JP2015510260A - 基板を処理する方法および装置 - Google Patents

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Abstract

基板を処理する方法および装置が提供される。いくつかの実施形態では、処理チャンバ内に配置された基板を処理する方法が、基板を支持するように構成された基板支持リングと、基板の裏側の最も近くに配置された反射板とを有する処理チャンバ内に配置された基板上に処理を実行すること、基板上に処理を実行している間、酸素を含むガスまたは窒素を含むガスのうちの一方のガスを含む第１のガスを、反射板内に配置された１つまたは複数の貫通穴を通して基板の裏側に供給すること、および基板の上面の最も近くを第１の圧力、かつ基板の底面の最も近くを第２の圧力に処理チャンバを維持することを含み、第１の圧力が、処理中に基板支持リングから基板が外れるのを防ぐのに十分な大きさだけ第２の圧力よりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は一般に半導体の処理に関する。
従来のいくつかの半導体製造プロセス、例えばアニール処理では、その処理を実行するのに、処理チャンバを高温、かつ低圧に維持する必要があることがある。しかしながら、このような温度および圧力で処理を実行すると、望ましくないことに、基板からの材料の昇華またはドーパントの拡散が生じることがあることを本発明の発明者は認めた。例えば、シリコンを含む基板をアニールするときには、処理チャンバ内の酸素（例えば水分、処理チャンバ内で実行された以前の処理の残留材料または第１のガスの供給源からの漏れなど）が基板の表面を攻撃して、酸化ケイ素を形成することがある。この酸化ケイ素はその後、処理チャンバの表面上、例えば側壁、反射板または高温計（ｐｙｒｏｍｅｔｅｒ）などで凝縮することがある。処理の一貫性を維持するため、処理チャンバは、この凝縮した材料を除去するための定期的な保守を必要とし、したがって処理効率およびスループットが低下する。
通常、急速熱処理（ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）（ＲＴＰ）チャンバなどの処理チャンバ内において、低い酸素濃度を有するガスを基板の表側に流して前述の昇華を防ぐことができる。しかしながら、このような従来の処理チャンバでは通常、基板の表側と基板の裏側の間のガスコンダクタンス（ｇａｓ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）の差が大きい。このガスコンダクタンスの差により、基板の裏側からの材料の昇華を防ぐには不十分な量の酸素が基板の裏側に到達する。
したがって、本発明の発明者は、基板を処理する改良された方法および装置を提供した。
本明細書には、基板を処理する方法および装置が提供されている。いくつかの実施形態では、処理チャンバ内に配置された基板を処理する方法が、基板を支持するように構成された基板支持リングと、基板の裏側の最も近くに配置された反射板とを有する処理チャンバ内に配置された基板上に処理を実行すること、基板上に処理を実行している間、酸素を含むガスまたは窒素を含むガスのうちの一方のガスを含む第１のガスを、反射板内に配置された１つまたは複数の貫通穴を通して基板の裏側に供給すること、および基板の上面の最も近くを第１の圧力、かつ基板の底面の最も近くを第２の圧力に処理チャンバを維持することを含み、第１の圧力が、処理中に基板支持リングから基板が外れるのを防ぐのに十分な大きさだけ第２の圧力よりも大きい。
いくつかの実施形態では、記憶された命令を有するコンピュータ可読媒体が、この命令が実行されたときに、基板を処理する方法を処理チャンバ内で実行させる。この方法は、本明細書に開示された実施形態のいずれの実施形態も含むことができる。
いくつかの実施形態では、基板を処理する装置が、基板を支持するように構成された基板支持リングと、基板の裏側の最も近くに配置された反射板とを有する処理チャンバであり、反射板が複数の貫通穴を有する処理チャンバを含み、反射板内に配置された複数の貫通穴のうちの少なくとも１つの貫通穴が、基板の裏面の最も近くのエリアに第１のガスを供給するための入口であり、反射板内に配置された複数の貫通穴のうちの少なくとも１つの貫通穴が、基板の裏面から離れるガスの流れを生み出すための出口である。
以下では、本発明の他の追加の実施形態を説明する。
