KR20030087008A - 열처리 장치 - Google Patents
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Abstract
저항 가열 히터 수단과 열전 변환 소자 수단을 조합하여 설치함으로써, 처리 용기의 적절한 온도 제어를 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 공간 절약, 에너지 절약 등이 가능한 열처리 장치를 제공한다.
관상형의 처리 용기(4)와, 피처리체(W)를 탑재하기 위해서 상기 처리 용기의 바닥부로부터 지주에 의해 기립시켜 설치한 탑재대(14)와, 상기 탑재대에 설치되어 상기 피처리체를 가열하는 피처리체 가열 수단(16)을 갖는 열처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기의 바닥부에, 가열과 냉각을 선택적으로 실행하는 것이 가능한 열전 변환 소자 수단(38)을 설치하고, 상기 처리 용기의 측벽에 저항 가열 히터 수단(50)을 설치하며, 상기 열전 변환 소자 수단과 상기 저항 가열 히터 수단의 동작을 제어하는 온도 제어부(40)를 설치한다. 이와 같이, 저항 가열 히터 수단과 열전 변환 소자 수단을 조합하여 설치함으로써, 처리 용기의 적절한 온도 제어를 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 공간 절약, 에너지 절약 등이 가능해진다.
Description
일반적으로, 반도체 집적 회로를 제조하기 위해서는, 반도체 웨이퍼 등의 실리콘 기판에 대하여, 성막, 패턴 에칭, 산화 확산, 어닐링 등을 반복 실행하여, 다수의 소망하는 소자를 형성하도록 되어 있다.
예컨대 성막 처리를 예로 들면, 흡인 가능하게 된 처리 용기내의 탑재대상에 반도체 웨이퍼를 탑재하고, 이것을 가열 수단에 의해 소정의 온도까지 승온 유지하는 동시에, 처리 용기내에 성막 가스를 공급하면서 이 내부를 소정의 감압 분위기로 유지함으로써, 웨이퍼 표면에 필요로 하는 박막을 퇴적시킨다. 이 경우, 사용하는 가스 종류에 따라서는 처리 용기내에 설치한 상하 전극 사이에 인가한 고주파 전압에 의해 플라즈마를 생성하며 성막 처리를 실행하는 경우도 있다.
그런데, 최근에는 막질의 전기적 특성이 양호한 것으로부터 Ti(티탄)막, W(텅스텐)막, Ta(탄탈)막, Al(알루미늄)막 등의 금속막이나 이것들의 질화막 등을 성막하는 경우가 있다. 이러한 금속, 또는 금속 화합물을 함유하는 막을 퇴적시킬 때에 사용하는 원료 가스로는 TiCl4(사염화 티탄), PET(펜트에톡시탄탈), DMAH(디메틸알미늄헥사이드) 등의 증기압이 매우 높은 원료 가스가 사용된다. 이러한 증기압이 높은 원료 가스를 사용한 경우에는 높은 온도에서만 가스 상태가 되기 때문에, 생성되는 반응 부생성물이, 온도가 낮아지는 경향이 있는 처리 용기의 내벽면이나 용기 바닥부 등에도 부착되기 쉬워져 입자 등의 원인으로 되거나, 또는 프로세스 조건에 따라서는 처리 용기의 바닥부와 같이 고온의 탑재대를 지지하는 부분은 역으로 과잉 승온 상태로 되어 부식이 촉진되는 경향이 있다.
그래서, 종래의 매엽식 열처리 장치에 있어서는, 열처리 장치에 열 매체 순환기 등의 온도 조절 장치를 병렬로 설치하고, 처리 용기의 측벽이나 용기 바닥부에 설치한 매체 유로에 열 매체를 흘려서, 상기 측벽의 온도나 용기 바닥부의 온도가 소정의 허용 범위가 되도록 온도 제어를 실행하였다.
그런데, 상기 열 매체 순환기와 같은 온도 조절 장치는, 열 매체의 온도를 일정하게 유지하기 위한 탱크를 필요로 하기 때문에, 이 탱크 구조가 매우 복잡해지고, 게다가 열 매체를 순환 사용하는 순환계로에도 각자의 보온 수단을 설치하지 않으면 안되기 때문에, 장치 전체가 매우 대형화하여, 대폭적인 공간을 필요로 할 뿐만 아니라, 고비용 및 다량의 전력 소비를 초래한다는 문제가 있었다.
