KR20140088857A - 급속 열처리 챔버 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 일반적으로 RTP 챔버들에 관한 것이다. 챔버들은 일반적으로 챔버 본체와 챔버 덮개를 포함한다. 챔버 본체는 기판 지지체 상에 배치된 기판들을 가열하기 위해 다수의 저항 히터 구역들을 갖는 기판 지지체를 포함한다. 챔버 본체는 또한, 열처리 중에 발생하는 열을 억제하기 위해 챔버 본체의 내부에 배치된 단열 라이너와, 열 응력을 완화하기 위한 냉각 채널을 선택적으로 포함한다. 챔버 덮개는 관통 개구를 갖는 덮개 본체와, 개구 내에 배치된 반사 플레이트를 포함한다. 기판 지지체의 구역들에 대응하여 기판을 가로지르는 복수의 위치들에서 기판의 온도를 측정하기 위해 반사 플레이트 내에 복수의 고온계들이 배치된다. 각각의 구역의 온도는 복수의 고온계들로부터의 신호들에 응답하여 조정된다.

Description

급속 열처리 챔버{RAPID THERMAL PROCESSING CHAMBER}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 급속 열 처리(RTP) 챔버에 관한 것이다.
RTP는 실리콘 웨이퍼들과 같은 기판들을 몇 초 또는 그 미만에서 1200℃까지 또는 그 초과의 온도로 가열하는 제조 프로세스이다. RTP는 도펀트 활성화, 열 산화 또는 금속 리플로우(metal reflow)를 포함하는 다양한 응용예들을 위해 사용될 수 있다.
기존 RTP 챔버의 한 유형은 처리(processing) 중에 기판들을 급속 가열하기 위해 램프들의 어레이를 사용한다. 램프들에 인가되는 전력량과 그에 따라 램프들로부터 발생되는 발열량은 챔버 내에 배치된 복수의 고온계들에 접속된 제어기에 의해 제어된다. 다른 유형의 챔버들은 가열된 기판 지지체들을 사용하며, 저항 측정 디바이스들을 사용하여 온도를 제어할 수 있다. 기존 RTP 챔버들은 제조 설비들에 대한 상당한 투자를 의미하며, 이에 따라, 디바이스들의 생산 비용이 증가하게 된다.
따라서, 개선된 RTP 챔버가 필요하다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 RTP 챔버들에 관한 것이다. 챔버들은 일반적으로 챔버 본체와 챔버 덮개를 포함한다. 챔버 본체는 기판 지지체 상에 배치된 기판들을 가열하기 위해 다수의 저항 히터 구역들을 갖는 기판 지지체를 포함한다. 챔버 본체는 열 응력을 완화하기 위한 냉각 채널과, 열처리 중에 발생되는 열을 억제(contain)하기 위해 챔버 본체의 내부에 배치된 단열 라이너(thermally insulating liner)를 선택적으로 또한 포함한다. 챔버 덮개는 덮개 본체를 관통하는 개구를 갖는 덮개 본체와, 개구 내에 배치된 반사 플레이트를 포함한다. 기판 지지체의 구역들에 대응하는, 기판을 가로지르는 복수의 위치들에서 기판의 온도를 측정하기 위해 복수의 고온계들이 반사 플레이트 내에 배치된다. 각각의 구역의 온도는 복수의 고온계들로부터의 신호들에 응답하여 조정된다.
일 실시예에서, 챔버는 챔버 덮개와 챔버 본체를 포함한다. 챔버 본체 내에 기판 지지체가 배치되며, 기판 지지체는 기판 지지체 상에 배치된 기판을 가열하기 위해 독립적으로 가열될 수 있는 복수의 구역들을 갖는다. 챔버 덮개는 챔버 본체 상에 배치되며, 챔버 덮개를 관통하여 배치된 원형 개구를 갖는다. 챔버 덮개는, 원형 개구 내에 배치되고 기판 지지체의 상부 표면에 인접하는 표면을 갖는 반사 플레이트를 또한 포함한다. 기판의 표면을 가로지르는 복수의 위치들에서 기판의 온도를 측정하기 위해 반사 플레이트에 형성된 개구들을 통해 복수의 고온계들이 배치된다. 복수의 고온계들의 각각의 고온계는 복수의 구역들의 각각의 구역에 대응한다.
