KR20120090344A - Chemical vapor deposition apparatus and temperature control method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 증착장치 및 이의 온도제어방법으로서, 보다 자세하게는 화학기상증착장치 및 이의 온도제어방법에 대한 것이다.
The present invention relates to a vapor deposition apparatus and a temperature control method thereof, and more particularly, to a chemical vapor deposition apparatus and a temperature control method thereof.
화학기상증착장치는 반도체 기판의 표면에 박막을 증착하기 위하여 사용되고 있다. 챔버 내부에 공정가스를 가스공급유닛을 통하여 공급하여 서셉터에 적재된 기판에 원하는 박막을 증착시키게 된다. 박막의 증착에 있어서 적절한 내부온도는 박막의 품질에 큰 영향을 미치므로 매우 중요하다. 특히 유기금속 화학기상장치(MOCVD)의 경우 온도제어가 효과적으로 이루어져야 고효율의 발광소자를 얻을 수 있다. 효과적인 온도제어를 위해서는 우선 서셉터 상면의 온도분포를 정확하게 파악할 수 있어야 한다. 정확한 온도분포가 파악되어야 히터에 공급될 전력량을 파악할 수 있기 때문이다. 서셉터 상면에 적재된 복수개의 기판 표면온도와 서셉터 표면온도 사이에는 소정의 온도 차이가 있을 수 있다. 종래기술에 의하면 이러한 서셉터와 기판의 표면온도의 차이를 구분하지 않고 온도제어를 하고 있다. 보다 고효율 고품질의 박막을 생산하기 위해서는 이러한 표면온도의 차이까지도 정확하게 파악하여 정밀하게 온도제어를 할 필요가 있다. 그러나 이러한 온도의 차이를 파악하기 위해서는 매우 복잡하고 고가의 장비를 추가적으로 설치해야 되는 문제가 있다.
Chemical vapor deposition apparatus is used to deposit a thin film on the surface of the semiconductor substrate. Process gas is supplied into the chamber through the gas supply unit to deposit a desired thin film on the substrate loaded on the susceptor. The proper internal temperature is very important in the deposition of thin film because it greatly affects the quality of thin film. In particular, in the case of an organometallic chemical vapor apparatus (MOCVD), temperature control must be effectively performed to obtain a high efficiency light emitting device. For effective temperature control, the temperature distribution on the top of the susceptor must be accurately known. This is because the accurate temperature distribution must be known to determine the amount of power to be supplied to the heater. There may be a predetermined temperature difference between the plurality of substrate surface temperatures loaded on the susceptor upper surface and the susceptor surface temperature. According to the prior art, temperature control is performed without distinguishing the difference between the surface temperature of the susceptor and the substrate. In order to produce high-efficiency, high-quality thin films, it is necessary to accurately grasp even the difference in surface temperature and precisely control the temperature. However, in order to grasp the difference in temperature, there is a problem that additionally complicated and expensive equipment must be installed.
고품질의 박막을 생산하기 위해서는 서셉터 상면의 온도분포를 정확하게 파악할 수 있는 방법이 필요하다.In order to produce high quality thin films, a method for accurately determining the temperature distribution on the upper surface of the susceptor is required.
보다 구체적으로는 서셉터 표면과 기판 표면의 온도차이까지도 구분할 수 있고, 이러한 온도차이를 반영할 수 있는 온도제어방법이 필요하다.More specifically, even a temperature difference between the susceptor surface and the substrate surface can be distinguished, and a temperature control method capable of reflecting the temperature difference is required.
또한, 별도의 복잡하거나 고가의 장비 없이도 서셉터 표면과 웨이퍼 표면의 온도차이를 파악할 수 있는 방법이 요구된다. Also, there is a need for a method that can determine the temperature difference between the susceptor surface and the wafer surface without any complicated or expensive equipment.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.Technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 화확기상증착장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 위치하며 상면에 적재된 복수개의 기판들을 가열하도록 내부에 설치된 히터를 포함하는 서셉터; 상기 기판들을 향하여 공정가스를 분사하는 가스분사유닛; 상기 서셉터 또는 상기 가스분사유닛이 회전하는 동안 측정영역이 상기 서셉터와 상기 기판을 모두 통과하도록 상기 서셉터 상부에 위치하는 온도센서; 및 상기 온도센서에 의하여 측정된 온도를 서셉터온도와 기판온도로 구분하며, 구분된 상기 서셉터온도와 상기 기판온도 중에서 적어도 어느 하나를 설정온도와 비교한 결과를 토대로 상기 히터를 제어하는 제어부;를 포함한다. Chemical vapor deposition apparatus according to the present invention for solving the above problems is a chamber; A susceptor positioned inside the chamber and including a heater installed therein to heat the plurality of substrates mounted on the upper surface; A gas injection unit for injecting a process gas toward the substrates; A temperature sensor positioned above the susceptor such that a measurement area passes through both the susceptor and the substrate while the susceptor or the gas injection unit rotates; And a controller for dividing the temperature measured by the temperature sensor into a susceptor temperature and a substrate temperature, and controlling the heater based on a result of comparing at least one of the divided susceptor temperature and the substrate temperature with a set temperature. It includes.
