JP7478146B2 - ハロゲン系化合物を用いて選択的にエッチングするための原子層エッチングシステム - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本開示は、２０１８年１１月１５日に提出された米国仮特許出願第６２／７６７，５６４号明細書の利益を主張する。上記で識別した出願の開示は、全体が参照により本明細書に組み入れられる。

本開示は、基板のエッチングおよび堆積の処理に関し、より詳細には原子層エッチングおよび堆積に関する。

ここで提供する背景の記述は、本開示の関連を一般に提示するためのものである。この背景技術の節で記述する範囲で、ここで名前を挙げる発明者の著作物だけではなく、提出時点で他の点では従来技術とみなされなくてよい記述の様態も、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術と認められない。

半導体ウエハなどの基板の原子層エッチング（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＡＬＥ）中、処理チャンバの中に反応物（たとえば、塩素（Ｃｌ₂）ガス）を導入して、基板の表面を改質する。多くの場合、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、および金属酸化物（ＭＯ_x）のＡＬＥ中に塩素系ガスを使用して、塩素注入最上層を提供する。一例として、塩素ガスを導入して、ケイ素基板の最上部部分を、Ｓｉから形成されたケイ素基板の最上部部分から塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_x）の層のケイ素基板の最上部部分に変換してよく、ここで、ｘは１、２、３、または４である。表面改質後、チャンバから塩素ガスをパージする。アルゴン（Ａｒ）プラズマを提供して、イオン衝撃を遂行し、塩化ケイ素反応層を能動的に除去し、続いて副産物をバージする。

基板処理システムを提供し、基板処理システムは、処理チャンバ、基板支持部、熱源、ガス配送システム、およびコントローラを含む。基板支持部は、処理チャンバ内に配置され、基板を支持するように構成される。熱源は、基板を加熱するように構成される。ガス配送システムは、処理チャンバに第１の処理ガスを供給するように構成される。コントローラは、ガス配送システムおよび熱源を制御して、等方的原子層エッチング処理を反復して遂行するように構成され、等方的原子層エッチング処理は、その反復中に、前処理、原子レベルの吸着、およびパルス化熱アニーリングを遂行するステップと、原子レベルの吸着中に、基板の曝露された材料の上に選択的に吸着されるハロゲン種を含む第１の処理ガスに基板の表面を曝露して、改質された材料を形成するステップと、パルス化熱アニーリング中に、所定の期間内に熱源をパルス化して複数回オンおよびオフし、改質された材料を曝露および除去するステップとを含む。

他の特徴では、コントローラは、パルス化熱アニーリングの反復中に、熱源の熱エネルギーパルスの連続するパルス間で、改質された材料が冷却することができるように構成される。他の特徴では、熱源はフラッシュランプを含む。他の特徴では、基板処理システムは、熱源の複数の熱エネルギーパルスごとにフラッシュランプに放電するように構成された容量性放電回路をさらに含む。他の特徴では、熱源は、複数のフラッシュランプ用にそれぞれ放射線状反射部分を有する反射面を含む。他の特徴では、フラッシュランプは、対応する冷却ジャケットを含む。

他の特徴では、基板処理システムは、複数のフラッシュランプから基板に熱エネルギーを向ける円錐形状反射面をさらに含む。他の特徴では、コントローラは、パルス化熱アニーリングの少なくとも１回の反復中に、４ミリ秒未満のパルス継続期間の間にオンであるように複数のフラッシュランプをパルス化するように構成される。

他の特徴では、コントローラは、熱源の電源をオフにした後、改質された基板材料が０．５秒未満の間２５℃未満の温度まで冷却するように、改質された基板材料をパルス化熱アニーリングの反復の少なくともいくつかの間に熱源を介して加熱するように構成される。

他の特徴では、熱源はレーザを含む。レーザは、基板に向けるレーザビームを発生させるように構成される。他の特徴では、基板処理システムは、鏡およびモータをさらに含む。コントローラは、モータにより鏡を動かすことにより基板の全体にわたって広がるようにレーザビームを向けるように構成される。他の特徴では、基板の直径は３００ｍｍである。基板はダイを含む。コントローラは、所定の期間内に、ダイ全体にわたって広がり、ダイの各々を加熱するように構成される。

他の特徴では、所定の期間は１秒である。コントローラは、複数のダイの各々を個々に第２の所定の回数、加熱するように構成される。他の特徴では、基板処理システムは、レーザビームを形作り、方向づけるように構成されたレンズ回路をさらに含む。他の特徴では、レンズ回路は、レーザビームを丸い形状のレーザビームから正方形の形状のレーザビームに変換するためのビーム整形光学部品を含む。

他の特徴では、レンズ回路は、レーザビームを丸い形のレーザビームから平頂形状のレーザビームに変換する平頂光学部品、および平頂形状のレーザビームを正方形の形状のレーザビームに変換するための回折光学部品を含む。

他の特徴では、基板処理システムは、第１の鏡、第２の鏡、第１のモータ、および第２のモータを備える鏡モジュールをさらに含む。コントローラは、第１のモータおよび第２のモータを介して第１の鏡および第２の鏡を動かして、基板上でレーザビームの位置を調節するように構成される。

他の特徴では、基板処理システムは、基板の表面に対して垂直な方向にレーザビームを向けるように構成された、複数のレンズを備えるテレセントリックレンズ組立体をさらに含む。

他の特徴では、基板処理システムは、第１の鏡、第２の鏡、第１のモータ、および第２のモータを備える鏡モジュールをさらに含む。レーザビームは、第１の鏡に向けられる。レーザビームは、第１の鏡から第２の鏡に向けられる。レーザビームは、第２の鏡からテレセントリックレンズ組立体を通って基板に向けられる。コントローラは、第１のモータおよび第２のモータを介して第１の鏡および第２の鏡を動かして、基板上でレーザビームの位置を調節するように構成される。

他の特徴では、処理チャンバは、誘導結合プラズマチャンバまたは遠隔プラズマ供給源接続チャンバである。テレセントリックレンズ組立体は、処理チャンバの誘電体窓の上方に配置される。

他の特徴では、基板処理システムは、基板が受け取る前にレーザビームのサイズを調節するように構成されたビームサイズ調節モジュールをさらに含む。他の特徴では、処理チャンバには、パルス化熱アニーリング中にプラズマがない。

他の特徴では、コントローラは、原子レベルの吸着の１つまたは複数の反復中に、処理チャンバの内部の温度を２０℃以下に、または周囲温度に等しく設定するように構成される。他の特徴では、コントローラは、熱源を制御して、基板の基部部分またはバルク部分の少なくとも一方を加熱することなく、基板の改質された材料を加熱する複数の熱エネルギーパルスを発生させるように構成される。

他の特徴では、コントローラは、処理チャンバに第１の処理ガスを供給して、熱源の熱エネルギーパルスの連続する各対の間に、基板の曝露された材料上に原子レベルの吸着を遂行するように構成される。他の特徴では、コントローラは、前処理中に基板を第２の処理ガスにさらすことにより、基板を改質するように構成される。他の特徴では、コントローラは、熱源をパルス化して、１秒以内に複数の熱エネルギーパルスを発生させるように構成される。

他の特徴では、前処理は、第２の処理ガス導入を含む。第２の処理ガスは水素を含む。ハロゲン種は酸素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層はゲルマニウムを含む。

他の特徴では、前処理は、第２の処理ガス導入を含む。第２の処理ガスは水素を含む。ハロゲン種は塩素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層はゲルマニウムを含む。

他の特徴では、前処理は、第２の処理ガス導入を含む。第２の処理ガスは水素を含む。ハロゲン種はヨウ素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層はケイ素を含む。他の特徴では、パルス化熱アニーリングは、ゲルマニウムを除去することなくケイ素を選択的に除去することを含む。

他の特徴では、前処理は、水素または酸素を含む第２の処理ガス導入を含む。ハロゲン種は塩素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層はチタンを含む。

他の特徴では、前処理は、第２の処理ガス導入を含む。第２の処理ガスは水素またはアンモニアを含む。ハロゲン種はフッ素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層は二酸化ケイ素を含む。

他の特徴では、基板処理システムを動作させる方法を提供する。方法は、処理チャンバ内で基板支持部上に基板を堆積させるステップ、および第１の原子層エッチング（ＡＬＥ）処理を反復して遂行するステップを含む。第１のＡＬＥ処理は、順次の等方的処理であり、処理チャンバに第１の処理ガスを供給して、基板の第１の曝露部分を改質するステップを含む前処理と、第１の曝露部分の上に選択的に吸収され第１の曝露部分を改質するハロゲン種を含む第２の処理ガスに第１の曝露部分をさらすステップを含む原子レベルの吸着と、熱源を制御して、熱エネルギーパルスを発生させて、改質された第１の曝露分を曝露し、除去するステップを含むパルス化熱アニーリングとを遂行するステップを含む。本方法は、所定のサイクル数の第１のＡＬＥ処理を遂行したかどうかを判断するステップと、所定のサイクル数を遂行した場合、第１のＡＬＥ処理を遂行するのをやめるステップとをさらに含む。

他の特徴では、本方法は、原子レベルの吸着を遂行した後に、かつパルス化熱アニーリングを遂行する前に、処理チャンバをパージするステップをさらに含む。他の特徴では、本方法は、パルス化急速熱アニーリングの各反復を遂行した後に処理チャンバをパージするステップをさらに含む。他の特徴では、本方法は、第１のＡＬＥ処理を１秒以内に複数回遂行するステップをさらに含む。

他の特徴では、本方法は、第２のＡＬＥ処理を遂行すべきかどうかを判断するステップと、第１のＡＬＥ処理用に設定したパラメータを第２のＡＬＥ処理用に更新したパラメータに変更するステップと、処理チャンバ内部で第２のＡＬＥ処理を反復して遂行するステップとをさらに含む。第２のＡＬＥ処理は、処理チャンバに第１の処理ガスまたは第３の処理ガスを供給して、基板の第１の曝露部分または第２の曝露部分を改質するステップを含む前処理を遂行するステップと、ハロゲン種を含む第２のガスまたは第４のガスに第１の曝露部分または第２の曝露部分をさらすステップを含む原子レベルの吸着を遂行するステップと、熱源を制御して、熱エネルギーパルスを発生させて、第１の曝露部分または第２の曝露部分を加熱するステップを含むパルス化急速熱アニーリングを遂行するステップとを含む。

他の特徴では、本方法は、基板の第１のダイ上で第１のＡＬＥ処理を遂行する場合に第２のＡＬＥ処理を遂行するかどうかを判断するステップと、基板の第２のダイ上で第２のＡＬＥ処理を遂行するステップとをさらに含む。他の特徴では、本方法は、急速熱アニーリングに関して、キャパシタを充電するステップと、キャパシタを放電して、複数のフラッシュランプに電力を提供するステップとをさらに含む。

他の特徴では、本方法は、急速熱アニーリングに関して、レーザビームを発生させるステップと、レーザビームを平頂ビームに変換するステップと、平頂ビームを正方形ビームに変換するステップと、正方形ビームを鏡から離してテレセントリックレンズ組立体まで反射させるステップと、基板に直交する方向にテレセントリックレンズ組立体を通って基板まで正方形ビームを通過させるステップとをさらに備える。

他の特徴では、本方法は、急速熱アニーリングに関して、基板のダイのサイズ以上になるように正方形ビームのサイズを調節するステップをさらに含む。他の特徴では、本方法は、急速熱アニーリングに関して、鏡を動かすことにより、基板の直径が３００ｍｍの、ダイを含む基板の全面にわたって広がり、所定の期間内にダイの各々の全面にわたって広がるようにレーザビームを向けて、ダイの各々を加熱するステップをさらに含む。

他の特徴では、所定の期間は１秒であり、ダイの各々は、個々に所定の回数、加熱される。他の特徴では、第１のガスは水素を含む。ハロゲン種は酸素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層はゲルマニウムを含む。

他の特徴では、第１のガスは水素を含む。ハロゲン種は塩素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層はゲルマニウムを含む。

他の特徴では、第１のガスは水素を含む。ハロゲン種はヨウ素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層はケイ素を含む。他の特徴では、パルス化熱アニーリングは、ケイ素の選択的除去を含み、ゲルマニウムの除去を含まない。

他の特徴では、第１のガスは水素または酸素を含む。ハロゲン種は塩素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層はチタンを含む。

他の特徴では、第１のガスは水素またはアンモニアを含む。ハロゲン種はフッ素を含む。パルス化熱アニーリングは、基板からの単層除去を含む。単層は二酸化ケイ素を含む。

本開示を適用できる領域は、詳細な説明、特許請求の範囲、および図面からさらに明らかになるであろう。詳細な説明および特有の例は、例示だけを目的とすることが意図され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

本開示は、詳細な記述および添付図面からより完全に理解されるようになるであろう。

本開示による、フラッシュランプと、ＡＬＥおよび原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）中に急速熱パルス動作を遂行するための急速熱パルスコントローラとを組み入れる基板処理システムの例の機能構成図である。

本開示による、レーザと、レンズ回路と、ＡＬＥおよびＡＬＤ中に急速熱パルス動作を遂行するための急速熱パルスコントローラとを組み入れる基板処理システムの例の機能構成図である。

