KR20080055972A

KR20080055972A - 온도 및 방사율/패턴 보상을 포함하는 필름 형성 장치 및방법

Info

Publication number: KR20080055972A
Application number: KR1020087010501A
Authority: KR
Inventors: 주안 차친; 아아론 헌터; 크래이그 메츠너; 로저 엔. 앤더슨
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2008-06-19
Also published as: TW200724712A; KR101047089B1; TWI367958B; WO2007040908A2; JP5686952B2; JP2009510262A; US7691204B2; US20070077355A1; WO2007040908A3

Abstract

필름 형성 시스템은 측벽 및 상부 커버에 의해 경계를 형성하는 처리 챔버를 가진다. 일 실시예에서, 상부 커버는 기판으로 역으로 방사 에너지를 반사하기 위한 반사면, 다수의 존에 걸쳐 기판의 온도를 측정하기 위한 고온계, 및 기판의 실제 방사율을 측정하기 위한 하나 이상의 이미소미터를 가진다. 기판의 온도는 고온계 및 이미소미터로부터의 고온 데이터로부터 얻어진다.

Description

온도 및 방사율/패턴 보상을 포함하는 필름 형성 장치 및 방법 {FILM FORMATION APPARATUS AND METHODS INCLUDING TEMPERATURE AND EMISSIVITY/PATTERN COMPENSATION}

본 발명의 실시예들은 일반적으로 반응 챔버 및 필름 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.

지난 수년에 걸쳐, 다양한 분야에서 단결정 실리콘 필름의 저온 증착에 대한 요구가 증가되었다. 이 같은 분야의 예는 블랭킷 실리콘 게르마늄 필름, 상승형 및/또는 리세스형 소스 드레인 선택 증착, 다른 인장 또는 압축 변형을 하는 필름, 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 특별한 분야에 따라, 이러한 공정들은 모두 필름을 성장시키기 위해 이용되는 압력, 온도 및 화학물이 상당히 상이하다. 그러나, 이러한 공정들이 공통으로 가지는 하나의 요구조건은 공정들이 모두 웨이퍼 온도의 매우 안전하고, 정확하고 균일한 제어를 요구한다는 것이다.

단일 웨이퍼 실리콘 증착 CVD 챔버(200 mm 및 300 mm 분야 둘다에 대해)는 현재 다년 동안 이용가능하였다. 그러나, 이러한 장비는 주로 고온(약 1100℃) 블랭킷 대기 에피택셜 상태로 설계되었다. 이러한 고온 분야로부터 더 새롭고 더 낮은 온도 분야로 이동할 때 이 같은 장비의 성능에 충격을 가하는 몇 개의 요소가 있다.

첫 번째, 실리콘 전구체 가스로서 트리클로로실란을 이용하는 고온 대기 에피택셜 분야는 대량-운반 제한 공정(mass-transport limited process)이다. 이는 반응물이 표면으로 전달되는 속도에 비해 화학적 증착 반응이 매우 신속하게 발생하는 것을 의미하며, 실리콘 필름의 균일도를 결정하는 주요 인자는 가스 유동의 균일도이다. 이 같은 분야에서 온도 제어는 제 2 인자이다. 예를 들면, 통상적인 3 미크론 1130℃ 대기 에피택셜 공정에 대해, 각각의 섭씨 온도 에러(degree Celcious of temperature error)(전체 또는 웨이퍼에 걸쳐)는 0.004 미크론 또는 단지 0.13%의 필름 두께 편차를 형성한다. 1σ에 대해 약 0.8%의 통상적인 산업 균일도 요구조건에서, 이는 챔버가 단지 웨이퍼에 걸친 온도 균일도의 1σ에 대해 약 6℃를 유지하는 것이 요구된다. 이러한 사양은 상대적으로 충족하기가 용이하다. 본 기술분야에서 알려진 바와 같이, σ는 데이터의 표준 편차를 표시하기 위하여 이용되는 통계 용어이다. 필름 두께는 통상적으로 다수의 지점에서 측정되고, σ는 확률 함수 또는 확률 밀도 함수가 평균 주위에 집중되는 방식을 표시한다.

반대로, 저온 에피택셜(epitaxial) 분야는 반응 속도 제한 공정의 카테고리 내에 있다. 통상적인 공정 온도(예를 들면, 약 600 내지 900℃)에서, 기판 표면상의 반응은 표면으로 가스 운반의 속도에 비해 느려지고, 전체 온도 및 기판에 걸친 온도 균일도는 필름 특성을 제어하는 가장 중요한 공정 매개변수이다. 예를 들면, 통상적이고 선택적인 에피택셜 필름은 두께가 약 300Å일 수 있고, 1σ에 대해 약 1.0%의 요구되는 균일도를 가지며, 이러한 값은 각각의 새로운 장치 세대에 따라 더 작아진다. 이러한 체제에서, 모든 섭씨 온도 변화는 약 3Å의 필름 두께 변화를 형성한다. 균일도가 1σ에 대한 1%의 균일도는 온도 제어의 1σ에 대해 약 1℃로 변환된다. 따라서, 에피택셜 증착 장비의 현 세대에 대한 개선에서 6개의 요소가 이러한 공정 제어에 대해 요구된다.

이러한 새로운 공정에 대한 장비 성능에 영향을 미치는 두 번째 인자는 온도 측정 뿐만 아니라 속도의 정확도 및 웨이퍼가 방사 램프에 의해 가열되는 방식 둘다에 영향을 미치는 웨이퍼 방사율(emissivity)에 대한 계산 및 정정을 하기 위한 요구이다. 현 세대의 에피택셜 챔버는 주로 블랭킷 실리콘 웨이퍼를 처리하기 위해 설계되며, 이는 전체 기판 표면에 걸쳐 일정하고 균일한 방사율 특성을 가진다. 이 때문에, 방사율 효과는 장비 내로 간단히 측정될 수 있다. 부상하는 선택적인 저온 공정은 장치 웨이퍼(그 위에 부분적으로 프린트된 집적 회로를 구비한 웨이퍼)를 향하여 타깃되고, 이는 방사율이 공지된 요소가 아니거나 이러한 특성이 웨이퍼에 걸쳐 일정한 것이 아니라는 것을 의미한다.

여전히 요구되는 타이트한 온도 제어를 유지하면서 이러한 변화를 보상할 수 있는 에피택셜 장비를 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 더 타이트한 온도 모니터링 및 제어, 뿐만 아니라 방사율 및 패턴 보상을 제공하는 필름 형성 시스템은 매우 바람직하다.

