KR101899417B1

KR101899417B1 - 제위치에서의 파이로미터 교정을 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101899417B1
Application number: KR1020137020298A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 아이. 구래리; 바딤 보구슬라프스키; 샌딥 크리쉬난; 매튜 킹
Original assignee: 비코 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2018-09-17
Also published as: US8888360B2; WO2012092127A8; JP2017021036A; US20120170609A1; JP2014507639A; JP6170219B2; CN103502783B; KR20140006858A; EP2659244A1; TW201237376A; WO2012092127A1; TWI458945B; CN103502783A

Abstract

CVD 반응기(12)와 같은 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법은, 교정 파이로미터(calibrating pyrometer)(80)를 제1 교정 위치(A)에 위치시키는 단계와, 반응기가 파이로미터 교정 온도에 도달할 때까지 반응기를 가열하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 지지 요소(40)를 회전축(42)을 중심으로 회전시키는 단계와, 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 제1 작동 위치(1R)에 설치된 제1 작동 파이로미터(71)로부터 제1 작동 온도 측정치를 획득하는 단계와, 교정 파이로미터(80)로부터 제1 교정 온도 측정치를 획득하는 단계를 포함한다. 교정 파이로미터(80) 및 제1 작동 파이로미터(71) 양자 모두가 웨이퍼 지지 요소의 회전축(42)으로부터의 제1 반경 방향 거리(D1)에서 웨이퍼 지지 요소(40)의 제1 부분으로부터 복사선을 수신하도록 구성되는 것이 바람직하다.

Description

제위치에서의 파이로미터 교정을 위한 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR IN-SITU PYROMETER CALIBRATION}

본 출원은 2011년 12월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 13/331,112호의 계속 출원이고, 본 출원은 2010년 12월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/428,494의 출원 일자의 이점을 주장하며, 상기 특허 출원들의 개시 내용이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.

본 발명은 웨이퍼 처리 장치, 이러한 처리 장치에 사용하기 위한 파이로미터 교정 시스템, 및 제위치에서의 파이로미터 교정 방법에 관한 것이다.

다수의 반도체 소자는 기판 상에 수행되는 공정에 의해 형성된다. 기판은 통상적으로 흔히 "웨이퍼"로 지칭되는 결정질 재료의 슬랩(slab)이다. 통상적으로, 웨이퍼는 대형 결정을 성장시키고 이 결정을 디스크 형상으로 슬라이싱함으로써 형성된다. 이러한 웨이퍼 상에 수행되는 보편적인 공정 중의 하나는 에피택셜 성장이다.

예컨대, Ⅲ-Ⅴ족 반도체와 같은 화합물 반도체로 형성된 소자는 통상적으로 금속 유기 화학적 기상 증착법 또는 "MOCVD"법을 이용하여 화합물 반도체의 연속층을 성장시킴으로써 형성된다. 이 공정에서, 웨이퍼는 통상적으로 웨이퍼를 상승된 온도로 유지하면서 웨이퍼의 표면 위에 흐르게 되는 Ⅴ족 원소의 소스와 Ⅲ족 금속의 소스와 같은 금속 유기 화합물을 포함하는 가스의 조성물에 노출된다. 통상적으로, 금속 유기 화합물 및 Ⅴ족 소스는 예컨대 질소와 같이 반응에 크게 참여하지 않는 캐리어 가스와 조합된다. Ⅲ-Ⅴ족 반도체의 일례로는 갈륨 니트라이드(gallium nitride)가 있으며, 갈륨 니트라이드는 예컨대 사파이어 웨이퍼와 같은 적합한 결정 격자 간격을 갖는 기판 상에서의 유기 갈륨 화합물(organo gallium compound)과 암모니아의 반응에 의해 형성될 수 있다. 통상적으로, 웨이퍼는 갈륨 니트라이드 및 관련 화합물의 증착 동안 500∼1100℃ 정도의 온도로 유지된다.

복합 소자는 예컨대 반도체의 결정 구조와 밴드갭을 변화시키기 위해 다른 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소를 추가하는 것과 같은 다소 상이한 반응 조건 하에서 웨이퍼의 표면 상에 다수의 층을 연속적으로 증착함으로써 제조될 수 있다. 예컨대, 갈륨 니트라이드계 반도체에서, 반도체의 밴드갭을 변화시키기 위해 인듐과 알루미늄 중의 하나 이상이 다른 비율로 이용될 수 있다. 또한, 각각의 층의 도전율을 제어하기 위해 p-형 또는 n-형 도펀트(dopant)가 추가될 수 있다. 반도체층의 전부가 형성된 후, 그리고 통상적으로 적합한 전기 컨택이 적용된 후, 웨이퍼는 개별 소자로 절단된다. 발광 다이오드(LED)와 같은 소자, 레이저, 기타 전자 소자, 및 광전자 소자가 이러한 방식으로 제조될 수 있다.

대표적인 화학적 기상 증착 공정에서, 다수의 웨이퍼는 흔히 웨이퍼 캐리어로 지칭되는 장치 상에 각각의 웨이퍼의 상면이 웨이퍼 캐리어의 상면에서 노출되도록 유지된다. 웨이퍼 캐리어는 그 후 반응 챔버 내에 위치되고, 요구된 온도로 유지되면서 가스 혼합물이 웨이퍼 캐리어의 표면 위에 흐르게 된다. 이 공정 동안 웨이퍼 캐리어 상의 다양한 웨이퍼의 상면 상의 모든 지점에서 균일한 조건을 유지하는 것이 중요하다. 반응 가스의 조성 및 웨이퍼 표면의 온도에서의 사소한 변동도 그 결과의 반도체 소자의 성질의 원하지 않은 변동을 초래할 수 있다.

예컨대, 갈륨 인듐 니트라이드 층(gallium indium nitride layer)이 증착되면, 웨이퍼 표면 온도 또는 반응 가스의 농도의 변동은 증착된 층의 조성 및 밴드갭의 변동을 초래할 것이다. 인듐이 비교적 높은 증기압을 갖기 때문에, 증착된 층은 표면 온도가 더 높은 웨이퍼의 영역에서는 더 낮은 비율의 인듐 및 더 큰 밴드갭을 가질 것이다. 증착된 층이 LED 구조의 활성 발광층인 경우에는, 그 웨이퍼로 형성된 LED의 발광 파장 또한 변화될 것이다. 그러므로, 당해 기술 분야에서는 지금까지 균일한 조건을 유지하는 것에 관하여 상당한 노력이 기울어져 왔다.

본 산업 분야에서 널리 수용되었던 CVD 장치 중의 한 가지 유형은, 각각의 웨이퍼-유지 영역에 하나의 웨이퍼가 유지되는 다수의 웨이퍼-유지 영역을 갖는 대형 디스크 형태의 웨이퍼 캐리어를 이용한다. 웨이퍼 캐리어는 웨이퍼의 노출 표면을 갖는 웨이퍼 캐리어의 상면이 가스 분배 요소를 향해 위쪽으로 바라보도록 반응 챔버 내의 스핀들 상에 지지된다. 스핀들이 회전되는 동안, 가스가 웨이퍼 캐리어의 상면 상으로 아래쪽으로 향하게 되고, 상면을 가로질러 웨이퍼 캐리어의 외곽 쪽으로 흐르게 된다. 사용된 가스는, 웨이퍼 캐리어 아래에 배치되고 스핀들의 축의 주위에, 통상적으로 챔버의 주변부 부근에, 분포된 배기 포트를 통해 반응 챔버로부터 진공 배기된다.

웨이퍼 캐리어는 가열 요소, 통상적으로는 웨이퍼 캐리어의 하면 아래에 배치된 전기 저항성 가열 요소에 의해 원하는 상승 온도로 유지된다. 이들 가열 요소는 웨이퍼 표면의 요구된 온도 위의 온도로 유지되는 반면, 가스 분배 요소는 통상적으로 가스의 조기 반응(premature reaction)을 방지하기 위해 요구된 반응 온도의 훨씬 아래의 온도로 유지된다. 따라서, 가열 요소로부터 웨이퍼 캐리어의 하면으로 열이 전달되고, 웨이퍼 캐리어를 통해 개별 웨이퍼로 위쪽으로 흐르게 된다.

화학적 기상 증착 공정 또는 에칭과 같은 또 다른 목적을 위해 회전 디스크 반응기를 이용하는 또 다른 작동과 같은 종래의 웨이퍼 처리 공정에서, 반응 챔버 내의 공정 온도는 가공 동안 웨이퍼 캐리어 및/또는 웨이퍼의 온도를 측정하도록 구성된 하나 이상의 비접촉식 파이로미터에 의해 측정될 수 있다. 이러한 온도 측정은 웨이퍼를 가공하는 동안 가열 요소의 제어를 결정하는데 도움을 주기 위한 입력으로서 이용될 수 있다.