図２のレンズ回路に組み入れられた鏡およびテレセントリックレンズ組立体の側面断面図である。

従来の連続波動作モードに関連する加熱増強期間および冷却期間の例を示す経時的温度プロファイルである。

本開示による急速熱パルスの例を示す経時的温度プロファイルの例である。

本開示によるＡＬＥ処理図である。

本開示に従って提供される単一急速熱パルスに関する経時的温度変化を例示する信号図の例である。

本開示に従って遂行されたＡＬＥに関する、レーザフルエンスに対するエッチング速度のプロットの例である。

本開示に従って遂行されたＡＬＥに関する、処理サイクル数に対する除去されたゲルマニウム量のプロットの例である。

基準としての異なる材料除去量、塩素吸着なしのパルス化レーザ加熱、パルス化レーザ加熱なしの塩素吸着、および塩素吸着とパルス化レーザ加熱の組合せの実装を例示する膜厚さのプロットの例である。

ある種の処理に関する推定温度範囲およびランプ電力範囲のプロットの例である。

本開示に従って遂行されたフラッシュ・ランプ・サイクル中の表面温度変化速度を例示するプロットの例、およびフラッシュ・ランプ・サイクル後の対応する冷却期間中の表面温度変化速度の対応するプロットの例である。

本開示による、フラッシュ・ランプ・サイクルに関する、パルス継続期間に対するフラッシュランプ電力レベルおよび反復率のプロットの例である。

本開示による、誘電体層の一部分を除去するために反復して遂行した急速熱パルスサイクルを例示する図である。

本開示によるＡＬＥ法を例示する。

本開示に従って遂行されたＡＬＥ処理中の、基板表面温度に対するエッチング速度のプロットの例である。

異なる熱源に関する、加熱速度に対する冷却速度の例を示すプロットである。

本開示による、窒化チタンの層を除去するＡＬＥ法の２つの例を示す構成図である。

異なるエネルギーレベルに関する、窒化チタン膜厚さのプロットの例である。

本開示に従って遂行された異なるＡＬＥサイクル数に対する窒化チタン膜厚さのプロットの例である。

遂行された異なる動作に関する、異なる材料除去量を例示する窒化チタン膜厚さのプロットの例である。

本開示の実施形態による、ヨウ素ガス導入、およびゲルマニウム除去なしのケイ素除去を例示するＡＬＥ処理図の例である。

異なる基板支持部温度に関する、エッチング速度に対するケイ素層厚さのプロットの例である。

加熱前、異なるエネルギーレベルに関するフラッシュランプ加熱後、および基板支持部加熱後に得たサンプルの測定に関連するエッチング深さ範囲および表面粗さのグラフの例である。

ヨウ素ガス導入および加熱された基板支持部に起因する、ケイ素のエッチング速度およびゲルマニウムの堆積速度のプロットの例である。

ヨウ素ガスを使用する、ケイ素およびゲルマニウムに関する、熱パルスエネルギーに対するエッチング速度のプロットの例である。

加熱された基板支持部実装およびレーザ実装に関する、エッチング深さおよび表面粗さのプロットの例である。

本開示の実施形態による、レーザを介した基板加熱に関する、パルス数に対するエッチング速度および表面粗さのプロットの例である。

図面では、類似要素および／または同一要素を識別するために参照番号を再利用することがある。

７ナノメートル（ｎｍ）未満の機器を製作するためには、ナノスケールの制御を用いて基板から材料を等方的に除去する必要がある。ナノスケールのレベルでは、従来のドライエッチングおよびウエットエッチングは、基板表面の粗さおよび／または損傷の原因となる可能性がある。それに加えて、ＡＬＥは、イオンの方向性に起因して等方的除去に限界がある。たとえば基板の上側部分を除去するために、上側部分を改質して、上側揮発性層を提供することがある。次いで、ランプを介して上側揮発性層を加熱することにより上側揮発性層を除去することがある。従来のランプ（たとえば、赤外ランプ）は、たとえば４０℃／秒～２５０℃／秒で基板の一部分を加熱することがある。ランプが上側揮発性層を加熱する時間および上側揮発性層が冷却する時間は、数分かかる可能性がある。基板を加熱および冷却するために必要な時間は、静電チャックなどの基板支持部の加熱速度および冷却速度に基づく可能性がある。基板および基板支持部が加熱および冷却する時間は、何１０分もかかる可能性がある。

基板を加熱する期間が非常に長いことに起因して、典型的には基板の基部部分またはバルク部分を含む基板全体を加熱する。その結果、長時間の間加熱ランプをオンにすることによる従来の加熱には、基板の上側部分および／または表面だけではなく基板のバルク部分も加熱することに起因する熱収支問題がある。このタイプの加熱は、ある種のエッチング処理に用途が限定される。熱収支は、基板の材料および／もしくは構造を劣化させることなく、基板上のダイ構成要素の性能および／もしくは動作に悪い影響を及ぼすことなく、ならびに／または一方の種層の分子および／もしくは原子が別の種層の中に拡散する相互拡散問題を引き起こすことなく、特定の温度に基板を曝露することができる時間を指す。温度が高く、かつ曝露が長くなるほど、それだけ熱収支問題の可能性が高くなり、優勢になる。従来の加熱ランプを使用するある例では、２００℃よりも大きな温度上昇を提供する熱サイクルは、Ｇｅの中にＳｉが拡散する結果となる可能性があり、一方では、４０℃の温度上昇を有する熱サイクルは、Ｇｅの中にＳｉが拡散する結果とならないことがある。熱収支問題は、特に単一処理チャンバ内部で基板に対して遂行することができる処理を制限する。基板支持部が冷却するのを待つことを回避して、異なる処理を迅速に遂行するために、処理チャンバ間で基板を取り除く必要があることがある。

本明細書で示す例は、熱源を介して急速熱パルス化（ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｕｌｓｉｎｇ、ＲＴＰ）サイクルを遂行して、基板の上側部分の温度を急速に高めるためのＲＴＰシステムを含む。基板の上側部分を急速に加熱し、基板の基部部分またはバルク部分を加熱しないことにより、基板の上側部分は、熱源を非活動化した後に温度が急速に低下する可能性がある。以下で記述するように、多数の加熱および冷却のサイクルを数秒で遂行してよい。ＲＴＰを提供し、ＲＴＰは、熱収支問題を回避する。換言すれば、基板の下側バルク部分を加熱することなく、および／または基板の下側バルク部分の加熱量を最小にすることなく、加熱を提供する。これにより基板の表面および／または上側部分を急速に加熱および冷却して、単一処理チャンバ内部で多数の処理サイクルを、および／または多数の異なる処理を迅速に遂行できるようになる。ある例として、上側部分は、加熱された基板表面から測定した数１００ナノメートルの厚さであってよい（または加熱の深さが、基板の中へ数１００ナノメートル入る）。

ＲＴＰ動作はまた、熱収支問題に対して感度が高いことに起因してこれまで遂行されなかった処理の遂行を可能にする。ある例として、基板からある種の膜材料を等方的かつ選択的に除去することを遂行してよい。除去されてよい膜材料は、ケイ素と、ゲルマニウムと、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物と、窒化チタンなどのような他の材料とを含む。

次に図１を参照すると、使用することができる基板処理システム１００の例が示されている。基板処理システム１００は誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）供給源を含むが、他のタイプの処理チャンバおよび／または（遠隔プラズマ供給源などの）プラズマ供給源を使用してよい。任意選択で遠隔プラズマ供給源を提供して、ラジカルを利用してよい。別の処理チャンバの例は、別の処理チャンバ（または第２のチャンバ）に接続された遠隔プラズマ供給源接続チャンバ（または第１のチャンバ）である。基板処理システム１００は、ＲＴＰシステム１０６および処理チャンバ１０８を含む。処理チャンバ１０８は、基板１１２を支持するための基板支持部１１０を含む。ＲＴＰシステム１０６は、基板１１２の表面および／または一部分を急速に、かつ反復して加熱する。いくつかの例では、基板支持部１１０は、静電チャックまたは真空チャックを含む。いくつかの例では、基板支持部１１０を温度制御する。たとえば、基板支持部１１０は、１つまたは複数のゾーン内に配列されてよい流体チャネル１１４および／またはヒータ１１６を含んでよい。基板支持部１１０は、電極１１８をさらに含んでよい。

温度および／または圧力のセンサなどの１つまたは複数のセンサ１１９を処理チャンバ１０８内に配列して、それぞれ温度および／または圧力を検知してよい。弁１２２およびポンプ１２４を使用して、処理チャンバ１０８内部の圧力を制御してよい、および／または処理チャンバ１０８から反応物を排出してよい。

ＲＴＰシステム１０６は、基板１１２の急速熱アニーリングを遂行する熱源１２６を含む。これは、フラッシュランプ１２８を介したＲＴＰを含む。レーザに基づく別のＲＴＰシステムの例を図２に示す。熱源１２６と処理チャンバ１０８の間に窓組立体１３０を配置してよい。窓組立体１３０は、第１の（または誘電体）窓１３２、反射面１３４、結合部材１３６，および第２の窓１３８を含む。第１の窓１３２は、石英窓であってよい。反射面１３４は、ステンレス鋼から形成されてよく、フラッシュランプ１２８が発生させた熱エネルギーを基板１１２に向けて誘導するような円錐形状であってよい。第２の窓１３８は、サファイア窓であってよい。結合部材１３６は、反射面１３４を処理チャンバ１０８に接続する。一実施形態では、反射面１３４を含まず、結合部材１３６に第１の窓１３２を付着させる。フラッシュランプ１２８は、円筒形状であってよく、フラッシュランプ１２８を冷却するために水および／または他の冷却液を循環させてよい、対応する冷却ジャケット１４０を含んでよい。放射線状反射部分１４４を有する反射面１４２を第１の窓１３２上に配置してよい。反射面１４２は、アルミニウムから形成されてよい。反射面１４２と第１の窓１３２の間の放射線状反射部分１４４内にそれぞれフラッシュランプ１２８を配置する。

温度制御システム１５０を使用して、基板支持部１１０および基板１１２の温度を制御してよい。温度制御システム１５０は、流体チャネル１１４に接続されたポンプ１５４を介して流体供給源１５２からの流体の供給を制御してよい。温度制御システム１５０はまた、ヒータ１１６の動作を制御してよい。温度制御システム１５０は、基板支持部１１０の１つまたは複数の場所またはゾーンの温度を検知する１つまたは複数の温度センサ１５６を含んでよい。

ガス配送システム１６０は、１つまたは複数のガス供給源１６４、１つまたは複数の弁１０５、１つまたは複数の質量流コントローラ１６８、および混合多岐管１７０を含む。ガス配送システム１６０は、前処理、ドーピング、不動態化、アニーリング、および／またはパージング中に、プラズマガス混合物、キャリア、および／もしくは不活性ガス、ならびに／またはパージガス混合物を処理チャンバ１０８に選択的に供給する。

ＲＦ発生器１２０－１は、ＲＦ供給源１２３と、処理チャンバ１０８の外壁を取り囲むコイル１２７にＲＦ電力を出力する整合回路１２５とを含む。ＲＦ発生器１２０－１は、プラズマに打ち当たる磁界を処理チャンバ１０８内に生み出す。別のＲＦ発生器１２０－２を使用して、基板支持部１１０内の電極１１８にＲＦバイアスを供給してよい。コントローラ１８０は、１つまたは複数のセンサ１１９、弁１２２およびポンプ１２４、温度制御システム１５０、熱源１２６、ＲＦ発生器１２０－１および／または１２０－２、ならびにガス配送システム１６０と通信して、遂行されている処理を制御する。

コントローラ１８０は、容量性放電回路１８４を制御して、フラッシュランプ１２８をパルス化するＲＴＰコントローラ１８２を含んでよい。容量性放電回路１８４は、電源１８６から電力を、ＲＴＰコントローラ１８２から制御信号を受け取ってよい。容量性放電回路１８４は、アイドルモードのとき、キャパシタ（ボックス１８７で表す）を充電してよく、ＲＴＰコントローラ１８２から放電信号を受け取ると、キャパシタを放電してよい。ＲＴＰコントローラ１８２は、ＡＬＥおよび／またはＡＬＤの処理中にＲＴＰ動作を遂行してよい。

図２は、レーザ２０４と、レンズ回路２０６と、ＲＴＰコントローラ２１０を伴うコントローラ２０８とを含むＲＴＰシステム２０２を組み入れる基板処理システム２００の例を示す。基板処理システム２００は、図１の基板処理システム１００に類似して動作し、図２に示さない、基板処理システム１００の一部分を含む。基板処理システム２００は、熱源１２６、コントローラ１８０、および容量性放電回路１８４の代わりに、レーザ２０４と、レンズ回路２０６と、コントローラ２０８とを含む。レーザ２０４は、ＲＴＰコントローラ２１０から受け取った制御信号に基づきＲＴＰ動作中にＲＴＰコントローラ２１０によりパルス化（または変調）されてよい熱源である。これは、ＡＬＥおよびＡＬＤの処理中に行われてよい。

レンズ回路２０６は、ビーム整形光学部品２１２，第１の鏡２１４および第２の鏡２１６を含むガルバノ（Ｇａｌｖａｎｏ）ミラー回路２１３、ならびにテレセントリックレンズ組立体２１８を含む。ビーム整形光学部品２１２は、平頂（または第１のビーム整形）光学部品２２０および回折（または第２のビーム整形）光学部品２２２を含んでよい。平頂光学部品２２０を使用して、ガウス分布を有する、レーザ２０４から受け取ったレーザビームを、平頂ビーム（たとえば、２センチメートル（ｃｍ）×２ｃｍの平頂ビーム）に変換する。レーザビームの温度プロファイルもまたガウス分布である。平頂光学部品の例は、「フライホイール」光学部品である。

