(57)【要約】【課題】基板の反り等を低減するための成膜に要する工数を削減する。【解決手段】成膜装置は、処理容器と、支持リングと、成膜部と、制御部とを備える。支持リングは、処理容器内に配置された基板の周縁を支持する。成膜部は、複数の供給口を有し、素子が形成される基板の面の裏面に向かってそれぞれの供給口から材料ガスを供給することにより、基板の裏面に成膜を行う。制御部は、それぞれの供給口からの材料ガスの供給および供給停止を独立に制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器と、
前記処理容器内に配置された基板の周縁を支持する支持リングと、
材料ガスを供給する複数の供給部を有し、素子が形成される前記基板の面の裏面に向かってそれぞれの前記供給部から前記材料ガスを供給することにより、前記裏面に成膜を行う成膜部と、
それぞれの前記供給部からの前記材料ガスの供給および供給停止を独立に制御する制御部と
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記成膜部は、前記処理容器内で前記基板に対して相対的に移動する請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記基板は、略円板状であり、
複数の前記供給部は、前記支持リングに保持された前記基板の下方に、前記基板の径方向に並べて配置されており、
前記成膜装置は、
前記成膜部を支持し、前記基板の中心軸を中心として前記成膜部を回転させる回転機構を備える請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記基板は、略円板状であり、
複数の前記供給部は、前記基板の前記裏面の下方に、前記基板の径方向に並べて配置されており、
前記成膜装置は、
前記基板の中心軸を中心として前記支持リングを回転させる回転機構を備える請求項２に記載の成膜装置。
【請求項５】
それぞれの前記供給部は、
前記材料ガスを前記基板の前記裏面に供給する供給口と、
前記供給口に隣接する排気口と
を有し、
それぞれの前記供給部において、前記供給口から前記基板の前記裏面に供給された前記材料ガスは、前記供給口に隣接する前記排気口を介して、前記供給口から前記材料ガスが供給される方向とは反対の方向に排気される請求項１から４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項６】
それぞれの前記供給部において、前記供給口は、前記供給口に隣接する前記排気口を囲むように前記成膜部に形成されている請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記成膜部は、
複数の前記供給部を囲むように形成され、それぞれの前記供給部から前記材料ガスが供給される方向と同じ方向にパージガスを供給する第１のパージガス供給口を備える請求項６に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記基板が前記支持リングによって支持されている状態で、素子が形成される前記基板の面にパージガスを供給する第２のパージガス供給口を備える請求項１から７のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項９】
それぞれの前記供給部には、前記材料ガスをプラズマ化するプラズマ生成部が設けられ、
前記基板の前記裏面には、前記プラズマ生成部によって生成されたプラズマに含まれる活性種が供給される請求項１から８のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記成膜部には、温度制御された熱媒体が流れる流路が形成されている請求項１から９のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項１１】
処理容器内において基板の周縁を支持する工程と、
素子が形成される前記基板の面の裏面に向かって複数の供給部のそれぞれから供給される材料ガスの供給および供給停止を独立に制御することにより、前記裏面に成膜を行う工程と
を含む成膜方法。
【請求項１２】
基板の高さの分布を測定する測定装置と、
前記測定装置によって測定された高さの分布から前記基板に加わっている応力を低減する成膜パターンを算出する算出装置と、
前記算出装置によって算出された成膜パターンに従って、素子が形成された前記基板の面の裏面に成膜を行う成膜装置と
を備え、
前記成膜装置は、
処理容器と、
前記処理容器内に配置された前記基板の周縁を支持する支持リングと、
材料ガスを供給する複数の供給部を有し、前記基板の前記裏面に向かってそれぞれの前記供給部から前記材料ガスを供給することにより、前記裏面に成膜を行う成膜部と、
それぞれの前記供給部からの前記材料ガスの供給および供給停止を独立に制御する制御部と
