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KR20230121103A - 가스 샤워헤드 조립체를 갖는 워크피스 프로세싱 장치 - Google Patents

가스 샤워헤드 조립체를 갖는 워크피스 프로세싱 장치 Download PDF

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Publication number
KR20230121103A
KR20230121103A KR1020237023635A KR20237023635A KR20230121103A KR 20230121103 A KR20230121103 A KR 20230121103A KR 1020237023635 A KR1020237023635 A KR 1020237023635A KR 20237023635 A KR20237023635 A KR 20237023635A KR 20230121103 A KR20230121103 A KR 20230121103A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
workpiece
processing device
processing chamber
disposed
Prior art date
Application number
KR1020237023635A
Other languages
English (en)
Inventor
마이클 양
윤 양
마누엘 손
실케 햄
알렉스 완시들러
디터 헤즐러
랄프 브레멘즈도르퍼
Original Assignee
매슨 테크놀로지 인크
베이징 이타운 세미컨덕터 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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 매슨 테크놀로지 인크, 베이징 이타운 세미컨덕터 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 filed Critical 매슨 테크놀로지 인크
Publication of KR20230121103A publication Critical patent/KR20230121103A/ko

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Abstract

워크피스의 열처리를 위한 프로세싱 장치가 제시된다. 상기 프로세싱 장치는 프로세싱 챔버, 프로세싱 챔버 내에 배치된 워크피스 지지부, 가스 전달 시스템, 및 워크피스를 가열하기 위한 방사 열원을 구비한다. 상기 가스 전달 시스템은 하나 이상의 방사 열원으로부터 방출된 전자기 방사선에 대해 투명한 가스 샤워헤드 조립체를 구비한다. 상기 가스 샤워헤드 조립체는 인클로저 내에 가스를 분배하기 위한 하나 이상의 가스 확산 메커니즘을 구비한다.

Description

가스 샤워헤드 조립체를 갖는 워크피스 프로세싱 장치
본 출원은 "가스 샤워헤드 조립체를 갖는 워크피스 프로세싱 장치"라는 명칭으로 2020년 12월 22일에 출원된 미국 가출원 63/129,079호의 우선권을 주장하며, 이는 본원에 참고로 편입된다.
본 개시내용은 일반적으로 워크피스의 열 프로세싱을 수행하도록 작동가능한 장비와 같은 반도체 프로세싱 장비에 관한 것이다.
열적 프로세싱은, 산화(oxidation) 및 질화(nitridation)를 포함하는 재료 표면 처리 이외에, 주입 후 도펀트 활성화, 전도성 및 유전체 재료 어닐링을 포함하며 이에 제한되지 않는 다양한 적용에 대해 반도체 산업에서 일반적으로 사용된다. 일반적으로, 본원에 사용되는 바와 같은 열적 프로세싱 챔버는 반도체 워크피스와 같은 워크피스를 가열하는 디바이스를 지칭한다. 이러한 디바이스는 하나 이상의 워크피스를 지지하기 위한 지지 플레이트와, 가열 램프, 레이저 또는 다른 열원과 같은 워크피스를 가열하기 위한 에너지 소스를 구비할 수 있다. 열처리 동안, 워크피스(들)는 프로세싱 계획(processing regime)에 따라 제어된 조건들 하에서 가열될 수 있다. 많은 열처리 프로세스는 워크피스가 디바이스(들) 내에서 제조됨에 따라 다양한 화학적 및 물리적 변형이 발생하도록 일정 범위의 온도에 걸쳐 워크피스가 가열될 것을 요구한다. 급속 열처리 동안, 예를 들어 워크피스는 전형적으로 수 분 미만의 시간 지속기간에 걸쳐 약 300℃ 내지 약 l,200℃의 온도로 램프의 어레이에 의해 가열될 수 있다. 다양한 원하는 가열 방식으로 워크피스 온도를 효과적으로 측정 및 제어하기 위해 열적 프로세싱 디바이스에 대한 개선이 바람직하다.
본 개시내용의 관점 및 이점은 하기의 설명에서 일부 설명되거나, 설명으로부터 학습될 수도 있거나, 실시예의 실시를 통해 학습될 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 관점은, 워크피스를 프로세싱하기 위한 프로세싱 장치로서, 상기 워크피스는 상면 및 상기 상면의 반대편에 있는 후면을 갖는, 상기 프로세싱 장치에 있어서, 상기 프로세싱 챔버의 제1 측면과, 상기 제1 측면의 반대편에 있는 제2 측면을 갖는 프로세싱 챔버; 상기 프로세싱 챔버 내에 배치된 워크피스 지지부로서, 상기 워크피스 지지부는 상기 워크피스를 지지하도록 구성되고, 상기 워크피스의 후면은 상기 워크피스 지지부를 향하는, 상기 워크피스 지지부; 가스 샤워헤드 조립체를 통해 상기 프로세싱 챔버의 제1 측면으로부터 상기 프로세싱 챔버 내로 하나 이상의 프로세스 가스를 유동하도록 구성된 가스 전달 시스템으로서, 상기 가스 샤워헤드 조립체는 상부 커버 및 복수의 가스 주입 개구부를 갖는 인클로저(enclosure)를 포함하는, 상기 가스 전달 시스템; 및 상기 워크피스를 가열하도록 구성된 하나 이상의 방사 열원을 포함하고, 상기 가스 샤워헤드 조립체는 상기 하나 이상의 방사 열원으로부터 방출된 전자기 방사선에 대해 투명하고, 상기 가스 샤워헤드 조립체는 상기 인클로저 내에 가스를 분배하기 위한 하나 이상의 가스 확산 메커니즘을 포함하는, 프로세싱 장치에 관한 것이다.
다양한 실시예들의 이들 및 다른 특징, 관점 및 이점은 하기의 설명 및 첨부된 청구범위를 참조하여 더 잘 이해될 것이다. 본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들을 예시하고, 상세한 설명과 함께, 관련된 원리들을 설명하는 역할을 한다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 관련된 실시예의 상세한 논의는 본 명세서에 기술되어 있으며, 이는 첨부된 도면들을 참조한다.
도 1은 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 3은 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 온도 측정 시스템을 도시한다.
도 6은 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 펌핑 플레이트를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 가스 샤워헤드 조립체의 일부를 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 가스 샤워헤드 조립체의 일부를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 가스 샤워헤드 조립체의 일부를 도시한다.
도 10은 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 가스 샤워헤드 조립체의 일부를 도시한다.
도 11은 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 가스 분배 플레이트의 일부를 도시한다.
도 12는 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 예시적인 가스 분배 플레이트의 일부를 도시한다.
도 13은 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 방법의 예시적인 흐름도를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 각각의 예는 본 개시내용의 제한이 아닌 실시예들의 설명에 의해 제공된다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 도시되거나 기술된 특징부는 또 다른 실시예와 함께 사용되어 또 다른 실시예를 산출할 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 관점은 이러한 수정 및 변형을 커버하는 것으로 의도된다.
반도체 디바이스의 제조 동안, 특정 프로세스는, 예를 들어 소망될 수 있는 어닐링 프로세스 또는 다른 반응을 촉진시키기 위해, 반도체 웨이퍼의 표면의 일시적인 가열을 요구한다. 통상적으로, 본원에서 급속 열적 프로세싱(RTP)으로 지칭되는 이러한 가열 프로세스는, 예를 들어 텅스텐-할로겐 램프의 뱅크 또는 고온-벽 퍼니스와 같은 일부 형태의 외부 에너지 소스로 웨이퍼를 가열함으로써 수행된다.
최근에, 초박형 접합들의 형성을 위한 이온-주입 손상의 어닐링과 같은 프로세스들에 대한 매우 짧은 가열 사이클에 대한 관심이 갱신되었다. 예를 들어, 고온 프로세스는 웨이퍼를 피크 온도로 신속하게 가열하는 것을 수반할 수 있고, 이어서 웨이퍼가 냉각되게 즉시 허용한다. 이러한 공정은 일반적으로 스파이크-어닐링(spike-annealing)이라고 불린다. 스파이크-어닐링 프로세스에서, 양호한 손상 어닐링 및 도펀트 활성화를 달성하기 위해 웨이퍼를 높은 피크 온도로 가열하는 것이 바람직하지만, 고온에서 소모된 시간은 과도한 도펀트 확산을 피하기 위해 가능한 짧은 것이어야 한다.
지난 몇 년간 기술 경향은 스파이크-어닐링의 피크 온도를 증가시키면서 동시에 피크 온도에서 소비된 시간의 지속기간을 감소시키는 것이다. 이러한 수정은 일반적으로 복사 열원의 스위치-오프 시간을 최소화함으로써뿐만 아니라 가열 램프 속도 및 냉각 속도를 증가시킴으로써 달성된다. 이러한 접근법들은 스파이크-어닐링의 피크-폭, 즉 상당한 확산이 급속하게 발생할 수 있는 주어진 임계 온도 이상에서 웨이퍼에 의해 소비된 시간을 최소화하는데 도움을 준다. 피크-폭(peak-width)은 종종 일반적으로 스파이크-어닐링 가열 사이클의 피크 온도 미만에서 50℃로 정의되는 임계 온도를 초과하여 소비되는 시간을 고려하는 것을 특징으로 한다.
