KR19980026850A - Rapid heat treatment equipment with the function of inspecting warpage of wafer - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

웨이퍼의 휨을 검사하는 기능을 갖는 급속 열처리 장비가 개시되어 있다. 이 장비는 밀폐된 챔버와, 상기 챔버 내의 상부에 설치된 광원과, 상기 챔버 내의 하부에 설치되고 웨이퍼의 가장자리를 지지하면서 회전하는 기능을 갖는 에지 링과, 상기 에지 링의 중심부 아래의 챔버 바닥에 설치되고 상기 광원으로부터 방출되어 상기 에지 링에 지지된 웨이퍼를 통과하는 에너지를 반사시키는 반사판과, 상기 반사판의 소정영역에 설치되어 상기 반사판에 도달하는 에너지를 검출하여 웨이퍼의 온도를 측정하는 복수의 온도측정 수단과, 상기 챔버 측벽의 소정영역에 설치되어 상기 에지 링에 놓이는 웨이퍼를 관찰할 수 있도록 레이저를 투과시키는 관찰창과, 상기 관찰창의 외측에 설치되어 상기 챔버 내부의 웨이퍼를 향하여 레이저를 발생시키는 발광부 및 챔버 내부로부터 반사되는 레이저를 감지하는 수광부로 구성된 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 급속 열처리 공정 중에 웨이퍼가 휘어지면 감지부에 의해 즉시 공정을 중단시킬 수 있으므로, 후속 웨이퍼가 계속해서 휘어지는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 손실을 방지할 수 있고 효율적인 장비의 보수 및 유지가 가능하다.A rapid heat treatment apparatus having a function of inspecting warpage of a wafer is disclosed. The equipment includes an enclosed chamber, a light source installed at the top of the chamber, an edge ring installed at the bottom of the chamber and having the ability to rotate while supporting the edge of the wafer, and at the bottom of the chamber below the center of the edge ring. And a plurality of temperature measurements for reflecting energy emitted from the light source and reflecting the energy passing through the wafer supported by the edge ring, and for measuring the temperature of the wafer by detecting energy reaching the reflective plate at a predetermined region of the reflecting plate. Means, an observation window for transmitting a laser beam to observe the wafer placed on the edge ring in a predetermined region of the chamber sidewall, and a light emitting unit disposed outside the observation window for generating a laser toward the wafer inside the chamber. And a detector configured to detect a laser beam reflected from the inside of the chamber. Characterized in that it comprises a. Accordingly, if the wafer is bent during the rapid heat treatment process, the process may be immediately stopped by the sensing unit, thereby preventing the subsequent wafer from being bent continuously. Therefore, it is possible to prevent the loss of the wafer and to maintain and maintain the equipment efficiently.

Description

Translated fromKorean

웨이퍼의 휨을 검사하는 기능을 갖는 급속 열처리 장비Rapid heat treatment equipment with the function of inspecting warpage of wafer

본 발명은 반도체소자의 제조장비에 관한 것으로, 특히 공정 진행시 웨이퍼가 휘는 현상을 감지할 수 있는 기능을 갖는 급속 열처리 장비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing apparatus for a semiconductor device, and more particularly, to a rapid heat treatment apparatus having a function of sensing a warpage phenomenon during a process.

웨이퍼, 예컨대 실리콘 웨이퍼는 반도체소자를 제조하는 데 필수적으로 사용된다. 이러한 웨이퍼 상에 이온주입된 불순물을 확산시키는 공정이나, 타이타늄막 또는 탄탈륨막과 같은 고내열금속을 실리콘막과 반응시키는 실리사이드 공정 또는 샐리사이드공정을 위해서는 소정의 온도에서 열처리 공정을 실시하여야 한다.Wafers, such as silicon wafers, are essentially used to fabricate semiconductor devices. A heat treatment process must be performed at a predetermined temperature for a process of diffusing impurities implanted on such a wafer, a silicide process or a salicide process of reacting a high heat-resistant metal such as a titanium film or a tantalum film with a silicon film.

열처리 공정을 실시하는 방법은 크게 두가지로 나눌 수 있는데, 그 하나는 퍼니스나 대형 챔버를 이용하여 여러장의 웨이퍼를 동시에 열처리하는 배치 형 열처리 방법이고, 다른 하나는 소형 챔버 내에 웨이퍼를 한 장씩 투입하여 열처리하는 매엽식 열처리 방법이다.The heat treatment process can be largely divided into two methods, one of which is a batch heat treatment method in which a plurality of wafers are simultaneously heat treated using a furnace or a large chamber, and the other is a heat treatment by inserting wafers one by one into a small chamber. It is a single wafer heat treatment method.

