KR100887813B1

KR100887813B1 - 매우 신속한 열 처리 챔버 및 사용 방법

Info

Publication number: KR100887813B1
Application number: KR1020027009531A
Authority: KR
Inventors: 마하윌리이매드
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2009-03-09
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: EP1317766A1; WO2002065514A1; US20020111043A1; US6965092B2; JP2005502185A; KR20030004324A; TW538432B

Abstract

본 발명은 기판의 가열을 제어하고, 기준 온도로 반도체 기판의 장치 측면을 가열하고 활성화 주기 동안 기준 온도 보다 높은 활성화 온도로 반도체 기판의 장치 측면을 가열하여 반도체 기판 내에 주입된 불순물에 의해 형성된 접합의 깊이를 제어하는 반도체 처리, 방법 및 장치에 관한 것이다.

기판 내의 응력을 최소화하기 위해 기판 내의 온도 구배를 감소시키고 기판을 가로지르는 불순물의 확산을 최소화하면서 분순물들이 기판의 격자 구조의 일부분이 되도록 불순물들을 활성화하기에 충분한 에너지를 제공한다.

반도체 처리 장치, 처리 챔버, 하우징, 펄스 에너지, 반도체 기판, 가열 램프

Description

매우 신속한 열 처리 챔버 및 사용 방법 {ULTRA FAST RAPID THERMAL PROCESSING CHAMBER AND METHOD OF USE}

본 발명은 본 명세서에 합체되었으며, "매우 신속한 열 처리 챔버 및 사용 방법"을 발명의 명칭으로 하는 2001년 2월 12일 출원된, 가출원 제 60/268,340호로부터 우선권을 주장한다.

본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 얇은 필름 도포의 열처리를 위한 반도체 처리 장치 및 방법에 관한 것이며, 기판의 온도는 공지된 것보다 고속인 장치를 생산하는 접합을 얻기 위해 기판 내의 불순물의 확산을 최소화하도록 정밀하게 제어될 수 있다.

전자 장치 제작에서, 비소, 인, 붕소 등과 같은 불순물을 포함하는 가스들이 기판 내에 불순물을 주입하기 위해 폴리실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 주입된다. 불순물들이 기판의 격자 구조의 일부가 되어 전자 장치를 생산하는 접합을 형성하도록 불순물들을 얻기 위해, 반도체 기판은 일반적으로 비교적 높은 온도로 가열된다.

폴리실리콘과 같은 반도체 기판의 격자 구조를 갖는 반응물 가스 불순물들의 활성화를 얻고 기판내의 접합을 형성하기 위해 요구되는 열은 기판을 통한 불순물의 확산에 기여한다. 확산이 증가되면, 장치의 전기적 성능은 상당히 감퇴된다.

일 해결책은 확산을 제어하기 위해 기판의 장치 측면 상에 온도를 국부적으로 작용시키는 것이다. 그러나, 이러한 상승된 처리 온도에서 국부적으로 작용되는 가열은 기판을 통한 매우 큰 수직 온도 구배를 발생시킨다. 이 수직 온도 구배들은 기판 내에 온도 모멘트를 발생시켜 장치 내에서 전류의 누출을 초래하는 결함을 초래한다.

그 결과, 수용가능한 수준에서 기판 내의 수직 열응력을 유지하면서, 보다 얇은 접합을 달성하는 방식으로 기판에 열을 전달할 수 있어 보다 빠른 장치를 생산할 수 있는 반도체 기판의 고온 처리 방법 및 처리 리액터가 필요하다.

따라서, 본 발명은 기판의 가열을 제어하여 반도체 기판 내에 주입된 불순물에 의해 형성된 접합의 깊이를 제어하는 반도체 기판을 처리하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 형태에서, 불순물이 주입된 반도체 기판은 기준 온도로 비 장치 측면(non-device side)이 가열되고, 기판 내의 응력을 최소화하기 위해 기판 내의 온도 구배를 감소시키고 기판을 가로지르는 불순물의 확산을 최소화하면서, 불순물들이 기판의 격자 구조의 일부가 되도록 불순물들을 얻기 위해 충분한 에너지를 제공하는 활성화 주기 동안 기준 온도보다 높은 활성화 온도로 장치 측면이 가열된다.

일 태양에 있어서, 기판의 장치 측면은 활성화 온도로 장치 측면을 가열하는 활성화 열로 펄스화 된다. 예를 들어, 기판의 장치 측면은 약 0.3μ 내지 0.9μ의 범위 또는 약 0.3μ 내지 0.7μ의 범위의 파장을 갖는 방사능과 같은 고 에너지의 공급원으로 펄스화될 수 있다. 예를 들어, 기판의 장치 측면은 수냉식 크세논 램프를 포함하는 크세논 램프 또는 수냉식 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 텅스텐 할로겐 램프와 같은 광 공급원을 사용하여 가열될 수 있다. 또한, 펄스의 지속 기간은 수 마이크로 초에서 1 내지 3초까지 변할 수 있지만, 보다 일반적으로는 수 백 밀리 초의 범위에 있다.

다른 태양에 있어서, 고 에너지 펄스의 에너지는 기판 밴드 갭보다 크다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼에 대해 고 에너지 펄스의 파장은 약 1.2 전자 전압(eV)보다 크다.

다른 태양에 있어서, 기판의 장치 측면에 대한 가열기는 장치 측면 가열기의 에너지가 기판의 밴드 갭보다 크도록 약 0.9μ 또는 약 0.7μ보다 큰 파장을 갖는 에너지를 필터링하는 필터를 포함한다.

다른 태양에 있어서, 가열중 기판은 회전한다. 예를 들어, 기판은 분당 약 50회전에서 약 300회전의 범위의 회전 속도, 보다 일반적으로는 분당 약 180회전 속도로 회전한다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 불순물이 주입된 반도체 기판의 온도는 기준 온도에 편의된다. 기판의 장치 측면의 상부면은 활성화 주기 동안 기준 온도보다 높은 활성화 온도로 가열되어, 기판을 통한 불순물의 확산을 최소화하고 기판 내의 응력을 최소화하도록 기판 내의 온도 구배를 감소시키면서, 불순물들이 기판의 격자 구조의 일부가 되도록 불순물을 활성화하는 충분한 에너지를 제공한다.

다른 태양에 있어서, 장치 측면의 상부면은 약 1μ 내지 2μ의 범위의 깊이로 가열된다. 다른 태양에 있어서, 기판의 비 장치 측면은 약 0.9μ 내지 2.3μ의 범위의 파장에 걸쳐 피크 에너지를 발생시키는 하나 이상의 램프에 의해 가열된다. 예를 들어, 적절한 램프는 텅스텐 할로겐 램프를 포함한다. 장치 측면의 상부면은 0.3μ 내지 0.9μ 또는 0.3μ 내지 0.7μ의 범위의 파장을 갖는 하나 이상의 램프에 의해 가열된다. 예를 들어, 기판의 장치 측면의 상부면은 수냉식 램프를 포함하는 하나 이상의 크세논 램프로 가열된다.

다른 태양에 있어서, 장치 측면의 상부면에 대한 가열기는 0.9μ보다 큰 파장 또는 0.7μ보다 큰 파장을 갖는 에너지를 필터링하는 필터를 포함한다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 불순물이 주입된 반도체 기판을 가열하는 방법은 약 0.9μ 내지 2.3μ의 범위의 파장을 갖는 비 장치 측면 가열기로 기준 온도로 기판의 비 장치 측면을 가열하는 단계와, 약 0.3μ 내지 0.9μ의 범위의 파장을 갖는 장치 측면 가열기로 기준 온도보다 높은 가열 활성화 온도로 기판의 장치 측면을 가열하는 단계를 포함하여, 불순물이 기판의 격자의 일부분이 되도록 충분히 활성화된다.

