KR200383348Y1 - Thermally matched support ring for substrate processing chamber - Google Patents

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KR200383348Y1
KR200383348Y1 KR20-2005-0003437U KR20050003437U KR200383348Y1 KR 200383348 Y1 KR200383348 Y1 KR 200383348Y1 KR 20050003437 U KR20050003437 U KR 20050003437U KR 200383348 Y1 KR200383348 Y1 KR 200383348Y1
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조셉 엠. 라니시
아론 무이 헌터
발라슈브라마니안 라마찬드란
잘레팔리 라비
선더 라마무리티
베다퓨람 에스. 아츄타라만
큐리쉐드 소라비지
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판 지지 링은 기판의 주변을 적어도 부분적으로 둘러싸는 내측 둘레를 갖는 밴드를 구비한다. 밴드는 복사 흡수 표면을 구비한다. 립은 기판을 지지하기 위해 밴드의 내측 둘레로부터 방사상 내측으로 연장한다. 밴드와 립은 실리콘 카바이드의 소결된 조성물과 같은 실리콘 카바이드로부터 형성될 수 있고, 복사 흡수 표면은 실리콘 카바이드의 산화층일 수 있다. 일 버전에서, 밴드와 립은 조합된 열질량(Tm)을 갖고, 복사 흡수 표면은 비율 (A ×Sa)/Tm이 약 4 ×10-5 ㎡K/J 내지 약 9 ×10-4㎡K/J이 되도록 흡수율(A)과 표면적(Sa)을 갖는다.The substrate support ring has a band having an inner perimeter that at least partially surrounds the periphery of the substrate. The band has a radiation absorbing surface. The lip extends radially inward from the inner circumference of the band to support the substrate. The band and lip can be formed from silicon carbide, such as a sintered composition of silicon carbide, and the radiation absorbing surface can be an oxide layer of silicon carbide. In one version, the band and lip have a combined thermal mass (T m ) and the radiation absorbing surface has a ratio (A × S a ) / T m of about 4 × 10 −5 m 2 K / J to about 9 × 10 − It has water absorption (A) and surface area (S a ) to be 4 m 2 K / J.

Description

기판 프로세싱 챔버용의 열적으로 조화된 지지 링 {THERMALLY MATCHED SUPPORT RING FOR SUBSTRATE PROCESSING CHAMBER}Thermally Harmonized Support Ring for Substrate Processing Chamber {THERMALLY MATCHED SUPPORT RING FOR SUBSTRATE PROCESSING CHAMBER}

본 고안의 실시예들은 프로세스 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 지지 링에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a support ring for supporting a substrate in a process chamber.

반도체 웨이퍼 및 디스플레이와 같은 기판의 프로세싱에서, 기판은 프로세스 챔버 내의 지지부 상에 위치되고 적절한 프로세싱 조건이 프로세스 챔버 내에 유지된다. 예를 들어, 기판은 제어된 가열 사이클로 가열되어 열적으로 프로세스된다. 기판은 예를 들어 챔버 내의 기판 위 또는 아래에 배치된 가열 램프의 어레이에 의해 가열될 수 있다. 열적 프로세싱은 예를 들어 기판 상에 이온 침투된 층을 어닐링하고, 열적 산화 또는 질화 프로세스를 수행하고, 또는 기판 상에 열적 화학 기상 증착 프로세스를 수행하기 위해 사용될 수 있다.In the processing of substrates such as semiconductor wafers and displays, the substrate is placed on a support in the process chamber and appropriate processing conditions are maintained in the process chamber. For example, the substrate is heated and thermally processed in a controlled heating cycle. The substrate may be heated, for example, by an array of heating lamps disposed above or below the substrate in the chamber. Thermal processing can be used, for example, to anneal an ion impregnated layer on a substrate, to perform a thermal oxidation or nitriding process, or to perform a thermal chemical vapor deposition process on a substrate.

그러나, 기판에 걸쳐 온도 구배의 변화가 기판의 불균일한 프로세싱을 야기할 수 있다. 불균일한 온도는 예를 들어 지지부 또는 다른 챔버 부품과 접촉하고 있는 기판의 영역 및 지지부와 접촉하고 있지 않는 기판 영역으로부터 불균일한 대류 또는 전도 열 손실 때문에 상이한 기판 영역에서 발생한다. 특히 기판이 급속 열적 프로세싱(RTP) 시스템에서와 같이 급속한 가열 속도로 가열될 때 기판에 걸쳐 온도 균일성을 달성하기란 어렵다. 그러므로, 균일한 프로세싱 결과를 제공하기 위해 열적 프로세싱 중에 기판에 걸쳐 균일한 온도를 유지시킬 필요가 있다.However, changes in temperature gradient across the substrate can cause non-uniform processing of the substrate. Non-uniform temperatures occur in different substrate regions, for example, due to non-uniform convection or conduction heat losses from regions of the substrate that are in contact with the support or other chamber components and regions of the substrate that are not in contact with the support. In particular, it is difficult to achieve temperature uniformity across the substrate when the substrate is heated at a rapid heating rate, such as in a rapid thermal processing (RTP) system. Therefore, there is a need to maintain a uniform temperature across the substrate during thermal processing to provide uniform processing results.

기판의 온도 구배는 기판의 주변(periphery)을 둘러싸기 위해 기판으로부터 외측으로 연장하는 기판 지지 링을 이용하여 감소되었다. 링은 기판의 온도 구배를 기판의 주변으로부터 링의 외측 에지로 팽창시키거나 밀어낸다. 지지부는 또한 기판 중심과 주변 사이의 온도를 동등하게 하기 위해 기판의 열 흡수 특성과 유사한 열 흡수 특성을 갖는 재료로 제조된 상부 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 실리콘으로 코팅된 실리콘 카바이드를 포함하는 지지 링은 어플라이드 머티어리얼스(Applied Materials)사에 양도되고 본원에 참조된, Mayur 등에게 허여된 미국 특허 제 6,280,183호 및 Jennings 등에게 허여된 미국 특허 제 6,200,388호에 개시된다.The temperature gradient of the substrate was reduced using a substrate support ring extending outwardly from the substrate to surround the substrate's periphery. The ring expands or pushes the temperature gradient of the substrate from the periphery of the substrate to the outer edge of the ring. The support may also have an upper surface made of a material having heat absorption properties similar to the heat absorption properties of the substrate to equalize the temperature between the substrate center and the periphery. For example, a support ring comprising silicon carbide coated with silicon is disclosed in US Pat. Nos. 6,280,183 to Jennings et al., Assigned to Mayur et al., Assigned to Applied Materials and referenced herein. US Pat. No. 6,200,388.

그러나, 이러한 지지 링은 급속 가열 프로세스 예를 들어 약 200℃/초 이상의 가열 속도를 갖는 프로세스에서 기판에 걸쳐 적절한 온도 균일성을 제공할 수 없다. 이러한 프로세스에서, 지지 링과 기판 사이에서 가열 속도의 차이는 가열 프로세스 단계 중에 허용될 수 없게 높은 기판의 주변을 따른 온도 구배를 발생시킨다. 예를 들어, 급속 가열 프로세스에서 종래의 링을 사용하면 기판을 가로질러 온도가 과도하게 높은 약 15℃ 이상 변할 수도 있다.However, such support rings may not provide adequate temperature uniformity across the substrate in a rapid heating process, for example, a process having a heating rate of about 200 ° C./sec or more. In this process, the difference in heating rate between the support ring and the substrate results in a temperature gradient along the periphery of the substrate that is unacceptably high during the heating process step. For example, using a conventional ring in a rapid heating process may change the temperature about 15 ° C. or more, which is excessively high across the substrate.

따라서, 본 고안의 목적은 열적 프로세싱 중에 기판에 과도한 온도 구배를 발생시키지 않는 지지 링을 제공하고자 하는 것이다. 또한 본 고안의 목적은 기판 내에 온도 구배의 형성을 감소시키기 위해 기판의 가열 속도에 충분히 근접한 속도로 가열되는 지지 링을 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a support ring that does not cause excessive temperature gradients in the substrate during thermal processing. It is also an object of the present invention to provide a support ring that is heated at a rate sufficiently close to the heating rate of the substrate to reduce the formation of temperature gradients in the substrate.

본 고안의 일 실시예에서, 기판 지지 링은 기판의 주변을 적어도 부분적으로 둘러싸는 내측 둘레를 갖는 밴드를 구비한다. 밴드는 복사 흡수 표면을 구비한다. 립은 기판을 지지하기 위해 밴드의 내측 둘레로부터 방사상 내측으로 연장한다. 밴드와 립은 실리콘 카바이드의 소결된 조성물과 같은 실리콘 카바이드로부터 형성될 수 있고, 복사 흡수 표면은 실리콘 카바이드의 산화층일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the substrate support ring has a band having an inner perimeter that at least partially surrounds the periphery of the substrate. The band has a radiation absorbing surface. The lip extends radially inward from the inner circumference of the band to support the substrate. The band and lip can be formed from silicon carbide, such as a sintered composition of silicon carbide, and the radiation absorbing surface can be an oxide layer of silicon carbide.

지지 링의 또다른 실시예에서, 밴드와 립은 조합된 열질량(Tm)을 갖고, 복사 흡수 표면은 비율 (A ×Sa)/Tm이 약 4 ×10-5㎡K/J 내지 약 9 ×10-4 ㎡K/J이 되도록 흡수율(A)과 표면적(Sa)을 갖는다.In another embodiment of the support ring, the band and lip have a combined thermal mass (T m ) and the radiation absorbing surface has a ratio (A × S a ) / T m of about 4 × 10 −5 m 2 K / J to It has an absorption rate (A) and a surface area (S a ) to be about 9 × 10 −4 m 2 K / J.

일 실시예에서, 프로세스 챔버 내에 기판을 지지하기 위한 기판 지지 링이 제조된다. 기판은 열질량(Tms), 및 흡수율(As)과 표면적(Sas)을 갖는 상부 표면을 구비한다. 기판은 (As ×Sas)/Tms의 기판 가열 속도를 갖는다. 지지 링을 제조하기 위해, 기판의 주변을 적어도 부분적으로 둘러싸는 내측 둘레를 갖는 밴드가 형성된다. 밴드의 내측 둘레로부터 방사상 내측으로 연장하는 립이 또한 형성된다. 밴드와 립은 조합된 열질량(Tmr)과 (Ar ×Sar)/Tmr을 포함하는 지지 링 가열 속도 값을 갖는다. 복사 흡수 표면은 또한 밴드 상에 형성된다. 복사 흡수 표면은 기판 가열 속도 값에 대한 지지 링 가열 값의 비율이 소정 범위 내에 있도록 흡수율(Ar)과 표면적(Sar)을 갖는다.In one embodiment, a substrate support ring is fabricated for supporting a substrate in a process chamber. The substrate has a thermal mass (T ms ), and an upper surface having an absorptance (A s ) and a surface area (S as ). The substrate has a substrate heating rate of (A s × S as ) / T ms . To produce the support ring, a band is formed having an inner perimeter that at least partially surrounds the periphery of the substrate. Lips extending from the inner circumference of the band radially inward are also formed. The band and lip have a support ring heating rate value that includes the combined thermal mass (T mr ) and (A r × S ar ) / T mr . The radiation absorbing surface is also formed on the band. Copy absorbing surface has a water absorption (A r) and a specific surface area (S ar) so that the ratio of the support ring heating value for the substrate heating rate value within a predetermined range.

