特表 2024-525423 積極的な蒸気生成を伴う急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバでの選択的酸化

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-12

(54)【発明の名称】積極的な蒸気生成を伴う急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバでの選択的酸化

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240705BHJP

   H01L 21/26 20060101ALI20240705BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 E

H01L21/26 G

H01L21/316 S

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023579502

(86)(22)【出願日】2022-06-28

(85)【翻訳文提出日】2024-02-20

(86)【国際出願番号】 US2022035364

(87)【国際公開番号】W WO2023278481

(87)【国際公開日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】17/362,760

(32)【優先日】2021-06-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】プラサード， チャイタニヤ アンジャネユル

(72)【発明者】

【氏名】オルセン， クリストファー ショーン

(72)【発明者】

【氏名】ハウリルチャック， ララ

(72)【発明者】

【氏名】ハンセン， エリカ ガブリエル

(72)【発明者】

【氏名】グラバー， ダニエル シー．

(72)【発明者】

【氏名】アプルヴァ， ナマン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン， ツォン－ハン

【テーマコード（参考）】

5F045

5F058

【Ｆターム（参考）】

5F045AA20

5F045AB31

5F045AB32

5F045AC15

5F045AC16

5F045AD09

5F045AD10

5F045AD11

5F045AD12

5F045AD13

5F045AD14

5F045AD15

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5F045BB01

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5F045DP04

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5F045EE02

5F045EE04

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5F045EK12

5F058BA09

5F058BA10

5F058BC02

5F058BC03

5F058BF55

5F058BF56

5F058BF80

(57)【要約】

本明細書では、急速熱処理（ＲＴＰ）システムと共に使用するためのガス分配モジュール、及びその使用方法の実施形態が提供される。幾つかの実施形態において、ＲＴＰチャンバと共に使用するためのガス分配モジュールが、ミキサに流体的に結合された第１のキャリアガス線及び第１の液体線であって、ミキサが、第１のキャリアガス線からのキャリアガスと、第１の液体線からの液体とを所望の比率で混合して第１の混合物を形成するよう構成された１つ以上の制御バルブを有する、第１のキャリアガス線及び第１の液体線と、ミキサに結合されており、中空の内部空間内で第１の混合物を受け取るよう構成された気化器であって、第１の混合物を気化させるよう構成されたヒータを有する気化器と、気化した第１の混合物をＲＴＰチャンバに供給するために、気化器とＲＴＰチャンバの間に配置された第１のガス供給線と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバと共に使用するためのガス分配モジュールであって、
ミキサに流体的に結合された第１のキャリアガス線及び第１の液体線であって、前記ミキサが、前記第１のキャリアガス線からのキャリアガスと、前記第１の液体線からの液体とを所望の比率で混合して第１の混合物を形成するよう構成された１つ以上の制御バルブを有する、第１のキャリアガス線及び第１の液体線と、
前記ミキサに結合されており、中空の内部空間内で前記第１の混合物を受け取るよう構成された気化器であって、前記第１の混合物を気化させるよう構成されたヒータを有する気化器と、
気化した前記第１の混合物を前記ＲＴＰチャンバに供給するために、前記気化器と前記ＲＴＰチャンバの間に配置された第１のガス供給線と、
を備えたガス分配モジュール。

【請求項2】

第２のミキサに流体的に結合された第２のキャリアガス線及び第２の液体線であって、前記第２のミキサが、前記第２のキャリアガス線からの第２のキャリアガスと、前記第２の液体線からの液体とを所望の比率で混合して第２の混合物を形成するよう構成される、第２のキャリアガス線及び第２の液体線と、
中空の内部空間、及び前記第２の混合物を気化させるよう構成された気化器ヒータを有する第２の気化器と、
気化した前記第２の混合物を前記ＲＴＰチャンバに供給するための、前記気化器及び前記ＲＴＰチャンバに流体的に結合された第２のガス供給線と、
をさらに含む、請求項１に記載のガス分配モジュール。

【請求項3】

前記ミキサが混合ブロックを含み、前記混合ブロックが、混合線まで延びる前記第１の液体線のための第１の入口と、前記混合線まで延びる前記第１のキャリアガス線のための第２の入口と、前記混合線から延びる前記第１の混合物のための出口と、を有する、請求項１に記載のガス分配モジュール。

