KR101781032B1 - 다중 구역 저항 가열 장치, 상기 다중 구역 저항 가열 장치와 결합되는 반응기, 화학 기상 증착 장치용 가열 시스템, 및 기판의 저항 가열 방법 - Google Patents

다중 구역 저항 가열 장치, 상기 다중 구역 저항 가열 장치와 결합되는 반응기, 화학 기상 증착 장치용 가열 시스템, 및 기판의 저항 가열 방법 Download PDF

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Abstract

기판을 가열하기 위한 장치, 반응기, 및 방법이 공개된다. 상기 장치는 기판을 지지하기 위한 영역을 가지는 표면 및 바디를 포함하는 스테이지, 상기 스테이지에 결합되는 샤프트, 상기 스테이지의 바디의 중앙 영역 내에 배치되는 제 1 가열 요소, 및 상기 스테이지의 바디 내에 배치되는 적어도 제 2 및 제 3 가열 요소를 포함하며, 상기 적어도 제 2 및 제 3 가열 요소는 각각 상기 제 1 가열 요소를 부분적으로 둘러싸고, 상기 적어도 제 2 및 제 3 가열 요소는 서로 원주방향으로 인접한다.

Description

다중 구역 저항 가열 장치, 상기 다중 구역 저항 가열 장치와 결합되는 반응기, 화학 기상 증착 장치용 가열 시스템, 및 기판의 저항 가열 방법 {MULTI-ZONE RESISTIVE HEATING APPARATUS, REACTOR INCORPORATING THE MULTI-ZONE RESISTIVE HEATING APPARATUS, HEATING SYSTEM FOR A CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS, AND METHOD FOR RESISTIVE HEATING OF SUBSTRATE}
본 발명의 실시예는 저항 가열기, 저항 가열기가 결합된 장치, 및 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 가열 방법에 관한 것이다.
저항 가열기는 화학 기상 증착(CVD) 시스템의 가열 시스템에 널리 적용된다. 온도 균일성은 CVD 공정에서 중요한 고려사항이며, 결과적으로, 다중 영역 저항 가열기는 CVD 시스템 내의 가열 장치의 가열 특성에 걸쳐 더 큰 제어를 제공하도록 발전되어 왔다. 예를 들면, 본 명세서에서 전체적으로 참조되는 첸(Chen) 등의 미국 특허 제 6,646,235호는 내부 영역 및 외측 영역을 가지는 CVD 저항 가열기를 공개하며, 외측 영역은 내부 영역을 완전히 둘러싼다. 이러한 동심 영역을 제공함으로써, 가열 장치의 내부 및 외측 영역에 의해 나타나는 열 손실의 상이한 비율을 보상하는 것이 가능하여, 웨이퍼의 전체 직경에 걸쳐 균일한 가열을 제공한다.
단지 몇(a few) ℃ 정도의 웨이퍼에 걸친 온도 균일성에서의 약간의 변화조차 CVD 공정에 악 영향을 미칠 수 있다. 제조 허용오차의 제한은 전체 주변 둘레에 일정한 가열 전력 특성을 가지는 다중 영역 가열기를 제조하는 것을 매우 어렵게 만든다. 따라서, 주어진 반경에서, 저항 가열기의 하나의 영역은 동일한 반경에서 또 다른 영역 보다 더 크거나 더 작은 가열 전력을 제공할 수 있다. 결과적으로 온도 변화는 동일한 가열 저항기에 대한 다수의 웨이퍼들에 걸친 공정 반복가능성을 보장하도록 제어되어야 하는 복잡성의 하나의 층을 도입시킨다. 더욱이, 무엇보다도 추정적으로 동일시되는 저항 가열기들은 상이한 가열 전력 특성을 보이며, 이러한 상이한 가열 전력 특성은 공정 반복가능성에 악 영향을 미치는 복잡성의 또 다른 층을 도입시킨다. 또한, CVD 챔버 자체는 온도 균일성에서의 불규칙성을 나타내서 추가의 가능한 온도 불규칙성을 도입시키는 영역을 가질 수 있다.
