KR100858757B1 - 패턴화된 웨이퍼의 배면의 신속 열처리 방법 - Google Patents

패턴화된 웨이퍼의 배면의 신속 열처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100858757B1
KR100858757B1 KR1020067020041A KR20067020041A KR100858757B1 KR 100858757 B1 KR100858757 B1 KR 100858757B1 KR 1020067020041 A KR1020067020041 A KR 1020067020041A KR 20067020041 A KR20067020041 A KR 20067020041A KR 100858757 B1 KR100858757 B1 KR 100858757B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
wafer
heat treatment
reflector
treatment device
Prior art date
Application number
KR1020067020041A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060114040A (ko
Inventor
볼프강 아더홀트
선다르 라마무르티
아아론 헌터
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20060114040A publication Critical patent/KR20060114040A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100858757B1 publication Critical patent/KR100858757B1/ko

Links

Images

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
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any preceding group
    • F27B17/0016—Chamber type furnaces
    • F27B17/0025—Especially adapted for treating semiconductor wafers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/0014—Devices for monitoring temperature
    • 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
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
    • H01L21/477—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 신속 열처리(rapid thermal processing; RTP)와 같이, 웨이퍼(12) 또는 다른 기판을 열처리하는 장치(60) 및 방법에 관한 것이다. 복사 램프(26)의 배열체(24)는 웨이퍼를 가열하도록 웨이퍼의 배면에 복사선을 인도한다. 패턴화된 집적 회로(16)가 위에 형성되어 있는 웨이퍼의 전면은 복사 반사기(28)와 마주한다. 이 웨이퍼는 반사기 측으로부터 온도 및 반사율에 대해 열적으로 모니터링된다(40, 42). 복사 램프가 웨이퍼 위에 있는 경우, 엣지 링(64)이 웨이퍼 엣지 배제 구역(52)에서 웨이퍼를 지지한다. 대안으로(도 8), 반응기(100)는 상방으로 지향된 램프(26), 및 웨이퍼의 전면과 마주하며 위에 위치하는 반사기(28)를 포함한다.

