(57)【要約】  スループットを最適化するためにプロセス加工システムを動作させるための方法およびシステムを記載する。本プロセス加工システムは化学的酸化物除去のために構成され、本プロセス加工システムは、基材を化学処理するように構成された下部チャンバ部分、基材を熱処理するように構成された上部チャンバ部分、および下部チャンバ部分と上部チャンバ部分との間で基材を移動させるように構成された基材昇降アセンブリを有するプロセスチャンバを備える。
2008502134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を処理するためのプロセス加工システムを動作させる方法であって、
化学処理を実行するように構成されたプロセス加工システムに結合された移動システムを用いて、第一の基材を前記プロセス加工システムの下部部分に移動させる工程、
前記移動システムを用いて、前記プロセス加工システムの前記下部部分から、熱処理を実行するように構成された前記プロセス加工システムの上部部分に、前記第一の基材を移動させる工程、および
前記プロセス加工システムおよび前記移動システムから前記第一の基材を取り出す工程
を含む方法。
【請求項２】
前記プロセス加工システムの前記下部部分の中で前記第一の基材をプロセス加工する間、前記移動システムの中の第一の保持ステーションに第二の基材を保管する工程
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プロセス加工システムの前記上部部分の中で前記第一の基材をプロセス加工する間、前記プロセス加工システムの前記下部部分へ前記第二の基材を移動させる工程
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記移動システムの中の第二の保持ステーションに前記第一の基材を保管する間、前記プロセス加工システムの前記下部部分から前記プロセス加工システムの前記上部部分へ前記第二の基材を移動させる工程
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記プロセス加工システムの前記下部部分の中で前記第二の基材をプロセス加工する間、前記移動システムの中の前記第一の保持ステーションに第三の基材を保管する工程
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記プロセス加工システムの前記上部部分の中で前記第二の基材をプロセス加工する間、前記プロセス加工システムの前記下部部分へ前記第三の基材を移動させる工程
をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プロセス加工システムおよび前記移動システムから前記第一の基材を取り出す前記工程は、前記移動システムの中の第二の保管ステーションに前記第一の基材を保管することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記プロセス加工システムの前記下部部分の中に前記第一の基材を移動させる前記工程に続いて、前記第一の基材の上の表面層を変化させるために、前記下部部分の中で前記第一の基材を化学処理する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記プロセス加工システムの前記下部部分から前記上部部分へ前記第一の基材を移動させる前記工程に続いて、前記第一の基材の上の前記化学変化した表面層を除去するために、前記第一の基材を熱処理する工程を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
基材を処理するためのプロセス加工システムを動作させる方法であって、
前記プロセス加工システムに結合された移動システムを用いて、前記プロセス加工システムの下部部分の中に第一の基材を移動させる工程、
前記下部部分の中で前記第一の基材をプロセス加工する工程、
前記下部部分の中で前記第一の基材をプロセス加工する間、前記移動システムの中の第一の保持ステーションへ第二の基材を移動させる工程、
前記移動システムを用いて、前記プロセス加工システムの前記下部部分から上部部分へ前記第一の基材を移動させる工程、
前記第一の基材を前記上部部分の中でプロセス加工する工程、
前記第一の基材を前記上部部分の中でプロセス加工する間、前記下部部分の中に前記第二の基材を移動させる工程、
前記下部部分の中で前記第二の基材をプロセス加工する工程、
前記下部部分の中で前記第二の基材をプロセス加工する間、前記第一の保持ステーションに第三の基材を移動させる工程、
前記下部部分の中で前記第二の基材をプロセス加工する間、前記移動システムの中の第二の保持ステーションへ前記第一の基材を移動させる工程、
前記移動システムを用いて、前記プロセス加工システムの前記下部部分から前記上部部分へ前記第二の基材を移動させる工程、
前記上部部分の中で前記第二の基材をプロセス加工する工程、
前記下部部分の中に前記第三の基材を移動させる工程、
前記下部部分の中で前記第三の基材をプロセス加工する工程、および
前記プロセス加工システムおよび前記移動システムから前記第一の基材を取り出す工程
を含む方法。
【請求項１１】
基材を化学処理し、熱処理するためのシステムであって、
前記基材の上の露出された表面層を化学変化させる下部チャンバ部分と、前記基材の上の前記化学変化した表面層を熱処理する上部チャンバ部分とを備えるプロセスチャンバを有するプロセス加工システム、
前記プロセスチャンバに結合され、前記下部チャンバ部分と前記上部部分との間で前記基材を移動させるように構成された基材昇降アセンブリ、および
前記プロセス加工システムと前記基材昇降アセンブリとに結合され、前記プロセス加工システムの前記上部部分および前記下部部分を通る複数の基材の前記スループットを最適化するように構成されたコントローラ
を含むシステム。
【請求項１２】
前記下部チャンバ部分と前記上部チャンバ部分との少なくとも一方は温度制御される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記下部チャンバ部分は、前記上部チャンバ部分から断熱される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記断熱は断熱プレートを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記断熱プレートは、前記化学処理チャンバと前記熱処理チャンバとの間に熱障壁を提供する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記断熱プレートはテフロン（登録商標）、アルミナ、サファイヤおよび石英の少なくとも一つを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記下部チャンバ部分は前記上部チャンバ部分から真空断熱される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記真空断熱は、前記下部チャンバ部分と前記上部チャンバ部分との間の開口部を開閉するためのゲートバルブを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記下部チャンバ部分は、前記下部チャンバ部分の中に取り付けられ、前記下部チャンバ部分から実質的に断熱されるように構成された温度制御された基材ホルダ、前記下部チャンバ部分に結合されたポンプシステム、および前記下部チャンバ部分に一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注入システムを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記温度制御された基材ホルダは、静電クランプシステム、背面ガス供給システムおよび一つ以上の温度制御素子の少なくとも一つを備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記化学処理チャンバの中の前記温度制御された基材ホルダは一つ以上の温度制御素子を備え、前記一つ以上の温度制御素子は冷却チャネル、加熱チャネル、抵抗加熱素子、放射ランプおよび熱電気デバイスの少なくとも一つを備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ガス注入システムは、少なくとも一つのガス分配貯めを備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ガス注入システムは、一つ以上のガス注入オリフィスを備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
