(57)【要約】      （修正有）【課題】成膜時のウエハの位置ずれを低減する方法を提供する。【解決手段】本方法は、ウエハ１０１がリフトピン１２０またはキャリアリング２００上に支持されている間に処理チャンバをポンプアウトし、成膜時のウエハの位置ずれを最小限にするように構成された支持部材上にウエハを降ろす工程を含む。原子層堆積用処理チャンバなどのマルチステーション型処理チャンバは、各ステーションにウエハ１０１が４００ミクロン以上中心を外れて動くことを防ぐように構成されたウエハ支持部を有するチャックレス台座１４０を備える。ウエハ下のガスクッションを最小限にするため、ウエハ支持部は、ウエハの裏面と台座のウエハ対向面との間に少なくとも２ミルの隙間を提供する。【選択図】図１Ａ
2018026547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ上への成膜時における前記ウエハの位置ずれを低減させる方法であって、
前記ウエハが、前記ウエハの外縁部とポケットの壁との間に隙間を伴って、処理チャンバ内でチャックレス台座のウエハ対向面上のウエハ支持部の上方にあるように、前記ウエハをリフトピン上またはキャリアリング上に支持し、
前記ウエハが前記ウエハ支持部の上方にある状態で前記ウエハを前記リフトピンまたはキャリアリング上に支持しながら、前記ウエハが前記台座の前記ウエハ対向面から延びるウエハ支持部上に設置されたときに、前記ウエハの位置ずれを低減させるのに有効な減圧状態まで前記処理チャンバをポンプアウトし、
前記処理チャンバが前記減圧状態にある間に前記ウエハが前記ウエハ支持部上に降ろされるように、前記リフトピンまたは前記キャリアリングを降ろし、前記ウエハ上への成膜時の前記ポケットにおける横ずれを低減させるために、前記ウエハを前記チャックレス台座の前記ウエハ対向面の上方の十分な距離に支持し、
前記ウエハが前記ウエハ支持部上に支持されている間に前記ウエハ上に成膜し、
前記成膜後の前記ウエハの初期位置から中心を外れた位置ずれは、４００ミクロン未満である、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記成膜後の前記ウエハの初期位置から中心を外れた位置ずれは、２００ミクロン未満である、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記減圧状態は、０．５Ｔｏｒｒ未満である、方法。
【請求項４】
ウエハ上への成膜時における前記ウエハの位置ずれを低減させる方法であって、
前記ウエハを処理チャンバ内でチャックレス台座のウエハ対向面の上方に支持し、
前記ウエハが前記台座の前記ウエハ対向面から延びるウエハ支持部上に設置されたときに、前記ウエハの位置ずれを低減させるのに有効な減圧状態まで前記処理チャンバをポンプアウトし、
前記処理チャンバが前記減圧状態にある間に前記ウエハを前記ウエハ支持部上に降ろし、前記ウエハ上への成膜時における位置ずれを低減させるために、前記ウエハを前記チャックレス台座の前記ウエハ対向面の上方の十分な距離に支持し、
前記ウエハが前記ウエハ支持部上に支持されている間に前記ウエハ上に成膜し、
前記成膜後の前記ウエハの初期位置から中心を外れた位置ずれは、４００ミクロン未満であり、
前記処理チャンバは、少なくとも、第１、第２、第３、および第４のステーションを備え、前記第１のステーションは、第１のチャックレス台座と、その外周に第１のウエハを支持する第１のキャリアリングとを有し、前記第２のステーションは、第２のチャックレス台座と、その外周に第２のウエハを支持する第２のキャリアリングとを有し、前記第３のステーションは、第３のチャックレス台座と、その外周に第３のキャリアリングとを有し、前記第４のステーションは、第４のチャックレス台座と、その外周に第４のキャリアリングとを有し、
前記方法は、さらに、
前記第１、前記第２、前記第３、および前記第４のステーションにおいて前記第１、前記第２、前記第３、および前記第４のキャリアリングを同時に持ち上げ、
前記第１および前記第２のキャリアリング上の前記第１および前記第２のウエハが前記第３および前記第４のステーションに移動されるように、前記第１、前記第２、前記第３、および前記第４のキャリアリングをインデックスし、
前記ウエハが前記第３および前記第４のチャックレス台座のウエハ対向面から延びるウエハ支持部上に支持されるときは、前記第１および前記第２のウエハの位置ずれを低減させるのに有効な圧力まで処理チャンバをポンプアウトし、
前記処理チャンバが前記減圧状態にある間に、前記第１および前記第２のウエハを前記第３および前記第４のチャックレス台座のウエハ支持部上に降ろす、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、さらに、
第３および第４のウエハを前記第１および前記第２のステーションで前記処理チャンバに搬入し、
前記第３および前記第４のウエハを前記第１および前記第２のステーションの上昇したリフトピン上に支持し、
前記ウエハが前記第１および前記第２のステーションの前記ウエハ支持部上に設置されたときに、前記処理チャンバを前記第３および前記第４のウエハの位置ずれを低減させるのに有効な圧力までポンプアウトし、
前記処理チャンバが前記減圧状態にある間に、前記第３および前記第４のウエハを前記第１および前記第２のチャックレス台座の前記ウエハ支持部上に支持するために、前記第１および前記第２のステーションの前記リフトピンを下降させる、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記ウエハ支持部は、少なくとも３つの最小接触面積（ＭＣＡ）支持部材を備える、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記ウエハ支持部は、前記ウエハ対向面の上方に少なくとも２ミル延びる、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記ウエハ支持部は、前記ウエハ対向面の上方に少なくとも４ミル延びる、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記ウエハ支持部は、前記ウエハ対向面の上方に少なくとも６ミル延びる、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記処理チャンバ内の圧力が前記減圧状態まで低下している間に、前記ウエハの前側にガスを流す、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記ウエハを、前記処理チャンバ内の前記圧力が前記減圧状態まで低下している間は、リフトピン上に支持する、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記ウエハを、前記処理チャンバを前記減圧状態に維持しながら前記リフトピンを下降させることによって、前記ウエハ支持部上に降ろす、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、
前記ウエハを、前記処理チャンバ内の前記圧力が前記減圧状態に低下している間は、キャリアリング上に支持する、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、
前記減圧状態は、０．２Ｔｏｒｒ以下である、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、
前記減圧状態は、０．０５Ｔｏｒｒ以下である、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、
前記成膜は、前記ウエハの前側への原子層堆積（ＡＬＤ）を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記ウエハの外縁部から１．５ｍｍの距離における膜厚変動は、５オングストローム未満である、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