上で簡単に概説し後により詳細に論じる本発明の実施形態は、添付図面に示された本発明の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態だけを示したものであり、したがって、添付図面を、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意されたい。等しく有効な別の実施形態を本発明が受け入れる可能性があるためである。
本発明のいくつかの実施形態に基づく基板を処理する方法を示す図である。 及び 本発明のいくつかの実施形態に基づく本発明の方法のさまざまな段階における基板の概略側面図である（これらの図は集合的に図２と呼ばれる）。 本発明のいくつかの実施形態に基づく本発明の方法を実行するのに適した処理チャンバの概略側面図である。 及び 本発明のいくつかの実施形態に基づく本発明の方法を実行するのに適した処理チャンバの部分の概略側面図である。
理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照符号を使用した。これらの図は、一定の比率では描かれておらず、分かりやすくするために単純化されていることがある。特段の言及なしに、１つの実施形態の要素および特徴を別の実施形態に有利に組み込み得ることが企図される。
本発明の実施形態は、基板を処理する方法および装置を提供する。有利には、本発明の実施形態は、基板の裏側の最も近くの周囲条件の制御を容易にして、基板からの材料の昇華またはドーパントの拡散を低減させ、それにより処理チャンバの表面上への材料の堆積を低減させまたは防ぎ、したがって処理チャンバを洗浄するために保守が必要になるまでの製造時間を延ばし、処理効率を高めることができる。いくつかの実施形態では、本発明は、基板の裏側上へキャッピング層（ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ）の堆積を提供し、したがって基板の裏側からの材料の昇華またはドーパントの拡散をさらに低減させる。
図１は、本発明のいくつかの実施形態に基づく基板を処理する方法１００を示す。図２Ａ〜Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に基づく本発明の方法１００のさまざまな段階中の基板２００を示す。方法１００を、例えば図３に関して後に説明する処理チャンバに類似の処理チャンバなど、半導体基板の処理に適した任意の処理チャンバで実行することができる。
方法１００は一般に１０２から始まり、１０２では、基板を支持するように構成された基板支持リングと、基板の裏側の最も近くに配置された反射板とを有する処理チャンバ内に配置された基板上に処理を実行する。
図２を参照すると、基板２００は、半導体デバイスの製造に適した任意のタイプの基板とすることができる。基板２００は例えば、ドープされた、またはドープされていないシリコン基板、ＩＩＩ−Ｖ化合物基板、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）基板、エピ基板、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板、ディスプレイ基板、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ランプディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）基板、太陽電池アレイまたはソーラーパネルなどとすることができる。いくつかの実施形態では、基板２００が、２００または３００ｍｍ半導体ウエハなどの半導体ウエハであり得る。
加えて、いくつかの実施形態では、基板が、完全にまたは部分的に製造された半導体デバイスの１つまたは複数の構成要素を含む場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、基板２００が、１つもしくは複数の層、１つもしくは複数の特徴（ｆｅａｔｕｒｅ）、または１つもしくは複数の完全にもしくは部分的に製造された構造体などを含む場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、基板２００が、窒化物層、酸化物層などの層（２０４に破線で示されている）を含む場合がある。
