KR20110004433A - 고온계용 열 공급원 반사 필터를 포함하는 장치 - Google Patents

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Abstract

기판을 프로세싱하고 고온계를 이용하여 온도를 측정하는 방법 및 장치가 제공된다. 반사 층이 프로세싱 챔버의 윈도우 상에 제공된다. 제 1 파장 범위 내의 방사선을 제공하는 방사선 공급원이 기판을 가열하고, 상기 기판은 소정 온도 범위에서 제 1 파장 범위 내의 제 2 파장 범위 내의 방사선에 대해서 투명하다. 제 2 파장 범위 내의 방사선이 반사 층에 의해서 반사된다.

Description

고온계용 열 공급원 반사 필터를 포함하는 장치{APPARATUS INCLUDING HEATING SOURCE REFLECTIVE FILTER FOR PYROMETRY}
본원 발명은 전체적으로 기판의 열적 프로세싱에 관한 것이다. 특히, 본원 발명의 실시예는 반도체의 급속 열적 프로세싱 중의 고온계와 관련한 것이다.
급속 열적 프로세스(RTP; 급속 열처리 프로세스)는 반도체 집적 회로를 제조하기 위해서 개발된 기술이고, 여기에서는, RTP 챔버 내에서 예를 들어, 실리콘 웨이퍼를 고강도 광학 방사선(radiation)으로 조사(irradiate)하여 기판에서의 프로세스를 열적으로 활성화하기 위한 비교적 높은 온도까지 기판을 신속하게 가열한다. 기판이 열적으로 프로세싱되면, 방사 에너지가 제거되고 그리고 기판이 신속하게 냉각된다. 그와 같은 경우에, RTP는 에너지 효율적인데, 이는 기판을 둘러싸는 챔버는 기판을 프로세싱하는데 필요한 높은 온도까지 가열되지 않고 단지 기판만이 가열되기 때문이다. 다시 말해서, RTP 동안에, 프로세싱된 기판은 주위 분위기 즉, 챔버와 열적으로 평형이 되지 않는다.
실리콘 또는 기타 웨이퍼로부터 집적 회로를 제조하는 것은 층을 부착하는 단계, 층을 포토 리소그래피로 패터닝하는 단계, 그리고 패터닝된 층을 에칭하는 단계와 같은 많은 단계를 포함한다. 이온 주입을 이용하여 반도체 실리콘 내의 액티브 영역을 도핑한다. 또한, 제조 시퀀스는 또한 주입 손상 복구 및 도펀트 활성화, 결정화, 열적 산화 및 질화, 실리시데이션(silicidation), 화학기상증착, 증기상 도핑, 열적 세정 등을 포함하는 많은 이용을 위해서 웨이퍼를 열적으로 어닐링하는 것을 포함한다.
비록 실리콘 기술의 초기 단계에서의 어닐링이 통상적으로 어닐링 오븐에서 오랜 시간 동안 다수의 웨이퍼를 가열하는 것을 포함하였지만, 계속적으로 작아지는 회로 피쳐(features)를 가지는 기판을 프로세싱하기 위한 점점 더 엄격해지는 요건을 만족시키기 위해서 RTP가 점점 더 많이 이용되고 있다. 통상적으로, RTP는 집적 회로가 형성되는 웨이퍼의 전방면을 향하는 고강도 램프의 어레이(array)로부터의 빛으로 웨이퍼를 조사함으로써 단일-웨이퍼 챔버 내에서 실시된다. 방사선은 웨이퍼에 의해서 적어도 부분적으로 흡수되고 그리고 그 웨이퍼를 원하는 높은 온도, 예를 들어 600 ℃ 보다 높은 온도로, 또는 일부 용도에서 1000 ℃ 보다 높은 온도로 신속하게 가열한다. 방사선 가열은 비교적 짧은 시간에 걸쳐, 예를 들어 1분, 예를 들어 30초, 보다 구체적으로 10초, 그리고 보다 더 구체적으로 1초에 걸쳐 웨이퍼를 제어가능하게 가열하기 위해서 신속하게 턴온 및 턴오프될 수 있다. 급속 열적 프로세싱 챔버 내의 온도 변화는 적어도 초당 약 25 ℃ 내지 초당 50 ℃의 속도로, 예를 들어 적어도 초당 약 100 ℃ 내지 적어도 초당 약 150 ℃의 속도로 이루어질 수 있다.
특정 프로세스 동안에, 낮은 온도, 예를 들어, 약 400 ℃ 미만의 온도가 요구될 수 있을 것이다. 프로세싱 챔버 내의 기판의 온도가 400 ℃ 미만이 될 수 있고 그리고 약 175 ℃ 정도로 낮을 수도 있을 것이다. 그러한 프로세스의 예를 들면 실리콘 웨이퍼 상에 실리사이드를 형성하는 것이 있다. 실리콘 웨이퍼와 같은 기판을 챔버 내에서 프로세싱하는 것의 품질 및 성능은 웨이퍼 또는 기판의 정확한 온도 설정을 제공하고 유지할 수 있는 능력에 부분적으로 의존한다. 프로세싱 챔버 내의 기판의 온도는 일반적으로 고온계에 의해서 측정되며, 그러한 고온계는 파장의 밴드폭에서 온도를 측정한다. 방사선 고온계 밴드폭 내에 있고 그리고 열 공급원으로부터 기원하는 방사선은 고온계에 의해서 방사선이 탐지되는 경우에 고온계 신호 해석(interpretation)과 간섭될 수 있다. 어느 정도까지 "누설" 열 공급원 방사선이 고온계 판독값(reading)과 간섭할 수 있다. 또한, 특히 웨이퍼가 저온일 때, 모든 웨이퍼가 고온계 밴드폭에서 불투명한 것이 아니다. 따라서, 고온계를 이용하여 온도를 정확하게 측정하기 위한 개선된 시스템 및 방법이 요구되고 있다.
본원 발명의 실시예에 따라서, 방사선 고온계를 이용하여 프로세싱 챔버 내의 기판, 예를 들어, 반도체 기판의 온도를 결정하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 본원 명세서에 기재된 방법 및 장치는 기판 온도의 측정 정확도를 높이기 위한 것이다. 하나 또는 둘 이상의 실시예에 따라서, 열 공급원과 기판 사이에 반사 층을 제공하는 것이 열 공급원의 방사선이 고온계에 도달하는 것을 제한함으로써 고온계의 정확도를 높일 것이다.
일 실시예에서, 기판을 프로세싱하기 위한 시스템이: 제 1 파장 범위의 방사선을 제공하는 열 공급원; 상기 제 1 파장 범위 내의 제 2 파장 범위의 방사선을 탐지함으로써 챔버의 프로세스 영역 내에 배치된 기판의 온도를 측정하기 위한 고온계; 그리고 상기 열 공급원을 기판으로부터 분리하기 위한 윈도우를 포함하며, 상기 윈도우는 제 1 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 투명한 물질로 제조되고 그리고 열 공급원과 기판 사이의 전체 표면을 덮는 반사 층을 구비하며, 상기 반사 층은 제 2 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 반사 특성을 갖는다.
특정 실시예에서, 제 2 파장 범위 내의 방사선이 고온계에 도달하는 것을 방지하기 위해서 윈도우가 챔버 내에 위치된다. 일 실시예에서, 윈도우는 제 2 파장 범위내의 방사선 만을 실질적으로 흡수하는 흡수 물질을 포함한다.
일 실시예에서, 반사 코팅은 제 2 파장 범위 내의 방사선이 프로세스 영역으로 유입되는 것을 방지하는데 있어서 효과적이다. 일 실시예에서, 제 1 파장 범위는 약 400 - 4000 nm이고 제 2 파장 범위는 약 700 - 1000 nm이며, 반사 층을 포함하는 윈도우는 제 2 파장 범위 내의 열 공급원으로부터의 방사선이 약 400 ℃ 미만의 온도에서 고온계에 의해서 측정되는 기판을 통해서 전달되는 것을 방지하는데 있어서 효과적이다. 특정 실시예에 따라서, 반사 층은 적어도 1000의 제 2 파장 범위 내의 빛의 반사율 대 투과율의 투과비를 가진다. 일 실시예에서, 기판이 실리콘을 포함한다.
