KR100430947B1 - 가열장치및열처리장치 - Google Patents

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Abstract

열처리 장치는 내부에서 웨이퍼가 열처리되는 처리실을 구비한다. 처리실내에는 웨이퍼가 탑재되는 탑재대가 배치되어 있다. 이 처리실내에는 처리 가스가 상부로부터 공급된다. 이 처리실의 하측에는 투과창을 거쳐, 웨이퍼를 가열하는 주 가열 수단이 마련되어 있다. 이 주 가열 수단은 열선을 탑재대에 조사하고, 웨이퍼를 간접적으로 가열하는 복수의 가열원과, 이들 가열원이 표면상에 마련된 회전 테이블을 갖는다. 또한, 이 열처리 장치는, 주 가열 수단에 의한 웨이퍼의 가열에 의해 웨이퍼의 표면상에 발생한 온도 불균일을 보상하는 보조 가열 수단을 구비한다. 보조 가열 수단으로서 가열원은 회전 테이블의 표면상에 주 가열 수단으로서의 가열원과 균일하게 마련되고, 주 가열 수단의 가열원과는 별개로 독립해서 그 출력을 제어할 수 있다.

Description

가열 장치 및 열처리 장치{HEATING APPARATUS, AND PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 주로 반도체 제조 프로세스에 있어서의 가열 장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 주로 반도체 제조 프로세스에 있어서의 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서는 피처리체, 예를 들면 반도체 웨이퍼에 집적 회로를 형성하기 위해서, CVD 장치나 스퍼터 장치 등의 처리 장치를 사용하여 반도체 웨이퍼상에 박막을 형성하는 공정이 실행된다. 이 성막 처리 공정에 있어서 발생하는 막 두께의 불균일은 제품인 집적 회로 소자의 양품율을 저하시키는 원인으로 되고 있다. 상술한 막 두께의 불균일은 피처리체인 반도체 웨이퍼가 가열될 때에 반도체 웨이퍼의 면내에 발생하는 온도 불균일에 기인하고 있다. 이 때문에, 성막 처리 공정에 있어서는 반도체 웨이퍼의 온도의 면내 균일성을 유지하는 것이 중요한 기술 과제이다.
종래의 에너지선으로 피처리체를 가열하는 램프 가열형 열처리 장치에 있어서, 처리실에는 피처리체, 예를 들면 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함) W가 탑재 수단에 탑재된다. 다음에, 처리 가스가 처리 가스 공급구 및 다공판을 거쳐서 가스 공급 수단에 의해 웨이퍼 W의 표면상으로 공급된다. 또, 처리실내가 배기구를 거쳐서 접속된 배기 수단에 의해 소정의 진공도로 감압된다.
또, 처리실의 아래쪽에 가열 수단실이 마련되어 있다. 이 가열 수단실내에 가열 수단이 설치되어 있다. 이 가열 수단은 가열 램프와 반사경으로 구성되고, 회전 운동 테이블상에 마련되어 있다.
처리실의 바닥부에는 투과창이 마련되어 있다. 이 투과창을 거쳐서 가열 수단으로부터의 조사광이 웨이퍼 W상에 조사된다.
이 가열 수단은 복수의 세트로 나누어져 있다. 회전 운동 테이블을 회전 운동시키는 것에 의해, 가열 수단의 각 세트가 그 세트마다 웨이퍼 W에 조사광을 조사하고, 이 결과 웨이퍼 W에 도 1에 도시한 바와 같이 별개의 링 형상 조사 영역(11, 12, 13)이 형성된다. 각각의 링 형상 조사 영역(11, 12, 13)에 조사되는 에너지는 별개로 조절된다.
또, 가열 수단실내에는 냉각 에어 공급 수단에 의해 냉각 에어 도입구로부터 냉각 에어가 도입된다. 이 냉각 에어에 의해 가열 수단실내의 투과창 및 가열 수단의 가열이 방지된다.
상술한 바와 같은 종래의 램프형 열처리 장치에 있어서는, 각 링 형상 조사 영역에 조사되는 에너지를 개별로 조절하는 것에 의해서, 피처리체의 반경 방향의온도 균일성을 향상시키는 것이 가능하다.
그러나, 상술한 열처리 장치에서는 탑재 수단과 반도체 웨이퍼 W의 접촉, 가열 수단실내로 도입되는 냉각 에어, 처리실의 형상 및 재질의 비대칭성 등의 영향에 의해서 웨이퍼 W의 흡열 및 방열 조건이 웨이퍼면내에서 일정하지 않게 되는 것에 기인해서 웨이퍼 W의 원주 방향으로 온도 불균일이 발생하여 처리중의 웨이퍼 W의 온도를 웨이퍼 전면에 있어서 균일하게 유지하는 것은 곤란하다.
또, 상술한 램프 가열형 열처리 장치에 있어서는, 가열 램프군 전체에 대해 냉각 에어를 뿜어내어 냉각하는 구조상 모든 가열 램프를 균일하게 냉각하는 것이 곤란하다.
가열 램프로서는 통상 할로겐 램프가 사용되고, 이 할로겐 램프에 있어서는, 예를 들면 텅스텐과 같은 필라멘트 성분이 증발해서 할로겐 화합물로 되고, 이 할로겐 화합물이 분해되어 상기 성분이 필라멘트로 복귀한다는 할로겐 사이클을 반복한다. 그런데, 램프 본체(벌브(bulb)라고도 함)의 표면에 온도 불균일이 생기면, 온도가 낮은 부분에 할로겐 화합물이 부착 생성하여 할로겐 사이클의 원활한 계속이 곤란하게 되며 필라멘트가 단속하기 쉽게 되어 가열 램프의 내구성이 저하하고 램프의 수명이 단축화한다.
또, 가열 램프의 봉지부는 통상, 예를 들면 몰리브덴박과 같은 도전재에 램프 본체의 석영 유리를 밀착시켜서 봉지한 구조를 갖고 있다. 이 때문에, 상기 봉지부가 너무 가열되면, 도전재와 석영 유리의 열 팽창차에 의해 양자 사이에 극간이 발생하여 할로겐 가스가 누설하기 쉽게 되어 가열 램프의 내구성이 저하한다.
그런데, 전기적 특성이 양호한 디바이스를 많이 얻기 위해서는, 특성이 양호한 성막을 형성하는 것이 필요하지만, 그 중에서도 웨이퍼 표면에 막 두께가 균일한 성막을 실시할 필요가 있다. 그리고, 성막량은 매우 근소한 온도차가 있어도 크게 상이하기 때문에, 막 두께의 균일은, 성막을 실시하는 데에는 성막 처리시에 있어서 웨이퍼의 가열 온도의 면내 균일성을 높은 정밀도로 유지하지 않으면 안 된다.
여기에서 설명한 장치의 예는 처리실의 측벽이 대략 상온으로 되어 있는 소위 냉벽형(cold wall type) 처리 장치이기 때문에, 특히 탑재대의 주연(周緣)부에 있어서의 방열량이 매우 많고, 또 처리 용기의 치수는 가능한 한 소형화가 요구되고 있는 것에 의해서도 가열 램프의 수용 공간에도 제한이 있으며, 램프 배치 밀도도 보다 더 높이지 않으면 안 된다. 이와 같은 상황하에서, 웨이퍼의 면내 온도의 균일성을 높은 정밀도로 확보하기 위해서, 가열 램프를 어떠한 형태로 배치하고 또한 어떠한 가열은 실행하면 되는지 여러가지로 검토되고 있지만, 충분한 것이 제안되지 않았다.
특히, 웨이퍼 사이즈가 6인치 내지 8인치, 더 나아가서는 12인치로 이행하고 있는 현재의 상황하에서, 6인치 웨이퍼 사이즈의 장치의 설계 사상을 그대로 8, 12인치 사이즈용 장치에 적용하고자 하면, 미소한 온도 불균형이 발생하여 그대로 적용할 수 없다.
본 발명의 제 1 목적은 피처리체의 온도 불균일을 보상해서 피처리체에 대한 처리의 면내 균일성을 향상할 수 있는 가열 장치 및 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 가열 램프의 수명을 연장하는 것에 의해 유지 보수의 점에서 우수한 열처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 피처리체의 외주 단부로부터의 열 방열에 의한 피처리체의 온도 불균일을 개선할 수 있는 열처리 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 램프 가열형 열처리 장치에 있어서 가열 수단으로부터 광을 조사시키는 것에 의해 웨이퍼에 형성된 링 형상 가열 장치를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 낱장식 CVD 장치를 도시한 개략적인 평면도,
도 3은 도 2에 도시한 CVD 장치의 열처리 장치를 도시한 수직 단면도,
도 4는 도 3에 도시한 열처리 장치의 가열실을 도시한 수평 단면도,
도 5는 웨이퍼 W상에 형성된 링 형상 가열 영역을 도시한 개략도,
도 6a 및 도 6b는 웨이퍼 W상에 형성된 가열 영역Ⅰ내에 형성된 온도 불일치영역Ⅰ" 및 그 이외의 영역Ⅰ'를 각각 도시한 개략도이며, 도 6c는 웨이퍼 W의 온도와 웨이퍼 W의 회전 각도의 관계를 도시한 그래프, 도 6d는 가열원 및 보조 가열원의 출력과 웨이퍼 W의 회전 각도의 관계를 도시한 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 열처리 장치를 도시한 수직 단면도,
도 8은 도 7에 도시한 열처리 장치의 가열원을 도시한 수직 단면도,
도 9는 도 8에 도시한 가열원의 가열 램프를 도시한 측면도,
도 10은 도 8에 도시한 가열원의 일부를 도시한 평면도,
도 11은 도 7에 도시한 가열 수단을 도시환 개략적인 평면도,
도 12는 가열원의 변형예 1을 도시한 수직 단면도,
도 13은 가열원의 변형예 2를 도시한 수직 단면도,
도 14는 가열원의 변형예 3을 도시한 수직 단면도,
도 15는 본 발명의 실시예 3에 따른 열처리 장치를 도시한 수직 단면도,
도 16은 도 15에 도시한 열처리 장치의 가열 수단을 도시한 개략적인 평면도,
도 17은 도 16중의 ⅩⅦ-ⅩⅦ선에 대응하는 가열 수단의 단면도,
도 18은 도 15에 도시한 열처리 장치의 복수의 가열원과 해당 가열원이 조사하는 광 방향의 관계를 도시한 개략도,
도 19는 도 15에 도시한 열처리 장치의 웨이퍼 W의 중심으로부터의 위치와 배광량의 관계를 도시한 그래프,
도 20은 도 15에 도시한 열처리 장치의 가열 수단의 변형예를 도시한 부분 단면도,
도 21은 종래 장치에 있어서의 웨이퍼 중심으로부터의 거리와 광 강도의 관계를 도시한 그래프,
도 22는 본 발명의 장치에 있어서의 웨이퍼 중심으로부터의 거리와 광 강도의 관계를 도시한 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : CVD 장치21A, 21B, 21C : 진공 처리부
22 : 반송부01 : 이송실
202A : 제 1 카세트실02B : 제 2 카세트실
211 : 이송 수단11a : 흡인 구멍
212 : 회전 운동 스테이지221 : 카세트 스테이지
즉, 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 피처리체(object)를 가열하고, 상기 피처리체에 대해서 직접 또는 간접적으로 열선을 조사하는 복수의 가열원을 갖는 주 가열 수단, 상기 주 가열 수단에 의한 가열 위치에 상기 피처리체가 배치되도록 상기 피처리체를 지지하는 지지 수단, 상기 주 가열 수단과 상기 지지 수단을 상대적으로 회전시키는 회전 수단, 및 상기 주 가열 수단에 의한 상기 피처리체의 가열에 의해 상기 피처리체에 발생한 온도 불균일을 보상하고, 상기 주 가열 수단과는 별개로 독립해서 제어할 수 있으며 상기 피처리체에 대해 직접 또는 간접적으로 열선을 조사하는 적어도 1개의 가열원을 갖는 보조 가열 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조를 위한 가열 장치를 제공한다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 처리실, 상기 처리실내에 마련된 피처리체를 지지하는 지지 수단, 상기 처리실내로 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단, 상기 피처리체를 가열하고 상기 피처리체에 대해서 직접 또는 간접적으로 열선을조사하는 복수의 가열원을 갖는 주 가열 수단, 상기 주 가열 수단과 상기 지지 수단을 상대적으로 회전시키는 회전 수단, 및 상기 주 가열 수단에 의한 상기 피처리체의 가열에 의해 상기 피처리체에 발생한 온도 불균일을 보상하고, 상기 주 가열 수단과는 별개로 독립해서 제어할 수 있으며 상기 피처리체에 대해서 직접 또는 간접적으로 열선을 조사하는 적어도 1개의 가열원을 갖는 보조 가열 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조를 위한 열처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제 3 특징에 따르면, 처리실, 상기 처리실내에 마련된 피처리체를 지지하는 지지 수단, 상기 처리실내로 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단, 상기 처리실에 마련된 투과창, 상기 피처리체를 가열하고, 상기 피처리체에 대해서 상기 투과창을 거쳐서 열선을 직접 또는 간접적으로 조사하며 각각이 가열 램프와 반사부로 구성되어 있는 복수의 가열원과 상기 가열원이 그의 표면측에 마련된 테이블을 갖는 가열 수단, 상기 가열 수단과 상기 지지 수단을 상대적으로 회전시키는 회전 수단, 및 상기 테이블에 표면측으로부터 이면측으로 관통해서 마련되어 각 가열원에 마련되고 그의 내부에는 가열 램프가 배치되어 있는 송풍 통로로서, 상기 송풍 통로의 각각으로 냉각 가스를 송풍 통과시키는 냉각 가스 공급/배출 수단, 상기 송풍 통로내에 배치되어 가열 램프의 램프 본체의 일부로 냉각 가스가 직접적으로 또한 국소적으로 뿜어내어지는 것을 방지하는 정류체를 구비하는 상기 송풍 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조를 위한 열처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제 4 특징에 따르면, 처리실, 상기 처리실내에 마련된 피처리체를지지하고 대략 원반 형상인 지지 수단, 상기 처리실내로 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단, 상기 처리실에 마련된 투과창, 상기 피처리체를 가열하고, 상기 피처리체에 대해서 상기 투과창을 거쳐서 열선을 직접 또는 간접적으로 조사하고 각각이 가열 램프와 반사부로 구성되어 있는 복수의 가열원과 상기 가열원이 그의 표면측에 마련된 테이블을 갖는 가열 수단, 및 상기 가열 수단과 상기 지지 수단을 상대적으로 회전시키는 회전 수단을 구비하고, 상기 가열 수단은 피처리체에 조사되는 열선의 상기 피처리체의 중심으로부터 주연 방향 외측에 이르는 각 지점에 있어서의 조사량을 나타내는 곡선의 피크가 지지 수단에 의해 지지된 피처리체의 주연 단부의 위치보다 근소한 거리만큼 외측에 위치하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조를 위한 열처리 장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조해서 상세하게 설명한다.
