KR20070025305A - Semiconductor fabrication apparatus having stage heater whose power is adjusted - Google Patents

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KR20070025305A
KR20070025305A KR1020050081315A KR20050081315A KR20070025305A KR 20070025305 A KR20070025305 A KR 20070025305A KR 1020050081315 A KR1020050081315 A KR 1020050081315A KR 20050081315 A KR20050081315 A KR 20050081315A KR 20070025305 A KR20070025305 A KR 20070025305A
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박재춘
김용철
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삼성전자주식회사
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Abstract

A semiconductor manufacturing apparatus with a power-controlled stage heater is provided to improve quality and reliability of semiconductor devices by using gain controllers connected between a temperature controller and the stage heater for supplying constant power. A power controlling apparatus(301) is connected tp a stage(121). The power controlling apparatus includes a temperature controller(311), a first gain controller(321), and a second gain controller(331). The temperature controller supplies power to a stage heater through the first and second gain controller to control a heating degree of the stage heater. The temperature controller is electrically connected to the first and second gain controllers through signal lines.

Description

전력이 조절되는 스테이지 히터를 갖는 반도체 제조 장치{Semiconductor fabrication apparatus having stage heater whose power is adjusted}Semiconductor fabrication apparatus having stage heater whose power is adjusted}

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 본 발명이 적용되는 반도체 제조 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 1 is a perspective view schematically showing a semiconductor manufacturing apparatus to which the present invention is applied.

도 2는 도 1의 스테이지의 평면도이다. 2 is a plan view of the stage of FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시된 스테이지에 연결된 파워 제어 장치를 본 발명에 따라 도시한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating a power control device connected to the stage shown in FIG. 1 in accordance with the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101; 공정 챔버, 111; 웨이퍼101; Process chamber 111; wafer

121; 스테이지, 131; 이동 수단121; Stage 131; transportation

141; 샤워 헤드, 211; 스테이지 히터141; Shower head, 211; Stage heater

221; 써모 커플, 231; 열선들221; Thermo couple, 231; Heated wires

311; 온도 제어기 321/331; 제1 및 제2 이득 제어기들311; Temperature controller 321/331; First and second gain controllers

325/335; 조절 버튼들325/335; Control buttons

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼에 반도체 장치들을 제조하기 위한 증착(deposition) 공정을 수행하는데 필요한 스테이지 히터를 갖는 반도체 제조 장치에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a semiconductor manufacturing apparatus having a stage heater required for performing a deposition process for manufacturing semiconductor devices on a wafer.

웨이퍼에 다수개의 반도체 장치들을 제조하기 위하여 다양한 종류의 반도체 제조 장치들이 사용된다. 예컨대, 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온 주입 장치, 웨이퍼 상에 이온을 증착시키는 이온 증착 장치, 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 박막 형성 장치, 웨이퍼 상에 형성된 박막을 패터닝(patterning)하는 사진 식각 장치, 웨이퍼 상에 제조된 다수개의 반도체 장치들의 전기적 성능을 테스트하는 테스트 장치 등이 있다. Various kinds of semiconductor manufacturing apparatuses are used to manufacture a plurality of semiconductor devices on a wafer. For example, an ion implantation apparatus for implanting ions into a wafer, an ion deposition apparatus for depositing ions on a wafer, a thin film forming apparatus for forming a thin film on the wafer, a photolithography apparatus for patterning a thin film formed on the wafer, a wafer Test devices for testing the electrical performance of a plurality of semiconductor devices fabricated thereon.