따라서, CVD 챔버와 결합되는 반응기와 같은, 고온 증착 시스템에서의 공정 반복가능성을 강화하도록 가열 불규칙성에 대한 보상을 제공할 수 있는 저항 가열기를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 양태는 저항 가열기에 관련되는 방법, 장치 및 시스템을 제공한다. 하나의 양태는 스테이지, 및 스테이지에 결합되는 샤프트를 포함하는 장치에 관련된다. 스테이지는 웨이퍼를 지지하는 표면을 구비한 바디를 포함한다. 하나 이상의 제 1 가열 요소가 바디의 중앙 영역에 배치된다. 부가적인 가열 요소는 중앙 영역에 제공될 수 있다. 두 개 이상의 다른 가열 요소가 바디에 배치되며, 각각 중앙 영역을 부분적으로 둘러싸며, 각각 서로 주변에 인접한다. 일 실시예에서, 중앙 영역에 배치되는 단지 하나의 온도 센서, 예를 들면, 열전쌍이 가열 요소 모두의 가열 전력을 제어하기 위해 이용된다. 또 다른 실시예에서, 4개의 가열 요소가 바디에 제공되고 각각의 가열 요소는 중앙 영역을 부분적으로 둘러싼다. 또 다른 실시예에서, 중앙 영역 내의 가열 요소는 바디의 상측부에 인접하여 배치되고, 다른 가열 요소는 바디의 바닥 측부에 인접하에 배치된다.
본 발명의 또 다른 양태는 저항 가열기, 저항 가열기용 온도 센서, 저항 가열기용 전원, 및 전원을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하는 가열 시스템을 제공한다. 저항 가열기는 스테이지 및 스테이지에 결합되는 샤프트를 포함한다. 스테이지는 웨이퍼를 지지하기 위한 표면을 구비한 바디를 가진다. 하나 또는 둘 이상의 실시예에서, 제 1 저항 가열 요소는 바디의 중앙 영역에 배치된다. 적어도 제 2 및 제 3 저항 가열 요소가 바디에 배치되며 각각 중앙 영역을 부분적으로 둘러싸며 각각 서로 원주방향으로 인접한다. 제 1, 제 2 및 제 3 가열 요소는 스테이지의 각각의 제 1, 제 2 및 제 3 영역에 열을 제공한다. 전원은 제 1, 제 2 및 제 3 저항 가열 요소에 전력을 각각 제공하기 위한 제 1, 제 2 및 제 3 전원을 포함한다. 일 실시예에서, 제어 시스템은 온도 센서로부터의 출력 및 제 2 및 제 3 저항 가열 요소의 전력 비에 따라 제 1, 제 2 및 제 3 전원을 제어한다. 일 실시예에서, 단지 온도 센서가 저항 가열기의 온도를 측정하기 위해 이용된다. 또 다른 실시예에서, 온도 센서는 스테이지의 바디의 중앙 영역 내에 배치되는 열전쌍이다. 또 다른 실시예에서, 열전쌍과 같은 부가 온도 센서가 개별 영역의 온도 제어를 위해 제공될 수 있다.
또 다른 양태는 저항 가열 시스템에서의 공정 반복가능성을 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 가열면은 중앙 영역 및 두 개 이상의 외측 영역으로 분리되며, 각각의 외측 영역은 단지 중앙 영역을 부분적으로 둘러싼다. 각각의 외측 영역은 중앙 영역에 대해 각각의 전력 비가 주어진다. 중앙 영역의 온도는 가열 공정 동안 측정되고, 가열 전력은 측정된 온도에 따라 중앙 영역으로 전달된다. 가열 전력은 중앙 영역에 전달되는 가열 전력 및 각각의 외측 영역의 각각의 전력 비에 따라 각각의 외측 영역으로 전달된다. 일 실시예에서, 교정 절차(calibration procedure)가 전력 비를 얻기 위해 수행된다.
도 1은 일 실시예에 따른 가열 장치를 구비한 CVD 시스템의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 가열 장치의 상부 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 가열 장치의 저면 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 가열 장치의 부분 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 가열 장치용 제어 시스템의 도면.
