JP2003533043A - ランプに基づいたスキャニング迅速熱処理 - Google Patents

ランプに基づいたスキャニング迅速熱処理

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JP2003533043A JP2001582824A JP2001582824A JP2003533043A JP 2003533043 A JP2003533043 A JP 2003533043A JP 2001582824 A JP2001582824 A JP 2001582824A JP 2001582824 A JP2001582824 A JP 2001582824A JP 2003533043 A JP2003533043 A JP 2003533043A
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ウー シク ヨー，
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ウエファーマスターズ， インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 処理期間中に半導体ウエハの活性表面を一様に且つ制御可能に加熱する装置、システム及び方法。本発明は、単一の半導体ウエハ上をスキャンすべく動作可能なスキャナ組立体を有している。該スキャナ組立体の本体内に取囲まれて輻射エネルギ供給源が設けられている。該輻射エネルギ供給源は反射性／吸収性表面によって取囲むことが可能であり、それは結果的に得られるエネルギ出力が実質的に非一様性のものではないように射出された輻射を反射し且つ吸収する。反射されたエネルギはスキャナ組立体におけるスリットを介してウエハに向かって指向される。スキャナ組立体から逃げることが許容される狭い帯域波長のエネルギが一様にウエハ上でスキャンされてウエハ表面の活性層のみを加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大略、半導体製造装置に関するものであって、更に詳細には、半導
体ウエハの迅速熱処理用の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
寸法を減少させた半導体装置を製造するために、新たな処理及び製造技術を開
発せねばならない。このような新たな技術に対する１つの重要な条件は、処理期
間中に半導体ウエハが高温度に露呈される時間の量を減少させることが可能であ
ることである。この条件に対処するために設計された１つの処理技術は迅速熱処
理 (ＲＴＰ)として知られている。迅速熱処理技術は、典型的に、高い処理温度
において発生することのある不所望のドーパント拡散等の問題を回避しながら、
ウエハの温度を迅速に上昇させ且つ製造処理を成功裡に実施するのに充分に長い
時間の間その温度に保持することを包含している。
【０００３】 一般的に、従来のＲＴＰシステムは半導体ウエハのバルクを加熱するために光
源及びリフレクタを使用する。該光源は、通常、該リフレクタによってウエハ上
にフォーカスされる輻射エネルギを射出する一群のハロゲンランプである。
【０００４】 従来のハロゲンランプを基礎としたＲＴＰシステムは、ウエハ表面の活性層に
わたって一様な温度分布を達成し且つ維持することに関して著しい欠点を有して
いる。例えば、ハロゲンランプは広帯域の輻射を発生するフィラメントを有して
いる。該フィラメントに対してより多くのパワーを印加させることによって、ラ
ンプの輝度を増加させることが可能である。然しながら、シリコンウエハは短い
波長の使用可能な帯域を使用して加熱され、且つこの帯域外側の波長に対しては
トランスペアレント即ち透明性である。該ランプのピーク輝度は使用可能な波長
帯域外側の波長を増加させる傾向がある。その結果、印加されたパワーの多くが
無駄となる。
【０００５】 フィラメント型ランプに対する別の欠点は、それが、通常、非一様であり且つ
独立的に制御不可能な波長分布を発生させることである。従って、ウエハの表面
上において温度変動が発生し、そのことは高温 (例えば、約１０００℃)におい
