JP2017005251A - 局在化処理ガス雰囲気を用いるマイクロチャンバレーザ処理システムおよび方法 - Google Patents

局在化処理ガス雰囲気を用いるマイクロチャンバレーザ処理システムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】局在化された処理ガス雰囲気を用いるマイクロチャンバレーザ処理システムおよび方法を提供する。
【解決手段】基板表面５２を含むマイクロチャンバ７０の中央領域７０Ｃに処理ガスを供給することと、基板表面を含むチャンバの周辺領域７０Ｐにカーテンガス２１２を供給することによって、表面を有する基板５０を処理することを含む。方法はまた、チャンバの中央領域と周辺領域との間のチャンバの領域に真空空間を提供することを含む。真空空間は、処理ガス２０２およびカーテンガスを除去し、これにより、チャンバの中央領域において基板表面に局在化された処理ガス雰囲気を形成し、チャンバの周辺領域においてカーテンガスのガスカーテン２１６を形成する。また、局在化された処理ガス雰囲気を通してレーザ光線を基板表面に対して照射することを含む。レーザ光線は、レーザ線を形成して、基板表面でレーザ処理を実行する。
【選択図】図３

Description

本開示は、半導体基板のレーザ処理に関する。具体的には、局在化処理ガス雰囲気を用いるマイクロチャンバレーザ処理システムおよび方法に関する。
本明細書中で言及されたあらゆる刊行物または特許文献の全ての開示は、参照により組み込まれる。特許文献には、「ガスカーテンを有する可動式マイクロチャンバ」という発明の名称の米国特許公開第２０１４／０１５１３４４号（以下、‘３４４公開公報と称する）、および「マイクロチャンバ」という発明の名称の米国特許第５，９９７，９６３号（以下、‘９６３特許と称する）が含まれる。
半導体製造に用いられる従来の処理チャンバは、比較的大きく、固定されており、半導体基板上で特定の処理工程を実行するのに実際に必要とされる反応剤またはガスよりも、はるかに大量の反応剤またはガスで満たされている必要がある。さらに、いくつかのガス種は腐食性を有し、また、他のガス種は有毒性を有する。そのため、このようなガスは最低量で使用されることが好ましい。
この目的のために、マイクロチャンバシステムは、‘３４４公開公報および‘９６３特許に開示されているように改良されてきた。このマイクロチャンバシステムは、比較的小容量のチャンバ（「マイクロチャンバ」）を有する。この比較的小容量のチャンバは、処理用のマイクロチャンバ内に処理ガスを封入する。‘９６３特許では、半導体基板をマイクロチャンバに対して移動可能にしながら、外部環境からマイクロチャンバを密封するガスカーテンを利用して、半導体基板の表面をレーザ処理する。
いくつかの例では、ｈｉｇｈ−ｋ誘電フィルムなどのフィルム積層体に窒素を導入するために、半導体基板のレーザ処理を実行することが望ましい。ｈｉｇｈ−ｋ誘電フィルムは、例えば、トランジスタ装置において、従来の二酸化ケイ素誘電体層の代わりとなるゲート誘電体膜として用いられる。従来の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のゲートでは、窒素を導入してオキシ窒化物層を形成することで、実効誘電率が上昇し、これがドーパント拡散に対するバリアとして作用する。
オキシ窒化物膜の形成には、Ｎ２よりもむしろ単原子体（Ｎ）の窒素の存在下での熱アニーリングが必要とされる。Ｎ２は、解離が比較的困難である。Ｎ２以外の窒素源の一つがアンモニア（ＮＨ３）である。アンモニアは比較的容易に解離するため、単原子の窒素（Ｎ）を得ることができる。残念ながら、アンモニアは有害であるため、処理中は密封される必要がある。この点について、アンモニアは、マイクロチャンバの局在化された領域内の処理ガスのように収容されることがより好ましい。また、ここで、周囲環境への処理ガスの漏洩量を制限しながら、レーザ処理が実行され、特定の処理ガスを許容できる安全閾値ｐｐｍ（パーツパーミリオン）未満にさせることがより好ましい。
