JP2001196324A - 基板の熱処理 - Google Patents
基板の熱処理Info
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Classifications
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B31/12—Heating of the reaction chamber
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱処理方法。
【解決手段】 基板の温度応答が、加熱段階又は冷却段
階又は両方の段階の間制御される。これにより、基板の
熱予算を減らし、基板上に形成されるデバイスの品質及
び性能を改良する。特に、基板と熱貯蔵器（例えば水冷
式の反射板組立体）の間の熱移動速度を制御することに
より、基板の温度応答を熱プロセス中に制御することが
できる。熱移動速度の変更は、基板と熱貯蔵器の間の熱
伝導率を変えることにより、熱貯蔵器の表面の放射率を
変えることにより、あるいは、基板と熱貯蔵器の間で距
離を変えることにより、行うことができる。熱伝導率の
変更は、基板と熱貯蔵器の間に配置される熱移動媒体
（例えばパージガス）の特性を変えることによって行わ
れてもよい。例えば、熱伝導率は、基板と熱貯蔵器の間
でパージガスの組成あるいはパージガスの圧力を変える
ことによって変えられてもよい。
階又は両方の段階の間制御される。これにより、基板の
熱予算を減らし、基板上に形成されるデバイスの品質及
び性能を改良する。特に、基板と熱貯蔵器（例えば水冷
式の反射板組立体）の間の熱移動速度を制御することに
より、基板の温度応答を熱プロセス中に制御することが
できる。熱移動速度の変更は、基板と熱貯蔵器の間の熱
伝導率を変えることにより、熱貯蔵器の表面の放射率を
変えることにより、あるいは、基板と熱貯蔵器の間で距
離を変えることにより、行うことができる。熱伝導率の
変更は、基板と熱貯蔵器の間に配置される熱移動媒体
（例えばパージガス）の特性を変えることによって行わ
れてもよい。例えば、熱伝導率は、基板と熱貯蔵器の間
でパージガスの組成あるいはパージガスの圧力を変える
ことによって変えられてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板を熱処理する
ためのシステム及び方法に関する。
ためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板処理システムは、半導体ロジックデ
バイスやメモリデバイス、フラットパネルディスプレ
イ、ＣＤ ＲＯＭその他のデバイスの製造に用いられ
る。これらの基板は処理に際して、化学気相堆積（ＣＶ
Ｄ）や高速熱プロセス（ＲＴＰ）がなされることがあ
る。ＲＴＰプロセスには、例えば高速熱アニール（RT
A）、高速熱クリーニング（RTC）、高速熱CVD（RTCV
D）、高速熱酸化（RTO）や高速熱窒化（RTN））が含ま
れる。ＲＴＰシステムは通常、光透過性のウィンドウを
通して放射により基板を加熱する一つ以上のランプによ
り形成される加熱要素を有している。ＲＴＰシステムは
また、基板の裏側に対面する光反射面等の、一つ以上の
他の光学素子と、処理中に基板の温度を測定するための
一つ以上の光検出部を有していてもよい。
バイスやメモリデバイス、フラットパネルディスプレ
イ、ＣＤ ＲＯＭその他のデバイスの製造に用いられ
る。これらの基板は処理に際して、化学気相堆積（ＣＶ
Ｄ）や高速熱プロセス（ＲＴＰ）がなされることがあ
る。ＲＴＰプロセスには、例えば高速熱アニール（RT
A）、高速熱クリーニング（RTC）、高速熱CVD（RTCV
D）、高速熱酸化（RTO）や高速熱窒化（RTN））が含ま
れる。ＲＴＰシステムは通常、光透過性のウィンドウを
通して放射により基板を加熱する一つ以上のランプによ
り形成される加熱要素を有している。ＲＴＰシステムは
また、基板の裏側に対面する光反射面等の、一つ以上の
他の光学素子と、処理中に基板の温度を測定するための
一つ以上の光検出部を有していてもよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】多くの高速の熱プロセ
スでは、経時的に正確な基板温度制御を行う必要があ
る。
スでは、経時的に正確な基板温度制御を行う必要があ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板の温度応
答を、加熱段階又は冷却段階、あるいはこれら両方にお
いて制御できる熱処理方法を特徴とする。これにより、
基板の熱予算を減らし、また、基板上に形成されるデバ
イスの品質及び性能を改良する。特に本発明者は、熱プ
ロセス中に基板と熱貯蔵器（例えば水冷式の反射板組立
体）の間の熱移動速度を制御することにより、基板の温
度応答を制御することができる事を認識した。
答を、加熱段階又は冷却段階、あるいはこれら両方にお
いて制御できる熱処理方法を特徴とする。これにより、
基板の熱予算を減らし、また、基板上に形成されるデバ
イスの品質及び性能を改良する。特に本発明者は、熱プ
ロセス中に基板と熱貯蔵器（例えば水冷式の反射板組立
体）の間の熱移動速度を制御することにより、基板の温
度応答を制御することができる事を認識した。
【０００５】１つの側面では、基板は加熱スケジュール
に従って加熱され、加熱スケジュール中は、熱処理シス
テムの内側の基板と熱貯蔵器の間の熱移動速度が変化す
る。
に従って加熱され、加熱スケジュール中は、熱処理シス
テムの内側の基板と熱貯蔵器の間の熱移動速度が変化す
る。
【０００６】本発明の実施には、以下の特徴の１つ以上
が含まれてもよい。熱移動速度を変化するには、基板と
熱貯蔵器の間の熱伝導率を変えることにより、また、熱
貯蔵器の表面の放射率を変えることにより、あるいは基
板と熱貯蔵器の間の距離を変えることにより、行っても
よい。熱伝導率を変えるには、基板と熱貯蔵器の間に配
置される熱移動媒体（例えばパージガス）の特性を変え
ることにより行ってもよい。例えば、熱伝導率の変化
は、基板と熱貯蔵器の間のパージガスの組成又はパージ
ガスの圧力を変えることにより行ってもよい。熱貯蔵器
は、比較的低温の面を処理チャンバの内側に有していて
もよい。基板とこの比較的低温の面の間の熱伝導率は、
加熱スケジュールの冷却段階中に増大されてもよい。基
板と比較的低温の面の間に、比較的高い熱伝導率のガス
を供給することにより、熱伝導率を増大してもよい。第
１のパージガス（例えば窒素、アルゴンやキセノン）
が、加熱スケジュールの加熱段階中に基板と比較的低温
面の間に供給されてもよく、また、第１のパージガスの
熱伝導率より大きな熱伝導率を有する第２のパージガス
（例えばヘリウムや水素）が、加熱スケジュールの冷却
段階中に、基板と比較的低温の面の間に供給されてもよ
い。
が含まれてもよい。熱移動速度を変化するには、基板と
熱貯蔵器の間の熱伝導率を変えることにより、また、熱
貯蔵器の表面の放射率を変えることにより、あるいは基
板と熱貯蔵器の間の距離を変えることにより、行っても
よい。熱伝導率を変えるには、基板と熱貯蔵器の間に配
置される熱移動媒体（例えばパージガス）の特性を変え
ることにより行ってもよい。例えば、熱伝導率の変化
は、基板と熱貯蔵器の間のパージガスの組成又はパージ
ガスの圧力を変えることにより行ってもよい。熱貯蔵器
は、比較的低温の面を処理チャンバの内側に有していて
もよい。基板とこの比較的低温の面の間の熱伝導率は、
加熱スケジュールの冷却段階中に増大されてもよい。基
板と比較的低温の面の間に、比較的高い熱伝導率のガス
を供給することにより、熱伝導率を増大してもよい。第
１のパージガス（例えば窒素、アルゴンやキセノン）
が、加熱スケジュールの加熱段階中に基板と比較的低温
面の間に供給されてもよく、また、第１のパージガスの
熱伝導率より大きな熱伝導率を有する第２のパージガス
（例えばヘリウムや水素）が、加熱スケジュールの冷却
段階中に、基板と比較的低温の面の間に供給されてもよ
い。
【０００７】本発明の他の側面では、第１のパージガス
が熱処理システムに供給され、基板が加熱スケジュール
に従って加熱され、第１のパージガスとは異なる第２の
パージガスが熱処理システムに供給される。
が熱処理システムに供給され、基板が加熱スケジュール
に従って加熱され、第１のパージガスとは異なる第２の
パージガスが熱処理システムに供給される。
【０００８】本発明の実施には、以下の特徴の１つ以上
を有してもよい。加熱スケジュールの冷却段階中、基板
温度が標的ピーク温度に加熱された時点又はその近く、