て結晶欠陥を発生させ且つウエハ中において滑り転位を発生する場合がある。
【０００６】 ハロゲンランプに基づいたシステムの欠点に対する１つの特定な解決法は米国
特許第５，８９３，９５２号において開示されている。該９５２特許においては
、高ワットレーザーによって発生される電磁輻射の狭い帯域のビームを使用して
ウエハの迅速熱処理用の装置が記載されている。該ビームはウエハに対して熱を
輻射するビームからの実質的に全てのエネルギを吸収する薄い吸収フィルムを介
してウエハに向けて指向される。然しながら、上に記載されている装置は幾つか
の制限及び欠点を有している。例えば、該薄いフィルムの厚さが正確に決定され
ねばならない。その薄いフィルムが薄過ぎる場合には、該ビームからのエネルギ
がウエハへ直接的に伝達される場合があるか、又は、該薄いフィルムが厚過ぎる
場合には、該フィルムは迅速熱処理のために充分に速く加熱するものでない場合
がある。時間と共に劣化することのないフィルムが使用されねばならず、且つ加
熱された場合にスパッタ、沸騰又は脱ガスするものであってはならず、そうでな
い場合には、非均一な吸収が発生する。該薄い吸収フィルム上に課される条件の
ために、このフィルム用の物質は制限されている。その結果、同一のＲＴＰ装置
はウエハを異なって且つ予測不可能に加熱する場合があり、そのことは時間と物
質の両方を無駄にすることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上の理由から、必要とされているものは迅速熱処理期間中に半導体ウエハの表
面を一様に且つ制御可能に加熱する装置、システム及び方法である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は処理期間中に半導体ウエハの活性表面を一様に且つ制御可能に加熱す
る装置、システム、方法を提供している。本発明は単一の半導体ウエハにわたっ
てスキャンすべく動作可能なスキャナ組立体を有することが可能である。以下に
詳細に説明するように、スキャナ組立体の本体内に包囲されて輻射エネルギ供給
源が設けられている。該輻射エネルギ供給源は反射性／吸収性表面で取囲むこと
が可能であり、該表面はウエハによって見られた場合に結果的に得られるエネル
ギ出力が実質的に非一様なものがないように、エネルギ供給源から射出された輻
射を反射すると共に吸収する。該反射されたエネルギは該スキャナ組立体におけ
るスリットを介して指向される。有益的には、該スキャナ組立体を逃げることが
許容される狭い帯域のエネルギが該ウエハ上を一様にスキャンしてウエハ表面の
活性層のみを加熱させる。該ビームはウエハの直径にわたって一様であるので、
加熱オーバーラップが存在することはない。
【０００９】 本発明の１つの側面においては、ウエハの迅速熱処理用の装置が提供される。
本装置は好適には無フィラメントランプである輻射エネルギ供給源を包含してい
る。本装置は、更に、ウエハの表面にわたって輻射エネルギのビームをスキャン
すべく動作可能なスキャニング組立体を包含している。該輻射エネルギはウエハ
の活性層を加熱するために使用される。
【００１０】 本発明の別の側面においては、半導体ウエハの迅速熱処理用の装置が提供され
る。本装置は反射室を画定するハウジングを有している。該反射室内に輻射エネ
ルギ供給源が配設されている。該輻射エネルギの少なくとも一部が該反射室から
逃げることを許容するために、輻射アウトレットチャンネルも設けられている。
更に、スキャナが設けられており、それはウエハの活性層を加熱するためにウエ
ハの表面にわたって該反射室から逃げて来た輻射エネルギをスキャン即ち走査さ
せるために動作可能である。
【００１１】 本発明の更に別の側面においては、半導体ウエハの迅速熱処理用の方法が提供
される。本方法は、輻射エネルギ供給源を設けること、及び半導体ウエハの活性
層の温度を上昇させるために狭い帯域の輻射エネルギで半導体ウエハをスキャン
することを包含している。
【００１２】 本発明のスキャニングＲＴＰシステムはウエハ表面の活性領域のみを加熱すべ