본 발명의 양태는 기판 온도의 정밀한 모니터링 및 제어를 제공하는 필름 형성 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 양태는 처리 챔버를 포함한다. 일 실시예에서, 처리 챔버는 측벽에 의해 경계가 정해진다. 처리 챔버 내로 연장하는 내측 주변 에지를 가지는, 제 1 주변 부재는 측벽의 적어도 일 부분 주위에 배치된다. 서셉터와 같은 기판 지지부는 시스템 내에 배치된다. 기판 지지부의 외측 에지부는 주변 부재의 내측 주변 에지와 중첩되어, 기판 아래로부터 발산되는 빛을 차단한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상부 커버는 처리 챔버를 덮기 위해 제공된다. 이러한 실시예에 따라, 상부 커버는 기판 지지부 위에 배치되고 기판 지지부를 통하여 역으로 빛을 반사하는 반사면을 포함한다. 일 실시예에서, 반사면은 기판으로 역으로 기판으로부터 나오는 반사 광을 반사하도록 설계하여 기판의 유효 방사율(emissivity)을 증가시키도록 한다. 또 다른 실시예에서, 다수의 광학 프로브는 다양한 위치에서 온도를 측정하도록 기판으로부터 나오는 빛을 수집하기 위하여 제공될 수 있다. 반사면은 다수의 개구를 가질 수 있으며, 이 개구 각각은 각각의 광학 프로브에 시야를 제공한다. 일 실시예에서, 광학 프로브용 시야는 기판을 넘어 연장하지 않는다. 또 다른 실시예에서, 광학 프로브 모두는 실질적으로 기판의 방사형 방향을 따라 균등한 거리로 이격된다. 광학 프로브는 광학 고온계 및 신호를 신호 처리 장비로 전달하기 위한 광 섬유(fiber optics)를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 기판의 활성 방사율(active emissivity)을 측정하기 위한 이미소미터(emissometer)가 제공될 수 있다. 이어서 기판의 온도에 의해 하나 또는 그 이상의 온도 프로브 및 이미소미터로부터 출력을 이용하는 것을 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 이미소미터는, 개구의 영역 내에서, 반사면에 의해 발생되는 증가되는 유효 방사율을 실질적으로 제거하기에 충분할 정도로 넓으며, 고온 미러(hot mirror)가 기판 상으로 역으로 축선을 벗어나서 반사할 수 있는, 이러한 개구를 커버하기 위해 제공될 수 있다. 광학 프로브에는 고온 미러를 통과하는 기판으로부터 발산되는 빛을 수집하기 위해 제공된다.

또 다른 실시예에서, 기판 지지부의 외측 에지부는 주변 부재의 내측 주변 에지와 중첩되어, 기판 아래로부터 방출되는 빛을 차단한다. 일 실시예에서, 기판 지지부는 시스템 내에서 회전가능하게 장착될 수 있어, 주변 부재의 내측 주변 에지는 기판 지지부의 외측 에지와 접촉하지 않는다. 또 다른 실시예에서, 중첩면 중 어느 하나는 거칠게 가공되거나, 그루브가 형성될 수 있어, 빛 확산 또는 빛 흡수 효과를 강화하도록 하며, 선택적으로 활성의 얇은 필름이 중첩면의 흡수성을 강화하기 위하여 이용될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 제 2 주변 부재 또는 빛 차폐부는 기판 지지부 및 주변 부재의 내측 및 외측 단부 위에서 중첩되도록 처리 챔버 내로 연장하는 측벽에 인접하여 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 필름 형성 공정을 위해 요구되는 가열을 독점적으로 제공하는 가열 시스템이 기판 아래 제공된다. 일 실시예에서, 기판 지지부는 전도 및 방사를 통해 기판을 가열하는 서셉터이다. 서셉터의 바닥부는 기판의 바닥면을 완전히 덮는다. 또 다른 실시예에서, 서셉터의 바닥부는 가열 시스템에 의해 방사되는 빛의 높은 흡수제가 되도록 설계된다. 서셉터는 흑연과 같은 유용한 열 전도체가 되는 균일한 재료로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 가열 시스템은 다수의 램프를 포함하며, 각각의 램프는 기판에 걸친 미리 결정된 특정 존을 가열한다. 존(zone)은 서로 중첩될 수 있어 기판에 걸쳐 실질적으로 균일한 가열 분포를 제공한다.

도 1a는 필름 형성 시스템의 일 실시예의 단면도이며,

도 1b는 도 1a에 도시된 필름 형성 시스템의 부분 단면도이며,

도 2는 상이한 방사율 값으로 기판에 대한 기판 온도의 함수로서 온도 측정 에러를 도시하는 그래프이며,

도 3은 일 실시예에 따라 강화된 방사율 효과를 도시하며,

도 4는 열전쌍에 의해 측정된 중간 웨이퍼 온도의 함수로서 평균 고온계의 온도 측정 에러의 그래프이며,

도 5는 열전쌍을 구비한 테스트 웨이퍼의 사시도이며,

도 6은 스트레이 램프 방사에 의해 발생되는 고온계의 온도 측정 에러를 도시하는 그래프이며,

도 7은 필름 형성 시스템의 또 다른 실시예의 부분 단면도이며,

도 8은 도 7에 도시된 실시예의 확대 부분 사시도이며,

도 9는 필름 형성 시스템의 또 다른 실시예의 단면도이며,

도 10은 도 9에 도시된 실시예에 대한 고온계 온도 데이터 및 열전쌍 데이터 대 시간의 실험 결과를 도시하는 그래프이며,

도 11은 도 9에 도시된 처리 챔버의 실제 온도의 함수로서 계산된 평균 고온 측정 에러의 그래프이며,

도 12는 필름 형성 시스템의 또 다른 실시예의 단면도이며,

도 13은 도 12에 도시된 이미소미터(emissometer)의 일 실시예의 단면도이며,

도 14는 필름 형성 시스템의 또 다른 실시예의 단면도이며,

도 15는 도 14에 도시된 가열 시스템의 가열 존에 대한 가열 분포 그래프이다.

본 발명의 수 개의 전형적인 실시예가 공개된다. 그러나, 공개된 실시예는 단지 수 개의 형태로 실시될 수 있는 본 발명의 예이다. 따라서, 본 명세서에서 공개되는 상세한 예로 제한되는 것으로 이해되지 않아야 하며, 단지 청구범위를 위한 기초로서 그리고 본 발명의 제조 및 이용 방법을 본 기술분야의 기술자에게 알려주기 위한 기초로서 이해되어야 한다.

