KR102271250B1 - 램프 가열 어셈블리를 위한 확산기 - Google Patents

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Abstract

본 개시물의 실시예들은 일반적으로 광학적으로 투명한 윈도우들 및 이러한 광학적으로 투명한 윈도우들을 포함하는 처리 챔버들에 관한 것이다. 광학적으로 투명한 윈도우는 이 광학적으로 투명한 윈도우 위에 형성된 광 확산 구조물들을 포함한다. 광 확산 구조물들은 돌출 또는 만입 피쳐들을 갖는 스캘럽 또는 딤플 표면, 또는 광택제거 표면을 포함할 수 있다. 광 확산 구조물들은 램프들에 의한 불균등한 조사에 의해 야기되는 열 핫 스폿들을 감소시킴으로써 기판들의 보다 균일한 가열을 용이하게 한다.

Description

램프 가열 어셈블리를 위한 확산기{DIFFUSER FOR LAMP HEATING ASSEMBLY}
본 개시물의 실시예들은 일반적으로 반도체 기판들과 같은 기판들을 열 처리하는 것에 관한 것이다.
급속 열 처리(RTP: rapid thermal processing) 챔버들은 기판에 열 에너지를 제공하기 위해 통상적으로 램프들을 이용한다. 램프들은 램프 헤드들 내에 배열되고, 램프들로부터의 에너지는 처리 챔버 내의 기판 또는 기판 지지체를 향하여 지향되어 기판에 열 에너지를 제공한다. 램프들로부터의 복사 에너지는, 예를 들어, 램프 배열, 챔버 또는 램프 피쳐들의 기하형상, 또는 각각의 램프에 의해 방출되는 필드의 기하형상으로 인해, 불균등한 또는 불균일한 패턴들로 기판 또는 기판 지지체와 겹친다. 더욱이, 각각의 개별 램프의 조도 패턴들(irradiance patterns)은 종종 균일하지 않다. 예를 들어, 일부 램프들은, 개별 조도 패턴의 외측 부분과 비교할 때, 이러한 조도 패턴의 중심 부분에 더 많은 열 에너지를 전달할 수 있다. 불균등한 조도는 기판의 불균등한 가열을 초래하고, 이는 기판 균일성에 악영향을 미친다.
따라서, 기판들의 보다 균일한 조도가 필요하다.
본 개시물의 실시예들은 일반적으로 광학적으로 투명한 윈도우들(optically transparent windows) 및 이러한 광학적으로 투명한 윈도우들을 포함하는 처리 챔버들에 관한 것이다. 광학적으로 투명한 윈도우는 이 광학적으로 투명한 윈도우 위에 형성된 광 확산 구조물들을 포함한다. 광 확산 구조물들은 돌출 또는 만입(indented) 피쳐들을 갖는 스캘럽(scalloped) 또는 딤플(dimpled) 표면, 또는 광택제거(frosted) 표면을 포함할 수 있다. 광 확산 구조물들은 램프들에 의한 불균등한 조사(irradiation)에 의해 야기되는 열 핫 스폿들(thermal hot spots)을 감소시킴으로써 기판들의 보다 균일한 가열을 용이하게 한다.
일 실시예에서, 처리 챔버는 챔버 바디; 챔버 바디 내에 위치되고, 지지 평면에서 기판을 지지하도록 되어 있는 기판 지지체; 및 지지 평면을 향하여 복사 열을 지향시키기 위해 챔버 바디 내에 배치된 복사 열원을 포함한다. 기판 지지 평면과 복사 열원 사이에 광학적으로 투명한 윈도우가 배치된다. 광학적으로 투명한 윈도우는 이 광학적으로 투명한 윈도우 위에 하나 이상의 광 확산 구조물을 포함한다.
다른 실시예에서, 처리 챔버는 챔버 바디; 챔버 바디 내에 위치되고, 평면에서 기판을 지지하도록 되어 있는 기판 지지체; 및 챔버 바디 내에서 기판 지지 평면 아래에 배치된 복사 열원을 포함한다. 기판 지지 평면과 복사 열원 사이에 광학적으로 투명한 윈도우가 배치된다. 광학적으로 투명한 윈도우는 이 광학적으로 투명한 윈도우 위에 하나 이상의 광 확산 구조물을 포함한다.
다른 실시예에서, 처리 챔버는 챔버 바디; 챔버 바디 내에 위치된 기판 지지체; 및 기판 지지체를 향하여 복사 열을 지향시키기 위해 챔버 바디 내에 배치된 복사 열원을 포함한다. 기판 지지체와 복사 열원 사이에 광학적으로 투명한 윈도우가 배치된다. 광학적으로 투명한 윈도우는 이 광학적으로 투명한 윈도우 위에 하나 이상의 광 확산 구조물을 포함한다.
