Measurement of Spectral Transmissivity of Quartz Plates Used in Rapid Thermal Process

Abstract

반도체 급속열처리 공정에서는 적외선램프를 조사하여 실리콘 웨이퍼를 가열한다. 공정 중 적외선램프로 인한 오염을 방지하기 위해 쿼츠판을 사용되고 있다. 쿼츠판은 웨이퍼의 스퓨리어스 구성 요소와 열에 의해 오염되며, 오염 후에 쿼츠판의 복사 특성이 변화된다. 이로 인해 웨이퍼 표면 온도가 불균일하게 만들게 된다. 이 연구에서 635, 1310, 2200 nm 파장에서 오염 전후의 쿼츠판 투과율을 측정하였다. 타원 편광법으로 쿼츠판의 두께, 굴절률을 분석하였고, 박막 광학을 이용하여 쿼츠판의 이론 투과율을 계산하였다. 이론 계산 투과율과 측정 투과율을 비교하여 실험 측정 오차를 분석하였다. 또한 쿼츠판 오염 두께에 따른 투과율을 추정하였다, 계산과 측정 투과율을 추정 결과에 대입해서 투과율 추정 오차를 계산하였다. 2200 nm 때 쿼츠판 투과율 추정 오차가 31%로 된다는 것을 확인하였다. 원자력현미경으로 쿼츠판 샘플의 표면 거칠기를 분석하였다. 이에 미 산란단면적을 계산하여 오차 생기는 원인을 분석하였다.|In the rapid thermal process (RTP), silicon wafers are heated by irradiation of infra red (IR) lamp. Quartz plates are used to prevent contamination of the IR lamps during RTP. The quartz plates are contaminated by spurious components from the wafer and heat during RTP, and the radiation characteristics of the quartz plates changes after contamination. This results in the uneven heating of the wafer surface. We investigated the transmissivity at various wavelength, such as 635, 1310, and 2200 nm. The refractive indices of the contaminated quartz plates ware analyzed by ellipsometry. The planer roughness of the quartz samples was obtained via atomic force microscope (AFM). The transmissivity of quartz plates with different contaminated thickness were estimated by thin-film optics calculation. The errors of contaminated thickness estimation at 2200 nm are within 31%.