KR102104468B1 - 밀리세컨드 어닐닝 시스템에서 공정 균일성을 향상시키기 위한 방법 - Google Patents

밀리세컨드 어닐닝 시스템에서 공정 균일성을 향상시키기 위한 방법 Download PDF

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알렉산드르 코시브
마쿠스 하게도른
크리스티안 팔러
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맷슨 테크놀로지, 인크.
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Abstract

밀리세컨드 어닐링 시스템에서 공정 균일성을 향상시키기 위한 시스템과 방법이 제공된다. 일부 구현예에서, 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 상기 공정은, (1) 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버 내부의 압력을 변화시키는 단계; (2) 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 워터 윈도우의 굴절 효과에 의해 조사 분포를 조작하는 단계; (3) 기판의 각위치를 조정하는 단계; 및/또는 (4) 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용되는 리플렉터의 형상을 설정하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

Description

밀리세컨드 어닐닝 시스템에서 공정 균일성을 향상시키기 위한 방법
본 출원은, 2015년 12월 30일자로 출원된 "밀리세컨드 어닐닝 시스템에서 공정 균일성을 향상시키기 위한 방법"에 관한 미국 가출원 62/272,817호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용은 참조로 본 명세서에 병합된다.
본 발명은 전반적으로 열처리 챔버에 관한 것으로, 특히 예를 들어 반도체 기판을 처리하는 데에 사용되는 밀리세컨드 어닐닝(millisecond anneal) 열처리 챔버에 관한 것이다.
밀리세컨드 어닐링 시스템은 실리콘 웨이퍼와 같은 기판의 초고속 열처리를 위한 반도체 공정에 사용될 수 있다. 반도체 공정에서, 고속의 열처리는, 임플란트(implant)의 손상을 수리하고, 증착된 층의 품질을 향상시키며, 층 계면의 품질을 향상시키고, 도펀트(dopant)를 활성화시키며, 다른 목적을 달성하면서 동시에 도펀트 종의 확산을 제어하는 어닐링 단계로 이용될 수 있다.
반도체 기판의 밀리세컨드 또는 초고속 고온 처리는 강렬하고 짧은 시간의 광 노출을 이용하여, 초당 104 ℃를 초과할 수 있는 속도로 기판의 전체 상부 표면을 가열함으로써 달성될 수 있다. 기판의 한 표면만 신속히 가열함으로써 기판의 두께를 통해 큰 온도 구배를 생성할 수 있는 반면, 기판의 대부분은 광 노출 전의 온도를 유지한다. 따라서, 기판의 대부분은 히트 싱크(heat sink)로서의 역할을 하여 상부 표면의 빠른 냉각 속도를 초래한다.
본 발명의 실시예들의 양상 및 장점은 다음의 설명에서 부분적으로 기술되거나, 설명으로부터 알 수 있거나, 실시예들의 실시를 통해 알 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 밀리세컨드 어닐링 시스템은 처리 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 분할하는 웨이퍼 평판을 가질 수 있다. 상기 공정은 하나 이상의 기판에 걸쳐 온도 균일성에 영향을 끼치도록 처리 챔버 내 압력을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 밀리세컨드 어닐링 시스템은 처리 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 분할하는 웨이퍼 평판을 가질 수 있다. 상기 공정은 적어도 부분적으로 온도 프로파일에 기초하여 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터(edge reflector) 또는 쐐기 리플렉터의 형상 및 구성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 밀리세컨드 어닐링 시스템은 처리 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 분할하는 웨이퍼 평판을 가질 수 있다. 웨이퍼 평판은 회전하지 않는 기판 지지부를 포함할 수 있다. 상기 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버에서 디바이스 기판(device substrate)의 배치를 위한 각위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 각위치는 적어도 부분적으로 온도 프로파일을 나타내는 데이터에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명의 실시형태에는 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태는 반도체 기판을 열처리하는 시스템, 방법, 장치 및 공정들에 관한 것이다.
다양한 실시예의 이러한 특징 및 다른 특징, 양태, 장점은 다음의 설명 및 첨부된 청구범위를 참조하여 더욱 잘 이해될 것이다. 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은, 본 발명의 실시예를 도시하며, 설명과 함께 관련된 발명 원리를 설명하는 역할을 한다.
당업자를 향한 실시예들의 상세한 설명은 첨부도면을 참조하여 본 명세서에 기술된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 가열 프로파일의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐링 시스템의 일부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐링 시스템의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐링 시스템의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용된 예시적인 램프의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템의 웨이퍼 평판에 사용된 예시적인 에지 리플렉터를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용될 수 있는 예시적인 리플렉터를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용될 수 있는 예시적인 아크 램프(arc lamp)를 도시한 도면이다.
도 9와 도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 아크 램프의 작동을 도시한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 전극의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용되는 예시적인 아크 램프에 물과 가스(예컨대 아르곤 가스)를 공급하는 폐루프 시스템의 일례를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템을 위한 예시적인 온도 측정 시스템을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버 내 압력을 조정하는 예시적인 가스 유동 시스템을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 워터 윈도우(water window)의 변화하는 형상을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 워터 윈도우의 변화하는 형상을 도시한 도면이다.
도 17은 어레이 배열의 디바이스들을 갖는 예시적인 제품 웨이퍼를 도시한 도면이다.
도 18은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 웨이퍼의 조사(irradiation)의 예시적인 잔여 불균일성을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 상이한 각도 방위(angular orientation)에서 처리 챔버 내부에 위치된 제품 웨이퍼를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 지지핀에 대해 상이한 각도 방위에서 처리 챔버 내부에 위치된 제품 웨이퍼를 도시한 도면이다.
도 21은 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버 내에서 상부 쐐기 리플렉터 및 에지 리플렉터의 위치를 보여주는 단면도이다.
도 22a 및 도 22b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 다양한 쐐기각을 가진 예시적인 상부 쐐기들을 도시한 도면들이다.
도 23a 및 도 23b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 상부 쐐기의 쐐기각을 조절함으로써 조사 분포가 향상된 예를 도시한 도면들이다.
도 24는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 처리 챔버에 사용되는 에지 리플렉터를 도시한 도면이다.
도 25는 선형 프로파일을 갖는 예시적인 에지 리플렉터를 도시한 도면이다.
도 26a, 도 26b 및 도 26c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 다양한 형상 및 위치의 에지 리플렉터에 의한 웨이퍼의 여러 가열 영역을 도시한 도면들이다.
이제, 도면에 도시된 하나 이상의 실시예가 상세히 참조될 것이다. 각 실시 예는 본 발명을 제한하지 않고 설명을 위해 제공된다. 실제로, 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경이 실시예들에 대해 이루어질 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로 도시되거나 설명된 특징은 다른 실시예와 함께 사용되어, 또 다른 실시예를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 양태들은 이러한 변형 및 변경을 포함하는 것으로 간주된다.
개요
본 발명의 예시적인 양태는 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 기판(예컨대, 반도체 웨이퍼)에 걸쳐 온도 균일성을 향상시키는 특징에 관한 것이다. 본 발명의 양태들은 설명 및 논의를 위해 "웨이퍼" 또는 반도체 웨이퍼를 기준으로 하여 논의된다. 여기에 제공된 설명을 이용하여, 당업자는 본 발명의 예시적인 양태가 임의의 소재, 반도체 기판 또는 다른 적당한 기판과 관련하여 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 수치와 관련하여 "약(about)"이라는 용어를 사용하는 것은 명시된 수치의 10 % 이내를 나타내는 것으로 간주된다.
