KR100802697B1 - 광방출형 열처리장치 - Google Patents

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Abstract

섬광 램프들로부터 방출된 섬광은 클램프 링에 형성된 구멍에 의해 정의된 광 윈도우를 통해 반도체층 위로 조사된다. 상기 클램프 링의 상기 구멍은 타원형 구성의 것이기 때문에, 상기 클램프 링에 의해 정의된 상기 광 윈도우도 역시 타원형 평면 구성의 것이다. 광 윈도우가 원형 평면 구성의 것이라고 가정하면, 섬광이 상기 광 윈도우를 통해 상기 섬광 램프들로부터 조사되면, 비교적 저온을 가지는 상기 반도체층의 주변부의 광 윈도우 대향부들의 반대편의 에지부들이 타원형 구성의 단축상에 위치하는 상기 광 윈도우의 반대편의 에지부들이다. 상기 광 윈도우를 통해 섬광을 조사시키는 것은 비교적 저온을 가지는 상기 주변부의 일부들의 온도를 증가시켜 섬광 가열 동안 반도체층의 온도 분포의 층내 불균일성을 개선시킨다.
섬광 램프, 클램프 링, 광 윈도우

Description

광방출형 열처리장치{HEAT TREATMENT APPARATUS OF LIGHT EMISSION TYPE}
도 1은 본 발명에 따른 열처리장치의 구성을 도시한 측단면도.
도 2는 도 1의 열처리장치에서의 가스 통로를 도시한 단면도.
도 3은 도 1의 열처리장치에서의 열판을 도시한 평면도.
도 4는 도 1의 열처리장치의 구성을 도시한 측단면도.
도 5는 도 1의 열처리장치에서의 클램프 링을 도시한 평면도.
도 6은 거기에 장착된 클램프 링을 갖는 챔버를 도시한 평면도.
도 7은 도 6의 선 A-A 을 따라 절단된 단면도.
도 8은 도 6의 선 B-B 을 따라 절단된 단면도.
도 9(a)는 원형 광 윈도우가 사용될때 반도체층의 온도 분포를 도시한 도면.
도 9(b)는 타원형 광 윈도우가 사용될때 반도체층의 온도 분포를 도시한 도면.
도 10, 도 11 및 도 12는 상기 클램프 링의 변형을 도시한 평면도.
본 발명은 기판을 열처리하기 위해 반도체층, 액정표시장치용 유리 기판 등을 포함하는 기판을 섬광에 노출시키는 열처리장치에 관한 것이다.
통상적으로, 할로겐 램프를 사용하는 램프 어닐러는 전형적으로 이온 주입후 반도체층에서 이온들을 활성화시키는 단계에서 사용되어져 왔다. 상기 램프 어닐러는 상기 반도체층을 예컨대, 약 1000℃ 내지 약 1100℃의 온도로 가열(또는 어닐링)함으로써 상기 반도체층에서의 이온들의 활성화를 수행한다. 상기 열처리장치는 초당 약 수백도의 비율로 기판의 온도를 상승시키는데 상기 할로겐 램프로부터 방출된 광의 에너지를 활용한다.
최근, 반도체 장치들의 점증하는 집적도에 의해, 게이트 길이가 감소함에 따라 더욱 얇은 접합을 제공하는 것이 요망되어져 왔다. 그러나, 초당 약 수백도의 비율로 기판의 온도를 상승시키는 상기 램프 어닐러의 사용에 의한 반도체층에서의 이온들의 활성화의 공정의 수행마저도 상기 반도체층에 주입된 보론, 인 등의 이온들이 열에 의해 심하게 확산되는 현상을 발생시킴이 증명되어져 왔다. 상기 현상의 발생은 상기 접합의 깊이가 필요한 레벨을 초과하도록 야기시켜, 양호한 장치의 형성에 대한 방해에 관한 염려를 발생시킨다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 극도로 짧은 시간(수밀리초 이하)에 이온들이 주입된 상기 반도체 장치의 표면만의 온도를 상승시키기 위해 크세논 섬광 등을 사용함으로써 반도체 장치의 표면을 섬광에 노출시키는 기술이 제안되어져 왔다. 상기 크세논 섬광은 자외선으로부터 적외선 근처의 영역들까지의 범위의 특별한 방사 분포를 가진다. 상기 크세논 섬광으로부터 방출된 광의 파장은 종래의 할로겐 램프로부터 방출된 광의 파장보다 더욱 짧고, 실리콘 반도체 층의 기본 흡수 대역과 거의 일치한다. 따라서, 상기 반도체 층이 상기 크세논 섬광으로부터 방출된 섬광에 노출될때, 상기 반도체 층을 통해 전달된 소량의 광으로도 상기 반도체 층의 온도를 급격히 상승시키는 것이 가능하다. 또한, 수밀리초 이하의 극도로 짧은 시간에 방출된 섬광이 상기 반도체 층의 표면 근처에서만의 선택적인 온도 상승을 성취할 수 있음이 증명되어져 왔다. 따라서, 상기 크세논 섬광의 사용에 의한 극도로 짧은 시간에서의 온도 상승은 이온들을 깊게 확산시키지 않고서도 이온 활성화만의 실행을 가능케 한다.
상기 크세논 섬광을 사용하는 열처리장치에서, 복수의 크세논 섬광들이 배열되는 영역은 상기 반도체 층의 영역보다 더욱 크다. 그럼에도 불구하고, 상기 반도체 층의 주변부에서의 조명은 그 내부에서의 조명보다 약간 낮다. 특히, 300 mm 크기의 직경을 가지는 층은 그 주변부에서의 조명에서의 심각한 저하를 나타내어 층내의 조명 분포의 불량한 균일성을 초래한다.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 일본특허 공개번호 2004-140318호는, 가루유리의 기하학적 패턴은 크세논 섬광 램프들과 반도체 층 사이에 형성된 확산기의 영역에 형성되어 있고, 상기 영역은 상기 반도체 층의 주변부가 아닌 부분(또는 내부)위에 위치해 있는 열처리장치, 를 개시하고 있다. 그러므로, 이 열처리장치는 섬광 가열동안 상기 반도체 층의 내부에서의 조명을 감소시키는 그 영역의 광전도를 감소시켜, 결과적으로 균일한 층내 조명 분포를 제공한다.
그러나, 크세논 섬광 램프를 사용하는 열처리장치는 반도체 층의 복사 방향에서의 온도 분포의 불균일성뿐만 아니라, 동일한 반경을 갖는 상기 반도체 층의 주변 방향에서의 온도 분포의 불균일성을 제공함이 발견되었다. 특히, 반도체 층의 주변부의 일부만의 온도가 감소하는 경우들이 있어 왔다. 이러한 온도 분포의 불균일성을 제거하기 위해, 크세논 섬광 램프의 광원을 조정하는 것이 불가능하다. 또한, 가열판이 동일한 반경을 갖는 상기 반도체 층의 주변 방향에서의 온도 분포의 불균일성을 제거하기 위해 섬광 가열전에 상기 반도체 층을 미리 가열하는 것이 어렵다.
따라서, 본 발명은 열처리 동안 기판의 온도 분포의 층내 불균일성, 특히 기판 주변부에서의 온도 분포 불균일성, 을 개선시킬 수 있는 열처리 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특징들, 실시예들 그리고 이점들은 첨부도면들과 결합되어 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
본 발명은 상기 기판을 가열하기 위해 기판을 섬광에 노출시키는 열처리장치용으로 안출되었다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 열처리장치는 : 평면에 배열된 복수의 섬광 램프들을 포함하는 광원; 그안의 기판을 수납하기 위해 상기 광원하에 형성된 챔버; 상기 챔버내의 기판을 유지하기 위한 유지 소자; 상기 광원으로부터 방출된 섬광을 상기 챔버내로 조사하기 위하여 상기 챔버내의 상부에 형성된 광전도판; 광 윈도우를 정의하며, 상기 광 윈도우는 광이 실제로 통과하는 상기 광전도판의 영역이며, 상기 광 윈도우의 중심과 상기 광 윈도우의 에지부 사이의 거리가 상기 광 윈도우의 상기 중심과 상기 광 윈도우의 임의의 다른 에지부 사이의 거리보다 더욱 짧도록 평면 구조를 가지는 광 윈도우 형성부재를 포함한다.
