KR20080090823A - 듀얼 온도 제어구조를 구비하는 반도체 제조장치 - Google Patents

듀얼 온도 제어구조를 구비하는 반도체 제조장치 Download PDF

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KR20080090823A
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
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Abstract

듀얼 온도 제어구조의 반도체 제조장치를 제공한다. 개시된 반도체 제조장치는 챔버; 상기 챔버 내에 설치되어 웨이퍼를 가열하는 히터; 상기 히터의 센터 부에 설치되는 제 1 발열체; 상기 제 1 발열체에 전기적으로 연결되는 제 1 전원부; 상기 히터의 센터 부의 온도를 제어하도록 상기 히터의 센터 부에 설치되는 제1 온도 제어부; 상기 히터의 에지 부에 설치되는 제 2 발열체; 상기 제 2 발열체에 전기적으로 연결되는 제 2 전원부; 및 상기 히터의 에지 부의 온도를 제어하도록 상기 히터의 에지 부에 설치되는 제 2 온도 제어부를 포함한다.
듀얼 온도 제어구조, 제1 온도 제어부, 제2 온도 제어부

Description

듀얼 온도 제어구조를 구비하는 반도체 제조장치{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS HAVING DUAL TEMPERATURE CONTROLLING STRUCTURE}
도 1은 종래 반도체 제조장치를 보인 종단면도
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 온도 제어구조를 구비하는 반도체 제조장치를 보인 종단면도
*주요부분에 대한 도면부호
100 : 듀얼 온도 제어구조의 반도체 제조장치
110 : 챔버
120 : 샤워 헤드
130 : 전극
140 : 히터
141 : 히터 샤프트
150 : 제 1 발열체
151 : 제 1 전원부
152 : 제 1온도 제어부
160 : 제 2 발열체
161 : 제 1 전원부
162 : 제 2온도 제어부
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 특히 히터의 센터 부와 에지 부의 온도를 제어하여 웨이퍼의 막질 균일성을 실현할 수 있는 듀얼 온도 제어구조를 구비하는 반도체 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는 다양한 단위 공정을 거쳐야 하며, 그 중에서 기판인 웨이퍼 표면에 여러 가지 막을 형성하기 위한 공정으로서 화학기상증착 (Chamical Vapor Deposition ; 이하 'CVD'라 함) 공정이 주로 사용된다.
통상적으로 상기 CVD 공정은 반응이 이루어지는 챔버 내부의 압력에 따라 저압 CVD(Low Pressure CVD) 공정과, 상압 CVD(Atmospheric Pressure CVD) 공정으로 구분되며, 이 외에 플라즈마 강화 CVD (Plasma Enhanced CVD) 공정 및 광여기 CVD 공정 등이 포함된다. 이 중 상기 플라즈마 강화 CVD 공정은 반응가스를 진공 상태의 챔버에 주입하고, 고주파 전원(RF 전원)을 인가하여 플라즈마화시킴으로써 반응성이 높은 라디칼(radical) 및 이온(ion) 들을 형성하고, 이들의 화학 반응을 통해 원하는 막이 웨이퍼 상에 증착되도록 한다.
플라즈마 강화 CVD 방법으로 박막 증착 공정을 원활하게 진행하기 위해서는 박막이 증착되는 웨이퍼가 공정진행에 적합한 온도로 가열되어야 하는바, 이를 위 해 반도체 제조장치의 히터와 상기 히터를 제어하는 제어부를 필요로 한다.
도 1은 종래 반도체 제조장치를 보인 종단면도이다.
도 1를 참조하면, 종래 반도체 제조장치(10)에 있어서, 챔버(11)의 상부에는 반응가스가 분사되는 샤워 헤드(12)가 구비되고, 상기 샤워 헤드(12) 내에는 전극(13)이 구비된다.
상기 쳄버(11)의 내부에 히터(14)가 구비되어 있다. 히터(14)의 내부에는 발열체(15)가 구비되어 있고, 상기 발열체(15)에는 전원부(16)가 연결되어 있다.
상기 히터(14)는 웨이퍼(W)를 지지하며 발열하는 발열체(15)에 의해 박막이 증착되는 웨이퍼(W)를 공정진행에 적합한 온도로 상승시키는 역할을 한다.
히터(14)에는 그 히터(14)를 지지하는 히터 샤프트(17)가 설치되어 있으며, 히터(14)의 센터 부에는 상기 히터(14)의 온도를 제어하는 제어부(18)가 구비되어 있다.
통상, 증착 공정에서, 웨이퍼의 막의 두께에 가장 큰 영향을 주는 요소 중의 하나가 온도이다. 따라서 증착 공정에서 웨이퍼를 균일하고 적정한 온도로 유지하여한다. 하지만, 공정상 반응가스의 흐름 량이 상대적으로 히터의 센터 부 쪽보다 에지 부 쪽에서 많다.
종래 반도체 제조장치(10)에 있어서는, 히터(14)의 센터 부에만 제어부(17)가 설치되어 있고, 이 센서 부를 이용하여 히터의 온도를 제어하기 때문에, 히터의 센터 부는 적정한 온도로 제어할 수 있지만, 히터의 에지 부를 적정한 온도로 정밀하게 제어할 수 없는 한계성이 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 히터의 센터 부 쪽은 물론 에지 부 쪽의 온도를 적절히 제어하여 웨이퍼의 막질의 균일성을 실현할 수 있는 듀얼 온도 제어구조의 반도체 제조장치를 제공하는데에 있다.
