(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを熱処理するための方法において、
半導体ウェハを複数のランプと関連した熱処理チャンバ内に配置し、前記半導体ウェハが、半径方向軸線に沿って少なくとも１つの局部領域を規定しており、
所定の熱サイクルに従って、前記半導体ウェハの温度を所定の温度に調節し、前記所定の熱サイクルが、前記半導体ウェハが前記複数のランプによって加熱される加熱段階を含んでおり、
前記所定の熱サイクルの少なくとも１つの段階中に、前記所定の温度からの前記少なくとも１つの局部領域の温度偏差を最小限にするように前記半導体ウェハの前記少なくとも１つの局部領域のうちの少なくとも１つの温度を選択的に制御するために半導体ウェハの下方にガスを提供するステップから成り、前記少なくとも１つの局部領域の前記温度を、前記所定の熱サイクルの加熱段階中に低下させることを特徴とする、半導体ウェハを熱処理するための方法。
【請求項２】
温度検出装置を使用して、前記少なくとも１つの局部領域の温度を監視し、前記温度検出装置が、制御装置に関連しており、前記温度検出装置から前記制御装置によって受け取られた情報に基づいて、前記所定の熱サイクルに従って、前記少なくとも１つの局部領域の温度を制御するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの局部領域の温度を選択的に制御するために使用されるガスが、前記半導体ウェハの下方に配置された装置によって供給される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ガスの温度を制御するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ガスの流量を制御するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記温度偏差が、１００℃以下である、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記温度偏差が、２５℃以下である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの局部領域が、前記半導体ウェハの横断面の５０％以下を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの局部領域が、前記半導体ウェハの横断面の２５％以下を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの局部領域が、前記半導体ウェハの横断面の１５％以下を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記所定の熱サイクルが、冷却段階を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの局部領域の前記温度を、前記所定の熱サイクルの前記冷却段階中に上昇させる、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
半導体ウェハを熱処理するための装置において、
少なくとも１つの半導体ウェハを収容するようになっている熱処理チャンバが設けられており、前記半導体ウェハが、半径方向軸線に沿って少なくとも１つの局部領域を規定しており、該少なくとも１つの局部領域が、前記半導体ウェハの横断面の５０％以下を含んでおり、
前記チャンバに収容された半導体ウェハを加熱するための、前記熱処理チャンバに関連した複数の光エネルギ源が設けられており、
前記半導体ウェハの少なくとも１つの局部領域の温度を調節するための複数のガスノズルが設けられており、該複数のガスノズルが、前記半導体ウェハの下方に配置されており、前記半導体ウェハの下方に配置された反射装置が設けられており、前記複数のガスノズルが、前記反射装置を貫通していることを特徴とする、半導体ウェハを熱処理するための装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの局部領域の温度を決定するための温度検出装置が設けられており、
該温度検出装置に関連した制御装置が設けられており、該制御装置が、前記温度検出装置から制御装置によって受け取られた情報に基づき、所定の熱サイクルに従って前記少なくとも１つの局部領域の温度を調節するようになっている、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
半導体ウェハを熱処理するための装置において、
少なくとも１つの半導体ウェハを収容するようになっている熱処理チャンバが設けられており、前記半導体ウェハが、半径方向軸線に沿って少なくとも１つの局部領域を規定しており、該少なくとも１つの局部領域が、前記半導体ウェハの横断面の５０％以下を含んでおり、
前記チャンバに収容された半導体ウェハを加熱するための、前記熱処理チャンバに関連した複数の光エネルギ源が設けられており、
前記半導体ウェハの前記少なくとも１つの局部領域の温度を調節するための複数のガス出口を含むガスパイプが設けられており、該ガスパイプが、前記半導体ウェハの上方にかつ前記複数の光エネルギ源と前記半導体ウェハとの間に配置されており、前記ウェハの縁部に対応する隣接するガス出口の間の距離が前記ウェハの中央に対応する隣接するガス出口の間の距離よりも小さくなるように、ガス出口の数がウェハの中央から外方へ増加するように、前記ガス出口が位置決めされていることを特徴とする、半導体ウェハを熱処理するための装置。
【請求項１６】
前記ガスパイプが、サファイアおよび石英から成る群から選択された材料から形成されている、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
ウェハ回転機構が設けられている、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
前記熱処理チャンバ内に半導体ウェハを包囲する保護リングが設けられている、請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
前記ガスパイプに少なくとも部分的に収容された内側のガスパイプが設けられており、該内側のパイプが、前記半導体ウェハの少なくとも１つの外方の局部領域にガスを分配するように位置決めされている、請求項１５記載の装置。
【請求項２０】
前記ガスパイプが、ガス出口の少なくとも２つのラインを含んでいる、請求項１５記載の装置。
【請求項２１】
前記ガス出口のうちの少なくとも１つが、前記半導体ウェハの半径方向軸線に対して６０°〜１２０°の角度で位置決めされている、請求項１５記載の装置。
【請求項２２】
前記ガス出口のうちの少なくとも１つが、前記半導体ウェハの半径方向軸線に対して９０°の角度で位置決めされている、請求項１５記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの局部領域の温度を決定するための温度検出装置が設けられており、
