KR20190097294A - 기판을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

기판을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190097294A
KR20190097294A KR1020197023387A KR20197023387A KR20190097294A KR 20190097294 A KR20190097294 A KR 20190097294A KR 1020197023387 A KR1020197023387 A KR 1020197023387A KR 20197023387 A KR20197023387 A KR 20197023387A KR 20190097294 A KR20190097294 A KR 20190097294A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
lamps
pedestal
support
lamp assembly
Prior art date
Application number
KR1020197023387A
Other languages
English (en)
Inventor
바라스 스와미나탄
한빙 우
존 마조코
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20190097294A publication Critical patent/KR20190097294A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3435—Applying energy to the substrate during sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5806—Thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

기판을 어닐링하기 위한 방법 및 장치의 실시예들이 본원에서 개시된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부는, 기판을 지지하기 위한 상부 표면 및 대향 바닥 표면을 갖는 기판 지지 페데스탈 ― 기판 지지 페데스탈은 방사선에 대해 투과적인 재료로 형성됨 ―; 기판을 가열하도록 구성된 복수의 램프들을 갖고, 기판 지지 페데스탈 아래에 배치된 램프 조립체; 램프 조립체를 통해 연장되어, 복수의 램프들에 대하여 이격되도록 기판 지지 페데스탈을 지지하는 페데스탈 지지부; 제1 단부와 대향하는, 페데스탈 지지부의 제2 단부에 커플링된 샤프트; 및 램프 조립체에 대하여 샤프트, 페데스탈 지지부, 및 기판 지지 페데스탈을 회전시키기 위해, 페데스탈 지지부 반대편에서 샤프트에 커플링된 회전 조립체를 포함한다.

Description

기판을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 기판 프로세싱에 관한 것이다.
[0002] 기판들 상의 일부 디바이스들(예컨대, STT-RAM)의 형성은 증착 챔버, 이를테면 물리 기상 증착(PVD) 챔버에서 증착되는 박막들의 다수의 층들을 요구한다. 일부 실시예들에서, 양호한 막 균일성을 획득하기 위해, 증착 프로세스 동안 기판이 회전될 필요가 있다. 예컨대, 증착 프로세스가, 상이한 재료들을 증착하기 위해 기판에 대하여 축-외(off-axis)에 배치된, 다수의 캐소드들 및 타겟들을 사용하는 경우, 기판은 양호한 막 균일성을 보장하기 위해 회전될 필요가 있다. 일부 층들의 증착은 또한, 기판이 낮은 온도로 있고, 그 후에, 어닐링되도록 요구할 수 있다. 그러나, 전형적인 기판 지지부들은 높은 온도들로 가열될 때 온도를 유지하는 페데스탈(pedestal)을 포함한다. 따라서, 페데스탈은, 임의의 추가적인 저온 프로세스들이 실시되기 전에, 냉각될 수 있게 되어야 한다. 따라서, 처리량이 악영향을 받는다.
[0003] 그러한 챔버 다운타임을 방지하기 위해, 기판은 PVD 챔버와 동일한 클러스터 툴에 커플링될 수 있는 별개의 어닐링 챔버로 이송될 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 PVD 챔버의 처리량을 개선하기 위한 인-시튜(in-situ) 어닐링에 대한 필요성을 관찰하였다. 본 발명자들은 또한, 종래의 어닐링 챔버들보다 더 균일한 방식으로 기판을 가열하는 엑스-시튜(ex-situ) 어닐링 챔버에 대한 필요성을 관찰하였다.
[0004] 따라서, 본 발명자들은 기판들을 프로세싱하기 위한 개선된 방법들 및 장치의 실시예들을 제공하였다.
[0005] 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치의 실시예들이 본원에서 개시된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부는, 기판을 지지하기 위한 상부 표면 및 대향 바닥 표면을 갖는 기판 지지 페데스탈 ― 기판 지지 페데스탈은 방사선(radiation)에 대해 투과적인(transparent) 재료로 형성됨 ―; 기판을 가열하도록 구성된 복수의 램프들을 갖고, 기판 지지 페데스탈 아래에 배치된 램프 조립체 ― 램프 조립체는 중앙 홀을 포함함 ―; 중앙 홀을 통해 연장되고, 페데스탈 지지부의 제1 단부에서 기판 지지 페데스탈의 바닥 표면에 커플링되어, 복수의 램프들에 대하여 이격되도록 기판 지지 페데스탈을 지지하는 페데스탈 지지부; 제1 단부와 대향하는, 페데스탈 지지부의 제2 단부에 커플링된 샤프트; 및 램프 조립체에 대하여 샤프트, 페데스탈 지지부, 및 기판 지지 페데스탈을 회전시키기 위해, 페데스탈 지지부 반대편에서 샤프트에 커플링된 회전 조립체를 포함한다.
[0006] 일부 실시예들에서, 기판 어닐링 챔버는, 내부 볼륨 및 챔버 벽을 갖는 챔버 바디; 기판을 가열하도록 구성된 복수의 램프들을 갖고, 내부 볼륨에 배치된 램프 조립체 ― 램프 조립체는 램프 조립체를 지지하는 샤프트에 커플링됨 ―; 램프 조립체를 통해 연장되어, 복수의 램프들에 대하여 이격되도록 기판을 지지하는 복수의 리프트 핀들; 기판이 내부 볼륨 내로 그리고 밖으로 통과할 수 있게 하기 위해 램프 조립체 위에 그리고 챔버 바디의 벽을 통해 배치된 슬릿 밸브; 슬릿 밸브 위에서 기판 어닐링 챔버의 상부 부분에 배치된 적어도 하나의 램프를 갖는 환상 램프 조립체; 및 환상 램프 조립체 위에 배치되어, 램프 조립체 쪽으로 하방으로 방사선을 반사하는 상단 반사기를 포함한다.
