パルスレーザアニールシステムアーキテクチャー
【課題】 均一性を増大し且つ実施のためのコストを低減することのできるような半導体基板をアニールするための方法及び装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の実施形態は、半導体基板をアニールするための方法及び装置を提供する。本発明の一実施形態は、基板を支持するように構成された第１の基板支持体と、基板を支持するように構成された第２の基板支持体と、上記第１の基板支持体に結合され且つ処理ゾーンと第１のローディングゾーンとの間で上記第１の基板支持体を移動させるように構成されたシャトルとを備え、上記処理ゾーンは、上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体を交互に収容するように構成された処理空間を有しているような半導体処理チャンバを提供する。
【解決手段】 本発明の実施形態は、半導体基板をアニールするための方法及び装置を提供する。本発明の一実施形態は、基板を支持するように構成された第１の基板支持体と、基板を支持するように構成された第２の基板支持体と、上記第１の基板支持体に結合され且つ処理ゾーンと第１のローディングゾーンとの間で上記第１の基板支持体を移動させるように構成されたシャトルとを備え、上記処理ゾーンは、上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体を交互に収容するように構成された処理空間を有しているような半導体処理チャンバを提供する。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、半導体デバイスを製造するための装置に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、基板を熱処理するための装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]半導体処理中に、基板は、種々な化学及び／又は物理反応が起こる高い温度まで加熱されることがある。基板を加熱するために、熱処理が通常使用される。アニールのような典型的な熱処理は、短い時間において比較的に大量の熱エネルギーを基板に与え、その後その熱処理を終了するように急速にそのウエハを冷却することを必要としている。現在使用されている熱処理の実施例として、急速加熱処理（ＲＴＰ）及びインパルス（スパイク）アニールがある。このような処理は広く使用されているのであるが、現在の技法は理想的なものではない。現在の技法では、ウエハの温度を低下させるのがあまりにも遅く、ウエハをあまりにも長い間高温に曝してしまう傾向となってしまっている。これらの問題は、ウエハのサイズが増大し、スイッチング速度が増大し及び／又は特徴部のサイズが減少するにつれて、より厳しいものとなってくる。
【０００３】
[0003]一般的に、これらの熱処理は、所定の熱レシピに従って制御された状態のもとで基板を加熱する。これらの熱レシピは、基本的には、半導体基板が温度の変化割合、即ち温度ランプアップ及びランプダウン割合まで加熱されなければならい温度と、熱処理システムが特定の温度に維持される時間とから成っている。例えば、熱レシピは、基板が室温から１２００℃以上の異なる温度まで加熱され、６０秒以上までの範囲の各異なる処理時間での処理時間を必要としている。
【０００４】
[0004]更に又、半導体基板の異なる領域の間の物質の最小相互拡散のような特定の目的に合わせるため、各半導体基板が高い温度に曝される時間を制限しなければならない。こうするためには、温度ランプアップ割合及び温度ランプダウン割合の両者を高くするのが好ましい。換言すると、できるだけ短い時間において基板の温度を低い温度から高い温度へと、又はその逆に高い温度から低い温度へと調整できるようにすることが望ましい。
【０００５】
[0005]高い温度ランプ割合が必要とされてきたことにより、典型的な温度ランプアップ割合が、従来のファーネスの場合には、５℃／分から１５℃／分であるのに比べて、２００℃／秒から４００℃／秒までの範囲であるような急速加熱処理（ＲＴＰ）が開発されてきた。典型的なランプダウン割合は、８０℃／秒から１５０℃／秒の範囲である。ＲＴＰの欠点は、ＩＣデバイスがシリコンウエハの上部数ミクロンのところにのみある場合でも、その全ウエハを加熱するということにある。このため、ウエハを如何に速く加熱できるか、ウエハを如何に速く冷却することができるかにおいて、限界がある。その上、全ウエハが高温にあるときには、熱は、その周囲の空間又は構造体へしか散逸していかない。その結果、ＲＴＰシステムの技術分野においては、４００℃／秒のランプアップ割合及び１５０℃／秒のランプダウン割合を達成しようと努力しているのが現状である。
【０００６】
[0006]従来のＲＴＰタイプの処理において生じる諸問題のうちの幾つかを解決するため、基板の表面をアニールするのに種々な走査レーザアニール技法が使用されている。一般的に、これらの技法によれば、一定のエネルギーフラックスが基板の表面の小領域に対して分配され、一方、その基板は、その小領域へ分配されるエネルギーに対して並進移動又は走査される。厳密な均一性が必要とされ且つ基板表面に亘る走査領域の重なりを最少とするための複雑さのため、これらのタイプの処理は、基板の表面に形成されるコンタクトレベルデバイスを熱処理するのには効果的ではない。
【０００７】
[0007]パルスレーザアニール技法は、一般的に、基板の１つの小領域にパルス化された電磁エネルギーを投射し、それから、その基板をそのエネルギー源に対して移動させ、他の小領域をパルス化された電磁エネルギーに対して曝すようにするものである。このパルスレーザアニール技法は、基板上の処理領域間の重なりを最少とするので、熱アニールの均一性を改善することができる。しかしながら、このパルスレーザアニール技法に使用されるエネルギー源は、比較的に短い時間期間において比較的に大量のエネルギーを分配することのできるものでなければならず、従って、高価なものとなってしまう。
【０００８】
[0008]前述したことに鑑みて、均一性を増大し且つ実施のためのコストを低減することのできるような半導体基板をアニールするための装置が必要とされている。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]本発明の実施形態は、一般的には、半導体基板を処理するための方法及び装置を提供する。特に、本発明の実施形態は、半導体基板をアニールするための方法及び装置を提供する。
【００１０】
[0010]本発明の一実施形態は、基板を支持するように構成された第１の基板支持体と、基板を支持するように構成された第２の基板支持体と、上記第１の基板支持体に結合され且つ処理ゾーンと第１のローディングゾーンとの間で上記第１の基板支持体を移動させるように構成されたシャトルとを備え、上記処理ゾーンは、上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体を交互に収容するように構成された処理空間を有しているような半導体処理チャンバを提供する。
【００１１】
[0011]本発明の別の実施形態は、処理ゾーン、第１のローディングゾーン及び第２のローディングゾーンを有する処理チャンバと、上記第１のローディングゾーンと上記処理ゾーンとの間で基板を支持して移送するように構成された第１の基板支持アセンブリと、上記第２のローディングゾーンと上記処理ゾーンとの間で基板を支持して移送するように構成された第２の基板支持アセンブリと、上記第１の基板支持アセンブリ及び上記第２の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンに交互に配置するように構成されたシャトルと、上記処理ゾーンにおけるアニール領域へエネルギーを投射するように構成されたエネルギー源と、を備えるアニールシステムを提供する。
【００１２】
[0012]本発明の更に別の実施形態は、半導体基板を処理するための方法において、第１のローディングゾーンに配置された第１の基板支持アセンブリに第１の基板をローディングするステップと、上記第１のローディングゾーンにおいて上記第１の基板を予熱するステップと、上記第１の基板を処理ゾーンに配置するため上記第１の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンへ移動させるステップと、上記第１の基板の第１の領域を上記処理ゾーンに配設されたエネルギー源のアニール領域と整列させるステップと、上記エネルギー源を使用して上記第１の基板の上記第１の領域へパルス化エネルギーを投射するステップと、を含む方法を提供する。
【００１３】
[0013]本発明の前述したような特徴を詳細に理解できるように、概要について簡単に前述したような本発明について、幾つかを添付図面に例示している実施形態に関して、以下より特定して説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを例示しているのであって、従って、本発明の範囲をそれに限定しようとしているものではなく、本発明は、均等の効果を発揮しうる他の実施形態を含みうるものであることに、注意されたい。
【００１４】
[0024]理解を容易とするため、図において共通な同一の要素を示すのに、可能な限り、同一の参照符号を使用している。１つの実施形態の要素は、特に繰り返し述べなくとも、他の実施形態に効果的に使用することができるものと考えられる。
【詳細な説明】
【００１５】
[0025]本発明は、一般的には、パルスアニール処理を行うための装置及び方法を提供する。一実施形態では、アニール処理システムは、２つの基板支持アセンブリ及び１つのエネルギー源を備える。それら２つの支持アセンブリは、アニール処理のため基板を配置して準備するのに交互に使用され、システムスループットを改善する。
【００１６】
[0026]図１は、本発明の一実施形態によるアニールシステム１を概略的に例示している。このアニールシステム１は、基板１０の所定の領域又はアニール領域１２にある量のエネルギーを投射してそのアニール領域１２内の特定の望ましい領域を優先的に融解するように適応されたエネルギー源２０を備える。
【００１７】
[0027]一実施例では、図１に示されるように、アニール領域１２のような基板１０の１つの所定の領域のみが、所定の時間においてエネルギー源２０からの放射線に対して露出される。基板１０は、その基板１０の他の領域が順次エネルギー源２０に対して露出させられていくように、エネルギー源２０に対して相対的に移動させられる。
【００１８】
[0028]本発明の一態様では、基板１０の複数の領域がエネルギー源２０から分配される望ましい量のエネルギーに対して順次露出され、その基板１０の望ましい領域の優先融解がなされていく。
【００１９】
[0029]一般的に、基板１０の表面の各領域は、その基板１０をエネルギー源２０の出力に対して並進移動させることにより（例えば、従来のＸ／Ｙステージ、精密ステージを使用して）及び／又はエネルギー源２０の出力をその基板１０に対して並進移動させることにより、順次露出させられていくことができる。
【００２０】
[0030]基板１０は、この基板１０の全ての温度を制御するように構成された熱交換装置１５の上に配置される。この熱交換装置１５は、この基板１０の移動及び位置を制御するように構成された１つ以上の従来の電気的アクチュエータ１７（例えば、リニアモータ、親ネジ及びサーボモータ）に配置され、この電気的アクチュエータは、別個の精密ステージの部分であってもよい。基板１０を支持し位置決めするのに使用される従来の精密ステージ及び熱交換装置１５は、カリフォルニア州ローネットパークのパーカーハニフィンコーポレーションから購入することができる。
【００２１】
[0031]一態様においては、アニール領域１２は、基板１０の表面に形成されるダイ１３（例えば、４０個の「ダイ」が図１には示されている）又は半導体デバイス（例えば、メモリチップ）のサイズに整合するようなサイズとされている。一態様においては、アニール領域１２の境界は、各ダイ１３の境界を定める「カーフ」又は「スクライブ」ライン１０Ａに整列し、それら「カーフ」又は「スクライブ」ライン１０Ａ内にはまり込むようなサイズとされている。
【００２２】
[0032]スクライブ又はカーフライン１０Ａのようなダイ１３の間の当然に生ずる未使用スペース／境界においてのみ重複するようにしてアニール領域１２を順次配置していくことにより、デバイスが形成される基板１０上の領域においてエネルギーを重複させる必要性を減ずることができ、従って、重複するアニール領域１２の間における処理結果の変動を減少させることができる。
【００２３】
[0033]一実施形態では、アニール処理を行う前に、基板１０は、アニール領域１２がダイ１３と十分に整列されるように、基板１０の表面に典型的には形成される整列マーク及び他の従来の技法を使用して、エネルギー源２０の出力に整列させられる。
【００２４】
[0034]この技法は、基板の表面に亘ってエネルギー源を掃引する従来の処理に優る効果を有している。何故ならば、基板の望ましい領域に亘って均一なアニールを行えるようにするため隣接する走査領域の間の重複を厳しく制御する必要性は、その重複をダイ１３の間の未使用スペースに限定してしまうので問題とならなくなってしまうからである。
【００２５】
[0035]重複をダイ１３の間の未使用スペース／境界へ限定することにより、基板の全ての区域に亘る隣接重複領域を使用する従来の走査アニールタイプの方法に比べて、処理均一性結果を改善することもできる。従って、基板の臨界領域を処理するためエネルギー源２０から分配されるエネルギーに対して曝される量が変化することによる処理変動の量は最少とされる。何故ならば、順次に配置されるアニール領域１２の間の分配エネルギーの重複が最少とされるからである。一実施例では、順次配置されるアニール領域１２の各々は、矩形領域である。
【００２６】
[0036]エネルギー源２０は、一般的に、基板表面の特定の望ましい領域を優先的に融解するように電磁エネルギーを分配するように適応される。電磁エネルギーの典型的な源としては、これらに限定されるものではないが、光放射線源（例えば、レーザ）、電子ビーム源、イオンビーム源及び／又はマイクロ波エネルギー源がある。
【００２７】
[0037]一実施形態では、基板１０は、望ましい時間期間に亘って１つ以上の適当な波長の放射線を放出するレーザからのエネルギーのパルスに対して曝される。一実施形態では、エネルギー源２０からのエネルギーのパルスは、アニール領域１２に亘って分配されるエネルギー量及び／又はそのパルスの期間に亘って分配されるエネルギー量が特定の望ましい領域の優先融解を高めるに最適化されるように、調整されている。一実施形態では、レーザの波長は、その放射線の相当部分が基板１０上に配設されたシリコン層によって吸収されるように、調整されている。
【００２８】