本開示の一局面は、基板表面を処理するためのマイクロチャンバシステムである。このマイクロチャンバシステムは、上部部材（蓋部材）と、可動ステージアセンブリと、処理ガス供給部と、カーテンガス供給部と、真空システムとを含む。前記上部部材は、レーザ光線を収容することができる大きさを有する少なくとも一つの光アクセス特徴部を有する。レーザ光線は、基板表面にレーザ線を形成する。前記可動ステージアセンブリは、前記上部部材から離間して配置され、前記上部部材に対して移動し、中央領域および周辺領域を有するチャンバを規定する。前記可動ステージアセンブリは、前記基板を支持するチャックを含む。前記処理ガス供給部は、処理ガスを含み、少なくとも一つの処理ガス管（コンジット）によって前記チャンバの前記中央領域に操作可能に接続される。前記カーテンガス供給部は、カーテンガスを含み、少なくとも一つのカーテンガス管によって前記チャンバの前記周辺領域に操作可能に接続される。前記真空システムは、少なくとも一つの真空管によって前記チャンバに操作可能に接続される。前記少なくとも一つの真空管は、前記少なくとも一つの処理ガス管と前記少なくとも一つのカーテンガス管との間に放射状に存在する。このため、前記処理ガスおよび前記カーテンガスが、前記チャンバの前記中央領域および前記周辺領域にそれぞれ流入するときに、局在化された処理ガス雰囲気は前記チャンバの前記中央領域に形成され、前記カーテンガスのガスカーテンは前記チャンバの前記周辺領域に形成される。
本開示の他の局面は上述のマイクロチャンバシステムであり、マイクロチャンバシステムは、前記レーザ光線を形成するレーザ源をさらに含む。ここで、前記レーザ源は、前記チャンバの外側において、前記光アクセス特徴部に対して操作可能に配置される。
本開示の他の局面は上述のマイクロチャンバシステムであり、前記カーテンガスは、窒素、アルゴン、ヘリウムおよびネオンからなるガス群から選択される一つ以上のガスで形成される。
本開示の他の局面は上述のマイクロチャンバシステムであり、前記処理ガスは、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２およびＨ２／Ｎ２混合物からなるガス群から選択される一つ以上のガスである。
本開示の他の局面は上述のマイクロチャンバシステムであり、前記処理ガスは、アンモニアおよび水蒸気からなる。
本開示の他の局面は上述のマイクロチャンバシステムであり、前記少なくとも一つのカーテンガス管（コンジット）は、放射状に配置されたカーテンガス管アレイを含む。カーテンガス管アレイは、前記上部部材を貫通する。ここで、前記少なくとも一つの真空管は、放射状に配置された真空管アレイを含む。真空管アレイは、前記上部部材を貫通する。また、ここで、前記放射状に配置された真空管アレイは、前記放射状に配置されたカーテンガス管アレイと同心状に配置されるとともに、前記放射状に配置されたカーテンガス管アレイ内に存在する。
本開示の他の局面は、マイクロチャンバシステムのチャンバ内に移動可能に支持された基板表面をレーザ処理する方法である。この方法は、基板表面を含む前記チャンバの中央領域に処理ガスを供給することと、前記基板表面を含む前記チャンバの周辺領域にカーテンガスを供給することと、前記チャンバの前記中央領域と前記周辺領域との間の前記チャンバの領域に真空空間を形成することとを備える。前記真空空間は、処理ガスおよびカーテンガスを除去し、これにより、前記チャンバの前記中央領域において、前記基板表面に隣接する局在化処理ガス雰囲気を形成し、前記チャンバの前記周辺領域において、前記カーテンガスのガスカーテンを形成する。そして、前記局在化処理ガス雰囲気を通してレーザ光線を前記基板表面に対して照射する。前記レーザ光線は、レーザ線を形成して、前記基板表面でレーザ処理を実行する。
