(57)【要約】  基板を処理するための装置は、プロセシングチャンバならびにチャンバ内に配置された基板支持部およびリフトピンアセンブリを備える。基板支持部およびリフトピンを設置することを制御し、基板支持部の回転を与えるリフト機構に、基板支持部およびリフトピンアセンブリを連結する。リフト機構は、基板支持部とリフトピンとの間のクリアランスが基板支持部の回転を始めることを許容するときに信号を発生することが可能な少なくとも１つのセンサを含む。同時の軸方向の動作および回転が可能な基板支持部を、端部リングによって分離された複数のプロセシングゾーンを備えるプロセシングチャンバ内で使用することができる。基板は、複数のプロセシングゾーン間を動かすことによって連続するプロセスまたは周期的なプロセスを受けることができる。
2012503338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を処理するためのプロセスチャンバであって、
前記プロセスチャンバの内部体積を画定する筐体と、
前記筐体に沿って配置された１個または複数の端部リングであって、各端部リングが前記プロセスチャンバの前記内部体積内で少なくとも１つのプロセシングゾーンの境界を画定する、端部リングと、
前記チャンバの前記内部体積内に配置され、基板支持部の中心軸に平行な方向に動かしながら前記中心軸の周りを回転させるように構成された、基板支持部と、
前記プロセシングチャンバの各プロセシングゾーンに連結されたガス導管と
を備える、プロセスチャンバ。
【請求項２】
各端部リングが、前記端部リングの上方のプロセシングゾーンの境界および前記プロセシングゾーンのためのフロアを形成するために前記基板支持部が中に設置される開口部を画定する、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
【請求項３】
前記１個または複数の端部リングが、３個と５個との間の端部リングを備える、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
【請求項４】
前記基板支持部が肩部を備え、少なくとも１個の端部リングが前記肩部の上方に突き出して延びる、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
【請求項５】
前記１個または複数の端部リングが、第１の端部リングおよび第２の端部リングを備え、前記基板支持部が前記第１の端部リングに近接して設置されるときに、前記第１の端部リングが前記第１の端部リングの内径と前記基板支持部の端部部分との間の第１のギャップを画定し、前記基板支持部が前記第２の端部リングに近接して設置されるときに、前記第２の端部リングが前記第２の端部リングの内径と前記基板支持部の端部部分との間の第２のギャップを画定し、前記第１のギャップおよび前記第２のギャップが異なる幅を有する、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
【請求項６】
半導体基板を処理する方法であって、
プロセシングチャンバ内の基板支持部上に前記基板を設置するステップと、
前記基板支持部上の前記基板を回転させるステップと、
前記基板を回転させながら回転の軸に沿って前記基板を動かすステップと
を備える方法。
【請求項７】
前記基板支持部が通過することができる前記プロセシングチャンバ内に仕切りを設置することによって複数のプロセシングゾーンを画定するステップをさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第１のプロセシングゾーン内で前記基板を処理するステップと、
前記基板の回転を維持するステップと、
第２のプロセシングゾーンへ前記回転の軸に沿って前記基板を動かすステップと、
前記第２のプロセシングゾーン内で前記基板を処理するステップと
をさらに備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のプロセシングゾーン内で前記基板を処理するステップが、前記第１のプロセシングゾーンに第１のプロセシング条件をもたらすステップを備え、前記第２のプロセシングゾーン内で前記基板を処理するステップが、前記第２のプロセシングゾーンに第２のプロセシング条件を定めるステップを備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
プロセスチャンバ内に配置された基板支持部
を備えるプロセスチャンバであって、前記基板支持部が、
前記プロセスチャンバのフロアを通って延びる支持シャフトの第１の終端部に連結され、前記支持シャフトの第２の終端部のところで回転アセンブリに連結された基板支持部表面と、
前記回転アセンブリおよびリフトアクチュエータに連結された第１のリフト部材ならびに、前記支持シャフトおよびリフトピンアクチュエータに連結された第２のリフト部材を備えるリフトアセンブリと
を備える、プロセスチャンバ。
【請求項１１】
前記リフトアセンブリが、リフトモータや、前記リフトモータに固定された止め具や、前記第１のリフト部材に前記止め具を連結する弾性部材をさらに備える、請求項１０に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１２】
前記回転アセンブリが、前記支持シャフトの前記第２の終端部の周りに配置され、前記第１のリフト部材によって前記リフトアセンブリに連結された支持カップを備える、請求項１０に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１３】
前記支持カップが、前記支持シャフトに取り付けられた磁気ロータに磁気的に連結する複数の磁気挿入物を備え、前記支持カップが回転モータに連結される、請求項１２に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１４】