前記一つ以上のプロセスガスは、第一のガスと、前記第一のガスとは別の第二のガスとを含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２５】
前記一つ以上のプロセスガスはＨＦおよびＮＨ３の少なくとも一つを含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２６】
前記一つ以上のプロセスガスは不活性ガスをさらに含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記不活性ガスは希ガスを含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記上部チャンバ部分は、
前記基材の前記温度を上昇させるように構成された加熱アセンブリ、
前記上部チャンバ部分に結合されたポンプシステム、および
前記上部チャンバ部分にパージガスを導入するように構成された窒素パージシステム
を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記加熱アセンブリは放射加熱アセンブリを備える、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記放射加熱アセンブリは放射ランプのアレイを備える、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記パージガスはＮ２を含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記基材昇降アセンブリは、下降位置にあるとき、前記下部チャンバ部分の中の温度制御された基材ホルダの上に前記基材を配置して一つ以上のプロセスガスに接触させ、上昇位置にあるとき、前記上部チャンバ部分の中の加熱アセンブリの近くに前記基材を配置する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記プロセスチャンバは製造システムに結合された、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本ＰＣＴ出願は、２００４年６月４日出願の米国特許非仮出願第１０／８５９，９７５号の関連であり、同号の優先権を主張する。参照によって同号の内容全体を本明細書に組み込む。
【０００２】
本出願は、２００３年１１月１２日出願の「基材を処理するためのプロセス加工システムおよび方法」と題する係属中の米国特許出願第１０／７０５，２０１号、２００３年１１月１２日出願の「基材を化学処理するためのプロセス加工システムおよび方法」と題する係属中の米国特許出願第１０／７０５，２００号、２００３年１１月１２日出願の「基材を熱処理するためのプロセス加工システムおよび方法」と題する係属中の米国特許出願第１０／７０４，９６９号、２００３年１１月１２日出願の「隣り合う複数の温度制御チャンバを断熱するための方法および装置」と題する係属中の米国特許出願第１０／７０５，３９７号、２００４年３月３０日出願の「基材を処理するためのプロセス加工システムおよび方法」と題する係属中の米国特許出願第１０／８１２，３４７号、および２００５年６月４日出願の「基材を処理するためのプロセス加工システムおよび方法」と題する同時係属中の米国特許出願第１０／８６０，１４９号の関連特許である。参照によってそれらすべての出願の内容全体を本明細書に全体として組み込む。
【０００３】
本発明は、基材を処理するためのプロセス加工システムを動作させる方法に関する。より詳しくは、本発明は、基材の化学処理および熱処理のために構成されたプロセス加工システムを動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
半導体プロセス加工時に、（ドライ）プラズマエッチングプロセスを利用して、シリコン基材（基板）の上にパターン形成された微細なラインに沿って、あるいはビアホールまたはコンタクトホールの中にある材料を除去し、あるいはエッチングすることができる。一般に、プラズマエッチングプロセスは、パターン形成された保護層、例えばフォトレジスト層の下にある半導体基材をプロセス加工チャンバの中に配置することを含む。基材をチャンバ内に配置したら、イオン化可能な解離性ガス混合物を予め指定した流量でチャンバ内に導入し、一方、真空ポンプを絞って環境プロセス圧力を実現する。その後、存在するガス化学種のある比率が、誘導型または容量型のどちらかによる高周波（ＲＦ）電力の移動によって、あるいは、例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を用いるマイクロ波電力によって、加熱された電子によってイオン化されると、プラズマが発生する。
【０００５】
さらに、加熱された電子を使用して環境ガス化学種のうちのいくつかの化学種を解離させ、露出された表面のエッチング化学反応に適する反応剤化学種（単数または複数）を発生させる。プラズマが発生すると、基材の選ばれた表面はプラズマによってエッチングされる。プロセスを調節して所望の反応剤の適切な濃度およびイオン密度を含む適切な条件を実現し、基材の選ばれた領域の中にさまざまな構成要素（例えばトレンチ、ビアホール、コンタクトホール、ゲート等）をエッチングする。エッチングを必要とするそのような基材材料は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、低誘電率材料、ポリシリコンおよび窒化シリコンを含む。
【０００６】
一般に、材料プロセス加工においてそのような構成要素をエッチングすることは、マスク層内に形成したパターンを、下にあってそれぞれの構成要素を内部に形成する膜へ転写することを含む。例えば、マスクは、（ネガ型またはポジ型）フォトレジストなどの感光材料、フォトレジストおよび反射防止膜（ＡＲＣ）などの層を含む多層、またはフォトレジストなどの第一の層の中のパターンを下にあるハードマスク層へ転写することによって形成されたハードマスクを含んでもよい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基材を処理するためのシステムおよび方法に関する。本発明は、基材を化学処理および熱処理するためのシステムおよび方法に関する。
【０００８】
一実施態様では、基材を処理するためのプロセス加工システムを動作させる方法であって、プロセス加工システムに結合された移動システムを用いて、化学処理を実行するように構成されたプロセス加工システムの下部部分の中に第一の基材を移動させる工程、移動システムを用いて、プロセス加工システムの下部部分から、熱処理を実行するように構成されたプロセス加工システムの上部部分へ、第一の基材を移動させる工程、およびプロセス加工システムおよび移動システムから第一の基材を取り出す工程を含む方法を説明する。
【０００９】
