KR19990006758A - 퍼니스 측벽 온도 제어 시스템 - Google Patents

퍼니스 측벽 온도 제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR19990006758A
KR19990006758A KR1019980021093A KR19980021093A KR19990006758A KR 19990006758 A KR19990006758 A KR 19990006758A KR 1019980021093 A KR1019980021093 A KR 1019980021093A KR 19980021093 A KR19980021093 A KR 19980021093A KR 19990006758 A KR19990006758 A KR 19990006758A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat treatment
vertical
temperature
processing chamber
sidewall
Prior art date
Application number
KR1019980021093A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100424056B1 (ko
Inventor
토마스 레코라스 조지
폴 로디어 데니스
Original Assignee
레슬리 제이 카스퍼
이턴 코오포레이숀
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 레슬리 제이 카스퍼, 이턴 코오포레이숀 filed Critical 레슬리 제이 카스퍼
Publication of KR19990006758A publication Critical patent/KR19990006758A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100424056B1 publication Critical patent/KR100424056B1/ko

Links

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
    • 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
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/12—Heating of the reaction chamber

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

수직형 급속 열처리(RTP) 시스템(10)은 제공되고, 길이방향축(X)을 따라 뻗어있는 수직 처리 체임버(20)와, 처리 체임버내에서 배치되고 반도체 웨이퍼(W)등의 하나 이상의 기판이 처리를 위해 실장되는 지지 표면을 갖는 이동가능한 플랫폼(32)을 구비한다. 온도 제어 서브시스템(56,58,60)은 연속 온도 경사를 길이방향축을 따라 수직 처리 체임버내에서 설정한다. 온도 제어 서브시스템은 다른 수직 위치에서 위치된 복수의 체임버 측벽 열처리 소자(24)를 길이방향축을 따라 구비한다. 각 복수의 열처리 소자는 복수의 열처리 소자들중 나머지와 무관하게 제어된다. 복수의 길이방향으로 배향된 열처리 소자는 처리되었던 웨이퍼수 또는 체임버내의 웨이퍼 위치와 무관하게 체임버내에서 일관성있고 연속적인 온도 경사를 결과로 나타내는 능동형 측벽 열처리 메카니즘을 제공한다.

Description

퍼니스 측벽 온도 제어 시스템
본 발명은 일반적으로 반도체 열처리 시스템의 분야 및 특히 소망된 일정한 온도 일치성을 퍼니스내에서 유지하기 위해 다수의 연속 열 소스를 사용하는 수직형 급속 열처리 퍼니스에 관한 것이다.
열처리 시스템은 각종의 반도체 제조 단계에서 넓게 사용된다. 기본적인 열처리 응용은 화학 침전, 확산, 산화, 어닐링, 규소화, 질소화 및 솔더 리-플로우(solder re-flow) 과정을 포함한다. 수직형 급속 열처리(RTP) 시스템은 고밀도 광원의 뱅크(bank) 또는 저항성 열처리 소자등의 열 소스에 의해 열처리되는 수직 배향된 처리 체임버를 구비한다. 열 소스는 처리 체임버의 내부를 약 100℃/sec까지의 램프(ramp)율로 섭씨 450-1400도(℃) 범위의 온도로 열처리할 수 있다.
단일 웨이퍼를 처리하는 수직형 RTP 시스템의 한 예는 본 발명의 양수인에게 양도되고 본원에서 충분히 설명되는 것처럼 참고 문헌으로 결부되는 Lee에 의한 미국 특허 제4,857,689호에서 도시된다. 상기 Lee 특허는 체임버의 꼭대기에 위치된 저항성 열처리 소자에 의해 열처리되는 처리 체임버를 개시한다. 저항성 열처리 소자는 처리 체임버를 열처리하여 온도 경사는 체임버 상부(가장 뜨거운)로부터 체임버 하부(가장 적게 뜨거운)로 얻어진다. 체임버 측벽은 (i) 체임버의 상부로부터 측벽으로 하향해서 전도되는 열 및 (ii) 저항성 히터로부터 체임버를 통해 대류적으로 방사되는 열에 의해 측벽에 대해 얻어지는 상기 온도 경사를 보인다. 웨이퍼를 지지하는 엘리베이터는 처리 제어 시스템에 의해 상기 온도 경사내에서 상하로 이동되어 웨이퍼의 소망된 열처리가 발생된다.