前記リフトアセンブリが、前記回転アセンブリに電気的に連結され、前記第１のリフト部材の位置によって起動されるセンサをさらに備える、請求項１０に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１５】
前記第２のリフト部材が、前記止め具と前記リフトアセンブリに取り付けられた制限部材との間を前記支持シャフトに沿って進む、請求項１０に記載のプロセスチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、エピタキシャル堆積プロセスまたは他の化学気相堆積プロセスなどの、半導体基板上の堆積反応およびエッチ反応に関する。より詳しくは、本発明の実施形態は、かかるプロセスを実行するために基板を巧みに操作するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン膜および／またはゲルマニウム含有膜のエピタキシャル成長は、多くのデバイスの中で特に、先端ロジックデバイスおよびＤＲＡＭデバイスに対する新たな応用のために重要性が増してきている。より小さなトランジスタが製造されるに従って、シリコン含有ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ）デバイスなどの、サブ１００ｎｍＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）デバイス用の超シャローソース／ドレイン接合は、作製することがさらに困難になってきている。シリコン系材料を、ＭＯＳＦＥＴデバイス用のデバイス製作の際に使用することができる。例えば、ＰＭＯＳ応用例では、トランジスタのリセスした領域中の膜は、通常シリコン−ゲルマニウムであり、ＮＭＯＳ応用例に対しては、リセスした領域中の膜をＳｉＣとすることができる。接合抵抗を減少させるためにシリコン単独よりもより多くのボロンを注入するために、シリコン−ゲルマニウムを有利に使用することができ、これはデバイス性能を改善する、例えば、基板表面のところにシリサイド層のあるシリコン−ゲルマニウム界面は、シリコン−ゲルマニウムとシリコン界面よりも低いショットキーバリアを有する。
【０００３】
選択的なシリコン−エピタキシャル（Ｓｉ−エピタキシャル）堆積およびシリコン−ゲルマニウム−エピタキシャル堆積は、絶縁体領域上に何も成長させずにシリコン（Ｓｉ）モート上にエピ層の成長を可能にする。ソース／ドレイン内や、ソース／ドレインエクステンション内や、コンタクトプラグ内や、バイポーラデバイスのベース層堆積物内など、半導体デバイスにおいて、選択エピタキシを使用することができる。それに加えて、選択エピタキシは、その場ドーピングによるほぼ完全なドーパントの活性化を可能にし、その結果、ポストアニーリングプロセスを省略することができる。それゆえ、シリコンエッチングおよび選択エピタキシによって、接合深さを正確に定めることができる。接合深さの改善は、やはり、圧縮応力を生成する。デバイス製作の際のシリコン含有材料の使用の一例は、ＭＯＳＦＥＴデバイス用である。
【０００４】
大部分のプロセスにおけるように、エピタキシャルプロセスの際に基板の効率的で非破壊の巧みな操作が望まれる。例えば、多くのエピタキシャルプロセスでは、一様な堆積を確実にするために基板を回転させる。それに加えて、処理のための準備の際に、およびやはり処理後に、基板を、一般に上昇させたり下降させたりする。基板のハンドリングが、プロセシングチャンバ内に微粒子を発生させることがあるため、かかるハンドリングを比較的穏やかにすることが望まれている。処理中に基板設置の制御は、やはり堆積する膜の品質に影響を与えることがある。従って、最も望まれるように基板を設置し、微粒子を発生させずに基板をハンドリングしつつ、基板上にエピタキシャル膜を堆積させることが可能な装置に対する必要性がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態は、一般に、蓋や、フロアや、壁を備えたプロセシングチャンバと、プロセシングチャンバ内に配置され、フロアを貫通するリフトシャフトを有する基板支持部と、チャンバ内で垂直に基板を移動させ、基板支持部の上方に基板を持ち上げるようにリフトピンを動作させ、チャンバ内で基板を移動させながら基板を回転させるように構成されたリフト機構とを備える、基板を処理するための装置を提供する。ある実施形態は、回転を与えるためのモータに連結された磁気アクチュエータを具備し、リフトシャフトに取り付けられた磁気的にアクチュエートされるロータを取り上げる。
【０００６】
他の実施形態は、プロセスチャンバの内部体積を画定する側壁や上面や底面と、側壁に沿って配置された複数の端部リングであって、各端部リングがプロセスチャンバの内部体積内で少なくとも１つのプロセシングゾーンの境界を画定する、複数の端部リングと、チャンバの内部体積内に配置され、基板支持部の中心軸に平行な方向に動かしながら中心軸の周りを回転させるように構成された基板支持部と、プロセシングチャンバの各プロセシングゾーンに連結されたガス導管とを備える、半導体基板を処理するためのプロセスチャンバを提供する。
【０００７】
他の実施形態は、プロセシングチャンバ内の基板支持部上に基板を設置するステップと、基板支持部上の基板を回転させるステップと、基板を回転させながら回転の軸に沿って基板を動かすステップとを備える、半導体基板を処理する方法を提供する。
【０００８】