첫번째로, 본 발명은 램프 가열식 낱장형 CVD 장치에 적용한 일 실시예를 도 2∼도 6을 참조하면서 설명한다. 또한, 이들 도면에 있어서 동일한 기능을 갖는 구성 부재에는 동일한 번호를 붙여서 설명한다.
CVD 장치(20)는 도 2에 도시한 바와 같이 진공 처리부(21A, 21B, 21C)와 반송부(22)로 구성되어 있다. 도 2에 있어서는 화살표 X 방향을 전방으로부터 후방으로 한다. 진공 처리부(21A, 21B, 21C)에 있어서는, 피처리체, 즉 피가열체로서의, 예를 들면 웨이퍼 W에 대해서 CVD 처리가 실행된다. 또, 반송부(22)에 의해, 진공 처리부(21A, 21B, 21C)와 후술하는 카세트실 사이에서 웨이퍼 W의 반송이 실행된다.
반송부(22)는 로드록형(load lock type)의 이송실(201)을 구비한다. 이 이송실(201)내에는 다관절 암으로 이루어지는 이송 수단(211)과 회전 운동 스테이지(212)가 마련되어 있다. 회전 운동 스테이지(212)는 이송 수단(211)의 전방에 마련되어 있다. 이송 수단(211)을 구성하는 암의 선단부 양단에는 흡인 구멍(211a)이 형성되어 있다. 이 흡인 구멍(211a)은 도시하지 않은 흡인기를 거쳐서 도시하지 않은 배기 수단에 접속되어 있다. 이송 수단(211)은 진공 흡착에 의해 웨이퍼 W를 암의 선단부에 유지하고, 후술하는 제 1 카세트실(202A) 및 제 2 카세트실(202B)과 진공 처리부(21A) 및 진공 처리부(21B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 또, 회전 운동 스테이지(212)는 도시하지 않은 발광 및 수광부와 함께 위치 정렬 수단을 구성한다. 이 위치 정렬 수단은 회전 운동 스테이지(212)에 의해 웨이퍼 W를 회전 운동시키는 것에 의해서, 웨이퍼 W의 중심위치와 오리엔테이션 플랫의 배향이 검출되도록 구성되어 있다.
이송실(201)의 좌우측에는 게이트 밸브 G1을 거쳐서 제 1 카세트실(202A)이 게이트 밸브 G2를 거쳐서 제 2 카세트실(202B)이 각각 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 카세트실(202A, 202B)은 승강이 자유 자재인 카세트 스테이지(221)를 구비하고 있다. 이 카세트 스테이지(221)에는 웨이퍼 카세트(222)가 탑재된다. 이 웨이퍼카세트(222)는 미리 정해진 방향으로 웨이퍼 W의 반출부를 마련해서 탑재된다. 또, 제 1 카세트실(202A)내의 웨이퍼 카세트(222)에는 처리 전의 웨이퍼 W가, 제 2 카세트실(202B)내의 웨이퍼 카세트(222)에는 처리 후의 웨이퍼 W가 각각 수용된다.
이 이송실(201)에는 각각 게이트 밸브 G5, G6, G7을 거쳐서 좌우 및 후방의3 방향으로 3개의 진공 처리부(21A, 21B, 21C)가 마련되어 있다.
다음에, 진공 처리부(21A, 21B, 21C)는 도 3에 도시한 램프 가열형 열처리 장치(100)로 구성되어 있다. 열처리 장치(100)는 처리실로서, 예를 들면 알루미늄제, 원통 형상의 챔버(101)를 구비한다. 챔버(101)의 내부에는 지지 수단, 예를 들면 원반 형상의 서셉터(suscepter)(111)가 마련되어 있다. 이 서셉터(111)는 상면에 피처리체를 수용하기 위한 형상, 예를 들면 원반 형상의 홈부를 갖고, 이 홈부에 웨이퍼 W가 끼워넣어져 지지되는 구조로 되어 있다. 또, 이 서셉터(111)는 후술하는 가열 수단에 의해 가열되고, 이 서셉터(111)로부터의 열 전달에 의해 웨이퍼 W가 가열되는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
또, 챔버(101)의 바닥부에는 투과창(112)이 마련되어 있다. 이 투과창(112)은 에너지선 투과 재료, 예를 들면 석영 유리로 이루어진다. 이 투과창(112)은, 투과창(112)을 거쳐서 후술하는 가열 수단(126)으로부터의 에너지를 서셉터(111)에 조사하도록 구성되어 있다. 또, 이 투과창(112)과 챔버(101)의 하벽과의 접촉부는 밀봉 수단, 예를 들면 O링에 의해 밀봉되어 있다.
또, 챔버(101)의 측부를 관통하고 챔버(101)의 중심을 향해서 온도 센서, 예를 들면 열전쌍(thermocouple)(113)이 마련되어 있다. 이 열전쌍(113)은 서셉터(111)의 온도를 측정할 수 있도록 마련되어 있다. 이 전열쌍(113)으로부터의 출력신호는, 예를 들면 컴퓨터로 이루어지는 제어 수단(150)으로 보내진다.
또, 챔버(101)의 꼭대기부에는 가스 공급부(114)가 마련되어 있다. 이 가스 공급부(114)는 처리 가스 공급구(115), 세정 가스 공급구(116) 및 3장의다공판(117A, 117B, 117C)으로 구성되어 있다. 가스 공급부(114)는 도시하지 않은 가스 공급 수단에 의해 처리 가스 또는 세정 가스가 처리 가스 공급구(115) 또는 세정 가스 공급구(116)로부터 도입되고, 3장의 상기 다공판(117A, 177B, 117C)을 순차 통과하는 것에 의해, 웨이퍼 W의 처리면에 샤워 형상으로 균일하게 공급되도록 마련되어 있다.
또, 챔버(101)의 측부에는 배기구(118)가 마련되어 있다. 이 배기구(118)는 도시하지 않은 배기 수단에 의해 챔버내의 가스를, 이 배기구(118)를 거쳐서 배기하는 것이 가능하다.
또, 챔버(101)의 측부에는 불활성 가스 공급구(119)가 마련되어 있다. 이 불활성 가스 공급구(119)는 도시하지 않은 불활성 가스 공급 수단에 의해 이 불활성 가스 공급구(119)를 거쳐서 도입된 불활성 가스, 예를 들면 질소 가스가 서셉터(111)와 투과창(112)에 의해 둘러싸인 공간으로 공급되도록 마련되어 있다.
또, 서셉터(111)와 투과창(112)에 의해 둘러싸인 부분에 버퍼 플레이트(120)가 마련되어 있다. 이 버퍼 플레이트(120)는 가스유량이 면내 균일하게 되도록, 예를 들면 우물정(井)자 형상 또는 동심원 형상으로 배치된 가스 구멍을 갖고, 불활성 가스 공급구(119)로부터 도입되는 불활성 가스가 이 버퍼 플레이트(120)를 거쳐서 서셉터(111)의 하면 근방으로 균일하게 공급되도록 마련되어 있다.
챔버(101)의 아래쪽에는 투과창(112)을 거쳐서 가열 수단실(102)이 연통해서 마련되어 있다. 이 가열 수단실(102)내에는 회전 운동부(121)가 마련되어 있다. 이 회전 운동부(121)는 회전 운동 테이블(122), 샤프트(123) 및 스프링(124)으로구성되어 있다. 샤프트(123)에는 제 1 풀리(pulley)(142A)가 마련되어 있다. 이 제 1 풀리(142A)는 후술하는 바와 같이 구동원, 제 2 풀리, 벨트와 함께 회전 운동부(121)의 구동 수단을 구성한다. 스프링(124)은 전력 공급 수단(151)에 의해 전력 공급 단자(124a)를 거쳐서 가열원(127)으로 전력을 공급할 수 있도록 마련되어 있다. 또, 스프링(124)의 하부에는 위치 센서, 예를 들면 엔코더(부호기)(125)가 마련되어 있다. 엔코더(125)는 회전 운동 테이블(122)의 회전 운동 위치를 검출할 수 있도록 마련되어 있다. 이 엔코더(125)로부터의 출력은 제어 수단(150)으로 보내진다. 또, 회전 운동부(212)는 후술하는 구동 수단에 의해 가열 수단실(102)에 대해서 회전 운동할 수 있도록 마련되어 있다. 샤프트(123)와 가열 수단실(102)의 내벽의 접촉부에는 베어링(106)이 마련되어 있다. 이 베어링(106)에 의해 회전 운동부(121)의 가열 수단실(102)에 대한 회전 운동이 원활하게 실행된다.
또, 회전 운동 테이블(122)의 소정의 위치에 가열 수단(126)이 마련되어 있다. 이 가열 수단(126)은 복수의 가열원(127)으로 이루어진다. 이 가열원(127)은, 예를 들면 할로겐 램프와 같은 가열 램프(128) 및 반사경(129)을 갖고 있다. 가열 수단(126)은 복수의 가열원(127)으로부터의 에너지가 투과창(112)을 거쳐서 각각 소정의 방향으로 조사되도록 마련되어 있다.
복수의 가열원(127)은 도 4에 도시한 바와 같이, 회전 운동 테이블(122)상에 있어서, 복수의 원주, 예를 들면 3개의 동심 원주 A, B, C상에 배치되고, 제 1 가열원군(127A), 제 2 가열원군(127B) 및 제 3 가열원군(127C)을 구성한다. 단, 각 원주 A, B, C의 반경은 A>B>C의 관계에 있다. 제 1 가열원군(127A)은 동심 원주 A상에 배열된 15개의 가열원(127)으로 구성된다. 또, 제 2 가열원군(127B)은 동심 원주 B상에 배열된 6개의 가열원(127)으로 구성된다. 또, 동심 원주 C상에 배열된 제 3 가열원군(127C)은 2개의 가열원(127)으로 구성된다. 각 가열원군(127A, 127B, 127C)은 회전 운동 테이블(122)을 회전 운동시키는 것에 의해 각 가열원군(127A, 127B, 127C)마다 웨이퍼 W에 별개의 링 형상 가열 영역을 형성하도록 마련되어 있다.
가열원(127)은 각각이 속하는 가열원군(127A, 127B, 127C)중에서 2개씩 세트로 나누어져 가열원쌍(130)을 구성한다. 각 가열원쌍(130)은 그의 출력을 각 가열원쌍(130)마다 독립해서 제어할 수 있도록 마련되어 있다. 가열원군(127A)에 있어서는, 14개의 가열원이 7개의 가열원쌍(130)을 구성한다. 이 가열원군(127A)에 속하는 나머지 1개의 가열원(127)은 보조 가열원(127X)으로서 사용할 수 있도록 마련되어 있다.