또한, 상기 온도센서는 비접촉식 온도센서로서 상기 가스분사유닛 상부에 설치되며, 상기 비접촉식 온도센서가 상기 서셉터온도와 상기 기판온도를 측정할 수 있도록 상기 가스분사유닛에는 관측공이 형성될 수 있다. In addition, the temperature sensor may be installed above the gas injection unit as a non-contact temperature sensor, the observation hole may be formed in the gas injection unit so that the non-contact temperature sensor can measure the susceptor temperature and the substrate temperature.
또한, 상기 히터는 복수개의 서브히터들을 포함하며, 상기 제어부는 상기 복수개의 서브히터들을 각각 제어하도록 구성될 수 있다.The heater may include a plurality of sub heaters, and the controller may be configured to control the plurality of sub heaters, respectively.
또한, 상기 서셉터 상면에는 기판이 복수개의 동심원을 이루도록 배열되고, 상기 온도센서는 복수개로 구성되며, 각각의 온도센서는 어느 하나의 동심원을 이루는 기판들의 온도를 측정할 수 있다.In addition, the upper surface of the susceptor is arranged to form a plurality of concentric circles, the temperature sensor is composed of a plurality, each temperature sensor can measure the temperature of any one concentric circles.
또한, 상기 제어부는 각각의 상기 온도센서에 의하여 측정된 온도를 토대로 상기 복수개의 서브히터들을 각각 제어하도록 구성될 수 있다.In addition, the controller may be configured to control the plurality of sub-heaters respectively based on the temperature measured by each of the temperature sensors.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 화확기상증착장치의 온도제어방법은, 챔버와, 상기 챔버 내부에 위치하며 상면에 적재된 복수개의 기판들을 가열하도록 내부에 설치된 히터를 포함하는 서셉터와, 상기 기판들을 향하여 공정가스를 분사하는 가스분사유닛과, 상기 서셉터 또는 상기 가스분사유닛이 회전하는 동안 측정영역이 상기 서셉터와 상기 기판을 모두 통과하도록 상기 서셉터 상부에 위치하는 온도센서를 포함하는 화학기상증착장치의 온도제어방법에 있어서, (a) 상기 온도센서에 의하여 측정된 온도를 서셉터온도 또는 기판온도로 구분하는 단계; (b) 상기 서셉터온도 또는 상기 기판온도 중에서 적어도 어느 하나를 설정온도와 비교하는 단계; 및 (c) 비교한 결과를 토대로 상기 히터를 제어하는 단계;를 포함한다.The temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention for solving the above problems, a susceptor including a chamber, a heater installed therein to heat a plurality of substrates located in the chamber and mounted on the upper surface; A gas injection unit for injecting a process gas toward the substrates, and a temperature sensor positioned above the susceptor so that the measurement region passes through both the susceptor and the substrate while the susceptor or the gas injection unit is rotated. A temperature control method of a chemical vapor deposition apparatus comprising: (a) dividing a temperature measured by the temperature sensor into a susceptor temperature or a substrate temperature; (b) comparing at least one of the susceptor temperature and the substrate temperature with a set temperature; And (c) controlling the heater based on a result of the comparison.
또한, 상기 (a)단계는 상기 온도센서에 의하여 온도를 복수회 측정하여 측정데이터를 확보하는 단계; 상기 측정데이터의 온도에 따른 분포(도수분포 또는 확률분포)를 산출하는 단계; 및 산출된 분포에서 나타나는 제1피크구간과 제2피크구간 중에서 상대적으로 고온인 구간의 온도를 서셉터온도로 구분하고, 상대적으로 저온인 구간의 온도를 기판온도로 구분하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (a) is a step of obtaining a measurement data by measuring the temperature a plurality of times by the temperature sensor; Calculating a distribution (frequency distribution or probability distribution) according to the temperature of the measurement data; And dividing a temperature of a relatively hot section from the first peak section and a second peak section in the calculated distribution by a susceptor temperature, and dividing a temperature of a relatively low section by a substrate temperature. have.
또한, 상기 (a)단계는 상기 온도센서에 의하여 온도를 복수회 측정하여 측정데이터를 확보하는 단계; 상기 측정데이터를 토대로 평균온도를 산출하는 단계; 및 상기 평균온도보다 고온인 구간의 온도를 서셉터온도로 구분하고, 상기 평균온도보다 저온인 구간의 온도를 기판온도로 구분하는 단계;를 포함할 수 있다. In addition, the step (a) is a step of obtaining a measurement data by measuring the temperature a plurality of times by the temperature sensor; Calculating an average temperature based on the measured data; And dividing a temperature of a section that is higher than the average temperature by a susceptor temperature, and dividing a temperature of a section that is lower than the average temperature by a substrate temperature.