従って、本発明の上に記述した特徴を詳細に理解することが可能な方式で、上記に簡潔に要約されている本発明のより明細な説明を、その一部が添付した図面に図示されている実施形態を参照することによって知ることができる。しかしながら、添付した図面が本発明の典型的な実施形態だけを図示し、それゆえ、本発明に関して他の同様に有効な実施形態を許容することができる本発明の範囲を限定するようには見なされないことに、留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】堆積チャンバの一実施形態の概略的断面図である。
【図２】図１に示した堆積チャンバの一部分の断面詳細図である。
【図３】堆積チャンバの別の一実施形態の概略的断面図である。
【図４】別の一実施形態による一方法を要約した流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解を容易にするために、可能である場合には、複数の図に共通な同一の要素を示すために、同一の参照番号を使用している。一実施形態において開示した要素を、具体的な記述がなくとも他の実施形態において利益をもたらすように利用することができることが予想される。
【００１１】
本発明の実施形態は、一般に、基板上に膜を堆積させるための装置を提供する。図１は、エピタキシャル堆積のために構成された堆積チャンバ１００の概略的断面図であり、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）統合プロセシングシステムの一部であり得る。堆積チャンバ１００は、アルミニウムまたはステンレス鋼、例えば、３１６Ｌステンレス鋼などの、プロセスに耐性のある材料から作られる収納構造物１０１を含む。収納構造物１０１は、上部チャンバ１０５および下部チャンバ１２４を含み、プロセシング体積１１８を中に含有する石英チャンバ１３０などの、プロセスチャンバ１００の様々な機能要素を納める。反応種を、ガス分配アセンブリ１５０によって石英チャンバ１３０に供給し、真空源（図示せず）と典型的には連通している排出口１３８によって、プロセシング副生成物をプロセシング体積１１８から除去する。
【００１２】
基板支持部１１７の表面１１６上のプロセシング体積１１８へと移送される基板１１４を受け取るように、基板支持部１１７を適合させる。基板支持部１１７を、セラミック材料または炭化シリコンなどのシリコン材料もしくは他のプロセスに耐性のある材料でコーティングしたグラファイト材料から作ることができる。前駆体反応性物質からの反応種を、基板１１４の露出した表面に与え、副生成物を基板１１４の表面からその後で除去することができる。基板１１４および／またはプロセシング体積１１８を加熱することを、上部ランプモジュール１１０Ａおよび下部ランプモジュール１１０Ｂなどの放射光源によって行うことができる。基板支持部１１７を、支持シャフト１４０の移動によって中心軸１０２に平行な方向に動かしつつ、基板支持部の中心軸１０２の周りを回転させることができる。基板支持部１１７の表面１１６を貫通し、プロセシングチャンバ内への搬送およびチャンバから外への搬送のために基板支持部１１７の上方に基板１１４を持ち上げるリフトピン１７０が設けられる。リフトピン１７０は、リフトピンカラー１７４によって支持シャフト１４０に連結される。
【００１３】
一実施形態では、上部ランプモジュール１１０Ａおよび下部ランプモジュール１１０Ｂは、赤外線（ＩＲ）ランプである。非熱エネルギーまたはランプモジュール１１０Ａおよび１１０Ｂからの放射光は、上部石英チャンバ１０５の上部石英窓１０４を通り、下部石英チャンバ１２４の下部石英部分１０３を通り進む。上部石英チャンバ１０５用の冷却ガスは、必要であれば、注入口１１２を介して入り、排出口１１３を介して出る。前駆体反応性物質および、希釈ガスや、チャンバ１００用のパージガスや、ベントガスは、ガス分配アセンブリ１５０を介して入り、排出口１３８を介して出る。
【００１４】
反応種を活性化させ、反応物の吸着および基板１１４の表面１１６からのプロセス副生成物の脱着を助けるために使用するプロセシング体積１１８中への短波長放射光は、例えば、エピタキシャル成長させようとする膜の組成に応じて、与えるべき様々な波長と組み合わせて、典型的には約０．８μｍから約１．２μｍの範囲、例えば、約０．９５μｍから約１．０５μｍの間の範囲である。別の一実施形態では、ランプモジュール１１０Ａおよび１１０Ｂを、紫外線（ＵＶ）光源とすることができる。一実施形態では、ＵＶ光源は、エキシマランプである。別の一実施形態では、上部石英チャンバ１０５および下部石英チャンバ１２４の一方または両方において、ＵＶ光源をＩＲ光源と組み合わせて使用することができる。ＩＲ放射光源と組み合わせて使用するＵＶ放射光源の一例を、２００４年６月１０日に出願した米国特許出願第１０／８６６，４７１号中に見出すことができ、その出願は米国特許出願公開第２００５／０２７７２７２号として２００５年１２月１５日に公開されており、その全体が引用によって組み込まれている。
【００１５】
成分ガスは、ポート部ライナ１５４を有することができるポート１５８を介し、流路１５２Ｎを介してガス分配アセンブリ１５０を通りプロセシング体積１１８に入る。ポート部ライナ１５４を、ある実施形態ではノズルとすることができる。ガス分配アセンブリ１５０は、導管２２４Ｎ中に配置され、プロセスガスがプロセシングチャンバに入る前に所望の温度にプロセスガスを加熱する管状加熱素子１５６を含む。概して１２２で示したように、ガスはガス分配アセンブリ１５０から流入し、ポート１３８を介して出る。基板表面をクリーニングし／不動態化するために、またはエピタキシャル成長させようとしているシリコン膜および／またはゲルマニウム含有膜を形成するために使用する成分ガスの組み合わせは、プロセシング体積中へと入る前に典型的には混合される。プロセシング体積１１８内の全圧力を、排出ポート１３８上の弁（図示せず）によって調節することができる。プロセシング体積１１８の内部表面の少なくとも一部分は、ライナ１３１によって覆われる。一実施形態では、ライナ１３１は、不透明である石英材料からなる。このようにして、チャンバ壁を、プロセシング体積１１８内の熱から遮断する。
