KR20190011611A - 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치 - Google Patents

개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190011611A
KR20190011611A KR1020170094354A KR20170094354A KR20190011611A KR 20190011611 A KR20190011611 A KR 20190011611A KR 1020170094354 A KR1020170094354 A KR 1020170094354A KR 20170094354 A KR20170094354 A KR 20170094354A KR 20190011611 A KR20190011611 A KR 20190011611A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
temperature
heat treatment
characteristic graph
measured
Prior art date
Application number
KR1020170094354A
Other languages
English (en)
Inventor
노성호
Original Assignee
주식회사 나래나노텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 나래나노텍 filed Critical 주식회사 나래나노텍
Priority to KR1020170094354A priority Critical patent/KR20190011611A/ko
Publication of KR20190011611A publication Critical patent/KR20190011611A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P.I., P.I.D.
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)

Abstract

본 발명은 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치는 기판 열처리 챔버 내의 기판을 지지하도록 제공되는 기판 지지 부재 상에서 상기 기판의 근처에 이격되어 제공되며, 상기 기판의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치; 및 상기 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 기판의 온도를 상기 기판에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치를 포함한다.

Description

개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치{Improved Temperature Control Device and Method for Heat Treatment of Substrate, and Heat Treatment Chamber and Apparatus Having the Same}
본 발명은 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 기판의 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 온도 특성 그래프를 미리 설정하고 저장하고, 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 기판의 온도를 온도 특성 그래프를 이용하여 피드백 방식으로 보상하여 제어함으로써, 종래 기술에서 기판의 기준 열처리 온도 레시피가 변경될 때마다 온도 설정용 더미 기판을 사용하여 개별적으로 기준 온도 레시피를 변경하기 위한 기준 열처리 온도 설정 동작이 불필요하고, 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소되며, 기판의 양측부 및 코너부의 열손실 보상을 포함한 기판 온도 균일도가 크게 향상되어 최종 제품의 품질이 크게 향상되고, 종래 메인 열원에 사용되는 메인 열원 온도 측정 장치를 사용할 필요가 없는 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치에 관한 것이다.
반도체, 평판 디스플레이 및 태양전지 제조에 사용되는 어닐링(annealing) 장치는 실리콘 웨이퍼, 글래스, 또는 플라스틱 기판과 같은 플렉시블 기판(이하 통칭하여 "기판"이라 함) 상에 증착되어 있는 소정의 필름(유기물 및 무기물)에 대하여 결정화, 상 변화 등의 공정을 위하여 필수적인 열처리를 수행하는 장치이다.
대표적인 어닐링 장치로는 액정 디스플레이 또는 박막형 결정질 실리콘 태양전지를 제조하는 경우 글래스 기판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 실리콘 결정화 장치가 있다.
이와 같은 결정화 공정(열처리 공정)을 수행하기 위해서는 소정의 박막 필름(이하 "필름"이라 함)이 형성되어 있는 기판의 히팅이 가능한 열처리 장치가 있어야 한다. 예를 들어, 비정질 실리콘의 결정화를 위해서는 최소한 550 내지 600℃의 온도가 필요하다.
통상적으로 열처리 장치에는 하나의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 매엽식과 복수의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 배치식이 있다. 매엽식은 장치의 구성이 간단한 이점이 있으나 생산성이 떨어지는 단점이 있어서 최근의 대량 생산용으로는 배치식이 각광을 받고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 챔버의 구성을 도시한 사시도이며, 도 2b는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 기판, 메인 히터 유닛 및 보조 히터 유닛의 배치 상태를 도시한 사시도이다. 이러한 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치는 예를 들어, 허판선 등에 의해 2008년 7월 16일자에 "배치식 열처리 장치"라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2008-0069329로 출원된 후, 2011년 2월 11일자로 등록된 대한민국 특허 제10-1016048호에 상세히 기술되어 있다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치(1)에서는 열처리 공간을 제공하는 직육면체 형상의 챔버(100)와 챔버(100)를 지지하는 프레임(110)을 포함하여 구성된다.
챔버(100)의 일측에는 챔버(100) 내로 기판(10)을 로딩하기 위하여 상하 방향으로 개폐되는 도어(140)가 설치된다. 한편, 열처리가 종료된 후 도어(140)를 통하여 보트(120)를 챔버(100)의 외부로 이송시킨 후 보트(420) 상에서 기판(10)을 언로딩할 수도 있다.
챔버(100)의 상측에는 챔버(100)의 내부에 설치되는, 예를 들어 보트(120), 가스 공급관(252) 및 가스 배기관(미도시) 등의 수리 및 교체를 위하여 커버(160)가 개폐 가능하도록 설치된다.
챔버(100)의 내부에는 기판(10)을 직접 가열하기 위한 메인 히터 유닛(200)과, 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지하기 위한 보조 히터 유닛(220)과 열처리가 종료된 후 챔버(100) 내부를 신속하게 냉각시키기 위한 냉각관(250)이 설치된다.
상술한 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치(1)에서는 기판(10)의 상부 및 하부에 기판(10)의 전면적을 커버할 수 있는 단위 메인 히터(210)로 구성되는 메인 히터 유닛(200)이 설치됨으로써, 기판(10)은 단위 메인 히터(210)로부터 전면적에 걸쳐서 균일하게 열을 인가받아 열처리가 균일하게 이루어질 수 있다.
