(57)【要約】  本明細書では、基板の冷却方法が提供される。いくつかの実施形態では、基板の冷却方法は、導入温度から、約摂氏９００度より高いピーク温度までプロセスチャンバ内で基板を加熱することと、基板の上面に直交する方向に少なくとも約３ミリメートル／秒の速度で基板を移動させることによって、ピーク温度の約摂氏５０度以内から基板を冷却することとを含む。いくつかの実施形態では、基板を移動させることによって基板を冷却することは、プロセスチャンバの上面から第１の距離だけ離れている第１の位置に基板を移動させること、及び上面から第１の距離より大きな第２の距離だけ離れている第２の位置に引き続き基板を移動させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、ピーク温度付近の滞留時間が約０．６秒以下である。
2012516576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の冷却方法であって、
導入温度から約摂氏９００度より高いピーク温度まで、プロセスチャンバ内で基板を加熱することと、
前記基板の上面に直交する方向に少なくとも約３ミリメートル／秒の速度で前記基板を移動させることによって、前記ピーク温度の約摂氏５０度以内から前記基板を冷却することと
を含む方法。
【請求項２】
前記基板を加熱することが、
前記導入温度から第１の温度まで、第１の加熱速度で、前記プロセスチャンバ内で前記基板を加熱すること、および
前記第１の温度から前記ピーク温度まで、前記第１の加熱速度より高い第２の加熱速度で前記基板を加熱すること
をさらに含み、
前記基板を冷却することが、
前記基板の上面に直交する方向に少なくとも約３ミリメートル／秒の速度で前記基板を移動させることによって、前記ピーク温度の約摂氏５０度以内から第２の温度まで第１の冷却速度で前記基板を冷却すること、および
前記第２の温度から最終温度まで、前記第１の冷却速度より低い第２の冷却速度で前記基板を冷却すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導入温度と前記最終温度が約摂氏２５度〜約摂氏６００度の間にある、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板を冷却することが、
前記基板を冷却するのに利用される冷却板に向けて前記基板を移動させること
をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記基板を冷却することが、
前記冷却板から第１の距離だけ離れた第１の位置に前記基板を移動させること、および
前記冷却板から前記第１の距離より大きな第２の距離だけ離れている第２の位置に、引き続き前記基板を移動させること
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記冷却板が、前記基板の、前記基板を加熱するのに使用されるエネルギー源とは反対の側に配置される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
基板を加熱することが、
前記基板の下に配置されているエネルギー源で前記基板を加熱すること
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記基板を冷却することが、
前記プロセスチャンバの上面から第１の距離だけ離れた第１の位置に前記基板を移動させること、および
前記プロセスチャンバの前記上面から前記第１の距離より大きな第２の距離だけ離れている第２の位置に、引き続き前記基板を移動させること
をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の距離が前記プロセスチャンバの前記上面から約１〜約３ｍｍであり、前記第２の距離が前記プロセスチャンバの前記上面から少なくとも約６ｍｍである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板を移動させることによって前記基板を冷却することが、
前記基板の上面に直交する方向に最大約１０ミリメートル／秒の速度で前記基板を移動させることによって、前記ピーク温度の近くから前記基板を冷却すること
をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板を冷却することが、
前記基板の前記上面に直交する方向に最大約５０ミリメートル／秒の速度で前記基板を移動させることによって、前記ピーク温度の近くから前記基板を冷却すること
をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板を移動させることが、前記基板と前記プロセスチャンバの上面との間に配されているガスの流量を、約４０ｓｌｍを超えるまで増加させることを含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板を加熱することが、
前記基板の前記上面に隣接する断熱流体境界層を形成するプロセスガスを前記基板の前記上面の上に流すこと
をさらに含み、
前記基板を移動させることによって前記基板を冷却することが、
前記断熱流体境界層をかき乱すこと
をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板を移動させることによって前記基板を冷却することが、
冷却中に前記基板の全域で温度分布を調整するように独立に制御した流量で、前記基板の面に対し、互いに異なる複数の場所からプロセスガスを流すことによって、前記基板の前記上面に隣接して配された断熱流体境界層をかき乱すこと
をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ピーク温度より約摂氏５０度下から前記基板を加熱することと、前記ピーク温度より約摂氏５０度下まで前記基板を冷却することとの間の滞留時間が、約０．６秒未満である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に処理方法に関し、詳細には、基板を冷却する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小規模な半導体素子の接続点では、熱プロセスの正確な制御が肝要である。例えばトランジスタ素子は、極浅接合（ＵＳＪ）ソース／ドレイン領域を含むことがあり、これらの領域をリンやホウ素などのドーパントでドープして、キャリアの移動度を増加させることができる。イオン注入などのドーピングプロセスの間、ソース／ドレイン領域は損傷するおそれがあり、熱プロセスによる修復が必要になる。さらに、ドーパントを例えば注入後の熱プロセスにより活性化させて、ソース／ドレイン領域内の格子サイトまたは格子間隙に拡散させる必要がある場合がある。ドーパントを活性化させ、ソース／ドレイン領域を修復するための好適な熱プロセスは、急速熱処理（ＲＴＰ）（スパイクＲＴＰアニールなど）を含んでもよい。都合の悪いことに、ＲＴＰプロセスは、伝導および／または放射による熱的損失が不十分であるため、冷却速度が非常に遅い。したがって、ＲＴＰプロセスのためにソース／ドレイン領域が高い温度になっている時間が、トランジスタ素子のチャネルや、ドーパントが必要でない素子の他の領域にドーパントを拡散させてしまうのに十分なものになる。
