KR100370280B1 - 회전 기판이 가스에 의해 구동되는 급속열처리 시스템 - Google Patents

회전 기판이 가스에 의해 구동되는 급속열처리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR100370280B1
KR100370280B1 KR10-2000-7005661A KR20007005661A KR100370280B1 KR 100370280 B1 KR100370280 B1 KR 100370280B1 KR 20007005661 A KR20007005661 A KR 20007005661A KR 100370280 B1 KR100370280 B1 KR 100370280B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
delete delete
gas flow
wafer
gas
Prior art date
Application number
KR10-2000-7005661A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010032421A (ko
Inventor
헬무트 아쉬너
안드레아스 하우케
울리히 발크
디이터 체어니켈
Original Assignee
스티그 알티피 시스템즈 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스티그 알티피 시스템즈 게엠베하 filed Critical 스티그 알티피 시스템즈 게엠베하
Publication of KR20010032421A publication Critical patent/KR20010032421A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100370280B1 publication Critical patent/KR100370280B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • 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
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • 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
    • C23C16/48—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 by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/481—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 by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/12—Heating of the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/14—Substrate holders or susceptors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명은 처리 대상 물체가 가스 분사 시스템에 의해 RTP 시스템의 광원하에서 회전되게 하는 급속열처리(RTP) 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.