あるいは基板温度の低下中に、第２のパージガスが熱処
理システムに供給されてもよい。第１のパージガスが、
加熱スケジュールの加熱段階中に、熱処理システムに供
給されてもよい。第２のパージガスの熱伝導率が、第１
のパージガスの熱伝導率より大きくてもよい。これを実
施する場合、第２のパージガスがヘリウム又は水素ある
いはその両方を有してもよく、また、第１のパージガス
が窒素を有してもよく且つ第２のパージガスがヘリウム
を有してもよい。第２のパージガスが、熱処理システム
の内側の基板面と熱貯蔵器の間に供給されてもよい。加
熱スケジュールの加熱段階中に、第１のパージガスが、
熱処理システムの基板面と熱貯蔵器の間に供給されても
よい。加熱スケジュールの冷却段階中に、第２のパージ
ガスが、熱処理システムの基板面と熱貯蔵器の間に供給
されてもよい。
を有してもよい。加熱スケジュールの冷却段階中、基板
温度が標的ピーク温度に加熱された時点又はその近く、
あるいは基板温度の低下中に、第２のパージガスが熱処
理システムに供給されてもよい。第１のパージガスが、
加熱スケジュールの加熱段階中に、熱処理システムに供
給されてもよい。第２のパージガスの熱伝導率が、第１
のパージガスの熱伝導率より大きくてもよい。これを実
施する場合、第２のパージガスがヘリウム又は水素ある
いはその両方を有してもよく、また、第１のパージガス
が窒素を有してもよく且つ第２のパージガスがヘリウム
を有してもよい。第２のパージガスが、熱処理システム
の内側の基板面と熱貯蔵器の間に供給されてもよい。加
熱スケジュールの加熱段階中に、第１のパージガスが、
熱処理システムの基板面と熱貯蔵器の間に供給されても
よい。加熱スケジュールの冷却段階中に、第２のパージ
ガスが、熱処理システムの基板面と熱貯蔵器の間に供給
されてもよい。
【０００９】本発明の別の側面では、第１のパージガス
が熱処理システムに供給され、基板がターゲット温度に
加熱され、基板がターゲット温度に加熱された時点又は
その近くで第１のパージガスの熱伝導率より大きい熱伝
導率を有する第２のパージガスが熱処理システムに供給
される。
が熱処理システムに供給され、基板がターゲット温度に
加熱され、基板がターゲット温度に加熱された時点又は
その近くで第１のパージガスの熱伝導率より大きい熱伝
導率を有する第２のパージガスが熱処理システムに供給
される。
【００１０】本発明の実施は、以下の特徴の１つ以上を
有してもよい。第２のパージガスがヘリウムを有しても
よく、第１のパージガスが窒素を有してもよい。基板が
ターゲット温度に加熱された時点又はその近くで、熱プ
ロセスシステムへの第１のパージガスの供給が終了して
もよい。
有してもよい。第２のパージガスがヘリウムを有しても
よく、第１のパージガスが窒素を有してもよい。基板が
ターゲット温度に加熱された時点又はその近くで、熱プ
ロセスシステムへの第１のパージガスの供給が終了して
もよい。
【００１１】本発明の発明の側面では、基板がターゲッ
ト温度に加熱され、基板がターゲット温度に加熱された
時点又はその近くで、基板面と熱貯蔵器の間の熱伝導率
を増大するパージガスが、熱処理システムに供給され、
熱処理システムの内部の基板面と熱貯蔵器の間に供給さ
れる。パージガスは、パージガスが熱処理システムに供
給される速度と実質的に同じ速度で熱処理システムから
取り除かれる。
ト温度に加熱され、基板がターゲット温度に加熱された
時点又はその近くで、基板面と熱貯蔵器の間の熱伝導率
を増大するパージガスが、熱処理システムに供給され、
熱処理システムの内部の基板面と熱貯蔵器の間に供給さ
れる。パージガスは、パージガスが熱処理システムに供
給される速度と実質的に同じ速度で熱処理システムから
取り除かれる。
【００１２】本発明の実施は、以下の特徴の１つ以上を
有してもよい。パージガスは、比較的高い熱伝導率を有
してもよい。パージガスは、ヘリウムを有してもよい。
パージガスは、加熱スケジュールの冷却段階中に、熱処
理システムに供給されてもよい。基板がターゲット温度
にある時間を最小にするため、パージガスが比較的高い
流量で熱処理システムに供給されてもよい。基板がター
ゲット温度に加熱される約１〜３秒前に、パージガスが
熱処理システムに供給されてもよい。
有してもよい。パージガスは、比較的高い熱伝導率を有
してもよい。パージガスは、ヘリウムを有してもよい。
パージガスは、加熱スケジュールの冷却段階中に、熱処
理システムに供給されてもよい。基板がターゲット温度
にある時間を最小にするため、パージガスが比較的高い
流量で熱処理システムに供給されてもよい。基板がター
ゲット温度に加熱される約１〜３秒前に、パージガスが
熱処理システムに供給されてもよい。
【００１３】本発明の更に別の側面では、第１のパージ
ガスが熱処理システムに供給され、基板がターゲット温
度に加熱される。基板はターゲット温度にある時点又は
その近くで、第２のパージガスが、熱処理システムの基
板面と熱貯蔵器の間に供給される。熱処理システムの内
側では、第２の熱のパージガスは、第１のパージガスの
熱伝導率より大きな熱伝導率を有している。第２のパー
ジガスは、第２のパージガスが熱処理システムに供給さ
れる速度と実質的に同じ速度で、熱処理システムから取
り除かれる。
ガスが熱処理システムに供給され、基板がターゲット温
度に加熱される。基板はターゲット温度にある時点又は
その近くで、第２のパージガスが、熱処理システムの基
板面と熱貯蔵器の間に供給される。熱処理システムの内
側では、第２の熱のパージガスは、第１のパージガスの
熱伝導率より大きな熱伝導率を有している。第２のパー
ジガスは、第２のパージガスが熱処理システムに供給さ
れる速度と実質的に同じ速度で、熱処理システムから取
り除かれる。
【００１４】本発明の実施は、以下の特徴の１つ以上を
有してもよい。第１がパージガスは窒素を有してもよ
く、第２のパージガスがヘリウムを有してもよい。基板
がターゲット温度に加熱された時点又はその近くで、熱
処理システムへの第１のパージガスの供給が終了しても
よい。基板がターゲット温度にある時間を最小にするた
め、第２のパージガスは、比較的高い流量で熱処理シス
テムに供給されてもよい。基板温度を低減しつつ、第２
のパージガスを熱プロセスシステムに供給してもよい。
有してもよい。第１がパージガスは窒素を有してもよ
く、第２のパージガスがヘリウムを有してもよい。基板
がターゲット温度に加熱された時点又はその近くで、熱
処理システムへの第１のパージガスの供給が終了しても
よい。基板がターゲット温度にある時間を最小にするた
め、第２のパージガスは、比較的高い流量で熱処理シス
テムに供給されてもよい。基板温度を低減しつつ、第２
のパージガスを熱プロセスシステムに供給してもよい。
【００１５】本発明の利点は以下の通りである。熱処理
システムの中の基板の加熱速度又は冷却速度が高い場合
は、特定の熱処理方法（例えば極端に浅い接合部を形成
する方法）の結果が改良される。熱が熱プロセス中に処
理チャンバの内側の基板と熱貯蔵器の間の熱移動速度を
変化させることによって、加熱段階又は冷却段階あるい
はこれら両方の段階を、製造されるデバイスの品質を改
良するために最適化してもよい。また、基板全面に対す
る温度均一性が改良される。
システムの中の基板の加熱速度又は冷却速度が高い場合
は、特定の熱処理方法（例えば極端に浅い接合部を形成
する方法）の結果が改良される。熱が熱プロセス中に処
理チャンバの内側の基板と熱貯蔵器の間の熱移動速度を
変化させることによって、加熱段階又は冷却段階あるい
はこれら両方の段階を、製造されるデバイスの品質を改
良するために最適化してもよい。また、基板全面に対す
る温度均一性が改良される。
【００１６】他の特徴及び利点は、図面及び特許請求の
範囲要求を含む以下の記載から明らかなる。
範囲要求を含む以下の記載から明らかなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１を参照し、基板１２を処理す
るためのシステム１０は、クォーツウィンドウ１８を介
して水冷式加熱ランプ組立体１６により放射により加熱
される処理チャンバ１４を有している。基板１２の周囲
の端部は、約３００rpm(revolutionsper minute)の速度
で回転できる回転可能な支持構造体２０により支えられ
る。基板１２の下には、基板１２の有効放射率を高める
ために熱貯蔵器として作用し基板１２の裏側を向く光反
射面を有する反射板組立体２２がある。反射キャビティ
１５が、基板１２と反射板組立体２２上面の間に形成さ
れる。８インチ（２００mm（ミリメートル））のシリコ
ンウエハの処理用に設計されたシステムでは、反射板組
