(57)【要約】【課題】【解決手段】プラズマ処理システムの台座アセンブリが提供される。アセンブリは、中央上面、例えばメサを備えた台座を含み、中央上面は、中央上面の中心から中央上面の外径まで延びている。環状表面は中央上面を囲んでいる。環状上面は、中央上面から一段下がって配置されている。複数のウエハ支持体は、中央上面の上方に支持体高度距離で中央上面から突出している。複数のウエハ支持体は、中央上面の内半径の周りに均等に配列されている。内半径は、中央上面の中心と、台座の中心と中央上面の外径との間のおおよそ中間である、中間半径未満との間に位置付けられている。台座の環状表面上に位置決めするように構成されたキャリアリングが提供されている。キャリアリングは、キャリアリング内径、キャリアリング外径、およびキャリアリングの上部内側領域の周りに環状に配置された棚面を有する。棚面は、キャリアリングの上部外側領域の下に凹んでいる。複数のキャリアリング支持体は、台座の環状表面の外側に配置されている。キャリアリング支持体は、キャリアリングが複数のキャリアリング支持体上に載っているときに、台座の中央上面の上方にキャリアリングのキャリアリング高度寸法を定義する。キャリアリング高度寸法は、支持体高度距離よりも台座の中央上面よりも高くなるように構成されている。【選択図】図４Ａ
2020521330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システムための台座アセンブリであって、
台座であって、
中央上面であって、前記中央上面の中心から前記中央上面の外径まで延びている、中央上面と、
前記中央上面を囲む環状表面であって、前記環状上面が前記中央上面から一段下がって配置されている、環状表面と、
前記中央上面の上方に支持体高度距離で前記中央上面から突出している複数のウエハ支持体であって、前記中央上面の内半径の周りに均等に配列されており、前記内半径が、前記中央上面の前記中心と中間半径未満との間に位置付けられており、前記中間半径は、前記台座の前記中心と前記中央上面の前記外径との間のおおよそ中間に定義されている、複数のウエハ支持体と
を含む、台座と、
前記台座の前記環状表面上に位置決めするように構成されたキャリアリングであって、キャリアリング内径、キャリアリング外径、および前記キャリアリングの上部内側領域の周りに環状に配置された棚面を有し、前記棚面が、前記キャリアリングの上部外側領域の下に凹んでいる、キャリアリングと、
前記台座の前記環状表面の外側に配置された複数のキャリアリング支持体であって、前記キャリアリング支持体が、前記台座の前記中央上面の上方に前記キャリアリングのキャリアリング高度寸法を定義し、前記キャリアリングが前記複数のキャリアリング支持体上に載っているときに、前記キャリアリング高度寸法が、前記支持体高度距離よりも前記台座の前記中央上面よりも高くなるように構成されている、複数のキャリアリング支持体と、
を備える、台座アセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、前記複数のウエハ支持体が、前記複数のウエハ支持体上に配設されているときのウエハに動嵌合を提供する、台座アセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、前記キャリアリングの前記棚面が、前記キャリアリングの前記上部外側領域に移行する段差を有し、前記棚面が、キャリアリングの支持体寸法によって前記複数のウエハ支持体の上方に上昇している、台座アセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、前記内半径が約２．５インチであり、前記中央上面の前記外径が約１１．５インチである、台座アセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、重複部分の表面領域が前記棚面上に画定され、前記重複部分の表面領域が、前記台座の前記中央上面上に配置されているときにウエハ下面に対する接触表面を画定する、台座アセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、複数のスペーサが、前記キャリアリング支持体の下に配置されて前記キャリアリング高度寸法の較正された位置決めを定義する、台座アセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、前記複数のウエハ支持体の前記内半径が、前記中心と１／４半径との間に位置付けられ、前記１／４半径が前記中間半径と前記中心との間に位置付けられている、台座アセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、前記支持体高度距離が、約２ミルと約６ミルとの間にあり、前記キャリアリング高度寸法が、約１ミルと約３ミルとの間にある、台座アセンブリ。
【請求項９】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、前記支持体高度距離が約４ミルであり、前記キャリアリング高度寸法が約１．５ミルであり、前記内半径が、前記台座の前記中央上面の前記中心に対して約２．５インチである、台座アセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載の台座アセンブリであって、前記中央上面の前記外径が約１１．５２である、台座アセンブリ。
【請求項１１】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、前記支持体高度距離が、約２ミルと約６ミルとの間にあり、前記キャリアリング高度寸法が、約１ミルと約３ミルとの間にあり、前記複数のウエハ支持体の前記内半径が、前記中心と１／４半径との間に位置付けられており、前記１／４半径が、前記中間半径と前記中心との間に位置付けられており、前記複数のウエハ支持体が、前記複数のウエハ支持体上に配設されているときのウエハに動嵌合を提供する、台座アセンブリ。
【請求項１２】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、前記支持体高度距離が約４ミルであり、前記キャリアリング高度寸法が約１．５ミルであり、前記内半径が、前記台座の前記中央上面の前記中心に対して約２．５インチであり、前記複数のウエハ支持体の前記内半径が、前記中心と１／４半径との間に位置付けられており、前記１／４半径が、前記中間半径と前記中心との間に位置付けられており、前記複数のウエハ支持体が、前記複数のウエハ支持体上に配設されているときのウエハに動嵌合を提供し、前記ウエハが前記複数のウエハ支持体上に配設されているときに前記キャリアリング高度距離が前記支持体高度距離よりも大きいため、前記キャリアリングの前記棚面が、前記中心から前記縁部にわずかに上に傾斜するように構成されている、台座アセンブリ。
【請求項１３】
請求項１に記載の台座アセンブリであって、前記プラズマ処理システムがリングレス移送システムとして構成され、リングレス移送システムが前記台座の前記環状表面上に配置された前記キャリアリングを維持するように構成され、かつウエハが前記複数のウエハ支持体および前記キャリアリングの前記棚面上を移動させるように構成されており、前記台座が、存在するときに前記ウエハを上げ、かつ下げるためのリフトピンを含み、前記プロセスシステムが、前記プラズマ処理システムの複数の台座アセンブリの各台座アセンブリのウエハを移動させるための移送アームを含む、台座アセンブリ。
【請求項１４】
プラズマ処理システムの台座アセンブリであって、前記プラズマ処理システムが、前記プラズマ処理システム内に配置された１つ以上の台座アセンブリにウエハを移動させるためのリングレス移送構成を有し、