を備える成膜システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の種々の側面および実施形態は、成膜装置、成膜方法、および成膜システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造過程では、基板上に様々な素子が形成される。素子は、複数の異なる材料を基板上に成膜したり、成膜された材料をエッチングする等によって形成される。基板とその上に成膜される材料とは、線膨張係数が異なるため、成膜後に基板が室温に戻ると、基板に応力が発生し、反りやクラックが発生する場合がある。そこで、素子形成後の基板に加わる応力を低減するために、素子が形成された面の裏面に成膜を行う技術が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０３４０２２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、基板の反り等を低減するための成膜に要する工数を削減することができる成膜装置、成膜方法、および成膜システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面は、成膜装置であって、処理容器と、支持リングと、成膜部と、制御部とを備える。支持リングは、処理容器内に配置された基板の周縁を支持する。成膜部は、複数の供給口を有し、素子が形成される基板の面の裏面に向かってそれぞれの供給口から材料ガスを供給することにより、基板の裏面に成膜を行う。制御部は、それぞれの供給口からの材料ガスの供給および供給停止を独立に制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の種々の側面および実施形態によれば、基板の反り等を低減するための成膜に要する工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の一実施形態における半導体製造システムの一例を示すシステム構成図である。
【図２】図２は、本開示の一実施形態における第２の成膜装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本開示の一実施形態における保持機構の一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、本開示の一実施形態における成膜機構の一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、本開示の一実施形態における成膜部の一例を示す部分断面図である。
【図６】図６は、本開示の一実施形態におけるガスの流れの一例を説明するための模式図である。
【図７】図７は、供給部の配置の他の例を示す図である。
【図８】図８は、成膜機構の他の例を示す図である。
【図９】図９は、成膜部の他の例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、成膜機構の他の例を示す図である。
【図１１】図１１は、成膜部の他の例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、保持機構の他の例を示す図である。
【図１３】図１３は、成膜部の他の例を示す図である。
【図１４】図１４は、成膜部の移動方向の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示される成膜装置、成膜方法、および成膜システムの実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される成膜装置、成膜方法、および成膜システムが限定されるものではない。
【０００９】
ところで、素子は、基板に成膜された材料が様々な形状にエッチングされることにより形成される。そのため、素子が形成された後の基板に加わる応力は、基板上で複雑な分布となる。これにより、複雑な分布となった応力をキャンセルするために基板の裏面に成膜すべき膜のパターンも複雑になる。
【００１０】
基板の裏面に複雑なパターンの膜を形成する場合、例えば、基板の裏面にマスク材料が成膜され、フォトリソグラフィ等により、成膜されたマスクに応力をキャンセルするためのパターンが形成される。そして、基板の裏面にマスクパターンに応じた形状の膜が成膜される。
【００１１】
また、基板上に形成された素子の損傷や変質を防ぐために、素子を保護するための保護膜を素子が形成された基板の面に積層させる工程や、裏面への成膜が終了した後に、保護膜を除去する工程も必要となる。このように、裏面に所定のパターンの膜を成膜するために複数の工程が必要となる。そのため、基板を用いた半導体装置の製造におけるスループットが低下する。
【００１２】
そこで、本開示は、基板の反り等を低減するための成膜に要する工数を削減することができる技術を提供する。
【００１３】
［半導体製造システム］
図１は、本開示の一実施形態における半導体製造システム１００の一例を示すシステム構成図である。半導体製造システム１００は、第１の成膜装置２００、エッチング装置３００、測定装置４００、および第２の成膜装置５００を有する。これらの装置は、平面形状が七角形をなす真空搬送室１０１の４つの側壁にそれぞれゲートバルブＧを介して接続されている。半導体製造システム１００は、マルチチャンバータイプの真空処理システムであり、真空搬送室１０１内は、真空ポンプにより排気されて所定の真空度に保たれている。半導体製造システム１００は、成膜システムの一例である。
【００１４】
第１の成膜装置２００は、基板の一例である略円板状のウエハＷ上に導電膜や絶縁膜等を成膜する。エッチング装置３００は、第１の成膜装置２００によってウエハＷ上に成膜された導電膜等を、ドライエッチング等により所定パターンにエッチングする。第１の成膜装置２００による成膜と、エッチング装置３００によるエッチングとが繰り返されることにより、ウエハＷ上に半導体装置に用いられる素子が形成される。