본 고안의 이러한 특징, 측면, 및 장점은 본 고안의 실시예를 설명하는 상세한 설명, 실용신안등록청구범위, 및 첨부 도면을 참조하여 보다 용이하게 이해될 것이다. 그러나, 각각의 특징은 특정 도면의 내용만이 아니라 본 고안에 일반적으로 이용될 수 있으며, 본 고안은 이들 특징의 소정 조합을 포함한다.These features, aspects, and advantages of the present invention will be more readily understood with reference to the detailed description, utility model registration claims, and accompanying drawings that describe embodiments of the present invention. However, each feature may be generally used in the present invention as well as the content of a particular figure, and the present invention includes any combination of these features.

본 고안의 실시예는 프로세스 챔버(206) 내에서의 프로세싱 중에 기판(104)을 지지하는 지지 링(102)에 관한 것이다. 지지 링(102)은 도 1에 도시된 것처럼 프로세싱 중에 기판(104)을 지지하도록 협조하는 외측 밴드(105)와 내측 립(106)을 포함한다. 밴드(105)와 립(106)은 실질적으로 환형 형태를 갖는다. 외측 밴드(105)는 기판(104)의 주변(103)을 일부분 이상 둘러싸는 내측 둘레(107, perimeter)를 포함한다. 밴드(105)는 기판(104) 내에 온도 구배의 형성을 감소시키기 위해 기판(104)의 가열 직경을 효과적으로 연장시키는 역할을 한다.Embodiments of the present invention relate to a support ring 102 that supports the substrate 104 during processing in the process chamber 206. The support ring 102 includes an outer band 105 and an inner lip 106 that cooperate to support the substrate 104 during processing as shown in FIG. 1. Band 105 and lip 106 are substantially annular in shape. The outer band 105 includes an inner perimeter 107 that surrounds at least a portion of the perimeter 103 of the substrate 104. The band 105 serves to effectively extend the heating diameter of the substrate 104 to reduce the formation of a temperature gradient within the substrate 104.

링(102)의 내측 립(106)은 기판(104)을 지지하기 위한 지지 레지를 형성하기 위해 밴드(105)의 내측 둘레(107)로부터 내측 반경방향으로 연장한다. 내측 립(106)의 기판 지지 표면(109)은 밴드(105)의 둘레(107) 내에 기판(104)을 유지시키는 리세스(116)를 형성하기 위해 외측 밴드(105)의 상부 표면(110) 아래에 있다. 립(106)은 기판(104)의 크기에 따라 그 크기가 결정되며, 예를 들어 립(106)은 기판(104) 아래에서 약 0.1cm 내지 약 0.5cm와 같이 충분한 거리 만큼 연장할 수 있다. 도 1에서, 립(106)의 내측 둘레(118)는 기판(104) 영역의 약 75% 이상을 가로질러 연장하는 개방 영역(121)을 형성한다.The inner lip 106 of the ring 102 extends inward radially from the inner circumference 107 of the band 105 to form a support ledge for supporting the substrate 104. The substrate support surface 109 of the inner lip 106 is the top surface 110 of the outer band 105 to form a recess 116 that holds the substrate 104 within the perimeter 107 of the band 105. Is below. The lip 106 is sized according to the size of the substrate 104, for example the lip 106 can extend a sufficient distance below the substrate 104, such as about 0.1 cm to about 0.5 cm. In FIG. 1, the inner perimeter 118 of the lip 106 defines an open region 121 that extends across at least about 75% of the region of the substrate 104.

지지 링(102)은 하부 지지 실린더(209)와 같은 하부 구조물 상에 링(102)을 유지시키는 환형 지지 측벽(112)을 더 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에서, 지지 측벽(112)은 링(102)을 실린더(209) 상에 지지하기 위해 밴드(105)의 외측 둘레(114)에서 아래로 연장한다. 지지 링(102)은 또한 밴드(105)를 립(106)에 연결시키기 위해 밴드(105)의 내측 둘레(107)로부터 아래로 연장하는 환형 연결 측벽(122)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 립(106)은 밴드(105)에 직접 부착될 수도 있다.The support ring 102 can further include an annular support sidewall 112 that holds the ring 102 on a lower structure, such as the lower support cylinder 209. 1 and 2, the support sidewall 112 extends down at the outer perimeter 114 of the band 105 to support the ring 102 on the cylinder 209. The support ring 102 may also include an annular connecting sidewall 122 extending downward from the inner perimeter 107 of the band 105 to connect the band 105 to the lip 106. Alternatively, the lip 106 may be attached directly to the band 105.

지지 링(102)은 지지 링(102)의 표면(111)으로 향하는 에너지를 흡수하는 복사 흡수 표면(111)을 포함한다. 복사 흡수 표면(111)은 기판(104)의 주변(103)에서 링(102)과 기판(104) 사이의 온도차로부터 발생하는 온도 구배를 감소시키기 위해 제공된다. 흡수 표면(111)은 복사 소오스(210)에 노출된 지지 링(102)의 상부 표면 중 일부를 포함한다. 예를 들어, 흡수 표면(111)은 밴드(105)의 상부 표면(110)의 일부일 수 있고, 심지어 밴드(105)의 전체 상부 표면(110)을 포함할 수 있다. 흡수 표면(111)은 또한 기판(104)의 주변(103)과 밴드(105)의 내측 둘레(107) 사이에 있는 내측 립 표면(109)의 노출된 표면부(117)를 포함할 수 있다.The support ring 102 includes a radiation absorbing surface 111 that absorbs energy directed to the surface 111 of the support ring 102. The radiation absorbing surface 111 is provided to reduce the temperature gradient resulting from the temperature difference between the ring 102 and the substrate 104 at the periphery 103 of the substrate 104. Absorbing surface 111 comprises a portion of the upper surface of support ring 102 exposed to radiation source 210. For example, the absorbent surface 111 may be part of the upper surface 110 of the band 105, and may even include the entire upper surface 110 of the band 105. Absorbing surface 111 may also include exposed surface portions 117 of inner lip surface 109 that are between the perimeter 103 of substrate 104 and the inner perimeter 107 of band 105.

흡수 표면(111)의 특성은 프로세싱을 개선하기 위해 지지 링(102)의 열질량(Tm)과 관련하여 선택된다. 예를 들어, 양호한 가열 결과는 소정 범위 내에 있는 열질량(Tm)에 대한 [흡수 표면(111)의 흡수율 ×흡수 표면(111)의 표면적(Sa)]의 비율(R)로 제공된다고 알려져 있다. 비율(R)에 대한 공식은 아래의 식(1)으로 표시된다.The properties of the absorbent surface 111 are selected in relation to the thermal mass T m of the support ring 102 to improve processing. For example, it is known that a good heating result is provided as the ratio R of [absorption rate of the absorption surface 111 x surface area S a of the absorption surface 111] to the thermal mass T m within a predetermined range. have. The formula for the ratio R is represented by the following equation (1).

1) R = (A ×Sa)/Tm 1) R = (A × S a ) / T m

일 버전에서, 비율(R)은 약 4 ×10-5㎡K/J 내지 약 9 ×10-4㎡K/J 범위이다. 예를 들어, 비율(R)은 약 200mm의 직경을 갖는 기판(104)을 프로세스하기 위해 약 5.7 ×10-5㎡K/J 내지 약 8.8 ×10-4㎡K/J 범위일 수 있고, 약 300mm의 직경을 갖는 기판(104)을 프로세스하기 위해 약 5.2 ×10-5㎡K/J 내지 약 8.1 ×10-4㎡K/J 범위일 수 있다. 소정의 비율을 갖는 지지 링(102)으로 프로세스된 기판은 복사 소오스(210)의 변조를 통해 제어되기에 충분히 작은 범위인 약 2℃ 이하의 기판을 가로지른 기판의 온도 범위와 같은, 기판(104) 상에 감소된 온도 편차를 나타낸다.In one version, the ratio R ranges from about 4 × 10 −5 m 2 K / J to about 9 × 10 −4 m 2 K / J. For example, the ratio R may range from about 5.7 × 10 −5 m 2 K / J to about 8.8 × 10 −4 m 2 K / J to process a substrate 104 having a diameter of about 200 mm, and about It may range from about 5.2 × 10 −5 m 2 K / J to about 8.1 × 10 −4 m 2 K / J to process the substrate 104 having a diameter of 300 mm. The substrate processed with the support ring 102 with the desired ratio is the substrate 104, such as the temperature range of the substrate across the substrate of about 2 ° C. or less, which is a range small enough to be controlled through modulation of the radiation source 210. ) Shows a reduced temperature deviation.

지지 링(102)의 비율(R)을 결정하기 위해, 지지 링(102)의 흡수 표면(111)의 흡수율이 측정된다. 흡수율은 표면에 의해 반사되거나 표면을 관통한 것과 반대로, 표면에 의해 흡수된 기판 상에 입사된 복사 분율의 수치이다. 표면의 흡수율은 표면의 조성 및 반사율에 의존하며 그러므로 상이한 조성을 갖는 표면은 일반적으로 가변적인 흡수율 값을 가질 것이다. 예를 들어, 실리콘 카바이드를 포함하는 표면은 일반적으로 상이한 입사 복사 분율을 흡수하므로, 실리콘 산화물을 포함하는 표면과 상이한 흡수율을 갖는다. 예를 들어 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 부분 반구의 반사율 측정, 완전 반구의 측정, 부분 반구의 방사율 측정 및 완전 반구의 방사율 측정과 같은 다양한 분광학적 기술이 흡수율을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 흡수율은 입사 복사의 소정 파장에 대해, 또는 예를 들어 약 0.2미크론 내지 약 5미크론 범위의 파장 범위에 걸쳐 측정될 수 있다.In order to determine the ratio R of the support ring 102, the absorbance of the absorbent surface 111 of the support ring 102 is measured. Absorption is a measure of the fraction of radiation incident on a substrate absorbed by a surface as opposed to being reflected by or penetrating the surface. The absorptivity of the surface depends on the composition and reflectance of the surface and therefore surfaces with different compositions will generally have variable absorptivity values. For example, a surface comprising silicon carbide generally absorbs different incident radiant fractions and therefore has a different absorption rate than a surface comprising silicon oxide. For example, various spectroscopic techniques such as reflectance measurements of partial hemispheres, measurements of complete hemispheres, emissivity measurements of partial hemispheres, and emissivity measurements of complete hemispheres are known to those of ordinary skill in the art. Can be used to measure. Absorption can be measured for a given wavelength of incident radiation or over a wavelength range, for example, in the range of about 0.2 microns to about 5 microns.

