KR101821176B1 - 기판 프로세싱 시스템들에 사용하기 위한 윈도우 조립체 - Google Patents
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Abstract
윈도우 조립체의 실시예들이 여기에 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체는 광 에너지에 적어도 부분적으로 투명한 제1윈도우; 광 에너지에 투명하며 또한 상기 제1윈도우에 실질적으로 평행한 제2윈도우; 및 상기 제1 및 제2윈도우들의 주변 엣지들에 가깝게 배치되며 또한 상기 제1 및 제2윈도우들 사이에 밀봉된 간극을 정의하는 분리기를 포함하며, 상기 분리기는 상기 밀봉된 간극을 통해 가스가 흐르게 하는 유입구 및 배출구를 갖는다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2윈도우들 사이에 실질적으로 균일한 간극 거리를 유지하기 위해, 하나 또는 둘 이상의 지지 요소들이 상기 밀봉된 간극에 배치된다. 일부 실시예들에 있어서, 광 조정 요소를 통과하는 광 에너지의 하나 또는 둘 이상의 특성들을 조정하기 위해, 복수의 광 조정 요소들이 상기 간극에 배치된다.
Description
본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판 프로세싱 시스템들에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 기판 프로세싱 시스템들에 사용하기 위한 윈도우 조립체들에 관한 것이다.
광원으로부터의 복사(radiant) 에너지가 프로세스 챔버의 프로세싱 체적에 들어가는 것을 허용하기 위해, 윈도우들이 기판 프로세스 챔버의 벽에 배치될 수 있다. 일부 적용들에 있어서, 감소된 압력들(예를 들어, 대기압 아래)에서의 에피텍셜(epitaxial) 증착을 위해 구성된 시스템들에 윈도우가 사용될 수 있다. 불행하게도, 본 발명자는 프로세싱 체적의 내부와 외부 사이에(예를 들어, 프로세스 챔버 외측의 대기압과 프로세스 챔버 내의 감소된 압력 사이에) 큰 압력 차이가 존재하는 경우에 평탄한 단일 피스의 석영 등과 같은 종래의 윈도우들이 저조하게 수행하는 것을 발견하였다. 본 발명자들은, 종래의 윈도우들은 프로세싱 체적으로부터의 열손실의 소스(source)일 수 있으며, 또한 윈도우의 온도 또는 프로세싱 체적에 들어가는 복사 에너지의 방향 및/또는 세기를 조정하기 위한 임의의 수단을 제공할 수 없다는 것을 추가로 발견하였다.
따라서, 본 발명자들은 개선된 윈도우 조립체를 제공한다.
기판 프로세싱 시스템들에 사용하기 위한 장치가 여기에 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 장치는 기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체를 포함할 수 있으며, 그 윈도우 조립체는 광 에너지에 적어도 부분적으로 투명한 제1윈도우; 광 에너지에 투명하며 또한 상기 제1윈도우에 실질적으로 평행한 제2윈도우; 및 상기 제1 및 제2윈도우들의 주변 엣지들에 가깝게 배치되며 또한 상기 제1 및 제2윈도우들 사이에 밀봉된 간극을 정의하는 분리기(separator)를 포함하며, 상기 분리기는 상기 밀봉된 간극을 통해 가스가 흐르게 하는 유입구 및 배출구를 갖는다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 둘 이상의 지지 요소들이 상기 밀봉된 간극에 배치되며, 제1 및 제2윈도우들 사이에 실질적으로 균일한 간극 거리를 유지하기 위해 각각의 지지 요소가 제1 및 제2윈도우들 사이로 연장한다. 일부 실시예들에 있어서, 광 조정 요소를 통과하는 광 에너지의 하나 또는 둘 이상의 특성들을 조정하기 위해, 복수의 광 조정 요소들이 상기 간극에 배치된다. 본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들이 하기에 서술된다.
위에 간략히 요약되고 또한 하기에 더 상세히 서술되는 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조함으로써 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 프로세싱 시스템의 개략적인 측면도.
도2a-2c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 윈도우 조립체의 평면도 및 횡단면도들.
도3a-3c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 윈도우 조립체의 평면도 및 횡단면도들.
도4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 윈도우 조립체의 횡단면도.
도5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 윈도우 조립체의 횡단면도.
도2a-2c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 윈도우 조립체의 평면도 및 횡단면도들.
도3a-3c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 윈도우 조립체의 평면도 및 횡단면도들.