Description

패턴화된 웨이퍼의 배면의 신속 열처리 방법 {BACKSIDE RAPID THERMAL PROCESSING OF PATTERNED WAFERS}
본 발명은 대체로 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판의 열처리에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 백열 램프의 배열체와 같은 복사열 공급원으로부터의 신속 열처리에 관한 것이다.
실리콘 또는 다른 웨이퍼로부터 집적 회로를 제조하는 데에는 복수의 층을 증착하는 단계, 이들 층을 포토 리소그래픽(photo lithographic) 방식으로 패턴화하는 단계, 및 패턴화된 층을 에칭하는 단계를 수반한다. 반도체 실리콘 내에 활성 영역을 도핑(doping)하기 위해 이온 주입법이 사용된다. 이러한 제조 순서는 경화 주입 손상 및 도핑제(dopant), 결정화, 열 산화(thermal oxidation) 및 질화, 실리콘화, 화학 기상 증착, 기체 상태 도핑, 열 클리닝 및 다른 전제를 활성화하는 단계를 포함하는 다수의 사용을 위해 웨이퍼의 열 어닐링(thermal annealing)을 또한 포함한다. 실리콘 기술의 초기 단계에서의 어닐링이 어닐링 오븐에서 장기간 동안 복수의 웨이퍼를 가열하는 것을 통상적으로 수반하였지만, 전보다 작은 회로 피쳐(circuit feature)에 대한 전보다 엄격한 조건을 만족시키기 위해 점차적으로 신속 열처리(rapid thermal processing; RTP)가 사용되었다. 통상적으로, RTP는 집적 회로가 위에 형성되는 웨이퍼의 전면(front face)에 인도되는 고강도 램프의 배열로부터의 빛에 의해 웨이퍼를 조사함으로써 단일 웨이퍼 챔버에서 실시된다. 이러한 복사선은 웨이퍼에 의해 적어도 부분적으로 흡수되며, 예컨대 600℃ 이상 또는 일부 실시예에서는 1000℃ 이상의 원하는 고온으로 신속하게 웨이퍼를 가열한다. 이러한 복사 가열은 신속하게 예컨대 1분 미만 또는 심지어 수 초의 비교적 짧은 기간에 걸쳐 웨이퍼를 제어가능하게 가열하도록 신속하게 켜지고 꺼질 수 있다.
도 1은 미국 산타클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이션으로부터 판매되는 발광 RTP 반응기(10)를 개략적으로 도시한다. 페우스(Peuse) 등은 여기에 참조한 미국특허번호 제 5,848,842호 및 미국특허번호 제 6,179,466호에서 이러한 형태의 반응기 및 그 기구 사용법의 보다 상세한 설명을 개시하였다. 열처리되는 웨이퍼(12)는 이 웨이퍼(12)의 코너와 접촉하는 환형의 내려진 선반(annular sloping shelf; 15)을 갖는 엣지 링(edge ring; 14)에 의해 그 외주 상에서 지지된다. 이들 웨이퍼의 크기는 현재 직경이 200 mm 에서 300 mm로 변화되고 있다. 밸런스(Ballance) 등은 그 전체를 여기에 참조한 미국특허 제 6,395,363호에서 엣지 링과 그 지지 기능을 보다 완전히 기술하고 있다. 웨이퍼는 웨이퍼(12)의 전면에 이미 형성된 처리된 피쳐(feature; 16)가 투명 수정 창(20)에 의해 상부면 상에 형성된 프로세스 영역(18)을 향해 하향 중력장에 관해 상방으로 향하도록 배향된다. 개략적인 도시와는 반대로, 피쳐(16)는 대부분 웨이퍼(12)의 표면을 넘어서 실질적인 거리로 돌출하지는 않지만 표면의 평면 내부 및 근처에서 패턴(patterning)을 이룬다. 웨이퍼 피쳐(16)의 본질은 다중면이며 아래에 상세히 설명할 것이다. 엣지 링과 챔버 안으로 웨이퍼를 가져오는 패들(paddle) 사이에서 웨이퍼가 처리되는 경우 웨이퍼(12)의 배면을 지지하기 위해 3개의 리프트 핀(lift pin; 22)이 상승 및 하강되어야 한다. 복사 가열 장치(radiant heating apparatus; 24)는 웨이퍼(12)를 향해 복사 에너지를 인도하여 웨이퍼(12)를 가열하기 위해 투명 수정창(20) 위에 위치한다. 발광 반응기(radiance reactor; 10)에서, 복사 가열 장치는 투명 수정창(20) 위의 근접-패킹식 어래이(close-packed array)에 배열된 각각의 반사형 6각형 튜브(27)에 위치한 많은 개수(예시적인 수는 429)의 고강도 텅스텐-할로겐 램프(26)를 포함한다. 그러나, 다른 복사 가열 장치가 대체될 수도 있다. 대개, 이들은 복사 공급원의 온도를 신속하게 상승시키기 위해 저항 가열을 수반한다.
웨이퍼(12)를 가로지르는 온도를 웨이퍼(12)에 걸쳐 균일에 근접하게 형성된 온도로 제어하는 것이 중요하다. 균일성을 향상시키는 하나의 수동적인 수단은 웨이퍼(12)보다 큰 영역에 걸쳐 그 영역과 평행하게 연장하며 웨이퍼(12)의 배면과 마주하는 반사기(28)를 포함한다. 이 반사기(28)는 웨이퍼(12)로부터 웨이퍼 뒤로 방사되는 열 복사선을 효과적으로 반사한다. 웨이퍼(12)와 반사기(28) 사이의 공간은 바람직하게 3 mm 내지 9 mm의 범위에 있고, 캐비티(cavity)의 두께에 대한 폭의 종횡비(aspect ratio)는 유리하게 20 이상이다. 금 코팅 또는 다층 유전체 간섭 거울로 형성될 수 있는 반사기(28)는 웨이퍼(12)의 보다 따듯한 부분으로부터 보다 차가운 부분으로 열을 분배시키는 웨이퍼(12)의 배면의 흑체 캐비티(black-cavity)를 효과적으로 형성한다. 다른 실시예에서, 예컨대, 여기에 모두 참조한 미국특허 출원번호 제 10/267,053호(출원일: 2002년 10월 7일, 등록번호 제 6,839,507호) 및 미국특허 출원번호 제 10/280,660(출원일: 2002년 10월 24일, 공개번호 제 2004-0079746호)에 개시된 바와 같이, 반사기(28)는 흑체 벽에 보다 근접하게 유사하도록 흑색 또는 다른 냉각된 표면을 가지거나 보다 비규칙적인 표면을 가질 수 있다. 이러한 흑체 캐비티는 램프(26)로부터의 복사선이 램프(26)의 상당히 보다 높은 온도에 상응하는 분포를 갖는 한편 웨이퍼(12)의 온도에 상응하는 복사선의 플랑키안 분포(Planckian distribution)에 의해 통상적으로 기술되는 분포로 채워진다. 바람직하게, 반사기(28)는 수냉식 베이스에 재치되어, 특히 냉각되는 동안 웨이퍼로부터의 과도한 복사선을 열 흡수한다.
균일성을 향상시키는 동역학적 방법은 챔버 외부에 위치한 회전가능한 플랜지(32)에 자기적으로 연결되는 회전가능한 실린더(30) 상에 엣지 링(14)을 지지하는 것을 포함한다. 도해되지 않은 모터가 플랜지(32)를 회전시키고, 따라서 그 중심선(34)을 중심으로 웨이퍼를 회전시키며, 이러한 중심선은 또한 대체로 대칭인 챔버의 중심선이다.
균일성을 향상시키기 위한 전기적 방법은 중심선(34)을 중심으로 대체로 링 형상으로 배열된 예컨대 15개의 구역(zone)으로 램프(26)를 구획한다. 제어 회로는 각각의 구역에서 램프(26)에 전달되는 전압을 변화시켜서, 복사 에너지의 반경방향 분포를 맞춘다. 구획된 가열의 역학적 제어는 회전하는 웨이퍼(12)의 반경을 가로지르는 온도를 측정하도록 반사기(28) 내의 개구를 통해 웨이퍼(12)의 배면과 마주하도록 배치된 광 라이트 파이프(optical light pipe; 42)를 통해 연결된 예컨대 8개의 고온계(40)에 의해 실시된다. 이러한 광 파이프(42)는 사파이어, 금속 및 실리카 화이버(silica fiber)로 형성될 수 있다. 컴퓨터식 제어기(44)가 고온계(40)의 출력을 수신하고, 이에 따라 램프(26)의 상이한 링에 공급되는 전압을 제어하여 프로세싱 동안 복사 가열 강도 및 패턴을 역학적으로 제어한다. 고온계는 대개 예컨대 약 700 nm 내지 1000 nm의 범위에서 40 nm의 협소한 파장의 밴드폭으로 빛 강도를 측정한다. 이 컴퓨터식 제어기(44) 또는 다른 기구는 그 온도에 유지된 흑체로부터 복사되는 빛 강도의 스펙트럼 분포의 잘 알려진 플랑키안 분포를 통해 빛 강도를 온도로 변환한다. 그러나, 고온 측정은 스캐닝되는 웨이퍼(12)의 부분의 방사율(emissivity)에 의해 영향을 받는다. 방사율(ε)은 흑체에 대한 1과 완벽한 반사기에 대한 0 사이에서 변화될 수 있어서, 웨이퍼 배면의 반사율(R=1-ε)의 역 측정이다. 웨이퍼의 배면이 통상적으로 균일해서 균일한 방사율이 예상되는 한편, 배면 조성은 이전 프로세싱에 따라 변화될 수 있다. 고온 측정은, 관련 파장 범위에 직면하는 웨이퍼의 부분의 방사율 또는 반사율을 측정하도록 웨이퍼를 방사계에 의해 광학적으로 엄밀히 조사하는 단계와, 측정된 방사율을 포함하도록 컴퓨터식 제어기(44) 내부의 제어 알고리즘을 변화시키는 단계를 더 포함함으로써 향상될 수 있다.