【００１６】
上部石英窓１０４の上方に設置された上部ランプモジュール１１０Ａからの放射光と組み合わせて、ポート１１２を介して入りポート１１３と介して出る冷却ガスの流れによって、プロセシング体積１１８内の表面の温度を、約２００℃から約６００℃またはそれよりも高い温度範囲内に制御することができる。示されていないブロアユニットの速度を調節することによって、および下部石英チャンバ１２４の下方に配置された下部ランプモジュール１１０Ｂからの放射光によって、下部石英チャンバ１２４の温度を、約２００℃から約６００℃またはそれよりも高い温度範囲内に制御することができる。プロセシング体積１１８内の圧力を、約５Ｔｏｒｒから約３０Ｔｏｒｒの間などの、約０．１Ｔｏｒｒから約６００Ｔｏｒｒの間とすることができる。
【００１７】
下部石英チャンバ１２４内の下部ランプモジュール１１０Ｂへの電力調節によって、または上部石英チャンバ１０５の上にある上部ランプモジュール１１０Ａおよび下部石英チャンバ１２４内の下部ランプモジュール１１０Ｂの両方への電力調節によって、基板１１４の表面上の温度を制御することができる。プロセシング体積１１８内の電力密度を、約８０Ｗ／ｃｍ２から約１２０Ｗ／ｃｍ２の間などの、約４０Ｗ／ｃｍ２から約４００Ｗ／ｃｍ２の間とすることができる。
【００１８】
一態様では、ガス分配アセンブリ１５０を、チャンバ１００または基板１１４の縦軸１０２に対して垂直に、すなわち縦軸に対して径方向１０６に配置する。この向きでは、基板１１４の表面を横切る径方向１０６に、すなわち表面に平行にプロセスガスを流すように、ガス分配アセンブリ１５０を適合させる。一応用例では、プロセシング体積１１８への導入に先立って前にガスのプレヒートを起こすため、および／またはガス中の特定の結合を切るために、プロセスガスをチャンバ１００の導入点のところでプレヒートする。このようにして、表面反応速度を、基板１１４の熱による温度とは無関係に変更することができる。
【００１９】
図２は、図１の堆積チャンバの一部分の断面詳細図である。図２は、プロセシングチャンバ内で基板を処理するために使用する基板支持部用の支持機構２００を図示する。支持機構２００は、支持シャフトアセンブリ２０２およびリフトアセンブリ２５０を備える。支持シャフトアセンブリ２０２を、支持ブラケット２０４によってリフトアセンブリ２５０に連結する。支持ブラケット２０４は、開口部（図示せず）を有し、支持シャフトアセンブリ２０２の構成要素をリフトアセンブリ２５０の構成要素に連結することを可能にする。
【００２０】
リフトアセンブリ２５０は、リフトアクチュエータ２５６に連結されたリフトモータ２５２を備える。リフトアクチュエータ２５６を、ある実施形態ではリフトモータ２５２に回転可能に連結されたネジ型アクチュエータとすることができる。リフトアクチュエータ２５６を、リフトカップリング２５８に連結する。リフトカップリング２５８は、下記にさらに詳細に説明するように、支持シャフトアセンブリ２０２の構成要素に連結する。リフトアクチュエータ２５６がネジ型アクチュエータである実施形態では、リフトカップリング２５８をねじ込みカラーとすることができる。ねじ込みリフトカラーおよびネジ型リフトアクチュエータを取り上げた実施形態では、リフトカラーは、リフトカラー上のネジ山とかみ合うリフトアクチュエータ上のネジ山によってリフトアクチュエータの縦方向に沿って支えられて動く。モータがリフトアクチュエータを回すので、リフトカラー上のネジ山とかみ合ったリフトアクチュエータ上のネジ山は、縦方向にリフトアクチュエータに沿ってリフトカラーを強制的に動かす。代替実施形態では、リフトカップリング２５８を、レールまたはロッドに沿って滑るネジ山のないカラーとかみ合うグライドカップリングとすることができ、レールまたはネジ山のないカラーの、どちらもリフトモータ２５２に連結されたリニアアクチュエータによってアクチュエートすることができる。
【００２１】
リフトアクチュエータ２５６が回転する実施形態では、固定具（図示せず）により圧縮シート２６２に連結された圧縮ブラケット２６０によって、リフトカップリング２５８が回転することを防止することができる。リフトカップリング２５８への圧縮ブラケット２６０および圧縮シート２６２の適用は、回転を防止するリフトカップリング２５８に摩擦力を結果としてもたらす。別の一実施形態では、リフトアクチュエータ２５６に実質的に平行なガイドロッドを設け、リフトカップリング２５８の一部分を通過させることによって、リフトカップリング２５８が回転することを防止することができる。かかる実施形態では、リフトアクチュエータ２５６を具備するリフトカップリング２５８の回転を防止するロッドガイドに沿って、リフトカップリング２５８は支えられて動くことができる。他の代替実施形態では、モータ２５２に固定された、レールなどの部材中の溝とかみ合うことが可能であるリフトカップリング２５８の外側表面上に突起部またはタブを設けることによるなどの他の方法で、ネジ山付きリフトカラーが回転することを防止することができる。
【００２２】
支持シャフトアセンブリ２０２は、支持シャフト１４０や、回転アセンブリ２４０や、チャンバカップリング２２０や、上部ベローズ２３２や、下部ベローズ２３４を備える。支持シャフト１４０は、表面１１６の回転運動および移動運動をもたらすために支持シャフト１４０の第１の終端部１２０（図１）のところで基板支持部１１７の表面１１６と連結し、支持シャフト１４０の第２の終端部２３０のところで回転アセンブリ２４０と連結する。回転アセンブリ２４０は、支持シャフト１４０および回転モータ２２２に連結された支持カップ２１４を備える。支持カップ２１４は、回転モータ２２２に連結され、ロータ２２６に磁気的に連結された磁気アクチュエータ２２４を備える。磁気ロータとすることができるロータ２２６は、支持シャフト１４０に取り付けられ、回転モータ２２２から支持シャフト１４０への回転動作を伝える。