또, 도 3에 도시한 바와 같이, 가열 수단실(102)의 측부에 냉각 에어 도입구(131) 및 냉각 에어 배기구(132)가 마련되어 있다. 냉각 에어 도입구(131) 및 냉각 에어 배기구(132)는 도시하지 않은 냉각 에어 공급 수단에 의해 가열원 냉각 가스, 예를 들면 질소 가스가 냉각 에어 도입구(131)를 거쳐서 복수의 가열원(127)의 근방으로 공급되고, 상기 복수의 가열원(127)을 냉각한 후에 냉각 에어 배기구(132)를 거쳐서 배기되도록 마련되어 있다.
또, 가열 수단실(102)에 구동 수단실(104)이 연통해서 마련되어 있다. 구동수단실(104)내에는 구동원으로서, 예를 들면 가변속 AC 모터(141)가 마련되어 있다. 구동 수단실(104)은 가변속 AC 모터(141)를 구동원으로 해서 회전 운동부(121)를 회전 운동시킬 수 있도록 마련되어 있다. 또, 가변속 AC 모터(141)의 회전 운동축에 제 2 풀리(142B)가 마련되고, 또 상기 제 1 풀리(142A)와 제 2 풀리(142B)를 연동시키는 벨트(143)가 마련되어 있다. 가변속 AC 모터(141), 제 1 풀리(142A) 및 제 2 풀리(142B), 벨트(143)에 의해서 회전 운동부(121)를 구동하는 구동 수단(144)이 구성되어 있다. 또, 이 구동 수단(144)과 회전 운동부(121)에 의해 가열 수단(126)을 회전 운동시키는 회전 운동 수단(145)이 구성되어 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 램프 가열식 낱장형 CVD 장치(10)의 동작에 대해서 설명한다. 다음에 설명하는 동작은 미리 기억된 프로그램에 따라서 자동적으로 실행된다.
먼저, 게이트 밸브 G1을 개방한다. 다음에, 이송 수단(211)에 의해 카세트(222)내의 웨이퍼 W를 이송 수단(211)의 암상에 진공 흡착하고, 미리 대기압의 불활성 가스 분위기로 된 이송실(201)내로 반입하여 회전 스테이지(212)상에 상술한 진공 흡착을 해제하여 주고받는다. 다음에, 게이트 밸브 G1을 폐쇄한다. 회전스테이지(212)를 회전 운동시키고, 오리엔테이션 플랫 정렬(orientation flat alignment) 및 중심의 위치 정렬을 실행한다. 다음에, 이송 수단(211)에 의해 웨이퍼 W를 다시 이송 수단(211)의 암상에 진공 흡착한다. 다음에, 도시하지 않은 배기 수단에 의해 이송실(201)내를 소정의 진공도로 감압한다.
다음에, 게이트 밸브 G5를 개방한다. 다음에, 이송 수단(211)에 의해 웨이퍼 W를 도시하지 않은 배기 수단에 의해 미리 소정의 진공도로 감압된 진공처리부(21A)의 챔버(101)내로 반입하고, 서셉터(111)의 웨이퍼 유지용 홈부에 탑재한다. 다음에, 게이트 밸브 G5를 폐쇄한다.
다음에, 도 3에 도시한 구동 수단(144)에 의해 회전 운동부(121)를 피처리체에 온도 불균일을 거의 일으키지 않는 회전 운동 속도, 예를 들면 5∼10rpm으로 회전 운동시킨다. 또, 전력 공급 수단(151)에 의해 전력 공급 단자(124a) 및 스프링(124)을 거쳐서 가열원(127)에 소정의 값, 예를 들면 보조 가열원(127X)에는 0.5∼1kW를 최대값으로 하고, 다른 가열원(127)에는 10∼25kW를 최대값으로 해서 전력을 공급한다. 회전 운동하는 가열 수단(126)으로부터의 에너지를 투과창(112)을 거쳐서 서셉터(111)에 조사하는 것에 의해서, 이 서셉터(111)를 승온한다. 이 서셉터(111)로부터 웨이퍼 W로의 전열에 의해 웨이퍼 W를 처리 온도, 예를 들면 500∼700℃까지 웨이퍼면내에 있어서 균일하게 승온한다. 가열 수단(126)의 동작에 대해서는 나중에 상세하게 기술한다.
다음에, 도시하지 않은 가스 공급 수단에 의해 처리 가스를 처리 가스 공급구(115)로부터 도입한다. 이 처리 가스에 3장의 다공판(117A, 117B, 117C)을 통과시키는 것에 의해서 웨이퍼 W의 처리면 근방에 사워 형상으로 공급한다. 이 처리 가스를 원료로 해서 웨이퍼 W의 처리면상에 있어서 CVD법에 의한 성막을 실행한다. 이 성막 처리 공정에 있어서는, 챔버(101)내의 압력을 소정의 값, 예를 들면 5∼20Torr로 유지한다. 또, 웨이퍼 W를 처리 온도로 유지하기 위해서, 제어 수단(150)에 의해 가열 수단(125)에 대해서 열전쌍(113)으로부터의 출력에 근거하여 피드백 제어를 실행한다.
또, 상술한 램프 가열에 있어서는, 도시하지 않은 냉각 에어 공급 수단에 의해서 냉각 에어 도입구(131)를 거쳐서 냉각 에어, 예를 들면 질소 가스를 가열 수단실(102)내로 도입한다. 이 냉각 에어에 의해서 가열 수단(126) 및 투과창(112)의 과가열을 방지한다.
또, 상술한 성막 공정에 있어서는, 도시하지 않은 불활성 가스 공급 수단에 의해서 불활성 가스 공급구(119)를 거쳐서 불활성 가스, 예를 들면 질소 가스를 서셉터(111)와 투과창(112)에 의해 둘러싸인 공간으로 공급한다. 이 질소 가스는 버퍼 플레이트(120)의 가스 구멍을 통과하여 서셉터(111)의 하면 근방으로 균일하게 공급되고, 서셉터(111)의 극간을 통과하여 처리 공간으로 유입한다. 이 질소 가스에 의해 서셉터(111)의 극간으로부터 서셉터의 하면측으로 처리 가스가 유입하는 것을 방지하고, 투과창(112)의 상면 근방으로 처리 가스가 공급되어 투과창(112)상에 있어서 성막이 발생하는 것을 방지한다. 버퍼 플레이트(120)에 의해서 질소 가스가 서셉터(111)의 하면 근방으로 균일하게 공급되는 것에 의해서, 상술한 처리 가스의 유입을 방지하는 효과가 서셉터의 극간 전체에 걸쳐서 균일하게 미친다. 또, 서셉터(111)와 질소 가스의 전열이 균일하게 실행되므로, 질소 가스가 웨이퍼 W의 온도의 면내 균일성을 손상시키지 않는다.
상술한 성막을 소정 시간 실행한 후 처리 가스의 공급과 가열 수단(126)으로의 전력 공급을 정지한다.
챔버(101)내의 잔류 처리 가스를 배기하여 챔버내의 압력을 이송실(201)내 보다도 약간 부(負)압으로 한다. 이 압력의 선택에 의해서 챔버(101)내에 반응 생성물이나 잔류 처리 가스가 부유하고 있는 경우에 있어서도, 그들 이송실로의 비산을 방지하여 이송실내의 오염을 방지할 수 있다. 다음에, 다시 게이트 밸브 G5를 개방한다. 다음에, 이송 수단(211)이 성막 처리가 종료한 웨이퍼 W를 미리 소정의 진공도로 감압된 이송실(201)내로 반출한다. 다음에, 게이트 밸브 G5를 폐쇄한다. 다음에, 도시하지 않은 불활성 가스 공급 수단에 의해 이송실(201)내로 불활성 가스를 도입하고, 이 안을 대기압의 불활성 가스 분위기로 한다.
다음에, 게이트 밸브 G2를 개방한다. 그리고, 이송 수단(211)에 의해 웨이퍼 W를 미리 대기압의 불활성 가스 분위기로 된 제 2 카세트실(202B)내로 반입한다.
다음에, 이상과 같이 동작하는 램프 가열식의 CVD 장치(20)의 가열 수단(126)의 동작에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 가열 수단(126)은 상술한 바와 같이 가열원군(127A, 127B, 127C)으로 이루어진다. 가열원군(127A)중의 1개의 가열원이 보조 가열원(127X)이다.
먼저, 가열원군(127A, 127B, 127C)의 동작에 대해서 설명한다. 램프 가열에 있어서는, 각 가열원군(127A, 127B, 127C)에 의해 도 5에 도시한 바와 같이, 링 형상 가열 영역Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ이 서셉터(111)를 거쳐서 가열된 웨이퍼 W에 각각 형성된다. 가열원군(127A, 127B, 127C)의 출력을 독립적으로 제어하는 것에 의해서, 웨이퍼 W에 있어서의 가열 영역Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에 대한 가열량을 조정할 수 있다. 가열원군(127A, 127B, 127C)의 출력비는 처리 조건에 따라서 샘플 웨이퍼를 사용해서 미리 구한 최적한 출력비를 선택한다. 그 결과, 각 가열 영역Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 사이에 있어서의 온도 균일성, 즉 웨이퍼 W의 반경 방향의 온도 균일성이 향상한다.
그러나, 웨이퍼 W와 서셉터(111)의 접촉, 에너지선 발생실(102)내로 도입되는 냉각 에어, 처리실(301)의 형상 및 재질의 비대칭성 등의 영향에 의해서, 상기 웨이퍼 W의 흡열 및 방열 조건이 일정하게 되지 않는 것에 기인해서 가열 영역Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ내에 있어서, 즉 웨이퍼 W의 원주 방향에 온도 불균일이 발생하는 경우가 있다.
본 발명에 의하면, 상기 문제를 해결하기 위해서 복수의 가열원(127)이 보조 가열원(127X)을 포함한다. 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 가열 영역Ⅰ내에 있어서 부분적으로 온도 불균일 영역 이외의 영역Ⅰ"와는 온도가 다른 온도 불균일 영역Ⅰ'가 존재하고, 가열 영역Ⅰ내의 온도 불균일이 발생하고 있는 경우에, 보조 가열원(127X)는 그의 회전 운동 동작에 있어서, 온도 불균일 영역Ⅰ'와 온도 불균일 영역 이외의 영역Ⅰ"의 온도차에 따른 온도 불균일 영역 이외의 영역Ⅰ"에 대한 출력과는 다른 출력으로, 온도 불균일 영역Ⅰ'를 가열하는 것에 의해서, 가열 영역Ⅰ내의 온도 균일성을 향상시켜, 웨이퍼 W의 온도 균일성을 향상시킨다. 예를 들면, 도 6c와 같이 온도 불균일 영역Ⅰ'가 온도 불균일 영역 이외의 영역Ⅰ"에 비해서 저온인 경우에는 도 6d에 도시한 바와 같은 패턴으로 보조 가열원(127X)의 출력을 제어하고, 온도 불균일 영역 이외의 영역Ⅰ"에 대한 출력에 비해 큰 출력으로, 온도 불균일 영역Ⅰ'에 대해서 가열을 실행한다. 또, 온도 불균일 영역Ⅰ'가 온도 불균일 영역 이외의 영역Ⅰ"에 비해서 고온인 경우에는 보조 가열원(127X)에 의해서 온도 불균일 영역 이외의 영역Ⅰ"에 대한 출력에 비해서 작아지는 출력으로, 온도 불균일 영역Ⅰ'에 대해서 가열을 실행한다.
보조 가열원(127X)의 출력 제어는 제어 수단(150)에 의해 이하와 같이 실행한다. 엔코더(125)로부터의 출력에 의해서 보조 가열원(127X)의 회전 운동 궤도에 있어서의 위치를 검출한다. 이 보조 가열원(127X)의 위치 검출과 샘플 웨이퍼를 사용해서, 미리 구해 둔 온도 불균일 영역Ⅰ'의 위치에 근거하여, 보조 가열원(127X)은 회전 운동 궤도에 있어서, 보조 가열원(127X)이 온도 불균일 영역Ⅰ'의 가열 위치를 통과하는 기간을 검출한다. 이 기간에 있어서 온도 불균일 영역Ⅰ'와 온도 불균일 영역 이외의 영역Ⅰ"의 온도차에 따른 온도 불균일 영역 이외의 영역Ⅰ"에 대한 출력과는 다른 출력으로 되도록, 보조 가열원(127X)의 출력을 제어한다. 제어에 있어서는 제어 수단으로부터의 제어 신호에 대한 램프 출력의 응답 지연을 고려해서 제어 신호를 송신하는 타이밍을 보조 가열원(127X)이 회전 운동 궤도에 있어서 온도 불균일 영역Ⅰ'의 가열 위치를 통과하는 타이밍에 대해서 시프트시킨다. 이 시프트량은 샘플 웨이퍼를 사용해서 웨이퍼 W의 온도 균일성을 달성하는데 최적인 값을 미리 구해 두고 그 값으로 설정한다. 보조 가열원(127X)의 출력제어 패턴은 샘플 웨이퍼를 사용해서, 온도 균일성을 달성하는데 최적인 패턴을 미리 구해 두고 그 패턴으로 설정한다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 CVD 장치(20)에 있어서는, 각 가열원군(127A, 127B, 127C)의 출력을 독립해서 제어하는 것에 의해서, 가열 영역Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에 대한 가열량이 조절되어 웨이퍼 W의 반경 방향의 온도 균일성이 향상한다.
