KR20240038653A - 히터 어셈블리, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

히터 어셈블리, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20240038653A
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sheet
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마코토 카와바타
토모유키 야마다
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

가열 대상물의 온도를 균일화할 수 있다.
자기 제어성을 가지지 않는 제1 전열체와, 제1 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제1 절연 부재를 포함하고, 가열 대상물의 형상에 맞춰서 변형 가능한 제1 히터 시트; 및 자기 제어성을 가지는 하나 또는 복수의 제2 전열체와, 제2 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제2 절연 부재를 포함하고, 가열 대상물의 형상에 맞춰서 변형 가능한 하나 또는 복수의 제2 히터 시트를 구비한다.

Description

히터 어셈블리, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
본 개시(開示)는 히터 어셈블리, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 처리 용기 내를 히터에 의해 가열하면서, 처리 용기 내에 재치된 기판 상에 막을 형성하는 처리가 수행되는 경우가 있다. 또한 처리 용기 내의 온도 불균일을 억제하기 위해서 처리 용기 내에 가스를 공급하는 배관이나 노구부를 가열하는 기술이 이용되는 경우가 있다(예컨대 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).
1. 일본 특개 2009-176942호 공보 2. 일본 특개 2020-047911호 공보
본 개시는 가열 대상물의 온도를 균일화시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 자기(自己) 제어성을 가지지 않는 제1 전열체와, 상기 제1 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제1 절연 부재를 포함하고, 가열 대상물의 형상에 맞춰서 변형 가능한 제1 히터 시트; 및 자기 제어성을 가지는 하나 또는 복수의 제2 전열체와, 상기 제2 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제2 절연 부재를 포함하고, 상기 가열 대상물의 형상에 맞춰서 변형 가능한 하나 또는 복수의 제2 히터 시트를 구비한 기술이 제공된다.
본 개시에 따르면, 가열 대상물의 온도를 균일화할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에서의 기판 처리 장치의 종형(縱型) 처리로의 개략을 도시하는 종단면도(縱斷面圖).
도 2는 본 개시의 일 실시 형태에서의 기판 처리 장치의 컨트롤러의 기능 구성을 설명하는 도면.
도 3은 본 개시의 일 실시 형태에서의 기판 처리 공정을 도시하는 흐름도.
도 4의 (A)는 도 1에서의 A에서 도시되는 부분의 확대도, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 A-1선 단면도, 도 4의 (C)는 도 4의 (A)의 배관 히터의 구성에 대해서 설명하기 위한 부분 확대도.
도 5는 본 개시의 배관 히터의 구성을 도시하는 블록도.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에서의 제2 히터 시트의 변형예를 도시하는 도면.
도 7은 본 개시의 일 실시 형태에서의 제2 히터 시트의 변형예를 도시하는 도면.
(1) 기판 처리 장치의 구성
이하, 실시 형태에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에서 동일 구성 요소에는 동일 부호를 첨부하여 반복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한 도면은 설명을 보다 명확히 하기 위해서 실제의 형태에 비해 각(各) 부(部)의 폭, 두께, 형상 등에 대해서 모식적으로 도시되는 경우가 있지만 어디까지나 일례이며, 본 개시의 해석을 한정하는 것이 아니다.
(처리로)
도 1에 도시하는 바와 같이, 히터(207)의 내측에, 기판인 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 용기로서 반응관(203)이 설치된다. 이 반응관(203)의 하단에는 노구부(爐口部)로서의 인렛 플랜지(210)가 설치되고, 인렛 플랜지(210)는 개체(蓋體)인 씰 캡(219)에 의해 기밀 부재인 O링(220)을 개재하여 기밀하게 폐색(閉塞)된다. 또한 인렛 플랜지(210)에는 이너 튜브(204)가 재치된다. 적어도 반응관(203), 이너 튜브(204), 인렛 플랜지(210), 씰 캡(219)에 의해 처리실(201)을 형성한다. 씰 캡(219)에는 석영 캡(218)을 개재하여 기판 보지부(保持部)인 보트(217)가 설치된다. 석영 캡(218), 보트(217)는 처리실(201) 내외에 반입출 된다. 보트(217)에는 뱃치(batch) 처리되는 복수의 웨이퍼(200)가 수평하게 다단으로 적재된다. 히터(207)는 처리실(201)에 삽입된 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열한다.
처리실(201)에는 제1 처리 가스(원료 가스)를 공급하는 가스관으로서의 가스 배관(10)과 제2 처리 가스(반응 가스)를 공급하는 가스 배관(11)이 연통된다. 가스 배관(10)에는 상류측부터 제1 처리 가스로서 원료 가스를 공급하는 가스 공급기(4), 가스 공급기(4)로부터의 원료 가스의 유량을 제어하는 유량 제어기(매스 플로우 컨트롤러: MFC)(41), 원료 가스의 유로를 개폐하는 밸브(34)가 설치된다. 가스 배관(10)으로부터는 가스 공급기(4), MFC(41), 밸브(34)를 개재하여 또한 처리실(201) 내에 설치된 노즐(234)을 개재하여 처리실(201) 내에 원료 가스가 공급된다. 가스 배관(10), MFC(41), 밸브(34), 노즐(234)에 의해 제1 처리 가스 공급계(원료 가스 공급계라고도 부른다)가 구성된다.
가스 배관(11)에는 상류측부터 제2 처리 가스로서의 반응 가스를 공급하는 가스 공급기(5), 가스 공급기(5)로부터의 반응 가스의 유량을 제어하는 MFC(32), 반응 가스의 유로를 개폐하는 밸브(35)가 설치된다. 가스 배관(11)으로부터는 가스 공급기(5), MFC(32), 밸브(35)를 개재하여, 또한 처리실(201) 내에 설치된 노즐(233)을 개재하여 처리실(201) 내에 반응 가스가 공급된다. 가스 배관(11), MFC(32), 밸브(35), 노즐(233)에 의해 제2 처리 가스 공급계(반응 가스 공급계라고도 부른다)가 구성된다.
가스 공급기(4)로부터 처리실(201)까지의 가스 배관(10)의 주변에는 가열 대상물인 가스 배관(10)을 가열하는 배관 히터(22)가 설치된다. 배관 히터(22)는 상세는 후술하지만, 시트 형상의 히터인 제1 히터 시트와 제2 히터 시트에 의해 구성되는 히터 어셈블리로서 이용된다.