前記成膜は、前記処理チャンバの１つの処理ステーションで実行される、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、
前記成膜は、前記処理チャンバの４つのステーションで連続的に実行される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、半導体処理ツールにおいてチャックレス台座上に支持されたウエハ上に堆積された膜の均一性を向上させる方法に関する。本開示の特定の態様は、ウエハ上への成膜時におけるウエハの位置ずれを防ぐことに関連する。
【背景技術】
【０００２】
処理チャンバ内での堆積時に、膜は、ウエハの前側に堆積する可能性がある。例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）では、膜は、連続的な投与および活性化工程によって一層ずつ堆積され得る。ＡＬＤ処理チャンバでは、前駆体ガスは、ウエハに向けられて、単分子層を形成するためにウエハの表面上に化学吸着される。単分子層と反応する追加の前駆体ガスが導入され、続いて、パージガスが過剰な前駆体および気体反応副生成物を除去するために導入される。前駆体ガスは、重なって流されることはなく、交互にパルス的に流され、適切な厚さの膜を形成するために所望の回数で繰り返されうる。
【０００３】
しかし、ウエハがチャックレス方法によって保持されるときは、ウエハの位置ずれが起こり、ウエハエッジにおいて堆積された膜の厚さが不均一なる可能性がある。例えば、堆積プロセス時に、ウエハは、ウエハと台座の上面との間に隙間をもたらすウエハ支持部の上に支持されることができ、隙間のガスクッションは、ウエハが位置するポケット（窪み）の一端にウエハがより近づくようなウエハの動き（位置ずれ）をもたらす可能性がある。ウエハがポケット内の中心に置かれないと、膜厚は、ウエハのエッジで不均一になりうる。
【０００４】
従って、ウエハのエッジにおける方位角方向の厚さの均一性を向上させるために、成膜時のウエハの位置ずれ問題に対する解決方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書で開示されるのは、半導体基板（ウエハ）を処理するための方法であって、この方法には、処理チャンバ内でチャックレス台座のウエハ対向面の上方にウエハを支持し、台座のウエハ対向面から延びるウエハ支持部上に設置されたときは、処理チャンバをウエハの位置ずれを低減させるのに有効な減圧状態までポンプアウト（排気）し、処理チャンバが減圧状態にある間にウエハをウエハ支持部上に降ろし、ウエハ上への成膜時の位置ずれを低減させるためにチャックレス台座のウエハ対向面上方の十分な距離でウエハを支持し、ウエハがウエハ支持部上で支持されている間にウエハ上に成膜するという工程含まれる。成膜後のウエハの初期位置から中心を外れる位置ずれは、４００ミクロン未満である。
【０００６】
一実施形態では、処理チャンバは、少なくとも、第１、第２、第３、および第４のステーションを備え、第１のステーションは、第１のチャックレス台座およびその外周に第１のウエハを支持する第１のキャリアリングを有し、第２のステーションは、第２のチャックレス台座およびその外周に第２のウエハを支持する第２のキャリアリングを有し、第３のステーションは、第３のチャックレス台座およびその外周に第３のキャリアリングを有し、第４のステーションは、第４のチャックレス台座およびその外周に第４のキャリアリングを有する。この方法は、さらに、第１、第２、第３、および第４のステーションにおいて第１、第２、第３、および第４のキャリアリングを同時に上昇させることと、第１および第２のキャリアリング上の第１および第２のウエハが第３および第４のステーションに移動されるように、第１、第２、第３、および第４のキャリアリングをインデックスすることと、第３および第４のチャックレス台座のウエハ対向面から延びるウエハ支持部上に支持されるときは、第１および第２のウエハの位置ずれを低減させるのに有効な圧力まで処理チャンバをポンプアウトすることと、処理チャンバが減圧状態にある間に、第１および第２のウエハを第３および第４のチャックレス台座上のウエハ支持部の上に降ろすことを含む。この方法は、さらに、第３および第４のウエハを第１および第２のステーションの処理チャンバに搬入することと、第３および第４のウエハを第１および第２のステーションの上昇したリフトピン上に支持することと、第１および第２のステーションのウエハ支持部上に設置されるときは、処理チャンバを第３および第４のウエハの位置ずれを低減させるのに有効な圧力までポンプアウトすることと、処理チャンバが減圧状態にある間に、第３および第４のウエハを第１および第２のチャックレス台座のウエハ支持部上に支持するために、第１および第２のステーションのリフトピンを下降させることを含みうる。
【０００７】
いくつかの実施形態では、この方法は、処理チャンバ内の圧力が減圧状態まで低下している間に、ウエハの前側にガスを流すことを含む。ウエハ支持部は、ウエハ対向面の上方に少なくとも２ミル（０．０５０８ミリ）、少なくとも４ミル（０．１０１６ミリ）、または少なくとも６ミル（０．４０６４ミリ）延びる、少なくとも３つの最小接触面積（ＭＣＡ）支持部材を備えることが好ましい。
【０００８】
いくつかの実施形態では、ウエハは、処理チャンバ内の圧力が減圧状態まで低下している間はリフトピン上に支持され、処理チャンバを減圧状態に維持しながらリフトピンを下降させることによってウエハ支持部上に降ろされる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、ウエハは、処理チャンバ内の圧力が減圧状態まで低下している間はキャリアリング上に支持される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、減圧状態は、０．５Ｔｏｒｒ以下、０．２Ｔｏｒｒ以下、または０．１Ｔｏｒｒ以下である。
【００１１】
いくつかの実施形態では、成膜は、ウエハの前側における原子層堆積（ＡＬＤ）を含む。ウエハの位置ずれを低減させることによって、ウエハの外縁部から１．８ｍｍの距離における膜厚の不均一は、約０．５％以下、および／または、ウエハの外縁部から１．５ｍｍの距離における膜厚変動は、５オングストローム未満になりうる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、成膜は、処理チャンバのうちの１つのステーションで実行されうる、または、処理チャンバの４つのステーションで連続的に実行されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】ウエハを処理するための装置を例示する断面図。
【００１４】
【図１Ｂ】ウエハを処理するための装置を例示する断面図の拡大図。
【００１５】
【図２】例示的なマルチステーション型処理ツールの概略図の平面図。
【００１６】
【図３】外側および内側ウエハ支持部を含む、台座から延びるように構成された複数のウエハ支持部を備える台座を例示する斜視図。
【００１７】
【図４】内側ウエハ支持部を含む、台座から延びるように構成された複数のウエハ支持部を備える台座を例示する斜視図。
【００１８】
【図５】キャリアリングを備える例示的な台座用の内側ウエハ支持部によって引き起こされるウエハのダレを示す概略図の側面図。
【００１９】
【図６Ａ】キャリアリングを備える台座の一部を例示する斜視断面図。
【００２０】
【図６Ｂ】図６Ａのキャリアリングを備える台座の一部を例示する断面図。
【００２１】
【図６Ｃ】図６Ａのキャリアリングおよびウエハを備える台座を例示する外縁部を示す断面図。
【００２２】
【図７】４ステーション型堆積チャンバのステーション１および２における標準的なウエハ搬送プロセスの自動ウエハセンタリング（ＡＷＣ）データ描画。ウエハは、台座の基板対向面の上方に２ミル（０．０５０８ミリ）延びる最小接触面積（ＭＣＡ）支持部を有するチャックレス台座上に設置され、ウエハのウエハ支持部上への設置時のチャンバ圧は、０．５Ｔｏｒｒである。
