JP2006295141A

JP2006295141A - 加熱装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JP2006295141A
Application number: JP2006068707A
Authority: JP
Inventors: Dong-Woo Lee; 瞳雨李; Tae-Gyu Kim; 兌圭金; Jin-Sung Lee; 晉成李; Bang-Weon Lee; 邦元李
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2006-10-26
Also published as: US20060237421A1; KR20060107048A

Abstract

【課題】被加熱体を均一に過熱したり、部分的に所望の温度に過熱しうる加熱装置及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】被加熱体Ｗが上部に積載され、複数の加熱領域に区画される加熱プレート１３１と、加熱プレート１３１の下部に設けられて加熱プレート１３１を全体的に均一に加熱するメインヒーター１３３と、加熱プレート１３１の下部に加熱領域に対応すべく設けられるものであって、加熱プレート１３１を加熱領域別に加熱する複数のサブヒーター１３５ａ〜１３５ｃとを備える加熱装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は、加熱装置及びその駆動方法に係り、さらに詳細には、半導体の製造工程時、ウェーハのような被加熱体を全体的に均一に加熱したり、または部分的に所望の温度に加熱しうる加熱装置及びその駆動方法に関する。

一般的に、半導体工程にはウェーハ上に塗布されたフォトレジストをベークする工程、ＣＶＤ装置内でウェーハ上に薄膜を形成する工程、ウェーハを熱処理する工程のようにウェーハを所定温度に加熱する工程が含まれる。
このような半導体工程のうち、その一例としてベーク工程を行う従来のベーク装置を図１に示す。そして、図２には、図１に示された加熱装置の底面を示す。図１及び図２に示すように、上部カバー１０と下部カバー２０とが結合され、その内部にベーク作業が行われるチャンバを形成する。そして、チャンバ内部には、ウェーハＷを所定温度に加熱するための加熱装置３０が設置されており、加熱装置３０の下部には加熱されたウェーハＷを冷却させるための冷却チャンバ４０が設けられている。

加熱装置は、ウェーハＷが積載される加熱プレート３１と、加熱プレート３１の下面に所定パターンで形成された複数のヒーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇで構成される。ここで、加熱プレート３１は、ウェーハＷ内の各位置に対応する複数の加熱領域に区画されており、このような加熱領域各々に対応してヒーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇが設けられている。ここで、ヒーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇは、相互独立的に駆動されて加熱領域各々を所望の温度に加熱する。

前述のような構成で、加熱プレート３１の上部に積載されたウェーハＷを全体的に均一に加熱するために、ヒーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇは、加熱プレート３１の加熱領域各々を同じ温度に加熱する。一方、変形（ｗａｒｐａｇｅ）が発生したウェーハＷを使う場合には、ウェーハＷを全体的に均一に加熱するためにヒーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇは、加熱領域各々を設定された温度に加熱する。しかし、前述のような加熱装置では、ヒーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇが加熱プレート３１の下面に１つの層に形成されているため、全ての加熱領域を常に制御する必要があり、またヒーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇ間の間隔が広くなると、加熱領域の間で温度低下の現象が発生する問題点がある。

本発明は、前記問題点を解決するために案出されたものであって、積層構造のメインヒーターと複数のサブヒーターとを備えることによって、半導体の製造工程時、ウェーハのような被加熱体を全体的に均一に加熱したり、または部分的に所望の温度に加熱しうる加熱装置及びその駆動方法を提供するところにその目的がある。

前記した目的を達成するための本発明の具現例による加熱装置は、被加熱体が上部に積載され、複数の加熱領域に区画される加熱プレートと、前記加熱プレートの下部に設けられて前記加熱プレートを全体的に均一に加熱するメインヒーターと、前記加熱プレートの下部に前記加熱領域に対応すべく設けられるものであって、前記加熱プレートを加熱領域別に加熱する複数のサブヒーターとを備える。

