JP2007507900A - 動的表面アニール処理のための吸収層 - Google Patents

Abstract

基板を処理する方法であって、該基板上にアモルファス炭素を含む層を堆積させるステップと、その後、該層を少なくとも約３００℃の温度に加熱するのに十分な条件下で該基板を約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長を１つ以上もつ電磁放射線にさらすステップと、を含む前記方法が提供される。任意に、層は、窒素、ホウ素、リン、フッ素、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれたドーパントを更に含んでいる。一態様においては、アモルファス炭素を含む層は、反射防止コーティングと、電磁放射線を吸収し且つ基板の最上面をアニールする吸収層である。一態様においては、基板はレーザアニールプロセスにおいて電磁放射線にさらされる。
【選択図】 図２

Description

発明の背景

発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、集積回路の製造に関する。更に詳細には、本発明の実施形態は、基板上に層を堆積させ、その後、基板をアニールする方法に関する。

関連技術の説明
[0002]集積回路の製造における多くの処理には、シリコン含有基板のような半導体基板上に層を堆積させるか又は半導体基板上にあらかじめ堆積させた層をアニールするための急速な高温処理ステップが必要である。例えば、ホウ素、リン、ヒ素のようなドーパントイオンが半導体基板の中に注入された後、基板は、典型的には、ドーププロセスの間に破壊した基板の結晶構造を修復するとともにドーパントを活性化するためにアニールされる。

[0003]典型的には、基板が、望まれていない拡散を引き起こし得る高温にさらされる時間を最小限にするために基板を急速に加熱・冷却することが好ましい。約２００〜４００℃/秒程度の割合で基板温度を上げることができる急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバと方法が開発された。ＲＴＰプロセスは、典型的には約５-１５℃/分の割合で基板温度を上げるバッチ炉によって得られる加熱に比べ、改良された急速加熱法を提供する。

[0004]ＲＴＰプロセスは基板を急速に加熱・冷却することができるが、ＲＴＰプロセスはしばしば基板の厚さ全体を加熱する。半導体基板上でアニールを必要とするデバイスは典型的には数ミクロンの基板のような最上表面層を通して伸びているだけなので、半導体基板の厚さ全体全層を加熱することは、しばしば不必要で望ましくない。その上、基板の厚さ全体を加熱すると、基板を冷却させるのに必要な時間が増え、基板を処理する時間が増え、ひいては、半導体処理システムにおける基板の処理能力が低下する。基板を冷却するのに必要な時間を増加させることは、基板が活性化に必要な高温にさらされ得る時間も制限する。拡散を制限し且つデバイス収縮を最小限にすることから、より短い加熱・冷却時間が望ましい。

[0005]ＲＴＰ又は他の従来の基板加熱プロセスがしばしば経験するもう一つの問題は、基板の表面全体の不均一な加熱である。今日の集積回路は、一般的には、基板の表面全体に異なる密度で隔置され且つ大きさ、形、材料が異なる複数のデバイスを含んでいるので、基板表面は、基板表面の異なる領域全体で全く異なる熱吸収特性をもち得る。例えば、より密度の低いデバイスをその上にもつ基板の第一領域は、典型的には、第一領域よりも密度の高いデバイスをもつ基板の第二領域よりも速く加熱される。基板表面の異なる領域全体の種々の反射率が、基板表面の均一な加熱を挑戦させ得る。

[0006]それ故、アニールプロセスの間、半導体基板を基板の表面全体に均一に熱する方法が依然として求められている。

発明の概要

[0007]本発明の実施形態は、基板上に層を堆積させ、その後、少なくとも約３００℃の温度に層を加熱するのに十分な条件下で約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長を１つ以上もつ電磁放射線に基板をさらすことを含む基板を処理する方法を提供する。一態様においては、層はアモルファス炭素を含んでいる。他の態様においては、層は更に、窒素、ホウ素、リン、フッ素、又はそれらの組合わせを含んでいる。一実施形態においては、基板を電磁放射線にさらすことは、基板をレーザアニールすることを含んでいる。

[0008]他の態様においては、基板を処理する方法であって、波長が約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの電磁放射線の約０.８４以上の放射率を層に与えるのに十分な条件下で約２００オングストローム〜２.５μｍの厚さを有する層を堆積させ、その後、基板をレーザアニールすることを含む、前記方法が提供される。

