JP2018526819A - 回転基板レーザアニール - Google Patents

Abstract

本開示の実施形態は、基板の熱処理に関する。より具体的には、本明細書に記載された実施形態は、フラッシュオンスパイクアニーリング処理、及びこのような処理を実行するのに適切な装置に関する。一実施形態では、熱処理装置は、ランプ放射源、レーザ源、及びランプ放射源とレーザ源との間に配置されたリフレクタプレートを含み得る。１つ又は複数の開口が、リフレクタプレートにおいて形成されてもよく、レーザ源は、レーザ源から放出されたレーザビームが、１つ又は複数の開口を通して伝播するように、リフレクタプレートに隣接して位置づけされてもよい。一実施形態では、リフレクタプレートは、実質的に円形であってもよく、１つ又は複数の開口は、リフレクタプレートのセクタに近似してもよい。【選択図】図２

Description

［０００１］本開示の実施形態は、概して、基板を熱処理するための装置に関する。より具体的には、本明細書に記載された実施形態は、回転基板レーザアニールのための装置に関する。

［０００２］集積回路は、単一チップ上に数百万個ものトランジスタ、コンデンサ、及び抵抗器が搭載され得る複雑なデバイスへと進化を遂げている。チップ設計の進化には、より迅速な回路及びより高い回路密度が継続的に必要とされており、益々精密な製造工程が要求される。このような製造工程の一つとして頻繁に使用されるのは、イオン注入処理である。

［０００３］様々な他の集積回路製造工程が頻繁に使用されるが、イオン注入は、半導体基板上にトランジスタ構造を形成するにあたって特に重要であり、チップ製造中に多数回繰り返される場合がある。イオン注入の間、半導体基板は、ドーパントとよく呼ばれる荷電イオンのビームによって照射される。イオン注入は、材料の特性を変える。特定の水準のデバイス性能を実現するために、材料にドーパントが注入される。

［０００４］イオン注入の間、注入膜には、高いレベルの内部応力が生じる場合がある。注入膜の結晶マトリックスの修理により応力を解消し、且つ、注入膜の結果的な特性をさらに制御するため、典型的に、膜にはアニーリングなどの熱処理が施される。アニーリングは、通常、急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバ内で行われる。ＲＴＰチャンバでは、基板が、短時間であるが高度に制御された熱サイクルに曝され、ドーパントが注入膜の結晶マトリックス内で整列させられる。しかしながら、あまりにも多くの熱が加えられたり、又は、あまりにも長い間熱が加えられたりすると、注入膜内のドーパント原子の挙動が、ドーパントに対して望まれる占有区域を越えることがある。

［０００５］デバイスが小さくなるにつれて、ドーパントのターゲット区域も小さくなるので、ドーパントを結晶マトリックス内で整列させながら、ターゲット区域を越えるような望ましくない拡散を防ぐことが益々難しくなる。メガワットレーザを用いるナノ秒アニール（ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ ａｎｎｅａｌｓ）は、ある特定の状況においては適切であり得るが、このようなツールは、非常に大きく、コスト効率良く実装するにはあまりにも高価であることが多い。

［０００６］図１は、先行技術のＲＴＰチャンバの単純化された等角図を示す。処理チャンバ１００は、非接触型又は磁気浮上型の基板支持体１０４と、内部空間１２０を画定する壁１０８、底部１１０、及び頂部１１２を有するチャンバ本体１０２とを含む。壁１０８は、典型的には、基板１４０（その一部分を図１に示す）の搬入及び搬出を促進する少なくとも１つの基板アクセスポート１４８を含む。アクセスポートは、移送チャンバ（図示せず）又はロードロックチャンバ（図示せず）に連結されてよく、スリットバルブのようなバルブ（図示せず）で選択的に封止され得る。基板支持体１０４は、環状であり得る。チャンバ１００は、基板支持体１０４の内径に配置された放射熱源１０６を含む。

［０００７］基板支持体１０４は、内部空間１２０内で磁気浮上し、回転するように適合されるので、基板支持体１０４は、処理中、垂直に上昇且つ下降しながら回転することが可能である。熱及び様々な波長の光に対して透過性のある材料から作製された窓１１４が、放射熱源１０６が基板１４０を加熱することを可能にしながら、放射熱源１０６を処理環境から遮蔽するように使用され得る。窓１１４は、窓１１４の上面を通して連結された複数のリフトピン１４４を含んでもよい。