回折光学部品２２２は、平頂光学部品２２０から得られた平頂円形ビームを正方形ビームに変換する。正方形ビームは、対応する一様な温度分布を基板上で有する。これは、正方形ビームに曝露された基板（たとえば、基板１１２）の一部分全体にわたって一様な熱反応および／またはエッチング速度を可能にする。正方形ビームを提供することによりさらにまた、加熱されているダイの形状に適合する形状を有するビームが提供される。正方形ビームは、選択されたダイの表面または上側部分を一様に加熱してよい。処理チャンバ１０８内で基板支持部の上に基板１１２を配置してよい。

ビーム整形光学部品２１２と第１の鏡２１４の間にビームサイズ調節機器２２６を配置してよい。ビームサイズ調節機器２２６は、基板１１２上のダイのサイズ以上になるように正方形ビームのサイズを調節してよい。ビームサイズ調節機器２２６は、電動式であってよく、ビームエキスパンダ２２７を含んでよい。ビームエキスパンダ２２７は、拡大を遂行して、レーザビームのサイズを増大させてよい。

ＲＴＰコントローラ２１０およびガルバノミラー回路２１３は、Ｘ－Ｙ検流計走査システムとして動作してよい。第１の鏡２１４を使用して、第１の（またはＸ）方向に基板１１２の表面全体にわたってレーザビームを動かしてよい。第２の鏡２１６を使用して、第２の（またはＹ）方向に基板の表面全体にわたってレーザビームを動かしてよい。コントローラ２０８および／またはＲＴＰコントローラ２１０は、モータ２３０、２３２を介して鏡２１４、２１６を動かしてよい。

テレセントリックレンズ組立体２１８は、コリメーティング組立体と呼ばれることがあり、一連の平凸レンズ２４０、２４２、２４４、２４６を含む。特定の数の平凸レンズを示すが、異なる数の平凸レンズを含んでよい。平凸レンズ２４０、２４２、２４４、２４６の直径は、平凸レンズが窓組立体１３０に近いほど増大し、その結果、レンズ２４２の直径は、レンズ２４０の直径よりも大きく、レンズ２４４の直径は、レンズ２４２の直径よりも大きく、レンズ２４６の直径は、レンズ２４４の直径よりも大きい。平凸レンズ２４０、２４２、２４４、２４６は、共通中心線２４８を有するように垂直に整列する。平凸レンズ２４０、２４２、２４４、２４６は、固定された関係で型２５０内部に保持される。平凸レンズ２４０、２４２、２４４、２４６は、第２の鏡２１６から受け取ったレーザビームを、基板１１２の表面に直交するように誘導する。基板１１２の表面全体にわたってレーザビームを動かすとき、テレセントリックレンズ組立体２１８は、基板１１２の表面と直交関係でレーザビームを維持する。

ある例として、レーザ２０４が発生させたレーザビームは、直径が３５５ｎｍであってよく、８０ピコ秒（ｐｓ）ごとにパルス化されてよい。ＲＴＰコントローラ２１０は、鏡２１４、２１６を動かして、基板１１２の表面全体にわたって１５０ヘルツ（Ｈｚ）走査を遂行してよい。

基板処理システム２００は、基板支持部１１０および基板１１２の温度を制御するために使用してよい温度制御システム１５０を含んでよい。温度制御システム１５０は、基板支持部１１０の１つまたは複数の場所またはゾーンの温度を検知する１つまたは複数の温度センサ１５６を含んでよい。

図３は、鏡２１４、２１６、および図２のテレセントリックレンズ組立体２１８の側面断面図を示す。鏡２１４、２１６は、テレセントリックレンズ組立体２１８を通してレーザビーム３００を誘導するように示されている。レーザビーム３００は、レンズ２４０、２４２、２４４、２４６を通って、最小レンズ２４０から最大レンズ２４６まで進む。レーザビーム３００は、円形であり、かつ図２のビーム整形光学部品２１２を通過しないとき、像平面３０４または基板１１２の表面上で、曲線３０２により表されるガウス分布を有する。レーザビーム３００は、ビーム整形光学部品２１２を通過するとき、正方形形状であり、辺Ｓのスポットを有する。

図２のガルバノミラー回路２１３は、全視野（ｆｉｅｌｄ－ｏｆ－ｖｉｅｗ、ＦＯＶ）を走査するための２つの鏡を含むシステムを提供する。ある例として、ＦＯＶは、３００ｍｍ×３００ｍｍよりも広くてよい。一実施形態では、レンズ２４０、２４２、２４４、２４６は集合的に、低開口数（所定の開口数よりも小さい）、および像平面３０４に対して垂直な所定の範囲内の焦点カラム（ｆｏｃａｌ ｃｏｌｕｍｎ）パラメータ（またはビーム直角度パラメータ）を有する。ビームの一様性および強度を維持しながら、像平面でビームが歪むことなく、像平面に対して垂直にレーザビームを提供する。レーザビームの焦点を像平面３０４に合わせてよい。一実施形態では、瞳開口、またはビームスポットの辺Ｓのサイズを１０ｍｍ～１２ｍｍに制限する。図２のビームサイズ調節機器２２６は、ビームスポットのサイズを増大させてよく、その結果、Ｓは２０ｍｍ～２２ｍｍになる。

フランジバック（ｆｌａｎｇｅ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ、ＦＦＬ）および後部焦点距離（ｂａｃｋ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ、ＢＦＬ）が示されている。ＦＦＬは、（ｉ）フランジ３０５の端部、および／またはレンズ２４６が曲がって、像平面３０４に向かって外側に突出し始める地点３０７と（ｉｉ）像平面３０４からの距離であってよい。ＢＦＬは、（ｉ）像平面３０４に最も近い、レンズ２４６上の地点３０９と（ｉｉ）像平面３０４からの距離を指すことがある。

上述の、図１～図３の例は、フラッシュランプの例およびレーザビームの例を提供する。所定のマイクロ秒数ごとに（たとえば、３００μｓごとに）フラッシュランプを変調（パルス化）してよく、所定のピコ秒数ごとに（たとえば、８０ｐｓごとに）レーザビームを変調（パルス化）してよい。これらの例は、連続した熱ＡＬＥまたは熱ＡＬＤの処理を遂行できるようにする。ある例として、１００μｓのパルス化光源を使用してよく、１Ｈｚサイクルで平方センチメートル（ｃｍ²）あたり８ジュール（Ｊ）のランプ電力を提供する。単一処理チャンバ内部で単一レシピ用に５０サイクルよりも多く遂行してよい。原子レベルの材料除去および等方的材料除去を含むＡＬＥ処理を遂行してよい。これらの処理は、温度収支問題なしに基板温度を制御しながら効率的に遂行される。

図４は、従来の連続波動作モードに関連する加熱増強期間および冷却期間の例を示す経時的温度プロファイルを示す。図示するように、従来の連続波モードでの加熱ランプ操作は、ｘ秒で基板を２０℃から１００℃～６００℃まで加熱してよい。加熱ランプは、ｔ分間オンであってよい。基板は、ｙ秒で冷却されてよい。

図５は、急速熱パルスの例を示す経時的温度プロファイルの例を示す。図５では、例示するために低温パルスおよび高温パルスを示す。ある例として、低温パルスを提供して、サイクルあたり８０℃まで基板の一部分の温度を高めてよい。高温パルスは、サイクルあたり６００℃まで基板の一部分の温度を高めてよい。一実施形態では、低温パルスは、２０℃～８０℃まで基板の一部分の温度を高める。一実施形態では、高温パルスは、１００℃～６００℃まで基板の一部分の温度を高める。別の実施形態では、低温パルスを提供しない。低温パルスおよび／または高温パルスの連続する各対の間に、加熱されている基板の一部分を、たとえば基準温度（たとえば、２０℃）まで冷却する。多数の低温パルスおよび／または高温パルスを提供してよく、所定の秒数（ｘ秒で示す）にわたるパルスのうち連続するパルスの間に、加熱されている基板の一部分を冷却してよい。ある例では、３秒～１０秒の長い期間にわたり、多数の低温パルスおよび高温パルスを提供してよい。

本明細書で記述するＲＴＰは、基板表面温度を上げて、基板表面温度を制御できるようにする。原子レベルの反応制御を提供しながら、制御された調整可能な手法で基板の所定の深さまで加熱を提供する。これは、発生させている光（たとえば、フラッシュランプまたはレーザ）のパルスの数、長さ、強度、および周波数を制御することにより達成されてよい。一実施形態では、一連の高温パルスを提供する。他の実施形態では、一連の低温パルスを提供する。別の実施形態では、低温パルスおよび高温パルスの組合せを提供し、パルスの継続期間、強度（または電力レベル）、および周波数を制御して、基板の表面の少なくとも一部分全体にわたって温度深さプロファイルを提供する。図１の実施形態のように多数のフラッシュランプを有することにより、フラッシュランプを別様に動作させることにより、異なる温度ゾーンを生み出してよい。たとえば、フラッシュランプのうち第１の１つまたは複数を動作させて、第１の組の１つまたは複数の継続期間、１つまたは複数の強度レベル（または電力レベル）、および１つまたは複数の周波数を有する第１の一連のパルスを提供してよく、フラッシュランプのうち第２の１つまたは複数を動作させて、第２の組の１つまたは複数の継続期間、１つまたは複数の強度レベル（または電力レベル）、および１つまたは複数の周波数を有する第２の一連のパルスを提供してよい。

図６は、本開示に従って遂行される熱ＡＬＥ処理を例示するＡＬＥ処理図を示す。熱ＡＬＥ処理は、前処理、原子レベルの吸着（または凝縮）、ＲＴＰ（または熱除去）、および基板リフレッシュ（またはパージ）の動作を反復して遂行するステップを含んでよい。ＲＴＰを使用して、従来の連続波（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ、ＣＷ）加熱の取り組み方法と比較して、熱収支問題なしに原子レベルで等方的に膜を除去してよい。一実施形態では、熱パルス継続期間は、３ｍｓ未満の継続期間であり、おおよそ５００℃まで表面基板温度を高めて、熱収支問題を回避する。たとえば、ケイ素（Ｓｉ）をエッチングして、Ｓｉがゲルマニウム（Ｇｅ）の中へ拡散するのを回避するときにこのタイプのＲＴＰを遂行してよい。

前処理（または第１の表面改質動作）中、プラズマを提供して、基板の表面および／または一部分を改質しながら、基板の表面および／または一部分に水素Ｈ₂、アンモニアＮＨ₃、および／または他のガスを供給してよい。原子レベルの吸着（または第２の表面改質動作）中、酸素、ハロゲンガス（たとえば、塩素Ｃｌ₂、ヨウ素Ｉ₂、フッ素Ｆ₃、または他のハロゲンガス）、三フッ化窒素ＮＦ₃、および／または他の反応物を提供し、基板の表面および／または一部分の中に吸着させる。原子レベルの吸着を受ける基板の一部分は、たとえば、酸化アルミニウム（Ａｌ）Ａｌ₂Ｏ₃、酸化チタン（Ｔｉ）ＴｉＯ₂、もしくは酸化ジルコニウム（Ｚｒ）などの金属酸化物ＭＯ_xから、または窒化ケイ素ＳｉＮ_x、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＯ₂、窒化チタンＴｉＮ、または酸化ハフニウムＨｆＯ₂などの他の材料から形成されてよい。原子レベルの吸着後、除去されている部分は、たとえば、リガンドありもしくはなしの酸化物もしくはハロゲン化物、ＭＣｌ_x（Ｆ_x）、フッ化アルミニウムＡｌＦ₃、酸化チタンＴｉＯ₂、ケイフッ化アンモニウム（ＮＨ₄）₂ＳｉＦ₆、または他の改質された材料であってよい。

ある実施形態では、所定のサイクル数を遂行して、基板の１つまたは複数の層の所定の量を除去する。ある例として、熱ＡＬＥ処理のサイクルあたり基板の最上部分の厚さ１ｎｍの層を除去してよい。急速熱動作中に、図１および図２に示すようにフラッシュランプ組立体またはレーザを使用してよい。表１は、異なるタイプの基板上で遂行されている熱ＡＬＥ処理の５つの（行あたり１つの）例を提供する。列は、ａ）除去されている基板材料、ｂ）前処理（ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ、ＰＴ）中に提供されているプラズマのタイプ、ｃ）原子レベルの吸着（ａｔｏｍｉｓｔｉｃ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ、ＡＡ）動作中に供給されているガス、ｄ）急速熱（ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ、ＲＴ）加熱動作のために作動させられてよいフラッシュランプまたはレーザ、および表面リフレッシュ（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｆｒｅｓｈ、ＳＲ）動作中に提供されているパージガスを示す。

本明細書で開示する熱ＡＬＥ処理を他のタイプの基板上で遂行してよい。熱ＡＬＥ処理を遂行して、たとえばゲルマニウムＧｅ、金属窒化物（たとえば、ＴｉＮ）、Ｓｉ－ＳｉＧｅを含む化合物、および／または金属酸化物（たとえば、Ａｌ₂Ｏ₃またはＨｆＯ₂）を含む、対象となる膜を除去してよい。除去されてよい、対象となる副産物は、酸化ゲルマニウムＧｅＯ、オキシ塩化チタンＴｉＯＣｌ、オキシフッ化チタンＴｉＯＦ、ケイ素塩素Ｓｉ－Ｃｌ、ケイ素フッ素Ｓｉ－Ｆ、ゲルマニウム塩素Ｇｅ－Ｃｌ、ゲルマニウムフッ素Ｇｅ－Ｆ、アルミニウムアセチルアセトナートＡｌ（ａｃａｃ）₄、およびハフニウムアセチルアセトナートＨｆ（ａｃａｃ）₄を含む。