가스 배관(10)에는 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 배관(40)이 밸브(39)를 개재하여 밸브(34)의 하류측에 접속된다. 가스 배관(40)의 밸브(39)로부터 가스 배관(10)과의 접속점 사이에도 배관 히터(22)가 설치된다. 또한 가스 배관(11)에는 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 배관(6)이 MFC(33), 밸브(36)를 개재하여 밸브(35)의 하류측에 접속된다.
가스 배관(10, 40)은 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201)에 가스를 공급하기 위한 배관이다. 또한 가스 배관(10, 40)은 25mm 이하의 호칭 지름을 가진다. 반도체 프로세스 가스의 공급 배관이 전형적인 호칭 지름은 8mm, 10mm, 15mm, 20mm 및 25mm(각각 1/4인치, 3/8인치, 1/2인치, 3/4인치 및 1인치)다. 또한 이것들의 배관의 전형적인 두께는 0.71mm 내지 2.11mm다.
또한 본 실시 형태에서는 제2 처리 가스 공급계에 배관 히터를 설치하지 않지만, 제2 처리 가스에 따라 적절히 본 실시 형태에서의 배관 히터(22)를 설치해도 좋다.
처리실(201)은 가스를 배기하는 배기측의 가스 배관으로서의 배기 배관(231)에 의해 APC 밸브(243)를 개재하여 진공 펌프(246)에 접속된다. 배기 배관(231), APC 밸브(243), 진공 펌프(246)에 의해 가스 배기계가 구성된다.
반응관(203)의 하부로부터 상부에 세로 방향으로 연재되고, 노즐(234)이 설치된다. 그리고 노즐(234)에는 원료 가스를 분배해서 공급하기 위한 복수의 가스 공급공이 설치된다. 이 가스 공급공은 이너 튜브(204)를 개재하여 대향하는 웨이퍼(200)와 웨이퍼(200) 사이의 위치에 열리고, 웨이퍼(200)에 처리 가스가 배급된다. 노즐(234)의 위치보다 반응관(203)의 내주 방향으로 이격된 위치에 노즐(233)이 노즐(234)과 마찬가지로 설치된다. 이 노즐(233)에도 마찬가지로 복수의 가스 공급공이 설치된다. 노즐(234)은 전술한 바와 같이 가스 배관(10)에 연통되고, 처리실(201) 내에 원료 가스 및 가스 배관(10)에 접속된 가스 배관(40)으로부터의 불활성 가스를 배급한다. 또한 노즐(233)은 전술한 바와 같이 가스 배관(11)에 연통되고, 처리실(201) 내에 반응 가스 및 가스 배관(11)에 접속된 가스 배관(6)으로부터의 불활성 가스를 배급한다. 노즐(234) 및 노즐(233)로부터 교호(交互)적으로 처리실(201) 내에 처리 가스가 공급되고 성막이 수행된다.
이너 튜브(204) 내에는 복수 매의 웨이퍼(200)를 다단으로 동일 간격으로 재치하는 보트(217)가 설치되고, 이 보트(217)는 보트 엘리베이터에 의해 처리실(201) 내에 출입할 수 있도록 이루어진다. 또한 처리의 균일성을 향상하기 위해서 보트(217)를 회전하기 위한 회전 수단인 보트 회전 기구(267)가 설치되고, 보트 회전 기구(267)를 회전하는 것에 의해 석영 캡(218)에 보지된 보트(217)를 회전하도록 이루어진다.
[컨트롤러(321)의 기능 구성]
다음으로 제어부로서의 컨트롤러(321)에 대해서 도 2를 이용하여 설명한다.
컨트롤러(321)는 CPU(Central Processing Unit)(321a), RAM(Random Access Memory)(321b), 기억 장치(321c), I/O 포트(321d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(321b), 기억 장치(321c), I/O 포트(321d)는 내부 버스(321e)를 개재하여 CPU(321a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(321)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(322)가 접속된다.
기억 장치(321c)는 예컨대 플래시 메모리 등으로 구성된다. 기억 장치(321c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 반입 공정(S102)부터 기판 반출 공정(S106)까지를 포함하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(321)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이다. 또한 RAM(321b)은 CPU(321a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(321d)는 전술한 MFC(32, 33, 41), 밸브(34, 35, 36, 39), 압력 센서 APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 조절기(600), 제1 히터 시트(412), 온도 센서인 열전대(550), 제2 히터 시트(414), 보트 회전 기구(267), 보트 엘리베이터 등에 접속된다.
CPU(321a)는 기억 장치(321c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 조작 표시부로서의 입출력 장치(322)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(321c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(321a)는 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 MFC(32, 33, 41)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(34, 35, 36, 39)의 개폐 동작, APC 밸브(243)의 개폐 동작 및 APC 밸브(243)에 의한 압력 센서에 기초하는 압력 조정 동작, 히터(207)의 온도 조정 동작, 열전대(550)에 기초한 온도 조절기(600)에 의한 제1 히터 시트(412)의 온도 조정 동작, 제2 히터 시트(414)의 자기 온도 제어 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 보트 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터에 의한 보트(217)의 승강 동작 등을 제어하도록 구성된다.
또한 컨트롤러(321)는 외부 기억 장치(예컨대 USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(323)에 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(321c)나 외부 기억 장치(323)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(321c) 단체(單體)만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(323) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(323)를 이용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 반도체 제조 장치로서의 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 방법인 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정이며, 기판을 처리하는 기판 처리 방법인 기판 처리 공정의 개략에 대해서 도 3을 이용하여 설명한다. 이 기판 처리 공정은 예컨대 반도체 장치를 제조하기 위한 일 공정이다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작이나 처리는 컨트롤러(321)에 의해 제어된다.
여기서는 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 제1 처리 가스(원료 가스)와 제2 처리 가스(반응 가스)를 교호적으로 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 막을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 이하, 원료 가스로서 상온에서 액체의 Si 함유 원료 가스인 Si 원료 가스를 이용하고, 반응 가스로서 N 함유 원료 가스인 NH3(암모니아) 가스를 이용하여, 웨이퍼(200) 상에 박막으로서 SiN(실리콘 질화)막을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 또한 예컨대 웨이퍼(200) 상에는 미리 소정의 막이 형성되어도 좋고, 또한 웨이퍼(200) 또는 소정의 막에는 미리 소정의 패턴이 형성되어도 좋다.
(기판 반입 공정: S102)
우선 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전(裝塡)하여 처리실(201) 내에 반입하고, 기판 반입 공정(S102)을 수행한다.