Description

회전 기판이 가스에 의해 구동되는 급속열처리 시스템 {RAPID THERMAL PROCESSING (RTP) SYSTEM WITH GAS DRIVEN ROTATING SUBSTRATE}
RTP 분야에서 직면하게 되는 주된 문제는 RTP 시스템에서 처리된 반도체 웨이퍼의 가열 균일성에 있었다. RTP 시스템은 일반적으로 램프와 같은 광원으로부터의 광을 투과시키는 하나 이상의 벽을 구비한 챔버를 지닌다. 처리 대상 물체는 챔버 안에 놓여지고, 광원으로부터의 광에 의해 조사되어 물체가 가열된다. 광을 투과시키는 벽을 갖는 챔버가 시스템에 반드시 필요한 것은 아니며, 다만 시스템이 처리 동안 물체가 놓여지는 대기를 조절하기만 하면 된다. 그때, 램프는 중간창 없이 물체에 근접하게 놓여질 수 있게 된다. 조사선의 균일성을 증대시키기 위해서 각각의 램프가 개별적으로 조절되는 램프 배터리를 사용하는 많은 과정이 수행되었다. 그러나, 생성된 물질의 균일성은 산업의 견지에서 현재 및 미래 요구에 충분하지 않다. 상기 시스템에서 얻어진 균일성을 증대시키기 위한 한가지 방법은 램프 아래에서 기판을 회전시키는 것이다. 종래의 많은 시스템은 이러한 회전을 달성하는 것으로 알려져 왔다. 그러나, 많은 이들 시스템은 일반적으로 반도체 웨이퍼의 일측에 단지 일렬의 램프만을 사용하였다. 그때는, 웨이퍼의 나머지 일측은 램프에 대하여 웨이퍼를 기계적으로 회전시키기 위해 챔버벽을 관통하는 다양한 샤프트로 사용될 수 있었다. 종래기술의 결함은 시스템이 비싸고 밀봉하기가 어렵다는 데 있다. 또한, 종래의 시스템은 상대적으로 움직이는 부분으로부터 제거되는 오염물질이 챔버를 오염되게 한다. 종래의 시스템은 웨이퍼의 어느 한쪽에 여러열의 광과 함께 사용될 수 없는데, 그 이유는 샤프트, 웨이퍼를 홀딩하는 회전 기재, 및 샤프트가 챔버 블록에 대하여 회전되게 하는데 필요한 부속품이 샤프트와 웨이퍼의 동일 측면상에 있는 열로부터 광을 간섭하고, 웨이퍼상에 충돌하여 생긴 광이 더 이상 균일하지 않기 때문이다.
관련 출원
RTP 원리에 기초한 반응기는 종종 웨이퍼를 다루는 과정 동안 반응기 챔버 일측 단부의 전체 횡단면이 개방된다. 다양한 웨이퍼 홀더, 가드링, 및 상당히 큰 치수를 가지며 웨이퍼 보다 더 두꺼울 수 있는 가스 분배 플레이트가 챔버내로 도입되어야 하며, 공정이 변경되거나 예를 들어 사용되는 웨이퍼 크기가 상이한 경우에 용이하면서도 신속하게 변경되어야 하기 때문에 이러한 구성이 사용되어 왔다. 반응 챔버 치수는 이들 보조 부품을 염두에 두고 설계된다. 본 발명의 참고문헌으로 인용되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 미국특허 제 5,580,830호에는 가스 흐름의 중요성, 및 공정 챔버내에서 가스 흐름을 조절하고 불순물을 조절하기 위한 도어내 구멍의 사용이 기술되어 있다.
스펙트럼 감응이 매우 광범위한 고온계를 사용하여 웨이퍼의 온도를 측정하는 중요성은 본 발명의 양수인에게 양도된 미국특허 제 5,628,564호에 기술되어 있으며, 상기 특허문헌은 본원에 참고문헌으로 인용된다.
통상의 RTP 시스템에서 가열 대상 웨이퍼는 전형적으로, 웨이퍼를 시스템의 반사기 벽에 정확하게 평행하게 유지시키는 다수의 석영핀상에 놓여진다. 종래의 시스템은 웨이퍼를 기구 장착된 서스셉터(susceptor), 전형적으로는 균일한 실리콘 웨이퍼상에 위치하였다. 본원에 참고문헌으로 인용되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 공동계류중인 특허출원 제 08/537,409호에는 웨이퍼로부터 분리된 서스셉터 플레이트의 중요성이 기술되어 있다.
III-IV 반도체의 급속열처리는 실리콘의 RTP 만큼 성공적이지는 못했다. 이러한 성공을 거두지 못한 이유중의 하나는 갈륨 아사나이드(GaAs)의 경우에 비소(As) 표면의 증기압이 비교적 높기 때문이다. 표면 영역은 As가 고갈되고, 물질의 질이 떨어진다. 본원에 참고문헌으로 인용되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 공동계류중인 특허출원 제 08/631,265호는 이러한 문제를 해소하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