또한, 열 매체의 온도를 조절하기 위한 압축기 등의 회전 기구도 사용하고 있기 때문에, 정기적인 유지 보수도 필요했다. 또한, 여기서 사용되는 열 매체는,열 효율 등을 고려하여 통상은 증기압이 높은 갤든(Galden)(상품명)이나 플로리너트(Fluorinert)(상품명) 등이 사용되지만, 이 갤든이나 플로리너트 등이 누출된 경우에는, 반도체 집적 회로의 제조에 있어서 심각한 악영향을 주는 오염을 발생시킨다는 문제도 있었다.
발명의 요약
본 발명은, 이상과 같은 문제점에 착안하여, 이것을 유효하게 해결하기 위해 창안된 것이다. 본 발명의 목적은, 저항 가열 히터 수단과 열전 변환 소자 수단을 조합하여 설치함으로써, 처리 용기의 적절한 온도 제어를 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 공간 절약, 에너지 절약 등이 가능한 열처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본원 발명은, 관상형의 처리 용기와, 피처리체를 탑재하기 위해서 상기 처리 용기의 바닥부로부터 지주에 의해 기립시켜 설치한 탑재대와, 상기 탑재대에 설치되어 상기 피처리체를 가열하는 피처리체 가열 수단과, 상기 처리 용기의 바닥부에 설치된, 가열과 냉각을 선택적으로 실행하는 것이 가능한 열전 변환 소자 수단과, 상기 처리 용기의 측벽에 설치된 저항 가열 히터 수단과, 상기 열전 변환 소자 수단과 상기 저항 가열 히터 수단의 동작을 제어하는 온도 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 프로세스 조건 등에 따라 가열하거나 또는 냉각할 필요가 있는 용기 바닥부에 대해서는, 열전 변환 소자 수단에 의해 필요에 따라 가열과 냉각을 선택적으로 실행시키고, 또한 프로세스 중에는 상기 용기 바닥부와 비교하여 저온이 되어 반응 부생성물이 부착되는 경향이 있는 용기 측벽은 저항 가열 히터 수단에 의해 상시 가열되도록 되어 있어, 이 결과, 처리 용기를 적절한 온도로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 장치 전체를 소형화하여 공간 절약화, 에너지 절약화 등을 달성할 수 있는 것이 가능해진다.
또한, 종래에 사용된 열 매체 순환기 등의 온도 조절 장치와 비교하여 회전 구동하는 기구도 불필요하기 때문에, 유지 보수성도 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.
이 경우, 바람직하게는, 상기 열전 변환 소자 수단에는, 불필요한 온열 또는 냉열을 폐기하기 위한 열 매체를 흘리는 매체 통로가 형성된 열 변환 플레이트가 설치되어 있다. 또한, 상기 열 변환 플레이트는 상기 열전 변환 소자 수단의 하면측에 설치되어 있다.
또한, 상기 처리 용기의 바닥부에는, 이 온도를 측정하기 위한 온도 계측 수단이 설치되어 있고, 상기 온도 제어부는 상기 온도 계측 수단의 측정값에 기초하여 온도 제어 동작을 실행한다.
또한, 상기 온도 제어부는, 상기 열전 변환 소자 수단의 제벡 효과(Seebeck effect)에 의한 전압에 의해 상기 처리 용기의 바닥부의 온도를 측정하고, 이 측정값에 기초하여 온도 제어 동작을 실행한다. 이것에 의하면, 열전대 등의 온도 계측 수단을 설치할 필요를 없애는 것이 가능해진다.
또한, 상기 열전 변환 소자 수단은 펠티에 소자(Peltier element)를 포함한다.
또한, 상기 열전 변환 소자 수단에는, 불필요한 온열 또는 냉열을 폐기하기위한 열 매체가 흐르는 매체 통로가 형성된 열 변환 플레이트가 설치되어 있고, 상기 펠티에 소자는 상기 처리 용기의 상기 바닥부와 상기 열 변환 플레이트의 사이에 설치되어 있다. 또한, 상기 펠티에 소자는 상기 열 변환 플레이트에 일체적으로 접합되어 있다.
