KR102242822B1 - 웨이퍼 처리 시스템에서의 저온 측정을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 개시된 구현예들은 막 형성 프로세스 중의 구역화된 온도 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 구현예에서, 기판 처리 장치가 제공된다. 기판 처리 장치는 진공 챔버; 복수의 열 램프와 연결된 복수의 전력 공급부; 및 복사 센서들로부터의 입력에 기초하여 전력 공급부들을 조절하는 제어기를 포함한다. 이 챔버는 처리 영역을 정의하는 측벽을 포함한다. 복수의 열 램프가 처리 영역 외부에 위치된다. 윈도우가 복수의 열 램프와 처리 영역 사이에 위치된다. 복사 소스가 측벽 내에 배치되고, 기판 지지체 부근의 영역을 향하여 복사를 지향시키도록 배향된다. 복사 소스로부터 방출된 복사를 수취하기 위해 복수의 열 램프에 대향하는 기판 지지체의 측에 복사 센서가 배치된다.

Description

웨이퍼 처리 시스템에서의 저온 측정을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR LOW TEMPERATURE MEASUREMENT IN A WAFER PROCESSING SYSTEM}
반도체 처리를 위한 방법 및 장치가 본 명세서에 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 본 명세서에 개시된 구현예들은 막 형성 프로세스 동안의 구역화된 온도 제어(zoned temperature control)를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
에피택시와 같은 반도체 프로세스들은 반도체 기판들 상에 매우 얇은 재료 층들을 형성하기 위해 반도체 처리에서 광범위하게 이용된다. 이러한 층들은 흔히 반도체 디바이스의 가장 작은 피쳐들 중 일부를 정의하며, 결정질 재료들의 전기적 특성들이 요구되는 경우에 고품질의 결정 구조를 가질 수 있다. 기판이 배치되는 프로세스 챔버에 퇴적 프리커서(deposition precursor)가 통상적으로 제공되며; 기판은 원하는 특성들을 갖는 재료 층의 성장에 알맞은 온도로 가열된다.
일반적으로, 막은 매우 균일한 두께, 조성 및 구조를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 국지적인 기판 온도, 가스 유동 및 프리커서 농도에서의 편차로 인해, 균일하며 반복가능한 특성들을 갖는 막들을 형성하는 것은 상당히 어렵다. 프로세스 챔버는 통상적으로 진공, 전형적으로는 10 Torr 미만을 유지할 수 있는 용기(vessel)이고, 오염 물질의 도입을 피하기 위해 용기 외부에 위치된 가열 램프들에 의해 열이 통상적으로 제공된다. 기판 온도의 제어 및 그에 따른 국지적 층 형성 조건들의 제어는 챔버 컴포넌트들의 열 흡수 및 방출, 그리고 프로세스 챔버 내부의 막 형성 조건들에 대한 센서들 및 챔버 표면들의 노출에 의해 복잡해진다. 균일성 및 반복성을 개선하기 위해, 온도 제어가 개선된 막 형성 챔버, 및 이러한 챔버를 동작시키는 방법에 대한 필요성이 남아있다.
반도체 처리를 위한 방법 및 장치가 본 명세서에 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 본 명세서에 개시된 구현예들은 막 형성 프로세스 중의 구역화된 온도 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 구현예에서, 기판 처리 장치가 제공된다. 기판 처리 장치는 진공 챔버; 복수의 열 램프와 연결된 복수의 전력 공급부; 및 복사 센서들로부터의 입력에 기초하여 전력 공급부들을 조절하는 제어기를 포함한다. 이 챔버는 처리 영역을 정의하는 측벽을 포함한다. 복수의 열 램프가 처리 영역 외부에 위치된다. 윈도우가 복수의 열 램프와 처리 영역 사이에 위치된다. 복사 소스가 측벽 내에 배치되고, 기판 지지체 부근의 영역을 향하여 복사를 지향시키도록 배향된다. 복사 소스로부터 방출된 복사를 수취하기 위해 복수의 열 램프에 대향하는 기판 지지체의 측에 복사 센서가 배치된다. 측벽 내에 배치된 복사 소스로부터의 복사를 복사 센서를 향하여 지향시키도록 반사 부재가 위치될 수 있다. 반사 부재는 윈도우에 인접 위치될 수 있다. 반사 부재는 윈도우에 임베딩될 수 있다. 반사 부재는 복수의 열 램프 중의 인접 열 램프들 사이에 들어맞도록 크기가 정해질 수 있다. 측벽 내에 배치된 복사 센서는 윈도우 뒤에 위치될 수 있다. 반사 부재는 2개의 조각의 밀봉된 석영 사이에 위치될 수 있다. 반사 부재는, 보호층이 위에 배치되어 있는 후방 표면 코팅된 미러일 수 있다. 복수의 열 램프와 처리 영역 사이에 위치된 윈도우는 석영일 수 있다. 윈도우는 측벽 위에 위치될 수 있고, 복수의 열 램프는 윈도우 위에 위치될 수 있다. 윈도우는 측벽 아래에 위치될 수 있고, 복수의 열 램프는 윈도우 아래에 위치될 수 있다. 윈도우는 투명 돔(transparent dome)일 수 있다.
다른 구현예에서, 기판을 처리하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 복수의 램프로부터의 복사를 윈도우를 통해 투과시킴으로써, 이 윈도우를 갖는 챔버 내의 기판 지지체 상에 배치된 기판을 가열하는 단계를 포함한다. 기판을 가로질러 프리커서 가스를 유동시킴으로써 기판 상에 층이 퇴적된다. 복수의 램프에 대향하는 기판 지지체의 측에 배치된 제1 복사 센서를 이용하여 기판의 제1 구역에서 제1 온도가 검출된다. 복수의 램프에 대향하는 기판 지지체의 측에 배치된 제2 복사 센서를 이용하여 기판의 제2 구역에서 제2 온도가 검출된다. 제1 온도에 기초하여 복수의 램프의 제1 부분에 대한 전력이 조절된다. 제2 온도에 기초하여 복수의 램프의 제2 부분에 대한 전력이 조절된다.
또 다른 구현예에서, 기판 처리 장치가 제공된다. 기판 처리 장치는 진공 챔버를 포함하고, 이 진공 챔버는 상부 투명 돔; 하부 투명 돔; 및 상부 투명 돔과 하부 투명 돔 사이에 위치된 측벽을 포함한다. 복수의 열 램프가 상부 투명 돔 또는 하부 투명 돔 중 어느 하나에 근접 위치된다. 복사 소스가 측벽 내에 배치되고, 기판 지지체 부근의 영역을 향하여 복사를 지향시키도록 배향된다. 복사 소스로부터 방출된 복사를 수취하기 위해 복수의 열 램프에 대향하는 기판 지지체의 측에 복사 센서가 배치된다. 복수의 전력 공급부가 복사 센서의 위치에 관하여 복수의 열 램프와 연결된다. 제어기가 복사 센서로부터의 입력에 기초하여 복수의 전력 공급부를 조절한다.
위에서 언급된 본 개시물의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시물의 더 구체적인 설명은 구현예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시물은 동등한 효과의 다른 구현예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시물의 전형적인 구현예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 본 명세서에 설명된 일부 구현예들에 따른 온도 제어 시스템을 포함하는 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 명세서에 설명된 일부 구현예들에 따른 다른 온도 제어 시스템을 포함하는 급속 열 프로세스(RTP: rapid thermal process) 챔버의 일 구현예의 단순화된 등축도(isometric view)이다.
도 3은 본 명세서에 설명된 일부 구현예들에 따른 또 다른 온도 제어 시스템을 포함하는 RTP 챔버의 다른 구현예의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 명세서에 설명된 일부 구현예들에 따른 방법을 도시하는 흐름도이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 구현예에 개시된 요소들은 구체적인 언급 없이도 다른 구현예들에서 유익하게 이용될 수 있는 것으로 의도된다.
본 명세서 및 첨부 청구항들에서 이용된 바와 같이, 단수 형태들("a" 및 "an")은, 콘텍스트가 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "복사 소스"에 대한 언급은 2개 이상의 복사 소스의 조합 등을 포함한다.
반도체 처리를 위한 방법 및 장치가 본 명세서에 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 본 명세서에 개시된 구현예들은 막 형성 프로세스에서의 구역화된 온도 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 현재의 온도 측정 시스템들은 기판을 향하여 지향된 열원(예를 들어, 광 어레이) 내에 고온계들을 위치시킨다. 이 위치에서, 고온계는 광 어레이로부터의 광에 의해 영향을 받는데, 이는 기판의 온도의 정밀한 측정에 영향을 미친다. 본 명세서에 설명된 일부 구현예들은 투과 고온측정(transmission pyrometry)을 수행하는 온도 제어 시스템을 이용한다. 온도 제어 시스템은 복사 소스 및 복사 센서를 포함할 수 있다. 복사 센서는 더 정확한 온도 측정을 제공하기 위해 열원으로부터 떨어져 위치된다. 복사 센서는, 복사 소스로부터 방출되어 기판(108)을 통과하는 복사뿐만 아니라, 기판에 의해 방출되는 열 복사를 측정하도록 되어 있을 수 있다. 복사 소스는 프로세스 챔버의 측벽에 위치될 수 있다. 복사 소스는 복사를 기판을 통하여 복사 센서로 지향시키도록 위치될 수 있다. 복사 소스에 의해 방출된 복사를 프로세스 챔버의 측벽으로부터 기판을 통해 복사 센서로 재지향시키기 위해 반사 부재가 이용될 수 있다. 복사 소스는 레이저일 수 있다. 반사 부재는 반투명할 수 있어, 광 어레이로부터의 광은 감쇠되지 않는다.
