KR102599646B1 - 반도체 공정 설비 및 반도체 공정 설비 가열장치 - Google Patents

반도체 공정 설비 및 반도체 공정 설비 가열장치 Download PDF

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Abstract

제1 온도로 가열되는 제1 가열부; 및 제2 온도로 가열되는 제2 가열부; 를 포함하되, 상기 제1 가열부는: 제1-1 코일; 상기 제1-1 코일로부터 제1 방향으로 이격되는 제1-2 코일; 및 상기 제1-2 코일로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 제1-3 코일; 을 포함하고, 상기 제2 가열부는: 상기 제1-2 코일 및 상기 제1-3 코일 사이에 위치하는 제2-1 코일; 상기 제1-3 코일로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 제2-2 코일; 및 상기 제2-2 코일로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 제2-3 코일; 을 포함하며, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높은 반도체 공정 설비 가열장치가 제공된다.

Description

반도체 공정 설비 및 반도체 공정 설비 가열장치{Apparatus for semiconductor process and heating device for it}
본 발명은 반도체 공정 설비 가열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정밀한 온도 제어가 가능한 반도체 공정 설비 가열장치에 관한 것이다.
전자산업이 발전함에 따라, 다양한 반도체에 대한 수요가 증가하고 있다. 반도체는 웨이퍼를 증착(deposition) 공정 등을 통해 제조될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼가 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD) 공정을 통해 처리될 수 있다.
이러한 증착 공정 등의 반도체 공정은 종형로(vertical furnace)를 사용하여 수행될 수 있다. 종형의 반도체 처리 장치에 복수 개의 웨이퍼들이 상하로 적층될 수 있다. 증착 공정 등은 복수 개의 웨이퍼들에게 동시에 수행될 수 있다. 증착 공정 등은 기체 등에 의해 수행될 수 있다. 종형로 내에 공급되는 기체의 종류는 복수 개일 수 있다. 복수 개의 종류의 기체들이 반응을 통해 증착 공정을 수행할 수 있다. 종형로의 온도가 기체들의 반응도 등에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 종형로의 온도를 관리하기 위하여 다양한 가열장치에 대한 연구가 수행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정밀한 온도 제어가 가능한 반도체 공정 설비 가열장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 웨이퍼의 두께 산포가 일정한 반도체 공정 설비 가열장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제조 과정이 용이한 반도체 공정 설비 가열장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정 설비 가열장치는 제1 온도로 가열되는 제1 가열부; 및 제2 온도로 가열되는 제2 가열부; 를 포함하되, 상기 제1 가열부는: 제1-1 코일; 상기 제1-1 코일로부터 제1 방향으로 이격되는 제1-2 코일; 및 상기 제1-2 코일로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 제1-3 코일; 을 포함하고, 상기 제2 가열부는: 상기 제1-2 코일 및 상기 제1-3 코일 사이에 위치하는 제2-1 코일; 상기 제1-3 코일로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 제2-2 코일; 및 상기 제2-2 코일로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 제2-3 코일; 을 포함하며, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높을 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정 설비 제1 온도로 가열되는 제1 가열부; 및 제2 온도로 가열되는 제2 가열부; 를 포함하되, 상기 제1 가열부는 제1 방향으로 나열된 코일들을 포함하고, 상기 제2 가열부는 상기 제1 방향으로 나열된 코일들을 포함하며, 상기 제1 가열부의 코일들 중 일부는 상기 제2 가열부의 코일들 중 일부와 상기 제1 방향으로 교차 나열될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정 설비는 반도체 공정이 수행되는 공정부의 일부를 둘러싸는 제1 가열부가 위치하는 제1 구간; 및 상기 공정부의 일부를 둘러싸는 제2 가열부가 위치하는 제2 구간; 을 포함하되, 상기 제1 가열부는 제1 온도로 가열되며, 상기 제2 가열부는 제2 온도로 가열되고, 상기 제1 구간의 적어도 일부분은 상기 제2 구간의 적어도 일부분과 상기 공정부의 연장 방향으로 중첩되며, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높을 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 반도체 공정 설비 가열장치에 따르면, 정밀한 온도 제어가 가능할 수 있다.