또, 상술한 보조 가열원(127X)에 의한 가열을 실행하는 것에 의해서, 웨이퍼 W의 원주 방향의 온도 균일성이 향상한다. 환언하면, 보조 가열원(127)에 의해 웨이퍼 W의 원주 방향에 발생한 온도 불균일을 보상할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 W의 전면(全面)에 있어서의 온도 균일성이 향상한다.
본 실시에에 있어서는 보조 가열원으로서 1개의 램프를 사용하였지만, 램프의 수는 이것에 한정되는 것은 아니고 복수의 램프를 보조 가열원으로서 사용해도 된다. 또, 본 실시예에 있어서는 가열 수단(126)이 보조 가열원(127X)와 그 밖의 가열원(127)으로 구성되어 있지만, 보조 가열원(127X)을 가열원(126)으로부터 분리하고 가열 수단(126)은 가열원(127)으로만 이루어져 있어도 된다.
또, 본 실시예에 있어서는 샘플 웨이퍼를 사용해서 온도 불균일 영역의 위치를 처리 전에 미리 설정하고 있지만, 복수의 온도 센서를 사용한 웨이퍼 온도의 다점 측정 또는 서모뷰어(theremo-viewer)를 사용한 웨이퍼면내의 온도 분포 측정에 의해서, 처리중에 온도 불균일 영역을 설정하도록 장치를 구성해도 된다.
또, 본 실시예에 있어서는 피처리체, 즉 웨이퍼 W를 고정시키고, 가열 수단(126)을 회전 운동 수단(145)에 의해 회전 운동시키고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 가열 수단을 고정시키고, 피처리체를 회전 운동 수단에 의해 회전 운동시키도록 해도 된다. 또는, 가열 수단, 피처리체의 쌍방을 회전 운동 수단에 의해 상대적으로 회전 운동시켜도 된다.
또, 본 실시예에 있어서는 지지 수단으로서 웨이퍼 전면을 지지하는 방식의 원반 형상의 서셉터를 사용하고 있지만, 지지 수단의 종류는 이것에 한정되는 것은아니고 웨이퍼의 주연부만을 지지하는 방식의 지지 수단이어도 무방하다.
다음에, 본 발명의 실시예 2에 따른 램프 가열식 낱장형 CVD 장치에 대해서 설명한다. 본 실시예에 따른 CVD 장치는 실시예 1에 따른 CVD 장치(10)와 마찬가지로 도 1에 도시한 바와 같이 반송부(22) 및 진공 처리부(21A, 21B, 21C)를 구비한다.
도 7은 실시예 2에 따른 CVD 장치에 있어서의 각 진공 처리부(21A, 21B, 21C)를 구성하는 램프 가열형 열처리 장치(300)를 도시한 개략도이다. 또한, 도 3에 도시한 열처리 장치(100)와 마찬가지의 구성에는 동일 번호를 붙이고, 설명을 생략한다.
열처리 장치(300)는 도 3에 도시한 열처리 장치(100)와 마찬가지로 챔버(101)를 구비한다. 챔버(101) 내부에는 서셉터(111)가 마련되어 있다. 또, 챔버(101)의 바닥부에는 투과창(112)이 마련되어 있다.
챔버(101)의 꼭대기부에는 가스 공급부(114)가 마련되어 있다. 이 가스 공급부(114)는 처리 가스 공급구(115), 세정 가스 공급구(116), 3장의 다공판(117A, 117B, 117C)으로 구성되어 있다. 또, 챔버(101)의 측부에는 불활성 가스 공급구(119)가 마련되어 있다. 서셉터(111)와 투과창(112)에 의해 둘러싸인 부분에는 버퍼 플레이트(120)가 마련되어 있다.
챔버(101) 아래쪽에는 투과창(112)을 거쳐서 가열 수단실(102)이 연통해서 마련되어 있다. 이 가열 수단실(102)내에는 회전 운동부(301)가 마련되어 있다. 이 회전 운동부(301)는 회전 운동 테이블(302), 지지암(303), 회전체(304),샤프트(305) 및 스프링(306)으로 구성되어 있다. 샤프트(305)에는 제 1 풀리(307A)가 마련되어 있다. 이 제 1 풀리(307A)는 구동원(308), 제 2 풀리(307B), 벨트(309)와 함께 회전 운동부(301)의 구동 수단을 구성한다.
스프링(306)은 전력 공급 수단(151)으로부터 전력 공급 단자(306a)를 거쳐서 후술하는 가열원(313)에 전력을 공급할 수 있도록 마련되어 있다.
또, 회전체(304)와 가열 수단실(102) 내벽의 접촉부에는 베어링(310)이 마련되어 있다. 이 베어링(310)에 의해 회전 운동부(301)의 가열 수단실(102)에 대한 회전 운동이 원활하게 실행된다.
회전 운동 테이블(302)의 소정의 위치에는, 가열 램프(311) 및 원추 형상 반사부(312)로 이루어지는 복수의 가열원(313)이 마련되어 있다. 도 8은 실시예 2에 따른 가열원을 도시한 종단면도이다. 가열원(313)은 가열 램프(311) 및 원추 형상 반사부(312)를 구비한다. 가열 램프(311)는, 예를 들면 할로겐 램프로 이루어진다. 가열 램프(311)은 도 9에 도시한 바와 같이 석영 유리제의 램프 본체, 즉 벌브(전구)(311a)를 갖고 있다. 이 램프 본체(311a)는 양단에, 예를 들면 몰리브덴박으로 이루어지는 도전재(401)를 갖는 텅스텐제의 필라멘트(402)가 삽입되고 또한 할로겐 가스가 봉입되어 있고, 또한 이 도전재(401)에 석영 유리(도시하지 않음)를 밀착시켜 봉지되어 있다. 램프 본체(311a)의 봉지 부분에는 도전부(401)에 전기적으로 접속된 단자(403)를 갖는, 예를 들면 알루미나(Al2O3)제의 대략 직방체 형상의 봉지부(311b)가 마련되어 있다. 또한, 도 9는 가열 램프(311)를 도 8에 도시한 것을 정면으로 한 경우, 측면으로부터 본 상태를 도시한 것이다.
한편, 도 8에 도시한 바와 같이 회전 운동 테이블(302)은 원반 형상의 기대(302a)와 기대(302a)의 상면상에 겹쳐 쌓인 반사체(302b)로 구성되어 있다. 기대(302a)에는 가열 램프(311)의 봉지부(311b)를 삽입하기 위한 삽입 구멍(320)이 가열 램프(311)의 수에 대응하는 수만큼 형성되어 있다. 삽입 구멍(320)은 대략 원통 형상이고 또한 기대(302a)를 관통하고 있다. 또, 삽입 구멍(320)의 상면측 개구 단부는 지름이 확대되어 있다.
반사체(302b)에는 램프 본체(311a)를 수용하고 또한 그의 내면이 원추 형상 반사부(312)를 구성하는 관통 구멍(321)이 형성되어 있다. 관통 구멍(321)은 삽입 구멍(320)에 대응하는 수 및 위치에 형성되어 있다. 관통 구멍(321)의 내측의 반사면(321a)은 서셉터(111)의 표면상의 소정의 위치에 가열 램프(311)로부터의 조사광을 집광할 수 있는 경사를 이루고 있다. 관통 구멍(321)의 하면측 개구 단부의 내경은 기대(320a)에 형성된 관통 구멍(321)의 상면측 개구 단부의 내경과 대략 동일하다.
회전 테이블(302)의 기대(302a)는, 예를 들면 알루미늄 합금으로 이루어진다. 반사체(302b)는, 예를 들면 알루미늄 합금으로 이루어지는 모재의 표면에 금 등의 금속 도금을 실시한 것이다.
상술한 바와 같은 한 세트의 삽입 구멍(320) 및 관통 구멍(321)내에 1개의 가열 램프(311a)가 부착된다. 구체적으로는 가열 램프(311)의 봉지부(311b) 및 단자(401)가 삽입 구멍(320)에 삽입된다. 단자(401)는 소켓(322)에 삽입된다. 이소켓(322)은 그의 긴쪽 방향의 양 단부에 마련된 브래킷(도시하지 않음)을 거쳐서 기대(302a)의 하면측에 나사 고정에 의해 부착되어 있다.
상술한 바와 같이 가열 램프(311)를 부착한 상태에서, 가열 램프(311)의 봉지부(311b)와 회전 테이블(302)의 기대(302a) 사이에는 고리 형상의 제 1 공극(323)이 형성된다. 또, 가열 램프(311)의 램프 본체(311a)와 회전 테이블(302)의 반사체(302b) 사이에도 제 2 공극(324)이 형성된다. 제 1 공극(323) 및 제 2 공극(324)은 서로 연통되어 있다. 이들 제 1, 제 2 공극(323, 324)에 의해서 삽입 구멍(320)의 하면측 개구 단부로부터 삽입 구멍(321)의 상면측 개구 단부에 이르는 송풍 경로(325)가 형성된다.
이 송풍 경로(325)내에는 정류체(326)가 배치되어 있다. 정류체(326)는, 예를 들면 도 10에 도시한 바와 같이, 대략 장방 형상의 2개의 판 스프링(327, 328)으로 이루어진다. 판 스프링(327, 328)의 한쪽 단부는 도 8에 도시한 바와 같이 가열 램프(311)의 봉지부(311b)의 측면부에 눌려 접촉되어 있다. 한편, 판 스프링(327, 328)의 다른쪽 단부는 삽입 구멍(320)의 상면측 개구 단부로부터 도출되고, 또한 기대(302a) 및 반사체(302b) 사이에 끼워지도록 해서 고정되어 있다. 이 결과, 판 스프링(327, 328)은 도 8에 도시한 바와 같이 만곡되어 있다.
각 판 스프링(327, 328)에는 도 10에 도시한 바와 같이 상술한 봉지부(311b) 상면의 긴변을 따라서 연장하는 장방 형상의 통기 구멍(327a, 328b)이 각각 형성되어 있다. 또, 통기 구멍(327a, 328b)은 가열원(313)을 상측에서 본 경우에, 램프 본체(311a)의 최외주면과 반사체(302a)에 형성된 삽입 구멍(321)의 내벽면 사이에위치하도록 형성되어 있다. 따라서, 통기 구멍(327a, 328b)은 램프 본체(311a)의 하면부(311d)의 아래쪽에는 미치지 않는다.
판 스프링(327, 328)은, 예를 들면 열전도성이 우수한 인청동(phosphor bronze) 등으로 구성된다.
또, 회전 테이블(302)의 기대(302a)에는 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 냉매 통로(330)가 형성되어 있다. 이 냉매 통로(330)는 도 11에 도시한 바와 같이 회전 테이블(302)에 복수개, 이 예에서는 22개 마련된 가열원(313) 사이를 연결하도록 해서 형성되어 있다. 냉매 통로(330)의 한쪽 단부에는 냉매 공급용 관로(331)가 접속되어 있다. 냉매 공급용 관로(331)는 중공 형상의 샤프트(305)내에, 또한 샤프트(305)의 하단부에 접속된 냉매 공급/배출용 헤더(333)를 거쳐서 냉매 공급원(334)에 접속되어 있다. 한편, 냉매 통로(330)의 다른쪽 단부에는 냉매 배출용 관로(332)가 접속되고, 중공 형상의 샤프트(305)내를 통과해서 도시하지 않은 배출 라인에 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 예를 들면 상온의 물과 같은 냉매가 냉매 통로(330)를 순환할 수 있도록 되어 있다.
또, 도 8에 도시한 바와 같이, 적어도 1개의 가열원(313)에는 상술한 바와 같이 정류체(326)를 구성하는 한쪽의 판 스프링(327)의 가열 램프(311)의 봉지부(311b)에 눌려 접촉된 부분에는, 예를 들면 열전쌍으로 이루어지는 온도 센서(335)가 마련되어 있다. 온도 센서(335)는 신호 전달 라인(336)을 거쳐서 제어 수단(150)에 접속되어 있다. 제어 수단(150)은 온도 센서(335)로부터 피드백된 측정 신호에 따라서 냉매 공급 수단(334)을 제어하여 냉매의 공급량을 조절할 수 있도록 되어 있다.
