KR101814261B1 - 급속 열 처리를 위한 최소 접촉 에지 링 - Google Patents

급속 열 처리를 위한 최소 접촉 에지 링 Download PDF

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Abstract

반도체 기판 프로세스 챔버들의 기판 지지체들을 위한 에지 링들의 실시예들이 여기에 제공된다. 일부 실시예들에서, 반도체 프로세스 챔버를 위한 에지 링은, 중심 개구, 내측 에지, 외측 에지, 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 고리형 바디; 내측 에지 부근에 배치되며, 상부 표면으로부터 하향 연장되는 내측 립; 및 내측 립으로부터 상향 연장되며, 고리형 바디의 내측 에지를 따라 배치되는 복수의 돌출부 - 복수의 돌출부는 기판을 내측 립보다 위에 그리고 중심 개구 위로 지지하도록 배열됨 - 를 포함할 수 있고, 내측 립은, 복수의 돌출부 상에 기판이 배치될 때, 에지 링보다 위에 배치된 제1 용적과 에지 링보다 아래에 배치된 제2 용적 사이에서 광 복사가 이동하는 것을 실질적으로 방지하도록 구성된다.

Description

급속 열 처리를 위한 최소 접촉 에지 링{MINIMAL CONTACT EDGE RING FOR RAPID THERMAL PROCESSING}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 처리에 관한 것이다.
예를 들어 급속 열 처리(RTP) 챔버들과 같은 종래의 반도체 프로세스 챔버들은 전형적으로 하나 이상의 링(예를 들어, 에지 링)을 갖는 기판 지지체를 이용하고, 하나 이상의 링은 기판 지지체의 정상에 배치되며, 처리 동안 기판을 원하는 위치에 고정하도록 구성된다. 그러나, 본 발명자들은, 종래에 이용되던 에지 링들이 기판 지지체와 비교하여 상이한 열 특성들(예를 들어, 상이한 가열 및 냉각 속도)을 가질 수 있고, 그에 의해 기판의 에지 부근에서 온도 불균일들을 야기하며, 따라서 바람직하지 않게도 기판의 불균일한 처리를 야기할 수 있음을 알아차렸다. 추가로, 프로세스 챔버의 구성으로 인해, 처리 동안 에지 링이 기판 지지체보다 높은 온도로 가열될 수 있고, 그에 의해 열 응력, 기판 뒤틀림, 결함, 전위(dislocations), 리소-오버레이 에러(litho-overlay errors) 및 슬립(slip)을 야기할 수 있는 추가의 온도 불균일들을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명자들은 기판을 처리하기 위한 개선된 장치를 제공해왔다.
반도체 기판 프로세스 챔버들의 기판 지지체들을 위한 에지 링들의 실시예들이 여기에 제공된다. 일부 실시예들에서, 반도체 프로세스 챔버를 위한 에지 링은, 중심 개구, 내측 에지, 외측 에지, 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 고리형 바디; 내측 에지 부근에 배치되며, 상부 표면으로부터 하향 연장되는 내측 립(lip); 및 내측 립으로부터 상향 연장되며, 고리형 바디의 내측 에지를 따라 배치되는 복수의 돌출부 - 복수의 돌출부는 기판을 내측 립보다 위에(above the inner lip) 그리고 중심 개구 위로(over the central opening) 지지하도록 배열됨 - 를 포함할 수 있고, 내측 립은, 복수의 돌출부 상에 기판이 배치될 때, 에지 링보다 위에 배치된 제1 용적과 에지 링보다 아래에 배치된 제2 용적 사이에서 광 복사(light radiation)가 이동하는 것을 실질적으로 방지하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 장치는 기판의 주변 에지 부근에서 기판을 지지하기 위한 에지 링, 에지 링보다 아래에 배치된 베이스, 및 베이스보다 위에 에지 링을 지지하기 위해 베이스로부터 연장되는 하나 이상의 부재를 포함하는 기판 지지체를 갖는 처리 챔버; 기판이 기판 지지체 상에 배치된 때에 기판의 최상부면에 에너지를 제공하기 위해서 기판 지지체보다 위에 배치되는 램프 헤드(lamphead); 및 기판이 기판 지지체 상에 배치된 때에 기판의 후면으로부터 복사된 열 에너지를 측정하기 위해서 에지 링보다 아래에 배치되며, 램프 헤드에 대향하는 적어도 하나의 온도 센서를 포함하고, 에지 링은, 중심 개구, 내측 에지, 외측 에지, 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 고리형 바디; 내측 에지 부근에 배치되며, 상부 표면으로부터 하향 연장되는 내측 립; 및 내측 립으로부터 상향 연장되며, 고리형 바디의 내측 에지를 따라 배치되는 복수의 돌출부 - 복수의 돌출부는 기판을 내측 립보다 위에 그리고 중심 개구 위로 지지하도록 배열됨 - 를 포함하고, 내측 립은, 복수의 돌출부 상에 기판이 배치될 때, 에지 링보다 위에 배치된 제1 용적과 에지 링보다 아래에 배치된 제2 용적 사이에서 광 복사가 이동하는 것을 실질적으로 방지하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들이 이하에 설명된다.
