(57)【要約】      （修正有）【課題】反応チャンバ内に複数の基材を保持するための基材ラックを有する反応チャンバを備える基材処理装置を提供する。【解決手段】基材処理装置１は、反応チャンバ６，７内に複数の基材１３を提供するための基材ラック１２と、を備える。基材ラックは、間隔を置いて複数の基材を保持するように構成される複数の間隔を置いた基材保持支持部を備える。装置は、基材ラックの側面から基材ラック内の少なくとも一つの基材の上面上に１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように構築され配置される照射システムを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材処理装置であって、
反応チャンバと、
前記反応チャンバ内に複数の基材を提供するための基材ラックであって、間隔を置いて前記複数の基材を保持するように構成される複数の間隔を置いた基材保持支持部を備える基材ラックと、を備え、前記装置は前記基材ラックの側面から前記基材ラック内の少なくとも一つの前記基材の上面上に１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように構築され配置される、照射システムを備える、基材処理装置。
【請求項２】
前記反応チャンバ内の前記基材を加熱するためのヒーターを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記基材ラックを垂直軸の周りで回転させ、前記照射システムが前記垂直軸から水平に変位して配置されるように構築及び配置される基材ラック回転装置を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記照射システムが、前記基材の前記表面に垂直な線に対して６０〜９０°の角度で前記基材ラック内に保持されている前記基材の上面に、前記基材ラックの側面から下向きに前記照射ビームを放射するように構築され配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記照射システムは、前記紫外線を前記基材に向けるための放射線透過面又は反射面を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記反応チャンバが、バリアを形成するプロセスチューブによって制限され、少なくとも部分的に放射線透過面として機能し、前記照射システムが前記反応チャンバの外側に提供され、前記放射線透過面を通して前記反応チャンバ内に前記紫外線を照射するように構築され配置される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記反応チャンバ内に放射線透過面又は反射面をパージするためのパージシステムを備える、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記照射システムが、前記反応チャンバ内に部分的に前記放射線透過面又は反射面を備える、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記反応チャンバ内に流体を提供するために少なくとも一つの注入口が前記反応チャンバ内に提供され、前記照射システムが前記注入口を通して前記基材に前記放射線を提供するように構築され配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記注入口を通してパージガス又はプロセスガスを提供するように構築され配置される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記照射システムが、複数の側面から前記基材ラック内の前記基材に紫外線を照射するための複数の部品を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記照射システムが、複数の側面から前記基材ラック内の前記基材に紫外線を照射するためのらせん形状を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも一つの注入口が、流体を前記反応チャンバに供給するために前記反応チャンバ内に提供され、前記装置が、前記基材上に層を堆積させるように、前記反応チャンバ内に流体を供給するための制御弁の制御システムを備える、請求項５に記載の装置。
【請求項１４】
前記制御システムは、層が前記放射線透過面又は反射面上に堆積した後に、前記放射線透過面又は反射面の透過率を向上させるために、前記制御システム上で実行される場合のプログラムを備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記反応チャンバに流体を供給するための前記弁が、酸化流体を含む流体貯蔵部に接続され、前記制御システムが、前記放射線透過面又は反射面上に堆積された層を酸化して、前記層の前記透過率を改善するように、前記反応チャンバ内に前記酸化流体を供給する前記弁を制御する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記反応チャンバに流体を供給するための前記弁が、エッチング液を含む流体貯蔵部に接続され、制御装置が、前記放射線透過面又は反射面上に堆積された層をエッチングして、前記層の前記透過率を改善するように、前記反応チャンバ内に前記エッチング液を供給する前記弁を制御する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
反応チャンバ内の複数の基材を処理するための方法であって、
間隔を置いて前記複数の基材を保持するように構成される複数の間隔を置いた基材保持支持部を備える基材ラック内に前記複数の基材を供給することと、