또한, 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치(1)는 챔버(100) 내의 복수의 기판에 대해 동시에 열처리가 가능함으로써 기판의 생산성을 향상시키는 효과가 달성되지만, 열처리에 의해 기판(10) 및 기판(10) 상의 필름에서 발생하는 흄(fume)이 메인 히터 유닛(200) 및 보조 히터 유닛(220) 상에 증착되어, 시간이 경과함에 따라 메인 히터 유닛(200)과 보조 히터 유닛(220)의 열효율이 크게 저하되고, 흄의 제거를 위한 흄 세정에 따른 전체 공정 시간 및 비용이 크게 증가하는 문제가 발생한다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 또 다른 종래 기술로 1개 또는 2개의 기판을 수용하는 상부 및 하부 하우징에 의해 열처리 공간을 형성하는 챔버를 복수개 구비하며, 각각의 챔버에서 상부 및 하부 하우징 전방에 근적외선 램프 히터와 같은 복수의 열원을 제공하여 기판 및 기판 상에 코팅된 필름이 열원으로부터 방출되는 근적외선 파장을 흡수하는 복사 방식으로 열처리할 수 있는 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치 및 방법이 제안되어 사용되고 있다. 이러한 또 다른 종래 기술은 예를 들어, 본 출원인에 의해 2012년 7월 4일자에 "개선된 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2012-0073083호로 출원된 후, 2014년 8월 4일자로 등록된 대한민국 특허 제10-1428569호에 상세히 기술되어 있다.
좀 더 구체적으로, 도 3a는 또 다른 종래 기술에 따른 기판 열처리 챔버의 구성을 도시한 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 기판 열처리 챔버를 복수개 구비한 기판 열처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 3a를 참조하면, 또 다른 종래 기술에 따른 기판 열처리 챔버(300)는 내부에 기판(10)의 열처리 공간(372)을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징(370a,370b); 상기 열처리 공간(372) 내에 제공되며, 상기 기판(10)이 로딩 및 지지되는 보트(320); 상기 상부 하우징(370a)의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징(370b)의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트(374a,374b); 및 상기 상부 및 하부 하우징(370a,370b) 및 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트(374a,374b) 사이에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원(310a,310b)을 포함한다. 여기서, 상기 상부 및 하부 하우징(370a,370b)은 각각 상기 복수의 상부 및 하부 열원(310a,310b)의 배면에 제공되며, 상기 복수의 상부 및 하부 열원(310a,310b)으로부터 방출되는 열 에너지를 반사하여 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트(374a,374b)를 통해 상기 기판(10)으로 상기 열 에너지를 복사 방식으로 전달하는 복수의 상부 및 하부 반사부(312a,312b)를 구비한다. 여기서, 셔터는 참조부호 340으로 표시되어 있다.
또한, 도 3b를 참조하면, 또 다른 종래 기술에 따른 기판 열처리 장치(301)(이하 "적층형 기판 열처리 장치(301)"이라 함)는 각각이 기판(10)의 열처리 공간(372)을 제공하는 복수의 챔버(300a 내지 300e) 및 상기 복수의 챔버(300a 내지 300e) 각각의 전면에 제공되는 복수의 도어(340)(도 3a 참조)를 포함하되, 상기 복수의 챔버(300a 내지 300e) 내의 상기 기판(10)의 열처리가 각각 개별적으로 이루어진다. 여기서, 상기 복수의 챔버(300a 내지 300e)는 각각 도 3a에 도시된 기판 열처리 챔버(300)로 구현된다.
상술한 또 다른 종래 기술의 기판 열처리 챔버(300) 및 기판 열처리 장치(301)를 사용하면 1) 복수의 상부 및 하부 열원(310a,310b)이 열처리 과정에서 기판(10) 및 기판(10) 상에 도포된 필름에서 발생하는 흄(fume)의 영향을 받지 않으므로 복수의 상부 및 하부 열원(310a,310b)의 열효율 유지가 우수하고 흄 세정 공정이 불필요하며, 2) 복수의 상부 및 하부 열원(310a,310b)으로 각각 사용되는 근적외선 램프 히터의 출력 파워(output power)를 개별적으로 또는 그룹 방식으로 제어할 수 있으므로 기판(10)의 온도 균일도가 향상되고, 3) 복수의 챔버(300a 내지 300e)의 개별 프로세싱이 가능하며, 복수의 챔버(300a 내지 300e)의 개별적인 유지 보수가 가능하다는 장점이 달성된다.
그러나, 상술한 도 3a 및 도 3b에 도시된 기판 열처리 챔버(300) 및 기판 열처리 장치(301)의 경우, 상술한 장점에도 불구하고 여전히 다음과 같은 문제가 발생한다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 2개의 기판 열처리 챔버가 적층된 기판 열처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3d는 도 3c에 도시된 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에 사용되는 예시적인 기준 열처리 온도 레시피를 도시한 도면이며, 도 3e는 도 3c에 도시된 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에서 기판 온도를 조정하기 위한 제어 장치 및 제어 방법을 도시한 도면이다.
먼저, 도 3c를 참조하면, 종래 기술의 기판 열처리 장치(301)는 2개의 기판 열처리 챔버(300)가 수직 방향으로 적층된 방식으로 구성되는 것으로 예시되어 있으며, 당업자라면 이러한 기판 열처리 챔버(300)의 수직 방향의 적층의 수가 3개 이상일 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
다시 도 3c를 도 3a 및 도 3b와 함께 참조하면, 종래 기술의 기판 열처리 장치(301)에서는 각각의 기판 열처리 챔버(300) 내에 2개의 기판(10)이 도 3a에 도시된 바와 같은 보트(320) 상에 로딩(loading)되어 열처리 공정이 수행된다. 이 경우, 각각의 기판 열처리 챔버(300)는 각각의 상부 및 하부와 2개의 기판 열처리 챔버(300) 사이에 제공되는 열원인 3단의 메인 열원(310)이 사용된다. 도 3c에 도시된 각각의 메인 열원(310)은 도 3a에 도시된 하나의 기판 열처리 챔버(300)의 상부 열원(310a) 또는 하부 열원(310b)과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다는 점에 유의하여야 한다.