く設計されているので、本処理は、例えば浅い接合、極めて浅い接合、及びソー
スドレインアニール等の注入アニール適用例に対して有益的である。本スキャニ
ングＲＴＰシステムは、熱ドナー消滅、再結晶化、及びＨ2アニールに対しても
効果的に使用することが可能である。更に、半導体ウエハのバルクは加熱処理期
間中に加熱することは必要ではないので、ＲＴＰシステムによって使用されるパ
ワーの量は５０ｋＷｈ未満、好適には、約１０ｋＷｈ未満へ減少させることが可
能である。同様に、ウエハの活性表面のみが加熱されるので、スキャニング時間
、従って処理時間を減少させることが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１Ａ及び１Ｂは本発明の代表的な環境を確立する半導体ウエハ処理システム
１０の１実施例の概略側面図及び概略平面図である。この代表的なシステムは１
９９９年１１月３０日付で出願した同時係属中の米国特許出願第０９／４５１，
６７７号に完全に開示されており、それを全ての目的のために引用によって本明
細書に取込む。処理システム１０はウエハカセット１６を支持し且つ上方へ且つ
ロードロック１８内へ移動させるマルチプラットフォーム１４を具備するローデ
ィングステーション１２を有している。ウエハカセット１６は手作業によるか又
は自動化案内ビークル (ＡＣＶ)のいずれかによってプラットフォーム１４内へ
ローディングされる着脱自在のカセットとすることが可能である。ウエハカセッ
ト１６は、又、固定したカセットとすることが可能であり、その場合には、従来
の大気圧ロボット又はローダー (不図示)を使用してカセット１６へローディン
グされる。ウエハカセット１６がロードロック１８の内側に位置されると、ロー
ドロック１８及び転送チャンバ２０は大気圧に維持されるか又はポンプ５０を使
用して真空圧力へポンプダウンされる。転送チャンバ２０内のロボット２２がロ
ードロック１８に向かって回転し且つカセット１６からウエハ２４をピックアッ
プする。これも大気圧又は真空下とすることが可能なリアクタ即ち熱処理チャン
バ２６がゲートバルブ３０を介してロボット２６からウエハ２４を受取る。オプ
ションとして、例えばリアクタ２８等の付加的なリアクタを本システムに付加す
ることが可能である。次いで、ロボット２２が後退し、その後に、ゲートバルブ
３０が閉じてウエハ２４の処理を開始させる。ウエハ２４が処理された後に、ゲ
ートバルブ３０が開いてロボット２２がウエハ２４をピックアップし且つそれを
冷却ステーション６０内へ配置させることを可能とする。冷却ステーション６０
は１００℃を超える温度を有している可能性のある新たに処理されたウエハを、
ロードロック１８内のウエハカセット内へ戻す前に、冷却させることを可能とす
る。
【００１４】 本発明によれば、リアクタ２６及び２８は、例えば熱処理、ドーパント拡散、
熱酸化、窒化処理、ＣＶＤ、及び同様の処理等の熱処理において使用されるＲＴ
Ｐリアクタである。リアクタ２６及び２８は、通常、水平状態に配置されるが、
好適実施例においては、リアクタ２６及び２８は垂直に配置され (即ち、互いに
積み上げられ)システム１０によって占有される床スペースを最小とさせる。リ
アクタ２６及び２８が転送チャンバ２０へボルト止めされ、更にサポートフレー
ム３２によって支持される。インターフェース３４を使用してリアクタの背面を
介して処理ガス、冷却剤、電気的接続を与えることが可能である。
【００１５】 図２Ａは本発明の原理に基づくＲＴＰリアクタシステム４０の１実施例を示し
ている。この実施例においては、リアクタシステム４０は処理チャンバ１０２と
スキャナ組立体２００とを有している。スキャナ組立体２００は処理チャンバ１
０２に近接して位置させることが可能であり、従って、動作中に、スキャナ組立
体は該チャンバ内に配設されているウエハを適切にスキャンするようにさせるこ
とが可能である。
【００１６】 好適実施例においては、処理チャンバ１０２は内部キャビティ１０４を画定す
る端部を閉じた管１０３を有することが可能である。管１０３内には、単一のウ
エハ１０８を支持するためのウエハ支持ポスト１０６が典型的に３個 (そのうち