Lee에 의해 도시된 것과 같은 단일-히터 구조는 멀티-웨이퍼 시스템 재료처리량뿐만 아니라 단일 웨이퍼의 처리에 악영향을 미치는 처리 특성을 부여한다. 웨이퍼 및 그것을 지지하는 축수대(pedestal)는 처리 체임버의 전체 수직 횡단면 영역의 중요한 부분을 점유하기 때문에, 웨이퍼 및 축수대 블록(block)열은 상부 저항성 열발생 소자로부터 방사하고, 그것은 블록된 열로 하여금 웨이퍼 아래에서 체임버의 일부에 도달 및 열처리하는 것을 방지한다. 따라서, 단일 웨이퍼의 처리동안, 측벽 온도 경사는 특정한 측벽 위치 및 그 위치에 대한 웨이퍼의 위치에 따라 중요한 온도 불연속성에 의해 특징지어질 수 있다. 그런 온도 불연속성은 정확한 웨이퍼 열처리를 어렵게 한다.
또한, 단일 히터 구조는 초기에 드리프트하고 오직 몇 개의 웨이퍼가 처리된 후 안정화하는 측벽 온도 경사에 의해 또한 특징지어진다. 상기 드리프트 현상은 시동을 느리게 하고 그러므로 시스템 재료처리량을 감소시킨다. 체임버 측벽이 대류 및 전도 열처리에 의해 열처리되기 때문에, 전도 열처리의 범위는 몇 개의 웨이퍼의 처리후 그런 범위로 진행하여 웨이퍼에 의한 방사(대류)열 블록키지(blockage)의 악영향을 감소시킨다. 다수의 웨이퍼의 연속 처리후, 상기 문제는 사라진다. 어떤 경우에 상기 문제는 더미(dummy) 웨이퍼의 초기 처리에 의해 수용되었고, 그것은 시스템 재료처리량에 악영향을 미친다. 그러나, 더미 웨이퍼를 사용할 때도 단일 웨이퍼의 처리동안 겪게되는 측벽 온도 경사 불연속성을 고치지 못한다. 즉, 각 개별적인 웨이퍼의 처리동안, 웨이퍼는 방사 열을 블록하는 기능을 여전히하고, 그러므로 특정한 위치에서 측벽 온도는 웨이퍼가 그 위치 위 또는 아래에 위치되는 지에 따라 요동한다.
따라서, 본 발명의 목적은 체임버내에서 일관성있고 연속적인 온도 경사를 구비하기 위해 퍼니스의 각종 수직 위치에서 위치된 복수의 연속적인 열 소스를 사용해서 단일 웨이퍼 RTP 수직형 퍼니스를 제공하는 것이다.
본 발명의 부가적인 목적은 퍼니스내에서 웨이퍼의 위치에 무관하게 및 처리되었던 웨이퍼수에 무관하게 측벽의 특정한 수직 위치에서 판독하는 일관성있는 온도를 제공하기 위한 능동형 측벽 열처리 메카니즘을 갖는 퍼니스를 제공하는 것이다.
수직형 급속 열처리(RTP) 시스템이 제공되고, 길이축을 따라 뻗어있는 수직 처리 체임버와, 그 처리 체임버내에 배치되고 하나 이상의 반도체 웨이퍼가 처리를 위해 설치되는 지지 표면을 갖는 이동가능한 플랫폼을 구비한다. 광 고온계와 같은 온도 센서는 플랫폼상에 위치된 웨이퍼의 후면 온도를 감지하기 위해 사용된다. 상기 시스템이 폐쇄 루프 제어 구성에서 동작될 때, 위치 제어기는 광 고온계로부터 피드백 신호를 수신하고 그것에 응답해서 위치 신호를 이동 메카니즘에 제공한다. 이동 메카니즘은 수직 처리 체임버내에서 이동가능한 플랫폼의 수직 위치를 조절한다.
온도 제어 서브시스템은 길이 방향축을 따라 수직 처리 체임버내에서 연속적인 온도 경사를 설정한다. 온도 제어 서브시스템은 길이방향축을 따라 다른 수직 위치에서 위치된 복수의 체임버 측벽 열처리 소자를 구비한다. 각 복수의 열처리 소자는 복수의 열처리 소자들중 나머지와 무관하게 제어된다. 복수의 길이방향으로 배향된 열처리 소자는 처리되었던 웨이퍼수의 체임버내에서 웨이퍼의 위치와 무관하게 체임버내에서 일관성있고 연속적인 온도 경사를 발생시키는 능동형 측벽 열처리 메카니즘을 제공한다. 상부 열처리 소자는 더 많은 열을 웨이퍼 중심에 인가하고, 측면 열처리 소자 또는 소자들은 더 많은 열을 웨이퍼 모서리에 인가한다. 복수의 열처리 소자의 무관한 제어는 웨이퍼에 걸쳐 방사 온도 프로파일의 직접 제어를 허여한다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성되는 측벽-열처리된 수직형 급속 열처리 시스템의 단면도.
도 2는 도 1의 급속 열처리 시스템의 측벽 열처리 제어 시스템의 개략도.
도 3은 종래 기술의 시스템에 의해 나타내어진 측벽 온도 특성 및 상기 특성의 일치성(consistency)의 개선사항을 본 발명을 사용해서 부가적으로 도시하는 그래픽 도시도.