또한, 상기 (a)단계는 (a1) 상기 온도센서에 의하여 온도를 복수회 측정하여 측정데이터를 확보하는 단계; (a2) 상기 기판의 테두리 주위에서 온도가 변화됨에 따라 상기 측정데이터에 나타나는 온도변화구간을 상기 측정데이터에서 제외하는 단계; (a3) 상기 (a2)단계 이후에 주기적으로 나타나는 상대적 고온구간의 온도를 서셉터온도로 구분하고, 주기적으로 나타나는 상대적 저온구간의 온도를 기판온도로 구분하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (a) is (a1) obtaining a measurement data by measuring the temperature a plurality of times by the temperature sensor; (a2) excluding a temperature change interval appearing in the measurement data as the temperature is changed around the edge of the substrate from the measurement data; (a3) dividing the temperature of the relatively high temperature section periodically appearing by the susceptor temperature after the step (a2), and dividing the temperature of the relatively low temperature section periodically appearing by the substrate temperature.
또한, 상기 (b)단계는 상기 서셉터온도 또는 상기 기판온도 중에서 선택된 어느 하나를 설정온도와 비교하는 단계이며, 상기 (c)단계는 비교한 결과를 토대로 상기 히터를 제어하는 단계;이고, 상기 (c)단계에 의하여 화학기상증착을 수행한 결과가 소정 기준을 충족하는지 여부에 대한 정보가 입력되는 단계와, 소정 기준을 충족하지 않는 경우에 상기 서셉터온도 또는 상기 기판온도 중에서 선택되지 않은 다른 하나를 설정온도와 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the step (b) is a step of comparing any one selected from the susceptor temperature or the substrate temperature with a set temperature, the step (c) is controlling the heater based on the comparison result; (c) inputting information on whether or not the result of performing the chemical vapor deposition satisfies a predetermined criterion; and, if the predetermined criterion does not meet the predetermined criterion, other not selected from the susceptor temperature or the substrate temperature. The method may further include comparing one with a set temperature.
서셉터온도의 측정을 위한 온도센서와 기판온도의 측정을 위한 온도센서를 따로 설치할 필요가 없으므로 장치의 구성이 간단해지고 제조단가가 내려가는 효과가 있다.Since there is no need to install a temperature sensor for measuring the susceptor temperature and a temperature sensor for measuring the substrate temperature, the configuration of the device is simplified and the manufacturing cost is reduced.
본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도센서의 위치와 동작을 설명하기 위하여 온도센서의 위치를 서셉터의 평면에 투영시킨 도면이다.
도 3은 시간에 따른 온도센서의 측정값의 예를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제1실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제1실시예를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제3실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제4실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
1 is a schematic configuration diagram of a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view of projecting the position of the temperature sensor on the plane of the susceptor in order to explain the position and operation of the temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing an example of the measured value of the temperature sensor over time.
Figure 4 is a flow chart schematically showing a first embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
5 is a view for explaining a first embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
Figure 6 is a flow chart schematically showing a second embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
Figure 7 is a flow chart schematically showing a third embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
Figure 8 is a flow chart schematically showing a fourth embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present embodiment is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, and only this embodiment makes the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided for complete information. Shapes of the elements in the drawings may be exaggerated parts for a more clear description, elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same element.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 화학기상증착장치는 챔버벽체(10), 가스분사유닛(20), 서셉터(30), 온도센서(40), 제어부(50)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the chemical vapor deposition apparatus according to the present embodiment includes a
챔버벽체(10)는 화학기상증착장치의 외관을 형성하며, 그 내부의 반응실(10a)에서 화학기상증착반응이 일어난다. 챔버벽체(10)에는 공정가스(G)를 외부로 배출되는 배출구(11)가 형성된다.The
가스분사유닛(20)은 서셉터(30) 상면에 적재된 기판(W)을 향하여 공정가스(G)를 공급한다. 가스분사유닛(20) 내부에는 온도센서(40)가 기판(W)과 서셉터(30)의 온도를 측정할 수 있도록 관측공(20a)이 형성된다.The
서셉터(30)는 반응실(10a) 내부에 위치하며, 상면에 복수개의 기판(W)이 적재될 수 있다. 모터(미도시)에 의하여 서셉터(30)는 고속회전이 가능하다. 서셉터(30)는 서셉터 커버(31), 히터(32), 샤프트(33)를 포함한다. 서셉터 커버(31)의 상면에는 기판(W)이 적재될 수 있다. 히터(32)는 서셉터 커버(31) 상면에 적재된 기판(W)과 반응실(10a) 내부를 가열하며 복수개의 서브히터가 결합된 형태로 구성될 수 있다. 샤프트(33)는 반응실(10a) 외부의 모터(미도시)에 회전가능하게 연결되며, 이에 따라 서셉터(30)는 회전이 가능하다.The
다른 실시예로서, 서셉터가 고정되어 있고 가스분사유닛이 회전하는 구성도 가능하다. In another embodiment, a configuration in which the susceptor is fixed and the gas injection unit rotates is also possible.