필름 형성 시스템(10)의 개략도가 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 이 시스템(10)은 예를 들면, CVD 에피택셜 시스템, 폴리 실리콘 또는 실리콘 니트라이드 증착 시스템, 또는 고온 CVD 공정, 즉 약 400℃ 또는 그 이상이 되는 CVD 공정을 위한 소정의 다른 필름 증착 시스템일 수 있다. 시스템(10)은 측벽(18)에 의해 경계가 형성되는 처리 챔버(15)를 포함한다. 이러한 시스템의 예는 일반 양도된 미국 특허 제 5,108,792호, 제 5,258,824호, 및 제 6,083,323호에 공개되며, 상기 미 국 특허들은 본 명세서에 참조된다. 측벽(18)은 석영으로 제조되어 실리콘 증착에 이용되는 가연성 및 부식성 공정 가스로부터 장비를 보호하도록 한다. 기판 지지 샤프트(17)는 처리 챔버(15) 내에 회전가능하게 배치되며, 처리되는 기판(19)이 배치될 수 있는 기판 지지부(16)를 포함한다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어 기판 지지부는 챔버(15) 내에 기판(19)을 지지하기 위해 이용되는 소정의 장치를 포함하며, 예를 들면, 기판(19)의 전체 바닥면에 걸쳐 기판(19)을 지지하는 서셉터, 기판(19)의 주변 에지를 따라서만 기판(19)을 지지하는 링형 지지부, 기판(19)의 바닥에 3개 또는 그 이상의 지점에 기판(19)을 지지하는 트리포드형 형상부, 기판(19) 등의 에지를 따라 3개 또는 그 이상의 지점에서 기판(19)을 지지하는 형상부를 포함할 수 있다. 필름이 형성되는 기판(19)의 상부면이 페이스 업(face up)하는 동안, 기판(19)의 바닥면, 또는 이의 부분은 기판 지지부(16)와 접촉한다. 소정의 실시예에 따라, 필름 형성 공정 동안, 기판 지지부(16)는 회전하여 기판(19)이 회전한다. 일 실시예에서, 서셉터 형태의 기판 지지부(16)는 흑연, 흑연이 코팅된 실리콘 카바이드, 고체 실리콘 카바이드, 알루미나 및 다른 적절한 세라믹 재료와 같은 균일한 특성, 유용한 열 전도성(100 Watts/(meter℃) 또는 그 이상) 및 낮은 매스를 구비하는 재료로 제조될 수 있다.

처리 챔버(15)의 상부는 상부 커버(11)에 의해 밀봉될 수 있다. 상부 커버(11)는 기판 지지부(16) 위에 배치되고, 따라서 기판(19) 위에 배치된다. 상부 커버(11)는 외부 커버(12), 내부 커버(14), 및 내부 커버(14)와 접하는 반사면(13)을 포함한다. 내부 커버(14)는 석영으로 제조될 수 있고, 외부 커버(12)는 강철로 상대적으로 깨지기 쉬운 내부 커버(14) 및 측벽(18)으로 제조될 수 있다. 반사면(13)은 금 필름, 또는 다른 높은 반사 물질로 제조되어, 외부 커버(12)와 내부 커버(14) 사이에 끼워진다. 수 개의 상이한 광학 스택은 또한 실리콘 디옥사이드로 덮혀진 반사면(13)을 형성할 수 있으며, 미리 마무리로 폴리싱된 단순 알루미늄 표면도 이용될 수 있다. 반사면(13)은 기판(19) 상으로 역으로 기판(19)으로부터 방사되는 빛을 반사하도록 설계된다. 나중에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 반사면(13)은 기판(19)을 위한 강화된 방사율 효과를 형성한다.

하우징(30)은 챔버(15)를 둘러싸서 지지한다. 서셉터 지지 샤프트(17)는 챔버(15)의 바닥 통공(32)을 통하여 연장한다. 이러한 연장부는 프로세싱 동안 구동 조립체(도시안됨)가 서셉터 지지 샤프트(17) 및 이에 따라 서셉터(19)가 회전하도록 한다. 이러한 회전이 수행되어 공정 균일성을 강화하도록 한다.

프로세싱 동안, 가스는 유입 포트(34)를 통하여 챔버(15)로 유입되어 배기 포트(36)를 통하여 제거된다. 또한 프로세싱 동안, 열이 방사 전구(38)에 의해 제공된다. 방사 전구(38)는 챔버(15) 근처의, 하우징(30)에 연결되는 지지 조립체(40) 상에 장착된다. 챔버(15)의 측벽(18)은 투명하여, 방사 전구(38)로부터 적외선 방사선이 기판(19)의 가열을 위해 반응 챔버(15) 내로 자유롭게 유입되도록 한다.

프로세싱 동안, 비록 투명하지만, 석영 윈도우(예를 들면, 투명한 챔버 측벽의 접근가능한 부분)는 여전히 가열된다. 챔버 측벽(18)을 냉각하기 위한 냉매 유동은, 유입 도관(44)을 경유하여 송풍기(42)로부터 하우징(30)으로 공급되고, 측 벽(18)의 외측면을 지나서 유출 도관(46)을 통하여 배출된다. 더욱 상세하게는, 냉매 유동은 도관(44)을 경유하여 상부 및 하부 유입 포트(48 및 50)를 통하여 하우징(30)으로 공급된다. 냉매 유동은 상부 및 하부 배기 포트(52 및 54)를 통하여 하우징(30)으로부터 배출된다. 하우징(30)은 챔버 측벽(18)을 지나 냉매가 흐르는 채널의 차폐부를 형성한다. 통상적으로, 냉매는 공기이다. 유입 도관(44)에 위치하는, 공기 베인(56) 또는 다른 냉매 유동 제어 장치는 하우징(30)으로의 공기 유동량을 제어하고 이어서 챔버(15) 측벽(18)의 온도를 제어한다. 이와 달리, 냉매 유동을 제어하기 위한 다른 장치, 예를 들면 조정가능한 아이리스, 밸브, 송풍기 속도 제어 회로계 등이 이용될 수 있다.

석영 챔버 측벽(18)의 온도는 종래의 광학 고온계(58)를 이용하여 모니터링될 수 있다. 광학 고온계(58)는 100℃ 내지 800℃의 범위로 온도를 측정할 수 있고, 약 4.8 내지 5.2 미크론(micron)의 파장을 감지할 수 있어야 한다. 이러한 광학 고온계는 미국 60648 일리노이스 닐스, 노쓰 나체스 애브뉴 7300의 상업적 주소를 가지고 있는, 아이리콘, 아이엔씨.(Iricon, Inc.)로부터 입수가능하거나, 미국 94089 캘리포니아 서니베일 해머우드 애브뉴 1290의 상업적 주소를 가지는 리니어 랩스(Linear Labs)로부터 입수가능하다. 광학 고온계(58)는 기판 지지부(16)의 온도를 측정하기 위해 이용될 수 있으며, 일 실시예에서 약 905 나노미터의 파장을 감지하는, 350℃ 내지 1300℃의 범위의 온도를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 고온계는 예를 들면, 세키덴코(Sekidenco)로부터 입수가능하다. 905 나노미터 파장의 선택은 유용한 신호 차이를 제공하여 기판(19) 온도와 함께 기판(19) 방 사율의 변화를 감소시킨다.