본 발명의 반도체 공정 설비 가열장치에 따르면, 웨이퍼의 두께 산포가 일정할 수 있다.
본 발명의 반도체 공정 설비 가열장치에 따르면, 제조 과정이 용이할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 반도체 공정 설비를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 반도체 공정 설비의 일부를 나타낸 부분 절단 사시도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 반도체 공정 설비 가열장치의 일부를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 반도체 공정 설비 가열장치의 일부를 나타낸 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명한다. 명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 반도체 공정 설비를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 1의 위쪽 방향을 제1 방향(D1), 오른쪽 방향을 제2 방향(D2), 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 실질적으로 수직하고 후방을 향하는 방향을 제3 방향(D3)이라 칭할 수 있다.
도 1을 참고하면, 반도체 공정 설비(B)가 제공될 수 있다. 반도체 공정 설비(B)는 하우징(3), 공정부(5), 수용부(7), 가열장치(1) 및 제어부(C)를 포함할 수 있다.
하우징(3)은 반도체 공정 설비(B)의 외관을 형성할 수 있다. 하우징(3)은 공정부(5), 수용부(7) 및 가열장치(1)를 둘러쌀 수 있다. 하우징(3)은 공정부(5), 수용부(7) 및 가열장치(1)를 외부로부터 격리시킬 수 있다. 실시 예들에서, 하우징(3)은 단열 물질을 포함할 수 있다.
공정부(5)는 수용부(7)를 둘러쌀 수 있다. 공정부(5)는 튜브 형상일 수 있다. 공정부(5)는 수용부(7)를 외부로부터 격리시킬 수 있다. 공정부(5)의 내부에 기체가 공급되어 반도체 공정이 진행될 수 있다. 반도체 공정은 증착 공정 등을 포함할 수 있다. 증착 공정은 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD) 공정 등을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 공정부(5)는 석영(quartz)을 포함할 수 있다. 공정부(5)는 유입부(51) 및 유출부(53)를 포함할 수 있다. 유입부(51)는 공정부(5)의 내부 공간과 외부를 연통시킬 수 있다. 유입부(51)는 관 형상일 수 있다. 유입부(51)를 통해 기체가 공정부(5)의 내부로 유입될 수 있다. 실시 예들에서, 유입부(51)는 공정부(5)의 하단에 위치할 수 있다. 유입부(51)를 통해 유입되는 기체의 종류는 복수 개일 수 있다. 유출부(53)는 공정부(5)의 내부 공간과 외부를 연통시킬 수 있다. 유출부(53)는 관 형상일 수 있다. 유출부(53)를 통해 기체가 공정부(5)의 외부로 유출될 수 있다.
수용부(7)는 공정부(5)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 수용부(7)는 반도체 웨이퍼(W)가 안착되는 수용턱(71)을 포함할 수 있다. 수용턱(71)은 반도체 웨이퍼(W)를 수용할 수 있다. 반도체 웨이퍼(W)는 증착 공정 등이 필요한 반도체 웨이퍼(W)를 포함할 수 있다. 수용턱(71)은 복수 개가 제공될 수 있다. 따라서 반도체 웨이퍼(W)는 복수 개가 수용될 수 있다. 수용턱들(71)은 서로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 따라서 반도체 웨이퍼들(W)은 서로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 수용부(7)는 지지부(73)에 의해 지지될 수 있다.
가열장치(1)는 하우징(3)과 공정부(5) 사이에 위치할 수 있다. 가열장치(1)는 공정부(5)를 둘러쌀 수 있다. 가열장치(1)는 공정부(5)를 가열할 수 있다. 보다 구체적으로, 가열장치(1)의 온도가 상승하여, 공정부(5)로 열이 전달될 수 있다. 가열장치(1)의 가열에 의해, 공정부(5)의 내부 공간에 있는 구성들의 온도는 상승될 수 있다. 실시 예들에서, 가열장치(1)는 열 복사(radiation)에 의해 공정부(5)를 가열할 수 있다. 가열장치(1)는 제1 예비 가열부(17), 제1 가열부(11), 제2 가열부(13), 제3 가열부(15) 및 제2 예비 가열부(19)를 포함할 수 있다.