前記基材ラックの側面から前記反応チャンバ内の前記基材ラック内の前記基材に、１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を照射することと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記基材ラック内の前記基材に紫外線を照射することが、前記紫外線を放射線透過面又は反射面によって前記基材に向けることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法は、前記基材上に層を堆積するように、前記注入口を経由して前記反応チャンバ内に流体を供給することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法が、基材を備える前記ラックを前記反応チャンバ内に移動することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法が、
前記反応チャンバ内に酸化流体を提供することと、
前記放射線透過面又は反射面の前記透過率を向上させるために、前記放射線透過面又は反射面上に堆積した層を酸化することと、を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記方法が、
前記反応チャンバ内にエッチング液を提供することと、
前記放射線透過面又は反射面の前記透過率を向上させるために、前記放射線透過面又は反射面上に堆積した層をエッチングすることと、を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
基材処理装置であって、
バリアを形成するプロセスチューブによって制限される反応チャンバと、
前記反応チャンバ内に複数の基材を導入するために前記反応チャンバ内に移動可能な基材ラックであって、間隔を置いて前記複数の基材を保持するように構成される複数の間隔を置いた基材保持支持部を備える基材ラックと、を備え、前記装置が、前記プロセスチューブを通して前記反応チャンバ内に１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように、前記反応チャンバの外側に構築され配置される照射システムを備える、基材処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、基材処理装置及び方法に関する。より具体的には、本発明は、反応チャンバ内に複数の基材を導入するための基材ラックを備えた反応チャンバを備える基材処理装置に関し、基材ラックは、間隔を置いて複数の基材を保持するように構成された複数の間隔を置いた基材保持支持部を備える。
【背景技術】
【０００２】
反応器として機能する炉は、基材上に微細寸法構造、例えば集積回路を作製するための反応チャンバとして使用することができる。いくつかの基材、例えばシリコンウェーハを、基材ホルダー、例えば反応器内の基材ラック又はボートに置くことができる。典型的な基材処理工程では、基材を加熱してもよい。更に、反応ガスを加熱した基材上に通過させて、処理される基材上に反応物質又はガスの反応物質の薄層を堆積させることができる。
【０００３】
基材上の一連の処理工程はレシピと呼ばれる。堆積層が下にあるシリコン基材と同じ結晶構造を有する場合、それはエピタキシャル層と呼ばれる。これはまた、ただ一つの結晶構造を有するため、単結晶層と呼ばれることもある。その後の堆積、ドーピング、リソグラフィー、エッチング及びその他のプロセスによって、これらの層は集積回路になり、基材のサイズ及び回路の複雑さに応じて、数十から数千、又は数百万もの集積素子を製造する。
【０００４】
得られる層の高品質を保証するために、様々な処理パラメータが注意深く制御される。このような重要なパラメータの一つは、各レシピ工程中の基材温度である。例えば、ＣＶＤ中、堆積ガスは、特定の温度ウインドウ内で反応し、基材上へ堆積する。異なる温度は、異なる堆積率及び品質をもたらす。したがって、反応処理が始まる前に、基材を望ましい温度しておくように基材温度を正確に制御することが重要である。基材は感温性である機能部を含んでもよく、その温度は、その感温機能部への損傷を回避するために特定の最大値に制限されてもよい。
【０００５】
特定のプロセスでは、上面においてエネルギーを必要とする場合がある。このエネルギーが熱の形で提供される場合、これは、生産性、品質及び／又は反応性のために温度が高くなければならないが、一方、基材上の機能部への損傷を避けるために温度は低く保たれるべきであるという矛盾する要件となってしまう。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、反応チャンバ内の複数の基材の表面にエネルギーを供給する必要がある場合がある。
【０００７】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、基材処理装置が提供され、
反応チャンバと、
反応チャンバ内に複数の基材を提供するための基材ラックと、を備える。基材ラックは、間隔を置いて複数の基材を保持するように構成される複数の間隔を置いた基材保持支持部を備えることができる。装置は基材ラックの側面から基材ラック内の少なくとも一つの基材の上面上に１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように構築され配置される照射システムを備えることができる。
【０００８】
側面から基材の表面を紫外線で照射することによって、エネルギーを上面上に供給することができる。照射システムを、１００〜５００ナノメートル、好ましくは１５０〜４００ナノメートル、更により好ましくは１７０〜３００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように構築して配置することができる。基材ラックは、反応チャンバ内に移動可能であってもよい。
【０００９】
本発明の更なる実施形態によれば、基材処理方法が提供され、該方法は、
間隔を置いて複数の基材を保持するように構成される複数の間隔を置いた基材保持支持部を備える基材ラック内に複数の基材を提供することと、
基材ラックの側面から反応チャンバ内の基材ラック内の基材に、１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を照射することと、を含む。
【００１０】