(성막 공정: S104)
다음으로 웨이퍼(200)의 표면 상에 박막을 형성하는 성막 공정(S104)을 수행한다. 성막 공정은 다음 4개의 스텝을 순차 실행한다. 또한 스텝 1 내지 스텝 4 동안은 히터(207)에 의해 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열해둔다. 또한 배관 히터(22)는 가스 배관(10) 및 가스 배관(40)의 일부를 소정의 설정 온도로 가열한다. 소정의 설정 온도는 원료 가스에 따라 적절히 설정된다. 본 실시 형태에서는 원료 가스로서 액체 원료를 기화시킨 가스가 이용되므로, 성막 공정(S104) 동안 예컨대 액화를 방지하는 데 필요한 소정의 설정 온도로서 180℃ 이상으로 가열된다.
[스텝 1]
스텝 1에서는 Si 원료 가스를 흘린다. 우선 가스 배관(10)에 설치한 밸브(34)와 배기 배관(231)에 설치한 APC 밸브(243)를 동시에 열고, 가스 공급기(4)로부터 MFC(41)에 의해 유량 조절된 Si 원료 가스를 가스 배관(10)에 통과시키고, 노즐(234)의 가스 공급공으로부터 처리실(201) 내에 공급하면서 배기 배관(231)으로부터 배기한다. 이때 배관 히터(22)는 가스 배관(10) 및 가스 배관(40)의 일부를 소정 온도로 가열한다. 또한 이때 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력으로 유지한다. 이에 의해 웨이퍼(200)의 표면에 실리콘(Si) 박막을 형성한다.
[스텝 2]
스텝 2에서는 가스 배관(10)의 밸브(34)를 닫고 Si 원료 가스의 공급을 정지한다. 배기 배관(231)의 APC 밸브(243)는 열린 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201)을 배기하고, 잔류 가스를 처리실(201)로부터 배제한다. 또한 가스 배관(40)에 설치된 밸브(39)를 열고, 가스 배관(40)으로부터 N2 등의 불활성 가스를 처리실(201)에 공급하여 처리실(201)의 퍼지를 수행하고, 처리실(201) 내의 잔류 가스를 처리실(201) 외로 배출한다. 또한 가스 배관(6)에 설치된 밸브(36)를 열고, MFC(33)에 의해 유량 조절된 N2 등의 불활성 가스를 가스 배관(6)으로부터도 처리실(201)에 공급한다.
[스텝 3]
스텝 3에서는 NH3 가스를 흘린다. 배관(11)에 설치된, 밸브(35)와 배기 배관(231)에 설치된 APC 밸브(243)를 동시에 열고, 가스 공급기(5)로부터 MFC(32)에 의해 유량 조절된 NH3 가스를 가스 배관(11)에 통과시키고, 노즐(233)의 가스 공급공으로부터 처리실(201)에 공급하면서 배기 배관(231)으로부터 배기한다. 또한 처리실(201)의 압력을 소정의 압력으로 조정한다. NH3 가스의 공급에 의해 Si 원료 가스가 웨이퍼(200)의 표면에 형성한 Si박막과 NH3 가스가 표면 반응하여 웨이퍼(200) 상에 SiN막이 형성된다.
[스텝 4]
스텝 4에서는 다시 불활성 가스에 의한 처리실(201)의 퍼지를 수행한다. 가스 배관(11)의 밸브(35)를 닫고, NH3 가스의 공급을 정지한다. 배기 배관(231)의 APC 밸브(243)는 열린 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201)을 배기하고, 잔류 가스를 처리실(201)로부터 배제한다. 또한 가스 배관(6)에 설치된 밸브(36)를 열고, MFC(33)에 의해 유량 조절된 N2 등의 불활성 가스를 가스 배관(6)으로부터 처리실(201)에 공급해서 처리실(201)의 퍼지를 수행한다. 또한 가스 배관(40)에 설치된 밸브(39)를 열고, 가스 배관(40)으로부터도 N2 등의 불활성 가스를 처리실(201)에 공급한다.
상기 스텝 1 내지 스텝 4를 1사이클로 하여 이 사이클을 복수 회 반복하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiN막을 형성한다.
(기판 반출 공정: S106)
다음으로 SiN막이 형성된 웨이퍼(200)가 재치된 보트(217)를 처리실(201)로부터 반출한다.
본 실시 형태에 따르면, 적어도 배관 히터(22)에 의해 가열한 상태에서 가스 배관(10)으로부터 처리실(201)에 원료(Si 원료 가스)를 공급하는 구성으로 이루어지기 때문에, 원료 가스의 액화를 억제하고, 처리실(201)에 파티클을 포함하는 가스가 공급되는 것을 방지할 수 있다. 바꿔 말하면, 온도의 상승과 함께 포화 증기압이 상승하고, 액화를 일으키지 않고 공급할 수 있는 압력 및 양을 증가시킬 수 있다. 또한 가스 배관(10)은 상류로부터 하류에 걸쳐서 균일한 온도 또는 하류에 갈수록 완만하게 상승하는 온도 분포로 가열되는 것이 바람직하다. 온도 불균일은 가스 배관(10)이 원료 가스보다 저온이 되는 상황을 야기할 수 있다. 그 결과, 액화의 리스크가 발생한다. 가스 배관(10)이나 가스 배관(40)이 긴 경우, 배관 히터(22)는 복수로 분할해서 설치될 수 있다.
또한 본 실시 형태에서 스텝 1 내지 스텝 4의 사이클을 복수 회 반복하는 동안, 적어도 배관 히터(22)는 가스 배관(10) 및 가스 배관(40)을 계속해서 가열하여 소정의 설정 온도를 유지하도록 한다.
(3) 배관 히터(22)의 구성
다음으로 본 실시 형태에서의 배관 히터(22)의 상세에 대해서 도 4의 (A) 내지 도 4의 (C)를 이용하여 설명한다. 이하에서 가스 배관(10)에 설치된 배관 히터(22)를 이용하여 설명한다.
배관 히터(22)는 제1 히터 시트(412)와, 하나 또는 복수의 제2 히터 시트(414)에 의해 구성된다. 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 각각 가열 대상물인 가스 배관(10)의 형상에 맞춰서 변형 가능한 시트 형상으로 형성되고, SUS 등의 금속 부재로 구성되는 가스 배관(10)에 권부(卷付)해서 이용된다.