処理チャンバは、基板を支持するように構成された基板支持リングと、基板の裏側の最も近くに配置された反射板とを有する任意のタイプの処理チャンバとすることができる。適当な処理チャンバの例は、いずれも米カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な、ＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）、ＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標） ＰＬＵＳもしくはＶＡＮＴＡＧＥ（登録商標）処理チャンバのうちのいずれかの処理チャンバ、または熱処理、例えば急速熱処理（ＲＴＰ）を実行することができる他の任意の処理チャンバを含む。他の製造業者から入手可能な処理チャンバを含む他の適当な処理チャンバを、本明細書に記載された教示に従って使用しかつ／または改変することもできる。いくつかの実施形態では、処理チャンバが、図３に関して後に説明する処理チャンバに類似の処理チャンバであり得る。
基板上で実行する処理は、半導体デバイスを製造するのに必要な任意の処理、例えば化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）などの堆積処理、ドライエッチング、ウェットエッチングなどのエッチング処理、または急速熱アニール（ＲＴＡ）、窒化後アニール、酸化後アニールなどのアニール処理などとすることができる。例えば、本発明の実施形態に基づく方法は、基板の裏側が（エッジリングなどの）支持体に直接には接触していない、摂氏約５００度よりも高温での処理に対して有利に使用することができる。加えて、本発明の実施形態に基づく方法はさらに、（光学的技法を使用した温度測定など）基板の裏側から実施される測定を有利に容易にすることができ、同時に、時間の経過に伴う処理シフトを最小化しまたは排除することができる。
急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバ内で実行されるいくつかの処理、例えば窒化後アニール処理または酸化後アニール処理では、その処理を実行するのに、処理チャンバを、高温（例えば摂氏約１０００度以上）、低圧（例えば約１００トル未満、またはいくつかの実施形態では約５０トル未満もしくは約１０トル未満）に維持する必要があることがあることを本発明の発明者は認めた。しかしながら、このような温度および圧力で処理を実行すると、望ましくないことに、基板２００からの材料の昇華またはドーパントの拡散が生じることがあることを本発明の発明者は認めた。例えば、シリコンを含む基板のアニール処理では、例えば水分、処理チャンバ内で実行された以前の処理の残留材料または第１のガスの供給源からの漏れなどの結果として、処理チャンバ内に少量の酸素が存在することがある。存在するこの低濃度の酸素、高い処理温度および／または（少なくとも部分的に低い処理圧力によって生じる）低い酸素分圧の結果、基板から酸化ケイ素が昇華することがあることを本発明の発明者は認めた。昇華した酸化ケイ素材料は次いで、処理チャンバの表面上、例えば側壁、反射板または高温計などで凝縮することがある。急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバなどの処理チャンバ内において酸素を含むガスを基板の表側に流して前述の昇華を防ぐことができることも本発明の発明者は認めた。例えば、酸素を含むガスを基板の表側に供給することによって酸素の濃度および／または酸素の分圧を増大させ、それにより基板からの材料（例えば酸化ケイ素）の昇華を低減させまたは排除する。しかしながら、従来の処理チャンバでは、基板の表側２０８に沿った流れに対するフローコンダクタンス（ｆｌｏｗ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）が基板２００の裏側２０６に沿った流れに比べて異なるため、基板２００の裏側２０６からの材料の昇華を防ぐには不十分な量の酸素が基板２００の裏側２０６に到達することを本発明の発明者は認めた。
したがって、次に１０４で、酸素を含むガスまたは窒素を含むガスのうちの一方のガスを含む第１のガスを基板２００の裏側２０６に供給する。いくつかの実施形態では、処理を実行している間、基板の裏に配置された反射板内に配置された１つまたは複数の貫通穴を通して基板の裏側に第１のガスを供給することができる。基板２００の裏側２０６に第１のガスを供給することによって、基板の裏側の最も近くの周囲条件（例えば圧力、酸素分圧または酸素濃度など）を制御することができ、それにより基板２００からの（例えば前述の）材料の昇華またはドーパントの拡散を低減させまたは排除することができることを本発明の発明者は認めた。例えば、第１のガスが酸素を含むガスである実施形態では、酸素を含むガスの供給が、基板２００の裏側２０６の最も近くの酸素濃度を増大させ、それにより基板２００からのシリコンの昇華を防ぎ、したがって酸化ケイ素の形成および続いて起こる処理チャンバの表面上への酸化ケイ素の堆積を防ぐことを本発明の発明者は認めた。
