(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の材料を除去する処理システムであって、
当該処理システムは：
SiOx（xは整数）材料を除去するための基板の化学処理と熱処理の両方に共通する処理空間を画定して、前記処理空間内で前記基板を化学的及び熱的に処理し、かつ非プラズマ環境を可能にする単一の温度制御された処理チャンバ；
該温度制御された処理チャンバ内部に設けられ、前記処理空間内で前記基板を支持し、かつ、前記基板が上面に存在するときに前記基板の温度を制御するように備えられている温度制御された基板ホルダ；
前記温度制御された処理チャンバと結合し、かつ、前記処理空間を排気する真空排気システム；
前記温度制御された処理チャンバと結合し、かつ、HF、NH3、N2、H2、O2、CO、CO2、NO、NO2、N2O、CxFy、若しくはCxHzFy（x,y,zは整数）又は上記の混合気体を含む処理気体を前記温度制御された処理チャンバ内の前記処理空間へ導入するように備えられた化学処理システム；
前記温度制御された基板ホルダとは分離し、前記温度制御された処理チャンバと結合し、かつ、前記温度制御された処理チャンバの前記処理空間内で前記基板の温度を昇温させるように備えられた熱処理システム；並びに
前記温度制御された基板ホルダ、前記化学処理システム、及び前記熱処理システムと結合し、かつ、前記基板に導入された前記処理気体の量及び前記基板の設定温度を制御するように備えられた制御装置；
を有し、
前記処理気体は前記基板上の曝露された表面層を化学的に変化させるように選ばれ、かつ
前記の昇温は、前記の化学的に変化した表面層の揮発を容易にする、
処理システム。
【請求項２】
前記熱処理システムは1つ以上の放射加熱ランプを有する、請求項1に記載の処理システム。
【請求項３】
前記温度制御された基板ホルダと結合し、かつ、前記熱処理システムを用いて前記基板を加熱するときに、前記温度制御された基板ホルダに対し、かつ、該温度制御された基板ホルダの上面に位置する加熱面に対して、前記基板を垂直に搬送するように備えられた基板昇降システムをさらに有する、請求項1に記載の処理システム。
【請求項４】
前記温度制御された基板ホルダと結合し、かつ、前記基板背面の汚染を減少させるため、前記基板が前記温度制御された基板ホルダの上に持ち上げられるときに、前記基板背面へパージガスを供給するように備えられた背面気体供給システムをさらに有する、請求項3に記載の処理システム。
【請求項５】
前記温度制御された処理チャンバと結合し、かつ、前記熱処理システムの周辺端部を取り囲むように備えられている放射線シールドをさらに有する処理システムであって、
前記放射線シールド、前記熱処理システム、及び前記の上昇した位置にある基板によって、閉空間が形成され、かつ
前記熱処理システムは前記基板の上に備えられた1つ以上の放射加熱ランプを有する、
請求項3に記載の処理システム。
【請求項６】
前記放射線シールドが、気体を流すことを可能にするために、前記放射線シールドを貫通する1つ以上の開口部を有する、請求項５に記載の処理システム。
【請求項７】
前記化学処理システムがさらに、前記処理気体と共にキャリアガスを供給するように備えられている、請求項1に記載の処理システム。
【請求項８】
前記キャリアガスが不活性ガスを有する、請求項7に記載の処理システム。
【請求項９】
前記処理気体がHFとアンモニアを有し、かつ、前記HFが前記アンモニアとは独立して導入される、請求項1に記載の処理システム。
【請求項１０】
前記HFがアルゴンと共に導入される、請求項9に記載の処理システム。
【請求項１１】
前記アンモニアがアルゴンと共に導入される、請求項1に記載の処理システム。
【請求項１２】
前記熱処理システムが複数の領域をランプで加熱するシステムを有する、請求項1に記載の処理システム。
【請求項１３】
前記制御装置が、前記温度制御された処理チャンバ内において前記基板を化学処理し、該化学処理後に前記基板を熱処理するように、前記処理システムを動作させるように備えられ、かつ、
前記化学処理及び熱処理中、前記制御装置が、前記温度制御された処理チャンバ内において前記基板温度又は前記処理気体の量の監視、調節、若しくは制御、又は上記の組合せを行うように備えられている、請求項1に記載の処理システム。
【請求項１４】
前記基板が酸化膜を有し、かつ、前記基板上の前記酸化膜が二酸化シリコン(SiO2)を有する、請求項1に記載の処理システム。
【請求項１５】
前記化学処理システムが複数の領域に流体を分配するシステムを有し、
該複数の領域に流体を分配するシステムは、前記処理チャンバ内の複数の領域への前記処理気体の流れを調節するように備えられている、
請求項1に記載の処理システム。
【請求項１６】
基板上の材料を除去する方法であって：
SiOx（xは整数）材料を除去するための基板の化学処理と熱処理の両方に共通する処理空間を画定する単一の温度制御された処理チャンバ内に設けられた温度制御された基板ホルダ上に基板を設ける工程であって、