【００２３】
図８Ａ〜図８Ｂは、４ステーション型堆積チャンバのステーション１〜４における２つのウエハ設置プロセスを比較したＡＷＣデータ描画を示す。
【図８Ａ】ウエハが２ミル（０．０５０８ミリ）の高さを有するＭＣＡ上に降ろされる、チャンバ圧が０．５Ｔｏｒｒの標準的なウエハ設置プロセスのデータ。
【図８Ｂ】ウエハが４ミル（０．１０１６ミリ）の高さを有するＭＣＡ上に降ろされる、ウエハがウエハ支持部上に設置されるときのポンプ・ツー・ベースのチャンバ圧が０．０１Ｔｏｒｒ未満である低圧ウエハ設置プロセスのデータ。
【００２４】
【図９】標準的なウエハ設置のためのチャンバ圧（Ｐ）、ガス流（ＭＦＣ）、およびスロットル弁位置（ＴＶ）を示すグラフ。
【００２５】
【図１０】低圧ウエハ設置のためのチャンバ圧（Ｐ）、ガス流（ＭＦＣ）、およびスロットル弁位置（ＴＶ）を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の説明では、提示の概念の十分な理解を提供するために、多くの特定の詳細が記載される。提示の概念は、これら特定の詳細の一部または全てなしで実行されてよい。他の例では、周知のプロセス動作は、記載の概念を不必要に曖昧にしないように詳細には説明されていない。特定の実施形態と併せて説明される概念もあるが、これらの実施形態は、限定を意図しないことを理解されたい。
【００２７】
序文：
本願では、単語「半導体ウエハ」、「ウエハ」、「基板」、「ウエハ基板」、および「半製品の集積回路」は、ほぼ同じ意味で用いられる。当業者は、「半製品の集積回路」との単語が、その集積回路製造の多くの段階のいずれかにおけるシリコンウエハを示しうることを理解するだろう。半導体装置産業において用いられるウエハまたは基板は、通常、２００ｍｍ、３００ｍｍ、または４５０ｍｍの直径を有する。以下の詳細な説明は、本発明がウエハ上で実施されると仮定するが、本発明はそれに限定されない。ワークピースは、様々な形、サイズ、および材料であってよい。半導体ウエハに加えて、本発明を利用してよい他のワークピースは、プリント回路基板、磁気記録媒体、磁気記録センサ、ミラー、光学素子、マイクロメカニカルデバイスなどの様々な物品を含む。
【００２８】
図１Ａは、ウエハを処理するための例示的な装置の断面図を示す。装置１００は、ウエハ１０１を処理するのに用いられうる。装置１００は、上側チャンバ部１０２ａおよび下側チャンバ部１０２ｂを有する処理チャンバ１０２を備えうる。装置１００は、ウエハ１０１を支持するように構成された台座１４０も備えうる。いくつかの実施形態では、台座１４０は、電力供給用の電極として機能できる。いくつかの実施形態では、台座１４０は、整合ネットワーク１０６を介して電源１０４に電気的に結合されうる。電源１０４は、装置１００の動作を実行するための様々な命令を備えうるコントローラ１１０によって制御されうる。コントローラ１１０は、電力レベル、タイミングパラメータ、堆積パラメータ、プロセスガス、ウエハ１０１の移動などのプロセスレシピを含みうるプロセス入力制御装置１０８を実行するための命令を備えうる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、装置１００は、リフトピン制御装置１２２によって制御されうるリフトピン１２０を備えうる。リフトピン１２０は、ウエハハンドリングシステム（例えば、エンドエフェクタ）がウエハ１０１を台座１４０に搬入出できるように、ウエハ１０１を台座１４０から持ち上げるのに用いられうる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、装置１００は、プロセスガス１１４を受け取るように構成されたガス供給マニホルド１１２を備えうる。いくつかの実施形態では、コントローラ１１０は、ガス供給マニホルド１１２によってプロセスガス１１４の供給を制御できる。選択されたプロセスガス１１４がシャワーヘッド１５０内に供給され、シャワーヘッド１５０は、選択されたプロセスガス１１４を台座１４０に支持されているウエハ１０１に向かって分配できる。シャワーヘッド１５０が、適切であればどのような形状を有してもよく、プロセスガス１１４をウエハ１０１に分配するための適した数および配置の排気口を有してよいことを理解されたい。
【００３１】
また、図には、台座１４０の外側領域を囲むキャリアリング２００が示されている。キャリアリング２００は、ウエハ１０１の台座１４０への搬入出時にウエハ１０１を支持するように構成されうる。キャリアリング２００は、台座１４０の外側領域の周りに位置する環状体を備えうる。１つ以上の接触構造体１８０（例えば、スパイダフォーク）は、キャリアリング２００を用いてウエハ１０１を持ち上げるように構成されうる。キャリアリング２００は、ウエハ１０１が別のステーション（マルチステーション型処理ツールの別のステーションなど）に搬送されるように、ウエハ１０１と共に持ち上げられうる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、装置１００の処理チャンバ１０２は、ウエハ１０１上に成膜するように構成されうる。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１０２は、容量結合型プラズマ処理チャンバでありうる。例えば、処理チャンバ１０２は、ＰＥＣＶＤまたはＡＬＤによって成膜するように構成されうる。
【００３３】
図１Ｂは、ウエハを処理するための例示的な装置の断面図の拡大図を示す。装置１００は、ＡＬＤによってウエハ１０１上に成膜するように構成されうる。膜は、ＡＬＤ酸化物を含みうる。同様に、装置１００の構成部品は図１Ａに関連して説明されるが、いくつかの実施形態では、図１Ｂに示されるように、電源１４０は、シャワーヘッド１５０に供給されうる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、装置１００は、さらに、ウエハ１０１を台座１４０のウエハ対向面の上方に支持するために台座１４０から延びるように構成された１つ以上のウエハ支持部（図示せず）を備えうる。１つ以上のウエハ支持部は、以下に図３〜図５に関連して説明される。
【００３５】
図２は、例示的なマルチステーション型処理ツールの概略図の平面図を示す。マルチステーション型処理ツールは、４つの処理ステーションを備えうる。平面図は、図示のために上側チャンバ部１０２ａが取り外された状態の下側チャンバ部１０２ｂを示す。４つの処理ステーションは、スパイダフォーク２８０によってアクセス可能である。各スパイダフォーク２８０は、第１および第２のアームを備え、各アームは、台座１４０の各側面の一部周辺に設置される。スパイダフォーク２８０は、各々がウエハを支持しうるキャリアリング２００を、例えば、キャリアリング２００の下面から持ち上げうる係合回転機構２２０を用いる。各処理ステーションからキャリアリング２００を持ち上げるこの動作は、同時に実施が可能で、従って、機構２２０は、さらなる処理がそれぞれのウエハ上で行われうるように、少なくとも１つ以上の処理ステーションのうちの次のステーションにキャリアリング２００を降ろす前に回転される。
【００３６】
図３は、外側および内側ウエハ支持部を含む、台座から延びるように構成された複数のウエハ支持部を備える台座を例示する斜視図である。図３に示される台座３００は、台座３００がＡＬＤなどの堆積プロセスのためにウエハ（図示せず）を受け取るように構成されうる図１Ａおよび図１Ｂの装置１００に組み込まれうる。台座３００は、中心軸３２０から外縁部３２４まで延びるウエハ対向面３０２を備える。ウエハ対向面３０２は、直径３２２によって規定される円形領域でありうる。ウエハ対向面３０２は、メサ部または台座３００の中央上面と呼ばれうる。
【００３７】