の２個が示されている)が設けられている。管１０３の一方の端部上の開口即ち
アパーチャ (不図示)が処理前後においてウエハ１０８のローディング及びアン
ローディング用のアクセスを与える。該アパーチャは比較的小さな開口であるが
、約０．５乃至０．８ｍｍの間の厚さで最大で３００ｍｍ (約１２インチ)の直
径のウエハ、及びロボット２２のアーム及び端部エフェクタを受付けるのに充分
な大きさのものとすることが可能である。好適には、該アパーチャは約１８ｍｍ
と２２ｍｍとの間で、好適には２０ｍｍより大きくないものである。該比較的小
さなアパーチャの寸法は管１０３からの輻射熱損失を減少させることに貢献する
。
【００１７】 ウエハ１０８がロボット２２を使用してローディング及びアンローディングさ
れるので、管１０３は例えばリフトピン、アクチュエータ等のウエハ１０８を位
置決めするための内部可動部品を必要とするものではない。従って、管１０３は
ウエハ１０８を取囲む最小の内部体積で構成することが可能である。好適実施例
においては、内部キャビティ１０４の体積は、通常、約５０００ｃｍ3、よりも
大きなものではなく、且つ、好適には、その体積は約３０００ｃｍ3よりも大き
いものではない。従って、この小さな管の体積はリアクタシステム４０をより小
型のものとすることを可能とし、その結果、システム１０はより小型のものとす
ることが可能であり、必要とする床面積はより小さくなる。好適には、管１０３
は透明な石英又は同様の物質から構成されている。
【００１８】 図２Ａは、更に、半導体ウエハ１０８の迅速熱処理を与えるために輻射エネル
ギ供給源２０２と関連して使用することが可能なスキャナ組立体２００を示して
いる。スキャナ組立体２００は、アクチュエータ２０４と、反射室２１２と、輻
射アウトレットチャンネル２１４とを支持するハウジング２１６を有している。
ハウジング２１６の外部寸法は適用例によって決定される。例えば、ハウジング
２１６の長さは少なくともウエハ１０８の直径と同じであるか又はそれよりも大
きなものとすることが可能である。
【００１９】 アクチュエータ２０４はスキャナ組立体２００をウエハ１０８をスキャンすべ
く動作可能とさせる従来の手段を提供している。アクチュエータ２０４は管１０
３のスキャニング長さに沿って矢印２０６及び２０８によって図２Ａに示したよ
うに、スキャニングの往復運動を与える構成とすることが可能である。アクチュ
エータ２０４は、これに制限されるものではないが、リニアモータ、ステッパー
モータ、油圧駆動装置等及びギア、プーリー、チェーン等の従来のドライバ及び
運動変換機構を包含することが可能である。
【００２０】 図２Ａに示した実施例においては、スキャナ組立体２００を処理チャンバ２０
０及び管１０３の両方に対して外部的に装着することが可能である。スキャナ組
立体２００はハウジング２１６から射出された輻射エネルギが管１０３内に入り
且つウエハ１０８へ衝突することを可能とするためにチャンバ１０２のスキャニ
ング長さ (即ち、少なくとも、ウエハ１０８の直径と同じ大きさ)に沿って与え
られている光学窓２１０上方に位置されている。図２Ｂに示した別の実施例にお
いては、スキャナ組立体２００ａのスキャニング運動は処理チャンバ１０２ａ内
部であるが管１０３ａ外部において行うことが可能である。スキャナ組立体２０
０ａはハウジング２１６ａから射出した輻射エネルギが管１０３ａ内へ入りウエ
ハ１０８に衝突することを可能とするためにスキャニング長 (即ち、少なくとも
ウエハ１０８の直径と同じ大きさ)に沿って管１０３ａ上に形成されている光学
窓２１０ａの上方に位置されている。
【００２１】 図２Ｃに示した更に別の実施例においては、スキャナ組立体２００ｂを処理用
の管なしで処理チャンバ１０２ｂ外部に装着することが可能である。この実施例
においては、スキャナ組立体２００ｂは光学窓２１０ｂの上方に位置されており
、それは、ハウジング２１６ｂから射出された輻射エネルギがウエハ１０８上に
衝突することを可能とするためにチャンバ１０２ｂのスキャニング長 (即ち、少
なくともウエハ１０８の直径と同じ大きさ)に沿って設けられている。