도4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 윈도우 조립체의 횡단면도.
도5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 윈도우 조립체의 횡단면도.
이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에서 공통적인 동일한 요소들을 나타내도록 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 축척대로 도시되지 않았으며 또한 명확함을 위해 간략화될 수 있다. 추가적인 언급 없이도, 일 실시예의 요소들 및 특징들은 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있음이 예상된다.
기판 프로세싱 시스템들에 사용하기 위한 윈도우 조립체들이 여기에 제공된다. 본 발명의 윈도우 조립체가 배치되는 프로세스 챔버의 프로세싱 체적의 온도와는 독립적으로, 본 발명의 윈도우 조립체는 온도의 제어 및 조정능력(tunability)을 유리하게 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 윈도우 조립체는 그 윈도우 조립체를 통해 프로세싱 체적에 들어가는 복사 에너지의 방향 및/또는 세기의 제어 및 조정능력을 유리하게 제공할 수 있다.
여기에 서술되는 본 발명의 윈도우 조립체의 실시예들은 캘리포니아, 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티어리얼즈, 인코포레이티드로부터 입수할 수 있는 RP EPI® 반응기와 같은, 에피텍셜 실리콘 증착 프로세스들을 수행하도록 적응된 임의의 적절한 반도체 프로세스 챔버에 제공될 수 있다. 예시적인 프로세스 챔버가 도1에 대해 하기에 서술되며, 도1은 예를 들어 감압 에피텍셜 증착 프로세스들을 수행하기에 적합한 반도체 기판 프로세스 챔버(100)의 개략적인 횡단면도를 도시하고 있다. 도1에 도시된 에피텍셜 증착 프로세스 챔버는 단지 예시적이며, 또한 여기에 서술되는 바와 같은 윈도우 조립체들은 다른 프로세스 챔버들에도 또한 사용될 수 있다.
프로세스 챔버(100)는 그 내부에 배치된 윈도우 조립체(105)를 갖는 덮개(106)를 구비한 챔버 본체(110), 지지 시스템들(130), 및 제어기(140)를 예시적으로 포함한다. 챔버 본체(110)는 일반적으로 상부 부분(102), 하부 부분(104), 및 포위부(enclosure)(120)를 포함한다. 상부 부분(102)은 하부 부분(104)상에 배치되며, 덮개(106), 클램프 링(108), 라이너(liner)(116), 기초판(base plate)(112), 하나 또는 둘 이상의 상부 램프들(136) 및 하나 또는 둘 이상의 하부 램프들(138), 및 상부 고온계(pyrometer)(156)를 포함한다.
덮개(106)는 윈도우 조립체(105)를 포함한다. 일반적으로, 윈도우 조립체(105)는 실질적으로 평행한 제1윈도우(107) 및 제2윈도우(109), 및 상기 제1 및 제2 윈도우들(107, 109) 사이에 배치되는 분리기(111)를 포함할 수 있다. 분리기(111)는 제1 및 제2윈도우들의 주변 엣지들에 가깝게 배치될 수 있으며, 제1 및 제2윈도우들 사이에 밀봉된 간극(113)을 정의할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 분리기는 제1 및 제2윈도우들에 대응하는 기하형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 제1 및 제2윈도우들은 둥글 수 있으며, 분리기(111)는 링(ring)일 수 있다.
제1윈도우는 대기-대면(atmosphere-facing) 표면을 포함하고, 제2윈도우는 내부 체적-대면(interior-volume facing) 표면을 포함하며, 그 내부 체적-대면 표면은 챔버 본체(110)의 내부 체적과 대면한다. 일부 실시예들에 있어서, 밀봉된 간극(113)을 형성하기 위해서 분리기(111) 쪽으로 제1 및 제2윈도우들(107, 109)을 가압하기 위해, 클램프(115)가 제1 및 제2윈도우들(107, 109)의 주변 엣지들 둘레에 배치될 수 있다. 윈도우 조립체의 실시예들이 도2-5에 하기에 더욱 상세히 서술된다.
하부 부분(104)은 프로세스 가스 흡입 포트(114) 및 배기(exhaust) 포트(118)에 연결되며, 기초판 조립체(121), 하부 돔(dome)(132), 기판 지지체(support)(124), 예열 링(122), 기판 상승 조립체(160), 기판 지지 조립체(164), 하나 또는 둘 이상의 상부 램프들(152) 및 하나 또는 둘 이상의 하부 램프들(154), 및 하부 고온계(158)를 포함한다. 프로세스 챔버의 특정 컴포넌트들을 서술하기 위해 예열 링(122)과 같은 "링"이라는 용어가 사용되지만, 이들 컴포넌트들의 형상이 원형일 필요는 없으며, 직사각형들, 다각형들, 달걀형들 등을 포함하는 임의의 형상을 포함할 수 있지만, 그러나 이에 제한되지 않음이 예상된다.