온도센서(40)는 제1온도센서(40a), 제2온도센서(40b), 제3온도센서(40c), 제4온도센서(40d)를 포함한다. 온도센서(40)는 챔버벽체(10)에 설치될 수 있으며 비접촉식 온도센서가 적용될 수 있다. 비접촉식 온도센서에는 복사고온계, 광온도계(optical pyrometer), 광전관온도계, 적외선온도계 등이 있다. 온도센서(40)가 기판(W) 또는 반응실(10a) 내부의 온도를 측정할 수 있도록 가스분사유닛(20) 내부에는 관측공(20a)이 형성되어 있다. 온도센서(40)가 측정하는 측정영역이 서셉터표면과 기판표면을 모두 통과하도록 온도센서(40)는 서셉터 상부에 위치한다. The
제어부(50)는 히터 제어부(51), 온도센서 제어부(52), 메인 제어부(53)를 포함한다. 히터 제어부(51)는 히터(32)에 공급하는 전력을 제어하여 가열량을 제어할 수 있으며, 각각의 서브히터를 개별적으로 온도제어할 수 있다. 온도센서 제어부(52)는 온도센서(40)의 동작을 제어하거나, 온도센서(40)가 제공하는 데이터를 읽어 들이고 메인 제어부(53)로 그 데이터를 전달할 수 있다. 메인 제어부(53)는 온도센서 제어부(52)에서 전달받은 측정 데이터를 바탕으로 서셉터 커버(31)의 온도인지 기판(W)의 온도인지 구분하고, 구분된 결과값과 설정값을 비교하여 필요한 히터 조작량을 히터 제어부(51)에 전달할 수 있다. 보다 상세한 메인 제어부(53)의 동작과 구성은 아래에서 다시 자세하게 설명한다. 히터 제어부(51)는 전달받은 히터 조작량을 토대로 히터(32)를 제어할 수 있다. The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도센서의 위치와 동작을 설명하기 위하여 온도센서의 위치를 서셉터의 평면에 투영시킨 도면이다. 2 is a view of projecting the position of the temperature sensor on the plane of the susceptor in order to explain the position and operation of the temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 기판(W)이 4개의 동심원을 이루도록 배치된 경우에 온도센서(40)는 각각의 동심원을 이루는 기판(W)들의 온도를 측정할 수 있도록 4개(40a, 40b, 40c, 40d)가 설치될 수 있다. 이에 따라 기판(W)들의 전반적인 온도분포를 파악할 수 있다. 온도센서의 개수는 4개에 반드시 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예로서 5개 이상이 설치될 수도 있고, 1~2개가 설치될 수도 있다. 도 2에서는 온도센서(40a, 40b, 40c, 40d)의 위치를 명확하게 설명하기 위하여 서셉터 커버(31)상면에 온도센서의 위치를 투영시킨 모습을 도시하고 있다. As shown in FIG. 2, in the case where the substrates W are arranged to form four concentric circles, the
각각의 온도센서(40a, 40b, 40c, 40d)는 기판(W)의 중심을 연결한 원보다 약간 바깥쪽에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 왜냐하면 기판이 서로 인접하게 배치된 경우에는 온도센서가 측정할 수 있는 서셉터 상면부분이 작기 때문에 서셉터의 온도를 정확하게 측정하기 어려울 수도 있기 때문이다. 그러나, 반드시 온도센서의 위치가 기판(W)의 중심을 연결한 원보다 약간 바깥쪽에 위치하여야만 하는 것은 아니며, 경우에 따라 기판(W)의 중심을 연결한 원의 내측에 위치할 수도 있고, 온도센서의 감도가 높거나 서셉터의 회전속도가 낮은 경우에는 기판(W)의 중심을 연결한 원에 위치할 수도 있다.Each
도 3은 시간에 따른 온도센서의 측정값의 예를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing an example of the measured value of the temperature sensor over time.
도 3에서 보듯이, 일반적으로 기판구간(W1, W2, W3, W4)의 온도는 서셉터구간(S1, S2, S3)의 온도보다 낮다. 기판의 테두리 부분에서는 온도가 일정하지 않고 변화하는 온도변화구간(c)이 나타날 수 있다. 도 3에서는 710도 이상의 상대적으로 고온인 구간을 T1으로, 710도 이하의 상대적으로 저온인 구간을 T2로 표시하였다. As shown in FIG. 3, the temperature of the substrate sections W1, W2, W3, and W4 is generally lower than the temperature of the susceptor sections S1, S2, and S3. In the edge portion of the substrate, a temperature change section (c) may appear, in which the temperature is not constant. In FIG. 3, a relatively high temperature section of 710 degrees or less is represented by T1, and a relatively low temperature region of 710 degrees or less is represented by T2.
도 4는 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제1실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이다. 일 실시례로서 각 단계를 순서를 정하여 나열하였으나, 청구항에서 명시적으로 각 단계 상호간의 순서가 한정되어 있지 않으면 아래에서 설명하는 순서와 달리 실시될 수 있다.Figure 4 is a flow chart schematically showing a first embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention. As an example, each step is listed in order, but may be implemented differently from the order described below unless the order of each step is explicitly defined in the claims.