위에서 간략하게 요약되고 이하에 더 상세하게 논의되는 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 최소 접촉 에지 링과 함께 사용하기에 적합한 적합한 프로세스 챔버를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 에지 링의 부분적인 측면 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 에지 링의 부분적인 측면 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 에지 링의 상면 개략도를 도시한다.
이해를 쉽게 하기 위해, 가능한 경우에는 도면들에 공통인 동일한 구성요소를 지칭하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 도면들이 비례에 맞춰 그려지지는 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 구성요소들 및 특징들은 더 이상의 언급 없이도 다른 실시예들에서 유리하게 포함될 수 있을 것으로 생각된다.
본 발명에 부합하는 실시예들은 예를 들어 급속 열 처리(RTP) 챔버와 같은 기판 처리 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 에지 링을 제공한다. 에지 링은 기판의 주변 에지 부근에서의 복수의 접촉 지점(예를 들어, 에지 링의 내측 에지를 따른 돌출부들)에서 기판을 지지할 수 있다. 돌출부들은, 에지 링과 기판 사이에 접촉 면적을 최소로 하며 열 전달을 최소로 하면서 기판을 지지하도록 구성된다. 에지 링의 상부 표면들은 광 반사 및 열 흡수를 방지하기 위한 차광 재료 또는 표면 마감(surface finish)으로 코팅될 수 있는 한편, 돌출부들은 기판과의 본딩을 방지하기 위한 상이한 재료로 코팅되거나 캡핑될 수 있다. 추가로, 본 발명에 부합하는 실시예들에서, 에지 링은 유리하게는 기판보다 위에서의 램프 복사로부터 기판보다 아래에 위치된 고온계들로의 광 누설을 실질적으로 차단할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 지지 링들(예를 들어, 에지 링들)은, 기판을 지지하기 위한 접촉 지점들을 최소화하면서, 링 상에 지지되는 기판의 한 면으로부터 기판의 대향 면(opposing side)으로의 광 누설을 실질적으로 방지하는 것이 요구되는 임의의 기판 프로세스 챔버 내에서 유리하게 이용될 수 있다. 적합한 프로세스 챔버들의 예는 RADIANCE®, RADIANCE® PLUS, 또는 VANTAGE® 프로세스 챔버들, 또는 열 프로세스(예를 들어, RTP)를 수행할 수 있는 임의의 다른 프로세스 챔버 중 임의의 것을 포함하며, 이들 모두는 캘리포니아주 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능하다. 프로세스 챔버는 200mm, 300mm 및 450mm 기판들을 처리할 수 있는 임의의 챔버일 수 있다. 다른 제조자들로부터 입수가능한 것들을 포함하는 다른 적합한 프로세스 챔버들도 여기에 제공된 교시에 따라 이용되고/되거나 수정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 본 발명의 최소 접촉 에지 링과 함께 사용하기에 적합하며 RTP 프로세스를 수행하도록 구성된 예시적인 프로세스 챔버(100)를 도시한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(100)는 예를 들어 급속 열 처리(RTP)와 같은 열 처리를 위해 구성된 임의의 적합한 프로세스 챔버일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판(103)은 프로세스 챔버(100) 내부에서 기판 지지체(108) 상에 탑재되고, 기판 지지체(108)에 대향하는 위치에 배치된 램프 헤드(101)에 의해 가열된다. 