KR100571714B1 - Apparatus for the thermal treatment of substrates - Google Patents

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베르너 블레어쉬
하인리히 발크
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스티그 알티피 시스템즈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 반응 챔버, 적어도 하나의 가열원 및 가열원에 의해 방사되는 방사선의 적어도 일부를 반사하는 반사벽의 적어도 하나를 포함하는 기판의 열처리를 위한 디바이스에 관한 것이다. 반사벽은 방사선의 분포구역 이상을 보호하도록 형성된다.The present invention relates to a device for heat treatment of a substrate comprising at least one of a reaction chamber, at least one heating source and a reflective wall reflecting at least a portion of the radiation emitted by the heating source. The reflective wall is formed to protect more than the distribution area of the radiation.

Description

기판의 열처리를 위한 장치 {APPARATUS FOR THE THERMAL TREATMENT OF SUBSTRATES}Equipment for heat treatment of substrate {APPARATUS FOR THE THERMAL TREATMENT OF SUBSTRATES}

본 발명은 기판을 열처리하는 장치에 관한 것인데, 이 장치는 반응 챔버, 적어도 하나의 연장된 가열원, 및 가열원에 의해 방출되는 방사선의 적어도 일부를 반사시키기 위해 가열원에 인접하게 배치되며 적어도 하나의 리브(rib)를 갖춘 적어도 하나의 반사벽을 포함한다.The present invention relates to an apparatus for heat treating a substrate, the apparatus being arranged adjacent to a heating source and reflecting at least one of the reaction chamber, at least one extended heating source, and at least a portion of the radiation emitted by the heating source. And at least one reflective wall with a rib of.

이런 타입의 장치는 예를 들어, JP 5-190558A로부터 공지되어 있다. 반사벽은 가열 램프에 평행하게 연장되는 그루브를 가지며, 상기 그루부는 적어도 하나의 리브를 형성하며, 가열 램프가 그루브에 적어도 부분적으로 배치된다. 이런 타입의 반사벽에 있어서, 반사된 방사선은 램프에 평행하게 된다. 반사벽에서 가열 램프에 평행하게 연장되는 형태를 가지는 이 장치는 또한 JP 61-125021 A 및 JP 60-193343 A로부터 공지되어 있다.Devices of this type are known, for example, from JP 5-190558A. The reflecting wall has a groove extending parallel to the heating lamp, the groove forming at least one rib, the heating lamp being at least partially disposed in the groove. In this type of reflective wall, the reflected radiation is parallel to the lamp. This device having a form extending parallel to the heating lamp in the reflecting wall is also known from JP 61-125021 A and JP 60-193343 A.

기판을 열처리하기 위한 장치는 본 출원의 출원인이 권한을 가지고 있는 DE 197 37 802에 개시되어 있다. 이 장치에 있어서, 석영 유리의 반응 챔버는 반응 벽을 가지는 제 2의 큰 챔버 내에 배치된다. 반응 챔버 내에 배치되는 기판, 특히 반도체 웨이퍼를 가열하기 위하여, 로드 램프 형태의 가열원이 상기 챔버의 상부 및 하부에 배치된다. 이 장치의 반사벽은 평면이어서, 반사된 방사선은 램프에 평행하게 된다.An apparatus for heat treating a substrate is disclosed in DE 197 37 802 to which the applicant of the present application is entitled. In this apparatus, the reaction chamber of quartz glass is disposed in a second large chamber having a reaction wall. In order to heat the substrate, in particular the semiconductor wafer, arranged in the reaction chamber, a heating source in the form of a load lamp is arranged above and below the chamber. The reflecting wall of the device is planar so that the reflected radiation is parallel to the lamp.