前記温度制御された処理チャンバは前記処理空間内で前記基板を化学的及び熱的に処理し、かつ、前記処理空間内での非プラズマ環境を可能にし、
前記温度制御された基板ホルダは、前記処理空間内で前記基板を支持し、かつ、前記基板が上面に存在するときに前記基板温度を制御するように備えられる、
工程；
前記温度制御された基板ホルダと結合した排気システムを用いて前記温度制御された処理チャンバの前記処理空間を排気する工程；
前記温度制御された処理チャンバと結合する化学処理システムを用いて、前記処理空間で、前記基板上の曝露された表面層を化学的に改質するように選ばれた、HF、NH3、N2、H2、O2、CO、CO2、NO、NO2、N2O、CxFy、若しくはCxHzFy（x,y,zは整数）又は上記の混合気体を含む気体組成物に前記基板を曝露することによって前記基板を化学処理する工程；並びに
該化学処理に続いて、前記温度制御された基板ホルダとは分離し、前記温度制御された処理チャンバと結合する熱処理システムを用いて、前記処理空間で、前記化学的に改質された表面層の蒸発を引き起こすのに十分な温度にまで前記基板を加熱することによって前記基板を熱処理する工程；
を有する方法。
【請求項１７】
前記基板を化学処理する工程が、HF及びアンモニア(NH3)を有する処理気体を導入する工程を有し、かつ
前記HF及び前記アンモニアが互いに独立して導入される、
請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記処理気体を導入する工程が、前記アンモニアと共に不活性ガスを導入する工程を有する、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板を熱処理する工程が、前記基板の温度を100℃よりも高い温度に昇温する工程を有する、請求項16に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板を熱処理する工程の前に、前記基板の位置を、前記温度制御された基板ホルダと熱的に接触する位置から上昇させる工程をさらに有する、請求項16に記載の方法。
【請求項２１】
前記熱処理システムの周辺端部を取り囲むように備えられている放射線シールドを前記処理チャンバ内に設ける工程；並びに
前記放射線シールド、前記熱処理システム、及び前記の上昇した位置にある基板によって境界が定められている閉空間を形成する工程；
をさらに有し、
前記熱処理システムは放射加熱システムを有する、
請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
前記基板の熱処理中、前記基板背面の汚染の輸送を減少させるため、前記基板と前記温度制御された基板ホルダとの間に位置する前記基板背面へパージガスを導入する工程をさらに有する、請求項20に記載の方法。
【請求項２３】
前記パージガスを導入する工程が不活性ガスを導入する工程を有する、請求項22に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物を除去するために基板を処理する乾式非プラズマ処理システム及び方法に関する。より詳細には本発明は、基板を化学処理及び熱処理する乾式非プラズマ処理システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の処理方法において、パターンエッチングは、たとえばフォトレジストのような感光性材料の薄膜を、基板上面に塗布する工程を有する。その後その感光性材料はパターニングされ、エッチング中に下地の薄膜へこのパターンを転写するマスクが供される。感光性材料のパターニングは一般的に、たとえばマイクロリソグラフィシステムを用いることにより、感光性材料のレチクル（及び付属の光学系）を介した放射線源による露光と、それに続いて行われる、現像溶液を用いた感光性材料の照射領域（ポジのレジストの場合）又は非照射領域（ネガのレジストの場合）の除去を含む。
【０００３】
それに加えて、薄膜中の特徴部位をエッチングするために多層のハードマスクが実装されて良い。たとえばハードマスクを用いて薄膜中の特徴部位をエッチングするとき、その薄膜についての主エッチング工程に先立って行われる別個のエッチング工程を用いることによって、感光性材料中のマスクパターンがハードマスク層へ転写される。そのハードマスクはたとえば、二酸化シリコン(SiO2)、シリコン窒化物(Si3N4)、及び炭素を含むシリコンプロセスに用いられる複数の材料から選ばれて良い。
【０００４】
薄膜中に形成された特徴部位の大きさを小さくするため、ハードマスクは横方向に削減されて良い。係る横方向の削減の際には、たとえばそのハードマスクの表面の化学的性質を変化させるためのそのハードマスク層の曝露表面の化学処理、及び変化した表面と化学的に結合しないためのそのハードマスクの曝露表面の後処理を含む2ステッププロセスが用いられて良い。
【特許文献１】米国特許出願第11/425883号明細書
