(57)【要約】本発明は、基板、特に半導体ウエハの熱処理方法及び装置に関し、基板の保持ユニットに関する。方法においては、処理室を有し且つ複数の放射源を有したプロセスユニットにおいて、１又は２以上の基板は下部とカバーとを有した箱内に保持され、下部とカバーは基板用の保持空間を形成する。また、方法は、箱及び基板を処理室にローディングして処理室を閉じ、箱内に所望の雰囲気を形成するために箱及び基板を所望のプロセス温度に加熱する前に箱の保持空間をパージガス及び／又はプロセスガスによってパージし、箱及び基板を放射源から放射された熱放射線によって所望のプロセス温度に加熱する工程からなる。基板の保持ユニットは、処理室と複数の放射源とを有したプロセスユニットにおいて基板を支持するように設計されている。保持ユニットは下部とカバーとを有し、これら下部とカバーは閉塞された状態で箱を形成し、前記箱は基板用の保持空間を有している。部品の少なくとも１つは複数のパージ用開口を有し、箱が閉塞された状態で保持空間をパージすることを可能とするために前記複数のパージ用開口は箱の周囲を保持空間に接続しており、前記パージ用開口は、パージ用開口が放射源の熱放射線の通過を妨げるような方法で設計されている。
2019504510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を基板用の受け入れ空間を形成する基部とカバーとを有した箱に受け入れ、処理室と複数の放射源を備えたプロセスユニットにおいて、基板、特に半導体ウエハを熱的に処理する方法であって、
前記箱と前記基板を前記処理室に入れて前記処理室を閉じ、
前記箱内に所望の雰囲気を形成するために前記箱と前記基板を所望のプロセス温度に加熱する前に前記箱の受け入れ空間をパージガス及びプロセスガスの少なくとも一方によってパージし、
前記放射源から放射された熱放射線によって前記箱及び前記基板を所望のプロセス温度に加熱することを特徴とする基板の熱処理方法。
【請求項２】
前記箱が閉塞された状態で前記受け入れ空間をパージすることを可能とするため、前記箱は前記箱の周囲を前記受け入れ空間に接続する複数のパージ用開口を備えており、前記パージ用開口は前記放射源から放射された熱放射線の通過を妨げるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記受け入れ空間をパージするために、前記箱は前記処理室内で開放され、前記基板は前記箱の前記基部から持ち上げられることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記基部は、実質的に平坦な形状を有し、かつ前記基部の上面から間隔をおいて前記基板を支持するための複数のサポートピンを有し、前記カバーは前記箱が閉塞された状態にある時に前記基板を受け入れる凹部を有することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記パージ工程は、処理室を負圧に排気し、パージガスおよびプロセスガスの少なくとも一方を導入する少なくとも１回のパージサイクルを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記方法は、複数回のパージサイクルを備えることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
処理室と複数の放射源とを有したプロセスユニットにおいて基板を支持するための、基板、特に半導体ウエハ用の受け入れユニットであって、
前記受け入れユニットは基部とカバーとを有し、前記基部と前記カバーは閉塞された状態で基板用の受け入れ空間を有した箱を形成し、
前記基部と前記カバーの少なくとも一つは、前記箱が閉塞された状態で前記受け入れ空間をパージすることを可能とするために、前記箱の周囲を前記受け入れ空間に接続する複数のパージ用開口を備えており、前記パージ用開口は前記放射源から放射された熱放射線の通過を妨げるように構成されていることを特徴とする基板の受け入れユニット。
【請求項８】
前記パージ用開口は、幅又は高さより少なくとも３倍長い長さを有していることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記パージ用開口は、パージ用開口が形成されている各部分をまっすぐ延びてはおらず、特にＹ形状を有していることを特徴とする請求項７または８記載の装置。
【請求項１０】
前記基部および前記カバーは、前記箱が閉塞された状態で互いに係合する相補的な円周構造を備えるか、または前記基部又は前記カバーの一方が半径方向に他方を取り囲む構造を備えることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
処理室と複数の放射源とを有し、基板、特に半導体ウエハを熱的に処理する装置であって、
基部とカバーとを有し、閉塞された時に基板用の受け入れ空間を有した箱を形成する受け入れユニットと、
前記処理室において前記箱を支持するサポートユニットとを備え、
前記箱が閉塞された状態で前記受け入れ空間をパージすることを可能とするため、前記受け入れユニットの前記基部と前記カバーの少なくとも一方は、前記箱の周囲を前記受け入れ空間に接続する複数のパージ用開口を備え、前記パージ用開口は前記放射源から放射された熱放射線の通過を実質的に妨げるように構成される第１条件と、
前記処理室内の前記受け入れ空間をパージすることを可能とするため、前記装置は前記処理室内で前記受け入れユニットを開放するためのユニットを備える第２条件との
少なくとも一方の条件を満たすことを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項１２】