일 실시예에서, 윈도우는 윈도우의 제 1 표면 및 제 2 표면 상에서 제 2 파장 범위의 반사 층을 구비하고 그리고 반사율 비율은 약 45 도 또는 그 미만의 경사 각도로 열 공급원으로부터 조사되는 빛에 적용된다.
일 실시예에서, 반사 층은 제 1 및 제 2 반사 층 사이의 방사선 흡수 물질 층을 더 포함하며, 방사선 흡수 물질은 제 2 파장 범위의 방사선을 흡수하도록 구성된다. 하나 이상의 실시예에서, 열 공급원이 램프를 포함하고, 윈도우는 방사선 공급원을 둘러싸는 엔벨로프(envelope)를 포함한다.
일 실시예에서, 시스템은 제 2 열 공급원 그리고 제 2 열 공급원과 기판을 분리하는 제 2 윈도우를 포함하며, 상기 제 2 윈도우는 제 2 열 공급원에 의해서 생성되는 제 1 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 투명한 물질로 제조되고 그리고 제 2 열 공급원과 기판 사이의 제 2 윈도우의 전체 표면을 덮는 반사 층을 구비하며, 상기 반사 층은 제 2 열 공급원에 의해서 생성되는 제 1 파장 범위 내의 제 2 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 반사적이다.
다른 실시예는 기판을 프로세싱하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은: 제 1 파장 범위의 방사선을 제공하는 열 공급원; 기판을 포함하는 프로세스 영역; 상기 열 공급원을 기판으로부터 분리하는 윈도우가 되는 프로세스 영역의 제 1 벽으로서, 상기 윈도우는 기판의 제 1 표면과 마주하고 실질적으로 평행하게 배치되는, 프로세스 영역의 제 1 벽; 제 1 파장 범위 내의 제 2 파장 범위의 방사선을 탐지함으로써 챔버의 프로세스 영역 내에 배치된 기판의 온도를 측정하기 위해서 상기 제 1 표면 반대쪽의 기판의 제 2 표면을 지향하는 고온계로서, 상기 윈도우는 제 1 파장 범위 내의 방사선에 대해서 실질적으로 투명한 물질로 제조되고, 상기 제 1 벽의 제 1 표면은 제 2 파장 범위 내의 방사선에 대해서 실질적으로 반사적인 반사 층에 의해서 완전히 덮이며, 상기 제 2 파장 범위가 제 1 파장 범위 내에 있는, 고온계; 그리고 상기 제 1 벽과 대략적으로 또는 실질적으로 평행하고 프로세스 영역을 외부 분위기로부터 분리하며 상기 반사 층으로 덮이지 않는 프로세스 영역의 제 2 벽을 포함한다.
특정 실시예에서, 윈도우는 약 400 ℃ 미만의 온도에서 실리콘을 포함하는 기판을 통해서 방사선이 고온계에 도달하는 것을 효과적으로 방지한다. 일 실시예에서 제 2 파장 범위는 약 700 - 1000 nm 이다.
본원 발명의 또 다른 측면은 프로세스 챔버 내의 웨이퍼의 온도를 측정하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은: 실질적으로 평평한 기판을 방사선 공급원으로 가열하는 기판 가열 단계로서, 상기 방사선 공급원이 제 1 파장 범위의 방사선을 제공하고, 상기 기판은 소정(所定) 온도 범위에서 제 1 파장 범위 내의 제 2 파장 범위의 방사선에 투명한, 기판 가열 단계; 고온계를 이용하여 챔버 내의 프로세스 영역 내의 방사선을 측정하는 단계; 그리고 방사선 공급원으로부터의 제 2 파장 범위내의 방사선이 고온계에 도달하는 것을 방지하기 위해서, 제 2 파장 범위 내의 방사선 공급원으로부터의 방사선을 상기 방사선 공급원을 향해서 다시 반사시키는 반사 단계를 포함한다.
상기 방법의 일 실시예에서, 방사선 공급원이 제 1 기판 표면을 향하고 그리고 고온계는 상기 제 1 기판 표면의 반대쪽에 위치하는 제 2 기판 표면을 향한다.
상기 방법의 다른 실시예에서, 상기 방법은 방사선 공급원을 기판으로부터 분리하고 그리고 기판의 제 1 표면과 실질적으로 평행한 평평한 윈도우를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 윈도우는 반사 층을 상부에 가지고 제 1 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 투명한 물질로 제조되며, 상기 반사 층은 제 2 파장 범위 내의 방사선에 대해서 실질적으로 반사적이 된다.
도 1은 하나 또는 둘 이상의 실시예에 따른 급속 열적 프로세싱 챔버를 도시한 단면도이다.
도 2는 하나 또는 둘 이상의 실시예에 따른 다른 급속 열적 프로세싱 챔버를 도시한 단면도이다.
도 3a 및 3b는 본원 발명의 일 측면에 따른 필터 투과도 대 파장을 도시한 그래프이다.
도 4는 본원 발명의 일 측면에 따른 열 공급원을 도시한 단면도이다.
본원 발명의 몇 가지 실시예에 대해서 설명하기에 앞서서, 본원 발명이 이하의 설명에 기재된 상세한 구성이나 프로세스 단계들로 제한되지 않는다는 점을 분명히 이해하여야 할 것이다. 본원 발명은 다른 실시예로 구현될 수 있고 그리고 다양한 방식으로 실시될 수 있을 것이다.
본원 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예에 따라서, 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 프로세싱하기 위한 열적 프로세싱 챔버가 제공된다. 웨이퍼 온도는 방사선 고온계에 의해서 측정된다. 웨이퍼 온도는 기판의 방사율을 결정함으로써 그리고 정확한 온도 측정을 위해서 고온계를 교정하기 위한 공지된 방사선 법칙들을 적용함으로써 방사선 고온계를 통해서 결정될 수 있을 것이다. 열 공급원(예를 들어, 램프)으로부터 기원하고 고온계의 파장 범위 또는 밴드폭 내에 있는 방사선은, 그러한 방사선이 고온계에 의해서 탐지된다면, 고온계 신호 해석과 간섭하게 된다. 이는 고온계에 도달하는 챔버내의 공급원 방사선, 또는 웨이퍼가 공급원 방사선에 대해서 "투명"할 때 고온계에 도달하는 공급원 방사선의 누설 때문일 것이다. 이러한 것은, 예를 들어, 450 ℃ 미만의 온도, 그리고 150 ℃ 정도로 낮은 온도에서 챔버를 작동하는 동안에 실리콘 웨이퍼에서 일어날 수 있을 것이다.