웨이퍼를 광 펄스로 국부적으로 가열함으로써 광으로 도핑된 비교적 저온 웨이퍼의 방사율을 증가시키는 방법은 본원에 참고문헌으로 인용되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 공동계류중인 출원 제 08/632,364호에 기술되어 있다.
회전체의 RTP를 위한 방법, 장치 및 시스템은 본 발명의 양수인에게 양도되고본원에 참고문헌으로 인용되는 1997년 10월 17일자로 출원된 러치(Lerch) 등의 공동계류중인 출원 제 08/953,590호에 기술되어 있다.
본 발명은 급속열처리(Rapid Thermal Processing : RTP) 시스템, 장치, 및 상기 급속열처리 시스템에서 물체를 보다 균일하게 가열하기 위한 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 상기 시스템에서 처리된 반도체 웨이퍼를 회전시키는 간편하고 저렴한 방법에 관한 것이다.
발명의 요약
본 발명에 따르면, RTP 시스템에서 처리 대상 물체는 가스 흐름을 물체 또는 물체를 홀딩하고 있는 회전 기판상에 충돌시킴으로써 회전한다. 물체 또는 기판이 가스 흐름에 의해 회전하는 동안 동일하거나 또 다른 가스 흐름이 물체 또는 기판을 지지하기 위한 공기 베어링으로서 사용될 수도 있다. 물체 또는 물체를 운반하는 기판의 회전을 가속시키고/또는 감속시키기 위해 보조 가스 분사물이 사용될 수도 있다. 가스 흐름은 불활성일 수도 있거나 처리 대상 물체와 반응하는 화학물질을 함유할 수도 있거나, 반응하거나 분해되어 처리 대상 물체의 노출 표면상에 층을 생성시키는 가스일 수도 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 종래의 RTP 처리 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 웨이퍼(110)를 홀딩하는 종래의 회전 기재를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 장치를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 보다 바람직한 구체예를 도시하는 도면이다.
도 5는 회전 가능한 기판을 도시하는 도면이다.
도 6은 유동 가스의 압력이 웨이퍼를 지지하면서 중심에 두도록 형상화되는 고정 기재를 도시하는 개요도이다.
도 7은 기판이 리테이너 부재에 의해 축을 중심으로 회전하게 되는 웨이퍼를 홀딩하는 기판을 도시하는 도면이다.
도 8은 회전 가능한 웨이퍼를 지지하기 위한 기재의 평면도이다.
도 9는 웨이퍼를 정위시키기 위한 로봇 팬을 수용하도록 절단된 노치를 지닌 기재의 정면도이다.
도 10은 챔버로 유입되는 웨이퍼를 운반하고 기재 위에 웨이퍼를 홀딩시키는 로봇 팬을 도시하는 도면이다.
도 11은 로봇 팬이 웨이퍼를 기재 표면상에 내린 상태를 도시하는 도면이다.
도 12는 로봇 팬이 제거되고, 유동 가스가 웨이퍼를 기재 표면 위로 부양시키고, 웨이퍼가 축을 중심으로 회전하고 있는 상태를 도시하는 도면이다.
도 13a는 본 발명 장치의 기본 구성의 개요를 도시하는 평면도이다.
도 13b는 본 발명 장치의 기본 구성의 개요를 도시하는 정면도이다.
도 14는 도 13a-b의 공기 베어링(X)을 도시하는 확대도이다.
도 15는 도 13a-b의 샤프트 및 베어링 배치(Y)를 도시하는 정면도이다.
도 16은 도 14의 공기 베어링을 도시하는 확대도이다.
도 17은 도 16의 라인 A-A를 따라서 취한 도 16 횡단면도를 도시하는 정면도이다.
도 18a는 회전하는 기판을 중심에 두기 위한 대안적인 베어링을 도시하는 정면도이다.
도 18b는 회전하는 기판을 중심에 두기 위한 대안적인 베어링을 도시하는 평면도이다.
도 19a는 공기 베어링이 기판을 지지하고 회전 기판이 이의 축을 중심으로 회전하는 것을 보장하는 대안적인 구체예를 도시하는 도면이다.
도 19b는 도 19a의 공기 베어링을 도시하는 정면도이다.
발명의 상세한 설명