스파이크-어닐링 피크-폭을 추가로 감소시키기 위한 추가적인 방법이 여전히 개발되고 있다. 예를 들어, 특정 해결책은 웨이퍼를 가열하기 위해 상이한 에너지 소스 또는 펄싱된 에너지를 이용하는 것을 포함하는 에너지 소스의 수정에 초점을 맞추었다. 그러나, 이러한 접근법은 여전히 주변 환경에 의존하여 웨이퍼 냉각을 남긴다. 특정의 다른 접근법은 웨이퍼 냉각을 용이하게 하기 위해 웨이퍼를 열원으로부터 멀리 물리적으로 이동시키는 것에 초점을 맞추었다. 웨이퍼 냉각을 용이하게 하기 위해 프로세싱 환경에서 특정 가스를 이용하는 또 다른 접근법이 포함되었다. 그러나, 프로세싱 동안 웨이퍼 균일성을 유지하고 프로세싱 동안 웨이퍼를 냉각하고 스파이크-어닐링 피크 폭을 감소시키기 위한 개선된 기술에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
따라서, 웨이퍼를 보다 신속하게 냉각시키기 위해 고속 가스 흐름을 웨이퍼로 전달할 수 있는 가스 샤워헤드 조립체를 구비한 프로세싱 장치가 제공된다. 또한, 가스 샤워헤드는 워크피스의 표면을 가로질러 균일한 가스 전달을 제공하는 하나 이상의 가스 확산 메커니즘을 구비한다.
본 개시내용의 관점들은 다수의 기술적 효과들 및 이점들을 제공한다. 예를 들어, 본원에 제공된 프로세싱 장치는 고속 가스 유동을 사용하여 프로세싱 동안 워크피스를 더 신속하게 냉각시키는 능력을 허용한다. 또한, 프로세싱 장치는 워크피스 균일성 및 무결성을 보존하기 위해 고속 가스를 균일하게 전달한다. 유리하게, 프로세싱 장치는 더 균일한 방식으로 고속 가스의 전달을 지원하며, 이는 프로세싱 동안 웨이퍼 균일성에 기여한다.
본 개시내용의 이들 예시적인 실시예들에 대해 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, 단수형은 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. "제1", "제2", "제3" 등의 사용은 식별자로서 사용되며, 반드시 임의의 순서화, 암시된 또는 다른 것을 나타내는 것은 아니다. 예시적인 관점은, 예시 및 논의의 목적들을 위해, "기판", "워크피스", 또는 "워크피스"를 참조하여 논의될 수 있다. 당업자는, 본 명세서에 제공된 개시내용을 사용하여, 본 개시내용의 예시적인 관점이 임의의 적합한 워크피스와 함께 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 수치 값과 함께 용어 "약"의 사용은 언급된 수치 값의 20% 이내를 지칭한다.
이제, 도 1 내지 도 4를 참조하여 프로세싱 장치의 예시적인 실시예들이 논의될 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 예시적인 관점에 따르면, 장치(100)는, 예를 들어 가스 샤워헤드 조립체(500)를 통해 프로세싱 챔버(110)에 프로세스 가스를 전달하도록 구성된 가스 전달 시스템(155)을 구비할 수 있다. 가스 전달 시스템은 복수의 피드 가스 라인(159)을 구비할 수 있다. 피드 가스 라인(159)은 프로세스 가스로서 프로세싱 챔버 내로 원하는 양의 가스를 전달하기 위해 밸브(158) 및/또는 가스 플로우 제어기(185)를 사용하여 제어될 수 있다. 가스 전달 시스템(155)은 임의의 적합한 프로세스 가스의 전달을 위해 사용될 수 있다. 예시적인 프로세스 가스는 산소-함유 가스(예컨대, O2, O3, N2O, H2O), 수소-함유 가스(예컨대, H2, D2), 질소-함유 가스(예컨대, N2, NH3, N2O), 불소-함유 가스(예컨대, CF4, C2F4, CHF3, CH2F2, CH3F, SF6, NF3), 탄화수소-함유 가스(예컨대, CH4), 또는 이들의 조합이다. 다른 가스를 함유하는 다른 피드 가스 라인이 필요에 따라 추가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스는 He, Ar, Ne, Xe, 또는 N2와 같은 "캐리어" 가스라고 불릴 수 있는 불활성 가스와 혼합될 수 있다. 제어 밸브(158)는 프로세스 가스를 프로세싱 챔버(110) 내로 유동시키기 위해 각각의 피드 가스 라인의 유량을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 가스 전달 시스템(155)은 가스 플로우 제어기(185)로 제어될 수 있다.
가스 전달 시스템(155)은 프로세싱 챔버(110)의 상면과 같은 프로세싱 챔버(110)의 제1 측면 주위에 배치될 수 있다. 따라서, 가스 전달 시스템(155)은 프로세싱 챔버(110)의 상면에 프로세스 가스를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 가스 전달 시스템(155)에 의해 전달된 프로세스 가스는 우선 프로세싱 챔버(110) 내의 워크피스(114)의 상면에 노출된다. 프로세싱 장치(100)는 가스 샤워헤드 조립체(500)를 구비한다. 도시된 바와 같이, 가스 샤워헤드 조립체(500)는 프로세싱 챔버(110)의 제1 측면 주위에 배치된다. 가스 샤워헤드 조립체(500)는 하나 이상의 열원에 의해 방출된 방사선과 같은 전자기 방사선에 대해 투명하다. 예를 들어, 가스 샤워헤드 조립체(500)는 석영 재료로 형성될 수 있다. 가스 샤워헤드 조립체(500)는 이하에서 추가로 논의되는 바와 같이 프로세싱 챔버(110)에서 프로세스 가스를 보다 균일하게 분산시키기 위해 사용될 수 있다.
처리될 워크피스(114)는 워크피스 지지부(112)에 의해 프로세싱 챔버(110)에서 지지된다. 워크피스(114)는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 워크피스와 같은 임의의 적합한 워크피스일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 워크피스(114)는 도핑된 실리콘 웨이퍼일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼의 저항률이 약 0.1 Ω·cm 이상, 예컨대 약 1 Ω·cm 이상이 되도록 실리콘 웨이퍼가 도핑될 수 있다. 워크피스(114)는 워크피스가 상면 및 후면을 갖도록 워크피스 상에 배치될 수 있고, 후면은 일반적으로 워크피스 지지부를 향하고, 후면은 상면에 반대편에 있다.
워크피스 지지부(112)는 프로세싱 챔버(110)에서 워크피스(114)를 지지하도록 구성된 임의의 적합한 지지 구조체일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 워크피스 지지부(112)는 열적 프로세싱 동안 워크피스(114)를 지지하도록 작동가능한 워크피스 지지부(112)(예를 들어, 워크피스 지지 플레이트)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 워크피스 지지부(112)는 열적 프로세싱 시스템에 의한 동시 열 프로세싱을 위해 복수의 워크피스(114)를 지지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 워크피스 지지부(112)는 열적 프로세싱 이전에, 동안, 및/또는 이후에 워크피스(114)를 회전시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 워크피스 지지부(112)는 적어도 일부 방사선에 투명하거나 그리고/또는 그렇지 않으면 워크피스 지지부(112)를 적어도 부분적으로 통과하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 워크피스 지지부(112)의 재료는 원하는 방사선이 워크피스(114) 및/또는 이미터(150)에 의해 방출되는 방사선과 같은 워크피스 지지부(112)를 통과하도록 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 워크피스 지지부(112)는 하이드록실 프리 석영 재료와 같은 석영 재료이거나 또는 이를 포함할 수 있다.
워크피스 지지부(112)는 워크피스 지지부(112)로부터 연장되는 적어도 3개의 지지 핀과 같은 하나 이상의 지지 핀(115)을 구비할 수 있다. 일부 실시예들에서, 워크피스 지지부(112)는 프로세싱 챔버(110)의 상면으로부터 이격될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지 핀(115) 및/또는 워크피스 지지부(112)는 열원(140)으로부터 열을 전달할 수 있고 그리고/또는 워크피스(114)로부터 열을 흡수할 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지 핀들(115)은 석영으로 제조될 수 있다.
프로세싱 장치는 프로세싱 챔버(110)에서 워크피스 지지부(112)를 지지하도록 구성된 유전체 윈도우(108)를 관통하는 회전 샤프트(900)를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 회전 샤프트(900)는 일 단부 상에서 워크피스 지지부(112)에 결합되고, 회전 샤프트(900)를 360° 회전시킬 수 있는 회전 장치(미도시)에 결합된다. 예를 들어, 워크피스(114)의 프로세싱(예를 들어, 열적 처리) 동안에, 워크피스는 하나 이상의 열원(140)에 의해 생성된 열이 워크피스(114)를 고르게 가열할 수 있도록 연속적으로 회전될 수 있다. 일부 실시예들에서, 워크피스(114)의 회전은 워크피스(114) 상에 반경방향 가열 구역을 형성하며, 이는 가열 사이클 동안 양호한 온도 균일성 제어를 제공하는 것을 도울 수 있다.
특정 실시예들에서, 회전 샤프트(900)의 일부는 프로세싱 챔버(110) 내에 배치되는 한편, 회전 샤프트(900)의 다른 부분은 프로세싱 챔버(110) 내에 진공 압력이 유지될 수 있도록 하는 방식으로 프로세싱 챔버(110) 외부에 배치된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 워크피스(114)의 프로세싱 동안, 워크피스(114)가 프로세싱 동안 회전되면서 프로세싱 챔버(110) 내에 진공 압력이 유지될 필요가 있을 수 있다. 따라서, 회전 샤프트(900)는 유전체 윈도우(108)를 통해 그리고 프로세싱 챔버(110) 내에 위치되어, 회전 샤프트(900)는 프로세싱 챔버(110) 내에 진공 압력이 유지되는 동안 워크피스(114)의 회전을 용이하게 할 수 있다.