제1 예비 가열부(17)는 제1 예비 온도로 가열될 수 있다. 실시 예들에서, 제1 예비 온도는 대략 섭씨 720도일 수 있다. 제1 예비 가열부(17)는 제어부(C)의 제어에 의하여 가열될 수 있다. 제1 예비 가열부(17)는 하우징(3)의 내부 공간 중, 하부에 위치할 수 있다. 제1 예비 가열부(17)는 지지부(73) 부근에 위치할 수 있다. 제1 예비 가열부(17)는 지지부(73) 부근을 가열할 수 있다. 제1 예비 가열부(17)는 코일을 포함할 수 있다. 코일은 금속 등을 포함할 수 있다. 코일은 복수 개가 제공될 수 있다. 실시 예들에서, 제1 예비 가열부(17)의 코일은 4개가 제공될 수 있다. 복수 개의 코일들은 제1 방향(D1)으로 배열될 수 있다. 복수 개의 코일들에 전류가 흘러, 코일들이 가열될 수 있다. 보다 구체적으로, 코일들의 저항에 의해 줄열(joule heat)이 발생하여 코일들의 온도가 상승될 수 있다. 제1 예비 가열부(17)가 배치되는 영역은 제1 예비구간(P1)이라 칭할 수 있다. 제1 예비구간(P1)은 하우징(3)의 바닥에서부터 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제1 예비 가열부(17)에 의해 가열된 제1 예비구간(P1)의 온도는 제1 예비 온도와 유사할 수 있다.
제1 가열부(11)는 제1 온도로 가열될 수 있다. 제1 온도는 제1 예비 온도보다 높을 수 있다. 실시 예들에서, 제1 온도는 대략 섭씨 730도일 수 있다. 제1 가열부(11)는 제어부(C)의 제어에 의하여 가열될 수 있다. 제1 가열부(11)는 하우징(3)의 내부 공간 중, 하부에서 제1 방향(D1)으로 이격된 부분에 위치할 수 있다. 제1 가열부(11)는 수용부(7)의 하부를 가열할 수 있다. 제1 가열부(11)는 코일을 포함할 수 있다. 코일은 복수 개가 제공될 수 있다. 실시 예들에서, 제1 가열부(11)의 코일은 8개가 제공될 수 있다. 복수 개의 코일들은 제1 방향(D1)으로 배열될 수 있다. 제1 가열부(11)가 배치되는 영역은 제1 구간(S1)이라 칭할 수 있다. 제1 구간(S1)은 하우징(3)의 바닥에서 제1 방향(D1)으로 일정 거리 이격된 곳에서부터, 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제1 가열부(11)에 의해 가열된 제1 구간(S1)의 온도는 제1 온도와 유사할 수 있다. 제1 구간(S1)의 일부는 제1 예비구간(P1)과 중첩될 수 있다. 제1 구간(S1)의 하부는 제1 예비구간(P1)의 상부와 제1 방향(D1)으로 중첩될 수 있다. 즉, 제1 구간(S1)의 하단은 제1 예비구간(P1)의 상단보다 더 밑에 위치할 수 있다. 제1 구간(S1)과 제1 예비구간(P1)이 중첩되는 구간의 온도는 제1 예비 온도보다 높고, 제1 온도보다 낮을 수 있다.
