特許 7490644 アニーリングの小環境を有する処理チャンバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-17

(45)【発行日】2024-05-27

(54)【発明の名称】アニーリングの小環境を有する処理チャンバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/324 20060101AFI20240520BHJP

【ＦＩ】

H01L21/324 G

H01L21/324 R

H01L21/324 Q

H01L21/324 K

H01L21/324 S

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021522520

(86)(22)【出願日】2019-10-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-14

(86)【国際出願番号】 US2019058275

(87)【国際公開番号】W WO2020092198

(87)【国際公開日】2020-05-07

【審査請求日】2022-10-13

(31)【優先権主張番号】62/751,680

(32)【優先日】2018-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ホナン， マイケル

(72)【発明者】

【氏名】ブラニク， デーヴィット

(72)【発明者】

【氏名】ヴォパト， ロバート ブレント

(72)【発明者】

【氏名】ブラニク， ジェフリー

(72)【発明者】

【氏名】カールソン， チャールズ

【審査官】桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３４８２４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１５－５３０４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３８１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－００７０３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上側内部領域と下側内部領域とを画定する上部、側壁、及び底部を有する、チャンバ本体と、
前記下側内部領域内の、前記チャンバ本体の前記底部にあるヒータアセンブリであって、プロセス領域を画定する底部、側壁、及び上部を備え、前記ヒータアセンブリの前記側壁が、前記プロセス領域と前記チャンバ本体の前記上側内部領域との間の流体連通を提供するための二重壁の迷路性出口流路を有する、ヒータアセンブリと、
前記ヒータアセンブリの内部のウエハカセットアセンブリと、
前記ヒータアセンブリの内部の前記下側内部領域から前記上側内部領域へと前記ウエハカセットアセンブリを動かすよう構成された、モータと、
前記チャンバ本体の前記底部及び前記ヒータアセンブリの前記底部に蒸気注入ポートであって、前記蒸気注入ポートが、前記ヒータアセンブリの前記プロセス領域内への流体経路を提供する、蒸気注入ポートと、
を備える、処理チャンバ。

【請求項2】

前記ヒータアセンブリが、前記ヒータアセンブリの前記底部に隣接した加熱素子を更に備える、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項3】

前記ヒータアセンブリの前記底部に隣接した１を上回る数の加熱素子がある、請求項２に記載の処理チャンバ。

【請求項4】

前記ヒータアセンブリが、前記側壁に沿った加熱素子を更に備える、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項5】

前記加熱素子が、前記ヒータアセンブリの内部空間の中に配置される、請求項４に記載の処理チャンバ。

【請求項6】

前記プロセス領域の中に、前記ヒータアセンブリの前記側壁に隣接した少なくとも２つの加熱素子がある、請求項５に記載の処理チャンバ。

【請求項7】

前記加熱素子が、前記ヒータアセンブリの前記内部空間内の、前記側壁に隣接したセラミックのワイヤガイド上に位置付けられる、請求項５に記載の処理チャンバ。

【請求項8】

前記ヒータアセンブリの前記上部が石英ディスクを含む、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項9】

前記ウエハカセットアセンブリが、処理中にウエハを支持するよう位置付けられた複数のウエハ支持体を備え、前記ウエハ支持体の各々は、前記ウエハ支持体の高さに沿って離間した複数のウエハ支持要素を備える、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項10】

前記ウエハカセットアセンブリにウエハをローディングし、前記ウエハカセットアセンブリからウエハをアンローディングするために、前記チャンバ本体の前記側壁が、前記上側内部領域内にスリットバルブを備える、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項11】

温度と圧力のうちの一又は複数を測定するために、前記上側内部領域内に少なくとも１つのセンサを更に備える、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項12】

前記ヒータアセンブリ、前記ウエハカセットアセンブリ、前記モータ、前記上側内部領域内の前記チャンバ本体の前記側壁の開口、又は温度と圧力のうちの一又は複数を測定するための前記上側内部領域内の一又は複数のセンサ、のうちの一又は複数に接続されたコントローラを更に備える、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項13】

複数のウエハをアニーリングする方法であって、
チャンバ本体の下側内部部分の中のヒータアセンブリ内に、複数のウエハを位置付けることであって、前記ヒータアセンブリが、前記ヒータアセンブリの内部空間と前記チャンバ本体の上側内部部分との間の流体連通を提供するための二重壁の迷路性出口流路を有する側壁を備える、複数のウエハを位置付けることと、
前記複数のウエハを加熱することと、
蒸気を前記ヒータアセンブリに流入させることによって、所定の圧力まで前記チャンバ本体を加圧することであって、前記蒸気は、前記ヒータアセンブリを出て、前記ヒータアセンブリの前記二重壁の迷路性出口流路を通り、前記チャンバ本体の前記上側内部部分に入る、前記チャンバ本体を加圧することと、
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示は概して、ウエハを処理するための装置及び方法に関する。詳細には、本開示は、高温かつ高圧で複数のウエハをアニーリングするための小環境（ｍｉｎｉ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）を有する処理チャンバに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］アニーリングチャンバは、典型的には、チャンバの内部空間を、周囲環境から、又は（例えばクラスタツール内で使用される場合には）他の処理温度から分離するために、密封を使用する。従来型のアニーリングチャンバは、５００℃を上回る温度では、密封の不具合のために動作不能となる。加えて、高圧アニーリング（例えば～７０バール）は高温処理と両立しない。圧力と温度とのこの組み合わせにより、密封構成要素の不具合が引き起こされるからである。例えば、蒸気アニーリングに有用な極端な温度及び圧力に適した温度ゲージ、圧力ゲージ、バーストディスク、及び動的密封のための構成要素は、入手可能ではない。