프로세싱 중, 기판(125)이 기판 지지체(124)상에 배치된다. 램프들(136, 138, 152, 154)은 적외선(IR)(즉, 열)의 소스들이며, 또한 작동 시 기판(125)에 걸쳐 미리 결정된 온도 분배를 발생시킨다. 덮개(106), 클램프 링(116), 및 하부 돔(132)은 석영으로부터 형성되지만, 그러나 이들 컴포넌트들을 형성하기 위해 다른 IR-투명성 및 프로세스 순응성(compatible) 물질들도 사용될 수 있다.
도2a-2c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 윈도우 조립체(200)를 도시하고 있다. 윈도우 조립체(200)는 도1에 대해 위에 논의된 윈도우 조립체(105)로서 사용될 수 있다. 윈도우 조립체(200)는 제1윈도우(202), 제2윈도우(204), 및 분리기(206)를 포함한다. 제1 및 제2윈도우들(202, 204)은 분리기(206)에 의해 실질적으로 평행한 이격된 관계로 유지된다. 분리기(206)는 제1 및 제2윈도우들(202, 204)의 주변 엣지들에 가깝게 배치될 수 있으며, 또한 제1 및 제2윈도우들(202, 204)과 함께 제1 및 제2윈도우들(202, 204) 사이에 밀봉된 간극(208)을 정의한다.
제1윈도우(202)(도2b에 횡단면도로 도시된)는 예를 들어 프로세스 챔버(100)의 램프들(136, 138)로부터의 광 에너지에 적어도 부분적으로 투명할 수 있다. 제1윈도우(202)는 석영 또는 다른 유사한 광학적으로 투명한 물질을 포함할 수 있다. 제1윈도우(202)가 석영을 포함하는 실시예들에 있어서, 석영은 약 50 내지 약 90 퍼센트의 불투명도(opacity) 범위에 속할 수 있다. 또한, 예를 들어 제1윈도우(202)의 대기-대면 표면(203)과 밀봉된 간극-대면 표면(205) 사이의 압력 차이들의 범위에 대해 충분한 구조적 안정성을 제공하기 위해, 제1윈도우(202)는 두께가 변할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 제1윈도우(202)의 두께는 제1윈도우(202)의 투명도를 조정하도록 변할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1윈도우(202)의 두께는 약 4 내지 약 12 mm 일 수 있다.
제2윈도우(204)(도2b에 횡단면도로 도시된)는 예를 들어 프로세스 챔버(100)의 램프들(136, 138, 152, 또는 156)로부터의 광 에너지에 투명할 수 있다. 제2윈도우(204)는 석영 또는 다른 유사한 광학적으로 투명한 물질을 포함할 수 있다. 제2윈도우(204)가 석영을 포함하는 실시예들에 있어서, 석영은 약 0 내지 약 50 퍼센트의 불투명도 범위에 속할 수 있다. 또한, 예를 들어 제2윈도우(204)의 내부 체적-대면 표면(207)과 밀봉된 간극-대면 표면(209) 사이의 압력 차이들의 범위에 대해 충분한 구조적 안정성을 제공하기 위해, 제2윈도우(204)는 두께가 변할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 제2윈도우(204)의 두께는 제2윈도우(204)의 투명도를 조정하도록 변할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제2윈도우(204)의 두께는 약 2 내지 약 6 mm 일 수 있다.
제1 및 제2윈도우들(202, 204)은 동일한 또는 상이한 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 예를 들어, 프로세스 챔버(100)의 내부 체적과 대기 사이의 압력 차이와 같은 압력 조건들에 기초하여 윈도우 조립체의 구조적 안정성을 유지하기 위해, 제1윈도우(202)가 제2윈도우(204) 보다 두꺼울 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 예를 들어, 제2윈도우(204)의 내부 체적-대면 표면(207)의 더 나은 온도 제어를 제공하기 위해, 제2윈도우(204)가 제1윈도우(202) 보다 얇을 수 있다. 내부 체적-대면 표면(207)의 온도는, 제2윈도우(204)의 두께 및/또는 밀봉된 간극(208)을 통해 흐르는 가스의 유량 및/또는 조성물(하기에 더 상세히 논의되는)과 같은 여러 가지 파라미터들에 의해 조정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제2윈도우(204)에 대한 제1윈도우(202)의 두께의 비율은 약 1:1 내지 약 4:1 인치의 범위에 속한다.