램프 헤드(101)는 처리 공동(122)을 가로질러 기판(103)의 앞면(104)으로 지향되는 복사를 생성한다. 대안적으로(도시되지 않음), 램프 헤드(101)는, 예를 들어 기판(103)보다 아래에 배치되는 것에 의해 또는 기판(103)의 후면에 복사를 지향시키는 것에 의해, 기판(103)의 후면(106)을 가열하도록 구성될 수 있다. 복사는 수냉식 석영 윈도우 어셈블리(water-cooled quartz window assembly)(114)를 통해 프로세스 챔버(100)에 들어간다. 기판(103)의 밑에는, 수냉식 스테인레스 스틸 베이스(116) 상에 탑재되는 반사기 판(102)이 있다. 베이스(116)는 순환 회로(도시되지 않음)를 포함하며, 이 순환 회로를 통해 냉각제가 순환하여 반사기 판(102)을 냉각시킨다. 일부 실시예들에서, 반사기 판(102)은 알루미늄으로 이루어지고, 고반사성 표면 코팅(120)을 갖는다. 반사기 판(102)의 온도를 가열되는 기판(103)의 온도보다 상당히 아래에 유지하기 위해서 베이스(116)를 통해 물과 같은 냉각제가 순환될 수 있다. 대안적으로, 동일하거나 상이한 온도들에서 다른 냉각제들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 부동액(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등) 또는 다른 열 전달 유체들이 베이스(116)를 통해 순환될 수 있다. 냉각제로부터 열을 제거하기 위해서 베이스에 연결된 냉각기(chiller)(도시되지 않음)를 통해 냉각제가 순환될 수 있다. 기판(103)의 밑면 또는 후면과 반사기 판(102)의 최상부는 반사 공동(118)을 형성한다. 반사 공동(118)은 기판(103)의 유효 방사율(effective emissivity)을 증대시킨다.
기판(103)의 로컬화된 영역들에서의 온도들은 복수의 온도 프로브(예를 들어, 152a, 152b 및 152c)에 의해 측정된다. 각각의 온도 프로브는, 베이스(116)의 후면으로부터 반사기 판(102)의 최상부를 통해 연장되는 관통 홀(도시되지 않음)을 통과하는 광 파이프(124)를 포함한다. 광 파이프(124)는 광 파이프(124)의 최상위 단부가 반사기 판(102)의 상부 표면과 동일한 높이이거나 그보다 약간 아래에 있도록 관통 홀 내에 위치된다. 광 파이프(124)의 다른 단부는, 샘플링된 광을 반사 공동(118)으로부터 고온계(128)로 전달하는 가요성 광 섬유(125)에 연결된다. 각각의 고온계(128)는, 측정된 온도에 응답하여 램프 헤드(101)에 공급되는 전력을 제어하는 온도 제어기(150)에 접속된다. 램프들은 복수의 구역으로 분할될 수 있다. 기판(103)의 상이한 영역들의 제어된 복사 가열(controlled radiative heating)을 허용하기 위해 구역들이 제어기에 의해 개별적으로 조절될 수 있다. 도 1에는 3개의 온도 프로브(152a, 152b 및 152c), 가요성 광 섬유(125) 및 고온계(128)가 도시되어 있지만, 다른 실시예들에서는 더 많거나 더 적은 이러한 온도 감지 요소들이 포함될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 각각의 광 파이프를 수용하도록 구성된 관통 홀에 더하여, 베이스(116) 및 반사기 판(102)은, 처리를 용이하게 하는 다른 메커니즘들, 예를 들어 리프트 핀들(lift pins) 등을 수용하도록 구성된 하나 이상의 추가의 관통 홀을 포함할 수 있다.
기판 지지체(108)는 정지되어 있도록 구성될 수 있거나, 또는 기판(103)을 회전시킬 수 있다. 기판 지지체(108)는 지지체 또는 에지 링(134)을 포함하고, 이 지지체 또는 에지 링은 기판(103)의 외주부(outer perimeter) 부근의 복수의 지점에서 기판(103)과 접촉하고, 그에 의해 외주부 부근의 작은 고리형 영역을 제외하고, 기판(103)의 밑면 전체를 노출된 채로 남겨두게 된다.
