KR102079543B1 - 밀리세컨드 어닐 시스템을 위한 유체 누설 검출 - Google Patents

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마누엘 뮐러
디터 헤즐러
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맷슨 테크놀로지, 인크.
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Abstract

밀리세컨드 어닐 시스템 내의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일 예시적인 실시예에서, 밀리세컨드 어닐 시스템은 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소를 포함하는 처리 챔버를 구비할 수 있다. 상기 시스템은 상기 처리 챔버 내에 공정 가스의 흐름을 제공하도록 구성된 가스 흐름 시스템을 구비할 수 있다. 상기 시스템은 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하도록 상기 가스 흐름 시스템을 통해 흐르는 공정 가스 내의 증기를 측정하도록 구성된 증기 센서를 구비할 수 있다.

Description

밀리세컨드 어닐 시스템을 위한 유체 누설 검출
본 출원은 2015년 12월 30일자로 "밀리세컨드 어닐 시스템을 위한 누수 검출(Water Leakage Detection for Millisecond Anneal System)"의 명칭으로 출원된 미국 가출원 62/272,849호를 우선권으로 하며, 그 내용은 본원에 참고로 편입된다.
본 개시내용은 일반적으로 열처리 챔버와, 더 구체적으로 기판, 예컨대 반도체 기판을 처리하는데 이용되는 밀리세컨드 어닐 열처리 챔버에 관한 것이다.
밀리세컨드 어닐 시스템은 실리콘 웨이퍼 등의 기판에 대한 초고속 열처리를 위한 반도체 처리에 이용될 수 있다. 반도체 처리에서, 신속한 열처리는 임플란트 손상을 보수하고, 증착된 층의 품질을 개선하고, 층 계면부의 품질을 개선하여 도펀트를 활성화하고, 다른 목적을 성취하는 동시에, 도펀트 종(dopant species)의 확산을 제어하도록 어닐 단계로서 이용될 수 있다.
반도체 기판의 밀리세컨드 또는 초고속 온도처리는 104℃/초를 초과할 수 있는 속도로 기판의 전체 상부면을 가열하도록 강렬하고 짧은 광 노출을 이용하여 성취될 수 있다. 기판의 일 표면만에 대한 신속한 가열은 기판의 두께를 통해 높은 온도 구배를 생성하는 한편, 대부분의 기판은 광 노출 전의 온도를 유지할 수 있다. 따라서, 대부분의 기판은 상부면의 신속한 냉각 속도를 일으키는 히트 싱크(heat sink)로서 작용한다.
본 개시내용의 실시예에 대한 관점 및 이점은 하기의 설명에서 부분적으로 기술되거나, 또는 그 설명으로부터 알 수 있거나, 혹은 그 실시예에 대한 실시를 통해 알 수 있다.
본 개시내용의 일례의 관점은 열처리 시스템에 관한 것이다. 상기 열처리 시스템은 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소를 포함하는 처리 챔버를 구비할 수 있다. 상기 시스템은 상기 처리 챔버 내에 공정 가스의 흐름을 제공하도록 구성된 가스 흐름 시스템을 구비할 수 있다. 상기 시스템은 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하도록 상기 가스 흐름 시스템을 통해 흐르는 공정 가스 내의 증기를 측정하도록 구성된 증기 센서를 구비할 수 있다.
본 개시내용의 또 다른 일례의 관점은 밀리세컨드 어닐 시스템 내의 유체 누설을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 가스 흐름 시스템을 통해 흐르는 공정 가스 내의 습도를 측정하도록 구성된 습도 센서로부터의 하나 이상의 신호를 얻는 단계를 구비한다. 상기 가스 흐름 시스템은 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소를 갖는 처리 챔버 내의 공정 가스의 흐름을 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 방법은 상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 습도 센서로부터의 하나 이상의 신호에 적어도 부분적으로 근거하여 상기 처리 챔버 내의 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하는 단계를 구비할 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 관점에는 변경 및 수정이 이루어질 수 있다. 본 개시내용의 다른 예시적인 관점은 반도체 기판을 열처리하기 위한 시스템, 방법, 장치 및 공정에 관한 것이다.
각종 실시예에 대한 특징, 관점 및 이점은 하기의 설명 및 첨부한 청구범위를 참조하면 더욱 잘 이해될 것이다. 본 명세서의 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부한 도면은 본 개시내용의 실시예를 기술하고, 그 설명과 함께 관련된 원리를 설명하게 된다.
당업자에게 관한 실시예에 대한 상세한 설명이 첨부한 도면을 참조하여 본 명세서에 기술된다.
도 1은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐 가열 프로파일에 대한 도면,
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐 시스템의 일부에 대한 예시적인 사시도,
도 3은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐 시스템에 대한 분해도,
도 4는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐 시스템에 대한 단면도,
도 5는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템에 이용되는 예시적인 램프에 대한 사시도,
도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템의 웨이퍼 평면 플레이트에 이용되는 예시적인 에지 반사기에 대한 도면,
도 7은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템에 이용될 수 있는 예시적인 반사기에 대한 도면,
도 8은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템에 이용될 수 있는 예시적인 아크 램프에 대한 도면,
도 9-10은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 아크 램프에 대한 작동을 도시한 도면,
도 11은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 전극에 대한 단면도,
도 12는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템에 이용되는 예시적인 아크 램프에 물과 가스(예컨대, 아르곤 가스)를 공급하기 위한 예시적인 폐쇄 루프 시스템에 대한 도면,
도 13은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템을 위한 예시적인 온도 측정 시스템에 대한 도면,
도 14는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템 내의 예시적인 폐쇄 루프 워터 회로에 대한 도면,
도 15는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 유체 누설 검출을 위한 가스 흐름 시스템 내의 증기 센서(예컨대, 습도 센서)의 예시적인 이용을 도시한 도면,
도 16은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 유체 누설 검출을 위한 가스 흐름 시스템 내의 증기 센서의 예시적인 이용을 도시한 도면,
도 17은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 방법에 대한 흐름도를 도시한 도면.
실시예에 대해 상세하게 참조될 것이고, 그 실시예의 하나 이상의 예는 도면에 도시된다. 각각의 예는 실시예에 대한 설명으로서 제공되며, 본 개시내용을 제한하지 않는다. 실제로, 본 개시내용의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않고서 각종 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 예컨대, 일 실시예의 일부로서 도시 또는 기술된 특징이 또 다른 실시예를 산출하도록 다른 실시예와 함께 이용될 수 있다. 이에 따라, 본 개시내용의 관점은 이러한 변경 및 수정을 포함하도록 의도된다.