반도체 기판의 밀리세컨드 또는 초고속 고온 처리는 강렬하고 짧은 시간의 광 노출을 이용하여, 약 104 ℃/초를 초과할 수 있는 속도로 반도체 기판의 전체 상부 표면을 가열함으로써 달성될 수 있다. 섬광은 전형적으로 반도체 기판에 가해지는데, 이 반도체 기판은 150 ℃/초까지의 온도 변화 속도(ramp rate)에서 중간 온도(Ti)로 미리 가열되었다. 가열 공정 후에, 반도체 기판은 냉각을 위해 챔버 내부에 남겨진다. 저온의 가열 공정과 냉각은 측방의 온도차를 유발하여 기판에 걸쳐 불균일한 온도 분포를 초래할 수 있다. 많은 경우에, 열처리의 적용은 온도에 민감할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 응력은 웨이퍼 재료의 열 구배에 의해 유도될 수 있다. 따라서, 측방의 큰 열 구배는 웨이퍼의 비틀림, 슬립(slip) 및 심지어 웨이퍼의 파손을 초래할 수 있다.
열처리 동안의 온도차에 대한 주된 원인은 광원에 의한 웨이퍼 표면의 불균일한 조사에 있다. 냉각 동안의 온도차에 대한 주된 원인은 웨이퍼 자체의 기하학적 구조에 기인할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 디스크 형상일 수 있으며, 기하학적 구조상의 이유로 웨이퍼의 에지는 웨이퍼의 중심보다 빠르게 냉각될 수 있다. 온도차에 대한 다른 원인은 가스 분위기에 의한 대류 냉각 효과에서 기인할 수 있다.
불균일성은 고도로 반사하는 거울의 사용에 의해 완화될 수 있다. 예를 들어, 조사의 불균일성은 입방체(cube)를 거울벽들과 통합한 효과에 의해 완화될 수 있다. 냉각의 불균일성은, 웨이퍼의 중심으로부터 방출된 빛을 다시 향하게 하여 웨이퍼의 에지에 의해 재흡수되게 함으로써 완화될 수 있다. 이 또한 입방체를 거울벽들과 통합한 효과에 의해 성취될 수 있다.
밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버가 거울벽들과 통합한 효과를 이용할 수 있을지라도, 여전히 잔여 불균일성이 있을 수 있으며, 이는 더욱 보정될 필요가 있다. 잔여 불균일성을 보정하기 위한 주요 영향 인자는 조사 분포를 조작하는 것일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 반도체 기판의 온도 균일성을 향상시키기 위한 다양한 특징이 기술되어 있다. 이러한 특징에는, 예를 들어, (1) 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버 내부의 압력을 변화시키는 단계; (2) 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 워터 윈도우의 굴절 효과에 의해 조사 분포를 조작하는 단계; (3) 웨이퍼의 각위치를 결정하는 단계; 및/또는 (4) 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용되는 리플렉터의 형상 및/또는 위치를 설정하는 단계가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함한다. 밀리세컨드 어닐링 시스템은 처리 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 분할하는 웨이퍼 평판을 포함한다. 상기 공정은, 적어도 부분적으로 온도 프로파일을 나타내는 데이터에 기초하여 하나 이상의 기판에 걸쳐 온도 균일성에 영향을 끼치도록 처리 챔버 내의 압력을 조절하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 압력을 조절하는 단계는, 하나 이상의 기판 중 적어도 하나의 온도 프로파일을 조정하도록 하나 이상의 기판 중 적어도 하나를 처리하는 동안 처리 챔버 내의 압력을 조절하는 단계를 포함한다. 압력은, 예컨대 대기압에 대해 +2 kPa 내지 -2 kPa의 범위 내에서 조절될 수 있다.
일부 실시예에서, 처리 챔버 내의 압력을 조절하는 단계는 처리 챔버를 통해 공정 가스를 내보내도록 구성된 가스 유동 시스템의 하류 라인과 처리 챔버 사이의 압력차를 조절하는 단계를 포함한다. 하류 라인은 처리 챔버에 있는 하나 이상의 배출구의 하류에 위치될 수 있다. 압력차를 조절하는 단계는 하류 라인에 배치된 밸브를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 밸브는 처리 챔버 내부의 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서의 하나 이상의 신호에 기초하여 하나 이상의 제어기에 의해 조절될 수 있다. 압력은 처리 챔버 내 공정 가스의 유동 패턴에 영향을 끼치도록 조정될 수 있다.
일부 실시예에서, 처리 챔버 내의 압력을 조절하는 단계는 처리 챔버 내의 압력에 기초하여 워터 윈도우를 왜곡(warping)시키는 단계를 포함한다. 워터 윈도우는 내측 판과 외측 판을 포함할 수 있으며, 물이 내측 판과 외측 판 사이로 흐른다. 내측 판은 외측 판에 대해 처리 챔버에 더욱 가깝게 배치된다. 일부 구현예에서, 워터 윈도우는 왜곡될 수 있어서, 워터 윈도우의 내측 판이 처리 챔버로부터 멀리 구부러져 램프 광에 탈집속 효과(defocusing effect)를 제공하게 된다. 일부 구현예에서, 워터 윈도우는 왜곡될 수 있어서, 워터 윈도우의 내측 판이 처리 챔버를 항해 구부러져 램프 광에 집속 효과(focusing effect)를 제공하게 된다.
본 발명의 다른 실시예는 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함한다. 밀리세컨드 어닐링 시스템은 처리 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 분할하는 웨이퍼 평판을 포함할 수 있다. 상기 공정은, 적어도 부분적으로 온도 프로파일에 기초하여 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터 또는 쐐기 리플렉터의 형상, 구성 또는 위치를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 쐐기 리플렉터는 웨이퍼 평판에 근접한 챔버 벽에 위치될 수 있다. 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터 또는 쐐기 리플렉터의 형상, 구성 또는 위치를 조정하는 단계는 쐐기 리플렉터의 높이 및/또는 쐐기각을 조정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 에지 리플렉터는 웨이퍼 평판에 위치된다. 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터 또는 쐐기 리플렉터의 형상, 구성 또는 위치를 조정하는 단계는 에지 리플렉터의 표면 프로파일을 조정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터 또는 쐐기 리플렉터의 형상, 구성 또는 위치를 조정하는 단계는 하나 이상의 제어기에 의해, 기판의 처리 동안 기판에 대한 쐐기 리플렉터의 위치를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함한다. 밀리세컨드 어닐링 시스템은 처리 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 분할하는 웨이퍼 평판을 포함할 수 있다. 상기 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버에서 디바이스 기판의 배치를 위한 각위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 각위치는 적어도 부분적으로 온도 프로파일에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 각위치는 적어도 부분적으로 밀리세컨드 어닐링 시스템에 있는 하나 이상의 지지핀의 위치에 기초하여 결정될 수 있다.
