(57)【要約】  プラズマ処理システムを提供する。システムは、チャンバ、コントローラ、およびチャンバ内に配置されたシャワーヘッドを含む。第１のガス多岐管は、コントローラからの制御信号に応答して、第１のガス源から第１のガスを提供するためにシャワーヘッドに接続される。シャワー台座は、チャンバ内に配置され、シャワーヘッドに対向する方向に向けられる。第２のガス多岐管は、コントローラからの制御信号に応答して、第２のガス源から第２のガスを提供するためにシャワー台座に接続される。シャワー台座から間隔を置いて離して配置した関係で、基板を保持するための基板支持物が提供される。シャワーヘッドに電力を供給して、プラズマを発生させるための無線周波数（ＲＦ）電源が提供される。プラズマは、基板がチャンバ内に存在するときに基板の裏側にフィルムを堆積させるために使用される。基板は、裏側堆積中にシャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板支持物により保持される。シャワーヘッドは、裏側堆積中にパージガスを提供する。【選択図】図１Ａ
2020532858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システムであって、
チャンバと、
コントローラと、
前記チャンバ内に配置されたシャワーヘッドと、
前記コントローラからの制御信号に応答して、第１のガス源から第１のガスを提供するために前記シャワーヘッドに接続された第１のガス多岐管と、
前記チャンバ内に配置され、前記シャワーヘッドに対向する方向に向けられるシャワー台座と、
前記コントローラからの制御信号に応答して、第２のガス源から第２のガスを提供するために前記シャワー台座に接続された第２のガス多岐管と、
前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するための基板支持物と、
前記シャワーヘッドに電力を提供して、前記基板が前記チャンバ内に存在するときに前記シャワー台座から前記間隔を置いて離して配置した関係で前記基板支持物により保持される前記基板の裏側にフィルムを堆積させるためのプラズマを発生させるための無線周波数（ＲＦ）電源と
を備えるプラズマ処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記第２のガス源が提供する前記第２のガスを出力するための垂直開口部からなる穴パターンを含み、前記穴パターンは、前記シャワー台座の中心から前記シャワー台座の外半径まで伸展する複数の円形同心リングを画定し、前記シャワー台座の少なくとも外部リングは、前記シャワー台座の前記中心から離れた方向に垂直から離れた角度をなす、複数の角度をなす開口部を含むプラズマ処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記シャワー台座の本体内部でバッフルに通じるガス侵入経路を含み、前記バッフルは、前記シャワー台座の表面上に分布した穴パターンに接続する複数の開口部に接続して動作する内部プレナムに接続するプラズマ処理システム。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記シャワー台座の中心から前記シャワー台座の外半径まで伸展する複数の円形同心リングにより画定される穴パターンを含み、前記シャワー台座の少なくとも外部リングは、前記シャワー台座の前記中心から離れた方向に垂直から離れて傾斜する、複数の角度をなす穴開口部を含むプラズマ処理システム。
【請求項５】
請求項４に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記シャワー台座の本体内部でバッフルに通じるガス侵入経路を含み、前記バッフルは、前記シャワー台座の表面を通して形成された前記穴パターンに通じる複数の開口部に至る経路を提供する内部プレナムに接続して動作するプラズマ処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの本体内部でバッフルに通じるガス侵入経路を含み、前記バッフルは、前記シャワーヘッドの表面全体にわたり形成された穴パターンに通じる複数の開口部に至る経路を提供する内部プレナムに接続して動作するプラズマ処理システム。
【請求項７】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するための前記基板支持物は、複数のスペーサにより画定され、前記スペーサは、キャリアリングを保持するための支持表面を有する少なくとも３つのスペーサを含み、前記キャリアリングは、前記基板が存在するときには前記間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するように構成されているプラズマ処理システム。
【請求項８】