도 1은 종래의 RTP 시스템을 도시하고 있다. 반도체 웨이퍼(110) 또는 그 밖의 처리 대상 물체는 석영 지지핀(160)(도면에는 단지 하나의 지지핀만 도시됨)에 의해 석영 RTP 챔버(120)에 지지된다. 가드링(guard ring)(170)은 웨이퍼(110)의 에지로부터 광의 에지 효과를 감소시키는데 사용된다. 단부 판(190)은 상기 챔버(120)에 밀봉되어 있고, 도어(180)는 웨이퍼(110)의 유입을 허용하며, 상기 도어가 닫겨지는 경우에는 챔버가 밀폐되고 공정 가스(125)가 챔버내로 도입된다. 2열의 광원(130 및 140)이 웨이퍼(110)의 어느 쪽에도 도시되어 있다. 컴퓨터(175), 또는 당해기술분야에 공지되어 있는 그 밖의 조절 수단이 램프(130 및 140)를 조절하고, 가스 흐름 조절기(185), 도어(180), 및 본원에서 고온계(165)로서 표시되어 있는 온도 측정 시스템을 조절하는데 사용된다. 가스 흐름은 웨이퍼와 반응하지 않는 불활성 가스일 수 있거나, 반도체 웨이퍼 물질과 반응하여 반도체 웨이퍼상에 층을 형성시키는 산소 또는 질소와 같은 반응성 가스일 수 있거나, 처리되는 물질의 가열 표면에서 반응하여 물체 표면으로부터 어떠한 물질도 소모시키지 않으면서 가열된 표면상에 층을 형성시키는 가스일 수 있다. 가스 흐름이 반응하여 표면상에 층을 형성시킬 때의 처리를 급속열-화학증착(RT-CVD)이라 부른다. 전류는RTP 시스템의 대기를 가로질러 흘러서 표면과 반응하거나 표면에서 반응하는 이온을 생성시키고 표면에 이온으로 충격을 가함으로써 표면에 외부 에너지를 제공할 수 있다.
도 2는 웨이퍼(110)를 홀딩하는 종래의 회전 기재(210)를 도시하고 있다. 회전 기재(210)는 샤프트(220)에 의해 회전한다. 더블유. 맘멜(W. Mammel)의 미국특허 제 3,627,590호에는, 가스가 웨이퍼(110)와 회전 기재(210) 사이의 공간으로 도입되어 웨이퍼를 상기 기재로부터 이격시키며 웨이퍼(110)로부터 기재(210)로 전달된 열을 감소시킨다. 가스는 샤프트(220)로부터 반경방향 외측으로 신속하게 흐르고, 가스는 기재(210)에 대하여 웨이퍼(110)를 회전시키지는 않는다.
도 3은 본 발명의 장치를 도시하는 도면이다. RTP 시스템에 대하여 고정된 기재(310)는 힘이 웨이퍼(110)에 작용하여 기재(310)에 대하여 웨이퍼(110)를 회전시키는 각도로 웨이퍼(110)상에 충돌하는 유동 가스(340)를 운반하는 가스 흐름 채널(320)을 지닌다. 그러면, 웨이퍼는 축(330)을 중심으로 기재에 대하여 회전할 수 있다. 이러한 경우에, 유동 가스(340)는 고정된 기재(310) 위에 웨이퍼(110)를 지지시키기도 한다.
도 4는 고정된 기재(310)가 회전 가능한 기판(410)을 지지하고, 회전 가능한 기판(410)이 석영 핀(160)으로 웨이퍼(110)를 지지하는 본 발명의 더욱 바람직한 구체예를 도시하고 있다. 회전 가능한 기판(410)상에 충돌하는 가스 흐름(340)은 회전 가능한 기판(410)이 축(330)을 중심으로 회전되게 한다. 이 경우에, 유동 가스(340)는 또한 고정된 기재(310) 위에 회전 가능한 기판(410)을 지지한다.
도 5는 회전 가능한 기판(410)을 도시하고 있으며, 상기 기판(410)은 고정된 기재(310)에 대하여 고정된 핀(510)에 의해 축(330)을 중심으로 회전하게 되며, 상기 핀(510)은 회전 가능한 기판(410)의 디텐트(detent)(520)에 고정된다.
도 6은 웨이퍼(110)가 축(330)을 중심으로 회전하고 있을 때 유동 가스의 압력이 웨이퍼(110)를 지지하면서 상기 웨이퍼를 중심에 있게 하도록 형상화되는 고정된 기재(310)를 개략적으로 도시하고 있다. 도 6은 기재(310)의 탁반 형상 함몰부(saucer shaped depression)(610)를 도시하고 있다.
도 7은 웨이퍼를 홀딩하는 기판을 도시하고 있으며, 상기 기판은 리테이너 부재(retainer member)(710)에 의해 축(330)을 중심으로 회전하게 된다.
도 8은 회전 가능한 웨이퍼를 지지하기 위한 기재(810)를 평면도로 도시하고 있다. 이러한 기재는 기재(810)의 표면에 대하여 일정한 각도로 및 기재(810)의 중심부(840)로부터 흐름 채널(820)로 그어지는 반경에 대해서는 수직으로 기재(810)로부터 관통되어 있는 가스 흐름 채널(820)을 지닌다. 그러면, 웨이퍼가 기재(810)의 표면(830) 위에서 가스를 흐르게 함으로써 지지될 때 유동 가스는 웨이퍼(110)(도시되지 않음)에 각운동량을 제공한다.