複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆは、台座３００から延び、ウエハ対向面３０２の上方の位置でウエハを支持するように構成されうる。ウエハ支持部３０４ａ、３０４ｃ、および３０４ｅは、外側ウエハ支持部を構成し、ウエハ支持部３０４ｂ、３０４ｄ、および３０４ｆは、内側ウエハ支持部を構成しうる。ウエハ対向面３０２の上方の位置は、ウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆによってウエハ対向面３０２から支持されるときは、ウエハの裏面の垂直位置によって規定されうる。図３では、複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆは、６つのウエハ支持部を備えるが、約３から３０の間のいずれかの数のウエハ支持部など、任意の数のウエハ支持部がウエハを支持するために配設されてよい。
【００３８】
いくつかの実施形態では、台座３００は、複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆを備えうる。複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆは、台座３００とウエハの裏面との間にわずかな隙間を維持するための最小接触面積（ＭＣＡ）支持部と呼ばれうる。ＭＣＡ支持部は、不良リスクを低減させるために、高精度もしくは高耐性が必要なとき、および／または、最小限の物理的接触が望ましいときに、表面間の正確な接合を向上させるのに用いられてよい。複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆは、台座３００の凹部内に位置するもしくは台座３００に統合された、サファイアボールまたはピンなどの独立した構成部品であってよい。複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆは、誘電材料などのあらゆる適した絶縁材料で作られうる。複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆの高さは、隙間のサイズが成膜時のウエハの位置ずれを抑制するよう制御されるように調整可能であってよい。いくつかの実施形態では、その高さは、約０．００２インチ（２ミル＝０．０５０８ミリ）から約０．０１０インチ（１０ミル＝０．２５４ミリ）の間、約２ミル（０．０５０８ミリ）から約７ミル（０．１７７８ミリ）の間、または台座３００のウエハ対向面３０２の上方約４ミル（０．１０１６ミリ）でありうる。
【００３９】
ウエハ支持部上へのウエハ設置時に、インピーダンスを正規化するためにわずかな隙間がウエハと台座３００との間に望まれてよいが、ウエハ下のガスクッションは、ウエハを台座中央から離す動き（位置ずれ）を引き起こす可能性がある。しかし、複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆがウエハと台座３００との間に十分な隙間を提供する場合は、ウエハ下のガスクッションの影響は低減されうる。ウエハ設置時のウエハの位置ずれの可能性をさらに低減させるために、チャンバ圧がウエハ設置前に低減されることで、ウエハがウエハ支持部上に設置されるときのウエハ下のガスクッションを最小にするまたは取り除くことができる。ウエハ支持部に十分な高さを提供することによって、ウエハ上への成膜時にウエハの位置ずれを低減させることができ、それによってウエハの外縁部における膜厚がより均一になる。
【００４０】
台座３００は、リフトピンを収容するように構成される複数の凹部３０６ａ、３０６ｂ、および３０６ｃを備えうる。上述のように、リフトピンは、複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆからウエハを持ち上げ、ウエハハンドリングシステム（例えば、エンドエフェクタ）による係合を可能にするのに用いられうる。ウエハ設置プロセス時に、ウエハはリフトピン上に支持されるが、チャンバは減圧され、チャンバが減圧されている間にウエハをウエハ支持部上に設置するためにリフトピンが降ろされうる。
【００４１】
ウエハ対向面３０２の外縁部３２４に隣接して、台座３００は、さらに、台座３００の周辺領域の周りに延びる環状面３１０を備えうる。環状面３１０は、ウエハ対向面３０２を囲むが、ウエハ対向面３０２から一段下がった位置で台座３００の周辺領域を規定しうる。すなわち、環状面３１０の垂直位置は、ウエハ対向面３０２の垂直位置より低くありうる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、複数のキャリアリング構造体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃは、環状面３１０の外縁部に位置しうる。複数のキャリアリング構造体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃは、環状面３１０の周りに対称的に配置されうる。複数のキャリアリング構造体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃは、キャリアリングを支持するためのＭＣＡ支持部として機能しうる。いくつかの実施形態では、複数のキャリアリング構造体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃは、環状面３１０の外縁部を越えて延びうる。いくつかの実施形態では、複数のキャリアリング構造体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃの上面は、キャリアリングが環状面３１０の上方の所定の距離で支持されるように、環状面３１０より高い高さを有しうる。各キャリアリング構造体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃは、キャリアリングが複数のキャリアリング構造体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃ上に支持されるときにキャリア側の裏面から突出する延長部が固定される凹部３１３を備えうる。複数のキャリアリング構造体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃの凹部３１３と延長部との接合は、キャリアリングの正確な位置決めを提供しうる。図３は、３つのキャリアリング構造体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃを表すが、環状面３１０の外縁部に沿った任意の数のキャリアリング支持構造体は、環状面３１０の外縁部に沿った任意の位置に固定される。
【００４３】
通常、ウエハ支持部を備える台座は、ウエハが台座と実質的に平行になるように、または、ウエハ支持部がウエハのたわみもしくはダレを最小限にするようにウエハを保持する。図３の複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆは、ウエハとウエハ対向面３０２との間に維持された実質的に均一な隙間の上方にウエハを支持するように配置される。図３の複数のウエハ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆは、ウエハのたわみおよびダレが最小限になるようにウエハを支持するように配置される。一例として、図３の台座３００は、６つの調整可能なＭＣＡ支持部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ、および３０４ｆを有し、３つのＭＣＡ支持部３０４ｂ、３０４ｄ、および３０４ｆは、５インチ（１２７ミリ）のボルト円上に均一に配置され、３つのＭＣＡ支持部３０４ａ、３０４ｃ、および３０４ｅは、１０インチ（２５４ミリ）のボルト円上に均一に配置されうる。ＭＣＡ支持部３０４ｂ、３０４ｄ、および３０４ｆが６０度の三角形状に配置され、ＭＣＡ支持部３０４ａ、３０４ｃ、および３０４ｅが６０度の三角形状に配置されうる。
【００４４】