위에서 언급된 본 개시물의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시물의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시물은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시물의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 본 개시물의 일 실시예에 따른 처리 챔버의 단면도를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시물의 실시예들에 따른 광 확산 구조물들을 도시한다.
도 3은 본 개시물의 다른 실시예에 따른 광 확산 구조물을 갖는 윈도우의 부분 확대도를 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있을 것으로 고려된다.
본 개시물의 실시예들은 일반적으로 광학적으로 투명한 윈도우들 및 이러한 광학적으로 투명한 윈도우들을 포함하는 처리 챔버들에 관한 것이다. 광학적으로 투명한 윈도우는 이 광학적으로 투명한 윈도우 위에 형성된 광 확산 구조물들을 포함한다. 광 확산 구조물들은 돌출 또는 만입 피쳐들을 갖는 스캘럽 또는 딤플 표면, 또는 광택제거 표면을 포함할 수 있다. 광 확산 구조물들은 램프들에 의한 불균등한 조사에 의해 야기되는 열 핫 스폿들을 감소시킴으로써 기판들의 보다 균일한 가열을 용이하게 한다.
도 1은 본 개시물의 일 실시예에 따른 처리 챔버(100)의 단면도를 도시한다. 처리 챔버(100)는 RTP 챔버일 수 있고, 기판 지지체(104), 및 내부 용적(120)을 정의하는 최상부(112), 저부(110) 및 벽들(108)을 갖는 챔버 바디(102)를 포함한다. 벽들(108)은 기판(140)(도 1에 일부가 도시되어 있음)의 출입을 용이하게 하기 위한 적어도 하나의 기판 액세스 포트(148)를 포함할 수 있다. 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 실시예에서, 기판 지지체(104)는 고리형이고, 챔버(100)는 기판 지지체(104)의 내부 직경에 배치된 복사 열원(106)을 포함한다. 복사 열원(106)은 예를 들어 램프 헤드일 수 있고, 복수의 램프를 포함할 수 있다. 본 개시물의 일 실시예에서, 챔버(100)는, 기판의 제어된 급속 가열 및 냉각을 허용하도록 기판에 걸쳐 고르게 가스를 분배하기 위한 가스 분배 유출구들을 통합한 플레이트(115)를 포함한다.
플레이트(115)는 흡수성이거나, 반사성이거나, 또는 흡수성과 반사성 영역들의 조합을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 플레이트(115)는 영역들을 가질 수 있는데, 영역들 중 일부는 고온계들의 시야 내에 있고, 일부는 고온계들의 시야 밖에 있다. 고온계들의 시야 내의 영역들은 원형인 경우에는 직경이 약 1 인치일 수 있고, 또는 필요에 따라 다른 형상 및 크기를 가질 수 있다. 프로브들의 시야 내의 영역들은 고온계들에 의해 관측되는 파장 범위들에 걸쳐 매우 고반사성일 수 있다. 고온계의 파장 범위 및 시야 밖에서, 플레이트(115)는 복사 열 손실을 최소화하기 위한 반사성으로부터 더 짧은 열 노출을 허용하도록 복사 열 손실을 최대화하기 위한 흡수성까지의 범위를 가질 수 있다.
플레이트(115)는 복사 열원(106)과 이격되어 복사 열원에 대향한다. 플레이트(115)는, 유입구(181A) 및 유출구(181B)에 연결된 하나 이상의 냉각제 채널(184)을 포함한다. 유입구(181A) 및 유출구(181B)는 밸브들 및 적합한 배관(plumbing)에 의해 냉각제 소스(182)에 연결될 수 있고, 냉각제 소스(182)는 내부에 배치된 유체의 압력 및/또는 유동의 제어를 용이하게 하기 위해 제어기(124)와 통신한다. 유체는 물, 에틸렌 글리콜, 질소(N2), 헬륨(He), 또는 열 교환 매질로서 이용되는 다른 유체일 수 있다.
도시된 실시예에서, 기판 지지체(104)는 선택적으로 내부 용적(120) 내에서 자기 부상(magnetically levitate)하여 회전하도록 되어 있다. 도시된 기판 지지체(104)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 인해 입자 생성을 방지하거나 최소화한다.