도 6은 점선으로 도시되는 장치의 가열 영역 및 그 위에 배치되는 기판을 도시하는 도 1에 도시된 도면에 따른 가열 장치의 상부 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 가열 장치 20 : 스테이지
21 : 바디 22 : 상부면
30 : 샤프트 100 : 반응 챔버
105 : CVD 시스템 110 : 챔버 바디
(22) 바로 아래 배치되는 것은 중앙 영역 또는 구역(zone)(41)을 가열하는 제 1 저항 가열기(51)이다. 중앙 영역 또는 구역(41)이 단일 가열기(51) 또는 다중 가열기에 의해 가열될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 바디(21)는 샤프트(30)에 연결되는 바닥면(26)을 가진다. 샤프트(30)는 중앙 영역(41) 내에서 중앙에 장착되고, 샤프트(30)의 종방향 길이를 따라 연장하는 개구(32)를 가진다. 바닥면(26)의 외측 영역(49)은 4개의 실질적으로 동일한 크기의 구역(42, 43, 44, 45)으로 분리된다. 제 2 저항 가열기(52)는 구역(42)을 가열하고, 제 3 저항 가열기(53)는 구역(43)을 가열하고, 제 4 저항 가열기(54)는 구역(44)을 가열하고, 제 5 저항 가열기(55)는 구역(45)을 가열한다. 결론적으로, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 저항 가열기(52 내지 55)는 제 1 저항 가열기(51)를 각각 부분적으로 둘러싸고, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 저항 가열기(52 내지 55)는 서로 원주방향으로 인접한다. 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 저항 가열기(52 내지 55)는 각각 바닥면(26) 바로 아래 배치된다. 그러나, 다른 일 실시예에서, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 저항 가열기(52 내지 55)는 각각 상부면(22) 바로 아래 배치될 수 있다. 유사하게, 다른 일 실시예에서, 제 1 저항 가열기(51)는 중앙 영역(41) 내의 바닥면(26) 바로 아래 배치될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 제 1 저항 가열기(51)는 중앙 영역(41) 내의 바닥면(26) 바로 아래 배치될 수 있으며, 제 2 내지 제 5 저항 가열기(52 내지 55)는 외측 영역(49) 내의 각각의 구역(42 내지 45)에서 상부면(2) 바로 아래 배치될 수 있다. 도 6은 점선으로 도시된 구역(41 내지 45)을 구비한 장치 및 장치에 배치된 기판 또는 웨이퍼(301)를 보여준다.
*도 4는 도 2의 라인 Ⅳ-Ⅳ을 따라 도시한 단면도이다. 스테이지는 약 750℃를 초과하는 온도를 견디도록 적용되는 재료로 이루어진다. 바디(21) 및 샤프트(30)는 질화 알루미늄, 흑연, 질화 알루미늄 또는 열분해 붕소질화물과 같은 CVD 공정과 관련된 부식성 재료 및 고온을 견딜 수 있는 어떠한 적절한 재료로 제조될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 실시예에서, 유전체 재료(67), 예를 들면, 열분해 붕소질화물이 상부면(22)을 가로질러 배치되어 처리되어야 하는 웨이퍼가 배치되는 서셉터(24)를 형성한다. 서셉터(24)는 웨이퍼가 처리 동안 서셉터(24) 상에 잘 형성된 위치에 그리고 가지런하게(snugly) 고정되는 것을 보장하도록 립 에지(69)를 포함한다. 도 4에 명확하게 도시된 바와 같이 제 1 저항 가열 요소(51)는 메인 바디(21)의 리세스 내에 배치되고 상부면(22)의 일 부분을 형성하는 평면의 연속형 섹션의 재료이며, 제 3 및 제 5 저항 가열 요소(53, 55)는 메인 바디(21)의 리세스 내에 배치되며 바닥면(26)의 일 부분을 형성하는 평면의 연속형 섹션의 재료이다. 물론, 제 2 및 제 4 저항 가열 요소(52, 54)(도시 안됨)는 라인 Ⅳ-Ⅳ에 대해 90도가 되는 유사한 단면에서 볼 수 있다. 모든 저항 가열 요소(51 내지 55)는 본 기술 분야에서 공지된 소정의 적절한 재료로 제조될 수 있으며, 이상적으로 바디(21)의 열 팽창 특성에 유사한 열 팽창 특성을 가져야 한다. 저항 가열 요소(51 내지 55)에 대한 적절한 재료의 일 예는 열분해 흑연이다. 각각의 저항 가열 요소(51 내지 55)는 저항 가열 요소(51 내지 55)에 전력을 각각 제공하는 샤프트(30)의 관통 개구(32)로 형성되는, 대응하는 전선(61 내지 65)을 가져서, 내부 영역(41), 및 외부 구역(42 내지 45)의 각각으로 전달되는 가열 전력의 독립적인 제어를 허용한다. 물론, 각각의 저항 가열 요소(51 내지 55)의 회로를 완성하기 위해, 또한 개구(32)를 통하여 형성되는, 하나 또는 둘 이상의 접지선(도시 안됨)이 제공될 수 있다.