請求項７に記載のプラズマ処理システムであって、前記キャリアリングは、内半径および外半径を伴う円盤形状を有し、前記内半径に近いリップは、前記基板を支持するように構成されており、前記キャリアリングの下側表面は、前記キャリアリングが前記複数のスペーサの上で支持されるとき、少なくとも３つの前記スペーサと嵌合するための少なくとも３つの支持伸展部分を有し、前記複数のスペーサは、前記シャワー台座の外周にわたり置かれているように構成されているプラズマ処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載のプラズマ処理システムであって、前記複数のスペーサの各々は、前記キャリアリングの真上で支持されるときの前記キャリアリングまたは前記基板の上側表面と前記シャワーヘッドの表面との間の分離を低減するように構成された設定高さを有し、前記分離は、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間に設定されるプラズマ処理システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプラズマ処理システムであって、前記基板の前記裏側上にフィルムを堆積させるための処理モードは、前記基板が前記分離で置かれたとき、前記コントローラにより活動化され、前記第１のガスは、不活性ガスを流し、前記シャワー台座により提供される前記第２のガスは、前記基板の前記裏側上に前記フィルムを形成するために反応ガスを流すプラズマ処理システム。
【請求項１１】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するための前記基板支持物は、スパイダフォークまたはパドルの一方により画定され、前記スパイダフォークまたは前記パドルは、キャリアリングを保持するように構成されており、前記キャリアリングは、前記基板が存在するときには前記間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するように構成されているプラズマ処理システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のプラズマ処理システムであって、前記スパイダフォークまたは前記パドルは、前記キャリアリングの真上で支持されるときの前記キャリアリングまたは前記基板の上側表面と前記シャワーヘッドの表面との間の分離を設定するように構成されており、前記分離は、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間に設定されるプラズマ処理システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプラズマ処理システムであって、前記基板の裏側上にフィルムを堆積させるための処理モードは、前記基板が前記分離で置かれたとき、前記コントローラにより活動化され、前記第１のガスは、不活性ガスを流し、前記シャワー台座により提供される前記第２のガスは、前記基板の前記裏側上に前記フィルムを形成するために反応ガスを流すプラズマ処理システム。
【請求項１４】
シャワーヘッド、および前記シャワーヘッドの下方に配置されたシャワー台座を有するプラズマ処理システムで基板を処理するための方法であって、
前記シャワーヘッドと前記シャワー台座の間で、前記基板を支持するように構成されたキャリアリングを提供するステップと、
前記基板の裏側を向く方向に前記シャワー台座から外に処理ガスを流すステップと、
前記プラズマ処理システムの電極に電力を印加するステップであって、前記電力は、前記シャワー台座の最上部表面と前記基板の前記裏側の間にある領域内にプラズマを作り出すように構成されており、前記プラズマは、前記基板の前記裏側の上に堆積した前記処理ガスから材料層を作り出すように構成されているステップと、
前記基板の最上部側を向く方向に前記シャワーヘッドから外に不活性ガスを流すステップであって、前記不活性ガスを流す前記ステップは、前記処理ガスを流す前記ステップの間、進行するように構成されており、その結果、前記処理ガスは、前記基板の前記裏側の上に前記材料層を堆積させる間、前記最上部側の上への堆積を防止するために、前記不活性ガスを使用して前記基板の前記最上部側からパージされるステップと
を備える方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記シャワー台座は、開口部を画定する複数の穴を含み、
前記開口部は、
前記シャワー台座の縁部の近傍に伸展する中心領域で、前記基板の前記裏側を向く方向に、前記シャワー台座の表面に垂直に処理ガスの前記流れを向け、
前記シャワー台座の前記縁部内に配列された複数の開口位部を使用して、前記中心領域から離れる角度で処理ガスの前記流れを向ける、ように構成されている方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、前記シャワー台座は、異なる流量で前記処理ガスを配送するための複数のゾーンを含み、または前記複数のゾーンの各々に異なる処理ガスを適用するための前記複数のゾーンを含み、前記異なる処理ガスは、前記基板の前記裏側の上に異なる材料堆積ゾーンを画定するように構成されている方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、前記キャリアリングの最上部表面は、前記シャワーヘッドの最上部表面から少なくとも０．５ｍｍになるように置かれ、前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置される方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、前記キャリアリングは、複数のスペーサにより支持され、その結果、前記キャリアリングは、処理ガスを流す前記ステップの間、前記シャワーヘッドの近傍に置かれ、処理空間は、前記基板の裏側と前記シャワー台座の前記最上部表面の間で画定される方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、前記処理ガスを流す前記ステップを遂行している間、スパイダフォークを使用して、前記シャワー台座の前記最上部表面から分離距離だけ離してキャリアリングを持ち上げる方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、前記電力は、前記シャワーヘッドまたは前記シャワー台座の一方に印加される方法。