에지 링(134)은 여기서 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명된다. 에지 링(134)은 예를 들어 회전가능한 튜브형 실린더(136)에 의해 실질적으로 수평 위치로 지지되는 고리형 바디(202)를 포함한다. 에지 링(134)은 내측 에지(204), 외측 에지(206), 상부 표면(208) 및 하부 표면(210)을 포함한다. 에지 링(134)은, 내측 에지(204) 부근에 배치되며 상부 표면(208)으로부터 수직으로 하향 연장되는 내측 립(214)을 갖는다.
에지 링(134)은, 고리형 바디(202)의 내측 에지(204) 부근에 배치되며 내측 립(214)으로부터 상향 연장되는 돌출부들(212)을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 돌출부들(212)은 도 2에 도시된 바와 같이 내측 에지(204)를 따라 배치된다. 돌출부들(212)은 프로세스 챔버(100) 내에서 기판(103)의 후면(106)을 따라 기판(103)을 실질적으로 수평 위치로 지지하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, (도 4에 도시되며, 이하에 더 상세하게 논의되는 바와 같이) 서로로부터 등거리로 이격된 3개의 돌출부(212)가 존재한다. 돌출부들(212)은, 에지 링과 기판 사이에 접촉 면적을 최소로 하며 열 전달을 최소로 하면서 기판(103)을 지지한다. 전형적으로, 종래의 에지 링들은 에지 링의 고리형 표면 전체를 따라 기판들을 지지한다. 따라서, 종래의 에지 링 설계들은 기판과의 고리형 접촉 면적이 대략 22.44㎠이다. 이에 반해, 본 발명에 부합하는 일부 실시예들(예를 들어, 3개의 반구형 돌출부가 존재함)에서, 에지 링 대 기판의 접촉 면적은 <1㎠일 것이다. 본 발명의 실시예들에서 행해지는 바와 같이, 에지 링 대 기판의 접촉 면적을 최소화하면, 전도에 의한 열 전달이 감소되고, 기판(103)의 에지 부근에서의 기판(103)의 열 경사(thermal gradient)(예를 들어, 기판(103)의 중심 부분들로부터 기판(103)의 에지까지의 열 경사)가 감소된다.
추가로, 돌출부들(212)과 기판(103) 사이의 접촉 면적을 최소화함으로써, 기판(103)이 에지 링(134)에 점착할 확률이 최소화된다. 일부 실시예들에서, 돌출부들(212) 각각은 기판(103)과의 본딩을 더 방지하기 위한 재료, 예를 들어 산화된 폴리실리콘 코팅으로 코팅된다. 다른 실시예들에서, 돌출부들(212) 각각은 기판(103)과의 본딩을 더 방지하는 재료로 이루어진 디스포저블 캡(disposable cap)으로 커버된다.
돌출부들(212)은 내측 립으로부터 약 0.5mm 내지 약 5.0mm만큼(220) 상향 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 돌출부(212)의 폭은 약 0.5mm일 수 있다. 높이(220)는, 기판이 에지 링 상에 배치될 때 고온계에 의해 임의의 직접 광이 측정되는지를 검사함으로써 결정될 수 있고/있거나, 내측 립(214)의 폭에 의존할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 돌출부(212)의 최상부는 평평한 기판과 구형 돌출부(212) 사이에 접촉이 이루어지도록 구형/반구형일 수 있다. 일부 실시예들에서, 구형/반구형 돌출부들(212)의 직경은 3mm까지일 수 있다. 일부 실시예들에서, 돌출부 폭에 대한 돌출부 높이의 비는 테스트에 의해 결정될 수 있고, 임의의 손상/전위에 대해 기판 웨이퍼 후면을 검사하는 것은 최적의 비를 확인하는 데에 도움이 될 것이다. 다른 실시예들에서, 돌출부들(212)의 형상은, 고온 처리 동안 점 결함들(point defects) 또는 다른 유형의 결함들을 기판(103)에 도입하지 않고서 기판(103)을 안정적으로 지지할 수 있는 임의의 기하학적 형상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 돌출부들은 에지 링의 내측 립 및 고리형 바디와 일체형으로 형성된다. 