도 1은 급속 열적 프로세싱 챔버(10)를 개략적으로 도시한다. Peuse 등은 미국 특허 제 5,848,842 및 6,179,466에서 이러한 타입의 반응기 및 설비들에 대해서 보다 구체적으로 설명하고 있으며, 상기 각각의 특허들은 전체가 본원 명세서에서 참조로서 포함된다. 열적으로 프로세싱되는 웨이퍼(12), 예를 들어 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼가 밸브 또는 접근 포트(13)를 통해서 챔버(10)의 프로세스 영역(18) 내로 전달된다. 웨이퍼(12)는 웨이퍼(12)의 모서리와 접촉하는 환형 경사 선반(15)을 가지는 환형 엣지 링(14)에 의해서 둘레가 지지된다. Ballance 등은 미국 특허 제 6,395,363에서 엣지 링과 그 지지 기능에 대해서 보다 구체적으로 설명하고 있으며, 이러한 특허는 전체가 본원 명세서에서 참조로서 포함된다. 웨이퍼(12)의 전방 표면에 이미 형성된 프로세싱된 피쳐(16)가 아래쪽을 향하는 중력장을 기준으로 할 때 위쪽을 향하여 배치되어 투명한 석영 윈도우(20)에 의해서 상부측이 한정되는 프로세스 영역(18)을 향하도록 웨이퍼가 배향된다. 개략적인 도시와 달리, 대부분의 경우에 피쳐(16)가 웨이퍼(12)의 표면으로 지나서 상당한 거리를 돌출하지 않고 표면의 평면 내에서 그리고 그 부근에서 패터닝을 구성한다. 웨이퍼가 그 웨이퍼를 챔버로 전달하는 패들 또는 로봇 블레이드(도시하지 않음)와 엣지 링(14) 사이에서 전달될 때 3개의 승강 핀(22)이 상승 및 하강되어 웨이퍼(12)의 후방면을 지지할 수 있을 것이다. 방사 가열 장치(24)가 윈도우(20)의 위쪽에 배치되어 방사 에너지를 웨이퍼(12)로 지향시키고 그에 따라 그 웨이퍼를 가열한다. 반응기(10) 내에서, 방사 가열 장치는 많은 수의, 예를 들어 409개의 고강도 텅스텐-할로겐 램프(26)를 포함하며, 상기 램프는 윈도우(20)의 위쪽에서 조밀 육방 어레이(hexagonal close-packed array)로 배열되는 각각의 반사 튜브(27) 내에 위치된다. 램프(26)들의 어레이를 종종 램프헤드라고 지칭한다. 그러나, 다른 방사 가열 장치로 대체될 수 있을 것이다. 일반적으로, 방사 공급원의 온도를 신속하게 상승시키기 위한 저항형 가열도 포함된다. 적절한 램프의 예를 들면, 필라멘트를 둘러싸는 유리 또는 실리카 엔벨로프를 구비하는 수은 증기 램프 그리고 크세논과 같은 가스를 둘러싸는 유리 또는 실리카 엔벨로프를 포함하고 가스에 에너지가 공급되었을 때 열 공급원을 제공하는 플래시(flash) 램프가 포함된다. 본원 명세서에 기재된 바와 같이, 램프라는 용어는 열 공급원을 둘러싸는 엔벨로프를 구비하는 램프도 포함한다. 램프의 "열 공급원"은 예를 들어 에너지화될 수 있는(energized) 가스 또는 필라멘트와 같이 기판의 온도를 높일 수 있는 물질 또는 요소를 지칭한다.
본원 명세서에 기재된 바와 같이, 급속 열적 프로세싱 또는 RTP 는 약 50 ℃/초 및 그보다 빠른 속도로, 예를 들어 100 내지 150 ℃/초, 그리고 200 내지 400 ℃/초의 속도로 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있는 장치 또는 프로세스를 지칭한다. 통상적인 RTP 챔버 내의 램프-다운(냉각) 속도는 80-150 ℃/초이다. RTP 챔버 내에서 실시되는 일부 프로세스는 기판에 걸친 온도 편차가 몇 ℃ 미만이 될 것을 요구하기도 한다. 그에 따라, RTP 챔버는 100 내지 150 ℃/초까지의 속도, 그리고 200 내지 400 ℃/초의 속도로 가열할 수 있는 램프 또는 다른 적절한 가열 시스템 및 가열 시스템 제어부를 포함하여야 할 것이며, 그러한 급속 열적 프로세싱 챔버는 상기 속도들로 급속하게 가열할 수 있는 가열 시스템 및 가열 제어 시스템을 가지지 않는 다른 타입의 열적 챔버들과는 구분될 것이다.
본원 발명의 다른 측면에 따라서, 본원 발명의 실시예들은 플래시 어닐링에도 적용될 수 있을 것이다. 본원 명세서에 기재된 바와 같이, 플래시 어닐링은 5초 미만에서, 보다 구체적으로 1초 미만에서, 그리고 일부 실시예에서는 밀리초 단위에서 샘플을 어닐링하는 것을 지칭한다.
웨이퍼(12)에 걸쳐서 균일하게 그리고 엄밀하게 규정된 온도로 웨이퍼(12)에 걸친 온도를 제어하는 것이 중요하다. 균일도를 개선하기 위한 하나의 수동적인(passive) 수단에는, 웨이퍼(12)에 평행하게 웨이퍼 보다 큰 영역에 걸쳐 연장하고 웨이퍼(12)의 후방면을 향하는 반사부(28)가 포함된다. 반사부(28)는 웨이퍼(12)로부터 방출된 열 방사선을 다시 웨이퍼(12)를 향해서 효과적으로 반사시킨다. 웨이퍼(12)와 반사부(28) 사이의 간격은 바람직하게 3 내지 9 mm이고, 공동(cavity)의 폭 대 두께의 종횡비는 바람직하게 20 보다 크다. 본원 발명의 일 측면에 따라서, 웨이퍼와 같은 기판의 겉보기(apprent) 방사율을 높이기 위해서 반사부 플레이트가 적용된다. 금 코팅 또는 다수-층 유전체 간섭 유리로 형성될 수 있는 반사부(28)는 웨이퍼(12)의 보다 높은 온도의 부분으로부터 보다 낮은 온도 부분으로 열을 분산시키는 경향이 있는 웨이퍼(12) 후방의 흑체(black-body) 공동을 효과적으로 형성한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 전체가 본원 명세서에서 참조로서 포함되는 미국 특허 6,839,507 및 7,041,931에 기재된 바와 같이, 흑체 벽에 보다 더 접근하기 위해서, 반사부(28)는 보다 불규칙적인 표면을 가지거나 또는 다른 채색된 표면을 가질 수 있을 것이다. 흑체 공동은 웨이퍼(12)의 온도에 상응하는 방사선의 (일반적으로 프랭크 분산(Planck distribution)이라는 표현으로 설명되는) 분산으로 충진(filled with)되는 한편, 램프(26)로부터의 방사선은 램프(26)의 훨씬 더 높은 온도에 상응하는 분산을 가진다. 바람직하게, 반사부(28)가 수냉식 베이스(53)상에 부착되고, 상기 베이스는 특히 냉각 동안에 물로부터 과다한 방사선을 히트 싱크(heat sink)하기 위한 금속으로 제조되는 것이 바람직하다. 따라서, 프로세싱 챔버의 프로세스 영역은 둘 이상의 실질적으로 평행한 벽들을 구비하며, 그 벽들 중 제 1 벽은 석영과 같이 방사선에 대해서 투명한 물질로 바람직하게 제조되는 윈도우(20)이고, 제 2 벽(53)은 제 1 벽에 실질적으로 평행하고 바람직하게 금속으로 제조되며 실질적으로 투명하지 않다.
균일도를 개선하기 위한 하나의 방식은 챔버 외부에 배치된 회전가능한 플랜지(32)에 자기적으로 커플링된 회전가능한 실린더(30) 상에서 엣지 링(14)을 지지하는 것을 포함한다. 모터(도시하지 않음)가 플랜지(32)를 회전시키고 그에 따라 웨이퍼를 중심(34) 주위로 회전시키며, 또한 상기 중심은 전체적으로 대칭인 챔버의 중심선이다.