제조 설비에서는 상이한 CVD 반응기들 간의 파이로미터 온도 측정의 반복성(repeatability)을 갖는 것이 중요하다. 상이한 CVD 반응기에 걸친 높은 파이로미터 반복성은 단일 CVD 공정 레시피를 복수의 반응기에 걸쳐서 사용할 수 있도록 하여, 개별 반응기가 반등기들 간에 일정한 웨이퍼 특성을 발생하기 위해 높은 비용으로 튜닝되어야 하는 경우에 발생할 수 있는 생산 비작동시간(production downtime)을 크게 감소시킨다. CVD 반응기 파이로미터 반복성의 중요한 요소는 복수의 반응기에 걸친 온도-매칭이며, 그 이유는 CVD 반응기에서 제조된 소자의 특성이 CVD 공정에서 이용된 온도에 대해 매우 민감하기 때문이다. 예컨대, 반응기에서 제조된 소자가 복수의 양자 우물(MQW : multiple quantum well)을 포함하는 LED 또는 레이저인 경우, MQW에 의해 방출된 파장은 CVD 공정에서 이용된 온도에 상당히 민감하다. 그 결과, 복수의 반응기에 걸친 파이로미터가 이들 반응기를 제어하여 동일한 공정 온도로 하는 것이 필수적이다.

그러나, 복수의 파이로미터에 걸친 측정된 온도에서 커다란 변동이 나타나는 것이 통상적이다. 통상적으로, 이들 파이로미터는 가공 장치로부터 주기적으로 제거되고, NIST-추적가능 흑체 노(NIST-traceable black body furnaces)로 교정되며, 이것은 생산 환경에 지장을 줄 수 있다. 교정 후에도, 파이로미터는 이들 흑체 노의 교정에서의 변동뿐만 아니라 시간이 지남에 따른 노의 불안정성 및 드리프트로 인해 +/- 3℃의 스프레드(spread)를 가질 수 있으며, 이로써 웨이퍼 캐리어 및 가공되고 있는 웨이퍼의 실제 온도가 불확실하게 될 수 있다. 파이로미터 측정 온도 변동의 추가의 소스는, 파이로미터 온도 판독에 영향을 줄 수 있는, 반응기 상의 파이로미터의 변경 가능한 설치와, 시간이 지남에 따른 파이로미터 온도 판독 결과의 드리프트(drift)를 포함할 수 있다. 이러한 측정된 온도 변동은 복수의 MOCVD 반응기에 대한 범용적인 온도 제어 레시피를 이용하는 것을 곤란하게 만들 수 있으며, 그 결과의 불확실성은 복수의 반응기가 동일한 온도 제어 동작을 하도록 개개의 반응기 시스템 튜닝을 요구할 수 있다.

본 기술 분야에서는 이러한 시스템의 최적화를 위해 지금까지 상당한 노력이 기울어져 왔지만, 여전히 추가의 개선이 요망될 것이다. 특히, 웨이퍼 가공 공정에 더 적은 지장을 주는 온도 측정 시스템을 제공하는 것이 요망될 것이다.

웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정(in-situ pyrometer calibration) 방법 및 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템이 제공된다. 본 발명의 일특징은 화학적 기상 증착 반응기와 같은 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법을 제공한다. 상기 방법은, 교정 파이로미터(calibrating pyrometer)를 제1 교정 위치에 위치시키는 단계와, 반응기가 파이로미터 교정 온도에 도달할 때까지 상기 반응기를 가열하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 웨이퍼 지지 요소를 회전축을 중심으로 회전시키는 단계와, 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 제1 작동 위치에 설치된 제1 작동 파이로미터(operating pyrometer)로부터 제1 작동 온도 측정치를 획득하는 단계와, 상기 교정 파이로미터로부터 제1 교정 온도 측정치를 획득하는 단계를 포함한다. 교정 파이로미터 및 제1 작동 파이로미터 양자 모두는, 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제1 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제1 부분으로부터의 복사선을 수신하게 구성되는 것이 바람직하다.

특정 실시예에서, 상기 제1 작동 온도 측정치를 획득하는 단계와 상기 제1 교정 온도 측정치를 획득하는 단계는 동시에 수행될 수 있다. 일례에서, 상기 방법의 모든 단계는 제1 작동 파이로미터를 반응로부터 제거하지 않고서도 수행될 수 있다. 일례의 실시예에서, 상기 제1 작동 온도 측정치를 획득하는 단계 및 상기 제1 교정 온도 측정치를 획득하는 단계는 웨이퍼를 처리하기 위한 상기 반응기의 작동 동안 수행될 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 웨이퍼 지지 요소는 그 위에 웨이퍼 또는 웨이퍼 유지 포켓을 갖지 않는 아무것도 없는 웨이퍼 캐리어(blank wafer carrier)일 수 있다. 일례에서, 상기 웨이퍼를 처리하기 위한 반응기의 작동은 화학적 기상 증착을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 상기 방법은, 상기 제1 작동 파이로미터 및 상기 교정 파이로미터로부터 획득된 온도 측정치에 기초하여 상기 제1 작동 파이로미터의 교정 파라미터를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일례의 실시예에서, 상기 방법은, 탐색표를 상기 웨이퍼 처리 반응기의 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 탐색표는, 상기 제1 작동 온도 측정치의 적어도 몇몇 측정치와 상기 제1 교정 온도 측정치의 대응하는 측정치와의 맵핑을 포함할 수 있다. 일례에서, 상기 파이로미터 교정 온도는 제1 파이로미터 교정 온도이며, 상기 방법은, 상기 반응기가 제2 파이로미터 교정 온도에 도달할 때까지 상기 반응기를 가열하는 단계와, 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 상기 제1 작동 파이로미터로부터 제2 작동 온도 측정치를 획득하는 단계와, 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 상기 교정 파이로미터로부터 제2 교정 온도 측정치를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일례에서, 상기 방법은, 상기 교정 파이로미터가 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제2 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제2 부분으로부터의 복사선을 수신하게 되도록, 상기 교정 파이로미터를 제2 교정 위치로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 제2 작동 파이로미터가 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제2 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제2 부분으로부터의 복사선을 수신하게 되도록, 제2 작동 위치에 설치된 상기 제2 작동 파이로미터로부터 제2 작동 온도 측정치를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 상기 교정 파이로미터로부터 제2 교정 온도 측정치를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.

특정 실시예에서, 상기 방법은, 상기 제2 작동 온도 측정치를 획득하는 단계 전에, 상기 제1 작동 온도 측정치 및 상기 제1 교정 온도 측정치에 기초하여 상기 제1 작동 파이로미터의 교정 파라미터를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 제2 교정 온도 측정치를 획득하는 단계 후에, 상기 제2 작동 온도 측정치 및 상기 제2 교정 온도 측정치에 기초하여 상기 제2 작동 파이로미터의 교정 파라미터를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일례에서, 상기 방법은, 상기 제2 교정 온도 측정치를 획득하는 단계 후에, 상기 작동 파이로미터 및 상기 교정 파이로미터로부터 획득된 온도 측정치에 기초하여 상기 제1 작동 파이로미터 및 상기 제2 작동 파이로미터의 교정 파라미터를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일례의 실시예에서, 상기 제1 작동 파이로미터 및 상기 제2 작동 파이로미터는 상기 반응기의 각각의 제1 작동 광학 뷰포트(operating optical viewport) 및 제2 작동 광학 뷰포트에 결합될 수 있다. 특정 예에서, 상기 위치시키는 단계는, 상기 교정 파이로미터가 상기 반응기의 제1 교정 광학 뷰포트에 결합되도록 수행될 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 이동시키는 단계는, 상기 교정 파이로미터가 상기 반응기의 제2 교정 광학 뷰포트에 결합되도록 수행될 수 있다. 일례의 실시예에서, 상기 위치시키는 단계는, 상기 교정 파이로미터가 반경 방향으로 넓은 교정 광학 뷰포트(radially-extensive calibrating optical viewport)에 결합될 수 있도록 수행되며, 상기 이동시키는 단계는, 상기 교정 파이로미터가 상기 반경 방향으로 넓은 교정 광학 뷰포트를 따라 상기 제1 교정 위치로부터 상기 제2 교정 위치로 이동되도록 수행될 수 있다. 일례의 실시예에서, 상기 가열하는 단계는 상기 웨이퍼 지지 요소에 대한 복수-지역 가열 시스템(multi-zone heating system)에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 화학적 기상 증착 반응기와 같은 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템을 제공한다. 상기 시스템은, 회전축을 갖는 웨이퍼 지지 요소와, 상기 웨이퍼 지지 요소에 대한 가열 요소와, 제1 작동 위치에 설치되는 제1 작동 파이로미터와, 제1 교정 위치에 위치되는 교정 파이로미터를 포함한다. 제1 작동 파이로미터는, 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제1 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제1 부분으로부터의 복사선을 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 교정 파이로미터는, 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제1 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제1 부분으로부터의 복사선을 수신하도록 구성될 수 있다.