여기서 가스 배관(10)은 직선 구간과 굴곡 구간을 포함하고, 내부에 유체가 유통하도록 구성된다. 즉 가스 배관(10)은 굴곡부를 포함하고, 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 가스 배관(10)의 굴곡부의 내측과 외측에 각각 대향하여 배치된다. 바꿔 말하면, 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 가스 배관(10)을 양측으로부터 개재하여 대향하도록 배치된다. 즉 제2 히터 시트(414)는 가스 배관(10)을 개재하여 제1 히터 시트(412)와 대향하는 위치에 배치된다. 또한 가스 배관(10)의 굴곡부의 내측과 외측 중 어느 쪽에 제1 히터 시트(412) 또는 제2 히터 시트(414)를 배치해도 좋다. 이와 같이 가스 배관(10)의 굴곡부의 내측과 외측에 각각 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)를 배치하는 것에 의해 굴곡부의 내측과 외측의 길이의 차이가 각각의 히터 시트에 수용되어 가스 배관(10)과의 밀착성이 높아지기 때문에, 가스 배관이 복잡한 형상이어도 가스 배관의 가열 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제1 히터 시트(412)는 가스 배관(10)의 외주의 절반에 대략 일치하거나 근소하게 짧은 폭을 가지고, 제1 히터 시트(412)의 길이 방향을 가스 배관(10)의 연장 방향에 맞춰서 설치될 수 있다.
또한 제1 히터 시트(412)는 발열선인 제1 전열체(416)와, 제1 전열체(416)를 전기적으로 절연해서 포위하는 제1 절연 부재(418)를 포함한다. 제1 전열체(416)는 예컨대 니크롬선이며, 통전되는 것에 의해 발생한 열을 방열한다. 또한 제1 절연 부재(418)는 폴리이미드 또는 플루오로에틸렌 중합체의 필름이나 유리 크로스 등이며, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등이 이용된다. 제1 히터 시트(412)는 가스 배관(10)의 길이 방향에 걸쳐서 밀착해서 설치된다.
제2 히터 시트(414)는 가스 배관(10)의 외주의 절반에 대략 일치하거나 근소하게 짧은 폭을 가지고, 제2 히터 시트(414)의 길이 방향을 가스 배관(10)의 연장 방향에 맞춰서 설치될 수 있다.
제2 히터 시트(414)는 자기 제어성을 가지는 하나 또는 복수의 발열선인 제2 전열체(420)와, 제2 전열체(420)를 전기적으로 절연해서 포위하는 제2 절연 부재(422)를 포함한다. 여기서 자기 제어란, 발열량이 온도에 의해 자동적으로 증감하는 기능을 가지는 것을 의미한다. 즉 제2 전열체(420)는 제2 전열체(420) 자체의 온도에 의해 저항값을 크게 하거나 작게 하는 것에 의해 발열량이 자율적으로 부귀 제어되고, 환경의 변화에 대하여 제2 전열체(420)의 온도가 안정화될 수 있다. 또한 제2 히터 시트(414)와 같이, 자기 제어성을 가지는 히터를 오토트레이스 히터라고도 부를 수 있다.
제2 전열체(420)는 제1 전열체(416)보다 높은 정(正)의 온도 계수를 가지는 저항선 또는 메탈라이즈막이며, 예컨대 MWS-120의 호칭으로 알려져 있는 70%의 니켈과 30%의 철로 이루어지는 합금 등을 이용할 수 있다. 또한 제2 전열체(420)의 전기 저항은 소정의 설정 온도에서 0.5%/℃ 이상, 보다 바람직하게는 1%/℃ 이상의 정의 온도 계수를 가진다. 또한 제2 전열체(420)는 설정 온도로부터 소정 온도이며, 예컨대 20℃ 내지 30℃ 낮은 값으로 자기 제어하도록 저항값과 급전 전압이 설정된다. 구체적으로는 설정 온도가 180℃인 경우에 제2 전열체(420)에 의한 온도가 150℃ 내지 160℃ 시의 발열량이 가스 배관(10)을 180℃로 가열하는 데 필요한 발열량과 같거나 그 이하가 되도록, 보다 바람직하게는 필요한 발열량의 50% 내지 70%가 되도록 저항값 등이 선택된다. 이와 같이 제2 히터 시트(414)에 의한 온도를 설정 온도보다 낮은 온도로 설정하고, 열전대(550)가 설치된 제1 히터 시트(412)에 의해 설정 온도로 조정하는 것에 의해 가스 배관(10)의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한 제2 절연 부재(422)는 폴리이미드 또는 플루오로에틸렌 중합체의 필름이나 유리 크로스 등이며, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이 이용된다. 제2 히터 시트(414)는 가스 배관(10)의 길이 방향에 걸쳐서 밀착해서 설치된다.
즉 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 발열선이 다르다. 또한 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 절연 부재의 재질이 같은 것이 바람직하다. 제1 전열체(416), 제1 절연 부재(418), 제2 전열체(420) 및 제2 절연 부재(422)에 가요성(可撓性)을 가지는 소재를 이용했기 때문에 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 가요성을 가지고 길이 방향 및 폭 방향의 양방으로 구부릴 수 있고, 가스 배관(10)의 형상에 맞춰서 변형 가능하다. 제1 절연 부재(418)나 제2 절연 부재(422)에는 굴곡하기 쉽게 하기 위해서 절연 성능을 해치지 않을 정도의 홈[溝]이나 칼집을 설치할 수 있다.
또한 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는, 폭, 즉 길이 방향으로 직교(直交)하는 방향의 길이가 대략 동일하고, 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는, 가로 폭, 두께, 절연 부재의 재질 중 적어도 1개가 같은 것이 바람직하다. 또한 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 동일 형상인 것이 바람직하다. 이와 같이 배관 히터(22)에서의 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)의 형상이나 재질을 동등으로 하는 것에 의해, 가스 배관의 온도 균일성을 향상시킬 수 있는 것과 함께 제작 비용을 저감할 수 있다.
또한 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 각각 가스 배관(10)의 외주의 절반에 대략 대응하는 폭을 가지고, 제1 히터 시트(412) 및 제2 히터 시트(414)의 길이 방향이 가스 배관(10)의 길이 방향에 각각 따르도록 설치된다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 가스 배관(10)의 외측 표면의 실질적으로 전체가 제1 히터 시트(412) 또는 제2 히터 시트(414)에 접하게 된다. 또한 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)의 각각의 폭 방향의 중심선 사이를, 가스 배관(10)의 외측 표면을 따라 측정한 거리가 외주의 길이의 1/2 이하가 된다. 또는 그 거리는 가스 배관(10)의 두께의 20배 이하가 된다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 후술하는 바와 같이 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 단위 면적 당의 발열량 또는 온도가 달라도, 가스 배관(10)의 온도 편차는 가스 배관(10) 자체의 열전도에 의해 충분히 작게 억제할 수 있다. 가스 배관의 온도 균일성의 관점에서, 전술한 거리는 작으면 작을수록 좋다.