[0038]シリコン含有基板上において行われるレーザアニール処理の場合には、その放射線の波長は、典型的には、約８００ｎｍより短く、遠紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）又はその他の望ましい波長で分配することができる。一実施形態では、エネルギー源２０は、約５００ｎｍと約１１μｍとの間の波長の放射線を分配するように適応されたレーザのような強い光源である。いずれの場合にも、アニール処理は、一般的には、約１秒以下程度のような比較的に短い時間において、基板の所定領域に対して行われる。
【００２９】
[0039]一実施形態では、エネルギーは、基板１０の表面を、鋭く定められた深さまで、例えば、０．５μｍより浅い深さまで融解するため、非常に短い時間の間各アニール領域１２へ分配される。その正確な深さは、製造されるべき電子装置のサイズ及び／又は実際のアニール処理によって決定される。例えば、インプラントアニール処理においては、基板１０の表面へ分配されるエネルギー量は、その融解深さがその非晶質化インプラントステップによって定められる非晶質化深さを越えないように、調整されている。融解深さをより深くすると、ドープされた非晶質化層からのドーパントが非ドープ融解層へと容易に拡散してしまう。このような望ましくない拡散が生じてしまうと、その半導体基板上の回路の電気的特性が急激に低下してしまう。
【００３０】
[0040]一般的に、基板１０は、熱交換装置１５を含む処理チャンバ（図示していない）包囲処理環境（図示していない）内に置かれる。基板が処理中に存在している処理環境は、真空排気されるか、又は不活性ガスを含み、処理中に酸素のような望ましくないガスの分圧が低くなるようにしている。
【００３１】
[0041]一実施形態では、図１に例示されるように、基板１０の表面を熱交換装置１５の基板支持表面１６に熱接触させることにより、熱処理中に基板１０の温度を制御するのが望ましい。熱交換装置１５は、一般的に、アニール処理の前又はアニール処理中に、基板１０を加熱及び／又は冷却するように適応されている。このような構成では、基板１０のアニール領域の後処理特性を改善するため、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手可能な従来の基板ヒーターのような熱交換装置１５を使用することができる。
【００３２】
[0042]一実施形態では、融解温度に達するに必要とされるエネルギーが最少となるようにアニール処理を行う前に基板を予熱することができ、こうすることにより、基板１０を急速加熱及び冷却することにより引き起こされるストレスを減少させることができ、且つおそらく基板１０の再固化領域における欠陥密度を減少させることもできる。一態様では、熱交換装置１５は、基板支持表面１６の上に置かれた基板を加熱するように適応された抵抗加熱素子１５Ａ及び温度コントローラ１５Ｃを含む。温度コントローラ１５Ｃは、コントローラ２１（以下に説明する）と信号のやり取りを行う。
【００３３】
[0043]一態様では、約２０℃と約７５０℃との間の温度まで基板を予熱するのが望ましい。基板がシリコン含有物質から形成されているような一実施形態では、約２０℃と約５００℃との間の温度まで基板を予熱するのが望ましい。基板がシリコン含有物質から形成されているような別の実施形態では、約２００℃と約４８０℃との間の温度まで基板を予熱するのが望ましい。基板がシリコン含有物質から形成されているような別の実施形態では、約２５０℃と約３００℃との間の温度まで基板を予熱するのが望ましい。
【００３４】
[0044]別の実施形態では、アニール処理中に基板へ加えられたエネルギーによる相互拡散を減少させ及び／又は処理中に種々な領域の非晶質化を増大するように融解後の再成長速度を増大させるため、処理中に基板を冷却することが望ましい。一構成では、熱交換装置１５は、基板支持表面１６上に置かれた基板を冷却するように適応された１つ以上の流体チャネル１５Ｂ及び極低温チラー１５Ｄを含む。一実施形態では、従来の極低温チラー１５Ｄは、コントローラ２１と信号のやり取りを行い、１つ以上の流体チャネル１５Ｂを通して冷却流体を分配するように適応されている。一態様では、約−２４０℃と約２０℃との間の温度まで基板を冷却するのが望ましい。
【００３５】
[0045]パルスアニール処理の更なる詳細については、２００６年７月２５日に出願され、「Method of Thermal Processing Structures Formed on a Substrate」と題する米国特許出願第１１／４５９，８４７号（代理人管理番号００５６３５）明細書に記載されており、この明細書の記載は、ここに援用される。
【００３６】
[0046]パルスアニール処理中に、処理すべき基板は、その基板の諸部分がエネルギー源に対して順次に曝されるように、そのエネルギー源に対して相対的に移動させられる。この相対移動は、段階的な動きであってよい。例えば、基板は、その基板の第１の区域がエネルギー源と整列されるように、第１の位置へ移動され、その第１の位置に維持される。その時、エネルギー源は、基板の第１の区域に向かって望ましい量のエネルギーを投射する。それから、基板は、第２の区域がエネルギー源に対するような第２の位置へと移動させられる。基板とエネルギー源との間の相対移動は、エネルギーが望ましい区域へ精密且つ均一に投射されるように、エネルギー源が基板へエネルギーを投射している時には、一時的に停止される。しかしながら、このような段階的動きには、段階毎に加速及び減速が含まれ、このために、その処理が相当に遅くなってしまう。
【００３７】
[0047]本発明の実施形態は、基板へパルス化エネルギーを投射するときに、エネルギー源に対して一定速度で基板を移動することを含む。基板の各区域毎の加速、減速及び停止を排除することにより、システムスループットを相当に増大することができる。
【００３８】
[0048]図２Ａは、アレイに配置された４０個の正方形ダイ１３を含む基板１０の上面図を概略的に例示している。これらダイ１３は、スクライブライン１０Ａによって示された区域により互いに分離されている。エネルギー投射領域２０Ａは、エネルギー源２０（図１に示される）がエネルギーパルスを分配するように適応された区域を示している。一般的に、エネルギー投射領域２０Ａは、各ダイ１３の面積以上であるが、各ダイ１３の面積とその周囲のスクライブライン１０Ａの面積との和の面積よりは小さい面積をカバーしており、そのエネルギー投射領域２０Ａに分配されるエネルギーは、隣接するダイ１３と重複せずにそのダイ１３を完全にカバーするようになっている。
【００３９】
[0049]基板表面に亘って分散した複数のダイ１３に対するアニール処理を行うため、基板及び／又はエネルギー源２０の出力は、各ダイに対して位置決めされ整列される必要がある。一実施形態では、曲線２０Ｂは、基板の表面上の各ダイ１３に対して行われるようなアニール処理シーケンス中に、基板１０のダイ１３とエネルギー源２０のエネルギー投射領域２０Ａとの間の相対移動を例示している。一実施形態では、この相対移動は、曲線２Ｂに従うように、基板をｘ及びｙ方向に移動させることにより、達成される。別の実施形態では、この相対移動は、固定基板１０に対してエネルギー投射領域２０Ａを移動させることにより、達成される。
【００４０】
[0050]更に又、ダイの特定の配置に従って、スループット及び処理品質を最適化するため、２０Ｂとは異なるパスを使用することができる。
【００４１】
[0051]一実施形態では、アニール処理中に、基板１０は、図２Ａの曲線２０Ｂによって示されるように、エネルギー投射領域２０Ａに対して移動させられる。特定のダイ１３がエネルギー投射領域２０Ａ内に位置決めされ整列されるとき、エネルギー源２０は、そのダイ１３がその特定のアニール処理レシピに従って所定の持続時間に亘って特定の量のエネルギーに対して曝されるように、基板１０に向けてエネルギーのパルスを投射する。エネルギー源２０からのパルス化エネルギーの持続時間は、典型的には、基板１０とエネルギー投射領域２０Ａとの間の相対移動が各ダイ１３に亘ってどのような「かぶり」（blur）、即ち、非均一エネルギー分散を生ずることがないように、十分に短くされる。
【００４２】
[0052]図２Ｂは、本発明の一実施形態による基板１０の複数のダイ１３に対して行われるパルスアニール処理のためのタイミングチャートの一例を概略的に例示している。チャート（ａ）は、ｘ方向に沿うエネルギー投射領域２０Ａに対する基板１０の相対速度を概略的に例示している。チャート（ｂ）は、ｙ方向に沿う基板１０とエネルギー投射領域２０Ａとの相対速度を概略的に例示している。チャート（ｃ）は、エネルギー源２０から分配される複数のパルス２０Ｃを概略的に例示している。図２Ｂに示されるように、アニール処理中には、基板１０は、エネルギー源２０に対して実質的に一定の移動を維持し、エネルギー源２０は、移動する基板１０上の種々なダイ１３へ短い持続時間のパルスを投射するだけである。基板１０は、点線で示されるように、エネルギーパルス２０Ｃ中にエネルギー源２０に対して一定速度で移動している。このような一定速度とすることにより、各ダイ１３へ投射されるパルス２０Ｃのタイミング及びエネルギーの均一性を制御することがより容易とされる。チャート（ｂ）におけるディップは、エネルギー源２０が新たな行のダイ１３と整列されるようにｙ方向に沿って基板１０が加速され減速されるところを例示している。チャート（ａ）における傾斜線は、ダイ１３の行の終わりに達した後に基板が移動方向を変えることを例示している。従って、基板１０は、ダイ１３の１つの行からダイ１３の別の行へ移動するときに加速及び／又は減速されるだけである。
【００４３】
[0053]別の実施形態では、基板１０とエネルギー源２０との間の相対移動は、エネルギー源２０が１つのダイ１３に対してエネルギーパルスを投射できるように遅くされ又は停止され、それから、エネルギー源２０が隣接するダイ１３に対してエネルギーパルスを投射できるように加速され、遅くされ、又は停止される。
【００４４】
[0054]図２Ｃは、本発明の一実施形態によるアニールチャンバ４０３を概略的に例示している。前述したようなパルスアニール方法は、このアニールチャンバ４０３において行うことができる。このアニールチャンバ４２０は、チャンバ本体４２６に形成された光学的に透明なウインドー４２８を備えている。チャンバ本体４２６は、処理空間４２７を画成している。一実施形態では、この処理空間４２７は、不活性ガス源４２５によって維持される不活性環境及びこの処理空間４２７に接続された真空ポンプ４２４を有している。
【００４５】
[0055]基板支持体４１４が、処理空間４２７に配設されている。この基板支持体４１４は、上部表面４１６上に置かれる基板４０１を支持し移動させるように構成されている。エネルギー源４０２がチャンバ本体４２６の外側に配置され、このエネルギー源４０２は、光学的に透明なウインドー４２８を通してエネルギーを投射するように構成されている。基板支持体４１４は、この基板支持体４１４上に置かれた基板４０１に対する冷却及び加熱能力を有した温度制御装置４１５に接続されている。基板支持体４１４は、アニール中に基板４０１とエネルギー源４０２との間の精密な整列及び相対移動を行わせる高精密ステージ４１１に接続することができる。
【００４６】
[0056]一実施形態では、基板４０１とエネルギー源４０２との整列を助けるために、光センサ４０４を使用することができる。この光センサ４０４は、光学的に透明なウインドー４２８の近くに配置され、制御装置４０８に接続され、更に、その制御装置４０８は、高精密ステージ４１１に接続される。整列中に、光センサ４０４は、光学的に透明なウインドー４２８を「見」通して、基板４０１上の可視的マーカ、例えば、ノッチ及びダイの周りのスクライブライン、を探し出す。制御装置４０８は、光センサ４０４からの信号を処理して、整列調整のため高精密ステージ４１１への制御信号を生成する。
【００４７】
[0057]図３は、本発明の一実施形態によるアニール処理を行うための典型的なステップを含むフローチャートを例示している。
【００４８】
[0058]ステップ１１０において、処理チャンバの基板支持表面１６上に、処理すべき基板をロードする。このような基板のローディングは、典型的には、基板を取り扱うように構成されたロボットによって行われる。
【００４９】
[0059]ステップ１２０において、基板は、アニール処理を行う前に、望ましい温度まで予熱される。一実施形態では、図１に示されるように、この予熱ステップは、基板１０を加熱された基板支持表面１６の上に置くことにより完了する。このように基板を予熱することにより、各エネルギーパルスにおいてエネルギー源２０から必要とされるエネルギーを最少とすることができ、これにより、より小さなエネルギー源を使用することができ及び／又はパルス持続時間を短くすることができ、従って、スループットを改善することができる。このような予熱は、基板支持体に埋設された抵抗加熱素子を付勢することによって達成することができる。
【００５０】
[0060]ステップ１３０において、予熱された基板は、エネルギー源２０のエネルギー投射領域２０Ａが各エネルギーパルスにおいて基板のダイ１３のような基板支持表面１６上の望ましい領域を確実にカバーするように、エネルギー源と整列させられる。このような整列は、基板ノッチ又はフォーマル整列マーカのような、基板１０上の特徴部を、視覚的方法を使用して識別することにより、達成される。エネルギー投射領域２０Ａと各ダイ１３との整列には比較的に高い精密さが必要とされるため、この整列ステップは、通常、長い時間を要するものとなる。
【００５１】
[0061]ステップ１４０において、ダイ１３のような望ましい領域を、１つ１つ又は幾つかをまとめてエネルギー源に対して曝すことにより、アニール処理が行われる。
【００５２】
[0062]ステップ１５０において、アニール処理が全てのダイ１３について行われた後、基板１０は、ロボットにより基板支持表面１６からアンロードされる。
【００５３】
[0063]前述したパルスアニール処理は、一般的には、高電力密度を分配することのできるエネルギー源を必要とする。本発明の一実施形態によるエネルギー源としては、これらに限定されるものではないが、光放射線源、例えば、レーザ、電子ビーム源、イオンビーム源、又はマイクロ波エネルギー源がある。このエネルギー源は、望ましいエネルギー密度（Ｗ／ｃｍ２）及び／又はパルス持続時間において電磁エネルギーを特定の望ましい領域へ放射するように構成されている。このようなタイプのエネルギー源は、高価である場合がある。従って、エネルギー源のアイドル時間を減少させることが望ましく、そうすることにより、スループットを増大し、実施のためのシステムコストを低減することができる。
【００５４】
[0064]図３に示したアニール処理のような典型的なアニール処理においては、エネルギー源は、ローディングステップ、予熱ステップ、整列ステップ及びアンローディングステップ中は、アイドル状態である。図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施形態によるアニール処理システム２００を概略的に例示している。このアニール処理システム２００は、エネルギー源のアイドル時間を最少としてスループットを改善するように構成されている。
【００５５】
[0065]図４Ａは、第１の処理位置にあるアニール処理システム２００の上面図を概略的に例示している。