다른 실시예들에서, 회전 샤프트(900)는 회전 샤프트(900) 및 워크피스 지지부(112)를 수직 방식으로 상하로 이동시킬 수 있는 병진운동 장치(미도시)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 챔버(110)로부터 워크피스(114)를 로딩 또는 언로딩할 때, 제거 장치가 워크피스(114)에 용이하게 액세스하고 이를 프로세싱 챔버(110)로부터 제거하기 위해 사용될 수 있도록 워크피스 지지부(112)를 통해 워크피스(114)를 상승시키는 것이 바람직할 수 있다. 예시적인 제거 장치는 로봇 서셉터를 구비할 수 있다. 다른 실시예들에서, 워크피스 지지부(112)는 프로세싱 챔버(110) 및 프로세싱 챔버(110)와 연관된 요소들의 루틴 유지보수를 제공하기 위해 수직으로 이동될 필요가 있을 수 있다. 회전 샤프트(900)에 결합될 수 있는 적합한 병진운동 장치는 벨로우즈 또는 수직 운동으로 회전 샤프트(900)를 병진시킬 수 있는 다른 기계적 또는 전기적 장치를 구비한다.
프로세싱 장치(100)는 하나 이상의 열원(140)을 구비할 수 있다. 일부 실시예에서, 열원(140)은 하나 이상의 가열 램프(141)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 가열 램프(141)를 구비하는 열원(140)은 워크피스(114)에 열 방사선을 방출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 열원(140)은 아크 램프, 백열 램프, 할로겐 램프, 임의의 다른 적절한 가열 램프, 또는 이들의 조합을 포함하는 광대역 방사선 소스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 열원(140)은 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 임의의 다른 적합한 가열 램프, 또는 이들의 조합을 포함하는 단색 방사선 소스일 수 있다. 열원(140)은, 예를 들어 워크피스(114)의 상이한 구역을 가열하도록 위치되는 가열 램프(141)의 조립체를 포함할 수 있다. 각각의 가열 구역에 공급되는 에너지는 워크피스(114)가 가열되는 동안 제어될 수 있다. 또한, 워크피스(114)의 다양한 구역에 적용되는 방사선의 양 및/또는 유형은 또한 개방 루프 방식으로 제어될 수 있다. 이러한 구성에서, 다양한 가열 구역들 사이의 비율들은 수동 최적화 이후에 사전 결정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 워크피스(114)의 다양한 구역에 적용되는 방사선의 양 및/또는 유형은 워크피스(114)의 온도에 기초하여 폐루프 방식으로 제어될 수 있다.
일부 실시예들에서, 예를 들어, 반사기(800)(예를 들어, 미러)와 같은 지향성 요소는 열원(140)으로부터의 방사선을 프로세싱 챔버(110)로 지향시키도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 반사기(800)는 하나 이상의 가열 램프(141)로부터의 방사선을 워크피스(114) 및/또는 워크피스 지지부(112)를 향해 지향시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 반사기(800)는 도 2 및 4에 도시된 바와 같이 열원(140)에 대해 배치될 수 있다. 하나 이상의 냉각 채널(802)이 반사기(800)들 사이에 또는 그 내부에 배치될 수 있다. 도 2 및 4의 화살표(804)에 의해 도시된 바와 같이, 주변 공기는 하나 이상의 냉각 채널(802)을 통과하여 가열 램프(141)와 같은 하나 이상의 열원(140)을 냉각시킬 수 있다.
이제 도 3 내지 도 4를 참조하면, 하나 이상의 열원(140)의 제1 그룹은 프로세싱 챔버(110)의 하면 상에 배치될 수 있고, 하나 이상의 열원(140)의 제2 그룹은 프로세싱 챔버(110)의 상면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 챔버(110)의 하측면에 배치된 열원(140)은 워크피스 지지부(112)의 최상부에 있을 때 워크피스(114)의 후면을 가열하는데 사용될 수 있다. 프로세싱 챔버(110)의 상측면 상에 배치된 열원(140)은 워크피스 지지부(112)의 최상부에 있을 때 워크피스(114)의 상면을 가열하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 가스 샤워헤드 조립체(500)는 프로세싱 챔버(110)의 상면에 배치된 하나 이상의 열원(140)의 제2 그룹과 워크피스(114) 사이에 배치된다.
본 개시내용의 예시적인 관점에 따르면, 하나 이상의 유전체 윈도우(106, 108)가 열원(140)과 워크피스 지지부(112) 사이에 배치될 수 있다. 본 개시내용의 예시적인 관점에 따르면, 윈도우(106, 108)는 워크피스(114)와 열원(140) 사이에 배치될 수 있다. 윈도우(106, 108)는 열원(140)에 의해 방출된 방사선의 적어도 일부가 프로세싱 챔버(110)의 일부에 진입하는 것을 선택적으로 차단하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 윈도우(106, 108)는 불투명 영역(160) 및/또는 불투명 영역(160)을 구비할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "불투명"은 일반적으로 주어진 파장에 대해 약 0.4(40%) 미만의 투과율을 갖는 것을 의미하고, "투명"은 일반적으로 주어진 파장에 대해 약 0.4(40%) 초과의 투과율을 갖는 것을 의미한다.
불투명 영역(160) 및/또는 투명 영역(161)은 불투명 영역(160)이 열원(140)으로부터의 일부 파장에서 미로 방사선(stray radiation)을 차단하도록 위치될 수 있고, 투명 영역(161)은, 예를 들어 이미터(150), 열원(140), 반사율 센서(166), 및/또는 온도 측정 장치(167, 168)가 불투명 영역(160)에 의해 차단된 파장에서 프로세싱 챔버(110) 내의 방사선에 대해 방해되지 않도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, 윈도우(106, 108)은 열원(140)으로부터의 방사선이 워크피스(114)로 여전히 허용하면서 주어진 파장에서 열원(140)에 의한 방사선 오염으로부터 프로세싱 챔버(110)를 효과적으로 차폐할 수 있다. 불투명 영역(160) 및 투명 영역(161)은 일반적으로 특정 파장에 각각 불투명 및 투명으로 각각 정의될 수 있으며, 즉 특정 파장에서의 적어도 방사선에 대해, 불투명 영역(160)은 불투명하고, 투명 영역(161)은 투명하다.
불투명 영역(160) 및/또는 투명 영역(161)을 포함하는 윈도우(106, 108)는 임의의 적합한 재료 및/또는 구성으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유전체 윈도우(106, 108)는 석영 재료이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 불투명 영역(160)은 하이드록실(OH-) 도핑된 석영과 같은 하이드록실(OH) 함유 석영이거나 또는 이를 포함할 수 있고, 투명 영역(161)은 하이드록실 프리 석영일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 하이드록실 도핑된 석영은 본 개시내용에 따라 바람직한 파장 차단 특성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하이드록실 도핑된 석영은 약 2.7 ㎛의 파장을 갖는 방사선을 차단할 수 있고, 이는 온도 측정 파장에 대응할 수 있으며, 그 온도 측정 파장에서 프로세싱 장치(100) 내의 일부 센서(예컨대, 반사율 센서(166) 및 온도 측정 장치(167, 168))가 작동하는 한편, 하이드록실 프리 석영이 약 2.7 ㎛의 파장을 갖는 방사선에 대해 투명할 수 있다. 따라서, 하이드록실 도핑된 석영 영역은 센서(예컨대, 반사율 센서(166) 및 온도 측정 장치(167, 168))를 (예컨대, 열원(140)으로부터) 프로세싱 챔버(110) 내의 파장의 미로 방사선으로부터 차폐할 수 있고, 하이드록실 프리 석영 영역은 센서가 열 처리 시스템 내의 파장에서 측정을 획득하도록 허용하기 위해 센서의 시야 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
프로세싱 챔버(110) 외부로 가스를 펌핑하도록 구성된 하나 이상의 배기 포트(921)가 프로세싱 챔버(110) 내에 배치될 수 있어서, 진공 압력이 프로세싱 챔버(110)에서 유지될 수 있다. 프로세스 가스는 워크피스(114)에 노출되고, 그 후 워크피스(114)의 어느 측면 주위로 유동하고, 하나 이상의 배기 포트(921)를 통해 프로세싱 챔버(110)로부터 배기된다. 하나 이상의 펌핑 플레이트(910)는 프로세스 가스 유동을 용이하게 하기 위해 워크피스(114)의 외측 둘레 주위에 배치될 수 있으며, 이는 아래의 도면들과 관련하여 보다 구체적으로 논의될 것이다. 격리 도어(180)는, 개방될 때, 프로세싱 챔버(110)로의 워크피스(114)의 진입을 허용하고, 폐쇄될 때, 프로세싱 챔버(110)가 밀봉되게 하여, 열적 프로세싱이 워크피스(114) 상에서 수행될 수 있도록 프로세싱 챔버(110) 내에 진공 압력이 유지될 수 있게 한다.