[0009]基板上にアモルファス炭素を含む層を堆積させ、その後、層を少なくとも約３００℃の温度に加熱するのに十分な条件下で基板を約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長を１つ以上もつ電磁放射線にさらすことを含む方法によって処理された、基板。

[0010]本発明の上記特徴を詳細に理解することができるように、上で簡単に纏めた本発明のより詳しい説明は、実施形態によって参照することができ、その一部が添付の図面に示される。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態だけを示し、それ故、本発明の範囲を制限するとみなすべきでなく、本発明は、他の等しく有効な実施形態を許容することができることは留意すべきである。

好適実施形態の詳細な説明

[0015]本発明の実施形態は、基板を処理する方法であって、基板上に層を堆積させて、アニールの間、基板の表面全体に均一な加熱を促進させることを含む前記方法を提供する。一実施形態においては、波長が約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの電磁放射線の約０.８４以上の放射率を層に与えるのに十分な条件下で約２００オングストローム〜約２.５μｍの厚さに層を堆積させ、その後、レーザアニールする。

[0016]一実施形態においては、層はアモルファス炭素と水素を含んでいる。一態様においては、層は、主にｓｐ３結合をもち、炭素原子と水素原子を含むアモルファス炭素層である。他の実施形態においては、層はアモルファス炭素と、水素と、窒素、ホウ素、リン、フッ素、又はそれらの組合わせからなる群より選ばれたドーパントとを含んでいる。一態様においては、層は、炭素原子と、水素原子と、窒素、ホウ素、リン、フッ素、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれたドーパント原子を含むドープされたアモルファス炭素層である。一実施形態においては、層は、主にｓｐ２結合をもつ窒素ドープされたアモルファスグラファイト層である。すべての実施形態においては、好ましくは、層は金属を全く含まないか又はほとんど含まない。層は、炭素源を含むガス混合物のプラズマ増強型化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって堆積させることができる。好ましくは、炭素源は、直鎖炭化水素のようなガス状炭化水素である。例えば、炭素源はプロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）でもよい。ガス混合物は、液体前駆物質又はガス状前駆物質である炭素源から形成することができる。一実施形態においては、液体前駆物質は、デバイスの側壁やコーナーカバレッジ又は基板上にあってもよい特徴部を改善するために用いられる。ガス混合物は、更に、ヘリウム（Ｈｅ）のようなキャリヤガスを含むことができる。炭素源の例と層を堆積させる処理条件は、更に共同譲渡された米国特許第６,５７３,０３０号に示され、この開示内容は本明細書に援用されている。層は、約１００オングストローム〜約２０,０００オングストロームの厚さに堆積させることができる。好ましくは、層は、約８００オングストローム〜１５００オングストロームの厚さ、例えば、約１２００オングストロームの厚さに堆積される。層は、ＰＥＣＶＤを実施できるあらゆるチャンバで堆積させることができる。一実施形態においては、層は、デバイス間の層又は基板上の特徴部のギャップ充填能力を強化するために高密プラズマ条件で堆積される。用いることができるチャンバの例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＤＳＭＡＰＭチャンバである。

[0017]図１は、平行平板型ＣＶＤ処理チャンバ１０を示す垂直断面図の一例である。チャンバ１０は高真空領域１５と、そこを通ってプロセスガスを基板（図示せず）に分散するための貫通された穴とを含む。基板は、基板支持プレート又はサセプタ１２の上に載せられる。サセプタ１２は、サセプタ１２をリフトモータ１４に接続する支持ステム１３上に取付けられる。リフトモータ１４は、サセプタ１２（とサセプタ１２の上面に支持された基板）を下部ローディング/オフローディング位置とマニホールド１１に密接に隣接した上部処理位置との間で制御可能に移動させることができるように、処理位置と下部の基板ローディング位置との間でサセプタ１２を上下させる。インシュレータ１７はサセプタ１２と上部処理位置にあるときの基板を囲んでいる。

[0018]マニホールド１１に導入されるガスは、基板の表面全体に放射状に一様に配分される。スロットルバルブをもつ真空ポンプ３２は、チャンバ１０からマニホールド２４を通ってガスの排出割合を制御する。必要に応じて、堆積物とキャリヤガスがガスライン１８を通って混合システム１９に入り、その後マニホールド１１に流れる。一般的には、各プロセスガス供給ライン１８は（ｉ）プロセスガスのチャンバへの流れを自動的に又は手動で遮断するために用い得る安全遮断弁（図示せず）と（ｉｉ）ガス供給ライン１８を通るガスフローを測定するマスフローコントローラ（図示せず）を含んでいる。プロセスに毒性ガスが使われる場合、複数の安全遮断弁が慣用的な配置でそれぞれのガス供給ライン１８に配置される。