立体は直径約８．９のインチであり、基板１２と反射板
組立体２２上面の間の離隔距離は約５〜１０mmであり、
基板１２とクォーツウィンドウ１８の間の離隔距離は約
２５mmである。反射板組立体２２は水冷式のベース２３
に装備され、典型的には約２３℃の温度に維持される。
るためのシステム１０は、クォーツウィンドウ１８を介
して水冷式加熱ランプ組立体１６により放射により加熱
される処理チャンバ１４を有している。基板１２の周囲
の端部は、約３００rpm(revolutionsper minute)の速度
で回転できる回転可能な支持構造体２０により支えられ
る。基板１２の下には、基板１２の有効放射率を高める
ために熱貯蔵器として作用し基板１２の裏側を向く光反
射面を有する反射板組立体２２がある。反射キャビティ
１５が、基板１２と反射板組立体２２上面の間に形成さ
れる。８インチ（２００mm（ミリメートル））のシリコ
ンウエハの処理用に設計されたシステムでは、反射板組
立体は直径約８．９のインチであり、基板１２と反射板
組立体２２上面の間の離隔距離は約５〜１０mmであり、
基板１２とクォーツウィンドウ１８の間の離隔距離は約
２５mmである。反射板組立体２２は水冷式のベース２３
に装備され、典型的には約２３℃の温度に維持される。
【００１８】基板１２の局所的な領域での温度は、複数
の温度プローブ２４によって測定され、これらプローブ
は、基板の全面において半径方向に異なる位置で基板温
度を測定するように配置される。温度プローブ２４は、
反射板組立体２２の上面をを貫通する光ポート２５、２
６及び２７を通して、処理チャンバの中から光を受け取
る。処理システム１０は、合計１０本の温度プローブを
有してもよく、図１には３本だけが示される。更に典型
的には、２００mm基板に対して５本の温度プローブが用
いられ、３００mm基板に対して７本の温度プローブが用
いられる。
の温度プローブ２４によって測定され、これらプローブ
は、基板の全面において半径方向に異なる位置で基板温
度を測定するように配置される。温度プローブ２４は、
反射板組立体２２の上面をを貫通する光ポート２５、２
６及び２７を通して、処理チャンバの中から光を受け取
る。処理システム１０は、合計１０本の温度プローブを
有してもよく、図１には３本だけが示される。更に典型
的には、２００mm基板に対して５本の温度プローブが用
いられ、３００mm基板に対して７本の温度プローブが用
いられる。
【００１９】反射板面では、各光ポートは、約０．０８
のインチの直径を有してもよい。サファイヤ光パイプ
が、光ポートによって受け取られる光を、それぞれの光
検出部（例えば、パイロメーター）に供給するが、この
光検出部は基板１２の局所化された領域で温度を決定す
るために用いられる。光検出部からの温度測定は、ラン
プ組立体１６を加熱する放射出力を制御するコントロー
ラ２８によって受け取られ、その結果のフィードバック
ループは、基板１２を均一に加熱するための処理システ
ムの能力を改良する。そのような制御系は米国特許第
５，７５５，５１１号に説明される。
のインチの直径を有してもよい。サファイヤ光パイプ
が、光ポートによって受け取られる光を、それぞれの光
検出部（例えば、パイロメーター）に供給するが、この
光検出部は基板１２の局所化された領域で温度を決定す
るために用いられる。光検出部からの温度測定は、ラン
プ組立体１６を加熱する放射出力を制御するコントロー
ラ２８によって受け取られ、その結果のフィードバック
ループは、基板１２を均一に加熱するための処理システ
ムの能力を改良する。そのような制御系は米国特許第
５，７５５，５１１号に説明される。
【００２０】図１で示すように、熱プロセスの中には、
処理ガス３９がガス入力口３０を通して処理チャンバ１
４に供給されるものがある。処理ガスは、基板１２の上
面を横切って流れて、そして例えば酸化物層又は窒化物
層を形成するため、加熱された基板と反応する。過剰な
処理ガスが、あらゆる揮発性の反応副生成物（基板によ
って放たれる酸化物等の）と同様に、ポンプシステム３
４によりガス出力３２処理チャンバ１４から排出され
る。他の熱プロセスでは、パージガス（例えば窒素）が
ガス入力３０を通して熱処理チャンバ１４に供給されて
もよい。パージガスは、処理チャンバ１４の中の揮発性
物質汚染物質を伴出するために基板１２の上面を横切っ
て流れる。
処理ガス３９がガス入力口３０を通して処理チャンバ１
４に供給されるものがある。処理ガスは、基板１２の上
面を横切って流れて、そして例えば酸化物層又は窒化物
層を形成するため、加熱された基板と反応する。過剰な
処理ガスが、あらゆる揮発性の反応副生成物（基板によ
って放たれる酸化物等の）と同様に、ポンプシステム３
４によりガス出力３２処理チャンバ１４から排出され
る。他の熱プロセスでは、パージガス（例えば窒素）が
ガス入力３０を通して熱処理チャンバ１４に供給されて
もよい。パージガスは、処理チャンバ１４の中の揮発性
物質汚染物質を伴出するために基板１２の上面を横切っ
て流れる。
【００２１】反射キャビティ１５の中で、パージ流体イ
ンジェクタ４０は、反射板組立体２２の上面を横切る実
質的に層流であるパージガス４２の流れを形成する。約
０．３７５インチの直径を有し反射板組立体２２の中央
軸から約２インチに配置される排気口４４を通して、パ
ージガス４２は反射キャビティ１５から取り除かれる。
操作において、パージガスはパージガス入力部４６に注
入され、反射板組立体２２の中の複数のチャンネル４８
を通して分配される。パージガスは次いで、例えば、約
０．０１インチ（０．２５mm）の距離だけ反射体組立体
２２の上面より上に間隔をあけるデフレクタ５０に向け
られ、実質的に層流であるパージガス４２の流れを形成
する。
ンジェクタ４０は、反射板組立体２２の上面を横切る実
質的に層流であるパージガス４２の流れを形成する。約
０．３７５インチの直径を有し反射板組立体２２の中央
軸から約２インチに配置される排気口４４を通して、パ
ージガス４２は反射キャビティ１５から取り除かれる。
操作において、パージガスはパージガス入力部４６に注
入され、反射板組立体２２の中の複数のチャンネル４８
を通して分配される。パージガスは次いで、例えば、約
０．０１インチ（０．２５mm）の距離だけ反射体組立体
２２の上面より上に間隔をあけるデフレクタ５０に向け
られ、実質的に層流であるパージガス４２の流れを形成
する。
【００２２】図２Ａ及び２Ｂを参照し、一具体例では、
非常に浅い接合部が、次のように不純物ドープの半導体
基板に形成されてもよい。基板が、熱プロセスチャンバ
１４に搬入される（ステップ２００）。第１のパージガ
ス（例えば窒素）が、ガス入力部３０を介して熱プロセ
スチャンバ１４に供給され、又はパージ流体インジェク
タ４０出力部を介して反射キャビティ１５に供給され、
あるいはこれら両方の供給が行われる（ステップ２０
２）。基板は、加熱ランプ組立体１６によって、約７０
０℃の初期の温度に加熱される（ステップ２０４）。時
間t0で、加熱ランプ組立体１６は、例えば、約１０００
℃又は１１００℃のターゲットピーク温度に基板を加熱
し始める（ステップ２０６）。実質的にターゲットピー
ク温度に対応する温度に、基板が加熱された（時間t1）
後、加熱ランプ組立体１６によって供給される放射エネ
ルギーは低減され、第２のパージガス（例えばヘリウ
ム）が、パージ流体インジェクタ４０によって、反射キ
ャビティ１５に供給される（ステップ２０８）。実際問
題として、基板がターゲット温度に加熱されるまでに基
板と反射体組立体２２の間に画される反射キャビティ１
５が第２のパージガスで満たされるよう、ターゲット温
度が達される直前にヘリウムパージガスが開始されても
よい。第１のパージガスが加熱段階の間、パージ流体イ
ンジェクタ４０によって供給されている場合、パージガ
スの供給は時間t1でまたはその近くで第１のパージガス
から第２のパージガスへ切り換えられる。基板が閾値温
度より低く（例えば８００℃より低く）まで冷却された
後、基板は熱処理チャンバ１４から取り出される（ステ
ップ２１０）。
非常に浅い接合部が、次のように不純物ドープの半導体
基板に形成されてもよい。基板が、熱プロセスチャンバ
１４に搬入される（ステップ２００）。第１のパージガ
ス（例えば窒素）が、ガス入力部３０を介して熱プロセ
スチャンバ１４に供給され、又はパージ流体インジェク
タ４０出力部を介して反射キャビティ１５に供給され、
あるいはこれら両方の供給が行われる（ステップ２０
２）。基板は、加熱ランプ組立体１６によって、約７０
０℃の初期の温度に加熱される（ステップ２０４）。時
間t0で、加熱ランプ組立体１６は、例えば、約１０００
℃又は１１００℃のターゲットピーク温度に基板を加熱