【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ツールに関し、より詳細には、より多くの層を最上部側に形成するとき、ウエハ曲がりを打ち消すために裏側堆積を可能にする台座構成を有するチャンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ増強化学蒸着（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）は、ウエハなどの基板上に薄いフィルムを気相（すなわち、蒸気）から固相に堆積させるために使用するプラズマ堆積の一種である。ＰＥＣＶＤシステムは、液体の前駆物質を、チャンバに配送される蒸気の前駆物質に変換する。ＰＥＣＶＤシステムは、制御された手法で液体の前駆物質を蒸発させて、蒸気の前駆物質を生成する蒸発器を含んでよい。典型的には、ＰＥＣＶＤのために使用するチャンバは、処理中にウエハを支持するためのセラミック台座を使用し、これにより、高温の下で処理が可能になる。
【０００３】
典型的には、素子を形成するための大部分の堆積および処理は、ウエハの前面上で、たとえば最上部側で行われる。堆積した層は、積み重なるとき、ウエハ内に応力を導入する可能性がある。この応力は、ウエハを曲げる可能性があり、これは望ましくない。曲がりは、著しい場合、後続の処理ステップに有害な影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
場合によっては、ウエハの裏側に堆積させる材料は、ウエハの曲がりおよび応力を打ち消すことがある。しかしながら、ウエハの裏側に堆積させるために、ウエハを裏返し、裏側を上にしてロードしなければならない。ウエハを裏返すことにより、追加の取扱い、粒子へ暴露する可能性、および／または処理歩留まり低下などの問題がさらに持ち込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに関連して、本発明は生まれた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の実施形態は、最上部側層堆積中のウエハの反りを打ち消すために、裏側基板堆積のための実装形態を提供する。本明細書で開示するシステムおよび方法は、プラズマ処理チャンバ内にシャワーヘッドに対向して置かれたシャワー台座を含む。シャワー台座は、基板の裏側の上に材料を堆積させるために処理ガスを配送可能にする複数の穴から処理ガスを供給するように構成されている。基板は、一実施形態では、シャワー台座から間隔を置いて離して配置されたキャリアリングにより保持されるように構成されており、その結果、基板の裏側は、堆積ガスに露出される。シャワーヘッドは、一実施形態では、パージガス、たとえば不活性ガスを供給して、裏側の堆積ガスが基板の最上部側の上に材料層を形成するのを防止するように構成されている。
【０００７】
一実施形態では、プラズマ処理システムについて開示する。システムは、チャンバ、コントローラ、およびチャンバ内に配置されたシャワーヘッドを含む。第１のガス多岐管は、コントローラからの制御信号に応答して、第１のガス源から第１のガスを提供するためにシャワーヘッドに接続される。シャワー台座は、チャンバ内に配置され、シャワーヘッドに対向する方向に向けられる。第２のガス多岐管は、コントローラからの制御信号に応答して、第２のガス源から第２のガスを提供するためにシャワー台座に接続される。シャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持する基板支持物が提供される。シャワーヘッドに電力を供給して、プラズマを発生させるための無線周波数（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）電源が提供される。プラズマは、基板がチャンバ内に存在するときに基板の裏側にフィルムを堆積させるために使用される。基板は、裏側堆積中にシャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板支持物により保持される。シャワーヘッドは、裏側堆積中にパージガスを提供する。
【０００８】
