(57)【要約】      （修正有）【課題】真空成膜において、均一な膜を形成するための基板ペデスタルを提供する。【解決手段】システムは、処理チャンバ及び処理チャンバ内に少なくとも部分的に配列された基板支持アセンブリを含み、基板支持アセンブリはモータによって回転され、電気、冷却流体、ガス、及び真空が処理チャンバ外の非回転源から処理チャンバ内の回転可能基板支持アセンブリへ供給される。冷却流体及び電気接続が使用され、基板支持アセンブリによって支持される基板の温度を上昇又は下降させることができる。電気接続は、基板を支持アセンブリへ静電吸着するためにも使用される。単数又は複数の回転シールが使用され、処理圧力を維持すると共に基板アセンブリを回転させる。真空ポンプは、基板を吸着するために使用される管接続口へ接続され、また、２つ以上の回転シールの１対の回転シール間の差動排気にも使用される。【選択図】図１
2009117845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理システムであって、
外部チャンバ圧とは異なる内部チャンバ圧を保持することのできる内部を有する処理チャンバと、
前記チャンバへ結合され、物質を前記処理チャンバから除去するように適合されたポンプ・システムと、
基板を前記処理チャンバの内側で支持するように適合された基板支持部材、及び回転的に固定された仕方で前記基板支持部材へ結合され、前記処理チャンバに対して回転できる基板支持シャフトを備える基板支持アセンブリと、
前記基板支持シャフトへ結合され、１ＲＰＭ（回転／分）と２０００ＲＰＭとの間の回転速度で前記基板支持アセンブリを回転するように構成されたモータと、
前記基板支持シャフトと前記処理チャンバとの間に結合され、前記基板支持アセンブリが回転しているときでも、外部チャンバ圧とは異なる内部チャンバ圧を維持することを前記システムに許す少なくとも１つの回転シールと、
少なくとも１つの静止チャネルと前記処理チャンバ内の少なくとも１つの回転可能チャネルとの間で流体を伝導するように構成された少なくとも１つの回転流体結合と、
前記処理チャンバの外側の少なくとも１つの静止導体と前記処理チャンバの内側の少なくとも１つの回転可能導体との間で電気が通ることを許すように構成された回転電気フィードスルーと
を備える半導体処理システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの回転シールが、少なくとも２つの回転シールを備え、差動ポンプ管接続口が、前記少なくとも２つの回転シールの間からガスを除去するチャネルを提供するように構成される、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項３】
前記回転電気フィードスルーが、前記基板支持部材の近くでヒータへ電力を提供するように使用され、前記ヒータが、前記基板支持部材及び前記基板の温度を増加する加熱源を提供する、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項４】
前記回転電気フィードスルーが、前記基板支持部材の静電吸着機構へ電圧を提供するために使用される、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項５】
前記回転速度が、約１０ＲＰＭと約１２０ＲＰＭとの間である、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項６】
前記モータが、時計回り方向と反時計回り方向の双方で前記シャフトを回転するように構成される、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの回転流体結合の２つが、前記回転する基板支持アセンブリを介して温度制御流体を循環させるために使用される、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項８】
前記温度制御流体が、前記基板支持シャフトの中のチャネルを通過して前記基板支持部材及び前記基板の前記温度を低減する、請求項７に記載の半導体処理システム。
【請求項９】
前記温度制御流体が、前記基板支持シャフトの中のチャネルを通過して前記少なくとも１つの回転シールを冷却する、請求項７に記載の半導体処理システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの回転流体結合の１つが、前記基板支持シャフトの中を前記基板支持部材まで上方へ真空を伝導し、前記基板を前記基板支持部材の上に吸着するように使用される、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項１１】
前記回転電気フィードスルーが、液体水銀、金属ブラシ、金属ブシュ、玉軸受、及び転がりリングから構成される群の少なくとも１つを利用して回転電気接続を作る、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項１２】
