(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板支持体がその中に配置されたプロセス室であり、前記基板支持体が中心軸を軸に回転するプロセス室と、
前記基板支持体に向かってエネルギーを導くために前記プロセス室の上方に配置された光源と、
前記光源によって供給された光エネルギーが前記基板支持体に向かって前記プロセス室に入ることができるように前記光源と前記基板支持体との間に配置された窓アセンブリであり、上窓と、前記上窓の下方に配置されて、前記上窓に結合された、１本の管からなる導管を含み、さらにプロセスガスを受け取る前記導管の第１の端部に配置された入口と、前記プロセスガスを前記プロセス室内へ分配する前記導管に配置された１つまたは複数の出口とを含む窓アセンブリと
を備えている基板処理システム。
【請求項２】
前記１つまたは複数の出口のうちの少なくとも１つが、
ガスの流動方向に平行な軸に沿って変化する断面、または
前記基板支持体の支持面に対して垂直でない中心軸
のうちの少なくとも一方を有している、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記１つまたは複数の出口のうちの少なくとも１つが円形、長方形、正方形、長円形、多角形、溝穴形、またはこれらの組合せである、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記１つまたは複数の出口が２つ以上のゾーンに配置されている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項５】
前記１つまたは複数の出口が、前記基板支持体と向い合せの領域に対称に配列されているか、あるいは前記１つまたは複数の出口が、前記基板支持体と向い合せの領域に非対称に配列されている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項６】
前記１つまたは複数の出口が直線配列で配置されている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項７】
前記導管が、前記基板支持体の中心軸と交わる一の線に沿って延びている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項８】
前記導管が、前記上窓の一部分だけを横切って延びている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項９】
前記窓アセンブリが、
前記上窓の下方に配置されて第２のプロセスガスを流通させる第２の導管であり、前記第２のプロセスガスの前記プロセス室への流入を容易にするために貫通する１つまたは複数の第２の出口を有する第２の導管
をさらに備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項１０】
前記導管は第１の部分と第２の部分を含み、当該第１の部分は前記１つまたは複数の出口を含み、前記第２の部分は前記第１の部分を前記入口に接続し、前記第１の部分は、直径が前記第２の部分の幅よりも大きい円形である、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項１１】
基板にプロセスガスを供給する方法であって、
プロセス室内において、基板支持体と、前記基板支持体に向かってエネルギーを導くように構成された光源との間に配置された窓アセンブリの上窓の下に配置されて、前記上窓に結合された、１本の管からなる導管の入口にガスを供給すること、
前記窓アセンブリの導管を通して前記ガスを流すこと、
前記窓アセンブリの導管に配置された１つまたは複数の出口を通して前記ガスを前記プロセス室へ流入させること、および
前記基板支持体を、中心軸を軸に回転させること
を含む方法。
【請求項１２】
前記窓アセンブリを通して前記ガスを流すことが、上窓の下に配置された導管であって、前記１つまたは複数の出口を有する導管を通して前記ガスを流すことをさらに含み、
前記上窓の下に配置された第２の導管であって、第２のガスの前記プロセス室への流入を容易にするために配置された１つまたは複数の出口を有する第２の導管を通して前記第２のガスを流すことをさらに含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記窓アセンブリに配置された１つまたは複数の出口が非対称に配列され、
前記基板支持体上に配置された基板の表面全体にわたって前記プロセスガスを均一に分配するために前記基板支持体を回転させること
をさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記光源からのエネルギーを、前記窓アセンブリを通して前記プロセス室内へ導くと共に、前記窓アセンブリを通して前記ガスを流すこと
をさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記導管は第１の部分と第２の部分を含み、当該第１の部分は前記１つまたは複数の出口を含み、前記第２の部分は前記第１の部分を前記入口に接続し、前記第１の部分は、直径が前記第２の部分の幅よりも大きい円形である、請求項１１または１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は一般に半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の半導体プロセス室、例えば高速熱プロセス（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）（ＲＴＰ）室では、プロセスガスが側面から注入され、基板の表面を横切って流される。このようなプロセス室では一般に、基板支持体の上方に複数の高強度ランプが配置され、それらのランプは実質的に室の天井の全長にわたって位置する。したがって、このような室に上方からプロセスガスを注入することは一般的でない。これは、ランプの配置がこのような構成を妨げることがあるためである。
【０００３】
残念なことだが、プロセスガスを側面から注入すると、基板の処理が不均一になることがあることに本発明の発明者らは気付いた。例えば、酸化プロセスでは、側面注入のガス入口に近い基板の周縁部分の方が、基板の中央部分よりも酸化層の成長速度が大きいことがある。これは、基板の周縁部分のプロセスガス濃度が相対的に高いことがあるためである。
【０００４】
したがって、本発明の発明者らは、その中に配置された基板のより均一な処理を容易にする半導体処理装置を提供した。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書では、処理システム内の基板にプロセスガスを供給する方法および装置が開示される。いくつかの実施形態では、この基板処理システムが、基板支持体がその中に配置されたプロセス室と、基板支持体に向かってエネルギーを導くためにプロセス室の上方に配置された光源と、光源によって供給された光エネルギーが基板支持体に向かってプロセス室に入ることができるように光源と基板支持体との間に配置された窓アセンブリであり、プロセスガスを受け取る入口と、プロセスガスをプロセス室内へ分配する１つまたは複数の出口とを含む窓アセンブリとを含む。
【０００６】
いくつかの実施形態では、窓アセンブリがさらに、上窓と、上窓の下方に配置され、前記入口から供給されたプロセスガスを流すために上窓との間に隙間を画定した下窓であり、前記１つまたは複数の出口が配置された下窓とを含む。いくつかの実施形態では、窓アセンブリがさらに、上窓と、上窓の下方に配置された導管であり、その第１の端部に、プロセスガスを受け取る前記入口が配置され、プロセスガスをプロセス室へ流入させる前記１つまたは複数の出口を有する導管とを含む。いくつかの実施形態では、窓アセンブリがさらに、第２のプロセスガスをそこを通して流すために上窓の下方に配置された第２の導管であり、第２のプロセスガスのプロセス室への流入を容易にするためにこの第２の導管を貫通して配置された１つまたは複数の第２の出口を有する第２の導管を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、基板にプロセスガスを供給する方法が、プロセス室内の、基板支持体と、基板支持体に向かってエネルギーを導くように構成された光源との間に配置された窓アセンブリの入口にガスを供給すること、窓アセンブリを通してこのガスを流すこと、および窓アセンブリに配置された１つまたは複数の出口を通して、このガスをプロセス室へ流入させることを含む。他の実施形態および追加の実施形態は以下で開示される。
【０００８】
上に挙げた本発明の諸特徴を詳細に理解することができるように、添付図面にそのうちのいくつかが示された実施形態を参照することによって、上で簡単に概要を述べた発明のより具体的な説明を得ることができる。しかしながら、添付図面は本発明の代表的な実施形態だけを示しており、本発明が、等しく効果的な別の実施形態を含むこともあるため、添付図面を、本発明の範囲を限定するものとみなすべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のいくつかの実施形態に基づく高速熱処理システムの概略側面図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態に基づく高速熱処理システムの概略側面図である。