온도 제어 시스템은, 제1 및 제2 이산 파장에서 복사 소스로부터 기판을 통해 투과된 복사를 측정하고 제1 이산 파장에서 투과된 복사의 강도와 제2 이산 파장에서 투과된 복사의 강도와 비교하기 위한 투과 복사 검출기 시스템을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 실리콘의 밴드갭 에너지의 온도 종속성이 온도를 측정하는데 이용된다. 일부 구현예들에서, 실리콘 기판을 통해 투과된 에너지의 양이 측정되는데, 여기서 측정을 위한 소스는 또한 챔버 내의 가열 요소이다. 다른 구현예에서, 2개의 이산 파장에서의 2개의 측정치가 획득되고, 이러한 측정치들의 비율이 비교된다. 이 구현예들은, 소스 편차(source variation)를 보상할 뿐만 아니라, 밴드갭 흡수에 관련이 없는 투과에서의 편차(즉, 도펀트들, 비-스펙트럼 가변 막들(non-spectrally varying films))를 최소화할 수 있다. 다른 구현예에서, 2개의 이산 파장 소스들(LED들 또는 레이저들)은 순차적으로 점화되고, (예를 들어, 시간 도메인 파장 변조에 의해) 측정치들이 비교된다. 일부 구현예들에서, 복사 소스 신호를 변조하기 위해 회전 애퍼쳐들이 이용될 수 있다. 이 구현예들은 높은 배경 복사 소스들의 존재 하에서 실리콘 기판들 또는 박막들을 측정하는데 유용하다.
본 명세서에 설명된 일부 구현예들에서, 급속 열 처리 챔버에서 섭씨 500도 미만, 심지어는 섭씨 250도 미만의 실리콘 웨이퍼의 온도를 측정하기 위해 투과 고온계가 이용된다. 투과 고온계들은, 광원으로부터의 복사가 실리콘 웨이퍼에 의해 필터링될 때, 이 복사의 이산 파장들을 검출할 수 있다. 일부 파장 대역들에서의 실리콘의 흡수는 웨이퍼 온도 및 순도에 크게 종속된다. 온도 측정치는 이러한 온도들 이하에서의 열 처리를 위해 이용될 수 있거나, 또는 복사 고온계가 예를 들어 섭씨 400 내지 500도에서 웨이퍼 온도를 측정할 수 있는 지점까지의 예비 가열을 제어하기 위해 이용될 수 있다.
약 섭씨 350도 미만에서 유용한 저온 투과 고온계는 1 내지 1.2㎛의 파장 대역에서 필터링이 거의 또는 전혀 없는 실리콘 광 다이오드로 구현될 수 있다. 섭씨 500도까지 확장되는 파장 범위에서 유용한 투과 고온계는 InGaAs 다이오드 광 검출기, 및 약 1.2㎛ 초과의 복사를 차단하는 필터를 포함한다. 복사 및 투과 고온계들은, 광 파이프 또는 다른 광학적 광 가이드로부터 복사를 수취하고 이 복사를 투과 고온계 및 복사 고온계의 필터에 지향되는 개별 빔들로 분할하는 광학 스플리터를 포함하는 구조물로 통합될 수 있다.
도 1은 본 명세서에 설명된 일 구현예에 따른 온도 제어 시스템을 포함하는 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 온도 제어 시스템은 복사 소스(140a, 140b)(집합적으로 140), 복사 센서(170a, 170b)(집합적으로 170), 및 선택적으로 반사 부재(150a, 150b)(집합적으로 150)를 포함한다. 복사 소스(140)는, 도 1의 프로세스 챔버(100)의 처리 또는 프로세스 가스 영역(156)을 정의하는 측벽(110)에 배치된다. 복사 센서들(170)은 기판 지지체(107) 위에 위치되는 반면, 복사 가열 램프들(102)은 기판 지지체(107) 아래에 위치된다.
프로세스 챔버(100)는, 기판(108)의 상부 표면 상의 재료의 퇴적을 포함하여, 하나 이상의 기판을 처리하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 프로세스 챔버(100)는, 다른 컴포넌트들도 포함하지만 그 중에서도 프로세스 챔버(100) 내에 배치된 기판 지지체(107)의 후면(backside)(104)을 가열하기 위한 복사 가열 램프들(102)의 어레이를 포함한다. 기판 지지체(107)는 도시된 바와 같이 기판을 기판의 에지로부터 지지하는 링형 기판 지지체이거나, 디스크형 또는 플래터형 기판 지지체, 또는 복수의 핀, 예를 들어 3개의 핀일 수 있다. 기판 지지체(107)는 프로세스 챔버(100) 내에서 상부 돔(128)과 하부 돔(114) 사이에 위치된다. 기판(108)(일정한 비례로 되어 있지 않음)은 로딩 포트(103)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 이동되어 기판 지지체(107) 상에 위치될 수 있다.
기판 지지체(107)는 상승된 처리 위치에 있는 것으로 도시되어 있지만, 리프트 핀들(105)이 하부 돔(114)에 접촉하고, 기판 지지체(107) 내의 홀들을 통과하여 기판(108)을 기판 지지체(107)로부터 상승시키는 것을 허용하기 위해서 액추에이터(도시되지 않음)에 의해 처리 위치 아래에 있는 로딩 위치까지 수직으로 이동할 수 있다. 다음에, 로봇(도시되지 않음)이 프로세스 챔버(100)에 들어가서, 기판(108)에 맞물리고, 로딩 포트(103)를 통하여 프로세스 챔버로부터 기판을 제거할 수 있다. 다음에, 기판 지지체(107)는, 기판(108)의 디바이스 측(116)을 위로 향하게 한 채로 기판(108)을 기판 지지체(107)의 정면(front side)(110) 상에 배치하기 위해서 처리 위치까지 상향으로 작동될 수 있다.
기판 지지체(107)는, 처리 위치에 위치되어 있는 동안, 프로세스 챔버(100)의 내부 용적을, (기판 위에 있는) 처리 또는 프로세스 가스 영역(156) 및 (기판 지지체(107) 아래에 있는) 퍼지 가스 영역(158)으로 분할한다. 기판 지지체(107)는, 프로세스 챔버(100) 내에서의 열 및 프로세스 가스 유동의 공간적 비정상(thermal and process gas flow spatial anomalies)의 영향을 최소화하고, 그에 의해 기판(108)의 균일한 처리를 용이하게 하기 위해서, 처리 동안 중앙 샤프트(132)에 의해 회전된다. 기판 지지체(107)는 중앙 샤프트(132)에 의해 지지되고, 중앙 샤프트는 기판(108)의 로딩 및 언로딩 동안에 그리고 일부 경우들에서는 처리 동안에 기판(108)을 상하 방향(134)으로 이동시킨다. 통상적으로, 기판 지지체(107)는 낮은 열 질량(low thermal mass) 또는 낮은 열 용량(low heat capacity)을 갖는 재료로 형성되어, 기판 지지체(107)에 의해 흡수 및 방출되는 에너지가 최소화되게 한다. 기판 지지체(107)는, 램프들(102)로부터의 복사 에너지를 흡수하고 이 복사 에너지를 기판(108)에 전도하기 위해서, 실리콘 탄화물 또는 실리콘 탄화물로 코팅된 흑연으로 형성될 수 있다. 도 1에서, 기판 지지체(107)는 램프들(102)로부터의 열 복사에 대한 기판의 노출을 용이하게 하기 위해 중앙 개구를 갖는 링으로서 도시되어 있다. 또한, 기판 지지체(107)는 중앙 개구가 없는 플래터형 부재일 수도 있다. 일부 구현예들에서, 기판 지지체(107)는 복사 소스(140)에 의해 방출되는 복사의 투과를 위한 애퍼쳐들 또는 윈도우형 애퍼쳐들(windowed apertures)을 가질 수 있다.
일반적으로, 상부 돔(128) 및 하부 돔(114)은 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료(optically transparent material)로 통상적으로 형성된다. 상부 돔(128) 및 하부 돔(114)은 열 메모리(thermal memory)를 최소화하기 위해 얇은데, 통상적으로는 약 3mm 내지 약 10mm, 예를 들어 약 4mm의 두께를 갖는다. 상부 돔(128)은, 냉각 가스와 같은 열 제어 유체를 유입구(inlet portal)(126)를 통해 열 제어 공간(136)에 도입하고 열 제어 유체를 배출구(exit portal)(130)를 통해 빼냄으로써 열 제어될 수 있다. 일부 구현예들에서, 열 제어 공간(136)을 통해 순환하는 냉각 유체는 상부 돔(128)의 내측 표면 상의 퇴적을 감소시킬 수 있다.
램프들(102)의 어레이와 같은 하나 이상의 램프는, 프로세스 가스가 기판(108) 위로 지나갈 때 기판을 가열함으로써 기판(108)의 상부 표면 상으로의 재료의 퇴적을 용이하게 하기 위해, 중앙 샤프트(132) 주위에서, 특정된 최적의 요구되는 방식으로 하부 돔(114)에 인접하여 하부 돔 아래에 배치될 수 있다. 다양한 예들에서, 기판(108) 상에 퇴적된 재료는 Ⅲ족, Ⅳ족 및/또는 Ⅴ족 재료일 수 있거나, 또는 Ⅲ족, Ⅳ족 및/또는 Ⅴ족 도펀트를 포함하는 재료일 수 있다. 예를 들어, 퇴적된 재료는 갈륨 비화물, 갈륨 질화물 또는 알루미늄 갈륨 질화물을 포함할 수 있다.