또한 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)의 외측에는 단열 부재(552)가 설치된다. 즉 단열 부재(552)는 가스 배관(10)을 제1 히터 시트(412) 및 제2 히터 시트(414)의 외측으로부터 피복하도록 구성된다. 바꿔 말하면, 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)의 외주측은 단열 부재(552)로 피복되어 포위된다. 단열 부재(552)는 미도시의 결속 밴드 등으로 고정되고, 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)는 가스 배관(10)에 맞는 상태로 유지된다.
또한 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 단열 부재(552)와 제1 히터 시트(412)의 내측에서의 제1 히터 시트(412)와 가스 배관(10) 사이에는, 가스 배관(10) 또는 제1 전열체(416)와 열적으로 결합하도록 열전대(550)가 설치된다. 열전대(550)는 제1 히터 시트(412)와 분리 가능하도록 구성되고, 가스 배관(10)의 온도를 검출한다. 열전대(550)는 가스 배관(10)에 접촉하는 것에 의해 가스 배관(10)에 열적으로 결합하도록 장착된다. 또한 열전대(550)는 1개의 제1 히터 시트(412)에 대응해서 1개만 설치된다. 즉 제2 히터 시트(414)로의 통전량은 열전대에 의해 검출해서 제어하지 않는다.
또한 도 4의 (C)에 도시하는 바와 같이, 예컨대 1개의 제1 히터 시트(412)에 대하여 2개의 제2 히터 시트(414)가 가스 배관(10)을 개재하여 제1 히터 시트(412)의 대향되는 측에 설치된다. 그리고 2개의 제2 히터 시트(414)는 가스 배관(10)을 개재하여 제1 히터 시트(412)의 대향되는 측에서 길이 방향으로 줄지어 배치된다. 또한 2개의 제2 히터 시트(414)는 AC 전원(610)에 대하여 전기적으로 병렬로 접속된다.
즉 제2 히터 시트(414)는 N(N은 2 이상의 정수)개 설치되고, N개의 제2 히터 시트(414)의 각각은 제1 히터 시트(412)의 1/N에 상당하는 길이 방향의 길이를 가진다. 또한 제2 히터 시트(414)는 N개 설치되고, N개의 제2 히터 시트(414)는 전기적으로 병렬로 접속된다. 즉 제2 히터 시트(414)는 길이 방향으로 분할되고, 각각의 제2 히터 시트(414)가 병렬 접속되도록 구성된다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 각각의 제2 히터 시트(414)는, 열적으로 결합된 가스 배관(10)의 온도가 낮을수록 많이 발열하기 때문에, 가스 배관의 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 가열 대상물인 가스 배관이 복잡한 형상인 경우에도 가스 배관에 배관 히터(22)를 밀착하기 쉬워지고, 가열 온도 균일성의 향상에 기여할 수 있다.
또한 제2 히터 시트(414)는 제1 히터 시트(412)와 대응하는 길이를 가지도록 구성해도 좋다. 이때 제2 히터 시트(414)는 내부에서 전기적으로 병렬 접속된 복수의 제2 전열체를 포함한다.
여기서 배관 히터에는 온도 균일성이 중요하지만, 균일성을 악화시키는 요인으로서 주위의 환경이나 가열 대상물인 가스 배관이 복잡한 형상을 들 수 있다. 즉 히터와 가스 배관의 밀착도나, 단열 부재(552)의 주위로의 방열량, 가스와 가스 배관 사이의 열의 이동에 의해, 가스 배관을 일정한 온도에 유지하는 데 필요한 히터의 가열량 또는 온도는 위치에 따라 달라진다. 한편, 1개의 열전대로 1개의 히터를 제어하는 원칙에 근거하는 전형적인 배관 가열 기술에서는, 그 1점의 온도를 설정 온도로 하도록 온도 조절기는 히터 전체에 같은 전류를 흘려서 가열시킨다. 이 문제점에 대하여 배관 히터의 길이를 짧게 하는 기술을 이용해도 좋지만, 제어점 수의 증가에 의해 비용 증대의 문제가 발생한다. 또한 자기 제어성을 가지는 히터만을 이용하여 가스 배관 전체를 제어한 경우, 히터의 길이를 짧게 하는 것은 가능하지만 자기 제어성을 가지는 전열체는 온도 정밀도가 나쁘고, 온도를 소정의 절대값으로 유지하는 것이 요구되는 가스 배관에는 사용이 곤란한 경우가 많다.
본건 개시자들은 전술한 문제를 해결하기 위해서 배관 히터(22)를 자기 제어성을 가지지 않는 전열체를 이용한 제1 히터 시트(412)와, 자기 제어성을 가지는 전열체를 이용한 제2 히터 시트(414)의 복합체로서 구성하는 것에 의해, 제어점 수를 증가시키지 않고 가스 배관의 가열 균일성을 향상시킬 수 있다는 것을 발견했다.
도 5는 본 실시 형태에서 이용되는 배관 히터(22)의 구성을 설명하기 위한 블록도다.
제1 히터 시트(412)에는 SSR(608)을 개재하여 교류 전원인 AC 전원(610)이 접속된다. 즉 AC 전원(610)은 소정의 실효 전압, 예컨대 100V로 전력을 공급한다. AC 전원(610)은 SSR(608)을 개재하여 제1 히터 시트(412)의 제1 전열체(416)에 전력을 공급한다.
SSR(608)은 AC 전원(610)과 제1 히터 시트(412)를 포함하는 회로에 직렬로 삽입된다. 또한 SSR(608)은 온도 조절기(600)로부터의 릴레이 출력에 따라 AC 전원(610)으로부터 입력된 교류 전압의 통전의 온/오프를 전환한다.