別の実施形態では、シャワーヘッド、およびシャワーヘッドの下方に配置されたシャワー台座を有するプラズマ処理システムで基板を処理するための方法が提供される。方法は、シャワーヘッドとシャワー台座の間でキャリアリングを提供するステップを含む。キャリアリングは、基板を支持するように構成されている。この場合、基板の裏側を向く方向に、シャワー台座から外に処理ガスを流すステップが含まれる。システムは、プラズマ処理システムの電極に電力を印加する。電力は、シャワー台座の最上部表面と基板の裏側の間にある領域内にプラズマを作り出すように構成されている。プラズマは、基板の裏側の上に堆積する処理ガスから材料層を作り出すように構成されている。方法は、基板の最上部側を向く方向に、シャワー台座から外に処理ガスを流すステップをさらに含む。不活性ガスを流すステップは、処理ガスを流すステップの間、続行するように構成されている。不活性ガスを使用して、基板の最上部側から処理ガスを取り除いて、基板の裏側の上に材料層を堆積させる間、前記最上部側の上へ堆積するのを防止する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】いくつかの実施形態による、ウエハの裏側に堆積させるために構成することができる基板処理システムを例示する。
【図１Ｂ】いくつかの実施形態による、ウエハの裏側に堆積させるために構成することができる基板処理システムを例示する。
【００１０】
【図２】一実施形態による、４つの処理ステーションが提供されるマルチステーション処理ツールの上面図を例示する。
【００１１】
【図３】一実施形態による、内向きのロードロックおよび外向きのロードロックを伴うマルチステーション処理ツールの、ある実施形態の概略図を示す。
【００１２】
【図４Ａ】基板１２８がシャワー台座の最上部表面からの分離距離だけ引き揚げられたときの、シャワー台座の縁部の横断面図を提供する。
【００１３】
【図４Ｂ】一実施形態による、基板の裏側堆積中に分離距離でキャリアリングを支持するために利用するスペーサの上面図を例示する。
【００１４】
【図５Ａ】一実施形態による、基板の上に裏側堆積を遂行する間、分離距離でキャリアリングを支持するスペーサを示すチャンバ図を例示する。
【図５Ｂ】一実施形態による、基板の上に裏側堆積を遂行する間、分離距離でキャリアリングを支持するスペーサを示すチャンバ図を例示する。
【００１５】
【図６Ａ】一実施形態による、基板の上で裏側堆積を遂行する間、分離距離でキャリアリングを支持するために利用されるスパイダフォークを示すチャンバ図を例示する。
【図６Ｂ】一実施形態による、基板の上で裏側堆積を遂行する間、分離距離でキャリアリングを支持するために利用されるスパイダフォークを示すチャンバ図を例示する。
【００１６】
【図７Ａ】いくつかの実施形態による、細かいパターン全体である開口部の同心リングを有し、かつ中心半径領域、中間半径領域、外半径領域、および異なるセグメント化を含む異なる半径領域に関してさまざまなゾーンを画定することができることを示す、シャワー台座の上面図を示す。
【図７Ｂ】いくつかの実施形態による、細かいパターン全体である開口部の同心リングを有し、かつ中心半径領域、中間半径領域、外半径領域、および異なるセグメント化を含む異なる半径領域に関してさまざまなゾーンを画定することができることを示す、シャワー台座の上面図を示す。
【図７Ｃ】いくつかの実施形態による、細かいパターン全体である開口部の同心リングを有し、かつ中心半径領域、中間半径領域、外半径領域、および異なるセグメント化を含む異なる半径領域に関してさまざまなゾーンを画定することができることを示す、シャワー台座の上面図を示す。
【００１７】
【図８】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】
【００１８】
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する処理チャンバの実施形態を提供する。一実施形態では、チャンバは、より多くの層を基板の最上部側に形成するとき、ウエハの曲がりおよび／または応力を裏側堆積が打ち消すことを可能にする台座構成を用いて構成される。
【００１９】
本出願では、「半導体ウエハ」、「ウエハ」、「基板」、「ウエハ基板」、および「部分的に製作された集積回路」という用語を交換可能に使用する。当業者は、「部分的に製作された集積回路」という用語が、その上で集積回路を製作する多くの段階のいずれかの間にあるシリコンウエハを指す可能性があることを理解されよう。半導体素子業界で使用するウエハまたは基板は、典型的には２００ｍｍまたは３００ｍｍの直径を有するが、業界は、直径４５０ｍｍの基板を採用する方向に動いている。本明細書の記述は、ウエハ基板の異なる側を記述するために「前」および「裏」という用語を使用する。前側は、大部分の堆積および処理が行われる場所であり、かつ半導体素子自体が製作される場所であることが理解される。裏側は、典型的には製作中に最小の処理を受ける、または処理をまったく受けない、ウエハの反対側である。
【００２０】
提供する流量および電力レベルは、本明細書では特に指定のない限り３００ｍｍ基板上での処理に適合している。これらの流量および電力レベルは、必要に応じて他のサイズの基板のために調節されてよいことを当業者は認識されよう。以下の詳細な記述は、本発明がウエハ上で実装されると仮定する。しかしながら、本発明は、そのように限定されるわけではない。加工物は、さまざまな形状、サイズ、および材料からなってよい。半導体ウエハに加えて、本発明を利用してよい他の加工物は、プリント回路基板などのようなさまざまな物品を含む。
【００２１】
