속열처리 장치의 램프 조사 각도를 조절할 수 있는 급속열처리 장치를 제공하는데 있다. 따라서 웨이퍼의 온도의 균질화를 위한 제어를 좀더 효과적으로 할 수 있다.Moreover, according to this invention, it is providing the rapid heat processing apparatus which can adjust the lamp irradiation angle of a rapid heat processing apparatus. Therefore, the control for homogenizing the temperature of the wafer can be made more effective.

Claims

delete

A plurality of heat lamps disposed on the wafer, a quartz plate disposed below the heat lamp, and a reflector plate disposed below the wafer,

The arrangement of the plurality of heating lamps is a lamp located at the center of the wafer is perpendicular to the surface of the wafer, the rapid thermal processing apparatus, characterized in that the inclination of the heating lamp increases in sequence in the radial direction of the wafer.

The quartz plate has a convex lens in the form of a rapid heat treatment apparatus.

The method of claim 3,

The crystal plate is disposed in the center portion, and the flat portion having a constant thickness;

Is disposed on the outer peripheral portion of the flat portion, the rapid heat treatment apparatus characterized in that it comprises an inclined portion is reduced in thickness toward the outside.

In a rapid heat treatment apparatus comprising a plurality of heat lamps disposed on the wafer, a quartz plate disposed below the heat lamp, and a reflector plate disposed below the wafer,

The rapid heat treatment apparatus includes a plurality of optically transparent wave refraction apparatuses, each corresponding to an end portion of the plurality of heating lamps, disposed between the plurality of heating lamps and the quartz plate,

The inclination angle of one surface of the refraction devices becomes larger as the refractive index of the plurality of waveform refraction devices progresses in the radial direction from the center of the wafer, and the larger the inclination angle of the surface of the refraction devices is, Rapid heat treatment apparatus, characterized in that installed so as to face the outside.