실시예들에서, 장치(100)는 제어기(175)를 구비할 수 있다. 제어기(175)는 워크피스(114)의 프로세싱을 지시하기 위해 프로세싱 챔버(110) 내의 다양한 요소들을 제어한다. 예를 들어, 제어기(175)는 열원(140)을 제어하는데 사용될 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 제어기(175)는, 예를 들어 이미터(150), 반사율 센서(166) 및/또는 온도 측정 장치(167, 168)를 포함하는 열원(140) 및/또는 워크피스 온도 측정 시스템을 제어하는데 사용될 수 있다. 또한, 제어기(175)는 워크피스(114)의 프로세싱 동안 프로세싱 챔버 내의 진공 압력을 유지하기 위해 가스 플로우 제어기(185)를 제어하고 프로세싱 챔버(110)의 조건을 변경하는 것과 같은 하나 이상의 프로세스 파라미터를 구현할 수 있다. 제어기(175)는, 예를 들어 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 메모리 디바이스를 구비할 수 있다. 하나 이상의 메모리 디바이스는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서가 본원에 설명된 제어 동작 중 임의의 것과 같은 동작을 수행하게 하는 컴퓨터 판독가능 명령을 저장할 수 있다.
특히, 도 1 및 도 3은 하나 이상의 온도 측정 장치(167, 168)를 구비하는 워크피스 온도 측정 시스템에 유용한 특정 요소를 도시한다. 실시예들에서, 온도 측정 장치(167)는 온도 측정 장치(168)에 대해 더욱 센터링된 위치에 위치된다. 예를 들어, 온도 측정 장치(167)는 워크피스 지지부(112)의 중심선 상에 또는 그 옆에 배치될 수 있어서, 워크피스(114)가 워크피스 지지부(112) 상에 배치될 때, 온도 측정 장치(167)가 워크피스(1142)의 중심에 대응하는 온도 측정을 획득할 수 있다. 온도 측정 장치(168)는 워크피스 지지부(112)의 중심선으로부터 외측 위치에 배치될 수 있어서, 온도 측정 장치(168)는 워크피스(114)의 외주부를 따라 워크피스(114)의 온도를 측정할 수 있다. 따라서, 온도 측정 시스템은 워크피스(114) 상의 상이한 위치에서 워크피스(114)의 온도를 측정할 수 있는 하나 이상의 온도 측정 장치를 구비한다. 온도 측정 장치(167, 168)는 고온계를 구비할 수 있다. 온도 측정 장치(167, 168)는 또한 워크피스(114)로부터 방출된 방사선을 감지할 수 있고 그리고/또는 이미터에 의해 방출되고 워크피스에 의해 반사되는 방사선의 반사된 부분을 감지할 수 있는 하나 이상의 센서를 구비할 수 있으며, 이는 이하에서 보다 상세하게 논의될 것이다.
예를 들어, 일부 실시예들에서, 온도 측정 장치(167, 168)는 온도 측정 파장 범위에서 워크피스(114)에 의해 방출된 방사선을 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 온도 측정 장치(167, 168)는 온도 측정 파장 범위 내의 파장에서 워크피스에 의해 방출된 방사선을 측정하도록 구성된 고온계일 수 있다. 파장은 예를 들어 2.7 ㎛에 대해 투명 영역(161)이 투명하고 그리고/또는 불투명 영역(160)이 불투명한 파장일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있으며, 여기서 불투명 영역(160)은 하이드록실 도핑된 석영을 포함한다. 파장은 추가적으로 워크피스(1142)에 의해 방출된 흑체 방사선의 파장에 대응할 수 있다. 따라서, 온도 측정 파장 범위는 2.7 ㎛를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 온도 측정 시스템은 하나 이상의 이미터(150) 및 하나 이상의 반사율 센서(166)를 구비한다. 예를 들어, 실시예들에서, 워크피스 온도 측정 시스템은 또한 워크피스(1142)에 비스듬한 각도로 지향되는 방사선을 방출하도록 구성된 이미터(150)를 구비할 수 있다. 실시예들에서, 이미터(150)는 적외선 방사선을 방출하도록 구성될 수 있다. 이미터(150)에 의해 방출된 방사선은 또한 본원에서 캘리브레이션 방사선이라고 지칭될 수 있다. 이미터(150)에 의해 방출된 방사선은 반사율 센서(166)에 의해 수집되는 방사선의 반사된 부분을 형성하는 워크피스(114)에 의해 반사될 수 있다. 워크피스(114)의 반사율은 반사율 센서(166)에 입사하는 방사선의 반사된 부분의 강도에 의해 표현될 수 있다. 불투명 워크피스(114)에 대해, 워크피스(114)의 방사율은 워크피스(114)의 반사율로부터 계산될 수 있다. 동시에, 워크피스(114)에 의해 방출된 방사선은 온도 측정 장치(167, 168) 내의 센서들에 의해 측정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 워크피스(114)에 의해 방출되고 온도 측정 장치(167, 168) 내의 센서들에 의해 측정되는 그러한 방사선은 이미터(150)에 의해 방출되고 워크피스(114)에 의해 반사되는 캘리브레이션 방사선의 반사된 부분을 구성하지 않는다. 마지막으로, 워크피스(114)의 온도는 워크피스(114)의 방사율과 조합하여 워크피스(114)에 의해 방출된 방사선에 기초하여 계산될 수 있다.
이미터(예를 들어, 이미터(150))에 의해 방출되고/되거나 센서(예를 들어, 온도 측정 장치(167, 168) 내의 반사율 센서(166) 및/또는 센서)에 의해 측정된 방사선은 하나 이상의 연관된 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 이미터는 방출된 방사선의 파장 범위가 수치 값의 10% 내와 같은 수치 값의 허용오차 내에 있도록 방사선을 방출하는 협대역 이미터일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있으며, 이 경우 이미터는 수치 값으로 지칭된다. 일부 실시예들에서, 이는 광대역 스펙트럼(예를 들어, 플랑크 스펙트럼)을 방출하는 광대역 이미터와 광대역 스펙트럼 내의 좁은 대역만을 통과시키도록 구성된 광학 노치 필터와 같은 광학 필터의 조합에 의해 달성될 수 있다. 유사하게, 센서는 수치 값의 파장의(예를 들어, 공차 내에서) 협대역 방사선의 강도를 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 고온계와 같은 센서는 특정 협대역 파장을 측정(예를 들어, 측정을 위해 선택)하도록 구성된 하나 이상의 헤드를 구비할 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 관점에 따르면, 하나 이상의 투명 영역(161)은 이미터(150) 및/또는 반사율 센서(1661)의 시야에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 이미터(150) 및 반사율 센서(166)는 투명 영역(161)이 투명한 온도 측정 파장 범위에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 이미터(150) 및/또는 반사율 센서(166)는 2.7 ㎛에서 동작할 수 있다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 투명 영역(161)은 (일반적으로 점선으로 표시된) 방사선 흐름이 이미터(150)로부터 시작하여 투명 영역(161)을 통과하고, 워크피스(114)에 의해 반사되고, 윈도우(108)(예를 들어, 불투명 영역(160))에 의한 방해 없이 반사율 센서(166)에 의해 수집되도록 위치될 수 있다. 유사하게, 불투명 영역(160)은 워크피스(114) 및 특히 반사율 센서(166)를 열원(140)으로부터의 온도 측정 파장 범위 내의 방사선으로부터 차폐하기 위해 방출되고 반사된 방사선 흐름의 외부에 있는 윈도우(108) 상의 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 2.7 ㎛ 파장에서 작동하는 센서 및/또는 이미터에 대해 투명 영역(161)이 구비될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미터(150) 및/또는 반사율 센서(166)는 위상 고정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 이미터(150) 및/또는 반사율 센서(166)는 위상 고정 계획에 따라 동작될 수 있다. 예를 들어, 불투명 영역(160)이 제1 파장에서 열원(140)으로부터의 대부분의 미로 방사선을 차단하도록 구성될 수 있지만, 일부 경우에서 미로 방사선은 그럼에도 불구하고 위에서 논의된 바와 같이 반사율 센서(166)에 의해 인지될 수 있다. 위상 고정 계획에 따라 이미터(150) 및/또는 반사율 센서(166)를 작동시키는 것은 미로 방사선의 존재에도 불구하고 강도 측정에서의 개선된 정확도에 기여할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 예시적인 위상 고정 계획은 플롯(250, 2600)과 관련하여 논의된다. 플롯(250)은 시간에 걸쳐(예를 들어, 워크피스(114) 상에서 수행되는 처리 프로세스들의 지속기간 동안) 이미터(150)에 의해 온도 측정 파장 범위 내에서 방출된 방사선 IIR에 대한 방사선 강도를 도시한다. 플롯(250)에 예시된 바와 같이, 이미터(150)에 의해 방출된 방사선 강도가 변조될 수 있다. 예를 들어, 이미터(150)는 강도 변조로 워크피스(114) 상으로 캘리브레이션 방사선을 방출할 수 있다. 예를 들어, 이미터(150)에 의해 방출된 방사선 강도는 펄스(251)로서 변조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사선은 펄싱 모드에서 이미터(150)에 의해 방출될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 이미터(150)의 일정한 방사선은 회전식 초퍼 휠(rotating chopper wheel)(미도시)에 의해 주기적으로 차단될 수 있다. 초퍼 휠은 하나 이상의 차단 부분 및/또는 하나 이상의 통과 부분을 구비할 수 있다. 초퍼 휠은 이미터(150)의 시야에서 회전될 수 있으므로, 이미터(150)로부터의 일정한 방사선 스트림이 차단 부분에 의해 간헐적으로 중단되고 초퍼 휠의 부분을 통과시킴으로써 통과될 수 있다. 따라서, 이미터(150)에 의해 방출된 방사선의 일정한 스트림은 초퍼 휠 회전에 대응하는 펄싱 주파수로 펄스(251)로 변조될 수 있다. 펄싱 주파수는 프로세싱 장치(100) 내의 다른 요소들의 작동에 거의 또는 전혀 중첩되지 않는 주파수를 포함할 수 있거나 또는 이를 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 펄싱 주파수는 약 130 Hz일 수 있다. 일부 실시예들에서, 130 Hz의 펄싱 주파수는 열원(140)이 130 Hz의 주파수를 갖는 방사선을 실질적으로 방출하지 않도록 구성될 수 있기 때문에 특히 유리할 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 반사율 센서(166)는 펄싱 주파수에 기초하여 위상 고정될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 장치(100)(예를 들어, 제어기(175))는 펄싱 주파수에서 변조되고 워크피스(114)로부터 반사된 이미터(150)의 캘리브레이션 방사선에 기초하여 반사율 센서(166)로부터 측정(예를 들어, 워크피스(114)의 반사율 측정)을 분리할 수 있다. 이러한 방식으로, 프로세싱 장치(100)는 반사율 센서(1662)로부터의 측정에서의 미로 방사선으로부터의 간섭을 감소시킬 수 있다. 실시예들에서, 적어도 하나의 반사율 측정은 펄싱 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 이상의 센서로부터 격리될 수 있다.
