KR20160052749A - 고압 급속 열 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
기판의 고압 급속 열처리를 위한 방법들 및 장치들이 설명된다. 급속 열처리 챔버에서 기판을 처리하는 방법들은 챔버 외부로부터 접근 포트를 통해 처리 챔버의 내부 영역 내의 지지부 상에 기판을 통과시키는 단계, 상기 챔버를 밀봉하는 포트 도어를 폐쇄하는 단계, 상기 챔버를 1.5 절대압보다 큰 압력으로 가압하는 단계, 및 상기 기판을 향해 방사 에너지를 지향시키는 단계를 포함하는 것으로 기재된다. 적어도 약 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 기압 이상의 절대 압력보다 큰 압력을 견디도록 구성되는 고압 급속 열처리 챔버들이 기재된다. 처리 챔버는 챔버 내의 압력을 제어하기 위해 압력 제어 밸브들을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 기판들의 열처리에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 초-대기 압력에서 반도체 기판들을 급속 열처리하는 것에 관한 것이다.
급속 열처리(RTP)는 반도체 집적 회로들을 제조하기 위해 잘 발달된 기술이며, 급속 열처리시 기판, 예를 들면 실리콘 웨이퍼는 기판에 처리를 열적으로 활성화시키도록 비교적 높은 온도로 기판을 빠르게 가열하기 위해 RTP 챔버 내에서 고강도 광학 방사선으로 조사된다. 일단 기판이 열적으로 처리되면, 방사 에너지가 제거되며 기판이 빠르게 냉각된다. 따라서, RTP는 에너지 효율적인데, 이는 기판을 둘러싸고 있는 챔버가 기판을 처리하는데 요구되는 높은 온도로 가열되지 않고 기판만 가열되기 때문이다. 즉, 급속 열처리동안, 처리된 기판은 주위 환경, 즉 챔버와 열평형 상태가 아니다.
실리콘 또는 다른 웨이퍼들로부터의 집적 회로들의 제조는 층들을 증착하고, 상기 층들을 포토리소그래피 패터닝하고, 패턴닝된 층들을 식각하는 많은 단계들을 포함한다. 반도체 실리콘 내의 활성화 영역들을 도핑하는데 이온 주입이 사용된다. 제조 시퀀스는 다른 무엇보다도, 주입 손상을 교정하고, 도펀트, 결정화, 열 산화 및 질화, 실리콘화합물화(silicidation), 화학 기상 증착, 증기상 도핑, 및 열 세척을 활성화시키는 것을 포함하는 많은 용도를 위해 웨이퍼들을 열적 어닐링하는 단계를 또한 포함한다.
실리콘 기술의 초창기에 어닐링은 통상적으로 어닐링 오븐에서 장시간동안 복수의 웨이퍼들을 가열하는 것을 수반하였지만, RTP는 점점 더 작은 회로 피처들을 갖는 기판들을 처리하기 위해 더욱 더 엄중한 요구조건들을 만족시키도록 증가하여 사용되어 왔다. RTP는 통상적으로 집적 회로들이 형성되는 웨이퍼의 전면에 지향되는 고강도 램프들의 어레이로부터의 빛으로 웨이퍼를 조사함으로써 단일 웨이퍼(또는 기판) 챔버들 내에서 실행된다. 방사선은 웨이퍼에 의해 적어도 부분적으로 흡수되고 웨이퍼를, 예를 들면 600℃ 초과 또는 일부 적용예들에서 1000℃를 초과하는 원하는 높은 온도로 빠르게 가열한다. 방사 가열은 비교적 짧은 기간, 예를 들면 1분 또는 예를 들면 30초, 보다 구체적으로는 10초, 보다 더 구체적으로는 1초에 걸쳐서 웨이퍼를 제어 가능하게 가열하도록 빠르게 켜지고 꺼질 수 있다. RTP 챔버들에서의 온도 변화들은 적어도 약 25℃/초 내지 50℃/초 및 그보다 높은 레이트, 예를 들면 적어도 약 100℃/초 또는 적어도 약 150℃/초의 레이트로 일어날 수 있다.
RTP 챔버 내에서 기판을 처리하는 동안, 오염물질들이 챔버의 내부 표면들상에 쌓인다. 오염물질은 웨이퍼 상에 증착된 물질들로부터 발생하거나 웨이퍼에 내재적인 물질들로부터 발생하며, 실리콘, 붕소, 비소, 인 등의 화합물들을 포함할 수 있다. 이러한 오염물질의 증대는 챔버의 내부 표면들을 세척할 필요성을 초래한다. 내부 표면들은 램프 표면들을 덮는 석영 윈도우, 반사기 플레이트 및 파이로미터 프로브(pyrometer probes)를 포함한다. 챔버는 세척되는 동안, 추가의 기판들을 처리하는데 사용될 수 없어서 생산성의 손실을 초래한다. 따라서, 챔버 세척 사이의 기간을 연장하는 방법 및 장치에 대한 필요성이 기술 분야에 존재한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 약 1.5 절대압(atmospheres absolute) 또는 선택적으로 2 절대압을 초과하는 압력에서 처리 챔버 내의 기판들, 예를 들면 반도체 기판들을 급속 열처리하기 위한 방법들 및 장치들이 제공된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 문구 "절대 압력(absolute pressure)"은 처리 체적 내의 가스의 압력을 지칭하며, 문구 "내부 압력" 또는 "내부 챔버 압력"과 교환 가능하게 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 본 명세서에 기재된 방법들 및 장치들은 오염물질 종의 확산성(diffusivity)을 감소시킴으로써 챔버 세척 사이의 기간을 연장하고자 한다. 오염물질 확산성의 감소는 통상적으로 가스의 절대 압력에 따른다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에 따르면, RTP 챔버 내의 불활성 가스의 내부 압력을 증가시키는 것은 고온 프로세스들에 의해 방출될 수 있는 오염물질 종의 확산성의 감소를 야기할 것이다.