개요
본 개시내용의 예시적인 관점은 밀리세컨드 어닐 시스템에 대한 가스 흐름 개선에 관한 것이다. 본 개시내용의 관점은 도시 및 설명을 위해 "웨이퍼" 또는 반도체 웨이퍼를 참조하여 기술된다. 본원에 제공된 개시내용을 이용하여 당업자는 본 개시내용의 예시적인 관점이 임의의 워크피스, 반도체 기판 또는 다른 적절한 기판과 관련하여 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 더욱이, 수치와 관련된 용어 "약"에 대한 사용은 기술된 수치의 10% 이내를 지칭하도록 의도된다.
더욱이, 본 개시내용의 관점은 도시 및 기술을 목적으로 밀리세컨드 어닐 시스템을 참조하여 기술된다. 본원에 제공된 개시내용을 이용하여 당업자는 본 개시내용의 예시적인 관점이 다른 적절한 열처리 시스템으로 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
반도체 웨이퍼의 밀리세컨드 또는 초고속 어닐은 104℃/초를 초과할 수 있는 속도로 웨이퍼의 전체 상부면을 가열하도록 강렬하고 짧은 광 노출을 이용하여 성취될 수 있다. 광 플래시는, 예컨대 최대 150℃/초의 램프 속도에서 중간 온도 Ti로 사전 가열된 반도체 기판에 인가될 수 있다. Ti로 이와 같이 더 늦은 가열 공정은 챔버의 하측부 상에 위치된 연속적인 모드 아크 램프에 의해 성취될 수 있다. 이러한 램프는 웨이퍼의 하부면을 통해 웨이퍼의 전체 부피를 가열한다.
상세하게 후술되는 바와 같이, 예시적인 밀리세컨드 어닐 시스템의 처리 챔버는 웨이퍼 평면 플레이트에 의해 2개의 서브-챔버, 즉 상부 챔버와 하부 챔버로 나뉠 수 있다. 웨이퍼 평면 플레이트는, 웨이퍼 평면 플레이트를 위한 홀더로서 작용하는 유체 냉각식(예컨대, 수냉식) 알루미늄 프레임일 수 있다. 서브-챔버 각각의 벽은 챔버 프레임에 대해 밀봉된, 4개 측부 상에 반사기 미러를 구비할 수 있다. 이러한 반사기는 내부 유체 채널에 의해 유체 냉각(예컨대, 수냉)될 수 있다. 서브-챔버의 상부벽 및 하부벽은 가열원의 광에 투명한 수냉식 석영 윈도우를 구비할 수 있으며, 이는 챔버 프레임에 대해 다시 밀봉된다. 각각의 반사기 미러는 그 자체의 물 입구 및 출구 연결부를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 냉각 시스템(예컨대, 워터 냉각 시스템)은 하부 챔버부, 상부 챔버부 및 웨이퍼 평면 플레이트가 병렬로 연결되는 한편, 각각의 서브-챔버의 4개의 반사기 미러는 직렬로 연결되도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 워터 윈도우는 다른 챔버부로부터 분리된 그 자체의 폐쇄 루프 워터 회로를 가질 수 있다. 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템 내의 예시적인 폐쇄 루프 유체 냉각 시스템이 도 14를 참조하여 더욱 상세하게 기술될 것이다.
처리 챔버는 처리 모듈 내에 위치될 수 있으며, 이는 처리 모듈의 하부 플로어 상에 유체 누설 검출 시스템을 가질 수 있다. 이러한 누설 검출 시스템은 처리 챔버 외부의 유체 누설(예컨대, 누설 워터 커넥터, 챔버부 외부 상의 누설 등)을 검출할 수 있다. 누설 검출 시스템은 물로 적셔질 때 센서 물질의 저항성 변화를 이용할 수 있다. 이러한 타입의 누설 검출 시스템은 적대적 환경(예컨대, 높은 양의 UV광 방사선)으로 인해 챔버 내에 이용될 수 없다. 또한, 열처리 공정의 청결 요건을 만족하지 못한다.
이러한 이유로, 처리 챔버 내로 누설되는 유체(예컨대, 물)는 직접적으로 그리고 즉시 검출될 수 없다. 챔버가 누설 밀봉됨에 따라, 챔버 내로 누설되는 유체는 하부 워터 윈도우 상에 수집할 것이다. 결국, 그 누설은 규칙적인 유지 검사 동안에 검출될 것이다. 메인 결함 메커니즘이 알루미늄의 부식 또는 고무 가스켓의 부식이기 때문에, 작은 크기의 누설만이 유지 검사 간에 발전할 수 있다.
밀리세컨드 어닐 시스템 내의 열처리는 대기압에서 제어된 깨끗한 공정 가스 주위에서 바람직하게 수행된다. 그 주위는 순수 질소일 수 있다. 일부 경우에, 산소, 암모니아, 수소 또는 포밍 가스 혹은 그 혼합물과 같은 가스가 이용된다. 공정 가스 주위에 관해, 챔버는 개방 흐름 시스템일 수 있다. 공정 가스는, 예컨대 상부 챔버의 4개 코너 내에 위치된 가스 입구를 통해 챔버에 일정하게 도입되고, 하부 챔버의 4개 코너 내에 위치된 가스 출구를 통해 배출될 수 있다. 적은 유체 누설 조차도 물과, 물 분순물의 증발에 의해 공정 가스 주위를 오염시켜서, 반도체 기판의 처리에서 오차를 초래할 수 있다. 누설 크기에 따라서, 다수의 반도체 기판은 외부 센서에 의해 누설이 결과적으로 검출되기 전에 잘못되게 처리될 수 있다. 매우 적은 누설의 경우에, 그 누설은 전혀 검출되지 않을 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 실시예에 의하면, 처리 챔버 내로 누설되는 물 또는 다른 유체는 챔버로부터 벤팅되는 가스 내의 증기량(예컨대, 습도)을 측정하는 센서에 의해 검출될 수 있다. 이로써, 처리 챔버 내의 누설은 유지 검사 간에 검출될 수 있다.
예컨대, 본 개시내용의 일 예시적인 실시예는 열처리 시스템에 관한 것이다. 상기 열처리 시스템은 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소를 포함하는 처리 챔버를 구비한다. 상기 열처리 시스템은 상기 처리 챔버 내에 공정 가스의 흐름을 제공하도록 구성된 가스 흐름 시스템을 구비한다. 상기 열처리 시스템은 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설(예컨대, 누수)을 검출하도록 상기 가스 흐름 시스템을 통해 흐르는 공정 가스 내의 증기(예컨대, 습도)를 측정하도록 구성된 증기 센서(예컨대, 습도 센서)를 구비한다. 본원에 사용된 바와 같이, "누수(water leak)"는 물 또는 물을 함유하는 혼합물을 구비하는 임의의 유체에 대한 누설을 지칭한다.