최근에 반도체소자가 고집적화되고 웨이퍼의 구경이 커지면서 매우 정밀하고 균일한 온도 분위기에서 열처리하는 공정이 요구되고 있다. 이러한 대구경의 웨이퍼에 고집적 반도체소자를 제조하기 위해서는 상술한 매엽식 열처리 방법이 적합하므로 생산성은 다소 저하되나 현재 널리 이용되고 있다.Recently, as semiconductor devices have been highly integrated and wafer sizes have increased, a process of heat treatment in a very precise and uniform temperature atmosphere has been required. In order to manufacture a highly integrated semiconductor device on such a large-diameter wafer, the above-described single sheet heat treatment method is suitable, so that the productivity is somewhat lowered, but is widely used.

또한, 고집적 반도체소자에 적합한 작은 개별소자, 예컨대 작은 트랜지스터를 형성하기 위해서는 소오스 영역 및 드레인 영역을 얕게 형성하면서 낮은 저항을 유지하여야 짧은 채널효과를 개선시키면서 온(on) 전류를 증가시킬 수 있다. 이와 같이 소오스 영역 및 드레인 영역의 깊이를 얕게 형성하면서 불순물을 충분히 활성화시키기 위해서는 높은 온도에서 짧은 시간동안 열처리하여야 한다. 이러한 조건에 부합되는 공정으로서 1초당 수십 ℃의 온도를 가변시킬 수 있는 급속 열처리 공정이 최근에 각광을 받고 있다.In addition, in order to form a small individual device suitable for a highly integrated semiconductor device, for example, a small transistor, it is necessary to form the source region and the drain region shallowly and maintain low resistance to increase the on current while improving the short channel effect. As such, in order to sufficiently activate the impurities while forming the source and drain regions shallowly, heat treatment may be performed at a high temperature for a short time. As a process meeting these conditions, a rapid heat treatment process capable of varying a temperature of several tens of degrees Celsius per second has recently been in the spotlight.

그러나, 상술한 급속 열처리 공정은 온도를 변화시키는 속도가 매우 빠르므로 웨이퍼 가해지는 온도가 국부적으로 불균일하고, 이에 따라 국부적으로 서로 다른 열팽창이 이루어져 웨이퍼가 휘는 워피지(warpage) 현상이 발생한다. 이러한 워피지가 발생한 웨이퍼는 사진공정과 같은 후속공정시 마스크와 웨이퍼 사이의 정렬을 어렵게 하고 워피지가 심한 경우에는 장비 내에 웨이퍼가 로딩되지 않거나 장비의 외부로 웨이퍼가 언로딩되지 않는 문제점도 발생시킨다.However, in the above-described rapid heat treatment process, since the temperature change speed is very fast, the temperature applied to the wafer is locally nonuniform, and accordingly, thermal expansion occurs locally, resulting in warpage of warpage. Such warpage-produced wafers make it difficult to align masks and wafers in subsequent processes such as photographic processes, and in the case of severe warpage, wafers are not loaded in the equipment or wafers are not unloaded out of the equipment. .

따라서, 본 발명의 목적은 급속 열처리 공정시 발생되는 워피지 현상을 감지할 수 있는 기능을 갖는 급속 열처리 장비를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a rapid heat treatment apparatus having a function of detecting a warpage phenomenon generated during the rapid heat treatment process.

