KR20210005310A - 빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열 - Google Patents

빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열 Download PDF

Info

Publication number
KR20210005310A
KR20210005310A KR1020217000071A KR20217000071A KR20210005310A KR 20210005310 A KR20210005310 A KR 20210005310A KR 1020217000071 A KR1020217000071 A KR 1020217000071A KR 20217000071 A KR20217000071 A KR 20217000071A KR 20210005310 A KR20210005310 A KR 20210005310A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
spot
disposed
process chamber
heating module
Prior art date
Application number
KR1020217000071A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102659565B1 (ko
Inventor
슈-콴 라우
지유안 예
주오밍 주
고지 나까니시
도시유끼 나까가와
니이 오. 묘
슈베르트 에스. 추
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
Priority to KR1020247012730A priority Critical patent/KR20240054412A/ko
Publication of KR20210005310A publication Critical patent/KR20210005310A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102659565B1 publication Critical patent/KR102659565B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/034—Observing the temperature of the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0608—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0823—Devices involving rotation of the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/126—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an atmosphere of gases chemically reacting with the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/127—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an enclosure
    • 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
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • 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
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • 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
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67276—Production flow monitoring, e.g. for increasing throughput
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 개시내용의 실시예들은, 기판 지지부, 기판 지지부 위에 또는 아래에 배치되는 제1 복수의 가열 요소들, 및 기판 지지부 위에 배치되는 스폿 가열 모듈을 포함하는 열 프로세스 챔버를 제공한다. 스폿 가열 모듈은, 처리 동안, 기판 지지부 상에 배치된 기판 상의 영역들의 국소 가열을 제공하는 데 활용된다. 기판의 국소화된 가열은 온도 프로파일을 변경하고, 이는 차례로, 증착 균일성을 개선하는 데 사용될 수 있다. 스폿 가열 모듈에 의해 생성된 빔 스폿의 형상은 스폿 가열 모듈의 광학계들을 변화시키지 않고 수정될 수 있다.

Description

빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열
본 개시내용의 실시예들은 반도체 기판 처리를 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 더 구체적으로, 반도체 기판 처리에 유용한 스폿 가열 모듈을 갖는 열 프로세스 챔버에 관한 것이다.
반도체 기판들은, 집적 회로 디바이스들 및 마이크로 디바이스들의 제조를 포함하는 광범위한 응용들을 위해 처리된다. 한 부류의 프로세스들에서, 기판은 일반적으로, 프로세스 챔버 내의 서셉터 상에 위치된다. 서셉터는 지지 샤프트에 의해 지지되고, 이 지지 샤프트는 지지 샤프트의 일 단부에 결합된 서셉터를 회전시키기 위해 중심 축을 중심으로 회전가능하다. 가열원, 예컨대, 기판의 위와 아래에 배치되는 복수의 가열 램프들에 대한 정밀한 제어는 기판이 그의 처리 동안 가열되는 것을 허용한다.
처리 동안 기판의 온도 및 기판 온도의 균일성은 기판 상에 증착되는 물질의 두께 균일성에 영향을 미칠 수 있다. 기판 온도의 불균일성은 축방향으로 대칭이거나 축방향으로 비대칭일 수 있다. 기판 온도의 축방향으로 대칭인 불균일성들은 처리 동안 서셉터가 회전할 때 가열원의 구역 제어에 의해 감소될 수 있다. 기판 온도의 축방향으로 비대칭인 불균일성들, 예를 들어, 서셉터 또는 지지 샤프트, 예를 들어, 리프트 핀들의 구조적 불균일성들에 의해 야기되는 비대칭인 불균일성들은, 불균일성들의 원인들이 서셉터 및 기판과 함께 회전하기 때문에, 가열원의 구역 제어에 의해 보상될 수 없다.
기판을 가열하는 데 사용되는 열원의 정밀한 제어에도 불구하고, 많은 기존의 장치에서 수행되는 증착 프로세스들의 결과에서 불균일성이 관찰된다. 그러므로, 열 반도체 처리 챔버에서 축방향으로 비대칭인 온도 불균일성들을 관리하고 감소시키는 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
본 개시내용의 실시예들은 반도체 기판 처리를 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 더 구체적으로, 반도체 기판 처리에 유용한 열 프로세스 챔버에 관한 것이다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버는 인클로저, 인클로저 내에 배치된 기판 지지부, 기판 지지부를 향해 인클로저 외부에 배치된 에너지 모듈, 인클로저 외부에 배치된 지지부, 및 지지부 상에 배치된 스폿 가열 모듈을 포함한다. 스폿 가열 모듈은 홀더, 및 홀더에 결합된 이동 디바이스를 포함한다.
다른 실시예에서, 프로세스 챔버는 인클로저, 인클로저 내에 배치된 기판 지지부, 기판 지지부를 향해 인클로저 외부에 배치된 에너지 모듈, 및 인클로저 외부에 배치된 스폿 가열 모듈을 포함한다. 스폿 가열 모듈은 복수의 홀더들, 및 복수의 이동 디바이스들을 포함하고, 복수의 이동 디바이스들 중 각각의 이동 디바이스는 복수의 홀더들 중 대응하는 홀더에 결합된다.
다른 실시예에서, 프로세스 챔버는 인클로저, 인클로저 내에 배치된 기판 지지부, 기판 지지부를 향해 인클로저 외부에 배치된 에너지 모듈, 및 지지부 상에 배치된 스폿 가열 모듈을 포함한다. 스폿 가열 모듈은 스테이지, 스테이지 상에 배치된 홀더, 홀더 상에 배치된 시준기, 및 홀더와 시준기 사이에 배치된 이동 디바이스를 포함한다.
본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하고 그러므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측단면도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 스폿 가열기의 개략적인 측면도이다.
도 4a-4b는 일 실시예에 따른 스폿 가열 모듈의 개략적인 상면도들이다.
도 5a-5c는 도 3의 하나 이상의 스폿 가열기에 의해 형성된 빔 스폿의 개략도들이다.
도 6a-6b는, 일 실시예에 따른, 기판의 이동에 대해 상이한 배향들을 갖는 빔 스폿의 개략도들이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측단면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측단면도이다.
도 9는 추가의 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들이, 다른 실시예들에서 그에 관해 요소들의 구체적인 언급 없이 유익하게 활용될 수 있다는 점이 고려된다.
본 개시내용의 실시예들은, 기판 지지부, 기판 지지부 위에, 아래에, 또는 위와 아래에 배치되는 제1 복수의 가열 요소들, 및 기판 지지부 위에 배치되는 스폿 가열 모듈을 포함하는 열 프로세스 챔버를 제공한다. 스폿 가열 모듈은, 처리 동안, 기판 지지부 상에 배치된 기판 상의 영역들의 국소 가열을 제공하는 데 활용된다. 기판의 국소화된 가열은 온도 프로파일을 변경하고, 이는 차례로, 증착 균일성을 개선하는 데 사용될 수 있다. 스폿 가열 모듈에 의해 생성된 빔 스폿의 형상은 스폿 가열 모듈의 광학계들을 변화시키지 않고 수정될 수 있다.
