KR20120026638A - 반도체기판 열처리장치 - Google Patents

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KR20120026638A
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미쯔이 죠센 가부시키가이샤
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Abstract

서셉터에 대해서 수평자속을 부여함과 동시에, 배치 처리시에 발생하는 상하 단부의 방열에 의한 처리불량을 억제할 수 있는 반도체기판 열처리장치를 제공한다. 웨이퍼(18)를 얹어놓는 복수의 처리대상 서셉터(14), 및 복수의 처리대상 서셉터(14)를 수직방향으로 끼워넣도록 배치되는 보조 서셉터(16)를 수직방향으로 적층 배치하여 구성되는 보드(12)와, 보드(12)의 외주 측에 배치되고, 처리대상 서셉터(14)에서의 웨이퍼를 얹어놓는 면과 평행한 방향으로 교류자속을 형성하는 유도가열코일과, 상기 유도가열코일에 대해서 전력을 투입하는 전원부(36)를 갖고, 상기 유도가열코일은 처리대상 서셉터(14)의 가열비율이 높은 주가열코일(22)과, 보조 서셉터(16)의 가열비율이 높은 보조가열코일(24, 26)로 이루어지고, 전원부(36)는 주가열코일(22)과 보조가열코일(24, 26)에 투입하는 전력 비율을 제어하는 존 컨트롤 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체기판 열처리장치{APPARATUS FOR HEAT-TREATING SEMICONDUCTOR SUBSTRATE}
본 발명은 반도체기판 열처리장치에 관한 것으로, 특히 큰 지름의 웨이퍼 등의 기판을 열처리하는 경우에 피가열물의 온도제어를 행하기에 바람직한 반도체기판 열처리장치에 관한 것이다.
유도가열을 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 기판을 열처리하는 장치로서는, 일본 특개2004-71596호 공보나 특개2009-87703호 공보에 개시되어 있는 것이 알려져 있다. 일본 특개2004-71596호 공보에 개시되어 있는 열처리장치는 도 5에 도시하는 바와 같이 이배치형 열처리장치며, 다단으로 쌓여진 웨이퍼(2)를 석영의 프로세스 튜브(3)에 넣고, 이 프로세스 튜브(3)의 외주에 그래파이트 등의 도전성 부재로 형성한 가열탑(4)을 배치하고, 그 외주에 솔레노이드 형상의 유도가열코일(5)을 배치하는 것이다. 이와 같은 구성의 열처리장치(1)에 의하면, 유도가열코일(5)에 의해 발생한 자속의 영향에 의해 가열탑(4)이 가열되고, 가열탑(4)으로부터의 복사열에 의해 프로세스 튜브(3) 내에 배치된 웨이퍼(2)가 가열된다.
또한 일본 특개2009-87703호 공보에 개시되어 있는 열처리장치는 도 6에 도시하는 바와 같이 매엽형 열처리장치이며, 동심원형상으로 다수로 분할된 서셉터(7)를 그래파이트 등으로 형성하고, 이 서셉터(7)의 상면측에 웨이퍼(8)를 얹어놓고, 하면측에 복수의 원환형상의 유도가열코일(9)을 동심원 상에 배치하고, 이들 복수의 유도가열코일(9)에 대한 개별적인 전력제어를 가능하게 한 것이다. 이와 같은 구성의 열처리장치(6)에 의하면, 각 유도가열코일(9)에 의한 가열범위에 위치하는 서셉터(7)와 다른 서셉터(7) 사이의 전열이 억제되기 때문에, 유도가열코일(9)에 대한 전력제어에 의한 웨이퍼(8)의 온도분포 제어성이 향상된다.
또한 일본 특개2009-87703호 공보에서는, 웨이퍼(8)를 얹어놓는 서셉터(7)를 분할함으로써 발열분포를 양호하게 제어하는 취지가 기재되어 있는데, 일본 특개2006-100067호 공보에는 서셉터의 단면형상을 연구함으로써 발열분포를 개선하는 것이 개시되어 있다. 일본 특개2006-100067호 공보에 개시되어 있는 열처리장치는 원환형상으로 형성되는 유도가열코일의 지름이 작은 내측에서 발열량이 작아지는 것에 주목하여, 서셉터에서의 내측부분의 두께를 두껍게 함으로써 외측부분보다 내측부분의 유도가열코일로부터의 거리를 가깝게 하고, 발열량의 증대와 열용량의 증대를 도모한 것이다.