該温度検出装置に関連した制御装置が設けられており、該制御装置が、前記温度検出装置から制御装置によって受け取られた情報に基づき、所定の熱サイクルに従って前記少なくとも１つの局部領域の温度を調節するようになっている、請求項１５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】    発明の分野
本発明は、概して半導体ウェハ等の基板を加熱処理するための方法および装置に関する。
【０００２】    発明の背景
ここで使用されている熱処理チャンバは、半導体ウェハ等の対象物を急速に加熱する装置を指している。このような装置は、通常、半導体ウェハを保持するための基板ホルダと、ウェハを加熱するためのエネルギを放射する光源等の熱エネルギ源とを有している。加熱処理中に、半導体ウェハは、予め設定された温度管理に従って、制御された条件下で加熱される。加熱処理中に半導体ウェハの温度を監視するために、熱処理チャンバは通常、高温計等の温度検出装置をも有しており、この温度検出装置は、選択された波長帯における半導体ウェハによって放射される放射を検出する。ウェハによって放射される熱放射を検出することによって、ウェハの温度を相当な精度で算出することができる。
【０００３】  多くの半導体加熱プロセスはウェハを高温に加熱する必要があるために、ウェハがデバイスへ製造される時に様々な化学的および物理的反応が生じる可能性がある。プロセスの１つのタイプである急速熱処理中に、半導体ウェハは、通常、光源の列によって、例えば約４００℃〜約１２００℃の温度にまで、通常は数分以下だけ加熱される。
【０００４】
例えば、従来では、半導体ウェハは所定の熱サイクルに従って加熱された。例えば、ウェハは、最初の温度から所望の温度にまで極めて急速な加熱速度で加熱された。次いでウェハは、所望の工程を行うのに十分な時間だけ、所望の温度で維持された。例えば、これらの熱サイクル中に、ウェハをアニールすることができるかまたは、酸化膜等の様々な被膜および皮膜をウェハ上に堆積させることができる。熱サイクルを完了させるために、光源はスイッチがオフされ、これにより、ウェハを、所定の時間だけ所望の温度で維持した後に冷却することができた。概して、光源を単に除去するかまたは光源のスイッチを切ることによって、ウェハを冷却することができた。さらに、場合によっては、ウェハを冷却するために冷却装置も使用された。
【０００５】
近年、より薄く、より均一な層を有しており、またより効率的でかつ動作出力が少なくてすむ集積回路を形成することが重要視されている。この点に関して、近年の対象は、熱処理チャンバ内で被膜および皮膜をより正確に形成することのみならず、チャンバ内の熱サイクル、例えば温度ランプアップ、定常温度および冷却を完了させるのに要する時間を短縮することに向けられている。概して、所望の結果を達成するために、ウェハは可能な限り均一に加熱および冷却されなければならない。
【０００６】  しかしながら、半導体ウェハを加熱および冷却することに関する１つの問題は、ウェハの温度分布が種々異なるウェハ箇所において一様でない虞があるために、全体的な加熱および冷却の均一性が低下してしまうということである。例えば、慣用の処理システムを使用してシリコンウェハ上に酸化膜を形成する場合に、ウェハの温度分布は、通常、所望の均一温度からの偏差が生じ、これは、使用されるヒータのタイプ、チャンバのジオメトリ等の様々な要因によるものである。これらの偏差は、通常、ウェハの特定の領域のみに局部化されている。例えば、局部的な温度偏差は、加熱サイクルのランプダウンおよびランプアップ段階中に生じる可能性がある。このような段階中に、ウェハの局部的な外方領域は、局部的な中央領域よりも急速に加熱または冷却する傾向を有している。これにより、ウェハ全体の温度分布の不均一化が引き起こされる。
【０００７】  このような局部的な温度偏差は、通常、数度のオーダの大きさでありかつウェハの数センチメートルの領域に局部化されている。特に、急速熱処理において、偏差は、通常、目標の均一温度から約０．１％〜約１０％の範囲で生じる。例えば、慣用の急速熱処理システムで生じる通常の局部的な偏差は、約１０００℃の目標処理温度に対して約５℃である。
【０００８】  これに関して、急速熱処理チャンバ内でウェハを冷却および加熱するための装置およびプロセスを改善することが現在必要とされている。特に、ウェハの温度分布の偏差を最小限にするために、半導体を局部冷却および／または局部加熱することができる急速熱処理チャンバが現在必要とされている。
【０００９】    発明の概要
本発明は、従来の構成および方法の前述の欠点およびその他の欠点を認識しかつこれらに取り組む。
【００１０】  したがって本発明の目的は、半導体ウェハ等の対象物を加熱処理するための方法および装置を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、所定の熱サイクル中にウェハの局部領域を加熱および冷却することができる、半導体ウェハを加熱処理するための装置および方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、所定の熱サイクル中に半導体ウェハの局部領域の温度を制御するための方法および装置を提供することである。
【００１３】  本発明のこれらおよびその他の目的は、集積回路の製造プロセス中に半導体ウェハを加熱処理するための装置を提供することによって達成される。この装置は、様々な作業のために、例えば、イオン注入後にウェハをアニールする若しくは、導電性材料、絶縁体および半導体材料から形成されるような半導体ウェハ上に被膜および皮膜を形成または半導体ウェハ上の被膜および皮膜をアニールするために使用することができる。装置は、半導体ウェハを収容する熱処理チャンバを有している。基板ホルダを、ウェハを保持しかつ回転させるために熱処理チャンバに収容することができる。ウェハを加熱するために、熱源を、熱処理チャンバに関連して配置することができる。熱源は、例えば、熱放射を放射する複数のランプであってよい。
【００１４】
本発明に従って、装置は、さらに半導体ウェハの局部領域を加熱および／または冷却するための装置を有している。ウェハの特定領域を局部加熱および／または局部冷却することによって、温度偏差を補正またはほぼ抑えることができる。特に、熱サイクルの特定の段階中にウェハを所定の温度に加熱することが通常望まれる。適当な処理結果（例えば、均一な酸化膜厚）を達成するために、概して、ウェハ全体はこの所定の温度で維持されなければならない。これに関して、本発明によれば、所定の温度におけるこれらの偏差を、ウェハに対してほぼ均一な温度分布が生じるように適当に補正することができる。
【００１５】  例えば、本発明の１つの実施例においては、局部加熱および／または局部冷却するための装置をウェハの下方に位置決めすることができる。この実施例においては、装置に１つまたは２つ以上のガス出口を装備することができ、これらの１つまたは２つ以上のガス出口は、ウェハに１つまたは２つ以上のガスを供給することができる。処理中に、これらのガスを、ウェハを加熱または冷却するために供給することができる。例えば、ランプアップ段階中にウェハを加熱している時に、ウェハの様々な局部領域（例えば、外方領域）をこれらのガスによって冷却することができ、これにより、均一な加熱を妨げるかもしれない“過熱”を補償する。