도 9는 로봇 팬(robot pan)(나중에 도시됨)이 들어와서 웨이퍼(나중에 도시됨)를 기재(810)의 표면(830)상에 안치시키도록 절단된 노치(notch)(910)를 갖는 기재(810)의 정면도를 도시하고 있다.
도 10-12는 본 발명을 사용하는 방법을 도시하고 있다. 도 10을 보면, 웨이퍼(110)를 운반하는 로봇 팬(1010)이 챔버로 들어오고 기재 위에 웨이퍼(110)를 홀딩한다. 도 11은 로봇 팬이 웨이퍼(110)를 기재(810)의 표면(830)상에 내려놓은 상태를 도시하고 있다. 도 12는 로봇 팬이 제거되고, 유동 가스가 웨이퍼(110)를 기재의 표면(830) 위로 부양시키고, 웨이퍼(110)가 축(330)을 중심으로 회전하는 것을 도시하고 있다. 회전은 유동 가스의 접선 속도에 의해 구동된다. 웨이퍼의 위아래로부터 웨이퍼에 충돌하는 광(1210 및 1220)이 도시되어 있다. 기재(310)는 바람직하게는 석영으로 만들어져 광이 석영을 통해 통과하여 웨이퍼를 균일하게 조명한다. RTP 시스템의 광원으로부터의 광을 투과시키는 사파이어와 같은 다른 물질이 기재 물질로 동일하게 잘 사용될 수 있다.
도 13a-b는 AST SHS 3000 RTP 시스템에서 웨이퍼를 성공적으로 회전시키는데 사용된 기본 구성의 골격을 도시하는 평면도 및 정면도이다. 공기 베어링(1340)은 기판(1310)을 지지하고, 기판(1310)에 접선 운동을 제공한다. 도시된 일정 각도의 공기 흐름을 갖는 공기 베어링은 기판의 회전 속도를 유지시키기에 충분하지만, 100ft/분의 요망 에지 속도로의 가속은 불충분하다. 또한, 공기 베어링 흐름이 유지되면서 접선 흐름이 중지될 때 마찰이 너무 작아 기판이 별도의 실험에서 감속시키는데 1분이 걸린다. 웨이퍼(110)를 홀딩하는 기판(1310)은 스캘럽 에지(1305)를 갖는다. 보조 가스 라인(1320 및 1330)은 가스 흐름을 스캘럽 에지상에 충돌시킴으로써 기판을 가속시키고 감속시키는데 임의로 사용된다. 기판은 보조 라인(1320 및 1330)이 사용될 때 요망 속도로 가속될 수 있으며 3초 이내에 중지될 수도 있다. 기판(1310)은 석영 샤프트(1350) 및 석영 또는 사파이어 볼 베어링(1360) 배치(나중에 도시됨)에 의해 축을 중심으로 회전하게 된다.
도 14는 도 13a의 공기 베어링(X)의 확대도이다.
도 15는 기재에 대하여 고정된 레이스(1510) 안에서 회전하는 내부 석영 베어링(1360)을 회전시키는 기판(1310)에 부착된 샤프트(1350)의 도 13b의 영역 Y를 도시하는 정면도이다.
도 16은 가스 흐름 출구용 슬롯(1610)을 구비하고 있는, 도 13a 및 도 14에 도시된 공기 베어링의 확대도이다.
도 17은 도 16의 라인 A-A'를 따라서 취한 도 16의 가스 분사 어셈블리 및 공기 베어링을 횡단면도로 도시하고 있다.
도 18a 및 18b는 회전 기판을 중심에 두기 위한 대안적인 베어링의 정면도 및 평면도이다. 회전 기판(410)에 부착된 샤프트(1350)는 근접하게 고정되어 있는 슬리브(sleeve)(1810)에 의해 둘러싸여 있다. 샤프트(1350)와 슬리브(1810) 사이의 엔클로저내로 유입되는 가스(1820)의 가스 압력은 샤프트(1350)가 슬리브(1810)에서 자유롭게 회전하게 한다. 슬리브(1810)의 상부와 기판(410) 사이에서 유출되는 가스(1820)는 기판을 임의로 지지할 수 있다.
도 19a 및 19b는 공기 베어링(1910)이 기판을 지지하며 회전 기판이 축을 중심으로 회전하게 하는 대안적인 구체예를 도시하고 있다. 도 19b는 두 개의 공기 흐름 채널(1930 및 1940)이 두 개의 별도 가스 베어링 표면(1950 및 1960)으로 분리되는 공기 흐름 채널(1920)을 도시하는 공기 베어링(1910)을 정면도로 도시하고 있다. 베어링 표면(1950)은 기판을 지지하며, 반면에 베어링 표면(1960)은 기판의 에지를 지탱시켜 기판을 중심에 있게 한다. 슬라이딩 노즐(1970)은 기판의 팽창을 허용하는 것으로 도시되어 있다. 반도체 웨이퍼는 RTP 시스템에서 처리될 때 직경이 밀리미터(mm) 정도로 증가될 수 있다. 어떠한 가스도 흐르지 않아 기판을 회전시키지 않을 때 기판(410)으로부터 노즐(1970)을 빼내는데 스프링(도시되지 않음)이 임의로 사용될 수도 있다.
상기된 미국특허 및 특허출원, 및 상기 인용된 참고문헌은 본원에 참고문헌으로 포함된다.