또한, 상기 저항 가열 히터 수단은 복수의 봉 형상으로 형성된 저항 가열 카트리지 히터로 이루어진다. 또한, 상기 저항 가열 카트리지 히터는 상기 처리 용기의 상기 측벽에 수직으로 내장되어 있다.
본 발명은 실리콘 기판 등의 반도체 웨이퍼에 열처리를 실시하기 위한 열처리 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 열처리 장치를 나타내는 구성도,
도 2는 도 1에 나타내는 열처리 장치의 개략 횡단면도,
도 3은 도 1에 나타내는 열처리 장치의 열전 변환 소자의 배열 상태를 나타내는 용기의 저면도,
도 4는 열 변환 플레이트를 나타내는 평면도,
도 5a 및 도 5b는 열처리 장치의 바닥부를 나타내는 확대도로서, 도 5a는 펠티에 소자의 상면측이 저온으로 되고 이 반대 측면이 고온으로 되는 방향으로 전류를 흘리는 경우를 나타내며, 도 5b는 도 5a에 나타내는 경우의 역의 경우를 나타내는 도면.
이하에, 본 발명에 따른 열처리 장치의 일 실시예를 첨부 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 열처리 장치를 나타내는 구성도, 도 2는 도 1에 나타내는 열처리 장치의 개략 횡단면도, 도 3은 도 1에 나타내는 열처리 장치의 열전 변환 소자의 배열 상태를 나타내는 용기 저면도, 도 4는 열 변환 플레이트를 나타내는 평면도, 도 5는 열처리 장치의 바닥부를 나타내는 확대도이다.
도시하는 바와 같이, 이 열처리 장치(2)는 예컨대 알루미늄 등에 의해 원형 관의 형상으로 성형된 처리 용기(4)를 갖고 있고, 이 처리 용기(4)는 예컨대 접지되어 있다. 이 처리 용기(4)의 바닥부(6)에는 용기내의 분위기를 배출하기 위한 배기구(8)가 설치되어 있고, 이 배기구(8)에는 흡인 펌프(도시하지 않음)를 설치한 배기계(10)가 접지되어, 처리 용기(4)내의 분위기를 바닥부 주변부로터 균일하게 흡인할 수 있도록 되어 있다.
이 처리 용기(4)내에는, 용기 바닥부(6)로부터 기립된 도전성 재료, 예컨대 하스텔로이(hastelloy)로 이루어진 지주(12)를 거쳐 원판 형상의 탑재대(14)가 설치되어 있고, 이 위에 피처리체로서 예컨대 실리콘 기판 등의 반도체 웨이퍼(W)를 탑재할 수 있도록 되어 있다. 이 탑재대(14)는 예컨대 질화 알루미늄 등으로 이루어지고, 이 내부에는 피처리체 가열 수단으로서 예컨대 소정의 패턴으로 형성된 저항 가열 히터 패턴(16)이 내장되어 있다.
이 탑재대(14)의 하방에는 복수개, 예컨대 3개의 리프터 핀(lifter fin)(18)(도시예에는 2개만 기술함)이 상방으로 기립시켜 설치되어 있고, 이 리프터 핀(18)의 기부는, 환상 결합 부재(20)에 공통으로 결합되어 있다. 이 환상 결합 부재(20)는, 처리 용기(4)의 바닥부(6)를 기밀하게 관통하여 수직으로 연장된 리프팅 바아(lifting bar)(22)의 상단에 결합되어 있다. 이렇게 하여, 리프팅 바아(22)를 상하 이동시킴으로써, 상기 리프터 핀(18)을 탑재대(14)에 관통시켜서 설치한 리프터 핀 구멍(24)에 통과시켜서 웨이퍼(W)를 들어올릴 수 있도록 되어 있다.