방사선은 반사벽에 평행하게 반사되기 때문에, 기판을 가열하는 입사광은 반응 챔버 내에서 어느 정도 주기적인 밀도 분포를 가진다. 이렇게 함으로써, 기판의 부분은 다른 부분들보다 고온으로 가열될 수 있지만, 기판은 가능하면 균일하게 가열되어야 하기 때문에, 이것은 단점이 된다.
또한, U.S.-A-4,654,509, 및 U.S.-A-3,836,751에서, 상부 램프 뱅크의 로드 램프가 하부 램프 뱅크의 로드 램프에 90°로 회전하도록 로드 램프를 가지는 상부 및 하부 램프 뱅크가 배치된 급속 가열 장치가 공지되어 있다. 로드 램프에 인접하게 배치된 반사벽 각각은 로드 램프에 평행하게 연장되는 그루브를 가져, 반사된 방사선이 램프에 평행하게 된다.
U.S.-AA5,561,734는 연장된 가열원 및 리브를 가지는 반사벽이 제공되는 기판 열처리 장치를 개시한다. 반사벽의 리브는 가열원과 평행하게 연장된다.Since the radiation is reflected parallel to the reflecting wall, the incident light which heats the substrate has a somewhat periodic density distribution in the reaction chamber. By doing so, a part of the substrate can be heated to a higher temperature than the other parts, but this is a disadvantage since the substrate should be heated as uniformly as possible.
In addition, in US-A-4,654,509 and US-A-3,836,751, a rapid heating device in which upper and lower lamp banks having a load lamp are arranged so that the load lamp of the upper lamp bank rotates by 90 ° to the load lamp of the lower lamp bank. Is known. Each of the reflecting walls disposed adjacent to the load ramp has grooves extending parallel to the load ramp such that the reflected radiation is parallel to the ramp.
US-AA5,561,734 discloses a substrate heat treatment apparatus provided with a reflective wall having an extended heating source and ribs. The rib of the reflecting wall extends in parallel with the heating source.

따라서, 본 발명의 목적은 기판이 균일하게 가열될 수 있는 전술된 일반적 타입의 기판을 열처리하는 장치를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus for heat treating a substrate of the general type described above in which the substrate can be heated uniformly.

본 발명의 이 목적은 가열원 또는 가열원들이 적어도 하나의 리브의 세로 방향에 대하여 경사각을 이루어 배치되도록 함으로써 실현된다. 이러한 배치에 의해, 가열원의 반사 이미지는 튜브 및 리브 사이의 각에 따른 크기만큼 회전되어, 반응 챔버에서 방사 밀도가 더 균일하게 유도되어 분포되는 결과를 가져온다.This object of the invention is realized by having the heating source or heating sources arranged at an oblique angle with respect to the longitudinal direction of the at least one rib. By this arrangement, the reflected image of the heating source is rotated by the size according to the angle between the tube and the rib, resulting in more uniformly induced and distributed radiation density in the reaction chamber.

본 발명의 하나의 바람직한 특정 실시예에 따르면, 반사벽은 서로 평행하게 배치되는 다수의 리브들을 가진다. 이 다수의 리브들로 인해, 전체 반응 챔버 내에서 방사 밀도가 더 균일하게 분포된다. 이러한 관계로써, 리브들이 그루브에 의해 형성되는 것이 바람직하다.According to one preferred particular embodiment of the invention, the reflecting wall has a plurality of ribs arranged parallel to each other. Due to these multiple ribs, the radiation density is more evenly distributed in the entire reaction chamber. With this relationship, the ribs are preferably formed by the grooves.

본 발명의 특히 바람직한 특정 실시예에 따르면, 가열원은 제어하기 쉬운 단순한 가열원을 제공하는 로드 램프이다.According to certain particularly preferred embodiments of the present invention, the heating source is a load lamp that provides a simple heating source that is easy to control.

리브와 가열원 사이의 각은, 가열원의 반사된 이미지가 90°각으로 회전하도록 바람직하게 45°이다. 따라서, 반사 방사선은 램프 튜브의 직접 방사선에 수직으로 연장되며, 그 결과로 반응 챔버 내에서 아주 균일한 방사 밀도로 형성된다.The angle between the rib and the heating source is preferably 45 ° such that the reflected image of the heating source rotates at a 90 ° angle. Thus, the reflected radiation extends perpendicular to the direct radiation of the lamp tube, resulting in a very uniform radiation density in the reaction chamber.

일 특정 실시예에 따르면, 전체 반사벽에 전술된 결과를 형성하기 위하여, 리브는 전체 반사벽 상에 균일하게 연장된다.According to one particular embodiment, the ribs extend evenly over the entire reflecting wall to form the above-described result on the entire reflecting wall.

다른 특정 실시예에 따르면, 가열될 기판 방향으로 열 방사를 반사할 수 있게 하기 위하여, 리브는 적어도 반사벽 일부 상에, 특히 반사벽 외부 영역으로 연장된다.According to another particular embodiment, in order to be able to reflect thermal radiation in the direction of the substrate to be heated, the ribs extend at least on part of the reflecting wall, in particular to the area outside the reflecting wall.