온도 조절기(600)는 열전대(550)에 의한 검지 온도와 설정 온도를 비교하고, 열전대(550)의 검지 온도를 소정의 설정 온도에 근접시키도록, 제1 히터 시트(412)[제1 전열체(416)]로의 통전의 온/오프를 제어하도록 구성된다. 구체적으로는 온도 조절기(600)는 열전대(550)에 의한 검지 온도가 설정 온도보다 낮은 경우에는 릴레이 출력을 온으로 하여 제1 히터 시트에 통전한다. 또한 온도 조절기(600)는 열전대(550)에 의한 검지 온도가 설정 온도보다 높은 경우에는 릴레이 출력을 오프로 해서 제1 히터 시트로 통전을 끊는다. 온도 조절기(600)는 비(非)제로(zero)의 적분 게인을 가지는 PID 제어에 의해 실현될 수 있다. 이 경우, 검지 온도와 설정 온도의 편차는 0으로 수속되기 때문에, 높은 온도 정밀도를 얻을 수 있다. 또한 SSR(608) 대신에 전력 조정기 등을 이용하여, 온도 조절기(600)가 열전대(550)의 검지 온도를 소정의 설정 온도에 근접시키도록, 제1 히터 시트(412)[제1 전열체(416)]로의 통전량을 연속적으로 가변 제어하도록 구성해도 좋다.
복수의 제2 히터 시트(414)에는 교류 전원인 AC 전원(610)이 각각 병렬 접속된다. 즉 AC 전원(610)은 복수의 제2 히터 시트(414)의 각각의 제2 전열체(420)에 일정의 실효 전압을 공급한다. 즉 각각의 제2 히터 시트(414)[제2 전열체(420)]에는 열전대(550)의 검지 온도와 상관없이 실질적으로 일정의 전압이 인가된다. 일정의 전압은 제1 전열체(416)에 통전하지 않고 제2 전열체(420)만으로 가열한 경우의 가스 배관(10)의 온도가 소정의 설정 온도보다 소정 온도 낮아지도록 설정된다. 또한 제2 히터 시트(414)에 전력을 공급하는 AC 전원을 별도 설치해도 좋고, 제2 히터 시트(414)에 공급되는 실효 전압은 SSR(608)이 온일 때 제1 히터 시트(412)에 공급되는 실효 전압과 달라도 좋다. 또한 AC 전원(610)에 의해 공급되는 일정의 전압은 열전대(550)의 검지 온도가 소정의 설정 온도에 수속된 상태에서, 제1 전열체(416)의 발열량과 제2 전열체(420)의 발열량의 비율이 1/2 이상 또한 2 이하가 되도록 설정된다. 이 비율이 1/2 미만 또는 2보다 크면, 가스 배관(10)의 원주 방향에서의 온도 편차를 충분히 작게 유지할 수 없게 되거나, 설정 온도에 기초하는 제어가 불가능해지거나, 제2 히터 시트의 자기 제어성의 발휘가 불충분해질 우려가 있다. 1/2 이상 또한 2 이하의 범위 내라면, 제2 전열체(420)의 발열량의 비율이 큰 쪽이 온도 편차를 축소하는 능력이 높아지고, 원하는 자기 제어성으로 안정적으로 가스 배관(10)의 가열을 수행할 수 있다.
그리고 컨트롤러(321)는 열전대(550)에 의해 검출되는 검지 온도(실측값)에 기초하여 제1 히터 시트(412)에 출력하는 전력을 나타내는 조작량(출력값)을 조정하고, 가스 배관(10)의 온도(실측값)를 각각의 소정의 설정 온도(설정값)로 추종시키도록 제어한다.
즉 본 개시에서는 가스 배관(10, 40)의 일방(一方)의 면에 자기 제어성을 가지는 전열체를 이용한 히터를 배치하고, 타방(他方)의 면에 통상의 자기 제어성을 가지지 않는 니크롬선 등의 전열체를 이용한 히터를 배치하고, 두 종류의 히터를 이용한 제어를 수행한다. 즉 자기 제어성을 가지는 제2 히터 시트(414)에 의해 가스 배관(10, 40)을 소정의 설정 온도 근방까지, 온도의 공간적인 편차를 축소시키도록 가열을 수행하고, 제1 히터 시트(412)에 의해 열전대(550)를 이용한 검지 온도에 의해 소정의 설정 온도로 제어한다. 이와 같이 제2 히터 시트(414)로의 통전량을 열전대(550)에 의해 검출해서 제어하지 않고 가열하고, 균일하게 가열하는 제1 히터 시트(412)로의 통전량만을 열전대(550)에 의해 검출해서 제어하는 것에 의해 가스 배관(10, 40)의 온도 불균일이 억제되고, 가스 배관(10, 40)의 가열 온도를 균일화할 수 있다.
즉 자기 제어성을 가지는 제2 히터 시트(414)에 의해 소정의 설정 온도 근방까지 가열을 수행하고, 제1 히터 시트(412)에 의해 소정의 설정 온도로 온도 조정을 수행하기 위해서 가열 대상물인 가스 배관(10, 40)의 온도의 정밀도를 유지하면서 균일성이 향상된다.
따라서 예컨대 가스 배관(10, 40)의 온도 저하에 의한 처리 가스의 액화가 억제되므로 노구부에 정체되는 일이 없다. 따라서 막 두께로의 영향을 억제할 수 있으므로 기판의 처리 품질의 저하를 억제할 수 있다.
(4) 그 외의 실시 형태
이상, 본 개시의 다양한 전형적인 실시 형태를 설명했지만 본 개시는 그러한 실시 형태에 한정되지 않고, 적절히 조합해서 이용할 수도 있다.
예컨대 전술한 형태에서의 제2 히터 시트(414)는 이하에 나타내는 변형예와 같이 변형할 수 있다. 특별한 설명이 없는 한, 각 변형예에서의 구성은 전술한 형태에서의 구성과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
(변형예 1)
도 6은 변형예 1에 따른 제2 히터 시트(514)를 도시하는 도면이다. 변형예 1에 따른 제2 히터 시트(514)는 제1 히터 시트(412)와 대응하는 길이를 가지고, 내부에서 전기적으로 병렬 접속된 복수의 제2 전열체(420)를 포함한다. 구체적으로는 제2 히터 시트(514)는, 1개의 제2 히터 시트(514)가 자기 제어성을 가지는 복수의 제2 전열체(420)와, 복수의 제2 전열체(420)를 전기적으로 절연해서 포위하는 제2 절연 부재(422)를 구비하도록 구성된다. 또한 도 6에서 제2 절연 부재(422) 내의 제2 전열체(420) 및 버스 도선(520a, 520b)의 구성을 설명을 위해서 실선으로 도시하지만, 버스 도선(520a, 520b)의 일부 및 복수의 제2 전열체(420)는 제2 절연 부재(422)에 포위된다.