表面リフレッシュ動作中に基板を冷却してよい。一実施形態では、能動冷却を提供して、基板を極低温で冷却する。これにより、基板を冷却する時間は短縮され、短縮された期間でより多くのサイクルを遂行できるようになる。能動冷却は、基板の基部（またはバルク）部分に悪い影響を与えることなく急速な回復を提供する。

図７は、提供する単一急速熱パルス７００に関する経時的温度変化パターンを例示する信号図の例を示す。パルス化熱源を使用して、ＡＬＥまたはＡＬＤの処理中に所定のミリ秒数にわたり基板の表面反応を制御してよい。一実装形態では、供給源電力をオンにして（曲線７０２のパルス７０１により表す）、処理チャンバにガスを供給する（曲線７０４のパルス７０３により表す）ことによりプラズマを発生させてよい。ポンプ（たとえば、図１のポンプ１２４）をオンにして、パージ動作を遂行する（曲線７０８のパルス７０７により表す）ことにより基板の回路を洗浄してよい。次いで、パルス７０６により表す表面改質および原子レベルの吸着（または凝縮）の動作を遂行し、その後、パルス７００により表す加熱を遂行してよい。次いで、曲線７１２のパルス７１０および曲線７０８のパルス７１３により表すように、処理チャンバをパージしてよい。任意選択で、曲線７１６のパルス７１４により表すように、バイアス電力を提供してよい。次いで、ポンプを活動化して、パルス７１８により表すようにパージを遂行してよい。

図８は、遂行するＡＬＥに関する、レーザフルエンスに対するエッチング速度のプロットの例を示し、Ｈ₂プラズマなしのＧｅプラズマ表面改質、Ｈ₂プラズマありのＧｅプラズマ表面改質、Ｈ₂プラズマありのｐ型Ｓｉプラズマ表面改質、およびＨ₂プラズマなしのｐ型Ｓｉプラズマ表面改質に関する差を例示する。

Ｓｉ層とＧｅ層の両方を有する基板のＳｉ層またはＧｅ層の一部分の選択的除去は、プラズマ処理中にＳｉ層およびＧｅ層のエッチングから形成される副産物が類似することに起因して、ナノワイヤ製作処理にとって困難になる可能性がある。本明細書で開示する実装形態の例は、Ｓｉ層とＧｅ層の両方を有する基板のＳｉ層またはＧｅ層の選択的除去を可能にする。この実装形態の例は、ある種の処理の時間窓中に基板の表面温度を上げるためのＲＴＰを含む。表面改質のためのＨ₂プラズマ処置を遂行し、Ｓｉ層またはＧｅ層を選択的にエッチングするように反応時間を制御する。この処理により、相互拡散という熱収支問題を体験する可能性がある従来の加熱された基板支持部と異なり、熱収支問題は回避される。

次の図９および図１０は、ＧｅおよびＴｉＮの熱ＡＬＥ中に原子レベルの吸着のためにＯ₂を使用することとＣｌ₂を使用することの間の差を例示する。ＧｅおよびＴｉＮの除去速度は、処理サイクル数が増えるにつれて、線形に増大する。提供する前処理の化学物質および熱エネルギーにより選択性を制御する。図９は、遂行するＡＬＥに関する、処理サイクル数に対する除去されたＧｅの量のプロットを示す。Ｇｅは、周囲温度（または室温）で除去される。図１０は、基準、前処理および塩素吸着なしのレーザＲＴＰ（レーザパルス化加熱）、レーザＲＴＰなしの前処理および塩素吸着、ならびに前処理、塩素吸着、およびレーザＲＴＰの組合せに関する、異なる量のＴｉＮ材料除去を例示する膜厚さを示す。基準実装形態は、レーザパルス化加熱および塩素吸着を遂行しないときを指す。基準実装形態、前処理および塩素吸着なしのレーザ加熱実装形態、レーザＲＴＰなしの前処理および塩素吸着実装形態、ならびに前処理、塩素吸着、およびレーザＲＴＰの組合せ実装形態の厚さに関する範囲の例を提供する膜厚さ範囲１００２、１００４、１００６、１００８を示す。レーザＲＴＰありの塩素吸着は、たとえば塩素吸着およびレーザＲＴＰなしよりも１０倍速い速度で材料を除去する。

図１１は、ある種の処理に関する推定された温度範囲およびランプ電力範囲を示す。この処理は、範囲１１０２により表すような、ＳｉまたはＳｉＯ₂の除去に関するＡＬＥ処理、１１０４により表すようなＧｅ除去処理、および１１０６により表すような、ＲＴＰを含むアニーリング処理を含む。約５００℃で、２７Ｊ／ｃｍ²の単位面積あたりのランプ電力を用いて遂行されるようなＧｅ除去を示す。

図１２は、本開示に従って遂行されたフラッシュ・ランプ・サイクル中の表面温度変化速度、およびフラッシュ・ランプ・サイクル後の対応する冷却期間中の表面温度変化速度の対応するプロットの例を示す。６００℃の表面温度を得るための加熱に０．３ｍｓ未満の急速熱パルス継続期間を提供してよい。曲線１２０２、１２０４、１２０６、１２０８、１２１０、１２１２、１２１４は、それぞれ表面（すなわち、１μｍ未満）、５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、４００μｍ、および８００μｍの深さに関する温度変化を例示する。４ｍｓの期間に関して曲線１２０２、１２０４、１２０６、１２０８、１２１０、１２１２、１２１４を示す。曲線１２２０は、４ｍｓの期間後に能動冷却なしに周囲温度（または室温）まで基板の表面を冷却する時間を例示するように示されている。図示するように、冷却時間は０．５ｓであってよい。言及した曲線が例示するように、基板の基部（またはバルク）部分の温度を高めることなく多数のサイクルを遂行してよい。より短いパルス時間および／または能動冷却は、回復時間をさらに低減することができ、さらにまた熱収支問題が発生するのを回避することができる。

図１３は、フラッシュ・ランプ・サイクルに関する、パルス継続期間に対するフラッシュランプ電力レベルおよび反復率を示す。ある種の急速熱パルス継続期間に関して、フラッシュランプ電力レベルおよび反復率を提供する。反復率は、１秒あたりのパルス数を指す（たとえば、１秒あたり２パルスは２ヘルツである）。最大フラッシュランプ電力は８０Ｊ／ｃｍ²であってよく、最大パルス継続期間は６０００μｓであってよい。ある例として、急速熱処理は、３ｍｓ未満の継続期間で３０Ｊ／ｃｍ²未満を含んでよい。別の例として、２０Ｊ／ｃｍ²を提供して、基板の表面温度を４００℃～５００℃高めてよい。

図１４は、基板の一部分から誘電体層の一部分を除去するために反復して遂行した急速熱パルスサイクルを例示する図を示す。各サイクル中に誘電体層１４０４の一部分が除去される、層のスタック１４００を示す。層のスタック１４００を２つのトレンチ（矢印１４０５により表す）の間に配置し、これにより、誘電体層１４０４の側面にエッチングでアクセスできるようになる。基板を前もってエッチングまたは切断して、トレンチを提供してよい。層のスタック１４００は、マスク層１４０２、誘電体層１４０４（たとえば、Ｓｉから形成された層）、および導電性層１４０６（たとえば、ＳｉＧｅから形成された導電性要素または配線）を含む。対応するＲＴＰ処理の各サイクル中に誘電体層１４０４の一部分を除去する。たとえば、第１のサイクル中に一部分１４０８を除去する。一部分１４０８は、対応する、誘電体層１４０４の単層であってよい。

従来は、（ｉ）非等方的プラズマエッチング処理、または（ｉｉ）酸化（またはウエット）動作および除去（またはウエットもしくはドライ）動作を含む等方的デジタルエッチング処理により、Ｓｉ層またはＧｅ層の一部分の除去を行った。非等方的プラズマエッチング処理は、層の損傷の原因となる可能性があり、等方的デジタルエッチング処理（またはウエット処理）は、湿った化学物質を使用することによる張力に起因して、たとえば多数の層の中心領域で層パターン崩壊をもたらす可能性がある。ウエット処理の代わりにドライ処理を遂行してよいが、しかしながら、ドライ処理には、それに対応して層を損傷するという危険性がある。これらの懸念は、ナノスケール（またはナノワイヤ）の用途で広く認められている。たとえば、所定の距離を越えて伸展するＳｉナノワイヤのスタックは、６０ｎｍの厚さになることがあり、２０ｎｍ離して間隔を置いて配置されることがある。ウエットエッチングを遂行するとき、Ｓｉナノワイヤの両端部間の中心領域は、崩壊することがあり、その結果、Ｓｉナノワイヤ間のギャップは、Ｓｉナノワイヤが互いに接触する限度まで低減する。

開示する例は、層の損傷および／またはパターン崩壊なしに層の一部分を除去するＲＴＰを伴う等方的ＡＬＥを提供する。一実施形態では、たとえばＲＴＰを使用して、Ｓｉ層の一部分の酸化および除去からなる多数のサイクルを遂行して、層の最初のスタックから形成されるゲート・オール・アラウンド（ｇａｔｅ－ａｌｌ－ａｒｏｕｎｄ、ＧＡＡ）電界効果トランジスタ（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＦＥＴ）を提供する。この処理は、ドライ処理であり、損傷のない高アスペクト比（ｈｉｇｈ ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ、ＨＡＲ）の原子レベルエッチング速度制御を可能にする。

本明細書で開示するシステムを多数の方法を使用して動作させてよく、方法の例を図１５に例示する。図１５は、本明細書で記述するようにＲＴＰを実装するＡＬＥ法を示す。主として図１および図２の実装形態に関して以下の動作について記述するが、動作を容易に修正して、本開示の他の実装形態に適用してよい。動作を反復して遂行してよい。

方法は１５００から始まる。１５０２で、処理チャンバ内に基板（たとえば、図１および図２の基板１１２および／または直径３００ｍｍの基板）を配列する。１５０４で、基板支持部温度、チャンバ圧力、ＲＦ電力およびバイアス電力のレベル、ならびにガス流量などのチャンバ動作パラメータを設定する。

１５０６で、基板の表面を洗浄する。ある例として、基板は、Ｓｉ層の上に配置されたＧｅ層を含んでよい。Ｇｅ層の最上部表面は、洗浄されてよい。

１５０８で、脱塩素および表面活性化のために、たとえばＨ₂プラズマまたはＮＨ₃プラズマを用いて基板の表面を曝露するステップを含む前処理を遂行してよい。ある例として、水素Ｈ₂ガスまたはアンモニアＮＨ₃ガス種を含むプラズマガス混合物を処理チャンバに供給する。一実施形態では、プラズマなしであるが、事前選択した化学物質を有するガスを使用することにより、表面改質を遂行する。

１５１０で、原子レベルの吸着を遂行する。これは、低温（たとえば、２０℃以下）で行われてよく、Ｏ₂、Ｃｌ₂、Ｉ₂、ＮＦ₃、または他の反応物に基板の表面を曝露するステップを含んでよい。一実施形態では、室温（または周囲温度）未満で原子レベルの吸着を遂行する。ある例として、非プラズマ流のＣｌ₂を提供してよい。１５１２で、対応する処理チャンバからガスをパージする。

１５１４で、たとえばフラッシュランプ、レーザ、または本明細書で記述するように急速にパルス化できる他の適切なランプ（たとえば、赤外ランプ）を使用して、パルス化急速熱アニーリングを遂行する。基板の表面（または上側部分）温度を調整するステップを含む、少なくとも動作１５０８～１５１５を反復して遂行してよい。たった１秒で表面（または上側部分）の温度を多数回調整してよい。１５１４で、脱着／除去の目的のためにパルス化急速熱アニーリングを遂行する。これは、基板の改質された部分を加熱する１つまたは複数の熱エネルギーパルスを発生させるステップを含んでよい。温度を高めて、ある種の分子を蒸発させてよい。

動作１５１４中に基板の基部および／またはバルクを所定の温度（たとえば、２０℃以下）に維持する。ＧｅＣｌ₂は、２６０℃以上で昇華し始める。ＳｉＣｌ₂は、６５０℃以上で昇華し始める。適したエネルギーのレーザパルスまたはフラッシュ・ランプ・パルスを適用することにより、Ｓｉの層の上にＧｅの層を配置する用途ではＳｉをエッチングすることなく無限の選択性でＧｅを選択的にエッチングすることができる。ＲＴＰは、１つの処理チャンバ構成を高スループットで使用可能にする。単一処理チャンバで多数の処理動作を遂行してよい。図１６は、記述するように遂行されるＡＬＥ処理中の基板表面温度に対するＧｅおよびＳｉに関するエッチング速度のプロットを示す。別の例として、パルスは、長さが０．１ｍｓであってよく、基板の表面および／または一部分を最大１０００℃まで高めてよい。