일 태양에 있어서, 장치 측면 가열기는 펄스 가열로 기판의 장치 측면을 가열한다. 예를 들어, 펄스의 지속 기간은 수 백 밀리 초 내지 1 내지 3초의 범위에 있을 수 있다.

다른 태양에 있어서, 장치 측면 가열기는 900℃ 보다 높은 온도로 기판의 장치를 가열한다. 다른 태양에 있어서, 장치 측면 가열기는 1000℃보다 높은 온도로 예를 들어, 약 수 백 밀리 초 내지 1 내지 3초의 주기에서 기판의 장치를 가열한다. 또 다른 태양에 있어서, 장치 측면 가열기는 1100℃의 온도로 약 수 백 밀리 초 내지 1 내지 3초의 주기에서 기판의 장치를 가열한다.

다른 태양에 있어서, 비 장치 측면 가열기는 400℃ 내지 900℃ 또는 500℃ 내지 600℃의 범위의 온도로 기판의 비 장치 측면을 가열한다. 또한, 적어도 비 장치 측면은 예를 들어, 약 ±1℃의 방사 온도 균일성으로 균일하게 가열된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 리액터는 처리 챔버와, 기판의 장치 측면을 가열하도록 구성된 제1 가열기와, 기판의 비 장치 측면을 가열하도록 구성된 제2 가열기를 포함한다. 제2 가열기가 약 0.9μ 내지 2.3μ의 범위의 파장에서 에너지를 발생시키는 반면에, 제1 가열기는 0.3μ 내지 0.9μ의 범위의 파장에서 에너지를 발생시킨다.

다른 태양에 있어서, 리액터는 반도체 기판을 회전가능하게 지지하고 가열시 기판을 회전하도록 구성되어, 기판이 균일하게 가열된다. 예를 들어, 기판은 약 5rpm 내지 60rpm의 범위에서 또는 200rpm 내지 300rpm까지의 범위에서 기판을 회전시키는 회전식 플랫폼 상에 지지될 수 있다.

다른 태양에 있어서, 제1 가열기는 펄스 가열로 기판의 장치 측면을 가열한다. 예를 들어, 제1 가열기는 수 백 밀리 초 내지 1 내지 3초의 범위의 펄스에서 가열한다. 기판이 약 5rpm 내지 60rpm의 범위에서 기판을 회전하는 회전식 플랫폼에 지지될 때, 제1 가열기는 다중 펄스로 장치 측면을 가열한다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 반도체 처리 챔버는 내부에 반도체 기판을 지지하도록 구성된 처리 챔버를 형성하는 하우징과, 반도체 기판의 비 장치 측면에 제1 에너지를 인가하고 반도체 기판의 장치 측면에 펄스 에너지를 인가하기 위한 수단을 포함하며, 제1 에너지의 강도는 상기 펄스 에너지보다 작으며, 반도체 기판 내에 주입된 불순물에 의해 형성된 접합의 깊이를 제어하고 기판을 통한 불순물의 확산을 제어하기 위해 펄스 에너지의 지속 기간은 제1 에너지의 지속 기간보다 적다.

다른 태양에 있어서, 펄스 에너지는 약 1㎲ 내지 3s 범위의 지속 기간을 갖는다. 보다 양호하게는 펄스 에너지는 약 100ms 내지 400ms의 범위의 지속 기간을 갖는다.

다른 태양에 있어서, 인가를 위한 수단은 제1 에너지 공급원과 제2 에너지 공급원을 포함한다. 제1 에너지 공급원은 반도체 기판의 비 장치 측면에 제1 에너지를 인가한다. 제2 에너지 공급원은 기판의 장치 측면에 펄스 에너지를 인가한다. 예를 들어, 제1 에너지 공급원은 약 0.2μ 내지 3.0μ의 범위의 파장에서 피크 에너지를 발생할 수 있다. 또한 제1 에너지 공급원은 하나 이상의 텅스텐 할로겐 램프를 포함할 수 있다.

다른 태양에 있어서, 제2 에너지 공급원은 약 0.2μ 내지 0.9μ의 범위의 파장에서 피크 에너지를 발생할 수 있다. 예를 들어, 제2 에너지 공급원은 하나 이상의 텅스텐 할로겐 램프 또는 하나 이상의 크세논 램프를 포함할 수 있다. 또 다른 태양에 있어서, 장치는 약 0.7μ보다 큰 파장 또는 0.9μ보다 큰 파장을 갖는 제2 에너지 공급원으로부터 에너지를 흡수하는 필터를 포함한다.

상술된 바로부터 본 발명이 반도체 기판을 통한 반응물 가스 분자의 확산을 제한하면서 기판 상의 매우 얇은 장치의 성장을 허용하는 방식으로 반도체의 가열을 제어하는 개선된 반도체 처리 장치를 제공한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 또한, 가열의 조화는 기판 내의 열탄성 응력을 최소화한다.

이들 및 다른 목적들과, 특징과 장점들은 후속 되는 도면과 상세한 설명을 통해 보다 명백해질 것이다.

도1은 본 발명의 반도체 처리 장치의 사시도이다.

도2는 도1의 라인 II-II을 따라 취해진 단면도이다.

도3은 도2와 유사한 도면으로써, 도2의 장치의 커버에 장착된 고 강도 에너지 공급원을 도시한다.

도4는 도2 및 도3과 유사한 단면도로써, 본 발명의 반도체 처리 장치의 다른 실시예를 도시한다.

도5는 도4의 장치 상부 커버의 확대도이다.

도6은 도5의 장치 상부 커버의 저면도이다.

도6a는 도6의 램프 지지부 중 하나의 확대도이다.

도1을 참조하면, 도면 부호 10은 일반적으로 본 발명의 반도체 처리 장치를 나타낸다. 이하 상세하게 설명되는 바와 같이, 반도체 처리 장치(10)는 보다 얇은 접합점을 얻어 그 결과, 기판 내의 수직 열탄성 응력을 수용가능한 수준으로 유지하면서 보다 신속한 장치를 생산하는 방식으로 장치(10)의 챔버(20) 내에 지지된 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판(S)으로 열을 전달하도록 구성된다. 또한, 장치(10)는 기판 내의 수직 열탄성 응력을 수용가능한 수준으로 유지하면서, 기판의 장치 측면(반도체 소자 형성 측면 : 기판에 있어서 그 위에 반도체 소자가 형성되는 측면)을 약 1 내지 5㎛의 범위 내의 깊이까지, 양호하게는 약 1 내지 3㎛의 깊이까지, 보다 양호하게는 약 1 내지 2㎛의 깊이까지 가열하며, 이 두께를 적어도 900℃의 온도까지, 양호하게는 적어도 1000℃까지, 보다 양호하게는 1100℃까지, 예를 들어 수백 밀리 초 또는 그 이하의 오더로 가능한 신속하고 짧은 시간동안 가열하도록 구성된다.