【0003】

［０００３］したがって、高温かつ高圧で基板をアニーリングする装置及び方法が、当該技術分野において必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］本開示の一又は複数の実施形態は、上側内部領域と下側内部領域とを画定する上部、側壁、及び底部を有するチャンバ本体を備える、処理チャンバを対象としている。下側内部領域内のチャンバ本体の底部には、ヒータアセンブリがある。このヒータアセンブリは、プロセス領域を画定する底部、側壁、及び上部を備える。ヒータアセンブリの内部には、ウエハカセットアセンブリがある。モータは、ヒータアセンブリの内部の下側内部領域から上側内部領域へと、ウエハカセットアセンブリを動かすよう構成される。

【0005】

［０００５］本開示の追加的な実施形態は、上側内部領域と下側内部領域とを画定する上部、側壁、及び底部を有するチャンバ本体を備える、処理チャンバを対象としている。側壁は、チャンバ本体の上側内部領域を分離するか、又は側壁を通って上側内部領域へのアクセスを可能にするよう動作可能な、スリットバルブを有する。下側内部領域内のチャンバ本体の底部には、ヒータアセンブリがある。このヒータアセンブリは、ヒータアセンブリの中にプロセス領域を画定する底部、側壁、及び上部を備える。ヒータアセンブリの側壁は、ヒータアセンブリの内部空間の中のプロセス領域とチャンバ本体の上側内部領域との間の流体連通を提供するための、二重壁の迷路性出口流路を備える。少なくとも１つのフロア加熱素子が、ヒータアセンブリの底部に隣接して配置される。ヒータアセンブリの側壁に隣接して、少なくとも１つの側壁加熱素子がある。側壁加熱素子は側壁の周縁に沿って延在する。ヒータアセンブリの内部にはウエハカセットアセンブリがある。このウエハカセットアセンブリは、処理中にウエハを支持するよう位置付けられた複数のウエハ支持体を備える。ウエハ支持体の各々は、ウエハ支持体の高さに沿って離間した複数のウエハ支持要素を備える。モータは、ヒータアセンブリの内部空間から上側内部領域へと、ウエハカセットアセンブリを動かすよう構成される。チャンバ本体の底部及びヒータアセンブリの底部には、蒸気注入ポートがある。この蒸気注入ポートは、ヒータアセンブリのプロセス領域内への流体経路を提供する。コントローラが、ヒータアセンブリ、ウエハカセット、モータ、上側内部領域内のチャンバ側壁のスリットバルブ、又は上側内部領域内の一又は複数のセンサ、のうちの一又は複数に接続され、一又は複数のセンサは、温度と圧力のうちの一又は複数を測定するよう構成されている。

【0006】

［０００６］本開示の更なる実施形態は、複数のウエハをアニーリングする方法を対象としている。複数のウエハが、チャンバ本体の下側内部部分の中のヒータアセンブリ内に位置付けられる。ヒータアセンブリは、ヒータアセンブリの内部空間とチャンバ本体の上側内部部分との間の流体連通を提供するための二重壁の迷路性出口流路を有する、側壁を備える。複数のウエハは加熱される。ヒータアセンブリに蒸気を流入させることによって、チャンバ本体は所定の圧力まで加圧され、蒸気は、ヒータアセンブリを出て、ヒータアセンブリの二重壁の迷路性出口流路を通り、チャンバ本体の上側内部部分に入る。

【0007】

［０００７］上述した本開示の特徴を詳細に理解しうるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は付随する図面に示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうるので、付随する図面はこの開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではないことに、留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】［０００８］本書に記載の実施形態による、小環境を有する処理チャンバの概略図を示す。

【図2】［０００９］一又は複数の実施形態による、処理チャンバの小環境と共に使用されるヒータアセンブリの概略断面図を示す。

【図3】［００１０］一又は複数の実施形態による、ウエハカセットの一部分を示す。

【図4】［００１１］図２のヒータアセンブリの「ＩＶ」部分を示す。

【図5A】［００１２］一又は複数の実施形態による、小環境を有する使用中の処理チャンバの概略断面図を示す。

【図5B】一又は複数の実施形態による、小環境を有する使用中の処理チャンバの概略断面図を示す。

【図5C】一又は複数の実施形態による、小環境を有する使用中の処理チャンバの概略断面図を示す。

【図5D】一又は複数の実施形態による、小環境を有する使用中の処理チャンバの概略断面図を示す。

【図5E】一又は複数の実施形態による、小環境を有する使用中の処理チャンバの概略断面図を示す。

【図5F】又は複数の実施形態による、小環境を有する使用中の処理チャンバの概略断面図を示す。

【図5G】一又は複数の実施形態による、小環境を有する使用中の処理チャンバの概略断面図を示す。

【図5H】一又は複数の実施形態による、小環境を有する使用中の処理チャンバの概略断面図を示す。

【図6】［００１３］本開示の一又は複数の実施形態による、小環境を有する使用中の処理チャンバの概略断面図を示しており、ガスの流路を図示している。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［００１４］本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示が以下の説明で明示される構造又は処理ステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態も可能なものであり、様々なやり方で実践又は実行されることが可能である。