［０００８］放射熱源１０６は、冷媒源１８３に連結された複数のハニカムチューブ１６０を含むハウジングから形成されたランプアセンブリであってもよい。ハウジングは、冷媒源１８３からの冷媒の流れのための適切な冷却チャネルが形成された銅材料又は他の適切な材料から作製され得る。

［０００９］チャンバ１００は、１つ又は複数のセンサ１１６をさらに含み得る。１つ又は複数のセンサ１１６は、概して、チャンバ本体１０２の内部空間１２０の中での基板支持体１０４（又は基板１４０）の浮上を検出するよう適合されている。センサ１１６は、チャンバ本体１０２及び／又は処理チャンバ１００の他の部分に連結されてもよく、基板支持体１０４とチャンバ本体１０２の頂部１１２及び／又は底部１１０との間の距離を示す出力を提供するように適合されており、且つ、基板支持体１０４及び／又は基板１４０の位置ずれを検出することもできる。

［００１０］ＲＴＰチャンバ１００は、頂部１１２に隣接しているか、連結されているか、又は形成されている、冷却ブロック１８０をさらに含み得る。通常、冷却ブロック１８０は、放射熱源１０６とは離間しており、放射熱源１０６に対向している。冷却ブロック１８０は、入口１８１Ａ及び出口１８１Ｂに連結された１つ又は複数の冷却チャネル１８４を備えている。冷却ブロック１８０は、基板支持体１０４に対向する冷却ブロック１８０の表面に連結されたリフレクタを含み得る。

［００１１］ランプ熱源を使用するＲＴＰチャンバ１００は、幾つかの用途においては時定数が高すぎる場合がある。ランプ熱源及びそれらを囲むハウジングは、場合によっては、著しいドーパント拡散がない状態で効果的なアニーリングを行うには、加熱又は冷却があまりにも遅いときがある。

［００１２］したがって、当技術分野に必要とされるのは、急速熱処理のための改善された装置である。

［００１３］一実施形態では、基板を処理するための装置が提供される。当該装置は、内部空間を画定するチャンバを含んでおり、放射熱源が、内部空間の中に配置され得る。回転可能支持体は、放射熱源に隣接して内部空間の中に配置され得る。レーザ源は、基板支持体に隣接して内部空間の中に配置され得、窓は、放射熱源とレーザ源との間で内部空間の中に配置され得る。

［００１４］別の実施形態では、基板を処理するための装置が提供される。当該装置は、内部空間を画定するチャンバを含んでおり、放射熱源が、内部空間の中に配置され得る。回転可能支持体は、放射源に隣接して内部空間の中に配置され得、レーザ源は、基板支持体に隣接して内部空間の中に配置され得る。リフレクタプレートは、レーザ源と基板支持体との間で内部空間の中に配置され得、リフレクタプレートは、その中に形成された１つ又は複数の開口を有し得る。

［００１５］さらに別の実施形態では、基板を処理するための装置が提供される。当該装置は、内部空間を画定するチャンバ、及び内部空間の中に配置されたランプ放射源を含む。回転可能支持体は、ランプ放射源に隣接して内部空間の中に配置され得、レーザ源は、基板支持体に隣接して内部空間の中に配置され得る。窓は、ランプ放射源とレーザ源との間で内部空間の中に配置され得、円形リフレクタプレートは、レーザ源と窓との間で内部空間の中に配置され得る。円形リフレクタプレートは、その中に形成された１つ又は複数のセクタ形状の開口を有し得る。

［００１６］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって、得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかし、添付図面は例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容され得ることに留意されたい。

本明細書に記載された実施形態に係る、先行技術のＲＴＰチャンバの単純化された等角図を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、レーザ源の概略図を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、複数の放射モジュールを含むＲＴＰチャンバの概略図を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、レーザ源を有するＲＴＰチャンバの部分的断面図を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、レーザ源及びリフレクタプレートの部分的平面図を示す。 本明細書に記載された様々な実施形態に係る、様々なリフレクタプレートの平面図を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、バッチ基板支持体の概略断面図を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、図６Ａのバッチ基板支持体の概略平面図を示す。

［００２５］理解を容易にするため、可能な場合、図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号が使用された。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられている。