前記加熱装置は、前記加熱領域それぞれの温度を検出する複数の温度センサーをさらに備えうる。
前記サブヒーターは、前記メインヒーターの下部に設けられ、この際、前記メインヒーターとサブヒーターとの間には絶縁層が介在されることが望ましい。
前記加熱プレートは、セラミックまたは金属からなりうる。

一方、前記した加熱装置を駆動する方法は、前記加熱プレートの加熱領域ごとに温度を設定する段階と、前記メインヒーターを駆動して前記加熱プレートを全体的に均一に加熱する段階と、前記加熱プレートの加熱領域ごとに温度を測定して設定された温度と比較する段階と、温度差が存在する加熱領域に対応する前記サブヒーターを駆動して前記加熱領域を設定された温度に加熱する段階とを含む。

ここで、前記メインヒーターは、前記加熱プレートを前記加熱領域の設定温度のうち、最も低い温度に加熱することが望ましい。

本発明による加熱装置によれば、加熱プレートを全体的に均一に加熱するメインヒーターと加熱プレートを加熱領域別に加熱する複数のサブヒーターとを積層構造に設けることによって、半導体の製造工程時、ウェーハ内の各位置によって所望の温度分布が得られる。そして、このような本発明による加熱装置は、位置別温度制御が特に必要な大型サイズ（例えば、１２インチ以上）のウェーハを加熱するのに特に有用である。

以下、添付された図面を参照して本発明による望ましい実施例を詳細に説明する。図面において同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
本発明では、半導体の製造工程時、ウェーハを全体的に均一に加熱したり、またはウェーハの各部分を所定温度に加熱することによって、ウェーハ内の各位置によって所望の温度分布（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）が得られるようにウェーハを加熱する加熱装置が開示される。

図３は、本発明の実施例による加熱装置を概略的に示す断面図である。そして、図４は、図３に示された加熱装置の底面図である。
図３及び図４に示すように、本発明の実施例による加熱装置１３０は、加熱プレート１３１と、加熱プレート１３１の下部に積層構造で設けられるメインヒーター１３３及び複数のサブヒーター１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃを備える。

加熱プレート１３１の上部には、被加熱体であるウェーハＷが積載される。加熱プレート１３１は、セラミックや高い強度を有する金属で構成することができる。ここで、加熱プレート１３１が金属からなる場合には、金属の下面に絶縁層（図示せず）を形成することが望ましい。そして、加熱プレート１３１には、複数の加熱領域（図３，４における第１、第２及び第３加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃ）がウェーハＷの各部分に対応するように区画されている。

加熱プレート１３１の下面には、メインヒーター１３３が全体的に形成されている。ここで、メインヒーター１３３は、加熱プレート１３１を全体的に均一に加熱させるヒーターである。そして、メインヒーター１３３の下面には、サブヒーター１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃとの絶縁のために絶縁層１３４が形成されている。
絶縁層１３４の下面には、複数のサブヒーター、すなわち、第１、第２及び第３サブヒーター１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが設けられている。そして、第１、第２及び第３サブヒーター１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは、加熱プレートの第１、第２及び第３加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃに対応する位置に設けられている。ここで、サブヒーター１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは、メインヒーター１３３によって加熱プレート１３１が全体的に均一に加熱された状態で加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃ各々を所望の温度に加熱するための補助ヒーターである。

一方、加熱プレート１３１の加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれの温度を検出するための温度センサー（図示せず）が加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃに取り付けられている。
以上、加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃとそれに対応するサブヒーター１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが各々３個ずつ設けられた場合が一例として説明されたが、本実施例ではこれに限定されず、ウェーハＷ内の位置別に要求される温度分布によって加熱領域及びサブヒーターは多様な個数で設けることができ、また加熱領域及びサブヒーターの形態も多様に変形することができる。そして、メインヒーター１３３がサブヒーター１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃの上部に設けられた場合を説明したが、メインヒーター１３３は、サブヒーター１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃの下部に設けることもできる。