도면을 참고로 할 때, 도 1은 반도체 웨이퍼(W)등의 하나 이상의 기판을 열처리하는 수직형 급속 열처리(RTP) 시스템(10)을 개시한다. RTP 시스템(10)은 수직 온도 경사 영역을 만드는 열처리 메카니즘 및 상기 영역내에서 웨이퍼를 수직으로 이동시키는 이동 메카니즘을 포함하는 처리 장치(12)와; 온도 경사내에서 웨이퍼의 수직 위치를 제어하는 시스템 제어기(14)와; 상기 처리 장치의 열처리 메카니즘을 제어하는 히터 제어기(16)를 구비한다. 대안적으로, 히터 제어기(16)는 예를 들어 처리 제어기(38)내에서 시스템 제어기(14)로 결합된다.
처리 장치(12)는 처리 체임버(20)를 형성하는 수정 벨 항아리(bell jar)등의 폐쇄된 단부 튜브(18)를 포함한다. 벨 항아리(18)의 내부는 벨 항아리의 상부를 둘러싼 상부 히터 모듈(22) 및 벨 항아리의 측벽을 둘러싼 적어도 하나의 추가적인 측벽 히터 모듈(24)에 의해 열처리된다. 그 개시된 실시예에서, 2개의 측벽 히터 모듈(24a-b)이 도시된다. 양호하게는, 상부 및 측벽 히터 모듈은 본 발명이 나머지 히터 형태를 사용한다고 고려되지만 벨 항아리(18)의 주변에 대해 원주에 배치된 복수의 저항성 열처리 소자를 구비한다. 절연물(26)은 열처리 소자를 둘러싼다.
열처리 소자(22 및 24a-b)의 활성화는 항아리의 상부(가장 뜨거운)로부터 항아리의 하부(가장 적게 뜨거운)로 뻗어있는 벨 항아리의 중앙 길이방향축(X)을 따라 수직 온도 경사를 만든다. 온도 경사내에서 웨이퍼(W)의 수직 이동이 웨이퍼로 하여금 소망된 열처리를 받게한다. 처리되는 웨이퍼의 온도 램프-업 및 램프-다운율은 처리 체임버의 온도를 변화하느니보다 처리 체임버(20)내에서 웨이퍼의 수직 위치에 의해 제어된다. 웨이퍼의 수직 이동이 지지 튜브(34)에 연결된 축수대(32)를 포함하는 엘리베이터 어셈블리(30)에 의해 발생된다. 처리되는 웨이퍼는 축수대(32)로부터 이동 체임버(36)를 통해 로드 및 언로드된다.
시스템 제어기(14)는 축수대(32)의 수직 위치를 제어하고, 그러므로 처리 체임버(20)에서 설정된 온도 경사내에서 웨이퍼(W)를 제어한다. 마이크로프로세서등의 처리 제어기(38)는 신호를 저장되고 소망된 열처리 방법을 토대로해서 모터 제어기(40)에 제공하고, 폐쇄된 루프 제어하에서 동작될 때, 웨이퍼 온도 피드백이 고온계(42)에 의해 제공된다. 고온계 헤드(44)는 온도 피드백을 얻기 위해 웨이퍼(W)의 하측으로 향하고 광 섬유(46)에 의해 고온계(42)에 연결된다. 모터 제어기 출력은 서보모터(50)를 번갈아 구동하는 증폭기(48)를 구동시켜서 지지 튜브(34)를 상승 또는 하강시킨다. 위치 인코더(52)는 위치 피드백을 모터 제어기에 제공한다. 시스템 제어기(14)에 의해 제공했듯이 폐쇄된 루프 위치 제어 시스템은 상기 기술에서 공지된다. 대안적으로, 시스템은 고온계(42)로부터 피드백을 사용함이 없이 개방 루프 구성에서 동작한다.
도 1에 도시했듯이, 하나의 실시예에서, 히터 제어기(16)는 상부 히터 모듈(22)의 동작을 제어하는 상부 히터 제어기(56)와; 측벽 히터 모듈(24a-b) 각각을 제어하는 영역 제어기(58a-b)를 구비한다. 매스터 제어기(60)는 개별적인 제어기(56 및 58a-b)의 동작을 제어하기 위해 사용되어 RTP 시스템(10)의 동작을 효과적으로 통합한다. 다른 실시예에서, 분리된 소프트웨어를 토대로한 P-I-D 제어 루프는 시스템에서 각 열처리 소자에 대해 제공되고, 그것의 통합은 매스터 제어기(60)보다 오히려 처리 제어기(38)에 의해 수행된다.