램프들(102)은 약 섭씨 200도 내지 약 섭씨 1,200도의 범위 내의 온도, 예컨대 약 섭씨 300도 내지 약 섭씨 950도의 범위 내의 온도로 기판(108)을 가열하도록 되어 있을 수 있다. 램프들(102)은 선택적인 반사기(143)에 의해 둘러싸인 전구들(bulbs)(141)을 포함할 수 있다. 각각의 램프(102)는 전력 분배 보드(power distribution board)(도시되지 않음)에 연결되고, 전력 분배 보드를 통하여 각각의 램프(102)에 전력이 공급된다. 램프들(102)은, 예를 들어 램프들(102) 사이에 위치된 채널들(149)에 도입되는 냉각 유체에 의해 처리 동안에 또는 처리 이후에 냉각될 수 있는 램프헤드(145) 내에 위치된다. 부분적으로는 램프헤드(145)가 하부 돔(114)에 매우 근접해 있는 것으로 인해, 램프헤드(145)는 하부 돔(114)을 전도 냉각한다. 램프헤드(145)는 램프 벽들 및 반사기들(143)의 벽들을 또한 냉각할 수 있다. 요구되는 경우에, 램프헤드들(145)은 하부 돔(114)과 접촉할 수도 있고 접촉하지 않을 수도 있다.
선택적으로, 원형 쉴드(167)가 기판 지지체(107) 주위에 배치되고, 챔버 바디(101)의 측벽(110)에 연결될 수 있다. 쉴드(167)는, 프로세스 가스들을 위한 예비 가열 구역을 제공하는 것에 부가하여, 램프들(102)로부터의 열/광 잡음이 기판(108)의 디바이스 측(116)에 누설되는 것을 방지하거나 최소화한다. 쉴드(167)는 CVD SiC 코팅된 소결 흑연(CVD SiC coated sintered graphite), 성장된 SiC, 또는 프로세스 및 세정 가스들에 의한 화학적 파손(chemical breakdown)에 저항성이 있는 유사한 불투명 재료로 이루어질 수 있다.
기판(108)으로부터 방사되는 적외광을 다시 기판(108) 상에 반사시키기 위해서 상부 돔(128) 외부에 반사기(122)가 선택적으로 배치될 수 있다. 반사된 적외광으로 인해, 적외광이 반사되지 않았다면 프로세스 챔버(100)를 빠져나갔을 수 있는 열을 포함함으로써 가열 효율이 개선될 것이다. 반사기(122)는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 반사기(122)를 냉각하기 위한 물과 같은 유체의 유동을 운반하기 위한 머시닝된 채널들(machined channels)을 가질 수 있다. 요구되는 경우에, 반사기 영역을 금과 같은 고반사성 코팅으로 코팅하는 것에 의해 반사 효율이 개선될 수 있다.
온도 제어 시스템은 복사 소스들(140a, 140b), 복사 센서들(170a, 170b), 및 선택적으로는 반사 부재들(150a, 150b)을 포함한다. 복사 소스들(140a, 140b)은 광학 소스들일 수 있다. 복사 센서들(170a, 170b)은 광학 센서들일 수 있다. 예시적인 복사 소스들은 레이저, 발광 다이오드(LED), 저전력 백열 전구, 또는 다른 적합한 광원을 포함한다. 온도 제어 시스템들은 복사 고온계 시스템들 및/또는 투과 고온계 시스템들을 포함할 수 있다.
통상적으로, 복사 소스들(140a, 140b)은 처리 동안 기판(108)의 상이한 위치들을 관찰(viewing)하는 것을 용이하게 하기 위해 측벽(110)에서의 상이한 위치들에 배치된다. 복사 소스들(140a, 140b)은 측벽(110)에 형성된 애퍼쳐들(142a, 142b)에 위치될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복사 소스들(140a, 140b)은 프로세스 챔버(100)의 환경에 노출된다. 복사 소스들(140a, 140b)이 프로세스 챔버(100)의 환경에 노출되는 일부 구현예들에서, 복사 소스들(140a, 140b)은, 프로세스 챔버(100)에서 이용되는 처리 화학반응들(processing chemistries)로부터 복사 소스들(140a, 140b)을 보호하기 위해서 보호 코팅층으로 코팅될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복사 소스들(140a, 140b)은 프로세스 챔버(100)의 환경으로부터 격리된다. 복사 소스들(140a, 140b)은 윈도우들(144a, 144b)(집합적으로 144)에 의해 프로세스 챔버(100)의 환경으로부터 격리될 수 있다. 윈도우들(144a, 144b)은 애퍼쳐들(142a, 142b) 위에 위치된다. 윈도우들(144a, 144b)은, 윈도우들(144a, 144b)의 재료가 복사 소스들(140a, 140b)에 의해 방출된 복사에 대해서는 투과성이지만 복사 가열 램프들에 의해 방출된 복사에 대해서는 반사성이도록 선택될 수 있다. 윈도우들(144a, 144b)의 재료에 대한 예시적인 재료들은 석영, 사파이어, 탄탈룸, 탄탈라(tantala)(Ta2O5-SiO2), 티타니아(TiO2-SiO2), 실리카(SiO2), 아연, 니오비아(niobia), 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 구현예들에서, 윈도우들(144a, 144b)은 복사 소스들(140a, 140b)의 파장에 대해 선택적인 유전체 코팅으로 코팅될 수 있다.
일부 구현예들에서, 복사 소스들(140a, 140b)에는, 과열로부터 복사 소스들(140a, 140b)을 보호하기 위해서 냉각이 제공될 수 있다. 복사 소스들(140a, 140b)에 대한 냉각은 임의의 적합한 냉각 소스들 또는 메커니즘들에 의해 제공될 수 있다. 예시적인 냉각 소스들 및 메커니즘들은 능동 및 수동 냉각 소스들(예를 들어, 냉각 유체, 냉각 플레이트(chill plates) 또는 하우징, 열전기 냉각기(thermoelectric coolers)(TEC 또는 펠티에), 및/또는 반사 하우징) 양쪽 모두를 포함한다.
복사 소스(140a, 140b)로부터 방출되어 기판(108)을 통과하는 복사뿐만 아니라, 기판(108)에 의해 방출되는 열 복사를 측정하기 위한 복수의 복사 센서(170a, 170b)가 복사 가열 램프들(102)에 대향하는 기판 지지체(107)의 측에 위치된다. 통상적으로, 센서들(170)은 처리 동안 기판(108)의 상이한 위치들을 관찰하는 것을 용이하게 하기 위해 상이한 위치들에 배치된다. 일부 구현예들에서, 센서들(170)은 프로세스 챔버(100) 외부에, 예를 들어 상부 돔(128) 위에 배치된다. 일부 구현예들에서, 복사 센서들(170a, 170b)은 프로세스 챔버(100) 내에, 예를 들어 프로세스 가스 영역(156) 내에 배치된다. 일부 구현예들에서, 센서들(170)은 상부 돔(128) 내에 임베딩될 수 있다.
기판(108)의 상이한 위치들로부터 투과된 복사를 감지하는 것은, 온도 비정상(temperature anomalies) 또는 불균일이 존재하는지 여부를 판정하기 위해 기판(108)의 상이한 위치들에서의 열 에너지 양(thermal energy content), 예를 들어 온도를 비교하는 것을 용이하게 한다. 이러한 불균일은 막 형성에서의 불균일, 예를 들어 두께 및 조성에서의 불균일을 초래할 수 있다. 복사 센서들(170a, 170b)의 개수는 통상적으로 복사 소스들(140a, 140b)의 개수에 대응한다. 적어도 하나의 센서(170a, 170b)가 사용되지만, 1개보다 많은 센서가 사용될 수 있다. 상이한 구현예들은 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개 또는 그 이상의 센서(170)를 사용할 수 있다.
각각의 센서(170)는 기판(108)의 한 구역(zone)을 관찰하고, 투과된 복사를 감지하여 기판의 한 구역의 열 상태를 결정한다. 일부 구현예들에서, 구역들이 방사상으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 기판(108)이 회전되는 구현예들에서, 센서들(170)은 기판(108)의 중심과 실질적으로 동일한 중심을 갖는 기판(108)의 중심 부분에서의 중심 구역을 관찰 또는 정의할 수 있고, 하나 이상의 구역은 그 중심 구역을 둘러싸며 그 중심 구역과 동심을 이룬다. 그러나, 구역들이 동심을 이루고 방사상으로 배향되는 것이 요구되지는 않는다. 일부 구현예들에서, 구역들은 비-방사상 방식으로 기판(108)의 상이한 위치들에 배열될 수 있다.
센서들(170)은 동일한 파장 또는 스펙트럼으로 맞춰지거나, 상이한 파장들 또는 스펙트럼들로 맞춰질 수 있다. 예를 들어, 챔버(100)에서 사용되는 기판들은 조성적으로 균질일 수 있거나, 또는 상이한 조성들의 도메인들을 가질 수 있다. 상이한 파장들에 맞춰진 센서들(170)을 사용하면, 상이한 조성, 및 열 에너지에 대해 상이한 방출 응답들을 갖는 기판 도메인들을 모니터링하는 것이 허용될 수 있다.
특정 구현예들에서, 반사 부재들(150a, 150b)은, 복사 소스(140a, 140b)로부터의 복사를 기판(108)을 통해 복사 센서들(170)을 향하여 지향시키도록 프로세스 챔버(100)에 위치된다. 각각의 복사 센서(170)는 대응하는 반사 부재(150)를 가질 수 있다. 프로세스 챔버(100)에서의 반사 부재들(150)의 개수는 열 복사 센서들(170)의 개수와 동일하거나 그보다 작거나 또는 그보다 클 수 있다. 특정 구현예들에서, 각각의 반사 부재(150)는 방출된 복사의 최대 양을 이 반사 부재의 대응하는 센서(170)를 향하여 반사시키도록 위치될 수 있다.