먼저 온도센서에 의하여 온도를 복수회 측정하여 측정데이터를 확보하는 단계(S101)가 수행될 수 있다. 예를 들면, 온도센서로서 약 700의 빈도로 표면온도를 측정하는 pyrometer가 사용될 수도 있다. First, a step (S101) of obtaining a measurement data by measuring a temperature a plurality of times by a temperature sensor may be performed. For example, a pyrometer that measures surface temperature at a frequency of about 700 may be used as the temperature sensor.
다음으로, 측정데이터의 온도에 따른 분포(도수분포 또는 확률분포)를 산출하는 단계(S102)가 수행될 수 있다. 즉, 온도센서(40a, 40b, 40c, 40d)가 측정한 값을 온도센서 제어부(52)가 메인 제어부(53)로 전달하여 시간흐름에 따른 서셉터 상면의 온도분포를 확보할 수 있다. Next, a step (S102) of calculating a distribution (frequency distribution or probability distribution) according to the temperature of the measured data may be performed. That is, the
다음으로, 산출된 분포에서 나타나는 제1피크구간과 제2피크구간 중에서 상대적으로 고온인 구간의 온도를 서셉터온도로 구분하고, 상대적으로 저온인 구간의 온도를 기판온도로 구분하는 단계(S103)가 수행될 수 있다. 즉, 확률분포도에서 두 개의 피크가 나타나며 하나는 서셉터구간에 대한 온도이며, 다른 하나는 기판구간에 대한 온도이다. 즉, 온도를 기준으로 한 확률분포를 산출하고, 산출된 확률분포에서 소정의 확률(또는 도수) 이상의 피크구간을 필터링하고, 필터링된 피크구간의 평균온도(또는 최고온도, 최저온도)를 서셉터온도 또는 기판온도로 판단할 수 있다. Next, a step of dividing the temperature of the relatively hot section of the first peak section and the second peak section appearing in the calculated distribution by the susceptor temperature, and the temperature of the relatively low section by the substrate temperature (S103) Can be performed. In other words, two peaks appear in the probability distribution, one for the susceptor section and the other for the substrate section. In other words, the probability distribution is calculated based on the temperature, the peak range above the predetermined probability (or frequency) is filtered from the calculated probability distribution, and the average temperature (or the highest temperature and the lowest temperature) of the filtered peak interval is susceptor. It can be determined by the temperature or the substrate temperature.
다음으로, 서셉터온도 또는 기판온도 중에서 적어도 어느 하나를 설정온도와 비교하는 단계(S104)가 수행될 수 있다. 즉, 서셉터온도를 설정온도와 비교할 수도 있고, 기판온도를 설정온도와 비교할 수도 있다. 또는 서셉터온도와 기판온도를 각각 서셉터에 대한 제1설정온도 및 기판에 대한 제2설정온도와 비교할 수도 있다.Next, a step (S104) of comparing at least one of the susceptor temperature or the substrate temperature with the set temperature may be performed. That is, the susceptor temperature may be compared with the set temperature, or the substrate temperature may be compared with the set temperature. Alternatively, the susceptor temperature and the substrate temperature may be compared with the first set temperature for the susceptor and the second set temperature for the substrate, respectively.
다음으로, 비교한 결과를 토대로 히터를 제어하는 단계(S105)가 수행될 수 있다. 즉, 기준온도보다 낮으면 히터에 공급하는 전력을 증가시켜서 히터의 발열량을 늘리고, 기준온도보다 높다면 히터에 공급하는 전력을 감소시켜서 히터의 발열량을 줄일 수 있다. Next, controlling the heater (S105) may be performed based on the comparison result. In other words, when the temperature is lower than the reference temperature, the amount of heat generated by the heater may be increased by increasing the power supplied to the heater, and when the temperature is higher than the reference temperature, the amount of heat generated by the heater may be reduced by reducing the power supplied to the heater.
도 5는 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제1실시예를 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining a first embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
도 5(a)는 시간에 따른 온도분포를 나타내고 있으며, 도 5(b)는 온도에 따른 확률분포를 나타내고 있다. 도 5(a)에 도시된 상대적인 고온부(H)와 저온부(L)를 특정하기 위하여 온도측정값의 확률분포를 산출한다. 그리고, 그러한 확률분포를 고온부에 대한 정규분포와 저온부에 대한 정규분포로 상정하여 각각의 정규분포에서의 평균을 산출한다. 그리고, 소정의 표준편차범위를 고온부(H) 또는 저온부(L)로 판단할 수 있다. 즉, 도 5(c)의 T2a~T2b 구간을 저온부(L), T1a~T1b 구간을 고온부(H)로 판단할 수 있다. 그리고, 고온부(H)의 평균값(T1m) 또는 저온부(L)의 평균값(T2m)을 설정값과 비교한 결과를 토대로 히터를 제어할 수 있다. FIG. 5 (a) shows a temperature distribution over time, and FIG. 5 (b) shows a probability distribution over temperature. In order to specify the relative high temperature part H and the low temperature part L shown in FIG. 5A, a probability distribution of the temperature measurement value is calculated. Then, the probability distribution is assumed to be a normal distribution for the high temperature part and a normal distribution for the low temperature part to calculate an average in each normal distribution. The predetermined standard deviation range may be determined as the high temperature portion H or the low temperature portion L. FIG. That is, the low temperature portion L and the high temperature portion H may be determined in the T2a to T2b sections of FIG. 5C. And a heater can be controlled based on the result of comparing the average value T1m of the high temperature part H or the average value T2m of the low temperature part L with a setting value.