前記基板が円形であり、前記基板の中心が前記基板支持シャフトの軸の上にあって、前記基板が回転するとき、前記基板の前記中心が有意には回転しない、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項１３】
前記基板が円形であり、前記基板の前記中心が前記基板支持シャフトの前記軸の上になく、前記基板支持シャフトが回転するとき、前記基板の前記中心が回転する、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項１４】
前記基板が円形であり、前記基板の前記軸が前記基板支持シャフトの前記軸に関して傾斜されており、前記基板支持シャフトが回転するときに揺れを作り出す、請求項１に記載の半導体処理システム。
【請求項１５】
前記基板の前記軸の前記傾斜が、前記基板支持シャフトの前記軸から約０.１°以下である、請求項１４に記載の半導体処理システム。
【請求項１６】
前記基板の前記軸の前記傾斜が、膜の堆積中に調節可能である、請求項１４に記載の半導体処理システム。
【請求項１７】
前記基板が、前記膜の堆積中に非傾斜位置から傾斜位置へ調節される、請求項１４に記載の半導体処理システム。
【請求項１８】
前記システムが、前記基板支持部材を上昇及び下降させるため前記シャフトへ結合されたリフト機構を備える、請求項１に記載の半導体処理システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、２００７年１１月８日に出願された米国仮特許出願第６０／９８６,３２９号の利益を主張する。本出願は、２００７年５月２９日に出願されて代理人事件整理番号第Ａ１０４９５／Ｔ６８８１０号を有する米国特許出願第１１／７５４,９２４号、２００７年５月２９日に出願されて代理人事件整理番号第Ａ１１１００／Ｔ７２４１０号を有する米国特許出願第１１／７５４,９１６号、及び２００７年５月２９日に出願されて代理人事件整理番号第Ａ１１１６２／Ｔ７２７１０号を有する米国特許出願第１１／７５４,８５８号に関連する。上記の３つの全ての出願は、２００６年５月３０日に出願された米国仮特許出願第６０／８０３,４９９号の利益を主張する。全てのこれら出願の全体の内容は、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【分野】
【０００２】
[0002]本出願は、薄膜及びコーティングの堆積、パターン化、及び処置で使用される機器、プロセス、及び物質に関与する製造技術解決法に関連し、代表的実施例は、（非限定的に）半導体及び誘電物質及びデバイス、シリコン・ベース・ウェーハ、及びフラットパネル・ディスプレイ（ＴＦＴなど）に関与する応用を含む。
【背景】
【０００３】
[0003]従来の半導体処理システムは、１つ以上の処理チャンバ、及び処理チャンバ間で基板を移動する手段を収容している。基板はロボットアームによってチャンバ間を移送されてもよい。ロボットアームは、伸長して基板を拾い上げ、撤退し、再び伸長して基板を別の目標チャンバに位置づける。各々のチャンバは、ペデスタル、又は処理のために基板を支持する何らかの同等の方途を有する。
【０００４】
[0004]ペデスタルは、基板を加熱するように構成された処理チャンバ内のヒータ板であってもよい。基板は、ロボットアームが基板を落として放す時と、アームが戻って基板を拾い上げる時との間で、機械的、圧力差動、又は静電手段によってペデスタルへ保持されてもよい。ロボット動作の間にウェーハを持ち上げるため、しばしばリフトピンが使用される。
【０００５】
[0005]１つ以上の半導体製作プロセス・ステップが、チャンバ内で遂行される。例えば、基板のアニール又は基板上の膜の堆積又はエッチングである。基板を横切るプロセス均一性は、常に考慮事項であり、或るプロセスでは特に難問になっている。下記の例は、欠陥を例証する助けとなる。誘電膜は、何らかの処理ステップの間、複雑な地形へと堆積されなければならない。狭いギャップの中へ誘電膜を堆積するため、多くの手法が開発されてきた。これら手法の中には、時にはプラズマ手法を採用する化学気相堆積手法の変形が含まれる。
【０００６】
[0006]高密度プラズマ（ＨＤＰ）−ＣＶＤは、入来する反応物質の垂直衝突軌道及び同時のスパッタリング活動に起因する多くの形状を充填するために使用されてきた。しかしながら、何らかの非常に狭いギャップは、部分的に、初期インパクトに続く移動度の欠乏に起因して、ボイドの展開を継続してきた。堆積後の物質のリフローは、ボイドを充填することができるが、もし誘電物質が優越的に、例えば、ＳｉＯ２であれば、それは更にウェーハ熱履歴の無視できない部分を消費するかも知れない。
【０００７】
[0007]スピンオンガラス（ＳＯＧ）のような流動可能物質は、高い表面移動度によって、ＨＤＰ−ＣＶＤによって不完全に充填された何らかのギャップの充填に有用であった。ＳＯＧは液体として塗布され、塗布後にベークされて溶媒を除去し、よって物質を固体ガラス膜へ変換する。ギャップ充填及び平坦化能力は、粘度が低いときＳＯＧについて向上されるが、これはキュア中の膜収縮が高い体制でもある。著しい膜収縮は、高い膜応力及び層間剥離の問題を結果する。特に、厚い膜の場合にそうである。
【０００８】