台座であって、
中央上面であって、前記中央上面の中心から前記中央上面の外径まで延びている、中央上面と、
前記中央上面を囲む環状表面であって、前記環状上面が前記中央上面から一段下がって配置されている、環状表面と、
前記中央上面の上方に支持体高度距離で前記中央上面から突出している複数のウエハ支持体であって、前記中央上面の内半径の周りに均等に配列されており、前記内半径が、前記中央上面の前記中心と中間半径未満との間に位置付けられており、前記中間半径が、前記台座の前記中心と前記中央上面の前記外径との間のおおよそ中間に定義されている、複数のウエハ支持体と、
を含む、台座と、
前記台座の前記環状表面上に位置決めするように構成されたキャリアリングであって、キャリアリング内径、キャリアリング外径、および前記キャリアリングの上部内側領域の周りに環状に配置された棚面を有し、前記棚面が、前記キャリアリングの上部外側領域の下に凹んでいる、キャリアリングと、
前記台座の前記環状表面の外側に配置された複数のキャリアリング支持体であって、前記キャリアリング支持体が、前記台座の前記中央上面の上方に前記キャリアリングのキャリアリング高度寸法を定義し、前記キャリアリングが前記複数のキャリアリング支持体上に載っているときに、前記キャリアリング高度寸法が、前記支持体高度距離よりも前記台座の前記中央上面よりも高くなるように構成されている、複数のキャリアリング支持体と、
前記複数のウエハ支持体および前記キャリアリングの前記棚面上にウエハを上げ、かつ下げるための複数のリフトピンと、
を備える、台座アセンブリ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の台座アセンブリであって、前記複数のウエハ支持体が、前記複数のウエハ支持体上に配設されているときのウエハに動嵌合を提供し、前記キャリアリングの前記棚面が、前記キャリアリングの前記上部外側領域に移行する段差を有し、前記棚面が、キャリアリングの支持体寸法によって前記複数のウエハ支持体の上方に上昇している、台座アセンブリ。
【請求項１６】
請求項１４に記載の台座アセンブリであって、前記内半径が約２．５インチであり、前記中央上面の前記外径が約１１．５インチであり、重複部分の表面領域が前記棚面上に画定され、前記重複部分の表面領域が、前記台座の前記中央上面上に配置されているときにウエハ下面に対する接触表面を画定する、台座アセンブリ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の台座アセンブリであって、複数のスペーサが、前記キャリアリング支持体の下に配置されて前記キャリアリング高度寸法の較正された位置決めを定義する、台座アセンブリ。
【請求項１８】
請求項１４に記載の台座アセンブリであって、前記支持体高度距離が、約２ミルと約６ミルとの間にあり、前記キャリアリング高度寸法が、約１ミルと約３ミルとの間にある、台座アセンブリ。
【請求項１９】
請求項１４に記載の台座アセンブリであって、前記支持体高度距離が、約２ミルと約６ミルとの間にあり、前記キャリアリング高度寸法が、約１ミルと約３ミルとの間にあり、前記複数のウエハ支持体の前記内半径が、前記中心と１／４半径との間に位置付けられており、前記１／４半径が、前記中間半径と前記中心との間に位置付けられており、前記複数のウエハ支持体が、前記複数のウエハ支持体上に配設されているときのウエハに動嵌合を提供する、台座アセンブリ。
【請求項２０】
請求項１４に記載の台座アセンブリであって、前記支持体高度距離が約４ミルであり、前記キャリアリング高度寸法が約１．５ミルであり、前記内半径が、前記台座の前記中央上面の前記中心に対して約２．５インチであり、前記複数のウエハ支持体の前記内半径が、前記中心と１／４半径との間に位置付けられており、前記１／４半径が、前記中間半径と前記中心との間に位置付けられており、前記複数のウエハ支持体が、前記複数のウエハ支持体上に配設されているときのウエハに動嵌合を提供し、前記ウエハが前記複数のウエハ支持体上に配設されているときに、前記キャリアリング高度距離が前記支持体高度距離よりも大きいため、前記キャリアリングの前記棚面が、前記中心から前記縁部にわずかに上に傾斜する、台座アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、半導体ウエハ処理装置のツールに関し、より詳細には、チャンバ内で使用されるキャリアリングに関する。チャンバは、ウエハの処理および搬送用である。
【背景技術】
【０００２】
原子層堆積（ＡＬＤ）では、連続的な暴露および活性化工程により、層ごとに膜が堆積される。ＡＬＤを使用して、高アスペクト比の構造体でコンフォーマル膜を生成する。ＡＬＤの欠点の１つは、ウエハの裏面にアクセスする任意の間隙を通して膜を堆積することができるため、ウエハの裏面への膜堆積を回避することが困難であることである。裏面堆積は、統合フローの一部であるリソグラフィ工程中に位置合わせ／集束の問題を引き起こすため、スペーサ適用には望ましくない。
【０００３】
裏面の膜は、暴露工程中に前駆体種を裏面に搬送し、活性化工程中に搬送されたラジカル種による前駆体の反応によって生成される。したがって、ウエハの裏面堆積を制御または低減する必要がある。
【０００４】
この文脈において、本発明の実施形態が現れる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の実施形態は、ＡＬＤ処理中の裏面堆積を低減するためのシステム、機器、および方法を提供する。ＡＬＤプロセスチャンバでは、ウエハは、裏面堆積を低減するためにウエハ支持体に対してある高さに位置決めされている、キャリアリングを取り付けた台座アセンブリ上に支持されている。いくつかの実施形態では、各台座アセンブリは、熱膨張を考慮して、処理中にウエハ重複部分がキャリアリング上に維持されていることを確実にするために較正される。ここで、いくつかの実施形態について説明する。
【０００６】
一実施形態では、プラズマ処理システムの台座アセンブリが提供される。このアセンブリには、中央上面、例えば、メサを備えた台座を含め、中央上面は、中央上面の中心から中央上面の外径まで延びている。環状表面は中央上面を囲んでいる。環状上面は、中央上面から一段下がって配置されている。複数のウエハ支持体は、中央上面の上方に支持体高度距離で中央上面から突出している。複数のウエハ支持体は、中央上面の内半径の周りに均等に配列されている。内半径は、中央上面の中心と、台座の中心と中央上面の外径との間のおおよそ中間にある、中間半径未満との間に位置付けられている。台座の環状表面上に位置決めするように構成されたキャリアリングが提供されている。キャリアリングは、キャリアリング内径、キャリアリング外径、およびキャリアリングの上部内側領域の周りに環状に配置された棚面を有する。棚面は、キャリアリングの上部外側領域の下に凹んでいる。複数のキャリアリング支持体は、台座の環状表面の外側に配置されている。キャリアリング支持体は、キャリアリングが複数のキャリアリング支持体上に載っているときに、台座の中央上面の上方にキャリアリングのキャリアリング高度寸法を定義する。キャリアリング高度寸法は、支持体高度距離よりも台座の中央上面よりも高くなるように構成されている。
【０００７】
一実装形態では、複数のウエハ支持体は、複数のウエハ支持体上に配設されているときのウエハに動嵌合を提供する。
【０００８】
一実装形態では、キャリアリングの棚面には、キャリアリングの上部外側領域に移行する段差を有し、棚面は、キャリアリングの支持体寸法によって複数のウエハ支持体の上方に上昇する。
【０００９】
一実装形態では、内半径は約２．５インチであり、中央上面の外径は約１１．５インチである。
【００１０】