従来の技術を超えて達成される本発明及び利点を要約するために、本発明のある目的及び利点について、本明細書において上に記載してきた。もちろん、そのような目的又は利点の全てが、本発明のあらゆる特定の実施形態に従って、必ずしも達成されなくてもよいことは理解されるべきである。それゆえ、例えば、本明細書に教授又は示唆する通り、一つの利点又は利点の一群を達成又は最適化する形式で、本明細書に教授又は示唆されてもよい、他の目的又は利点を必ずしも達成することなく、本発明が具体化又は実行されてもよいことを、当業者は認識するであろう。
【００１１】
これらの実施形態の全ては、本明細書に開示する本発明の範囲内であることが意図されている。当業者には、これらの及び他の実施形態は、添付の図面を参照して、以下のいくつかの実施形態の発明を実施するための形態から容易に明らかとなり、本発明は、開示される全ての特定の実施形態にも限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図面の要素は、簡潔かつ明瞭にするために例示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解されよう。例えば、図の要素のうちいくつかの寸法は、本開示で示す実施形態の理解の向上を助けるために他の要素よりも強調されてもよい。
【００１３】
【図１】図１は、実施形態による照射システムを適用するための装置の、図式的、及び部分的に露出した斜視図である。
【００１４】
【図２】図２は、図１による装置の図式的な平面図である。
【００１５】
【図３】図３は、実施形態による照射システムで照射された基材を備えた基材ラックの断面図である。
【００１６】
【図４】図４ａは、実施形態によるらせん形態で形成された照射システムである。
【００１７】
図４ｂは、実施形態による照射システムで使用するガス放出ランプの一部分である。
【００１８】
【図５】図５ａ、５ｂ、及び５ｃは、実施形態による放射線を伝達する照射システムである。
【００１９】
【図６】図６ａ、６ｂ、及び６ｃは、実施形態による放射線を伝達する照射システムである。
【００２０】
【図７】図７ａ及び７ｂは、さらなる実施形態による放射線を伝達する照射システムである。
【００２１】
【図８】図８ａ、８ｂ、及び８ｃは、さらなる実施形態による照射システムを備える装置である。
【００２２】
【図９】図９は、さらなる実施形態による照射システムである。
【００２３】
【図１０】図１０は、さらなる実施形態による照射システムを備える基材処理装置である。
【００２４】
【図１１】図１１は、図１０による照射システムを使用した装置で起こり得る問題である。
【００２５】
【図１２】図１２は、図１１の問題に対する解決法である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
いくつかの実施形態及び実施例を以下に開示するが、本発明が、具体的に開示する本発明の実施形態及び／又は用途、並びにその明白な変更及び均等物を超えて拡大することは、当業者により理解されるであろう。それゆえ、開示する本発明の範囲は、以下に記載し具体的に開示する実施形態によって限定されるべきでないことが意図される。
【００２７】
実施形態による照射システムを使用するための装置１は、図１及び図２に示され得る。前述の装置１は、ハウジング２を備えてもよく、一般的に、いわゆる「クリーンルーム」に部分的又は完全に据え付けられてもよい。特に図２から分かるように、ハウジング２に加えて、仕切り部３、４及び５が存在し得る。ハウジング２は、仕切り部３で反応領域２１を区切ることができる。基材ハンドリングチャンバ２２は、ハウジング２と仕切り部３、４との間で区切られてもよい。カセットハンドリングチャンバ２３は、仕切り部４と５とハウジング２との間で区切られてもよい。装置１は、カセット導入部分３３を更に備えうる。
【００２８】
二つの反応チャンバ６、７は、反応領域２１内に配置されてもよいが、単一の反応チャンバを使用することもできる。反応チャンバは垂直に配置することができ、基材１３で充填された１２として示される基材ラックを、反応チャンバ６、７内に下から垂直方向に移動することができる。この目的を達成するために、各反応チャンバは、スピンドル３８を用いて垂直方向に移動可能である挿入アーム１４を備えるラックハンドラーを有し得る。図１の図面では、一つの挿入アーム１４のみが示されるが、装置の両側に二つの挿入アーム１４を有し得る。
【００２９】
基材ラック１２は、より詳細には示されないが、底部に絶縁プラグを備えてもよく、これにより反応チャンバに対し封止を提供する。反応チャンバは炉と呼ばれてもよく、基材を加熱するためにヒーターを備えてもよい。
【００３０】
ラックハンドラーは、反応領域２１内に配置された切り抜き１５を備えたロータリープラットフォーム１１を更に備えうる。切り抜き１５は、切り抜き１５が正しい位置に持ち込まれた場合、アーム１４が切り抜きを通して上下に移動できるように形成されうる。一方、基材ラックの底部の直径は、アーム１４が図１に示す位置から下方に移動する場合、基材ラック１２はロータリープラットフォーム１１上に配置されることができ、逆動作でそこから再び取り外されることができるように、基材ラックの直径がプラットフォーム１１内の切り抜き１５よりも大きくなるようにすることができる。
【００３１】
基材ラック１２は、ラックハンドラーを用いて反応チャンバ６及び７の両方に供給されてもよい。その中で連続的な処理を実施することが可能でありうる。また、基材ラック１２の平行群を、反応チャンバ６によって排他的に処理し、反応チャンバ７によって排他的に処理することが可能であってもよい。基材ラック１２は基材１３を備えることができる。
【００３２】
基材１３を（搬送）カセット１０内に供給することができ、カセットをカセットハンドリングロボット３５のアーム３１を用いて、カセット導入部３３から開閉式開口部３４を通って収納部８に配置することができる。アーム３１に、ロータリープラットフォーム２７内の一連の切り抜き２６の寸法よりもわずかに小さい寸法を持つ座面３２を備えることができる。このようないくつかのロータリープラットフォームを、収納部８で垂直方向に上下に備えることができる。アーム３１は、カセットハンドリングロボット３５を用いて垂直方向に移動可能であることができる。アーム３１が、導入部３３から収納部８へ、又は収納部８から導入部３３へ、カセットをピックアップ又は取り出すことができるだけではなく、カセットを収納部８からロータリープラットフォーム３０へ、又はロータリープラットフォーム３０から収納部８へ移動させることも可能にするように、アームを取り付けることができる。
