KR102145276B1 - 에피 균일성 조정을 개선하기 위한 가열 변조기 - Google Patents

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Abstract

본원에 개시된 실시예들은 일반적으로, 처리 챔버에 관련되며, 더 구체적으로, 처리 챔버에서 사용하기 위한 가열 변조기 조립체에 관련된다. 가열 변조기 조립체는 가열 변조기 하우징 및 복수의 가열 변조기들을 포함한다. 가열 변조기 하우징은, 하우징 평면을 한정하는 하우징 부재, 측벽, 및 환형 연장부를 포함한다. 측벽은 하우징 평면에 대해 수직으로 연장된다. 환형 연장부는 측벽으로부터 외측으로 연장된다. 복수의 가열 변조기들은 하우징 부재에 위치된다.

Description

에피 균일성 조정을 개선하기 위한 가열 변조기
본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 처리 챔버에 관한 것이며, 더 구체적으로, 처리 챔버에서 사용하기 위한 가열 변조기 조립체에 관한 것이다.
집적 회로들의 제조에서, 증착 프로세스들은 다양한 물질들의 필름들을 반도체 기판들 상에 증착시키는 데에 사용된다. 이러한 증착 프로세스들은 밀폐된 프로세스 챔버에서 일어날 수 있다. 에피택시는 기판의 표면 상에, 보통 규소 또는 게르마늄으로 이루어진 얇은 초고순도 층을 성장시키는 증착 프로세스이다. 기판의 표면에 걸쳐서 균일한 두께를 갖는 에피택셜 층을 기판 상에 형성하는 것은 어려운 과제일 수 있다. 예를 들어, 알려지지 않은 이유로 두께가 하강 또는 상승하는, 에피택셜 층의 부분들이 종종 존재한다. 이러한 두께 변동들은 에피택셜 층의 품질을 열화시키고, 생산 비용들을 증가시킨다.
그러므로, 기판 온도 프로파일을 개선하는 개선된 프로세스 챔버가 필요하다.
본원에 개시된 실시예들은 일반적으로, 처리 챔버에 관련되며, 더 구체적으로, 처리 챔버에서 사용하기 위한 가열 변조기 조립체에 관련된다. 가열 변조기 조립체는 가열 변조기 하우징 및 복수의 가열 변조기들을 포함한다. 가열 변조기 하우징은, 하우징 평면을 한정하는 하우징 부재, 측벽, 및 환형 연장부를 포함한다. 측벽은 하우징 평면에 대해 수직으로 연장된다. 환형 연장부는 측벽으로부터 외측으로 연장된다. 복수의 가열 변조기들은 하우징 부재에 위치된다.
또 다른 실시예에서, 프로세스 챔버가 본원에 개시된다. 프로세스 챔버는 챔버 본체, 기판 지지부, 상부 내측 반사체, 및 가열 변조기 조립체를 포함한다. 챔버 본체는 내부 체적을 한정한다. 기판 지지부는 챔버 본체에 배치된다. 기판 지지부는 처리를 위해 기판을 지지하도록 구성된다. 상부 내측 반사체는 챔버 본체에, 기판 지지부 위에 배치된다. 가열 변조기 조립체는 상부 내측 반사체에 배치된다. 가열 변조기 조립체는 가열 변조기 하우징 및 복수의 가열 변조기들을 포함한다. 가열 변조기 하우징은, 하우징 평면을 한정하는 하우징 부재, 측벽, 및 환형 연장부를 포함한다. 측벽은 하우징 평면에 대해 수직으로 연장된다. 환형 연장부는 측벽으로부터 외측으로 연장된다. 복수의 가열 변조기들은 하우징 부재에 위치된다.
또 다른 실시예에서, 기판을 처리하는 방법이 본원에 개시된다. 에피택셜 층이 기판의 표면 상에 형성된다. 복수의 가열 램프들이 기판을 가열한다. 하나 이상의 가열 변조기는, 목표 영역을 가열함으로써, 목표 영역에서의 기판의 온도를 조정한다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하며, 그러므로 그의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른, 프로세스 챔버(100)의 측단면도를 예시한다.
도 2는 일 실시예에 따른, 도 1의 프로세스 챔버의 상부 광 변조기 조립체의 측단면도를 예시한다.
도 3은 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체를 갖는, 도 1의 프로세스 챔버의 평면도를 예시한다.
도 4는 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체를 갖는, 도 1의 프로세스 챔버의 평면도를 예시한다.
