JP2018536988A - ミリ秒アニールシステムにおける基板支持 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2015年12月30日に出願された、米国仮特許出願第62/272,841号、発明の名称「Wafer Support in a Millisecond Anneal System」の優先権の利益を主張するものであり、この文献は参照によって本願に組み込まれる。
本発明は、一般的に、基板、例えば半導体基板を処理するために使用される熱プロセスチャンバに関し、より詳細にはミリ秒アニール熱プロセスチャンバに関する。
本発明の例示的な態様は、半導体基板のミリ秒アニール中の半導体基板(例えば、ウェハ)の支持に関する。説明および考察を目的として、本発明の態様を、「ウェハ」または半導体ウェハを参照しながら考察する。当業者であれば、本明細書における開示内容によって、本発明の例示的な態様を、任意のワークピース、半導体基板または他の適切な基板に関連させて使用できることを理解するであろう。数値と関連させた「約」という語の使用は、記載された数値の10%以内を表す。
例示的なミリ秒アニールシステムは、集中的で短時間の露光を提供して、例えば約104℃/sを上回ることができる割合で、ウェハの上面を加熱するように構成することができる。図1には、ミリ秒アニールシステムを使用して達成される、半導体基板の例示的な温度プロフィール100が示されている。図1に図示されているように、半導体基板(例えば、シリコンウェハ)のバルクが、傾斜フェーズ102中に中間温度TIに加熱される。中間温度TIは、約450℃〜約900℃の範囲であってよい。中間温度TIに達すると、半導体基板の上面を、非常に短い集中的な閃光に晒すことができ、その結果、約104℃/sまでの加熱の割合が得られる。窓110は、短い集中的な閃光中の、半導体基板の温度プロフィールを示す。曲線112は、閃光による露光中の、半導体基板の上面の急速な加熱を示す。曲線116は、閃光による露光中の、半導体基板のその他の部分またはバルクの温度を表す。曲線114は、ヒートシンクとして機能する半導体基板のバルクを介する、半導体基板の上面の伝導冷却による急速な冷却を示す。半導体基板のバルクは、基板に関する高速な上面冷却速度を生じさせるヒートシンクとして機能する。曲線104は、冷却剤としてのプロセスガスを用いる、熱放射および熱対流による半導体基板のバルクの緩慢な冷却を示す。本明細書において使用されているように、「約」という語は、数値と関連させて使用される場合、記載された数値の30%以内を表す。
本発明の例示的な態様は、ウェハ面法線測定値を使用することによって、ミリ秒アニールプロセス中の半導体基板(例えば、ウェハ)の変形および/または応力分布を推定するための方法に関する。方法を、例えば、ウェハ面法線測定値および/または表面温度測定値に基づいて、1つまたは複数のプロセッサ回路によって実施することができる。方法は、時間にわたる半導体基板の形状および運動を規定するモデルを生成することができ、またモデルを使用することによって、支持ピンとの接触点における局所的な接触応力を推定することができる。幾つかの実施の形態においては、半導体基板にわたる応力分布を推定するために、温度測定値をモデルと共に使用することができる。
C+=minαij∈R(C) (1.3)
であり、ここでC+は、Cの極小値、または場合によってはCの最小値であり、また極小化は、実数Rに限定される多項式係数に関する。この極小化を、任意の数の非線形極小化法を使用して達成することができる。
Qn(x,z,tn)=Pn(x,z,tn)−Pn(x,z,t0) (1.11)
によって与えることができ、ここで、Qn(x,z,tn)は、時点tnにおける補正された多項式表面近似であり、t0は、平坦なウェハに関連付けられた時点を特定する。
本発明の例示的な態様によれば、基板の表面が、例えば相対的な速度で支持ピンと接触した際に基板が受ける接触応力を低減することができる。より詳細には、幾つかの実施の形態においては、湾曲部の広がりが接触点におけるウェハ面法線の変化する角度に適応するように支持ピンの曲率半径を大きくすることによって、かつ/またはウェハ表面と接触する領域にわたり支持ピンの表面の平滑度を高めることによって、例えば石英支持ピンを火炎研磨して高めることによって、接触応力を低減することができる。
ROC=(d/2)/sinθmax
を使用することによって求めることができる。図16には、本発明の実施例による、支持ピン510の球状表面515に関するd/2およびθmaxの例が示されている。
Claims (20)
- ミリ秒アニールシステムにおいて、
ウェハ支持プレートを有しているプロセスチャンバと、
基板を支持するように構成されている前記ウェハ支持プレートから延びる複数の支持ピンと、
を含んでおり、
