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두께 균일도 향상을 위한 LPCVD 챔버 내 웨이퍼 온도 분포 분석
Analysis of temperature distribution of wafers inside LPCVD chamber for improvement of thickness uniformity 원문보기

한국가시화정보학회지= Journal of the Korean society of visualization, v.14 no.2, 2016년, pp.25 - 30  

강승환 (Graduate School, Department of Mechanical Engineering, Sungkyunkwan University) ,  김병훈 (Samsung Electronics, Memory Business) ,  공병환 (Samsung Electronics, Memory Business) ,  이재원 (Graduate School, Department of Mechanical Engineering, Sungkyunkwan University) ,  고한서 (School of Mechanical Engineering, Sungkyunkwan University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The wafer temperature and its uniformity inside the LPCVD chamber were analyzed. The temperature uniformity at the end of the wafer load depends on the heat-insulating cap. The finite difference method was used to investigate the radiation and conduction heat transfer mechanisms, and the temperature...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 초기 상태에서 총 1000초 동안의 온도 변화를 계산하였고, 온도 변화가 없는 상태가 되었을 때는 정상상태로 가정하였다. 본 계산에서는 온도에 따라 변하는 물성치들을 도입하여(7-9) 좀 더 정확한 값을 도출하고자 하였다.

가설 설정

  • 또한 캡 부분은 m개의 분할 면과 n개의 층으로 나누었고, 바깥면은 대기와 만나는 부분으로서 대류 열전달계수 h를 20W/m2・K로 가정하여 히트싱크가 되도록 계산하였다. 초기 상태에서 총 1000초 동안의 온도 변화를 계산하였고, 온도 변화가 없는 상태가 되었을 때는 정상상태로 가정하였다. 본 계산에서는 온도에 따라 변하는 물성치들을 도입하여(7-9) 좀 더 정확한 값을 도출하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저압 화학 기상 증착법은 어떻게 박막을 증착하는가? 저압 화학 기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD)은 반도체 생산 공정에서 웨이퍼(Wafer) 위에 박막을 증착하는 방법 중 하나로서, 반도체 대량 생산 공정에서 사용되고 있다. 이 방법은 챔버(chamber) 내부에 웨이퍼를 쌓고, 고온과 진공에 가까운 저압의 환경에서 반응가스를 주입하여 실리콘 웨이퍼 위에 박막을 증착시키는 방법이다. 이 때 웨이퍼 로드(Load)는 측면에서부터 가열되기 때문에 웨이퍼 내의 온도는 바깥이 높고 안쪽이 낮은, 움푹 파인 형태의 온도 프로파일(Profile)을 가지고 상승하며, 정상상태에 이르러서도 주변 경계 조건에 의해 상단과 하단의 웨이퍼의 온도는 고르지 않은 상태로 유지된다.
저압 화학 기상 증착법은 어떠한 방법 중 하나인가? 저압 화학 기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD)은 반도체 생산 공정에서 웨이퍼(Wafer) 위에 박막을 증착하는 방법 중 하나로서, 반도체 대량 생산 공정에서 사용되고 있다. 이 방법은 챔버(chamber) 내부에 웨이퍼를 쌓고, 고온과 진공에 가까운 저압의 환경에서 반응가스를 주입하여 실리콘 웨이퍼 위에 박막을 증착시키는 방법이다.
웨이퍼의 온도는 무엇에 영향을 끼치는 요소인가? 이 때 웨이퍼 로드(Load)는 측면에서부터 가열되기 때문에 웨이퍼 내의 온도는 바깥이 높고 안쪽이 낮은, 움푹 파인 형태의 온도 프로파일(Profile)을 가지고 상승하며, 정상상태에 이르러서도 주변 경계 조건에 의해 상단과 하단의 웨이퍼의 온도는 고르지 않은 상태로 유지된다. 웨이퍼의 온도는 박막 성장 및 두께에 영향을 끼치는 요소이므로 웨이퍼 로드의 일정한 온도장을 만드는 것이 반도체 산업에서 중요한 이슈이며 이에 따른 많은 연구가 이어지고 있다.
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참고문헌 (10)

  1. Oppenheim, A., 1956, "Radiation analysis by the network method," Transactions of the American Society of Mechanical Engineers 78, 725-735. 

  2. Incropera, F. P., Dewitt, D. P., Bergman, T. L., Lavine, A. S., 2007, Fundamentals of heat and mass transfer, 6th ed., John Wiley, Hoboken, NJ. 

  3. Siegel, R., Howell, J. R., 2002, Thermal radiation heat transfer, Taylor & Francis, New York. 

  4. http://www.thermalradiation.net/sectionc/C-41.html 

  5. Badgwell, T. A., Trachtenberg, I., Edgar, T. F., 1994, "Modeling the wafer temperature profile in a multiwafer LPCVD furnace," Journal of the Electrochemical Society, 141(1), 161-172. 

  6. Kim, I. K., Kim, W. S., 1999, "Theoretical analysis of wafer temperature dynamics in a low pressure chemical vapor deposition reactor," International Journal of Heat and Mass Transfer, 42(22), 4131-4142. 

  7. Munro, R. G., 1997, "Material properties of a sintered ${\alpha}$ -SiC," J. Phys. Chem. Ref. Data, 26(5), 1195-1203. 

  8. Nilsson, O., Mehling, H., Horn, R., Fricke, J., Hofmann, R., Muller, S.G., Eckstein, R., Hofmann, D., 1997, "Determination of the thermal diffusivity and conductivity of monocrystalline silicon carbide (300-2300 K)," High Temp. High Press., 29(1), 73-79. 

  9. Glassbrenner, C. J. and Glen A. Slack., 1964. "Thermal Conductivity of Silicon and Germanium from $3^{\circ}$ K to the Melting Point," Physical Review, 134(4A), A1058-A69. 

  10. Kang, S.-H., Lee, S. H., Kim, B. H. and Ko, H. S., 2015, "Analysis and Visualization of Temperature Field for Wafer Batch in Furnace," Journal of The Korean Society of Visualization, 13(3), 24-28. 

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