酸素を含むガスまたは窒素を含むガスは、基板２００からの材料の昇華またはドーパントの拡散を防ぐのに適し、同時にその処理環境中で非反応性である、任意のガスまたはガスの混合物を含むことができる。例えば、第１のガスが酸素を含むガスを含む実施形態では、第１のガスが、酸素（Ｏ２）ガスまたは酸化窒素（ＮＯｘ）などのうちの１つのガスを含むことができる。第１のガスが窒素を含むガスを含む実施形態では、第１のガスが、窒素（Ｎ２）ガス、酸化窒素（ＮＯｘ）またはアンモニア（ＮＨ３）などのうちの１つのガスを含むことができる。いくつかの実施形態では、酸素を含むガスもしくは窒素を含むガスが基板の表側に供給されるガスと同じであり、または、いくつかの実施形態では、酸素を含むガスもしくは窒素を含むガスが基板の表側に供給されるガスとは異なり得る（前述の基板の表側には例えば酸素を含むガスを流すことができる）。
第１のガスは、酸素を含むガスまたは窒素を含むガスを十分な量だけ供給するのに適当であり、かつ処理中に支持リングから基板２００が外れるのに十分な大きさの圧力差を生じさせない任意の流量で供給することができる。圧力差は例えば以下の式を使用して計算することができる。
Ｍｗ×ｇ＝（Ｐｆｓ−Ｐｆｂ）×Ａｗ
上式で、Ｍｗはウエハ（基板）の質量、ｇは重力、ＰｆｓおよびＰｆｂはそれぞれ基板の表側２０８および裏側２０６における圧力、Ａｗはウエハの面積である。例えば、基板が３００ｍｍウエハである実施形態では、第１のガスを供給するのに適当であり、かつ支持リングから基板２００が外れない圧力差は約２トル未満である。したがって、いくつかの実施形態では、約５０から約５００ｓｃｃｍの流量で第１のガスが供給され得る。いくつかの実施形態では、基板２００への高圧ガスの初期バーストを防ぐため、ある時間をかけて第１のガスの流量を増大させる。このような実施形態では、第１のガスを約１０から約５０ｓｃｃｍの第１の流量で供給し、次いで約１秒から約５秒の時間をかけて第１のガスを約３００から約５００ｓｃｃｍの第２の流量まで増大させることができる。
いくつかの実施形態、例えば、第１のガスの必要な流量が、それによって基板２００が外れるであろう圧力差を生み出すと考えられるいくつかの実施形態では、基板２００の裏側２０６に加えられる圧力を相殺するために、反射板内に配置された１つまたは複数の貫通穴のうちの１つまたは複数の貫通穴に真空を与えることができる。
次に１０６で、任意選択で、基板２００の裏側２０６上に、図２Ｂに示されているもののようなキャッピング層２０２を形成することができる。基板２００の裏側２０６上にキャッピング層２０２を形成することによって、基板２００からの（例えば前述の）材料の昇華またはドーパントの拡散をさらに低減させまたは排除することができることを本発明の発明者は認めた。キャッピング層２０２は、基板２００からの（例えば前述の）材料の昇華またはドーパントの拡散を防ぐのに適し、かつ基板２００の材料と反応しない、処理に適合した任意の材料、例えば窒化物層または酸化物層などを含むことができる。例えば、基板２００がシリコンを含む基板２００である実施形態では、キャッピング層２０２が窒化ケイ素（ＳｉＮ）を含むことができる。
キャッピング層２０２を形成するために、１０８で、第１のガスからプラズマを形成することができる。プラズマは、基板２００を処理するために利用されるのと同じ処理チャンバ内で形成されることができ、または、いくつかの実施形態では、プラズマは、基板を処理するために使用される処理チャンバとは異なる処理チャンバ内で形成され、その後処理チャンバに供給される（例えば遠隔プラズマ）。
プラズマは例えば、プラズマを確立するのに適した条件下の処理チャンバ（例えば基板を処理するのに利用する処理チャンバまたは遠隔プラズマチャンバ）内の第１のガスにいくらかのエネルギーを結合することによって第１のガスに点火することにより形成することができる。いくつかの実施形態では、第１のガスに結合されるこのエネルギーが最大約３０００ＷのＤＣエネルギーを含むことができる。その代わりに、またはこれと組み合わせて、いくつかの実施形態では、約２ＭＨｚから約３ＧＨｚの周波数で最大約１０，０００ＷのＲＦエネルギーが供給され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ガス供給源３３１が、第１のガスを処理チャンバに供給する前に第１のガスからプラズマを形成する遠隔プラズマチャンバであり得る。
プラズマに点火しまたはプラズマを維持するために、上記のパラメータに加えて追加の処理パラメータを利用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、処理チャンバが、約１０から約５０００ミリトルの圧力に維持され得る。加えて、いくつかの実施形態では、処理チャンバが、摂氏約５００から約１１００度の温度に維持され得る。
