KR102527578B1 - 기판 가열 방법 - Google Patents
기판 가열 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102527578B1 KR102527578B1 KR1020160063244A KR20160063244A KR102527578B1 KR 102527578 B1 KR102527578 B1 KR 102527578B1 KR 1020160063244 A KR1020160063244 A KR 1020160063244A KR 20160063244 A KR20160063244 A KR 20160063244A KR 102527578 B1 KR102527578 B1 KR 102527578B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- wave
- heat
- target temperature
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 147
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 15
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 20
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 15
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
-
- H01L21/205—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
기판 가열 방법에 따르면, 기판의 목표 온도를 설정할 수 있다. 상기 기판의 가장자리로부터 상기 기판의 중앙부로 상기 목표 온도를 기준으로 파동(wave) 형태의 열을 공급할 수 있다. 따라서, 열의 파동 형상에 의해서 기판의 가장자리와 중앙부의 온도가 균일해질 수 있게 되어, 균일한 온도 분포를 갖는 기판 상에 형성되는 막의 두께 균일도 또는 막의 식각 두께 균일도가 향상될 수 있다.
Description
본 발명은 기판 가열 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 수직로 내에서 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위해 반도체 기판을 가열하는 방법에 관한 것이다.
수직형 확산/CVD 장치에서 수직 방향으로 배치된 복수 개의 반도체 기판들 상에 막을 증착하기 위해서 증착 공정이 수행될 수 있다. 이러한 배치형 반응로에서 히터가 사용되어 반도체 기판들을 가열시킬 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 히터는 반도체 기판들을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 따라서, 히터로부터 발생된 열은 반도체 기판의 가장자리로부터 중앙부를 향해 전달될 수 있다. 이로 인하여, 반도체 기판의 가장자리는 중앙부보다 높은 온도를 가질 수 있다. 결과적으로, 반도체 기판 상에 형성된 막의 두께 균일도 또는 막의 식각 두께의 균일도가 저하될 수 있다.
본 발명은 기판의 가장자리와 중앙부의 온도 분포를 균일하게 할 수 있는 기판 가열 방법을 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 기판 가열 방법에 따르면, 기판의 목표 온도를 설정할 수 있다. 상기 기판의 가장자리로부터 상기 기판의 중앙부로 상기 목표 온도를 기준으로 파동(wave) 형태의 열을 공급할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 가열 방법은 상기 목표 온도에 대한 상기 파동 형태의 열의 주기 및 진폭을 설정하는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 파동 형태의 열을 공급하는 것은 상기 기판이 상기 목표 온도에 도달한 시점부터 상기 기판의 가열을 멈추는 공정 시간 동안 수행할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 가열 방법은 상기 기판이 상기 목표 온도에 도달하는 시점 전에 상기 기판으로 상기 파동 형태의 열을 사전에 공급하는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 파동 형태의 열을 사전에 공급하는 것은 상기 기판을 최초로 가열하는 시점부터 상기 목표 온도 도달 시점까지 수행할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공정 시간은 수직로(vertical furnace) 내에서 상기 기판 상에 막을 증착하기 위한 증착 시간을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 파동 형태의 열을 공급하는 것은 상기 수직로 내에서 상기 기판의 가장자리를 둘러싸는 히터로부터 상기 파동 형태의 열을 상기 기판으로 공급하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 열의 파동 형태는 사인(sine)파, 코사인(cosien)파, 삼각파 또는 펄스파를 포함할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 파동 형태의 열을 기판의 가장자리로부터 중앙부를 향해 공급하므로, 열의 파동 형상에 의해서 기판의 가장자리와 중앙부의 온도가 균일해질 수 있다. 따라서, 균일한 온도 분포를 갖는 기판 상에 형성되는 막의 두께 균일도 또는 막의 식각 두께 균일도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 방법을 이용해서 히터에 의해 가열되는 기판을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 히터와 기판을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 추이를 나타낸 그래프이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 분포를 나타낸 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 추이를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 10은 도 9에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 추이를 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 1에 도시된 기판 가열 방법이 적용될 수 있는 수직로를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 방법을 이용해서 히터에 의해 가열되는 기판을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 히터와 기판을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 추이를 나타낸 그래프이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 분포를 나타낸 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 추이를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 10은 도 9에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 추이를 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 1에 도시된 기판 가열 방법이 적용될 수 있는 수직로를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 2는 도 1에 도시된 방법을 이용해서 히터에 의해 가열되는 기판을 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 히터와 기판을 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 추이를 나타낸 그래프이며, 도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 분포를 나타낸 단면도들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판(W)은 히터(410)에 의해 가열될 수 있다. 히터(410)은 기판(W)의 가장자리를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 히터(410)로부터 발생된 열은 기판(W)의 가장자리로부터 중앙부를 향해 전달될 수 있다. 그러므로, 기판(W)의 가장자리 온도가 중앙부 온도보다 높을 수 있다.