웨이퍼 배면의 대표적인 버크 실리콘(bulk silicon)은 약 0.7의 방사율(ε)을 갖는다. 비교하면, 집적 회로(IC) 제조를 위한 반도체 웨이퍼의 전면은 RTP를 받게 되지만, 웨이퍼의 전면은 폴리실리콘 및 질화물 부분으로 이루어진다. 이 결과, 통상의 전면 방사율은 약 0.8 내지 0.9이다. 즉, 배면은 전면 보다 방사율이 높다.
상술한 온도 제어는 근접된 균일한 온도 제어를 상당히 향상시키는데 효과적으로 사용되지만, 점차적으로 어려운 제조 규약이 또 다른 추가의 보다 정밀한 제어를 필요로 한다. 이들 어려움 중 하나는 웨이퍼의 전면에 대한 방사율 또는 흡수율이 웨이퍼의 영역에 걸쳐 상당히 변화한다는 점이다. 몇 가지 원인으로부터 비균일성이 발생한다. 첫째로, 집적 회로는 원형 웨이퍼 상에 불변적으로 사각형 형상으로 배열된다. 도 2의 평면도로 도시한 바와 같이, 사각형 형상을 갖는 많은 수의 동일한 집적 회로 다이(50)가 원형 웨이퍼(12) 상에 배열된다. 이러한 다이(50)의 배열은 웨이퍼(12)의 외주에서 엣지 배제 구역(edge exclusion zone; 52)을 회피한다. 엣지 배제 구역(52)은 통상 약 2 mm의 폭을 가지는데, 이러한 엣지 배제 구역(52)은 이 엣지 배제 구역(52) 내부에 위치한 임의의 다이(50)가 웨이퍼 중심에 보다 근접하게 위치한 다이(50)에 관해 상당한 결함을 가지거나 또는 적어도 불균일할 정도로 엣지 효과에 의해 과도하게 영향을 받을 것이다. 이 다이(50)는 기본적으로 하나의 다이(50)의 영역 위에 전개된 집적 회로의 하나의 이미지를 성공적으로 돌출시킨 후 이미지 프로세스를 반복하도록 다른 다이로 단계가 나아가게 되는 광 스테퍼(optical stepper)를 프로세싱하는 대부분 진보된 프로세싱을 포함하는 포토그래픽 프로세스(photographic process)에서 패턴화된다. 스테퍼 이미지화를 제외하고, 반도체 제조 프로세스의 나머지 단계들은 모든 다이(50)를 동시에 프로세싱한다. 프로세싱의 말미에, 다이(50)는 개별의 집적 칩 또는 회로를 형성하도록 다이(50)를 분리하는 베인 영역(kerf; 54)을 가로질러 분리된다.
신속 열처리에서의 온도 분포는 웨이퍼의 패턴화에 따라 그리고 전개된 회로에서 뿐만 아니라 상이한 IC 구조체 사이에서 하나의 레벨에서 다른 레벨로 변화됨이 관찰되었다. 원형 웨이퍼 상의 사각형 다이 배열의 결과, 비교적 크게 구조화된 염료 영역(dye region; 56)이 웨이퍼(12)의 외주 근처의 몇 개의 위치에서 전개한다. 이들 영역은 스테퍼 이미지에 노출되지 않는다. 이 결과, 구조화된 다이 영역(56)이 다이(50)와 함께 프로세싱 되는 동안, 거기에 패턴이 전개되지 않는다. 반대로, 다중-스텝 및 다중-레벨 프로세싱이 진행됨에 따라, 다이(50)는 다층이 신속하게 변화하는 방사율을 발생시키는 전개된 집적 회로의 요소를 가로질러 명확한 패턴을 전개하기 시작한다. IC 피쳐의 차원 스케일에서, 방사율 변화량이 개별 다이(50)에 걸쳐 유효 방사율로 평균화될 수 있다. 그러나, 이러한 유효 방사율은 패턴화되지 않은 구조화된 염료 영역(56)의 방사율에서 변화될 것이다. 연관된 문제는 내부 다이(50) 중 일부가 제조 집적 회로가 아닌 테스트 구조물 또는 패턴에 대해 사용될 수 있다는 점이다. 이들 상이한 다이는 제조 IC와 상이한 유효 방사율을 갖는다. 이 결과 이들 다이는 테스트 구조물 근처에서 온도 균일성이 발생하도록 생산 IC가 흡수하는 것과 상이한 열을 흡수한다. 연관된 문제는 톱(saw)에 대해 충분히 넓게 유지되어야 하지만 대체로 패턴화되지 않은 베인 영역(54)에서 발생한다는 점이다. 이 결과, 베인 영역 근처에서 온도가 변화할 수 있다. 유사하게, IC가 램(RAM) 대 로직(logic)과 같은 명확한 매크로-패턴을 가진다면, 2 개의 영역의 유효 방사율은 칩 내부에서 온도 불균일성을 야기시키면서 상이할 수 있다. 다이(50)의 일부 영역은 램프(26)로부터의 고온 복사에 대해 간섭 필터로서 기능하는 적층 구조물을 전개한다. 이들 간섭 효과는 막 두께에 보다 근접한 복사 스펙트럼을 고온 램프가 이동시키는 것으로 보다 단언할 수 있게 한다. 심지어, 굴절 지수에서의 급격한 변화로 인해 상이한 재료의 단일 층이 중요한 반사를 도입시킬 수도 있다.
다른 문제점은 엣지 링(14)이 높은 반사율을 가질 수 있는 웨이퍼(12) 상에 전개된 구조물보다 실질적으로 보다 높은 방사율을 가질 수 있다는 점이다. 이 결과, 엣지 링(14)은 추가의 복사선을 흡수하며 웨이퍼(12)의 버크보다 높은 온도로 가열되어, 웨이퍼(12)가 중심 부분에서 보다 둘레 영역에서 보다 뜨겁게 된다. 이러한 문제점은 웨이퍼의 방사율과 보다 근사하게 유사하도록 코팅의 사용에 의해 엣지 링(14)의 방사율을 맞춤으로써 부분적으로 회피될 수 있다. 그러나, 웨이퍼 방사율은 제조 프로세스에서의 포인트와 IC 설계에 좌우된다. 따라서, 이러한 극한의 해결 방안은 IC 설계 및 각각의 프로세스의 단계에 대해 개별의 엣지 링을 필요로 하며, 불편하고 비용이 많이 드는 해결 방안임이 분명하다.
아더홀드(Aderhold) 등은 2002년 9월 12일자로 출원된 미국 특허출원번호 제10/243,383호에서 구조체 염료 영역(56) 뿐만 아니라 일부 다른 매크로 비균일성이 갖는 문제점들 중 일부를 다루었다. 이들 방법은 커다란 주변 온도 변화를 보이는 웨이퍼의 링에서 판독하는 고온계를 전자적으로 여과시킨다. 그럼에도 불구하고, RTP 내의 균일성에서의 추가의 개선이 요구된다.
예컨대 신속 열처리(rapid thermal processing; RTP)를 위해 사용되는 열 프로세스 및 열 프로세싱 장치가 제공되는데, 여기서 기판의 배면이 복사열 공급원과 마주한 상태로 기판이 유지되는 한편, 집적 회로 또는 SOI 표면층과 같은 피쳐(feature; 미세구조물)가 위에 형성된 기판의 전면은 복사열 공급원에서 멀어지는 반대 방향으로 향한다. 이에 의해, 피쳐가 형성된 전면과 반사기 사이에 흑체(black body) 또는 복사 캐비티(radiation cavity)가 형성될 수 있다. 이 기판의 전면은 예컨대 반사기를 통과해서 형성된 모니터링 포트에 의해 열적으로 모니터링된다.
예컨대 3 mm 이하일 수 있는 기판의 엣지 배제 구역의 내에서 그 둘레에서만 기판을 지지함으로써 기판이 전도된 위치에서 지지될 수 있다. 이러한 사용을 위해 종래의 엣지 링 지지체는 3 mm 이하만큼 웨이퍼와 중첩하는 선반(shelf)을 구비하도록 변경될 수 있다. 오로지 기판의 엣지 배제 구역과 접촉하는 웨이퍼 리프트 핀을 수용하도록 선반의 중첩 영역 내에 복수의 개구(aperture)가 형성될 수 있다.
둘레를 지지하는 위로 올라간 단부(ends)를 트레이가 구비함으로써 기판이 둘레 지지체 상에 이송될 수 있으며, 트레이로부터 멀리 떨어져 위치하는 리프트 둘레 핀은 트레이가 회수될 수 있게 하면서 트레이로부터 기판을 상승시킨 후 둘레 지지체 상에 웨이퍼를 하강시킨다.
대안으로, 전도된 기판의 배면은 공압식 컵(pneumatic cup) 또는 정전 척(electrostatic chuck)과 같은 탈착가능한 유지 부재에 의해 지지될 수 있다.
도 1은 종래의 RTP 반응기의 개략적인 횡단면도이다.
도 2는 웨이퍼 상에 정렬된 다이의 평면도이다.
도 3은 본 발명이 실시되는 RTP 반응기의 개략적인 횡단면도이다.
도 4는 엣지 링 상에 지지되는 웨이퍼를 나타내는, 도 3의 횡단면도의 분해도이다.
도 5는 웨이퍼의 엣지에 위치한 리프트 핀을 수용하도록 변경된 엣지 링의 일부분의 평면도이다.
도 6은 엣지 링에 웨이퍼를 이송하는 패들 및 엣지 링의 일부분의 평면도이다.
도 7은 상부면으로부터 웨이퍼를 선택적으로 유지시키는 메카니즘의 개략적인 횡단면도이다.
도 8은 아래로부터 복사선으로 가열된 RTP 반응기의 개략적인 횡단면도이다.
웨이퍼의 패턴화되지 않은 배면이 복사열 공급원과 마주하도록 위치하고 패턴화된 전면이 반사기(reflector)와 마주하며 그 온도에 대해 동역학적으로 모니터링되는 경우, 신속 열처리의 균일성이 상당히 향상된다.
도 3의 횡단면에 도시된 바와 같이, 배면 RTP는 전면 처리를 위한 도 1의 반응기(10)와 몇 가지 면에서 상이한 RTP 반응기(60) 내부에서 실시된다.