し始める（ステップ２０６）。実質的にターゲットピー
ク温度に対応する温度に、基板が加熱された（時間t1）
後、加熱ランプ組立体１６によって供給される放射エネ
ルギーは低減され、第２のパージガス（例えばヘリウ
ム）が、パージ流体インジェクタ４０によって、反射キ
ャビティ１５に供給される（ステップ２０８）。実際問
題として、基板がターゲット温度に加熱されるまでに基
板と反射体組立体２２の間に画される反射キャビティ１
５が第２のパージガスで満たされるよう、ターゲット温
度が達される直前にヘリウムパージガスが開始されても
よい。第１のパージガスが加熱段階の間、パージ流体イ
ンジェクタ４０によって供給されている場合、パージガ
スの供給は時間t1でまたはその近くで第１のパージガス
から第２のパージガスへ切り換えられる。基板が閾値温
度より低く（例えば８００℃より低く）まで冷却された
後、基板は熱処理チャンバ１４から取り出される（ステ
ップ２１０）。
【００２３】第２のパージガスは、ターゲット温度に達
する１〜３秒前に反射キャビティ１５に供給されてもよ
い。理想的に、ターゲット温度に達せられる約１〜２秒
前に第２のパージガスの流入が開始され、あるいは、タ
ーゲット温度に達せられる約１〜１．５秒前に、流入が
開始されてもよい。実際の時間の選択は、第２のパージ
ガスを反射キャビティに導入するために用いられるシス
テムに依存する（図４を見よ）。
する１〜３秒前に反射キャビティ１５に供給されてもよ
い。理想的に、ターゲット温度に達せられる約１〜２秒
前に第２のパージガスの流入が開始され、あるいは、タ
ーゲット温度に達せられる約１〜１．５秒前に、流入が
開始されてもよい。実際の時間の選択は、第２のパージ
ガスを反射キャビティに導入するために用いられるシス
テムに依存する（図４を見よ）。
【００２４】第１のパージガスの流入が停止し、第１の
ガスが排気口４４を介して反射キャビティから排気され
る際、第２のパージガスが用いられる場合はこの第２の
ガスが、反射キャビティ１５の中の第１のパージガスを
置き換える。
ガスが排気口４４を介して反射キャビティから排気され
る際、第２のパージガスが用いられる場合はこの第２の
ガスが、反射キャビティ１５の中の第１のパージガスを
置き換える。
【００２５】第２のパージガスが、熱プロセスのあらゆ
る冷却段階中に反射キャビティ１５に導入されてもよ
い。たとえば、別の具体例では、第２のパージガスが、
熱プロセスの熱ソーク期間の後に続く冷却段階中に、反
射キャビティ１５に供給されてもよい。
る冷却段階中に反射キャビティ１５に導入されてもよ
い。たとえば、別の具体例では、第２のパージガスが、
熱プロセスの熱ソーク期間の後に続く冷却段階中に、反
射キャビティ１５に供給されてもよい。
【００２６】本発明者は、熱プロセス中に、処理チャン
バの中の基板と熱貯蔵器の間で熱が移送される速度を変
えることによって、加熱段階又は冷却段階、又はその両
方の段階が、製造されるデバイスの品質を改良するため
に最適化されてもよいことを見出した。
バの中の基板と熱貯蔵器の間で熱が移送される速度を変
えることによって、加熱段階又は冷却段階、又はその両
方の段階が、製造されるデバイスの品質を改良するため
に最適化されてもよいことを見出した。
【００２７】例えば、基板冷却速度は、処理システム１
０内の基板１２と熱貯蔵器（例えば水冷式の反射板組立
体２２）の間に供給されるパージガス適正に選択するこ
とにより増加することができる。１つの側面では、本発
明者は、比較的高い熱伝導率を有するパージガス（例え
ばヘリウム、水素又はこれらの組合わせ）により基板の
冷却速度を増加し、それによって、特定のデバイス（例
えば非常に浅い接合を有するトランジスタ）の動作特性
や処理収率を改良することができることを見出した。例
えば、基板冷却速度は、ヘリウムパージガスが反射キャ
ビティ１５に供給されるときの方が、熱伝導率のより低
いパージガス（例えば窒素）を用いた場合よりも実質的
により大きい。時間t1とt2の間（即ち約６秒のオーダ
ー）では、図２Ｂで示すようにヘリウムパージガスで
は、基板温度が約１１００℃から約６５０℃まで冷却さ
れた一方、窒素パージガスでは、基板温度は、同じ時間
で約８００℃までしか冷却されなかった。別の側面で
は、本発明者は、比較的低い熱伝導率を有するパージガ
ス（例えば窒素、アルゴン、キセノン又はこれらのガス
のうちの２以上の組合わせ）を反射キャビティ１５に供
給して、基板１２と反射板組立体２２の間の熱の結合を
減らすことにより、熱プロセスの加熱段階中（例えば時
間t0とt1の間;図２Ｂ）における基板温度の増加速度を
増加することができることを見出した。このように、熱
プロセスの加熱段階及び冷却段階の間、基板と熱貯蔵器
の間に供給されるパージガスを適正に選択することによ
って、全体的な熱の予算−すなわち、固定時間に対する
基板温度T(t)の積分：∫T(t)・dt−を低減することがで
きる。これにより、このような熱プロセスによって製造
される特定のデバイスの品質を改良する。
０内の基板１２と熱貯蔵器（例えば水冷式の反射板組立
体２２）の間に供給されるパージガス適正に選択するこ
とにより増加することができる。１つの側面では、本発
明者は、比較的高い熱伝導率を有するパージガス（例え
ばヘリウム、水素又はこれらの組合わせ）により基板の
冷却速度を増加し、それによって、特定のデバイス（例
えば非常に浅い接合を有するトランジスタ）の動作特性
や処理収率を改良することができることを見出した。例
えば、基板冷却速度は、ヘリウムパージガスが反射キャ
ビティ１５に供給されるときの方が、熱伝導率のより低
いパージガス（例えば窒素）を用いた場合よりも実質的
により大きい。時間t1とt2の間（即ち約６秒のオーダ
ー）では、図２Ｂで示すようにヘリウムパージガスで
は、基板温度が約１１００℃から約６５０℃まで冷却さ
れた一方、窒素パージガスでは、基板温度は、同じ時間
で約８００℃までしか冷却されなかった。別の側面で
は、本発明者は、比較的低い熱伝導率を有するパージガ
ス（例えば窒素、アルゴン、キセノン又はこれらのガス
のうちの２以上の組合わせ）を反射キャビティ１５に供
給して、基板１２と反射板組立体２２の間の熱の結合を
減らすことにより、熱プロセスの加熱段階中（例えば時
間t0とt1の間;図２Ｂ）における基板温度の増加速度を
増加することができることを見出した。このように、熱
プロセスの加熱段階及び冷却段階の間、基板と熱貯蔵器
の間に供給されるパージガスを適正に選択することによ
って、全体的な熱の予算−すなわち、固定時間に対する
基板温度T(t)の積分：∫T(t)・dt−を低減することがで
きる。これにより、このような熱プロセスによって製造
される特定のデバイスの品質を改良する。
【００２８】第２のパージガス（例えばヘリウム）が反
射キャビティから排気される速度（毎分当たり標準リッ
トル（slm））が、最も有効な冷却速度のために最適化
されなければならない。排気速度があまりに大きいなら
ば、ヘリウムパージガスはあまりに速くチャンバから流
れ、基板と反射板組立体の間での有効な熱の結合を妨げ
てしまう。他方、排気速度があまりに小さいならば、ヘ
リウムパージガス流動は基板の中心領域に達するにはあ
まりに長くかかるようになり、基板の周囲の部分がより
急速に冷却されるようになる。これは、基板の中に影響
を引き起こし得る大きな熱応力を発生してしまう。
射キャビティから排気される速度（毎分当たり標準リッ
トル（slm））が、最も有効な冷却速度のために最適化
されなければならない。排気速度があまりに大きいなら
ば、ヘリウムパージガスはあまりに速くチャンバから流
れ、基板と反射板組立体の間での有効な熱の結合を妨げ
てしまう。他方、排気速度があまりに小さいならば、ヘ
リウムパージガス流動は基板の中心領域に達するにはあ
まりに長くかかるようになり、基板の周囲の部分がより
急速に冷却されるようになる。これは、基板の中に影響
を引き起こし得る大きな熱応力を発生してしまう。
【００２９】第２のパージガスが反射キャビティに注入
される速度が、おおよそこのガスが反射キャビティから
排気される速度と等しいことが有利である。これが冷却
操作中における基板の熱勾配を実質的に低減し、基板の
中の欠陥の形成を抑制することを、本発明者は見出し
た。
される速度が、おおよそこのガスが反射キャビティから
排気される速度と等しいことが有利である。これが冷却
操作中における基板の熱勾配を実質的に低減し、基板の
中の欠陥の形成を抑制することを、本発明者は見出し
た。
【００３０】また、本発明者は、冷却中の反射キャビテ
ィへの第２のパージガスの流入を、例えば、スパイクア