[0008]何らかの化学作用のため、酸化前駆物質及び有機シラン前駆物質の配送通路を分離することは、基板表面上でプロセス中に流動可能膜の作り出しを可能にする。膜は、どちらかと言えば、表面へ注がれるのではなく、成長させられるので、粘度を減少するために必要な有機成分はプロセス中に蒸発することを許され、これは現在の選択肢であるベーク・ステップと提携させられた収縮を低減する。分離のマイナス面は、堆積される膜が或る期間だけ基板表面上を自由に流れることである。前駆物質の有機含有物は、この時間の間、バイアス及び他の高アスペクト比形状が、歩留まり限定ボイドなしに充填されるよう制御されなければならない。もし成長膜の粘度が、あまりに急速に上がるならば、膜の均一性も悪影響を受ける。
【０００９】
[0009]図１は、酸化前駆物質と有機シラン前駆物質との分離の非常に簡単な実施形態を示す。数字は、処理中に存在する幾つかの要素を示す。酸化前駆物質（例えば、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、．．．）は、プラズマ１２０によって励起されてもよい。プラズマ１２０は、他の通路（本明細書では、２つのパイプ１１０として示される）から到着するガスを直接励起することはないという意味で、「遠隔」にある。図１のパイプは有機シラン前駆物質（例えば、ＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳ、．．．）を搬送し、２種類の前駆物質が処理領域１３０の少なくとも内側にあり、可能性として基板表面１０７に近いか上に来るまで、前駆物質間の化学反応を防止してもよい。基板は、ペデスタル・アセンブリ１０１及び１０５によって支持されるように示される。
【００１０】
[0010]注意すべきは、垂直管からの酸素の通路は、気流周り止め板１２４によって中断され得ることである。気流周り止め板１２４の目的は、基板表面上の不均質反応を阻止することである。不均質反応は、堆積された膜の特性及び厚さの均一性に悪影響を与える。管１１０の配置及び数を調節する試み、並びに配送ハードウェアへの一層有意な改変が行われてきたが、成功していない。
【００１１】
[0011]先ほど呈示された動機付けの例は、均一性の欠乏から悩まされる唯一の基板処理手法ではない。誘電膜堆積技術の中ですら、従来のＰＥＣＶＤ及びＨＤＰ−ＣＶＤプロセスにおけるガス供給方法は、堆積均一性の欠乏を結果する。多様な基板処理ステップにおいて、均一性を更に改善する必要性が、技術分野で残っている。
【簡単な概要】
【００１２】
[0012]開示された実施形態は、処理チャンバ、及び少なくとも部分的に処理チャンバの中に配列された基板支持アセンブリを有する基板処理システムを含む。基板支持アセンブリは、モータによって回転可能である。そのような回転にも拘わらず、実施形態において、システムは依然として電気、冷却流体、ガス、及び真空が、処理チャンバの外側にある非回転源と処理チャンバの内側にある回転可能基板支持アセンブリとの間で移送されることを許す。電気の場合、回転導体が静止導体へ電気的に結合される。流体（ガス、液体、及び真空を含む）については、回転チャネルが静止チャネルへ流体的に結合される。基板支持アセンブリによって支持された基盤の温度を変更するため、冷却流体及び電気接続が使用され得る。電気接続は、ウェーハを支持アセンブリへ静電的に吸着するためにも使用され得る。１つ以上の回転シール（これは低摩擦Ｏリングであってもよい）が真空を維持するために使用され、その間に、依然として基板アセンブリの回転を許す。真空ポンプは、ウェーハ吸着するために使用される管接続口、又は回転シールを差動的にポンプするために使用される他の管接続口に接続され得る。
【００１３】
[0013]実施形態によっては、基板支持部材の中又は周りに、１つ以上の加熱要素が位置づけられる。実施形態によっては、支持部材及び基板の温度を低減するため、基板支持部材の中又は周りに、冷却要素が設置される。回転シールを冷却して回転シールの寿命を延ばすためにも、冷却要素が構成されてもよい。
【００１４】
[0014]支持アセンブリは、リフト機構を更に含んでもよい。リフト機構は、基板支持部材を上昇及び下降させるためシャフトへ結合される。
【００１５】
[0015]開示された実施形態は、偏心回転基板支持アセンブリを有する半導体処理システムを更に含んでもよい。偏心回転基板支持アセンブリは、少なくとも部分的に膜堆積チャンバの中に配列される。基板支持アセンブリは、基板支持部材、基板支持部材へ結合されたシャフト、及びシャフトへ結合されて基板支持部材を回転するモータを含んでもよい。シャフトは、基板支持部材の中心を外れて位置づけられ、シャフトの回転に対して支持部材の偏心回転を作り出してもよい。
【００１６】
[0016]追加の開示された実施形態は、傾斜可能基板支持アセンブリを有する半導体処理システムを含む。傾斜可能基板支持アセンブリは、少なくとも部分的に膜堆積チャンバの中に配列される。基板支持アセンブリは、基板支持部材、基板支持部材へ結合されたシャフト、及びシャフトへ結合されて基板支持部材を回転するモータを含んでもよい。基板支持部材は基板を支持してもよく、基板はシャフトに関して傾斜され、基板支持体が回転されるときに揺れを作り出す。
【００１７】