균일도를 개선하기 위한 또 다른 방식은 중심 축선(34)을 중심으로 전체적으로 링-형상으로 정렬되는 구역들로 램프(26)들을 분할하는 것이다. 제어 회로는 여러 구역들내의 램프(26)들로 전달되는 전압을 변화시켜 방사 에너지의 방사상 분포를 조정한다. 구역화된 가열을 동적으로 제어하는 것은, 회전하는 웨이퍼(12)의 반경에 걸쳐 온도를 측정하기 위해서 반사부(28) 내의 개구를 통해서 웨이퍼(12)의 후방면을 향하도록 위치된 하나 또는 둘 이상의 광학적 광 파이프(42)를 통해서 커플링된 하나의 또는 다수의 고온계(40)에 의해서 영향을 받는다. 광 파이프(42)는 사파이어, 금속 및 실리카 섬유를 포함하는 여러 구조물로 형성될 수 있다. 컴퓨터화된 제어부(44)가 고온계(40)의 출력을 수신하고 그에 따라 여러 램프(26)의 링으로 공급되는 전압을 제어하며, 따라서 프로세싱 동안에 방사 가열 강도(세기) 및 패턴을 동적으로 제어한다. 일반적으로, 고온계는, 예를 들어, 약 700 내지 1000 nm 사이의 40 nm의 좁은 파장 밴드폭의 광 강도를 측정한다. 제어부(44) 또는 기타 장치는 널리 알려진 해당 온도에서 유지되는 흑체로부터 방사되는 광 강도의 스펙트럼 분산의 프랭크 분산을 통해서 광 강도를 온도로 변환한다. 그러나, 고온계는 스캐닝되는 웨이퍼(12) 부분의 방사율에 의해서 영향을 받는다. 방사율(ε)은 흑체에 대한 1로부터 완전한 반사부에 해당하는 0 사이에서 변화될 수 있을 것이며, 그에 따라 방사율은 웨이퍼 후방면의 반사도 R=1-ε와 반비례한다. 웨이퍼의 후방 표면이 통상적으로 균일하여 균일한 방사율이 예상되는 반면, 후방면 조성(composition)은 이전의 프로세싱에 따라서 가변적이 될 수 있을 것이다. 측정된 방사율을 포함하기 위한 제어부(44) 내의 제어 알고리즘 그리고 관련 파장 범위내에서 마주하는(facing) 웨이퍼 부분의 반사율 또는 방사율을 측정하기 위해서 웨이퍼를 광학적으로 탐색하기 위해서 방사계(emissometer)를 추가로 포함함으로써 고온계가 개선될 수 있을 것이다.
도 1에 도시된 실시예에서, 기판(12)과 반사부(28) 사이의 간격은 해당 기판(12)에 대한 희망 열 유동에 따라서 달라진다. 일 실시예에서, 기판으로의 열 유동을 감소시키기 위해서, 기판(12)은 반사부(28)로부터 보다 먼 거리에 배치될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 기판(12)으로의 열 유동을 증대시키기 위해서, 기판(12)이 반사부(28)에 근접하여 배치될 수 있을 것이다. 기판(12)의 가열 동안에 기판(12)의 정확한 위치 그리고 특정 위치에서의 체류 시간은 희망하는 기판(12)으로의 열 유동량에 따라서 달라질 것이다.
다른 실시예에서, 기판(12)이 반사부(28)에 근접하는 낮은 위치에 있을 때, 기판(12)으로부터 반사부(28)로의 열 전도가 증대되고 그리고 냉각 프로세스가 촉진된다. 다시, 빨라진 냉각 속도는 최적의 RTP 성능을 촉진한다. 기판(12)이 반사부(28)에 근접하여 배치될수록; 열적 노출량은 비례적으로 감소될 것이다. 도 1에 도시된 실시예는 기판(12) 지지부가 챔버 내부의 다양한 수직 위치에서 용이하게 부양될(levitated) 수 있게 허용하며, 그에 따라 기판의 열적 노출을 제어할 수 있게 허용한다. 도 1에 도시된 구성은 제한하고자 하는 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 본원 발명은 열 공급원 또는 램프가 기판의 일 측면 또는 표면을 지향하고 고온계가 웨이퍼의 반대쪽 측면을 지향하는 구성으로 제한되지 않는다.
전술한 바와 같이, 프로세싱 챔버의 프로세스 영역 내의 웨이퍼 온도는 방사선 고온계에 의해서 일반적으로 측정된다. 방사선 고온계가 매우 정확할 수 있는 반면, 방사선 고온계 밴드폭 내에 있고 열 공급원으로부터 기원하는 방사선은, 고온계에 의해서 탐지된다면, 고온계 신호의 해석과 간섭할 수 있을 것이다. Applied Materials사의 RTP 시스템에서, 이러한 것은 프로세스 키트에 의해서 그리고 웨이퍼 자체에 의해서 최소화된다. 프로세스 키트는 웨이퍼를 회전 시스템과 커플링시킨다. 도 1에서 '30'으로 도시된 지지 실린더를 포함할 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 특정 프로세싱 챔버 구성에서 사용될 수 있는 지지 링을 또한 포함할 수 있을 것이다. 그러한 지지 링은 기본적으로 도 1에서 '14'로 도시된 엣지 링을 지지하는 보조적인 엣지 링이다.
일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같은 하나 또는 둘 이상의 고온계(40)는 기판 또는 웨이퍼(12)가 방사선 공급원(26)을 고온계로부터 차폐하도록 하는 방식으로 배치될 수 있을 것이다. 웨이퍼와 같은 기판은 약 1100 nm 또는 그보다 큰 파장에 대해서 복사선에 대부분(largely) 투명하다. 따라서, 열 공급원 방사선이 고온계에 도달하는 것을 제한하기 위한 하나의 방식은 기판이 파장에 대해서 실질적으로 불투명한 그러한 파장에서 방사선을 측정하는 것이다. 실리콘 웨이퍼의 경우에, 그러한 파장은 약 1100 nm 그리고 그보다 짧을 것이다. 그럼에도 불구하고, 전술한 바와 같이, 프로세스 키트는 공급원 방사선을 "누설"할 수 있고 그리고 특히 웨이퍼가 약 450 ℃ 또는 그 미만의 낮은 온도에 있을 때 모든 웨이퍼들이 고온계 밴드폭에서 불투명하지 않다. 다른 실시예에서, 온도는 약 400 ℃ 또는 그 미만이 될 수 있을 것이다. 또 다른 실시예에서, 온도는 약 250 ℃ 또는 그 미만이 될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 온도가 높을 수 있고 그리고 챔버 내에서 프로세싱되는 웨이퍼와 같은 기판의 융점 보다 높을 수 있을 것이다.
본원 발명의 실시예에 따라서, "누설"에 의해서 또는 기판을 통한 전달에 의해서 열 공급원으로부터 기원하는 방사선에 대한 하나의 해결책은 고온계 밴드폭 내의 공급원 방사선이 웨이퍼에 도달하는 것을 방지하는 것이다. 본원 발명의 추가적인 특징에 따라서, 고온계 밴드폭 내의 방사선이 공급원으로 다시 반사된다. 이는, 고온계 밴드폭 방사선을 반사시키면서도 충분한 공급 방사선이 가열을 위해서 윈도우(20)를 통과할 수 있게 허용하는 물질(51)을 이용하여 열 공급원을 프로세스 분위기(18)로부터 분리시키는 도 1의 윈도우(20)를 코팅함으로써 이루어진다. 반사 코팅(50)의 필름이 도 1에 도시된 바와 같이 열 공급원을 향하는 윈도우의 측면 상에 위치될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 반사 층(51)이 도 2에 도시된 바와 같이 기판과 마주하는 윈도우(20)의 측면 상에 위치될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 반사 층이 윈도우의 양 측면에 적용될 수 있을 것이다. 특정 실시예에서, 전체 윈도우(20)가 반사 층으로 완전히 덮이고, 그리고 코팅에 갭이나 개방부가 없을 수 있을 것이다. 다시 말해서, 반사 층 또는 윈도우(20) 내에 중단부가 없는 상태로 반사 층을 포함하는 윈도우(20)가 기판을 열 공급원으로부터 분리한다. 윈도우(20) 상에서 연속적인 반사 층을 중단시키거나 단절시키는 투명 세그먼트(segment)가 윈도우(20) 내에 존재하지 않는다.
고온계가 감응하는 파장 범위에서 반사 코팅으로 윈도우(20)를 덮음으로써, 열 공급원으로부터 직접적으로 유래되는 파장 범위 내의 방사선이 고온계로 실질적으로 도달하지 못하게 될 것이다. 따라서, 기판이 상기 파장 범위에 대해서 투명할 때도, 예를 들어, 약 400 ℃ 미만의 온도에서, 보다 구체적으로 약 250 ℃ 미만의 온도에서 프로세싱되는 실리콘 웨이퍼의 경우에도, 고온계가 파장 범위 내의 방사선을 탐지하였을 때, 이는 순전히 기판으로부터 또는 거의 기판으로부터 유래된 방사선일 것이다. 반사 층의 이용은 고온계의 정확도를 높인다.