일부 실시예에서, 상기 가스 흐름 시스템은 상기 처리 챔버로부터의 공정 가스를 배출하도록 상기 처리 챔버 내에 하나 이상의 배출 벤트 개구를 구비할 수 있다. 상기 증기 센서는 상기 가스 흐름 시스템 내의 상기 배출 벤트 개구의 하류에서 흐르는 공정 가스 내의 증기를 측정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 처리 챔버는, 상기 처리 챔버를 하부 챔버와 상부 챔버로 나누는 웨이퍼 평면 플레이트를 구비할 수 있다. 상기 배출 벤트 개구는 상기 하부 챔버 내에 위치될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 가스 흐름 시스템은 상기 하나 이상의 배출 벤트 개구 각각에 결합된 하류 라인을 구비한다. 일부 실시예에서, 상기 증기 센서는 상기 하류 라인 내에서 흐르는 공정 가스 내의 증기를 측정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 증기 센서는 상기 하류 라인에 결합된 바이패스 라인 내에서 흐르는 공정 가스 내의 증기를 측정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 가스 흐름 시스템은 상기 바이패스 라인 내의 가스 흐름을 제어하도록 구성된 밸브를 구비할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 시스템은 적어도 하나의 프로세서 회로를 더 구비할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서 회로는, 상기 가스 흐름 시스템을 통해 흐르는 공정 가스 내의 증기를 나타내는 상기 증기 센서로부터의 신호를 얻고, 상기 증기 센서로부터의 신호에 적어도 부분적으로 근거하여 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 프로세서 회로는 상기 가스 흐름 시스템을 통해 흐르는 공정 가스 내의 증기량을 임계값과 비교하고, 공정 가스 내의 증기량이 상기 임계값을 초과하면 유체 누설을 검출함으로써, 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 적어도 부분적으로 검출하도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서 회로는 상기 유체 누설과 관련된 인디케이터를 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 유체 냉각식 구성요소는 웨이퍼 평면 플레이트일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 유체 냉각식 구성요소는 반사 미러일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 유체 냉각식 구성요소는 워터 윈도우일 수 있다.
본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예는 밀리세컨드 어닐 시스템 내의 유체 누설을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 가스 흐름 시스템을 통해 흐르는 공정 가스 내의 습도를 측정하도록 구성된 습도 센서로부터의 하나 이상의 신호를 얻는 단계를 구비한다. 상기 가스 흐름 시스템은 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소를 갖는 처리 챔버 내의 공정 가스의 흐름을 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 방법은 상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 습도 센서로부터의 하나 이상의 신호에 적어도 부분적으로 근거하여 상기 처리 챔버 내의 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하는 단계를 구비할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 처리 챔버 내의 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하는 단계는, 상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 공정 가스 내의 습도를 임계값과 비교하는 단계; 및 상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 공정 가스 내의 습도가 상기 임계값을 초과하면 유체 누설을 검출하는 단계를 구비할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 유체 누설과 관련된 인디케이터를 제공하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 습도 센서는 상기 처리 챔버 내의 하나 이상의 배출 벤트 개구의 하류에서 흐르는 공정 가스 내의 습도를 측정하도록 구성된다.
본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예는 밀리세컨드 어닐 시스템에 관한 것이다. 상기 밀리세컨드 어닐 시스템은 웨이퍼 평면 플레이트를 갖는 처리 챔버를 구비하며, 상기 웨이퍼 평면 플레이트는 상기 처리 챔버를 하부 챔버와 상부 챔버로 나누고, 상기 처리 챔버는 하나 이상의 반사 미러를 갖는다. 상기 시스템은 상기 처리 챔버 내에 공정 가스의 흐름을 제공하도록 구성된 가스 흐름 시스템을 구비한다. 상기 가스 흐름 시스템은 상기 처리 챔버에 공정 가스를 제공하기 위한 상기 상부 챔버 내의 적어도 하나의 벤트 개구와, 상기 처리 챔버로부터 공정 가스를 배출하기 위한 상기 하부 챔버 내의 적어도 하나의 배출 개구를 구비할 수 있다. 상기 가스 흐름 시스템은 상기 적어도 하나의 배출 벤트 개구에 결합된 하류 라인을 더 구비할 수 있다. 상기 시스템은 상기 웨이퍼 평면 플레이트 및 상기 하나 이상의 반사 미러 중 하나 이상을 통해 유체를 순환시키도록 구성된 유체 냉각 시스템을 구비할 수 있다. 상기 시스템은 상기 유체 냉각 시스템과 관련된 누설을 검출하도록 상기 하류 라인을 통해 흐르는 공정 가스 내의 습도를 측정하도록 구성된 습도 센서를 구비할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 시스템은 프로세서 회로를 구비할 수 있다. 상기 프로세서 회로는 작업을 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 작업은, 상기 하류 라인을 통해 흐르는 공정 가스 내의 습도를 나타내는 상기 습도 센서로부터의 신호를 얻는 단계; 및 상기 습도 센서로부터의 신호에 적어도 부분적으로 근거하여 상기 유체 냉각 시스템과 관련된 누설을 검출하는 단계를 구비할 수 있다.
예시적인 밀리세컨드 어닐 시스템
예시적인 밀리세컨드 어닐 시스템은, 예컨대 약 104℃/초를 초과할 수 있는 속도로 기판의 전체 상부면을 가열하도록 강렬하고 짧은 광 노출을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 1은 밀리세컨드 어닐 시스템을 이용하여 성취된 반도체 기판의 예시적인 온도 프로파일(100)을 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 대부분의 반도체 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)은 램프 상(ramp phase)(102) 동안에 중간 온도(Ti)로 가열된다. 중간 온도는 약 450℃ 내지 약 900℃ 범위일 수 있다. 중간 온도(Ti)에 도달하면, 반도체 기판의 상측부는 최대 약 104℃/초의 가열 속도를 초래하는 매우 짧고 강렬한 광 플래시에 노출될 수 있다. 원도우(110)는 짧고 강렬한 광 플래시 동안의 반도체 기판의 온도 프로파일을 나타낸다. 곡선(112)은 플래시 노출 동안의 반도체 기판의 상부면에 대한 급속한 가열을 나타낸다. 곡선(116)은 플래시 노출 동안의 반도체 기판의 대부분 또는 나머지 부분의 온도를 도시한다. 곡선(114)은 히트 싱크로서 작용하는 대부분의 반도체 기판에 의한 반도체 기판의 상부면의 냉각에 대한 전도에 의해 급속한 냉각을 나타낸다. 대부분의 반도체 기판은 기판을 위한 높은 상측부 냉각 속도를 발생시키는 히트 싱크로서 작용한다. 곡선(104)은 냉각제로서 처리 가스에 의해 열방사 및 대류에 의한 대부분의 반도체 기판의 느린 냉각을 나타낸다.