[0017]より多くの実施形態及び特徴部が、後続する説明の中で一部分を記述され、一部分は、明細書が吟味されたとき当業者に明らかとなるか、開示された実施形態の実施によって学習されてもよい。開示された実施形態の特徴部及び利点は、明細書の中で説明された方便、組み合わせ、及び方法によって実現及び達成されてもよい。
【００１８】
[0018]開示された実施形態の性質及び利点の更なる理解は、明細書及び図面の残りの部分を参照することによって実現されてもよい。ここで、同様の参照数字が幾つかの図面にわたって使用され、類似の構成部品を参照する。場合によっては、下位標示が参照数字に関連づけられ、ハイフンに後続して複数の類似構成部品の１つを表す。既存の下位標示への指定なしに参照数字への参照が行われるとき、全てのそのような複数の類似構成部品を参照することが意図される。
【詳細な説明】
【００１９】
[0027]開示された実施形態の実現は、処理チャンバの内側での処理中に基板の回転を許すように修正された基板支持アセンブリを含む。回転は、事実上、全ての基板処理ステップで望ましい。なぜなら、回転は一層均一なプロセスを可能にするからである。堆積プロセスの場合、基板の回転は、堆積された膜の厚さの均一性を改善することができる。堆積プロセスに関与する反応物質が低又は過渡的表面移動度を有するとき、ウェーハの回転は、より均一な膜の作り出しを特に助ける。結果として、開示された実施形態は、基板リフロー・ステップ及び堆積温度を低減する助けとなり、よって熱履歴がどこかで消費されることを許す。開示された実施形態は、全ての物質（例えば、金属、半導体層、及び絶縁層）の堆積に適している。
【００２０】
[0028]チャンバの外側に設置されたモータを用いて処理チャンバの内側の基板を回転する能力を提供することは、回転シールの組み込みを要求する。１つ又は好ましくは複数のＯリングを使用する回転シール・アセンブリは、特別に設計されるか、商業的に取得されてもよく、多様な材料から作られる。外部圧力とは著しく異なる内部圧力の維持を処理チャンバに許すため、Ｏリングに対して圧力が加えられなければならない。機械力が供給されてＯリングを圧搾し、Ｏリングの弾性はシールが作られることを確実にする。機械力は、重力、調節可能締結機構（例えば、ボルト）、又は多様な他の実質的に同等の手段によって提供され得る。典型的にはＯリングと呼ばれない圧搾可能シールも、使用され得る。
【００２１】
[0029]１つの他の方法は、１つ以上のＯリング溝を２つの同心円筒形部分品の１つの中に設計し、製造者推奨圧力が加えられてＯリングを圧搾するように、内径及び外形の選択を確実にすることに関与する。図２は、１つのそのような円筒形部分品を示す。（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｓｅａｌｉｎｇ  Ｉｎｃ．からの）幾つかのペルフルオロエラストマーＯリングが、回転する基板支持シャフトの上の溝に閉じ込められた２１０で示される。回転応用に推奨される密封製品を選択することが重要である。そのようなＯリングは、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ジャケット、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）コーティング、埋め込み潤滑剤、又は何らかの他の方途を有して、摩擦を緩和してもよい（代替物は、Ｆｅｒｒｏｔｅｃ  からの  Ｆｅｒｒｏｆｌｕｉｄｉｃ（登録商標）を含む）。組み立てプロセス中に、閉じ込められたＯリングの上に外側シリンダが配置され、この実施形態でプロセス・シールを作る。他の実施形態では、外側シリンダの中にＯリングが閉じ込められ得る（示されない）。
【００２２】
[0030]図２において、回転シールはＯリングである。このＯリングは基板支持ペデスタルと一緒に回転する。実施形態によっては、示される基板支持アセンブリは、基板支持シャフトの軸に沿って往復することができる（例えば、上下に）。これは、一部のプロセス及びロボット操作には役立つパラメータである。また、回転シールは、静止した配偶者部分品の上に設置され得ることに注意すべきである（示されない）。Ｏリングはそのような構成では静止しているが、依然として回転シールと呼ばれる。
【００２３】
[0031]図２の絵を再び参照すると、２つの隣接するＯリングが２１０で標示される。頂部Ｏリングの上の領域は処理チャンバの内部に隣接するか、チャンバ内の一部分であり、底部Ｏリングの下の領域は大気圧であってもよい。チャンバの内側の圧力が、チャンバの外側の圧力と違うか同じかに関係なく、２つの隣接Ｏリング間の領域に真空を加えて、汚染物質が処理チャンバへ入る機会を低くすることが有益である。したがって、２つのＯリング・シール間にポンプ管接続口を取り付けて、領域を真空化することができる。この手法は差動ポンプと呼ばれ、最適条件のもとで、又は、第１のＯリング・シールに問題が存在する場合に、チャンバの外側から漏れて入ってくる空気からの処理領域の保護を助けることができる。差動ポンプは、１つより多い場所で行われてもよい（例えば、３つのＯリングの各々の対の間で）。これは、一部の物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスのように、もし特に低い漏れ速度からプロセスが利益を得るならば（そのようなチャンバは、通常、低い基本圧力、例えば、＜１０−５トールを有する）、特別に望ましくなる。本明細書では、及び、全体を通して、真空という用語は、多様な真空化領域を説明するために使用される。真空とは、明らかに、全てのガス又は流体を欠いていることではない。そうではなく、真空は１つの大気（７６０トール）よりも下の圧力に維持されて、多様な利益を提供することができる。