Claims (34)

  1. RTP 시스템 내에서 회전가능한 기판(1310)상에 상기 기판(1310)을 지지하기 위한 가스 흐름을 충돌시키기 위한 적어도 하나의 가스 흐름 채널(820, 1340)을 구비한 기재(810, 310)를 포함하는 RTP 시스템 내에서 물체(110)의 급속 열처리(RTP)를 위한 장치로서, 처리될 물체(110)를 지지하기 위한 기판(1310)은 스캘럽 에지(1305)와 보조 가스 라인(1320, 1330)을 가지며, 상기 스캘럽 에지(1305)상에 가스 흐름을 충돌시킴으로써 상기 기판(1310)을 가속 및 감속시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 물체(110)가 반도체 웨이퍼(110)임을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 기판(110)이 유동 가스의 압력 분배에 의해 축(330)을 중심으로 회전하게 됨을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 기재(310)의 탁반 형상 함몰부(saucer shaped depression)(610)가 기판(1310)을 속박함을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 리테이너 부재(retainer member)(710)가 기판(110)을 속박함을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 기판(1310)이 핀(510) 및 디텐트 수단(detent means)(520)에 의해 축을 중심으로 회전하게 됨을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 기판(1310)이 샤프트(1350) 및 베어링 수단(1360, 1830)에 의해 축(330)을 중심으로 회전하게 됨을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 베어링 수단(1830)이 가스 압력 베어링임을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 기재(310, 810)가 RTP 시스템의 광원(130, 140)으로부터의 광을 투과함을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 광원(130, 140) 및 가스 흐름을 조절하기 위한 조절 수단(175, 185)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  11. RTP 시스템 내에서 물체(110)의 급속 열처리 방법에 있어서,
    기판(1310)을 지지하기 위하여 RTP 시스템내에서 회전가능한 기판(1310)상에 적어도 하나의 가스 흐름 채널에 의해서 가스 흐름을 충돌시키는 단계; 및
    상기 기판을 가속 및 감속시키기 위하여, 상기 물체(110)를 지지하는 기판(1310)의 스캘럽 에지(1305)상에 보조 가스 라인(1320, 1330)에 의한 가스 흐름을 충돌시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 물체(110)가 반도체 웨이퍼임을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 가스 흐름을 충돌시켜서 회전을 유발시키는 단계후에 가스 흐름을 기판(1310)상에 충돌시켜 기판의 회전을 중지시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 기판(1310)이 유동 가스의 압력 분배에 의해 축(330)을 중심으로 회전하게 됨을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 기재(310)의 탁반 형상 함몰부(610)가 기판(1310)을 속박함을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서, 기판(1310)이 고정된 리테이너 부재(710)에 의해 축(330)을 중심으로 회전하게 됨을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 11항에 있어서, 기재(310, 810)가 RTP 시스템에 대하여 고정되고, 가스 흐름을 유도하여 기판(1310)을 지지하고 회전시키기 위한 가스 흐름 채널을 가짐을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 기재가 기판(1310)을 지지하는 지지팬의 유입을 허용하고, 기판(310)이 기재(310, 810)상에 기판(1310)의 유착을 허용하고, 기재가 지지팬(1010)의 철수를 허용하여 기판이 기재(310, 810)에 의해 지지되게 함을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 11항에 있어서, 기판(1310)이 핀(510) 및 디텐트 시스템(520)에 의해 축을 중심으로 회전하게 됨을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 11항에 있어서, 기판(1310)이 샤프트(1350) 및 베어링 수단(1360, 1830)에 의해 축(330)을 중심으로 회전하게 됨을 특징으로 하는 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
KR10-2000-7005661A 1997-11-24 1998-11-18 회전 기판이 가스에 의해 구동되는 급속열처리 시스템 KR100370280B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/977,019 US6005226A (en) 1997-11-24 1997-11-24 Rapid thermal processing (RTP) system with gas driven rotating substrate
US8/977,019 1997-11-24
US08/977,019 1997-11-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010032421A KR20010032421A (ko) 2001-04-16
KR100370280B1 true KR100370280B1 (ko) 2003-01-30