別の実施態様では、基材を処理するためのプロセス加工システムを動作させる方法であって、プロセス加工システムに結合された移動システムを用いて、プロセス加工システムの下部部分の中に第一の基材を移動させる工程、下部部分の中の第一の基材をプロセス加工する工程、下部部分の中の第一の基材をプロセス加工する工程の間に、第二の基材を移動システムの中の第一の保持ステーションへ移動させる工程、移動システムを用いて、プロセス加工システムの下部部分から上部部分へ第一の基材を移動させる工程、上部部分の中の第一の基材をプロセス加工する工程、上部部分の中の第一の基材をプロセス加工する工程の間に、下部部分の中に第二の基材を移動させる工程、下部部分の中の第二の基材をプロセス加工する工程、下部部分の中の第二の基材をプロセス加工する工程の間に、第一の保持ステーションへ第三の基材を移動させる工程、下部部分の中の第二の基材をプロセス加工する工程の間に、移動システムの中の第二の保持ステーションへ第一の基材を移動させる工程、移動システムを用いて、プロセス加工システムの下部部分から上部部分へ第二の基材を移動させる工程、上部部分の中の第二の基材をプロセス加工する工程、
下部部分の中に第三の基材を移動させる工程、下部部分の中の第三の基材をプロセス加工する工程、およびプロセス加工システムおよび移動システムから第一の基材を取り出す工程を含む方法を説明する。
【００１０】
別の実施態様では、基材を化学処理および熱処理するためのシステムであって、基材の上の露出された表面層を化学変化させる下部チャンバ部分と、基材の上の化学変化した表面層を熱処理する上部チャンバ部分とを備えるプロセスチャンバを有するプロセス加工システム、プロセスチャンバに結合され、下部チャンバ部分と上部部分との間で基材を輸送するように構成された基材昇降アセンブリ、およびプロセス加工システムおよび基材昇降アセンブリに結合され、プロセス加工システムの上部部分および下部部分を通る複数の基材のスループットを最適化するように構成されたコントローラを含むシステムを説明する。
【００１１】
次に、添付の概略図を参照して、例示的に本発明の実施態様を説明する。図中、対応する参照符号は対応する部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
材料プロセス加工方法において、パターンエッチングは、フォトレジストなどの感光性材料の薄い層を基材の上部表面に塗布し、エッチング時にこのパターンを下にある薄膜へ転写するためのマスクを設けるために続いてパターン形成することを含む。一般に、感光性材料のパターン形成は、例えばマイクロリソグラフィーシステムを用いて、レチクル（および関連光学部品）を通して放射源によって感光性材料を露光し、続いて現像溶媒を用いて感光性材料の照射領域（ポジ型フォトレジストの場合）または非照射領域（ネガ型レジストの場合）を除去することを含む。
【００１３】
さらに、薄膜中の構成要素をエッチングするために、多層およびハードマスクを実体化してもよい。例えば、ハードマスクを用いて薄膜中の構成要素をエッチングするとき、薄膜を作るための主エッチング工程の前に、別のエッチング工程を用いて感光層中のマスクパターンをハードマスク層に転写する。ハードマスクは、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または炭素を含むがこれらに限定されないシリコンプロセス加工用のいくつかの材料から選んでもよい。
【００１４】
薄膜中に形成される構成要素サイズを小さくするために、例えば、ハードマスク層の表面化学物質を変化させるためのハードマスク層の露出された表面の化学処理と、変化した表面化学物質を脱着するためのハードマスク層の露出された表面の後処理とを含む二段階プロセスを用いて、ハードマスクを横方向に形成してもよい。
【００１５】
一実施態様によれば、図１Ａおよび１Ｂは、例えばマスク層形成を用いて基材をプロセス加工するためのプロセス加工システム１の平面図および側面図をそれぞれ示す。プロセス加工システム１は、下部チャンバ部分１２と上部チャンバ部分１４とを有する処理システム１０を備える（図１Ｂ参照）。例えば、処理システム１０は、下部チャンバ部分１２で基材の化学処理、上部チャンバ部分１４で基材の熱処理を実行するように構成するとよい。さらに、図１Ａに例を示したように、基材を処理システム１０の中に、および処理システムの中から移動させ、複数要素製造システム４０と基材を交換するために、移動システム３０を処理システム１０と結合してもよい。
【００１６】
処理システム１０および移動システム３０は、例えば、複数要素製造システム４０中のプロセス加工要素を備えてもよい。例えば、複数要素製造システム４０は、エッチングシステム、析出システム、コーティングシステム、パターン形成システム、計測システム等などのデバイスを含むプロセス加工要素へ、および、このプロセス加工要素から基材を移動させることができるようにしてもよい。処理システム中で実行されるプロセスを移動システム３０から断熱するために、断熱アセンブリ５０を利用して各システムを結合してもよい。例えば、断熱アセンブリ５０は、断熱を提供する断熱アセンブリ、および真空断熱を提供するゲートバルブアセンブリの少なくとも一つを備えてもよい。
【００１７】
あるいは、別の実施態様では、図１Ｃは、マスク層形成などのプロセスを用いて基材を加工するためのプロセス加工システム１１を示す。プロセス加工システム１１は、下部チャンバ部分１２と上部チャンバ部分１４とを有する（図１Ｂを参照）一つ以上の処理システム１０を備える。しかし、処理システム１０は移動システム３２に結合されてクラスタツールを構成する。処理システムの中で実行されるプロセスを移動システム３２から断熱するために、断熱アセンブリ５０を利用して各システムを結合してもよい。例えば、断熱アセンブリ５０は、断熱を提供する断熱アセンブリ、および真空断熱を提供するゲートバルブアセンブリの少なくとも一つを備えてもよい。
【００１８】
次に、図２Ａおよび２Ｂを参照して、基材の化学処理および熱処理を実行するためのプロセス加工システム１００を示す。プロセス加工システム１００は、基材１３５を化学処理空間１０６の中で化学処理するための下部チャンバ部分１０４と、基材１３５を熱処理空間１１０の中で熱処理するための上部チャンバ部分１０８とを有するプロセスチャンバ１０２を備える。下部チャンバ部分１０４を温度制御してもよく、上部チャンバ部分１０８を温度制御してもよい。断熱アセンブリ１１２を用いて下部チャンバ部分１０４と上部チャンバ部分１０８とを互いに断熱してもよい。さらに、ゲートバルブ１７０およびバルブ駆動システム１７２（図２Ａに示してある）など、オプションの真空断熱アセンブリを用いて下部チャンバ部分１０４と上部チャンバ部分１０８とを互いに真空断熱してもよい。
【００１９】
次に、図２Ａを参照すると、下部チャンバ部分１０４は基材１３５を支持するように構成された基材ホルダ１３０を備える。基材ホルダ１３０は、基材１３５の温度を加熱し、冷却し、または制御するように構成してもよい。基材ホルダ１３０に結合され、並進ドライブシステム１４２を用いて基材１３５を基材ホルダ１３０の上部表面から上下させるように、基材昇降アセンブリ１４０が構成される。さらに、下部チャンバ部分１０４は、基材１３５を化学処理するために下部チャンバ部分１０４の中の化学処理空間１０６に一種類以上のプロセスガスを導入するためのガス注入システム１２０と、下部チャンバ部分１０４を排気するためのポンプシステム１２５とをさらに備える。
【００２０】
図２Ａをさらに参照すると、上部チャンバ部分１０８は、下記でより詳しく考察する放射加熱アセンブリなど、基材１３５の温度を上昇させるための加熱アセンブリ１６０を備える。さらに、上部チャンバ部分１０８は、上部チャンバ部分１０８の中の熱処理空間１１０にパージガスを導入するためのガスパージシステム１５０と、上部チャンバ部分１０８を排気するためのポンプシステム１５５とをさらに備える。