다른 실시예에서, 챔버는 알루미늄을 포함하는 챔버 본체와, 챔버 덮개를 포함한다. 챔버 본체 내에 기판 지지체가 배치되며, 기판 지지체는 기판 지지체 상에 배치된 기판을 가열하기 위해 독립적으로 가열될 수 있는 복수의 구역들을 갖는다. 챔버 덮개는 챔버 본체 상에 배치되며, 알루미늄을 포함하는 덮개 본체를 포함한다. 덮개 본체는 덮개 본체를 관통하여 배치된 원형 개구를 갖는다. 원형 개구 내에 반사 플레이트가 배치되며, 반사 플레이트는 기판 지지체의 상부 표면에 인접하는 표면을 갖는다. 기판의 표면을 가로지르는 복수의 위치들에서 기판의 온도를 측정하기 위해 반사 플레이트에 형성된 개구들을 통해 복수의 고온계들이 배치된다. 복수의 고온계들의 각각의 고온계는 복수의 구역들의 각각의 구역에 대응한다.
또 다른 실시예에서, 챔버는 알루미늄을 포함하는 챔버 본체, 챔버 덮개 및 제어기를 포함한다. 챔버 본체 내에 기판 지지체가 배치된다. 기판 지지체는 기판 지지체 상에 배치된 기판을 가열하기 위해 독립적으로 가열될 수 있는 복수의 구역들을 갖는다. 복수의 구역들의 각각의 구역은 저항 가열 요소를 포함한다. 챔버 덮개는 챔버 본체 상에 배치되며, 알루미늄을 포함하는 덮개 본체를 포함한다. 덮개 본체는 덮개 본체를 관통하여 배치된 원형 개구를 갖는다. 원형 개구 내에 반사 플레이트가 배치되며, 반사 플레이트는 기판 지지체의 상부 표면에 인접하는 표면을 갖는다. 기판의 표면을 가로지르는 복수의 위치들에서 기판의 온도를 측정하기 위해 반사 플레이트에 형성된 개구들을 통해 복수의 고온계들이 배치된다. 복수의 고온계들의 각각의 고온계는 복수의 구역들의 각각의 구역에 대응한다. 챔버는 또한, 각각의 구역의 저항 가열 요소에 커플링된 그리고 복수의 고온계들에 커플링된 제어기를 포함한다. 제어기는 복수의 고온계들의 각각으로부터의 신호에 기초하여 각각의 구역의 저항 가열 요소에 인가되는 전력량을 제어하도록 이루어진다.
본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 RTP 챔버들의 단면도들이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 챔버 덮개의 사시도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 기판 지지체의 평면도(top plan view)이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 표시하는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들이 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에서 유리하게 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 RTP 챔버들에 관한 것이다. 챔버들은 일반적으로 챔버 본체와 챔버 덮개를 포함한다. 챔버 본체는 기판 지지체 상에 배치된 기판들을 가열하기 위해 다수의 저항 히터 구역들을 갖는 기판 지지체를 포함한다. 챔버 본체는 또한, 열처리 중에 발생하는 열을 억제하기 위해 챔버 본체의 내부에 배치된 단열 라이너와, 열 응력을 완화하기 위한 냉각 채널을 선택적으로 포함한다. 챔버 덮개는 관통 개구를 갖는 덮개 본체와, 개구 내에 배치된 반사 플레이트를 포함한다. 기판 지지체의 구역들에 대응하는, 기판을 가로지르는 복수의 위치들에서 기판의 온도를 측정하기 위해 반사 플레이트 내에 복수의 고온계들이 배치된다. 각각의 구역의 온도는 복수의 고온계들로부터의 신호들에 응답하여 조정된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RTP 챔버(100)의 단면도이다. RTP 챔버(100)는 RTP 챔버(100) 내부에 배치된 기판(101)을 열처리하도록 이루어진다. RTP 챔버는 챔버 본체(102)와, 챔버 본체 상에 배치된 챔버 덮개(104)를 포함한다. 챔버 본체(102)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되며, 1 Torr 내지 약 800 Torr 범위 이내로, 예컨대, 약 10 Torr 내지 약 350 Torr로 챔버 압력을 유지하도록 이루어진다. 챔버 본체(102)는 챔버 본체의 내부에 형성된 유체 통로(106)를 포함하고, 처리 중에 챔버 본체(102)를 냉각시키기 위해 유체 통로를 통해서 온도 제어 유체를 유동시킨다. 챔버 본체(102)의 냉각은 기판(101) 가열 중에 열 응력으로 인한 챔버 본체(102)의 열화 가능성을 감소시킨다. 알루미늄 질화물과 같은 단열 물질로 형성된 라이너(107)는 챔버 본체(102)의 내부 표면 주위에 배치되어, 챔버 본체 내부에서의 열 억제를 용이하게 하고 열처리 효율을 높인다. 유체 통로(106)는, 라이너(107)와 결합하여, 챔버 본체(102)가 열처리 중에 가해지는 열 응력들을 견딜 수 있도록 하면서, 알루미늄과 같은 저렴한 물질이 챔버 본체(102)를 형성하는 데 사용될 수 있도록 한다.