[0007] 일부 실시예들에서, 기판을 프로세싱하는 방법은, 프로세싱될 기판을 수용하는 단계; 기판을 프로세싱 포지션으로 상승시키는 단계; 기판 상에 재료를 증착하기 위해 스퍼터링 타겟을 스퍼터링하는 단계; 및 기판 상에 증착된 재료를 어닐링하기 위해, 기판을 신속하게 가열하는 단계를 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 아래에서 설명된다.
[0009] 앞서 간략히 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 회전가능 기판 지지부를 갖는 프로세스 챔버의 개략도를 도시한다.
[0011] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 회전가능 기판 지지부의 상부 부분의 단면도를 도시한다.
[0012] 도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 기판 가열 장치의 평면도를 도시한다.
[0013] 도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 어닐링 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0014] 도 4a 및 도 4b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 어닐링 챔버에서 사용하기 위한 환상 램프의 개략도들을 도시한다.
[0015] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 기판을 프로세싱하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시된 것이 아니고, 명확성을 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다.
[0017] 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치의 실시예들이 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 유리하게, 기판의 인 시튜 어닐링을 가능하게 하고, 그에 따라, 엑스 시튜 어닐링 챔버로의 기판의 이송으로 인한 다운타임을 감소시킴으로써, 프로세싱 시스템의 처리량을 개선하는 기판 지지 페데스탈이 제공된다. 본 개시내용의 실시예들은, 유리하게 기판의 더 균일한 가열을 제공하는 어닐링 챔버를 추가로 제공한다. 본 발명의 방법들 및 장치는 유리하게, 엑스 시튜 어닐링 챔버로 기판을 이송하는 데 요구되는 다운타임을 감소시킴으로써, 또는 어닐링 시간을 감소시킴으로써, 처리량을 개선한다. 본 발명의 기판 지지 페데스탈은, 유리하게, 본원에서 논의되는 바와 같은, 기판을 어닐링하는 데 사용될 수 있는 페데스탈과, 기판을 척킹하기 위한 척킹 전극들을 갖는 페데스탈 사이의 스위칭이 용이하게 될 수 있도록, 정전 척들로서 기능하는 기존의 기판 지지부들에 커플링될 수 있다.
[0018] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도이다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세싱 챔버는 물리 기상 증착(PVD) 프로세싱 챔버이다. 그러나, 다른 타입들의 프로세싱 챔버들이 또한, 본원에서 설명되는 본 발명의 기판 지지부의 실시예들을 사용할 수 있거나, 또는 본원에서 설명되는 본 발명의 기판 지지부의 실시예들과 함께 사용하기 위해 변형될 수 있다.
[0019] 챔버(100)는 기판 프로세싱 동안 챔버 내부 볼륨(120) 내에 대기압-미만(sub-atmospheric) 압력들을 유지하도록 적합하게 적응된 진공 챔버이다. 챔버(100)는 챔버 내부 볼륨(120)의 상반부에 위치된 프로세싱 볼륨(119)을 에워싸는 덮개(104)에 의해 덮인 챔버 바디(106)를 포함한다. 챔버(100)는 또한, 다양한 챔버 컴포넌트들과 이온화된 프로세스 재료 사이의 원하지 않는 반응을 방지하기 위해 그 다양한 챔버 컴포넌트들을 둘러싸는 하나 이상의 차폐부들(105)을 포함할 수 있다. 챔버 바디(106) 및 덮개(104)는 금속, 이를테면 알루미늄으로 제조될 수 있다. 챔버 바디(106)는 접지(115)에 대한 커플링을 통해 접지될 수 있다.
[0020] 기판 지지부(124)는 기판(S), 이를테면, 예컨대 반도체 웨이퍼, 또는 다른 그러한 기판을 지지 및 유지하기 위해 챔버 내부 볼륨(120) 내에 배치된다. 기판 지지부(124)는 일반적으로, (도 2에 대하여 아래에서 더 상세히 설명되는) 기판 지지부(150), 및 기판 지지부(150)를 지지하기 위한 중공 지지 샤프트(112)를 포함할 수 있다. 중공 지지 샤프트(112)는, 예컨대 프로세스 가스들, 유체들, 냉각제들, 전력 등을 기판 지지부(150)에 제공하기 위한 도관을 제공한다.
[0021] 일부 실시예들에서, 중공 지지 샤프트(112)는 모터(113)에 커플링되며, 그 모터(113)는 중공 지지 샤프트(112)를 회전시키기 위한 회전 조립체로서 작용하고, 그리고 선택적으로는, 상부 프로세싱 포지션(도 1에 도시된 바와 같음)과 하부 이송 포지션(미도시) 사이에서 기판 지지부(150)의 수직 이동을 제공하기 위한 수직 리프트로서 작용한다. 벨로즈 조립체(110)가 중공 지지 샤프트(112) 주위에 배치되고, 기판 지지부(150)와 챔버(100)의 바닥 표면(126) 사이에 커플링되어, 챔버(100) 내부로부터의 진공의 손실을 방지하면서 기판 지지부(150)의 수직 운동을 가능하게 하는 가요성 밀봉을 제공한다. 벨로즈 조립체(110)는 또한, 챔버 진공의 손실을 방지하는 것을 돕기 위해 바닥 표면(126)과 접촉하는 o-링(165) 또는 다른 적합한 밀봉 엘리먼트와 접촉하는 하부 벨로즈 플랜지(164)를 포함한다.
[0022] 중공 지지 샤프트(112)는, 필요한 경우, 기판 지지부(150)에 유체 소스(142), 가스 공급부(141), 전력 공급부(140), 및 RF 소스들(예컨대, RF 바이어스 전력 공급부(117))을 커플링시키기 위한 도관을 제공한다. 일부 실시예들에서, RF 바이어스 전력 공급부(117)는 RF 정합 네트워크(116)를 통해 기판 지지부에 커플링된다. 그러나, 일부 실시예들에서 그리고 아래의 설명으로부터 명백하게 될 바와 같이, 예컨대 아래에서 설명되는 바와 같은 어닐링 프로세스를 위해 기판 지지부가 사용되는 경우, 중공 지지 샤프트(112)를 통해 연장되는 엘리먼트들 중 일부는 생략될 수 있다.