밀리세컨드 어닐링 시스템의 예
예시적인 밀리세컨드 어닐링 시스템은 강렬하고 짧은 시간의 광 노출을 제공하도록 구성되어, 예를 들어 약 104 ℃/s를 초과할 수 있는 속도로 웨이퍼의 상부 표면을 가열할 수 있다. 도 1은 밀리세컨드 어닐링 시스템을 사용하여 달성된 반도체 기판의 예시적인 온도 프로파일(100)을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)의 대부분은 상승 단계(102) 동안 중간 온도(Ti)로 가열된다. 중간 온도는 약 450 ℃에서 약 900 ℃의 범위 내에 있을 수 있다. 중간 온도(Ti)에 도달하면 반도체 기판의 상부측은 매우 짧고 강렬한 섬광에 노출되어 약 104 ℃/s까지의 가열 속도를 가져올 수 있다. 윈도우(110)는 짧고 강렬한 섬광 동안 반도체 기판의 온도 프로파일을 도시한다. 곡선(112)은 섬광의 노출 동안 반도체 기판의 상부 표면의 신속한 가열을 나타낸다. 곡선(116)은 섬광의 노출 동안 반도체 기판의 나머지 또는 대부분의 온도를 도시한다. 곡선(114)은 히트 싱크로서 작용하는 반도체 기판의 대부분에 의해 반도체 기판의 상부 표면이 전도성 냉각으로 신속히 냉각되는 것을 나타낸다. 반도체 기판의 대부분은 히트 싱크로 작용하여 기판에 대해 빠른 상부측 냉각 속도를 발생시킨다. 곡선(104)은 냉각제로서 공정 가스를 사용하여, 열 복사 및 대류에 의해 반도체 기판의 대부분을 서서히 냉각시키는 것을 나타낸다. 여기에 사용된 바와 같이, 수치와 관련하여 사용될 때 "약"이라는 용어는 명시된 수치의 30 % 이내를 나타낸다.
예시적인 밀리세컨드 어닐링 시스템은, 반도체 기판의 상부 표면의 강렬하고 밀리세컨드 동안의 노출을 위한 광원, 소위 "섬광(flash)"으로서 복수의 아크 램프 (예컨대, 4 개의 아르곤 아크 램프)를 포함할 수 있다. 기판이 중간 온도(예를 들어, 약 450 ℃ 내지 약 900 ℃)로 가열될 때, 섬광은 반도체 기판에 인가될 수 있다. 복수의 연속 모드 아크 램프(예컨대, 2 개의 아르곤 아크 램프)가 사용되어 반도체 기판을 중간 온도로 가열할 수 있다. 일부 실시예에서, 중간 온도로 반도체 기판을 가열하는 것은 웨이퍼의 전체를 가열하는 온도 변화 속도로 반도체 기판의 하부 표면을 통해 이루어진다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐링 시스템(80)의 다양한 양태를 도시한다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 밀리세컨드 어닐링 시스템(80)은 처리 챔버(200)를 포함할 수 있다. 처리 챔버(200)는 웨이퍼 평판(210)에 의해 상부 챔버(202)와 하부 챔버(204)로 분할될 수 있다. 반도체 기판(60; 예컨대, 실리콘 웨이퍼)은 웨이퍼 지지판(214; 예컨대, 웨이퍼 평판(210)에 삽입된 석영 유리판)에 장착된 지지핀(212; 예컨대, 석영 지지핀)에 의해 지지될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 밀리세컨드 어닐링 시스템(80)은, 반도체 기판(60)의 상부 표면의 강렬하고 밀리세컨드 동안의 노출을 위한 광원, 소위 "섬광"으로서, 상부 챔버(202)에 인접하게 배치된 복수의 아크 램프(220; 예컨대, 4 개의 아르곤 아크 램프)를 포함할 수 있다. 기판이 중간 온도(예를 들어, 약 450 ℃ 내지 약 900 ℃)로 가열될 때, 섬광은 반도체 기판에 인가될 수 있다.
하부 챔버(204)에 인접하게 위치된 복수의 연속 모드 아크 램프(240; 예컨대, 2 개의 아르곤 아크 램프)는 반도체 기판(60)을 중간 온도로 가열하는 데에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 중간 온도로 반도체 기판(60)을 가열하는 것은 반도체 기판(60)의 전체를 가열하는 온도 변화 속도로 하부 챔버(204)로부터 반도체 기판의 하부 표면을 통해 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(60)을 가열하기 위해 하부 아크 램프(240; 예를 들어, 반도체 기판을 중간 온도로 가열하는 데에 사용하는) 및 상부 아크 램프(220; 예를 들어, 섬광에 의한 밀리세컨드 가열을 제공하는 데에 사용하는)로부터 나오는 빛은 워터 윈도우(260; 예컨대, 수냉되는 석영 유리 윈도우)를 통해 처리 챔버(200)로 들어갈 수 있다. 일부 실시예에서, 워터 윈도우(260)는 두 개의 석영 유리판들로 된 샌드위치를 포함할 수 있는데, 그 사이에는 약 4 mm 두께의 물 층이 순환하여, 석영 유리판을 냉각시키고, 예컨대 약 1400 nm를 초과하는 파장을 위한 광학 필터를 제공하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 처리 챔버 벽(250)은 가열하는 빛을 반사하는 반사 거울(270)을 포함할 수 있다. 반사 거울(270)은 예를 들어 수냉되고, 연마된 알루미늄 패널로 될 수 있다. 일부 실시예에서, 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용되는 아크 램프의 본체는 램프의 광선을 위한 리플렉터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5는 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용될 수 있는 상부 램프 어레이(220) 및 하부 램프 어레이(240)의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 각 램프 어레이(220, 240)의 본체는 가열하는 빛을 반사하기 위한 램프 리플렉터(262)를 포함할 수 있다. 이들 램프 리플렉터(262)는 밀리세컨드 어닐링 시스템(80)의 처리 챔버(200)의 반사면의 일부를 형성할 수 있다.
반도체 기판의 온도 균일성은 반도체 기판의 상이한 영역으로 떨어지는 광 밀도를 조작함으로써 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 균일한 조율(tuning)은 메인 리플렉터에 대한 소형 리플렉터의 반사 등급을 변경함으로써, 및/또는 웨이퍼를 둘러싸는 웨이퍼 지지면에 장착된 에지 리플렉터를 사용함으로써 달성될 수 있다.
예를 들어, 에지 리플렉터는 하부의 램프(240)로부터 반도체 기판(60)의 에지로 빛을 다시 향하게 하는 데에 사용될 수 있다. 일례로서, 도 6은 하부의 램프(240)로부터 반도체 기판(60)의 에지로 빛을 향하게 하는 데에 사용될 수 있는 웨이퍼 평판(210)의 일부를 형성하는 예시적인 에지 리플렉터(264)를 나타낸다. 에지 리플렉터(264)는 웨이퍼 평판(210)에 장착될 수 있으며 반도체 기판(60)을 둘러싸거나 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다.
일부 실시예에서, 추가적인 리플렉터가 웨이퍼 평판(210) 근처의 챔버 벽에 장착될 수도 있다. 예를 들어, 도 7은 가열하는 빛을 위한 반사 거울로 작용할 수 있는 처리 챔버 벽에 장착될 수 있는 예시적인 리플렉터를 나타낸다. 특히, 도 7은 하부 챔버 벽(254)에 장착된 예시적인 쐐기 리플렉터(272)를 도시한다. 또한, 도 7은 상부 챔버 벽(252)의 반사 거울(270)에 장착된 반사 부재(274)를 도시한다. 반도체 기판(60)의 처리의 균일성은 쐐기 리플렉터(272) 및/또는 처리 챔버(200) 내 다른 반사 부재(예컨대, 반사 부재(274))의 반사 등급을 변경함으로써 조율될 수 있다.