반사 부재들(150a, 150b)은 복사 소스들(140a, 140b)에 의해 방출된 복사에 대해 반사성인 재료들을 포함한다. 반사 부재들(150a, 150b)은 복사 가열 램프들(102)에 의해 방출된 복사에 투명한 재료들을 포함할 수 있다.
특정 구현예들에서, 반사 부재들(150a, 150b)은 복사 소스들(140a, 140b)과 동일한 기판 지지체(107)의 측에 위치된다. 반사 부재들(150a, 150b)은 프로세스 챔버(100)의 저부에 위치될 수 있다. 반사 부재들(150a, 150b)은 하부 돔(114)에 인접 위치될 수 있다. 반사 부재들(150a, 150b)은 하부 돔(114) 상에 위치될 수 있다. 반사 부재들(150a, 150b)은 하부 돔(114)에 임베딩될 수 있다. 반사 부재들(150a, 150b)은 복사 가열 램프들(102) 사이에, 예를 들어 채널들(149)에 배치될 수 있다. 반사 부재들(150a, 150b)이 복사 가열 램프들(102)에 의해 방출된 복사 에너지에 대해서는 투과성이지만 복사 소스들(140a, 140b)에 의해 방출된 복사에 대해서는 반사성인 특정 구현예들에서, 반사 부재들(150a, 150b)은 램프헤드(145) 위에 위치될 수 있다.
특정 구현예들에서, 반사 부재들(150a, 150b)은 석영으로 캡슐화된다. 석영은 밀봉될 수 있다. 특정 구현예들에서, 반사 부재들(150a, 150b)은 보호층으로 코팅된 후방 표면을 갖는 미러들이다.
반사 부재들(150a, 150b)이 프로세스 챔버(100)의 환경에 노출되는 일부 구현예들에서, 반사 부재들(150a, 150b)은, 프로세스 챔버(100)에서 이용되는 처리 화학반응들로부터 반사 부재들(150a, 150b)을 보호하기 위해서 보호 코팅층으로 코팅될 수 있다.
일부 구현예들에서, 반사 부재들(150a, 150b)에는, 과열로부터 반사 부재들(150a, 150b)을 보호하기 위해서 냉각이 제공될 수 있다. 반사 부재들(150a, 150b)에 대한 냉각은 임의의 적합한 냉각 소스들 또는 메커니즘들에 의해 제공될 수 있다. 예시적인 냉각 소스들 및 메커니즘들은 능동 및 수동 냉각 소스들(예를 들어, 냉각 유체, 냉각 플레이트 또는 하우징, 열전기 냉각기(TEC 또는 펠티에), 및/또는 반사 하우징) 양쪽 모두를 포함한다.
특정 구현예들에서, 반사 부재들(150)은 기판(108)에 실질적으로 수직인 반사 빔을 제공하도록 배향된다. 일부 구현예들에서, 반사 부재들(150)은 기판(108)에 수직인 반사 빔을 제공하도록 배향되는 한편, 다른 구현예들에서, 반사 부재들(150)은 수직(normality)으로부터 약간 벗어나게 반사 빔을 제공하도록 배향될 수 있다. 법선의 약 5° 내로 기울어진 배향이 가장 빈번하게 이용된다.
최상부 열 센서(118)는, 상부 돔(128) 및/또는 기판(108)의 열 상태를 모니터링하기 위해 반사기(122)에 배치될 수 있다. 이러한 모니터링은 복사 센서들(170a, 170b)로부터 수신된 데이터와 비교하는 데에, 예를 들어 복사 센서들(170a, 170b)로부터 수신된 데이터에 결함이 존재하는지를 판정하는 데에 유용할 수 있다. 최상부 열 센서(118)는 일부 경우들에서는 1개보다 많은 개별 센서를 특징으로 하는 센서들의 어셈블리일 수 있다. 따라서, 챔버(100)는 기판의 제1 면으로부터 방출된 복사를 수취하도록 배치된 하나 이상의 센서, 및 제1 면에 반대되는 기판의 제2 면으로부터의 복사를 수취하도록 배치된 하나 이상의 센서를 특징으로 할 수 있다.
제어기(160)가 센서들(170)로부터 데이터를 수신하고, 그 데이터에 기초하여 각각의 램프(102), 또는 램프들이나 램프 구역들의 개별 그룹들에 전달되는 전력을 별개로 조절한다. 제어기(160)는 다양한 램프들 또는 램프 구역들에 독립적으로 전력을 공급하는 전력 공급부(162)를 포함할 수 있다. 제어기(160)는 원하는 온도 프로파일을 갖도록 구성될 수 있고, 센서들(170)로부터 수신된 데이터를 비교하는 것에 기초하여, 제어기(160)는 램프들 및/또는 램프 구역들에 대한 전력을 조절하여, 관측된 열 데이터를 원하는 온도 프로파일에 일치시킨다. 또한, 제어기(160)는, 일부 챔버 특성들이 시간에 따라 표류하는 경우에, 하나의 기판의 열 처리를 다른 기판의 열 처리에 일치시키기 위해 램프들 및/또는 램프 구역들에 대한 전력을 조절할 수 있다.
도 2는 본 명세서에 설명된 일 구현예에 따른 다른 온도 제어 시스템을 포함하는 급속 열 프로세스(RTP) 챔버(200)의 일 구현예의 단순화된 등축도이다. 도 1에 도시된 온도 제어 시스템과 유사하게, 도 2의 온도 제어 시스템은 복사 소스(140), 복사 센서(170), 및 선택적으로 반사 부재(150)를 포함한다.
프로세스 챔버(200)는 기판 지지체(204), 및 내부 용적(220)을 정의하는 최상부(212), 저부(210) 및 측벽들(208)을 갖는 챔버 바디(202)를 포함한다. 측벽들(208), 기판 지지체(204) 및 최상부(212) 사이에 처리 영역(215)이 정의된다. 측벽들(208)은 기판(240)(도 2에 그것의 일부가 도시되어 있음)의 출입을 용이하게 하기 위한 적어도 하나의 기판 액세스 포트(248)를 통상적으로 포함한다. 액세스 포트는 이송 챔버(도시되지 않음) 또는 로드 록 챔버(도시되지 않음)에 연결될 수 있고, 슬릿 밸브(도시되지 않음)와 같은 밸브로 선택적으로 밀봉될 수 있다.
일 구현예에서, 기판 지지체(204)는 고리형이고, 챔버(200)는 기판 지지체(204)의 내부 직경에 배치된 복사 열원(206)을 포함한다. 기판 지지체(204)는, 기판(240)을 지지하기 위해 기판 지지 링(254)이 위에 배치되어 있는 고리형 측벽(252)을 포함한다. 복사 열원(206)은 통상적으로 복수의 램프를 포함한다. 본 명세서에 설명된 구현예들과 함께 이용될 수 있는 예시적인 고온측정의 방법들 및 RTP 챔버들은 미국 특허 제7,112,763호, 미국 특허 제8,254,767호 및 미국 특허 공개 공보 제2005/0191044호에 기재되어 있다.
일 구현예에서, 챔버(200)는, 기판의 제어된 급속 가열 및 냉각을 허용하도록 기판에 걸쳐 고르게 가스를 분배하기 위한 가스 분배 유출구들을 통합한 플레이트(250)를 포함한다. 플레이트(250)는 흡수성이거나, 반사성이거나, 또는 흡수성과 반사성 영역들의 조합을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 플레이트(250)는 영역들을 가질 수 있는데, 그들 중 일부는 복사 센서들(170)의 시야 내에 있고, 일부는 고온계들의 시야 밖에 있다. 복사 센서들(170)의 시야 내의 영역들은 원형인 경우에는 직경이 약 1 인치일 수 있고, 또는 필요에 따라 다른 형상 및 크기를 가질 수 있다. 복사 센서들(170)의 시야 내의 영역들은 복사 센서들(170)에 의해 관측되는 파장 범위들에 걸쳐 매우 높은 반사성을 가질 수 있다. 복사 센서들(170)의 파장 범위 및 시야 밖에서, 플레이트(250)의 범위는 복사 열 손실을 최소화하기 위한 반사성으로부터 더 짧은 열 노출을 허용하도록 복사 열 손실을 최대화하기 위한 흡수성에 이를 수 있다.
복사 소스(140)는 프로세스 챔버(200)의 측벽(208)에 배치될 수 있다. 다수의 복사 소스가 이용되는 일부 구현예들에서, 복사 소스들(140)은 통상적으로 처리 동안 기판(240)의 상이한 위치들을 관찰하는 것을 용이하게 하기 위해 측벽(208)에서의 상이한 위치들에 배치된다. 복사 소스(140)는 측벽(208)에 형성된 애퍼쳐(242)에 위치될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복사 소스(140)는 프로세스 챔버(200)의 처리 환경에 노출된다. 복사 소스(140)가 프로세스 챔버(200)의 환경에 노출되는 일부 구현예들에서, 복사 소스(140)는, 프로세스 챔버(200)에서 이용되는 처리 화학반응들로부터 복사 소스(140)를 보호하기 위해서 보호 코팅층으로 코팅될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복사 소스(140)는 프로세스 챔버(200)의 환경으로부터 격리된다. 복사 소스(140)는 애퍼쳐(242) 위에 배치된 윈도우(144)에 의해 프로세스 챔버(200)의 환경으로부터 격리될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복사 소스(140)에는, 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같이 과열로부터 복사 소스(140)를 보호하기 위해서 냉각이 제공될 수 있다.