【００５６】
[0066]このアニール処理システム２００は、フロントエンド環境２０２（ファクトリーインターフェース又はＦＩとも称される）を備える。このフロントエンド環境２０２には、１つ以上のポッド２０１が結合される。これら１つ以上のポッド２０１は、複数の基板を貯蔵し保持するように構成されている。このフロントエンド環境２０２は、アニール処理をそこで行うように構成された処理チャンバ２０５と選択的に連通するようにされている。
【００５７】
[0067]このフロントエンド環境２０２には、ファクトリーインターフェースロボット２０３が配設されている。このファクトリーインターフェースロボット２０３は、ポッド２０１と処理チャンバ２０５との間で基板を移送するように構成されている。このファクトリーインターフェースロボット２０３は、トラック２０４に沿って移動することができる。
【００５８】
[0068]このアニール処理システム２００は、更に、処理チャンバ２０５に移動可能なように配設され各々が処理チャンバ２０５内で基板を支持し移送するように構成された２つの基板支持アセンブリ２１３、２１４を備えている。
【００５９】
[0069]一実施形態では、処理チャンバ２０５は、処理ゾーン２０７を形成するチャンバ本体２１９を備えており、その処理ゾーン２０７は、この処理ゾーン２０７の両側に配設されたローディングゾーン２０６、２０８に接続されている。基板支持アセンブリ２１３、２１４は、処理ゾーン２０７とローディングゾーン２０６、２０８との間で移動可能なものとされている。処理ゾーン２０７は、処理中に基板支持アセンブリ２１３、２１４を交互に収容するように構成されている。ローディングゾーン２０６、２０８は、基板支持アセンブリ２１３を収容してファクトリーインターフェースロボット２０３と連通するように構成されている。ローディングゾーン２０６、２０７は、ローディング及びアンローディング中に、それぞれ基板支持アセンブリ２１３、２１４を収容するように構成されている。
【００６０】
[0070]一実施形態では、基板支持アセンブリ２１３、２１４は、シャトル２１５に結合され、一定距離だけ離間されている。シャトル２１５は、基板支持アセンブリ２１３、２１４のうちの一方が処理ゾーン２０７に配置され、一方、他方の基板支持アセンブリがその各ローディングゾーン、即ち、ローディングゾーン２０６、２０８に配置されるように、基板支持アセンブリ２１３、２１４を同時に移動させるように構成されている。別の実施形態では、基板支持アセンブリ２１３、２１４は、互いに対して独立して移動可能なものとされる。
【００６１】
[0071]一実施形態では、処理チャンバ２０５は、処理中には、制御された環境にあることができる。処理チャンバ２０５は、スリット弁ドア２０９、２１０を通してフロントエンド環境２０２と選択的に連通することができる。スリット弁ドア２０９、２１０は、ファクトリーインターフェースロボット２０３がそれぞれローディングゾーン２０６、２０８に配置された基板支持アセンブリ２１３、２１４に対する基板の上げ下ろしを行えるように配置されている。
【００６２】
[0072]一実施形態では、処理ゾーン２０７は、処理中には、制御された環境にあることができる。ローディングゾーン２０６、２０８は、ドア２１１、２１２を通して処理ゾーン２０７に接続されている。ドア２１１、２１２は、処理中には閉じられ密閉されて、処理ゾーン２０７がローディングゾーン２０６、２０８から流体的に分離されるようにすることができる。ドア２１１、２１２は、熱処理中に生成される望ましくない種を処理ゾーン２０７内に保留するため及び／又はローディングゾーン２０６、２０８における種が処理ゾーン２０７に入らないようにするため、閉じることができる。一実施形態では、１つ以上の不活性ガスを流し込むことにより、処理ゾーン２０７に不活性周囲環境を形成することができる。別の実施形態では、処理ゾーン２０７の環境は、不活性ガス源からの不活性ガスの流し込み及び真空ポンプシステムによって制御される。一実施形態では、処理ゾーン２０７は、１００ｐｐｍより低い酸素濃度でもって主として窒素を含むことができる。処理中には、処理領域２０７にはガス環境が維持され、一方、ローディングステーション２０６、２０８は、大気へ開放されている。一実施形態では、処理領域２０７と各ローディングステーション２０６、２０８との間にロードロックを配置することができる。別の実施形態では、ローディングステーション２０６、２０８がロードロックとして作用することができる。
【００６３】
[0073]アニール処理システム２００は、更に、処理ゾーン２０７へパルス化電磁エネルギーを分配するように構成されたエネルギー源２１６を備える。一実施形態では、エネルギー源２１６は、処理チャンバ２０５の外側に配設される。一実施形態では、エネルギー源２１６は、ライトトレイン（light train、光列）２１７を通して処理ゾーン２０７内のアニール領域２１８へパルス化電磁エネルギーを分配するように構成される。このライトトレイン２１７は、エネルギー源２１６に接続され、処理ゾーン２０７の方へパルス化エネルギーを中継するように構成されている。
【００６４】
[0074]一実施形態では、エネルギー源２１６は、５３２ｎｍ、又は１０６４ｎｍ、又は７４８ｎｍの波長のエネルギーを分配するように適応されたレーザ源である。一実施形態では、エネルギー源２１６は、約８ｎsと約３０ｎsとの間のパルス長を有するパルス化エネルギーを投射する。別の実施形態では、エネルギー源２１６のパルス長は、約２０ｎsである。一実施形態では、エネルギー源２１６は、各パルスにおいて、ダイ１３上に亘って位置するアニール領域２１８へ、約５ジュールから約１５ジュールまでのエネルギーレベルにおいて電磁エネルギーを投射する。一実施形態では、アニール領域２１８は、約１０ｍｍＸ１０ｍｍから約２６ｍｍＸ２６ｍｍまでの間のサイズを有する。一実施形態では、エネルギー源２１６は、アニール領域２１８へ、約０．５ジュール／ｃｍ２から約１．５ジュール／ｃｍ２までの密度においてパルス化エネルギーを投射する。
【００６５】
[0075]アニール処理システム２００は、エネルギー源２１６のアイドル時間を最少としてシステムスループットを増大するように構成されている。２つの基板支持アセンブリ２１３、２１４は、処理ゾーン２０７及びローディングゾーン２０６、２０８に交互に配置され、エネルギー源２１６が基板ローディングステップ及び基板アンローディングステップ中にアイドル状態とならないようにされている。一実施形態では、ローディングステップは、基板を受け取り、基板を予熱し、基板をチャックし、基板を整列させることを含む。
【００６６】
[0076]一実施形態では、ローディングステップ、予熱ステップ、チャックステップ及びアンローディングステップは、ローディングゾーン２０６、２０８において行われる。別の実施形態では、ローディングゾーン２０６、２０８において粗整列ステップを行い、その後処理ゾーン２０７で行われる整列ステップを速く行えるようにすることにより、エネルギー源２１６のアイドル時間を更に減少することができるようにする。
【００６７】
[0077]処理ゾーン２０７において、処理すべき基板をエネルギー源のアニール領域２１８と整列させるための整列ステップが行われる。基板がアニール領域に対して移動される毎に、このような整列ステップの後、アニールが領域毎に行われる。このような整列のためには、基板を並進移動させ及び回転させることが必要とされる場合がある。
【００６８】
[0078]図４Ａは、基板支持アセンブリ２１３がローディングゾーン２０６に配置され、基板支持アセンブリ２１４が処理ゾーン２０７に配置されているようなアニール処理システム２００の第１の位置を例示している。図４Ｂは、基板支持アセンブリ２１４がローディングゾーン２０８に配置され、基板支持アセンブリ２１３が処理ゾーン２０７に配置されていて、基板を基板支持アセンブリ２１４へロードしたり基板を基板支持アセンブリ２１４からアンロードしたりすることができ且つ基板支持アセンブリ２１３に配置された基板に対してアニール処理を行うことができるようにした、アニール処理システム２００の第２の位置を例示している。第１の位置と第２の位置との間の移行は、基板支持アセンブリ２１３、２１４が配置されたシャトル２１５の直線移動によって行うことができる。
【００６９】
[0079]図５Ａは、本発明の一実施形態による基板支持アセンブリ３１３の斜視図を概略的に例示している。この基板支持アセンブリ３１３は、図２Ａに例示したアニール処理システム２００のシャトル２１５に結合される基板支持アセンブリ２１３、２１４であることができる。
【００７０】
[0080]この基板支持アセンブリ３１３は、基板を支持し固定するように構成された上部表面３２１を有する基板チャック３２０を備える。一実施形態では、基板チャック３２０は、上部表面３２１に配置された基板を加熱及び／又は冷却するように構成された温度制御手段を備える。この基板チャック３２０は、基板を加熱するため１つ以上の抵抗ヒーター（図示していない）を使用することができる。この基板チャック３２０は、冷却流体をそこに流すことにより基板を冷却するように構成された冷却パイプ（図示していない）を備えることができる。一実施形態では、この基板チャック３２０は、約２０℃から約５００℃までの間の温度範囲まで基板を加熱することができる。一実施形態では、基板チャック３２０における冷却パイプは、過熱を避けるためアニール中に基板を冷却するのに使用することができる。
【００７１】
[0081]一実施形態では、基板チャック３２０は、基板を上部表面３２１へチャックするため真空手段に結合される。基板を上部表面３２１に固定するため、その上部表面３２１には、真空源に接続される複数の開口３２８が形成される。別の実施形態では、基板を上部表面３２１に固定するのに、静電的手段を使用することができる。
【００７２】
[0082]一実施形態では、３つ以上の引込みピン３２９が上部表面３２１に亘って均等に配設される。これら引込みピン３２９は、ロボットで基板を受け取り移送するのに使用することができる。一実施形態では、これら引込みピン３２９は、加熱処理中に、基板を上部表面３２１から僅かに上昇させた状態に保ち、加熱中の基板の熱膨張により、基板の背面と上部表面３２１との間の擦れが生じないようにし、それにより、粒子生成を減少させ、基板における熱ストレスを減少させることができるようにする。
【００７３】
[0083]一実施形態では、基板チャック３２０は、シータプレート３３０に結合されている。このシータプレート３３０は、第１のステージプレート３２５に可動的に結合されている。このシータプレート３３０は、基板チャック３２０と共に、第１のステージプレート３２５に対して中心軸３３１の周りに回転できる。一実施形態では、シータプレート３３０は、ダイとパルス化エネルギー源から分配されるエネルギー投射領域２０Ａ（図２Ａ）との角度的整列を助けるため第１のステージプレート３２５に対して数度回転することができる。
【００７４】
[0084]第１のステージプレート３２５は、第２のステージプレート３２６に可動的に結合されている。第１のステージ３２４は、第１のステージプレート３２５に結合されており、第２のステージプレート３２６は、第２のステージ３２３に結合されている。第１のステージ３２４は、第１の方向、例えば、ｙ方向に沿って第２のステージプレート３２６に対して第１のステージプレート３２５を並進移動させるように構成されている。
【００７５】
[0085]第２のステージプレート３２６は、第２のステージ３２３を介して底部プレート３２７に可動的に結合されており、第２の方向、例えば、ｘ方向に沿って第２のステージプレート３２６を並進移動させるように適応されている。第２のステージ３２３は、第２のステージプレート３２６、第１のステージプレート３２５及び第１のステージ３２４を底部プレート３２７に対して並進移動させるように構成されている。一実施形態では、第１のステージ３２４は、第２のステージ３２３と直交するように配置される。一実施形態では、中心軸３３１は、第１のステージ３２４及び第２のステージ３２３と直交している。
【００７６】
[0086]基板支持アセンブリ３１３は、基板を中心軸３３１の周りに回転させ且つ基板を第１のステージ３２４及び第２のステージ３２４に沿って並進移動させることにより、処理チャンバにおいて基板を整列させることができる。第１のステージ３２４及び第２のステージ３２３は、任意の適当な高精密ステージであってよい。
【００７７】
[0087]底部プレート３２７は、更に、全基板支持アセンブリ３１３を移動させるように構成されたシャトル２１５のような機構に結合することができる。
【００７８】
[0088]図５Ｂ及び図５Ｃは、処理ゾーン２０７での種々な処理位置にある図５Ａの基板支持アセンブリ３１３の上面図を概略的に例示している。図５Ｂに示されるように、基板支持アセンブリ３１３は、前述した処理チャンバ２０５と同様であってよい処理チャンバ３０７に配置されている。一実施形態では、基板支持アセンブリ３１３は、前述したようなシャトル２１５と同様であってよいシャトル３１５により、処理チャンバ３０７に入ったり処理チャンバ３０７から出されたりするように移送される。基板支持アセンブリ３１３は、基板の各領域が処理領域３１８、例えば、処理チャンバ３０７内に形成されるエネルギー投射領域２０Ａと整列させられるように、処理中に基板を移動させるのに使用することができる。一実施形態では、処理チャンバ３０７は、パルスアニールチャンバであり、処理領域３１８は、アニール領域である。一実施形態では、処理チャンバ３０７は、基板上のどのダイ１３もが処理領域３１８と整列させられるように、基板支持アセンブリ３１３を配置することができるに十分に大きいものとされる。
【００７９】
[0089]処理領域３１８は、基板支持アセンブリ３１３上に置かれた基板の任意の部分がその処理領域３１８と整列されるように配置される。図５Ｂは、処理領域３１８が基板の最も右の区域と整列しているところを例示している。図５Ｃは、処理領域３１８が基板の最も左の区域と整列しているところを例示している。図５Ｄは、処理領域３１８が基板の上部区域と整列しているところを例示している。図５Ｅは、処理領域３１８が基板の底部区域と整列しているところを例示している。処理領域３１８は、最も左の区域と最も右の区域との間内及び上部区域と底部区域との間内の基板の任意の区域と整列することができる。
【００８０】
[0090]一実施形態では、基板と処理領域３１８との整列は、視覚的方法を使用して行うことができる。処理チャンバ３０７内に配置された基板を見るように、カメラのような視覚的センサを配置し、その視覚的センサを使用して、整列を達成するため基板上の１つ以上のマーカを認識することができるようにする。一実施形態では、このマーカは、処理すべき基板の縁部に形成されたノッチである。別の実施形態では、このマーカは、処理すべき基板の表面に形成されたパターンである。
【００８１】