前記受け入れユニットは、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の形式からなることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記受け入れユニットの前記基部は、前記基部の上面から間隔をおいて基板を保持するための複数のサポートピンを備えたほぼ平坦な構造を有し、前記カバーは、前記箱が閉塞された状態で前記基板を受け入れる凹部を有することを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
前記基部と前記カバーは、閉塞された状態で互いに係合する相補的な円周構造を備えるか、または前記基部又は前記カバーの一方が他方を半径方向に取り囲む構造を備えることを特徴とする請求項１０または１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の熱処理方法及び装置、および基板を熱処理している間、基板を受け入れるための基板の受け入れユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術においては、半導体基板の熱処理用の異なった複数の装置が知られている。特に、電磁放射線（加熱用放射線）によって熱処理中に半導体基板を加熱することが知られている。そのような放射線に基づく装置は、例えば、ＲＴＰ（急速熱処理）システム、ＲＴＡ（急速熱アニーリング）システム、または急速加熱システムとして当該技術分野で知られている。そのような急速加熱システムにおいては、極めて急速な加熱サイクルが設けられ得るが、処理すべき基板は、特に低温で、少なくとも一部の加熱用放射線を透過させる。より高い温度でのみ、より高い吸収作用が発揮される。加えて、ある種の基板は加熱用放射線に敏感であり、それ故、そのような基板には直接放射加熱は適切ではないということも知られている。また、基板上の構造物は基板全体にわたって異なった吸収特性を与え、それ故、放射加熱は不均質な加熱になる。
【０００３】
それ故、過去においては、放射源と処理対象の基板との間に配置され、かつ基板に近接して配置される板状の要素が使用されていた。これは、放射源から放射線によって板状の要素を加熱することを可能とし、これ故、放射線によって基板を間接的に加熱することを可能とする。しかしながら、板状の要素は、幾分かの放射線が単純な反射または多重反射によって基板に到達するという欠点を持っている。このことも、基板の不均質な加熱につながる。それ故、板状の要素を用いる代わりに、基部とカバーとを備え、カバーが閉塞された状態では基板用の受け入れ空間を有した箱を形成する受け入れユニットを使用する試みがなされている。この箱は完全に閉塞され、放射源からの放射線が基板に到達することはない。
【０００４】
そのような閉塞された箱システムは、装置の処理室の外側でロードされ、ロードされた状態で装置の処理室に導入される。しかしながら、このシステムは、ロードされる前に箱が大気中を運ばれるので、閉塞された箱内の雰囲気が不正確に調整されるという問題を引き起こす。特に、基板の箱内へのローディングと次の熱処理との間の保存期間が長くなると、箱内の雰囲気に変化をもたらし、ＷＢＧ（ワイドバンドギャップ）基板において特に不都合である好ましくない高い酸素濃度になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それ故、本発明は、従来技術の上述した欠点の少なくとも１つを解決する目的に基づいている。
【０００６】
本発明によれば、請求項１に係る基板の熱処理方法、請求項７に係る基板の受け入れユニット、または請求項１１に係る基板の熱処理装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
基板、特に半導体ウエハの熱処理方法は、処理室と複数の放射源とを有したプロセスユニットにおいて行われ、処理される基板は基板用の受け入れ空間を形成する基部とカバーとを有した箱に収容される。方法においては、箱と基板は処理室に入れられ、処理室はその後、閉じられる。その後、箱内に所望の雰囲気を形成するために箱と基板を所望のプロセス温度に加熱する前に前記箱の受け入れ空間はパージ用ガス及びプロセスガスの少なくとも一方でパージされる。前記箱と箱内に受け入れられた前記基板とをパージした後のみ、前記箱と前記基板は、放射源から放射された熱放射線によって所望のプロセス温度に加熱される。前記方法は、これゆえ前記処理室内で前記箱の内部のパージを行い、パージに続いて及びパージの直後に熱放射線によって熱処理が行われ得る。このことは、前記箱内に調整された所望の雰囲気を可能とする。特に、酸素がパージアウトされ得、これは、例えば、ワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体基板の熱処理のために必要とされる。そのような基板は、熱処理の間、１０ｐｐｍ未満の範囲の酸素しか存在しないことを必要とするか、そうでなければ、不活性ガス雰囲気であることを必要とする。他の基板によっては、基板を直接に取り囲む雰囲気の正確な調整が好ましいか、または必要とされる。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、前記箱が閉塞された状態で前記受け入れ空間のパージを可能とするため、前記箱は、前記箱の周囲を前記受け入れ空間に接続する複数のパージ用開口を備え、前記パージ用開口は前記放射源から放射された熱放射線の通過を妨げるように構成されている。