一実装形態では、重複部分の表面領域は棚面上に画定され、重複部分の表面領域は、台座の中央上面上に配置されたときに、ウエハ下面の接触表面を画定する。
【００１１】
一実装形態では、複数のスペーサは、キャリアリング支持体の下に配置されて、キャリアリング高度寸法の較正された位置決めを可能にする。
【００１２】
一実装形態では、複数のウエハ支持体の内半径は、中心と１／４半径との間に位置付けられ、１／４半径は、中間半径と中心との間に位置付けられている。
【００１３】
一実装形態では、支持体高度距離は約２ミル〜約６ミルの間であり、キャリアリング高度寸法は約１ミル〜約３ミルの間である。
【００１４】
一実装形態では、支持体高度距離は約４ミルであり、キャリアリング高度寸法は約１．５ミルであり、内半径は、台座の中央上面の中心に対して約２．５インチである。
【００１５】
一実装形態では、中央上面の外径は約１１．５２インチである。
【００１６】
一実装形態では、プラズマ処理システムは、リングレス移送システムとして構成されている。リングレス移送システムは、台座の環状表面上に配置されたキャリアリングを維持するように構成されており、ウエハは、複数のウエハ支持体およびキャリアリングの棚面上を移動させるように構成されている。台座は、ウエハが存在するときにウエハを上げ、かつ下げるためのリフトピンを含み、プロセスシステムは、プラズマ処理システムの複数の台座アセンブリの各台座アセンブリのウエハを移動させるための移送アームをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、ウエハを処理するために、例えば、その上に膜を形成するために使用される基板処理システムを示す。
【００１８】
【図２】図２は、ウエハを処理するために、例えば、その上に膜を形成するために使用される別の基板処理システムを示す。
【００１９】
【図３Ａ】図３Ａは、一実施形態による、４つの処理ステーションが設けられたマルチステーション処理ツールの上面図を示す。
【００２０】
【図３Ｂ】図３Ｂは、一実施形態による、インバウンドロードロックおよびアウトバウンドロードロックを備えたマルチステーション処理ツールの一実施形態の概略図を示す。
【００２１】
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の一実施形態による、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスなどの堆積プロセスのウエハを受け取るように構成された台座を示す。
【００２２】
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の一実施形態による、台座の一部の斜視切り取り図を示す。
【００２３】
【図４Ａ】図４Ａは、一実施形態による、ウエハ支持体および棚面上のウエハによって行われた接触に関する追加の詳細を備えた、図３Ｄと同様の断面図を示す。
【００２４】
【図４Ｂ】図４Ｂは、一実施形態による、ウエハ支持体３０４ａが台座３００内に配置され、中央上面から延びるその部分を有する方法を示す。
【００２５】
【図４Ｃ】図４Ｃは、一実施形態による、図４Ａの詳細な領域をより具体的に示す。
【００２６】
【図５Ａ】図５Ａは、一実施形態による、ウエハの下縁面とキャリアリングの棚面との間の重複部分を示す、図４Ｃの詳細な領域を示す。
【００２７】
【図５Ｂ】図５Ｂは、一実施形態による、熱処理中に、図５Ａに示される重複部分に影響を与える可能性のある、発生してもよい熱変化の例を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、一実施形態による、熱処理中に、図５Ａに示される重複部分に影響を与える可能性のある、発生してもよい熱変化の例を示す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、一実施形態による、熱処理中に、図５Ａに示される重複部分に影響を与える可能性のある、発生してもよい熱変化の例を示す。
【００２８】
【図６Ａ】図６Ａは、ウエハへの裏面堆積の低減または実質的に除去の例を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ウエハへの裏面堆積の低減または実質的に除去の例を示す。
【００２９】
【図７】図７は、一実施形態による、システムを制御するための制御モジュールを示す。                                                                        [発明を実施するための形態]                                                  本開示の実施形態は、半導体ウエハを処理するために使用されるプロセスチャンバの実施形態を提供する。本実施形態は、プロセス、機器、システム、デバイス、または方法など、多くの手段で実装することができることを理解されたい。いくつかの実施形態を以下に説明する。一実施形態では、台座アセンブリが開示される。この実施形態は、ウエハ／デバイスの裏面への堆積を低減するために協働するいくつかの要素によって定義される。  ウエハは、キャリアリング、およびＭＣＡピンと呼ばれる中心のピンで、限られた領域内の縁部付近、例えば、ウエハ縁部に接触する。ウエハの中心にあるピンは、ウエハの中心を外縁よりも高く持ち上げて、ウエハの曲がり状態を作り出す。これにより、ウエハ縁部が接線または線接触でキャリアリングに接触することを可能にさせる。必要とされる精度および「現場での」セットアップの制限により、現在、ピンおよびキャリアリングはウエハの背面への堆積を十分に遮断していない。ウエハの背面への接触量もまた従来の設計により制限されているため、ウエハの中心をずらして配設することに対する耐性が低くなる。  処理中にウエハ縁部とキャリアリングとの間に間隙が生じたときに、裏面堆積が発生すると考えられている。原子層堆積（ＡＬＤ）動作では、プロセス前駆体を真空下で指定された時間だけウエハ上でパルスさせて、表面に単層を残す自己制限プロセスを通じて前駆体が基板表面と完全に反応することを可能にする。その後、不活性キャリアガス（典型的にはＮ２またはＡｒ）でチャンバをパージして、あらゆる未反応の前駆体または反応副産物を取り除く。次に、副反応物前駆体パルスおよびパージを実行して、材料の所望の膜を形成する。残念ながら、前駆体は、ウエハの裏面など、堆積を意図していない領域内に流れる傾向がある。したがって、本出願の１つの目標は、本明細書で提供される例に従って台座の要素を構成することにより、裏面堆積を制限または回避するための構造を定義することである。  一実施形態では、台座アセンブリは、サファイアＭＣＡ（最小接触面積）ピンを備えたアルミニウム製の台座を含む。台座は、温度に制御された加熱デバイスである。ウエハはこれらのピン上に載せられ、ピンの高さにより、台座とウエハとの間の間隙を最小限に抑えることができる。この間隙は、台座上でのウエハの移動を低減するために、台座およびウエハの熱均一性、およびウエハの上部と底部との間の圧力均等化の両方に対して最適化されている。  別の実施形態では、セラミック製のキャリアリング（フォーカスリングと呼ばれることもある）が台座全周の周りに置かれ、台座に対して特定の高さに調整される。キャリアリングは、台座に対するリングの高さを制御する精密なシムを含む調整可能な構成要素上に載っている。キャリアリングは、その上部から凹んだ棚面３３０ａを有し、その上にウエハが載る。一実施形態では、この表面は、台座上のＭＣＡピンよりも所定量だけ高くなるように調整されている。また、この棚の幅および接触により、ウエハが載っているときにウエハとの特定の最小重複部分が保証される。一実施形態では、重複部分は、ウエハの平坦部分と一貫して接触している。一実施形態では、棚もまたＭＣＡの上方にあるので、ウエハとリングとの間の接触力は、ウエハ全周の周りで一貫している。キャリアリングの直径は、この重複部分を可能にし、特定の温度範囲で台座と機能するように設計されている。  温度変化は、台座およびキャリアリングを含む部品のサイズに影響を与えるため、台座、キャリアリング、および重複部分のサイズ指定は、例えば、４００℃以上の高温でも、ウエハのキャリアリングの棚接触を維持するように設計されていることが理解される。開示された実施形態によれば、サイズ指定された直径はまた、熱膨張差による接触の損失も防止する。接触を維持することにより、ウエハは、サイズの熱膨張中にキャリアリングとの接触の損失で生じる可能性のある圧迫または不具合が少なくなる。したがって、これらの実施形態は、ＡＬＤシステムで使用される台座設計の性能、安定性、および機能を改善する。  図１および図２は、他の可能なチャンバ構成に限定されることなく、２種類のチャンバを示すために以下に提供されている。