또한, 도 3c 내지 도 3e를 도 3a 및 도 3b와 함께 참조하면, 상술한 종래 기술의 기판 열처리 장치(301)에서는 각각의 메인 열원(310) 내의 복수의 램프 중 일부에는 메인 열원(310) 제어용 스파이크(spike) T/C(316)(이하 "메인 열원 온도 측정 장치(316)"라 합니다)가 제공되어 있다.
상기 종래 기술의 기판 열처리 장치(301)에서는, 먼저 예를 들어 복수의 열전대(T/C)로 구현되는 기준 열처리 온도 설정용 온도 측정 장치(미도시: 이하 "온도 설정용 측정 장치"라 합니다)가 부착된 기준 열처리 온도 설정용 기판(미도시: 이하 "더미 기판"이라 합니다)을 보트(320) 상에 로딩시킨 후 챔버(300) 내로 이동시킨다. 그 후, 도 3d에 도시된 예시적인 기준 열처리 온도 레시피에 따라 더미 기판(미도시) 상의 온도 설정용 측정 장치에 의해 측정된 기준 열처리 온도를 미리 설정한다. 이러한 미리 설정된 기준 열처리 온도는 도 3e에 도시된 PID 제어 장치(318) 내에 저장된다. 여기서, PID 제어 장치(318)는 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어하는 장치의 일종으로, 비례(Proportional) 제어와 비례 적분(Proportional-Integral) 제어, 비례 미분(Proportional-Derivative) 제어를 조합한 장치를 지칭하는 것으로, 본 발명 기술 분야에 널리 사용되는 장치이다.
그 후, 종래 기술의 기판 열처리 장치(301)에서는, 열처리 대상 기판(10)에 대해 PID 제어 장치(318)는 도 3e에 도시된 바와 같이 미리 설정된 기준 열처리 온도의 값을 메인 열원(310)으로 제공한다. 그에 따라, 메인 열원(310)은 그 내부의 일부 램프에 제공되는 메인 열원 온도 측정 장치(316)에 의해 측정된 메인 열원(310)의 온도를 PID 제어 장치(318)로 피드백하여 메인 열원(310) 내의 램프들의 온도를 제어한다.
상술한 바와 같이, 종래 기술의 기판 열처리 장치(301)에서는, 기판(10) 열처리 공정 시, 기판(10) 자체의 온도를 직접 측정하여 제어하는 것이 아니라, 메인 열원(310) 내의 일부 램프에 제공되는 메인 열원 온도 측정 장치(316)에 의해 측정된 메인 열원(310)의 온도를 PID 제어 장치(318)로 피드백하여 메인 열원(310) 내의 램프들의 온도를 제어하는 간접적인 방식으로 기판(10)의 열처리 온도를 제어한다. 그에 따라 다음과 같은 문제가 발생한다.
1. 기판(10)의 온도 제어가 메인 열원(310) 내의 일부 램프에 제공되는 메인 열원 온도 측정 장치(316)의 측정 온도에 기초한 간접 방식의 제어이므로, 정밀한 기판(10)의 온도 제어가 어렵다.
2. 기판(10)의 미리 설정된 기준 열처리 온도 레시피가 변경되는 경우, 상술한 더미 기판을 이용하여 변경된 온도 레시피에 대한 변경된 기준 열처리 온도를 다시 설정하여야 한다. 그에 따라, 기판(10)의 기준 열처리 온도 레시피가 변경될 때마다 더미 기판을 사용하여 매번 기준 온도 레시피를 변경하기 위한 기준 열처리 온도 설정 동작이 요구된다. 따라서, 온도 레시피 변경에 따른 상당한 공정 시간의 지연 또는 연장이 발생한다.
3. 상기 2가지 문제점으로 인하여, 종래 기술에서는 기파(10)의 정밀한 온도 제어가 어렵고, 그에 따라 최종 제품의 불량 발생 가능성이 높아진다.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
1. 대한민국 특허 제10-1016048호 2. 대한민국 특허 제10-1428569호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판의 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 온도 특성 그래프를 미리 설정하고 저장하고, 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 기판의 온도를 온도 특성 그래프를 이용하여 피드백 방식으로 보상하여 제어함으로써, 종래 기술에서 기판의 기준 열처리 온도 레시피가 변경될 때마다 온도 설정용 더미 기판을 사용하여 개별적으로 기준 온도 레시피를 변경하기 위한 기준 열처리 온도 설정 동작이 불필요하고, 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소되며, 기판의 양측부 및 코너부의 열손실 보상을 포함한 기판 온도 균일도가 크게 향상되어 최종 제품의 품질이 크게 향상되고, 종래 메인 열원에 사용되는 메인 열원 온도 측정 장치를 사용할 필요가 없는 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치는 기판 열처리 챔버 내의 기판의 근처에 이격되어 제공되며, 상기 기판의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치; 및 상기 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 기판의 온도를 상기 기판에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 기판 열처리 챔버는 기판을 지지하도록 제공되는 기판 지지 부재; 상기 기판의 상부에 제공되며, 상기 기판 상부에 열 에너지를 공급하는 메인 열원; 상기 기판의 양 측면부에 제공되며, 상기 기판에 추가 열 에너지를 공급하는 측면 열원; 및 상기 기판의 열처리 온도를 조정하기 위한 기판 열처리 온도 제어 장치를 포함하되, 상기 기판 열처리 온도 제어 장치는 상기 기판의 근처에 이격되어 제공되어 상기 기판의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치; 및 상기 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 기판의 온도를 상기 기판에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 기판 열처리 장치는 기판이 각각 공급되어 열처리되며, 적층 형태로 제공되는 복수의 챔버를 포함하고, 상기 복수의 챔버는 각각 상기 기판을 지지하도록 제공되는 기판 지지 부재; 상기 기판의 상부에 제공되며, 상기 기판 상부에 열 에너지를 공급하는 메인 열원; 상기 기판의 양 측면부에 제공되며, 상기 기판에 추가 열 에너지를 공급하는 측면 열원; 및 상기 기판의 열처리 온도를 조정하기 위한 기판 열처리 온도 제어 장치를 포함하되, 상기 기판 열처리 온도 제어 장치는 상기 기판의 근처에 이격되어 제공되어 상기 기판의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치; 및 상기 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 기판의 온도를 상기 기판에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 기판 열처리 온도 제어 방법은 a) 더미 기판을 이용하여 열처리 챔버 내에서 처리될 기판에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프를 획득하여 저장하는 단계; b) 상기 기판 근처에 이격되어 제공되는 복수의 기판 온도 측정 장치를 이용하여 상기 기판의 온도를 측정하는 단계; 및 c) PID 제어 장치를 이용하여 상기 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 기판의 온도를 상기 미리 설정된 온도 특성 그래프를 이용하여 상기 기판의 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치를 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 기판의 기준 열처리 온도 레시피가 변경될 때마다 온도 설정 기판을 사용하여 개별적으로 기준 온도 레시피를 변경하기 위한 기준 열처리 온도 설정 동작이 불필요하다.