기판의 열처리 동안 상기 기판의 온도 분포의 층내 불균일성, 특히 상기 기판 주변부에서의 온도 분포 불균일성, 을 개선하기 위해 섬광에 노출될때, 상기 열처리장치는 상기 에지부에 근접한 기판 주변부의 일부의 온도를 증가시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 광 윈도우는 원형 평면 구조라고 가정하면, 만일 섬광이 상기 광 윈도우의 상기 광원으로부터 방출되면, 상기 광 윈도우의 상기 에지부는 비교적 낮은 온도를 갖는 기판 주변부의 에지부 대향부이다.
상기 열처리장치는 상기 기판 주변부에서의 온도 분포 불균일성을 개선하기 위해 비교적 낮은 온도를 갖는 상기 기판 주변부의 일부의 온도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 열처리장치는 평면에 배열된 복수의 막대기 형태의 섬광 램프들을 포함하는 광원; 그안의 기판을 수납하기 위해 상기 광원하에 형성된 챔버; 상기 챔버내의 기판을 유지하기 위한 유지 소자; 상기 광원으로부터 방출된 섬광을 상기 챔버내로 조사하기 위하여 상기 챔버내의 상부에 형 성된 광전도판; 상기 광전도판을 상기 챔버에 대해 누르며, 타원형 구멍을 갖는 클램프 부재를 포함한다.
기판의 열처리 동안 기판의 온도 분포의 층내 불균일성, 특히 상기 기판 주변부에서의 온도 분포 불균일성, 을 개선하기 위해 섬광에 노출될때, 그 단축상에 위치하는 상기 클램프 부재의 상기 구멍의 에지부들에 근접한 기판 주변부의 일부들의 온도를 증가시킬 수 있다. 부가적으로, 상기 클램프 부재는 양호한 가동성을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 열처리장치의 전체 구성은 약술될 것이다. 도 1은 본 발명에 따른 열처리장치의 구성을 도시한 측단면도이다. 상기 열처리장치(1)는 반도체층(W)을 가열하기 위해 기판으로 기능하는 상기 반도체층(W)을 섬광에 노출시키는 섬광 어닐러이다.
상기 열처리장치(1)는 그안의 반도체층(W)을 수납하기 위해 일반적으로 원통형 구성을 갖는 챔버(6)를 포함한다. 상기 챔버(6)는 일반적으로 원통형 구성의 내벽을 갖는 챔버 측면부(63), 상기 챔버 측면부(63)의 저면부를 덮는 챔버 저면부(62)를 포함한다. 상기 챔버 측면부(63) 및 상기 챔버 저면부(62)에 의해 둘러싸인 공간은 열처리 공간(65)으로 정의된다. 상부 구멍(60)은 상기 열처리 공간(65)위에 형성된다.
상기 열처리장치(1)는 상기 상부 구멍(60)을 밀봉시키기 위해 상기 상부 구 멍(60)에 장착된 밀봉부재로서 기능하는 광전도판(61); 상기 챔버(6)내의 반도체층(W)을 유지하는 동안 반도체층(W)을 예비 가열하기 위한 일반적으로 디스크-형태의 구성의 유지부(7); 상기 챔버(6)의 저면으로 기능하는 상기 챔버 저면부(62)에 대해 상향 및 하향으로 상기 유지부(7)를 이동시키는 유지부 승강장치(4); 상기 반도체층(W)을 가열하기 위해 상기 광전도판(61)을 통해 상기 유지부(7)에 의해 유지된 상기 반도체층(W)으로 광을 방출하는 광방출부(5); 열처리를 수행하기 위해 상기 구성요소들을 제어하는 콘트롤러(3)를 추가로 포함한다.
상기 챔버(6)는 상기 광방출부(5) 아래에 형성된다. 상기 챔버(6)의 상부에 형성된 상기 광전도판(61)은 예컨대, 석영으로 이루어진 디스크-형태의 부재이며, 상기 광방출부(5)로부터 방출된 광을 상기 열처리 공간(65)으로 통과하게 한다. 상기 챔버(6)의 주몸체를 구성하는 상기 챔버 저면부(62) 및 상기 챔버 측면부(63)는 스테인레스강 등과 같은 고강도 및 고열저항을 갖는 금속 재료로 이루어진다. 상기 챔버 측면부(63)의 내부 측면의 상부에 형성된 링(631)은 스테인레스강보다 광으로의 노출에 기인하는 저하에 대한 더욱 큰 내구성을 갖는 알루미늄(Al) 합금 등으로 이루어진다.
O-링(632)(도 7 및 도 8 참조)은 상기 열처리 공간(65)의 용접 밀폐성을 유지하도록 상기 광전도판(61)과 상기 챔버 측면부(63) 사이의 밀폐를 제공한다. 특히, 환상의 홈은 일반적으로 원통형의 구성의 상기 챔버 측면부(63)의 상단에 형성되고, 상기 O-링(632)은 상기 환상의 홈에 끼워 맞춰지며 상기 광전도판(61)에 의해 눌러진다. 상기 광전도판(61)의 더욱 낮은 주변부와 상기 챔버 측면부(63) 사이 의 밀접한 접촉에서의 상기 O-링(632)을 유지할 목적으로, 클램프 링(90)은 상기 광전도판(61)의 상부 주변부에 대해 접하며, 스크류들에 의해 상기 챔버 측면부(63)에 고정됨으로써, 상기 광전도판(61)을 상기 O-링(632)에 대해 강화시킨다.
도 5는 클램프 링(90)을 도시하고 있는 평면도이다. 상기 클램프 링(90)은 섬광으로의 노출에 기인하는 저하에 대한 고저항을 갖는 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 이루어진다. 상기 클램프 링(90)은 타원형의 구성의 구멍(91)을 갖는 환상의 프레임 소자이다. 상기 클램프 링(90)의 주변부에는 서로 45°만큼 동등하게 이격되어 스크류들에 의해 상기 클램프 링(90)을 상기 챔버 측면부(63)에 고정시키는 8개의 스크류 홀들(92)이 형성되어 있다. 상기 클램프 링(90)은 상기 광전도판(61)을 상기 챔버(6)에 장착하기 위해 스크류들에 의해 상기 챔버 측면부(63)에 고정됨으로써, 광을 실제로 통과하게 하는 상기 광전도판(61)에서의 광 윈도우는 상기 클램프 링(90)의 구멍(91)에 의해 정의된다. 이 바람직한 실시예에서, 상기 구멍(91)은 구성상 타원형이기 때문에, 상기 클램프 링(90)에 의해 정의된 광 윈도우는 또한 타원형의 평면 구성의 것이다.
상기 챔버 저면부(62)에는 상기 유지부(7)를 통해 연장되어 반도체층(W)의 저면(광이 상기 광방출부(5)로부터 방출되는 표면으로부터 반대의 표면)을 지지하기 위한 복수의(이 바람직한 실시예에서, 3개) 수직의 지지핀들(70)이 형성되어 있다. 상기 지지핀들(70)은 예컨대 석영으로 이루어지며, 상기 지지핀들(70)은 상기 챔버(6)의 외부에 고정되기 때문에, 대체하기 용이하다.