【００２４】
[0032]組み立てられた実施形態は図３で示され、回転可能な基板支持シャフト３４０と静止回転シール・ハウジング３５０との間で密封された圧搾Ｏリング３１０を示す。３つの真空接続が図３で描かれ、２つの真空接続３２１及び３２４は、これらがなければ処理チャンバへ入る空気又はガスを領域から放出するためのものである。真空接続３２４は、静止回転シール・ハウジングの頂部フランジの間のシールを、空気の漏れ又は捕捉された量を真空化するためのものである。真空接続３２１は、図２と関連づけて早期に説明された差動ポンプ管接続口であり、下方３６０から処理領域へ入る空気に対して第２の防御線を提供する。一部の代替構築は、これらの管接続口を追放管接続口として使用することから利益を得てもよい。その場合、不活性ガス（Ｎ２のような）が反応種に取って代わるために領域（例えば、３２４）を通って流れる。
【００２５】
[0033]図３の残りの真空接続３２７は、一部の実施形態で存在し、回転可能基板支持シャフト３４０の周辺部の周りに真空を提供する。この真空は、シャフト内のアパーチャーを通過し（本質的に、回転位置に関係なく）、回転中であっても基板をペデスタルへ「吸着」又は保持するように真空が使用されることを許す。このタイプの接続は、回転流体ユニオン又は回転流体結合と呼ばれ、表示されたように真空に使用され得るが、ガス又は液体の流れを伝導するためにも使用され得る。図３の真空応用については、もし処理チャンバ内の圧力が、真空ポンプによってペデスタルの近くに作り出される圧力よりも高いならば、基板の吸着が起こる。真空吸着は、ＰＶＤのような低圧力プロセスでは非常に有用とは言えないが、０.５トール以上のプロセス圧力を採用する多くのプロセス（例えば、Ａｌｅｃｔｒｏｎａ）は、この基板保持方法を使用することができる。３つの全ての真空接続は、９０°取り付け物及び圧搾はめ合い接続を用いるように示されるが、代替の構築方法が可能である。
【００２６】
[0034]より完全な基板支持アセンブリは図４で示され、開示された実施形態を代表する。差動ポンプ管接続口４２１及び真空吸着管接続口４２７が再び標示され、展望を提供する。この実施形態において、追加の管接続口及び構成部品が追加され、基板温度の調節を許す。そのような調節を可能にするため、この実施形態は、（例えば、Ｄｅｕｂｌｉｎ  Ｃｏｍｐａｎｙから）市販されて静止流体接続４０４を装着された回転流体ユニオンを含む。冷却流体は、代替チャネルを通って戻り、回転ユニオン４０８を通って脱出する前に、回転ユニオン、基板支持シャフト及び部材（又は、この実施形態ではペデスタル）４１２を通って上へ流れる。基板処理における典型的な応用は、基板の温度を低減することであるが、同様にペデスタルを暖めるために「冷却流体」が使用されてもよい。流体という用語の標準定義が、この文書の全体で使用されている。即ち、流体は、液体、ガス、又はこれらの組み合わせであり得る。したがって、例えば、回転流体結合は、冷却流体を結合するために使用され得るが、ガス又は真空を結合するためにも使用され得る。
【００２７】
[0035]冷却流体は、極めて多様な流体であってもよく、実施形態においては、水だけ、又は、例えばエチレングリコールとの組み合わせであってもよい。装置の耐用年数を最大にするため、冷却流体チャネルのチャンバ内壁は、どのような冷却流体が使用されても相性が良いことが望ましい。基板温度は、５℃と１２０℃との間、又は異なる実施形態では２０℃と６０℃との間の要求温度で保持され得る。冷却流体の温度は、（例えば、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  からの）再循環冷却器によって制御される。再循環された流体は、一般的には、再循環冷却器の中で冷やされるが、加熱されて基板温度を上昇させるためにも使用され得る。
【００２８】
[0036]同一又は他の実施形態では、回転流体ユニオンが使用され、冷却流体を搬送して密封機構を冷却し、摩擦及び熱が連合して回転シールを劣化させる機会を低くする。この機能性を示す実施形態は、図５に描かれる。この場合、回転流体ユニオン５０８は、回転シール・ハウジング５５０の方へ近く設置される。冷却流体を方向づけるチャネルは、基板支持シャフトの中へ設計され、回転シール領域での循環を許してもよい。２つの静止流体接続５０４の１つが示される。差動ポンプ管接続口も示され、５２１で標示される。
【００２９】