【００２３】
回転アセンブリ２４０を第１のリフト部材２０６によってリフトアセンブリ２５０と連結する。第１のリフト部材２０６は、回転アセンブリ２４０をリフトカップリング２５８に連結する第１の伸展部２０８を備える。第１の伸展部２０８は、支持ブラケット２０４を通って延び、リフトカップリング２５８または圧縮シート２６２または両方に連結する。リフトカップリング２５８が動くにつれて、第１のリフト部材２０６は、それに従って支持シャフトアセンブリ２０２を動かす。第１のリフト部材２０６は、やはりある実施形態では、支持板２１０を備えることができる。支持板２１０は、支持ブラケット２０４中のチャネルまたは開口部とかみ合う突起部または伸展部（図示せず）によって支持シャフトアセンブリ２０２の動作を一次元にほぼ束縛する。
【００２４】
支持シャフトアセンブリ２０２は、第２のリフト部材２１６をさらに備える。第２のリフト部材２１６を、第２の伸展部２１８および弾性部材２６６によってリフトアセンブリ２５０に連結する。リフトピン１７０が第２のリフト部材２１６とともに進むように、第２の伸展部２１８は、やはり、リフトピンアクチュエータ２２８によって、図１のリフトピンカラー１７４およびリフトピン１７０などのリフトピンアセンブリに支持機構２００を連結する。弾性部材２６６によって支持ブラケット２０４に取り付けることができる、モータマウント２６４などのリフトアセンブリ２５０の動かない部分に、第２の伸展部２１８を弾性的にかみ合わせる。一実施形態では、弾性部材２６６はスプリングであるが、変形したときに復元力を与える任意の部材を使用することができる。例えば、ある実施形態では、弾性部材２６６をポリマのパッドまたはクッションとすることができる。
【００２５】
第２のリフト部材２１６は、下部ベローズ２３４によって支持シャフトアセンブリ２０２とともに動く。第２のリフト部材２１６の移動は、しかしながら、リフトアセンブリ２５０の構成によって束縛される。第２のリフト部材２１６がプロセシングチャンバに向けて動くにつれて、復元力が弾性部材２６６中に生じ、第２のリフト部材２１６がプロセシングチャンバから離れることを促すようにする。それに加えて、支持ブラケット２０４またはモータマウント２６４などのリフトアセンブリ２５０に動かないように固定された任意の構成に対して所望の場所に、上部止め具２６８を設置する。第２のリフト部材２１６が上部止め具２６８に突き当たるときに、プロセシングチャンバに向けての第２のリフト部材２１６の移動が止まる。
【００２６】
リフトアセンブリ２５０の構成は、やはり、第２のリフト部材２１６の戻りを束縛する。第２のリフト部材２１６がプロセシングチャンバから遠くへと動くにつれて、復元力が弾性部材２６６中に生じ、プロセシングチャンバに向けて第２のリフト部材を促すようにする。それに加えて、第２のリフト部材２１６の戻りを束縛するために、下部止め具２７０をやはり設ける。図２の実施形態では、モータマウント２６４には、第２の伸展部２１８によって第２のリフト部材２１６用の下部止め具２７０を設けてある。第２の伸展部２１８が下部止め具２７０に突き当たるときに、プロセシングチャンバから離れる第２のカップリングブラケットの移動が止まる。図２の実施形態が下部止め具としてのモータマウント２６４の使用を取り上げているが、他の実施形態は、下部止め具として設けられるもう１つの部材を取り上げることができる。支持ブラケット２０４か、モータマウント２６４か、またはモータ２５２に固定することによってなどで、任意のかかる部材をリフトアセンブリ２５０に固定することができる。
【００２７】
支持シャフト１４０がリフトモータ２５２によって下降するので、第２のリフト部材２１６は、下部ベローズ２３４によって支持シャフト１４０とともに初めは進み、従って、基板支持部１１７とともにリフトピン１７０（図１）を下降させる。第２の伸展部２１８が下部止め具２７０に近づくにつれて、復元力が弾性部材２６６中に生じる。第２の伸展部２１８が下部止め具２７０に突き当たるときに、第２のリフト部材２１６が動きを止め、やはり、リフトピン１７０（図１）が動きを止める。支持シャフト１４０が動き続けるので、基板支持部１１７（図１）は、下降し続けるが、リフトピン１７０（図１）は止まったままである。リフトピン（１７０）は、従って、基板支持部１１７の表面１１６の上方に突き出し、基板支持部１１７の上方に基板１１４を持ち上げる。
【００２８】
支持シャフト１４０をリフトモータ２５２によって上昇させたときに、弾性部材２６６の復元力、下部ベローズ２３４中の張力が、弾性部材２６６中の復元力に初めは打ち勝ち、下部止め具２７０に対して第２の伸展部２１８を保持し、定位置にリフトピン１７０（図１）を保つ。基板支持部１１７は、従って、リフトピン１７０によって基板支持部１１７の上方に保持された基板１１４に近づく。弾性部材２６６の復元力が下部ベローズ２３４中の張力に打ち勝つ点まで支持シャフト１４０を上昇させたときに、第２のリフト部材２１６は、支持シャフト１４０とともに動き始め、リフトピン１７０もやはり、基板支持部１１７とともに動き始める。弾性部材２６６が平衡位置に到達するので、基板１１４が基板支持部１１７上に配置されるように、リフトピン１７０が引っ込む。
【００２９】
第２の伸展部２１８が上部止め具２６８に到達するときに、第２のリフト部材２１６およびリフトピン１７０（図１）は動きを止める。支持シャフト１４０および基板支持部１１７は、プロセシング位置へと基板１１４を動かし続ける。従って、リフトピン１７０と基板支持部１１７との間の距離が大きくなる。この距離は、リフトピン１７０を危険にさらすことなく基板支持部１１７が回転することを可能にする。