【００２２】 光学窓２１０ (又は２１０ａ)は、好適には石英である輻射エネルギが透過す
ることを可能とする任意の物質から構成することが可能である。窓２１０は約１
と約５ｍｍとの間の厚さ及び少なくともウエハ１０８と同じか又はそれより大き
な直径を有することが可能である。
【００２３】 スキャナ組立体が該管の内側に位置されるか又は外側に位置されるかに拘わら
ず、図２Ａにおいてギャップ２１３として示したウエハの表面とスキャナ組立体
との間の距離は約５０ｍｍより大きなものとすべきではなく、好適には約１０ｍ
ｍと２０ｍｍとの間とすべきである。この比較的小さなギャップ２１３は、ウエ
ハ１０８にわたっての温度分布の適切な制御を維持することが可能であることを
確保する。より大きなギャップ２１３は、輻射エネルギの幾等かがウエハ１０８
上に衝突する前に逃がす場合がある。
【００２４】 更に図２に示したように、反射室２１２と輻射アウトレットチャンネル２１４
とがハウジング２１６内に配設されている。輻射供給源２０２は反射室２１２内
に配設されており、典型的に、後退位置輻射の実質的に全てが該チャンバの内部
表面２１８上に衝突することが可能とされるように位置されている。１実施例に
おいては、輻射エネルギ供給源２０２は従来ランプ加熱動作において使用されて
いるタイプの高輝度ランプとすることが可能である。好適実施例においては、輻
射エネルギ供給源２０２は例えばＸｅアークランプ等の無フィラメントランプで
ある。典型的に、本発明の好適なランプ２０２に対するパワー条件は約５００ワ
ットと約５０ｋワットとの間である。
【００２５】 ランプ２０２から射出されたエネルギはチャンバ２１２の内側表面２１８へ衝
突し、該表面はある波長に対しては高度に反射性であり且つその他の波長に対し
ては吸収性であるか又は非反射性である。１実施例においては、表面２１８は反
射／吸収特性を有する物質でコーティングされている。例えば、表面２１８は金
又は銀でコーティングすることが可能であり、その場合に、銀は更に銀の酸化を
防止する例えばＳｉＮ又は任意の透明なコーティング等の保護コーティングでコ
ーティングされる。好適には、該コーティングは９００ｎｍ未満の波長を効率的
に反射し、約９００ｎｍと約２００ｎｍの間の平均波長を発生する。
【００２６】 チャンバ２１２は任意の適宜の幾何学的な形状に形成することが可能である。
例えば、図２Ａに示したように、チャンバ２１２は丸いチャンバとすることが可
能である。丸いチャンバ２１２においては、光エネルギはチャンバ２１２の中心
にフォーカスさせることが可能であり且つ以下に説明する輻射アウトレットチャ
ンネル２１４に向かって指向させることが可能である。この例においては、輻射
エネルギ供給源２０２は、フォーカスさせた光エネルギがエネルギ供給源２０２
を過熱することがないことを確保するためにチャンバ２１２において中心からず
れさせることが可能である。図３は楕円型のチャンバに形成することが可能なチ
ャンバ２１２の別の例を示している。楕円型のチャンバ２１２は２個の焦点を有
することが可能である。エネルギ供給源２０２を第一焦点２０３に位置させるこ
とが可能であり、従って光エネルギは第二焦点２０５においてフォーカスされ且
つ輻射アウトレットチャンネル２１４に向かって指向される。
【００２７】 再度図２Ａを参照すると、帯域の狭いエネルギが輻射アウトレットチャンネル
２１４を介してチャンバ２１２から逃げる。輻射アウトレットチャンネル２１４
は約５ｍｍ乃至２０ｍｍの長さとすることが可能であり、好適には、約１０ｍｍ
の長さであって、輻射エネルギを所望の経路に沿って適切に指向させる。輻射ア
ウトレットチャンネル２１４は輻射エネルギのビーム２２０がハウジング２１６
から逃げることを可能とするチャンネルの端部上に形成した開口即ちスリット２
２２を有している。スリット２２２は、最適な量のエネルギをウエハ１０８上に
フォーカスさせることが可能であるようにビーム２２０を所望の形状とさせるよ
うに設計されている。好適実施例においては、スリット２２２はスキャナ組立体
２００の長さにわたって延在し且つウエハ１０８の直径と同じか又はそれ以上の
大きさである矩形状の開口とすることが可能である。該開口の寸法は該スリット