처리 챔버(100)는, 적외선(IR) 스펙트럼의 광을 포함할 수 있는 다양한 파장들의 광 및 열에 투명한 재료로 이루어진 윈도우(114)를 또한 포함하고, 윈도우를 통한 복사 열원(106)으로부터의 광자들이 기판(140)을 가열할 수 있다. 일 실시예에서, 윈도우(114)는 석영 재료로 이루어지지만, 사파이어와 같이 광에 투명한 다른 재료들도 이용될 수 있다. 윈도우(114)는 윈도우(114)의 상부 표면에 연결된 복수의 리프트 핀(144)을 또한 포함할 수 있고, 이러한 리프트 핀들은 기판(140)에 선택적으로 접촉하고 기판을 지지하여, 챔버(100) 안팎으로의 기판의 이송을 용이하게 하도록 되어 있다. 복수의 리프트 핀(144) 각각은 복사 열원(106)으로부터의 에너지의 흡수를 최소화하도록 구성되고, 석영 재료와 같이 윈도우(114)에 이용된 것과 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 복수의 리프트 핀(144)은 이송 로봇(도시되지 않음)에 연결된 엔드 이펙터(end effector)의 통과를 용이하게 하기 위해 서로로부터 방사상으로 이격되어 위치될 수 있다. 대안적으로, 엔드 이펙터 및/또는 로봇은 기판(140)의 이송을 용이하게 하기 위해 수평 및 수직 이동가능할 수 있다.
일 실시예에서, 복사 열원(106)은 제2 냉각제 소스(183)에 연결된 냉각제 어셈블리에서의 복수의 벌집형 튜브(160)를 포함하는 하우징으로 형성된 램프 어셈블리를 포함한다. 제2 냉각제 소스(183)는 물, 에틸렌 글리콜, 질소(N2) 및 헬륨(He) 중 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 하우징 벽들(108) 및 저부(110)는 제2 냉각제 소스(183)로부터의 냉각제의 유동을 위해 내부에 형성된 적합한 냉각제 채널들을 갖는 구리 재료 또는 다른 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 냉각제는, 하우징이 기판(140)보다 더 차갑도록 챔버(100)의 하우징을 냉각한다. 각각의 튜브(160)는 반사기, 및 고강도 램프 어셈블리 또는 IR 방출기를 포함할 수 있고, 이 튜브로부터 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 실시예에서, 복사 열원(106)은 기판을 열 처리하기 위해, 예를 들어 기판(140) 상에 배치된 실리콘 층을 어닐링하기 위해 충분한 복사 에너지를 제공한다. 복사 열원(106)은 고리형 구역들을 더 포함할 수 있고, 여기서 제어기(124)에 의해 복수의 튜브(160)에 공급되는 전압은 튜브들(160)로부터의 에너지의 방사상 분포를 향상시키기 위해 변경될 수 있다. 기판(140)의 가열의 동적 제어는 기판(140)에 걸쳐 온도를 측정하도록 되어 있는 하나 이상의 온도 센서(117)에 의해 달성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 선택적인 고정자(stator) 어셈블리(118)가 챔버 바디(102)의 벽들(108)을 둘러싸고, 챔버 바디(102)의 외부를 따라 고정자 어셈블리(118)의 높이를 제어하는 하나 이상의 액추에이터 어셈블리(122)에 연결된다. 일 실시예에서, 챔버(100)는 챔버 바디 주위에 방사상으로, 예를 들어 챔버 바디(102) 주위에 약 120도 각도로 배치된 3개의 액추에이터 어셈블리(122)를 포함한다. 고정자 어셈블리(118)는 챔버 바디(102)의 내부 용적(120) 내에 배치된 기판 지지체(104)에 자기적으로 연결된다. 기판 지지체(104)는 회전자(rotor)로서 기능하는 자기 부분(magnetic portion)을 포함하거나 구비할 수 있고, 그에 의해 기판 지지체(104)를 리프트하고/하거나 회전시키기 위한 자기 베어링 어셈블리를 생성한다. 일 실시예에서, 기판 지지체(104)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(186)에 연결되는 트로프(trough)(도시되지 않음)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. 고정자 어셈블리(118)는 고정자 어셈블리(118)의 다양한 부분들 및 컴포넌트들을 둘러싸기 위한 하우징(190)을 또한 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 고정자 어셈블리(118)는 서스펜션 코일 어셈블리(170) 상에 적층된 드라이브 코일 어셈블리(168)를 포함한다. 드라이브 코일 어셈블리(168)는 기판 지지체(104)를 회전 및/또는 상승/하강시키도록 되어 있는 한편, 서스펜션 코일 어셈블리(170)는 처리 챔버(100) 내에서 기판 지지체(104)를 수동으로(passively) 중심에 맞추도록 되어 있을 수 있다. 대안적으로, 회전 및 중심맞춤 기능들은 단일 코일 어셈블리를 갖는 고정자에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 액추에이터 어셈블리들(122) 각각은 챔버 바디(102)의 벽들(108)로부터 연장되는 2개의 플랜지(134) 사이에 연결된 정밀 리드 스크류(precision lead screw)(132)를 일반적으로 포함한다. 리드 스크류(132)는 스크류가 회전함에 따라 리드 스크류(132)를 따라 축방향으로 이동하는 너트(158)를 갖는다. 커플링(coupling)(136)이 고정자 어셈블리(118)와 너트(158) 사이에 연결되어, 리드 스크류(132)가 회전함에 따라, 커플링(136)은 리드 스크류(132)를 따라 이동되어 커플링(136)과의 계면에서 고정자 어셈블리(118)의 높이를 제어하게 된다. 따라서, 액추에이터들(122) 중 하나의 액추에이터의 리드 스크류(132)가 회전되어 다른 액추에이터들(122)의 너트들(158) 사이에 상대 변위를 생성함에 따라, 고정자 어셈블리(118)의 수평 평면은 챔버 바디(102)의 중심축에 대하여 변한다.