【００３０】
図１は、ウエハ１０１を処理するために使用される基板処理システム１００を示す。このシステムには、下部チャンバ部分１０２ｂおよび上部チャンバ部分１０２ａを有するチャンバ１０２を含める。中柱は、台座１４０を支持するように構成されており、一実施形態では、電力供給された電極である。台座１４０は、整合ネットワーク１０６を介して電源１０４に電気的に連結されている。電源は、制御モジュール１１０、例えば、コントローラによって制御される。制御モジュール１１０は、プロセス入力および制御１０８を実行することにより、基板処理システム１００を動作させるように構成されている。プロセス入力および制御１０８には、電力レベル、時間調整パラメータ、プロセスガス、ウエハ１０１の機械的移動などのプロセスレシピを含め、ウエハ１０１上に膜を堆積または形成などをしても差し支えない。いくつかの実施形態では、台座１４０には、台座１４０を画定するアルミニウム構造の本体に組み込まれたヒータを含める。
【００３１】
中柱はまた、リフトピン制御１２２よって制御されているリフトピン１２０を含むようにも示されている。リフトピン１２０を使用して、ウエハ１０１を台座１４０から上げて、エンドエフェクタがウエハを取り上げ、エンドエフェクタによって配設された後にウエハ１０１を下げることができる。基板処理システム１００には、プロセスガス１１４、例えば、施設からのガス化学供給源に接続されたガス供給マニホールド１１２をさらに含める。実施される処理に応じて、制御モジュール１１０は、ガス供給マニホールド１１２を介したプロセスガス１１４の送達を制御する。次いで、選択されたガスはシャワーヘッド１５０に流入し、ウエハ１０１に面するシャワーヘッド１５０面と台座１４０上に載っているウエハ１０１との間に画定された空間容積に分配される。
【００３２】
さらに、ガスは予混合されていてもされていなくてもよい。プロセスの堆積およびプラズマ処理段階中に的確なガスが確実に送達されるように、適切な弁および質量流量制御機構を用いてもよい。プロセスガスは、出口からチャンバを出る。真空ポンプ（例えば、一段または二段の機械的乾式ポンプおよび/またはターボ分子ポンプ）は、プロセスガスを引き出し、絞り弁または振り子弁などの閉ループ制御流量制限デバイスによって反応器内を好適に低圧に維持する。
【００３３】
また、台座１４０の外側領域を取り囲むキャリアリング２００も示されている。キャリアリング２００は、台座１４０の中央にあるウエハ支持領域から一段下がったキャリアリング支持領域上に位置するように構成されている。キャリアリングには、そのディスク構造の外縁側、例えば、外半径、およびそのディスク構造のウエハ縁側、例えば、ウエハ１０１が位置する場所に最も近い内半径を含める。図２は、ウエハ上で原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス（例えば、ＡＬＤ酸化物プロセス）を実施するようにも構成された基板処理システムを示す。図１を参照して説明したものと同様の構成部分が示されている。しかしながら、ＲＦ電力はシャワーヘッド１５０に供給される。
【００３４】
図３Ａは、４つの処理ステーションが設けられているマルチステーション処理ツールの上面図を示す。この上面図は、下部チャンバ部分１０２ｂのものであり（例えば、例示のために上部チャンバ部分１０２ａが取り除かれている）、４つのステーションは移送アーム２２６によってアクセスされる。移送アーム２２６は、回転機構２２０を使用して回転するように構成されており、台座１４０からウエハを一緒に上げ、かつ持ち上げる。この構成は、リングレスウエハ移送システムまたは一般にリングレス移送構成と呼ばれる。
【００３５】
図３Ｂは、インバウンドロードロック２８２およびアウトバウンドロードロック２８４を備えたマルチステーション処理ツール２８０の一実施形態の概略図を示す。ロボット２８６は、大気圧で、ポッド２８７を通じて装填されたカセットから大気口２８８を介してインバウンドロードロック２８２に基板を移動させるように構成されている。インバウンドロードロック２８２は、真空源（図示せず）に連結されており、その結果、大気口２８８が閉じているときに、インバウンドロードロック２８２を排気してもよい。インバウンドロードロック２８２にはまた、処理チャンバ１０２ｂと連動しているチャンバ搬送口２８９も含める。したがって、チャンバ搬送部２８９が開いているときに、別のロボット（図示せず）は、基板をインバウンドロードロック２８２から処理のために第１のプロセスステーションの台座１４０に移動させてもよい。
【００３６】
図示された処理チャンバ１０２ｂは、図３Ｂに示された実施形態で１〜４までの番号が付けられた（順序は単なる例である）４つのプロセスステーションを含む。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１０２ｂは、真空破壊および／または空気暴露を経験することなくプロセスステーション間で移送アーム２２６を使用して基板を移送してもよいように低圧環境を維持するように構成されてよい。図３Ｂに示されている各プロセスステーションは、台座を含む。
【００３７】
図３Ｃは、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス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た台座３００を示す。ウエハには、台座の中心軸３２０から、中央上面３０２の縁部を画定する上面直径３２２まで延びている円形領域によって画定されている中央上面３０２を含める。中央上面３０２には、中央上面３０２上に画定され、中央上面の上方に支持レベルでウエハを支持するように構成された複数のウエハ支持体３０４ａ、３０４ｂ、および３０４ｃ（ＭＣＡ）を含める。各ウエハ支持体は、最小接触面積（ＭＣＡ）を画定し、ウエハ支持体３０４は、サファイアから画定される。ＭＣＡは、高精度または公差が必要なとき、および/または欠陥リスクを低減するために最小限の物理的な接触が望ましいときに、表面間の精密な嵌合を改善するために使用される。一実施形態では、ウエハ支持体３０４の数は、動嵌合を提供するように選択される。１つの構成では、少なくとも３つのウエハ支持体が必要とされる。いくつかの実施形態では、動嵌合をさらに達成するために、より多くの支持体を使用することができる。一実施形態では、ウエハ支持レベルは、ウエハ支持体上に着座したときのウエハの底面の垂直位置によって画定される。
【００３８】
一実施形態では、ウエハ支持体３０４のウエハ支持レベルは、台座の中央上面３０２からおおよそ２〜６ミル（すなわち、０．００２〜０．００６インチ）上方にある。示された実施形態では、中央上面３０２の中央円形領域の周りに対称的に分布された３つのウエハ支持体がある。一実施形態では、ウエハ支持体３０４ａ〜３０４ｃは、台座３００の中央上面３０２の中心の周りに約５インチの直径に対して、または中心の周りに約２．５インチの半径に対して配置されている。