상기 챔버 측면부(63)는 상기 챔버(6)로 그리고 상기 챔버(6)로부터 상기 반 도체층(W)의 운송을 위한 운송 구멍(66)을 포함한다. 상기 운송 구멍(66)은 축(662) 주위로 선회하는 게이트 밸브(185)에 의해 개방 및 폐쇄 가능하다. 처리 가스(예컨대, 질소(N2) 가스, 헬륨(He) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등, 또는 산소(O2) 등) 를 상기 열처리 공간(65)으로 유입시키기 위한 입구 통로(81)는 상기 운송 구멍(66)으로부터 상기 챔버 측면부(63)의 반대편에 형성된다. 상기 입구 통로(81)는 밸브(82)를 통해 미도시된 가스공급장치로 연결된 제1 단부와, 상기 챔버 측면부(63)의 내부에 형성된 가스 입구채널(83)에 연결된 제2 단부를 가진다. 상기 운송 구멍(66)에는 상기 열처리 공간(65)의 내부로부터 상기 가스를 배출하기 위한 출구 통로(86)가 형성되어 있다. 상기 출구 통로(86)는 밸브(87)를 통해 미도시된 배출장치에 연결된다.
도 2는 상기 가스 입구채널(83)의 레벨에서 수평면을 따라 절단된 상기 챔버(6)의 단면도이다. 도 2에 도시된 바대로, 상기 가스 입구채널(83)은 도 1상의 상기 운송 구멍(66)으로부터 반대편에 있는 상기 챔버 측면부(63)의 내부 주위의 거의 1/3 위에 연장되어 있다. 상기 입구 통로(81)를 통해 상기 가스 입구채널(83)로 유입된 처리 가스는 복수의 가스 공급홀들(84)을 통해 상기 열처리 공간(65)으로 공급된다.
도 1상의 상기 유지부 승강장치(4)는 일반적으로 원통형의 구성의 축(41), 이동 가능한 판(42), 가이드 부재들(43)(3개의 가이드 부재들(43)은 실제로 이 바람직한 실시예에서 상기 축(41) 주위에 형성됨), 고정판(44), 볼 스크류(45), 너 트(46), 모터(40)를 포함한다. 상기 챔버(6)의 저면부로 기능하는 상기 챔버 저면부(62)에는 상기 유지부(7)의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 일반적으로 원형 구성의 저면 구멍(64)이 형성되어 있다. 스테인레스강으로 이루어진 상기 축(41)은 상기 저면 구멍(64)을 통해 삽입되어 상기 유지부(7)(엄격한 의미에서 상기 유지부(7)의 열판(71))의 더욱 낮은 표면으로 연결된다.
상기 볼 스크류(45)와 실 모양으로 결합을 위한 상기 너트(46)는 상기 이동 가능한 판(42)에 고정된다. 상기 이동 가능한 판(42)은 상기 챔버 저면부(62)에 고정된 가이드 부재(43)에 의해 미끄러지듯이 가이드되며, 그로부터 아래쪽으로 연장되어 있고, 수직으로 이동 가능하다. 상기 이동 가능한 판(42)은 상기 축(41)을 통해 상기 유지부(7)에 결합된다.
상기 모터(40)는 상기 가이드 부재(43)의 하단부에 장착된 상기 고정판(44)상에 형성되며, 타이밍 벨트(401)를 통해 상기 볼 스크류(45)에 접속된다. 상기 유지부 승강장치(4)가 상기 유지부(7)를 상향 및 하향으로 이동시킬때, 드라이버로 기능하는 상기 모터(40)는 상기 너트(46)에 고정된 상기 이동 가능한 판(42)을 상기 가이드 부재(43)를 따라 수직으로 이동시키기 위해 상기 콘트롤러(3)의 제어하에 상기 볼 스크류(45)를 회전시킨다. 결과적으로, 상기 이동 가능한 판(42)에 고정된 상기 축(41)은 수직으로 이동함으로써, 상기 축(41)에 접속된 상기 유지부(7)는 반도체층(W)이 운송되는 도 1상의 운송 위치와 반도체층(W)이 열처리되는 도 4상의 열처리 위치 사이에서 상향 및 하향으로 평탄하게 이동한다.
일반적으로 반-원통형의 구성(세로 방향으로 원통을 반으로 절단함으로써 얻 어짐)의 수직의 기계적 스토퍼(451)는 상기 볼 스크류(45)를 따라 연장하도록 상기 이동 가능한 판(42)의 상면상에 형성된다. 만일 상기 이동 가능한 판(42)이 소정의 상한 너머 상향으로 이동하려 하면, 임의의 변형때문에, 상기 기계적 스토퍼(451)의 상단은 상기 볼 스크류(45)의 단부에 형성된 단부판(452)을 침으로써, 상기 이동 가능한 판(42)의 비정상적인 상향 이동이 방지된다. 이것은 상기 광전도판(61) 아래에 놓여 있는 소정의 위치위의 상기 유지부(7)의 상향 이동을 회피하게 함으로써, 상기 유지부(7)와 상기 광전도판(61) 사이의 충돌을 방지한다.
상기 유지부 승강장치(4)가 상기 챔버(6)의 내부의 유지동안 상기 유지부(7)를 상향 및 하향으로 수동으로 이동시키기 위한 수동 승강부(49)를 추가로 포함한다. 상기 수동 승강부(49)는 핸들(491) 과 회전식 축(492)을 가진다. 상기 회전식 축(492)을 상기 핸들(491)에 의해 회전시키는 것은 타이밍 벨트(495)를 통해 회전식 축(492)에 접속된 상기 볼 스크류(45)의 회전을 야기시킴으로써, 상기 유지부(7)를 상향 및 하향으로 이동시킨다.
상기 축(41)을 에워싸며 상기 챔버 저면부(62)로부터 하향으로 연장하는 확장 가능한/수축 가능한 벨로우즈들(47)은 상기 챔버 저면부(62) 아래에 형성되며, 상기 챔버 저면부(62)의 하면에 접속된 상단을 가진다. 상기 벨로우즈들(47)은 벨로우즈 하단판(471)에 장착된 하단을 가진다. 상기 벨로우즈 하단판(471)은 스크류가 달려 있으며, 칼라 부재(411)에 의해 상기 축(41)에 장착된다. 상기 유지부 승강장치(4)가 상기 유지부(7)를 상기 챔버 저면부(62)에 대해 상향으로 이동시킬때, 상기 벨로우즈들(47)은 수축하며, 상기 유지부 승강장치(4)가 상기 유지부(7)를 하 향으로 이동시킬때, 상기 벨로우즈들(47)은 확장한다. 상기 유지부(7)가 상향 및 하향으로 이동할때, 상기 벨로우즈들(47)은 밀폐적으로 밀봉된 상기 열처리 공간(65)을 유지하기 위해 수축 및 확장한다.
상기 유지부(7)는 상기 반도체층(W)을 예비 가열(또는 보조-가열)을 하기 위한 열판(71), 상기 열판(71)의 상면(상기 유지부(7)가 상기 반도체층(W)을 유지하는 표면) 에 형성된 서셉터(72)를 포함한다. 상기한 바대로 상기 유지부(7)를 상향 및 하향으로 이동시키는 상기 축(41)은 상기 유지부(7)의 하면에 접속된다. 상기 서셉터(72)는 석영(또는 질화 알루미늄 또는 그 유사물로 이루어질 수 있음)으로 이루어진다. 상기 반도체층(W)이 위치로부터 이탈되는 것을 방지하는 핀들(75)은 상기 서셉터(72)의 상면에 장착된다. 상기 서셉터(72)는 상기 열판(71)상에 형성되며, 상기 서셉터(72)의 하면은 상기 열판(71)의 상면과 대면하여 접해 있다. 그러므로, 상기 서셉터(72)는 상기 서셉터(72)의 상면상에 위치한 상기 반도체층(W)으로 열 에너지를 전달하기 위해 상기 열판(71)으로부터 열 에너지를 확산하며, 유지동안 세정을 위해 상기 열판(71)으로부터 제거 가능하다.