본원에 설명된 바와 같은 "기판" 또는 "기판 표면"은, 처리가 수행되는 임의의 기판 표면을 지칭한다. 예를 들어, 기판 표면은, 응용에 따라, 규소, 산화규소, 도핑된 규소, 규소 게르마늄, 게르마늄, 비화갈륨, 유리, 사파이어, 및 임의의 다른 물질들, 예컨대, 금속들, 금속 질화물들, 금속 합금들, 및 다른 전도성 또는 반전도성 물질들을 포함할 수 있다. 기판 또는 기판 표면은 또한, 유전체 물질들, 예컨대, 이산화규소, 질화규소, 유기 실리케이트들, 및 탄소 도핑된 산화규소 또는 질화규소 물질들을 포함할 수 있다. 기판 자체는 임의의 특정 크기 또는 형상으로 제한되지 않는다. 본원의 실시예들은 둥근 200 mm 또는 300 mm 기판들과 관련되지만, 다른 형상들, 예컨대, 다각형, 정사각형, 직사각형, 만곡형, 또는 다른 방식의 비-원형 작업물들이 활용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도를 예시한다. 프로세스 챔버(100)는 증착 또는 열 처리 챔버, 예컨대, 기상 에피택시 챔버일 수 있다. 챔버, 예컨대, 프로세스 챔버(100)는 다른 열 프로세스들도 수행하는 데 사용될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 하나 이상의 기판을 처리하는 데 사용될 수 있다. 기판(102)은 처리를 위해 프로세스 챔버(100)에 배치되는데, 이 처리는 기판(102)의 디바이스 측(150) 상에 물질을 증착시키는 것, 기판(102)의 가열, 기판(102)의 식각, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 스폿 가열 모듈(171)을 포함한다. 스폿 가열 모듈(171)은 하나 이상의 스폿 가열기(170)를 포함한다. 스폿 가열 모듈(171)은 처리 동안 기판(102) 상의 하나 이상의 영역을 가열하는 데 활용된다. 하나 이상의 영역은, 예를 들어, 리프트 핀들(132)이 기판(102)에 열의 불균일한 적용을 생성하는 냉점들일 수 있다. 일 실시예에서, 스폿 가열기들(170)은 대응하는 광섬유들(101)을 통해 전자기 복사 공급원(103)에 연결된다. 단일 전자기 복사 공급원(103)은 광섬유들(101)에 의해 단 하나의 스폿 가열기(170)에만, 또는 하나 초과의 스폿 가열기(170)에 광학적으로 결합될 수 있다. 다수의 광섬유들(101)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 전자기 복사 공급원(103)을 다수의 스폿 가열기들(170)에 연결할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자기 복사 공급원(103)은 광섬유(101)에 의해 스폿 가열기(170)에 결합되는 대신에 스폿 가열기(170) 상에 직접 배치된다. 전자기 복사 공급원(103)은 펄싱 전자기 복사 공급원 또는 연속파(CW) 전자기 복사 공급원일 수 있다.
전자기 복사 공급원들(103)은 고에너지 복사 공급원들, 예컨대, 레이저들일 수 있다. 사용될 수 있는 레이저 공급원들의 예들은 결정 레이저들, 레이저 다이오드들 및 어레이들, 및 VCSEL을 포함한다. 고강도 LED 공급원들이 또한 사용될 수 있고, 시준기들은, 광 빔을 형성하기 위해, LED 공급원으로부터 방출되는 광을 시준하는 데 사용될 수 있다. 방출된 방사선의 파장은 일반적으로, 자외선, 가시광선, 및/또는 적외선 스펙트럼, 즉, 약 200 nm 내지 약 900 nm, 예를 들어, 810 nm에 있을 수 있고, 방출된 방사선은 단색, 협대역, 광대역, 또는 초광대역, 예컨대, 백색 레이저일 수 있다. 전자기 복사 공급원들(103)은 섬유들(101)에 의해 스폿 가열기들(170)로 경로설정되는 고강도 전자기 방사선을 방출한다. 스폿 가열기들(170)은, 프로세스 챔버(100)의 목표 위치 쪽으로, 예컨대, 서셉터(106) 상에 배치된 기판(102) 상으로 광섬유들(101)의 배출구 단부를 배향시킨다. 그렇게 배향된 광섬유(101)는 목표 위치를 향해 전자기 복사 공급원(103)에 의해 방출된 방사선으로부터 복사 빔을 생성한다. 광섬유(101)의 단부는 광섬유를 빠져나가는 전자기 방사선을 지향시키거나 컨디셔닝하기 위해, 렌즈들, 단면형 표면들, 확산 표면들, 필터들 및 다른 코팅들을 포함하는 하나 이상의 광학 피쳐를 가질 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 광학 요소가 스폿 가열기(170)의 광섬유(101)의 단부에 결합될 수 있다. 따라서, 스폿 가열기(170)는 구성가능하고 스왑가능하다. 전자기 복사 공급원들(103)로부터의 복사 빔들은 동일한 파장 또는 상이한 파장들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 복사 빔들은 기판(102) 상에 형성된 상이한 물질들을 가열하기 위해 상이한 파장들을 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스폿 가열기(170)는 홀더(192)에 의해 유지되는 시준기(190)를 포함한다. 시준기(190)는, 예를 들어, 적절히 설계된 렌즈들의 사용에 의해, 전자기 복사 공급원들(103) 중 하나로부터의 방사선을 시준하는 광학 요소이다. 시준기(190)는 제1 단부를 갖고, 예를 들어, 레이저 공급원의 출력을 제1 단부의 개구부로 지향시킴으로써 전자기 복사 공급원(103)으로부터의 방사선이 제1 단부에 입력된다. 시준기(190)는 시준 광학 조립체가 수납되는 개구부를 갖는 제2 단부를 갖는다. 일부 실시예들에서, 레이저 또는 레이저 공급원은, 레이저에 의해 방출되는 방사선이 시준기(190)를 통과하고, 렌즈 또는 렌즈들의 집합체일 수 있는 시준 광학 조립체를 갖는 제2 단부를 통해 빠져나가도록, 레이저의 빔 출구 부분을 시준기(190)의 제1 단부 내에 삽입함으로써 시준기(190)에 직접 장착될 수 있다.
일부 실시예들에서, 시준기(190)는 섬유(101) 또는 전자기 복사 공급원(103)으로 대체되고, 홀더(192)는 섬유(101) 또는 전자기 복사 공급원(103)을 직접 유지한다. 홀더(192)는 스테이지(194) 상에 배치된다. 스테이지(194)는 웨지(196) 및 슬라이더(198)를 포함한다. 스폿 가열기(170)는 이하에서 더 설명될 것이다.
프로세스 챔버(100)는 베이스(180) 및 베이스(180) 위에 배치된 반사기(154)를 포함하는 인클로저(148)를 포함한다. 프로세스 챔버(100)는 베이스(180) 상에 배치된 스페이서(112), 스페이서(112) 상에 배치된 제1 쉘(108), 베이스(180) 상에 배치된 제2 쉘(110), 제1 쉘(108)과 제2 쉘(110) 사이에 배치된 서셉터(106), 및 프로세스 챔버(100) 내에 배치된 에너지 모듈(104)을 더 포함한다. 이 경우, 에너지 모듈(104)은 베이스(180) 내에 배치된다. 에너지 모듈(104)은 서셉터(106) 및/또는 서셉터(106) 상에 배치된 기판(102)을 가열한다. 일 실시예에서, 에너지 모듈(104)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 복사 가열 램프들의 어레이이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 모듈(104)은 서셉터(106)를 조사하기 위해 제2 쉘(110) 아래에 위치될 수 있고, 서셉터(106)는 기판(102)과 에너지 모듈(104) 사이에 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 서셉터(106)가 2개의 에너지 모듈들(104) 사이에 있도록, 에너지 모듈(104)이 서셉터(106)의 양 측들 상에 배치될 수 있다. 도 1의 에너지 모듈(104)이 서셉터(106)의 일 측 상에(즉, 서셉터(106) 아래에) 도시되지만, 에너지 모듈(104)은 서셉터(106)의, 도 2에 도시된 것과 다른 측 상에(즉, 서셉터(106) 위에) 배치될 수 있다. 제1 쉘(108) 위에 배치된 에너지 모듈(104)은 또한, 기판(102)을 조사하도록 위치된다.
프로세스 가스 또는 증기가 기판(102)의 표면 위로 지나갈 때 기판(102)의 다양한 영역들의 온도를 제어하기 위해, 각각의 에너지 모듈(104)은 구역들, 예컨대, 방사상 구역들에서 독립적으로 제어될 수 있고, 따라서, 기판(102)의 디바이스 측(150) 상으로의 물질의 증착을 용이하게 한다. 방사상 구역성은 유동 불균일성들 및 에지-중심간 반응물 공핍으로 인한 반응물 농도 변동을 보상하기 위해 반응 장소에서의 국소 온도를 조절함으로써 증착 두께 균일성의 일부 제어를 허용한다. 구역들은 개별 전력 공급부들을 사용하거나 구역들 간의 전력 분할 제어에 의해 개별적으로 전력공급된다.