本開示の他の局面は上述の方法であって、この方法は、前記基板を前記レーザ光線に対して移動させ、これにより、前記レーザ線は前記基板表面上を走査することをさらに備えている。
本開示の他の局面は上述の方法であって、前記処理ガスは、アンモニアを含む。
本開示の他の局面は上述の方法であって、前記処理ガスは、アンモニアおよび水蒸気からなる。
本開示の他の局面は上述の方法であって、前記処理ガスは、主として窒素を含み、前記レーザ処理は、前記基板表面に窒化物系酸化膜を形成する。
本開示の他の局面は上述の方法であって、前記処理ガスは、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２およびＨ２／Ｎ２混合物からなるガス群から選択される一つ以上のガスである。
本開示の他の局面は上述の方法であって、前記カーテンガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、およびネオンからなるガス群から選択される一つ以上のガスで形成される。
さらなる特徴点及び利点は、以下の詳細な説明に明記される。また、それらの一部は詳細な説明の記載内容から当業者にとって直ちに明白となるか、詳細な説明、特許請求の範囲、添付図面に記載された実施形態を実施することによって認識されるであろう。上記の概要及び下記の詳細な説明に関する記載は、単なる例示であって、特許請求の範囲に記載されている本発明の本質及び特徴を理解するための概略または枠組みを提供するものであることを理解すべきである。
添付図面は、さらなる理解を提供するために含まれており、本明細書の一部を構成すると共に本明細書の一部に組み込まれる。図面は、１または複数の実施形態を示しており、詳細な説明と共に種々の実施形態の原理や動作を説明する役割を担う。このように、本開示は、添付図面と共に以下に示す詳細な説明からより完全に理解されることになるであろう。
図１は、一実施形態にかかるマイクロチャンバシステムの（Ｘ−Ｚ平面における）断面模式図である。このマイクロチャンバシステムは、本開示によるノズルシステムを含む。 図２は、光アクセス特徴部の一例を示すマイクロチャンバシステムの（Ｘ−Ｙ平面から見た）上面図である。 図３は、マイクロチャンバシステムのＸ−Ｚ平面での断面図である。 図４は、図３に示すマイクロチャンバシステムの断面拡大図である。この図には、本開示のノズルシステムが示されるとともに、処理チャンバの中央領域内でノズルシステムによって形成される局在化処理ガス雰囲気を示す。 図５は、基板表面に形成されるレーザ線の上面図であって、レーザ線の移動（走査）方向（矢印ＳＤ）を示す。レーザ線の移動（走査）方向は、ウエハの移動方向（矢印ＷＤ）によって規定される。 図６は、上部部材（蓋部材）を除いたマイクロチャンバシステムの拡大断面図である。この図は、処理チャンバの周辺領域において形成されるガスカーテンによって囲まれる処理チャンバの中央領域に形成される局在化された処理ガス雰囲気を示す。 図７は、本明細書に開示されるシステムおよび方法による局在化処理ガス雰囲気内でのレーザ処理を実行することによって、基板表面に形成される膜を有する基板の拡大側面図である。
以降、本開示の様々な実施形態、および、添付の図面に示される複数の例について詳述する。可能な限り、同一または類似の部分の図では、同一または類似の参照番号および参照符号が用いられる。図面には決まった縮尺がなく、当業者であれば、図面は本発明の主要な部分を説明するために簡略化されていることに気づくであろう。
下記の特許請求の範囲の記載は、発明の詳細な説明に組み込まれると共にその一部を構成する。
いくつかの図面において、参考のためにデカルト座標が描かれているが、これは方向および配置位置を限定するものではない。