일 실시예에서, 윈도우(20)가 챔버로부터 제거될 수 있고 그리고 하나 또는 둘 이상의 반사 층으로 코팅될 수 있을 것이다. 필름의 반사 거동은 선택되는 물질들, 층들의 수, 그리고 층들의 두께에 따라 달라진다. 특정 파장 범위 내에서의 반사를 위한 반사 층의 박막 층들을 구비하는 윈도우를 제공하기 위한 서비스 제공업자 및 프로세스가 알려져 있다. 그러한 코팅 서비스를 제공하는 하나의 제공업자의 예를 들면 JDS Unipahse가 있다. 필름 실시예에서 반사 층에 사용될 수 있는 물질은, 일반적으로, 티타니아-실리카 또는 탄탈라-실리카와 같이 열 공급원으로부터 방출된 방사선의 대부분에 대해서 실질적으로 투명한 높은 지수(high index) 및 낮은 지수 유전체 물질의 임의 조합으로 이루어진 교호적인(alternating) 층들일 수 있다. 일 실시예에서, 반사 층은 SiO2 및 Ta2O5 층으로 구성되며, 다른 실시예에서 최외층은 SiO2가 될 수 있을 것이다.
특정 실시예에서, 프로세스 영역의 일부로서 윈도우(20)만이 코팅되어야 한다. 또한, 특정 실시예에서, 윈도우는 층 내에 개방부를 포함하지 않은 상태로 완전하게 코팅된다. 하나 또는 둘 이상의 실시예에서, 윈도우(20)는 분리가 가능하다. 이는, 필름의 보수 또는 재-부착을 위한 서비스 또는 교환용 윈도우로 윈도우를 교환하는 것을 비교적 용이하게 만든다. 특정 실시예에서, 벽(53)은 코팅되지 않는다.
본원 발명의 추가적인 측면에 따라서, 약 700 - 1100 nm의 파장 범위 내에서 고온계로 방사선을 탐지함으로써, 고온계는 약 400 ℃ 미만 또는 약 250 ℃ 미만으로부터 약 175 ℃까지의 비교적 낮은 온도를 측정하는데 이용될 수 있을 것이다. 프로세싱 챔버 내에서 열 공급원에 의해서 조사되는 파장의 범위는 일반적으로 700 nm 미만 내지 5.5 미크론 초과의 범위가 될 것이다. 석영과 같은 물질은 5.5 미크론을 초과하는 파장에서 불투명하게 되기 시작한다. 약 700 - 1100 nm 파장의 방사선이 열 공급원으로 다시 반사될 때, 약 400 ℃ 미만의 온도로 기판을 가열하기 위해서 공급원으로부터 다른 파장의 충분한 방사선이 여전히 이용될 수 있을 것이다.
일 실시예에서, 반사 층이 브로드 밴드(광대역) 반사 필터이다. 일 실시예에서, 그러한 반사 층은 700 nm - 1100 nm의 범위에서 최대 반사 대 투과 비율이 약 1000 이상인 또는 최대 반사 비율이 약 100% 인 반사 필터로서 작용한다. 본원 명세서에서, 상대적인 밴드폭은
Figure pct00001
로 규정되며,
이때, λcenter 는 λhigh 와 λlow 의 수학적 평균에서의 파장이다. 그에 따라, λlow 는 측정된 반사가 측정된 입사 방사선의 50%인 지점 위쪽의 파장으로서 결정되고 그리고 λhigh 는 측정된 반사가 측정된 입사 방사선의 50%인 지점의 아래쪽의 파장으로서 결정된다.
이러한 측면이 도 3a 및 3b에 도시되어 있으며, 상기 도면들은 본원 발명의 일 측면에 따른 필터의 모델링된(modeled) 투과 특성을 보여준다. 도 3a는 파장의 함수로서 선형 스케일(linear scale) 상의 투과율을 도시한다. 도 3b는 로그함수적 스케일 상의 투과율을 도시한다. 양 그래프의 화살표(303)는 이러한 필터의 상대적인 밴드폭을 결정하기 위한 50% 지점을 나타낸다. 이러한 필터의 상대적인 밴드폭은 약 50%이다.
본원 발명의 일 실시예에서, 700 nm - 1100 nm의 범위에서, 반사 층의 상대적인 밴드폭은 약 44%이다. 다른 실시예에서, 상대적인 파장은 약 700 - 1000 nm이며, 이는 약 35%의 반사 층의 상대적인 밴드폭을 제공한다. 본원 명세서에서, 약 30% 또는 그보다 큰 상대적인 밴드폭을 브로드 밴드로서 규정하는 한편, 약 30% 미만의 상대적인 밴드를 내로우(narrow) 밴드로서 규정한다. 따라서, 도 3a 및 도 3b의 필터의 밴드폭은 브로드 밴드가 된다.
다수-층 반사 층의 반사 특성은 방사선의 파장에 따라서 달라진다. 반사 대 투과의 비율은 또한 공급원으로부터 필름 표면으로의 입사각(Angle of Incident; AOI)에 따라서 달라진다. 일 실시예에서, 반사 층은 45°이하의 입사각을 가지는 램프를 떠나는 방사선을 기초로 하는 반사 대 투과 비율에 맞춰 디자인된다.
일 실시예에서, 대부분의 공급원 방사선을 통과시키고 고온계 밴드폭 방사선을 반사시키는 필터가 열 공급원을 프로세스 챔버로부터 분리시키는 윈도우의 양 표면 상에 또는 내부에 또는 외부에 배치된다. 본원 명세서에 기재된 바와 같이, "윈도우"라는 용어는 기판과 열 공급원 사이의 물질을 지칭한다. 열 공급원이 램프인 실시예에서, 윈도우라는 용어는 통상적으로 석영 또는 다른 임의의 적절한 물질로 제조되는 램프 엔벨로프를 포함한다.
그에 따라, 다른 실시예에서, 필터는 또한 방사선 공급원의 엔벨로프의 내측 또는 외측 표면 상에 또는 양 표면 상에 위치될 수 있을 것이다. 이러한 측면이 도 4에 도시되어 있으며, 여기에서는 층(401)이 엔벨로프(402) 외부에서 램프(400) 상에 위치된다. 이는, 열 공급원의 효율을 높일 수 있다는 추가적인 이점을 제공한다.
다른 실시예에서, 지정된 파장 범위에서의 고온계의 성능은, 바람직하게 필름의 2개의 반사 층들 사이의 층 내에서, 흡수체 물질을 반사 층에 부가함으로써 개선될 수 있을 것이다. 또한, 흡수체는 도펀트 또는 첨가 물질 형태로 반사 층이 도포되는 기판의 일부분이 될 수 있을 것이다. 그에 따라, 층이 도포되는 기판이 부분적으로 흡수성을 가지게 될 것이다. 반사 층이 도포되는 기판은 또한 기판의 흡수 특성을 높이는 물질로 도핑될 수 있을 것이다. 바람직하게, 반사 층을 가지는 기판은 도 1 및 도 2의 윈도우(20)와 같은 윈도우이다. 다른 실시예에서, 흡수 유체가 한 쌍의 윈도우 판들 사이에 제공될 수 있을 것이다. 흡수체는 고온계 밴드폭에서 일부를 반드시 흡수하여야 하나, 다른 스펙트럼 영역에서도 흡수할 수 있을 것이고, 그러한 다른 스펙트럼 영역에서의 흡수는 바람직하게 방사선 공급원 영역에서 그렇게 크지 않을 것이다. 2개의 반사 필름이 고온계 밴드폭에 대해서 거울 방(hall of mirrors)으로서 작용할 것이기 때문에, 순(net) 흡수 효과가 증대될 것이다. 석영을 통과하는 방사선 스펙트럼(~ 0.4 내지 4 미크론)에 걸쳐 몇% 미만에 해당하는 양으로 고온계 밴드폭의 방사선을 흡수하는 임의 물질이 적합할 것이다. 일 실시예에서, 희토류 산화물이 반사 층 또는 기판에 대한 흡수체 물질로서 첨가될 수 있는 우수한 후보군이 될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 고온계 방사선 보다 더 많은 공급원 방사선을 통과시키는 밴드 패스 흡수체(Si와 같은)가 층 또는 기판에 부가될 수 있을 것이다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 탄소, 금속, 층 물질 또는 윈도우(기판) 물질과 혼화될 수 있는 다른 산화물과 같은 일반적인 흡수 물질이 층에 부가될 수 있을 것이다. 윈도우 물질은 석영, 알루미나, 산화이트륨, 유리, 또는 실질적으로 투명한 다른 세라믹을 포함할 수 있을 것이다.