분리기(206)는 제1 및 제2윈도우들(202, 204)의 주변 엣지들에 가깝게 배치될 수 있으며 또한 제1 및 제2윈도우들(202, 204) 사이에 밀봉된 간극(208)을 정의한다. 밀봉된 간극(208)을 통해 가스가 흐르게 하기 위해, 분리기(206)는 분리기(206)에 배치되는 유입구(201) 및 배출구(210)(도2c에 도시된 바와 같이)를 가질 수 있다. 가스는 실질적으로 윈도우 조립체의 물질들과 반응하지 않는 또는 그 위에 증착(deposit)되지 않는 임의의 적절한 가스일 수 있다. 예를 들어, 상기 가스는 질소(N2), 희가스(noble gas)[예를 들어, 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등], 또는 그 조합물들과 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 윈도우 조립체(200)의 온도를 제어하는 것을 용이하게 하기 위해, 상기 가스는 밀봉된 간극(208)에 들어가기 전에 예를 들어 히터 또는 칠러(chiller)(도시되지 않음)에 의해 온도가 제어될 수 있다. 또한, 윈도우 조립체(200)의 온도는 밀봉된 간극(208)을 통한 유량에 의해 및/또는 밀봉된 간극(208)에서 유지되는 압력 레벨에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 밀봉된 간극(208)의 더 높은 압력 레벨은, 제1 및 제2윈도우들(202, 204)의 표면들로의 더 큰 열전달 및/또는 밀봉된 간극(208)에 들어가는 광의 더 큰 부분의 흡수를 용이하게 할 수 있다.
분리기(206)는 석영, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), o-링들을 갖는 스텐레스 스틸 등과 같은, 윈도우 조립체의 다른 컴포넌트들과 반응하지 않는 임의의 적절한 물질을 포함할 수 있다. 도4에 도시된 바와 같은 일부 실시예들에 있어서, 제1윈도우(402), 제2윈도우(404) 및 분리기(406)는 석영과 같은 동일한 물질들로 제조될 수 있으며, 또한 연속적인 구조물을 형성할 수 있다(예를 들어, 상기 컴포넌트들은 함께 접합될 수 있거나 또는 단일의 물질로 부분적으로 또는 완전히 제조될 수 있다).
도2a-2c로 되돌아가서, 윈도우 조립체(200)의 온도[또는 밀봉된 간극(208) 내의 개략적인 온도]는 윈도우 조립체(200)(또는 그것의 컴포넌트들)의 온도를 감지하도록 위치된 열전대(thermocouple)와 같은 센서에 의해 또는 그것의 온도와 연관성이 있는 메트릭(metric)에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 열전대(218)는 밀봉된 간극(208)에 배치될 수 있다. 열전대(218)는 온도 측정 팁(tip)(211)을 포함한다. 예를 들어 제1윈도우(202)의 밀봉된 간극-대면 표면(205)을 따라, 열전대(218)는 분리기(206)를 통해 또한 윈도우 조립체(200)의 밀봉된 간극(208) 내로 연장하는 튜브(212)에 배치될 수 있다. 튜브(212)의 이동을 방지하기 위해, 튜브(212)는 제1윈도우(202)의 밀봉된 간극-대면 표면(205)에 접합될 수 있다. 튜브(212)의 내부는 대기압과 같은, 밀봉된 간극(208)과는 상이한 압력으로 유지될 수 있다. 튜브(212)가 윈도우를 통과하는 광 에너지에 영향을 주지 않도록 또는 기판상에 열 쉐도우(thermal shadow)를 제공하지 않도록, 튜브(212)는 윈도우 조립체(200)를 통과하는 광 에너지에 투명한 물질, 예를 들어 투명한(clear) 석영 등으로 형성될 수 있다. 