【００１５】
測定装置４００は、素子が形成されたウエハＷの高さの分布を測定し、測定結果を制御装置１１０へ出力する。ウエハＷの高さの分布は、例えばレーザ光変位計等の測定器を用いて測定することができる。例えば、素子が形成されたウエハＷが測定装置４００内の載置台に載置され、測定装置４００の天井部に配置されたレーザ光変位計が、載置台上のウエハＷの上方を水平方向に移動しながら、素子が形成されたウエハＷの面にレーザ光を照射する。
【００１６】
レーザ光変位計は、ウエハＷによって反射された反射光を測定することにより、ウエハＷの高さを測定することができる。測定された高さの分布は、ウエハＷの歪みや反りを示す情報に対応する。つまり、膜の有無や膜の厚い部分と薄い部分とによりウエハＷに局所的な歪や反りが生じる。
【００１７】
制御装置１１０は、測定装置４００によって測定された測定結果に基づいて、素子が形成されたウエハＷの面の裏面（以下、単に裏面と記載する）に形成される成膜パターンであって、ウエハＷに生じている歪みや反りを低減するための成膜パターンを算出する。
【００１８】
第２の成膜装置５００は、制御装置１１０によって算出された成膜パターンに従って、ウエハＷの裏面に、所定の膜を成膜する。これにより、ウエハＷの一方の面に形成された素子によってウエハＷに生じた応力が低減され、ウエハＷの歪みや反りが低減される。
【００１９】
真空搬送室１０１の他の３つの側壁には、３つのロードロック室１０２がゲートバルブＧ１を介して接続されている。ロードロック室１０２を挟んで真空搬送室１０１の反対側には、大気搬送室１０３が設けられている。３つのロードロック室１０２のそれぞれは、ゲートバルブＧ２を介して大気搬送室１０３に接続されている。ロードロック室１０２は、大気搬送室１０３と真空搬送室１０１との間でウエハＷを搬送する際に、大気圧と真空との間で圧力制御を行う。
【００２０】
大気搬送室１０３のゲートバルブＧ２が設けられた側面とは反対側の側面には、ウエハＷを収容するキャリア（ＦＯＵＰ（Front-Opening  Unified  Pod）等）Ｃを取り付けるための３つのポート１０５が設けられている。また、大気搬送室１０３の側壁には、ウエハＷのアライメントを行うためのアライメント室１０４が設けられている。大気搬送室１０３内には清浄空気のダウンフローが形成される。
【００２１】
真空搬送室１０１内には、ロボットアーム等の搬送機構１０６が設けられている。搬送機構１０６は、第１の成膜装置２００、エッチング装置３００、測定装置４００、第２の成膜装置５００、およびそれぞれのロードロック室１０２の間でウエハＷを搬送する。搬送機構１０６は、独立に移動可能な２つのアーム１０７ａおよび１０７ｂを有する。
【００２２】
大気搬送室１０３内には、ロボットアーム等の搬送機構１０８が設けられている。搬送機構１０８は、それぞれのキャリアＣ、それぞれのロードロック室１０２、およびアライメント室１０４の間でウエハＷを搬送する。
【００２３】
半導体製造システム１００は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを有する制御装置１１０を有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して、半導体製造システム１００の各部を制御する。制御装置１１０は、制御部および算出装置の一例である。
【００２４】
［第２の成膜装置５００の詳細］
図２は、本開示の一実施形態における第２の成膜装置５００の一例を示す概略断面図である。第２の成膜装置５００は、内部に空間が形成された有底で筒状の処理容器１０を有する。処理容器１０の上部は、蓋体１１によって塞がれている。処理容器１０の側壁には、開口１３が設けられており、開口１３は、ゲートバルブＧによって開閉される。
【００２５】
処理容器１０の底部には、排気管１５の一端が接続されている。排気管１５の他端は、ＡＰＣ（Automatic  Pressure  Controller）バルブ１６を介して排気装置１７に接続されている。排気装置１７を駆動することにより、排気管１５を介して処理容器１０内のガスが排気され、ＡＰＣバルブ１６の開度を調整することにより、処理容器１０内の圧力が調整される。
【００２６】
処理容器１０内には、処理容器１０内においてウエハＷを保持する保持機構２０が設けられている。保持機構２０は、支持リング２１、複数の支持部２２、および複数の駆動部２３を有する。さらに図３を参照して説明を続ける。図３は、本開示の一実施形態における保持機構２０の一例を示す斜視図である。
【００２７】
支持リング２１は、略円環状の形状であり、ウエハＷの周縁を下方から支持する。支持リング２１の中心軸を軸Ｘと定義する。また、例えば図３に示されるように、支持リング２１の一部は、アーム１０７ａと干渉しないように切りかかれている。
【００２８】
それぞれの支持部２２は、支持リング２１に固定されており、支持リング２１を支持する。本実施形態において、保持機構２０は、３本の支持部２２を有する。
【００２９】