図１は、一実施形態にかかるマイクロチャンバシステム（「システム」）１０の（Ｘ−Ｚ平面の）断面模式図である。また、図２は、システム１０の（Ｘ−Ｙ平面において見た）上面図である。図３および図４は、Ｘ−Ｚ平面において見た一例のシステム１０のより詳細な断面図である。システム１０は、Ｚ方向に延びるＺ中央線ＣＺを有する。システム１０は、周辺環境８内に存在する。周辺環境８は、空気、または、例えば酸素などの少なくとも一つの反応ガスを含んでいてもよい。また周辺環境８は、ネオン、アルゴンなどの非反応性ガス、あるいは、窒素などの安定ガスを含んでいてもよい。
システム１０は、プレナム２１を有する上部部材（蓋部材）２０を含む。プレナム２１は、上面２２、下面２４および外側端部２６を有する。上部部材２０は、処理超構造（処理スーパー構造）２８を含むか、あるいは、プレナム２１の上面２２に、Ｚ中央線に沿って処理超構造２８を支持する。処理超構造２８は、後述するように、種々のガス管および一つ以上の光アクセス特徴部を支持する。一例では、プレナム２１は、一般的に、互いに平行な上面２２および下面２４を有する直方形状または円筒形状を呈する。
一例では、上部部材２０は、冷却システム（図示せず）で冷却される。一例では、上部部材２０は、少なくとも一つの光アクセス特徴部３０を含む。光アクセス特徴部３０は、レーザ源４２からの少なくとも一つのレーザ光線４０を、上部部材２０に通過させる。一例では、少なくとも一つの光アクセス特徴部３０は、直線状チャネルまたは直線状穴（ボア）を有する。一例では、光アクセス特徴部３０は、少なくとも一つの窓を含む。この窓によって、チャンバ７０と周辺環境８との間のガス交換が阻止される。図４などに示す例では、光アクセス特徴部３０は、プレナム２１および処理超構造２８の両方を通過し、レーザ光線４０を実質的に透過させる窓部３１を含む。
システム１０は、下部部材６０も含む。下部部材６０は、チャック６１を規定するか支持する。あるいは、下部部材６０は、チャック６１を取り囲む。チャック６１は、上面６２、下面６４および外側端部６６を有する。チャック６１は、一般的に、円筒形状であり、Ｚ中央線ＣＺに中心を有し、プレナム２１の下面２４に隣接するとともに平行である上面６２を有する。チャック６１の上面６２およびプレナム２１の下面２４は、５０ミクロンから２ｍｍの範囲内の距離Ｄ１で離間している。これにより、高さＤ１を有するチャンバ７０を規定する。図１に示すように、チャック６１は、例えば下部部材６０の一部として図示される。図３に示す他の例では、チャック６１は、別の装置であってもよい。この場合、チャック６１は、円柱形のチャック６１の周囲の環状部材または囲い部材を形成する下部部材６０を有する。矢印ＡＲおよびＡＬは、下部部材６０およびチャック６１がｘ方向に沿って右（＋ｘ方向）および左（−ｘ方向）へそれぞれ一緒に動作可能であることを示す。
チャック６１の上面６２は、半導体基板（「基板」）５０を支持するように構成されている。基板５０は、上面５２、下面５４および外側端部５６を有する。一例では、基板５０は、シリコンウエハである。基板５０は、製品ウエハであり得る。製品ウエハは、半導体装置を製造するための処理を受けたものであり、レーザ光線４０によってさらに処理される。一例では、チャック６１は加熱されてもよく、さらに他の例では、基板５０を約４００℃までの（ウエハ）温度ＴＷにまで加熱するように構成される。一例では、少なくとも一つのレーザ光線４０は、一つ以上の処理レーザ光線を有する。すなわち、少なくとも一つのレーザ光線４０は、基板５０においてレーザ処理を実行して、例えば、図７を参照して後述するような窒素系誘電体膜などの膜３００を形成することができる。
一例では、チャック６１および下部部材６０は、可動ステージ１２０（図３参照）の動きによって移動可能である。可動ステージ１２０は、下部部材６０およびチャック６１を支持する。可動ステージ１２０は、位置調整装置１２６に動作可能に接続されている。位置調整装置１２６は、参照位置に対する可動ステージ１２０の位置を追跡しながら、必要に応じて可動ステージ１２０を移動させ、可動ステージ１２０の位置を決める。下部部材６０、チャック６１および可動部材１２０の組合せは、ステージアセンブリ１３０を規定する。