【００１６】  さらに、ウェハに対するガスの提供を制御するために、様々な制御機構を使用することもできる。例えばこのような制御機構の例としては、ガス流量を制御すること、ガス温度を制御すること、ガスのタイプを変更すること、２つまたは３つ以上のガスを使用すること、ガスの分散プロフィルを調節すること、ガスが放出される角度を変更すること、出口の位置を操作すること、ガス出口の直径を変更すること、ガス出口間の距離を変更すること、ウェハを特定の方向に回転させること、ガス出口を反射装置を貫通して取り付けることなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。さらに、これらおよびその他の制御機構は、１つまたは２つ以上の温度検出装置に関連するシステム制御装置を使用して自動調節することができる。
【００１７】  さらに、本発明の別の実施例は、局部加熱および／または局部冷却するためにガスパイプを使用している。必要とは限らないが、ガスパイプは、通常ウェハの上方に位置決めされている。加熱がランプによって妨げられないようにするために、ガスパイプは、概して、サファイアまたは石英等の透明材料から形成されている。さらに、上に説明した実施例と同様に、この実施例の装置にも１つまたは２つ以上のガス出口を装備することができ、これらの１つまたは２つ以上のガス出口は、ウェハの局部領域を加熱または冷却するために１つまたは２つ以上のガスを供給することができる。
【００１８】  さらに、上述した制御機構のいずれもガスパイプと共に使用することができる。しかしながら、その他の機構をこの実施例に従って使用することもできる。例えば、このような制御機構の例としては、ガスパイプの直径および／または長さを変更すること、ガスパイプを種々異なるセグメントに分けること、複数のガスパイプ（例えば、内側のパイプ）を使用すること、１つのガスパイプと共にガス出口の複数ラインまたは複数配列を使用することなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。さらに、上に説明した実施例と同様に、これらおよびその他の制御機構は、１つまたは２つ以上の温度検出装置に関連するシステム制御装置を使用して自動調節することができる。
【００１９】  本発明のその他の目的、特徴および態様を以下により詳細に説明する。
【００２０】    図面の簡単な説明
本発明の最良の態様を含む本発明の完全かつ実施可能な開示は、当業者に向けられており、添付図面を参照する本明細書の以下の部分により具体的に説明されている。
【００２１】
図１は、本発明に従う半導体ウェハを熱処理するための装置の１つの実施例の縦断面図である。
【００２２】  図２は、本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の１つの実施例の縦断面図である。
【００２３】  図３は、図２に示した装置の横断面図である。
【００２４】  図４は、実施例のグラフ図である。
【００２５】
図５は、本発明に従う半導体ウェハを熱処理するための装置の別の実施例の縦断面図である。
【００２６】  図６は、本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の別の実施例の縦断面図である。
【００２７】  図７は、図６に示した装置の横断面図である。
【００２８】  図８は、本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の択一的な実施例の縦断面図である。
【００２９】  図９（ａ）および図９（ｂ）は、本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の別の実施例の図である。
【００３０】  図１０は、本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の別の実施例の縦断面図である。
【００３１】  本明細書および図面において繰り返し使用されている参照符号は、本発明の同一または類似の特徴またはエレメントを表している。
【００３２】    典型的な実施例の詳細な説明
本説明は、典型的な実施例の説明のみであり、本発明のより広範な態様を制限しようとするものではなく、より広範な態様が典型的な実施例において実施されていることは当業者によって理解される。
【００３３】  概して、本発明は、熱処理チャンバ内でウェハを局部冷却および／または局部加熱するための装置および方法に関する。半導体ウェハを加熱するために、熱処理チャンバは、放射エネルギを放射する複数のランプ等の慣用の熱源を有することができる。さらに熱処理チャンバは、加熱後に半導体ウェハ全体を能動的に冷却するための冷却装置をも有することができる。
【００３４】  本発明に従って、熱源および／または冷却装置を、１つまたは２つ以上のウェハの“局部領域”に沿って温度偏差を補正するための装置と共に使用することもできる。例えば、装置は通常、半導体ウェハの選択された局部領域に熱ガスおよび／または冷却ガスを提供することができ、これにより“温度偏差”を補正する。
【００３５】  ここに使用されているように、“局部領域”とは、概して、基板の１つまたは２つ以上の軸線に沿って規定される別個の領域を指している。例えば、ディスク状のウェハは、このウェハの半径方向軸線に沿って規定される局部領域を有している。通常、この別個の領域は、基板の横断面の全領域の約５０％以下、具体的には全領域の約３５％以下、より具体的には全領域の２５％以下、最も具体的には全領域の約１５％以下である。
【００３６】
ここに使用されているように、"温度偏差"とは、概して、熱サイクルによって規定される所定の温度と、熱サイクルのある段階中における特定の局部領域の実際の温度との絶対的な差を指している。概して、本発明に関する温度偏差は約１００℃以下、具体的には約５０℃以下、より具体的には約２５℃以下、最も具体的には５℃以下である。しかしながら、局部加熱および／または局部冷却は３℃以下、特に１℃以下の温度偏差に対して通常必要とは限らない。
【００３７】  概して、局部加熱および／または局部冷却を行うために使用される本発明の装置は、様々な形態を有しかつ種々異なる形式で機能することができる。例えば１つの実施例においては、装置は、ウェハの局部領域に熱ガスおよび／または冷却ガスを提供するためのガスジェットを有していることができる。さらに別の実施例においては、装置は、ウェハの局部領域に熱ガスおよび／または冷却ガスを分散させるノズルを含むガスパイプを有していることができる。
【００３８】
様々な利点および利益が本発明の装置およびプロセスにより達成される。例えば、本発明の装置を使用することにより、半導体ウェハの温度分布を、ランプアップ、定常状態およびランプダウン段階を含む熱サイクル全体を通じてほぼ均一な温度に維持することができる。ウェハの温度分布をほぼ均一な温度に維持することによって、結果として熱処理チャンバは、損傷の効率的なアニールを行いかつシリコン内のイオン注入された不純物を活性化させ、これにより、超薄被膜および皮膜を半導体ウェハ上に形成しかつ、以前に半導体ウェハ上に堆積された導電性または絶縁性の薄膜をアニールするように特に十分に適応させられる。さらに、本発明の熱処理チャンバは電気特性が向上した極めて均一な被膜および皮膜を形成することができる。