2. 온도 레시피 변경에 따른 열처리 공정의 중단 및 재설정 등이 방지되므로 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소된다.
3. 최종 제품의 품질이 크게 향상된다.
4. 종래 메인 열원에 사용되는 메인 열원 온도 측정 장치를 사용할 필요가 없다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 챔버의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2b는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 기판, 메인 히터 유닛 및 보조 히터 유닛의 배치 상태를 도시한 사시도이다.
도 3a는 또 다른 종래 기술에 따른 기판 열처리 챔버의 구성을 도시한 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 기판 열처리 챔버를 복수개 구비한 기판 열처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 2개의 기판 열처리 챔버가 적층된 기판 열처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3d는 도 3c에 도시된 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에 사용되는 예시적인 기준 열처리 온도 레시피를 도시한 도면이다.
도 3e는 도 3c에 도시된 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에서 기판 온도를 조정하기 위한 제어 장치 및 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치의 상부 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치 및 제어 방법에 따른 복수의 열처리 온도 레시피(recipe)에 대한 온도 특성 그래프(calibration curve)를 설정하는 것을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4d는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 각각의 기판 열처리 챔버 내에서의 하나의 기판의 측면부의 열분포 및 온도 프로파일을 도시한 도면이다.
도 4e는 도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에 사용되는 예시적인 기준 열처리 온도 레시피, 및 기판 주변에 제공되는 복수의 영역 내에 배치되는 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 기판 온도의 일부를 함께 도시한 도면이다.
도 4f는 도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에서 도 4c에 도시된 온도 특성 그래프를 이용하여 기판 온도를 조정하기 위한 기판 열처리 온도 제어 장치 및 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 기술한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치의 상부 단면도를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치 및 제어 방법에 따른 복수의 열처리 온도 레시피(recipe)에 대한 온도 특성 그래프(calibration curve)를 설정하는 것을 예시적으로 도시한 도면이고, 도 4d는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 각각의 기판 열처리 챔버 내에서의 하나의 기판의 측면부의 열분포 및 온도 프로파일을 도시한 도면이며, 도 4e는 도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에 사용되는 예시적인 기준 열처리 온도 레시피, 및 기판 주변에 제공되는 복수의 영역 내에 배치되는 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 기판 온도의 일부를 함께 도시한 도면이고, 도 4f는 도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에서 도 4c에 도시된 온도 특성 그래프를 이용하여 기판 온도를 조정하기 위한 기판 열처리 온도 제어 장치 및 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치(402)는 기판 열처리 챔버(400) 내의 기판(10)의 근처에 이격되어 제공되며, 상기 기판(10)의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치(414); 및 상기 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 측정된 상기 기판(10)의 온도를 상기 기판(10)에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치(418)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 기판(10)을 지지하도록 제공되는 기판 지지 부재(430); 상기 기판(10)의 상부에 제공되며, 상기 기판(10)에 열 에너지를 공급하는 메인 열원(410); 상기 기판(10)의 양 측면부에 제공되며, 상기 기판(10)에 추가 열 에너지를 공급하는 측면 열원(미도시); 및 상기 기판(10)의 열처리 온도를 조정하기 위한 기판 열처리 온도 제어 장치(402)를 포함하되, 상기 기판 열처리 온도 제어 장치(402)는 상기 기판(10)의 근처에 이격되어 제공되어 상기 기판(10)의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치(414); 및 상기 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 측정된 상기 기판(10)의 온도를 상기 기판(10)에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치(418)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401)는 기판(10)이 각각 공급되어 열처리되며, 적층 형태로 제공되는 복수의 챔버(400)를 포함하고, 상기 복수의 챔버(400)는 각각 상기 기판(10)을 지지하도록 제공되는 기판 지지 부재(430); 상기 기판(10)의 상부에 제공되며, 상기 기판(10)에 열 에너지를 공급하는 메인 열원(410); 상기 기판(10)의 양 측면부에 제공되며, 상기 기판(10)에 추가 열 에너지를 공급하는 측면 열원(미도시); 및 상기 기판(10)의 열처리 온도를 조정하기 위한 기판 열처리 온도 제어 장치(402)를 포함하되, 상기 기판 열처리 온도 제어 장치(402)는 상기 기판(10)의 근처에 이격되어 제공되어 상기 기판(10)의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치(414); 및 상기 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 측정된 상기 기판(10)의 온도를 상기 기판(10)에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치(418)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 열처리 챔버(400), 기판 열처리 장치(401), 및 기판 열처리 시스템(402)에서 각각 사용되는 기판 지지 장치(430)는 예를 들어 도 3a 및 도 3c에 도시된 종래 기술의 보트(320) 또는 상부에 기판(10)을 지지하기 위한 복수의 지지핀(432)을 구비한 열 균일판으로 구현될 수 있다. 