본 발명의 실시예들은 RTP 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 기판을 상기 RTP 챔버의 외부로부터 접근 포트를 통하여 상기 처리 챔버의 내부 영역에 위치된 환형 지지부 상으로 통과시키는 단계, 상기 RTP 챔버가 대기로부터 격리되도록 상기 접근 포트를 폐쇄하는 단계, 상기 RTP 챔버를 약 1.5 절대압, 또는 선택적으로 2 절대압보다 큰 압력으로 가압하는 단계, 및 적어도 약 50℃/초의 레이트로 제어 가능하고 균일하게 기판을 가열하도록 상기 기판을 향해 방사 에너지를 지향시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, RTP 챔버는 약 5 절대압보다 높이 가압된다. 다른 실시예에서, RTP 챔버는 약 1.5 절대압, 또는 선택적으로 2 절대압과 약 5 절대압 사이에서 가압된다. 또 다른 실시예에서, RTP 챔버는 약 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 절대압과 약 10 절대압 사이에서 가압된다. 처리 챔버가 가압될 수 있는 예시적인 압력은 약 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 또는 5 절대압까지의 압력을 포함한다. 일 실시예에서 이 방법은 또한 반도체 기판일 수 있는 기판의 급속 열적 어닐링을 포함한다.
본 발명의 하나 또는 그보다 많은 양태들은 급속 열적 어닐링을 포함할 수 있는 RTP 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법을 포함한다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, RTP 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법은 RTP 챔버 외부로부터 접근 포트를 통하여 처리 챔버의 내부 영역에 위치된 환형 지지부 상으로 기판을 통과시키는 단계 및 상기 RTP 챔버가 밀봉되도록 상기 접근 포트를 폐쇄하는 단계를 포함한다. 본 출원서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "밀봉되는"은 처리 챔버 내의 압력보다 감소된 압력을 갖는 공기로부터 챔버를 격리시키는 것을 포함할 것이다. 용어 "밀봉되는"은 또한 공기, 챔버 외부의 공기 및/또는 이송 챔버 분위기로부터 챔버를 격리시키는 것을 포함한다.
본 발명의 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 챔버가 밀봉된 후, 이 방법은 약 1.5 절대압보다 더 큰 압력으로 RTP 챔버를 가압하는 단계 및 적어도 약 50℃/초의 레이트로 기판을 제어 가능하고 균일하게 가열하도록 기판을 향하여 방사 에너지를 지향시키는 단계를 더 포함한다. 특정한 실시예에서 이 방법은 약 1.5 절대압, 또는 선택적으로 2 기압 내지 약 5 기압 범위 내의 절대 압력으로 RTP 챔버를 가압하는 단계를 포함한다. 이 방법의 보다 구체적인 실시예에서, RTP 챔버는 약 2.5, 3, 3.5, 4 또는 4.5 기압까지의 절대 압력으로 가압된다.
RTP 챔버 내에서 기판을 처리하는 본 명세서에 기재된 방법에 대한 하나 또는 그보다 많은 실시예들은 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들을 사용한다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서 사용되는 챔버는 방사 열원 및 상기 방사 열원과 상기 챔버 사이의 디스크형 표면을 포함할 수도 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 디스크형 표면은 적어도 약 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 기압의 절대 압력을 견디도록 구성되거나 설계된다. 보다 특정한 실시예에서, 상기 디스크형 표면은 약 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 절대압 내지 약 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 또는 5 절대압까지의 압력 범위 내의 압력을 견디도록 구성되며, 기판이 처리되는 동안 이러한 압력을 견딜 수 있다. 상기 챔버는 적어도 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 기압의 절대 압력 및/또는 대안적으로 약 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 또는 5 절대압까지의 압력을 견디도록 구성되거나 설계되는 방사 열원의 맞은편에 배치되는 반사기 플레이트를 포함할 수도 있다.
본 발명의 제 2 양태는 저온 벽 반응기 유형일 수 있는 RTP 챔버에 관한 것이며, 이 챔버는 챔버 체적을 형성하는 챔버 본체, 처리를 위해 상기 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부, 상기 기판을 가열하는 제 1 열원 및 상기 챔버 내의 압력을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함한다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 상기 기판 지지부는 스테이터에 자기적으로 결합된다.
하나 또는 그보다 많은 실시예들에서 사용되는 상기 압력 제어 밸브는 배압 조절기 및 압력 제어기를 포함한다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들의 압력 제어 밸브는 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 절대압을 초과하는 상기 챔버 내의 압력을 제어하거나 유지한다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서 사용되는 상기 압력 제어 밸브는 약 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 절대압 내지 약 5 절대압 범위 내에서 상기 챔버 내의 압력을 제어하거나 유지할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 상기 압력 제어 밸브는 각각 2.5, 3, 3.5 절대압, 4 절대압 및 4.5 절대압까지 상기 챔버 내의 압력을 제어하거나 유지하도록 작동한다.
일 실시예에서, 상기 챔버는 처리 체적과 방사 열원 사이의 디스크형 표면을 포함한다. 상기 디스크형 표면은 적어도 약 1.5 또는 2 기압의 절대 압력을 견디도록 구성될 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 상기 열원과 처리 체적 사이에 위치되는 상기 디스크형 표면은 윈도우를 형성하며, 상기 윈도우는 충분히 두껍게 만들어진다면, 상기 처리 체적 내의 압력 변화를 지지하거나 견딜 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 상기 디스크형 표면은 열원 하우징, 예를 들면 램프 헤드 하우징에 의해 지지될 수 있으며, 압력 변화를 견디도록 구성되고/구성되거나 설계된다. 다른 실시예에서, 상기 디스크형 표면은 약 10 절대압까지의 압력을 견디도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 챔버는 상기 방사 열원의 맞은편에 위치된 반사기 플레이트를 포함하고, 상기 반사기 플레이트는 적어도 1.5 절대압, 또는 선택적으로 2 기압의 절대 압력을 견디도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 상기 반사기 플레이트는 약 10 절대압까지의 압력을 견디도록 구성된다. 약 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 또는 5 절대압까지의 압력이 예시된다.
도 1은 하나 또는 그보다 많은 실시예들에 따른 RTP 챔버의 횡단면도를 도시하고,
도 2는 하나 또는 그보다 많은 실시예들에 따른 RTP 챔버의 간략화된 등각투영도이다.
도 2는 하나 또는 그보다 많은 실시예들에 따른 RTP 챔버의 간략화된 등각투영도이다.