［００２６］本開示の実施形態は、基板の熱処理に関する。より具体的には、本明細書に記載された実施形態は、フラッシュオンスパイクアニーリング（ｆｌａｓｈ ｏｎ ｓｐｉｋｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理、及びこのような処理を実行するのに適切な装置に関する。一実施形態では、熱処理装置は、ランプ放射源、レーザ源、及びランプ放射源とレーザ源との間に配置されたリフレクタプレートを含み得る。１つ又は複数の開口が、リフレクタプレートにおいて形成されてもよく、レーザ源は、レーザ源から放出されたレーザビームが、１つ又は複数の開口を通して伝播するように、リフレクタプレートに隣接して位置づけされてもよい。一実施形態では、リフレクタプレートは、実質的に円形であってもよく、１つ又は複数の開口は、リフレクタプレートのセクタに近似してもよい。

［００２７］図２は、本明細書に記載された実施形態に係る、追加的な放射モジュール２０１が追加された処理チャンバ１００の概略図を示す。図２に示す処理チャンバ１００は、基板支持体１０４及び平行移動機構２１８をさらに含み得る。基板支持体１０４は、放射源２０２とは別に基板を加熱する抵抗発熱体などの熱源を含み得る。放射モジュールは、概して、放射源２０２、及び放射源２０２と基板支持体１０４との間に配置された集束光学系２２０を含む。

［００２８］放射源２０２は、電磁放射線の連続波又は電磁放射線のパルス放射を放出することが可能なレーザ源であってもよい。特定の実施形態では、レーザビームを生成するために単一の放射源２０２が利用される。他の実施形態では、レーザビームを生成するために複数の放射源２０２が利用される。一実施形態では、放射源２０２は、複数のファイバレーザを含む。代替的に、放射源２０２は、フラッシュランプ、ハロゲンランプ、発光ダイオード光源などの非レーザ放射源であってもよい。例えば、レーザを用いない低入射角の磁束源（ｎｏｎ−ｌａｓｅｒ ｌｏｗ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｆｌｕｘ ｓｏｕｒｃｅ）が、放射源２０２の適切な例であり得る。概して、放射源２０２は、アニーリング又は表面改質処理の間、基板の加熱に利用される。より具体的には、放射源２０２は、基板の厚さ全体にわたってより深く、基板の表面の温度上昇を引き起すように利用される。基板を放射源２０２に曝した後、基板は、基板のバルクによって、横方向に導電的に冷却され得る。代替的に又は組み合わせにより、熱伝導率が低い（例えば、約３Ｗ／ｍ／Ｌ）基板は、表面熱処理に適しているかもしれない。しかしながら、様々な異なる態様で基板を処理するために、任意の組み合わせの処理技法及び温度が利用されてもよいと考えられている。

［００２９］放射源２０２から放出された放射は、基板１４０の表面において又は表面の近くで吸収され得る。したがって、放射は、基板１４０が放射を吸収する範囲内の波長で放射源２０２から放出され得る。概して、ケイ素を含有する基板の場合、放射波長は、約１９０ｎｍと約９５０ｎｍの間（例えば、約８１０ｎｍ）であってもよい。代替的に、放射源２０２として高出力ＵＶレーザが利用され得る。

［００３０］放射源２０２は、約１秒を越える時間量（例えば、約１０秒を越える時間量、約１５秒を越える時間）にわたって、連続的に放射を放出することが可能であり得る。代替的に、放射源２０２は、約１秒を越える時間量（例えば、約１０秒を越える時間量、約１５秒を越える時間）にわたって、放射のパルスを放出することが可能であり得る。放射源２０２は、複数のレーザダイオードを含んでもよく、各レーザダイオードは、実質的に同じ波長で均一且つ空間的にコヒーレントな光を生じさせる。レーザダイオードの電力は、約０．５ｋＷと約５０ｋＷとの間の範囲内（例えば、約５ｋＷ）にあってもよい。