이러한 반도체 제조 장치들 중에는 웨이퍼를 밀봉한 상태에서 반도체 공정을 진행하기 위한 공정 챔버가 설치된 것들이 많이 있다. 공정 챔버들 내부에서 진행되는 반도체 공정은 다양하지만, 그 중에서도 웨이퍼에 이온은 증착하는 증착 공정을 수행하는 공정 챔버에는 스테이지 히터가 구비된다. 스테이지 히터는 상부에 장착된 웨이퍼를 가열시켜서 웨이퍼에 이온이 원활하게 증착되도록 하는 역할을 한다. 스테이지 히터가 가열되기 위해서는 스테이지 히터에 파워가 공급된다. 이 때, 스테이지 히터에는 일정한 파워가 공급되어야 한다. 만일 스테이지 히터에 일정한 파워가 공급되지 않으면 스테이지 히터에 장착된 웨이퍼에 인가되는 온도가 일정하지 않게 되고, 그로 인하여 웨이퍼에 증착되는 이온의 균일도가 불규칙하게 되어 웨이퍼에 제조되는 반도체 장치들의 품질과 신뢰성이 저하되는 결과를 가져오게 된다. Many of these semiconductor manufacturing apparatuses are provided with a process chamber for conducting a semiconductor process while the wafer is sealed. Although semiconductor processes performed in the process chambers vary, among them, a stage heater is provided in a process chamber that performs a deposition process for depositing ions on a wafer. The stage heater serves to heat the wafer mounted on the top to smoothly deposit ions on the wafer. In order for the stage heater to be heated, power is supplied to the stage heater. At this time, a constant power must be supplied to the stage heater. If a constant power is not supplied to the stage heater, the temperature applied to the wafer mounted on the stage heater becomes inconsistent, and the uniformity of the ions deposited on the wafer becomes irregular, resulting in high quality and reliability of semiconductor devices manufactured on the wafer. The result is a degradation.

이와 같이, 스테이지 히터에는 일정한 파워가 공급되어야 하는데, 실제로는 스테이지 히터에 오버슈트(overshoot) 전압이나 과전류로 인하여 파워가 설정치보다 많이 공급되는 경우가 발생할 수가 있다. 이러한 오버슈트 전압이나 과전류를 방지할 수 있는 대책이 요구되고 있다.As such, the stage heater must be supplied with a constant power. In fact, the stage heater may be supplied with more power than the set value due to an overshoot voltage or overcurrent. The countermeasure which can prevent such overshoot voltage and overcurrent is calculated | required.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 일정한 파워가 공급되는 스테이지 히터를 갖는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus having a stage heater supplied with a constant power.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은The present invention to achieve the above technical problem

공정 챔버 내에 설치되며, 웨이퍼가 장착되는 스테이지; 상기 스테이지에 설치되며, 상기 스테이지에 장착되는 웨이퍼를 가열하는 스테이지 히터; 상기 스테이지 히터에 파워를 공급하는 온도 제어기; 및 상기 온도 제어기와 상기 스테이지 히터 사이에 연결되며, 상기 온도 제어기로부터 파워를 받아서 상기 스테이지 히터에 일정한 파워를 공급하는 이득 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치를 제공한다. A stage installed in the process chamber and on which the wafer is mounted; A stage heater installed on the stage and heating the wafer mounted on the stage; A temperature controller supplying power to the stage heater; And a gain controller connected between the temperature controller and the stage heater, the power controller receiving power from the temperature controller and supplying a constant power to the stage heater.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명이 적용되는 반도체 제조 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 반도체 제조 장치는 공정 챔버(101), 공정 챔버(101) 내에 설치되며 증착 공정이 수행될 웨이퍼(111)가 장착되는 스테이지(121), 스테이지(121)의 상부에 설치되며, 스테이지(121)를 가열하는 스테이지 히터(도 2의 211), 및 스테이지(121)의 하부에 설치되며, 스테이지 히터(도 2의 211)를 냉각시킬 수 있는 스테이지 히터 냉각 수단(미도시)을 구비한다. 1 is a perspective view schematically showing a semiconductor manufacturing apparatus to which the present invention is applied. Referring to FIG. 1, a semiconductor manufacturing apparatus is installed in a process chamber 101, a process chamber 101, and a stage 121 on which a wafer 111 on which a deposition process is to be performed is mounted, and an upper portion of a stage 121. , A stage heater (211 in FIG. 2) that heats the stage 121, and a stage heater cooling means (not shown) that is installed below the stage 121 and that can cool the stage heater (211 in FIG. 2). Equipped.

스테이지(121)에는 스테이지(121)를 지지하고 상하로 이동시킬 수 있는 이동수단(131)이 연결되며, 공정 챔버(101)의 상측에는 반응 가스를 주입할 수 있는 샤워 헤드(141)가 설치된다. The stage 121 is connected with a moving means 131 for supporting the stage 121 and moving up and down, and a shower head 141 for injecting a reaction gas is installed above the process chamber 101. .