기판 지지체(108)는 챔버 본체(102) 내에 배치된다. 기판 지지체(108)는 소결된 알루미늄 질화물로 형성될 수 있으며, 처리 중에 기판(101)의 가열을 용이하게 하기 위해 기판 지지체 내부에 내장된(embedded) 저항 가열 요소들과 같은 복수의 가열 요소들(110)을 포함한다. 가열 요소들(110)은 몰리브덴으로 형성될 수 있으며, 지지 샤프트(112)를 통해 배치된 와이어들에 의해 전원(117)에 커플링된다. 가열 요소들(110)은 전도를 통해 기판(101)을 가열시키며, 약 25℃ 내지 약 900℃의 범위 이내의 온도로, 예컨대, 약 25℃ 내지 약 500℃로 기판을 가열시킬 수 있다. 열의 전도는 몇몇 경우들에서는, 복사와 같은 다른 유형들의 가열보다 더 바람직할 수 있다. 예컨대 복사는, 기판에 열을 제공하기 위해 고가의 많은 램프 전구들(lamp bulbs)을 필요로 한다. 그러나, 램프 전구들은 빈번한 교환을 필요로 할 수 있으며, 따라서 가열 램프들을 사용하는 챔버들을 동작시키기 위한 비용을 증대시킨다. 또한, 램프들은 불균일하게 조명할 수 있고, 따라서 최종 제조된 디바이스의 품질을 저하시킬 수 있다. 저항 가열 요소들(110)과 같은 저항 가열 요소들은 빈번한 교환이 필요 없으며, 동작시키는 비용이 덜 든다.
니켈로 형성될 수 있는 지지 샤프트(112)는 기판 지지체(108)의 아래측(underside)에 커플링되어 기판 지지체(108)를 지지한다. 도시된 바와 같이, 지지 샤프트(112)는 챔버 덮개(104)에 인접한 처리 위치에서 기판(101)의 위치결정을 용이하게 하기 위해, 스테퍼 모터와 같은 액추에이터(116)를 포함하는 리프터 조립체(lifter assembly; 114)에 커플링된다. 또한, 리프터 조립체(114)는 슬릿 밸브와 같은 개구(118)를 통해 챔버 본체(102)로부터 기판(101)의 제거를 용이하게 한다. 리프터 조립체(114)는 리프트 핀들(120)이 챔버 본체(102) 내에 배치된 리프트 플레이트(122)와 접촉할 수 있도록 수직 방향으로 기판 지지체(108)를 작동시키도록 이루어진다. 리프트 플레이트(122)와 리프트 핀들(120)의 접촉은, 기판 지지체(108)가 하강될(lowered) 때, 기판 지지체(108)의 표면으로부터 기판(101)을 상승시킨다(lift). 기판(101)은, 로봇(도시되지 않음)에 의해 개구(118)를 통해 챔버 본체(102)로부터 기판(101)이 제거될 수 있는 위치에서 리프트 핀들(120) 상에 유지된다. 기판(101)은 역 방식(reverse fashion)으로 챔버 본체(102) 내에 배치될 수 있다.
챔버 덮개(104)는 챔버 본체(102) 상에 배치된다. 챔버 덮개(104)는 덮개 본체(123)와 반사 플레이트(124)를 포함한다. 반사 플레이트(124)는 원형 형상을 가지며, 덮개 본체(123) 내에 배치된 원형 개구(126) 내에 배치된다. 반사 플레이트(124)는 덮개 본체(123)의 정상부 표면에 반사 플레이트(124)를 지지하기 위해 원형 개구(126)보다 큰 직경을 갖는 환형 립(132)을 갖는다. 환형 립은 덮개 본체(123)에 반사 플레이트(124)를 고정하기 위해 볼트들과 같은 패스너들(fasteners; 134)을 수용하는, 환형 립을 관통하는 복수의 개구들을 갖는다. 반사 플레이트(124)는 원형 개구(126) 내에 배치되어 이 원형 개구를 통해 연장한다. 반사 플레이트(124)의 표면(136)은 기판(101)에 인접하여 배치된다. 반사 플레이트(124)는 기판(101)의 온도를 측정하기 위해 반사 플레이트(124)를 통해 배치된 고온계들(128)의 정확도를 증대시키기 위해 금, 은, 니켈, 알루미늄 또는 로듐으로 형성되거나 코팅된다. 일 실시예에서, 반사 플레이트(124)는 약 0.50 또는 그 초과, 예컨대 약 0.90 또는 그 초과의 반사율(reflectance)을 가질 수 있다. 반사 플레이트(124)는 일반적으로, 기판 지지체(108)와 거의 동일하거나 기판 지지체(108)보다 약간 더 큰, 예컨대, 약 1% 더 큰 직경을 갖는다.