[0037]一部の実施形態では、回転電気フィードスルーが多様な目的に使用される。これらの目的には、加熱、冷却、基板温度測定、基板電位偏向、及び基板支持部材への基板静電吸着が含まれる。この多様な応用は、基板支持アセンブリへ組み込まれる回転電気フィードスルーの選択に制約を置く。これらの応用の或るものは、高電流（例えば、抵抗標本加熱）。高電圧（例えば、静電吸着）、及び／又は低雑音（例えば、熱電対出力）を要求するかも知れない。例えば、１つの開示される実施形態では、基板支持ペデスタルの中又は近くに抵抗ヒータが配置され、基板を１００℃と９００℃との間の温度へ加熱する。回転電気フィードスルーの代替名は、回転電気結合又はユニオンを含む。
【００３０】
[0038]回転電気フィードスルーは、図５で示される。静止電気接点５３１は、対応する回転電気接点５３３への電気接続を提供する。適切な回転電気伝導機構は、金属ブラシ、金属ブシュ、玉軸受、転がりリング、及び液体水銀を含む。滑り金属ブシュが使用可能であり、各々の滑り金属ブラシは、金属の別々のリングと接触し、明確な電気信号を伝導し、及び／又は明確な電気供給を提供する。他のタイプの電気接点も、複数の信号を類似のやり方で供給する。他の実施形態において、回転電気接点は「転がりリング」によって提供される。その場合、伝導円板は、円板の直径よりも大きな内径を有する伝導管の内側で回転する。本質的に、接点の移動点の近くに、一定の接点が作られる。他の実施形態は、閉じ込められた水銀槽を通して２つの固体伝導部分品を回転することによって、回転電気接点を提供する。この場合、電力又は電気信号は流体を通って伝導される。
【００３１】
[0039]列挙された機構の全ては、列挙された応用に要求される電圧及び電流を供給するように工作され得る。しかしながら、液体水銀ユニオンの使用は電気抵抗の非均一性を低減する。これは、小さな熱電対信号が、より小さい劣化と共に処理システムから出力されることを可能にする。回転中に電気抵抗の非均一性を最小にすることも、回転電気ユニオンの構成部品の耐用年数を短くするスパークの機会を低減する。回転電気ユニオンを回転シールの大気側に全面的に配置することは、実施形態で起こり、実施形態で回転電気ユニオンを真空と相性にする必要性を除く。したがって、フィードスルーという用語は、回転電気ユニオンを説明するために使用されるとき、１つの側で真空を維持し他方の側で大気圧を維持することのできる接続を説明することに限定されない。
【００３２】
[0040]接続機構又は配置に関係なく、１つを超える電気接続が、単一の回転ユニオンの中に作られ得る。基板を抵抗入力で加熱し、熱電対を監視することによって温度を読み取るため、４接続ユニオンが使用され得る。電気仕様が満たされる限り、できるだけ多くの電気接続を有して、できるだけ多くの柔軟性を保つことが望ましい。
【００３３】
[0041]電気モータは、処理チャンバの外側で基板アセンブリを回転するために使用され得る。これは、基板ペデスタル及び基板（存在するとき）が、チャンバの内側で回転することを引き起こす。モータは、基板アセンブリのシャフトへ同軸に取り付けられ得るが、１つ又は幾つかのギヤ、ベルト、チェーン、又は同等のリンク機構へも結合され得る。もしペデスタルが既知の角度位置で休止するようになれば、基板をチャンバの内外へ移送することは最も容易である。この考慮の結果として、モータは回転後に特定の角度へ進む能力を有するべきである（帰巣性を有するとも呼ばれる）。回転期間が完了すると自動的に帰巣する何らかのモータが市販されている。モータは、各レシピの後、又はレシピ内の各ステップの後に帰巣され得る。実施形態において、モータは中空シャフト・モータ又は中空ギヤ・モータ（例えば、Ｏｒｉｅｎｔａｌ  ｍｏｔｏｒ  又は  Ｓａｎｙｏ  Ｄｅｎｋｉ  ｍｏｔｏｒ  からの）である。中空ギヤ・モータは、低プロフィールと共に高トルクを確立し、良好な角度制御を結果する。そのようなモータは、図４（４１８）及び図５（５１８）の基板支持アセンブリと一体化して示される。モータがいつ回転するか、モータの回転速度、及び加速率を制御するためのソフトウェアが書かれ得る。
【００３４】
[0042]開示された実施形態の使用からの代表的結果は、図６に示される。４９点円形基板（即ち、ウェーハ）マップが示される。このマップは、ガラス膜平均値についてのガラス膜厚偏差を示す。これらの具体的膜は酸化シリコン膜である。この酸化シリコン膜は、狭いギャップを充填するように設計されたプロセス（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  からのＡｌｅｃｔｒｏｎａ（登録商標）プロセス）を用いて成長させられた。物理的に区別される２つの通路が使用されて、酸化前駆物質及び有機シラン前駆物質の供給物を導入し、基板表面に近くなるか基板表面に来るまで反応を回避する。酸化前駆物質は遠隔プラズマシステムによって前処理され、酸素遊離基を作り出す。実線６２５は、各酸化膜が全４９点の平均に類似した平均厚さを有する近似場所を表す。正符号及び負符号の近くで行われた、それぞれ、より厚いか薄い示度数について、一定の厚さの他の線が示される。これらの測定中の周辺部除外領域は約３ｍｍであった。
【００３５】