[0019]制御されたプラズマは、典型的には、ＲＦ電源２５を用いてガス分配マニホールド１１に適用されるＲＦエネルギーによって基板に隣接して形成される。或いは、ＲＦ電力がサセプタ１２に供給され得る。堆積チャンバへのＲＦ電力は循環又はパルスさせることができる。プラズマの出力密度は約０.００１６Ｗ/ｃｍ²〜約１５５Ｗ/ｃｍ²であり、それは３００ｍｍの基板に対して、約１.１Ｗから約１００ｋＷまでのＲＦ電力レベルに相当する。

[0020]ＲＦ電源２５は、約０.０１ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、例えば、約１３.５６ＭＨｚの単一周波数ＲＦ電力を供給し得る。或いは、ＲＦ電力は、高真空領域１５に導入される反応化学種の分解を強化するために混合した同時周波数を用いて分配されてもよい。一態様においては、混合した周波数は約１２ｋＨｚのより低い周波数と約１３.５６ｍＨｚのより高い周波数である。他の態様においては、より低い周波数は約３００Ｈｚ〜約１,０００ｋＨｚの範囲にあってもよく、より高い周波数は約５ｍＨｚ〜約５０ｍＨｚの範囲にあってもよい。

[0021]典型的には、チャンバライニング、分配マニホールド１１、サセプタ１２、さまざまな他のリアクタハードウエアのいずれか又は全部が、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウムのような材料から作られる。このようなＣＶＤリアクタの一例は、“熱ＣＶＤ/ＰＥＣＶＤリアクタ及び二酸化シリコンの熱化学気相堆積のための使用及びインサイチュマルチステップ平坦化プロセス”と称する米国特許第５,０００,１１３号に記載され、この開示内容は本明細書に援用されている。

[0022]システムコントローラ３４は、モータ１４、ガス混合システム１９、制御ライン３６によってそれと接続されているＲＦ電源２５を制御する。システムコントローラ３４は、ＣＶＤリアクタの活動を制御し、典型的には、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、カードラックを含んでいる。カードラックは、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）、アナログとデジタルの入力/出力ボード、インタフェースボード、ステッパモータコントローラボードを含有する。システムコントローラ３４は、ボード、カードケージ、コネクタの寸法と種類を規定するバーサモジュールヨーロピアンズ（ＶＭＥ）規格に適合している。ＶＭＥ規格は、１６ビットデータバスと２４ビットアドレスバスをもつバス構造も規定している。

[0023]約３０ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍの割合で混合システム１９に炭素源を導入することができ、約１００ｓｃｃｍ〜約５０００ｓｃｃｍの割合でチャンバにキャリヤガスを導入することができる。堆積中に、基板は、約２００℃〜１５００℃の温度、例えば、約３００℃〜約７００℃の温度に維持される。好ましくは、基板は約３５０℃〜約５５０℃の温度に維持することができる。例えば、基板は約５５０℃の温度に維持することができる。堆積圧は、典型的には約５トール〜約５０トール、例えば、約７トールである。約５００Ｗ〜約１５００ＷのＲＦ電力は、約１３.５６ＭＨｚの周波数でチャンバに印加することができる。

[0024]一実施形態においては、次の処理条件が用いられる。基板は約３５０℃〜約５５０℃の温度に維持される。圧力は、約６トール〜約８トールである。ＲＦ電力は約２Ｗ/ｃｍ^２〜約３Ｗ/ｃｍ^２に印加される。Ｃ_３Ｈ_６は約３ｓｃｃｍ/ｃｍ^２〜約５ｓｃｃｍ/ｃｍ^２で混合システムに導入され、ヘリウムは約２ｓｃｃｍ/ｃｍ^２〜約３ｓｃｃｍ/ｃｍ^２で混合システムに導入され、チャンバシャワーヘッドと基板支持体の間の間隔は、約２５０ミル〜約３００ミルである。