【００３９】
他の実装形態では、堆積プロセス動作中にウエハを支持するための他の好適な構成で中央上面３０２に対して分布されても差し支えない、任意の数のウエハ支持体が中央上面３０２上にあってもよい。リフトピンを収容するように構成されている凹部３０６ａ、３０６ｂ、および３０６ｃがさらに示されている。上述のように、リフトピンは、エンドエフェクタまたは各移送アーム２２６による係合を可能にするために、ウエハ支持体からウエハを上げるために利用することができる。
【００４０】
台座３００には、台座の（中央上面３０２の外縁にある）上面直径３２２から環状表面の外径３２４まで延びている環状表面３１０をさらに含める。環状表面３１０は、中央上面３０２を囲む環状領域を画定するが、中央上面から一段下がっている。すなわち、環状表面３１０の垂直位置は、中央上面３０２の垂直位置よりも低い。複数のキャリアリング支持体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃ（馬蹄とも呼ばれる）は、環状表面３１０の縁部（外径）に／に沿って、実質的に位置決めされており、環状表面の周りに対称的に分布されている。キャリアリング支持体は、それら自体のいくつかの実施形態では、キャリアリングを支持するためのＭＣＡを画定することができる。
【００４１】
いくつかの実装形態では、キャリアリング支持体３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃは、環状表面の外径３２４を超えて延びているが、他の実装形態では延びていない。いくつかの実装形態では、キャリアリング支持体の上面は、環状表面３１０の高さよりもわずかに高い高さを有しており、その結果、キャリアリング３３０がキャリアリング支持体３１２上に載っているとき、次いで、キャリアリング３３０は、環状表面の上方に所定の距離で支持される。以下でさらに説明するように、一実施形態では、キャリアリングの棚をウエハ支持体３０４よりも高い高さに配設する。各キャリアリング支持体３１２には、キャリアリング支持体３１２ａの凹部３１３などの凹部を含めてもよく、キャリアリングがキャリアリング支持体によって支持されているときに、キャリアリングの下側から突出する延長部が着座する。キャリアリング延長部をキャリアリング支持体の凹部に嵌合すると、キャリアリングの確実な位置決めを提供し、キャリアリング支持体上に着座したときにキャリアリングが移動するのを防止する。
【００４２】
示された実施形態では、環状表面の外縁領域に沿って対称的に位置決めされた３つのキャリアリング支持体がある。しかしながら、他の実装形態では、キャリアリングを安定した静止構成で支持するために、台座３００の環状表面３１０に沿った任意の場所に分布された３つ以上のキャリアリング支持体があってもよい。ウエハがウエハ支持体３０４によって支持され、キャリアリング３３０がキャリアリング支持体３１２によって支持されているとき、次に、ウエハの縁部領域はキャリアリング３３０の内側部分上に配置されることが理解されよう。
【００４３】
図３Ｄは、本発明の一実施形態による、台座３００の一部および台座アセンブリの一部を画定する他の構成要素の斜視断面図を示す。一実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂに示されるようなプロセスチャンバには、４つの台座アセンブリを含める。台座アセンブリには、台座３００、キャリアリング支持体３１２、およびウエハ支持体３０４、任意で使用される場合にはスペーサ３１６を含める。一実施形態では、キャリアリング３３０は、台座アセンブリの一部である。
【００４４】
断面図は、キャリアリング支持体のうちの１つ、例えば、キャリアリング支持体３１２ａと交差する縦断面図である。キャリアリング支持体３１２ａの上に載っているキャリアリング３３０が示されている。この構成では、キャリアリング延長部３３１は、キャリアリング支持体３１２ａの凹部３１３内に着座している。また、（ウエハ支持体３０４によって支持されている）台座の中央上面３０２の上に載っているウエハ３４０が示されている。キャリアリング支持体３１２ａは、キャリアリングが支持されている環状表面３１０の上方の距離を調整することができるように、高さが調整可能である。いくつかの実装形態では、キャリアリング支持体３１２ａには、キャリアリング支持体３１２の高さを調整するためのスペーサ（例えば、シム）３１６を含める。すなわち、スペーサ３１６は、キャリアリングがキャリアリング支持体上に載っているときに、キャリアリング３３０と環状表面３１０との間に制御された距離を提供するように選択される。環状表面３１０とキャリアリング３３０との間に所望の距離を提供するために、キャリアリング支持体３１２ａの下に選択され、かつ位置決めされた０、１つ、または２つ以上のスペーサ３１６があってもよいことが理解されよう。
【００４５】
さらに、キャリアリング支持体３１２ａおよびスペーサ（複数可）３１６は、ハードウェア３１４を固着することにより台座に固定される。いくつかの実装形態では、ハードウェア３１４は、ネジ、ボルト、釘、ピン、またはキャリアリング支持体およびスペーサ（複数可）を台座に固定するのに好適な任意の他の種類のハードウェアとすることができる。他の実装形態では、好適な接着剤など、キャリアリング支持体およびスペーサを台座に固定するための他の技術／材料を利用することができる。
【００４６】
図４Ａは、一実施形態による、ウエハ支持体３０４ａ、および棚面３３０ａ上のウエハ３４０によって行われた接触に関するさらなる詳細を備えた、図３Ｄと同様の断面図を示す。図示のように、ウエハ支持体３０４ａは、ウエハ３４０が中央上面３０２に直接接触しないように維持する量だけ中央上面３０２の上方に延びるような様式で配置されている。上記のように、一実施形態には、中心３２０から測定して半径Ｒ１で等間隔に配列された少なくとも３つのウエハ支持体３０４ａ〜３０４ｃを提供することを含める。半径Ｒ１は内半径である。一実施形態では、半径Ｒ１は約２．５インチである。別の実施形態では、半径Ｒ１は３インチ未満で少なくとも１．５インチである。さらに示されるのは、中心３２０に対する中間半径を表す半径Ｒ２である。中間半径は、中心３２０と中央上面の外径３０７との間のおおよそ中間にある。一実施形態では、中央上面が約１１．５２インチの直径を有する場合、中間半径Ｒ２は約５．７６インチである。一実施形態では、ウエハ支持体３０４ａは、中間半径Ｒ２よりも小さい半径Ｒ１に配置されている。
【００４７】
図４Ａにさらに示されているのは、中間半径Ｒ２と中心３２０との間のほぼ中間にある１／４半径Ｒ３である。一実施形態では、中央上面の直径が１１．５２インチであるときの１／４半径Ｒ３は、約２．８８インチである。上述のように、内半径Ｒ１は約２．５インチである。いくつかの実施形態では、内半径Ｒ１は、約２．５インチ、プラス／マイナス０．５インチとすることができる。したがって、内半径Ｒ１は、１／４半径Ｒ３の内側、または１／４半径Ｒ３を過ぎたところ、あるいは１／４半径Ｒ３のいずれかに位置付けることができる。いずれの場合でも、内半径Ｒ１は一般に中間半径Ｒ２よりも小さくする必要があり、その結果、ウエハの十分な曲がりがウエハ支持体３０４および棚面３３０ａ上に提供される。
【００４８】