いくつかの例では、フラッシュ・ランプ・パルスの各々は、１０Ｊ／ｃｍ²（すなわち、基板の単位面積あたりのエネルギー）～８０Ｊ／ｃｍ²を提供する。いくつかの例では、レーザパルスの各々は、１０ｍＪ／ｃｍ²～８０ｍＪ／ｃｍ²を提供する。いくつかの例では、０．１ｍｓ～２０ｍｓの範囲の所定の期間の間にアニーリングを遂行する。一実施形態では、１ｍｓのパルス継続期間でフラッシュランプを使用して、または１ｐｓのパルス継続期間でレーザを使用して、基板の表面または上側部分を初期温度から５００℃よりも高く加熱し、次いで１ｓ未満で冷却して初期温度に戻す。

動作１５０８、１５１０、１５１４は、動作１５０８および１５１０中に改質された基板の上層の原子除去による制御可能な原子を可能にする。１５１４で遂行する急速加熱は、プラズマを使用することなく等方的反応を提供する。それに加えて、特許請求の加熱は、急速冷却を可能にし、それにより、さらにまた熱収支問題を回避する。図１７は、異なる熱源および対応する方法に関する、加熱速度に対する冷却速度の例を示す。図１７は、開示するフラッシュランプおよびレーザの加熱方法が、他の炉、ＩＲランプ、電子（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｅ）ビーム、およびスパイク法と比較して、より急速な加熱速度および冷却速度を提供することを示す。

１５１５で、パージガス（たとえば、アルゴンＡｒガス）を用いて処理チャンバをパージすることにより基板の表面をリフレッシュして、イオン衝撃を遂行し、基板の１つまたは複数の改質された部分を除去してよい。一実施形態では、提供される急速熱パルスの１つまたは複数の連続する対の間に処理チャンバをパージする。ある実施形態では、連続する各パルス対の間に処理チャンバからガスをパージする。これは、処理チャンバ内部で多数のプラズマおよび／またはガス相の処理の遂行を可能にする。ある実施形態では、パルス化急速熱アニーリング中に基板の基部および／またはバルクの温度維持を手助けするために、かつパルス化急速熱アニーリング遂行後に基板の急速冷却を手助けするために、パルス化急速熱アニーリング中および／またはその後に、基板支持部冷却を提供する。

１５１６で、コントローラ１８０もしくは２０８および／または急速熱パルスコントローラ１８２もしくは２１０は、Ｎサイクルが完了したかどうかを判断する。Ｎサイクルを完了した場合、動作１５１８を遂行し、そうではない場合、動作１５０８を遂行する。１５１８で、コントローラ１８０または２１０は、任意選択で第２の（または次の）アニーリング動作を遂行してよい。１５１９で、コントローラ１８０または２１０は、現在のダイに関して、別の処理を遂行すべきかどうか、ならびに／または現在の処理を変更すべきか、および／もしくは何回も繰り返すかどうかを判断してよい。別の処理を遂行すべき場合、動作１５０４を遂行してよく、そうではない場合、図２の実施形態のようにレーザおよびレンズ回路を利用する場合に動作１５２０を遂行してよい。図１の実施形態のようにフラッシュランプを使用する場合、別の処理、または現在の処理の変更を遂行しない場合、方法は１５２２で終了してよい。別のダイに対して処理を遂行すべき場合、動作１５２４を遂行し、そうではない場合、方法は１５２２で終了してよい。

１５２４で、コントローラ２０８は、鏡２１４、２１６を動かして、基板１１２の異なるダイの上になるようにレーザビームの像平面位置を変更する。ある例として、２ｃｍ×２ｃｍのレーザビームを第１のダイの上から、第２のダイの上になるまで動かしてよい。記述する方法を反復して遂行して、基板上の何１０から何１００ものダイの上でレーザビームを走査してよい。鏡２１４、２１６の動きをレーザ２０４のパルス化反復率と同期させて、ダイあたり１つまたは複数のショットを提供してよい。

上述の動作は例証する例であることを意味する。用途に応じて動作は、重なる期間の間に順次に、同期して、同時に、連続して、または異なる順序で遂行されてよい。また、動作のいずれも、実装形態および／または発生順に応じて遂行されなくても、省略されなくてもよい。

図１および図２のシステムを使用してＡＬＥを遂行することに関して図１５の方法について記述したが、図１および図２のシステムを使用して、ＡＬＤを遂行してよい。フラッシュランプおよびレーザなどの熱源を使用して、基板上に単層を成長させてよい。たとえば、堆積動作の前および／または堆積動作中にＲＴＰを提供してよく、材料を除去するのではなく堆積させて（成長させて）よい。ＡＬＤ中に、対応する処理チャンバ内に異なるガスを提供し、維持して、単層が成長できるようにしてよい。

図１８は、ＴｉＮの単層を除去するＡＬＥ法の２つの例を示す構成図である。図１および図２のシステムを使用して図１８の方法を遂行してよい。第１の方法は、前処理動作としてＨ₂プラズマを提供して、ＴｉＮ層または基板の、上側部分を改変し、ＴｉＮ層または基板の、残りの部分１８０２の上に弱く結合したＴｉＮ層１８００を提供するステップを含む。次いで、Ｃｌ₂プラズマを提供して、原子レベルの吸着を遂行して、弱く結合したＴｉＮ層１８００をＴｉＣｌ_xＮ_y層１８０４に変換する。ＴｉＣｌ_xＮ_yは揮発性錯化合物である。次いで、ＲＴＰを遂行して、ＴｉＣｌ_xＮ_y層１８０４を除去する。

ある例として、サイクルは、それぞれ９０ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）の流量および１８０ミリトール（ｍｉｌｌｉ－Ｔｏｒｒ、ｍＴ）の圧力でＨ₂ガスおよびＡｒガスを提供するステップを含む、１３秒間Ｈ₂プラズマを提供するステップと、１００ｓｃｃｍの流量および４００ｍＴの圧力でＣｌ₂を提供するステップを含む、２５秒間Ｃｌ₂プラズマを提供するステップと、原子レベルの吸着動作後かつＲＴＰ動作前に３０秒間パージ動作を遂行するステップと、それぞれｘｍＪ／ｃｍ²で５パルスを提供するステップを含むＲＴＰ動作を遂行するステップとを含んでよい。ある実施形態では、ｘは２１である。一実施形態では、このサイクルを所定の回数（たとえば、３０回）遂行する。以下の表２は、この方法に関して、Ｃｌ₂を用いて原子レベルの吸着を遂行する前および／またはＲＴＰを遂行する前の膜厚さの例を、ならびにＣｌ₂を用いた原子レベルの吸着および／またはＲＴＰを遂行した結果得られる膜厚さの例を示す。

図１９は、異なるエネルギーレベルに関するＴｉＮ膜厚さのプロットの例を示す。エッチングは、２０ｍＪ／ｃｍ²以上のレーザエネルギーで行われる。したがって、エッチングは、２１ｍＪ／ｃｍ²の電力レベルで行われ、範囲１９０６は、範囲１９００、１９０２、１９０４の下方にある。

図１８を再度参照すると、第２の方法は、前処理動作としてＯ₂プラズマを提供して、酸化窒素（ＮＯ_x）として窒素を除去することによりＴｉＮ層または基板の上側部分を改変し、ＴｉＮ層または基板の残りの部分１８１２の上にＴｉＯ_x層１８１０を提供するステップを含む。次いで、Ｃｌ₂プラズマを提供して、原子レベルの吸着を遂行して、ＴｉＯ_x層１８１０をチタンサブオキシクロライド（ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｕｂ－ｏｘｙｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＴｉＯＣｌ_x）層１８１４に変換する。ＴｉＯＣｌ_xは揮発性錯化合物である。次いで、ＲＴＰを遂行して、ＴｉＯＣｌ_x層１８１４を除去する。ある例として、サイクルは、それぞれ９０ｓｃｃｍの流量および１８０ミリトール（ｍＴ）の圧力でＯ₂ガスおよびＡｒガスを提供するステップを含む、５秒間Ｏ₂プラズマを提供するステップと、１００ｓｃｃｍの流量および４００ｍＴの圧力でＣｌ₂を提供するステップを含む、２５秒間Ｃｌ₂プラズマを提供するステップと、原子レベルの吸着動作後およびＲＴＰ動作前に３０秒間パージ動作を遂行するステップと、それぞれｘｍＪ／ｃｍ²で５パルスを提供するステップを含む、ＲＴＰ動作を遂行するステップとを含んでよい。ある例として、第２の方法については、膜厚さの例は、第２の方法を遂行する前には９３ｎｍであり、第２の方法の１００サイクル遂行後には７９．６ｎｍである。対応するエッチング速度は、サイクルあたり１．３２Åになることがある。図２０は、遂行される異なるＡＬＥサイクル数に対するＴｉＮ膜厚さのプロットの例を示す。例として、遂行する０、５０、および１００サイクルに関して、範囲２０００、２００２、２００４を示す。

言及した２つの方法は、等方的ＡＬＥ処理である。一実施形態では、これらの方法は、サイクルあたり１．５Å～２．０Åのエッチング速度を提供する。サイクルあたり２．０Åのエッチング速度は、ＴｉＮの酸化－フッ素化エッチング処理よりも１０倍速い。遂行される、言及した方法のサイクル数および／またはプラズマ電力レベルを制御することにより、エッチング深さを制御してよい。上述のような２つの方法は、ＡＬＥ処理中に等方的除去を可能にする光放射／パルス化熱源を含む。２つの方法を修正して、ＲＴＰ中にプラズマを適用し、かつ基板支持部内の１つまたは複数の電極を介してバイアス電圧を導入することにより、２つの非等方的ＡＬＥ処理を遂行してよい。たとえば、図１の基板支持部１１０の電極１１８を介してバイアス電圧を提供してよい。それに加えて、基板支持部内の１つまたは複数の電極に加えるバイアス電力を制御して、イオンの方向性を制御して、等方性の制御を可能にしてよい。

図２１は、遂行された異なる動作に関する、異なる材料除去量を例示するＴｉＮ膜厚さ範囲のプロットの例である。それぞれ基準、前処理および原子レベルの吸着なしのレーザＲＴＰ（または「レーザだけ」）、Ｃｌ₂あり前処理およびレーザＲＴＰなしの原子レベルの吸着、Ｈ₂プラズマ前処理およびレーザＲＴＰ、Ｏ₂プラズマ前処理およびレーザＲＴＰ、フラッシュランプＲＴＰありのＨ₂プラズマ前処理、およびフラッシュランプＲＴＰありのＯ₂プラズマ前処理に関するＴｉＮ膜厚範囲２１００、２１０２、２１０４、２１０６、２１０８、２１１０、２１１２を示す。ある例として、３０サイクルでは、Ｈ₂プラズマ前処理およびレーザＲＴＰ、Ｏ₂プラズマ前処理およびレーザＲＴＰ、フラッシュランプＲＴＰありのＨ₂プラズマ前処理、およびフラッシュランプＲＴＰありのＯ₂プラズマ前処理に関するＴｉＮのエッチング速度は、それぞれサイクルあたり３．９Å、サイクルあたり１．４Å、サイクルあたり２．０Å、およびサイクルあたり２．４Åであってよい。

図２２は、ヨウ素ガス導入、およびゲルマニウム除去なしのケイ素除去を例示するＡＬＥ処理図２５００を示す。図示するＡＬＥ処理は、図６に関して上記で記述したＡＬＥ処理に類似する。図２２に示すＡＬＥ処理は、積み重ねてよい、または図示するように並べて配列してよい、水酸化物ＯＨとの結合を形成したケイ素およびゲルマニウムの層で開始するステップを含む。次いで、前処理中に水素Ｈ2プラズマを導入して、図示するように酸素元素を除去する。前処理後、ハロゲン（たとえば、ヨウ素ガス）を導入する。次いで、ケイ素およびゲルマニウムの層を用いてハロゲン種（またはヨウ素）結合（たとえば、Ｓｉ－ＩおよびＧｅ－Ｉ分子）を形成する。代替形態として、ヨウ素の代わりに炭化水素（たとえば、ＣＨ₃）を導入してよい。

Ｓｉ－ハロゲンまたはＳｉ－炭化水素の分子を形成後、ケイ素およびゲルマニウムの層の温度を高めて、Ｓｉ－ハロゲンまたはＳｉ－炭化水素の分子を除去する。これは、（ｉ）対応する基板支持部を加熱して、ケイ素およびゲルマニウムの層を含む基板を加熱することにより、および／または（ｉｉ）本明細書で記述するようにレーザまたは加熱ランプを使用して基板を加熱することにより行われてよい。ＳｉＩ_xの昇華は、おおよそ１１０℃で発生する。ＧｅＩ_xの昇華は、おおよそ３５０℃で開始する。したがって、ケイ素およびゲルマニウムの層をおおよそ１００℃～１３０℃まで加熱して、選択的にＳｉＩ_x分子を除去し、ＧｅＩ_x分子を除去しなくてよい。加熱は、本明細書で記述するようにＲＴＰ加熱を含んでよい。Ｓｉ－ハロゲンまたはＳｉ－炭化水素の分子を除去後、水素プラズマを再度導入してよく、サイクルを繰り返してよい。