도 2는 도 1의 스테이지(121)의 평면도이다. 도 2를 참조하면, 스테이지(121)의 상부에 스테이지 히터(211)가 설치되며, 스테이지 히터(211)는 원형으로 배치된다. 2 is a plan view of the stage 121 of FIG. Referring to FIG. 2, a stage heater 211 is installed above the stage 121, and the stage heater 211 is disposed in a circular shape.

스테이지(121)의 상부에는 스테이지 히터(211)의 온도를 측정하기 위한 써머 커플(Thermo-Couple)(221) 및 열선들(231)이 설치되어 있다. The thermo-couple 221 and the heating wires 231 for measuring the temperature of the stage heater 211 are provided on the stage 121.

스테이지 히터(211)에 파워가 공급되면 스테이지 히터(211)가 가열되어 스테이지 히터(211)의 상부에 장착되는 웨이퍼(도 1의 111)의 온도가 올라간다. When power is supplied to the stage heater 211, the stage heater 211 is heated to raise the temperature of the wafer (111 in FIG. 1) mounted on the stage heater 211.

도 3 은 도 1에 도시된 스테이지(121)에 연결된 파워 제어 장치를 본 발명에 따라 도시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 파워 제어 장치(301)는 온도 제어기(311), 제1 이득 제어기(321) 및 제2 이득 제어기(331)를 구비한다. 3 is a block diagram illustrating a power control device connected to the stage 121 shown in FIG. 1 in accordance with the present invention. Referring to FIG. 3, the power control device 301 includes a temperature controller 311, a first gain controller 321, and a second gain controller 331.

온도 제어기(311)는 제1 및 제2 이득 제어기들(321,331)을 통해 스테이지 히 터(도 2의 211)에 파워를 공급하여, 스테이지 히터(도 2의 211)의 가열 정도를 조절한다. 온도 제어기(311)는 파워로써 0∼5볼트의 전압을 출력한다. 온도 제어기(311)는 신호선들(L1,L3)을 통해 제1 및 제2 이득 제어기들(321,331)과 전기적으로 연결된다. The temperature controller 311 supplies power to the stage heater 211 of FIG. 2 through the first and second gain controllers 321 and 331 to adjust the degree of heating of the stage heater 211 of FIG. 2. The temperature controller 311 outputs a voltage of 0 to 5 volts as power. The temperature controller 311 is electrically connected to the first and second gain controllers 321 and 331 through the signal lines L1 and L3.

온도 제어기(311)는 신호선(L5)을 통해서 스테이지(121)의 상부에 설치된 써모 커플(도 2의 221)과 전기적으로 연결되며, 써모 커플(도 2의 221)로부터 스테이지 히터(도 2의 211)의 온도를 제공받는다. 온도 제어기(311)는 써모 커플(도 2의 221)에 의해 측정된 온도에 따라 스테이지 히터(도 2의 211)에 공급하는 파워를 조절한다. 예컨대, 스테이지 히터(도 2의 211)의 온도가 낮으면 스테이지 히터(도 2의 211)에 공급되는 파워를 높여주고, 스테이지 히터(도 2의 211)의 온도가 높으면 스테이지 히터(도 2의 211)에 공급되는 파워를 낮춘다. The temperature controller 311 is electrically connected to the thermo couple (221 in FIG. 2) installed on the upper part of the stage 121 through the signal line (L5), and the stage heater (211 in FIG. 2) from the thermo couple (221 in FIG. 2). Is provided temperature. The temperature controller 311 adjusts the power supplied to the stage heater 211 of FIG. 2 in accordance with the temperature measured by the thermocouple 221 of FIG. 2. For example, when the temperature of the stage heater 211 of FIG. 2 is low, the power supplied to the stage heater 211 of FIG. 2 is increased, and when the temperature of the stage heater 211 of FIG. 2 is high, the stage heater 211 of FIG. Lower the power supplied to).