기판(102)은 스페이서(112)에 형성된 로딩 포트(109)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 이송되고 서셉터(106) 상에 위치된다. 서셉터(106)는 도시된 바와 같이 디스크형 기판 지지부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 서셉터(106)는, 제2 쉘(110) 아래에 배치된 에너지 모듈(104)로부터의 열에 기판(102)의 후면측을 직접 노출시키기 위해, 기판(102)의 에지로부터 기판(102)을 지지하는 링형 기판 지지부(도시되지 않음)로 대체된다. 서셉터(106)는, 에너지 모듈(104)로부터 복사 에너지를 흡수하고 복사 에너지를 기판(102)에 지향시키고 따라서 기판(102)을 가열하기 위해 탄화규소, 탄화규소로 코팅된 규소, 탄화규소로 코팅된 석영, 또는 탄화규소로 코팅된 흑연으로 제조될 수 있다.
도시되지 않았지만, 기판(102)의 부분들은, 예를 들어, 서셉터(106)가 접촉 감소 피쳐들을 갖는 경우 서셉터(106) 위로 상승될 수 있다. 그러한 경우들에서, 서셉터는 복사 및 전도의 조합에 의해 기판(102)을 가열한다. 복사 가열 및 전도 가열의 비율은 서셉터 표면과 직접 접촉하는 기판 영역의 부분에 의해 결정된다. 2개의 상이한 가열 메커니즘들의 분포는 에너지 모듈(104)의 구역 제어에 의해 정정될 수 없는 열 불균일성들을 초래할 수 있다.
서셉터(106)는 운동 조립체(120)에 결합되는 샤프트 또는 스템(118)에 의해 지지된다. 운동 조립체(120)는, 작동 시에, 서셉터(106)를 회전시키는 스템(118)을, 프로세스 챔버(100)의 X-Y 평면에 수직인, 프로세스 챔버(100)의 길이방향 축(A)을 중심으로 회전시키는 회전식 액추에이터(122)를 포함한다. 운동 조립체(120)는 또한, 서셉터(106)를 이동시키는 스템(118)을, 프로세스 챔버(100)의 Z 방향으로(예를 들어, 수직으로) 프로세스 챔버(100)의 길이방향 축(A)을 따라 이동시키는 선형 액추에이터(124)를 포함한다. 서셉터(106)는, 프로세스 챔버(100) 내에서의 열 및 프로세스 가스 유동의 공간적 비정상의 영향을 최소화하고, 따라서 기판(102)의 균일한 처리를 용이하게 하기 위해, 회전식 액추에이터(122)를 사용하여 처리 동안 서셉터 중심을 중심으로 회전된다. 서셉터(106)는 약 5 RPM 내지 약 100 RPM, 예컨대, 약 10 RPM 내지 약 50 RPM, 예를 들어, 약 30 RPM의 속도로 회전한다.
제1 쉘(108)은 돔일 수 있고, 제2 쉘(110)은 또한 돔일 수 있다. 제1 쉘(108) 및 제2 쉘(110) 각각은, 에너지 모듈(104)로부터 복사 에너지를 전달한다. 제1 쉘(108) 및 제2 쉘(110)은, 제1 쉘(108)과 제2 쉘(110) 사이에 배치된 스페이서(112)와 함께, 프로세스 챔버(100)의 내부 영역(111)을 한정한다. 제1 쉘(108) 및/또는 제2 쉘(110) 각각은, 편평하거나, 볼록하거나, 오목할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 쉘(108) 및/또는 제2 쉘(110) 각각은, 에너지 모듈(104)로부터 방출되는 복사 에너지의 방사선에 대해 투과성이다(복사 에너지의 방사선의 적어도 95%를 투과시킴). 일 실시예에서, 제1 쉘(108) 및 제2 쉘(110)은 석영으로 제조된다.
에너지 모듈(104)은 약 10 KW 내지 약 60 KW의 총 복사 전력 출력을 제공하고, 이는 반도체 기판을 섭씨 약 200 도 내지 섭씨 약 1,600 도의 범위 내의 온도로 가열할 수 있다. 에너지 모듈(104)의 각각의 램프(105)는 전력 분배판, 예컨대, 인쇄 회로 기판(PCB)(159)에 결합될 수 있고, 전력 분배판을 통해 각각의 램프(105)에 전력이 공급된다. PCB(159)는 하나의 전원이 하나 초과의 가열 구역에 전력을 공급하는 경우에 전력 분할 제어 회로를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 모듈(104)은 하우징(145) 내에 위치된다. 하우징(145)은 램프들(105) 사이에 냉각 유체를 유동시키기 위한 하나 이상의 채널(149)을 갖는다.
도 1에서, 서셉터(106)는 상승된 처리 위치에 도시된다. 서셉터(106)는, 처리 위치에 위치되어 있는 동안, 프로세스 챔버(100)의 내부 영역(111)을 서셉터(106) 위의 프로세스 가스 영역(136) 및 서셉터(106) 아래의 퍼지 가스 영역(138)으로 분할한다. 기판들(102)을 로딩하고 언로딩하기 위해, 서셉터(106)는 리프트 핀들(132)이, 제2 쉘(110)의 내부 표면(113) 상에 배치된 스탠드오프들(134)과 접촉하는 것을 허용하기 위해 이송 위치로 이동된다. 스탠드오프들(134)은 제2 쉘(110)과 동일한 물질로 만들어진다. 리프트 핀들(132)은 서셉터(106)를 통해 형성된 홀들(107)에 매달린다. 각각의 홀(107)은 서셉터(106)의 기판 지지 표면(115)으로부터, 기판 지지 표면(115)에 대향하는, 서셉터(106)의 후면 표면(117)으로 연장된다. 기판 온도는 서셉터(106)의 후면 표면(117)에 의해 방출되는 열 방사선을 감지하도록 구성된 하나 이상의 열 센서(153)를 사용하여 결정된다. 센서들(153)은 하우징(145)에 형성된 포트들에 배치된 고온계들일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 열 센서(153)는 기판(102)의 디바이스 측(150)에 의해 방출되는 열 방사선을 직접 감지한다. 센서들(153), 또는 감지된 방사선을 나타내는 신호들을 수신하기 위해 센서들(153)에 결합된 하나 이상의 제어기는 감지된 방사선으로부터 온도를 결정한다. 기판(102)으로부터 복사되는 방사선을 반사시키고 그 방사선을 다시 기판(102) 상으로 재지향시키기 위해 제1 쉘(108)의 외부에 반사기(154)가 배치된다. 일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 모듈(104)은 반사기(154)에 결합된다. 스페이서(112) 상에 배치된 클램프 링(156) 및 제1 쉘(108)은 반사기(154)를 제1 쉘(108) 위에 고정시킨다. 반사기(154)는 금속, 예컨대, 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 만들어질 수 있다. 센서들(153)은 기판(102)의 디바이스 측(150)으로부터의 방사선을 수용하기 위해 반사기(154)를 통해 배치될 수 있다.
프로세스 가스 공급원(151)으로부터 공급된 프로세스 가스는 스페이서(112)에 형성된 프로세스 가스 유입구(114)를 통하여 프로세스 가스 영역(136) 내에 도입된다. 스페이서(112)는 외측 표면(182) 및 내측 표면(184)을 갖는다. 프로세스 가스 유입구(114)는 기판(102)의 디바이스 측(150)에 걸쳐 프로세스 가스를 지향시킨다. 서셉터(106) 및 서셉터 상의 기판(102)의 처리 위치는 프로세스 가스 유입구(114)에 인접하며, 따라서, 일반적으로, 기판(102)의 디바이스 측(150)에 걸친 유동 경로(173)를 따라 프로세스 가스가 유동하는 것을 허용한다. 프로세스 가스는, 프로세스 가스 유입구(114)에 대향하는, 스페이서(112)에 위치된 가스 배출구(116)를 통하여 (유동 경로(175)를 따라) 프로세스 가스 영역(136)을 빠져나간다. 가스 배출구(116)는, 진공 펌프(157)를 프로세스 가스 영역(136)에 유체적으로 결합시키는, 스페이서(112)에 형성된 개구부이다. 가스 배출구(116)를 통한 프로세스 가스의 제거는 가스 배출구에 결합된 진공 펌프(157)에 의해 용이해진다.
퍼지 가스 공급원(162)으로부터 공급된 퍼지 가스는 스페이서(112)에 형성된 퍼지 가스 유입구(164)를 통하여 퍼지 가스 영역(138)에 도입된다. 막 형성 프로세스 동안, 서셉터(106)는, 일반적으로, 서셉터(106)의 후면 표면(117)에 걸친 유동 경로(165)를 따라 퍼지 가스가 유동하도록 하는 위치에 위치된다. 퍼지 가스는 (유동 경로(166)를 따라) 퍼지 가스 영역(138)을 빠져나가고, 가스 배출구(116)를 통해 프로세스 챔버(100) 밖으로 배기된다.