図２３は、異なる基板支持部温度に関する、エッチング速度に対するケイ素層厚さのプロットを示す。ＳｉＩx分子のエッチングに関するプロットを示す。プロットから理解することができるように、ピークエッチング速度は、基板支持部の温度、したがってＳｉＩx分子を含む層を有する基板の温度が、おおよそ１１０℃であるときに発生する。除去される材料の量は、この温度で最大になる。ある例として、水素の導入に続きヨウ素ガス（またはヨウ素プラズマ）の導入を含み、その後たとえばアルゴンガスを使用するパージを遂行するＡＬＥ処理サイクルに関して、図２３のプロットを提供する。図２３のプロットはまた、たとえば図１のヒータ１１６を使用して基板支持部を加熱することにより基板を加熱するステップに基づく。基板を加熱するために、レーザおよび／またはフラッシュランプを使用しなかった。

図２４は、加熱前（Ｓｉ前を指す）、異なるエネルギーレベルに関するフラッシュランプ加熱後（ＳｉＣｌ₂を指す）、および基板支持部加熱後に得たサンプルの測定に関連するエッチング深さ範囲および表面粗さのグラフを示す。図示するように、Ｚ範囲（またはＳｉ層の物理的に最も高い地点と最も低い地点の間の距離）および表面粗さＲｑは、エッチング前が最低である。しかしながら、たとえば図１の加熱要素１１６を介して基板支持部を加熱し、かつヨウ素を導入するとき、Ｚ範囲および表面粗さＲｑは、基板を加熱するためにフラッシュランプを使用して塩素エッチングを遂行する場合よりも著しく高い。フラッシュランプを使用する塩素エッチングの２つの試験に関して２組の棒グラフを示し、３ｍｓの間、より少ない熱エネルギーで遂行した第２の試験よりも大きな熱エネルギーで０．３ｍｓの間、第１の試験を遂行した。これら２組の棒グラフの間の差は無視できる。ある例として、水素の導入に続きヨウ素ガス（またはヨウ素プラズマ）の導入を含み、その後たとえばアルゴンガスを使用してパージを遂行するＡＬＥ処理サイクルに関して、Ｓｉ－Ｉ₂に関する棒グラフを提供する。

図２５は、加熱された基板支持部を伴うヨウ素プラズマ導入に起因する、ケイ素のエッチング速度およびゲルマニウムの堆積速度のプロットを示す。プロットから理解することができるように、ケイ素のエッチング速度は、基板支持部および／または基板がほぼ１１０℃であるときに最大になる。プロットに示さないが、ゲルマニウムのエッチング速度は、基板支持部の温度がおおよそ３００℃以上に高まるときに増大する可能性がある。基板の温度に応じて、ケイ素のエッチング速度対ゲルマニウムのエッチング速度の１０対１の選択性比が存在することがある。プロットでは、ゲルマニウムのエッチング速度は、基板支持部が室温にあるときに関して示され、おおよそ０である。ゲルマニウムの堆積は、おおよそ７０℃以上で始まる。

フラッシュランプまたはレーザの加熱、およびハロゲンとしてヨウ素導入を使用する上述のＡＬＥ処理は、ケイ素を高スループットで除去し、ゲルマニウムを除去しない、高選択性ＡＬＥを提供する。このＡＬＥ処理は、プラズマエッチングと比較して厚さ制御を改善しており、高アスペクト比（ＨＡＲ）エッチングと互換性がある。一実施形態では、パルス化熱フラッシュランプまたはレーザの加熱を提供して、基板温度を１００℃～２９０℃以上に高めて、Ｇｅ－Ｉ結合を残しながらＳｉ－Ｉ結合を脱着する。基板の温度が３００℃～４４０℃以上になるまで、Ｇｅ－Ｉ結合の脱着は発生しない。ヨウ素の代わりに導入してよい種の数少ない例は、ＣＨ₃Ｉ、ＣＨ₃Ｉ₃、Ｃ₂Ｈ₅Ｉ、ＣＨ₂Ｉ₂、および他のＣ_xＨ_yＩ_z分子である。

図２６は、ヨウ素プラズマを使用する、ケイ素およびゲルマニウムに関する、熱パルスエネルギーに対するエッチング速度のプロットを示す。図示するように、ケイ素に関するエッチング速度は、１５ミリジュール（ｍＪ）から始まり増大し、その結果、活性化はおおよそ１８ｍＪで発生する。図示するように、ゲルマニウムのエッチング速度は、４５ｍＪ以下のエネルギーレベルについては０である。このエッチング法は、一定数の急速熱パルス後、吸着中に改質された表面のすべてまたは大部分が脱着中に除去されているという点で自己制御的処理である。

図２７は、加熱した基板支持部実装およびレーザ実装に関する、エッチング深さおよび表面粗さのプロットを示す。たとえば図１の加熱要素１１６を介した基板支持部の加熱に関する第１の表面粗さ曲線３０００を示す。本明細書に記述するような、基板支持部のレーザ加熱に関する第２の表面粗さ曲線３００２を示す。曲線３０００、３００２の両方に、したがって、基板支持部の内部加熱要素を介した加熱またはレーザを介した基板の加熱に適用されるエッチング速度曲線３００４を示す。図示するように、粗さは、レーザを使用して基板を加熱するときよりも、基板支持部の内部加熱チャネルを通して循環する流体を加熱するなど、内部加熱要素もしくは他の内部加熱法を使用するほうがかなり大きい。それに加えて、レーザ加熱は、１１ｍＪのエネルギーおよび５パルスを各サイクルが含むおおよそ１０サイクル後、改質された層（たとえば、Ｓｉ－Ｉ₂結合）を高い割合で除去する。

図２８は、レーザを介した基板加熱に関する、パルス数に対するエッチング速度および表面粗さのプロットを示す。図示するように、エッチング速度は、パルス数が増えるにつれ、おおよそ５パルスに到達するまで低減する。図示するように、表面粗さは、パルス数が増えると共に低減し、一定数のパルス（たとえば、１０パルス）後に微小変化を有する。これは、所定のパルス数が発生した後、改質された材料のうち高い割合が除去されるからである。パルス化レーザを使用して、改質された材料を除去することは、自己制御的処理であり、その結果、一定数のパルス後、改質された材料はすべて除去される。図示する例については、基板支持部の温度は室温であり、したがって、加熱されなかった。レーザ・パルス・エネルギーを１１ｍＪに設定した。

上述の例は、ゲルマニウムではなくケイ素の選択的エッチングを含む。例は、層厚さ制御が改善された、高スループットの高選択性ＡＬＥを提供する。パルス化レーザ動作は、プラズマまたはガス相の処理を本来の場所で可能にする。短い処理時間を伴うナノスケールの選択性を用いて表面改質および等方的除去からなる多数のサイクルを遂行する。熱収支問題なしに単一処理チャンバ内で高速パルス化熱ＡＬＥを遂行する。

前記の記述は事実上、単に例示的であり、本開示、本開示の適用分野、または本開示の用途を限定することを意図するものでは決してない。本開示の広範な教示をさまざまな形態で実装することができる。したがって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を研究すると他の修正形態が明らかになるので、本開示の真の範囲を特定の例に限定すべきではない。本開示の原理を変えることなく方法の中の１つまたは複数のステップを異なる順序で（または同時に）実行してよいことを理解されたい。さらに、実施形態の各々についてある種の特徴を有するとして上記で記述しているが、本開示の任意の実施形態に関して記述するそれらの特徴の任意の１つまたは複数は、その組合せについて明示的に記述していない場合でさえ、その他の実施形態のいずれかの特徴の中に実装することができる、および／またはその他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることができる。換言すれば、記述する実施形態は、相互に排他的ではなく、１つまたは複数の実施形態と別の１つの実施形態との置換は、相変わらず本開示の範囲に入る。

要素間の（たとえば、モジュール、回路素子、半導体層などの間の）空間的関係および機能的関係について、「接続した」、「係合した」、「結合した」、「近接する」、「の隣に」、「の最上部に」、「上方に」、「下方に」、および「配置された」を含むさまざまな用語を使用して記述する。「直接」として明示的に記述しない限り、上記の開示で第１の要素と第２の要素の間の関係について記述するとき、その関係は、第１の要素と第２の要素の間に他の介在する要素がまったく存在しない直接的関係である可能性があるが、さらにまた第１の要素と第２の要素の間に１つまたは複数の介在する要素が（空間的または機能的に）存在する間接的関係である可能性がある。本明細書で使用するとき、Ａ、Ｂ、およびＣのうち少なくとも１つという語句は、非排他的論理ＯＲを使用する論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。

いくつかの実装形態では、コントローラは、上述の例の一部であってよいシステムの一部である。そのようなシステムは、１つもしくは複数の処理ツール、１つもしくは複数のチャンバ、処理するための１つもしくは複数のプラットフォーム、および／または特有の処理構成要素（ウエハペダル、ガス流システムなど）を含む半導体処理設備を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板を処理する前、処理する間、および処理後に自身の動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、１つまたは複数のシステムのさまざまな構成要素または下位区分を制御してよい「コントローラ」と呼ばれることがある。処理要件および／またはシステムのタイプに応じてコントローラをプログラムして、処理ガスの配送、温度設定（たとえば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、出力設定、無線周波数（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体配送設定、位置および動作の設定、ツールおよび他の移送ツールの中へ、およびそれらから外へのウエハ移送、ならびに／または特有のシステムに接続された、もしくはそれとインタフェースをとるロードロックを含む、本明細書で開示する処理のいずれも制御してよい。

大まかに言って、コントローラは、さまざまな集積回路、論理回路、メモリ、および／または命令を受け取り、命令を発行し、動作を制御し、クリーニング動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどを行うソフトウェアを有する電子回路として規定されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形をとるチップ、デジタル・シグナル・プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）として規定されるチップ、および／またはプログラム命令（たとえば、ソフトウェア）を実行する１つもしくは複数のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、半導体ウエハ上での、もしくは半導体ウエハのための、またはシステムに対する特定の処理を行うための動作パラメータを規定するさまざまな個々の設定（またはプログラムファイル）の形でコントローラに伝達される命令であってよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つもしくは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハのダイを製作する間、１つまたは複数の処理ステップを達成するために処理技術者が規定するレシピの一部であってよい。

コントローラは、いくつかの実装形態では、システムと一体化された、システムに結合した、システムに他の方法でネットワーク化された、またはそれらを組み合わせたコンピュータの一部であってよい、またはそのコンピュータに結合してよい。たとえば、コントローラは、「クラウド」の中にあってよい、または半導体工場のホスト・コンピュータ・システムのすべて、もしくは一部であってよく、これにより、ウエハ処理の遠隔アクセスを可能にすることができる。コンピュータは、製作動作の現在の進展を監視し、過去の製作動作の履歴を調べ、複数の製作動作から傾向または性能指標を調べるためにシステムへの遠隔アクセスを可能にして、現在の処理のパラメータを変更して、現在の処理に続く処理ステップを設定してよい、または新しい処理を開始してよい。いくつかの例では、遠隔コンピュータ（たとえば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでよいネットワークを介してシステムに処理レシピを提供することができる。遠隔コンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでよく、パラメータおよび／または設定は、次いで遠隔コンピュータからシステムに伝達される。いくつかの例では、コントローラは、１つまたは複数の動作の間に遂行すべき処理ステップごとにパラメータを指定する、データの形をとる命令を受け取る。パラメータは、遂行すべき処理のタイプ、およびコントローラがインタフェースをとる、または制御するように構成されたツールのタイプに特有であってよいことを理解されたい。したがって、上記で記述したように、コントローラは、本明細書で記述する処理および制御などの共通の目的に向かって作動する、一緒にネットワーク化された１つまたは複数の別個のコントローラを備えることによるなど、分散させられてよい。そのような目的のための分散コントローラのある例は、チャンバ上の処理を制御するために組み合わせる、（プラットフォームレベルで、または遠隔コンピュータの一部としてなど）遠隔に位置する１つまたは複数の集積回路と通信状態にある、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路である。

限定することなく、例示のシステムは、プラズマ・エッチング・チャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピン・リンス・チャンバまたはモジュール、金属メッキチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベル縁部エッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連づけられてよい、またはそれで使用されてよい、任意の他の半導体処理システムを含んでよい。