【００３３】
ロータリープラットフォーム３０は、回転時に開口部３７が形成されている仕切り部４に対してカセットを配置し、カセットを開いた後、基材を基材ハンドラーのアーム２４を用いて該当のカセットから一枚ずつ取り出し、基材ハンドリングチャンバ２２内に配置される基材ラック１２内に配置することができるように構築されてもよい。基材ラック１２は、ラックハンドラーの一部であるヒンジアーム１６によって支持され、端部に座面１７が設けられ、座面の寸法はロータリープラットフォーム１１の切り抜き１５の寸法よりも多少小さい。アーム１６は、回転点１８の周りの回転によって、仕切り部３の開閉式開口部を通って基材ラックと共に移動することができる。反応領域２１と基材ハンドリングチャンバ２２の間の開口部１９を閉じることができるように、クロージャーを設けることができる。
【００３４】
オペレータ又は自動化されたカセット搬送システム（図示せず）は、いくつかのカセットを導入部３３に導入することによって、収納部８を充填ことができる。制御操作を、パネル３６で行うことができる。カセット１０を、導入部分３３からアーム３１を用いて、収納部８内のこれらのカセットのために作られた収納区画９へ搬送することができる。開口部３４を通して導入部３３から該当するカセット１０を取り外すために最も低い位置から開始することによって、カセットを、カセットハンドリングロボット３５によって収納部８のより高い区画９に移動させるために上方向に移動させることができる。収納部８の回転により、カセット１０で様々な区画９を充填することが可能である。
【００３５】
該当のカセット１０は、アーム３１によって収納部から取り外され、ロータリープラットフォーム３０上に配置されうる。カセットをロータリープラットフォーム３０上で回転させて、それらのドアを仕切り部４に押し当てて配置する。カセットのドアは、ドアのオープナーで取り外されることができる。アーム２４を用いて、基材を一枚ずつ取り外すことができ、基材ハンドラーを備えるスイングアーム１６上に配置される基材ラック１２内に配置することができる。
【００３６】
その間に、ロータリープラットフォーム１１は、反応領域２１内に存在する基材上で実行される処理に関して最適な方法で、反応領域２１内で移動することができる。基材ラック１２が基材ハンドリングチャンバ２２内に充填され、反応チャンバ６、７のうちの一つが利用可能になった後、この時間まで閉じていた開口部１９が開かれ、新たに充填された基材ラック１２をロータリープラットフォーム１１上に配置することができる。そして、ロータリープラットフォーム１１は位置を一つ移動し、充填された基材ラック１２を、挿入アーム１４を用いてプラットフォーム１１から取り外して反応チャンバ６、７内へ移動させることができる。完成したラック内の処理された基材を、充填されるプラットフォーム１１上に下降させることができる。基材は、上記と逆の動きして最終的にカセットに入る。
【００３７】
新たな基材を有する基材ラック１２は、挿入アーム１４を用いて反応チャンバ６又は７に供給されてもよく、該チャンバ内で処理されてもよい。反応チャンバ６、７内で連続処理を行うことが可能である。図示のように、装置は二つの反応チャンバ６、７を持つことができるが、装置はまた本発明の範囲を逸脱することなく、一つの反応チャンバ又は三つ以上の反応チャンバを持ちうる。
【００３８】
処理は、ヒーターを用いて基材ラック１２内の基材の温度を上昇させることを含むことができる。したがって、処理が適切な反応性及び生産性を得始める前に、基材の温度を正確に制御して基材を所望の温度にすることが重要である。更に、基材は感温性である機能部を含んでもよく、その温度は、それらの感温機能部への損傷を回避するために特定の最大値に制限されてもよい。これは、反応性に関しては基材の温度が高くなり得る一方で、基材の温度が基材上の感温機能部を損傷することを回避するために低くなり得るという矛盾する要件となり得る。
【００３９】
装置は基材ラックの側面から基材ラック内の少なくとも一つの基材の上面上に１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように構築され配置される照射システムを備えることができる。照射システムを、１００〜５００ナノメートル、好ましくは１５０〜４００ナノメートル、更により好ましくは１７０〜３００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように構築して配置することができる。基材の上面を側面から紫外線で照射することによって、特定のプロセスのためにエネルギーを上面に供給することが可能となりうる。
【００４０】
エネルギーは、上面上の反応性を向上させることができる。この反応性の向上は、基材を過熱させないで達成することができ、基材上の感温機能部が損傷を受けない。反応性の向上は、堆積層のより良好な品質及び／又は装置のより高い生産性につながりうる。また、それにより、以前は反応性がゼロであるために不可能であった温度で、いくつかのプロセスが可能になる可能性がある。
【００４１】
図３は、四つの側面から照射された基材１３を備えた基材ラック１２の断面を示す。照射システム４１は、複数の側面から基材１３に紫外線を照射する四つの部品を備え得る。照射システム４１は、１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように構成され得る。
【００４２】
照射システム４１の部品は細長くてもよく、基材表面に対して垂直な方向に延在してもよい。照射システム４１の部品は、ラック１２の一部の上に延在してもよく、ラック１２の全長にわたって延在してもよく、又はそれより若干長く延在してもよい。照射システムの部品は、ラック１２の全長にわたって基材を照射するために、５０〜２００ｃｍ、好ましくは７５〜１５０ｃｍの長さを有し得る。