一例では、可動ステージ１２０およびチャック６１は一体化され、単一のまたは２つの部品構成の可動チャックを形成する。可動チャックは、位置調整装置１２６に動作可能に接続される。上部部材２０はＸ方向に十分に長く、チャック６１が上部部材２０に対して移動可能となる。これにより、レーザ光線４０は、レーザ線４４を走査することによって、基板５０の上面５２全体を露光することができる。レーザ線４４は、レーザ光線４０によって基板５０の上面５２上に形成される。一例では、レーザ線４４は固定されており、走査は、レーザ線４４の下に位置する基板５０の移動によって実現される。図５は、基板５０の表面５２に形成されるレーザ線４４の一例の上面図である。基板５０がウエハ方向ＷＤに移動するとき、レーザ線４４は、走査方向ＳＤに沿って基板５０の上面５２上を走査する。
図１，３、および４を再度参照すると、システム１０は、処理ガス供給部２００も含む。処理ガス供給部２００は、一つ以上の上部処理ガス管２０４Ｔを介してチャンバ７０の中央領域７０Ｃに処理ガス２０２を供給する。上部処理ガス管２０４Ｔは、上部部材２０を貫通する。一例では、処理ガス２０２は、主成分として窒素（窒素系ガス）を含む。例えば、窒素系処理ガスは、アンモニア（ＮＨ３）、ＮＯ２、Ｎ２ＯおよびＨ２／Ｎ２混合物（例えば、４％Ｈ２）を含む。また、カーテンガス２１２の一例は、ネオン、アルゴン、ヘリウムおよび窒素などの一種以上の不活性ガスで構成され得る。一例では、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、Ｈ２／Ｎ２ガス混合物の使用を可能にする。なお、後述するように、非常に少量の処理ガスが使用され、適切に封入されるため、Ｈ２／Ｎ２ガス混合物におけるＨ２濃度は、４％よりも高くなる。
システム１０は、第１カーテンガス供給部２１０も含む。第１カーテンガス供給部２１０は、一つ以上の上部カーテンガス管２１４Ｔを介して、カーテンガス２１２（図３）をチャンバ７０および周辺領域７０Ｐへ供給する。上部カーテンガス管２１４Ｔは、上部部材２０を貫通する。カーテンガス２１２は、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムおよびネオンの一種以上を含む。
システム１０は、真空システム２２０も含む。真空システム２２０は、上部真空管２２４Ｔを介してチャンバ７０と連通している。上部真空管２２４Ｔは、上部部材２０を貫通する。システム１０は、追加のカーテンガス供給部２１０も含み得る。追加のカーテンガス供給部２１０は、一つ以上の下部カーテンガス管２１４Ｂを介して、カーテンガス２１２をチャンバ７０およびチャンバ７０の周辺領域７０Ｐへ供給する。下部カーテンガス管２１４Ｂは、下部部材６０を貫通し、上部カーテンガス管２１４Ｔから放射状に外側へ配置される。システム１０は、第２の真空システム２２０も含む。第２の真空システム２２０は、下部真空管２２４Ｂを介してチャンバ７０と連通している。下部真空管２２４Ｂは、下部部材６０を貫通するか、あるいは、下部部材６０に形成される。下部真空管２２４Ｂは、上部カーテンガス管２１４Ｔと下部カーテンガス管２１４Ｂとの間に半径方向距離で配置される。一例では、システム１０は、一つのカーテンガス供給部２１０と一つの真空システム２２０だけを用いる。真空システム２２０は、上部カーテンガス管２１４Ｔおよび下部カーテンガス管２１４Ｂ、並びに、上部真空管２２４Ｔおよび下部真空管２２４Ｂに、動作可能に接続される。
一例では、上述の管（コンジット）のいくつかまたは全ては、上部部材２０または下部部材６０の何れかを通る一つ以上の通路によって規定される。そして、上述の管のいくつかまたは全ては、チャック６１と下部部材６０との間に存在する一つ以上の空間またはギャップ（隙間）によって規定されてもよい。一例では、上部カーテンガス管２１４Ｔおよび下部カーテンガス管２１４Ｂ、並びに、上部真空管２２４Ｔおよび下部真空管２２４Ｂは、（以下で説明する）図６に示すように、放射状に配置された管の配列（アレイ）によって構成される。処理ガス供給部２００、上部処理ガス管２０４Ｔ、カーテンガス供給部２１０、上部カーテンガス管２１４Ｔおよび下部カーテンガス管２１４Ｂ、並びに、真空システム２２０、上部真空管２２４Ｔおよび下部真空管２２４Ｂは、システム１０のノズルシステム２３０を規定する。