2개의 측벽 영역 제어기들이 2개의 측벽 히터 모듈(상부 히터 제어기(56)에 의해 제어되는 상부 히터 모듈(22)에 부가해서)를 제어하기 위해 도 1에 도시했지만, 그런 구성이 단지 예를 들어 제조된다. 본 발명은 복수의 독립적으로 제어된 히터가 처리 체임버내에서 스텝리스(stepless) 온도 경사를 만들기위해 처리 체임버의 수직축(X)을 따라 다른 위치에서 배치되는 히터 구성에 관한 것이다. 본원에서 사용했듯이, 스텝리스는 중간 변화 영역에 의해 연결된 다른 온도의 일련의 불연속 영역보다 오히려 처리 체임버내에서 연속 온도 경사의 설정을 의미한다. 히터들이 공지된 저항성 또는 램프를 토대로한 구성들수를 가정하지만, 도시된 실시예에서, 각 히터들은 벨 항아리(18)의 외측에 대해 주변에 위치된 저항성 열처리 소자를 구비하여, 그들은 항아리의 측벽주위에 둘러싼다.
도 2는 본 발명에 의해 제공된 측벽 열처리 제어 시스템을 도시한다. 도 2에 도시했듯이, 매스터 제어기(60)는 처리 체임버(20)내에서 복수n의 수직 위치에서 소망된 온도를 저장 장치(도시 안된)로부터 저장 또는 수신하여, 그럼으로써, 체임버내에서 소망된 연속 온도 경사를 설정한다. 복수n의 수직 위치들은 벨 항아리(18)내에서 처리 체임버(20)를 열처리하기 위해 사용된 복수의 모듈(예를 들어, 상부 히터 모듈 및 하나 이상의 측벽 히터 모듈, 또는 2개 이상의 측벽 히터 모듈)를 나타낸다.
폐쇄된 루프 제어 시스템은 시스템에서 각 히터 모듈(24)에 대해 제공된다. 도 2가 측벽 히터 모듈(24a-24n) 및 대응하는 측벽 영역 제어기(58a-58n)만을 도시하지만, 비슷한 제어 시스템은 하나가 시스템(10)에 포함될 때 상부 히터 모듈을 사용할 수 있다. 각 영역 제어기(58)는 매스터 제어기(60)로부터의 소망된 온도 기준 입력 신호 및 벨 항아리 측벽(18)상에 위치된 열전쌍(64)으로부터의 실제 온도 피드백 신호를 수신하는 합산 접합 장치(예를 들어, 자동온도 조절장치)(62)를 포함한다. 스위치(SW)는 소망된 및 실제 측벽 온도간의 차에 따라 시스템에서 나머지 히터 모듈과 무관하게 히터 모듈(24a-n)을 활성화 및 비활성화하는 각 제어기(58a-n)에서 사용되어 일정하게 소망된 측벽 온도 경사를 이루도록 한다. 매스터 제어기에 의해 제어된 각 영역 제어기(58)에서, 소망되어 일정한 스텝리스 온도 경사는 벨 항아리 처리 체임버(20)내에서 이루어진다.
도 3은 본 발명의 측벽 열처리 메카니즘에 의해 제공된 동작 향상을 도시한다. 상기 도면에서 도시했듯이, 측벽상에서 특정한 위치에서 측벽 온도의 경사는 무관한 측벽 열처리를 사용하지 않는 RTP 시스템과 비교해 본 발명을 사용해서 개선된다. 도 3은 본 발명의 측벽 열처리 메카니즘을 사용하고 사용하지 않고 7개의 웨이퍼를 처리하는 과정을 통해 벨 항아리(18)의 축(X)을 따라 중도에 길이방향 위치로 측벽 온도를 그래픽으로 도시한 것이다. 측벽 온도가 시간에 대해 그려진다.
RTP 시스템의 하나의 통상적인 동작에서, 웨이퍼는 이동 체임버(36)를 통해 축수대(32)상에서 위치되고, 도 3에 의해 표시된 길이방향 위치아래에 축(X)을 따른 위치로 이동된다. 웨이퍼는 그 위치에서(예를 들어 10-20초 동안) 순간적으로 담거지게 된다. 상기 시간 프레임은 도 3에서 시간(t1-t7) 이전의 10-20초 간격으로 표시된다. 도 3의 길이방향에서 측벽의 (현재 웨이퍼위의)온도는 상부 히터(22)로부터 열의 하향 대류에 기인해서 부분적으로 상승한다.
상기 초기 담금 위치뒤에, 웨이퍼는 처리 체임버(20)내의 축수대(32)를 도 3의 길이방향 측벽 위치에 의해 표시된 것 위의 위치로 상승함에 의해 더 높은 온도로 상승된다. 상기 시간 프레임은 시간(t1-t7)직후 20-30초 간격으로 표시된다. 상기 시간동안 웨이퍼 위치는 시스템 제어기(14)에 의해 미세하게 조절되어 웨이퍼로 하여금 소망된 열처리 과정을 받게 된다.