【００３９】  図１を参照すると、シリコン等の半導体材料から形成されるウェハを熱処理するための、本発明に従って形成されたシステム１０が示されている。システム１０は、様々な処理を行うためにウェハ１４等の基板を収容する処理チャンバ１２を有している。図示したように、ウェハ１４は、石英等の断熱材料から形成された基板ホルダ１５上に位置決めされている。チャンバ１２は、極めて急速に、慎重に制御された条件下でウェハ１４を加熱するように設計されている。チャンバ１２は、例えば、金属および／または透明材料を含む様々な材料から形成することができる。例えば、１つの実施例においては、チャンバ１２の全体または一部をステンレス鋼、真鍮またはアルミニウムから形成することができる。さらに、別の実施例においては、チャンバ１２の全体または一部（例えば、壁）を、石英またはサファイア等の透明材料から形成することができる。このような透明材料は、加熱ランプ（例えば、ハロゲンランプ）によって生ぜしめられる熱放射を用いて１つ以上の側からウェハ１４を加熱する場合に、特に有利であることができる。
【００４０】  幾つかの実施例においては、チャンバ１２は冷却システムをも有していることができる。例えば図１に示したように、チャンバ１２はこのチャンバの直径を取り囲むように巻き付けられた冷却導管１６を有している。導管１６は、水等の冷却流体を循環させ、冷却流体はチャンバ１２の壁を比較的低温に維持するために使用される。チャンバ１２は、ガスをチャンバに導入するためのおよび／またはチャンバを予め設定された圧力範囲に維持するためのガス入口１８およびガス出口２０を有していることもできる。例えば、ウェハ１４との反応のために、ガス入口１８を介してチャンバ１２内にガスを導入することができ、これにより、例えば酸化被膜、導電層などが形成される。一旦処理されると、次いでガスは、ガス出口２０を使用してチャンバから排気されることができる。
【００４１】  択一的に、いかなる望まないまたは望ましくない副反応がチャンバ内で生じるのを妨止するために、ガス入口１８を介してチャンバ１２に不活性ガスを供給することができる。別の実施例においては、ガス入口１８およびガス出口２０を、チャンバ１２を加圧するために使用することができる。望ましいならば、ガス出口２０またはウェハのレベルよりも下に位置決めされた付加的なより大きな出口を使用して、チャンバ１２内に真空を形成することもできる。
【００４２】  処理中に、１つの実施例においては、基板ホルダ１５はウェハ回転機構２１を使用してウェハ１４を回転させることができる。ウェハを回転させることにより、ウェハ面全体の温度均一性が向上させられ、ウェハ１４とチャンバに導入されたあらゆるガスとの接触が促進させられる。しかしながら、ウェハ以外に、チャンバ１２は、光学部分、皮膜、ファイバ、リボンおよびあらゆる特定の形状を有するその他の基板をも処理すると理解されるべきである。
【００４３】  熱源または加熱装置２２が、処理中にウェハ１４を加熱するためにチャンバ１２に関連して設けられている。加熱装置２２は、タングステンハロゲンランプ等の複数のランプ２４を有している。図１に示したように、ランプ２４はウェハ１４の上方に配置されている。しかしながら、ランプ２４はあらゆる特定の位置に配置されていてよいと理解されるべきである。例えばランプ２４を、ウェハ１４の下方、ウェハ１４の側方、またこれらの両方を組み合わせて配置することができる。したがって、望ましいならば、システム１０内に付加的なランプを設けることもできる。
【００４４】  概して、熱源としてランプ２４を使用すると有利である。例えばランプは、電気的エレメントまたは慣用のファーネス等のその他の加熱装置よりもはるかに高速の加熱および冷却速度を有している。ランプ２４は、瞬間的なエネルギを提供する急速等温処理システムを形成し、通常、極めて短くかつ十分に制御された始動期間を必要としている。ランプ２４からのエネルギの流れは、あらゆる時に急停止させることもできる。図示したように、ランプ２４には段階的なパワー制御装置２５が装備されており、この段階的なパワー制御装置は、ランプのいずれかによって放射される放射エネルギを増減させるために使用することができる。
【００４５】
熱サイクル中にウェハ１４の温度を監視するために、この実施例において、熱処理チャンバ１２は複数の放射検出装置２７を有している。放射検出装置２７は、対応する複数の光検出器３０に関連した複数の光ファイバまたはライトパイプ２８を有している。光ファイバ２８は、特定の波長でウェハ１４によって放射される熱エネルギを受け取るように構成されている。次いで、検出された放射の量が光検出器３０に伝送され、光検出器３０は、ウェハの温度を決定するための使用可能な電圧信号を発生し、ウェハの温度は、部分的にプランクの法則に基づいて算出することができる。１つの実施例においては、光検出器３０と組み合わされた各光ファイバ２８は高温計から成る。
【００４６】  概して、熱処理チャンバ１２は、１つまたは複数の放射検出装置を有していることができる。有利な実施例において、図１に示したように、熱処理チャンバ１２は、種々異なる箇所においてウェハの温度を測定する複数の放射検出装置を有している。次いで、種々異なる箇所におけるウェハの温度を知ることは、ウェハに提供される加熱および／または冷却の必要な量を制御するために使用することができる。
【００４７】  システム１０は、本発明のプロセス中に光ファイバ２８がウェハ１４によって放射される熱放射のみを検出し、ランプ２４によって放射される放射を検出しないように設計されるべきである。この点に関して、システム１０は、フィルタ３２を有しており、このフィルタ３２は、光検出器３０が作動する波長において、ランプ２４によって放射される熱放射がチャンバ１２に進入するのを妨止する。フィルタ３２は、ランプ２４をウェハ１４から隔離しかつチャンバの汚染を妨止するためにも働く。図１に示したフィルタ３２は、チャンバ１２と熱源２２との間に位置決めされた窓であってよく、例えば熔融シリカまたは石英から形成することができる。択一的な実施例においては、各ランプ２４を別個のフィルタによって覆うこともできる。
【００４８】  放射検出装置を使用する以外に、本発明のシステムにおいてその他の温度検出装置が使用されてよい。例えば、１箇所または複数箇所においてウェハの温度を監視するために、１つまたは２つ以上の熱電対がシステムに組み込まれていてよい。熱電対は、ウェハと直接接触するように配置されても、ウェハに隣接して配置されてもよく、ウェハから温度が推定されてよい。
【００４９】  さらに反射装置２６も、ウェハ１４に隣接してチャンバ１２内に収容されている。反射装置２６は、上に説明したように、対応する複数の光検出器３０に関連したライトパイプ２８に接続されている。さらにライトパイプ２８、高温計および／または熱電対は反射装置２６を貫通することもでき、これによりウェハ１４と反射装置２６との間の空間中の放射を検出するかまたはウェハ１４の温度を検出する。
【００５０】  概して、反射装置２６は、光検出器３０が作動する波長において、ウェハ１４によって放射される熱放射を反射するように設計されている。反射装置２６は、ウェハ１４によって放射される熱放射をウェハ１４の面と反射装置２６の面との間に複数回反射させる。