도 1b를 참조하면, 필름 형성 시스템(10)은 기판(19)으로부터 방사되는 빛을 수집하기 위해 다수의 광학 프로브(20)를 더 포함한다. 광학 프로브(20)는 기판(19) 위에 위치하고, 실질적으로 동일한 방사상 간격으로 기판(19)의 반경을 따라 배치될 수 있다. 광학 프로브(20)는 외부 커버(12) 위 또는 내에 장착될 수 있다. 소정의 실시예에서, 4개 이상의 광학 프로브(20)가 제공되지만, 다수의 광학 프로브(20)가 성능을 개선하거나 비용을 감소시키기 위한 요구에 따라 증가 또는 감소돌 수 있다. 각각의 광학 프로브(20)는 반사면(13) 내의 각각의 개구(21), 외부 커버(12)의 개구(22)를 통하여, 기판(19)의 상부면을 향하여 지향되어 기판(19)의 온도를 직접 측정하도록 한다. 각각의 광학 프로브(20)는 점선(23)에 의해 표시된 바와 같이 확장 시야를 가지며 가능한 기판(19)으로부터 더 많은 방사를 수집하도록 처리되지만, 기판(19)의 에지를 넘는 방사를 모니터링하지 않는다. 따라서, 도시된 실시예에서, 모든 광학 프로브(20)의 시야(23)는 기판(19) 내에서 형성되어 기판(19) 외부로 연장하지 않는다. 각각의 광학 프로브(20)는 예를 들면 개구(21, 22) 내에 배치되고 905 nm 광학 필터(24)에 광학적으로 연결되는 2mm 사파이어 광 파이프(33)를 포함할 수 있다. 광 파이프(33)는 반사면(13)과 단부가 동일 높이가 될 수 있다. 본 기술분야에 알려진 바와 같이, 광학 프로브(20)는 섬유 광학 케이블을 이용하여 신호 처리 전자 장치(signal processing electronics)로 연결될 수 있으며, 광학 프로브(20)에 의해 수집된 신호는 신호 처리 전자 장치에 의해 대응하는 온도로 변환될 수 있으며, 이어서 기판(19)에 걸쳐 균일한 온도를 유지하기 위해 요구되는 바와 같이 가열 파워를 조정하도록 온도 정보를 이용하는 제어 시스템을 온도를 보고한다. 이와 달리, 신호 처리 회로계는 광학 필터(24)가 장착될 수 있으며, 이는 이와 같은 구성이 섬유 광학 케이블과 관련된 손실을 감소시킬 때 일부 상황에서 바람직할 수 있다. 따라서, 광학 프로브(20)는 기판(19)의 각각의 시야(23) 내에서 상부면 온도를 측정하는 고온계로서 기능한다.

기판(19)을 가열하기 위한 에너지는 기판(19) 아래 위치하는 방사 가열 시스템으로부터 나온다. 방사 가열 시스템의 설계는 본 명세서에서 나중에 더욱 상세하게 설명된다.

광학 프로브(20)로부터 얻어진 고온계 내의 잠재적인 대형 에러를 도입하는 요소는 기판(19)의 방사율이다. 플랭크의 법칙은 온도와 방사 사이의 관계를 정량화한다.

식 1

식 1에서, φ는 방사력이고, 고온계(20)에 의해 측정된 실제 양이며, C₁ 및 C₂는 상수이고, λ는 방사 파장이고(예를 들면, 상술된 실시예에서의 905 mm일 수 있는), T는 기판(19)의 온도이고, ε는 기판(19)의 방사율이다. 방사율이 알려진 경우, 플랭크의 법칙은 기판(19)의 온도를 매우 정밀하게 계산하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 방사율이 알려지지 않은 경우, 정확한 온도 계산을 수행하는 것이 가능하지 않으며, 초래된 에러는 가정 방사율과 실제 방사율 사이의 차이에 따라 대형일 수 있다. 도 2는 가정된 방사율이 1.0으로 설정되는 경우 상이한 방사율의 기판(19)에 대해 발생될 수 있는 이론적인 온도 측정 에러의 크기를 보여준다. 예를 들면, 0.35의 방사율을 가지는 기판(19)이 1.0의 방사율을 가지는 것을 부정확하게 측정하는 경우, 800℃에서 형성되는 에러는 70℃에 근접하게 된다. 선택적인 실리콘 증착 분야에 대해, 넓은 범위의 방사율을 가지는 기판(19)이 처리될 것이 요구되고, 이러한 방사율이 미리 알려지지 않는 것이 예상될 수 있다.

도 1b를 참조하여 설명하면, 하나의 실시예가 기판(19) 바로 위에 위치하는 높은 반사면(13)을 제공한다. 반사면(13)은 기판(19)에 의해 방사되는 광 방사선을 잡아서 이 광 방사선을 자체와 기판(19) 사이에서 전방 및 후방으로 반사하여, 방사율 강화 효과를 형성한다. 포함된 메카니즘은 도 3을 참조하여 설명될 수 있다. 반사면(13) 위에 배치되는 광학 프로브(20)는 기판(19)으로부터 도 3에서 Φ로 표시된 직접적인 방사 뿐만 아니라 두 개의 표면(13, 19) 사이의 다수의 반사를 수용하게 된다. 반사표면(13)을 이용하여 광학 프로브(20)에 도달하는 총 방사력은

여기서, R은 반사면(13)의 반사율(1.0에 근접한)이다. 이의 식은 아래와 같다.

여기서,

ε_{겉보기(apparent)}가 ε 및 R의 소정의 실제값 그리고 특히 1.0에 근접한 R의 값에 대해 1.0이 되는 것이 용이하게 계산될 수 있다. 이는 기판(19)의 실제 방사율에 관계없이, 광학 프로브(또는 고온계)(20)가 1.0에 근접한 유효 방사율을 가진 타깃으로 간주된다는 것을 의미한다.

따라서, 반사면(13)은 기판(19) 반사율에서의 변화에 대한 보상에 매우 효과적이다. 도 4는 반사율 효과에 의해 발생된 온도 에너지의 측정 에러를 보여준다. 도 1 및 도 5를 추가로 참조하면, 매우 낮은 방사율 상부면(약 0.35의 방사율을 가진 폴리실리콘 필름)을 가진 테스트 기판(100)이 열전쌍(101)으로 조립된다. 열전쌍(101)은 광학 프로브(20)와 동일한 반경에 위치하여 두 개의 기술에 의해 얻어진 온도 측정치가 비교된다. 도 4는 광학 프로브(20)에 의해 측정된 온도와 열전쌍(101)에 의해 측정된 온도 사이의 차이의 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 방사율에 의한 에러는 최고 850℃ 온도에 대해 5℃ 보다 작다. 도 2를 참조하면, 반사면(13)에 의해 발생되는 강화되는 유효 방사율 없이 0.35의 방사율을 가진 기판(19)에 대해 측정 에러가 대신 850℃의 온도에서 70℃를 초과하게 된다. 따라서 반사면(13)은 90% 이상만큼 방사율 유도 에러를 감소시킨다.