【請求項4】

前記ミキサが、前記混合ブロック内に配置されたヒータを含む、請求項３に記載のガス分配モジュール。

【請求項5】

前記第１のキャリアガス線に結合された第１のキャリアガス源をさらに含み、前記第１のキャリアガス源が、実質的に水素、窒素、アルゴン、又は重水素から成る、請求項１から４のいずれか一項に記載のガス分配モジュール。

【請求項6】

前記気化器が、前記中空の内部空間へと延びる入口と、前記中空の内部空間から延びる出口と、を含み、前記中空の内部空間は、断面積が前記入口から前記出口に向かって増大する、請求項１から４のいずれか一項に記載のガス分配モジュール。

【請求項7】

前記第１のガス供給線が、当該第１のガス供給線を約６０℃～約１２０℃の温度に維持するよう構成されたヒータジャケットを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のガス分配モジュール。

【請求項8】

急速熱処理（ＲＴＰ）システムであって、
基板を支持するための基板支持体、及び前記基板を加熱するための放射熱源を有するＲＴＰチャンバと、
請求項１から４のいずれか一項に記載の前記ガス分配モジュールであって、前記ガス分配モジュールの前記第１のガス供給線が、気化した前記第１の混合物を前記ＲＴＰチャンバに供給するために、前記気化器と前記ＲＴＰチャンバとの間に配置される、前記ガス分配モジュールと、
を備えた急速熱処理（ＲＴＰ）システム。

【請求項9】

前記ミキサに水を供給するための、前記ミキサに結合された給水源と、
前記ミキサに前記キャリアガスを供給するための、前記ミキサに結合されたキャリアガス供給源と、
をさらに含む、請求項８に記載のＲＴＰシステム。

【請求項10】

前記ＲＴＰチャンバが、前記ＲＴＰチャンバの側壁に、前記第１のガス供給線と連通するガス供給ポートを含む、請求項８に記載のＲＴＰシステム。

【請求項11】

前記ＲＴＰシステムが、遠隔プラズマ源を含まない、請求項８に記載のＲＴＰシステム。

【請求項12】

前記第１のガス供給線が、ヒータジャケットを含む、請求項８に記載のＲＴＰシステム。

【請求項13】

前記気化器が、前記中空の内部空間の周囲に配置された気化器ブロックを含み、前記気化器の前記ヒータが、前記気化器ブロック内に配置されている、請求項８に記載のＲＴＰシステム。

【請求項14】

前記ＲＴＰチャンバが、前記基板を前記ＲＴＰチャンバの内部空間に出し入れするためのスリットバルブと、前記スリットバルブとは反対側の前記ＲＴＰチャンバの側面に配置された排気ポートと、をさらに含む、請求項８に記載のＲＴＰシステム。

【請求項15】

非金属表面に対して選択的酸化プロセスを実行する方法であって、
ミキサ内でキャリアガスと液体とを所望の比率で混合して、第１の混合物を形成することと、
前記第１の混合物を気化器へと流して、前記第１の混合物を気化させることと、
気化した前記第１の混合物をガス供給線を介してＲＴＰチャンバへと供給し、前記ＲＴＰチャンバ内に配置された基板を前記気化した第１の混合物に曝露して、前記基板に対して約５００℃～約１１００℃の温度で選択的酸化プロセスを実行することと、
を含む、方法。

【請求項16】

前記キャリアガスが、水素、窒素、アルゴン、又は重水素のうちの１つ以上である、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記ガス供給線を約６０℃～約１２０℃に加熱することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記選択的酸化プロセスが、前記ＲＴＰチャンバ内で約１００ｔｏｒｒ～約５５０ｔｏｒｒの圧力で実行される、請求項１５に記載の方法。

【請求項19】

第２のミキサ内で第２のキャリアガスと第２の液体とを所望の比率で混合して、第２の混合物を形成することと、
前記第１の混合物を第２の気化器へと流して、前記第２の混合物を気化させることと、
気化した前記第２の混合物を、第２のガス供給線を介して前記ＲＴＰチャンバに供給して、前記基板に対して前記選択的酸化プロセスを実行することと、
をさらに含む、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