先進的なメモリおよび論理チップを製造するための多重レベル半導体処理流は、圧縮方向および引っ張り方向に基板を著しく反らせていた。このように適度から激しくまで基板が反るために、さまざまな製造処理の処理条件は損なわれ、処理制御の問題、リソグラフィチャッキング、および重ね合わせ問題を引き起こし、これらは、場合によっては歩留まり損失を増大させる。一実施形態では、反りを制御するための１つの方法は、基板の反対側（すなわち、裏側）に犠牲フィルムまたは複数のフィルムを堆積させて、反りを反対方向に補償し、基板の平坦化をもたらすことである。従来の２重電極ＲＦ  ＰＥＣＶＤシステムは、ＲＦまたは接地とすることができる１つのガス流通電極を有する。典型的には、ガス流通電極（シャワーヘッド１０４とも呼ばれる）は、ＰＥＣＶＤ反応器の最上部側にあり、反応物をウエハの前側の上に流れさせ、ウエハの前側だけに堆積させる。
【００２２】
一実施形態によれば、２重ガス流通電極を有するＲＦ  ＰＥＣＶＤシステムを開示する。電極のいずれか一方は、ＣＶＤフィルム堆積のためのプラズマ増強を可能にするＡＣ場を提供するＲＦ電極とすることができる。この２重ガス流通電極ＰＥＣＶＤシステムは、ウエハの両側または片側だけにフィルムを選択的に堆積させることができる。一例では、ガス流通台座（「シャワー台座（ｓｈｏｗｅｒ−ｐｅｄｅｓｔａｌまたはｓｈｏｗ−ｐｅｄ）」とも呼ばれる）は、設備のセットアップに基づき標準的移送機構を介して、チャンバ内部で近接するステーション間で、またはチャンバの外側で移送するためにウエハを保持することができ、さらにウエハの裏側からガスを流すことができる。
【００２３】
一実施形態では、裏側ガス流は、前側ガス流がウエハの前側の上に堆積する間、ウエハの裏側の上にＰＥＣＶＤ堆積を可能にする。システムは、フィルム堆積を引き起こす反応物をオンおよびオフすることにより、かつ反応物を反応しないガス（たとえば、不活性ガス）に置換することにより、堆積側を選択的に有効にするようにセットアップすることができる。このシステムの別の様態は、反応物流通ガスから基板の側までの距離を制御することができるためにある。この制御は、裏側補償などを適用するために必要な堆積輪郭およびフィルム特性を達成可能にする。
【００２４】
別の実施形態では、シャワー台座およびシャワーヘッドは、適切な反応物混合を可能にし、ウエハの裏側または前側にＰＥＣＶＤ堆積処理のための適合した流れの力学を提供可能にする、シャワーヘッドに似た特徴を提供する構成を含む。追加で、いくつかの実施形態は、堆積させるためにウエハの所望の側（片側または両側）にプラズマを抑制する、または与えることができる制御可能なギャップを可能にする。制御されるギャップは、たとえば、ウエハの最上部側とショーヘッド１０４の最上部表面の間にギャップ間隔を、およびウエハの裏側とシャワー台座１０６の最上部表面の間にギャップ間隔を含むことができる。たとえば、ウエハの裏側に堆積している間、ウエハの最上部側とシャワーヘッドの最上部表面の間のギャップは最小になる。例として、この分離は、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間になり、別の実施形態では、（ウエハ曲がり限界に応じて）約１ｍｍ〜約０．５ｍｍの間になる。
【００２５】
シャワー台座１０６は、ガスを均一に分配すために（すなわち、処理ガスをウエハの最下部に向けて配送することができるようにするために）シャワーヘッド穴パターンおよび内部プレナムを含むようにさらに構成される。本実施形態はまた、ガス流通台座（すなわち、シャワー台座）が処理ガスを適切な温度にするアクティブヒータを有することができるようにする。シャワー台座１０６およびシャワーヘッド１０４の組合せは、重要な属性の両方が同時に機能することができるようにする。シャワー台座１０６は、一実施形態では、シャワーヘッド１０４構成要素が処理ガス流を可能にする間、依然としてウエハを加熱し、反応器チャンバ内部で、または反応器の外側で、ウエハ移送特徴を提供することができる。したがって、本明細書で開示するガス流通台座（すなわち、シャワー台座）は、ウエハの両側に選択的に堆積させる従来のＰＥＣＶＤ処理を実装可能にする。これらの構成はまた、最上部電極または最下部電極に選択的にＲＦ電力を供給し、堆積を必要とするウエハの側でプラズマを動的に有効／無効にするように構成されている。
【００２６】
大まかに言って、シャワー台座は、ウエハの裏側にフィルムを堆積させることにより、応力および曲がりの問題に立ち向かうための利点をいくつか提供する。裏側フィルムは、前側堆積による応力を打ち消して、曲がりをまったく示さない（または実質的に曲がりをまったく示さない、たとえば、約１５０μｍ未満の曲がりを示す）中立な応力（または実質的に中立な応力、たとえば、約±１５０ＭＰａ未満）のウエハをもたらす。前側に堆積したフィルムに張力がある場合、裏側フィルムもまた、全体の応力を相殺するために張力があるべきである。同様に、前側フィルムに圧縮力がある場合、裏側フィルムもまた圧縮力があるべきである。さまざまな反応機構（たとえば、化学蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＡＬＤ）、低圧化学蒸着（ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＬＰＣＶＤ）など）を通して裏側フィルムを堆積させてよい。さまざまな事例でプラズマ増強化学蒸着を使用するのは、このタイプの反応で高い堆積速度が達成されるためである。
【００２７】