【特許文献２】米国特許出願第10/705200号明細書
【特許文献３】米国特許出願第10/704969号明細書
【特許文献４】米国特許出願第10/705201号明細書
【特許文献５】米国特許出願第11/390470号明細書
【特許文献６】米国特許出願第10/859975号明細書
【特許文献７】米国特許出願第10/860149号明細書
【特許文献８】米国特許出願第10/812347号明細書
【特許文献９】米国特許出願第10/817417号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、乾式の非プラズマ処理システム及び方法に関し、かつ基板を熱的及び化学的に処理する乾式の非プラズマ処理システム及び方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これら及び/又は他の態様は、本発明による酸化物材料を除去する処理システムによって供されて良い。一の実施例では、基板上の酸化物材料を除去する当該処理システムは、上に酸化物材料を有する前記基板を含むように備えられている温度制御された処理チャンバを有する。温度制御された基板ホルダは前記処理チャンバ内部に設けられる。前記温度制御された基板ホルダは、前記処理チャンバから実質的に断熱され、かつ前記基板を支持するように備えられている。真空排気システムは前記処理チャンバと結合する。化学処理システムは、前記処理チャンバと結合し、かつ、初期の成分として、HF及び任意でアンモニア(NH3)を含む処理ガスを前記処理チャンバへ導入するように備えられている。前記処理ガスは前記基板上の曝露された表面層を化学的に変化させる。熱処理システムは、前記処理チャンバと結合し、かつ前記基板温度を昇温させるように備えられている。その昇温により、化学的に変化した表面層の揮発が起こる。制御装置は、前記基板に導入される前記処理ガスの量、及び前記基板の設定温度を制御するように備えられている。
【０００７】
他の実施例では、基板上の酸化物材料を除去するための方法及びコンピュータによる読み取りが可能な媒体は、処理チャンバ内の基板ホルダ上に酸化物材料を有する前記基板を設ける手順を有する。前記基板は、初期の成分として、HF及び任意でアンモニア(NH3)を含むガス組成物に曝露されることによって、化学的に処理される。他方、前記基板ホルダを用いることによって、前記基板温度は100℃未満の化学処理温度に設定される。前記化学処理に続いて、前記基板は、前記化学処理温度よりも高温に加熱されることによって熱処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以降の記載では、限定ではない説明目的で、たとえば処理システムの具体的な幾何学的形状、並びに様々な部品及び処理の記載といった具体的詳細について説明される。しかし本発明は、これらの具体的詳細から逸脱する他の実施例でも実施可能であることに留意して欲しい。
【０００９】
一の実施例によると、図1は、たとえば酸化物マスクの除去、又は自然酸化膜の除去、又はSiOx含有残余物の除去のような、化学的に酸化物を除去する処理のような乾式の非プラズマ処理プロセスを用いて基板を処理する処理システム101を表している。たとえば処理システム101は、基板上の酸化物材料が化学的に変化する化学処理プロセス、及び、化学的に変化した基板材料が脱離する熱処理プロセスを促進させるように備えられている。
【００１０】
図1は、基板上の酸化物材料を処理する処理システム101のブロック図を表している。処理システム101は、基板を処理するように備えられた処理チャンバ110、該処理チャンバ110と結合し、かつ前記処理チャンバ110内に設けられた前記基板へ処理ガスを導入するように備えられた化学処理システム120、前記処理チャンバ110と結合し、かつ前記基板温度を昇温させるように備えられた熱処理システム130、並びに、前記処理チャンバ110、前記化学処理システム120、及び前記熱処理システム130と結合し、かつプロセスレシピに従って前記処理システム101を制御するように備えられた制御装置150、を有する。
【００１１】
たとえば化学処理システム120は、初期成分としてHFを有する第1気体成分、及び初期成分としてアンモニア(NH3)を有する任意の第2気体成分を含む処理ガスを導入するように備えられている。その2種類の気体成分は一緒に導入されても良いし、又はそれぞれ別個に導入されても良い。たとえば独立した気体/蒸気供給システムが、各気体成分の導入に用いられて良い。それに加えて、化学処理システム120は、内部での処理蒸気の凝集を防止するために蒸気供給システムの温度を昇温する温度制御システムをさらに有して良い。
【００１２】
それに加えて、いずれかの気体成分又は両気体成分が、たとえば不活性ガスのようなキャリアガスと共に導入されて良い。不活性ガスはたとえばアルゴンのような希ガスを含んで良い。当然ことだが他の気体が処理気体中に含まれても良い。基板上の酸化物材料を前記2種類の気体成分に曝露することによって化学処理することで、酸化物材料の表面の化学変化は自己制限深さにまで及ぶ。基板上の酸化物材料を化学処理する間に、基板温度が制御されても良い。たとえば基板温度は、100℃未満の化学処理温度に設定されて良い。