본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들을 설명하기 전에, 본 발명은 하기의 상세한 설명에서 설명되는 처리 단계들 또는 구성의 세부 사항들에 제한되지 않음이 이해될 것이다. 본 발명은 다른 실시예들이 될 수 있으며 다양한 방법들로 실행되거나 실시될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 개선된 RTP 챔버를 위한 방법들 및 장치들을 제공한다. 본 발명으로부터 유리하도록 구성될 수 있는 RTP 챔버들의 예시들은 모두 캘리포니아 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 CENTURA® 열처리 시스템들 및 "Applied Vantage RadiancePlus RTP"이다. 처리 챔버의 벽들의 온도가 처리되는 기판의 온도보다 낮은 "저온 벽 반응기들"로 참조될 수 있는 것에 관계된 도면에 특정한 실시예들이 도시되어 있지만, 본 발명의 실시예들에 따르면 대기 압력을 초과하는 챔버 내부 압력, 예를 들면 1기압 초과, 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지 및 5기압을 초과하는 절대 압력에서 웨이퍼들을 처리하는 것은 다른 유형들의 가열 및 냉각 시스템들을 갖는 챔버에 적용될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 본 명세서에서 설명되는 처리 방법들은 유도성 또는 저항성 가열을 사용하는 가열/냉각 시스템과 관련하여 효용성을 가질 것이다. 또한, 본 발명에 대한 특정한 실시예들이 주로 RTP를 참조로 도시되지만, 당업자는 화학기상증착(CVD)이 또한 적합할 것임을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 하나 또는 그보다 많은 실시예들에 따르면, 대기압력을 초과하는 챔버 내부 압력, 예를 들면 1기압 초과, 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지 및 5기압을 초과하는 절대 압력에서의 임의의 유형의 RTP 챔버에서 기판들의 급속 열처리를 위한 방법들 및 장치들이 제공된다.
본 발명의 하나 또는 그보다 많은 실시예들에 따르면, 1.5 절대압 초과, 또는 선택적으로 2 절대압을 초과하는 압력에서 RTP 챔버를 작동시키는 것은 챔버 세척 사이의 시간 기간을 증가시킨다. 처리 챔버 내의 절대 압력을 증가시키는 것은 RTP 챔버 내의 프로세스 가스 또는 불활성 가스의 압력을 증가시킴으로써 얻어지며, 이는 고온 프로세스들에 의해 방출될 수 있는 오염물질 종의 확산성의 감소를 초래할 것이다. 프로세스 가스의 경우, 증가된 압력은 가스상 내에서 또는 기판 표면에서 더 높은 반응 속도를 가능하게 할 수도 있다.
오염 물질들의 확산성이 전체 압력 또는 절대 압력과 대략 역으로 변화하기 때문에, 절대 압력의 배가(doubling)는 파이로미터 프로브들, 반사기 플레이트들 및 램프 표면들, 예를 들면 램프 헤드 윈도우를 포함하는 챔버 구성요소들의 세척 사이의 기간의 배가를 초래해야 한다. 알맞은 압력 증가의 경우, 부력 효과들은 작을 것이며, 가능하다면 덜 중요한 임계 영역들로 증착을 지향시키도록 돕는데 사용될 수 있다.
RTP는 일반적으로 0.007기압 내지 1.05기압(5와 800torr) 사이의 압력에서 작동한다. 따라서, 내부 구성요소들을 포함하는 RTP 챔버들은 대기보다 낮거나 대기에 가까운 상태하에서 작동하도록 설계되어 왔다. 대기압보다 더 큰 압력, 특히 1.5 절대압을 초과하거나 선택적으로 2 절대압을 초과하는 압력에서 작동하기 위해, 접근 포트들, 반사기 플레이트와 램프 헤드의 디스크 영역들, 로터 웰(rotor well)과 측벽들 및 하기에 더 설명되는 다른 고정구들이 보강될 필요가 있을 수 있다. 예를 들면, 챔버와 이 챔버의 내부로 웨이퍼를 통과하게 하는 웨이퍼 공급기 사이의 밸브 또는 접근 포트는 초-대기압보다 낮은 압력하에서 작동하도록 변형된다. 본 발명의 실시예들은 대기압보다 더 큰 내부 압력, 특히 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 절대압을 초과하는 내부 압력을 견디도록 구성되는 RTP 챔버를 제공한다. 특정한 저온벽 챔버들에서, 웨이퍼가 웨이퍼 공급기로부터 챔버의 내부로 통과하게 하는 접근 포트의 재설계가 요구될 수 있다. 이러한 재설계는 O-링 밀봉면이 내부상에 있고 내부 압력에 의해 챔버 측벽의 밀봉면에 대해 가압되도록, 밸브의 외부상의 유지 고정구를 강화하거나 밸브를 재위치시킴으로써 이루어질 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에 따르면, 반사기 위치의 디스크 영역과 램프 헤드의 디스크 영역을 포함하는 RTP 챔버의 다른 부분들은 약 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 절대압을 초과하는 압력을 견디도록 강화된다. 배킹 플레이트들(backing plates)은 램프 헤드 및/또는 반사기 플레이트의 추가 보강을 제공하는데 사용될 수 있다. 더 두꺼운 재료 또는 더 높은 강도의 합금들이 로터 웰 및 측벽들을 구축하는데 사용될 수 있다. 측면 구속들을 갖는 더 높은 압력 레이트의 벨로우즈가 리프트 핀 조립체들에서 사용될 수 있으며, 광 파이프 반사기 플레이트 시일(seal)의 완전성은 더 높은 내부 압력이 광 파이프를 변위시키는 것을 방지하도록 기계적으로 강화될 수 있다.