다른 실시예들에서, 돌출부들은 내측 립(214)의 최상부면(216)에 연결된다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 에지 링(134)의 내측 립(214)의 폭(222)은, 램프 헤드 복사(302)로부터 (온도 프로브들(152a-c) 및 가요성 광 섬유들(125)을 경유하여) 기판 아래에 위치되는 고온계들(128)로의 광 누설을 실질적으로 차단하기 위한 크기를 갖는다. 도 1과 관련하여 여기에 설명된 바와 같은 프로세스 챔버들에서, 기판(103)의 정확한 방사율을 측정하는 것이 기판을 처리하는데 있어서 중요하다. 기판(103)이 램프 헤드(101)에 의해 가열됨에 따라, 기판은 기판의 후면으로부터 열 에너지를 방출한다. 방출되는 열 에너지(304)는 반사기 판(102)으로부터 반사되고, 그리고 다시 기판의 후면으로부터 반사될 수 있다. 고온계들(128)은 이러한 열 에너지(304)를 측정한다. 그러나, 램프 헤드(101)로부터의 직접 광은 잘못된 고온계 판독들(readings)을 야기할 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 내측 립의 립 폭은 유리하게는 종래의 에지 링들보다 더 멀리 연장되도록 증가된다. 따라서, 돌출부들(212)이 존재하지 않는 내측 립(214)을 따른 영역들에서, 립 폭은, 에지 링보다 위에 배치된 램프 헤드(101)로부터 에지 링보다 아래에 배치된 고온계 측정(pyrometers measure)으로 직접 광 복사(302)가 이동하는 것을 실질적으로 방지하기에 충분히 멀리 연장되도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 내측 립의 폭(222)은 약 15mm 내지 약 40mm일 수 있다. 그러나, 증가된 립 폭으로 인한 추가의 재료는 기판과 접촉하지 않고, (이하에 논의되는 이유로 인해) 처리 동안 온도가 더 낮으며, 따라서 에지 부근에서 기판의 온도를 바람직하지 않게 증가시킬 수 있는, 기판 에지로의 임의의 바람직하지 않은 열 전달을 최소화하거나 방지한다.
일부 실시예들에서, 기판(103) 및 내측 립(214)의 중첩 영역(224)의 길이는 약 12mm 내지 약 39mm일 수 있다. 200mm 기판들에 대해, 중첩 영역(224)은 약 12mm 내지 약 14mm일 수 있다. 300mm 기판들에 대해, 중첩 영역(224)은 약 22mm 내지 약 24mm일 수 있다. 450mm 기판들에 대해, 중첩 영역(224)은 약 37mm 내지 약 39mm일 수 있다. 일부 실시예들에서, 중첩 영역(224)의 길이는 기판의 보잉(bowing)을 보상하도록 또는 기판 상의 제외 구역들(exclusion zones)을 고려하여 크기가 정해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 에지(204)로부터 외측 에지(206)까지의 에지 링의 길이는 약 30mm 내지 약 100mm일 수 있다. 상부 표면(208)의 길이는 약 25mm 내지 약 35mm일 수 있다. 기판(103)의 외측 에지와 상부 표면(208)의 내측 에지(228) 사이의 거리(226)(즉, 기판과 에지 링 사이에서 광이 들어갈 수 있는 수평 거리)는 200mm, 300mm 및 450mm 기판들 각각에 대해 약 1mm 내지 약 3mm일 수 있다. 에지 링의 내측 에지(204)에 의해 생성되는 중심 개구의 직경은 처리되는 기판의 크기(즉, 200mm, 300mm 및 450mm)에 의존할 것이다. 예를 들어, 200mm 기판에 대해, 에지 링의 내측 에지(204)에 의해 생성되는 중심 개구의 직경은 일부 실시예들에서 약 170mm일 수 있다. 내측 에지(228)로부터 내측 에지(228)까지의 직경은 200mm 기판들을 지지하도록 구성된 에지 링들에 대해서는 약 202mm 내지 206mm이고, 300mm 기판들을 지지하도록 구성된 에지 링들에 대해서는 약 302mm 내지 306mm이고, 450mm 기판들을 지지하도록 구성된 에지 링들에 대해서는 약 452mm 내지 456mm일 수 있다. 돌출부들(212)은, 기판(103)의 최상부면과 상부 표면(208)이 실질적으로 평면을 이루도록 기판(103)을 지지할 수 있다. 다른 실시예들에서, 돌출부들(212)은, 기판(103)의 최상부면이 상부 표면(208)보다 약 0.1mm 내지 약 2.0mm 아래에 배치되도록 기판(103)을 지지할 수 있다.