[0023] 기판 리프트(130)는, 기판 "S"가 기판 지지부(150) 상에 배치될 수 있거나 또는 기판 지지부(150)로부터 제거될 수 있도록, 기판 리프트(130)를 상승 및 하강시키기 위한 제2 리프트 메커니즘(132)에 커플링된 샤프트(111)에 연결된 플랫폼(108) 상에 탑재된 리프트 핀들(109)을 포함할 수 있다. 기판 지지부(150)는 리프트 핀들(109)을 수용하기 위한 스루-홀(thru-hole)들(아래에서 설명됨)을 포함한다. 벨로즈 조립체(131)가 기판 리프트(130)와 바닥 표면(126) 사이에 커플링되어, 기판 리프트(130)의 수직 운동 동안 챔버 진공을 유지하는 가요성 밀봉을 제공한다.
[0024] 챔버(100)는 챔버(100)를 진공배기시키기 위해 사용되는, 스로틀 밸브(미도시) 및 진공 펌프(미도시)를 포함하는 진공 시스템(114)에 커플링되고, 그 진공 시스템(114)과 유체 연통한다. 챔버(100) 내부의 압력은 스로틀 밸브 및/또는 진공 펌프를 조정함으로써 조절될 수 있다. 챔버(100)는 또한, 챔버(100)에 배치된 기판을 프로세싱하기 위해 챔버(100)에 하나 이상의 프로세스 가스들을 공급할 수 있는 프로세스 가스 공급부(118)에 커플링되고, 그 프로세스 가스 공급부(118)와 유체 연통한다.
[0025] 동작 시, 예컨대, 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위해, 플라즈마(102)가 챔버 내부 볼륨(120)에서 생성될 수 있다. 플라즈마(102)는, 챔버 내부 볼륨(120) 근처의 또는 챔버 내부 볼륨(120) 내의 하나 이상의 전극들을 통해, 플라즈마 전력 소스(예컨대, RF 플라즈마 전력 공급부(170))로부터 프로세스 가스에 전력을 커플링시켜서, 프로세스 가스를 점화시키고 플라즈마(102)를 생성함으로써, 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마로부터 기판(S) 쪽으로 이온들을 끌어당기기 위해, 용량성 커플링 바이어스 플레이트(아래에서 설명됨)를 통해, 바이어스 전력 공급부(예컨대, RF 바이어스 전력 공급부(117))로부터 기판 지지부(150) 내에 배치된 하나 이상의 전극들(아래에서 설명됨)에 바이어스 전력이 또한 제공될 수 있다.
[0026] 예컨대 챔버(100)가 PVD 챔버인 일부 실시예들에서, 기판(S) 상에 증착될 소스 재료를 포함하는 타겟(166)이 기판 위에 그리고 챔버 내부 볼륨(120) 내에 배치될 수 있다. 타겟(166)은 챔버(100)의 접지된 전도성 부분에 의해 지지될 수 있고, 예컨대 유전체 아이솔레이터를 통해 알루미늄 어댑터에 의해 지지될 수 있다. 다른 실시예들에서, 챔버(100)는 동일한 챔버를 사용하여 상이한 재료의 층들을 증착하기 위해 멀티-캐소드 어레인지먼트로 복수의 타겟들을 포함할 수 있다.
[0027] 제어가능 DC 전력 소스(168)가 타겟(166)에 음의 전압 또는 바이어스를 인가하기 위해 챔버(100)에 커플링될 수 있다. RF 바이어스 전력 공급부(117)는 기판(S) 상에 음의 DC 바이어스를 유도하기 위해 기판 지지부(124)에 커플링될 수 있다. 부가하여, 일부 실시예들에서, 음의 DC 셀프-바이어스가 프로세싱 동안 기판(S) 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 플라즈마 전력 공급부(170)가 또한, 기판(S) 상의 증착 레이트의 반경방향 분포의 제어를 가능하게 하기 위하여, 타겟(166)에 RF 전력을 인가하기 위해 챔버(100)에 커플링될 수 있다. 동작 시, 챔버(100)에서 생성된 플라즈마(102) 내의 이온들은 타겟(166)으로부터의 소스 재료와 반응한다. 반응은 타겟(166)이 소스 재료의 원자들을 방출하게 하고, 이어서, 그 원자들은 기판(S) 쪽으로 지향되고, 그에 따라 재료가 증착된다.
[0028] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 기판 지지부(200)의 상단 부분의 단면도를 도시한다. 기판 지지부(200)는 도 1에 도시된 기판 지지부(124)로서 사용될 수 있다. 기판 지지부(200)는 기판 지지 페데스탈(202), 기판 지지 페데스탈(202)의 바닥으로부터 연장되는 샤프트(204), 및 하우징(206)을 포함하며, 그 하우징(206)은 기판 지지 페데스탈(202), 샤프트(204), 및 기판 지지부(200)의 모든 컴포넌트들(아래에서 설명됨)을 에워싼다.
[0029] 기판 지지 페데스탈(202)은 프로세싱 동안 기판을 가열하기 위해 사용되는 방사선에 대해 투과적인 재료로 형성되고, 그에 따라, 기판 지지 페데스탈(202)이 대부분의 열을 흡수하지 않으면서, 기판 지지 페데스탈(202)의 상부 표면(225)의 상단에 배치된 기판이 가열될 수 있다. 종래의 페데스탈들은 상당한 양의 열을 흡수하기 때문에, 이전에 가열된 페데스탈 상에 배치된 저온(cold) 기판은 페데스탈에 의해 즉각적으로 가열된다. 결과로서, 낮은 온도를 요구하는 프로세스는 페데스탈이 냉각될 때까지 수행되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명의 페데스탈은 열이 페데스탈을 통과할 수 있게 하기 때문에, 본 발명의 페데스탈 상에서 어닐링이 수행된 직후에, 저온 프로세스가 수행될 수 있다. 게다가, 기판의 어닐링의 온도 램핑 레이트(ramp rate)가 상당히 증가되고, 약 22 ℃/초 내지 약 35 ℃/초일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 페데스탈(202)은 석영 플레이트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 페데스탈(202)은 약 5 mm 내지 약 7 mm의 두께(T1)를 가질 수 있다.