[0043]回転がなければ（図６の左に示される）、堆積された膜は多数の緊密間隔線を示す。これは膜厚の急速及び大きな変化を表示する。単に１０ＲＰＭの非常に控えめな回転の導入は、非常に異なる結果を提供する（図６の右側を参照）。等厚線の数は低減され、分離が増加された。線の多くは、基本的に円形パターンを形成する。これは、堆積の期待された回転対称性を表示する。簡単な統計的比較（図６の２つのウェーハマップの下に示される）は、同様に正真正銘の改善を示す。左欄の百分率は、測定された値の平均についての統計的偏差である。堆積中に回転されなかったウェーハのウェーハマップは３９.６％の標準偏差を有し、回転されたウェーハのウェーハマップは、３.０％の実質的に低い測定偏差を有する。
【００３６】
[0044]開示された実施形態は、基板を支持し、基板の中心が基板支持シャフトの軸上に来ないように、基板支持部材を構成することによって、更に洗練されてもよい。シャフトが回転している時点で、基板は回転するが、基板の中心もシャフトの中心の周りで回転する。他の開示された実施形態において、基板の軸（基板表面の平面に垂直な中心線）は、基板支持シャフトの軸に関して傾斜され、基板支持アセンブリが回転されるにつれて揺れの外観を結果する。これら修正の双方は、基板上のプロセス対称性を低減し、堆積された膜の厚さのように、処理ステップの正味効果を均質化することができる。１つの実施形態において、シャフト軸に対する基板軸の傾斜は約０.１°よりも小さい。
【００３７】
[0045]実施形態において、この傾斜は、レシピステップの一部分として調節され得る。基板を非傾斜位置に落下させ、堆積前に傾斜位置へ置くことが望ましい。処理が完了すると、基板は非傾斜位置へ戻され得る。これは、回転流体ユニオンの１つを使用することによって、典型的なペデスタルの中へ設計され得る。回転流体ユニオンは、基板支持部材の１つの側を上昇させる１つ以上の捕獲プランジャの中へガス駆動圧力を供給する。駆動圧力を除去すると、ペデスタルは非傾斜位置へ戻る。
【００３８】
例示的基板処理システム
[0046]堆積システムの実施形態は、集積回路チップを生産する一層大きな製作システムへ組み込まれてもよい。図７は、開示された実施形態に従った堆積、ベーク、及びキュアチャンバから構成される１つのそのようなシステム７００を示す。図面において、一対のＦＯＵＰ７０２は基板の基板（例えば、３００ｍｍ直径ウェーハ）を供給する。この基板はロボットアーム７０４によって受け取られ、ウェーハ処理チャンバ７０８ａ〜７０８ｆの１つへ配置される前に、低圧保持区域７０６の中へ配置される。第２のロボットアーム７１０が使用されて、基板ウェーハを保持区域７０６から処理チャンバ７０８ａ〜７０８ｆへ及び逆方向へ運送してもよい。
【００３９】
[0047]処理チャンバ７０８ａ〜７０８ｆは、基板ウェーハ上で流動可能誘電膜を堆積、アニール、キュア、及び／又はエッチングする１つ以上のシステム構成部品を含んでもよい。１つの構成において、処理チャンバの２つの対（例えば、７０８ｃ〜７０８ｄ及び７０８ｅ〜７０８ｆ）が使用されて、流動可能誘電物質を基板上に堆積し、処理チャンバの第３の対（例えば、７０８ａ〜７０８ｂ）が使用されて、堆積された誘電物質をアニールしてもよい。他の構成において、処理チャンバの同じ２つの対（例えば、７０８ｃ〜７０８ｄ及び７０８ｅ〜７０８ｆ）が、流動可能誘電膜を基板上で堆積及びアニールするように構成され、チャンバの第３の対（例えば、７０８ａ〜７０８ｂ）が、堆積された膜のＵＶ又はＥビーム・キュアに使用されてもよい。なお他の構成において、チャンバの３つの全ての対（例えば、７０８ａ〜７０８ｆ）が流動可能誘電膜を基板上で堆積及びキュアするように構成されてもよい。更に他の構成において、処理チャンバの２つの対（例えば、７０８ｃ〜７０８ｄ及び７０８ｅ〜７０８ｆ）が、流動可能誘電物質の堆積及びＵＶ又はＥビーム・キュアに使用されてもよく、処理チャンバの第３の対（例えば、７０８ａ〜７０８ｂ）が、誘電膜のアニールに使用されてもよい。流動可能誘電膜のための堆積、アニール、及びキュアチャンバの追加の構成は、システム７００によって想定されることが理解される。
【００４０】
[0048]追加的に、１つ以上の処理チャンバ７０８ａ〜７０８ｆは、湿潤処置チャンバとして構成されてもよい。これらの処理チャンバは、水分を含む大気中で流動可能誘電膜を加熱することを含む。こうして、システム７００の実施形態は、湿潤処置チャンバ７０８ａ〜７０８ｂ及びアニール処理チャンバ７０８ｃ〜７０８ｄを含み、堆積された誘電膜上で湿潤及びドライ・アニールを遂行してもよい。
【００４１】
[0049]図８は、例示的処理システム８５０の他の実施形態を示す。システム８５０では、側面ノズル８５３の上に位置づけられた多孔板８５２が前駆物質を頂部入口８５４から分配する。多孔板８５２は、板の厚さを横断する複数の開口を介して前駆物質を分配する。板は、図１の気流周り止め板１２４と置き替わるか協働してもよい。板８５２は、例えば、約１０〜２０００の開口（例えば、２００の開口）を有してもよい。示された実施形態において、多孔板は、酸化ガス、例えば、原子酸素及び／又はＴＭＯＳ又はＯＭＣＴＳのような他の酸素含有ガスを分配してもよい。図解された構成では、酸化ガスが堆積チャンバの中でシリコン含有前駆物質の上に導入される。シリコン含有前駆物質は堆積基板の上にも導入される（側面ノズル８５３から）。