【００３０】
支持シャフト１４０がプロセシングチャンバ中へと進み、プロセシングチャンバが低い圧力にほぼ維持されるため、プロセシングチャンバ内部の反応ゾーンの汚染を避けるために、支持シャフト１４０を低い圧力環境に概して維持する。上部ベローズ２３２は、第２のリフト部材２１６とチャンバカップリング２２０との間に低圧筐体を形成する。下部ベローズ２３４は、第２のリフト部材２１６と第１のリフト部材２０６との間に低圧筐体を形成する。このようにして、支持シャフト１４０をプロセシングチャンバと同じ圧力に維持された環境中に収納することができる。
【００３１】
センサ板２７２を、例えば、支持ブラケット２０４に固定することによってリフトアセンブリ２５０に連結することができる。センサ板２７２は、リフト機構の動作を制御するために使用することができるセンサをマウントするための場所を提供する。図２の実施形態は、２つのセンサ２６８Ａおよび２６８Ｂを取り上げている。センサ２６８Ａおよび２６８Ｂを、光−電子スイッチまたは圧力スイッチなどの、リフトアセンブリ２５０に対する支持シャフトアセンブリ２０２の接近または通過を検出することが可能な任意のタイプのセンサとすることができる。センサ２６８Ｂを、支持シャフトアセンブリ２０２がホーム位置に到達したときにリフトモータ２５２をオフに切り換えるホームセンサとすることができる。センサ２６８Ａを回転モータ２２２に連結することができ、リフトシャフトアセンブリがセンサ２６８Ａを通過したときにリフトシャフトの回転を可能にするインターロック能力を与える。基板支持部１１７とリフトピン１７０との間の最小クリアランスを作る支持シャフト１４０の位置を指示するように、センサ２６８Ａを設置することができる。センサ２６８Ａからの信号に応じて回転モータ２２２の電源を入れ、電源を切り、センサ２６８Ｂからの信号に応じてリフトモータ２５２の電源を入れ、電源を切るコントローラ２７４に、センサ２６８Ａ／Ｂを、やはり連結することができる。
【００３２】
基板支持部１１７が中心軸１０２に平行な方向に動く間に、回転インターロックセンサとして機能するセンサ２６８Ａが、基板１１４（図１）の回転を可能にすることに、留意すべきである。この能力は、プロセシング位置へと基板１１４を動かしつつ回転を実現することによってチャンバ内での全体のプロセシング時間を短縮する。それに加えて、図２のリフト機構２００は、支持シャフト１４０によって基板支持部１１７の精密な制御を可能にし、その結果、基板支持部１１７を、最大速度で基板１１４に向けて上昇させ、基板支持部１１７と基板１１４との間の小さな力の接触をもたらすために、基板１１４に接触する直前に減速させることができる。小さな力の接触は、基板の物理的な破砕およびそれによる微粒子発生を最小にする。最後に、基板の回転および移動の独立した制御は、大きなプロセスウィンドウを可能にする。例えば、堆積反応を制御するために、基板を流路１５２Ｎに対して任意の点のところに設置することができる。一実施形態では、基板を、流路１５２Ｎの約０．６インチ（１５．２ｍｍ）下方と流路１５２Ｎの約０．２インチ（５．１ｍｍ）上方との間に回転可能に設置することができる。他の実施形態では、基板の位置を、回転を止めずに反応中に変更することができる。従って、堆積の進行を制御し、堆積する膜の特性をうまく操作するために、位置プロファイルを反応中に実行することができる。
【００３３】
同時の軸運動および回転運動を具備する支持機構２００は、やはり、プロセシングチャンバ内の異なるレベルのところで、すなわちプロセシングチャンバの異なるプロセシングゾーン中で基板を処理することを可能にする。図３は、堆積チャンバ３００の別の一実施形態の概略的断面図である。チャンバ３００は、内部体積３４２を画定する筐体３０２を備える。基板支持部３０４を、チャンバ３００の内部体積３４２内に配置し、筐体３０２の開口部３４４を通り延びるシャフト３０８によってアクチュエータ３０６に連結する。アクチュエータ３０６は、回転させながら、チャンバ３００の内部体積３４２内の異なるプロセシング位置３１２および３１４へと基板支持部を動かす。チャンバ３００の内部体積３４２にエネルギーを加えるために、各々を一塊の加熱ランプとすることができるエネルギー源３２２および３２４を、別々にまたは一緒に使用することができる。
【００３４】
チャンバ３００は、内部体積３４２内でプロセシングゾーンを画定する１個または複数の端部リング３４８をさらに備える。端部リング３４８は、５個までの端部リング、例えば、１個と５個との間の端部リングを備えることができる。ある実施形態では、チャンバは、複数の端部リングを有することができる。図３の実施形態では、３個の端部リング３１６、３１８および３２０を示す。
【００３５】
各端部リングは、少なくとも１つのプロセシングゾーンの境界、およびプロセシングゾーンの低い方を画定するために基板支持部３０４を設置する開口部を画定する。例えば、第１のプロセシングゾーンは、第１の端部リングおよび第１の端部リングの上方の第２の端部リングによって画定される。第１のプロセシングゾーンの下側境界は、第１の端部リングによって画定され、第１のプロセシングゾーンの上側境界は、第２の端部リングによって画定され、第２の端部リングはやはり、第１のプロセシングゾーンの上方の第２のプロセシングゾーンの下側境界を画定することができる。基板支持部を第１の端部リングに近接して設置するとき、第１の端部リングによって画定される開口部内では、基板支持部が第１のプロセシングゾーンのためのフロアを与え、基板がその中で処理される。
【００３６】
複数の端部リング３４８は、基板支持部３０４の肩部３５０の上方に突き出して延びる１個の端部リング３２０を備え、その端部リング３２０は通常はチャンバの最上部の端部リングである。他の端部リング、例えば、図３の端部リング３１６および３１８は、端部リングによって画定される様々なプロセシングゾーンにアクセスするために基板支持部３０４が通過することができる開口部を、各々が有する。