도 8 내지 도 11은 반도체 기판(60)의 상부 표면의 강렬하고 밀리세컨드 동안의 노출을 위한 광원(예컨대, "섬광")으로 사용될 수 있는 예시적인 상부 아크 램프(220)의 양태들을 도시한다. 예를 들어, 도 8은 예시적인 아크 램프(220)의 단면도를 도시한다. 아크 램프(220)는 예를 들어 오픈 플로우(open flow) 아크 램프로 될 수 있는데, 여기서 가압된 아르곤 가스(또는 다른 적합한 가스)는 아크 방전 동안 고압 플라즈마로 변환된다. 아크 방전은 음으로 대전된 캐소드(222)와, 이격(예를 들어, 약 300 mm의 간격으로)되고서 양으로 대전된 애노드(230) 사이의 석영관(225)에서 일어난다. 캐소드(222)와 애노드(230) 사이의 전압이 아르곤 또는 다른 적합한 가스의 절연 파괴 전압(breakdown voltage; 예컨대 약 30 kV)에 도달하자마자, 안정되고 낮은 유도형 플라즈마가 형성되어 전자기 스펙트럼의 가시광 및 자외선 범위의 빛을 방출한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 램프는 반도체 기판(60)의 처리를 위해 램프에 의해 제공된 빛을 반사시키는 데에 사용될 수 있는 램프 리플렉터(262)를 포함할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템(80)의 아크 램프(220)의 예시적인 작동을 나타낸다. 특히, 플라즈마(226)는 수벽(228)에 의해 내부로부터 수냉되는 석영관(225) 내에 수용된다. 수벽(228)은 램프의 캐소드 단부에서 높은 유속으로 주입되고 애노드 단부에서 배출된다. 아르곤 가스(229)에 대해서도 마찬가지인데, 가스도 캐소드 단부에서 램프(220)로 들어가고 애노드 단부로부터 배출된다. 수벽(228)을 형성하는 물은 램프 축에 직각으로 주입되어, 원심력 작용으로 인하여 물의 와류가 생성된다. 따라서, 램프의 중심선을 따라 채널이 아르곤 가스(229)를 위해 형성된다. 아르곤 가스(229)의 기둥이 수벽(228)과 동일한 방향으로 회전한다. 플라즈마(226)가 형성되면, 수벽(228)은 석영관(225)을 보호하고 플라즈마(226)를 중심축으로 제한한다. 수벽(228) 및 전극(캐소드(230) 및 애노드(222))만 높은 에너지의 플라즈마(226)와 직접 접촉한다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 아크 램프와 함께 사용되는 예시적인 전극(예컨대, 캐소드(230))의 단면도이다. 도 11은 캐소드(230)를 도시한다. 하지만, 유사한 구조가 애노드(222)에 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 전극이 높은 열 부하를 겪을 때, 하나 이상의 전극은 각각 팁(232)을 포함할 수 있다. 팁은 텅스텐으로 만들어질 수 있다. 팁은 수냉되는 구리 히트 싱크(234)에 결합 및/또는 융합될 수 있다. 구리 히트 싱크(234)는 전극의 내부 냉각 시스템(예컨대, 하나 이상의 수냉 채널(236))의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 전극은 수냉 채널(236)을 갖는 황동 베이스(235)를 더 포함하여, 물 또는 다른 유체의 순환 및 전극의 냉각을 제공할 수 있다.
본 발명의 양태에 따른 예시적인 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용되는 아크 램프는 물과 아르곤 가스에 대한 오픈 플로우 시스템으로 될 수 있다. 하지만, 보호를 위해 일부 실시예에서는 양 매체가 폐루프 시스템으로 순환될 수 있다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용되는 오픈 플로우 아르곤 아크 램프를 작동시키는 데에 필요한 물과 아르곤 가스를 공급하는 예시적인 폐루프 시스템(300)을 도시한다.
특히, 고순도의 물(302)과 아르곤(304)이 아크 램프(220)에 공급된다. 고순도의 물(302)은 수벽과, 전극의 냉각을 위해 사용된다. 램프를 떠나는 것은 가스와 물의 혼합물(306)이다. 이 가스와 물의 혼합물(306)은, 아크 램프(220)의 입구로 재공급되기 전에 분리기(310)에 의해 가스 없는 물(302)과 건조한 아르곤(304)으로 분리된다. 아크 램프(220)에 걸쳐 요구되는 압력 강하를 발생시키기 위해, 가스와 물의 혼합물(306)은 물 구동식 제트 펌프(320)에 의해 펌핑된다.
고출력 전기 펌프(330)가 수압을 공급하여 아크 램프(220) 내 수벽, 램프 전극용 냉각수, 및 제트 펌프(320)를 위한 기동 유수(motive flow)를 구동시킨다. 제트 펌프(320)의 하류에 있는 분리기(310)는 혼합물로부터 액체 및 기체상(아르곤)을 추출하는 데에 사용될 수 있다. 아르곤은 아크 램프(220)로 다시 들어가기 전에 합체 필터(340)에서 더 건조된다. 필요한 경우, 추가 아르곤이 아르곤 공급원(350)으로부터 공급될 수 있다.
물은 하나 이상의 입자 필터(350)를 통과하여, 아크에 의해 물로 분산된 입자를 제거한다. 이온 오염은 이온 교환 수지로 제거된다. 물의 일부는 혼상식(mixed bed) 이온 교환 필터(370)를 통과한다. 이온 교환 필터(370)로의 입구 밸브(372)는 물의 저항률에 의해 제어될 수 있다. 물의 저항률이 하한값 아래로 떨어지면 밸브(372)가 열리고, 상한값에 도달하면 밸브(372)가 닫힌다. 이 시스템은 활성 탄소 필터 바이패스 루프(380)를 포함할 수 있는데, 여기서 물의 일부는 추가로 여과되어 유기 오염물을 제거할 수 있다. 수온을 유지하기 위해, 물은 열교환기(390)를 통과할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템은 반도체 기판의 양쪽 표면(예를 들어, 상부 표면 및 하부 표면)의 온도를 독립적으로 측정하는 성능을 포함할 수 있다. 도 13은 밀리세컨드 어닐링 시스템을 위한 예시적인 온도 측정 시스템(150)을 나타낸다.
밀리세컨드 어닐링 시스템이 도 13에 간략하게 표현되어 있다. 반도체 기판(60)의 양측의 온도는 온도 센서(152 및 154)와 같은 온도 센서들에 의해 독립적으로 측정될 수 있다. 온도 센서(152)는 반도체 기판(60)의 상부 표면의 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서(154)는 반도체 기판(60)의 하부 표면을 측정할 수 있다. 일부 실시예에서, 약 1400 nm의 측정 파장을 갖는 협대역 고온 센서가 온도 센서(152 및/또는 154)로 사용되어, 예를 들어 반도체 기판(60)의 중심 영역의 온도를 측정할 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 센서(152, 154)는 섬광의 가열로 인한 밀리세컨드 온도 스파이크를 분석할 만큼 충분히 높은 샘플링 속도를 갖는 초고속 복사계(UFR)로 될 수 있다.
온도 센서(152, 154)의 판독은 방사율이 보정될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 방사율 보정 기구는 진단 플래쉬(156), 기준 온도 센서(158), 및 반도체 웨이퍼의 상부 및 하부 표면을 측정하도록 된 온도 센서(152, 154)를 포함할 수 있다. 진단 가열 및 측정은 진단 플래쉬(156; 예컨대, 테스트 플래쉬)와 함께 이용될 수 있다. 기준 온도 센서(158)로부터의 측정이 온도 센서(152, 154)의 방사율 보정을 위해 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 밀리세컨드 어닐링 시스템은 워터 윈도우를 포함할 수 있다. 워터 윈도우는 온도 센서(152, 154)의 측정 대역에서 램프 광선을 저지하는 광학 필터를 제공하여, 온도 센서(152, 154)가 반도체 기판으로부터의 광선만 측정할 수 있게 한다.