다른 실시예에서, 도 1 및 도 2의 윈도우(20)와 같은 윈도우가 2개의 윈도우를 포함하는 복합 윈도우일 수 있으며, 상기 복합 윈도우는 윈도우들 사이에 갭을 구비할 수 있을 것이다. 윈도우가 흡수하는 브로드 범위 내부의 방사선의 제 1 파장 밴드에 대한 것을 제외하고, 복합 윈도우 내의 양 윈도우들은 방사선의 브로드 범위에 대해서 투명하다. 이는 낮은 레벨의 흡수체로 윈도우를 도핑함으로써 달성될 수 있을 것이다. 외측 면들(여기에서, "내부"는 2개의 윈도우들 사이로 규정된다)은 방사선의 제 1 파장 밴드내의 방사선에 대해서 실질적으로 반사적인 반사 코팅으로 코팅된다. 이러한 실시예에서, 빛이 제 1 외측 코팅을 통과할 때, 복합 윈도우의 제 1 윈도우, 갭, 복합 윈도우의 제 2 윈도우를 통과하고, 제 2 윈도우의 코팅에서 반사되고, 제 2 윈도우, 갭 및 다시 제 1 윈도우를 역으로 통과하여야 할 필요가 있다. 이러한 구성은 반사시 마다 빛이 윈도우(흡수체를 구비함)를 통과하여야 하는 횟수를 최대화하고(한번의 반사마다 2번의 통과), 그리고 다시 필요로 하는 흡수체의 양을 최소화한다.
윈도우의 추가적인 실시예에서와 같이, 둘 또는 그 보다 많은 윈도우로 이루어진 복합 윈도우가 제공된다. 두개의 윈도우들 사이에 갭이 존재할 수 있다. 그러한 갭은 광 흡수 액체로 충진될 수 있다. 윈도우들은 투명할 수 있고 그리고 전술한 바와 같이 외부에서 반사식으로 코팅될 수 있다.
적어도 제 1 및 제 2 윈도우를 포함하는 복합 윈도우의 또 다른 실시예에서와 같이, 제 1의 외부 윈도우가 투명한 윈도우일 수 있다. 반사 코팅을 구비하는 제 2 윈도우가 제 1 윈도우와 프로세스 영역 사이에 위치될 수 있다. 제 1 윈도우는 제 2 윈도우 및/또는 제 2 윈도우의 코팅의 화학적 및/또는 기계적 마모로부터 보호할 것이다.
도면에서, 열 공급원이 기판의 위쪽에 배치되고, 그리고 고온계가 열 공급원의 아래쪽에 배치된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 프로세싱 챔버 구성도 가능할 것이고 그리고 그러한 다른 구성도 본원 발명의 범위 내에 포함될 것이다. 예를 들어, 프로세싱 챔버는 기판 아래쪽의 열 공급원을 가질 수 있을 것이고, 그리고 고온계가 열 공급원의 위쪽에 배치될 수 있을 것이다. 본원 명세서에서 설명된 본원 발명에 기본적으로 영향을 미치지 않고도, 프로세싱 챔버 내에서 기판, 열 공급원 및 고온계의 이러한 위치 그리고 다른 위치도 가능할 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다.
다른 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 제 2 벽(53)이 금속 벽 대신에 방사선에 대해서 투명한 윈도우를 포함할 수 있다. 바람직하게, 그러한 제 2 윈도우는 가열 방사선에 대해서 실질적으로 투명하고, 상기 가열 방사선은 도 1 및 도 2의 램프헤드(24)와 유사한 기능을 하는 제 2 램프헤드에 의해서 제공될 수 있을 것이다. 제 2 윈도우는 웨이퍼와 같은 기판에 실질적으로 평행하고 그리고 프로세스 영역을 제 2 램프헤드로부터 분리시킨다. 따라서, 그러한 구성에서, 웨이퍼와 같은 기판이 둘 이상의 측면으로부터 가열될 수 있을 것이다. 또 다른 실시예에서 제 2 윈도우는 반사 층을 구비할 수 있고, 그러한 반사 층은 제 1 윈도우의 실시예들 또는 구성들 중 하나일 수 있다. 2개의 램프헤드와 함께 2개의 윈도우를 포함하고 그에 따라 웨이퍼와 같은 기판이 2 표면에서 방사선에 노출되는 실시예에서, 고온계의 셋-업(set-up; 배치) 역시 변경될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 고온계가 전술한 바와 같이 반사 층을 가지는 윈도우에 실질적으로 수직한 벽 내에 또는 그러한 벽 상에 또는 그러한 벽 뒤쪽에 배치될 수 있을 것이다. 그러한 경우에, 고온계는 위쪽이나 아래쪽 대신에 측면 방향에서 웨이퍼와 같은 기판을 향하게 될 것이다. 기판으로부터 충분한 방사선을 포획하기 위해서, 몇 가지 고온계 배치와 관련한 실시예를 이용할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 고온계가 웨이퍼와 같은 기판에 평행한 평면 내에 위치된 측벽의 개구부 내에 또는 그 뒤쪽에 위치될 수 있으며, 상기 평면은 기판의 높이 보다 높거나 낮을 것이다. 이에 따라, 고온계가 각도를 이루어 기판을 향할 수 있게 되며, 그에 따라 기판의 표면으로부터 충분한 방사선을 포획할 수 있게 된다. 다른 실시예에서, 석영 튜브와 같은 광 파이프가 측벽 내의 홀을 통해서 챔버의 프로세스 영역 내로 삽입될 수 있다. 상기 홀은 기판에 평행한 평면 내에 위치되고, 그리고 상기 평면은 기판 평면의 위쪽 또는 아래쪽에 위치한다. 프로세스 영역 내에서 광 파이프의 단부가 기판의 표면과 평행하도록 하는 방식으로, 광 파이프가 정렬될 수 있다. 광 파이프의 다른 실시예에서, 광 파이프는 웨이퍼와 같은 기판의 표면에 평행하게 프로세스 영역으로 진입될 수 있다. 광 파이프가 기판 표면의 위쪽 또는 아래쪽에서 그리고 기판 표면에 실질적으로 수직이 되도록, 광 파이프는 프로세스 챔버 내부 쪽에서 벤드(bend)를 구비할 수 있다.
2개의 램프헤드 또는 열 공급원과 함께 2개의 윈도우를 구비하는 실시예들에서, 양 윈도우가 흡수제로 도핑될 수 있고 그리고 반사 코팅으로 코팅될 수 있다. 2개의 윈도우 및 2개의 램프헤드 또는 열 공급원을 구비하는 챔버의 또 다른 실시예에서, 각 윈도우가 전술한 바와 같은 복합 윈도우일 수 있다.
본원 명세서를 통해서, "일 실시예", "특정 실시예", "하나 또는 둘 이상의 실시예", 또는 "실시예"는 그러한 실시예와 관련하여 설명한 특정의 특징, 구조, 물질, 또는 특성이 본원의 하나 이상의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 본원 명세서의 여러 곳에 기재된 "하나 또는 둘 이상의 실시예", "특정 실시예", "일 실시예", 또는 "실시예"와 같은 문구가 반드시 본원 발명의 동일한 실시예를 지칭하는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 또한, 특별한 특징, 구조, 물질 또는 특성이 하나 또는 둘 이상의 실시예에서 적절한 방식으로 조합될 수 있을 것이다.