도 5는 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체를 갖는, 도 1의 프로세스 챔버의 평면도를 예시한다.
도 6은 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체의 단면도를 예시한다.
도 7a는 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체의 단면도를 예시한다.
도 7b는 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체의 단면도를 예시한다.
도 7c는 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체의 단면도를 예시한다.
도 8은 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체의 가열 변조기를 예시한다.
도 9는 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체의 가열 변조기를 예시한다.
도 10은 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체의 가열 변조기를 예시한다.
명확성을 위해, 적용가능한 경우에, 도면들 간에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 추가적으로, 일 실시예의 요소들은 본원에 설명된 다른 실시예들에서의 활용을 위해 유리하게 적응될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 프로세스 챔버(100)의 측단면도이다. 프로세스 챔버(100)는 에피택셜 필름들을, 프로세스 챔버에 배치된 기판(101) 상에 증착시키도록 구성된다. 프로세스 챔버(100)는, 하나 이상의 측벽(103), 바닥부(104), 최상부(106), 상부 돔(108), 및 하부 돔(110)을 갖는 챔버 본체(102)를 포함한다. 챔버 본체(102)는 내부 체적(111)을 한정한다.
프로세스 챔버(100)는, 프로세스 챔버에 배치된 기판 지지부(112)를 더 포함할 수 있고, 기판 지지부는 서셉터일 수 있다. 기판 지지부(112)는 처리 동안 기판(101)을 지지하도록 구성된다. 프로세스 챔버(100)는 하나 이상의 램프(114)를 더 포함한다. 하나 이상의 램프(114)는 기판 지지부(112) 위 및/또는 아래에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 램프들(114)은 텅스텐 필라멘트 램프들일 수 있다. 램프들(114)은 기판(101) 및/또는 기판 지지부(112)를 가열하기 위해 하부 돔(110)을 통해 복사선, 예컨대, 적외 복사선을 지향시키도록 구성된다. 하부 돔(110)은 투명 물질, 예컨대, 석영으로 만들어질 수 있다. 프로세스 챔버는 하부 외측 반사체(116) 및 하부 내측 반사체(118)를 더 포함할 수 있다. 하부 외측 반사체(116)는 하부 돔(110) 아래에 위치되고, 하부 내측 반사체(118)를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 하부 외측 반사체(116) 및 하부 내측 반사체(118)는 알루미늄으로 형성될 수 있고, 반사성 물질, 예컨대, 금으로 도금될 수 있다. 온도 센서(120), 예컨대, 고온계는, 기판(101)의 후면 또는 기판 지지부(112)의 온도를 검출하기 위해 하부 내측 반사체(118)에 설치될 수 있다.
기판 지지부(112) 위에 위치된 램프들(114)은 상부 돔(108)을 통해 기판 지지부(112) 쪽으로 복사선, 예컨대, 적외 복사선을 지향시키도록 구성된다. 상부 돔(108)은 투명 물질, 예컨대, 석영으로 형성될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 상부 내측 반사체(122) 및 상부 외측 반사체(124)를 더 포함할 수 있다. 상부 외측 반사체(124)는 상부 내측 반사체(122)를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 상부 내측 반사체(122) 및 상부 외측 반사체(124)는 알루미늄으로 형성될 수 있고, 반사성 물질, 예컨대, 금으로 도금될 수 있다. 일 실시예에서, 램프들(114)은 상부 외측 반사체(124)에, 그러나 상부 내측 반사체(122)의 외부에 위치될 수 있다.
프로세스 챔버(100)는, 하나 이상의 가열 변조기(126)를 갖는 가열 변조기 조립체(125)를 더 포함할 수 있다. 가열 변조기 조립체(125)는 상부 내측 반사체(122) 내에 위치될 수 있다. 가열 변조기들(126)은, 기판 온도를 미세조정함으로써 기판(101)의 특정 영역들에서 기판(101)의 온도를 증가시키도록 구성된다. 가열 변조기들(126)은 기판(101) 상의 차가운 점들/링들을 보상할 수 있으며, 따라서, 더 균일한 에피택셜 성장을 초래한다. 예를 들어, SiP 및 SEG Si 프로세스들의 두께 프로파일은, 차가운 점들 및/또는 링들이 폭이 40-80 mm이고 크기가 1-8 C임을 나타낸다. 가열 변조기들(126)의 3개의 예들(가열 변조기들(800, 900, 및 1000))은, 도 8-10과 함께, 이하에서 더 상세히 논의된다. 3개의 가열 변조기들은 기판(101)의 상이한 폭을 처리하는 데에 유용하다.