도 1은 RTP 챔버(10)를 개략적으로 나타낸다. Peuse 등은 US특허 제5,848,842호 및 제6,179,466호에서 이러한 유형의 반응기 및 그 기구의 더 자세한 사항들을 설명한다. 웨이퍼 또는 기판(12), 예를 들면 열처리될 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼는 밸브 또는 접근 포트(13)를 통해 챔버(10)의 프로세스 영역(18)으로 통과된다. 웨이퍼(12)는 그 원주에서 웨이퍼(12)의 코너에 접촉하는 환형 경사 선반(15)을 갖는 환형 에지 링(14) 형태의 기판 지지부에 의해 지지된다. Ballance 등은 US특허 제6,395,363호에서 에지 링 및 그 지지 기능을 보다 완전하게 설명한다. 웨이퍼는 하향하는 중력장을 기준으로 웨이퍼(12)의 전면에 이미 형성된 처리된 피처들(16)이 디스크형 표면, 예를 들어 투명한 석영 윈도우(20)에 의해 그 상부측 상에 형성된 프로세스 영역(18)을 향하여 상부를 향하도록 배향된다. 개략도와는 반대로, 대개의 부분에 대한 피처들(16)은 웨이퍼(12)의 표면을 넘어 실질적인 거리만큼 돌출하지 않지만, 표면의 평면 내에 및 표면의 평면에 인접하여 패터닝을 구성한다. 웨이퍼 피처들(16)의 속성은 많은 면을 가지며, 추후 논의될 것이다. 리프트 핀들(22)은 웨이퍼를 챔버 내부로 그리고 에지 링 유형의 기판 지지부(14) 상으로 가져오는 (도시되지 않은) 로봇 블레이드 또는 패들 사이에서 웨이퍼가 건네질 때, 웨이퍼(12)의 배면을 지지하도록 들어 올려지고 내려질 수 있다. 방사 가열 장치(24)는 웨이퍼(12)를 향해 방사 에너지를 지향시키며 그에 따라 웨이퍼를 가열하도록 기판 지지부(14) 및 윈도우(20) 위에 위치된다. 챔버(10) 내에서, 방사 가열 장치는 예시적인 개수로 409개인 다수의 고강도 텅스텐 할로겐 램프들(26)을 포함하고, 텅스텐 할로겐 램프들은 각각의 반사 6각형 튜브들(27) 내에 위치되며, 반사 6각형 튜브들은 내부 챔버 압력에 대해 윈도우(20)를 지지하고 아래로 연장하며 밀집되어 배열된다.
램프들(26)의 배열은 때때로 램프 헤드로 지칭된다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 램프 헤드 조립체는 약 5 절대압까지의 챔버 내의 증가된 압력 하에서 축방향으로 약 0.010인치보다 더 큰 양으로의 변형을 방지하는 강성을 갖는다. 램프 헤드 조립체의 강성은 챔버 내에서 증가된 압력을 견디도록 더 높은 강도의 합금 금속을 사용하거나 램프 헤드의 전체 두께를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 대안적인 실시예들에서, 배킹 플레이트(backing plates)는 램프 헤드에 추가의 강성을 제공하도록 사용될 수 있다. 이러한 재료 또는 치수 변화들은 실험적으로 및/또는 유한 요소 모델링(finite element modeling)에 의해서 결정될 수 있다. 다른 방사 가열 장치가 대용될 수 있다. 일반적으로, 다른 방사 가열 장치는 방사원의 온도를 빠르게 상승시키기(ramp-up) 위해 저항성 가열을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, RTP는 웨이퍼를 약 50℃/초 및 그보다 높은 레이트로, 예를 들면 100℃/초 내지 150℃/초 및 200℃/초 내지 400℃/초의 레이트로 균일하게 가열할 수 있는 프로세스 또는 장치를 지칭한다. RTP 챔버들에서 통상적인 하강(ramp-down)(냉각) 레이트는 80℃/초 내지 150℃/초의 범위 이내이다. RTP 챔버들에서 실행되는 일부 프로세스들은 몇℃보다 낮은 기판에 걸친 온도의 변화를 요구한다. 따라서, RTP 챔버는 100℃/초 내지 150℃/초까지 및 200℃/초 내지 400℃/초까지의 레이트로 가열할 수 있는 램프 또는 다른 적합한 가열 시스템 및 가열 시스템 제어를 포함해야 하며, 이는 이들 레이트들로 빠르게 가열할 수 있는 가열 시스템 및 가열 제어 시스템을 갖지 않는 다른 유형들의 열 챔버들로부터 RTP 챔버들을 차별화한다.
웨이퍼(12)에 걸친 온도를 웨이퍼(12)에 걸쳐서 면밀히 정해진(closely defined) 균일한 온도로 제어하는 것이 중요하다. 균일성을 개선하는 한가지 수동적인 수단은 웨이퍼(12)보다 더 큰 영역에 대해 및 더 큰 영역에 걸쳐서 평행하게 연장하며 웨이퍼(12)의 배면을 향하는 반사기(28)를 포함한다. 반사기(28)는 웨이퍼(12)로부터 방출된 열 방사를 다시 웨이퍼(12)를 향해 효율적으로 반사한다. 웨이퍼(12)와 반사기(28) 사이의 간격은 바람직하게 3 내지 9mm의 범위 이내이며, 공동(cavity)의 폭 대 두께의 종횡비는 유리하게 20보다 크다. 골드 코팅 또는 다층 유전체 간섭 미러(multi-layer dielectric interference mirror)로 형성될 수 있는 반사기(28)는 웨이퍼(12)의 더 따뜻한 부분들로부터 더 차가운 부분들로 열을 분배하는 경향이 있는 웨이퍼(12)의 배면의 흑체 공동(black-body cavity)을 효과적으로 형성한다. 예를 들면, U.S.특허 제6,839,507호 및 제7,041,931호에 개시된 바와 같은 다른 실시예들에서, 반사기(28)는 보다 불규칙한 표면을 갖거나 흑체 벽과 보다 밀접하게 닮도록 검은색 또는 다른 색상의 표면을 가질 수 있다. 램프들(26)로부터의 방사가 램프들(26)의 훨씬 더 높은 온도에 대응하는 분포를 갖는 동안, 흑체 공동은 웨이퍼(12)의 온도에 대응하는 방사의, 일반적으로 플랑크 분포(Planck distribution)의 관점에서 설명되는 분포로 채워진다. 바람직하게, 반사기(28)는 특히 냉각 중에 웨이퍼로부터의 과도한 방사를 열흡수(heat sink)하기 위해 웨이퍼 냉각 베이스 상에 배치된다.