특정 실시예를 참조하여 본원 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예들은 본원 발명의 원리 및 적용분야를 단지 예시적으로 설명한 것이다. 소위 당업자는 본원 발명의 사상 및 범위 내에서 본원 발명의 장치 및 방법에 대해서 여러 가지 변형 실시예들을 안출할 수 있을 것이다. 그에 따라, 본원 발명은 특허청구범위에 기재된 그리고 그와 균등한 변형 실시예들도 포함할 것이다.

Claims (15)

  1. 기판을 프로세싱하기 위한 시스템으로서:
    제 1 파장 범위의 방사선을 제공하는 열 공급원;
    상기 제 1 파장 범위 내의 제 2 파장 범위의 방사선을 탐지함으로써 챔버의 프로세스 영역 내에 배치된 기판의 온도를 측정하기 위한 고온계; 그리고
    상기 열 공급원을 기판으로부터 분리하기 위한 윈도우를 포함하며,
    상기 윈도우는 제 1 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 투명한 물질로 제조되고 그리고 상기 열 공급원과 상기 기판 사이의 전체 표면을 덮는 반사 층을 구비하며, 상기 반사 층은 제 2 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 반사 특성을 가지며, 상기 윈도우는 상기 제 2 파장 범위 내의 방사선이 고온계로 전달되는 것을 유효하게 방지하는
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 파장 범위 내의 방사선이 고온계에 도달하는 것을 방지하기 위해서 윈도우가 상기 챔버 내에 배치되는
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우가 실질적으로 상기 제 2 파장 범위 내에서만 방사선을 흡수하는 흡수성 물질을 포함하는
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 코팅은 상기 제 2 파장 범위 내의 방사선이 프로세스 영역으로 유입되는 것을 유효하게 방지하는
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 범위는 약 400 - 4000 nm이고 상기 제 2 파장 범위는 약 700 - 1000 nm이며, 상기 반사 층을 포함하는 윈도우는 상기 제 2 파장 범위 내의 열 공급원으로부터의 방사선이 약 400 ℃ 미만의 온도에서 기판을 통해서 전달되는 것을 유효하게 방지하며, 상기 반사 층은 제 2 파장 범위 내의 빛의 반사율 대 투과율의 투과비(transmittance ratio)가 1000 이상인
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우는 상기 윈도우의 제 1 표면 및 제 2 표면 상에서 제 2 파장 범위의 반사 층을 구비하고 그리고 반사도의 비율(ratio of reflectance)은 약 45 도 또는 그 미만의 경사 각도로 상기 열 공급원으로부터 조사되는 빛에 적용되는
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 층은 제 1 및 제 2 반사 층 사이의 방사선 흡수성 물질의 층을 더 포함하며, 상기 방사선 흡수성 물질은 제 2 파장 범위의 방사선을 흡수하도록 구성되는
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 공급원이 램프를 포함하고, 상기 윈도우가 방사선 공급원을 둘러싸는 엔벨로프를 포함하는
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 흡수성 물질이 유체를 포함하는
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 2 열 공급원 그리고 상기 제 2 열 공급원을 기판으로부터 분리하는 제 2 윈도우를 더 포함하며, 상기 제 2 윈도우는 상기 제 2 열 공급원에 의해서 생성되는 제 1 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 투명한 물질로 제조되고 그리고 상기 제 2 열 공급원과 상기 기판 사이의 제 2 윈도우의 전체 표면을 덮는 반사 층을 구비하며, 상기 반사 층은 상기 제 2 열 공급원에 의해서 생성되는 제 1 파장 범위 내의 제 2 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 반사적인
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  11. 기판을 프로세싱하기 위한 시스템으로서:
    제 1 파장 범위의 방사선을 제공하는 열 공급원;
    기판을 수용하는 프로세스 영역;
    상기 열 공급원을 기판으로부터 분리하는 윈도우가 되는 프로세스 영역의 제 1 벽으로서, 상기 윈도우가 기판의 제 1 표면과 마주하고 상기 기판의 제 1 표면과 실질적으로 평행한, 프로세스 영역의 제 1 벽;
    제 1 파장 범위 내의 제 2 파장 범위의 방사선을 탐지함으로써 챔버의 프로세스 영역 내에 배치된 기판의 온도를 측정하기 위해서 상기 제 1 표면 반대쪽의 기판의 제 2 표면을 지향하는 고온계로서, 상기 윈도우는 제 1 파장 범위 내의 방사선에 대해서 실질적으로 투명한 물질로 제조되고, 상기 제 1 벽의 제 1 표면은 제 2 파장 범위 내의 방사선에 대해서 실질적으로 반사적인 반사 층에 의해서 완전히 덮이며, 상기 제 2 파장 범위가 제 1 파장 범위 내에 있는, 고온계; 그리고
    상기 제 1 벽과 대략적으로 또는 실질적으로 평행하고, 그리고 상기 프로세스 영역을 외부 분위기로부터 분리하며, 상기 반사 층으로 덮이지 않는 프로세스 영역의 제 2 벽을 포함하는
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 윈도우는 2 파장 범위 내의 열 공급원으로부터의 방사선이 실리콘을 포함하는 기판을 통해서 전달되는 것 그리고 약 400 ℃ 미만의 온도에서 고온계에 의해서 측정되는 것을 유효하게 방지하며, 상기 제 2 파장 범위는 약 700 - 1000 nm 이고 그리고 상기 반사 층은 제 2 파장 범위 내의 빛의 반사율 대 투과율의 투과비가 1000 이상인
    기판을 프로세싱하기 위한 시스템.