【００２１】
さらに、図２Ａおよび２Ｂに示すように、プロセス加工システム１００は、プロセス加工システムに結合され、プロセス加工システムを制御するように構成されたコントローラ１８０をさらに備える。
【００２２】
さらに、プロセス加工システム１００は、移動用開口部（図示せず）をさらに備え、この開口部を通して基材を移動させるとよい。プロセス加工時に、例えばプロセス加工システムと、移動システムなどの他のシステムとの間の汚染を防ぐために、ゲートバルブアセンブリを用いて移動開口部を密閉するとよい。例えば、図には示していないが、プロセスチャンバ１０２の下部チャンバ部分１０４の中に移動用開口部を形成するとよい。
【００２３】
上記で説明したように、例えばフィルム層の表面化学物質を変化させるためのフィルム層の露出された表面の化学処理と、変化した表面化学物質を脱着するためのフィルム層の露出された表面の熱処理とを含む二段階プロセスを用いて、基材１３５の上にフィルム層を形成するするとよい。図１Ａに例を示したように、基材昇降アセンブリ１４０をその化学処理位置まで下降させるとよい。その位置で、基材１３５を基材ホルダ１３０の上部表面に結合する。この時間の間、下部チャンバ部分１０４を断熱アセンブリ１１２によって上部チャンバ部分１０８から断熱し、オプションとして、ゲートバルブ１７０によって上部チャンバ部分１０８から真空断熱してもよい。基材１３５を化学処理するために、ガス注入システム１２０を用いて一種類以上のプロセスガスを導入してもよく、ポンプシステム１２５を用いて下部チャンバ部分１０４を排気してもよい。化学処理プロセスが完了したら、基材昇降アセンブリ１４０を図２Ｂに示すようにその熱処理位置に上昇させるとよい。その位置で、基材昇降アセンブリは基材リップ１４４を用いて基材１３５を固定し、下部チャンバ部分１０４から上部チャンバ部分１０８へ基材１３５を上昇させ、チャンバリップ１４６によって下部チャンバ部分１０４を上部チャンバ部分１０８から断熱する。
【００２４】
図２Ａおよび図２Ｂに例を示すように、下部チャンバ部分１０４は、基材１３５を熱制御し、プロセス加工するいくつかの操作機能を提供するように構成された基材ホルダ１３０を備える。基材ホルダ１３０は、基材１３５を基材ホルダ１３０に電気的に（または機械的に）固定するために、静電クランプシステム（または機械クランプシステム）を備えるとよい。さらに、基材ホルダ１３０は、例えば、基材ホルダ１３０から熱を吸収し、熱交換器システム（図示せず）に熱を放出するか、あるいは加熱するときに熱交換器システムから熱を吸収する再循環冷却剤流を有する冷却システムをさらに備えてもよい。
【００２５】
さらに、例えば、背面ガスシステムによって基材１３５の背面に伝熱ガスを供給して、基材１３５と基材ホルダ１３０との間のガスギャップ熱伝導率を改善してもよい。例えば、基材１３５の背面に供給される伝熱ガスは、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトン、プロセスガスなどの不活性ガス、あるいは酸素、窒素または水素などの他のガスを含んでもよい。高温または低温で基材の温度制御が必要なとき、そのようなシステムを利用してもよい。例えば、背面ガスシステムは、二ゾーン（中心−端）システムなどの複数ゾーンガス分配システムを含んでもよく、その場合、基材１３５の中心と端との間で背面ガスギャップ圧力を独立に変化させてもよい。その他の実施態様では、基材ホルダ１３０ならびにプロセスチャンバ１０２の下部チャンバ部分１０４のチャンバ壁の中の抵抗加熱素子または熱電加熱器／冷却器などの加熱／冷却素子を備えてもよい。
【００２６】
例えば、図３は、上記で特定された機能のいくつかを実行するための温度制御された基材ホルダ２００を示す。基材ホルダ２００は、プロセスチャンバ１０２の下部チャンバ部分１０４の下部壁に結合されたチャンバ合わせ構成部品２１０、チャンバ合わせ構成部品２１０に結合された断熱構成部品２１２、および断熱構成部品２１２に結合された温度制御構成部品２１４を備える。チャンバ合わせ構成部品および温度制御構成部品２１０、２１４は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル等などの電気および熱を伝導する材料から製造するとよい。断熱構成部品２１２は、例えば、石英、アルミナ、テフロン（登録商標）等などの比較的低い熱伝導率を有する耐熱性材料から製造するとよい。
【００２７】
温度制御構成部品２１４は、冷却チャネル、加熱チャネル、抵抗加熱素子または熱電素子などの温度制御素子を備えるとよい。例えば、図３に例を示したように、温度制御構成部品２１４は冷却剤入口２２２および冷却剤出口２２４を有する冷却チャネル２２０を備える。冷却剤チャネル２２０は、温度制御構成部品２１４の伝熱−対流冷却を提供するために、例えば、水、フルオルイナート（Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ）、ガルデン（Ｇａｌｄｅｎ）ＨＴ−１３５等などの冷却剤のある流量を可能にする温度制御構成部品２１４内のらせん形通路であってもよい。あるいは、冷却剤チャネル２２０を二つ以上の冷却剤ゾーンに区分し、各ゾーンを独立に制御してもよい。
【００２８】
さらに、温度制御構成部品２１４は、それぞれの素子を通る電流の流れの方向に依存して基材を加熱または冷却することができる熱電素子のアレイを備えてもよい。熱電素子の一例は、アドバンストサーモエレクトリック（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）が市販しているＳＴ−１２７−１．４−８．５Ｍ型のもの（４０ｍｍ×４０ｍｍ×３．４ｍｍ、最大伝熱出力７２Ｗの熱電デバイス）である。
【００２９】
さらに、基材ホルダ２００は、セラミック層２３０、その中に埋め込まれたクランプ電極２３２、および電気的結線２３６を用いてクランプ電極２３２に結合された高電圧（ＨＶ）直流電圧電源２３４を含む静電クランプ（ＥＳＣ）２２８をさらに備えてもよい。ＥＳＣ２２８は、例えば単極性であってもよく、あるいは双極性であってもよい。そのようなクランプの設計および実体化は、静電クランプシステムの当業者には公知である。
【００３０】
さらに、基材ホルダ２００は、少なくとも一つのガス供給ライン２４２と、複数のオリフィスおよびチャンネルの少なくとも一つとを通して、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトン、プロセスガスを含むがこれらに限定されない不活性ガス、あるいは酸素、窒素または水素を含む他のガスなどの伝熱ガスを、基材１３５の背面に供給するための背面ガス供給システム２４０をさらに備えてもよい。背面ガス供給システム２４０は、例えば二ゾーン（中心−端）システムなどの複数ゾーン供給システムであってもよく、背面圧力は半径方向に中心から端へ変化させてもよい。
【００３１】
温度制御構成部品２１４と下にある合わせ構成部品２１０との間に追加の断熱を提供するために、断熱構成部品２１２は断熱ギャップ２５０をさらに備えてもよい。断熱ギャップ２５０の熱伝導率を変化させるために、ポンプシステム（図示せず）または真空ポンプシステム２５０の一部としての真空ラインを用いて、および／またはガス供給源（図示せず）に結合して断熱ギャップ２５０を排気してもよい。ガス供給は、例えば、伝熱ガスを基材１３５の背面に結合させるために利用される背面ガス供給３４０であってもよい。
【００３２】
合わせ構成部品２１０は、プロセス加工システム中の基材ホルダ２００および移動平面の上部表面へ、から、基材１３５を垂直に並進させるために三つ以上のリフトピン２６２を昇降させることができるリフトピンアセンブリ２６０をさらに備えてもよい。
【００３３】