図４は、内側ウエハ支持部を含む、台座から延びるように構成された複数のウエハ支持部を備える例示的な台座の斜視図を示す。図４に示される台座４００は、台座４００がＡＬＤなどの堆積プロセスのためにウエハを受け取るように構成されうる図１Ａおよび図１Ｂの装置１００に組み込まれうる。台座４００は、中心軸４２０から外縁部４２４まで延びるウエハ対向面４０２を備える。ウエハ対向面４０２は、直径４２２によって規定される円形領域でありうる。
【００４５】
複数のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃは、台座４００から延び、ウエハ対向面４０２の上方の位置でウエハを支持するように構成されうる。図４の複数のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃは、図１Ａおよび図１Ｂの装置１００に組み込まれうる。ウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃは、ウエハ対向面４０２の中心軸４２０の周りに対称的に配置されうる。ウエハ対向面４０２の上方の位置は、ウエハ対向面４０２からウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃによって支持されるときは、ウエハの裏面の垂直位置によって規定されうる。図４では、複数のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃは、３つのウエハ支持部を備えるが、約３から３０の間の任意の数のウエハ支持部など、任意の数のウエハ支持部がウエハを支持するために分配されてよい。３つ以上のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃは、内側ウエハ支持部を構成しうる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、台座４００は、複数のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃを備えうる。複数のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃは、台座４００とウエハの裏面との間にわずかな隙間を維持するためのＭＣＡ支持部と呼ばれうる。ＭＣＡ支持部は、不良リスクを低減させるために、高精度もしくは高耐性が必要なとき、および／または、最小限の物理的接触が望ましいときに、表面間の正確な接合を向上させるのに用いられてよい。複数のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃは、台座４００の凹部内に位置するもしくは台座４００に統合された、サファイアボールまたはピンなどの独立した構成部品であってよい。複数のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃは、誘電材料などのあらゆる適した絶縁材料で作られうる。複数のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃの高さは、隙間のサイズが制御されるように調整可能であってよい。いくつかの実施形態では、その高さは、約２ミル（０．０５０８ミリ）から約１０ミル（０．２５４ミリ）の間、約２ミル（０．０５０８ミリ）から約７ミル（０．１７７８ミリ）の間、または台座４００のウエハ対向面４０２の上方約４ミル（０．１０１６ミリ）でありうる。隙間は、ウエハの裏面と台座４００との間に設けられ、ウエハの設置時およびウエハ上への成膜時におけるウエハの位置ずれを最小限にするようにサイズ決めされる。
【００４７】
また、台座４００は、リフトピンを収容するように構成される複数の凹部４０６ａ、４０６ｂ、および４０６ｃを備えうる。上述のように、リフトピンは、ウエハを複数のウエハ支持部４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃから持ち上げ、ウエハハンドリングシステム（例えば、エンドエフェクタ）による係合を可能にするのに用いられうる。統合アライナを備えるエンドエフェクタの詳細は、参照により本明細書に援用される、本願の譲渡人に譲渡された米国特許第９，２９９，５９８号に記載されている。
【００４８】
図５は、キャリアリングを備える例示的な台座の内側ウエハ支持部によって引き起こされたウエハのダレの概略図の側面図を示す。図５では、台座５００ａは、ウエハ５０１ａの裏面に対向するメサ部またはウエハ対向面５０２ａを備えうる。台座５００ａは、ウエハ対向面５０２ａの周りに、ウエハ対向面５０２ａから一段下に位置する環状面５１０ａも備えうる。ウエハ５０１ａは、中央領域および外縁部を備え、その外縁部でダレ／たわみを生じる可能性がある。ウエハ５０１ａの外縁部は、ウエハ対向面５０２ａを越えて環状面５１０ａにわたって延びうる。キャリアリング５２０ａは、ウエハ対向面５０２ａの外縁部を囲む。キャリアリング５２０ａは、台座５００ａの外側領域の周りに位置する環状体を備えうる。
【００４９】
図６Ａは、キャリアリングを備える例示的な台座の一部の斜視断面図を示す。キャリアリング６３０は、環状面６１０にわたり、キャリアリング支持部６１２の上にあることが示されている。いくつかの実施形態では、キャリアリング延長部６３１は、キャリアリング支持部６１２の凹部６１３内に固定される。また、ウエハ６０１は、ウエハ６０１がウエハ支持部（図示せず）によって支持される台座６００のウエハ対向面６０２の上にあることが示されている。キャリアリング支持部６１２の高さは、台座６００の環状面６１０の上方の距離が調整できるように調整可能である。いくつかの実施形態では、キャリアリング支持部６１２は、少なくとも１つのキャリアリング支持部６１２の高さを調整するためのスペーサ６１６（例えば、シム）を備える。すなわち、スペーサ６１６は、キャリアリング６３０がキャリアリング支持部６１２の上にあるときに、キャリアリング６３０と環状面６１０との間の制御された距離を提供するように選択されうる。キャリアリング支持部６１２の下には、環状面６１０とキャリアリング６３０との間の望ましい距離を提供するように選択および位置決めされた、スペーサ６１６があってよく、その数は、ゼロでもよいし、１つ、または１つより多い数でもよいことを理解されたい。
【００５０】
さらに、キャリアリング支持部６１２およびスペーサ６１６は、金具６１４を締結することによって台座６００に固定されうる。いくつかの実施形態では、金具６１４は、ねじ、ボルト、くぎ、ピン、または、キャリアリング支持部６１２およびスペーサ６１６を台座６００に固定するのに適した他の種類の金具を含みうる。他の実施形態では、キャリアリング支持部６１２およびスペーサ６１６を台座６００に固定するための他の技術／材料（適した接着剤など）が用いられうる。
【００５１】
図６Ｂは、図６Ａのキャリアリングを備える例示的な台座の一部の断面図を示す。キャリアリング支持部６１２の全高は、スペーサ６１６およびキャリアリング支持部６１２を組み合わせた高さによって規定されうる。これにより、キャリアリング支持部６１２の上面が台座６００の環状面６１０より高い程度も決定されうる。
【００５２】
図６Ｃは、図６Ａのキャリアリングおよびウエハを備える例示的な台座の外縁部の断面図を示す。１つ以上の隙間は、ウエハ６０１をキャリアリング６３０から分離させ、キャリアリング６３０を環状面６１０から分離させうる。１つ以上の隙間は、プロセスガス（例えば、前駆体、ラジカル種）の運搬のための経路をウエハ６０１の裏面に提供しうる。図６Ｃに表されるように、キャリアリング６３０は、上面６３２および段下がり面６３４を有する環状体を備える。上面６３２および段下がり面６３４は、移行段によって結合されうる。段下がり面６３４は、キャリアリング６３０の内径６３６に近接して規定され、内径６３６から外側に延びることを理解されたい。上面６３２は、段下がり面６３４からキャリアリング６３０の外径６３７（図６Ｂに示す）に延びる。
【００５３】