이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위하여 본 발명에 따른 듀얼 온도 제어구조의 반도체 제조장치는 챔버; 상기 챔버 내에 설치되어 웨이퍼를 가열하는 히터; 상기 히터의 센터 부에 설치되는 제 1 발열체; 상기 제 1 발열체에 전기적으로 연결되는 제 1 전원부; 상기 히터의 센터 부의 온도를 제어하도록 상기 히터의 센서 부에 설치되는 제1 온도 제어부; 상기 히터의 에지 부에 설치되는 제 2 발열체; 상기 제 2 발열체에 전기적으로 연결되는 제 2 전원부; 및 상기 히터의 에지 부의 온도를 제어하도록 상기 히터의 에지 부에 설치되는 제 2 온도 제어부를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 온도 제어구조를 구비하는 반도체 제조장치를 보인 종단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 온도 제어구조의 반도체 제조장치(100)는 증착 공정을 위해 반응가스가 유입되는 챔버(110)를 구비한다.
챔버(110)의 상부에는 반응가스가 분사되는 샤워 헤드(120)가 구비되고, 상 기 샤워 헤드(120) 내에는 전극(130)이 구비된다.
상기 챔버(110) 내에는 웨이퍼(W)를 지지하며 웨이퍼(W)를 소정 온도로 가열하는 히터(140)가 구비된다. 상기 히터(140)의 센터 부에 제 1 발열체(150)가 구비되고, 상기 제 1 발열체(150)에 제 1 전원부(151)가 전기적으로 연결되어 있다. 히터(140)에는 그 히터(140)를 지지하는 히터 샤프트(141)가 설치되어 있다.
여기서, 히터(140)의 센터 부란 히터(140)의 중심부위를 말하며, 히터(140)의 에지 부란 히터의 외곽둘레부분을 말한다.
상기 히터(140)의 센터 부의 온도를 제어하도록 상기 히터(140)의 센터 부에는 제1 온도 제어부(152)가 설치되어 있다.
상기 히터(140)의 에지 부에는 제 2 발열체(160)가 구비되고, 상기 제 2 발열체(160)에 제 2 전원부(161)가 전기적으로 연결되어 있다.
상기 히터(140)의 에지 부의 온도를 제어하도록 상기 히터(140)의 에지 부에 제 2온도 제어부(162)가 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 듀얼 온도 제어구조의 반도체 제조장치에 있어서는, 전원부(111)를 통해 고주파 전원이 공급되면, 전극(130)에 전원이 인가된다.
이때, 샤워 헤드(130)와 히터(140) 사이에 플라즈마 형성을 위한 전계(電界)가 형성된다.
히터(140)는 제 1 및 제 2발열체(150)(160)의 발열에 의해 온도가 상승하고, 박막이 증착되는 웨이퍼(W)를 공정 진행에 적합한 온도로 상승시킨다.
플라즈마 증착 공정에 의해 플라즈마화된 반응성이 높은 라디칼 및 이온들은 화학 반응을 통해 원하는 웨이퍼(W) 상에 증착된다.
공정상 반응가스의 흐름 량은 상대적으로 히터(140)의 센터 부 쪽보다 에지 부 쪽에서 많다. 이 경우, 히터(140)의 센터 부에는 제 1온도 제어부(170)가 설치되어 있고, 히터(140)의 에지 부에는 제 2온도 제어부(180)가 설치되어 있기 때문에, 히터(140)의 센터 부의 온도와 히터(140)의 에지 부의 온도를 각각 제어할 수 있다.
즉, 제 1온도 제어부(152)에 의해 제 1 발열체(150)가 적당하게 발열하여 히터(140)의 센터 부 온도를 조절하며, 이와 동시에 제 2온도 제어부(162)에 의해 제 2 발열체(160)가 적당하게 발열하여 히터(140)의 센터 부 온도를 조절한다.
따라서, 히터(140)의 센터 부 쪽은 물론 에지 부 쪽의 온도를 모두 적정한 온도로 제어하여 웨이퍼(W)의 막질의 균일성(Uniformity)를 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조장치에서는, 히터의 센터 부와 히터의 에지 부에 각각 제 1온도 제어부와 제 2온도 제어부가 설치되어 있기 때문에, 히터의 센터 부 쪽은 물론 에지 부 쪽의 온도를 적절히 제어하여 웨이퍼의 막질의 균일성(Uniformity)를 실현할 수 있다.

Claims (1)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내에 설치되어 웨이퍼를 가열하는 히터;
    상기 히터의 센터 부에 설치되는 제 1 발열체;
    상기 제 1 발열체에 전기적으로 연결되는 제 1 전원부;
    상기 히터의 센터 부의 온도를 제어하도록 상기 히터의 센서 부에 설치되는 제1 온도 제어부;
    상기 히터의 에지 부에 설치되는 제 2 발열체;
    상기 제 2 발열체에 전기적으로 연결되는 제 2 전원부; 및
    상기 히터의 에지 부의 온도를 제어하도록 상기 히터의 에지 부에 설치되는 제 2 온도 제어부를 포함하는 반도체 제조장치.
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