균일성을 향상시키는 한가지 방법은 챔버 외부에 위치되는 회전 가능한 플랜지(32)에 자기적으로 결합되는 회전 가능한 실린더(30) 상에 에지 링(14)을 지지하는 것을 포함한다. 모터(미도시)는 플랜지(32)를 회전시키며, 그러므로 일반적으로 대칭인 챔버의 중심선이기도 한 웨이퍼의 센터(34)를 중심으로 웨이퍼를 회전시킨다.
균일성을 향상시키는 다른 방법은 센터(34)를 중심으로 일반적으로 링과 같이 배치되는 구역들로 램프들(26)을 분할한다. 제어 회로는 상이한 구역들 내의 램프(26)로 전달되는 전압을 변화시킴으로써, 방사 에너지의 방사상 분포를 조정한다(tailor). 구역화된 가열의 동적인 제어는 회전하는 웨이퍼(12)의 반경에 걸쳐서 온도를 측정하도록 반사기(28) 내의 개구들을 통해 웨이퍼(12)의 배면을 향하도록 위치된 광학 광 파이프들(42)을 통하여 결합되는 복수의 파이로미터(40)에 의해 실행된다. 광 파이프들(42)은 사파이어, 금속 및 실리카 섬유를 포함하는 다양한 구조물들로 형성될 수 있다. 컴퓨터화된 제어기(44)는 파이로미터들(40)의 출력들을 수신하며, 따라서 상이한 램프들(26)의 링으로 공급된 전압을 제어함으로써, 처리중에 방사 가열 강도 및 패턴을 동적으로 제어한다. 일반적으로 파이로미터는 예를 들면 약 700 내지 1000nm 범위 내에서 40nm의 좁은 파장 대역폭 내의 빛의 강도를 측정한다. 제어기(44) 또는 다른 기구는 빛의 강도를 이러한 온도에서 유지되는 흑체로부터 방사되는 빛의 강도의 스펙트럼 분포의 널리 공지된 플랭크 분포를 통하여 온도로 변환시킨다. 그러나 고온 측정법(pyrometry)은 스캐닝되는 웨이퍼(12) 부분의 방사율에 의해 영향을 받는다. 방사율(ε)은 흑체에 대한 1 내지 완전한 반사기에 대한 0 사이에서 변화할 수 있으며, 따라서 웨이퍼 배면의 반사율(R=I-ε)의 반비례 측정값(inverse measure)이다. 웨이퍼의 배면은 균일한 방사율이 기대되도록 통상적으로 균일하지만, 배면의 구성은 이전 처리에 따라 변화할 수 있다. 고온 측정법은 관련 파장 범위 내에서 웨이퍼가 면하는 웨이퍼 부분의 반사율 또는 방사율을 측정하도록 웨이퍼를 광학적으로 프로브하는 방사측정기(emissometer) 및 측정된 방사율을 포함하도록 제어기(44) 내에 제어 알고리즘을 더 포함함으로써 향상될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 기판(12)과 반사기(28) 사이의 분리는 주어진 기판(12)에 대한 원하는 열 노출(thermal exposure)에 좌우된다. 일 실시예에서, 기판(12)은 기판에 대한 열 노출의 양을 증가시키기 위해 반사기(28)로부터 더 멀리 이격되어 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 기판(12)은 기판(12)에 대한 열 노출의 양을 감소시키기 위해 반사기(28)에 더 가까이 배치될 수 있다. 기판(12)의 가열 중에 기판(12)의 정확한 위치와 특정한 위치에서 소비된 체류 시간은 기판(12)에 대한 원하는 열 노출의 양에 좌우된다.
다른 실시예에서, 기판(12)이 반사기(28)에 가까운 하부 위치에 있을 때, 기판(12)으로부터 반사기(28)로의 열 전도는 증가하며 냉각 프로세스를 향상시킨다. 증가된 냉각 레이트는 결과적으로 최적의 RTP 성능을 촉진한다. 기판(12)이 반사기(28)에 더 가까이 위치될수록; 열 노출의 양이 비례하여 감소할 것이다. 도 1에 도시된 실시예는 기판의 열 노출의 제어를 허용하도록 챔버 내부의 상이한 수직 위치들에서 기판(12) 지지부가 용이하게 부양(levitate)되게 한다.
RTP 챔버(200)의 대안적인 실시예가 도 2에 도시된다. 도 1과 도 2의 비교로부터 도 2에서, 기판 지지부(202)에 대한 (도 2에서의) 램프 헤드(206)의 위치설정이 도 1에 도시된 형태로부터 역전됨을 알게 될 것이다. 즉, 도 2에서 램프 헤드(206)는 기판 지지부 아래에 위치되며, 이는 웨이퍼의 전면에 이미 형성된 다이(die)와 같은 피처들을 갖는 기판들이 상부로 향하게 하고 가열될 다이와 같은 피처들을 포함하지 않는 기판의 배면을 갖게 한다. 또한, 증가된 챔버 압력을 취급하도록 재설계되고 도 1에 대해 상기에 논의된 구성요소들은 도 2에 도시된 유형의 챔버에서 사용될 수 있다. 마찬가지로, 증가된 챔버 압력을 취급하도록 재설계되고 도 2에 대해 논의된 구성요소들은 도 1에 도시된 유형의 챔버에서 사용될 수 있다. 도 2에서, 처리 챔버(200)는 기판 지지부(202)와, 벽들(208), 바닥(210) 및 최상부(212)를 갖는 챔버 본체(204)와, 내부 체적(220)을 형성하는 반사기 플레이트(228)를 포함한다. 하나 또는 그보다 많은 챔버의 실시예들에서, 챔버의 바닥(210)은 약 5 절대압까지의 챔버 압력하에서 약 0.010인치보다 큰 양으로 축방향에서의 변형을 방지하는 강성을 갖는다. 이는 더 두꺼운 챔버 벽을 제공하는 것과 같이 통상의 챔버를 보강하거나 또는 벽의 구성을 위해 더 강한 재료를 사용함으로써 이루어질 수 있다. 적합한 재료들 및 벽 두께는 경험적으로 및/또는 유한 요소 모델링에 의해 결정될 수 있다.