제2 가열부(13)는 제2 온도로 가열될 수 있다. 제2 온도는 제1 온도보다 높을 수 있다. 실시 예들에서, 제2 온도는 대략 섭씨 740도일 수 있다. 제2 가열부(13)는 제어부(C)의 제어에 의하여 가열될 수 있다. 제2 가열부(13)는 하우징(3)의 내부 공간 중, 하부에서 제1 방향(D1)으로 이격된 부분에 위치할 수 있다. 제2 가열부(13)는 수용부(7)의 중간 부분을 가열할 수 있다. 제2 가열부(13)는 코일을 포함할 수 있다. 코일은 복수 개가 제공될 수 있다. 실시 예들에서, 제2 가열부(13)의 코일은 12개가 제공될 수 있다. 복수 개의 코일들은 제1 방향(D1)으로 배열될 수 있다. 제2 가열부(13)가 배치되는 영역은 제2 구간(S2)이라 칭할 수 있다. 제2 구간(S2)은 하우징(3)의 바닥에서 제1 방향(D1)으로 일정 거리 이격된 곳에서부터, 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제2 가열부(13)에 의해 가열된 제2 구간(S2)의 온도는 제2 온도와 유사할 수 있다. 제2 구간(S2)의 일부는 제1 구간(S1)과 중첩될 수 있다. 제2 구간(S2)의 하부는 제1 구간(S1)의 상부와 제1 방향(D1)으로 중첩될 수 있다. 즉, 제2 구간(S2)의 하단은 제1 구간(S1)의 상단보다 더 밑에 위치할 수 있다. 제2 구간(S2)과 제1 구간(S1)이 중첩되는 구간의 온도는 제1 온도보다 높고, 제2 온도보다 낮을 수 있다.
제3 가열부(15)는 제3 온도로 가열될 수 있다. 제3 온도는 제2 온도보다 높을 수 있다. 실시 예들에서, 제3 온도는 대략 섭씨 750도일 수 있다. 제3 가열부(15)는 제어부(C)의 제어에 의하여 가열될 수 있다. 제3 가열부(15)는 하우징(3)의 내부 공간 중, 하부에서 제1 방향(D1)으로 이격된 부분에 위치할 수 있다. 제3 가열부(15)는 수용부(7)의 상부를 가열할 수 있다. 제3 가열부(15)는 코일을 포함할 수 있다. 코일은 복수 개가 제공될 수 있다. 실시 예들에서, 제3 가열부(15)의 코일은 8개가 제공될 수 있다. 복수 개의 코일들은 제1 방향(D1)으로 배열될 수 있다. 제3 가열부(15)가 배치되는 영역은 제3 구간(S3)이라 칭할 수 있다. 제3 구간(S3)은 하우징(3)의 바닥에서 제1 방향(D1)으로 일정 거리 이격된 곳에서부터, 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제3 가열부(15)에 의해 가열된 제3 구간(S3)의 온도는 제3 온도와 유사할 수 있다. 제3 구간(S3)의 일부는 제2 구간(S2)과 중첩될 수 있다. 제3 구간(S3)의 하부는 제2 구간(S2)의 상부와 제1 방향(D1)으로 중첩될 수 있다. 즉, 제3 구간(S3)의 하단은 제2 구간(S2)의 상단보다 더 밑에 위치할 수 있다. 제3 구간(S3)과 제2 구간(S2)이 중첩되는 구간의 온도는 제2 온도보다 높고, 제3 온도보다 낮을 수 있다.
제2 예비 가열부(19)는 제2 예비온도로 가열될 수 있다. 제2 예비온도는 제3 온도보다 높을 수 있다. 실시 예들에서, 제2 예비 온도는 대략 섭씨 760도일 수 있다. 제2 예비 가열부(19)는 제어부(C)의 제어에 의하여 가열될 수 있다. 제2 예비 가열부(19)는 하우징(3)의 내부 공간 중, 상부에 위치할 수 있다. 제2 예비 가열부(19)는 공정부(5)의 상부를 가열할 수 있다. 제2 예비 가열부(19)는 코일을 포함할 수 있다. 코일은 복수 개가 제공될 수 있다. 실시 예들에서, 제2 예비 가열부(19)의 코일은 4개가 제공될 수 있다. 복수 개의 코일들은 제1 방향(D1)으로 배열될 수 있다. 제2 예비 가열부(19)가 배치되는 영역은 제2 예비구간(P2)이라 칭할 수 있다. 제2 예비구간(P2)은 하우징(3)의 천장에서부터 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 연장될 수 있다. 제2 예비 가열부(19)에 의해 가열된 제2 예비구간(P2)의 온도는 제2 예비온도와 유사할 수 있다. 제2 예비구간(P2)의 일부는 제3 구간(S3)과 중첩될 수 있다. 제2 예비구간(P2)의 하부는 제3 구간(S3)의 상부와 제1 방향(D1)으로 중첩될 수 있다. 즉, 제2 예비구간(P2)의 하단은 제3 구간(S3)의 상단보다 더 밑에 위치할 수 있다. 제2 예비구간(P2)과 제3 구간(S3)이 중첩되는 구간의 온도는 제3 온도보다 높고, 제2 예비온도보다 낮을 수 있다.