[0091]図６は、本発明の一実施形態によるパルスアニール処理４００のフローチャートを例示している。このパルスアニール処理４００は、処理ゾーンに配置された１つのエネルギー源を備え且つ基板支持体Ａ又は基板支持体Ｂによって支持された基板を処理するように構成されたシステムにおいて行うことができる。基板支持体Ａ及びＢの各々は、ローディング位置と処理ゾーンとの間で移動することができるものである。一実施形態では、このパルスアニール処理４００は、図４Ａに示されたアニール処理システム２００において行うことができ、基板支持体Ａ及びＢは、シャトル２１５を使用することにより移動される基板支持アセンブリ２１３、２１４である。
【００８２】
[0092]ステップ４１０において、基板支持体Ａは、ローディング位置へ移動され、一方、基板支持体Ｂは、処理ゾーンへ移動される。
【００８３】
[0093]ステップ４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０は、ローディング位置において行われ、一方、ステップ４８０、４９０は、処理ゾーンにおいて行うことができる。
【００８４】
[0094]ステップ４２０において、前に処理された基板が基板支持体Ａから取り外される。
【００８５】
[0095]ステップ４３０において、新しい基板が基板支持体Ａにロードされる。
【００８６】
[0096]ステップ４４０において、その新しい基板に対する予熱処理が行われる。一実施形態では、その新しい基板は、基板支持体Ａの上にゆるく置かれ、加熱中における基板の熱膨張により基板内にストレスが生ずるようなことがないようにする。この予熱処理は、基板が置かれる加熱表面によって行うことができる。別の実施形態では、この予熱処理は、放射加熱アセンブリのような、ローディング位置に配置された加熱アセンブリによって行うことができる。
【００８７】
[0097]ステップ４５０において、加熱された基板は、基板支持体へチャックされる。このようなチャックは、真空チャック及び／又は静電チャックのような任意の適当な技法によって行うことができる。
【００８８】
[0098]ステップ４６０において、任意的な整列ステップを行うことができる。このような整列は、処理ゾーンにおいてエネルギー投射領域と少なくともほぼ整列した位置に基板を配置するような粗整列であることができる。一実施形態では、この整列は、基板を回転すること及び／又は基板を並進移動させることを含むことができる。この整列は、基板上のノッチ又は他の整列マーカに対して行うことができる。
【００８９】
[0099]基板は、ステップ４７０において示されるように、処理ゾーンが使用できるようになるまで、ローディング位置において待機又は待ち状態に入ることができる。
【００９０】
[0100]ステップ４９５において、加熱されプリアラインメントされた基板を含む基板支持体Ａが処理ゾーンへ移送され、前にその処理ゾーンにあった基板支持体Ｂがそのローディング位置へ移送される。一実施形態では、基板支持体Ａ及び基板支持体Ｂの各々は、図４Ａのアニール処理システム２００における如く、ローディング位置を有している。別の実施形態では、基板支持体Ａ、Ｂは、１つの共通のローディング位置を共用する。
【００９１】
[0101]処理ゾーンへ移送された後、基板支持体Ａに配置された基板は、ステップ４８０において示されるように、エネルギー源のエネルギー投射領域と整列される。一実施形態では、この整列は、基板上のダイをエネルギー投射領域に対して位置決めすることを含む。このような整列は、基板支持体を使用して基板を回転し且つ基板を精密に並進移動させることにより行われる。
【００９２】
[0102]このような整列の後、ステップ４９０において示されるように、アニール処理が行われる。このアニール処理は、領域毎に、又はダイ毎に基板に対してパルス化エネルギーを曝すようにエネルギー源を使用することにより達成される。一実施形態では、基板はエネルギー源のアニール領域に対して相対的に連続して移動され、一方、新しい領域がそのアニール領域の整列内に移動される時にその基板へエネルギーのパルスが投射される。
【００９３】
[0103]本発明の種々な実施形態について前述してきたのであるが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、本発明の他の更なる実施形態が考えられるものであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態によるパルスレーザアニール処理の斜視図を概略的に例示している。
【図２Ａ】処理すべき基板の上面図を概略的に例示しており、処理すべき基板とエネルギー源のアニール領域との間の相対移動を示している。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態によるエネルギーパルス及び基板とエネルギー源との間の相対移動のフローチャートを概略的に例示している。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態によるアニールチャンバ４０３を概略的に例示している。
【図３】本発明の一実施形態によるアニール処理を行うための典型的なステップを含むフローチャートを例示している。
【図４Ａ】本発明の一実施形態によるパルスアニールシステムの第１の処理位置の上面図を概略的に例示している。
【図４Ｂ】図４Ａのパルスアニールシステムの第２の処理位置の上面図を概略的に例示している。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による基板支持アセンブリの斜視図を概略的に例示している。
【図５Ｂ】異なる処理位置における図５Ａの基板支持アセンブリの上面図を概略的に例示している。
【図５Ｃ】異なる処理位置における図５Ａの基板支持アセンブリの上面図を概略的に例示している。
【図５Ｄ】異なる処理位置における図５Ａの基板支持アセンブリの上面図を概略的に例示している。
【図５Ｅ】異なる処理位置における図５Ａの基板支持アセンブリの上面図を概略的に例示している。
【図６】本発明の一実施形態によるパルスアニール処理のフローチャートを例示している。
【符号の説明】
【００９５】
１…アニールシステム、１０Ａ…スクライブ又はカーフライン、１０…基板、１２…アニール領域、１３…ダイ、１５…熱交換装置、１５Ａ…抵抗加熱素子、１５Ｂ…流体チャネル、１５Ｃ…コントローラ、１５Ｄ…極低温チラー、１６…基板支持表面、１７…電気的アクチュエータ、２０…エネルギー源、２０Ａ…エネルギー投射領域、２０Ｂ…曲線、２０Ｃ…パルス、２１…コントローラ、１１０…ステップ、１２０…ステップ、１３０…ステップ、１４０…ステップ、１５０…ステップ、２００…アニール処理システム、２０１…ポッド、２０２…フロントエンド環境、２０３…ファクトリーインターフェースロボット、２０４…トラック、２０５…処理チャンバ、２０６…ローディングゾーン、２０７…処理ゾーン、２０８…ローディングゾーン、２０９…スリット弁ドア、２１０…スリット弁ドア、２１１…ドア、２１２…ドア、２１３…基板支持アセンブリ、２１４…基板支持アセンブリ、２１５…シャトル、２１６…エネルギー源、２１７…ライトトレイン、２１８…アニール領域、２１９…チャンバ本体、３０７…処理チャンバ、３１３…基板支持アセンブリ、３１５…シャトル、３１８…処理領域、３２０…基板チャック、３２１…上部表面、３２３…第２のステージ、３２４…第１のステージ、３２５…第１のステージプレート、３２６…第２のステージプレート、３２７…底部プレート、３２８…開口、３２９…引込みピン、３３０…シータプレート、３３１…中心軸、４００…パルスアニール処理、４０１…基板、４０２…エネルギー源、４０３…アニールチャンバ、４０４…光センサ、４０８…制御装置、４１０…ステップ、４１１…高精密ステージ、４１４…基板支持体、４１５…制御装置、４１６…上部表面、４２０…ステップ、４２４…真空ポンプ、４２５…ガス源、４２６…チャンバ本体、４２７…処理空間、４２８…ウインドー、４３０…ステップ、４４０…ステップ、４５０…ステップ、４６０…ステップ、４７０…ステップ、４８０…ステップ、４９０…ステップ、４９５…ステップ
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、半導体デバイスを製造するための装置に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、基板を熱処理するための装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]半導体処理中に、基板は、種々な化学及び／又は物理反応が起こる高い温度まで加熱されることがある。基板を加熱するために、熱処理が通常使用される。アニールのような典型的な熱処理は、短い時間において比較的に大量の熱エネルギーを基板に与え、その後その熱処理を終了するように急速にそのウエハを冷却することを必要としている。現在使用されている熱処理の実施例として、急速加熱処理（ＲＴＰ）及びインパルス（スパイク）アニールがある。このような処理は広く使用されているのであるが、現在の技法は理想的なものではない。現在の技法では、ウエハの温度を低下させるのがあまりにも遅く、ウエハをあまりにも長い間高温に曝してしまう傾向となってしまっている。これらの問題は、ウエハのサイズが増大し、スイッチング速度が増大し及び／又は特徴部のサイズが減少するにつれて、より厳しいものとなってくる。
【０００３】
[0003]一般的に、これらの熱処理は、所定の熱レシピに従って制御された状態のもとで基板を加熱する。これらの熱レシピは、基本的には、半導体基板が温度の変化割合、即ち温度ランプアップ及びランプダウン割合まで加熱されなければならい温度と、熱処理システムが特定の温度に維持される時間とから成っている。例えば、熱レシピは、基板が室温から１２００℃以上の異なる温度まで加熱され、６０秒以上までの範囲の各異なる処理時間での処理時間を必要としている。
【０００４】
[0004]更に又、半導体基板の異なる領域の間の物質の最小相互拡散のような特定の目的に合わせるため、各半導体基板が高い温度に曝される時間を制限しなければならない。こうするためには、温度ランプアップ割合及び温度ランプダウン割合の両者を高くするのが好ましい。換言すると、できるだけ短い時間において基板の温度を低い温度から高い温度へと、又はその逆に高い温度から低い温度へと調整できるようにすることが望ましい。
【０００５】
[0005]高い温度ランプ割合が必要とされてきたことにより、典型的な温度ランプアップ割合が、従来のファーネスの場合には、５℃／分から１５℃／分であるのに比べて、２００℃／秒から４００℃／秒までの範囲であるような急速加熱処理（ＲＴＰ）が開発されてきた。典型的なランプダウン割合は、８０℃／秒から１５０℃／秒の範囲である。ＲＴＰの欠点は、ＩＣデバイスがシリコンウエハの上部数ミクロンのところにのみある場合でも、その全ウエハを加熱するということにある。このため、ウエハを如何に速く加熱できるか、ウエハを如何に速く冷却することができるかにおいて、限界がある。その上、全ウエハが高温にあるときには、熱は、その周囲の空間又は構造体へしか散逸していかない。その結果、ＲＴＰシステムの技術分野においては、４００℃／秒のランプアップ割合及び１５０℃／秒のランプダウン割合を達成しようと努力しているのが現状である。
【０００６】
[0006]従来のＲＴＰタイプの処理において生じる諸問題のうちの幾つかを解決するため、基板の表面をアニールするのに種々な走査レーザアニール技法が使用されている。一般的に、これらの技法によれば、一定のエネルギーフラックスが基板の表面の小領域に対して分配され、一方、その基板は、その小領域へ分配されるエネルギーに対して並進移動又は走査される。厳密な均一性が必要とされ且つ基板表面に亘る走査領域の重なりを最少とするための複雑さのため、これらのタイプの処理は、基板の表面に形成されるコンタクトレベルデバイスを熱処理するのには効果的ではない。
【０００７】
[0007]パルスレーザアニール技法は、一般的に、基板の１つの小領域にパルス化された電磁エネルギーを投射し、それから、その基板をそのエネルギー源に対して移動させ、他の小領域をパルス化された電磁エネルギーに対して曝すようにするものである。このパルスレーザアニール技法は、基板上の処理領域間の重なりを最少とするので、熱アニールの均一性を改善することができる。しかしながら、このパルスレーザアニール技法に使用されるエネルギー源は、比較的に短い時間期間において比較的に大量のエネルギーを分配することのできるものでなければならず、従って、高価なものとなってしまう。
【０００８】
[0008]前述したことに鑑みて、均一性を増大し且つ実施のためのコストを低減することのできるような半導体基板をアニールするための装置が必要とされている。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]本発明の実施形態は、一般的には、半導体基板を処理するための方法及び装置を提供する。特に、本発明の実施形態は、半導体基板をアニールするための方法及び装置を提供する。
【００１０】
[0010]本発明の一実施形態は、基板を支持するように構成された第１の基板支持体と、基板を支持するように構成された第２の基板支持体と、上記第１の基板支持体に結合され且つ処理ゾーンと第１のローディングゾーンとの間で上記第１の基板支持体を移動させるように構成されたシャトルとを備え、上記処理ゾーンは、上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体を交互に収容するように構成された処理空間を有しているような半導体処理チャンバを提供する。
【００１１】
[0011]本発明の別の実施形態は、処理ゾーン、第１のローディングゾーン及び第２のローディングゾーンを有する処理チャンバと、上記第１のローディングゾーンと上記処理ゾーンとの間で基板を支持して移送するように構成された第１の基板支持アセンブリと、上記第２のローディングゾーンと上記処理ゾーンとの間で基板を支持して移送するように構成された第２の基板支持アセンブリと、上記第１の基板支持アセンブリ及び上記第２の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンに交互に配置するように構成されたシャトルと、上記処理ゾーンにおけるアニール領域へエネルギーを投射するように構成されたエネルギー源と、を備えるアニールシステムを提供する。
【００１２】
[0012]本発明の更に別の実施形態は、半導体基板を処理するための方法において、第１のローディングゾーンに配置された第１の基板支持アセンブリに第１の基板をローディングするステップと、上記第１のローディングゾーンにおいて上記第１の基板を予熱するステップと、上記第１の基板を処理ゾーンに配置するため上記第１の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンへ移動させるステップと、上記第１の基板の第１の領域を上記処理ゾーンに配設されたエネルギー源のアニール領域と整列させるステップと、上記エネルギー源を使用して上記第１の基板の上記第１の領域へパルス化エネルギーを投射するステップと、を含む方法を提供する。
【００１３】
[0013]本発明の前述したような特徴を詳細に理解できるように、概要について簡単に前述したような本発明について、幾つかを添付図面に例示している実施形態に関して、以下より特定して説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを例示しているのであって、従って、本発明の範囲をそれに限定しようとしているものではなく、本発明は、均等の効果を発揮しうる他の実施形態を含みうるものであることに、注意されたい。
【００１４】
[0024]理解を容易とするため、図において共通な同一の要素を示すのに、可能な限り、同一の参照符号を使用している。１つの実施形態の要素は、特に繰り返し述べなくとも、他の実施形態に効果的に使用することができるものと考えられる。
【詳細な説明】
【００１５】
[0025]本発明は、一般的には、パルスアニール処理を行うための装置及び方法を提供する。一実施形態では、アニール処理システムは、２つの基板支持アセンブリ及び１つのエネルギー源を備える。それら２つの支持アセンブリは、アニール処理のため基板を配置して準備するのに交互に使用され、システムスループットを改善する。
【００１６】
[0026]図１は、本発明の一実施形態によるアニールシステム１を概略的に例示している。このアニールシステム１は、基板１０の所定の領域又はアニール領域１２にある量のエネルギーを投射してそのアニール領域１２内の特定の望ましい領域を優先的に融解するように適応されたエネルギー源２０を備える。
【００１７】
[0027]一実施例では、図１に示されるように、アニール領域１２のような基板１０の１つの所定の領域のみが、所定の時間においてエネルギー源２０からの放射線に対して露出される。基板１０は、その基板１０の他の領域が順次エネルギー源２０に対して露出させられていくように、エネルギー源２０に対して相対的に移動させられる。
【００１８】
[0028]本発明の一態様では、基板１０の複数の領域がエネルギー源２０から分配される望ましい量のエネルギーに対して順次露出され、その基板１０の望ましい領域の優先融解がなされていく。
【００１９】
[0029]一般的に、基板１０の表面の各領域は、その基板１０をエネルギー源２０の出力に対して並進移動させることにより（例えば、従来のＸ／Ｙステージ、精密ステージを使用して）及び／又はエネルギー源２０の出力をその基板１０に対して並進移動させることにより、順次露出させられていくことができる。
【００２０】
[0030]基板１０は、この基板１０の全ての温度を制御するように構成された熱交換装置１５の上に配置される。この熱交換装置１５は、この基板１０の移動及び位置を制御するように構成された１つ以上の従来の電気的アクチュエータ１７（例えば、リニアモータ、親ネジ及びサーボモータ）に配置され、この電気的アクチュエータは、別個の精密ステージの部分であってもよい。基板１０を支持し位置決めするのに使用される従来の精密ステージ及び熱交換装置１５は、カリフォルニア州ローネットパークのパーカーハニフィンコーポレーションから購入することができる。
【００２１】
[0031]一態様においては、アニール領域１２は、基板１０の表面に形成されるダイ１３（例えば、４０個の「ダイ」が図１には示されている）又は半導体デバイス（例えば、メモリチップ）のサイズに整合するようなサイズとされている。一態様においては、アニール領域１２の境界は、各ダイ１３の境界を定める「カーフ」又は「スクライブ」ライン１０Ａに整列し、それら「カーフ」又は「スクライブ」ライン１０Ａ内にはまり込むようなサイズとされている。
【００２２】
[0032]スクライブ又はカーフライン１０Ａのようなダイ１３の間の当然に生ずる未使用スペース／境界においてのみ重複するようにしてアニール領域１２を順次配置していくことにより、デバイスが形成される基板１０上の領域においてエネルギーを重複させる必要性を減ずることができ、従って、重複するアニール領域１２の間における処理結果の変動を減少させることができる。
【００２３】
[0033]一実施形態では、アニール処理を行う前に、基板１０は、アニール領域１２がダイ１３と十分に整列されるように、基板１０の表面に典型的には形成される整列マーク及び他の従来の技法を使用して、エネルギー源２０の出力に整列させられる。
【００２４】
[0034]この技法は、基板の表面に亘ってエネルギー源を掃引する従来の処理に優る効果を有している。何故ならば、基板の望ましい領域に亘って均一なアニールを行えるようにするため隣接する走査領域の間の重複を厳しく制御する必要性は、その重複をダイ１３の間の未使用スペースに限定してしまうので問題とならなくなってしまうからである。
【００２５】
[0035]重複をダイ１３の間の未使用スペース／境界へ限定することにより、基板の全ての区域に亘る隣接重複領域を使用する従来の走査アニールタイプの方法に比べて、処理均一性結果を改善することもできる。従って、基板の臨界領域を処理するためエネルギー源２０から分配されるエネルギーに対して曝される量が変化することによる処理変動の量は最少とされる。何故ならば、順次に配置されるアニール領域１２の間の分配エネルギーの重複が最少とされるからである。一実施例では、順次配置されるアニール領域１２の各々は、矩形領域である。
【００２６】
[0036]エネルギー源２０は、一般的に、基板表面の特定の望ましい領域を優先的に融解するように電磁エネルギーを分配するように適応される。電磁エネルギーの典型的な源としては、これらに限定されるものではないが、光放射線源（例えば、レーザ）、電子ビーム源、イオンビーム源及び／又はマイクロ波エネルギー源がある。
【００２７】
[0037]一実施形態では、基板１０は、望ましい時間期間に亘って１つ以上の適当な波長の放射線を放出するレーザからのエネルギーのパルスに対して曝される。一実施形態では、エネルギー源２０からのエネルギーのパルスは、アニール領域１２に亘って分配されるエネルギー量及び／又はそのパルスの期間に亘って分配されるエネルギー量が特定の望ましい領域の優先融解を高めるに最適化されるように、調整されている。一実施形態では、レーザの波長は、その放射線の相当部分が基板１０上に配設されたシリコン層によって吸収されるように、調整されている。
【００２８】
[0038]シリコン含有基板上において行われるレーザアニール処理の場合には、その放射線の波長は、典型的には、約８００ｎｍより短く、遠紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）又はその他の望ましい波長で分配することができる。一実施形態では、エネルギー源２０は、約５００ｎｍと約１１μｍとの間の波長の放射線を分配するように適応されたレーザのような強い光源である。いずれの場合にも、アニール処理は、一般的には、約１秒以下程度のような比較的に短い時間において、基板の所定領域に対して行われる。
【００２９】
[0039]一実施形態では、エネルギーは、基板１０の表面を、鋭く定められた深さまで、例えば、０．５μｍより浅い深さまで融解するため、非常に短い時間の間各アニール領域１２へ分配される。その正確な深さは、製造されるべき電子装置のサイズ及び／又は実際のアニール処理によって決定される。例えば、インプラントアニール処理においては、基板１０の表面へ分配されるエネルギー量は、その融解深さがその非晶質化インプラントステップによって定められる非晶質化深さを越えないように、調整されている。融解深さをより深くすると、ドープされた非晶質化層からのドーパントが非ドープ融解層へと容易に拡散してしまう。このような望ましくない拡散が生じてしまうと、その半導体基板上の回路の電気的特性が急激に低下してしまう。
【００３０】
[0040]一般的に、基板１０は、熱交換装置１５を含む処理チャンバ（図示していない）包囲処理環境（図示していない）内に置かれる。基板が処理中に存在している処理環境は、真空排気されるか、又は不活性ガスを含み、処理中に酸素のような望ましくないガスの分圧が低くなるようにしている。
【００３１】
[0041]一実施形態では、図１に例示されるように、基板１０の表面を熱交換装置１５の基板支持表面１６に熱接触させることにより、熱処理中に基板１０の温度を制御するのが望ましい。熱交換装置１５は、一般的に、アニール処理の前又はアニール処理中に、基板１０を加熱及び／又は冷却するように適応されている。このような構成では、基板１０のアニール領域の後処理特性を改善するため、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手可能な従来の基板ヒーターのような熱交換装置１５を使用することができる。
【００３２】
[0042]一実施形態では、融解温度に達するに必要とされるエネルギーが最少となるようにアニール処理を行う前に基板を予熱することができ、こうすることにより、基板１０を急速加熱及び冷却することにより引き起こされるストレスを減少させることができ、且つおそらく基板１０の再固化領域における欠陥密度を減少させることもできる。一態様では、熱交換装置１５は、基板支持表面１６の上に置かれた基板を加熱するように適応された抵抗加熱素子１５Ａ及び温度コントローラ１５Ｃを含む。温度コントローラ１５Ｃは、コントローラ２１（以下に説明する）と信号のやり取りを行う。
【００３３】
[0043]一態様では、約２０℃と約７５０℃との間の温度まで基板を予熱するのが望ましい。基板がシリコン含有物質から形成されているような一実施形態では、約２０℃と約５００℃との間の温度まで基板を予熱するのが望ましい。基板がシリコン含有物質から形成されているような別の実施形態では、約２００℃と約４８０℃との間の温度まで基板を予熱するのが望ましい。基板がシリコン含有物質から形成されているような別の実施形態では、約２５０℃と約３００℃との間の温度まで基板を予熱するのが望ましい。
【００３４】
[0044]別の実施形態では、アニール処理中に基板へ加えられたエネルギーによる相互拡散を減少させ及び／又は処理中に種々な領域の非晶質化を増大するように融解後の再成長速度を増大させるため、処理中に基板を冷却することが望ましい。一構成では、熱交換装置１５は、基板支持表面１６上に置かれた基板を冷却するように適応された１つ以上の流体チャネル１５Ｂ及び極低温チラー１５Ｄを含む。一実施形態では、従来の極低温チラー１５Ｄは、コントローラ２１と信号のやり取りを行い、１つ以上の流体チャネル１５Ｂを通して冷却流体を分配するように適応されている。一態様では、約−２４０℃と約２０℃との間の温度まで基板を冷却するのが望ましい。
【００３５】
[0045]パルスアニール処理の更なる詳細については、２００６年７月２５日に出願され、「Method of Thermal Processing Structures Formed on a Substrate」と題する米国特許出願第１１／４５９，８４７号（代理人管理番号００５６３５）明細書に記載されており、この明細書の記載は、ここに援用される。
【００３６】
[0046]パルスアニール処理中に、処理すべき基板は、その基板の諸部分がエネルギー源に対して順次に曝されるように、そのエネルギー源に対して相対的に移動させられる。この相対移動は、段階的な動きであってよい。例えば、基板は、その基板の第１の区域がエネルギー源と整列されるように、第１の位置へ移動され、その第１の位置に維持される。その時、エネルギー源は、基板の第１の区域に向かって望ましい量のエネルギーを投射する。それから、基板は、第２の区域がエネルギー源に対するような第２の位置へと移動させられる。基板とエネルギー源との間の相対移動は、エネルギーが望ましい区域へ精密且つ均一に投射されるように、エネルギー源が基板へエネルギーを投射している時には、一時的に停止される。しかしながら、このような段階的動きには、段階毎に加速及び減速が含まれ、このために、その処理が相当に遅くなってしまう。
【００３７】
[0047]本発明の実施形態は、基板へパルス化エネルギーを投射するときに、エネルギー源に対して一定速度で基板を移動することを含む。基板の各区域毎の加速、減速及び停止を排除することにより、システムスループットを相当に増大することができる。
【００３８】
[0048]図２Ａは、アレイに配置された４０個の正方形ダイ１３を含む基板１０の上面図を概略的に例示している。これらダイ１３は、スクライブライン１０Ａによって示された区域により互いに分離されている。エネルギー投射領域２０Ａは、エネルギー源２０（図１に示される）がエネルギーパルスを分配するように適応された区域を示している。一般的に、エネルギー投射領域２０Ａは、各ダイ１３の面積以上であるが、各ダイ１３の面積とその周囲のスクライブライン１０Ａの面積との和の面積よりは小さい面積をカバーしており、そのエネルギー投射領域２０Ａに分配されるエネルギーは、隣接するダイ１３と重複せずにそのダイ１３を完全にカバーするようになっている。
【００３９】
[0049]基板表面に亘って分散した複数のダイ１３に対するアニール処理を行うため、基板及び／又はエネルギー源２０の出力は、各ダイに対して位置決めされ整列される必要がある。一実施形態では、曲線２０Ｂは、基板の表面上の各ダイ１３に対して行われるようなアニール処理シーケンス中に、基板１０のダイ１３とエネルギー源２０のエネルギー投射領域２０Ａとの間の相対移動を例示している。一実施形態では、この相対移動は、曲線２Ｂに従うように、基板をｘ及びｙ方向に移動させることにより、達成される。別の実施形態では、この相対移動は、固定基板１０に対してエネルギー投射領域２０Ａを移動させることにより、達成される。
【００４０】
[0050]更に又、ダイの特定の配置に従って、スループット及び処理品質を最適化するため、２０Ｂとは異なるパスを使用することができる。
【００４１】
[0051]一実施形態では、アニール処理中に、基板１０は、図２Ａの曲線２０Ｂによって示されるように、エネルギー投射領域２０Ａに対して移動させられる。特定のダイ１３がエネルギー投射領域２０Ａ内に位置決めされ整列されるとき、エネルギー源２０は、そのダイ１３がその特定のアニール処理レシピに従って所定の持続時間に亘って特定の量のエネルギーに対して曝されるように、基板１０に向けてエネルギーのパルスを投射する。エネルギー源２０からのパルス化エネルギーの持続時間は、典型的には、基板１０とエネルギー投射領域２０Ａとの間の相対移動が各ダイ１３に亘ってどのような「かぶり」（blur）、即ち、非均一エネルギー分散を生ずることがないように、十分に短くされる。
【００４２】
[0052]図２Ｂは、本発明の一実施形態による基板１０の複数のダイ１３に対して行われるパルスアニール処理のためのタイミングチャートの一例を概略的に例示している。チャート（ａ）は、ｘ方向に沿うエネルギー投射領域２０Ａに対する基板１０の相対速度を概略的に例示している。チャート（ｂ）は、ｙ方向に沿う基板１０とエネルギー投射領域２０Ａとの相対速度を概略的に例示している。チャート（ｃ）は、エネルギー源２０から分配される複数のパルス２０Ｃを概略的に例示している。図２Ｂに示されるように、アニール処理中には、基板１０は、エネルギー源２０に対して実質的に一定の移動を維持し、エネルギー源２０は、移動する基板１０上の種々なダイ１３へ短い持続時間のパルスを投射するだけである。基板１０は、点線で示されるように、エネルギーパルス２０Ｃ中にエネルギー源２０に対して一定速度で移動している。このような一定速度とすることにより、各ダイ１３へ投射されるパルス２０Ｃのタイミング及びエネルギーの均一性を制御することがより容易とされる。チャート（ｂ）におけるディップは、エネルギー源２０が新たな行のダイ１３と整列されるようにｙ方向に沿って基板１０が加速され減速されるところを例示している。チャート（ａ）における傾斜線は、ダイ１３の行の終わりに達した後に基板が移動方向を変えることを例示している。従って、基板１０は、ダイ１３の１つの行からダイ１３の別の行へ移動するときに加速及び／又は減速されるだけである。
【００４３】
[0053]別の実施形態では、基板１０とエネルギー源２０との間の相対移動は、エネルギー源２０が１つのダイ１３に対してエネルギーパルスを投射できるように遅くされ又は停止され、それから、エネルギー源２０が隣接するダイ１３に対してエネルギーパルスを投射できるように加速され、遅くされ、又は停止される。
【００４４】
[0054]図２Ｃは、本発明の一実施形態によるアニールチャンバ４０３を概略的に例示している。前述したようなパルスアニール方法は、このアニールチャンバ４０３において行うことができる。このアニールチャンバ４２０は、チャンバ本体４２６に形成された光学的に透明なウインドー４２８を備えている。チャンバ本体４２６は、処理空間４２７を画成している。一実施形態では、この処理空間４２７は、不活性ガス源４２５によって維持される不活性環境及びこの処理空間４２７に接続された真空ポンプ４２４を有している。
【００４５】
[0055]基板支持体４１４が、処理空間４２７に配設されている。この基板支持体４１４は、上部表面４１６上に置かれる基板４０１を支持し移動させるように構成されている。エネルギー源４０２がチャンバ本体４２６の外側に配置され、このエネルギー源４０２は、光学的に透明なウインドー４２８を通してエネルギーを投射するように構成されている。基板支持体４１４は、この基板支持体４１４上に置かれた基板４０１に対する冷却及び加熱能力を有した温度制御装置４１５に接続されている。基板支持体４１４は、アニール中に基板４０１とエネルギー源４０２との間の精密な整列及び相対移動を行わせる高精密ステージ４１１に接続することができる。
【００４６】
[0056]一実施形態では、基板４０１とエネルギー源４０２との整列を助けるために、光センサ４０４を使用することができる。この光センサ４０４は、光学的に透明なウインドー４２８の近くに配置され、制御装置４０８に接続され、更に、その制御装置４０８は、高精密ステージ４１１に接続される。整列中に、光センサ４０４は、光学的に透明なウインドー４２８を「見」通して、基板４０１上の可視的マーカ、例えば、ノッチ及びダイの周りのスクライブライン、を探し出す。制御装置４０８は、光センサ４０４からの信号を処理して、整列調整のため高精密ステージ４１１への制御信号を生成する。
【００４７】
[0057]図３は、本発明の一実施形態によるアニール処理を行うための典型的なステップを含むフローチャートを例示している。
【００４８】
[0058]ステップ１１０において、処理チャンバの基板支持表面１６上に、処理すべき基板をロードする。このような基板のローディングは、典型的には、基板を取り扱うように構成されたロボットによって行われる。
【００４９】
[0059]ステップ１２０において、基板は、アニール処理を行う前に、望ましい温度まで予熱される。一実施形態では、図１に示されるように、この予熱ステップは、基板１０を加熱された基板支持表面１６の上に置くことにより完了する。このように基板を予熱することにより、各エネルギーパルスにおいてエネルギー源２０から必要とされるエネルギーを最少とすることができ、これにより、より小さなエネルギー源を使用することができ及び／又はパルス持続時間を短くすることができ、従って、スループットを改善することができる。このような予熱は、基板支持体に埋設された抵抗加熱素子を付勢することによって達成することができる。
【００５０】
[0060]ステップ１３０において、予熱された基板は、エネルギー源２０のエネルギー投射領域２０Ａが各エネルギーパルスにおいて基板のダイ１３のような基板支持表面１６上の望ましい領域を確実にカバーするように、エネルギー源と整列させられる。このような整列は、基板ノッチ又はフォーマル整列マーカのような、基板１０上の特徴部を、視覚的方法を使用して識別することにより、達成される。エネルギー投射領域２０Ａと各ダイ１３との整列には比較的に高い精密さが必要とされるため、この整列ステップは、通常、長い時間を要するものとなる。
【００５１】
[0061]ステップ１４０において、ダイ１３のような望ましい領域を、１つ１つ又は幾つかをまとめてエネルギー源に対して曝すことにより、アニール処理が行われる。
【００５２】
[0062]ステップ１５０において、アニール処理が全てのダイ１３について行われた後、基板１０は、ロボットにより基板支持表面１６からアンロードされる。
【００５３】
[0063]前述したパルスアニール処理は、一般的には、高電力密度を分配することのできるエネルギー源を必要とする。本発明の一実施形態によるエネルギー源としては、これらに限定されるものではないが、光放射線源、例えば、レーザ、電子ビーム源、イオンビーム源、又はマイクロ波エネルギー源がある。このエネルギー源は、望ましいエネルギー密度（Ｗ／ｃｍ２）及び／又はパルス持続時間において電磁エネルギーを特定の望ましい領域へ放射するように構成されている。このようなタイプのエネルギー源は、高価である場合がある。従って、エネルギー源のアイドル時間を減少させることが望ましく、そうすることにより、スループットを増大し、実施のためのシステムコストを低減することができる。
【００５４】
[0064]図３に示したアニール処理のような典型的なアニール処理においては、エネルギー源は、ローディングステップ、予熱ステップ、整列ステップ及びアンローディングステップ中は、アイドル状態である。図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施形態によるアニール処理システム２００を概略的に例示している。このアニール処理システム２００は、エネルギー源のアイドル時間を最少としてスループットを改善するように構成されている。
【００５５】
[0065]図４Ａは、第１の処理位置にあるアニール処理システム２００の上面図を概略的に例示している。
【００５６】
[0066]このアニール処理システム２００は、フロントエンド環境２０２（ファクトリーインターフェース又はＦＩとも称される）を備える。このフロントエンド環境２０２には、１つ以上のポッド２０１が結合される。これら１つ以上のポッド２０１は、複数の基板を貯蔵し保持するように構成されている。このフロントエンド環境２０２は、アニール処理をそこで行うように構成された処理チャンバ２０５と選択的に連通するようにされている。
【００５７】
[0067]このフロントエンド環境２０２には、ファクトリーインターフェースロボット２０３が配設されている。このファクトリーインターフェースロボット２０３は、ポッド２０１と処理チャンバ２０５との間で基板を移送するように構成されている。このファクトリーインターフェースロボット２０３は、トラック２０４に沿って移動することができる。
【００５８】
[0068]このアニール処理システム２００は、更に、処理チャンバ２０５に移動可能なように配設され各々が処理チャンバ２０５内で基板を支持し移送するように構成された２つの基板支持アセンブリ２１３、２１４を備えている。
【００５９】
[0069]一実施形態では、処理チャンバ２０５は、処理ゾーン２０７を形成するチャンバ本体２１９を備えており、その処理ゾーン２０７は、この処理ゾーン２０７の両側に配設されたローディングゾーン２０６、２０８に接続されている。基板支持アセンブリ２１３、２１４は、処理ゾーン２０７とローディングゾーン２０６、２０８との間で移動可能なものとされている。処理ゾーン２０７は、処理中に基板支持アセンブリ２１３、２１４を交互に収容するように構成されている。ローディングゾーン２０６、２０８は、基板支持アセンブリ２１３を収容してファクトリーインターフェースロボット２０３と連通するように構成されている。ローディングゾーン２０６、２０７は、ローディング及びアンローディング中に、それぞれ基板支持アセンブリ２１３、２１４を収容するように構成されている。
【００６０】
[0070]一実施形態では、基板支持アセンブリ２１３、２１４は、シャトル２１５に結合され、一定距離だけ離間されている。シャトル２１５は、基板支持アセンブリ２１３、２１４のうちの一方が処理ゾーン２０７に配置され、一方、他方の基板支持アセンブリがその各ローディングゾーン、即ち、ローディングゾーン２０６、２０８に配置されるように、基板支持アセンブリ２１３、２１４を同時に移動させるように構成されている。別の実施形態では、基板支持アセンブリ２１３、２１４は、互いに対して独立して移動可能なものとされる。
【００６１】
[0071]一実施形態では、処理チャンバ２０５は、処理中には、制御された環境にあることができる。処理チャンバ２０５は、スリット弁ドア２０９、２１０を通してフロントエンド環境２０２と選択的に連通することができる。スリット弁ドア２０９、２１０は、ファクトリーインターフェースロボット２０３がそれぞれローディングゾーン２０６、２０８に配置された基板支持アセンブリ２１３、２１４に対する基板の上げ下ろしを行えるように配置されている。
【００６２】
[0072]一実施形態では、処理ゾーン２０７は、処理中には、制御された環境にあることができる。ローディングゾーン２０６、２０８は、ドア２１１、２１２を通して処理ゾーン２０７に接続されている。ドア２１１、２１２は、処理中には閉じられ密閉されて、処理ゾーン２０７がローディングゾーン２０６、２０８から流体的に分離されるようにすることができる。ドア２１１、２１２は、熱処理中に生成される望ましくない種を処理ゾーン２０７内に保留するため及び／又はローディングゾーン２０６、２０８における種が処理ゾーン２０７に入らないようにするため、閉じることができる。一実施形態では、１つ以上の不活性ガスを流し込むことにより、処理ゾーン２０７に不活性周囲環境を形成することができる。別の実施形態では、処理ゾーン２０７の環境は、不活性ガス源からの不活性ガスの流し込み及び真空ポンプシステムによって制御される。一実施形態では、処理ゾーン２０７は、１００ｐｐｍより低い酸素濃度でもって主として窒素を含むことができる。処理中には、処理領域２０７にはガス環境が維持され、一方、ローディングステーション２０６、２０８は、大気へ開放されている。一実施形態では、処理領域２０７と各ローディングステーション２０６、２０８との間にロードロックを配置することができる。別の実施形態では、ローディングステーション２０６、２０８がロードロックとして作用することができる。
【００６３】
[0073]アニール処理システム２００は、更に、処理ゾーン２０７へパルス化電磁エネルギーを分配するように構成されたエネルギー源２１６を備える。一実施形態では、エネルギー源２１６は、処理チャンバ２０５の外側に配設される。一実施形態では、エネルギー源２１６は、ライトトレイン（light train、光列）２１７を通して処理ゾーン２０７内のアニール領域２１８へパルス化電磁エネルギーを分配するように構成される。このライトトレイン２１７は、エネルギー源２１６に接続され、処理ゾーン２０７の方へパルス化エネルギーを中継するように構成されている。
【００６４】
[0074]一実施形態では、エネルギー源２１６は、５３２ｎｍ、又は１０６４ｎｍ、又は７４８ｎｍの波長のエネルギーを分配するように適応されたレーザ源である。一実施形態では、エネルギー源２１６は、約８ｎsと約３０ｎsとの間のパルス長を有するパルス化エネルギーを投射する。別の実施形態では、エネルギー源２１６のパルス長は、約２０ｎsである。一実施形態では、エネルギー源２１６は、各パルスにおいて、ダイ１３上に亘って位置するアニール領域２１８へ、約５ジュールから約１５ジュールまでのエネルギーレベルにおいて電磁エネルギーを投射する。一実施形態では、アニール領域２１８は、約１０ｍｍＸ１０ｍｍから約２６ｍｍＸ２６ｍｍまでの間のサイズを有する。一実施形態では、エネルギー源２１６は、アニール領域２１８へ、約０．５ジュール／ｃｍ２から約１．５ジュール／ｃｍ２までの密度においてパルス化エネルギーを投射する。
【００６５】
[0075]アニール処理システム２００は、エネルギー源２１６のアイドル時間を最少としてシステムスループットを増大するように構成されている。２つの基板支持アセンブリ２１３、２１４は、処理ゾーン２０７及びローディングゾーン２０６、２０８に交互に配置され、エネルギー源２１６が基板ローディングステップ及び基板アンローディングステップ中にアイドル状態とならないようにされている。一実施形態では、ローディングステップは、基板を受け取り、基板を予熱し、基板をチャックし、基板を整列させることを含む。
【００６６】
[0076]一実施形態では、ローディングステップ、予熱ステップ、チャックステップ及びアンローディングステップは、ローディングゾーン２０６、２０８において行われる。別の実施形態では、ローディングゾーン２０６、２０８において粗整列ステップを行い、その後処理ゾーン２０７で行われる整列ステップを速く行えるようにすることにより、エネルギー源２１６のアイドル時間を更に減少することができるようにする。
【００６７】
[0077]処理ゾーン２０７において、処理すべき基板をエネルギー源のアニール領域２１８と整列させるための整列ステップが行われる。基板がアニール領域に対して移動される毎に、このような整列ステップの後、アニールが領域毎に行われる。このような整列のためには、基板を並進移動させ及び回転させることが必要とされる場合がある。
【００６８】
[0078]図４Ａは、基板支持アセンブリ２１３がローディングゾーン２０６に配置され、基板支持アセンブリ２１４が処理ゾーン２０７に配置されているようなアニール処理システム２００の第１の位置を例示している。図４Ｂは、基板支持アセンブリ２１４がローディングゾーン２０８に配置され、基板支持アセンブリ２１３が処理ゾーン２０７に配置されていて、基板を基板支持アセンブリ２１４へロードしたり基板を基板支持アセンブリ２１４からアンロードしたりすることができ且つ基板支持アセンブリ２１３に配置された基板に対してアニール処理を行うことができるようにした、アニール処理システム２００の第２の位置を例示している。第１の位置と第２の位置との間の移行は、基板支持アセンブリ２１３、２１４が配置されたシャトル２１５の直線移動によって行うことができる。
【００６９】
[0079]図５Ａは、本発明の一実施形態による基板支持アセンブリ３１３の斜視図を概略的に例示している。この基板支持アセンブリ３１３は、図２Ａに例示したアニール処理システム２００のシャトル２１５に結合される基板支持アセンブリ２１３、２１４であることができる。
【００７０】
[0080]この基板支持アセンブリ３１３は、基板を支持し固定するように構成された上部表面３２１を有する基板チャック３２０を備える。一実施形態では、基板チャック３２０は、上部表面３２１に配置された基板を加熱及び／又は冷却するように構成された温度制御手段を備える。この基板チャック３２０は、基板を加熱するため１つ以上の抵抗ヒーター（図示していない）を使用することができる。この基板チャック３２０は、冷却流体をそこに流すことにより基板を冷却するように構成された冷却パイプ（図示していない）を備えることができる。一実施形態では、この基板チャック３２０は、約２０℃から約５００℃までの間の温度範囲まで基板を加熱することができる。一実施形態では、基板チャック３２０における冷却パイプは、過熱を避けるためアニール中に基板を冷却するのに使用することができる。
【００７１】
[0081]一実施形態では、基板チャック３２０は、基板を上部表面３２１へチャックするため真空手段に結合される。基板を上部表面３２１に固定するため、その上部表面３２１には、真空源に接続される複数の開口３２８が形成される。別の実施形態では、基板を上部表面３２１に固定するのに、静電的手段を使用することができる。
【００７２】
[0082]一実施形態では、３つ以上の引込みピン３２９が上部表面３２１に亘って均等に配設される。これら引込みピン３２９は、ロボットで基板を受け取り移送するのに使用することができる。一実施形態では、これら引込みピン３２９は、加熱処理中に、基板を上部表面３２１から僅かに上昇させた状態に保ち、加熱中の基板の熱膨張により、基板の背面と上部表面３２１との間の擦れが生じないようにし、それにより、粒子生成を減少させ、基板における熱ストレスを減少させることができるようにする。
【００７３】
[0083]一実施形態では、基板チャック３２０は、シータプレート３３０に結合されている。このシータプレート３３０は、第１のステージプレート３２５に可動的に結合されている。このシータプレート３３０は、基板チャック３２０と共に、第１のステージプレート３２５に対して中心軸３３１の周りに回転できる。一実施形態では、シータプレート３３０は、ダイとパルス化エネルギー源から分配されるエネルギー投射領域２０Ａ（図２Ａ）との角度的整列を助けるため第１のステージプレート３２５に対して数度回転することができる。
【００７４】
[0084]第１のステージプレート３２５は、第２のステージプレート３２６に可動的に結合されている。第１のステージ３２４は、第１のステージプレート３２５に結合されており、第２のステージプレート３２６は、第２のステージ３２３に結合されている。第１のステージ３２４は、第１の方向、例えば、ｙ方向に沿って第２のステージプレート３２６に対して第１のステージプレート３２５を並進移動させるように構成されている。
【００７５】
[0085]第２のステージプレート３２６は、第２のステージ３２３を介して底部プレート３２７に可動的に結合されており、第２の方向、例えば、ｘ方向に沿って第２のステージプレート３２６を並進移動させるように適応されている。第２のステージ３２３は、第２のステージプレート３２６、第１のステージプレート３２５及び第１のステージ３２４を底部プレート３２７に対して並進移動させるように構成されている。一実施形態では、第１のステージ３２４は、第２のステージ３２３と直交するように配置される。一実施形態では、中心軸３３１は、第１のステージ３２４及び第２のステージ３２３と直交している。
【００７６】
[0086]基板支持アセンブリ３１３は、基板を中心軸３３１の周りに回転させ且つ基板を第１のステージ３２４及び第２のステージ３２４に沿って並進移動させることにより、処理チャンバにおいて基板を整列させることができる。第１のステージ３２４及び第２のステージ３２３は、任意の適当な高精密ステージであってよい。
【００７７】
[0087]底部プレート３２７は、更に、全基板支持アセンブリ３１３を移動させるように構成されたシャトル２１５のような機構に結合することができる。
【００７８】
[0088]図５Ｂ及び図５Ｃは、処理ゾーン２０７での種々な処理位置にある図５Ａの基板支持アセンブリ３１３の上面図を概略的に例示している。図５Ｂに示されるように、基板支持アセンブリ３１３は、前述した処理チャンバ２０５と同様であってよい処理チャンバ３０７に配置されている。一実施形態では、基板支持アセンブリ３１３は、前述したようなシャトル２１５と同様であってよいシャトル３１５により、処理チャンバ３０７に入ったり処理チャンバ３０７から出されたりするように移送される。基板支持アセンブリ３１３は、基板の各領域が処理領域３１８、例えば、処理チャンバ３０７内に形成されるエネルギー投射領域２０Ａと整列させられるように、処理中に基板を移動させるのに使用することができる。一実施形態では、処理チャンバ３０７は、パルスアニールチャンバであり、処理領域３１８は、アニール領域である。一実施形態では、処理チャンバ３０７は、基板上のどのダイ１３もが処理領域３１８と整列させられるように、基板支持アセンブリ３１３を配置することができるに十分に大きいものとされる。
【００７９】
[0089]処理領域３１８は、基板支持アセンブリ３１３上に置かれた基板の任意の部分がその処理領域３１８と整列されるように配置される。図５Ｂは、処理領域３１８が基板の最も右の区域と整列しているところを例示している。図５Ｃは、処理領域３１８が基板の最も左の区域と整列しているところを例示している。図５Ｄは、処理領域３１８が基板の上部区域と整列しているところを例示している。図５Ｅは、処理領域３１８が基板の底部区域と整列しているところを例示している。処理領域３１８は、最も左の区域と最も右の区域との間内及び上部区域と底部区域との間内の基板の任意の区域と整列することができる。
【００８０】
[0090]一実施形態では、基板と処理領域３１８との整列は、視覚的方法を使用して行うことができる。処理チャンバ３０７内に配置された基板を見るように、カメラのような視覚的センサを配置し、その視覚的センサを使用して、整列を達成するため基板上の１つ以上のマーカを認識することができるようにする。一実施形態では、このマーカは、処理すべき基板の縁部に形成されたノッチである。別の実施形態では、このマーカは、処理すべき基板の表面に形成されたパターンである。
【００８１】
[0091]図６は、本発明の一実施形態によるパルスアニール処理４００のフローチャートを例示している。このパルスアニール処理４００は、処理ゾーンに配置された１つのエネルギー源を備え且つ基板支持体Ａ又は基板支持体Ｂによって支持された基板を処理するように構成されたシステムにおいて行うことができる。基板支持体Ａ及びＢの各々は、ローディング位置と処理ゾーンとの間で移動することができるものである。一実施形態では、このパルスアニール処理４００は、図４Ａに示されたアニール処理システム２００において行うことができ、基板支持体Ａ及びＢは、シャトル２１５を使用することにより移動される基板支持アセンブリ２１３、２１４である。
【００８２】
[0092]ステップ４１０において、基板支持体Ａは、ローディング位置へ移動され、一方、基板支持体Ｂは、処理ゾーンへ移動される。
【００８３】
[0093]ステップ４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０は、ローディング位置において行われ、一方、ステップ４８０、４９０は、処理ゾーンにおいて行うことができる。
【００８４】
[0094]ステップ４２０において、前に処理された基板が基板支持体Ａから取り外される。
【００８５】
[0095]ステップ４３０において、新しい基板が基板支持体Ａにロードされる。
【００８６】
[0096]ステップ４４０において、その新しい基板に対する予熱処理が行われる。一実施形態では、その新しい基板は、基板支持体Ａの上にゆるく置かれ、加熱中における基板の熱膨張により基板内にストレスが生ずるようなことがないようにする。この予熱処理は、基板が置かれる加熱表面によって行うことができる。別の実施形態では、この予熱処理は、放射加熱アセンブリのような、ローディング位置に配置された加熱アセンブリによって行うことができる。
【００８７】
[0097]ステップ４５０において、加熱された基板は、基板支持体へチャックされる。このようなチャックは、真空チャック及び／又は静電チャックのような任意の適当な技法によって行うことができる。
【００８８】
[0098]ステップ４６０において、任意的な整列ステップを行うことができる。このような整列は、処理ゾーンにおいてエネルギー投射領域と少なくともほぼ整列した位置に基板を配置するような粗整列であることができる。一実施形態では、この整列は、基板を回転すること及び／又は基板を並進移動させることを含むことができる。この整列は、基板上のノッチ又は他の整列マーカに対して行うことができる。
【００８９】
[0099]基板は、ステップ４７０において示されるように、処理ゾーンが使用できるようになるまで、ローディング位置において待機又は待ち状態に入ることができる。
【００９０】
[0100]ステップ４９５において、加熱されプリアラインメントされた基板を含む基板支持体Ａが処理ゾーンへ移送され、前にその処理ゾーンにあった基板支持体Ｂがそのローディング位置へ移送される。一実施形態では、基板支持体Ａ及び基板支持体Ｂの各々は、図４Ａのアニール処理システム２００における如く、ローディング位置を有している。別の実施形態では、基板支持体Ａ、Ｂは、１つの共通のローディング位置を共用する。
【００９１】
[0101]処理ゾーンへ移送された後、基板支持体Ａに配置された基板は、ステップ４８０において示されるように、エネルギー源のエネルギー投射領域と整列される。一実施形態では、この整列は、基板上のダイをエネルギー投射領域に対して位置決めすることを含む。このような整列は、基板支持体を使用して基板を回転し且つ基板を精密に並進移動させることにより行われる。
【００９２】
[0102]このような整列の後、ステップ４９０において示されるように、アニール処理が行われる。このアニール処理は、領域毎に、又はダイ毎に基板に対してパルス化エネルギーを曝すようにエネルギー源を使用することにより達成される。一実施形態では、基板はエネルギー源のアニール領域に対して相対的に連続して移動され、一方、新しい領域がそのアニール領域の整列内に移動される時にその基板へエネルギーのパルスが投射される。
【００９３】
[0103]本発明の種々な実施形態について前述してきたのであるが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、本発明の他の更なる実施形態が考えられるものであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態によるパルスレーザアニール処理の斜視図を概略的に例示している。
【図２Ａ】処理すべき基板の上面図を概略的に例示しており、処理すべき基板とエネルギー源のアニール領域との間の相対移動を示している。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態によるエネルギーパルス及び基板とエネルギー源との間の相対移動のフローチャートを概略的に例示している。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態によるアニールチャンバ４０３を概略的に例示している。
【図３】本発明の一実施形態によるアニール処理を行うための典型的なステップを含むフローチャートを例示している。
【図４Ａ】本発明の一実施形態によるパルスアニールシステムの第１の処理位置の上面図を概略的に例示している。
【図４Ｂ】図４Ａのパルスアニールシステムの第２の処理位置の上面図を概略的に例示している。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による基板支持アセンブリの斜視図を概略的に例示している。
【図５Ｂ】異なる処理位置における図５Ａの基板支持アセンブリの上面図を概略的に例示している。
【図５Ｃ】異なる処理位置における図５Ａの基板支持アセンブリの上面図を概略的に例示している。
【図５Ｄ】異なる処理位置における図５Ａの基板支持アセンブリの上面図を概略的に例示している。
【図５Ｅ】異なる処理位置における図５Ａの基板支持アセンブリの上面図を概略的に例示している。
【図６】本発明の一実施形態によるパルスアニール処理のフローチャートを例示している。
【符号の説明】
【００９５】
１…アニールシステム、１０Ａ…スクライブ又はカーフライン、１０…基板、１２…アニール領域、１３…ダイ、１５…熱交換装置、１５Ａ…抵抗加熱素子、１５Ｂ…流体チャネル、１５Ｃ…コントローラ、１５Ｄ…極低温チラー、１６…基板支持表面、１７…電気的アクチュエータ、２０…エネルギー源、２０Ａ…エネルギー投射領域、２０Ｂ…曲線、２０Ｃ…パルス、２１…コントローラ、１１０…ステップ、１２０…ステップ、１３０…ステップ、１４０…ステップ、１５０…ステップ、２００…アニール処理システム、２０１…ポッド、２０２…フロントエンド環境、２０３…ファクトリーインターフェースロボット、２０４…トラック、２０５…処理チャンバ、２０６…ローディングゾーン、２０７…処理ゾーン、２０８…ローディングゾーン、２０９…スリット弁ドア、２１０…スリット弁ドア、２１１…ドア、２１２…ドア、２１３…基板支持アセンブリ、２１４…基板支持アセンブリ、２１５…シャトル、２１６…エネルギー源、２１７…ライトトレイン、２１８…アニール領域、２１９…チャンバ本体、３０７…処理チャンバ、３１３…基板支持アセンブリ、３１５…シャトル、３１８…処理領域、３２０…基板チャック、３２１…上部表面、３２３…第２のステージ、３２４…第１のステージ、３２５…第１のステージプレート、３２６…第２のステージプレート、３２７…底部プレート、３２８…開口、３２９…引込みピン、３３０…シータプレート、３３１…中心軸、４００…パルスアニール処理、４０１…基板、４０２…エネルギー源、４０３…アニールチャンバ、４０４…光センサ、４０８…制御装置、４１０…ステップ、４１１…高精密ステージ、４１４…基板支持体、４１５…制御装置、４１６…上部表面、４２０…ステップ、４２４…真空ポンプ、４２５…ガス源、４２６…チャンバ本体、４２７…処理空間、４２８…ウインドー、４３０…ステップ、４４０…ステップ、４５０…ステップ、４６０…ステップ、４７０…ステップ、４８０…ステップ、４９０…ステップ、４９５…ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持するように構成された第１の基板支持体と、
基板を支持するように構成された第２の基板支持体と、
上記第１の基板支持体に結合され且つ処理ゾーンと第１のローディングゾーンとの間で上記第１の基板支持体を移動させるように構成されたシャトルと、
を備え、上記処理ゾーンは、上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体を交互に収容するように構成された処理空間を有している、
半導体処理チャンバ。
【請求項２】
上記シャトルは、上記第２の基板支持体にも結合され且つ上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体を同時に移動させるように構成されており、上記シャトルは、第１の位置と、第２の位置とを有しており、上記シャトルが上記第１の位置にある時には、上記第１の基板支持体は上記第１のローディングゾーンにあり且つ上記第２の基板支持体は上記処理ゾーンにあり、上記シャトルが上記第２の位置にある時には、上記第１の基板支持体は上記処理ゾーンにあり且つ上記第２の基板支持体は上記第２のローディングゾーンにある、請求項１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項３】
上記処理ゾーンに配設され、アニール領域へエネルギーを投射するように構成されたエネルギー源を更に備え、上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体は、基板の望ましい部分を上記アニール領域と整列させるように構成されている、請求項１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項４】
上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体の各々は、
基板を固定するように構成された基板チャックと、
上記基板チャックを第１の方向に沿って並進移動させるように構成された第１のステージと、
上記基板チャックを第２の方向に沿って並進移動させるように構成された第２のステージと、
上記基板チャックを上記基板チャックの中心軸の周りに回転させるように構成された回転機構と、
を備える、請求項３に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項５】
上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体の各々は、更に、上記基板チャックに配置された基板を加熱又は冷却するように構成された温度制御アセンブリを備える、請求項４に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項６】
上記エネルギー源は、パルス化レーザエネルギーを投射するように構成されている、請求項３に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項７】
処理ゾーン、第１のローディングゾーン及び第２のローディングゾーンを有する処理チャンバと、
上記第１のローディングゾーンと上記処理ゾーンとの間で基板を支持して移送するように構成された第１の基板支持アセンブリと、
上記第２のローディングゾーンと上記処理ゾーンとの間で基板を支持して移送するように構成された第２の基板支持アセンブリと、
上記第１の基板支持アセンブリ及び上記第２の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンに交互に配置するように構成されたシャトルと、
上記処理ゾーンにおけるアニール領域へエネルギーを投射するように構成されたエネルギー源と、
を備えるアニールシステム。
【請求項８】
上記第１のローディングゾーン及び上記第２のローディングゾーンは、上記処理ゾーンの互いに反対側に配置されており、上記シャトルは、第１の位置及び第２の位置を有しており、上記シャトルが上記第１の位置にある時には、上記第１の基板支持アセンブリは上記第１のローディングゾーンにあり且つ上記第２の基板支持アセンブリは上記処理ゾーンにあり、上記シャトルが上記第２の位置にある時には、上記第１の基板支持アセンブリは上記処理ゾーンにあり且つ上記第２の基板支持アセンブリは上記第２のローディングゾーンにある、請求項７に記載のアニールシステム。
【請求項９】
上記処理ゾーンを上記第１のローディングゾーン及び上記第２のローディングゾーンから選択的に分離するためのドアを更に備える、請求項７に記載のアニールシステム。
【請求項１０】
上記第１の基板支持アセンブリ及び上記第２の基板支持アセンブリの各々は、
基板を固定するように構成された基板チャックと、
上記基板チャックを第１の方向に沿って並進移動させるように構成された第１のステージと、
上記基板チャックを第２の方向に沿って並進移動させるように構成された第２のステージと、
上記基板チャックを上記基板チャックの中心軸の周りに回転させるように構成された回転機構と、
を備える、請求項７に記載のアニールシステム。
【請求項１１】
上記第１の基板支持アセンブリ及び上記第２の基板支持アセンブリの各々は、更に、上記基板チャックに配置された基板を加熱又は冷却するように構成された温度制御アセンブリを備える、請求項１０に記載のアニールシステム。
【請求項１２】
半導体基板を処理するための方法において、
第１のローディングゾーンに配置された第１の基板支持アセンブリに第１の基板をローディングするステップと、
上記第１のローディングゾーンにおいて上記第１の基板を予熱するステップと、
上記第１の基板を処理ゾーンに配置するため上記第１の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンへ移動させるステップと、
上記第１の基板の第１の領域を上記処理ゾーンに配設されたエネルギー源のアニール領域と整列させるステップと、
上記エネルギー源を使用して上記第１の基板の上記第１の領域へパルス化エネルギーを投射するステップと、
を備えた方法。
【請求項１３】
上記第１の基板の第２の領域を上記エネルギー源の上記アニール領域と整列させるステップと、
上記エネルギー源を使用して上記第１の基板の上記第２の領域へパルス化エネルギーを投射するステップと、
を更に備えた、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記第１の基板を上記エネルギー源と整列させ上記第１の基板へパルス化エネルギーを投射している時に、第２の基板支持アセンブリに第２の基板をロードし上記第２の基板を予熱するステップと、
上記第１の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンから上記第１のローディングゾーンへと移動させることにより、上記第１の基板を上記処理ゾーンから上記第１のローディングゾーンへと移動させ、同時に、上記第２の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンへと移動させることにより、上記第２の基板を上記処理ゾーンに配置するステップと、
を更に備えた、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
上記第１の基板の上記第１の領域を上記アニール領域と整列させるステップは、
上記第１の基板支持アセンブリに配置された第１のステージを使用して第１の方向に沿って上記第１の基板を並進移動させる段階と、
上記第１の基板支持アセンブリに配置された第２のステージを使用して第２の方向に沿って上記第１の基板を並進移動させる段階と、
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１】
基板を支持するように構成された第１の基板支持体と、
基板を支持するように構成された第２の基板支持体と、
上記第１の基板支持体に結合され且つ処理ゾーンと第１のローディングゾーンとの間で上記第１の基板支持体を移動させるように構成されたシャトルと、
を備え、上記処理ゾーンは、上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体を交互に収容するように構成された処理空間を有している、
半導体処理チャンバ。
【請求項２】
上記シャトルは、上記第２の基板支持体にも結合され且つ上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体を同時に移動させるように構成されており、上記シャトルは、第１の位置と、第２の位置とを有しており、上記シャトルが上記第１の位置にある時には、上記第１の基板支持体は上記第１のローディングゾーンにあり且つ上記第２の基板支持体は上記処理ゾーンにあり、上記シャトルが上記第２の位置にある時には、上記第１の基板支持体は上記処理ゾーンにあり且つ上記第２の基板支持体は上記第２のローディングゾーンにある、請求項１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項３】
上記処理ゾーンに配設され、アニール領域へエネルギーを投射するように構成されたエネルギー源を更に備え、上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体は、基板の望ましい部分を上記アニール領域と整列させるように構成されている、請求項１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項４】
上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体の各々は、
基板を固定するように構成された基板チャックと、
上記基板チャックを第１の方向に沿って並進移動させるように構成された第１のステージと、
上記基板チャックを第２の方向に沿って並進移動させるように構成された第２のステージと、
上記基板チャックを上記基板チャックの中心軸の周りに回転させるように構成された回転機構と、
を備える、請求項３に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項５】
上記第１の基板支持体及び上記第２の基板支持体の各々は、更に、上記基板チャックに配置された基板を加熱又は冷却するように構成された温度制御アセンブリを備える、請求項４に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項６】
上記エネルギー源は、パルス化レーザエネルギーを投射するように構成されている、請求項３に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項７】
処理ゾーン、第１のローディングゾーン及び第２のローディングゾーンを有する処理チャンバと、
上記第１のローディングゾーンと上記処理ゾーンとの間で基板を支持して移送するように構成された第１の基板支持アセンブリと、
上記第２のローディングゾーンと上記処理ゾーンとの間で基板を支持して移送するように構成された第２の基板支持アセンブリと、
上記第１の基板支持アセンブリ及び上記第２の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンに交互に配置するように構成されたシャトルと、
上記処理ゾーンにおけるアニール領域へエネルギーを投射するように構成されたエネルギー源と、
を備えるアニールシステム。
【請求項８】
上記第１のローディングゾーン及び上記第２のローディングゾーンは、上記処理ゾーンの互いに反対側に配置されており、上記シャトルは、第１の位置及び第２の位置を有しており、上記シャトルが上記第１の位置にある時には、上記第１の基板支持アセンブリは上記第１のローディングゾーンにあり且つ上記第２の基板支持アセンブリは上記処理ゾーンにあり、上記シャトルが上記第２の位置にある時には、上記第１の基板支持アセンブリは上記処理ゾーンにあり且つ上記第２の基板支持アセンブリは上記第２のローディングゾーンにある、請求項７に記載のアニールシステム。
【請求項９】
上記処理ゾーンを上記第１のローディングゾーン及び上記第２のローディングゾーンから選択的に分離するためのドアを更に備える、請求項７に記載のアニールシステム。
【請求項１０】
上記第１の基板支持アセンブリ及び上記第２の基板支持アセンブリの各々は、
基板を固定するように構成された基板チャックと、
上記基板チャックを第１の方向に沿って並進移動させるように構成された第１のステージと、
上記基板チャックを第２の方向に沿って並進移動させるように構成された第２のステージと、
上記基板チャックを上記基板チャックの中心軸の周りに回転させるように構成された回転機構と、
を備える、請求項７に記載のアニールシステム。
【請求項１１】
上記第１の基板支持アセンブリ及び上記第２の基板支持アセンブリの各々は、更に、上記基板チャックに配置された基板を加熱又は冷却するように構成された温度制御アセンブリを備える、請求項１０に記載のアニールシステム。
【請求項１２】
半導体基板を処理するための方法において、
第１のローディングゾーンに配置された第１の基板支持アセンブリに第１の基板をローディングするステップと、
上記第１のローディングゾーンにおいて上記第１の基板を予熱するステップと、
上記第１の基板を処理ゾーンに配置するため上記第１の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンへ移動させるステップと、
上記第１の基板の第１の領域を上記処理ゾーンに配設されたエネルギー源のアニール領域と整列させるステップと、
上記エネルギー源を使用して上記第１の基板の上記第１の領域へパルス化エネルギーを投射するステップと、
を備えた方法。
【請求項１３】
上記第１の基板の第２の領域を上記エネルギー源の上記アニール領域と整列させるステップと、
上記エネルギー源を使用して上記第１の基板の上記第２の領域へパルス化エネルギーを投射するステップと、
を更に備えた、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記第１の基板を上記エネルギー源と整列させ上記第１の基板へパルス化エネルギーを投射している時に、第２の基板支持アセンブリに第２の基板をロードし上記第２の基板を予熱するステップと、
上記第１の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンから上記第１のローディングゾーンへと移動させることにより、上記第１の基板を上記処理ゾーンから上記第１のローディングゾーンへと移動させ、同時に、上記第２の基板支持アセンブリを上記処理ゾーンへと移動させることにより、上記第２の基板を上記処理ゾーンに配置するステップと、
を更に備えた、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
上記第１の基板の上記第１の領域を上記アニール領域と整列させるステップは、
上記第１の基板支持アセンブリに配置された第１のステージを使用して第１の方向に沿って上記第１の基板を並進移動させる段階と、
上記第１の基板支持アセンブリに配置された第２のステージを使用して第２の方向に沿って上記第１の基板を並進移動させる段階と、
を含む、請求項１２に記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６】
【公開番号】特開２００９−４９４１３（Ｐ２００９−４９４１３Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−２０９２９７（Ｐ２００８−２０９２９７）
【出願日】平成２０年８月１５日（２００８．８．１５）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０９２９７（Ｐ２００８−２０９２９７）
【出願日】平成２０年８月１５日（２００８．８．１５）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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