【００１３】
さらに図1を参照すると、熱処理システム130は、化学処理温度よりも高い温度、すなわち約50℃から約450℃の範囲の温度にまで昇温して良い。基板温度は、約100℃から約300℃の範囲であることが望ましいと考えられる。たとえば基板温度は、約100℃から約200℃の範囲であってよい。化学的に変化した酸化物表面層を熱処理することで、これらの表面層の揮発が生じる。
【００１４】
制御装置150は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びデジタルI/Oポート（場合によってはD/A及び/又はA/Dコンバータを含む）を有する。デジタルI/Oポートは、処理チャンバ110、化学処理システム120、及び熱処理システム130からの出力を監視するだけでなく、これらのシステムとやり取りをして、かつこれらのシステムへの入力を起こすのに十分な制御電圧を発生させることが出来る。メモリ内に記憶されたプログラムは、記憶されたプロセスレシピに従って、システム120及び130と相互作用するのに利用される。
【００１５】
あるいはその代わりに、又はそれに加えて、制御装置150は1つ以上の追加の制御装置/コンピュータ（図示されていない）と結合して良く、かつ、制御装置150は追加の制御装置/コンピュータからの設定及び/又は構成情報を得て良い。
【００１６】
図1では、単一の処理装置（120と130）が図示されているが、このことは本発明にとって必須ではない。処理システム101は、任意の数の処理装置を有し、かつそれに加えて、それらの処理装置に付随する任意の数の制御装置をも有して良い。
【００１７】
制御装置150は任意の数の処理装置（120と130）を設定するのに用いられて良い。そして制御装置150は、処理装置からのデータを、収集し、供し、処理し、記憶し、かつ表示して良い。制御装置150は1つ以上の処理装置を制御する多数のアプリケーションを有して良い。たとえば制御装置150は、グラフィック・ユーザー・インターフェース(GUI)部品（図示されていない）を有して良い。GUI部品は、ユーザーが1つ以上の処理装置を監視及び/又は制御できるように使用しやすいインターフェースを供することができる。
【００１８】
処理システム101はまた圧力制御システム（図示されていない）をも有して良い。圧力制御システムは処理チャンバ110に結合して良いが、このことは本発明にとって必須ではない。複数の代替実施例では、圧力制御システムは、それぞれ異なる構成をとっても良いし、かつそれぞれ異なった結合をしても良い。圧力制御システムは、処理チャンバ110の内部の気体を排出し、及び/又は処理チャンバ110内部の圧力を制御する1つ以上の圧力バルブ（図示されていない）を有して良い。あるいはその代わりに圧力制御システムは、1つ以上のポンプ（図示されていない）をも有して良い。たとえば一のポンプは処理チャンバ内部の圧力の上昇に用いられ、かつ他のポンプは処理チャンバ110の排気に用いられて良い。他の実施例では、圧力制御システムは処理チャンバを密閉する封止を有して良い。
【００１９】
さらに処理システム101は排気制御システムを有して良い。排気制御システムは処理チャンバ110と結合して良いが、このことは本発明にとって必須ではない。複数の代替実施例では、排気制御システムは、それぞれ異なる構成をとっても良いし、かつそれぞれ異なった結合をしても良い。排気制御システムは、排出気体回収容器（図示されていない）を有して良く、かつ処理流体から不純物を除去するのに用いられて良い。あるいはその代わりに排気制御システムは、処理流体をリサイクルさせるのに用いられて良い。
【００２０】
ここで図2を参照すると、他の実施例による処理システム200の単純化されたブロック図が図示されている。処理システム200は、処理チャンバ210、該処理チャンバ210から実質的に断熱され、かつ基板225を支持するように備えられている温度制御された基板ホルダ220、前記処理チャンバ210を排気するために該処理チャンバ210と結合する真空排気システム250、前記処理チャンバ210と結合して基板225を化学処理するために処理空間245へ処理ガスを導入するように備えられている化学物質分配システム240、及び、前記処理チャンバ210と結合して基板225を熱処理するように備えられている放射加熱システム230を有する。基板225は、基板開口部（図示されていない）を通り、基板搬送システム（図示されていない）を介して、処理チャンバ210に対して搬入出されて良い。
【００２１】