상기 열판(71)은 스테인레스강으로 이루어진 상판(73) 및 하판(74)을 포함한다. 상기 열판(71)을 가열하기 위한 니크롬선과 같은 저항 가열선들은 상판(73) 및 하판(74) 사이에 형성되며, 니켈(Ni)을 포함하는 전도성의 납땜 금속은 그와 함께 상기 저항 가열선들을 밀봉하기 위해 상판(73) 및 하판(74) 사이의 공간에 채워진다. 상기 상판(73) 및 하판(74)은 납땜 또는 용접된 단부들을 가진다.
도 3은 상기 열판(71)의 평면도이다. 도 3에 도시된 바대로, 상기 열판(71) 은 서로 동심의 관계로 배열되어 있으며, 상기 유지부(7)에 의해 유지된 상기 반도체층(W)에 반대의 영역의 중심부에 위치한 원형 지역(711) 및 환상 지역(712), 상기 환상 지역(712)을 에워싸는 거의 환상의 영역이 원주 방향으로 동등하게 분할되는 4개의 지역들(713-716)을 가진다. 약간의 갭들이 이들 지역들(711-716) 사이에 형성된다. 상기 열판(71)에는 각각의 지지핀들(70)을 수납하며, 상기 지역들(711, 712) 사이의 갭에서 서로 120° 만큼 원주 방향으로 이격된 3개의 관통홀들(77)이 형성되어 있다.
상기 6개의 지역들(711-716)에서, 서로 독립적인 상기 저항 가열선들은 각각히터들을 형성하는 회로를 만들기 위해 배치된다. 상기 각각의 지역들(711-716)에 포함된 상기 히터들은 각각의 지역들을 개별적으로 가열한다. 상기 유지부(7)에 의해 유지된 상기 반도체층(W)은 상기 6개의 지역들(711-716)에 포함된 상기 히터들에 의해 가열된다. 열전지를 사용함으로써 각 지역의 온도를 측정하는 센서(710)는 상기 지역들(711-716)중 각각에 형성된다. 상기 센서들(710)은 일반적으로 원통형의 축(41)의 내부를 관통하며, 상기 콘트롤러(3)에 접속된다.
상기 열판(71)을 가열하기 위해, 상기 콘트롤러(3)는 상기 센서들(710)에 의해 측정된 상기 6개의 지역들(711-716)의 온도가 미리 설정된 소정의 온도에 도달하도록 상기 각각의 지역들(711-716)에 형성된 저항 가열선들로의 전력 공급량을 제어한다. 상기 콘트롤러(3)에 의한 각 지역에서의 온도 제어는 PID(Proportional, Integral, Derivative) 제어이다. 상기 열판(71)에서, 상기 반도체층(W)의 열 측정(복수의 반도체층(W)들이 연속적으로 열처리될때 모든 반도체층(W)들의 열처리) 이 종료될때까지 상기 각각의 지역들(711-716)의 온도는 연속적으로 측정되며, 상기 각각의 지역들(711-716)에 형성된 저항 가열선들로의 전력 공급량은 개별적으로 제어되고, 즉, 상기 각각의 지역들(711-716)에 포함된 상기 히터들의 온도는 개별적으로 제어됨으로써, 상기 각각의 지역들(711-716)의 온도는 설정 온도로 유지된다. 상기 지역들(711-716)에 대한 설정 온도는 기준 온도로부터 개별적으로 설정된 차단치에 의해 변화될 수도 있다.
상기 6개의 지역들(711-716)에 형성된 상기 저항 가열선들은 상기 축(41)의 내부를 관통하는 전력선들을 통해 전원(미도시)에 접속된다. 상기 전원으로부터 상기 지역들(711-716)로 연장되어 있는 전력선들은 서로 전기적으로 절연되도록 마그네시아(산화 마그네슘) 등의 절연체로 채워진 스테인레스 관 내부에 배치된다. 상기 축(41)의 내부는 대기에 개방되어 있다.
도 1상의 광방출부(5)는 복수의(이 바람직한 실시예에서, 30) 크세논 섬광 램프들(이하, 단지 "섬광 램프들" 로 언급됨)(69), 반사기(52)를 포함하는 광원이다. 그 각각이 연장된 원통형 구성을 갖는 막대기 형태의 램프인 복수의 섬광 램프들(69)은 평면에 배열되어 상기 각각의 섬광 램프들(69)의 세로 방향들이 상기 유지부(7)에 의해 유지된 상기 반도체층(W)의 주면을 따라 서로 평행하게 된다. 상기 반사기(52)는 모든 섬광 램프들(69)을 덮기 위해 상기 복수의 섬광 램프들(69) 위로 형성된다. 상기 반사기(52)의 표면은 그위의 얼룩을 지우도록 연마성 폭파(abrasive blasting)에 의해 거칠게 된다. 광 확산판(53)(또는 확산기)은 광확산 공정에 속한 표면을 가지는 석영 유리로 만들어지며, 상기 광방출부(5)의 하면측상 에 형성되고, 상기 광 확산판(53)과 상기 광전도판(61) 사이에 유지된 소정의 간격을 가진다. 상기 열처리장치(1)는 상기 광방출부(5)를 상기 챔버(6)에 대해 상향으로 이동시킨 다음, 상기 광방출부(5)를 유지하는 동안 수평 방향으로 미끄러지게 하는 방출부 이동장치(55)를 추가로 포함한다.
상기 크세논 섬광 램프들(69)중 각각은 그안에 밀폐된 크세논 가스를 포함하며, 그 반대의 단부들상에 형성되고, 커패시터에 접속된 양의 및 음의 전극들을 가지는 유리관과, 상기 유리관의 외부의 주위 표면상에 감겨진 트리거 전극을 포함한다. 상기 크세논 가스는 전기적으로 절연성이기 때문에, 그 어떤 전류도 정상 상태에서 상기 유리관에 흐르지 않는다. 그러나, 만일 고압이 트리거 전극에 인가되어 전기적 항복이 발생하면, 상기 커패시터에 저장된 전기는 일시적으로 상기 유리관에 흐르게 되며, 이때 발달된 주울열은 상기 크세논 가스를 가열시켜 광방출을 야기시킨다. 이미 저장된 정전 에너지가 0.1 밀리초 내지 10 밀리초의 범위의 극단 광펄스로 변환되기 때문에, 상기 크세논 섬광 램프들(69)은 계속적으로 켜져 있는 광원보다 더욱 강력한 광을 방출할 수 있는 특성을 가진다.
본 바람직한 실시예에 따른 상기 열처리장치(1)는, 상기 반도체층(W)의 열처리동안 상기 섬광 램프들(69) 및 상기 열판(71)으로부터 발생된 열 에너지 때문에, 상기 챔버(6) 및 상기 광방출부(5)에서의 과도한 온도 상승을 방지하기 위한 다양한 냉각장치들(미도시)을 포함한다. 한 예로서, 상기 챔버(6)의 상기 챔버 측부(63) 및 상기 챔버 저부(62)에는 층 냉각관이 형성되며, 상기 광방출부(5)에는 그 내부로 가스를 공급하기 위한 공급 파이프와 공기 냉각 구조를 형성하는 사일런 서(silencer)를 갖는 배기 파이프가 형성되어 있다. 열처리 동안 상기 광확산판(53)과 상기 광전도판(61)으로의 유기 물질들 등의 퇴적을 억제하기 위해 압축된 공기는 상기 광방출부(5)의 상기 광전도판(61)과 상기 광확산판(53) 사이의 갭에 공급되어 상기 광방출부(5)와 상기 광전도판(61)을 냉각시키며, 상기 갭에 존재하는 유기 물질들 등을 제거한다.
다음으로, 상기 열처리장치(1)에서의 상기 반도체층(W)을 처리하는 절차가 간략하게 설명될 것이다. 여기서 처리되는 상기 반도체층(W)은 이온 주입공정에 의해 불순물들이 도우핑된 반도체 기판이다. 상기 주입된 불순물들의 활성화는 상기 열처리장치(1)의 열처리에 의해 성취된다.