【００４２】
[0050]幾つかの実施形態を説明したので、開示された実施形態の精神旨から逸脱することなく、様々な変形例、代替構築、及び同等物が使用されてもよいことが、当業者によって認識される。付け加えると、多数の周知のプロセス及び要素は、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるため説明されなかった。したがって、上記の説明は本発明の範囲を限定すると考えてはならない。
【００４３】
[0051]値の範囲が提供される場合、文脈がそうでないことを明らかに指図していなければ、この範囲の上限と下限との間にある下限単位の１／１０までの各中間値も、具体的に開示されることが理解される。提示された値又は提示された範囲内の中間値と、他の提示された値又はこの提示された範囲内の中間値との間の、より小さい各範囲は包含される。これらの小さい範囲の上限及び下限は、独立して範囲の中に含められるか除外されてもよく、より小さい範囲の中にいずれかの限度が含まれるか、いずれの限度も含まれないか、又は双方の限度が含まれる各範囲も、提示された範囲の中の具体的に除外された限度に支配されて、本発明の中に包含される。提示された範囲が１つ又は双方の限度を含む場合、それらの含まれた限度のいずれか又は双方を除外する範囲も含まれる。
【００４４】
[0052]本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、単数形「１つの」（「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」）は、文脈がそうでないことを明らかに指図しなければ、複数の参照対象を含む。こうして、例えば、「１つのプロセス」（「ａ  ｐｒｏｃｅｓｓ」）への参照は複数のそのようなプロセスを含み、「モータ」（「ｔｈｅ  ｍｏｔｏｒ」）への参照は１つ以上のモータ及び当業者に公知のモータ同等物への参照を含む。以下同様である。
【００４５】
[0053]また、語「備える」（「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）、「含む」（「ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、及び「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」）は、本明細書及び下記の特許請求の範囲で使用されるとき、提示された特徴部、整数、構成部品、又はステップの存在を指定するように意図されるが、１つ以上の他の特徴部、整数、構成部品、ステップ、行為、又はグループの存在又は追加を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】堆積チャンバ内の従来技術の処理領域及び別々の酸化前駆物質及び有機シラン前駆物質を用いて膜を成長させる遠隔プラズマ領域の略図を示す。
【図２】開示された実施形態に従った基板支持アセンブリの側面図である。
【図３】シャフト・ハウジングの内側にある基板支持シャフト（基板支持アセンブリの一部分）の断面を示す。
【図４】開示された実施形態に従って、温度制御流体が回転流体結合、シャフト、及び基板支持部材を流れる基板支持アセンブリを示す。
【図５】開示された実施形態に従って、冷却流体が回転流体結合を通って流れ、基板支持シャフトの回転シール領域を冷却する基板支持アセンブリを示す。
【図６】酸化膜の堆積中に、開示された実施形態に従った１０ＲＰＭ基板回転を有しないか有する４９点測定マップを示す。
【図７】開示された実施形態に従った基板処理システムを示す。
【図８】開示された実施形態に従った基板処理チャンバを示す。
【符号の説明】
【００４７】
１０１、１０５…ペデスタル・アセンブリ、１０７…基板表面、１１０…パイプ（管）、１２０…プラズマ、１２４…気流周り止め板、１３０…処理領域、２１０、３１０…Ｏリング、３２１、３２７…真空接続、３２４…真空接続（領域）、３４０…回転可能基板支持シャフト、３５０…静止回転シール・ハウジング、３６０…下方、４０４…静止流体接続、４０８…回転ユニオン、４１２…基板支持シャフト及び部材、４１８、５１８…モータ、４２１…差動ポンプ管接続口、４２７…真空吸着管接続口、５０４…静止流体接続、５０８…回転流体ユニオン、５２１…差動ポンプ管接続口、５３１…静止電気接点、５３３…回転電気接点、５５０…回転シール・ハウジング、６２５…実線、７００…堆積、ベーク、及びキュアチャンバシステム、７０２…ＦＯＵＰの対、７０４…ロボットアーム、７０６…低圧保持区域、７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃ、７０８ｄ、７０８ｅ…ウェーハ処理チャンバ、７０８ｆ…ウェーハ処理チャンバ、７１０…第２のロボットアーム、８５０…例示的処理システム、８５２…多孔板、８５３…側面ノズル、８５４…頂部入口。
【図１】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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