일본 특개2004-71596호 공보 일본 특개2009-87703호 공보 일본 특개2006-100067호 공보
그러나 상기와 같은 구성의 열처리장치에서는 모두 그래파이트에 대해서 자속이 수직으로 작용하게 된다. 그렇기 때문에, 피가열물로서의 웨이퍼 표면에 금속막 등을 형성하고 있었던 경우에는 웨이퍼가 직접 가열되는 일이 있어, 온도분포 제어가 원활하게 이루어지지 않게 된다.
이에 반해, 그래파이트(서셉터)에 대해서 수평방향의 자속을 부여함으로써 가열을 촉진하면, 웨이퍼의 직접 가열을 억제할 수 있다고도 생각되어지지만, 이 경우에는 수평면에서의 온도분포를 제어하는 것이 어려워진다. 또한 유도가열을 이용한 이들 열처리장치는 콜드 월형이 되기 때문에, 가열부위의 단부가 되는 상부 및 하부에서의 방열을 위한 온도저하가 현저하게 나타나는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 문제점을 해소하고, 서셉터에 대해서 수평자속을 부여함과 동시에, 배치 처리 시에 발생하는 상하 단부의 방열에 의한 처리불량을 억제할 수 있는 반도체기판 열처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체기판 열처리장치는 피가열물을 얹어놓는 복수의 처리대상 서셉터, 및 복수의 상기 처리대상 서셉터를 수직방향으로 끼워넣도록 배치되는 보조 서셉터를 수직방향으로 적층 배치하여 구성되는 보드와, 상기 보드의 외주 측에 배치되고, 상기 처리대상 서셉터에서의 상기 피가열물을 얹어놓는 면과 평행한 방향으로 교류자속을 형성하는 유도가열코일과, 상기 유도가열코일에 대해서 전력을 투입하는 전원부를 갖고, 상기 유도가열코일은 상기 처리대상 서셉터의 가열비율이 높은 주가열코일과, 상기 주가열코일에 근접되게 배치되면서 상기 보조 서셉터의 가열비율을 높인 보조가열코일로 이루어지고, 상기 전원부는 상기 주가열코일과 상기 보조가열코일에 투입하는 전력 비율을 제어하는 존 컨트롤 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 특징을 갖는 반도체기판 열처리장치에서 상기 주가열코일과 상기 보조가열코일은 각각 코일 권회영역의 단면형상을 직사각형으로 하고, 상기 주가열코일에서의 상기 권회영역의 수직방향 길이를 상기 보조가열코일에서의 상기 권회영역의 수직방향 길이보다 길게 해도 된다.
이와 같은 특징을 가짐으로써, 처리대상 서셉터의 적층영역을 증가시킬 수 있다. 따라서, 보조 서셉터에 비해서 처리대상 서셉터의 수를 증가시킬 수 있다. 그렇기 때문에 처리효율이 향상되고, 비용 저감을 도모할 수 있게 된다.
또한 상기와 같은 특징을 갖는 반도체기판 열처리장치에서 상기 보조 서셉터는 복수의 상기 처리대상 서셉터의 상하에 적어도 각각 2장 이상 배치하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 최단부(최상부 및 최하부)에 배치된 보조 서셉터가 방열을 억제하고, 그 내측에 배치된 보조 서셉터가 가열을 촉진하게 된다. 그렇기 때문에, 보조 서셉터에 끼워지게 되는 처리대상 서셉터에서의 적층방향의 온도분포를 안정시킬 수 있다.
또한 상기와 같은 특징을 갖는 반도체기판 열처리장치에서 두루 감기는 상기 주가열코일 및 상기 보조가열코일의 내측에는 도전성 부재에 의해 구성된 코어를 배치하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 코일 모재 단체(單體)에 의해 구성되는 경우에 비해서 자속의 확산을 방지할 수 있게 된다. 그렇기 때문에, 가열효율을 향상시킬 수 있게 된다.