도2 내지 도3을 참조하면, 반도체 처리 장치(10)는 기판(S)이 처리를 위해 지지된 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)은 함께 처리 챔버(20)를 형성하는 기부(14), 커버(16)와 측벽(18)을 포함한다. 일반적으로, 챔버 벽과 커버는 본 기술 분야에서 일반적으로 공지된 종래의 재순환 냉각수 유동 시스템에 의해 대략 7.22 내지 23.89℃(45 내지 75℉)까지 수냉된다. 하우징(12)의 기부(14) 상에 지지된 제1 가열 장치(24)를 수용하고 둘러싸는 가열 하우징(22)은 하우징(12) 내에 위치 설정된다. 적절한 가열 장치의 상세한 설명을 위해, 전체가 본원에 합체된 미국 특허 제5,814,365호 및 제6,310,323호가 참조되었다. 가열기 하우징(22)은 기판(S)이 처리중 지지되는 플랫폼(26)을 포함한다. 양호하게는, 가열 하우징(22)은 하우징(12) 내에 회전가능하게 지지되며, 하우징(12)의 기부(14) 상에 지지된 회전가능 기부(28) 상에 장착된다. 양호하게는, 가열 하우징(22)과 기부(28)는 진 공 시일을 통해 하우징(22)과 기부(28)에 회전을 분배할 수 있는 종래의 자성으로 결합된 구동 기구 또는 다른 적당한 구동 장치를 사용하여 회전된다. 특정 처리에 따라, 기부(28)의 분당 회전수는 예를 들어, 약 5 내지 300rpm의 범위 내에서 변경 및 사전 설정 가능하다. 적절한 플랫폼의 다른 상세한 설명을 위해, 참조로 본 명세서에 전체적으로 합체된 미국 특허 제6,090,212호와, 제6,007,635호와, "반도체 기판을 지지하기 위한 플랫폼과 신속한 고온 처리 중 기판을 지지하는 방법"을 발명의 명칭으로 하는 1999년 10월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 제09/419,555호로 참조가 구성된다.

미국 특허 제5,814,365호에 설명된 리액터와 유사하게, 커버(16)는 처리중 기판의 온도를 측정하기 위해 사용되는 내부에 장착된 복수의 광섬유 온도 탐침(30)을 포함한다. 또한, 커버(16)는 처리중 기판(S)의 온도를 계산하고 복사율을 측정하는 미국 특허 제5,814,365호에 설명된 복사율 시스템과 유사한 비접촉 복사율 측정 시스템(32)을 추가로 포함한다.

이하 상세하게 설명되어 지는 바와 같이, 반도체 처리 장치(10)는 가열 조립체(24)를 갖는 기판(S)의 비 장치 측면(반도체 소자 비형성 측면 : 기판에 있어서 반도체 소자 형성 측면에 대향되는 측면)을 가열하도록 구성되었으며, 열 활성화 주기 동안 비 장치 측면보다 높은 온도까지 기판(S)의 장치 측면을 가열하도록 구성되어 반도체 기판의 격자 구조의 일부가 되도록 챔버(20) 내로 주입된 불순물을 얻기에 충분한 에너지를 제공한다. 또한, 이하 상세하게 설명되어 지는 바와 같이, 가열 조립체(24)는 기판(S)의 비 장치 측면을 기판 내의 응력을 최소화하기 위해 기판 내의 온도 구배를 감소시키도록 활성화 온도보다 낮은 기준 온도까지 가열한다. 또한, 기판(S)의 장치 측면으로 전달된 열은 1 또는 2㎲로부터 1 내지 3s까지 변할 수 있는 기간 동안 에너지 펄스로 전달된다. 양호하게는, 고 에너지 펄스는 기판 밴드 갭(substrate band gap)보다 크다. 예를 들어, 실리콘 기판에서 고 에너지 펄스의 파장은 양호하게는 약 0.3μ 내지 0.9μ의 범위 내에 있다.

도3을 다시 참조하면, 고 에너지의 공급원(34)이 커버(16)내에 지지된다. 도시된 실시예에서, 공급원(34)은 기판(S) 상에 위치 설정되어 기판(S)의 장치 측면을 직접 가열하는 하나 이상의 크세논 램프를 포함한다. 크세논 램프들은 일반적으로 약 0.3μ 내지 약 0.7μ의 범위에 걸쳐 전달되는 피크(peak) 에너지로 약 0.3μ 내지 0.9μ의 범위 내의 파장에 걸쳐 고 에너지를 전달한다. 양호하게는, 에너지 공급원(34)은 기판(S)의 장치 측면을 900℃ 이상의 온도까지, 보다 양호하게는 1000℃ 이상의 온도까지, 특히 양호하게는 1100℃까지의 온도까지 가열한다. 또한, 공급원(34)은 기판(S)의 펄스 가열을 제공하도록 약 1 또는 2㎲로부터 1 내지 3s까지의 주기동안 기판(S)에 에너지를 전달하도록 구성된다. 양호한 형태에서, 에너지는 수백 ms의 주기동안 기판(S)으로 전달된다. 이러한 방식으로, 에너지 공급원(34)은 불순물이 주입되어 기판 격자의 일부가 되지만 짧은 기간동안 에너지가 인가되기 때문에 기판 내로의 불순물의 확산이 제한되도록 불순물을 활성화하는 활성화 온도까지 기판(S)의 장치 측면을 가열한다.

반대로, 가열기 조립체(24)는 대략 400℃ 내지 약 900℃ 범위의 온도까지, 양호하게는 약 500℃ 내지 약 600℃ 범위의 온도까지 기판(S)의 비 장치 측면을 가열한다. 또한, 바람직하게는 비 장치 측면은 예를 들어 ±1℃의 복사상의 온도 균 일성으로 균일하게 가열된다. 공급원(34)이 실리콘과 같은 반도체 기판 재료에 의해 완전히 흡수되는 주파수 범위에 걸쳐 기판(S)의 장치 측면에 열을 전달하는 반면에, 가열기 조립체(24)는 예를 들어, 약 0.9μ으로부터 약 3.0μ까지, 보다 일반적으로는 약 0.9μ 내지 약 2.3μ의 범위인 보다 넓은 범위의 주파수에 걸쳐 열을 전달할 수도 있다. 양호한 형태에서, 가열 조립체(24)는 미국 특허 제5,951,896호에 설명된 바와 같이 복수의 구역 내에 배치되는 복수의 T3 텅스텐 할로겐 램프를 포함한다. 상기 구역은 기판에 걸쳐 대체로 균일한 온도를 얻는 방식으로 배치되어 제어된다.

상술된 바와 같이, 가열기 하우징(22)은 하우징(12) 내에 회전가능하게 지지되어, 처리 챔버(20) 내에서 균일하게 가열되는 기판(S)을 회전가능하게 지지한다. 가열기 하우징(22)은 양호하게는 5rpm 내지 60rpm의 범위에서 기판(S)을 회전시킨다. 그러나 이하 상세하게 설명될 몇몇 적용에서는, 가열기 하우징(22)은 약 200rpm 내지 300rpm까지의 범위에서 기판(S)을 회전시킬 수 있다. 역시 상술된 바와 같이, 가열 장치(34)는 양호하게는 펄스 가열로 기판(S)의 장치 측면을 가열한다. 예를 들어, 가열 장치(34)는 1 또는 2㎲에서 1 내지 3s까지의 범위, 보다 일반적으로는 수백 ms의 범위 내의 펄스에서 기판(S)의 장치 측면을 가열한다. 기판(S)이 약 5rpm 내지 60rpm의 범위에서 기판(S)을 회전시키는 회전 플랫폼 상에 지지되는 곳에서, 양호하게는 가열 장치(34)가 다중 펄스로 장치를 가열한다.

반도체 웨이퍼가 챔버 밸브(21)를 통해(소개된) 챔버(20) 내에 위치설정되고 자동화된 수송 로봇과 같은 (도시되지 않은) 종래의 웨이퍼 수송 장치에 의해 플랫 폼(26) 상에 위치설정된 후, 그 복사율이 복사율 측정 시스템(32)에 의해 우선 측정되며 그 후에 온도가 약 400℃ 내지 약 900℃ 범위에서, 보다 일반적으로는 약 500℃ 내지 약 600℃ 범위에서 소정치로 설정된다. 이 온도는 기판(S)의 장치 측면(도2에서 도시된 상부면)이 공급원(34)에 의해 발생된 고 에너지로 조사될 때 유도될 수 있는 열탄성 응력을 최적화 및 최소화하기 위해 선택된다. 안정된 상태 하에서, 기판(S)은 특정 프로세스에 의거하여 약 5rpm 내지 60rpm의 범위에서 회전되며, 일반적으로는 약 10rpm으로 약 ±1℃ 범위에서 전형적인 복사상 온도 균일성을 가지며 회전된다.