前記複数の支持ピンのうちの少なくとも1つは、前記基板との接触点における基板面法線の変化する角度に適応するための球状表面プロフィールを有している、
ミリ秒アニールシステム。 - 前記球状表面プロフィールは、前記基板との接触点における前記基板面法線の最大角度に少なくとも部分的に基づいて求められた範囲を有している、
請求項1記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記球状表面プロフィールは、少なくとも2倍の最大角度に関連付けられた範囲を有している、
請求項2記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記最大角度は、約2°〜約8°の範囲内にある、
請求項2記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記複数の支持ピンは、基板の中心に対して相対的な第1の半径方向の距離に配置されている第1の支持ピンと、前記基板の中心に対して相対的な第2の半径方向の距離に配置されている第2の支持ピンと、を含んでおり、前記第2の半径方向の距離は、前記第1の半径方向の距離よりも長い、
請求項1記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記第1の支持ピンは、第1の範囲を備えた球状表面プロフィールを有しており、前記第2の支持ピンは、第2の範囲を備えた球状表面プロフィールを有しており、前記第2の範囲は、前記第1の範囲よりも大きい、
請求項5記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記球状表面プロフィールは、研磨されている、
請求項1記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記支持ピンは、石英材料を含んでいる、
請求項1記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記支持ピンは、前記球状表面プロフィールを支持するベース構造を含んでいる、
請求項1記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記ベース構造は、垂直ベース構造である、
請求項9記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記ベース構造は、傾斜ベース構造である、
請求項9記載のミリ秒アニールシステム。 - 前記ベース構造は、T字形の横断面を有している、
請求項9記載のミリ秒アニールシステム。 - ミリ秒アニールシステムにおける支持構造に由来する、基板における局所的な接触応力を求めるための方法において、
1つまたは複数のプロセッサ回路によって、所定の期間にわたり基板に関する複数の面法線推定値を取得するステップと、
前記1つまたは複数のプロセッサ回路によって、前記複数の面法線推定値に少なくとも部分的に基づいて、時間にわたる前記基板の底面プロフィールを規定するモデルを生成するステップと、
前記1つまたは複数のプロセッサ回路によって、前記モデルに少なくとも部分的に基づいて、前記基板と支持構造との間の接触点における局所的な接触応力を表すデータを求めるステップと、
を含んでいる方法。 - 前記方法は、前記局所的な接触応力を表すデータに少なくとも部分的に基づいて、熱処理を変更するステップを含んでいる、
請求項13記載の方法。 - 前記1つまたは複数のプロセッサ回路によって、接触点における局所的な接触応力を表すデータを求めるステップは、
前記1つまたは複数のプロセッサ回路によって、前記モデルを使用して、前記底面プロフィールの、前記支持構造との交差を識別するステップと、
前記1つまたは複数のプロセッサ回路によって、前記交差に基づいて、前記支持構造との接触点を求めるステップと、
を含んでいる、
請求項13記載の方法。 - 前記1つまたは複数のプロセッサ回路によって、接触点における局所的な接触応力を表すデータを求めるステップは、前記1つまたは複数のプロセッサ回路によって、前記支持構造との接触速度を求めるステップを含んでいる、
請求項15記載の方法。 - 前記1つまたは複数のプロセッサ回路によって、接触点における局所的な接触応力を表すデータを求めるステップは、前記接触点および前記接触速度に基づいて、前記局所的な接触応力を推定するステップを含んでいる、
請求項16記載の方法。 - 前記方法は、前記モデルに少なくとも部分的に基づいて、前記基板にわたる応力分布を推定するステップを含んでいる、
請求項13記載の方法。 - 前記応力分布を、前記基板に関連付けられた複数の温度測定値に少なくとも部分的に基づいて推定する、
請求項18記載の方法。 - 前記支持構造は、支持ピンを含んでいる、
請求項13記載の方法。
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