상기와 같은 특징을 갖는 반도체기판 열처리장치에 의하면, 서셉터에 대해서 수평 자속을 부여함과 동시에, 배치 처리시에 발생하는 상하 단부의 방열에 의한 처리불량을 억제할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 열처리장치의 구성을 도시하는 도면이며, (A)는 측면 구성을 도시하는 부분단면 블록도, (B)는 평면 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 제2 실시형태에 따른 열처리장치의 측면 구성을 도시하는 부분단면 블록도이다.
도 3은 제3 실시형태에 따른 열처리장치의 평면 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 주가열코일을 복수로 분할하고, 처리대상 서셉터의 증가에 대응시킨 경우의 형태를 도시하는 도면이다.
도 5는 종래의 배치식 유도가열장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 종래의 매엽식 유도가열장치의 구성을 도시하는 도면이다.
실시예 1
이하에 본 발명의 반도체기판 열처리장치에 따른 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선, 도 1을 참조하여 제1 실시형태에 따른 반도체기판 열처리장치(이하 단순히 열처리장치라고 칭한다.)의 개요 구성에 대해서 설명한다. 또한 도 1(A)은 열처리장치의 측면 구성을 도시하는 부분단면 블록도이며, 도 1(B)은 열처리장치의 상면 구성을 도시하는 블록도이다.
본 실시형태에 따른 열처리장치(10)는 피가열물로서의 웨이퍼(18)와 발열체로서의 서셉터를 다단으로 겹쳐서 열처리를 행하는 배치식으로 한다.
열처리장치(10)는 보드(12), 유도가열코일(주가열코일(22), 보조가열코일(24, 26) 및 전원부(36)를 기본으로 하여 구성된다.
상기 보드(12)는 피가열물인 웨이퍼를 얹어놓는 서셉터(이하 처리대상 서셉터(14)라고 칭한다.)와, 처리대상 서셉터(14)의 상하에 배치하여 방열을 억제하고, 수직방향에서의 온도분포의 안정성을 확보하는 서셉터(이하 보조 서셉터(16)라고 칭한다.)를 기본으로 하여 구성된다. 구체적으로는, 처리대상 서셉터(14)를 복수 수직방향으로 적층 배치하고, 적층 배치한 복수의 처리대상 서셉터(14)의 상하 각각에 보조 서셉터(16)를 배치하는 구성을 취한다. 적층 배치하는 서셉터 사이에는 도시하지 않은 지지부재를 배치하여, 소정 간격을 확보하도록 한다. 또한 지지부재로서는 자속의 영향을 받는 일이 없고, 내열성이 높고, 열팽창률이 작은 석영 등을 채용하는 것이 바람직하다.
또한 보조 서셉터(16)는 적층 배치한 처리대상 서셉터(14)(처리대상 서셉터군)의 상하에 적어도 2장 이상을 각각 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 최단부(최상부 또는 최하부)에 배치한 보조 서셉터(16)가 방열을 억제하고, 최단부로부터 1장 내측으로 배치한 보조 서셉터(16)가 발열을 촉진하게 되므로, 보조 서셉터(16)의 내측에 배치된 처리대상 서셉터(14)는 온도의 균일성을 유지할 수 있게 된다.
처리대상 서셉터(14) 및 보조 서셉터(16)는 동일한 소재에 의해 동일한 형상(본 실시형태에서는 원반형)으로 형성할 수 있다. 구체적으로는 도전성 부재로 구성되면 되고, 예를 들어 그래파이트, SiC, SiC 코트 그래파이트, 및 내열금속 등에 의해 구성하면 된다.
이와 같이 구성되는 보드(12)는 도시하지 않은 모터를 구비한 회전 테이블(20)에 얹어놓아져 있으며, 열처리공정중의 서셉터(처리대상 서셉터(14), 보조 서셉터(16)) 및 웨이퍼(18)를 회전시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 서셉터를 가열할 때의 발열분포의 치우침을 억제할 수 있다. 따라서 후술하는 바와 같이 구성된 유도가열코일(주가열코일(22), 보조가열코일(24, 26))을 서셉터의 전체 둘레에 균등하게 배치하지 않고 부분적으로 배치한 경우라 해도 서셉터를 균일하게 가열할 수 있게 된다.