それぞれの駆動部２３は、蓋体１１上に配置され、支持部２２を上下方向に移動させる。本実施形態において、保持機構２０は、３個の支持部２２を有し、１つの駆動部２３は、１つの支持部２２を上下方向に移動させる。なお、１つの駆動部２３により、複数の支持部２２が駆動されてもよい。
【００３０】
例えば、それぞれの駆動部２３が支持部２２を下降させる。そして、素子が形成された面が上方を向くようにウエハＷを載せたアーム１０７ａが、ウエハＷの中心軸と軸Ｘとを合わせるように支持リング２１上の位置まで進入する。そして、それぞれの駆動部２３が支持部２２を上昇させることにより、ウエハＷが支持リング２１に受け渡される。そして、アーム１０７ａが処理容器１０内から退避した後、それぞれの駆動部２３が支持部２２を下降させることにより、支持リング２１が軸Ｘに沿って下降し、ウエハＷが成膜時の位置まで下降する。
【００３１】
蓋体１１の下面には、支持リング２１上に保持されたウエハＷの温度を制御する温度制御部１２が設けられている。温度制御部１２は、例えばヒータやランプ等であり、輻射熱によって支持リング２１上に保持されたウエハＷの温度を、成膜に適した温度に制御する。
【００３２】
処理容器１０の下部には、ウエハＷの裏面に、制御装置１１０によって算出された成膜パターンに応じた膜を成膜する成膜機構３０が配置されている。成膜機構３０は、成膜部３１、支持部３２、および駆動部３３を有する。さらに図４および図５を参照して説明を続ける。図４は、本開示の一実施形態における成膜機構３０の一例を示す斜視図である。図５は、本開示の一実施形態における成膜部３１の一例を示す部分断面図である。
【００３３】
成膜部３１の上面には、例えば図４に示されるように、複数の供給部３１０−１〜３１０−ｎ（ｎは、２以上の整数）が設けられている。複数の供給部３１０−１〜３１０−ｎは、支持リング２１に保持されたウエハＷの下方に、ウエハＷの径方向、即ち、軸Ｘを中心とする円の径方向に沿って並べて配置されている。また、軸Ｘを中心とする円の径方向において、複数の供給部３１０−１〜３１０−ｎが配置されている領域の長さは、ウエハＷの半径以上の長さである。なお、以下では、供給部３１０−１〜３１０−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合に供給部３１０と記載する。
【００３４】
それぞれの供給部３１０は、例えば図５に示されるように、第１の供給口３１１、排気口３１２、および第２の供給口３１３を有する。第１の供給口３１１は、成膜に用いられる第１のガスをウエハＷの裏面に供給する。排気口３１２は、ウエハＷの裏面に供給されたガスを吸引する。第２の供給口３１３は、成膜に用いられる第２のガスをウエハＷの裏面に供給する。第１のガスおよび第２のガスは、材料ガスの一例である。例えば図５に示されるように、排気口３１２は、第１の供給口３１１および第２の供給口３１３に隣接している。また、第１の供給口３１１は、排気口３１２を囲むように成膜部３１に形成されている。
【００３５】
成膜部３１内には、例えば図５に示されるように、第１のガスが流れる複数の流路３１４、排気されるガスが流れる複数の流路３１５、および、第２のガスが流れる複数の流路３１６が形成されている。
【００３６】
１つの流路３１４は、供給穴３１７を介して、１つの供給部３１０の第１の供給口３１１に繋がっている。流路３１４に供給された第１のガスは、対応する供給穴３１７を介して、対応する供給部３１０の第１の供給口３１１からウエハＷの裏面に供給される。
【００３７】
また、１つの流路３１５は、排気穴３１８を介して、１つの供給部３１０の排気口３１２に繋がっている。排気口３１２から吸引されたガスは、対応する排気穴３１８を介して、対応する流路３１５へ流れ、排気される。
【００３８】
また、１つの流路３１６は、供給穴３１９を介して、１つの供給部３１０の第２の供給口３１３に繋がっている。流路３１６に供給された第２のガスは、対応する供給穴３１９を介して、対応する供給部３１０の第２の供給口３１３からウエハＷの裏面に供給される。供給部３１０からウエハＷの裏面へのガスの供給および供給停止、ならびに、供給部３１０からウエハＷの裏面へ供給されガスの排気および排気停止は、それぞれの供給部３１０において独立に制御される。
【００３９】
また、成膜部３１内には、ガルデン（登録商標）等の熱媒体が流れる流路３２０および流路３２１が形成されている。図示しない温度制御装置によって温度制御された熱媒体が流路３２０および流路３２１内を循環することにより、成膜部３１の温度が所定温度に制御される。成膜部３１の温度を、反応副生成物（いわゆるデポ）が発生し難い温度に制御することにより、成膜部３１へのデポの堆積を抑制することができる。
【００４０】
図６は、本開示の一実施形態におけるガスの流れの一例を説明するための模式図である。例えば、第１の供給口３１１から供給された第１のガス、および、第２の供給口３１３から供給された第２のガスは、例えば図６に示されるように、ウエハＷの裏面に向かって供給される。ウエハＷの裏面に供給された第１のガスおよび第２のガスは、ウエハＷの裏面に沿って拡散する。そして、第１のガスと第２のガスとがウエハＷの裏面において混合されることにより、ウエハＷの裏面に所定の膜が成膜される。
【００４１】