[0030] 기판 지지부(200)는 또한, 회전 동안 기판 지지부(200)에 증가된 강성을 제공하기 위해, 기판 지지 페데스탈(202) 근처에(예컨대, 기판 지지 페데스탈(202)로부터 약 3 인치 내에) 위치된 베어링(218)을 포함할 수 있다. 베어링(218)은, 예컨대 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing) 등을 포함할 수 있다.
[0031] 기판 지지 페데스탈(202) 상에 배치된 기판의 가열을 가능하게 하기 위해, 기판 지지부(200)는 복수의 램프들(214)을 포함하는 램프 조립체(278)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 램프 조립체(278)는 반사성 플레이트(216)를 포함할 수 있으며, 그 반사성 플레이트(216)는 기판 지지 페데스탈(202) 쪽으로 상방으로 열을 반사시키기 위해 반사성 재료로 형성 또는 코팅된다. 예컨대, 반사성 플레이트(216)는 연마된 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 복수의 램프들(214)은 방사선을 통해 기판 지지 페데스탈(202)을 가열할 정도로 충분한 열을 방출할 수 있는 임의의 수 및 타입의 램프를 포함한다. 예컨대, 복수의 램프들(214)은 할로겐 램프들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 램프들(214)의 총 전력 출력은 약 2.25 킬로와트(kW) 내지 약 9.5 kW이다.
[0032] 복수의 램프들(214)은 유전체 플레이트(203), 이를테면 세라믹 플레이트에 배치된 복수의 전도체들(205)로부터 전력을 수용한다. 전도체들(205)은 가열기 전력 라인들(예컨대, 전도체들)(223, 224)을 통해 전력 공급부(140) 또는 다른 전력 공급부(미도시)로부터 전력을 수용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유전체 층(213)이 전도체들(205)을 보호하기 위해 그리고 전도체들(205)과 기판 지지부(200)의 임의의 다른 전도성 엘리먼트들 사이의 의도적이지 않은 접촉을 방지하기 위해, 유전체 플레이트(203)의 상단에 배치될 수 있다. 유전체 층(213) 내의 개구들이 전도체들(205)을 각각의 램프들(214)에 커플링시키는 것을 가능하게 하기 위해 제공된다. 일부 실시예들에서, 복수의 램프들은 복수의 구역들, 예컨대, 램프들의 내측 어레이 및 독립적으로 제어가능한, 램프들의 외측 어레이로 분할될 수 있다.
[0033] 위에서 설명된 바와 같이, 복수의 램프들(214)의 활성화 시, 열이 생성되고, 기판 지지 페데스탈(202) 상에 배치된 기판이 가열된다. 열이 모든 각각의 방향으로 방출되기 때문에, 하우징(206)을 냉각 상태로 유지하기 위해, 복수의 유체 채널들(215)이 하우징(206)에 형성된다. 임의의 적합한 냉각제(예컨대, 물, 프로필렌 글리콜 등)가 하우징(206)을 냉각시키기 위해 유체 채널들(215)을 통해 유동될 수 있다.
[0034] 기판 지지 페데스탈(202) 상의 기판의 배치 및 제거를 가능하게 하기 위해, 기판 지지부(200)는 또한, 기판 지지 페데스탈(202)로부터 기판을 상승시키거나 또는 기판 지지 페데스탈(202) 상으로 기판을 하강시키기 위한 복수의 리프트 핀들(201)을 포함하는 리프트 핀 조립체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 리프트 핀들(201) 중 적어도 하나는 기판 지지 페데스탈(202)의 온도를 측정하기 위한 고온계를 포함할 수 있다. 그러나, 고온계는 기판의 온도를 측정하는 데 적합한 임의의 다른 위치에 배치될 수 있다.
[0035] 기판 지지부(200)는 페데스탈 지지부(222)를 더 포함하며, 그 페데스탈 지지부(222)에 기판 지지 페데스탈(202)이 제거가능하게 커플링된다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 지지부(222)는 복수의 전기 탭들(2개의 전기 탭들(209, 211)이 도시됨)을 포함하며, 그 복수의 전기 탭들은 복수의 척킹 전력 라인들(228)에 대응하여 커플링된다. 복수의 전기 탭들은 기판을 정전기적으로 척킹하기 위해 사용되는, 페데스탈 내의 척킹 전극들에 커플링될 수 있다. 그러나, 기판 지지 페데스탈(202)에 척킹 전극들이 없는 실시예들에서, 복수의 전기 탭들은 어느 것에도 커플링되지 않고, 그에 따라, 사용되지 않는다.
[0036] 일부 실시예들에서, 복수의 램프들(214)에 의해 방출되는 방사선으로부터 복수의 전기 탭들을 차폐하기 위해, 금속성 슬리브(207)가 페데스탈 지지부(222) 주위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속성 슬리브는 알루미늄으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 지지부(222)는 알루미늄 산화물로 형성될 수 있다.