가열실(301)은 원통 형상으로 형성되어 있다. 가열실(301)의 내부는 회전 테이블의 기대(302a)에 의해 상하로 구분되어 있다. 기대(302a)의 하면측의 가열실(301)의 측면부에는 냉각 가스, 예를 들면 상온의 공기를 공급하는 급기구(340)가 마련되어 있다. 한편, 기대(302a)의 상면측의 가열실(301)의 측면부에는 배기구(341)가 마련되어 있다. 급기구(340)에는 냉각 가스를 공급하기 위한 송풍기(blower)(342)가 접속되어 있다. 송풍기(342)는 제어 수단(150)으로부터 신호 전달 라인(343)을 통해서 전달되는 제어 신호에 따라서 냉각 가스의 공급량을 조절할 수 있도록 되어 있다.
다음에, 상기와 같이 구성된 램프 가열형 열처리 장치(300)를 사용한 웨이퍼 W의 열처리에 대해서 설명한다. 또한, 웨이퍼 W의 반입, 웨이퍼 W로의 열처리 및 웨이퍼 W의 반출에 이르는 일련의 웨이퍼 열처리 프로세스는 상기 실시예 1에 대해서 설명한 것과 거의 동일하다. 이하의 설명에서는 실시예 2에서 주로 특징적인 점에 대해서 설명한다.
먼저, 제어 수단(150)이 전력 공급 수단(151)을 제어하고, 전력 공급 단자(306a)를 거쳐서 가열원(313)의 가열 램프(311)에 전력을 공급하여 점등시킨다. 이것과 동시에, 제어 수단(150)은 전력 공급 수단(151)으로부터 구동원(308)으로 전력을 공급하고, 이것을 구동시키는 것에 의해서 회전 테이블(302)을 회전시킨다. 이와 같이 해서, 가열원(313)에 의한 웨이퍼 W의 가열이 실행된다. 이 웨이퍼 W의 가열은 실시예 1에 대해서 설명한 바와 같다.
상술한 바와 같은 웨이퍼 W의 가열과 동시에 가열원(313)의 냉각이 실행된다. 즉, 제어 수단(150)은 냉매 공급원(334)을 제어해서 냉매, 예를 들면 물을 냉매 공급/배출 헤더(333) 및 냉매 공급용 관로(331)를 통해서 기대(302a)에 형성된 냉매 통로(300)로 공급한다. 냉매 통로(300)내를 통과한 냉매는 냉매 배출용 관로(332) 및 냉매 공급/배출 헤더(333)를 거쳐서 도시하지 않은 배출 라인으로 배출된다. 이와 같이 해서, 냉매가 냉매 통로(330)내를 순환한다. 또, 송풍기(342)로부터 급기구(340)를 통해서 냉각 가스, 예를 들면 공기를 가열실(301)의 기대(302a)보다도 하측으로 공급한다. 냉각 가스의 공급량은, 예를 들면 200∼300ℓ/min이다. 공급된 냉각 가스는 도 8에 도시한 바와 같이 가열원(313)에 마련된 송풍 통로(325)내를 흐른다. 즉, 기대(302a)에 형성된 삽입 구멍(320)의 하면측 개구 단부로부터 제 1 극간(323)내로 유입하고, 제 2 극간(324)에 도달하여 반사체(302b)에 형성된 관통 구멍(321)의 상면측 개구 단부로부터 유출한다. 이 때, 냉각 가스는 가열 램프(311)를 따라서 봉지부(311b)측으로부터 램프 본체(311a)측을 향해서 흘러, 봉지부(311b) 및 램프 본체(311a)를 각각 냉각한다.
이 경우에, 송풍 통로(325)내에는 도 8 및 도 10에 도시한 바와 같이, 정류체(326)가 마련되어 있다. 이 정류체(326)의 통기 구멍(327a, 328a)은 도 10에 도시한 바와 같이 가열원(313)을 상측에서 본 경우에, 램프 본체(311a)의 최외주면과 반사체(302a)에 형성된 삽입 구멍(321)의 내벽면 사이에 위치하도록 형성되어 있다. 이 때문에, 봉지부(311b)측에서 램프 본체(311a)측으로 흐르는 냉각 가스는 정류체(326)에 의해 정류된다. 구체적으로, 냉각 가스는 먼저 봉지부(311b)의 측면부를 통과하면서 봉지부(311b)를 냉각한다. 다음에, 냉각 가스는 정류체(326)에 의해 램프 본체(311b)의 지름 방향 외측을 향해서 유도되고, 통기 구멍(327a, 328a)을 통해서 램프 본체(311a)의 측면부(311c) 주위의 고리 형상 공간을 흘러가면서 램프 본체(311a)의 측면부(311c)를 냉각한다. 그러나, 램프 본체(311a)의 하면부(311d)의 근방에는 직접적으로 흐르지 않고 통기 구멍(327a, 327b)을 통해서 상기 고리 형상 공간으로 흘러 들어간 냉각 가스의 일부가 간접적으로 흘러 들어간다. 이와 같이 해서, 냉각 가스가 램프 본체(311a)의 하면부(311d) 근방을 국소적 또는 직접적으로 직접 냉각하는 것이 방지되어 램프 본체(311a)를 균일하게 냉각하는 것이 가능하다.
이상과 같은 정류체(326)에 의한 냉각 가스의 정류에 의해서, 다음과 같은 효과가 생긴다. 첫째로, 정류체(326)를 마련한 것에 의해서 램프 본체(311a)를 온도 불균일을 일으키지 않고, 균일하게 냉각할 수 있다.
가열 램프(311)의 램프 본체(311a)는 상술한 바와 같이 내부에 할로겐 가스가 봉입되어 있고, 또한 양단에, 예를 들면 몰리브덴박으로 이루어지는 도전재(401)를 갖는, 예를 들면 텅스텐제의 필라멘트(402)가 삽입되며, 도전재(401)에 석영을 밀착시켜서 봉지되어 있다. 이와 같은 할로겐 램프에서는 텅스텐이 증발해서 할로겐 화합물로 되고, 이 할로겐 화합물이 분해되어 다시 텅스텐이 필라멘트로 복귀한다는 할로겐 사이클을 반복한다. 실시예 1에 따른 가열원(313)은 정류체(326)를 마련한 것에 의해서, 램프 본체(311a)의 균일한 냉각이 가능하기 때문에, 램프 본체(311a)의 온도가 낮은 부분에 할로겐 화물이 부착해서 할로겐 사이클이 방해받는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 가열 램프(311)의 수명이 길어진다.
또, 정류체(326)에 의해서 램프 본체(311a)의 하면부(311d) 근방으로 냉각 가스가 국부적으로 또한 직접 뿜어내어지는 것만을 방지하고 있으므로, 냉각 가스량을 전체적으로 저감한 경우와는 달리, 램프 본체(311a)의 둘레면부(311c)는 충분히 냉각된다.
한편, 가열 램프(311)의 봉지부(311b) 근방은 냉각 가스가 다량 흐르기 때문에, 봉지부(311b)가 과가열되는 것에 의해서 도전재(401) 및 석영 유리의 열 팽창계수 차에 의해 양자 사이에 극간이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 극간의 발생에 의해 할로겐 가스가 누설하기 쉽게 되는 것을 방지하여 가열 램프(311)의 수명을 길게 할 수 있다.
램프 본체(311a)를 과가열시키지 않고 또한 할로겐 사이클을 원활하게 계속할 수 있는 온도, 예를 들면 250∼800℃, 바람직하게는 500∼600℃로 냉각한다. 또, 봉지부(311b)를 도전부(401)와 석영 유리 사이에 열 팽창차에 의해 미소 누설을 발생시키지 않는 온도, 예를 들면 350℃이하, 바람직하게는 200∼300℃로 냉각한다.
또, 정류체(326)에 의해서 봉지부(311b)측으로부터 램프 본체(311a)측으로 흐르는 냉각 가스의 유속이 약 1∼3m/s로 제어되는 것이 가열 램프(311)의 램프 본체(331a)의 온도의 급냉을 방지하고, 500∼600℃로 유지하는 의미에서 바람직하다.
실시예 2에 따른 램프 가열형 열처리 장치(300)는 특히 복수의 가열원(313)이 회전 테이블(302)에 마련되고, 각 가열원(313)에 상술한 바와 같은 송풍 통로(325) 및 정류체(326)를 구비하는 냉각 수단을 마련하고 있으므로, 각 가열원(313)에 의해 가열 램프(311)를 적절한 온도로 냉각하고 유지할 수 있다.
또, 정류체(326)가 도 8 및 도 10에 도시한 바와 같이, 열전도성을 갖는 2개의 탄성체로서의 판 스프링(327, 328)으로 이루어지고, 판 스프링(327, 328)의 한쪽단부가 가열 램프(311)의 봉지부재(311a)의 측면부에 눌려 접촉되어, 판 스프링(327, 328)이 도 8에 도시한 바와 같이 만곡된 상태에서, 판 스프링(327, 328)의 다른쪽 단부가 기대(302a) 및 반사체(302b) 사이에 끼인 상태로 고정되어 있다. 이 때문에, 봉지부(311b)의 열을 열전도성의 판 스프링(327, 328)을 전도하여 기대(302a)로 효율적으로 방출할 수 있다. 또, 판 스프링(327, 328)의 탄성 응력에 의해서 판 스프링(327, 328)의 한쪽 단부가 봉지부(311b)의 측면부로 강하게 눌려지므로, 양자간을 밀접하게 접촉시킬 수 있기 때문에 한층 더 냉각 효율의 향상이 도모된다.
또, 기대(302a)에는 도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 가열원(313) 사이를 연결하도록 해서 냉매 통로(330)가 형성되고, 이 냉매 통로(330)내를 냉매가 순환하도록 되어 있다. 이것에 의해, 판 스프링(327, 328)을 거친 봉지부(311b)의 냉각을 더욱 효율적으로 실행할 수 있다.
또, 정류체(326)를 구성하는 한쪽의 판 스프링(327)의 가열 램프(311)의 봉지부(311b)에 눌려 접촉된 부분에는 온도 센서(335)가 마련되어 있다. 이 온도 센서(335)에서 측정된 봉지부(311b)의 온도에 관한 측정 신호를 신호 전달 라인(336)을 거쳐서 제어 수단(150)으로 피드백시키고 있다. 제어 수단(150)은 측정 신호에 근거하여 냉매 공급 수단(334)을 제어해서 냉매의 공급량을 조절하거나 송풍기(342)를 제어해서 냉각 가스의 공급량을 조절하는 것에 의해서, 봉지부(311b)의 온도를 가장 적절한 온도로 유지할 수 있으므로 한층더 가열 램프(311)의 내구성 향상을 달성할 수 있다.
도 12는 상술한 실시예 2에 따른 램프 가열형 열처리 장치(300)의 가열원(313)의 변형예 1을 도시한 단면도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 정류체(326)의 통기 구멍(327a, 328a)의 근방, 구체적으로는 통기 구멍(327a, 328b)의 가열 램프(311)측의 긴변을 따라서 대략 수직으로 세워진 평판으로 이루어지는 가이드(411)를 각각 마련해서 정류 효과를 높일 수 있다.
도 13은 상술한 실시예 2에 따른 램프 가열형 열처리 장치(300)의 가열원(313)의 변형예 2를 도시한 단면도이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 정류체(326)를 구성하는 판 스프링(327, 328)의 램프 본체(311a)의 하면부 d의 아래쪽에, 통기 구멍(327a, 328a)보다 개구 면적이 작은 보조 통기 구멍(412a, 412b)이 마련되어 있다. 이들 보조 통기 구멍(412a, 412b)에서 국소적 냉각을 일으키지 않고 극소량의 냉각 가스를 램프 본체(311a)의 하면부 d 근방으로 공급할 수 있다. 또, 이 경우에는 도 14에 도시한 바와 같이, 램프 본체(311a)에 하면부(311d)를 피복하도록 해서, 예를 들면 석영제의 핀을 마련해도 된다.
또, 상술한 실시예 2에서는, 기대(302a)에 대략 원통 형상으로 형성된 삽입 구멍(320)과 가열 램프(311)의 봉지부(311b) 사이에 연속된 제 1 극간(323)을 형성하였지만, 이 제 1 극간(323)은 비연속이어도 된다. 즉, 송풍 통로(325)는 가열 램프(311)를 완전히 둘러싸고 있을 필요는 없다.
