KR20000055729A - 챔버를 가열하기 위한 히터를 가지는 반도체 제조 장치 - Google Patents

챔버를 가열하기 위한 히터를 가지는 반도체 제조 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 제조 장치는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 그룹들의 코일들을 가지는 히터를 포함한다. 상기 제 1 그룹의 코일들은 챔버의 상층에 직렬로 둘러싸여지며, 제 1 전압에 따라 제 1의 온도를 가지는 제 1 열을 발생한다. 상기 제 2 그룹의 코일들은 챔버의 중상층에 병렬로 둘러싸여지며, 상기 제 1 전압에 따라 제 2의 온도를 가지는 제 2 열을 발생한다. 상기 제 3 그룹의 코일들은 챔버의 중하층에 둘러싸여지며, 상기 제 1 전압 및 제 2 전압에 따라 각각 제 3 및 제 4의 온도들을 가지는 제 3 및 제 4 열들을 발생한다. 상기 제 4 그룹의 코일들은 챔버의 하층에 둘러싸여지며, 상기 제 1 전압 및 제 2 전압에 따라 각각 제 5 및 제 6의 온도들을 가지는 제 5 및 제 6 열들을 발생한다. 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 챔버 내로 공급되는 가스의 양에 따라 챔버의 각 부분들로 각각 다른 온도들을 가지는 열들이 공급되도록 히터를 조절함으로써, 웨이퍼 상에 균일한 막이 형성된다.

Description

챔버를 가열하기 위한 히터를 가지는 반도체 제조 장치{SEMICONDUCTOR FABRICATING APPARATUS HAVING HEATER FOR HEATING CHAMBER}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 챔버를 가열하기 위한 히터를 가지는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 웨이퍼 상에 막을 형성시키기 위한 반도체 제조 장치는 수평형과 수직형으로 구분되며, 메인 제어부(main control; 도시되지 않음), 펌프 제어부(pump control; 도시되지 않음), 밸브 제어부(valve control; 도시되지 않음), 웨이퍼 이송 장치(transfer; 도시되지 않음), 보트(boat; 10), 챔버(chamber; 20) 및 히터(30)로 구성된다. 도 1은 일반적인 수직형 반도체 제조 장치의 단면도이다. 반도체 제조 장치의 메인 제어부는 반도체 제조 공정을 진행함에 있어서, 모든 공정 조건이 맞을 수 있도록 제어하는 주 제어 장치이다. 펌프 제어부는 챔버(20)내의 압력을 저하시켜서 저 압력(low pressure)하의 조건에서 공정이 진행되도록 일정한 압력을 유지시키기 위한 장치이다. 밸브 제어부는 밸브들을 제어하여 메인 제어부의 보조 역할을 하는 장치로서, 각종 게이지가 설치되어 있다. 웨이퍼 이송 장치는 카세트(cassette)에 있는 웨이퍼를 보트(10) 위로 운반하거나, 보트(10) 내의 웨이퍼를 카세트로 운반한다.
반도체 제조 공정에서는 웨이퍼 상에 소정의 막(예를 들어, 질화막, 산화막 등)을 일정하게 형성시키기 위한 세 가지 조건이 있다. 이 세 가지 조건은 첫째, 펌프 제어부가 챔버(20) 내의 압력을 일정하게 유지시키는 것이고, 둘째는 챔버(20) 내로 일정한 양의 가스를 가스 유입구(20a)를 통해 주입시키는 것이고 그리고 셋째는 히터(30)가 챔버(20) 내의 온도를 일정하게 유지시키는 것이다. 위의 세 가지 조건들이 만족되었을 때, 챔버(20)내의 웨이퍼 상에는 균일한 두께의 막이 형성된다.
반도체 제조 공정 중 막 형성 공정은 웨이퍼 이송 장치 및 보트(10)가 카세트 내의 웨이퍼를 챔버(20) 내로 이동시키면서 시작된다. 일반적으로, 웨이퍼 이송 장치는 8 개의 카세트 내의 웨이퍼들을 보트(10) 위로 옮겨 놓는다. 카세트 내의 모든 웨이퍼들이 보트(10) 위로 옮겨지면, 보트(10)는 챔버(20) 내로 상승한다. 보트(10)가 상승하면, 웨이퍼의 표면에 막을 형성시키기 위한 세 가지 조건을 만족하는 조건하에서 웨이퍼의 표면에 막이 형성된다. 막을 형성시키는 시간이 종료되면, 보트(10)는 하강하고 그리고 웨이퍼 이송 장치는 보트(10) 위의 웨이퍼들을 카세트로 운반한다.