먼저, 상기 유지부(7)는, 도 1에 도시된 바대로, 상기 챔버 저부(62)에 근접한 위치에 위치한다. 상기 챔버(6)내의 도 1상의 상기 유지부(7)의 위치는 이하 "운송 위치"라 불리운다. 상기 유지부(7)가 상기 운송 위치에 있을때, 상기 지지핀들(70)의 상단들은 상기 유지부(7)를 통해 상기 유지부(7)로부터 상향으로 돌출되어 있다.
다음으로, 밸브(82) 및 밸브(87)는 실내온도의 질소 가스를 상기 챔버(6)의 열처리 공간(65)으로 유입시키기 위해 개방된다. 이어서, 상기 운송 구멍(66)은 개방되며, 상기 장치 외부의 운송 로보트는 이온-주입된 반도체층(W)을 상기 운송 구멍(66)을 통해 상기 챔버(6)로 운송하며, 상기 반도체층(W)을 복수의 지지핀들(70)위에 위치시킨다.
상기 챔버(6)로의 상기 반도체층(W)의 운송 동안 상기 챔버(6)로 공급된 질 소 가스양은 분당 약 40 리터가 될 것이다. 상기 챔버(6)에 공급된 질소 가스는 가스 입구 채널(83)로부터 도 2의 화살표 AR4 에 의해 표시된 방향으로 흐르며, 활용 배기 시스템을 사용함으로써 도 1상의 상기 출구 통로(86) 및 밸브(87)를 통해 배출된다.
상기 챔버(6)로 공급된 질소 가스의 일부는, 또한, 상기 벨로우즈(47) 내부에 형성된 배기 포트(미도시)로부터 배기된다. 아래에 설명되는 단계들에서, 상기 질소 가스는 항상 계속적으로 상기 챔버(6)로 공급되고, 상기 챔버(6)로부터 배기되며, 상기 챔버(6)로 공급된 질소 가스양은 상기 반도체층(W)의 공정 단계들에 따라 다양한 양으로 변화한다.
상기 반도체층(W)이 상기 챔버(6)로 운송된후, 상기 게이트 밸브(185)는 상기 운송 구멍(66)을 폐쇄시킨다. 다음으로, 도 4에 도시된 바대로, 상기 유지부 승강장치(4)는 상기 유지부(7)를 상향으로 상기 광전도판(61)에 근접한 위치(이하, "열처리 위치"라 불리움)로 이동시킨다. 그 다음으로, 상기 반도체층(W)은 상기 지지핀들(70)로부터 상기 유지부(7)의 서셉터(72)로 전송되며, 상기 서셉터(72)의 상면위에 위치하여 유지된다.
상기 열판(71)의 6개의 지역들(711-716)중 각각은 미리 상기 지역들(711-716)(상판(73)과 하판(74) 사이의)중 각각의 내부에 개별적으로 형성된 저항 가열선에 의해 소정의 온도로 가열된다. 상기 유지부(7)는 열처리 위치로 상향으로 이동하고, 상기 반도체층(W)은 상기 유지부(7)에 접촉하게 됨으로써, 상기 반도체층(W)은 예비 가열되며 상기 반도체층(W)의 온도는 점증한다.
약 60 초 동안의 열처리 위치에서의 상기 반도체층(W)의 예비 가열은 상기 반도체층(W)의 온도를 이미 설정된 예비 가열 온도(T1)까지 증가시킨다. 상기 예비 가열 온도(T1)는 약 200℃ 내지 약 600℃ 의 범위로 변할 것이며, 바람직하게는 약 350℃ 내지 약 550℃ 의 범위, 이 온도에서 상기 반도체층(W)에 주입된 불순물들은 열에 의해 확산되지 않는다. 상기 유지부(7)와 상기 광전도판(61) 사이의 거리는 상기 유지부 승강장치(4)의 상기 모터(40)의 회전양을 제어함으로써 임의의 값으로 조정 가능하다.
약 60초의 예비 가열 시간의 경과후, 상기 유지부(7)가 열처리 위치에 남아 있는 동안, 섬광이 상기 광방출부(5)로부터 상기 콘트롤러(3)의 제어하에 상기 반도체층(W)으로 방출된다. 상기 광방출부(5)의 섬광 램프들(69)로부터 방출된 광의 일부는 상기 챔버(6)의 내부로 직접 진행한다. 상기 광의 나머지는 상기 반사기(52)에 의해 반사되며, 상기 반사된 광은 상기 챔버(6)의 내부로 진행한다. 섬광의 상기 방출은 상기 반도체층(W)의 섬광 가열을 성취한다. 섬광 램프들(69)로부터의 섬광의 방출에 의해 성취되는, 상기 섬광 가열은 단시간에 상기 반도체층(W)의 표면 온도를 상승시킬 수 있다.
특히, 미리 저장된 정전 에너지는 상기 극단의 광펄스로 변환되기 때문에, 상기 광방출부(5)의 섬광 램프들(69)로부터 방출된 광은 약 0.1 밀리초 내지 약 10 밀리초의 범위의 시간의 극도로 짧은 주기 동안 방출된 강렬한 섬광이다. 상기 섬광 램프들(69)로부터의 섬광의 방출에 의한 섬광 가열에 속한 상기 반도체층(W)의 표면 온도는 약 1000℃ 내지 약 1100℃의 열처리 온도(T2)로 일시적으로 상승한다. 상기 반도체층(W)에 주입된 불순물들이 활성화된후, 상기 표면 온도는 급격히 감소한다. 극도로 짧은 시간에 상기 반도체층(W)의 표면 온도를 증가 및 감소시키는 능력 때문에, 상기 열처리장치(1)는 열에 기인하는 상기 반도체층(W)에 주입된 불순물들의 확산을 억제하면서, 상기 불순물들의 활성화를 성취할 수 있다. 상기 확산 현상은, 또한, 상기 반도체층(W)에 주입된 불순물들의 라운드 또는 덜 프로파일(round or dull profile)이라 알려져 있다. 상기 주입된 불순물들의 활성화에 필요한 시간은 상기 주입된 불순물들의 열 확산에 필요한 시간에 비해 극도로 짧기 때문에, 상기 활성화는 확산이 발생하지 않는 동안 약 0.1 밀리초 내지 약 10 밀리초의 범위의 짧은 시간에 종료한다.
섬광 가열 이전의 상기 유지부(7)에 의한 상기 반도체층(W)의 예비 가열은 상기 섬광 램프들(69)로부터의 섬광의 방출이 상기 반도체층(W)의 표면 온도를 상기 열처리 온도(T2)까지 급격히 증가시키도록 허용한다.
상기 섬광 가열후의 약 10초 동안 열처리 위치에서의 대기후, 상기 유지부(7)는 상기 유지부 승강장치(4)에 의해 도 1상의 상기 전송 위치로 다시 하향으로 이동하며, 상기 반도체층(W)은 상기 유지부(7)로부터 상기 지지핀들(70)로 전송된다. 이어서, 상기 게이트 밸브(185)는 닫혀져 있던 운송 구멍(66)을 개방하며, 상기 장치의 외부의 상기 운송 로보트는 상기 지지핀들(70)상에 위치한 상기 반도체층(W)을 외부로 운송한다. 그러므로, 상기 열처리장치(1)에서의 상기 반도체층(W)의 섬광 가열공정은 종료된다.
상기한 바대로, 상기 열처리장치(1)에서의 상기 반도체층(W)의 열처리 동안 질소 가스는 연속적으로 상기 챔버(6)로 공급된다. 상기 유지부(7)가 열처리 위치에 있을때, 상기 챔버(6)로 공급된 질소 가스량은 분당 약 30 리터가 될 것이며, 상기 유지부(7)가 열처리 위치에 있지 않을때, 상기 챔버(6)로 공급된 질소 가스량은 분당 약 40 리터가 될 것이다.