일 실시예에서, 도 4의 횡단면도에 보다 양호하게 도시된 바와 같이, 예컨대 엣지 링(edge ring; 64)과 같은 외주 고정물(peripheral fixture)의 대체로 환형이며 아래로 경사진 엣지 링 선반(62)이 전도된 웨이퍼(inverted wafer; 12)의 경사진 코너를 지지하며, 상기 전도된 웨이퍼(12)는 성장되는 집적 회로를 구성하는 피쳐(feature; 16)가 반사기 플레이트(28)를 향해 아래로 향하도록 배향된다. 엣지 링(64)의 선반(62)은 대체로 종래의 선반(15)에 비해 단축되어 있어서, 이 엣지 링(64)의 선반(62)이 웨이퍼 엣지 배제 구역(52)보다 작은 거리(V)로 반사기(28)로부터 웨이퍼(12)를 차폐시킨다. 즉, 복수의 다이(die; 50) 중 어느 것도 차폐되지 않는다. 예컨대, 3 mm의 웨이퍼 엣지 배제 구역(52)에 대해, 엣지 링 선반(62)은 웨이퍼의 외주(periphery)로부터 연장하는 2 mm 이하의 거리(V)에 대해 웨이퍼(12)와 중첩할 수 있다. 즉, 엣지 링의 선반(62)의 내경은 웨이퍼 엣지 배제 구역(52)의 폭 보다 2배 미만으로 웨이퍼 직경보다 크지 않아야 한다. 2 mm 중첩 구성에 대해, 엣지 링의 선반(62)의 내경은 웨이퍼 직경보다 4 mm 작다. 또한, 이러한 위치 설정에 의해, 웨이퍼(12)의 바닥에 있는 흑체 캐비티(black-body cavity; 66) 내부에 모든 다이(50)를 위치시키며 또한 로딩하는 동안 웨이퍼가 잘못 취급되는 경우 다이가 긁히는 것이 방지된다. 웨이퍼가 잘못 취급되지 않는다면, 이제 반사기(28)와 마주하여 아래로 향하는 웨이퍼(12)의 패턴화된 전면이 기계적으로 접촉하지 않는다.
이러한 웨이퍼의 전도된 배향은 몇 가지 장점을 제공한다. 제1 장점으로서는, 복사 램프(radiant lamp; 26)와 마주하는 패턴화되지 않은 웨이퍼 배면의 방사율(emissivity)은 대체로 균일해서, 웨이퍼 전면 상의 구조화된 염료 영역(dye region), 베인 영역(kerf) 또는 IC 구조물의 존재와 무관하게 주어진 램프 전압에 대해 동일한 양의 열이 웨이퍼의 단위 영역마다 흡수된다. 또한, 웨이퍼 배면은 웨이퍼 전면에 비해 대체로 반사율이 낮아서 배면에 의해 복사열이 보다 용이하게 흡수된다. 심지어 IC의 마이크로-구조체를 가로질러 상당한 방사 영역이 또한 흡수성이 높아서, 상이한 방사율의 마이크로-영역 사이에서 온도를 균일하게 한다. 배면의 복사 가열은 패턴화되기에 앞서 열 처리되는 기판 상의 실리콘-온-절연체(silicon-on-insulator; SOI)에도 도움을 준다. 그렇지 않다면 패턴화된 전방 SOI 웨이퍼 표면은 백열 복사(incandescent radiation)에 의해 용이하게 투과되는 얇은 층의 실리콘을 포함하며, 수평으로보다는 수직으로 패턴화되는 것이 고려될 수 있도록 얇은 산화물 층이 밑에 놓인다. 이 산화물 층은 반사기로서 작용할 수 있으며, 발생가능한 흡수 변화를 도입시키면서 두께에서의 측면 변화를 추가로 받게 된다. 이러한 SOI 웨이퍼의 배면 가열은 이들 문제점들을 회피하게 한다.
제2 장점은 웨이퍼(12)와 반사기(28) 사이의 영역이 흑체 캐비티(66)를 효과적으로 형성한다는 점이며, 이러한 흑체 캐비티(66)는 웨이퍼(12)의 보다 뜨거운 부재로부터 보다 차가운 부재로 열을 재분포시키게 하며, 이에 의해, 웨이퍼(12)를 가로질러 온도 분포가 균일하게 된다. 이러한 흑체 캐비티라는 용어는 아마도, 특히 반사기(28)가 흑색이거나 어두운 것이 아니라 반사시키는 경우 복사 캐비티로 대체될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 흑체 캐비티(66)는 웨이퍼 배면으로부터 방사되는 복사선을 평균에 이르게 하는 작용을 하며, 따라서 웨이퍼(12)에 결쳐 온도 균일성을 증가시킨다.
제3 장점은 고온계 광학 빛 파이프(42)가 다이 맞은편에 웨이퍼(12)의 측면이 아닌 다이와 직접 마주하므로 고온계(40)가 IC 다이의 온도를 보다 직접 측정한다는 점이다. 방사율은 구조화된 염료 영역(56)과 발생가능한 시험 구조물로 인해 거시적 비율에 걸쳐 그리고 다이(50) 내부에서 미시적 비율에 걸쳐 변화된다. 온도 측정에 대해, 미시적 패턴화(microscopic patterning)는 대구경 고온계 시스템에 곧바로 명확하지 않으며, 거시적 패턴화(macroscopic patterening)는 상술한 미국 특허출원번호 제 10/243,383호에 개시된 방법에 의해 제거될 수 있다.
제4 장점은, 페우스(Peuse) 등의 특허에 개시된 반응기에서 동역학적으로 냉각될 수 있는, 방사성이 보다 좋은 웨이퍼 전면이 반사기(28)와 마주하는 경우 하향의 온도 램프와 열 흡수(thermal sinking)가 증가된다는 점이다. 신속한 냉각 속도는 헬륨과 같은 열전도성이 상당히 높은 가스에 의해 흑체 캐비티(66)를 충전함으로써 촉진된다.
제5 장점은, 엣지 링의 방사율이 웨이퍼의 배면의 방사율과 보다 용이하게 부합되어, 램프가 엣지 링과 웨이퍼의 배면 모두를 동일한 온도로 가열시킬 수 있다는 점이다. 웨이퍼 배면은 대체로 패턴화되지 않았으며 IC 설게 또는 프로세스 단계 사이에서 통상적으로 상당히 변화하지 않는다. 대체로, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 코팅이 유리하게 사용될 지라도, 엣지 링 상의 실리콘 표면은 실리콘 웨이퍼의 배면과 거의 동일한 방사율을 나타낼 것이다.
제6 장점에 의하면, 엣지 배제 구역 내부에서 웨이퍼를 지지할 지라도, 엣지 배제 구역은 웨이퍼와 이 웨이퍼의 지지체 사이의 접촉 영역을 감소시키고, 이로써, 미립자의 생성을 감소시킨다.
상술한 배향은 웨이퍼 양면에 지향된 복사 가열의 이용과는 상이하다. 상반된 복사 가열이 장점을 가지지만, 이것은 웨이퍼 양면이 상당히 뜨거운 램프로부터 발산하는 강한 복사 에너지로 조사되고 웨이퍼 온도가 표시되지 않기 때문에 열적으로 모니터링하는 것이 상당히 어렵다. 이와 반대로, 흑체 캐비티가 웨이퍼를 통 해 열적으로 구동되므로, 웨이퍼 전면과 상술한 반사기 사이에 형성된 흑체 캐비티가 웨이퍼의 복사 에너지 분포에 거의 가까운 복사 에너지 분포를 가진다.
종래의 위로 향하는 배향을 위해 주로 구성된 RTP 반응기 내에서의 전도된 웨이퍼 배향의 사용은 웨이퍼 취급에 있어서 다소의 어려움이 있다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼(12)는 그 웨이퍼 엣지 배제 구역(52) 내부에서만 외주 상에서 지지되어야 한다. 반응기 안팎으로 웨이퍼를 이송하기 위해서는 추가의 개조가 요구된다. 종래의 RTP 반응기(10)의 리프트 핀(lift pin; 22)은 통상 제조 다이(production die)의 밑에 놓인 위치에서 웨이퍼(12)의 배면과 접촉한다. 본 발명의 반응기(60)에서 다이와의 이러한 접촉이 이루어진다면, 다이가 작동하지 못할 정도로 충분한 손상이 접촉된 다이에 가해질 가능성이 클 것이다. 이러한 손상은 제한된 수의 다이의 교체율(trading off yield)에 따라 허용될 수 있다. 다이 영역은 심지어 형상화되지 않은 상태로 남겨질 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 수율을 쉽게 포기할 수 없기 때문에 불리하다. 또한, 다수의 레벨 상에서의 이러한 RTP 공정에 대한 수율 손실을 최소화하기 위해, 리프트 핀 위치에 관한 웨이퍼 형상화의 배향을 강성으로 유지시키는 것이 중요하다. 다른 방법은 임의의 경우에 유용한 다이를 산출하지 않는 구조화된 염료 영역에 리프트 핀을 이동시킨다. 이러한 해결 방안은 그 자체로 단점을 갖는다. 우선, 이러한 방법은 다시 리프트 핀 위치에 관한 웨이퍼 패턴화의 주의스러운 배향이 요구된다. 둘째로, 상이한 집적 회로 설계는 아마도 길이 대 폭의 상이한 다이 크기 및 비율을 가진다. 이 결과, 구조화된 염료 영역은 하나의 IC 설계로부터 다른 IC 설계로 변화될 수 있다. 따라서, 상이한 IC 설계를 처리할 때 리프트 핀의 위치를 이동시키는 것이 필요할 수 있다. 가능할 수 있겠지만, 이러한 리프트 핀의 설계 특정 위치는 가능하더라도 경제적으로 손해가 된다.
도 5에 도시된 세번째 방법은 웨이퍼 엣지 배제 구역(52)으로, 바람직하게는 엣지 링의 선반(62)과 중첩되는 동일한 외주 웨이퍼 영역 내부에, 예컨대 엣지 링의 선반(62)의 내부 2 mm와 웨이퍼(12)의 외부 2mm에 리프트 핀을 이동시킨다. 이 결과, 엣지 링(64)은 리프트 핀(22)의 영역 둘레에 일부의 재설계를 필요로 한다. 작동하는 동안 엣지 링(64)이 회전하지만 물론 리프트 핀(22)은 회전하지 않는다는 점을 주목한다. 그러나, 상술한 미국 특허출원번호 제10/243,383호에는 공지된 각도 위치(angular position)에 엣지 링이 놓이는 것을 보장하는 장치가 개시되어 있다. 도 4의 평면도에 도시되어 있듯이, 엣지 링(64)은 밸런스(Ballance) 등에게 허여된 미국 특허번호 제 6,395,363호에 개시된 바에 대체로 상응하는 형상을 갖는데, 여기서, 웨이퍼(12)는 회전하는 실린더(30) 상에 지지되는 외측 연장 후방 링(68)으로부터 수 도(a few degrees) 만큼 내측 및 하방으로 경사지게 내려진 선반(62) 상에 지지되어 있다. 이러한 경사지게 내려진 선반(62)은 엣지 링(64) 상에 웨이퍼(12)를 중심 맞추는 역할을 한다. 웨이퍼 엣지 배제 구역(52)에 상응하도록 위치한 리프트 링(22)을 수용하기 위해, 리프트 핀(22)이 엣지 링(64)을 통과할 수 있게 하고 엣지 링 선반(62) 위로 웨이퍼(12)를 지지할 수 있게 하기 위해 엣지 링의 선반(62)의 내부 둘레에 컷-아웃부(cut-out; 70)가 형성된다. 그러나, 엣지 링(64) 둘레의 빛 누출을 방지하기 위해, 컷-아웃부(70)는 웨이퍼(12)의 엣지보다 외측으로 확실히 더 연장하지 않아야 한다. 이러한 구조체는 모든 리프트 핀(22)에 대해 복제된다. 엣지 링(64)이 컷-아웃부(70)의 영역에서 웨이퍼(12)와 최소한으로 중첩하더라도, 대부분의 엣지 링 선반(62)이 웨이퍼 엣지 배제 구역(52) 내의 웨이퍼(12)와 계속해서 중첩한다.