본 실시형태에 따른 유도가열코일은 보드(12)의 외주측에 배치된 코어(30, 32, 34)에 코일 모재(28)를 두루 감아서 구성된다. 본 실시형태에 따른 유도가열코일은 처리대상 서셉터(14)를 주된 가열대상으로서 배치한 주가열코일(22)과, 보조 서셉터(16)를 주된 가열대상으로서 배치한 보조가열코일(24, 26)로 이루어진다. 구체적으로 설명하면, 주가열코일(22)은 적층 배치된 복수의 처리대상 서셉터(14)의 배치범위를 덮도록 수직방향의 권회범위가 설정되어 있다. 한편 보조가열코일(24, 26)은 보조 서셉터(16)의 배치범위를 덮도록 수직방향의 권회범위가 설정되어 있다. 처리대상 서셉터(14)는 보조 서셉터(16)보다 많기 때문에, 주가열코일(22)에서의 권회영역의 수직방향 길이는 보조가열코일(24, 26)에서의 권회영역의 수직방향 길이보다 길게 된다. 주가열코일(22)과 보조가열코일(24, 26)은 처리대상 서셉터(14)와 보조 서셉터(16)의 배치형태에 맞추어서 주가열코일(22)을 중심으로 하여 주가열코일(22)의 상하에 한쌍의 보조가열코일(24, 26)을 근접시켜서 배치하는 구성으로 하고 있다. 또한 각 유도가열코일을 구성하는 코일 모재(28)는 내부를 중공으로 한 관형부재(예를 들어 동관)로 하는 것이 바람직하다. 이는 열처리중에 코일 모재(28) 내부에 냉각부재(예를 들어 냉각수)를 삽입하여 통하게 함으로써 유도가열코일 자체의 과가열을 억제할 수 있게 되기 때문이다.
코어(30, 32, 34)는 페라이트계 세라믹 등에 의해 구성하면 되고, 점토형상의 원료에 형상을 형성한 후에 소성하여 구성하면 된다. 이와 같은 부재에 의해 구성하면, 형상 형성을 자유롭게 행할 수 있게 되기 때문이다. 또한 코어(30, 32, 34)를 이용함으로써, 코일 모재(28) 단체로 유도가열코일을 구성하는 경우에 비해서 자속의 확산을 방지할 수 있고, 자속을 집중시킨 고효율의 유도가열을 실현할 수 있다.
주가열코일(22) 및 보조가열코일(24, 26)은 서셉터의 중심에 끝면을 향하게 한 코어(30, 32, 34)의 외주에 두루 감긴다. 그렇기 때문에, 코일 모재(28)의 권회방향의 중심축과 웨이퍼(18) 또는 서셉터를 얹어놓은 상태에서의 중심축은 직교하는 방향을 향하게 되고, 서셉터에 대향하는 코어(30, 32, 34)의 끝면이 각각 자극(磁極)면이 된다. 이와 같은 구성으로부터, 코일 모재(28)가 두루 감긴 코어(30, 32, 34)의 자극면으로부터는 서셉터의 웨이퍼를 얹어놓은 면에 평행한 방향으로 교류자속이 발생하게 된다.
상기와 같이 구성된 주가열코일(22) 및 2개의 보조가열코일(24, 26)은 단일 전원부(36)에 접속된다. 전원부(36)에는 주가열코일(22)과 보조가열코일(24, 26) 각각에 대응한 복수의 인버터(도시하지 않음)와, 도시하지 않은 교류전원, 및 도시하지 않은 전력제어부 등이 마련되어 있으며, 주가열코일(22)이나 보조가열코일(24, 26)에 공급하는 전류나 전압, 및 주파수 등을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 여기서 인버터로서 공진형을 채용하는 경우에는 주파수의 전환을 간이하게 행할 수 있도록, 각 제어주파수에 맞춘 공진 콘덴서를 병렬로 접속하고, 이것을 전력제어부로부터의 신호에 따라서 전환할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
실시형태에 따른 전력제어부는 도시하지 않은 존 컨트롤 수단을 갖는다. 존 컨트롤 수단은 인접되게 배치된 주가열코일(22)과 보조가열코일(24, 26) 사이에 발생하는 상호 유도의 영향을 회피하면서, 주가열코일(22)과 보조가열코일(24, 26)에 대한 투입 전력의 제어를 행하는 역할을 한다.