방사 열원의 맞은편에 위치되는 반사기 플레이트(228)는 적어도 2 의 절대압을 견디도록 구성될 수 있다. 상세한 실시예들은 반사기 플레이트가 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지 및 5기압을 초과하는 절대 압력을 견딜 수 있도록 구성된다. 대안적인 실시예는 10 절대압까지 및 10 절대압을 초과하는 절대 압력을 견디도록 구성되는 반사기 플레이트를 갖는다.
벽들(208)은 통상적으로 (일부가 도 2에 도시되는) 기판(240)의 출입을 용이하게 하기 위해 적어도 하나의 기판 접근 포트(248)를 포함한다. 접근 포트(248)는 이송 챔버(미도시) 또는 로드록 챔버(미도시)에 결합될 수 있으며, 밀봉 도어(246)를 갖는 슬릿 밸브로 선택적으로 밀봉될 수 있다. 밸브(410)는 압력 제어기(400) 및 압력 조절기(420)에 연결될 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 압력 제어 밸브는 챔버 내의 압력을 약 1 절대압으로부터 약 5 절대압까지 및 약 5 절대압을 포함하는 범위 내에서 제어하도록 설계된다. 특정한 실시예들에서, 압력 제어 밸브는 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지 및 5기압을 초과하는 압력 내의 절대 압력을 제어하도록 설계된다.
통상의 처리시보다 더 높은 압력에서 챔버 내의 절대 압력을 제어하기 위한 적합한 제어 방식(scheme) 및 장치의 일례는 바로 위에 기재된 범위/값에서의 특정한 전달 압력에서 가스를 전달하는 것일 것이다. 적합한 유동 제어기는 챔버 내의 절대 압력이 희망 값에 도달할 때까지 가스를 챔버로 전달한다. 적합한 배압 조절기(420), 예를 들면 압력을 희망 값 또는 범위로 조절하기 위한 임의의 적합한 스프링 로드(spring load), 돔 로드(dome load) 또는 에어 로드(air load) 조절기가 활용될 수 있다. 적합한 조절기의 일례는 미네소타 엘크 리버에 소재한 Tescom으로부터 입수 가능한 Tescom 26-2300 조절기이다. 적합한 유동 제어기의 일례는 Tescom으로부터 또한 입수 가능한 ER3000 시리즈 전자 압력 제어기이다.
도어(246)는 또한 약 1 절대압 초과 내지 약 5 절대압까지 및 5 절대압을 초과하는 범위 내의 양으로 챔버 내부로부터 가해지는 힘을 견딜 수 있다. 예를 들면, 도어(246)는 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지 및 5기압을 초과하는 압력 내의 절대 압력을 견디도록 설계된다. 적합한 도어는 유한 요소 모델링을 사용하여 설계될 수 있다.
챔버(200)는 또한 적외선(IR) 스펙트럼 내의 빛을 포함할 수 있는 다양한 파장의 빛 및 열에 투명한 재료로 제조되는 디스크형 표면, 예를 들어 윈도우(214)를 포함하며, 이를 통해 방사 열원(206)으로부터의 광양자들(photons)이 기판(240)을 가열할 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 바닥(210)은 윈도우(214)와 램프 헤드(206) 사이에서 연장하여 윈도우(214)와 램프 헤드(206) 사이에 간격을 생성하는 플랜지(211)를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 램프 헤드(206)는 플랜지(211)를 수용하도록 리세스(미도시)를 포함할 수 있거나, 윈도우(214)가 그 표면의 절반 이상에 걸쳐서 램프 헤드(206)에 의해 지지될 수 있도록 플랜지(211)가 제거될 수 있다. 따라서, 윈도우를 수용하도록 리세스가 존재하거나 플랜지(211)가 존재하지 않는 이러한 실시예들에서, 램프 헤드(206)와 윈도우(214) 사이에 간격 또는 공간이 없음이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 윈도우(214)는 석영 재료로 제조되지만, 사파이어와 같이 빛에 대해 투명한 다른 재료들이 사용될 수 있다. 윈도우(214)는 임시 지지 구조물로서 기능하는 복수의 리프트 핀들(244)을 또한 포함할 수도 있다. 리프트 핀들(244)은 윈도우(214)의 상부 표면에 결합되며, 챔버(200)의 내부 및 외부로의 기판의 이송을 돕기 위해, 기판(240)과 선택적으로 접촉하고 기판을 지지하도록 구성된다.
일 실시예에서, 방사 열원(206)은 기판을 열처리, 예를 들면 기판(240) 상에 배치된 실리콘 층을 어닐링하도록 충분한 방사 에너지를 제공한다. 기판(240)의 가열에 대한 동적인 제어는 하나 또는 그보다 많은 온도 센서들(217), 예를 들면 기판(240)에 걸쳐서 온도를 측정하도록 구성된 광학 파이로미터들에 의해 영향을 받을 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 온도 센서들(217)은 처리 이전, 처리 중에 및 처리 후에 기판(240)의 온도를 감지하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 온도 센서들(217)은 챔버 최상부(212)를 통과하여 배치되지만, 챔버 본체(204) 내부 및 챔버 본체(204) 주위의 다른 위치들이 사용될 수도 있다. 온도 센서들(217)은 광학 파이로미터, 예로서 광학 섬유 프로브들(fiber optic probes)을 갖는 파이로미터들일 수 있으며, 센서 제어기(280)에 연결될 수 있다.
챔버(200)는 또한 챔버 내부로 가스를 도입하고/도입하거나 챔버를 미리 설정된 압력 범위 내에서 유지하기 위해 가스 유입구(260) 및 가스 배출구(미도시)를 포함할 수도 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 가스는 기판(240)과의 반응을 위해 가스 유입구(260)를 통해 챔버의 내부 체적(220)으로 도입될 수 있다. 일단 처리되면, 가스는 가스 배출구(미도시)를 사용하여 챔버로부터 배기될 수 있다. 가스 유입구는 가스 유입구(260)를 통해 챔버로 들어가는 가스의 유속을 제어하는 가스 유입구 제어 밸브(262)를 포함한다. 가스 유입구 제어 밸브(262)는 약 1 절대압 초과 내지 약 5 절대압까지 및 5 절대압을 초과하는 범위 내의 압력에서 작동한다. 예를 들면, 가스 유입구 제어 밸브(262)는 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지 및 5기압을 초과하는 압력 내의 절대 압력에서 유지되는 처리 체적에 대해 가스 유속을 제어하도록 설계된다. 챔버는 복수의 가스 유입구들을 포함할 수 있으며, 챔버 내부로 하나보다 많은 가스의 유동을 허용하도록 밸브들을 제어할 수 있음이 이해될 것이다.