예시적인 밀리세컨드 어닐 시스템은 반도체 기판의 상부면에 대한 강렬한 밀리세컨드의 긴 노출, 소위 "플래시"를 위한 광원으로서 복수의 아크 램프(예컨대, 4개의 아르곤 아크 램프)를 구비할 수 있다. 상기 플래시는 기판이 중간 온도(예컨대, 약 450℃ 내지 약 900℃)로 가열되었을 때에 반도체 기판에 가해질 수 있다. 복수의 연속적인 모드 아크 램프(예컨대, 2개의 아르곤 아크 램프)가 반도체 기판을 중간 온도로 가열하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체 기판을 중간 온도로 가열하는 것은 웨이퍼의 전체 부피를 가열하는 램프 속도로 반도체 기판의 하부면을 통해 성취된다.
도 2 내지 5는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐 시스템(80)에 대한 각종 관점을 도시한다. 도 2-4에 도시한 바와 같이, 밀리세컨드 어닐 시스템(80)은 처리 챔버(200)를 구비할 수 있다. 처리 챔버(200)는 웨이퍼 평면 플레이트(210)에 의해 상부 챔버(202)와 하부 챔버(204)로 나뉠 수 있다. 반도체 기판(60)(예컨대, 실리콘 웨이퍼)은 웨이퍼 지지 플레이트(214)(예컨대, 웨이퍼 평면 플레이트(210) 내에 삽입된 석영유리 플레이트)에 장착된 지지 핀(212)(예컨대, 석영 지지핀)에 의해 지지될 수 있다.
도 2 및 4에 도시한 바와 같이, 밀리세컨드 어닐 시스템(80)은 반도체 기판(60)의 상부면에 대한 강렬한 밀리세컨드의 긴 노출, 소위 "플래시"를 위한 광원으로서, 상부 챔버(202)에 근접하게 배치된 복수의 아크 램프(220)(예컨대, 4개의 아르곤 아크 램프)를 구비할 수 있다. 상기 플래시는 기판이 중간 온도(예컨대, 약 450℃ 내지 약 900℃)로 가열되었을 때에 반도체 기판에 가해질 수 있다.
하부 챔버(204)에 근접하게 위치된 복수의 연속적인 모드 아크 램프(240)(예컨대, 2개의 아르곤 아크 램프)가 반도체 기판(60)을 중간 온도로 가열하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체 기판(60)을 중간 온도로 가열하는 것은 반도체 기판(60)의 전체 부피를 가열하는 램프 속도로 반도체 기판의 하부면을 통해 하부 챔버(204)로부터 성취된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 하부 아크 램프(240)(예컨대, 반도체 기판을 중간 온도로 가열할 때 사용)로부터 그리고 상부 아크 램프(220)(예컨대, 플래시에 의해 밀리세컨드 가열을 제공할 때 사용)로부터 반도체 기판(60)을 가열하는 광은 워터 윈도우(260)(예컨대, 수냉식 석영유리 윈도우)를 통해 처리 챔버(200)에 도입될 수 있다. 일부 실시예에서, 워터 윈도우(260)는 4 mm 두께의 워터층이 석영 판(panes)을 냉각하도록 순환되고 있는 것과 예컨대 약 1400 nm 이상의 파장에 광 필터를 제공하는 것 사이에 2개의 석영유리 판의 샌드위치를 구비할 수 있다.
도 3에 또 도시한 바와 같이, 처리 챔버 벽(250)은 가열 광을 반사시키기 위한 반사 미러(270)를 구비할 수 있다. 반사 미러(270)는, 예컨대 수냉식 광택 알루미늄 패널일 수 있다. 일부 실시예에서, 밀리세컨드 어닐 시스템에 이용되는 아크 램프의 메인 바디는 램프 방사를 위한 반사기를 구비할 수 있다. 예컨대, 도 5는 밀리세컨드 어닐 시스템(80)에 이용될 수 있는 상부 램프 어레이(220)와 하부 램프 어레이(240) 양자에 대한 사시도를 도시한다. 도시한 바와 같이, 각 램프 어레이(220, 240)의 메인 바디는 가열 광을 반사시키기 위한 반사기(262)를 구비할 수 있다. 이들 반사기(262)는 밀리세컨드 어닐 시스템(80)의 처리 챔버(200)의 반사 표면의 일부를 형성할 수 있다.
반도체 기판의 온도 균일성은 반도체 기판의 상이한 영역 상에 낙하하는 광 밀도를 조작함으로써 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 균일성 조율(uniformity tuning)은 작은 사이즈의 반사기의 반사 등급을 메인 반사기로 변경함으로써 그리고/또는 웨이퍼를 둘러싸는 웨이퍼 지지 평면 상에 장착된 에지 반사기의 사용에 의해 성취될 수 있다.
예컨대, 에지 반사기는 하부 램프(240)로부터 반도체 기판(60)의 에지로 광을 재지향시키는데 이용될 수 있다. 일례로서, 도 6은 하부 램프(240)로부터 반도체 기판(60)의 에지로 광을 지향시키는데 이용될 수 있는 웨이퍼 평면 플레이트(210)의 일부를 형성하는 예시적인 에지 반사기(264)를 도시한다. 에지 반사기(264)는 웨이퍼 평면 플레이트(210)에 장착될 수 있고, 반도체 기판(60)을 둘러싸거나 또는 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다.
일부 실시예에서, 웨이퍼 평면 플레이트(210) 근방의 챔버 벽 상에 추가적인 반사기가 장착될 수도 있다. 예컨대, 도 7은 가열 광을 위한 반사기 미러로서 작용할 수 있는 처리 챔버 벽에 장착될 수 있는 예시적인 반사기를 도시한다. 더 구체적으로, 도 7은 하부 챔버 벽(254)에 장착된 예시적인 웨지 반사기(272)를 도시한다. 또한, 도 7은 상부 챔버 벽(252)의 반사기(270)에 장착된 반사 요소(274)를 도시한다. 반도체 기판(60)의 처리에 대한 균일성은 처리 챔버(200) 내의 웨지 반사기(272) 및/또는 다른 반사 요소(예컨대, 반사 요소(274))의 반사 등급을 변경시킴으로써 조율될 수 있다.
도 8-11은 반도체 기판(60)의 상부면의 강렬한 밀리세컨드의 긴 노출(예컨대, "플래시")을 위한 광원으로서 이용될 수 있는 예시적인 상부 아크 램프(220)에 대한 관점을 도시한다. 예컨대, 도 8은 예시적인 아크 램프(220)의 단면도를 도시한다. 아크 램프(220)는, 예컨대 개방 흐름 아크 램프일 수 있으며, 여기서 아크 방전 동안에 가압된 아르곤 가스(또는 다른 적절한 가스)가 고압 플라즈마로 변환된다. 아크 방전은 음전하 캐소드(222)와 이격된 양전하 애노드(230)(예컨대, 약 300 mm 이격됨) 사이의 석영 튜브(225)에서 일어난다. 캐소드(222)와 애노드(230) 사이의 전압이 아르곤 또는 다른 적절한 가스의 파괴 전압(예컨대, 약 30 kV)에 도달하자마자, 전자기 스펙트럼의 가시적 및 UV 범위에서 광을 방출하는 안정된 낮은 유도 플라즈마가 형성된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 램프는 반도체 기판(60)의 처리를 위해 램프에 의해 제공된 광을 반사시키는데 이용될 수 있는 램프 반사기(262)를 구비할 수 있다.