유사하게, 플롯(260)은 시간에 걸쳐 반사율 센서(166)에 의해 측정된 반사된 방사선 세기(IR)를 도시한다. 플롯(260)은 시간이 지남에 따라(예를 들어, 워크피스(114)가 온도가 증가함에 따라) 챔버 내의 미로 방사선이 증가할 수 있다는 것을 예시한다(미로 방사선 곡선(261)에 의해 예시됨). 이는, 예를 들어 워크피스(114)의 증가된 방사율 및 이에 대응하여 워크피스(114)의 증가된 온도, 열원(140)의 증가된 강도, 및/또는 워크피스(114)의 프로세싱과 관련된 다양한 다른 요인에 대한 워크피스(114)의 감소하는 반사율에 기인할 수 있다.
이미터(150)가 방사선을 방출하지 않는 시점 동안, 반사율 센서(166)는 미로 방사선 곡선(261)에 대응하는 측정(예를 들어, 미로 방사선 측정)을 획득할 수 있다. 유사하게, 이미터(150)가 방사선을 방출하는 시점(예컨대, 펄스(251)) 동안, 반사율 센서(166)는 총 방사선 곡선(262)(예컨대, 총 방사선 측정)에 대응하는 측정을 획득할 수 있다. 그 후, 반사 측정은 미로 방사 곡선(261)을 나타내는 이러한 정보에 기초하여 교정될 수 있다.
예시적인 실시예에서 반사율 센서(166)가 이미터(150)에 의해 방출되는 반사된 방사선을 수집하기 위해 사용되는 것을 개시하지만, 본 개시내용은 그렇게 제한되지 않는다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 가열 램프(141)는 본원에 설명된 바와 같이 이미터(150)의 방사선과 유사한 방사선을 방출하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 가열 램프(141)에 의해 방출된 방사선은 제1 방사선 구성요소 및 제2 방사선 구성요소를 구비할 수 있다. 방출된 제1 방사선 구성요소는 워크피스(114)를 가열하도록 구성되는 한편, 방출된 제2 방사선 구성요소는 펄싱 주파수에서 변조된다. 하나 이상의 가열 램프(141)에 의해 방출된 변조된 제2 방사선 구성요소의 일부는 워크피스(114)에 의해 반사되고 반사율 센서(166) 상에 수집될 수 있어서, 워크피스(114)의 반사율 측정이 획득될 수 있다.
다른 특정 실시예들에서, 온도 측정 장치(167, 168)는 또한 반사율 센서(166)와 유사한 방식으로 기능할 수 있는 센서로 구성될 수 있다. 즉, 온도 측정 장치(167, 168)는 또한 워크피스(114)의 반사율 측정을 결정하는데 사용될 수 있는, 캘리브레이션 방사선과 같은 변조된 방사선의 반사된 부분을 수집할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 장치(예를 들어, 제어기(175))는 반사율 센서(166) 및/또는 온도 측정 장치(167, 168)로부터 워크피스(114)의 제1 방사선 측정 및 워크피스(114)의 제2 반사율 방사선 측정을 분리할 수 있다. 워크피스(114)의 제2 반사율 방사선 측정은 이미터(150)에 의해 방출된 방사선의 반사된 부분 또는 펄싱 주파수에서 변조된 하나 이상의 가열 램프(141)에 기초한다.
특정 실시예들에서, 워크피스 온도 제어 시스템은 워크피스(114)의 온도를 조정하기 위해 열원(140)으로의 전력 공급을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예들에서, 워크피스 온도 제어 시스템은 제어기(175)의 일부일 수 있다. 실시예들에서, 워크피스 온도 제어 시스템은 온도 측정 시스템에 의해 획득된 온도 측정과 독립적인 열원(140)으로의 전력 공급을 변경하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 워크피스 온도 제어 시스템은 워크피스(114)의 하나 이상의 온도 측정에 적어도 부분적으로 기초하여 열원(140)으로의 전력 공급을 변경하도록 구성될 수 있다. 워크피스(114)에 인가된 열원(140)으로부터의 에너지가 워크피스를 원하는 온도 이상으로 가열하지 않도록 열원(140)에 대한 전력 공급을 조정하기 위해 폐루프 피드백 제어가 적용될 수 있다. 따라서, 워크피스(114)의 온도는, 예컨대 열원(140)으로의 전력을 제어함으로써, 열원(140)의 폐루프 피드백 제어에 의해 유지될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 방사 열원(140)은 워크피스 온도 측정 시스템으로부터의 데이터로 워크피스(114)의 온도를 제어하기 위해 폐루프 방식으로 동작될 수 있다.
설명된 바와 같이, 열원(140)은 가열 파장 범위에서 방사선을 방출할 수 있고, 온도 측정 시스템은 온도 측정 파장 범위에 대한 온도 측정치를 획득할 수 있다. 따라서, 특정 실시예들에서, 가열 파장 범위는 온도 측정 파장 범위와 상이하다.
가드 링(109)은 워크피스(114)의 하나 이상의 에지로부터의 방사선의 에지 효과를 감소시키는데 사용될 수 있다. 가드 링(109)은 워크피스(114) 주위에 배치될 수 있다. 또한, 실시예들에서, 프로세싱 장치는 워크피스(114) 및/또는 가드 링(109) 주위에 배치된 펌핑 플레이트(910)를 구비한다. 예를 들어, 도 6은 제공된 실시예들에서 사용될 수 있는 예시적인 펌핑 플레이트(910)를 예시한다. 펌핑 플레이트(910)는 프로세싱 챔버(110)를 통한 가스의 유동을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 펌핑 채널(912, 913)을 구비한다. 예를 들어, 펌핑 플레이트(910)는 워크피스(114) 주위에 구성된 연속적인 펌핑 채널(912)을 구비할 수 있다. 연속적인 펌핑 채널(912)은 워크피스(114)의 상면과 같은 제1 면으로부터 워크피스(114)의 후면과 같은 제2 면으로 가스가 통과하도록 구성된 환형 개구를 구비할 수 있다. 연속적인 펌핑 채널(912)은 가드 링(109) 주위에 동심으로 배치될 수 있다. 추가적인 펌핑 채널(913)은 프로세싱 챔버(110) 내에서의 가스 이동을 용이하게 하기 위해 펌핑 플레이트(910)에 배치될 수 있다. 펌핑 플레이트(910)는 석영 재료일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 펌핑 플레이트(910)는 하이드록실 도핑된 석영으로 알려진 상당한 수준의 하이드록실(OH)기를 함유하는 석영일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 하이드록실 도핑된 석영은 본 개시내용에 따라 바람직한 파장 차단 특성을 나타낼 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하여 가스 샤워헤드 조립체(500)의 예시적인 실시예들이 이제 논의될 것이다. 가스 샤워헤드 조립체(500)는 상부 커버(504) 및 하부(506)를 갖는 인클로저(502)를 구비한다. 실시예들에서, 인클로저(502)는 워크피스 직경보다 큰 인클로저 직경을 갖는다. 가스 샤워헤드 조립체(500)의 하부(506)는 하나 이상의 프로세스 가스를 전달하기 위한 복수의 가스 주입 개구부(510)를 구비한다. 가스 샤워 헤드 조립체(500)는 인클로저(502) 내에 가스를 분배할 수 있는 하나 이상의 가스 확산 메커니즘을 구비한다. 가스 주입 포트(512)는 프로세스 가스를 인클로저(502) 내로 전달하도록 구성된다. 실시예들에서, 가스 주입 포트(512)는 프로세스 가스를 제1 반경방향 가스 분배 채널(514) 내로 전달한다. 제1 반경방향 가스 분배 채널(514)은 가스 샤워헤드 조립체(500)의 주변부 주위에서 반경방향으로 연장된다. 제1 반경방향 가스 분배 채널(514)은 고속 프로세스 가스가 가스 샤워헤드 조립체(500) 주위에서 반경방향으로 균일하게 분포할 수 있게 한다.
제1 반경방향 가스 주입 배리어(516)는 제1 반경방향 가스 분배 채널(514)의 반경방향 내측에 배치된다. 제1 반경방향 가스 주입 배리어(516)는 그 내에 위치된 하나 이상의 가스 확산 개구부(518)를 구비한다. 제1 반경방향 가스 분배 채널(514) 주위에서 반경방향으로 유동하는 가스는 제1 반경방향 가스 주입 배리어(516) 내의 하나 이상의 가스 확산 개구부(518)를 통해 확산 또는 유동하여, 제1 반경방향 가스 주입 배리어(516)로부터 반경방향 내측에 위치된 제2 반경방향 가스 분배 채널(520)에 진입할 수 있다. 제1 및 제2 반경방향 가스 분배 채널들(514, 520)의 구성은 2개의 반경방향 가스 분배 채널(514, 520)들 사이의 압력 구배를 허용한다. 예를 들어, 제1 반경방향 가스 분배 채널(514)은 제2 반경방향 가스 분배 채널(520)에 비해 더 높은 압력을 가질 수 있다.