도 2에 도시된 실시예에서, 스테이터 조립체(218)는 챔버 본체(204)의 벽들(208)에 외접하며, 챔버 본체(204)의 외부를 따라 스테이터 조립체(218)의 상승을 제어하는 하나 또는 그보다 많은 액추에이터 조립체들(222)에 결합된다. 스테이터 조립체(218)는 챔버 본체(204)의 내부 체적(220) 내에 배치되는 기판 지지부(202)에 자기적으로 결합될 수 있다. 기판 지지부(202)는 기판 지지부(202)를 들어올리고/들어올리거나 회전시키기 위해 자기 베어링 조립체를 형성하는 로터 시스템(250)을 포함(comprise or include)할 수 있다. 로터 시스템(250)은 로터 웰 벽(252)에 의해 제한되는 로터 웰(rotor well)을 포함할 수 있다. 로터 웰 벽은 보다 두꺼운 재료들 또는 보다 높은 강도의 합금들을 사용하여 형성되거나 구성될 수 있으며, 이는 경험적으로 및/또는 유한 요소 모델링에 의해 결정될 수 있다. 유사하게, 챔버 측벽들(208)은 또한 더 두꺼운 재료 및/또는 보다 높은 강도의 합금과 같이 보다 높은 강도를 갖는 재료들로 구성될 수도 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 로터 웰 벽(252)의 외경은 약 5 절대압까지의 챔버 압력 하에서 방사상으로 약 0.001인치 미만으로 변형하도록 구성된다. 대안적으로, 로터 벽은 로터의 기능을 방해하지 않는 보조 재료, 예를 들면 고강도 에폭시 또는 시멘트로 보강될 수 있다.
일 실시예에서, 스테퍼 또는 서보 모터와 같은 모터(238)는 제어기(300)에 의한 신호에 응답하여 제어 가능한 회전을 제공하도록 액추에이터 조립체(222)에 결합된다. 대안적으로, 다른 유형들의 액추에이터들(222)이 활용되어 무엇보다도 공압 실린더들, 유압 실린더들, 볼 스크류들, 솔레노이드들, 선형 액추에이터들 및 캠 종동부들과 같은 스테이터(218)의 선형 위치를 제어할 수 있다.
챔버(200)는 또한 제어기(300)를 포함하며, 제어기는 일반적으로 중앙 처리 유닛(CPU)(310), 지지 회로들(320) 및 메모리(330)를 포함한다. CPU(340)는 다양한 작동들을 제어하기 위한 산업용 세팅에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 컴퓨터 프로세서 및 하위 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(330) 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 국소 또는 원격 디지털 저장소와 같이 쉽게 이용 가능한 메모리 중 하나 이상일 수 있으며, 통상적으로 CPU(310)에 결합된다. 지지 회로들(320)은 통상적인 방식으로 제어기(300)를 지지하기 위해 CPU(310)에 결합된다. 이들 회로들은 캐시, 전력 공급원, 클록 회로, 입력/출력 회로, 하위 시스템 등을 포함한다.
하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 챔버 내에 존재하는 임의의 플랜지들은 약 2 절대압 내지 약 5 절대압의 범위 내의 내부 처리 체적 압력에 의해 발생된 힘을 견딜 수 있다. 특정한 실시예에서, 하나 또는 그보다 많은 플랜지들은 챔버 내부로부터 가해진 힘을 견딜 수 있으며, 플랜지들은 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지 및 5기압을 초과하는 절대 압력을 견디도록 설계된다.
하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 챔버(200)의 모든 구성요소들은 내부 체적(220) 내의 압력이 약 1 절대압 초과 내지 약 5 절대압까지 및 약 5 절대압을 초과하는 범위 이내인 상태에서 작동한다. 특정한 실시예에서, 구성요소들은 내부 체적(220) 내의 압력이 약 1 절대압 내지 약 5 절대압의 범위 이내인 상태에서 기능하는 O-링 시일 구조물들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 챔버(200)의 예시들은 뷰 포트(290)를 포함하며, 뷰 포트로부터 RTP 프로세스의 진행을 볼 수 있다. 뷰 포트는 리테이너(미도시)를 포함할 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 뷰 포트 및/또는 리테이너는 약 2 절대압으로부터 약 5 절대압까지 및 약 5 절대압을 초과하는 범위 내의 챔버의 내부 체적(220) 내의 압력을 견딘다. 일반적으로, 챔버의 구성요소들은 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지 및 5기압을 초과하는 절대 압력을 견디도록 설계된다.
예를 들면, 다른 실시예들에 따라서, 챔버는 챔버 처리 체적과 방사 열원 사이에 디스크형 표면을 더 포함하며, 디스크형 표면은 적어도 약 2기압의 절대 압력을 견디도록 구성된다. 상세한 실시예는 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지 및 5기압을 초과하는 절대 압력을 견디도록 구성되는 디스크형 표면을 갖는다. 대안적인 실시예는 10 절대압까지 및 10 절대압을 초과하는 절대 압력을 견디도록 구성되는 디스크형 표면을 갖는다.