열전쌍(70)이 중앙 영역(41)의 온도를 측정하기 위해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 바닥면(26)으로부터 상방으로 연장하는 개구(74)는 제 1 저항 가열 요소(51) 및 저항 가열 요소(52, 53, 54 및 55) 사이에 열전쌍(70)을 위치설정하기 위해 이용되어, 바디(21)의 중앙 영역(41)과 열전쌍(70)이 열적으로 연결된다. 신호 라인(72)은 스테이지(20)의 개구(74)를 통하여, 그리고 샤프트(30)의 개구(32)를 통하여 열전쌍(70)으로부터 연장할 수 있어, 가열 장치(10)의 제어 시스템에 중앙 영역(41)에 대한 온도 정보를 제공하도록 한다. 물론, 다른 온도 센서 구성도 가능하다. 예를 들면, 광학 고온계가 중앙 영역(41)의 온도를 측정하기 위해 이용될 수 있다.
도 5에 도시된, 제어 시스템(200)은 가열 장치(10)를 제어하기 위해 이용될 수 있다. 제어 시스템(200)은 도 1에 도시되는 CVD 시스템(105)에 대한 제어 시스템의 부분일 수 있으며, 가열 장치(10)로 전기적으로 연결된다. 함께, 가열 장치(10) 및 제어 시스템(200)은 CVD 시스템(105)용 가열 시스템을 형성한다. 다양한 가능성이 제어 시스템(200)의 물리적 실시를 위해 이용가능하며, 제어 시스템(200)을 생성하기 위해 적용될 수 있는 디지털 및 아나로그 회로의 다양한 치환의 과도한 검토는 본 공개물의 범위를 넘어선다. 제어 시스템(200)의 어떠한 적절한 실시도 이용될 수 있으며, 이는 상세한 제어 시스템(200)을 제공하고 후술되는 설명을 읽고난 후, 본 기술분야의 일반적인 기술자에 대해 통상적인(routine) 작업이 되어야 한다.
일 실시예에 따라, 제어 시스템(200)은 유저 입력/출력 (I/O) 시스템(210), 온도 입력부(210), 피드백 제어 회로(230) 및 전원(240)을 포함한다. 유저 I/O 시스템(210)은 이용자가 서셉터(22)의 중앙 영역(41)에 대한 타깃 온도(211)를 선택하는 것 그리고 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 저항 가열기(52, 53, 54, 55) 각각에 대해 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 전력 비(212, 213, 214, 215)를 선택하는 것을 허용하는 유저 인터페이스를 제공한다.
온도 입력부(220)는 실시간으로 스테이지(20)의 중앙 영역(41)의 현재 온도를 얻기 위하여 열전쌍(70)의 신호 라인(72)으로 전기적으로 연결된다. 그리고나서 온도 입력부(220)는 이러한 현재 온도(221)를 피드백 제어 회로(230)로 통과시킨다. 본 기술분야의 기술자에게 익숙한 방식으로, 피드백 제어 회로(230)는 입력으로서 현재 온도(221) 및 타깃 온도(211)를 수용하여 가열 전력 제어 출력(231)을 발생한다. 가열 전력 제어 출력(231)의 목적은 제 1 저항 가열기(51)로 전달되는 전력을 제어하여 열전쌍(70)에 의해 측정되는 중앙 영역(41)의 온도가 가능한 근접하게 타깃 온도(211)를 따라가도록 한다. 피드백 제어 회로(230)는 본 기술분야에서 공지된 어떠한 적절한 피드백 제어 방법을 적용하도록 설계될 수 있다.
전원(240)은 가열 장치(10)에서 저항 가열 요소(51, 52, 53, 54, 55)에 개별적으로 전력을 인가하기 위해 필요한 전력을 제공한다. 전원(240)은 제 1 전력 라인(61)에 전기적으로 연결되어 제 1 가열 요소(51)에 전력을 제공하여 중앙 영역(41)을 가열시키는 제 1 전력 출력부(241)를 포함한다. 유사하게, 전원(240)은, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 구역(42, 43, 44 및 45)을 가열시키기 위하여 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 전력 라인(62, 63, 64 및 65)에 각각 전기적으로 연결되는, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 전력 출력부(242, 243, 244 및 245)를 포함한다.