본 발명의 바람직한 특정 실시예에 따르면, 적어도 하나의 회전 장치가 적어도 하나의 리브를 가지는 반사벽을 회전시키기 위해 더 제공된다. 회전으로 인해, 처리 챔버내의 방사 필드의 밀도 분포를 각 처리 조건에 적용하는 것이 가능하다. 특히, 반사벽의 회전으로 인해, 밀도 분포는 항상 균일하게 될 수 있고, 이에 의해서 기판을 더욱 균일하게 가열시킬 수 있다. 또한, 반사벽의 회전으로 인해, 방사 밀도 분포는 반사벽의 회전 진동수에 따라 조정된다. 조정은 또한, 예를 들어, 고온 측정법을 통해 온도를 측정하기 위해 바람직하게 이용될 수 있다.According to a particular preferred embodiment of the invention, at least one rotating device is further provided for rotating the reflecting wall having at least one rib. Due to the rotation, it is possible to adapt the density distribution of the radiation field in the treatment chamber to each treatment condition. In particular, due to the rotation of the reflecting wall, the density distribution can always be uniform, thereby heating the substrate more evenly. Also, due to the rotation of the reflecting wall, the radiation density distribution is adjusted according to the rotation frequency of the reflecting wall. Adjustment can also be preferably used to measure the temperature, for example, via pyrometry.

회전, 및 그에 따른 처리 챔버 내의 방사 밀도 분포를 각 처리 조건 및 처리 단계에 적용하기 위하여, 회전 장치를 제어하기 위한 제어 유닛이 바람직하게 제공된다.In order to apply the rotation and thus the radial density distribution in the processing chamber to each processing condition and processing step, a control unit for controlling the rotating device is preferably provided.

본 명세서에서 기판이라는 용어는 반도체 웨이퍼, 마스크, 플레이트, 및 열처리되는 모든 대상물 또는 그 대상물의 표면을 포함한다.The term substrate herein includes semiconductor wafers, masks, plates, and all objects to be heat treated or surfaces of the objects.

본 발명은 도면을 참조로 하나의 바람직한 특정 실시예에 의해 계속해서 설 명될 것이다.The invention will continue to be described by one particular preferred embodiment with reference to the drawings.

도 1은 기판을 열처리하는 장치의 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for heat treating a substrate.

도 2는 도 1의 장치의 반사벽의 투시도이다.FIG. 2 is a perspective view of the reflective wall of the device of FIG. 1. FIG.

도 3은 도 2의 반사벽 상에 배치된 로드 램프를 가지는 도 2의 반사벽의 투시도이다.3 is a perspective view of the reflecting wall of FIG. 2 with a load lamp disposed on the reflecting wall of FIG.

도 1은 기판(2)을 열처리하는 장치(1)를 개략적으로 도시한다. 장치(1)는 상부 반사기 또는 반사벽(6), 하부 반사기 또는 반사벽(7)을 가지고, 반사 측벽들(8, 9) 및 도시되지 않은 전면 및 후면 반사벽을 가지는 제 1 반사 챔버를 가진다. 바람직하게 석영 유리로 이루어진 반응 챔버(10)는 챔버(5)내에 배치된다. 반응 챔버(10)에는 본 발명의 반도체 웨이퍼에서, 반응 기체를 유입하기 위한 기체 공급관(12), 및 기판(2)의 삽입과 제거를 위한 챔버 도어 프레임(14)이 제공된다. 기판(2)은 석영 유리 기판 홀더(17) 상에 배치되고 스페이서(18)에 의해 기판 홀더(17)와 일정 간격을 유지한다. 더 나은 열적 동질성이 이루어질 수 있도록 보상 링(22)이 기판(2)에 대하여 중심에 제공된다.1 schematically shows an apparatus 1 for heat treating a substrate 2. The apparatus 1 has an upper reflector or reflecting wall 6, a lower reflector or reflecting wall 7, and a first reflecting chamber having reflecting sidewalls 8, 9 and front and rear reflecting walls not shown. . The reaction chamber 10, preferably made of quartz glass, is arranged in the chamber 5. The reaction chamber 10 is provided with a gas supply pipe 12 for introducing a reaction gas and a chamber door frame 14 for insertion and removal of the substrate 2 in the semiconductor wafer of the present invention. The substrate 2 is disposed on the quartz glass substrate holder 17 and spaced apart from the substrate holder 17 by the spacer 18. A compensation ring 22 is provided centered with respect to the substrate 2 so that better thermal homogeneity can be achieved.