위에서 설명된 프로세스 챔버(100)는 도 1 및 2에 도시된 프로세서 기반 시스템 제어기, 예컨대, 제어기(147)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어기(147)는 기판 처리 순서의 상이한 작동들 동안, 가스 공급원들로부터 다양한 전구체 및 프로세스 가스들 및 퍼지 가스들의 유동을 제어하도록 구성된다. 제어기(147)는 다른 제어기 작동들 중에서도 특히, 스폿 가열 모듈(171)의 활성화를 제어하고, 스폿 가열 모듈(171)을 활성화하기 위한 알고리즘을 예측하고, 그리고/또는 스폿 가열 모듈(171)의 작동을 기판 회전, 가스들의 공급, 램프 작동, 또는 다른 프로세스 파라미터들과 동기화시키도록 구성될 수 있다. 제어기(147)는, 프로세스 챔버(100)에서의 기판 처리의 제어를 용이하게 하기 위해 프로세스 챔버(100)의 다양한 구성요소들에 결합된, 메모리(155) 및 대용량 저장 디바이스와 함께 작동가능한 프로그래밍가능한 중앙 처리 유닛(CPU)(152), 입력 제어 유닛, 및 디스플레이 유닛(도시되지 않음), 예컨대, 클럭들, 캐시, 입력/출력(I/O) 회로들 등을 포함한다. 제어기(147)는 지원 회로들(158)을 더 포함한다. 위에서 설명된 프로세스 챔버(100)의 제어를 용이하게 하기 위해, CPU(152)는 다양한 챔버들 및 하위-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나, 예컨대, 프로그래밍가능한 로직 제어기(PLC)일 수 있다. 메모리(155)는 CPU(152)에 의해 실행될 때 프로세스 챔버(100)의 작동을 용이하게 하는 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체의 형태로 되어 있다. 메모리(155)에 있는 명령어들은, 본 개시내용의 방법을 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 프로세스 챔버(200)의 개략적인 단면도를 예시한다. 프로세스 챔버(200)는 도 1에 도시된 프로세스 챔버(100)와 일부 관점들에서 유사하다. 프로세스 챔버(200)는 에너지 모듈(104)이 통합된 반사기(254)를 갖는다. 프로세스 챔버(200)는 베이스(180) 및 베이스(180) 위에 배치된 반사기(254)를 포함하는 인클로저(148)를 포함한다. 스폿 가열 모듈(171)은 반사기(254) 상에 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 광섬유(101)는 하나의 전자기 복사 공급원(103)을 하나의 스폿 가열기(170)에 연결할 수 있거나, 하나 초과의 전자기 복사 공급원(103)은 광섬유들(101)을 사용하여 하나의 스폿 가열기(170)에 연결될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 스폿 가열기(170)의 개략적인 측면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스폿 가열기(170)는 홀더(192)에 의해 유지되는 시준기(190)를 포함한다. 시준기(190)는 광학 요소들, 예컨대, 렌즈들을 포함하는 튜브형 부재일 수 있고, 홀더(192)는 원하는 위치에 튜브형 시준기(190)를 수용하고 고정하기 위한 중심 개구부를 갖는 원통형 물체일 수 있다. 홀더(192)는 스테이지(194) 상에 배치되고, 스테이지(194)는 지지부(302) 상에 배치된다. 스테이지(194)는 웨지(196) 및 슬라이더(198)를 포함한다. 슬라이더(198)는 고정 나사들 또는 액추에이터를 사용하여 지지부(302) 상에서 선형으로 이동가능하다. 슬라이더(198)는 처리 동안 슬라이더(198)를 이동시킬 수 있는 액추에이터를 포함할 수 있다. 웨지(196)는 홀더(192)와 접촉하는 표면(304)을 포함하고, 표면(304)은 서셉터, 예컨대, 도 1 및 2에 도시된 프로세스 챔버(100)의 서셉터(106)의 주 표면에 실질적으로 평행한 평면(306)에 대해 각도(A)를 형성한다.
웨지(196)의 각도(A)는 웨지(196)에 위치된 액추에이터에 의해 조절될 수 있다. 스폿 가열기(170)의 표적화(targeting)는 웨지(196)의 각도(A)를 선택하고 슬라이더(198)의 위치를 조절함으로써 달성될 수 있다. 웨지(196)의 각도(A) 및 슬라이더(198)의 위치가 액추에이터들에 의해 조절될 수 있기 때문에, 기판, 예컨대, 도 1에 도시된 기판(102) 상의 빔 스폿의 위치는 처리 동안 조절될 수 있다. 웨지(196), 슬라이더(198), 및 지지부(302)는, 전자기 복사 공급원(103)으로부터 방출되는 복사 에너지의 방사선에 대해 투과성인(복사 에너지의 방사선의 적어도 95%를 투과시키는) 물질로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 웨지(196), 슬라이더(198), 및 지지부(302)는 석영으로 제조된다. 일부 실시예들에서, 시준기(190)로부터의 빔, 예컨대, 레이저 빔이 웨지(196), 슬라이더(198), 및 지지부(302)를 통해 기판(102) 상의 목표 영역으로 전달되기 위해 웨지(196), 슬라이더(198), 및 지지부(302)를 통해 개구부가 형성된다. 개구부는 웨지(196) 또는 슬라이더(198)의 표면(304)의 이동을 수용하기에 충분히 클 수 있다. 지지부(302)에 형성된 개구부는 웨지(196) 및 슬라이더(198)에 형성된 개구부들보다 적어도 더 클 수 있고, 따라서, 웨지(196) 및 슬라이더(198)에 형성된 개구부들은 지지부(302)의 임의의 부분에 의해 폐색되지 않는다. 일 실시예에서, 지지부(302)에 형성된 개구부는 슬라이더(198)의 위치에 관계없이 슬라이더(198)의 개구부보다 크다. 웨지(196)가 개구부를 갖는 경우들에서, 개구부는 시준기(190) 내부에 방사선을 전달하는 방사선 공급원(즉, 광섬유(101))의 광학 축과 정렬될 것이고, 개구부를 통해 방사선의 전부 또는 원하는 부분을 수용하도록 크기가 정해질 것이다.
스폿 가열기(170)는 수동 정렬 프로세스를 수행함으로써 조준될 수 있다. 정렬 프로세스 동안, 지지부(302)와 서셉터(106) 사이의 임의의 구성요소들은 스폿 가열기(170)의 수동 정렬을 용이하게 하기 위해 제거될 수 있다. 스폿 가열기(170)는 안내 빔을 생성하도록 에너지를 공급받고, 이로써 조작자는 서셉터 상에 착지하는 안내 빔으로부터의 광의 스폿을 볼 수 있다. 서셉터는 스폿 가열기(170)에 의해 가열될 영역이 안내 빔에 의해 용이하게 조명되도록 회전될 수 있다. 그 다음, 위치결정 디바이스들, 예컨대, 스테이지(194)의 슬라이더(198) 및 웨지(196)는 스폿 가열기(170)를 가열될 영역에 정렬시키도록 작동될 수 있다. 일 실시예에서, 가열될 영역들은 리프트 핀들, 예컨대, 도 1에 도시된 프로세스 챔버(100)의 리프트 핀들(132)이 위치되는 곳들이다. 안내 빔은 스폿 가열기(170)에 직접 결합되거나 섬유 결합된 더 낮은 강도의 레이저에 의해 생성될 수 있다.
이동 디바이스(308)는 시준기(190)의 움직임을 용이하게 하기 위해 시준기(190)에 결합된다. 이동 디바이스(308)는 홀더(192)와 시준기(190) 사이에 배치된다. 이동 디바이스(308)와 홀더(192) 사이의 마찰을 최소화하기 위해 이동 디바이스(308)와 홀더(192) 사이에 하나 이상의 베어링이 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 이동 디바이스(308)는 시준기(190)의 길이방향 축(310)에 대해 시준기(190)를 회전시킬 수 있는 디바이스이다. 시준기(190)는 제1 프로세스 레시피를 사용하여 기판의 처리 동안 제1 위치에 있을 수 있고, 시준기(190)는 제2 프로세스 레시피를 사용하여 기판을 처리하기 전에 제2 위치로 회전될 수 있다. 시준기(190)의 회전은 시준기(190)를 빠져나가는 복사 빔의 빔 스폿의 형상 및/또는 크기를 변화시킬 수 있다.