【００４３】
基材表面を照射するための照射システム４１は、５Ｗ〜１００Ｋｗ、好ましくは３００Ｗ〜２０Ｋｗの、更により好ましくは１〜１０Ｋｗの電力を有することができる。照射システムは、電気エネルギーの紫外線への変換において５０〜９０％の効率を有することができる。照射システムは、基材に対し垂直な方向に、０．０５Ｗ〜１Ｋｗ／ｃｍ、好ましくは３〜２００Ｗ／ｃｍ、最も好ましくは１０〜１００Ｗ／ｃｍの電力出力を有し得る。基材表面は、０．１〜２００ミリワット（ｍＷ）／ｃｍ２、好ましくは１〜１００ｍｗ／ｃｍ２、更により好ましくは５〜８０ｃＷ／ｃｍ２の電力を受け入れることができる。照射システムを、１００〜５００ナノメートル、好ましくは１５０〜４００ナノメートル、更により好ましくは１７０〜３００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように構築して配置することができる。ラック１２は５０〜２００ｃｍの距離を有し得る。
【００４４】
複数の基材を間隔を置いて保持するように構成される、複数の間隔をおいた基材保持支持部を備える三本の支柱を有し得る基材ラック１２に、基材１３を配置することができる。ラック１２は、等量の基材を保持するために、支柱に沿って最大５０〜２００、好ましくは１００〜１８０の間隔を置いた基材保持支持部を有することができる。
【００４５】
最適な製造のために、ラックは最大限まで充填され得るが、基材上に受ける電力を増大させるため、及び基材の表面にわたって受ける勝者の均一性の向上のために、ラック１２内の基材の数は最大よりも少なくし得る。例えば、ラックには、間隔を置いて１０〜８０の基材が提供され得る。ラック内の基材の間の距離は、５〜２００、好ましくは２０〜１４０、最も好ましくは４０ｍｍ〜１００ｍｍであり得る。
【００４６】
支柱は細長くてもよく、基材表面に対して垂直な方向に延在してもよい。複数の基材は、基材ラック１２内に互いに平行に配置されてもよい。基材ラック１２及び照射システム４１の構成により、照射４１は、基材ラック１２の側面から基材ラック内の基材の少なくとも一つの上面上に紫外線を照射する。図示の通り、照射システムは、四つの側面から基材に紫外線を照射する四つの部品を備え得る。四つの側面から照明することにより、基材上に受ける照射の均一性が向上され得る。照射システムはまた、基材表面を照射する一つ、二つ、三つ、又は四つの部品を有し得る。
【００４７】
紫外線は、それを通過することができるガスにプラズマを生成することができる。プラズマは、反応チャンバ内で行われているプロセスに対して有用であるか、又は不要であり得る。プラズマが不要である場合、装置は反応チャンバ６内でプラズマを抑制するよう構築され、配置され得る。装置はまた、プラズマが反応チャンバ６内に伝わるのを妨げるように構築及び配置され得る。例えば、導電性配線又はコーティングなどで、プラズマ遮蔽を装置を提供することによって、プラズマが反応チャンバに達する前に、プラズマを抑制又は遮断することができる。装置はまた、反応チャンバ６の内部におけるプラズマの生成が抑制され得るように、装置で動作するとき、ガス、圧力範囲、及び／又は電力範囲を選択するプログラムを備えてもよい。
【００４８】
図４ａは、基材の上面上を照射するために使用され得るらせん形態で形成された照射システム４１を示す。らせん状に形成された照射システムは、基材１３によって基材ラック１２を囲むように構成され得る。照射システム４１は、ガス放出ランプであり得る。
【００４９】
図４ｂは、ガス放出ランプの一部分として描写される。ガス放電ランプは、イオン化されたガス、例えば管４３内のプラズマを介して二つの電極間の放電を引き起こすことによって放射線を発生させる。このようなランプは、希ガス、例えばアルゴン、ネオン、クリプトン、及びキセノン、又はそれらの混合物を使用してもよく、更に、管４３内の混合物中に水銀、ナトリウム、及び金属ハロゲン化物を使用してもよい。一つの電極４５のみが描かれている二つの電極間に印加される電界によって、陽極近傍でガスの原子から電子を強制的に引き離すことができ、これらの原子を陽イオン化したままにする。自由電子は陽極に流れ、一方、陽イオンは陰極に流れる。イオンは中性のガス原子と衝突する可能性があり、中性のガス原子はそれらの電子をイオンに移動させる。衝突中に電子を失った原子は、イオン化して陰極に向かって加速し、一方、衝突中に電子を得たイオンは、より低いエネルギー状態に戻る間に、基材の基材上面の方向に放射される放射線の形態でエネルギーを放出しながら、そのエネルギーを上面に伝達する。電極４５は、管４３に接続された基部４７内に取り付けられ、ピン４９が電極４５に電力を供給するために提供される。
【００５０】
図５ａ〜５ｃは、実施形態による放射線を伝達する照射システムである。図５ａでは、反応チャンバ６内で構成された照射システム４１上の上面図が示される。図５ｂでは、図５ａの照射システム４１の拡大上面図が示される。照射システム４１は放射線透過面５３及び反射面５５を備え、基材に向かって紫外線５１を導く。放射線透過面５３は、図４の放出ランプの管４３の一部であり得る。
【００５１】
放射線透過面５３と反射面５５との間には、ガス５７が提供されてもよい（図５ａの照射システム４１の側面図である図５ｃを参照）。装置は、反応チャンバ内で放射線透過面５３又は反射面５５をパージガス５７でパージするためのパージシステムを備え得る。パージガスは、照射５１が伝達される開口部に向かって照射システム４１を通してガス流を生成し得る。パージシステムは、照射システム４１を介して流体貯蔵部５８から反応チャンバ６にパージガスを供給する弁５６を制御するための制御システム５４を備え得る。
【００５２】
ガス流は、反応チャンバ６からのガスによって生じる放射線透過面５３又は反射面５５上の任意の汚染又は堆積に対抗し得る。こうした汚染又は堆積により、放射線透過面５３による照射の伝達又は反射面５５による反射が劣化し得る。このように、放射線透過面及び／又は反射面を含む照射システム４１は、反応チャンバ内に部分的に提供され得る。
【００５３】