【００５１】  反射装置２６は、概して、ウェハによって放射された熱放射が反射させられる量を増大させるためにウェハ１４にできるだけ接近して配置されるべきである。しかしながら、通常、反射装置２６はウェハよりも低温であるので、反射装置をウェハに過度に接近させて配置することは、加熱プロセスを妨げるか若しくはウェハが一様な速度で加熱されるのを妨げる虞がある。ウェハ１４と反射装置２６との間の距離または間隔は、ウェハ１４のサイズに応じて選択される。直径２００ｍｍのウェハに対して、概して、反射装置２６をウェハ１４から約３ｍｍ〜約１５ｍｍの間隔を置いて配置することができる。特に、このウェハサイズに対して、反射装置は通常ウェハから約６ｍｍ〜約８ｍｍの間隔を置いて配置されている。より幅広い間隔は、より大きなウェハに対して有利であってよい。
【００５２】  反射装置２６は、極めて高い反射率、有利には、光ファイバ２８および光検出器３０によって放射がサンプリングされる波長において０．９以上の反射率を有しているべきである。反射装置２６は様々な材料から形成することができる。１つの有利な実施例においては、反射面は、ステンレス鋼等の金属基板を誘電体膜で被覆することによって形成されている。誘電体膜は、所望の波長において適切な反射率を有するように特に設計された多層の光学皮膜であることができる。このような皮膜は従来公知であり、California，Santa RosaのDeposition Sciences Inc.から入手することができる。
【００５３】  誘電体膜以外に、反射面は、透明な誘電体膜等の透明な保護膜により被覆された高研磨金属から形成することもできる。このような金属には金、銀およびニッケルが含まれる。しかしながら、特定の所望の波長に対して、金属面は、通常、上に説明した誘電体膜ほど反射性が高くない。さらに金属は、高温に加熱された時に処理チャンバ１２内の汚染を引き起こす虞がある。反射板の使用が米国特許第５８７４７１１号明細書により詳細に説明されており、該明細書は引用することにより本明細書に組み込まれる。
【００５４】  滑り防止リング（または保護リング）１７を本発明において使用することもできる。通常珪素、炭化珪素またはその他の同様の材料から形成される滑り防止リング１７は、概してウェハ１４を包囲するように設計されており、これによりウェハ１４はリング１７の内径の内側に位置決めされている。熱処理チャンバの作動中に、リング１７はヒータランプ２４によって放射されるエネルギを吸収し、次いで、このエネルギを再びウェハ１４の縁部に放射する。リング１７は、ウェハ１４の縁部によって放射された熱放射を再びウェハに反射することもできる。このようにして、受動的に加熱されたリングは、ウェハ１４の縁部における多少の熱損失を補償し、さらに処理ガスがチャンバを流過する時にウェハの対流冷却を抑えることができる。
【００５５】  システム１０は、さらに、例えばマイクロプロセッサであってよいシステム制御装置５０を有している。制御装置５０は、様々な箇所においてサンプリングされた放射量を表す電圧信号を光検出器３０から受け取る。制御装置５０は、受け取られた信号に基づいて種々異なる箇所におけるウェハ１４の温度を算出するように構成されている。
【００５６】  図１に示したシステム制御装置５０はランプパワー制御装置２５に関連していることもできる。この配置において、制御装置５０はウェハの温度を決定し、この情報に基づきランプ２４によって放射される熱エネルギ量を制御することができる。このようにして、慎重に制御された範囲内でウェハ１４を処理するために、反応器１２内の条件に関して瞬間的な調節を行うことができる。
【００５７】  本発明に従って、本発明のシステムは、概して、ウェハが加熱または冷却されている時に基板を局部加熱および／または局部冷却するための装置をも有している。したがって、加熱ランプの出力を制御するのに加えて、さらに、基板を局部加熱および／または局部冷却するための装置を、温度均一性を高めるために使用することができる。例えば１つの実施例においては、図１に示したように、熱処理チャンバ１２はウェハ１４の特定の領域を局部冷却および／または局部加熱するための装置６０を有していることができる。特に、図１−図２に示したように、少なくとも１つのガス出口（例えば、ジェットまたはノズル）６２がウェハ１４の下方に位置決めされかつ反射装置２６を貫通しており、これにより、半導体ウェハ１４の別個の区分または局部領域にガスが提供される。しかしながら、ガス出口６２は反射装置２６を貫通している必要がないことも理解されるべきである。実際には、出口６２は、ウェハ１４の底面の局部領域にガスを供給するようにあらゆる所望の形式で配置することができる。さらにガス出口６２は、ウェハ１４の側面または上面にガスを供給するように配置することもできる。
【００５８】  上に示した形式でガスを提供することによって、ウェハ１４の１つまたは２つ以上の局部領域の温度を制御することができる。例えば１つの実施例においては、半導体ウェハの局部領域の温度を下げるために、ガス出口６２によって冷却ガスを供給することができる。別の実施例においては、出口６２によって熱ガスを供給することができる。さらに、幾つかの実施例においては、種々異なる出口によって熱ガスと冷却ガスとの両方を同時に供給することができる。概して、基板を冷却または加熱するために通常使用されるあらゆるタイプのガスを本発明において使用することができる。本発明において使用することができるガスの例としては、窒素、アルゴンおよびこれらに類似のもの等の不活性ガス、またヘリウム、水素、酸素、これらの混合気およびこれらに類似のもの等の熱伝導率の高いガスなどが含まれる。
【００５９】
熱サイクル中にウェハの局部領域の温度に対する制御を行うために、概して様々なパラメータを制御することができる。例えば、１つの実施例においては、ウェハ１４の１つ以上の別個の領域に対して局部加熱および／または局部冷却を提供するためにガス出口６２の数を増やすことができる。これにより、ガス出口６２は半導体ウェハの様々な局部領域の温度に対するより良好な制御を行い、これにより、より良好な全体の温度均一性を可能にする。
【００６０】  さらに、幾つかの実施例においては、制御された局部加熱および／または局部冷却を可能にするために、出口６２の位置決めを制御することもできる。例えば、１つの実施例においては、ウェハの局部的な縁部領域をより多く冷却または加熱することが必要とされていてよい。これに応じて、ガス出口を、ウェハの外縁部に対応するように半径方向に位置決めすることができる。例えば１つの実施例においては、図３に示したように、出口の数がウェハの中央から外方で増加するように、出口６２を反射装置２６を貫通させて位置決めすることができる。さらに、別の実施例においては、ガス出口（図示せず）をウェハの中央のほぼ真下に位置決めすることもできる。
【００６１】  さらに、ウェハの局部加熱および／または局部冷却を制御するためにウェハの回転を使用することもできる。例えば、ウェハが回転させられている時に、出口を流過してチャンバ内に流入するガスは、外方に流れる傾向を有している。つまり、ガス流はウェハの底面に衝突して半径方向に広がるため、ウェハ上の対流冷却または対流加熱効果はウェハの半径方向箇所において最大である。他方で、ウェハが定置のままである場合には、ウェハ上の対流冷却または対流加熱効果は、ガス出口の上方または下方に配置されたウェハの半径方向の環状部において最大である。
【００６２】  場合によっては、本発明に従って個々のガス出口のガス流量を制御することもできる。ガス流量を制御することによって、本発明のシステムは、ウェハの各局部領域に対する制御性を向上させることができる。例えば図２に示したように、出口６２から流れるガスを個別に制御するために弁６５を使用することができる。しかしながら、従来公知のあらゆるガス流制御システムを本発明に従って使用することができると理解されるべきである。ガス流量を制御するのに加えて、出口を流過する各ガスの温度を制御することもできる。例えば図２に示したように、ガスを所望の温度に加熱するために加熱装置６７を使用することができる。ガスを所望の温度に冷却するために、同様に冷却装置も使用することができると理解されるべきである。さらに、種々異なるガスをガス出口６２の一部または全部に供給することもでき、これによりウェハの局部領域の温度に対する制御性が向上する。
【００６３】
さらに、単に反射装置上にガス出口が存在するだけで、ウェハの局部領域の温度に対する制御性を向上させることもできる。例えば、反射装置上にガス出口が存在することにより、概して、出口が装置を貫通している箇所において装置２６の反射率が低下する。反射率を低下させることによって、これによりガス出口６２は、これらの出口６２が占める反射装置の領域に対応するウェハの局部領域の温度を低下させることができる。したがって、局部領域にガスを供給するのに加えて、ガス出口６２は、局部領域に反射させられるエネルギを減少させることによって局部領域の温度に対する制御性を向上させることができる。この反射率の低下は、上に説明したように、熱サイクル中にウェハを冷却する時には特に有利であることができる。
【００６４】  さらに、ウェハの局部領域の温度に対する制御性をより向上させるために、対象物ウェハに対する各出口の放出角を調節することもできる。例えば、ウェハに対して９０°の角度にノズルを位置決めすることによって、ガスはノズルの真上に規定される局部領域に供給される。しかしながら、ノズルを４５°の角度に位置決めすることによって、例えばガスを、ノズルから退出し、ウェハの縁部により接近するように案内することができる。
【００６５】  上に説明した実施例以外に、局部冷却および／または局部加熱を様々な他の方法で達成することもできる。例えば、本発明の別の実施例においては、図５−図９に示したように、上に詳細に説明した熱処理チャンバ１２は、ランプ２４とウェハ１４との間に位置決めされた少なくとも１つのガスパイプ７０を有していることもできる。このようなパイプを流過しかつガス出口を退出するガスは、ウェハの局部領域に亘って流れることができ、これによりウェハを均一に加熱または冷却する。しかしながら、ガスパイプ７０は、択一的にウェハの下方に、またはウェハの上方に位置決めしながら付加的にウェハの下方に位置決めすることもできると理解されるべきである。
【００６６】  概して、本発明のガスパイプは様々な材料から構成することができる。例えば大多数の実施例においては、パイプ７０は石英またはサファイア等の透明材料から形成されており、これにより、ウェハ加熱時におけるガスパイプの影響を最小限にする。大多数の実施例において、ガスパイプは、さらに、ウェハ１４を回転させることができる回転機構２１（上に説明されている）と共に使用されている。ウェハを回転させることにより、上述の図１−図４に示した実施例のように、ガスパイプはウェハ１４の局部領域を加熱および／または冷却するのみならず、ランプダウン中にウェハ全体を冷却するのを補助することができる。
【００６７】  さらに、ガスパイプはあらゆる様々なサイズおよび／または形状に構成することができる。例えば、概して、ガスパイプ７０のあらゆる直径（横断面）を使用することができる。しかしながら、大多数の実施例において、特に線形ランプが使用されている場合には、ガスパイプ７０の直径はランプ２４の直径を超えない。具体的には、ガスパイプ７０の直径は、通常、このパイプ７０をランプ２４と平行な間隙内に位置決めすることができるように、２つの隣接するランプ２４間の距離よりも小さいかまたはこの距離に等しい。
【００６８】  さらにパイプ７０は、概して、あらゆる所望の長さを有していることもできる。大多数の実施例においては、パイプ７０は、少なくとも、パイプの一方の端部がウェハ１４の中央とほぼ整合するのに十分大きな長さを有している。しかしながら、幾つかの実施例においては、パイプ７０の長さが連続的である必要はない。例えば１つの実施例においては、パイプ７０の中央に隔壁を提供することができ、これによりパイプは２つのセグメントを有している。したがって、パイプの一方の端部を介して１つのガスを導入することができ、パイプの他方の端部を介して別のガスを導入することができる。さらにパイプは、３つの区分等のあらゆるその他の複数区分に分割することもできる。３つの区分（例えば、中間部と２つの端部）を有するパイプは、１つのガスをウェハの中央に、別のガスをウェハの縁部に提供することができる。このガス提供方法により、以下により詳細に説明する“フォトンボックス効果(photon box effect)”を最小限にするのを補助することができる。
【００６９】  概して、パイプ７０は、所望の温度制御を行うために様々な形式で位置決めすることもできる。例えば１つの実施例においては、パイプ７０はウェハ面に対して平行に配置されている。さらに、幾つかの実施例においては、ガスパイプ７０は、線形加熱ランプの方向および／またはウェハに対して垂直に配置することもできる。通常、ウェハ面に対するパイプ７０の距離は、このパイプの存在が処理結果に影響を及ぼさないようになっている。特に、処理チャンバのサイズに応じて、ウェハ面に対するパイプの距離は概して約０．５ｃｍ〜約１０ｃｍである。
【００７０】  さらにパイプ７０は、有利には、少なくともパイプ７０の一部分がウェハの回転の中心、例えばウェハの中央の真上に位置するように配置されている。しかしながら、回転速度（角速度）または、付加的なパイプが設けられているか否かに応じて、パイプ７０を、特定の距離だけ、例えば直径約３００ｍｍのウェハの中央から約５ｃｍ以下だけある方向にずらすこともできる。２つのパイプが使用されている場合には、これらのパイプがウェハの中央を中心として対称的に配置されていると有利である。
【００７１】
図６を参照すると、さらにパイプ７０は、概して、ウェハ面の局部領域に向けてガスを放出するための１つまたは２つ以上のガス出口７２（例えば、孔またはノズル）を有している。このような局部領域に対するガス供給により、熱サイクル中にウェハの温度均一性に対するより良好な制御を行うことができる。特に、上に説明した様々なガスのいずれかをガス出口７２を介して提供することができる。さらにガスパイプは、種々異なるガス出口を介して２つまたは３つ以上の種々異なるガスを放出してよい。これらの２つのガスは、同様のまたは互いに異なる熱ガス、冷却ガスまたはその他の処理ガスであってよい。
【００７２】  概して、ガス出口の直径は同様であっても、種々異なる直径であってもよい。例えば１つの実施例においては、ウェハ１４の縁部に対応する出口の直径がウェハ１４の中央に対応する出口の直径よりも大きい。このように直径を変化させることによって、出口の直径がウェハ等のディスク状の対象物に対応することができ、この場合にウェハの全熟容量は半径方向の距離と共に直線的に増大する。
【００７３】  さらに出口は、概して、ウェハ１４の局部領域にガスを放出するために様々な形式で位置決めすることもできる。例えば１つの実施例においては、出口７２を互いに対して等間隔に位置決めすることができ、これにより各出口はウェハ１４の特定の局部領域に対応している。他の実施例においては、ウェハ１４の縁部に対応する出口の数をウェハ１４の中央に対応する出口の数よりも多くすることができる。さらに、ウェハの縁部に対応する隣接するガス出口間の距離を、ウェハの中央に対応する隣接するガス出口間の距離と比べて縮小させることもできる。さらに、図５および図７に示したように、滑り防止リング（または保護リング）１７によって包囲されている場合には、ガス出口が冷却時にウェハと保護リングとの間の間隙の真上に位置決めされないようにすることが有利であってよい。しかしながら、ランプアップ中に、間隙の真上に配置されたガス出口は有利であってよい。さらに本発明のパイプは、ウェハとは別個に保護リングを冷却または加熱するためにも使用することができる。
【００７４】
上に説明したガス出口を適当に位置決めまたはサイズ決めすることによって、ウェハの局部領域の加熱および／または冷却を効果的に制御することができる。例えば、熱サイクルのランプアップまたはランプダウン段階中に、ウェハの縁部はウェハの中央よりも速く加熱または冷却する傾向を有している。この傾向は"フォトンボックス効果"として知られている。このフォトンボックス効果を補償するために、ガス出口を、ウェハの縁部により多くのガスを分配するように位置決めまたはサイズ決めすることができる。つまり、例えば、ランプアップ中に、ウェハ縁部の温度を制御して温度均一性を高めるためにより多くの冷却ガスを使用することができる。
【００７５】  概して、上に説明したガス出口は、特定の“分散プロフィル”においてガスを放出するように位置決めすることもでき、これにより温度均一性の制御を補助する。ここに使用されているように“分散プロフィル”という用語は、概して、特定のガス出口からのガスが接触する基板の領域を指している。ガス出口によって放出されるガスの分散プロフィルは、ウェハの温度均一性を付加的に制御するために選択されてよい。特にガス出口の位置は、通常、隣接するガス出口の分散プロフィルがウェハ面においてわずかに重なるように選択されている。これに関して、パイプのガス出口配列に沿って十分な均一性と共にウェハ全体が冷却および／または加熱され、これによりスリップ転位は生じない。この重なりは、上に説明したように、例えばガス流を制御すること、ガスパイプに沿って出口の位置を変えることなどによって様々な形式で制御することができる。例えば１つの実施例においては、ウェハ全体の温度分布の最大温度勾配は、約７００℃以上の高温において約１℃／ｃｍ以下であるはずである。
【００７６】  ガス出口がガスを放出する角度を、ガスの分散プロフィルを制御するために調節することもできる。例えば図９に示したように、ガス出口７２を、図９（ａ）の定方向矢印によって示されているようにウェハの回転方向とは逆に角度付けるかまたは、図９（ｂ）の定方向矢印によって示されているようにウェハの回転方向と一致して角度付けることができる。大多数の実施例においては、ガス出口はウェハに対して約６０°〜約１２０°の角度で位置決めされている。例えば図６に示したように、ガス出口７２はウェハに対して約９０°の角度で位置決めされている。さらに、幾つかの実施例においては、ガス出口７２をガスパイプ７０に可動に取り付けることもでき、これにより、処理中にガス放出角を変化させることができる。
【００７７】  本発明に従って、１つ以上のガスパイプをウェハにガスを供給するために使用することができる。例えば１つの実施例においては、図８に示したように、外側のガスパイプ８０が内側のガスパイプ８６を有していることもでき、この内側のガスパイプ８６は、外側のガスパイプのガス出口８２と接続するように配置されている。必要とは限らないが、この実施例において、内側のパイプ８６はウェハの縁部にガスを分配するように位置決めされており、これによりフォトンボックス効果を最小限にするのを補助する。具体的には、第１のガスが外側のガスパイプ８０を介してウェハの中央領域に向かって流れるのに対して、第２のガスは内側のガスパイプ８６を介してウェハの縁部領域に向かって流れる。第１および第２のガスは同様でも互いに異なるガスであってもよく、また互いに異なる冷却速度および／または加熱速度を提供するように制御することができる。例えば、各ガスの流れおよび／または温度を、ウェハの各局部領域に対してより良好な温度均一性を提供するために個別に制御することができる。
【００７８】  さらに、幾つかの実施例においては、ガスパイプはガス出口の１つ以上のラインを有していることもできる。例えば図１０に示したように、ガスパイプ９０はガス出口の３つのラインを有していることができる。特に、ガス出口９２の第１のライン９１はパイプ９０の底部に位置決めされており、また第２のライン１０１は、ガスパイプの第１の端部１０５から中央にまで延びているように、パイプ９０の底部の上方に位置決めされている。さらに、第３のライン１１１はパイプ９０の中間から第２の端部１１５にまで延びている。幾つかの実施例においては、第３のラインがさらに第２のライン１０１とほぼ同様の高さに位置決めされている。図示したように、第２のライン１０１および第３のライン１１１を、これらのラインの出口がライン９１の出口９２と一致するように位置決めすることができる。しかしながら、図示されていないが、ライン１０１，１１１は、ライン１０１および／または１１１の出口がライン９１の出口９２の間に若しくは出口９２に隣接して位置決めされるように配置することもできる。
【００７９】  複数ラインの使用は、概して、２つまたは３つ以上のガス流を使用するための適当な機構を提供することができる。特に、第１のガス流を第１のラインによってウェハに放出しかつ、第２のガス流を第２および第３のラインによってある角度でウェハに放出することができる。幾つかの実施例においては、これらのラインは、同様に種々異なる角度でガスを放出することもできる。概して、２つまたは３つ以上の流れのこのような使用により、多数の利点を提供することができる。例えば、ウェハの回転方向に応じて、一方の流れを予冷却流として作用させることができるのに対して、他方の流れを後冷却流として使用することができる。概して、ガス出口のラインはあらゆる形式で配置することができる。例えば１つの実施例においては、第２および第３のラインを第１のラインの真上に位置決めすることができる。さらに、同様にあらゆる複数のラインを使用することができると理解されるべきである。さらに、ラインのいずれかに、図８に示したような内側のガスパイプを設けることもできる。
