KR20230049716A - 냉각 시스템을 갖는 급속 열 처리 시스템 - Google Patents

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KR20230049716A
KR20230049716A KR1020237008507A KR20237008507A KR20230049716A KR 20230049716 A KR20230049716 A KR 20230049716A KR 1020237008507 A KR1020237008507 A KR 1020237008507A KR 20237008507 A KR20237008507 A KR 20237008507A KR 20230049716 A KR20230049716 A KR 20230049716A
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cooling
cooling tubes
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tubes
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KR1020237008507A
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마누엘 손
랄프 브레멘즈도르퍼
실케 햄
디터 헤즐러
Original Assignee
매슨 테크놀로지 인크
베이징 이타운 세미컨덕터 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

워크피스를 처리하기 위한 장치, 시스템 및 방법이 제공된다. 일례에서, 스파이크 어닐 급속 열 프로세스를 수행하기 위한 이러한 방법은 처리 챔버 내에 워크피스 지지부 상에 지지된 워크피스를 가열하기 시작하도록 열원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 워크피스의 온도를 나타내는 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 방법은 온도 설정점에 대해 워크피스의 온도를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 방법은 워크피스가 온도 설정점에 도달하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 워크피스를 가열하는 것을 중단하도록 열원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 방법은 워크피스의 t50 피크 폭을 감소시키기 위해 워크피스가 온도 설정점에 도달하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 워크피스 위로 약 300 slm 이상의 속도로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 냉각 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

냉각 시스템을 갖는 급속 열 처리 시스템
우선권 주장
본 출원은 참조에 의해 본 명세서에 포함되는 2020년 8월 18일자로 출원된 "냉각 시스템을 갖는 급속 열 처리 시스템(Rapid Thermal Processing System with Cooling System)"이라는 제목의 미국 임시 출원 제63/066,856호의 우선권의 이익을 주장한다.
기술분야
본 개시 내용은 일반적으로 열 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각 시스템을 갖는 급속 열 처리 시스템에 관한 것이다.
본 명세서에서 사용되는 열 처리 챔버는 반도체 워크피스(workpiece)(예를 들어, 반도체 워크피스)와 같은 워크피스를 가열하는 시스템을 나타낸다. 이러한 시스템은 하나 이상의 워크피스를 지지하기 위한 지지 플레이트 및 가열 램프, 레이저 또는 기타 열원과 같은 워크피스를 가열하기 위한 에너지원을 포함할 수 있다. 열 처리 동안, 워크피스(들)는 처리 방식에 따라 제어된 조건에서 가열될 수 있다.
많은 열 처리 프로세스는 워크피스가 장치(들)로 제조될 때 다양한 화학적 및 물리적 변형이 발생할 수 있도록 워크피스가 다양한 온도에 걸쳐 가열될 것을 요구한다. 예를 들어, 급속 열 처리 동안, 워크피스는 지지 플레이트를 통해 램프 어레이에 의해 통상적으로 몇 분 미만의 지속 시간 동안 약 300℃ 내지 약 1,200℃의 온도로 가열될 수 있다.
본 개시 내용의 실시예의 양태 및 이점은 이어지는 설명에 부분적으로 기재되거나, 설명으로부터 학습될 수 있거나, 실시예의 실시를 통해 학습될 수 있다.
본 개시 내용의 하나의 예시적인 양태는 반도체 워크피스의 급속 열 처리를 수행하기 위한 열 처리 시스템에 관한 것이다. 시스템은 처리 챔버와 처리 챔버 내에서 워크피스를 지지하도록 구성된 워크피스 지지부를 포함한다. 시스템은 워크피스를 가열하도록 구성된 열원과, 워크피스의 온도를 나타내는 데이터를 생성하도록 구성된 온도 측정 시스템을 더 포함한다. 추가적으로, 시스템은 워크피스 지지부 상에 지지된 워크피스 위로 냉각 가스를 흐르게 하도록 구성된 냉각 시스템을 포함하고, 냉각 시스템은 냉각 평면에 배열된 복수의 냉각 튜브를 포함하며, 복수의 냉각 튜브의 각각은 유입구 개구 및 복수의 유출구 개구를 갖는다.
본 개시 내용의 다른 예시적인 양태는 반도체 워크피스의 급속 열 처리를 수행하기 위한 시스템, 방법, 장치 및 프로세스에 관한 것이다.
다양한 실시예의 이러한 특징, 양태 및 이점과 다른 특징, 양태 및 이점은 이어지는 설명 및 첨부된 청구범위를 참조하여 더 양호하게 이해될 것이다. 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 개시 내용의 실시예를 예시하고, 설명과 함께 관련된 원리를 설명하는 역할을 한다.
당해 업계에서의 통상의 기술자에 대한 실시예의 상세한 설명은 다음의 첨부된 도면을 참조하는 명세서에 설명되어 있으며, 여기에서:
도 1은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 급속 열 처리 시스템을 도시하고;
도 2는 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 열 처리 시스템의 예시적인 냉각 시스템의 사시도를 도시하고;
도 3은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 열 처리 시스템의 예시적인 냉각 시스템의 냉각 튜브의 저면도를 도시하고;
도 4는 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 열 처리 시스템의 예시적인 냉각 시스템의 냉각 튜브의 단면도를 도시하고;
도 5는 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 열 처리 시스템의 예시적인 온도 시간 프로파일을 도시하고;
도 6은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 열 처리 시스템의 예시적인 온도 시간 프로파일을 도시하고;
도 7은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 방법의 흐름도를 도시하고; 그리고
도 8는 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 다른 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
이제, 하나 이상의 예가 도면에 도시된 실시예가 상세하게 참조될 것이다. 각각의 예는 본 개시 내용에 대한 한정이 아니라 실시예에 대한 설명으로서 제공된다. 사실, 다양한 수정 및 변경이 본 개시 내용의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것이 당해 기술 분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 하나의 실시예의 일부로서 예시되거나 설명된 특징은 추가의 실시예를 산출하기 위하여 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시 내용의 양태는 이러한 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다.