히터(410)는 파워 소스(420)에 연결될 수 있다. 파워 소스(420)는 히터(410)로 전류를 공급할 수 있다. 컨트롤러(430)는 파워 소스(420)의 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(430)의 제어 조건들을 입력하기 위한 인터페이스(440)가 컨트롤러(430)에 연결될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 단계 ST500에서, 기판의 목표 온도를 설정할 수 있다. 목표 온도는 기판에 대해서 수행되는 공정 온도일 수 있다. 예를 들어서, 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정이 기판에 대해서 수행된다면, 목표 온도는 증착 온도일 수 있다. 작업자가 인터페이스(440)를 통해서 목표 온도를 컨트롤러(430)에 지정할 수 있다.
단계 ST510에서, 목표 온도에 대한 파동 형태의 열의 주기 및 진폭을 설정할 수 있다. 파동 형태의 열은 증착 공정 중에 기판으로 제공되어, 기판에 목표 온도를 부여할 수 있다. 작업자가 인터페이스(440)를 통해서 목표 온도에 대한 파동 형태의 열의 주기 및 진폭을 지정할 수 있다.
다른 실시예로서, 여러 가지 목표 온도들 각각에 대한 파동 형태의 열의 주기 및 진폭이 설정된 상태 하에서 기판을 가열하는 많은 실험이 수행되고 이러한 실험들로부터 데이터 베이스가 축적된다면, 목표 온도에 따라 기판(W)에 균일한 온도 균일도를 부여할 수 있는 파동 형태의 열의 주기 및 진폭이 결정될 수 있을 것이다. 이러한 경우, 작업자는 인터페이스(440)를 통해서 목표 온도만을 컨트롤러(430)에 설정하면, 데이터 베이스로부터 목표 온도에 따른 파동 형태의 열의 주기 및 진폭이 자동적으로 컨트롤러(430)에 지정될 수 있을 것이다.
히터(410)를 가동시켜서 기판(W)을 최초로 가열하는 시점(To)부터 기판(W)이 목표 온도까지 도달하는 시점(Td) 동안에, 선형적 형태의 열이 기판(W)으로 공급될 수 있다. 즉, 최초 가열 시점(To)부터 목표 온도 도달 시점(Td) 사이 동안에는, 파동 형태를 갖지 않는 열이 기판(W)으로 공급될 수 있다. 목표 온도 도달 시점(Td)은 증착 공정이 개시되는 시점일 수 있다. 따라서, 증착 개시 시점(Td)과 히터가 정지되는 증착 종료 시점(Te) 사이의 시간이 증착 공정이 수행되는 증착 시간일 수 있다.
단계 ST520에서, 히터(410)로부터 파동 형태의 열을 증착 시간 동안 기판(W)으로 공급할 수 있다. 파동 형태의 열은 기판(W)의 가장자리로부터 중앙부를 향해 전달될 수 있다. 파동 형태의 열은 증착 시간 내에서 일정한 주기와 진폭을 가질 수 있다. 따라서, 파동 형태의 열은 상승 구간과 하강 구간을 가질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상승 구간 내에서, 열은 기판(W)의 가장자리로부터 중앙부로 공급될 수 있다. 따라서, 기판(W)의 가장자리가 중앙부보다 빠르게 가열되므로, 기판(W)의 가장자리 온도가 중앙부의 온도보다 높아질 수 있다.