【００８０】  本発明に従って、上述したようなあらゆる処理条件またはパラメータをシステム制御装置５０によって自動制御することができる。例えば、上により詳細に説明したように、ライトパイプ２８および検出器３０を、ウェハ１４の種々異なる局部領域における温度を決定しかつこれらの情報を制御装置５０に伝送するように構成することができる。次いで、制御装置５０は、所望の温度からの偏差を補正するために様々な処理条件のいずれかを適当に調節することができる。例えば１つの実施例においては、ウェハの局部領域の温度を、上に説明したような使用されるガスの流量、タイプ、温度などを自動調節することによって制御することができる。特に、弁６５および／または加熱装置６７を制御装置５０に関連させることができ、必要に応じて調節することができる。
【００８１】
実施例
熱サイクル中に温度偏差を最小限にするために本発明の装置および方法の能力が実演された。図４を参照すると、１１００℃で５０秒間の酸化処理を行った後のシリコンウェハの酸化膜厚の１２１箇所の測定点の半径方向分布が示されている。この実験においては、リング状のランプが使用され、約４つの同心リング状領域内に配置され、これらの領域は個別にパワー制御された。横座標は１２１箇所の測定点を示しており、数が増大するにつれて半径方向の距離が増大することを表している。局部冷却を行わずに（すなわち"閉"）、ランプを使用して加熱した場合における明確な段部プロフィルが示されている。このプロフィルは、加熱ランプの空間配置に対応している。
【００８２】  第２の実験においては、上で使用した同様のランプによる加熱と共に局部冷却も行われた（すなわち“開”）。局部冷却は、１つのガスラインのみを使用してウェハ中央の底面で提供され、例えば窒素を、ウェハの裏側に向けて放出した。この局部的な中央領域における付加的な冷却は、中央における高ランプ放射を僅かに補償するために使用された。図４の減少した“ピーク”によって示されているように、局部冷却により、酸化膜厚の半径方向の均一性が向上した。これは、ウェハ全体の半径方向の温度均一性の向上によるものであった。
【００８３】  したがって、本発明の装置および方法により、半導体ウェハ等の基板の局部領域を、加熱サイクル全体を通じて温度均一性を高めるために適当に制御することができる。例えば、本発明は、温度ランプアップおよび温度ランプダウン段階中に“フォトンボックス効果”を補償することができる。さらに、基板を破壊することなくより高温にまで加熱することができる、より高出力のランプの使用を本発明により達成することもできる。これは、加熱中にウェハの縁部を均一な温度に冷却するための本発明の能力によるものである。
【００８４】  さらに、本発明のその他の利点としては、ウェハの選択的な冷却または加熱、制御性を向上させるためのウェハに対する局部温度補正、ウェハ冷却中の冷却の向上によるスループットの増大が含まれる。さらに、ウェハの上方と下方とにおいて種々異なるガスを使用することにより、較正中の不活性ガスの使用および処理中の反応性ガスの使用から生じるエラーを低減することができる。
【００８５】  上に説明した使用以外に、本発明のその他の使用も可能である。例えば１つの実施例においては、処理ガスを、ガスノズルを介してシステムに供給することもできる。例えば、ガスノズルを銅リフロープロセスにおいて使用することもでき、このプロセスにおいて、システムの較正は不活性雰囲気（例えば窒素、アルゴンなど）中で行われ、次いで処理が水素雰囲気中で行われる。このようなプロセスは、種々異なる熱伝導率を有する種々異なるガスの使用による、較正時の温度偏差を生ぜしめる可能性がある。本発明のシステムは、ウェハの底面に対して不活性ガスを直接吹き付けると同時に、水素ガスを使用してウェハの上面を処理することによって、ウェハの温度均一性を維持するのを助力することができる。図１に示したように、ガス出口のノズルをウェハ平面よりも下方に配置することによって、混合しようとするガスの傾向を緩和することができる。これにより、ウェハから反射板への熱伝導から生じるエラーが排除される。
【００８６】  本発明のこれらのおよびその他の修正および変更は、添付の請求項においてより具体的に示された本発明の思想および範囲から逸脱することなしに、当業者によって実施されてよい。さらに、様々な実施例の態様は、全体的にまたは部分的に交換されてよい。さらに当業者は、前記の説明が単なる例示目的であり、添付の請求項に説明された本発明を限定しようとするものではないことを認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従う半導体ウェハを加熱処理するための装置の１つの実施例の縦断面図である。
【図２】  本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の１つの実施例の縦断面図である。
【図３】  図２に示した装置の横断面図である。
【図４】  実施例のグラフ図である。
【図５】  本発明に従う半導体ウェハを加熱処理するための装置の別の実施例の縦断面図である。
【図６】  本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の別の実施例の縦断面図である。
【図７】  図６に示した装置の横断面図である。
【図８】  本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の択一的な実施例の縦断面図である。
【図９ａ】  本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の別の実施例の図である。
【図９ｂ】  本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の別の実施例の図である。
【図１０】  本発明に従う局部冷却または局部加熱のために使用される装置の別の実施例の縦断面図である。
【符号の説明】  １０  システム、  １２  処理チャンバ、  １４  ウェハ、  １５  基板ホルダ、  １６  冷却導管、  １７  滑り防止リング、  １８  ガス入口、  ２０  ガス出口、  ２２  加熱装置、  ２４  ランプ、  ２５  段階的なパワー制御装置、  ２６  反射装置、  ２７  放射検出装置、  ２８  光ファイバまたはライトパイプ、  ３０  光検出器、  ３２  フィルタ、  ５０  システム制御装置、  ６０  装置、  ６２  ガス出口、  ６５  弁、  ７０  ガスパイプ、  ７２  ガス出口、  ８０  外側のガスパイプ、  ８２  ガス出口、  ８６  内側のガスパイプ、  ９０  パイプ、  ９１  ライン、  ９２  ガス出口、  １０１  第２のライン、  １０５  第１の端部、  １１１  第３のライン、  １１５  第２の端部
【図１】
0005511115.tif 000002
【図２】
0005511115.tif 000003
【図３】
0005511115.tif 000004
【図４】
0005511115.tif 000005
【図５】
0005511115.tif 000006
【図６】
0005511115.tif 000007
【図７】
0005511115.tif 000008
【図８】
0005511115.tif 000009
【図９（ａ）】
0005511115.tif 000010
【図９（ｂ）】
0005511115.tif 000011
【図１０】
0005511115.tif 000012