［００３１］集束光学系２２０は、放射源２０２からの放射２０４を実質的に平行なビームへとコリメートする１つ又は複数のコリメータ２０６を含み得る。コリメートされた放射２０８は、少なくとも１つのレンズ２１０によって集束され、基板１４０の上面２２２における放射２１２のラインとなり得る。本明細書で使用される「放射のライン」という表現は、基板１４０の上面２２２の放射２１２の空間的分布を表すことが意図されている。放射２１２の空間的分布は、ライン又はリボン、セクタ、１つ又は複数のスポットなどのような形状であってもよいと考えられている。概して、基板１４０は、約２００ｍｍ、約３００ｍｍ、又は約４５０ｍｍの直径を有する円形基板であってもよい。放射２１２のラインは、基板１４０にわたって延在し、約３μｍと約５００μｍとの間の幅２２８を有し得る。放射２１２のラインの長さは、一実施形態では、基板１４０の半径に近似してもよく、別の実施形態では、基板１４０の直径に近似してもよい。例えば、放射２１２のラインの長さは、３００ｍｍ直径の基板に対して、約１５０ｍｍであってもよい。代替的に、放射２１２のラインの長さは、３００ｍｍ直径の基板に対して、約３００ｍｍであってもよい。

［００３２］概して、放射２１２のラインの長さは、幅２２８より長くてもよい。一実施形態では、放射２１２のラインは、放射２１２のラインが基板１４０の運動の方向に対して実質的に垂直であるように、基板１４０を直線状に通過する。すなわち、放射２１２のラインは、基板の運動の方向に対して垂直な基板１４０の固定線又はコードに対して平行なままである。

［００３３］一実施形態では、放射２１２のラインは、「パイのスライス」のような形状であってもよい。例えば、放射２１２のラインは、基板１４０のセクタに近似してもよい。基板１４０のセクタは、円形基板１４０の原点（ｏｒｉｇｉｎ）からセクタの測定角度が画定した基板１４０の外周の円弧まで延在する部分である。一実施形態では、セクタの測定角度は、約０．００５°と約１４０°（約０．０１°と約２０°との間）との間であってもよい。別の実施形態では、放射２１２のラインは、基板１４０の直径に近似するパイのスライスのような形状であってもよい。別の実施形態では、放射２１２のラインは、ガウシアンレーザスポット（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｌａｓｅｒ ｓｐｏｔ）であってもよい。本実施形態では、１つ又は複数のガウシアンレーザスポットは、リボン（ライン）の形状又はパイのスライス形状となるよう（ファイバレーザなどの複数の放射源によって）生成されてもよい。

［００３４］レンズ２１０は、所望の形状の放射２１２のラインを形成するのに適切な、任意の適切なレンズ又は一連のレンズであってもよい。一実施形態で、レンズ２１０は、円筒状レンズであってもよい。代替的に、レンズ２１０は、１つ又は複数の凹レンズ、凸レンズ、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、屈折レンズ、回折レンズ、フレネルレンズ、屈折率分布レンズなどであってもよい。概して、レンズ２１０は、基板１４０の原点から外周まで、放射２１２のラインの径方向の電力分布に影響を与えるように構成され得る。

［００３５］放射２１２のラインの電力分布は、約１０ｋＷ／ｃｍ^２と約２００ｋＷ／ｃｍ^２との間であり得る。基板１４０の原点における又は原点の近くの放射２１２のラインの電力分布は、基板１４０の半径に近似する放射２１２のラインについては、約０ｋＷ／ｃｍ^２であってもよい。放射２１２のラインの電力分布は、原点から基板１４０の外周又は端部にかけて増大し得る。電力分布は、特定の実施形態では、直線状に又は指数関数的に原点から端部にかけて増大し得る。代替的に、放射２１２のラインに沿った等しい電力分布は、実質的に一定であり得る。本実施形態では、放射２１２への基板の曝露は、基板１４０の上面２２２における放射２１２の形状又は空間的分布によって調節することができる。基板１４０は、放射熱源１０６で最大約１０００℃の温度まで加熱することができ、放射モジュール２０１は、基板１４０をさらに２０℃から約２５０℃加熱するように構成され得ると考えられている。放射モジュールの加熱のランプアップ及びランプダウンの速度は、約４、０００、０００℃／秒を越える場合がある。

［００３６］処理条件の様々な例が、表１及び表２を参照しつつ提示される。表１は、３００ｍｍ直径の基板の様々な処理条件を示し、表２は、２００ｍｍ及び４５０ｍｍの両方の直径の基板の様々な処理条件を示す。