본 개시 내용의 예시적인 양태는 반도체 워크피스(workpiece)(예를 들어, 실리콘 워크피스)와 같은 워크피스를 위한 급속 열 처리(rapid thermal processing(RTP)) 시스템과 같은 열 처리 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 개시 내용의 예시적인 양태는 스파이크 어닐 프로세스(spike anneal process)와 같은 열 처리 프로세스 동안 온도 프로파일을 더욱 엄격하게 제어하는 것에 관한 것이다. 스파이크 어닐 프로세스는 몇 초 이하의 기간에 워크피스를 고온으로 가열하는 열 프로세스일 수 있다. 스파이크 어닐 프로세스는, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼와 같은 워크피스에서 도펀트를 활성화하는 데 사용될 수 있다.
고온에서, 도펀트 원자는 고속으로 워크피스 내로 확산될 수 있으며, 대부분의 확산은 도펀트를 활성화시키는 데 필요한 피크 어닐링 온도에서 발생한다. 반도체 소자 제조에서 성능 요구가 증가하고 소자 크기가 감소함에 따라, 도펀트를 활성화하는 동시에 도펀트의 확산을 제한하는 역할을 하는 온도 조건에 워크피스를 노출시키기 위해 가능한 한 정밀하게 스파이크 어닐 가열 프로파일을 엄격하게 제어하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시 내용의 예시적인 양태에 따르면, 냉각 시스템은 하나 이상의 열원(예를 들어, 램프 열원(들), 레이저(들) 또는 임의의 다른 적합한 광원)에 의해 방출된 광에 의해 가열되도록 구성된 워크피스(예를 들어, 반도체 재료 또는 웨이퍼)에 근접하게 배치될 수 있다. 냉각 시스템은 워크피스의 냉각 속도를 증가시키기 위해 워크피스 위로 냉각 가스의 흐름을 공급하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 시스템은 열 처리 프로세스 동안 워크피스의 t50 피크 폭을 감소시키기 위해 약 300 slm 이상의 속도로 처리 챔버 내로 냉각 가스의 흐름을 제공할 수 있다.
더욱 상세하게는, 일부 예시적인 양태에서, 냉각 시스템은 냉각 평면에 배열된 복수의 냉각 튜브를 갖고, 각각의 냉각 튜브는 유입구 개구 및 복수의 유출구 개구를 갖는다. 일부 예시적인 양태에서, 복수의 냉각 튜브는 정확히 4개의 냉각 튜브를 포함한다. 일 양태에서, 4개의 냉각 튜브 중 바로 인접한 냉각 튜브들은 서로 수직으로 위치 설정된다. 냉각 평면은, 일부 예시적인 양태에서, 워크피스의 워크피스 평면에 평행할 수 있다. 더욱이, 일부 예시적인 양태에서, 복수의 냉각 튜브는 워크피스의 중심 축으로부터 이격될 수 있다. 추가적으로, 복수의 냉각 튜브는, 일부 예시적인 양태에서, 워크피스의 이러한 중심 축을 향해 반경 방향으로 연장될 수 있다.
일부 예시적인 양태에서, 가스 공급부는 복수의 냉각 튜브의 유입구 개구에 결합되어 복수의 냉각 튜브를 통해 복수의 냉각 튜브의 복수의 유출구 개구 밖으로 가스 소스로부터의 냉각 가스를 제공한다. 일부 예시적인 양태에서, 복수의 냉각 튜브의 복수의 유출구 개구 각각의 축은 워크피스의 워크피스 평면을 향하여 냉각 평면에 대해 각을 이룬다. 더욱이, 일부 예시적인 양태에서, 복수의 냉각 튜브의 복수의 유출구 개구는 워크피스의 중심 축으로부터 반경 방향으로 이격된다. 예를 들어, 일 양태에서, 복수의 냉각 튜브의 복수의 유출구 개구 각각은 워크피스의 중심 축으로부터 상이한 반경 방향 거리에 있다. 특히, 일 양태에서, 복수의 냉각 튜브 각각의 복수의 유출구 개구 중 인접한 유출구 개구들 사이의 반경 방향 거리는 워크피스의 중심 축으로부터의 반경 방향 거리가 증가함에 따라 감소한다. 추가적으로, 일 양태에서, 4개의 냉각 튜브의 복수의 유출구 개구 각각은 동일한 단면적을 갖는다.
일부 예시적인 양태에서, 복수의 냉각 튜브는 석영 재료로 구성된다. 이와 같이, 냉각 튜브는 열 프로세스 동안 생성되는, 감소되지 않으면 워크피스를 오염시킬 수 있는, 파편(debris)의 양을 감소시키기 위하여 파이어 폴리싱 처리될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 가능한 냉각 시스템은 열 처리 프로세스(예를 들어, 스파이크 어닐 프로세스)와 연관된 피크 폭을 감소시키기 위해 열 처리 시스템에서 사용될 수 있다. 피크 폭은 워크피스가 온도 시간 프로파일(예를 들어, 스파이크 어닐 가열 프로파일)의 피크 온도(Tpeak)에서 온도 값(예를 들어, 50K 등)을 빼는 것으로 획득될 수 있는 기준 온도 이상일 수 있을 때의 시간 간격을 설명할 수 있다. 예를 들어, 50° 온도 피크 폭(t50 피크 폭)은 워크피스의 표면의 온도가 (Tpeak - 50°) 이상인 시간 간격으로 정의된다. 본 개시 내용의 예시적인 양태에 따른 열 처리를 사용하여 획득된 감소된 피크 폭은 열 처리가 상대적으로 높은 온도에서 효과적인 어닐링 사이클을 달성하게 하는 동시에 과도한 도펀트 확산과 같은 바람직하지 않은 프로세스를 여전히 감소시키도록 할 수 있다. 일부 양태에서, 온도 측정 시스템은 워크피스의 온도를 나타내는 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 열 처리 시스템은 열 처리 프로세스와 연관된 피크 폭을 감소시키기 위해 열 프로세스 동안 냉각 시스템의 작동(예를 들어, 유량(flow rate))을 제어하기 위한 컨트롤러(예를 들어, 하나 이상의 제어 장치)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는, 열 처리 프로세스가 약 1.8 초 이하의 t50 피크 폭을 갖도록, 워크피스의 t50 피크 폭을 감소시키기 위하여 워크피스 위로 약 300 slm(standard liter per minute) 이상의 공급 속도로 냉각 가스를 흐르게 하도록 냉각 시스템의 작동을 제어할 수 있다. 추가적으로, 컨트롤러는 적어도 냉각 시스템이 워크피스 위로 냉각 가스를 흐르게 하는 동안 워크피스를 회전시키기 위해 워크피스 지지부를 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(예를 들어, 컴퓨터, 마이크로컨트롤러(들), 다른 제어 장치(들) 등)는 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 메모리 장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 메모리 장치는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 하나 이상의 프로세서가 열 처리 동안의 냉각 시스템의 작동 또는 아래에 설명되는 바와 같은 다른 적합한 작동을 제어하는 것과 같은 작동을 수행하게 하는 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 저장할 수 있다.