측벽 열처리를 행하지 않는 경우에, 도 3의 길이방향 위치에서 (현재 웨이퍼아래의) 측벽 온도는 웨이퍼가 상기 위치를 통과하자 마자 상당히 감소하는데, 도 3에 의해 표시된 길이방향 위치 및 상부 히터간의 웨이퍼의 위치가 열의 하향 대류를 블록하기 때문이다. 따라서, 측벽 열처리를 행하지 않는 경우에, 도 3의 길이방향 위치에서 정상 온도는 웨이퍼를 그 위치로 통과하기 방금전에 (7개의 웨이퍼의 시퀀스 처리를 나타내는 시간(t1-t7)에서 정확히) 얻어진다. 그러므로, 측벽을 열처리하지 않는 경우에, 체임버내의 특정한 길이방향 위치에서 온도가 처리되는 웨이퍼의 위치에 따라 일부분으로 되지만, 처리 체임버(20)내에서 온도 경사를 정확히 제어하는 것이 어렵게 된다. 도 3은 상기 온도 불일치성 문제가 처리 체임버내에서 웨어퍼 위치와 무관하게 본 발명의 측벽 열처리 메카니즘을 사용해서 어떻게 제거되는 지를 도시한다.
단일 웨이퍼의 처리동안 발생하는 측벽 온도 변화의 문제에 부가해서, 측벽을 열처리하지 않는 경우에, 측벽 온도 변화는 연속적인 웨이퍼 처리간에 측정하듯이 연속적인 웨이퍼 대 웨이퍼 처리에서 또한 발생된다. 상기 현상이 웨이퍼 하나(시간t1전후)로부터 웨이퍼 일곱(시간t7전후)을 통한 측벽 온도 그래프의 일반적으로 하향 이동에 의해 도 3에서 표시된다. 상기 일반적으로 하향 온도 기울어짐은 처리되는 연속 웨이퍼에 의해 상부 히터로부터 방사 열의 블록키지에 의해 또한 야기된다. 상기 효과는 처리된 처음의 몇 개의 웨이퍼에 대해 특히 발생되고, 처리 체임버 측벽을 따라 하향으로 열 전도가 상기 효과를 발생함에 따라 덜 발생된다. 도 3은 상기 웨이퍼 대 웨이퍼 온도 불일치성 문제가 본 발명의 측벽 열처리 메카니즘을 사용해서 어떻게 제거되는 지를 도시한다.
그러므로, 수직 처리 체임버를 따라 대응하는 다수의 길이방향 위치들에서 위치된 하나 이상의 무관하게 제어된 열처리 모듈의 사용은 시스템 성능을 상당히 개선한다. 그렇치 않으면 연속 웨이퍼들간에 뿐만 아니라 단일 웨이퍼의 처리동안 발생하는 측벽 온도 변화는 현저히 감소된다. 도 3에서 최소의 온도 변화는 도 2의 제어 시스템의 미세한 동조에 의해 제거된다.
따라서, 개선된 측벽 열처리된 수직형 RTP 시스템의 양호한 실시예가 설명되었다. 그러나, 앞선 설명으로써, 상기 설명이 예에 의해 오직 이루어지고, 본 발명이 본원에서 설명된 특정한 실시예로 제한되지 않으며, 각종의 재배열, 변형 및 대치가 다음의 청구범위 및 그 동등한 것에 의해 형성하듯이 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다음의 설명에 대해 실행될 수 있다.

Claims (10)

  1. 열처리 시스템(10)에 있어서,
    길이방향축(X)을 따라 뻗어있는 수직 처리 체임버(20)와;
    상기 처리 체임버내에 배치되고 하나 이상의 기판(W)이 처리를 위해 실장되는 지지 표면을 갖는 이동가능한 플랫폼(32)과;
    상기 길이방향축을 따라 연속 온도 경사를 상기 수직 처리 체임버내에서 설정하는 온도 제어 서브시스템(56,58,60)을 구비하며, 상기 온도 제어 서브시스템은 상기 길이방향축을 따라 다른 수직 위치로 위치된 복수의 열처리 소자(24)를 구비하며, 상기 각 복수의 열처리 소자는 상기 복수의 열처리 소자들중 나머지와 무관하게 그 연관된 열처리 소자를 열처리하는 히터 제어기(16)와 연관시키는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템(10).
  2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 열처리 소자(24)는 상기 수직 처리 체임버(20)의 주변에 대해 주변으로 배치된 저항성 열처리 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템(10).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능한 플랫폼(32)의 위치에서 또는 위치 부근에서 온도를 조절하는 온도 센서(42)와;
    수직 이동을 상기 이동가능한 플랫폼으로 분배하는 이동 메카니즘(50)과;
    상기 온도 센서(42)로부터 피드백 신호를 수신하고 그것에 응답해서 상기 이동가능한 플랫폼의 수직 위치를 상기 수직 처리 체임버내에서 조절하기 위해 위치 신호를 상기 이동 메카니즘(50)에 제공하는 위치 제어기(40)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템(10).