본 발명의 하나 또는 그보다 많은 실시예들은 기판을 처리하는 방법에 관한 것이다. 기판은 밸브 또는 접근 포트를 통해 RTP 챔버로 통과된다. 접근 포트는 외부 환경 및 대기로부터 챔버 내부를 격리시키도록 폐쇄된다. 기판은 RTP 챔버 내에 위치되는 지지 구조물 상에 배치된다. 방사 에너지는 적어도 약 50℃/초의 레이트로 기판을 제어 가능하게 가열하도록 기판을 향해 지향된다. 방사는 웨이퍼에 의해 적어도 부분적으로 흡수되며, 예를 들면 600℃ 초과 또는 일부 적용예들에서 1000℃를 초과하는 원하는 높은 온도로 웨이퍼를 빠르게 가열한다. 방사 가열은 예를 들면 1분, 예를 들면 30초, 보다 구체적으로는 10초 및 훨씬 더 구체적으로 1초의 비교적 짧은 기간에 걸쳐서 웨이퍼를 제어 가능하게 가열하도록 빠르게 켜지고 꺼질 수 있다. RTP 챔버들 내의 온도 변화들은 적어도 약 25℃/초 내지 50℃/초 및 그보다 높은 레이트, 예를 들면 적어도 약 100℃/초 또는 적어도 약 150℃/초의 레이트로 일어날 수 있다. RTP 챔버는, 챔버가 약 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 절대압보다 큰 전체 압력에 도달할 때까지, 챔버 내부로 불활성 가스를 유동시킴으로써 가압될 수 있다. 기판은 이러한 고압 상태 하에서 처리된다.
일부 실시예들의 방법은 고압 RTP 챔버를 약 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 절대압보다 높이, 특히 약 5 절대압보다 높이 가압한다. 특정한 실시예들에서, 고압 RTP 챔버는 약 1.5 절대압 또는 선택적으로 2 절대압과 약 5 절대압 사이에서 가압된다. 보다 특정한 실시예들에서, 이 방법은 1.5기압 초과, 2기압 초과, 2.5기압 초과, 3기압 초과, 3.5기압 초과, 4기압 초과, 4.5기압 초과 및 5기압까지의 및 5기압을 초과하는 절대 압력으로 챔버를 가압하는 단계를 포함한다. 다른 상세한 실시예들에서, 고압 RTP 챔버는 약 2 절대압 내지 약 10 절대압에서 가압된다. 본 발명의 하나 또는 그보다 많은 실시예들에 따르면, 처리는 반도체 웨이퍼, 예를 들면 실리콘 웨이퍼의 급속 열 어닐링을 포함한다.
본 명세서에 걸쳐서 "일 실시예", "특정한 실시예들", "하나 또는 그보다 많은 실시예들" 또는 "실시예"에 대한 참조는 실시예에 관하여 설명되는 특정한 피처, 구조물, 재료, 또는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시예들에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서에 걸쳐서 다양한 곳에서 "하나 또는 그보다 많은 실시예들에서", "특정한 실시예들에서, "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"와 같은 문구의 등장은 본 발명의 동일한 실시예를 반드시 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 피처들, 구조물들, 재료들 또는 특징들은 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명이 특정한 실시예들을 참조로 설명되었지만, 이들 실시예들은 본 발명의 원리들 및 적용예들에 대해 단순히 예시적임이 이해될 것이다. 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 방법 및 장치에 다양한 수정들 및 변형들이 형성될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 그 동등물의 범주 내에 있는 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다.
Claims (15)
- 급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법으로서:
상기 급속 열처리 챔버 외부로부터 접근 포트를 통하여 상기 급속 열처리 챔버의 내부 영역에 위치된 환형 지지부 상으로 기판을 통과시키는 단계;
상기 급속 열처리 챔버가 밀봉되도록 상기 접근 포트를 폐쇄하는 단계;
상기 급속 열처리 챔버를 약 1.5 절대압보다 큰 압력으로 가압하는 단계; 및
약 50℃/초 이상의 비율로 제어 가능하고 균일하게 기판을 가열하도록 상기 기판을 향해 방사 에너지를 지향시키는 단계;를 포함하는
급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 급속 열처리 챔버는 약 2기압 내지 약 5 기압의 범위 내의 절대 압력으로 가압되는
급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 급속 열처리 챔버는 약 3기압까지, 약 3.5기압까지, 약 4.0기압까지 및 약 4.5기압까지로부터 선택되는 절대 압력으로 가압되는
급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 처리 방법은 반도체 웨이퍼의 급속 열 어닐링을 포함하는
급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 급속 열처리 챔버는 방사 열 소스 및 상기 급속 열처리 챔버와 상기 방사 열 소스 사이의 디스크형 표면을 더 포함하며, 상기 디스크형 표면은 약 2기압 이상의 절대 압력을 견디도록 구성되는
급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 디스크형 표면은 약 2 절대압 내지 약 5 절대압 범위 내의 압력을 견디도록 구성되는
급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 급속 열처리 챔버는 상기 방사 열원의 맞은편에 위치된 반사기 플레이트를 더 포함하고, 상기 반사기 플레이트는 2기압 이상의 절대 압력을 견디도록 구성되는
급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 반사기 플레이트는 약 5 절대압까지의 압력을 견디도록 구성되는
급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 반도체 웨이퍼이며, 상기 처리 방법은 상기 반도체 웨이퍼의 급속 열 어닐링을 포함하는
급속 열처리 챔버 내에서 기판을 처리하는 방법.
- 급속 열처리 챔버로서:
챔버 체적을 형성하는 챔버 본체;
상기 챔버 내에서 열 처리되도록 기판을 지지하기 위한 기판 지지부;
상기 기판을 가열하도록 형성되는 제 1 열원; 및
2 절대압을 초과하는 상기 챔버 내의 압력을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하는
급속 열처리 챔버.
- 제 10 항에 있어서,
상기 압력 제어 밸브는 약 2 절대압 내지 약 5 절대압 범위 내에서 상기 챔버 내의 압력을 제어하도록 작동하는
급속 열처리 챔버.
- 제 10 항에 있어서,
상기 압력 제어 밸브는 약 3.5 절대압까지, 약 4.0 절대압까지 및 약 4.5 절대압까지로부터 선택되는 압력에서 상기 챔버 내의 압력을 제어하도록 작동하는
급속 열처리 챔버.
- 제 10 항에 있어서,
상기 챔버는 저온벽 반응기 유형인
급속 열처리 챔버.
- 제 10 항에 있어서,
상기 기판 지지부는 스테이터에 자기적으로 결합되는
급속 열처리 챔버.
- 제 10 항에 있어서,
상기 압력 제어 밸브는 배압 조절기 및 압력 제어기를 포함하는
급속 열처리 챔버.
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