제1 이득 제어기(321)는 신호선(L2)을 통해 스테이지 히터(도 2의 211)의 내측에 전기적으로 연결된다. 제1 이득 제어기(321)는 온도 제어기(311)로부터 출력되는 파워를 받아서, 이를 일정하게 하여 스테이지 히터(도 2의 211)의 내측으로 공급한다. 제1 이득 제어기(321)는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier; SCR) 또는 트라이액(Triac)을 구비하는 것이 바람직하다. 실리콘 제어 정류기 또는 트라이액은 110볼트 또는 220볼트와 같은 상용전압을 받아서 동작하며, 소정 범위 내에서 입력되는 전압이 증가해도 항상 일정한 전류를 출력한다. 따라서, 제1 이득 제어기(321)는 오버슈트 전압이나 과전류가 입력되어도 이를 일정한 전류로 만들어서 스테이지 히터(도 2의 211)로 공급한다. 따라서, 스테이지 히터(도 2의 211)의 내측은 항상 일정한 온도로 가열될 수가 있다. 제1 이득 제어기(321)는 조절 버튼(325)을 구비한다. 사용자가 조절 버튼(325)을 회전시킴에 따라 신호선(L2)을 통해 스테이지 히터(도 2의 211)로 공급되는 파워의 이득이 조절된다. The first gain controller 321 is electrically connected to the inside of the stage heater 211 of FIG. 2 through the signal line L2. The first gain controller 321 receives the power output from the temperature controller 311, makes it constant, and supplies the same to the inside of the stage heater 211 of FIG. 2. The first gain controller 321 preferably includes a Silicon Controlled Rectifier (SCR) or Triac. The silicon controlled rectifier or triac operates under a commercial voltage such as 110 volts or 220 volts, and always outputs a constant current even if the input voltage increases within a predetermined range. Therefore, even if an overshoot voltage or overcurrent is input, the first gain controller 321 makes it a constant current and supplies it to the stage heater 211 of FIG. 2. Therefore, the inside of the stage heater 211 in FIG. 2 can always be heated to a constant temperature. The first gain controller 321 has an adjustment button 325. As the user rotates the adjustment button 325, the gain of the power supplied to the stage heater 211 of FIG. 2 through the signal line L2 is adjusted.

제2 이득 제어기(331)는 신호선(L4)을 통해 스테이지 히터(도 2의 211)의 외측에 전기적으로 연결된다. 제2 이득 제어기(331)는 온도 제어기(311)로부터 출력되는 파워를 받아서, 이를 일정하게 하여 스테이지 히터(도 2의 211)의 외측으로 공급한다. 제2 이득 제어기(331)는 실리콘 제어 정류기 또는 트라이액을 구비하는 것이 바람직하다. 따라서, 제2 이득 제어기(331)는 오버슈트 전압이나 과전류가 입력되어도 이를 항상 일정한 전류로 만들어서 스테이지 히터(도 2의 211)로 공급한다. 따라서, 스테이지 히터(도 2의 211)의 외측은 항상 일정한 온도로 가열될 수가 있다. 제2 이득 제어기(331)는 조절 버튼(335)을 구비한다. 사용자가 조절 버튼(335)을 회전시킴에 따라 신호선(L4)을 통해 스테이지 히터(도 2의 211)로 공급되는 파워의 이득이 조절된다.The second gain controller 331 is electrically connected to the outside of the stage heater 211 of FIG. 2 through the signal line L4. The second gain controller 331 receives the power output from the temperature controller 311, makes it constant, and supplies it to the outside of the stage heater 211 of FIG. 2. The second gain controller 331 preferably includes a silicon controlled rectifier or triac. Therefore, even if an overshoot voltage or overcurrent is input, the second gain controller 331 always makes it a constant current and supplies it to the stage heater 211 of FIG. 2. Therefore, the outside of the stage heater 211 in FIG. 2 can always be heated to a constant temperature. The second gain controller 331 has an adjustment button 335. As the user rotates the adjustment button 335, the gain of the power supplied to the stage heater 211 of FIG. 2 through the signal line L4 is adjusted.