기판 지지체(204)의 고리형 측벽(252)은, 복사 소스(140)로부터의 빔이 반사 부재(150)에 도달하는 것을 허용하기 위해 내부에 배치된 윈도우(256)를 갖는 애퍼쳐를 또한 가질 수 있다. 윈도우(256)는 윈도우(144)에 대해 위에서 설명된 재료들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
특정 구현예들에서, 반사 부재(150)는, 복사 소스(140)로부터의 복사를 기판(240)을 통해 복사 센서들(170)을 향하여 지향시키도록 프로세스 챔버(200)에 위치된다. 위에서 설명된 바와 같이, 각각의 복사 센서(170)는 대응하는 반사 부재(150)를 가질 수 있다. 프로세스 챔버(200)에서의 반사 부재들(150)의 개수는 복사 센서들(170)의 개수와 동일하거나 그보다 작거나 또는 그보다 클 수 있다. 특정 구현예들에서, 각각의 반사 부재(150)는 방출된 복사의 최대 양을 이 반사 부재의 대응하는 복사 센서(170)를 향하여 반사시키도록 위치될 수 있다.
특정 구현예들에서, 반사 부재(150)는 복사 소스(140)와 동일한 기판 지지체(204)의 측에 위치된다. 반사 부재(150)는 프로세스 챔버(200)의 저부에 위치될 수 있다. 반사 부재(150)는 윈도우(214)에 인접 위치될 수 있다. 반사 부재(150)는 윈도우(214) 상에 위치될 수 있다. 반사 부재(150)는 윈도우(214)에 임베딩될 수 있다. 반사 부재(150)는 복사 열원(206)의 벌집형 튜브들(260) 사이에 배치될 수 있다. 특정 구현예들에서, 반사 부재(150)는 복사 열원(206)의 벌집형 튜브들(260) 위에 위치될 수 있다.
RTP 챔버(200)는, 최상부(212)에 인접하거나 최상부에 연결되거나 또는 최상부에 형성된 냉각 블록(280)을 또한 포함한다. 일반적으로, 냉각 블록(280)은 복사 열원(206)과 이격되어 복사 열원에 대향한다. 냉각 블록(280)은, 유입구(281A) 및 유출구(281B)에 연결된 하나 이상의 냉각제 채널(284)을 포함한다. 냉각 블록(280)은, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 폴리머, 또는 세라믹 재료와 같은 프로세스 저항성 재료로 이루어질 수 있다. 냉각제 채널들(284)은 나선형 패턴, 직사각형 패턴, 원형 패턴 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 채널들(284)은, 예를 들어 냉각 블록(280)을 캐스팅(casting)하고/하거나 2개 이상의 조각으로부터 냉각 블록(280)을 조립하고 이 조각들을 결합함으로써, 냉각 블록(280) 내에 일체형으로 형성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 냉각제 채널들(284)은 냉각 블록(280)으로 드릴링될 수 있다.
유입구(281A) 및 유출구(281B)는 밸브들 및 적합한 배관(plumbing)에 의해 냉각제 소스(282)에 연결될 수 있고, 냉각제 소스(282)는 내부에 배치된 유체의 압력 및/또는 유동의 제어를 용이하게 하기 위해 제어기(224)와 통신한다. 유체는 물, 에틸렌 글리콜, 질소(N2), 헬륨(He), 또는 열 교환 매질로서 이용되는 다른 유체일 수 있다.
도시된 구현예에서, 기판 지지체(204)는 선택적으로 내부 용적(220) 내에서 자기 부상(magnetically levitate)하여 회전하도록 되어 있다. 기판 지지체(204)는 처리 동안 수직으로 상승 및 하강하면서 회전할 수 있고, 또한 처리 이전에, 처리 동안에 또는 처리 이후에, 회전 없이 상승 또는 하강될 수 있다. 이러한 자기 부상 및/또는 자기 회전은, 기판 지지체를 상승/하강 및/또는 회전시키는 데에 통상적으로 요구되는 이동 부분들의 부재 또는 감소로 인한 입자 생성을 방지하거나 최소화한다.
챔버(200)는, 적외선(IR) 스펙트럼의 광을 포함할 수 있는 다양한 파장들의 광 및 열에 투명한 재료로 이루어진 윈도우(214)를 또한 포함하고, 이를 통해 복사 열원(206)으로부터의 광자들이 기판(240)을 가열할 수 있다. 일 구현예에서, 윈도우(214)는 석영 재료로 이루어지지만, 사파이어와 같이 광에 투명한 다른 재료들도 이용될 수 있다. 일 구현예에서, 윈도우(214)는, 윈도우(214)의 재료가 복사 열원(206)에 의해 방출된 복사에 대해서는 투과성이지만 복사 소스(140)에 의해 방출된 복사에 대해서는 반사성이도록 선택된다. 윈도우(214)는 윈도우(214)의 상부 표면에 연결된 복수의 리프트 핀(244)을 또한 포함할 수 있고, 이러한 리프트 핀은 선택적으로 기판(240)에 접촉하고 기판을 지지하여, 챔버(200) 안팎으로의 기판의 이송을 용이하게 하도록 되어 있다. 복수의 리프트 핀(244) 각각은 복사 열원(206)으로부터의 에너지의 흡수를 최소화하도록 구성되고, 석영 재료와 같이 윈도우(214)에 이용된 것과 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 복수의 리프트 핀(244)은, 이송 로봇(도시되지 않음)에 연결된 엔드 이펙터(end effector)의 통과를 용이하게 하기 위해 상호 방사상으로 이격되어 위치될 수 있다. 대안적으로, 엔드 이펙터 및/또는 로봇은 기판(240)의 이송을 용이하게 하기 위해 수평 및 수직 이동가능할 수 있다.
일 구현예에서, 복사 열원(206)은 제2 냉각제 소스(283)에 연결된 냉각제 어셈블리(도시되지 않음)에서의 복수의 벌집형 튜브(260)를 포함하는 하우징으로 형성된 램프 어셈블리를 포함한다. 제2 냉각제 소스(283)는 물, 에틸렌 글리콜, 질소(N2) 및 헬륨(He) 중 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 하우징 벽들(208, 210)은 제2 냉각제 소스(283)로부터의 냉각제의 유동을 위해 내부에 형성된 적합한 냉각제 채널들을 갖는 구리 재료 또는 다른 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 냉각제는, 하우징이 기판(240)보다 더 차갑도록 챔버(200)의 하우징을 냉각한다. 각각의 튜브(260)는 반사기 및 고강도 램프 어셈블리 또는 IR 방출기를 포함할 수 있고, 그것으로부터 벌집형 파이프 배열이 형성된다. 파이프들의 이러한 조밀 육각형 배열(close-packed hexagonal arrangement)은 고전력 밀도 및 양호한 공간 분해능(spatial resolution)을 복사 에너지 소스들에 제공한다. 일 구현예에서, 복사 열원(206)은 기판을 열 처리하기 위해, 예를 들어 기판(240) 상에 배치된 실리콘 층을 어닐링하기 위해 충분한 복사 에너지를 제공한다. 복사 열원(206)은 고리형 구역들을 더 포함할 수 있고, 여기서 제어기(224)에 의해 복수의 튜브(260)에 공급되는 전압은 튜브들(260)로부터의 에너지의 방사상 분포를 향상시키기 위해 변경될 수 있다.
기판(240)의 가열의 동적 제어는 기판(240)에 걸쳐 온도를 측정하도록 되어 있는 하나 이상의 복사 센서(170)에 의해 영향을 받을 수 있다.
도시된 구현예에서, 선택적인 고정자 어셈블리(218)가 챔버 바디(202)의 벽들(208)을 둘러싸고, 챔버 바디(202)의 외부를 따라 고정자 어셈블리(218)의 높이를 제어하는 하나 이상의 액추에이터 어셈블리(222)에 연결된다. 일 구현예에서(도시되지 않음), 챔버(200)는 챔버 바디 주위에 방사상으로, 예를 들어 챔버 바디(202) 주위에 약 120도 각도로 배치된 3개의 액추에이터 어셈블리(222)를 포함한다. 고정자 어셈블리(218)는 챔버 바디(202)의 내부 용적(220) 내에 배치된 기판 지지체(204)에 자기적으로 연결된다. 기판 지지체(204)는 회전자로서 기능하는 자기 부분(magnetic portion)을 포함하거나 구비할 수 있고, 그에 의해 기판 지지체(204)를 리프트하고/하거나 회전시키기 위한 자기 베어링 어셈블리를 생성한다. 일 구현예에서, 기판 지지체(204)의 적어도 일부는, 기판 지지체를 위한 열 교환 매질로서 적응되는 물, 에틸렌 글리콜, 질소(N2), 헬륨(He) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 유체 소스(286)에 연결되는 트로프(trough)(도시되지 않음)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. 고정자 어셈블리(218)는 고정자 어셈블리(218)의 다양한 부분들 및 컴포넌트들을 둘러싸기 위한 하우징(290)을 또한 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 고정자 어셈블리(218)는 서스펜션 코일 어셈블리(270) 상에 적층된 드라이브 코일 어셈블리(268)를 포함한다. 드라이브 코일 어셈블리(268)는 기판 지지체(204)를 회전 및/또는 상승/하강시키도록 되어 있는 한편, 서스펜션 코일 어셈블리(270)는 프로세스 챔버(200) 내에서 기판 지지체(204)를 수동으로 중심에 맞추도록 되어 있을 수 있다. 대안적으로, 회전 및 중심맞춤 기능들은 단일 코일 어셈블리를 갖는 고정자에 의해 수행될 수 있다.
분위기 제어 시스템(264)이 챔버 바디(202)의 내부 용적(220)에 또한 연결된다. 분위기 제어 시스템(264)은 일반적으로 챔버 압력을 제어하기 위한 진공 펌프들과 스로틀 밸브들을 포함한다. 분위기 제어 시스템(264)은 프로세스 또는 다른 가스들을 내부 용적(220)에 제공하기 위한 가스 소스들을 추가로 포함할 수 있다. 분위기 제어 시스템(264)은 열 퇴적 프로세스들, 열 에칭 프로세스들, 및 챔버 컴포넌트들의 인-시튜 세정을 위한 프로세스 가스들을 전달하도록 또한 되어 있을 수 있다. 분위기 제어 시스템(264)은 샤워헤드 가스 전달 시스템과 함께 작동한다.