下側の隙間Ｇ１は、キャリアリング６３０の底面と台座６００の環状面６１０との間に存在しうる。また、上側の隙間Ｇ２は、キャリアリング６３０の上面とウエハ６０１の裏面との間に存在しうる。下側の隙間Ｇ１および上側の隙間Ｇ２の各々は、堆積プロセス時にプロセスガスをウエハ６０１の裏面に運搬するための経路を提供することを理解されたい。そのため、これらの隙間を制御することで、裏面堆積を最小限にすることもできる。
【００５４】
下側の隙間Ｇ１のサイズは、キャリアリング６３０がキャリアリング支持部６１２に支持されるときは、環状面６１０とキャリアリング６３０の底面との間の垂直分離によって規定されうる。
【００５５】
ウエハ６０１とキャリアリング６３０との間の上側の隙間Ｇ２のサイズは、ウエハ６０１がウエハ対向面６０２の上方で１つ以上のウエハ支持部６１２に支持されるときは、段下がり面６３４とウエハ６０１の裏面との間の垂直分離によって規定されうる。上側の隙間Ｇ２のサイズは、下側の隙間Ｇ１のサイズ、段下がり面６３４の領域におけるキャリアリング６３０の厚さ、環状面６１０とウエハ対向面６０２との間の垂直位置の差、および、ウエハ６０１が１つ以上のウエハ支持部によって維持されるウエハ対向面６０２の上方の距離を含む様々な要素からの結果でありうる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、下側の隙間Ｇ１は、約０ミルから６ミル（０．１５２４ミリ）の間など、約１６ミル（０．４０６４ミリ）未満でありうる。いくつかの実施形態では、上側の隙間Ｇ２は、約０ミルから５ミル（０．１２７ミリ）の間など、約１０ミル（０．２５４ミリ）未満でありうる。いくつかの実施形態では、上側の隙間Ｇ２は、約３ミル（０．０７６２ミリ）未満または約１ミル（０．０２５４ミリ）未満でありうる。上側の隙間Ｇ２が約１ミル（０．０２５４ミリ）未満、さらには０ミル未満である場合は、端部シールは、裏面堆積を制限するように形成されうる。
【００５７】
図１Ａおよび図１Ｂに戻ると、システムコントローラ１１０は、１つ以上のウエハ支持部を制御する動作を含む、装置の１つ以上の動作を実施するための命令を備えうる。１つ以上のウエハ支持部の制御は、例えば、１つ以上のウエハ支持部の空間的配置および／または高さの制御を含みうる。システムコントローラ１１０は、キャリアリングの底面と台座との間の隙間のサイズ、キャリアリングの上面とウエハとの間の隙間のサイズなど、裏面堆積を制限するための他のパラメータを制御してもよい。
【００５８】
システムコントローラ１１０は、装置１００を操作するのに必要な電子制御およびインターフェース制御を提供する。システムコントローラ１１０（１つ以上の物理的または論理的コントローラを備えてよい）は、装置１００の特性の一部または全てを制御する。システムコントローラ１１０は、通常、１つ以上のメモリデバイスおよび１つ以上のプロセッサを備える。プロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）またはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタルの入力／出力接続部、ステッパモータコントローラ基板、ならびに他の構成部品などを備えてよい。本明細書に記載される適切な制御動作を実施するための命令は、プロセッサで実行されてよい。これらの命令は、システムコントローラ１１０に関連するメモリデバイスに格納されてよい、または、ネットワークで提供されてよい。特定の実施形態では、システムコントローラ１１０は、システム制御ソフトウェアを実行する。
【００５９】
装置１００のシステム制御ソフトウェアは、処理チャンバ１０２における条件を制御するための命令を含んでよい。これには、台座温度、リフトピン、ウエハ支持部、ガス流、チャンバ圧、ウエハ位置、ウエハ回転、タイミング、キャリアリング位置、および、装置１００によって実施される他のパラメータを制御するための命令が含まれうる。システム制御ソフトウェアは、あらゆる適した方法で構成されてよい。例えば、様々なプロセスツール部品のサブルーチンまたは制御対象は、様々なプロセスツールのプロセスを実行するのに必要なプロセスツール部品の動作を制御するように書き込まれてよい。システム制御ソフトウェアは、あらゆる適したコンピュータ可読プログラミング言語に符号化されてよい。
【００６０】
いくつかの実施形態では、システム制御ソフトウェアは、上述の様々なパラメータを制御するための入出力制御（ＩＯＣ）シークエンシング命令を含む。例えば、１つ以上のウエハ支持部を位置決めすることによってウエハを位置決めする各フェーズは、システムコントローラ１１０による実行のための１つ以上の命令を含み、ウエハと台座との間およびウエハとキャリアリングとの間の隙間を制御する各フェーズは、システムコントローラ１１０による実行のための１つ以上の命令を含み、ウエハ上における成膜の各フェーズは、システムコントローラ１１０による実行のための１つ以上の命令を含んでよい。いくつかの実施形態では、基板の位置決めおよび堆積のフェーズは、プロセスフェーズのための全ての命令がそのプロセスフェーズと同時に実行されるように順次配置されよてい。
【００６１】
いくつかの実施形態では、他のコンピュータソフトウェアおよび／またはプログラムが用いられてよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムの区間の例は、ウエハ位置決めプログラム、ウエハ支持部位置決めプログラム、キャリアリング位置決めプログラム、圧力制御プログラム、ヒータ制御プログラム、および、電位／電流電源制御プログラムを含む。この目的のためのプログラムまたはこのプログラムの区間の他の例は、タイミング制御プログラム、リフトピン位置決めプログラム、台座位置決めプログラム、台座温度制御プログラム、シャワーヘッド温度制御プログラム、プロセスガス制御プログラム、および、パージガス制御プログラムを含む。
【００６２】
さらなる実施形態では、ウエハは、ウエハエッジとポケットエッジ（例えば、セラミックフォーカスリング）との間に均一な隙間を維持するように、チャックレス台座上に支持される。隙間変動の低減は、ウエハエッジにおける堆積膜厚の均一性のより良好な制御を提供する。
【００６３】
チャックレス台座に保持されたウエハ上への成膜時に、ウエハの位置ずれがチャンバコーナー部に向かう外向き方向に起こる可能性がある。例えば、０．５Ｔｏｒｒのチャンバ圧における２ミル（０．０５０８ミリ）の高さを有するウエハ支持部上への標準的なウエハ設置時に、成膜時におけるチャックレス台座の中心から離れるウエハ中心の位置ずれは、５００ミクロンを超えうる。図７は、標準的なウエハ設置の自動ウエハセンタリング（ＡＷＣ）データを表し、４ステーション型堆積チャンバのステーション１および２が示され、ステーション１および２のＡＷＣデータは、ウエハの位置ずれが５００から１０００ミクロンの範囲でありうることを示す。酸化物堆積チャンバでは、ウエハの下にガスクッションが存在し、ウエハの位置ずれは、ウエハエッジにおけるウエハと台座ポケットの壁との接触を引き起こしうる。ウエハの位置ずれは、摩擦の減少を引き起こしてウエハの動きを許す、ウエハ下のガスによる「ホッケーパック」効果に起因しうる。約５００ミクロン以上の位置ずれは、ウエハの一端にわずかな隙間をもたらしうるまたは隙間をもたらさない、および、ウエハの対向縁に望ましい隙間より大きな隙間をもたらしうる。隙間サイズの変化は、プラズマシースがウエハエッジで起こる方法に変化をもたらし、その結果、堆積した膜厚が変化しうる。例えば、約５オングストロームの厚さの変化は、ウエハエッジから１．５ｍｍの外側領域で起こりうる。現在のところ、メモリおよびロジックデバイスダイをウエハの外側斜面に製作することが望ましく、外側端の膜厚の変化は、メモリおよびロジックデバイスの歩留まりおよび性能に影響を与える。ウエハチャックを有する台座がこの問題を解決できたとしても、チャックの追加により、処理チャンバの費用は増加し、台座に大幅な変更が必要になる。
【００６４】