【発明の概要】
【０００３】
したがって、当技術分野では、熱プロセス中に基板を冷却する方法を改良することが求められている。
【０００４】
本明細書では、基板を冷却する方法を提供する。いくつかの実施形態では、基板を冷却する方法が、導入温度から、約摂氏９００度より高いピーク温度までプロセスチャンバ内で基板を加熱することと、基板の上面に直交する方向に少なくとも約３ミリメートル／秒の速度で基板を移動させることによって、ピーク温度の約摂氏５０度以内から基板を冷却することとを含む。
【０００５】
いくつかの実施形態では、基板を移動させることによって基板を冷却することは、プロセスチャンバの上面から第１の距離だけ離れた第１の位置に基板を移動させること、およびその上面から第１の距離より大きな第２の距離だけ離れている第２の位置に引き続き基板を移動させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、ピーク温度より約摂氏５０度下から基板を加熱することとピーク温度より約摂氏５０度下まで基板を冷却することとの間の滞留時間が、約１．２秒より短い。いくつかの実施形態では、滞留時間が約０．６秒以下である。本発明の他のさらなる実施形態を以下に記載する。
【０００６】
上記で簡単に概要を述べ、以下でより詳細に論じる本発明の実施形態は、添付図面に示した本発明の実例となる実施形態を参照することにより理解することができる。しかしながら、本発明は他の同等に有効な実施形態を許容するので、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本発明の範囲を限定するものと考えられるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による、基板を冷却する方法のフローチャートである。
【図２】Ａ〜Ｄは、図１で述べた方法の種々の段階での基板を示した図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態による熱プロセスチャンバを示した図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態による熱プロセスチャンバを示した図である。
【図５】Ａ〜Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による図３の熱プロセスチャンバを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
理解を容易にするために、可能なところでは同じ参照番号を用いて、各図に共通な同じ構成要素を示している。これらの図は寸法通りには描かれておらず、分かり易くするために簡略化していることもある。一実施形態の構成要素と特徴は、さらに説明することなく他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図される。
【０００９】
本明細書では、基板を急速に冷却する方法を提供する。その冷却方法は、急速熱処理（ＲＴＰ）（スパイクＲＴＰなど）の一部であってもよい。その冷却方法により、ＲＴＰアニール中に基板がピーク温度またはその付近にある滞留時間が好適に減少する。滞留時間を減少させることは、例えば、基板に注入したドーパントを活性化し注入のプロセスによる基板の損傷を修復しながらドーパントの拡散を制限するために有益である。
【００１０】
例えば、以下でより詳細に論じるように、いくつかの実施形態では、比較的高い温度（例えば、約摂氏９００度より上、またはいくつかの実施形態では約摂氏９００度〜約摂氏１４００度、またはいくつかの実施形態では約摂氏１０００度〜約摂氏１４００度）から始めて、比較的短い距離（例えば、約８ｍｍ未満、または約５ｍｍ未満）にわたり、比較的速いスピード（例えば、約１０ｍｍ／秒以上、またはいくつかの実施形態では約５０ｍｍ／秒以下、またはいくつかの実施形態では少なくとも約３ｍｍ／秒、またはいくつかの実施形態では約３〜約１５ｍｍ／秒、またはいくつかの実施形態では約３〜約５０ｍｍ／秒）で基板を移動させて、比較的大幅な（例えば、約摂氏１０度〜約摂氏５０度より大きな）温度降下を達成することができる。いくつかの実施形態では、そうした急速冷却を約３５０ミリ秒〜約１．２秒で達成することができる。上述の比較的高い温度は、ピーク温度である必要はないが、いくつかの実施形態では、基板がさらされるプロセス（例えば、アニール、またはスパイクアニールプロセス）のピーク温度の摂氏５０度以内である。
【００１１】
図１は、本発明のいくつかの実施形態による基板を冷却する方法１００のフローチャートを示す。方法１００は、急速熱処理（ＲＴＰ）などの熱プロセスの一部であってもよい。１つの例示的なＲＴＰは、スパイク急速熱アニール（スパイクＲＴＰ）である。カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）やＲＡＤＩＡＮＣＥｐｌｕｓ（登録商標）の熱処理システムなどの、または図３に関して以下で記載するプロセスチャンバ３００などの、熱プロセス用に構成された任意の好適なプロセスチャンバで方法１００を実行することができる。図１で述べた方法１００の様々な段階での基板を示した図２Ａ〜図２Ｃに関して、方法１００を以下で記載する。
【００１２】
通常、図２Ａに示すように基板２００を供給する１０２より、方法１００は開始する。基板２００は、その上に膜処理を行ったいかなる基板または材料面をも意味する。いくつかの実施形態では、基板２００は、シリコン、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞またはＳｉ＜１１１＞）、歪み付加シリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされたまたはドープされていないポリシリコン、ドープされたまたはドープされていないシリコンウェハ、パターン付きのまたはパターン付きでないウェハ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、ドープされたシリコンなどを含んでもよい。いくつかの実施形態では、基板２００は、直径２００ｍｍまたは３００ｍｍのウェハや、長方形または正方形の面などの様々な寸法であってもよい。いくつかの実施形態では、基板２００はシリコンを含む。基板２００はパターン付けされていてもよく、かつ／または多数の材料層を含んでもよい。
【００１３】
例えば、基板は、ソース／ドレイン領域などの極浅接合（ＵＳＪ）領域（図示せず）をもつ、トランジスタ素子などの半導体素子（図示せず）の一部であってもよい。ソース／ドレイン領域にリンやホウ素などのドーパントを注入して、キャリアの移動度の増加を促進することができる。注入プロセスの結果として、基板２００は損傷することがあり、かつ／またはドーパントを活性化する必要がある１つまたは複数のドープされた領域ができることがある。
【００１４】