【0010】

［００１５］本書で使用される場合、「基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」とは、製造プロセス中に膜処理が実施される任意の基板又は基板上に形成された材料面のことを指す。例えば、処理が実施されうる基板表面は、用途に応じて、シリコン、酸化ケイ素、歪みシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアといった材料、並びに、金属、金属窒化物、金属合金、及びその他の導電性材料といった、他の任意の材料を含む。基板は半導体ウエハを含むが、それに限定されるわけではない。基板表面を研磨し、エッチングし、還元し、酸化させ、ヒドロキシル化し、アニーリングし、かつ／又はベイクするために、基板は前処理プロセスに曝露されることがある。本開示では、基板自体の表面に直接的に膜処理を行うことに加えて、開示されている膜処理ステップのうちの任意のものが、より詳細に後述するように、基板上に形成された下部層に実施されることもある。「基板表面（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｒｆａｃｅ）」という語は、文脈から分かるように、かかる下部層を含むことを意図している。ゆえに、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が基板表面上に堆積されている場合、新たに堆積された膜／層の露出面が基板表面となる。

【0011】

［００１６］「前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」、「反応体（ｒｅａｃｔａｎｔ）」、「反応性ガス（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｇａｓ）」などの語は、この明細書及び付随する特許請求の範囲で使用される場合、基板表面と、又は基板表面上に形成された膜と反応しうる任意のガス種を指すために、交換可能に使用される。

【0012】

［００１７］本開示の実施形態は、例えば蒸気アニーリングといったプロセスのための、小環境を有する処理チャンバを提供する。この小環境は、ウエハを処理するために使用される高温ゾーンを、より低い温度から分離する。小環境は、熱を内部に集中させて、熱漏洩を最小化すると共に、高温におけるウエハ間均一性及びウエハ内均一性を提供するよう設計される。

【0013】

［００１８］一部の実施形態によると、高温で高圧の動作環境により、ウエハ環境は、チャンバのそれ以外の部分から分離されうる。この分離が、バルク環境における動作温度を低下させることを可能にすることで、チャンバ構成要素のより広範な選択が可能になる。温度／圧力を測定するための構成要素、及びシステムを密封するための構成要素は、５００℃を上回る温度では動作不能となる。本開示の実施形態の一部は、動作環境がウエハ環境から分離されている分離システムを、有利に提供する。

【0014】

［００１９］従来型のシステムは、かかる高温（５５０℃を上回る温度）及び高圧（５０バールを上回る圧力）では動作不能となる。本開示の一又は複数の実施形態は、チャンバ及び方法であって、圧力ゲージ、温度ゲージ、バーストディスク、及び動的密封などための構成要素が高温高圧のもとで動作する、チャンバ及び方法を提供する。開示しているシステム及び方法により、既存の構成要素を、小チャンバ環境の外部のより妥当な動作環境において使用することが可能になる。

【0015】

［００２０］一部の実施形態の蒸気の小チャンバ環境は、蒸気の自然な分離特性を活用する分離システムである。一部の実施形態では、蒸気の小チャンバ環境により対流が減少する。一部の実施形態では、蒸気の小チャンバ環境により、エネルギーがウエハ環境内に集中する。一部の実施形態では、熱ゾーンの熱分離によって、高温ゾーンの外部ではより低い温度が維持されることにより、構成要素及び材料のより広範な選択が可能になる。一部の実施形態の小環境により、従来型のチャンバの基本構造の一部を維持しつつ、代替的な材料を使用することが可能になる。

【0016】

［００２１］図を参照するに、一部の実施形態の小環境は、高圧チャンバ内の熱的に分離された空間である。この小環境は、ウエハ交換機構を最低位置まで下降させることによって作り出される。リフトアセンブリは、いくつかの機能及び構成要素を有する。このアセンブリの上部には、トップハットカバーを有するウエハカセットが接続される。ロボットブレードと連動したリフトアセンブリの垂直運動により、大気中でウエハを交換する手段がもたらされる。リフトアセンブリの底部には、密封パックが配置される。リフトは、チャンバを密封するために、最低位置まで下降することになる。一部の実施形態では、下側チャンバは、正圧に加圧された密封パックで密封される。一部の実施形態では、リフトが最低位置にある時に、トップハットが小環境を密封する。この位置では、ウエハは小環境の中にあり、トップハットが環境の上部を密封し、パックは下方の棚状部（ｌｅｄｇｅ）に置かれてチャンバを密封する。これにより、主要チャンバがパック密封で密封されると共に、密封された内部小環境が作り出される。

【0017】

［００２２］一部の実施形態では、小環境の構造により、バルクチャンバからのウエハ環境の熱分離が最適化される。一又は複数の実施形態では、蒸気の断熱特性が、対流を制限し、かつ環境を分離し、段階分けする（ｓｔａｇｅ）ための二重壁を作り出すために使用される。一部の実施形態では、２つの熱環境間に蒸気の流れと損失とを制限する曲がりくねった経路を作り出すことによって漏洩を最小化するために、迷路性流路が作り出される。