중첩되는 구간들에 대한 보다 상세한 내용은 도 4 및 도 5를 참고하여 후술하도록 한다.
제어부(C)는 가열장치(1)를 제어할 수 있다. 제어부(C)는 가열장치(1)의 온도를 상승시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(C)는 가열장치(1)에 전류를 흘려 보내 가열장치(1)의 온도를 조절할 수 있다. 제어부(C)는 제1 예비 가열부(17), 제1 가열부(11), 제2 가열부(13), 제3 가열부(15) 및 제2 예비 가열부(19)에 다른 전류를 흘려 보낼 수 있다. 제1 예비 가열부(17), 제1 가열부(11), 제2 가열부(13), 제3 가열부(15) 및 제2 예비 가열부(19)의 각각의 온도는 다르게 가열될 수 있다. 가열장치(1)에 대한 보다 상세한 내용은 도 2 내지 도 5를 참고하여 후술하도록 한다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 반도체 공정 설비의 일부를 나타낸 부분 절단 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 제1 가열부(11)는 제1-1 코일(111)을 포함할 수 있다. 제1-1 코일(111)은 제1 방향(D1) 및 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 차례로 연장되는 곡선 구조일 수 있다. 제1-1 코일(111)은 하우징(3)의 내측을 따라 연장되는 띠 형상일 수 있다. 제1-1 코일(111)에 전류가 흐르면 줄열이 발생할 수 있다. 따라서 제1-1 코일(111)의 온도는 상승될 수 있다. 제1-1 코일(111)의 온도는 제1 온도가 될 수 있다.
제1 가열부(11)는 제1-1 받침부(112)를 더 포함할 수 있다. 제1-1 받침부(112)는 제1-1 코일(111)이 쳐지지 않도록 제1-1 코일(111)을 받쳐줄 수 있다. 제1-1 받침부(112)는 지지대(1121) 및 받침대(1123)를 포함할 수 있다. 받침대(1123)는 제1-1 코일(111)을 기준으로, 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 이격 배치될 수 있다. 받침대(1123)는 제1-1 코일(111)이 가열되어 열팽창 되거나 중력에 의해 아래로 처질 때, 제1-1 코일(111)이 제1-1 코일(111)의 밑에 있는 다른 코일과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 지지대(1121)는 받침대(1123)를 지지할 수 있다. 제1-1 받침부(112)는 단열 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제1-1 받침부(112)는 세라믹, 글래스 등을 포함할 수 있다. 제1-1 받침부(112)는 코일들 간에 접촉에 의해 온도가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 다른 코일들도 제1-1 코일(111)과 동일 또는 유사한 형상일 수 있다. 다른 코일들도 제1-1 받침부(112)와 동일 또는 유사한 구성에 의해 지지될 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 반도체 공정 설비 가열장치의 일부를 나타낸 측면도이다.
도 4를 참고하면, 가열장치(1)는 제1 가열부(11) 및 제2 가열부(13)를 포함할 수 있다.
제1 가열부(11)는 제1-1 코일(111), 제1-2 코일(113) 및 제1-3 코일(115)을 포함할 수 있다. 제1-2 코일(113)은 제1-1 코일(111)을 기준으로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제1-3 코일(115)은 제1-2 코일(113)을 기준으로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제1-1 코일(111), 제1-2 코일(113) 및 제1-3 코일(115)은 모두 같은 온도가 가열될 수 있다. 실시 예들에서, 제1-1 코일(111), 제1-2 코일(113) 및 제1-3 코일(115)은 모두 제1 온도로 가열될 수 있다.