반면에, 도 6에 도시된 바와 같이, 하강 구간 내에서, 열은 기판(W)으로 공급되지 않을 수 있다. 따라서, 기판(W)의 가장자리가 중앙부보다 빠르게 냉각되므로, 기판(W)의 가장자리 온도가 중앙부의 온도보다 낮아질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 열의 파동 형태는 사인(sine)파, 코사인(cosien)파, 삼각파 또는 펄스파를 포함할 수 있다.
삭제
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 8은 도 7에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 추이를 나타낸 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 단계 ST600에서, 기판의 목표 온도를 설정할 수 있다. 목표 온도는 기판에 대해서 수행되는 공정 온도일 수 있다. 작업자가 인터페이스(440)를 통해서 목표 온도를 컨트롤러(430)에 지정할 수 있다.
단계 ST610에서, 목표 온도에 대한 파동 형태의 열의 주기 및 진폭을 설정할 수 있다. 파동 형태의 열은 증착 공정 중에 기판으로 제공되어, 기판에 목표 온도를 부여할 수 있다. 작업자가 인터페이스(440)를 통해서 목표 온도에 대한 파동 형태의 열의 주기 및 진폭을 지정할 수 있다.
단계 ST620에서, 기판(W)이 목표 온도에 도달하기 전에 파동 형태의 열은 기판(W)으로 사전에 공급할 수 있다. 즉, 기판(W)이 증착 온도에 도달하여 증착 공정이 개시되기 전에, 히터(410)로부터 파동 형태의 열이 기판(W)으로 사전에 공급될 수 있다.
증착 공정이 개시되기 전에, 파동 형태의 열을 기판(W)으로 사전에 공급하게 되면, 기판(W)의 중앙부와 가장자리 사이의 온도 차이를 크게 줄일 수가 있을 것이다. 따라서, 증착 공정 동안에, 기판(W)의 중앙부와 가장자리 사이의 온도 차이를 더욱 줄일 수 있을 것이다. 파동 형태의 열을 사전에 공급하는 시간은 기판(W)을 최초 가열하는 시점(To)을 지난 소정 시점(Tp)부터 기판(W)이 목표 온도에 도달하는 시점(Td) 사이일 수 있다.
단계 ST630에서, 히터(410)로부터 파동 형태의 열을 증착 시간 동안 기판(W)으로 공급할 수 있다. 파동 형태의 열은 기판(W)의 가장자리로부터 중앙부를 향해 전달될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 10은 도 9에 도시된 기판 가열 방법에 의해 가열된 기판의 온도 추이를 나타낸 그래프이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 단계 ST700에서, 기판의 목표 온도를 설정할 수 있다. 목표 온도는 기판에 대해서 수행되는 공정 온도일 수 있다. 작업자가 인터페이스(440)를 통해서 목표 온도를 컨트롤러(430)에 지정할 수 있다.
단계 ST710에서, 목표 온도에 대한 파동 형태의 열의 주기 및 진폭을 설정할 수 있다. 파동 형태의 열은 증착 공정 중에 기판으로 제공되어, 기판에 목표 온도를 부여할 수 있다. 작업자가 인터페이스(440)를 통해서 목표 온도에 대한 파동 형태의 열의 주기 및 진폭을 지정할 수 있다.
단계 ST720에서, 기판(W)이 목표 온도에 도달하기 전에 파동 형태의 열은 기판(W)으로 사전에 공급할 수 있다. 즉, 기판(W)이 증착 온도에 도달하여 증착 공정이 개시되기 전에, 히터(410)로부터 파동 형태의 열이 기판(W)으로 사전에 공급될 수 있다.
증착 공정이 개시되기 전에, 파동 형태의 열을 기판(W)으로 사전에 공급하게 되면, 기판(W)의 중앙부와 가장자리 사이의 온도 차이를 미리 줄일 수가 있을 것이다. 따라서, 증착 공정 동안에, 기판(W)의 중앙부와 가장자리 사이의 온도 차이를 더욱 줄일 수 있을 것이다. 파동 형태의 열을 사전에 공급하는 시간은 기판(W)을 최초 가열하는 시점(To)부터 기판(W)이 목표 온도에 도달하는 시점(Td) 사이일 수 있다. 즉, 히터(410) 가동 시점(To)부터 히터 가동 중단 시점(Te)까지 파동 형태의 열을 계속적으로 기판(W)으로 공급할 수 있다.