前記選択的酸化プロセスは、ケイ素を選択的に酸化させ又は酸化アルミニウムを高密度化する、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、概して、半導体処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ケイ素の酸化は、集積回路（ＩＣ）製造における基本的な技術である。最先端の集積回路製造では、ケイ素又はポリシリコンの構造上に酸化ケイ素の薄膜を成長させる幾つかのプロセスが必要である。幾つかの用途では、金属を含む他の材料が酸化されないように、酸化プロセスが選択的である必要がある。ケイ素を酸化させるための最も一般的な方法は、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ／Ｈ_２、Ｈ_２Ｏ／Ｏ_２、Ｏ_２／Ｈ_２、又はこれらの組み合わせの雰囲気中での熱プロセスに依拠している。ＩＣ製造においてケイ素酸化プロセスを提供するために使用されるハードウェアは、通常熱処理チャンバで構成される。蒸気酸化プロセスは通常、ウェット酸化プロセス及びドライ酸化プロセスよりも迅速に酸化物の成長を促進する。しかしながら、従来の蒸気酸化プロセスでは、酸化物の成長速度、均一性、選択性、共形性（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｉｔｙ）に対する良好な制御が提供されない。

【0003】

従って、発明者らは、基板上に金属が存在する状態で非金属を選択的に酸化させるための改良された装置及び方法を提供してきた。

【0004】

本明細書では、急速熱処理（ＲＴＰ：ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）システムと共に使用するためのガス分配モジュール、及びその使用方法の実施形態が提供される。幾つかの実施形態において、急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバと共に使用するためのガス分配モジュールが、ミキサに流体的に結合された第１のキャリアガス線及び第１の液体線であって、ミキサが、第１のキャリアガス線からのキャリアガスと、第１の液体線からの液体とを所望の比率で混合して第１の混合物を形成するよう構成された１つ以上の制御バルブを有する、第１のキャリアガス線及び第１の液体線と、ミキサに結合されており、中空の内部空間内で第１の混合物を受け取るよう構成された気化器であって、第１の混合物を気化させるよう構成されたヒータを有する気化器と、気化した第１の混合物をＲＴＰチャンバに供給するために、気化器とＲＴＰチャンバの間に配置された第１のガス供給線と、を備える。

【0005】

幾つかの実施形態において、急速熱処理（ＲＴＰ）システムが、基板を支持するための基板支持体、及び基板を加熱するための放射熱源を有するＲＴＰチャンバと、ガス分配モジュールと、を備え、ガス分配モジュールが、水とキャリアガスとを所望の比率で混合して第１の混合物を形成するよう構成された１つ以上の制御バルブを有するミキサと、ミキサに結合されており、中空の内部空間内で第１の混合物を受け取るよう構成された気化器であって、第１の混合物を蒸気に気化させるよう構成されたヒータを有する気化器と、気化した第１の混合物をＲＴＰチャンバに供給するために、気化器とＲＴＰチャンバの間に配置された第１のガス供給線と、ミキサに水を供給するための、ミキサに結合された給水源と、ミキサにキャリアガスを供給するための、ミキサに結合されたキャリアガス供給源と、を含む。

【0006】

幾つかの実施形態において、非金属表面に対して選択的酸化プロセスを実行する方法が、ミキサ内でキャリアガスと液体とを所望の比率で混合して、第１の混合物を形成することと、第１の混合物を気化器へと流して、第１の混合物を気化させることと、気化した第１の混合物をガス供給線を介してＲＴＰチャンバへと供給し、ＲＴＰチャンバ内に配置された基板を気化した第１の混合物に曝露して、基板に対して約５００℃～約１１００℃の温度で選択的酸化処理を実行することと、を含む。

【0007】

本開示の他の実施形態及び更なる実施形態については、以下で説明する。

【0008】

先に簡潔に要約し、以下により詳細に述べる本開示の実施形態は、添付の図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容しうることから、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態を示すにすぎず、従って、範囲を限定していると見なすべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る急速熱処理システムの概略図を示す。

【図2】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る急速熱処理システムの概略図を示す。

【図3】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る急速熱処理チャンバの概略的な側面図を示す。

【図4】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る急速熱処理チャンバの概略的な水平断面図である。