다른 적용에서, 가열 하우징(22)의 회전은 200 내지 300rpm의 범위 까지와 같은 매우 높은 속도로 증가되지만, 일반적으로는 수 초의 주기동안 180rpm의 속도를 갖는다. 상술된 바와 같이, 기판(S)은 이러한 고 에너지의 짧은 펄스로 조사된다. 펄스 지속 기간은 처리된 특정 장치 형상에서의 주입 불순물에 의거하여 선택된다. 펄스 지속 기간은 일반적으로 수 마이크로 초(㎲)로부터 1 내지 3 초(s)까지 변한다. 그러나 일반적으로는, 수백 밀리 초(ms)가 사용될 수 있다. 공급원(34)이 약 0.3μ 내지 0.9μ의 일반적인 범위의 파장에 걸쳐 에너지를 전달하기 때문에 기판은 사실상 투과 없이 대체로 모든 에너지를 흡수한다. 공급원(34)으로부터 흡수된 에너지는 순수물들이 기판 재료의 격자의 일부분이 되도록 1 내지 2μ과 같이 기판의 장치 측면의 상부층에 에너지를 공급하여 주입된 순수물들을 활성화한다. 펄스 지속 기간이 지나면, 흡수된 에너지는 완화되어 대략 500℃ 내지 600℃의 안정 상태에 있는 벌크 실리콘 온도 장으로 수직 온도 감퇴시킨다. 따라서, 실리콘 기판의 벌크는 상부 1 내지 2μ 층으로 유도된 고 에너지를 신속하게 식히는 열 싱크로 작용한다. 그 결과는 실리콘으로의 제어된 주입 확산이다.

미국 특허 제5,814,365호 또는 전체가 본 명세서에 합체된, 공동 계류 중인, 2000년 3월 22일 출원된 미국 특허 출원 제09/532,588호(대리인 정리번호 제MIC04 P-108호)와 2000년 1월 20일 출원된 미국 특허 출원 제09/488,309호(대리인 정리번호 제MIC04 P-106호)에 개시된 바와 같이, 붕소, 비소, 인등과 같은 반응성 가스가 커버(16)를 통해 챔버로 가스를 전달하는 가스 주입 시스템에 의해 챔버(20)로 주입된다. 다르게는, 챔버(20)로의 가스 주입은 반응되지 않은 가스 또는 챔버의 다른 측면에서 기판을 가로질러 위치된 배출 포트를 통해 배출된 배출 가스로 챔버의 측면 내의 포트들을 통해 얻어질 수 있다. 주입/배출 장치의 예로써, 전체가 본 명세서에 합체된 미국 특허 제4,834,022호가 참조된다.

양호하게는, 공급원(34)은 수냉식 크세논 램프를 포함하여 램프의 포장 등으로부터의 임의의 흑체 복사를 최소화한다. 또한, 처리 장치(10)는 몇몇 경우에서 0.7μ 위의, 일반적으로는 0.9μ보다 큰 바람직하지 못한 범위 위의, 에너지 공급원(34)로부터 복사된 파장의 범위를 제거하는데 사용되는 석영 필터와 같은 필터와 합체될 수 있다. 석영은 1μ보다 작은 파장의 에너지를 투과하고 1μ보다 큰 파장의 에너지를 흡수하기 때문에, 석영 필터는 본 발명에 특히 적합하다. 선택적으로, 흑체 복사체로 작용하는 석영 필터로부터의 열이 기판을 추가로 가열하지 못하도록 수냉될 수 있다.

상술된 바로부터, 기판 내의 방사상 응력을 감소시키고 기판 내의 수직 열탄성 응력의 최소화를 가능하게 하는 웨이퍼 균일 벌크 온도와, 상부 조사 에너지 공급원 동력과, 에너지 공급원 동력의 지속 기간의 신중한 최적화는 최근 개발된 얕은 접합 장치 형상의 벼림(annealing) 프로세스 동안 최대의 제어를 제공한다. 조사 펄스 전의 높은 회전 속도의 사용은 펄스 방사 분배의 높은 정도의 균일성의 달성 역시 가능하게 한다.

반도체의 형상은 신속하게 수축되기 때문에, 활성화된 주입된 불순물의 깊이, 즉 접합 깊이 역시 신속하게 수축된다. 접합 깊이가 매우 얇아지면, 실리콘으로의 불순물들의 열 발산이 활성화 프로세스를 수행하기 때문에 열 복사 프로세스는 더욱 도발적이 된다. 본 발명이 실리콘 기판으로의 확산 깊이를 제한하는 반면에 실리콘 격자로 주입된 불순물의 활성화를 제공한다는 것이 명확하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명은 주입된 불순물들의 전기적 활성화의 양호함을 결정하는 주입되어 불순물이 첨가된 층내의 잔류 결함과 실리콘 격자 마무리에 직접 관계되는 효과적인 복사 프로세스를 제공한다. 그 결과, 본 발명은 반도체 기판을 통한 그들의 확산 중 최대 제어를 유지하면서 신속한 활성화 모두를 달성할 수 있도록 주입된 불순물을 벼리는 신규한 반도체 프로세스 장치를 제공한다.

도4를 참조하면, 도면 부호 110은 본 발명의 반도체 처리 장치의 다른 실시예를 나타낸다. 처리 장치(110)는 사이에 처리 챔버(120)를 형성하는 기부(114), 커버(116) 및 측벽(118)을 포함하는 하우징(112)을 포함한다. 가열기 하우징(122)은 하우징(112) 내에 지지된다.이하 상세하게 설명되는 바와 같이, 기판(S)의 비 장치 측면을 가열하도록 구성된 가열기 조립체(24)와 유사하게 제1 가열기 조립체(124)는 가열기 하우징(122) 내에 지지된다. 하우징(122)은 하우징(112)의 기부(114) 상에 회전 가능하게 지지되고, 양호하게는 본 분야에 공지된 진공 시일을 통해 하우징(122)을 회전시키는 자기적으로 결합된 구동 기구에 의해 구동되는 기부(126)를 포함한다. 또한, 가열기 하우징(122)은 처리 중 기판(S)이 지지되는 플랫폼(130)을 포함한다. 따라서, 하우징(122)이 구동 기구에 의해 구동될 때, 플랫폼(130) 및 기판(S)은 처리 챔버(120) 내에서 회전된다. 상기 실시예와 관련하여 설명되는 바와 같이, 기판(S)의 회전은 적용에 따라 변할 수 있지만, 일반적으로 5 내지 60rpm, 그리고 몇몇 경우에는 200 내지 300rpm까지의 범위를 갖는다.