化学物質分配システム240は、基板225上の酸化物材料を化学的に変化させるための処理ガスを導入するように備えられている。化学物質分配システム240は、HF、NH3、N2、H2、O2、CO、CO2、NO、NO2、N2O、CxFy（x,yは整数）、CxHzFy（x,y,zは整数）等を含む1種類以上の処理ガスを導入するように備えられている。ただし処理ガスは上記に限定されない。たとえば処理ガスは、初期成分としてHFを有する第1気体成分、及び初期成分としてアンモニア(NH3)を有する任意の第2気体成分を含んで良い。その2種類の気体成分は、気体供給システム242を用いることによって、一緒に導入されても良いし、又はそれぞれ別個に導入されても良い。たとえば独立した気体/蒸気供給システムが、各気体成分の導入に用いられて良い。それに加えて、化学処理システム240は、内部での処理蒸気の凝集を防止するために蒸気供給システムの温度を昇温する温度制御システムをさらに有して良い。それに加えて、いずれかの気体成分又は両気体成分が、たとえば不活性ガスのようなキャリアガスと共に導入されて良い。不活性ガスはたとえばアルゴンのような希ガスを含んで良い。当然ことだが他の気体が処理気体中に含まれても良い。
【００２２】
図2に図示されているように、化学物質分配システム240は、基板225の周囲の端部を超えて備えられて良い。化学物質分配システム240は、処理空間245の円周に分布する複数の注入オリフィス又はノズルを有して良い。それに加えて、1つ以上のオリフィス又はノズルが繰り返し現れる群は、たとえばHFやアンモニアのような各気体成分を独立に導入するのに用いられて良い。あるいはその代わりに、化学物質分配システム240は、放射加熱システム230内部に備えられて良い。あるいはその代わりに、化学物質分配システム240は、基板225の上に位置する上部集合体内部に備えられても良い。他方放射加熱システム230は、基板225の視野範囲内であるが化学物質分配システム240の周辺端部を超えた場所に設けられている。化学物質分配システム240は、処理チャンバ210内部での多数の領域への処理ガス流を調節する多領域流体分配システムであって良い。
【００２３】
それに加えて放射加熱システム230は、たとえば基板225上の化学的に変化した酸化物材料を脱離するために基板225を加熱するように備えられている。放射加熱システム230は1つ以上の加熱ランプを有して良い。各加熱ランプはたとえばタングステン-ハロゲンランプを有して良い。1つ以上のランプからなる群は、基板225の加熱を空間的に調節するのに利用されて良い。放射加熱システム230は、赤外(IR)電磁(EM)放射線に対して実質的に透明であって処理チャンバ210内での真空条件を保持するように備えられた窓をさらに有する。たとえば窓は石英又は望ましくはサファイアを有して良い。たとえ（石英で作製された）窓が乾式非プラズマプロセスで消耗する恐れがあるとしても、窓の厚さは、交換頻度及び交換に伴う費用を減少させるのに十分な程度に選ぶことができる。
【００２４】
さらに図2を参照すると、基板ホルダ220は基板温度制御システム260を有する。基板温度制御システム260は、基板ホルダ220及び/又は基板225の温度の監視、調節、若しくは制御、又は上記2つ以上の結合のうちの少なくとも1つを行うように備えられている。たとえば基板ホルダ220及び基板温度制御システム260は、基板225と基板ホルダ220との間の熱接触を改善する基板固定システム（つまり電気的又は機械的固定システム）、加熱システム、冷却システム、基板225と基板ホルダ220との間の熱伝導を改善するための基板背面気体供給システム、温度センサ等を有して良い。
【００２５】
それに加えて基板ホルダ220は基板昇降システム262を有して良い。処理チャンバ210内の基板ホルダ220の上面及び搬送面に対して基板225を垂直方向に近づけたり遠ざけたりするため、及び処理チャンバ210内の基板ホルダ220の上面及び加熱面に対して基板225を垂直方向に近づけたり遠ざけたりするため、基板昇降システム262は3本以上の昇降ピンを昇降させることのできる昇降ピン集合体（図示されていない）を有する。さらに基板ホルダ220は、気体を基板225の背面に供給するように備えられた背面気体供給システムを有して良い。
【００２６】
基板225の化学処理中、基板225は基板ホルダ220上に設けられていて、その基板は、その上に存在する酸化物材料を化学的に変化させるように備えられた処理気体に曝露される一方で、温度は約100℃未満の化学処理温度に制御される。化学処理中、基板225は基板ホルダ220に固定され、かつ基板225と基板ホルダ220との間の熱伝導の改善に影響を及ぼす背面気体供給システム264からの背面気体流が発生し始めて良い。
【００２７】
基板225の化学処理に続いて、基板225の温度は、化学的に変化した酸化物材料を脱離させるための放射加熱システム230を用いて昇温される。基板225の熱処理中、基板昇降システム262を用いることによって、基板225は基板ホルダ220の上まで持ち上げられ、かつ基板225を基板ホルダ220から熱的に実質的に分離するのに十分な距離だけ基板ホルダ220から加熱面へ動かされて良い。さらに加熱中に他のチャンバ部品が放射加熱システムを認識しにくいようにするため、基板225は、放射加熱システム230に近接するように運ばれて良い。基板225は加熱される一方で他のチャンバ部品は加熱されない。それに加えて基板225が基板ホルダ220の上に持ち上げられるとき、脱離プロセス中に基板225の背面の汚染を減少させるため、背面気体供給システム264からのパージガス流が流されて良い。