【0018】

［００２３］一又は複数の実施形態では、環境の下側区域は、バルクチャンバのフロアから上昇し、断熱のための多段階の石英バリアで分離される。一部の実施形態では、石英のフロアが、ヒータ電力、熱電対、及び蒸気注入のための主要フィードスルーとなる。一又は複数の実施形態では、自然に電気絶縁する石英が、チャンバの内部環境に至るヒータ送電線の経路を提供する。これらの電線は、石英ハンガから懸架された内部ヒータであって、積み重なったウエハの周囲に巻かれたコイル状の内部ヒータに、電力供給する。一部の実施形態の電線は、代替的な材料及びゲージを使用して、特定の熱要件を満たすよう構成される。フロアを通過する損失を制限し、追加的な熱入力を提供するために、追加的なコイルがチャンバの底部に位置付けられる。蒸気注入部は、石英のフロアを通って直接小環境の内部に至るように設孔される（ｐｏｒｔｅｄ）。プレナム（第２の石英フロア）の下で終端するポートが、材料の貫通孔を通って小環境内に至る蒸気の拡散流を提供する。この蒸気注入ポートはトリプルボイラーの第３段階に直接接続され、これにより、乾式蒸気注入が確実になる。ウエハ環境を探測し、ウエハ環境についての能動的熱フィードバックを提供するために、熱的結合は、送電線のフィードスルーと同様に、下側の石英区域から小環境内へとルーティングされうる。

【0019】

［００２４］一部の実施形態の小環境は、可変要件に基づいて未来の構成に合わせて最適化される。一部の実施形態では、バルクチャンバの空間は、ヒータを環境の外部に置き換え、壁材料をＩＲ透過材料に置換することを可能にするよう、サイズ設定される。小環境内への直接的な蒸気注入は、連続的に供給されて、小環境の両壁間に若干の圧力差を維持しうる。この構成は、内部圧力の管理及び制御の複雑性が増大しているコンタミネーションパフォーマンス（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を最適化するために活用されうる。設計は、プロセスの必要性に基づいて、いずれかの構成をサポートすることに特化される。

【0020】

［００２５］図１から図３を参照するに、本開示の一又は複数の実施形態は、処理チャンバ１００を対象としている。チャンバ１００は、上部１０４、側壁１０６、及び底部１０８を有するチャンバ本体１０２を含む。チャンバ本体１０２は、上側内部領域１１０及び下側内部領域１２０を画定する。

【0021】

［００２６］チャンバ本体１０２の側壁１０６は、基板がチャンバ１００にローディング（搬入）されること、又はチャンバ１００からアンローディング（搬出）されることを可能にするための、スリットバルブ１０７を備える。一部の実施形態では、スリットバルブ１０７は、ウエハをウエハカセットにローディングし、ウエハカセットからアンローディングするために、チャンバ本体１０２の上側内部領域１１０内に配置される。図１は、開いているスリットバルブ１０７に隣接して位置付けられたロボット１３３上のウエハ１３１を示している。この図はドアのないスリットバルブ１０７を示しているが、一部の実施形態のスリットバルブ１０７は、上側内部領域１１０を処理チャンバ本体１０２の外部の条件から分離させるために、開閉可能なドアを有することが、当業者には認識されよう（スリットバルブ１０７を閉ざしているドア１０９を図５Ｈに示している）。

【0022】

［００２７］一部の実施形態では、処理チャンバ１００は、少なくとも１つのセンサ１３０を含む。一部の実施形態の少なくとも１つのセンサ１３０は、上側内部領域１１０の中に配置される。一部の実施形態では、少なくとも１つのセンサ１３０は、下側内部領域１２０の中に配置される。一部の実施形態では、少なくとも１つのセンサ１３０は、上側内部領域１１０内の温度と圧力のうちの一又は複数を測定するために、上側内部領域１１０の中にある。一部の実施形態では、少なくとも１つのセンサは、下側内部領域１２０内の温度と圧力のうちの一又は複数を測定するために、下側内部領域１２０の中にある。

【0023】

［００２８］ヒータアセンブリ２００は、処理チャンバ１００の下側内部領域１１０内の、チャンバ本体１０２の底部１０８にある。ヒータアセンブリ２００は、プロセス領域２０５を画定する、底部２０２、側壁２０４、及び上部２０６を備える。一部の実施形態では、ウエハカセット３００が、ヒータアセンブリ２００の内部に位置付けられる。

【0024】

［００２９］一部の実施形態では、モータ１４０は、より詳細に後述するように、ウエハカセット３００を、ヒータアセンブリ２００の内部の下側内部領域１２０から上側内部領域１１０へと動かすよう構成される。一部の実施形態のモータ１４０は、リフトコネクタ１４２を通じて、ウエハカセット３００又はヒータアセンブリ２００に連結される。一部の実施形態では、モータ１４０は、処理チャンバ本体１０２の底部１０８に対して垂直な軸に沿って動く１４１よう構成される。