도 10 및 11은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템(80) 내의 아크 램프(220)에 대한 예시적인 작동의 관점을 도시한다. 더 구체적으로, 워터 벽(228)에 의해 내부로부터 수냉된 석영 튜브(225) 내에는 플라즈마(226)가 수용된다. 워터 벽(228)은 램프(220)의 캐소드 단부 상에서 높은 유속으로 주입되어 애노드 단부에서 배출된다. 캐소드 단부에서 램프(220)에 도입되어 애노드 단부로부터 배출되는 아르곤 가스(229)에 대해서도 마찬가지이다. 워터 벽(228)을 형성하는 물은 원심 작용이 물 소용돌이를 발생시키도록 램프 축에 수직하게 주입된다. 이런 이유로, 램프의 중심선을 따라, 아르곤 가스(229)를 위한 채널이 형성된다. 아르곤 가스 칼럼(229)은 워터 벽(228)과 동일한 방향으로 회전하고 있다. 플라즈마(226)가 형성되기만 하면, 워터 벽(228)은 석영 튜브(225)를 보호하고 있고 플라즈마(226)를 중심축에 구속하고 있다. 워터 벽(228)과 전극(캐소드(230)와 애노드(222))만이 고 에너지 플라즈마(226)와 직접 접촉한다.
도 11은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 아크 램프와 함께 이용되는 예시적인 전극(예컨대, 캐소드(230))에 대한 단면도를 도시한다. 도 11은 캐소드(230)를 도시한다. 그러나, 애노드(222)를 위해 유사한 구성이 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 전극이 높은 열부하를 받음에 따라, 전극 중 하나 이상은 각각 팁(232)을 구비할 수 있다. 팁은 텅스텐으로 제조될 수 있다. 팁은 수냉식 구리 히트 싱크(234)에 결합 및/또는 융합될 수 있다. 구리 히트 싱크(234)는 전극의 내부 냉각 시스템(예컨대, 하나 이상의 워터 냉각 채널(236))의 적어도 일부를 구비할 수 있다. 전극은 워터 냉각 채널(236)을 갖는 황동 베이스(235)를 더 구비하여, 물 또는 다른 유체의 순환과, 전극의 냉각을 제공할 수 있다.
본 개시내용의 관점에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐 시스템에 이용되는 아크 램프는 물과 아르곤 가스를 위한 개방 흐름일 수 있다. 그러나, 관리를 이유로, 일부 실시예에서는 양자의 매체가 폐쇄 루프 시스템에서 순환될 수 있다.
도 12는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템에 이용되는 개방 흐름 아르곤 아크 램프를 작동시키는데 요구되는 물과 아르곤 가스를 공급하기 위한 예시적인 폐쇄 루프 시스템(300)을 도시한다.
더 구체적으로, 램프(220)에는 고순도 물(302)과 아르곤(304)이 공급된다. 고순도 물(302)은 워터 벽과, 전극의 냉각을 위해 이용된다. 램프에서 나오는 것은 가스/물 혼합물(306)이다. 이러한 가스/물 혼합물(306)은 램프(220)의 입구로 재공급될 수 있기 전에 분리기(310)에 의해 무가스 물(302) 및 건조 아르곤(304)으로 분리된다. 램프(220)를 가로질러 요구되는 압력 강하를 발생시키기 위해, 가스/물 혼합물(306)은 워터 구동식 제트 펌프(320)에 의해 펌핑된다.
고전력 전기 펌프(330)는 램프(220) 내의 워터 벽을 구동하는 수압, 램프 전극을 위한 냉각수, 및 제트 펌프(320)를 위한 모티브 흐름(motive flow)을 공급한다. 제트 펌프(320)의 하류에 있는 분리기(310)는 혼합물로부터 액상 및 기상(아르곤)을 추출하는데 이용될 수 있다. 아르곤은 램프(220)에 재도입하기 전에 복합 필터(340) 내에서 더욱 건조된다. 필요하다면, 추가적인 아르곤이 아르곤 공급원(350)으로부터 공급될 수 있다.
물은 아크에 의해 물 내에 스퍼터링되는 입자를 제거하도록 하나 이상의 입자 필터(350)를 통과하고 있다. 이온성 오염물은 이온교환 수지에 의해 제거된다. 물의 일부는 혼합층 이온교환 필터(370)를 통해 흐르게 된다. 이온교환 바이패스(370)로의 입구 밸브(372)는 물 저항률에 의해 제어될 수 있다. 물 저항률이 하한값으로 떨어지면, 밸브(372)가 개방되고, 상한값에 도달할 때, 밸브(372)가 폐쇄된다. 상기 시스템은 물의 일부가 유기 오염물을 제거하도록 추가적으로 여과될 수 있는 활성탄 필터 바이패스 루프(380)를 수용할 수 있다. 수온을 유지하기 위해, 물은 열교환기(390)를 통과할 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템은 반도체 기판의 양자의 표면(예컨대, 상부면과 하부면)의 온도를 독립적으로 측정하는 능력을 구비할 수 있다. 도 13은 밀리세컨드 어닐 시스템(200)을 위한 예시적인 온도 측정 시스템(150)을 도시한다.
도 13에서는 밀리세컨드 어닐 시스템(200)의 단순화된 도시를 나타낸다. 반도체 기판(60)의 양측부의 온도는 온도 센서(152)와 온도 센서(154) 등의 온도 센서에 의해 독립적으로 측정될 수 있다. 온도 센서(152)는 반도체 기판(60)의 상부면의 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서(154)는 반도체 기판(60)의 하부면의 온도를 측정할 수 있다. 일부 실시예에서, 약 1400 nm의 측정 파장을 갖는 좁은 밴드 고온측정 센서는 온도 센서(152 및/또는 154)로서 이용되어, 예컨대 반도체 기판(60)의 중앙 영역의 온도를 측정할 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 센서(152, 154)는 플래시 가열에 의해 야기되는 밀리세컨드 온도 스파이크를 해결하기에 충분히 높은 샘플링 레이트(sampling rate)를 갖는 초고속 라디오미터(ultra-fast radiometers: UFR)일 수 있다.