방사 가열되는 처리 챔버에 대해 고온계를 이용할 때 발생되는 또 다른 문제점은 미로 방사선이다. 도 1을 참조하면, 기판(19)은 방사선 가열 시스템을 이용하여 가열될 수 있다. 방사 가열 시스템은 기판(19)을 가열하기 위하여 하나 또는 그 이상의 램프(38)를 이용한다. 결론적으로, 챔버(15)는 빛으로 투광된다. 이러한 배열체에서의 하나의 문제점은 방사 가열 시스템에 의해 생성된 빛이 기판(19)에 의해 방사된 빛과 거의 구별할 수 없다는 것이다. 이는 고온계(20)가 이러한 성분 둘다, 기판(19)으로부터의 방사 및 가열 시스템으로부터의 방사선을 수집하게 되고 이러한 방사선 모두 기판(19)에 의해 생산된 것으로 이해된다는 것을 의미한다. 이는 크기가 수백 썹씨 온도에 용이하게 도달할 수 있는 직접적인 측정 에러를 보여준다. 예를 들면, 도 6은 미로 방사선 피쳐(feature)가 거의 또는 전혀 이용되지 않을 때 고온계 온도 판독의 비교 데이터를 제공하는 그래프이다. 도 6에서, 데이터는 챔버가 가열되는 시간을 가지지 않을 정도로 충분히 빠른 속도로 단계에서 방사 가열 시스템의 램프 파워를 증가시킴으로써 얻을 수 있다. 열전쌍으로 측정된 실제 기판 온도는 전체 테스트 동안 결코 140℃를 초과하지 않는다. 고온계에 의해 측정된 바와 같은 그래프에 도시된 겉보기 온도에서의 모든 점프가 미로 방사선에 의해 발생된 직접적인 측정 에러이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 에러는 300℃를 초과한다.

본 발명의 하나의 양태는 미로 방사선과 관련된 문제점을 최소화하기 위해 시스템 부품 및 피쳐를 제공하는 것이고, 이러한 양태의 일 실시예는 도 7 및 도 8에 도시된다. 석영으로 제조될 수 있는 측벽(201)에 의해 둘러싸이는 처리 챔 버(200)를 포함하는 시스템이 도시된다. 도 1에 대해 상술된 바와 같이, 시스템 내에 회전가능하게 배치되는 것은 필름 형성 공정 동안 기판(204)을 홀딩하기 위해 이용되는 기판 지지부(202)이다. 필름 형성 공정을 위해 요구되는 공정 가열 모두 기판 지지부(202) 아래 배치되어 기판(204) 아래 배치되는 방사 가열 시스템에 의해 제공된다. 필름 형성 시스템은 두 개의 영역, 즉 기판(204)의 상부 영역(206), 및 기판 지지부(202) 아래인 하부 영역(207)으로 분리되는 것으로 생각될 수 있다. 방사 가열 시스템이 하부 영역에 배타적으로 위치될 수 있기 때문에, 방사 가열 시스템으로부터의 빛이 상부 영역(204)으로 유입되는 것을 방지하는 것이 바람직하며, 이는 고온계(또는 광학 프로브)가 기판(204)의 온도를 측정하기 위해 위치하기 때문이다.

측벽(201)의 적어도 일 부분 주위에 주변 부재(205)가 배치된다. 레지(ledge) 및 포켓은 측벽(201) 및 주변 부재(205)에 설계될 수 있어 상기 두 개 부재가 서로에 대해 운동하는 것을 방지하도록 하고, 주변 부재(205)의 외측 주변 에지는 측벽(201)의 지지 에지(203)와 접촉한다. 주변 부재(205)는 예를 들면, 예비 가열 링일 수 있다. 주변 부재(205)는 흑연으로 제조될 수 있어, 빛이 측벽(201)을 통하여 처리 챔버 내로 전달되는 것을 방지하며, 처리 챔버는 석영으로 제조될 수 있어 따라서 투명성 또는 반투명성일 수 있다. 주변 부재(205)는 처리 챔버(200) 내로 연장하는 내측 단부(208)를 포함한다. 이러한 내측 단부(208)는 기판 지지부(202)의 외측 단부(209)와 중첩된다. 따라서, 주변 부재(205) 및 기판 지지부(202)는 각각 중첩되는 내측 및 외측 에지 부분(208, 209)이다. 갭(210)은 회전하는 기판 지지부(202)와 고정 주변 부재(205) 사이에 제공될 수 있다. 중첩되는 단부(208, 209)를 분리하는 갭(210)의 폭은 가능한 작게 제조되어 갭(210)을 통과하는 칩의 양이 최소가 되도록 유지하며, 일 실시예에서는 0.075 인치의 폭을 가진다. 한 세트의 중첩하는 표면(208, 209)을 제공함으로써, 하부 영역(207)으로부터 돌출되는 대부분의 빛은 상부 영역(206) 내로 유입되는 것이 차단된다. 중첩하는 표면(208, 209)은 기판 지지부(202)의 외측 주변 에지 및 주변 부재(205)의 내측 주변 에지에 스텝형 피쳐(stepped feature)를 포함할 수 있다. 기판 지지부(202) 및 주변 부재(205)의 스텝형 피쳐는 상보적인 것으로 도시되어 있다. 기판 지지부(202)의 외측 주변 에지(209)와 주변 부재(205)의 내부 주변 부재(208) 사이의 상보적인 스텝형 설계를 제공함으로써, 내측 주변 에지(208)의 상부면은 기판 지지부(202)의 상부면 위로 상승하지 않는다는 것에 주목하여야 한다.

하부 영역(207)으로부터의 빛이 갭(210)을 경유하여 상부 영역(206) 내로 누출되는 것을 추가로 방지하기 위하여, 중첩 표면(208, 209)은 빛을 확산시키고 흡수하도록 설계되는 광학적으로 거친 마무리를 제공할 수 있다. 예를 들면, 기판 지지부(202)의 외측 단부(209)의 상부면은 일련의 좁은 그루브(211)를 제공함으로써 기계가공될 수 있다. 주변 부재(205)의 내측 단부(208)의 바닥면은 유사하게 그루브형 표면이 제공될 수 있다. 비록 그루브가 이용되었지만, 빛을 흡수하는 소정의 적절한 표면이 다른 타입의 각도가 형성된 표면, 또는 방사 가열 시스템에 의해 방사되는 방사선을 흡수하도록 설계되는 광학 필름과 같은, 중첩 표면(208, 209)에 이용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

미로 방사선을 추가로 차단하기 위하여, 도 7 및 도 8에 도시된 실시예는 상부 주변 부재, 또는 광 차폐부(212)를 추가로 제공한다. 상부 광 차폐부((212)는 흑연으로 제조될 수 있어, 주변 부재(205) 및 서셉터(202)의 중첩 단부(208, 209) 위에 배치된다. 상부 광 차폐부(212)는 상부 측벽(213)에 배치되거나 인접하게 배치된다. 상부 측벽(213)은 석영으로 제조된다. 레지 및 포켓은 상부 측벽(213) 및 광 차폐부(212)에 설계될 수 있어 이러한 두 개의 부재가 서로에 대해 운동하는 것을 방지하도록 한다. 갭(215)은 주변 부재(205) 및 기판 지지부(202)의 상부면들로부터 상부 광 차폐부(212)의 하부면(214)을 분리할 수 있다. 상부 광 차폐부(212)의 하부면(214)은 유사하게 갭(210)으로부터 나오는 빛을 흡수하도록 일련의 미세한 그루브 또는 광학 활성 필름과 같은 광학적으로 세공되지 않거나 흡수성 표면을 제공할 수 있다. 상부 광 차폐부(212)는 측벽(201, 213)의 전체 매개변수를 따를 수 있다. 비록 불연속 요소로서 설명되었지만, 상부 측벽(213) 및 하부 측벽(201)은 주변 부재(205)를 수용하도록 적절한 그루브 등으로 제조되는, 일체형 요소로 제조될 수 있다.