에지 링의 상부 표면들은 광 반사 및 열 흡수를 실질적으로 감소시키거나 방지하기 위한 차광 재료 또는 표면 마감으로 코팅될 수 있는 한편, 돌출부들은 기판과의 본딩을 방지하기 위한 상이한 재료로 코팅 또는 캡핑될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 링(134)의 모든 표면들(돌출부(212)는 제외함)은, 낮은 방사율 및 흡수율을 갖는 비산화된 폴리실리콘(Poly-Si)으로 코팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 링(134)의 모든 표면들(돌출부(212)는 제외함)은 약 0.4ε 내지 0.7ε의 방사율을 갖는 재료로 코팅될 수 있다. 종래의 에지 링 설계들에서, Poly-Si 코팅이 이용되는 경우, 그것은, 높은 온도들(예를 들어, > 1000℃)에서 에지 링에 대한 잠재적인 기판 점착을 초래할 수 있는 고온에서의 Si-Si 본딩을 방지하기 위해 산화될 필요가 있다. 본 발명의 에지 링(134)에 의해 제공되는 감소된 접촉 면적은 유리하게도 비산화된 Poly-Si 코팅의 이용을 가능하게 하고, 이는 결국 에지 링의 온도를 감소시키며, 결과적으로는 비산화된 Poly-Si의 낮은 방사율 및 흡수율로 인해 처리 동안 에지 링으로부터 기판 에지로 가는 복사를 감소시킨다. 추가로, 일부 실시예들에서, 내측 립의 최상부면의 표면 마감은, 내측 립의 최상부면으로부터 광이 반사되는 것을 실질적으로 차단하도록 처리 또는 조절(예를 들어, 조면화)될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 내측 립의 최상부면은 약 0.1㎛ 내지 6㎛의 표면 거칠기로 조면화될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 에지 링(134)의 상면 개략도를 도시한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 에지 링(134)은 기판을 지지하기 위한 3개의 돌출부(410a, 410b 및 410c), 내측 립(412) 및 중심 개구(420)를 포함한다. 3개의 돌출부(410a, 410b 및 410c)가 도시되어 있지만, 더 많은 돌출부가 포함될 수 있다. 다른 실시예들에서, 돌출부들은 기판을 지지하기 위한 하나의 고리형 반구 리지(annular hemispherical ridge)일 수 있다. 돌출부들(410a-c)은 소정 각도(422)로 서로로부터 이격될 수 있다. 일부 실시예들에서, 돌출부들(410a, 410b 및 410c)은 서로로부터 120°의 각도로 등거리로 이격될 수 있다.
도 1로 되돌아가면, 일부 실시예들에서, 에지 링(134)은 고온계(128)의 주파수 범위에서 불투명하게 되도록 실리콘으로 코팅된 회전가능한 튜브형 실린더(136) 위에 놓일 수 있다. 실린더(136) 상의 코팅은 강도 측정들에 악영향을 미칠(contaminate) 수 있는 외부 소스들로부터의 복사를 차단하는 배플(baffle)의 역할을 한다. 실린더(136)의 저부는 복수의 볼 베어링(137) 상에 놓이는 고리형 상부 베어링(141)에 의해 유지되고, 이 복수의 볼 베어링은 결국 정지된 고리형의 하부 베어링 레이스(stationary, annular, lower bearing race)(139) 내에 유지된다. 일부 실시예들에서, 볼 베어링들(137)은 강철로 이루어지고, 동작 동안 미립자 형성을 감소시키기 위해 실리콘 질화물로 코팅된다. 상부 베어링(141)은 액추에이터(도시되지 않음)에 자기적으로 연결되고, 이 액추에이터는 열 처리 동안 실린더(136), 에지 링(134) 및 기판(103)을 회전시킨다.
챔버 바디에 들어맞는 퍼지 링(purge ring)(145)이 실린더(136)를 둘러싼다. 일부 실시예들에서, 퍼지 링(145)은 상부 베어링(141)보다 위의 영역에 개방되는 내부 고리형 공동(147)을 갖는다. 내부 공동(147)은 통로(149)를 통해 가스 공급부(도시되지 않음)에 접속된다. 처리 동안, 퍼지 가스가 퍼지 링(145)을 통해 챔버에 유입된다.