各構成部品２１０、２１２および２１４は、一つの構成部品を別の構成部品に固定し、基材ホルダ２００を下部チャンバ部分１０４に固定するために、固定装置（ボルトおよびねじ穴などの）をさらに備える。さらに、各構成部品２１０、２１２および２１４は、上記で説明したユーティリティのそれぞれの構成部品への通過を容易にし、必要な場合にはエラストマとされたＯリングなどの真空シールを利用してプロセス加工システムの真空一体性を維持する。
【００３４】
熱電対（例えばＫ型熱電対やＰｔセンサ等）などの温度検出デバイス２４４を用いて、温度制御された基材ホルダ２００の温度を監視してもよい。さらに、コントローラは、基材ホルダ２００の温度を制御するために化学処理プロセスへのフィードバックとして温度測定値を利用してもよい。例えば、基材ホルダ２００の温度および／または基材１３５の温度の変化に影響を及ぼすために、流体流量、流体温度、伝熱ガス種類、伝熱ガス圧力、クランプ力、抵抗加熱素子電流または電圧、および熱電素子電流または極性等の少なくとも一つを調節してもよい。
【００３５】
図２Ａおよび２Ｂを再び参照すると、下部チャンバ部分１０４はガス注入システム１２０を備える。ガス注入システム１２０は、一つ以上のガス注入オリフィス、一つ以上のガス注入オリフィスへプロセスガスを供給するための一つ以上のガス貯めおよびガス供給システムを備えてもよい。例えば、ガス注入システム１２０は、一つ以上のガスを含むプロセスガスを供給するように構成するとよい。例えば、プロセスガスは、ＮＨ３、ＨＦ、Ｈ２、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ａｒ、Ｈｅ等を含むがこれらに限定されないさまざまなガスを含んでもよい。
【００３６】
図２Ａおよび２Ｂを再び参照すると、下部チャンバ部分１０４は、高温に維持される温度制御された壁を備えてもよい。例えば、壁加熱素子を下部壁体温度調節装置１９０に結合してもよく、壁加熱素子を下部チャンバ部分１０４に結合するように構成してもよい。加熱素子は、例えば、タングステンフィラメント、ニッケル−クロム合金フィラメント、アルミニウム−鉄合金フィラメント、窒化アルミニウムフィラメント等などの抵抗加熱素子を備えてもよい。抵抗加熱素子を製造する市販材料の例は、コネティカット州ベセル（Ｂｅｔｈｅｌ，ＣＴ）のカンソール社（Ｋａｎｔｈａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が製造する金属合金の登録商標名であるカンソール（Ｋａｎｔｈａｌ）、ナイクロソール（Ｎｉｋｒｏｔｈａｌ）およびアクロソール（Ａｋｒｏｔｈａｌ）を含む。カンソールの系統はフェライト合金（ＦｅＣｒＡｌ）を含み、ナイクロソールの系統はオーステナイト合金（ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ）を含む。
【００３７】
電流がフィラメントを通って流れると、電力は熱として消費される。従って、下部壁温度調節装置１９０は、例えば、制御可能な直流電源を備えるとよい。例えば、壁加熱素子は、ワットロウ（Ｗａｔｌｏｗ）（６０５１０  イリノイ州バタビア（Ｂａｔａｖｉａ，ＩＬ，６０５１０）、キングスランドドライブ（Ｋｉｎｇｓｔｏｎ  Ｄｒ．）１３１０）から市販されているファイアロッド（Ｆｉｒｅｒｏｄ）カートリッジヒータの少なくとも一つを備えてもよい。下部チャンバ部分の中で、冷却素子を使用してもよい。熱電対（例えばＫ型熱電対やＰｔセンサ等）などの温度検出デバイスを用いて下部チャンバ部分１０４の温度を監視してもよい。さらに、コントローラは、下部チャンバ部分１０４の温度を制御するために、下部壁温度調節装置１９０へのフィードバックとして温度測定値を利用してもよい。
【００３８】
さらに、図２Ａおよび２Ｂを参照すると、下部チャンバ部分１０４のガス注入システム１２０は、任意の選択温度に維持することができる温度制御ガス分配システムをさらに備えてもよい。例えば、ガス分配加熱素子をガス分配システム温度調節装置１９２に結合してもよく、ガス分配加熱素子をガス分配システム１２０に結合するように構成してもよい。加熱素子は、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、窒化アルミニウム等などの抵抗加熱素子を備えてもよい。抵抗加熱素子を製造する市販材料の例は、コネティカット州ベセルのカンソール社が製造する金属合金の登録商標名であるカンソール、ナイクロソールおよびアクロソールを含む。カンソールの系統はフェライト合金（ＦｅＣｒＡｌ）を含み、ナイクロソールの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通って流れるとき、電力は熱として消費される。従って、ガス分配システム温度調節装置１９２は、例えば、制御可能な直流電源装置を備えるとよい。例えば、ガス分配加熱素子は、約１４００Ｗ（または電力密度約５Ｗ／ｉｎ２）の能力があるシリコンゴムヒータ（厚さ約１ｍｍ）を備えてもよい。熱電対（例えばＫ型熱電対やＰｔセンサ等）などの温度検出デバイスを用いてガス分配システム１２０の温度を監視してもよい。さらに、コントローラは、ガス分配システム１２０の温度を制御するために、ガス分配システム温度調節装置１９２へのフィードバックとして温度測定値を利用してもよい。あるいは、または、さらに、これらの実施態様の任意のものにおいて冷却素子を使用してよい。
【００３９】
さらに、図２Ａおよび２Ｂを参照すると、プロセス加工システム１００は加熱アセンブリ１６０を備える。加熱アセンブリ１６０は上部チャンバ部分１０８に結合され、図２Ｂに示したように、持ち上げられた位置（熱処理位置）にある基材１３５を加熱するように構成される。既に説明したように、加熱アセンブリ１６０は放射加熱アセンブリを備えてもよく、より詳しくは、放射ランプのアレイを備えてもよい。例えば、ランプのアレイは、タングステン−ハロゲンランプのアレイを備えてもよい。放射ランプのアレイは、電源を入れると変化した表面化学種を脱着するのに十分な点（例えば約１００〜約１５０℃）まで基材１３５の温度を上昇させることができる。
【００４０】
さらに、図２Ａおよび２Ｂを再び参照すると、上部チャンバ部分１０８はガスパージシステム１５０を備える。ガスパージシステム１５０は、一つ以上のガス注入オリフィス、一つ以上のガス注入オリフィスへパージガスを供給するための一つ以上のガス注入だめおよびガス供給システムを備えてもよい。例えば、ガスパージシステム１５０は、一つ以上のガスを含むパージガスを供給するように構成してもよい。パージガスは、例えば、Ｎ２または希ガス（すなわちＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ）を含んでもよい。さらに、ガスパージシステムを温度制御してもよい。
【００４１】
さらに、図２Ａおよび２Ｂを再び参照すると、上部チャンバ部分１０８は高温に維持される温度制御された壁を備えてもよい。例えば、壁加熱素子を上部壁温度調節装置１９４に結合してもよく、壁加熱素子を上部チャンバ部分１０８に結合するように構成してもよい。加熱素子は、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、窒化アルミニウム等などの抵抗加熱素子を備えてもよい。抵抗加熱素子を製造する市販材料の例は、コネティカット州ベセルのカンソール社が製造する金属合金の登録商標名であるカンソール、ナイクロソールおよびアクロソールを含む。カンソールの系統はフェライト合金（ＦｅＣｒＡｌ）を含み、ナイクロソールの系統はオーステナイト合金（ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ）を含む。
【００４２】