프로세스 챔버(100)는, 에피택셜 증착들에 사용되는 프로세스 가스를 공급할 수 있는 하나 이상의 프로세스 가스 공급원(130)에 결합될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 배출 디바이스(132), 예컨대, 진공 펌프에 추가로 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스들은 프로세스 챔버(100)의 일 측(예를 들어, 도 1의 좌측) 상에 공급될 수 있다. 가스들은, 기판(101) 위에서 프로세스 가스들의 교차 유동을 생성하기 위해, 반대쪽 측(예를 들어, 도 1의 우측) 상에서 프로세스 챔버(100)로부터 배출될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 또한, 퍼지 가스 공급원(134)에 결합될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체(125)의 단면도를 예시한다. 가열 변조기 조립체(125)는, 하우징 평면(294)을 한정하는 가열 변조기 하우징(200), 측벽(291), 환형 연장부(293), 및 하나 이상의 가열 변조기(126)를 포함한다. 측벽(291)은 하우징 평면(294)에 대해 수직으로 연장된다. 환형 연장부는 측벽(291)으로부터 외측으로 연장된다. 가열 변조기 하우징(200)은 상부 내측 반사체(122)의 내부 체적에 위치될 수 있다. 가열 변조기 하우징(200)은 상부 내측 반사체(122)에 개장되도록 구성된다. 개장 설계는 현재의 하드웨어의 능력을 확장하도록 구성된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 하나 이상의 가열 변조기(126)는 수직 램프들(202)인데, 즉, 하나 이상의 가열 변조기(126)는 가열 변조기 하우징(200)의 측벽(291)에 평행한 장축(299)을 갖는다. 수직 램프들(202)은 가열 변조기 하우징(200)에 배치된다. 일 실시예에서, 수직 램프들(202)은 튜브(204)에 위치될 수 있다. 튜브(204)는 반사성 물질, 예컨대, 금으로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 튜브(204)는 반사성 물질의 코팅을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 하우징(200)의 하부 표면도 반사성 코팅을 포함할 수 있다. 수직 램프들(202)은 상부 돔(108) 근처에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 수직 램프들(202)은 가능한 한 상부 돔(108) 가까이에 위치될 수 있다.
여러 가지 인자들이 수직 램프들(202)의 조정 능력들에 영향을 미칠 수 있다. 일 실시예에서, 수직 램프들(202) 간의 간격(S)은, 램프들(202)로부터의 복사선을 수신할, 기판(101) 상의 관심 영역에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 약 20% 만큼 간격(S)을 증가시키는 것은 변화된다. 또 다른 실시예에서, 튜브(204)의 직경(D)은, 기판(101) 쪽으로 지향되는 복사선의 세기에 영향을 미친다. 예를 들어, 약 20% 만큼 직경(D)을 감소시키는 것은 변화된다. 일반적으로, 수직 램프들 간의 간격(S)은 일정하거나 일정하지 않을 수 있다. 예를 들어, 수직 램프들(202) 간의 간격은, 상부 내측 반사체(122)의 주변부 근처에서의 수직 램프들(202) 간의 간격과 비교하여, 상부 내측 반사체의 중심 근처에서 더 가까울 수 있다. 대안적으로, 수직 램프들(202) 간의 간격은, 상부 내측 반사체(122)의 중심 근처에서의 수직 램프들(202) 간의 간격과 비교하여, 상부 내측 반사체(122)의 주변부 근처에서 더 가까울 수 있다. 일 실시예에서, 상부 내측 반사체(122)의 중심에 더 가까운 수직 램프들(202) 간의 간격은 약 2 cm이고, 상부 내측 반사체(122)의 주변부 근처에서의 수직 램프들(202) 간의 간격은 약 4 cm이다. 추가적으로, 튜브들(204)은 수직 램프들(122)과 유사한 간격을 포함할 수 있다. 예를 들어, 튜브들(204) 간의 간격은, 상부 내측 반사체(122)의 주변부 근처에서의 튜브들(204) 간의 간격과 비교하여, 상부 내측 반사체(122)의 중심 근처에서 더 가까울 수 있다. 대안적으로, 튜브들(204) 간의 간격은, 상부 내측 반사체(122)의 중심 근처에서의 튜브들(204) 간의 간격과 비교하여, 상부 내측 반사체(122)의 주변부 근처에서 더 가까울 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가열 램프들(114)은 상부 내측 반사체(122) 주위에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 수직 램프들(202)은 가열 램프들(114)과 동일한 높이 상에 위치될 수 있다. 가열 램프들(114)에 대한 수직 램프들(202)의 위치결정이 또한, 기판(101)의 복사조도 프로파일에 영향을 미칠 수 있다.
