(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット基板をアニールするアニーリングシステムであって、
均一なマイクロ波場を発生させるように構成された均一マイクロ波場発生器と、
前記均一マイクロ波場発生器の内部に間隔を開けて配置され、前記均一なマイクロ波場の内部の自身の間に静電容量効果を形成する方向に向けて配置された２枚の板と、
前記均一なマイクロ波場の内部で前記２枚の板及び前記２枚の板の間に配置される前記ターゲット基板を回転させ、それによって、前記均一なマイクロ波場から前記ターゲット基板に印加されるマイクロ波の極性の周期的変化を創出するように構成されたターンテーブル装置と、を有し、
複数セットの前記２枚の板が、前記ターンテーブル装置の回転軸の軸方向に積み重ねられている、アニーリングシステム。
【請求項２】
前記２枚の板は、前記均一マイクロ波場発生器によって発生した前記均一なマイクロ波場に反応するようにドーピングされる請求項１に記載のアニーリングシステム。
【請求項３】
さらに、絶縁体材料を含む支持要素を有し、前記支持要素は、前記２枚の板に前記ターンテーブル装置を付け、前記２枚の板を互いに平行に保持する請求項１又は２に記載のアニーリングシステム。
【請求項４】
前記支持要素の内の少なくとも１つは、前記２枚の板の間に前記２枚の板に対して平行に前記ターゲット基板を固定するように構成される請求項３に記載のアニーリングシステム。
【請求項５】
前記支持要素は、前記２枚の板の間の距離が調整可能になるように選択的に調整可能である請求項３又は４に記載のアニーリングシステム。
【請求項６】
前記２枚の板は、０．５ｍｍから１０ｍｍまでの間隔を開けて配置される請求項１〜５のいずれか１項に記載のアニーリングシステム。
【請求項７】
前記均一なマイクロ波場の中の渦電流は、前記２枚の板に対して直角に流れることによって前記極性の周期的変化に反応し、前記ターゲット基板の均一な加熱をもたらす請求項１〜６のいずれか１項に記載のアニーリングシステム。
【請求項８】
前記２枚の板は、前記均一なマイクロ波場の中に電場を形成するのに十分高い伝導性、及び摂氏４００度から８００度までの耐熱性を持つ請求項１〜７のいずれか１項に記載のアニーリングシステム。
【請求項９】
前記均一マイクロ波場発生器は、シングルモード又はマルチモードのチャンバ、又は前記２枚の板のまわりに前記均一なマイクロ波場を形成するように構成された波ガイドポートである請求項１〜８のいずれか１項に記載のアニーリングシステム。
【請求項１０】
前記均一マイクロ波場発生器は、９００ＭＨｚから２６ＧＨｚまでの範囲の周波数を発生させる請求項１〜９のいずれか１項に記載のアニーリングシステム。
【請求項１１】
前記２枚の板は、それぞれ、半導体層とサセプタ層とを含み、前記２枚の板は、前記サセプタ層が互いに面するような方向に向けて配置される請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアニーリングシステム。
【請求項１２】
前記２枚の板は、それぞれ、温度上昇に伴って伝導性が増加するように構成された半導体材料又は導体材料を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載のアニーリングシステム。
【請求項１３】
半導体材料をアニールする方法であって、
均一なマイクロ波場の内部の２枚の板の間に、前記半導体材料を含むターゲット基板を置き、
前記均一なマイクロ波場から前記ターゲット基板に印加されるマイクロ波の極性の周期的変化を創出することを含み、
前記周期的変化は、前記ターゲット基板及び前記２枚の板に対して直角の渦電流の流れをもたらし、
前記周期的変化を創出する工程は、前記均一なマイクロ波場の内部で前記２枚の板及び前記ターゲット基板を回転させ、その結果として、前記ターゲット基板に印加される前記マイクロ波の極性の周期的変化が生じることを含み、
複数セットの前記２枚の板が、前記複数セットの２枚の板及び前記ターゲット基板を回転させる回転軸の軸方向に積み重ねられている、方法。
【請求項１４】