프로세스 챔버(200)는 제어기(224)를 또한 포함하고, 제어기는 일반적으로 중앙 처리 유닛(CPU)(230), 지원 회로들(228) 및 메모리(226)를 포함한다. CPU(230)는, 다양한 액션들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 세팅에서 이용될 수 있는 임의의 형태의 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리(226) 또는 컴퓨터 판독가능 매체는, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 로컬 또는 원격 디지털 저장소와 같이 손쉽게 이용가능한 메모리 중 하나 이상일 수 있고, 통상적으로 CPU(230)에 연결된다. 지원 회로들(228)은 통상의 방식으로 제어기(224)를 지원하기 위해 CPU(230)에 연결된다. 이러한 회로들은 캐시, 전력 공급부, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함한다.
일 구현예에서, 액추에이터 어셈블리들(222) 각각은 챔버 바디(202)의 벽들(208)로부터 연장되는 2개의 플랜지(234) 사이에 연결된 정밀 리드 스크류(precision lead screw)(232)를 일반적으로 포함한다. 리드 스크류(232)는 스크류가 회전함에 따라 리드 스크류(232)를 따라 축방향으로 이동하는 너트(258)를 갖는다. 커플링(coupling)(236)이 고정자(218)와 너트(258) 사이에 연결되고, 그에 의해, 리드 스크류(232)가 회전함에 따라 커플링(236)은 리드 스크류(232)를 따라 이동되어 커플링(236)과의 계면에서의 고정자(218)의 높이를 제어하게 된다. 따라서, 액추에이터들(222) 중 하나의 액추에이터의 리드 스크류(232)가 회전되어 다른 액추에이터들(222)의 너트들(258) 사이에 상대 변위를 생성함에 따라, 고정자(218)의 수평 평면은 챔버 바디(202)의 중심축에 대하여 변한다.
일 구현예에서, 제어기(224)에 의한 신호에 응답하여 제어가능한 회전을 제공하도록 스텝퍼 또는 서보 모터와 같은 모터(238)가 리드 스크류(232)에 연결된다. 대안적으로, 고정자(218)의 선형 위치를 제어하기 위해, 특히 공압 실린더, 유압 실린더, 볼 스크류, 솔레노이드, 선형 액추에이터 및 캠 팔로워(cam followers)와 같은 다른 타입의 액추에이터(222)가 이용될 수 있다.
프로세스 챔버(200)는 하나 이상의 복사 센서(170)를 또한 포함하고, 이러한 복사 센서는, 처리 이전에, 처리 동안에 그리고 처리 이후에, 복사 소스(140)로부터 방출되어 기판(240)을 통과하는 복사뿐만 아니라, 기판(240)에 의해 방출되는 열 복사를 감지하도록 되어 있을 수 있다. 도 2에 도시된 구현예에서, 복사 센서들(170)은 최상부(212)를 통해 배치되지만, 챔버 바디(202) 내의 그리고 챔버 바디 주위의 다른 위치들이 이용될 수 있다. 복사 센서들(170)은, 기판의 전체 직경 또는 기판의 일부를 감지하기 위한 구성으로 최상부(212)에 연결되도록 되어 있을 수 있다. 복사 센서들(170)은, 기판(240)의 직경과 실질적으로 동일한 감지 영역, 또는 기판(240)의 반경과 실질적으로 동일한 감지 영역을 정의하는 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 복사 센서(170)는 기판(240)의 직경 또는 반경에 걸친 감지 영역을 가능하게 하기 위해 방사상 또는 선형 구성으로 최상부(212)에 연결될 수 있다. 일 구현예에서(도시되지 않음), 복수의 복사 센서(170)는 대략 최상부(212)의 중심으로부터 최상부(212)의 주변 부분까지 방사상으로 연장되는 선에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 기판(240)의 반경은 복사 센서들(170)에 의해 모니터링될 수 있는데, 이는 회전 동안 기판(240)의 직경의 감지를 가능하게 할 것이다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 챔버(200)는 "앞면이 위로 오는(face-up)" 배향으로 기판을 수취하도록 되어 있는데, 여기서 기판의 퇴적물 수취 측 또는 면은 플레이트(250)를 향하여 배향되고, 기판의 "후면"은 복사 열원(206)을 향하고 있다. 기판의 후면이 기판의 정면보다 덜 반사성일 수 있으므로, "앞면이 위로 오는" 배향은 복사 열원(206)으로부터의 에너지가 기판(240)에 의해 더 급속하게 흡수되는 것을 허용할 수 있다.
제어기(224)는 복사 센서들(170)로부터 데이터를 수신하고, 그 데이터에 기초하여 복사 열원(206)의 각각의 램프, 또는 램프들 또는 램프 구역들의 개별 그룹들에 전달되는 전력을 별개로 조절한다. 제어기(224)는 다양한 램프들 또는 램프 구역들에 독립적으로 전력을 공급하는 전력 공급부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 제어기(224)는 원하는 온도 프로파일을 갖도록 구성될 수 있고, 센서들(170)로부터 수신된 데이터를 비교하는 것에 기초하여, 제어기(224)는 램프들 및/또는 램프 구역들에 대한 전력을 조절하여, 관측된 열 데이터를 원하는 온도 프로파일에 일치시킨다. 또한, 제어기(224)는, 일부 챔버 특성들이 시간에 따라 표류하는 경우에, 하나의 기판의 열 처리를 다른 기판의 열 처리에 일치시키기 위해 램프들 및/또는 램프 구역들에 대한 전력을 조절할 수 있다.
복사 센서들(170)의 개수는 통상적으로 복사 소스들(140)의 개수에 대응한다. 도 2에는 단 하나의 센서만이 도시되어 있지만, 임의의 개수의 센서(170)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상이한 구현예들은 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개 또는 그 이상의 센서(170)를 사용할 수 있다.
도 3은 본 명세서에 설명된 구현예들에 따른 또 다른 온도 제어 시스템을 포함하는 RTP 챔버(312)의 다른 구현예의 개략적인 단면도이다. 도 3은 Ranish 등에 의한 미국 특허 제6,376,804호에 기재된 RTP 반응기(310)를 단면으로 개략적으로 도시하며, 캘리포니아주 산타 클라라에 있는 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 복사 RTP 반응기를 일반적으로 나타낸다. 반응기(310)는 프로세스 챔버(312), 챔버(312) 내에 위치된 기판 지지체(314), 및 챔버(312)의 최상부에 위치된 램프헤드 또는 복사 열원 어셈블리(316)를 포함하며, 이들 모두는 대체로 중심축(317)에 대하여 대칭으로 배열된다.
도 1 및 도 2에 도시된 온도 제어 시스템들과 유사하게, 도 3의 온도 제어 시스템은 복사 소스(140), 복사 센서(170), 및 선택적으로는 반사 부재(150)를 포함한다.
프로세스 챔버(312)는 측벽(319)을 갖는 메인 바디(318), 및 메인 바디(318)의 측벽(319) 상에 놓인 윈도우(320)를 포함한다. 메인 바디와 윈도우는 처리 영역(321)을 정의한다. 윈도우(320)는 적외광에 투명한 재료, 예를 들어 투명한 용융 실리카 석영(clear fused silica quartz)으로 이루어질 수 있다. 일 구현예에서, 윈도우(320)는, 윈도우(320)의 재료가 복사 열원 어셈블리(316)에 의해 방출된 복사에 대해서는 투과성이지만 복사 소스(140)에 의해 방출된 복사에 대해서는 반사성이도록 선택된다.
메인 바디(318)는 스테인리스 스틸로 이루어지고, 석영으로 라이닝될 수 있다(도시되지 않음). 원형 채널(322)이 메인 바디(318)의 저부 근처에 형성된다. 기판 지지체(314)는 채널(322) 내의 자기 회전자(324), 자기 회전자(324) 상에 놓이거나 자기 회전자에 다르게 연결되는 석영 튜브형 라이저(quartz tubular riser)(326), 및 라이저(326) 상에 놓이는 실리콘 코팅된 실리콘 탄화물, 불투명한 실리콘 탄화물 또는 흑연 에지 링(328)을 포함한다. 처리 동안, 기판(330) 또는 다른 기판은 에지 링(328) 상에 놓인다. 자기 고정자(332)가 자기 회전자(324) 외부에 위치되고, 중심축(317)에 대하여 자기 회전자(324)의 회전, 및 그에 따른 에지 링(328)과 지지된 기판(330)의 회전을 유도하기 위해 메인 바디(318)를 통해 자기적으로 연결된다.
윈도우(320)는 메인 바디(318)의 상부 에지 상에 놓이고, 윈도우(320)와 메인 바디(318) 사이에 위치된 O-링(334)이 윈도우와 메인 바디 사이에 기밀 밀봉을 제공한다. 복사 열원 어셈블리(316)는 윈도우(320) 위에 놓인다. 윈도우(320)와 램프헤드(316) 사이에 위치된 다른 O-링(335)이 윈도우와 램프헤드 사이에 기밀 밀봉을 제공한다. 복사 열원 어셈블리(316)는, 전기 소켓들(338)에 의해 지지되고 전기 소켓들을 통해 전기적으로 전력이 공급되는 복수의 램프(336)를 포함한다. 바람직하게는, 램프들(336)은, 석영 전구 내부에 텅스텐 필라멘트를 갖는 텅스텐 할로겐 전구와 같이 적외선에서 강하게 방출하는 백열 전구들이며, 이 석영 전구는 석영 전구를 세정하기 위해 불활성 가스로 희석되며 브롬과 같은 할로겐 가스를 함유하는 가스로 채워진다. 각각의 전구는 비교적 다공성인 세라믹 포팅 화합물(ceramic potting compound)(337)로 포팅된다. 램프들(336)은 반사기 바디(340) 상에 형성된 수직 배향된 원통형 램프 홀들(339) 내부에 위치된다. 반사기 구조물의 더 상세한 내용은 나중에 제공될 것이다. 반사기 바디(340)의 램프 홀들(339)의 개방 단부들은 윈도우(320)에 인접하지만 윈도우로부터 분리되어 위치된다.