일 실시예에서, 이동 디바이스(308)는 기판 상의 빔 스폿의 형상을 동적으로 변화시키기 위해, 처리 동안 시준기(190)의 길이방향 축(310)에 대하여, 한 방향으로, 시계방향 또는 반시계방향으로 시준기(190)를 연속적으로 회전시킨다. 기판은 또한, 처리 동안, 회전될 수 있다. 시준기(190)의 회전은 기판 상의 하나 이상의 냉점의 정밀한 가열을 제공하기 위해 기판의 회전과 동기화될 수 있다. 다른 실시예에서, 이동 디바이스(308)는 시준기(190)로 하여금, 미리 결정된 각도 범위, 예컨대, -60 도 내지 60 도 내에서 회전식으로 진동하게 한다. 시준기(190)의 진동은 기판의 회전과 동기화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 시준기(190)는 섬유(101) 또는 전자기 복사 공급원(103)(도 1)으로 대체된다. 이동 디바이스(308)는 홀더(192)에 의해 유지되는 섬유(101) 또는 전자기 복사 공급원(103)(도 1)에 결합되고, 이동 디바이스(308)는 시준기(190)와 동일한 방식으로 섬유(101) 또는 전자기 복사 공급원(103)을 회전시킨다.
이동 디바이스(308)는 주기적 운동, 예컨대, 진동, 원형 운동, 또는 선형 운동을 생성하는 제어된 운동 디바이스일 수 있다. 이동 디바이스(308)에 의해 생성된 운동은 시준기(190), 또는 대안적으로 섬유(101) 또는 전자기 방사선 공급원(103)(도 1)에 전달된다. 시준기(190)는, 이동 디바이스(308)로부터 전달된 운동이 시준기(190)를 이동시킬 때 빔 스폿을 이동시킬 수 있고, 빔 스폿의 이동은 빔 스폿의 영역보다 큰 노출 영역을 조사한다. 다른 실시예에서, 시준기(190)는 기판 상의 중첩 영역들을 조사하여, 전자기 복사 공급원(103)(도 1)에 의해 생성된 빔 스폿보다 더 큰 큰 빔 스폿에 의한 조사에 근접한다. 시준기(190)가 이동할 때, 전자기 복사 공급원은, 전자기 복사 빔이, 이동하는 시준기(190)를 통과할 때, 빔 스폿의 영역보다 더 큰, 기판 상의 노출 영역을 조사하는 연속적인 전자기 복사 빔을 생성한다. 큰 빔 스폿은 기판이 회전할 때 환형 가열 구역을 한정한다.
전자기 복사 공급원(103)은, 전자기 복사 빔이, 이동하는 시준기(190)를 통과할 때, 기판 상에 큰 빔 스폿을 형성하기 위해, 이동하는 시준기(190)를 통해 펄싱될 수 있다. 큰 빔 스폿은 기판이 회전할 때 기판 상의 개별 영역들을 가열한다. 전자기 복사 빔의 펄싱은 기판의 회전 및/또는 빔 스폿의 이동과 동기화될 수 있다. 예를 들어, 빔의 펄싱은 시준기(190)의 진동의 주파수에 관련된 주파수로 설정될 수 있다. 관련된 주파수들은, 펄스들 중 임의의 펄스의 영역보다 큰, 기판의 노출 영역이 펄싱된 방사선에 노출되도록 기판의 중첩 영역들에 방사선 펄스들을 전달할 수 있다. 이동하는 시준기(190)를 통한 펄싱의 지속기간은 환형 또는 부분적으로 환형의 가열 구역을 따른 노출의 각도 스위핑을 결정한다.
시준기(190)는 연속적으로 또는 주기적으로, 예컨대, 전자기 복사 빔의 펄스가 시준기(190)를 통과할 때 이동할 수 있다. 일 예에서, 빔은 시준기(190)가 이동하는 제1 지속기간 동안, 그리고 시준기(190)가 이동하지 않는 제2 지속기간 동안 펄싱될 수 있다. 그러한 실시예에서, 제1 지속기간에 대응하는, 기판의 제1 노출 영역은 빔의 영역보다 크지만, 제2 지속기간에 대응하는, 제2 노출 영역은 빔의 치수와 동일한 치수를 갖는다.
도 4a-4b는 일 실시예에 따른 스폿 가열 모듈(171)의 개략적인 상면도들이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 스폿 가열 모듈(171)은 하나 이상의 스폿 가열기(170)를 포함한다. 하나 이상의 스폿 가열기(170)는 챔버 커버(402) 내에 또는 챔버 커버(402) 상에 통합되는 지지부(302) 상에 배치된다. 챔버 커버(402)는 도 1 및 2에 도시된 프로세스 챔버(100 또는 200)의 반사기(154 또는 254)일 수 있다. 각각의 스폿 가열기(170)는 지지부(302) 상에 배치된 스테이지(194)를 포함한다. 각각의 스폿 가열기(170)는 스테이지(194) 상에 배치된 시준기(190)를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서(408), 예컨대, 고온계가 지지부(302) 상에 배치된다. 일부 실시예들에서, 각각의 스폿 가열기(170)는 시준기(190) 및 센서(408)를 포함하고, 시준기(190) 및 센서(408) 양쪽 모두는 도 4b에 도시된 바와 같이 단일 스테이지(194) 상에 배치된다.
하나 이상의 센서(408)는 스폿 가열기(170)에 대한 전력을 변조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어기(도시되지 않음)는 센서들(408)로부터 온도 데이터를 수신할 수 있고, 온도 데이터에 기초하여 스폿 가열기(170)에 대한 전력을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 그러한 시스템에서, 센서들(408)과 스폿 가열기(170)의 조합은 센서들(408)로부터의 판독에 기초하여 스폿 가열기(170)를 조절하기 위해 폐루프 또는 개방 루프 제어에 사용될 수 있다.
본원에 설명된 실시예들은 가열 방사선의 스폿의 형상 및/또는 크기를 조절함으로써 기판의 스폿 가열을 조정하는 데 사용될 수 있다. 스폿 가열기(170)는 시스템의 광학계들을 수정하지 않고 빔 스폿의 형상 및/또는 크기를 동적으로 제어하도록 구성된다.
도 5a-5c는 본원에 설명된 하나 이상의 스폿 가열기(170)에 의해 형성된 빔 스폿의 개략도들이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 빔 스폿(502)이 하나의 스폿 가열기(170)(도 3)에 의해 형성된다. 빔 스폿(502)은 스폿 가열기(170)의 광학계를 변화시키지 않고 수정될 수 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 빔 스폿(504)은 2개의 스폿 가열기들(170)(도 1)에 의해 형성된다. 2개의 스폿 가열기들(170)은 스폿 가열기들(170)에 의해 생성된 빔 스폿들이 중첩되도록 위치된다. 2개의 스폿 가열기들(170)은 동일하거나 상이한 파장들의 복사 빔들을 생성하는 전자기 복사 공급원들(103)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 2개의 스폿 가열기들(170)은 청색 레이저 및 녹색 레이저를 각각 포함하고, 빔 스폿(504)은 청색 부분 및 녹색 부분을 포함한다. 대안적으로, 빔 스폿(504)은 시준기(190)(도 3)를 이동시킴으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 빔 스폿(504)은 슬라이더(198)(도 3)를 작동시키는 것, 예를 들어 진동시킴으로써 형성된다. 또 다른 실시예에서, 빔 스폿(504)은 웨지(196)(도 3)의 각도(A)를 작동시키는 것, 예를 들어, 이동시킴으로써 형성된다. 웨지(196)의 각도(A), 슬라이더(198), 또는 시준기(190)의 이동은, 도 5c에 도시된 바와 같이, 레이스트랙 형상의 빔 스폿(506)을 형성한다. 일 실시예에서, 한 쌍의 웨지(196)는, 각각, 도 5b, 5c에 도시된 빔 스폿들(504, 506)을 달성하기 위해 오프셋 각도로 정밀하게 기계가공된다.