또, 정류체(326)의 형상은 삽입 구멍(320)의 둘레 방향으로 연속된 벨마우스 형상으로 형성되어 있어도 된다.
또, 냉각 가스로서는 공기 이외에 불활성 가스, 예를 들면 질소 가스 등이라도 된다.
이하, 본 발명의 실시예 3에 대해서 설명한다.
도 15는 실시예 3에 따른 램프 가열형 열처리 장치(500)를 도시한 개략도이다. 본 실시예에서는 낱장식의 CVD 장치를 예로 들어 설명한다.
이 CVD 장치로서의 램프 가열형 열 분해 처리 장치(500)는 챔버(501)를 갖는다. 이 챔버(501)내에는 표면이 SiC에 의해 코팅된 두께가, 예를 들면 수 mm인 카본제의 탑재대(502)가 챔버(501)의 바닥부에 세워 마련된, 예를 들면 석영제의 두께가 수 mm인 원통 형상의 단열성 지주로서의 단열 부재(503)상에 그의 주연부를 이탈 가능하게 지지되어 있다.
탑재대(502)의 상면은 오목부 형상의 탑재면(502a)이 형성되어 있다. 이 탑재면(502a)에 피처리체로서의 웨이퍼 W가 탑재된다.
챔버(501)의 두께가 두꺼운 바닥부에는 비교적 큰 개구(501a)가 형성되어 있다. 이 개구(501a)의 외측에는 아래쪽을 향해서 볼록 형상으로 된 투명 재료, 예를 들면 석영으로 이루어지는 투과창(504)이 기밀하게 부착되어 있다.
또, 이 개구(501a)의 내측에는 다수의 가스 구멍(505a)을 갖는 마찬가지로투명 재료, 예를 들면 석영제의 박판 형상 가스 정류판(505)이 마련되어 있다.
또, 투과창(505)의 아래쪽에는 가열 수단(510)이 마련되어 있다.
가열 수단(510)은 회전 테이블(511)과 이 회전 테이블(511)상에 다수 마련된 가열원(512)을 구비한다. 가열원(512)은 실시예 2에 있어서 도 8을 참조해서 설명한 것과 마찬가지의 가열 램프(513)와 가열 램프(513)의 주위 및 바닥부를 둘러싸도록 해서 종단면이 원추 형상을 이루는 원추 형상 반사부(514)로 구성되어 있다. 각 원추 형상 반사부(514)는 반사율을 높이기 위해서, 예를 들면 표면에 동일 반사율의 금 도금이 실시되어 있다.
회전 테이블(511)의 내부에는 냉각 자켓(515)으로서의 공극이 형성되어 있다. 또, 회전 테이블(511)의 하면 중심에는 회전 샤프트(516)가 접속되어 있다. 회전 샤프트(516)내에는 냉각수를 냉각 자켓(515)으로 공급 및 배출해서 순환시키기 위한 냉매 공급관(517) 및 냉매 배출관(518)이 각각 마련되어 있다.
회전 테이블(515)은, 예를 들면 알류미늄 등의 금속 또는 합금으로 이루어지는 기대에, 예를 들면 절삭 가공과 같은 기계 가공에 의해 원추 형상 반사부(514)가 형성되어 있다. 이와 같이, 회전 테이블(515)은 단일체로 구성되어 있으므로, 냉각수 등의 냉매를 냉각 자켓(515)으로 순환시키는 것에 의해서, 원추 형상 반사부(514) 등을 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다. 이 구성은 실시예 1 및 실시예 2에도 적용 가능하다.
가열 수단(510)의 전체는 케이스(520)로 덮여 있다. 케이스(520)의 바닥부에는 케이스(520)내를 냉각하기 위한, 예를 들면 냉각 에어를 송풍 및 배기하기 위한 송풍구(521), 배기구(522)가 각각 마련되어 있다.
한편, 챔버(501)의 천정부에는 탑재대(502)와 대략 평행하게 대향시켜 샤워 헤드부(530)가 마련되어 있다. 이 샤워 헤드부(530)는, 예를 들면 알루미늄에 의해 전체가 원형인 상자 형상으로 성형된다. 또, 샤워 헤드부(530)의 하면부(이하, 가스 분사면이라고 함)(531)에는, 예를 들면 직경이 수 mm인 다수의 가스 분사 구멍(532)이 형성되어 있다. 또, 샤워 헤드부(530)내에는 1장 또는 복수 장, 이 예에서는 2장의 확산판(533, 534)이 마련되어 있다. 각 확산판(533, 534)에는 다수의 확산 구멍(535)이 형성되어 있다. 각 확산 구멍(535) 및 가스 분출 구멍(532)은 상하 방향으로 일직선 형상으로 위치하지 않도록 배치되어 있고, 이들을 통과하는 가스를 효과적으로 확산할 수 있도록 되어 있다.
이 샤워 헤드부(530)의 상면측에는 가스 공급구(536)가 마련되고, 가스 공급구(536)에는 배관(541) 및 배관(541)이 접속된 복수의 분기관(541)을 거쳐서 각각 처리 가스원(542, 543), 캐리어 가스원(544) 및 세정 가스원(545)에 접속된다. 각 가스원(542∼545)으로부터의 공급은 각 분기관(541)에 개재해서 마련된 개폐 밸브(546)에 의해서 개시 및 정지되도록 되어 있다. 또, 각 가스원(542∼545)으로부터의 가스 유량은 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(547)에 의해서 제어된다.
여기에서는, 예를 들면 처리 가스로서 실란(SiH4)와 호스핀(PH3)이, 캐리어 가스로서 질량 가스가, 또 세정 가스로서 CIF계 가스가 사용되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
챔버(501)의 측벽에는 웨이퍼 W의 반입 반출시에 개폐하는 게이트 밸브(551)가 마련되어 있다. 또, 챔버(501)의 바닥부에는 도시하지 않은 진공 펌프에 접속되었다. 복수의 배기구(552)가 마련되어 탑재대(502)의 주변부로부터 균등하게 배기를 실행하도록 되어 있다. 또, 챔버(501)의 바닥부에는 도시되어 있지 않지만, 이것을 냉각하기 위한 냉각 자켓이 마련된다.
또, 챔버(501)의 바닥부에는 가스 정류판(505a) 및 투과창(504)에 의해 둘러싸이는 공간 영역내에 한쪽 단부가 돌출되는 불활성 가스 노즐(553)이 마련되어 있다. 불활성 가스 노즐(553)의 다른쪽 단부에는 매스 플로우 컨트롤러(554) 및 개폐 밸브(555)를 거쳐서 불활성 가스원(556)이 접속되어 있다. 이와 같이 해서, 불활성 가스 공급 수단(557)이 구성된다.
성막 처리시에 처리 가스가 탑재대(502)의 이면측으로도 흘러 들어가 탑재대(502)의 이면이나 투과창(504)의 내측면 등에 열선에 대한 방사율을 저하시키는 원인으로 되는 피막이 부착하기 쉽다. 이 피착 부착을 방지하기 위해서, 불활성 가스 수단(557)에 의해서 탑재대(502) 이면측의 공간으로 불활성 가스, 예를 들면 N2가스를 공급하는 것에 의해 해당 공간으로 처리 가스의 돌아 들어감을 방지할 수 있다.
또, 탑재면(502)의 상면측에는 웨이퍼 반출 및 반입시에 웨이퍼의 주고받음을 실행하는 웨이퍼 리프터(도시하지 않음)나 웨이퍼의 주연부를 꽉 누르는 웨이퍼 클램프(도시하지 않음)가 상하 이동 가능하게 마련되어 있다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 램프 가열형 열처리 장치(500)의 가열 수단에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 도 16은 가열 수단(510)을 도시한 평면도이다. 도 17은 도 16중의 ⅩⅡⅤ-ⅩⅡⅤ선을 따라서 절단된 가열 수단(510)을 도시한 단면도이다.
실시예 3에 따른 램프 가열형 열처리 장치(500)의 가열 수단(510)에서는, 방열량이 비교적 커지는 웨이퍼 W의 주연부에 있어서의 온도 보상을 실행하기 위해서 각 가열 램프(514)로부터의 전체 열선, 즉 광 배광량의 피크를 탑재대(502)상의 웨이퍼 W의 주연부보다 근소한 거리만큼 외측에 위치시키도록 설정한다. 환언하면, 모든 가열원(514)로부터의 웨이퍼 W의 반경 방향을 따른 각 지점에서의 단위 면적 및 단위 시간 당의 조사량, 즉 광 또는 열선의 강도를 나타내는 곡선의 최고점을 탑재대(502)상의 웨이퍼 W의 주연부의 위치보다 근소한 거리만큼 외측에 위치시킨다.
구체적으로는, 가열 수단(510)에서는 복수의 가열원(512)이 단위 면적 당의 투입 열량을 많게 해서 웨이퍼 W의 고속 승온을 가능하게 하기 위해서, 한정된 공간의 원판 형상의 회전 테이블(511)상에 밀집시켜서 마련되어 있다. 또, 가열원(512)은 도 16에 도시한 바와 같이, 복수의 가열원(512)은 회전 테이블(511)을 동심원 형상의 3개의 영역(zone), 최내주 영역 A, 중간부 영역 B 및 최외주 영역 C로 나누어져 마련되어 있다. 이것에 의해, 예를 들면 웨이퍼 W가 8인치 사이즈인 경우에는, 최내주 영역 A에는 2개의 가열원(512A)이 대향해서 배치되어 있다. 영역 A를 둘러싸는 중간부 영역 B에는 6개의 가열원(512B)이 대략 링 형상으로 배치되어 있다. 또, 영역 B를 둘러싸는 최외주 영역 C에는 14개의 가열 램프(512C)가 링 형상으로 배치되어 있고, 전체 22개의 가열원(512)이 사용되고 있다.
가열원(512)은 상술한 바와 같이 가열 램프(513) 및 원추 형상 반사부(514)로 이루어지고, 가열 램프(513)로서는, 예를 들면 650W 출력의 할로겐 램프를 사용할 수 있다.
가열 램프(513A∼513C)는 도 17에 도시한 바와 같이 회전 테이블(511)에 대해서 대략 수직으로 세워서 마련되어 있다. 각 램프(313)의 주위를 둘러싸도록 해서 마련한 원추 형상 반사부(514A∼513C)의 경사 각도를 적절하게 설정해서 각 가열 램프(513A∼513C)의 열선이 조사되는 방향, 즉 지향 방향(running direction)을 결정하도록 되어 있다.
실시예 3에 따른 가열 수단(510)에서는 각 가열원(512A∼512C)에 의한 가열 램프(513A∼513C)의 지향 방향은 영역 A, B, C마다 다르게 되어 있다. 구체적으로는 도 18에 도시한 바와 같이 최내주 영역 A의 2개의 가열원(512A)의 원추 형상 반사부(512A)의 지향 방향 A(도 18에 있어서 이점 쇄선으로 도시)는 웨이퍼 중심으로부터 그 반경의 대략 30/100의 위치에 대응하는 부분을 향하도록 되어 있다. 중앙의 영역 B의 6개의 가열원(512B)의 원추 형상 반사부(514B)의 지향 방향 B는 웨이퍼 중심으로부터 그 반경의 대략 70/100의 위치에 대응하는 부분을 향하도록 되어 있다. 또, 최외주 영역 C의 14개의 가열원(512C)의 원추 형상 반사부(514C)의 지향 방향 C는 웨이퍼 중심으로부터 그 반경의 대략 105/100의 위치, 즉 웨이퍼 W의 외주연보다 외측에 대응하는 부분을 향하도록 되어 있다.
따라서, 8인치 사이즈의 웨이퍼인 경우, 반경이 약 100mm이므로 각 지향 방향 A∼C는 웨이퍼 중심으로부터 30mm, 70mm, 105mm의 위치로 된다. 이들 지향 방향 A∼C가 향하는 점은 중심으로부터의 위치는 ±4%의 범위내로 허용할 수 있다.
이 예에서는 원추 형상 반사부(514A∼514C)의 회전 테이블 중심으로부터의 위치에 따라서 각 원추 형상 반사부(514A∼514C)의 중심축은 지향 방향 A∼C와 각각 일치하도록 경사져 있다. 예를 들면, 최내주 영역 A의 원추 형상 반사부(514A)의 중심축 C는 8도, 중앙 영역 B의 원추 형상 반사부(514B)는 11도, 최외주 영역 C의 원추 형상 반사부(514C)는 2도 각각 경사져 있다. 그러나, 회전 테이블(511)에 공간적으로 여유가 있어 각 영역의 가열 램프(513)를 탑재대(502)의 대응하는 조사점 바로 아래에 배치할 수 있으면, 각 원추 형상 반사부(514A∼514C)의 중심축, 즉 지향 방향 A∼C를 바로 위로 향하도록 할 수도 있다.