チャンバ７０の周辺領域７０Ｐにおけるカーテンガス２１２の流れは、上部真空管２２４Ｔを用いて提供される真空作用と組み合わされる。そして、このカーテンガス２１２の流れは、中央領域７０Ｃを取り囲むガスカーテン２１６とともに、カーテンガス２１２で構成されたガスカーテン２１６を形成する。下部カーテンガス管２１４Ｂを通るカーテンガス２１２の流れと、下部真空管２２４Ｂを介する真空作用とを利用して、カーテンガス２１２の内側への流れと外側への流れとの両方を作り出すことによってガスカーテン２１６をさらに規定することができる。
そして、処理ガス２０２は、一つ以上の上部処理ガス管２０４Ｔを経由して、チャンバ７０の中央領域７０Ｃへ注入される。中央領域７０Ｃでは、処理ガス２０２は、ガスカーテン２１６の中央部にぶつかるまで、放射状に外側へ拡散する。ガスカーテン２１２が流入する場所と、処理ガス２０２が流入する中央領域７０Ｃとの間で、周辺領域７０Ｐにおけるガスカーテン２１６に沿って得られる真空作用により、処理ガス２０２が周辺領域７０Ｐの方へ放射状に拡散する前に、過剰な処理ガス２０２をチャンバ７０から排除することができる。
ノズルシステム２３０を用いた上記の処理は、チャンバ７０の中央領域７０Ｃにおける処理ガス２０２の局在化された処理ガス雰囲気２０２Ａを規定する。ここで、基板５０の上面５２のレーザ処理が行われる。局在化された処理ガス雰囲気２０２Ａは、処理ガス供給部２００によってチャンバ７０の中央領域７０Ｃへ供給される処理ガス２０２の供給速度および供給量に基づく圧力（気圧）を有する。
図６は、上部部材２０を除いたシステム１０の上面図である。この図は、ガスカーテン２１６によって取り囲まれる局在化処理ガス雰囲気２０２Ａの形成の様子を示す。図６は、処理ガス２０２の存在下で基板５０の上面５２のレーザ処理を実行するに際して、局在化処理ガス雰囲気２０２Ａ内で、基板５０の上面５２に形成されるレーザ線４４の一例を示す。また、図６は、上部部材２０の上部真空管２２４Ｔおよび上部カーテンガス管２１４Ｔの構成の一例を示す。一例の構成では、上部真空管２２４Ｔおよび上部カーテンガス管２１４Ｔは、放射状に配置され、同心状になっている。そして、上部カーテンガス管２１４Ｔ内に上部真空管２２４Ｔが放射状に存在する。
基板５０の上面５２のレーザ処理は、一例では、プレナム２１に対してステージアセンブリ１３０を動かすことによって実行される。これにより、レーザ線４４は、局在化された処理ガス雰囲気２０２Ａ内で基板５０の上面５２を照射しながら、基板５０の上面５２上を走査する。
図７は、処理ガス２０２の存在下でレーザ処理を行うことによって、基板５０の上面５２に形成された膜３００を有する基板５０を示す拡大側面図である。一例では、処理ガス２０２は、アンモニアを含む。アンモニアは、Ｎ原子とＨ原子とに解離する。Ｎ原子は、その後、レーザ処理に使用され、窒化物系の膜３００を形成する。一例では、処理ガス２０２は、アンモニアおよび水蒸気（Ｈ２Ｏ）を含む。または、処理ガス２０２は、アンモニアおよび水蒸気（Ｈ２Ｏ）からなる。そして、水蒸気は酸素を供給し、基板５０の上面５２に窒化物系の酸化膜３００を形成する。
ここで、処理ガス２０２は、チャンバ７０の中央領域７０Ｃに流入し、その後、上部真空管２２４Ｔを経由してチャンバ７０から排出されることに着目すべきである。上部真空管２２４Ｔは、より中央の上部処理ガス管２０４Ｔから放射状外側に位置する。処理ガス２０２のこの流れにより、処理ガス２０２により局在化処理ガス雰囲気２０２Ａを補充することができる。上部真空管２２４Ｔの位置は、局在化処理ガス雰囲気２０２Ａの大きさ（すなわち、放射の程度）を規定する。