도 1은 본 발명에 의한 급속 열처리 장비를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic view for explaining the rapid heat treatment equipment according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 급속 열처리 장비는 밀폐된 챔버와, 상기 챔버 내의 상부에 설치된 광원과, 상기 챔버 내의 하부에 설치되고 웨이퍼의 가장자리를 지지하면서 회전하는 기능을 갖는 에지 링과, 상기 에지 링의 중심부 아래의 챔버 바닥에 설치되고 상기 광원으로부터 방출되어 상기 에지 링에 지지된 웨이퍼를 통과하는 에너지를 반사시키는 반사판과, 상기 반사판의 소정영역에 설치되어 상기 반사판에 도달하는 에너지를 검출하여 웨이퍼의 온도를 측정하는 복수의 온도측정 수단과, 상기 챔버 측벽의 소정영역에 설치되어 상기 에지 링에 놓이는 웨이퍼를 관찰할 수 있도록 레이저를 투과시키는 관찰창과, 상기 관찰창의 외측에 설치되어 상기 챔버 내부의 웨이퍼를 향하여 레이저를 발생시키는 발광부 및 챔버 내부로부터 반사되는 레이저를 감지하는 수광부로 구성된 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the rapid heat treatment equipment of the present invention includes an enclosed chamber, a light source installed at an upper portion of the chamber, an edge ring installed at a lower portion of the chamber and having a function of rotating while supporting an edge of the wafer, A reflection plate installed at the bottom of the chamber below the center of the edge ring and reflecting energy emitted from the light source and passing through the wafer supported by the edge ring; and detecting energy installed in a predetermined region of the reflection plate to reach the reflection plate. A plurality of temperature measuring means for measuring the temperature of the wafer, an observation window for transmitting a laser beam to observe the wafer placed on the edge ring in a predetermined region of the chamber sidewall, and installed outside the observation window and inside the chamber. From the inside of the chamber and the light emitting portion that generates a laser towards the wafer Detected by the light receiving portion configured to detect the laser is characterized in that it comprises a.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 급속 열처리 장비를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic view for explaining the rapid heat treatment equipment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 급속 열처리 장비는 밀폐된 챔버(1) 내의 상부에 광원(3), 예컨대 할로겐 램프가 설치되고, 상기 챔버(1) 내의 하부에 웨이퍼(4)의 가장자리를 지지하면서 회전하는 기능을 갖는 에지 링(5)이 설치되고, 상기 에지 링(5)의 중심부 아래의 챔버(1) 바닥에 상기 광원(3)으로부터 방출되어 상기 에지 링(5)에 지지된 웨이퍼(4)를 통과하는 에너지, 즉 복사에너지를 반사시키는 반사판(6)이 설치되고, 상기 반사판(6)의 소정영역에 상기 반사판(6)에 도달하는 에너지를 검출하여 웨이퍼(4)의 온도를 측정하는 복수의 온도측정 수단(7), 예컨대 파이로미터가 설치되고, 상기 챔버(1) 측벽의 소정영역에 상기 에지 링(5)에 놓이는 웨이퍼(4)를 관찰할 수 있도록 레이저를 투과시키는 관찰창(9)이 설치되고, 상기 관찰창(9)의 외측에 상기 챔버(1) 내부의 웨이퍼(4)를 향하여 레이저를 발생시키는 발광부 및 챔버 내부로부터 반사되는 레이저를 감지하는 수광부로 구성된 감지부(11)가 설치된 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, in the rapid heat treatment apparatus of the present invention, a light source 3, for example, a halogen lamp, is installed at an upper portion of a sealed chamber 1, and an edge of a wafer 4 is supported at a lower portion of the chamber 1. An edge ring 5 having a function of rotating while being installed is provided, and is discharged from the light source 3 at the bottom of the chamber 1 below the center of the edge ring 5 and supported by the edge ring 5 ( Reflector 6 reflecting energy passing through 4, i.e., radiant energy, is provided, and the temperature of the wafer 4 is measured by detecting the energy reaching the reflector 6 in a predetermined region of the reflector 6. A plurality of temperature measuring means (7), for example, a pyrometer is provided, the observation to transmit the laser so that the wafer (4) placed on the edge ring (5) can be observed in a predetermined region of the side wall of the chamber (1) The window 9 is installed, and inside the chamber 1 outside the observation window 9 It is characterized in that the detection unit 11 composed of a light emitting unit for detecting the laser reflected from the interior of the chamber and a light emitting unit for generating a laser toward the wafer (4).