また、ウエハＷの裏面に沿って拡散した第１のガスおよび第２のガスは、第１の供給口３１１および第２の供給口３１３に隣接する排気口３１２内に流れ込む。即ち、それぞれの供給部３１０において、第１の供給口３１１および第２の供給口３１３からウエハＷの裏面に供給されたガスは、排気口３１２を介して、第１の供給口３１１および第２の供給口３１３からガスが供給される方向とは反対の方向に排気される。そのため、例えば図６に示されるように、第１の供給口３１１および第２の供給口３１３から排気口３１２へのガスの流れが発生し、供給部３１０の領域外へのガスの漏洩が抑制される。そのため、ウエハＷの裏面において、供給部３１０の直上に第１のガスおよび第２のガスを用いた成膜を行うことができる。
【００４２】
支持部３２は、成膜部３１を支持する。駆動部３３は、軸Ｘを中心として支持部３２を回転させる。駆動部３３は、回転機構の一例である。支持部３２が回転することにより、例えば図４に示されるように、成膜部３１も軸Ｘを中心として回転する。これにより、支持リング２１上に保持されたウエハＷに対して、成膜部３１が処理容器１０内で相対的に移動する。
【００４３】
成膜部３１には、第１のガス供給機構５０、第２のガス供給機構６０、およびバルブ群７０が接続されている。第１のガス供給機構５０は、ガス供給源５１、複数のＭＦＣ（Mass  Flow  Controller）５２−１〜５２−ｎ、および複数のバルブ５３−１〜５３−ｎを有する。なお、以下では、ＭＦＣ５２−１〜５２−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合にＭＦＣ５２と記載し、バルブ５３−１〜５３−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合にバルブ５３と記載する。
【００４４】
１つの供給部３１０に対して、１つのＭＦＣ５２および１つのバルブ５３が設けられている。それぞれのバルブ５３の一端は、配管を介して対応する供給部３１０の第１の供給口３１１に第１のガスを供給する流路３１４に接続されている。また、それぞれのバルブ５３の他端は、対応するＭＦＣ５２を介して、第１のガスの供給源であるガス供給源５１に接続されている。それぞれのＭＦＣ５２は、ガス供給源５１から供給された第１のガスの流量を制御し、流量が制御された第１のガスを、対応するバルブ５３を介して対応する流路３１４に供給する。それぞれのＭＦＣ５２およびバルブ５３は、制御装置１１０によって互いに独立に制御される。
【００４５】
第２のガス供給機構６０は、ガス供給源６１、複数のＭＦＣ６２−１〜６２−ｎ、および複数のバルブ６３−１〜６３−ｎを有する。なお、以下では、ＭＦＣ６２−１〜６２−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合にＭＦＣ６２と記載し、バルブ６３−１〜６３−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合にバルブ６３と記載する。
【００４６】
１つの供給部３１０に対して、１つのＭＦＣ６２および１つのバルブ６３が設けられている。それぞれのバルブ６３の一端は、配管を介して対応する供給部３１０の第２の供給口３１３に第２のガスを供給する流路３１６に接続されている。また、それぞれのバルブ６３の他端は、対応するＭＦＣ６２を介して、第２のガスの供給源であるガス供給源６１に接続されている。それぞれのＭＦＣ６２は、ガス供給源６１から供給された第２のガスの流量を制御し、流量が制御された第２のガスを、対応するバルブ６３を介して対応する流路３１６に供給する。それぞれのＭＦＣ６２およびバルブ６３は、制御装置１１０によって互いに独立に制御される。
【００４７】
バルブ群７０は、複数のバルブ７１−１〜７１−ｎを有する。なお、以下では、バルブ７１−１〜７１−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合にバルブ７１と記載する。
【００４８】
１つの供給部３１０に対して、１つのバルブ７１が設けられている。それぞれのバルブ７１の一端は、配管を介して対応する供給部３１０の排気口３１２から吸引されたガスが流れる流路３１５に接続されている。また、それぞれのバルブ７１の他端は排気装置１７に接続されている。それぞれのバルブ７１は、制御装置１１０によって互いに独立に制御される。
【００４９】
このように構成された第２の成膜装置５００において、軸Ｘを中心として成膜部３１を回転させながら、ウエハＷの裏面へのガスの供給および排気が、それぞれの供給部３１０において個別に制御される。これにより、支持リング２１上に保持されたウエハＷの裏面に、制御装置１１０によって算出された成膜パターンの膜が成膜される。
【００５０】
蓋体１１には、処理容器１０内にパージガスを供給するためのガス導入口１４が形成されている。ガス導入口１４には、配管を介してパージガス供給機構４０が接続されている。パージガス供給機構４０は、ガス供給源４１、ＭＦＣ４２、およびバルブ４３を有する。バルブ４３の一端は、配管を介してガス導入口１４に接続されている。また、バルブ４３の他端は、ＭＦＣ４２を介して、パージガスの供給源であるガス供給源４１に接続されている。パージガスは、例えばヘリウムガス、アルゴンガス、または窒素ガス等の不活性ガスである。
【００５１】