일 버전에서, 흡수율은 표면으로부터 반사된 복사의 부분 공간 평균 측정치인 조사면의 부분 반구 반사율을 탐지함으로써 측정되고, 그 장치의 예는 본원에 참조되고 히타치 코쿠사이 일렉트릭(Hitachi Kokusai Electric)사에 양도된 이케다의 미국 특허 출원 제 2003/0027364호에 개시되어 있다. 상기 버전에서, 지지 링(102)은 측정 챔버 내에 위치되고 복사는 지지 링(102)의 흡수 표면(111)으로 향해진다. 지지 링(102) 또는 기판(104)의 표면으로부터 반사된 복사의 특성이 탐지된다. 예를 들어, 약 0.2미크론 내지 약 5미크론 범위의 파장에서의 강도와 같이 하나 이상의 파장에서 반사된 복사의 강도가 탐지될 수 있다. 지지 링(102)은 반사된 복사의 공간적 평균치를 제공하기 위해 반사된 복사를 탐지하면서 회전될 수도 있다. 모든 방향에서 표면(111)으로부터 반사된 복사의 공간 평균치를 나타내는 완전 반구의 반사율 값이 얻어질 수 있지만, 단지 반사된 복사의 일부분에 대해 평균화된 부분 반구의 측정치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 버전에서, 탐지된 반사 복사는 표면에 수직인 벡터를 중심으로 한 90도 콘 내에서 조사면으로부터 반사된 복사이다.In one version, the absorptivity is measured by detecting partial hemispheric reflectance of the irradiated surface, which is a subspace averaged measure of radiation reflected from the surface, an example of which is referenced herein and assigned to Hitachi Kokusai Electric. US Patent Application No. 2003/0027364 to Ikeda. In this version, the support ring 102 is located in the measurement chamber and the radiation is directed to the absorbing surface 111 of the support ring 102. The nature of the radiation reflected from the surface of the support ring 102 or the substrate 104 is detected. For example, the intensity of reflected radiation at one or more wavelengths can be detected, such as intensity at wavelengths in the range of about 0.2 microns to about 5 microns. The support ring 102 may be rotated while detecting the reflected radiation to provide a spatial average of the reflected radiation. Although a reflectance value of a full hemisphere can be obtained that represents the spatial average of the radiation reflected from the surface 111 in all directions, only a measure of the partial hemisphere averaged over a portion of the reflected radiation can be used. For example, in one version, the detected reflected radiation is that reflected from the irradiation surface within a 90 degree cone centered on a vector perpendicular to the surface.

흡수율은 다음 관계식에 따라 반사율 측정치로부터 결정될 수 있다.Absorption can be determined from reflectance measurements according to the following relationship.

2) A + r + t = 12) A + r + t = 1

여기서 흡수율(A)은 표면에 의해 흡수된 입사 복사의 분율이고, 반사율(r)은 표면에 의해 반사된 입사 복사의 분율이며, 투과율(t)은 대상물을 관통하는 입사 복사의 분율이며, 이는 지지 링(104)과 기판(102)에 대해 0에 가깝다. 반사율은 표면 상에 입사된 복사의 강도로 나누어진 표면으로부터 반사되어 탐지된 복사 강도와 동일하다. 따라서, 표면의 흡수율은 반사된 복사를 탐지함으로써 얻어진 반사율 값을 상기 식 2)에 삽입함으로써 결정될 수 있다. 그러므로, 부분 반구의 반사율 측정으로 지지 링(102)의 조사 흡수 표면(111)의 흡수율을 결정할 수 있고, 이로부터 식 1)의 비율(R)이 결정될 수 있다.Where the absorbance (A) is the fraction of incident radiation absorbed by the surface, the reflectance (r) is the fraction of incident radiation reflected by the surface, and the transmittance (t) is the fraction of incident radiation penetrating the object, which is supported Close to zero for ring 104 and substrate 102. The reflectance is equal to the detected radiation intensity reflected from the surface divided by the intensity of radiation incident on the surface. Thus, the absorbance of the surface can be determined by inserting the reflectance value obtained by detecting the reflected radiation into Equation 2). Therefore, the reflectance measurement of the partial hemisphere can determine the absorptivity of the irradiating absorbing surface 111 of the support ring 102, from which the ratio R of equation 1) can be determined.

식 1)에서 지지 링(102)의 열질량(Tm)은 전체 지지 링(102)의 전체 열용량의 수치를 제공하기 위해 링(102)의 질량(m)으로 곱해진, 대상물 제조 재료의 열용량(C)이다. 재료의 열용량은 단위 질량 재료의 온도를 1도 변화시키는데 필요한 열질량이다. 그러므로, 열용량은 식 3)에 표시된 것처럼 대상물에 또는 대상물로부터 전달된 열질량에 대한 대상물의 온도 변화와 관련된 비례상수이다.The thermal mass (T m ) of the support ring 102 in Equation 1) is multiplied by the mass (m) of the ring 102 to give a numerical value of the total heat capacity of the entire support ring 102. (C). The heat capacity of a material is the thermal mass required to change the temperature of the unit mass material by 1 degree. Therefore, the heat capacity is a proportionality constant associated with the temperature change of the object with respect to the thermal mass delivered to or from the object as indicated in equation 3).

3) q = mC△T3) q = mC △ T

여기서 q는 대상물에 또는 대상물로부터 전달된 열이고, m은 대상물의 질량이며, △T는 열(q)의 전달로부터 야기되는 대상물의 온도 변화이다.Where q is the heat transferred to or from the object, m is the mass of the object, and ΔT is the temperature change of the object resulting from the transfer of heat q.

열용량은 참조 테이블 또는 열질량측정 수치로부터 결정될 수 있다. 더욱이, 재료의 열용량은 온도 범위에 걸쳐 변할 수 있기 때문에, 식 1)에 사용된 열용량은 기판(104)의 프로세싱 중에 발생하는 온도 범위와 같이, 관심 온도 범위에 걸친 재료의 열용량의 평균으로 취해질 수 있다. 일 버전에서, 지지 링(102)의 열용량은 약 100℃ 내지 약 1350℃의 온도 범위, 및 심지어 약 550℃ 내지 약 1050℃의 온도 범위와 같이 열적 스파이크 어닐링 프로세스에 사용되는 온도 범위에 걸쳐 링(102)의 열용량 평균으로 취해진다. 지지 링(102)의 질량은 지지 링(102)의 무게를 측정함으로써, 또는 지지 링(102)의 부피를 결정하고 지지 링(102)이 제조되는 재료의 밀도와 상기 부피를 곱함으로써 결정될 수 있다.The heat capacity can be determined from a reference table or thermogravimetric values. Moreover, since the heat capacity of the material can vary over a temperature range, the heat capacity used in equation 1) can be taken as an average of the heat capacity of the material over the temperature range of interest, such as the temperature range that occurs during processing of the substrate 104. have. In one version, the heat capacity of the support ring 102 can vary from a ring (over a temperature range used in the thermal spike annealing process, such as a temperature range of about 100 ° C to about 1350 ° C, and even a temperature range of about 550 ° C to about 1050 ° C). 102 is taken as the average heat capacity. The mass of the support ring 102 can be determined by measuring the weight of the support ring 102 or by determining the volume of the support ring 102 and multiplying the volume by the density of the material from which the support ring 102 is made. .

복사 소오스에 의해 조사된 지지 링 표면의 표면적은 식 1)에 따라 지지 링(102)의 비율(R)을 찾기 위해 결정되는 최종 량이다. 지지 링(102)의 조사된 표면적은 흡수 표면(111)의 면적이며, 이는 지지 링 밴드(105)의 상부 표면(110) 영역을 포함할 수도 있고, 또한 지지 링 립(106) 상의 기판(104)의 주변(103)에서 노출된 표면부(117)의 영역을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 지지 링 흡수 표면(111)의 표면적은 식 (π(R2)2 - π(R1)2)에 따라 결정될 수 있으며, 여기서 R1은 기판(104)의 반경이며 R2는 밴드(105)의 외측 둘레(114)의 반경이다.The surface area of the support ring surface irradiated by the radiation source is the final amount determined to find the ratio R of the support ring 102 according to equation 1). The irradiated surface area of the support ring 102 is the area of the absorbent surface 111, which may include the region of the upper surface 110 of the support ring band 105, and also the substrate 104 on the support ring lip 106. It may also include an area of the surface portion 117 exposed in the periphery 103 of the (). For example, the surface area of the support ring absorbing surface 111 can be determined according to the formula (π (R 2 ) 2 -π (R 1 ) 2 ), where R 1 is the radius of the substrate 104 and R 2 is Radius of the outer perimeter 114 of the band 105.

일 버전에서, 소정의 비율(R)을 갖는 지지 링(102)은 소정 범위 내의 비율(R)을 제공하는 복사 흡수 표면(111)과 같은, 지지 링의 특성을 선택함으로써 고안될 수 있다. 예를 들어, 보다 큰 비율(R)을 제공하기 위해, 지지 링(102)은 입사 복사의 보다 큰 부분을 흡수하는 보다 큰 흡수율을 갖는 재료를 포함하는 흡수 표면을 갖도록 제조될 수 있다. 보다 큰 흡수율을 갖는 코팅이 또한 제공될 수 있다. 조사된 표면의 표면적은 예를 들어 표면의 구조적 크기를 증가시키고, 또한 표면 조도를 증가시킴으로써 입사 복사가 흡수되는 보다 큰 면적을 제공하기 위해 증가될 수 있다. 반대로, 보다 낮은 흡수율을 갖는 흡수 표면을 제공하거나, 조사된 표면적을 감소시키는 것은 지지 링(102)의 비율(R)을 감소시킬 것이다. 지지 링(102)의 비율(R)을 감소시키는 또다른 방법에서, 지지 링(102)의 열질량은 예를 들어 지지 링을 보다 큰 열용량을 갖는 재료로 제조함으로써 증가될 수 있다. 지지 링(102)의 열질량은 링(102)의 질량을 증가시킴으로써, 예를 들어 지지 링(102)의 치수를 증가시키거나 지지 링(102)을 보다 큰 밀도를 갖는 재료로부터 제조함으로써 증가될 수 있다. 반대로, 보다 낮은 열용량을 갖는 지지 링 재료를 선택하고, 링(102)의 치수를 감소시킴으로써 지지 링(102)의 질량을 감소시키고, 또는 덜 조밀한 링 재료를 선택하는 것은 지지 링(102)의 열질량을 증가시키고, 지지 링(102)의 비율을 증가시킬 것이다.In one version, the support ring 102 with the predetermined ratio R can be designed by selecting the characteristics of the support ring, such as the radiation absorbing surface 111 which provides the ratio R within the predetermined range. For example, to provide a larger ratio R, the support ring 102 can be made to have an absorbent surface that includes a material having a higher absorption rate that absorbs a larger portion of incident radiation. Coatings with greater absorption can also be provided. The surface area of the irradiated surface can be increased, for example, to increase the structural size of the surface and also to increase the surface roughness to provide a larger area where incident radiation is absorbed. Conversely, providing an absorbent surface with lower absorptivity, or reducing the irradiated surface area, will reduce the ratio R of the support ring 102. In another method of reducing the ratio R of the support ring 102, the thermal mass of the support ring 102 can be increased, for example, by making the support ring from a material having a greater heat capacity. The thermal mass of the support ring 102 can be increased by increasing the mass of the ring 102, for example by increasing the dimensions of the support ring 102 or by making the support ring 102 from a material having a greater density. Can be. Conversely, selecting a support ring material having a lower heat capacity, reducing the mass of the support ring 102 by reducing the dimension of the ring 102, or selecting a less dense ring material, It will increase the thermal mass and increase the proportion of the support ring 102.