１つの構成では、これらの寸法は、３００ｍｍのウエハに使用される台座３００に関連している。もちろん、これらの寸法は、処理されるウエハのサイズに応じて変化する。最適には、ウエハ支持体３０４ａは、ウエハ３４２の残余が棚面３３０ａまで延びることを可能にする半径Ｒ１に維持され、棚面３３０ａは、ウエハ支持体３０４ａの高さよりも高い高さに配置される。このようにして、ウエハ支持体３０４ａと棚面３３０ａとの間のウエハは、外半径に向かってわずかに上向きに曲がる。このわずかな構成および高さの差は、ウエハ縁部が棚面３３０ａ上に実質的にシードされたままであり、したがってプロセスガスおよび前駆体がキャリアリング３３０の間に浸透し、ウエハの下に膜を堆積させることを防止することを確実にするために意味のある有益な効果を提供する。さらに、棚面３３０ａをウエハ支持体３０４ａよりも高く設定することにより、例えば、台座およびキャリアリングの一部が熱膨張および収縮により物理的なサイズが変化する傾向があるときに、処理中の温度変動にも効率的に対処することが分かった。
【００４９】
図４Ａは、キャリアリング３３０がキャリアリング支持体３１２ａおよびスペーサ３１６上にどのように着座するかをさらに示す。スペーサ３１６を使用して、棚面３３０ａとウエハ支持体３０４ａとの間の高さの差を達成するためにキャリアリング３３０の特定の高さを設定する。この例では、高さの差は、台座３００の中央上面３０２に関連している。キャリアリング延長部３３１は、図３Ｃにも示されているキャリアリング支持体３１２ａの馬蹄形空間内に位置するように示されている。キャリアリング３３０には、台座３００の内径３０７に隣接して配設されている内径３３０ｃを含める。段差３３０ｂはキャリアリング３３０の上面上に画定され、キャリアリング３３０の外側上面は、キャリアリング３３０の内径領域内に配置された棚面３３０ａに移行する。一実施形態では、キャリアリング３３０上の棚面３３０ａは、縁部３３０ｃと段差３３０ｂとの間の半径方向の長さ寸法が約０．００７〜約０．１インチである。ここで、図４Ｂおよび４Ｃを参照して、詳細領域４０２および４０４について説明する。
【００５０】
図４Ｂは、ウエハ支持体３０４ａが台座３００内に配置され、その一部が中央上面３０２から延びている様子を示す。それが中央上面３０２から延びる量は、支持体高度距離Ｄ１であることが示されている。一実施形態における支持体高度距離Ｄ１は、２ミル（０．００２インチ）〜６ミル（０．００６インチ）に設定され、特定の一実施形態では、約４ミル（０．００４インチ）に設定される。上記のように、ウエハ支持体３０４は、一実施形態では、サファイア材料から定義されている。キャリアリング３３０は、環状表面３１０上に配置され、中央上面の外径３０７に隣接して示されている。
【００５１】
キャリアリング３３０の位置決めは、上記のように、キャリアリング３３０の異なる弱点を選択することにより、またはスペーサ３１６を異なる厚さに調整することにより行うことができる。他の実施形態では、キャリアリング支持体３１２に対する異なる高さを選択することにより、高度を調整することもできる。この例では、キャリアリング３３０は、中央上面３０２に対して、約１ミル（０．００１インチ）〜約３ミル（０．００３インチ）の間のキャリアリング高度寸法Ｄ２を有する。一実施形態では、キャリアリング高度寸法Ｄ２は約１．５ミル（０．００１５インチ）である。
【００５２】
一般的に、キャリアリング高度寸法Ｄ２は、支持体高度寸法Ｄ１に対して相対的である。例えば、Ｄ１が高い場合、Ｄ２も同様に高くなる。同様に、Ｄ１が低い場合、Ｄ２も同様に低くなる。別の例として、棚面３３０ａは、ウエハ支持体３０４に対して約０．００１〜約０．００１５インチである。一実施形態では、例えば、図４Ａを参照して、寸法Ｄ２は寸法Ｄ１よりも高く、ウエハ支持体３０４の配設は、中心３２０により近いが中間半径Ｒ２より大きくない半径で落ち着くことが好ましい。これらの例示的な寸法は、台座３００、および３００ｍｍのウエハの処理に関する、関連する構造構成要素に関することに再び留意されたい。例えば４００ｍｍのより大きなウエハ、または例えば２００ｍｍのより小さなウエハが処理される場合、適切なスケーリングを実施する必要がある。
【００５３】
図４Ｂは、Ｄ１とＤ２との間の高度差を表すキャリア支持寸法Ｄ３をさらに示す。そのため、Ｄ２はＤ１+Ｄ３の合計であり、Ｄ１およびＤ２の基準は中央上面３０２であり、Ｄ３の基準はＤ１の高度である。
【００５４】
図４Ｃは、図４Ａの詳細領域４０４をより具体的に示す。この図は、キャリアリング３３０の棚面３３０ａ上のウエハ３４０の所望の配設に関する詳細を提供するために示されている。この例では、キャリアリング３３０には、棚面３３０ａ、キャリアリング外側上面３３０ｄ、キャリアリング下面３３０ｅ、内径面３３０ｃ、および段差３３０ｂを含めるように示されている。段差３３０ｂは、棚面３３０ａとキャリアリング外側上面３３０ｄとの間を移行するために提供される。段差３３０ｂは、角度を有することができるか、または垂直にすることができる。一実施形態では、段差３３０ｂは、棚面３３０ａとキャリアリング外側上面３３０ｄとの間に緩やかな傾斜移行部を有する。棚面３３０ａは、キャリアリング３３０の上部内側領域である。キャリアリング３３０の上部外側領域３３０ｇも示されており、同様にキャリアリング３３０の外径３３０ｆも示されている。
【００５５】
１つの構成では、ウエハ３４０は、ウエハ３４０の外縁領域が、処理中に棚面３３０ａ上に着座したままであることを確実にする様式で、棚面３３０ａと接触するように示されている。上記のように、処理には異なる温度設定を必然的に伴う。温度設定の例には、５０℃、４００℃、およびこれらの温度間よりも低いまたは高い他の温度を含めてもよい。しかしながら、処理チャンバ内の温度が上昇するにつれて、膜を堆積するための処理レシピと一致して、これらの高温により熱膨張および熱収縮に起因して台座の構造構成要素のサイズが必然的に変化する。
【００５６】
温度の上昇中、例えば４００℃に達すると、キャリアリング３３０が膨張することが観察されている。キャリアリング３３０が膨張すると、内径３３０Ｃも外側に膨張し、ウエハ３４０がもはや棚面３３０ａ上に適切に着座しない状況を残す。これが起きたとき、ウエハ３４０は台座の中央上面３０２に接触して落下する可能性がある。また、ウエハ３４０が最初にキャリアリング３３０の一部分の上に着座する可能性はあるが、不安定なままである可能性がある。他の状況では、ウエハ縁部とキャリアリング３３０との間の間隙が露出する可能性があり、それによりプロセスガス、前駆体、および他の化学物質がウエハ３４０の下にそれらの手段を浸透させ、したがってその上に膜を堆積させる可能性がある。これらの状況のいずれも、台座３００を含めるチャンバ内での膜堆積動作の処理には有益ではない。したがって、ウエハ支持体３０４ａとキャリアリングの棚面３３０ａとの間の最適な分離を維持することに加えて、縁部の表面下のウエハ３０４と棚面３３０ａとの間に、画定された重複部分が維持されることが好ましい。
【００５７】
図５Ａは、一実施形態による、ウエハ３４０の下縁面とキャリアリング３３０の棚面３３０ａとの間の重複部分４４０を示す、図４Ｃの詳細領域４０６を示す。図示のように、キャリアリング３３０に関連付けられた内側重複部分点４２０ａおよび外側重複部分点４２０ｂである。ウエハ３４０の重複部分４４０は、非湾曲領域でウエハ３４０の下側の点から延び、棚面３３０ａの平坦部分の縁部を画定する内側重複部分点４２０ａまで延びる、ウエハ３４０の下の領域にある。一実施形態では、キャリアリング３３０は重複部分表面４４０ａを有する。
【００５８】
図示のように、台座３００の中央上面の外径３０７は外径ＯＤまで延び、一方キャリアリング３３０は中央上面ＯＤ３０７で台座のＯＤに隣接する内径ＩＤまで延びている。
【００５９】