제1 가열부(11)는 제1-1 받침부(112), 제1-2 받침부(114) 및 제1-3 받침부(116)를 더 포함할 수 있다. 제1-1 받침부(112)는 제1-1 코일(111)을 밑에서 지지할 수 있다. 즉, 제1-1 코일(111)은 제1 방향(D1)의 반대 방향에서 제1-1 코일(111)이 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 쳐지는 것을 받쳐줄 수 있다. 제1-2 받침부(114) 및 제1-3 받침부(116)는 각각 제1-2 코일(113) 및 제1-3 코일(115)을 지지할 수 있다.
제2 가열부(13)는 제2-1 코일(131), 제2-2 코일(133) 및 제2-3 코일(135)을 포함할 수 있다. 제2-1 코일(131)은 제1-2 코일(113)과 제1-3 코일(115)의 사이에 위치할 수 있다. 제2-2 코일(133)은 제1-3 코일(115)을 기준으로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제2-3 코일(135)은 제2-2 코일(133)을 기준으로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제2-1 코일(131), 제2-2 코일(133) 및 제2-3 코일(135)은 모두 같은 온도로 가열될 수 있다. 실시 예들에서, 제2-1 코일(131), 제2-2 코일(133) 및 제2-3 코일(135)은 모두 제2 온도로 가열될 수 있다. 제2 온도는 제1 온도보다 높을 수 있다.
제1 가열부(11)의 코일들 중 적어도 일부가 제2 가열부(13)의 코일들 중 적어도 일부보다 제1 방향(D1)으로 이격되어 있으므로, 제1 온도로 가열되는 제1 가열부(11)가 배치되는 영역과 제2 온도로 가열되는 제2 가열부(13)가 배치되는 영역은 중첩될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 온도로 가열되는 제1 가열부(11)가 배치되는 영역과 제2 온도로 가열되는 제2 가열부(13)가 배치되는 영역은 제1 방향(D1)으로 중첩될 수 있다. 중첩되는 구역의 온도는 제1 온도보다 높고 제2 온도보다 낮을 수 있다. 따라서 제1 방향(D1)으로 갈수록 온도는 서서히 올라갈 수 있다. 제1 방향(D1)으로의 급격한 온도 변화는 방지될 수 있다. 제1 방향(D1)을 따라 발생하는 온도 변화가 완만하므로, 각 구역의 온도 제어는 용이할 수 있다. 원하는 구간에서 원하는 온도를 용이하게 획득할 수 있다. 반도체 공정 설비의 온도 관리는 정밀해질 수 있다. 각 구간에서 정밀한 온도 제어가 가능하므로, 반도체 웨이퍼들에 대한 증착 공정은 정밀하게 수행될 수 있다.
제1 예비 가열부(17, 도 1 참고)와 제1 가열부(11)도, 제1 가열부(11)와 제2 가열부(13)와 동일 또는 유사한 방식으로 배치될 수 있다. 제1 예비 가열부(17)와 제1 가열부(11)가 중첩되는 구간의 온도는, 제1 예비온도보다 높고 제1 온도보다 낮을 수 있다. 따라서 제1 방향으로 갈수록 온도는 일정하게 상승할 수 있다.
제2 가열부(13)와 제3 가열부(15)도, 제1 가열부(11)와 제2 가열부(13)와 동일 또는 유사한 방식으로 배치될 수 있다. 제2 가열부(13)와 제3 가열부(15)가 중첩되는 구간의 온도는, 제2 온도보다 높고 제3 온도보다 낮을 수 있다. 따라서 제1 방향으로 갈수록 온도는 일정하게 상승할 수 있다.
제3 가열부(15)와 제2 예비 가열부(19)도, 제1 가열부(11)와 제2 가열부(13)와 동일 또는 유사한 방식으로 배치될 수 있다. 제3 가열부(15)와 제2 예비 가열부(19)가 중첩되는 구간의 온도는, 제3 온도보다 높고 제2 예비온도보다 낮을 수 있다. 따라서 제1 방향으로 갈수록 온도는 일정하게 상승할 수 있다.