그러나, 예컨대, 웨이퍼가 가장자리 링 선반의 실질적인 반경 정도와 접촉하는 페우스 등에게 허여된 미국 특허번호 제6,179,466호에 보다 상세히 설명되어 바와 같이 다른 지지 구성도 가능하다. 웨이퍼 엣지 배제 구역(52) 내부에서 웨이퍼(12)에 대한 엣지 링(64)의 실제 연장된 접촉이 존재할 수도 있다. 내측 또는 외측 어느 한 쪽 상의 엣지 링 둘레에서 복사열 공급원(24)으로부터의 고온 복사 에너지의 누출을 최소화하도록 해야 한다. 즉, 웨이퍼가 엣지 링에 광 밀봉(light sealed)되어야 한다. 또한, 엣지 링(64)이 다이(50)를 가로질러 온도 균일성을 저하시키지 않고 다이(50)에 대한 접촉이 없는 한 엣지 링(64)이 웨이퍼 엣지 배제 구역(52) 내부에서 다이(50)와 중첩할 수 있다.
컷-아웃부(70)는 보다 근접한 허용 오차를 필요로 하는 개구(aperture)와 대체될 수 있다.
도 3의 전도된 구성은 엣지 링의 온도만을 샘플링하고 이에 따라 가열 패턴을 제어하면서 엣지 링(64)을 향해 인도된 가장자리에 보다 근접한 최외각 광 파이프를 이동시킴으로서 잇점을 얻는다. 패턴화된 웨이퍼 전면과는 다르게, 엣지 링(64)은 웨이퍼 전면의 방사율과 상이한 실질적으로 일정한 방사율을 갖는다. 이 결과, 엣지 링 고온계는 다이 영역에 인도되는 방사계에 의해 제공되는 방사율 교정을 필요로 하지 않는다.
웨이퍼의 전도된 배향은 반응기의 내외로 웨이퍼를 이송하는데 사용되는 패들(paddle) 또는 다른 장치를 변경하는 것이 또한 필요하다. 전형적인 이송 패들은 웨이퍼 중력 바닥의 상당한 부분 상에 웨이퍼를 지지하며, 이러한 웨이퍼의 중력 바닥의 주요 부분들은, 바닥이 성장된 IC 구조체를 포함한다면 심한 손상을 입을 것이다. 본 발명의 전도된 배향과 함께 사용하기 위해 구성된 변경된 패들(80)이 도 6의 평면도에 도시되어 있다. 이 패들(80)은 2 개의 축방향 단부 각각의 위에 지지 단부(support end; 88)로의 전이부(transition; 86)를 갖는 실질적으로 평편한 내부(82)를 포함하며, 이러한 지지 단부(88)는 웨이퍼 중앙에 대해 원형으로 대칭인 한편 외부 방향으로 상방으로 경사져 있다. 이러한 경사진 지지 단부(88)는 웨이퍼(12')의 중앙 부분이 중앙 패들 부분(82) 위로 상승되면서 엣지 링(64)의 구성과 유사한 구성으로 웨이퍼(12')의 기울어진 코너를 지지한다. 패들(80)의 도시되지 않은 반대편 단부에 유사한 단부 구성이 형성된다. 패들의 운동 원리는 엣지 링(64)으로 그리고 엣지 링(64)으로부터 웨이퍼(12')를 이송하도록 패들의 축선을 따라간다. 어떤 구성에서, 패들(80), 및 엣지 링(64)의 외부로부터 멀어지게 외팔보식으로 지지되는 그 지지 아암(support arm)은 엣지 링(64) 위에 항상 위치할 수 있다. 2 개의 리프트 핀(22)은 이 패들(80)의 경로 외부에 위치된다. 모든 단부 패들은 개별의 경사진 지지 단부를 구비하는 핑거(finger)로 분기될 수 이다. 패들의 먼 단부 상에는, 패들 경로 외부가 아닌 핑거 사이에 하나의 지지 핀이 위치될 수 있다.
패들이 웨이퍼(12)로 나타낸 공정 위치로 웨이퍼(12')를 가져올 때, 웨이퍼를 이송하기 위해, 리프트 핀(22)이 상승하고 패들(80)로부터 멀어지게 웨이퍼를 상승시키고, 이후 회수한다. 이 리프트 핀(22)은 이후 엣지 링(64) 상에 지지된 웨이퍼(12)를 남기기 위해 하강한다. 웨이퍼를 외부로 이송하는 것은 반대 순서가 필요하다.
웨이퍼 이송을 위한 다른 방법은 상부 탈착가능한 유지 수단을 포함한다. 예컨대, 도 7에 개략적인 횡단면도로 도시된 바와 같이, 탈착가능한 유지 부재(90)는 작동되는 경우 중력의 힘에 대항해서 피쳐가 없는 배면 상에서 웨이퍼(12)를 지지할 수 있다. 탈착가능한 유지 부재(90)가 작동되지 않는 경우, 수직 방향으로의 이동에 의해 웨이퍼로부터 용이하게 탈착된다. 탈착가능한 유지 부재(90)는 이어서 수평으로 연장하는 지지 아암(92)에 의해 지지되며, 이러한 지지 아암(92)은 가열 램프 하에 엣지 링을 재치시키고 열 공정을 위한 챔버로부터 회수하기 위해 RTP 반응기 안으로 유지 부재(90)를 가져오도록 수평 방향으로 이동가능하다. 예컨대 1토르(Torr) 이상에서 웨이퍼를 이송하는 동안 챔버 압력이 대기압에 근접한 경우, 탈착가능한 유지 부재(90)는 웨이퍼(12)에 그 둘레 상에서 진공 밀봉가능한 공압식 컵(pneumatic cup)으로서 구현될 수 있다. 이 공압식 컵이 지지 아암 내의 진공 라인을 통해 진공 캔(vacuum can)에 펌핑되면, 이 공압식 컵이 위로부터 웨이퍼(12)를 유지시키지만, 이 공압식 컵이 챔버 압력으로 되돌아간다면, 이 공압식 컵이 웨이퍼(12)로부터 탈착될 수 있다. 웨이퍼 이송이 고 진공 하에서 실행된다면, 탈착가능한 유지 부재(90)는 이 유지 부재의 바닥면에 매설된 척 전극(chuck electrode)을 갖춘 정전 척(electrostatic chuck)으로서 구현될 수 있다. 적절한 전기 바이어싱(electrical biasing) 하에서, 정전 척은 단단히 웨이퍼(12)를 유지시킨다.
상부측 탈착가능한 유지 부재는 리프트 핀과 결합될 수 있어서, 유지 부재가 엣지 링으로 웨이퍼를 하강시키는 연장된 리프트 핀에 웨이퍼를 이송한다. 지지 아암(92)이 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로 이동가능하다면, 탈착가능한 유지 부재는 엣지 링 상에 웨이퍼를 직접 재치시킬 수 있고, 처리 후 엣지 링으로부터 웨이퍼를 상승시킬 수 있다.
전면이 아래로 향하도록 웨이퍼를 배향시키는 방법은 반응기 및 이송 챔버의 내부와 복수 묶음의 웨이퍼를 이동시키는데 사용되는 카세트 내부에서 모두 항상 전면이 위로 향하게 유지시키는 종래의 기술과 상반된다. 따라서, 열처리 단계 이외의 공정에서 적합한 변경이 이루어질 필요가 있다.
화학 기상 증착을 위해서든지, 산화작용 또는 질화작용을 위해서든지, 또는 기체 상태 도핑(vapor phase doping)을 위해서든지, 열처리를 위해 활성 처리 가스가 사용된다면, 가스 주입 포트 및 펌핑 포트는 반사기(28)와 웨이퍼(12) 사이의 흑체 캐비티(66)로부터 또는 흑체 캐비티(66)로 적절한 가스의 유동을 제공해야 한다. 유리하게, 투명창(transparent window; 20)은 종래의 구성에서보다 처리 가스로부터 양호하게 차폐되며, 이로써 투명창(20) 상에 차단층(blocking layer)이 형성되는 것을 감소시킨다.
상술한 실시예들이 본 구성의 RTP 챔버에 적합함에도 불구하고, 웨이퍼 지지 및 취급의 복잡성은 복사 가열 장치(24)가 웨이퍼(12) 아래에 위치하고 반사기(28) 및 열 모니터링 광 파이프(thermal monitering optical pipe)가 웨이퍼(12) 위에 위치하는 도 8에 도시된 전도된 RTP 반응기(100) 내에서 감소된다. 이 웨이퍼(12)는 피쳐(16)가 반사기(28)를 향해 위로 향하는 종래의 방향으로 배향되어, 복사 가열 장치(24)가 웨이퍼(12)의 패턴화되지 않는 배면을 조사한다. 이 결과, 웨이퍼(12)는 패턴화되지 않는 배면 상에서 웨이퍼(12)를 유지시키는 종래의 웨이퍼 패들 상의 반응기(100)의 내외로 이송될 수 있다. 엣지 링의 크기는 그다지 중요하지 않을지라도, 엣지 링이 그 배면 상에서 웨이퍼를 지지한다. 그럼에도 불구하고, 엣지 링의 선반의 크기는 엣지 링이 복사 가열로부터의 생성과 반대편의 배면의 영역을 실질적으로 차폐시키지 않도록 최소화되어야 한다. 여기 기술하지는 않았지만, 회전 수단이 제공되어 웨이퍼(12)를 그 중심을 축으로하여 회전시킨다.
본 발명을 실리콘 웨이퍼의 측면에서 기술하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 재료의 웨이퍼는 디스플레이를 형성하는데 사용되는 얇은 직사각형 유리 패널에서 하는 것과 같은 열처리를 필요로 한다.
본 발명의 배면 복사 가열은 종래의 실시된 전면 복사 가열에 비해 보다 양호한 열 제어 및 균일성을 제공한다. 또한, 웨이퍼 전면의 열 모니터링은 열처리되는 웨이퍼의 면을 면밀히 조사한다.