ウエハ支持体３０４の高さ、棚面３３０ａの高さ、ウエハ支持体３０４の半径Ｒ１、および詳細４０６に示される重複部分４４０の公称値を設定することにより、ウエハ３４０の処理が、処理中の台座３００および関連するキャリアリング３３０の構成要素における温度変化に耐えることを確実にする。上記のように、熱処理は４００℃以上の温度に達する可能性がある。温度が４００℃に達したとき、キャリアリング３３０は台座３００の中央上面の外径３０７に対して膨張する。したがって、重複部分４４０は、基板３４０の底面が、ウエハの周囲全体にわたって棚面３３０ａ上に着座したままであり、したがって、ウエハの下側への膜堆積を引き起こし得るプロセスガス、前駆体、およびガス中の他の化学物質の浸透を防止することを確実にするようにさらに選択される。
【００６０】
図５Ｂ〜図５Ｄは、熱処理中に、図５Ａに示される重複部分４４０に影響を与える可能性のある、発生してもよい熱変化の例を示す。簡略化のために、点４２０ａと４２０ｂとの間の重複部分が示されており、これは、棚面３３０ａ上に接触または配置されているウエハの下の表面である。温度が上昇するにつれて、キャリアリング３３０が膨張し、重複部分の面積が減少すると考えられている。説明のために、図５Ｃは処理が５０℃で行われている状況を図示し、図５Ｄは処理が４００℃で行われている状況を示していてもよい。温度が上昇するにつれて、重複部分４４０は減少して重複部分４４０’になり、次に重複部分４４０”になる。
【００６１】
図５Ｄは、重複部分４４０”が大幅に減少したことを示しているが、キャリアリングのサイズ指定および台座３００の中央上面３０２に対する位置決めの較正は、最小量の重複部分４４０”が残り、その結果、プロセスガスが間隙に入り、ウエハの裏面に堆積する手段を見出すことから保護するのに十分な封止部が提供されることを確実にする。ウエハ３４０によって覆われた棚面３３０ａは、キャリアリング３３０の重複部分の表面領域を表す。したがって、キャリアリング３３０の重複部分の表面領域は、処理サイクル中に熱的に増減する。本明細書に開示される実施形態によれば、これらの寸法の較正サイズ指定は、チャンバ内での動作に対して予想される様々な温度サイクルプロセス中に、基板に対して機能する支持面を提供するように設計されている。
【００６２】
以下の表では、図５Ａ〜図５Ｄを参照すると、内径ＩＤは内側重複部分点４２０ａまで測定され、外径ＯＤは内側重複点４２０ｂまで測定されている。
【００６３】
以下の表Ａは、処理システムの重複部分４４０のサイズ指定の構成を示す。温度が５０℃の場合、テストで約０．０５４インチの公称重複部分が観察される。処理中、公差を考慮するために、重複部分４４０は約０．００７５インチに減少してもよい。５０℃の高温中に生じるこの最小重複部分４４０は、プロセスガスがウエハの下を流れるのを依然として防止しながら、棚面３３０ａ上に着座したウエハ３４０を維持するのに十分であると判断された。
【表１】
2020521330.tif 000003
【００６４】
表Ｂはまた、５０℃の処理のための構成の別の実施形態および関連する寸法を示す。この例では、公称重複部分４４０は０．０６４であると決定された。５０℃のプロセス温度における最小重複部分４４０は、約０．０２５インチの重複部分をもたらす。これにより、表Ａの例と比較して、５０℃の処理温度中にわずかに大きな重複部分が提供される。
【表２】
2020521330.tif 000004
【００６５】
表ＣおよびＤの構成は、一例として、約４００℃の処理温度に関する。表Ｃは、公称重複部分が０．０１６インチである構成を示す。これにより、最小重複部分４４０に負の数が生じ、ウエハとキャリアリング３３０との間に生じる間隙を介して、十分な量のプロセスガスがウエハの下に浸透するのを適切に遮断することができない可能性がある。
【表３】
2020521330.tif 000005
【００６６】
以下の表Ｄは、公称重複部分を約０．０６４インチに増加させるために重複部分４４０のサイズ指定の構成を示す。処理中、温度は約４００℃まで上昇し、これにより重複部分４４０が約０．０１７インチまで減少する。４００℃の高温中に生じるこの最小重複部分４４０は、プロセスガスがウエハの下に流れるのを依然として防止しながら、棚面３３０ａ上に着座したウエハ３４０を維持するのに十分であると判断された。さらに、表Ｄの実施形態では、中央上面の外径３０７は約１１．５２インチに縮小され、一方キャリアリング３３０の内径も表面３３０ｃで約１１．７１インチまで、約１１．６３”インチまで減少させる。
【表４】
2020521330.tif 000006
【００６７】
台座３００および関連する構成要素の例示的な図では、ここで例示的な材料について説明する。台座３００は、好ましくはアルミニウムから作られる。キャリアリング３３０は、好ましくは、酸化アルミニウムなどのセラミックから作られる。キャリアリング支持体３１２は、好ましくは、酸化アルミニウムなどのセラミックから作られる。ウエハ支持体３０４はサファイアから作られ、支持体高度寸法Ｄ１を定義するように、台座３００の中央上面３０２の中に作られた凹部内に収まるようにサイズ指定されている。台座が処理チャンバ内に配設される各ステーションについて、台座内のウエハ支持体３０４に対するキャリアリング３３０の配設に関連付けられた寸法は、処理のために個別に較正および設定されることが想定される。
【００６８】
そのため、各ステーションを所望の相対寸法に較正することにより、処理されたウエハ上の裏面堆積も防止しながら、ウエハ３４０の堆積性能の一貫性を維持することが可能である。これにより、プロセス動作の再現性を提供し、処理の歩留まりも向上する。図４Ｂを参照して説明したように、各ステーションは適切な寸法決めおよび調整を行い、所望の高度Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３を満たすので、各ステーションを個別に較正することにより、構成要素の製造部品の固有のばらつきが低減する。さらに、処理チャンバ／反応器内の特定のレシピに対して実施される所望のプロセス温度範囲が付与されると、所望の重複部分４４０を各処理ステーションに合わせて調整することができる。
【００６９】
上記のように、以前のハードウェア設定は、ウエハとキャリアリングとの間に間隙が発生するのを防止するために、キャリアリング３３０とウエハ接触するように最適化されていなかった。ウエハ接触を改善し、キャリアリングをＭＣＡピンよりわずかに上方に持ち上げると、堆積の低減およびその性能の再現性で性能が改善される。したがって、ＭＣＡピンの上方に設定されたキャリアリングと要素の組み合わせにより、ツール性能の大幅な改善を提供する。これらの利点を提供する別の特徴は、より広いキャリアリング３３０（例えば、より小さなＩＤ３３０ｃを有する）を可能にするための台座３００のメサ３０２のＯＤ３０７の減少である。
【００７０】
したがって、より広いキャリアリング３３０は、ウエハおよびウエハノッチ領域の裏面重複部分を増加させる。一実施形態では、キャリアリング３３０は、名目上（すなわち、半径方向の長さで）約１．６７インチの環状の全幅を有する。重複部分は、名目上約０．０６インチであり、棚幅は名目上約０．１２インチである。これらは公称寸法の例であり、実装形態に応じて変動してもよいことを理解する必要がある。
【００７１】
一実施形態では、処理からウエハが出る前に、遅い圧力ランプを介して、およびポンプからベースへのポケット内でのウエハの移動の減少も利用される。上記のように、構成要素の高さも較正される。キャリアリング３３０はステーション（台座３００）に固定されたままであり、ウエハは移送アーム２２６によって送達および取り除かれるため、システムはリングレスウエハ移送割出システムと見なされる。
【００７２】