【0025】

［００３０］一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００は、ヒータアセンブリ２００の底部２０２に隣接した加熱素子２１０を更に備える。ヒータアセンブリ２００は、ウエハカセット３００とプロセス領域２０５を、かつ、ウエハカセット３００内にローディングされたウエハ１３１があればそれを、加熱するよう位置付けられる。

【0026】

［００３１］一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００の底部２０２に隣接した、１つの加熱素子２１０がある。一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００の底部２０２に隣接した、１を上回る数の加熱素子２１０がある。図２に示しているように、２つの径方向ゾーン加熱素子２１０ａ、２１０ｂがある。ヒータアセンブリ２００の底部２０２に隣接した加熱素子２１０ａ、２１０ｂは、ヒータアセンブリ２００の中心軸２０１から異なる距離だけ離間した、複数の径方向ゾーンに分けられている。

【0027】

［００３２］一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００は、側壁２０４に沿った加熱素子２２０を更に備える。図２に示しているように、加熱素子２２０は、ヒータアセンブリ２００の内部プロセス領域２０５の中に位置付けられる。一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００の内部空間の中には１つの加熱素子２２０がある。一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００の内部プロセス領域２０５の中には、側壁２０４に隣接した複数の加熱素子２２０がある。一部の実施形態では、側壁に隣接した２つの加熱素子２２０がある。一部の実施形態では、加熱素子２２０は、軸方向に離間した複数のゾーン２２０ａ、２２０ｂなどに分けられる。軸方向ゾーンは、中心軸２０１の長さに沿って離間している。一部の実施形態では、加熱素子２２０又は複数の加熱素子２２０は、ヒータアセンブリ２００の内部空間内のプロセス領域２０５の中の、側壁２０４に隣接したセラミックのワイヤガイド２２５上に位置付けられる。一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００は、側壁２０４の内周に隣接し、側壁２０４の内周に沿って延在する、少なくとも１つの側壁加熱素子２２０を有する。

【0028】

［００３３］一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００の上部２０６は側壁２０４に固定される。一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００の上部２０６は、側壁２０４から取り外し可能である。図５Ａから図５Ｈを参照して更に後述するように、下側内部領域１２０から上側内部領域１１０へのウエハカセット３００の移動によって、ヒータアセンブリ２００の上部２０６、又は上部２０６及び側壁２０４が動かされる。

【0029】

［００３４］図２を再度参照するに、一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００の上部２０６は石英ディスク２４０を備える。一部の実施形態では、石英ディスク２４０は、上部２０６の表面上の凹部２３０内に位置付けられた、別個の構成要素である。一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００の上部２０６が石英を含む。

【0030】

［００３５］図３は、本開示の一又は複数の実施形態による、ウエハカセット３００の等角断面図を示している。一部の実施形態のウエハカセット３００は底部３０２を含み、底部３０２からは、複数のウエハ支持体３０５が延在している。ウエハ支持体３０５は、ウエハカセット３００の周縁に沿って任意の好適な距離のところに離間している。一部の実施形態では、ウエハがウエハカセット３００にローディングされるか、又はウエハカセット３００からアンローディングされるのに十分な空間を提供するために、ウエハ支持体３０５は半円に沿って離間している。

【0031】

［００３６］ウエハ支持体３０５は、ウエハ支持体３０５の高さに沿って離間した、複数のウエハ支持要素３１０を備える。ウエハ支持要素３１０はウエハ支持面３１５を有し、ウエハ支持面３１５は、処理中にウエハに接触するのに適するようにサイズ設定される。一部の実施形態のウエハ支持要素３１０は、ウエハ支持要素３１０のウエハ支持面３１５同士が約１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内、又は約２ｍｍから約２０ｍｍの範囲内、又は約３ｍｍから約１８ｍｍの範囲内、又は約４ｍｍから約１６ｍｍの範囲内、又は約５ｍｍから約１５ｍｍの範囲内にあるように、離間している。

【0032】

［００３７］ウエハ支持体３０５及びウエハ支持要素３１０は、ウエハと安全に接触しうる、任意の好適な材料で作製される。一部の実施形態では、ウエハ支持体３０５は抗酸化性で耐腐食性の材料を含む。一部の実施形態では、ウエハ支持要素３１０は抗酸化性で耐腐食性の材料を含む。一部の実施形態では、ウエハ支持体３０５及びウエハ支持要素３１０は、抗酸化性で耐腐食性の材料から一体的に形成される。

【0033】

［００３８］図２及び図４を参照するに、ヒータアセンブリ２００の実施形態の一部は、二重壁２０４ａ、２０４ｂを有する。図４は、図２の領域ＩＶの拡大図を示している。外壁２０４ａと内壁２０４ｂとの間のスペースは、一部の実施形態では、約０．５ｍｍから約５０ｍｍの範囲内、又は約０．７５ｍｍから約２５ｍｍの範囲内、又は約１ｍｍから約２０ｍｍの範囲内、又は約２ｍｍから約１０ｍｍの範囲内である。