측벽들(8, 9)에 대해 평행한 방향으로 도시되지 않은 전면 및 후면 벽들 사이에서 연장되는 각 로드 램프들(25)이 반사벽들(6, 7) 및 반사 챔버 사이에 배치된다. 상기 장치의 구성 및 상기 기능에 대한 세부사항이 전술된 DE-A-44 37 361 및 DE-A-197 37 802에 개시되어 있으며, 이것들은 모두 본 출원의 출원인이 권리를 가지고 있다. 반복을 피하기 위하여, 본 출원의 요지에 관련된 범위까지 이 특허건들의 내용이 참조된다.Each load lamp 25 extending between the front and rear walls, not shown in a direction parallel to the side walls 8, 9, is disposed between the reflective walls 6, 7 and the reflective chamber. Details of the configuration of the device and the function are disclosed in DE-A-44 37 361 and DE-A-197 37 802 described above, all of which are reserved by the applicant of the present application. In order to avoid repetition, the contents of these patents are referred to to the extent related to the subject matter of the present application.

도 1에서, 반사벽들(6 및 7)의 윤곽은 인식되지 않는데 반하여, 도 2는 반사벽의 윤곽에 대한 일례를 도시하는데, 반사벽의 윤곽은 하부 반사벽(7)에 대해서만 설명될 것이다. 측면(30)에 대해 45°의 각으로 연장되는 그루브(32)가 반응 챔버(10)에 면하는 반사벽(7)의 표면상에 형성된다. 그루브(32)는 상부에서 끝이 점점 가늘어지는 리지(36)를 가지는 리브(34)가 형성되도록 삼각형을 취한다. 하부 그루브 에지(38)는 한 점까지 위로 갈수록 점점 가늘어지는 삼각 그루브(32)의 측면들 사이에서 그루브(32)의 가장 깊은 점에서 각각 형성된다.In FIG. 1, the contours of the reflecting walls 6 and 7 are not recognized, while FIG. 2 shows an example of the contour of the reflecting wall, the contour of the reflecting wall will be described only for the lower reflecting wall 7. . A groove 32 extending at an angle of 45 ° with respect to the side 30 is formed on the surface of the reflective wall 7 facing the reaction chamber 10. The groove 32 takes a triangle to form a rib 34 having a ridge 36 tapering off at the top. Lower groove edges 38 are each formed at the deepest point of the groove 32 between the sides of the triangular groove 32 that taper upwards to one point.

도 3에서 도시된 바와 같이, 로드 램프(25)는 반사기 또는 반사벽(7) 상에, 특히, 측면(30)에 평행하게 연장되어, 리브(34)는 로드 램프(25)에 대해 45°각으로 연장된다. 이러한 배치의 결과로, 상기 언급된 바와 같이, 로드 램프(25)에 대하여 90°로 회전된 각에서 로드 램프(25)의 반사 이미지가 형성된다.As shown in FIG. 3, the load ramp 25 extends on the reflector or reflecting wall 7, in particular parallel to the side surface 30, so that the rib 34 is 45 ° relative to the load ramp 25. Extend at an angle. As a result of this arrangement, as mentioned above, a reflection image of the load ramp 25 is formed at an angle rotated by 90 ° with respect to the load ramp 25.

기판(2)에 수직으로 연장된 축을 중심으로 반사벽을 회전시키기 위하여 반사벽과 연결된 미도시된 회전 장치가 상부 반사벽(6) 상에 제공된다. 적절한 제어 장치를 통한 제어 가능한 방식으로 회전이 이루어지고, 기판의 열처리 동안, 각 처리 조건 및 처리 단계에 적용된다.An unillustrated rotating device connected with the reflecting wall is provided on the upper reflecting wall 6 to rotate the reflecting wall about an axis extending perpendicular to the substrate 2. The rotation is made in a controllable manner via a suitable control device and is applied to each treatment condition and treatment step during the heat treatment of the substrate.

또한, 반사벽의 회전으로 인해, 챔버 내의 밀도 분포는 반사벽의 회전 진동수로 조정된다. 이 조정은 고온 측정법을 통해 온도 측정을 수반하여 이용될 수 있다. 램프 방사의 능동 변조를 통해 기판 온도를 측정하는 일 방법은 예를 들어, 본 출원의 출원인이 권한을 가지고 있는 DE-198 55 683.7에서 개시된다.Also, due to the rotation of the reflecting wall, the density distribution in the chamber is adjusted to the rotational frequency of the reflecting wall. This adjustment can be used with temperature measurement via pyrometry. One method of measuring substrate temperature via active modulation of lamp radiation is disclosed, for example, in DE-198 55 683.7 to which the applicant of the present application is entitled.