【００２８】
ここで図3A、3B、4A及び4Bを参照すると、他の実施例による基板ホルダ集合体300が図示されている。基板ホルダ集合体300は、処理チャンバ310と結合して基板325を支持するように備えられた基板ホルダ320を有する。基板ホルダ集合体300は静電固定(ESC)システム380をさらに有する。ESCシステム380は、基板225を基板ホルダ220に電気的に固定するように備えられたクランプ電極382を有する。
【００２９】
それに加えて基板ホルダ集合体300は基板温度制御システム360を有する。基板温度制御システム360は熱交換器を有する。その熱交換器は、流入流体供給ライン362を介して伝熱流体を供給し、かつ流出流体供給ライン364を介して伝熱流体を受け取ることによって、基板ホルダ320内に設けられた流体チャネル366を介して伝熱流体を循環させるように備えられている。熱交換器内で流体温度を調節することによって、基板ホルダ320の温度が調節されて良い。単一領域の流体循環システムが図示されているとはいえ、循環システムは複数の流体領域を有して良い。
【００３０】
さらに基板ホルダ集合体300は基板昇降システム370を有する。処理チャンバ310内の基板ホルダ320の上面及び搬送面に対して基板325を垂直方向に近づけたり遠ざけたりするため、及び処理チャンバ310内の基板ホルダ320の上面及び加熱面に対して基板325を垂直方向に近づけたり遠ざけたりするため、基板昇降システム370は3本以上の昇降ピンを昇降させることのできる昇降ピン集合体を有する。
【００３１】
昇降ピン集合体では、基板昇降ピン372は共通の昇降ピン素子と結合して良い。たとえば電気駆動システム（電気ステッパモータ及びネジ棒を有する）又はニューマティック駆動システム（空気シリンダを有する）を利用する駆動機構は、共通昇降ピン素子の昇降手段を供する。基板325は、ロボット搬送システム（図示されていない）によって、搬送面上で位置合わせされた、ゲートバルブ（図示されていない）及びチャンバを貫通する通路を介して処理チャンバ310に対して搬入出され、かつ基板昇降ピンによって受け取られて良い。一旦基板325が搬送システムから受け取られると、基板325は、基板昇降ピン372を下げることによって、台320の上面にまで下げられて良い（図3A及び4A参照）。しかも基板325は、該基板325の加熱中に基板ホルダ320より上に持ち上げられて良い（図3B及び4B参照）。基板昇降ピン372は、基板325を基板昇降ピン372から熱的に分離するため、たとえば石英又はサファイアのような断熱材料で作製されたピンキャップ374を有して良い。
【００３２】
さらに基板ホルダ集合体320は、伝熱ガス及び/又はパージガスを基板325の背面へ供給するように備えられた背面気体供給システム364を有する。基板325の化学処理中、基板325はESCシステム380を用いることによって基板ホルダ320へ固定され、その一方で、基板325と基板ホルダ320との間の熱接触を改善するため、背面気体供給システム364はたとえばヘリウムのような伝熱気体を基板325の背面に供給する。基板温度制御システムは、基板325の温度の調節に利用されて良い。基板325の熱処理中、基板325は基板昇降システム370を用いることによって基板ホルダの上まで持ち上げられ、その一方で背面気体供給システム364は、基板背面の汚染を減少させるため、基板325の背面へパージガス流を供給する（図3B及び4B参照）。
【００３３】
基板325の化学処理中、基板325は基板ホルダ320上に設けられていて、その基板は、その上に存在する酸化物材料を化学的に変化させるように備えられた処理気体に曝露される一方で、温度は約100℃未満の化学処理温度に制御される。化学処理中、基板325はESCシステム380を用いることによって基板ホルダ320に固定され、かつ基板325と基板ホルダ320との間の熱伝導の改善に影響を及ぼす背面気体供給システム364からの背面気体流が発生し始めて良い（図3A及び4A参照）。
【００３４】
基板325の化学処理に続き、基板325の温度は、化学的に変化した酸化物材料を脱離させるため、基板325の上に設けられた放射加熱システム230を用いて昇温される。基板325の熱処理中、基板昇降システム362を用いることによって、基板325は基板ホルダ320の上まで持ち上げられ、かつ基板325を基板ホルダ320から熱的に実質的に分離するのに十分な距離だけ基板ホルダ320から加熱面へ動かされて良い。さらに加熱中に他のチャンバ部品が放射加熱システムを認識しにくいようにするため、基板325は、放射加熱システム330に近接するように運ばれて良い。基板325は加熱される一方で他のチャンバ部品は加熱されないことが好ましい。それに加えて基板325が基板ホルダ320の上に持ち上げられるとき、脱離プロセス中に基板325の背面の汚染を減少させるため、背面気体供給システム364からの任意のパージガス流が流されて良い。