ある種の堆積パラメータを調整して、所望の応力レベルを有する裏側フィルムを作り出すことができる。これらの堆積パラメータの１つは、堆積した裏側フィルムの厚さである。より厚いフィルムは、ウエハ内により大きな応力を誘発し、一方では、（同じ組成からなり、同じ条件の下で堆積した）より薄いフィルムは、より小さな応力をウエハに誘発する。したがって、裏側層を形成する際に消費する材料の量を最小にするために、この層は、応力の高いフィルムの形成を促進する条件の下で比較的薄く堆積させられてよい。
【００２８】
上述のように、堆積した材料の積層は、ウエハの応力および曲がりをもたらす可能性が特に高い。これらの問題を引き起こすことがある一例の積層は、酸化物および窒化物の交互の層（たとえば、酸化ケイ素／窒化ケイ素／酸化ケイ素／窒化ケイ素など）を有する積層である。曲がりをもたらす可能性が高い別の例の積層は、酸化物およびポリシリコンの交互の層（たとえば、酸化ケイ素／ポリシリコン／酸化ケイ素／ポリシリコンなど）を含む。問題となることがある積層材料の他の例は、タングステンおよび窒化チタンを含むが、それらに限定されない。プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）、金属有機化学蒸着（ｍｅｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）などの化学蒸着技法を通して、または直接金属堆積（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＤＭＤ）などを通して、積層内の材料を堆積させてよい。これらの例は、限定することを意図するものではない。開示するある種の実施形態は、ウエハの前側に材料が存在するためにウエハの応力および／または曲がりが誘発されるときはいつも有用なことがある。
【００２９】
前側の積層は、任意の数の層および厚さまで堆積させられてよい。典型的な例では、約３２〜７２の間の層を含み、約２μｍ〜４μｍの間の総厚さを有する。積層によりウエハ内に誘発される応力は、約−５００ＭＰａ〜約＋５００ＭＰａの間であることがあり、しばしば（３００ｍｍのウエハについては）約２００μｍ〜４００μｍの間の、場合によってはさらに大きな曲がりをもたらす。
【００３０】
ウエハの裏側に堆積させる材料は、さまざまな実施形態では、誘電体材料であってよい。場合によっては、酸化物および／または窒化物（たとえば酸化ケイ素／窒化ケイ素）を使用する。使用してよいケイ素含有反応物の例は、シラン、ハロシラン、およびアミノランを含むが、それらに限定されない。シランは、水素基および／または炭素基を含有するが、ハロゲンを含有しない。シランの例は、シラン（ＳｉＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、およびオルガノシラン、たとえば、メチルシラン、エチルシラン、イソプロピルシラン、ｔ−ブチルシラン、ジメチルシラン、ジエチルシラン、ジ−ｔ−ブチルシラン、アリルシラン、ｓｅｃ−ブチルシラン、テキシルシラン、イソアミルシラン、ｔ−ブチルジシラン、ジ−ｔ−ブチルジシランなどである。ハロシランは、少なくとも１つのハロゲン基を含有し、水素基および／または炭素基を含んでも、含まなくてもよい。ハロシランの例は、ヨードシラン、ブロモシラン、クロロシラン、およびフルオロシランである。ハロシランは、詳細にはフルオロシランは、本明細書で記述するある種の実施形態では、ケイ素材料をエッチングすることができる反応性ハロゲン化物種を形成することがあるが、プラズマを打ち当てるとき、ケイ素含有反応物は存在しない。特有のクロロシランは、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4）、トリクロロシラン（ＨＳｉＣｌ3）、ジクロロシラン（Ｈ2ＳｉＣｌ2）、モノクロロシラン（ＣｌＳｉＨ3）、クロロアリルシラン、クロロメチルシラン、ジメチルクロロメチルシラン、クロロジメチルシラン、クロロエチルシラン、ｔ−ブチルクロロシラン、ジ−ｔ−ブチルクロロシラン、クロロイソプロピルシラン、クロロ−ｓｅｃ−ブチルシラン、ｔ−ブチルジメチルクロロシラン、テキシルジメチルクロロシランなどである。アミノシランは、ケイ素原子に結合した少なくとも１つの窒素原子を含むが、さらにまた水素、酸素、ハロゲン、および炭素を含有してよい。アミノシランの例は、モノー、ジ−、トリ−、およびテトラ−アミノシラン（それぞれ、Ｈ3Ｓｉ（ＮＨ2）4、Ｈ2Ｓｉ（ＮＨ2）2、ＨＳｉ（ＮＨ2）3、およびＳｉ（ＮＨ2）4）だけではなく、置換されたモノー、ジ−、トリ−、およびテトラ−アミノシラン、たとえば、ｔ−ブチルアミノシラン、メチルアミノシラン、ｔｅｒｔ−ブチルシランアミン、ビス（三級ブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ2（ＮＨＣ（ＣＨ3）3）2（ＢＴＢＡＳ）、ｔｅｒｔ−ブチルカルバミン酸塩、ＳｉＨ（ＣＨ3）−−（Ｎ（ＣＨ3）2）2、ＳｉＨＣｌ−−（Ｎ（ＣＨ3）2）2、（Ｓｉ（ＣＨ3）2ＮＨ）3などである。アミノシランの別の例は、トリシリルアミン（Ｎ（ＳｉＨ3））である。