도 6a-6b는, 일 실시예에 따른, 기판의 이동에 대해 상이한 배향들을 갖는 빔 스폿의 개략도들이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 빔 스폿(602)은 타원의 형상을 갖는다. 타원 형상의 빔 스폿(602)의 주 축은, 화살표(604)에 의해 표시된 바와 같이, 기판 이동의 방향에 실질적으로 수직으로 배향될 수 있다. 빔 스폿(602)의 주 축이 기판의 이동 방향에 실질적으로 수직일 때, 빔 스폿(602)의 폭(즉, 빔 스폿(602)의 주 축의 유효 길이)은 스폿 가열기(170)의 광학계들을 변화시키지 않고 조절될 수 있다. 예를 들어, 빔 스폿(602)의 폭은 시준기(190)(도 3)를 회전시킴으로써 변화될 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 시준기(190)의 회전은, 타원 형상의 빔 스폿(602)의 주 축이 기판의 이동의 방향에 더 이상 실질적으로 수직이 아니도록 빔 스폿(602) 배향이 회전하게 하고, 빔 스폿(602)의 더 협소한 폭으로 이어진다. 이 기법은 또한, 선형 빔 스폿들의 경우에도 작동한다.
도 7은 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(700)의 개략적인 측단면도이다. 프로세스 챔버(700)는 도 1 및 2에 도시된 프로세스 챔버(100)와 일부 관점들에서 유사하다. 프로세스 챔버(700)는, 기판(710)의 디바이스 측(722) 상에의 물질의 증착을 포함하여, 하나 이상의 기판을 처리하도록 구성된다. 프로세스 챔버(700)는 제1 쉘(712), 제2 쉘(714), 및 제1 쉘(712)과 제2 쉘(714) 사이에 배치된 기판 지지부(702)를 포함한다. 제1 쉘(712) 및 제2 쉘(714)은 도 1에 도시된 제1 쉘(108) 및 제2 쉘(110)과 동일한 물질로 제조될 수 있다.
기판 지지부(702)는 기판(710)을 지지하기 위한 지지 링(724) 및 지지 링(724)을 지지하기 위한 링 지지부(726)를 포함한다. 기판(710)은 로딩 포트(728)를 통해 프로세스 챔버(700) 내로 이송되고, 지지 링(724) 상에 위치된다. 지지 링(724)은 SiC 코팅된 흑연으로 만들어질 수 있다. 링 지지부(726)는 모터(도시되지 않음)에 의해 회전되고, 이는 차례로, 지지 링(724) 및 기판(710)을 회전시킨다.
프로세스 챔버(700)는 기판(710) 아래로부터 기판(710)을 가열하기 위해 제2 쉘(714) 아래에 배치된 제1 에너지 모듈(706), 예컨대, 복사 가열 램프들을 포함한다. 프로세스 챔버(700)는 또한, 기판(710) 위로부터 기판(710)을 가열하기 위해 제1 쉘(712) 위에 배치된 제2 에너지 모듈(704), 예컨대, 복사 가열 램프들을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 에너지 모듈들(704, 706)은, 각각, 제1 쉘(712) 및 제2 쉘(714)을 통하여 기판에 적외선 복사 열을 제공한다. 제1 및 제2 쉘들(712, 714)은 에너지 모듈들(704, 706)로부터 방출되는 복사 에너지의 방사선에 대해 투과성이다(복사 에너지의 방사선의 적어도 95%를 투과시킴). 일 실시예에서, 프로세스 챔버(700)는 또한, 프로세스 챔버(700) 내의 그리고 기판(710)의 디바이스 측(722) 상의 온도들을 측정하는 데 사용되는 하나 이상의 온도 센서(730), 예컨대, 광학 고온계를 포함한다. 하나 이상의 온도 센서(730)는 커버(716) 상에 배치된 지지 부재(732) 상에 배치된다. 기판(710) 및 제1 쉘(712)로부터 복사되는 적외선 광을 다시 기판(710) 쪽으로 반사시키기 위해 제1 쉘(712) 외부에 반사기(718)가 배치된다.
스폿 가열 모듈(171)이 지지 부재(732) 상에 배치된다. 스폿 가열 모듈(171)은 하나 이상의 스폿 가열기(170)를 포함한다. 각각의 스폿 가열 모듈(171)은, 하나 이상의 전자기 복사 빔들(734), 예컨대, 고에너지 전자기 복사 빔들, 예를 들어, 레이저 빔들을 생성하고, 각각의 빔은 기판(710)의 국소화된 가열을 수행하기 위해 기판(710)의 디바이스 측(722) 상에 빔 스폿을 형성하거나 빔 스폿에 기여한다. 스폿 가열 모듈(171)이 반사기(718) 위에 위치되는 경우, 전자기 복사 빔들(734)은 반사기(718)의 환형 부분(736)에 형성된 개구부(720), 및 제1 쉘(712)을 통과하고, 제1 쉘은 전자기 복사 빔(734)의 방사선에 대해 투과성이다(복사 빔(734)의 수신된 방사선의 적어도 95%를 투과시킴).
챔버(700)에서 수행되는 에피택시 작동 동안, 기판(710)은 미리 결정된 온도, 예컨대, 섭씨 약 750 도 미만으로 가열된다. 기판의 온도 균일성을 개선하기 위해, 스폿 가열 모듈(171)은 기판(710) 상의 하나 이상의 영역을 국소적으로 가열하는 데 사용된다. 작동 동안 기판(710)이 회전하고 있기 때문에, 스폿 가열 모듈(171)에 의한 국소화된 가열은 기판(710)의 특정 반경의 환형 영역 위에 발생할 수 있다.
온도 센서(730)는 스폿 가열 모듈(171)에 대한 전력을 변조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어기(도시되지 않음)는 온도 센서(730)로부터 온도 데이터를 수신할 수 있고, 온도 데이터에 기초하여 스폿 가열 모듈(171)에 대한 전력을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 그러한 시스템에서, 온도 센서(730)와 스폿 가열 모듈(171)의 조합은 온도 센서(730)로부터의 판독에 기초하여 스폿 가열 모듈(171)을 조절하기 위해 폐루프 또는 개방 루프 제어에 사용될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 프로세스 챔버(800)의 개략적인 측단면도이다. 프로세스 챔버(800)는 도 1에 도시된 프로세스 챔버(100)와 일부 관점들에서 유사하다. 프로세스 챔버(800)는 일반적으로, 직사각형 박스의 형상을 가질 수 있다. 프로세스 챔버(800)는 제1 쉘(802), 제2 쉘(804), 및 제1 및 제2 쉘들(802, 804)에 의해 한정된 영역(803)을 포함한다. 제1 쉘(802) 및 제2 쉘(804)은 도 1에 도시된 제1 쉘(108) 및 제2 쉘(110)과 동일한 물질로 제조될 수 있다. 도 8의 실시예에서, 제1 및 제2 쉘들(802 및 804)은 평평하고, 기판을 가열하기 위해 통과될 에너지의 파장에 대해 투과성인 석영으로 만들어진다.
제1 에너지 모듈(810)은 제1 쉘(802) 위에 배치된다. 제1 에너지 모듈(810)은 복수의 복사 열원들, 예컨대, 세장형 튜브 유형의 복사 가열 요소들일 수 있다. 에너지 모듈(810)은 이격된 평행 관계로 배치되고, 또한, 프로세스 챔버(800)를 통한 반응물 가스 유동 경로(화살표(812)로 도시됨)에 실질적으로 평행하게 연장된다. 제2 에너지 모듈(815)은 제2 쉘(804) 아래에 위치되고, 제1 에너지 모듈(810)에 횡방향으로 배향된다. 복수의 스폿 열원들(820)은, 프로세스 챔버(800)의 바닥을 통해 연장되는 차가운 지지 구조들에 의해 생성되는 히트 싱크 효과를 상쇄하기 위해, 집중된 열을 기판 지지 구조(아래에 설명됨)의 하부측에 공급한다.
스폿 가열 모듈(171)은 제1 에너지 모듈(810) 위에 위치된 커버(806) 상에 배치된다. 스폿 가열 모듈(171)은 하나 이상의 스폿 가열기(170)를 포함한다. 스폿 가열 모듈(171)은 프로세스 챔버(800)에 배치된 기판의 국소화된 가열을 수행하기 위해 하나 이상의 전자기 복사 빔을 생성한다. 반도체 처리 장비 분야에 알려진 바와 같이, 다양한 열원들(170, 810, 815, 820)의 전력은 온도 센서들을 통해 측정된 기판 온도에 응답하여 독립적으로 또는 집단화된 구역들로 제어될 수 있다.