일부 실시예들에서, 에지 링(134)은 실린더(136)의 반경보다 큰 외측 반경을 가져서, 실린더(136)를 넘어 연장된다. 실린더(136)를 넘어서는 에지 링(134)의 고리형 연장부는, 그 아래에 위치된 퍼지 링(145)과 협동하여, 미광(stray light)이 기판(103)의 후면에서 반사 공동(118)에 들어가는 것을 방지하는 배플의 기능을 한다. 미광이 반사 공동(118)에 들어갈 가능성을 더 감소시키기 위해서, 에지 링(134)과 퍼지 링(145)은 또한 램프 헤드(101)에 의해 발생되는 복사를 흡수하는 재료(예를 들어, 흑색 또는 회색 재료)로 코팅될 수 있다.
기판 지지체(108)는, 램프 헤드(101)에 대하여 기판을 상승 및 하강시킬 수 있는 리프트 메커니즘(155)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지체(108)는, 리프팅 모션 동안 기판(103)과 반사기 판(102) 사이의 거리가 일정하도록 리프트 메커니즘(155)에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 기판 지지체(108)는 프로세스 챔버(100) 내에서 자기 부상되어 회전하도록 되어 있을 수 있다(도시되지 않음). 기판 지지체(108)는 처리 동안 수직으로 상승 및 하강하면서 회전할 수 있고, 또한 처리 전에, 처리 동안 또는 처리 후에, 회전 없이 상승 또는 하강될 수 있다. 이러한 자기 부상 및/또는 자기 회전은, 기판 지지체를 상승/하강 및/또는 회전시키는 데에 전형적으로 요구되는 이동 부분들의 부재 또는 감소로 인해 입자 생성을 방지하거나 최소화한다.
상술한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있다.

Claims (19)

  1. 기판 프로세스 챔버를 위한 에지 링으로서,
    중심 개구, 내측 에지, 외측 에지, 상부 표면, 및 하부 표면을 갖는 고리형 바디;
    상기 내측 에지 부근에 배치되며, 상기 상부 표면으로부터 하향 연장되는 내측 립; 및
    상기 내측 립으로부터 상향 연장되며, 상기 고리형 바디의 상기 내측 에지를 따라 배치되는 복수의 돌출부 - 상기 복수의 돌출부는 기판을 상기 내측 립보다 위에(above the inner lip) 그리고 상기 중심 개구 위로(over the central opening) 지지하도록 배열됨 -
    를 포함하고,
    상기 내측 립의 폭은, 상기 복수의 돌출부 상에 기판이 배치될 때, 상기 에지 링보다 위에 배치된 제1 용적과 상기 에지 링보다 아래에 배치된 제2 용적 사이에서 광 복사(light radiation)가 이동하는 것을 방지하도록 선택되고, 상기 내측 립의 최상부면은 광이 상기 내측 립의 상기 최상부면으로부터 반사되는 것을 차단하도록 조절되어 있는(conditioned), 에지 링.
  2. 삭제
  3. 기판 프로세스 챔버를 위한 에지 링으로서,
    중심 개구, 내측 에지, 외측 에지, 상부 표면, 및 하부 표면을 갖는 고리형 바디;
    상기 내측 에지 부근에 배치되며, 상기 상부 표면으로부터 하향 연장되는 내측 립; 및
    상기 내측 립으로부터 상향 연장되며, 상기 고리형 바디의 상기 내측 에지를 따라 배치되는 복수의 돌출부 - 상기 복수의 돌출부는 기판을 상기 내측 립보다 위에 그리고 상기 중심 개구 위로 지지하도록 배열됨 -
    를 포함하고,
    상기 내측 립의 폭은, 상기 복수의 돌출부 상에 기판이 배치될 때, 상기 에지 링보다 위에 배치된 제1 용적과 상기 에지 링보다 아래에 배치된 제2 용적 사이에서 광 복사가 이동하는 것을 방지하도록 선택되고, 상기 복수의 돌출부는, 기판이 상기 프로세스 챔버 내에 배치될 때에 상기 기판의 주변 에지(peripheral edge) 부근에서 상기 기판을 지지하도록 구성되며, 상기 내측 립의 폭은 15mm 내지 40mm 사이인, 에지 링.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부는, 기판이 상기 프로세스 챔버 내에 배치될 때에 상기 기판의 주변 에지 부근에서 상기 기판을 지지하도록 구성되는, 에지 링.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부 각각은 상기 기판과의 본딩을 방지하기 위한 재료로 코팅되는, 에지 링.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부 전부와 상기 기판 사이의 총 접촉 면적은 1㎠ 미만인, 에지 링.