他の可能性のあるケイ素含有反応物は、テトラエチルオルトケイ酸塩（ＴＥＯＳ）、環状性および非環状性ＴＥＯＳ変異体、たとえば、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、フルオロトリエトキシシラン（ＦＴＥＳ）、トリメチルシラン（ＴＭＳ）、オクタメチルテトラシクロシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、テトラメチルチクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳＯ）、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（ＨＭＣＴＳＯ）、ジメチルジエトキシシランＤＭＤＥＯＳ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ）、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、ジビニルテトラメチルジシロキサン（ＶＳＩ２）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＯＳ）、ジメチルテトラメトキシジシロキサン（ＤＭＴＭＯＤＳＯ）、エチルトリエトキシシラン（ＥＴＥＯＳ）、エチルトリメトキシシラン（ＥＴＭＯＳ）、ヘキサメトキシジシラン（ＨＭＯＤＳ）、ビス（トリエトキシリル）エタン（ＢＴＥＯＳＥ）、ビス（トリメトキシリル）エタン（ＢＴＭＯＳＥ）、ジメチルエトキシシラン（ＤＭＥＯＳ）、テトラエトキシジメチルジシロキサン（ＴＥＯＤＭＤＳＯ）、テトラキス（トリメチルシロキシ）シラン（ＴＴＭＳＯＳ）、テトラメチルジエトキシジシロキサン（ＴＭＤＥＯＤＳＯ）、トリエトキシシラン（ＴＩＥＯＳ）、トリメトキシシラン（ＴＩＭＥＯＳ）、またはテトラプロポキシシラン（ＴＰＯＳ）を含む。
【００３１】
例示的窒素含有反応物は、アンモニア、ヒドラジン、アミン（たとえば、炭素を収容できるアミン）、たとえば、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、イソプロピルアミン、ｔ−ブチルアミン、ジ−ｔ−ブチルアミン、シクロプロピルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、シクロブチルアミン、イソアミルアミン、２−メチルブタン−２−アミン、トリメチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、ジ−ｔ−ブチルヒドラジン、ならびにアニリン、ピリジン、およびベンジルアミンなどのアミンを含有する芳香族を含むが、それらに限定されない。アミンは、一級、二級、三級、または四級（たとえば、テトラアルキルアンモニウム化合物）であってよい。窒素含有反応物は、窒素以外のヘテロ原子、たとえば、ヒドロキシルアミン、ｔ−ブチルオキシカルボニルアミンを含有することができ、Ｎ−ｔ−ブチルヒドロキシルアミンは、窒素含有反応物である。
【００３２】
酸素含有共反応物は、酸素、オゾン、亜酸化窒素、一酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素、硫黄酸化物、二酸化硫黄、酸素含有炭化水素（ＣxＨyＯz）、水、それらの混合物などを含む。
【００３３】
これらの反応物の流量は、裏側層を堆積させる反応のタイプに大きく依存する。ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤを使用して、裏側層を堆積させる場合、ケイ素含有反応物の流量は、（原子化前で）約０．５ｍＬ／分〜１０ｍＬ／分の間、たとえば、約０．５ｍＬ／分〜５ｍＬ／分の間であってよい。窒素含有反応物、酸素含有反応物、または他の共反応物の流量は、約３ＳＬＭ〜２５ＳＬＭの間、たとえば、約３ＳＬＭ〜１０ＳＬＭの間であってよい。
【００３４】
ある種の実装形態では、さらに処理した後、裏側層を取り除いてよい。取り除く場合、適合する時期に基板から容易に取り除くことができるように裏側層の組成を選ぶべきである。これに関しては、裏側層の材料（たとえば、誘電体）と下にある基板の材料（たとえば、ケイ素）の間で所望の除去を行う化学的性質に高い選択性がなければならない。
【００３５】
裏側層の最適な厚さは、ウエハの前側の堆積により誘発される応力の量だけではなく、裏側層を堆積させる条件にも依存する。ウエハ内の応力が無視できるようになる（たとえば、約１５０ＭＰａ未満）厚さまで、裏側層を堆積させてよい。これらまたは他の実施形態では、ウエハの曲がりが無視できるようになる（たとえば、約１５０μｍ未満の曲がり）厚さまで、裏側層を堆積させてよい。場合によっては、これは、約０．１μｍ〜２μｍの間の、たとえば、約０．３μｍ〜２μｍの間の、または０．１μｍ〜１μｍの間の、または約０．３μｍ〜１μｍの間の裏側層厚さに対応する。窒化ケイ素を使用して、裏側層を形成する場合、約０．３μｍの厚さを有するフィルムは、約５０μｍ〜２００μｍの曲がりを軽減するのに十分である。上述のように、より高い応力の裏側層を使用して、必要とされる層の厚さを低減してよい。これは、材料を節約し、費用を低減するのに役立つ。裏側堆積技法に関するさらに多くの情報については、本出願と同じ譲受人が所有する、参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第１４／２８５，５５４号明細書を参照してよい。
【００３６】
本実施形態を、処理、装置、システム、機器、または方法などの数多くの様式で実装することができる。いくつかの実施形態について以下で説明する。
【００３７】