제 1 전력 출력부(241)는 입력부로서 피드백 제어 회로(230)로부터 가열 전력 제어 출력(231)을 수용하며, 가열 전력 제어 출력은 아날로그 또는 디지털 신호일 수 있으며, 반응하여 제 1 전력 라인(61)에 대응하는 전력을 제공한다. 따라서, 제 1 전력 출력부(241)에 의해 제 1 저항 가열기(51)에 제공되는 전력은 피드백 제어 회로(230)에 의해 발생되는 가열 전력 제어 출력(231)에 직접 관련된다.
제 2 전력 출력부(242)는 입력부로서 피드백 제어 회로(230)로부터 가열 전력 제어 출력(231), 및 유저 I/O 회로(210)로부터 제 2 가열기 전력 비(212)를 수용한다. 반응하여, 제 2 전력 출력부(242)는 제 2 전력 라인(62)에 전력을 제공하여 제 2 전력 라인(62) 상의 전력의 비율에 대한 제 1 전력 라인(61) 상의 전력 비가 제 2 가열기 전력 비(212)와 동일하도록 한다. 따라서, 제 2 전력 출력부(242)에 의해 제 2 저항 가열기(52)에 제공되는 전력이 제 2 가열기 전력 비(212)에 의해 곱해지는(또는 나누어지는) 제 1 전력 라인(61)에 제공되는 전력과 동일하다. 유사하게, 제 3, 제 4 및 제 5 전력 출력부(243, 244 및 245)에 의해 제 3, 제 4 및 제 5 저항 가열기(53, 54 및 55)에 제공되는 전력은 각각 제 3, 제 4 또는 제 5 가열기 전력 비(213, 214 및 215)에 의해 곱해지는(또는 나누어지는) 제 1 전력 라인(61)에 제공되는 전력과 동일하다. 결과적으로, 중앙 영역(41)에 제공되는 전력에 대한 구역(42, 43, 44, 45)에 제공되는 가열 전력의 개별 제어는 전력 비(212, 213, 214, 215)를 각각 조절함으로써 가능하여 구역(42, 43, 44 및 45)의 가열 특성에서의 변화가 서로 및 중앙 영역(41)에 대해 개별적으로 보상될 수 있다. 물론, 전원(240)에 대한 다른 설계가 가능하며, 어떠한 설계도 선택될 수 있으며, 전원(240)은 외측 영역 구역(42 내지 45)의 각각의 전력 비(212 내지 215) 및 중앙 영역(41)으로 공급되는 전력을 기초로 하여 각각의 외측 영역 구역(42 내지 45)의 가열 전력을 개별적으로 제어하여야 한다.
스테이지(20)의 외측 영역(49)을 중앙 영역(41)을 둘러싸는 다수의 영역(42 내지 45)으로 분리함으로써, 그리고 중앙 영역(41)에 제공되는 가열 전력에 대한 각각의 가열기 전력 비(212 내지 215)를 각각의 외측 영역 구역(42 내지 45)에 제공함으로써, 본 가열 시스템은 상이한 가열 장치들(10)의 가열 특성에서의 변화에 대한 보상을 제공하고 CVD 챔버(100) 자체의 가열 특성의 변화에 대한 보상을 추가로 제공하는 것을 가능하게 한다. 가열기 전력 비(212 내지 215)에 대해 적절한 값을 제공함으로써, 일치하는 가열 패턴이 서셉터(24)를 가로질러 제공될 수 있어, 공정 반복가능성을 강화한다.
교정 절차는 어떠한 원하는 타깃 온도(211)에서도 적절한 가열기 전력 비(212 내지 215)를 결정하도록 특정 CVD 챔버(100) 내의 개별 가열 장치(10)에 대해 수행될 수 있다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, 이를 수행하는데 하나의 가능한 방법은 모든 가열기 전력 비(212 내지 215)를 1.0과 같은, 디폴트 값, 또는 초기 교정 단계로부터 얻은 값으로 초기에 설정하는 것이다. 그리고나서, 테스트 웨이퍼(301)는 가열 장치(10)의 서셉터(24) 상으로 배치될 수 있어, 중앙 영역(41)이 원하는 타깃 온도(211)로 가열될 수 있다. 후속적으로, 개별 온도 측정은 예를 들면, 각각의 구역(42 내지 45)에 부착되는 열전쌍의 이용에 의해, 또는 하나 또는 그 이상의 고온계로, 웨이퍼(301) 상의 외측 영역 구역(42 내지 45)의 각각에서 이루어질 수 있다. 유저 I/O 회로(210)에 의해, 전체 웨이퍼(301)가 원하는 공정을 위해 가능한 최적으로 가열 패턴을 달성할 때 까지 가열기 전력 비(212 내지 215)는 조정될 수 있으며, 피드백 제어 회로(230)는 중앙 영역(41)을 타깃 온도(211)로 유지할 수 있다. 결과적인 가열기 전력 비(212 내지 215)는 상기 타깃 온도(211)로 제조 작동에서 후속적으로 이용될 수 있다.