【図5】本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、非金属表面に対して選択的酸化プロセスを実行する方法を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりには描かれておらず、分かり易くするために簡略化されることがある。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうる。

【0011】

本明細書で提供される装置及び方法は、１つ以上の気化混合物を使用してＲＴＰチャンバ内での非金属表面の選択的酸化を促進する急速熱処理（ＲＴＰ）システムに関する。ＲＴＰシステムは、１つ以上の気化混合物を形成するよう構成されたガス分配モジュールを含む。ガス分配モジュールはおおまかに、１つ以上の気化混合物を形成するためのそれぞれのミキサ及び気化器を含む。幾つかの実施形態において、１つ以上の気化混合物が、蒸気と混合した水素といったキャリアガスを含みうる。このように、本明細書で提供されるＲＴＰシステムは有利に、ＲＴＰチャンバへの直接的な蒸気注入を可能にする。１つ以上の気化混合物は、ケイ素の選択的酸化又は金属酸化物の高密度化のために使用可能な活性ガスを含む。１つ以上の気化混合物は、ＲＴＰチャンバ内での処理中に高温（＞５００℃）に加熱されうる。ＲＴＰチャンバは、処理中に高圧（＞１００Ｔｏｒｒ）に加圧されうる。ガス分配モジュールは、ＲＴＰチャンバに供給される１つ以上の気化混合物の組成（例えば、キャリアガスと蒸気の比率）及び流量を制御して、酸化物の成長速度、均一性、選択性、及び共形性のチューニングノブを提供する。

【0012】

図１は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る急速熱処理（ＲＴＰ：ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）システム１００の概略図を示す。ＲＴＰシステム１００はおおまかに、ＲＴＰチャンバ１０４であって、当該ＲＴＰチャンバ１０４に１つ以上の気化混合物を供給するためのガス分配モジュール１０２に結合されたＲＴＰチャンバ１０４を含む。液体源１１２及びキャリアガス源１２２が、ガス分配モジュール１０２に結合されている。幾つかの実施形態において、液体源１１２が、脱イオン水といった水、又は任意の他の適切な液体を含む。幾つかの実施形態において、キャリアガス源１２２が、実質的に水素、アルゴン、窒素、又は重水素から成る。

【0013】

液体源１１２は、第１の液体線１１４を介してガス分配モジュール１０２に流体的に結合されている。キャリアガス源１２２は、第１のキャリアガス線１２４を介してガス分配モジュール１０２に流体的に結合されている。第１のマスフローコントローラ１４２（ＭＦＣ）が、ガス分配モジュール１０２への液体の流れを制御するために、第１の液体線１１４に沿って配置されうる。第２のＭＦＣ１４４が、ガス分配モジュール１０２へのキャリアガスの流れを制御するために、第１のキャリアガス線１２４に沿って配置されうる。幾つかの実施形態において、液体が毎分約１～約５ガロン供給されうる。幾つかの実施形態において、キャリアガスが毎分約１０～約３０リットル供給されうる。

【0014】

ガス分配モジュール１０２はおおまかに、第１の液体線１１４及び第１のキャリアガス線１２４に結合されたミキサ１１０と、ミキサ１１０に結合された気化器１２０と、を含む。ミキサ１１０は、液体源１１２からの液体とキャリアガス源１２２からのキャリアガスとを所望の比率で混合して、第１の混合物を形成するよう構成されている。ミキサ１１０に結合された気化器１２０は、中空の内部空間１０８内で第１の混合物を受け取るよう構成されている。気化器１２０は、第１の混合物を、例えば、キャリアガス源１２２からのキャリアガス及び蒸気を含むガス状混合物に気化させるよう構成されている。

【0015】

幾つかの実施形態において、ミキサ１１０が、第１のキャリアガス線１２４からのキャリアガスと第１の液体線１１４からの液体とを所望の比率で混合して、第１の混合物を形成するよう構成された１つ以上の制御バルブ１１６を含む。幾つかの実施形態において、ミキサ１１０が混合ブロック１２６を含み、混合ブロック１２６は、第１の液体線１１４に流体的に結合された第１の入口１２８と、第１のキャリアガス線１２４に結合された第２の入口１３０と、を有する。幾つかの実施形態において、第１の入口１２８及び第２の入口１３０が、ミキサ１１０の混合線１３２まで延在する。ミキサ１１０が、出口１３４を含む。幾つかの実施形態において、混合ブロック１２６が出口１３４を含み、出口１３４が、混合線１３２から混合ブロック１２６の外側の側壁まで延在する。幾つかの実施形態において、出口１３４がそこまで延在する混合ブロック１２６の外側の側壁が、気化器１２０に面して配置されている。幾つかの実施形態において、１つ以上の制御バルブ１１６が、混合線１３２に結合されており、出口１３４を通る第１の混合物の流れを制御するよう構成されている。