一例では、ガスカーテン２１６は、２つの主要な機能を果たすことに着目すべきである。第１の機能は、チャンバ７０の中央領域７０Ｃ内に処理ガス２０２を実質的に収容し、局在化処理ガス雰囲気２０２Ａを規定することである。局在化処理ガス雰囲気２０２Ａ内では、処理ガス２０２の存在下で基板５０の上面５２をレーザ処理することができる。第２の機能は、局在化処理ガス雰囲気２０２Ａを形成する実質的な量の処理ガス２０２が、チャンバ７０の周辺領域７０Ｐを放射状に外側へ通った後、周辺環境８へ漏出することを抑えることである。一例では、ガスカーテン２１６は、周辺環境８へ漏出してしまうあらゆる処理ガス２０２の濃度が安全な閾値量または閾値濃度未満となるように形成される。安全な閾値量または閾値濃度とは、例えば、パーツパーミリオン（ｐｐｍ）で測定可能な微量の処理ガス２０２濃度を超えない量または濃度である。処理ガス２０２としてアンモニアを使用する例では、安全な閾値量または閾値濃度は、ＯＳＨＡ（労働安全衛生法）の許容暴露限度（ＰＥＬ）である３５ｐｐｍ、もしくは、ＮＩＯＳＨ（国立労働安全衛生研究所）の推奨暴露限度（ＲＥＬ）である２５ｐｐｍの何れかである。
本開示の一局面は、システム１０のチャンバ７０内に移動可能に支持される基板５０の上面５２をレーザ処理する方法である。この方法は、チャンバ７０の中央領域７０Ｃに処理ガス２０２を供給することを含む。中央領域７０Ｃは、基板５０の上面５２を含む。この方法はまた、チャンバ７０の周辺領域７０Ｐにカーテンガス２１２を供給することを含む。周辺領域７０Ｐも、基板５０の上面５２を含む。この方法はまた、チャンバ７０の中央領域７０Ｃと周辺領域７０Ｐとの間のチャンバ７０の領域に真空をもたらす（すなわち、当該領域に真空状態を形成する）ことを含む。真空は、処理ガス２０２およびカーテンガスを除去する。これにより、チャンバ７０の中央領域７０Ｃにおいて、基板５０の上面５２に隣接する局在化処理ガス雰囲気２０２Ａを形成し、チャンバ７０の周辺領域７０Ｐにおいて、カーテンガス２１２のガスカーテン２１６を形成する。この方法はさらに、レーザ線４４を形成するレーザ光線４０を、局在化処理ガス雰囲気２０２Ａを通して基板５０の上面５２に照射し、基板５０の上面５２にレーザ処理を行うことを含む。一例では、処理ガス２０２は、主として窒素を含み、レーザ処理によって、基板５０の上面５２に窒化物系酸化膜３００を形成する。
当業者には明白であるが、添付される特許請求の範囲で規定された本開示の精神または範囲から逸脱することなく、本明細書中に記載された本開示の好ましい実施形態に対して様々な変更を加えることができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等範囲内で行われる本開示の修正及び変更を包含する。

Claims (13)

  1. 基板表面を処理するためのマイクロチャンバシステムであって、
    上部部材と、可動ステージアセンブリと、処理ガス供給部と、カーテンガス供給部と、真空システムとを備え、
    前記上部部材は、基板表面にレーザ線を形成するレーザ光線を収容可能な大きさを有する少なくとも一つの光アクセス特徴部を有し、
    前記可動ステージアセンブリは、前記上部部材から離間して配置され、前記上部部材に対して移動し、中央領域および周辺領域を有するチャンバを規定するとともに、前記可動ステージアセンブリは、前記基板を支持するチャックを含み、
    前記処理ガス供給部は、処理ガスを含み、少なくとも一つの処理ガス管によって前記チャンバの前記中央領域に操作可能に接続されており、
    前記カーテンガス供給部は、カーテンガスを含み、少なくとも一つのカーテンガス管によって前記チャンバの前記周辺領域に操作可能に接続されており、