물론, 가열기 전력 비(212 내지 215)는 일정한 값일 필요가 없다. 오히려, 가열기 전력 비(212 내지 215)는 타깃 온도(211)의 함수로서 변할 수 있으며, 결론적으로, 전체 교정 절차가 각각의 예비 결정된 온도에서 가열기 전력 비(212 내지 215)의 세트를 얻도록 예비 결정된 온도에서 일련의 개별 교정 단계들을 포함할 수 있다. 이때 보간법이 예비 결정된 온도들 사이에 있는 타깃 온도(211)에서 가열기 전력 비(212 내지 215)를 결정하기 위하여 이용될 수 있다.
가열 장치(10)를 제어하기 위한 제어 시스템이 다수의 온도 센서를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 각각의 온도 센서는 스테이지의 단일 영역 또는 구역의 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서는 열전쌍, 고온계 또는 다른 적절한 온도 감지 장치를 포함할 수 있다. 상이한 타입의 온도 센서들의 조합 또한 이용될 수 있다.
비록 본 명세서에서 본 발명이 특별한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 이러한 실시예들이 단지 본 발명의 원리 및 적용을 설명하기 위한 것으로 이해하여야 한다. 본 발명의 사상 및 범위로부터 이탈하지 않으면서 본 발명의 방법, 장치 및 시스템에 대해 다양한 변형 및 변화가 이루어질 수 있다는 것이 본 기술분야의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들면, 스테이지의 바디의 외측 영역은 단지 4개의 구역으로 나누어지지 않을 수 있지만, 하나보다 많은 어떠한 개수의 구역으로도 나누어질 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 각각의 구역에는 각각의 가열 전력 비가 제공될 수 있다. 또한, 저항 가열기 구역은 서로 중첩될 수 있다. 다양한 가열 요소는 상부 영역, 바닥 영역에 있을 수 있으며, 스테이지의 바디 내에 매립될 수 있다. 구역 온도 측정(zonal temperature measurement)이 다중 온도 측정 장치(열전쌍, 고온계, 등)를 이용함으로써 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항들 및 이들의 균등물의 범위 내에 있는 변형 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명은 CVD 챔버와 결합되는 반응기와 같은, 고온 증착 시스템에서의 공정 반복가능성을 강화하도록 가열 불규칙성에 대한 보상을 제공할 수 있는 저항 가열기를 제공한다.

Claims (11)

  1. 화학 기상 증착 장치용 가열 시스템으로서,
    기판을 지지하기 위한 영역을 구비한 표면을 가지는 스테이지 및 바디; 상기 스테이지에 결합되는 샤프트; 상기 스테이지의 제 1 영역을 가열하기 위해 상기 스테이지의 바디의 중앙 영역 내에 배치되는, 평면의 연속형 섹션의 재료인 제 1 가열 요소; 및 상기 스테이지의 제 2 및 제 3 영역을 각각 가열하기 위해 상기 스테이지의 상기 바디 내에 배치되는, 평면의 연속형 섹션의 재료인 적어도 제 2 및 제 3 가열 요소;를 포함하는 저항 가열기 ― 상기 적어도 제 2 및 제 3 가열 요소 각각은 상기 제 1 가열 요소를 부분적으로 둘러싸며 상기 적어도 제 2 및 제 3 가열 요소가 서로 원주방향으로 인접함 ―,
    상기 스테이지의 상기 중앙 영역의 온도를 측정하기 위한 온도 센서,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 가열 요소에 전력을 각각 제공하기 위한 적어도 제 1, 제 2 및 제 3 전원, 및
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 전원을 제어하기 위한 제어 시스템
    을 포함하며,
    상기 온도 센서는 상기 저항 가열기의 온도를 측정하기 위해 사용되는 유일한 온도 센서이며,
    상기 제어 시스템은 상기 온도 센서로부터의 출력에 따라 그리고 상기 제 2 및 제 1 가열 요소로의 전력의 전력비 및 상기 제 3 및 제 1 가열 요소로의 전력의 전력비의 알고리즘에 따라 상기 온도를 제어하며,
    상기 제 1 가열 요소는 상기 저항 가열기의 상기 바디의 상부면의 리세스 내에 배치되어 상기 저항 가열기의 바디의 상부면의 일 부분을 형성하고, 상기 제 2 및 제 3 가열 요소는 상기 저항 가열기의 상기 바디의 바닥면의 리세스 내에 배치되어 상기 저항 가열기의 상기 바디의 바닥면의 일 부분을 형성하며,