１０４では、基板２００をピーク温度まで加熱してもよい。いくつかの実施形態では、ピーク温度は、約摂氏９００度より上か、約摂氏９００度〜約摂氏１４００度か、または約摂氏１４００度より高くてもよい。一実施形態では、ピーク温度は約摂氏１０５０度である。上記では、例えば約摂氏９００度より上のピーク温度に関して述べたが、いくつかの実施形態では、ピーク温度は、少なくとも約摂氏１５０度や少なくとも約摂氏３５０度などのより低い温度でもよい。
【００１５】
最初に、例えば以下で記載する例示的なプロセスチャンバのうちの１つであるプロセスチャンバに基板２００を入れ、ピーク温度より低い導入温度に加熱し、その温度に維持してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、導入温度は室温の近く、すなわち約摂氏２５度でもよい。いくつかの実施形態では、導入温度は約摂氏２５度〜約摂氏６００度でもよい。
【００１６】
例えば、スパイクＲＴＰアニールなどのいくつかの実施形態では、基板２００を導入温度から第１の温度まで第１の加熱速度で加熱し、引き続き、第１の温度からピーク温度の近くまで第２の加熱速度で加熱してもよい。いくつかの実施形態では、第１の温度は約摂氏９００度〜約摂氏１１５０度である。いくつかの実施形態では、第２の加熱速度は第１の加熱速度より高い。第１の加熱速度は、一定に近いかまたは約摂氏５度／秒〜約摂氏２５度／秒でもよい。第２の加熱速度は、スパイクＲＴＰアニールのスパイク部分の間などは速くてもよく、または約摂氏５０度／秒〜約摂氏３００度／秒でもよい。
【００１７】
いくつかの実施形態では、例えばスパイクＲＴＰアニールの間、基板が速やかにピーク温度に達するように、加熱速度を最大化したいことがある。加熱速度を最大化することは、例えば、基板２００がピーク温度またはその付近に（約摂氏５０度以内に）ある滞留時間を減少させる一助となり得る。そして例えば、いくつかの実施形態では、ピーク温度より約摂氏５０度下から基板を加熱し、ピーク温度より約摂氏５０度下まで基板を冷却する間の時間として、滞留時間を定義することができる。滞留時間を減少させることは、上記の通り、例えば、活性化の間にドーパントの拡散を制限し、または基板２００を修復する点で有益である。
【００１８】
いくつかの実施形態では、断熱流体境界層を形成することによって加熱速度を増加させることができる。図２Ａに示すように、基板２００に隣接して境界層２０２を堆積させてもよい。基板２００から放射エネルギー２０４が逃げるのを妨げることによって、基板２００に隣接する流体の流れに起因する対流熱の損失を軽減することによって、および／または基板２００の表面の温度に近い温度をもつ層を形成することにより基板からの伝導熱の損失を軽減することによって、境界層２０２は加熱速度を増加させることができる。放射エネルギー２０４は、基板表面の付近で、または基板表面から約３０ｎｍまでの深さから放射することができる。いくつかの実施形態では、放射エネルギー２０４は、約７００〜約１０００ｎｍの波長で放射することができる。例えば、境界層２０２はプロセスガスを含んでもよく、例えばそこでは、プロセスガスが基板２００の表面に物理的に吸着している。プロセスガスは放射エネルギー２０４を吸収することができるので、基板の表面での熱の損失が制限される。さらに、プロセスガスは放射エネルギー２０４を基板２００にはね返すことができるので、基板２００からの熱の損失が制限される。
【００１９】
プロセスガスは、ヘリウム、酸素、窒素、またはそれらを組み合わせたものを含んでもよい。いくつかの実施形態では、プロセスガスには、水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）が含まれる。プロセスガスは、基板表面を横切って流してもよく、基板表面の上から流してもよく、またはＲＴＰアニールで典型的に使用する任意の好適な流れ構造で流してもよい。
【００２０】
プロセスガスには、色々な組成物を利用することができる。例えば、プロセスガスの組成を変化させて、例えば基板２００からの放射エネルギーの吸収などを改善することができる。いくつかの実施形態では、プロセスガスは、約９５〜約９９パーセントの窒素（Ｎ２）（例えば、約１００〜約２００００ｓｃｃｍのＮ２流量）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、プロセスガスは、約１〜約５パーセントの水素（Ｈ２）を含んでもよい。一実施形態では、プロセスガスは、窒素（Ｎ２）中に約１〜約５％の水素（Ｈ２）を含む。
【００２１】
１０６では、基板の表面に直交する方向に基板を移動させることによって、ピーク温度の約摂氏５０度以内から基板２００を冷却する。いくつかの実施形態では、基板２００の移動は、ピーク温度の約摂氏５０度以内から、すなわち言い換えると、ピーク温度に達する前の約摂氏５０度以内から開始してもよい。いくつかの実施形態では、基板２００の移動はピーク温度の付近で開始してもよい。基板２００の表面に直交する方向の運動は、２０６を付した矢印で図２Ｃに示してある。本発明者らは、基板２００の冷却速度を高めるためには基板２００を単に移動させるだけでは十分でないことを発見した。基板２００を急速に移動させることにより、境界層２０２がかき乱され、基板２００のより急速冷却が促進されると考えられる。例えば、境界層２０２をかき乱すのに十分な（例えば、プロセスガスの粒子２０８が境界層２０２から放出することによって境界層２０２を薄くすることができる）速度で、基板２００を移動させてもよい。基板２００は、少なくとも約３ｍｍ／秒の速度で、最大約１０ｍｍ／秒の速度で、最大約５０ｍｍ／秒の速度で、または約３〜約１５ｍｍ／秒の速度で移動させてもよい。いくつかの実施形態では、基板が移動する速度により、約摂氏１０度〜約摂氏５０度の、または約摂氏５０度より大きな温度降下を促進させることができる。いくつかの実施形態では、ピーク（または初期）温度より約５０度下に達するための冷却時間は、約３５０ミリ秒〜約１．２秒、または約３５０ミリ秒である。いくつかの実施形態では、滞留時間（または冷却時間）は、約１．２秒より短いか、または約３５０ミリ秒〜約１．２秒、または約０．６〜約１．０秒、または約０．６秒以下、または約３５０ミリ秒としてもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態では、基板２００の冷却を補助するために冷却板を設けてもよい。例えば、冷却板に向けて上記のやり方で基板を急速に移動させることによって、基板２００をピーク温度から冷却してもよい。いくつかの実施形態では、以下の図３に示すプロセスチャンバ３００内の冷却ブロック３８０のように、冷却板をプロセスチャンバの上面の付近に配置してもよい。いくつかの実施形態では、冷却板は、基板の、基板を加熱するために使用されるエネルギー源とは反対の側に配置してもよい。例えば、以下で記載する例示的なプロセスチャンバ３００では、基板２００より上に配置された冷却ブロック３８０（すなわち、冷却板）と、基板２００より下に配置されたエネルギー源３０６とが例示されている。
【００２３】