일반적으로, 하나의 고온계(128)는 개별 가열 요소(110)를 내부에 갖는 기판 지지체(108)의 구역에 대응하는 기판(101)의 온도를 측정하도록 이루어진다(도 1에는 4개의 고온계들만 도시됨). 그러나, 기판 지지체(108)의 각각의 구역이 증가된 온도 모니터링을 위해, 대응하는 하나 초과의 고온계를 가질 수 있는 것이 고려된다. 각각의 고온계(128)는 제어기(130)와 커플링되며, 제어기는 마찬가지로 전원(117)과 커플링된다. 제어기(130)는 전원(117)에 의해 각각의 가열 요소들(110)에 인가되는 전력을 제어함으로써 기판 지지체(108)의 각각의 구역의 폐루프 제어를 용이하게 한다. 필요한 경우, 고온계(128)는, 챔버 덮개(104)로부터 패스너들(134)을 제거하고 덮개 본체(123)로부터 반사 플레이트(124)를 분리하여 고온계(128)를 노출시킴으로써, 용이하고 신속하게 교환될 수 있다.
고온계들(128)은 기판(101)에 대한 정확하고(accurate) 저렴한 온도 측정 및 제어를 용이하게 한다. 고온계들은, 기판 지지체에 내장된 종래의 저항 온도 측정 디바이스들과는 달리, 기판이 위에 배치된 기판 지지체의 온도를 측정하는 대신, 기판 온도를 직접 측정할 수 있다. 직접적인 기판 온도 측정은 기판에 대해 보다 정확한 열처리를 제공한다. 또한, 고온계(128)는 기판 지지체에 내장된 저항 온도 측정 디바이스들보다 보다 용이하게 교환될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RTP 챔버(200)의 단면도를 도시한다. RTP 챔버(200)가 라이너(107)를 포함하지 않은 것을 제외하고, RTP 챔버(200)는 RTP 챔버(100)와 유사하다. RTP 챔버(200)는 라이너를 포함하지 않기 때문에, RTP 챔버(200)의 온도는 RTP 챔버(100)의 온도와는 다르게 제어된다. 예컨대, 유체 통로(106)를 통한 냉각제의 유량이 증대될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 알루미늄 합금 또는 스테인리스 강과 같이 더 높은 온도를 견딜 수 있는 물질이 RTP 챔버(200)를 구성하기 위해 사용될 수 있다. 또한, RTP 챔버(200)의 냉각을 용이하게 하기 위해 내부에 유체 채널들(180)을 갖는 수냉식 지지 브라켓(182)이 기판 지지체(108)에 커플링될 수 있는 것이 고려된다. 그러한 실시예에서, 유체 통로(106)는 선택적으로 제거될 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 챔버 덮개(104)의 사시도이다. 챔버 덮개(104)의 각각의 구성 요소들을 보다 명확하게 도시하기 위해 반사 플레이트(124)와 덮개 본체(123)가 분리되어 도시된다. 덮개 본체(123)는 일반적으로, 알루미늄 합금 또는 알루미늄과 같이 (도 1에 도시된) 챔버 본체(102)와 동일한 물질로 형성된다. 반사 플레이트(124)는 환형 립(132)을 관통하여 배치된 복수의 개구들(340)을 포함한다. 개구들(340)은 패스너를 내부에 삽입하기 위해 덮개 본체(123)에 형성된 (가상선으로 도시된) 개구들(342)과 정렬된다. 개구들(342)은 일반적으로 개구들(342)을 통한 챔버 본체(102)의 오염을 방지하기 위해 덮개 본체(123)를 완전히 관통하여 형성되지는 않는다. 복수의 고온계들(128)은 (도 1에 도시된) 기판(101)의 온도 측정을 용이하게 하기 위해 반사 플레이트(124)의 표면(136)을 통해 노출된다. 도 2에 도시된 실시예에는, 6개의 고온계들이 도시되어 있으며, 이들 각각은 도 4에 도시된 기판 지지체(108)의 6개의 가열 구역들의 각각의 가열 구역에 대응한다. 온도 모니터링의 정확성을 높이기 위해 구역 당 하나 초과의 고온계들(128)이 사용될 수 있는 것이 고려된다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 기판 지지체(108)의 평면도이다. 기판 지지체(108)는 소결된 알루미늄 질화물로 형성될 수 있으며, 구역들(451 내지 456)과 같은 복수의 구역들을 포함한다. 구역들(451 내지 456)의 각각은 (가상선으로 도시된) 독립 가열 요소들(410a 내지 410f)의 각각의 대응하는 독립 가열 요소를 포함하고, 이 독립 가열 요소들(410a 내지 410f)은 구역들(451 내지 456)의 각각에 대한 독립적인 온도 제어를 제공하기 위해 기판 지지체(108) 내에 내장되어 독립적으로 제어될 수 있다. 가열 요소들(410a 내지 410f)은 몰리브덴과 같은 물질로 형성될 수 있다.