次に１１０で、基板の裏側２０６をプラズマ中に形成された励起種にさらして、基板２００の裏側２０６上にキャッピング層２０２を形成することができる。所望の厚さまでキャッピング層２０２を形成するのに必要な任意の時間、基板２００の裏側２０６を励起種にさらすことができる。例えば、いくつかの実施形態では、約１０から約６０秒の間、基板２００の裏側２０６がプラズマにさらされ得る。いくつかの実施形態では、キャッピング層２０２が、約５から約３０オングストロームの厚さまで形成され得る。
キャッピング層を形成するために、上記のパラメータに加えて追加の処理パラメータを利用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、処理チャンバが、約１０から約５０００ミリトルの圧力に維持され得る。加えて、いくつかの実施形態では、処理チャンバが、摂氏約２００から約１１００度の温度に維持され得る。
１０４で第１のガスを供給した後（または１０６において任意選択でキャッピング層２０２を形成した後）、方法は通常終了し、所望であれば基板２００をさらに処理することもできる。例えば、いくつかの実施形態では、例えば基板２００上に半導体デバイスを形成するために、または限定はされないが光電池（ＰＶ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ディスプレイ（例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイまたはエレクトロルミネセンス（ＥＬ）ランプディスプレイなど）などを含む用途で使用するための基板２００の準備をするために、追加の層堆積、エッチング、アニールなどの追加の処理が基板２００上で実行され得る。
図３は、本発明のいくつかの実施形態に基づく本発明の方法を実行するのに適した処理チャンバを示す。処理チャンバ３００は、例えば急速熱処理（ＲＴＰ）などの熱処理向けに構成された適当な任意の処理チャンバ、または前述の処理チャンバのうちの任意のチャンバとすることができる。
基板２００は、処理チャンバ３００内の基板支持体３０８上に装着され、基板支持体３０８と向かい合わせの位置に配置されたランプヘッド３０１によって加熱される。ランプヘッド３０１は、基板２００の表側２０８へ向けられる放射を発生させる。代替（図示せず）として、例えば基板２００の下方に配置されることによってまたは放射を基板２００の裏側へ向けることなどによって、基板２００の裏側２０６を加熱するように、ランプヘッド３０１を構成してもよい。放射は、水冷された石英窓アセンブリ３１４を通って処理チャンバ３００に入る。基板２００の下方には反射板３０２があり、反射板３０２は、水冷されたステンレス鋼のベース３１６上に取り付けられている。ベース３１６は、反射板３０２を冷却するための冷却材がその中を循環する循環回路３４６を含む。いくつかの実施形態では、反射板３０２はアルミニウム製であり、高反射率の表面コーティング３２０を有する。反射板３０２の温度を加熱された基板２００の温度よりも十分に低く維持するために、水をベース３１６の中を通って循環させることができる。あるいは、同じ温度または異なる温度の別の冷却材を供給してもよい。例えば、不凍性流体（例えばエチレングリコール、プロピレングリコールなど）もしくは他の熱伝達流体をベース３１６の中を通って循環させ、かつ／またはベース３１６を冷却装置（図示せず）に結合することもできる。基板２００の下面すなわち裏側および反射板３０２の上面は、反射空洞３１８を形成する。反射空洞３１８は基板２００の有効放射率を高める。
３５２ａ、３５２ｂ、および３５２ｃなどの複数の温度プローブによって基板２００の局所的な領域での温度が測定される。温度プローブはそれぞれ、ベース３１６の裏側から伸びて反射板３０２の上面を貫く貫通穴３２７の中を貫通するライトパイプ（ｌｉｇｈｔ ｐｉｐｅ）３２４を含む。ライトパイプ３２４は、その最上端が反射板３０２の上面と同じ高さになるように、またはその上端が反射板３０２の上面よりもわずかに低くなるように貫通穴３２７の中に配置される。ライトパイプ３２４のもう一端は、サンプリングされた光を反射空洞３１８から高温計３２８へ伝送する可撓性の光ファイバ３２５に結合する。高温計３２８は、ランプヘッド３０１に供給される電力を測定された温度に応じて制御する温度コントローラ３５０に接続されている。ランプを多数のゾーンに分けることができる。基板２００の異なるエリアの制御された放射加熱を可能にするため、コントローラによってそれらのゾーンを個別に調整することができる。