일 실시예에서, 제어기(124)에 의한 신호에 응답하여 제어가능한 회전을 제공하도록, 스텝퍼 또는 서보 모터와 같은 모터(138)가 리드 스크류(132)에 연결된다. 대안적으로, 고정자 어셈블리(118)의 선형 위치를 제어하기 위해, 다른 것들 중에서, 공압 실린더, 유압 실린더, 볼 스크류, 솔레노이드, 선형 액추에이터 및 캠 팔로워(cam followers)와 같은 다른 타입의 액추에이터(122)가 이용될 수 있다.
분위기 제어 시스템(164)이 챔버 바디(102)에 또한 연결된다. 분위기 제어 시스템(164)은 일반적으로 챔버 압력을 제어하기 위한 진공 펌프들과 스로틀 밸브들을 포함한다. 분위기 제어 시스템(164)은 프로세스 또는 다른 가스들을 내부 용적(120)에 제공하기 위한 가스 소스들을 추가로 포함할 수 있다. 분위기 제어 시스템(164)은 또한 챔버 컴포넌트들의 인-시튜 세정, 열 에칭 프로세스들 및 열 퇴적 프로세스들을 위한 프로세스 가스들을 전달하도록 되어 있을 수 있다. 분위기 제어 시스템은 샤워헤드 가스 전달 시스템과 함께 작동한다.
처리 챔버(100)는 제어기(124)를 또한 포함하고, 제어기는 일반적으로 중앙 처리 유닛(CPU)(130), 지원 회로들(128) 및 메모리(126)를 포함한다. CPU(130)는, 다양한 액션들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 세팅에서 이용될 수 있는 임의의 형태의 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리(126) 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, CPU(130)에 연결된다. 지원 회로들(128)은 통상의 방식으로 제어기(124)를 지원하기 위해 CPU(130)에 연결된다. 이러한 회로들은 캐시, 전력 공급부, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함한다.
처리 챔버(100)는 하나 이상의 센서(116)를 또한 포함하고, 이러한 센서들은 일반적으로 챔버 바디(102)의 내부 용적(120) 내에서의 기판 지지체(104)(또는 기판(140))의 높이를 검출하도록 되어 있다. 센서들(116)은 챔버 바디(102) 및/또는 처리 챔버(100)의 다른 부분들에 연결될 수 있고, 기판 지지체(104)와 챔버 바디(102)의 최상부(112) 및/또는 저부(110) 사이의 거리를 나타내는 출력을 제공하도록 되어 있으며, 또한 기판 지지체(104) 및/또는 기판(140)의 오정렬을 검출할 수 있다.
하나 이상의 센서(116)는, 센서들(116)로부터 출력 메트릭을 수신하고 하나 이상의 액추에이터 어셈블리(122)에 신호 또는 신호들을 제공하여 기판 지지체(104)의 적어도 일부를 상승 또는 하강시키는 제어기(124)에 연결된다. 제어기(124)는 각각의 액추에이터 어셈블리(122)에서의 고정자 어셈블리(118)의 높이를 조절하기 위해 센서들(116)로부터 획득된 위치 메트릭을 이용할 수 있으며, 그에 의해, 기판 지지체(104) 및 기판 지지체(104) 위에 놓여진 기판(140)의 높이 및 평탄성 양쪽 모두가 처리 챔버(100) 및/또는 복사 열원(106)의 중심축에 대해 조절될 수 있다. 예를 들어, 제어기(124)는 기판 지지체(104)의 축방향 오정렬을 정정하기 위해 하나의 액추에이터(122)의 액션에 의해 기판 지지체를 상승시키기 위한 신호들을 제공할 수 있거나, 또는 제어기는 기판 지지체(104)의 동시적인 수직 이동을 용이하게 하기 위해 신호를 모든 액추에이터(122)에 제공할 수 있다.