구역(451)은 원형 형상을 갖고, 기판 지지체(108)상에 중앙으로 배치된다. 구역(451)은 기판 지지체(108)의 상부 표면의 약 5 % 내지 약 15 %, 예컨대, 약 10 %를 커버할 수 있다. 구역(451)은 원형 형상을 갖는 가열 요소(410a)에 의해 가열된다. 구역(452)은 구역(451)을 둘러싼다. 구역(452)은 기판 지지체(108)의 상부 표면의 약 55 % 내지 약 70 %, 예컨대, 약 63 %를 커버할 수 있다. 구역(452)은 원형 형상의 가열 요소(410b)에 의해 가열된다. 구역들(453 내지 456)은 구역(452)의 외측 주변(outer perimeter) 주위에 배치되며, 구역들(453 내지 456)의 각각은 구역(452)의 외측 원주(outer circumference)의 약 90°를 커버한다. 구역들(453 내지 456)의 각각은 기판 지지체(108)의 상부 표면의 약 3 % 내지 약 10 %, 예컨대, 약 6.6 %를 커버한다. 구역들(453 내지 456)은 구역들 위에 배치된 기판의 주변 영역의 정확한 온도 제어를 용이하게 한다. 기판의 주변 영역은 통상적으로, 기판의 외측 에지 부근에서의 열 제거로 인해, 평균 기판 온도에서 벗어나는 온도를 가질 가능성이 가장 높은 영역이다. 따라서, 기판의 가열의 대부분이 내측 구역(451 및 452)에 의해 시행되는(effected) 한편, 구역들(453 내지 456)의 상대적으로 더 작은 크기들은 기판의 외측 에지의 정밀한(precise) 온도 제어를 용이하게 한다.
각각의 고온계(128)의 온도 감지 위치가 기판 지지체(108)의 표면 상에 가상선으로 도시된다. 일반적으로, 온도 감지 지점들(460a 내지 460f)은, 온도 감지 지점(460b)을 제외하고, 각각의 구역들(451 내지 456) 위에서 실질적으로 중앙으로 배치된다. 구역(452)은 환형 형상이지만; 구역(452)이 단일의 가열 요소(410b)만을 포함하기 때문에, 구역(452)의 온도는 대체로 일정하다. 따라서,온도 감지 지점(460b)은 일반적으로 구역(452)을 따라 임의의 위치에 배치될 수 있으며, 여전히 정확한 온도 측정값을 낼 수 있다(yield). 기판 지지체(108) 및 기판 지지체 위에 지지된 기판의 보다 개선된 온도 제어를 위해 추가적인 고온계들 또는 추가적인 가열 요소들이 사용될 수 있는 것이 고려된다.
본 발명의 실시예들은 효율적이고 저렴한 가열 및 온도 감지 디바이스들을 사용하는 저가의 RTP 챔버들을 제공한다. 챔버들은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 구성 요소들을 사용하고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 다른 금속들, 예컨대, 스테인리스 강에 비해, 챔버 구성 요소들의 더 저렴한 제조를 가능하게 한다. 열처리 중에 사용되는 몇몇 처리 온도들에서 용융될 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금들의 사용은 단열 라이너들과 냉각 채널들의 사용을 통해 가능해진다. 챔버들은 단열 라이너들을 사용하여 챔버 내에서 수행되는 열 프로세스들의 효율을 높이고, 이에 따라, 챔버들을 동작시키는 비용을 저감하며, 뿐만 아니라 바람직하지 않은 가열로부터 챔버 구성 요소들을 보호한다. RTP 챔버 본체 내에 배치된 하나 또는 둘 이상의 냉각 채널들은 RTP 챔버의 내부 용적이 챔버 본체 물질의 융점을 초과하는 온도로 급속하게 가열될 수 있도록 허용한다. 하나 또는 둘 이상의 냉각 채널들은 가열 프로세스들 중에 챔버 본체 물질의 융점 미만의 온도로 챔버 본체를 유지하고, 따라서 챔버 본체의 무결성(integrity)을 보존한다.