【0034】

［００３９］一部の実施形態では、ヒータアセンブリ２００の側壁２０４は二重壁の迷路性出口流路２５０を有する。二重壁の迷路性流路２５０は、プロセス領域２０５とチャンバ本体１０２の上側内部領域１１０との間の流体連通を提供する。図４は、プロセス領域２０５及びヒータアセンブリ２００を出る、例示的なガス流２５１を示している。「迷路性流路（ｌａｂｙｒｉｎｔｈｉｎｅ ｆｌｏｗ ｐａｔｈ）」という語は、このように使用される場合、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、又は６つの、４５°を上回る曲がり角がある流路のことを指す。図４に示している実施形態では、迷路性流路２５０は、プロセス領域２０５からヒータアセンブリ２００の外部への最短流路として、４５°を上回る４つの曲がり角を有している。上述した図では、迷路性流路２５０を有するヒータアセンブリ２００の概略図を示しているが、ヒータアセンブリ２００の上部２０６と側壁２０４とは接触していない。しかし、示されている図はヒータアセンブリ２００の一断面であること、及び、ヒータアセンブリ２００のその他の部分は、上部２０６が側壁２０４上に載るように、下に向かって側壁２０４まで延在している上部２０６（又は、上に向かって上部２０６まで延在している側壁２０４）を有することが、当業者には認識されよう。一部の実施形態の迷路性流路２５０は、側壁２０４の周縁に沿って離間した、複数の開口２０９を有する。

【0035】

［００４０］図１及び図２を再度参照するに、プロセスチャンバ１００の実施形態の一部は、蒸気注入ポート１８０を含む。蒸気注入ポート１８０は、ヒータアセンブリ２００のプロセス領域２０５内への流体経路１８１を提供する。一部の実施形態では、蒸気注入ポート１８０はチャンバ本体１０２の底部１０８にある。一部の実施形態では、蒸気注入ポート１８０はチャンバ本体１０２の側壁１０６にある。プロセスチャンバ１００の実施形態の一部は、流体経路１８１及び蒸気注入ポート１８０を通じてヒータアセンブリ２００の内部空間（プロセス領域２０５）と流体連通している、蒸気源１８５を含む。一部の実施形態では、蒸気源１８５は、蒸気注入ポート１８０と流体連通しているボイラ１８６を備える。一部の実施形態では、蒸気源１８５は、蒸気注入ポート１８０と流体連通しているボイラ１８６に接続された凝縮装置（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）１８７を含む。

【0036】

［００４１］本開示の追加的な実施形態は、複数のウエハをアニーリングするための方法を対象としている。複数のウエハ１３１は、チャンバ本体１０２の下側内部領域１２０の中の、ヒータアセンブリ２００内に位置付けられる。ヒータアセンブリ２００内にウエハ１３１を位置付けるために、ウエハカセット３００は、プロセス位置（図１参照）から複数のローディング位置（図５Ａから図５Ｈ参照）へと動かされる。図５Ａでは、ウエハカセット３００は、載置位置又はプロセス位置から、第１ウエハ１３１をローディングするための位置まで上昇している。図示している実施形態では、ヒータアセンブリ２００の上部２０６は、ウエハカセット３００によって持ち上げられる。

【0037】

［００４２］図５Ｂに示しているように、ロボット１３３は、スリットバルブ１０７を通過して、ウエハカセット３００のウエハ支持体３０５の近くを通り過ぎるようにウエハ１３１を動かす。ロボット１３３がウエハ支持要素３１０の上方にウエハ１３１を位置付けてから、ロボット１３３が下降してウエハ１３１をウエハ支持要素３１０上に位置付けるか、ウエハカセット３００が上昇してウエハ１３１をロボット１３３から持ち上げるかの、いずれかが行われる。

【0038】

［００４３］図５Ｃは、ロボット１３３がスリットバルブ１０７を通って後退して別のウエハ１３１を取り上げ、ウエハカセットが更に上昇して、ウエハ支持要素３１０の別のセットをローディングのために位置合わせした後の、ローディングプロセスを示している。図５Ｄは、ウエハ支持要素３１０の次のセット上への第２ウエハ１３１のローディングを示している。

【0039】

［００４４］図５Ｅは、第２ウエハ１３１がローディングされ、ロボット１３３によって新たなウエハが取り上げられた後の、図５Ｃと同様のローディングプロセスを示している。ウエハをローディングし、ウエハカセット３００を上昇させ、ロボット１３３を後退させるサイクルは、所定の数のウエハがウエハカセット３００のウエハ支持要素３１０上に載るまで反復される。図５Ｆは、ウエハ支持要素３１０の底部のセット上への最後のウエハのローディングを示している。図５Ｇは、プロセスチャンバ１００の上側内部領域１１０内の上昇位置にある、完全にローディングされたウエハカセット３００を示しており、ロボット１３３はスリットバルブ１０７を通って後退しつつある。図５Ｈは、少環境を形成するプロセスチャンバ１００の下側内部領域１２０内の、完全にローディングされたウエハカセット３００を示している。上側内部領域１１０を（下側内部領域１２０と共に）分離するよう、スリットバルブ１０７はスリットバルブドア１０９で閉ざされている。