단계 ST730에서, 히터(410)로부터 파동 형태의 열을 증착 시간 동안 기판(W)으로 공급할 수 있다. 파동 형태의 열은 기판(W)의 가장자리로부터 중앙부를 향해 전달될 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 기판 가열 방법이 적용될 수 있는 수직로를 나타낸 단면도이다.
도 11을 참조하면, 수직로(10)는 수직 방향으로 연장하며 기판을 수용하는 반응 튜브(200), 및 반응 튜브(200)를 둘러싸며 가열하기 위한 가열 장치를 포함할 수 있다.
가열 장치는 반응 튜브(200)의 외측에 설치되며 원통 형상을 갖는 측벽 단열재(100) 및 측벽 단열재(100)의 내측에 구비되는 히터와 같은 발열부(110)를 포함할 수 있다. 히터(110)에 파워 소스(420), 컨트롤러(430) 및 인터페이스(440)가 연결될 수 있다. 히터(110)는 기판(W)들의 가장자리를 둘러싸도록 배치된 링 형상을 가질 수 있다. 따라서, 히터(110)로부터 발생된 열은 기판(W)의 가장자리로부터 중앙부를 향해 전파될 수 있다. 히터(110)로부터 발생된 열은 파동 형태를 가질 수 있다. 이러한 파동 형태의 열을 이용해서 기판(W)의 중앙부와 가장자리 사이의 온도 차이를 줄이는 방법은 전술된 실시예들에서 설명되었으므로, 여기에서는 상기 방법에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
또한, 가열 장치는 상기 측벽 단열재(100)의 상부를 커버하는 상부벽 단열재(120) 및 상부벽 단열재(120)의 하부면 상에 구비되는 열 보상부(130)를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 측벽 단열재(100)의 내부 공간(101)에는 측벽 단열재(100)와 동심원 형상을 갖는 반응 튜브(200)가 배치될 수 있다. 반응 튜브(200)는 수직 방향(Z 방향)으로 연장하여 공정 챔버를 정의할 수 있다. 상기 반응 튜브는 복수 개의 기판들(W)이 적재된 보트(230)를 수용하고 효율적인 가열 및 로딩 순서에 관하여 장점들을 가질 수 있다.
반응 튜브(200)는 외측 튜브(210) 및 외측 튜브(210) 내에 설치되는 내측 튜브(220)를 포함할 수 있다. 상기 공정 챔버는 내측 튜브(220) 내에 형성되고, 보트(230)에 의해 상기 수직 방향으로 다단으로 적층되고 수평 방향으로 정렬된 기판들(W)을 수용할 수 있다.
외측 튜브(210)는 상단이 폐쇄되고 하단이 개방된 원통 형상을 가지고, 내측 튜브(220)는 상단 및 하단이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 외측 튜브(210)는 내측 튜브(220)와 동심원 형상으로 배치될 수 있다. 상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브는, 예를 들어, 석영, 실리콘 카바이드와 같은 내열성 물질을 포함할 수 있다.
반응 튜브(200)를 지지하기 위한 매니폴드(240)는 외측 튜브(210) 아래에 외측 튜브(210)와 동심원 형상으로 배치될 수 있다. 매니폴드(240)는 상부 및 하부가 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 매니폴드(240)는, 예를 들면, 강철을 포함할 수 있다.
외측 튜브(210)의 하부 개방 단부는 반경 방향으로 돌출하는 플랜지를 가질 수 있고, 상기 플랜지는 매니폴드(240)의 상단에 고정 지지될 수 있다. 내측 튜브(220)의 하부 개방 단부의 플랜지는 매니폴드(240)의 내측 지지단(242)에 고정 지지될 수 있다. 예를 들면, 외부 튜브(210)의 상기 플랜지는 O-링과 같은 밀봉 부재를 사이에 두고 매니폴드(240)에 연결되어 외부 튜브(210)를 밀폐시킬 수 있다. 매니폴드(240)가 단열재 베이스(160)에 의해 지지됨으로써 반응 튜브(200)는 수직하게 설치될 수 있다.