[0025]他の実施形態においては、層はアモルファス炭素と窒素を含んでいる。層は炭素源と、窒素源、ホウ素源、リン源、フッ素源、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれたドーパント源を含むガス混合物のＰＥＣＶＤによって堆積させることができる。好ましくは、窒素源は窒素（Ｎ_２）である。ガス混合物は、更に、ヘリウム（Ｈ_２）のようなキャリヤガスを含むことができる。炭素源は約３０ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍの割合で混合システム１９に導入することができ、ドーパント源は約３０ｓｃｃｍ〜約５０００ｓｃｃｍの割合で混合システム１９に導入することができ、キャリヤガスは約１６０ｓｃｃｍ〜約５０００ｓｃｃｍの割合で混合システム１９に導入することができる。層は、約８００オングストローム〜約１５００オングストロームの厚さ、例えば、約１１５０オングストロームの厚さに堆積させることができる。堆積の間、基板は約２００℃〜約１５００℃の温度に維持される。好ましくは、基板は約２５０℃〜約４５０℃の温度に維持される。例えば、基板は約４００℃の温度に維持することができる。堆積圧は、典型的には約５トール〜約５０トール、例えば、約７トールである。

[0026]一実施形態においては、次の処理条件が用いられる。基板は約２５０℃〜約４５０℃の温度に維持され、圧力は約６トール〜約８トールであり、ＲＦ電力は約３Ｗ/ｃｍ^２〜約５Ｗ/ｃｍ^２に印加され、Ｃ_３Ｈ_６は約０.８ｓｃｃｍ/ｃｍ^２〜約１.５ｓｃｃｍ/ｃｍ^２で混合システムに導入され、Ｎ_２は約８ｓｃｃｍ/ｃｍ^２〜約１２ｓｃｃｍ/ｃｍ^２で混合システムに導入され、チャンバシャワーヘッドと基板支持の間の間隔は、約３００ミル〜約４００ミルである。

[0027]アモルファス炭素と任意に窒素を含む層は、耐久性があり且つ基板から簡単に除去可能である。層は、典型的には１２００℃を超える処理温度に耐えることができ、酸素アッシングプロセスで基板から除去することができる。

[0028]層が基板上に堆積した後、基板は、層を少なくとも約３００℃の温度に加熱するのに十分な条件下で約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長を１つ以上もつ電磁放射線にさらされる。好ましくは、基板はレーザから放出された連続波電磁放射線でレーザアニールされる。本明細書に定義される“連続波電磁放射線”は連続的に、即ち、バースト又はパルスではなく放出される放射線である。或いは、基板は、電磁放射線のパルスでレーザアニールされてもよい。他の実施形態においては、電磁放射線は、ランプのような広範囲電磁放射線源、例えば、キセノンアークランプで供給される。

[0029]一実施形態においては、電磁放射線は約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長を有する。好適実施形態においては、電磁放射線は約８０８ｎｍ〜約８１０ｎｍの波長を有する。好ましくは、約８０８ｎｍ〜約８１０ｎｍの波長における層の吸光係数は、約０.０１〜約２.０である。典型的には、レーザによって放出される電磁放射線の出力密度は約１０ｋＷ/ｃｍ^２〜約２００ｋＷ/ｃｍ^２、例えば、約９０ｋＷ/ｃｍ^２である。

[0030]レーザアニールの間、基板はレーザによって放出される放射線のラインで走査される。電磁放射線のラインは、約３μｍ〜約５００μｍ、例えば、約３５μｍ幅とすることができる。

[0031]レーザ又は広範囲電磁放射線源によって放出される電磁放射線は、実質的に層で吸収される。レーザ又は広範囲電磁放射線源で放出されたとしても、層は、ほとんど反射しない。従って、層は、吸収層と反射防止コーティング層の双方として記載することができる。その後、層は層が堆積された基板に吸収された電磁放射線によって生成した熱エネルギーを転移し、基板が加熱され、アニールされる。好ましくは、基板の最上面、例えば、レーザに面する基板表面の最上部１５μｍだけが加熱され、アニールされる。従って、一実施形態においては、アニールプロセスは動的表面アニール（ＤＳＡ）プロセスである。一実施形態においては、基板の最上表面層は、約１１００℃〜約１４１０℃の温度に加熱され、１ミリ秒程度の時間、周囲温度近くまで冷却される。

[0032]本明細書に記載される実施形態において用いることができるレーザ装置２００の一例を図２に示す。装置２００は、連続波電磁放射線モジュール２０１、その上に基板２１４を受容するように構成されたステージ２１６、変換メカニズム２１８を備えている。連続波電磁放射線モジュール２０１は、連続波電磁放射線源２０２と、連続波電磁放射線源２０２とステージ２１６の間に配置されたフォーカシングオプチックス２２０を備えている。