Claims (29)

  1. 복사열 공급원을 포함하는 반응기 내에서 기판을 열처리하는 방법으로서,
    상기 기판의 전면의 반대쪽의 배면이 상기 복사열 공급원과 마주하는 상태로 내부에 피쳐를 형성하기 위해 상기 기판의 전면이 열처리 되도록 기판을 배치시키는 단계로서, 상기 기판의 엣지 배제 구역보다 내측으로 더 연장되지 않으면서 상기 기판의 중심 둘레로 상기 기판 아래에서 연장되는 외주 고정물에 의해 아래로 향하는 상기 기판의 전면을 지지하는 단계를 포함하는, 기판을 배치시키는 단계와, 그리고
    상기 기판의 상기 전면을 열적으로 모니터링하는 단계를 포함하는
    기판 열처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열적으로 모니터링하는 단계가 상기 기판의 중심에 관해 복수의 반경 방향 위치에서의 온도를 측정하는 단계를 포함하는
    기판 열처리 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엣지 배제 구역이 3 mm 이하의 폭을 갖는
    기판 열처리 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    복사 캐비티를 가로질러 상기 기판의 상기 전면으로부터 상기 전면으로 되돌아 방출되는 열을 반사시키는 단계를 더 포함하는
    기판 열처리 방법.
  8. 기판의 표면과 평행하게 연장되며 상기 기판의 실질적으로 전체에 걸쳐 상기 기판의 표면과 마주하는 반사기의 맞은편에 위치하는 복사열 공급원을 포함하는 반응기 내의 기판을 열처리하는 방법으로서,
    상기 기판의 전면이 상기 복사열 공급원과 마주하고 상기 기판의 전면의 맞은편의 상기 기판의 배면이 상기 반사기와 마주하는 상태에서 내부에 피쳐를 형성하도록 상기 기판의 상기 전면이 열처리되도록 상기 기판을 배치시키는 단계를 포함하며,
    상기 반사기가, 상기 복사열 공급원에 의해 상기 기판 내에 생성되며 상기 기판의 전면으로부터 상기 기판의 전면으로 되돌아 방출되는 복사 에너지를 반사하는
    기판 열처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 전면 상의 복수의 위치를 열적으로 모니터링하는 단계를 더 포함하는
    기판 열처리 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 기판의 상기 전면이 위로 향하도록 배향되는
    기판 열처리 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 전면이 아래로 향하도록 배향되는
    기판 열처리 방법.
  12. 복사 에너지를 제 1 방향으로 인도하는 복사열 공급원과,
    상기 제 1 방향의 반대편의 상기 복사열 장치와 그 배면이 마주하는 기판을 유지시키는 지지부로서, 상기 배면의 반대편에 있는 상기 기판의 전면이 상기 기판의 상기 전면 상에 피쳐를 형성하도록 상기 열처리 장치에서 처리가능한, 지지부와,
    상기 복사열 공급원에 의해 생성되며 상기 기판의 상기 배면으로부터 방사되는 복사선을 상기 배면에 되돌아 반사시키도록 상기 기판의 상기 전면과 마주하여 상기 기판의 일측 상에 배치된 반사기와, 그리고
    상기 반사기 내의 복수의 개구를 통해 상기 기판의 상기 전면에 지향되는 뷰 포트를 갖는 복수의 열 모니터를 포함하는
    열처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복사열 공급원이 상기 반사기 위에 배치되는
    열처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 기판의 엣지 배제 구역 내부에서만 상기 전면과 중첩하는
    열처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 엣지 배제 구역이 상기 기판의 엣지로부터 3 mm 를 초과하여 연장되지 않는
    열처리 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판의 상부면으로부터 상기 기판을 유지할 수 있는 탈착가능한 유지 부재를 더 포함하는
    열처리 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 복사열 공급원이 상기 반사기 아래에 배치되는
    열처리 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판의 엣지 배제 구역보다 내측으로 더 연장되지 않으면서 상기 기판의 외주에서 상기 기판을 지지하는 외주 고정물을 더 포함하는
    열처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 엣지 배제 구역이 3 mm 이하의 폭을 갖는
    열처리 장치.
  20. 삭제
  21. 복사 에너지를 상방으로 인도하는 복사열 공급원과;
    상기 복사열 공급원 위에 배치된 반사기와; 그리고
    기판의 처리면이 상기 반사기와 마주하는 상태에서 상기 복사열 공급원과 상기 반사기 사이에 상기 기판을 유지시키는 지지체를 포함하는
    열처리 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 지지체가 상기 기판의 외주 부분을 지지하는 링을 포함하는
    열처리 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 반사기가 상기 복사열 공급원의 실질적 부분에 걸쳐 대체로 수평으로 연장되는
    열처리 장치.
  24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사기가 상기 기판보다 큰 영역에 걸쳐 연장되는
    열처리 장치.
  25. 복사 에너지를 상방으로 인도하는 복사열 공급원과;
    상기 복사열 공급원 위에 배치된 처리하고자 하는 기판을 유지시키는 지지체와; 그리고
    아래로부터 수용되는 복사선을 아래 방향으로 반사시키기 위해 상기 지지체 위에 배치된 반사기를 포함하는
    열처리 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 지지체가 상기 기판의 처리면이 상기 반사기와 마주한 상태로 상기 기판을 유지하도록 구성되어 있는
    열처리 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 지지체가 상기 기판의 외주 부분만을 지지하는
    열처리 장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 반사기가 상기 기판보다 큰 영역에 걸쳐 연장되는
    열처리 장치.
  29. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 향해 아래로 향하며 상기 반사기 내에 배치되는 하나 이상의 열측정 장치를 더 포함하는
    열처리 장치.
KR1020067020041A 2004-02-27 2005-02-14 패턴화된 웨이퍼의 배면의 신속 열처리 방법 KR100858757B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/788,979 US8658945B2 (en) 2004-02-27 2004-02-27 Backside rapid thermal processing of patterned wafers
US10/788,979 2004-02-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060114040A KR20060114040A (ko) 2006-11-03
KR100858757B1 true KR100858757B1 (ko) 2008-09-16