열전대(218)의 온도 측정 팁(211)은 밀봉된 간극(208) 내에 배치되는 튜브(212)의 제1단부(213)에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1단부(213)는 윈도우 조립체(200)의 중심에 가깝게 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1윈도우(202) 위로부터 윈도우 조립체(200)로 들어가는 광 에너지로부터[및/또는 일부 실시예들에 있어서, 제2윈도우(204) 위로부터 윈도우 조립체(200)로 들어가는 광 에너지로부터] 열전대(218)의 온도 측정 팁(211)을 차폐(shield)하기 위해, 불투명한 부분(214)이 일반적으로 광원과 측정 팁(211)의 위치[또는 튜브(212)의 제1단부(213)] 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 불투명한 부분(214)은 제1윈도우(202) 내에 또는 위에, 튜브(212) 내에 또는 위에, 또는 일부 다른 적절한 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 불투명한 부분(214)이 제1윈도우(202)에 배치될 수 있다(도2a-2c에 도시된 바와 같이). 불투명한 부분은 불투명한 석영이거나 또는 밀봉된 간극(208)에 들어가는 광에 불투명한 임의의 적절한 물질일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 윈도우 조립체(200)는 밀봉된 간극(208)에 배치되는 하나 또는 둘 이상의 지지 요소들(216)을 포함할 수 있다. 각각의 지지 요소(216)는 제1윈도우(202)와 제2윈도우(204) 중 어느 하나 또는 모두에 연결될 수 있으며, 또한 밀봉된 간극-대면 표면들(205, 209) 사이에 실질적으로 균일한 간극 거리를 유지하기 위해 제1 및 제2윈도우들(202, 204)의 밀봉된 간극-대면 표면들(205, 209) 사이로 연장할 수 있다. 윈도우 조립체(200)를 통과하고 예를 들어 기판 위에 충돌하는 에너지에 대해 각각의 지지 요소(216)가 갖는 열 충격을 최소화하기 위해, 각각의 지지 요소(216)는 윈도우 조립체(200)를 통과하는 광 에너지에 투명한 물질, 예를 들어 투명한 석영 등을 포함할 수 있다. 밀봉된 간극(208)에 배치된 지지 요소들(216)의 개수는, 예를 들어 제1윈도우(202)의 대기-대면 표면(203)과 제2윈도우(204)의 내부 체적-대면 표면(207) 사이의 압력 차이, 제1윈도우(202)와 제2윈도우(204) 중 어느 하나 또는 모두의 크기 및/또는 두께 등에 기초하여 변할 수 있다(도2a에는 8개의 지지 요소들이 도시되었지만, 그러나 이것은 단지 예시적이다).
일부 실시예들에 있어서, 불투명한 부분(214)은 튜브(212)의 제1단부(213)의 둘레에서 또한 밀봉된 간극(208)을 통해 제2윈도우(204)의 밀봉된 간극-대면 표면(209)으로 연장하는 지지 요소[지지 요소들(216)과 유사한]의 부분일 수 있다. 지지 요소들(216)과 유사하게, 지지 요소는 제1 및 제2윈도우들(202, 204) 사이의 밀봉된 간극(208)을 위한 구조적 지지를 제공할 수 있다. 선택적으로, 지지 요소 및 불투명한 부분(214)은 분리된 컴포넌트들일 수 있으며, 이 경우 지지 요소는 불투명한 물질 또는 투명한 물질 중 어느 하나로부터 제조될 수 있다.
윈도우 조립체(300)의 대안적인 실시예들이 도3a-3c에 도시되어 있다. 윈도우 조립체(300)는, 하나 또는 둘 이상의 지지 요소들(216)이 복수의 광 조정 요소들(302)로 대체된다는 점에서[선택적으로, 일부 지지 요소들(216)이 제공될 수 있지만] 윈도우 조립체(200)와 상이하다. 복수의 광 조정 요소들(302)이 밀봉된 간극(208)에 배치되며, 여기서 각각의 요소는 제1 및 제2윈도우들(202, 204)의 밀봉된 간극-대면 표면들(205, 209) 사이로 연장한다. 밀봉된 간극-대면 표면들(205, 209) 사이에 실질적으로 균일한 간극 거리를 유지하기 위해, 광 조정 요소들(302)은 구조적 지지를 추가로 제공할 수 있다.