가열기 조립체(124)는 기판(S)을 거쳐 균일한 가열을 제공하도록 다중 구역에 배치된 복수의 가열 램프(132)를 포함한다. 임의대로, 램프(132)는 가열기 조립체(124)가 감소된 압력 환경에서 보다 효율적으로 작동할 수 있도록 최대 경계 수준 이하로 온도를 유지하면서 가열기 조립체(124)가 (기판(S)의 처리를 강화하는) 그 동력 출력을 최적화 하도록 수냉식 지지부(134)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 가열기 조립체(124)는 대략 400℃ 내지 900℃의 범위 내, 양호하게는 약 500℃ 내지 600℃의 범위 내에 있는 기준 온도까지 기판(S)의 비 장치 측면을 가열한다. 또한, 양호하게는, 비 장치 측면은 예를 들어, ±1℃의 방사상의 온도 균일성으로 균일하게 가열된다. 양호하게는, 램프(132)는 예를 들어 약 0.9μ로부터 3.0μ까지, 하지만 일반적으로는 0.9μ 내지 2.3μ 내의 주파수의 범위에 걸친 파장에서 피크 에너지를 발생시킨다. 양호한 형태에서, 가열 조립체(124)는 미국 특허 제5,951,896호에 설명된 바와 같이 복수의 구역 내에 배치된 복수개의 T3 텅스텐 할로겐 램프를 포함한다. 상기 구역들은 기판에 걸쳐 대체로 균일한 온도를 얻는 방식으로 배치되어 제어된다. 적당한 가열기 조립체의 보다 상세한 설명을 위해, 전체가 본 명세서에 합체된 미국 특허 제6,310,323호가 참조되었다.

상기 실시예와 유사하게, 커버(116)는 하나 이상의 온도 탐침(131)(도5)과 기판(S)의 장치 측면(S')을 가열하기 위한 에너지(136)의 공급원을 지지한다. 에너지 공급원(34)과 유사하게, 에너지 공급원(136)은 기판(S)의 장치 측면을 양호하게는 900℃ 보다 큰 가열 활성화 온도로, 보다 양호하게는 1000℃ 보다 높은 온도로, 특히 양호하게는 1100℃까지의 온도로 가열한다. 도5를 참조하면, 에너지 공급원(136)은 기판(S)에 걸쳐 균일한 가열을 제공하도록 다중 구역 내에 배치된 복수개의 가열 램프(138)를 포함한다. 도6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 램프(138)는 제1 층을 형성하는 제1 축(140)을 따라 또는 평행하게 연장된 램프의 제1 그룹 및 제2 층을 형성하는 제2 축(142)을 따라 또는 평행하게 연장된 램프의 제2 그룹으로 배치된다. 이하 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 램프(138)는 기판(S)에 전달되는 에너지의 선택적 제어를 허용하도록 램프의 각 층 내의 구역들에 추가로 배치된다.

램프(138)는 기부(146)를 포함하는 지지 프레임(144)에 의해 커버(116)에 장착된다. 복수개의 횡 지지 부재(148)가 기부(146)에 장착된다. 각각의 램프(138)의 각각의 전극봉(152)을 지지하는 복수개의 램프 지지체(150)가 횡 지지 부재(148)에 결합된다. 도6a를 참조하면, 각각의 램프 지지체(150)는, 양호하게는 각각의 가열기 지지체를 위한 접촉부를 형성하는 니켈 도금 구리등과 같은 도전성 재료로부터 형성된 몸체를 포함하는 기부(154)를 포함한다. 선택적으로, 램프(138)의 각각의 전극봉(152)을 수용하기 위한 소켓을 형성하는 (도시되지 않은) 복수개의 리세스들을 포함할 수 있다. 각 램프 지지체(150)는 양호한 전기적 연결을 보장하도록 기부(154)와 접촉하는 전극봉(152)들을 조이는 채결구(fastener)에 의해 기부(154)와 결합되는 비 도전성 브래킷(160)을 추가로 포함한다. 기부(154)는 이하 상세하게 설명되어지는 바와 같이, 각각의 램프들에 전류를 전달하기 위해 와이어(164)와 같은 전기 도관과 결합된다. 각각의 램프 지지체(150)가 하나 이상의 램프를 지지할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 지지체(150)는 미국 특허 제6,310,323호에 설명된 바와 같이 냉각된 램프 지지체를 포함할 수 있다.

도5 및 도6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 양호하게는 커버(116)은 램프(138)로부터 기판(S)으로 에너지를 안내하기 위해 램프 후방에 위치된 반사체(166)를 포함한다. 반사체(166)는 금, 니켈, 크롬등과 같은 고 반사 재료로 구성된다. 선택적으로, 반사체(166)는 매우 반사적인 재료로 도금되고 연마된 커버(116)의 측면을 갖는 기판(S)과 대면하는 커버(116)의 측면 상에 형성될 수도 있다. 적절한 램프는 반사체를 램프 구조물에 합체시켜 잠재적으로 반사체의 필요성을 제거한 미국 특허 제5,951,896호에 설명된 램프를 포함할 수 있다. 그러나, 램프의 중첩 배치가 에너지의 커버(116)로의 되 반사를 초래할 수 있기 때문에, 반사체(166)가 추가적인 효율을 제공할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

램프(138)는 양호하게는 약 0.2μ 내지 수 마이크론(μ) 범위의, 보다 양호하게는 0.2 내지 3μ의 범위의 파장에 걸쳐 펼쳐진 스펙트럼에서 에너지를 방사한다. 그러나, 1μ 이상의 파장을 갖는 에너지는 대부분 가열 파장이고 본 출원에서 바람직하지 못하기 때문에, 가열 조립체(136)는 양호하게는 약 1μ 이상의 파장의 에너지를 필터링하는 필터(170)를 포함한다. 필터(170)에 적절한 재료는 예를 들어 1μ 미만의 파장을 갖는 에너지는 투과시키지만 1μ 이상의 파장을 갖는 에너지는 흡수하는 석영판을 포함한다. 석영에 대해 적절한 판 두께는 약 1mm 내지 5mm의 범위이며, 보다 양호하게는 약 3mm이다. 양호하게는, 필터(170)는 냉각되어 필터(170)로부터 기판(S)까지의 흑체 복사를 최소화한다. 예를 들어, 필터(170)는 상술된 바와 같이 기판(S)을 가열하기에 적당한 주파수에서 투명하고, 냉각 유체가 석영판을 냉각하기 위해 통과하는 공동을 형성하도록 이격된 두 개의 평행 석영판을 포함할 수 있다.

램프(138)는 양호하게는 텅스텐 할로겐 램프를 포함하며 층들 중 하나에서 일 축을 따라 정렬된 램프의 일 그룹 및 제2 층에서 제1 축에 대체로 수직인 다른 축을 따라 정렬된 램프의 다른 그룹으로 두 개 이상의 층에 배치된다. 또한, 램프는 전체가 본 명세서에 합체된 미국 특허 제5,951,896호 또는 제5,059,770호에 설명된 가열기 조립체와 유사하게 각 측 내에서 다중 구역 어레이로 배치되거나 또는 그룹을 이룬다. 상술된 바와 같이, 램프(138)는 약 0.2μ으로부터 수 마이크론 까지의 범위의 파장에 걸쳐 펼쳐진 스펙트럼 내에서 에너지를 방사하며, 대부분의 에너지가 0.2μ과 2.3μ 사이에서 방사된다. 램프(138)는 일반적으로 208 교류 전압 에서 작동된다. 램프(138)로부터의 완전 연속 램프 동력 출력은 208 VAC의 일반 작동 전압이 램프에 인가될 때 달성된다. 이 전압에서, 램프(138)는 수천 시간까지 작동가능하다. 상술된 바와 같이, 램프(138)는 디지털 타이머에 의해 제어되는 고체 상태 교대기(184)를 통해 동력을 공급한다. 이 경우, 시간은 예를 들어, 수 마이크론 내지 수 초의 범위에서, 보다 일반적으로는 100 ms 내지 400ms의 범위에서, 보다 더 일반적으로는 약 300ms으로 설정된다. 시간이 설정된 후에 전체(208 VAC) 동력이 이하 설명되는 바와 같이 타이머가 켜질 때 램프(138)로 전달되고 예를 들어, 300ms 펄스 주기 후에 알맞은 제어 프로그램을 구비한 컴퓨터에 의해 일반적이고 양호하게 제어된다. 본 출원에서, 양호하게는 480 VAC의 전압이 짧은 펄스 고 에너지 램프 출력에서 램프(138)를 매우 짧은 제어된 시간 주기에 동안 변환하기 위해 램프(138)에 인가된다. 램프(138)는 수 밀리 초로부터 3000 밀리 초의 범위를 갖는 주기동안 세 가지 조건하에서 작동될 수 있다는 것이 발견되었다. 또한, 이러한 고 전압 또는 램프(138)에 대한 적용의 편의에 의한 돌연한 러시(rush) 또는 전류는 출력 에너지 스펙트럼을 대부분이 1μ 아래의 보다 짧은 파장, 예를 들어 약 0.2μ과 0.9μ 사이의 파장으로 이동시킨다. 따라서, 표준 텅스텐 할로겐 램프의 이 신규한 사용은 크세논 광 효과 에너지 스펙트럼을 보다 짧은 파장에서 보다 높은 동력 출력으로 보다 저렴한 비용으로 발생할 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 램프(138)가 다중 구역에 배치되었을 때, 다른 타이머들이 매우 짧은 평균 펄스 동안 웨이퍼 주입 활성화를 얻기 위한 조절에 사용되는 이러한 지속 기간 변화로 다른 지속 기간동안 램프의 선택된 그룹들을 유발하도록 사용될 수 있다.