開口において自然に散乱するエネルギの量を最小とするのに充分に小さなものと
すべきである。従って、スリット２２２は約１ｍｍと１０ｍｍとの間であって、
好適には２ｍｍの幅を有することが可能である。ビーム２２２がウエハ１０８上
をスキャンされ、ウエハ１０８の表面にわたって一様な温度分布が形成され、そ
のことはウエハの活性層２２４を加熱する。
【００２８】 再度図２Ａ及び２Ｄを参照すると、活性層即ち装置層２２４は、ウエハ１０８
の表面２２３から表面２２３下側の深さα下側に延在するウエハ１０８の部分で
ある。深さαは、典型的に、約０．０５ｍｍと１ｍｍとの間であるが、処理及び
装置特徴寸法と共に変化する。活性層２２４は、トランジスタ、ダイオード、抵
抗、コンデンサ等の半導体装置が形成されるウエハの部分として半導体製造業界
において公知である。
【００２９】 理解すべきことであるが、活性層２２４が加熱される温度は、スキャナ組立達
２００がウエハ１０８を横断して移動される速度とランプ２０２へ供給されるパ
ワーとの間の関係の関数である。例示的な実施例においては、活性層２２４の温
度は約５００℃と約１２００℃との間の範囲とすることが可能である。これらの
温度を得るために、スキャン速度は、５００ワット乃至５０ｋワットにおいて約
１ｍｍ／秒と約１０ｍｍ／秒との間で変化することが可能である。スキャン速度
が低ければ低い程、必要とされるパワーはより少ない。１実施例においては、ウ
エハ１０８を、例えば、約３００℃へ予備的に加熱することが可能であり、従っ
て活性層２２４の処理がより高い温度において開始し、そのことは処理時間を減
少させ且つエネルギを節約する。
【００３０】 リアクタシステム４０を使用して活性層２２４を加熱することは活性層２２４
の拡散率及び溶解度を増加させる。従って、活性層２２４内に浅いドープ領域を
形成することが可能である。該活性層をドーピングすることは、例えばボロン、
燐、窒素、砒素、Ｂ２Ｉ１６、ＰＨ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＡＳＨ３、ＮＨ３等のド
ーピング化合物の環境において約５００℃から約１２００℃の処理温度へ活性層
２２４をスキャニングすることを包含している。該化合物の濃度は例えばＨ２、
Ｎ２、Ｏｚ等のキャリアガス又は例えばアルゴン又はヘリウム等の非反応性ガス
と相対的に約０．１％から約１００％の範囲にわたることが可能である。より高
い濃度の化合物はドーピング処理を高速化させることが可能であり及び／又は活
性層内のドーパント濃度を増加させることが可能である。
【００３１】 図４は本発明の更に別の実施例の簡単化した概略図である。この実施例におい
ては、スキャナ組立体３００は半導体ウエハ３０４の迅速熱処理を与えるために
高強度パルス又は連続波レーザー３０２を有している。スキャナ組立体３００は
、又、レーザーエネルギフォーカス組立体３０６及びアクチュエータ３０８を有
している。スキャニング組立体３００のコンポーネントは単一のハウジング内に
包囲させることが可能であり、それは図２Ａに関して上述した実施例と同様の態
様で処理チャンバ３２０へ装着させることが可能である。
【００３２】 レーザーフォーカス組立体３０６は、第一フォーカッシングレンズ３１０、第
二フォーカッシングレンズ３１２、ミラー３１４を有している。フォーカス組立
体はレーザー３０２からのレーザーエネルギ３０１をウエハ３０４上へフォーカ
スさせるために従来公知の態様で動作する。レーザー３０２からのレーザーエネ
ルギ３０１は１μｍ未満の波長を有することが可能である。
【００３３】 アクチュエータ３０８は、スキャナ組立体３００がウエハ３０４をスキャンす
べく可能とさせる従来の手段を提供している。アクチュエータ３０８は、図４に
おいて矢印３１６によって示したように、ウエハ３０４にわたってスキャニング
往復運動を与えるためにレーザー３０２とフォーカス組立体３０６とを移動させ
る構成とすることが可能である。一方、ウエハ３０４のレーザースキャニングを
発生させるためにミラー３１４のみを移動させることが可能である。更に別の実