ニール操作中、できるだけ高くする方が有利であること
も見出した。これにより、最大瞬間降下速度、Max dT/d
t（℃/second(s)）と、基板がターゲット温度にある時
間が、非常に浅い接合部の形成のために最適化されるこ
とが確保される。
ィへの第２のパージガスの流入を、例えば、スパイクア
ニール操作中、できるだけ高くする方が有利であること
も見出した。これにより、最大瞬間降下速度、Max dT/d
t（℃/second(s)）と、基板がターゲット温度にある時
間が、非常に浅い接合部の形成のために最適化されるこ
とが確保される。
【００３１】表１に示すように、第２のパージガスの注
入速度と排気速度が実質的に等しい場合に、冷却中の基
板全面の温度均一性(Max・ ( ℃))が最適化される（Run
F）。Max・データは、５つの異なる放射位置で基板温
度を測定する５つの光検出器により生成する最高の温度
読み値と最低の温度読み値の間で差を表す。理解される
ように、流入するパージガスが流出するパージガスと実
質的に等しい場合に、Max・は最も低くなり、従って基
板全面の温度均一性が最高になる。また、データが示す
通り、第２のパージガス流動が比較的高い場合に、最大
瞬間降下速度及び基板がターゲット温度にある時間（Ti
me>1000 ℃(s)）が最適化される(Run F)。即ち、反射キ
ャビティ内のパージガス流動が比較的高い場合、基板が
ターゲット温度にある時間が最小になる。
入速度と排気速度が実質的に等しい場合に、冷却中の基
板全面の温度均一性(Max・ ( ℃))が最適化される（Run
F）。Max・データは、５つの異なる放射位置で基板温
度を測定する５つの光検出器により生成する最高の温度
読み値と最低の温度読み値の間で差を表す。理解される
ように、流入するパージガスが流出するパージガスと実
質的に等しい場合に、Max・は最も低くなり、従って基
板全面の温度均一性が最高になる。また、データが示す
通り、第２のパージガス流動が比較的高い場合に、最大
瞬間降下速度及び基板がターゲット温度にある時間（Ti
me>1000 ℃(s)）が最適化される(Run F)。即ち、反射キ
ャビティ内のパージガス流動が比較的高い場合、基板が
ターゲット温度にある時間が最小になる。
【００３２】
【表１】
【００３３】図２Ｃは、Run AからRun Fまで視覚的に特
定のデータを比較する。曲線AA及び曲線ABは、Run Aに
対しての基板中心及び基板端部における光検出部の温度
読み出しを表し、曲線FA及び曲線FBはRun Fに対しての
基板中心及び基板端部における光検出部の温度読み出し
を表す。曲線AC及び曲線FCはそれぞれRun A及びRunFに
対する基板全面の温度均一性(Max ・)を示す。理解され
るように、第２のパージガスの流入が第２のパージガス
の流出と実質的に等しい場合に、温度均一性が最適化さ
れる。
定のデータを比較する。曲線AA及び曲線ABは、Run Aに
対しての基板中心及び基板端部における光検出部の温度
読み出しを表し、曲線FA及び曲線FBはRun Fに対しての
基板中心及び基板端部における光検出部の温度読み出し
を表す。曲線AC及び曲線FCはそれぞれRun A及びRunFに
対する基板全面の温度均一性(Max ・)を示す。理解され
るように、第２のパージガスの流入が第２のパージガス
の流出と実質的に等しい場合に、温度均一性が最適化さ
れる。
【００３４】図３Ａ及び３Bを参照して、パージ反射体
４０の一具体例では、反射板組立体２２は、デフレクタ
リング５２と、頂部反射板５４と、底部反射板５６を有
する。底部反射板５６は、入力４６からパージガスを受
け取るため及びパージガスを垂直流路６０に供給するた
めに水平流路５８を有し、これは頂部反射板５４の中の
複数の水平流路４８と連通する。水平流路４８は、頂部
反射板５４の周囲の異なる位置にパージガスを散布す
る。デフレクタリング５２は、周辺壁６２を有し、この
周辺壁は、底部反射板５６の下側周辺端部６４の上に配
置され、頂部反射板５４の周囲の壁と共に、幅０．０２
７５インチの垂直チャンネルを画し、この垂直チャンネ
ルは、パージガス流動をデフレクタ５０に向け、反射板
５４の上面を横切るパージガスの実質的層流を形成す
る。パージガス及びあらゆる伴出される揮発性汚染物質
が、排気口４４を通して処理チャンバから取り除かれ
る。底部反射板５６の中の水平流路６６は、排気口４４
から排気されたガスを受け取り、ポンプシステムに接続
するライン６８へ排気ガスを向ける。チャンネル４８、
５８及び６０のそれぞれは、約０．２５インチｘ約０．
１インチの断面のフロー領域を有してもよい。
４０の一具体例では、反射板組立体２２は、デフレクタ
リング５２と、頂部反射板５４と、底部反射板５６を有
する。底部反射板５６は、入力４６からパージガスを受
け取るため及びパージガスを垂直流路６０に供給するた
めに水平流路５８を有し、これは頂部反射板５４の中の
複数の水平流路４８と連通する。水平流路４８は、頂部
反射板５４の周囲の異なる位置にパージガスを散布す
る。デフレクタリング５２は、周辺壁６２を有し、この
周辺壁は、底部反射板５６の下側周辺端部６４の上に配
置され、頂部反射板５４の周囲の壁と共に、幅０．０２
７５インチの垂直チャンネルを画し、この垂直チャンネ
ルは、パージガス流動をデフレクタ５０に向け、反射板
５４の上面を横切るパージガスの実質的層流を形成す
る。パージガス及びあらゆる伴出される揮発性汚染物質
が、排気口４４を通して処理チャンバから取り除かれ
る。底部反射板５６の中の水平流路６６は、排気口４４
から排気されたガスを受け取り、ポンプシステムに接続
するライン６８へ排気ガスを向ける。チャンネル４８、
５８及び６０のそれぞれは、約０．２５インチｘ約０．
１インチの断面のフロー領域を有してもよい。
【００３５】図３Ｃを参照して、パージガスは約７５°
の円周弧に沿って、頂部反射板５４の上面で反射キャビ
ティ１５に導入されてもよい。得られたパージガス４２
の実質的層流は７５°のセクタ７０に対応する頂部反射
板５４の上面の領域の上に延び、このセクタは、頂部反
射板５４の１０個の光ポートのうちの９個を有する（光
ポート２５、２６及び２７を含む）。上で説明される具
体例の中に、高い熱伝導率のパージガス４２（例えばヘ
リウムまたは水素）により、高速熱プロセスの冷却段階
中（例えば、時間t1とt2の間;図２B）の基板１２と反射
体組立体２２の間の熱伝導率を増加する。
の円周弧に沿って、頂部反射板５４の上面で反射キャビ
ティ１５に導入されてもよい。得られたパージガス４２
の実質的層流は７５°のセクタ７０に対応する頂部反射
板５４の上面の領域の上に延び、このセクタは、頂部反
射板５４の１０個の光ポートのうちの９個を有する（光
ポート２５、２６及び２７を含む）。上で説明される具
体例の中に、高い熱伝導率のパージガス４２（例えばヘ
リウムまたは水素）により、高速熱プロセスの冷却段階
中（例えば、時間t1とt2の間;図２B）の基板１２と反射
体組立体２２の間の熱伝導率を増加する。
【００３６】パージガス及び処理ガスの流量は、図４に
示される流体制御システムによって制御される。質量流
量コントローラ８０が、ガス入力３０を通して処理チャ
ンバ１４にガスのフローを調整するために用いられ、圧
力トランスデューサ８２及び圧力制御弁８４が、ガスが
ガス出力３２を通して処理チャンバ１４から取り除かれ
る速度を調整するために用いられる。フィルタ８６に接
続する入力部４６を通して、パージガスが反射キャビテ
ィ１５に導入される。質量流量コントローラ８８は、パ
ージガスインジェクタ４０を通して反射キャビティ１５
へのパージガスの流量を調整するために用いられる。調
整可能なフロー絞り弁９０及び質量流量コントローラ９
２は、パージガスが反射キャビティ１５から取り除かれ
る速度を調整するために用いられる。基板１２の上方の
反射キャビティ１５の処理領域へのパージガスの移入を
減らすため、パージガスが反射キャビティ１５に導入さ
れる速度が、反射キャビティ１５からのガス除去速度と
実質的に同じになるまで、フロー絞り弁９０が調整され
る。ソレノイド閉止弁９４及び９６は、反射キャビティ
１５を通したパージガスの流れに対して追加的な制御を
提供する。８インチの（２００mm）シリコンウエハを処
理するために設計されるシステムでは、パージガスは、
反射キャビティ１５の中で流量約９〜２０ slm (standa
rd liters per minute)で流れることができるが、パー
ジガス流量は、反射キャビティ１５の内側の圧力及びポ
ンプシステム３４の輸送能力によって変化されるだろ
う。反射キャビティ１５及び処理チャンバ１４の内側の
圧力は、約８５０トールであってもよい。