ＭＦＣ４２は、ウエハＷの裏面への成膜時に、ガス供給源４１から供給されたパージガスの流量を制御し、流量が制御されたパージガスを、バルブ４３およびガス導入口１４を介して処理容器１０内に供給する。ガス導入口１４は、ウエハＷが支持リング２１によって支持されている状態で、素子が形成されるウエハＷの面にパージガスを供給する。ガス導入口１４は、第２のパージガス供給口の一例である。これにより、ウエハＷの裏面への成膜時に、ウエハＷの裏面への成膜に用いられるガスや、ウエハＷの裏面への成膜時に発生したパーティクル等が、ウエハＷの上面側に侵入することが抑制される。
【００５２】
以上、一実施形態について説明した。上記したように、本実施形態における半導体製造システム１００は、測定装置４００と、制御装置１１０と、第２の成膜装置５００とを備える。測定装置４００は、ウエハＷの高さの分布を測定する。制御装置１１０は、測定装置４００によって測定された高さの分布からウエハＷに加わっている応力を低減する成膜パターンを算出する。第２の成膜装置５００は、制御装置１１０によって算出された成膜パターンに従って、素子が形成されたウエハＷの面の裏面に成膜を行う。第２の成膜装置５００は、処理容器１０と、支持リング２１と、成膜部３１とを備える。支持リング２１は、処理容器１０内に配置されたウエハＷの周縁を支持する。成膜部３１は、複数の供給部３１０を有し、ウエハＷの裏面に向かってそれぞれの供給部３１０から材料ガスを供給することにより、ウエハＷの裏面に成膜を行う。制御装置１１０は、それぞれの供給部３１０からの材料ガスの供給および供給停止を独立に制御する。これにより、ウエハＷの反り等を低減するための成膜に要する工数を削減することができる。
【００５３】
また、上記した実施形態において、成膜部３１は、処理容器１０内でウエハＷに対して相対的に移動する。これにより、ウエハＷの裏面に任意のパターンの膜を効率よく成膜することができる。
【００５４】
また、上記した実施形態において、ウエハＷは、略円板状であり、複数の供給部３１０は、ウエハＷの裏面の下方に、ウエハＷの径方向に並べて配置されている。また、第２の成膜装置５００は、成膜部３１を支持し、ウエハＷの中心軸を中心として成膜部３１を回転させる駆動部３３を備える。これにより、ウエハＷの裏面に任意のパターンの膜を効率よく成膜することができる。
【００５５】
また、上記した実施形態において、それぞれの供給部３１０は、材料ガスをウエハＷの裏面に供給する第１の供給口３１１と、第１の供給口３１１に隣接する排気口３１２とを有する。それぞれの供給部３１０において、第１の供給口３１１からウエハＷの裏面に供給された材料ガスは、第１の供給口３１１に隣接する排気口３１２を介して、第１の供給口３１１から材料ガスが供給される方向とは反対の方向に排気される。これにより、それぞれの供給部３１０から供給された材料ガスが、他の供給部３１０の領域に侵入することが抑制される。これにより、供給部３１０の領域毎にウエハＷの裏面に成膜を行うことができる。
【００５６】
また、上記した実施形態において、それぞれの供給部３１０において、第１の供給口３１１は、第１の供給口３１１に隣接する排気口３１２を囲むように成膜部３１に形成されている。これにより、それぞれの供給部３１０から供給された材料ガスが、他の供給部３１０の領域に侵入することが抑制される。これにより、供給部３１０の領域毎にウエハＷの裏面に成膜を行うことができる。
【００５７】
また、上記した実施形態において、ウエハＷが支持リング２１によって支持されている状態で、素子が形成されるウエハＷの面にパージガスを供給するパージガス供給機構４０を備える。これにより、ウエハＷの裏面への成膜時に、ウエハＷの裏面への成膜に用いられるガスや、ウエハＷの裏面への成膜時に発生したパーティクル等が、ウエハＷの上面側に侵入することが抑制される。
【００５８】
また、上記した実施形態において、成膜部３１には、温度制御された熱媒体が流れる流路３２０および流路３２１が形成されている。流路３２０および流路３２１内に温度制御された熱媒体が循環させることにより、成膜部３１へのデポの堆積を抑制することができる。
【００５９】
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００６０】
例えば、上記した実施形態において、複数の供給部３１０は、例えば図４に示されるように、軸Ｘを中心とする円の径方向に沿って１列に並べて配置される。しかし、開示の技術はこれに限られず、軸Ｘを中心とする円の径方向において異なる位置に配置されていれば、１列に並べて配置されていなくてもよい。複数の供給部３１０は、例えば図７に示されるように、軸Ｘを中心とする円の径方向ｒにおいて、それぞれの供給部３１０の幅Ｌ１分異なる位置に配置されてもよい。図７は、供給部３１０の配置の他の例を示す図である。
【００６１】
図７の例では、それぞれの供給部３１０は、軸Ｘを中心とする円の径方向において、異なる位置に配置され、かつ、それぞれの供給部３１０の幅Ｌ１の合計の長さが、複数の供給部３１０が配置される領域の長さＬ２と同じ長さになっている。長さＬ２は、例えばウエハＷの半径と同じ長さであってもよい。これにより、軸Ｘを中心とする円の径方向において複数の供給部３１０を密に配置することができ、より細かい形状の成膜パターンをウエハＷの裏面に成膜することができる。
【００６２】