さらに、前記２枚の板の間に前記ターゲット基板を置く前に前記２枚の板をドーピングすることを含み、前記ドーピングは、前記２枚の板を前記均一なマイクロ波場に反応させるのに十分である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ターゲット基板は、不純物でドーピングされた前記半導体材料を含む請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、前記２枚の板の内の少なくとも一方及び前記ターゲット基板のために使用される形状及び材料に基づいて、前記２枚の板の間の距離を調整することを含む請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記均一なマイクロ波場は、９００ＭＨｚから２６ＧＨｚまでの範囲の周波数を含む請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
半導体材料をアニールする方法であって、
平行板をドーピングし、前記ドーピングは、前記平行板を均一なマイクロ波場に反応させるのに十分であり、
前記均一なマイクロ波場の内部の前記平行板の間にターゲット基板を置き、
前記均一なマイクロ波場の内部で前記平行板及び前記ターゲット基板を回転させ、それによって、前記均一なマイクロ波場から前記ターゲット基板に印加されるマイクロ波の極性の周期的変化を創出することを含み、
前記ターゲット基板は、不純物でドーピングされた前記半導体材料を含み、
前記均一なマイクロ波場は、９００ＭＨｚから２６ＧＨｚまでの範囲の周波数を含み、
前記平行板は、前記均一なマイクロ波場の内部の前記平行板の間に静電容量効果を形成するのに互いに十分近くに間隔を開けて配置され、
前記周期的変化は、前記ターゲット基板及び前記平行板に対して直角の渦電流の流れをもたらし、前記ターゲット基板の均一な加熱をもたらし、前記ターゲット基板の中の欠陥を選択的に加熱し、
複数セットの前記平行板が、前記複数セットの平行板及び前記ターゲット基板を回転させる回転軸の軸方向に積み重ねられている、方法。
【請求項１９】
前記回転は、１分あたり１回転から１分あたり１０回転までの範囲のスピードで実行される請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
仮出願でない本特許出願は、全く共通な主題に関して、２０１５年１月２９日に出願された、「マイクロ波を用いた平行板電場の印加装置」という名称の先行出願済みの米国特許仮出願第６２／１０９，３５５号の優先権の利益を主張し、その全内容は、この参照によって本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
背景
半導体デバイスの小型化の進歩は、多くの電子デバイスに対する性能向上及び記憶容量増加をもたらした。半導体デバイスの製造には、多くのプロセス工程が含まれる。１つの工程は、ソース／ドレイン接合を形成する半導体基板のドーピングである。イオン注入法は、半導体ウェハの表面への特定のドーパント不純物の注入によって、半導体基板の電気特性を改良するのに使用される。一般的に使用されるドーパントは、ホウ素、砒素、及びリンである。イオン注入法を使用する場合には、活性化プロセスを終了し、注入された領域に対するあらゆる関連した損傷を修復するために、ポストアニーリング処理が求められる。１回の注入量（表面に注入される原子の量）及び注入エネルギ（表面への原子の深さ）に応じて、様々なアニーリング技術を使用することができる。例えば、アニーリング技術は、炉内処理、急速熱処理（ＲＴＰ）、ミリ秒アニール（ＭＳＡ）、及びレーザアニーリングを含む他の様々なバージョンを含むことができる。しかしながら、その全内容が本明細書に参照されて組み込まれた米国特許第７，９２８，０２１号に記載されるように、これらの技術のそれぞれに関連した不利なことがある。
【０００３】
ソリッドステートデバイス業界の内部では、このアニーリングプロセスのためにマイクロ波加熱を使用する実験が実行されたが、マイクロ波加熱の使用は、多くの不利なことに苦しんだ。マイクロ波加熱では、使用されるマイクロ波の波長よりも相対的に大きいターゲット基板を加熱／処理するために、マルチモード反応チャンバが使用される。マルチモードチャンバの内部では、マイクロ波エネルギは、電場とも呼ばれるローカルなマイクロ波場を制御するために、モード励起によって結合する。電場は、また、マルチモードチャンバの中で加熱されるターゲット基板の誘電特性によって影響されるかもしれない。ターゲット基板が適切な誘電体を備えた材料で作製される場合には、マイクロ波は、より高濃度でターゲット基板に流れる。マルチモードチャンバの内部のマイクロ波の電磁気特性及びターゲット基板の表皮効果に基づいて、ターゲット基板は、その伝導性に基づいてそれを貫通する又はその表面の電流の流れを形成することができる。
【０００４】
残念ながら、電場濃度は、監視及び制御するのが難しいかもしれない。例えば、電場の濃度が十分に強い場合には、マイクロ波誘電体反応と無関係な望ましくない熱暴走及びアークを引き起こし、マルチモード反応チャンバの内部のターゲット基板に不均一な加熱及び潜在的な損傷を引き起こすかもしれない。電場をより均一にすることを試みるために、撹拌機及び回転板が使用され、加熱されるターゲット基板に対してローカルに場エネルギを変化させるために、金属箔層も使用された。しかしながら、これらの方法のそれぞれは、従来渦電流によって引き起こされた不均一な加熱を避けるために、渦電流の形成を管理、最小化、又は解消しようとする課題に直面した。
【０００５】
ターゲット基板を加熱する別の方法は、主として高い側の周波数での技術的限界のために、無線周波数（ＲＦ）で最も一般的に使用された平行板式のリアクタである。従って、独立した平行板式のリアクタは、一般にＲＦ帯域の周波数に制限され、使用される波長のために、ターゲット基板の中で制限された反応を創出する。先行技術のＲＦ加熱は、赤外線などのような他の従来の加熱方法に比べて、加熱に本当の違いがない状態で、バルクヒータとしてソリッドステート市場に導入されただけであった。
【発明の概要】
【０００６】
発明の要旨
本発明の実施形態は、上記問題を解決し、半導体材料をアニールする技術に明確な進歩をもたらす。具体的には、本発明の実施形態は、産業用のマイクロ波加熱及び平行板反応を使用して半導体のようなターゲット基板をアニールするアニーリングシステム及び方法を提供することができる。
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態では、アニーリングシステムは、均一マイクロ波場発生器と、互いに近接した位置及び／又は平行に保持された２枚の板と、均一なマイクロ波場の内部の２枚の板及びターゲット基板に結合されたターンテーブル装置と、を含むことができる。均一マイクロ波場発生器は、均一なマイクロ波場を発生させることができ、２枚の板は、均一マイクロ波場発生器の内部で互いに離間した距離に保持することができる。具体的には、板は、均一なマイクロ波場の内部の板の間に静電容量効果を形成するのに互いに十分近くに間隔を開けて配置することができる。ターンテーブルは、均一なマイクロ波場の内部で板及びターゲット基板を回転させ、均一なマイクロ波場からターゲット基板に印加されるマイクロ波の極性の周期的変化を創出し、それによって、渦電流を板及びターゲット基板に対して直角に流れさせることができる。
【０００８】
本発明の他の一実施形態は、半導体材料をアニールする方法を含み、均一なマイクロ波場の内部の２枚の板の間に半導体材料で作製されたターゲット基板を置くことと、均一なマイクロ波場からターゲット基板に印加されるマイクロ波の極性の周期的変化を創出することと、を含む。周期的変化は、ターゲット基板及び板に対して直角の渦電流の流れをもたらす。
【０００９】
本発明のさらに他の一実施形態では、半導体材料をアニールする方法は、平行板をドーピングする工程と、次に、均一なマイクロ波場の内部の平行板の間に半導体材料で作製されたターゲット基板を置く工程と、を含む。ドーピングは、平行板を均一なマイクロ波場に反応させるのに十分であっても良く、また、平行板は、均一なマイクロ波場の内部の平行板の間に静電容量効果を形成するのに互いに十分近くに間隔を開けて配置することができる。ターゲット基板は、不純物でドーピングされた半導体材料を含むことができる。均一なマイクロ波場は、９００ＭＨｚから２６ＧＨｚまでの範囲の周波数を含むことができる。次に、その方法は、均一なマイクロ波場の内部で平行板及びターゲット基板を回転させ、それによって、均一なマイクロ波場からターゲット基板に印加されるマイクロ波の極性の周期的変化を創出する工程を含むことができる。周期的変化は、ターゲット基板及び平行板に対して直角の渦電流の流れをもたらすことができるので、ターゲット基板の均一な加熱をもたらし、ターゲット基板の中の欠陥を選択的に加熱する。
【００１０】
本要旨は、以下の詳細な説明においてさらに説明する選択された概念を簡素化した形態で紹介するために提供されている。この要旨は、クレームされる主題の主な特徴又は必要不可欠な特徴を特定するように意図されたものではなく、クレームされる主題の範囲を限定するために使用されるように意図されたものでもない。本発明のその他の形態や有利な点は、以下の実施形態の詳細な説明及び添付図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
図面の簡単な説明
本発明の実施形態を、添付した図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１２】
【図１】図１は、本発明の様々な実施形態に従って構成されたアニーリングシステムの模式図である。
【図２】図２は、図１のアニーリングシステムで加熱される一例のターゲット基板の斜視模式図である。
【図３】図３は、図１のアニーリングシステムで加熱される他の一例のターゲット基板の斜視模式図である。
【図４】図４は、本発明の様々な実施形態に従ってアニールする方法のフローチャートである。
【図５】図５は、ターゲット基板の種々の半導体材料に対するバンドギャップ対バルク可動性のグラフである。
【図６】図６は、先行技術の従来のマイクロ波加熱を受けるターゲット基板の模式図であり、その時の渦電流は、ターゲット基板の両端に集中し、ターゲット基板の表面に対して実質的に平行に流れる。
【図７】図７は、図４の方法を使用した可動性アニーリングを受ける２枚の板の間のターゲット基板の模式図であり、その時の渦電流は、ターゲット基板に対して直角に流れる。
【図８】図８は、中に欠陥があるシリコン結晶格子を持つターゲット基板の模式図である。
【図９】図９は、先行技術の従来のマイクロ波加熱を受ける図８のターゲット基板の模式図であり、その時の渦電流は、ターゲット基板の表面をターゲット基板に対して平行に流れる。
【図１０】図１０は、図４の方法を使用した可動性アニーリングを受ける図８のターゲット基板の模式図であり、その時の渦電流は、ターゲット基板の中にターゲット基板に対して直角に流れ込む。
【００１３】
これらの図面は、本明細書に開示され説明される特定の実施形態に本発明を限定するものではない。これらの図面は、必ずしも寸法通りではないが、その代わりに本発明の原理を明確に示すことに重点が置かれている。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態の詳細な説明
以下の本発明の詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の実施形態を示す添付図面を参照する。本実施形態は、当業者が本発明を実施することができるように本発明の形態を十分に詳細に説明するように意図されている。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、変更を行うことができる。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。本発明の範囲は、添付された請求項によってのみ定義され、そのような請求項が権利を有する均等物の全範囲を含む。
【００１５】
本説明において、「１つの実施形態(one embodiment)」、「一実施形態(an embodiment)」、又は「実施形態(embodiments)」に言及することは、言及した１つ又は複数の特徴が本技術の少なくとも１つの実施形態の中に含まれることを意味する。本説明において、「１つの実施形態(one embodiment)」、「一実施形態(an embodiment)」、又は「実施形態(embodiments)」に個別に言及することは、必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではなく、また、そのように明記しない限り、及び／又は本説明から当業者にとって直ぐに明らかになるものを除き、互いに排他的なものでもない。例えば、１つの実施形態において説明される特徴、構造、動作などは、他の実施形態の中に含まれても良いが、必ずしも含まれる必要はない。従って、本技術は、本明細書に記載された実施形態の様々な組み合わせ及び／又は統合を含むことができる。
【００１６】
本発明の実施形態は、アニーリングシステムに関する。本発明の具体的な実施形態は、均一なマイクロ波場及び平行板を使用してターゲット基板２０に対する渦電流の働きを制御する産業用のマイクロ波加熱に関する。
【００１７】
図１に示すように、本発明のアニーリングシステム１０は、均一マイクロ波場発生器１２と、支持要素１４と、互いに間隔を開けて配置された関連に保持された２枚の板１６と、均一マイクロ波場発生器１２の中の均一なマイクロ波場の内部で２枚の板１６及びターゲット基板２０を回転させるように構成されたターンテーブル装置１８と、を有することができる。本明細書には、１セットの平行板１６を記載するが、留意すべきことは、バッチ反応を形成する（即ち、複数のターゲット基板を１回で動かす）ために多くの追加の板を垂直に積み重ねることができることである。
【００１８】
ターゲット基板２０は、半導体デバイス、イオン注入されたウェハ及び／又はシリコンウェハのような技術的に既知のあらゆる形状の基板材料であっても良く、また、平板又はウェハ形状を持っても良い。例えば、ターゲット基板２０は、ソース／ドレイン接合を形成する特定のドーパント不純物（例えば、ホウ素、砒素、リン）でドーピングされた半導体基板であっても良い。本発明のいくつかの実施形態では、ターゲット基板２０は、図２及び図３に模式的に示すように、トランジスタであっても良い。さらに又は代わりに、ターゲット基板２０は、本明細書に記載した板１６の間に位置する複数のイオン注入されたウェハのような複数のターゲット基板を含むことができる。ターゲット基板２０のアニーリング処理は、以下に詳細に記載するように、ターゲット基板２０の活性化を終了し、かつ注入された領域に対するあらゆる関連した損傷を修復するのに使用しても良い。
【００１９】
均一マイクロ波場発生器１２は、シングルモード又はマルチモードチャンバであっても良く、又は、代わりに、以下に記載した板１６のまわり及び／又は間にマイクロ波場を形成するように構成された波ガイドポートを含むことができる。本発明のいくつかの実施形態では、均一マイクロ波場発生器１２によって発生したマイクロ波周波数の範囲は、約９００ＭＨｚから２６ＧＨｚまでの範囲であっても良い。例えば、マイクロ波場発生器１２によって発生した周波数は、約９１５ＭＨｚ、約２．４５ＧＨｚ、又は約５．８ＧＨｚ又は２４ＧＨｚであっても良い。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、あらゆる所望のマイクロ波周波数を発生させるように均一マイクロ波場発生器１２を構成することができる。本発明のいくつかの実施形態では、均一マイクロ波場発生器１２によって発生した熱は、約４００℃から８００℃までの範囲にあっても良い。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、他の温度を使用することができる。
【００２０】
支持要素１４は、水晶のような絶縁体材料で作製することができ、板１６及びターゲット基板２０を保持及び／又は支持するように構成することができる。例えば、支持要素１４は、ターンテーブル装置１８の回転要素に固定することができる。代わりに、支持要素１４は、均一マイクロ波場発生器１２の内側の壁又は他の部分に取り付けることができる。さらに、支持要素１４は、スロット、クランプ、又は板１６及びターゲット基板２０を互いに予め定義された距離で固定する他の構成を有することができる。本発明のいくつかの実施形態では、種々の形状及び／又は種々の材料の種々の板１６及び／又は種々のターゲット基板２０に対して異なる間隔を使用することができるように、支持要素１４は、選択的に調整可能であっても良い。
【００２１】
板１６は、互いに実質的に平行であっても良く、また、それぞれが半導体層２２及びサセプタ層２４を含むことができる。サセプタ層２４は、ターゲット基板２０の最も近くに配置することができ、その時の半導体層２２のそれぞれは、２つの面したサセプタ層２４の外側にある。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態では、サセプタ層２４は、省略することができる。
【００２２】
半導体層２２は、低い側の温度では誘電体として、かつ高い側の温度では金属として作用するように構成することができる。従って、半導体層２２は、温度上昇に伴って伝導性が増加し、２つの半導体層２２の間に静電容量式の電場平面を創出するように静電容量式の場を創出する。従って、板１６は、協同して平行板コンデンサとして作用する。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態では、金属又は温度が上昇した時に伝導性を有するようになる他のそのような伝導性材料が、本明細書に記載したように加熱された時に、表面電流を流すことが可能な伝導性の範囲内にある限り、半導体層２２は、代わりに、そのような金属及び他の材料で作製された導体層に置き換えることができる。
【００２３】
サセプタ層２４は、サセプタ層２４の間に位置するターゲット基板２０を予熱するために使用することができる。具体的には、サセプタ層２４は、マイクロ波を吸収するように構成された材料で作製することができるので、協同してサセプタ層２４の間に均一なマイクロ波場を創出する。しかしながら、本発明のいくつかの代替実施形態では、均一なマイクロ波場が他の方法で２つの半導体層２２の間及び／又はまわりに創出される場合には、サセプタ層２４は、省略することができる。
【００２４】
板１６は、技術的に既知のあらゆる寸法及び形状を持つことができる。本発明のいくつかの実施形態では、板１６は、ディスク状、正方形、又は長方形であっても良い。さらに、板１６は、ソリッドステート業界での板又はディスクに一般に関連した厚さを持つ薄い平らなディスクであっても良い。板１６は、互いに約０．５ｍｍから約５ｍｍまでの間隔を持つことができる。板１６は、好ましくは、支持要素１４の上に設置された時及び／又は均一マイクロ波場発生器１２の内部で加熱される間に板１６の構造的完全性を犠牲にするほど薄くすることなく、できる限り薄くすることができる。本発明のいくつかの実施形態では、板１６は、約１ｍｍから１０ｍｍまでの間隔を開けて配置することができる。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、他の間隔の距離を使用することができる。具体的には、板１６は、静電容量効果を形成するのに互いに十分近くに間隔を開けて配置しなければならないので、本明細書に記載するように、表面電流（即ち、渦電流）が反応するのに十分近い。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態では、板１６は、均一なマイクロ波場の内部で水平、垂直、又は他のようなあらゆる方向に向けて配置することができる。板１６は、通常、互いに対して平行な方向に向けて配置することができる。しかしながら、本発明のいくつかの代替実施形態では、板１６は、板１６が本明細書に記載した静電容量効果を形成するのに十分近接している限り、互い及び／又はターゲット基板２０に対して非平行な関係に配置することができる。
【００２６】
ターンテーブル装置１８は、ターンテーブル装置１８に取り付けられた部材の回転を創出する、技術的に既知のあらゆる機構であっても良い。例えば、ターンテーブル装置１８は、均一マイクロ波場発生器の外側に位置する回転モータを含むことができる。さらに、上述の支持要素１４の内の一方は、回転モータの回転軸に取り付けることができ、板１６及び／又はターゲット基板２０を所望の位置及び互いに所望の間隔に回転可能に支持するために、均一マイクロ波場発生器１２の中まで伸びることができる。均一なマイクロ波場の内部では、２枚の板１６及びターゲット基板２０の回転は、先行技術の方法のＲＦ切り換えをまねて、２枚の板１６及びターゲット基板２０に印加されるマイクロ波の極性を変更することができる。例えば、アニーリングシステム１０は、ターゲット基板２０の回転がターゲット基板２０に印加されるマイクロ波の極性を１５°毎に変更できるように構成することができる。代わりに、本発明の範囲を逸脱することなく、マイクロ波の極性を切り換える他の方法を使用することができる。
【００２７】
ターンテーブル装置１８は、板１６及び／又はターゲット基板２０の分離を引き起こさないあらゆるスピードで構成することができる。本発明のいくつかの実施形態では、ターンテーブル装置１８は、板１６及び／又はターゲット基板２０を１分あたり１回転（ｒｐｍ）の最小スピード、及び１０ｒｐｍの最大スピードで回転させることができる。例えば、ターンテーブル装置１８は、板１６及び／又はターゲット基板２０を約２ｒｐｍのスピードで回転させることができる。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、他のスピードを使用することができる。
【００２８】
使用時には、ターゲット基板２０は、均一マイクロ波場発生器１２の内部の板１６の間に置き、均一なマイクロ波場の内部でターンテーブル装置１８によって回転させることができるので、ターゲット基板２０に印加されるマイクロ波の極性の周期的変化を創出する。ターゲット基板２０は、主にそれ自身の誘電特性に基づいて加熱され、マイクロ波を熱に変換し、及び／又は、ターゲット基板２０の表面に渦電流を創出する。渦電流は、以下に記載するように、板１６に対して直角に流れることによって反応し、ターゲット基板２０を均一に加熱する。本発明のいくつかの実施形態では、板１６は、均一なマイクロ波場に反応するようにドーピングすることが不可欠であっても良い。
【００２９】
図４は、本発明の様々な実施形態に従って、均一なマイクロ波場及び平行板反応を使用して半導体材料をアニールする方法２００のステップを示す。方法２００のステップは、図４に示すような順序で実行することができる、又は、異なる順序で実行することができる。さらに、いくつかのステップは、逐次とは対照的に同時に実行することができる。さらに、いくつかのステップは、実行することができない。ステップの内のいくつかは、コンピュータプログラムのコードセグメント又は実行可能な手順、又は上述の用途に対応することができる。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態では、方法２００は、ブロック２０２に示すように、均一なマイクロ波場に反応するように板１６をドーピングするステップを含むことができる。例えば、室温の真性シリコンは、主にマイクロ波透過性であっても良く、マイクロ波電場に反応するようにドーピングすることができる。シリコン材料のドーピングは、室温の伝導性を変化させることができるので、マイクロ波が室温のシリコーン平行板を加熱／に反応することを可能にする。この実施例では、いったんシリコーン板が加熱されると、シリコーン板の伝導性は、非真性シリコン材料のバンドギャップに基づいて減少しても良い。図５には、様々な材料のバンドギャップ及びそれらのバルク可動性を示すグラフが提供される。伝導性のこの減少は、マイクロ波反応／透過を達成することができ、温度又は伝導性が範囲内の時には、マイクロ波場の内部に平行板電場を創出する。本明細書に記載した平行板電場の内部では、マイクロ波反応で創出された渦電流は、（図１０に示すように）ターゲット基板２０に対して垂直方向又は直角に流れ、（図９に示すように）従来のマイクロ波金属反応のように表面に対して平行に流れないであろう。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態では、方法２００は、ブロック２０４に示すように、板の内の少なくとも一方及びターゲット基板のために使用された形状及び材料に基づいて、板１６の間の距離を調整するステップを取捨選択可能に含むことができる。例えば、上述のように、種々の形状及び／又は種々の材料の種々の板１６及び／又は種々のターゲット基板２０に対して異なる間隔を使用することができるように、支持要素１４は、選択的に調整可能であっても良い。
【００３２】
方法２００は、さらに、ブロック２０６に示すように、均一なマイクロ波場（例えば、マルチモードチャンバ）の内部の板１６の間にターゲット基板２０を置く工程を含むことができる。上述のように、板１６の間隔は、互いに約０．５ｍｍから約５ｍｍ又は１０ｍｍまでであっても良い。ターゲット基板２０及び板１６は、上述のように、水晶のような絶縁体材料で作製された支持要素１４によって宙に浮かせて支持することができる。
【００３３】
次に、方法２００は、ブロック２０８に示すように、ターンテーブル装置１８を使用して、均一なマイクロ波場の内部で板１６及び／又はターゲット基板２０を回転させる工程を含むことができるので、ターゲット基板２０に印加されるマイクロ波の極性の周期的変化を創出する。ターゲット基板２０は、主にそれ自身の誘電特性に基づいて加熱され、マイクロ波を熱に変換し、及び／又は、ターゲット基板２０の表面に渦電流を創出する。従来、表面電流又は渦電流２６は、図６に示すように、マイクロ波場の内部の平板及び／又はターゲット基板２０のエッジ又は境界に形成される。しかしながら、本明細書に開示した回転板構成は、図７に示すように、ターゲット基板２０に対して直角の渦電流２６の流れをもたらし、図１０に示すように、ターゲット基板２０の均一な加熱を創出し、ターゲット基板２０のシリコン結晶格子の中の欠陥を選択的に加熱する。逆に言えば、図９に示す単純なマイクロ波加熱のような従来の加熱方法は、シリコン結晶格子の内部の欠陥を選択的に加熱しない。
【００３４】
具体的には、図８は、可動性減少のエリアとしても既知の欠陥３０を持つシリコン結晶格子２８を備えたターゲット基板２０を模式的に示す。図９は、同じシリコン結晶格子２８が単独でマイクロ波３２によって加熱されていることを示し、その時の結果として生じる渦電流２６は、ターゲット基板２０に対して平行に流れる。図９は、マイクロ波３２によってシリコン結晶格子２８の中に発生した内部熱３４も示す。
【００３５】
図１０は、シリコン結晶格子２８が上述の、図４に示す方法２００によって加熱されていることを示し、その時の結果として生じる内部熱３４は、さらに、ターゲット基板２０の中に直角に流れ込む渦電流２６によって、シリコン結晶格子２８の中の欠陥３０を容積測定のターゲットにする。渦電流２６の方向変化は、ターゲット基板２０の中の、渦電流２６が抑制される選択点（例えば、粒子欠陥、不純物、及び他の欠陥３０）で界面分極が生じることを可能にする。欠陥３０の分極は、自身の中の実質的な反応を引き起こさないかもしれないが、今分極した欠陥３０もまた、既存のマイクロ波場（例えば、マイクロ波３２）にさらされ、欠陥３０が「選択的に」加熱されることを可能にする。これは、欠陥３０の温度が、本明細書でバルク材料とも呼ばれる、ターゲット基板２０の他の部分に比べてずっと高いことを意味する。このバルク材料は、ヒートシンクとして作用することができ、ターゲット基板２０のバルク材料の内部の熱を放散する。
【００３６】
従って、本明細書に記載した加熱法２００は、活性化プロセスを終了し、先行技術のマイクロ波アニーリングの方法の望ましくない熱暴走及びアークを発生させることなく、ターゲット基板２０の注入又はドーピングされた領域に対するあらゆる関連した損傷を修復する。有利なこととしては、先行技術のマイクロ波の方法のように、渦電流の形成を管理、最小化、又は解消しようとする代わりに、本発明は、結果として生じる渦電流が流れる方向を変化させ、それによって、不均一な加熱を避け、ターゲット基板２０の中の欠陥を効果的に修復する。
【００３７】
本発明は、添付した図面に示す実施形態を参照して説明したが、請求項に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書において均等物を採用することができ、置換を行うことができることに留意されたい。
【００３８】
このように、本発明の様々な実施形態について説明したが、新たなものとして特許請求の範囲に記載され、特許証によって保護されることが望まれるものは、以下を含む。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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