각각의 수직 램프(202)는 일반적으로, 튜브(204)의 길이방향 축을 따라 수직 램프(202)의 제1 단부로부터 수직 램프의 제2 단부까지 연장된다. 제1 단부는 튜브(204)의 대응 단부로부터 1-10 mm일 수 있고, 제2 단부는 튜브 개구부로부터 1-20 mm일 수 있다. 튜브들(204) 내의 수직 램프들(202)의 함몰부 깊이는 일정할 수 있거나, 임의의 패턴 또는 관계에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제1 복수의 수직 램프들(202)은 그들의 각각의 튜브들(204) 내에 제1 깊이로 함몰되고, 제2 복수의 수직 램프들(202)은 그들의 각각의 튜브들(204) 내에, 제1 깊이와 상이한 제2 깊이로 함몰된다. 일 실시예에서, 하우징(200)은 하우징 내에 형성된 도관(280)을 포함할 수 있다. 도관(280)은 하우징(200)의 측벽들을 통해 냉각 유체를 유동시키도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 하우징의 도관(280)은 하우징(200)의 제2 유체 도관(도시되지 않음)과 유체 연통할 수 있다. 유체는 최상부에서 들어오고 나간다. 유체는 또한, 내측 반사체의 벽들을 통해 하방으로 하우징(200)까지 유동할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 가열 변조기 조립체(125)를 갖는 프로세스 챔버(100)의 평면도를 예시한다. 램프들(114)은 상부 내측 반사체(122)를 수평으로 둘러싸는 것으로 도시된다. 일 실시예에서, 램프들(114)은 챔버 반경을 따라 장축으로 배향된다. 램프들(114)은 상부 외측 반사체(124)와 상부 내측 반사체(122) 사이에서 연장된다. 도 3의 실시예에서, 상부 내측 반사체(122)는 원형 형상을 갖고 상부 외측 반사체(124)는 코너들이 있는 구간적으로 선형인 형상을 가지며, 따라서, 램프들(114) 주위에 인클로저를 형성한다. 가열 변조기 하우징(200)은 단일축 대형(302)을 갖는 것으로 도시된다. 가열 변조기 하우징(200)은 수직 방식으로 단일축을 따라 상부 내측 반사체(122)의 내부에 가열 변조기들(126)을 수납한다. 일 실시예에서, 가열 변조기들(126)은 2개의 행들(322, 324) 및 6개의 열들(326, 327, 328, 329, 330, 331)로 배열되고, 도 3의 평면에 대해 수직인 방향으로 연장된다. 6개의 열들(326-331) 중 3개의 열들(326-328)은 가열 변조기 하우징(200)의 제1 측(334) 상에 위치된다. 6개의 열들(326-331) 중 3개의 열들(329-331)은 가열 변조기 하우징(200)의 제2 측(336) 상에 위치된다. 제1 측(334) 상의 가열 변조기들(126)의 제1 열(326) 및 제2 측(336) 상의 가열 변조기들(126)의 제1 열(331)은 가열 변조기 하우징(200)의 중심(C)으로부터 약 75 mm 떨어져 위치된다. 제1 측(334) 상의 가열 변조기들(126)의 마지막 열(328) 및 제2 측(336) 상의 가열 변조기들(126)의 마지막 열(329)은 가열 변조기 하우징(200)의 중심(C)으로부터 약 25 mm에 위치된다. 가열 변조기들(126)은, 가열 변조기들(126)이 복사선을 기판(101) 상의 특정 관심 영역들에 지향시킬 수 있도록 이격될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 가열 변조기들(126)은 2개의 클러스터들(304, 306)로 배열될 수 있다. 각각의 클러스터(304, 306)는 가열 변조기들(126)의 3개의 쌍들을 포함한다. 일 실시예에서, 가열 변조기들(126)의 쌍들은 약 30 mm 떨어져 이격된다. 단일축 대형(302)을 갖는 가열 변조기 하우징(200)은 다른 광 변조기 배열들이 가능하다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른, 프로세스 챔버(100)의 평면도를 예시한다. 가열 변조기 하우징(200)은 2축 대형(400)을 갖는다. 2축 대형(400)은, 가열 변조기들(126)이 가열 변조기 하우징(200)의 제1 축(402) 및 제2 축(404)을 따라서 위치될 수 있도록 구성된다. 