또한, 처리 용기(4)의 천정부에는, 가스 공급 수단으로서의 샤워헤드(26)가 일체적으로 설치된 천정판(28)이 기밀하게 장착되어 있다. 이 샤워 헤드(26)는 상기 탑재대(14)의 상면의 대략 전면을 덮도록 대향시켜서 설치되어 있고, 탑재대(14)와의 사이에 처리 공간(S)을 형성하고 있다. 이 샤워 헤드(26)는 처리 공간(S)에 각종 처리 가스를 샤워 형상으로 도입하는 것으로, 샤워 헤드(26)의 하면의 분사면(30)에는 가스를 분사하기 위한 다수의 분사 구멍(32)이 형성된다.
또한, 처리 용기(4)의 측벽의 일부에는 반입구(34)(도 2 참조)가 설치되고, 이 반입구(34)에는 웨이퍼(W)의 반입·반출시에 기밀하게 개폐 가능하게 이루어진 게이트 밸브(36)가 설치된다.
그리고, 처리 용기(4)의 바닥부(6)의 하면측에는, 본 발명의 특징인 열전 변환 소자 수단(38)이 설치되어 있고, 용기 바닥부(6)의 가열과 냉각을 선택적으로 실행할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로는, 이 열전 변환 소자 수단(38)은 예컨대 2종류의 이종 반도체 또는 이종 금속을 접합하여 이루어지는 펠티에 소자(38A)로 구성되고, 도시된 예에서는 예컨대 4각 형상으로 이루어진 7개의 펠티에소자(38A)(도 3 참조)가 용기 바닥부(6)의 하면 전체에 접합되어 설치되어 있다. 주지한 바와 같이, 이 펠티에 소자(38A)에서는 전류가 흐르는 방향에 의존하여, 그 상면측이 가열되거나 냉각되는 동작을 나타낸다. 또한, 펠티에 소자(38A)의 하면측은 상기한 상면측과는 역의 작용을 나타낸다. 도 5는 이와 같은 주지된 펠티에 소자(38A)의 확대도를 나타내고 있고, 여기서는 P형 반도체와 N형 반도체를 교대로 도전 부재(39)로 접합하며, 이 양면에 얇은 절연체(41)를 접합하여 전체가 형성되어 있다.
상기 각 펠티에 소자(38A)에 흐르는 전류의 제어는, 예컨대 마이크로컴퓨터 등으로 이루어진 온도 제어부(40)에 의해 실행하도록 되어 있다.
또한, 상기 각 펠티에 소자(38A)의 하면측에는, 예컨대 알루미늄 등의 열 전도성 재료로 이루어진 대구경의 원판 형상의 열 변환 플레이트(42)가 일체적으로 접합되어 설치되어 있다. 이 열 변환 플레이트(42)는 두껍게 이루어져 있고, 이 내부에는, 도 4에도 도시하는 바와 같이, 플레이트 전면에 걸쳐 예컨대 대략 사행 형상으로 매체 통로(44)가 형성되어 있다. 그리고, 이 매체 통로(44)의 매체 입구(44A)로부터 매체 출구(44B)를 향해 일정 온도의 열 매체, 예컨대 실온 정도의 물이 흐르며, 이 물에 의해 상기 각 펠티에 소자(38A)의 하면측의 온열 또는 냉열을 외부로 운반하여 폐기하고, 펠티에 소자(38A)의 하면측의 온도를 대략 일정하게 유지하여, 전열 효과를 유지하고 있다. 여기서 상기 열 매체로는 물에 한정되지 않고, 예컨대 플로리너트 등을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 매체 입구(44A)와 매체 출구(44B)의 사이에 순환계를 개재시켜서, 이 순환계의 중간에 온도 조절기를설치하여 상기 물을 일정한 온도에서 순환 사용하도록 할 수도 있다.
또한, 이 처리 용기(4)의 바닥부(6)에는, 이 용기 바닥부(6)의 온도를 측정하기 위해서 온도 계측 수단으로서 예컨대 열전대(48)가 설치되어 있고, 이 측정값을 상기 온도 제어부(40)로 입력할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 상기 처리 용기(4)의 측벽(4A)에는, 이 측벽(4A)을 가열하기 위한 저항 가열 히터 수단(50)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 이 저항 가열 히터 수단(50)은 예컨대 봉 형상으로 성형된 저항 가열 카트리지 히터(50A)로 이루어지고, 이 카트리지 히터(50A)는 용기 측벽(4A)에 복수개, 도시된 예에서는 4개가 대략 등간격으로 수직으로 내장되어 배치되어 있다. 그리고, 각 카트리지 히터(50A)로의 급전의 제어는 상기 온도 제어부(40)에 의해 실행할 수 있도록 되어 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 열처리 장치를 사용하여 실행되는 열처리로서 성막 방법을 예로 들어 도 5를 참조하여 설명한다.