上記で指摘したように、ツールが遂行すべき１つまたは複数の処理ステップに応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインタフェース、近接するツール、隣接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツールの場所および／またはロードポートとの間でウエハの容器を運ぶ材料搬送で使用するツールのうち１つまたは複数と通信してよい。本開示は、以下の形態として実現されてもよい。
［形態１］
基板を加熱するように構成された熱源であって、
処理チャンバに第１の処理ガスを供給するように構成されたガス配送システムと、
前記ガス配送システムおよび前記熱源を制御して、等方的原子層エッチング処理を反復して遂行するように構成されたコントローラと
を備え、前記等方的原子層エッチング処理は、
前記等方的原子層エッチング処理の反復中に、前処理、原子レベルの吸着、およびパルス化熱アニーリングを遂行するステップと、
前記原子レベルの吸着中に、改質された材料を形成するように前記基板の曝露された材料の上に選択的に吸着されるハロゲン種を含む第１の処理ガスに前記基板の表面を曝露するステップと、
前記パルス化熱アニーリング中に、前記熱源を所定の期間内に複数回パルス化してオンおよびオフして、前記改質された材料を曝露し、除去するステップと
を含む熱源。
［形態２］
形態１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記パルス化熱アニーリングの反復中に、前記熱源の熱エネルギーパルスの連続するパルス間に、前記改質された材料が冷却することができるように構成される基板処理システム。
［形態３］
形態１に記載の基板処理システムであって、前記熱源は複数のフラッシュランプを含む基板処理システム。
［形態４］
形態３に記載の基板処理システムであって、前記熱源の複数の熱エネルギーパルスごとに前記複数のフラッシュランプに放電するように構成された容量性放電回路をさらに備える基板処理システム。
［形態５］
形態３に記載の基板処理システムであって、前記熱源は、前記複数のフラッシュランプ用にそれぞれ放射線状反射部分を有する反射面を含む基板処理システム。
［形態６］
形態３に記載の基板処理システムであって、前記複数のフラッシュランプは、それぞれに対応する冷却ジャケットを含む基板処理システム。
［形態７］
形態３に記載の基板処理システムであって、前記複数のフラッシュランプから前記基板に熱エネルギーを向ける円錐形状の反射面をさらに備える基板処理システム。
［形態８］
形態３に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記パルス化熱アニーリングの少なくとも１回の反復中に、４ミリ秒未満のパルス継続期間の間にオンとなるように前記複数のフラッシュランプをパルス化するように構成される基板処理システム。
［形態９］
形態１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記熱源の電源をオフにした後、０．５秒未満で２５℃未満の温度まで前記基板の前記改質された材料が冷却するように、前記パルス化熱アニーリングの反復の少なくともいくつかの間に前記熱源を介して前記基板の前記改質された材料を加熱するように構成される基板処理システム。
［形態１０］
形態１に記載の基板処理システムであって、
前記熱源はレーザを含み、
前記レーザは、前記基板に向けられるレーザビームを発生させるように構成される基板処理システム。
［形態１１］
形態１０に記載の基板処理システムであって、
複数の鏡と、
複数のモータと
をさらに備え、
前記コントローラは、前記複数のモータを介して、前記基板の全体にわたって広がるように前記鏡を動かすことによりレーザビームを向けるように構成される基板処理システム。
［形態１２］
形態１１に記載の基板処理システムであって、
前記基板の直径は３００ｍｍであり、
前記基板は複数のダイを含み、
前記コントローラは、前記所定の期間内に、前記複数のダイの各々の全体にわたって広がり、前記複数のダイの各々を加熱するように構成される基板処理システム。
［形態１３］
形態１２に記載の基板処理システムであって、
前記所定の期間は１秒であり、
前記コントローラは、前記複数のダイの各々を個々に第２の所定の回数加熱するように構成される基板処理システム。
［形態１４］
形態１０に記載の基板処理システムであって、レーザビームを形作り、方向づけるように構成されたレンズ回路をさらに備える基板処理システム。
［形態１５］
形態１４に記載の基板処理システムであって、前記レンズ回路は、前記レーザビームを丸い形状のレーザビームから正方形の形状のレーザビームに変換するためのビーム整形光学部品を含む基板処理システム。
［形態１６］
形態１４に記載の基板処理システムであって、前記レンズ回路は、
前記レーザビームを前記丸い形状のレーザビームから平頂形状のレーザビームに変換する平頂光学部品と、
前記平頂形状のレーザビームを前記正方形の形状のレーザビームに変換する回折光学部品と
を備える基板処理システム。
［形態１７］
形態１０に記載の基板処理システムであって、第１の鏡、第２の鏡、第１のモータ、および第２のモータを備える鏡モジュールをさらに備え、
前記コントローラは、前記第１のモータおよび前記第２のモータを介して前記第１の鏡および前記第２の鏡を動かして、前記基板上で前記レーザビームの位置を調節するように構成される基板処理システム。
［形態１８］
形態１０に記載の基板処理システムであって、前記基板の前記表面に対して垂直な方向に前記レーザビームを向けるように構成された、複数のレンズを備えるテレセントリックレンズ組立体をさらに備える基板処理システム。
［形態１９］
形態１８に記載の基板処理システムであって、第１の鏡、第２の鏡、第１のモータ、および第２のモータを備える鏡モジュールをさらに備え、
前記レーザビームは、前記第１の鏡に向けられ、
前記レーザビームは、前記第１の鏡から前記第２の鏡に向けられ、
前記レーザビームは、前記第２の鏡から前記テレセントリックレンズ組立体を通って前記基板に向けられ、
前記コントローラは、前記第１のモータおよび前記第２のモータを介して前記第１の鏡および前記第２の鏡を動かして、前記基板上で前記レーザビームの位置を調節するように構成される基板処理システム。
［形態２０］
形態１９に記載の基板処理システムであって、
前記処理チャンバは、誘導結合プラズマチャンバまたは遠隔プラズマ供給源接続チャンバであり、
前記テレセントリックレンズ組立体は、前記処理チャンバの誘電体窓の上方に配置される基板処理システム。
［形態２１］
形態１０に記載の基板処理システムであって、前記基板が受け取る前に前記レーザビームのサイズを調節するように構成されたビームサイズ調節モジュールをさらに備える基板処理システム。
［形態２２］
形態１に記載の基板処理システムであって、前記パルス化熱アニーリング中、前記処理チャンバにはプラズマがない基板処理システム。
［形態２３］
形態１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記原子レベルの吸着の１つまたは複数の反復中に、前記処理チャンバの内部の温度を２０℃以下に、または周囲温度に等しく設定するように構成される基板処理システム。
［形態２４］
形態１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記熱源を制御して、前記基板の基部部分またはバルク部分の少なくとも一方を加熱することなく、前記基板の前記改質された材料を加熱する複数の熱エネルギーパルスを発生させるように構成される基板処理システム。
［形態２５］
形態１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記処理チャンバに前記第１の処理ガスを供給して、前記熱源の熱エネルギーパルスの連続する各対の間に、前記基板の前記曝露された材料上で前記原子レベルの吸着を遂行するように構成される基板処理システム。
［形態２６］
形態２５に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記前処理中に前記基板を第２の処理ガスにさらすことにより前記基板を改質するように構成される基板処理システム。
［形態２７］
形態１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記熱源をパルス化して、１秒以内に複数の熱エネルギーパルスを発生させるように構成される基板処理システム。
［形態２８］
形態１に記載の基板処理システムであって、
前記前処理は、第２の処理ガス導入を含み、
前記第２の処理ガスは水素を含み、
前記ハロゲン種は酸素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去を含み、
前記単層はゲルマニウムを含む基板処理システム。
［形態２９］
形態１に記載の基板処理システムであって、
前記前処理は、第２の処理ガス導入を含み、
前記第２の処理ガスは水素を含み、
前記ハロゲン種は塩素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去を含み、
前記単層はゲルマニウムを含む基板処理システム。
［形態３０］
形態１に記載の基板処理システムであって、
前記前処理は、第２の処理ガス導入を含み、
前記第２の処理ガスは水素を含み、
前記ハロゲン種はヨウ素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去を含み、
前記単層はケイ素を含む基板処理システム。
［形態３１］
形態３０に記載の基板処理システムであって、前記パルス化熱アニーリングは、ゲルマニウムを除去することなくケイ素を選択的に除去するステップを含む基板処理システム。
［形態３２］
形態１に記載の基板処理システムであって、
前記前処理は、水素または酸素を含む第２の処理ガス導入を含み、
前記ハロゲン種は塩素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去を含み、
前記単層はチタンを含む基板処理システム。
［形態３３］
形態１に記載の基板処理システムであって、
前記前処理は、第２の処理ガス導入を含み、
前記第２の処理ガスは水素またはアンモニアを含み、
前記ハロゲン種はフッ素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層除去を含み、
前記単層は二酸化ケイ素を含む基板処理システム。
［形態３４］
基板処理システムを動作させる方法であって、
処理チャンバ内で基板支持部上に基板を配置するステップと、
第１の原子層堆積（ＡＬＥ）処理を反復して遂行するステップであって、前記第１のＡＬＥ処理は、順次の等方的処理であり、
前記処理チャンバに第１の処理ガスを供給して、前記基板の第１の曝露部分を改質するステップを含む前処理、
前記第１の曝露部分の上に選択的に吸収させて前記第１の曝露部分を改質するハロゲン種を含む第２の処理ガスに前記第１の曝露部分をさらすステップを含む原子レベルの吸着、および
熱源を制御して、熱エネルギーパルスを発生させて、前記改質された第１の曝露部分を曝露し、除去するステップを含むパルス化熱アニーリング
を遂行するステップを含むステップと、
所定のサイクル数の前記第１のＡＬＥ処理を遂行したかどうかを判断するステップと、
前記所定のサイクル数を遂行した場合、前記第１のＡＬＥ処理を遂行しなくなるステップと
を備える方法。
［形態３５］
形態３４に記載の方法であって、前記原子レベルの吸着を遂行した後に、かつ前記パルス化熱アニーリングを遂行する前に、前記処理チャンバをパージするステップをさらに備える方法。
［形態３６］
形態３４に記載の方法であって、前記パルス化急速熱アニーリングの各反復を遂行した後に、前記処理チャンバをパージするステップをさらに備える方法。
［形態３７］
形態３４に記載の方法であって、前記第１のＡＬＥ処理を１秒以内に複数回遂行するステップをさらに備える方法。
［形態３８］
形態３４に記載の方法であって、
第２のＡＬＥ処理を遂行すべきかどうかを判断するステップと、
前記第１のＡＬＥ処理用に設定したパラメータを、前記第２のＡＬＥ処理用に更新したパラメータに変更するステップと、
前記処理チャンバの内部で、
前記処理チャンバに前記第１の処理ガスまたは第３の処理ガスを供給して、前記基板の前記第１の曝露部分または第２の曝露部分を改質するステップを含む前処理を遂行するステップ、
前記第２のガス、またはハロゲン種を含む第４のガスに前記第１の曝露部分または前記第２の曝露部分をさらすステップを含む原子レベルの吸着を遂行するステップ、および
前記熱源を制御して、熱エネルギーパルスを発生させて、前記第１の曝露部分または前記第２の曝露部分を加熱するステップを含むパルス化急速熱アニーリングを遂行するステップ
を含む前記第２のＡＬＥを反復して遂行するステップと
をさらに備える方法。
［形態３９］
形態３４に記載の方法であって、
第２のＡＬＥ処理を遂行すべきかどうかを判断するステップであって、前記第１のＡＬＥ処理を前記基板の第１のダイ上で遂行するステップと、
前記基板の第２のダイ上で前記第２のＡＬＥ処理を遂行するステップと
をさらに備える方法。
［形態４０］
形態３４に記載の方法であって、前記急速熱アニーリング用に、
複数のキャパシタを充電するステップと、
前記複数のキャパシタを放電して、複数のフラッシュランプに電力を提供するステップと
をさらに備える方法。
［形態４１］
形態３４に記載の方法であって、前記急速熱アニーリング用に、
レーザビームを発生させるステップと、
前記レーザビームを平頂ビームに変換するステップと、
前記平頂ビームを正方形ビームに変換するステップと、
前記正方形ビームを複数の鏡から離してテレセントリックレンズ組立体まで反射させるステップと、
前記基板に直交する方向に前記テレセントリックレンズ組立体を通って前記基板まで前記正方形ビームを通すステップと
をさらに備える方法。
［形態４２］
形態４１記載の方法であって、前記急速熱アニーリング用に、前記基板のダイのサイズ以上になるように前記正方形ビームのサイズを調節するステップをさらに備える方法。
［形態４３］
形態３４に記載の方法であって、前記急速熱アニーリング用に、
直径が３００ｍｍの、複数のダイを含む前記基板全体にわたって広がるように、
かつ所定の期間内に前記複数のダイの各々の全体にわたって広がり、前記複数のダイの各々を加熱するように、
鏡を動かすことにより前記レーザビームを向けるステップ
をさらに備える方法。
［形態４４］
形態４３に記載の方法であって、
前記所定の期間は１秒であり、
前記複数のダイの各々を個々に、所定の回数加熱する方法。
［形態４５］
形態３４に記載の方法であって、
前記第１のガスは水素を含み、
前記ハロゲン種は酸素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去を含み、
前記単層はゲルマニウムを含む方法。
［形態４６］
形態３４に記載の方法であって、
前記第１のガスは水素を含み、
前記ハロゲン種は塩素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去を含み、
前記単層はゲルマニウムを含む方法。
［形態４７］
形態３４に記載の方法であって、
前記第１のガスは水素を含み、
前記ハロゲン種はヨウ素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去を含み、
前記単層はケイ素を含む方法。
［形態４８］
形態４７に記載の方法であって、前記パルス化熱アニーリングは、ケイ素の選択的除去を含み、ゲルマニウムの除去を含まない方法。
［形態４９］
形態３４に記載の方法であって、
前記第１のガスは水素または酸素を含み、
前記ハロゲン種は塩素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去を含み、
前記単層はチタンを含む方法。
［形態５０］
形態３４に記載の方法であって、
前記第１のガスは水素またはアンモニアを含み、
前記ハロゲン種はフッ素を含み、
前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去を含み、
前記単層は二酸化ケイ素を含む方法。

Claims (45)