제2 반경방향 가스 주입 배리어(522)는 제2 반경방향 가스 분배 채널(520)로부터 반경방향 내측에 배치된다. 제2 반경방향 가스 분배 채널(520) 주위로 유동하는 가스는 제2 반경방향 가스 주입 배리어(522)에 배치된 하나 이상의 가스 확산 개구부(524)를 통해 확산 또는 유동할 수 있다. 특정 실시예들에서, 제2 반경방향 가스 주입 배리어(522)는 제1 반경방향 가스 주입 배리어(516)에 비해 더 많은 수의 가스 확산 개구부(524)를 구비한다. 예를 들어, 가스 확산 개구부(524) 대 가스 확산 개구부(518)의 비율은 적어도 약 2:1, 예컨대 3:1, 예컨대 4:1, 예컨대 5:1일 수 있다. 다시 말해서, 제1 반경방향 가스 주입 배리어(516)는 제2 반경방향 가스 주입 배리어(522)에 비해 가스 확산 개구부(518)를 적어도 2배, 예컨대 적어도 3배, 예컨대 적어도 4배, 예컨대 적어도 5배만큼 더 많이 구비할 수 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 가스 샤워헤드 조립체(500)는 하나 이상의 가스 분배 플레이트(526)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제1 가스 분배 플레이트(526)는 인클로저(502)의 하부(506)를 형성할 수 있다. 가스 분배 플레이트(526)는 프로세스 가스를 수직방향으로 더 균일하게 분산시키도록 구성된다. 가스 분배 플레이트(526)는 하나 이상의 가스 확산 개구부(510)를 구비할 수 있다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 가스 확산 배리어(528)는 하나 이상의 가스 확산 개구부(510)로부터 반경방향 내측에 배치된다. 일반적으로, 동작 동안, 프로세스 가스는 수평방향으로 하나 이상의 가스 분배 플레이트(526)를 가로질러 유동한다. 가스 확산 배리어(528)는 가스 분배 플레이트(526)의 수평방향 축 및 프로세스 가스의 수평방향 유동에 대체로 수직으로 배치된다. 이러한 구성은 유동하는 프로세스 가스가 가스 확산 배리어(528)의 표면과 접촉하는 것을 허용하며, 이는 가스 유동 화살표(650)에 의해 표시된 바와 같이 수평방향으로부터 더욱 수직방향으로 프로세스 가스의 유동을 변경시킨다. 따라서, 가스 확산 배리어(528)는 워크피스(114)로의 프로세스 가스들의 수직 전달을 용이하게 한다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 가스 분배 플레이트(526)는 적층된 배열로 배치된 제1 가스 분배 플레이트(526) 및 제2 가스 분배 플레이트(526)를 구비한다. 특정 실시예들에서, 제1 가스 분배 플레이트(526) 상에 위치된 가스 확산 개구부(510) 및 제2 가스 분배 플레이트(526) 상에 위치된 가스 확산 개구부(510)는 (도 8-9에 도시된 바와 같이) 수직 정렬 상태에 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 제1 가스 분배 플레이트(526) 상에 위치된 가스 확산 개구부(510)는 (도 10에 도시된 바와 같이) 제2 가스 분배 플레이트(526) 상의 가스 분배 개구부(510)와 수직방향으로 정렬되지 않는다는 것이 고려된다. 따라서, 제1 가스 분배 플레이트(526)의 가스 확산 개구부(510)를 통해 유동하는 가스는 제2 가스 분배 플레이트(526)의 상부 표면과 접촉하고, 여기서 제2 가스 분배 플레이트(526)는 그 후에 가스 유동 화살표(650)로 도시된 바와 같이 제2 가스 분배 플레이트(526)의 가스 확산 개구부(510)를 통해 유동하도록 라우팅된다.
도시된 실시예들은 적어도 2개의 가스 분배 플레이트(526)를 포함하지만, 본 개시내용은 그와 같이 제한되지 않는다. 실제로, 인클로저는 단일 가스 분배 플레이트 또는 적어도 3 개의 가스 분배 플레이트, 예컨대 적어도 4개의 가스 분배 플레이트 등과 같은 복수의 가스 분배 플레이트를 구비할 수 있다. 특정 실시예들에서, 가스 샤워헤드 조립체는 제1 가스 분배 플레이트(526)와 제2 가스 분배 플레이트(526) 사이에 적층된 배열로 배치된 제3 가스 분배 플레이트를 구비한다. 또한, 가스 분배 플레이트(526)는 원하는 프로세스 가스 유동을 위해 임의의 방식으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 가스 분배 플레이트(526)의 가스 확산 개구부(510)는 수직 정렬에 있을 수 있거나, 또는 특정 가스 확산 개구부(510)가 이웃하는 가스 분배 플레이트(526)와 수직 정렬되는 한편, 다른 가스 확산 개구부(510)가 이웃하는 가스 분배 플레이트(526) 상의 다른 가스 확산 개구부(510)와 정렬되지 않도록 적층될 수 있다.
특정 실시예들에서, 가스 확산 개구부(510)는 가스 분배 플레이트(526) 상의 임의의 원하는 패턴으로 배열될 수 있다. 실제로, 복수의 가스 분배 플레이트들(526)이 이용되는 경우, 각각의 가스 분배 플레이트(526)는 동일한 패턴의 가스 확산 개구부(510)를 가질 수 있거나 또는 각각의 가스 분배 플레이트는 상이한 가스 확산 개구부(510) 패턴을 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 가스 분배 플레이트(526)는 가스 확산 개구부(510)를 육각형 패턴으로 구비할 수 있다. 가스 확산 개구부는 직사각형, 알형, 원형, 대각선형, 오각형, 육각형, 격자형, 팔각형 등을 포함하는 임의의 적합한 패턴으로 배열될 수 있다. 가스 분배 플레이트(526)는 (도 12에 도시된 바와 같이) 가스 분배 플레이트(526) 상에 랜덤하게 배열된 가스 확산 개구부(510)를 구비할 수 있다. 실시예들에서, 육각형 패턴으로 배열된 가스 확산 개구부(510)를 갖는 가스 분배 플레이트(526)는 워크피스의 상부 표면 상에 배치된 프로세스 가스가 육각형으로 배열된 가스 확산 개구부(510)에 의한 분배되도록 가스 샤워헤드 조립체(500)의 하부(506)를 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 가스 샤워헤드 조립체(500)는 프로세싱 챔버(110) 내에서 고속 프로세스 가스를 분배하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 화학 기상 증착 프로세스들과 같은 특정 워크피스 프로세싱 방법은 전형적으로 1 slm 내지 10 slm의 레이트로 프로세스 가스를 유동시킨다. 그러나, 가스 샤워헤드 조립체(500)는 100 slm 내지 약 1,000 slm의 유량을 갖는 프로세스 가스들의 균일한 전달을 허용한다. 본원에 개시된 가스 확산 메커니즘을 구비하는 가스 샤워헤드 조립체(500)는 고유량 프로세스 가스가 고르게 그리고 워크피스(114)의 표면을 가로질러 균일하게 전달되게 한다.
도 12는 본 개시내용의 예시적인 관점에 따른 하나의 예시적인 방법(700)의 흐름도를 도시한다. 방법(700)은 예로서 도 1 또는 도 3의 프로세싱 장치(100 또는 600)를 참조하여 논의될 것이다. 방법(700)은 임의의 적합한 프로세싱 장치에서 구현될 수 있다. 도 12는 예시 및 논의를 위해 특정 순서로 수행되는 단계들을 도시한다. 본 명세서에 제공된 개시내용을 사용하는 당업자는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법의 다양한 단계들이 생략되거나, 확장되거나, 동시에 수행되거나, 재배열되거나, 및/또는 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 방식들로 수정될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 다양한 단계들(예시되지 않음)이 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 수행될 수 있다.
(702)에서, 상기 방법은 프로세싱 장치(100)의 프로세싱 챔버(110) 내에 워크피스(114)를 배치하는 단계를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 워크피스(114)를 도 1의 프로세싱 챔버(110) 내의 워크피스 지지부(112) 상에 배치하는 단계를 구비할 수 있다. 워크피스(114)는 실리콘, 실리콘 이산화물, 실리콘 탄화물, 하나 이상의 금속, 하나 이상의 유전체 재료, 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다.
(704)에서, 선택적으로, 상기 방법은 프로세싱 챔버(110) 내로 프로세스 가스를 허용하는 단계를 구비한다. 예를 들어, 프로세스 가스는 가스 분배 채널(151)을 구비하는 가스 전달 시스템(155)을 통해 프로세싱 챔버(110)에 수용될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 가스는 산소-함유 가스(예컨대, O2, O3, N2O, H2O), 수소-함유 가스(예컨대, H2, D2), 질소-함유 가스(예컨대, N2, NH3, N2O), 불소-함유 가스(예컨대, CF4, C2F4, CHF3, CH2F2, CH3F, SF6, NF3), 탄화수소-함유 가스(예컨대, CH4), 또는 이들의 조합이다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스는 He, Ar, Ne, Xe, 또는 N2와 같은 "캐리어" 가스라고 불릴 수 있는 불활성 가스와 혼합될 수 있다. 제어 밸브(158)는 프로세스 가스를 프로세싱 챔버(110) 내로 유동시키기 위해 각각의 피드 가스 라인의 유량을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 가스 유동 제어기(185)는 프로세스 가스의 유동을 제어하는데 사용될 수 있다.