상술한 급속 열처리 장비를 사용하여 웨이퍼(4)의 워피지를 감지하는 방법을 설명하면, 먼저 평평한 웨이퍼(4)를 에지 링(5)에 로딩시키고, 상기 광원(3)을 온(on)시킨 다음, 상기 감지부(11)를 동작시키어 레이저(a)를 발생시킨다. 이와 같이 발생된 레이저(a)는 웨이퍼(4)가 평평하므로 웨이퍼 표면 상부를 지나 챔버(1) 측벽에서 반사되어 다시 감지부의 수광부에서 감지된다. 수광부에 레이저가 감지되면 계속해서 정상적으로 급속 열처리 공정을 실시한다. 이어서, 웨이퍼(4)의 온도를 빠른 속도, 예컨대 1초당 수십 ℃의 속도로 소정의 온도로 상승시키고 에지 링(5)을 회전시키면서 급속 열처리함으로써, 웨이퍼 내의 불순물을 확산시키거나 서로 다른 두 물질막을 반응시키는 실리사이드 공정 또는 샐리사이드 공정을 진행한다. 이때, 상기 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼(4)의 소정영역, 예컨대 가장자리가 휘어져 상부로 솟아오르는 현상이 발생할 수 있다. 이와 같이 웨이퍼의 일부가 휘어져 높아지면, 상기 레이저(a)가 웨이퍼(4)의 높아진 부분에서 반사되어 도시된 바와 같이 챔버(1) 측벽에 수직하지 않는 반사레이저(b)가 발생하고 이에 따라 감지부(11)의 수광부에 레이저가 감지되지 않는다. 이때, 급속 열처리 장비의 제어부(도시하지 않음)로부터 급속 열처리 공정을 중단시키는 신호를 발생시키어 더 이상 공정이 진행되는 것을 방지한다.Referring to the method of detecting the warpage of the wafer 4 using the above-described rapid heat treatment equipment, first, the flat wafer 4 is loaded into the edge ring 5, and the light source 3 is turned on. Next, the detector 11 is operated to generate the laser a. The laser a generated as described above is reflected on the sidewall of the chamber 1 past the upper surface of the wafer since the wafer 4 is flat and is detected by the light receiving unit of the sensing unit again. If the laser is detected on the light-receiving part, the rapid heat treatment process is continued normally. Subsequently, the temperature of the wafer 4 is raised to a predetermined temperature at a high speed, for example, several tens of degrees Celsius per second, and rapidly heat-treated while rotating the edge ring 5 to diffuse impurities in the wafer or to remove two different material films. A silicide process or a salicide process to react is performed. In this case, as shown in FIG. 1, a predetermined region, for example, an edge of the wafer 4 may be bent and may rise upward. When a portion of the wafer is bent and raised in this way, the laser a is reflected from the raised portion of the wafer 4, so that a reflection laser b is generated which is not perpendicular to the sidewall of the chamber 1 as shown, thus detecting. The laser is not detected by the light receiving portion of the unit 11. At this time, by generating a signal to stop the rapid heat treatment process from the control unit (not shown) of the rapid heat treatment equipment to prevent further processing.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다. 예를 들어 매엽식으로 공정을 진행하는 식각장비 또는 증착장비에도 적용이 가능한다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art. For example, it can be applied to etching equipment or deposition equipment that processes the process by sheetfed.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 급속 열처리 공정 중에 웨이퍼가 휘어지면 즉시 공정을 중단시킬 수 있으므로, 후속 웨이퍼가 계속해서 휘어지는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 손실을 방지할 수 있고 효율적인 장비의 보수 및 유지가 가능하다.As described above, according to the embodiment of the present invention, if the wafer is bent during the rapid heat treatment process, the process may be immediately stopped, thereby preventing the subsequent wafer from being bent continuously. Therefore, it is possible to prevent the loss of the wafer and to maintain and maintain the equipment efficiently.

Claims (1)

Translated fromKorean

밀폐된 챔버;A closed chamber;상기 챔버 내의 상부에 설치된 광원;A light source installed above the chamber;상기 챔버 내의 하부에 설치되고 웨이퍼의 가장자리를 지지하면서 회전하는 기능을 갖는 에지 링;An edge ring installed below the chamber and having a function of rotating while supporting an edge of the wafer;상기 에지 링의 중심부 아래의 챔버 바닥에 설치되고 상기 광원으로부터 방출되어 상기 에지 링에 지지된 웨이퍼를 통과하는 에너지를 반사시키는 반사판;A reflector installed at a bottom of the chamber below the center of the edge ring and reflecting energy passing from the light source and passing through the wafer supported by the edge ring;상기 반사판의 소정영역에 설치되어 상기 반사판에 도달하는 에너지를 검출하여 웨이퍼의 온도를 측정하는 복수의 온도측정 수단;A plurality of temperature measuring means provided in a predetermined region of the reflecting plate to detect energy reaching the reflecting plate to measure a temperature of the wafer;상기 챔버 측벽의 소정영역에 설치되어 상기 에지 링에 놓이는 웨이퍼를 관찰할 수 있도록 레이저를 투과시키는 관찰창; 및An observation window disposed in a predetermined area of the sidewall of the chamber and transmitting a laser beam to observe the wafer placed on the edge ring; And상기 관찰창의 외측에 설치되어 상기 챔버 내부의 웨이퍼를 향하여 레이저를 발생시키는 발광부 및 챔버 내부로부터 반사되는 레이저를 감지하는 수광부로 구성된 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 열처리 장비.And a detector configured to be disposed outside the observation window and configured to include a light emitter configured to generate a laser toward the wafer inside the chamber and a light receiver configured to detect a laser reflected from the inside of the chamber.