電流がフィラメントを通って流れるとき電力は熱として消費される。従って、上部壁温度調節装置１９４は、例えば、制御可能な直流電源を備えるとよい。例えば、壁加熱素子は、ワットロウ（６０５１０  イリノイ州バタビア、キングスランドドライブ１３１０）から市販されているファイアロッドカートリッジヒータの少なくとも一つを備えてもよい。下部チャンバ部分の中で、冷却素子を使用してもよい。熱電対（例えばＫ型熱電対やＰｔセンサ等）などの温度検出デバイスを用いて上部チャンバ部分１０８の温度を監視してもよい。さらに、コントローラは、上部チャンバ部分１０８の温度を制御するために、上部壁温度調節装置１９４へのフィードバックとして温度測定値を利用してもよい。
【００４３】
さらに図２Ａおよび２Ｂを参照すると、例えば、ポンプシステム１２５および１５５は、１秒あたり最大約５０００リットル（およびそれ以上）の排気速度の能力があるターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）およびチャンバ圧力を絞るためのゲートバルブを備えてもよい。通常の真空プロセス加工デバイスでは、一般に、１秒あたり約１０００〜約３０００リットルのＴＭＰが使用される。ＴＭＰは、通常、約５０ｍＴｏｒｒより低い低圧プロセス加工に有用である。これより高い圧力（すなわち、約１００ｍＴｏｒｒより高い）プロセス加工の場合、機械式ブースタポンプおよび乾式荒引きポンプを用いるとよい。さらに、チャンバ圧力を監視するためのデバイス（図に示していない）をプロセスチャンバ１０２に結合してもよい。圧力測定デバイスは、例えば、ＭＫＳインスツルメンツ社（マサチューセッツ州アンドーバー（Ａｎｄｏｖｅｒ，ＭＡ））（ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ）から市販されている６２８Ｂ型バラトロン（Ｂａｒａｔｒｏｎ）絶対圧式キャパシタンスマノメータであってもよい。
【００４４】
図２Ａおよび２Ｂを再び参照すると、プロセス加工システム１００は、マイクロプロセッサ、メモリ、およびディジタルＩ／Ｏポートを有するコントローラ１８０を備える。ディジタルＩ／Ｏポートは、プロセス加工システム１００への入力を伝達および作動させるとともに、温度および圧力検出デバイスなどのプロセス加工システム１００からの出力を監視するのに十分な制御電圧を発生することができる。
【００４５】
さらに、コントローラ１８０は、基材ホルダ１３０、並進駆動システム１４２、ガス注入システム１２０、ポンプシステム１２５、オプションの（ゲート）バルブ駆動システム１７２、下部壁温度制御装置１９０、ガス分配システム温度調節装置１９２、上部壁温度制御装置１９４、ガスパージシステム１５０、ポンプシステム１５５および加熱アセンブリ１６０と結合してもよく、情報を交換してもよい。例えば、プロセス処方に従って、メモリ中に記憶されたプログラムを利用してプロセス加工システム１００の前述の構成部品への入力を作動させてもよい。コントローラ１８０の一例は、テキサス州オースチン（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）のデル社（Ｄｅｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から市販されているデルプレシジョン（ＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ）ワークステーション６１０ＴＭである。
【００４６】
コントローラ１８０は、プロセス加工システム１００の一部としてもよく、あるいは別個のものとしてもよい。例えば、コントローラ１９０は、直接接続、イントラネットおよびインターネットの少なくとも一つを用いてプロセス加工システム１００とデータを交換してもよい。コントローラ１８０は、例えば、客先サイト（すなわちデバイスメーカー等）でイントラネットに接続してもよく、あるいは、例えば、ベンダーサイト（すなわち装置メーカー）でイントラネットに接続してもよい。さらに、コントローラ１８０は、例えばインターネットに接続してもよい。さらに、別のコンピュータ（すなわちコントローラ、サーバ等）が、例えば、直接接続、イントラネット、インターネットまたはそれらの組み合わせの少なくとも一つを介してコントローラ１８０にアクセスしてデータを交換してもよい。
【００４７】
さらに、下部チャンバ部分１０４および上部チャンバ部分１０８を備える構成部品の一つ以上の表面を保護障壁で被覆してもよい。保護障壁は、カプトン、テフロン（登録商標）、表面陽極酸化、アルミナ、イットリア等などのセラミックスプレイコーティング、プラズマ電解酸化等の少なくとも一つを含んでもよい。
【００４８】
次に、図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃを参照すると、別の実施態様によって基材の化学処理および熱処理を実行するためのプロセス加工システム３００を示す。プロセス加工システム３００は、化学処理空間３０６中で基材３３５を化学処理するための下部チャンバ部分３０４と、熱処理空間３１０中で基材３３６を熱処理するための上部チャンバ部分３０８とを有するプロセスチャンバ３０２を備える。下部チャンバ部分３０４を温度制御してもよく、上部チャンバ部分３０８を温度制御してもよい。断熱アセンブリ３１２を用いて下部チャンバ部分３０４と上部チャンバ部分３０８とを互いに断熱してもよい。断熱アセンブリ３１２は、並進駆動アセンブリ３１４を用いて垂直上方向および下方向に並進するように構成される。断熱アセンブリ３１２は、基材３３６を支持するための支持要素３１６をさらに備える。
【００４９】
次に、図４Ａを参照すると、下部チャンバ部分３０４は、基材３３５を支持するように構成された基材ホルダ３３０を備える。基材ホルダ３３０は、基材３３５の温度を加熱し、冷却し、または制御するように構成してもよい。基材ホルダ３３０に結合された基材リフトピンアセンブリ３４０（図４Ｃ参照）は、並進駆動システム３４２を用いて基材３３５を基材ホルダ３３０の上部表面から昇降させるように構成される。さらに、下部チャンバ部分３０４は、基材３３５を化学的に処理するために下部チャンバ部分３０４中の化学処理空間３０６に一つ以上のプロセスガスを導入するためのガス注入システム３２０と、下部チャンバ部分３０４を排気するためのポンプシステム３２５とをさらに備える。
【００５０】
さらに図４Ａを参照すると、上部チャンバ部分３０８は、基材３３６の温度を上昇させるための加熱アセンブリ３６０と放射加熱アセンブリなどの熱ウィンドウ３６２とを備える。さらに、上部チャンバ部分３０８は、上部チャンバ部分３０８中の熱処理空間３１０にパージガスを導入するためのガスパージシステム３５０と、上部チャンバ部分３０８を排気するためのポンプシステム３５５とをさらに備える。
【００５１】
さらに、図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに示すように、プロセス加工システム３００はコントローラ３８０をさらに備える。コントローラ３８０はプロセス加工システムに結合され、プロセス加工システムを制御するように構成される。コントローラは、上記で説明したものと類似であってもよい。
【００５２】
さらに、プロセス加工システム３００は移動用開口部３９０をさらに備える。ゲートバルブアセンブリ３９２が開いているとき、基材移動アセンブリ３９６によって移動用開口部３９０を通して基材を移動させることができる。プロセス加工時に、例えば、プロセス加工システムと移動システムなどの他のシステムとの間の汚染を防ぐために、ゲートバルブアセンブリを用いて移動用開口部３９０を密閉する。
【００５３】
図４Ａおよび４Ｂに示すように、断熱アセンブリ３１２は、基材３３６を移動平面（図４Ｂ）で受け取り、基材３３６を加熱アセンブリ３６０の近くに配置するために基材３３６を垂直上方へ移動させ、プロセスチャンバ３０２の上部部分３０８を密閉するように構成される。図４Ａおよび４Ｃに示すように、基材リフトピンアセンブリ３４０は、基材３３５を移動平面で受け取り、基材３３５を基材ホルダ３３０の上に配置するために基材３３５を垂直下方に移動させるように構成される。