하나 이상의 센서(116)는 초음파, 레이저, 유도성, 용량성 센서 또는 챔버 바디(102) 내에서 기판 지지체(104)의 근접성을 검출할 수 있는 다른 타입의 센서일 수 있다. 센서들(116)은 최상부(112)에 근접하여 또는 벽들(108)에 접촉하여 챔버 바디(102)에 연결될 수 있지만, 챔버(100) 외부의 고정자 어셈블리(118)에 연결되는 것과 같이, 챔버 바디(102) 내의 그리고 챔버 바디 주위의 다른 위치들이 적합할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 센서(116)는 고정자 어셈블리(118)에 연결되고, 벽들(108)을 통해 기판 지지체(104)(또는 기판(140))의 위치 및/또는 높이를 감지하도록 되어 있다. 이러한 실시예에서, 벽들(108)은 벽들(108)을 통한 위치 감지를 용이하게 하기 위해 더 얇은 단면을 포함할 수 있다.
처리 챔버(100)는 하나 이상의 온도 센서(117)를 또한 포함하고, 이러한 온도 센서들은, 처리 이전에, 처리 동안에 그리고 처리 이후에, 기판(140)의 온도를 감지하도록 되어 있을 수 있다. 온도 센서들(117)은 최상부(112)를 통해 배치되지만, 챔버 바디(102) 내의 그리고 챔버 바디 주위의 다른 위치들이 이용될 수 있다. 온도 센서들(117)은 광학적 고온계들, 예로서 광섬유 프로브들(fiber optic probes)을 갖는 고온계들일 수 있다. 센서들(117)은, 기판의 전체 직경 또는 기판의 일부를 감지하기 위한 구성으로 최상부(112)에 연결되도록 되어 있을 수 있다. 센서들(117)은, 기판의 직경과 실질적으로 동일한 감지 영역, 또는 기판의 반경과 실질적으로 동일한 감지 영역을 정의하는 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 센서(117)는 기판의 직경 또는 반경에 걸친 감지 영역을 가능하게 하기 위해 방사상 또는 선형 구성으로 최상부(112)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 센서(117)는 대략 최상부(112)의 중심으로부터 최상부(112)의 주변 부분으로 방사상으로 연장되는 선에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 기판의 반경은 센서들(117)에 의해 모니터링될 수 있는데, 이는 회전 동안 기판의 직경의 감지를 가능하게 할 것이다.
플레이트(115) 및 복사 열원(106)은 내부 용적(120)의 상부 및 하부 부분에 각각 위치되는 것으로서 설명되지만, 플레이트(115) 및 복사 열원(106)의 위치는 반전될 수 있다. 예를 들어, 플레이트(115)는 기판 지지체(104)의 내부 직경 내에 위치되도록 크기가 정해지고 구성될 수 있으며, 복사 열원(106)은 최상부(112)에 연결될 수 있다. 이러한 배열에서, 석영 윈도우(114)는 복사 열원(106)과 기판 지지체(104) 사이에, 예컨대 처리 챔버(100)의 상부 부분에서 복사 열원(106)에 인접하게 배치될 수 있다. 기판(140)은 후면(backside)이 복사 열원(106)을 향하고 있을 때에 열을 손쉽게 흡수할 수 있지만, 기판(140)은 어느 구성에서든 페이스 업 배향(face-up orientation) 또는 페이스 다운 배향(face down orientation)으로 배향될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시물의 실시예들에 따른 광 확산 구조물들을 도시한다. 도 2a는 도 1에 도시된 윈도우(114)의 부분 확대도를 도시한다. 윈도우(114)는 윈도우(114) 위에 광 확산 구조물들(280A)을 포함한다. 일 실시예에서, 광 확산 구조물들(280A)은 윈도우(114)의 상부 표면 상에 배치된다. 광 확산 구조물들(280A)은 복사 열원(예컨대, 도 1에 도시된 복사 열원(106))으로부터 방출되는 복사 에너지를 확산시킨다. 일례에서, 광 확산 구조물들(280A)은 윈도우(114)를 통해 투과되는 복사 에너지의 양을 약 20 퍼센트 이하만큼 감소시킬 수 있다. 복사 에너지의 확산은, 예를 들어 개별 램프의 불균일한 조도 패턴에 의해 야기되는 원하지 않는 램프 조사 중첩(lamp irradiation overlap) 또는 불균일들과 같은 불균일한 복사를 감소시킴으로써, 열 프로세스 동안 기판에 걸친 핫 스폿들 또는 온도 불균일의 감소를 용이하게 한다.