특정 실시예에서, 상기 제1 작동 파이로미터와 상기 교정 파이로미터는, 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제1 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제1 부분으로부터 온도 측정치를 동시에 취하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 상기 시스템은, 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제2 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제2 부분으로부터의 복사선을 수신할 수 있게 되도록, 제2 작동 위치에 설치되는 제2 작동 파이로미터를 더 포함할 수 있다. 상기 교정 파이로미터는, 제2 교정 위치에서의 상기 교정 파이로미터가 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제2 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제2 부분으로부터의 복사선을 수신할 수 있게 되도록, 제2 교정 위치에 위치되도록 구성될 수 있다.

일례의 실시예에서, 상기 시스템은, 제1 작동 광학 뷰포트 및 제2 작동 광학 뷰포트를 더 포함하며, 상기 제1 작동 파이로미터와 상기 제2 작동 파이로미터가 각각의 상기 제1 작동 광학 뷰포트와 상기 제2 작동 광학 뷰포트에 결합될 수 있다. 특정 예에서, 상기 시스템은 제1 교정 광학 뷰포트 및 제2 교정 광학 뷰포트를 더 포함하며, 상기 교정 파이로미터는 상기 교정 파이로미터가 제1 교정 위치에 위치될 때에 상기 제1 교정 광학 뷰포트에 결합되도록 구성되며, 상기 교정 파이로미터는 상기 교정 파이로미터가 제2 교정 위치에 위치될 때에 상기 반응기의 상기 제2 교정 광학 뷰포트에 결합되도록 구성될 수 있다. 일례의 실시예에서, 상기 시스템은, 반경 방향으로 넓은 교정 광학 뷰포트를 더 포함할 수 있으며, 상기 교정 파이로미터가 상기 반경 방향으로 넓은 교정 광학 뷰포트 내에서 제1 교정 위치와 제2 교정 위치 간에 슬라이드하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 가열 요소는 복수-지역 가열 시스템이어도 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 기상 증착 장치를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화학적 기상 증착 장치에 대한 다른 뷰포트(viewport) 실시예를 도시하는 부분 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 기상 증착 장치(10)는 챔버(12)의 한쪽 끝에 배치된 가스 유입구 다기관(14)을 갖는 반응 챔버(12)를 포함한다. 가스 유입구 다기관(14)을 갖는 챔버(12)의 끝은 챔버(12)의 "상단부"로서 지칭된다. 챔버의 이 단부는 통상적으로 정상적인 기준 중력계에서의 챔버의 상단에 배치되지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 그러므로, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 아래쪽 방향은 가스 유입구 다기관(14)으로부터 멀어지는 방향을 지칭하는 반면, 위쪽 방향은 챔버 내에서 가스 유입구 다기관(14)을 향하는 방향을 지칭하며, 이것은 이들 방향이 위쪽 및 아래쪽 중력 방향과 정렬되는지의 여부에 무관하다. 마찬가지로, 요소의 "상면" 및 "하면"은 본 명세서에서 챔버(12) 및 다기관(14)의 프레임을 참조하여 기술된다.

챔버(12)는 챔버의 상단부에 있는 상단 플랜지(22)와 챔버의 하단부에 있는 베이스 플레이트(24) 사이에 연장하는 원통형 벽부(20)를 갖는다. 벽부(20), 플랜지(22), 및 베이스 플레이트(24)는 그 사이에 기밀 밀봉 내부 영역(air-tight sealed interior region)(26)을 형성하며, 이 영역은 가스 유입구 다기관(14)으로부터 방출된 가스를 담아둘 수 있다. 챔버(12)가 원통형으로서 도시되어 있지만, 다른 실시예는 예컨대 중심축(32)을 중심으로 하는 원뿔 또는 기타 회전면, 정사각형, 육각형, 팔각형, 또는 임의의 기타 적합한 형상을 포함한 또 다른 형상을 갖는 챔버를 포함할 수 있다.

가스 유입구 다기관(14)은 유기금속 화합물 및 V족 금속의 소스 등의 반응 가스(reactant gas) 및 캐리어 가스와 같은 웨이퍼 처리 공정에 사용될 공정 가스를 공급하기 위한 소스에 연결된다. 대표적인 화학적 기상 증착 공정에서, 캐리어 가스는 질소, 수소, 또는 질소와 수소의 혼합물일 수 있으며, 그러므로 웨이퍼 캐리어의 상면에서의 공정 가스는 어느 정도 양의 반응 가스 성분과 함께 질소 및/또는 수소를 주성분으로 하여 구성될 수 있다. 가스 유입구 다기관(14)은 다양한 가스를 받아들이도록 구성되고, 공정 가스의 흐름을 전반적으로 아래쪽 방향으로 지향시킨다.

가스 유입구 다기관(14)은 또한 가스 분배 요소의 온도를 작동 동안 요구된 온도로 유지하기 위해 가스 분배 요소를 통해 액체를 순환시키도록 구성된 냉각제 시스템(도시하지 않음)에 연결될 수 있다. 챔버(12)의 벽부를 냉각시키기 위해 유사한 냉각제 구성(도시하지 않음)이 제공될 수 있다.

챔버(12)는 또한 앤티챔버(antechamber)(도시하지 않음)에 도달하는 진입 개구부(도시하지 않음)와, 진입 개구부를 폐쇄 및 개방하기 위한 이동 가능한 셔터(도시하지 않음)가 제공될 수 있다. 셔터는 예컨대 미국 특허 제7,276,124호에 개시된 바와 같이 구성될 수 있으며, 이 특허의 개시 내용은 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.

스핀들(30)의 중심축(32)이 외쪽 및 아래쪽 방향으로 연장하도록 스핀들(30)이 챔버 내에 배치된다. 스핀들은 스핀들(30)과 챔버(12)의 베이스 플레이트(24) 사이에 밀봉을 유지하면서 스핀들이 중심축(32)을 중심으로 회전할 수 있도록 베어링 및 시일(도시하지 않음)을 통합하는 종래의 로터리 패스-쓰루 장치(rotary pass-through device)(34)에 의해 챔버에 장착된다. 스핀들(30)은 스핀들의 상단부, 즉 가스 유입구 다기관(14)에 가장 근접한 스핀들의 끝에 피팅(fitting)(36)을 갖는다.

스핀들(30)은 중심축(32)을 중심으로 스핀들을 회전시키도록 구성되는 전기 모터 드라이브와 같은 로터리 드라이브 기구(38)에 연결된다. 스핀들(30)은 또한 가스 통로 내에서 전반적으로 스핀들의 축방향으로 연장하는 내부 냉각제 통로가 제공될 수 있다. 내부 냉각제 통로는 유체 냉각제가 소스에 의해 냉각제 통로를 거쳐 다시 냉각제 소스로 되돌아오게 순환될 수 있도록 냉각제 소스에 연결될 수 있다.

웨이퍼 캐리어 또는 웨이퍼 지지 요소(40)는 실질적으로 상면(41) 및 중심축(42)을 갖는 원형의 디스크 형태이다. 도 1에 도시된 작동 위치에서, 지지 요소(40)의 중심축(42)은 스핀들의 축(32)과 일치한다. 지지 요소(40)는 단일 피스 또는 복수의 피스의 복합체로서 형성될 수 있다. 예컨대, 그 개시 내용이 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 미국 공개 특허 20090155028에 개시된 바와 같이, 지지 요소(40)는, 중심축(42)을 둘러싸는 지지 요소의 작은 영역을 형성하는 중심지(hub)와, 디스크형 몸체의 나머지를 형성하는 더 큰 부분을 포함할 수 있다. 다른 실시예(도시하지 않음)에서, 지지 요소(40)는 예컨대 정사각형, 육각형 또는 팔각형을 포함한 다른 형상을 가질 수 있다.

지지 요소(40)는 CVD 공정을 오염시키지 않고 공정에서 겪게 되는 온도를 견뎌낼 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 지지 요소(40)의 더 큰 부분은 대부분 또는 전체적으로 그래파이트, 탄화규소, 질화붕소, 질화알루미늄, 또는 기타 내화재와 같은 재료로 형성될 수 있다. 지지 요소(40)는 서로 전반적으로 평행하게 연장하고 지지 요소의 수직 회전축(42)에 대해 전반적으로 직각으로 연장하는 전반적으로 평면형의 상부 표면 및 하부 표면을 갖는다. 일례에서, 지지 요소(40)는 직경이 약 300mm 내지 약 700mm로 될 수 있다.

지지 요소(40)는 지지 요소에 대해 원주 방향으로 배열된 리세스 또는 플랫폼을 포함할 수 있으며, 각각의 이러한 리세스 또는 플랫폼은 디스크형 웨이퍼(도시하지 않음)를 이동 가능하게 수용하고 아래에 설명된 것과 같은 MOCVD 공정 동안 이러한 웨이퍼를 유지하도록 구성된다. 각각의 웨이퍼는 사파이어, 탄화규소, 실리콘, 또는 기타 결정질 기판으로 형성될 수 있다. 통상적으로, 각각의 웨이퍼는 웨이퍼의 주표면의 치수에 비하여 작은 두께를 갖는다. 예컨대, 직경이 약 2인치(50mm)인 원형 웨이퍼는 약 430㎛의 두께 또는 그 미만으로 될 수 있다. 각각의 웨이퍼는, 웨이퍼의 상면이 지지 요소의 상면에서 노출되도록, 상면이 위쪽으로 바라보는 상태로 지지 요소(40) 상에 또는 지지 요소에 인접하게 배치된다.