도 9는 석영 측벽(302)에 의해 경계가 형성되는 처리 챔버(301), 및 상부 커버(303)를 포함하는, 또 다른 막 형성 시스템(300)이 도시된다. 기판 지지 샤프트(304)는 처리 챔버(301) 내에 회전가능하게 배치되고, 기판(306)을 홀딩하는 서셉터(305)를 포함한다. 서셉터(305)는 흑연 또는 고체형 실리콘 카바이드와 같은, 100 와트(미터 ℃) 이상의 열 전도도를 가지는 가볍고, 균일한 열 전도성 재료로 제조되어, 기판(306)의 바닥면을 완전히 덮어서, 전도 및 복사에 의해 기판(306)을 가열하도록 설계된다. 상부 커버(303)는 석영 내부 층(308)과 강철 외부 층(309) 사이에 끼워지는 반사면(307)을 포함한다. 반사면(307)은 기판(306)으로부터 역으로 기판(306)의 상부면을 향하여 방출되는 방사선을 반사하여 기판(306)의 유효 방사율을 증가시키도록 한다.

방사율 강화 효과로, 기판(306)은 기판(306)의 표면 상의 방사율 값 또는 패턴과 관계없이 균일한 등온 상태에 도달할 때까지 반사면(307)이 에너지를 기판(306)으로 역으로 일정하게 반사한다. 기판(306)의 온도의 고온계 측정을 위해 제공하기 위하여, 다수의 광학 프로브(310)는 기판(306)으로부터 나오는 빛을 샘플링하며, 각각의 광학 프로브(310)는 기판(306)을 넘어 연장하지 않는 각각의 시야(311)를 가진다. 각각의 표면(307) 내의 개구(312)는 광학 프로브(310)로 각각의 시야(311)를 제공할 수 있다.

필름 형성 시스템(300)은 기판 지지부(305) 아래 배치되는 가열 시스템(313)을 포함한다. 가열 시스템(313)은 하나 또는 그 이상의 램프(314)를 포함하며, 이 램프는 기판 지지부(305)의 바닥부를 가열하기 위하여 챔버(301) 내로 빛을 방사한다. 모든 공정 가열은 가열 시스템(313)에 의해 제공된다. 램프로부터의 빛이 광학 프로브(310)에 도달하는 것을 방지하기 위하여, 시스템(300)은 서셉터(305)와 중복되는 예비 가열 링일 수 있는 흑연 주변 부재(315)를 더 포함한다. 따라서, 상기 실시예에서 설명된 바와 같이, 서셉터(305)와 주변 부재(315) 사이에 중첩 영역(316)이 존재한다. 이러한 중첩 영역(316) 내의 표면은 미세한 그루브 또는 광학의 얇은 필름을 구비하는 것과 같이 광학적으로 세공되지 않거나 흡수성이 될 수 있어, 주변 부재(315)로부터 서셉터(304)를 분리하는 갭을 통하여 산란되는 빛을 더 흡수하도록 한다. 흑연 상부 주변 부재 또는 광 차폐부(317)는 또한 중복의 영역(316) 위에 배치될 수 있어 램프(314)로부터 산란되는 빛을 추가로 차단하도록 한다. 빛 차폐부(317)는 석영 상부 측벽(318)에 의해 지지될 수 있다.

필름 형성 시스템(300)은 통상적으로 기판(306)의 패턴 로딩 및 방사율 변화의 결과인 필름 형성 공정에서의 결함을 방지하도록 설계된다. 서셉터(305)는 가열 시스템(313)을 위한 일정 흡수율 타깃을 제공한다. 따라서 가열 시스템(313)은 서셉터(305)를 균일하게 가열하며, 이어서 기판을 균일 전도 방식으로 가열하며, 반사면(307)은 패턴 로딩 및 방사율 효과를 회피하도록 기판(306)에 걸친 등온 상태를 추가로 보장한다. 반사면(307)은 두 개의 구별되는 특징을 제공한다: 즉 1) 기판(306)의 전체 방사율과 관계없이, 프로브(310)가 기판(306)의 온도를 정확히 측정하고, 그리고 2) 기판(306)의 방사율에서의 국부적인, 나노 스케일, 변화에 의해 발생되는 패턴 로딩 효과를 감소시키도록 한다.

도 10은 필름 형성 시스템(300)을 위한 열전쌍 온도 데이터에 대한 고온계 온도 데이터의 실험적인 결과를 보여주는 그래프이다. 광학 프로브(310)에 의해 측정된 고온계 온도를 명확히 하기 위하여, 도 5에 도시된 것과 유사한 특별한 웨이퍼가 상부면에 용접되는 4개의 열전쌍을 가지는 것을 이용하였다. 열전쌍은 광학 프로브(310) 아래 직접 위치하여 광학 프로브(310)의 고온계 판독이 직접 비교되도록 한다. 고 방사율 필름(약 0.95의)은 열전쌍을 부착하기 전에 웨이퍼의 표면 상에서 성장되었다. 이에 의해, 광학 프로브(310)의 정밀도 및 반복가능성은 임의의 열적 사이클을 통하여 웨이퍼를 가열하고 광학 프로브(310)에 의해 얻어진 것과 열전쌍 판독치를 비교함으로써 테스트되었다. 기판의 중앙 근처에 위치하는 열전쌍 및 광학 프로브를 그래프로 도시하는 도 10에 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 광학 프로브(310)를 경유하여 고온계를 통하여 측정된 바와 같이 열전쌍 대 온도에 의해 측정된 바와 같은 온도들 사이의 긴밀한 관계를 제공한다.

도 11은 이러한 테스트 동안 얻어지는 실제 챔버(301) 온도의 함수로서 모든 광학 프로브(310)에 걸쳐 계산된 평균 측정 에러의 윤곽(summary)을 보여준다. 도시된 바와 같이, 관심있는 온도 범위(> 550℃)에 대해, 미광에 의한 에러는 2℃ 정도(order) 상에 있다.