また、上記した実施形態において、複数の供給部３１０は、軸Ｘから、軸Ｘを中心とする円の径方向へ１列に並ぶように成膜部３１に配置されているが、開示の技術はこれに限られない。例えば、複数の供給部３１０は、軸Ｘから、軸Ｘを中心とする円の径方向へ並ぶように成膜部３１に配置されていれば、例えば図８に示されるように、複数の方向に並べて配置されてもよい。これにより、成膜パターンをウエハＷの裏面に成膜するのに要する時間を短縮することができる。
【００６３】
図８は、成膜機構３０の他の例を示す図である。複数の供給部３１０は、例えば図８（ａ）に示されるように、軸Ｘを中心とする円の直径方向へ並ぶように成膜部３１に配置されていてもよい。また、複数の供給部３１０は、例えば図８（ｂ）に示されるように、軸Ｘを中心とする円の径方向であって、互いに交差する方向へ並ぶように成膜部３１に配置されていてもよい。図８（ａ）の例では、複数の供給部３１０は、軸Ｘから２つの方向に並ぶように配置されており、図８（ｂ）の例では、複数の供給部３１０は、軸Ｘから４つの方向に並ぶように配置されている。なお、複数の供給部３１０は、軸Ｘから３つの方向に並ぶように配置されてもよく、軸Ｘから５つ以上の方向に並ぶように配置されてもよい。
【００６４】
また、上記した実施形態では、ウエハＷの裏面に材料ガスを供給することにより、ウエハＷの裏面に所定パターンの膜が成膜されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば第２のガスをプラズマ化させ、プラズマに含まれる活性種を用いてウエハＷの裏面に所定パターンの膜が成膜されてもよい。
【００６５】
図９は、成膜部３１の他の例を示す断面図である。図９の例では、第２の供給口３１３の内側壁に絶縁部材３１３０を挟んで電極３１３１および電極３１３２が設けられている。電極３１３１と電極３１３２とは、板状に形成され、互いに対向するように第２の供給口３１３の内側壁に配置されている。電極３１３１には、高周波電源３１３３が電気的に接続されており、電極３１３２は、接地されている。高周波電源３１３３からの高周波電力が電極３１３１に供給されることにより、第２の供給口３１３内を流れる第２のガスがプラズマ化され、プラズマに含まれる活性種がウエハＷの裏面に供給される。そして、プラズマに含まれる活性種によりウエハＷの裏面に所定の膜が成膜される。電極３１３１、電極３１３２、および高周波電源３１３３は、プラズマ生成部の一例である。
【００６６】
また、成膜部３１には、例えば図１０および図１１に示されるように、複数の供給部３１０を囲むようにパージガスの供給口３３０が設けられてもよい。図１０は、成膜機構３０の他の例を示す図である。図１１は、成膜部３１の他の例を示す断面図である。
【００６７】
供給口３３０は、例えば図１１に示されるように、供給穴３３１を介してパージガスが流れる流路３３２に繋がっている。パージガスは、例えばヘリウムガス、アルゴンガス、または窒素ガス等の不活性ガスである。図示しないガス供給機構から流路３３２内に供給されたパージガスは、供給穴３３１を介して供給口３３０からウエハＷの裏面に供給される。ウエハＷの裏面に供給されたパージガスは、ウエハＷの裏面に沿って拡散し、排気口３１２を介して排気される。供給口３３０は、それぞれの供給部３１０からガスが供給される方向と同じ方向にパージガスを供給する。供給口３３０は、第１のパージガス供給口の一例である。
【００６８】
供給口３３０からウエハＷの裏面に供給されるパージガスによって、第１の供給口３１１から供給される第１のガス、および、第２の供給口３１３から供給される第２のガスの供給部３１０の領域外への漏洩が抑制される。なお、図９に例示された成膜部３１においても、複数の供給部３１０を囲むようにパージガスの供給口３３０が設けられてもよい。
【００６９】
また、上記した実施形態では、ウエハＷに対して成膜部３１が移動するが、ウエハＷに対して、成膜部３１が処理容器１０内で相対的に移動すれば、例えば図１２に示されるようにウエハＷの方が移動してもよい。
【００７０】
図１２は、保持機構２０の他の例を示す図である。図１２の例では、保持機構２０は、支持リング２１、複数の支持部２６、台座２７、および駆動部２８を有する。支持リング２１は、複数の支持部２６に固定され、複数の支持部２６によって支持されている。それぞれの支持部２６は、台座２７に固定されている。駆動部２８は、軸Ｘを中心として台座２７を回転させる。軸Ｘを中心として台座２７が回転することにより、支持部２６に支持された支持リング２１と共に、支持リング２１上に保持されたウエハＷが軸Ｘを中心として回転する。駆動部２８は、回転機構の一例である。図１２の例では、成膜部３１は回転しない。そのため、成膜部３１に対してウエハＷが相対的に回転し、成膜部３１のそれぞれ供給部３１０によって、ウエハＷの裏面の任意の位置に成膜を行うことができる。なお、ウエハＷと成膜部３１とは、両方とも、互いに反対方向に回転してもよい。
【００７１】
また、上記した実施形態では、ウエハＷに対して成膜部３１が相対的に移動するが、ウエハＷの裏面の任意の位置に成膜を行うことができれば、ウエハＷに対して成膜部３１は相対的に移動しなくてもよい。この場合、成膜部３１は、例えば図１３のように構成される。図１３は、成膜部３１の他の例を示す図である。図１３の例では、ウエハＷの裏面に対向する成膜部３１の面であって、ウエハＷの裏面の領域と同じ大きさか、あるいは、ウエハＷの裏面の領域よりも広い領域に、複数の供給部３１０が密に配置されている。それぞれの供給部３１０からの材料ガスの供給を制御することにより、ウエハＷの裏面の任意の位置に成膜を行うことができる。