광 조정 요소들(302)은 윈도우(202, 204) 중 어느 하나에 연결되지 않으며, 간극 내에서 자유롭게 이동한다. 그러나, 일단 윈도우 조립체(300)가 조립되면, 인접한 광 조정 요소들(302), 제1 및 제2윈도우들(202, 204), 및 분리기(206)로부터의 간섭은 광 조정 요소들(302)이 이동하는 것을 실질적으로 방지할 수 있다. 광 조정 요소들(302)을 윈도우 조립체(300)의 다른 컴포넌트들에 연결하지 않음으로써, 윈도우 조립체가 더욱 용이하게 조립 또는 분해될 수 있으며 또한 상이한 광 투과 특성들(하기에 서술되는 바와 같은)을 갖는 광 조정 요소들(302)을 사용하여 원하는 대로 융통성 있게 재구성될 수 있다.
각각의 광 조정 요소(302)는 튜브의 형상, 예를 들어 제1 및 제2윈도우들(202, 204)과 직교하는 중심 축선을 가지며 또한 튜브의 양 단부들에 개구들을 갖는 원통형 튜브일 수 있다. 각각의 광 조정 요소(302)의 벽(301)의 두께(304)는 약 1 내지 약 6 mm 의 범위에 속할 수 있다. 각각의 광 조정 요소(302)의 벽의 두께는 벽을 통과하는 광 에너지의 양에 반비례한다. 또한, 각각의 요소의 내경(303)은 약 6 내지 약 24 mm 의 범위에 속할 수 있다. 각각의 광 조정 요소를 통과하는 광의 확산성(diffusivity) 또는 시준(collimation)의 정도를 제어하기 위해, 각각의 광 조정 요소의 두께 및 내경이 변할 수 있다. 각각의 광 조정 요소(302)는 투명한 또는 불투명한 석영을 포함할 수 있다. 불투명한 석영이 사용된 실시예들에 있어서, 불투명도는 약 0 내지 100 퍼센트의 범위에 속할 수 있다.
복수의 광 조정 요소들(302)은 광 투과 특성들을 변화시키는 광 조정 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우 조립체(300)를 통과하는 광 에너지의 특성을 목적에 맞게 맞추기 위해, 광 조정 요소들(302)은 [복수의 다른 광 조정 요소들(302)과 비교하여] 상이한 벽 두께, 내경, 조성물, 불투명도 등을 가질 수 있다. 예를 들어, 상이한 에너지 투과 특성들을 갖는 복수의 영역들 내로 윈도우 조립체(300)를 통과하는 광의 시준(collimation) 및/또는 확산성을 목적에 맞게 맞추기 위해, 광 조정 요소들(302)의 변화된 광 투과 특성들이 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 윈도우 조립체를 통과하는 광 에너지의 분배를 무작위화(randomize)하기 위해, 상이한 광 투과 특성들을 갖는 광 조정 요소들(302)이 밀봉된 갭(208)을 통해 또는 특정한 영역들에 무작위로 분배될 수 있다. 영역들을 생성하기 위한 광 조정 요소들(302)의 사용은 영역들 사이의 예리한 경계(delineation)을 유리하게 방지하며, 따라서 예를 들어 윈도우 아래에 배치된 기판상의 조널(zonal) 지역들 사이의 열 경사도의 더욱 완만한 천이(transition)를 허용한다.
일부 실시예들에 있어서, 예를 들어 단측(single-sided) 가열 실시예들에 있어서, 윈도우 조립체는 반사기로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 도5는 예를 들어 기판(125) 아래에 배치된 램프들(152, 154)에 의해 광 에너지가 제공될 때 단측 가열 실시예를 위해 프로세스 챔버(100)에 사용될 수 있는 윈도우 조립체(500)를 횡단면도로 도시하고 있다. 윈도우 조립체(500)는 열전대(218), 하나 또는 둘 이상의 지지 요소들(216), 및/또는 복수의 광 조정 요소들(302)과 같은, 윈도우 조립체들(200, 300)에 따라 서술된 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 도5에서, 이들 컴포넌트들은 단지 명확함을 위해 생략되었다.
윈도우 조립체(500)는 제1윈도우(202)의 밀봉된 간극-대면 표면상에 배치된 반사성 코팅(502)을 포함한다. 반사성 코팅(502)은 금(Au), 니켈(Ni), 은(Ag), 반사성 석영 등 중 적어도 하나와 같은, 임의의 적절한 프로세스-순응 반사성 물질을 포함할 수 있다. 작동 시, 광 에너지는 제2윈도우(204)를 통해 윈도우 조립체(500)에 들어가고, 밀봉된 간극(208)을 통과하며, 또한 밀봉된 간극(208)을 통해 다시 반사성 코팅(502)으로부터 반사되고, 그리고 기판(125)을 향해서 제2윈도우(204)를 통해 나온다. 복수의 광 조정 요소들(302)이 밀봉된 간극(208)에 포함되는 실시예들에 있어서, 복수의 광 조정 요소들은 밀봉된 간극(208)에 들어가는 광 에너지의 시준 및/또는 확산성을 목적에 맞게 맞추기 위해 요소들의 불투명도 및/또는 크기에 있어 변경될 수 있으며 또한 반사성 코팅(502)으로부터 반사될 수 있다.