또한 챔버들은 가열 요소들이 내부에 내장되어 있는 기판 지지체들을 사용하여 기판 지지체들 위에 배치된 기판들을 전도적으로 가열한다. 열 전도는 기판들을 가열하는 효율적인 방법이며, 램프 전구들을 사용하는 시스템들과 같은 고가의 구성 요소들의 빈번한 교환을 필요로 하지 않는다. 기판 온도는 고온계들을 통해 측정되고, 기판들에 인가되는 열량은 폐루프를 사용하여 제어된다. 고온계들은, 기판 지지체 온도를 측정하기 위해 저항 온도 측정 디바이스를 사용하는 대신, 기판 온도가 직접 측정될 수 있게 한다. 직접적인 기판 온도 측정은 기판에 대해 보다 정확한 열처리를 용이하게 한다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예들에 관한 것이나, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 다른 및 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 그 범위는 하기된 특허청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 챔버로서:
    챔버 본체;
    상기 챔버 본체 내에 배치된 기판 지지체로서, 상기 기판 지지체는 상기 기판 지지체 상에 배치된 기판을 가열하기 위해 독립적으로 가열될 수 있는 복수의 구역들을 갖는, 상기 기판 지지체; 및
    상기 챔버 본체 상에 배치된 챔버 덮개를 포함하고,
    상기 챔버 덮개는:
    알루미늄을 포함하는 덮개 본체로서, 상기 덮개 본체는 상기 덮개 본체를 관통하여 배치된 원형 개구를 갖는, 상기 덮개 본체;
    상기 원형 개구 내에 배치되며, 상기 기판 지지체의 상부 표면에 인접하는 표면을 갖는 반사 플레이트; 및
    상기 기판의 표면을 가로지르는 복수의 위치들에서 상기 기판의 온도를 측정하기 위해 상기 반사 플레이트에 형성된 개구들을 통해 배치된 복수의 고온계들 - 상기 복수의 고온계들의 각각의 고온계는 상기 복수의 구역들의 각각의 구역에 대응함 - 을 포함하는,
    챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지체는 상기 복수의 고온계들에 의해 측정된 온도들에 응답하여 조정되는 복수의 독립적으로 제어 가능한 저항 가열 요소들을 포함하는,
    챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 구역들은, 상기 기판 지지체 상에 중앙으로 배치되며 원형 형상을 갖는 제 1 구역과, 상기 제 1 구역을 둘러싸는 제 2 구역을 포함하는,
    챔버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 구역들은 제 3 구역, 제 4 구역, 제 5 구역 및 제 6 구역을 더 포함하며, 상기 제 3 구역, 제 4 구역, 제 5 구역 및 제 6 구역은 상기 제 2 구역의 방사상 외측에 배치되는,
    챔버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 구역, 제 4 구역, 제 5 구역 및 제 6 구역 각각은 상기 기판 지지체의 원주의 약 90°주위로 연장하는,
    챔버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 본체는 상기 챔버 본체의 내부 표면 상에 배치된 단열 라이너와, 온도 제어 유체를 수용하기 위해 상기 챔버 본체의 내부에 형성된 유체 통로를 더 포함하는,
    챔버.
  7. 챔버로서:
    알루미늄을 포함하는 챔버 본체;
    상기 챔버 본체 내에 배치된 기판 지지체로서, 상기 기판 지지체는 상기 기판 지지체 상에 배치된 기판을 가열하기 위해 독립적으로 가열될 수 있는 복수의 구역들을 갖는, 상기 기판 지지체; 및
    상기 챔버 본체 상에 배치된 챔버 덮개를 포함하고,
    상기 챔버 덮개는:
    알루미늄을 포함하는 덮개 본체로서, 상기 덮개 본체는 상기 덮개 본체를 관통하여 배치된 원형 개구를 갖는, 상기 덮개 본체;
    상기 원형 개구 내에 배치되며, 상기 기판 지지체의 상부 표면에 인접하는 표면을 갖는 반사 플레이트; 및
    상기 기판의 표면을 가로지르는 복수의 위치들에서 상기 기판의 온도를 측정하기 위해 상기 반사 플레이트에 형성된 개구들을 통해 배치된 복수의 고온계들 - 상기 복수의 고온계들의 각각의 고온계는 상기 복수의 구역들의 각각의 구역에 대응함 - 을 포함하는,
    챔버.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 구역들은, 상기 기판 지지체 상에 중앙으로 배치되며 원형 형상을 갖는 제 1 구역과, 상기 제 1 구역을 둘러싸는 제 2 구역을 포함하는,
    챔버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 구역들은 제 3 구역, 제 4 구역, 제 5 구역 및 제 6 구역을 더 포함하며, 상기 제 3 구역, 제 4 구역, 제 5 구역 및 제 6 구역은 상기 제 2 구역의 방사상 외측에 배치되는,
    챔버.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 지지체는 복수의 독립적으로 제어 가능한 저항 가열 요소들을 포함하는,
    챔버.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 저항 가열 요소들은 상기 복수의 고온계들에 의해 측정된 온도들에 응답하여 조정되며, 상기 챔버 본체는 상기 챔버 본체의 내부 표면 상에 배치된 단열 라이너를 더 포함하는,
    챔버.