일 버전에서, 소정의 비율(R)을 갖는 지지 링(102)은 산화된 실리콘 카바이드를 포함하는 통합 표면 코팅(113)을 구비한 실리콘 카바이드 재료를 포함한다. 통합 표면 코팅(113)은 도 1에서 점선으로 개략적으로 도시된 것처럼 링(102)과의 사이에 분리되고 날카로운 결정 경계가 없는 단일의 연속적인 구조를 형성한다. 흡수 표면(111)은 통합 표면 코팅(113)의 상부 표면의 일부를 포함한다. 일 버전에서, 통합 표면 코팅(113)은 하부 링(102)으로부터 통합 표면 코팅(113)을 "성장"시킴으로써 링(102)의 표면으로부터 인-시츄 방식으로 형성된다. 통합 표면 코팅(113)은 하부 링 구조와 분리된 인터페이스를 갖는 열 분사된 코팅과 같은 종래의 코팅 보다 하부 링 재료에 보다 강력하게 결합된다. 산화종을 포함하는 통합 표면 코팅(113)은 약 1nm 내지 약 5000nm 범위의 두께를 포함할 수도 있다. 예로서, 산화된 코팅은 산화된 실리콘 카바이드의 층일 수 있다.In one version, the support ring 102 with the predetermined ratio R comprises a silicon carbide material with an integrated surface coating 113 comprising oxidized silicon carbide. The integrated surface coating 113 forms a single continuous structure that is separated from the ring 102 and does not have sharp crystal boundaries, as shown schematically in dashed lines in FIG. 1. Absorbent surface 111 includes a portion of the upper surface of integrated surface coating 113. In one version, the integral surface coating 113 is formed in-situ from the surface of the ring 102 by "growing" the integral surface coating 113 from the lower ring 102. Integrated surface coating 113 is more strongly bonded to the lower ring material than conventional coatings, such as thermal sprayed coatings having an interface separate from the lower ring structure. Integrated surface coating 113 comprising oxidized species may include a thickness in the range of about 1 nm to about 5000 nm. By way of example, the oxidized coating may be a layer of oxidized silicon carbide.

일 버전에서, 지지 링(102)은 실리콘 카바이드와 질소의 조성을 포함하는 소결된 재료를 포함하고, 표면 코팅(113)은 산화종을 포함한다. 소결된 실리콘 카바이드와 질소 재료는 폴리이미드 수지 또는 아민 화합물과 같은 질소 소오스, 및 보조 소결제와 함께 실리콘 카바이드 분말을 혼합함으로써 형성될 수 있다. 혼합물은 그 후 소정 형상을 갖는 몰드 내에 위치되고 소결된 제품을 생산하기 위해 약 300 내지 700kgf/㎠의 압력에서 약 2,000℃ 내지 약 2,400℃의 소결 온도와 같이, 불활성 분위기 내의 소정 압력 하에서 적절한 소결 온도로 가열된다. 다양한 예비 처리 단계가 예를 들어 소결 전에 혼합물을 예비 가열함으로써, 상기 혼합물로부터 불순물을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 소결된 재료는 바람직하게 약 2.5 내지 약 3.2g/㎤의 밀도를 갖는다. 소결된 재료는 바람직하게 재료가 약 0.2미크론 내지 약 5미크론 범위의 복사와 같은 입사 복사에 실질적으로 불투명하도록 충분히 높은 질소 함량을 갖는다. 바람직한 질소 함량은 약 1ppm 내지 약 150,000ppm 범위와 같이, 약 1ppm 이상일 수도 있다. 소결된 재료는 도 1에 도시된 지지 링 형상과 같이 소정의 형상으로 기계가공될 수 있다. 산화종을 갖는 통합 표면 코팅(113)을 형성하기 위해, 소결된 재료는 노 내에 위치되고 재료의 표면에서 실리콘 함유 종을 산화시키기 위해 산소 함유 분위기 내에서 가열되어, 실리콘 카바이드의 산화된 층을 포함하는 통합 표면 코팅(113)을 형성한다. 예를 들어, 소결된 재료는 O2-함유 분위기 내에서 약 1000℃ 이상의 온도로 가열될 수 있다.In one version, the support ring 102 comprises a sintered material comprising a composition of silicon carbide and nitrogen, and the surface coating 113 comprises oxide species. The sintered silicon carbide and nitrogen material may be formed by mixing the silicon carbide powder with a nitrogen source, such as a polyimide resin or an amine compound, and an auxiliary sintering agent. The mixture is then placed in a mold having a predetermined shape and suitable sintering temperature under a predetermined pressure in an inert atmosphere, such as a sintering temperature of about 2,000 ° C. to about 2,400 ° C. at a pressure of about 300 to 700 kgf / cm 2. Heated to. Various pretreatment steps can be performed to remove impurities from the mixture, for example by preheating the mixture before sintering. The sintered material preferably has a density of about 2.5 to about 3.2 g / cm 3. The sintered material preferably has a sufficiently high nitrogen content such that the material is substantially opaque to incident radiation, such as radiation ranging from about 0.2 microns to about 5 microns. Preferred nitrogen content may be at least about 1 ppm, such as in the range of about 1 ppm to about 150,000 ppm. The sintered material can be machined into any shape, such as the support ring shape shown in FIG. To form an integrated surface coating 113 with oxidized species, the sintered material is placed in a furnace and heated in an oxygen containing atmosphere to oxidize the silicon containing species at the surface of the material, including an oxidized layer of silicon carbide. To form an integrated surface coating 113. For example, the sintered material may be heated to a temperature of about 1000 ° C. or higher in an O 2 -containing atmosphere.

질소를 함유하는 소결된 실리콘 카바이드 재료를 포함하고 산화 층을 포함하는 통합 표면 코팅(113)을 구비하는 지지 링(102)은 바람직하게 소정의 범위의 비율(R)을 제공하도록 제조된다. 소결된 재료를 포함하는 지지 링(102)은 부분 반구의 반사율 방법에 의해 측정된 것처럼, 약 0.94와 같이 약 0.1 내지 약 1.0 범위, 심지어 약 0.8 내지 약 1 범위의 흡수율 값을 갖는 흡수 표면(111)을 갖는다. 소결된 재료의 열용량(C)은 약 550℃ 내지 약 1050℃의 온도 범위에 걸쳐 평균화된 것처럼 약 1130J/Kg/K와 같이, 약 900J/Kg/K 내지 약 1300J/Kg/K 범위이다. 조사된 표면적(S)은 약 1.4 ×10-2㎡과 같이, 약 2 ×10-3㎡ 내지 약 3 ×10-2㎡ 범위이다.The support ring 102 comprising a sintered silicon carbide material containing nitrogen and having an integrated surface coating 113 comprising an oxide layer is preferably made to provide a range of ratios R. The support ring 102 comprising the sintered material has an absorbent surface 111 having an absorptivity value in the range of about 0.1 to about 1.0, even in the range of about 0.8 to about 1, such as about 0.94, as measured by the reflectance method of the partial hemisphere. Has The heat capacity (C) of the sintered material ranges from about 900 J / Kg / K to about 1300 J / Kg / K, such as about 1130 J / Kg / K as averaged over a temperature range of about 550 ° C. to about 1050 ° C. The irradiated surface area S ranges from about 2 × 10 −3 m 2 to about 3 × 10 −2 m 2, such as about 1.4 × 10 −2 m 2.