도1로 되돌아가서, 기판 지지 조립체(164)는 일반적으로 기판 지지체(124)에 연결되는 복수의 지지 핀들(166)을 갖는 지지 브래킷(bracket)(134)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 기판 지지 조립체(164)는 기판의 회전을 제공하도록 구성될 수 있다. 기판 상승 조립체(160)는 기판 상승 샤프트(126)와 그리고 상기 기판 상승 샤프트(126)의 각각의 패드들(127)상에 선택적으로 놓이는 복수의 상승 핀 모듈들(161)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상승 핀 모듈(161)은 기판 지지체(124)의 제1개구(162)를 통해 이동 가능하게 배치된 상승 핀(128)의 선택적인 상부 부분을 포함한다. 작동 시, 기판 상승 샤프트(126)는 상승 핀들(128)과 결합하도록 이동된다. 결합되었을 때, 상승 핀들(128)은 기판 지지체(124) 위로 기판(125)을 상승시키거나 또는 기판 지지체(124)상으로 기판(125)을 하강시킬 수 있다.
지지 시스템들(130)은 프로세스 챔버(100)의 미리 결정된 프로세스들(예를 들어, 에피텍셜 실리콘 막들의 증식)을 실행 및 모니터링하는데 사용되는 컴포넌트들을 포함한다. 이런 컴포넌트들은 일반적으로 프로세스 챔버(100)의 다양한 서브-시스템들[예를 들어, 가스 패널(들), 가스 분배 도관들, 진공 및 배기 서브-시스템들 등] 및 소자들(예를 들어, 전력 공급부들, 프로세스 제어 기구들 등)을 포함한다. 이들 컴포넌트들은 본 기술분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있으며, 명확함을 위해 도면들로부터 생략된다.
제어기(140)는 일반적으로 중앙 처리 장치(CPU)(142), 메모리(144), 및 지원 회로들(146)을 포함하며, 또한 직접적으로(도1에 도시된 바와 같이) 또는 대안적으로 프로세스 챔버 및/또는 지지 시스템들과 연관된 컴퓨터들(또는 제어기들)을 통해 프로세스 챔버(100) 및 지지 시스템들(130)에 연결되고 또한 이들을 제어한다.
따라서, 기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체의 실시예들이 여기에 제공된다. 본 발명의 윈도우 조립체는 윈도우 조립체가 배치되는 프로세스 챔버의 프로세싱 체적의 온도와는 독립적인 온도의 제어 및 조정능력을 유리하게 제공한다. 또한, 본 발명의 윈도우 조립체는 윈도우 조립체를 통해 프로세싱 체적에 들어가는 복사 에너지의 방향 및/또는 세기의 제어 및 조정능력을 유리하게 제공하였다.
위에 서술한 바는 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들이 창작될 수 있다.