装置は、少なくとも一つの注入口を備え得る。注入口は、反応チャンバの中へ流体を供給するために反応チャンバ内に提供され得る。パージ又はプロセスガスは、注入口を経由して供給され得る。オプションとして、照射システム４１が注入口内で構築及び配置され、照射及び又はパージ又はプロセスガスを注入口を通して基材に供給することができる。これは、図５ａ〜５ｃに図示したものと類似した方法で行われ得る。
【００５４】
プロセスガスは、反応チャンバ６内に適用されたときには反応性であり、注入口内にあるときは反応性でないようなものが選択され得るが、なぜならさもなければ、放射線透過面５３による照射の伝達又は反射面４１による反射が劣化する場合があるためである。例えば、プロセスガスは、別の第二の前駆体と反応性であるが、他の前駆体の非存在下では反応性でない第一の前駆体であってもよい。
【００５５】
装置は、反応チャンバ内に流体、例えばプロセスガス又はパージガスを供給するための弁５６を制御する制御システム５４を備える流体システムを備え得る、照射システムを備えてもよい。流体は、流体貯蔵部５８内に貯蔵してもよく、又はガスラインから受けてもよい。制御システム及び弁５６を、流体貯蔵部５８に保存される第一及び／又は第二の前駆体を用いて、基材上に原子層堆積（ＡＬＤ）又は化学蒸着（ＣＶＤ）サイクルを実施するように構築して配置することができる。
【００５６】
図６ａ〜６ｃは、更なる実施形態による放射線を伝達する照射システムである。図６ａでは、反応チャンバ６で構成された照射システム４１上の上面図が示される。図６ｂ及び図６ｃでは、図６ａの照射システム４１の拡大側面図が示される。照射システム４１は放射線透過面５３を備え、基材に向かって紫外線を導く。放射線透過面５３は、図４の放出ランプの管４３の一部であり得る。
【００５７】
放射線透過面５３は、流体５７を備え得る。流体５７は、パージガス又はプロセスガスであってもよい。装置は、反応チャンバ６内で放射線透過面５３をパージガス又はプロセスガスのガス流でパージするためのパージシステムを備え得る。ガス流は、それがパージガスであろうとプロセスガスであろうと、反応チャンバ６からのガスによって生じる放射線透過面上の任意の汚染又は堆積に対抗し得る。こうした汚染又は堆積により、放射線透過面５３による照射の伝達が劣化し得る。このように、放射線透過面５３を備える照射システム４１は、反応チャンバ６内に部分的に提供され得る。
【００５８】
照射システムを備えた装置は、流体システムを備え得る。流体システムは、反応チャンバ６内に流体、例えばプロセスガス又はパージガスを供給するための弁５６を制御するため流体制御システム５４を備え得る。流体は、流体貯蔵部５８内に貯蔵してもよく、又はガスライン由来でもよい。
【００５９】
紫外線照射を用いて、原子層堆積（ＡＬＤ）層、化学蒸着堆積（ＣＶＤ）層、又は他の層を堆積又は緻密化することができる。例えば、シリコン又は窒化ケイ素の層が反応チャンバ内に堆積する場合、紫外線照射システムの効率は、堆積した材料の厚さが放射線透過面の上に積み重なっている場合の吸収によって低下する可能性がある。放射線透過面をパージすることにより、この問題をある程度軽減できる可能性がある。
【００６０】
放射線透過面５３又は反射面５４を清掃するために、エッチングガスで補完的に定期的にその場で洗浄することが必要である場合がある。装置はエッチングシステムを備えてもよい。エッチングシステムは、流体貯蔵部５８、制御システム５４及び弁５６を備えてもよい。制御システム５４は、層が放射線透過面又は反射面上に堆積した後に、放射線透過面又は反射面の透過率を向上させるために、制御システム上で実行される場合プログラムを備え得る。
【００６１】
エッチング液を、エッチングシステムの流体貯蔵部５８に保存してもよい。制御システム５４は、反応チャンバ６にエッチング液を供給するための弁５６を制御することができる。制御システムは、放射線透過面５３又は反射面上に堆積した層をエッチングして表面の透過率を向上させるために、弁５６を制御してエッチング液、即ち反応チャンバ内のエッチング液を供給することができる。
【００６２】
エッチング液は、塩化物（Ｃｌ２）、塩化ボリウム（ＢＣｌ３）、塩化水素（ＨＣｌ）、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、臭化水素（ＨＢｒ）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、又は水素もしくは酸素などのガスを含む水素もしくは酸素と組み合わせた紫外線照射により生成されるアッシング成分であってもよい。また、エッチングガスで定期的にその場で洗浄することは、放射線透過面又は反射面をパージする代替方法として用いられることができ、装置の設計を簡略化することができる。
【００６３】
また、放射線透過面５３又は反射面５５を、酸化環境中の熱処理によりシリコン又は窒化ケイ素層を酸化ケイ素に定期的に変換することによって、再び照射放射線に対する透過性又は反射性をもたらすことができる。装置は変換システムを備えうる。変換システムは、流体貯蔵部５８、制御システム５４、及び弁５６を備えうる。制御システム５４は、層が放射線透過面又は反射面上に堆積した後に、放射線透過面又は反射面の透過率を向上させるために、制御システム上で実行される場合プログラムを備え得る。
【００６４】
この目的のために、流体、例えば酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、水（Ｈ２Ｏ）、又は亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を含む酸素を流体貯蔵部５８．に貯蔵することができる。制御システム５４は、流体貯蔵部から反応チャンバ６内に酸化流体を供給するための弁５６を制御すること、及び反応チャンバの加熱を制御することができる。シリコン又は窒化ケイ素層の酸化ケイ素への変換後、酸化ケイ素はＵＶを透過させることができ、その場での洗浄を不要とすることができる。また、酸化性ガスとの定期的なその場での変換はまた、放射線透過面又は反射面をパージするための代替方法として用いられことができ、装置の設計を簡略化することができる。
【００６５】