表１ ‐ 単一基板

表２ ‐ 複数の基板カルーセル

［００３７］ステータアセンブリ１１８が、チャンバ１００の内部の基板１４０を回転させるように構成され得る。ステータアセンブリ１１８は、概して、基板支持体１０４を回転させて、その上に配置された基板１４０に対して回転速度を加える。特定の実施形態では、ステータアセンブリ１１８は、基板１４０を、毎分約１０回転と毎分約５００回転との間（例えば、毎分約２００回転と毎分約３００回転との間、毎分約２３０回転と毎分約２５０回転との間）の速度で回転させるように構成され得る。

［００３８］ステッピングモータなどの平行移動機構２１８が、一実施形態では、放射モジュール２０１に連結され得る。本実施形態では、平行移動機構２１８は、基板１４０の上面２２２に対して、放射モジュール２０１又はその様々なコンポーネントを移動させるように構成され得る。例えば、平行移動機構２１８は、放射２１２のラインを基板１４０の中心から基板１４０の端部に向けて移動させることができる。代替的に、平行移動機構２１８は、放射２１２のラインを基板１４０の端部から基板１４０の中心に向けて移動させることができる。一実施形態では、平行移動機構２１８は、放射２１２のラインをラスターするように構成され得る。本実施形態では、ラスター周期は、約１Ｈｚを越える周波数（例えば、約１ｋＨｚを越える周波数）で実行され得る。さらに、平行移動機構２１８及びステータアセンブリ１１８は、互いに電気的に連通してもよく、平行移動機構２１８及び／又はステータアセンブリ１１８のいずれかによって実行されたアクションは、コントローラ１２４によって制御することができる。

［００３９］図３は、本明細書に記載された実施形態に係る、少なくとも２つの放射モジュールを含むＲＴＰチャンバ３００の概略図を示す。チャンバ３００は、放射モジュール２０１、及び基板支持体１０４と放射モジュール２０１との間に配置されたリフレクタプレート３０２を含むチャンバ１００であり得る。概して、放射熱源１０６（図示せず）は、基板１４０を、約８００℃を上回る温度のような目標温度（例えば、約１０００℃）まで加熱するように構成され得る。その後、放射モジュール２０１を用いて、加熱された基板に対してフラッシュアニールが実行される。一実施形態では、放射モジュール２０１は、レーザ源である。

［００４０］加熱された基板１４０の熱伝導率は、（例えば、室温における基板と比べた際に）比較的低いと考えられている。結果として、基板１４０の表面内へのフラッシュアニール放射の浸透は浅く、基板の残部への伝導を介した冷却により迅速に消散する。概して、熱拡散の減少は、高温（すなわち、約１０００℃以上）で実現する。これにより、電力がより低い放射源を用いてフラッシュアニールを実行することが可能となり得る。

［００４１］図４Ａは、本明細書に記載された実施形態に係る、放射モジュール２０１を有するＲＴＰチャンバ３００の部分的概略図を示す。チャンバ３００は、窓１１４に連結された放射熱源１０６を含む。基板１４０は、環状延長部１１５上に配置された環状リング１１１によって支持される。基板は、窓１１４とリフレクタプレート３０２との間で内部空間１２０の中に位置付けされ得る。基板１４０が処理のために位置付けされると、リフレクタプレート３０２は、基板１４０から約１ｍｍと約１０ｍｍとの間の距離（例えば、約３ｍｍと約５ｍｍとの間の距離）で配置され得る。概して環状延長部１１５及び環状リング１１１を含む基板支持体１０４は、ステータアセンブリ１１８に連結され、回転軸の周り、概して、円形基板の中央又は原点の周りで回転するように構成され得る。

［００４２］チャンバ３００は、パイロメータなどの１つ又は複数の温度センサ１１７をさらに含み、これは１つ又は複数の光伝達素子に連結されている。ライトパイプなどの光伝達素子４０２は、リフレクタプレート３０２に光学的に連結されてもよく、又は、リフレクタプレート３０２を物理的に貫通してもよい。温度センサ１１７によって感知された電磁放射線は、温度測定値に変換されてもよく、コントローラ１２４と通信中であり得るコントローラ４０４は、リアルタイムで温度フィードバックを提供するように構成され得る。温度フィードバックは、熱処理中に温度の不均一を補正するために利用され得る。