온도 센서(152, 154)의 판독은 방사율 보상형(emissivity compensated)일 수 있다. 도 13에 도시한 바와 같이, 방사율 보상 스킴(emissivity compensation scheme)은 진단 플래시(156), 참조 온도 센서(158) 및 반도체 웨이퍼의 상하부면을 측정하도록 구성된 온도 센서(152, 154)를 구비할 수 있다. 진단 가열 및 측정은 진단 플래시(156)(예컨대, 테스트 플래시)와 함께 이용될 수 있다. 참조 온도 센서(158)로부터의 측정은 온도 센서(152, 154)의 방사율 보상을 위해 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 밀리세컨드 어닐 시스템(200)은 워터 윈도우를 구비할 수 있다. 워터 윈도우는 온도 센서(152, 154)의 측정 밴드에서 램프 방사를 억제하는 광 필터를 제공하여, 온도 센서(152, 154)만이 반도체 기판으로부터의 방사를 측정할 수 있다.
온도 센서(152, 154)의 판독은 프로세서 회로(160)에 제공될 수 있다. 프로세서 회로(160)는 밀리세컨드 어닐 시스템(200)의 하우징 내에 위치될 수 있지만, 변형적으로, 프로세서 회로(160)는 밀리세컨드 어닐 시스템(200)으로부터 이격되게 위치될 수 있다. 본원에 기술된 각종 기능은 소망한다면 단일의 프로세서 회로에 의해, 또는 국부 및/또는 원격 프로세서 회로의 다른 조합에 의해 수행될 수 있다.
상세하게 후술되는 바와 같이, 온도 측정 시스템은 웨이퍼 지지 플레이트(예컨대, 도 16에 도시)의 하나 이상의 온도 측정을 얻도록 구성된 온도 센서와 같은 다른 온도 센서, 및/또는 예컨대 약 450℃ 미만의 온도에서 반도체 기판의 하나 이상의 온도 측정을 얻도록 구성된 원적외선 온도 센서(예컨대, 도 22에 도시)를 구비할 수 있다. 프로세서 회로(160)는 반도체 기판 및/또는 웨이퍼 지지 플레이트의 온도를 결정하기 위해 온도 센서로부터 얻어진 측정을 처리하도록 구성될 수 있다.
도 14는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템의 반사 미러(270) 및 웨이퍼 평면 플레이트(210)를 위한 예시적인 냉각 시스템(300)을 도시한다. 도시한 바와 같이, 상기 시스템은 밀리세컨드 어닐 시스템의 웨이퍼 평면 플레이트(210) 및 반사 미러(270)를 통해 냉각 유체(예컨대, 물 또는 다른 유체)를 순환시킬 수 있다. 유체는 메인 유체 공급 매니폴드(302)로부터 얻어질 수 있다. 유체는 메인 유체 리턴 매니폴드(304)로 회수될 수 있다. 유체는 열처리 동안에 웨이퍼 평면 플레이트(210) 및 반사 미러(270)의 온도 냉각을 제공할 수 있다.
밀리세컨드 어닐 시스템은, 밀리세컨드 어닐 시스템의 구성요소 사이에서 유체(예컨대, 물)를 순환시키기 위한 다른 시스템을 구비할 수 있다. 예컨대, 밀리세컨드 어닐 시스템은 예컨대 도 2에 도시된 워터 윈도우(260)를 통해 유체(예컨대, 물)를 순환시킬 수 있다.
밀리세컨드 어닐 시스템 내의 예시적인 누수 검출
본 개시내용의 예시적인 실시예에 의하면, 냉각 시스템(예컨대, 도 14의 냉각 시스템(300))으로부터 처리 챔버 내로 누설되는 물 또는 다른 유체는 습도 센서에 의해 검출될 수 있다. 더 구체적으로, 일부 실시예에서, 습도 센서는 처리 챔버로부터 벤팅되는 가스 내의 습도를 검출하도록 구성될 수 있는 가스 흐름 시스템 내에 배치될 수 있다. 누설의 존재는 임계 습도를 초과하는 습도 레벨을 검출함으로써 검출될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 습도 센서는 밀리세컨드 어닐 시스템용 가스 흐름 시스템을 위한 메인 벤트 라인 내의 처리 챔버로의 하류에 위치될 수 있다. 메인 벤드 라인은 처리 챔버 내의 가스 벤트로부터 별개의 벤트 파이프를 조합할 수 있다.
도 15는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 누수 검출을 위한 예시적인 시스템을 도시한다. 도시한 바와 같이, 밀리세컨드 어닐 시스템은 처리 챔버(200)로부터 처리 가스를 제공 및 배출하도록 가스 흐름 시스템(400)을 구비할 수 있다. 더 구체적으로, 처리 가스(예컨대, 질소, 산소, 암모니라, 수소 또는 포밍 가스 혹은 그 혼합물)는 가스 입구(406)를 통해 가스원(405)으로부터 처리 챔버(200)에 제공될 수 있다. 가스 입구(406)는 상부 챔버(202) 내(예컨대, 밀리세컨드 어닐 시스템의 상부 챔버(202)의 상부 코너 내)의 벤트 개구(402)를 통해 처리 챔버(200)에 처리 가스를 제공할 수 있다.
가스 흐름 시스템(400)은 처리 챔버(200)로부터의 가스를 배출하도록 가스 출구를 더 구비할 수 있다. 가스 출구는 처리 챔버(200)의 하부 챔버(204)(예컨대, 처리 챔버의 하부 코너) 내의 벤트 개구(404)를 배출할 수 있다. 가스는 하류 라인(410)에서 함께 결합될 수 있는 출구 라인(412) 내로 배출 벤트 개구(404)를 통해 배출될 수 있다. 하류 라인(410)은 외부 덕트(440)로 배출될 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 관점에 의하면, 습도 센서(420)는 하류 라인(410) 내에 배치될 수 있다. 습도 센서(420)는 하류 라인(410)을 통해 흐르는 가스 내의 습도량(예컨대, 습기)를 검출하도록 구성된 임의의 센서일 수 있다. 습도 센서(420)는 프로세서 회로(450)에 신호를 송신할 수 있다. 프로세서 회로(450)는 밀리세컨드 어닐 시스템의 유체 냉각 시스템 내에 누설이 발생되었는지의 여부를 결정하기 위해 신호를 처리하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서 회로(450)는 하나 이상의 프로세서와, 하나 이상의 메모리 장치를 구비할 수 있다. 프로세서 회로(450)는 밀리세컨드 어닐 시스템의 하우징 내에 위치될 수 있지만, 변형적으로 프로세서 회로(450)는 밀리세컨드 어닐 시스템으로부터 원격으로 위치될 수 있다. 본원에 기술된 각종 기능은 소망한다면 단일의 프로세서 회로에 의해, 또는 국부 및/또는 원격 프로세서 회로의 다른 조합에 의해 수행될 수 있다. 프로세서 회로(450)에 의해 실행되는 일 예시적인 방법은 도 17을 참조하여 기술될 것이다.