상이한 가열 변조기 하우징(200) 형상은 가열 변조기들(126)에 의해 발생되는 복사조도 프로파일에 영향을 준다. 2축 대형은 4개의 팔 구조들(412-416)을 갖고, 각각의 팔 구조(412-416)는 동일한 개수의 가열 변조기들 ― 도 4의 실시예에서는 3개의 가열 변조기들 ― 을 갖지만, 각각의 팔 구조에서의 가열 변조기들의 개수는 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 대형(400)의 중심으로부터 각각의 팔 구조의 제1 가열 변조기(126)까지의 거리는 75 mm일 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 팔 구조(410-416)의 마지막 가열 변조기(126)(대응하는 팔 구조의 단부에 가장 가까움)로부터, 대응하는 팔 구조의 단부까지의 거리는 0.1 mm 내지 20 mm이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른, 프로세스 챔버(100)의 평면도를 예시한다. 가열 변조기 하우징(200)은 다중축 대형(500)을 갖는다. 다중축 대형(500)은, 가열 변조기들이 상부 내측 반사체(122)의 내부의 2개 이상의 축을 따라 위치될 수 있도록 구성된다. 다중축 대형(500)에서, 가열 변조기들(126)은, 2개의 상이한 축들에 위치된 가열 변조기들(126)이 정렬되지 않도록 약 50 mm 떨어져 이격될 수 있다. 도 5의 예에 예시된 바와 같이, 다중축 대형(500)은 3개씩 4개의 군들로 배열된 12개의 가열 변조기들(126)을 포함한다. 3개씩 있는 각각의 군은, 대형(500)의 중심 근처의 위치로부터 대형(500)의 주변부 근처의 위치까지의 나선형 곡선을 따라 정렬된다. 중심 근처의 위치는 상부 내측 반사체(122)의 중심으로부터 에지까지의 거리의 약 40%이다. 각각의 군은 최내측(514), 중간(512), 및 최외측(510) 가열 변조기들을 갖는다. 최내측 가열 변조기들(514)은 제1 사각형(520)(가상으로 도시됨)으로 배열되고, 중간 가열 변조기들(512)은 제2 사각형(522)(가상으로 도시됨)으로 배열되고, 최외측 가열 변조기들(510)은 제3 사각형(524)(가상으로 도시됨)으로 배열된다. 제1 사각형(520)은 제1 길이 및 제1 폭을 갖는다. 제2 사각형(522)은 제2 길이 및 제2 폭을 갖는다. 제3 사각형(524)은 제3 길이 및 제3 폭을 갖는다. 제1 길이는 제2 길이 미만이다. 제1 폭은 제2 폭 미만이다. 제2 길이는 제3 길이 미만이다. 제2 폭은 제3 폭 미만이다. 일 실시예에서, 제1 사각형(520), 제2 사각형(522), 및 제3 사각형(524)은 동일한 중심을 공유한다. 제2 사각형(522)은 제1 사각형(520) 및 제3 사각형(524)에 대해 회전된다. 제3 사각형(524)은 제1 사각형(520) 및 제2 사각형(522)에 대해 회전된다. 도 5의 실시예에서, 제1 사각형(520)에 대한 제2 사각형(522)의 각도는 약 40°이고, 제2 사각형(522)에 대한 제3 사각형(524)의 각도는 약 30°이다. 대형(500)에서의 가열 변조기들(126)의 상대 위치들은, 일부 경우들에서 사각형들을 직사각형들로 만드는 것을 포함하여, 나선형 곡선들 및 사각형들에 대해 임의의 원하는 간격 또는 배향을 달성하기 위해 조정될 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체(125)의 단면도를 예시한다. 가열 변조기 조립체(125)는 가열 변조기 하우징(600) 및 하나 이상의 가열 변조기(126)를 포함한다. 가열 변조기 하우징(600)은 가열 변조기 하우징(200)과 실질적으로 유사하다. 도 6에 도시된 실시예에서, 하나 이상의 가열 변조기(126)는 수평 램프들(602)인데, 즉, 하나 이상의 가열 변조기(126)는 가열 변조기 하우징(600)의 측벽에 대해 수직인 장축(630)을 갖는다. 수평 램프들(602)은 가열 변조기 하우징(600)에 배치된다. 일 실시예에서, 수평 램프들(602)은 튜브(604)에 배치된다. 하나 이상의 수평 램프(602)는 각각의 튜브(604)에 배치될 수 있다. 튜브(604)는 반사성 물질, 예컨대, 금으로 형성될 수 있다. 수평 램프들(602)은, 튜브(604)가, 가열 변조기 하우징(600)에 형성된 개구부(606)와 연통하도록 위치될 수 있다. 튜브들(604)은 계단 방식으로 가열 변조기 하우징(600)에 적층될 수 있다. 일 실시예에서, 튜브들(604)은 중앙 개구부(606) 주위에 적층될 수 있다. 예를 들어, 중앙 개구부(606)의 제1 측 상에 적층된 3개의 튜브들(604)이 있을 수 있고, 중앙 개구부(606)의 제2 측 상에 적층된 3개의 튜브들(604)이 있을 수 있다. 계단식 대형은, 각각의 개구부가, 가열 변조기 하우징(600)의 출구 표면과 주어진 튜브(604) 사이에서 유체 연통하는 것을 허용한다. 일 실시예에서, 각각의 튜브(604)는 단일 개구부(606)와 연통한다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 튜브(604)는 단일 개구부(606)와 연통한다. 수평 램프들(602)은 기판(101)의 표면을 향해 개구부들(606) 하방으로 복사선을 지향시키도록 구성된다.