도 6은 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이다. Figure 6 is a flow chart schematically showing a second embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
먼저 온도센서에 의하여 온도를 복수회 측정하여 측정데이터를 확보하는 단계(S201)가 수행될 수 있다.First, a step of obtaining a measurement data by measuring a temperature a plurality of times by a temperature sensor may be performed.
다음으로, 측정데이터를 토대로 평균온도를 산출하는 단계(S202)가 수행될 수 있다. Next, calculating the average temperature based on the measured data (S202) may be performed.
다음으로, 평균온도보다 고온인 구간의 온도를 서셉터온도로 구분하고, 평균온도보다 저온인 구간의 온도를 기판온도로 구분하는 단계(S203)가 수행될 수 있다. 즉, 도 3의 T1과 T2의 경계값을 산출하여 그러한 경계값을 기준으로 고온구간과 저온구간으로 구분할 수 있다. T1과 T2의 경계값을 산출하는 방법은 전체 구간의 산출평균을 구하는 방법일 수 있다.Next, a step (S203) of dividing the temperature of the section higher than the average temperature by the susceptor temperature and the temperature of the section lower than the average temperature by the substrate temperature may be performed. That is, the boundary values of T1 and T2 of FIG. 3 may be calculated and classified into the high temperature section and the low temperature section based on the boundary values. The method of calculating the boundary value between T1 and T2 may be a method of calculating the calculated average of the entire interval.
다음으로, 서셉터온도 또는 기판온도 중에서 적어도 어느 하나를 설정온도와 비교하는 단계(S204)가 수행될 수 있다. 여기서 서셉터온도와 기판온도는 서셉터 구간(S1, S2, S3...)의 평균온도(또는 최고온도)와 기판 구간(W1, W2, W3, W4...)의 평균온도(또는 최저온도)일 수 있다. 그리고, 그러한 평균온도와 기준온도를 비교하며, 이를 토대로 히터를 제어할 수 있다. 평균온도라 함은 대상구간의 산출평균, 기하평균, 조화평균, 가중산출평균, 절단평균, 사분평균 등일 수 있다.Next, a step (S204) of comparing at least one of the susceptor temperature or the substrate temperature with the set temperature may be performed. Here, the susceptor temperature and the substrate temperature are the average temperatures (or maximum temperatures) of the susceptor sections (S1, S2, S3 ...) and the average temperatures (or minimums) of the substrate sections (W1, W2, W3, W4 ...). Temperature). Then, the average temperature and the reference temperature are compared, and the heater can be controlled based on this. The mean temperature may be a calculated mean, a geometric mean, a harmonic mean, a weighted average, a cut average, a quadrant average, or the like.
다음으로, 비교한 결과를 토대로 히터를 제어하는 단계(S205)가 수행될 수 있다.Next, a step (S205) of controlling the heater may be performed based on the comparison result.
도 7은 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제3실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이다. Figure 7 is a flow chart schematically showing a third embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
먼저 온도센서에 의하여 온도를 복수회 측정하여 측정데이터를 확보하는 단계(S301)가 수행될 수 있다. First, a step of obtaining a measurement data by measuring a temperature a plurality of times by a temperature sensor may be performed.
다음으로, 기판의 테두리 주위에서 온도가 변화됨에 따라 측정데이터에 나타나는 온도변화구간을 측정데이터에서 제외하는 단계(S302)가 수행될 수 있다. Next, as the temperature is changed around the edge of the substrate, the step S302 of excluding the temperature change section appearing in the measurement data from the measurement data may be performed.
다음으로, 주기적으로 나타나는 상대적 고온구간의 온도를 서셉터온도로 구분하고, 주기적으로 나타나는 상대적 저온구간의 온도를 기판온도로 구분하는 단계(S303)가 수행될 수 있다. 도 3에서 보듯이, 온도변화구간(c)을 제외한 W1, W2, W3, W4 구간이 기판구간으로 구분되고, S1, S2, S3 구간이 서셉터구간으로 구분될 수 있다. Next, a step (S303) of dividing the temperature of the relatively high temperature section periodically shown by the susceptor temperature and the temperature of the relatively low temperature section periodically appearing by the substrate temperature may be performed. As shown in FIG. 3, the W1, W2, W3, and W4 sections except for the temperature change section c may be divided into substrate sections, and the S1, S2, and S3 sections may be divided into susceptor sections.
다음으로, 서셉터온도 또는 기판온도 중에서 적어도 어느 하나를 설정온도와 비교하는 단계(S304)가 수행될 수 있다.Next, a step (S304) of comparing at least one of the susceptor temperature or the substrate temperature with the set temperature may be performed.