이러한 방식에서, 습도 센서(420)는 챔버 내의 그 위치와 독립적인 누설에 민감할 수 있다. 습도 센서(420)는, 예컨대 분당 1의 샘플 비율, 또는 다른 적절한 비율로 연속적인 판독 모드에서 동작될 수 있다. 습도 측정의 민감도는 누설 형성이 실시간으로 검출될 수 있고, 물 또는 다른 유체 누설을 갖는 반도체 기판의 처리가 감소될 수 있도록 선택될 수 있다.
도 16은 본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 습도 센서는 바이패스 라인(415)에 의해 하류 라인(410)에 병렬로 연결된다. 이러한 방식에서, 센서(420)는 전기식 또는 공압식으로 작동되는 밸브(422, 424)에 의해 하류 라인(410)으로부터 분리될 수 있다. 이는 챔버가 대기의 습도에 개방될 때(예컨대, 반도체 기판이 챔버 내에 로딩될 때) 센서(420)의 포화를 방지하는데 유용할 수 있다. 그 결과, 정확한 판독이 유용할 때까지의 잠복성이 감소될 수 있다.
도 17은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐 시스템 내의 누설을 검출하기 위한 예시적인 방법에 대한 흐름도를 도시한다. 도 17은 하나 이상의 프로세서 회로, 예컨대 도 15 및 16의 프로세서 회로에 의해 실시될 수 있다. 도 17은 도시 및 기술을 목적으로 특정한 순서로 수행되는 단계를 도시한다. 본원에 제공된 개시내용을 이용하여 당업자는 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고서 본원에 기술된 방법 중 어느 것의 각종 단계가 각종 방식으로 채택, 변경, 확장, 생략 및/또는 재배치될 수 있음이 이해할 것이다.
(502)에서, 상기 방법은 밀리세컨드 어닐 시스템 내의 가스 흐름 시스템의 하류 라인 내의 습도를 나타내는 습도 센서로부터 신호를 얻는 단계를 구비한다. 예컨대, 상기 방법은 프로세서 회로(450)에 의해 도 15 및 16의 센서(420)로부터의 신호를 얻는 단계를 구비할 수 있다.
도 16의 (504)에서, 상기 방법은 하류 라인 내의 습도가 임계 습도를 초과하는지의 여부를 결정하도록 습도 센서로부터의 신호를 처리하는 단계를 구비할 수 있다. 임계 습도는 밀리세컨드 어닐 시스템 내의 누설을 나타내도록 설정될 수 있다. 습도가 임계값을 초과하지 않는다면, 상기 방법은 도 17에 도시한 바와 같이 밀리세컨드 어닐 시스템의 동작을 계속할 수 있다.
그러나, 습도가 임계값을 초과하면, 상기 방법은 (508)에 도시한 바와 같이 밀리세컨드 어닐 시스템의 유체 냉각 시스템 내의 누설을 검출하는 단계를 구비할 수 있다. 예컨대, 그 누설은 밀리세컨드 어닐 시스템의 반사 미러, 워터 윈도우, 웨이퍼 평면 플레이트 또는 다른 유체 냉각식 구성요소를 통해 유체(예컨대, 물)를 순환시키는 냉각 시스템 내에 있을 수 있다.
(510)에서, 상기 방법은 검출된 누설과 관련된 인디케이터를 제공하는 단계를 구비할 수 있다. 인디케이터는 밀리세컨드 어닐 시스템 내에 누설이 발생했는지에 대한 임의의 적절한 알림 또는 표시일 수 있다. 예컨대, 인디케이터는 음성, 시각 또는 다른 적절한 인디케이터일 수 있다. 일부 실시예에서, 인디케이터는 적절한 통신 매체(예컨대, 유선 및/또는 무선 통신 매체)를 통해 통신되는 전자식 데이터 알림일 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 제어 장치는 유체 냉각 시스템 내의 검출된 누설에 적어도 부분적으로 근거하여 밀리세컨드 어닐 시스템의 동작을 자동으로 멈출 수 있다.
본 요지가 특정의 예시적인 실시예에 대해 상세하게 기술되었지만, 전술한 바에 대한 이해를 달성할 때 당업자는 이러한 실시예에 대한 변경물, 변형물 및 동등물이 쉽게 만들어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시내용의 범위는 제한이라기보다는 예시로서이고, 본 개시내용은 당업자에게 명백한 바와 같이 본 요지에 대한 변경물, 변형물 및 동등물에 대한 포함을 배제하지 않는다.

Claims (20)

  1. 열처리 시스템(thermal processing system)에 있어서,
    하나 이상의 유체 냉각식 구성요소를 포함하는 처리 챔버;
    상기 처리 챔버 내에 공정 가스의 흐름을 제공하도록 구성되고, 상기 처리 챔버로부터 상기 공정 가스를 배출하도록 구성된 가스 흐름 시스템; 및
    상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하기 위해 상기 가스 흐름 시스템 내의 상기 처리 챔버로부터 상기 공정 가스를 배출하도록 구성된 적어도 하나의 배출 벤트 개구의 하류로 흐르는 상기 공정 가스 내의 습도를 측정하도록 구성된 습도 센서
    를 포함하는,
    열처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리 챔버는, 상기 처리 챔버를 하부 챔버와 상부 챔버로 나누는 웨이퍼 평면 플레이트를 포함하며, 상기 적어도 하나의 배출 벤트 개구는 상기 하부 챔버 내에 위치되는,
    열처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 흐름 시스템은 상기 적어도 하나의 배출 벤트 개구에 결합된 하류 라인을 포함하는,
    열처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 습도 센서는 상기 하류 라인 내에서 흐르는 상기 공정 가스 내의 습도를 측정하도록 구성된,
    열처리 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 습도 센서는 상기 하류 라인에 결합된 바이패스 라인 내에서 흐르는 상기 공정 가스 내의 습도를 측정하도록 구성된,
    열처리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스 흐름 시스템은 상기 바이패스 라인 내의 가스 흐름을 제어하도록 구성된 밸브를 포함하는,
    열처리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 적어도 하나의 프로세서 회로를 더 포함하며, 상기 프로세서 회로는,
    상기 가스 흐름 시스템을 통해 흐르는 공정 가스 내의 습도를 나타내는 상기 습도 센서로부터의 신호를 얻고,
    상기 습도 센서로부터의 신호에 적어도 부분적으로 근거하여 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하도록 구성되는,
    열처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서 회로는 상기 가스 흐름 시스템을 통해 흐르는 상기 공정 가스 내의 습도량을 임계값과 비교하고, 상기 공정 가스 내의 습도량이 상기 임계값을 초과하면 유체 누설을 검출함으로써, 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 적어도 부분적으로 검출하도록 구성되는,
    열처리 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서 회로는 상기 유체 누설과 관련된 인디케이터를 제공하도록 구성되는,
    열처리 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소는 웨이퍼 평면 플레이트를 포함하는,
    열처리 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소는 반사 미러를 포함하는,
    열처리 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소는 워터 윈도우를 포함하는,
    열처리 시스템.