도 2 내지 도 3d를 참조하면, 히터(30)는 상층, 중상층, 중하층 및 하층으로 구분된 4 그룹의 코일들(31, 32, 33, 34)을 구비한다. 상기 히터(30)의 상층은 직렬 구조로 연결된 제 1 그룹의 코일들(31)로 구성되며, 제 1 그룹의 코일들은 하나의 전압(AC1)을 인가받아 임의의 온도를 가지는 열을 발생한다. 그리고, 나머지 부분들(32, 33, 34)은 각각 병렬 구조로 연결된 제 2, 제 3 및 제 4 그룹들의 코일들(32, 33, 34)을 가지며, 각 그룹의 코일들은 상기 전압(AC1)을 인가받아 각각 임의의 온도들을 가지는 열들을 발생한다.
그러나, 챔버(20) 내에서 균일한 막이 형성되기 위한 조건들이 만족되었음에도 불구하고, 막 형성 공정이 종료된 후에 챔버(20)의 중하층 및 하층에 위치된 웨이퍼들을 살펴보면, 좌측면과 우측면의 막 두께들이 각각 다른 것을 알 수 있다. 이는 히터(30)의 중하층(33) 및 하층(34) 부분에 가스가 유입되는 가스 유입구(20a)가 존재하기 때문이다. 즉, 웨이퍼의 가스 유입구(20a)가 위치된 방향의 면은 두꺼운 막이 형성되고 그리고 웨이퍼의 반대의 방향의 면은 상대적으로 얇은 막이 형성된다는 것이다.
그런데, 종래의 기술에 따른 반도체 제조 장치에서는 챔버의 중하층 및 하층에서 형성되는 웨이퍼 상의 막 두께를 조절할 수 없다 이것은 종래의 기술에 따른 챔버에 열을 공급하는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 그룹들의 코일들이 각각 하나의 전압(AC1)을 열들로 변환하기 때문에, 챔버의 좌측 및 우측으로 각각 다른 열들을 제공할 수 없기 때문이다.
따라서 본 발명의 목적은 다수의 웨이퍼 상에 균일한 두께의 막들을 형성시키는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 반도체 제조 장치를 보여주는 단면도;
도 2는 도 1의 히터내의 코일의 구조를 보여주는 도면;
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 각 그룹의 코일들의 구조를 보여주는 상세도;
도 4는 본 발명에 따른 히터 내의 코일의 구조를 보여주는 도면 및;
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 각 그룹의 코일들의 구조를 보여주는 상세도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
10 : 보트20 : 챔버
30, 300 : 히터
(구성)
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일특징에 의하면, 반도체 제조 장치는 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성시키기 위한 챔버와; 외부로부터 상기 챔버로 소정의 가스들을 공급하기 위한 가스 공급 수단과; 상기 챔버의 가스 공급 수단이 연결된 부분을 가열하기 위한 제 1 히터 및; 상기 제 1 히터가 가열하는 부분의 반대 부분을 가열하기 위한 제 2 히터를 포함하되, 상기 각 히터들은 적어도 하나 이상의 전압들을 열로 변환하는 복수 개의 코일들을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 각 히터들은 복수 개의 저항들을 포함하고, 상기 저항들의 저항 값들을 조절하여 발열량을 조절한다.
(작용)
이와 같은 장치에 의해서, 웨이퍼 상에 형성되는 막의 두께에 따라 챔버로 가해지는 열을 부분적으로 조절함으로써, 웨이퍼 상에 균일한 두께의 막이 형성된다.
(실시예)
이하 본 발명의 실시예에 따른 참조도면 도 4 내지 도 5d에 의거하여 상세히 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 신규한 반도체 제조 장치는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 그룹들의 코일들(310, 320, 330, 340)을 가지는 히터(300)를 포함한다. 상기 제 1 그룹의 코일들(310)은 챔버의 상층에 직렬로 둘러싸여지며, 제 1 전압(AC1)에 따라 제 1의 온도를 가지는 제 1 열을 발생한다. 상기 제 2 그룹의 코일들(320)은 챔버의 중상층에 병렬로 둘러싸여지며, 상기 제 1 전압(AC1)에 따라 제 2의 온도를 가지는 제 2 열을 발생한다.