지지 링(102)의 치수는 적절한 열질량(Tm)을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 상기 치수는 300mm 직경을 갖는 기판과 약 0.95의 흡수율을 갖는 기판을 프로세스하기 위해 약 20g과 같이 약 4g 내지 약 40g 범위의 질량과 동일한 질량을 제공하도록 선택될 수 있어서, 약 2J/K 내지 약 750J/K 범위의 열질량(Tm)을 제공한다. 예를 들어, 열질량은 약 300mm의 직경과 약 1.0의 흡수율을 갖는 기판을 프로세스하기 위해, 약 2 ×10-3㎡ 내지 약 3 ×10-2㎡ 범위의 조사된 링 표면적에 대해, 약 3J/K 내지 약 45J/K 범위의 열질량과 동일할 수 있다. 또다른 실시예로서, 열질량은 약 300mm의 직경과 약 0.1의 흡수율을 갖는 기판을 프로세스하기 위해, 약 3 ×10-3㎡ 내지 약 3 ×10-2㎡ 범위의 조사된 링 표면적에 대해, 약 30J/K 내지 약 450J/K 범위의 열질량과 동일할 수 있다. 일 버전에서, 지지 링(102)의 열질량은 약 23J/K와 같이 약 4J/K 내지 약 44J/K이다. 상기 치수는 예를 들어 지지 링 밴드(105)와 립(106) 중 하나 이상의 두께를 증가시키거나 감소시킴으로써 선택될 수 있다. 예를 들어, 약 300mm의 직경을 갖는 기판(104)을 프로세스하기 위해, 밴드(105)의 적절한 두께(w1)는 약 2.5 ×10-4m와 같이, 약 2.3 ×10-4m 내지 약 2.8 ×10-4m 범위의 두께와 동일한 두께일 수도 있고, 립(106)의 적절한 두께(w2)는 약 약 2.0 ×10-4m와 같이, 약 1.8 ×10-4m 내지 약 2.3 ×10-4m 범위의 두께와 동일한 두께일 수도 있다. 지지 측벽(112)과 연결 측벽(122)의 치수 뿐만 아니라 밴드(105) 또는 립(106)의 직경은 소정의 질량을 제공하도록 변경될 수 있다. 또한, 립 두께(w2)에 대한 밴드 두께(w1)의 비율을 약 1.14 내지 약 1.3으로 유지시키는 것이 지지 링(102)에 양호한 질량 분배를 제공하고 기판(104) 내의 온도 편차를 감소시키는데 바람직함을 발견했다. 일 버전에서, 실리콘 카바이드와 질소를 포함하고 산화 종을 갖는 통합 표면 코팅(113)을 구비한 지지 링(102)의 특성은 약 6.4 ×10-4㎡K/J과 같이, 약 5.2 ×10-4 내지 약 7.6 ×10-4㎡K/J 범위의 비율(R)을 제공하도록 선택된다.The dimensions of the support ring 102 are chosen to provide a suitable thermal mass T m . For example, the dimension may be selected to provide a mass equal to a mass in the range of about 4 g to about 40 g, such as about 20 g, for processing a substrate having a 300 mm diameter and a substrate having an absorption of about 0.95, such that about 2 J / It provides a thermal mass (T m ) in the range of K to about 750 J / K. For example, the thermal mass is about 3 J for an irradiated ring surface area in the range of about 2 × 10 −3 m 2 to about 3 × 10 −2 m 2 to process a substrate having a diameter of about 300 mm and an absorption of about 1.0. It may be equal to the thermal mass in the range of / K to about 45J / K. As yet another embodiment, the thermal mass is for an irradiated ring surface area in the range of about 3 × 10 −3 m 2 to about 3 × 10 −2 m 2 to process a substrate having a diameter of about 300 mm and an absorption of about 0.1. It may be equal to a thermal mass in the range of about 30 J / K to about 450 J / K. In one version, the thermal mass of the support ring 102 is about 4 J / K to about 44 J / K, such as about 23 J / K. The dimension can be selected, for example, by increasing or decreasing the thickness of one or more of the support ring band 105 and the lip 106. For example, to process a substrate 104 having a diameter of about 300 mm, the appropriate thickness w 1 of the band 105 may be from about 2.3 × 10 −4 m to about 2.5 × 10 −4 m, such as about 2.5 × 10 −4 m. The thickness may be equal to a thickness in the range of 2.8 × 10 −4 m, and the appropriate thickness w 2 of the lip 106 may be from about 1.8 × 10 −4 m to about 2.3 ×, such as about 2.0 × 10 −4 m. It may be the same thickness as the thickness in the range of 10 −4 m. The diameters of the band 105 or the lip 106 as well as the dimensions of the support sidewall 112 and the connecting sidewall 122 can be varied to provide the desired mass. In addition, maintaining the ratio of the band thickness w 1 to the lip thickness w 2 from about 1.14 to about 1.3 provides good mass distribution to the support ring 102 and reduces temperature variations within the substrate 104. Found to be desirable. In one version, the characteristics of the support ring 102 with the integrated surface coating 113 comprising silicon carbide and nitrogen and having oxidizing species are about 5.2 × 10 , such as about 6.4 × 10 −4 m 2 K / J. It is selected to provide a ratio R in the range of 4 to about 7.6 × 10 −4 m 2 K / J.

소정 범위의 비율(R)을 갖는 지지 링(102)에 의해 주어진 개선된 기판 프로세싱 결과는 프로세스되는 기판(104)에 대한 비율을 갖는 지지 링(102)의 "열적 조화(thermal matching)" 때문이라고 믿어진다. 이러한 "열적으로 매치된" 지지 링(102)에 있어서, 지지 링(102)과 기판(104)의 온도는 기판 프로세싱 중에 단위시간 동안 실질적으로 동일한 양만큼 변하여, 지지 링(102)과 기판(104)의 온도가 프로세스를 통해 실질적으로 조화되게 유지됨을 보장한다. 이러한 열적 조화는 보다 고온의 또는 보다 저온의 지지 링(102)이 기판(104)의 에지와 열교환할 수 있기 때문에 중요하며, 프로세스 결과의 균일성에 악영향을 줄 수 있는 온도 편차를 기판(104)을 따라 발생시킨다. "조화된" 가열 속도를 갖는 지지 링(102)에 있어서, 기판의 에지에서의 온도 편차 효과는 감소되어, 기판의 프로세스 균일성과 전체적인 수율을 개선시킨다. 바람직하게, 지지 링 특성은 기판 가열 속도의 약 105% 내지 약 130% 범위인 지지 링 가열 속도와 같이, 기판 가열 속도의 소정 범위 내에 있는 지지 링(102)의 가열 속도를 제공하도록 선택된다.The improved substrate processing result given by the support ring 102 with a range of ratios R is due to the "thermal matching" of the support ring 102 with the ratio to the substrate 104 being processed. It is believed. In this “thermally matched” support ring 102, the temperatures of the support ring 102 and the substrate 104 vary by substantially the same amount during unit time during substrate processing, such that the support ring 102 and the substrate 104 are changed. ) Ensures that the temperature remains substantially balanced throughout the process. This thermal coordination is important because the hotter or colder support rings 102 can exchange heat with the edges of the substrate 104, and the temperature variation can be adversely affected by the process uniformity. To follow. For the support ring 102 having a "harmonized" heating rate, the effect of temperature variation at the edge of the substrate is reduced, improving the process uniformity and overall yield of the substrate. Preferably, the support ring characteristic is selected to provide a heating rate of the support ring 102 that is within a predetermined range of the substrate heating rate, such as a support ring heating rate that ranges from about 105% to about 130% of the substrate heating rate.

지지 링(102)과 기판(104)의 상대적인 가열 속도의 양호한 수치가 지지 링(102)의 비율(R)을 기판(104)에 대한 비율(R)과 비교함으로써 얻어질 수 있음을 예상외로 발견했다. 기판(104)에 대한 비율(R)은 식 1)에 따라 결정된다. 기판 비율(R)은 [기판(102)의 상부 표면(101)의 흡수율(A) ×상부 표면(101)의 표면적(Sa)]/열질량(Tm)을 포함한다. 기판(104)의 열질량과 흡수율은 지지 링(104)에 대해 전술한 기술에 따라 결정될 수 있으며, 기판(104)의 표면적은 π(R1)2과 동일하며, R1은 기판(104)의 반경이다. 비율(R)은 지지 링(102)과 기판(104)의 실제 가열 속도의 근사치이고, 링(102)과 기판(104)의 가열 속도에 큰 영향을 주는 요소를 고려한다고 믿어진다. 그러므로, 프로세스되는 기판(104)에 대해 양호한 상대적인 가열 속도를 갖는 지지 링이 고안될 수 있다. 예를 들어, 기판 비율(Rs)의 약 5% 내지 약 30% 범위 내에 있는 링 비율(Rr)을 갖는 지지 링(102)이 제공될 수도 있다. 또한, 비율(R)은 일반적으로 정확한 가열 속도의 근사치이기 때문에, 지지 링(102)의 바람직한 가열 속도 비율(Rr)은 기판(104)의 가열 속도 비율(Rs)과 다를 수 있다. 일 버전에서, 기판(104)에 대한 지지 링(102)의 바람직한 상대적인 가열 속도(Rrs)는 기판 가열 속도 비(Rs)에 대한 지지 링 가열 속도 비(Rr)의 비율을 고려하고, 상기 비율이 소정 범위 내에 있는가를 결정함으로써 결정될 수도 있다. 예를 들어, 기판(104)에 대한 지지 링(102)의 바람직한 상대적인 가열 속도(Rrs = Rr/Rs )는 약 1.10 내지 약 1.20과 같이 약 1.05 내지 약 1.30 범위, 심지어 약 1.14와 같이 약 1.12 내지 약 1.15 범위일 수도 있다.It was unexpectedly found that a good value of the relative heating rate of the support ring 102 and the substrate 104 can be obtained by comparing the ratio R of the support ring 102 to the ratio R to the substrate 104. . The ratio R to the substrate 104 is determined according to equation 1). The substrate ratio R includes [absorption rate A of the upper surface 101 of the substrate 102 x surface area S a of the upper surface 101] / thermal mass T m . The thermal mass and absorptivity of the substrate 104 can be determined according to the techniques described above for the support ring 104, the surface area of the substrate 104 being equal to π (R 1 ) 2 , where R 1 is the substrate 104. Is the radius of. The ratio R is an approximation of the actual heating rate of the support ring 102 and the substrate 104 and is believed to take into account factors that greatly influence the heating rate of the ring 102 and the substrate 104. Therefore, a support ring can be devised with a good relative heating rate for the substrate 104 being processed. For example, a support ring 102 may be provided having a ring ratio R r that is within a range from about 5% to about 30% of the substrate ratio R s . Also, since the ratio R is generally an approximation of the correct heating rate, the preferred heating rate ratio R r of the support ring 102 may be different from the heating rate ratio R s of the substrate 104. In one version, the preferred relative heating rate R rs of the support ring 102 to the substrate 104 takes into account the ratio of the support ring heating rate ratio R r to the substrate heating rate ratio R s , It may be determined by determining whether the ratio is within a predetermined range. For example, the preferred relative heating rate (R rs = R r / R s ) of the support ring 102 relative to the substrate 104 ranges from about 1.05 to about 1.30, such as about 1.10 to about 1.20, even as about 1.14. Or from about 1.12 to about 1.15.