본 개시 내용의 하나의 예시적인 양태는 열 처리 시스템의 작동을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 스파이크 어닐 프로세스를 위해 워크피스를 가열하기 위해 광을 방출하도록 열원(들)을 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 스파이크 어닐 가열 처리 동안 워크피스의 온도를 나타내는 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 온도 설정점에 대해 워크피스의 온도를 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 더욱이, 방법은 워크피스가 온도 설정점에 도달하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 워크피스를 가열하는 것을 중단하도록 열원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 방법은 워크피스의 t50 피크 폭을 감소시키기 위해 워크피스가 온도 설정점에 도달하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 워크피스 위로 약 300 slm 이상의 속도로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록, 냉각 평면에 배열된 복수의 냉각 튜브를 갖는 - 각각의 냉각 튜브는 유입구 개구와 복수의 유출구 개구를 가짐 - 냉각 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 다른 예시적인 양태는 열 처리 시스템의 작동을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 스파이크 어닐 프로세스를 위해 워크피스를 가열하기 위해 광을 방출하도록 열원(들)을 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 스파이크 어닐 프로세스 동안 열원(들)을 활성화한 후 시간 간격의 만료를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 시간 간격의 만료 시에 워크피스 가열을 중단하도록 열원을 제어하는 단계와, 워크피스의 t50 피크 폭을 감소시키기 위해 워크피스 위로 약 300 slm 이상의 속도로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록, 냉각 평면에 배열된 복수의 냉각 튜브를 갖는 - 각각의 냉각 튜브는 유입구 개구와 복수의 유출구 개구를 가짐 - 냉각 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 양태들은 예시 및 논의를 위해 "워크피스(workpiece)", "웨이퍼(wafer)" 또는 반도체 웨이퍼를 참조하여 논의된다. 본 명세서에 제공된 개시 내용을 사용하여, 당해 기술 분야에서의 통상의 기술자는 본 개시 내용의 예시적인 양태가 임의의 반도체 기판 또는 다른 적합한 기판과 관련하여 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 수치와 관련된 "약(about)"이라는 용어의 사용은 명시된 수치의 10 퍼센트(10%) 이내를 나타내는 것으로 의도된다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 열 처리 시스템(100)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 열 처리 시스템(100)은 처리 챔버(105)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 처리 챔버(105)는, 적어도 부분적으로, 열 처리 시스템(100)의 석영 윈도우(107)에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 석영 윈도우(107) 중 하나는 처리 챔버(105)의 천장을 적어도 부분적으로 정의할 수 있고, 석영 윈도우(107) 중 다른 하나는 처리 챔버(105)의 바닥 또는 하부 표면을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 일부 구현예에서, 석영 윈도우(107)는 수산화물(OH)로 도핑될 수 있다. 처리 챔버(105)를 정의하는 하나 이상의 표면은 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 처리 챔버(105)를 정의하는 하나 이상의 표면은 석영으로 형성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 열 처리 시스템(100)은 처리 챔버(105)에 대한 선택적인 접근을 허용하기 위해 개방 위치(도 1)와 폐쇄 위치(도시되지 않음) 사이에서 이동 가능한 도어(110)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도어(110)는 워크피스(120)가 처리 챔버(105) 내에 위치 설정될 수 있게 하도록 개방 위치로 이동될 수 있다. 일부 구현예에서, 워크피스(120)는, 적어도 부분적으로, 워크피스(120) 지지하도록 구성된 워크피스 지지부(130)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 방식으로, 하부 석영 윈도우(107) 상으로 광을 방출하는 것과 연관된 열은 워크피스 지지부(130)를 통해 워크피스(120)로 적어도 부분적으로 전달될 수 있다. 일부 실시예에서, 워크피스 지지부(130)는 열 처리 프로세스 동안 워크피스(120)를 회전시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 워크피스 지지부(130)는 회전 가능하다. 또한, 일단 워크피스(120)가 워크피스 지지부(130) 상에 배치되면, 도어(110)는 폐쇄 위치로 이동될 수 있다. 일부 구현예에서, 처리 챔버(105)는 도어(110)가 폐쇄 위치에 있을 때 외부 환경으로부터 밀봉될 수 있다.
일부 구현예에서, 처리 챔버(105)를 정의하는 하나 이상의 표면은 가스 유입구 포트(140)를 정의할 수 있다. 이러한 방식으로, 가스 소스로부터 제공된 프로세스 가스는 가스 유입구 포트(140)를 통해 처리 챔버(105) 내로 흐를 수 있다. 일부 구현예에서, 프로세스 가스는 워크피스(120)와 반응하지 않는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 프로세스 가스는 워크피스(120)의 표면 상에 재료층을 부착(deposit)하기 위하여 워크피스(120)와 반응하는 반응성 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 프로세스 가스는 암모늄(NH3) 가스를 포함할 수 있다. 그러나, 프로세스 가스는 임의의 적절한 반응성 가스를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 대안적인 구현예에서, 반응성 가스는 H2 가스를 포함할 수 있다.