복사 소스(140)는 프로세스 챔버(312)의 측벽(319)에 배치될 수 있다. 다수의 복사 소스가 이용되는 일부 구현예들에서, 복사 소스들(140)은 통상적으로 처리 동안 기판(330)의 상이한 위치들을 관찰하는 것을 용이하게 하기 위해 측벽(319)에서의 상이한 위치들에 배치된다. 복사 소스(140)는 측벽(319)에 형성된 애퍼쳐(382)에 위치될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복사 소스(140)는 프로세스 챔버(312)의 환경에 노출된다. 복사 소스(140)가 프로세스 챔버(312)의 환경에 노출되는 일부 구현예들에서, 복사 소스(140)는, 프로세스 챔버(312)에서 이용되는 처리 화학반응들로부터 복사 소스(140)를 보호하기 위해서 보호 코팅층으로 코팅될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복사 소스(140)는 프로세스 챔버(312)의 환경으로부터 격리된다. 복사 소스(140)는 애퍼쳐(382) 위에 위치된 윈도우(144)에 의해 프로세스 챔버(312)의 환경으로부터 격리될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복사 소스(140)에는, 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같이 과열로부터 복사 소스(140)를 보호하기 위해서 냉각이 제공될 수 있다.
특정 구현예들에서, 반사 부재(150)는, 복사 소스(140)로부터의 복사를 기판(330)을 통해 복사 센서(170)를 향하여 지향시키도록 프로세스 챔버(312)에 위치된다. 각각의 복사 센서(170)는 대응하는 반사 부재(150)를 가질 수 있다. 프로세스 챔버(312)에서의 반사 부재들(150)의 개수는 복사 센서들(170)의 개수와 동일하거나 그보다 작거나 또는 그보다 클 수 있다. 특정 구현예들에서, 각각의 반사 부재(150)는 복사의 최대 양을 이 반사 부재의 대응하는 복사 센서(170)를 향하여 반사시키도록 위치될 수 있다.
특정 구현예들에서, 반사 부재(150)는 복사 소스들(140)과 동일한 기판 지지체(314)의 측에 위치된다. 반사 부재(150)는 프로세스 챔버(312)의 최상부에 위치될 수 있다. 반사 부재(150)는 윈도우(320) 상에 위치될 수 있다. 반사 부재(150)는 윈도우(320)에 인접 위치될 수 있다. 반사 부재(150)는 윈도우(320)에 임베딩될 수 있다. 반사 부재들(150)은 복사 열원 어셈블리(316)의 램프 홀들(339) 사이에 배치될 수 있다. 특정 구현예들에서, 반사 부재(150)는 복사 열원 어셈블리(316)의 램프 홀들(339) 위에 위치될 수 있다.
냉각 챔버(342)가 상부 및 하부 챔버 벽들(344, 346) 및 원통형 벽(348)에 의해 반사기 바디(340) 내에 정의되고, 램프 홀들(339) 각각을 둘러싼다. 유입구(350)를 통해 챔버에 도입되고 유출구(352)에서 제거되는 물과 같은 냉각제가 반사기 바디(340)를 냉각하고, 램프 홀들(339)에 인접한 이동이 램프들(336)을 냉각한다. 챔버를 통한 냉각제의 적절한 유동을 보장하기 위해 배플들(354)이 포함될 수 있다. 클램프들(356)이 윈도우(320), 복사 열원 어셈블리(316) 및 메인 챔버 바디(318)를 서로에 대해 고정하고 밀봉한다.
복사 센서(170)는, 기판(330)의 하부 표면의 상이한 방사상 부분(radial portion)의 온도 또는 다른 열 특성을 검출하기 위해서, 반사기 플레이트(359)에서의 개별 애퍼쳐들(358)에 광학적으로 연결되고 이러한 애퍼쳐들에 인접 배치되며 메인 바디(318)에 지지될 수 있다. 복사 센서(170)는 전력 공급 제어기(360)에 접속되고, 전력 공급 제어기는 측정된 온도들에 응답하여 적외선 램프들(336)에 공급되는 전력을 제어한다. 적외선 램프들(336)은, 열 에지 효과들(thermal edge effects)을 고려하도록 더 조정된 방사상 열 프로파일을 제공하기 위해서, 방사상으로 배열된 구역들, 예를 들어 15개의 구역으로 제어될 수 있다. 복사 센서(170)는 기판(330)에 걸친 온도 프로파일을 나타내는 신호들을 전력 공급 제어기(360)에 제공하고, 전력 공급 제어기는 측정된 온도에 응답하여 적외선 램프들(336)의 구역들 각각에 공급되는 전력을 제어한다. 일부 구현예들에서, 반응기(310)는 7개 이상의 복사 센서(170)를 포함한다.
프로세스 챔버(312)의 메인 바디(318)는 처리 가스 유입구 포트(362) 및 가스 유출구 포트(364)를 포함한다. 동작 시에, 프로세스 챔버(312) 내의 압력은 유입구 포트(362)를 통해 프로세스 가스를 도입하기 이전에 대기압 미만(sub-atmospheric pressure)으로 감소될 수 있다. 프로세스 챔버는 진공 펌프(367) 및 밸브(363)에 의해 포트(366)를 통해 펌핑함으로써 배기된다. 압력은 통상적으로 약 1 내지 160 torr로 감소된다. 그러나, 특정 프로세스들은 종종 특정된 가스의 존재 하에서이긴 하지만 대기압에서 실행될 수 있고, 프로세스 챔버는 이러한 프로세스들에 대해서 배기될 필요는 없다.
특히 프로세스 챔버(312)가 윈도우(320)에 걸친 압력 차이를 감소시키기 위해 감소된 압력으로 펌핑될 때, 다른 진공 펌프(368)가 램프헤드(316) 내의 압력을 감소시킨다. 램프헤드(316) 내의 압력은, 냉각 챔버(342)를 통해 연장되고 반사기 바디의 내부 공간과 유체 소통하는 밸브(365)를 포함하는 포트(369)를 통해 펌핑함으로써 감소된다.
램프들(336)과 냉각 채널들(342) 사이의 열 이송을 용이하게 하기 위해 헬륨과 같은 열 전도성 가스의 가압 소스(375)가 열 전도성 가스로 복사 열원 어셈블리(316)를 채운다. 가압 소스(375)는 포트(376) 및 밸브(377)를 통해 복사 열원 어셈블리(316)에 접속된다. 열 전도성 가스는 램프헤드 커버(380)와 각각의 램프(336)의 베이스 사이에 형성된 공간(378)에 도입된다. 밸브(377)의 개방은 가스가 이 공간(378)으로 유동하게 한다. 램프 포팅 화합물(337)이 다공성이기 때문에, 열 전도성 가스는 포팅 화합물(337)을 통해 그리고 각각의 램프(336)의 벽들 주위에 유동하여, 이 램프를 냉각한다.
제어기(360)는 복사 센서들(170)로부터 데이터를 수신하고, 그 데이터에 기초하여 복사 열원 어셈블리(316)의 각각의 램프(336), 또는 램프들 또는 램프 구역들의 개별 그룹들에 전달되는 전력을 별개로 조절한다. 제어기(360)는 다양한 램프들 또는 램프 구역들에 독립적으로 전력을 공급하는 전력 공급부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 제어기(360)는 원하는 온도 프로파일을 갖도록 구성될 수 있고, 센서들(170)로부터 수신된 데이터를 비교하는 것에 기초하여, 제어기(360)는 램프들 및/또는 램프 구역들에 대한 전력을 조절하여, 관측된 열 데이터를 원하는 온도 프로파일에 일치시킨다. 또한, 제어기(360)는, 일부 챔버 특성들이 시간에 따라 표류하는 경우에, 하나의 기판의 열 처리를 다른 기판의 열 처리에 일치시키기 위해 램프들 및/또는 램프 구역들에 대한 전력을 조절할 수 있다.
도 4는 본 명세서에 설명된 구현예들에 따른 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 4는 다른 구현예에 따른 방법(400)을 요약한 흐름도이다. 블록(402)에서, 기판은 프로세스 챔버 내의 기판 지지체 상에 위치된다. 예시적인 프로세스 챔버들은 도 1, 도 2 및 도 3에 설명되어 있다. 기판 지지체는 열 복사에 대해 실질적으로 투명하고, 낮은 열 질량을 갖는다. 열 램프들이 기판에 열을 제공하도록 위치된다. 열 램프들은 기판 지지체 위에 또는 기판 지지체 아래에 위치될 수 있다.
블록(404)에서, 프로세스 가스가 프로세스 챔버에 도입된다. 프로세스 챔버의 압력은 약 0.01 Torr 내지 약 10 Torr로 설정될 수 있다. 프로세스 가스는 기판 상에 층이 형성되게 하는 임의의 가스일 수 있다. 프로세스 가스는 Ⅳ족 프리커서 및/또는 Ⅲ족 및 Ⅴ족 프리커서를 함유할 수 있고, 그로부터 실리콘 또는 게르마늄과 같은 Ⅳ족 재료 또는 알루미늄 질화물과 같은 Ⅲ/Ⅴ족 화합물 재료가 형성될 수 있다. 이러한 프리커서들의 혼합물들도 또한 이용될 수 있다. 프로세스 가스는 비반응성의 희석제 또는 캐리어 가스와 함께 유동될 수 있으며, 기판 표면에 실질적으로 평행한 층류 또는 준층류(quasi-laminar flow)로 제공될 수 있다.