본 바람직한 실시예에 따른 상기 열처리장치(1)에서, 상기 클램프 링(90)의 구멍(91)은 타원형의 구성을 가지며, 따라서, 상기 광전도판(61)의 광 윈도우는 타원형의 평면 구성을 가진다. 상기 구성의 기술적 중요성은 설명될 것이다. 도 6은 장착된 클램프 링(90)을 갖는 상기 챔버(6)의 평면도이다. 도 7은 도 6의 선 A-A 을 따라 절단된 단면도이다(즉, 타원형 구멍(91)의 단축을 따라 절단된 단면도). 도 8은 도 6의 선 B-B 을 따라 절단된 단면도이다(즉, 타원형 구멍(91)의 장축을 따라 절단된 단면도).
도 6 내지 도 8에 도시된 바대로, 본 바람직한 실시예에 따른 상기 열처리장치(1)에서의 상기 클램프 링(90)은 상기 챔버(6)에 장착되어 상기 구멍(91)의 타원형 구성의 장축이 상기 광방출부(5)의 섬광 램프들(69)의 가로 방향을 따라 연장되게 된다. 도 6 의 평면에서, 상기 운송 구멍(66)은 상기 챔버(6)의 우측에 형성되며, 상기 반도체층(W)은 상기 운송 로보트에 의해 상기 챔버(6)로 그리고 상기 챔버(6)로부터 이중 화살표 AR6 에 의해 표시된 방향으로 운송된다. 상기 반도체층(W)들이 상기 챔버(6)로 그리고 상기 챔버(6)로부터(이중 화살표 AR6 에 의해 표시된 방향) 운송되는 방향(또한, 이하, "층 운송 방향"이라 불리움)은 상기 구멍(91)의 타원형 구성의 단축이 연장하고 있는 방향과 일치한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바대로, 평면도에 도시된 바대로, 단축상에 위치하는 상기 클램프 링(90)의 구멍(91)에 의해 정의된 상기 타원형의 광 윈도우의 1쌍의 제1 반대의 에지부들은 상기 챔버(6)의 내벽면의 안쪽으로 배치되며, 상기 유지부(7)에 의해 유지된 상기 반도체층(W)의 주변 에지의 바깥쪽으로 배치된다. 한편, 도 6 및 도 8에 도시된 바대로, 장축상에 위치하는 상기 타원형의 광 윈도우의 1쌍의 제2 반대의 에지부들은, 평면도에 도시된 바대로, 실질적으로 상기 챔버(6)의 내벽면과 유사한 위치에 있다. 상기 광 윈도우의 나머지 에지부들은 제1 에지부들과 제2 에지부들 사이에 위치한다. 상기 타원형의 광 윈도우의 제2 에지부들은, 평면도에 도시된 바대로, 상기 챔버(6)의 내벽면의 약간 안쪽 또는 바깥쪽으로 배치될 수도 있다.
종래의 기술에서, 상기 클램프 링(90)의 구멍(91)은 원형 평면 구성의 것이었다. 따라서, 상기 클램프 링(90)에 의해 정의된 광 윈도우는 원형 평면 구성의 것이다. 도 9(a)에 도시된 바대로, 상기 광방출부(5)의 섬광 램프들(69)로부터 상기 원형 광 윈도우를 통해 방출된 섬광은 상기 반도체층(W)의 주변부에서의 다른 영역들보다 온도에서 비교적 낮은 저온 영역들(CS)(도 9(a)에서 음영의 영역들)을 생성한다. 상기 저온 영역들(CS)은 냉점이라 불리우며 처리의 실패를 야기시킨다. 상기 운송 구멍(66), 상기 가스 입구채널(83) 등, 그리고 점광원이 아닌 막대기 형태의 램프들인 상기 광방출부(5)의 섬광 램프들(69)의 구성 때문에, 상기 저온 영역들(CS)과 같은 불균일 온도 영역들의 생성을 담당하는 상상할 수 있는 요소들은 실질적으로 원통형이지만, 진실로 원통형이 아닌 상기 챔버(6)의 구성을 포함한다. 즉, 상기 챔버(6) 자체의 구성 및 상기 섬광 램프들(69)의 구성과 배열과 같은 상기 장치에서의 고유한 기하학적 요소들 때문에, 상기 저온 영역들(CS)은 상기 반도체층(W)의 특정 위치에 나타나도록 고려된다. 본 바람직한 실시예에 따른 상기 열처리장치(1)에서, 상기 저온 영역들(CS)은 상기 반도체층(W)의 주변부에서의 반대의 에지부들에 나타나며, 상기 반대의 에지부들은 층 운송 방향들(또는 상기 섬광 램프들(69)의 가로 방향에 수직인 방향에서)에 배열된다. 상기 반도체층(W)의 주변부의 부분들에 나타나는 상기 저온 영역들(CS)은 상기 열판(71)의 온도의 조정에 의해 제거될 수 없다.
상기 문제점을 해소하기 위해, 이 바람직한 실시예는, 도 6에 도시된 바대로, 상기 클램프 링(90)이 타원형 평면 구성의 구멍(91)을 가지며, 상기 타원형 구멍(91)의 단축의 방향이 상기 층 운송방향들과 일치하도록 상기 챔버(6)에 고정되는 것을 특징으로 한다. 이것은 상기 클램프 링(90)에 의해 정의된 상기 광 윈도우가 타원형 평면 구성을 갖도록 야기시키며, 상기 타원형 광 윈도우의 단축의 방향이 상기 층 운송방향들과 일치하도록 야기시킨다. 달리 말하자면, 만일 상기 원형 광 윈도우를 통해 상기 섬광 램프들(69)로부터 방출된 섬광에 노출되면, 비교적 낮은 온도를 갖는 상기 반도체층(W)의 주변부의 각각의 부분들을 마주보는 원형 평면 구성의 광 윈도우의 반대편의 에지부들은 상기 광 윈도우의 중심쪽으로 편이되어, 상기 광 윈도우의 중심과 상기 광 윈도우의 상기 반대편의 에지부들 사이의 거리가 상기 광 윈도우의 중심과 상기 광 윈도우의 임의의 다른 에지부 사이의 거리보다 더 짧게 된다.
상기 섬광 가열동안 상기 반도체층(W)의 온도 분포의 층내 불균일성, 특히, 상기 층(W)의 주변부에서의 온도 분포의 불균일성, 을 개선하기 위해, 상기 타원형 광 윈도우를 통한 상기 섬광 램프들(69)로부터의 섬광의 방출은, 도 9(b)에 도시된 바대로, 상기 저온 영역들(CS)의 생성을 방지한다. 상기 섬광 램프들(69)로부터 방출된 그리고 상기 반도체층(W)으로부터 반사된 섬광의 다중 반사들은 상기 타원형 광 윈도우의 제1 에지부들에서, 즉, 상기 광 윈도우의 중심쪽으로 연장된 상기 클램프 링(90)의 반대편의 부분들에서, 발생하며, 다중 반사를 거친 상기 반사광은 상기 반도체층(W)에 다시 입사하게 된다. 다중 반사를 거친 상기 대부분의 반사광은 상기 광 윈도우의 중심쪽으로 연장된 상기 클램프 링(90)의 반대편의 부분들에 가장 근접한 상기 반도체층(W)의 주변부의 부분들, 즉, 상기 층 운송방향으로 다시 배열되는 상기 반도체층(W)의 반대편의 에지부들에 입사하게 된다. 결과적으로, 상기 저온 영역들(CS)에 입사하는 광의 증가량은 비교적 증가된 온도를 야기시킴으로써, 상기 반도체층(W)의 주변부의 온도 분포 불균일성을 개선시킨다.