가열 요소(50)가 챔버(12) 내에 장착되고, 피팅(36) 아래에서 스핀들(30)을 둘러싼다. 가열 요소(50)는 열을 주로 복사 열전달에 의해 지지 요소(40)의 하면에 전달할 수 있다. 지지 요소(40)의 하면에 가해진 열은 지지 요소의 몸체를 통해 지지 요소의 상면(41)으로 위쪽으로 흐를 수 있다. 열은 지지 요소(40)에 의해 유지된 각각의 웨이퍼의 하면으로 아래쪽으로 통과할 수 있고, 또한 웨이퍼를 통해 웨이퍼의 상면으로 위쪽으로 통과할 수 있다. 열은 웨이퍼의 상면으로부터 예컨대 공정 챔버의 벽부(20) 및 가스 유입구 다기관(14)과 같은 공정 챔버(12)의 저온 요소로 복사될 수 있다. 열은 또한 웨이퍼의 상면으로부터 이들 상면 위에서 통과하는 공정 가스에 전달될 수 있다. 특정 실시예에서, 가열 요소(50)는 복수-지역 가열 요소(multi-zone heating element)일 수 있으며, 이에 의해 지지 요소(40)의 상이한 부분(예컨대, 스핀들(30)의 중심축(32)으로부터 제1 반경 방향 거리에 위치된 제1 환형 부분, 및 중심축으로부터 제2 반경 방향 거리에 위치된 제2 환형 부분)이 상이하게 가열될 수 있다.

일례의 실시예에서, 가열 요소로부터의 열을 지지 요소를 향해 위쪽으로 향하게 하고, 챔버(12)의 하단부에 있는 베이스 플레이트(24)를 향해 아래쪽으로 향하지 않도록 하는데 도움을 주기 위해, 예컨대 지지 요소(40)에 평행하게 배치된 가열 요소(50)의 아래에는 열 차단부(도시하지 않음)가 제공될 수 있다.

챔버(12)는 또한 챔버의 내부 영역(26)으로부터 소비된 가스를 제거하도록 구성된 배기 시스템(52)이 구비된다. 배기 시스템(52)은 챔버(12)의 바닥에 또는 바닥 부근에 배기 다기관(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 배기 다기관은 펌프(55) 또는 소비된 가스를 반응 챔버(12) 밖으로 운반하도록 구성될 수 있는 기타 진공 소스에 연결될 수 있다.

복수의 광학 뷰포트(60L, 60R)(통칭하여 광학 뷰포트 60)가 챔버(12)의 상단 플랜지(22)에 위치될 수 있다. 각각의 뷰포트(60)는 온도를 측정하기 위한 파이로미터(예컨대, 파이로미터 70 또는 80), 또는 곡률(curvature)을 측정하기 위한 디플렉토미터(deflectometer), 성장 속도를 측정하기 위한 리플렉토미터(reflectometer), 엘립소미터(ellipsometer), 또는 지지 요소(40)의 전체 반경에 걸쳐 온도를 측정할 수 있는 스캐닝 장치와 같은 또 다른 비접촉식 측정 장치를 수용하도록 구성될 수 있다. 각각의 뷰포트(60)는 스핀들(30)의 중심축(32)으로부터 어떠한 반경 방향 거리로도 위치될 수 있으며, 각각의 뷰포트는 챔버(12)의 상단 플랜지(22)의 둘레에 대한 어떠한 각도 위치로도 위치될 수 있다.

도 1에 도시된 일례의 실시예에서, 도 1의 좌측에는 뷰포트 1L 내지 7L을 포함하는 7개의 뷰포트(60L)가 있고, 각각의 뷰포트(60L)는 중심축(32)으로부터 상이한 반경 방향 거리에 위치되며, 도 1의 우측에는 뷰포트 1R 내지 7R을 포함하는 7개의 뷰포트(60R)가 있고, 각각의 뷰포트(60R)는 중심축(32)으로부터 상이한 반경 방향 거리에 위치된다. 각각의 좌측 뷰포트(1L 내지 7L)는 중심축(32)으로부터의 반경 방향 거리가 대응하는 우측 뷰포트(1R 내지 7R)와 동일하게 위치된다. 도 1에는 7개의 뷰포트(60L, 60R)가 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는 뷰포트(60L, 60R)가 어떠한 개수로도 될 수 있다. 예컨대, 특정 실시예에서는, 하나의 뷰포트 60L 및 하나의 뷰포트 60R가 존재할 수 있다. 또 다른 예에서, 도 2에 도시된 실시예에서는, 아래에 설명되는 바와 같이, 반경 방향으로 넓은 하나 이상의 뷰포트(one or more radially-extensive viewport)(60L')가 존재할 수 있다.

복수의 작동 파이로미터(70)가 복수의 뷰포트(60)의 대응하는 뷰포트에 설치될 수 있다. 각각의 작동 파이로미터(70)는 지지 요소(40) 및/또는 그 위에 지지된 웨이퍼의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 이러한 온도 측정은 웨이퍼의 가공 동안 가열 요소(60)의 제어를 결정하는데 도움을 주기 위해 제어 시스템(예컨대, 제어 시스템 90)에 대한 입력으로서 이용될 수 있다.

도시된 예의 실시예에서, 뷰포트(60R)의 3개의 대응하는 퓨포트에 3개의 작동 파이로미터(70)가 설치되어 있다. 예컨대, 작동 파이로미터(70)는 각각의 뷰포트 1R, 3R 및 5R에 설치된 작동 파이로미터 71, 73 및 75를 포함한다. 다른 실시예에서는, 작동 파이로미터(70)가 어떠한 개수로도 될 수 있으며, 각각의 작동 파이로미터는 뷰포트(60)의 임의의 뷰포트에 설치될 수 있다.

도시된 바와 같이, 각각의 작동 파이로미터(70)는 지지 요소의 수직 회전축(42)으로부터 대응하는 반경 방향 거리에서 지지 요소(40) 및/또는 지지 요소 위에 지지된 웨이퍼의 온도를 측정할 수 있도록 배향된다. 가열 요소(50)가 복수-지역 가열 요소인 특정 실시예에서, 각각의 작동 파이로미터(70)는 지지 요소(40)의 대응하는 지역 또는 부분 아래에 있을 수 있는 가열 요소(50)의 일부분의 발열을 제어할 수 있다. 예컨대, 각각의 작동 파이로미터(70)는 중심축(42)으로부터 특정한 반경 방향 거리에서의 지지 요소(40)의 환형 부분의 온도를 제어하기 위해 이용될 수 있다.

예컨대, 각각의 파이로미터(71, 73, 75)는 수직 회전축(42)으로부터 대응하는 반경 방향 거리 D1, D3 및 D5에서의 지지 요소(40)의 온도를 측정할 수 있다. 특정 예에서, 스핀들(30)이 회전하고 있는 동안, 각각의 파이로미터(70)는 대응하는 반경 방향 거리에서의 지지 요소(40)의 환형 부분의 온도를 측정할 수 있으며, 이러한 측정된 온도는 지지 요소의 적어도 1회의 완전 회전 동안의 전체 환형 부분의 측정된 온도의 평균이 될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 교정 파이로미터(80)가 뷰포트(60)의 하나의 뷰포트에 제거 가능하게 설치될 수 있다. 교정 파이로미터는 지지 요소(40) 및/또는 그 위에 지지된 웨이퍼의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 이러한 온도 측정은 작동 파이로미터(70)의 하나 이상의 파이로미터의 정확도를 판정하는데 도움을 주기 위한 입력으로서 이용될 수 있다. 교정 파이로미터(80)는 뷰포트(60) 중의 하나의 뷰포트에 제거 가능하게 설치되도록 구성될 수 있는 어떠한 타입의 파이로미터도 가능하다. 특정 예에서, 교정 파이로미터(80)는 고정확도 파이로미터(high accuracy pyrometer)일 수 있다. 예컨대, 이러한 교정 파이로미터(80)는 대략 ±1.5 ℃ 이내의 정확도 및 하나의 교정 파이로미터에서부터 또 다른 교정 파이로미터로의 대략 ±0.25 ℃ 이내의 반복성을 가질 수 있다. 이러한 교정 파이로미터(80)는 1년당 대략 0.05℃까지의 드리프트를 가질 수 있다. 이러한 교정 파이로미터(80)는 챔버(12)로부터 제거되고, 예컨대 그 자체가 NIST-추적가능 흑체 표준과 같은 지역적인 또는 국제적인 표준을 추적할 수 있는 표준 장치와 같이 공지의 표면에 대해 주기적으로 교정될 수 있다.

교정 파이로미터(80)는 뷰포트(60L) 중의 3개, 즉 순차적으로 뷰포트 1L, 3L 및 5L에 제거 가능하게 설치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 교정 파이로미터(80)는 대응하는 뷰포트 1L, 3L 및 5L에 설치된 위치 A, B 및 C에 순차적으로 위치될 수 있다.