양호하게는, 가열 조립체(136)는 가열 램프(138)가 기판(S)에 전달되는 에너지를 변화하기 위해 기판(S)을 향해 또는 기판(S)으로부터 멀어지도록 이동될 수 있도록 커버(116) 내에 이동가능하게 지지된다. 예를 들어, 횡 지지체(148)와 같은 프레임(144)은 챔버(120) 내의 가열 조립체(136)를 하강 또는 상승시키는 (본 분야에서 공지된) 하나 이상의 선형 구동기(174)들에 장착된다. 구동기(174)들은 (미국 특허 제5,814,365호에 설명된 바와 같이) 플랫폼(130)으로부터 기판(S)을 상승 또는 하강하는데 사용되는 자기적으로 구동되는 선형 구동기와 유사하다.

램프(138)와 함께 구동기(174)는 제어되고 펄스화된 고 에너지 출력을 생산하도록 가열 조립체(136) 및/또는 램프(138)의 활성화를 조절하는 중앙 프로세서(180)에 의해 제어된다. 또한, 중앙 프로세서(180)는 램프 또는 램프의 그룹이 가동되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 도6을 참조하면, 램프(138a)와 같은 램프의 그룹은 트리거 회로(180)를 거쳐 중앙 프로세서(180)에 결합된 램프(138a)의 가열기 지지체의 개별적으로 접촉하여 하나의 구역으로 그룹화 된다. 트리거 회로(180)는 양호하게는 각각의 램프(138a)로부터 기판(S)에 전달된 에너지 펄스의 지속 기간을 제어하는 접촉 타이머(182)와 고체 상태 교대기(184, relay)를 포함한다. 각각의 구역은 기판(S)에 전달되는 에너지를 조절하고 에너지의 매우 짧은 펄스 내에서 웨이퍼 주입 활성화를 얻기 위해 사용된 이러한 지속 기간 변화와 상이한 타이머를 갖는 다른 트리거 회로를 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

상술된 실시예와 유사하게, 반응물 가스 또는 가스들은 커버(116)에 위치될 수 있거나 또는 하우징(112)의 측면에 위치될 수 있는 하나 이상의 포트들에 대해 챔버(120)로 주입된다. 적절한 주입 시스템 가스 주입 및 배출 시스템의 예를 위해, 미국 특허 제5,814,365호 및 제4,834,022호와 공동 계류중인, 2000년 3월 22일 출원된 미국 특허 출원 제09/532,588호(대리인 정리번호 제MIC04 P-108호) 및 2000년 1월 20일 출원된 미국 특허 출원 제09/488,309호(대리인 정리번호 제MIC04 P-106호)가 참조되었다.

상술된 바로부터, 본 발명이 반도체 기판을 통한 반응물 가스 분자의 확산을 제한하면서 기판 상의 매우 얇은 장치의 성장에 대한 기판의 격자 내의 반응물 분자의 제어된 주입을 허용하는 방식으로 반도체 기판에 에너지를 인가하는 비 장치 측면 가열기 및 장치 측면 가열기를 포함하는 개선된 반도체 처리 장치를 제공하는 것이 이해될 수 있을 것이다. 또한, 기판의 두 측면의 가열을 조화하여, 기판 내의 열탄성 응력을 최소화한다.

본 발명의 몇몇 형태가 도시되고 설명되었지만, 이제 다른 형태가 본 기술 분야의 숙련자들에게 명확할 것이다. 따라서, 상기 설명되고 도시된 실시예들은 단지 도시적 목적을 위한 것일 뿐, 후속되는 청구항에 의해 한정되는 본 발명의 범주를 제한하지는 않는다.

Claims

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반도체 처리 장치이며,

내부에 반도체 기판을 지지하도록 구성된 처리 챔버를 내부에 형성하는 하우징과,

반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 제1 에너지를 인가하고 반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면에 펄스 에너지를 인가하기 위한 수단을 포함하며,

제1 에너지의 강도는 상기 펄스 에너지보다 작으며, 반도체 기판 내에 주입된 불순물에 의해 형성된 접합의 깊이를 제어하고 기판을 통한 불순물의 확산을 제어하기 위해 펄스 에너지의 지속 기간은 제1 에너지의 지속 기간보다 적으며,

상기 펄스 에너지의 지속 기간은 100ms 내지 400ms의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제3항에 있어서, 상기 인가 수단은 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 상기 제1 에너지를 인가하기 위한 제1 에너지 공급원 및 기판의 반도체 소자 형성 측면에 상기 펄스 에너지를 인가하기 위한 제2 에너지 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 에너지 공급원은 0.2μ 내지 3.0μ의 범위 내의 파장에서 피크 에너지를 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 에너지 공급원은 적어도 하나의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 에너지 공급원은 복수개의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제7항에 있어서, 상기 램프의 각각은 종방향 길이를 가지며, 램프들의 제1 그룹의 상기 종방향 길이는 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면과 평행이며 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면으로부터 제1 간격에 위치 설정되어 반도체 기판의 주연 영역을 가열하도록 기판의 주연 영역 위에 정렬하며, 가열 램프들의 상기 제1 그룹은 제1 가열 구역을 형성하고, 상기 램프들의 제2 그룹은 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면으로부터 제2 간격에 위치 설정되어 반도체 기판의 중심 영역을 가열하도록 기판을 가로질러 연장되도록 위치 설정되며, 상기 제2 그룹은 제2 가열 구역을 형성하고, 상기 제1 간격은 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 인가되는 가변 온도 프로파일을 생성하도록 상기 제2 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
반도체 처리 장치이며,

내부에 반도체 기판을 지지하도록 구성된 처리 챔버를 내부에 형성하는 하우징과,

반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 제1 에너지를 인가하고 반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면에 펄스 에너지를 인가하기 위한 수단을 포함하며,

제1 에너지의 강도는 상기 펄스 에너지보다 작으며, 반도체 기판 내에 주입된 불순물에 의해 형성된 접합의 깊이를 제어하고 기판을 통한 불순물의 확산을 제어하기 위해 펄스 에너지의 지속 기간은 제1 에너지의 지속 기간보다 적으며,

상기 인가 수단은 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 상기 제1 에너지를 인가하기 위한 제1 에너지 공급원 및 기판의 반도체 소자 형성 측면에 상기 펄스 에너지를 인가하기 위한 제2 에너지 공급원을 포함하고,