示される流体制御システムによって制御される。質量流
量コントローラ８０が、ガス入力３０を通して処理チャ
ンバ１４にガスのフローを調整するために用いられ、圧
力トランスデューサ８２及び圧力制御弁８４が、ガスが
ガス出力３２を通して処理チャンバ１４から取り除かれ
る速度を調整するために用いられる。フィルタ８６に接
続する入力部４６を通して、パージガスが反射キャビテ
ィ１５に導入される。質量流量コントローラ８８は、パ
ージガスインジェクタ４０を通して反射キャビティ１５
へのパージガスの流量を調整するために用いられる。調
整可能なフロー絞り弁９０及び質量流量コントローラ９
２は、パージガスが反射キャビティ１５から取り除かれ
る速度を調整するために用いられる。基板１２の上方の
反射キャビティ１５の処理領域へのパージガスの移入を
減らすため、パージガスが反射キャビティ１５に導入さ
れる速度が、反射キャビティ１５からのガス除去速度と
実質的に同じになるまで、フロー絞り弁９０が調整され
る。ソレノイド閉止弁９４及び９６は、反射キャビティ
１５を通したパージガスの流れに対して追加的な制御を
提供する。８インチの（２００mm）シリコンウエハを処
理するために設計されるシステムでは、パージガスは、
反射キャビティ１５の中で流量約９〜２０ slm (standa
rd liters per minute)で流れることができるが、パー
ジガス流量は、反射キャビティ１５の内側の圧力及びポ
ンプシステム３４の輸送能力によって変化されるだろ
う。反射キャビティ１５及び処理チャンバ１４の内側の
圧力は、約８５０トールであってもよい。
【００３７】パージガスは、様々な異なる手段で反射キ
ャビティ１５に供給されてもよい。
ャビティ１５に供給されてもよい。
【００３８】図５を参照し、一具体例では、反射板組立
体１００が頂部反射板１０４の全周のまわりの異なる位
置からパージガス１０２を導入するようにできている点
を除いて、反射板組立体１００は、反射板組立体２２と
構造的に類似している。頂部反射板１０４の中に延びる
排気口１０６を通して、パージガス１０２が取り除かれ
る。パージガス１０２は、反射板１０２の中心から約
４．３３インチの位置に導入されてもよく、排気口１０
６は、反射板１０２の中心から約２インチに配置されて
もよい。光ポート１０８が反射板１０２の全体の表面の
上に分配される場合に、この具体例を用いてもよい。
体１００が頂部反射板１０４の全周のまわりの異なる位
置からパージガス１０２を導入するようにできている点
を除いて、反射板組立体１００は、反射板組立体２２と
構造的に類似している。頂部反射板１０４の中に延びる
排気口１０６を通して、パージガス１０２が取り除かれ
る。パージガス１０２は、反射板１０２の中心から約
４．３３インチの位置に導入されてもよく、排気口１０
６は、反射板１０２の中心から約２インチに配置されて
もよい。光ポート１０８が反射板１０２の全体の表面の
上に分配される場合に、この具体例を用いてもよい。
【００３９】図６Ａ及び６Ｂを参照し、別の具体例で
は、反射板組立体１１０が偏向板１１２及び頂部反射板
１１４を有する点と、これらは光ポート１２４及び１２
６を囲んでいる周囲の領域１１６〜１２２にパージガス
の実質的層流を生成するためにフローチャンネルを一緒
に画するという点を除いて、反射板組立体１１０は反射
板組立体２２と構造的に類似する。パージガスは、頂部
反射板１１４の中の垂直環状チャンネル１２８、１２９
の中を流れる。パージガスは、頂部反射板１１４を通し
て延びる排気口（図示されず）を通して排気されてもよ
く、あるいはパージガスは、反射板組立体１１０の周囲
端部にわたって排気されてもよい。この具体例では、偏
向板１１２の上面は、基板の裏側に面する主光反射面と
して機能してもよい。偏向板１１２は、０．０１インチ
（０．２５mm）の距離だけ、頂部反射板１１４の上方に
間隔をあけてもよい。
は、反射板組立体１１０が偏向板１１２及び頂部反射板
１１４を有する点と、これらは光ポート１２４及び１２
６を囲んでいる周囲の領域１１６〜１２２にパージガス
の実質的層流を生成するためにフローチャンネルを一緒
に画するという点を除いて、反射板組立体１１０は反射
板組立体２２と構造的に類似する。パージガスは、頂部
反射板１１４の中の垂直環状チャンネル１２８、１２９
の中を流れる。パージガスは、頂部反射板１１４を通し
て延びる排気口（図示されず）を通して排気されてもよ
く、あるいはパージガスは、反射板組立体１１０の周囲
端部にわたって排気されてもよい。この具体例では、偏
向板１１２の上面は、基板の裏側に面する主光反射面と
して機能してもよい。偏向板１１２は、０．０１インチ
（０．２５mm）の距離だけ、頂部反射板１１４の上方に
間隔をあけてもよい。
【００４０】図７Ａ及び７Ｂを参照すれば、別の具体例
では、反射板組立体１３０は、パージガスのフローを受
けるための垂直チャネル１３２と、反射板１４０を通し
て延びる光ポート１３８を横切る方形のカーテンとして
の、パージガス１３６のフローを偏向させるためのスロ
ット形のデフレクタ１３４とを、有する。スロット形の
排気口１４２が、パージガス１３６を取り除くために用
いられる。デフレクタ１３４は、約０．０１インチ
（０．２５mm）の距離だけ、反射板１４０の上面の上方
に間隔をあけていてもよい。
では、反射板組立体１３０は、パージガスのフローを受
けるための垂直チャネル１３２と、反射板１４０を通し
て延びる光ポート１３８を横切る方形のカーテンとして
の、パージガス１３６のフローを偏向させるためのスロ
ット形のデフレクタ１３４とを、有する。スロット形の
排気口１４２が、パージガス１３６を取り除くために用
いられる。デフレクタ１３４は、約０．０１インチ
（０．２５mm）の距離だけ、反射板１４０の上面の上方
に間隔をあけていてもよい。
【００４１】図８Ａ及び８Ｂに示すように、別の具体例
の中では、反射板組立体１５０は、複数のオリフィス１
５２、１５４、１５６を有していてもよく、これらは共
通のガスプレナム１５８に結合され、そしてこれは、パ
ージガス入力部１６０に結合される。オリフィス１５２
〜１５６は、基板１２と反射板組立体１５０の間に画さ
れる反射体キャビティにパージガスを導入するように配
置される。また、オリフィス１５２〜１５６は、基板１
２によって発される光を温度プローブ２４が受けるため
の光ポート２５〜２７の位置を適応させるように配置さ
れる。操作中は、パージガスが約９〜２０slmの流量で
反射体キャビティに流れるが、一般に流量は、基板１２
が支持構造物２０から持ち上がるために要する速度より
低くなければならない。パージガスは、排気口１６４を
通してポンプシステム１６２によって反射体キャビティ
から取り除かれる。
の中では、反射板組立体１５０は、複数のオリフィス１
５２、１５４、１５６を有していてもよく、これらは共
通のガスプレナム１５８に結合され、そしてこれは、パ
ージガス入力部１６０に結合される。オリフィス１５２
〜１５６は、基板１２と反射板組立体１５０の間に画さ
れる反射体キャビティにパージガスを導入するように配
置される。また、オリフィス１５２〜１５６は、基板１
２によって発される光を温度プローブ２４が受けるため
の光ポート２５〜２７の位置を適応させるように配置さ
れる。操作中は、パージガスが約９〜２０slmの流量で
反射体キャビティに流れるが、一般に流量は、基板１２
が支持構造物２０から持ち上がるために要する速度より
低くなければならない。パージガスは、排気口１６４を
通してポンプシステム１６２によって反射体キャビティ
から取り除かれる。
【００４２】更に他のパージガス送出しシステムを用い
てもよい。例えば、１９９９年４月７日に出願の米国特
許出願番号第０９／２８７９４７号、標題"Apparatus a
nd Methods for Thermally Processing a Substrate"に
記載される回転気体送出しシステムによって供給されて
もよい。
てもよい。例えば、１９９９年４月７日に出願の米国特
許出願番号第０９／２８７９４７号、標題"Apparatus a
nd Methods for Thermally Processing a Substrate"に
記載される回転気体送出しシステムによって供給されて
もよい。
【００４３】他の具体例は、「特許請求の範囲」の範囲
内にある。
内にある。
【００４４】例えば、上述の具体例では単一の比較的低
温の熱貯蔵器（例えば反射板組立体２２）に関して説明
されたが、他の熱貯蔵器構成も可能である。熱貯蔵器
は、熱処理システム１０の中の異なる位置に置かれても
よい。また、２つ以上の独立の熱貯蔵器を提供してもよ