지지 링(102)과 기판(104)의 비율(Rr 및 Rs)의 비교가 상대적인 가열 속도의 양호한 평가를 제공할 수 있다는 발견은 예상밖인데, 이는 기판, 지지 링 및 챔버 환경 사이의 수많은 복잡한 열전달 메카니즘이 가열 속도의 유용한 수치를 제공하기 위해 평가되어야 한다고 믿어지기 때문이다. 예를 들어, 완전한 열전달 모델은 그 자체로 매우 복잡한 지지 링(102)과 기판(104) 사이의 전도성 열교환의 모델링 뿐만 아니라, 하부 지지 실린더와 같은 챔버의 다른 부분과 지지 링(102) 사이의 전도성 열교환의 모델링을 요구할 것이다. 이러한 완벽한 모델은 기판 또는 지지 링과 챔버 벽과 같은 주변 부품 사이의 열적 커플링 정도를 결정하고, 심지어 소정의 다른 열전달 소오스 뿐만 아니라, 기판 아래의 개방 영역 내의 반사 플레이트와 기판 사이에 발생하는 복사 열교환의 모델링을 요할 것이다. 또한, 챔버 분위기에서 열의 대류 손실이 모델링되어야 하는데, 이는 특히 도 2의 열적 프로세스 챔버에 사용되는 것처럼, 회전가능한 지지부에 대해 계산하기 어렵다. 그러나, 열전달 프로세스의 복잡한 속성에도 불구하고, 출원인은 가열 비율(Rr 및 Rs)을 비교하는 것이 강력하고 복잡한 계산을 요구하지 않고, 열적으로 조화된 지지 링(102)과 기판(104)을 제조할 목적으로 기판(104)에 대한 지지 링(102)의 상대적인 가열 속도의 양호한 수치를 제공함을 발견했다.It is unexpected that the comparison of the ratios R r and R s of the support ring 102 to the substrate 104 can provide a good estimate of the relative heating rate, which is due to the large number of differences between the substrate, support ring and chamber environments. It is believed that complex heat transfer mechanisms should be evaluated to provide useful figures of heating rates. For example, the complete heat transfer model is itself a very complex modeling of the conductive heat exchange between the support ring 102 and the substrate 104, as well as the conductivity between the support ring 102 and other parts of the chamber, such as the lower support cylinder. Modeling of heat exchange will be required. This perfect model determines the degree of thermal coupling between the substrate or support ring and peripheral components such as chamber walls, and radiant heat exchange between the substrate and the reflecting plate in the open area below the substrate, as well as some other heat transfer source. Will require modeling. In addition, the convective losses of heat in the chamber atmosphere must be modeled, which is difficult to calculate for the rotatable support, especially as used in the thermal process chamber of FIG. 2. However, despite the complex nature of the heat transfer process, Applicants have found that comparing the heating ratios R r and R s does not require powerful and complicated calculations, but rather does not require thermally harmonized support ring 102 and substrate 104. It has been found that for the purpose of manufacture it provides a good value of the relative heating rate of the support ring 102 to the substrate 104.

소정 비율(R)을 갖는 지지 링(102)이 급속 열 프로세스 챔버(206)와 같은 프로세스 챔버(206) 내에 제공될 수 있으며, 그 실시예는 도 2에 도시된다. 급속 열 프로세스 챔버(206)는 예를 들어 어플라이드 머티어리얼스사에 양도되고 본원에 참조된 Jennings의 미국 특허 제 6,200,388호 및 Deaton 등의 미국 특허 제 6,048,403호에 개시된 것처럼 열적 어닐링, 열적 클리닝, 열적 화학 기상 증착, 열적 산화 및 열적 질화와 같은 프로세스를 위해 기판(104)을 가열하는 제어된 열적 사이클을 제공할 수 있다. 프로세스 챔버(206)는 프로세스 구역(205)을 밀폐시키는 챔버 벽(204)을 포함한다. 지지 링(102)을 갖는 기판 지지부(208)는 프로세싱 중에 기판(104)을 프로세스 구역(205) 내에 유지시킨다. 기판 지지부(208)는 프로세싱 중에 지지 링(102)과 기판(104)을 회전시키는 회전가능한 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지부(208)는 어플라이드 머티어리얼스사에게 양도되고 본원에 참조된 Gregor 등의 미국 특허 출원 제 2003/0183611호에 개시된 것처럼 실린더를 자기적으로 부양(levitate)시키고 회전시킴으로써 회전되는 링(102)을 지지하는 석영 지지 실린더(209)를 포함할 수 있다. 지지부(208)는 또한 기판(104) 아래에 위치되어 반사 공동(217)을 형성하는 반사 플레이트(211)를 포함할 수 있다. 광섬유 탐침을 구비한 고온계와 같은 하나 이상의 온도 센서(219)가 프로세싱 중에 기판(104)의 온도를 탐지하기 위해 제공될 수 있다.A support ring 102 having a predetermined ratio R may be provided in a process chamber 206, such as a rapid thermal process chamber 206, an embodiment of which is shown in FIG. 2. The rapid thermal process chamber 206 is, for example, thermal annealing, thermal cleaning, thermal chemistry, as disclosed in US Pat. No. 6,200,388 to Jennings and US Pat. No. 6,048,403 to Deaton et al. It may provide a controlled thermal cycle of heating the substrate 104 for processes such as vapor deposition, thermal oxidation, and thermal nitriding. The process chamber 206 includes a chamber wall 204 that encloses the process zone 205. The substrate support 208 with the support ring 102 keeps the substrate 104 in the process region 205 during processing. The substrate support 208 can include a rotatable structure that rotates the support ring 102 and the substrate 104 during processing. For example, the support 208 is a ring that is assigned to Applied Materials and rotated by magnetically leviating and rotating a cylinder as disclosed in US Patent Application No. 2003/0183611 to Gregor et al., Incorporated herein by reference. Quartz support cylinder 209 for supporting 102. The support 208 may also include a reflective plate 211 positioned below the substrate 104 to form a reflective cavity 217. One or more temperature sensors 219, such as a pyrometer with an optical fiber probe, may be provided to detect the temperature of the substrate 104 during processing.

복사 소오스(210)는 복사선을 기판(104)과 지지 링(102)의 표면 상에 배향시키고, 챔버(206)의 천정(213)과 같이 기판(104) 위에 위치될 수 있다. 복사 소오스(210)는 약 0.2미크론 내지 약 5미크론 범위의 파장을 갖는 복사선과 같이, 기판(104)과 지지 링(102)을 가열하는 소정 파장의 복사선을 발생시킨다. 일 버전에서, 복사 소오스(210)는 유체 냉각 재킷 내에 있는 텅스텐 할로겐 램프(214)의 하니컴 배열(212)을 포함한다. 허니컴 배열(212)은 기판(104)에 대한 온도를 제어하도록 독립적으로 조절될 수 있는 하나 이상의 방사상 가열 구역을 포함할 수 있다. 복사 소오스(210)는 열적 프로세싱을 위해 기판(104)을 급속으로, 예를 들어 약 50℃/초 내지 약 300℃/초 범위의 속도, 심지어 약 200℃/초 이상의 속도로 가열할 수 있다. 석영 윈도우와 같은 복사선 투과 윈도우(218)는 복사 소오스(210)로부터 기판(104)으로의 복사선 전달을 용이하게 한다.The radiation source 210 directs radiation on the surfaces of the substrate 104 and the support ring 102 and may be positioned over the substrate 104, such as the ceiling 213 of the chamber 206. The radiation source 210 generates radiation of a predetermined wavelength that heats the substrate 104 and the support ring 102, such as radiation having a wavelength in the range of about 0.2 microns to about 5 microns. In one version, the radiation source 210 includes a honeycomb arrangement 212 of a tungsten halogen lamp 214 in a fluid cooling jacket. Honeycomb arrangement 212 may include one or more radial heating zones that may be independently adjusted to control the temperature for substrate 104. Radiation source 210 may heat substrate 104 rapidly, for example, at a rate ranging from about 50 ° C./second to about 300 ° C./second, even at about 200 ° C./second or more, for thermal processing. A radiation transmitting window 218, such as a quartz window, facilitates the transfer of radiation from the radiation source 210 to the substrate 104.

가스 공급원(221)은 프로세스 가스를 프로세스 구역(205) 내에 제공하고 또는 프로세스 챔버 내의 분위기를 제어할 수 있다. 가스 공급원(221)은 프로세스 가스 소오스와 가스를 챔버(206)에 제공하기 위해 소오스를 프로세스 챔버(206) 내의 가스 입구에 연결시키는 유동 제어 밸브를 갖는 도관을 포함한다. 배출구(216)는 프로세스 챔버(206) 내의 가스 압력을 제어하고 챔버(206)로부터 프로세스 가스를 배출시킨다. 배출구(216)는 소모된 프로세스 가스를 수용하고 하나 이상의 배출 펌프를 공급하는 배출 도관에 소모된 가스를 통과시키는 하나 이상의 배출 포트를 포함할 수 있다. 배출 도관 내의 스로틀 밸브는 챔버(206) 내의 가스 압력을 제어한다.The gas source 221 may provide process gas into the process zone 205 or control the atmosphere within the process chamber. Gas source 221 includes a conduit having a process gas source and a flow control valve connecting the source to a gas inlet in process chamber 206 to provide gas to chamber 206. The outlet 216 controls the gas pressure in the process chamber 206 and discharges the process gas from the chamber 206. Outlet 216 may include one or more outlet ports for passing spent gas to an exhaust conduit that receives spent process gas and supplies one or more outlet pumps. The throttle valve in the exhaust conduit controls the gas pressure in the chamber 206.

챔버(206)는 기판(104)을 프로세싱하는데 적절한 챔버 내의 조건을 유지하기 위해 챔버(206)의 부품을 작동시키는 명령어 세트를 갖는 프로그램 코드를 포함하는 제어기(300)에 의해 제어된다. 예를 들어, 제어기(300)는 기판 지지부(208) 및 기판 전달부(도시 않음) 중 하나 이상이 기판(104)을 챔버(206) 내에 위치시키고 회전시키도록 작동시키는 기판 위치결정 명령어 세트; 복사 소오스(210)가 기판(104)의 가열을 제어하도록 작동시키고, 온도 센서(219)가 기판(104)의 온도를 모니터하도록 작동시키는 온도 제어 명령어 세트; 유동 제어 밸브가 챔버(206)로의 가스 유동을 설정하도록 작동시키는 가스 유동 제어 명령어 세트; 및 배출 스로틀 밸브가 챔버(206) 내의 압력을 유지시키도록 작동시키는 가스 압력 제어 명령어 세트를 포함할 수 있다.The chamber 206 is controlled by a controller 300 that includes program code having a set of instructions for operating the components of the chamber 206 to maintain conditions within the chamber suitable for processing the substrate 104. For example, the controller 300 may include a set of substrate positioning instructions that enable one or more of the substrate support 208 and substrate transfer (not shown) to operate to position and rotate the substrate 104 within the chamber 206; A set of temperature control instructions to operate the radiation source 210 to control the heating of the substrate 104 and to operate the temperature sensor 219 to monitor the temperature of the substrate 104; A gas flow control instruction set for operating the flow control valve to set gas flow to the chamber 206; And a gas pressure control instruction set that operates the discharge throttle valve to maintain pressure in the chamber 206.