Family

ID=34887150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067020041A KR100858757B1 (ko) 2004-02-27 2005-02-14 패턴화된 웨이퍼의 배면의 신속 열처리 방법

Country Status (6)

Country Link
US (3) US8658945B2 (ko)
EP (1) EP1718909A1 (ko)
JP (2) JP5390094B2 (ko)
KR (1) KR100858757B1 (ko)
CN (1) CN100536063C (ko)
WO (1) WO2005093353A1 (ko)

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060035477A1 (en) * 2004-08-12 2006-02-16 Karen Mai Methods and systems for rapid thermal processing
JP4531502B2 (ja) * 2004-09-14 2010-08-25 東京エレクトロン株式会社 塗布処理装置
US7691204B2 (en) * 2005-09-30 2010-04-06 Applied Materials, Inc. Film formation apparatus and methods including temperature and emissivity/pattern compensation
US8372203B2 (en) * 2005-09-30 2013-02-12 Applied Materials, Inc. Apparatus temperature control and pattern compensation
US20070215049A1 (en) * 2006-03-14 2007-09-20 Applied Materials, Inc. Transfer of wafers with edge grip
JP4805741B2 (ja) * 2006-07-14 2011-11-02 Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
KR100807120B1 (ko) * 2006-11-21 2008-02-27 코닉시스템 주식회사 급속열처리 장치
US7378618B1 (en) * 2006-12-14 2008-05-27 Applied Materials, Inc. Rapid conductive cooling using a secondary process plane
JP2008182180A (ja) * 2006-12-26 2008-08-07 Epicrew Inc 加熱装置及び半導体製造装置
US8222574B2 (en) * 2007-01-15 2012-07-17 Applied Materials, Inc. Temperature measurement and control of wafer support in thermal processing chamber
US7860379B2 (en) * 2007-01-15 2010-12-28 Applied Materials, Inc. Temperature measurement and control of wafer support in thermal processing chamber
US7759773B2 (en) 2007-02-26 2010-07-20 International Business Machines Corporation Semiconductor wafer structure with balanced reflectance and absorption characteristics for rapid thermal anneal uniformity
US7745909B2 (en) * 2007-02-26 2010-06-29 International Business Machines Corporation Localized temperature control during rapid thermal anneal
US7679166B2 (en) * 2007-02-26 2010-03-16 International Business Machines Corporation Localized temperature control during rapid thermal anneal
US20090096066A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Anderson Brent A Structure and Method for Device-Specific Fill for Improved Anneal Uniformity
US7692275B2 (en) 2007-02-26 2010-04-06 International Business Machines Corporation Structure and method for device-specific fill for improved anneal uniformity
DE102007058002B4 (de) * 2007-12-03 2016-03-17 Mattson Thermal Products Gmbh Vorrichtung zum thermischen Behandeln von scheibenförmigen Halbleitersubstraten
TWI395272B (zh) * 2008-05-02 2013-05-01 Applied Materials Inc 用於旋轉基板之非徑向溫度控制系統
JP5214347B2 (ja) * 2008-06-24 2013-06-19 株式会社東芝 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置
US8111978B2 (en) * 2008-07-11 2012-02-07 Applied Materials, Inc. Rapid thermal processing chamber with shower head
US8314371B2 (en) 2008-11-06 2012-11-20 Applied Materials, Inc. Rapid thermal processing chamber with micro-positioning system
US8147137B2 (en) * 2008-11-19 2012-04-03 Applied Materials, Inc. Pyrometry for substrate processing
US8985911B2 (en) * 2009-03-16 2015-03-24 Alta Devices, Inc. Wafer carrier track
US9449858B2 (en) * 2010-08-09 2016-09-20 Applied Materials, Inc. Transparent reflector plate for rapid thermal processing chamber
KR101252176B1 (ko) * 2011-02-17 2013-04-05 (주)나노솔루션테크 웨이퍼 척의 가열/냉각장치 및 이를 포함하는 웨이퍼 본더
US9905443B2 (en) 2011-03-11 2018-02-27 Applied Materials, Inc. Reflective deposition rings and substrate processing chambers incorporating same
US8582963B2 (en) 2011-06-03 2013-11-12 Applied Materials, Inc. Detection of substrate warping during rapid thermal processing
KR101312536B1 (ko) * 2011-10-26 2013-09-30 장해진 외국어 오디오 교재
WO2013066652A1 (en) * 2011-11-03 2013-05-10 Applied Materials, Inc. Rapid thermal processing chamber
CN104584192B (zh) * 2012-08-30 2018-03-30 应用材料公司 反射沉积环和包括反射沉积环的基板处理室
US8865602B2 (en) * 2012-09-28 2014-10-21 Applied Materials, Inc. Edge ring lip
US9403251B2 (en) * 2012-10-17 2016-08-02 Applied Materials, Inc. Minimal contact edge ring for rapid thermal processing
KR101923050B1 (ko) 2012-10-24 2018-11-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 급속 열 처리를 위한 최소 접촉 에지 링
US10020187B2 (en) * 2012-11-26 2018-07-10 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for backside passivation
US9653298B2 (en) 2013-01-14 2017-05-16 Ipg Photonics Corporation Thermal processing by transmission of mid infra-red laser light through semiconductor substrate
JP5937524B2 (ja) * 2013-02-01 2016-06-22 アイシン高丘株式会社 赤外炉、赤外線加熱方法およびそれを用いて製造された鋼板
JP5931769B2 (ja) * 2013-02-01 2016-06-08 アイシン高丘株式会社 赤外炉及び赤外線加熱方法
US9239192B2 (en) * 2013-02-20 2016-01-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Substrate rapid thermal heating system and methods
KR102257567B1 (ko) * 2013-09-30 2021-05-31 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 캡슐화된 광 배리어를 갖는 지지체 링
KR102535623B1 (ko) * 2013-11-12 2023-05-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 고온계 배경 제거
US10727093B2 (en) * 2014-05-23 2020-07-28 Applied Materials, Inc. Light pipe window structure for low pressure thermal processes
US10699922B2 (en) 2014-07-25 2020-06-30 Applied Materials, Inc. Light pipe arrays for thermal chamber applications and thermal processes
US10041842B2 (en) * 2014-11-06 2018-08-07 Applied Materials, Inc. Method for measuring temperature by refraction and change in velocity of waves with magnetic susceptibility
WO2016126381A1 (en) * 2015-02-05 2016-08-11 Applied Materials, Inc. Rapid thermal processing chamber with linear control lamps
US10693141B2 (en) 2015-07-15 2020-06-23 Gridtential Energy, Inc. Bipolar battery seal and thermal rib arrangements
WO2017069238A1 (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
DE112018004200T5 (de) 2017-08-16 2020-07-09 Beijing E-Town Semiconductor Technology, Co., Ltd Thermische bearbeitung geschlossenförmiger werkstücke
US11670490B2 (en) * 2017-09-29 2023-06-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated circuit fabrication system with adjustable gas injector
DE102018203945B4 (de) 2018-03-15 2023-08-10 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben
TWI681500B (zh) * 2018-10-26 2020-01-01 志聖工業股份有限公司 晶圓加工機台及其加工方法
CN111437780A (zh) * 2020-03-20 2020-07-24 安徽大学 一种水热溶剂热并行合成装置
US20220322492A1 (en) * 2021-04-06 2022-10-06 Applied Materials, Inc. Epitaxial deposition chamber