1. 基板処理システムであって、
   処理チャンバと、
   前記処理チャンバ内に配置され、基板を支持するように構成された基板支持部と、
   基板を加熱するように構成された熱源と、
   処理チャンバに第１の処理ガスを供給するように構成されたガス配送システムと、
   前記ガス配送システムおよび前記熱源を制御して、等方的原子層エッチング処理を反復して遂行するように構成されたコントローラと
   を備え、前記等方的原子層エッチング処理は、
   前記等方的原子層エッチング処理の反復中に、前処理、原子レベルの吸着、およびパルス化熱アニーリングを遂行するステップと、
   前記原子レベルの吸着中に、改質された材料を形成するように前記基板の曝露された材料の上に選択的に吸着されるハロゲン種を含む前記第１の処理ガスに前記基板の表面を曝露するステップと、
   前記パルス化熱アニーリング中に、前記熱源を所定の期間内に複数回パルス化してオンおよびオフして、前記改質された材料を曝露し、除去するステップと
   を含む基板処理システム。
2. 請求項１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記パルス化熱アニーリングの反復中に、前記熱源の熱エネルギーパルスの連続するパルス間に、前記改質された材料が冷却することができるように構成される基板処理システム。
3. 請求項１に記載の基板処理システムであって、前記熱源は複数のフラッシュランプを含む基板処理システム。
4. 請求項３に記載の基板処理システムであって、前記熱源の複数の熱エネルギーパルスごとに前記複数のフラッシュランプに放電するように構成された容量性放電回路をさらに備える基板処理システム。
5. 請求項３に記載の基板処理システムであって、前記熱源は、前記複数のフラッシュランプ用にそれぞれ放射線状反射部分を有する反射面を含む基板処理システム。
6. 請求項３に記載の基板処理システムであって、前記複数のフラッシュランプは、それぞれに対応する冷却ジャケットを含む基板処理システム。
7. 請求項３に記載の基板処理システムであって、前記複数のフラッシュランプから前記基板に熱エネルギーを向ける円錐形状の反射面をさらに備える基板処理システム。
8. 請求項３に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記パルス化熱アニーリングの少なくとも１回の反復中に、４ミリ秒未満のパルス継続期間の間にオンとなるように前記複数のフラッシュランプをパルス化するように構成される基板処理システム。
9. 請求項１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記熱源の電源をオフにした後、０．５秒未満で２５℃未満の温度まで前記基板の前記改質された材料が冷却するように、前記パルス化熱アニーリングの反復の少なくともいくつかの間に前記熱源を介して前記基板の前記改質された材料を加熱するように構成される基板処理システム。
10. 請求項１に記載の基板処理システムであって、
    前記熱源はレーザを含み、
    前記レーザは、前記基板に向けられるレーザビームを発生させるように構成される基板処理システム。
11. 請求項１０に記載の基板処理システムであって、
    複数の鏡と、
    複数のモータと
    をさらに備え、
    前記コントローラは、前記複数のモータを介して、前記基板の全体にわたって広がるように前記鏡を動かすことによりレーザビームを向けるように構成される基板処理システム。
12. 請求項１１に記載の基板処理システムであって、
    前記基板の直径は３００ｍｍであり、
    前記基板は複数のダイを含み、
    前記コントローラは、前記所定の期間内に、前記複数のダイの各々の全体にわたって広がり、前記複数のダイの各々を加熱するように構成される基板処理システム。
13. 請求項１２に記載の基板処理システムであって、
    前記所定の期間は１秒であり、
    前記コントローラは、前記複数のダイの各々を個々に第２の所定の回数加熱するように構成される基板処理システム。
14. 請求項１０に記載の基板処理システムであって、レーザビームを形作り、方向づけるように構成されたレンズ回路をさらに備える基板処理システム。
15. 請求項１４に記載の基板処理システムであって、前記レンズ回路は、前記レーザビームを丸い形状のレーザビームから正方形の形状のレーザビームに変換するためのビーム整形光学部品を含む基板処理システム。
16. 請求項１４に記載の基板処理システムであって、前記レンズ回路は、
    前記レーザビームを丸い形状のレーザビームから平頂形状のレーザビームに変換する平頂光学部品と、
    前記平頂形状のレーザビームを正方形の形状のレーザビームに変換する回折光学部品と
    を備える基板処理システム。
17. 請求項１０に記載の基板処理システムであって、第１の鏡、第２の鏡、第１のモータ、および第２のモータを備える鏡モジュールをさらに備え、
    前記コントローラは、前記第１のモータおよび前記第２のモータを介して前記第１の鏡および前記第２の鏡を動かして、前記基板上で前記レーザビームの位置を調節するように構成される基板処理システム。
18. 請求項１０に記載の基板処理システムであって、前記基板の前記表面に対して垂直な方向に前記レーザビームを向けるように構成された、複数のレンズを備えるテレセントリックレンズ組立体をさらに備える基板処理システム。
19. 請求項１８に記載の基板処理システムであって、第１の鏡、第２の鏡、第１のモータ、および第２のモータを備える鏡モジュールをさらに備え、
    前記レーザビームは、前記第１の鏡に向けられ、
    前記レーザビームは、前記第１の鏡から前記第２の鏡に向けられ、
    前記レーザビームは、前記第２の鏡から前記テレセントリックレンズ組立体を通って前記基板に向けられ、
    前記コントローラは、前記第１のモータおよび前記第２のモータを介して前記第１の鏡および前記第２の鏡を動かして、前記基板上で前記レーザビームの位置を調節するように構成される基板処理システム。
20. 請求項１９に記載の基板処理システムであって、
    前記処理チャンバは、誘導結合プラズマチャンバまたは遠隔プラズマ供給源接続チャンバであり、
    前記テレセントリックレンズ組立体は、前記処理チャンバの誘電体窓の上方に配置される基板処理システム。
21. 請求項１０に記載の基板処理システムであって、前記基板が受け取る前に前記レーザビームのサイズを調節するように構成されたビームサイズ調節モジュールをさらに備える基板処理システム。
22. 請求項１に記載の基板処理システムであって、前記パルス化熱アニーリング中、前記処理チャンバにはプラズマがない基板処理システム。
23. 請求項１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記原子レベルの吸着の１つまたは複数の反復中に、前記処理チャンバの内部の温度を２０℃以下に、または周囲温度に等しく設定するように構成される基板処理システム。
24. 請求項１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記熱源を制御して、前記基板の基部部分またはバルク部分の少なくとも一方を加熱することなく、前記基板の前記改質された材料を加熱する複数の熱エネルギーパルスを発生させるように構成される基板処理システム。
25. 請求項１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記処理チャンバに前記第１の処理ガスを供給して、前記熱源の熱エネルギーパルスの連続する各対の間に、前記基板の前記曝露された材料上で前記原子レベルの吸着を遂行するように構成される基板処理システム。
26. 請求項２５に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記前処理中に前記基板を第２の処理ガスにさらすことにより前記基板を改質するように構成される基板処理システム。
27. 請求項１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記熱源をパルス化して、１秒以内に複数の熱エネルギーパルスを発生させるように構成される基板処理システム。
28. 請求項１に記載の基板処理システムであって、
    前記前処理は、第２の処理ガス導入を含み、
    前記第２の処理ガスは水素とアンモニアとのうちの１つ以上を含み、
    前記ハロゲン種は酸素と、塩素と、ヨウ素と、フッ素と、のうちの１つ以上を含み、
    前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去と、ゲルマニウムを除去することなく行われるケイ素の選択的除去と、のうちの少なくとも一方を含み、
    前記単層はゲルマニウムと、ケイ素と、チタンと、二酸化ケイ素と、のうちの１つ以上を含む基板処理システム。
29. 基板処理システムを動作させる方法であって、
    処理チャンバ内で基板支持部上に基板を配置するステップと、
    第１の原子層堆積（ＡＬＥ）処理を反復して遂行するステップであって、前記第１のＡＬＥ処理は、順次の等方的処理であり、
    前記処理チャンバに第１の処理ガスを供給して、前記基板の第１の曝露部分を改質するステップを含む前処理、
    前記第１の曝露部分の上に選択的に吸収させて前記第１の曝露部分を改質するハロゲン種を含む第２の処理ガスに前記第１の曝露部分をさらすステップを含む原子レベルの吸着、および
    熱源を制御して、熱エネルギーパルスを発生させて、前記改質された第１の曝露部分を曝露し、除去するステップを含むパルス化熱アニーリング
    を遂行するステップを含むステップと、
    所定のサイクル数の前記第１のＡＬＥ処理を遂行したかどうかを判断するステップと、
    前記所定のサイクル数を遂行した場合、前記第１のＡＬＥ処理を遂行しなくなるステップと
    を備える方法。
30. 請求項２９に記載の方法であって、前記原子レベルの吸着を遂行した後に、かつ前記パルス化熱アニーリングを遂行する前に、前記処理チャンバをパージするステップをさらに備える方法。
31. 請求項２９に記載の方法であって、前記パルス化熱アニーリングの各反復を遂行した後に、前記処理チャンバをパージするステップをさらに備える方法。
32. 請求項２９に記載の方法であって、前記第１のＡＬＥ処理を１秒以内に複数回遂行するステップをさらに備える方法。
33. 請求項２９に記載の方法であって、
    第２のＡＬＥ処理を遂行すべきかどうかを判断するステップと、
    前記第１のＡＬＥ処理用に設定したパラメータを、前記第２のＡＬＥ処理用に更新したパラメータに変更するステップと、
    前記処理チャンバの内部で、
    前記処理チャンバに前記第１の処理ガスまたは第３の処理ガスを供給して、前記基板の前記第１の曝露部分または第２の曝露部分を改質するステップを含む前処理を遂行するステップ、
    前記第２の処理ガス、またはハロゲン種を含む第４の処理ガスに前記第１の曝露部分または前記第２の曝露部分をさらすステップを含む原子レベルの吸着を遂行するステップ、および
    前記熱源を制御して、熱エネルギーパルスを発生させて、前記第１の曝露部分または前記第２の曝露部分を加熱するステップを含むパルス化急速熱アニーリングを遂行するステップ
    を含む前記第２のＡＬＥ処理を反復して遂行するステップと
    をさらに備える方法。
34. 請求項２９に記載の方法であって、
    第２のＡＬＥ処理を遂行すべきかどうかを判断するステップであって、前記第１のＡＬＥ処理を前記基板の第１のダイ上で遂行するステップと、
    前記基板の第２のダイ上で前記第２のＡＬＥ処理を遂行するステップと
    をさらに備える方法。
35. 請求項２９に記載の方法であって、前記パルス化熱アニーリング用に、
    複数のキャパシタを充電するステップと、
    前記複数のキャパシタを放電して、複数のフラッシュランプに電力を提供するステップと
    をさらに備える方法。
36. 請求項２９に記載の方法であって、前記パルス化熱アニーリング用に、
    レーザビームを発生させるステップと、
    前記レーザビームを平頂ビームに変換するステップと、
    前記平頂ビームを正方形ビームに変換するステップと、
    前記正方形ビームを複数の鏡から離してテレセントリックレンズ組立体まで反射させるステップと、
    前記基板に直交する方向に前記テレセントリックレンズ組立体を通って前記基板まで前記正方形ビームを通すステップと
    をさらに備える方法。
37. 請求項３６に記載の方法であって、前記パルス化熱アニーリング用に、前記基板のダイのサイズ以上になるように前記正方形ビームのサイズを調節するステップをさらに備える方法。
38. 請求項３６に記載の方法であって、前記パルス化熱アニーリング用に、
    直径が３００ｍｍの、複数のダイを含む前記基板全体にわたって広がるように、
    かつ所定の期間内に前記複数のダイの各々の全体にわたって広がり、前記複数のダイの各々を加熱するように、
    鏡を動かすことにより前記レーザビームを向けるステップ
    をさらに備える方法。
39. 請求項３８に記載の方法であって、
    前記所定の期間は１秒であり、
    前記複数のダイの各々を個々に、所定の回数加熱する方法。
40. 請求項２９に記載の方法であって、
    前記第１の処理ガスは水素とアンモニアとのうちの１つ以上を含み、
    前記ハロゲン種は酸素と、塩素と、ヨウ素と、フッ素と、のうちの１つ以上を含み、
    前記パルス化熱アニーリングは、前記基板からの単層の除去と、ゲルマニウムを除去することなく行われるケイ素の選択的除去と、のうちの少なくとも一方を含み、
    前記単層はゲルマニウムと、ケイ素と、チタンと、二酸化ケイ素と、のうちの１つ以上を含む方法。
41. 請求項１に記載の基板処理システムであって、
    前記コントローラは、前記パルス化熱アニーリング中に、前記熱源を複数回パルス化し、複数の低温パルスと複数の高温パルスとが生成されるように低温パルスと高温パルスの供給を反復的に行うことを含む冷熱パルスの繰り返しを提供するように構成されている、基板処理システム。
42. 請求項４１に記載の基板処理システムであって、
    前記コントローラは、前記パルス化熱アニーリング中に、前記低温パルスと前記高温パルスとを１０秒未満で供給するように構成され、
    前記冷熱パルスのうちの前記低温パルスは、前記基板を２０～８０℃に加熱し、前記冷熱パルスのうちの前記高温パルスは、前記基板を１００～６００℃に加熱する、基板処理システム。
43. 請求項１に記載の基板処理システムであって、
    前記コントローラは、前記パルス化熱アニーリングを実行する前に、前記処理チャンバからハロゲン種をパージするように構成されている、基板処理システム。
44. 請求項１に記載の基板処理システムであって、
    前記基板は、原子吸着のために、２０℃未満の温度まで加熱され、
    前記パルス化熱アニーリングは、前記基板を５００～１０００℃に加熱するために実行される、基板処理システム。
45. 請求項１に記載の基板処理システムであって、
    前記コントローラは、前記パルス化熱アニーリング中に、前記熱源をパルス化し、２０ミリ秒周期内に複数のパルスを供給するように構成されている、基板処理システム。

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