실시예Example

다음의 실시예는 바람직한 소정 비율(R)을 갖는 지지 링(102)의 개선된 프로세스 성능을 보여준다. 상기 실시예에서, 상이한 조성 및 치수와 같은 상이한 특성을 갖는 지지 링(102)은 도 2에 도시된 프로세스 챔버(206)와 같은 열적 프로세스 챔버 내에서 수행되는 열적 스파이크 어닐링 프로세스에서 기판을 프로세스하기 위해 사용되었다. 지지 링(102)으로 기판(104)을 프로세싱하는 중에 각각의 기판(104)의 상이한 반경을 따라 발생하는 온도가 측정되었다. 각각의 지지 링(104)의 비율(Rr)은 상대적인 가열 속도비 Rrs = R / R기판 을 결정하기 위해 각각의 기판(104)의 비율(Rs)과 비교되었다. 표 1은 각각의 지지 링(102)에 대해 수득된 결과를 제공한다.The following example shows the improved process performance of the support ring 102 with the desired predetermined ratio R. In this embodiment, support rings 102 having different properties, such as different compositions and dimensions, are used to process the substrate in a thermal spike annealing process performed in a thermal process chamber, such as process chamber 206 shown in FIG. Was used. The temperature occurring along the different radii of each substrate 104 was measured while processing the substrate 104 with the support ring 102. The ratio R r of each support ring 104 was compared to the ratio R s of each substrate 104 to determine the relative heating rate ratio R rs = R ring / R substrate . Table 1 provides the results obtained for each support ring 102.

지지 링(102)으로 프로세스된 기판(104)은 종래의 이온 침투 프로세스에서 이온 침투된 300mm 직경을 갖는 실리콘 웨이퍼를 포함한다. 기판은 0.67의 흡수율을 갖는 상부 표면(101)을 포함하며 1715J/Km2 의 조사 표면적당 열질량을 갖는다. 기판(104)을 프로세스하기 위해, 급속 열적 스파이크 어닐링 프로세스가 수행되며 기판(104)의 이온 침투된 부분을 어닐링하기 위해 기판(104)을 급속 가열하는 단계를 포함한다. 상기 프로세스에서, 각각의 기판(104)은 프로세스 챔버(206) 내에서 아래 표 1에 리스트된 지지 링(102) 중 하나 위에 위치된다. 기판(104)의 온도는 약 1050℃의 최종 온도가 달성될 때까지 약 250℃/초의 속도로 온도 스파이크에서 증가되었다.Substrate 104 processed with support ring 102 comprises a silicon wafer having a 300 mm diameter that is ion permeated in a conventional ion permeation process. The substrate includes an upper surface 101 with an absorption of 0.67 and has a thermal mass per irradiation surface area of 1715 J / Km 2 . In order to process the substrate 104, a rapid thermal spike annealing process is performed and rapidly heating the substrate 104 to anneal the ionically penetrated portion of the substrate 104. In the process, each substrate 104 is positioned within one of the support rings 102 listed in Table 1 below in the process chamber 206. The temperature of the substrate 104 was increased in the temperature spike at a rate of about 250 ° C./second until a final temperature of about 1050 ° C. was achieved.

프로세싱 중에 각각의 기판(104)의 표면(101)을 가로질러 발생하는 온도차를 결정하기 위해, 어닐링된 기판(104)의 전기적 저항이 기판(104)의 표면(101)을 가로지르는 4점 저항 등고선 지도(contour map)에서 측정되었다. 측정된 전기적 저항은 미리 결정된 프로세스 민감도 관계에 따라 온도로 변환되었다. 각각의 기판(104)의 중심(100)으로부터 반경 147mm에서의 평균 온도의 차이는 기판 당 온도 범위(△T)를 결정하기 위해 반경 137mm에서의 평균 온도로부터 감해졌다. 측정된 온도 범위는 표 1에서 각각의 기판에 대해 기록된다. 평균 온도의 양의 값은 기판(104)의 주변(103)에서 보다 높은 온도를 나타낸다.To determine the temperature difference that occurs across the surface 101 of each substrate 104 during processing, the electrical resistance of the annealed substrate 104 crosses the 4-point resistance contour across the surface 101 of the substrate 104. Measured on a contour map. The measured electrical resistance was converted to temperature according to a predetermined process sensitivity relationship. The difference in average temperature at radius 147 mm from the center 100 of each substrate 104 was subtracted from the average temperature at radius 137 mm to determine the temperature range ΔT per substrate. The measured temperature ranges are recorded for each substrate in Table 1. The positive value of the average temperature indicates a higher temperature at the periphery 103 of the substrate 104.

상기 실시예에서 시험된 지지 링(102)은 상이한 조성 및 치수를 갖는 지지 링을 포함한다. 1번 지지 링은 화학 기상 증착 프로세스에 의해 형성되고 그 후 산화된 표면을 갖는 실리콘층으로 코팅되며 실질적으로 질소가 없는 실리콘 카바이드 재료를 포함하는 종래의 지지 링(102)을 포함한다. 2번 지지 링은 질소를 함유하고 산화된 표면이 없는 실리콘층으로 코팅된 실리콘 카바이드 재료를 포함한다. 3번 및 9번 지지 링은 질소를 함유하고 산화되지 않은 표면을 갖는 소결된 실리콘 카바이드 재료를 포함한다. 4번 내지 8번 지지 링은 질소를 함유하고 산화 종을 포함하는 통합 표면 코팅(113)을 구비하는 소결된 실리콘 카바이드 재료를 포함한다. 지지 링(102)의 치수는 상이한 질량 및 상이한 가열 속도 비율(R)을 제공하기 위해 서로 변한다. 5번 지지 링에서, 치수는 초과 질량을 밴드(105)와 립(106)에 균일하게 분포시켜, 보다 균일한 방사상 치수 변경을 제공함으로써 4번 지지 링에 대해 변한다. 6번 내지 9번 지지 링에서, 치수는 립(106)의 두께를 동일하게 유지하면서 단지 밴드(105)의 두께를 변경시킴으로써 4번 지지 링에 대해 변한다.The support ring 102 tested in this embodiment includes support rings having different compositions and dimensions. The first support ring comprises a conventional support ring 102 formed by a chemical vapor deposition process and then coated with a silicon layer having an oxidized surface and comprising a substantially carbide free silicon carbide material. The support ring 2 comprises a silicon carbide material coated with a layer of silicon that contains nitrogen and has no oxidized surface. Support rings 3 and 9 comprise sintered silicon carbide material containing nitrogen and having an unoxidized surface. The support rings 4-8 comprise sintered silicon carbide material having an integrated surface coating 113 containing nitrogen and comprising oxidizing species. The dimensions of the support ring 102 vary from one another to provide different masses and different heating rate ratios (R). In support ring 5, the dimensions change for support ring 4 by evenly distributing excess mass in band 105 and ribs 106, providing a more uniform radial dimensional change. In support rings 6-9, the dimensions change for support ring 4 only by changing the thickness of the band 105 while keeping the thickness of the lip 106 the same.

표 1은 시험된 각각의 지지 링에 대해 밴드(105) 및 립(106)의 두께, 흡수 표면(111)의 흡수율(A), 각각의 지지 링(102)의 조사 면적 당 열질량(Tm/Sa), 기판(102)에 대한 지지 링(104)의 상대적인 가열 속도(Rrs), 및 각각의 지지 링(102)으로 프로세싱한 후에 측정된 기판(104)을 가로지른 온도 범위를 포함하는 값 및 결과를 나타낸다. 지지 링(102) 및 기판(104)의 흡수율은 부분 반구의 반사율 측정으로부터 결정되고, 각각의 링에 대한 열용량은 550℃ 내지 1050℃의 프로세스 범위에 대해 평균으로 취해진다.Table 1 irradiation, thermal mass per unit area of the band 105 and the absorption rate of the thickness of the absorbent surface 111 of the lip (106) (A), each support ring 102 for the support ring tested respectively (T m / S a ), the relative heating rate R rs of the support ring 104 relative to the substrate 102, and the temperature range across the measured substrate 104 after processing with each support ring 102. The value and result to be shown are shown. The absorptivity of the support ring 102 and the substrate 104 is determined from the reflectance measurements of the partial hemispheres, and the heat capacity for each ring is taken as average over the process range of 550 ° C to 1050 ° C.

지지 링 Support ring 밴드 두께(mils)Band thickness (mils) 립 두께(mils)Lip thickness (mils) AA Tm/Sa J/K/㎡T m / S a J / K / ㎡ R / R기판 R ring / R board △T(K)ΔT (K) 1One 13+813 + 8 1010 0.930.93 23602360 1.011.01 -5.0-5.0 22 1313 1010 0.790.79 17561756 1.141.14 -1.2-1.2 33 1313 1010 0.870.87 17561756 1.271.27 5.05.0 44 1313 1010 0.940.94 17561756 1.381.38 8.48.4 55 15.815.8 1414 0.940.94 20682068 1.161.16 1.51.5 66 15.715.7 1010 0.940.94 19671967 1.221.22 7.57.5 77 17.117.1 1010 0.940.94 20832083 1.161.16 6.06.0 88 27.827.8 1010 0.940.94 28462846 0.850.85 -11.6-11.6 99 13.913.9 1010 0.880.88 18301830 1.231.23 5.15.1

표 1에 따라, 기판 온도의 최소 범위는 2번 및 5번 지지 링에서 얻어지며, 온도 범위는 각각 -1.2 및 1.5K이다. 그러나, 일반적인 용도에서, 산화되지 않은 실리콘 코팅을 포함하는 2번 지지 링은 코팅의 표면이 시간에 따라 완만하게 산화되어, 링(102)의 흡수율과 가열 속도를 변화시키기 때문에 일정하게 양호한 프로세싱 결과를 제공하지 않는다고 예상된다. 이는 그 용도를 산화제 없는 프로세스에 제한시킬 것이다. 4번 지지 링은 2번 지지 링과 동일한 치수를 갖지만, 4번 지지 링의 산화된 표면이 보다 큰 흡수율을 가져, 보다 큰 상대적인 가열 속도와 불량한 온도 범위 결과를 제공한다. 6번 내지 8번 지지 링은 양호한 온도 범위 결과를 제공하지 않으며, 온도 범위는 6, 7.5 및 -11.6K이다. 질소를 함유하고 산화된 표면을 구비한 소결된 실리콘 카바이드 재료를 포함하며 리스트된 치수를 갖는 5번 지지 링은 기판(104)에 대해 상대적인 가열 속도를 제공하며 이는 기판(104)을 가로질러 단지 약 1.5K의 감소된 온도 범위를 포함하는 개선된 프로세싱 결과를 제공한다.According to Table 1, the minimum range of substrate temperatures is obtained in support rings 2 and 5, with temperature ranges of -1.2 and 1.5K, respectively. However, in general use, the second support ring comprising an unoxidized silicone coating produces consistently good processing results because the surface of the coating is oxidized gently over time, changing the absorption and heating rate of the ring 102. It is not expected to provide. This will limit its use to oxidant free processes. Support ring 4 has the same dimensions as support ring 2, but the oxidized surface of support ring 4 has a higher absorption rate, resulting in greater relative heating rates and poor temperature range results. Support rings 6-8 do not provide good temperature range results, with temperature ranges of 6, 7.5 and -11.6K. A support ring No. 5 containing sintered silicon carbide material containing nitrogen and having an oxidized surface and having the listed dimensions provides a heating rate relative to the substrate 104 that is only about across the substrate 104. It provides improved processing results including a reduced temperature range of 1.5K.