［００４３］リフレクタプレート３０２は、チャンバ上部１１２又はその他のチャンバコンポーネントに連結されてもよく、リフレクタプレート３０２の形状及び寸法は、基板１４０の形状及び寸法に近似し得る。例えば、リフレクタプレート３０２は、基板１４０の直径に似た直径を有する実質的に円形の形状であってもよい。しかしながら、リフレクタプレート３０２の形状及び寸法は、特定の急速熱処理の変数に応じて、基板１４０の形状及び寸法と異なる場合があると考えられている。リフレクタプレートは、急速熱アニーリング処理で一般的な温度に耐えるのに適切な材料から形成され得る。例えば、リフレクタプレートは、石英材料又はその他の似たような材料であってもよい。さらに、リフレクタプレート３０２は、温度センサ１１７による温度測定を改善するため、フィルタ素子が組み込まれてもよく、又は、表面にフィルタがコーティングされてもよい。

［００４４］リフレクタプレート３０２は、その中に形成された開口４０１をさらに有し得る。開口４０１は、所望の実施形態に応じて様々な形状であってもよい。さらに複数の開口が、形成されてもよく、又は、リフレクタプレート３０２によって画定されてもよい。図示の実施形態では、開口４０１は、リフレクタプレート３０２の中心４０６の周りから径方向に外側に延在し得る。図示の実施形態は、開口４０１が、リフレクタプレート３０２の外周端まで延在しないことを示し、むしろ、開口４０１がリフレクタプレート３０２によって完全に囲われ且つ画定されていることを示す。

［００４５］図４Ａの放射モジュール２０１は、開口４０１と位置合わせされてリフレクタプレート３０２に連結されている。放射モジュール２０１及びリフレクタプレート３０２の概略的部分平面図を示す図４Ｂで示された別の実施形態では、開口４０１は、リフレクタプレートの中心４０６から端部にかけて、リフレクタプレート３０２の半径の実質的全体に沿って延在し得る。本実施形態では、開口４０１がセクタを表し得るので、リフレクタプレート３０２の外周は非連続的であってもよい。

［００４６］図５Ａ〜５Ｅは、本明細書に記載された様々な実施形態に係る、様々なリフレクタプレートの概略的平面図を示す。概して、以下に記載されたリフレクタプレートは、基板回転能力を有する、放射熱源及びレーザ源を用いる急速熱処理システムで利用されてもよい。リフレクタプレートの開口は、開口を通して基板が曝されるレーザ放射の滞留時間及び出力を補正するように構成されてもよい。特定の実施形態では、中心から端部への斬新的な開口幅が、放射の滞留時間を補正するために利用され得る。セクタに近似する開口を有する実施形態では、セクタの角度測定値は、約０．０１°と約２０°との間であり得る。概して、中心から端部にかけてのレーザ放射のパワー密度は、一定であるか、直線状に増加するか、又は指数関数的に増加するか、又はこれらの組み合わせであってもよい。

［００４７］図５Ａは、開口４０１を画定する本体５０２を有するリフレクタプレート３０２を示す。本実施形態では、開口４０１はセクタに近似するが、セクタの原点は、リフレクタプレート３０２の中心４０６からオフセットされる。基板の中心において、回転基板のための放射モジュール２０１からのレーザ放射の滞留時間は、非常に長いと考えられている。基板の中心を加熱し過ぎてしまうという潜在的な問題に対処するため、開口４０１をリフレクタプレート３０２の中心４０６からオフセットしてもよい。基板の中心がレーザ放射に直接的に曝露されることを避けるように、開口がリフレクタプレート３０２の半径よりも微妙に短い距離延在すると想定すると、基板の中心は、横方向の熱拡散を介して、適切にレーザ放射に曝露され得る。さらに、開口４０１を通り、基板の半径に沿ったレーザのパワー密度は、レーザ出力、開口形状、及び／又はレーザ放射が基板に達する前にレーザ放射を修正するために使用される光学系によって調節することができる。それにより、基板の中心から端部にかけて均一なアニールプロファイルが生じる。

［００４８］図５Ｂは、開口４０１を画定する本体５０４を有するリフレクタプレート３０２を示す。本実施形態では、開口４０１は、中心がオフセットした状態で、図５Ａに関連して説明された開口４０１に似たセクタに近似するが、この開口４０１は、リフレクタプレート３０２の中心４０６の周りまで延在し、開口４０１に隣接する実質的に円形の開口５０６が形成される。本実施形態では、基板に沿って中心から端部にかけて、レーザ放射のパワー密度を調節することができ、それにより、円形開口５０６によって露出した基板の中心領域が連続的に曝露されるが、その密度は、リフレクタプレート３０２の端部に向かって半径に沿った他の領域に比べて低い。本実施形態では、パワー密度は、基板の中心から基板の外周まで増大するように輪郭形成されてもよい。