【００３７】
基板支持部が端部リング３１６および３１８に近接して設置されるので、第１のギャップおよび第２のギャップ、それぞれ３５２および３５４は、端部リング３１６および３１８の内径ならびに基板支持部３０４の端部部分３５６によって画定される。例えば、第１の端部リング３１６は、基板支持部を第１の端部リング３１６に近接して設置するときに、第１の端部リング３１６の内径と基板支持部３０４の端部部分３５６との間のギャップ３５２を画定し、第２の端部リング３１８は、基板支持部を第２の端部リング３１８に近接して設置するときに、第２の端部リング３１８の内径と基板支持部３０４の端部部分３５６との間のギャップ３５４を画定する。
【００３８】
ギャップ３５２および３５４、または３個よりも多くのまたは少ない端部リング取り上げる実施形態における、端部リングと基板支持部３０４との間のすべてのかかるギャップは、チャンバの幾何学的形状および所望のプロセシング特性に応じて幅が変わることがある。大部分の実施形態では、ギャップは、基板支持部３０４の端部部分３５６とチャンバ筐体３０２との間の距離「Ｄ」の約０．５％と約７５％との間の幅「Ｗ」をそれぞれが有する。３００ｍｍ基板を処理するように適合したチャンバでは、ギャップは、約１ｍｍと約１００ｍｍとの間の幅をそれぞれが有することができる。ある実施形態では、ギャップは、すべてが同じ幅Ｗを有することができるが、図３に示したものなどの他の実施形態では、ギャップは、異なる幅Ｗを有することができる。例えば、図３に示したように、ギャップ３５４は、ギャップ３５２の幅Ｗより小さな幅Ｗを有することができる。
【００３９】
ガスは、各々がプロセシングゾーンに連結された複数のガス導管を介し、端部リングによって画定される様々なプロセシングゾーンに供給される。図３では、３つのガス導管３２６、３２８および３３０は、それぞれ端部リング３１６、３１８および３２０によって画定される３つのプロセシングゾーンにガスを供給する。１つのガス源３３８が３つのガス導管３２６、３２８および３３０にガスを供給するように示されているが、複数のガス源をやはり、いかなる考え得る構成においても任意の数の導管を与えるために使用することができる。ガスはチャンバから、順に、ガス導管と同様にそれぞれがプロセシングゾーンに連結されている複数の排出導管を介して排出される。図３では、３つの排出導管３３２、３３４および３３６が排出システム３４０にガスを排出し、その排出システム３４０は、いかなる考え得る構成においても、任意の数の導管に連結された任意の数の排出システムを表わすことができる。
【００４０】
基板は最下部のプロセシングゾーンの下方の開口部３１０を通ってチャンバに供給され、チャンバから取り出される。図２に関連して上に論じたように、基板支持部３０４が開口部３１０に近接するローディング位置またはアンローディング位置に接近すると、リフト機構は、近接センサまたはスイッチの動作よって回転機構を止め、リフトピンは配置につく。
【００４１】
動作では、基板支持部は、端部リング３１８などの端部リングのうちの１つに近接して設置される。図３の実施形態ではガス導管３２８であり、端部リング３１８および基板支持部３０４によって画定されるプロセシングゾーンを取り扱う導管を介してガスを供給する。堆積プロセスを実行するために、ガスは基板支持部３０４上に配置された基板を横切って流れ、余分なガスは、排出導管３３４を介して排出システム３４０へと流れ出る。反応ガスが隣接するゾーンを介してアクティブなプロセシングゾーンから逃げることを防止するために、アクティブなプロセシングゾーンの上方および／または下方のプロセシングゾーンを介して、ガスをやはり供給することができる。例えば、端部リング３１８によって画定される下側境界のあるゾーン内での処理中に、端部リング３２０の上方および端部リング３１８の下方のゾーン中の反応性ガス濃度を最小にするために、ガス導管３３０および３２６を介して非反応性ガスまたはパージガスを供給することができる。
【００４２】
第１のプロセシングゾーン内での処理後に、基板支持部３０４の軸に沿って動かすことによって、基板支持部３０４を第２のプロセシングゾーンへと動かす。非生産時間を最小にするために、プロセシングゾーン間の移動中に、基板支持部の回転を維持する。処理に直ちに取り掛かるように、基板支持部を位置へと移動させる前に、第２のプロセシングゾーン中でのプロセシング条件を設定することができる。
【００４３】
図４は、別の一実施形態による方法４００を要約した流れ図である。方法４００は、ＡＬＤプロセスや、ＣＶＤプロセスや、エピタキシプロセスや、エッチプロセスなどの半導体基板上に周期的なプロセスを実行するために有用である。
【００４４】
４１０において、プロセシングチャンバ内の基板支持部上に基板を配置する。図３のチャンバ３００などのプロセシングチャンバを、方法４００を実施するために使用することができる。
【００４５】
４２０において、プロセスチャンバ内側の第１のプロセシングゾーンのところに基板を設置する。４１０におけるローディング位置またはアンローディング位置から第１のプロセシングゾーンへと基板支持部を動かす。ある実施形態では、第１のプロセシングゾーンを、第１の仕切りによって画定することができ、第１の仕切りを、第１のプロセシングゾーンを画定する第１の複数の仕切りとすることができる。基板支持部が第１の仕切りに近接する位置に動くので、基板支持部上に配置された基板は、第１のプロセシングゾーンに入る。
【００４６】