상기와 같이 근접하여 적층 배치되는 주가열코일(22)과 보조가열코일(24, 26)은 각각이 개별적인 유도가열코일로서 가동되기 때문에, 상하로 인접하는 유도가열코일 사이(예를 들어 주가열코일(22)과 보조가열코일(24) 사이나 주가열코일(22)과 보조가열코일(26) 사이)에서 상호 유도가 발생하고, 개별적인 전력제어에 악영향을 미치는 경우가 있다. 그렇기 때문에, 존 컨트롤 수단은 검출된 전류의 주파수나 파형(전류파형)에 기초하여, 인접 배치된 유도가열코일에 투입하는 전류의 주파수를 일치시키고, 또한 전류파형의 위상을 동기시키거나(위상차를 0 또는 위상차를 0에 근접시키는 일), 또는 소정의 위상차를 유지하도록 제어함으로써, 인접 배치한 유도가열코일 사이에서의 상호 유도의 영향을 회피한 전력제어(존 컨트롤 제어)를 가능하게 하고 있다.
이와 같은 제어는 주가열코일(22)이나 보조가열코일(24, 26)에 투입되어 있는 전류값이나 전류의 주파수, 및 전압값 등을 검출하고, 이것을 존 컨트롤 수단에 입력한다. 존 컨트롤 수단에서는 예를 들어 주가열코일(22)과 보조가열코일(24), 주가열코일(22)과 보조가열코일(26) 사이의 전류파형의 위상을 각각 검출하고, 이것을 동기시키거나 또는 소정의 위상차를 유지하도록 제어한다. 이와 같은 제어는 전력제어부에 대해서 각 유도가열코일에 투입하는 전류의 주파수를 순시적으로 변화시키는 신호를 출력함으로써 이루어진다.
본 실시형태에 따른 열처리장치(10)와 같은 구성의 경우, 전력제어에 관해서는, 전력제어부에 마련된 도시하지 않은 기억수단(메모리)에 기억된 제어맵(수직온도분포 제어맵)에 기초하여 열처리 시작으로부터 경과시간단위로 변화시키는 투입 전력을 출력하기 위한 신호를 출력하면 된다. 또한 제어맵은 열처리 시작에서 열처리 종료에 이르기까지의 적층 배치된 서셉터 사이의 온도변화를 보정하고, 임의의 온도분포(예를 들어 균일한 온도분포)를 얻기 위해서 각 유도가열코일에 부여하는 전력값을 열처리 시작으로부터의 경과시간과 함께 기록한 것이면 된다.
이와 같은 구성의 전원부(36)에서는 전력제어부로부터의 신호에 기초하여 주가열코일(22)이나 보조가열코일(24, 26)에 투입하는 전류의 주파수를 순시적으로 조정하고, 전류파형의 위상제어를 실시함과 동시에 주가열코일(22), 보조가열코일(24, 26) 단위의 전력제어를 실시함으로써 보드(12) 내에서의 수직방향의 온도분포를 제어할 수 있다.
또한 이와 같은 구성의 열처리장치(10)에 의하면, 자속이 웨이퍼(18)에 대해서 수평으로 작용하기 때문에, 웨이퍼(18)의 표면에 금속막 등의 도전성 부재가 형성되어 있었던 경우라 해도 웨이퍼(18)의 온도분포가 불균일해질 우려가 없다.
또한 상기와 같은 구성의 열처리장치(10)에 의하면, 보조 서셉터(16)의 영향에 의해 처리대상 서셉터(14)의 적층방향 온도분포가 안정된다. 그렇기 때문에, 처리대상 서셉터(14)에 얹어놓아진 웨이퍼(18)에 열처리불량이 발생할 우려가 없고, 웨이퍼 열처리에서의 수율을 향상시킬 수 있다.
실시예 2
다음에 본 발명의 열처리장치에 따른 제2 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시형태에 따른 열처리장치의 대부분의 구성은 상술한 제1 실시형태에 따른 열처리장치(10)와 동일하다. 따라서, 그 구성을 동일하게 하는 부분에는 도면에 100을 더한 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다. 또한 제1 실시형태에 따른 열처리장치(10)와의 상이점으로서는 본 실시형태에 따른 열처리장치에는 온도검출수단(140)을 마련한 점을 들 수 있다.
온도검출수단(140)은 방사형이어도 되나, 열전쌍 등의 접촉형으로 하여, 도 2에 도시하는 바와 같이 서셉터에 배치하도록 하면 된다. 접촉형 온도검출수단(140)은 방사형 온도검출수단에 비해서 외란에 의한 검출 오차를 감소시킬 수 있기 때문이다.