[0033]好適実施形態においては、連続波電磁放射線源２０２は少なくとも１５秒間連続して放射線を放出することができる。また、好ましい実施形態においては、連続波電磁放射線源２０２は複数のレーザダイオードを備え、それぞれが同じ波長で一様で空間的なコヒーレント光を生成する。更に他の好ましい実施形態においては、１つ又は複数のレーザダイオードの出力は０.５ｋＷ〜５０ｋＷの範囲にあるが、好ましくは約２ｋＷである。適切なレーザダイオードは、カリフォルニア州サンタクララのコヒーレント社、カリフォルニア州スペクトラフィジックス、ミズーリ州セントチャールズのカッティングエッジオプトロニクス社から製造されている。好ましいレーザダイオードは、カッティングエッジオプトロニクスから製造されているが、他の適切なレーザダイオードは、スペクトラフィジックスのＭＯＮＳＯＯＮ（登録商標）のマルチバーモジュール（ＭＢＭ）であり、レーザモジュールに対して４０−４８０ワットの連続波出力を与える。

[0034]フォーカシングオプチックス２２０は、好ましくは、連続波電磁放射線源２０２からの放射線２０４をほぼ平行なビーム２０８にする、１つ以上のコリメータ２０６を備えている。その後、この平行にした放射線２０８は少なくとも１つのレンズ２１０によって基板２１４の上面２２４における放射線のライン２２２に焦点が合わせられる。

[0035]レンズ２１０は、放射線の焦点をライに合わせることができるあらゆ適切なレンズ、又は一連のレンズである。好適実施形態においては、レンズ２１０は円筒型レンズである。或いは、レンズ２１０は、１つ以上の凹レンズ、凸レンズ、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、屈折レンズ、回折レンズ、フレスネルレンズ、屈折率分布型レンズ等でもよい。

[0036]ステージ２１６は、以下で説明されるように、変換の間、基板２１４を固定して保持することができるあらゆるプラットフォーム又はチャックである。好適実施形態においては、ステージ２１６は、摩擦、重力、機械、電気のシステムのような基板をつかむ手段を含んでいる。つかむのに適した手段の例としては、機械的クランプ、静電チャック又は真空チャック等が挙げられる。

[0037]装置２００は、また、相互に関連したステージ２１６と放射線ライン２２２を変換させるように構成された変換メカニズム２１８を備えている。一実施形態においては、変換メカニズム２１８は、連続波電磁放射線源２０２及び/又はフォーカシングオプチックス２２０に関連したステージ２１６を移動させるためにステージ２１６に結合される。他の実施形態においては、変換メカニズム２１８は、ステージ２１６に関連した連続波電磁放射線源２０２及び/又はフォーカシングオプチックス２２０を移動させるために連続波電磁放射線源２０２及び/又はフォーカシングオプチックス２２０に結合される。更に他の実施形態においては、変換メカニズム２１８は、連続波電磁放射線源２０２及び/又はフォーカシングオプチックス２２０と、ステージ２１６の双方を移動させる。コンベヤシステム、ラック、ピニオンシステム等のあらゆる適切な変換メカニズムを用いることができる。

[0038]変換メカニズム２１８は、好ましくは、ステージ２１６と放射線ライン２２２が相互に関連して移動する走査速度を制御するためにコントローラ２２６に結合される。更に、ステージ２１６と相互に関連した放射線ライン２２２の変換は、好ましくは、放射線２２２に垂直で基板２１４の上面２２４に平行な経路に沿っている。好適実施形態においては、変換メカニズム２１８は一定速度で移動させる。好ましくは、この一定速度は、３５ミクロン幅のラインに対して約２ｃｍ/ｓである。他の実施形態においては、ステージ２１６と相互に関連した放射線ライン２２２の変換は、放射線ライン２２２に垂直な経路に沿っていない。

[0039]図２について図示され説明されたレーザと本明細書に記載された実施形態において用いることができるレーザの他の実施形態は、更に、“走査によるサーマルフラックスプロセス”と称する２００２年４月１８日出願の共同譲渡された米国特許出願第１０/１２６,４１９号に記載され、この開示内容は本明細書に援用されている。

[0040]基板がアニールされた後、層は基板から除去され得る。層がアモルファス炭素もしくは、アモルファス炭素と窒素、ホウ素、リン、フッ素、又はそれらの組合わせからなる群より選ばれたドーパントを含む実施形態においては、層は基板から酸素アッシングプロセスで除去することができる。酸素アッシングプロセスは、フォトレジストアッシングチャンバ内で実施することができる。好ましくは、酸素アッシングプロセス後、基板は、ウェットクリーン、例えば、希釈したＨＦクリーン又はＳＣ１＋ＤＩ/Ｏ_３クリーンで処理されて、アッシング処理の残渣を除去する。