도 7a는 또 다른 실시예에 따른, 가열 변조기 조립체(125)의 단면도를 예시한다. 가열 변조기 조립체(125)는 가열 변조기 하우징(700) 및 하나 이상의 가열 변조기(126)를 포함한다. 가열 변조기 하우징(700)은 가열 변조기 하우징들(200 및 600)과 실질적으로 유사하다. 가열 변조기 하우징(700)은 하나 이상의 링 형상 개구부(704)를 포함한다. 하나 이상의 링 형상 개구부(704)는 하나 이상의 가열 변조기(126)를 수납한다. 도 7a에 도시된 실시예에서, 하나 이상의 가열 변조기(126)는 선형 램프들(702)의 형태이다. 선형 램프들(702)은 각각의 링 형상 개구부(704)의 둘레 주위에 구분적으로 배열될 수 있다. 도 7a에 예시된 바와 같이, 선형 램프들의 배열은 축대칭이다. 하나 이상의 링 형상 개구부(704)는, 금으로 형성될 수 있는 반사면(706)을 포함한다. 링 형상 개구부들(704)은, 방출되는 복사선의 초점을 링 형상 개구부들(704) 근처에 생성하는 단면 형상을 갖는다. 형상은 원형, 타원형, 포물선형, 쌍곡선형, 다각형, 또는 이들의 임의의 혼합형 또는 중간형일 수 있다. 예를 들어, 도 7b는 다각형인 개구부들(714)을 갖는 가열 변조기 조립체(125)의 단면도를 예시한다. 링 형상 개구부들(704)은 동일한 초점 특성들을 갖는 동일한 형상일 수 있거나, 상이한 초점 특성들을 갖는 상이한 형상들일 수 있다. 예를 들어, 링 형상 개구부(704)의 초점은, 링 형상 개구부(704)에 배치된 필라멘트(702)와 함께, 어느 정도, 상부 내측 반사체(122)의 측(720)에 평행하거나 상부 내측 반사체(122)의 측(720)에 평행하지 않은 선을 한정할 수 있다. 링 형상 개구부(704)의 단면 형상은 링 형상 개구부의 전체 길이에 대해 일정할 수 있거나, 임의의 패턴에 따라 변할 수 있다. 선형 램프들(702)은 상이한 초점들로 가열 변조기 하우징(700)에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 선형 램프(702)의 필라멘트(도시되지 않음)는 작을 것이고, 초점은 반사면(706)에 가깝다. 이는, 포물선 트렌치의 초점 근처에 필라멘트를 위치시킴으로써 더 균일한 적용범위를 초래한다. 예를 들어, 필라멘트는 직경이 약 2.5 mm일 것이고, 초점은 반사면(706)으로부터 5 mm 떨어진다. 일 실시예에서, 선형 램프들(702)은 물체 평면에 위치되고 기판(101)은 상 평면에 위치된다.