それぞれのライトパイプを収容するように構成された前述の貫通穴３２７に加えて、ベース３１６および反射板３０２は、処理を容易にする他の機構、例えばリフトピンなどを収容するように構成された１つまたは複数の追加の貫通穴を含むことができる（１つの追加の貫通穴３５１が示されている）。
処理の間、ガスパネル（例えばガス供給源２２９）から第１のガスを流すことができ、第１のガスは、入口３３０（例えば第１の入口）で処理チャンバ３００に入ることができる。入口３３０は処理チャンバ３００の側面に配置され、基板２００の表面を横切って第１のガスが流れることを容易にする。入口３３０から第１のガスを供給すると、基板２００の表側２０８から裏側２０６へのガス伝導性（ｇａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）の差が生じ得ることを本発明の発明者は認めた。例えば、入口３３０を通して基板２００の表側２０８に第１のガスが供給されると、第１のガスは、基板２００の表側２０８を直接に横切る第１の流路、および基板２００の裏側２０６へ通じる間接的な第２の流路に流入する。第１の流路と第２の流路とのフローコンダクタンスの差によって、基板２００の表側２０８に比べてより低濃度の第１のガスが基板の裏側２０６に到達する。このより低濃度の第１のガスが、例えば前述の基板２００の裏側２０６からの材料の昇華、ドーパントからの拡散などの処理の不十分な点（ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎａｄｅｑｕａｃｉｅｓ）を導くことがあることを本発明の発明者は認めた。
したがって、いくつかの実施形態では、基板の裏側に最も近い第２の入口を通して基板２００の裏側に第１のガスが供給され得る。例えば、いくつかの実施形態では、反射板３０２の貫通穴（例えば貫通穴３２７、３５１）のうちの１つまたは複数の貫通穴を通して基板の裏側に第１のガスが供給され得る。
いくつかの実施形態では、ガス供給源３３１によって、貫通穴３２７、３５１のうちの１つまたは複数の貫通穴に第１のガスが供給され得る。別個のガス供給源として示されているが、ガス供給源２２９とガス供給源３３１は、必要に応じて第１のガスを基板の表側または裏側に供給するための独立した流量コントローラを備える同じガス供給源とすることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の貫通穴にバルブ３２９が結合され、バルブ３２９は例えば、貫通穴３２７、３５１または排気装置（ｅｘｈａｕｓｔ）のうちの一方に第１のガスを向けることを容易にするためにガス供給源３３１と貫通穴３２７、３５１の間に配置され得る。ガス供給源３３１と貫通穴３２７、３５１の間にバルブ３２９を配置することによって、貫通穴３２７、３５１または排気装置のいずれかに第１のガスを供給する常時「オン」の状態にガス供給源３３１を維持することができ、それにより、より均一な圧力を維持し、第１のガスの流れが貫通穴３２７、３５１の方へ向けられたときに、第１のガスの流れの開始によるガス供給源からの高圧バーストの事例を減らすことができる。
貫通穴３２７、３５１のうちの１つまたは複数の貫通穴を通して第１のガスを供給することにより、図４に示されているように、基板２００の上方の流路４０４に加えて、流路４０２が基板２００の下方に形成される。流路４０２を形成すると、基板２００の表側２０８から裏側２０６へのガスフローコンダクタンスの差を低減させまたは排除することができ、それにより基板２００の裏側２０６へ、より高濃度の第１のガスを供給することを容易にするができ、したがって上で論じた処理の不十分な点を低減させまたは排除することができることを本発明の発明者は認めた。
いくつかの実施形態では、基板２００の裏側に最も近い領域に真空が提供され得る。いくつかの実施形態では、貫通穴のうちの１つまたは複数の貫通穴（例えば貫通穴３２７）に真空を提供し、同時に１つまたは複数の貫通穴のうちの別の貫通穴（例えば貫通穴３５１）に第１のガスを供給し、それにより、例えば図５の流路５０２によって示されているように、１つまたは複数の貫通穴のうちの第１の貫通穴（例えば貫通穴３２７）から１つまたは複数の貫通穴のうちの第２の貫通穴（例えば貫通穴３５１）への流路を形成することができる。貫通穴のうちの１つまたは複数の貫通穴に真空を提供することによって、基板２００の裏側２０６に加えられる圧力の量を低減させることができ、それにより基板２００の表側２０８と裏側２０６の圧力差を低減させることができ、したがって（前述したように）基板支持体から基板２００が外れる危険性を低減させることができる。このような実施形態では、例えば粗引きポンプ、真空ポンプなどのポンプ３３３を、貫通穴のうちの１つまたは複数の貫通穴に結合することができる。いくつかの実施形態では、ポンプ３３３へ流れる空気流が制限されることを防ぐため、真空が与えられる貫通穴が他の貫通穴より大きい直径を有することがある。ポンプ３３３およびポンプを１つまたは複数の貫通穴に結合する導管は、上で論じた圧力差を提供するのに十分なコンダクタンスおよびパワーを有する。