우선, 성막 처리로서 예컨대 Ti막의 성막시에는, 처리 용기(4)내에 개방된 게이트 밸브(36)를 거쳐 반도체 웨이퍼(W)를 도입하고, 이것을 탑재대(14)상에 탑재하여 처리 용기(4)내를 밀폐한다. 처리 용기(4)내를 밀폐했다면, 성막용 처리 가스로서 예컨대 TiCl4 가스나 H2 가스 등의 필요한 가스를 각각 유량 제어하면서 샤워 헤드(26)로부터 소정의 유량으로 처리 용기(4)내에 도입하고, 또한 흡인 펌프에 의해 처리 용기(4)내를 흡인하여, 소정의 압력으로 유지한다.
이와 동시에, 탑재대(14)에 내장한 저항 가열 히터 패턴(16)에 의해웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열 유지하고, 이로써 TiCl4가스를 열 분해하여 웨이퍼(W)의 표면에 Ti막을 퇴적시키게 된다. 이 때의 프로세스 조건은, 프로세스 압력이 예컨대 13㎩(≒0.1Torr) 내지 800㎩(≒6Torr) 정도의 범위내, 프로세스 온도는 600℃ 내지 700℃ 정도의 범위내이다.
여기서, 상기 성막 반응 동안에 생성되는 반응 부생성물은, 증기압이 높은 경우에는 높은 온도에서만 가스 상태이기 때문에, 비교적 저온인 부분에 부착되어 퇴적되는 경향이 있다. 이 경우, 용기 측벽(4A)은 탑재대(14)로부터는 처리 공간(S)을 두고 이간되어 있기 때문에, 저온이 되어 여기에 반응 부생성물이 부착될 우려가 있으므로, 온도 제어부(40)로부터는, 저항 가열 히터 수단(50)의 각 저항 가열 카트리지 히터(50A)에 전력을 공급하여 용기 측벽(4A)을 소정의 온도로 가열하고, 상기 반응 부생성물의 부착을 방지한다.
이 경우의 측벽(4A)의 온도는, 반응 부생성물의 부착 온도에도 의존하지만, 예컨대 100℃ 내지 200℃ 정도의 범위내가 바람직하다.
이에 대하여, 용기 바닥부(6)는 탑재대(14)로부터 이간되어 있다고 하여도, 열 전도성 재료로 이루어진 지주(12)를 거쳐 다량의 온열이 탑재대(14)로부터 전달되어 오기 때문에, 상기 측벽(4A)보다도 온도가 매우 높아지는 경향이 있고, 프로세스 온도에도 의존하지만 방치해 두면 용기 바닥부(6)의 내면 등이 열에 의해 부식될 우려가 있다. 그래서, 본 실시예에서는 이러한 경우에 온도 제어부(40)로부터 용기 바닥부(6)에 설치한 열전 변환 소자 수단(38)의 각 펠티에 소자(38A)로 통전하여, 용기 바닥부(6)를 냉각한다. 각 펠티에 소자(38A)에 흐르는 전류의 방향은, 도 5a에 도시하는 바와 같이 펠티에 소자(38A)의 상면측[용기 바닥부(6)의 하면과 접하고 있는 면]이 저온으로 되고, 그 반대 측면이 고온으로 되는 방향으로 흐르며, 이로써 용기 바닥부(6)를 소정의 온도로 냉각한다. 이 냉각 온도는 반응 부생성물의 부착 온도에도 의존하지만, 예컨대 상기 측벽(4A)과 동일한 100℃ 내지 200℃ 정도의 범위내이다.