【0040】

［００４５］図５Ａから図５Ｇに記載のウエハローディングプロセスは、最上部のウエハが最初にローディングされることで始まり、ウエハカセット３００は各ウエハごとに上昇していくものであった。一部の実施形態では、ウエハローディングプロセスは、最底部のウエハが最初にローディングされることで始まる。この実施形態では、ウエハカセット３００は、最初に下側内部領域１２０から完全に出るように上昇してから、各ウエハ１３１が連続してローディングされると共に、下側内部領域１２０内へと下降していく。アンローディングプロセスはローディングプロセスの逆である。一部の実施形態では、ローディングプロセスとアンローディングプロセスとが混合されることにより、ウエハは、ウエハカセットから取り除かれ、ウエハカセットが次のローディング／アンローディング位置へと動く前に、新たなウエハと置き換えられる。一部の実施形態では、デュアルブレードロボットが使用される。これにより、第１ブレードがウエハカセットから処理済みのウエハを取り上げ、第２ブレードが、これと同じウエハ支持要素のセット上に新たなウエハをローディングする。

【0041】

［００４６］図６を参照するに、アニーリングプロセスが記載されている。プロセスチャンバ１００の下側内部領域１２０内のウエハカセット３００上の複数のウエハ１３１が、上述した底部ヒータ（複数可）と側壁ヒータ（複数可）のうちの一又は複数を使用して加熱される。一部の実施形態では、プロセスチャンバ１００の下側内部領域１２０は、約５００oＣ、５５０oＣ、６００oＣ、６５０oＣ、７００oＣ、７５０oＣ、８００oＣ、８５０oＣ、又は９００oＣ以上の温度まで加熱される。

【0042】

［００４７］一部の実施形態では、プロセスチャンバの下側内部領域１２０が処理温度まで加熱された場合、プロセスチャンバ１００の上側内部領域１１０は、下側内部領域１２０よりも低い温度に維持される。一部の実施形態では、下側内部領域１２０内の温度は、上側内部領域１１０よりも、約２５oＣ、５０oＣ、７５oＣ、１００oＣ、１２５oＣ、１５０oＣ、１７５oＣ、２００oＣ、２２５oＣ、２５０oＣ、２７５oＣ、３００oＣ、３２５oＣ、３５０oＣ、３７５oＣ、４００oＣ、４５０oＣ、若しくは５００oＣ以上高くなる。

【0043】

［００４８］チャンバ本体１０２は、蒸気注入ポート１８０を通じて蒸気１８８をヒータアセンブリ２００に流入させることによって、所定の圧力まで加圧される。一部の実施形態では、蒸気１８８は、約５０バール、６０バール、７０バール、８０バール、９０バール、又は１００バール以上の圧力まで、ヒータアセンブリ２００を加圧する。

【0044】

［００４９］一部の実施形態では、下側内部領域１２０中のヒータアセンブリ２００内の圧力と、上側内部領域１１０内の圧力とは、おおよそ同じである。「おおよそ同じ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ｔｈｅ ｓａｍｅ）」という語は、このように使用される場合、上側内部領域１１０に対する下側内部領域１２０の圧力の絶対値差分が、約５％、２％、又は１％以下であることを意味する。一部の実施形態では、プロセスチャンバの下側内部領域１２０が加圧された場合、プロセスチャンバ１００の上側内部領域１１０は、下側内部領域１２０よりも低い圧力に維持される。一部の実施形態では、上側内部領域１１０内の圧力は、下上側内部領域１２０内の圧力よりも、約１０バール、２０バール、３０バール、４０バール、５０バール、若しくは６０バールだけ、又はそれを上回って低くなる。

【0045】

［００５０］加圧中、蒸気流２５１は、ヒータアセンブリ２００を出て、ヒータアセンブリ２００の二重壁の迷路性出口流路２５０を通り、チャンバ本体１０２の上側内部領域１１０に入る。迷路性出口流路２５０を通って下側内部領域１２０を出るガスの流量は、下側内部領域１２０に入る蒸気の流量を下回る。上側内部領域１１０を排気して上側内部領域１１０内を好適な圧力に維持するために、プロセスチャンバ１００の上側内部領域１１０は、真空ポート１１１を通じて真空源に接続されている。

【0046】

［００５１］下側内部領域１２０内の高温及び高圧は、所定の期間にわたって維持される。この所定の期間が経過すると、下側内部領域１２０に蒸気が追加されなくなり、下側内部領域１２０内の圧力の散逸が許容される。一部の実施形態では、下側内部領域１２０内の圧力は、迷路性出口流路２５０だけを通って散逸する。一部の実施形態では、下側内部領域１２０内の圧力は、真空ポート１１５を通じて下側内部領域１２０に接続された真空源を使用することによって、低減される。一部の実施形態では、下側内部領域１２０を真空源から分離させるために、真空バルブ１１６が開閉される。一部の実施形態では、真空ポートは蒸気注入ポート１８０と同一であり、これにより、真空源は、蒸気源と真空源とを切り替えるのに適したバルブを用いて、蒸気源と同じポートに接続される。