교정 파이로미터(80)가 뷰포트 1L에 설치된 위치 A에 위치될 때, 교정 파이로미터는 지지 요소의 수직 회전축(42)으로부터의 반경 방향 거리 D1에서의 지지 요소(40)의 온도를 측정할 수 있다. 이 반경 방향 거리 D1은 뷰포트 1R에 설치된 작동 파이로미터(71)가 지지 요소(40)의 온도를 측정하기 위해 채용하고 있는 것과 동일한 반경 방향 거리이다. 결과적으로, 스핀들(30)이 회전하고 있는 동안, 뷰포트 1L에 설치된 교정 파이로미터(80) 및 뷰포트 1R에 설치된 작동 파이로미터(71)는 반경 방향 거리 D1에서의 지지 요소(40)의 특정 환형 부분의 온도를 측정할 수 있으며, 이러한 측정된 온도는 지지 요소의 적어도 1회의 완전한 회전 동안의 전체 환형 부분의 측정된 온도의 평균이 될 수 있다.

유사하게, 교정 파이로미터(80)가 각각의 뷰포트 3L 또는 5L에 설치된 위치 B 또는 C에 위치될 때, 교정 파이로미터는 지지 요소의 수직 회전축(42)으로부터 각각의 반경 방향 거리 D3 또는 D5에서 지지 요소(40)의 온도를 측정할 수 있다. 반경 방향 거리 D3 및 D5는 뷰포트 3R 또는 5R에 설치된 각각의 작동 파이로미터 73 및 75가 지지 요소(40)의 온도를 측정하도록 채용되는 반경 방향 거리와 동일하다.

장치(10)의 작동 동안 작동 파이로미터(70)로부터의 온도 측정 판독치를 수신하도록 구성될 수 있는 제어 시스템(90)이 제공될 수 있으며, 제어 시스템은 이러한 온도 측정 판독치를 메모리(92)에 저장할 수 있다. 일실시예에서, 제어 시스템(90)은 작동 파이로미터(70)에 의해 기록된 온도 측정치에 응답하여 가열 요소(50)의 하나 이상의 지역의 가열을 조절할 수 있다. 특정 예에서, 제어 시스템(90)은 작동 파이로미터의 교정 동안의 교정 파이로미터(80) 및 작동 파이로미터(70)로부터의 온도 측정 판독치를 수신하도록 구성될 수 있으며, 제어 시스템은 이러한 온도 측정 판독치를 메모리(92)에 저장할 수 있다.

작동 시에, 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 공정에서, 교정 파이로미터(80)는 광학 뷰포트 1L에 연계되는 제1 교정 위치 A에 제거 가능하게 설치될 수 있다. 교정 파이로미터(80)가 제1 교정 위치 A에 설치되는 동안, 교정 파이로미터는 지지 요소의 회전축(42)으로부터 제1 반경 방향 거리 D1에서 지지 요소(40)의 제1 부분으로부터의 복사선(radiation)을 수신하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 작동 파이로미터(71)는 광학 뷰포트 1R에 연계된 제1 작동 위치에 설치될 수 있으며, 이로써 작동 파이로미터(71)는 회전축(42)으로부터 제1 반경 방향 거리 D1에서 지지 요소(40)의 제1 부분으로부터 복사선을 수신하도록 구성된다. 일례의 실시예에서, 작동 파이로미터 71, 73 및 75는 전체 온도 측정 공정 동안 대응하는 뷰포트(60R)에 설치된 채로 유지될 수 있다(즉, 반응기(12)로부터 제거되지 않음).

그리고나서, 반응기(12)는 반응기가 예컨대 500 내지 1100℃의 파이로미터 교정 온도에 도달할 때까지 가열 요소(50)에 의해 가열될 수 있다. 교정 온도는 반응기(12)에서 수행될 웨이퍼 처리 공정 동안 작동 온도에 근접하는 것이 바람직하다. 다음으로, 지지 요소(40)가 회전축(42)을 중심으로 회전될 수 있다. 일실시예에서, 지지 요소(40)는 50 내지 1500 rpm으로 회전될 수 있지만, 다른 실시예에서는 지지 요소가 다른 속도로 회전될 수 있다. 지지 요소(40)가 회전축(42)을 중심으로 회전하고 있는 동안, 조작자 또는 옵션의 제어 시스템(90)이 뷰포트 1R에 설치된 작동 파이로미터(71)로부터 제1 작동 온도 측정치를 획득할 수 있으며, 조작자 또는 제어 시스템이 뷰포트 1L에 설치된 교정 파이로미터(80)로부터 제1 교정 온도 측정치를 획득할 수 있다. 특정 실시예에서, 작동 파이로미터(71) 및 제1 교정 위치 A에 위치된 교정 파이로미터(80)로부터의 온도 측정치는 동시에 획득될 수 있다.

지지 요소(40)가 회전할 때, 중심축(42)으로부터 동일한 반경 방향 거리에 배치되지만 중심축 주위에 상이한 각도 위치에 배치되는 지지 요소 상의 스팟(spot)은 교정 파이로미터(80) 및 제1 작동 파이로미터(71)에 의해 모니터링되는 위치를 통과한다. 도시된 특정 구성에서, 뷰포트 1L은 뷰포트 1R로부터 180°또는 1/2의 회전만큼 오프셋되며, 파이로미터(71, 80)에 의해 모니터링되는 위치도 마찬가지로 서로 1/2 회전만큼 오프셋된다. 바람직하게는, 온도 측정치는 온도가 시간 경과에 따라 변경되지 않거나 요구된 온도의 수용 가능한 공차 내에서 발진하도록 반응 챔버(12)가 안정한 상태에 있는 동안 취해진다. 지지 요소(40) 상의 원주 방향으로 떨어져 있는 위치들 간의 온도차는, 온도 판독치가 지지 요소의 여러 회의 완전한 회전에 걸쳐 평균화되기 때문에 파이로미터(71, 80)로부터의 온도 판독치에 크게 영향을 주지 않을 것이다.

바람직한 실시예에서, 파이로미터 교정은 그 위에 어떠한 웨이퍼 또는 웨이퍼 유지 포켓도 갖지 않는 아무것도 없는 상태의 웨이퍼 캐리어인 지지 요소, 또는 빈 상태의 지지 요소(40)(즉, 그 위에 웨이퍼를 포함하고 있지 않은)를 이용하여 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 그 위에 웨이퍼를 갖는 지지 요소(40)가 교정 공정을 위해 이용될 수 있다. 이러한 실시예의 일례에서, 교정 파이로미터(80)는 웨이퍼와 지지 요소 간의 반사율(reflectivity) 차이 또는 온도차를 이용하여 웨이퍼 온도 데이터와 지지 요소 온도 데이터를 분리하는 성능을 가질 수 있다. 작동 파이로미터(70)의 교정을 위해 웨이퍼 또는 지지 요소(40) 중의 어느 하나의 평균 온도가 이용될 수 있다. 특정 실시예에서, 웨이퍼 온도 데이터와 지지 요소 온도 데이터를 분리하는 성능은 작동 파이로미터(70) 중의 하나 이상에 이미 제공되어 있을 수도 있다.

그리고나서, 교정 파이로미터(80)가 뷰포트 3L에 연계된 제2 교정 위치 B에 제거 가능하게 설치될 수 있다. 교정 파이로미터(80)가 제2 교정 위치 B에 설치되는 동안, 교정 파이로미터는 지지 요소의 회전축(42)으로부터의 제2 반경 방향 거리 D3에서 지지 요소(40)의 제2 부분으로부터 복사선을 수신하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 제2 작동 파이로미터(73)가 뷰포트 3R에 연계된 제2 작동 위치에 설치될 수 있으며, 이로써 작동 파이로미터(73)가 회전축(42)으로부터의 제2 반경 방향 거리 D3에서 지지 요소(40)의 제2 부분으로부터 복사선을 수신하도록 된다.

지지 요소(40)가 회전축(42)을 중심으로 회전하는 동안, 조작자 또는 제어 시스템(90)은 뷰포트 3R에 설치된 작동 파이로미터(73)로부터 제2 작동 온도 측정치를 획득할 수 있으며, 조작자 또는 제어 시스템은 뷰포트 3L에 설치된 교정 파이로미터(80)로부터 제2 교정 온도 측정치를 획득할 수 있다. 특정 실시예에서, 작동 파이로미터(73) 및 제2 교정 위치 B에 위치된 교정 파이로미터(80)로부터의 온도 측정치는 제어 시스템에 의해 동시에 획득될 수 있다.