상기 공정 챔버는 수직 방향으로 배치된 복수 개의 기판들(W)을 지지하는 보트(230)를 수용할 수 있다. 보트(230)는 도어 플레이트(260) 상에서 지지될 수 있다. 도어 플레이트(260)는 승강 기구(270)에 의해 승하강하여 보트(230)를 반응 튜브(200) 내부로 인입 또는 인출할 수 있다. 보트(230)의 하부에는 방열판의 역할을 수행하며 보트(230)를 지지하는 보트 캡이 배치될 수 있다. 예를 들면, 보트(230)는 약 25 내지 200매의 기판들(W)을 탑재할 수 있다.
도어 플레이트(260)는 매니폴드(240)의 하부에 배치되어 반응 튜브(200)를 밀봉시킬 수 있다. 도어 플레이트(260)는 매니폴드(240)의 하단과 접촉하는 O-링과 같은 밀봉 부재에 의해 반응 튜브(200)를 밀봉시킬 수 있다. 따라서, 도어 플레이트(260)는 반응 튜브(200) 내의 공정 가스 또는 공정 부산물이 매니폴드(240) 및 도어 플레이트(260) 사이에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도어 플레이트(260)의 하부면에는 모터와 같은 회전 기구(M)가 설치되고, 보트(150)의 하단부로부터 연장하는 회전축은 도어 플레이트(260)의 관통홀을 통해 회전 기구(M)에 연결될 수 있다. 따라서, 도어 플레이트(260) 상의 보트(230)는 반응 튜브(200) 내에서 회전 가능하도록 지지될 수 있다. 기판들(W) 상에 공정 가스들이 분사되어 증착 공정을 수행할 때, 보트(230)는 소정의 속도로 회전할 수 있다.
매니폴드(240)의 하단에는 가스 도입관으로서 적어도 하나의 노즐(250)이 설치되어 노즐(250)은 상기 공정 챔버 내에 공정 가스를 분사할 수 있다. 노즐(250)은 반응 튜브(200)의 하부에서 매니폴드(240)를 관통하여 매니폴드(240) 내부까지 연장할 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐은 석영, 스테인레스강 또는 합금을 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 노즐은 도어 플레이트(260)를 관통하도록 설치될 수 있다.
노즐(250)은 가스 유량 제어기(MFC)가 설치된 가스 공급 파이프와 연결되고, 가스 유량 제어기를 통해 원하는 타이밍에 원하는 양의 가스 유량을 공급할 수 있다. 상기 노즐은 증착 공정을 위한 소스 가스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 가스 공급원은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 증착하기 위한 소스 가스를 제공할 수 있다.
매니폴드(240)에는 배기관(252)이 설치되어 상기 공정 챔버 내의 가스를 외부로 배출할 수 있다. 배기관(252)은 내측 튜브(220)와 외측 튜브(210) 사이의 공간에 연통될 수 있다. 배기관(252)은 진공 펌프와 같은 배기 장치와 연결되어 상기 공정 챔버 내의 압력이 기 설정된 압력 레벨(진공도)이 되도록 진공 배기를 수행할 수 있다.
반응 튜브(200) 내에는 온도 검출기로서 온도 센서(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 발열부(110)의 히터와 상기 온도 센서는 온도 제어부(도시되지 않음)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 온도 제어부는 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 상기 히터로의 전력 공급을 제어할 수 있다. 따라서, 기판들(W)은 외측 가장자리들로부터 가열되어 원하는 온도로 승온될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가열 장치는 반응 튜브(200)를 둘러싸며 원통 형상을 갖는 측벽 단열재(100), 측벽 단열재(110)의 상부를 커버하는 상부벽 단열재(120), 측벽 단열재(100)의 내측에 구비되는 발열부(110), 및 상부벽 단열재(120)의 하부면 상에 구비되며 발열부(110)로부터의 열을 측벽 단열재(100)의 내부 공간으로 반사시키기 위한 반사면(132)을 갖는 열 보상부(130)를 포함할 수 있다.
측벽 단열재(100)는 히터 베이스(160)에 지지되어 수직으로 설치될 수 있다. 원통 형상의 측벽 단열재(100) 내부에는 반응 튜브(200)가 배치될 수 있다. 측벽 단열재(100)는 다층 구조물일 수 있다. 측벽 단열재(100)는 측벽 내층(102) 및 측벽 외층(104)을 포함할 수 있다. 측벽 내층(102)과 측벽 외층(104) 사이에는 냉각 가스 통로로서의 원통형 공간(106)이 형성될 수 있다. 측벽 단열재(100)의 내측에는 히터와 같은 발열부(110)가 설치될 수 있다.