[0041]本発明の実施形態に準じた例示的な基板処理シーケンスが図３Ａ‐図３Ｆについて以下に記載される。図３Ａに示されるように、シリコンを含む基板３００が準備される。フィールド酸化物層３０２、ゲート誘電体３０４、ゲート電極３０６は、図３Ｂに示されるように、ゲートソース領域３０３とドレインソース領域３０５を基板３００に形成する従来の方法に従って基板３００上に堆積させ、パターン形成される。その後、ドーパントイオンは、ゲートソース３０８とゲートドレイン３１０を形成するため、図３Ｃに示されるように、基板３００の中に注入される。その後、アモルファス炭素と任意にドーパントを含む層３１２が、図３Ｄに示されるように、基板３００の上に本発明の実施形態に従って堆積される。その後、基板３００は、図３Ｅに示されるように、本発明の実施形態に従ってレーザアニールされる。その後、層３１２は、例えば、酸素アッシングプロセスによって、図３Ｆに示されるように基板から除去される。

[0042]図３Ａ‐図３Ｆには基板上に１つのゲートデバイスだけが示されているが、本明細書に記載される層は、典型的には、異なる大きさ、種類、材料の複数のデバイスを含む基板上に形成され、基板の表面全体に種々の密度で隔置される。層は、基板の表面全体にデバイストポグラフィーが異なっているにもかかわらず、基板のアニール中に基板の表面全体に一様な加熱を促進させると考えられる。特に、基板が約８０８ｎｍ〜約８１０ｎｍの波長をもつ電磁放射線にさらされるレーザアニールプロセスの間、基板の表面全体に一様な加熱を促進させる約８０８ｎｍ〜約８１０ｎｍの波長をもつ電磁放射線に対して、層は高い放射率をもつと考えられる。

[0043]実施例
[0044]実施例１‐９
[0045]以下の処理条件: ５５０℃、７トール、１３.５６ＭＨｚの周波数の７００ワットＲＦ電力、１２００ｓｃｃｍのＣ_３Ｈ_６、６５０ｓｃｃｍのＨｅ、チャンバシャワーヘッドと基板支持体の間の２７０ミルの間隔によってＰＥＣＶＤチャンバ内で９枚のシリコン基板上にアモルファス炭素を含む層を堆積させた。実施例１‐７においては、チャンバシャドーリングを除外して層を堆積させた。実施例８と実施例９においては、チャンバシャドーリングが存在して層を堆積させた。その後、基板を本明細書に示された実施形態に従ってレーザアニールした。堆積した層の厚さ、堆積時間、８１０ｎｍの電磁放射線に対する層の放射率を表１に示す。

[0046]実施例１０‐１７
[0047]以下の処理条件: ４００℃、７トール、１３.５６ＭＨｚの周波数の１２００ワットＲＦ電力、３５０ｓｃｃｍのＣ_３Ｈ_６、３４００ｓｃｃｍのＮ_２、チャンバシャワーヘッドと基板支持体の間の２７０ミルの間隔によってＰＥＣＶＤチャンバ内で８枚のシリコン基板上にアモルファス炭素と窒素を含む層を堆積させた。実施例１０‐１５においては、チャンバシャドーリングを除外して層を堆積させた。実施例１６と実施例１７においては、チャンバシャドーリングが存在して層を堆積させた。その後、基板を本明細書に示された実施形態に従ってレーザアニールした。堆積した層の厚さ、堆積時間、８１０ｎｍの電磁放射線に対する層の放射率を表２に示す。

[0048]表１と表２に示されるように、アモルファス炭素と、アモルファス炭素と窒素を含み、約８００オングストローム〜約１５００オングストロームの厚さを有する層は、約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍ、例えば、約８０８ｎｍ〜約８１０ｎｍ、例えば８１０ｎｍの波長をもつ電磁放射線に対して０.８４以上の放射率をもっている。予想外に、アモルファス炭素と窒素を含む層が、アモルファス炭素を含むが窒素を含まない同程度の厚さの層よりも放射率が高いことがわかった。窒素を含むアモルファス炭素層のバンドギャップが、典型的には約０.６ｅＶであるが、ＰＥＣＶＤにより堆積したアモルファス炭素に対するバンドギャップは、典型的には約１.４ｅＶであるので、窒素がアモルファス炭素層の熱導電性を増大させると考えられる。