그리고나서, 교정 파이로미터(80)는 뷰포트 5L에 연계된 제3 교정 위치 C에 제거 가능하게 설치될 수 있다. 교정 파이로미터(80)가 제3 교정 위치 C에 설치되는 동안, 교정 파이로미터는 지지 요소의 회전축(42)으로부터의 제3 반경 방향 거리 D5에서 지지 요소(40)의 제3 부분으로부터 복사선을 수신하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 제3 작동 파이로미터(75)는 뷰포트 5R에 연계된 제3 작동 위치에 설치될 수 있으며, 이로써 제3 작동 파이로미터(75)는 회전축(42)으로부터의 제3 반경 방향 거리 D5에서 지지 요소(40)의 제3 부분으로부터 복사선을 수신하도록 구성된다.

지지 요소(40)가 회전축(42)을 중심으로 회전하는 동안, 조작자 또는 제어 시스템(90)은 뷰포트 5R에 설치된 작동 파이로미터(75)로부터 제3 작동 온도 측정치를 획득할 수 있으며, 조작자 또는 제어 시스템은 뷰포트 5L에 설치된 교정 파이로미터(80)로부터 제3 교정 온도 측정치를 획득할 수 있다. 특정 실시예에서, 작동 파이로미터(75) 및 제3 교정 위치 C에 위치된 교정 파이로미터(80)로부터의 온도 측정치는 제어 시스템에 의해 동시에 획득될 수 있다. 제1, 제2 및 제3 교정 온도 측정치 및 작동 온도 측정치가 획득된 후, 교정 파이로미터(80)는 뷰포트 5L 및 챔버(12)로부터 제거될 수 있다.

일례의 실시예에서, 전술한 온도 측정 공정은 반응기의 화학적 기상 증착 작동 동안 수행될 수 있다(예컨대, 아래에 설명되는 바와 같이).

바람직한 실시예에서, 각각의 작동 파이로미터(71, 73, 75)의 교정은 장치(10)가 온도 제어 작동 모드로 작동하고 있는 동안 수행될 수 있으며, 이 온도 제어 작동 모드에서는 장치가 작동 파이로미터(70)로부터의 온도 판독치에 기초하여 가열 요소(50)에 대한 전류를 조절한다. 일례에서, 각각의 작동 파이로미터(70)에 대한 교정 온도 측정치를 기록하는 것은 임의의 파이로미터의 교정의 조절 전에 수행될 수 있다. 이와 달리, 각각의 파이로미터에 대한 교정 온도 측정치를 기록하는 것과 각각의 파이로미터에 대한 교정의 조정은 일련적으로, 즉 다음 작동 파이로미터의 교정 온도 측정치를 기록하기 전에, 수행될 수 있다. 둘 중 어느 절차에서도, 각각의 파이로미터(70)의 교정치를 조정한 후에, 조작자는, 어느 절차가 이용되는지에 따라, 교정 온도 측정치를 기록하거나 또는 다음 파이로미터의 교정치를 조절하려고 이동하기 전에 반응기의 온도가 안정화되도록 대기할 수 있다.

다른 실시예에서, 각각의 작동 파이로미터(71, 73, 75)의 교정은 장치(10)가 전류 제어 작동 모드로 작동하고 있는 동안 수행될 수 있으며, 이 전류 제어 작동 모드에서는 작동 파이로미터(70)의 필라멘트에 대한 전류가 특정한 값으로 제어되고, 작동 파이로미터가 제어 루프에 들어있지 않게 된다. 온도 제어에 관하여 위에서 설명한 절차와 유사하게, 각각의 작동 파이로미터(70)에 대한 교정 온도 측정치를 기록하는 것은 임의의 파이로미터의 교정치의 조절 전에 수행될 수도 있고, 또는 이와 달리 각각의 파이로미터에 대한 교정 온도 측정치의 기록과 교정치의 조절이 일련적으로 수행될 수도 있다.

또 다른 실시예에서, 작동 파이로미터(70)의 교정 파라미터가 조정되지 않는다. 그보다는, 제어 시스템(90)은, 각각의 작동 파이로미터(71, 73, 75)로부터 획득된 정확도가 조금 부족한 제1, 제2 및 제3 작동 온도 측정치의, 교정 파이로미터(80)로부터 획득된 정확도가 더 높은 제1, 제2 및 제3 교정 온도 측정치로의, 맵핑 테이블 또는 룩업 테이블을 메모리(92)에 저장할 수 있다. 이로써, 온도 맵핑은 제어 시스템(90)으로 하여금 아래에 설명된 것과 같은 웨이퍼 처리 공정 동안 작동 파이로미터(70)의 하나 이상에 의해 획득된 온도 측정치를 정정할 수 있도록 한다.

일실시예에서, 제1, 제2 및 제3 작동 온도 측정치의 각각과 제1, 제2 및 제3 교정 온도 측정치의 각각은, 웨이퍼 처리 공정에서는 중요할 수도 있는 단일 온도에서의 단일 온도 판독치일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 작동 온도 측정치의 각각과 제1, 제2 및 제3 교정 온도 측정치의 각각은, 단일 온도에서의 복수의 온도 판독치의 평균일 수 있다. 특정 예에서, 교정 공정은 대략 800℃에서 수행될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 작동 온도 측정치의 각각과 제1, 제2 및 제3 교정 온도 측정치의 각각은, 일정 범위의 온도에 걸쳐 전개되는 복수의 온도 판독치일 수 있으며, 이로써 교정 파이로미터(80)에 관련한 각각의 작동 파이로미터(70)의 정확도의 맵핑이 챔버(12)의 대표적인 웨이퍼 처리 공정 작동 온도 범위에 걸쳐 구축될 수 있다.

전술한 단계들은 반응기가 웨이퍼를 가공하는데 이용되는 동안 수행될 수 있다. 그러므로, 셔터(도시하지 않음)를 내림으로써 진입 개구부(도시하지 않음)가 개방될 수 있다. 그리고나서, 웨이퍼를 포함하고 있는 지지 요소가 앤티챔버(도시하지 않음)로부터 챔버(12) 내로 적재될 수 있고, 스핀들(30) 상의 작동 위치에 위치될 수 있다. 이 상태에서, 웨이퍼의 상면은 가스 유입구 다기관(14)을 향해 위쪽으로 바라볼 수 있다. 그리고나서, 진입 개구부가 폐쇄될 수 있다. 가열 요소(50)가 작동될 수 있고, 로터리 드라이브(38)가 스핀들(30) 및 그에 따라 지지 요소(40)를 중심축(32) 주위를 돌게 하도록 작동할 수 있다. 통상적으로, 스핀들(30)은 약 50 내지 1500 rpm의 회전 속도로 회전된다.

공정 가스 공급 유닛(도시하지 않음)은 가스 유입구 다기관(14)을 통해 가스를 공급하도록 작동될 수 있다. 가스는 지지 요소(40)를 향해 아래쪽으로 지향되어 웨이퍼의 상면을 거쳐 지지 요소의 외곽부 주위에서 아래쪽으로 향하게 되어 배기 시스템(52)으로 통과할 수 있다. 그러므로, 웨이퍼의 상면은 다양한 공정 가스 공급유닛에 의해 공급된 다양한 가스의 혼합물을 포함하는 공정 가스에 노출될 수 있다. 가장 보편적으로, 상면에서의 공정 가스는 캐리어 가스 공급 유닛(도시하지 않음)에 의해 공급된 캐리어 가스를 주성분으로 포함한다.

웨이퍼 처리 공정 동안, 작동 파이로미터(70)는 가열 요소(50)를 제어하기 위한 입력으로서 작용할 수 있는 온도 측정치를 기록할 수 있다. 복수-지역 가열 요소(50)를 갖는 실시예에서, 복수의 파이로미터(70)의 각각은 복수-지역 가열 요소의 대응하는 지역을 제어할 수 있는 수직 회전축(42)으로부터의 특정한 반경 방향 거리에서의 온도 측정치를 기록할 수 있다.

공정은 웨이퍼의 요구된 처리가 완료될 때까지 지속될 수 있다. 공정이 완료된 때, 진입 개구부가 개방될 수 있고, 웨이퍼가 지지 요소(40)로부터 제거될 수 있다. 최종적으로, 처리된 웨이퍼는 다음 작동 사이클을 위한 새로운 웨이퍼로 교체될 수 있다.

도시된 실시예에서, 각각의 파이로미터(70, 80)는, 스핀들(30)의 중심축(32)과 대응하는 뷰포트(60) 간의 반경 방향 거리와 동일한 지지 요소의 수직 회전축(42)으로부터의 반경 방향 거리에서 지지 요소(40) 및/또는 그 위에 지지되어 있는 웨이퍼의 온도를 측정하도록 구성되며, 이로써 파이로미터(70 또는 80)가 대략 직각(대략 90°)인 각도 α로 이동중인 복사선을 수신하도록 된다. 다른 실시예에서, 각각의 파이로미터(70, 80)는, 스핀들(30)의 중심축(32)과 대응하는 뷰포트(60) 간의 반경 방향 거리와는 상이한 지지 요소의 회전축(42)으로부터의 반경 방향 거리에서 지지 요소(40) 및/또는 그 위에 지지되어 있는 웨이퍼의 온도를 측정하도록 구성될 수 있으며, 이로써 파이로미터(70 또는 80)가 30°, 45°, 60°, 75° 또는 임의의 다른 각도와 같은 대략 직각이 아닌 각도 α로 이동중인 복사선을 수신하도록 된다. 특정 실시예에서, 교정 파이로미터(80) 및 대응하는 파이로미터(70) 중의 어느 하나 또는 양자 모두가 대략 직각인 각도 α로 이동하는 복사선을 수신할 수도 있고, 또는 교정 파이로미터(80) 및 대응하는 파이로미터(70)의 어느 것도 대략 직각인 각도 α로 이동하는 복사선을 수신하지 못할 수도 있다.