図６Ａおよび図６Ｂは、ウエハへの裏面堆積の低減または実質的な除去例を示す。図示のように、ウエハ縁部とキャリアリング３３０との間に間隙が存在するとき、またはキャリアリング３３０がウエハ支持体３０４と同じレベル以下であるとき、裏面堆積が発生することが実験的に示された。テストは、ウエハが単一ステーションにとどまるウエハ処理動作、およびウエハがステーションからステーションに移動されるウエハ処理動作でも実施された。どちらの場合でも、図６Ａに示されるように、裏面堆積が検出された。この適用で説明された構成を実装している図６Ｂでは、裏面堆積は実質的に除去された。これらの値は実施されたテストに応じて変化する可能性があるので、寸法はユニットへの特定の呼び出しなしで示されている。しかしながら、このデータが正規化されたとき、本開示で列挙された様々な教示に従って構成が行われたときに裏面堆積が実質的に除去されたことを示す。
【００７３】
図７は、上述のシステムを制御するための制御モジュール７００を示す。一実施形態では、図１の制御モジュール１１０には、例示的な構成要素のうちのいくつかを含めてもよい。例えば、制御モジュール７００には、プロセッサ、メモリ、および１つ以上のインターフェースを含めてもよい。制御モジュール７００は、検知された値に部分的に基づいてシステム内のデバイスを制御するために用いられてもよい。ほんの一例として、制御モジュール７００は、検知された値および他の制御パラメータに基づいて、弁７０２、フィルタヒータ７０４、ポンプ７０６、および他のデバイス７０８のうちの１つ以上を制御してもよい。制御モジュール７００は、単なる一例として、圧力計７１０、流量計７１２、温度センサ７１４、および／または他のセンサ７１６から検知された値を受け取る。制御モジュール７００はまた、前駆体送達および膜の堆積中のプロセス状態を制御するために用いられてもよい。制御モジュール７００には、典型的には、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含める。
【００７４】
制御モジュール７００は、前駆体送達システムおよび堆積機器の活動を制御してもよい。制御モジュール７００は、プロセス時間調整、送達システム温度、フィルタ全体の圧力差、弁位置、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、ウエハ温度、ＲＦ電力レベル、ウエハチャックまたは台座位置、および特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令セットを含むコンピュータプログラムを実行する。制御モジュール７００はまた、圧力差を監視し、１つ以上の経路から１つ以上の他の経路に蒸気前駆体送達を自動的に切り替えてもよい。いくつかの実施形態では、制御モジュール７００に関連付けられたメモリデバイスに記憶された他のコンピュータプログラムを用いてもよい。
【００７５】
典型的には、制御モジュール７００に関連付けられたユーザインターフェースがある。ユーザインターフェースには、表示装置７１８（例えば、表示画面および／または機器および／またはプロセス状態のグラフィカルソフトウェア表示装置）、ならびにポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクなどのユーザ入力デバイス７２０を含めてもよい。
【００７６】
プロセスシーケンスにおける前駆体の送達、堆積、および他のプロセスを制御するためのコンピュータプログラムは、従来のあらゆるコンピュータ可読プログラミング言語、例えば、アセンブリ言語、Ｃ言語、Ｃ＋＋言語、パスカル言語、フォートラン言語などで書き込むことができる。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトは、プログラムで識別されたタスクを実施するためにプロセッサによって実行される。
【００７７】
制御モジュールパラメータは、例えば、フィルタの圧力差、プロセスガスの組成および流量、温度、圧力、ＲＦ電力レベルおよび低周波ＲＦ周波数などのプラズマ状態、冷却ガス圧力、およびチャンバ壁の温度などのプロセス状態に関する。
【００７８】
システムソフトウェアは、多種多様な手段で設計または構成されてもよい。例えば、本発明の堆積プロセスを遂行するのに必要なチャンバ構成要素の動作を制御するために、様々なチャンバ構成要素のサブルーチンまたは制御オブジェクトを書き込んでもよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムの区分の例には、基板位置決めコード、プロセスガス制御コード、圧力制御コード、ヒータ制御コード、およびプラズマ制御コードを含める。
【００７９】
基板位置決めプログラムには、基板を台座またはチャックの上に装填し、基板と、ガス入口および／またはターゲットなどのチャンバの他の部分との間の間隔を制御するために使用されるチャンバ構成要素を制御するためのプログラムコードを含めてもよい。プロセスガス制御プログラムには、ガス組成および流量を制御し、任意で、チャンバ内の圧力を安定させるために堆積前にチャンバの中にガスを流入させるためのコードを含めてもよい。フィルタ監視プログラムには、測定された差分（複数可）を所定の値（複数可）と比較するコードおよび/または経路を切り替えるためのコードを含める。圧力制御プログラムには、例えば、チャンバの排気システム内の絞り弁を調節することにより、チャンバ内の圧力を制御するためのコードを含めてもよい。ヒータ制御プログラムには、前駆体送達システム、基板および／またはシステムの他の部分の構成要素を加熱するための加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含めてもよい。あるいは、ヒータ制御プログラムは、ヘリウムなどの熱伝達ガスのウエハチャックへの送達を制御してもよい。
【００８０】
堆積中に監視しても差し支えないセンサの例には、質量流量制御モジュール、圧力計７１０などの圧力センサ、および送達システム、台座またはチャックに配置された熱電対（温度センサ７１４など）を含めるが、これらに限定されない。適切にプログラムされたフィードバックおよび制御アルゴリズムをこれらのセンサからのデータとともに使用して、所望のプロセス状態を維持してもよい。以上は、単一またはマルチチャンバ半導体処理ツールにおける本発明の実施形態の実装を説明している。
【００８１】
本実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提供されてきた。本発明を総括または限定することは意図されていない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般にその特定の実施形態に限定されないが、適用可能な場合は交換可能であり、具体的に示されないまたは説明されなくても選択された実施形態で使用することができる。同じことが多くの点で異なる場合もある。そのような変形は、本発明からの逸脱とみなされるべきではなく、そのようなすべての変更は、本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
【００８２】
前述の実施形態は、理解を明確にする目的のためにある程度詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲内で特定の変化および変更が実施され得ることは明らかであろう。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示として見なされるべきであり、本実施形態は、本明細書に付与される詳細に限定されるべきではなく、特許請求の範囲および均等物内で変更されても差し支えない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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