【００５４】
上記で説明したように、例えば、フィルム層の表面化学種を変化させるためのフィルム層の露出された表面の化学処理と、変化した表面化学種を脱着するためのフィルム層の露出された表面の熱処理とを含む二段階プロセスを用いて基材３３５の上にフィルム層を形成してもよい。図４Ｃに例を示すように、基材リフトピンアセンブリ３４０は、基材３３５を受け取り、基材ホルダ３３０に（その化学処理位置に）下降させて、基材３３５を基材ホルダ３３０の上部表面に結合することができる。この時間の間に、下部チャンバ部分３０４を上部チャンバ部分３０８から断熱する。ガス注入システム３２０を用いて、基材３３５を化学的に処理するために一つ以上のプロセスガスを導入してもよく、ポンプシステム３２５を用いて下部チャンバ部分３０４を排気してもよい。化学処理プロセスが完了したら、基材昇降アセンブリ３４０を移動平面に上昇させ、上部チャンバ部分３０８の中の後続のプロセス加工のために基材３３５を取り出すことができる。図４Ｂに例を示すように、断熱アセンブリ３１２が基材３３６を受け取り、熱処理位置に上昇させてもよい。その場合、基材３３６を加熱アセンブリ３６０の近くに移動させ、例えば、ガスパージシステム３５０およびポンプシステム３５５によって供給される不活性雰囲気中で熱処理する。
【００５５】
図５は、下部チャンバ部分１０４と上部チャンバ部分１０８とを備えるプロセス加工システム１００を動作させる方法を示す。この方法の例を、４１０で開始されるフローチャート４００として示す。作業４１０では、基材移動システムを用いて基材を下部チャンバ部分１０４へ移動させる。基材ホルダ中に収納されているリフトピンが基材を受け取り、基材を基材ホルダに下降させる。その後、静電クランプシステムなどのクランプシステムを用いて基材を基材ホルダに固定し、伝熱ガスを基材の背面に供給する。さらに、例えば、オプションのゲートバルブを利用して下部チャンバ部分１０４と上部チャンバ部分１０８との間に真空断熱を提供するとよい。
【００５６】
作業４２０では、基材の化学処理のための一つ以上の化学処理パラメータを設定する。例えば、一つ以上の化学処理パラメータとは、化学処理プロセス加工圧力、化学処理壁面温度、化学処理基材ホルダ温度、化学処理基材温度、化学処理ガス分配システム温度および化学処理ガス流量の少なくとも一つを含む。
【００５７】
例えば、以下のプロセスの一つ以上を実行するとよい。１）下部壁温度制御装置と第一の温度検出デバイスとに結合されたコントローラを利用して、化学処理チャンバのための化学処理チャンバ温度を設定し、２）ガス注入システム温度制御装置と第二の温度検出デバイスとに結合されたコントローラを利用して、化学処理チャンバのための化学処理ガス分配システム温度を設定し、３）少なくとも一つの温度制御素子と第三の温度検出デバイスとに結合されたコントローラを利用して、化学処理基材ホルダ温度を設定し、４）温度制御素子、背面ガス供給システムおよびクランプシステムの少なくとも一つと、基材ホルダ中の第四の温度検出デバイスと結合されたコントローラを利用して、化学処理基材温度を設定し、５）真空ポンプシステム、ガス分配システムおよび圧力検出デバイスの少なくとも一つに結合されたコントローラを利用して、化学処理チャンバ内のプロセス加工圧力を設定し、および／または、６）ガス分配システム中の一つ以上のマスフローコントローラに結合されたコントローラによって、一つ以上のプロセスガスの質量流量を設定する。
【００５８】
作業４３０では、作業４２０で設定した条件で基材を第一の時間の間化学処理する。第一の時間は、例えば約１０〜約４８０秒の範囲にあるとよい。
【００５９】
作業４４０では、基材昇降アセンブリによって基材を下部チャンバ部分１０４から上部チャンバ部分１０８へ移動させる。例えば、基材昇降アセンブリは、図２Ａおよび２Ｂ、あるいは図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに示したようであるとよく、基材リフトピンアセンブリ、基材移動アセンブリおよび断熱アセンブリの組み合わせによる動作を含む。
【００６０】
作業４５０では、基材の熱処理のための熱プロセス加工パラメータを設定する。例えば、一つ以上の熱プロセス加工パラメータは、熱処理壁温度、熱処理上部アセンブリ温度、熱処理基材温度、熱処理基材ホルダ温度、熱処理基材温度および熱処理プロセス加工圧力の少なくとも一つを含む。
【００６１】
例えば、以下のプロセスの一つ以上を実行するとよい。１）熱処理チャンバ中の熱壁温度制御装置および第一の温度検出デバイスに結合されたコントローラを利用して熱処理壁温度を設定し、２）上部アセンブリ中の上部アセンブリ温度制御装置および第二の温度検出デバイスに結合されたコントローラを利用して熱処理上部アセンブリ温度を設定し、３）加熱された基材ホルダ中の基材ホルダ温度制御装置および第三の温度検出デバイスに結合されたコントローラを利用して熱処理基材ホルダ温度を設定し、４）加熱された基材ホルダ中の基材ホルダ温度制御装置および第四の温度検出デバイスに結合され、基材に結合されたコントローラを利用して熱処理基材温度を設定し、および／または、５）真空ポンプシステム、ガス分配システムおよび圧力検出デバイスに結合されたコントローラを利用して熱処理チャンバ内のプロセス加工圧力を設定する。
【００６２】
作業４６０では、作業４５０で設定した条件下で第二の時間の間基材を熱処理する。第二の時間は、例えば約１０〜約４８０秒の範囲にあるとよい。
【００６３】
一例では、プロセス加工システム１００は、図２Ａおよび２Ｂ、または図４Ａおよび４Ｂに示したように酸化物ハードマスクを形成するための化学的酸化物除去システムであってもよい。プロセス加工システム１００、３００は、基材の上の酸化物表面層などの露出された表面層を化学処理し、それによって、露出された表面の上のプロセス化学物質の吸着が表面層の化学的変化に影響を及ぼすための下部チャンバ部分１０４、３０４を備える。さらに、プロセス加工システム１００、３００は、基材を熱処理し、それによって、基材の上の化学変化した露出された表面層を脱着させる（または蒸発させる）ために基材温度を高くするための上部チャンバ部分１０８、３０８を備える。
【００６４】
下部チャンバ部分１０４、３０４中の化学処理空間１０６、３０６（図２Ａまたは４Ａ参照）を排気し、ＨＦおよびＮＨ３を含むプロセスガスを導入する。あるいは、プロセスガスはキャリアガスをさらに含んでもよい。キャリアガスは、例えば、アルゴン、キセノン、ヘリウム等などの不活性ガスを含んでもよい。プロセス加工圧力は、約１〜約１０００ｍＴｏｒｒの範囲にあるとよく、例えば、通常、約２〜約２５ｍＴｏｒｒの範囲にあるとよい。プロセスガス流量は、各化学種について約１〜約２０００ｓｃｃｍの範囲にあるとよく、例えば、通常、約１０〜約１００ｓｃｃｍの範囲にあるとよい。
【００６５】
さらに、下部チャンバ部分１０４、３０４は約１０〜約２００℃の範囲の温度に加熱してもよく、例えば、温度は通常約３５〜約５５℃であるとよい。さらに、ガス注入システムは約１０〜約２００℃の範囲の温度に加熱するとよく、例えば、温度は通常約４０〜約６０℃であるとよい。基材は、約１０〜約５０℃の範囲の温度に保持するとよく、例えば、基材温度は通常約２５〜約３０℃にするとよい。
【００６６】
上部チャンバ部分１０８、３０８の中の熱処理空間１１０、３１０（図２Ｂまたは４Ｂ参照）を排気し、Ｎ２を含むパージガスを導入する。プロセス加工圧力は、約１〜約１０００ｍＴｏｒｒの範囲にあるとよく、例えば、通常約２〜約２５ｍＴｏｒｒの範囲にあるとよい。パージガス流量は、各化学種について約１〜約２０００ｓｃｃｍの範囲にあるとよく、例えば、通常約１０〜約１００ｓｃｃｍの範囲にあるとよい。
【００６７】