도 2에 도시하는 예에서는, 보조 서셉터(116), 처리대상 서셉터(114), 및 보조 서셉터(116) 각각을 구성하는 서셉터의 하나에 배치하는 구성으로 하고 있다. 구체적으로는, 처리대상 서셉터(114)에 의해 구성되는 서셉터군 중에서는 적층방향에서 대략 중앙에 배치하는 처리대상 서셉터(114)에 대해서 온도검출수단(140)을 배치한다. 중앙부에 배치된 처리대상 서셉터(114)는 가장 가열효율이 좋고, 방사냉각에 의한 영향도 받기 어렵다. 그렇기 때문에, 적층 배치된 처리대상 서셉터(114)는 중앙부로부터 양단부(상하방향)를 향해서 온도저하를 발생시키는 것이 예측하기 쉬운 실정이다. 또한 보조 서셉터(116) 중에서는 각각 처리대상 서셉터(114)에 인접하고 있는 보조 서셉터(116) 각각에 대해서 온도검출수단(140)을 배치한다. 처리대상 서셉터(114)의 단부에 인접 배치된 보조 서셉터(116)의 온도를 원하는 온도로 유지하게 되면, 그 내측에 배치되는 처리대상 서셉터(114)도 동일한 온도를 확보할 수 있다고 예측할 수 있기 때문이다.
실시형태에 따른 예에서는 1개의 서셉터에 대해서 2개의 온도검출수단(140)을 배치하는 구성으로 하고 있다. 구체적으로는 서셉터의 중심부와 외주측의 2부분이다. 또한 온도검출수단(140)의 배선은 지지부재를 개재시키면서 회전 테이블(120)의 축 내를 통하게 하는 등, 회전 테이블(120)의 회전을 방해하지 않도록 배치하도록 한다.
온도검출수단(140)은 전원부(136)에 접속되고, 검출한 온도신호를 전원부(136)에서의 전력제어수단에 입력한다. 전력제어수단에서는 검출온도에 따라서 온도분포를 보정하기 위한 투입 전력값을 산출하고, 주가열코일(22)이나 보조가열코일(24, 26)에의 투입전력을 제어한다.
이와 같은 구성으로 하면, 미리 제어맵을 작성하지 않고 온도제어를 행할 수 있게 된다. 또한 그 외의 구성, 작용, 효과에 대해서는 상술한 제1 실시형태에 따른 열처리장치(10)와 동일하다.
실시예 3
다음에 본 발명의 열처리장치에 따른 제3 실시형태에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에 따른 열처리장치도 그 대부분의 구성을 제1, 제2 실시형태에 따른 열처리장치(10, 110)와 동일하게 하고 있다. 따라서, 그 구성을 동일하게 하는 부분에는 도면에 200을 가산한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략하도록 한다. 제1, 제2 실시형태에 따른 열처리장치(10, 110)와 본 실시형태에 따른 열처리장치의 상이점은 유도가열코일의 구성에 있다. 따라서 그것을 명확화하기 위해서, 도 3에는 실시형태에 따른 열처리장치의 평면 구성을 도시하도록 한다.
본 실시형태에 따른 열처리장치(210)는 보조가열코일(224), 주가열코일(도시하지 않음) 및 보조가열코일(도시하지 않음)을 각각 3개의 유도가열코일로 구성하도록 했다. 또한 보조가열코일(224), 주가열코일 및 보조가열코일에서의 평면 구성은 거의 동일하기 때문에 도 3에는 보조가열코일의 구성만을 도시한다.