다음으로, 비교한 결과를 토대로 히터를 제어하는 단계(S305)가 수행될 수 있다.Next, the step of controlling the heater (S305) may be performed based on the comparison result.
도 8은 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 온도제어방법의 제4실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이다. Figure 8 is a flow chart schematically showing a fourth embodiment of the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
먼저 온도센서에 의하여 측정된 온도를 서셉터온도와 기판온도로 구분하는 단계(S401)가 수행될 수 있다.First, a step S401 of dividing the temperature measured by the temperature sensor into a susceptor temperature and a substrate temperature may be performed.
다음으로, 서셉터온도를 설정온도와 비교하는 단계(S402)가 수행될 수 있다. Next, comparing the susceptor temperature with the set temperature (S402) may be performed.
다음으로, 비교한 결과를 토대로 히터를 제어하는 단계(S403)가 수행될 수 있다.Next, a step (S403) of controlling the heater may be performed based on the comparison result.
다음으로, 화학기상증착 수행결과가 기준을 충족하는지 확인하는 단계(S404)가 수행될 수 있다. 즉, 증착된 박막의 품질 등을 작업자가 확인하여 소정의 박막품질기준에 적합한지 판단한 다음에 그 결과에 대한 정보를 입력하는 방식으로 수행될 수 있다.Next, a step (S404) of checking whether the chemical vapor deposition performance results meet the criteria may be performed. That is, the operator may check the quality of the deposited thin film and the like to determine whether it meets a predetermined thin film quality standard, and then input information on the result.
다음으로, 수행결과가 기준을 충족하지 못하는 것으로 입력이 되면 기판온도를 설정온도와 비교하는 단계(S405)가 수행될 수 있다.Next, when it is input that the execution result does not meet the criteria, step S405 of comparing the substrate temperature with the set temperature may be performed.
다음으로, 비교한 결과를 토대로 히터를 제어하는 단계(S406)가 수행될 수 있다. Next, a step (S406) of controlling the heater may be performed based on the comparison result.
제4실시예는 화학기상증착장치를 초기 세팅할 때에 서셉터온도와 기판온도 중에서 어느 온도를 기준으로 히터를 제어할지 판단하기 위하여 수행될 수 있다. The fourth embodiment may be performed to determine which temperature is controlled based on the susceptor temperature and the substrate temperature when the chemical vapor deposition apparatus is initially set.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.An embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
Claims (10)
상기 챔버 내부에 위치하며 상면에 적재된 복수개의 기판들을 가열하도록 내부에 설치된 히터를 포함하는 서셉터;
상기 기판들을 향하여 공정가스를 분사하는 가스분사유닛;
상기 서셉터 또는 상기 가스분사유닛이 회전하는 동안 측정영역이 상기 서셉터와 상기 기판을 모두 통과하도록 상기 서셉터 상부에 위치하는 온도센서; 및
상기 온도센서에 의하여 측정된 온도를 서셉터온도와 기판온도로 구분하며, 구분된 상기 서셉터온도와 상기 기판온도 중에서 적어도 어느 하나를 설정온도와 비교한 결과를 토대로 상기 히터를 제어하는 제어부;를 포함하는 화학기상증착장치.
chamber;
A susceptor positioned inside the chamber and including a heater installed therein to heat the plurality of substrates mounted on the upper surface;
A gas injection unit for injecting a process gas toward the substrates;
A temperature sensor positioned above the susceptor such that a measurement area passes through both the susceptor and the substrate while the susceptor or the gas injection unit rotates; And
A controller for dividing the temperature measured by the temperature sensor into a susceptor temperature and a substrate temperature, and controlling the heater based on a result of comparing at least one of the divided susceptor temperature and the substrate temperature with a set temperature; Chemical vapor deposition apparatus comprising.
상기 온도센서는 비접촉식 온도센서로서 상기 가스분사유닛 상부에 설치되며,
상기 비접촉식 온도센서가 상기 서셉터온도와 상기 기판온도를 측정할 수 있도록 상기 가스분사유닛에는 관측공이 형성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
The method of claim 1,
The temperature sensor is installed on the gas injection unit as a non-contact temperature sensor,
And a observation hole formed in the gas injection unit so that the non-contact temperature sensor can measure the susceptor temperature and the substrate temperature.
상기 히터는 복수개의 서브히터들을 포함하며,
상기 제어부는 상기 복수개의 서브히터들을 각각 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
The method of claim 1,
The heater includes a plurality of sub heaters,
And the control unit is configured to control the plurality of sub heaters, respectively.
상기 서셉터 상면에는 기판이 복수개의 동심원을 이루도록 배열되고,
상기 온도센서는 복수개로 구성되며, 각각의 온도센서는 어느 하나의 동심원을 이루는 기판들의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
The method of claim 3,
The substrate is arranged on the susceptor upper surface to form a plurality of concentric circles,
The temperature sensor is composed of a plurality, each temperature sensor chemical vapor deposition apparatus, characterized in that for measuring the temperature of any one concentric circles of the substrate.