[0049]図４は、異なる光吸収係数ｋをもち、アモルファス炭素又はアモルファス炭素と窒素を含む層の８１０ｎｍの波長をもつ放射線の吸収率を示すグラフである。図４は、アモルファス炭素と窒素を含む層が、炭素を含み窒素を含まない同程度の厚さの層よりも８１０ｎｍの波長をもつ電磁放射線を多量に吸収したことを示している。アモルファス炭素層に窒素を加えると、約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍ、例えば、約８０８ｎｍ〜約８１０ｎｍの波長をもつ電磁放射線の層の吸収が増加することが考えられる。

[0500]アモルファス炭素と窒素を含む層の他の利点も認められる。例えば、アモルファス炭素を含むが窒素を含まない層は、典型的には約８０８ｎｍ〜約８１０ｎｍの波長をもつ電磁放射線の良好な吸収を達成するために、約１２００オングストロームのような厚さに、約５５０℃のようなより高い温度で堆積されなければならないが、アモルファス炭素と窒素を含む層は、約７００ｎｍ〜約１ｍｍの波長をもつ電磁放射線の良好な吸収を達成するために、約１１５０オングストロームのような厚さに、約４００℃のようなより低い温度で堆積され得る。基板中のシリコンの望ましくない再結晶の原因となり得る温度に基板をさらすのを最小限にするので、より低い堆積温度が好ましい。

[0051]上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の更に多くの実施形態が本発明の基本的範囲から逸脱しないで構成されてもよく、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。

図１は、本明細書に記載された実施形態に従って用いられるように構成された例示的な化学気相堆積のリアクタの断面図である。 図２は、本明細書に記載された実施形態に従って用いられるレーザアニール装置の側面図である。 図３Ａは、基板処理シーケンスの実施形態を示す断面図である。 図３Ｂは、基板処理シーケンスの実施形態を示す断面図である。 図３Ｃは、基板処理シーケンスの実施形態を示す断面図である。 図３Ｄは、基板処理シーケンスの実施形態を示す断面図である。 図３Ｅは、基板処理シーケンスの実施形態を示す断面図である。 図３Ｆは、基板処理シーケンスの実施形態を示す断面図である。 図４は、本明細書に記載された実施形態に従って堆積された層による放射線吸収％を示すグラフである。

符号の説明

１０…平行平板型ＣＶＤ処理チャンバ、１１…ガス分配マニホールド、１２…サセプタ、１４…リフトモータ、１５…高真空領域、１７…インシュレータ、１８…ガスライン、１９…混合システム、２５…ＲＦ電源、３２…真空ポンプ、３４…システムコントローラ、２００…レーザ装置、２０１…連続波電磁放射線モジュール、２０２…連続波電磁放射線源、２０６…コリメータ、２０８…ビーム、２１０…レンズ、２１４…基板、２１６…ステージ、２１８…変換メカニズム、２２０…フォーカシングオプチックス、２２２…放射ライン、２２４…上面、３００…基板、３０２…フィールド酸化物層、３０３…ゲートソース領域、３０４…ゲート誘電体、３０６…ゲート電極、３０８…ゲートソース、３１０…ゲートドレイン、３１２…層。

Claims (36)