［００４９］図５Ｃは、開口４０１を画定する本体５０８を有するリフレクタプレート３０２を示す。本実施形態では、開口４０１は、実質的に形状がリボン状であるか、又は長方形である。開口４０１は、リフレクタプレート３０２の中心からリフレクタプレートの外周まで延在し得る。本実施形態では、レーザ放射のパワー密度は、輪郭形成されたパワー密度であってもよく、基板の中心から基板の端部まで実質的に線形に増大する。ここでは、滞留時間の差を補正するために開口の曝露領域を用いる代わりに、パワーの輪郭形成が、基板の中心の近くの領域と基板の端部の領域との滞留時間の差の原因となり得る。

［００５０］図５Ｄは、開口４０１を画定する本体５１０を有するリフレクタプレート３０２を示す。本体５１０は、単一の円盤状構造であってもよく、又は、２つのプレートによって画定された外周の一点で接合された、２つの個別のプレートであってもよい。別の実施形態では、本体５１０は、リフレクタプレートの直径に沿って延在し得る開口４０１を画定する２つの半円形プレートであってもよい。本実施形態では、基板の半径又は直径にわたってレーザ放射のパワー密度が一定であることを想定すると、基板の回転の間、滞留時間は、約１８０°隔てて最大及び最小となる。代替的に、基板の中心がレーザ放射に恒常的に曝露される傾向があるので、基板の中心から基板の端部にかけて増大するようパワー密度が輪郭形成されてもよい。

［００５１］図５Ｅは、開口４０１を画定する本体５１２を有するリフレクタプレート３０２を示す。この実施形態では、開口４０１は、二重開口である。セクタに近似する第１の開口は、リフレクタプレート３０２の中心から延在してもよく、セクタに近似する第２の開口は、第１の開口から反対側に、リフレクタプレート３０２の中心から延在してもよい。本体５１２は、単一の円盤状構造であってもよい。代替的に、２枚プレート構造は、開口４０１を画定するよう構成された寸法で、リフレクタプレート３０２の中心４０６で接合されてもよい。リフレクタプレートの中心４０６から外周までの開口４０１の斬新的増大により、開口を通して伝播するレーザ放射のパワー密度は、中心から端部にかけて実質的に一定であり得る。

［００５２］上述の実施形態では、基板が完全に１回転すると、基板の領域がレーザ放射に２度曝露される。したがって、基板の回転ごとに複数のフラッシュアニールを達成することができる。さらに、１回の基板回転の間、放射曝露の頻度を増やすために、３つの開口、４つの開口、５つ以上の開口を用いてもよいと考えられている。フラッシュオンスパイク急速熱処理の間にフラッシュアニールの頻度を増やすことが、低熱拡散、浸透の浅さ、放射の迅速な消散の結果として生じる基板の変形を引き起すことなく、均一性に有益であり得ると考えられている。

［００５３］図６Ａは、本明細書に記載された実施形態に係る、バッチ基板支持体（ｂａｔｃｈ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｐｐｏｒｔ）６００の概略断面図を示す。回転急速熱処理の間、バッチ基板支持体６００は、２つ以上の基板１４０を担持するように適合された環状リング１１１を含み得る。同時に複数の基板１４０を熱処理するために、バッチ基板支持体６００が、本明細書に記載されたチャンバ１００、３００内で使用されてもよい。基板１４０は、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、又は、４インチ基板のようなより小さな基板であってもよい。

［００５４］図６Ｂは、本明細書に記載された実施形態に係る、図６Ａのバッチ基板支持体６００の概略平面図を示す。図示されているように、環状リング１１１は、複数の基板１４０を支持するように構成されている。基板は、チャンバ３００などの処理チャンバ内のレーザ放射に曝露されてもよく、リフレクタプレート３０２は、フラッシュアニール処理の間、放射曝露の均一性を改善するために、１つ又は複数の開口４０１で構成されてもよい。