図７ａ〜図７ｂは、さらなる実施形態による放射線を伝達する照射システムを示す。図７ａでは、反応チャンバ６で構成された注入システム５９上の上面図が示される。図７ｂでは、図７ａの注入システム５９の拡大側面図が示される。注入システム５９は、ガス入口６１及びガス出口６３及び照射システム４１を備える。照射システム４１は放射線透過面５３を備え、注入システム５９のガスに向かって紫外線を導く。
【００６６】
プロセスガスは、注入システム５９を経由して供給され得る。照射システム４１からの紫外線のエネルギーは、注入システム内のプロセスガスを活性化し得、それにより、それがガス出口６３を通して注入システムを離れる場合、反応チャンバ６内の基材と反応し得る。反応チャンバ６内の基材上の反応性を改善するために、プロセスガスの反応性がこのように向上し得る。
【００６７】
図８ａ〜図８ｃは、さらなる実施形態による照射システムを備える装置を示す。反応チャンバ６、７は、反応チャンバ内のプロセスガスのバリアを形成するプロセスチューブ６５によって制限されてもよい。プロセスチューブは、放射線透過面として（部分的に）機能しうる。照射システムは、反応チャンバの外側に提供されてもよく、プロセスチューブ６５の放射線透過面を通して反応チャンバ内に紫外線を照射するよう構築及び配置されてもよい。
【００６８】
照射システム４１は、プラズマからのプロセスチューブ６５と外側管６７との間の照射を生成するように構築及び配置されうる。照射システム４１は、プラズマガス供給システムを備えるシステムによってプラズマを生成して、プロセスチューブ６５と外側管６７との間にガスを提供するように構築され、配置され得る。アルゴン、ネオン、クリプトン、及びキセノンなどの希ガスは、この目的のためにプロセスチューブ６５と外側管６７との間に提供されてもよい。また、この目的のために、プロセスチューブ６５と外側管６７との間にナトリウム又は水銀が提供されてもよい。
【００６９】
図８ａは、照射システム４１が、プラズマをプロセスチューブ６５と外側管６７との間に生成するよう構築され配置された陽極６９及び陰極７１を備え得ることを示す。プラズマは、１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を生成しうる。紫外線は、さらなる実施形態によるプロセスチューブ６５内に配置された基材の少なくとも一つの上面を照射し得る。
【００７０】
図８ｂは、陽極６９と陰極７１との間にどの異なるプラズマが生成されうるかを開示している。陽極の近くには、陽極プラズマ７３があり、陰極７１の近くで陰極プラズマ７７がある。正のプラズマ柱７５が、基材の照射に使用され得る。
【００７１】
図８ｃは、さらなる実施形態による照射システム４１が、例えば、プラズマをプロセスチューブ６５と外側管６７の間に生成するよう構築及び配置され得る誘導コイル７９などの誘導デバイスを有し得ることを示す。プラズマは、１００〜５００ナノメートルの範囲の紫外線を生成しうる。照射システムを、１００〜５００ナノメートル、好ましくは１５０〜４００ナノメートル、更により好ましくは１７０〜３００ナノメートルの範囲の紫外線を照射するように構築して配置することができる。紫外線は、プロセスチューブ６５内に配置された基材の少なくとも一つの上面を照射し得る。誘導コイルはまた、反応チャンバを加熱するために使用され得る。
【００７２】
紫外線照射を用いて、原子層堆積（ＡＬＤ）層、化学蒸着堆積（ＣＶＤ）層、又は他の層を堆積又は緻密化することができる。層が反応チャンバ内に堆積する場合、紫外線照射システムの効率は、堆積した材料の厚さがプロセスチューブ６５の内部上の放射線透過面の上に積み重なっている場合の吸収によって劇的に低下する可能性がある。
【００７３】
放射線透過面を清掃するために、エッチングガスによりその場で洗浄することが必要である場合がある。装置は従ってエッチングシステムを備えてもよい。エッチングシステムは、図６と連動して記載されたように、流体貯蔵部５８、制御システム５４、及び弁５６を備え、プロセスチューブ６５上に堆積された層をエッチングしてプロセスチューブの透過率を向上させるために、反応チャンバ６にエッチング流体、すなわちエッチング液を提供してもよい。
【００７４】
放射線透過面はまた、酸化環境中の熱処理により、プロセスチューブ上のシリコン又は窒化ケイ素層を酸化ケイ素に変換することによって、照射放射線に対して透過性とすることができる。酸化環境は、例えば、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、過酸化物（Ｈ２Ｏ２）、水（Ｈ２Ｏ）、又は亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を含み得る。ＳｉＯ２は紫外線を伝達してもよく、その場での清掃を必要としない。
【００７５】
装置は従って変換システムを備え得る。変換システムは、流体貯蔵部５８、制御システム５４、及び弁５６を備え得る。制御システム５４は、流体貯蔵部から反応チャンバ６内に酸化流体を供給するための弁５６を制御すること、及び反応チャンバ６の加熱を制御することができる。プロセスチューブ６５上のシリコン又は窒化ケイ素層の酸化ケイ素への変換後、酸化ケイ素は紫外線を透過させることができ、その場での洗浄を不要とすることができる。
【００７６】
図９は、さらなる実施形態による照射システムを示す。照射システム４１は、例えば発光ダイオードなど、個別に制御可能な照射源を備え、垂直方向に基材のスタックに沿って側面から個別に基材１３を照射するための電力出力を制御する。基材１３の方向に照射ビームを放射するための照射システム４１は、ラック１２の側面上に配置され得る。照射システム４１は、照射ビームを基材１３の上面に向かって側面から下向きに照射し得る。ここに示す通り、照射システムはラック１２の上部のみを照射するが、実際には照射システム４１はラック１２の全長にわたって延在し得る。
【００７７】
照射ビームの角度は、基材１３の上面に対して垂直な線に対して、６０〜９０°、好ましくは８０〜８９．５°、さらにより好ましくは８５〜８９°とし得る。照射システム４１の照射ビームはわずかに平行であってもよい。照射システムの照射ビームの方向は、従って、照射システム４１によって放射される照射の平均的な方向として定義され得る。