또, 이 예에서는 웨이퍼 W의 외주연의 외측에 배광량의 피크를 정확하게 위치시키기 위해서, 최외주 영역 C의 원추 형상 반사부(514C)의 개구 각도 θ3을 다른 영역 A, B의 원추 형상 반사부(514A, 514B)의 개구 각도 θ1, θ2보다 작게 설정해서 지향성을 높이고 있다. 예를 들면, 이 예의 경우에는 개구 각도 θ1, θ2는 모두 46.6도로 설정되어 있는데 비해, 개구 각도 θ3은 33.9도로 설정되어 있다.
이와 같이 구성된 각 영역 A∼C의 가열원(512A∼512C)의 가열 램프(512A∼512C)로부터의 배광량을 측정하고, 이 결과를 도 19에 도시한다. 도 19에 있어서 최내주 영역 A의 가열 램프(513A)로부터의 배광량 특성을 곡선 A로,중앙 영역 B의 가열 램프(513B)로부터의 배광량 특성을 곡선 B로, 또한 최외주 영역 C의 가열 램프(513C)로부터의 배광량 특성을 곡선 C로 각각 도시한다. 또, 각 곡선 A, B, C의 총합으로서 총 배광량 특성을 곡선 D로 나타낸다.
도 19에서 명백한 바와 같이, 각 곡선 A, B, C는 각각 웨이퍼 중심으로부터 30mm, 70mm, 105mm인 점에 있어서 피크가 나타나고 있다. 또, 곡선 D는 웨이퍼면내에 대응하는 부분은 대략 균일한 배광량으로 되어 있고, 웨이퍼 외주연 단부의 근방에 있어서 배광량이 조금 증가하고, 그리고 웨이퍼 W의 외주연 단부보다 근소한 거리, 이 예에서는 약 5mm만큼 외측에 위치하는 부분, 즉 탑재대(502)의 주연부에 배광량의 피크 P1이 위치하고 있다.
이 경우, 곡선 D의 배광량의 피크 P1이 웨이퍼 W의 외주연 단부에 대응하는 부분에 위치되면, 웨이퍼 W의 외주연부(웨이퍼 W의 외주연 단부 및 그 근방 영역을 포함함. 이하 동일)가 다른 부분보다 온도가 너무 높아진다. 반대로, 피크 P1이 웨이퍼 W의 외주연 단부보다 너무 많이 떨어진 부분에 위치되면, 웨이퍼 W의 외주연부의 온도 보상이 충분하지 않게 되어 웨이퍼 W의 외주연부의 온도가 낮아지게 된다. 이와 같이, 충분히 온도 보상이 가능한 곡선 D의 피크 위치 P1은 웨이퍼 외주연부로부터, 예를 들면 5mm∼25mm의 범위내로 들어가도록 설정한다.
따라서, 도 18에 도시한 가열원(512A∼512C)의 가열 램프(513A∼513C)로부터의 열선의 지향 방향 A∼C는 총 배광량의 피크 P1이 웨이퍼 W의 외주연 단부보다 약간 외측으로 되도록 설정된다.
또, 실시예 3의 램프 가열형 열처리 장치(500)는 도 20에 도시한 바와 같이,탑재대(502)의 내부에 탑재대(502)의 주연부로부터 중심을 향해 열전쌍봉(561)을 삽입 이탈이 자유롭게 마련되어 있다. 이 열전쌍봉(561)내에는 상기한 3개의 각 영역 A∼C에 대응시켜서 반경 방향으로 다른 위치에 3개의 열전쌍(562)이 봉입되어 있다. 그리고, 3개의 열전쌍(562)으로부터의 검출 신호는 제어 수단(563)으로 전달된다. 제어 수단(563)에는 가열 램프(313)에 각 영역 A∼C에 따로따로 전력을 공급할 수 있는 전력 공급부(564)가 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 제어 수단(563)은 각 열전쌍(562)의 검출값에 근거하여 대응하는 각 가열 램프(513A∼513C)의 출력을 영역마다 개별적으로 정밀도 좋게 제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 가열 수단(510)을 구비하는 램프 가열형 열처리 장치(500)에 있어서, 실시예 1에서 설명한 것과 실질적으로 동일한 조작에 의해서, 웨이퍼 W의 표면에 CVD에 성막을 실시한 경우, 가열 수단(510)의 회전 테이블(511)이 회전하면서 각 가열원(512A∼512C)으로부터의 열선이 탑재대(502)의 이면측으로 조사되어 탑재대(502)를 가열한다. 이 결과, 주로 열전도에 의해서 웨이퍼 W가 소정의 프로세스 온도로 가열 유지되게 된다.
이 경우, 복수의 가열 램프(513)의 출력이 영역마다 대응하는 위치에 마련된 3개의 열전쌍(562)의 출력에 근거하여 제어되고, 각 가열 램프(513A∼513C)로부터의 열선 총 배광량의 특성이 도 19에 있어서의 곡선 D로 되도록 조사 열선이 제어된다.
다음에, 실시예 3에 따른 램프 가열형 열처리 장치(500)를 사용해서 실제로 얻어진 배광량 특성에 대해서 도 21, 도 22를 참조해서 설명한다.
도 21은 종래 장치에 의한 배광량 특성을 도시한 것이다. 가열 수단에 의한 총 배광량을 제어하고 있지 않는 종래 장치에 의하면, 가열 램프를 3 영역으로 구획해서 영역마다 제어하고 있지만 총 배광량을 적정하게 제어하고 있지 않으므로 웨이퍼 W의 온도의 면내 균일성이 충분하지 않았다.
이에 대해서, 실시예 3에 따른 램프 가열형 열처리 장치(500)를 사용한 각 경우에는, 도 22에 도시한 바와 같이 각 영역 A∼C의 모든 가열원(512)의 총 배광량을 웨이퍼 W의 외주연 단부보다 약간, 이 예에서는 5mm 외측에 총 배광량 특성 곡선인 P1이 위치하도록 제어하는 것에 의해서, 종래 장치보다 높은 정밀도로 웨이퍼 W의 온도의 면내 균일성을 확보할 수 있다는 것이 확인되었다.
이상 설명한 바와 같이, 실시예 3에 따른 램프 가열형 처리 장치(500)에서는 가열 수단(510)에 의해, 웨이퍼 W의 외주연부에서의 방열량을 적정하게 보상할 수 있다. 이 결과, 웨이퍼 W의 온도의 면내 균일성을 높일 수 있고, CVD에 의한 성막에 있어서 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 구경이 큰, 예를 들면 8 인치 사이즈의 웨이퍼에 대해서도 막 두께가 균일한 성막을 실행할 수 있다.
특히, 최외주 영역 A의 원추 형상 반사부(514C)의 개구 각도 θ3을 다른 영역의 원추 형상 반사부(514A, 514B)의 개구 각도 θ1, θ2보다 작게 설정해서 지향성을 강하게 하고 있으므로, 방열량의 보상을 충분히 실행할 수 있어, 웨이퍼 W의 온도의 면내 균일성을 한층 높일 수 있다.
또한, 상기 실시예 3에서는 복수의 가열원(512)을 3개의 영역으로 구획하였지만, 영역의 수는 특별히 한정되지 않는다. 또, 원추 형상 반사부(514)의 개구 각도에 관해서는 총 배광량의 특성을 높이기 위해서 최외주 영역 C의 원추 형상 반사부(514)의 개구 각도 θ3을 다소 작게 하고 있다. 그러나, 도 19에 도시한 바와 같은 총 배광량 특성을 유지할 수 있는 것이면 이것에 한정되는 것은 아니고, 모든 원추 형상 반사부(514)의 개구 각도를 동일하게 해도 되고 또는 최내주 영역 A의 원추 형상 반사부(514)의 개구 각도 θ1을 다른 부분에 비해 작게 해도 된다. 또, 각 영역의 가열원의 수도 특별히 한정되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 실시예 1∼실시예 3에 따른 램프 가열형 열처리 장치는 CVD 처리 이외에, 예를 들면 산화, 확산, 어닐(열처리) 등의 처리를 실행하는 것이어도 된다. 또, 램프 가열형 열처리 장치로서는 서셉터를 개재시키지 않고, 반도체 웨이퍼를 가열 램프의 광 에너지에 의해 직접 가열하는 것이어도 된다. 피처리체로서는 반도체 웨이퍼 이외에, 예를 들면 LCD 기판 등도 적용 가능하다.
또, 실시예 1∼실시예 3에 따른 열처리 장치에 대해서 각각 설명한 기술은 서로 조합해서 사용할 수 있다.
이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 피처리체의 온도 불균일을 보상해서 피처리체에 대한 처리의 면내 균일성을 향상할 수 있다. 또, 가열 램프의 수명을 연장하는 것에 의해 관리의 점에서 우수하며, 피처리체의 외주 단부로부터의 열방열에 의한 피처리체의 온도의 불균일을 개선할 수 있다.

Claims (17)

  1. 반도체 디바이스 제조를 위한 열처리 장치에 있어서,
    처리실과,
    상기 처리실내에 마련된 피처리체를 지지하기 위한 서포트와,
    상기 처리실내로 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와,
    상기 처리실을 배기하기 위한 배기계와,
    상기 처리실에 마련된 투과창과,
    상기 피처리체를 가열하는 히터로서, 상기 피처리체에 대해 상기 투과창을 거쳐서 열선을 직접 또는 간접적으로 조사하는 복수의 가열원과, 상기 가열원이 그 표면측메 마련되는 테이블을 갖되, 각 가열원은 가열 램프 및 반사부로 구성되어 있는 상기 히터와,
    상기 히터와 상기 서포트를 상대적으로 회전시키는 회전 구동 기구와,
    상기 테이블에 표면측으로부터 이면측으로 관통해서 마련되고, 각 가열원에 마련되어 그의 내부에는 가열 램프가 배치되어 있는 송풍 통로와,
    상기 송풍 통로의 각각으로 냉각 가스를 송풍 통과시키는 냉각 가스 공급/배출 기구와,
    상기 송풍 통로내에 배치되어, 가열 램프의 램프 본체 일부로 냉각 가스가 직접적으로 또한 국소적으로 뿜어내어지는 것을 방지하는 정류체
    를 구비하는 열처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류체가 가열 램프의 램프 본체와 봉지부 사이에 마련되어 있는 열처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터를 둘러싸는 가열실을 더 구비하고, 상기 가열실은 테이블에 의해 상기 테이블의 표면측의 제 1 공간 영역과 상기 테이블의 이면측의 제 2 공간 영역으로 분할되고, 냉각 가스 공급/배출 기구는 상기 제 2 공간 영역으로 냉각 가스를 공급하는 한편 상기 제 1 공간 영역으로부터 냉각 가스를 배기하도록 되어 있는 열처리 장치.
  4. 반도체 디바이스 제조를 위한 가열 장치에 있어서,
    피처리체를 가열하는 주 히터로서, 상기 피처리체에 대해 직접 또는 간접적으로 열선을 조사하는 동심원 형상으로 배열된 복수의 주 가열원을 갖되, 상기 복수의 주 가열원이 피처리체 표면의 동심원 형상으로 분할된 복수의 영역 각각을 가열하기 위한 복수의 가열원의 군으로 나누어져 있는 상기 주 히터와,
    상기 주 히터에 의한 가열 위치에 상기 피처리체가 배치되도록 상기 피처리체를 지지하기 위한 서포트와,
    상기 주 히터 및 상기 서포트를 상대적으로 회전시키기 위한 회전 구동 기구와,
    상기 주 히터에 의한 상기 피처리체의 가열에 의해 상기 피처리체에 발생한 원주 방향의 온도 불균일을 보상하고, 상기 주 히터와는 별개 독립적으로 제어 가능하고, 상기 주 히터의 가장 외측에 마련된 가열원의 군중에 배치되며, 상기 피처리체에 대해 직접 또는 간접적으로 열선을 조사하는 보조 가열원을 갖는 보조 히터
    를 구비하는 가열 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 가열원의 군은 서로 별개로 독립해서 제어할 수 있는 가열 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조 히터로부터의 열선의 조사 위치가 상기 피처리체의 표면에 발생한 온도 불균일 영역을 통과하는 동안에만 상기 주 히터와 상이한 출력으로 상기 피처리체를 가열하도록 하기 위한 제어기를 구비하는 가열 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 보조 히터로부터의 열선의 조사 위치가 상기 피처리체 표면의 다른 영역보다 온도가 낮은 영역을 통과하는 동안에만 상기 주 히터보다 높은 출력으로 상기 피처리체를 가열시키는 가열 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 보조 히터로부터의 열선의 조사 위치가 상기 피처리체 표면의 다른 영역보다 온도가 높은 영역을 통과하는 동안에만 상기 주 히터보다 낮은 출력으로 상기 피처리체를 가열시키는 가열 장치.