측벽 외층(104)의 상부에는 냉각 가스 공급 포트(도시되지 않음)가 형성될 수 있고, 측벽 내층(102)에는 원통형 공간(106)과 내부 공간(101)을 연결시키는 복수개의 공급 홀들(103)이 형성될 수 있다. 냉각 가스가 내부 공간(101) 전체로 널리 퍼지도록 공급 홀들(103)은 측벽 내층(102)의 하부로부터 상부까지 기 설정된 위치들에 형성될 수 있다.
상부벽 단열재(120)에는 내부 공간(101)과 연통된 가스 통로(121)가 형성될 수 있고, 내부 공간(101) 내의 냉각 가스는 가스 통로(121)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 가스 통로(121)는 서로 연통된 수직 가스 통로(123) 및 수평 가스 통로(125)를 포함할 수 있다. 수직 가스 통로(123)는 내부 공간(101)과 연통되고, 수평 가스 통로(125)는 상부벽 단열재(120)의 외주면, 즉, 측면에 연결된 가스 배출 포트(126)를 통해 배기 파이프(310)에 연통될 수 있다. 댐퍼(320)는 배기 파이프(310)에 설치되어 개폐될 수 있고, 댐퍼(320)의 하류측에 라디에이터(330)와 배기 팬(340)이 접속될 수 있다. 발열부(110)에 의해 기판(W)를 가열할 때에는, 댐퍼(320)가 폐쇄되고 배기 팬(340)은 작동하지 않을 수 있다. 상기 가열 장치의 급속 냉각에 의해 기판(W)를 냉각할 때에는, 댐퍼(320)가 개방되고 배기 팬(340)은 작동하여 냉각 가스가 흡입될 수 있다.
상기 가열 장치의 급속 냉각 시에 상기 냉각 가스 공급 포트로부터 공급된 냉각 가스는 원통형 공간(106)으로 도입되고, 원통형 공간(106) 내에서 아래로 이동한 후, 공급 홀들(103)을 통해 측벽 단열재(100)의 내부 공간(101)으로 도입될 수 있다. 상기 냉각 가스는 내부 공간(101)을 하방으로부터 상방으로 통과한 후, 상부벽 단열재(120)에 설치된 가스 통로(121), 가스 통로(121)와 연통하는 배기 파이프(310), 라디에이터(330) 및 배기 팬(340)을 통해 기판 처리 장치(10)의 외부로 배출될 수 있다.
한편, 본 실시예의 기판 가열 방법은 상기된 구조를 갖는 수직로 이외에도 기판을 측면에서 가열하는 방식의 다른 구조들을 갖는 기판 처리 장치들에도 적용될 수 있을 것이다.
상기된 본 실시예들에 따르면, 파동 형태의 열을 기판의 가장자리로부터 중앙부를 향해 공급하므로, 열의 파동 형상에 의해서 기판의 가장자리와 중앙부의 온도가 균일해질 수 있다. 따라서, 균일한 온도 분포를 갖는 기판 상에 형성되는 막의 두께 균일도 또는 막의 식각 두께 균일도가 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
410 ; 히터 420 ; 파워 소스
430 ; 컨트롤러 440 ; 인터페이스
430 ; 컨트롤러 440 ; 인터페이스
Claims (8)
- 기판의 목표 온도를 설정하고; 그리고
상기 기판의 가장자리로부터 상기 기판의 중앙부로 상기 목표 온도를 기준으로 파동(wave) 형태의 열을 공급하는 것을 포함하고,
상기 파동 형태의 열을 공급하는 것은 상기 기판이 상기 목표 온도에 도달한 시점부터 상기 기판의 가열을 멈추는 공정 시간 동안 수행하는 것을 포함하며,
상기 공정 시간은 수직로(vertical furnace) 내에서 상기 기판 상에 막을 증착하기 위한 증착 시간을 포함하는 기판 가열 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 목표 온도에 대한 상기 파동 형태의 열의 주기 및 진폭을 설정하는 것을 더 포함하는 기판 가열 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판이 상기 목표 온도에 도달하는 시점 전에 상기 기판으로 상기 파동 형태의 열을 사전에 공급하는 것을 더 포함하는 기판 가열 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 파동 형태의 열을 사전에 공급하는 것은 상기 기판을 최초로 가열하는 시점부터 상기 목표 온도 도달 시점까지 수행하는 것을 포함하는 기판 가열 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 파동 형태의 열을 공급하는 것은 상기 수직로 내에서 상기 기판의 가장자리를 둘러싸는 히터로부터 상기 파동 형태의 열을 상기 기판으로 공급하는 것을 포함하는 기판 가열 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 열의 파동 형태는 사인(sine)파, 코사인(cosien)파, 삼각파 또는 펄스파를 포함하는 기판 가열 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160063244A KR102527578B1 (ko) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | 기판 가열 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160063244A KR102527578B1 (ko) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | 기판 가열 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170132435A KR20170132435A (ko) | 2017-12-04 |
| KR102527578B1 true KR102527578B1 (ko) | 2023-05-02 |
Family