구체적으로는 제2 히터 시트(514)는 길이 방향의 양단측(兩端側)에 대략 평행하게 버스 도선(520a, 520b)을 구비한다. 그리고 버스 도선(520a, 520b) 각각에 사행(蛇行) 형상의 제2 전열체(420)의 단부가 각각 접속된다. 즉 사행 형상의 제2 전열체(420)의 일단(一端)이 버스 도선(520a)에 접속되고, 타단(他端)이 버스 도선(520b)에 접속된다. 그리고 복수의 제2 전열체(420)가 각각 병렬 접속된다. 또한 버스 도선(520a)의 일단은 커넥터(524)에 접속된다. 또한 버스 도선(520b)의 일단은 자동 온도 조절 장치(Thermostat)나 온도 퓨즈 등의 보호 회로 부품(522)을 개재하여 커넥터(524)에 접속된다. 보호 회로 부품(522)은 일정의 온도까지 오르면 회로를 열고, 제2 히터 시트(514)를 과열로부터 보호하도록 구성된다. 또한 자동 온도 조절 장치를 이용한 경우, 일정의 온도까지 내려가면 회로가 닫히고 통전이 복귀되기 때문에, 간이적인 온도 조정 장치로서 기능할 수 있다. 또한 커넥터(524)는 AC 전원(610)에 접속된다.
즉 변형예 1에 따른 제2 히터 시트(514)는 1개의 제2 히터 시트(514)에 복수의 제2 전열체(420)가 내부 분할해서 설치된다. 이와 같은 경우에서도 전술한 배관 히터(22)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 2)
도 7은 변형예 2에 따른 제2 히터 시트(714)를 도시하는 도면이다. 변형예 2에 따른 제2 히터 시트(714)는 1개의 제2 히터 시트(714)가, 자기 제어성을 가지는 1개의 제2 전열체(420)와, 1개의 제2 전열체(420)를 전기적으로 절연해서 포위하는 제2 절연 부재(422)를 구비하고, 제2 전열체(420)가 다른 제2 히터 시트(714)의 제2 전열체(420)와 접속 가능하도록 구성된다. 또한 도 7에서 제2 절연 부재(422) 내의 제2 전열체(420) 및 버스 도선(520a, 520b)의 구성을 설명을 위해서 실선으로 도시하지만, 버스 도선(520a, 520b)의 일부 및 제2 전열체(420)는 제2 절연 부재(422)에 포위된다.
구체적으로는 제2 히터 시트(714)는 길이 방향의 양단측에 대략 평행하게 버스 도선(520a, 520b)을 구비한다. 그리고 버스 도선(520a, 520b)의 각각에 사행 형상의 제2 전열체(420)의 단부가 접속된다. 즉 사행 형상의 제2 전열체(420)의 일단이 버스 도선(520a)에 접속되고, 타단이 보호 회로 부품(522)을 개재하여 버스 도선(520b)에 접속된다. 또한 버스 도선(520a, 520b)의 양단은 각각 커넥터(524)에 접속된다. 또한 커넥터(524)는 AC 전원(610)에 접속하거나, 별도의 제2 히터 시트(714)에 설치된 커넥터(524)에 접속할 수 있다. 즉 복수의 제2 히터 시트(714)를 접속하는 것에 의해 복수의 제2 전열체(420)가 각각 병렬로 설치된다.
즉 변형예 2에 따른 제2 히터 시트(714)는 1개의 제2 히터 시트(724)에 하나의 제2 전열체(420)를 구비하고, 커넥터(524)를 개재하여 다른 제2 히터 시트(724)에 접속하는 것에 의해 복수의 제2 전열체가 접속되도록 구성된다. 즉 자기 제어성을 가지는 제2 히터 시트를 줄줄이 연장하는 것이 가능한 구성으로 이루어진다. 이 경우에서도 전술한 배관 히터(22)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 처리실(201)에 가스를 공급하는 가스 배관(10, 40)에 배관 히터(22)를 설치하는 구성에 대해서 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 처리실(201)에 가스를 공급하는 가스 배관(11, 6)에 배관 히터(22)를 이용하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 처리실(201)에 가스를 공급하는 가스 배관(10, 40)에 배관 히터(22)를 설치하는 구성에 대해서 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 배기 배관(231)에 배관 히터(22)를 이용하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다. 이 경우, 배기 배관(231)의 호칭 지름이 20mm 이하이며, 예컨대 3/4인치 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 본 개시를 호칭 지름이 20mm 이하의 배관에 적용하는 것에 의해 배관의 가열 균일성이 향상된다.
또한 상기 실시 형태에서는 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)의 길이 방향이 가스 배관(10, 40)의 길이 방향을 각각 따르도록 가스 배관(10)을 양측으로부터 끼워서 대향하도록 배치된 구성에 대해서 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)를 가스 배관(10, 40)의 길이 방향으로 이중 나선 형상으로 배치하도록 한 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 굴곡부에서의 시공성이나 밀착성을 향상시키기 위해서 제1 히터 시트(412)와 제2 히터 시트(414)를 별체로 하는 예에 대해서 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 특히 곡선 구간이 적은 배관에 대해서는 각각의 장변끼리를 서로 연결해서 일체로 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다. 또한 이음새에 점선 넣고, 시공 시에 임의 개소(箇所)에서 떼어낼 수 있도록 할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 배관 히터(22)로서 시트 형상의 히터 시트를 이용하는 예에 대해서 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 미리 배관의 곡률 반경과 가까운 곡면 형상으로 형성해도 좋고, 가요성의 정도가 다른 테이프 형상의 테이프 히터나, 자켓 히터나 러버 히터 등의 각종의 배관 히터를 이용하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 웨이퍼(200) 상에 SiN막을 형성하는 공정의 일례에 대해서 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 배관 히터(22)를 이용하여 막을 형성, 개질 또는 에칭하는 경우에 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 제2 히터 시트(414)는 일정의 실효 전압으로 급전되는 예에 대해서 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 제1 히터 시트(412)와 마찬가지로 열전대 및 온도 조절기를 구비하고, 제2 히터 시트(414)가 설치된 개소의 가스 배관(10)의 실제 온도에 기초하여 급전 전력을 능동적으로 가변 제어하도록 해도 좋다. 그 경우에는 다입력 다출력 제어 시스템이 되므로, Virtual Reference Feedback Tuning 등의 기법을 이용하여 파라미터를 튜닝할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 한 번에 복수 매의 기판을 처리하는 뱃치식의 종형 장치인 기판 처리 장치를 이용하여 성막하는 예에 대해서 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 한 번에 1매 또는 여러 매의 기판을 처리하는 매엽식(枚葉式)의 기판 처리 장치를 이용하여 성막하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 가열 대상물로서 배관을 가열하는 경우를 이용하여 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
10: 가스 배관 22: 배관 히터
200: 웨이퍼(기판) 201: 처리실
231: 배기 배관 321: 컨트롤러
412: 제1 히터 시트 414, 514, 714: 제2 히터 시트
416: 제1 전열체 418: 제1 절연 부재
420: 제2 전열체 422: 제2 절연 부재
550: 열전대(온도 센서) 552: 단열 부재
600: 온도 조절기

Claims (16)

  1. 자기(自己) 제어성을 가지지 않는 제1 전열체와, 상기 제1 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제1 절연 부재를 포함하고, 가열 대상물의 형상에 맞춰서 변형 가능한 제1 히터 시트; 및
    자기 제어성을 가지는 하나 또는 복수의 제2 전열체와, 상기 제2 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제2 절연 부재를 포함하고, 상기 가열 대상물의 형상에 맞춰서 변형 가능한 하나 또는 복수의 제2 히터 시트
    를 구비한 히터 어셈블리.