【0047】

［００５２］図１を再度参照するに、本開示の追加的な実施形態は、本書に記載の方法を実行するための処理チャンバ１００を対象としている。処理チャンバ１００の実施形態の一部は、モニタ１４０、加熱素子２１０、加熱素子２２０、蒸気源１８５、スリットバルブドア１０９、ロボット１３３、センサ１３０、又は（図６に記載の）真空バルブ１１６、のうちの一又は複数に連結された、少なくとも１つのコントローラ１９０を含む。一部の実施形態では、処理チャンバ１００を制御するために、かかる構成要素に個々に接続された１を上回る数のコントローラ１９０が存在し、主要制御プロセッサが、複数の別個のプロセッサの各々に連結される。コントローラ１９０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するために工業設定で使用されうる、任意の形態の汎用コンピュータプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどのうちの１つでありうる。一部の実施形態では、コントローラ１９０は、ヒータアセンブリ、ウエハカセット、モータ、上側内部領域内のチャンバ側壁の開口、又は温度と圧力のうちの一又は複数を測定するための上側内部領域内の一又は複数のセンサ、のうちの一又は複数に接続される。

【0048】

［００５３］一部の実施形態の少なくとも１つのコントローラ１９０は、プロセッサ１９２、プロセッサ１９２に連結されたメモリ１９４、プロセッサ１９２に連結された入出力デバイス１９６、及び種々の電子部品間の通信のためのサポート回路１９８、を有する。一部の実施形態のメモリ１９４は、一過性メモリ（例えばランダムアクセスメモリ）、又は非一過性メモリ（例えばストレージ）のうちの、一又は複数を含む。

【0049】

［００５４］一部の実施形態のプロセッサのメモリ１９４又はコンピュータ可読媒体は、一又は複数の容易に入手可能なメモリ（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又は他の任意の形態のローカル若しくはリモートのデジタルストレージ）である。一部の実施形態のメモリ１９４は、処理チャンバ１００のパラメータ及び構成要素を制御するようプロセッサ１９２によって稼働可能な、命令セットを保持する。サポート回路１９８は、従来的なやり方でプロセッサ１９２をサポートするよう、プロセッサ１９２に連結される。好適な回路は、キャッシュ、電力供給源、クロック回路、入出力回路網、サブシステムなど（ただしこれらに限定されるわけではない）を含む。

【0050】

［００５５」プロセスは、一般に、ソフトウェアルーチンとしてメモリ内に記憶されてよく、このソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、処理チャンバに本開示のプロセスを実施させる。このソフトウェアルーチンは、プロセッサによって制御されているハードウェアから遠隔に配置されている第２プロセッサ（図示せず）によって、記憶されかつ／又は実行されてもよい。本開示の方法の一部又は全部は、ハードウェアで実施されることもある。そのため、プロセスは、ソフトウェアで実装されること、及び、コンピュータシステムを使用して、ハードウェアで、例えば特定用途向け集積回路、若しくはその他の種類のハードウェア実装として、又はソフトウェアとハードウェアとの組み合わせとして、実行されることが、可能である。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、プロセスが実施されるようにチャンバの動作を制御する特定用途コンピュータ（コントローラ）に変化させる。

【0051】

［００５６］一部の実施形態では、コントローラ１９０は、個々のプロセス又はサブプロセスを実行して方法を実施するための、一又は複数の構成を有する。一部の実施形態のコントローラ１９０は、中間構成要素に接続されており、これらの中間構成要素を動作させて方法の機能を実施するよう構成されている。例えば、一部の実施形態のコントローラ１９０は、ガスバルブ、アクチュエータ、モータ、スリットバルブ、真空制御装置などのうちの一又は複数に接続されており、これらを制御するよう構成されている。

【0052】

［００５７］一部の実施形態のコントローラ１９０は、ウエハ１３１を動かすようロボット１３３を制御するための構成、ウエハカセット３００を上昇及び／又は下降させるよう、モータ１４０を制御するための構成、処理チャンバに基板をローディングし、かつ／又は処理チャンバから基板をアンローディングするための構成、底部加熱素子２１０又は側壁加熱素子２２０のうちの一又は複数を動作させるための構成、蒸気による下側内部領域１２０の加圧を制御するための構成、蒸気源１８５を制御するための構成、少なくとも１つのセンサ１３０からのデータを読み込むための構成、少なくとも１つのセンサ１３０からのデータに応答して、蒸気源１８５及び／又は真空源１１６を制御するための構成、上側内部領域１１０内の圧力を制御するよう、真空バルブ１１４を制御するための構成、及び下側内部領域１２０内の圧力を制御するよう、真空バルブ１１６を制御するための構成、から選択された、一又は複数の構成を有する。

【0053】

［００５８］ この明細書全体を通じて、「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「ある種の実施形態（ｃｅｒｔａｉｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「一又は複数の実施形態（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、又は「実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に対する言及は、実施形態に関連して説明している特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。ゆえに、この明細書全体の様々な箇所における「一又は複数の実施形態で」、「ある種の実施形態で」、「一実施形態で」、又は「実施形態で」といった表現の出現は、必ずしも、本開示の同一の実施形態に言及するものではない。更に、かかる特定の特徴、構造、材料、又は特性は、一又は複数の実施形態において、任意の好適なやり方で組み合わされうる。

【0054】

［００５９］特定の実施形態を参照して本書の開示について説明してきたが、これらの実施形態は、本開示の原理及び応用の例示にすぎないことを理解されたい。本開示の本質及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に対して様々な改変及び変形を行いうることが、当業者には自明となろう。ゆえに、本開示は、付随する特許請求の範囲及びその均等物の範囲に含まれる改変及び変形を含むことが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図5G】

【図5H】

【図6】