일 실시예에서, 기판 상의 온도 불균일들은 경험적으로 결정되거나 모델링 소프트웨어를 이용하여 추정될 수 있고, 다음으로 윈도우(114)는 온도 불균일들을 감소시키기 위해 광 확산 구조물들(280A)을 갖도록 설계될 수 있다. 광 확산 구조물들(280A)은 하나 이상의 램프 위에 개별적으로 배치될 수 있거나, 또는 윈도우(114)의 실질적으로 전체 표면 위에 배치될 수 있다. 광 확산 구조물들(280A)은 예를 들어 윈도우(114) 상의 광택제거(frosting), 만입 딤플들(indented dimples), 돌출부들, 프레넬 렌즈들, 오목 렌즈들, 또는 볼록 렌즈들일 수 있다. 도 2b 및 도 2c는 광 확산 구조물(280A)을 대신하여 이용될 수 있는 예시적인 광 확산 구조물들을 도시한다.
도 2b는 본 개시물의 일 실시예에 따른 광 확산 구조물(280B)을 도시한다. 광 확산 구조물(280B)은 윈도우(114)의 표면으로부터 연장되는 돌출 돔과 같은 돌출부이다. 광 확산 구조물(280B)은 기판의 보다 균일한 조도를 용이하게 하기 위해 램프와 같은 복사 열원으로부터의 광을 확산시키거나 재분배한다. 일례에서, 광 확산 구조물(280B)은 약 1 밀리미터(㎜) 내지 약 10㎜의 높이 및/또는 반경, 및 약 0.1㎜ 내지 약 2㎜의 간격을 가질 수 있다.
도 2c는 본 개시물의 일 실시예에 따른 광 확산 구조물(280C)을 도시한다. 광 확산 구조물(280C)은 윈도우(114) 내로 만입되는 네거티브 딤플(negative dimple)이다. 일례에서, 광 확산 구조물(280C)은 약 1 밀리미터(㎜) 내지 약 10㎜의 반경을 갖고/갖거나 만입될 수 있다. 만입 딤플들은 서로로부터 약 0.1㎜ 내지 약 2㎜ 이격될 수 있다. 광 확산 구조물들(280C)은 예를 들어 윈도우(114)를 레이저 커팅함으로써 형성될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 광 확산 구조물들의 일부 실시예들을 도시하지만, 부가적인 실시예들도 또한 고려된다. 다른 실시예에서, 광 확산 구조물들은 윈도우(114)의 최상부 표면에, 윈도우(114)의 저부 표면에, 또는 윈도우(114)의 최상부 표면 및 저부 표면 둘 다에 배치될 수 있는 것으로 고려된다. 광 확산 구조물들(280B)이 윈도우(114)의 하부 표면에 배치될 때, 광 확산 구조물들(280B)을, 그에 인접하여 위치된 램프들을 수용하도록 위치시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 광 확산 구조물들(280B)은 그 사이에 튜브들(160)(도 1에 도시됨)을 수용하도록 인덱스화될 수 있다. 다른 실시예에서, 광 확산 구조물들의 크기 및 밀도는 변할 수 있는 것으로 고려된다. 일례에서, 광 확산 구조물들의 크기 및 밀도는 10-20도 가우시안 확산을 제공하도록 선택될 수 있다. 부가적으로, 광 확산 구조물들은 하나 이상의 램프 위에, 예를 들어 이산 그룹들로 국부화(localized)될 수 있고, 또는 광 확산 구조물들은 윈도우(114)의 실질적으로 전체 표면을 덮을 수 있다.
일례에서, 하나 이상의 광 확산 구조물은 복사 열원 내의 각각의 램프 위에 중심 위치될 수 있다. 그러한 실시예는 램프의 조도 패턴의 중심 부근에서의 에너지 출력이 더 높은 것으로 인해 램프 바로 위의 기판 상에 형성되는 핫 스폿들을 감소시킨다. 광 확산 구조물들이 없는 처리 챔버에서는, 처리 동안 기판이 회전할 때 방사상 핫 스폿들이 기판 주위의 특정 반경들에서 형성되는데, 그 이유는 각각의 램프의 중심 핫 스폿들이 공통의 반경 상에 쏠리기 때문이다. 따라서, 기판의 회전은 램프 출력의 고유 불균일로 인한 핫 스폿들을 감소시킬 수 없다. 그러나, 선택된 램프들 위의 광 확산 구조물들의 이산 배치는 처리 동안 램프들에 의해 형성되는 핫 스폿들(또는 방사상 핫 스폿들)을 감소시킬 수 있다.