  2. 직선 구간과 굴곡 구간을 포함하고, 내부를 유체가 유통하는 배관;
    자기 제어성을 가지지 않는 제1 전열체와, 상기 제1 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제1 절연 부재를 포함하고, 상기 배관의 길이 방향에 걸쳐서 밀착해서 설치되는 제1 히터 시트;
    자기 제어성을 가지는 하나 또는 복수의 제2 전열체와, 상기 제2 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제2 절연 부재를 포함하고, 상기 배관을 개재하여 상기 제1 히터 시트와 대향되는 위치에 배치되고, 상기 배관의 길이 방향에 걸쳐서 밀착해서 설치되는 하나 또는 복수의 제2 히터 시트;
    상기 배관을 상기 제1 히터 시트 및 상기 제2 히터 시트의 외측으로부터 피복하는 단열 부재;
    상기 단열 부재의 내측에서 상기 배관 또는 상기 제1 전열체와 열적으로 결합하도록 설치되는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서의 검지 온도를 소정의 설정 온도에 근접시키도록 상기 제1 히터 시트로의 통전량을 제어하는 온도 조절기
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 히터 시트와 상기 제2 히터 시트는 가로 폭, 두께, 절연 부재의 재질 중 적어도 1개가 같은 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전열체는 상기 온도 센서의 검지 온도와 상관없이 실질적으로 일정의 전압이 인가되는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 일정의 전압은 상기 제1 전열체에 통전하지 않고 상기 제2 전열체만으로 가열한 경우의 상기 배관의 온도가 상기 소정의 설정 온도보다 소정 온도 낮아지도록 설정되는 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 일정의 전압은 상기 온도 센서의 검지 온도가 소정의 설정 온도로 수속(收束)된 상태에서 상기 제1 전열체의 발열량과 상기 제2 전열체의 발열량의 비율이 1/2 이상 또한 2 이하가 되도록 설정되는 기판 처리 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1 히터 시트와 상기 제2 히터 시트는 단변(短邊) 방향에서의 폭이 대략 같은 기판 처리 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 배관은 굴곡부를 포함하고, 상기 제1 히터 시트와 상기 제2 히터 시트는 상기 굴곡부의 내측과 외측에 각각 대향해서 배치되는 기판 처리 장치.
  9. 제2항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 히터 시트와 상기 제2 히터 시트는 각각 상기 배관의 외주의 절반에 대략 대응하는 폭을 가지고, 상기 제1 히터 시트 및 상기 제2 히터 시트의 길이 방향이 상기 배관에 각각 따르도록 설치되는 기판 처리 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 절연 부재와 상기 제2 절연 부재는 폴리이미드 또는 플루오로에틸렌 중합체인 기판 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전열체의 전기 저항은 상기 설정 온도에서 0.5%/℃ 이상의 정(正)의 온도 계수를 가지는 기판 처리 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 배관은 기판을 처리하는 처리실에 가스를 공급하기 위한 배관이거나, 25mm 이하의 호칭 지름을 가지는 기판 처리 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 제2 히터 시트는 N개 설치되고, N개의 상기 제2 히터 시트의 각각은 상기 제1 히터 시트의 1/N에 상당하는 길이 방향의 길이를 포함하고, 상기 배관을 개재하여 상기 제1 히터 시트의 대향되는 측에서 길이 방향으로 줄지어 배치되는 기판 처리 장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 제2 히터 시트는 N개 설치되고, N개의 상기 제2 히터 시트는 전기적으로 병렬로 접속되는 기판 처리 장치.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 제2 히터 시트는 상기 제1 히터 시트와 대응하는 길이를 가지고, 내부에서 전기적으로 병렬 접속된 복수의 제2 전열체를 포함하는 기판 처리 장치.
  16. 직선 구간과 굴곡 구간을 포함하고, 내부를 유체가 유통하는 배관을, 자기 제어성을 가지지 않는 제1 전열체와 상기 제1 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제1 절연 부재를 포함하고 상기 배관의 길이 방향에 걸쳐서 밀착해서 설치되는 제1 히터 시트와, 자기 제어성을 가지는 하나 또는 복수의 제2 전열체와 상기 제2 전열체를 전기적으로 절연해서 포위하는 제2 절연 부재를 포함하고 상기 배관을 개재하여 상기 제1 히터 시트와 대향되는 위치에 배치되고 상기 배관의 길이 방향에 걸쳐서 밀착해서 설치되는 하나 또는 복수의 제2 히터 시트를 구비하는 배관 히터에 의해 가열하는 공정;
    상기 배관을 상기 제1 히터 시트 및 상기 제2 히터 시트의 외측으로부터 피복하는 단열 부재의 내측에서, 상기 배관 또는 상기 제1 전열체와 열적으로 결합하도록 설치된 온도 센서에 의해 상기 배관의 온도를 검출하는 공정; 및
    검출된 온도에 기초하여 상기 온도 센서의 검지 온도를 소정의 설정 온도에 근접시키도록, 온도 조절기에 의해 상기 제1 히터 시트로의 통전량을 제어하는 공정
    을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법.
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