[0037] 일부 실시예들에서, 페데스탈 지지부(222)는, 배면 가스들을 제공하기 위해(그러한 가스들이 필요한 경우) 제1 단부(217)로부터 제2 단부(212)까지 페데스탈 지지부(222)를 통해 배치된 중앙 채널(220)을 포함할 수 있다. 그러나, 도 2에 예시된 기판 지지 페데스탈(202)에서, 배면 가스들은 활용되지 않고, 그에 따라, 기판 지지 페데스탈(202)은 배면 가스들이 중앙 채널(220)로부터 기판 지지 페데스탈(202)을 통과할 수 있게 하기 위한 개구들을 포함하지 않는다. 중앙 채널(220)은 도관(221)에 유동적으로(fluidly) 커플링되며, 그 도관(221)은 샤프트(204) 내에 배치되고, 가스 공급부(141)에 유동적으로 커플링된다. 일부 실시예들에서, 동적 밀봉 o-링(226)이 도관(221)의 외측 벽과 중앙 채널(220)의 내측 벽 사이에 배치된다. 동적 밀봉 o-링(226)은 정지되어 있는 도관(221)을 중심으로 하는, 페데스탈 지지부(222)의 회전 동안 임의의 배면 가스들의 누설을 방지하기 위해 동적 밀봉을 제공한다. 사용되지 않는 실시예들에서, 중앙 채널(220) 및 도관(221)은 제공될 필요가 없다. 그러나, 중앙 채널(220) 및 도관(221)의 제공은, 프로세스 챔버로부터 전체 기판 지지부(200)를 제거하지 않으면서, 기판 지지 페데스탈(202)과 다른 지지부들, 이를테면 정전 척 사이의 신속한 스위칭을 가능하게 한다.
[0038] 페데스탈 지지부(222)는 제1 단부(217)에서 기판 지지 페데스탈(202)의 바닥 표면에 커플링되고, 제2 단부(212)에서 샤프트(204)에 커플링된다. 페데스탈 지지부(222)는 복수의 램프들(214)에 대하여 이격되도록 기판 지지 페데스탈(202)을 지지한다. 위에서 설명된 바와 같이, 기판 지지 페데스탈(202)은 기판 지지부에 제거가능하게 커플링되고, 그에 따라, 상이한 페데스탈들 사이의 스위칭이 비교적 간단하게 된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 기판 지지 페데스탈(202)은, 유리하게, 더 쉽게 제거가능하고 교체가능한 방식으로 기판 지지 페데스탈(202)을 페데스탈 지지부(222)에 커플링시키는 것을 가능하게 하기 위해, 복수의 탑재 홀들(255)을 포함할 수 있으며, 그 복수의 탑재 홀들(255)은 대응하는 복수의 고정 엘리먼트들(이를테면, 볼트들, 스크루들, 클램프들 등)을 수용하기 위해 기판 지지 페데스탈(202)을 통해 연장된다. 페데스탈 지지부(222)는, 커플링을 가능하게 하도록, 고정 엘리먼트들의 단부들을 수용하기 위해, 복수의 탑재 홀들(255)에 대응하는 복수의 블라인드 홀(blind hole)들(219)을 포함한다. 기판 지지 페데스탈(202)은 복수의 리프트 핀 홀들(258)을 더 포함하며, 그 복수의 리프트 핀 홀들(258)을 통해 리프트 핀들(201)이 연장되어, 기판 지지 페데스탈(202)로부터 기판을 리프팅하거나, 또는 프로세싱될 기판을 수용한다.
[0039] 도 3은 복수의 램프들(214)을 갖는 램프 조립체(278)의 평면도를 도시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 복수의 램프들(214)은 기판 지지 페데스탈(202)의 상단에 배치된 기판을 가열한다. 램프 조립체(278)는 또한, 중앙 홀(302) 및 복수의 홀들(270)을 포함하며, 그 중앙 홀(302)을 통해 페데스탈 지지부(222)가 연장되고, 그 복수의 홀들(270)은 복수의 리프트 핀들(201)이 램프 조립체(278)를 통과할 수 있게 한다. 특정 구성으로 도시되어 있지만, 기판 지지 페데스탈(202) 상에 원하는 열 프로파일을 제공하기 위해, 램프들의 형상 및 수가 변화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 램프들(214)은 램프들의 내측 어레이(306), 및 독립적으로 제어가능한, 램프들의 외측 어레이(304)를 포함한다.
[0040] 도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 기판 어닐링 챔버(400)의 단면도를 도시한다. 기판 어닐링 챔버(400)는 클러스터 툴에 탑재되도록 구성될 수 있으며, 일부 실시예들에서, 기판 어닐링 챔버(400)는 다른 프로세스 챔버, 이를테면 물리 기상 증착 챔버가 또한 탑재되어 있는 클러스터 툴에 탑재되어, 유리하게, 증착 챔버로부터 어닐링 챔버로의 기판들의 이송이 신속하게 그리고 대기에 대한 노출 없이 가능하게 된다.
[0041] 일부 실시예들에서, 기판 어닐링 챔버(400)는 챔버 벽(405)을 갖는 챔버 바디(404), 챔버 벽(405)의 상단에 배치된 상부 가열 조립체(460), 및 내부 볼륨(407)을 포함한다. 지지 조립체(480)가 내부 볼륨(407) 내에 배치된다. 일부 실시예들에서, 지지 조립체(480)는 샤프트(410) 상에 배치된, 복수의 램프들(417)을 갖는 램프 조립체(470)를 포함한다. 기판 어닐링 챔버(400) 내로의 그리고 밖으로의 기판의 이송을 가능하게 하기 위해, 램프 조립체(470) 위에서 챔버 벽(405)에 슬릿 밸브(412)가 형성된다. 복수의 리프트 핀들(414)이 복수의 램프들(417)에 대하여 이격되도록 기판을 지지하기 위해 램프 조립체(470)를 통해 연장된다.