상기 제2 에너지 공급원은 0.2μ 내지 0.9μ의 범위에 있는 파장에서 피크 에너지를 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 텅스텐 할로겐 램프 및 크세논 램프로부터 선택된 적어도 하나의 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 적어도 하나의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제11항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 복수개의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제11항에 있어서, 0.7μ보다 큰 파장을 갖는 상기 제2 에너지 공급원으로부터 에너지를 흡수하는 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제13항에 있어서, 상기 필터는 0.9μ보다 큰 파장을 갖는 상기 제2 에너지 공급원으로부터 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제14항에 있어서, 상기 필터는 유체 냉각식 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제10항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 두 개 이상의 램프를 포함하고, 상기 램프들의 각각은 종방향 길이를 가지며, 램프들의 제1 그룹의 상기 종방향 길이는 반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면과 대체로 평행하며, 가열 램프들의 상기 제1 그룹은 제1 가열 구역을 형성하며, 상기 램프들의 제2 그룹은 기판의 반도체 소자 형성 측면과 대체로 평행하며, 상기 제2 그룹은 제2 가열 구역을 형성하며, 상기 제1 그룹 및 제2 그룹은 상기 램프들을 선택적으로 활성화하도록 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
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반도체 처리 장치이며,

내부에 반도체 기판을 지지하도록 구성된 처리 챔버를 내부에 형성하는 하우징과,

반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면으로 에너지를 안내하기 위한 제1 에너지 공급원과,

반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면으로 펄스 에너지를 안내하기 위한 제2 에너지 공급원을 포함하며,

상기 제1 에너지 공급원으로부터 안내된 에너지의 강도는 제2 에너지 공급원보다 적으며, 인가된 펄스 에너지의 지속 기간은 반도체 기판 내에 주입된 불순물에 의해 형성된 접합의 깊이를 제어하고 기판을 통한 불순물의 확산을 제어하기 위해 1㎲ 내지 3s의 범위 내에 있으며,

상기 펄스 에너지는 100ms 내지 400ms의 범위 내에서 지속 기간을 갖는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제18항에 있어서, 처리중 기판을 회전하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제19항에 있어서, 상기 회전 수단이 5rpm 내지 300rpm의 범위에서 기판을 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제20항에 있어서, 상기 펄스 에너지는 1㎲ 내지 2s의 범위 내에서 지속 기간을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제18항에 있어서, 상기 제1 에너지 공급원은 0.2μ 내지 3.0μ의 범위 내의 파장에서 피크 에너지를 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제22항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 0.2μ 내지 0.90μ의 범위 내의 파장에서 피크 에너지를 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제23항에 있어서, 상기 제1 에너지 공급원은 적어도 하나의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제24항에 있어서, 상기 제1 에너지 공급원은 복수개의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제25항에 있어서, 상기 램프의 각각은 종방향 길이를 가지며, 램프들의 제1 그룹의 상기 종방향 길이는 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면과 평행이며 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면으로부터 제1 간격에 위치 설정되어 반도체 기판의 주연 영역을 가열하도록 기판의 주연 영역 위에 정렬하며, 가열 램프들의 상기 제1 그룹은 제1 가열 구역을 형성하고, 상기 램프들의 제2 그룹은 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면으로부터 제2 간격에 위치 설정되어 반도체 기판의 중심 영역을 가열하도록 기판을 가로질러 연장되도록 위치 설정되며, 상기 제2 그룹은 제2 가열 구역을 형성하고, 상기 제1 간격은 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 인가되는 가변 온도 프로파일을 생성하도록 상기 제2 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
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제26항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 텅스텐 할로겐 램프와 크세논 램프로부터 선택된 적어도 하나의 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제26항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 적어도 하나의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제29항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 복수개의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제29항에 있어서, 0.7 μ보다 큰 파장을 갖는 상기 제2 에너지 공급원으로부터 에너지를 흡수하는 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제31항에 있어서, 상기 필터는 0.9μ보다 큰 파장을 갖는 상기 제2 에너지 공급원으로부터 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
제31항에 있어서, 상기 필터는 유체 냉각식 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리 장치.
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반도체 기판을 가열하는 방법이며,

기준 온도로 반도체 소자 비형성 측면을 가열하도록 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 에너지를 인가하는 단계와,

반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면에 펄스 에너지를 인가하는 단계를 포함하며,

반도체 기판 내에 주입된 불순물에 의해 형성된 접합의 깊이를 제어하고 기판을 통한 불순물의 확산을 제한하기 위해 반도체 소자 형성 측면에 인가된 에너지의 강도가 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 인가된 에너지의 강도보다 크고,

상기 펄스 에너지를 인가하는 단계는 100ms 내지 400ms의 범위의 지속 기간 동안 상기 펄스 에너지를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제39항에 있어서, 상기 인가 중 기판을 회전하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제40항에 있어서, 상기 회전 단계는 5rpm 내지 300rpm의 범위에서 기판을 회전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제39항에 있어서, 상기 반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면에 펄스 에너지를 인가하는 단계는 1㎲ 내지 2s의 범위의 지속 기간 동안 상기 펄스 에너지를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
반도체 기판을 가열하는 방법이며,

기준 온도로 반도체 소자 비형성 측면을 가열하도록 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 에너지를 인가하는 단계와,

반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면에 펄스 에너지를 인가하는 단계를 포함하며,

반도체 기판 내에 주입된 불순물에 의해 형성된 접합의 깊이를 제어하고 기판을 통한 불순물의 확산을 제한하기 위해 반도체 소자 형성 측면에 인가된 에너지의 강도가 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 인가된 에너지의 강도보다 크고, 상기 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 에너지를 인가하는 단계는 제1 에너지 공급원을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면에 펄스 에너지를 인가하는 단계는 제2 에너지 공급원을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 제1 에너지 공급원은 0.2μ 내지 3.0μ의 파장에서 피크 에너지를 발생시키며, 상기 제1 에너지 공급원은 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 상기 에너지를 인가하며, 상기 제2 에너지 공급원은 0.2μ 내지 0.9μ의 범위의 파장에서 피크 에너지를 발생시키며, 상기 제2 에너지 공급원은 상기 반도체 기판의 상기 반도체 소자 형성 측면에 펄스 에너지를 인가하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제43항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 0.2μ 내지 2.3μ의 범위의 파장에서 정상 피크 에너지를 방사하고, 상기 펄스 에너지 인가 단계는 0.2μ 내지 0.9μ의 범위의 파장으로 상기 피크 에너지를 시프트시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제44항에 있어서, 상기 시프트하는 단계는 상기 제2 에너지 공급원의 일반 작동 전압을 초과하는 편의 전압을 상기 제2 에너지 공급원에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제39항에 있어서, 상기 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 에너지를 인가하는 단계는 400℃ 내지 900℃의 범위 내의 온도로 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 에너지를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제46항에 있어서, 상기 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 에너지를 인가하는 단계는 500℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 에너지를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제43항에 있어서, 상기 펄스 에너지를 인가하는 단계는 900℃보다 높은 온도로 반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제48항에 있어서, 상기 가열 단계는 1000℃보다 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제49항에 있어서, 상기 가열 단계는 1100℃의 온도로 반도체 소자 형성 측면을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 가열하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 정상 출력 스펙트럼과 정상 피크 동작 전압을 생성하는 정상 동작 조건을 가지는 적어도 하나의 램프를 포함하고, 상기 램프는 상기 반도체 소자 형성 측면에 높은 에너지 전압을 인가하도록 적용되며, 상기 높은 에너지 전압은 상기 정상 피크 동작 전압을 초과하고, 상기 높은 에너지 전압의 인가시, 상기 램프는 시프트된 출력 에너지 스펙트럼을 생성하고, 상기 램프는 상기 정상 피크 동작 전압시 파장보다 짧은 파장에서 피크 에너지 전압을 생성하는 반도체 처리 장치.
제51항에 있어서, 상기 시프트된 출력 에너지 스펙트럼은 0.2μ 내지 0.9μ 의 범위에 걸친 출력 에너지를 생성하는 반도체 처리 장치.
제51항에 있어서, 상기 램프는 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 반도체 처리 장치.
제53항에 있어서, 상기 텅스텐 할로겐 램프는 208VAC의 정상 피크 동작 전압을 생성하는 반도체 처리 장치.
제53항에 있어서, 상기 높은 에너지 전압은 480 VAC의 전압을 포함하는 반도체 처리 장치.
제51항에 있어서, 상기 램프는 상기 높은 에너지 전압을 높은 에너지 전압의 펄스로서 인가하는 반도체 처리 장치.
제56항에 있어서, 상기 높은 에너지 전압의 펄스는 100ms 내지 400ms의 범위의 펄스 지속 기간을 가지는 반도체 처리 장치.
제4항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 정상 출력 스펙트럼 및 정상 피크 동작 전압을 생성하는 정상 동작 조건을 가지는 적어도 하나의 램프를 포함하고, 상기 램프는 반도체 소자 형성 측면에 높은 에너지 전압의 펄스를 인가하도록 적용되며, 상기 높은 에너지 전압의 펄스는 정상 피크 동작 전압을 초과하고, 100ms 내지 400ms의 범위의 지속 기간을 가지는 반도체 처리 장치.
제58항에 있어서, 상기 램프는 상기 높은 에너지 전압의 인가시 시프트된 출력 에너지 스펙트럼을 생성하고, 상기 램프는 상기 정상 피크 동작 전압시 파장보다 짧은 파장에서 피크 에너지 전압을 생성하는 반도체 처리 장치.
제58항에 있어서, 상기 램프는 0.2μ 내지 0.9μ의 범위에 걸쳐 시프트된 출력 에너지 스펙트럼을 생성하는 반도체 처리 장치.
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반도체 처리 장치이며,