표 1은 회전된 기판 위의 조도의 상대 표준 편차들(relative standard deviations)의 비교를 예시한다. 표 1은 평면 윈도우(114)(광 확산 피쳐가 없음), 상부 표면 상에 광 확산 구조물(280B)을 갖는 윈도우(114), 및 상부 표면 상에 광 확산 구조물(280C)을 갖는 윈도우(114) 간의 비교를 제공한다. 광 확산 구조물(280B)은 약 1.5㎜의 높이 및 약 0.1㎜의 간격을 갖는 한편, 광 확산 구조물(280C)은 약 1.5㎜의 깊이 및 약 0.1㎜의 간격을 갖는다. 램프들과 기판 간의 간격은 약 10㎜ 내지 약 50㎜, 예컨대 약 20㎜ 내지 약 30㎜일 수 있다. 도시된 바와 같이, 광 확산 구조물들을 이용하여, 더 낮은 상대 표준 편차들(예를 들어, 보다 균일한 조도)이 획득가능하다.
Figure 112015121382715-pct00001
도 3은 본 개시물의 다른 실시예에 따른 광 확산 구조물(380)을 갖는 윈도우(114)의 부분 확대도를 도시한다. 광 확산 구조물(380)은 광택제거 유리를 형성하기 위해 윈도우(114)에 적용된 텍스쳐링(texturing)이고, 윈도우(114)의 저부 표면(예를 들어, 램프들에 인접함) 또는 최상부 표면(예를 들어, 램프들에 대향함)에 적용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 광 확산 구조물(380)은 윈도우(114) 상에, 예를 들어 단일 램프 위에 국부화된다. 그러나, 윈도우(114)의 실질적으로 전체 표면이 광택제거될 수 있다고 고려된다. 윈도우(114)의 최상부 표면 또는 윈도우(114)의 저부 표면 중 어느 하나, 또는 윈도우(114)의 양쪽 표면들이 광택제거될 수 있다.
일례에서, 광 확산 구조물들(380)은 윈도우(114)의 이산 부분들 위에 형성된다. 이산 광 확산 구조물들(380)의 형성을 용이하게 하기 위해, 윈도우(114)의 표면은 원하는 패턴으로 왁스 또는 다른 에천트-저항 재료로 코팅된다. 다음으로, 윈도우(114)의 노출된 부분들이 미리 결정된 시간 동안 불화 수소(HF)와 같은 에천트에 노출되어, 윈도우(114)의 에칭을 야기시키고, 이는 광택제거 윈도우를 초래한다. 다음으로, 에천트 및 왁스는 제거될 수 있다. 윈도우(114)의 전체 표면이 광택제거되는 실시예에서, 왁스의 도포는 생략될 수 있다. 에칭의 양 및 그에 따른 광택제거의 정도는 더 강한 산 및/또는 더 긴 노출 시간을 이용함으로써 조절될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 일반적으로, 윈도우(114)의 광택제거의 정도가 더 큰 것은 광택제거 영역을 통한 광 투과의 더 큰 감소를 초래한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광 확산 구조물(380)은, 윈도우(114) 위에 마스크를 배치하고 윈도우(114)의 노출된 영역들을 샌드블라스팅함으로써 형성될 수 있다고 고려된다.
다른 실시예에서, 광 확산을 용이하게 하기 위해 광학적으로 투명한 부재의 표면 상에 하나 이상의 미립자를 퇴적한 다음, 퇴적된 미립자들을 선택적으로 소결함으로써, 광택제거 유리가 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘-붕소 혼합물, 실리카 등이 윈도우(114)와 같은 광학적으로 투명한 부재 상에 퇴적된 다음, 소결될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 유리 솔더(glass solder)가 광학적으로 투명한 부재의 표면 상에 배치된 다음, 소결될 수 있다. 그러한 예에서, 윈도우(114)의 최상부 표면 상에 미립자들이 퇴적되는 경우, 미립자들은 처리 분위기에 대하여 불활성일 수 있다.
본 명세서의 실시예들은 광학적으로 투명한 윈도우 상에 형성된 광 확산 구조물들을 일반적으로 설명하지만, 별개의 광학 요소 상에 광 확산 구조물들이 형성된 후, 광학 요소가 광학적으로 투명한 윈도우 상에 또는 그 부근에 위치될 수 있다고 고려된다. 그러한 실시예에서, 기존의 광학적으로 투명한 윈도우들의 개조가 용이해진다. 더욱이, 그러한 실시예에서, 가역성(reversibility)이 또한 촉진된다. 예를 들어, 도 2a에서, 광 확산 구조물들(280A)은 윈도우(114)와는 별개의 요소들일 수 있다. 다른 예에서, 도 3에 도시된 광 확산 구조물(380)이 광학적으로 투명한 부재와 같은 별개의 광학 요소 상에 형성된 후, 광학 요소가 윈도우(114) 위에, 윈도우 아래에, 또는 윈도우와 접촉하여 위치될 수 있다.