  7. 기판 프로세스 챔버를 위한 에지 링으로서,
    중심 개구, 내측 에지, 외측 에지, 상부 표면, 및 하부 표면을 갖는 고리형 바디;
    상기 내측 에지 부근에 배치되며, 상기 상부 표면으로부터 하향 연장되는 내측 립; 및
    상기 내측 립으로부터 상향 연장되며, 상기 고리형 바디의 상기 내측 에지를 따라 배치되는 복수의 돌출부 - 상기 복수의 돌출부는 기판을 상기 내측 립보다 위에 그리고 상기 중심 개구 위로 지지하도록 배열됨 -
    를 포함하고,
    상기 내측 립의 폭은, 상기 복수의 돌출부 상에 기판이 배치될 때, 상기 에지 링보다 위에 배치된 제1 용적과 상기 에지 링보다 아래에 배치된 제2 용적 사이에서 광 복사가 이동하는 것을 방지하도록 선택되고, 상기 복수의 돌출부는, 기판이 상기 프로세스 챔버 내에 배치될 때에 상기 기판의 주변 에지 부근에서 상기 기판을 지지하도록 구성되고, 상기 복수의 돌출부 각각은, 상기 기판과의 본딩을 방지하는 재료로 이루어진 디스포저블 캡(disposable cap)으로 커버되는, 에지 링.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부 각각은 상기 내측 립으로부터 0.5mm 내지 5.0mm만큼 상향 연장되는, 에지 링.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에지 링의 상기 내측 립 및 상기 고리형 바디는 0.4ε 내지 0.7ε의 방사율을 갖는 재료로 코팅되는, 에지 링.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 에지 링의 상기 내측 립 및 상기 고리형 바디는 비산화된 폴리실리콘 재료로 코팅되며, 상기 복수의 돌출부 각각은 산화된 폴리실리콘 코팅으로 코팅되는, 에지 링.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부는 서로로부터 등거리로 이격된 3개의 돌출부인, 에지 링.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부는 반구형(hemispherically shaped)인, 에지 링.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부는 상기 에지 링의 상기 내측 립 및 고리형 바디와 일체형으로 형성되는, 에지 링.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부는 상기 내측 립의 최상부면에 연결되는, 에지 링.
  15. 기판을 처리하기 위한 장치로서,
    기판의 주변 에지 부근에서 상기 기판을 지지하기 위한 제1항에 따른 에지 링, 상기 에지 링보다 아래에 배치된 베이스, 및 상기 베이스보다 위에 상기 에지 링을 지지하기 위해 상기 베이스로부터 연장되는 하나 이상의 부재를 포함하는 기판 지지체를 갖는 처리 챔버;
    기판이 상기 기판 지지체 상에 배치된 때에 상기 기판의 최상부면에 에너지를 제공하기 위해서 상기 기판 지지체보다 위에 배치되는 램프 헤드(lamphead); 및
    기판이 상기 기판 지지체 상에 배치된 때에 상기 기판의 후면으로부터 복사된 열 에너지를 측정하기 위해서 상기 에지 링보다 아래에 배치되며, 상기 램프 헤드에 대향하는 적어도 하나의 온도 센서
    를 포함하는, 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 램프 헤드는 기판이 상기 기판 지지체 상에 배치된 때에 상기 기판에 열을 전달하는 광 에너지를 제공하며, 상기 적어도 하나의 온도 센서는 상기 기판의 후면으로부터 방출되는 열 에너지를 측정하도록 구성되는, 장치.
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부는, 상기 에지 링과 상기 기판 사이의 접촉 면적을 최소로 하며 열 전달을 최소로 하면서 상기 기판을 지지하도록 구성되는, 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 에지 링의 상기 내측 립 및 상기 고리형 바디는 0.4ε 내지 0.7ε의 낮은 방사율을 갖는 재료로 코팅되며, 상기 복수의 돌출부 각각은 상기 기판과의 본딩을 방지하기 위한 재료로 코팅되는, 장치.
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