  12. 챔버로서:
    알루미늄을 포함하는 챔버 본체;
    상기 챔버 본체 내에 배치된 기판 지지체로서, 상기 기판 지지체는 상기 기판 지지체 상에 배치된 기판을 가열하기 위해 독립적으로 가열될 수 있는 복수의 구역들을 갖고, 상기 복수의 구역들의 각각의 구역은 저항 가열 요소를 포함하는, 상기 기판 지지체;
    상기 챔버 본체 상에 배치된 챔버 덮개; 및
    각각의 구역의 저항 가열 요소와 복수의 고온계들에 커플링된 제어기를 포함하고,
    상기 챔버 덮개는:
    알루미늄을 포함하는 덮개 본체로서, 상기 덮개 본체는 상기 덮개 본체를 관통하여 배치된 원형 개구를 갖는, 상기 덮개 본체;
    상기 원형 개구 내에 배치되며, 상기 기판 지지체의 상부 표면에 인접하는 표면을 갖는 반사 플레이트; 및
    상기 기판의 표면을 가로지르는 복수의 위치들에서 상기 기판의 온도를 측정하기 위해 상기 반사 플레이트에 형성된 개구들을 통해 배치된 상기 복수의 고온계들 - 상기 복수의 고온계들의 각각의 고온계는 상기 복수의 구역들의 각각의 구역에 대응함 - 을 포함하며,
    상기 제어기는 상기 복수의 고온계들의 각각으로부터의 신호에 기초하여 각각의 구역의 상기 저항 가열 요소에 인가되는 전력량을 제어하도록 구성된,
    챔버.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 구역들은, 상기 기판 지지체 상에서 중앙에 배치되며 원형 형상을 갖는 제 1 구역과, 상기 제 1 구역을 둘러싸는 제 2 구역을 포함하는,
    챔버.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 구역들은 제 3 구역, 제 4 구역, 제 5 구역 및 제 6 구역을 더 포함하며, 상기 제 3 구역, 제 4 구역, 제 5 구역 및 제 6 구역은 상기 제 2 구역의 방사상 외측에 배치되는,
    챔버.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 3 구역, 제 4 구역, 제 5 구역 및 제 6 구역은 상기 기판 지지체의 원주의 약 90°주위로 각각 연장하며, 상기 기판 지지체는 알루미늄으로 형성되고, 상기 저항 가열 요소들은 몰리브덴을 포함하는,
    챔버.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023022817A1 (en) * 2021-08-16 2023-02-23 Applied Materials, Inc. Pyrometry error detection sensor for rtp temperature control system

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201448108A (zh) * 2013-03-12 2014-12-16 Applied Materials Inc 用於電漿處理腔室的多重區域加熱及冷卻靜電夾盤
US10067006B2 (en) 2014-06-19 2018-09-04 Elwha Llc Nanostructure sensors and sensing systems
US9801332B2 (en) 2015-09-30 2017-10-31 Deere & Company System and method for consistent depth seeding to moisture
US9675004B2 (en) 2015-09-30 2017-06-13 Deere & Company Soil moisture-based planter downforce control
JP6512089B2 (ja) * 2015-12-15 2019-05-15 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理装置の調整方法
US10325790B2 (en) * 2016-04-29 2019-06-18 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for correcting substrate deformity
TWI617813B (zh) * 2017-02-09 2018-03-11 矽品精密工業股份有限公司 檢測設備
US11122731B2 (en) 2017-10-31 2021-09-21 Deere & Company Method of managing planter row unit downforce
US11828656B2 (en) * 2020-11-20 2023-11-28 Applied Materials, Inc. Reflector plate for substrate processing
US20230076170A1 (en) * 2021-09-03 2023-03-09 Applied Materials, Inc. Metrology slot plates

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5059770A (en) * 1989-09-19 1991-10-22 Watkins-Johnson Company Multi-zone planar heater assembly and method of operation
JPH08107071A (ja) * 1993-06-29 1996-04-23 Tokyo Electron Ltd 載置台および減圧処理装置
US6753508B2 (en) * 2001-05-25 2004-06-22 Tokyo Electron Limited Heating apparatus and heating method
JP2005277242A (ja) * 2004-03-26 2005-10-06 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板加熱時の出力の決定方法
US6970644B2 (en) * 2000-12-21 2005-11-29 Mattson Technology, Inc. Heating configuration for use in thermal processing chambers
KR20060047165A (ko) * 2004-04-12 2006-05-18 니뽄 가이시 가부시키가이샤 기판 가열 장치
US7115837B2 (en) * 2003-07-28 2006-10-03 Mattson Technology, Inc. Selective reflectivity process chamber with customized wavelength response and method
US7247819B2 (en) * 2004-06-28 2007-07-24 Ngk Insulators, Ltd. Substrate heating apparatus
JP2007526637A (ja) * 2004-02-27 2007-09-13 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド パターン化されたウエハの裏側急速加熱処理
US20100193154A1 (en) * 2009-01-28 2010-08-05 Applied Materials, Inc. Rapid cooling of a substrate by motion