  15. 밀리세컨드 어닐 시스템 내의 유체 누설을 검출하기 위한 방법에 있어서,
    하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 가스 흐름 시스템 내의 처리 챔버로부터 공정 가스를 배출하도록 구성된 적어도 하나의 배출 벤트 개구의 하류로 흐르는 상기 공정 가스 내의 습도를 측정하도록 구성된 습도 센서로부터의 하나 이상의 신호를 얻는 단계로서, 상기 가스 흐름 시스템은 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소를 갖는 상기 처리 챔버 내의 공정 가스의 흐름을 제공하도록 구성된, 상기 하나 이상의 신호를 얻는 단계; 및
    상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 습도 센서로부터의 하나 이상의 신호에 적어도 부분적으로 근거하여 상기 처리 챔버 내의 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하는 단계로서, 상기 가스 흐름 시스템은 상기 처리 챔버로부터 상기 공정 가스를 배출하도록 구성된, 상기 유체 누설을 검출하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 처리 챔버 내의 상기 하나 이상의 유체 냉각식 구성요소와 관련된 유체 누설을 검출하는 단계는,
    상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 공정 가스 내의 습도를 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 공정 가스 내의 습도가 상기 임계값을 초과하면 유체 누설을 검출하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세서 회로에 의해, 상기 유체 누설과 관련된 인디케이터를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  18. 삭제
  19. 밀리세컨드 어닐 시스템(millisecond anneal system)에 있어서,
    웨이퍼 평면 플레이트를 갖는 처리 챔버로서, 상기 웨이퍼 평면 플레이트는 상기 처리 챔버를 하부 챔버와 상부 챔버로 나누고, 상기 처리 챔버는 하나 이상의 반사 미러를 갖는, 상기 처리 챔버;
    상기 처리 챔버 내에 공정 가스의 흐름을 제공하도록 구성된 가스 흐름 시스템으로서, 상기 가스 흐름 시스템은 상기 처리 챔버에 상기 공정 가스를 제공하기 위한 상기 상부 챔버 내의 적어도 하나의 벤트 개구와, 상기 처리 챔버로부터 상기 공정 가스를 배출하기 위한 상기 하부 챔버 내의 적어도 하나의 벤트 개구를 포함하고, 상기 가스 흐름 시스템은 상기 적어도 하나의 배출 벤트 개구에 결합된 하류 라인을 더 포함하는, 상기 가스 흐름 시스템;
    상기 웨이퍼 평면 플레이트 및 상기 하나 이상의 반사 미러 중 하나 이상을 통해 유체를 순환시키도록 구성된 유체 냉각 시스템; 및
    상기 유체 냉각 시스템과 관련된 누설을 검출하도록 상기 적어도 하나의 벤트 개구의 하류로 흐르는 상기 공정 가스 내의 습도를 측정하도록 구성된 습도 센서
    를 포함하는,
    밀리세컨드 어닐 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 시스템은 프로세서 회로를 더 포함하며, 상기 프로세서 회로는 작업을 수행하도록 구성되며, 상기 작업은,
    상기 하류 라인을 통해 흐르는 상기 공정 가스 내의 습도를 나타내는 상기 습도 센서로부터의 신호를 얻는 단계; 및,
    상기 습도 센서로부터의 신호에 적어도 부분적으로 근거하여 상기 유체 냉각 시스템과 관련된 누설을 검출하는 단계
    를 포함하는,
    밀리세컨드 어닐 시스템.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10395955B2 (en) * 2017-02-15 2019-08-27 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Method and system for detecting a coolant leak in a dry process chamber wafer chuck
US11056365B2 (en) * 2017-09-27 2021-07-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Fault detection method in semiconductor fabrication facility
US10643867B2 (en) * 2017-11-03 2020-05-05 Applied Materials, Inc. Annealing system and method
KR102170028B1 (ko) * 2018-11-27 2020-10-26 한국원자력연구원 습도센서 센서튜브 및 이를 이용한 습도센서 어셈블리
US20210043478A1 (en) * 2019-08-07 2021-02-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Pressure heating apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120090383A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-19 Audra Lopez System and method for detecting a refrigerant leak and chemicals produced as a result of heating of the refrigerant

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6204203B1 (en) 1998-10-14 2001-03-20 Applied Materials, Inc. Post deposition treatment of dielectric films for interface control
JP2000150360A (ja) * 1998-11-05 2000-05-30 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置
US6485203B2 (en) * 1999-12-20 2002-11-26 Tokyo Electron Limited Substrate processing method and substrate processing apparatus
US7442415B2 (en) 2003-04-11 2008-10-28 Sharp Laboratories Of America, Inc. Modulated temperature method of atomic layer deposition (ALD) of high dielectric constant films
US8323754B2 (en) 2004-05-21 2012-12-04 Applied Materials, Inc. Stabilization of high-k dielectric materials
US7790633B1 (en) 2004-10-26 2010-09-07 Novellus Systems, Inc. Sequential deposition/anneal film densification method
US7479621B2 (en) * 2005-12-06 2009-01-20 Praxair Technology, Inc. Magnetic annealing tool heat exchange system and processes
US9070590B2 (en) * 2008-05-16 2015-06-30 Mattson Technology, Inc. Workpiece breakage prevention method and apparatus
TWI600348B (zh) * 2009-01-06 2017-09-21 通路實業集團國際公司 智慧型烹飪用具
KR101236810B1 (ko) * 2009-11-16 2013-02-25 세메스 주식회사 기판 이송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치 그리고 그의 처리 방법
KR101780789B1 (ko) 2010-03-15 2017-09-22 삼성전자주식회사 기판 이송 용기, 가스 퍼지 모니터링 툴, 그리고 이들을 구비한 반도체 제조 설비
US8809175B2 (en) 2011-07-15 2014-08-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods of anneal after deposition of gate layers
FR2993614B1 (fr) * 2012-07-19 2018-06-15 Pfeiffer Vacuum Procede et dispositif de pompage d'une chambre de procedes
US9004279B2 (en) * 2012-07-24 2015-04-14 Illinois Tool Works Inc. Pill container carrier
US8772055B1 (en) * 2013-01-16 2014-07-08 Applied Materials, Inc. Multizone control of lamps in a conical lamphead using pyrometers
US9093468B2 (en) 2013-03-13 2015-07-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Asymmetric cyclic depositon and etch process for epitaxial formation mechanisms of source and drain regions
US20150140838A1 (en) 2013-11-19 2015-05-21 Intermolecular Inc. Two Step Deposition of High-k Gate Dielectric Materials

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120090383A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-19 Audra Lopez System and method for detecting a refrigerant leak and chemicals produced as a result of heating of the refrigerant

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KR20180049120A (ko) 2018-05-10

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