이 경우, 이 펠티에 소자(38A)의 상면측을 저온으로 유지하기 위해서는, 하면측의 온도를 낮은 온도로 대략 일정히 유지할 필요가 있기 때문에, 열 변환 플레이트(42)의 매체 통로(44)에 실온 정도의 열 매체로서 물을 상시 유동시킨다. 이로써, 펠티에 소자(38A)의 하면측에서 발생한 온열은 상기 열 매체에 의해 시스템 밖으로 반출되어 폐기되게 됨으로써, 용기 바닥부(6)의 냉각을 안정적으로 계속할 수 있다.
이 때의 온도 제어는, 이 용기 바닥부(6)에 설치한 열전대(48)에 의해 이 온도가 측정되어 상기 온도 제어부(40)로 입력되어 있고, 이 측정값에 기초하여 상기 각 펠티에 소자(38A)로의 전류가 제어된다.
이 경우, 상기 용기 측벽(4A)의 온도를 제어하기 위해서는, 상기 용기 측벽(4A)에도 열전대를 설치하여 이 온도를 직접적으로 측정하도록 할 수도 있지만, 펠티에 소자(38A)와, 카트리지 히터(50A)를 설치하지 않은 때의 용기 바닥부(6)와 용기 측벽(4A)의 사이의 온도차는 각 프로세스마다 경험적으로 판명되어 있기 때문에, 펠티에 소자(38A)에 대한 공급 전력에 대하여 결정된 값이 되도록상기 카트리지 히터(50A)측에 공급하는 전력을 제어하도록 하면 무방하다.
이와 같이, 고온에 노출되는 경향이 있는 용기 바닥부(6)를 소정의 온도로 유지할 수 있기 때문에, 이 용기 바닥부(6)의 내면측이 고온에 의해 부식되는 것을 방지할 수 있다.
상기 실시예의 경우에는, 용기 바닥부(6)가 과도하게 승온되는 것을 방지하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 프로세스 온도가 낮은 경우에는, 용기 바닥부(6)의 온도가 그 정도 상승하지 않고, 여기에 용기 측벽(4A)과 동일하게 반응 부생성물이 퇴적하는 경우가 발생한다.
이러한 경우에는, 온도 제어부(40)는 펠티에 소자(38A)에 대해서는 도 5b에 도시하는 바와 같이 상기와는 역의 방향으로 전류를 흘리고, 펠티에 소자(38A)의 상면측의 온도를 올려 용기 바닥부(6)를 가열하며, 여기에 반응 부생성물이 퇴적하지 않도록 한다. 이 경우에는, 펠티에 소자(38A)의 하면은 냉열이 발생하여 저온으로 되기 때문에, 열 변환 플레이트(42)의 매체 통로(44)로 흐르는 물은 이번에는 역으로 냉열을 반송하여 시스템 밖으로 폐기함으로써, 용기 바닥부(6)의 가열을 안정적으로 계속할 수 있다. 또한, 이 상태에 있어서의 용기 바닥부의 온도 제어에서는, 펠티에 소자(38A) 자체의 주울(Juole) 열과 펠티에 효과에 의한 발열이 함께 제어된다.
이와 같이, 종래 장치에서 사용되던 열 매체 순환기와 같은 대형의 온도 조절 장치를 사용하지 않고, 펠티에 소자(38A)와 같은 열전 변환 소자 수단(38)과 저항 가열 카트리지 히터(50)와 같은 간단한 부재만을 사용함으로써, 종래 장치와 같이, 용기 측벽(4A)에 반응 부생성물이 부착 퇴적되는 것을 방지하고, 또한 용기 바닥부(6)가 부식되거나, 이것에 반응 부생성물이 부착 퇴적되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시예에서는, 용기 바닥부(6)에 열전대(48)를 설치하여 용기 바닥부(6)의 부분의 온도를 측정하도록 했지만, 이 열전대를 설치하지 않고, 펠티에 소자(38A)의 제벡 효과를 이용하여, 이 용기 바닥부(6)의 온도를 측정하도록 할 수도 있다. 구체적으로는, 온도 제어부(40)는 상기 펠티에 소자(38A)로의 급전을 간헐적으로 중단하도록 하며, 이와 같이 급전이 실행되지 않는 때에는, 상기 펠티에 소자(38A)에 의한 제벡 효과에 의해, 펠티에 소자(38A)의 상하면 사이의 온도차에 기인한 기전력이 발생하여, 이 기전력을 상기 온도 제어부(40)에서 측정함으로써 이 용기 바닥부(6)의 온도를 구할 수도 있다.