열 처리 시스템(100)은 워크피스(120)를 가열하도록 구성된 하나 이상의 열원(150)을 포함할 수 있다. 열원(150)은 처리 챔버(105) 외부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 열원(150)은 처리 챔버(105)의 위에 위치 설정되거나, 처리 챔버(105)의 아래에 위치 설정되거나, 처리 챔버(105)의 위 및 아래에 모두 위치 설정될 수 있다. 하나 이상의 열원(150)은 급속 열 처리 또는 스파이크 어닐 프로세스와 같은 열 처리 프로세스 동안 워크피스(120)를 향해 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 열 처리 프로세스 동안, 처리 챔버(105) 위에 위치 설정되는 열원(150)은 워크피스(120)의 상부 표면 또는 측부를 향해 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 처리 챔버(105) 아래에 위치 설정되는 열원(150)은 워크피스(120)의 하부 표면 또는 측부를 향해 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 열원(150)으로부터 방출된 광은 워크피스(120)의 온도를 상승시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 열원(150)은 미리 결정된 양의 시간(예를 들어, 2초 미만) 내에서 약 500℃보다 많은 만큼 워크피스(120)의 온도를 증가시킬 수 있다.
하나 이상의 열원(150)은 광을 방출하도록 구성된 임의의 적합한 유형의 열원을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 하나 이상의 열원(150)은 하나 이상의 열 램프(예를 들어, 선형 램프)를 포함할 수 있다. 대안적인 구현예에서, 하나 이상의 열원(150)은 워크피스(120) 상으로 레이저 빔을 방출하도록 구성된 하나 이상의 레이저를 포함할 수 있다. 처리 챔버(105) 위에 위치 설정된 열원(150)은 열 처리 프로세스를 수행하기 위해 처리 챔버(105) 아래에 위치 설정된 열원(150)으로부터 별도로 제어될 수 있거나, 함께 제어될 수 있다는 것이 더 이해되어야 한다.
일부 구현예에서, 열 처리 시스템(100)은 하나 이상의 열원(150)으로부터 방출된 광이 처리 챔버(105)로 또는 이를 향해 지향하도록 위치 설정된 하나 이상의 반사기(152)를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 반사기(152)는, 광이 각각의 석영 윈도우(107)를 통해 처리 챔버(105) 내로 통과할 수 있도록, 하나 이상의 열원(150)으로부터 방출된 광을 각각의 석영 윈도우(107)로 또는 이를 향해 지향시킬 수 있다. 석영 윈도우(들)(107)를 통해 처리 챔버(105)에 진입하는 광의 적어도 일부는 워크피스(120) 상으로 방출될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 열원(150)으로부터 방출되는 광은, 위에서 논의된 바와 같이, 급속 열 처리 프로세스(예를 들어, 스파이크 어닐 처리)와 같은 열 처리 프로세스 동안 워크피스(120)의 온도를 상승시킬 수 있다.
하나의 구현예에서, 열 처리 시스템(100)은 워크피스(120)의 온도를 나타내는 데이터를 생성하고 전달하도록 구성된 온도 측정 시스템(178)을 포함할 수 있다. 온도 측정 시스템(178)은 하나 이상의 온도 센서(180)를 포함할 수 있다. 센서(들)(180)는 고온계(들), 열전대(들), 서미스터(들) 또는 임의의 다른 적절한 온도 센서 또는 온도 센서들의 조합을 포함할 수 있다. 온도 센서(들)(180)는, 센서의 유형에 따라, 처리 챔버(105) 내에 위치 설정될 수 있거나 처리 챔버(105) 외부에 위치 설정될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(들)(180)가 고온계인 경우, 고온계는 워크피스(120)와 접촉할 필요가 없고, 따라서, 챔버(105) 외부에 위치 설정될 수 있다. 그러나, 온도 센서(들)(180)가 열전대인 경우, 열전대는 워크피스(120)와 접촉해야만 하고, 따라서, 챔버(105) 내부에 위치 설정될 수 있다. 또한, 온도 센서(들)(180)는, 워크피스(120)의 온도를 나타내는 센서(들)(180)에 의해 생성된 데이터가 컨트롤러(190)에 제공될 수 있도록, 유선 연결, 무선 연결 또는 이 둘 모두에 의해 컨트롤러(190)에 통신 가능하게 결합될 수 있다.
본 개시 내용의 예시적인 양태에 따르면, 열 처리 시스템(100)은, 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 열 프로세스 동안 가스 소스로부터 워크피스(120)를 가로질러 냉각 가스를 흐르게 하도록 구성된 냉각 시스템(200)을 포함한다. 컨트롤러(190)는 열 처리 프로세스와 연관된 피크 폭을 감소시키기 위해 열 프로세스 동안 열원(들)(150) 및 냉각 시스템(200)의 작동을 제어(예를 들어, 워크피스(120)를 가로지르는 냉각 가스의 공급 속도를 변경)할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(190)는 열 처리 프로세스가 약 1.5초 이하와 같이 약 1.8초 이하의 t50 피크 폭을 갖도록 냉각 시스템(200)의 작동을 제어할 수 있다. 추가적으로, 컨트롤러(190)는 워크피스(120)를 회전시키도록 워크피스 지지부(130)의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(190)는, 적어도 냉각 시스템(200)의 작동 동안과 같이, 열 처리 프로세스 동안 워크피스(120)를 회전시키도록 워크피스 지지부(130)의 작동을 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(190)(예를 들어, 컴퓨터, 마이크로컨트롤러(들), 다른 제어 장치(들) 등)는 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 메모리 장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 메모리 장치는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 하나 이상의 프로세서로 하여금 열원(들)(150)을 켜거나 끄는 것, 열 프로세스 동안 냉각 시스템(200)의 작동을 제어하는 것 또는 아래에서 설명될 다른 적합한 작동과 같은 작동을 수행하게 하는 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 저장할 수 있다.