각도 α가 대략 직각이 아닌 실시예에서, 교정 파이로미터(80)는, 교정 파이로미터 및 대응하는 작동 파이로미터 양자 모두가 수직 회전축으로부터의 동일한 반경 방향 거리(예컨대, D1)에서 지지 요소로부터 이동하는 복사선을 수신할 수 있는 한, 대응하는 작동 파이로미터(70)와는 상이한 지지 요소(40)의 수직 회전축(42)으로부터의 반경 방향 거리에 위치될 수 있다.

도시된 바와 같이, 작동 파이로미터(70)는 우측 뷰포트(60R)에 설치되고, 교정 파이로미터(80)는 좌측 뷰포트(60L)의 대응하는 뷰포트에 제거 가능하게 설치될 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 작동 파이로미터(70)는 뷰포트(60) 중의 임의의 뷰포트에 설치될 수 있고, 교정 파이로미터(80)는 각각의 작동 파이로미터(70)에 의해 수신된 것과 동일한 수직 회전축(42)으로부터의 반경 방향 거리에서 지지 요소로부터 이동하는 복사선을 수신할 수 있는 뷰포트(60) 중의 대응하는 임의의 뷰포트에 제거 가능하게 설치될 수 있다.

일례에서, 작동 파이로미터(70)는 좌측 뷰포트(60L)의 몇몇에 설치될 수 있고, 교정 파이로미터(80)는 우측 뷰포트(60R)의 대응하는 뷰포트에 제거 가능하게 설치될 수 있다. 또 다른 예에서, 작동 파이로미터의 몇몇(예컨대, 작동 파이로미터 71 및 73)은 우측 뷰포트(60R)의 몇몇에 설치될 수 있고, 작동 파이로미터의 다른 파이로미터(예컨대, 작동 파이로미터 75)가 좌측 뷰포트(60L)에 설치될 수 있으며, 교정 파이로미터(80)가 각각의 작동 파이로미터(70)에 의해 수신된 것과 동일한 수직 회전축(42)으로부터의 반경 방향 거리에서 지지 요소로부터 이동하는 복사선을 수신할 수 있는 뷰포트(60) 중의 대응하는 뷰포트에 제거 가능하게 설치될 수 있다.

교정 파이로미터(80)가 설치될 각각의 뷰포트(60)(예컨대, 좌측 뷰포트 1L, 3L 및 5L)는 그 위에 현저한 기생 증착이 이루어지지 않는 것이 바람직하다. 교정 파이로미터(80)가 특정 뷰포트(60)에 설치되기 전에, 특정 뷰포트는 이러한 기생 증착을 제거하기 위해 세정되는 것이 바람직하다.

특정 실시예에서, 작동 파이로미터(70) 및 교정 파이로미터(80)는, 수직 회전축(42)으로부터의 동일한 반경 방향 거리에 있는 별도의 지점으로부터가 아닌, 지지 요소 상의 동일한 단일 지점으로부터 이동하는 복사선을 수신하는 것을 목표로 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 작동 파이로미터(70)와 교정 파이로미터(80)가 상이한 뷰포트(60)에 설치되기 보다는, 작동 파이로미터(70)와 교정 파이로미터(80)는 동일한 뷰포트에 설치될 수 있다. 이러한 실시예는, 작동 파이로미터(70) 및 교정 파이로미터(80) 양자 모두의 설치를 수용하기에 충분한 정도로 큰 뷰포트를 포함하도록 챔버(12)를 수정하는 것을 요구할 수 있다. 또한, 이러한 실시예는, 작동 파이로미터(70) 및 교정 파이로미터(80)가 수직 회전축(42)에 관련하여 기울어지고, 증가된 온도 측정 불확실성(temperature measurement uncertainty)을 갖는 것을 요구할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 화학적 기상 증착 장치(10)의 다른 뷰포트 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 교정 파이로미터(80)는 별도의 뷰포트(1L, 3L, 5L)에 순차적으로 설치되지 않고 반경 방향으로 넓은 하나 이상의 광학 뷰포트(60L')에 제거 가능하게 설치될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 반경 방향으로 넓은 뷰포트는 파이로미터를 뷰포트로부터 제거하지 않고서도 설치된 파이로미터의 반경 방향 위치를 변경하는 성능을 갖는 뷰포트이다. 이러한 반경 방향으로 넓은 뷰포트는 파이로미터로 하여금 뷰포트로부터 제거하지 않고서도 하나의 반경 방향 위치에서부터 다른 반경 방향 위치로 그 위에서 슬라이드할 수 있도록 하는 반경 방향으로 연장하는 레일을 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 실시예에서, 교정 파이로미터(80)는 지지 요소의 반경의 적어도 일부분을 따라 지지 요소(40)의 상면(41)에 실질적으로 평행하게 연장하는 레일(도시하지 않음) 상의 반경 방향으로 넓은 뷰포트(60L')에 설치될 수 있으며, 이로써 교정 파이로미터가 마이크로미터 마운트(micrometer mount)를 이용하여 제어될 수 있다. 일례에서, 교정 파이로미터(80)는 지지 요소의 반경 방향으로 넓은 부분의 온도 측정 기록의 맵을 형성하기 위해 지지 요소(40)의 반경의 적어도 일부분을 따라 레일 상에서 신속하게 이동될 수 있다. 또 다른 예에서, 반경 방향으로 넓은 뷰포트(60L')는 지지 요소의 전체 반경을 따라 연장할 수 있으며, 이로써 교정 파라미터(80)가 지지 요소의 상면(41) 상의 임의의 반경 방향 지점의 온도 측정 기록을 수행하기 위해 지지 요소(40)의 전체 반경을 따라 레일 상에서 이동될 수 있게 된다.

특정 실시예에서, 지지 요소(40)의 동일한 반경을 따라 또는 지지 요소의 상이한 각도 위치에서의 상이한 반경을 따라 2개 이상의 반경 방향으로 넓은 뷰포트(60L')가 존재할 수 있으며, 교정 파이로미터(80)가 지지 요소의 2개 이상의 반경 방향으로 넓은 부분을 따라 온도 측정치를 기록하기 위해 각각의 반경 방향으로 넓은 뷰포트에 순차적으로 설치될 수 있다.

다른 예에서, 교정 파이로미터(80)는 반경 방향으로 넓은 뷰포트(60L') 내에서 레일을 따라 별도의 위치 A, B 및 C로 이동될 수 있으며, 이로써 교정 파이로미터는 각각의 작동 파이로미터(71, 73, 75)가 온도 측정치를 기록하도록 되는 반경 방향 거리 D1, D3 및 D5에서의 지지 요소(40)의 특정 부분의 온도를 측정할 수 있게 된다.

교정 파이로미터(80)는 사용자가 작동 파이로미터(70)를 재교정하길 원하는 때에만 뷰포트(60L')에 제거 가능하게 설치될 수 있거나, 또는 교정 파이로미터는 웨이퍼 처리 사이클 동안 뷰포트(60L')에 설치된 채로 유지될 수 있고, 알려진 표준에 대한 재교정을 위해 주기적으로 제거될 수 있다.

본 발명에 따른 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템 및 방법은, 전술한 바와 같이, 종래의 파이로미터 교정 방법에 비하여 여러 장점을 가질 수 있다. 예컨대, 종래의 파이로미터 재교정 공정에 비하여, 작동 파이로미터(70)는 재교정되기 위해 챔버(12)로부터 제거될 필요가 없다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 측정 공정은 전술한 바와 같이 챔버(12)에의 파이로미터 설치 및 뷰포트(60) 상의 기생 증착과 같은 챔버 내의 상태에 관련된 오류를 보상할 수 있다.

본 발명은 예컨대 화학적 기상 증착, 웨이퍼의 화학적 에칭 등과 같은 회전 디스크 반응기를 이용한 다양한 웨이퍼 처리 공정에 적용될 수 있다. 특정 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 이들 실시예는 단지 본 발명의 원리 및 적용에 대한 예에 불과하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위에 의해 정해지는 것과 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고서도 예시 실시예 및 이들의 기타 구성에 대해 다수의 수정이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에 설명된 특징과 여러 종속 청구항은 최초 청구범위에서 나타낸 것과는 상이한 방식으로 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 개개의 실시예에 관련하여 설명한 특징들은 기술된 실시예의 다른 실시예들과 공유될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

산업상 이용 가능성

본 발명은 웨이퍼 처리 반응기, 및 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정의 방법을 포함한 폭 넓은 산업상 이용 가능성을 갖지만, 이러한 것으로 한정되지 않는다.