  9. 반도체 디바이스 제조를 위한 가열 장치에 있어서,
    피처리체를 가열하기 위한 주 히터로서, 상기 피처리체에 대해 직접 또는 간접적으로 열선을 조사하는 동심원 형상으로 배열된 복수의 주 가열원을 갖는 상기 주 히터와,
    상기 주 히터에 의한 가열 위치에 상기 피처리체가 배치되도록 상기 피처리체를 지지하기 위한 서포트와,
    상기 주 히터 및 상기 서포트를 상대적으로 회전시키기 위한 회전 구동 기구와,
    상기 주 히터에 의한 상기 피처리체의 가열에 의해 상기 피처리체에 발생한 원주 방향의 온도 불균일을 보상하기 위한 보조 히터로서, 상기 주 히터와는 별개 독립적으로 제어 가능하고, 상기 복수의 주 가열원 사이에 배치되며, 상기 피처리체에 대해 직접 또는 간접적으로 열선을 조사하는 보조 가열원을 갖는 상기 보조 히터와,
    상기 보조 히터로부터의 열선의 조사 위치가 상기 피처리체의 표면에 발생한 온도 불균일 영역을 통과하는 동안에만 상기 주 히터와 상이한 출력으로 상기 피처리체를 가열하도록 하기 위한 제어기
    를 구비하는 가열 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 보조 히터로부터의 열선의 조사 위치가 상기 피처리체 표면의 다른 영역보다 온도가 낮은 영역을 통과하는 동안에만 상기 주 히터보다 높은 출력으로 상기 피처리체를 가열시키는 가열 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 보조 히터로부터의 열선의 조사 위치가 상기 피처리체표면의 다른 영역보다 온도가 높은 영역을 통과하는 동안에만 상기 주 히터보다 낮은 출력으로 상기 피처리체를 가열시키는 가열 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 주 가열원은 피처리체 표면의 동심원 형상으로 분할된 복수의 영역 각각을 가열하기 위한 복수의 가열원의 군으로 나누어져 있는 가열 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보조 히터는 상기 주 히터의 가장 외측에 마련된 가열원의 군중에 배치되는 가열 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 피처리체는 대략 원반 형상이고, 상기 주 히터가 피처리체에 조사되는 열선의 상기 피처리체의 중심으로부터 주연 방향 외측에 이르는 각 지점에 있어서의 조사량을 나타내는 곡선의 피크가 서포트에 의해 지지된 피처리체의 주연 단부의 위치보다 근소한 거리만큼 외측에 위치시키도록 설정되어 있고, 곡선의 피크가 피처리체의 주연 단부보다 외측 5 내지 25㎜의 범위내에 위치하고 있는 가열 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    복수의 가열원이 테이블의 표면상에 동심원 형상의 복수의 영역으로 나누어져 마련되고, 상기 복수의 영역중 1개의 영역에 속하는 복수의 가열원과 다른 영역에 속하는 복수의 가열원에 의한 열선의 지향 방향이 서로 다른 가열 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    복수의 가열원이 테이블의 표면상에 동심원 형상의 3개의 영역으로 나누어져 마련되고, 상기 3개의 영역중 최내주 영역에 속하는 가열원의 지향 방향이 피처리체의 중심으로부터 상기 피처리체 반경의 30/100±4%의 위치에, 중앙 영역에 속하는 가열원의 지향 방향이 70/100±4%의 위치에, 또한 최외주 영역에 속하는 가열원의 지향 방향이 105/100±4%의 위치를 향하도록 되어 있는 가열 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    가열원이 가열 램프와 상기 가열 램프를 둘러싸는 반사부로 구성되고, 개구 각도가 가장 외측의 영역에 속하는 가열원의 상기 반사부의 개구 각도가 다른 영역에 속하는 가열원의 개구 각도보다 작게 설정되어 있는 가열 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100752234B1 (ko) 2006-06-27 2007-08-29 호서대학교 산학협력단 인터페로미터를 이용한 웨이퍼 표면의 스트레스 측정장치
WO2013162712A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 Applied Materials, Inc. Optics for controlling light transmitted through a conical quartz dome
KR20150130409A (ko) * 2013-03-11 2015-11-23 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 가요성 스탠드오프들을 갖는 램프헤드 ｐｃｂ
KR20160088911A (ko) * 2013-11-22 2016-07-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 접근이 용이한 램프헤드

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6900413B2 (en) * 1998-08-12 2005-05-31 Aviza Technology, Inc. Hot wall rapid thermal processor
US6353209B1 (en) * 1999-03-04 2002-03-05 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Temperature processing module
JP2000286207A (ja) * 1999-03-30 2000-10-13 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置及び熱処理方法
US6191394B1 (en) * 1999-05-19 2001-02-20 Tokyo Electron Ltd. Heat treating apparatus
US6333493B1 (en) * 1999-09-21 2001-12-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Heat treating method and heat treating apparatus
JP3792986B2 (ja) * 2000-04-11 2006-07-05 東京エレクトロン株式会社 膜形成方法及び膜形成装置
US6554905B1 (en) * 2000-04-17 2003-04-29 Asm America, Inc. Rotating semiconductor processing apparatus
EP1204299A1 (en) * 2000-04-29 2002-05-08 Ibiden Co., Ltd. Ceramic heater and method of controlling temperature of the ceramic heater
US6562141B2 (en) * 2000-07-03 2003-05-13 Andrew Peter Clarke Dual degas/cool loadlock cluster tool
JP2002134430A (ja) * 2000-10-24 2002-05-10 Tokyo Electron Ltd 指向性を高める高反射率の膜を有するランプ及び熱処理装置
JP4471487B2 (ja) * 2000-11-24 2010-06-02 株式会社アルバック 真空処理装置、真空処理方法
JP2003031806A (ja) * 2001-05-09 2003-01-31 Hitachi Ltd Ｍｏｓトランジスタ及びその製造方法
KR100822872B1 (ko) * 2001-08-14 2008-04-17 삼성코닝정밀유리 주식회사 유리기판의 박막 코팅 방법
US7137544B2 (en) * 2002-12-13 2006-11-21 General Electric Company Apparatus and method for performing welding at elevated temperature
US6947665B2 (en) * 2003-02-10 2005-09-20 Axcelis Technologies, Inc. Radiant heating source with reflective cavity spanning at least two heating elements
JP2006073895A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Canon Inc 冷却装置、露光装置及びデバイス製造方法
JP2007146252A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Tokyo Electron Ltd 熱処理方法、熱処理装置及び記憶媒体
JP5138253B2 (ja) * 2006-09-05 2013-02-06 東京エレクトロン株式会社 アニール装置
US7976634B2 (en) * 2006-11-21 2011-07-12 Applied Materials, Inc. Independent radiant gas preheating for precursor disassociation control and gas reaction kinetics in low temperature CVD systems
KR100807120B1 (ko) * 2006-11-21 2008-02-27 코닉시스템 주식회사 급속열처리 장치
JP4825689B2 (ja) * 2007-01-12 2011-11-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空処理装置
US7515986B2 (en) * 2007-04-20 2009-04-07 The Boeing Company Methods and systems for controlling and adjusting heat distribution over a part bed
KR20090057729A (ko) * 2007-12-03 2009-06-08 에이피시스템 주식회사 급속열처리장치의 히터블록
KR100916677B1 (ko) * 2007-12-13 2009-09-08 엘지전자 주식회사 조리기기의 배기장치
JP5351479B2 (ja) * 2008-01-28 2013-11-27 東京エレクトロン株式会社 加熱源の冷却構造
KR200473996Y1 (ko) * 2008-12-22 2014-08-13 주식회사 테스 슬릿밸브
US10202707B2 (en) * 2012-04-26 2019-02-12 Applied Materials, Inc. Substrate processing system with lamphead having temperature management
US8987639B2 (en) * 2012-09-05 2015-03-24 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Electrostatic chuck with radiative heating
US9748120B2 (en) * 2013-07-01 2017-08-29 Lam Research Ag Apparatus for liquid treatment of disc-shaped articles and heating system for use in such apparatus
CN108364889A (zh) * 2013-01-16 2018-08-03 应用材料公司 石英上拱形结构及下拱形结构
US8772055B1 (en) * 2013-01-16 2014-07-08 Applied Materials, Inc. Multizone control of lamps in a conical lamphead using pyrometers
US10403521B2 (en) * 2013-03-13 2019-09-03 Applied Materials, Inc. Modular substrate heater for efficient thermal cycling
US9245777B2 (en) * 2013-05-15 2016-01-26 Lam Research Ag Apparatus for liquid treatment of wafer shaped articles and heating system for use in such apparatus
KR102386812B1 (ko) * 2014-05-16 2022-04-15 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 샤워헤드 설계
KR20230173740A (ko) * 2015-01-30 2023-12-27 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 프로세스 챔버를 위한 램프 가열
JP7109331B2 (ja) * 2018-10-02 2022-07-29 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
CN110616406A (zh) * 2018-11-29 2019-12-27 爱发科豪威光电薄膜科技(深圳)有限公司 磁控溅射镀膜机
CN116724385A (zh) * 2020-12-28 2023-09-08 玛特森技术公司 具有热处理系统的工件处理装置
US20220322492A1 (en) * 2021-04-06 2022-10-06 Applied Materials, Inc. Epitaxial deposition chamber
CN115772660A (zh) * 2021-09-06 2023-03-10 中微半导体设备(上海)股份有限公司 加热装置、cvd设备及半导体工艺处理的方法
CN114959889A (zh) * 2022-06-29 2022-08-30 季华实验室 一种反应腔的温度补偿装置、系统及方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4469529A (en) * 1981-12-04 1984-09-04 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Method for heating semiconductor wafer by means of application of radiated light with supplemental circumferential heating
US5155336A (en) * 1990-01-19 1992-10-13 Applied Materials, Inc. Rapid thermal heating apparatus and method
US5108792A (en) * 1990-03-09 1992-04-28 Applied Materials, Inc. Double-dome reactor for semiconductor processing
JP3195678B2 (ja) * 1993-01-22 2001-08-06 東京エレクトロン株式会社 エネルギー線加熱装置
US5444217A (en) * 1993-01-21 1995-08-22 Moore Epitaxial Inc. Rapid thermal processing apparatus for processing semiconductor wafers
US5345534A (en) * 1993-03-29 1994-09-06 Texas Instruments Incorporated Semiconductor wafer heater with infrared lamp module with light blocking means
KR100274754B1 (ko) * 1993-08-18 2000-12-15 히가시 데쓰로 성막장치 및 성막방법
US5650082A (en) * 1993-10-29 1997-07-22 Applied Materials, Inc. Profiled substrate heating
KR100377981B1 (ko) * 1994-06-07 2003-05-27 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드 성형화합물큐어링방법
JP3360098B2 (ja) * 1995-04-20 2002-12-24 東京エレクトロン株式会社 処理装置のシャワーヘッド構造
JP3553204B2 (ja) * 1995-04-28 2004-08-11 アネルバ株式会社 Ｃｖｄ装置
US5551985A (en) * 1995-08-18 1996-09-03 Torrex Equipment Corporation Method and apparatus for cold wall chemical vapor deposition
US5937142A (en) * 1996-07-11 1999-08-10 Cvc Products, Inc. Multi-zone illuminator for rapid thermal processing
US5889258A (en) * 1996-12-12 1999-03-30 Lubomirski; Dimitri High temperature heating apparatus
US5900177A (en) * 1997-06-11 1999-05-04 Eaton Corporation Furnace sidewall temperature control system
US5970214A (en) * 1998-05-14 1999-10-19 Ag Associates Heating device for semiconductor wafers

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100752234B1 (ko) 2006-06-27 2007-08-29 호서대학교 산학협력단 인터페로미터를 이용한 웨이퍼 표면의 스트레스 측정장치
WO2013162712A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 Applied Materials, Inc. Optics for controlling light transmitted through a conical quartz dome
US9905444B2 (en) 2012-04-25 2018-02-27 Applied Materials, Inc. Optics for controlling light transmitted through a conical quartz dome
KR20150130409A (ko) * 2013-03-11 2015-11-23 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 가요성 스탠드오프들을 갖는 램프헤드 ｐｃｂ
KR102214288B1 (ko) * 2013-03-11 2021-02-09 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 가요성 스탠드오프들을 갖는 램프헤드 ｐｃｂ
KR20160088911A (ko) * 2013-11-22 2016-07-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 접근이 용이한 램프헤드
KR102228941B1 (ko) 2013-11-22 2021-03-17 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 접근이 용이한 램프헤드

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US6121579A (en) 2000-09-19
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