상기한 바대로, 본 바람직한 실시예는 만일 섬광이 원형 평면 구성의 것으로 가정된 광 윈도우를 통해 상기 섬광 램프들(69)로부터 방출된다면, 나타나는 비교적 저온을 갖는 상기 저온 영역들(CS)의 구성과 일치하는 상기 타원형 평면 구성의 광 윈도우를 정의하기 위해 상기 타원형 구멍(91)을 갖는 클램프 링(90)을 사용한다. 또한, 이 바람직한 실시예는 상기 타원형 광 윈도우의 제1 에지부들을 상기 저온 영역들(CS)과 상응하도록 한다. 이것은 섬광 가열 동안 상기 저온 영역들(CS)의 온도를 증가시켜 상기 반도체층(W)의 온도 분포의 층내 불균일성을 개선시킨다. 섬 광 가열 동안 상기 반도체층(W)의 온도 분포의 층내 불균일성에서의 개선은 반도체층(W)에서의 갈라진 금을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예가 이상 설명되어져 왔지만, 본 발명은 상기 특정 실시예에 한정되지는 않는다. 예컨대, 상기 클램프 링(90)의 구멍(91)이 상기 바람직한 실시예에 따른 타원형 구성이지만, 상기 구멍(91)은, 도 10에 도시된 바대로, 타원형의 경주로 형상의 구성일 수도 있다. 상기 구멍(91)의 상기 타원형의 경주로 형상의 구성 때문에, 도 10상의 상기 클램프 링(90)의 사용은 상기 클램프 링(90)에 의해 정의된 광 윈도우가 타원형의 경주로 형상의 평면 구성을 가지도록 야기시킨다. 그 다음으로, 상기 광 윈도우의 타원형의 경주로 형상의 구성의 선 구간들이 뻗어 있는 방향이 상기 층 운송방향들과 수직이 되도록 상기 클램프 링(90)은 상기 챔버(6)에 고정된다. 상기 변형은, 또한, 상기 광 윈도우의 중심과 상기 저온 영역들(CS)을 마주보는 상기 광 윈도우의 반대편의 에지부들 사이의 거리가 상기 광 윈도우의 중심과 상기 광 윈도우의 임의의 다른 에지부 사이의 거리보다 더 짧게 되도록 한다. 이것은 섬광 가열 동안 상기 저온 영역들(CS)의 온도를 증가시켜 상기 반도체층(W)의 온도 분포의 층내 불균일성을 개선시킨다.
달리 말하자면, 상기 바람직한 실시예의 효과와 유사한 효과들은 상기 클램프 링(90)의 상기 구멍(91)이 정의될때 발생되어 광 윈도우의 중심과 저온 영역(CS)을 마주보는 상기 광 윈도우의 에지부 사이의 거리가 상기 광 윈도우의 중심과 상기 광 윈도우의 임의의 다른 에지부 사이의 거리보다 더 짧아진다. 그러므로, 상기 클램프 링(90)의 상기 구멍(91)은 도 11상의 구성을 가질 수도 있다. 도 11상 의 상기 클램프 링(90)은 원형 구멍의 부분들에 코드(chord)를 정의함으로써 형성된 상기 구멍(91)을 가진다. 상기 클램프 링(90)은 상기 광 윈도우의 선 구간들(또는 상기 코드들)이 뻗어 있는 방향이 상기 층 운송방향들과 수직이 되도록 상기 챔버(6)에 고정된다. 또한, 상기 변형은 상기한 바와 유사한 효과들을 발생한다. 그러나, 상기 구멍(91)이 타원형 구성이거나 타원형 경주로 형상의 구성의 것일때, 상기 클램프 링(90)은 더욱 양호한 가동성을 가진다.
상기 챔버(6)의 구성 및 상기 섬광 램프들(69)의 형태와 배열은 상기한 바와 다르며, 상기 섬광 가열이 원형 평면 구성의 광 윈도우를 사용함으로써 수행될때 생성된 상기 저온 영역들(CS)이 상기 바람직한 실시예의 상기 열처리장치(1)에서의 위치보다 다른 위치에 존재하는 경우들이 있다. 상기 경우들에서, 상기 광 윈도우의 중심과 저온 영역(CS)을 마주보는 상기 광 윈도우의 에지부 사이의 거리가 상기 광 윈도우의 중심과 상기 광 윈도우의 임의의 다른 에지부 사이의 거리보다 더 짧아지도록 상기 클램프 링(90)의 구멍(91)은 형성되어야 한다. 그러므로, 상기 구멍(91)을 갖는 상기 클램프 링(90)은, 예컨대, 도 12에 도시된 바대로, 상기 광 윈도우의 중심쪽으로 연장된 단지 1개의 부분만을 가질 수도 있다.
상기 광 윈도우의 구성은 상기 바람직한 실시예에서의 상기 클램프 링(90)의 구멍(91)에 의해 정의된다. 대신, 상기 광 윈도우는 반사부재를 상기 광전도판(61)의 주변부의 상면 또는 하면에 부착함으로써 형성될 수도 있다.
상기 바람직한 실시예에 따라 상기 30개의 섬광 램프들(69)이 상기 광방출부(5)에 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 임의의 수의 섬광 램프들(69)이 형성될 수도 있다.
상기 섬광 램프들(69)은 크세논 섬광 램프들에 한정되지는 않으며, 크립톤 섬광 램프들일 수도 있다.
본 발명에 따른 기술은 섬광 램프들(69) 대신에 다른 형태의 램프들(예컨대, 할로겐 램프들)을 포함하는 광방출부(5)를 포함하며, 반도체층(W)을 상기 램프들로부터 방출된 광에 노출시킴으로써, 상기 반도체층(W)을 가열하는 열처리장치에 적용 가능하다. 이 경우, 반도체층(W)이 광 방출에 의해 열처리될때, 상기 광 윈도우의 중심과 저온 영역(CS)을 마주보는 상기 광 윈도우의 에지부 사이의 거리가 상기 광 윈도우의 중심과 상기 광 윈도우의 임의의 다른 에지부 사이의 거리보다 더 짧아지도록 만드는 것은 상기 반도체층(W)의 온도 분포의 층내 불균일성을 개선시킨다.
상기 열판(71)은 상기 바람직한 실시예에서 보조 가열 요소로 사용된다. 그러나, 일군의 램프들(예컨대, 복수의 할로겐 램프들)이 그로부터 광을 방출하도록 반도체층(W)을 유지하는 상기 유지부(7) 아래에 형성될 수도 있음으로써, 보조 가열을 성취한다.
상기 바람직한 실시예에서, 이온 활성화 공정은 반도체층을 광에 노출시킴으로써 수행된다. 본 발명에 따른 상기 열처리장치에 의해 처리되는 기판은 반도체층에 한정되지 않는다. 예컨대, 본 발명에 따른 열처리장치는 질화 실리콘막, 다결정 실리콘막 등을 포함하는 다양한 실리콘막들이 형성된 유리 기판상에서 열처리를 수 행할 수도 있다. 한 예로서, 실리콘 이온들은 비결정 실리콘막을 형성하기 위해 CVD 공정에 의해 유리 기판상에 형성된 다결정 실리콘막에 주입되며, 반반사막으로 기능하는 산화 실리콘막은 상기 비결정 실리콘막상에 형성된다. 이 상태에서, 본 발명에 따른 열처리장치는 상기 비결정 실리콘막을 다결정화하기 위해 상기 비결정 실리콘막의 전면을 광에 노출시킬 수도 있음으로써, 다결정 실리콘막을 형성한다.
다른 변형은 아래에 설명되는 방식으로 이루어진다. 비결정 실리콘막을 결정화함으로써 발생된 아래에 있는 산화 실리콘막 및 폴리실리콘막이 유리 기판상에 형성되고, 상기 폴리실리콘막에는 인이나 보론 같은 불순문들이 도우핑되도록 TFT 기판이 준비된다. 본 발명에 따른 상기 열처리장치는 도우핑 단계에서 주입된 불순물들을 활성화시키기 위해 상기 TFT 기판을 광에 노출시킬 수도 있다.
본 발명은 상세히 설명되어졌지만, 상기 설명은 모든 면에서 예시적이지 제한적이지는 않다. 다른 수많은 수정과 변형들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 안출될 수 있음을 이해할 수 있다.