[0042] 일부 실시예들에서, 상부 가열 조립체(460)는 슬릿 밸브(412) 위에서 기판 어닐링 챔버(400)의 상부 부분에 배치된 환상 램프 조립체(430)를 포함한다. 환상 램프 조립체(430)는 상부 환상 반사기(434)와 하부 환상 반사기(436) 사이에 배치된 적어도 하나의 램프(432)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상부 환상 반사기(434)는 챔버 벽(405)에 의해 지지되는 하부 환상 반사기(436) 상에 배치된다. 사용 시, 적어도 하나의 램프(432)에 의해 모든 각각의 방향으로 방사선이 방출된다. 하부 환상 반사기(436) 쪽으로 방출되는 방사선은 상부 환상 반사기(434) 쪽으로 상방으로 반사되며, 그 상부 환상 반사기(434)는 복수의 리프트 핀들(414)의 상단에 배치된 기판 쪽으로 하방으로 방사선을 반사한다.
[0043] 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 램프(432)는 상부 환상 반사기(434)로부터 연장되는 복수의 후크-형상 암들(438)을 사용하여 지지된다. 상부 및 하부 환상 반사기들(434, 436)은 적어도 하나의 램프(432)로부터의 방사선을 복수의 리프트 핀들(414)의 상단에 배치된 기판 쪽으로 반사하도록 구성된다. 환상 반사기들의 반사성(reflectivity)을 가능하게 하기 위해, 상부 및 하부 환상 반사기들은 연마된 재료, 이를테면 예컨대 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 기판 어닐링 챔버(400)의 동작 온도가 600 ℃ 미만인 실시예들에서, 환상 반사기들은 대안적으로, 알루미늄으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하부 환상 반사기는 환상 냉각제 채널(440)을 포함할 수 있으며, 그 환상 냉각제 채널(440)을 통해 냉각제가 유동되어, 하부 환상 반사기의 온도를 원하는 온도로 또는 원하는 온도 미만으로 유지한다. 일부 실시예들에서, 기판 어닐링 챔버는 적어도 하나의 고온계(448)를 포함할 수 있으며, 그 적어도 하나의 고온계(448)는 어닐링 프로세스를 제어하기 위한 피드백을 제공하기 위해 복수의 리프트 핀들(414)의 상단에 배치된 기판의 온도를 측정하도록 구성된다.
[0044] 일부 실시예들에서, 상부 가열 조립체(460)는 상단 반사기(444)를 더 포함하며, 그 상단 반사기(444)는 환상 램프 조립체(430) 위에 배치되고, 복수의 리프트 핀들(414)의 상단에 배치된 기판 쪽으로(즉, 램프 조립체(470) 쪽으로) 하방으로 방사선을 반사하도록 구성된다. 상단 반사기(444)와 챔버 벽(405)은 기판 어닐링 챔버(400)의 내부 볼륨(407)을 정의한다. 캡(446)이 상부 가열 조립체(460)의 잠재적으로 높은 온도 컴포넌트들과 주위 환경 사이의 배리어로서 역할을 하기 위해 상부 가열 조립체(460)의 상단에 배치될 수 있다. 복수의 o-링들(450)이 다양한 컴포넌트들의 계면들에(예컨대, 상부 가열 조립체(460)와 챔버 벽(405) 사이, 캡(446)과 상부 가열 조립체(460) 사이 등에) 배치되어, 컴포넌트들 사이의 적절한 밀봉을 보장할 수 있다.
[0045] 지지 조립체(480)의 나머지는 위에서 설명된 기판 지지부(200)와 유사하다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 복수의 램프들(417)은 유전체 플레이트(402), 이를테면 세라믹 플레이트에 배치된 복수의 전도체들(403)로부터 전력을 수용한다. 전도체들(403)은 가열기 전력 라인들(예컨대, 전도체들)(420, 424)을 통해 전력 공급부(도시되어 있지 않지만 전력 공급부(140)와 유사함) 또는 다른 전력 공급부(미도시)로부터 전력을 수용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유전체 층(422)이 전도체들(403)을 보호하기 위해 그리고 전도체들(403)과 지지 조립체(480)의 임의의 다른 전도성 엘리먼트들 사이의 의도적이지 않은 접촉을 방지하기 위해, 유전체 플레이트(402)의 상단에 배치될 수 있다. 지지 조립체(480)는 또한, 냉각제 채널들(425)을 포함할 수 있으며, 그 냉각제 채널들(425)을 통해 냉각제가 유동되어, 지지 조립체(480)의 온도를 원하는 온도로 유지한다.
[0046] 램프 조립체(470)는, 위에서 논의되고 도 3에 도시된 램프 조립체(278)와 실질적으로 유사하다. 따라서, 램프 조립체(470)의 추가적인 논의는 간결성을 위해 여기서 생략될 것이다.
[0047] 도 4a 및 도 4b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 적어도 하나의 램프(432)의 개략도들을 도시한다. 일부 실시예들에서, 그리고 도 4a에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 램프(432)는, 양의 리드(433) 및 음의 리드(435)를 갖는 하나의 환상 램프를 포함할 수 있으며, 그 양의 리드(433) 및 음의 리드(435)는 전력 소스(미도시)의 각각의 양의 단자 및 음의 단자에 커플링될 것이다. 일부 실시예들에서, 그리고 도 4b에 도시된 바와 같이, 대안적으로, 적어도 하나의 램프는 2개의 반원형 램프들(432A 및 432B)을 포함할 수 있으며, 그 2개의 반원형 램프들(432A 및 432B)은 각각의 양의 리드들(433A, 433B) 및 음의 리드들(435A, 435B)을 갖는다.
[0048] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 기판을 프로세싱하는 방법(500)을 도시하는 흐름도이다. 502에서, 프로세스 챔버(예컨대, 챔버(100))에서 기판 지지부 상에, 프로세싱될 기판이 수용된다. 504에서, 기판은 프로세싱 포지션으로 상승된다. 506에서, 기판 상에 재료를 증착하기 위해, 적어도 하나의 스퍼터링 타겟이 스퍼터링된다. 508에서, 기판 상에 증착된 재료를 어닐링하기 위해, 기판이 신속하게 가열된다.