Family

ID=25524731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-7005661A KR100370280B1 (ko) 1997-11-24 1998-11-18 회전 기판이 가스에 의해 구동되는 급속열처리 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6005226A (ko)
EP (1) EP1034561B1 (ko)
JP (1) JP3507796B2 (ko)
KR (1) KR100370280B1 (ko)
DE (1) DE69805327T2 (ko)
TW (1) TW416112B (ko)
WO (1) WO1999027563A1 (ko)

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW539918B (en) * 1997-05-27 2003-07-01 Tokyo Electron Ltd Removal of photoresist and photoresist residue from semiconductors using supercritical carbon dioxide process
US6449428B2 (en) * 1998-12-11 2002-09-10 Mattson Technology Corp. Gas driven rotating susceptor for rapid thermal processing (RTP) system
DE19932338C1 (de) * 1999-07-10 2000-12-14 Karlsruhe Forschzent Vorrichtung zum Rotieren eines mit keramischen und metallischen Substanzen zu beschichtenden Substrats in einem Prozeßraum
US6748960B1 (en) 1999-11-02 2004-06-15 Tokyo Electron Limited Apparatus for supercritical processing of multiple workpieces
AU2001257564A1 (en) 2000-05-08 2001-11-20 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for agitation of workpiece in high pressure environment
DE10056029A1 (de) * 2000-11-11 2002-05-16 Aixtron Ag Verfahren und Vorrichtung zur Temperatursteuerung der Oberflächentemperaturen von Substraten in einem CVD-Reaktor
US6569250B2 (en) * 2001-01-08 2003-05-27 Cree, Inc. Gas-driven rotation apparatus and method for forming silicon carbide layers
JP4867074B2 (ja) * 2001-03-15 2012-02-01 東京エレクトロン株式会社 枚葉式の処理装置
EP1393355A2 (de) * 2001-05-18 2004-03-03 Mattson Thermal Products GmbH Vorrichtung zur aufnahme von scheibenförmigen objekten
WO2002097867A1 (de) * 2001-05-29 2002-12-05 Aixtron Ag Aus einem tragkörper und darauf gasgelagerten und drehangetriebenen substrathalter bestehende anordnung
US6896738B2 (en) 2001-10-30 2005-05-24 Cree, Inc. Induction heating devices and methods for controllably heating an article
US6797069B2 (en) * 2002-04-08 2004-09-28 Cree, Inc. Gas driven planetary rotation apparatus and methods for forming silicon carbide layers
US20030209326A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-13 Mattson Technology, Inc. Process and system for heating semiconductor substrates in a processing chamber containing a susceptor
US6722642B1 (en) 2002-11-06 2004-04-20 Tokyo Electron Limited High pressure compatible vacuum chuck for semiconductor wafer including lift mechanism
AU2002368439A1 (en) * 2002-12-10 2004-06-30 Etc Srl Susceptor system
CN100507073C (zh) * 2002-12-10 2009-07-01 Etc外延技术中心有限公司 感受器系统
WO2004057650A1 (en) 2002-12-20 2004-07-08 Mattson Technology Canada, Inc. Methods and systems for supporting a workpiece and for heat-treating the workpiece
US7270137B2 (en) * 2003-04-28 2007-09-18 Tokyo Electron Limited Apparatus and method of securing a workpiece during high-pressure processing
EP1731966A4 (en) * 2004-03-30 2008-01-16 Pioneer Corp EXPOSURE DEVICE
DE102004025150B4 (de) * 2004-05-21 2019-05-09 Mattson Technology, Inc. Lagebestimmung eines Halbleitersubstrats auf einer Rotationsvorrichtung
DE602004031741D1 (de) * 2004-06-09 2011-04-21 E T C Epitaxial Technology Ct Srl Halterungssystem für behandlungsapparaturen
DE102004039443B4 (de) * 2004-08-13 2023-05-25 Beijing E-Town Semiconductor Technology, Co., Ltd. Verfahren zum thermischen Behandeln von scheibenförmigen Substraten
KR100621220B1 (ko) * 2004-12-28 2006-09-13 동부일렉트로닉스 주식회사 기체를 이용한 포상 마찰 감소 장치
US7767145B2 (en) 2005-03-28 2010-08-03 Toyko Electron Limited High pressure fourier transform infrared cell
US7789971B2 (en) 2005-05-13 2010-09-07 Tokyo Electron Limited Treatment of substrate using functionalizing agent in supercritical carbon dioxide
DE102005024118B4 (de) * 2005-05-25 2009-05-07 Mattson Thermal Products Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Reduktion von Partikeln bei der thermischen Behandlung rotierender Substrate
US20060291833A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-28 Mattson Techonology, Inc. Switchable reflector wall concept
US7321722B2 (en) * 2005-06-13 2008-01-22 United Microelectronics Corp. Method for thermal processing a semiconductor wafer
US8628622B2 (en) * 2005-09-12 2014-01-14 Cree, Inc. Gas driven rotation apparatus and method for forming crystalline layers
US8052794B2 (en) * 2005-09-12 2011-11-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Directed reagents to improve material uniformity
DE102005055252A1 (de) * 2005-11-19 2007-05-24 Aixtron Ag CVD-Reaktor mit gleitgelagerten Suszeptorhalter
KR20070109668A (ko) * 2006-05-12 2007-11-15 코닉시스템 주식회사 기판회전이 가능한 급속열처리장치
WO2008058397A1 (en) * 2006-11-15 2008-05-22 Mattson Technology Canada, Inc. Systems and methods for supporting a workpiece during heat-treating
US20080166880A1 (en) * 2007-01-08 2008-07-10 Levy David H Delivery device for deposition
US7977258B2 (en) * 2007-04-06 2011-07-12 Mattson Technology, Inc. Method and system for thermally processing a plurality of wafer-shaped objects
US8057601B2 (en) * 2007-05-09 2011-11-15 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for supporting, positioning and rotating a substrate in a processing chamber
US8057602B2 (en) * 2007-05-09 2011-11-15 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for supporting, positioning and rotating a substrate in a processing chamber
DE102008012333B4 (de) 2008-03-03 2014-10-30 Mattson Thermal Products Gmbh Vorrichtung zum thermischen Behandeln von scheibenförmigen Substraten
WO2009135137A2 (en) 2008-05-02 2009-11-05 Applied Materials, Inc. System for non radial temperature control for rotating substrates
KR101610269B1 (ko) 2008-05-16 2016-04-07 맷슨 테크놀로지, 인크. 워크피스 파손 방지 방법 및 장치
DE112010000737T5 (de) * 2009-02-11 2013-01-17 Applied Materials, Inc. Nichtkontakt-Bearbeitung von Substraten
CN102618934B (zh) * 2011-01-27 2015-08-26 无锡华润上华科技有限公司 一种减少快速热退火处理装置内腔的颗粒产生的方法
US9016289B2 (en) 2011-11-28 2015-04-28 Intermolecular, Inc. System and method for reducing particles and marks on wafer surface following reactor processing
US8690136B2 (en) 2011-11-29 2014-04-08 Intermolecular, Inc. Internal rinsing in touchless interstitial processing
US9394938B2 (en) 2013-06-19 2016-07-19 Applied Materials, Inc. Internal chamber rotation motor, alternative rotation
JP6058515B2 (ja) * 2013-10-04 2017-01-11 漢民科技股▲分▼有限公司 気相成膜装置
EP2993699B1 (en) * 2014-09-04 2018-03-21 IMEC vzw Method for fabricating crystalline photovoltaic cells
US20190211446A1 (en) * 2016-08-09 2019-07-11 Singulus Technologies Ag A Non-Contact Substrate Carrier for Simultaneous Rotation and Levitation of a Substrate
US20220205478A1 (en) * 2020-12-28 2022-06-30 Mattson Technology, Inc. Workpiece Support For A Thermal Processing System