ウエハの位置ずれを最小限にするために、様々なアプローチが用いられうる。一実施例では、ウエハを台座の上に降ろす前のウエハがピンナップ構成にある間にガスが排出されうる。必要に応じて、ガスは、ポンプダウン時の急速な圧力遷移によるウエハの前側の粒子汚染を回避するために、ウエハの前側を越えて流れうる。別の実施例では、ウエハは、ウエハ支持部および／またはウエハの裏面に接触する材料の数を増やすことによって、ウエハを保持するのに十分な耐性／摩擦を提供するウエハ支持部の上に支持されうる。さらに別の実施例では、ウエハと台座の上面との間のガスコンダクタンスは、ウエハ支持部の高さを少なくとも４ミル（０．１０１６ミリ）に上げることによって増加されうる。
【００６５】
一実施形態では、ウエハ上への成膜時におけるウエハの位置ずれを低減させる方法は、ウエハを処理チャンバ内のチャックレス台座のウエハ対向面の上方に支持することと、台座のウエハ対向面から延びるウエハ支持部上に設置されるときは、ウエハの位置ずれを低減させるのに有効な圧力まで処理チャンバをポンプアウトすることと、ウエハ上への成膜時の位置ずれを低減させるために、ウエハの裏面がチャックレス台座のウエハ対向面の上方の十分な距離に位置する状態で、ウエハをウエハ支持部上の初期位置まで降ろすことと、ウエハ上に成膜することと、ウエハをウエハ支持部から取り外すことを含み、ウエハがウエハ支持部から取り外されるときのウエハの初期位置からの位置ずれは、４００ミクロン未満である。
ウエハが台座のウエハ対向面から２ミル（０．０５０８ミリ）延びるウエハ支持部上に降ろされ、ウエハがウエハ支持部上に降ろされている間のチャンバ圧が０．５Ｔｏｒｒである標準的なウエハ設置動作と比較すると、低圧ウエハ設置動作では、ウエハ支持部は、ウエハ対向面から４ミル（０．１０１６ミリ）延び、チャンバ圧は０．５Ｔｏｒｒ未満、好ましくは、０．１Ｔｏｒｒ以下でありうる。次の表は、膜厚の均一性およびウエハの位置ずれの比較を示し、「ＭＣＡ」は最小接触面積ピンを、ＮＵ％は、ウエハのエッジから最大１．８ｍｍの極性パターンで集められた７３地点にわたって測定された最大膜厚（Ｔｍａｘ）および最小膜厚（Ｔｍｉｎ）を測定することによって、ＮＵ％＝（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／２を用いて決定された不均一率を示す。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
成膜プロセス時に、４つのウエハは、ウエハをステーションからステーションに移動させることによって、または移動させずに、処理されうる。例えば、ウエハがステーションからステーションに移動され、膜が各ステーションで連続的に堆積される成膜プロセスでは、ウエハの設置は、４つのキャリアリングおよび２つのロードポートを備える４つの台座を有する４つのステーションチャンバにおいて、次のように実施されうる：（１）２つの処理済みウエハがステーション１および２から取り出され、２つのウエハ（ウエハ１および２）は、チャンバに同時に搬入されて、ステーション１および２の台座のリフトピン上に搭載され、（２）２つのウエハは、ステーション１および２の台座のウエハ支持部上に降ろされ、（３）スパイダフォークは、ステーション１〜４の４つのキャリアリングを同時に持ち上げて、ウエハ１および２をステーション３および４に移動させるためにそれらを１８０°回転させ、（４）２つの追加のウエハ（ウエハ３および４）は、チャンバに同時に搬入されて、ステーション１および２の台座のリフトピン上に搭載され、（５）ウエハ３および４は、ウエハ１および２がステーション３および４の台座のウエハ支持部上に降ろされている間に、ステーション１および２のウエハ支持部上に降ろされうる。成膜は、膜の一部を各ステーションで堆積させることによって連続的に実行されうる。堆積プロセスの終了時に、ウエハ１および２がチャンバ内に挿入されたときと同じ順序で維持できるように、処理済みウエハは、ウエハ１および２をステーション１および２に戻すようにインデックスされる。新しいウエハ１および２は、処理済みウエハ１および２と交換されて１８０°インデックスされ、新しいウエハ３および４は、処理済みウエハ３および４と交換される。成膜プロセスは、各ステーションで成膜の一部を実行することによって、新しいウエハで４工程を連続的に繰り返される。一連の堆積では、低圧搬送は、ウエハが新しいステーションにインデックスされる度に実行される。そのため、ウエハ設置時におけるポンプダウンなしの標準的なウエハ設置と比較して、低圧ウエハ設置プロセスは、ポンプダウン工程を実行するのに必要な予備時間のためウエハスループットを低下させる。
【００６８】
図８Ａ〜図８Ｂは、４ステーション型堆積チャンバのステーション１〜４における２つのウエハ設置プロセスを比較するＡＷＣデータの描画を示す。図８Ａは、ウエハが２ミル（０．０５０８ミリ）の高さのＭＣＡを有するチャックレス台座上に降ろされる、チャンバ圧が０．５Ｔｏｒｒの標準的なウエハ設置プロセスのデータを示す。図８Ａのデータは、成膜時にウエハが平均して５００ミクロンを超える半径方向外方への様々な距離でスリップすることを示す。図８Ｂは、ウエハが４ミル（０．１０１６ミリ）の高さのＭＣＡ上に降ろされる、ポンプ・ツー・ベースチャンバ圧が０．０１Ｔｏｒｒ未満の低圧ウエハ設置プロセスのデータを示す。図８ＢのＡＷＣデータは、平均のウエハの位置ずれが２００ミクロン未満に低減されていることを示す。しかし、ロボットエラーおよび較正とプロセスとの間の熱膨張は、０（中心）から最大２００ミクロンの起こりうるオフセットを引き起こす。そのため、２００ミクロン未満のＡＷＣデータは、ウエハが位置ずれなしで中心に置かれる可能性があることを示す。
【００６９】
図９は、２つのロードポートを備える４ステーション型チャンバの標準的なウエハ設置プロセスを表す。そこでは、ウエハ１および２の搬送時の初期チャンバ圧は０．５Ｔｏｒｒであり、ウエハ１および２は、ステーション１および２の台座のウエハ支持部上に降ろされ、ステーション１〜４のキャリアリングは、ウエハ１および２をステーション３および４に移動させるために持ち上げられて回転（スピンドルインデックス）され、キャリアリングは、ステーション１〜４の台座上に降ろされ、ウエハ３および４は、チャンバに搬入されてステーション１および２のリフトピン上に降ろされ、リフトピンは、ウエハ１および２をステーション１および２のウエハ支持部上に設置するために降ろされ、成膜が実行される。
【００７０】
図１０は、２つのロードポートを備える４ステーション型チャンバの低圧ウエハ設置プロセスを表す。そこでは、初期チャンバ圧が０．５Ｔｏｒｒである間に、ウエハ１および２はチャンバに搬入され、ウエハ１および２はステーション１および２の台座のリフトピン上に降ろされ、チャンバ圧は０．１Ｔｏｒｒ以下に減圧され、ウエハ１および２はステーション１および２の台座のウエハ支持部上に降ろされ、チャンバ圧は０．５Ｔｏｒｒに上げられ、ステーション１〜４のキャリアリングは、ウエハ１および２をステーション３および４に移動させるために持ち上げられて回転（スピンドルインデックス）され、キャリアリングはステーション１〜４の台座上に降ろされ、ウエハ３および４はチャンバに搬入されてステーション１および２のリフトピン上に降ろされ、チャンバ圧は０．１Ｔｏｒｒ以下に減圧され、ステーション３および４のキャリアリングがウエハ１および２をステーション３および４のウエハ支持部上に降ろす間に、リフトピンは、ウエハ３および４をステーション１および２のウエハ支持部上に設置するために降ろされ、成膜が実行される。
【００７１】
搬送プロセスは、空のチャンバを用いて、または、ウエハが成膜プロセス後に交換されるときに実行されうる。成膜時に、ウエハは、全堆積プロセスを通して同じステーションに留まりうる。あるいは、ステーションからステーションへのウエハの搬送が必要な成膜の一部は、各ステーションで実行されうる。成膜プロセス時のウエハの位置ずれを最小限にするため、ウエハは、上述の低圧プロセスを用いてウエハ支持部上に設置される。
【００７２】