施例においては、ウエハ３０４は、静止ビーム３０１がウエハ表面をスキャンす
ることが可能であるように移動させることが可能である。アクチュエータ３０８
は、これに制限されるものではないが、例えば、リニアモータ、ステッパーモー
タ、油圧駆動装置等、及びギア、プーリー、チェーン等の従来のドライバ及び運
動変換機構を有することが可能である。１実施例においては、スキャナ組立体３
００は光学窓３１８の上方に位置されており、それはレーザーエネルギが処理チ
ャンバ３２０へ入り且つウエハ３０４上に衝突することを可能とするために処理
チャンバ３２０のスキャニング長に沿って設けられている。窓３１８はレーザー
エネルギ３０１の透過を可能とする任意の物質から構成することが可能であり、
好適には、透明な石英である。窓３１８は約１と約５ｍｍとの間の厚さ、及び少
なくともウエハ３０４と同じか又はそれより大きな直径を有することが可能であ
る。
【００３４】 本発明はハロゲンランプを使用するＲＴＰシステムの欠点の多くを解消してい
る。例えば、フィラメント型ハロゲンランプは高帯域エネルギを発生し、その多
くはウエハの活性層を加熱するために使用することは不可能である。フィラメン
ト型ランプにおいて使用可能な波長の量を増加させるために、ランプへのパワー
が増加される。然しながら、このようなパワーにおける増加はピーク強度をシフ
トさせる。本発明において使用されるアークランプは、パワーが増加されてもピ
ーク強度をシフトさせることはなく、従って、使用可能な波長の帯域内における
ピーク強度において動作させることが可能である。その結果、付加したパワーは
活性においてより効率的に消費される。
【００３５】 本発明の実施例について説明したが、当業者は本発明の範囲及び精神から逸脱
することなしに形式及び詳細において変形を行うことが可能であることを認識す
る。従って、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の代表的な環境を確立する半導体ウエハ処理システムの
１実施例の側面の概略図。
【図１Ｂ】 図１Ａの装置の平面の概略図。
【図２Ａ】 本発明の原理に基づくＲＴＰリアクタシステムの簡単化した概
略図。
【図２Ｂ】 本発明の別の実施例に基づくＲＴＰリアクタシステムの簡単化
した概略図。
【図２Ｃ】 本発明の変形実施例に基づくＲＴＰリアクタシステムの簡単化
した概略図。
【図２Ｄ】 本発明の原理に基づく半導体ウエハの活性層の簡単化した概略
図。
【図３】 本発明に基づく輻射チャンバの１実施例の簡単化した概略図。
【図４】 本発明の別の実施例の簡単化した概略図。

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハの迅速熱処理用のシステムにおいて、 輻射エネルギ供給源、 ウエハの表面を前記輻射エネルギのビームでスキャンすべく動作可能であり前
    記輻射エネルギが前記ウエハの活性層を加熱するスキャニング組立体、 を有しているシステム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記輻射エネルギ供給源が高輝度ランプ
    を有しているシステム。
  3. 【請求項３】 請求項２において、前記高輝度ランプがＸｅアークランプを
    有しているシステム。
  4. 【請求項４】 請求項１において、前記輻射エネルギが約５００ワットと５
    ０ｋワットとの間の平均パワーを有しているシステム。
  5. 【請求項５】 請求項１において、前記活性層が前記ウエハの表面下側の０
    ．０５μｍと約１ｍｍとの間の前記ウエハの部分を有しているシステム。
  6. 【請求項６】 請求項１において、前記活性層の温度が約５００℃と１２０
    ０℃との間であるシステム。
  7. 【請求項７】 請求項１において、熱処理用の反応時間が約１ミリ秒と約１
    秒との間であるシステム。
  8. 【請求項８】 請求項１において、前記スキャナ組立体が、 前記輻射エネルギ供給源が内部に配設されている反射室を画定しているハウジ
    ング、 前記輻射エネルギの少なくとも一部が前記反射室から逃げることを可能とする