  4. 제2항에 있어서, 상기 히터 제어기(16) 각각은 특정한 수직 위치에서 상기 수직 처리 체임버의 온도를 측정하는 열전쌍(64)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템(10).
  5. 제4항에 있어서, 상기 열전쌍(64)이 상기 수직 처리 체임버의 벽(18)상에서 위치되는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템(10).
  6. 제3항에 있어서, 상기 온도 센서가 광 고온계(42)인 것을 특징으로하는 열처리 시스템(10).
  7. 제4항에 있어서, 상기 열전쌍(64) 각각은 실제 온도 피드백 신호를 출력하고, 상기 히터 제어기(16) 각각은 소망된 및 실제 온도 신호간의 차에 따라 그 대응하는 열처리 소자(24)를 선택적으로 활성화 및 비활성화하기 위해 상기 실제 온도 피드백 신호를 소망된 온도 기준 입력 신호와 비교하는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템(10).
  8. 제4항에 있어서, 상기 이동가능한 플랫폼(32)상의 상기 지지 표면은 상기 길이방향축(X)에 거의 수직으로 배치되는 평면에 놓이는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템(10).
  9. 수직형 열처리 시스템(10)에 있어서,
    길이방향축(X)을 따라 뻗어있고 측벽 억제(containment) 구조(18)에 의해 형성되는 수직 처리 체임버(20)와;
    상기 처리 체임버내에 배치되고 하나 이상의 기판(W)이 처리를 위해 실장되는 지지 표면을 갖는 이동가능한 플랫폼(32)과;
    상기 길이방향축을 따라 연속 온도 경사를 상기 수직 처리 체임버내에서 설정하는 온도 제어 서브시스템(56,58,60)을 구비하며, 상기 온도 제어 서브시스템은 상부 열처리 소자(22) 및 상기 측벽 억제 구조에 외접하는 적어도 하나의 측벽 열처리 소자(24)를 구비하며, 상기 상부 열처리 소자 및 상기 적어도 하나의 측벽 열처리 소자는 나머지에 무관하게 그 연관된 열처리 소자를 무관하게 열처리하는 히터 제어기(16)와 연관시키는 것을 특징으로 하는 수직형 열처리 시스템(10).
  10. 제9항에 있어서, 상기 이동가능한 플랫폼(32)의 위치에서 또는 위치 부근에서 온도를 조절하는 온도 센서(42)와;
    수직 이동을 상기 이동가능한 플랫폼으로 분배하는 이동 메카니즘(50)과;
    상기 온도 센서(42)로부터 피드백 신호를 수신하고 그것에 응답해서 상기 이동가능한 플랫폼의 수직 위치를 상기 수직 처리 체임버내에서 조절하기 위해 위치 신호를 상기 이동 메카니즘(50)에 제공하는 위치 제어기(40)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템(10).
KR10-1998-0021093A 1997-06-11 1998-06-08 퍼니스측벽온도제어시스템 KR100424056B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/873,351 1997-06-11
US8/873,351 1997-06-11
US08/873,351 US5900177A (en) 1997-06-11 1997-06-11 Furnace sidewall temperature control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990006758A true KR19990006758A (ko) 1999-01-25
KR100424056B1 KR100424056B1 (ko) 2004-06-23

Family

ID=25361468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0021093A KR100424056B1 (ko) 1997-06-11 1998-06-08 퍼니스측벽온도제어시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5900177A (ko)
EP (1) EP0884406B1 (ko)
JP (1) JPH1115537A (ko)
KR (1) KR100424056B1 (ko)
CN (1) CN1135905C (ko)
DE (1) DE69816913T2 (ko)
TW (1) TW373233B (ko)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW315493B (en) * 1996-02-28 1997-09-11 Tokyo Electron Co Ltd Heating apparatus and heat treatment apparatus
JP2002515648A (ja) * 1998-05-11 2002-05-28 セミトゥール・インコーポレイテッド 加熱反応炉の温度制御システム
US6005230A (en) * 1998-09-28 1999-12-21 White, Jr.; R. Thomas Radiant heater for analytical laboratory use with precision energy control, non contamination exterior and uniform radiation footprint
US6242720B1 (en) * 1998-12-23 2001-06-05 Carrier Corporation Control for electric water heater
US6114671A (en) * 1999-07-22 2000-09-05 Trw Inc. System for and method of controlling the temperature of an object using temperature control elements spaced from the object
JP3450240B2 (ja) * 1999-11-25 2003-09-22 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 ランプアニール装置とランプアニール装置の処理温度制御方法
US6452196B1 (en) 1999-12-20 2002-09-17 Axcelis Technologies, Inc. Power supply hardening for ion beam systems
US6492625B1 (en) * 2000-09-27 2002-12-10 Emcore Corporation Apparatus and method for controlling temperature uniformity of substrates
US6610968B1 (en) * 2000-09-27 2003-08-26 Axcelis Technologies System and method for controlling movement of a workpiece in a thermal processing system
US6435866B1 (en) * 2001-02-16 2002-08-20 Delphi Technologies, Inc. Radiation furnace with independently controlled heating elements
US6753506B2 (en) * 2001-08-23 2004-06-22 Axcelis Technologies System and method of fast ambient switching for rapid thermal processing
JP2003074468A (ja) * 2001-08-31 2003-03-12 Toshiba Corp 真空排気システム及びその監視・制御方法