본 개시물의 이익은 일반적으로 열 처리 중의 기판의 보다 균일한 조사를 포함한다. 보다 균일한 조사는 보다 균일한 기판 온도를 초래하며, 그에 의해 처리되는 기판의 균일성을 증가시킨다.
전술한 것은 본 개시물의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시물의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 처리 챔버로서,
    챔버 바디;
    상기 챔버 바디 내에 위치되고, 지지 평면에서 기판을 지지하도록 되어 있는 기판 지지체;
    상기 지지 평면을 향하여 복사 열을 지향시키기 위해 상기 챔버 바디 내에 배치된 복사 열원 - 상기 복사 열원은 육각형 배열(hexagonal arrangement)로 배치된 복수의 튜브를 포함함 -; 및
    상기 지지 평면과 상기 복사 열원 사이에 배치된 광학적으로 투명한 윈도우(optically transparent window) - 상기 광학적으로 투명한 윈도우는 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 하부 표면 위에 배치된 복수의 광 확산 구조물을 포함하고, 상기 복수의 광 확산 구조물은 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 광택제거(frosted) 표면 또는 하나 이상의 프레넬 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 튜브 중 각각의 튜브는 상기 광 확산 구조물 사이에 위치하고, 상기 복수의 광 확산 구조물들은 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 이산 부분들 위에 형성됨 -
    를 포함하는 처리 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광 확산 구조물은 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 상기 광택제거 표면인, 처리 챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 윈도우의 상기 광택제거 표면은 상기 기판 지지체에 인접하는, 처리 챔버.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 윈도우의 상기 광택제거 표면은 상기 복사 열원에 인접하는, 처리 챔버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광 확산 구조물은 상기 하나 이상의 프레넬 렌즈인, 처리 챔버.
  6. 처리 챔버로서,
    챔버 바디;
    상기 챔버 바디 내에 위치되고, 지지 평면에서 기판을 지지하도록 되어 있는 기판 지지체;
    상기 챔버 바디 내에서 상기 지지 평면 아래에 배치된 복사 열원 - 상기 복사 열원은 육각형 배열로 배치된 복수의 튜브를 포함함 -; 및
    상기 지지 평면과 상기 복사 열원 사이에 배치된 광학적으로 투명한 윈도우 - 상기 광학적으로 투명한 윈도우는 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 하부 표면 위에 배치된 복수의 광 확산 구조물을 포함하고, 상기 복수의 광 확산 구조물은 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 광택제거 표면 또는 하나 이상의 프레넬 렌즈들을 포함하고, 상기 복수의 튜브 중 각각의 튜브는 상기 광 확산 구조물 사이에 위치하고, 상기 복수의 광 확산 구조물들은 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 이산 부분들 위에 형성됨 -
    를 포함하는 처리 챔버.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 광 확산 구조물은 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 상기 광택제거 표면을 포함하는, 처리 챔버.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 윈도우는 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 제1 측 상의 적어도 하나의 광 확산 구조물, 및 상기 제1 측에 대향하는 제2 측 상의 제2 광 확산 구조물을 포함하는, 처리 챔버.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 광 확산 구조물은 복수의 이산 광 확산 구조물을 포함하는, 처리 챔버.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 광 확산 구조물은 상기 하나 이상의 프레넬 렌즈인, 처리 챔버.
  11. 처리 챔버로서,
    챔버 바디;
    상기 챔버 바디 내에 위치된 기판 지지체;
    상기 기판 지지체를 향하여 복사 열을 지향시키기 위해 상기 챔버 바디 내에 배치된 복사 열원 - 상기 복사 열원은 육각형 배열로 배치된 복수의 튜브를 포함함 -; 및
    상기 기판 지지체와 상기 복사 열원 사이에 배치된 광학적으로 투명한 윈도우 - 상기 광학적으로 투명한 윈도우는 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 하부 표면 위에 배치된 복수의 광 확산 구조물을 포함하고, 상기 복수의 광 확산 구조물은 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 광택제거 표면 또는 하나 이상의 프레넬 렌즈를 포함하고, 각각의 상기 튜브는 상기 광 확산 구조물 사이에 위치하고, 상기 복수의 광 확산 구조물들은 상기 광학적으로 투명한 윈도우의 이산 부분들 위에 형성됨 -
    를 포함하는 처리 챔버.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 광 확산 구조물은 상기 하나 이상의 프레넬 렌즈인, 처리 챔버.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 광 확산 구조물은 상기 광택제거 표면인, 처리 챔버.
  14. 삭제
  15. 삭제
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