ID=60921503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160063244A KR102527578B1 (ko) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | 기판 가열 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102527578B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008139361A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Method and system for rapid thermal processing |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100962054B1 (ko) * | 2000-12-05 | 2010-06-08 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 제조 방법 |
| US6849831B2 (en) * | 2002-03-29 | 2005-02-01 | Mattson Technology, Inc. | Pulsed processing semiconductor heating methods using combinations of heating sources |
| JP4326570B2 (ja) * | 2007-04-17 | 2009-09-09 | 東京エレクトロン株式会社 | ヒータ素線の寿命予測方法，熱処理装置，記録媒体，ヒータ素線の寿命予測処理システム |
| CN102017101B (zh) * | 2008-05-02 | 2014-06-04 | 应用材料公司 | 用于旋转基板的非径向温度控制系统 |
| JP5217663B2 (ja) * | 2008-06-11 | 2013-06-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 被処理体の熱処理装置及び熱処理方法 |
| JP5350747B2 (ja) * | 2008-10-23 | 2013-11-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置 |
| JP2012151433A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-08-09 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
-
2016
- 2016-05-24 KR KR1020160063244A patent/KR102527578B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008139361A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Method and system for rapid thermal processing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170132435A (ko) | 2017-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11495477B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
| US8128751B2 (en) | Film-forming apparatus | |
| KR102587615B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치의 온도 조절기 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치 | |
| TWI658529B (zh) | 提高溫度均勻性之基座加熱器局部溫度控制 | |
| US20110223552A1 (en) | Vertical heat treatment apparatus and method for cooling the apparatus | |
| KR102466140B1 (ko) | 가열 장치 및 이를 갖는 기판 처리 시스템 | |
| KR20120085915A (ko) | 처리 장치 및 온도 제어 방법 | |
| KR102076643B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| JP6255267B2 (ja) | 基板処理装置、加熱装置、天井断熱体及び半導体装置の製造方法 | |
| TWI466216B (zh) | 基板處理裝置，半導體裝置之製造方法及頂板斷熱體 | |
| JP6088659B2 (ja) | 基板処理装置及びヒータの温度調節方法 | |
| TW201408813A (zh) | 基板處理裝置 | |
| TW202121580A (zh) | 具有多區加熱的托座 | |
| KR20200112696A (ko) | 열 처리 장치 및 성막 방법 | |
| US20080197125A1 (en) | Substrate heating method and apparatus | |
| KR102527578B1 (ko) | 기판 가열 방법 | |
| JP6002837B2 (ja) | 基板処理装置 | |
| KR100728408B1 (ko) | 강제 대류가 지원된 급속 열로 | |
| KR102270549B1 (ko) | 적재 유닛 및 처리 장치 | |
| KR102391762B1 (ko) | 열처리 장치 및 열처리 방법 | |
| CN114127897A (zh) | 隔热结构体、基板处理装置以及半导体装置的制造方法 | |
| JP5957609B2 (ja) | 基板処理装置 | |
| JP5006821B2 (ja) | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP2012248675A (ja) | ガス予備加熱筒、基板処理装置および基板処理方法 | |
| KR20050058842A (ko) | 반도체 제조장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |