(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板を処理する急速熱処理装置であって、
熱源を含むチャンバと、
前記チャンバ内の前記基板を第１の位置で保持する第１の基板支持体と、
熱処理中に前記基板を保持し、前記基板を前記熱源へ近づけたり遠ざけたりする方向に可動である、第２の位置の第２の基板支持体と、
前記第２の基板支持体に対する前記基板の位置を感知し、アクチュエータと通信して前記第２の基板支持体の軸方向の中心を前記基板の中心に位置決めするように、前記第２の基板支持体を動かすセンサとを備え、
前記センサが、前記第２の基板支持体によって前記基板上に、または前記基板によって前記第２の基板支持体上に投じられる影を評価して、前記第２の基板支持体の位置に対する前記基板の位置を検出する装置。
【請求項２】
チャンバの蓋および少なくとも２つの位置センサをさらに備え、前記少なくとも２つの位置センサが前記チャンバの蓋の上に位置し、かつ、反射する光ビームを任意選択で前記少なくとも２つのセンサから前記チャンバの蓋を通って伝送することができる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記基板を複数の軸方向に動かすように前記基板に隣接して位置決めされた液体または気体噴射をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記基板と同じ平面に向けた複数の位置決め棒をさらに備え、前記位置決め棒が、前記基板の縁部に接触して前記基板を前記基板の平面内で複数の方向に押すように適合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第２の基板支持体に結合された磁気的に浮上させたロータと、前記磁気的に浮上させたロータに結合された磁界生成デバイスとをさらに備え、前記磁界が、前記浮上させたロータを前記基板の平面内で複数の軸方向に動かすように変更可能である、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
基板の急速熱処理のための方法および関連する装置が開示される。より詳細には、微小位置決めシステムを含む基板の急速熱処理のための装置および方法が開示される。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、単一のチップ上に数百万のトランジスタ、コンデンサ、および抵抗を収容できる複雑なデバイスに発展してきた。チップ設計の発展は、より速い回路およびより大きい回路密度を必要とし、それにはますます高精度の製作プロセスが要求される。
【０００３】
急速熱処理（ＲＴＰ）は通常、ランプおよび／または抵抗性加熱素子などの放射熱源から加熱することを含む。従来のＲＴＰシステムでは、基板を所望の温度に加熱し、次いで放射熱源を切り、それによって基板を冷却させる。一部のシステムでは、基板上へ気体を流して冷却を強化する。しかし、処理パラメータが引き続き発展するにつれて、ＲＴＰ中の温度ランプアップおよび加熱の均一性には、より厳重な監視および制御を必要とする。
【０００４】
基板（本明細書では「ウェーハ」とも呼ぶ）を扱うのに頻繁に使用されるプロセスは、イオン注入である。イオン注入は通常、急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバ内で実行される熱プロセスに基板を通す。ＲＴＰチャンバは、基板を室温から約４５０℃〜約１４００℃に加熱できる均一に分布された熱サイクルを提供する。従来のＲＴＰシステムでは、ロボットアームを使用して、ＲＴＰチャンバ内で基板を支持する構造へ基板を搬送する。これらの基板は、基板表面全体にわたって均一な熱分布を促進するために、構造の中心に配置する必要がある。しかし、基板が構造上へ搬送されるとき、リング構造上の基板の位置決めを正確に繰り返せないことが多い。たとえば、ロボットアームは、連続する基板を構造上の同じ中心の位置上へ位置決めできないことがある。基板の位置決めの差により、熱分布が基板表面全体にわたって均一でなくなり、したがって基板の生産数の低減を招くことがある。
【０００５】
一部の急速熱処理装置は、「縁部リング」の形の基板支持体を使用して、基板またはウェーハを支持する。この名称が示すように、縁部リングは、基板との接触を最小にするために、通常ウェーハと呼ばれる基板を縁部の周りだけで保持する。ウェーハが、縁部リングまたは他のウェーハ支持体上で中心で位置決めされない場合、ウェーハの両側の均一でない重複により、ウェーハ（およびウェーハ支持体）とともに回転する左右の非均一性が生じる。ロボットの配置精度は、±０．００７インチに制限される。しかし、ウェーハがウェーハ支持体の中心から０．００１インチ外れるたびに、ウェーハは、１℃の左右の温度差を受ける可能性がある。したがって、±２℃の範囲内の温度の均一性を実現するには、ウェーハとウェーハ支持体が±０．００２インチの範囲内で同軸になるように、ウェーハをウェーハ支持体上に配置する必要がある。
【０００６】
したがって、急速熱処理チャンバにおけるウェーハ支持体上の基板の微小位置決めまたは基板の精密制御のための装置および方法が、当技術分野で必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様は、微小位置決めシステムを使用して急速熱処理チャンバ内で実質上平坦な基板を基板支持体と同軸に位置合せすることに関係する。これにより、処理中に基板全体にわたってより均一な加熱が可能になる。
【０００８】
１つまたは複数の実施形態によれば、ウェーハが基板支持体と実質上同軸になるようにウェーハ、基板支持体、または任意選択の磁気的に浮上させたロータの１つまたは複数の位置を調整することによって、基板支持体上でウェーハを中心で位置決めすることが可能である。基板支持体に対する基板の場所は、位置センサシステムによって監視することができ、位置センサシステムは、位置決め機構にフィードバックを提供して基板と基板支持体の同軸の位置合せを正確かつ再現可能に実現することができる。
【０００９】
一実施形態では、平面基板を処理する急速熱処理装置は、熱源をもつチャンバと、チャンバ内の基板を第１の位置で保持する第１の基板支持体とを備える。チャンバ内では、基板を保持する第２の基板支持体が第２の位置に存在する。一実施形態では、第２の基板支持体は、熱処理中、基板を周辺部で保持する。第２の基板支持体は、基板支持体を熱源へ近づけたりまたは遠ざけたりする方向に可動である。第２の基板支持体に対する基板の位置を感知するセンサは、アクチュエータと通信して、基板の平面内で第２の基板支持体の位置に対する基板の位置を変化させる。本明細書では、「基板の平面内」とは、たとえばデカルト座標系のｘ−ｙ平面のように、基板の平坦な表面に対して実質上平行な平面を指す。
【００１０】
センサは、様々な形で構成することができる。１つまたは複数の実施形態によるセンサは、光検出器を含む。光検出器は、光ビームを基板の表面上へ誘導する光源を含むことができる。システムはまた、光ビームに応答して基板から反射された光の強度を監視するように位置決めされた検出器を含むことができる。検出器と基板の一方または両方は、検出器と基板の間の相対的な運動を提供するように可動であることができる。いくつかの実施形態では、センサは、検出器と通信する電子制御装置をさらに備え、この制御装置は、検出器によって検出された反射から複数の測定値を生成し、測定値のうちどれが基板の縁部に対応するかを判定することを含めて、反射が発生した基板表面上の場所を計算する。
【００１１】
いくつかの実施形態では、光検出器は、第２の基板支持体によって基板上に、または基板によって第２の基板支持体上に投じられる影を評価して、第２の基板支持体の位置に対する基板の位置を検出する。
【００１２】
代替センサは、カメラと、照射システムと、第２の基板支持体および基板の中心を検出する視覚画像分析システムとを備える。他の実施形態では、センサは、基板支持体によって基板上へ、または基板によって基板支持体上へ投じられる影を評価して、基板支持体の位置に対する基板の位置を検出する。
【００１３】
詳細な実施形態では、第１の基板支持体はロボットブレードおよびリフトピンアセンブリから選択され、第２の基板支持体は縁部リングである。特有の実施形態では、チャンバは、チャンバの蓋および少なくとも２つの位置センサをさらに備える。少なくとも２つの位置センサは、チャンバの蓋の上に位置する。任意選択で、反射する光ビームを少なくとも２つのセンサからチャンバの蓋を通って伝送することができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、チャンバは、基板を複数の方向に動かすように基板に隣接して位置決めされた液体または気体噴射をさらに備える。
【００１５】
様々な実施形態では、チャンバは、基板と同じ平面に向けた複数の位置決め棒をさらに備え、位置決め棒は、基板の縁部に接触して基板を基板の平面内で複数の方向に押すように適合される。
【００１６】
さらなる実施形態は、基板を基板の平面内の複数の方向に動かすように適合された機構を備える。いくつかの実施形態では、これは、基板、基板支持体、または磁気的に浮上させたロータと同じ平面に向けた複数の位置決め棒によって行われる。位置決め棒は、基板の縁部、基板支持体、または磁気的に浮上させたロータに接触するように位置決めされる。これらの棒は、基板を複数の方向、たとえば基板の平面に対して平行な複数の方向に押すことが可能である。
【００１７】
いくつかの実施形態によれば、基板支持体は、磁気的に浮上させたロータに結合される。詳細な実施形態では、磁気的に浮上させたロータは、基板の平面に対して平行な複数の方向に動かすことができる。１つまたは複数の実施形態では、磁気的に浮上させたロータは、磁気的に浮上させたロータに結合された磁界を生じさせるように適合された磁界生成デバイスを備える機構に結合され、この磁界は、浮上させたロータを基板の平面に対して平行な複数の方向に動かすように変更可能である。
【００１８】
いくつかの詳細な実施形態によれば、チャンバは、磁気的に浮上させたロータに結合された磁界生成デバイスをさらに備える。磁界は、浮上させたロータを基板の平面内で複数の軸方向に動かすように変更可能である。
【００１９】
いくつかの詳細な実施形態では、チャンバは、センサから位置信号を取得し、１つまたは複数の電磁石へ信号を送って基板に対する第２の基板支持体の位置を調整するシステム制御装置をさらに備える。
【００２０】
いくつかの特有の実施形態では、第２の基板支持体は、基板支持体の内側表面上に、基板上の対応する位置合せマークと位置合せすべき位置合せマークを含む縁部リングを備える。
【００２１】
１つまたは複数の実施形態では、第１の基板支持体は、ロードブレードと第２の基板支持体の間で基板を搬送するリフトピンを備える。リフトピンは、基板支持体内の開口を通過し、基板に接触して持ち上げるように適合することができる。いくつかの実施形態では、基板支持体の軸方向の位置を動かすことなく、基板支持体の孔の中でリフトピンを動かすように適合された機構が組み込まれる。
【００２２】
１つまたは複数の詳細な実施形態の装置は、約±０．００５インチの範囲内で同軸になるように基板支持体と基板を正確かつ再現可能に位置決めすることが可能である。より詳細な実施形態では、基板と基板支持体は、約±０．００２インチの範囲内または約±０．００１インチの範囲内で同軸になるように位置決めされる。
【００２３】
本発明の別の態様は、基板を処理する方法を対象とする。方法は、基板を処理チャンバ内へ搬送するステップを含む。基板は、１組のリフトピンへ搬送される。基板の縁部の場所が判定される。基板支持体に対する基板の位置は、基板と基板支持体が同軸になるように調整される。基板は、基板支持体へ搬送される。それで基板は、処理する準備ができる。
【００２４】
これらのステップの順序は、使用する特定の実施形態に応じて変動し、厳密な手続き上のシーケンスと見なすべきではない。いくつかの実施形態では、基板支持体に対する基板の相対的な位置は、基板をリフトピン上へ搬送する前に調整される。他の実施形態では、基板支持体に対する相対的な位置は、基板をリフトピンへ搬送した後に調整される。様々な実施形態では、基板支持体に対する基板の相対的な位置は、基板の場所、縁部リングの場所、またはリフトピンの場所の１つまたは複数を変化させることによって調整される。
【００２５】
本発明の１つまたは複数の実施形態は、基板を処理する方法を対象とする。縁部を有する平面基板が、処理チャンバ内の中間基板支持体上へ搬送される。基板の縁部の場所が判定される。第２の基板支持体に対する基板の位置は、基板と第２の基板支持体が実質上中心で位置決めされた向きになるように調整される。基板は、第２の基板支持体へ搬送されて処理される。
【００２６】
詳細な実施形態では、基板は、ロボットブレード上で処理チャンバ内へ搬送される。中間基板支持体はリフトピンを備えることができ、第２の基板支持体に対する基板の相対的な位置は、基板をリフトピン上へ搬送する前に調整することができる。
【００２７】
詳細な実施形態では、第２の基板支持体に対する基板の相対的な位置は、基板の場所、第２の基板支持体の場所、または中間基板支持体の場所の１つまたは複数を変化させることによって調整することができる。
【００２８】
いくつかの特有の実施形態では、方法は、１つのセンサからの反射する光ビームを基板と基板支持体の間の空間を通って伝送して、基板を第２の基板支持体の中心位置上へ配置するシータ調整値を判定するステップをさらに備える。さらに詳細な実施形態では、シータ調整値は、第２の基板支持体と基板の間の少なくとも２つの位置ＸおよびＹからの距離を測定することによって判定され、かつ、シータ調整のための少なくとも２つの位置ＸおよびＹからの距離を判定するために、少なくとも２つのセンサが使用される。
【００２９】
１つまたは複数の実施形態では、第２の基板支持体の位置は、基板支持体に隣接して１つまたは複数の磁界を印加することによって調整される。詳細な実施形態によれば、１つまたは複数のセンサが、基板支持体に隣接する複数の磁石と通信する制御システムと通信し、これらの磁界は、センサによって取得された位置に応答して印加される。
【００３０】
上記では同軸の位置決めに言及したが、本明細書に開示する本発明（複数可）は同軸の位置決めに限定されるものではなく、任意の規定の量の軸方向の位置（たとえば、±７ｍｍの範囲内）および任意の所望の規定のｒ、シータ位置で、基板支持体に対して基板を位置決めするために使用することができる。基板の幾何学的な中心は、基板の熱的な中心でないこともある。また、基板支持体の変動性のため、ウェーハが基板支持体と物理的に同軸ではない場合でも、最善の熱処理の再現性に対して最適の位置（ｒ、シータ）を判定することができる。したがって、本発明の実施形態を使用すれば、ウェーハの位置が基板支持体と物理的に同軸ではない場合でも、ウェーハが最適に位置決めされるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態による急速熱処理チャンバの簡略化した等角図である。
【図２Ａ】一実施形態による基板の位置を感知するセンサシステムを備える位置決めシステムの部分側面図である。
【図２Ｂ】一実施形態による基板の位置を感知するセンサシステムを備える位置決めシステムの部分側面図である。
【図３Ａ】一実施形態による位置決めシステムの部分側面図である。
【図３Ｂ】一実施形態による位置決めシステムの部分側面図である。
【図３Ｃ】一実施形態による位置決めシステムの部分斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態によるチャンバの部分斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態によるチャンバの部分斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態によるチャンバの部分斜視図である。
【図７】本発明の１つまたは複数の実施形態による位置決め機構の側面図である。
【図８Ａ】位置決め機構の一実施形態の側面図である。
【図８Ｂ】位置決め機構の一実施形態の側面図である。
【図９Ａ】本発明の１つまたは複数の実施形態による基板支持体の上面図である。
【図９Ｂ】本発明の１つまたは複数の実施形態による基板支持体の横断面図である。
【図９Ｃ】本発明の１つまたは複数の実施形態による縁部リングの概略図である。
【図１０Ａ】本発明の１つまたは複数の実施形態による処理チャンバ内の基板支持体の上面図である。
【図１０Ｂ】本発明の１つまたは複数の実施形態による基板支持体の縁部リングと基板の間の横断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の１つまたは複数の実施形態による処理チャンバ内の基板支持体の上面図である。
【図１１】本発明の１つまたは複数の実施形態による急速熱処理チャンバの簡略化した等角図である。
【図１２】本発明の１つまたは複数の実施形態による筐体が除去されたステータアセンブリの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明のいくつかの例示的な実施形態について説明する前に、本発明は、以下の説明で述べる構造またはプロセスステップの詳細に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態も可能であり、様々な形で実施または実行することができる。
【００３３】
下記の実施形態は、一般に、基板と基板支持体を基板の平面内で軸方向に位置合せするための微小位置決めシステムを含むＲＴＰシステムを対象とする。本明細書では、急速熱処理またはＲＴＰとは、約５０℃／秒以上の速度で、たとえば１００〜１５０℃／秒および２００〜４００℃／秒の速度でウェーハを均一に加熱することが可能な装置またはプロセスを指す。ＲＴＰチャンバ内の典型的なランプダウン（冷却）速度は、８０〜１５０℃／秒の範囲内である。ＲＴＰチャンバ内で実行されるプロセスの中には、基板全体にわたって温度の変動を摂氏数度未満にすることが必要なものもある。したがって、ＲＴＰチャンバは、最高１００〜１５０℃／秒および２００〜４００℃／秒の速度で加熱することが可能なランプまたは他の適切な加熱システムおよび加熱システム制御を含むことができ、このことが、これらの速度で急速に加熱することが可能な加熱システムおよび加熱制御システムをもたない他のタイプの熱チャンバと急速熱処理チャンバを区別する。図示の実施形態では、ＲＴＰチャンバは任意選択で、チャンバの内壁と接触しないでチャンバ内で浮上して回転するように適合された基板支持体を含む。
【００３４】
図１を次に参照して、急速熱処理チャンバ１００の例示的な実施形態を示す。処理チャンバ１００は、基板支持体１０４およびチャンバ本体１０２を含み、チャンバ本体１０２は、内部体積１２０を画定する壁１０８、底部１１０、および頂部または蓋１１２を有する。壁１０８は通常、基板１４０（図１には一部分を示す）の出し入れを容易にするために、少なくとも１つの基板アクセスポート１４８を含む。アクセスポートは、搬送チャンバ（図示せず）またはロードロックチャンバ（図示せず）に結合することができ、周囲の雰囲気から内部体積１２０を封止するスリットバルブ（図示せず）などのバルブで選択的に封止することができる。一実施形態では、基板支持体１０４は環状であり、チャンバ１００は、基板支持体１０４の内径内に置かれた放射熱源１０６を含む。放射熱源１０６は通常、複数のランプを備える。変更できるＲＴＰチャンバおよび使用できる基板支持体の例は、米国特許第６，８００，８３３号および米国特許出願公開第２００５／０１９１０４４号に記載されている。
【００３５】
ＲＴＰチャンバ１００はまた、頂部１１２に隣接し、頂部１１２に結合され、または頂部１１２内に形成された冷却ブロック１８０を含む。通常、冷却ブロック１８０は、放射熱源１０６に対向して隔置される。冷却ブロック１８０は、入口１８１Ａおよび出口１８１Ｂに結合された１つまたは複数の冷媒チャネル１８４を備える。冷却ブロック１８０は、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリマー、またはセラミック材料などのプロセスに耐える材料から作ることができる。冷媒チャネル１８４は、螺旋形のパターン、方形のパターン、円形のパターン、またはこれらの組合せを備えることができ、チャネル１８４は、たとえば冷却ブロック１８０を鋳造すること、および／または冷却ブロック１８０を２つ以上の部片から製作してこれらの部片をつなぎ合わせることによって、冷却ブロック１８０内に一体形成することができる。追加で、または別法として、冷却ブロック１８０内に穴を開けて冷媒チャネル１８４を形成することもできる。
【００３６】
入口１８１Ａおよび出口１８１Ｂは、バルブおよび適切な配管によって冷媒源１８２に結合することができ、冷媒源１８２は、制御装置１２４と連通して、冷媒源１８２内に置かれる流体の圧力および／または流れの制御を容易にする。流体は、水、エチレングリコール、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、または熱交換媒体として使用される他の流体とすることができる。
【００３７】
図示の実施形態では、基板支持体１０４は任意選択で、内部体積１２０内で磁気的に浮上して回転するように適合される。図示の基板支持体１０４は、処理中に垂直に上下しながら回転することが可能であり、また処理の前、間、または後に回転しないで上下させることもできる。この磁気的浮上および／または磁気的回転により、基板支持体を上下および／または回転させるのに通常必要な動く部分の不在または低減のため、粒子の生成を防止し、または最小にする。
【００３８】
チャンバ１００はまた、様々な波長の熱および光に対して透過性の材料から作られた窓１１４を含む。この光は、赤外（ＩＲ）スペクトル内の光を含むことができ、窓１１４を通って、放射熱源１０６からの光子が基板１４０を加熱することができる。一実施形態では、窓１１４は石英材料から作られるが、サファイアなど、熱および光に対して透過性の他の材料を使用することもできる。窓１１４はまた、チャンバ１００との間で基板の搬送を容易にするために、窓１１４の上部表面に結合された複数のリフトピン１４４を含むことができ、リフトピン１４４は、基板１４０に選択的に接触して支持するように適合される。複数のリフトピン１４４はそれぞれ、放射熱源１０６からのエネルギーの吸収を最小にするように構成され、石英材料など、窓１１４に使用されるものと同じ材料から作ることができる。複数のリフトピン１４４は、搬送ロボット（図示せず）に結合されたエンドエフェクタの通過を容易にするように位置決めし、互いから放射状に隔置することができる。別法として、エンドエフェクタおよび／またはロボットは、基板１４０の搬送を容易にするために、水平および垂直の動きを可能にすることもできる。
【００３９】
一実施形態では、放射熱源１０６は、冷媒源１８３に結合された冷媒アセンブリ（図示せず）内に複数のハニカムチューブ１６０を含む、筐体から形成されたランプアセンブリを含む。冷媒源１８３は、水、エチレングリコール、窒素（Ｎ２）、およびヘリウム（Ｈｅ）の１つまたは組合せとすることができる。筐体壁１０８、１１０は、銅材料または他の適切な材料から作ることができ、冷媒源１８３からの冷媒を流すのに適した冷媒チャネルが中に形成される。冷媒は、筐体が基板１４０より冷たくなるように、チャンバ１００の筐体を冷却する。各チューブ１６０は、反射体と、高強度ランプアセンブリまたはＩＲ放射器とを収容することができ、そこからハニカム状のパイプ構成が形成される。この最密な六角形のパイプ構成は、放射エネルギー源に高いパワー密度および良好な空間分解能を提供する。一実施形態では、放射熱源１０６は、基板を熱処理するのに、たとえば基板１４０上に置かれたシリコン層をアニールするのに十分な放射エネルギーを提供する。放射熱源１０６は、環状区域をさらに備えることができ、この環状区域内で、チューブ１６０からのエネルギーの放射状の分布を強化するように、制御装置１２４によって複数のチューブ１６０へ供給される電圧を変動させることができる。基板１４０の加熱の動的制御は、基板１４０全体にわたって温度を測定するように適合された１つまたは複数の温度センサ１１７の影響を受けることができる。
【００４０】
図示の実施形態では、チャンバ本体１０２の壁１０８に任意選択のステータアセンブリ１１８が外接し、チャンバ本体１０２の外面に沿ってステータアセンブリ１１８の上昇を制御する１つまたは複数のアクチュエータアセンブリ１２２に結合される。一実施形態（図示せず）では、チャンバ１００は、チャンバ本体の周りに放射状に、たとえばチャンバ本体１０２の周りに約１２０°の角度で置かれた３つのアクチュエータアセンブリ１２２を含む。ステータアセンブリ１１８は、チャンバ本体１０２の内部体積１２０内に置かれた基板支持体１０４に磁気的に結合される。基板支持体１０４は、ロータとして機能する磁気部分を備えまたは含むことができ、したがって基板支持体１０４を持ち上げかつ／または回転させるための磁気軸受アセンブリを作製する。一実施形態では、基板支持体１０４の少なくとも一部分は、流体源１８６に結合されたトラフ（図示せず）によって部分的に取り囲まれ、流体源１８６は、基板支持体に対する熱交換媒体として適合された水、エチレングリコール、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、またはこれらの組合せを含むことができる。ステータアセンブリ１１８はまた、ステータアセンブリ１１８の様々な部分および構成要素を密閉する筐体１９０を含むことができる。一実施形態では、ステータアセンブリ１１８は、懸架コイルアセンブリ１７０上に積み重ねた駆動コイルアセンブリ１６８を含む。駆動コイルアセンブリ１６８は、基板支持体１０４を回転および／または上下させるように適合され、一方懸架コイルアセンブリ１７０は、処理チャンバ１００内で基板支持体１０４を受動的に中心で位置決めするように適合することができる。別法として、回転および中心位置決め機能は、単一のコイルアセンブリを有するステータによって実行することもできる。
【００４１】
チャンバ本体１０２の内部体積１２０には、雰囲気制御システム１６４も結合される。雰囲気制御システム１６４は通常、チャンバ圧力を制御するスロットルバルブおよび真空ポンプを含む。雰囲気制御システム１６４は、内部体積１２０へプロセスガスまたは他の気体を提供する気体源をさらに含むことができる。雰囲気制御システム１６４はまた、熱蒸着プロセス、熱エッチングプロセス、およびチャンバ構成要素の現場清浄のためにプロセスガスを送達するように適合することもできる。
【００４２】
チャンバ１００はまた、制御装置１２４を含み、制御装置１２４は通常、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１３０、支持回路１２８、およびメモリ１２６を含む。ＣＰＵ１３０は、様々な操作を制御するために産業用の設定で使用できる任意の形式のコンピュータプロセッサおよびサブプロセッサの１つとすることができる。メモリ１２６またはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、またはローカルもしくは遠隔の任意の他の形式のデジタル記憶装置などの容易に利用可能なメモリの１つまたは複数とすることができ、通常、ＣＰＵ１３０に結合される。支持回路１２８は、従来通り制御装置１２４を支持するようにＣＰＵ１３０に結合される。これらの回路には、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、サブシステムなどが含まれる。
【００４３】
一実施形態では、それぞれのアクチュエータアセンブリ１２２は通常、チャンバ本体１０２の壁１０８から延びる２つのフランジ１３４間に結合された高精度の親ねじ１３２を備える。親ねじ１３２は、ねじが回転するにつれて親ねじ１３２に沿って軸方向に進むナット１５８を有する。ステータ１１８とナット１５８の間には継ぎ手１３６が結合され、したがって親ねじ１３２が回転されるにつれて、継ぎ手１３６は、親ねじ１３２に沿って動き、継ぎ手１３６との境界面でステータ１１８の上昇を制御する。したがって、アクチュエータ１２２の１つの親ねじ１３２が回転して、他のアクチュエータ１２２のナット１５８間に相対的な移動をもたらすにつれて、ステータ１１８の水平平面は、チャンバ本体１０２の中心軸に対して変化する。
【００４４】
一実施形態では、親ねじ１３２には、ステッパまたはサーボモータなどのモータ１３８が結合され、制御装置１２４による信号に応答して制御可能な回転を提供する。別法として、とりわけ空圧式シリンダ、油圧式シリンダ、ボールねじ、ソレノイド、線形アクチュエータ、およびカム従動子などの他のタイプのアクチュエータ１２２を利用して、ステータ１１８の線形位置を制御することもできる。
【００４５】
任意選択のステータアセンブリ１１８を含む実施形態では、チャンバ１００はまた、１つまたは複数のセンサ１１６を含むことができ、センサ１１６は通常、チャンバ本体１０２の内部体積１２０内の基板支持体１０４（または基板１４０）の上昇を検出するように適合される。センサ１１６は、チャンバ本体１０２および／または処理チャンバ１００の他の部分に結合することができ、基板支持体１０４とチャンバ本体１０２の頂部１１２および／または底部１１０の間の距離を示す出力を提供するように適合され、また基板支持体１０４および／または基板１４０の位置合せ不良を検出することもできる。
【００４６】
１つまたは複数のセンサ１１６は、制御装置１２４に結合され、制御装置１２４は、センサ１１６から出力基準値を受け取り、１つまたは複数の信号を１つまたは複数のアクチュエータアセンブリ１２２へ提供して基板支持体１０４の少なくとも一部分を上下させる。制御装置１２４は、センサ１１６から取得した位置基準値を利用して、各アクチュエータアセンブリ１２２のステータ１１８の上昇を調整することができ、したがって、ＲＴＰチャンバ１００および／または放射熱源１０６の中心軸に対して、基板支持体１０４および基板支持体１０４上に位置する基板１４０の上昇と平面性の両方を調整することができる。たとえば、制御装置１２４は、信号を提供して１つのアクチュエータ１２２の操作によって基板支持体を上げ、基板支持体１０４の軸方向の位置合せ不良を補正することができ、または制御装置は、すべてのアクチュエータ１２２に信号を提供して、基板支持体１０４を同時に垂直に動かすのを容易にすることができる。
【００４７】
１つまたは複数のセンサ１１６は、チャンバ本体１０２内で基板支持体１０４の近接を検出することが可能な超音波、レーザ、誘導性、容量性、または他のタイプのセンサとすることができる。センサ１１６は、頂部１１２近傍でチャンバ本体１０２に結合することができ、または壁１０８に結合することができるが、チャンバ１００の外側のステータ１１８に結合するなど、チャンバ本体１０２内およびチャンバ本体１０２の周囲の他の場所も適切であろう。一実施形態では、１つまたは複数のセンサ１１６は、ステータ１１８に結合することができ、壁１０８を通して基板支持体１０４（または基板１４０）の上昇および／または位置を感知するように適合される。この実施形態では、壁１０８は、壁１０８を通した位置感知を容易にするために、より薄い横断面を含むことができる。
【００４８】
チャンバ１００はまた、１つまたは複数の温度センサ１１７を含み、温度センサ１１７は、処理の前、間、および後に基板１４０の温度を感知するように適合することができる。図１示す実施形態では、温度センサ１１７は、頂部１１２を通って置かれるが、チャンバ本体１０２内およびチャンバ本体１０２の周囲の他の場所を使用することもできる。温度センサ１１７は、光高温計とすることができ、一例として、光ファイバプローブを有する高温計とすることができる。センサ１１７は、構成内で頂部１１２に結合して基板の直径全体または基板の一部分を感知するように適合することができる。センサ１１７は、基板の直径に実質上等しい感知領域または基板の半径に実質上等しい感知領域を画定するパターンを構成することができる。たとえば、複数のセンサ１１７を頂部１１２に放射状または線形の構成で結合して、基板の半径または直径全体にわたって感知面積を可能にすることができる。一実施形態（図示せず）では、複数のセンサ１１７は、頂部１１２のほぼ中心から頂部１１２の周辺部分へ放射状に延びるように１列に置くことができる。このようにして、センサ１１７によって基板の半径を監視することができ、これによって回転中に基板の直径の感知を可能にする。
【００４９】
本明細書に記載のように、チャンバ１００は、基板を「上向き」に受け取るように適合され、基板の堆積物を受け取る側または面は頂部１１２の方へ向けられ、基板の「裏面」は放射熱源１０６に面している。基板の裏面は、関係する処理（すなわち、Ｎｉ被覆）に応じて基板の面より反射性が低いことがあるため、「上向き」にすることで、放射熱源１０６からのエネルギーを基板１４０によってより急速に吸収することができる。通常、パターンのない「上向き」で、より均一に吸収する面を放射源に提示する。
【００５０】
冷却ブロック１８０および放射熱源１０６について、それぞれ内部体積１２０の上部部分および下部部分に位置決めされると説明しているが、冷却ブロック１８０および放射熱源１０６の位置は逆にすることができる。たとえば、冷却ブロック１８０は、基板支持体１０４の内径内に位置決めされるように寸法設定および構成することができ、放射熱源１０６は、頂部１１２に結合することができる。この構成では、石英窓１１４は、チャンバ１００の上部部分内で放射熱源１０６に隣接するなど、放射熱源１０６と基板支持体１０４の間に置くことができる。基板１４０は、裏面が放射熱源１０６に面しているとき、熱をより容易に吸収でき、放射エネルギーをより均一に吸収するが、いずれの構成でも、基板１４０を上向きにしても下向きにしてもよい。
【００５１】
１つまたは複数の実施形態によれば、基板支持体１０４に対する基板の位置決めは、第２の基板支持体に対する基板の位置を感知する位置センサシステム２２０を使用して基板の位置を検出することによって、たとえば概ね平面の基板の縁部を検出することによって実現される。基板の縁部の検出は、様々な形で実現することができる。下記で論じる例は、本発明の範囲を限定しようとするものではない。他の基板位置センサシステム２２０も本発明の範囲内である。たとえば、特有の基板位置センサシステムは、基板支持体に対する基板の位置を検出することが可能な超音波、レーザ、誘導性、容量性、または他のタイプのセンサを利用することができる。
【００５２】
例示的な基板位置センサシステム２２０は、米国特許第７，１５３，１８５号（「’１８５特許」）に詳細に記載されている。基板位置検出またはセンサシステム２２０の一例を図２Ａに示す。光源２２５が、光ビーム２２７を基板２００の表面上へ誘導し、光ビーム２２７は、反射ビーム２２９として反射される。基板２００から反射された光ビーム２２９の強度を監視するように、検出器２３１が位置決めされる。検出器２３１と基板２００の一方または両方は、検出器２３１と基板２００の間の相対的な運動を提供するように可動であることができる。センサシステム２２０は、検出器と通信する電子制御装置２３５をさらに含むことができ、制御装置２３５は、検出器２３１によって検出された反射から複数の測定値を生成するように動作可能である。
【００５３】
電子制御装置２３５は、光センサシステムから信号を受け取る汎用のプログラム可能デジタルコンピュータを含むことができ、またはそれと通信することができる。このときこれらの測定値は、デカルトｘ−ｙ座標系を使用する基板の平面で放射状の位置に関連付けることができる。
【００５４】
アルゴリズムおよび／または実験的に判定された測定値を通して、電子制御装置２３５は、反射が発生した基板表面上の場所を計算することができる。基板表面からの反射の性質に基づいて、制御装置は、測定値のうちどれが基板の縁部に対応するかを判定することができる。これは、基板からの反射が弱いこと、または反射がまったくないことを検出することによって判定することができる。センサシステム２２０は、基板より下に位置決めされて示されているが、これらの構成要素は、基板を加熱するためにランプまたは他の加熱素子によって送達される放射に干渉しないように、基板より上に位置決めできると有利であることが理解されるであろう。さらに、センサシステム２２０の構成要素は、高温計を含むことができる光パイプおよび温度検出システムに干渉しないように位置決めされるべきである。
【００５５】
システム２２０の特有の実装形態は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことができる。光ビーム２２７は、基板の表面上で約１ミリメートル未満のスポットサイズを有することができる。システムは、屈折光学素子（たとえば、レンズ）、反射光学素子（たとえば、鏡）、回折光学素子（たとえば、格子）、および／またはホログラフィック光学素子（たとえば、ホログラフィック格子）を含めて、ビーム集束光学系をさらに含むことができる。装置は、反射された光が検出器によって検出される前に、基板表面から反射された光を視準するように位置決めされた視準光学系をさらに含むことができる。
【００５６】
図２Ｂに示す光検出器システムの別の実施形態では、光検出システムは、光源および検出器２５２を含むことができ、第２の基板支持体によって基板上に、または基板によって第２の基板支持体上に投じられる影を評価して、第２の基板支持体の位置に対する基板の位置を検出するように構成される。図２Ｂに示す実施形態では、検出器２５２は、基板支持体（縁部リング）２０６によって投じられる基板２００上の影を検出するように位置決めされることが明らかであろう。光源２５０および検出器２５２を基板２００および基板支持体２０６より上に位置決めして、基板２００によって基板支持体２０６上に投じられる影を検出できることが理解される。
【００５７】
光検出システムの別の変形形態では、光源または他の適切な照射システム２５０は、検出器２５２と協働することができる。検出器２５２は、カメラとすることができ、視覚分析システム２５４と通信する。視覚分析システム２５４を使用して、基板支持体２０６および基板２００の中心を検出することができる。視覚分析システム２５４は、実験データおよび／またはルックアップテーブルを含むことができ、また汎用コンピュータを含むことができる。
【００５８】
上記のそれぞれの光学系、または基板とウェーハ支持体の相対的な位置を検出もしくは感知する任意の他の適切な方法は、基板支持体と基板の一方または両方を動かすシステムとともに使用することができる。そのようなシステムの例示的な実施形態について、以下にさらに説明する。
【００５９】
上記の位置センサシステム２２０の個々の構成要素は、処理チャンバの頂部または蓋１１２内に取り付けることができる。センサ構成要素は、ウェーハの中心位置の検出を助けるために、チャンバのＸおよびＹ軸に沿って異なる場所に位置決めすることができる。別法として、センサシステム２２０の構成要素は、処理チャンバの側壁内に配置することができる。
【００６０】
図３Ａおよび３Ｂはまた、位置決め機構の実施形態を示す。図３Ａでは、基板２００は、ロードブレード２０２（ロボットブレード２０２とも呼ぶ）上でチャンバ内へロードされる。複数のリフトピン２０４が反射板２１４を貫通して突出し、基板２００をロードブレードから持ち上げることができる。これは、反射板２１４の外周部上にリフトピンを位置決めし、ロボットブレード２０２の平面の面積を最小にし、したがって基板２００の縁部がロボットブレード２０２の少なくとも一部分から張り出して、リフトピンが基板の外周縁部に接触して基板をロボットブレード２０２から持ち上げるようにすることによって実現することができる。したがって、ロボットブレード２０２は、延ばしたリフトピン２０４間を通って延びることができ、それによってロボットブレード２０２は、ピン２０４が基板２００をロボットブレード２０２から持ち上げた後、後退することができる。別の変形形態では、ロボットブレード２０２は、基板をロボットブレードから持ち上げるリフトピンの場所と位置合せされた事前に選択された場所に、スロットまたは切込み（図示せず）を有することができる。ロボットブレードからの基板の持上げを実現する適切な方法は、米国特許第６，７２２，８３４号および第６，７０９，２１８号に見ることができる。反射板２１４内の孔は拡大され、それによってピンは、縁部リング２０６の形の基板支持体と同じＸ−Ｙ平面２１０内で動くことができ、ならびに縁部リング２０６に対して直角の方向（矢印２１２で示す）に動くことができる。次いで、ロードブレード２０２をチャンバから引っ込めることができる。基板位置センサシステムは、基板２００の位置を事前に選択された位置へ動かすのに必要な特定の調整を判定することができる。これは、事前に実験的に判定することができる。事前に選択された向きは、基板２００がチャンバ中心に対して中心で位置決めされる向きである。これは、Ｘ−Ｙ平面内の基板支持体２０６に対する基板の相対的な位置によって判定することができる。通常、基板支持体２０６がチャンバ中心に対して中心で位置決めされる場合、基板２００および基板支持体２０６が中心で位置決めされた向きであるとき、基板２００はチャンバ内で中心で位置決めされるはずである。次いで、リフトピン２０４は、基板２００が縁部リング２０６と同軸になるまで、反射板２１４内の拡大した孔２０８内で動くことができる。基板２００が所望の位置にきた後、図３Ｂに示すように、リフトピン２０４は後退して、基板２００を縁部リング２０６へ下げることができる。縁部リング２０６内に孔を開けたり、彫ったりすることが望ましいが、リフトピン２０４は縁部リング２０６に交差しないため、必ずしも必要ではない。
【００６１】
別法として、リフトピン２０４は、反射板２１４内に固定することができる。次いで反射板は、縁部リング２０６と同じ平面２１０内で動かすことができ、ならびに縁部リング２０６に対して直角２１２に動かすことができる。それによって、基板２００を縁部リング２０６上に位置決めすることができる。
【００６２】
図３Ｃは、縁部リング２０６および反射板２１４の横断面図を示す。反射板２１４内の孔２０８は、リフトピン２０４の直径より大きいことがわかる。これにより、リフトピン２０４は、３次元に動いて基板の位置を調整することができる。
【００６３】
図４は、位置決め機構を利用するチャンバの例示的な実施形態を示す。基板３０２は、開口３２０を通ってロードブレード３１８上でチャンバ３００内へロードされ、基板３０２を支持するロードブレード３１８は、下記のように最適の位置が得られるまで、チャンバ内に留まる。基板位置センサシステム３０４（たとえば、上記のタイプ）は、第２の基板支持体３０６に対する基板３０２の位置に調整が必要かどうかを判定することができる。第２の基板支持体３０６は、基板３０２の縁部で基板を支持する縁部リングとして示す。次いで、基板位置センサシステム３０４および位置決め機構と通信するコンピュータまたは他の適切なプロセッサを使用して、基板支持体３０６に対する基板３０２の位置を調整することができる。縁部リング３０６に対する調整は、縁部リング３０６を所望の放射状の方向に押しまたは動かすプッシャ３１０を含む放射状の位置決め機構を使用して、方向性の力をかけることによって行うことができる。別法として、プッシャ３１０は、磁気的に浮上しているロータ３０８に方向性の力をかけて基板支持体３０６を所望の方向に動かすことができる。基板支持体３０６が基板３０２と同軸に位置決めされた後、リフトピン３１２は、基板３０２をロードブレードから持ち上げる。ロードブレードが取り除かれた後、リフトピン３１２は、基板３０２を基板支持体３０６へ下げることができ、その結果、基板支持体３０６と基板３０２を同軸に位置合せする。
【００６４】
方向性の力をかけることによって縁部リングまたは磁気的に浮上させたロータを動かすことは、様々な他の形で実現することもできる。放射状の位置決め機構の非限定的な例には、一連の位置決め棒３１０で縁部リング３０６もしくはロータ３０８を押すこと、気体または液体を噴射して縁部リングもしくはロータを押すこと、またはステータを使用して磁界を印加し、縁部リング３０６もしくはロータ３０８を動かすことが含まれる。ねじ式、油圧式、または空圧式のプッシャ機構など、任意の適切なプッシャ機構を使用して、位置決め棒３１０を駆動させることができる。
【００６５】
別の実施形態では、図５に示すように、基板４０２は、ロードブレード４０４上でチャンバ４００内へロードされる。基板位置センサシステム４０６（たとえば、上記のタイプ）が、基板４０２と縁部リング４０８を同軸に位置させるのに必要な調整を判定することができる。ロードブレード４０４は、基板４０２を位置決めするように、プロセッサまたはコンピュータを介して基板位置センサシステム４０６と通信する押す機構４１０またはモータ４１２によって動かすことができる。リフトピン４１４が、基板４０２をロードブレード４０４から持ち上げる。ロードブレード４０４を取り出すと、リフトピン４１４は下がり、それによって基板４０２を縁部リング４０８上へ同軸の関係になるように配することができる。
【００６６】
図６に示すさらなる実施形態では、基板５０２は、ロードブレード５０４上でチャンバ５００内へ運ばれる。上記のタイプの基板位置センサシステム５０６が、基板５０２と縁部リング５０８を同軸の関係になるように配置するのに必要な調整を判定する。基板位置センサシステムは、プロセッサまたはコンピュータおよび位置決め機構と通信する。次いで、基板５０２は、ロードブレード５０４上に位置したまま、モータ駆動式位置決め棒、油圧式もしくは空圧式位置決め棒、液体もしくは気体噴射、または他の類似の手段５１０の１つまたは複数から選択された位置決め機構を使用して定位置へ押される。これらの位置決め機構は、ブレード自体の上に位置することもできる。位置合せした後、リフトピン５１２は、基板５０２をロードブレード５０４から持ち上げる。ロードブレード５０４は後退し、リフトピン５１２は基板５０２を縁部リング５０８上へ同軸の関係になるように下げる。
【００６７】
図７に示す別の実施形態では、基板６００は、リフトピン６０４上に位置したまま、縁部リング６０２と同軸に位置合せすることができる。これらの実施形態では、基板６００は、それだけに限定されるものではないが、モータ駆動式位置決め棒６０６、油圧もしくは空圧駆動式位置決め棒、および／またはノズル６０８を通した気体もしくは液体の噴射からの圧力を含めて、任意の適切な手段によって側面から押すことができる。位置合せした後、リフトピン６０４は後退し、基板６００を縁部リング６０２へ、同軸に位置合せされた関係になるように下げる。
【００６８】
図８Ａおよび８Ｂに示すさらなる実施形態では、基板７００を縁部リング７０２上に配置した後、縁部リング７０２との基板７００の同軸の位置合せを可能にする。この位置合せは、それだけに限定されるものではないが、モータ駆動式位置決め棒７０４、油圧もしくは空圧駆動式位置決め棒、またはノズル７０６を通した気体もしくは液体の噴射からの圧力を含めて、任意の適切な手段によって実現することができる。縁部リング７０２と同軸に位置合せされると、基板７００は、処理する準備ができる。
【００６９】
１つまたは複数の詳細な実施形態の装置は、約±０．００５インチの範囲内で同軸になるように縁部リングと基板を正確かつ再現可能に位置決めすることが可能である。より詳細な実施形態では、基板と縁部リングは、約±０．００２インチの範囲内または約±０．００１インチの範囲内で同軸になるように位置決めされる。
【００７０】
したがって、本発明の１つまたは複数の実施形態は、基板を処理する急速熱処理装置を対象とする。この装置は、熱源を含むチャンバを備える。装置は、チャンバ内の基板を第１の位置で保持する、通常リフトピンまたはロボットブレードの形の第１の基板支持体と、基板を第２の位置で保持する第２の基板支持体、たとえば縁部リングとを含む。第２の基板支持体は、特有の実施形態では基板をその縁部で支持する縁部リングを構成し、熱処理中に基板を保持するように適合されており、基板を熱源へ近づけたり遠ざけたりする方向に可動である。基板の軸方向の位置を感知するセンサシステムが含まれる。センサシステムは、第２の基板支持体の軸方向の位置に対する基板の軸方向の位置を変化させるように動作するアクチュエータと通信する。第１の基板支持体は、一時的な基板支持体として働くことができ、そのように呼ぶ。
【００７１】
図９Ａは、基板支持体９００の一実施形態の上面図である。図９Ｂは、基板支持体９００の横断面図である。基板支持体９００は、縁部リング９１０、支持リング９２０、および支持シリンダ９３０を含む複数の部分のアセンブリから形成される。縁部リング９１０は、基板９０２の配置を容易にする環状の形状を有する。図９Ｂに示すように、縁部リング９１０は、外側表面９１２と、外側表面９１２に対して平行であり、外側表面９１２からくぼんだ内側表面９１４とを含む。それによって外側表面９１２は、内側表面９１４より高いレベルに位置し、内側表面９１４は、側壁９１５によって区切られた外縁を有する。側壁９１５は、基板９０２の厚さよりわずかに高くして、内側表面９１４上に基板９０２を配置するのを容易にすることができる。縁部リング９１０はまた、外側表面９１２から下方へ延びる外側フランジ９１６を含むことができる。外側フランジ９１６と側壁９１５の間には間隙９１８が画定され、縁部リング９１０を支持リング９２０上に組み立てるのを容易にする。一実施形態では、縁部リング９１０は、容易な取外しおよび交換のための付属物がなくても、支持リング９２０上に簡単に置くことができる。詳細な実施形態では、第２の基板支持体は、薄い固体の凹状の円板とすることができる。
【００７２】
支持リング９２０は薄い平坦な区間を含み、内側フランジ９２２が上方へ延び、外側フランジ９２４が下方へ延びる。上方へ延びる内側フランジ９２２は、縁部リング９１０の外側フランジ９１６に結合される。下方へ延びる外側フランジ９２４は、支持シリンダ９３０に結合される。支持シリンダ９３０は、支持リング９２０に垂直方向の支持を提供する。図９Ａに示すように、支持シリンダ９３０の底部９３２は、支持シリンダ９３０内への空気の流れを可能にするジグザグ形のプロファイルを含むことができる。
【００７３】
縁部リング９１０の代替実施形態を図９Ｃに示す。この実施形態では、内側表面９１４はまた、基板９０２上に提供された対応する位置合せマーク９０４の位置合せを容易にするための参照として使用できる位置合せマーク９１９を含むことができる。一実施形態では、内側表面９１４上の位置合せマーク９１９は突起として形成することができ、基板９０２の縁上の位置合せマーク９０４はノッチとすることができる。縁部リング９１０上の基板９０２の正しい位置合せおよび向きによって、光の漏れによる均一でない熱分布を防止し、熱伝達を改善することができる。
【００７４】
図１０Ａの上面図および図１０Ｂの側面図に示すように、位置センサ１０１４および１０１６を使用して、処理チャンバ１００１内で基板１００２が基板支持体１００４の縁部リング１００３に対して正しく中心で位置決めされるようにすることもできる。一実施形態では、位置センサ１０１４および１０１６は、たとえば位置センサ１０１４および１０１６をチャンバの蓋の近傍に取り付けることによって、基板支持体１００４より上に配置することができる。位置センサ１０１４および１０１６は、基板１００２の縁部１００６と縁部リング１００３の側壁１００５の間の距離を検出することが可能な超音波センサ、光センサ、誘導性センサ、容量性センサ、または他のタイプの位置センサを含むことができる。別の実施形態では、位置センサ１０１４および１０１６は、光ビームを放出して、縁部リング１００３に対する基板１００２のあらゆる不適正な中心の位置決めを検出することができる。
【００７５】
図１０Ｂに示すように、基板１００２は、支持ピン１００７を下げることによって縁部リング１００３上に配置することができる。基板１００２に基板表面全体にわたって均一の熱処置を供給するために、基板１００２を縁部リング１００３の中心上に位置決めすることができる。縁部リング１００３は、基板支持体１００４をＸ軸およびＹ軸の方向に動かすことによって、基板１００２に接するように調整することができる。基板１００２を位置決めするための縁部リング１００３の中心位置を見つけるためには、中心位置の検出を助けるように、位置センサ１０１４および１０１６を異なる場所に位置決めすることができる。一実施形態では、位置センサ１０１４は、図１０Ｂに示すように、基板１００２の縁部１００６と縁部リング１００３の側壁１００５の間のスポットに対して、チャンバの蓋１０１５上に取り付けることができる。各スポットには、基板１００２の縁部１００６と縁部リング１００３の側壁１００５の間の距離１００８が存在する。各スポットは、軸、および特有の軸に対する距離に対応することができる。たとえば、位置センサ１０１４に対するスポットはＸ軸に対応することができ、位置センサ１０１６に対するスポットはＹ軸に対応することができる。各スポットは、位置センサ１０１４および１０１６によって測定できる距離１００８を包含することができる。一実施形態では、位置センサ１０１４および１０１６は、光ビーム１０１１を放出して、スポット内の距離１００８を検出することができる。別の実施形態では、反射する光ビーム１０１１は、円形のスポットまたは線とすることができる。さらに別の実施形態では、円形のスポットのスポットサイズまたは線は、４．５ｍｍ以上とすることができる。さらに別の実施形態では、反射する光ビーム１０１１は、約２５〜５０ｍｍの範囲内で伝送することができる。各スポットで測定される距離１００８を比較して、シータ調整値を見出すことができる。一実施形態では、測定される距離に対する精度は、約±１０μｍ以上の範囲を有することができる。シータ調整値は、Ｘ軸に対する調整可能な距離およびＹ軸に対する調整可能な距離を包含する。これらの調整可能な距離は、縁部リング１００３をＸ軸およびＹ軸の中心位置内へ動かすのに必要な調整である。シータ調整値を取得した後、正しい位置へ動くように縁部リング１００３を調整することができる。次いで、ロボットアームへ信号を送って支持ピン１００７から基板１００２を持ち上げ、熱処置のために基板１００２を基板支持体１００４上の正しい位置へ搬送することができる。一実施形態では、基板から縁部リングへの距離は約０〜４．３４２ｍｍの範囲である。特有の実施形態では、基板から縁部リングへの距離は約２．１７１ｍｍである。詳細な実施形態では、シータ調整値は、垂直に動かすことによって調整できるＺ位置に関する調整情報に関連する。
【００７６】
図１０Ｃは、本発明の別の実施形態による処理チャンバ１０５０内の基板支持体１０５２の上面図である。別法として、縁部リング１０５６と基板１０５４の間の距離１００８はまた、処理チャンバ１０５０の内側側壁にセンサを配置することによって測定することもできる。一実施形態では、内側側壁の片側には、第１の光伝送器１０６８を結合することができ、第１の光伝送器１０６８がＸ軸に対応する距離１０５８を測定するように位置決めされる場合、その側壁に隣接する側壁に第１の光受信器１０７０を結合することができる。別の内側側壁には、第２の光伝送器１０７２を結合することができ、第２の光伝送器１０７２がＹ軸に対応する距離１０５９を測定するように位置決めされる場合、その内側側壁に隣接する側壁に第２の光受信器１０７４を結合することができる。距離１０５８および１０５９は、光伝送器１０６８および１０７２によって光パイプ１０７８を通って伝送される光ビーム１０７６によって測定することができる。光ビーム１０７６は、縁部リング１０５６と基板１０５４の間で距離１０５８および１０５９を通過することができ、光受信器１０７０および１０７４によって受け取ることができる。距離１０５８および１０５９を取得してシステム制御装置１１２４へ送り返した後、シータ調整値を計算することができ、次いで縁部リング１００３は、基板を位置決めできる中心の位置へＸ軸およびＹ軸の方向に動くことによって、シータ調整値に従って調整することができる。
【００７７】
図１１は、急速熱処理チャンバ１１００の詳細な実施形態の簡略化した等角図を示す。処理チャンバ１１００は、図１に関して記載の構成要素を含み、同等の構成要素に対する参照番号は変わらない。チャンバ１１００は、１つまたは複数のセンサ１１６を含み、センサ１１６は通常、チャンバの外側に位置しており、チャンバ本体１０２の内部体積１２０内の基板支持体１０４（または基板１４０）の上昇を検出するように適合される。センサ１１６は、図示の管状のポートおよび／または処理チャンバ１１００の他の部分を通ってチャンバ本体１０２に結合することができ、基板支持体１０４とチャンバ本体１０２の頂部１１２および／または底部１１０の間の距離を示す出力を提供するように適合され、また基板支持体１０４および／または基板１４０の位置合せ不良を検出することもできる。別の実施形態（図示せず）では、センサ１１６は、ステータ筐体１１９０内部に配置することができ、それによってセンサ１１６は、ステータ１１８とともに上下に動くことができるはずである。この実施形態により、センサ１１６は、リング区間１１９２上の基準点を取得することができるはずである。そのような実施形態では、信号は、一定である可能性が高く、信号の偏差を探すはずであり、モータ１３８からのフィードバックから垂直方向の位置を判定することができる。
【００７８】
１つまたは複数のセンサ１１６は、制御装置１２４に結合され、制御装置１２４は、センサ１１６から出力基準値を受け取り、１つまたは複数の信号を１つまたは複数のアクチュエータアセンブリ１２２へ提供して基板支持体１０４を上下させる。制御装置１２４は、センサ１１６から取得した位置基準値を利用して、各アクチュエータアセンブリ１２２のステータ１１８の上昇を調整することができ、したがって、チャンバ１００および／または放射熱源１０６の中心軸に対して、基板支持体１０４および基板支持体上に位置する基板１４０の上昇と平面性の両方を調整することができる。たとえば、制御装置１２４は、信号を提供してアクチュエータ１２２の操作によって基板支持体を上げ、基板支持体１０４の軸方向の位置合せ不良を補正することができ、または制御装置は、すべてのアクチュエータ１２２に信号を提供して、基板支持体１０４を同時に垂直に動かすのを容易にすることができる。
【００７９】
センサ１１６は、壁１０８に結合することができるが、チャンバ１１００の外側のステータ１１８に結合するなど、チャンバ本体１０２内およびチャンバ本体１０２の周囲の他の場所も適切であろう。一実施形態では、１つまたは複数のセンサ１１６は、ステータ１１８に結合することができ、壁１０８を通して基板支持体１０４（または基板１４０）の上昇および／または位置を感知するように適合される。これらの実施形態では、壁１０８は、壁１０８を通した位置感知を容易にするために、より薄い横断面を含むことができる。
【００８０】
図１１の基板支持体１０４は、放射熱源１０６および他のハードウェア（図示せず）を受け取るように寸法設定された内径を有する環状の本体１１９１を含む。基板支持体１０４は、少なくとも部分的に、磁気リング区間１１９２および支持区間１１９４からなる。磁気リング区間１１９２は、基板支持体１０４とステータ１１８の磁気結合を容易にするために、少なくとも部分的に、鉄含有材料などの磁気材料からなることができる。鉄含有材料には低炭素鋼、ステンレス鋼が含まれ、これにはニッケルなどのめっきを含むことができる。一実施形態では、磁気リング区間１１９２は、中心軸の周りに極性配列で置かれた複数の永久磁石からなる。磁気リング区間１１９２は、１つまたは複数のチャネルが形成された外側表面をさらに含むことができる。一実施形態では、磁気リング区間１１９２は、１つまたは複数のチャネルが形成された「Ｅ」字状または「Ｃ」字状などの成形プロファイルを含む。
【００８１】
１つまたは複数の実施形態によれば、基板１４０を持ち上げる前に、リフトピン１４４上の基板１４０と同軸になるように磁気的に浮上させた基板支持体１０４の位置を調整することによって、縁部リング１０４上で基板１４０を中心で位置決めすることが可能である。システム制御装置１２４と通信する１組の光センサ１１６または視覚システムを含むフィードバックシステムを使用して、基板の中心の位置決めを実現することができる。基板１４０の配置は、そのようなシステムからのフィードバックを使用して行うことができる。ステータ１１８は、たとえば０．００１”以上の高い精度で、縁部リング１０４を基板１４０より下に中心で位置決めするために使用することができ、最高０．０１０”の移動を補償することができる。
【００８２】
本発明の１つまたは複数の実施形態は、基板１４０をチャンバ１１００内へ運ぶロボット（図示せず）を有し、基板１４０はリフトピン１４４上へ搬送される。基板支持体１０４は、ステータ１１８によって生成される可変の磁界を使用して、基板１４０より下に中心で位置決めされる。ステータ１１８は、チャンバ内で基板支持体１０４の位置を変化させる。図１２は、筐体が取り外されたステータアセンブリ１１８の一実施形態の上面図を示す。システム制御装置と通信する一連の電磁石１２００の磁界強度は、電磁バイアスを生じさせるように調整することができ、それによってチャンバ内で基板支持体を押したり引いたりすることができる。少なくとも１つの電磁石にバイアスをかけて基板支持体を押すことができ、また少なくとも１つの電磁石にバイアスをかけて基板支持体を引くことができる。ステータ１１８の周りの様々な場所に位置する電磁石１２００の磁界の強度を調整することによって、基板支持体を正確に位置決めすることができる。システム制御装置１２４と通信するセンサ１２０２を用いて、チャンバ内の基板支持体の位置を検出することができ、それによって位置信号の形でフィードバックをシステム制御装置１２４に提供することができる。センサ１２０２は、渦電流センサとすることができる。これらのセンサ１２０２からのフィードバックは、システム制御装置１２４によって評価することができ、システム制御装置１２４は、信号を提供して電磁石の１つまたは複数にバイアスをかけ、基板支持体の位置を調整することができる。
【００８３】
図１２は、約１２０°離れた位置に位置する電磁石１２００およびセンサ１２０２を示す。これは例示のみを目的とし、本発明を限定すると見なすべきではない。任意の適切な数のセンサおよび電磁石を用いることができる。たとえば、システム制御装置１２４によって６つの電磁石を制御することができ、フィードバックは３つのセンサから発生する。
【００８４】
本発明のさらなる実施形態は、基板を処理する方法を対象とする。この方法は、基板を処理チャンバ内へ搬送するステップを含む。基板は、中間基板支持体へ搬送される。中間基板支持体は、たとえば１組のリフトピンとすることができる。基板の場所は、たとえば１つまたは複数の基板縁部を検出することによって判定される。基板支持体に対する基板の位置は、基板および基板支持体が事前に選択された相対的な向きで位置合せされるように調整される。基板位置センサシステムは、中央演算処理装置、たとえば汎用コンピュータを通して位置決め機構と通信し、位置決め機構は、基板支持体に対する基板の位置に所望の調整を加える。フィードバック制御システムを使用して、基板と基板支持体が実質的に同軸に位置合せされるまで、基板と基板支持体の相対的な位置を最適化することができる。基板は、第２の基板支持体へ搬送される。第２の基板支持体は、縁部リングとすることができる。それで基板は、処理する準備ができる。規定の相対的な向きは、基板と縁部リングの軸方向の位置合せ、または実験的に判定された位置に基づく基板と縁部リングの位置合せとすることができる。たとえば、実験的に判定された位置では、基板と縁部リングを同軸に位置合せしないことがあるが、基板の質量の熱中心と縁部リングの中心を位置合せすることができる。
【００８５】
基板は、ロボットブレードを使用して処理チャンバ内へ搬送することができる。中間支持体は、リフトピンアセンブリ上に位置する複数のリフトピンとすることができる。チャンバへの基板の導入および中間支持体の提供の他の方法も、本発明の範囲内である。
【００８６】
これらのステップの順序は、使用する特定の実施形態に応じて変動し、厳密な手続き上のシーケンスと見なすべきではない。いくつかの実施形態では、縁部リングに対する基板の相対的な位置は、基板をリフトピン上へ搬送する前に調整される。他の実施形態では、縁部リングに対する相対的な位置は、基板をリフトピンへ搬送した後に調整される。様々な実施形態では、縁部リングに対する基板の相対的な位置は、基板の場所、縁部リングの場所、またはリフトピンの場所の１つまたは複数を変化させることによって調整される。
【００８７】
詳細な実施形態は、浮上している基板支持体上に基板を同心円状に位置決めする方法を対象とする。基板が処理チャンバ内へ搬送され、一時的な支持要素上へ配置される。基板支持体に対する基板の位置は、センサを使用して測定される。基板支持体の位置は、基板支持体と基板を同心円状に位置合せするように調整される。基板は、一時的な支持要素から基板支持体へ搬送される。
【００８８】
特有の実施形態では、支持体上の基板の同心円状の位置決めは、少なくとも１つの磁石にバイアスをかけて基板支持体を押したり引いたりするステップを含む。
【００８９】
さらなる特有の実施形態は、チャンバ、基板支持体、位置センサ、およびシステム制御装置を備える基板処理装置を対象とする。基板支持体は、チャンバ内に置かれ、上部表面上に基板を支持するように構成された環状の本体を備える。基板支持体は、基板支持体に隣接して置かれた複数の電磁石に磁気的に結合される。位置センサは、基板支持体に対する基板の位置を検出することができる。システム制御装置は、電磁石と通信し、電磁石の少なくとも１つにバイアスをかけて基板に対して基板支持体を動かす（すなわち、押したり引いたりする）ように動作する。
【００９０】
この明細書全体にわたって、「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「特定の実施形態」、「１つまたは複数の実施形態」、または「一実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に対する言及は、その実施形態に関連して記載の特定の特徴、構造、材料、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、この明細書全体にわたって様々な箇所に「１つまたは複数の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）で」、または「一実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）で」などの語句が見られることは、必ずしも本発明の同じ実施形態に言及しているというわけではない。さらに、１つまたは複数の実施形態では、特定の特徴、構造、材料、または特性を、任意の適切な形で組み合わせることができる。
【００９１】
本明細書では本発明について、特定の実施形態を参照して説明したが、これらの実施形態は、本発明の原理および応用例を例示するものにすぎないことを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の方法および装置に様々な修正および変形を加えることができることが、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内にある修正形態および変形形態を含むものとする。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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