예컨대, 도 7c에 도시된 일 실시예에서, 가열 변조기 조립체(125)는, 개구부(704)에 위치된 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 가열원(720)을 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 LED 가열원(720)은 냉각 튜브(212) 주위에 위치될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른, 가열 변조기(800)를 예시한다. 가열 변조기(800)는 위에서 언급된 실시예들 중 임의의 실시예의 가열 변조기(126) 대신에 사용될 수 있다. 가열 변조기(800)는 본체(802)를 포함한다. 본체(802)는 내부 체적(803)을 한정한다. 가열 변조기(800)는, 내부 체적(803)에 배치된, 램프(804), 제1 볼록 렌즈(806), 및 제2 볼록 렌즈(808)를 더 포함한다. 제1 볼록 렌즈(806)는 램프(804)로부터의 광선들을 집광하고 시준하도록 구성된다. 제2 볼록 렌즈(808)는 시준된 광선들을 기판(101) 상에 모으도록 구성된다. 가열 변조기(800)는, 기판(101)이 제2 볼록 렌즈(808)의 초점에 위치되도록 위치된다. 가열 변조기(800)가 튜브 반사체에 위치되기 때문에, 튜브 반사체는 제1 볼록 렌즈(806)의 집광 각도를 벗어난 광선들의 에너지를 소산시키는 것을 돕는다. 가열 변조기(800)는 낮은 에너지를 기판(101) 상의 중간 크기 영역에 전달할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른, 가열 변조기(900)를 예시한다. 가열 변조기(900)는 램프(902) 및 타원형 반사체(904)를 포함한다. 일 실시예에서, 램프(902)는 급속 열 처리(RTP) 램프이다. 램프(902) 및 기판(101)은, 이들이 타원형 반사체(904)의 초점들에 놓이도록 위치된다. 램프(902)로부터 방출되고 타원형 반사체에 의해 집광된 광선들은 제2 초점, 즉, 기판(101) 상에 모인다. 기판은 어떠한 집속 없이 램프(902)로부터 직접적인 산란된 조사의 일부를 수신할 것이다. 가열 변조기(900)는 높은 에너지를 기판(101)의 큰 영역에 전달하도록 구성된다.
도 10은 일 실시예에 따른, 가열 변조기(1000)를 예시한다. 가열 변조기(1000)는 다이오드 레이저(1002), 광섬유(1004), 및 볼록 렌즈(1006)를 포함한다. 다이오드 레이저(1002)는 광섬유(1004)를 통해 전달된다. 볼록 렌즈(1006)는 광섬유(1004)의 전방에 장착된다. 볼록 렌즈는 기판(101) 상의 레이저 점 크기를 제어하도록 구성된다. 가열 변조기(1000)는 높은 에너지를 기판(101)의 작은 영역에 전달하도록 구성된다.
도 8-10에서 위에서 논의된 가열 변조기들(800, 900, 1000) 중 임의의 가열 변조기는 도 1-7에서 논의된 가열 변조기 조립체에 사용될 수 있다. 추가적으로, 가열 변조기들(800-1000)의 임의의 조합이 또한 사용될 수 있다.
작동 시에, 프로세스 챔버는 기판의 표면 상에 에피택셜 층을 형성한다. 하나 이상의 가열 램프(114)는 기판의 적어도 최상부 표면을 가열하도록 구성된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 가열 램프(114)는 또한, 기판의 바닥 표면을 가열하도록 구성된다. 가열 변조기 조립체(125)는 기판 상의 관심 영역들을 선택적으로 가열한다. 예를 들어, 가열 변조기들은, 종래의 처리 동안 발생하는 전형적인 차가운 점들이 회피되도록, 기판 온도를 미세조정하도록 구성된다.
전술한 내용은 특정 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들은 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 조립체로서,
    상부 외측 반사체를 포함하고, 상기 상부 외측 반사체는 상기 상부 외측 반사체에 위치된 복수의 램프들을 포함하고, 상기 복수의 램프들은 상부 내측 반사체를 둘러싸고, 상기 복수의 램프들 중 각각의 램프는 제1 장축을 갖고, 상기 상부 내측 반사체 및 상기 상부 외측 반사체는 상기 복수의 램프들 주위에 인클로저를 형성하고, 상기 상부 내측 반사체는 상기 상부 내측 반사체에 위치된 가열 변조기 조립체를 포함하고, 상기 가열 변조기 조립체는:
    상기 상부 내측 반사체에 개장되도록 구성된 가열 변조기 하우징 ― 상기 가열 변조기 하우징은 하우징 평면을 한정하는 하우징 부재, 상기 하우징 평면에 대해 수직으로 연장되는 측벽, 및 상기 측벽으로부터 외측으로 연장되는 환형 연장부를 포함함 ―; 및
    상기 하우징 부재에, 상기 복수의 램프들과 동일한 수평 높이 상에 위치된 복수의 가열 변조기들 ― 각각의 가열 변조기는 각각의 제1 장축에 대해 실질적으로 수직인 제2 장축을 가짐 ― 을 포함하는, 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열 변조기 하우징은, 제1 축 및 제2 축을 따라 위치된 가열 변조기들을 갖는 2축 대형으로 이루어진 다중축 배열로 되어 있는, 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열 변조기 하우징은, 2개 이상의 축들을 따라 위치된 가열 변조기들을 갖는 다중축 대형으로 이루어진 다중축 배열로 되어 있는, 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열 변조기들 각각은:
    본체;
    상기 본체에 배치된 필라멘트;
    상기 필라멘트로부터의 광선들을 집광하고 시준하기 위해 상기 본체에 배치된 제1 볼록 렌즈; 및
    상기 시준된 광선들을 모으기 위해 상기 본체에 배치된 제2 볼록 렌즈를 포함하는, 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열 변조기들 각각은:
    램프; 및
    상기 램프가 타원형 반사체의 초점에 위치되도록 상기 램프 주위에 위치된 타원형 반사체를 포함하는, 조립체.