【図３】Ａ〜Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に基づく高速熱処理システムのガス送達システムの部分概略下面図である。
【図４】基板にプロセスガスを供給する本発明のいくつかの実施形態に基づく方法の流れ図である。
【図５】Ａ〜Ｄは、本発明のいくつかの実施形態に基づく高速熱処理システムのガス送達システムの一部分の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解を容易にするため、上記の図に共通する同一の要素は、可能な限り、同一の参照符号を使用して示した。上記の図面は一律の尺度では描かれておらず、例示の目的上、簡略化されていることがある。
【００１１】
本明細書では、基板処理システム内の基板にプロセスガスを送達する方法および装置が開示される。本発明の装置は、半導体プロセス室へのプロセスガスの流入を制御する窓アセンブリを有するプロセス室を含むことができる。有利には、本発明の方法および装置は、例えば高速熱プロセス（ＲＴＰ）用に構成されたプロセス室などのプロセス室内に配置された基板へのプロセスガスの所望の分配の提供を容易にする。
【００１２】
以下の説明において、用語「基板」は、熱プロセス室内で処理されている任意の物体を広く包含することが意図されている。用語「基板」は例えば、半導体ウェーハ、フラットパネルディスプレイ、ガラス板または円板、プラスチックワークピースなどを含むことがある。
【００１３】
図１は、本発明のいくつかの実施形態に基づく高速熱プロセス（ＲＴＰ）システムを示す。ＲＴＰ室の例には、米カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から販売されているＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）またはＲＡＤＩＡＮＣＥＰｌｕｓ室を含めることができる。このＲＴＰシステムは、基板１０６を処理するためのランプヘッド１０１を有するプロセス室１００を含むことができる。基板１０６は、例えば高速熱処理によって処理する必要がある適当な任意の基板とすることができる。基板１０６は、結晶シリコン（例えばＳｉ＜１００＞またはＳｉ＜１１１＞）、酸化シリコン、ストレインドシリコン（ｓｔｒａｉｎｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ）、シリコンゲルマニウム、ドープされたまたは無ドープのポリシリコン、ドープされたまたは無ドープのシリコンウェーハ、パターン形成されたまたはパターン形成されていないウェーハ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化シリコン、窒化シリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイヤなどの材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、基板１０６が例えば、直径８インチ（２００ｍｍ）または１２インチ（３００ｍｍ）の円板形のシリコン基板である。
【００１４】
基板１０６は、室１００内の基板支持体１０８上に取り付けられ、基板支持体１０８と向い合せの位置に配置されたランプヘッド１０１によって加熱される。ランプヘッド１０１は、基板１０６の表面１０７へ導かれる放射を発生させる。代替（図示せず）として、例えば基板１０６の下方に配置することによって、または基板１０６の裏面へ放射を導くことによって、基板１０６の裏面を加熱するように、ランプヘッド１０１を構成することもできる。この放射は、水で冷却された石英窓アセンブリ１１４を通してプロセス室１００に入る。基板１０６の下には反射器１０２があり、反射器１０２は、水で冷却されたステンレス鋼ベース１１６に取り付けられている。ベース１１６は、反射器１０２を冷却するための冷却剤がその中を循環する循環回路１４６を含む。いくつかの実施形態では、反射器１０２がアルミニウム製であり、高反射率の表面コーティング１２０を有する。反射器１０２の温度を加熱された基板１０６の温度よりもかなり低く維持するため、ベース１１６内に水を循環させることができ、この水は摂氏２３度超とすることができる。代替として、同じ温度または異なる温度の別の冷却剤を使用することもできる。例えば、不凍流体（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１１６内に循環させ、かつ／またはベース１１６を冷却装置（図示せず）に結合することができる。基板１０６の下面ないし裏面と反射器１０２の上面は反射空洞１１８を形成する。反射空洞１１８は基板１０６の実効放射率を高める。
【００１５】
いくつかの実施形態では、基板１０６と反射器１０２の間の離隔距離が約０．３インチ（７．６ｍｍ）であり、これにより幅−高さ比が約２７の反射空洞１１８が形成される。８インチのシリコンウェーハを処理するように設計された処理システムでは、基板１０６と反射器１０２の間の距離が約３〜９ｍｍである。空洞１１８の幅−高さ比は約２０：１よりも大きくすべきである。この離隔距離をあまりに大きくした場合には、形成される仮想の黒体空洞に起因する放射率向上効果が低減する。離隔距離があまりに小さい場合、例えば約３ｍｍ未満である場合には、基板１０６から反射器１０２への熱伝導が増大し、それによって加熱された基板１０６に大きな熱負荷がかかる。これは、この反射板に対する熱損失の主要な機構がガスを通した伝導であるためである。この熱負荷は、プロセスガスのタイプおよび処理中の室圧力に依存する。
【００１６】
基板１０６の局所領域の温度は、１５２ａ、１５２ｂおよび１５２ｃなどの複数の温度プローブによって測定される。これらの温度プローブはそれぞれ、ベース１１６の裏面から延び、反射器１０２の上面を貫く導管１２４に通されたサファイヤライトパイプ１２６を含む。いくつかの実施形態では、サファイヤライトパイプ１２６の直径が約０．１２５インチであり、導管１２４の直径はそれよりもわずかに大きい。サファイヤライトパイプ１２６は、その高い方の端部が、反射器１０２の上面と同じ高さになるか、または反射器１０２の上面よりもわずかに低い位置にくるように、導管１２４内に配置される。ライトパイプ１２６の他端は、サンプリングされた光を反射空洞１１８から高温計１２８へ伝送する可撓性の光ファイバ１２５に結合する。
【００１７】
高温計１２８は、ランプヘッド１０１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制御装置１５０に接続される。２００ｍｍウェーハ用の実施形態などのいくつかの実施形態では、ランプヘッド１０１が、１８７個のライトを使用して、タングステンハロゲンランプからのきわめて平行な放射をプロセス室１００へ送達する。３００ｍｍウェーハ用の実施形態などのいくつかの実施形態では、ランプヘッド１０１が４０９個のライトを使用する。本明細書に開示されたライトの数および構成は例であり、他の適当な数および構成を使用することもできる。
【００１８】
これらのランプを複数のゾーンに分割することができる。基板１０６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、これらのゾーンを、温度制御装置によって個別に調整することができる。このような制御システムは、その開示の全体が参照によって本明細書に組み込まれる、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５，７５５，５１１号に記載されている。
【００１９】
上に示したとおり、記載された実施形態は、基板１０６の異なる半径のところの温度を測定するために、反射器１０２の全面に分布した測定プローブまたは温度プローブを使用する。熱処理時、基板１０６は例えば約２４０ｒｐｍで回転する。したがって、実際には各プローブは、基板１０６上の対応する環状リングエリアの温度プロファイルをサンプリングする。
【００２０】
基板支持体１０８は、静止したまま動かないように構成することができるか、または基板１０６を回転させることができる。基板支持体１０８は支持リングないし縁リング１３４を含み、この支持リングないし縁リング１３４は、基板の外周縁に沿って基板１０６と接触し、それによって基板の外周縁に沿った小さな環状領域を除く基板１０６の下面全体を露出させる。支持リング１３４は縁リング１３４としても知られており、本明細書内において、これらの２つの用語は相互に交換可能に使用されることがある。いくつかの実施形態では、支持リング１３４の半径方向の幅が約１インチ（２．５センチメートル（ｃｍ））である。処理中に基板１０６の縁に生じる熱的不連続を最小化するため、支持リング１３４は、基板１０６の材料と同じ材料かまたは同種の材料、例えばシリコンまたは炭化シリコンから製作される。
【００２１】
支持リング１３４は、高温計１２８の周波数範囲において不透過性になるようにシリコンでコーティングされた回転可能な管状石英円筒１３６上に置かれる。石英円筒１３６の表面のシリコンコーティングは、強度測定に悪影響を及ぼす恐れがある外部源からの放射を遮断するバフルの役目を果たす。石英円筒１３６の下端は、固定された環状の下軸受レース１３９の中に保持された複数の玉軸受１３７の上に載った環状の上軸受１４１によって保持される。いくつかの実施形態では、玉軸受１３７が鋼製であり、動作中の微粒子の形成を低減させるために窒化シリコンでコーティングされている。上軸受１４１は、熱処理中に円筒１３６、縁リング１３４および基板１０６を回転させるアクチュエータ（図示せず）に磁気的に結合される。
【００２２】
室本体にはめ込まれたパージリング１４５が石英円筒１３６を取り囲む。いくつかの実施形態では、パージリング１４５が、上軸受１４１の上方の領域に対して開いた環状の内部空洞１４７を有する。内部空洞１４７は、通路１４９を通してガス供給源（図示せず）に接続される。処理中に、パージリング１４５を通してパージガスが室に流入する。ガスは、真空ポンプ（図示せず）に結合された排気ポートを通して排出される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、支持リング１３４が石英円筒１３６よりも外側へ広がるように、支持リング１３４の外側の半径が石英円筒１３６の半径よりも大きい。円筒１３６の外側に延びる支持リング１３４の環状延長部分は、この部分の下方に位置するパージリング１４５と協力して、基板１０６の裏面の反射空洞１１８に迷光が入ることを防ぐバフルとして機能する。反射空洞１１８に迷光が入る可能性をさらに低くするため、ランプヘッド１０１が発生させた放射を吸収する材料（例えば黒色または灰色の材料）で、支持リング１３４およびパージリング１４５をコーティングしてもよい。
【００２４】
窓アセンブリ１１４は、ランプヘッド１０１によって供給された光エネルギーがプロセス室１００に入ることができるように、プロセス室１００の上部に配置される。いくつかの実施形態では、窓アセンブリ１１４が上窓１５４および下窓１５６を含む。ランプヘッド１０１からの放射がこれらの窓を通してプロセス室１００に入ることを可能にするため、上窓１５４および下窓１５６はそれぞれ、ランプヘッド１０１によって供給されるエネルギーを透過させる材料を含む。いくつかの実施形態では、上窓１５４および下窓１５６が石英である。しかしながら、異なる材料から上窓１５４および下窓１５６を製作することもできる。
【００２５】
一般に、上窓１５４および下窓１５６は、ランプヘッド１０１によって供給される最大エネルギーがこれらの窓を透過することができるように構成される。いくつかの実施形態では、これらの窓を透過するエネルギーの量を制御するために、上窓１５４および／または下窓１５６の厚さを変更することができる。例えば、いくつかの実施形態では、上窓の厚さを約３ｍｍから約８ｍｍとすることができる。いくつかの実施形態では、下窓の厚さを約３ｍｍから約８ｍｍとすることができる。
【００２６】
処理中に、窓アセンブリ１１４を通して、プロセス室１００内の基板１０６の上方にプロセスガスを導入することができる。窓アセンブリ１１４を使用して、（例えばプロセス室の側面からプロセス室の処理容積内へガスを送達する）側面注入ガスシステムを利用するプロセス室に比べてより均一に、天井から基板１０６へプロセスガスを分配することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、下窓１５６が、上窓１５４の下方に配置され、上窓１５４との間に隙間１５８を画定するために上窓１５４から間隔を置いて配置される。隙間１５８は、入口１３０からプロセスガスを受け取り、そのガスをその中に流すプレナムを形成する。いくつかの実施形態では、この隙間が約１〜５ｍｍである。下窓１５６は、プレナム（例えば隙間１５８）からプロセス室１００の処理容積内にプロセスガスを送達する１つまたは複数の出口１６０を含む。所望のパターンのプロセスガス流を得ることを容易にするために、この１つまたは複数の出口１６０のサイズ、幾何形状、数および位置を慎重に選択することができる。
【００２８】
例えば、それぞれの出口１６０の断面は、円形、長方形、正方形、長円形、溝穴形、多角形など、またはこれらの組合せとすることができる。それぞれの出口１６０は、例えば出口から流出するプロセスガスの流量および／または流動方向を制御するように構成された断面を有することができる。いくつかの実施形態では、少なくともいくつかの出口１６０が、ガスの流動方向に平行な軸に沿って変化する断面を有する。例えば、いくつかの実施形態では、少なくともいくつかの出口１６０が、その出口を通過するプロセスガスが分散するのを容易にするために、次第に広くなる断面を有する。例えば、少なくともいくつかの出口１６０の下窓１５６の上面に近い第１の幅を、基板支持体に面した下窓１５６の下面に近い第２の幅よりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、少なくともいくつかの出口１６０が、その出口を通過するプロセスガスの速度を大きくするのを容易にするために、次第に狭くなる断面を有する。例えば、少なくともいくつかの出口１６０の下窓１５６の上面に近い第１の幅を、基板支持体に面した下窓１５６の下面に近い第２の幅よりも大きくすることができる。いくつかの実施形態では、少なくともいくつかの出口１６０が、その出口を通過するプロセスガスの流れを、基板に対して垂直でない角度で導くことを容易にするために、鉛直でない中心軸を有する。
【００２９】
この１つまたは複数の出口１６０は、基板１０６へのプロセスガスの所望の分配を達成するのに適した任意の構成で、下窓１５６に分布させることができる。この所望の分配は、プロセス室内で実行しているプロセスに応じて、均一な分配または不均一な分配とすることができる。例えば、図３Ａに示すように、下窓１５６の表面全体にわたる２次元平面内に、複数の出口１６０を希望に応じて分布させることができる。いくつかの実施形態では、これらの複数の出口１６０が、下窓１５６の表面全体にわたって均一に分布する。いくつかの実施形態では、これらの複数の出口１６０が、図３Ａに例示的に示すように、外側ゾーン３０２、中間ゾーン３０４、内側ゾーン３０６などの１つまたは複数の所望のゾーンにグループ分けされる。この１つまたは複数の出口１６０のこのような構成では、基板支持体１０８が静止して動かなくてもよく、または中心軸を軸に回転してもよい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、図３Ｂに示すように、直線など、下窓１５６の表面の１つの部分３０８に沿って、複数の出口１６０を分布させることができる（複数の線、楔形、複数の線または楔形、複数の部分などを使用することもできる）。部分３０８は、少なくとも基板１０６の幅にほぼまたがることができ、また、少なくとも基板１０６の中心軸の上に延びることができる。このような実施形態では、基板１０６へのプロセスガスの均一な分配を容易にするため、処理中に、基板支持体１０８を回転させることができる。この１つまたは複数の出口１６０の他の分布を利用することもできる。例えば、プロセス室内の配置の非対称性に起因する、例えば処理容積に対して非対称に配置された排気ポートに起因する不均一なガス流を補償するために、不均一な分布を利用することができる。
【００３１】
プロセス室１００内で利用することができる窓アセンブリ１１４の代替実施形態を図２に示す。窓アセンブリ１１４は、上窓２５４と、上窓２５４の下方に配置された導管２０２とを含むことができる。上窓２５４は、上で論じた上窓１５４と同様の窓とすることができる。導管２０２は、ランプヘッド１０１からの放射を透過させる適当な任意の材料から製造することができる。このような材料には石英、辰砂、方解石などがある。いくつかの実施形態では、導管２０２が、プロセス室１００の側面から支持される。いくつかの実施形態では、導管２０２が、ランプヘッド１０１によって供給されたエネルギーを透過させる適当な任意の固定機構によって上窓２５４に結合される。例えば、導管２０２は、上窓２５４に接着し、接合し、または溶接することができる。
【００３２】
導管２０２は入口１３０に結合され、その中にプロセスガスを流すように構成される。導管２０２は、導管２０２の下面を貫通して配置された、プロセス室１００の処理容積へのプロセスガスの流入を容易にする１つまたは複数の出口２０４を有する。これらの出口は、均一にまたは不均一に分布させることができ、また、出口１６０に関して上で論じた形状および／または断面を有することができる。
【００３３】
例えば基板支持体１０８に対するこの１つまたは複数の出口２０４の位置は主に、導管２０２の幾何形状によって制御される。導管２０２は、基板１０６に所望のプロセスガス流を供給するのに必要な、任意の適切な構成を有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、図２に示すように、導管２０２が、少なくとも基板１０６の幅にわたって延びることができる。いくつかの実施形態では、導管２０２が、基板支持体１０８の中心軸と交わる線に沿って延びる。導管の他の構成も可能であり、それらについては図５Ａ〜Ｄに関して次に論じる。
【００３４】
導管２０２は、基板１０６への１種または数種のプロセスガスの所望の分配を容易にする任意の幾何形状に構成することができる。例えば、導管２０２は直線状または非直線状とすることができ、例えば複数のゾーンにグループ分けされ、または密集し、または均一に分布した、同様のサイズまたは異なるサイズの１つまたは複数の出口２０４を有することができる。図５Ａ〜Ｄは、本明細書において企図される多くのさまざまな導管構成のうちのいくつかの構成を示す、上窓２５４の概略下面図を示す。図５Ａに示すように、導管５０２（導管２０２と同様のもの）は直線状とすることができ、少なくとも基板１０６の幅にわたって延びることができる（図５Ａには上窓１５４の幅よりも長く延びる導管が示されている）。導管５０２は、プロセス室内の所望の位置へのプロセスガスの供給を容易にする導管５０２の所望の部分に沿って形成された（出口２０４と同様の）１つまたは複数の出口５０４を有する。図５Ａに示した実施形態には複数の出口５０４が示されている。いくつかの実施形態では、出口５０４が、１つまたは複数の領域ないしゾーン（例えば図５Ａに示された５０６、５０８、５１０）にグループ分けされる。それぞれのゾーン内および複数のゾーン間で全く同じになるように、または異なるように、出口５０４を構成することができる。
【００３５】
図５Ｂに示すように、導管５０２は、基板１０６の中心軸と十分な距離にわたって交わる（例えば上窓１５４の中心点を通り過ぎる）ことができる。図５Ｂに示した導管５０２を、上で論じたように回転するように構成された基板支持体と組み合わせて使用して、処理中にガスの所望の分配を提供するのを容易にすることができる。図５Ｂの導管５０２は、図５Ａに関して上で論じた構成と同じように構成することができる１つまたは複数の出口５０４を有する。
【００３６】
図５Ｃに示すように、２つ以上の導管、図では導管５０２Ａおよび第２の導管５０２Ｂを配置することができる。導管５０２Ａ〜Ｂはそれぞれ、図５Ａ〜Ｂに関して上で論じた構成と同じように構成することができる１つまたは複数の出口５０４Ａおよび５０４Ｂを含む。それぞれの導管を、同じガス源、または処理中に異なる量のプロセスガスもしくは異なるプロセスガス（同様の成分を異なる割合で有するプロセスガスを含む）をプロセス室に供給する異なるガス源に結合することができる。例えば、処理中に異なるプロセスガスをプロセス室に供給するのを容易にするため、導管５０２Ａを第１の入口１３０Ａに結合し、導管５０２Ｂを第２の入口１３０Ｂに結合することができる（入口１３０Ａ〜Ｂは図１に関して上で論じた入口１３０と同様の入口である）。代替として、またはこれと組み合わせて、処理中に異なる量のプロセスガスをプロセス室の異なる領域に供給するのを容易にするために、異なるサイズ、および／または異なる数、および／または異なるゾーンの出口５０４Ａおよび出口５０４Ｂを配置することができる。
【００３７】
図５Ｄを参照すると、導管５０２の他の例示的な実施形態が示されている。導管５０２は第１の部分５１２および第２の部分５１４を含む。第１の部分５１２は、プロセス室の中心付近にプロセスガスを供給する所望の構成を有することができる（例えば、上窓１５４の中心付近に第１の部分５１２が配置される）。第１の部分５１２は、プロセス室の処理容積に面する所望のパターンの１つまたは複数の出口５０４を含む。第１の部分５１２は、第２の部分５１４とは異なる幾何形状を有することができる。例えば、図５Ｄに示すように、第１の部分５１２は、直径が第２の部分５１４の幅よりも大きい円形である（第１の部分５１２の他の形状および他の構成を使用することもできる）。第２の部分５１４は、導管５０２の第１の部分５１２をプロセス室の入口１３０に接続する。
【００３８】
図５Ａ〜Ｄは、導管５０４のいくつかの例だけを例示的に示しており、他の構成も可能である。例えば、導管５０４は、楕円形、正方形、長方形など他の形状を有することができる。さらに、窓アセンブリが、複数の導管または枝分れした単一の導管を備えることも企図される。複数の導管が使用される実施形態では、図５Ｃに関して上で論じたとおり、それぞれの導管が同じプロセスガスを供給することができ、または、それぞれの導管を、異なるプロセスガスを供給するために使用することができる。
【００３９】
動作時、この窓アセンブリを利用して、プロセスガスをプロセス室に所望のパターンで供給することができる。例えば、プロセス室内に配置された基板にプロセスガスを供給する例示的な１つの方法４００を図４に示す。方法４００は、プロセスガスの導入と光源による基板の加熱とを必要とする適当な任意のプロセス室内で実行することができる。処理には例えば、ラジカル酸化などの選択酸化プロセスによって基板の表面に層、例えば酸化層を形成することが含まれる。方法４００と一緒に利用することができる例示的な１つの室は、窓アセンブリ１１４を有するプロセス室１００である。次に、図１に示した窓アセンブリ１１４を有するプロセス室１００に関して方法４００を説明する。
【００４０】
方法４００は、一般に４０２から始まる。４０２では、プロセス室１００内において基板支持体１０８と基板支持体１０８に向かってエネルギーを導くように構成された光源１０１との間に配置された窓アセンブリ１１４の入口１３０に、ガスを供給する。このガスは、基板を処理するのに適した任意のガスとすることができる。複数のガスを供給する場合には、それらのガスを個別に流し、またはプロセスガス混合物として流すことができる。それぞれのガスは、（例えば、図５Ｃに示した導管５０２Ａおよび第２の導管５０２Ｂを介して、または本明細書に開示されたいずれかの実施形態によってガスを逐次的に流すことによって）個別に流し、または（本明細書に開示されたいずれかの実施形態によって）プロセスガス混合物として流すことができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、このガスが、基板１０６の選択酸化などの酸化プロセスの一部として利用され、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、酸化窒素（ＮＯ）またはこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、ガス混合物が酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）を含む。いくつかの実施形態では、このガスが、アニールプロセスの一部として利用され、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、水素（Ｈ２）などを含む。いくつかの実施形態では、プロセスガスがさらに、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを含む。他のプロセスおよびガスの組合せを利用することもできる。
【００４２】
次に、４０４で、このガスを、窓アセンブリ１１４を通して流すことができる。例えば、いくつかの実施形態では、このガスを、入口１３０から、窓アセンブリ１１４の上窓１５４と下部窓１５６の間の隙間１５８へ流入させる。いくつかの実施形態では、このガスを、入口１３０から、窓アセンブリ１１４の上窓１５６の下に配置された導管（２０２、５０２）へ流入させることができる。いくつかの実施形態では、複数のガスの独立した制御および／または独立した分配が提供される。例えば、第１のガスまたはガス混合物を第１の入口１３０Ａから第１の導管５０４Ａへ供給し、第２のガスまたはガス混合物を第２の入口１３０Ｂから第２の導管５０４Ｂへ供給することができる。
【００４３】
次に、４０６で、このガスを、窓アセンブリ１１４に配置された１つまたは複数の出口（例えば１６０、２０４、５０４）を通してプロセス室１００へ流入させることができる。このプロセスガスは、この１つまたは複数の出口１６０を通して、所望のパターン（例えば均一パターンまたは非均一パターン）で、プロセス室１００へ流入させることができる。このプロセスガスは、この１つまたは複数の出口１６０によって、および／あるいはプロセスガス源から供給されるプロセスガスの流量によって決定される、基板１０６の表面へのプロセスガスの所望の分配を提供する適当な方向および／または適当な流量で流すことができる。この１つまたは複数の出口の構成によっては、上で論じたように、所望のガス分配を容易にするために、処理中に基板１０６を回転させることができる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、基板に面した窓アセンブリからプロセスガスを供給することによって、基板上に形成される酸化層の成長速度が、プロセス室の側面からガスを注入するのに比べて増大する。いくつかの実施形態では、酸素（Ｏ２）などの酸化ガスの流れを制御することによって、例えば基板の中心および／または中央ゾーンの酸化物の膜厚の制御が提供される。いくつかの実施形態では、基板に面した窓アセンブリから供給される窒素（Ｎ２）などの不活性ガスの流れを増大させることによって、基板の中心および／または中央ゾーンの冷却速度が、プロセス室の側面からガスを注入するのに比べて増大する。プロセスガスおよび／またはプロセスガス混合物を基板表面に供給すれば、方法４００は概ね終了であり、必要に応じて基板１０６をさらに処理することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
このように、本明細書では、基板にプロセスガスを供給する方法および装置が開示されている。本発明の装置は、プロセス室へのプロセスガスの流入を容易にする窓アセンブリを含むことができる。有利には、本発明のシステムおよび方法は、例えば高速熱プロセス（ＲＴＰ）用に構成されたプロセス室などのプロセス室内に配置された基板へのプロセスガスの所望の分配を容易にする。
【００４６】
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から逸脱することなく本発明の他の実施形態を考案することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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