(706)에서, 상기 방법은 프로세싱 챔버(110) 내의 진공 압력을 제어하는 단계를 구비한다. 예를 들어, 하나 이상의 가스는 하나 이상의 가스 배기 포트(921)를 통해 프로세싱 챔버(110)로부터 배기될 수 있다. 또한, 제어기(175)는 또한 워크피스(114)의 프로세싱 동안 프로세싱 챔버(110) 내의 진공 압력을 유지하기 위해 프로세싱 챔버(110)의 조건을 변경하는 하나 이상의 프로세스 파라미터를 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세스 가스가 프로세싱 챔버(110) 내에 도입됨에 따라, 제어기(175)는 프로세싱 챔버(110)로부터 프로세스 가스를 제거하기 위한 명령을 구현할 수 있어, 프로세싱 챔버(110) 내에 원하는 진공 압력이 유지될 수 있다. 제어기(175)는, 예를 들어 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 메모리 디바이스를 구비할 수 있다. 하나 이상의 메모리 디바이스는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 하나 이상의 프로세서로 하여금 본원에 설명된 제어 동작 중 임의의 것과 같은 동작을 수행하게 하는 컴퓨터 판독 가능 명령을 저장할 수 있다.
(708)에서, 상기 방법은 워크피스를 가열하기 위해 워크피스의 하나 이상의 표면, 예컨대 워크피스의 후측면에 지향된 방사선을 방출하는 단계를 구비한다. 예를 들어, 하나 이상의 가열 램프(141)를 구비하는 열원(140)은 워크피스(114)에 열 방사선을 방출할 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 열원(140)은 아크 램프, 백열 램프, 할로겐 램프, 임의의 다른 적합한 가열 램프, 또는 이들의 조합을 포함하는 광대역 열 방사선 소스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 열원(140)은 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 임의의 다른 적합한 가열 램프, 또는 이들의 조합을 포함하는 단색 방사선 소스일 수 있다. 특정 실시예들에서, 예를 들어, 반사기(예를 들어, 미러)와 같은 지향성 요소는 하나 이상의 가열 램프(141)로부터의 열 방사선을 워크피스(114) 및/또는 워크피스 지지부(112)를 향해 지향시키도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 열원(140)은 워크피스 지지부(112)의 최상부에 있을 때 워크피스(114)의 후면에서 방사선을 방출하기 위해 프로세싱 챔버(110)의 하부면에 배치될 수 있다.
(710)에서, 선택적으로, 상기 방법은 워크피스(114)를 가열하기 위해 워크피스(114)의 상측면과 같은 워크피스(114)의 하나 이상의 표면에 지향되는 방사선을 방출하는 단계를 구비한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로세싱 장치(600)는 워크피스 지지부(112)의 최상부에 있을 때 워크피스(114)의 상측면에서 방사선을 방출하기 위해 프로세싱 챔버(110)의 상측면 상에 배치된 하나 이상의 열원(140)을 구비할 수 있다. 하나 이상의 열원(140)은 하나 이상의 가열 램프(14)를 구비할 수 있다. 예시적인 열원(140)은 본원에서 전술된 것을 구비할 수 있다. 특정 실시예들에서, 예를 들어 반사기(예를 들어, 미러)와 같은 지향성 요소는 하나 이상의 가열 램프(141)로부터의 방사선을 워크피스(114) 및/또는 워크피스 지지부(112)를 향해 지향시키도록 구성될 수 있다.
특정 실시예들에서, 워크피스(114)는 워크피스(114)의 가열 동안 프로세싱 챔버(110) 내에서 회전될 수 있다. 예를 들어, 워크피스 지지부(112)에 결합된 회전 샤프트(900)는 프로세싱 챔버(110) 내의 워크피스(114)를 회전시키는데 사용될 수 있다.
(711)에서, 상기 방법은 프로세스 가스에 워크피스(114)를 노출시키기 위해 프로세싱 챔버(110)에 프로세스 가스를 분배하는 단계를 구비한다. 예를 들어, 워크피스(114)의 상면은 가스 샤워헤드 조립체(500)를 통해 프로세스 가스에 노출될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예들에서, 워크피스(114)를 가열한 후, 워크피스(114)는 특정 온도로 냉각될 필요가 있다. 따라서, 하나 이상의 프로세스 가스들은 워크피스(114)의 온도를 감소시키기 위해 가스 샤워헤드 조립체(500)를 통해 분배될 수 있다. 다른 프로세스들에서, 프로세스 가스는 화학 기상 증착 프로세싱 또는 에칭 프로세싱과 같은 워크피스(114)의 추가적인 프로세싱을 용이하게 하기 위해 가스 샤워헤드 조립체(500)를 통해 분배될 수 있다.
(712)에서, 선택적으로, 상기 방법은 워크피스(114)의 온도를 나타내는 온도 측정을 획득하는 단계를 구비한다. 예를 들어, 하나 이상의 온도 측정 장치(167, 168), 센서(166), 및/또는 이미터(150)는 워크피스(1142)의 온도를 나타내는 온도 측정을 획득하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서, 온도 측정은, 하나 이상의 이미터에 의해, 워크피스의 하나 이상의 표면에서 캘리브레이션 방사선을 방출하는 단계; 하나 이상의 센서에 의해, 하나 이상의 이미터에 의해 방출되고 워크피스의 하나 이상의 표면에 의해 반사되는 캘리브레이션 방사선의 반사된 부분을 측정하는 단계; 및 반사된 부분에 적어도 부분적으로 기초하여, 워크피스(114)의 반사율을 결정하는 단계에 의해 획득될 수 있다. 일부 실시예들에서, 워크피스 반사율 측정은 펄싱 주파수에서 하나 이상의 이미터 중 적어도 하나를 변조하는 단계; 및 상기 펄싱 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 이상의 센서로부터 적어도 하나의 측정을 격리하는 단계에 의해 획득될 수 있다. 워크피스(141)의 방사율은 워크피스(141)의 반사율로부터 결정될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 하나 이상의 센서는 워크피스(114)로부터 직접 방사선 측정을 획득하기 위해 사용될 수 있다. 하나 이상의 윈도우는 하나 이상의 가열 램프(141)에 의해 방출된 광대역 방사선의 적어도 일부가 온도 측정 장치(167, 168) 및 반사율 센서(1662)에 입사하는 것을 차단하기 위해 사용될 수 있다. 워크피스(114)의 온도는 워크피스(114)의 방사 및 방사율로부터 결정될 수 있다.
(714)에서, 프로세싱 챔버 내로의 프로세스 가스 유동이 중단되고, 열원(140)의 방사선 이미턴스(emittance)가 중단되어, 워크피스 프로세싱을 종료한다.
(716)에서, 상기 방법은 프로세싱 챔버(110)로부터 워크피스(114)를 제거하는 단계를 구비한다. 예를 들어, 워크피스(114)는 프로세싱 챔버(110) 내의 워크피스 지지부(112)로부터 제거될 수 있다. 그 다음, 프로세싱 장치는 추가적인 워크피스의 이후 프로세싱을 위해 조정된다.
실시예들에서, 도 13의 다양한 화살표에 의해 표시된 바와 같이, 상기 방법은 열거된 단계를 다양한 순서 또는 조합으로 구비할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예들에서, 워크피스(114)는 프로세싱 챔버(110) 내에 배치되고 프로세싱 챔버(110)내로 프로세스 가스를 허용하기 전에 방사선에 노출된다. 또한, 방사선은 워크피스(114)의 후면 및 워크피스(114)의 상면에서 교번하는 방식으로 방출될 수 있거나, 또는 방사선은 프로세싱 챔버(10) 내의 워크피스(114)의 상면 및 후면에서 동시에 방출될 수 있다. 프로세스 가스는 방사선이 워크피스(114)의 상면 또는 후면에 방출되는 동안 프로세싱 챔버(110) 내에 허용될 수 있다. 또한, 프로세스 가스가 프로세싱 챔버(110)에 수용된 동안 프로세싱 챔버(110) 내에 진공 압력이 유지될 수 있고, 방사선이 워크피스(114)의 상면 또는 후면에서 방출되고 그리고/또는 온도 측정이 획득된다. 추가적으로, 워크피스(114)에 방사선을 방출하고 프로세스 가스를 워크피스의 상면으로 분배하는 것은 원하는 프로세싱 속성이 획득될 때까지 사이클 방식으로 교대될 수 있다.