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    상기 2축 대형은 복수의 팔 구조들을 포함하고, 각각의 팔 구조는 동일한 개수의 가열 변조기들을 갖는, 조립체.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 다중축 대형은 동일한 개수의 가열 변조기들을 갖는 복수의 군들을 포함하는, 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 군들 각각은, 상기 다중축 대형의 중심 근처의 위치로부터 상기 다중축 대형의 주변부까지의 나선형 곡선을 따라 정렬되는, 조립체.
  10. 프로세스 챔버로서,
    내부 체적을 한정하는 챔버 본체;
    상기 챔버 본체에 배치된 기판 지지부 ― 상기 기판 지지부는 처리를 위해 기판을 지지하도록 구성됨 ―;
    상기 챔버 본체에, 상기 기판 지지부 위에 배치된 상부 내측 반사체; 및
    상기 상부 내측 반사체에 배치된 가열 변조기 조립체를 포함하고, 상기 가열 변조기 조립체는,
    하우징 평면을 한정하는 하우징 부재, 상기 하우징 평면에 대해 수직으로 연장되는 측벽, 및 상기 측벽으로부터 외측으로 연장되는 환형 연장부를 포함하는 가열 변조기 하우징 ― 상기 가열 변조기 하우징은 다중축 배열임 ―; 및
    상기 하우징 부재에 위치된 복수의 가열 변조기들을 포함하는, 프로세스 챔버.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 다중축 배열은 정렬되지 않은 2개 이상의 축들을 따라 위치된 가열 변조기들을 갖는 다중축 대형인, 프로세스 챔버.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 가열 변조기들 중 적어도 하나는:
    본체;
    상기 본체에 배치된 필라멘트;
    상기 필라멘트로부터의 광선들을 집광하고 시준하기 위해 상기 본체에 배치된 제1 볼록 렌즈; 및
    상기 시준된 광선들을 기판 상에 모으기 위해 상기 본체에 배치된 제2 볼록 렌즈를 포함하는, 프로세스 챔버.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 가열 변조기들 중 적어도 하나는:
    램프; 및
    상기 램프 주위에 위치된 타원형 반사체를 포함하고, 이로써, 상기 램프는 상기 타원형 반사체의 초점에 위치되는, 프로세스 챔버.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 가열 변조기들 중 적어도 하나는:
    다이오드 레이저;
    상기 다이오드 레이저에 인접하여 위치된 광섬유; 및
    레이저 점 크기를 제어하기 위해 상기 광섬유 사이에 장착된 볼록 렌즈를 포함하는, 프로세스 챔버.
  15. 기판을 처리하는 방법으로서,
    에피택셜 층을 기판의 표면 상에 형성하는 단계;
    가열 변조기 하우징을 둘러싸는 복수의 가열 램프들로 상기 기판을 가열하는 단계 ― 상기 복수의 가열 램프들 중 각각의 램프는 제1 장축을 가짐 ―; 및
    복수의 가열 변조기들을 이용하여 목표 영역을 가열함으로써, 상기 목표 영역의 상기 기판의 온도를 조정하는 단계 ― 각각의 가열 변조기는 각각의 제1 장축에 대해 실질적으로 수직인 제2 장축을 갖고 각각의 가열 변조기는 상부 내측 반사체의 내부 체적에, 상기 복수의 가열 램프들과 동일한 수평 높이 상에 위치됨 ― 를 포함하는, 기판을 처리하는 방법.
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