い。熱貯蔵器は比較的高温の面を有してもよく、また異
なるパージガスを反射キャビティ１５に供給してもよ
く、この反射キャビティは基板の温度応答を制御するた
めに熱貯蔵器と基板の間に画される。具体例によって
は、基板の温度応答を改良するために熱プロセス中に熱
貯蔵器の温度を変えてもよい。
温の熱貯蔵器（例えば反射板組立体２２）に関して説明
されたが、他の熱貯蔵器構成も可能である。熱貯蔵器
は、熱処理システム１０の中の異なる位置に置かれても
よい。また、２つ以上の独立の熱貯蔵器を提供してもよ
い。熱貯蔵器は比較的高温の面を有してもよく、また異
なるパージガスを反射キャビティ１５に供給してもよ
く、この反射キャビティは基板の温度応答を制御するた
めに熱貯蔵器と基板の間に画される。具体例によって
は、基板の温度応答を改良するために熱プロセス中に熱
貯蔵器の温度を変えてもよい。
【００４５】別の具体例では、処理システム１０の内側
の熱貯蔵器と基板の間の熱移動速度は、熱プロセス中に
熱貯蔵器の放射率を変えることによって最適化されても
よい。例えば、反射板組立体２２の上面は、電子クロム
コーティングを有してもよく、このコーティングの反射
率は、被覆に印加される電圧を変えることによって選択
的に変えることができる。操作中は、反射プレート組立
体２２の反射率は熱プロセスの加熱段階の間最大にされ
てもよく、反射率は冷却段階の間最小にされてもよい。
このように、基板と反射板組立体２２の間の熱移動速度
は、加熱段階の間低減されてもよく、冷却段階の間増加
してもよい。
の熱貯蔵器と基板の間の熱移動速度は、熱プロセス中に
熱貯蔵器の放射率を変えることによって最適化されても
よい。例えば、反射板組立体２２の上面は、電子クロム
コーティングを有してもよく、このコーティングの反射
率は、被覆に印加される電圧を変えることによって選択
的に変えることができる。操作中は、反射プレート組立
体２２の反射率は熱プロセスの加熱段階の間最大にされ
てもよく、反射率は冷却段階の間最小にされてもよい。
このように、基板と反射板組立体２２の間の熱移動速度
は、加熱段階の間低減されてもよく、冷却段階の間増加
してもよい。
【００４６】また別の具体例では、処理システム１０の
内側の基板と熱貯蔵器の間の熱移動速度は、熱貯蔵器か
ら基板を隔てる距離を変えることによって最適化しても
よい。例えば、支持構造体２０は、反射板組立体２２の
上面に対して上下に運動するような構成を有していても
よい。一具体例では、操作中において、支持構造体２０
は、熱プロセスの加熱段階中に反射板組立体２２から比
較的遠い距離に基板を配置してもよく、また支持構造体
２０は、熱プロセスの冷却段階中に反射板組立体２２か
ら比較的近い距離に基板を置いてもよい。このように、
基板と反射板組立体２２の間の熱伝導率を、熱プロセス
の加熱段階中に低減し冷却段階中に増加することによ
り、基板上に形成されるデバイスの品質を改良すること
ができる。
内側の基板と熱貯蔵器の間の熱移動速度は、熱貯蔵器か
ら基板を隔てる距離を変えることによって最適化しても
よい。例えば、支持構造体２０は、反射板組立体２２の
上面に対して上下に運動するような構成を有していても
よい。一具体例では、操作中において、支持構造体２０
は、熱プロセスの加熱段階中に反射板組立体２２から比
較的遠い距離に基板を配置してもよく、また支持構造体
２０は、熱プロセスの冷却段階中に反射板組立体２２か
ら比較的近い距離に基板を置いてもよい。このように、
基板と反射板組立体２２の間の熱伝導率を、熱プロセス
の加熱段階中に低減し冷却段階中に増加することによ
り、基板上に形成されるデバイスの品質を改良すること
ができる。
【００４７】別の具体例では、処理システム１０の内側
の基板と熱貯蔵器の間の熱移動速度は、熱プロセス中に
基板と熱貯蔵器の間のパージガスの圧力を変えることに
より最適化されてもよい。例えば、熱プロセスの加熱段
階の間パージガスの圧力が準大気圧の圧力に減らされて
（例えば１〜５トール）もよく、あるいは熱プロセスの
冷却段階の間圧力が大気圧（７７０トール）に増加され
てもよい。パージガスの組成を熱プロセス中に変えても
よい。例えば、加熱段階中のパージガスは窒素から成っ
ていてもよく、冷却段階中のパージガスはヘリウムから
成っていてもよい。
の基板と熱貯蔵器の間の熱移動速度は、熱プロセス中に
基板と熱貯蔵器の間のパージガスの圧力を変えることに
より最適化されてもよい。例えば、熱プロセスの加熱段
階の間パージガスの圧力が準大気圧の圧力に減らされて
（例えば１〜５トール）もよく、あるいは熱プロセスの
冷却段階の間圧力が大気圧（７７０トール）に増加され
てもよい。パージガスの組成を熱プロセス中に変えても
よい。例えば、加熱段階中のパージガスは窒素から成っ
ていてもよく、冷却段階中のパージガスはヘリウムから
成っていてもよい。
【００４８】高速熱処理の間に基板の温度応答を制御す
るためのシステム及び方法が開示された。本発明は、特
定のデバイス（例えば非常に浅い接合型トランジスタ）
が、改良された物理的な性能及び改良された動作特性を
有するように形成されるのを可能にすることができる。
るためのシステム及び方法が開示された。本発明は、特
定のデバイス（例えば非常に浅い接合型トランジスタ）
が、改良された物理的な性能及び改良された動作特性を
有するように形成されるのを可能にすることができる。
【図１】図１は、反射板組立体及び流体インジェクタを
含む熱処理システムの部分の側面図である。
含む熱処理システムの部分の側面図である。
【図２】図２Ａは、基板処理の方法のフローチャートで
あり、図２Ｂは、ヘリウムパージガスを用いるスパイク
アニール熱プロセス中及び窒素パージガスを用いるスパ
イクアニール熱プロセス中の、経時的な基板温度のプロ
ットであり、図２Ｃは、最適化された冷却プロセスにつ
いての基板温度の均一性を例示するグラフ表示である。
あり、図２Ｂは、ヘリウムパージガスを用いるスパイク
アニール熱プロセス中及び窒素パージガスを用いるスパ
イクアニール熱プロセス中の、経時的な基板温度のプロ
ットであり、図２Ｃは、最適化された冷却プロセスにつ
いての基板温度の均一性を例示するグラフ表示である。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、図１に示される反射板組立
体及び流体インジェクタの分解図であり、図３Ｃは、図
１の反射板組立体及び流体インジェクタの平面図であ
り、底部反射板の性能が一点鎖線を用いて示される。
体及び流体インジェクタの分解図であり、図３Ｃは、図
１の反射板組立体及び流体インジェクタの平面図であ
り、底部反射板の性能が一点鎖線を用いて示される。
【図４】図４は、図１の基板処理システムのパージガス
制御系の線図である。
制御系の線図である。
【図５】図５は、代替の流体インジェクタの平面図であ
る。
る。
【図６】図６Ａは、代替の流体インジェクタの部分の側
面図、６Ｂは上面図である。
面図、６Ｂは上面図である。
【図７】図７Ａは、代替の流体インジェクタの部分の側
面図、７Ｂは上面図である。
面図、７Ｂは上面図である。
【図８】図８Ａは、他の流体インジェクタの側面図、８
Ｂは上面図である。
Ｂは上面図である。
【符号の説明】 １０…システム、１２…基板、１６…加熱ランプ組立
体、１８…クォーツウィンドウ。
体、１８…クォーツウィンドウ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リアン シー． ボアズ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， ヘリテイジ コモン 38012 ナンバー284 (72)発明者 アジト バラクリシュナ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， ブラームス ウェイ 455 ナンバー230 (72)発明者 ベンジャミン ビー． バーマン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， チョッラ ストリート 47438 (72)発明者 ブライアン エル． ハース アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， チューリップツリー ドラ イヴ 5995 (72)発明者 ディーン ジェニングス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ラモン， モーガン ドライヴ 2898 (72)発明者 ウルフギャング アール． アダーホール ド アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， ヴィンヤード スプリング コート 11652 (72)発明者 サンダー ラママルシー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， スノーフレイク コモン 5606 (72)発明者 アブヒラッシュ マヤール アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サリナス， キャバネット ウェイ 1950