도 3은 상기 표 1의 데이타를 이용하여 그래프화된, 상대적인 가열 속도(Rrs = R / R기판)를 증가시킴에 따른 기판 온도 범위(△T)의 그래프를 나타낸다. 데이타는 두 개의 별도의 데이타 세트에 대해 도면으로 작성된다. 선(400)으로 표시된 제 1 데이타 세트는 유사한 방사상 질량 분포, 즉 지지 링의 밴드(105)와 립(106)에 상대적으로 균일하게 분포된 질량을 갖는 지지 링(102)을 포함한다. 선(402)으로 표시된 제 2 데이타 세트는 보다 덜 균일한 방사상 분포, 즉 단지 밴드(105)에 분포된 질량을 갖는 지지 링(102)을 포함한다. 상기 그래프는 0에 가까운 기판을 가로지른 온도 범위가 약 1.14와 같이, 1.12 내지 약 1.15 범위의 상대적인 가열 속도(Rrs)에 대해 달성됨을 보여준다. 따라서, 상기 범위 내의 상대적인 가열 속도를 갖는 링(102)을 선택함으로써 기판(104)과 열적으로 조화되고 기판(104) 내의 온도 편차를 감소시키는 지지 링(102)이 고안될 수 있다.3 shows a graph of the substrate temperature range (ΔT) as increasing the relative heating rate (R rs = R ring / R substrate ), graphed using the data in Table 1 above. The data is plotted against two separate data sets. The first data set, represented by line 400, includes a support ring 102 having a similar radial mass distribution, that is, a mass uniformly distributed relative to the band 105 and the lip 106 of the support ring. The second data set, represented by line 402, includes a support ring 102 having a less uniform radial distribution, ie, a mass distributed only in the band 105. The graph shows that a temperature range across the substrate close to zero is achieved for a relative heating rate R rs ranging from 1.12 to about 1.15, such as about 1.14. Thus, by selecting a ring 102 having a relative heating rate within this range, a support ring 102 can be devised that is in thermal harmony with the substrate 104 and reduces temperature variations within the substrate 104.

본 고안의 예시적인 실시예가 도시되고 설명되었지만, 당업자는 본 고안을 구성하고, 본 고안의 범위 내에 있는 다른 실시예들을 고안할 수 있다. 예를 들어, 구체적으로 언급된 재료와 다른 지지 링 재료가 바람직한 상대적인 가열 속도를 갖는 지지 링을 고안하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 예시적인 실시예와 관련하여 표시된 상대적인 또는 위치적인이란 용어는 교호적이다. 그러므로, 본 고안의 실용신안등록청구범위는 본 고안을 설명하기 위해 개시된 바람직한 버전, 재료, 또는 공간적 배치에 대한 설명에 제한되어서는 않된다.While exemplary embodiments of the present invention have been shown and described, those skilled in the art can devise the present invention and devise other embodiments that fall within the scope of the present invention. For example, support ring materials other than those specifically mentioned may be used to devise support rings with preferred relative heating rates. Moreover, the terms relative or positional indicated in the context of an exemplary embodiment are alternative. Therefore, the utility model registration claims of the present invention should not be limited to the description of the preferred versions, materials, or spatial arrangements disclosed for describing the present invention.

그러므로, 본 고안에 의해 열적 프로세싱 중에 기판에 과도한 온도 구배를 발생시키지 않는 지지 링을 제공할 수 있다. 또한 본 고안에 의해 기판 내에 온도 구배의 형성을 감소시키기 위해 기판의 가열 속도에 충분히 근접한 속도로 가열되는 지지 링을 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide a support ring that does not generate excessive temperature gradients in the substrate during thermal processing. The present invention can also provide a support ring that is heated at a rate sufficiently close to the heating rate of the substrate to reduce the formation of temperature gradients within the substrate.

도 1은 기판 지지 링의 실시예의 횡단면도.1 is a cross-sectional view of an embodiment of a substrate support ring.

도 2는 지지 링을 구비한 열적 프로세싱 챔버의 실시예의 횡단면도.2 is a cross-sectional view of an embodiment of a thermal processing chamber with a support ring.

도 3은 기판을 열적으로 프로세스하기 위해 사용되는 지지 링의 상대적인 가열 속도를 증가시킴에 따라 열적으로 프로세스된 기판의 표면을 가로질러 측정된 온도 범위를 나타내는 그래프.3 is a graph showing a temperature range measured across the surface of a thermally processed substrate as it increases the relative heating rate of the support ring used to thermally process the substrate.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※

100 : 중심 101 : 표면100: center 101: surface

102 : 링 103 : 주변102: ring 103: surrounding

104 : 기판 105 : 밴드104: substrate 105: band

106 : 립 107 : 둘레106: lip 107: circumference

109 : 내측 표면 110 : 상부 표면109: inner surface 110: upper surface

111 : 흡수 표면 112 : 지지 측벽111 absorption surface 112 support sidewall

113 : 코팅 114 : 외측 둘레113: coating 114: outer circumference

116 : 리세스 117 : 표면부116 recess 117 surface portion

118 : 내측 둘레 121 : 영역118: inner circumference 121: area

122 : 연결 측벽122: connecting side wall

Claims (10)

기판 지지 링으로서,As a substrate support ring, (a) 기판의 주변을 일부분 이상 둘러싸는 내측 둘레와, 복사 흡수 표면을 포함하는 밴드; 및(a) a band comprising an inner perimeter surrounding at least a portion of the periphery of the substrate and a radiation absorbing surface; And (b) 상기 기판을 지지하도록 상기 밴드의 내측 둘레로부터 방사상 내측으로 연장하는 립을 포함하며,(b) a lip extending radially inward from the inner circumference of the band to support the substrate, 상기 밴드와 립은 실리콘 카바이드의 소결된 조성물을 포함하며, 그리고The band and lip comprise a sintered composition of silicon carbide, and 상기 복사 흡수 표면은 산화된 실리콘 카바이드층을 포함하는,The radiation absorbing surface comprises an oxidized silicon carbide layer, 기판 지지 링.Substrate support ring. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소결된 조성물은 입사 복사에 실질적으로 불투명하도록 충분히 높은 질소 함량을 포함하는,Wherein the sintered composition comprises a sufficiently high nitrogen content to be substantially opaque to incident radiation, 기판 지지 링.Substrate support ring. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 밴드와 립은 조합된 열질량(Tm)을 갖고, 상기 복사 흡수 표면은 비율 (A ×Sa)/Tm이 약 4 ×10-5㎡K/J 내지 약 9 ×10-4㎡K/J이 되도록 흡수율(A)과 표면적(Sa)을 포함하는,The band and lip have a combined thermal mass (T m ) and the radiation absorbing surface has a ratio (A × S a ) / T m of about 4 × 10 −5 m 2 K / J to about 9 × 10 −4 m 2 Including the water absorption (A) and the surface area (S a ) to be K / J, 기판 지지 링.Substrate support ring. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 복사 흡수 표면은 상기 비율 (A ×Sa)/Tm이 약 5.2 ×10-4㎡K/J 내지 약 7.6 ×10-4㎡K/J이 되도록 흡수율(A)과 표면적(Sa)을 포함하는,The radiation-absorbing surface is the ratio (A × S a) / T m of about 5.2 × 10 -4 ㎡K / J to about 7.6 × 10 -4 ㎡K absorption (A) and surface area such that the / J (S a) Including, 기판 지지 링.Substrate support ring. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복사 흡수 표면은 약 0.1 내지 약 1.0 범위의 흡수율과, 약 2 ×10-3㎡ 내지 약 3 ×10-2㎡ 범위의 표면적을 포함하는,The radiation absorbing surface comprises an absorbance in the range of about 0.1 to about 1.0 and a surface area in the range of about 2 × 10 −3 m 2 to about 3 × 10 −2 m 2 , 기판 지지 링.Substrate support ring. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 밴드와 립은 약 900J/Kg/K 내지 약 1300J/Kg/K 범위의 열용량을 포함하고, 상기 열질량은 약 2J/K 내지 약 750J/K 범위인,The band and lip comprises a heat capacity in the range of about 900 J / Kg / K to about 1300 J / Kg / K, and wherein the thermal mass is in the range of about 2 J / K to about 750 J / K, 기판 지지 링.Substrate support ring. 기판 지지 링으로서,As a substrate support ring, (a) 기판의 주변을 일부분 이상 둘러싸는 내측 둘레와, 복사 흡수 표면을 포함하는 밴드; 및(a) a band comprising an inner perimeter surrounding at least a portion of the periphery of the substrate and a radiation absorbing surface; And (b) 상기 밴드의 내측 둘레로부터 방사상 내측으로 연장하는 립을 포함하며,(b) a lip extending radially inward from the inner circumference of the band, 상기 밴드와 립은 조합된 열질량(Tm)을 포함하며,The band and lip comprise a combined thermal mass (T m ), 상기 복사 흡수 표면은 비율 (A ×Sa)/Tm이 약 4 ×10-5㎡K/J 내지 약 9 ×10-4㎡K/J이 되도록 흡수율(A)과 표면적(Sa)을 포함하는,The radiation-absorbing surface is the ratio (A × S a) / T m is about 4 × 10 -5 ㎡K / J to about 9 × 10 such that the water absorption -4 ㎡K / J (A) and surface area (S a) the Included, 기판 지지 링.Substrate support ring. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 복사 흡수 표면은 상기 비율 (A ×Sa)/Tm이 약 5.2 ×10-4㎡K/J 내지 약 7.6 ×10-4㎡K/J이 되도록 흡수율(A)과 표면적(Sa)을 포함하는,The radiation-absorbing surface is the ratio (A × S a) / T m of about 5.2 × 10 -4 ㎡K / J to about 7.6 × 10 -4 ㎡K absorption (A) and surface area such that the / J (S a) Including, 기판 지지 링.Substrate support ring. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 복사 흡수 표면은 약 0.1 내지 약 1.0 범위의 흡수율과, 약 2 ×10-3㎡ 내지 약 3 ×10-2㎡ 범위의 표면적을 포함하는,The radiation absorbing surface comprises an absorbance in the range of about 0.1 to about 1.0 and a surface area in the range of about 2 × 10 −3 m 2 to about 3 × 10 −2 m 2 , 기판 지지 링.Substrate support ring. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 밴드와 립은 실리콘 카바이드의 소결된 조성물을 포함하며, 상기 밴드의 복사 흡수 표면은 실리콘 카바이드의 소결된 조성물의 산화된 층을 포함하는,Wherein the band and lip comprise a sintered composition of silicon carbide and the radiation absorbing surface of the band comprises an oxidized layer of the sintered composition of silicon carbide 기판 지지 링.Substrate support ring.
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