    構成とされている輻射アウトレットチャンネル、 を有しているシステム。
  9. 【請求項９】 請求項１において、前記スキャナ組立体が前記輻射エネルギ
    をフォーカスさせるためのリフレタを有しているシステム。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、前記リフレクタが約９００ｎｍ未満の
    波長を反射するシステム。
  11. 【請求項１１】 請求項１において、前記ウエハの表面と前記スキャニング
    組立体の一部との間の距離が１０ｍｍ未満であるシステム。
  12. 【請求項１２】 半導体ウエハの迅速熱処理用の装置において、 反射室を画定しているハウジング、 前記反射室内に配設されている輻射エネルギ供給源、 前記輻射エネルギの少なくとも一部が前記反射室から逃げることを可能とする
    構成とされている輻射アウトレットチャンネル、 ウエハの表面にわたって前記反射室から逃げる前記輻射エネルギのビームをス
    キャンすべく動作可能であり前記輻射エネルギが前記ウエハの活性層を加熱する
    スキャナ機構、 を有している装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２において、前記輻射エネルギ供給源が高輝度ラ
    ンプを有している装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３において、前記高輝度ランプがＸｅアークラン
    プを有している装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１２において、前記輻射エネルギのビームが約５０
    ０ワットと５０ｋワットとの間の平均パワーを有している装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１２において、前記輻射エネルギのビームが約９０
    ０ｎｍと２００ｎｍとの間の平均波長を有している装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１２において、前記活性層が前記ウエハの表面下側
    の約０．０５μｍと約１ｍｍとの間の前記ウエハの部分を有している装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１２において、前記反射室の内側表面が銀及び金か
    らなるグループから取った物質でコーティングされている装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１２において、前記チャンネルが、更に、前記輻射
    エネルギを前記ビームへフォーカスさせるスリットを有している装置。
  20. 【請求項２０】 半導体ウエハの迅速熱処理方法において、 輻射エネルギの供給源を設け、 半導体ウエハの活性層の温度を上昇させるために前記輻射エネルギの狭い帯域
    で前記半導体ウエハをスキャニングする、 ことを包含している方法。
  21. 【請求項２１】 請求項２０において、前記輻射エネルギ供給源が高輝度無
    フィラメントランプを有している方法。
  22. 【請求項２２】 請求項２０において、前記ランプがＸｅアークランプを有
    している方法。
  23. 【請求項２３】 請求項２０において、前記活性層が前記ウエハの表面から
    前記表面下側の約０．０５ｍｍと約１ｍｍとの間の距離へ延在している前記ウエ
    ハの部分を有している方法。
  24. 【請求項２４】 請求項２０において、前記活性層の温度が約５００℃と１
    ２００℃との間である方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２０において、更に、約９００ｎｍと２００ｎｍと
    の間の平均波長を有する狭いエネルギ帯域が発生されるように前記輻射エネルギ
    をフォーカスさせることを包含している方法。
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