【0016】

幾つかの実施形態において、ミキサ１１０が、１つ以上の加熱要素１３６を含む。幾つかの実施形態において、１つ以上の加熱要素１３６が、混合ブロック１２６内に配置されている。幾つかの実施形態において、１つ以上の加熱要素１３６が、混合線１３２の下の混合ブロック１２６内に配置されている。幾つかの実施形態において、１つ以上の加熱要素１３６が、第１の混合物を約１００℃～約１５０℃の温度に加熱するよう構成されている。

【0017】

気化器１２０が、第１の混合物を、例えば蒸気に気化させるよう構成された気化器ヒータ１０６を含む。幾つかの実施形態において、気化器１２０が、ミキサ１１０の出口１３４に流体的に結合された入口１３８を含む。幾つかの実施形態において、入口１３８を出口１３４に直接的に結合して、第１の混合物がミキサ１１０から気化器１２０へと流れる間の第１の混合物からの熱損失を低減又は防止することができる。幾つかの実施形態において、導管が、ミキサ１１０の出口１３４と気化器１２０の入口１３８との間に配置されうる。幾つかの実施形態において、出口１３４と入口１３８との間の導管が、約１００℃～約１５０℃に加熱されうる。

【0018】

幾つかの実施形態において、入口１３８が気化器１２０の中空の内部空間１０８まで延在する。幾つかの実施形態において、気化器１２０が、入口１３８とは反対側の中空の内部空間１０８の側面から延びる出口１４０を含む。幾つかの実施形態において、気化器１２０は、中空の内部空間１０８の周囲に配置された気化器ブロック１１５を含む。幾つかの実施形態において、中空の内部空間１０８、入口１３８、及び出口１４０が、気化器ブロック１１５内に形成される。幾つかの実施形態において、気化器ヒータ１０６が、気化器ブロック１１５内に配置されている。気化器ヒータ１０６は、第１の混合物を約１２０℃～約２００℃の温度に加熱するよう構成されうる。幾つかの実施形態において、第１の混合物が気化した際の第１の混合物の膨張に対応するために、中空の内部空間１０８は、断面積が入口１３８から出口１４０に向かって増大する。

【0019】

気化器１２０の出口１４０は、気化した第１の混合物をＲＴＰチャンバ１０４に供給するための、気化器１２０とＲＴＰチャンバ１０４の間に配置された第１のガス供給線１５０に流体的に結合されている。幾つかの実施形態において、第１のガス供給線１５０が、気化した第１の混合物を約６０℃～約１２０℃の温度に維持するためのヒータジャケットを含む。

【0020】

以下に詳述するように、ＲＴＰチャンバ１０４は大まかに、基板を支持するための基板支持体１１８と、基板を加熱するための放射熱源１６０と、を含む。ＲＴＰチャンバ１０４は、遠隔プラズマ源といったプラズマ源を含むことなく、熱的プロセスを介して選択的酸化プロセスを実行するよう構成されている。ＲＴＰチャンバ１０４は、処理中に基板を約５００℃～１１００℃の温度範囲で加熱するよう構成されうる。ＲＴＰチャンバ１０４は、処理中に約１００Ｔｏｒｒ～約６００Ｔｏｒｒの高圧に加圧されうる。