    상기 전력비들은 상기 바디의 상기 중앙 영역에 유지된 타깃 온도의 함수로서 변화되는,
    화학 기상 증착 장치용 가열 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 제 4 및 제 5 가열 요소를 더 포함하며, 상기 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 가열 요소는, 각각 상기 제 1 가열 요소를 부분적으로 둘러싸는, 실질적으로 원주방향으로 인접한 사분체들을 형성하며, 적어도 제 4 및 제 5 전원은 상기 적어도 제 4 및 제 5 가열 요소로 각각 전력을 제공하기 위해 상기 제어 시스템에 의해 제어되는,
    화학 기상 증착 장치용 가열 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 샤프트를 통하여 연장하는 하나 이상의 리드를 가지는, 상기 스테이지의 상기 바디의 상기 중앙 영역 내에 배치되는 열전쌍인,
    화학 기상 증착 장치용 가열 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 바디와 동일한 열 팽창 계수를 가지는,
    화학 기상 증착 장치용 가열 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 열분해 흑연으로 제조되는,
    화학 기상 증착 장치용 가열 시스템.
  6. 기판의 저항 가열 방법으로서,
    가열 표면의 일 부분을 중앙 영역 및 두 개 이상의 외측 영역으로 나누는 단계 ― 각각의 외측 영역은 상기 중앙 영역을 단지 부분적으로 둘러쌈 ―,
    상기 중앙 영역에 대한 각각의 전력 비를 상기 각각의 외측 영역에 제공하는 단계,
    상기 중앙 영역 만의 온도를 측정하는 단계,
    상기 측정된 온도에 따라 상기 중앙 영역으로 가열 전력을 제공하는 단계, 및
    상기 중앙 영역으로 전달되는 상기 가열 전력에 따라 그리고 상기 외측 영역의 각각의 전력 비에 따라 각각의 외측 영역에 전달되는 가열 전력을 제공하는 단계
    를 포함하며,
    상기 가열 표면은 상부면 및 바닥면을 가지며, 상기 중앙 영역이 상기 상부면의 일 부분을 형성하고 상기 두 개 이상의 외측 영역이 상기 바닥면의 일 부분을 형성하며,
    제 1 가열 요소는 상기 중앙 영역의 리세스 내에 배치되는, 평면의 연속형 섹션의 재료이며, 적어도 제 2 가열 요소 및 제 3 가열 요소는 상기 두 개 이상의 외측 영역의 리세스 내에 배치되는, 평면의 연속형 섹션의 재료이며,
    상기 전력비들은 바디의 상기 중앙 영역에 유지된 타깃 온도의 함수로서 변화되는,
    기판의 저항 가열 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 중앙 영역에 대한 각각의 전력 비를 상기 각각의 외측 영역에 제공하는 단계 전에, 상기 전력 비를 얻기 위한 교정(calibration) 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는,
    기판의 저항 가열 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가열 표면의 일 부분을 중앙 영역 및 두 개 이상의 외측 영역으로 나누는 단계에서, 상기 두 개 이상의 외측 영역은 4개 이상의 외측 영역으로 더 나누어지며, 상기 4개 이상의 외측 영역 각각은 상기 중앙 영역을 부분적으로 둘러싸며, 상기 중앙 영역이 상기 상부면에 위치되고 상기 4개 이상의 외측 영역이 상기 바닥면에 위치되는,
    기판의 저항 가열 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 각각의 외측 영역은 다른 외측 영역과 원주방향으로 인접하는,
    기판의 저항 가열 방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 가열 표면의 바디와 동일한 열 팽창 계수를 가지는,
    기판의 저항 가열 방법.
  11. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 열분해 흑연으로 제조되는,
    기판의 저항 가열 방법.
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