これ故、前記箱が閉塞された状態においてパージが可能であり、処理室内で前記箱を開放するための装置を省略することが可能である。代替的に或いは付加的に、前記受け入れ空間をパージするために、前記箱が前記処理室内で開放され、前記基板が前記箱の基部から持ち上げられ、これによって前記箱の良好なパージを可能とし、特に、熱処理中に基板の直近の雰囲気を所望の雰囲気に調整することを可能とする。パージ用開口に加えて、前記箱の開放装置が設けられる場合には、開放した状態で前記箱を最初にパージすることが可能であり、また、熱処理中前記箱をさらにパージするため及び／又はプロセスガス雰囲気の調整を行うために、箱が閉塞されている状態で熱処理中に前記箱にガスを通過させることが可能である。一実施形態によれば、基部は、前記基板の上面から間隔をおいて基板を支持するために複数のサポートピンを備えたほぼ平坦な形状を有し、前記カバーは前記箱が閉塞された状態で基板を受け入れる凹部を下面に有している。そのような構造は、箱が開放された状態において、基板を持ち上げることなく前記基部と前記基板との間の隙間の良好なパージを可能とするために特に都合が良い。さらに、完全に閉塞された受け入れ空間を提供するために、基板の領域において上昇するピンがそこを通過することが可能な開口を省略することが可能である。基板をローディング及びアンローディングするために、前記基部と前記基板との間に適当なグリッパーを挿入することが可能であるか、または適当なグリッパーがエッジ部で基板をグリップすることができる。
【０００９】
パージ工程は、好ましくは、処理室を負圧に排気し、次いでパージガス及びプロセスガスの少なくとも一方を導入する少なくとも１回のパージサイクルからなる。最初に処理室を排気し、前記箱内の受け入れ空間に負圧を形成し、好ましくないガス成分を最初に外部へ排出し、パージガスとプロセスガスの少なくとも一方を続いて導入することは、受け入れ空間内の雰囲気をよりよくパージするかよりきれいにすることができる。好ましくは、方法は、受け入れユニット内を所望の雰囲気に調整することを可能とする複数回のパージサイクルを備えている。
【００１０】
基板、特に半導体ウエハの受け入れユニットは、処理室及び複数の放射源を有した基板の熱処理装置において基板を支持するために適切であり、基部とカバーとを有した受け入れユニットは、閉塞された状態で基板の受け入れ空間を有した箱を形成する。部品の少なくとも１つ（すなわち、基部又はカバー）は、箱が閉塞された状態で受け入れ空間をパージすることを可能とするため、箱の周囲を受け入れ空間に接続する複数のパージ用開口を有し、パージ用開口は放射源から放射された熱放射線の通過を妨げるように構成されている。そのような受け入れユニットは、上述した利点を可能とする。パージ用開口は、好ましくは、幅又は高さより少なくとも３倍の長さを有している。代替的に或いは付加的に、パージ用開口は、直線的に延びてはおらず、特に熱放射線の通過を妨げるためにＹ形状を有する。Ｙ形状は、受け入れ空間に受け入れた基板の上方及び下方の領域においてパージガス又はプロセスガスの良好な分配を可能とする。別の実施形態においては、基部及びカバーは、閉塞された状態で基部及びカバーが互いに係合するような方法で相補的で円周状の構造（パージ開口を除いて）を有し、及び／又は処理室に対して受け入れ空間の良好なシールを提供するために基部およびカバーの一方が基部およびカバーの他方を半径方向に囲む構造を有する。
【００１１】
基板、特に半導体ウエハの熱処理装置は、処理室と複数の放射源とを有する。装置は、基部とカバーとを有し、閉塞された時には基板用の受け入れ空間を有した箱を形成する受け入れユニットと、処理室内で前記箱を支持するサポートユニットとを更に備えている。受け入れユニットの少なくとも１つの部品は、複数のパージ用開口を有し、これら複数のパージ用開口は箱の周囲を受け入れ空間に接続し、箱が閉塞された状態で受け入れ空間のパージを可能とする。パージ用開口は放射源から放射された熱放射線の通過を実質的に妨げるように構成され、及び／又は装置はプロセスチャンバ内で受け入れユニットを開放するためのユニットを備え、処理室内で受け入れ空間をパージすることを可能とする。２つの代替の実施形態は、上述した利点を可能とする。特に、受け入れユニットは上述した形式から構成されてもよい。また、受け入れユニットは、パージ用開口を持つことがなく、処理室に対して受け入れ空間を密封する閉塞ユニットを実質的に形成することも可能である。処理室内でパージプロセスのためのみに開放されるそのように完全に閉塞された箱は、たとえば、ＧａＡｓ半導体ウエハのために利点がある。そのような基板にとって、ＧａＡｓ基板からのＡｓの拡散を防止するために、熱処理中に受け入れ空間において適切なＡｓ蒸気圧が達成されるべきである。これ故、受け入れ空間においてマクロガス環境が調整されるべきである。マクロガス環境の調整を促進するために、熱処理中に各蒸気圧を調整するためのＡｓを提供することを可能とするために、受け入れユニットの基部とカバーの少なくとも一方が（第１）使用前にヒ素で飽和され得る。
【００１２】
処理室に受け入れユニット用の特別なパージ用開口及び開口ユニットの少なくとも一方を設けることは、受け入れ空間の急速なパージを可能とし、かつ受け入れ空間内のデッドボリュームを防止する。
【００１３】
好ましくは、基部及びカバーは、閉塞された状態で互いに係合するような方法で及び／又は一方の構造が他方を半径方向に取り囲むような方法で相補的な円周構造を備えている。この方法において、受け入れ空間の良好な密封が達成され得る。
【００１４】
基板の熱処理方法及び装置、および受け入れユニットは、放射源から放射された放射線を直接に吸収するための十分な吸収作用を示さないＷＢＧ（ワイドバンドギャップ）基板の熱処理のために特に適当である。可能性のある処理は、メタライゼーションアニール、ドーパントの活性化または他の処理を含む。基板の加熱は、放射線によって加熱される受け入れユニットを介して間接的に行われる。受け入れユニットによって吸収された熱エネルギーは、主に対流（大気圧処理の場合）及び／又は受け入れユニットから放射された放射線によって基板に伝達される。受け入れユニットから放射された放射線は放射源（特に、真空プロセスにおいて）から放射された放射線とは異なっている。特に、ＷＢＧ基板にとって、酸素が１０ｐｐｍ未満の無酸素環境が必要とされ、その環境は受け入れユニットのパージ／フラッシングの選択によって達成することが可能である。他の基板にとっては、受け入れユニット内の受け入れ空間の制御されたパージは利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明は、以下の図面を参照し、より詳細に説明される。
【図１】図１は、本発明に係る受け入れユニットを有し、受け入れユニットが閉塞された状態として示されている基板を熱的に処理する装置の模式的断面図である。
【図２】図２は、図１と同様に基板を熱的に処理する装置の模式的断面図であるが、受け入れユニットは開放状態として図示されている。
【図３】図３は、図１に示される受け入れユニットの基部の模式的上面図である。
【図４】図４は、受け入れユニットの別形態の基部の模式的平面図である。
【図５】図５は、受け入れユニットの基部のさらに別実施形態を示す図である。
【図６】図６ａおよび図６ｂは、本発明に係る別実施形態の受け入れユニットを示す図であり、図６ａは開放状態にある受け入れユニットを示し、図６ｂは閉塞状態にある受け入れユニットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の説明において主として用いられている位置又は方向についての説明は、図面中の実例に関するものであり、それ故、本発明の範囲を限定するものとは見なされない。しかしながら、これら位置又は方向についての説明は好ましい最終的な配置に関するものである。
【００１７】
図１及び図２は、受け入れユニット４を備えた基板２の熱処理装置１の模式的断面図である。図１は、装置１内で閉塞された状態の受け入れユニット４を示し、図２は、開放状態にある受け入れユニット４を示す。
【００１８】
装置１は、内部に処理室８を有したハウジング６を備えている。ハウジング６はドア機構（図示せず）によって閉塞可能なローディング／アンローディング用開口１０を備えている。ハウジングには、少なくとも１つのガス入口開口およびガス排気開口（図示せず）が設けられている。ガス入口開口及びガス排気開口は公知の方法で処理室８と連通している。特に、少なくとも１つのガス入口開口はハウジング６の第１側壁に形成され、少なくとも１つのガス排気開口は対向するハウジング側壁に形成されており、処理室８を通る実質的に直線的な流れを可能としている。
【００１９】
上段ランプ列１２及び下段ランプ列１３が処理室８に配置されており、各ランプ列はタングステンハロゲンランプ及び／又はアーク灯等の複数の加熱用ランプ１４を備えている。しかしながら、他の形式のランプも使用可能である。図示されていないが、上段ランプ列１２と下段ランプ列１３とは、ランプ１４の放射線を実質的に透過させることが可能である公知の水晶板等からなるカバーによって中央の処理領域から分離されている。処理室８の内壁は、加熱用ランプ１４のほぼ全部の放射線を中央の処理領域に導く鏡状の表面を有している。
【００２０】
サポート１５は、閉塞された受け入れユニット４を整えるように配置された複数のサポートピン１９を備え、これら複数のサポートピン１９は上段ランプ列１２と下段ランプ列１３の間のほぼ中央に配置されている。サポートピン１９は加熱用ランプの放射線を透過可能な水晶などの材料からなるが、サポートピン１９は他の適切な材料からなってもよい。サポートピン１９は処理室内で固定して配置することが可能であり、また、サポートピン１９は昇降装置に接続することも可能である。
【００２１】
昇降ユニット１７は複数のカバーサポートピン２１と複数の基板サポートピン２２とを備えている。これらカバーサポートピン２１と基板サポートピン２２の機能は後に詳細に説明する。昇降ユニット１７のサポートピン２１，２２は、円形の昇降機構などの昇降機構（図示せず）を介して上下方向に可動である。なお、サポートピン１９が可動である場合には、サポートピン２１，２２は固定されていてもよい。サポートピン２１，２２も、加熱用ランプの放射線を透過させるか又はほぼ透過させる水晶などの材料からなることが好ましい。
【００２２】
基板２の受け入れユニット４は、実質的に、基部２５及びカバー２６によって形成されており、これら基部２５及びカバー２６は、閉塞された状態でそれらの間に基板２用の受け入れ空間を形成する。図３は、図１及び図２に示されている受け入れユニット４の基部２５の模式的上面図である。基部２５は、基板の熱処理を損なわない、特に不純物を処理プロセスに導入することがないグラファイト又は他の高い吸収性を有した材料などの加熱用ランプの放射線を吸収する材料からなる。
【００２３】
基部２５は平坦な下面２８と起伏のある上面２９とを有した板状の要素である。特に、凹部３１が上面２９に形成されており、この凹部３１は収容される基板２の厚さより大きな深さを有している。凹部３１の領域には、複数のサポートピン３２が設けられており、これら複数のサポートピン３２は凹部３１内で基部２５の上面２９に近接して基板２を支持するために適している。図５の図示例では、これらサポートピンのうち、４本のサポートピンが示されており、すなわち、１本の中央サポートピン及び３本のエッジサポートピンが示されており、これらサポートピンの各々は１２０°ずつずれて配置されている。サポートピン３２を異なった配置で設けることも可能である。サポートピン３２は、その上に載置される基板２が凹部の上部エッジを越えて突出しないように設計された高さを有している。これ故、サポートピン３２の高さと受け入れられる基板２の厚さとをあわせた高さは、凹部３１の深さより小さい。しかしながら、基板を受け入れるための空間がカバー２６に設けられる場合には、凹部３１に収容される基板２が基部２５の上部エッジを越えて突出することも可能である。
【００２４】
上側２５のエッジ領域に別の任意の凹部３４を設け、この凹部３４は、例えば、凹部３１の深さに対応する深さを有している。凹部３４は、凹部３４と中央の凹部３１との間に環状のウェブ３６が形成されるように中央の凹部を完全に取り囲んでいる。
【００２５】
凹部３４と凹部３１の深さに対応した深さを有する複数の溝がウェブ３６に形成されている。例えば、図３に示す平面図で示されているように、そのような３個の溝３８が設けられている。以下に更に詳細に説明するように、溝３８は、受け入れユニット４が閉塞された状態でも、受け入れユニット４の受け入れ空間をパージすることを可能とする働きをする。複数の溝３８は、円周方向に互いに１２０°ずれて配置されており、基部２５の中心の方向に半径方向に延びている。各溝３８は、溝の他の寸法、即ち溝３８の高さ又は幅よりも少なくとも３倍大きい長さを有している。これによって、溝を通る放射線の通過が本質的に妨げられる。この点については、以下により詳細に説明する。
【００２６】
さらに、下面２８と上面２９とを接続する複数の貫通開口が基部２５に設けられている。一群の第１貫通開口４０はウェブ３６の領域に形成されており、一群の第２貫通開口４１は凹部３１の領域に形成されている。図示するように、３個の貫通開口が各群に設けられており、これら３個の貫通開口は基部の円周方向に１２０°ずつずれて配置されている。当業者が認識できるように、多数の貫通開口を設けてもよく、各貫通開口の配置は図示された形態のものと異なっていてもよい。複数の第１の貫通開口４０は、それぞれ第１サポートピン２１を受け入れて第１サポートピン２１が貫通するような寸法になっており、第１貫通開口４０は第１サポートピン２１と一直線になっていてもよい。複数の第２貫通開口４１は、それぞれ第２サポートピン２２を受け入れるような寸法になっており、第２貫通開口４１は第２サポートピン２２と一直線になっていてもよい。これ故、サポートピン２１の数は第１貫通開口４０の数に一致し、サポートピン２２の数は第２貫通開口４１の数に一致している。
【００２７】
カバー２６は平坦な上面４３と起伏のある下面４４とを有している。下面４４は、周囲のエッジウェブ４８のみが残るように形成されている中央凹部４６を有している。周囲のエッジウェブ４８は、実質的に基部２５の上面２９にある凹部３４と相補的になっている。複数の通路がエッジウェブ４８に設けられており、これら複数の通路は、基部２５のウェブ３６にある溝３８と相補的に設けられており、且つ溝３８と一直線になっている。特に、整列マーク又は整列構造を基部２５とカバー２６の少なくとも一方に設けてもよく、これら整列マーク又は整列構造は基部２５及びカバー２６と適正な整列を確保し、エッジウェブ４８の通路と基部２５のウェブ３６の溝３８との整列を確保することが可能である。各々の整列によって、受け入れユニット４が閉塞された状態でも、受け入れユニット４の受け入れ空間のパージを行うことが可能である。カバー２６を基部２５上に回転可能な形態で配置することによって、エッジ領域から受け入れ空間まで延びている開口がないような態様においてほぼ完全に閉塞された受け入れ空間が形成される。このような形態は特定のアプリケーションにおいては好ましい可能性がある。
【００２８】
図４は、受け入れユニット４の別の基部２５の模式的上面図である。図４において、同一又は類似した要素を示す場合には、前述の実施形態と同一の参照符号が用いられている。基部２５は、上述した基部２５と実質的に類似しており、中央の凹部３１と凹部３１に複数のサポートピン３２とを備えている。エッジ凹部３４も設けられており、それゆえウェブ３６が形成されている。また、複数の溝３８がウェブ３６に形成されているが、溝３８の数及び方向は、前述した実施形態における溝３８の数及び配置とは異なっている。図４の実施形態においては、総計１０個の溝３８が設けられており、即ち、左側に５個及び右側に５個の溝３８が設けられている。各溝３８は互いに平行に延びており、左側（図４の上面図において）の溝は右側の溝３８と整列している。勿論、左側の溝３８と右側の溝３８の数は、それより多くてもよいし、少なくてもよく、また対向している両側の溝は、ずれていてもよい。
【００２９】
当業者が分かるように、本実施形態におけるカバー２６は、対応する数の開口がエッジウェブ４８に設けられ、それら開口は溝３８と整列するようになっていなければならない。また、カバー２６のオフセット配置（例えば、９０°回転）は、実質的に閉塞された受け入れ空間を提供するために可能である。
【００３０】
各溝３８は上記実施形態ではまっすぐな溝として図示されている。しかしながら、溝３８は直線形状を持たなくてもよく、例えば、Ｙ形状を持っていてもよい。そのような形状は、各溝３８の長さが短くても放射線が対応する溝３８を通過して凹部３１内の基板２に到達することを防止する。そのようなＹ形状は、受け入れ空間へのガス流れの左右の分配が起こるようにウェブ３６の面内に形成され得る。また、Ｙ形状は、凹部３１に受け入れた基板２の上方又は下方に方向性をもったガス流れを発生させるためにガス流れの分配が上方又は下方で達成されるように設計されている。
【００３１】
図５は、受け入れユニット４の基部２５の別実施形態の模式的上面図である。同一の参照符号が先の実施形態と同様に使用される。基部２５は中央の凹部３１を備え、中央の凹部３１はその中に複数のサポートピン３２を備えている。また、エッジ凹部３４が設けられており、それ故、凹部３４と凹部３１との間にウェブ３６が形成されている。しかしながら、本実施形態においては、ウェブ３６は完全に円周状であり、すなわち、溝３８は設けられていない。従って、カバー２６はエッジウェブ３８の領域において開口又は通路を持ってはいない。そのような基部とカバーとの組み合わせは、受け入れユニット内に実質的に閉塞された受け入れ空間を提供する。
【００３２】
図６は受け入れユニット４の別実施形態を示す図であり、先の実施形態と同様に同一の参照符号が使用している。
【００３３】
受け入れユニット４は基部２５とカバー２６とを備えている。しかしながら、本実施形態においては、基部２５は、起伏を持った下面又は起伏を持った上面を有することなく実質的に平板状である。しかしながら、サポートピン３２は上面に設けられており、図示例においては、中央のサポートピン３２のみが図示されている。エッジ領域において、複数の貫通開口４０が設けられており、これら複数の貫通開口は基板２の受け入れ領域の半径方向外側に配置されている。これら貫通開口４０の１つは図６の右側に示されている。また、貫通開口（少なくとも２以上）は基部２５の円周方向に分配されている。
【００３４】
カバー２６は、カバー２６がカバー２６の下面４４に中央の凹部５１を有している点において、先の実施形態のカバー２６とは実質的に異なっている。カバー２６の上面４３は平坦である。中央の凹部５１は基板を受け入れる空間を形成し、それ故、所定の寸法に形成されている。受け入れユニット４が閉塞された状態で、カバー２６の下面４４が基板２の上面に近接して位置し、且つ凹部の側壁が基板２に近接して取り囲むように、凹部５１の寸法が設定されている。また、本実施形態において、カバー２６は基部２５よりも大きな外周を有しており、それ故、カバー２６は基部２５を越えて半径方向に突出している。カバー２６のエッジ領域には隆起したリム５３が下面に設けられており、図６ｂから分かるように、この隆起したリム５３は閉塞された状態で少なくとも部分的に基部を囲んでいる。カバー２６の下面４４にある隆起したリム５３と凹部５１との間の領域は、受け入れユニット４が閉塞された状態で基部２５の上に置かれる部分である。図示されるように、受け入れユニット４が閉塞された状態において基板２を取り囲む基部（ウェブ３６）（図１乃至図５）又は上部（図６）の各領域は比較的広く、このことは、各領域がエッジ保護要素として設計されているという事実による。この要素は、事実上、基板２の外周を増加させ、基板２の熱処理中、基板２のエッジ部におけるエッジ効果を抑制する。ほぼ連続的な材料特性が基板面に提供されるので、起こる可能性のあるエッジ効果（加熱中の増加した加熱、冷却中のより急速な冷却）は、受け入れユニット４のエッジ領域に転移する。
【００３５】
図６の実施形態においては、カバー２６が図６ａに示すように持ち上げられているときに、基板２を持ち上げなくとも受け入れ空間を完全にパージすることが可能である。それ故、基部２５の各通路開口は省略することが可能である。基板２をローディング又はアンローディングするために、基部２５と基板２との間で移動するエッジグリッパー又はグリッパーによって基板２を取り扱うことが可能である。これ故、基部２５とカバー２６との間にほぼ密閉されている受け入れ空間を形成することが可能である。
【００３６】
以下、装置１内における基板２の熱処理について詳細に説明する。
【００３７】
最初に、受け入れユニット４及び基板２が熱処理装置１の処理室８にロードされる。この場合、基板は処理室８の外側で受け入れユニット４にロードしてもよいし、基板と受け入れユニット４とを一緒に処理室８にロードしてもよい。しかしながら、図２に示すように、最初に受け入れユニット４を処理室８にロードし、処理室８内でサポートピン２１を介して受け入れユニット４を開けて、次に基板２を処理室８にロードすることも可能である。その後、基板２を上昇したサポートピン２２の上に載置することができる。しかしながら、基板２を受け入れた受け入れユニット４を基板２とともに処理室８に導入することが好ましい。受け入れユニット４と基板とをローディングした後に、処理室８は閉じられる。
【００３８】
次に、基板２を受け入れた受け入れユニット内の受け入れ空間をパージするために、また必要であれば所望の雰囲気を設定するために、不活性ガスまたはプロセスガス等の所望のガスによって受け入れユニット４がパージされ得る。特に、例えば、酸素をパージすること又流し出すことができる。これは、例えば、ＷＢＧ基板には必要である。パージ用開口を有した受け入れユニットの実施形態においては（例えば、図１乃至図４）、受け入れユニット４が閉塞された状態でパージを行うことができる。しかしながら、基部２５からカバー２６を持ち上げるためにサポートピン２１を上昇させることによって、パージプロセスの間に受け入れユニット４を開けることが可能である。基板２と基部２５との間の領域をよりよくパージすることができるように、基板をサポートピン２２によって持ち上げることもできる。パージのためにガスを処理室８の一方の側から導入し、反対の側から排気する（送り出す）ことによってガスが処理室８を単純に通過するようにしてもよい。ガス供給及びガス排気ユニットの適切な配置によって、処理室８を通過するほぼ層流又は直線状のガス流れを達成することができる。
【００３９】
しかしながら、処理室を負圧に排気し、次に処理室を排気しながらパージガス及び／又はプロセスガスを導入するパージサイクルを設けることが好ましい。処理室を負圧に排気することによって、処理室内、特に受け入れユニット４の受け入れ空間の領域においてパージガスの良好な分配が達成される。このことは、受け入れユニット４がパージのために開放されない場合に特に当てはまる。受け入れ空間に所望のガス雰囲気を設定するために、処理室を負圧に排気し、次いでパージガス又はプロセスガスを導入するパージサイクルを複数回行うことができる。
【００４０】
勿論、図５又は図６の実施形態においても必要とされるが、図２に示すように、受け入れユニット４がパージ中に開放される場合には、受け入れユニット４は再び閉塞される。その後、受け入れユニット４は加熱用ランプ１４によって加熱され、これ故、基板は受け入れユニット内で加熱される。パージ開口（溝）を有した受け入れユニット４が用いられる時には、受け入れ空間を通るガスの流れは、熱処理中、連続的に維持され得る。この場合、基部２５又はカバー２６から放出される物質を取り除くためにパージガスを使用することができ、またはプロセスガスも導入することができる。この場合、熱処理に影響を及ぼさないよう、すなわち、ガス流れによって温度の不均一さが生まれないように、流れを十分に低く設定することがよい。
【００４１】
図５又は図６による閉塞された受け入れユニットを用いる場合に、熱処理中の各ガス流れは都合がよくない。ＧａＡｓプロセスのために使用され得るそのような閉塞された受け入れユニット、即ち、熱処理中、ヒ素を放出するために、及びヒ素がＧａＡｓ基板から拡散することを防止するように閉塞された受け入れユニット４内のヒ素蒸気圧を設定するために、基部の上面及び／又はカバーの下面をヒ素で飽和状態にしてもよい。
【００４２】
本発明を好ましい実施形態を参照して詳細に説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されることはない。
【００４３】
特に、熱処理用の装置１の構造は、図示されたものと相違していてもよい。特に、処理室８内の受け入れユニット４の開放が好ましくない場合又は必要でない場合には、サポートピン２１及び２２を備えた昇降ユニット１７を省略することができる。受け入れユニット４用の異なった基部又は異なったカバーを用いることも可能であるが、これら基部及びカバーは基板２の受け入れ空間を形成しなければならない。異なった形状が可能であり、例えば、図６の実施形態において、カバー２６にパージ用開口を設けることを考えることができる。ここで、例えば、各溝はカバーの接触領域に設けることができる。カバー２６と基部２５間の密封性を向上するために、シールを設けることが可能である。また、実施形態において示されるように、１つの要素（基部又はカバー）が他方の要素（カバー又は基部）を半径方向に取り囲む代わりに、基部２５とカバー２６間の係合手段を設けることも可能である。このことは、基部及びカバーの一方にある円周状のウェブを基部及びカバーの他方にある円周状の溝に係合させることによって達成し得る。当業者は種々の異なった実施形態を認識し得る。また、異なった材料を基部２５及びカバー２６に使用することができ、これら異なった材料は、一方では加熱用ランプ１４の放射線を吸収し、他方では処理すべき基板を汚染させない。
【００４４】
先に述べたように、グラファイトは、半導体プロセスにおいて汚染物を入れ込まない適切な材料であると考えられる。グラファイトは通常の形態で存在し、特に、ＧａＡｓ基板の処理のためにヒ素で飽和される可能性がある熱分解コートグラファイトとして存在してもよい。また、特に、炭化ケイ素又は炭化ケイ素コートグラファイトは、適切な材料として考えられている。特に、炭化ケイ素コートグラファイトは、プロセスのために安価に製造することができ、適切な性状を有している。また、窒化ホウ素または窒化ホウ素コートグラファイト等の他の材料も適切な材料であると考えられる。
【００４５】
パージプロセスの前及び／又は間に受け入れユニットからの元素の放出を促進するために、基部２５とカバーはわずかに加熱され、この加熱は、基板との反応性を実質的に増加させないように十分に低く保たれなければならない。とにかく、パージプロセスの前及び／又はパージプロセスの間の加熱はプロセス温度より実質的に低い温度である。そのような加熱は、ランプのパルスコントロールによって達成することができ、開放した受け入れユニット及び閉塞した受け入れユニットの両方において可能である。
【図１】
2019504510.tif 000003
【図２】
2019504510.tif 000004
【図３】
2019504510.tif 000005
【図４】
2019504510.tif 000006
【図５】
2019504510.tif 000007
【図６（ａ）】
2019504510.tif 000008
【図６（ｂ）】
2019504510.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月14日(2018.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を基板用の受け入れ空間を形成する基部とカバーとを有した箱に受け入れ、処理室と複数の放射源を備えたプロセスユニットにおいて、基板を熱的に処理する方法であって、
前記箱と前記基板を前記処理室に入れて前記処理室を閉じ、
前記箱内に所望の雰囲気を形成するために前記箱と前記基板を所望のプロセス温度に加熱する前に前記箱の受け入れ空間をパージガス及びプロセスガスの少なくとも一方によってパージし、
前記放射源から放射された熱放射線によって前記箱及び前記基板を所望のプロセス温度に加熱することを特徴とする基板の熱処理方法。
【請求項２】
前記箱が閉塞された状態で前記受け入れ空間をパージすることを可能とするため、前記箱は前記箱の周囲を前記受け入れ空間に接続する複数のパージ用開口を備えており、前記パージ用開口は前記放射源から放射された熱放射線の通過を妨げるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記受け入れ空間をパージするために、前記箱は前記処理室内で開放されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記受け入れ空間をパージするために、前記基板は前記箱の前記基部から持ち上げられることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記基部は、実質的に平坦な形状を有し、かつ前記基部の上面から間隔をおいて前記基板を支持するための複数のサポートピンを有し、前記カバーは前記箱が閉塞された状態にある時に前記基板を受け入れる凹部を有することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記パージ工程は、処理室を負圧に排気し、次いでパージガスおよびプロセスガスの少なくとも一方を導入する少なくとも１回のパージサイクルを備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、複数回のパージサイクルを備えることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
処理室と複数の放射源とを有したプロセスユニットにおいて基板を支持するための、基板用の受け入れユニットであって、
前記受け入れユニットは基部とカバーとを有し、前記基部と前記カバーは閉塞された状態で基板用の受け入れ空間を有した箱を形成し、
前記基部と前記カバーの少なくとも一つは、前記箱が閉塞された状態で前記受け入れ空間をパージすることを可能とするために、前記箱の周囲を前記受け入れ空間に接続する複数のパージ用開口を備えており、前記パージ用開口は前記放射源から放射された熱放射線の通過を妨げるように構成されていることを特徴とする受け入れユニット。
【請求項９】
前記パージ用開口は、幅又は高さより少なくとも３倍長い長さを有していることを特徴とする請求項８記載の受け入れユニット。
【請求項１０】
前記パージ用開口は、パージ用開口が形成されている各部分をまっすぐ延びてはいないことを特徴とする請求項８記載の受け入れユニット。
【請求項１１】
前記パージ用開口は、Ｙ形状を有していることを特徴とする請求項１０記載の受け入れユニット。
【請求項１２】
前記基部および前記カバーは、前記箱が閉塞された状態で互いに係合する相補的な円周構造を備えるか、または前記基部又は前記カバーの一方が半径方向に他方を取り囲む構造を備えることを特徴とする請求項８記載の受け入れユニット。
【請求項１３】
基板を熱的に処理する装置であって、
処理室と、
複数の放射源と、
基部とカバーとを有し、閉塞された時に基板用の受け入れ空間を有した箱を形成する受け入れユニットと、
前記処理室において前記箱を支持するサポートユニットとを備え、
前記箱が閉塞された状態で前記受け入れ空間をパージすることを可能とするため、前記受け入れユニットの前記基部と前記カバーの少なくとも一方は、前記箱の周囲を前記受け入れ空間に接続する複数のパージ用開口を備え、前記パージ用開口は前記放射源から放射された熱放射線の通過を実質的に妨げるように構成される第１条件と、
前記処理室内の前記受け入れ空間をパージすることを可能とするため、前記装置は前記処理室内で前記受け入れユニットを開放するためのユニットを備える第２条件との
少なくとも一方の条件を満たすことを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項１４】
前記受け入れユニットは、閉塞された時に基板用の受け入れ空間を有する箱を形成する前記基部と前記カバーとを有し、
前記箱が閉塞された状態で前記受け入れ空間をパージすることを可能とするため、前記受け入れユニットの前記基部と前記カバーの少なくとも一方は、前記箱の周囲を前記受け入れ空間に接続する複数のパージ用開口を備え、
前記パージ用開口は前記放射源から放射された熱放射線の通過を実質的に妨げるように構成されていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記受け入れユニットの前記基部は、前記基部の上面から間隔をおいて基板を保持するための複数のサポートピンを備えたほぼ平坦な構造を有し、前記カバーは、前記箱が閉塞された状態で前記基板を受け入れる凹部を有することを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
前記基部と前記カバーは、閉塞された状態で互いに係合する相補的な円周構造を備えるか、または前記基部又は前記カバーの一方が他方を半径方向に取り囲む構造を備えることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【国際調査報告】
2019504510.tif 000010
2019504510.tif 000011
2019504510.tif 000012
2019504510.tif 000013
2019504510.tif 000014
2019504510.tif 000015