Claims

웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정(in-situ pyrometer calibration) 방법에 있어서,
(a) 교정 파이로미터(calibrating pyrometer)가 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제1 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제1 부분으로부터의 복사선(radiation)을 수신하게 되도록, 상기 교정 파이로미터를 제1 교정 위치에 위치시키는 단계;
(b) 상기 반응기가 파이로미터 교정 온도에 도달할 때까지 상기 반응기를 가열하는 단계;
(c) 상기 웨이퍼 지지 요소를 회전축을 중심으로 회전시키는 단계; 및
(d) 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 제1 작동 파이로미터(operating pyrometer)가 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제1 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 상기 제1 부분으로부터의 복사선을 수신하게 되도록, 제1 작동 위치에 설치된 상기 제1 작동 파이로미터로부터 제1 작동 온도 측정치를 획득하는 단계;
(e) 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 상기 교정 파이로미터로부터 제1 교정 온도 측정치를 획득하는 단계; 및
(f) 상기 제1 작동 온도 측정치 및 상기 제1 교정 온도 측정치를 이용하여 상기 제1 작동 파이로미터의 교정을 수행하는 단계
를 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계가 동시에 수행되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계 내지 상기 (e) 단계는 상기 반응기로부터 상기 제1 작동 파이로미터를 제거하지 않고서도 수행되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계는 웨이퍼를 처리하기 위한 상기 반응기의 작동 동안 수행되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지 요소는 그 위에 웨이퍼 또는 웨이퍼 유지 포켓을 갖지 않는 아무것도 없는 웨이퍼 캐리어(blank wafer carrier)인, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 웨이퍼를 처리하기 위한 반응기의 작동은 화학적 기상 증착을 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 교정을 수행하는 단계는, 상기 제1 작동 파이로미터 및 상기 교정 파이로미터로부터 획득된 온도 측정치에 기초하여 상기 제1 작동 파이로미터의 교정 파라미터를 조절하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 교정을 수행하는 단계는, 상기 제1 작동 온도 측정치의 적어도 몇몇 측정치와 상기 제1 교정 온도 측정치의 대응하는 측정치와의 맵핑을 포함하는 탐색표를, 상기 웨이퍼 처리 반응기의 메모리에 저장하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 파이로미터 교정 온도는 제1 파이로미터 교정 온도이며,
상기 방법은, 상기 (f) 단계인 교정을 수행하는 단계 전에,
(e-1) 상기 반응기가 제2 파이로미터 교정 온도에 도달할 때까지 상기 반응기를 가열하는 단계;
(e-2) 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 상기 제1 작동 파이로미터로부터 제2 작동 온도 측정치를 획득하는 단계; 및
(e-3) 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 상기 교정 파이로미터로부터 제2 교정 온도 측정치를 획득하는 단계
를 더 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
(g) 상기 교정 파이로미터가 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제2 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제2 부분으로부터의 복사선을 수신하게 되도록, 상기 교정 파이로미터를 제2 교정 위치로 이동시키는 단계;
(h) 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 제2 작동 파이로미터가 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제2 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제2 부분으로부터의 복사선을 수신하게 되도록, 제2 작동 위치에 설치된 상기 제2 작동 파이로미터로부터 제2 작동 온도 측정치를 획득하는 단계; 및
(i) 상기 웨이퍼 지지 요소가 회전축을 중심으로 회전하고 있는 동안, 상기 교정 파이로미터로부터 제2 교정 온도 측정치를 획득하는 단계
를 더 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제10항에 있어서,
상기 (h) 단계 전에, 상기 제1 작동 온도 측정치 및 상기 제1 교정 온도 측정치에 기초하여 상기 제1 작동 파이로미터의 교정 파라미터를 조절하는 단계; 및
상기 (i) 단계 후에, 상기 제2 작동 온도 측정치 및 상기 제2 교정 온도 측정치에 기초하여 상기 제2 작동 파이로미터의 교정 파라미터를 조절하는 단계
를 더 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제10항에 있어서,
상기 (i) 단계 후에, 상기 작동 파이로미터 및 상기 교정 파이로미터로부터 획득된 온도 측정치에 기초하여 상기 제1 작동 파이로미터 및 상기 제2 작동 파이로미터의 교정 파라미터를 조절하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 작동 파이로미터 및 상기 제2 작동 파이로미터는 상기 반응기의 각각의 제1 작동 광학 뷰포트(operating optical viewport) 및 제2 작동 광학 뷰포트에 결합되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제13항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는, 상기 교정 파이로미터가 상기 반응기의 제1 교정 광학 뷰포트에 결합되도록 수행되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제14항에 있어서,
상기 이동시키는 단계는, 상기 교정 파이로미터가 상기 반응기의 제2 교정 광학 뷰포트에 결합되도록 수행되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제13항에 있어서,
상기 위치시키는 단계는, 상기 교정 파이로미터가 반경 방향으로 넓은 교정 광학 뷰포트(radially-extensive calibrating optical viewport)에 결합되도록 수행되며, 상기 이동시키는 단계는, 상기 교정 파이로미터가 상기 반경 방향으로 넓은 교정 광학 뷰포트를 따라 상기 제1 교정 위치로부터 상기 제2 교정 위치로 이동되도록 수행되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 가열하는 단계는 상기 웨이퍼 지지 요소에 대한 복수-지역 가열 시스템(multi-zone heating system)에 의해 수행되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 반응기로부터 상기 교정 파이로미터를 제거하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제10항에 있어서,
상기 반응기로부터 상기 교정 파이로미터를 제거하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 교정 파이로미터를 또 다른 반응기에 위치시키는 단계와, 상기 또 다른 반응기에서의 작동 파이로미터의 교정을 수행하기 위해 상기 교정 파이로미터를 이용하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 방법.
웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템에 있어서,
(a) 회전축을 갖는 웨이퍼 지지 요소;
(b) 상기 웨이퍼 지지 요소에 대한 가열 요소;
(c) 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제1 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제1 부분으로부터의 복사선을 수신하게 되도록, 제1 작동 위치에 설치되는 제1 작동 파이로미터;
(d) 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제1 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제1 부분으로부터의 복사선을 수신하게 되도록, 제1 교정 위치에 위치되는 교정 파이로미터;
(e) 상기 웨이퍼 지지 요소를 회전축을 중심으로 회전시키도록 배치된 로터리 드라이브; 및
(f) 상기 제1 작동 파이로미터 및 상기 교정 파이로미터에 의해 수신된 온도 측정치에 기초하여 교정 계산을 수행하는 제어 시스템
을 포함하는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.
제21항에 있어서,
상기 제1 작동 파이로미터와 상기 교정 파이로미터는, 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제1 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제1 부분으로부터 온도 측정치를 동시에 취하도록 되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.
제21항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제2 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제2 부분으로부터의 복사선을 수신하게 되도록, 제2 작동 위치에 설치되는 제2 작동 파이로미터를 더 포함하며,
상기 교정 파이로미터는, 제2 교정 위치에서의 상기 교정 파이로미터가 상기 웨이퍼 지지 요소의 회전축으로부터의 제2 반경 방향 거리에서 상기 웨이퍼 지지 요소의 제2 부분으로부터의 복사선을 수신하게 되도록, 제2 교정 위치에 위치되는,
웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.
제23항에 있어서,
제1 작동 광학 뷰포트 및 제2 작동 광학 뷰포트를 더 포함하며, 상기 제1 작동 파이로미터와 상기 제2 작동 파이로미터가 각각의 상기 제1 작동 광학 뷰포트와 상기 제2 작동 광학 뷰포트에 결합되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.
제24항에 있어서,
제1 교정 광학 뷰포트 및 제2 교정 광학 뷰포트를 더 포함하며, 상기 교정 파이로미터는 상기 교정 파이로미터가 제1 교정 위치에 위치될 때에 상기 제1 교정 광학 뷰포트에 결합되도록 구성되며, 상기 교정 파이로미터는 상기 교정 파이로미터가 제2 교정 위치에 위치될 때에 상기 반응기의 상기 제2 교정 광학 뷰포트에 결합되도록 구성되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.
제24항에 있어서,
반경 방향으로 넓은 교정 광학 뷰포트를 더 포함하며, 상기 교정 파이로미터가 상기 반경 방향으로 넓은 교정 광학 뷰포트 내에서 제1 교정 위치와 제2 교정 위치 간에 슬라이드하도록 구성되는, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.
제21항에 있어서,
상기 가열 요소는 복수-지역 가열 시스템인, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.
제21항에 있어서,
상기 교정 파이로미터는 반응기로부터 제거 가능한, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.
제21항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지 요소는 그 위에 웨이퍼를 포함하고 있지 않은 빈 상태의 지지 요소인, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.
제21항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지 요소는 그 위에 웨이퍼 또는 웨이퍼 유지 포켓을 갖지 않는 아무것도 없는 웨이퍼 캐리어인, 웨이퍼 처리 반응기에 대한 제위치에서의 파이로미터 교정 시스템.