ウエハが４つのステーションで連続的に処理される成膜プロセス時に、ウエハは、チャンバから２つずつ出し入れして交換されうる。図１０は、ウエハの設置時に起こる４つのポンプ・ツー・ベースステップを示すグラフである。ステーション３でウエハ１を用いて成膜が起こり、ウエハ１がステーション２で終了するようにウエハが４回インデックスされると仮定すると、搬送プロセスは次の通りである。ステップ１では、４つの処理済みウエハ（ＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３、ＰＷ４）を用い、ステーション２（Ｓ２）にＰＷ１が、ステーション３（Ｓ３）にＰＷ２が、ステーション４（Ｓ４）にＰＷ３が、ステーション１（Ｓ１）にＰＷ４が配置され、ウエハを望ましい順序に維持するため、ＰＷ１およびＰＷ２が最初にチャンバから取り出されるように、スピンドルは、ＰＷ１およびＰＷ２をＳ１およびＳ２に戻すようにインデックスされる。ステップ２では、第１のポンプ・ツー・ベース（ＰＢ１）が、チャンバ圧を０．５Ｔｏｒｒ未満、好ましくは０．１Ｔｏｒｒ未満（例えば、０．０１未満）に減圧するように実行される。ステップ３では、チャンバがＰＢ１にある間に、スピンドルは、処理済みウエハ（ＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３、ＰＷ４）をキャリアリング（ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ４）上へと下降され、ＰＷ１がＳ１のウエハ支持部上に降ろされ、ＰＷ２がＳ２のウエハ支持部上に降ろされ、ＰＷ３がＳ３のウエハ支持部上に降ろされ、ＰＷ４がＳ４のウエハ支持部上に降ろされる。ステップ４では、Ｓ１およびＳ２のリフトピンは、Ｓ１およびＳ２の処理済みウエハ（ＰＷ１およびＰＷ２）を持ち上げるように上昇される。ステップ５では、エンドエフェクタは、Ｓ１およびＳ２でＰＷ１およびＰＷ２をチャンバから取り出す。ステップ６では、Ｓ１およびＳ２のリフトピンは降ろされる。ステップ７では、エンドエフェクタは、新しいウエハ（Ｗ１およびＷ２）をチャンバに搬入する。ステップ８では、Ｓ１およびＳ２のリフトピンは、Ｗ１およびＷ２をエンドエフェクタから取り外すように持ち上げられる。ステップ９では、エンドエフェクタは、チャンバから取り出される。ステップ１０では、第２のポンプ・ツー・ベース（ＰＢ２）が、チャンバ圧を０．５Ｔｏｒｒ未満、好ましくは０．１Ｔｏｒｒ未満（例えば、０．０１Ｔｏｒｒ以下）に減圧するように実行される。ステップ１１では、チャンバがＰＢ２にある間に、Ｓ１およびＳ２のリフトピンは、Ｗ１およびＷ２をＳ１およびＳ２のウエハ支持部上に設置するように降ろされる。ステップ１２では、スピンドルは、キャリアリング（ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ４）をウエハ（Ｗ１、Ｗ２、ＰＷ３、ＰＷ４）と共に持ち上げるように上昇される。ステップ１３では、スピンドルは、キャリアリング（ＣＲ３、ＣＲ４）上の処理済みウエハ（ＰＷ３およびＰＷ４）をＳ３およびＳ４からＳ１およびＳ２に移動させ、ＣＲ１／Ｗ１およびＣＲ２／Ｗ２をＳ３およびＳ４に移動させるようにインデックス（回転）される。ステップ１４では、スピンドルが上昇した状態で、第３のポンプ・ツー・ベース（ＰＢ３）が、チャンバ圧を０．５Ｔｏｒｒ未満、好ましくは０．１Ｔｏｒｒ未満（例えば、０．０１未満）に減圧するように実行される。ステップ１５では、スピンドルは、ウエハ（Ｗ１、Ｗ２、ＰＷ３、ＰＷ４）をＳ３、Ｓ４、Ｓ１、およびＳ２のウエハ支持部上に設置するように降ろされる。ステップ１６では、Ｓ１およびＳ２のリフトピンは、ＰＷ３およびＰＷ４を持ち上げる。ステップ１７では、エンドエフェクタは、ＰＷ３およびＰＷ４をＳ１およびＳ２のリフトピンから取り外し、ＰＷ３およびＰＷ４をチャンバから搬出する。ステップ１８では、エンドエフェクタは、新しいウエハ（Ｗ３およびＷ４）をチャンバに搬入する。ステップ１９では、Ｓ１およびＳ２のリフトピンは、Ｗ３およびＷ４をエンドエフェクタから取り外すように持ち上げられる。ステップ２０では、エンドエフェクタは、チャンバから撤去される。ステップ２１では、Ｓ１およびＳ２のリフトピンが上昇した状態で、第４のポンプ・ツー・ベース（ＰＢ４）が、チャンバ圧を０．５Ｔｏｒｒ未満、好ましくは０．１Ｔｏｒｒ未満（例えば、０．０１未満）に減圧するように実行される。ステップ２２では、チャンバがＰＢ４の状態で、Ｓ１およびＳ２のリフトピンは、Ｗ３およびＷ４をＳ１およびＳ２のウエハ支持部上に設置するように降ろされる。続いて、ウエハが１つのステーションに留まる間に膜の全てが堆積されると共に膜材をウエハ上に堆積させることによって、または、膜の一部を各ステーションで堆積させて膜を連続的に堆積させることによって、成膜が実行される。連続的な堆積は、全ての４つのステーションで各ウエハを処理する効果によって膜全体の均一性を高める利点があり、その場合、ウエハが各連続的なステーションに搬送される時に低圧設置のためウエハの設置はより正確である。
【００７３】
連続的な成膜では、４つのウエハ（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４）は、次のように、４つのステーション（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）の中でステーションからステーションに移動される。望ましい膜厚の一部がウエハ上に堆積される第１の堆積ステップ後に、ウエハは、４つのキャリアリング（ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ４）をウエハ（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４）と共に持ち上げるようにスピンドルを上昇させることによってインデックスされ、スピンドルは９０°回転し、チャンバ圧は０．５Ｔｏｒｒ未満、好ましくは０．１Ｔｏｒｒ未満（例えば、０．０１Ｔｏｒｒ未満）に減圧され、減圧されたチャンバ圧で、スピンドルは、ウエハを４つのステーション、すなわち、Ｗ１をＳ２、Ｗ２をＳ３、Ｗ３をＳ４、およびＷ４をＳ１のウエハ支持部上に設置するように降ろされ、第２の成膜ステップは、望ましい全体の厚さの一部を堆積するように実行される。第２の成膜ステップ後に、４つのウエハは、スピンドルが４つのキャリアリングを持ち上げるときに上昇され、スピンドルは９０°回転し、チャンバ圧は０．５Ｔｏｒｒ未満、好ましくは０．１Ｔｏｒｒ未満（例えば、０．０１Ｔｏｒｒ未満）に減圧され、減圧された状態で、スピンドルは、ウエハを４つのステーション、すなわち、Ｗ１をＳ３、Ｗ２をＳ４、Ｗ３をＳ１、Ｗ４をＳ２のウエハ支持部上に設置するように降ろされ、第３の成膜ステップは、望ましい全体の厚さの一部を堆積するように実行される。第３の堆積ステップの後に、４つのウエハは、スピンドルが４つのキャリアリングを持ち上げるときに上昇され、スピンドルは９０°回転し、チャンバ圧は０．５Ｔｏｒｒ未満、好ましくは０．１Ｔｏｒｒ未満（例えば、０．０１Ｔｏｒｒ未満）に減圧され、減圧された状態で、スピンドルは、ウエハを４つのステーション、すなわち、Ｗ１をＳ３、Ｗ２をＳ４、Ｗ３をＳ１、Ｗ４をＳ２のウエハ支持部上に設置するように降ろされ、第４の成膜ステップは、望ましい厚さに成膜するように実行される。上述のように、第４の堆積ステップの後に、処理済みウエハはチャンバから取り出され、新しいウエハがチャンバに搬入される。
【００７４】
明確性および理解の目的で、以上若干詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲内で一定の変更および修正が実行されてよいことは明らかであろう。説明されたプロセス、システム、および装置を実行する多くの代替方法があることに注意されたい。従って、説明した実施形態は、実例とみなされ、限定的とみなすべきではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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