상기 제어부는 각각의 상기 온도센서에 의하여 측정된 온도를 토대로 상기 복수개의 서브히터들을 각각 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
The method of claim 4, wherein
The control unit is a chemical vapor deposition apparatus, characterized in that configured to control the plurality of sub-heaters respectively based on the temperature measured by each of the temperature sensors.
(a) 상기 온도센서에 의하여 측정된 온도를 서셉터온도 또는 기판온도로 구분하는 단계;
(b) 상기 서셉터온도 또는 상기 기판온도 중에서 적어도 어느 하나를 설정온도와 비교하는 단계; 및
(c) 비교한 결과를 토대로 상기 히터를 제어하는 단계;를 포함하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
A susceptor including a chamber, a heater disposed therein to heat a plurality of substrates disposed on the upper surface of the chamber, a gas injection unit for injecting a process gas toward the substrates, the susceptor or the gas In the temperature control method of the chemical vapor deposition apparatus comprising a temperature sensor located above the susceptor so that the measurement region passes through both the susceptor and the substrate while the injection unit is rotating,
(a) dividing the temperature measured by the temperature sensor into a susceptor temperature or a substrate temperature;
(b) comparing at least one of the susceptor temperature and the substrate temperature with a set temperature; And
(c) controlling the heater based on the comparison result; temperature control method of a chemical vapor deposition apparatus comprising a.
상기 온도센서에 의하여 온도를 복수회 측정하여 측정데이터를 확보하는 단계;
상기 측정데이터의 온도에 따른 분포(도수분포 또는 확률분포)를 산출하는 단계; 및
산출된 분포에서 나타나는 제1피크구간과 제2피크구간 중에서 상대적으로 고온인 구간의 온도를 서셉터온도로 구분하고, 상대적으로 저온인 구간의 온도를 기판온도로 구분하는 단계;를 포함하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
The method of claim 6, wherein step (a)
Measuring the temperature a plurality of times by the temperature sensor to secure measurement data;
Calculating a distribution (frequency distribution or probability distribution) according to the temperature of the measurement data; And
A chemical vapor phase comprising dividing a temperature of a section having a relatively high temperature into a susceptor temperature and a temperature of a section having a relatively low temperature by a substrate temperature; Temperature control method of deposition apparatus.
상기 온도센서에 의하여 온도를 복수회 측정하여 측정데이터를 확보하는 단계;
상기 측정데이터를 토대로 평균온도를 산출하는 단계; 및
상기 평균온도보다 고온인 구간의 온도를 서셉터온도로 구분하고, 상기 평균온도보다 저온인 구간의 온도를 기판온도로 구분하는 단계;를 포함하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
The method of claim 6, wherein step (a)
Measuring the temperature a plurality of times by the temperature sensor to secure measurement data;
Calculating an average temperature based on the measured data; And
And dividing the temperature in the section that is higher than the average temperature by a susceptor temperature, and dividing the temperature in the section that is lower than the average temperature by the substrate temperature.
(a1) 상기 온도센서에 의하여 온도를 복수회 측정하여 측정데이터를 확보하는 단계;
(a2) 상기 기판의 테두리 주위에서 온도가 변화됨에 따라 상기 측정데이터에 나타나는 온도변화구간을 상기 측정데이터에서 제외하는 단계;
(a3) 상기 (a2)단계 이후에 주기적으로 나타나는 상대적 고온구간의 온도를 서셉터온도로 구분하고, 주기적으로 나타나는 상대적 저온구간의 온도를 기판온도로 구분하는 단계;를 포함하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.
The method of claim 6, wherein step (a)
(a1) obtaining a measurement data by measuring a temperature a plurality of times by the temperature sensor;
(a2) excluding a temperature change interval appearing in the measurement data as the temperature is changed around the edge of the substrate from the measurement data;
(a3) dividing the temperature of the relatively high temperature section periodically appearing by the susceptor temperature after the step (a2) and dividing the temperature of the relatively low temperature section periodically by the substrate temperature; Temperature control method.
상기 (b)단계는 상기 서셉터온도 또는 상기 기판온도 중에서 선택된 어느 하나를 설정온도와 비교하는 단계이며,
상기 (c)단계는 비교한 결과를 토대로 상기 히터를 제어하는 단계;이고,
상기 (c)단계에 의하여 화학기상증착을 수행한 결과가 소정 기준을 충족하는지 여부에 대한 정보가 입력되는 단계와,
상기 소정 기준을 충족하지 않는 경우에 상기 서셉터온도 또는 상기 기판온도 중에서 선택되지 않은 다른 하나를 설정온도와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 온도제어방법.The method of claim 6,
Step (b) is a step of comparing any one selected from the susceptor temperature or the substrate temperature with a set temperature,
Step (c) is a step of controlling the heater based on the comparison result;
(C) inputting information on whether the result of performing chemical vapor deposition satisfies a predetermined criterion;
And comparing the other one which is not selected from the susceptor temperature or the substrate temperature with a set temperature when the predetermined criteria are not met.
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