이제 도 2 내지 도 4를 참조하면, 열처리 시스템(100)의 냉각 시스템(200)의 예시적인 양태들이 도시된다. 더욱 구체적으로, 도 2는 열처리 시스템의 예시적인 냉각 시스템의 사시도를 도시한다. 또한, 도 3은 열 처리 시스템의 예시적인 냉각 시스템의 냉각 튜브의 저면도를 도시한다. 추가로, 도 4는 열처리 시스템의 예시적인 냉각 시스템의 냉각 튜브의 단면도를 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 냉각 시스템(200)은 복수의 냉각 튜브(202)(예를 들어, 제1 냉각 튜브(202A), 제2 냉각 튜브(202B), 제3 냉각 튜브(202C), 제4 냉각 튜브(202D)) 및 가스 공급부(210)를 포함한다. 냉각 튜브(202)는 동일한 냉각 평면(P1)(도 4)에 배치된다. 일부 실시예에서, 냉각 평면(P1)은 워크피스(120) 또는 워크피스 지지부(130)(도 1)의 표면에 의해 정의되는 워크피스 평면(P2)(도 4)에 평행하다. 각각의 냉각 튜브(202)는 적어도 유입구 단부(204)(예를 들어, 유입구 단부(204A, 204B, 204C, 204D))와 폐쇄 단부(206)(예를 들어, 폐쇄 단부(206A, 206B, 206C, 206D)) 사이에서 연장된다. 각각의 냉각 튜브(202)는 유입구 단부(204)와 폐쇄 단부(206) 사이에 복수의 유출구 개구 또는 유출구(208)(예를 들어, 유출구(208A, 208B, 208C, 208D))를 갖는다. 냉각 튜브(202)의 유입구 단부(204)는 가스 공급부(210)에 연결되어, 냉각 가스가 가스 공급부(210)로부터 냉각 튜브(202)의 유입구 단부(204) 내로 공급되고 유출구 개구(208)를 통해 워크피스 지지부(130)를 향하여, 그리고 이에 따라 그 위에 지지된 워크피스(예를 들어, 워크피스(120))를 향하여 냉각 튜브 (202) 밖으로 배출되도록 한다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 냉각 시스템(200)은 정확히 4개의 냉각 튜브(202A, 202B, 202C, 202D)를 갖는다.
일부 경우에, 냉각 튜브(202)의 유입구 단부(204)는 가스 공급부(210)와 냉각 튜브(202)의 각각의 유입구 단부(204) 사이에 결합된 각각의 공급 도관(212)(예를 들어, 공급 도관(212A, 212B, 212C, 212D))을 통해 가스 공급부(210)에 연결될 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 공급 도관(212)은 대신에 냉각 튜브(202)와 일체로 형성되어, 냉각 튜브(202)의 유입구 단부(204)를 정의한다. 일부 실시예에서, 가스 공급부(210)는 각각의 냉각 튜브(202)에 가스 공급부(210)로부터 흐르는 냉각 가스의 실질적으로 동일한 부분이 제공되도록 냉각 튜브(202)에 결합된다는 것이 이해되어야 한다.
일 실시예에서, 냉각 튜브(202)는 서로 적어도 부분적으로 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 냉각 튜브(202)는 냉각 튜브(202)의 폐쇄 단부(206)에 근접한 지지 부재(214)에 의해 함께 결합될 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 냉각 튜브(202) 및 지지 부재(214)는 냉각 장치(200)가 워크피스(120)의 중심을 반경 방향으로 중첩하지 않도록 구성될 있다.
이제 도 3을 참조하면, 냉각 튜브(202)는 냉각 튜브(202)를 통해 흐르는 냉각 가스를 워크피스를 가로질러 균일하게 분산시키도록 구성된다. 예를 들어, 냉각 튜브(202)는 균등하게 이격될 수 있다. 예를 들어, 도시된 예시적인 실시예에서와 같이 4개의 냉각 튜브를 갖는 실시예에서, 4개의 냉각 튜브(202) 중 바로 인접한 냉각 튜브들은 서로 수직으로 위치 설정된다. 일부 실시예에서, 각각의 냉각 튜브(202)는 동일한 수의 유출구 개구(208)를 갖는다. 또한, 일부 양태에서, 유출구 개구(208)는 동일한 단면적을 갖는다.
냉각 튜브(202)의 유출구 개구(208) 각각은 워크피스(예를 들어, 워크피스(120))의 중심 축(C1)으로부터 반경 방향으로 이격된다. 특히, 일부 실시예에서, 냉각 튜브(202)의 각각의 유출구 개구(208)는 워크피스(120)의 중심 축(C1)으로부터 상이한 반경 방향 거리만큼 이격된다. 예를 들어, 제1 냉각 튜브(202A)의 유출구 개구(208A) 중 반경 방향으로 가장 안쪽의 제1 유출구(208(1))는 워크피스(120)의 중심 축(C1)으로부터 제1 거리(D1)만큼 이격되고, 제2 냉각 튜브(202B)의 유출구 개구(208B) 중 반경 방향으로 가장 안쪽의 제2 유출구(208(2))는 워크피스(120)의 중심 축(C1)으로부터 제2 거리(D2)만큼 이격되고, 제3 냉각 튜브(202C)의 유출구 개구(208C) 중 반경 방향으로 가장 안쪽의 제3 유출구(208(3))는 워크피스(120)의 중심 축(C1)으로부터 제3 거리(D3)만큼 이격되고, 제4 냉각 튜브(202D)의 유출구 개구(208D) 중 반경 방향으로 가장 안쪽의 제4 유출구(208(4))는 워크피스(120)의 중심 축(C1)으로부터 제4 거리(D4)만큼 이격된다. 제2 거리(D2)는 제1 거리(D1)보다 크고, 제3 거리(D3)는 제2 거리(D2)보다 크고, 제4 거리(D4)는 제3 거리(D3)보다 크다.
일 실시예에서, 복수의 냉각 튜브(202)의 유출구 개구(208)는 제1 유출구(208(1))로부터 점점 더 작은 반경 방향 거리만큼 외측으로 이격된다. 이와 같이, 냉각 튜브(202)의 2개의 반경 방향으로 가장 안쪽의 유출구(208) 사이의 거리는 냉각 튜브(202)의 2개의 반경 방향으로 가장 바깥쪽의 유출구(208) 사이의 거리보다 크다. 일부 실시예에서, 각각의 냉각 튜브(202A, 202B, 202C, 202D)의 유출구 개구(208) 사이의 간격은 모든 냉각 튜브(202)에 대해 동일하다. 일부 양태에서, 복수의 냉각 튜브(202)의 유출구 개구(208) 사이의 간격은 유출구 개구(208)가 나선형 패턴을 형성하도록 구성된다. 추가적으로, 일부 양태에서, 반경 방향으로 가장 바깥쪽의 유출구 개구(208)는 워크피스(120)의 가장 바깥쪽 반경에 있거나 그 바로 너머에 있다.
더욱이, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 튜브(202)는 워크피스(120)의 중심 축(C1)으로부터 이격될 수 있다. 예를 들어, 냉각 튜브(202)의 폐쇄 단부(206)는 워크피스(120)의 중심 축(C1)으로부터 반경 방향으로 이격될 수 있다. 냉각 튜브(202)의 개구(208) 및 폐쇄 단부(206) 중 하나 또는 양자가 워크피스(120)의 중심 축(C1)으로부터 이격되어 있기 때문에, 워크피스(120)의 중앙 부분은, 예를 들어, 워크피스(120)의 외부 부분보다 워크피스(120)의 중심 부분에 걸친 냉각 공기의 흐름의 더 높은 집중으로 인하여, 워크피스(120)의 나머지 부분과 다른 속도로 냉각되는 것이 방지된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유출구 개구(208)는, 유출구 개구(208)가 워크피스를 향해 냉각 가스를 지향시키도록, 냉각 튜브(202) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 유출구 개구(208)의 축(H1)은 냉각 시스템(200)의 냉각 평면(P1)에 대해 각도(A1)를 이루면서 위치 설정될 수 있다. 각도(A1)는 대체로 냉각 튜브(202)의 내부(202INT)로부터의 냉각 가스의 흐름이 워크피스 평면(P2)을 향하여 수직 방향(V1)을 따라 적어도 부분적으로 아래를 향해 지향되도록 구성된다. 예를 들어, 각도(A1)는 20도와 90도 사이, 30도와 70도 사이, 40도와 50도 사이, 45도 또는 임의의 다른 적합한 각도일 수 있다.
추가적으로, 일부 실시예에서, 냉각 튜브(202)는 석영 재료로 구성된다는 것을 이해되어야 한다. 이와 같이, 냉각 튜브(202)는 워크피스를 오염시킬 수 있는 어닐 프로세스 동안 냉각 시스템(200)에 의해 생성되는 입자의 수가 감소되도록 파이어 폴리싱될 수 있다.
도 5는 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 열 처리 시스템(100)의 예시적인 온도 시간 프로파일(300)을 도시한다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 기간(310)에 이어서, 제2 기간(320) 동안 스파이크 어닐 프로세스가 발생한다. 가열 프로파일(330)(실선 곡선)은 종래의 스파이크 어닐에 의해 생성될 수 있다. 종래의 스파이크 어닐에서, 하나 이상의 열원(예를 들어, 열원(150))은 온도 설정점(334)에 대해 워크피스의 온도를 모니터링하는 동안 워크피스를 가열하기 위해 광을 방출하도록 제어된다. 일 양태에서, 온도 설정점(334)은 열 처리 시스템(100)의 가열 프로파일(340)의 피크 온도의 약 20% 이내에 있다. 열원은 워크피스의 온도가 온도 설정점(334)에 도달하거나 이를 초과하면 광 방출을 중단하도록 구성될 수 있다. 종래의 스파이크 어닐은 가열 프로파일(330)의 50° 온도(예를 들어, 50K) 피크 폭(t50 피크 폭)(332)을 가질 수 있다. 가열 프로파일(340)(점선 곡선)은 온도 설정점(334)에 도달하거나 이를 초과하는 워크피스의 온도에 적어도 기초하여 300 slm 이상의 속도로 워크피스 위로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 냉각 시스템(200)을 제어함으로써 열 처리 시스템(100)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 냉각 시스템(200)은 워크피스(120)의 온도가 온도 설정점(334)에 도달할 때 워크피스 위로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 제어될 수 있다. 대안적으로, 냉각 시스템(200)은 제2 온도 설정점(도시되지 않음)이 만료될 때 워크피스 위로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 제어될 수 있고, 제2 온도 설정점은 제1 온도 설정점(334)과 피크 희망 온도 사이에 있을 수 있거나, 제1 온도 설정점(334)보다 작을 수 있다. 냉각 시스템(200)을 사용하는 열 처리 시스템(100)의 가열 프로파일(340)의 t50 피크 폭(342)은 종래의 스파이크 어닐 프로세스의 가열 프로파일(330)의 t50 피크 폭(332)보다 작다.
도 6은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 열 처리 시스템(100)의 예시적인 온도 시간 프로파일(400)을 도시한다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 기간(410)에 이어서, 제2 기간(420) 동안 스파이크 어닐 프로세스가 발생한다. 가열 프로파일(430)(실선 곡선)은 종래의 스파이크 어닐에 의해 생성될 수 있다. 종래의 스파이크 어닐링에서, 하나 이상의 열원(예를 들어, 열원(150))은 워크피스가 피크 온도에 도달할 수 있는 것에 대응하는 제2 시간 기간(420A)의 미리 결정된 시간 간격(420A) 동안 워크피스를 가열하기 위해 광을 방출하도록 제어된다. 일 양태에서, 미리 결정된 시간 간격(420A)은 약 5밀리초 내지 약 100밀리초의 범위에 있다. 종래의 스파이크 어닐은 가열 프로파일(430)의 50° 온도(예를 들어, 50K) 피크 폭(t50 피크 폭)(432)을 가질 수 있다. 가열 프로파일(440)(점선 곡선)은 열원을 작동시키는 미리 결정된 시간 간격(420A)의 만료에 적어도 기초하여 300 slm 이상의 속도로 워크피스 위로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 냉각 시스템(200)을 제어함으로써 열 처리 시스템(100)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 냉각 시스템(200)은 시간 간격(420A)이 만료될 때 워크피스 위로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 제어될 수 있다. 대안적으로, 냉각 시스템(200)은 제2 시간 간격(미도시)이 만료될 때 워크피스 위로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 제어될 수 있고, 제2 시간 간격은 제1 시간 간격(420A)의 만료에서 시작할 수 있고 약 5밀리초 내지 약 100밀리초의 범위 내에 있을 수 있다. 냉각 시스템(200)을 사용하는 열 처리 시스템(100)의 가열 프로파일(340)의 t50 피크 폭(442)은 종래의 스파이크 어닐 프로세스의 가열 프로파일(430)의 t50 피크 폭(432)보다 작다.
도 7은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 방법(500)의 흐름도를 도시한다. 방법(500)은 예로서 도 1의 열 처리 시스템(100)을 참조하여 논의될 것이다. 방법(500)은 임의의 적합한 플라즈마 처리 장치에서 구현될 수 있다. 도 7은 예시 및 논의를 위해 특정 순서로 수행되는 단계들을 도시한다. 본 명세서에 제공된 개시 내용을 이용하여, 당해 업계에서의 통상의 기술자는 본 명세서에 설명된 임의의 방법의 다양한 단계들이 본 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않으면서 생략, 확장, 동시 수행, 재배열 및/또는 수정될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 다양한 단계들(도시되지 않음)이 본 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않으면서 수행될 수 있다.
(502)에서, 방법(500)은 처리 챔버 내의 워크피스 지지부 상에 지지된 워크피스를 가열하기 시작하도록 열원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 처리 시스템(100)의 컨트롤러(190)는 처리 챔버(105) 내의 워크피스 지지부(130) 상에 지지된 워크피스(120)를 가열(즉, 이를 향해 광을 방출)하기 시작하도록 열원(들)(150)을 제어할 수 있다.
(504)에서, 방법(500)은 스파이크 어닐 프로세스 동안 워크피스의 온도를 나타내는 데이터를 온도 측정 시스템으로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 처리 시스템(100)은 워크피스(120)의 온도를 나타내는 데이터를 생성하고 전달할 수 있는 하나 이상의 온도 센서(180)를 포함할 수 있다.
또한, (506)에서, 방법(500)은 온도 설정점에 대해 워크피스의 온도를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 처리 시스템(100)의 컨트롤러(190)는 온도 설정점(예를 들어, 도 9에 설명된 온도 설정점(334))을 나타내는 데이터에 액세스할 수 있다. 온도 설정점은 스파이크 어닐 가열 프로파일과 연관된 가열 프로파일의 피크 온도의 약 20% 이내일 수 있다.
더욱이, (508)에서, 방법(500)은 워크피스의 온도가 온도 설정점에 도달하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 워크피스를 가열하는 것을 중단하도록 열원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 워크피스(120)의 온도가 온도 설정점에 도달하거나 이를 초과할 때, 컨트롤러(190)는 워크피스(120)를 가열(즉, 이를 향해 광을 방출)하는 것을 중단하도록 열원(들)(150)을 제어할 수 있다.
추가적으로, (510)에서, 방법은 워크피스의 온도가 온도 설정점에 도달하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 워크피스 위로 약 300 slm 이상의 속도로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 냉각 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 워크피스(120)의 온도가 온도 설정점에 도달하거나 이를 초과할 때, 컨트롤러(190)는 워크피스의 t50 피크 폭을 감소시키기 위해 워크피스(120) 위로 약 300 slm 이상의 속도로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 열 처리 시스템의 냉각 시스템(200)을 제어할 수 있다.
도 8은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 방법(600)의 흐름도를 도시한다. 방법(600)은 예로서 도 1의 열 처리 시스템(100)을 참조하여 논의될 것이다. 방법(600)은 임의의 적합한 플라즈마 처리 장치에서 구현될 수 있다. 도 8은 예시 및 논의를 위해 특정 순서로 수행되는 단계들을 도시한다. 본 명세서에 제공된 개시 내용을 이용하여, 당해 업계에서의 통상의 기술자는 본 명세서에 설명된 임의의 방법의 다양한 단계들이 본 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않으면서 생략, 확장, 동시 수행, 재배열 및/또는 수정될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 다양한 단계들(도시되지 않음)이 본 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않으면서 수행될 수 있다.
(602)에서, 방법(600)은 처리 챔버 내의 워크피스 지지부 상에 지지된 워크피스를 가열하기 시작하도록 열원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 처리 시스템(100)의 컨트롤러(190)는 처리 챔버(105) 내의 워크피스 지지부(130) 상에 지지된 워크피스(120)를 가열(즉, 이를 향해 광을 방출)하기 시작하도록 열원(들)(150)을 제어할 수 있다.
또한, (604)에서, 방법(600)은 워크피스를 가열하기 시작하도록 열원을 제어한 후에 시간 간격의 만료를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 처리 시스템(100)의 컨트롤러(190)는 약 5밀리초 내지 약 100밀리초 범위의 시간 간격과 같은 시간 간격(예를 들어, 도 10을 참조하여 설명된 시간 간격(420A))의 만료를 결정할 수 있다.
더욱이, (606)에서, 방법(600)은, 시간 간격의 만료 시, 워크피스를 가열하는 것을 중단하도록 열원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 처리 시스템(100)의 컨트롤러(190)는 시간 간격이 만료될 때 워크피스(120)를 가열(즉, 이를 향해 광을 방출)하는 것을 중단하도록 열원(들)(150)을 제어할 수 있다.
추가적으로, (608)에서, 방법(600)은 시간 간격이 만료되는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 워크피스 위로 약 300 slm 이상의 속도로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하도록 냉각 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시간 간격이 만료될 때, 컨트롤러(190)는 워크피스의 t50 피크 폭을 감소시키기 위해 워크피스(120) 위로 약 300 slm 이상의 속도로 냉각 가스를 흐르게 하도록 열 처리 시스템의 냉각 시스템(200)을 제어할 수 있다.
본 주제가 이의 특정의 예시적인 실시예에 관하여 상세히 설명되었지만, 당해 기술 분야에서 통상의 기술자는 전술한 것에 대한 이해를 획득함에 따라 이러한 실시예에 대한 대안, 이의 수정 및 이에 대한 균등물을 용이하게 생성할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 개시 내용의 범위는 한정이 아닌 예이며, 당해 기술 분야에서 통상의 기술자에게 자명한 바와 같이, 본 개시 내용은 본 주제에 대한 이러한 수정, 변형 및/또는 추가의 포함을 배제하지 않는다.

Claims (20)

  1. 반도체 워크피스(workpiece)의 급속 열 처리를 수행하기 위한 열 처리 시스템에 있어서,
    처리 챔버;
    상기 처리 챔버 내에서 워크피스를 지지하도록 구성된 워크피스 지지부;
    상기 워크피스를 가열하도록 구성된 열원;
    상기 워크피스의 온도를 나타내는 데이터를 생성하도록 구성된 온도 측정 시스템; 및
    상기 워크피스 지지부 상에 지지된 상기 워크피스 위로 냉각 가스를 흐르게 하도록 구성된 냉각 시스템
    을 포함하고,
    상기 냉각 시스템은 냉각 평면에 배열된 복수의 냉각 튜브를 포함하고, 상기 복수의 냉각 튜브의 각각의 냉각 튜브는 유입구 개구 및 복수의 유출구 개구를 갖는, 열 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 시스템은 상기 복수의 냉각 튜브의 상기 유입구 개구에 결합되어 상기 복수의 냉각 튜브를 통해 상기 복수의 냉각 튜브의 상기 복수의 유출구 개구 밖으로 가스 소스로부터의 상기 냉각 가스를 제공하는 가스 공급부를 더 포함하고,
    상기 열 처리 시스템은, 약 300 slm 이상의 속도로 상기 처리 챔버 내로 냉각 가스의 흐름을 제공하여 열 프로세스 동안 워크피스의 t50 피크 폭을 감소시키기 위하여 상기 워크피스의 온도를 나타내는 상기 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 열원 및 상기 냉각 시스템을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는, 열 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 튜브는 4개의 냉각 튜브를 포함하고, 상기 4개의 냉각 튜브 중 바로 인접한 냉각 튜브들은 서로 수직으로 위치 설정되는, 열 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 튜브의 상기 복수의 유출구 개구 각각의 축은 상기 워크피스에 의해 정의되는 워크피스 평면을 향하여 상기 냉각 평면에 대해 각을 이루는, 열 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 튜브의 상기 복수의 유출구 개구는 상기 워크피스의 중심 축으로부터 반경 방향으로 이격되는, 열 처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 튜브의 상기 복수의 유출구 개구 각각은 상기 워크피스의 중심 축으로부터 상이한 반경 방향 거리에 있는, 열 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 튜브 각각의 상기 복수의 유출구 개구 중 인접한 유출구 개구들 사이의 상기 반경 방향 거리는 상기 워크피스의 상기 중심 축으로부터의 반경 방향 거리가 증가함에 따라 감소하는, 열 처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 튜브는 석영(quartz) 재료로 구성되는, 열 처리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 튜브는 상기 워크피스의 중심 축으로부터 이격되는, 열 처리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 평면은 상기 워크피스의 워크피스 평면에 평행한, 열 처리 시스템.
  11. 스파이크 어닐 급속 열 프로세스(spike anneal rapid thermal process)를 수행하기 위한 방법에 있어서,
    하나 이상의 제어 장치에 의해, 처리 챔버 내의 워크피스 지지부 상에 지지된 워크피스(workpiece)를 가열하기 시작하도록 열원을 제어하는 단계;
    상기 하나 이상의 제어 장치에 의해, 온도 측정 시스템으로부터 상기 워크피스의 온도를 나타내는 데이터를 수신하는 단계;
    상기 하나 이상의 제어 장치에 의해, 상기 워크피스의 온도를 온도 설정점에 대해 모니터링하는 단계;
    상기 하나 이상의 제어 장치에 의해, 상기 워크피스가 상기 온도 설정점에 도달하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 워크피스를 가열하는 것을 중단하도록 상기 열원을 제어하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 제어 장치에 의해, 상기 워크피스가 상기 온도 설정점에 도달하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 워크피스 위로 약 300 slm 이상의 속도로 냉각 가스를 흐르게 하기 시작하여 상기 워크피스의 t50 피크 폭을 감소시키도록, 냉각 평면에 배열된 복수의 냉각 튜브를 포함하는 냉각 시스템을 제어하는 단계 - 상기 복수의 냉각 튜브의 각각의 냉각 튜브는 유입구 개구와 복수의 유출구 개구를 가짐 -
    를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 시스템은 상기 복수의 냉각 튜브의 상기 유입구 개구에 결합되어 상기 복수의 냉각 튜브를 통해 상기 복수의 냉각 튜브의 상기 복수의 유출구 개구 밖으로 가스 소스로부터의 상기 냉각 가스를 제공하는 가스 공급부를 더 포함하고,
    상기 냉각 시스템의 상기 가스 공급부는 상기 냉각 가스의 공급 속도를 변경하도록 제어 가능한, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제어 장치에 의해, 상기 워크피스를 회전시키도록 상기 워크피스 지지부를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 급속 열 처리 장치를 위한 냉각 시스템에 있어서,
    냉각 평면에 배열된 4개의 냉각 튜브 - 각각의 냉각 튜브는 중심 축을 향해 반경 방향으로 연장되며, 각각의 냉각 튜브는 유입구 개구 및 복수의 유출구 개구부를 가짐 -; 및
    상기 4개의 냉각 튜브의 상기 유입구 개구에 결합되어 상기 4개의 냉각 튜브를 통해 상기 4개의 냉각 튜브의 상기 복수의 유출구 개구 밖으로 가스 소스로부터의 냉각 가스를 제공하는 가스 공급부
    를 포함하고,
    상기 4개의 냉각 튜브의 상기 복수의 유출구 개구 각각은 상기 중심 축으로부터 상이한 반경 방향 거리에 있는, 냉각 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 4개의 냉각 튜브의 상기 복수의 유출구 개구는 상기 중심 축으로부터 반경 방향으로 이격되는, 냉각 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 4개의 냉각 튜브 각각의 상기 복수의 유출구 개구 중 인접한 유출구 개구들 사이의 상기 반경 방향 거리는 상기 중심 축으로부터의 반경 방향 거리가 증가함에 따라 감소하는, 냉각 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 4개의 냉각 튜브의 상기 복수의 유출구 개구 각각은 동일한 단면적을 갖는, 냉각 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 4개의 냉각 튜브는 석영 재료로 구성되는, 냉각 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 4개의 냉각 튜브 중 바로 인접한 냉각 튜브들은 서로 수직으로 위치 설정되는, 냉각 시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 4개의 냉각 튜브의 복수의 유출구 개구 각각의 축은 상기 냉각 평면에 대해 각을 이루는, 냉각 시스템.
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