【００３５】
さらに図4A及び4Bを参照すると、放射線シールド332が、基板325の加熱中に他のチャンバ部品の加熱を減少させるのに利用されて良い。基板325はたとえば放射線シールド332の底部に近接するように動かされて良い。放射線シールド332は、加熱中に基板325から発生する気体物質が通れるように、1つ以上の開口部を有して良い。それに加えて、たとえば不活性ガス（たとえば希ガス、N2等）のようなパージガスが、基板325の熱処理中、放射線シールド332、基板325、及び放射加熱システム330によって囲まれた空間に導入されて良い。さらに放射線シールドは、処理チャンバ310の上部に結合して良い。たとえば放射線シールドはむき出しの金属シールド又はセラミックスのシールドであって良い。あるいは放射線シールドは陽極酸化された金属シールド又はコーティングされた金属シールドであって良い。
【００３６】
再度図2を参照すると、真空排気システム250はチャンバ圧力を調節する真空ポンプ及びゲートバルブを有して良い。真空排気システム250はたとえば、約5000l/秒（以上）の速度で排気可能なターボ分子ポンプ(TMP)を有して良い。たとえばTMPはセイコーSTP-A803真空ポンプ、又は荏原ET1301W真空ポンプであって良い。TMPは、典型的には約50mTorr未満の低圧処理に有用である。高圧（つまり約100mTorrよりも大きな圧力）又は低スループット処理（つまりガス流が存在しない）では、メカニカルブースターポンプ及びドライ粗引きポンプが用いられて良い。
さらに図2を参照すると、処理システム200は制御装置270をさらに有して良い。制御装置270は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びデジタルI/Oポートを有する。デジタルI/Oポートは、たとえば温度及び圧力検知装置のような処理システム200からの出力を監視するのみならず、処理システム200の入力をやり取りし、かつ活性化させるのに十分な制御電圧を発生させる能力を有する。しかも制御装置270は、基板ホルダ220、化学物質分配システム240、気体供給システム242、放射加熱システム230、真空排気システム250、基板温度制御システム260、及び背面気体供給システム264と結合して、これらと情報のやり取りを行って良い。たとえばメモリ内に記憶されたプログラムは、プロセスレシピに従って、処理システム200の上述の構成要素への入力を起こすのに利用されて良い。制御装置の一例はデルコーポレーションから販売されているDELL  PRECISION  WORKSTATION610（商標）である。
【００３７】
制御装置270はまた、汎用コンピュータ、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ等で実装されても良い。その制御装置は、基板処理装置に、コンピュータによる読み取りが可能な媒体から制御装置に格納されている1以上の命令に係る1以上のシーケンスを実行する制御装置270に応答して、本発明に係る処理工程の一部又は全部を実行させる。コンピュータによる読み取りが可能な媒体又はメモリは、本発明の教示に従ってプログラミングされた命令を保持し、かつ本明細書に記載されたデータ構造、テーブル、レコード又は他のデータを有する。コンピュータによる読み取りが可能な媒体の例には、コンパクトディスク（たとえばCD-ROM）若しくは他の光学式媒体、ハードディスク、フロッピーディスク、テープ、磁気光学ディスク、PROMs（EPROM、EEPROM、フラッシュEPROM）、DRAM、SRAM、SDRAM若しくは他の磁気媒体、パンチカード、紙テープ若しくは穴のパターンを有する他の物理媒体、又は搬送波（後述）若しくはコンピュータによる読み取りが可能な他の媒体がある。
【００３８】
制御装置270は、処理システム200に対して局所的に設置されても良いし、又はインターネット又はイントラネットを介して処理システム200に対して離れた場所に設置されても良い。よって制御装置270は、直接接続、イントラネット、インターネット及びワイヤレス接続のうちの少なくとも1を用いることによって処理システム1とのデータのやり取りをして良い。制御装置270は、たとえば顧客側（つまりデバイスメーカー等）のイントラネットと結合して良いし、又はたとえば売り手側（つまり装置製造者等）のイントラネットと結合しても良い。さらに別なコンピュータ（つまり制御装置、サーバー等）が、たとえば制御装置とアクセスすることで、直接接続、イントラネット及びインターネットのうちの少なくとも1つを介してデータのやり取りをして良い。
【００３９】