온도 센서(152, 154)의 판독값은 프로세서 회로(160)에 제공될 수 있다. 프로세서 회로(160)는 밀리세컨드 어닐링 시스템의 하우징 내에 위치될 수 있지만, 선택적으로 프로세서 회로(160)는 밀리세컨드 어닐링 시스템으로부터 멀리 떨어져 위치될 수 있다. 여기에 설명된 다양한 기능들은, 필요하면 단일 프로세서 회로에 의해, 또는 로컬 및/또는 원격 프로세서 회로들의 다른 조합에 의해 이행될 수 있다.
온도 센서(152, 154)의 판독값은 프로세서 회로(160)에 의해 이용되어, 기판의 온도 프로파일을 결정할 수 있다. 온도 프로파일은 기판의 표면에 걸쳐 다양한 위치에서의 기판의 온도 측정값을 제공할 수 있다. 온도 프로파일은 처리하는 동안 기판의 열 균일성의 척도를 제공할 수 있다. 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이, 온도 프로파일을 나타내는 데이터는, (1) 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버 내부의 압력을 변화시킴으로써; (2) 밀리세컨드 어닐링 시스템에 있는 워터 윈도우의 굴절 효과에 의해 조사 분포를 조작함으로써; (3) 웨이퍼의 각위치를 결정함으로써; 및/또는 (4) 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용되는 리플렉터의 형상을 설정함으로써, 열 균일성을 향상시키는 데에 사용될 수 있다.
챔버의 압력 제어를 통한 균일성 향상의 예
본 발명의 예시적인 양태에 따르면, 반도체 기판의 온도 균일성은 처리 챔버 내부의 압력을 변화시킴으로써 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 향상될 수 있다. 처리 챔버 내부의 압력은 챔버 내부에서 공정 가스의 유동 패턴에 영향을 주어, 웨이퍼의 상이한 영역에서 대류 냉각의 기여도를 변화시킬 수 있다.
밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버는 대기압에서 작동될 수 있다. 처리 챔버는 주변 공기에 대해 밀봉되어 챔버 내부가 매우 순수한 가스 분위기로 구현될 수 있다. 챔버 내부의 압력은 워터 윈도우의 석영판의 기계적 안정성에 의해 주어진 한계 내에서 변경될 수 있다. 허용 가능한 압력의 범위는 예를 들어 대기압에 대해 약 +2 kPa 내지 약 -2 kPa의 압력으로 될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예에서, 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 온도 프로파일은 처리하는 동안 기판의 열 균일성의 척도를 제공할 수 있다. 온도 프로파일은 기판 상의 다양한 지점에서의 온도를 제공할 수 있다. 하나 이상의 기판에 대한 온도 프로파일을 나타내는 데이터는, 처리하는 동안 온도 프로파일의 임의의 불균일성을 결정하도록 분석될 수 있다. 불균일성을 해결하기 위해, 처리 챔버 내의 압력은 하나 이상의 기판에 걸쳐 온도 균일성에 영향을 끼치도록 조절될 수 있다.
일부 실시예에서, 온도 프로파일을 나타내는 데이터는 처리하는 동안 기판에 대해 얻어질 수 있다. 온도 프로파일에서 확인된 불균일성은 반도체 기판의 처리 동안 압력의 조절을 촉발할 수 있다. 이렇게 하여, 측정된 온도 프로파일에 기초한 압력의 폐루프 제어가, 처리하는 동안 웨이퍼의 온도 균일성을 조절하는 데에 사용될 수 있다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버(200) 내 압력을 조절하는 예시적인 가스 유동 시스템을 도시한다. 처리 챔버(200)는 오픈 플로우 시스템으로 될 수 있는데, 여기서 공정 가스는 처리 챔버(200)의 상부 모서리에 위치된 가스 입구 포트를 통해 가스 입력부(302)로부터 챔버로 일정하게 주입된다. 공정 가스는 처리 챔버의 하부 모서리에 위치된 배출 포트를 통해 처리 챔버(200)를 떠날 수 있다. 배출 포트의 하류에서, 4 개의 배출 라인이 하나의 하류 라인(304)에 결합될 수 있다. 하류 라인(304)은 하류 배출 덕트(340)에 연결될 수 있다. 하류 배출 덕트(340)는 처리 챔버(200)로부터 공정 가스를 배출하는 데에 필요한 처리 챔버(200)에 대한 압력차(PΔ)를 제공할 수 있다. 이 압력차(PΔ)를 변화시킴으로써, 처리 챔버 내의 압력이 조절될 수 있다.
일부 실시예에서, 압력차(PΔ)는 제어기(320)에 의해 조절될 수 있다. 제어기(320)는, 하나 이상의 메모리 장치에 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 명령들을 실행하는 하나 이상의 프로세서 회로와 같은 임의의 적절한 제어 장치로 될 수 있다. 제어기(320)에 대한 제어 변수는 챔버에 장착된 압력 센서(315)일 수 있다. 압력 센서(315)는 처리 챔버(200)의 내부의 압력을 측정할 수 있고, 적절한 통신 매체를 통해 제어기(320)에 압력을 나타내는 신호를 보낼 수 있다.
제어기(320)의 액츄에이터는 배출 매니폴드 내의 밸브(325; 예컨대, 버터플라이 밸브)로 되어, 흐름 저항을 변화시키고 이에 따라 하류 라인(304)의 압력차를 변화시킬 수 있다. 낮은 흐름 저항은 챔버의 압력을 낮출 수 있다. 높은 흐름 저항은 챔버의 압력을 증가시킬 수 있다. 제어기(320)에 대한 압력 설정값은, 예를 들어 기판에 걸친 온도 프로파일에 기초하여 사용자에 의해 정해질 수 있다. 제어기(320)는 압력 센서로부터의 신호에 기초하여 압력을 제어함으로써 압력 설정값을 달성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 압력차는 배출 라인 내부의 수동적이고 기구적인 제한(예컨대, 오리피스, 댐퍼 또는 배플)에 의해, 또는 외부의 배출 덕트의 압력을 설정하는 것에 의해 조절될 수 있다.
처리 챔버 내부의 압력은 챔버 내부의 공정 가스의 유동 패턴에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 상이한 영역에서 대류 냉각의 기여도는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 처리 챔버 내부의 압력을 조절함으로써 조정될 수 있다.
또한, 압력을 조절함으로써, 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 워터 윈도우를 통해 제공된 램프 광의 조사 분포에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 반도체 기판의 온도 균일성은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 사용되는 워터 윈도우의 굴절 효과에 기초하여 조사 분포를 조정함으로써 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 향상될 수 있다. 정상 상태의 워터 윈도우는, (1) 석영; (2) 물; (3) 석영의 적층 순서를 가진 평행 평면판이다. 물은 두 개의 석영판으로 된 샌드위치를 통해 흐를 수 있다. 적층을 왜곡시키면 워터 윈도우가 윈도우를 통과하는 램프 광을 위한 렌즈로서 작용하게 하여 워터 윈도우를 통한 조사 분포를 조정할 수 있다.
일부 실시예에서, 워터 윈도우의 왜곡은 챔버 내부의 압력을 증가시키거나 감소시킴으로써 성취될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 챔버 내부의 압력은, 워터 윈도우의 석영판의 기계적 안정성에 의해 주어진 한계 내에서 변경될 수 있다. 허용 가능한 압력 범위는, 예를 들어 대기압에 대해 약 +2 kPa 내지 약 -2 kPa의 압력으로 될 수 있다. 워터 윈도우의 내부로 흐르는 냉각수는 대기압에 매우 가까운 일정한 압력이기 때문에, 챔버 내부의 압력 변화는 워터 윈도우 내부의 석영판에 영향을 끼친다. 이는 물 층의 중심에서 에지까지의 두께 변화를 초래할 수 있다.