기판 지지 부재(430)가 열 균일판으로 구현되는 경우, 이러한 열 균일판(430)은 예를 들어, 내열성이 우수하고 투명한 글래스 세라믹 재질 또는 이에 상응하는 내열성 투명 재질로 구현될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 기판 지지 부재(430)의 상부에는 기판(10)을 지지하기 위한 복수의 지지핀(432)이 제공된다. 이러한 복수의 지지핀(432)은 각각 예를 들어, 쿼츠 재질로 구현될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)에서 사용되는 기판 지지 부재(430)는 후술하는 바와 같이 그 사이즈가 기판(10)의 사이즈보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401)에서는, 예를 들어 최상부의 챔버(400)는 그 상면에 별도의 열 균일판(430s)을 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 추가적인 열 균일판(430s)의 사용은 선택 사양으로 반드시 사용되어야 하는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치(402) 및 제어 방법, 이를 구비한 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리 장치(401)의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
다시 도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 기판(10)의 열처리 온도를 조정하기 위한 기판 열처리 온도 제어 장치(402)를 포함한다. 이러한, 기판 열처리 온도 제어 장치(402)는 기판(10)의 근처에 이격되어 제공되어 기판(10)의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치(414)를 포함한다. 이러한 복수의 기판 온도 측정 장치(414)는 기판 지지 부재(430) 상에 제공되거나 또는 기판 지지 부재(430)와는 별개로(예를 들어, 챔버(400)의 측벽에) 제공될 수도 있다는 점에 유의하여야 한다. 또한, 복수의 기판 온도 측정 장치(414)는 예를 들어, 기판(10)의 복수의 영역(도 4d의 경우, 4개의 영역(영역 A, B, C, 및 D))의 양 측면에 제공될 수 있으며, 이 경우 당업자라면 복수의 기판 온도 측정 장치(414)가 제공되는 복수의 영역의 수는 기판(10)의 사이즈에 따라 증가 또는 감소될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치(402)는 먼저 기판(10)에 대해 복수의 열처리 온도 레시피(recipe)에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프(calibration curve)를 획득하여 저장한다. 이를 위해, 본 발명에서는, 먼저 상술한 종래 기술에서 기술한 복수의 열전대(T/C)로 구현되는 기준 열처리 온도 설정용 온도 측정 장치("온도 설정용 측정 장치")가 부착된 더미 기판(미도시)을 기판 지지 부재(430) 상에 로딩시킨다.
그 후, 도 4c에 도시된 바와 같이 더미 기판(미도시)에 대해 온도 설정용 측정 장치(미도시)에 의해 복수의 상이한 기준 열처리 온도 레시피에 따라 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도(a1,a2,a3) 각각에 대해 복수의 기판 온도 측정 장치(414)를 사용하여 상기 복수의 기준 열처리 온도(a1,a2,a3)에 대응하는 복수의 상이한 온도(b1,b2,b3)를 측정한다(도 4c의 좌측 도면 참조). 그에 따라, 더미 기판(미도시)에 대해 소정의 온도 대역(예를 들어, 100 내지 500)에서 온도 설정용 측정 장치(미도시)에 의해 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도(a1,a2,a3)와 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 실제 측정된 복수의 상이한 온도(b1,b2,b3) 간의 온도 차이에 기초하여, 도 4c의 우측 도면에 도시된 "온도 특성 그래프(calibration graph)"를 획득한다. 이러한 온도 특성 그래프는 도 4a에 도시된 기판 열처리 장치(401)를 구성하는 각각의 열처리 챔버(400) 마다 상이할 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
그 후, 기판 열처리 챔버(400) 내로 제공되는 열처리 대상 기판(10)에 대해 상술한 복수의 기판 온도 측정 장치(414) 의해 측정된 기판(10)의 온도를 상기 미리 획득된 온도 특성 그래프를 사용하여 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도(a1,a2,a3) 각각과 일치시키도록 조정할 수 있다.
구체적으로, 도 4c의 우측 도면에 도시된 바와 같이 획득된 온도 특성 그래프는 도 4e에 도시된 PID 제어 장치(418) 내에 저장된다. 도 4e에 도시된 PID 제어 장치(418)는 도 3e에 도시된 PID 제어 장치(318)와 실질적으로 동일한 장치로 구현될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 그 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치(402)에서는, 도 4a에 도시된 바와 같이 기판(10) 근처에 제공되는 복수의 기판 온도 측정 장치(414)를 이용하여 기판(10)의 온도를 측정한다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 복수의 기판 온도 측정 장치(414)는 기판(10)의 주변에 복수의 영역(예를 들어, 4개의 영역인 영역 A, B, C, 및 D)에 제공되어 있다. 이러한 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 각각 측정된 기판(10)의 온도가 도 4d에 도시된 바와 같이, 영역 A에서는 기준 열처리 온도보다 약간 높은 온도 레시피를 갖는 것으로 측정되고, 영역 B에서는 기준 열처리 온도보다 약간 낮은 온도 레시피를 갖는 것으로 측정된다. 도 4d의 그래프에서는 설명의 편의상 영역 A 및 영역 B에 대한 기판(10)의 측정 온도 레시피만을 예시적으로 도시하고 있지만, 실제로는 기판(10)의 주변의 복수의 영역 전체에 대한 기판(10)의 측정 온도 레시피가 기준 열처리 온도 레시피와 비교된다는 점에 유의하여야 한다.