본 발명은 하나의 바람직한 특정 실시예에 의해 이전에 설명되었다. 그러나, 당업자들에게, 실시와 변형이 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 특히, 도시된 리브(34)와 다르게, 본 발명의 반사벽의 다른 윤곽 또한 가능하다. 윤곽이 전체 반사벽 상에 균일하게 연장될 필요는 없으며, 어떠한 윤곽도 제공되지 않는 영역이 반사벽 상에 제공될 수 있다.The invention has been described previously by one preferred specific embodiment. However, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations can be made without departing from the spirit of the invention. In particular, unlike the rib 34 shown, other contours of the reflective wall of the present invention are also possible. The contour does not need to extend uniformly over the entire reflecting wall, and an area in which no contour is provided may be provided on the reflecting wall.

또한, 기술된 장치(1)의 구성은 이에 제한될 필요는 없다. 예를 들어, 로드 램프들을 90°만큼 반응 챔버의 위아래로 배치되도록 이동시키거나, 리브(34) 및 로드 램프(25) 사이의 각이 45°이상 또는 이하가 되도록 선택하는 것이 가능하다. 또한, 반응 챔버 내에서 기판을 이동시키기 위하여, 이동 장치, 특히 회전 장치를 제공하는 것이 가능하다.In addition, the configuration of the apparatus 1 described need not be limited thereto. For example, it is possible to move the load ramps so that they are placed up and down the reaction chamber by 90 °, or select so that the angle between the ribs 34 and the load ramp 25 is above or below 45 °. It is also possible to provide a moving device, in particular a rotating device, for moving the substrate in the reaction chamber.

Claims (11)

기판들(2)을 열처리하기 위한 장치(1)로서,As an apparatus 1 for heat-treating substrates 2, 반응 챔버(10);Reaction chamber 10; 적어도 하나의 연장된 가열원(25); 및At least one extended heating source 25; And 상기 가열원(25)에 의해 방사된 방사선의 적어도 일부를 반사시키기 위해, 상기 가열원에 인접하게 배치되며 적어도 하나의 리브(34)를 갖는 적어도 하나의 반사벽(6, 7)을 포함하며,At least one reflective wall (6, 7) disposed adjacent to the heating source and having at least one rib (34) for reflecting at least a portion of the radiation emitted by the heating source (25), 상기 가열원(25)은 상기 적어도 하나의 리브(34)의 세로 방향에 대하여 경사각을 이루어 배치되는, 기판 열처리 장치.The heating source (25) is disposed at an inclination angle with respect to the longitudinal direction of the at least one rib (34), substrate heat treatment apparatus. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 적어도 하나의 리브(34)는 상기 반사벽(6, 7) 상에서 서로 평행하게 배치되는 다수의 리브들(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.And said at least one rib (34) comprises a plurality of ribs (34) arranged parallel to each other on said reflecting wall (6, 7). 제 1 항 또는 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 리브들(34)은 그루브(32)들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.And said ribs (34) are formed by grooves (32). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 가열원(25)들은 로드 램프(rod lamp)들인 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.And the heating sources (25) are rod lamps. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 경사각은 45°인 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.And said inclination angle is 45 [deg.]. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 리브(34)들은 상기 반사벽(6, 7) 전체에 대해 균일하게 연장되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.Substrate heat treatment apparatus, characterized in that the ribs (34) extend uniformly over the entire reflecting wall (6, 7). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 리브(34)들은 상기 반사벽(6, 7)의 적어도 일부분 위쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.Substrate heat treatment apparatus, characterized in that the ribs (34) extend above at least a portion of the reflective wall (6, 7). 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 리브(34)들은 상기 반사벽(6, 7)의 외부 영역들로 연장되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.Substrate heat treatment apparatus, characterized in that the ribs (34) extend to the outer regions of the reflective wall (6, 7). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 반사벽의 방사 범위 내에서 가열되는 상기 기판을 이동시키기 위한, 특히 회전시키기 위한 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.And a device for moving, in particular rotating, the substrate heated within the radiation range of the reflecting wall. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 적어도 하나의 리브(34)를 가지는 적어도 하나의 반사벽(6, 7)을 회전시키기 위한 회전 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.And a rotating device for rotating the at least one reflective wall (6, 7) having said at least one rib (34). 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 회전 장치를 제어하기 위한 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.And a control unit for controlling the rotating device.
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