以下、前述のような構成を有する加熱装置の駆動方法について説明する。
図５は、本発明の実施例による加熱装置の駆動方法を説明するためのフローチャートである。
図５に示すように、まず、加熱プレート１３１の加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃ各々に温度を設定する（２０１）。ここで、加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃ各々に設定される温度は、ウェーハＷを全体的に均一に加熱するか、またはウェーハＷを各部分別に相異なる温度に加熱するために、加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃ各々に要求される温度である。以下では、第１、第２及び第３加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃに各々１００℃、１０２℃及び１０４℃の温度を設定する場合を例として説明する。

次いで、メインヒーター１３３を駆動して加熱プレート１３１を全体的に均一に加熱する（２０３）。ここで、メインヒーター１３１は、加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃに設定された温度のうち、最も低い温度、すなわち、１００℃で加熱プレート１３１を全体的に均一に加熱することが望ましい。
次いで、加熱プレートの第１、第２及び第３加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれの温度を温度センサー（図示せず）で測定し（２０５）、このように測定された温度を設定された温度と比較する（２０７）。これにより、第２及び第３加熱領域Ｂ、Ｃには、設定温度と測定温度との間に各々２℃及び４℃の温度差が存在する。

最後に、温度差が存在する第２及び第３加熱領域Ｂ、Ｃに対応する第２及び第３サブヒーター１３５ｂ、１３５ｃを駆動することによって、第２及び第３加熱領域Ｂ、Ｃの温度を各々２℃及び４℃ほど昇温する。これにより、第１、第２及び第３加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃ各々は、ウェーハＷを所望の温度に加熱するための設定温度１００℃、１０２℃及び１０４℃を保持しうる（２０９）。

前述した過程を通じて本発明による加熱装置を駆動すれば、加熱プレートの上部に積載されるウェーハ内の各位置によって所望の温度分布が得られる。
以上、本発明による望ましい実施例を説明したが、これは例示的なもの過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まるべきである。

本発明は、半導体の製造工程時、ウェーハのような被加熱体を加熱する加熱装置に関する技術分野に好適に適用されうる。

従来のベーク装置の概略的な断面図である。図１に示された加熱装置の底面図である。本発明の実施例による加熱装置の概略的な断面図である。本発明の実施例による加熱装置の底面図である。本発明の実施例による加熱装置を駆動方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１３０加熱装置
１３１加熱プレート
１３３メインヒーター
１３４絶縁層
１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃサブヒーター
Ａ第１加熱領域
Ｂ第２加熱領域
Ｃ第３加熱領域

Claims

被加熱体が上部に積載され、複数の加熱領域に区画される加熱プレートと、
前記加熱プレートの下部に設けられて前記加熱プレートを全体的に均一に加熱するメインヒーターと、
前記加熱プレートの下部に前記加熱領域に対応すべく設けられるものであって、前記加熱プレートを加熱領域別に加熱する複数のサブヒーターと、
を備えることを特徴とする加熱装置。
前記加熱領域それぞれの温度を検出する複数の温度センサーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記サブヒーターは、前記メインヒーターの下部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記メインヒーターとサブヒーターとの間には絶縁層が介在されることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
前記加熱プレートは、セラミックまたは金属からなることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
請求項１に記載の加熱装置を駆動する方法において、
前記加熱プレートの加熱領域ごとに温度を設定する段階と、
前記メインヒーターを駆動して前記加熱プレートを全体的に均一に加熱する段階と、
前記加熱プレートの加熱領域ごとに温度を測定して設定された温度と比較する段階と、
温度差が存在する加熱領域に対応する前記サブヒーターを駆動して、前記加熱領域を設定された温度に加熱する段階と、
を含むことを特徴とする熱装置の駆動方法。
前記メインヒーターは、前記加熱プレートを前記加熱領域の設定温度のうち、最も低い温度に加熱することを特徴とする請求項６に記載の加熱装置の駆動方法。