반도체 공정 설비에는 복수 개의 종류의 기체들이 공급되어 반도체 웨이퍼 상에서 공정이 진행될 수 있다. 복수 개의 종류의 기체들이 만나 반응을 일으켜 공정이 진행될 수 있다. 이때 반도체 공정 설비에서 기체는 일 방향에서 공급될 수 있다. 보다 구체적으로, 기체는 유입부를 통해 공급될 수 있다. 그러나 반도체 웨이퍼들은 제1 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서 제1 방향으로 적층된 반도체 웨이퍼들에 도달하는 기체의 양은 상이할 수 있다. 기체의 양이 상이하면 각 반도체 웨이퍼들 상에서 적층되는 층의 두께는 상이해질 수 있다. 즉, 반도체 웨이퍼들의 두께분포는 반도체 웨이퍼의 적층 위치에 따라 달라질 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 방향으로 갈수록 도달하는 기체의 양은 적어질 수 있다. 따라서 제1 방향으로 갈수록 증착 공정이 수행된 반도체 웨이퍼의 두께는 얇아질 수 있다. 이에 따라 반도체 웨이퍼의 불량률은 상승할 수 있고, 반도체 공정의 수율은 하락할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따르면, 제1 방향으로 갈수록 온도가 높아지도록 제어할 수 있다. 제1 온도로 가열되는 구간과 제2 온도로 가열되는 구간이 중첩되므로, 제1 방향으로 갈수록 온도는 일정하게 상승할 수 있다. 온도가 높으면 적은 양의 기체만으로도 충분한 반응이 일어날 수 있다. 따라서 제1 방향으로 갈수록 온도가 상승하면, 제1 방향으로 갈수록 도달하는 기체가 적어지더라도 충분한 반응이 일어날 수 있다. 이에 따라 반도체 웨이퍼의 두께 분포는 일정해질 수 있고, 반도체 공정의 수율은 향상될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 반도체 공정 설비에 의하면, 제1 온도로 가열되는 제1 가열부와 제2 온도로 가열되는 제2 가열부를 교차로 배열하므로, 중첩 구간을 용이하게 형성할 수 있다. 중첩구간을 위해 코일의 형상을 변형시킬 필요가 없으므로 새로운 공정이 요구되지 않으며, 제조단가는 낮춰질 수 있다. 또한 코일을 받쳐주는 받침부의 형상도 간단해지므로 용이하게 제작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 반도체 공정 설비 가열장치의 일부를 나타낸 측면도이다.
이하에서, 도 4를 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 설명은 편의를 위하여 생략될 수 있다.
도 5를 참고하면, 가열장치(1')는 제1 가열부(11') 및 제2 가열부(13')를 포함할 수 있다.
제1 가열부(11')는 제1-1 코일(111'), 제1-2 코일(113'), 제1-3 코일(115') 및 제1-4 코일(117')을 포함할 수 있다. 제1-2 코일(113')은 제1-1 코일(111')을 기준으로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제1-3 코일(115')은 제1-2 코일(113')을 기준으로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제1-4 코일(117')은 제1-3 코일(115')을 기준으로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제1-1 코일(111'), 제1-2 코일(113'), 제1-3 코일(115') 및 제1-4 코일(117')은 모두 같은 온도가 가열될 수 있다. 실시 예들에서, 제1-1 코일(111), 제1-2 코일(113), 제1-3 코일(115) 및 제1-4 코일(117')은 모두 제1 온도로 가열될 수 있다.
제2 가열부(13')는 제2-1 코일(131'), 제2-2 코일(133'), 제2-3 코일(135') 및 제2-4 코일(137')을 포함할 수 있다. 제2-1 코일(131')은 제1-2 코일(113')과 제1-3 코일(115')의 사이에 위치할 수 있다. 제2-2 코일(133')은 제1-3 코일(115')과 제1-4 코일(117') 사이에 위치할 수 있다. 제2-3 코일(135')은 제1-4 코일(117')을 기준으로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제2-4 코일(137')은 제2-3 코일(135')을 기준으로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제2-1 코일(131'), 제2-2 코일(133'), 제2-3 코일(135') 및 제2-4 코일(137')은 모두 같은 온도로 가열될 수 있다. 실시 예들에서, 2-1 코일(131'), 제2-2 코일(133'), 제2-3 코일(135') 및 제2-4 코일(137')은 모두 제2 온도로 가열될 수 있다. 제2 온도는 제1 온도보다 높을 수 있다.