또한, 워크피스에 방사선을 방출하고 워크피스의 보다 신속한 냉각을 위해 샤워헤드 조립체로부터의 프로세스 가스에 워크피스의 상면을 노출하는 것은 원하는 프로세싱 속성이 획득될 때까지 주기적으로 교대될 수 있다. 방사선 사이클들 사이에서 워크피스를 냉각시키기 위해 가스 샤워헤드 조립체의 사용은 전체 프로세싱 시간을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 추가적인 관점은 하기의 조항들의 요지에 의해 제공된다:
프로세싱 장치에서 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법으로서, 상기 워크피스는 상면 및 후면을 포함하는, 상기 방법에 있어서, 프로세싱 챔버 내에 배치된 워크피스 지지부 상에 워크피스를 배치하는 단계; 하나 이상의 방사 열원에 의해, 상기 워크피스의 표면의 적어도 일부를 가열하기 위해 워크피스의 하나 이상의 표면에 지향된 방사선을 방출하는 단계; 가스 샤워헤드 조립체에 의해, 상기 워크피스의 상면을 향해 하나 이상의 프로세스 가스를 분배하는 단계; 및 상기 워크피스의 온도를 표시하는 온도 측정치를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 가스 샤워헤드 조립체는 상기 하나 이상의 방사 열원으로부터 방출된 전자기 방사선에 대해 투명하고, 상기 가스 샤워헤드 조립체는 상기 인클로저 내에 가스를 분배하기 위한 하나 이상의 가스 확산 메커니즘을 포함하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 상기 가스 샤워헤드 조립체는 석영을 포함하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 하나 이상의 방사 열원에 의해, 워크피스의 하나 이상의 표면에 지향된 방사선을 방출하는 단계는 워크피스의 상면에 방사선을 방출하는 단계를 포함하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 하나 이상의 방사 열원에 의해, 워크피스의 하나 이상의 표면에 지향된 방사선을 방출하는 단계는 워크피스의 후면에 방사선을 방출하는 단계를 포함하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 하나 이상의 배기 포트를 사용하여 프로세싱 챔버로부터 가스를 제거하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 상기 워크피스 주위에 펌핑 플레이트를 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 펌핑 플레이트는 상기 프로세싱 챔버를 통해 프로세스 가스의 유동을 지향시키기 위한 하나 이상의 채널을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 상기 프로세스 가스는 산소-함유 가스, 수소-함유 가스, 질소-함유 가스, 탄화수소-함유 가스, 불소-함유 가스, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 워크피스의 반사율을 표시하는 측정치를 획득하는 단계는, 하나 이상의 이미터에 의해, 워크피스의 하나 이상의 표면에서 캘리브레이션 방사선을 방출하는 단계; 하나 이상의 센서에 의해, 하나 이상의 이미터에 의해 방출되고 워크피스의 하나 이상의 표면에 의해 반사되는 캘리브레이션 방사선의 반사된 부분을 결정하는 단계; 및 반사된 부분에 적어도 부분적으로 기초하여, 워크피스의 반사율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 상기 방법은, 펄싱 주파수에서 상기 하나 이상의 이미터에 의해 방출된 상기 캘리브레이션 방사선을 변조하는 단계; 및 상기 펄싱 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 하나 이상의 센서들로부터 적어도 하나의 측정을 격리하는 단계를 더 포함한다.
임의의 선행하는 항에 있어서, 하나 이상의 윈도우에 의해, 워크피스를 가열하도록 구성된 하나 이상의 가열 램프에 의해 방출된 광대역 방사선의 적어도 일부가 하나 이상의 센서에 입사하는 것을 차단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 프로세스 가스의 유동을 중지하거나 또는 방사선을 방출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
임의의 선행하는 항에 있어서, 상기 프로세싱 챔버로부터 상기 워크피스를 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
본 요지가 특정 예시적인 구현예에 대해 상세하게 설명되었지만, 당업자는 상술한 내용을 이해할 때, 이러한 구현예에 대한 대체물, 변형물 및 등가물을 용이하게 생성할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시내용의 범위는 제한이 아닌 예시로서 해석되어야 하며, 본 개시내용은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 본 개시내용의 주제에 대한 그러한 변경, 변형 및/또는 추가의 포함을 배제하지 않는다.

Claims (20)

  1. 워크피스를 프로세싱하기 위한 프로세싱 장치로서, 상기 워크피스는 상면 및 상기 상면의 반대편에 있는 후면을 갖는, 상기 프로세싱 장치에 있어서,
    프로세싱 챔버의 제1 측면과, 상기 제1 측면의 반대편에 있는 제2 측면을 갖는 상기 프로세싱 챔버;
    상기 프로세싱 챔버 내에 배치된 워크피스 지지부로서, 상기 워크피스 지지부는 상기 워크피스를 지지하도록 구성되고, 상기 워크피스의 후면은 상기 워크피스 지지부를 향하는, 상기 워크피스 지지부;
    가스 샤워헤드 조립체를 통해 상기 프로세싱 챔버의 제1 측면으로부터 상기 프로세싱 챔버 내로 하나 이상의 프로세스 가스를 유동하도록 구성된 가스 전달 시스템으로서, 상기 가스 샤워헤드 조립체는 상부 커버 및 복수의 가스 주입 개구부를 갖는 인클로저(enclosure)를 포함하는, 상기 가스 전달 시스템; 및
    상기 워크피스를 가열하도록 구성된 하나 이상의 방사 열원
    을 포함하고,
    상기 가스 샤워헤드 조립체는 상기 하나 이상의 방사 열원으로부터 방출된 전자기 방사선에 대해 투명하고,
    상기 가스 샤워헤드 조립체는 상기 인클로저 내에 가스를 분배하기 위한 하나 이상의 가스 확산 메커니즘을 포함하는,
    프로세싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가스 확산 메커니즘은 제1 반경방향 가스 분배 채널을 포함하고, 상기 제1 반경방향 가스 분배 채널은 상기 인클로저 내에 상기 프로세스 가스를 반경방향으로 분배하도록 구성되는,
    프로세싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가스 확산 메커니즘은 상기 하나 이상의 프로세스 가스를 반경방향 내측으로 분배하도록 구성된 복수의 가스 확산 개구부를 포함하는 하나 이상의 반경방향 가스 주입 배리어를 포함하는,
    프로세싱 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반경방향 가스 주입 배리어는 제1 반경방향 가스 주입 배리어 및 제2 반경방향 가스 주입 배리어를 포함하고,
    상기 제1 반경방향 가스 주입 배리어는 상기 제1 반경방향 가스 분배 채널의 반경방향 내측에 배치되고,
    상기 제2 반경방향 가스 주입 배리어는 상기 제1 반경방향 가스 주입 배리어로부터 반경방향 내측에 배치되는,
    프로세싱 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 반경방향 가스 주입 배리어는 상기 제1 반경방향 가스 주입 배리어와 비교하여 적어도 3개의 더 많은 가스 확산 개구부를 포함하는,
    프로세싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스 확산 메커니즘은 복수의 가스 확산 개구부를 포함하는 하나 이상의 가스 분배 플레이트를 포함하는,
    프로세싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스 확산 메커니즘은 하나 이상의 가스 분배 플레이트 상에 배치된 하나 이상의 가스 주입 배리어를 포함하는,
    프로세싱 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가스 주입 배리어는 상기 복수의 가스 확산 개구부의 반경방향 내측에 배치되는,
    프로세싱 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가스 분배 플레이트는, 상기 복수의 가스 확산 개구부가 수직 정렬되도록 배치되는,
    프로세싱 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가스 분배 플레이트는 석영을 포함하는,
    프로세싱 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가스 분배 플레이트는 적층된 배열로 배치된 제1 가스 분배 플레이트 및 제2 가스 분배 플레이트를 포함하는,
    프로세싱 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가스 분배 플레이트는 제3 가스 분배 플레이트를 포함하고, 상기 제3 가스 분배 플레이트는 상기 제1 가스 분배 플레이트와 상기 제2 가스 분배 플레이트 사이에 배치되는,
    프로세싱 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 인클로저는 워크피스 직경보다 큰 인클로저 직경을 갖는,
    프로세싱 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 가스 샤워헤드 조립체는 석영을 포함하는,
    프로세싱 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 가스 샤워헤드 조립체는 상기 인클로저 내로 상기 하나 이상의 프로세스 가스를 제공하도록 구성된 가스 주입 포트를 포함하는,
    프로세싱 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 방사 열원은 상기 프로세싱 챔버의 제1 측면 상에 배치되고, 상기 하나 이상의 방사 열원은 상기 워크피스의 상면으로부터 상기 워크피스를 가열하도록 구성되는,
    프로세싱 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 가스 샤워헤드 조립체는 상기 프로세싱 챔버의 제1 측면 상에 배치된 상기 하나 이상의 방사 열원과 상기 워크피스의 상면 사이에 배치되는,
    프로세싱 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 방사 열원은 상기 프로세싱 챔버의 제2 측면 상에 배치되고, 상기 하나 이상의 방사 열원은 상기 워크피스의 후면으로부터 상기 워크피스를 가열하도록 구성된,
    프로세싱 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 워크피스 지지부를 회전시키도록 구성된 회전 시스템을 포함하는,
    프로세싱 장치.
  20. 프로세싱 장치에서 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법으로서, 상기 워크피스는 상면 및 후면을 포함하는, 상기 방법에 있어서,
    프로세싱 챔버 내에 배치된 워크피스 지지부 상에 워크피스를 배치하는 단계;
    하나 이상의 방사 열원에 의해, 상기 워크피스의 표면의 적어도 일부를 가열하기 위해 워크피스의 하나 이상의 표면에 지향된 방사선을 방출하는 단계;
    가스 샤워헤드 조립체에 의해, 상기 워크피스의 상면을 향해 하나 이상의 프로세스 가스를 분배하는 단계; 및
    상기 워크피스의 온도를 표시하는 온도 측정치를 획득하는 단계
    를 포함하고,
    상기 가스 샤워헤드 조립체는 상기 하나 이상의 방사 열원으로부터 방출된 전자기 방사선에 대해 투명하고,
    상기 가스 샤워헤드 조립체는 인클로저 내에 가스를 분배하기 위한 하나 이상의 가스 확산 메커니즘을 포함하는,
    방법.
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