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10163182A (ja) 1996-11-29 1998-06-19 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板熱処理装置およびそれに使用可能な膜厚測定装置
US6090210A (en) * 1996-07-24 2000-07-18 Applied Materials, Inc. Multi-zone gas flow control in a process chamber

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4047496A (en) * 1974-05-31 1977-09-13 Applied Materials, Inc. Epitaxial radiation heated reactor
JPS6230325A (ja) 1985-07-31 1987-02-09 Tokuda Seisakusho Ltd 半導体処理装置
US4891499A (en) * 1988-09-09 1990-01-02 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for real-time wafer temperature uniformity control and slip-free heating in lamp heated single-wafer rapid thermal processing systems
US4956538A (en) * 1988-09-09 1990-09-11 Texas Instruments, Incorporated Method and apparatus for real-time wafer temperature measurement using infrared pyrometry in advanced lamp-heated rapid thermal processors
US5156820A (en) * 1989-05-15 1992-10-20 Rapro Technology, Inc. Reaction chamber with controlled radiant energy heating and distributed reactant flow
JPH0513355A (ja) * 1991-07-05 1993-01-22 Hitachi Ltd ランプアニール装置
JPH07201753A (ja) * 1993-12-29 1995-08-04 Nippon Steel Corp 薄膜製造方法およびその装置
US5601366A (en) * 1994-10-25 1997-02-11 Texas Instruments Incorporated Method for temperature measurement in rapid thermal process systems
US5755511A (en) 1994-12-19 1998-05-26 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring substrate temperatures
US5660472A (en) 1994-12-19 1997-08-26 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring substrate temperatures
US6179466B1 (en) * 1994-12-19 2001-01-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring substrate temperatures
JP3563224B2 (ja) * 1996-03-25 2004-09-08 住友電気工業株式会社 半導体ウエハの評価方法、熱処理方法、および熱処理装置
US6179465B1 (en) * 1996-03-28 2001-01-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for infrared pyrometer calibration in a thermal processing system using multiple light sources
US6395363B1 (en) 1996-11-05 2002-05-28 Applied Materials, Inc. Sloped substrate support
US6123766A (en) 1997-05-16 2000-09-26 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for achieving temperature uniformity of a substrate
US6226453B1 (en) 1997-09-16 2001-05-01 Applied Materials, Inc. Temperature probe with fiber optic core
US6188044B1 (en) * 1998-04-27 2001-02-13 Cvc Products, Inc. High-performance energy transfer system and method for thermal processing applications
JPH11340157A (ja) * 1998-05-29 1999-12-10 Sony Corp 光照射熱処理装置および光照射熱処理方法
DE19833802A1 (de) * 1998-07-28 2000-02-03 Bosch Gmbh Robert Kommutator-Kleinmotor
US6113703A (en) * 1998-11-25 2000-09-05 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for processing the upper and lower faces of a wafer
JP4017276B2 (ja) 1999-02-10 2007-12-05 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
JP3874397B2 (ja) 2000-07-11 2007-01-31 株式会社荏原製作所 基板上への成膜方法及び装置
JP2002176000A (ja) * 2000-12-05 2002-06-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 熱処理装置及び半導体装置の製造方法
JP4942880B2 (ja) * 2001-03-14 2012-05-30 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置
JP2003086528A (ja) * 2001-09-07 2003-03-20 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
US6455814B1 (en) * 2001-11-07 2002-09-24 Applied Materials, Inc. Backside heating chamber for emissivity independent thermal processes
US6570137B1 (en) 2002-03-04 2003-05-27 Applied Materials, Inc. System and method for lamp split zone control
JP2003257882A (ja) * 2002-03-07 2003-09-12 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体ウエーハの熱処理装置および熱処理方法
US7778533B2 (en) 2002-09-12 2010-08-17 Applied Materials, Inc. Semiconductor thermal process control
US6839507B2 (en) 2002-10-07 2005-01-04 Applied Materials, Inc. Black reflector plate
US7041931B2 (en) 2002-10-24 2006-05-09 Applied Materials, Inc. Stepped reflector plate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6090210A (en) * 1996-07-24 2000-07-18 Applied Materials, Inc. Multi-zone gas flow control in a process chamber
JPH10163182A (ja) 1996-11-29 1998-06-19 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板熱処理装置およびそれに使用可能な膜厚測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5390094B2 (ja) 2014-01-15
WO2005093353A1 (en) 2005-10-06
JP2007526637A (ja) 2007-09-13
EP1718909A1 (en) 2006-11-08
CN100536063C (zh) 2009-09-02
US20050191044A1 (en) 2005-09-01
US7414224B2 (en) 2008-08-19
US9431278B2 (en) 2016-08-30
JP2013093600A (ja) 2013-05-16
US8658945B2 (en) 2014-02-25
US20090041443A1 (en) 2009-02-12
KR20060114040A (ko) 2006-11-03
US20070104470A1 (en) 2007-05-10
CN1922457A (zh) 2007-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100858757B1 (ko) 패턴화된 웨이퍼의 배면의 신속 열처리 방법
EP2279519B1 (en) Apparatus and method including heating source reflective filter for pyrometry
KR101923050B1 (ko) 급속 열 처리를 위한 최소 접촉 에지 링
CN102668048B (zh) 提升辐射加热基板的冷却的设备及方法
TWI512884B (zh) 改良的邊緣環的周緣
KR101713078B1 (ko) 열 처리 챔버를 위한 지지 실린더
US10147623B2 (en) Pyrometry filter for thermal process chamber
TW201705811A (zh) 熱處理裝置
JP2001313269A (ja) 熱処理装置
JP2003031517A (ja) 基板の熱処理装置
JP2005012073A (ja) 基板処理装置
JP2002100583A (ja) 熱処理装置
KR20010067805A (ko) 급속 열처리 장치용 에지링

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: 20120830

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130830

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140828

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160629

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180903

Year of fee payment: 11