기판(825)은 영역(803)에 배치된 기판 지지부(830)에 의해 지지되는 것으로 도시된다. 기판 지지부(830)는 기판(825)이 위에 놓이는 기판 홀더(832), 및 지지 스파이더(834)를 포함한다. 스파이더(834)는, 챔버 바닥(808)을 통해 연장되는 튜브(838)를 통해 하방으로 연장되는 샤프트(836)에 장착된다. 튜브(838)는 기판(825)의 처리 동안 그를 통해 유동할 수 있는 퍼지 가스의 공급원과 연통한다.
복수의 온도 센서들은 기판(825)에 근접하여 위치된다. 온도 센서들은 다양한 형태들, 예컨대, 광학 고온계들 또는 열전대들을 취할 수 있다. 예시된 실시예에서, 온도 센서들은 임의의 적합한 방식으로 기판 홀더(832) 아래에 매달린, 제1 또는 중심 열전대(840)를 포함하는 열전대들을 포함한다. 중심 열전대(840)는 기판 홀더(832)에 근접한 스파이더(834)를 통과한다. 프로세스 챔버(800)는, 선행 에지 또는 전방 열전대(845), 후행 에지 또는 후방 열전대(850), 및 측 열전대(도시되지 않음)를 포함하는, 기판(825)에 또한 근접하는 복수의 이차 또는 주변 열전대들을 더 포함한다. 각각의 주변 열전대들은 기판 홀더(832) 및 기판(825)을 둘러싸는 슬립 링(852) 내에 수납된다. 슬립 링(852)은, 전방 챔버 분할기(856) 및 후방 챔버 분할기(858)로부터 연장되는 지지 부재들(854) 상에 놓인다. 분할기들(856, 858)은 석영으로 제조된다. 중심 및 주변 열전대들 각각은, 열전대들로부터의 온도 판독들에 응답하여 다양한 열원들(810, 815, 820)의 전력을 설정하는 온도 제어기에 연결된다.
프로세스 챔버(800)는 반응물 및 캐리어 가스들의 주입을 위한 유입구 포트(860)를 더 포함하고, 기판(825)은 또한, 유입구 포트를 통해 수용될 수 있다. 배출구 포트(864)는 프로세스 챔버(800)의 대향하는 측 상에 있고, 기판 지지 구조(830)는 유입구(860)와 배출구(864) 사이에 위치된다. 유입구 구성요소(865)는 프로세스 챔버(800)에 끼워지고, 유입구 포트(860)를 둘러싸도록 적응되며, 기판(825)이 삽입될 수 있는 수평의 세장형 슬롯(867)을 포함한다. 일반적으로 수직인 유입구(868)는 가스 공급원들로부터 가스들을 수용하고, 그러한 가스들을 슬롯(867) 및 유입구 포트(860)에 전달한다. 배출구 구성요소(870)는, 배기 개구부(872)가 배출구 포트(864)와 정렬되고 배기 도관들(874)로 이어지도록, 프로세스 챔버(800)에 유사하게 장착된다. 도관들(874)은, 차례로, 프로세스 챔버(800)로부터 프로세스 가스를 배기하기 위한 적합한 진공 수단(도시되지 않음)과 연통할 수 있다.
프로세스 챔버(800)는 또한, 챔버 바닥(808) 아래에 위치된, 여기된 종들의 공급원(876)을 포함한다. 여기된 종 공급원(876)은 가스 라인(878)을 따라 배치된 원격 플라즈마 생성기일 수 있다. 여기된 종 공급원(876) 내로의 도입을 위해 전구체 가스들의 공급원(880)이 가스 라인(878)에 결합된다. 캐리어 가스의 공급원(882)이 또한, 가스 라인(878)에 결합된다. 추가적인 반응물들을 위해 하나 이상의 분기 라인(884)이 또한 제공될 수 있다. 여기된 종 공급원(876)은 플라즈마 강화 증착을 위해 채용될 수 있지만, 또한, 기판이 프로세스 챔버(800)에 있지 않을 때 과잉 증착 물질의 프로세스 챔버(800)를 세정하기 위해 식각제 가스 종들을 여기시키는 데 활용될 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 프로세스 챔버(900)의 개략적인 측단면도이다. 프로세스 챔버(900)는 스폿 가열 모듈(171)을 포함한다. 프로세스 챔버(900)는 본원에서 설명되는 방법을 실시하는 데에 사용될 수 있다. 예시적인 프로세스 챔버(900)는, 캘리포니아주 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 입수가능한, 벌컨®(VULCAN®) 챔버이다.
프로세스 챔버(900)는 챔버 몸체(902)를 포함한다. 챔버 몸체(902)는 챔버(900)의 내부 용적(904)을 한정한다. 프로세스 챔버(900)는 내부 용적(904)에 배치된 기판 지지부(906)를 포함한다. 기판 지지부(906)는 기판 지지부의 둘레 상에 기판(901)을 지지한다. 일 실시예에서, 기판 지지부(906)는, 회전가능한 플랜지(926)에 자기적으로 결합된 회전가능한 원통(925) 상에 위치된다. 기판(901)은 기판(901)의 표면(910)이 투과성 석영 윈도우(914)를 향하도록 배향된다. 리프트 핀들(916)은, 개구부(948)를 통해 기판(901)을 프로세스 챔버(900) 내로 그리고 기판 지지부(906) 상으로 가져오는 기판 취급기 사이에서 기판(901)이 전달될 때, 기판(901)을 지지하기 위해 상승되고 하강될 수 있다.
프로세스 챔버(900)는 윈도우(914) 아래에 위치된 복사 가열 장치(918)를 더 포함한다. 복사 가열 장치(918)는 기판(901)을 가열하기 위해 복사 에너지를 기판(901)쪽으로 지향시킨다. 복사 가열 장치(918)는 조밀 배열로 배열된 반사 관들(922)에 위치된 복수의 램프들(920)을 포함한다.
스폿 가열 모듈(171)은 기판 지지부(906) 위에 위치된 커버(908) 상에 배치된다. 스폿 가열 모듈(171)은 하나 이상의 스폿 가열기(170)를 포함한다. 스폿 가열 모듈(171)은 프로세스 챔버(900)에 배치된 기판(901)의 국소화된 가열을 수행하기 위해 하나 이상의 전자기 복사 빔을 생성한다. 반도체 처리 장비 분야에 알려진 바와 같이, 다양한 열원들(170, 918)의 전력은 온도 센서들, 예컨대, 하나 이상의 열 센서(153)를 통해 측정된 기판 온도에 응답하여 독립적으로 또는 집단화된 구역들로 제어될 수 있다.
본원에 설명된 실시예들은 처리 동안 기판의 국소화된 가열을 제공하기 위한 스폿 가열 모듈을 포함하는 처리 챔버를 제공한다. 에너지는, 특정하게 시간이 정해진 간격들의 기판의 특정 위치들, 예컨대, 리프트 핀에 인접한 위치들을 국소적으로 가열 및 조정하기 위해, 챔버 내에서의 기판 회전 동안 특정 위치로 집속될 수 있다. 일부 경우들에서, 스폿 가열 요소들은, 시험 기판의 증착 두께 프로파일을 측정하고, 스폿 가열으로부터 혜택을 받을, 시험 기판의 위치들을 찾고, 시험 기판 상의 그러한 위치들을 마킹하고, 시험 기판을 챔버 내로 재삽입하고, 스폿 가열을 마킹된 위치들로 지향시키기 위해, 본원에 설명된 표적화 기능(안내 빔 및 위치결정 조정들)을 사용함으로써 특정 위치들로 표적화될 수 있다. 그 다음, 후속 기판들은, 체계적인 처리 불균일성들을 해결하기 위해, 표적화된 스폿 가열 요소들에 의해 스폿 가열될 수 있다. 스폿 가열 모듈에 의해 생성된 빔 스폿은 스폿 가열 모듈의 광학계들을 변화시키지 않고 수정될 수 있다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 프로세스 챔버로서,
    인클로저;
    상기 인클로저 내에 배치된 기판 지지부;
    상기 기판 지지부를 향하여 상기 인클로저 외부에 배치된 에너지 모듈;
    상기 인클로저 외부에 배치된 지지부; 및
    상기 지지부 상에 배치된 스폿 가열 모듈을 포함하고, 상기 스폿 가열 모듈은:
    홀더; 및
    상기 홀더에 결합된 이동 디바이스를 포함하는, 프로세스 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스폿 가열 모듈에 연결된 펄싱 또는 연속파 전자기 복사 공급원을 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동 디바이스는 제어된 운동 디바이스인, 프로세스 챔버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 모듈은 복수의 가열 램프들을 포함하는, 프로세스 챔버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스폿 가열 모듈은 전자기 복사 공급원을 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전자기 복사 공급원은 레이저를 포함하는, 프로세스 챔버.