【0021】

図２は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る急速熱処理システム１００の概略図を示す。幾つかの実施形態において、ガス分配モジュール１０２が、複数のミキサと、複数の関連する気化器と、を含む。複数のミキサは、有利に、ＲＴＰチャンバ１０４に供給されるガス状混合物の様々な組成、ガス状混合物のキャリアガスと蒸気との様々な比率などを可能にしうる。例えば、図２に示すように、ガス分配モジュール１０２は、液体源１１２からの液体とキャリアガス源１２２からのキャリアガスとを所望の比率で混合して、第２の混合物を形成するよう構成された第２のミキサ２１０と、第２の混合物を気化させるよう構成された第２の気化器２２０と、をさらに備える。第２の気化器２２０は、気化した第２の混合物をＲＴＰチャンバ１０４に供給するための第２のガス供給線２５０を介して、ＲＴＰチャンバ１０４に流体的に結合されている。幾つかの実施形態において、第２のミキサ２１０及び第２の気化器２２０は、図１に関して先に記載したミキサ１１０及び気化器１２０と同様でありうる。

【0022】

図２に示すように、液体源１１２及びキャリアガス源１２２は、ミキサ１１０と第２のミキサ２１０との間で共有されており、ミキサ１１０と第２のミキサ２１０とが有利に、酸化物の成長速度、均一性、選択性及び共形性を制御するために、第１の混合物及び第２の混合物について異なったキャリアガス対液体比を提供することが可能となる。そのような実施形態において、第２のキャリアガス線２２４が、第１のキャリアガス線１２４から第２のミキサ２１０まで延在しうる。第２の液体線２１４が、第１の液体線１１４から第２のミキサ２１０へと延在しうる。他の実施形態において、ミキサ１１０と第２ミキサ２１０とは、ＲＴＰチャンバ１０４に様々なガス状混合物を供給するために、別個の液体源及びキャリアガス源に流体的に結合されてよく、又は液体源は同じものであるがキャリアガス源は異なるものに流体的に結合されてよい。例えば、複数のキャリアガス源は、２つの異なる反応性ガス、即ち１つの反応性ガスと１つのパージガスなどを供給することが可能である。第３のＭＦＣ２４２が、第２のミキサ２１０への液体の流れを制御するために、第２の液体線２１４に沿って配置されうる。第４のＭＦＣ２４４が、第２のミキサ２１０へのキャリアガスの流れを制御するために、第２のキャリアガス線２２４に沿って配置されうる。

【0023】

第１の液体線１１４は、第１のＭＦＣ１４２への流れを制御するために、第１のＭＦＣ１４２の上流に第１の制御バルブ２０２を含みうる。第１のキャリアガス線１２４は、第２のＭＦＣ１４４への流れを制御するために、第２のＭＦＣ１４４の上流に第２の制御バルブ２０４を含みうる。第２の液体線２１４は、第３のＭＦＣ２４２への流れを制御するために、第３のＭＦＣ２４２の上流に第３の制御バルブ２０６を含みうる。第２のキャリアガス線２２４は、第４のＭＦＣ２４４への流れを制御するために、第４のＭＦＣ２４４の上流に第４の制御バルブ２０８を含みうる。

【0024】

図３は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係るＲＴＰチャンバ１０４の概略的な側面図を示す。ＲＴＰチャンバ１０４は大まかに、第１の部分３２１及び第２の部分３２３を有するチャンバ本体３２０と、チャンバ本体３２０の第１の部分３２１上に配置された窓３２２と、を含む。チャンバ本体３２０と窓３２２とが処理空間３０１を画定する。ランプアセンブリ３１６が、窓３２２に載置されている。ランプアセンブリ３１６は、図１の放射熱源１６０でありうる。ランプアセンブリ３１６は、ハウジング３５４と、ハウジング３５４内に形成された複数の開口３５２と、を含む。複数のランプ３４６がハウジング３５４内に配置されており、各ランプ３４６は対応する開口３５２内に配置されている。ランプ３４６は、複数の電気ソケット３４８を介して電力供給コントローラ３７６に接続されている。稼働中に、複数のランプ３４６は、窓３２２を介して、ＲＴＰチャンバ１０４内に配置された基板３３２に向かって放射線を放出し、基板３３２を所定の温度まで加熱する。所定の温度は、約２０℃～約１，５００℃、例えば約５００℃～約１０００℃でありうる。

【0025】

窓３２２は一般に、処理環境に対して耐性があって所望の放射線を透過させる任意の材料で作製される。例えば、石英は赤外線を透過させるため、石英が通常窓３２２のために使用される。他の適切な材料はサファイアを含みうるが、これに限定されない。さらなる実施例において、窓３２２には、任意選択的に、窓３２２の片側又は両側に反射防止コーティング又は任意の他の適切なフィルタがコーティングされる。