ここで図5を参照すると、実施例による基板の乾式非プラズマ処理を実行する方法が示されている。当該処理プロセスはたとえば基板上の酸化物材料を除去するプロセスを有して良い。乾式の非プラズマ処理プロセスは化学プロセスを含む。その化学プロセス中、酸化物材料を有する基板の曝露表面は、初期成分としてHF及び/又はアンモニア(NH3)を含む処理気体によって化学的に処理される。初期のHF及び/又はNH3に曝露されることで、たとえば酸化シリコン（すなわちSiOx）のような酸化物材料が除去され、かつ/又は係る材料は化学処理された材料によって消耗されて良い。除去速度の減少、及び/又は処理材料への曝露が進むことによる酸化物材料の化学変化により、自己制限する特徴部位が生成される。
【００４０】
化学処理プロセスに続き、化学的に変化した表面層を除去するため、脱離処理が実行される。化学処理プロセスの自己制限特徴部位のため、非プラズマエッチングと、それに続く脱離プロセスとが交互に行われることが望ましいと考えられる。これにより、除去処理の厳密な制御が可能となる。脱離プロセスは熱処理プロセスを有して良い。その熱処理プロセスでは、基板温度は、化学的に変化した表面層が揮発可能となるのに十分なまでに昇温される。
【００４１】
当該方法は、化学プロセス及び脱離プロセスを促進するように備えられた処理システム内に基板を設ける工程510で始まるフローチャート500を有する。たとえば処理システムは、図1又は2に図示されたシステムのうちの1つを有する。
【００４２】
工程520では、基板上の酸化物材料が化学的に処理される。乾式非プラズマ処理の化学処理プロセス中、処理気体の各成分は一緒に導入（つまり混合）されても良いし、又はそれぞれ別に導入されても良い（つまりHFはNH3とは独立して導入される）。それに加えて処理気体は、たとえば希ガス（たとえばアルゴン）のような不活性ガスをさらに有して良い。不活性ガスにはHF又はNH3のいずれかが導入されても良いし、あるいは上記気体成分の各々が独立に導入されても良い。二酸化シリコンの除去を制御するためのNH3の希ガスへの導入に関するさらなる詳細は特許文献8に記載されている。
【００４３】
それに加えて化学処理プロセス中、処理圧力は、除去される酸化物材料の量に影響を及ぼすように選ばれて良い。処理圧力は約1mTorrから約100Torrの範囲であって良い。さらに化学処理プロセス中、基板温度は、除去される酸化物材料の量に影響を及ぼすように選ばれて良い。基板温度は、約10℃から約200℃の範囲であって良く、あるいは基板温度は100℃未満であって良い。たとえば温度は約10℃から50℃の範囲であって良い。除去量を制御するための基板温度の設定に関するさらなる詳細については特許文献9に記載されている。
【００４４】
工程530では、基板上で化学的に変化した酸化物材料が熱処理される。熱処理プロセス中、基板温度は約50℃、又は約100℃よりも高い温度に昇温されて良い。それに加えて不活性ガスは基板の熱処理中に導入されても良い。不活性ガスは希ガス又は窒素を含んで良い。
【００４５】
それに加えて基板の化学処理及び熱処理中、処理チャンバの温度は、約10℃から約450℃の範囲に設定されて良い。あるいはその代わりにチャンバ温度は、約30℃から約60℃の範囲であって良い。基板温度は、約10℃から約450℃の範囲であって良い。あるいはその代わりに基板温度は、約30℃から約60℃の範囲であって良い。
【００４６】
一例では、たとえば基板上の自然酸化膜のような、基板上の酸化膜の一部又は全部は、化学的酸化物除去プロセスを用いることによって除去される。他の例では、たとえば酸化物ハードマスクのような酸化膜の一部又は全部は、化学的な酸化物除去プロセスを用いることによって削減される。酸化膜はたとえば、二酸化シリコン(SiO2)、又はより一般的にはSiOxを有して良い。さらに他の例では、基板上のSiOx含有残余物が除去される。
【００４７】
たとえ本発明のある特定の実施例のみが詳細に説明されたとしても、当業者は、本発明の新規な教示及び利点からほとんど逸脱することなく、多くの修正型が可能であることをすぐに理解する。従って多くの係る修正型は、本発明の技術的範囲内に含まれるものと解される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例による化学的な酸化物除去処理を実行する乾式非プラズマ処理システムのブロック図を表している。
【図２】本発明の他の実施例による乾式の非プラズマ式化学除去処理を実行する乾式非プラズマ処理システムのブロック図を表している。
【図３】A及びBは、本発明の他の実施例による乾式の非プラズマ式化学除去処理を実行する基板ホルダを表している。
【図４】A及びBは、本発明の他の実施例による乾式の非プラズマ式化学除去処理を実行する基板ホルダを表している。
【図５】本発明の他の実施例による乾式の非プラズマ式化学除去処理を実行する方法のフローチャートを表している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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