［００５５］まとめると、本明細書に記載された実施形態は、フラッシュオンスパイクアニール処理のための装置に関する。レーザ放射パワー及び滞留時間の変数は、様々な開口設計を有するリフレクタプレートによって調節され得る。この様々な開口設計は、アニーリングの間に非均一な加熱プロファイルを生じさせ得る中心から端部にかけての曝露の滞留時間の差を補正するように構成されている。さらに、１つ又は複数の開口を有するリフレクタプレートを用いて、放射加熱とレーザ加熱との組み合わせを利用することにより、改善されたフラッシュアニール処理がもたらされ、それに熱拡散時間及び温度上昇の改善が伴う。本明細書に記載された実施形態は、２つ以上の処理操作の間に温度差がある基板処理操作に利用されてもよい。例えば、堆積処理、堆積及びトリートメント（すなわち、ドーピング）処理、並びに堆積及びエッチバック処理では、本明細書に記載された実施形態に係る処理の各操作の間、基板の温度の調節に有用性が見出され得る。したがって、本明細書に記載された実施形態は、フラッシュオンスパイクアニール処理、及びアニーリング以外のその他の基板処理操作に有用性をもたらすと考えられている。

［００５６］以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案してもよい。本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

1. 基板を処理するための装置であって、
   内部空間を画定するチャンバ、
   前記内部空間の中に配置された放射熱源、
   前記放射源に隣接して前記内部空間の中に配置された回転可能支持体、
   前記基板支持体に隣接して前記内部空間の中に配置されたレーザ源、及び
   前記放射源と前記レーザ源との間で前記内部空間の中に配置された窓
   を備えている、装置。
2. 前記レーザ源が、連続波レーザ源、パルスレーザ源、ファイバレーザ源、及びこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数を含み、前記レーザ源が、平行移動機構に連結されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記レーザ源から放出された放射が、前記チャンバ内で処理されている基板の半径に近似する、請求項１に記載の装置。
4. 前記レーザ源から放出された放射が、基板のセクタに近似する、請求項１に記載の装置。
5. 前記レーザ源から放出された放射が、基板の中心領域から前記基板の外周にかけて増大する輪郭形成されたパワー密度を有する、請求項１に記載の装置。
6. 前記レーザ源から放出された前記放射が、前記セクタの原点から前記セクタによって画定された円弧にかけて増大する輪郭形成されたパワー密度を有する、請求項４に記載の装置。
7. 基板を処理するための装置であって、
   内部空間を画定するチャンバ、
   前記内部空間の中に配置された放射熱源、
   前記放射源に隣接して前記内部空間の中に配置された回転可能支持体、
   前記基板支持体に隣接して前記内部空間の中に配置されたレーザ源、及び
   前記レーザ源と前記基板支持体との間で前記内部空間の中に配置されたリフレクタプレートであって、その中に形成された１つ又は複数の開口を有する、リフレクタプレート
   を備えている、装置。
8. 前記リフレクタプレートが、実質的に円形である、請求項７に記載の装置。
9. 前記１つ又は複数の開口が、前記リフレクタプレートのセクタに近似する、請求項８に記載の装置。
10. 前記セクタの角度測定値が、約０．０１°と約２０°との間である、請求項９に記載の装置。
11. 前記レーザ源から放出されたビームが、前記１つ又は複数の開口を通して伝播するように、前記レーザ源が、前記１つ又は複数の開口に隣接して位置付けされる、請求項７に記載の装置。
12. 前記レーザ源から放出された前記レーザビームが、前記リフレクタプレートの半径に近似する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記レーザビームが、前記リフレクタプレートの中心領域から前記リフレクタプレートの外周にかけて増大する輪郭形成されたパワー密度を有する、請求項１１に記載の装置。
14. 前記リフレクタプレートが、前記レーザ源から放出された放射の波長に対して不透過である材料から形成されている、請求項７に記載の装置。
15. 基板を処理するための装置であって、
    内部空間を画定するチャンバ、
    前記内部空間の中に配置されたランプ放射源、
    前記ランプ放射源に隣接して前記内部空間の中に配置された回転可能支持体であって、複数の基板を支持するように寸法形成された、回転可能支持体、
    前記基板支持体に隣接して前記内部空間の中に配置されたレーザ源、
    前記ランプ放射源と前記レーザ源との間で前記内部空間の中に配置された窓、及び
    前記レーザ源と前記窓との間で前記内部空間の中に配置された円形リフレクタプレートであって、その中に形成された１つ又は複数のセクタ形状の開口を有する、円形リフレクタプレート
    を備えている、装置。

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