Claims (10)

  1. 평면에 배열된 복수의 섬광 램프들을 포함하는 광원;
    그안의 기판을 수납하기 위해 상기 광원하에 형성된 챔버;
    상기 챔버내의 기판을 유지하기 위한 유지 소자;
    상기 광원으로부터 방출된 섬광을 상기 챔버내로 조사하기 위하여 상기 챔버의 상부에 형성된 광전도판;
    광 윈도우를 정의하며, 상기 광 윈도우는 광이 실제로 통과하는 상기 광전도판의 영역이며, 상기 광 윈도우의 중심과 상기 광 윈도우의 에지부 사이의 거리가 상기 광 윈도우의 상기 중심과 상기 광 윈도우의 임의의 다른 에지부 사이의 거리보다 더욱 짧도록 평면 구조를 가지는 광 윈도우 형성부재를 포함하는 열처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 윈도우는 원형 평면 구조라고 가정하면, 만일 섬광이 상기 광 윈도우의 상기 광원으로부터 방출되면, 상기 광 윈도우의 에지부는 상기 광 윈도우의 임의의 다른 에지부 보다 온도가 낮은 기판 주변부의 에지부 대향부인 열처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광 윈도우 형성부재에 의해 정의된 상기 광 윈도우는 타원형 평면 구성의 것인 열처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 타원형 평면 구성의 단축상이 위치하는 상기 광 윈도우의 반대편의 에지부들은 상기 챔버의 내벽면의 안쪽으로 배치되며, 상기 유지 소자에 의해 유지된 상기 기판의 주변부의 바깥쪽으로 배치되는 열처리장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광 윈도우 형성부재에 의해 정의된 상기 광 윈도우는 타원형 경주로 형상의 평면 구성의 것인 열처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 윈도우 형성부재는 상기 광전도판을 상기 챔버에 대해 누르며, 상기 광전도판의 주변부의 상면을 덮음으로써, 상기 광 윈도우를 형성하는 프레임인 열처리장치.
  7. 평면에 배열된 복수의 막대기 형태의 섬광 램프들을 포함하는 광원;
    그안의 기판을 수납하기 위해 상기 광원하에 형성된 챔버;
    상기 챔버내의 기판을 유지하기 위한 유지 소자;
    상기 광원으로부터 방출된 섬광을 상기 챔버내로 조사하기 위하여 상기 챔버의 상부에 형성된 광전도판;
    상기 광전도판을 상기 챔버에 대해 누르며, 타원형 구멍을 갖는 클램프 부재를 포함하는 열처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 타원형 구멍의 장축이 뻗어 있는 방향이 상기 섬광 램프들의 가로 방향과 일치하는 열처리장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 타원형 구멍의 단축이 뻗어 있는 방향이 기판이 상기 챔버로 그리고 상기 챔버로부터 운송되는 방향들과 일치하는 열처리장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 클램프 부재는 알루미늄 합금으로 만들어지는 열처리장치.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080090309A1 (en) * 2003-10-27 2008-04-17 Ranish Joseph M Controlled annealing method
JP5119677B2 (ja) 2007-02-16 2013-01-16 株式会社Ｓｕｍｃｏ シリコンウェーハ及びその製造方法
DE102008034260B4 (de) 2008-07-16 2014-06-26 Siltronic Ag Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels CVD in einer Kammer und Kammer zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels CVD
CN101773917B (zh) * 2010-03-05 2015-01-07 上海集成电路研发中心有限公司 硅片清洗装置及方法
KR101829676B1 (ko) * 2011-12-29 2018-02-20 삼성전자주식회사 웨이퍼 열 처리 방법
KR101368818B1 (ko) 2012-05-03 2014-03-04 에이피시스템 주식회사 기판 처리 장치
CN102808175B (zh) * 2012-07-24 2014-04-02 北京鼎臣超导科技有限公司 一种新型大面积双面超导薄膜基片夹具及其应用
US9786529B2 (en) * 2013-03-11 2017-10-10 Applied Materials, Inc. Pyrometry filter for thermal process chamber
KR102255195B1 (ko) * 2013-04-16 2021-05-25 삼성디스플레이 주식회사 필름 건조 장치 및 필름 건조 방법
CN104269368A (zh) * 2014-08-29 2015-01-07 沈阳拓荆科技有限公司 一种利用前端模块为晶圆加热的装置及方法
CN107062848A (zh) * 2017-06-08 2017-08-18 福建省将乐县长兴电子有限公司 一种用于晶振生产的烘干装置
JP7191504B2 (ja) * 2017-07-14 2022-12-19 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
JP2019021828A (ja) * 2017-07-20 2019-02-07 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
CN108447804A (zh) * 2018-03-28 2018-08-24 天津大学 一种闪光灯退火炉
JP7319894B2 (ja) * 2019-11-18 2023-08-02 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
CN113517192B (zh) * 2021-07-14 2023-10-20 长江存储科技有限责任公司 晶圆处理方法和制造半导体器件的方法
CN115347125A (zh) * 2022-10-18 2022-11-15 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种钙钛矿材料快速原位退火的方法及退火装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990039394A (ko) * 1997-11-12 1999-06-05 윤종용 반도체 램프가열 공정챔버
JP2002064069A (ja) 2000-08-17 2002-02-28 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置
JP2002110585A (ja) 2000-10-03 2002-04-12 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置とその設計方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
KR20020028824A (ko) * 2000-10-10 2002-04-17 다나카 아키히로 광 조사식 가열처리장치 및 방법
KR20020089231A (ko) * 2002-09-24 2002-11-29 코닉 시스템 주식회사 급속 열처리 장치용 석영창 및 그 냉각 시스템
KR20030051631A (ko) * 2001-07-20 2003-06-25 웨이퍼마스터스, 인코퍼레이티드 섬광 어닐
JP2004304147A (ja) 2003-03-20 2004-10-28 Toshiba Corp 加熱装置、加熱方法及び処理基板

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62154616A (ja) * 1985-12-26 1987-07-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 気相成長装置
JPS632318A (ja) * 1986-06-23 1988-01-07 Hitachi Ltd ランプ加熱装置
JP2000010094A (ja) * 1998-06-19 2000-01-14 Nec Corp バックライト装置
US6437290B1 (en) * 2000-08-17 2002-08-20 Tokyo Electron Limited Heat treatment apparatus having a thin light-transmitting window
JP2002118071A (ja) * 2000-10-10 2002-04-19 Ushio Inc 光照射式加熱処理装置及び方法
JP2002246328A (ja) * 2001-02-15 2002-08-30 Toshiba Corp 熱処理方法、熱処理装置及び半導体装置の製造方法
DE50308822D1 (de) * 2002-01-23 2008-01-31 Zumtobel Lighting Gmbh & Co Kg Lichtstrahler mit Reflektor
US6998580B2 (en) * 2002-03-28 2006-02-14 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Thermal processing apparatus and thermal processing method
JP4437641B2 (ja) * 2002-08-21 2010-03-24 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
JP4618705B2 (ja) * 2003-09-18 2011-01-26 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990039394A (ko) * 1997-11-12 1999-06-05 윤종용 반도체 램프가열 공정챔버
JP2002064069A (ja) 2000-08-17 2002-02-28 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置
JP2002110585A (ja) 2000-10-03 2002-04-12 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置とその設計方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
KR20020028824A (ko) * 2000-10-10 2002-04-17 다나카 아키히로 광 조사식 가열처리장치 및 방법
KR20030051631A (ko) * 2001-07-20 2003-06-25 웨이퍼마스터스, 인코퍼레이티드 섬광 어닐
KR20020089231A (ko) * 2002-09-24 2002-11-29 코닉 시스템 주식회사 급속 열처리 장치용 석영창 및 그 냉각 시스템
JP2004304147A (ja) 2003-03-20 2004-10-28 Toshiba Corp 加熱装置、加熱方法及び処理基板

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