블록(406)에서, 약 400℃ 내지 약 1,200℃, 예를 들어 약 600℃의 온도로 기판이 가열될 수 있다. 기판은 열원(heating source)(예를 들어, 위에서 설명된 바와 같은 복수의 램프)에 의해 가열될 수 있다. 프리커서들은 가열된 기판 표면에 접촉하고, 기판 표면 상에 층을 형성한다. 기판은 막 특성들의 균일성을 개선하기 위해 회전될 수 있다.
블록(408)에서, 제1 복사 센서에 의해 기판의 제1 구역의 제1 온도가 측정되고, 제2 복사 센서에 의해 기판의 제2 구역의 제2 온도가 측정된다. 복사 센서들은 본 명세서에 설명된 복사 소스들 및 선택적인 반사 부재들과 함께 사용된다. 일부 구현예들에서, 복사 센서들로부터 수신된 신호들은, 램프들로부터 나와서 기판으로부터 반사되는 배경 복사를 보상하도록 조절될 수 있다. 온도의 함수로서의 기판 광학 특성들은, 램프들에 의해 방출된 광의 알려진 강도와 함께, 반사된 광의 강도를 모델링하기 위해 이용될 수 있고, 모델링된 강도는 센서들의 신호대 잡음비를 개선하기 위해 복사 센서들로부터의 신호들을 조절하는데 이용될 수 있다. 일부 구현예들에서, 복사 센서에 의해 수신되는 외부 복사(extraneous radiation)를 보상하기 위한 다른 기술은 열원들과는 상이한 주파수에서 복사 소스(140)를 초핑(chop)하거나 펄스화하고, 펄스화된 신호를 배경 복사로부터 분리하기 위해 필터링 일렉트로닉스(filtering electronics)(예를 들어, 로크인 증폭기(lock-in amplifier) 및/또는 소프트웨어)를 이용하는 것이다.
블록(410)에서, 제1 온도를 제1 타깃 온도에 일치시키고 제2 온도를 제2 타깃 온도에 일치시키기 위해서, 제1 온도 및 제2 온도 판독치에 기초하여 열원에 대한 전력이 조절된다. 제1 및 제2 타깃 온도는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 막 형성이 기판의 중심에서보다 기판의 에지에서 더 빠른 것을 보상하기 위해, 제1 온도는 기판의 중심에서 측정될 수 있고, 제2 온도는 기판의 에지에서 측정될 수 있으며, 램프 전력은 기판의 에지에서보다 중심에서 더 높은 기판 온도를 제공하도록 조절된다. 요구되는 경우에, 국지적인 온도 제어의 특정성(specificity)을 증가시키기 위해, 기판 상의 2개보다 많은 위치에서 온도들을 모니터링하는데 2개보다 많은 구역이 이용될 수 있다.
블록(412)에서, 처리가 중단되고, 기판은 프로세스 챔버로부터 제거된다. 블록(414)에서, 챔버 표면들로부터 퇴적물들을 제거하기 위해 챔버에 세정 가스가 제공된다. 퇴적물들의 제거는 램프 복사 및 기판 방출에 대한 챔버 컴포넌트들의 투과율 감소를 바로잡아서, 기판마다의 막 특성들의 반복성을 유지한다. 세정 가스는 통상적으로 염소, 브롬 또는 요오드를 함유하는 가스이다. Cl2, Br2, I2, HCl, HBr 및 HI와 같은 가스들이 종종 이용된다. 할로겐 원소(elemental halogens)가 이용될 때, 챔버의 온도는 챔버의 세정을 위해 대략 일정하게 유지되거나 약간 증가될 수 있다. 할로겐화 수소가 이용될 때, 챔버의 온도는 할로겐 세정제의 감소된 농도를 보상하기 위해 통상적으로 증가된다. 할로겐화 수소를 이용한 세정 동안의 챔버의 온도는 약 800℃ 내지 약 1,200℃, 예를 들어 약 900℃로 증가될 수 있다. 원하는 세정 결과에 따라, 30초 내지 10분의 세정 이후에, 다른 기판이 처리될 수 있다.
전술한 것은 본 개시물의 구현예들에 관한 것이지만, 본 개시물의 다른 구현예들 및 추가 구현예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (16)

  1. 기판 처리 장치로서,
    진공 챔버 - 상기 진공 챔버는,
    처리 영역을 정의하는 측벽;
    상기 처리 영역 외부에 위치된 복수의 열 램프;
    상기 복수의 열 램프와 상기 처리 영역 사이에 위치된 윈도우;
    상기 측벽 내에 배치되고, 기판 지지체 부근의 영역을 향하여 복사를 지향시키도록 배향된 복사 소스;
    상기 복사 소스로부터 방출된 복사를 수취하기 위해 상기 복수의 열 램프에 대향하는 상기 기판 지지체의 측에 배치된 복사 센서; 및
    상기 측벽 내에 배치된 상기 복사 소스로부터의 복사를 상기 복사 센서를 향하여 지향시키도록 위치된 반사 부재
    를 포함함 -;
    상기 복수의 열 램프와 연결된 복수의 전력 공급부; 및
    상기 복사 센서로부터의 입력에 기초하여 상기 전력 공급부들을 조절하는 제어기
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사 부재는 상기 윈도우에 인접 위치되는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사 부재는 상기 윈도우에 임베딩되는, 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 반사 부재는 상기 복수의 열 램프 중의 인접 열 램프들 사이에 들어맞도록 크기가 정해지는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측벽 내에 배치된 상기 복사 센서는 윈도우 뒤에 위치되는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사 부재는 2개의 조각의 밀봉된 석영 사이에 위치되는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사 부재는, 보호층이 위에 배치되어 있는 후방 표면 코팅된 미러인, 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우는 석영인, 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우는 상기 측벽 위에 위치되고, 상기 복수의 열 램프는 상기 윈도우 위에 위치되는, 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우는 상기 측벽 아래에 위치되고, 상기 복수의 열 램프는 상기 윈도우 아래에 위치되는, 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우는 투명 돔(transparent dome)인, 기판 처리 장치.
  13. 기판을 처리하는 방법으로서,
    복수의 램프로부터의 복사를 윈도우를 통해 투과시킴으로써, 상기 윈도우를 갖는 챔버 내의 기판 지지체 상에 배치된 기판을 가열하는 단계;
    상기 기판을 가로질러 프리커서 가스를 유동시킴으로써, 상기 기판 상에 층을 퇴적하는 단계;
    상기 복수의 램프에 대향하는 상기 기판 지지체의 측에 배치된 제1 복사 센서를 이용하여 상기 기판의 제1 구역에서의 제1 온도를 검출하는 단계;
    상기 복수의 램프에 대향하는 상기 기판 지지체의 측에 배치된 제2 복사 센서를 이용하여 상기 기판의 제2 구역에서의 제2 온도를 검출하는 단계;
    상기 제1 온도에 기초하여 상기 복수의 램프의 제1 부분에 대한 전력을 조절하는 단계; 및
    상기 제2 온도에 기초하여 상기 복수의 램프의 제2 부분에 대한 전력을 조절하는 단계
    를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 챔버로부터 상기 기판을 제거하는 단계;
    염소, 브롬 또는 요오드를 포함하는 세정 가스를 상기 챔버로 유동시키는 단계;
    상기 챔버로부터 상기 세정 가스를 제거하는 단계; 및
    처리를 위해 제2 기판을 상기 챔버 내에 배치하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 구역은 상기 기판의 중심으로부터 제1 방사상 거리에 위치되고, 상기 제2 구역은 상기 기판의 상기 중심으로부터 제2 방사상 거리에 위치되며, 상기 제1 방사상 거리는 상기 제2 방사상 거리와는 상이한, 방법.
  16. 기판 처리 장치로서,
    진공 챔버 - 상기 진공 챔버는,
    처리 영역을 정의하는 측벽 - 상기 처리 영역은, 상기 처리 영역 안에 배치되고 수평 방향으로 기판을 지지하도록 동작 가능한 기판 지지체를 가짐 -;
    상기 기판 지지체 아래이고 상기 처리 영역 외부에 위치된 복수의 열 램프;
    상기 복수의 열 램프와 상기 처리 영역 사이에 위치된 제1 윈도우;
    상기 측벽 내에 배치되고, 방출된 복사를 상기 기판 지지체 아래이고 상기 복수의 램프 부근의 영역을 향하여 제1 경로를 따라 지향시키도록 동작 가능한 복사 소스;
    상기 복사 소스로부터 방출된 복사를 수취하도록 동작 가능하고, 상기 복수의 열 램프에 대향하는 상기 기판 지지체 위에 배치된 복사 센서; 및
    상기 복수의 열 램프와 상기 기판 지지체 사이의 상기 제1 경로의 끝에 위치된 반사 부재로서, 상기 복사 소스로부터 방출된 복사를 수취하고, 상기 측벽 내에 배치된 상기 복사 소스로부터 방출된 복사를 상기 기판을 통해 상기 복사 센서를 향하여 제2 경로를 따라 지향시키도록 동작 가능한 상기 반사 부재
    를 포함함 -;
    상기 복수의 열 램프와 연결된 복수의 전력 공급부; 및
    상기 복사 센서로부터의 입력에 기초하여 상기 전력 공급부들을 조절하는 제어기
    를 포함하는 기판 처리 장치.
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