US7037733B2 (en) 2001-10-30 2006-05-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for measuring temperature, annealing method and method for fabricating semiconductor device
US20060083495A1 (en) * 2002-07-15 2006-04-20 Qiu Taiquing Variable heater element for low to high temperature ranges
WO2004008491A2 (en) * 2002-07-15 2004-01-22 Aviza Technology, Inc. Thermal processing system and configurable vertical chamber
US6695886B1 (en) * 2002-08-22 2004-02-24 Axcelis Technologies, Inc. Optical path improvement, focus length change compensation, and stray light reduction for temperature measurement system of RTP tool
US6768084B2 (en) 2002-09-30 2004-07-27 Axcelis Technologies, Inc. Advanced rapid thermal processing (RTP) using a linearly-moving heating assembly with an axisymmetric and radially-tunable thermal radiation profile
US20050110292A1 (en) * 2002-11-26 2005-05-26 Axcelis Technologies, Inc. Ceramic end effector for micro circuit manufacturing
US7070661B2 (en) * 2003-08-22 2006-07-04 Axcelis Technologies, Inc. Uniform gas cushion wafer support
US7026581B2 (en) * 2003-08-22 2006-04-11 Axcelis Technologies, Inc. Apparatus for positioning an elevator tube
US6855916B1 (en) * 2003-12-10 2005-02-15 Axcelis Technologies, Inc. Wafer temperature trajectory control method for high temperature ramp rate applications using dynamic predictive thermal modeling
US7100759B2 (en) * 2004-08-09 2006-09-05 Axcelis Technologies, Inc. Magnetic support structure for an elevator tube of a vertical rapid thermal processing unit
JP2006113724A (ja) * 2004-10-13 2006-04-27 Omron Corp 制御方法、温度制御方法、温度調節器、熱処理装置、プログラムおよび記録媒体
US7205231B2 (en) * 2004-10-29 2007-04-17 Axcelis Technologies, Inc. Method for in-situ uniformity optimization in a rapid thermal processing system
CN100458631C (zh) * 2005-03-25 2009-02-04 深圳斯贝克动力电子有限公司 发热元件的温度控制方法和装置
US20070039938A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Peck Kevin B Fault tolerant element and combination with fault tolerant circuit
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
US20090197424A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device
RU2454699C1 (ru) * 2011-02-28 2012-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Мета-хром" Термостат
JP5766647B2 (ja) * 2012-03-28 2015-08-19 東京エレクトロン株式会社 熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラム
US10541183B2 (en) 2012-07-19 2020-01-21 Texas Instruments Incorporated Spectral reflectometry window heater
CN103851912B (zh) 2012-12-05 2017-09-08 弗卢克公司 具有可重新配置的加热器电路的高温炉
CN104419910B (zh) * 2013-09-05 2017-01-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 反应腔室及等离子体加工设备
EP3222332A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-27 Hocoma AG Suspension device for balancing a weight
CN107868942B (zh) * 2016-09-27 2019-11-29 北京北方华创微电子装备有限公司 一种去气腔室及其去气方法和半导体处理设备
US10741426B2 (en) * 2017-09-27 2020-08-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for controlling temperature of furnace in semiconductor fabrication process
WO2019173466A1 (en) * 2018-03-08 2019-09-12 Watlow Electric Manufacturing Company Control system for controlling a heater
US10998205B2 (en) * 2018-09-14 2021-05-04 Kokusai Electric Corporation Substrate processing apparatus and manufacturing method of semiconductor device
CN111997595A (zh) * 2020-08-06 2020-11-27 中国科学院广州能源研究所 一种天然气水合物地质分层装置和方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2266002A (en) * 1940-06-10 1941-12-16 Clarkiron Inc Electric furnace
US2462202A (en) * 1944-01-29 1949-02-22 Selas Corp Of America Heat treating
US2668701A (en) * 1951-02-03 1954-02-09 Selas Corp Of America Heating control system
FR1520640A (fr) * 1967-02-28 1968-04-12 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procédé et appareil pour la fabrication de poudre de chrome