    前記真空システムは、少なくとも一つの真空管によって前記チャンバに操作可能に接続されており、前記少なくとも一つの真空管は、前記少なくとも一つの処理ガス管と前記少なくとも一つのカーテンガス管との間に放射状に存在し、前記処理ガスおよび前記カーテンガスが前記チャンバの前記中央領域および前記周辺領域にそれぞれ流入するときに、局在化された処理ガス雰囲気は前記チャンバの前記中央領域に形成され、前記カーテンガスのガスカーテンは前記チャンバの前記周辺領域に形成される、マイクロチャンバシステム。
  2. 前記レーザ光線を形成するレーザ源をさらに備え、前記レーザ源は、前記チャンバの外側において、前記光アクセス特徴部に対して操作可能に配置される、請求項１に記載のマイクロチャンバシステム。
  3. 前記カーテンガスは、窒素、アルゴン、ヘリウムおよびネオンからなるガス群から選択される一つ以上のガスで形成される、請求項１または２に記載のマイクロチャンバシステム。
  4. 前記処理ガスは、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２およびＨ２／Ｎ２混合物からなるガス群から選択される一つ以上のガスである、請求項１から３の何れか１項に記載のマイクロチャンバシステム。
  5. 前記処理ガスは、アンモニアおよび水蒸気からなる、請求項１から３の何れか１項に記載のマイクロチャンバシステム。
  6. 前記少なくとも一つのカーテンガス管は、放射状に配置されたカーテンガス管アレイを含み、前記カーテンガス管アレイは、前記上部部材を貫通しており、
    前記少なくとも一つの真空管は、放射状に配置された真空管アレイを含み、前記真空管アレイは、前記上部部材を貫通しており、
    前記放射状に配置された真空管アレイは、前記放射状に配置されたカーテンガス管アレイと同心状に配置されるとともに、前記放射状に配置されたカーテンガス管アレイ内に存在する、請求項１から５の何れか１項に記載のマイクロチャンバシステム。
  7. マイクロチャンバシステムのチャンバ内に移動可能に支持された基板表面をレーザ処理する方法であって、
    前記基板表面を含む前記チャンバの中央領域に処理ガスを供給することと、
    前記基板表面を含む前記チャンバの周辺領域にカーテンガスを供給することと、
    前記チャンバの前記中央領域と前記周辺領域との間の前記チャンバの領域に真空空間を形成することと
    を備え、
    前記真空空間は、処理ガスおよびカーテンガスを除去し、これにより、前記チャンバの前記中央領域において前記基板表面に隣接して局在化された処理ガス雰囲気を形成するとともに、前記チャンバの前記周辺領域において前記カーテンガスのガスカーテンを形成し、
    前記局在化された処理ガス雰囲気を通してレーザ光線を前記基板表面に対して照射し、前記レーザ光線は、レーザ線を形成して、前記基板表面でレーザ処理を実行する、方法。
  8. 前記基板を前記レーザ光線に対して移動させて、前記レーザ線を前記基板表面上に走査させることをさらに備えている、請求項７に記載の方法。
  9. 前記処理ガスは、アンモニアを含む、請求項７または８に記載の方法。
  10. 前記処理ガスは、アンモニアおよび水蒸気からなる、請求項９に記載の方法。
  11. 前記処理ガスは、主として窒素を含み、前記レーザ処理は、前記基板表面に窒化物系酸化膜を形成する、請求項７または８に記載の方法。
  12. 前記処理ガスは、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２およびＨ２／Ｎ２混合物からなるガス群から選択される、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記カーテンガスは、窒素、アルゴン、ヘリウムおよびネオンからなるガス群から選択される一つ以上のガスで形成される、請求項７から１２の何れか１項に記載の方法。
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