반도체 기판을 내부에 지지하도록 적용되는 처리 챔버와,

기판의 반도체 소자 비형성 측면을 기준 온도로 가열하도록 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 제1 에너지를 인가하도록 적용되는 제1 에너지 공급원과,

반도체 소자 형성 측면을 열 활성화 온도로 가열하도록 반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면에 제2 에너지를 인가하도록 적용되는 제2 에너지 공급원을 포함하고,

상기 제2 에너지 공급원은 기판을 가로지른 불순물의 확산을 최소화하면서 기판내의 불순물이 기판의 격자 구조의 일부가 되도록 기판내의 불순물을 활성화시키기에 충분한 활성화 지속 기간 동안 상기 제2 에너지를 인가하며,

상기 기준 온도는 기판내의 응력을 최소화하기 위해 기판내의 온도 구배를 감소시키도록 상기 활성화 온도보다 작으며,

상기 제2 에너지 공급원은 반도체 기판에 주입된 불순물에 의해 형성되는 접합부의 깊이를 제어하기 위해 1 내지 5㎛의 범위의 깊이로 기판의 반도체 소자 형성 측면을 가열하도록 적용되는 반도체 처리 장치.
제62항에 있어서, 제2 에너지 공급원은 1 ㎲ 내지 2s의 범위의 지속 기간에 걸쳐 상기 제2 에너지를 인가하도록 적용되는 반도체 처리 장치.
제63항에 있어서, 상기 지속 기간은 100ms 내지 400ms의 범위인 반도체 처리 장치.
제62항에 있어서, 상기 제1 에너지 공급원은 0.2μ 내지 3.0μ의 범위의 파장에서 피크 에너지를 생성하는 반도체 처리 장치.
제65항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 0.2μ 내지 0.9μ의 범위의 파장에서 피크 에너지를 생성하는 반도체 처리 장치.
제62항에 있어서, 상기 제1 에너지 공급원은 적어도 하나의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 반도체 처리 장치.
제67항에 있어서, 상기 제1 에너지 공급원은 복수개의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 반도체 처리 장치.
제62항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 텅스텐 할로겐 램프 및 크세논 램프로부터 선택된 적어도 하나의 램프를 포함하는 반도체 처리 장치.
반도체 처리 장치이며,

반도체 기판을 내부에 지지하도록 적용되는 처리 챔버와,

기판의 반도체 소자 비형성 측면을 기준 온도로 가열하도록 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 제1 에너지를 인가하도록 적용되는 제1 에너지 공급원과,

반도체 소자 형성 측면을 열 활성화 온도로 가열하도록 반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면에 제2 에너지를 인가하도록 적용되는 제2 에너지 공급원을 포함하고,

상기 제2 에너지 공급원은 기판을 가로지른 불순물의 확산을 최소화하면서 기판내의 불순물이 기판의 격자 구조의 일부가 되도록 기판내의 불순물을 활성화시키기에 충분한 활성화 지속 기간 동안 상기 제2 에너지를 인가하며,

상기 기준 온도는 기판내의 응력을 최소화하기 위해 기판내의 온도 구배를 감소시키도록 상기 활성화 온도보다 작으며,

상기 제2 에너지 소스는 적어도 하나의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 반도체 처리 장치.
제70항에 있어서, 상기 제2 에너지 공급원은 복수개의 텅스텐 할로겐 램프를 포함하는 반도체 처리 장치.
제70항에 있어서, 상기 램프는 정상 에너지 스펙트럼 및 정상 피크 전압을 발생하는 정상 동작 조건을 가지고, 상기 램프는 반도체 소자 형성 측면에 높은 에너지 전압을 인가하도록 적용되며, 상기 높은 에너지 전압은 상기 정상 피크 전압 보다 큰 반도체 처리 장치.
제72항에 있어서, 상기 램프는 상기 높은 에너지 전압을 인가할 때 시프트된 에너지 스펙트럼을 생성하고, 상기 시프트 에너지 스펙트럼은 상기 정상 에너지 스펙트럼의 파장 범위보다 낮은 파장 범위로 시프트되는 반도체 처리 장치.
제72항에 있어서, 상기 높은 에너지 전압은 480VAC이고, 상기 정상 피크 전압은 208VAC인 반도체 처리 장치.
반도체 처리 장치이며,

반도체 기판을 내부에 지지하도록 적용되는 처리 챔버와,

기판의 반도체 소자 비형성 측면을 기준 온도로 가열하도록 반도체 기판의 반도체 소자 비형성 측면에 제1 에너지를 인가하도록 적용되는 제1 에너지 공급원과,

반도체 소자 형성 측면을 열 활성화 온도로 가열하도록 반도체 기판의 반도체 소자 형성 측면에 제2 에너지를 인가하도록 적용되는 제2 에너지 공급원을 포함하고,

상기 제2 에너지 공급원은 기판을 가로지른 불순물의 확산을 최소화하면서 기판내의 불순물이 기판의 격자 구조의 일부가 되도록 기판내의 불순물을 활성화시키기에 충분한 활성화 지속 기간 동안 상기 제2 에너지를 인가하며,

상기 기준 온도는 기판내의 응력을 최소화하기 위해 기판내의 온도 구배를 감소시키도록 상기 활성화 온도보다 작으며,

0.9μ보다 큰 파장을 갖는 상기 제2 에너지 공급원으로부터 에너지를 흡수하는 필터를 추가로 포함하는 반도체 처리 장치.
제75항에 있어서, 상기 필터는 0.7μ 보다 큰 파장을 갖는 상기 제2 에너지 공급원으로부터의 에너지를 흡수하는 반도체 처리 장치.
제75항에 있어서, 상기 필터는 유체 냉각식 필터를 포함하는 반도체 처리 장치.