  7. 프로세스 챔버로서,
    인클로저;
    상기 인클로저 내에 배치된 기판 지지부;
    상기 기판 지지부를 향하여 상기 인클로저 외부에 배치된 에너지 모듈; 및
    상기 인클로저 외부에 배치된 스폿 가열 모듈을 포함하고, 상기 스폿 가열 모듈은:
    복수의 홀더들; 및
    복수의 이동 디바이스들을 포함하고, 상기 복수의 이동 디바이스들 중 각각의 이동 디바이스는 상기 복수의 홀더들 중 대응하는 홀더에 결합되는, 프로세스 챔버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 이동 디바이스들 중 하나의 이동 디바이스는 제어된 운동 디바이스인, 프로세스 챔버.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 에너지 모듈은 복수의 가열 램프들을 포함하는, 프로세스 챔버.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스폿 가열 모듈은 전자기 복사 공급원을 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  11. 프로세스 챔버로서,
    인클로저;
    상기 인클로저 내에 배치된 기판 지지부;
    상기 기판 지지부를 향하여 상기 인클로저 외부에 배치된 에너지 모듈; 및
    상기 인클로저 외부에 배치된 스폿 가열 모듈을 포함하고, 상기 스폿 가열 모듈은:
    스테이지;
    상기 스테이지 상에 배치된 홀더;
    상기 홀더에 배치된 시준기; 및
    상기 홀더와 상기 시준기 사이에 배치된 이동 디바이스를 포함하는, 프로세스 챔버.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스테이지 상에 배치된 열 센서를 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 스테이지 상에 배치된 슬라이더를 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슬라이더 상에 배치된 웨지를 더 포함하고, 상기 시준기 및 상기 홀더는 상기 웨지 상에 배치되는, 프로세스 챔버.
  15. 제11항에 있어서,
    반사기를 더 포함하고, 상기 스테이지는 상기 반사기 상에 배치되는, 프로세스 챔버.
KR1020217000071A 2018-06-04 2019-05-14 빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열 KR102659565B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020247012730A KR20240054412A (ko) 2018-06-04 2019-05-14 빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862680278P 2018-06-04 2018-06-04
US62/680,278 2018-06-04
US16/407,670 2019-05-09
US16/407,670 US11177144B2 (en) 2018-06-04 2019-05-09 Wafer spot heating with beam width modulation
PCT/US2019/032301 WO2019236252A1 (en) 2018-06-04 2019-05-14 Wafer spot heating with beam width modulation

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247012730A Division KR20240054412A (ko) 2018-06-04 2019-05-14 빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210005310A true KR20210005310A (ko) 2021-01-13
KR102659565B1 KR102659565B1 (ko) 2024-04-23

Family

ID=68695340

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217000071A KR102659565B1 (ko) 2018-06-04 2019-05-14 빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열
KR1020247012730A KR20240054412A (ko) 2018-06-04 2019-05-14 빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247012730A KR20240054412A (ko) 2018-06-04 2019-05-14 빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11177144B2 (ko)
KR (2) KR102659565B1 (ko)
CN (1) CN112204721A (ko)
TW (2) TW202403936A (ko)
WO (1) WO2019236252A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11842907B2 (en) 2020-07-08 2023-12-12 Applied Materials, Inc. Spot heating by moving a beam with horizontal rotary motion
US11749542B2 (en) * 2020-07-27 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Apparatus, system, and method for non-contact temperature monitoring of substrate supports
US12033874B2 (en) * 2020-09-03 2024-07-09 Applied Materials, Inc. EPI chamber with full wafer laser heating
WO2022132485A1 (en) * 2020-12-14 2022-06-23 Mattson Technology, Inc. Workpiece processing apparatus with thermal processing systems
US20220210872A1 (en) * 2020-12-31 2022-06-30 Globalwafers Co., Ltd. System and methods for a radiant heat cap in a semiconductor wafer reactor
US11781212B2 (en) * 2021-04-07 2023-10-10 Applied Material, Inc. Overlap susceptor and preheat ring
US20230017768A1 (en) * 2021-07-16 2023-01-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus and method for use with a substrate chamber

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3196699B2 (ja) * 1997-09-04 2001-08-06 住友電気工業株式会社 光部品の組立方法及び光部品
KR20080100480A (ko) * 2007-02-16 2008-11-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 적외선 투과에 의한 기판 온도 측정
US20090272719A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 Applied Materials, Inc. System and method for pedestal adjustment
KR20180054894A (ko) * 2015-10-09 2018-05-24 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 에피 프로세스들을 위한 웨이퍼 가열을 위한 다이오드 레이저

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2890630B2 (ja) * 1990-03-19 1999-05-17 日本電気株式会社 レーザｃｖｄ装置
US7015422B2 (en) 2000-12-21 2006-03-21 Mattson Technology, Inc. System and process for heating semiconductor wafers by optimizing absorption of electromagnetic energy
US7005601B2 (en) * 2002-04-18 2006-02-28 Applied Materials, Inc. Thermal flux processing by scanning
US7112763B2 (en) * 2004-10-26 2006-09-26 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for low temperature pyrometry useful for thermally processing silicon wafers
JP4294609B2 (ja) * 2005-03-30 2009-07-15 株式会社アルファ・オイコス 基板加熱装置
JP5183058B2 (ja) * 2006-07-20 2013-04-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 急速温度勾配コントロールによる基板処理
US8461022B2 (en) * 2009-04-20 2013-06-11 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for aligning a substrate in a process chamber
JP5964626B2 (ja) 2012-03-22 2016-08-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
US9263265B2 (en) 2013-08-30 2016-02-16 Applied Materials, Inc. Crystallization of amorphous films and grain growth using combination of laser and rapid thermal annealing
CN103551731A (zh) * 2013-10-21 2014-02-05 上海集成电路研发中心有限公司 可旋转匀化器、激光应用光路和激光退火设备
JP2016001642A (ja) 2014-06-11 2016-01-07 坂口電熱株式会社 レーザ加熱処理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3196699B2 (ja) * 1997-09-04 2001-08-06 住友電気工業株式会社 光部品の組立方法及び光部品
KR20080100480A (ko) * 2007-02-16 2008-11-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 적외선 투과에 의한 기판 온도 측정
US20090272719A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 Applied Materials, Inc. System and method for pedestal adjustment
KR20180054894A (ko) * 2015-10-09 2018-05-24 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 에피 프로세스들을 위한 웨이퍼 가열을 위한 다이오드 레이저

Also Published As

Publication number Publication date
CN112204721A (zh) 2021-01-08
US11177144B2 (en) 2021-11-16
KR102659565B1 (ko) 2024-04-23
WO2019236252A1 (en) 2019-12-12
TW202013555A (zh) 2020-04-01
KR20240054412A (ko) 2024-04-25
TW202403936A (zh) 2024-01-16
US20190371631A1 (en) 2019-12-05
TWI816805B (zh) 2023-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102380710B1 (ko) Epi에서의 다중 구역 스폿 가열
KR102659565B1 (ko) 빔 폭 변조를 이용한 웨이퍼 스폿 가열
KR102652337B1 (ko) 에피 프로세스들을 위한 웨이퍼 가열을 위한 다이오드 레이저
US9029739B2 (en) Apparatus and methods for rapid thermal processing
CN106104750B (zh) 改良的热处理腔室
KR102689403B1 (ko) 개선된 열 균일성 및 프로파일 제어를 위한 선형 램프 어레이
US10770319B2 (en) EPI thickness tuning by pulse or profile spot heating
US6859262B2 (en) Redistributing radiation guide
TW202029384A (zh) 用於epi製程之晶圓加熱的二極體雷射

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant