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KR101046014B1 - Ｕｖ 보조 열 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Ｕｖ 보조 열 처리 장치 및 방법 Download PDF

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KR101046014B1
KR101046014B1 KR1020087029395A KR20087029395A KR101046014B1 KR 101046014 B1 KR101046014 B1 KR 101046014B1 KR 1020087029395 A KR1020087029395 A KR 1020087029395A KR 20087029395 A KR20087029395 A KR 20087029395A KR 101046014 B1 KR101046014 B1 KR 101046014B1
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chamber
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energy
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KR1020087029395A
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죠셉 마이클 라니시
요시타카 요코타
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Publication date
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Publication of KR20090012348A publication Critical patent/KR20090012348A/ko
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Abstract

본 발명은 반도체 기판으로 열 공정을 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 열 처리 챔버는 적외선 공급원 및 UV 방사선 공급원과 같은 두 개의 상이한 에너지 공급원을 포함한다. UV 방사선 공급원 및 적외선 공급원은 홀로 또는 조합하여 이용될 수 있어 열 처리 챔버 내에 열을 공급하고, 전자를 활성화시키거나 활성종을 생성한다.

Description

ＵＶ 보조 열 처리 장치 및 방법 {UV ASSISTED THERMAL PROCESSING}
본 발명은 일반적으로 반도체 처리 도구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 UV 방사선 공급원을 구비한 열 처리 도구에 관한 것이다.
통상적으로 'RTP' 로서 지칭되는, 급속 열 처리는 수초 내에 상온으로부터 약 1000℃까지 갈 수 있는 열의 매우 짧고 강한 분출을 기판에 가한다. RTP 기술은 증착 필름, 결정 격자의 특성을 변화시키기 위해 이용된다. RTP는 일반적으로 기판 표면의 어닐링, 실리사이데이션(silicidation) 및 산화와 같은 공정들을 포함한다.
일반적으로, RTP 챔버는 방사 열 공급원 또는 램프, 챔버 바디, 및 기판 지지 링을 포함한다. 램프는 통상적으로 챔버 바디의 상부면에 장착되어 램프에 의해 발생된 에너지가 챔버 바디 내의 기판 지지 링에 의해 지지되는 기판 상에 방사하도록 한다. 석영 윈도우는 통상적으로 램프로부터 기판으로 에너지의 전달을 용이하게 하도록 챔버 바디의 상부면에 배치된다. 외부 모터는 보통 기판에 비균일하게 가열하는 램프에 의해 발생되는 방사 에너지의 변화를 보상하기 위해 지지 링 및 기판을 회전하기 위해 이용된다. 통상적으로, 급속 열 공정은 더 향상된 균일성을 얻기 위하여 감소된 압력으로 수행된다.
열 산화는 통상적으로 게이트 산화물로서 이용되는 산화물의 매우 얇은 층을 성장시키기 위해 이용된다. 종래 기술의 RTP 챔버에서 수행되는 산화 공정은 보통 산화물 층을 형성하기 위하여 이용되는 산소 또는 다른 종을 손상시키고 기판 표면 상에 발생되는 산소 또는 다른 종의 확산을 충분히 허용할 정도로 충분히 높은 RTP 챔버에서의 온도의 상승을 포함한다. 산소 또는 다른 종을 손상시키기 위해 요구되는 온도는 통상적으로 충분한 확산을 유발하기 위해 요구되는 온도 보다 더 높다. 산소 또는 다른 종을 손상시키기 위해 요구되는 높은 온도는 열 노출을 증가시키고, 다른 구조물 내부의 원하지 않는 확산을 증진시킨다.
따라서, 증가되는 챔버 온도의 요구없이 산화 또는 다른 급속 열 공정을 수행하기 위한 장치 및 방법에 대한 요구가 있었다.
본 발명은 반도체 기판의 급속 열 처리를 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 기판을 열 처리하기 위한 장치를 제공한다. 장치는 챔버 및 챔버 내부에 배치되는 UV 방사 조립체를 포함한다. 장치는 챔버 상의 석영 윈도우를 통하여 챔버 내로 에너지를 방사하도록 구성되는 외부 방사 조립체를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기판을 열 처리하기 위한 장치를 제공한다. 장치는 상부 윈도우를 가지는 챔버, 챔버 내부에 장착되고 상부 윈도우 쪽의 처리면을 구비한 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지부, 챔버 외부에 배치되고 상부 윈도우를 통하여 에너지를 방사하도록 구성되는 제 1 에너지 조립체, 및 기판 지지부 위의 챔버 내부에 장착되는 제 2 에너지 조립체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기판을 열 처리하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 챔버 내에 기판을 위치시키는 단계, 챔버로 열을 공급하도록 제 1 에너지 공급원을 인가하는 단계, 및 챔버 내에 활성종을 발생시키도록 제 2 에너지 공급원을 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상술된 특징이 더 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간단히 요약된 본 발명의 더욱 특별한 설명이 실시예들을 참조할 수 있으며, 이 실시예들 중 일부는 첨부된 도면에 도시된다. 그러나, 첨부된 도면은 본 발명의 단지 통상적인 실시예를 도시하며 따라서 본 발명의 범위를 제한것으로 고려되지 않으며, 본 발명은 다른 균등한 효과의 실시예를 인정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 처리 챔버의 부분 사시도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV(자외선) 조립체의 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 처리 챔버의 단면도이며,
도 4는 도 3의 열 처리 챔버의 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 조립체의 사시도이며,
도 6은 도 5의 UV 조립체에 이용되는 전형적인 반사기의 사시도이며,
도 7은 도 5의 UV 조립체를 가지는 열 처리 챔버의 단면도이다.
본 발명은 반도체 기판의 열 처리를 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 열 처리 챔버는 적외선 공급원 및 UV 방사선 공급원과 같은, 두 개의 상이한 방사선 에너지 공급원을 포함한다. UV 방사선 공급원 및 적외선 공급원은 열을 공급하고, 일렉트로닉스를 활성화하도록, 또는 활성종을 생성하도록 홀로 또는 조합하여 이용될 수 있다. 급속 열 처리, 어닐링, 및 산화와 같은 다수의 공정은 열 처리 챔버에서 수행될 수 있어 결과가 개선된다. 적외선 및 UV 방사선의 조합 이용은 표면 선택 반응을 가능하게 하며 이는 어느 하나의 방사선 하나만 이용함으로써 가능하지 않다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 열 처리 챔버(100)의 사시도이다. 열 처리 챔버(100)는 일반적으로 램프 조립체(110), 및 그 안에 배치되는 UV 조립체(120)를 가지는 챔버(130)를 포함한다. 일 실시예에서, 챔버(130)는 진공 챔버이다. 또 다른 실시예에서, 챔버(130)는 대기 챔버(atmospheric chamber)이다. 램프 조립체(110)는 챔버(130) 위에 위치하여 챔버(130)의 석영 윈도우(114)를 경유하여 챔버(130)에 열을 공급하도록 구성된다. 램프 조립체(110)는 챔버(130) 내에 배치되는 기판(101)에 테일러된(tailored) 적외선 가열 수단을 제공하도록 구성된 다수의 텅스텐-할로겐 램프와 같은, 가열 요소를 수용하도록 구성된다. UV 조립체(120)는 예를 들면 챔버(130) 내의 기판(101)의 표면 상에 반응을 위한 활성종을 발생하도록, 챔버(130)에 UV 공급원을 제공하도록 구성된다.
램프 조립체(110)는 일반적으로 다수의 광 파이프(111)를 가지는 방사선 에너지 파이프 조립체(112)를 포함한다. 광 파이프(111)는 스테인레스 강, 황동, 알 루미늄 또는 다른 금속으로 제조될 수 있다. 각각의 광 파이프(111)는 방사선 에너지 공급원, 예를 들면 텅스텐-할로겐 램프를 수용하도록 구성된다. 광 파이프(111)의 단부는 상부 냉각 벽(116) 및 하부 냉각 벽(117) 내의 개구로 브레이징 또는 웰딩된다. 원통형 벽(118)은 상부 냉각 벽(116) 및 하부 냉각 벽(117)의 주변 에지에 브레이징 또는 웰딩된다. 일 실시예에서, 광 파이프(111)는 6각 배치로 배치될 수 있다. 냉매는 공정 동안 광 파이프(111)를 냉각하여 벽(116, 117 및 118)을 저온으로 유지하도록 입구(109)를 통하여 램프 조립체(110)로 순환할 수 있다.
챔버(130)는 일반적으로 석영 윈도우(114) 및 바닥 벽(도시안됨)을 구비한 챔버 벽(139)을 형성하는 원형 측벽(140)을 포함한다. 측벽(140)은 가스 공급원 및 펌프를 구비한 챔버 벽(139)에 연결되도록 구성되는 입구(131) 및 출구(도시안됨)를 가질 수 있다. 슬릿 밸브는 챔버 용적(139) 내에 위치하는 기판 지지부(138) 상/로부터 기판을 낙하/회수하기 위한 로봇을 위해 측벽 상에 개구(137)로 적용될 수 있다. 기판 지지부(138)는 중앙 축선에 대해 수직으로 이동하여 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.
UV 조립체(120)는 일반적으로 챔버 용적(139)의 상부에 배치된다. 일 실시예에서, UV 조립체(120)는 챔버(130)로 " 플러그 인(plugged into) "될 수 있는 모듈의 형태를 취할 수 있다. UV 조립체의 상이한 설계는 상이한 설계 방법을 적용하도록 챔버(130) 내로 교체가능하게 플러그될 수 있다. 도 2는 도 1의 열 처리 챔버(100)에 이용되는 UV 조립체(120)의 사시도이다. UV 조립체(120)는 일반적으 로 상부(124), 바닥(125) 및 측벽(121)을 포함하여, 내부에 UV 용적(129)을 형성한다. 바닥(125)의 개구(126b)는 도 1에 도시된 챔버(130)의 챔버 벽(139)을 구비한 UV 용적(129)을 연결하도록 구성된다. 상부(124)의 개구(126a)는 도 1의 석영 윈도우(114)로 UV 용적(129)을 노출하여, 공정 동안 램프 조립체(110)로부터 챔버 용적(139)으로의 방사선 에너지를 위한 통로를 제공한다.
UV 조립체(120)는 UV 조립체(120)의 마주하는 측벽들(121)로부터 연장하는 양 단부를 구비한 다수의 석영 튜브(123)를 더 포함한다. 석영 튜브(123)의 각각의 단부 상에, 제거가능한 캡(127)은 밀봉을 위해 이용될 수 있다. 각각의 석영 튜브(123)는 내부에 UV 램프(122)를 수용하도록 구성된다(도 1에 도시됨).
UV 램프(122)는 전원에 의해 여기를 위해 제논(Xe) 또는 수은(He)과 같은 하나 또는 그 이상의 가스로 채워지는 밀봉된 플라즈마 전구를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전원은 마그네트론의 에너자이즈 필라멘트(energize filament)를 포함하기 위하여 종래의 UV 전원 또는 하나 또는 그 이상의 트랜스포머일 수 있다. E또 다른 실시예에서, 전원은 UV 램프 전구 내에 가스를 여자할 수 있는 무선 주파수(RF) 에너지 공급원을 도입할 수 있다. 일 실시예에서, UV 램프 전구는 254nm 및 185nm의 방사선을 생성하도록 저압 Hg 또는 다른 저압 UV 생성 방전을 가질 수 있다.
일 실시예에서, UV 램프(122)는 석영 튜브(123)들 중 하나에 위치될 수 있어 UV 램프(122)의 전극이 UV 용적(129) 외부에 돌출되거나 적어도 램프 조립체(110)의 방사선 에너지로부터 상부(124)에 의해 덮혀지도록 하여 전극이 과열되지 않도 록 하여 UV 램프(122) 내에 압력을 제어하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 열 처리 챔버(200)의 단면도이다. 도 4는 4-4를 따른 도 2의 열 처리 챔버(200)의 단면도이다. 열 처리 챔버(200)는 일반적으로 램프 조립체(210), 및 UV 조립체(220)를 배치하는 챔버(230)를 포함한다. 램프 조립체(210)는 챔버(230) 위에 위치설정되고 챔버(230)의 석영 윈도우(214)를 경유하여 챔버(230)로 열을 공급하도록 구성된다. 램프 조립체(210)는 테일러된 적외선 가열 수단을 챔버(230) 내에 배치되는 기판(201)으로 제공하도록 구성되는 다수의 텅스텐-할로겐 램프와 같은, 가열 공급원을 수용하도록 구성된다. UV 유닛은 UV 공급원을 챔버(230)에 제공하도록, 예를 들면, 챔버(230) 내에 기판(201)의 표면 상의 반응을 위해 활성종을 발생하도록 한다.
램프 조립체(210)는 일반적으로 다수의 광 파이프(211)를 포함한다. 광 파이프(211)는 스테인레스 강, 황동, 알루미늄 또는 다른 금속으로 제조될 수 있다. 각각의 광 파이프(211)는 방사선 에너지 공급원(208)을 수용하도록, 예를 들면 텅스텐-할로겐 램프를 적외선 방사선의 형태로 챔버 용적(239)으로 열을 제공하도록 구성된다. 광 파이프(211)의 단부는 상부 냉각 벽(216) 및 하부 냉각 벽(217) 내의 개구로 브레이징 또는 웰딩된다. 원통형 벽(218)은 상부 냉각 벽(216) 및 하부 냉각 벽(217)의 주변 에지에 브레이징 또는 웰딩된다. 일 실시예에서, 광 파이프(211)는 6각 배치로 배치될 수 있다. 냉매는 공정 동안 입구(209)를 통하여 램프 조립체(210)로 순환될 수 있어 벽을 저온으로 냉각되도록 한다. 방사선 에너지 공급원(208)의 각각은 챔버 벽(239)으로 균일한 또는 테일러된 가열 프로파일을 달 성하도록 각각의 방사 에너지 공급원(208)의 에너지 레벨을 제어할 수 있는 제어기(207)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 방사선 에너지 공급원(208)은 다수의 방사형 밴드에 그룹화될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 방사선 에너지 공급원9208)은 개별적으로 제어될 수 있다.
챔버(230)는 일반적으로 석영 윈도우(214) 및 바닥 벽(도시안됨)을 구비한 챔버 벽(239)을 형성하는 원형 측벽(240)을 포함한다. 측벽(240)은 하나 또는 그 이상의 가스를 챔버 벽(239)으로 제공하도록 구성되는 가스 공급원(235)으로 적용되는 입구(231)를 가진다. 일반적으로 입구(231)의 측벽(240)의 마주하는 측부에 배치되는, 출구(234)는 펌프(236)에 적용된다. 슬릿 밸브(도시안됨)는 챔버 용적(239) 내에 배치되는 기판 지지부(238) 상에/로부터 기판(201)을 낙하 및/또는 회수하기 위한 로봇을 위해 측벽(240) 상의 개구(237)(도 4에 도시됨)에 적용될 수 있다. 기판 지지부(238)는 중앙 축선에 대해 수직으로 이동하여 회전하도록 구성될 수 있다.
UV 조립체(220)는 일반적으로 챔버 용적(239)의 상부에 배치된다. 일 실시예에서, UV 조립체(220)는 챔버(230)로 "플러그 인"될 수 있는 모듈의 형태를 취할 수 있다. UV 조립체(220)는 도 2의 UV 조립체에 유사할 수 있다. 다수의 석영 튜브(223)는 UV 조립체(220)의 마주하는 측부들(221)로부터 연장하는 양 단부를 구비한 평행한 방식으로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, UV 조립체(220)는 수평면 상에 균일하게 분배되는 약 15개의 석영 튜브(223)를 포함할 수 있다. UV 램프(222)는 원하는 UV 리소스(resource)를 제공하도록 석영 튜브(223)의 각각에 배치될 수 있다. UV 램프(222)를 둘러싸도록 석영 튜브(223)를 이용함으로써, 손상된 UV 램프(222)의 결과로서 챔버(230)로 입자 오염물 또는 다른 손상을 방지할 수 있다. 도 4를 참조하면, 다수의 성경 튜브(223)의 각각이 측벽(221)으로부터 돌출된다. 각각의 성경 튜브(223) 내부에 UV 램프(222)는 UV 램프(223)의 두 개의 전극(241)이 챔버 용적(239) 외부에 있도록 배치된다. 전극(241)은 UV 램프(222)의 각각에 독립적으로 에너지 공급원을 제공하도록 구성된 전원(206)으로 적용된다. 캡(227)은 석영 튜브(223)를 둘러싸기 위해 이용될 수 있다. 밀봉부(242)는 챔버 용적(239)를 밀봉하도록 각각의 석영 튜브(223) 및 측벽(221)의 인터페이스 근처에 이용될 수 있다.
UV 조립체(220) 및 램프 조립체(210)는 챔버(230) 내부에 열을 공급하고, 표면 사이트를 활성화하고, 또는 활성종을 형성하도록 홀로 또는 조합하여 이용될 수 있다. 급속 열 처리, 어닐링, 및 산화와 같은 다수의 공정은 급속 열 처리 챔버(200)에서 형성될 수 있다.
산화 공정 동안, 램프 조립체(210)는 챔버 용적(239)에 배치되는 기판(201)으로 적외선 방사선의 형태로 열을 제공하기 위하여 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 램프 조립체(210)는 기판(201) 내의 실리콘 이산화물 제품 층을 통하여 산소의 확산을 가능하게 하는 온도로 균일하게 기판(201)을 급속하게 가열하기 위하여 조정될 수 있다. UV 조립체(220)는 입구(231)를 통하여 챔버 용적(239)에 공급되는 전구체로부터 활성종을 발생하기 위한 UV 방사선을 제공하기 위하여 이용될 수 있다. UV 램프(222) 내부의 압력이 충분히 낮고, 비록 UV 램프(222)가 램프 조립 체(210)의 방사선 경로에 위치하지만, UV 조립체(222)는 램프 조립체(210)로부터 매우 제한된 양의 방사선 에너지를 흡수한다. 석영 튜브(223)는 램프 조립체(210)로부터 소정의 방사선 에너지를 흡수할 수 있다. 일 실시예에서, 석영 튜브(223)는 램프 조립체(210)로부터 방사선 에너지 프로파일로의 장애를 최소화하도록 사각형 단면을 가질 수 있다.
UV 조립체(220)로부터 UV 방사선은 기판 상의 필름을 처리하기 위한 원하는 활성종을 발생할 수 있는 전구체에 방사선을 조사하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 전구체는 질소, 산소 또는 불소로 이루어지거나 포함할 수 있다. 그러나, 다른 활성종 및 전구체가 이용될 수 있다. UV 방사선 공급원은 상이한 활성종을 발생하도록 테일러링될 수 있다. 일 실시예에서, UV 방사선 공급원의 테일러링은 상이한 파장의 UV 방사선을 방사하도록 UV 램프 전구 내부의 가스 압력을 조정함으로써 달성될 수 있다.
일 실시예에서, UV 방사선은 도 2의 열 처리 챔버와 같은, 반응성 표면을 가열하기 위하여 적외선 방사선 공급원을 가지는 열 처리 챔버 내의 산소(O2), 오존(O3), 아산화질소(N2O), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 물(H20), 또는 이들의 조합물로부터 반응성 표면 근처의 반응성이 높은 산화물 종을 생성하기 위하여 이용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, UV 방사선은 도 2의 열 처리 챔버와 같은, 반응성 표면을 가열하기 위하여 적외선 방사선 공급원을 가지는 열 처리 챔버에 암모니아(NH3), 질소 가스(N2), 히드라진, 아민, 또는 이들의 조합물 근처의 반응성이 높은 반응성 질소 종을 생성하기 위하여 이용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, UV 방사선은 도 2의 열 처리 챔버(200)와 같은, 반응성 표면을 가열하도록 적외선 방사선 공급원을 가지는 열 처리 챔버 내에 질소 산화물 또는 아질산 산화물로부터 반응성 표면 근처에 반응성이 높은 산화물/질화물 종을 생성하기 위하여 이용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, UV 방사선은 도 3의 열 처리 챔버(200)와 같은, 반응성 표면을 가열하도록 적외선 방사선 공급원을 가지는 열 처리 챔버 내의 NF3, F2, CF4, SF6, C2F6, CCl4, C2Cl6 또는 이들의 조합물로부터 반응성 표면 근처에 반응성이 높은 불소 종을 형성하기 위하여 이용될 수 있다. 반응성 불소 종을 발생하도록 UV 방사선 에너지를 이용할 때, 석영 튜브(223)는 불소 내성 재료로부터 제조된 튜브에 의해 대체될 수 있다.
적외선 및 UV 방사선의 조합된 이용은 어느 하나 방사선을 홀로 이용함으로써 가능하지 않는 표면 선택 반응을 가능하게 한다. 하나의 양태에서, 표면 선택 반응은 조작 방사율 차이의 결과로서 UV 작용 및 차이 표면 가열을 조합함으로써 달성될 수 있다.
UV 방사선 공급원 및 적외선 방사선 공급원 둘다로 열 처리 챔버의 이러한 구성의 수 개의 장점이 있다. 하나의 양태에서, 산화와 같은, 소정의 공정 상의 UV 및 적외선 방사선 둘다를 이용함으로써 활성종을 발생하기 위하여 적외선 방사 선을 이용하는 대신 활성종을 발생하도록 UV 방사선을 이용함으로써 감소될 수 있다.
또 다른 양태에서, UV 방사선 공급원 및 적외선 방사선 공급원의 독립적인 제어는 공정 결과의 균일도를 강화한다. 더욱 특별하게는, 도 3의 램프 조립체(210)와 같은, 적외선 방사선 공급원은 적외선 방사선 분포를 테일러링함으로써 급속 가요성 기판 온도 제어를 가능하게 하며, 도 3의 UV 조립체(220)와 같은, UV 방사선 공급원은 활성 종 및 활성 사이트 발생을 위한 독립적으로 테일러된 UV 분포를 가능하게 한다.
또 다른 양태에서, 적외선 방사선 영역 내에 UV 방사선 공급원을 위치설정하는 구성은 챔버 내에서 기상 및 기판 처리면 상의 양 방사선 타입의 균일도의 향상된 최적화를 가능하게 한다.
또한, 챔버 내부에 기상을 방사하기 위하여 UV 방사선을 이용함으로써, 이러한 구성은 다른 원하지 않는 반응 또는 재조합에 의한 손실을 최소화하고 이용 장소에 근접하게 높은 활성종의 형성을 가능하게 하는 기판 표면의 근처에 활성종을 생성한다.
또한, 구성은 또한 플라즈마를 이용하는 것과 같이, 종래 기술의 방법 보다 더 높은 압력으로 활성종의 발생을 가능하게 하기 때문에 기판 표면으로부터 휘발성 재료의 지연 손실의 장점을 가진다. 기판 표면으로부터 휘발성 재료의 손실은 일반적으로 바람직하지 않으며 이는 원하는 표면 피쳐의 손실, 최적 표면의 응축물 파울링(fouling) 그리고 입자 발생을 초래하기 때문이다. 더 높은 압력은 종종 기 판 표면으로부터 휘발성 재료의 지연 손실에서 종종 유용하다. 그러나, 종래 기술에서, 플라즈마와 같은 활성종을 발생하는 방법은 일반적으로 낮은 총 가스 압력을 요구하여 플라즈마의 이온화된 영역 외부의 활성종의 누출을 허용하고 이온화된 영역 외부에 기판을 유지한다. 높은 밀도의 플라즈마는 종종 고열 처리를 위한 케이스가 되는 종종 매우 높은 온도에 대해 재료 노출이 후속될 수 있는 오염물 발생된다.
더욱이, 기판 표면 및 기상 둘다에 방사하기 위한 UV 방사선의 이용은 활성 사이트 및 활성종의 동시 생성으로부터 강화된 동역학을 초래할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 UV 조립체(320)의 사시도를 도시한다. UV 조립체(320)는 열 처리 챔버(도 1의 100 및 도 3의 200)와 같은, 열 처리 챔버에 UV 방사선을 제공하기 위해 이용될 수 있다. UV 조립체(320)는 일반적으로 다각형을 형성하도록 다수의 조인트(324)에 의해 다수의 측벽(321) 조인트를 포함한다. 일 실시예에서, 다각형은 도 5에 도시된 바와 같이 정사각형이다. 석영 튜브(323)에 둘러싸인 UV 램프(322)는 일반적으로 다수의 측벽(321)의 각각의 내부에 배치된다. 각각의 UV 램프(322) 및 석영 튜브(323)는 두 개의 이웃하는 조인트(324) 내로 연장하고 UV 램프(322)의 전극은 UV 조립체(320)가 배치되는 챔버 내부에 소정의 방사선으로부터 차폐될 수 있다. 이러한 구성은 기상을 향하여 더 많이 그리고 기판 표면을 향하여 더 적게 UV 방사선 에너지를 지향시킨다. 세락덱스(XERADEX)(등록상표) 램프와 같은, 단일 단부형 UV 램프가 이러한 구성 안에 이용될 수 있다.
다수의 반사기(327)는 일반적으로 원하는 방향으로 대응하는 UV 램프(322)로부터 UV 방사선을 반사하도록 다수의 측벽들 각각을 따라 위치설정된다. 반사기(327)는 일반적으로 원하는 기능을 달성하도록 설계된 단면 형상을 가진다. 일 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 반사기(327)들 각각의 단면 형상은 포물선 곡선이다. 대응하는 UV 램프(322)의 중앙은 포물선 곡선의 초점(328)에 배치된다. UV 램프(322)로부터 방사선 비임(329)이 반사기(327)에 도달할 때, 반사기(327)는 방사선 비임(329)을 UV 램프(322)에 의해 형성된 다각형 내부로 아마도 기판 처리면에 대해 평행하게 반사한다. 반사기(327)의 단면 형상은 또한 타원형 또는 다른 형상이다. 반사기(327)는 유효하게 UV 방사선을 반사하는 유전체 필름의 적층부로부터 또는 알루미늄 또는 은과 같은 금속으로 제조된 반사면을 가질 수 있다. 반사기(327)의 이용은 처리되는 기판의 표면 상의 UV 노출을 최소화하기 위해 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 반사기(327)는 또한 미이크로파 전원에 의해 동력이 공급되는 UV 램프를 위한 마이크로파 공동으로서 이용될 수 있다.
도 7은 도 5의 UV 조립체(320)를 가지는 열 처리 챔버(300)의 단면도이다. 열 처리 챔버(300)는 UV 조립체(220)가 UV 조립체(320)에 의해 대체되는 것을 제외하고 도 3의 열 처리 챔버(200)와 유사하다. 도 7에 도시된 바와 같이, UV 램프(322)는 램프 조립체(210)의 방사선 영역 외부에 있다. 이러한 구성은 공정 동안 석영 튜브(323)에 의한 에너지 흡수 및 기판(201) 상의 UV 방사선을 최소화한다.