再び図３を参照すると、基板支持体３０８は、動かないように構成することができ、または基板２００を回転させることができる。基板支持体３０８は、基板の外周で基板２００と接触し、それにより外周の小さな環状領域を除いて基板２００の下面全体を露出した状態にする支持リング３３４ないしエッジリングを含む。支持リング３３４はエッジリングとしても知られ、本明細書ではこれらの２つの用語が相互に交換可能に使用されることがある。処理中の基板２００の縁に生じる可能性がある熱的不連続を最小化するため、支持リング３３４を、基板２００の材料と同じ材料または類似の材料、例えばシリコンから製作することができる。
いくつかの実施形態では、支持リング３３４が、高温計３２８の周波数範囲で管状円筒体３３６を不透明にするためシリコンでコーティングされた、回転可能な管状円筒体３３６上に置かれることがある。円筒体３３６のコーティングは、強度測定に悪影響を及ぼす可能性がある外部源からの放射を遮断するバッフル（ｂａｆｆｌｅ）の役目を果たす。円筒体３３６の底部は、動かない環状下部軸受レース３３９内に保持された複数の玉軸受３３７の上に載った環状上部軸受３４１によって保持されている。いくつかの実施形態では、玉軸受３３７が鋼製であり、動作中の微粒子形成を低減させるために窒化ケイ素でコーティングされている。上部軸受３４１は、熱処理中に円筒体３３６、支持リング３３４および基板２００を回転させるアクチュエータ（図示せず）に磁気結合されている。
チャンバ本体にはめ込まれたパージリング３４５が円筒体３３６を取り囲んでいる。いくつかの実施形態では、パージリング３４５が、上部軸受３４１の上方の領域に至るまで開いた内部環状空洞３４７を有する。内部空洞３４７は、通路３４９を介してガス供給源（図示せず）に接続されている。処理中に、パージリング３４５を通してチャンバ内へパージガスが流される。
いくつかの実施形態では、支持リング３３４が、円筒体３３６の半径よりも大きな外側半径を有し、そのため支持リング３３４が円筒体３３６を超えて外側へ伸びる。円筒体３３６を超える支持リング３３４の環状延長部分は、その下方に位置するパージリング３４５と協同して、基板２００の裏側の反射空洞３１８に迷光が入ることを防ぐバッフルとして機能する。反射空洞３１８に迷光が入る可能性をさらに低減させるため、ランプヘッド３０１によって生成された放射を吸収する材料（例えば黒色または灰色材料）で支持リング３３４およびパージリング３４５をコーティングしてもよい。
ランプヘッド３０１に対して基板を上げ下げすることができるリフト機構３５５に基板支持体３０８を結合することができる。例えば、リフティング運動の間、基板２００と反射板３０２の間の距離が一定であるように、リフト機構３５５に基板支持体３０８を結合することができる。
いくつかの実施形態では、処理チャンバ３００内で磁気浮上し回転するように基板支持体３０８が適合され得る（図示せず）。基板支持体３０８は、処理中に垂直に上昇および下降する間に回転することができ、そして、処理前、処理中または処理後に、回転せずに上昇または下降することもできる。この磁気浮上および／または磁気的な回転は、基板支持体を上昇／下降しかつ／または回転させるために通常は要求される可動部品の不存在または削減のため、粒子生成を防ぎまたは最小化する。
このように、本明細書では、基板を処理する方法および装置を提供した。本発明の実施形態は基板を処理する方法を提供する。いくつかの実施形態では、本発明が、基板の裏側へ第１のガスが十分に流れることを容易にして、基板からの材料の昇華またはドーパントの拡散を低減させ、それにより処理チャンバの表面上への材料の堆積を防ぎ、したがって処理効率を高めることができる。いくつかの実施形態では、本発明が、基板の裏側上へのキャッピング層の堆積を提供し、したがって基板からの材料の昇華またはドーパントの拡散をさらに低減させることができる。
以上の説明は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の追加の実施形態を考案することができる。

Claims (15)