제1 방향(D1)으로 중첩되는 다른 온도의 코일이 2개 이상 존재하므로, 제1 방향(D1)으로 갈수록 온도는 더 완만하고 일정하게 상승할 수 있다. 반도체 공정 설비 내부의 온도 제어는 더욱 용이해질 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 가열장치
11: 제1 가열부
111: 제1-1 코일
112: 제1-1 받침부
1121: 지지대
1123: 받침대
13: 제2 가열부
15: 제3 가열부
17: 제1 예비 가열부
19: 제2 예비 가열부
3: 하우징
5: 공정부
7: 수용부
51: 유입부
53: 유출부
71: 수용턱
73: 지지부
C: 제어부
W: 웨이퍼
S1: 제1 구간
S2: 제2 구간
S3: 제3 구간
P1: 제1 예비구간
P2: 제2 예비구간

Claims (10)

  1. 제1 온도로 가열되는 제1 가열부; 및
    제2 온도로 가열되는 제2 가열부; 를 포함하되,
    상기 제1 가열부는:
    제1-1 코일;
    상기 제1-1 코일로부터 제1 방향으로 이격되는 제1-2 코일; 및
    상기 제1-2 코일로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 제1-3 코일; 을 포함하고,
    상기 제2 가열부는:
    상기 제1-2 코일 및 상기 제1-3 코일 사이에 위치하는 제2-1 코일;
    상기 제1-3 코일로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 제2-2 코일; 및
    상기 제2-2 코일로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 제2-3 코일; 을 포함하며,
    상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높은 반도체 공정 설비 가열장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제3 온도로 가열되는 제3 가열부를 더 포함하되,
    상기 제3 온도는 상기 제2 온도보다 높은 반도체 공정 설비 가열장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제1 가열부가 상기 제1 온도로 가열되도록 상기 제1 가열부에 전압을 인가하고, 상기 제2 가열부가 상기 제2 온도로 가열되도록 상기 제2 가열부에 전압을 인가하는 반도체 공정 설비 가열장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 가열부 및 상기 제2 가열부는 반도체 웨이퍼가 안착되는 수용부를 둘러싸는 반도체 공정 설비 가열장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 가열부는:
    상기 제1-1 코일을 상기 제1 방향의 반대 방향에서 받쳐주는 제1-1 받침부;
    상기 제1-2 코일을 상기 제1 방향의 반대 방향에서 받쳐주는 제1-2 받침부; 및
    상기 제1-3 코일을 상기 제1 방향의 반대 방향에서 받쳐주는 제1-3 받침부; 를 더 포함하는 반도체 공정 설비 가열장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1-1 받침부, 상기 제1-2 받침부 및 상기 제1-3 받침부는 단열물질을 포함하는 반도체 공정 설비 가열장치.
  7. 제1 온도로 가열되는 제1 가열부; 및
    제2 온도로 가열되는 제2 가열부; 를 포함하되,
    상기 제1 가열부는 제1 방향으로 나열된 코일들을 포함하고,
    상기 제2 가열부는 상기 제1 방향으로 나열된 코일들을 포함하며,
    상기 제1 가열부의 코일들 중 일부는 상기 제2 가열부의 코일들 중 일부와 상기 제1 방향으로 교차 나열되는 반도체 공정 설비 가열장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높은 반도체 공정 설비 가열장치.
  9. 반도체 공정이 수행되는 공정부의 일부를 둘러싸는 제1 가열부가 위치하는 제1 구간; 및
    상기 공정부의 일부를 둘러싸는 제2 가열부가 위치하는 제2 구간; 을 포함하되,
    상기 제1 가열부는 제1 온도로 가열되며,
    상기 제2 가열부는 제2 온도로 가열되고,
    상기 제1 구간의 적어도 일부분은 상기 제2 구간의 적어도 일부분과 상기 공정부의 연장 방향으로 중첩되며,
    상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높은 반도체 공정 설비.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 구간과 상기 제2 구간이 중첩되는 구간의 온도는 상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이인 반도체 공정 설비.
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