４３０において、第１のプロセシングゾーン内の基板上に、第１のプロセシングサイクルを実行する。第１のガスを第１のプロセシングゾーンに供給し、基板支持部またはプロセシングチャンバの内側または外側に設置した別の１つのエネルギー源を使用して、エネルギーを加えることができる。一実施形態では、処理中に基板を加熱するために、熱源をチャンバの上方もしくは下方または両方に設置することができる。一実施形態では、基板温度および基板上方の圧力などのプロセシング条件を、基板が第１のプロセシングゾーンに到達する時点で実現することができる。他の実施形態では、基板支持部を設置する前に、所望のプロセシング条件を第１のプロセシングゾーン内に設定することができる。どちらの実施形態でも、基板が第１のプロセシングゾーンに入ったときに、処理を直ちに始めることができる。
【００４７】
４４０において、基板支持部を動かすことによって、基板を第２のプロセシングゾーンのところに設置する。第１のプロセシングゾーンと同様に、１つのプロセシングゾーンから別の１つへのガスのクロスフローを最小にするために、第２のプロセシングゾーンを第２の仕切りによって画定することができる。ガスカーテンをやはり、プロセシングゾーン間に設けることができる。ガスカーテンは、やはり、２つの堆積操作またはエッチ操作間に冷却操作を実行するために有用であり得る。ガスカーテンは、やはり、操作間に基板表面から反応物をパージするために有用であり得る。
【００４８】
４５０において、第２のプロセシングゾーン内の基板上に、第２のプロセシングサイクルを実行する。第２のガスを第２のプロセシングゾーンに供給する。第１のプロセシングゾーンで用いたように、同じエネルギー源または異なるエネルギー源を使用して、エネルギーを第２のプロセシングゾーンに加えることができる。例えば、第１のプロセシングゾーンが第１のエネルギー源に近接し、第２のプロセシングゾーンが第２のエネルギー源に近接する場合には、第１のプロセシングサイクル中に第１のエネルギー源を使用することができ、第２のプロセシングサイクル中に第２のエネルギー源を使用することができる。
【００４９】
４６０において、基板を処理中に間回転させ、基板を処理し設置している間、回転を維持する。回転が有利でないプロセスサイクルに対して、回転を止めることができ、その後、回転が望まれる引き続くプロセスサイクルに対して再開することができる。基板が次のプロセシングゾーンに入るときに処理を直ちに開始することができるように、概して、プロセシングゾーン間で基板を動かしつつ、回転を維持する。所望のＲＰＭを実現するために、回転を待つために時間を浪費しない。
【００５０】
例示的な一実施形態では、図３のチャンバ３００に類似の３つのプロセシングゾーンを有するチャンバを、ＡＬＤプロセスを効率的に実行するために使用することができる。基板上に第１の前駆体を堆積させるためのプロセシング条件を、第１のプロセシングゾーン、例えば、最下部のプロセシングゾーンに設定することができ、第１の前駆体と反応するために第２の前駆体を堆積させるための条件を、第２のプロセシングゾーンに設定することができる。ＡＬＤ堆積を実行することは、次に、指示されたやり方で２つのプロセシングゾーン間で基板を動かすことになる。基板がゾーン間を動くので、基板からのどんな余分な反応物でも除去するために、ガスカーテンをプロセシングゾーン間に設けることができる。ＡＬＤプロセスを第１のプロセシングゾーンおよび第２のプロセシングゾーン内で実行した後で、望まれる場合には、クリーニング操作を、第３のプロセシングゾーン内で実行することができる。
【００５１】
別の例示的な一実施形態では、隣接するプロセシングゾーンに２つのプロセスのためのプロセス条件を設定し、指示されたやり方でこれらのゾーン間で基板を動かすことによって、逐次的な堆積プロセスおよびエッチプロセスをかかるチャンバ内で実行することができる。使用されていないプロセシングゾーン内でプロセシング条件を調節することによって、３つ以上の多くの操作を伴う長く複雑なプロセスを実行するために、３つ以上のプロセシングゾーンを有するプロセシングチャンバを使用することができることに、留意すべきである。例えば、３つの異なるプロセシングゾーンにおいて３つの操作を実行した後で、基板上に４番目の操作や、５番目の操作や、または追加の操作を実行するために、使用されていないプロセシングゾーンのプロセシング条件を変更することができる。
【００５２】
ある実施形態では、プロセシングゾーンに設定したプロセシング条件は、活性化した前駆体を必然的に含むことがある。一実施形態では、遠くで活性化した前駆体を１つまたは複数のプロセシングゾーンに供給することができる。活性化していない前駆体または不活性な前駆体でさえも、隣接するプロセシングゾーンに供給しつつ、遠くで活性化した前駆体を１つのプロセシングゾーンに供給することができる。一実施形態では、最上部のプロセシングゾーンまたは最下部のプロセシングゾーン内に誘導結合プラズマを生成させるための誘導源に隣接して、プロセシングゾーン、例えば、最上部のプロセシングゾーンまたは最下部のプロセシングゾーンを設置することができる。プロセシングゾーン内の反応を促進させるように選択した電力レベルで所望のプロセシングゾーンへとエネルギーを結合させ、一方で隣接するプロセシングゾーン内では反応を促進させるために必要なものよりも低いレベルに低下させる方法で、誘導源を動作させることができる。かかる条件は、操作のより大きなシーケンスの一部としてプラズマ堆積操作か、プラズマエッチ操作か、またはプラズマクリーニング操作を実行するために有用であり得る。必要であれば、あるプロセシングゾーンにおけるある操作に対して望まれる場合には、電気的なバイアスを基板支持部に結合させることができる。
【００５３】
前述は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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