[0049] 일부 실시예들에서, 스퍼터링 및 신속한 가열은 동일한 챔버에서 수행된다. 예컨대, 기판 지지부(200)에 관하여 위에서 설명된 바와 같이, 기판 지지 페데스탈(202)은 방사선에 대해 투과적인 재료(예컨대, 석영)로 형성되고, 기판은 기판 지지 페데스탈(202) 아래에 배치된 복수의 램프들(214)에 의해 가열된다. 따라서, 프로세스 온도가 낮은 경우(예컨대, 실온 또는 거의 실온인 경우)에도, 기판이 동일한 챔버에서 프로세싱된 후에 어닐링될 수 있다.
[0050] 일부 실시예들에서, 스퍼터링과 신속한 가열은 상이한 챔버들에서 수행된다. 예컨대, 그리고 기판 어닐링 챔버(400)에 관하여 위에서 설명된 바와 같이, 기판은 기판 어닐링 챔버(400)로 이송되고, 그리고 기판 위에 배치된 환상 램프 조립체(430)를 사용하여 위로부터 가열되고, 기판 아래에 배치된 복수의 램프들(417)을 사용하여 아래로부터 가열된다. 복수의 반사기들(예컨대, 상부 환상 반사기(434), 하부 환상 반사기(436), 상단 반사기(444), 및 램프 조립체 반사성 플레이트)이 기판 쪽으로 방사선을 반사하도록 구성된다.
[0051] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판을 지지하기 위한 상부 표면 및 대향 바닥 표면을 갖는 기판 지지 페데스탈(pedestal) ― 상기 기판 지지 페데스탈은 방사선에 대해 투과적인(transparent) 재료로 형성됨 ―;
    상기 기판을 가열하도록 구성된 복수의 램프들을 갖고, 상기 기판 지지 페데스탈 아래에 배치된 램프 조립체 ― 상기 램프 조립체는 중앙 홀을 포함함 ―;
    상기 중앙 홀을 통해 연장되고, 페데스탈 지지부의 제1 단부에서 상기 기판 지지 페데스탈의 바닥 표면에 커플링되어, 상기 복수의 램프들에 대하여 이격되도록 상기 기판 지지 페데스탈을 지지하는 상기 페데스탈 지지부;
    상기 제1 단부와 대향하는, 상기 페데스탈 지지부의 제2 단부에 커플링된 샤프트; 및
    상기 램프 조립체에 대하여 상기 샤프트, 상기 페데스탈 지지부, 및 상기 기판 지지 페데스탈을 회전시키기 위해, 상기 페데스탈 지지부 반대편에서 상기 샤프트에 커플링된 회전 조립체
    를 포함하는,
    기판 지지부.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 페데스탈은 석영으로 형성되는,
    기판 지지부.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 페데스탈은 약 5 mm 내지 약 7 mm의 두께를 갖는,
    기판 지지부.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 램프들은 할로겐 램프들을 포함하고, 약 2.25 kW 내지 약 9.5 kW의 총 전력 출력을 갖는,
    기판 지지부.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 램프들은 램프들의 내측 어레이, 및 독립적으로 제어가능한, 램프들의 외측 어레이를 포함하는,
    기판 지지부.
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 램프 조립체는 반사성 플레이트를 포함하며,
    상기 반사성 플레이트는 상기 복수의 램프들 아래에 배치되고, 상기 복수의 램프들로부터의 방사선을 상기 기판 지지 페데스탈 쪽으로 반사하도록 구성되는,
    기판 지지부.
  7. 기판 어닐링 챔버로서,
    내부 볼륨 및 챔버 벽을 갖는 챔버 바디;
    기판을 가열하도록 구성된 복수의 램프들을 갖고, 상기 내부 볼륨에 배치된 램프 조립체 ― 상기 램프 조립체는 상기 램프 조립체를 지지하는 샤프트에 커플링됨 ―;
    상기 램프 조립체를 통해 연장되어, 상기 복수의 램프들에 대하여 이격되도록 상기 기판을 지지하는 복수의 리프트 핀들;
    상기 기판이 상기 내부 볼륨 내로 그리고 밖으로 통과할 수 있게 하기 위해 상기 램프 조립체 위에 그리고 상기 챔버 바디의 벽을 통해 배치된 슬릿 밸브;
    상기 슬릿 밸브 위에서 상기 기판 어닐링 챔버의 상부 부분에 배치된 적어도 하나의 램프를 갖는 환상 램프 조립체; 및
    상기 환상 램프 조립체 위에 배치되어, 상기 램프 조립체 쪽으로 하방으로 방사선을 반사하는 상단 반사기
    를 포함하는,
    기판 어닐링 챔버.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 램프는,
    하나의 환상 램프; 또는
    원을 따라 배열된 2개의 반원형 램프들
    중 적어도 하나를 포함하는,
    기판 어닐링 챔버.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 환상 램프 조립체는 상기 적어도 하나의 램프 위에 배치된 상부 환상 반사기, 및 상기 적어도 하나의 램프 아래에 배치된 하부 환상 반사기를 포함하며,
    상기 상부 환상 반사기 및 상기 하부 환상 반사기는 상기 적어도 하나의 램프로부터의 방사선을 상기 복수의 리프트 핀들의 상단에 배치된 기판 쪽으로 반사하도록 구성되는,
    기판 어닐링 챔버.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 하부 환상 반사기는 환상 냉각제 채널을 포함하는,
    기판 어닐링 챔버.
  11. 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상단 반사기와 상기 챔버 벽은 상기 내부 볼륨을 정의하는,
    기판 어닐링 챔버.
  12. 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 램프들은 할로겐 램프들을 포함하고, 약 2.25 kW 내지 약 9.5 kW의 총 전력 출력을 갖는,
    기판 어닐링 챔버.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 램프들은 램프들의 내측 어레이, 및 독립적으로 제어가능한, 램프들의 외측 어레이를 포함하는,
    기판 어닐링 챔버.