상기 제 3 그룹의 코일들(330)은 챔버의 중하층에 둘러싸여지며, 상기 제 1 전압(AC1) 및 제 2 전압(AC2)에 따라 각각 제 3 및 제 4의 온도들을 가지는 제 3 및 제 4 열들을 발생한다. 상기 제 4 그룹의 코일들(340)은 챔버의 하층에 둘러싸여지며, 상기 제 1 전압(AC1) 및 상기 제 2 전압(AC2)에 따라 각각 제 5 및 제 6의 온도들을 가지는 제 5 및 제 6 열들을 발생한다. 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 챔버 내로 공급되는 가스의 양에 따라 챔버의 각 부분들로 각각 다른 온도들을 가지는 열들이 공급되도록 히터를 조절함으로써, 웨이퍼 상에 균일한 두께의 막이 형성된다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 히터는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 그룹들의 코일들(310, 320, 330, 340)을 포함한다. 상기 제 1 그룹의 코일들(310)은 챔버의 상층에 직렬로 둘러싸여지며, 제 1 전압(AC1)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 복수 개의 코일들을 포함한다. 상기 제 2 그룹의 코일들(320)은 챔버의 중상층에 병렬로 둘러싸여지며, 상기 제 1 전압(AC1)과 접지 전압(GND)의 사이에 병렬로 연결되는 복수 개의 코일들을 포함한다. 상기 제 3 그룹의 코일들(330)은 챔버의 중하층에 둘러싸여지며, 상기 제 1 전압(AC1)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 제 1 코일(310) 및 제 2 전압(AC2)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 제 2 코일(320)을 포함한다. 상기 제 4 그룹의 코일들(340)은 챔버의 하층에 둘러싸여지며, 상기 제 1 전압(AC1)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 제 3 코일(410) 및 상기 제 2 전압(AC2)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 제 4 코일(420)을 포함한다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 제 1 그룹의 코일들(310)은 상기 제 1 전압(AC1)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 저항들(LR1, LR2, RR1, RR2)을 포함하며, 약 18.7Ω ∼ 19.7Ω(ohm)의 저항을 가진다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 저항들(LR1, LR2, RR1, RR2)은 가스 유입구가 챔버의 측면에 위치한다고 가정했을 때, 전면 수직을 기준으로 좌측 저항들(LR1, LR2) 및 우측 저항들(RR1, RR2)로 구분된다. 제 2 그룹의 코일들(320)은 상기 제 1 전압(AC1)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 저항들(LR1 ∼ LR8, RR1 ∼ RR8)을 포함하며, 약 3.8Ω ∼ 4.0Ω의 저항을 가진다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 저항들(LR1 ∼ LR8, RR1 ∼ RR8)은 전면 수직을 기준으로 좌측 저항들(LR1 ∼ LR8) 및 우측 저항들(RR1 ∼ RR8)로 구분된다.
제 3 그룹의 코일들(330)은 상기 제 1 전압(AC1)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 저항들(331; LR1 ∼ LR4) 및 상기 제 2 전압(AC2)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 저항들(332; RR1 ∼ RR4)을 포함하며, 약 6.2Ω ∼ 6.7Ω의 저항을 가진다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 저항들(LR1 ∼ LR4, RR1 ∼ RR4)은 전면 수직을 기준으로 좌측 저항들(331; LR1 ∼ LR4) 및 우측 저항들(332; RR1 ∼ RR4)로 구분된다. 제 4 그룹의 코일들(340)은 상기 제 1 전압(AC1)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 저항들(341; LR1, LR2, LR3) 및 상기 제 2 전압(AC2)과 접지 전압(GND)의 사이에 연결되는 저항들(342; RR1, RR2, RR3)을 포함하며, 약 9.5Ω ∼ 9.8Ω의 저항을 가진다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 저항들(LR1, LR2, LR3, RR1, RR2, RR3)은 전면 수직을 기준으로 좌측 저항들(341; LR1, LR2, LR3) 및 우측 저항들(342; RR1, RR2, RR3)로 구분된다.
이하, 도 4 내지 도 5d를 참조하여, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 히터의 동작을 설명한다.
도 4 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 반도체 제조 장치에 따른 히터는 챔버(도시되지 않음)의 수직(또는 수평) 위치에 따라 상층(전면), 중상층(중전면), 중하층(중후면) 및 하층(후면)에 둘러싸여진 코일들(310, 320, 330, 340)을 포함한다. 상기 코일들(310, 320, 330, 340)은 외부로부터 공급되는 제 1 및 제 2 전압 전압들(AC1, AC2)을 열들로 변환하는 전열 변환 장치들로서 동작된다.
웨이퍼 상에 소정의 막(예를 들어, 질화막, 산화막 등)을 형성하기 위해 복수 개의 웨이퍼들이 챔버 내로 이동되면, 챔버 내의 압력은 펌프(도시되지 않음)에 의해 요구되는 일정한 압력으로 유지되고, 챔버 내의 온도는 히터(300)에 의해 요구되는 일정한 온도로 유지되고 그리고 요구되는 양의 가스들(예를 들어, H, O, DCS, NH3 등)이 가스 유입구를 통해 챔버 내로 공급된다.