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3137301A1 (de) * 1981-09-18 1983-04-14 Presco Inc., Beverly Hills, Calif. "verfahren und vorrichtung zur handhabung kleiner teile in der fertigung"
DE3306999A1 (de) * 1982-03-31 1983-10-06 Censor Patent Versuch Einrichtung zum festhalten eines werkstueckes
JPH0669027B2 (ja) * 1983-02-21 1994-08-31 株式会社日立製作所 半導体ウエハの薄膜形成方法
GB2156582A (en) * 1984-03-29 1985-10-09 Perkin Elmer Corp Small part transport system
DE3608783A1 (de) * 1986-03-15 1987-09-17 Telefunken Electronic Gmbh Gasphasen-epitaxieverfahren und vorrichtung zu seiner durchfuehrung
FR2596070A1 (fr) * 1986-03-21 1987-09-25 Labo Electronique Physique Dispositif comprenant un suscepteur plan tournant parallelement a un plan de reference autour d'un axe perpendiculaire a ce plan
JPH0425122A (ja) * 1990-05-18 1992-01-28 Fujitsu Ltd 半導体処理装置
JPH04100223A (ja) * 1990-08-18 1992-04-02 Fujitsu Ltd 半導体処理装置及び処理方法
US5226383A (en) * 1992-03-12 1993-07-13 Bell Communications Research, Inc. Gas foil rotating substrate holder
US5444217A (en) * 1993-01-21 1995-08-22 Moore Epitaxial Inc. Rapid thermal processing apparatus for processing semiconductor wafers
JPH06310438A (ja) * 1993-04-22 1994-11-04 Mitsubishi Electric Corp 化合物半導体気相成長用基板ホルダおよび化合物半導体気相成長装置
US5643366A (en) * 1994-01-31 1997-07-01 Applied Materials, Inc. Wafer handling within a vacuum chamber using vacuum

Also Published As

Publication number Publication date
DE69805327D1 (de) 2002-06-13
DE69805327T2 (de) 2004-02-19
WO1999027563A1 (en) 1999-06-03
EP1034561B1 (en) 2002-05-08
US6005226A (en) 1999-12-21
JP3507796B2 (ja) 2004-03-15
EP1034561A1 (en) 2000-09-13
JP2001524749A (ja) 2001-12-04
KR20010032421A (ko) 2001-04-16
TW416112B (en) 2000-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100370280B1 (ko) 회전 기판이 가스에 의해 구동되는 급속열처리 시스템
EP1138060B1 (en) Gas driven rotating susceptor for rapid thermal processing (rtp) system
EP1025579B1 (en) Rapid thermal processing (rtp) system with rotating substrate
US8057602B2 (en) Apparatus and method for supporting, positioning and rotating a substrate in a processing chamber
KR19980063727A (ko) 가스 기판 지지 방법
US6467297B1 (en) Wafer holder for rotating and translating wafers
JP5964800B2 (ja) ガスカーテン付可動マイクロチェンバーシステム
US11521868B2 (en) Support plate for localized heating in thermal processing systems
JP2014110420A5 (ko)
KR20150132843A (ko) Ald를 위한 서셉터 상에 웨이퍼를 척킹하기 위한 장치 및 방법
US6749764B1 (en) Plasma processing comprising three rotational motions of an article being processed
JP3361804B2 (ja) Ｃｃｖｄ反応器システム
US10094618B2 (en) Ambient laminar gas flow distribution in laser processing systems
US20210272839A1 (en) Support Structure for Thermal Processing Systems
US20150376790A1 (en) Apparatus And Methods For Differential Pressure Chucking Of Substrates

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130108

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140107

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150106

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160108

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170110

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180105

Year of fee payment: 16

EXPY Expiration of term