이 경우에는, 상술한 바와 같이 용기 바닥부(6)의 온도를 측정하는 열전대(48)가 불필요하다.
또한, 상기 실시예에서는, 용기 측벽(4A)이나 용기 바닥부(6)의 온도를 100℃ 내지 200℃의 범위내로 설정하도록 했지만, 이것은 단지 일례를 나타낸 것에 지나지 않으며, 생성되는 반응 부생성물 등의 석출 온도 등에 따라 적절히 변경하는 것도 무방하다.
또한, 여기서는 열처리로서 성막 처리를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 산화 확산 처리, 에칭 처리, 어닐링 처리 등의 다른 열처리에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 고주파나 마이크로파를 사용한 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 여기서는 피처리체로서 실리콘 기판을 사용하여 설명했지만, 이에 한정되지 않고, LCD 기판, 유리 기판에도 본 발명 방법을 적용할 수 있는 것은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 열처리 장치에 의하면, 다음과 같이 우수한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
프로세스 조건 등에 의해 가열하거나, 또는 냉각하거나 할 필요가 있는 용기 바닥부에 대해서는, 열전 변환 소자 수단에 의해 필요에 따라 가열과 냉각을 선택적으로 실행하고, 또한 프로세스 중에는 상기 용기 바닥부와 비교하여 저온이 되어 반응 부생성물이 부착되는 경향이 있는 용기 측벽은 저항 가열 히터 수단에 의해 상시 가열되도록 되어 있어, 이 결과 처리 용기를 적절한 온도로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 장치 전체를 소형화하여 공간 절약화, 에너지 절약화를 달성할 수 있다.
또한, 종래 사용된 열매체 순환기 등의 온도 조절 장치와 비교하여 회전 구동하는 기구도 불필요하기 때문에, 유지 보수성도 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 열전대 등의 온도 계측 수단을 설치할 필요를 없애는 것이 가능해진다.
Claims (10)
- 관상형의 처리 용기와,피처리체를 탑재하기 위해서 상기 처리 용기의 바닥부로부터 지주에 의해 기립시켜서 설치한 탑재대와,상기 탑재대에 설치되어 상기 피처리체를 가열하는 피처리체 가열 수단과,상기 처리 용기의 바닥부에 설치된, 가열과 냉각을 선택적으로 실행하는 것이 가능한 열전 변환 소자 수단과,상기 처리 용기의 측벽에 설치된 저항 가열 히터 수단과,상기 열전 변환 소자 수단과 상기 저항 가열 히터 수단의 동작을 제어하는 온도 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 열전 변환 소자 수단에는, 불필요한 온열 또는 냉열을 폐기하기 위한 열 매체가 흐르는 매체 통로가 형성된 열 변환 플레이트가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 열 변환 플레이트는 상기 열전 변환 소자 수단의 하면측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 처리 용기의 바닥부에는 이 온도를 측정하기 위한 온도 계측 수단이 설치되어 있고,상기 온도 제어부는 상기 온도 계측 수단의 측정값에 기초하여 온도 제어 동작을 실행하는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 온도 제어부는 상기 열전 변환 소자 수단의 제벡 효과(seebeck effect)에 의한 전압에 의해 상기 처리 용기의 바닥부의 온도를 측정하고, 이 측정값에 기초하여 온도 제어 동작을 실행하는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 열전 변환 소자 수단은 펠티에 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 열전 변환 소자 수단에는 불필요한 온열 또는 냉열을 폐기하기 위한 열 매체가 흐르는 매체 통로가 형성된 열 변환 플레이트가 설치되어 있고,상기 펠티에 소자는 상기 처리 용기의 상기 바닥부와 상기 열 변환 플레이트 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 펠티에 소자는 상기 열 변환 플레이트에 일체적으로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 저항 가열 히터 수단은 복수의 봉 형상으로 형성된 저항 가열 카트리지 히터로 이루어지는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 저항 가열 카트리지 히터는 상기 처리 용기의 상기 측벽에 수직으로 내장되어 있는 것을 특징으로 하는열처리 장치.
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