전술된 것은 본 발명의 실시예에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가 실 시예는 본 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 발명될 수 있으며, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (22)

  1. 기판 열 처리용 장치로서,
    석영 윈도우를 가지며 챔버 용적을 형성하는 챔버,
    상기 챔버에 결합되며 상기 챔버 용적으로 하나 또는 둘 이상의 처리 가스를 제공하도록 구성되는 가스 공급원,
    상기 챔버 용적 내부에 장착되고 상기 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지부,
    상기 기판 지지부에 의해 지지되는 상기 기판을 향하여 상기 석영 윈도우를 통하여 상기 챔버 용적 내로 에너지를 방사하도록 구성되는 외부 방사선 에너지 조립체, 및
    상기 챔버 용적 내의 상기 챔버 내부에 배치되는 UV 방사선 조립체를 포함하며,
    상기 UV 방사선 조립체는 다수의 UV 램프 및 다수의 반사기를 포함하며,
    상기 다수의 반사기 각각은 상기 기판에 대해 실질적으로 평행한 대응 UV 램프로부터 UV 방사선을 반사하도록 구성되며, 상기 다수의 반사기 각각은 포물선 형상의 단면을 가지며 상기 대응 UV 램프가 상기 포물선 형상의 단면의 초점에 위치하는,
    기판 열 처리용 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 UV 램프의 전극은 상기 챔버 외부에 배치되는,
    기판 열 처리용 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 UV 램프는 상기 기판의 처리면을 둘러싸는 다각형을 따라 배치되는,
    기판 열 처리용 장치.
  6. 삭제
  7. 기판을 열 처리하기 위한 장치로서,
    석영 윈도우를 가지며 챔버 용적을 형성하는 챔버,
    상기 챔버 용적 내부에 장착되고 상기 기판을 지지하도록 구성되며 상기 기판의 하나의 표면이 상기 석영 윈도우를 향하는, 기판 지지부,
    상기 챔버에 결합되고 상기 챔버 용적으로 하나 또는 둘 이상의 처리 가스를 제공하도록 구성되는, 가스 공급원,
    상기 챔버 외부에 배치되고 상기 기판의 표면을 향하여 상기 석영 윈도우를 통하여 에너지를 방사하도록 구성되는, 제 1 에너지 조립체, 및
    상기 챔버 용적 내부에 장착되고 상기 챔버 용적 내의 하나 또는 둘 이상의 처리 가스로부터 활성종을 생성하도록 구성되는 제 2 에너지 조립체를 포함하는,
    기판 열 처리용 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 에너지 조립체는 자외선(UV) 에너지를 제공하도록 구성되는,
    기판 열 처리용 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 에너지 조립체는 서로에 대해 평행하게 배치되는 다수의 UV 램프를 포함하는,
    기판 열 처리용 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 에너지 조립체는 상기 기판의 표면을 둘러싸는 다각형에 배치되는 다수의 UV 램프를 포함하는,
    기판 열 처리용 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 에너지 조립체는 다수의 반사기를 더 포함하며, 상기 다수의 반사기 각각은 상기 기판의 처리면에 대해 실질적으로 평행한 대응 UV 램프로부터 UV 방사선을 반사하도록 구성되는,
    기판 열 처리용 장치.
  12. 기판을 열 처리하기 위한 방법으로서,
    챔버 용적을 형성하는 챔버를 제공하는 단계,
    상기 챔버의 챔버 용적에 상기 기판을 위치설정하는 단계,
    상기 챔버의 석영 윈도우를 통하여 상기 챔버 용적을 향하여 방사선 에너지를 공급함으로써 상기 기판을 가열하기 위하여 제 1 에너지 공급원을 인가하는 단계,
    상기 챔버 용적으로 처리 가스를 공급하는 단계, 및
    상기 챔버 용적 내의 상기 처리 가스로부터 활성종을 발생하도록 제 2 에너지 공급원을 인가하는 단계를 포함하는,
    기판 열 처리용 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 에너지 공급원은 상기 챔버 외부에 배치되는 다수의 가열 램프를 포함하고 상기 제 2 에너지 공급원은 상기 챔버 용적 내에 배치되는 다수의 UV 램프를 포함하는,
    기판 열 처리용 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 에너지 공급원을 인가하는 단계는 상이한 활성종 발생을 위해 방사선 분포를 테일러링하는 단계를 포함하는,
    기판 열 처리용 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 방사선 분포를 테일러링하는 단계는 상이한 파장의 UV 방사선을 방사하도록 상기 다수의 UV 램프 내부의 가스 압력을 조정하는 단계를 포함하는,
    기판 열 처리용 방법.
  16. 삭제
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