도 1 내지 도 3을 통하여 반도체 제조 장치의 동작을 설명하기로 한다. An operation of the semiconductor manufacturing apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

스테이지(121)에 웨이퍼(111)가 장착되면, 온도 제어기(311)에 의해 스테이지 히터(211)에 파워가 공급된다. 그러면, 스테이지 히터(211)의 온도가 상승하여 웨이퍼(111)의 온도도 상승한다. 이 때, 온도 제어기(311)는 써모 커플(221)을 통하여 스테이지 히터(211)의 온도를 계속하여 측정하면서 스테이지 히터(211)의 온도가 설정된 온도에 도달할 때까지 파워를 계속하여 공급한다. 이 과정에서 사용 자는 조절 버튼들(325,335)을 조절함으로써 스테이지 히터(211)에 공급되는 파워의 크기를 조절할 수가 있다. 웨이퍼(111)가 설정된 온도에 도달하면, 샤워 헤드(141)를 통해서 반응 가스가 공정 챔버(101) 내부로 주입되고, 상기 반응 가스는 웨이퍼(111) 위에 증착됨으로써 증착 공정이 완료된다. When the wafer 111 is mounted on the stage 121, power is supplied to the stage heater 211 by the temperature controller 311. Then, the temperature of the stage heater 211 rises and the temperature of the wafer 111 also rises. At this time, the temperature controller 311 continuously supplies power until the temperature of the stage heater 211 reaches the set temperature while continuously measuring the temperature of the stage heater 211 through the thermo couple 221. In this process, the user can adjust the amount of power supplied to the stage heater 211 by adjusting the control buttons (325, 335). When the wafer 111 reaches the set temperature, the reaction gas is injected into the process chamber 101 through the shower head 141, and the reaction gas is deposited on the wafer 111 to complete the deposition process.

도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었으며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Optimum embodiments have been disclosed in the drawings and specification, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit described in the appended claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 따라 제1 및 제2 이득 제어기들(321,331)을 온도 제어기(311)와 스테이지 히터(211) 사이에 연결하여 스테이지 히터(211)에 일정한 파워를 공급함으로써 스테이지 히터(211)는 항상 일정한 온도로 가열될 수가 있다. 이에 따라 스테이지 히터(211)에 장착되는 웨이퍼(111)에 수행되는 반도체 공정은 안정화되어 웨이퍼(111)에 제조되는 반도체 장치들의 품질과 신뢰성이 향상된다. As described above, according to the present invention, the first and second gain controllers 321 and 331 are connected between the temperature controller 311 and the stage heater 211 to supply a constant power to the stage heater 211, thereby providing a stage heater 211. ) Can always be heated to a constant temperature. Accordingly, the semiconductor process performed on the wafer 111 mounted on the stage heater 211 is stabilized to improve the quality and reliability of the semiconductor devices manufactured on the wafer 111.

Claims (4)

공정 챔버 내에 설치되며, 웨이퍼가 장착되는 스테이지;A stage installed in the process chamber and on which the wafer is mounted; 상기 스테이지에 설치되며, 상기 스테이지에 장착되는 웨이퍼를 가열하는 스테이지 히터; 상기 스테이지 히터에 파워를 공급하는 온도 제어기; 및 상기 온도 제어기와 상기 스테이지 히터 사이에 연결되며, 상기 온도 제어기로부터 파워를 받아서 상기 스테이지 히터에 일정한 파워를 공급하는 이득 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치. A stage heater installed on the stage and heating the wafer mounted on the stage; A temperature controller supplying power to the stage heater; And a gain controller connected between the temperature controller and the stage heater and receiving power from the temperature controller to supply constant power to the stage heater. 제1항에 있어서, 상기 이득 제어기는 2개를 구비하며, 하나의 이득 제어기는 스테이지 히터의 내측에 공급되는 파워를 일정하게 하고, 다른 하나의 이득 제어기는 상기 스테이지 히터의 외측에 공급되는 파워를 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치. 2. The gain controller according to claim 1, wherein the gain controller includes two, one gain controller makes constant the power supplied to the inside of the stage heater, and the other gain controller controls the power supplied to the outside of the stage heater. A semiconductor manufacturing apparatus characterized by being constant. 제2항에 있어서, 상기 2개의 이득 제어기들은 각각 하나의 조절 버튼을 구비하고, 사용자는 상기 조절 버튼들을 조절하여 상기 스테이지 히터에 공급되는 파워의 이득을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치. The semiconductor manufacturing apparatus of claim 2, wherein each of the two gain controllers includes one adjustment button, and a user can control the gain of power supplied to the stage heater by adjusting the adjustment buttons. . 제1항에 있어서, 상기 이득 제어기는 실리콘 제어 정류기인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치. The apparatus of claim 1, wherein the gain controller is a silicon controlled rectifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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