【００７８】
装置は、照射システム４１に対して基材ラックの他方の側面に反射器（図示せず）を備えてもよく、基材１３の基材表面に戻る照射を反射することができる。反射器はレトロリフレクタであってもよく、照射ビームが来るのと同じ方向に照射ビームを反射し返すことができる。反射器は、ガラス、鋼、アルミニウム、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む材料の群から選択される材料を含み、照射を基材へと導き得る。
【００７９】
反射器は偏光子を備え、それにより反射光の偏光を９０°変化させ、反射光の吸収を向上させ得る。偏光子は、反射器の前方に配置された波長の１／８の厚さを有する薄いプレートであってもよい。
【００８０】
照射システムは、個別に制御可能な照射源９１、９３の第一及び第二の群を有し得る。個別に制御可能な照射源９１の第一の群は、縁部からさらに離れた基材１３の表面に向けられてもよく、基材１３の縁部付近の上面に向けられた個別に制御可能な照射源９３の第二の群に対して増大した電力出力を有し得る。基材表面上の照射強度の均一性は、このように向上しうる。照射強度が基材の表面上で均一である場合、基材表面上の照射システム４１による反応性の向上は同様になり、これはプロセス制御に有利である。
【００８１】
図示したように、照射システム４１は基材１３を直接照射し得るが、反応チャンバは、照射システムと基材１３の間にあるプロセスチューブ（図８では６５としてに示す）によって制限され得る。プロセスチューブは、ガスを処理するためのバリアを形成してもよく、放射線透過面として少なくとも部分的に機能してもよい。照射システム４１は、反応チャンバの外側に提供されてもよく、放射線透過面を通して反応チャンバ内に紫外線を照射するよう構築及び配置されてもよい。プロセスチューブは、反応チャンバ内に提供された緩和温度及び堆積製品から照射システム４１を保護し得る。
【００８２】
図１０は、さらなる実施形態による照射システムを備える基材処理のための装置を示す。照射システムが一側面から提供される場合、基材１３の一部分のみが直接照射され得る。回転装置を用いた装置を提供して、矢印９５によって図示された方向に基材を回転させることにより、基材１３が均一に照射されることが確実となり得る。
【００８３】
基材ラック１２は、ラック１２が反応チャンバ６、７（図１及び図２を参照）内で上方に移動するときに、反応チャンバ６、７に対してシールを提供する絶縁プラグと共に底部に提供され得る。照射システム４１による照射の均一性の向上のために、絶縁プラグには、基材１３を備えたラック１２を垂直軸の周りで回転させるための（ラック）回転装置が提供され得る。ラック回転装置は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，０１８，５６７Ｂ２号から公知であってもよい。基材表面上の照射強度の均一性は、このように向上しうる。照射強度が基材の表面上で均一である場合、基材表面上の照射システム４１による反応性の向上は同様になり、これはプロセス制御に有利である。
【００８４】
図１１は、基材１３を照射するための照射システム４１、及び基材１３を備えたラック１２を垂直軸の周りで回転させるための（ラック）回転装置を使用した装置に生じうる問題を示す。照射システム４１の照射は、基材ラックの一部分１２ａを過度に照射及び加熱し得る。照射は、反応チャンバ６の周囲を通して基材ラック１２から分散してもよく、これは照射されることが意図されていない装置の部品を照射する。
【００８５】
図１２は、図１１における基材ラックの一部１２ａを過度に照射及び加熱する問題を解決する、さらなる実施形態による照射システムを示す。基材ラック１２を回転させて、より均一な照射分布と過剰な加熱の回避を達成することができる。
【００８６】
さらに、基材ラック１２の形状及び制御システムから入手可能なラック１２の回転位置の情報は、ラック１２の前述の部分１２ａに当る照射システム４１の部分の電力を停止又は制限するために使用され得る。低減された照射量は、従って、基材ラック１２の部分１２ａによって受けられてもよく、照射や加熱を意図していない装置の部品を照射し及び加熱する支持部材の周囲を通して基材ラック１２からより少ない照射が散乱され得る。
【００８７】
装置は、照射システム４１の出力を制御するための電力制御装置９７を備えてもよく、電力制御装置は、基材ラックの過剰な加熱を避けるために、基材ラックの幅に沿って照射システム４１の照射出力を調整するようにプログラムされてもよい。
【００８８】
示され説明された特定の実施形態は、本発明及びその最良の形態を例示するものであり、態様及び実施形態の範囲を何ら限定する意図はない。実際、簡潔さのために、従来の製造、関連、調製、及びシステムの他の機能的態様を詳細には説明しない場合がある。更に、様々な図に示される接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係及び／又は物理的結合を表すことを意図する。多くの代替的もしくは追加の機能的関係、もしくは物理的接続が実際のシステムに存在してもよく、及び／又はいくつかの実施形態では存在しなくてもよい。
【００８９】
本明細書に記載された構成及び／又は方法は本質的に例示的であり、これらの特定の実施形態又は実施例は、多くの変形が可能であるため、限定的な意味で考慮されるべきではないことを理解されたい。本明細書に記載の具体的なルーチン又は方法は、任意の数の処理方法のうちの一つ又は複数を表すことができる。したがって、例示された様々な作動は、例示されるシーケンスで、他のシーケンスで実施されてもよく、場合によっては省略されてもよい。
【００９０】
本開示の主題は、本明細書で開示される様々なプロセス、システム、及び構成、並びに他の特徴、機能、動作及び／又は特性の、全ての新規かつ自明でない組み合わせ及び部分的組合せ、並びにその任意の及び全ての均等物を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
2019176147000001.pdf