上部チャンバ部分１０８、３０８の中の壁は、約２０〜約２００℃の範囲の温度に加熱するとよく、例えば、温度は通常約７５〜約１００℃にするとよい。さらに、ガスパージシステムは、約２０〜約２００℃の範囲の温度に加熱するとよく、例えば、温度は通常約７５〜約１００℃にするとよい。基材は、約１００℃高い約１００〜約２００℃の範囲の温度に加熱するとよく、例えば、温度は通常約１００〜約１５０℃にするとよい。
【００６８】
上記で説明したように、図２Ａおよび２Ｂ、ならびに図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに例を示したプロセス加工システムは、ハードマスク層の表面化学物質を変化させるためのハードマスク層の露出された表面の化学処理と、それに続く、変化した表面化学物質を脱着させるためのハードマスク層の露出された表面の後処理とを含む二段階プロセスを用いてハードマスクの形成を容易にするように構成してもよい。図２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに示したように、基材の化学処理はプロセス加工システムの下部部分の中で実行するとよく、一方、基材の熱処理はプロセス加工システムの上部部分の中で実行するとよい。
【００６９】
二段階形成プロセスの逐次的性格、ならびにそれぞれの処理時間の差異に一部起因して、基材のスループットを犠牲にすることがある。例えば、単一基材の総処理時間は、約２００秒間の化学処理（基材を化学処理チャンバの中に装填し、チャンバを排気し、チャンバをパージし、基材を化学処理することを含む）と、約１００秒間の熱処理（基材を熱処理チャンバの中に装填し、チャンバを排気し、チャンバをパージし、基材を熱処理することを含む）と、約６０秒間の移動システム中の基材移動（基材を取り込み、移動システムをパージし、移動システムを排気することを含む）を含むことがある。従って、上記で示した諸例では、シーケンス中の総時間を基材あたり３６０秒とし、一時間当たり１０枚の基材のスループットとすることができる。
【００７０】
そのようなプロセス加工の効率の低さを克服するために、本発明の実施態様は、基材ロット中の隣り合う基材の間の化学処理時間と熱処理時間とを重複させ、移動システム中の複数の基材移動の動きを熱処理とともに実行するようにする。化学処理が律速プロセスなので、こうすれば、化学処理チャンバ中にいつでも確実に基材がある。この実施態様は、プロセス加工システムと移動システムとを効率的に利用し、ほとんど２倍のスループットの改善を実現することができる。
【００７１】
図４Ａを再び参照すると、移動チャンバ５０２と、プロセス加工システム３００の下部部分３０４およびプロセス加工システム３００の上部部分３０８へ、および、この上部部分３０８から基材３３５、３３６を移動するように構成された基材移動アセンブリ３９６とを含む移動システム５００を示す。さらに、移動システム５００は、移動システム５００に結合され、第一の基材５１２を保持するように構成された第一の保持ステーション５１０と、移動システムに結合され、第二の基材５２２を保持するように構成された第二の保持ステーション５２０とを備える。
【００７２】
次に、図６を参照すると、基材を化学処理し、熱処理するためのプロセス加工システムを動作させる方法を示す。プロセス加工システムは、図２Ａおよび２Ｂに示されるシステムまたは図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに示されるシステムであるとよい。この方法は、第一の基材を化学処理のためにプロセス加工システムの下部部分の中に移動させる作業６１０によって開始されるフローチャート６００を含む。作業６２０では、第一の基材を下部部分の中でプロセス加工する間に、第二の基材を移動システムに導入し、移動システムの中の第一の保持ステーションに保管する。
【００７３】
第一の基材の化学プロセス加工が終了したら、作業６３０で、第一の基材を下部部分から熱処理のために上部部分へ移動させる。作業６４０で、第二の基材を化学処理のために下部部分に移動させる。
【００７４】
第二の基材を下部部分の中でプロセス加工する間に、作業６５０で、第三の基材を移動システムに導入し、移動システムの中の第一の保持ステーションに保管する。作業６６０で、第二の基材を下部部分の中でプロセス加工する間に、熱プロセス加工が終了したら、第一の基材を上部部分から取り出し、移動システムの中の第二の保持ステーションへ移動させる。
【００７５】
作業６７０で、第二の基材の化学プロセス加工が終了したら、第二の基材を下部部分から熱処理のために上部部分へ移動させる。作業６８０で、第三の基材を化学処理のために下部部分へ移動させる。
【００７６】
次に、作業６９０で、第一の基材を移動システムから取り出し、これまでの基材の流れパターンを継続する。すなわち、第三の基材を下部部分の中でプロセス加工する間に、第四の基材を移動システムに導入し、移動システムの中の第一の保持ステーションに保管し、熱プロセス加工が終了したら、第二の基材を上部部分から取り出し、第二の保持ステーションに保管する等である。
【００７７】
本発明の特定の実施態様だけを上記で詳しく説明してきたが、本発明の新規な開示および長所から実質的に逸脱することなく実施態様に多くの変更を施すことができることは当業者には自明である。従って、そのような変更形はすべて本発明の範囲内に含まれるものとする。
【００７８】
従って、本説明は本発明を限定するものではなく、本発明の構成、操作および挙動は、本明細書中に示した詳細レベルで実施態様の変更および変化が可能との理解のもとに説明したものである。従って、上記の詳細な説明はあらゆる意味で本発明を限定しないことを意味するか、あるいは意図せず、本発明の範囲は添付の請求項によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ】本発明の実施態様によるプロセス加工システムのための移動システムの平面概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施態様によるプロセス加工システムのための移動システムの側面概略図である。
【図１Ｃ】本発明の別の実施態様によるプロセス加工システムのための移動システムの平面概略図である。
【図２Ａ】本発明の実施態様によるプロセス加工システムの概略断面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施態様によるプロセス加工システムの概略断面図である。
【図３】本発明の実施態様による基材ホルダの概略断面図である。
【図４Ａ】本発明の別の実施態様によるプロセス加工システムの概略断面図である。
【図４Ｂ】本発明の別の実施態様によるプロセス加工システムの概略断面図である。
【図４Ｃ】本発明の別の実施態様によるプロセス加工システムの概略断面図である。
【図５】基材をプロセス加工するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施態様によるプロセス加工システムを動作させる方法を示すフローチャートである。
【図１Ａ】
2008502134.tif 000003
【図１Ｂ】
2008502134.tif 000004
【図１Ｃ】
2008502134.tif 000005
【図２Ａ】
2008502134.tif 000006
【図２Ｂ】
2008502134.tif 000007
【図３】
2008502134.tif 000008
【図４Ａ】
2008502134.tif 000009
【図４Ｂ】
2008502134.tif 000010
【図４Ｃ】
2008502134.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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