특히, 도 15 및 도 16은 내측 판(282)과 외측 판(284)을 갖는 워터 윈도우(260)를 도시한다. 내측 판(282)과 외측 판(284)은 예컨대 석영으로 형성될 수 있다. 내측 판(282)과 외측 판(284)의 사이로 물이 흐를 수 있다. 내측 판(282)은, 외측 판(284)에 대해 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버에 더욱 가깝게 배치될 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 대기에 대한 양의 챔버 압력으로, 워터 윈도우(260)의 내측 판(282)은 바깥쪽(예를 들어, 처리 챔버로부터 멀어지도록)으로 구부러져, 빛에 대해 탈집속 효과를 갖는 물의 볼록층을 생성한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 대기에 대한 음의 챔버 압력으로, 워터 윈도우(260)의 내측 판(282)은 안쪽(예를 들어, 처리 챔버를 향해)으로 구부러져, 빛에 대해 집속 효과를 갖는 물의 볼록층을 생성한다.
웨이퍼의 각위치를 통한 균일성 향상의 예
본 발명의 예시적인 양태에 따르면, 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 패터닝된 디바이스 웨이퍼(예컨대, 제품 웨이퍼)의 온도 균일성은 웨이퍼 각위치에 의해 향상될 수 있다. 제품 웨이퍼는 때때로 웨이퍼의 전면에 어레이의 형태로 배열된 수백 개의 다이를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 17은 어레이 배열로 디바이스들을 갖춘 예시적인 제품 웨이퍼(500)를 도시한다. 실리콘이 결정이므로, 다이는 결정 격자의 주축을 따라 방위를 가질 수 있다. 가장 일반적으로, 웨이퍼 표면은 실리콘 격자의 [100] 면을 따라 절단된다. 웨이퍼는 <110> 결정 격자의 방위를 표시하는 노치(502)를 갖는다. 다이의 배열은 빛의 흡수 능력을 측방으로 변화시킨다. 따라서, 다이들의 어레이는 웨이퍼 표면 상에 불균일한 광 흡수성을 부여한다.
도 18은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 웨이퍼의 조사의 예시적인 잔여 불균일성의 묘사(510)를 나타낸다. 도 18에 도시된 바와 같이, 챔버는 측방의 웨이퍼 온도 불균일성을 야기하는 잔여의 고유한 조사 불균일성을 가질 수 있다. 이 고유한 조사 불균일성은, 예를 들어 램프의 방위, 리플렉터의 위치, 및 밀리세컨드 어닐링 시스템의 다른 구성요소들로부터 생길 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태에 따른 밀리세컨드 어닐링 시스템은 고정식의 회전하지 않는 웨이퍼 지지구조를 사용할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 각도 방위는 적어도 부분적으로 챔버에 고유한 조사 패턴에 기초하여 정렬함으로써 온도 균일성을 최적화하거나 향상시키는 데에 사용될 수 있다.
특히, 일부 실시예에서, 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 기판에 대한 온도 프로파일을 나타내는 데이터는 처리하는 동안 온도 프로파일의 임의의 불균일성을 결정하도록 분석될 수 있다. 불균일성을 해결하기 위해, 처리 챔버 내에서 하나 이상의 웨이퍼의 각위치는 하나 이상의 기판에 걸친 온도 균일성에 영향을 끼치도록 조정될 수 있다.
도 19는 처리 챔버(200)의 내부에 위치된 제품 웨이퍼(500)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 제품 웨이퍼(500)는 챔버 및 램프에 대해 상이한 각도 방위로 위치될 수 있다. 도 19의 예에서, 제품 웨이퍼(500)는, 노치(502)가 노치 정렬 각도(θ)에 있도록 놓인다. 따라서, 흡수 패턴과 조사 패턴 사이의 상호 작용은 제품 웨이퍼(500)의 각도 방위를 조정함으로써 향상될 수 있다.
일부 실시예에서, 제품 웨이퍼는 밀리세컨드 어닐링 시스템의 취급 시스템(handling system)에 로딩(load)되기 전에 노치 정렬될 수 있다. 노치 정렬 각도(θ)는 챔버 내부의 각도 방위를 결정할 수 있다. 웨이퍼의 방위는 챔버의 주축(예를 들어, 벽에 의해 주어진)에 대한 노치 위치에 기초하여 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 노치 정렬은, 예를 들어 노치 정렬 스테이션 또는 로봇에 일체로 된 노치 정렬기에 의해 처리 챔버 내부에서 이행될 수 있다.
일부 구현예에서, 웨이퍼는 웨이퍼 지지판에 장착된 석영핀에 의해 지지될 수 있다. 웨이퍼를 지지하는데 사용되는 핀의 수는 3 개 내지 6 개 이상까지 변경될 수 있다. 공통의 웨이퍼 지지기구는 웨이퍼 중심까지 동일한 거리를 갖고서 사각형으로 배열된 4 개의 핀을 사용한다. 통상, 핀은 국부적인 냉각점(cold spot)을 유발할 수 있다. 또한, 핀은 기계적인 응력 패턴을 유도할 수 있다. 핀에 대한 웨이퍼의 각도 방위에 의해, 핀의 부정적인 영향이 웨이퍼의 보다 유리한 영역으로 이동될 수 있다. 또한, 격자의 주축으로부터 접촉점을 오프셋시킴(off-setting)으로써, 웨이퍼의 응력이 완화될 수 있다.
예를 들어, 도 20은 도시된 제품 웨이퍼(500)에 대한 지지핀(212)의 위치와 함께 처리 챔버(200)의 내부에 있는 제품 웨이퍼(500)를 나타낸다. 지지핀(212)에 대한 제품 웨이퍼(500)의 각도 방위는 지지핀(212)을 제품 웨이퍼(500)에 대한 상이한 위치에 위치시킴으로써 지지핀(212)의 영향을 감소시킬 수 있다.
리플렉터의 형상과 위치를 통한 균일성 향상
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 반도체 기판의 온도 균일성은 적어도 부분적으로 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버 내에 있는 하나 이상의 리플렉터의 형상에 기초하여 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 향상될 수 있다. 예를 들어, 상부 쐐기 리플렉터 및/또는 하나 이상의 에지 리플렉터는 열 균일성을 개선하도록 설계된 형상 및/또는 구성을 가질 수 있다. 소형 리플렉터는 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리 챔버의 잔여 불균일성을 감소시키는 데에 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정은 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 기판에 대한 온도 프로파일을 나타내는 데이터는 처리 동안 온도 프로파일의 임의의 불균일성을 결정하도록 분석될 수 있다. 불균일성을 해결하기 위해, 처리 챔버 내에 있는 하나 이상의 리플렉터의 형상, 구성 및/또는 위치가 하나 이상의 기판에 걸친 온도 균일성에 영향을 끼치도록 조정될 수 있다.
도 21은 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버에서 상부 쐐기 리플렉터(274)와 에지 리플렉터(264)의 위치를 나타내는 밀리세컨드 어닐링 시스템의 단면도이다. 상부 쐐기 리플렉터(274)는 웨이퍼 평판에 근접한 처리 챔버 벽에 위치될 수 있다. 상부 쐐기 리플렉터(264)는 쐐기 형상으로 될 수 있다. 에지 리플렉터(264)는 웨이퍼 평판에 위치될 수 있고 처리하는 동안 기판을 둘러쌀 수 있다.
일부 실시예에서, 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버의 상부 챔버 부분에 있는 챔버 벽에 위치된 2 개의 상부 쐐기 리플렉터(264)가 있을 수 있다. 상부 에지 리플렉터(264)는 램프의 주축에 직각인 조사 분포를 제어하는 데에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 쐐기 리플렉터(264)는 도어를 향하고 챔버의 후방을 향한 거울 패널의 하부 에지를 따라 챔버의 상부 절반부에 장착될 수 있다.