  13. 프로세스 챔버 내의 웨이퍼의 온도를 측정하는 방법으로서:
    실질적으로 평평한 기판을 방사선 공급원으로 가열하는 기판 가열 단계로서, 상기 방사선 공급원이 제 1 파장 범위의 방사선을 제공하고, 상기 기판은 소정(所定) 온도 범위에서 제 1 파장 범위 내의 제 2 파장 범위의 방사선에 대해서 투명한, 기판 가열 단계;
    고온계를 이용하여 챔버 내의 프로세스 영역 내의 방사선을 측정하는 단계; 그리고
    방사선 공급원으로부터의 제 2 파장 범위내의 방사선이 상기 고온계에 도달하는 것을 방지하기 위해서, 제 2 파장 범위 내의 방사선 공급원으로부터의 방사선을 상기 방사선 공급원을 향해서 다시 반사시키는 반사 단계를 포함하는
    프로세스 챔버 내의 웨이퍼의 온도를 측정하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 방사선 공급원이 제 1 기판 표면을 향하고 그리고 상기 고온계는 상기 제 1 기판 표면의 반대쪽에 위치하는 제 2 기판 표면을 향하는
    프로세스 챔버 내의 웨이퍼의 온도를 측정하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 방사선 공급원을 기판으로부터 분리하고 그리고 상기 기판의 제 1 표면을 향하고 상기 기판의 제 1 표면과 실질적으로 평행한 평평한 윈도우를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 윈도우는 반사 층을 상부에 가지고 제 1 파장 범위의 방사선에 대해서 실질적으로 투명한 물질로 제조되며, 상기 반사 층은 제 2 파장 범위 내의 방사선에 대해서 실질적으로 반사적이며, 상기 소정 온도 범위는 약 400 ℃ 미만이고, 상기 기판이 실리콘을 포함하고, 상기 제 2 파장 범위가 약 700 - 1000 nm인
    프로세스 챔버 내의 웨이퍼의 온도를 측정하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170008834A (ko) * 2014-05-23 2017-01-24 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 저압 열 프로세스들을 위한 광 파이프 구조물 윈도우

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8548311B2 (en) 2008-04-09 2013-10-01 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for improved control of heating and cooling of substrates
US20110295539A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for measuring intra-die temperature
US9536762B2 (en) 2010-05-28 2017-01-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for thermal mapping and thermal process control
US9449858B2 (en) * 2010-08-09 2016-09-20 Applied Materials, Inc. Transparent reflector plate for rapid thermal processing chamber
JP2014505996A (ja) * 2010-11-30 2014-03-06 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Ｕｖチャンバ内におけるウエハ処理プロファイルを調節する方法および装置
KR101834034B1 (ko) * 2011-08-02 2018-03-02 유우겐가이샤 와이시스템즈 반도체층의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치
CN103748669B (zh) * 2011-08-16 2016-08-24 应用材料公司 用于在腔室内感测基板的方法及设备
DE102011116243B4 (de) * 2011-10-17 2014-04-17 Centrotherm Photovoltaics Ag Vorrichtung zum Bestimmen der Temperatur eines Substrats
US9200965B2 (en) * 2012-06-26 2015-12-01 Veeco Instruments Inc. Temperature control for GaN based materials
JP2014011256A (ja) * 2012-06-28 2014-01-20 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理方法および熱処理装置
US8865602B2 (en) 2012-09-28 2014-10-21 Applied Materials, Inc. Edge ring lip
KR101923050B1 (ko) 2012-10-24 2018-11-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 급속 열 처리를 위한 최소 접촉 에지 링
US9786529B2 (en) * 2013-03-11 2017-10-10 Applied Materials, Inc. Pyrometry filter for thermal process chamber
KR102242822B1 (ko) * 2013-05-01 2021-04-21 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 웨이퍼 처리 시스템에서의 저온 측정을 위한 장치 및 방법
SG10201709699RA (en) * 2013-05-23 2017-12-28 Applied Materials Inc A coated liner assembly for a semiconductor processing chamber
KR102535623B1 (ko) 2013-11-12 2023-05-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 고온계 배경 제거
KR101560377B1 (ko) * 2013-12-27 2015-11-25 삼성디스플레이 주식회사 광 조사 장치
US10437153B2 (en) * 2014-10-23 2019-10-08 SCREEN Holdings Co., Ltd. Heat treatment method and heat treatment apparatus
CN106158622B (zh) * 2014-11-12 2020-07-24 台湾积体电路制造股份有限公司 用于热映射和热工艺控制的方法和装置
CA2997985C (en) * 2016-09-20 2022-06-21 Lumasense Technologies Holdings, Inc. Temperature probe
SG10201705708YA (en) 2017-05-26 2018-12-28 Applied Materials Inc Detector for low temperature transmission pyrometry
US10281335B2 (en) 2017-05-26 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Pulsed radiation sources for transmission pyrometry
US10571337B2 (en) 2017-05-26 2020-02-25 Applied Materials, Inc. Thermal cooling member with low temperature control
US10845249B2 (en) * 2017-05-26 2020-11-24 Applied Materials, Inc. Continuous spectra transmission pyrometry
EP3495790A1 (en) * 2017-12-05 2019-06-12 Laser Systems & Solutions of Europe Apparatus and method for measuring the surface temperature of a substrate
KR20240007688A (ko) * 2018-06-26 2024-01-16 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 온도를 측정하기 위한 방법 및 장치
KR102527612B1 (ko) * 2018-08-22 2023-05-02 매슨 테크놀로지 인크 저온에서의 워크피스의 열처리 및 온도 측정을 위한 시스템 및 방법
GB201902220D0 (en) 2019-02-18 2019-04-03 Nicoventures Trading Ltd Aerosol provision systems
DE112020001281T5 (de) 2019-03-14 2022-01-13 Beijing E-Town Semiconductor Technology, Co., Ltd. THERMISCHES VERARBEITUNGSSYSTEM MIT TEMPERATURUNGLEICHMÄßIGKEITSKONTROLLE
US11543296B2 (en) 2019-05-31 2023-01-03 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for calibration of substrate temperature using pyrometer
US20230069444A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Applied Materials, Inc. Systems, methods, and apparatus for correcting thermal processing of substrates

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4839449A (en) * 1987-10-26 1989-06-13 National Starch And Chemical Corporation Polysaccharides containing aromatic aldehydes and their derivatization via amine-aldehyde interactions
JPH0442025A (ja) * 1990-06-07 1992-02-12 M Setetsuku Kk ウェハー温度測定方法とその装置
JPH04204023A (ja) * 1990-11-30 1992-07-24 Hitachi Ltd ランプアニール装置
US5226732A (en) * 1992-04-17 1993-07-13 International Business Machines Corporation Emissivity independent temperature measurement systems
JP3042229B2 (ja) * 1992-09-29 2000-05-15 富士電機株式会社 基板加熱装置
JPH07134069A (ja) * 1993-11-10 1995-05-23 Hitachi Ltd 基板温度のモニタ方法
US5660472A (en) * 1994-12-19 1997-08-26 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring substrate temperatures
US6179466B1 (en) * 1994-12-19 2001-01-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring substrate temperatures
CA2167957A1 (en) * 1995-01-27 1996-07-28 Hongwen Li Method of making a tantala/silica interference filter on a vitreous substrate and an electric lamp made thereby
JPH08256975A (ja) * 1995-03-22 1996-10-08 Asahi Optical Co Ltd 電子内視鏡用固体撮像装置
US5658612A (en) * 1995-09-29 1997-08-19 Osram Sylvania Inc. Method for making a tantala/silica interference filter on the surface of a tungsten-halogen incandescent lamp
JPH10111186A (ja) * 1996-10-03 1998-04-28 Hitachi Ltd 半導体基板の温度測定装置及びその方法
US6395363B1 (en) * 1996-11-05 2002-05-28 Applied Materials, Inc. Sloped substrate support
US5960158A (en) * 1997-07-11 1999-09-28 Ag Associates Apparatus and method for filtering light in a thermal processing chamber
US6325078B2 (en) * 1998-01-07 2001-12-04 Qc Solutions, Inc., Apparatus and method for rapid photo-thermal surface treatment
JP2001196322A (ja) * 2000-01-11 2001-07-19 Nippon Steel Corp 補助加熱板
US6594446B2 (en) * 2000-12-04 2003-07-15 Vortek Industries Ltd. Heat-treating methods and systems
WO2002065514A1 (en) * 2001-02-12 2002-08-22 Micro C Technologies, Inc. Ultra fast rapid thermal processing chamber and method of use
EP1393354A1 (de) * 2001-05-23 2004-03-03 Mattson Thermal Products GmbH Verfahren und vorrichtung zum thermischen behandeln von substraten
JP2003086527A (ja) * 2001-09-07 2003-03-20 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP3837435B2 (ja) * 2002-03-22 2006-10-25 日本山村硝子株式会社 高温炉内観察装置
US6839507B2 (en) * 2002-10-07 2005-01-04 Applied Materials, Inc. Black reflector plate
US7041931B2 (en) * 2002-10-24 2006-05-09 Applied Materials, Inc. Stepped reflector plate
US6835914B2 (en) * 2002-11-05 2004-12-28 Mattson Technology, Inc. Apparatus and method for reducing stray light in substrate processing chambers
US7115837B2 (en) * 2003-07-28 2006-10-03 Mattson Technology, Inc. Selective reflectivity process chamber with customized wavelength response and method
US7354852B2 (en) * 2004-12-09 2008-04-08 Asm Japan K.K. Method of forming interconnection in semiconductor device
JP2007227461A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Shin Etsu Handotai Co Ltd 熱処理装置および熱処理方法
US7978964B2 (en) * 2006-04-27 2011-07-12 Applied Materials, Inc. Substrate processing chamber with dielectric barrier discharge lamp assembly
US8513626B2 (en) * 2007-01-12 2013-08-20 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for reducing patterning effects on a substrate during radiation-based heating

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170008834A (ko) * 2014-05-23 2017-01-24 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 저압 열 프로세스들을 위한 광 파이프 구조물 윈도우

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