고온계 측정을 위한 방사율 효과 정정을 위해 추가로 제공되는 필름 형성 시스템(400)의 또 다른 실시예가 도 12에 도시된다. 필름 형성 시스템(400)은 도 9의 시스템(300)과 유사하지만, 시스템(400)은 기판(420)의 실제 방사율을 측정하기 위한 이미소미터(410)를 추가로 포함한다. 이미소미터(410)의 작동의 원리는 챔버(402) 내에 광학 프로브(403)를 위치설정하는 단계를 포함하지만, 광학 프로브(403)에 대해 반사면(401)에 의해 제공되는 강화되고 유효 방사율이 감소 또는 제거된다. 광학 프로브(403)는 어떠한 반사 방사선도 없이, 기판(420)으로부터의 직접적인 방사선만을 보여준다. 즉, 광학 프로브(403)가 측정한 방사 파워는,

반사면(401)의 완전히 강화된 방사율 효과를 경험하는 이웃하는 광학 프로브(404)에 의해 측정된 온도에 광학 프로브(403)에 의해 측정된 온도를 비교함으로써, 기판(420)의 실제 방사율을 계산하는 것이 가능하다. 예를 드면, 기판(420)의 방사율이 아래와 같이 계산될 수 있다.

Tmeas는 측정된 웨이퍼 온도이고, 델타(delta)는 온도 프로브(404) 및 이미소미터 프로브(403)에 의해 측정된 온도에서의 차이이고 R3는 반사면(401)의 반사율이고 RE는 이미소미터(410) 주위의 공동의 반사율이다. 다른 상수가 식 1로서 주어진다. 이와 달리, 0.3 내지 약 0.95의 공지된 방사율의 수 개의 기판(420)는 챔버(402) 내에서 작동될 수 있으며 이미소미터(410) 및 정규 고온계(404) 사이의 온도 델타는 측정 곡선을 형성하기 위하여 측정될 수 있다. 이러한 측정 곡선은 지수 함수와 맞추어질 수 있어 후속적으로 공지되지 않은 기판(420)의 방사율을 결정하기 위하여 이용된다. 방사율 값은 이어서 고온계 광학 프로브(405)에 의해 보고된 온도에 대한 정정을 수행하기 위하여 이용된다.

도 13은 이미소미터(410)의 일 실시예를 도시한다. 광학 프로브(403)는 상대적인 큰 직경 홀(406)이 드릴링 또는 에칭되는 반사면(401)의 영역 내에 위치된다. 홀(406)의 직경은 기판(420)에 대한 거리 및 광학 프로브(403)의 시야와 관련될 수 있다. 광학 프로브(403)는 반사면(401)으로부터 반사되지 않으면서 기 판(420)으로부터 직접 나오는 빛을 수집하여, 광학 프로브(403)가 반사면(401)에 의해 제공되는 방사율 강화 없이 수용되는 것이 바람직하다. 따라서, 홀(406)의 직경이 가능한 넓게 되는 것이 바람직하다. 그러나, 기판(420)이 거의 모든 각도에서 방사선을 방출하기 때문에, 홀(406)이 매우 크게 제조되지 않으면, 광학 프로브(403)는 거의 항상 소정의 방사율 강화 방사선을 수집한다. 매우 큰 홀(406)을 제조하는 것은 바람직하지 않을 수 있으며, 이는 기판(420) 상에 냉점을 형성하는 경향이 있기 때문이다. 기판(420)이 회전할 수 있기 때문에, 이러한 냉점은 기판(420) 상에 냉각 링을 형성하게 된다. 홀(406)의 직경을 광학 프로브(403)의 기판(420)의 표면 상의 시야와 동일한 크기로 제조함으로써 적절하게 타협될 수 있다. 일 실시예에서, 홀(406)의 직경이 0.5 내지 2인치의 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 직경은 약 0.75 인치일 수 있다. 일반적으로, 삼각법이 이용될 수 있으며, 직경은 광학 프로브(403)와 기판(420)으로부터의 거리 및 광학 프로브(403)의 조망의 각도의 함수일 수 있다. 홀(406)의 폭은 효과적으로 프로브(403)에 도달하는 방사선에 대해 반사면(401)의 방사율 강화 효과를 효과적으로 제거한다. 반사면(401) 내의 대형 홀(406)이 기판(420)의 온도에 대한 역효과를 가지는 것을 방지하기 위하여, 고온 미러(407)가 구멍(406)을 덮기 위하여 위치설정된다. 고온 미러(407)는 빛을 기판(420)으로 역으로 축선을 벗어나서 반사하도록 설계되며, 이는 홀(406)을 통한 열 손실 량을 최소화한다. 이와 같은 고온 미러가, 예를 들면, 세키덴코(Sekidenko)로부터 얻어질 수 있다. 고온 미러(407) 때문에, 프로브(403) 아래로 직접 방사되는 방사선만이 이미소미터(410)에 도달한다. 이러한 방사선은 반사면(401)에 의해 강화되지 않으며, 이어서 정규의 고온계 탐침(404, 405)과 비교될 수 있어, 상술된 바와 같이, 기판(420)의 방사율을 계산하도록 한다. 기판(420)의 방사율이 알려지면, 기판(420)의 온도는 식 1 및 광학 프로브(404, 405)에 의해 감지되는 방사 파워를 이용하여 정밀하게 결정될 수 있다.

물론, 소정의 적절한 이미소미터가 이용될 수 있다. 예를 들면, 리플렉토미터(reflectometer)가 기판의 방사율을 얻기 위해 이용될 수 있다. 본 기술분야에서 공지된 바와 같이, 리플렉토미터는 기판으로 광선을 보내서 반사 세기를 측정한다. 빛의 파장에 대한 적절한 선택으로, 기판은 어떠한 빛도 전달하지 않으며, 일부 빛을 역으로 반사한다. 반사된 빛의 세기가 측정될 수 있으며, 이로부터 기판의 방사율의 직접적인 측정을 할 수 있으며, 이는 방사율=1-반사율이기 때문이다. 이 같은 리플렉토미터는 상업적으로 입수가능하며, 예를 들면, 미국 91361-4681 캘리포니아 웨스트레이크 빌리지, 슈트 109 웨스트 아고우라 로드 30961에 소재하는 CI 시스템(CI System)으로부터 입수가능하다.

또한, 각각 기판의 시야를 구비하는 다중 이미소미터를 이용하여 대응하는 다수의 영역에 걸쳐 기판의 방사율을 결정하도록 하는 것이 가능하다. 상기 영역에 대해 이미소미터에 의해 측정된 바와 같은 하나의 영역 내의 기판의 방사율은 이어서 영역을 둘러싸는 시야를 구비하는 대응하는 고온계에 대한 상기 영역의 온도를 정밀하게 계산하기 위하여 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 기판에 걸친 온도 분포는 더욱 정밀하게 측정될 수 있어, 더욱 정밀하게 제어될 수 있다.

또 다른 실시예에 따라, 에너지의 조정가능한 소스가 필름 형성 챔버 내에서 온도를 제어하기 위해 제공된다. 도 14를 참조하면, 시스템(500)은 4개의 존 방사가열 시스템(510)을 포함하며, 각각의 존(501)은 고온계 광학 프로브(502)의 대응하는 방사형 분포로부터 수용되는 온도 피드백을 기초로하여 독립적으로 조정될 수 있다. 방사 가열 시스템(510)은 서셉터(505) 아래 배치되고, 다수의 램프(503) 및 반사기(504)를 포함한다. 램프(503) 및 반사기(504)의 배향 및 각도에 대한 조정은 독립적으로 조정가능한 가열 존(501)을 형성한다.