통상, 웨이퍼의 온도 분포는 램프 방위에 직각인 웨이퍼 에지에서 저온 영역을 갖는다. 이들 냉각점의 크기 및 규모는 쐐기 리플렉터(264)에 의해 영향을 받을 수 있다. 밀리세컨드 어닐링 시스템은 각 상부 램프의 섬광 방전을 개별적으로 촉발할 수 있는 성능을 가질 수 있다. 이 성능의 주요 용도는 섬광 이벤트의 시간 - 온도 프로파일을 형성하는 것이다. 이 성능의 부작용은, 상부 램프가 웨이퍼에 대해 상이한 위치에 있어서, 조사 패턴이 시간에 따라 국부적으로 변화한다는 것이다. 이는 램프의 촉발 순서에 따라 웨이퍼 에지에서 냉각점의 크기에 영향을 줄 수 있다. 최적화된 각도를 가진 쐐기를 사용하면 이러한 효과를 보정할 수 있다.
도 22는 다양한 쐐기각을 가진 예시적인 상부 쐐기 리플렉터(264)를 도시한다. 특히, 도 22a는 0 °의 쐐기각을 가진 상부 쐐기 리플렉터(264)를 도시한다. 도 22b는 10 °의 쐐기각을 가진 상부 쐐기 리플렉터를 도시한다. 쐐기각을 변경함으로써, 에지 영역에 입사하는 광량이 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 쐐기 리플렉터(264)는 쐐기 리플렉터(264)의 위치 및/또는 쐐기각을 조정하도록 구성될 수 있는 모터 또는 다른 기계 장치에 장착될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 기판의 온도 측정에 응답하여 실시간으로 쐐기 리플렉터의 쐐기각을 조정할 수 있어, 더욱 균일한 처리를 제공하게 된다.
일부 실시예에서, 쐐기각은 부품을 가공함으로써 미리 설정될 수 있다. 균일성의 최적화는 선택된 쐐기각을 가진 적당한 쐐기를 처리 챔버에 장착함으로써 이행될 수 있다. 다른 실시예에서, 쐐기각은 끼움쇠(shim)에 의해 쐐기를 기울이거나 고정 나사에 의해 설정될 수 있다. 일부 실시예에서, 조사 분포는 쐐기 높이 및 쐐기 반사율을 추가로 변화시킴으로써 조작된다.
도 23은 상부 쐐기의 쐐기각을 5 °에서 1 °까지 조정함으로써 조사 분포가 향상된 예를 나타낸다. 특히, 도 23a는 5 °의 쐐기각을 가진 상부 쐐기 리플렉터를 갖는 처리 챔버에서 처리된 웨이퍼의 온도 프로파일을 도시한다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼는 감소된 조사로 인해 웨이퍼 에지에서 냉각점(520)을 가질 수 있다. 도 23b는 1 °의 쐐기각을 가진 상부 쐐기 리플렉터를 갖는 처리 챔버에서 처리된 웨이퍼의 온도 프로파일을 도시한다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼 에지(525)에서의 온도는 보다 균일하고 냉각점의 존재가 줄어든다.
웨이퍼 에지에서의 조사량을 조작하는 다른 방법은 에지 리플렉터(274)의 위치, 형상, 및 반사율에 의한 것이다. 도 24는 처리 챔버에 사용되는 4 개의 에지 리플렉터(274)의 사시도이다. 에지 리플렉터(274)는 빛을 하부 램프로부터 웨이퍼 에지로 다시 향하게 할 수 있다. 에지 리플렉터(274)의 반사율은 슬롯(276)을 반사면으로 절단함으로써 변경될 수 있다. 나머지 리플렉터 영역에 대한 슬롯 영역의 비율은 반사율의 양을 결정한다.
도 25는 밀리세컨드 어닐링 시스템에 사용되는 표준 에지 리플렉터(274)의 선형 프로파일을 도시한다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 웨이퍼의 온도 균일성은, 프로파일 형상을 선형에서 포물선으로 또는 그 조합으로 변환하는 것, 및/또는 웨이퍼에 대한 상대 위치에 의해 변경될 수 있다. 이는 웨이퍼 에지에서 가열된 영역의 위치와 크기를 결정한다.
특히, 도 26a는 선형 프로파일(274.2)을 갖는 에지 리플렉터(274)에 의한 기판(60)으로의 광 반사를 나타낸다. 도 26b는 포물선 및 선형 프로파일(274.4)의 조합을 갖는 에지 리플렉터(274)에 의한 기판(60)으로의 광 반사를 나타낸다. 도 26c는 기판에 대해 조정된 위치를 갖지만 포물선 및 선형 프로파일(274.4)의 조합을 갖는 에지 리플렉터(274)에 의한 기판(60)으로의 광 반사를 나타낸다.
일부 실시예에서, 에지 리플렉터(274)는 에지 리플렉터의 위치 및/또는 표면 프로파일을 조정하도록 구성될 수 있는 모터 또는 다른 기계 장치에 장착될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 기판의 온도 측정에 응답하여 실시간으로 하나 이상의 쐐기 리플렉터의 위치를 조정할 수 있어, 더욱 균일한 처리를 제공하게 된다.
본 발명의 요지가 특정 실시예와 관련하여 상세하게 설명되었지만, 당업자는 전술한 내용을 이해하게 됨으로써 이러한 실시예들에 대한 변경, 변형 및 등가물을 용이하게 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주는 제한을 위한 것이라기보다는 예시하기 위한 것이며, 본 발명은 당업자에게 자명한 바와 같이 본 발명의 요지에 대한 이러한 수정, 변형 및/또는 부가가 포함되는 것을 배제하지 않는다.

Claims (20)

  1. 처리 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 분할하는 웨이퍼 평판을 가진 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 처리하는 동안 하나 이상의 기판과 관련된 온도 프로파일을 나타내는 데이터를 얻는 단계; 및
    적어도 부분적으로 온도 프로파일을 나타내는 데이터에 기초하여 하나 이상의 기판에 걸친 온도 균일성에 영향을 끼치도록 처리 챔버 내의 압력을 조절하는 단계
    를 포함하고,
    상기 처리 챔버 내의 압력을 조절하는 단계는, 처리 챔버 내의 압력에 기초하여 워터 윈도우를 왜곡시키는 단계를 포함하는, 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 기판을 열처리하는 공정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력을 조절하는 단계는, 하나 이상의 기판 중 적어도 하나의 온도 프로파일을 조정하도록 하나 이상의 기판 중 적어도 하나의 처리 동안 처리 챔버 내의 압력을 조절하는 단계를 포함하는 공정.
  3. 제1항에 있어서,
    압력이 대기압에 대해 +2 kPa 내지 -2 kPa의 범위 내에서 조절되는 공정.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리 챔버 내의 압력을 조절하는 단계는, 처리 챔버를 통해 공정 가스를 유동시키도록 구성된 가스 유동 시스템의 하류 라인과 처리 챔버 사이의 압력차를 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 하류 라인은 처리 챔버에 있는 하나 이상의 배출구의 하류에 위치된 공정.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 압력차를 조절하는 단계는, 하류 라인에 배치된 밸브를 조절하는 단계를 포함하는 공정.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 밸브는, 처리 챔버 내부의 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서로부터의 하나 이상의 신호에 기초하여 하나 이상의 제어기에 의해 조절되는 공정.