  14. 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 램프 조립체는 반사성 플레이트를 포함하며,
    상기 반사성 플레이트는 상기 복수의 램프들 아래에 배치되고, 상기 복수의 램프들로부터의 방사선을 상기 기판 쪽으로 반사하도록 구성되는,
    기판 어닐링 챔버.
  15. 프로세싱될 기판을 수용하는 단계;
    상기 기판을 프로세싱 포지션(position)으로 상승시키는 단계;
    상기 기판 상에 재료를 증착하기 위해, 스퍼터링 타겟을 스퍼터링하는 단계; 및
    상기 기판 상에 증착된 재료를 어닐링하기 위해, 상기 기판을 신속하게 가열하는 단계
    를 포함하며,
    상기 신속하게 가열하는 단계는,
    상기 스퍼터링하는 단계와 동일한 챔버에서 수행되고, 상기 기판이 석영 플레이트 상에 배치되고, 상기 석영 플레이트 아래에 배치된 복수의 램프들에 의해 신속하게 가열되거나; 또는
    상기 스퍼터링하는 단계와 상이한 챔버에서 수행되고, 그리고 상기 기판을 신속하게 가열하기 위해, 상기 기판을 어닐링 챔버로 이송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 어닐링 챔버는 상기 기판 위에 배치된 환상 램프 조립체, 상기 기판 아래에 배치된 복수의 램프들, 및 상기 기판 쪽으로 방사선을 반사하도록 구성된 복수의 반사기들을 갖는,
    기판을 프로세싱하는 방법.
KR1020197023387A 2017-01-09 2018-01-03 기판을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치 KR20190097294A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/402,142 2017-01-09
US15/402,142 US10573498B2 (en) 2017-01-09 2017-01-09 Substrate processing apparatus including annular lamp assembly
PCT/US2018/012191 WO2018129049A1 (en) 2017-01-09 2018-01-03 Method and apparatus for processing a substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190097294A true KR20190097294A (ko) 2019-08-20

Family

ID=62782448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197023387A KR20190097294A (ko) 2017-01-09 2018-01-03 기판을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10573498B2 (ko)
KR (1) KR20190097294A (ko)
CN (1) CN110191975A (ko)
TW (1) TW201840877A (ko)
WO (1) WO2018129049A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10518269B2 (en) * 2017-10-13 2019-12-31 SPEX SamplePrep, LLC Grinding mill with securing frame
JP6770988B2 (ja) * 2018-03-14 2020-10-21 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置および半導体装置の製造方法
US11251067B2 (en) * 2019-04-26 2022-02-15 Applied Materials, Inc. Pedestal lift for semiconductor processing chambers

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5198034A (en) * 1987-03-31 1993-03-30 Epsilon Technology, Inc. Rotatable substrate supporting mechanism with temperature sensing device for use in chemical vapor deposition equipment
JPH08316154A (ja) 1995-02-23 1996-11-29 Applied Materials Inc 疑似ホットウォール反応チャンバ
US6367410B1 (en) * 1996-12-16 2002-04-09 Applied Materials, Inc. Closed-loop dome thermal control apparatus for a semiconductor wafer processing system
WO1999049101A1 (en) 1998-03-23 1999-09-30 Mattson Technology, Inc. Apparatus and method for cvd and thermal processing of semiconductor substrates
US6554905B1 (en) * 2000-04-17 2003-04-29 Asm America, Inc. Rotating semiconductor processing apparatus
US20070289534A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-20 Applied Materials, Inc. Process chamber for dielectric gapfill
US20110117728A1 (en) * 2009-08-27 2011-05-19 Applied Materials, Inc. Method of decontamination of process chamber after in-situ chamber clean
US8404048B2 (en) * 2011-03-11 2013-03-26 Applied Materials, Inc. Off-angled heating of the underside of a substrate using a lamp assembly
US8926806B2 (en) * 2012-01-23 2015-01-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Shielding design for metal gap fill
US10504719B2 (en) 2012-04-25 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Cooled reflective adapter plate for a deposition chamber
KR20140033911A (ko) * 2012-09-11 2014-03-19 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 증착 장치 및 증착 방법
US9748121B2 (en) * 2013-03-05 2017-08-29 Applied Materials, Inc. Thermal coupled quartz dome heat sink
US10403521B2 (en) * 2013-03-13 2019-09-03 Applied Materials, Inc. Modular substrate heater for efficient thermal cycling
US9315891B2 (en) 2013-03-15 2016-04-19 Applied Materials, Inc. Methods for processing a substrate using multiple substrate support positions
US9853579B2 (en) * 2013-12-18 2017-12-26 Applied Materials, Inc. Rotatable heated electrostatic chuck
US10727093B2 (en) * 2014-05-23 2020-07-28 Applied Materials, Inc. Light pipe window structure for low pressure thermal processes
TWI725067B (zh) 2015-10-28 2021-04-21 美商應用材料股份有限公司 可旋轉靜電夾盤

Also Published As

Publication number Publication date
US20200161095A1 (en) 2020-05-21
CN110191975A (zh) 2019-08-30
TW201840877A (zh) 2018-11-16
US20180197721A1 (en) 2018-07-12
US10573498B2 (en) 2020-02-25
WO2018129049A1 (en) 2018-07-12
US10978276B2 (en) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102243410B1 (ko) 회전가능한 가열형 정전 척
KR102657486B1 (ko) 바이어스가능한 회전가능 정전 척
US10978276B2 (en) Substrate processing apparatus including top reflector above annular lamp assembly
EP3555910B1 (en) Rotatable electrostatic chuck having backside gas supply
US11031273B2 (en) Physical vapor deposition (PVD) electrostatic chuck with improved thermal coupling for temperature sensitive processes
KR102533330B1 (ko) 진공 처리 장치
KR102667399B1 (ko) 극저온 냉각식 회전가능 정전 척

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application