1. 基板を処理する方法であって、
   該基板上にアモルファス炭素を含む層を堆積させるステップと、
   その後、該層を少なくとも約３００℃の温度に加熱するのに十分な条件下で該基板を約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長を１つ以上もつ電磁放射線にさらすステップと、
   を含む、前記方法。
2. 該基板を電磁放射線にさらすステップが、該基板をレーザアニールするステップを含んでいる、請求項１記載の方法。
3. 該レーザアニールするステップが、該基板の表面全体に伸びているラインに連続波電磁放射線の焦点を合わせるステップを含んでいる、請求項２記載の方法。
4. 該電磁放射線がランプで供給される、請求項１記載の方法。
5. アモルファス炭素を含む該層が、プラズマ増強型化学気相堆積によって堆積される、請求項１記載の方法。
6. 該基板を電磁放射線にさらすステップの後に該基板から該層を除去するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
7. アモルファス炭素を含む層を堆積させるステップの前に該基板にドーパントイオンを注入するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
8. 該基板が、注入した該ドーパントイオンを活性化するのに十分な時間、該電磁放射線にさらされる、請求項７記載の方法。
9. 基板を処理する方法であって、
   アモルファス炭素と、窒素、ホウ素、リン、フッ素、及びそれらの組合せからなる群より選ばれたドーパントを含む層を該基板上に堆積させるステップと、
   該層を少なくとも約３００℃の温度に加熱するのに十分な条件下で該基板を約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長を1つ以上もつ電磁放射線にさらすステップと、
   を含む、前記方法。
10. 該基板を電磁放射線にさらすステップが、該基板をレーザアニールするステップを含んでいる、請求項９記載の方法。
11. 該レーザアニールするステップが、該基板の表面全体に伸びているラインに連続波電磁放射線の焦点を合わせるステップを含んでいる、請求項１０記載の方法。
12. 該電磁放射線がランプで供給される、請求項９記載の方法。
13. 該ドーパントが窒素である、請求項９記載の方法。
14. 該層を約２５０℃〜約４５０℃の温度で堆積させる、請求項９記載の方法。
15. 該層をプラズマ増強型化学気相堆積によって堆積させる、請求項９記載の方法。
16. 該基板を電磁放射線にさらすステップの後に該基板から該層を除去するステップを更に含む、請求項９記載の方法。
17. アモルファス炭素を含む層を堆積させるステップの前に該基板にドーパントイオンを注入するステップを更に含む、請求項９記載の方法。
18. 該基板が、注入した該ドーパントイオンを活性化するのに十分な時間、該電磁放射線にさらされる、請求項１７記載の方法。
19. シリコンを含む基板を処理する方法であって、該方法が、
    約２００オングストローム〜約２.５μｍの厚さを有する層を約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長をもつ電磁放射線の約０.８４以上の放射率を該層に与えるのに十分な条件下で堆積させるステップと、
    その後、該基板をレーザアニールするステップと、
    を含む前記方法。
20. 該層がアモルファス炭素を含んでいる、請求項１９記載の方法。
21. 該層が、窒素、ホウ素、リン、フッ素、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれたドーパントを更に含んでいる、請求項２０記載の方法。
22. 該層が窒素を更に含んでいる、請求項２０記載の方法。
23. 該層の厚さが約８００オングストローム〜約１５００オングストロームであり、該層が約８０８ｎｍ〜約８１０ｎｍの波長をもつ電磁放射線の約０.８４以上の放射率を該層に与えるのに十分な条件下で堆積させる、請求項１９記載の方法。
24. 該レーザアニールするステップが、該基板の表面全体に伸びているラインに連続波電磁放射線の焦点を合わせるステップを含んでいる、請求項１９記載の方法。
25. アモルファス炭素を含む層を堆積させるステップの前に該基板にドーパントイオンを注入するステップを更に含む、請求項１９記載の方法。
26. 該注入するステップの前に該基板においてゲートソース領域とゲートドレイン領域を形成するステップを更に含む、請求項２５記載の方法。
27. 該基板が、注入した該ドーパントイオンを活性化するのに十分な時間、レーザアニールされる、請求項２６記載の方法。
28. 基板上にアモルファス炭素を含む層を堆積させるステップと、
    その後、該層を少なくとも約３００℃の温度に加熱するのに十分な条件下で該基板を約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長を１つ以上もつ電磁放射線にさらすステップと、
    を含む、方法によって処理された基板。
29. 該基板を電磁放射線にさらすステップが、該基板をレーザアニールするステップを含んでいる、請求項２８記載の方法。
30. 該レーザアニールするステップが、該基板の表面全体に伸びているラインに連続波電磁放射線の焦点を合わせるステップを含んでいる、請求項２９記載の基板。
31. 該電磁放射線がランプで供給される、請求項２８記載の方法。
32. 該層が、窒素、ホウ素、リン、フッ素、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれたドーパントを更に含んでいる、請求項２８記載の基板。
33. 該層が窒素を更に含んでいる、請求項２８記載の基板。
34. 該層の放射率が、約８０８ｎｍ〜約８１０ｎｍの波長をもつ電磁放射線に対して約０.８４以上である、請求項３３記載の基板。
35. 該方法が、層を堆積させるステップがアモルファス炭素を含む前に該基板にドーパントイオンを注入するステップを更に含んでいる、請求項２８記載の基板。
36. 該基板が、注入した該ドーパントイオンを活性化するのに十分な時間該電磁放射線にさらされている、請求項３５記載の基板。
    

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