  7. 제1항에 있어서,
    압력은 처리 챔버 내에서 공정 가스의 유동 패턴에 영향을 끼치도록 조절되는 공정.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 워터 윈도우는 내측 판과 외측 판을 포함하고, 물이 내측 판과 외측 판 사이로 흐르며,
    상기 내측 판은 외측 판에 대해 처리 챔버에 더욱 가깝게 배치되는 공정.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 워터 윈도우는, 워터 윈도우의 내측 판이 처리 챔버로부터 멀리 구부러져 램프 광에 탈집속 효과를 제공하도록 왜곡되는 공정.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 워터 윈도우는, 워터 윈도우의 외측 판이 처리 챔버를 향해 구부러져 램프 광에 집속 효과를 제공하도록 왜곡되는 공정.
  12. 제1항에 있어서,
    적어도 부분적으로 온도 프로파일에 기초하여 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터 또는 쐐기 리플렉터의 형상, 구성 또는 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 공정.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 쐐기 리플렉터는 웨이퍼 평판에 근접한 챔버 벽에 위치되는 공정.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터 또는 쐐기 리플렉터의 형상, 구성 또는 위치를 조정하는 단계는, 쐐기 리플렉터의 쐐기각을 조정하는 단계를 포함하는 공정.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터 또는 쐐기 리플렉터의 형상, 구성 또는 위치를 조정하는 단계는, 쐐기 리플렉터의 높이를 조정하는 단계를 포함하는 공정.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 에지 리플렉터는 웨이퍼 평판에 위치되는 공정.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터 또는 쐐기 리플렉터의 형상, 구성 또는 위치를 조정하는 단계는, 에지 리플렉터의 표면 프로파일을 조정하는 단계를 포함하는 공정.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 밀리세컨드 어닐링 시스템에서 하나 이상의 에지 리플렉터 또는 쐐기 리플렉터의 형상, 구성 또는 위치를 조정하는 단계는, 기판의 처리 동안 기판에 대한 쐐기 리플렉터의 위치를 하나 이상의 제어기에 의해 조정하는 단계를 포함하는 공정.
  19. 제1항에 있어서,
    적어도 부분적으로 온도 프로파일에 기초하여 밀리세컨드 어닐링 시스템의 처리 챔버에서 디바이스 기판의 배치를 위한 각위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 공정.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 각위치는, 적어도 부분적으로 밀리세컨드 어닐링 시스템에 있는 하나 이상의 지지핀의 위치에 기초하여 결정되는 공정.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10840114B1 (en) * 2016-07-26 2020-11-17 Raytheon Company Rapid thermal anneal apparatus and method
EP3469635B1 (de) * 2017-01-26 2020-09-09 Gross, Leander Kilian Verfahren und vorrichtung zum trennen verschiedener materialschichten eines verbundbauteils
US20210043478A1 (en) * 2019-08-07 2021-02-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Pressure heating apparatus
KR20210083411A (ko) * 2019-12-26 2021-07-07 삼성디스플레이 주식회사 유리 기판 화학 강화로 장치
CN111755364B (zh) * 2020-08-13 2023-04-07 抚州华成半导体科技有限公司 一种半导体二极管生产设备
CN112274143B (zh) * 2020-12-29 2021-06-01 四川写正智能科技有限公司 一种人体存在状态的检测方法及检测装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009123810A (ja) * 2007-11-13 2009-06-04 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP2009164451A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP2011040544A (ja) * 2009-08-10 2011-02-24 Toshiba Corp 熱処理装置及び半導体装置の製造方法

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6114216A (en) * 1996-11-13 2000-09-05 Applied Materials, Inc. Methods for shallow trench isolation
JP4151749B2 (ja) * 1998-07-16 2008-09-17 東京エレクトロンＡｔ株式会社 プラズマ処理装置およびその方法
US6204203B1 (en) 1998-10-14 2001-03-20 Applied Materials, Inc. Post deposition treatment of dielectric films for interface control
US6771895B2 (en) * 1999-01-06 2004-08-03 Mattson Technology, Inc. Heating device for heating semiconductor wafers in thermal processing chambers
JP2004503108A (ja) 2000-07-06 2004-01-29 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド 半導体基板の熱処理
US6594446B2 (en) * 2000-12-04 2003-07-15 Vortek Industries Ltd. Heat-treating methods and systems
DE10297622B4 (de) * 2001-12-26 2018-06-14 Mattson Technology Inc. Temperaturmessung sowie Verfahren und Systeme zur Wärmebehandlung
US20040058560A1 (en) * 2002-09-20 2004-03-25 Applied Materials, Inc. Fast gas exchange for thermal conductivity modulation
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
WO2008131513A1 (en) * 2007-05-01 2008-11-06 Mattson Technology Canada, Inc. Irradiance pulse heat-treating methods and apparatus
US8617794B2 (en) * 2007-06-12 2013-12-31 Fujifilm Corporation Method of forming patterns
US7972444B2 (en) * 2007-11-07 2011-07-05 Mattson Technology, Inc. Workpiece support with fluid zones for temperature control
US9498845B2 (en) * 2007-11-08 2016-11-22 Applied Materials, Inc. Pulse train annealing method and apparatus
US7800081B2 (en) * 2007-11-08 2010-09-21 Applied Materials, Inc. Pulse train annealing method and apparatus
US8107800B2 (en) 2008-01-08 2012-01-31 International Business Machines Corporation Method and structure to control thermal gradients in semiconductor wafers during rapid thermal processing
FR2929446B1 (fr) * 2008-03-28 2011-08-05 Soitec Silicon On Insulator Implantation a temperature controlee
US8548311B2 (en) * 2008-04-09 2013-10-01 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for improved control of heating and cooling of substrates
US20100068898A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-18 Stephen Moffatt Managing thermal budget in annealing of substrates
US20110081137A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-07 Advantest Corporation Manufacturing equipment and manufacturing method
US8383513B2 (en) * 2010-10-05 2013-02-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Asymmetric rapid thermal annealing to reduce pattern effect
US8809175B2 (en) 2011-07-15 2014-08-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods of anneal after deposition of gate layers
US10388493B2 (en) * 2011-09-16 2019-08-20 Lam Research Corporation Component of a substrate support assembly producing localized magnetic fields
JP6234674B2 (ja) * 2012-12-13 2017-11-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
SG10201708105UA (en) * 2013-01-16 2017-11-29 Applied Materials Inc Quartz upper and lower domes
JP2014175638A (ja) * 2013-03-13 2014-09-22 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置および熱処理方法
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
WO2015031023A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Applied Materials, Inc. Substrate support system
US20150140838A1 (en) 2013-11-19 2015-05-21 Intermolecular Inc. Two Step Deposition of High-k Gate Dielectric Materials
CN108369918B (zh) * 2015-12-30 2021-12-24 玛特森技术公司 用于弧光灯的氮注入
JP6472577B2 (ja) * 2015-12-30 2019-02-20 マットソン テクノロジー インコーポレイテッドＭａｔｔｓｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ． 熱処理システムにおける基板破損検出
US9892956B1 (en) * 2016-10-12 2018-02-13 Lam Research Corporation Wafer positioning pedestal for semiconductor processing
GB201706284D0 (en) * 2017-04-20 2017-06-07 Spts Technologies Ltd A method and apparatus for controlling stress variation in a material layer formed via pulsed DC physical vapour deposition
US20210109450A1 (en) * 2019-10-11 2021-04-15 Tokyo Electron Limited Apparatus and Methods for Beam Processing of Substrates

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009123810A (ja) * 2007-11-13 2009-06-04 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP2009164451A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP2011040544A (ja) * 2009-08-10 2011-02-24 Toshiba Corp 熱処理装置及び半導体装置の製造方法

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