Claims (15)
- 기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체로서:
광 에너지에 적어도 부분적으로 투명한 제1윈도우;
광 에너지에 투명하고 상기 제1윈도우에 평행한 제2윈도우;
상기 제1 및 제2윈도우들의 주변 엣지들에 가깝게 배치되고 상기 제1 및 제2윈도우들 사이에 밀봉된 간극을 정의하는 분리기; 및
광 조정 요소를 통과하는 광 에너지의 하나 또는 둘 이상의 특성들을 조정하는, 상기 밀봉된 간극에 배치된 복수의 광 조정 요소들을 포함하며,
상기 분리기는 상기 밀봉된 간극을 통해 가스가 흐르게 하기 위해 유입구 및 배출구를 갖고,
상기 복수의 광 조정 요소들은, 양 단부들에 개구들을 갖는 복수의 튜브들을 포함하는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 튜브들의 각각은, 상기 제1 및 제2윈도우들에 직교하는 중심 축선을 갖는 원통형 튜브의 형태를 갖는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 제1항에 있어서,
각각의 튜브의 벽의 두께는 1 내지 6 mm 의 범위에 속하는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 제1항에 있어서,
각각의 튜브의 벽의 두께는 상기 벽을 통과하는 광 에너지의 양에 반비례하는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 제1항에 있어서,
각각의 광 조정 요소는 석영을 포함하는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 제5항에 있어서,
각각의 광 조정 요소의 상기 석영의 불투명도는 0 내지 100 퍼센트의 범위에 속하는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 밀봉된 간극에 배치되고 상기 제1윈도우 또는 상기 제2윈도우 중 적어도 하나에 결합되는 하나 또는 둘 이상의 지지 요소들을 더 포함하고, 각각의 지지 요소는 상기 제1 및 제2윈도우들 사이에 균일한 간극 거리를 유지하기 위해 상기 제1 및 제2윈도우들 사이로 연장하는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 윈도우 조립체를 통과하는 광 에너지에 투명하고, 상기 분리기를 통해 그리고 상기 제1윈도우의 간극-대면 표면을 따라 상기 윈도우 조립체의 간극 내로 연장하는 튜브;
상기 제1윈도우에 그리고 상기 튜브의 간극-대면 단부 위에 배치되는 불투명한 석영 부분; 및
상기 튜브에 배치되고, 상기 튜브의 간극-대면 단부에 위치되는 온도 측정 팁을 갖는 열전대를 더 포함하는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 제2윈도우의 제2두께에 대한 상기 제1윈도우의 제1두께의 비율은 1:1 내지 4:1의 범위에 속하는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 제1윈도우 및 상기 제2윈도우는 석영을 포함하며, 상기 분리기는 석영 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중 하나를 포함하는,
기판 프로세싱 시스템에 사용하기 위한 윈도우 조립체. - 기판 프로세싱 시스템으로서:
프로세스 챔버의 내부 체적에 배치되는 기판 지지체를 갖는 프로세스 챔버;
상기 기판 지지체를 향해 광 에너지를 지향시키는 광원; 및
상기 프로세스 챔버에 배치되는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 서술된 바와 같은 윈도우 조립체를 포함하며,
상기 윈도우 조립체의 제1윈도우는 대기-대면 표면을 갖고, 상기 윈도우 조립체의 제2윈도우는 내부 체적-대면 표면을 갖는,
기판 프로세싱 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 윈도우 조립체는 상기 기판 지지체 위에 그리고 상기 기판 지지체와 상기 광원 사이에 배치되며, 상기 제1윈도우는 상기 제2윈도우의 제2두께 보다 큰 제1두께를 갖는,
기판 프로세싱 시스템. - 기판 프로세싱 시스템으로서:
프로세스 챔버의 내부 체적에 배치되는 기판 지지체를 갖는 프로세스 챔버;
상기 기판 지지체를 향해 광 에너지를 지향시키는 광원; 및
상기 프로세스 챔버에 배치되는 윈도우 조립체를 포함하며,
상기 윈도우 조립체는,
광 에너지에 적어도 부분적으로 투명한 제1윈도우;
광 에너지에 투명하고 상기 제1윈도우에 평행한 제2윈도우; 및
상기 제1 및 제2윈도우들의 주변 엣지들에 가깝게(proximate) 배치되고 상기 제1 및 제2윈도우들 사이에 밀봉된 간극을 정의하는 분리기 - 상기 분리기는 상기 밀봉된 간극을 통해 가스가 흐르게 하기 위해 유입구 및 배출구를 가짐 - 를 포함하고,
상기 윈도우 조립체의 제1윈도우는 대기-대면 표면(atmosphere-facing surface)을 갖고, 상기 윈도우 조립체의 제2윈도우는 내부 체적-대면 표면을 갖고,
상기 윈도우 조립체는 상기 기판 지지체 위에 배치되고, 상기 광원은 상기 기판 지지체 아래에 배치되며, 상기 윈도우 조립체는 상기 제1윈도우의 간극-대면 표면상에 배치된 반사성 코팅을 더 포함하고, 상기 광원으로부터의 광 에너지는 상기 제2윈도우를 통해 상기 윈도우 조립체에 들어가며, 상기 광 에너지는 상기 반사성 코팅에 의해 상기 기판 지지체를 향해 반사되는,
기판 프로세싱 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 반사성 코팅은 금(Au), 니켈(Ni), 또는 은(Ag), 또는 반사성 석영 중 적어도 하나를 포함하는,
기판 프로세싱 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 윈도우 조립체는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 서술된 바와 같은 윈도우 조립체를 포함하는,
기판 프로세싱 시스템.
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