【0026】

ガス供給ポート３８０が、チャンバ本体３２０の第１の部分３２１内に形成される。ガス供給ポート３８０は、第１の混合物を処理空間３０１に導入するための第１のガス供給線１５０に流体的に結合している。稼働中には、真空ポンプ３８４が、チャンバ本体３２０の第１の部分２２１内に形成された排気ポート３８６を介して圧送することで、ＲＴＰチャンバ１０４を排気する。幾つかの実施形態において、排気ポート２８６と真空ポンプ２８４の間に配置されたバルブ３８８が、ＲＴＰチャンバ１０４内の圧力を制御するために利用されうる。幾つかの実施形態において、第２の真空ポンプ３９０が、ランプアセンブリ２１６内の圧力を制御するために、ランプアセンブリ２１６に接続されている。ランプアセンブリ３１６内の圧力は、バルブ３９４によって制御される。

【0027】

幾つかの実施形態において、チャンネル３２４がチャンバ本体３２０内に形成されており、ロータ３２６がチャンネル３２４内に配置されている。チャネル３２４は環状でありうる。幾つかの実施形態において、チャネル３２４が、チャンバ本体３２０の第２の部分３２３に隣接して位置している。ＲＴＰチャンバ１０４は、回転可能な基板支持体１１８をさらに含む。幾つかの実行形態において、基板支持体１１８がチャネル３２４内に配置されている。幾つかの実施形態において、基板３３２を支持するためのエッジリング３３０が基板支持体１１８に載置される。幾つかの実施形態において、シールド３２７が、チャンバ本体３２０の第２の部分３２３に載置され、かつエッジリング３３０を取り囲んでロータカバーを提供する。基板支持体１１８は、黒色石英といった熱抵抗が高い材料から作製される。幾つかの実施形態において、基板支持体１１８が円筒である。

【0028】

幾つかの実施形態において、ケイ素基板といった基板３３２が、稼働中にエッジリング３３０に載置される。幾つかの実施形態において、ステータ３９１が、チャンバ本体３２０の外部の、ロータ３２６と軸方向に位置合わせされた位置に配置されている。幾つかの実施形態において、ステータ３９１が磁気ステータであり、ロータ３２６が磁気ロータである。稼働中に、ロータ３２６が回転し、それによって基板支持体１１８、エッジリング３３０、基板３３２が回転する。

【0029】

エッジリング３３０を冷却するために、冷却部材３４３がチャンバ底部３２５に載置され得、かつエッジリング３３０に近接している。幾つかの実施形態において、冷却部材３４３が、チャンバ底部３２５と直接的に接触している。余剰の熱質量を提供するために、エッジリング３３０の厚さが余剰に指定されうる（ｏｖｅｒ－ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ）。このようなエッジサポートは、ヒートシンクとして機能可能であり、基板３３２のエッジでの過熱を回避するのを助ける。チャンバ底部３２５には、冷却剤が流れるためのチャネル３３７が形成されている。幾つかの実施形態において、冷却剤が水である。冷却部材３４３は、例えばアルミニウムなどの金属といった、熱伝導率が高い材料から作製されうる。幾つかの実施形態において、冷却部材３４３は、チャンバ底部３２５と接触する表面に凹部３３３が形成されている。パージガスが、パージガス源３２９からチャンバ底部３２５を通って、さらに冷却部材３４３の凹部３３３を通って流れて、エッジリング３３０に対流冷却を提供することができる。パージガスは、ヘリウム、窒素、又は他の適切なガスでありうる。

【0030】

幾つか実施形態において、反射板３４５が、チャンバ底部３２５に載置され、かつ冷却部材３４３によって取り囲まれている。反射板３４５は、第１の複数の開口３３１と、第２の複数の開口３３４と、を含む。複数のリフトピン３３６が、第２の複数の開口３３４を貫通している。チャンバ底部３２５は、第１の複数の開口部３３５と、第２の複数の開口部３３８と、を含む。第１の複数の開口３３５のそれぞれは、第１の複数の開口３３１の対応する開口と位置合わせされており、第２の複数の開口３３８のそれぞれは、第２の複数の開口３３４の対応する開口と位置合わせされている。