KR20110004458A (ko) * 2008-05-02 2011-01-13 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 회전 기판에 대한 비 방사형 온도 제어를 위한 시스템
KR20110061334A (ko) * 2009-12-01 2011-06-09 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치 및 방법
JP2011176128A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Toshiba Corp 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6190732B1 (en) 1998-09-03 2001-02-20 Cvc Products, Inc. Method and system for dispensing process gas for fabricating a device on a substrate
US6423949B1 (en) 1999-05-19 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Multi-zone resistive heater
US6802906B2 (en) 2000-07-21 2004-10-12 Applied Materials, Inc. Emissivity-change-free pumping plate kit in a single wafer chamber
US7972663B2 (en) 2002-12-20 2011-07-05 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming a high quality low temperature silicon nitride layer
US7147359B2 (en) * 2004-06-25 2006-12-12 Applied Materials, Inc. Lamp assembly having flexibly positioned rigid plug
US7378618B1 (en) * 2006-12-14 2008-05-27 Applied Materials, Inc. Rapid conductive cooling using a secondary process plane
US7860379B2 (en) 2007-01-15 2010-12-28 Applied Materials, Inc. Temperature measurement and control of wafer support in thermal processing chamber
US7671412B2 (en) 2007-02-15 2010-03-02 Tokyo Electron Limited Method and device for controlling temperature of a substrate using an internal temperature control device
JP5064069B2 (ja) * 2007-03-20 2012-10-31 株式会社Ｓｏｋｕｄｏ 基板搬送装置および熱処理装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5059770A (en) * 1989-09-19 1991-10-22 Watkins-Johnson Company Multi-zone planar heater assembly and method of operation
JPH08107071A (ja) * 1993-06-29 1996-04-23 Tokyo Electron Ltd 載置台および減圧処理装置
US6970644B2 (en) * 2000-12-21 2005-11-29 Mattson Technology, Inc. Heating configuration for use in thermal processing chambers
US6753508B2 (en) * 2001-05-25 2004-06-22 Tokyo Electron Limited Heating apparatus and heating method
US7115837B2 (en) * 2003-07-28 2006-10-03 Mattson Technology, Inc. Selective reflectivity process chamber with customized wavelength response and method
JP2007526637A (ja) * 2004-02-27 2007-09-13 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド パターン化されたウエハの裏側急速加熱処理
JP2005277242A (ja) * 2004-03-26 2005-10-06 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板加熱時の出力の決定方法
KR20060047165A (ko) * 2004-04-12 2006-05-18 니뽄 가이시 가부시키가이샤 기판 가열 장치
US7247819B2 (en) * 2004-06-28 2007-07-24 Ngk Insulators, Ltd. Substrate heating apparatus
KR20110004458A (ko) * 2008-05-02 2011-01-13 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 회전 기판에 대한 비 방사형 온도 제어를 위한 시스템
US20100193154A1 (en) * 2009-01-28 2010-08-05 Applied Materials, Inc. Rapid cooling of a substrate by motion
KR20110108420A (ko) * 2009-01-28 2011-10-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 모션에 의한 기판의 급속 냉각
KR20110061334A (ko) * 2009-12-01 2011-06-09 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치 및 방법
JP2011176128A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Toshiba Corp 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023022817A1 (en) * 2021-08-16 2023-02-23 Applied Materials, Inc. Pyrometry error detection sensor for rtp temperature control system

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Publication number Publication date
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US20130112680A1 (en) 2013-05-09
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