보조가열코일(224)은 1개의 코어(250)에 마련된 3개의 돌기부(자극)(252a, 252b, 252c) 각각에 코일 모재(228)를 두루 감아서 구성된다. 코일 모재(228)의 권회방향은 예를 들어 자극(252a)에 대한 코일 모재(228)의 권회방향을 기준으로 하여, 자극(252b, 252c)에 대한 권회방향을 각각 반대방향으로 한다(자속이 가극성이 되도록 한다.). 또한 자극(252a~252c)에 두루 감기는 코일 모재(228)는 각각 병렬로 접속되는 구성으로 하고, 자극(252a)에 두루 감긴 코일 모재(228)를 기준으로 하여, 자극(252b, 252c)에 두루 감긴 코일 모재(228)는 전환에 의해 가동 여부를 선택 가능한 구성으로 하면 된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 서셉터에 대한 자속의 도달범위를 변화시킬 수 있게 된다. 그렇기 때문에, 서셉터에서의 수평방향의 온도분포(면내 온도분포)도 제어할 수 있게 된다. 또한 이와 같은 구성으로 하는 경우, 가동시키는 코일 모재(228)의 전환과 더불어, 전원부에서의 공진 콘덴서의 증가 감소의 전환도 행하도록 하면 된다. 이는 원하는 주파수대에서의 공진회로를 구성하기 위해서이다.
그 외의 구성, 작용, 효과에 대해서는 상술한 제1 실시형태에 따른 열처리장치(10, 110)와 동일하다.
또한 본 발명에 따른 열처리장치는 도 4에 도시하는 바와 같은 형태로 할 수도 있다. 또한 도 4에서는 상술한 제1 실시형태에 따른 열처리장치와 구성을 동일하게 하는 부분에는 도면에 300을 가산한 부호를 부여하고 있다.
상기 실시형태에 따른 열처리장치에서는 모두 주가열코일을 1개(또는 1군)로 하고, 주가열코일을 끼워넣도록 한 쌍의 보조가열코일을 배치하는 구성으로 하고 있었다. 그러나 이와 같은 구성으로 한 경우, 처리대상 서셉터의 장수가 극단적으로 증가하면 처리대상 서셉터군에서의 수직방향의 온도분포에 치우짐이 발생할 가능성이 있다. 그렇기 때문에, 처리대상 서셉터(314)의 장수를 증가시키는 경우에는 주가열코일(322)을 분할하고, 분할한 개개의 주가열코일(322a, 322b)에 대한 투입전력을 개별적으로 제어 가능한 구성으로 하면 된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 처리대상 서셉터(314)에서의 수직방향의 온도분포 제어가 가능해지고, 각 처리대상 서셉터(314)에 얹어놓은 웨이퍼(318)의 가열을 정밀도 좋게 행할 수 있게 된다.
10 : 반도체기판 열처리장치(열처리장치) 12 : 보드
14 : 처리대상 서셉터 16 : 보조 서셉터
18 : 웨이퍼 20 : 회전 테이블
22 : 주가열코일 24 : 보조가열코일
26 : 보조가열코일 28 : 코일 모재
30 : 코어 32 : 코어
34 : 코어 36 : 전원부

Claims (4)

  1. 피가열물을 얹어놓는 복수의 처리대상 서셉터, 및 복수의 상기 처리대상 서셉터를 수직방향으로 끼워넣도록 배치되는 보조 서셉터를 수직방향으로 적층 배치하여 구성되는 보드와,
    상기 보드의 외주 측에 배치되고, 상기 처리대상 서셉터에서의 상기 피가열물을 얹어놓는 면과 평행한 방향으로 교류자속을 형성하는 유도가열코일과,
    상기 유도가열코일에 대해서 전력을 투입하는 전원부를 갖고,
    상기 유도가열코일은 상기 처리대상 서셉터의 가열비율이 높은 주가열코일과, 상기 주가열코일에 근접되어 배치되면서 상기 보조 서셉터의 가열비율을 높인 보조가열코일로 이루어지고,
    상기 전원부는 상기 주가열코일과 상기 보조가열코일에 투입하는 전력 비율을 제어하는 존 컨트롤 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체기판 열처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주가열코일과 상기 보조가열코일은 각각 코일 권회영역의 단면형상을 직사각형으로 하고, 상기 주가열코일에서의 상기 권회영역의 수직방향 길이를 상기 보조가열코일에서의 상기 권회영역의 수직방향 길이보다 길게 한 것을 특징으로 하는 반도체기판 열처리장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보조 서셉터는 복수의 상기 처리대상 서셉터의 상하에 적어도 각각 2장 이상 배치한 것을 특징으로 하는 반도체기판 열처리장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 두루 감기는 상기 주가열코일 및 상기 보조가열코일의 내측에는 도전성 부재에 의해 구성된 코어를 배치한 것을 특징으로 하는 반도체기판 열처리장치.
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