그 후, PID 제어 장치(418)는 복수의 영역(예를 들어, 영역 A 내지 영역 D)에 제공되는 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 측정된 기판(10)의 온도에 기초하여 상기 기판(10)의 열처리 온도를 도 4c의 우측 도면에 도시된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 조정 또는 제어한다. 예를 들어, 현재 미리 설정된 기준 열처리 온도(구체적으로는, 기준 열처리 온도 레시피)가 a1이고, 영역 A 및 영역 B에 위치된 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 각각 측정된 기판(10)의 온도가 b1A 및 b1B인 경우, 측정된 기판(10)의 온도인 b1A 및 b1B가 PID 제어 장치(418)로 제공된다. 그 후, PID 제어 장치(418)는 내부에 저장된 온도 특성 그래프를 이용하여 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 각각 측정된 기판(10)의 온도인 b1A 및 b1B에 대응하는 기준 열처리 온도가 a1임을 확인한다. 그 후, PID 제어 장치(418)는 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 각각 측정된 기판(10)의 온도인 b1A 및 b1B와 기준 열처리 온도 a1 간의 온도 차이값(즉, a1-b1A 및 a1-b1B)만큼을 보상하여 영역 A 및 영역 B의 기판(10)의 열처리 온도를 기준 열처리 온도인 a1에 대응되도록 상향 조정(영역 B의 경우) 및 하향 조정(영역 A의 경우)한다. 구체적으로, PID 제어 장치(418)는 도 4c에 도시된 바와 같이 메인 열원(410)이 상술한 온도 차이값(즉, a1-b1A 또는 a1-b1B)만큼 보상된 온도값(즉, 기준 열처리 온도 a1)에 대응하는 열 에너지를 발생하도록 상향 또는 하향 조정한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치(402)에서는, PID 제어 장치(418)가 1) 더미 기판을 이용하여 복수의 상이한 기준 열처리 온도 레시피에 대응되는 온도 특성 그래프를 미리 획득하여 저장하고, 2) 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 직접 측정된 기판(10)의 온도를 상기 온도 특성 그래프와의 비교하여 차이값만큼을 피드백 방식으로 보상한다.
그 결과, 본 발명의 일 실시예에서는, 기판(10)의 열처리 온도 제어가 기판(10)의 근처에 제공되는 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의한 기판(10)의 측정 온도에 기초한 직접 제어 방식(active control type)으로 이루어진다는 점에서, 기판(10)의 정밀한 열처리 온도 제어가 가능해진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 더미 기판에 대해 한 번의 사전 설정으로 복수의 상이한 기준 열처리 온도 레시피에 대응되는 상이한 복수의 기준 열처리 온도(a1,a2,a3)에 대한 온도 특성 그래프의 획득이 가능하므로, 기준 열처리 온도 레시피가 변경되더라도 매번 그에 대응되는 기준 열처리 온도를 개별적으로 설정할 필요가 없게 되어, 온도 레시피 변경에 따른 열처리 공정의 중단 및 재설정 등이 방지되므로 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소된다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치(402)를 구비한 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리 장치(401)에서는, 도 3a 내지 도 3f에 도시된 종래 기술과 비교하여 다음과 같은 특징을 갖는다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401)는 4개의 기판 열처리 챔버(400)가 수직 방향으로 적층된 방식으로 구성되는 것으로 예시되어 있지만, 당업자라면 기판 열처리 챔버(400)의 적층 개수는 가변적일 수 있다는 점을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401)에서는 각각의 기판 열처리 챔버(400) 내에 각각 기판(10)이 기판 지지 부재(430)의 상부에 제공되는 복수의 지지핀(432) 상으로 로딩되어 지지된다.
또한, 각각의 기판 열처리 챔버(400)는 각각의 상부에만 메인 열원(410)이 사용된다. 그에 따라, 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401)에서는 4개의 메인 열원(410)이 사용되며, 4개의 메인 열원(410)은 각각 도 3a에 도시된 종래 기술의 기판 열처리 챔버(300)의 상부 열원(310a) 또는 하부 열원(310b)과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401) 및 각각의 기판 열처리 챔버(400)에서는, 기판 지지 부재(430)로 열 균일판을 사용할 수 있다. 이 경우, 열 균일판(430)의 사이즈(즉, 가로 및 세로 길이)는 기판(10)의 사이즈(즉, 가로 및 세로 길이)보다 긴 것이 바람직하다. 이러한 열 균일판(430)의 사용에 따라, 각각의 기판(10)의 중앙 부분과 측면 코너 부분에서의 열처리 온도가 실질적으로 균일한 온도 분포를 얻을 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는, 기판 지지 부재(430)로 열 균일판을 사용하는 경우, 기판(10)의 중앙 부분과 양 측면부 및 4개의 코너 부분 간의 최대 온도 오차가 대략 ±3℃ 이하로 상당히 낮은 오차 범위를 갖게 되어, 기판(10)의 최종 제품의 품질이 크게 향상되어 불량 발생 가능성이 현저히 낮아진다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5를 도 4a 내지 도 4d와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 방법(500)은 a) 더미 기판(미도시)을 이용하여 열처리 챔버(400) 내에서 처리될 기판(10)에 대해 복수의 열처리 온도 레시피(recipe)에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프를 획득하여 저장하는 단계(510); b) 상기 기판(10) 근처에 이격되어 제공되는 복수의 기판 온도 측정 장치(414)를 이용하여 상기 기판(10)의 온도를 측정하는 단계(520); 및 c) PID 제어 장치(418)를 이용하여 상기 복수의 기판 온도 측정 장치(414)에 의해 측정된 상기 기판(10)의 온도를 상기 미리 설정된 온도 특성 그래프를 이용하여 상기 