【0031】

ＲＴＰチャンバ１０４は、複数の熱検出器を有する検出アセンブリ３６８をさらに含みうる。複数の熱検出器は、第１の複数の開口３３１を介して基板３３２に亘る温度プロファイルを測定するよう構成されている。温度プロファイルは、電力供給コントローラ３７６に送信することができ、電力供給コントローラ３７６は、測定された温度プロファイルに応じてランプ３４６に供給される電力を制御する。

【0032】

図４は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る急速熱処理チャンバ１０４の概略的な水平断面図である。ＲＴＰチャンバ１０４は、基板をＲＴＰチャンバ１０４の内部空間に出し入れするためのスリットバルブ３１０をさらに含む。幾つかの実施形態において、排気ポート３８６が、スリットバルブ３１０とは反対側のＲＴＰチャンバ１０４の側面に配置されている。幾つかの実施形態において、ＲＴＰチャンバ１０４はＲＴＰチャンバ１０４の側壁に、、第１のガス供給線１５０に連通するガス供給ポート３８０を含む。幾つかの実施形態において、ＲＴＰチャンバ１０４は、ＲＴＰチャンバ１０４の側壁に、第２のガス供給線２５０に連通する第２のガス供給ポート４０４を含む。幾つかの実施形態において、図４に示されるように、ガス供給ポート３８０及び第２のガス供給ポート４０４が、ＲＴＰチャンバ１０４の同じ側壁に配置されている。幾つかの実施形態において、ガス供給ポート３８０は、排気ポート３８６と直交して配置される。

【0033】

図５は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、非金属表面に対して選択的酸化プロセスを実行する方法５００を示す。例えば、ケイ素又は酸化物基板に対して選択的酸化プロセスを実行する。５０２において、本方法は、ミキサ（例えば、ミキサ１１０）内でキャリアガスと液体とを所望の比率で混合して、第１の混合物を形成することを含む。幾つかの実施形態において、キャリアガスが、水素、窒素、アルゴン、又は重水素のうちの１つ以上である。幾つかの実施形態において、第１の混合物が、ミキサ内で１つ以上の加熱要素（例えば、１つ以上の加熱要素１３６）を介して加熱される。液体は、例えば水でありうる。

【0034】

５０４において、本方法は、第１の混合物を気化器（例えば、気化器１２０）へと流して、第１の混合物を気化させることを含む。気化器は、第１の混合物を気化させるための気化器ヒータ１０６を含む。５０６において、本方法は、気化した第１の混合物を、ガス供給線（例えば、第１のガス供給線１５０）を介してＲＴＰチャンバ（例えば、ＲＴＰチャンバ１０４）に供給し、ＲＴＰチャンバ内に配置された基板（例えば、基板３３２）を気化した第１の混合物に曝露して、基板に対して約５００℃～約１１００℃の温度で選択的酸化プロセスを実行することを含む。幾つかの実施形態において、選択的酸化プロセスは、ケイ素を選択的に酸化させ又は酸化アルミニウムを高密度化する。幾つかの実施形態において、本方法は、ガス供給線を約６０℃～約１２０℃に加熱することを含む。幾つかの実施形態において、選択的酸化プロセスが、ＲＴＰチャンバ内で約１００ｔｏｒｒ～約６００ｔｏｒｒの圧力で実行される。幾つかの実施形態において、第１の混合物がミキサからＲＴＰチャンバまで連続的に加熱される。

【0035】

幾つかの実施形態において、方法５００は、第２のミキサ（例えば、第２のミキサ２１０）内で第２のキャリアガスと第２の液体とを所望の比率で混合して、第２の混合物を形成することと、第１の混合物を第２の気化器（例えば、第２の気化器）へと流して、第２の混合物を気化させることとを含む。気化した第２の混合物は、第２のガス供給線（例えば、第２のガス供給線２５０）を介してＲＴＰチャンバに供給され、基板に対して選択的酸化プロセスが実行されうる。

【0036】

幾つかの実施形態において、本明細書で使用する「約」という用語は、特に明記されない限り、記載された値の１５％の範囲内でありうる。先の記載は、本開示の実施形態に関するが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されうる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】