이때, 히터(300)의 상층의 코일들(310)은 제 1의 온도를 가지는 제 1 열을 챔버의 상층으로 공급한다. 중상층의 코일들(320)은 상기 제 2의 온도를 가지는 제 2 열을 챔버의 중상층으로 공급한다. 중하층의 코일들(330)은 상기 제 3의 온도를 가지는 제 3 열을 챔버의 중하층의 좌측에 공급하고 그리고 제 4의 온도를 가지는 제 4 열을 챔버의 중하층의 우측에 공급한다. 하층의 코일들(340)은 상기 제 5의 온도를 가지는 제 5 열을 챔버의 하층의 좌측에 공급하고 그리고 제 6의 온도를 가지는 제 6 열을 챔버의 하층의 우측에 공급한다.
이후, 막 형성에 요구되는 시간이 지난 후에, 막이 형성된 웨이퍼는 챔버의 외부(예를 들어, 카세트 등)로 이동되어 막이 균일하게 형성되었는지가 검사된다. 검사 결과, 챔버의 가스 유입구가 위치된 부분(예를 들어, 중하층, 하층 등)에서 막이 형성된 웨이퍼 상의 막이 균일하게 형성되지 않는 경우가 발생된다. 예를 들어, 웨이퍼의 좌측이 우측보다 두꺼운 막이 형성되었다고 가정하면, 이는 가스 유입구가 좌측에 위치되어 있으며, 가스 유입구를 통해 웨이퍼의 좌측에 많은 양의 가스가 공급된 것을 의미한다.
이러한 현상은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 온도, 가스, 압력의 세 가지 조건들 중 온도의 조절을 통해 극복될 수 있다. 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 히터(300)는 웨이퍼의 좌측 및 우측 부분에 각각 다른 열들을 공급할 수 있는 구조의 코일들(310, 320, 410, 420)을 가짐으로써, 웨이퍼 상에 균일한 막을 형성시킬 수 있다. 웨이퍼 상의 막 두께 검사 결과, 챔버의 중하층 및 하층에 위치된 웨이퍼의 좌측 부분의 막이 우측 부분의 막보다 두껍게 형성되면, 중하층 및 하층에 위치된 코일들(320, 420)에 공급되는 상기 제 2 전압(AC2)의 전압 레벨을 웨이퍼의 좌측 및 우측의 막 두께가 일치되도록 조절한다. 상기 제 2 전압(AC2) 전압 레벨이 가변되어 챔버의 중하층 및 하층에 위치된 웨이퍼의 우측의 막 성장 조건 중 온도의 조건이 가변됨으로써, 웨이퍼 상의 우측에 형성되는 막의 두께가 가변된다.
반대로, 웨이퍼의 좌측에 형성된 막이 우측에 형성된 막보다 얇게 형성되면, 중하층 및 하층에 위치된 코일들(320, 420)에 공급되는 상기 제 2 전압(AC2)의 전압 레벨을 웨이퍼의 좌측 및 우측의 막 두께가 일치되도록 조절한다. 이로써, 챔버의 중하층 및 하층에 위치된 웨이퍼의 우측의 막 성장 조건 중 온도의 조건이 가변됨으로써, 웨이퍼 상의 우측에 형성되는 막의 두께가 가변된다. 이러한 온도의 조건은 상기 코일들(331, 332, 341, 342)의 각 저항값들을 가변시켜서 조절할 수 있는 것은 물론이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 히터는 가스 유입구가 연결된 방향의 챔버에 둘러싸여진 코일들과 가스 유입구가 설치된 반대 방향의 챔버에 둘러싸여진 코일들로부터 챔버의 각 부분들에 공급되는 열들을 각각 부분적으로 조절함으로써, 웨이퍼 상에 균일한 막이 형성된다.
이상에서, 본 발명에 따른 회로의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
효상기한 바와 같이, 웨이퍼 상에 형성되는 막의 두께에 따라 챔버로 가해지는 열을 부분적으로 조절함으로써, 웨이퍼 상에 균일한 두께의 막이 형성된다.

Claims (2)

  1. 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성시키기 위한 챔버와;
    외부로부터 상기 챔버로 소정의 가스들을 공급하기 위한 가스 공급 수단과;
    상기 챔버의 가스 공급 수단이 연결된 부분을 가열하기 위한 제 1 히터 및;
    상기 제 1 히터가 가열하는 부분의 반대 부분을 가열하기 위한 제 2 히터를 포함하되,
    상기 각 히터들은 적어도 하나 이상의 전압들을 열로 변환하는 복수 개의 코일들을 포함하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1항에 있어서
    상기 각 히터들은 복수 개의 저항들을 포함하고, 상기 저항들의 저항 값들을 조절하여 발열량을 조절하는 반도체 제조 장치.
KR1019990004508A 1999-02-09 1999-02-09 챔버를 가열하기 위한 히터를 가지는 반도체 제조 장치 KR20000055729A (ko)

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