기판(10)의 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 조정하는 단계(530)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 방법(500)에서, 상기 단계 a)는 a1) 상기 더미 기판(미도시)을 상기 기판 지지 부재(430) 상에 로딩시키는 단계; a2) 상기 더미 기판(미도시) 상에 제공되는 온도 설정용 측정 장치(미도시)에 의해 상기 더미 기판(미도시)에 대해 상기 복수의 열처리 온도 레시피에 따라 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도(a1,a2,a3) 각각에 대해 상기 복수의 기판 온도 측정 장치(414)를 사용하여 상기 복수의 기준 열처리 온도(a1,a2,a3)에 대응하는 복수의 온도(b1,b2,b3)를 측정하는 단계; 및 a3) 상기 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도(a1,a2,a3)와 상기 측정된 복수의 온도(b1,b2,b3) 간의 온도 차이에 기초하여 상기 온도 특성 그래프를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 방법(500)에서, 상기 온도 특성 그래프는 상기 열처리 챔버(400) 마다 상이할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 방법(500)에서, 상기 미리 설정된 온도 특성 그래프는 상기 PID 제어 장치(418) 내에 저장될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 온도 제어 장치(402) 및 방법(500), 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버(400) 및 장치(401)를 사용하면 1) 기판(10)의 기준 열처리 온도 레시피가 변경될 때마다 더미 기판을 사용하여 개별적으로 기준 온도 레시피를 변경하기 위한 기준 열처리 온도 설정 동작이 불필요하고, 2) 온도 레시피 변경에 따른 열처리 공정의 중단 및 재설정 등이 방지되므로 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소되며, 3) 최종 제품의 품질이 크게 향상되고, 4) 종래 메인 열원에 사용되는 메인 열원 온도 측정 장치를 사용할 필요가 없다는 장점이 달성된다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
1,301,401: 기판 열처리 장치 10: 기판 12: 홀더
100,300,300a,300b,300c,300d,300e,400: 챔버 110: 프레임
120,320: 보트 122: 지지 부재 140,340: 도어 160: 커버
200: 메인 히터 유닛 210: 단위 메인 히터
220,220a,220b: 보조 히터 유닛 230a: 제1 단위 보조 히터
250: 냉각관 310,410: 메인 열원 310a,310b: 열원
312a,312b: 반사부 316: 메인 열원 온도 측정 장치
318,418: PID 제어 장치 370a,370b: 하우징 372: 열처리 공간
374a,374b: 윈도우 플레이트 402: 기판 열처리 온도 제어 장치
414: 기판 온도 측정 장치 430: 기판 지지 부재 432: 지지핀

Claims (18)

  1. 기판 열처리 온도 제어 장치에 있어서,
    기판 열처리 챔버 내의 기판의 근처에 이격되어 제공되며, 상기 기판의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치; 및
    상기 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 기판의 온도를 상기 기판에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치
    를 포함하는 기판 열처리 챔버.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 온도 특성 그래프는 상기 PID 제어 장치 내에 저장되는 기판 열처리 온도 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 온도 특성 그래프는 더미 기판에 대해 소정의 온도 대역에서 상기 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도와 실제 측정된 복수의 온도 간의 온도 차이에 기초하여 획득되는 기판 열처리 온도 제어 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정된 기판의 온도는 상기 기준 열처리 온도보다 높거나, 낮거나, 또는 동일한 기판 열처리 온도 제어 장치.
  5. 기판 열처리 챔버에 있어서,
    기판을 지지하도록 제공되는 기판 지지 부재;
    상기 기판의 상부에 제공되며, 상기 기판 상부에 열 에너지를 공급하는 메인 열원;
    상기 기판의 양 측면부에 제공되며, 상기 기판에 추가 열 에너지를 공급하는 측면 열원; 및
    상기 기판의 열처리 온도를 조정하기 위한 기판 열처리 온도 제어 장치
    를 포함하되,
    상기 기판 열처리 온도 제어 장치는
    상기 기판의 근처에 이격되어 제공되어 상기 기판의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치; 및
    상기 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 기판의 온도를 상기 기판에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치
    를 포함하는 기판 열처리 챔버.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 온도 특성 그래프는 상기 PID 제어 장치 내에 저장되는 기판 열처리 챔버.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 온도 특성 그래프는 더미 기판에 대해 소정의 온도 대역에서 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도와 실제 측정된 복수의 온도 간의 온도 차이에 기초하여 획득되는 기판 열처리 챔버.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 측정된 기판의 온도는 상기 기준 열처리 온도보다 높거나, 낮거나, 또는 동일한 기판 열처리 챔버.
  9. 제 5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 지지 부재는 보트 또는 상부에 복수의 지지핀을 구비한 열 균일판으로 구현되는 기판 열처리 챔버.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 열 균일판의 사이즈는 상기 기판의 사이즈보다 큰 기판 열처리 챔버.