가열 영역(501)은 서셉터(505)의 바닥면을 가로질러 균일하게 되도록 조정될 수 있는 가열 패턴을 생산하기 위하여 조합된다. 서셉터(505)의 바닥면은 광학 필름, 그루브, 등을 이용하는 것과 같이, 램프(503)에 의해 방사되는 방사선을 최대로 흡수하도록 설계될 수 있다. 가열 시스템(510)에 의해 발생되는 가열 패턴의 그래프는 도 15에 제시되며, 독립적으로 턴온될 때 각각의 개별 가열 존(501)에 대해 서셉터(505)에 걸쳐 측정되는 가열 분포를 보여준다. 각각의 가열 존(501)은 서셉터(505) 상의 특정 반경에서 및 이에 따라 기판(507) 상의 특정 반경에서(각각의 존(501)의 가열 분포는 서셉터(505)의 회전 중앙에 대해 대칭이다) 기판(507)을 가열하며, 모든 가열 존(501)은 균일한 가열 분포를 형성하기에만 충분하게 중복된다. 도 15에 표시된 가열 패턴의 가열 존(501)이 1σ에 대해 1℃ 보다 더 우수한 기판(507)에 걸쳐 온도 분포를 형성하기 위하여 중첩된다. 더욱이, 상술된 바와 같이, 배타적으로 바닥으로부터 기판(507)을 가열함으로써 방사율 및 패턴 로드 효과를 감소시킨다.

상술된 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것인 반면, 본 발명의 다른 및 추가 실시예는 본 발명의 기본 범위로부터 이탈하지 않고 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 후술되는 청구범위에 의해 결정된다.

Claims

기판 처리 시스템으로서,

상기 기판에 필름을 형성하기 위한 처리 챔버로서, 상기 챔버의 주변을 둘러싸는 측벽을 포함하는, 처리 챔버,

상기 시스템에 배치되어 상기 기판을 지지하는 기판 지지부,

상기 처리 챔버를 둘러싸도록 상기 기판 지지부 위에 배치되는 상부 커버로서, 상기 기판 지지부를 향하여 역으로 빛을 반사하기 위한 반사면을 포함하는, 상부 커버,

상기 기판을 필름 형성 공정에 충분한 온도로 가열하도록 상기 기판 지지부 아래 배치되는 가열 시스템으로서, 상기 기판의 공정 가열은 상기 가열 시스템에 의해서만 수행되는, 가열 시스템,

상기 기판으로부터 방사되는 빛을 수집하기 위한 다수의 광학 프로브로서, 상기 반사면은 상기 광학 프로브로 기판의 각각의 시야를 제공하도록 다수의 개구를 포함하는, 다수의 광학 프로브, 및

상기 기판의 실제 방사율을 측정하기 위한 이미소미터로서, 상기 기판의 온도는 상기 광학 프로브 및 상기 이미소미터 중 하나 이상으로부터의 출력을 이용하여 계산하는, 이미소미터를 포함하는,

기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 프로브의 시야가 상기 기판을 넘어서 연장되지 않는,

기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 프로브는 고온계인,

기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 프로브는 신호 처리 전자 장치로 광학적으로 연결되는,

기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 프로브는 상기 기판 위에 대략 동일한 간격으로 방사상으로 이격되어 있는,

기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 이미소미터는 상기 반사면 내의 개구,

상기 개구를 덮기 위한 고온 미러, 및

상기 기판으로부터 방사되는 빛을 수집하여 상기 고온 미러를 통과시키기 위한 광학 프로브를 포함하는,

기판 처리 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 이미소미터용 반사면 내의 개구는 상기 반사면에 의해 발생되는 상기 기판의 증가된 유효 방사율을 실질적으로 제거하기에 중분히 큰 단면적을 가지는,

기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 측벽의 제 1 에지와 접촉하고 상기 가열 시스템으로부터의 빛이 상기 상부 커버에 도달하는 것을 방지하도록 상기 기판 지지부의 외측 에지부와 중첩되는 상기 처리 챔버 내로 연장하는 내측 주변 에지를 가지는 주변 부재를 더 포함하 는,

기판 처리 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 기판 지지부가 상기 시스템 내에 회전가능하게 장착되고 상기 외측 에지부는 상기 내측 주변 에지와 접촉하지 않는 ,

기판 처리 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 내측 주변 에지와 면하는 상기 외측 에지부의 표면이 상기 가열 시스템으로부터의 빛을 광학적을 흡수하는,

기판 처리 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 내측 주변 에지와 면하는 상기 외측 에지부의 표면이 다수의 그루브를 포함하는,

기판 처리 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 외측 에지부와 면하는 상기 내측 주변 에지의 표면이 상기 가열 시스템으로부터의 빛을 흡수하도록 하는,

기판 처리 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 외측 에지부와 면하는 상기 내측 주변 에지의 표면이 거친면을 포함하는,

기판 처리 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 측벽에 인접하고 상기 내측 주변 에지와 상기 외측 에지부와 중첩되도록 상기 처리 챔버 내로 연장하는 제 2 주변 부재를 더 포함하는,

기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 반사면은 상기 기판의 유효 방사율을 증가시키도록 상기 기판으로부터 방사된 빛이 상기 기판을 향하여 역으로 반사시키는,

기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 지지부는 상기 기판을 가열하기 위한 서셉터를 포함하고, 상기 서셉터의 바닥부는 상기 기판의 바닥면을 완전히 덮어서 상기 가열 시스템에 의해 가열되는,

기판 처리 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 가열 시스템은 방사선 가열 시스템이고, 상기 서셉터의 바닥부는 다수의 램프를 포함하는 상기 방사선 가열 시스템에 의해 발생되는 빛을 흡수하고, 상기 램프는 상기 기판에 걸쳐 다수의 가열 존을 형성하고, 상기 가열 존은 상기 기판에 걸쳐 실질적으로 균일한 가열 분포를 형성하도록 중첩되는,

기판 처리 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 서셉터는 상기 기판을 균일하게 전도적으로 가열하도록 100 Watts/(meter ℃) 이상의 열 전도율을 가지는 균일 재료로 제조되는,

기판 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 이미소미터(emissometer)는 리플렉토미터(reflectometer)인.

기판 처리 시스템.
기판 표면상에 필름을 형성하는 챔버 내의 온도를 측정하는 방법으로서,

제 1 측정치를 제공하기 위하여 처리 동안 상기 기판으로부터만 방사되는 방사선을 측정하는 단계,

제 2 측정치를 제공하기 위하여 상기 처리 챔버로부터 반사되고 상기 기판으로부터 방출되는 방사선을 측정하는 단계,

상기 제 1 및 제 2 측정치를 비교하는 단계,

상기 실제 웨이퍼 방사율을 계산하는 단계, 및

온도값을 얻기 위하여 상기 제 2 측정치를 정정하는 단계를 포함하는,

기판 표면상에 필름을 형성하는 챔버 내의 온도 측정 방법.