いくつかの実施形態では、（上述した１０４で）基板を加熱する間、プロセスチャンバの上面または冷却板から初期距離がある初期位置に、基板２００を保持してもよい。いくつかの実施形態では、初期距離は、その上面または冷却板から約８ミリメートルである。
【００２４】
ピーク温度の近くまで、またはピーク温度の約摂氏５０度以内に基板を加熱したときに、冷却板に向けて基板を急速に移動させることによって基板２００を冷却してもよい。例えば、冷却板に向けて、約８ミリメートル未満、または約５ミリメートル未満、または約１〜約３ミリメートル基板を移動させることによって、比較的短い距離にわたり基板２００を冷却してもよい。いくつかの実施形態では、冷却板に向けて基板を移動させることによって基板を冷却することは、冷却板から第１の距離だけ離れた第１の位置に基板を移動させること、および、冷却板から第１の距離より大きな第２の距離だけ離れている第２の位置に引き続き基板を移動させることを含んでもよい。冷却板から離れるように基板を移動させると、基板表面の全体での最終的な冷却プロファイルをより一様にすることができる。いくつかの実施形態では、第１の距離は冷却板から約１〜約３ミリメートルである。いくつかの実施形態では、第２の距離は冷却板から約６ミリメートルである。
【００２５】
いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ、例えば以下で記載する例示的なプロセスチャンバ４００の上面に向けて基板を急速に移動させることによって、基板２００を冷却してもよい。いくつかの実施形態では、エネルギー源、例えば、ランプヘッド４０１を、プロセスチャンバ４００の上面（すなわち、窓組立体４１４）より上に配置してもよい。上述した実施形態と同様に、基板をエネルギー源に向けて移動させることによって基板を冷却してもよい。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバの上面から第１の距離だけ離れた第１の位置に基板を移動させること、および、その上面から第１の距離より大きな第２の距離だけ離れている第２の位置に引き続き基板を移動させることによって、基板を冷却してもよい。
【００２６】
基板２００は、基板の表面に直交する方向に、断熱境界層２０２をかき乱す任意の好適な運動で移動させることができる。その運動は、上記の通り、冷却板から初期距離がある初期位置から、冷却板から第１の距離だけ離れた第１の位置まで、基板２００を加速および減速させるなどの任意の好適な運動とすることができる。その運動は、直線状、正弦波状、または、境界層２０２をかき乱し、境界層２０２が崩壊し図２Ｃに示すようなプロセスガスの粒子２０８になるのを促進する、他の任意の好適な運動でもよい。その粒子２０８は、プロセスガスの、および／またはプロセスガスから形成された原子または分子を含んでもよい。
【００２７】
境界層２０２をかき乱すかまたは崩壊させプロセスガスの粒子２０８にすることにより、図２Ｄに示すように基板２００から逃げる放射エネルギー２０４に起因する熱の損失を改善することを促進することができる。放射エネルギー２０４は、例えば、プロセスチャンバ３００の壁または表面、基板２００の付近に配置された冷却板、または他の同様の手段によって吸収することができる。いくつかの実施形態では、冷却板は、放射エネルギー２０４が吸収され、したがって冷却中に基板２００にはね返らないような、反射性でない材料で覆われてもよく、かつ／またはそうした材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、反射性でない材料は、セラミック、石英、または粗面化された表面をもつ材料を含んでもよい。
【００２８】
さらに、放射エネルギー２０４は、プロセスガスの粒子２０８によって吸収することができ、例えば、ヒートシンクとして作用することができるプロセスチャンバ３００の壁または表面に向けて、基板２００から離れるように流すことができる。したがって、境界層２０２をかき乱すかまたは崩壊させ粒子２０８にすることにより、ピーク温度からの冷却速度を改善することができる。いくつかの実施形態では、ピーク温度の近くからピーク温度より約５０度下までの冷却速度は、約摂氏９０度／秒〜約摂氏１５０度／秒である。
【００２９】
例えばスパイクＲＴＰアニールなどのいくつかの実施形態では、基板２００を、ピーク温度の近くから第２の温度まで第１の冷却速度で冷却し、かつ第２の温度から最終温度まで第２の冷却速度で冷却してもよい。いくつかの実施形態では、第２の冷却速度は第１の冷却速度より低い。第２の冷却速度は、一定に近いかまたは約摂氏５０度／秒〜約摂氏９０度／秒でもよい。第１の冷却速度は、スパイクＲＴＰアニールのスパイク部分の間などは速くてもよく、または約摂氏９０度／秒〜約摂氏１５０度／秒でもよい。いくつかの実施形態では、第２の温度は、約摂氏９００度〜約摂氏１１５０度、または上記の第１の温度の約８０％以内でもよい。いくつかの実施形態では、最終温度は室温の近く、すなわち約摂氏２５度でもよい。いくつかの実施形態では、最終温度は約摂氏２５度〜約摂氏６００度でもよい。
【００３０】
プロセスガスの流量を増加させることによって、冷却速度の改善を助長してもよい。例えば、冷却中に基板２００を急速に移動させることによって、流量を増加させることができる。いくつかの実施形態では、約４０ｓｌｍまで流量を増加させることができる。流量が増加することにより、例えば、運動２０６の間に基板の表面から粒子２０８をより速く運び去ることができる。あるいは、注出口または噴出口などでプロセスチャンバに入るプロセスガスの流量をピーク温度の近くから基板２００を冷却する間に増加させて、境界層２０２をかき乱すことを促進することができる。
【００３１】
本明細書に記載した、ピーク温度の近くの基板２００を加熱および冷却する方法により、上記の滞留時間を容易に約１．２秒未満にすることができる。いくつかの実施形態では、滞留時間は、約１．２秒未満、または約３５０ミリ秒〜約１．２秒、または約０．６〜約１．０秒、または約０．６秒以下、または約３５０ミリ秒とすることができる。
【００３２】
本明細書に記載した方法は、例えば、図３に示した急速熱処理チャンバ３００などの任意の好適な熱処理システムで実行することができる。
【００３３】
図３は、本発明のいくつかの実施形態に従って利用することができる１つの例示的な半導体処理チャンバを示す。プロセスチャンバ３００は、例えば急速熱処理（ＲＴＰ）などの熱処理用に構成された、任意の好適なプロセスチャンバとすることができる。
【００３４】
処理チャンバ３００は、非接触または磁気的に浮上した基板支持体３０４と、壁３０８、底部３１０、および上端３１２を有し内部ボリューム３２０を画定するチャンバ本体３０２とを備える。壁３０８は、典型的には、基板２００（その一部分を図１に示してある）の出し入れを容易にするための少なくとも１つの基板アクセスポート３４８を備える。そのアクセスポートは、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）に結合されてもよく、スリットバルブ（図示せず）などのバルブで選択的に閉じてもよい。チャンバ３００は、基板２００の下かつ基板支持体３０４の内径内に配置されたエネルギー源３０６を備える。本発明に従って改良することができる例示的なＲＴＰチャンバおよび基板支持体は、２００２年３月２９日に出願され２００４年１０月５日に発行された米国特許第６，８００，８３３号、および２００４年２月２７日に出願され２００５年９月１日に米国特許出願公開第２００５／０１９１０４４号として公開された米国特許出願第１０／７８８，９７９号に記載されており、これらの両方の全文が参照により組み込まれる。しかしながら、エネルギー源３０６が下に配置されている基板支持体３０４は、本発明で利用することができる１つの例示的な実施形態である。例えば、基板支持体３０４より上やその他の構成で配置されたエネルギー源を用いて、本発明を利用してもよい。さらに、非接触でない、かつ／または磁気的に浮上していない基板支持体を用いて、本発明を利用してもよい。
【００３５】
基板支持体３０４は、磁気的に浮上し内部ボリューム３２０内で回転する。基板支持体３０４は、回転しながら処理中に垂直に上昇および下降することができ、処理前、処理中、または処理後に回転することなく上昇または下降することもできる。この磁気的な浮上および／または磁気的な回転により、基板支持体を上昇／下降および／または回転するために通常必要な可動部分がなくなるかまたは少なくなるため、粒子の生成が防止または最小限に抑えられる。いくつかの実施形態では、放射熱源３０６は基板支持体３０４に移動可能に結合される。
【００３６】
基板支持体３０４は、熱や様々な波長の光を透過する材料でできた窓３１４を備え、それらの波長は赤外線（ＩＲ）スペクトル中の光を含んでもよく、その窓を通して、放射熱源３０６からのフォトンが基板２００を加熱することができる。一実施形態では、窓３１４は石英材料でできているが、サファイアなどの、光を透過する他の材料を使用してもよい。
【００３７】
複数のリフトピン３４４が窓３１４を通して配置されている。リフトピン３４４は、チャンバ３００へのおよびチャンバ３００からの基板の搬送を容易にするために、基板２００に選択的に接触しかつ基板２００を支持する。複数のリフトピン３４４のそれぞれは、エネルギー源３０６からのエネルギーの吸収を最小限に抑えるように構成され、石英材料などの、窓３１４に使用したのと同じ材料でできている。複数のリフトピン３４４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が通過しやすくなるように位置決めし、放射状に互いに間隔を空けていてもよい。あるいは、そのエンドエフェクタおよび／またはロボットは、基板２００を搬送しやすいように、水平および垂直に移動可能でもよい。いくつかの実施形態では、基板支持体３０４は水平に移動可能であり、この移動は複数のリフトピン３４４から独立している。したがって、基板支持体３０４を水平面に沿って移動させてもよく、リフトピン３４４上に配置された基板２００に対してそろえてもよい。
【００３８】
エネルギー源３０６は、冷媒源３８３に結合された冷媒の組立体（図示せず）の中に複数のハチの巣状の管３６０を含む筺体から形成されたランプ組立体を備える。冷媒源３８３は、水、エチレングリコール、窒素（Ｎ２）、およびヘリウム（Ｈｅ）のうちの１つか、またはそれらを組み合わせたものでよい。筺体は、冷媒源３８３からの冷媒が流れるための好適な冷媒チャネルが内部に形成された銅材料または他の好適な材料でできたものでよい。各管３６０は、反射板および高輝度のランプ組立体またはＩＲエミッタを含んでいてもよく、そこからハチの巣のようなパイプの配置が形成されている。このパイプの六方最密配置により、エネルギー源は出力密度が高くなり、空間分解能が良好になる。一実施形態では、例えば、基板２００上に配されたシリコン層のアニーリングなど、基板を熱的に処理するために十分な放射エネルギーが、エネルギー源３０６により与えられる。エネルギー源３０６は、制御装置３２４によって複数の管３６０に供給される電圧を、管３６０からのエネルギーの放射状の分布を強めるようにその中で変化させることができる環状区域をさらに含んでいてもよい。基板２００の加熱の動的な制御は、基板２００全体の温度を測定する１つまたは複数の温度センサ３１７（以下でより詳細に記載する）からの影響を受けてもよい。いくつかの実施形態では、エネルギー源３０６によって与えられる放射エネルギーは、約７００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長をもつ。
【００３９】
ステータ組立体３１８はチャンバ本体３０２の壁３０８に外接しており、チャンバ本体３０２の外面に沿ったステータ組立体３１８の高度を制御する１つまたは複数のアクチュエータ組立体３２２に結合される。一実施形態（図示せず）では、チャンバ３００は、チャンバ本体の周りに放射状に、例えばチャンバ本体３０２の周りに約１２０度の角度で配置された３つのアクチュエータ組立体３２２を備える。ステータ組立体３１８は、チャンバ本体３０２の内部ボリューム３２０内に配置された基板支持体３０４に磁気的に結合される。基板支持体３０４は、ロータとして機能する磁気的な部分（例えば、磁気的な区画３０５）を備えるかまたは含み、それにより、基板支持体３０４を持ち上げかつ／または回転する磁気的なベアリング組立体を作ってもよい。一実施形態では、基板支持体３０４の少なくとも一部分は流体源３８６に結合された溝（図示せず）によって部分的に取り囲まれており、その流体源は、基板支持体用の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）、またはそれらを組み合わせたものを含んでもよい。また、ステータ組立体３１８は、ステータ組立体３１８の様々な部分および構成要素を囲む筺体３９０を含んでもよい。一実施形態では、ステータ組立体３１８は、サスペンションコイル組立体３７０の上に積み重ねた駆動コイル組立体３６８を含む。駆動コイル組立体３６８は、基板支持体３０４を回転および／または上昇／下降するようになされており、サスペンションコイル組立体３７０は、処理チャンバ３００内で基板支持体３０４を受動的に中心に合わせるようになされていてもよい。あるいは、その回転と中心合せの機能は、単一のコイル組立体をもつステータによって実行することができる。
【００４０】
空気制御システム３６４も、チャンバ本体３０２の内部ボリューム３２０に結合される。一般に、空気制御システム３６４は、チャンバの圧力を制御するためのスロットルバルブおよび真空ポンプを含む。加えて、空気制御システム３６４は、内部ボリューム３２０にプロセスガスまたは他のガスを与えるためのガス源を含んでもよい。また、空気制御システム３６４は、熱蒸着プロセス用のプロセスガスを送出するようになされていてもよい。
【００４１】
チャンバ３００は制御装置３２４を含み、この制御装置は一般に、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３３０、サポート回路３２８、およびメモリ３２６を含む。ＣＰＵ３３０は、産業上の環境で様々な動作およびサブプロセッサを制御するために使用することができるどのような形式のコンピュータプロセッサの１つでもよい。メモリ３２６またはコンピュータ読み取り可能な媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスクなどの容易に入手可能な１つまたは複数のメモリ、または他のどのような形式のローカルまたはリモートのデジタル記憶装置であってもよく、典型的にはＣＰＵ３３０に結合されている。サポート回路３２８は、従来の様式で制御装置３２４をサポートするためにＣＰＵ３３０に結合されている。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路機構、サブシステムなどを含む。
【００４２】
一般に、アクチュエータ組立体３２２は、チャンバ本体３０２の壁３０８から延在する２つのフランジ３３４の間に結合された精密な親ねじ３３２を備える。親ねじ３３２は、親ねじが回転すると親ねじ３３２に沿って軸上を進むナット３５８を有する。カップリング３３６がステータ３１８とナット３５８の間に結合されており、それにより、親ねじ３３２が回転すると、親ねじ３３２に沿ってカップリング３３６が移動してカップリング３３６との境界面でステータ３１８の高度を制御する。そのため、アクチュエータ３２２のうちの１つの親ねじ３３２が回転してその他のアクチュエータ３２２のナット３５８との間で相対的な変位が生じると、チャンバ本体３０２の中心軸に対してステータ３１８の水平面が変化する。ステッパやサーボモータなどのモータ３３８が親ねじ３３２に結合されており、制御装置３２４による信号に応答して制御可能に回転をすることができる。あるいは、他の種類のアクチュエータ３２２、とりわけ、空気圧シリンダや、水圧シリンダ、ボールねじ、ソレノイド、リニアアクチュエータ、カム従動節などを利用して、ステータ３１８の直線位置を制御してもよい。
【００４３】
チャンバ３００は、１つまたは複数のセンサ３１６をさらに含み、このセンサは一般に、チャンバ本体３０２の内部ボリューム３２０内での基板支持体３０４（または基板２００）の高度を検出する。センサ３１６は、チャンバ本体３０２および／または処理チャンバ３００の他の部分に結合されてもよく、基板支持体３０４とチャンバ本体３０２の上端３１２および／または底部３１０との間の距離を表す出力を与えるようになされており、かつ基板支持体３０４および／または基板２００の位置合せ不良を検出してもよい。
【００４４】
１つまたは複数のセンサ３１６は制御装置３２４に結合されており、その制御装置は、センサ３１６からの出力計量を受信し、１つまたは複数のアクチュエータ組立体３２２に１つまたは複数の信号を供給して、基板支持体３０４の少なくとも一部分を上昇または下降させる。制御装置３２４は、センサ３１６から得られた位置の計量を利用して、各アクチュエータ組立体３２２でのステータ３１８の高度を調整することができ、したがって、基板支持体３０４およびその上に取り付けた基板２００の高度と平坦性の両方を、プロセスチャンバ３００および／またはエネルギー源３０６の中心軸に対して調整することができる。例えば、制御装置３２４は、１つのアクチュエータ３２２の作用によって基板支持体を上昇させる信号を与えて、基板支持体３０４の軸方向の位置合せ不良を修正してもよく、または、制御装置は、すべてのアクチュエータ３２２に対し、基板支持体３０４を同時に垂直に移動させやすくする信号を与えてもよい。
【００４５】
１つまたは複数のセンサ３１６は、チャンバ本体３０２内の基板支持体３０４の近さを検出することができる、超音波、レーザ、誘導性、静電性、または他の種類のセンサでよい。センサ３１６は、上端３１２の付近でチャンバ本体３０２に結合されてもよく、または壁３０８に結合されてもよいが、チャンバ３００の外でステータ３１８に結合されるなど、チャンバ本体３０２内およびその周囲の他の場所をも適切とすることができる。一実施形態では、１つまたは複数のセンサ３１６はステータ３１８に結合されてもよく、壁３０８を通して基板支持体３０４（または基板２００）の高度および／または位置を検知する。この実施形態では、壁３０８は、壁３０８を通した位置の検知が容易になるように、より薄い断面を含んでもよい。
【００４６】
チャンバ３００は、１つまたは複数の温度センサ３１７を含み、その温度センサは、処理前、処理中、および処理後に基板２００の温度を検知するようになされてもよい。温度センサ３１７は上端３１２を通り抜けて配置されているが、チャンバ本体３０２内およびその周囲の他の場所を使用してもよい。温度センサ３１７は、光高温計、一例として、光ファイバプローブを有する高温計でもよい。基板の全直径または基板の一部分を検知する構成では、センサ３１７は上端３１２に結合するようになされてもよい。センサ３１７は、基板の直径に実質的に等しい検知範囲または基板の半径に実質的に等しい検知範囲を画定するパターンを含んでもよい。例えば、複数のセンサ３１７は、基板の半径または直径にわたる検知範囲を可能にする放射状または直線状の構成で、上端３１２に結合されてもよい。一実施形態（図示せず）では、複数のセンサ３１７は、上端３１２の中心近くから上端３１２の周辺部分まで半径方向に延在する線状に配置してもよい。このようにして、センサ３１７によって基板の半径を監視してもよく、それにより、回転中の基板の直径を検知することが可能になる。
【００４７】
チャンバ３００は、上端３１２に隣接するか、それに結合されるか、またはその中に形成された冷却ブロック３８０をさらに含む。一般に、冷却ブロック３８０は、エネルギー源３０６とは離間しており、かつエネルギー源の反対側にある。冷却ブロック３８０は、注出口３８１Ａと流出口３８１Ｂに結合された１つまたは複数の冷媒チャネル３８４を備える。冷却ブロック３８０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、プロセスに対する耐性がある材料でできていてもよい。冷媒源チャネル３８４は、渦巻き状のパターン、長方形のパターン、円形のパターン、またはそれらを組み合わせたものを含んでもよく、そのチャネル３８４は、例えば、２つ以上の断片から冷却ブロック３８０を鋳造しかつ／または冷却ブロック３８０を製造し、それらの断片をつなぎ合わせることによって、冷却ブロック３８０内に一体化して形成されてもよい。加えて、あるいは、冷媒源チャネル３８４は冷却ブロック３８０内に掘削されてもよい。
【００４８】
本明細書に記載したように、チャンバ３００は「仰向け」の向きで基板を受けるようになされており、基板の蒸着を受ける側または面は冷却ブロック３８０に向いており、基板の「裏面」はエネルギー源３０６に面している。典型的には、基板の裏面は基板の正面（すなわち、おもて面）より反射が弱いため、「仰向け」の向きでは、エネルギー源３０６からのエネルギーを基板２００によってより急速に吸収することができる。
【００４９】
冷却ブロック３８０およびエネルギー源３０６がそれぞれ内部ボリューム３２０の上部および下部に位置しているものとして記載したが、冷却ブロック３８０およびエネルギー源３０６の位置は反対にしてもよい。例えば、冷却ブロック３８０の大きさを調整し、基板支持体３０４の内径内に配置されるように構成してもよく、エネルギー源３０６を上端３１２に結合させてもよい。この配置では、上記の実施形態に従って石英などの透明な材料または偏光材料で作られた窓を、チャンバ３００の上部でエネルギー源３０６に隣接させるなど、エネルギー源３０６と基板支持体３０４の間に配置してもよい。裏面がエネルギー源３０６に面しているときの方が基板２００はより容易に熱を吸収することができるが、どちらの構成でも、基板２００を仰向けの向きまたはうつ伏せの向きに向けることができる。
【００５０】
注出口３８１Ａおよび流出口３８１Ｂは、バルブおよび好適な配管によって冷媒源３８２に結合されてもよく、冷媒源３８２は、その中に配された流体の圧力および／または流量を制御しやすくするように、制御装置３２４と連通している。その流体は、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でよい。
【００５１】
チャンバ３００は、プロセスガスを流すための１つまたは複数のガス注出口（図示せず）をさらに含んでもよい。その１つまたは複数のガス注出口は、プロセスガスを横方向および／または垂直に、または基板表面に対して任意の好適な角度で送出するように構成してもよい。チャンバ３００は、内部ボリューム３２０からプロセスガスを除去するための、および／または内部ボリューム３２０内の圧力を制御するための、内部ボリューム３２０に流動的に結合された排出口（図示せず）をさらに含んでもよい。排出口は、粗引きポンプやターボポンプなどのポンプ（図示せず）に結合されてもよい。プロセスガスは、例えば基板２００上に酸化物を形成する間などの熱処理や、またはアニーリングなどの他の好適な熱プロセスのために利用してもよい。例示的なプロセスガスは、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）などのうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【００５２】
稼働中に、上記の方法１００のいくつかの実施形態における１０６で、基板２００の表面に直交する方向に基板を急速に移動させることによって基板２００を冷却してもよい。例えば、図５Ａに示すように、基板支持体３０４の上に基板２００を静止させてもよく、ここで基板２００は、冷却ブロック３８０（図５Ａには図示せず）から初期距離５０２の初期位置にあってもよい。いくつかの実施形態では、初期距離は約８ｍｍである。例えば、基板２００の表面に直交する方向に基板２００を移動させるために、ステータ組立体３１８の駆動コイル組立体３６８またはサスペンションコイル組立体３７０のうちの１つまたは複数は、基板支持体３０４を保持／固定しかつ／または受動的に中心に合わせるように係合していてもよい。制御装置３２４から信号を受信すると、アクチュエータ組立体３２２のモータ３３８は制御可能に回転することができ、それにより親ねじ３３２が回転し、親ねじが回転するとナット３５８が親ねじ３３２に沿って軸上を進むようになる。親ねじ３３２が回転すると、カップリング３３６を介してナット３５８に結合されたステータ組立体３１８が移動して、基板支持体３０４の高度を制御する。図５Ｂに示すように、上述したように冷却ブロック３８０（図５Ｂには図示せず）に向けて基板支持体３０４を移動させて、その結果、冷却ブロック３８０から第１の距離５０４がある第１の位置に基板２００が移動するようにしてもよい。いくつかの実施形態では、第１の距離５０４は約３ｍｍであり、またはいくつかの実施形態では約１〜約３ｍｍである。冷却ブロック３８０に向けて基板支持体３０４を移動させる間、基板支持体３０４が移動するために、冷却ブロック３８０と基板２００の表面の間に配されたプロセスガスの流量を増加する可能性がある。図５Ｂに示すように、（矢印５０６で示した）プロセスガスは、基板２００の表面と冷却ブロック３８０（図５Ｂには図示せず）の間の内部ボリューム３２０の一部分から、基板２００の表面に概ね平行な方向に押し出される。いくつかの実施形態では、流量を約４０ｓｌｍまで増加させてもよい。
【００５３】
あるいは、本明細書に記載した本発明の方法は、図４に示したプロセスチャンバ４００などの、上から基板を加熱するように構成されたプロセスチャンバで実行してもよい。プロセスチャンバ４００は、例えば急速熱処理（ＲＴＰ）などの熱処理用に構成された、任意の好適なプロセスチャンバとすることができる。
【００５４】
基板２００はチャンバ４００内部の基板支持体４０８上に装着され、ランプヘッド４０１によって加熱され、そのランプヘッドは、基板支持体４０８に向かい合う位置に配置されている。ランプヘッド４０１は、基板２００の表側４０７に向けた放射を発する。あるいは（図示せず）、ランプヘッド４０１は、例えば、基板２００の下に配置されることまたは基板２００の裏面に放射を向けることなどによって、基板２００の裏面４０９を加熱するように構成してもよい。放射は、水冷式の石英窓組立体４１４を通してプロセスチャンバ４００に入る。基板２００の下には反射板４０２があり、その反射板は、水冷式のステンレス鋼の基体４１６に装着されている。基体４１６は、冷媒がそこを通って循環して反射板４０２を冷却する循環路４４６を含む。いくつかの実施形態では、反射板４０２はアルミニウムで作られており、高反射の面コーティング４２０を有している。基体４１６を通して水（摂氏２３度より上でよい）を循環させて、加熱した基板２００の温度より低く反射板４０２の温度を良好に保ってもよい。あるいは、他の冷媒を、同じかまたは異なる温度で与えてもよい。基体４１６を通して例えば不凍液（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールなど）または他の熱伝達流体を循環させてもよく、かつ／または基体４１６を冷却機（図示せず）に結合されてもよい。基板２００の下面または裏面と反射板４０２の上端が反射空洞４１８を形成する。反射空洞４１８により、基板２００の実効放射率が高くなる。
【００５５】
反射空洞の幅対高さの比は、約２０：１以上でよい。例えば、いくつかの実施形態では、基板２００と反射板４０２の間の分離は、ほぼ０．３インチ（７．６ｍｍ）でよく、こうして約２７の幅対高さの比をもつ反射空洞４１８が形成される。８インチのシリコンウェハ用に設計された処理システムでは、基板２００と反射板４０２の間の距離は、約３〜約９ｍｍの間でよい。
【００５６】
基板２００の局所的な領域での温度は、４５２ａ、４５２ｂ、および４５２ｃなどの複数の温度プローブによって測定される。各温度プローブは、基体４１６の裏面から反射板４０２の上端を通って延在する導管４２４を通過するサファイア光パイプ４２６を含む。いくつかの実施形態では、サファイア光パイプ４２６は直径が約０．１２５インチであり、導管４２４の方がわずかに大きい。サファイア光パイプ４２６は、その最上端が反射板４０２の上面と同じ高さか、またはその上面よりわずかに下にあるように、導管４２４内に配置されている。光パイプ４２６の他方の端部は、標本抽出された光を反射空洞４１８から高温計４２８まで伝達する可撓性の光ファイバ４２５に結合される。
【００５７】
高温計４２８は、ランプヘッド４０１に供給される電力を測定された温度に応答して制御する温度制御装置４５０に接続されている。２００ｍｍのウェハの場合などのいくつかの実施形態では、ランプヘッド４０１は、高度にコリメートされた放射をタングステン−ハロゲンランプからプロセスチャンバ４００に送出する約１８７本の光線を使用することができる。３００ｍｍのウェハの場合などのいくつかの実施形態では、ランプヘッド４０１は約４０９本の光線を使用することができる。本明細書で開示した光線の本数および構成は例示的なものであり、他の本数および構成も好適に使用することができる。
【００５８】
ランプは多数の区域に分割してもよい。それらの区域は、放射による基板２００の異なる範囲の加熱を制御することが可能なように、制御装置によって個別に調整することができる。そうした制御システムは、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５，７５５，５１１号に記載されており、その開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５９】
上記で指摘したように、本明細書に記載した実施形態は、基板２００の互いに異なる半径で温度を測定するように、反射板４０２にわたって分布した測定器、すなわち温度プローブを使用している。熱処理中に、基板２００は、例えば約９０ＲＰＭで回転する。このため、各プローブは、実際には、基板２００上の対応する環状リングの範囲の温度プロファイルを標本抽出している。
【００６０】
基板支持体４０８は動かないように構成してもよく、または基板２００を回転させてもよい。基板支持体４０８は、基板の外周の周囲で基板２００と接触する支持体または端部リング４３４を含み、それによって、外周の周囲の小さな環状領域を除いて、基板２００の下面全体が露出したままになる。支持リング４３４は端部リング４３４としても知られており、これら２つの用語は、本明細書で区別なく使用することがある。ある実施形態では、支持リング４３４は、半径方向の幅がほぼ１インチ（２．５センチメートル（ｃｍ））である。処理中に基板２００の端部で起こる熱的な不連続性を最小限に抑えるために、支持リング４３４は、基板２００と同じかまたは同様の材料、例えばシリコンでできている。
【００６１】
支持リング４３４は、シリコンでコーティングされて高温計４２８の周波数範囲で不透明になった、回転可能な管状の石英シリンダ４３６の上で静止している。石英シリンダ４３６上のそのコーティングは、強度の測定値を損なうおそれがある外部源からの放射を遮断するバッフルとして作用する。石英シリンダ４３６の底部は、複数のボールベアリング４３７上に静止している環状の上部ベアリング４４１によって保持され、そしてそれらのボールベアリングは、動かない環状の下部ベアリングレース４３９の中に保持されている。いくつかの実施形態では、ボールベアリング４３７は鋼製であり、稼働中に粒子状物質が形成されるのを抑制するために窒化ケイ素でコーティングされている。上部ベアリング４４１は、シリンダ４３６、端部リング４３４および基板２００を熱処理中に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。
【００６２】
パージリング４４５は、チャンバ本体にはめ込まれているが、石英シリンダ４３６を取り囲んでいる。いくつかの実施形態では、パージリング４４５は、上部ベアリング４４１の上の領域まで開いた内部環状空洞４４７を有している。その内部空洞４４７は、通路４４９を介してガス供給源（図示せず）に接続されている。処理中に、パージガスは、パージリング４４５を通ってチャンバに流れ込む。
【００６３】
処理中に、プロセスガスは、ガスパネル（図示せず）から流れ、注出口４３０でプロセスチャンバ４００に入ることができる。注出口４３０は、プロセスチャンバの４００の側面に配置され、基板２００の表面にわたるプロセスガスの流れを促進する。プロセスガスの流れを側面に入口がある場合に制限する必要はなく、他の実施形態も可能である。例えば、ランプヘッド４０１が基板（図示せず）の下に配置されている実施形態では、プロセスガスを基板に流すために、注出口４３０を基板（図示せず）の上に配置することができる。いくつかの実施形態では、半径方向の場所など、基板に対して互いに異なる場所で、プロセスガスを交互にまたは一緒に導入することもできる。プロセスガスは流量を場所ごとに変える（または流量を各場所で独立に制御する）ことができ、基板にわたる冷却の効果を調節することが可能になる。ガスは、プロセスチャンバの、注出口４３０とは反対の側の側壁に配置された排出口４６０から排出される。排出口４６０は真空ポンプ（図示せず）に結合される。
【００６４】
いくつかの実施形態では、支持リング４３４は、石英シリンダ４３６を越えて外まで延在するように、石英シリンダ４３６の半径より大きい外径を有する。その下に設置されているパージリング４４５と協働して、シリンダ４３６を越えて支持リング４３４が環状に延在することは、基板２００の裏面で迷光が反射空洞４１８に入るのを防止するバッフルとして機能する。迷光が反射空洞４１８内に入り込む可能性をさらに減少させるために、ランプヘッド４０１により発し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４３４およびパージリング４４５をコーティングしてもよい。
【００６５】
基板支持体４０８は、ランプヘッド４０１に対して基板を上昇および下降させることができるリフト機構４５５に結合されてもよい。例えば、基板支持体４０８は、リフト運動（すなわち、運動２０６）の間、基板２００と反射板４０２の間の距離が一定になるように、リフト機構４５５に結合されてもよい。
【００６６】
あるいは（図示せず）、基板支持体４０８は、磁気的に浮上しプロセスチャンバ３００内で回転するようになされていてもよい。基板支持体４０８は、回転しながら処理中に垂直に上昇および下降することができ、処理前、処理中、または処理後に回転することなく上昇または下降することもできる。この磁気的な浮上および／または磁気的な回転により、基板支持体を上昇／下降および／または回転するために通常必要な可動部分がなくなるかまたは少なくなるため、粒子の生成が防止または最小限に抑えられる。
【００６７】
このように、本明細書では、基板を冷却する方法を提供する。その冷却方法は、急速熱処理（ＲＴＰ）（スパイクＲＴＰなど）の一部であってもよい。その冷却方法により、ＲＴＰアニール中に基板がピーク温度の付近にある滞留時間が好適に減少する。滞留時間を減少させることは、例えば、基板に注入したドーパントを活性化し注入のプロセスによる基板の損傷を修復しながらドーパントの拡散を制限するために有益である。
【００６８】
上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の基本的範囲から逸脱することなく本発明の他のさらなる実施形態を構成することができる。
【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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【国際調査報告】
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