  11. 기판 열처리 장치에 있어서,
    기판이 각각 공급되어 열처리되며, 적층 형태로 제공되는 복수의 챔버
    를 포함하고,
    상기 복수의 챔버는 각각
    상기 기판을 지지하도록 제공되는 기판 지지 부재;
    상기 기판의 상부에 제공되며, 상기 기판 상부에 열 에너지를 공급하는 메인 열원;
    상기 기판의 양 측면부에 제공되며, 상기 기판에 추가 열 에너지를 공급하는 측면 열원; 및
    상기 기판의 열처리 온도를 조정하기 위한 기판 열처리 온도 제어 장치
    를 포함하되,
    상기 기판 열처리 온도 제어 장치는
    상기 기판의 근처에 이격되어 제공되어 상기 기판의 온도를 측정하는 복수의 기판 온도 측정 장치; 및
    상기 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 기판의 온도를 상기 기판에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프에 대응하는 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 제어하는 PID 제어 장치
    를 포함하는 기판 열처리 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 온도 특성 그래프는 상기 PID 제어 장치 내에 저장되는 기판 열처리 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 온도 특성 그래프는 더미 기판에 대해 소정의 온도 대역에서 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도와 실제 측정된 복수의 온도 간의 온도 차이에 기초하여 획득되는 기판 열처리 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 미리 설정된 온도 특성 그래프는 상기 복수의 챔버 각각마다 상이한 기판 열처리 장치.
  15. 기판 열처리 온도 제어 방법에 있어서,
    a) 더미 기판을 이용하여 열처리 챔버 내에서 처리될 기판에 대해 복수의 열처리 온도 레시피에 대한 미리 설정된 온도 특성 그래프를 획득하여 저장하는 단계;
    b) 상기 기판 근처에 이격되어 제공되는 복수의 기판 온도 측정 장치를 이용하여 상기 기판의 온도를 측정하는 단계; 및
    c) PID 제어 장치를 이용하여 상기 복수의 기판 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 기판의 온도를 상기 미리 설정된 온도 특성 그래프를 이용하여 상기 기판의 기준 열처리 온도와 일치하도록 보상하여 조정하는 단계
    를 포함하는 기판 열처리 온도 제어 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 단계 a)는
    a1) 상기 더미 기판을 상기 기판 지지 부재 상에 로딩시키는 단계;
    a2) 상기 더미 기판 상에 제공되는 온도 설정용 측정 장치에 의해 상기 더미 기판에 대해 상기 복수의 열처리 온도 레시피에 따라 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도 각각에 대해 상기 복수의 기판 온도 측정 장치를 사용하여 상기 복수의 기준 열처리 온도에 대응하는 복수의 온도를 측정하는 단계; 및
    a3) 상기 미리 설정된 상이한 복수의 기준 열처리 온도와 상기 측정된 복수의 온도 간의 온도 차이에 기초하여 상기 온도 특성 그래프를 획득하는 단계
    를 포함하는 기판 열처리 온도 제어 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 온도 특성 그래프가 상기 기판이 열처리되는 챔버마다 상이한 기판 열처리 온도 제어 방법.
  18. 제 12항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 특성 그래프는 상기 PID 제어 장치 내에 저장되는 기판 열처리 온도 제어 방법.
KR1020170094354A 2017-07-25 2017-07-25 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치 KR20190011611A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170094354A KR20190011611A (ko) 2017-07-25 2017-07-25 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170094354A KR20190011611A (ko) 2017-07-25 2017-07-25 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190011611A true KR20190011611A (ko) 2019-02-07

Family

ID=65367275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170094354A KR20190011611A (ko) 2017-07-25 2017-07-25 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190011611A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190001932A (ko) * 2017-06-28 2019-01-07 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 열처리 장치, 열처리 장치의 관리 방법 및 기억 매체
KR20200125519A (ko) * 2019-04-26 2020-11-04 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 열처리 장치, 열처리 시스템 및 열처리 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190001932A (ko) * 2017-06-28 2019-01-07 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 열처리 장치, 열처리 장치의 관리 방법 및 기억 매체
KR20220155961A (ko) * 2017-06-28 2022-11-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 열처리 장치의 상태 감시 장치, 열처리 장치의 관리 방법 및 기억 매체
KR20200125519A (ko) * 2019-04-26 2020-11-04 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 열처리 장치, 열처리 시스템 및 열처리 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10440777B2 (en) Azimuthally tunable multi-zone electrostatic chuck
US7598150B2 (en) Compensation techniques for substrate heating processes
JP6838010B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP2005039213A (ja) 光エネルギー吸収比率の測定方法、光エネルギー吸収比率の測定装置および熱処理装置
KR101120029B1 (ko) 배치식 기판 처리 장치
KR20190011611A (ko) 개선된 기판 열처리 온도 제어 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치
US20030180970A1 (en) Heat treatment apparatus for preventing an initial temperature drop when consecutively processing a plurality of objects
US6924231B2 (en) Single wafer processing method and system for processing semiconductor
KR20140007523A (ko) 가변 파장을 이용한 기판 열처리 챔버 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치
KR20150110206A (ko) 열처리 장치
KR100800504B1 (ko) 배치식 반응챔버의 히팅장치
TW201545260A (zh) 加熱器區塊及利用所述加熱器區塊的基板熱處理裝置
JP6823709B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2000173946A (ja) 基板熱処理方法および基板熱処理装置
KR101464662B1 (ko) 개선된 보트, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치
KR101390510B1 (ko) 기판 열처리 챔버용 히팅 장치, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버
KR101428569B1 (ko) 개선된 기판 열처리용 챔버 및 이를 구비한 기판 열처리 장치 및 방법
KR101374752B1 (ko) 기판 온도 측정 및 제어 시스템을 구비한 기판 열처리 챔버, 장치 및 방법
KR101381205B1 (ko) 기판 온도 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치
KR20190011610A (ko) 개선된 기판 열처리 챔버, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치 및 시스템
KR101167989B1 (ko) 기판 처리 장치
KR101593493B1 (ko) 대면적 유리기판 열처리 장치
KR20200005356A (ko) 수동소자를 이용한 급속 열처리 장치
KR20150122885A (ko) 기판의 열처리 장치
KR101370879B1 (ko) 기판 열처리 챔버용 견시창, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버, 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application