【００７２】
また、上記した実施形態では、ウエハＷに対して成膜部３１が相対的に回転する方向に移動することにより、ウエハＷの裏面の任意の位置に成膜を行うが、開示の技術はこれに限られない。ウエハＷに対して成膜部３１が相対的に移動すれば、ウエハＷに対して成膜部３１が他の方向に移動してもよい。
【００７３】
図１４は、成膜部３１の移動方向の他の例を示す図である。例えば図１４に示されるように、ウエハＷの裏面に沿って、成膜部３１の長手方向に交差する方向へ成膜部３１を移動させてもよい。図１４の例では、成膜部３１の長手方向において、複数の供給部３１０が配置されている成膜部３１の領域の長さは、ウエハＷの直径と同じ長さか、あるいは、ウエハＷの直径よりも長い。ウエハＷの裏面に沿って、成膜部３１の長手方向に交差する方向へ成膜部３１を移動させることにより、ウエハＷの裏面の任意の位置に成膜を行うことができる。
【００７４】
また、上記した実施形態では、測定装置４００が、素子が形成された後のウエハＷの高さの分布を測定し、制御装置１１０が、測定結果に基づいて成膜パターンを算出したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、ウエハＷの高さの分布が予め設定された分布となるように、ウエハＷ上に素子が形成される場合には、素子が形成された後のウエハＷの高さの分布が測定されなくてもよい。この場合、高さの分布の測定を行うことなく、予め設定された高さの分布に対応する成膜パターンがウエハＷの裏面に成膜される。
【００７５】
また、上記した実施形態では、素子が形成された後のウエハＷの裏面に、所定の成膜パターンが成膜されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、ウエハＷの高さの分布が予め設定された分布となるようにウエハＷ上に素子が形成される場合には、ウエハＷ上に素子が形成される前に、予め設定された高さの分布に対応する成膜パターンがウエハＷの裏面に成膜されてもよい。
【００７６】
また、上記した実施形態における供給部３１０では、第２の供給口３１３を囲むように第２の供給口３１３の周囲に排気口３１２が配置され、排気口３１２を囲むように排気口３１２の周囲に第１の供給口３１１が配置されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、第１の供給口３１１、排気口３１２、および第２の供給口３１３が直線状に形成され、排気口３１２を挟んで、第１の供給口３１１および第２の供給口３１３が横に並べて配置されてもよい。
【００７７】
また、上記した実施形態において、支持リング２１上に保持されたウエハＷの温度は、蓋体１１の下面に配置されたヒータやランプ等の温度制御部１２によって制御されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、蓋体１１の下面に配置された温度制御部１２に代えて、処理容器１０および蓋体１１を石英等で構成し、処理容器１０および蓋体１１の外部に処理容器１０および蓋体１１の温度を制御する温度制御機構を設けてもよい。温度制御機構によって処理容器１０および蓋体１１が所定温度に制御され、処理容器１０および蓋体１１からの輻射熱により、支持リング２１上に保持されたウエハＷの温度が調整される。輻射熱が、支持リング２１上に保持されたウエハＷの上方からだけでなく、周囲からもウエハＷに照射されるため、ウエハＷの温度をより均一に保つことができる。
【００７８】
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
Ｇ  ゲートバルブ
Ｗ  ウエハ
１００  半導体製造システム
１０１  真空搬送室
１１０  制御装置
２００  第１の成膜装置
３００  エッチング装置
４００  測定装置
５００  第２の成膜装置
１０  処理容器
１２  温度制御部
１４  ガス導入口
１５  排気管
１６  ＡＰＣバルブ
１７  排気装置
２０  保持機構
２１  支持リング
２２  支持部
２３  駆動部
２６  支持部
２７  台座
２８  駆動部
３０  成膜機構
３１  成膜部
３１０  供給部
３１１  第１の供給口
３１２  排気口
３１３  第２の供給口
３２  支持部
３３  駆動部
４０  パージガス供給機構
５０  第１のガス供給機構
６０  第２のガス供給機構
６１  ガス供給源
７０  バルブ群
【図１】
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【図２】
2020158856.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020158856.tif 000009
【図８】
2020158856.tif 000010
【図９】
2020158856.tif 000011
【図１０】
2020158856.tif 000012
【図１１】
2020158856.tif 000013
【図１２】
2020158856.tif 000014
【図１３】
2020158856.tif 000015
【図１４】
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