  1. 処理チャンバ内に配置された基板を処理する方法であって、
    前記基板を支持するように構成された基板支持リングと、前記基板の裏側の最も近くに配置された反射板とを有する処理チャンバ内に配置された基板上に処理を実行すること、
    前記基板上に前記処理を実行している間、酸素を含むガスまたは窒素を含むガスのうちの一方のガスを含む第１のガスを、前記反射板内に配置された１つまたは複数の貫通穴を通して前記基板の裏側に供給すること、および
    前記基板の上面の最も近くを第１の圧力、かつ前記基板の底面の最も近くを第２の圧力に前記処理チャンバを維持すること
    を含み、前記第１の圧力が、処理中に前記基板支持リングから前記基板が外れるのを防ぐのに十分な大きさだけ前記第２の圧力よりも大きい
    方法。
  2. 前記１つまたは複数の貫通穴のうちの１つまたは複数の貫通穴に真空を与えて、前記基板の前記裏側から離れる前記第１のガスの流れを生み出し、前記基板の前記裏側に加えられる圧力の量を低減させること
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の圧力が前記第２の圧力よりも少なくとも２トルだけ大きい、請求項１に記載の方法。
  4. 前記１つまたは複数の貫通穴が、リフトピンまたは温度センサのうちの少なくとも一方を収容するように構成された、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記処理がアニール処理である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記基板の前記裏側に前記第１のガスを供給するのと同時に前記基板の表側に前記第１のガスを供給すること
    をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第１のガスを供給することが、
    前記第１のガスを第１の流量で供給すること、および
    ある時間をかけて前記第１の流量を第２の流量まで増大させること
    を含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記第１のガスからプラズマを形成すること、および
    前記基板の前記裏側を前記プラズマによって形成された励起種にさらすことによって、前記基板の前記裏側にキャッピング層を形成すること
    をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記第１のガスから前記プラズマを形成することが、
    遠隔プラズマチャンバ内で前記プラズマを形成すること、および
    前記プラズマを前記処理チャンバに供給すること
    を含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記キャッピング層が、窒化物層または酸化物層のうちの一方の層である、請求項８に記載の方法。
  11. 命令が記憶されたコンピュータ可読媒体であって、前記命令が実行されたときに、基板を処理する方法を処理チャンバ内で実行させ、前記方法が、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法であるコンピュータ可読媒体。
  12. 基板を処理する装置であって、
    基板を支持するように構成された基板支持リングと、前記基板の裏側の最も近くに配置された反射板とを有する処理チャンバであり、前記反射板が複数の貫通穴を有する処理チャンバ
    を備え、
    前記反射板内に配置された前記複数の貫通穴のうちの少なくとも１つの貫通穴が、前記基板の裏面の最も近くのエリアに第１のガスを供給するための入口であり、
    前記反射板内に配置された前記複数の貫通穴のうちの少なくとも１つの貫通穴が、前記基板の前記裏面から離れる前記ガスの流れを生み出すための出口である
    装置。
  13. 前記入口に結合されたガス供給源と、
    前記出口に結合された真空ポンプと
    をさらに備える、請求項１２に記載の装置。
  14. 前記基板のおもての面の最も近くのエリアに前記第１のガスを供給するために前記処理チャンバ内に配置された第２の入口
    をさらに備える、請求項１２または１３に記載の装置。
  15. 前記複数の貫通穴のうちの少なくともいくつかの貫通穴内に配置された、リフトピンまたは温度センサのうちの少なくとも一方
    をさらに備える、請求項１２または１３に記載の装置。
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