Claims (38)
- 【請求項１】 熱処理システムで基板を熱処理する方法
であって、 加熱スケジュールに従って基板を加熱するステップと、 加熱スケジュール中に、熱処理システムの中の基板と熱
貯蔵器の間の熱移動の速度を変えるステップとを有する
方法。 - 【請求項２】 基板と熱貯蔵器の間の熱伝導率を変える
ことにより、熱移動速度が変えられる請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】 基板と熱貯蔵器の間に配置される熱移送
媒体の特性を変えることにより、熱伝導率が変えられる
請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 熱移動媒体がパージガスを有し、パージ
ガスの組成を変えることにより熱伝導率が変えられる請
求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 熱移動媒体がパージガスを有し、基板と
熱貯蔵器の間のパージガスの圧力を変えることにより熱
伝導率が変えられる請求項３に記載の方法。 - 【請求項６】 熱貯蔵器が、処理チャンバの内部に比較
的低温の面を有し、基板と比較的低温の面の間の熱伝導
率が、加熱スケジュールの冷却段階の間増加される請求
項１に記載の方法。 - 【請求項７】 基板と比較的低温の面の間に比較的高い
熱伝導率を有するガスを供給することによって熱伝導率
が増加される請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 第１のパージガスが、加熱スケジュール
の加熱段階の間基板と比較的低温の面の間に供給され、
第２のパージガスが、加熱スケジュールの冷却段階の間
基板と比較的低温の面の間に供給され、第２のパージガ
スが、第１のパージガスの熱伝導率より大きい熱伝導率
を有する請求項６に記載の方法。 - 【請求項９】 第１のパージガスが、窒素と、アルゴン
と、キセノンから選択され、第２のパージガスが、ヘリ
ウムと水素から選択される請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 熱移動速度が、熱貯蔵器の表面の放射
率を変えることによって変えられる請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１１】 熱移動速度が、基板と熱貯蔵器の間の
距離を変えることにより変えられる請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１２】 熱処理システムで基板を熱処理する方
法であって、 熱処理システムに第１のパージガスを供給するステップ
と、 加熱スケジュールに従って基板を加熱するステップと、 熱処理システムに第１のパージガスとは異なる第２のパ
ージガスを供給するステップとを有する方法。 - 【請求項１３】 第２のパージガスが、加熱スケジュー
ルの冷却段階の間熱処理システムに供給される請求項１
２に記載の方法。 - 【請求項１４】 基板温度が標的ピーク温度に加熱され
た時点又はその近傍で、第２のパージガスが熱処理シス
テムに供給される請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 基板温度を低減しつつ、第２のパージ
ガスが熱処理システムに供給される請求項１４に記載の
方法。 - 【請求項１６】 第１のパージガスが、加熱スケジュー
ルの加熱段階の間熱処理システムに供給される請求項１
４に記載の方法。 - 【請求項１７】 第２のパージガスの熱伝導率が、第１
のパージガスの熱伝導率より大きい請求項１２に記載の
方法。 - 【請求項１８】 第２のパージガスが、ヘリウムもしく
は水素又はこれら両方を有する請求項１７に記載の方
法。 - 【請求項１９】 第１のパージガスが窒素を有し、第２
のパージガスがヘリウムを有する請求項１７に記載の方
法。 - 【請求項２０】 第２のパージガスが、熱処理システム
の基板面と熱貯蔵器の間に供給される請求項１２に記載
の方法。 - 【請求項２１】 加熱スケジュールの加熱段階の間、第
１のパージガスが、熱処理システムの基板面と熱貯蔵器
の間に供給され、加熱スケジュールの冷却段階の間、第
２のパージガスが、熱処理システムの基板面と熱貯蔵器
の間に供給される請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 熱処理システムで基板を熱処理する方
法であって、 熱処理システムに第１のパージガスを供給するステップ
と、 ターゲット温度に基板を加熱するステップと、基板温度
がターゲット温度に加熱された時点又はその近傍で、第
１のパージガスの熱伝導率より大きい熱伝導率を有する
第２のパージガスを熱処理システムに供給するステップ
とを有する方法。 - 【請求項２３】 第２のパージガスがヘリウムを有する
請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 第１のパージガスが窒素を有する請求
項２３に記載の方法。 - 【請求項２５】 基板がターゲット温度に加熱された時
点又はその近傍において、熱処理システムへの第１のパ
ージガスの供給が終了される請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２６】 熱処理システムで基板を熱処理する方
法であって、 ターゲット温度に基板を加熱するステップと、 基板がターゲット温度に加熱された時点又はその近傍に
おいて、熱処理システム内の基板面と熱貯蔵器の間に、
基板面と熱貯蔵器の間の熱伝導率を増加するパージガス
を供給するステップと、パージガスが熱処理システムに
供給される速度と実質的に同じ速度で熱処理システムか
らパージガスを取り除くステップとを有する方法。 - 【請求項２７】 パージガスが比較的高い熱伝導率を有
する請求項２６に記載の方法。 - 【請求項２８】 パージガスがヘリウムを有する請求項
２７に記載の方法。 - 【請求項２９】 加熱スケジュールの冷却段階の間、パ
ージガスが熱処理システムに供給される請求項２６に記
載の方法。 - 【請求項３０】 基板がターゲット温度にある時間を最
小にするために、パージガスが比較的高い流量で熱処理
システムに供給される請求項２６に記載の方法。 - 【請求項３１】 基板がターゲット温度に加熱される前
に、パージガスが約１〜３秒間熱処理システムに供給さ
れる請求項２６に記載の方法。 - 【請求項３２】 基板がターゲット温度に加熱される前
に、パージガスが約１〜２秒間熱処理システムに供給さ
れる請求項２６に記載の方法。 - 【請求項３３】 請求項２６、パージガスがものに熱処
理システムおよそ１に供給されるその点で及び基板の前
の第２．５の方法は、ターゲット温度に加熱された。 - 【請求項３４】 熱処理システムで基板を熱処理する方
法であって、 熱処理システムに第１のパージガスを供給するステップ
と、 ターゲット温度に基板を加熱するステップと、 基板がターゲット温度に加熱された時点又はその近傍に
おいて、第１のパージガスの熱伝導率より大きい熱伝導
率を有する第２のパージガスを熱処理システムの内側の
基板面と熱貯蔵器の間に供給するステップと、第２のパ
ージガスが熱処理システムに供給される速度と実質的に
同じ速度で熱処理システムから第２のパージガスを取り
除くステップとを有する方法。 - 【請求項３５】 第１のパージガスが窒素を有し、第２
のパージガスがヘリウムを有する請求項３４に記載の方
法。 - 【請求項３６】 基板がターゲット温度に加熱された時
点又はその近傍において、熱処理への第１のパージガス
の供給が終了される請求項３４に記載の方法。 - 【請求項３７】 基板がターゲット温度にある時間を最
小にするために、比較的高い流量で第２のパージガスが
熱処理システムに供給される請求項３６に記載の方法。 - 【請求項３８】 基板温度を低減しつつ、第２のパージ
ガスが熱処理システムに供給される請求項３４に記載の
方法。
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