US4195820A (en) * 1978-04-10 1980-04-01 Pyreflex Corporation Precise thermal processing apparatus
US4711989A (en) * 1986-05-19 1987-12-08 Thermco Systems, Inc. Diffusion furnace multizone temperature control
US5001327A (en) * 1987-09-11 1991-03-19 Hitachi, Ltd. Apparatus and method for performing heat treatment on semiconductor wafers
KR890008922A (ko) * 1987-11-21 1989-07-13 후세 노보루 열처리 장치
US4857689A (en) * 1988-03-23 1989-08-15 High Temperature Engineering Corporation Rapid thermal furnace for semiconductor processing
JPH01252886A (ja) * 1988-03-31 1989-10-09 Central Glass Co Ltd 熱加工炉並びにそれによる熱処理方法
JP2947604B2 (ja) * 1990-09-28 1999-09-13 東京エレクトロン株式会社 熱処理炉
JPH0690126B2 (ja) * 1990-10-30 1994-11-14 株式会社島津製作所 キャピラリレオメータおよび温度検査棒
US5436172A (en) * 1991-05-20 1995-07-25 Texas Instruments Incorporated Real-time multi-zone semiconductor wafer temperature and process uniformity control system
US5387557A (en) * 1991-10-23 1995-02-07 F. T. L. Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor devices using heat-treatment vertical reactor with temperature zones
JP3174379B2 (ja) * 1992-02-03 2001-06-11 東京エレクトロン株式会社 加熱装置
JP3230836B2 (ja) * 1992-04-09 2001-11-19 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置
JP3121915B2 (ja) * 1992-06-01 2001-01-09 東京エレクトロン株式会社 封止装置
US5418885A (en) * 1992-12-29 1995-05-23 North Carolina State University Three-zone rapid thermal processing system utilizing wafer edge heating means
US5616264A (en) * 1993-06-15 1997-04-01 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for controlling temperature in rapid heat treatment system
KR950001953A (ko) * 1993-06-30 1995-01-04 이노우에 아키라 웨이퍼의 열처리방법
US5578132A (en) * 1993-07-07 1996-11-26 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Apparatus for heat treating semiconductors at normal pressure and low pressure
GB2298314A (en) * 1994-08-12 1996-08-28 Samsung Electronics Co Ltd Apparatus for rapid thermal processing

Also Published As

Publication number Publication date
KR100424056B1 (ko) 2004-06-23
JPH1115537A (ja) 1999-01-22
DE69816913T2 (de) 2004-07-15
EP0884406B1 (en) 2003-08-06
CN1135905C (zh) 2004-01-21
TW373233B (en) 1999-11-01
EP0884406A1 (en) 1998-12-16
DE69816913D1 (de) 2003-09-11
CN1204938A (zh) 1999-01-13
US5900177A (en) 1999-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR19990006758A (ko) 퍼니스 측벽 온도 제어 시스템
JPH0724257B2 (ja) 半導体処理の為の急熱炉
US7467901B2 (en) Substrate heat treatment apparatus
US7842905B2 (en) Method and device for the thermal treatment of substrates
US5603772A (en) Furnace equipped with independently controllable heater elements for uniformly heating semiconductor wafers
KR20060127860A (ko) 다이내믹한 예측 열 모델링을 이용한 온도 상승 속도가높은 장치의 웨이퍼 온도 궤적 제어 방법
US4937434A (en) Heat treatment apparatus and heat treatment method
JP2001257169A (ja) 加工室の温度制御方法、半導体加工装置及びセンサ較正方法
KR20020087894A (ko) 기판들의 열처리방법 및 장치
US5291514A (en) Heater autotone control apparatus and method
KR100615763B1 (ko) 열처리 장치의 온도 교정 방법
US6780795B2 (en) Heat treatment apparatus for preventing an initial temperature drop when consecutively processing a plurality of objects
JP2004503101A (ja) 対象物を熱処理するための方法および装置
JP2006505947A (ja) 強制対流利用型の急速加熱炉
JP3074312B2 (ja) 気相成長方法
JP2000173946A (ja) 基板熱処理方法および基板熱処理装置
KR102360141B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
JPH1022189A (ja) 基板熱処理装置
JP2002297245A (ja) 制御装置、温度調節器および熱処理装置
JP2002141347A (ja) バッチ式熱処理方法とバッチ式熱処理装置
KR20030010824A (ko) 온도 보정 시스템을 갖는 베이크 설비
KR100849012B1 (ko) 열처리 장치 및 열처리 방법
KR20200005356A (ko) 수동소자를 이용한 급속 열처리 장치
JP2640269B2 (ja) 処理方法及び処理装置
JPH07321059A (ja) 熱処理装置及び熱処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100122

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee