JP2012209574A - 基板を化学的処理する処理システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板を化学的に処理するための処理システムおよび方法を提供することである。
【解決手段】 化学的に基板を処理するための処理システムおよび方法であって、この処理システムは、温度制御される化学的処理チャンバと、化学的処理に対して独立して温度を制御される、基板を支持するための基板ホルダとを備えている。基板ホルダは、化学的処理チャンバから断熱される。基板は、壁温度、表面温度およびガス圧を含む制御状態の下で、プラズマ無しで、ガス化学にさらされる。基板の化学的処理は、化学的に基板上のさらされた表面を変更する。
【選択図】 図１Ａ

Description

この出願は、２００３年３月１７日に出願された米国仮出願番号６０／４５４、６４２号の利益を求めるものであり、その内容は、全体としてここに組み込まれる。

本出願は、「基板を処理するための処理システムおよび方法（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｒｅａｔｉｎｇ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」というタイトルの２００３年１１月１２日に出願された出願中の米国特許出願シリアル番号１０／７０５，２０１号と、「熱的に基板を処理する処理システムおよび方法（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｔｒｅａｔｉｎｇ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」というタイトルの２００３年１１月１２日に出願された出願中の米国特許出願シリアル番号１０／５０４，９６９号と、「隣接した温度制御されるチャンバを熱的に絶縁するための方法と装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｈａｍｂｅｒｓ）」というタイトルの２００３年１１月１２日に出願した出願中の米国特許出願シリアル番号１０／７０５，３９７号とに関連する。それら出願の全ての全体の内容は、全体として参照して、ここに組み込まれる。

本発明は、基板を処理するシステムと方法に関し、より詳しくは、本発明は、基板の化学的な処理のシステムおよび方法に関する。

半導体プロセスの間、（ドライ）プラズマエッチングプロセスは、微細線に沿った、またはシリコン基板上にパターン化されたバイア（ｖｉａ）もしくはコンタクト内の材料を取り除くか、またはエッチングを行うために利用され得る。プラズマエッチングプロセスは、一般に上層に横たわっているパターン化された保護層、例えばフォトレジスト層を有する半導体基板を処理チャンバに置くことを含む。一度、基板がチャンバの中に配置されると、真空ポンプが周囲のプロセス圧力に達成するようにスロットル調整（抑圧）されながら、イオン化可能な、解離性ガス混合が予め指定された流量でチャンバ中へ導入される。その後、ある一部分のガス種が、誘導的にもしくは容量的にラジオ周波数（ＲＦ）パワーの移送、またはマイクロ波パワー例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）の使用を介して、加熱された電子によってイオン化されるときに、プラズマが形成される。さらに、加熱された電子は、周囲の気体種のいくつかの種を解離し、さらされた表面のエッチング化学に適している反応種を生成するのに役立つ。一旦プラズマが形成されると、基板の選択された表面は、プラズマによってエッチングされる。プロセスは、基板の選択された領域に、さまざまな形態（ｆｅａｔｕｒｅ）（例えば溝、バイア、コンタクト、ゲート、その他）にエッチングするように望ましい反応物およびイオン集団の適切な濃度を含む適切なコンディションを達成するように調整される。エッチングが必要とされるこのような基板材料には、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、ｌｏｗ−ｋ誘電材料（低誘電率材料）、ポリシリコンおよび窒化シリコンが含まれる。材料処理の間、一般に、このような形態にエッチングすることは、それぞれの形態が形成される下層のフィルムへのマスク層内に形成されたパターンの転写を具備するものである。マスクは、（ネガティブか、もしくはポジティブの）フォトレジスト、フォトレジストおよび反射防止コーティング（ＡＲＣ）のような層を含む多重層、またはフォトレジストのような第１の層内のパターンの下層のハードマスク層への転写から形成されたハードマスクのような感光材料を具備し得る。

本発明は、化学的に基板を処理するシステムと方法に関するものである。

本発明の一態様において、処理システムは、基板を化学的に処理することに対し記載される。処理システムは、化学的処理システムを備え、ここで化学的処理システムは、温度制御される化学的処理チャンバ、化学的処理チャンバから実質的に熱的に分離されるように構成された温度制御される基板ホルダ、化学的処理チャンバに接続された真空排気システム、および化学的処理チャンバに１つ以上のプロセスガスを導入するための温度制御されるガス分配システムを備え、ここで、プロセスガスは、プラズマを形成するために、利用されない。

加えて、基板を処理するための処理システムの操作方法は、記載される。この方法は、基板を化学的処理へ移送することと；化学的処理システムのための１つ以上の化学的処理パラメータをセットすること；とを具備し、ここで１つ以上の化学的処理パラメータは、化学的処理プロセス圧力、化学的処理チャンバ温度、化学的処理基板温度、化学的処理基板ホルダ温度、および化学的処理ガス流量の少なくとも１つを備え、前記方法は、１つ以上の化学的処理パラメータを使用して化学的処理システムにおいて基板を処理することをさらに具備する。あるいはまたは加えて、１つ以上の化学的処理パラメータは、ガス分配システム温度を備えることができる。

本発明の１つの実施形態に係る化学的処理システムおよび熱処理システムのための移送システムの概略図である。 本発明の他の実施形態に係る化学的処理システムおよび熱処理システムのための移送システムの概略図である。 本発明のさらにもう１つの他の実施形態に係る化学的処理システムおよび熱処理システムのための移送システムの概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る処理システムの概略断面図である。 本発明の１つの実施形態に係る化学的処理システムの概略断面図である。 本発明の他の実施態様に係る化学的処理システムの斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る熱処理システムの概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係る熱処理システムの斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る基板ホルダの概略断面図である。 本発明の１つの実施形態に係るガス分配システムの概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係るガス分配システムの概略断面図である。 本発明の１つの実施形態に係る図９Ａに示されるガス分配システムの拡大された図である。 本発明の１つの実施形態に係る図９Ａに示されるガス分配システムの斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る図９Ａに示されるガス分配システムの斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る基板リフターアセンブリを示す図である。 本発明の１つの実施形態に係る断熱アセンブリの側面図である。 本発明の１つの実施形態に係る断熱アセンブリの平面図である。 本発明の１つの実施形態に係る断熱アセンブリの縦断面図である。 基板処理のフローチャートである。

材料プロセス手順において、パターンエッチングは、感光材料、例えばフォトレジストの薄膜層を基板の上側表面に塗布すること（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）を具備し、引き続き、エッチング中に、このパターンを下層の薄膜に転写するためのマスクを提供する目的で、パターン化される。感光材料のパターニングは、一般に、例えばマイクロリソグラフィシステムを使用して、感光材料のレチクル（および関連した光学部品）を介して放射線源による露光を含み、そして、現像溶媒を使用して、感光材料（ポジ型フォトレジストの場合）の照射を受けた領域または非照射領域（ネガ型レジストの場合）の除去が続く。

加えて、マルチレイヤ（多層）およびハードマスクは、薄膜のエッチング形態のために実施することができる。例えば、ハードマスクを使用して、薄膜の形態エッチングのとき、光感応層のマスクパターンは、薄膜のためのメインエッチング工程の前に、別々のエッチング工程を使用してハードマスク層に転写される。例えばハードマスクは、例として二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）およびカーボンを含むシリコンプロセスに対して、いくつかの材料から、選ばれ得る。

薄膜に形成される形態のサイズを縮小するために、ハードマスクは、例えば、ハードマスク層の表面化学を変更するため、ハードマスク層のさらされた表面の化学的処理と、変更された表面化学を脱離するため、ハードマスク層のさらされた表面の後処理とを含む２ステッププロセスを使用して、側面が整えられ得る（ｔｒｉｍｍｅｄ ｌａｔｅｒａｌｌｙ）。

１つの実施形態によれば、図１Ａは、例えばマスク層トリミングを使用して、基板を処理するための基板処理システム１を示す。処理システム１は、第１の処理システム１０、および第１の処理システム１０に組み合わされた第２の処理システム２０を具備する。例えば、第１の処理システム１０は、化学的処理システムを備え、第２の処理システム２０は、熱処理システムを備えることができる。あるいは、第２の処理システム２０は、基板リンスシステム、例えば水リンスシステムを備えることができる。また、図１Ａにて示したように、移送システム３０は、第１の処理システム１０および第２の処理システム２０の中へおよび外に基板を移送するために第１の処理システム１０に組み合わされることができて、基板をマルチ部材（ｍｕｌｔｉ−ｅｌｅｍｅｎｔ）製造システム４０で交換することができる。第１および第２の処理システム１０、２０および移送システム３０は、例えば、マルチ部材製造システム４０内の処理部材を備えることができる。例えば、マルチ部材製造システム４０は、エッチングシステム、堆積システム、コーティングシステム、パターニングシステム、計測学システム等のようなデバイスを含んでいる処理部材へ／から、基板の移送ができるようにし得る。第１および第２のシステムで起こっているプロセスを分離するために、アイソレーションアセンブリ５０は、各々のシステムを接続させるために利用され得る。例えば、アイソレーションアセンブリ５０は、熱的な分離を提供する断熱アセンブリ、および真空の分離を提供するゲートバルブアセンブリの少なくとも１つを備えることができる。もちろん、処理システム１０と２０、および移送システム３０は、いかなるシーケンスにも配置され得る。

あるいは、他の実施の形態において、図１Ｂは、マスク層トリミングのようなプロセスを使用して基板を処理するための処理システム１００を示す。処理システム１００は、第１の処理システム１１０、および第２の処理システム１２０を備えている。例えば、第１の処理システム１１０は、化学的処理システム、および熱処理システムを備える得る第２の処理システム１２０を具備し得る。あるいは、第２の処理システム１２０は、基板リンス（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｒｉｎｓｉｎｇ）システム、例えば水リンスシステムを備え得る。また、図１Ｂにて示したように、移送システム１３０は、第１の処理システム１１０との間で基板を移送するために第１の処理システム１１０に組み合わすことができて、第２の処理システム１２０との間で基板を移送するために、第２の処理システム１２０に組み合わすことができる。加えて、移送システム１３０は、基板を１つ以上の基板カセット（図示せず）で交換することができる。２つの処理システムだけが図１Ｂにおいて示されているが、他の処理システムは、エッチングシステム、堆積システム、コーティングシステム、パターニングシステム、計測学システム等のようなデバイスを含む移送システム１３０にアクセスできる。第１および第２のシステムで起こっているプロセスを分離するために、アイソレーションアセンブリ１５０は、各々のシステムを組み合わせるように利用され得る。例えば、アイソレーションアセンブリ１５０は、熱的な分離を提供する断熱アセンブリおよび真空の分離を提供するゲートバルブアセンブリの少なくとも１つを備えることができる。加えて、例えば、移送システム１３０は、アイソレーションアセンブリ１５０の一部として役に立ち得る。

あるいは、もう１つの実施の形態として、図１Ｃは、マスク層トリミングのようなプロセスを使用して、基板を処理する処理システム６００を示す。処理システム６００は、第１の処理システム６１０および第２の処理システム６２０を備えており、ここで第１の処理システム６１０は、第２の処理システム６２０の上に、示されるように縦方向に積み重ねられる。例えば、第１の処理システム６１０は、化学的処理システムを備えることができ、そして第２の処理システム６２０は、熱処理システムを備えることができる。あるいは、第２の処理システム６２０は、基板リンスシステム、例えば水リンスシステムを備えることができる。また、図１Ｃにて示したように、移送システム６３０は、第１の処理システム６１０との間で基板を移送するために第１の処理システム６１０に組み合わされ得、そして第２の処理システム６２０との間で基板を移送するために、第２の処理システム６２０に組み合わされ得る。加えて、移送システム６３０は、基板を１つ以上の基板カセット（図示せず）で交換することができる。２つのプロセスシステムだけが図１Ｃで示されるが、他の処理システムは、エッチングシステム、堆積システム、コーティングシステム、パターニングシステム、および計測学システム等のようなデバイスを含む移送システム６３０にアクセスすることができる。第１および第２のシステムで起こっているプロセスを分離するために、アイソレーションアセンブリ６５０は、各々のシステムを組み合わせるために利用されることができる。例えば、アイソレーションアセンブリ６５０は、熱的な分離を提供する断熱アセンブリ、および真空の分離を提供するゲートバルブアセンブリのうちの少なくとも１つを備えることができる。加えて、例えば、移送システム６３０は、アイソレーションアセンブリ６５０の一部として役に立つことができる。

概ね、図１Ａにおいて記載される処理システム１の、第１の処理システム１０および第２の処理システム２０の少なくとも１つは、少なくとも２つの移送開口部を、そこを通過して基板の通過ができるように、備えている。例えば、図１Ａにて図示するように、第１の処理システム１０は２つの移送開口部を備え、第１の移送開口部は、第１の処理システム１０および移送システム３０の間を基板が通過できるようにし、そして第２の移送開口部は、第１の処理システムおよび第２の処理システムの間を基板が通過できるようにする。しかしなから、図１Ｂおよび、それぞれ、図１Ｃ、各々の処理システム１１０，１２０および６１０，６２０において記載される処理システム６００において記載される処理システム１００に注意することは、それによって基板の通路ができるようにするために開いている少なくとも１つの移送を備えている。しかしながら、図１Ｂにおいて記載される処理システム１００および図１Ｃにおいて記載される処理システム６００に関し、各々の処理システム１１０と１２０、および６１０と６２０は、それぞれ少なくとも１つの移送開口部を、そこを通して基板の通過ができるように、備えている。

図２を、ここで参照すると、基板の化学的処理および熱的処理を実行するための処理システム２００が示されている。処理システム２００は、化学的処理システム２１０、および化学的処理システム２１０に組み合わされた熱処理システム２２０を備えている。化学的処理システム２１０は、温度制御され得る化学的処理チャンバ２１１を備えている。熱処理システム２２０は、温度制御され得る熱処理チャンバ２２１を備えている。化学的処理チャンバ２１１および熱処理チャンバ２２１は、より詳しくは以下で記載されるように、断熱アセンブリ２３０を使用して、お互いから断熱されることができ、かつゲートバルブアセンブリ２９６を使用して、お互いから真空分離されることができる。

図２および図３にて示されるように、化学的処理システム２１０は、化学的処理チャンバ２１１から実質的に熱的に分離されるように構成されて、かつ基板２４２を支持するように構成された温度制御される基板ホルダ２４０と、化学的処理チャンバ２１１を排気するように化学的処理チャンバ２１１に接続された真空排気システム２５０と、化学的処理チャンバ２１１内のプロセス空間２６２にプロセスガスを導入するためのガス分配システム２６０とを、さらに備えている。

図２および図５にて示されるように、熱処理システム２２０は、熱処理チャンバ２２１内にマウントされて、熱処理チャンバ２２１から実質的に熱的に絶縁されるように構成されて、かつ基板２４２’を支持するように構成された温度制御される基板ホルダ２７０と、熱処理チャンバ２２１を排気する真空排気システム２８０と、熱処理チャンバ２２１に接続された基板リフターアセンブリ２９０とを、さらに備えている。リフターアセンブリ２９０は、保持平面（実線）および基板ホルダ２７０（破線）の間を、またはその間に位置される移送平面へ、基板２４２’’を垂直に移動することができる。熱処理チャンバ２２１は、上部アセンブリ２８４を、さらに備えることができる。

加えて、化学的処理チャンバ２１１、熱処理チャンバ２２１および断熱アセンブリ２３０は、基板が移送され得る共通の開口部２９４を定める。プロセスの間、共通の開口部２９４は、２つのチャンバ２１１，２２１内で独立したプロセスができるようにするために、ゲートバルブアセンブリ２９６を使用して密閉され得る。さらにまた、移送開口部２９８は、図１Ａにて示したように、移送システムで基板交換を許すために、熱処理チャンバ２２１に形成され得る。例えば、第２の断熱アセンブリ２３１は、移送システム（図示せず）から熱処理チャンバ２２１を断熱するように使用され得る。開口部２９８が熱処理チャンバ２２１の一部として（図１Ａと整合して）示されるけれども、移送開口部２９８は、熱処理チャンバ２２１ではなく、化学的処理チャンバ２１１に形成されることができ（図１Ａで示す逆チャンバ位置）、または移送開口部２９８は、化学的処理チャンバ２１１および熱処理チャンバ２２１（図１Ｂおよび図１Ｃに示すように）に形成されることができる。

図２および図３にて示したように、化学的処理システム２１０は、基板２４２を熱的に制御し、かつ処理するため、いくつかの操作上の機能を提供することを目的に、基板ホルダ２４０および基板ホルダアセンブリ２４４を備えている。基板ホルダ２４０および基板ホルダアセンブリ２４４は、基板ホルダ２４０に基板２４２を電気的に（または機械的に）クランプするために、静電クランピングシステム（または機械的なクランピングシステム）を備えることができる。さらにまた、基板ホルダ２４０は、例えば、基板ホルダ２４０から熱を受けて、熱交換器システム（図示せず）へ熱を移すか、または加熱する場合には、熱交換器システムから熱を移す、再循環冷却剤流れ（ｒｅ−ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｏｏｌａｎｔ ｆｌｏｗ）を有する冷却システムをさらに含むことができる。さらに、熱伝達ガスは、例えば、基板２４２および基板ホルダ２４０の間のガス空隙（ｇａｓ−ｇａｐ）熱伝導（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）を改良するように、裏面ガスシステムを介して基板２４２の裏面に分配されることができる。例えば、基板２４２の裏面に供給される熱伝達ガスは、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトンのような不活性ガス、プロセスガス、または酸素、窒素もしくは水素のような他のガスを含むことができる。基板の温度制御が、上昇した、もしくは低下した温度で必要とされるとき、このようなシステムは利用され得る。例えば、裏面ガスシステムは、２ゾーン（中心部と端部）システムのようなマルチゾーンガス分配システムを有することができ、ここで裏面ガス空隙圧力は、基板２４２の中心部および端部間で、独立して変化させることができる。他の実施の形態において、例えば抵抗加熱部材（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）のような加熱／冷却部材（ｈｅａｔｉｎｇ／ｃｏｏｌｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）または熱電ヒータ／クーラ（ｔｈｅｒｍｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｈｅａｔｅｒｓ／ｃｏｏｌｅｒｓ）は、化学的処理チャンバ２１１のチャンバ壁と同様に、基板ホルダ２４０内に含まれることができる。

例えば、図７は、先ほど確認した機能のいくつかを実行するための温度制御される基板ホルダ３００を示す。基板ホルダ３００は、化学的処理チャンバ２１１の下壁に接続されたチャンバ嵌合コンポーネント３１０（ｃｈａｍｂｅｒ ｍａｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ３１０）、チャンバ嵌合コンポーネント３１０に接続された絶縁コンポーネント３１２、および絶縁コンポーネント３１２に接続された温度制御コンポーネント３１４を備えている。チャンバ嵌合および温度制御コンポーネント３１０，３１４は、例えば、電気的におよび熱的に伝導している材料、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルなどから製造されることができる。絶縁コンポーネント３１２は、例えば、石英、アルミナ、テフロン（登録商標）など比較的低い熱伝導率を有する熱的な抵抗材料から製造されることができる。

温度制御コンポーネント３１４は、冷却チャンネル、加熱チャンネル、抵抗加熱部材または熱電変換素子（ｔｈｅｒｍｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）のような温度制御部材を備えることができる。例えば、図７にて示したように、温度制御コンポーネント３１４は、冷却剤（クーラント）注入口３２２および冷却剤出口３２４を有する冷却剤チャンネル３２０を備えている。冷却剤チャンネル３２０は、例えば、温度制御コンポーネント３１４の伝導の対流冷却を提供するために、水、フロリナート（登録商標）（Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ）、ガルデン（登録商標）（Ｇａｌｄｅｎ）ＨＴ−１３５等のような冷却剤の流量を許容する温度制御コンポーネント３１４内のスパイラル通路であり得る。あるいは、温度制御コンポーネント３１４は、それぞれの部材を通る電気的な電流の流れの方向によって、基板を加熱するかまたは冷却することができる熱電変換素子の配列（ａｒｒａｙ）を含むことができる。典型的な熱電変換素子は、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃから、市販されているものの１つとして、モデルＳＴ−１２７−１．４−８．５Ｍ（７２Ｗの最大熱伝達パワーが可能な４０ｍｍ×４０ｍｍ×３．４ｍｍの熱電デバイス（ｔｈｅｒｍｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅ））がある。

加えて、基板ホルダ３００は、静電クランプ（ＥＳＣ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｃｌａｍｐ）３２８をさらに備えることができ、この静電クランプ３２８は、セラミック層３３０と、その中に埋められたクランピング電極３３２と、電気的接続３３６を使用してクランピング電極３３２に接続された高電圧（ＨＶ）直流電圧源３３４とを含んでいる。ＥＳＣ３２８は、例えば、単極（ｍｏｎｏ−ｐｏｌａｒ）であり得、または双極（ｂｉ−ｐｏｌａｒ）であり得る。このようなクランプの設計および実装は、静電クランピングシステムの当業者にとって周知である。

加えて、基板ホルダ３００は、少なくとも１つのガス供給ライン３４２を介して基板２４２の裏面に熱伝達ガス、例えばヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトンを含む不活性ガス、プロセスガス、または酸素、窒素もしくは水素を含む他のガスを供給するための裏面ガス供給システム３４０と、複数の、オリフィスおよびチャンネルの少なくとも１つとを、さらに備えることができる。裏面ガス供給システム３４０は、例えば、２ゾーン（中心部と端部）システムのようなマルチゾーン供給システムであり得、ここで裏面圧力は、中心部から端部に放射状に変化し得る。

絶縁コンポーネント３１２は、温度制御コンポーネント３１４および下層の嵌合コンポーネント３１０の間の追加の断熱を提供するために、断熱空隙３５０をさらに含むことができる。断熱空隙３５０は、排気システム（図示せず）、または真空排気システム２５０の一部としての真空ラインを使用して、排気されることができ、および／または、その熱伝導率を変えるためにガス供給（図示せず）に接続されることができる。ガス供給は、例えば、熱伝達ガスを基板２４２の裏面に接続させるように利用される裏面ガス供給３４０であり得る。

嵌合コンポーネント３１０は、基板ホルダ３００の上側表面および処理システムの移送平面へ／から垂直に基板２４２を移動するために、３つ以上のリフトピン３６２を上下させることができるリフトピンアセンブリ３６０を、さらに含むことができる。

各々のコンポーネント３１０、３１２および３１４は、１つのコンポーネントをもう一方に付けるために、そして基板ホルダ３００を化学的処理チャンバ２１１に付けるために、ボルトおよびタップ穴のような留め具デバイスを、さらに備えている。さらにまた、各々のコンポーネント３１０、３１２および３１４は、それぞれのコンポーネントに上記のユーティリティの通過を容易にし、かつエラストマＯ−リングのような真空シールは、処理システムの真空完全性を維持するために必要なところには、利用される。

温度制御される基板ホルダ２４０の温度は、熱電対（例えばＫ−タイプ熱電対、Ｐｔセンサ等）のような温度感知装置３４４を使用してモニタされることができる。さらにまた、コントローラは、基板ホルダ２４０の温度を制御するために、基板ホルダアセンブリ２４４へのフィードバックとして、温度測定を利用することができる。例えば、流体流量、流体温度、熱伝達ガスタイプ、熱伝達ガス圧、クランプ力、抵抗ヒータ部材の電流または電圧、および熱電デバイスの電流または極性等の少なくとも１つは、基板ホルダ２４０および／または基板２４２の温度変化に影響を与える目的で、調整することができる。

図２および図３を再度参照し、化学的処理システム２１０は、ガス分配システム２６０を備えている。１つの実施形態において、図８に示すように、ガス分配システム４００は、ガス分配アセンブリ４０２を有するシャワーヘッドガス注入システム、およびガス分配アセンブリ４０２に接続し、かつガス分配プレナム４０６を形成するように構成されたガス分配プレート４０４を備えている。図示はしていないが、ガス分配プレナム４０６は、１つ以上のガス分配バッフル板を備えることができる。ガス分配プレート４０４は、化学的処理チャンバ２１１内でガス分配プレナム４０６からプロセス空間までプロセスガスを分配するように、１つ以上のガス分配オリフィス４０８を、さらに備えている。追加の、１つ以上のガス供給ライン４１０，４１０’等は、１つ以上のガスを含んでいるプロセスガスを供給するために、例えばガス分配アセンブリを介して、ガス分配プレナム４０６に接続されることができる。プロセスガスは、例えば、ＮＨ_３、ＨＦ、Ｈ_２、Ｏ_２、ＣＯ，ＣＯ_２、Ａｒ、Ｈｅ等を含むことができる。

もう一つの実施形態では、図９Ａおよび図９Ｂ（図９Ａの図を拡大した）に示すように、少なくとも２つのガスを含んでいるプロセスガスを分配するためのガス分配システム４２０は、１つ以上のコンポーネント４２４、４２６および４２８を有するガス分配アセンブリ４２２と、ガス分配アセンブリ４２２に接続し、かつ第１のガスを化学的処理チャンバ２１１のプロセス空間に接続させるように構成された第１のガス分配プレート４３０と、第１のガス分配プレート４３０に接続し、かつ第２のガスを化学的処理チャンバ２１１のプロセス空間に接続させるように構成された第２のガス分配プレート４３２とを備えている。ガス分配アセンブリ４２２に接続するときに、第１のガス分配プレート４３０は、第１のガス分配プレナム４４０を形成する。加えて、第１のガス分配プレート４３０に接続するときに、第２のガス分配プレート４３２は、第２のガス分配プレナム４４２を形成する。図示はしていないが、ガス分配プレナム４４０，４４２は、１つ以上のガス分配バッフル板を備えることができる。第２のガス分配プレート４３２は、第１のガス分配プレート４３０内に形成された１つ以上の通路４４６の配列と接続し、一致する１つ以上のオリフィス４４４の第１の配列と、１つ以上のオリフィス４４８の第２の配列とを、さらに備えている。１つ以上のオリフィス４４４の第１の配列は、１つ以上の通路４４６の配列と合わさって、第１のガス分配プレナム４４０から化学的処理チャンバ２１１のプロセス空間まで第１のガスを分配するように構成されている。１つ以上のオリフィス４４８の第２の配列は、第２のガス分配プレナム４４２から化学的処理チャンバ２１１のプロセス空間まで第２のガスを分配するように構成されている。プロセスガスは、例えば、ＮＨ_３、ＨＦ、Ｈ_２、Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２、Ａｒ、Ｈｅ等を含むことができる。この構成によって、第１のガスおよび第２のガスは、プロセス空間以外、いかなる相互作用も無く、プロセス空間に独立して導入される。

図１０Ａに示すように、第１のガスは、ガス分配アセンブリ４２２内に形成された第１のガス供給通路４５０を介して、第１のガス分配プレナム４４０に接続することができる。加えて、図１０Ｂに示すように、第２のガスは、ガス分配アセンブリ４２２内に形成された第２のガス供給通路４５２を介して、第２のガス分配プレナム４４２に接続することができる。

再び図２および図３を参照し、化学的処理システム２２０は、昇温状態に維持される温度制御される化学的処理チャンバ２１１を、さらに備えている。例えば、壁加熱部材２６６は、壁温度コントロールユニット２６８に接続することができ、かつ壁加熱部材２６６は、化学的処理チャンバ２１１に接続するように構成されることができる。加熱部材は、例えば、タングステン、ニッケル−クロム合金、アルミニウム−鉄合金、窒化アルミニウム、その他、フィラメントのような抵抗ヒータ部材を含むことができる。抵抗加熱部材を製造する市販の材料の実施例は、Ｋａｎｔｈａｌ（登録商標）、Ｎｉｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）、Ａｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）を含み、そして、それはＢｅｔｈｅｌ、ＣＴのＫａｎｔｈａｌ社によって生産される合金の登録商標名である。Ｋａｎｔｈａｌ系統は、フェライト合金（ＦｅＣｒＡｌ）を含み、そしてＮｉｋｒｏｔｈａｌ系統は、オーステナイト合金（ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ）を含む。電流がフィラメントを介して流れるときに、パワーは熱として放散され、そして、それゆえに、壁温度コントロールユニット２６８は、例えば、制御可能な直流電源装置を備えることができる。例えば、壁加熱部材２６６は、Ｗａｔｌｏｗ（１３１０ Ｋｉｎｇｓｌａｎｄ Ｄｒ．， Ｂａｔａｖｉａ， ＩＬ， ６０５１０）から市販の少なくとも１つのＦｉｒｅｒｏｄカートリッジヒータを備えることができる。冷却部材は、また、化学的処理チャンバ２１１において使用されることができる。化学的処理チャンバ２１１の温度は、熱電対（例えばＫ−タイプ熱電対、Ｐｔセンサ等）のような温度感知装置（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｓｅｎｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を使用して、モニタされることができる。さらにまた、コントローラは、化学的処理チャンバ２１１の温度を制御するために、壁温度コントロールユニット２６８へのフィードバックとして温度測定を利用することができる。

図３を再度参照し、化学的処理システム２１０は、どれかの選択された温度に維持され得る、温度制御されるガス分配システム２６０を、さらに備えることができる。例えば、ガス分配加熱部材２６７は、ガス分配システム温度コントロールユニット２６９に接続することができ、ガス分配加熱部材２６７は、ガス分配システム２６０に接続するように構成されることができる。加熱部材は、例えば、タングステン、ニッケル−クロム合金、アルミニウム−鉄合金、窒化アルミニウム、その他、フィラメントのような抵抗ヒータ部材を備えることができる。抵抗加熱部材を製造する市販の材料の実施例は、Ｋａｎｔｈａｌ（登録商標）、Ｎｉｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）、Ａｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）を含み、そして、それはＢｅｔｈｅｌ、ＣＴのＫａｎｔｈａｌ社によって生産される合金の登録商標名前である。Ｋａｎｔｈａｌ系統は、フェライト合金（ＦｅＣｒＡｌ）を含み、そしてＮｉｋｒｏｔｈａｌ系統は、オーステナイト合金（ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ）を含む。電流がフィラメントを介して流れるときに、パワーは熱として放散され、そして、それゆえに、ガス分配システム温度コントロールユニット２６９は、例えば、制御可能な直流電源装置を備えることができる。例えば、ガス分配加熱部材２６７は、約１４００Ｗ（または約５Ｗ／ｉｎ^２の出力密度）を許容できる二重ゾーンシリコーンゴムヒータ（厚さ約１．０ｍｍ）を備えることができる。ガス分配システム２６０の温度は、熱電対（例えばＫ−タイプ熱電対、Ｐｔセンサ等）のような温度感知装置を使用してモニタされることができる。さらに、コントローラは、ガス分配システム２６０の温度を制御するために、ガス分配システム温度コントロールユニット２６９へのフィードバックとして、温度測定を利用することができる。図８〜図１０Ｂのガス分配システムは、また、温度制御システムを組み込むことができる。代わりにまたは加えて、冷却部材は、実施形態のいずれかにおいて使用されることができる。

図２および３をさらに参照し、真空排気システム２５０は、真空ポンプ２５２およびチャンバ圧をスロットル調整するためのゲートバルブ２５４を含むことができる。真空ポンプ２５２は、例えば、１秒につき約５０００リットル（より大きい）までの排気スピードが可能なターボモレキュラ真空ポンプ（ＴＭＰ）を含むことができる。例えば、ＴＭＰは、セイコーＳＴＰ―Ａ８０３真空ポンプまたは荏原ＥＴ１３０１Ｗ真空ポンプであり得る。ＴＭＰは、典型的には約５０ｍＴｏｒｒ未満の低圧プロセスに有効である。高圧（すなわち、約１００ｍＴｏｒｒより高い）または低いスループットプロセス（すなわち気体流でない）に対し、メカニカルブースターポンプおよびドライ荒引き（ｒｏｕｇｈｉｎｇ）ポンプは、使用されることができる。

図３を再度参照し、化学的処理システム２１０は、マイクロプロセッサと、メモリと、化学的処理システム２１０へ通信し、入力の起動をし、そして同じく温度および圧力感知装置のような化学的処理システム２１０からの出力をモニタするのに十分な制御電圧の生成を可能とするデジタルｌ／Ｏポートとを有するコントローラ２３５を、さらに含むことができる。さらに、コントローラ２３５は、基板ホルダアセンブリ２４４、ガス分配システム２６０、真空排気システム２５０、ゲートバルブアセンブリ２９６、壁温度コントロールユニット２６８およびガス分配システム温度コントロールユニット２６９に接続され、情報を交換することができる。例えば、メモリに格納されたプログラムは、プロセスレシピに従って化学的処理システム２１０の上述したコンポーネントへの入力を起動させるために利用されることができる。コントローラ２３５の１つの実施例は、デル社、オースティン、テキサスから入手可能なデルプレシジョンワークステーション６１０（登録商標）である。

１つの実施例において、図４は、ハンドル２１３および少なくとも１つの留め金２１４を有する蓋２１２と、少なくとも１つのヒンジ２１７と、光学ビューポート２１５と、少なくとも１つの圧力感知装置２１６とをさらに備えている化学的処理システム２１０’を示す。

図２および図５に記載されているように、熱処理システム２２０は、温度制御される基板ホルダ２７０を、さらに備えている。基板ホルダ２７０は、熱障壁２７４を使用して、熱処理チャンバ２２１から熱的に絶縁された台２７２（ｐｅｄｅｓｔａｌ２７２）を備えている。例えば、基板ホルダ２７０は、アルミニウム、ステンレス鋼またはニッケルから製造されることができ、熱障壁２７４は、テフロン（登録商標）、アルミナまたは石英のような熱絶縁物から製造されることができる。基板ホルダ２７０は、その内部に埋め込まれる加熱部材２７６、およびそこに接続される基板ホルダ温度コントロールユニット２７８をさらに備えている。加熱部材２７６は、例えば、タングステン、ニッケル−クロム合金、アルミニウム−鉄合金、窒化アルミニウム、その他、フィラメントのような抵抗ヒータ部材を備えることができる。抵抗加熱部材を製造する市販の材料の実施例は、Ｋａｎｔｈａｌ（登録商標）、Ｎｉｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）およびＡｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）を含み、そして、それはＢｅｔｈｅｌ、ＣＴのＫａｎｔｈａｌ社によって生産される合金の登録商標名である。Ｋａｎｔｈａｌ系統は、フェライト合金（ＦｅＣｒＡｌ）を含み、そしてＮｉｋｒｏｔｈａｌ系統は、オーステナイト合金（ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ）を含む。電流がフィラメントを介して流れるときに、パワーは熱として放散され、そして、それゆえに、基板ホルダ温度コントロールユニット２７８は、例えば、制御可能な直流電源装置を備えることができる。あるいは、温度制御される基板ホルダ２７０は、例えば、４００〜４５０℃の最高動作温度が可能であるＷａｔｌｏｗ（１３１０Ｋｉｎｇｓｌａｎｄ Ｄｒ． ， Ｂａｔａｖｉａ， ＩＬ， ６０５１０）から市販されている鋳込みヒータ、または、Ｗａｔｌｏｗから同じく市販され、約３００℃程度の動作温度と、約２３．２５Ｗ／ｃｍ^２までの出力密度が可能な窒化アルミニウム材料を備えているフィルムヒーターであり得る。あるいは、冷却部材は、基板ホルダ２７０に組み入れられることができる。

基板ホルダ２７０の温度は、熱電対（例えばＫ−タイプ熱電対）のような温度感知装置を使用してモニタされることができる。さらにまた、コントローラは、基板ホルダ２７０の温度を制御するために、基板ホルダ温度コントロールユニット２７８へのフィードバックとして温度測定を利用することができる。

加えて、基板温度は、温度感知装置を使用してモニタされることができ、その温度感知装置は、例えば約５０℃〜２０００℃の測定と、約プラスマイナス１．５℃の精度とが可能なＡｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ， Ｉｎｃ（１６２５ Ｓｈａｒｐ Ｐｏｉｎｔ Ｄｒｉｖｅ， Ｆｏｒｔ Ｃｏｌｉｎｓ， ＣＯ， ８０５２５）から市販されている光ファイバー温度計モデルＮｏ．ＯＲ２０００Ｆ、または２００２年７月２日に出願された係属中の米国特許出願１０／１６８５４４にて説明したような帯端（ｂａｎｄ−ｅｄｇｅ）温度計測システムであり、その内容は、それら全体として参照し、ここに組み込まれる。

図５を再度参照し、熱処理システム２２０は、選択された温度に維持される、温度制御される熱処理チャンバ２２１をさらに備えている。例えば、熱壁加熱部材２８３は、熱壁温度コントロールユニット２８１に接続することができ、熱壁加熱部材２８３は、熱処理チャンバ２２１に接続されるように構成されることができる。加熱部材は、例えば、タングステン、ニッケル−クロム合金、アルミニウム−鉄合金、窒化アルミニウム、その他、フィラメントのような抵抗ヒータ部材を含むことができる。抵抗加熱部材を製造する市販の材料の実施例は、Ｋａｎｔｈａｌ（登録商標）、Ｎｉｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）、Ａｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）を含み、そして、それはＢｅｔｈｅｌ， ＣＴのＫａｎｔｈａｉ社によって生産される合金の登録商標名である。Ｋａｎｔｈａｌ系統は、フェライト合金（ＦｅＣｒＡｌ）を含むおよび、Ｎｉｋｒｏｔｈａｌ系統は、オーステナイト合金（ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ）を含む。電流がフィラメントを介して流れるときに、パワーは熱として放散され、それゆえに、熱壁温度コントロールユニット２８１は、例えば、制御可能な直流電源装置を備えることができる。例えば、熱壁加熱部材２８３は、Ｗａｔｌｏｗ（１３１０ Ｋｉｎｇｓｌａｎｄ Ｄｒ．， Ｂａｔａｖｉａ， ＩＬ， ６０５１０）から市販の、少なくとも１つのＦｉｒｅｒｏｄカートリッジヒータを備えることができる。代わりに、または加えて、冷却部材は、熱処理チャンバ２２１において使用され得る。熱処理チャンバ２２１の温度は、熱電対（例えばＫ−タイプ熱電対、Ｐｔセンサ等）のような温度感知装置を使用してモニタされることができる。さらに、コントローラは、熱処理チャンバ２２１の温度を制御するために、熱壁温度コントロールユニット２８１へのフィードバックとして温度測定を利用することができる。

図２および図５をさらに参照し、熱処理システム２２０は、上部アセンブリ２８４を、さらに備えている。上部アセンブリ２８４は、例えば、熱処理チャンバ２２１にパージガス、プロセスガスまたはクリーニングガスを導入するためのガス注入システムを含むことができる。あるいは、熱処理チャンバ２２１は、上部アセンブリから独立したガス注入システムを備えることができる。例えば、パージガス、プロセスガスまたはクリーニングガスは、熱処理チャンバ２２１に、その側壁を通して、導入されることができる。それは、閉位置の蓋に掛け金をかけるための少なくとも１つのヒンジ、ハンドルおよび留め金を有するカバーまたは蓋を、さらに備えることができる。他の実施形態では、上部アセンブリ２８４は、基板リフターアセンブリ２９０のブレード５００（図１１を参照）の上に載置している基板２４２’’を加熱するための、タングステンハロゲンランプの配列のような放射性ヒータを備えることができる。この場合、基板ホルダ２７０は、熱処理チャンバ２２１から除外されることができた。

図５を再度参照し、熱処理システム２２０は、選択された温度に維持されることができる温度制御される上部アセンブリ２８４をさらに備えることができる。例えば、上部アセンブリ２８５は、上部アセンブリ温度コントロールユニット２８６に接続することができ、上部アセンブリ加熱部材２８５は、上部アセンブリ２８４に接続させるように構成されることができる。加熱部材は、例えば、タングステン、ニッケル−クロム合金、アルミニウム−鉄合金、窒化アルミニウム、その他、フィラメントのような抵抗ヒータ部材を含むことができる。抵抗加熱部材を製造する市販の材料の実施例は、Ｋａｎｔｈａｌ（登録商標）、Ｎｉｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）、Ａｋｒｏｔｈａｌ（登録商標）を含み、そして、それは、Ｂｅｔｈｅｌ， ＣＴのＫａｎｔｈａｌ社によって生産される合金の登録商標名である。Ｋａｎｔｈａｌ系統は、フェライト合金（ＦｅＣｒＡｌ）を含み、Ｎｉｋｒｏｔｈａｌ系統はオーステナイト合金（ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ）を含む。電流がフィラメントを介して流れるときに、パワーは熱として放散され、そして、それゆえに、上部アセンブリ温度コントロールユニット２８６は、例えば、制御可能な直流電源装置を備えることができる。例えば、上部アセンブリ加熱部材２６７は、約１４００Ｗ（または５Ｗ／ｉｎ^２の出力密度）を許容できる二重ゾーンシリコーンゴムヒーター（厚さ約１．０ｍｍ）を備えることができる。上部アセンブリ２８４の温度は、熱電対（例えばＫ−タイプ熱電対、Ｐｔセンサ等）のような温度感知装置を使用してモニタされることができる。さらにまた、コントローラは、上部アセンブリ２８４の温度を制御するために、上部アセンブリ温度コントロールユニット２８６へのフィードバックとして、温度測定を利用することができる。上部アセンブリ２８４は、加えて、または代わりに、冷却部材を含むことができる。

図２および図５を再度参照し、熱処理システム２２０は、基板リフターアセンブリ２９０をさらに備えている。基板リフターアセンブリ２９０は、基板ホルダ２７０の上側表面に基板２４２’を降下させるように、同様に、基板ホルダ２７０の上側表面から保持平面、またはその間の移送平面に基板２４２’’を上昇させように、構成される。移送平面で、基板２４２’’は、化学的および熱処理チャンバ２１１，２２１との間で基板を移送するために利用される移送システムを用いて交換されることができる。保持平面で、基板２４２’’は、他の基板が移送システムおよび化学的もしくは熱処理チャンバ２１１，２２１の間で交換される間、冷やされることができる。図１１に示すように、基板リフターアセンブリ２９０は、３つ以上のタブ５１０を有するブレード５００と、基板リフターアセンブリ２９０を熱処理チャンバ２２１に接続させるためのフランジ５２０と、熱処理チャンバ２２１内でブレード５００の垂直移送ができるようにするための駆動システム５３０とを備える。タブ５１０は、上昇位置において基板２４２’’をつかむように、下降位置のときには、基板ホルダ２７０（図５を参照）内に形成された収容腔５４０内に置かれるように構成される。駆動システム５３０は、例えば、シリンダー行程長（ｓｔｒｏｋｅ ｌｅｎｇｔｈ）、シリンダー行程速度、位置決め精度、非回転精度、その他を含むさまざまな仕様を満たすように設計された空気駆動システムであり得、それの設計は、空気圧駆動システム設計の当業者にとって公知である。

図２および図５をさらに参照して、熱処理システム２２０は、真空排気システム２８０を、さらに備えている。真空排気システム２８０は、例えば、真空ポンプおよびスロットルバルブ例えばゲートバルブまたはバタフライ弁を含むことができる。真空ポンプは、例えば、１秒につき約５０００リットル（より大きい）までの排気速度が可能なターボモレキュラ真空ポンプ（ＴＭＰ）を含むことができる。ＴＭＰは、典型的には約５０ｍＴｏｒｒ未満の低圧プロセスに有効である。高圧プロセス（すなわち約１００ｍＴｏｒｒを超える）に対しては、メカニカルブースターポンプおよびドライ荒引きポンプは、使用され得る。

図５を再度参照し、熱処理システム２２０は、マイクロプロセッサと、メモリと、熱処理システム２２０へ通信し、入力を起動し、そして同じく熱処理システム２２０からの出力をモニタするのに十分な制御電圧の生成を可能とするデジタルＩ／Ｏポートとを有するコントローラ２７５を、さらに備えることができる。さらに、コントローラ２７５は、基板ホルダ温度コントロールユニット２７８、上部アセンブリ温度コントロールユニット２８６、上部アセンブリ２８４、熱壁温度コントロールユニット２８１、真空排気システム２８０および基板リフターアセンブリ２９０に接続され、情報を交換することができる。例えば、メモリに格納されたプログラムは、プロセスレシピに従って熱処理システム２２０の上述したコンポーネントへの入力を起動させるために利用されることができる。コントローラ２７５の１つの実施例は、デル社、オースティン、テキサスから入手可能なデルプレシジョンワークステーション６１０（登録商標）である。

代替の実施形態では、コントローラ２３５および２７５は、同じコントローラであり得る。

１つの実施例において、図６は、ハンドル２２３および少なくとも１つのヒンジ２２４を有する蓋２２２と、光学ビューポート２２５と、少なくとも１つの圧力感知装置２２６とをさらに備えている熱処理システム２２０’を示す。加えて、熱処理システム２２０’は、基板が保持平面に位置されているかどうか識別するために、基板検出システム２２７をさらに備えている。基板検出システムは、例えば、キーエンスデジタルレーザセンサを備えることができる。

図１２、１３および１４は、断熱アセンブリ２３０の側面図、平面図および側面の断面図を、それぞれ記載する。断熱アセンブリ５０、１５０または６５０のような類似したアセンブリも、使用されることができる。断熱アセンブリ２３０は、例えば、図１２に示すように、化学的処理チャンバ２１１に接続し、かつ熱処理チャンバ２２１（図１４を参照）および化学的処理チャンバ２１１の間の構造的なコンタクトを形成するように構成されたインタフェースプレート２３１と、インタフェースプレート２３１に接続され、熱処理チャンバ２２１および化学的処理チャンバ２１１間の熱接触を減らすように構成された絶縁体板２３２（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｐｌａｔｅ２３２）を備えることができる。さらにまた、図１２において、インタフェースプレート２３１は、熱処理チャンバ２２１上の結合面に接続するように構成された結合面２３４、を有する１つ以上の構造的な接点部材２３３を備えている。インタフェースプレート２３１は、２つのチャンバ２１１、２２１間の剛性コンタクト（ｒｉｇｉｄ ｃｏｎｔａｃｔ）を形成するために、アルミニウム、ステンレス鋼等のような金属から製作され得る。絶縁体板２３２は、テフロン（登録商標）、アルミナ、石英等のような低い熱伝導率を有する材料から製作されることができる。断熱アセンブリは、２００３年１１月１２日に出願された、タイトルが「熱的に絶縁隣接した温度制御されるチャンバのための方法と装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｈａｍｂｅｒｓ）」の係属中の米国出願番号１０／７０５，３９７において更に詳細に記載され、それは全体として参照し、ここに組み込まれる。

図２および図１４にて図示したように、ゲートバルブアセンブリ２９７は、共通の開口部２９４を開閉するために垂直にゲートバルブ２９７を移動するように利用される。ゲートバルブアセンブリ２９６は、真空シールにインタフェースプレート２３１を提供し、かつシールにゲートバルブ２９７を提供するゲートバルブアダプタープレート２３９をさらに備えることができる。

２つのチャンバ２１１、２２１は、図６のように、１つ以上のアラインメント装置２３５および１つ以上の配列レセプタ２３５’内への終端と、第１のチャンバ（例えば化学的処理チャンバ２１１）上のフランジ２３７を通って延びている１つ以上の固定デバイス２３６（すなわちボルト）および第２のチャンバ（例えば熱処理チャンバ２２１）の１つ以上の収容デバイス２３６’（すなわちタップ穴）内に、図６のように、終端することとを使用して、互いに接続することができる。図１４に示すように、真空シールは、例えば、エラストマＯ―リングシール２３８を使用して、絶縁体板２３２、インタフェースプレート２３１、ゲートアダプタープレート２３９、および化学的処理チャンバ２１１との間に形成されることができ、真空シールは、Ｏ−リングシール２３８を介して、インタフェースプレート２３２および熱処理チャンバ２２１の間に形成されることができる。

さらに、化学的処理チャンバ２１１および熱処理チャンバ２２１を備えているコンポーネントの１つ以上の表面は、防護壁で被覆され得る。防護壁は、カプトン（登録商標）、テフロン（登録商標）、表面陽極酸化、アルミナやイットリア等のようなセラミックスプレー塗装、プラズマ電解酸化等の少なくとも１つを備えることができる。

図１５は、化学的処理システム２１０および熱処理システム２２０を備えている処理システム２００を操作する方法を示す。この方法は、ステップ８１０から始まるフローチャート８００として示され、ここで基板は、基板移送システムを使用して、化学的処理システム２１０に移送される。基板は、基板ホルダ内に収容されるリフトピンによって受け取られ、そして基板は、基板ホルダに降ろされる。その後、基板は、静電クランピングシステムのようなクランピングシステムを使用して、基板ホルダに固定され、そして熱伝達ガスは、基板の裏面に供給される。

ステップ８２０において、基板の化学的処理のための１つ以上の化学的処理パラメータは、セットされる。例えば、１つ以上の化学的処理パラメータは、化学的処理プロセス圧力、化学的処理壁温度、化学的処理基板ホルダ温度、化学的処理基板温度、化学的処理ガス分配システム温度、および化学的処理ガス流量の少なくとも１つを備えている。例えば、次の１つ以上は起こり得る：１）壁温度コントロールユニットおよび第１の温度感知装置に接続されたコントローラは、化学的処理チャンバのための化学的処理チャンバ温度をセットするように利用される；２）ガス分配システム温度コントロールユニットおよび第２の温度感知装置に接続されたコントローラは、化学的処理チャンバのための化学的処理ガス分配システム温度をセットするように利用される；３）少なくとも１つの温度制御部材および第３の温度感知装置に接続されたコントローラは、化学的処理基板ホルダ温度をセットするように利用される；４）温度制御部材、裏面ガス供給システム、クランピングシステム、および基板ホルダ内の第４の温度感知装置の少なくとも１つに接続されたコントローラは、化学的処理基板温度をセットするように利用される；５）真空排気システム、ガス分配システムおよび圧力感知装置の少なくとも１つに接続されたコントローラは、化学的処理チャンバ内のプロセス圧力をセットするように利用される；および／または、６）１つ以上のプロセスガスのマス流量（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｒａｔｅｓ）は、ガス分配システム内の１つ以上のマスフローコントローラに接続されたコントローラによってセットされる。

ステップ８３０において、基板は、第１の期間の間、ステップ８２０に記載されるコンディションの下で、化学的に処理される。例えば、第１の期間は、約１０〜約４８０秒の範囲とすることができる。

ステップ８４０において、基板は、化学的処理チャンバから熱処理チャンバへ移送される。ある時間の間で、基板クランプは、除去され、そして基板の裏面に対する熱伝達ガスの流れは、終了される。基板は、基板ホルダ内に収容されているリフトピンアセンブリを使用して、基板ホルダから移送平面へ、垂直に持ち上げられる。移送システムは、リフトピンから基板を受けとり、そして熱処理システム内に基板を配置する。その中で、基板リフターアセンブリは、移送システムから基板を受けとり、そして基板ホルダへ基板を降ろす。

ステップ８５０において、基板の熱処理のための熱処理パラメータは、セットされる。例えば、１つ以上の熱処理パラメータは、熱処理壁温度、熱処理上部アセンブリ温度、熱処理基板温度、熱処理基板ホルダ温度、熱処理基板温度、および熱処理プロセス圧力の少なくとも１つを備えている。例えば、次の１つ以上は起こり得る：１）熱壁温度コントロールユニットおよび熱処理チャンバの第１の温度感知装置に接続されたコントローラは、熱処理壁温度をセットするように利用される；２）上部アセンブリ温度コントロールユニットおよび上部アセンブリの第２の温度感知装置に接続されたコントローラは、熱処理上部アセンブリ温度をセットするように利用される；３）基板ホルダ温度コントロールユニットおよび加熱された基板ホルダの第３の温度感知装置に接続されたコントローラは、熱処理基板ホルダ温度をセットするように利用される；４）基板ホルダ温度コントロールユニットおよび加熱された基板ホルダの第４の温度感知装置に接続し、基板に接続されたコントローラは、熱処理基板温度をセットするように利用される；および／または、５）真空排気システム、ガス分配システム、および圧力感知装置に接続されたコントローラは、熱処理チャンバ内の熱処理プロセス圧力をセットするように利用される。

ステップ８６０において、基板は、第２の期間の間、ステップ８５０に記載されるコンディションの下で、熱的に処理される。例えば、第２の期間は、約１０秒〜約４８０秒までの範囲とすることができる。

実施例において、処理システム２００は、図２にて図示するように、酸化物ハードマスクを整える（ｔｒｉｍｍｉｎｇ）ための化学的酸化物除去システムであり得る。処理システム２００は、基板上の、酸化物表面層のようなさらされた表面層を化学的に処理する化学的処理システム２１０を備え、それによって、さらされた表面上のプロセス化学の吸着は、表面層の化学的変更に影響を及ぼす。加えて、処理システム２００は、熱的に基板を処理する熱処理システム２２０を備え、それによって、基板温度は、基板上の化学的に変更されたさらされた表面層を脱離（または蒸発）するように昇温される。

化学的処理システム２１０において、プロセス空間２６２（図２を参照）は排気され、そしてＨＦおよびＮＨ_３を含んでいるプロセスガスは、導入される。あるいは、プロセスガスは、キャリヤガスを、さらに備えることができる。キャリヤガスは、例えば、アルゴン、キセノン、ヘリウム等のような不活性ガスを含むことができる。プロセス圧力は、約１〜約１００ｍＴｏｒｒまでの範囲とできる。あるいは、圧力は、約２〜約２５ｍＴｏｒｒまでの範囲とできる。プロセスガス流量は、各々の種に対して、約１〜約２００ｓｃｃｍまでの範囲とできる。あるいは、流量は、約１０〜約１００ｓｃｃｍまでの範囲とできる。真空排気システム２５０は、横から化学的処理チャンバ２１１に、アクセルするように図２および図３に示されるけれども、均一な（三次元の）圧力フィールドは、達成され得る。表１は、プロセス圧力、およびガス分配システム２６０と基板２４２の上側表面との間の間隔の関数として、基板表面での圧力均一性の依存を示す。

加えて、化学的処理チャンバ２１１は、約１０℃〜約２００℃の範囲の温度に加熱され得る。あるいは、チャンバ温度は、約３５℃〜約５５℃の範囲とすることができる。加えて、ガス分配システムは、約１０℃〜約２００℃の範囲の温度に加熱され得る。あるいは、ガス分配システム温度は、約４０℃〜約６０℃の範囲とすることができる。基板は、約１０℃〜約５０℃の範囲の温度に維持され得る。あるいは、基板温度は、約２５〜約３０℃の範囲とすることができる。

熱処理システム２２０において、熱処理チャンバ２２１は、約２０℃〜約２００℃の範囲の温度に加熱され得る。あるいは、チャンバ温度は、約７５〜約１００℃の範囲とすることができる。加えて、上部アセンブリは、約２０〜２００℃の範囲の温度に加熱され得る。あるいは、上部アセンブリ温度は、約７５℃〜約１００℃の範囲とすることができる。基板は、約１００℃を超える温度に加熱することができ、例えば、約１００℃〜約２００℃の範囲とすることができる。あるいは、基板温度は、約１００〜１５０℃の範囲とすることができる。

ここに記載されている化学的処理および熱処理は、熱酸化物に対して、化学的処理の６０秒につき、約１０ナノメートルを上回るさらされた酸化物表面層のエッチング量を、熱酸化物に対して、化学的処理の１８０秒につき、約２５ナノメートルを上回るさらされた酸化物表面層のエッチング量を、およびオゾンＴＥＯＳに対して、化学的処理の１８０秒につき、約１０ナノメートルを上回るさらされた酸化物表面層のエッチング量を生じることができる。処理は、また、約２．５％未満の前記基板全体のエッチング偏差（バリエーション：ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を生じ得る。

本発明の特定の実施形態だけが上で詳述したけれども、当業者は多くの変更態様が本発明の新規進歩の事項から逸脱することなく実施形態において可能であると容易に認める。

１…処理システム、１０…第１の処理システム、２０…第２の処理システム、３０…移送システム、４０…マルチ部材製造システム、５０…アイソレーションアセンブリ、１００…処理システム、１１０…第１の処理システム、１２０…第２の処理システム、１３０…移送システム、１５０…アイソレーションアセンブリ、２００…処理システム、２１０…化学的処理システム、２１０’…化学的処理システム、２１１…化学的処理チャンバ、２１２…蓋、２１３…ハンドル、２１４…留め金、２１５…光学ビューポート、２１６…圧力感知装置、２１７…ヒンジ、２２０…熱処理システム、２２０’…熱処理システム、２２１…熱処理チャンバ。

Claims (38)

1. 基板を化学的に処理するための処理システムであって、
   温度制御される化学的処理チャンバと、
   この化学的処理チャンバ内にマウントされ、前記化学的処理チャンバから実質的に熱的に分離されるように構成された温度制御される基板ホルダと、
   前記化学的処理チャンバに組み合わされた真空排気システムと、
   前記化学的処理チャンバに接続され、前記基板上のさらされた表面層を化学的に変更するために前記化学的処理チャンバに１つ以上のプロセスガスを導入するように構成されたガス分配システムと、を具備し、
   前記ガス分配システムは、前記化学的処理チャンバ内の前記１つ以上のプロセスガスにさらされかつ温度制御される部分を備えている処理システム。
2. 前記温度制御される化学的処理チャンバ、前記温度制御される基板ホルダ、前記真空排気システム、および前記ガス分配システムの少なくとも１つに接続され、化学的処理チャンバ温度、化学的処理基板ホルダ温度、化学的処理基板温度、化学的処理ガス分配システム温度、前記真空排気システムのための化学的処理プロセス圧力、および前記ガス分配システムのための前記プロセスガスの化学的処理マス流量の少なくとも１つを、設定すること、モニタすること、および調整することの少なくとも１つを実行するように構成されたコントローラをさらに具備する請求項１に記載の処理システム。
3. 前記化学的処理システムは、他の処理システムに組み合わされる請求項１に記載の処理システム。
4. 前記化学的処理システムは、熱処理システムおよび基板リンスシステムの少なくとも１つと組み合わされる請求項１に記載の処理システム。
5. 前記化学的処理システムは、移送システムに組み合わされる請求項１に記載の処理システム。
6. 前記温度制御される基板ホルダは、静電クランピングシステム、裏面ガス供給システム、および１つ以上の温度制御部材の少なくとも１つを備えている請求項１に記載の処理システム。
7. 前記１つ以上の温度制御部材は、冷却チャンネル、加熱チャンネル、抵抗加熱部材、放射ランプ、および熱電デバイスの少なくとも１つを備えている請求項６に記載の処理システム。
8. 前記温度制御される化学的処理チャンバは、冷却チャンネル、加熱チャンネル、抵抗加熱部材、放射ランプ、および熱電デバイスの少なくとも１つを備えている請求項１に記載の処理システム。
9. 前記ガス分配システムは、少なくとも１つのガス分配プレナムを備えている請求項１に記載の処理システム。
10. 前記ガス分配システムは、少なくとも１つのガス分配プレートを備え、
    前記ガス分配プレートは、１つ以上のガス注入オリフィスを備えている請求項１に記載の処理システム、
11. 前記１つ以上のプロセスガスは、ＨＦおよびＮＨ_３の少なくとも１つを含んでいる請求項１に記載の処理システム。
12. 前記１つ以上のプロセスガスは、第１のガスおよびこの第１のガスと異なる第２のガスを含んでいる請求項１に記載の処理システム。
13. 前記ガス分配システムは、前記第１のガスを、第１のガス分配プレートの１つ以上のオリフィスの第１の配列を通ってプロセス空間に接続させるように、第１のガス分配プレナムと、１つ以上のオリフィスの第１の配列および１つ以上のオリフィスの第２の配列を有する前記第１のガス分配プレートと、
    前記第２のガスを、第２のガス分配プレートの通路および前記第１のガス分配プレートの１つ以上のオリフィスの第２の配列を通って前記プロセス空間に接続させるように、第２のガス分配プレナムと、その内部に通路を有する前記第２のガス分配プレートとを備えている請求項１２に記載の処理システム。
14. 前記第１のガスは、ＨＦであり、前記第２のガスは、ＮＨ_３である請求項１２に記載の処理システム。
15. 前記ガス分配システムは、プロセス空間に第１および第２のガスを導入する前に、前記第１のガスと前記第２のガスとの部分的な混合および完全な混合の少なくとも１つの実行する請求項１の処理システム。
16. 前記第１のガスおよび前記第２のガスは、前記プロセス空間以外に、いかなる相互作用も無く前記プロセス空間に、独立して導入される請求項１に記載の処理システム。
17. 前記コントローラは、前記化学的処理チャンバ温度より高い温度で前記ガス分配システム温度を設定するように構成されている請求項２に記載の処理システム。
18. 基板を化学的に処理する処理システムを操作する方法であって、
    温度制御される化学的処理チャンバ、前記化学的処理チャンバ内にマウントされ、前記化学的処理チャンバから実質的に熱的に絶縁されるように構成された温度制御された基板ホルダ、前記化学的処理チャンバに接続された真空排気システム、前記化学的処理チャンバに１つ以上のプロセスガスを導入するように構成され、前記化学的処理チャンバの前記１つ以上のプロセスガスにさらされかつ温度制御される部分を有しているガス分配システム、および前記化学的処理システムに接続されたコントローラを備える化学的処理システム内に前記基板を移送することと、
    前記コントローラを使用して前記化学的処理システムに対し、化学的処理プロセス圧力、化学的処理チャンバ温度、化学的処理基板温度、化学的処理基板ホルダ温度、および化学的処理ガス流量を有する化学的処理パラメータを設定することと、
    化学的に前記基板上のさらされた表面層を変更するために、前記化学的処理パラメータを使用して前記化学的処理システム内で前記基板を処理することとを具備する方法。
19. 前記１つ以上のプロセスガスは、ＨＦを有する第１のガスと、ＮＨ_３を有する第２のガスを含んでいる請求項１８に記載の方法。
20. 前記温度制御される基板ホルダは、静電クランピングシステム、裏面ガス供給システム、および１つ以上の温度制御部材の少なくとも１つを備えている請求項１８に記載の方法。
21. 前記１つ以上の温度制御部材は、冷却チャンネル、加熱チャンネル、抵抗加熱部材、放射ランプ、および熱電デバイスの少なくとも１つを備えている請求項２０に記載の方法。
22. 前記温度制御される化学的処理チャンバは、冷却チャンネル、加熱チャンネル、抵抗加熱部材、放射ランプ、および熱電デバイスの少なくとも１つを備えている請求項１８に記載の方法。
23. 前記ガス分配システムは、少なくとも１つのガス分配プレナムを備えている請求項１８に記載の方法。
24. 前記ガス分配システムは、少なくとも１つのガス分配プレートを備え、
    前記ガス分配プレートは、１つ以上のガス注入オリフィスを備えている請求項１８に記載の方法。
25. 前記ガス分配システムは、前記第１のガスを、第１のガス分配プレートの１つ以上のオリフィスの第１の配列を通ってプロセス空間に接続させるように、第１のガス分配プレナムと、１つ以上のオリフィスの第１の配列および１つ以上のオリフィスの第２の配列を有する前記第１のガス分配プレートと、
    前記第２のガスを、第２のガス分配プレートの通路および前記第１のガス分配プレートの１つ以上のオリフィスの第２の配列を通って前記プロセス空間に接続させるように、第２のガス分配プレナムと、その内部に通路を有する前記第２のガス分配プレートとを備えている請求項１８に記載の方法。
26. 前記ガス分配システムは、前記プロセス空間に前記第１および第２のガスを導入する前に、前記第１のガスと前記第２のガスとの部分的な混合および完全な混合の少なくとも１つを実行する請求項１８に記載の方法。
27. そこにおいて、
    前記第１のガスおよび前記第２のガスは、前記プロセス空間以外に、いかなる相互作用も無く前記プロセス空間に、独立して導入される請求項１８に記載の方法。
28. 前記化学的処理チャンバ温度を前記設定することは、壁温度コントロールユニットを使用して前記化学的処理チャンバを加熱することと、前記化学的処理チャンバ温度をモニタすることとを含んでいる請求項１８に記載の方法。
29. 前記化学的処理チャンバ温度は、約１０℃〜約２００℃の範囲である請求項２８に記載の方法。
30. 前記化学的処理基板ホルダ温度を前記設定することは、前記１つ以上の温度制御部材の少なくとも１つを調整することと、前記化学的処理基板ホルダ温度をモニタすることとを含んでいる請求項１８に記載の方法。
31. 前記化学的処理基板ホルダ温度は、約１０℃〜約５０℃の範囲である請求項３０に記載の方法。
32. 前記化学的処理基板温度を前記設定することは、
    前記１つ以上の温度制御部材、前記裏面ガス供給システム、および前記クランピングシステムの少なくとも１つを調整することと、
    前記化学的処理基板温度をモニタすることとを含んでいる請求項１８に記載の方法。
33. 前記化学的処理基板温度は、約１０℃〜約５０℃の範囲である請求項３２に記載の方法。
34. 前記化学的処理プロセス圧力を前記設定することは、
    前記真空処理システムおよび前記ガス分配システムの少なくとも１つを調整することと、
    前記化学的処理プロセス圧力をモニタすることとを含んでいる請求項１８に記載の方法。
35. 前記化学的処理プロセス圧力は、約１〜約１００ｍＴｏｒｒの範囲である請求項３４に記載の方法。
36. 前記１つ以上の化学的処理パラメータは、化学的処理ガス分配システム温度をさらに備えている請求項１８に記載の方法。
37. 前記化学的処理ガス分配システム温度を前記設定することは、
    ガス分配システム温度コントロールユニットを使用して前記ガス分配システムを加熱することと、
    前記化学的処理ガス分配システム温度をモニタすることとを含んでいる請求項３６に記載の方法。
38. 前記化学的処理ガス分配システム温度は、約１０℃〜２００℃の範囲である請求項３７に記載の方法。

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