フィルムの堆積は、一実施形態ではプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）システム内で実現される。ＰＥＣＶＤシステムは、多くの異なる形態をとってよい。ＰＥＣＶＤシステムは、１つまたは複数のウエハを収容し、かつウエハ処理に適した１つもしくは複数のチャンバまたは「反応器」（場合によっては、複数のステーションを含む）を含む。各チャンバは、処理するために１つまたは複数のウエハを収容してよい。１つまたは複数のチャンバは、規定された１つまたは複数の位置に（その位置の内部で動きが、たとえば、回転、振動、または他の攪拌がありで、またはなしで）ウエハを維持する。処理中に反応容器チャンバ内部で一方のステーションから別のステーションへ、堆積を受けるウエハを移送してよい。当然のことながら、フィルム堆積は、単一ステーションで完全に行われてよい、またはフィルムの任意の小部分を任意の数のステーションで堆積させてよい。
【００３８】
処理中、各ウエハは、台座、ウエハチャック、および／または他のウエハ保持装置により所定の位置に保持される。ある種の動作のために、装置は、ウエハを加熱するための加熱プレートなどのヒータを含んでよい。
【００３９】
図１Ａは、ウエハ１２８を処理するために使用する基板処理システム１００を例示する。システムはチャンバ１０２を含む。中央列は、基板１２８の最上部表面を処理しているときのために、たとえば、最上部表面上にフィルムを形成しているときのために、台座を支持するように構成されている。台座は、本明細書で開示する実施形態によれば、シャワーヘッド台座（「ｓｈｏｗ−ｐｅｄ」）１０６と呼ばれる。シャワーヘッド１０４は、シャワーヘッド台座１０６の真上に配置される。一実施形態では、シャワーヘッド１０４は、整合ネットワーク１２５を介して電源１２２に電気的に連結される。電源１２２は、制御モジュール１２０により、たとえばコントローラにより制御される。他の実施形態では、シャワーヘッド１０４ではなくシャワーヘッド台座１０６に電力を提供することが可能である。制御モジュール１２０は、特有のレシピのための処理入力および制御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。堆積したフィルムを基板１２８の最上部表面が受け入れているか、または堆積したフィルムを基板１２８の最下部表面が受け入れているかどうかに応じて、制御モジュール１２０は、電力レベル、タイミングパラメータ、処理ガス、ウエハ１２８の機械的動き、シャワーヘッド台座１０６からのウエハ１２８の高さなどのような処理レシピに関して、さまざまな動作入力を設定する。
【００４０】
中央列はまた、リフトピン制御手段により制御されるリフトピンを含むことができる。リフトピンを使用して、シャワーヘッド台座１０６からウエハ１２８を引き揚げて、エンドエフェクタがウエハを選び出し、エンドエンドエフェクタにより置かれた後にウエハ１２８を下げることができるようにする。エンドエフェクタ（図示せず）はまた、スペーサ１３０の真上にウエハ１２８を置くことができる。以下で記述するように、スペーサ１３０は、（ウエハの方を向く）シャワーヘッド１０４の最上部表面と（ウエハの方を向く）シャワーヘッド台座１０６の最上部表面の間でウエハ１２８の制御分離を提供するようにサイズ設定される。
【００４１】
基板処理システム１００は、ガス源１１０に、たとえば、施設からのガス化学物質供給源および／または不活性ガスに接続されたガス多岐管１０８をさらに含む。基板の最上部表面上に遂行されている処理に応じて、制御モジュール１２０は、ガス多岐管１０８を介してガス源１１０の配送を制御する。選ばれたガスは、次いで、シャワーヘッド１０４の中に流れ込み、ウエハ１２８が台座１４０の真上に載るときにそのウエハ１２８の方を向くシャワーヘッド１０４の面との間で画定される空間体積の中に分配される。
【００４２】
基板処理システム１００は、ガス源１１４に、たとえば、施設からのガス化学物質供給源および／または不活性ガスに接続されたガス多岐管１１２をさらに含む。基板の最下部表面上に遂行されている処理に応じて、制御モジュール１２０は、ガス多岐管１１２を介してガス源１１４の配送を制御する。選ばれたガスは、次いで、シャワーヘッド１０４の中に流れ込み、ウエハ１２８がスペーサ１３０の真上に載るときにウエハ１２８の下方表面／下側の方を向くシャワーヘッド台座１０６の面とウエハ１２８の下方表面／下側の間で画定される空間体積の中に分配される。スペーサ１３０は、ウエハ１２８の下方表面への堆積を最適化する分離を提供し、一方では、ウエハの最上部表面の全面にわたる堆積を低減する。一実施形態では、堆積は、ウエハ１２８の下方表面をターゲットにし、一方では、不活性ガスは、シャワーヘッド１０４を介してウエハ１２８の最上部表面上に流れ、それにより、反応物ガスは押されて最上部表面から離れ、シャワーヘッド台座１０６から提供される反応物ガスをウエハ１２８の下方表面に向けることが可能になる。
【００４３】
さらに、ガスは事前に混合されても、されなくてもよい。適合した弁の利用および質量流制御機構を採用して、処理の堆積段階およびプラズマ処置段階の間、正しいガスが配送されることを確実にしてよい。処理ガスは、出口を介してチャンバから出る。真空ポンプ（たとえば、１段階または２段階の機械式ドライポンプおよび／またはターボ分子ポンプ）は、処理ガスを外に抜き取り、絞り弁または振り子弁などの閉ループ制御流制限機器により反応器内部で低圧を適切に維持する。
【００４４】
さらにまた、シャワーヘッド台座１０６の外側領域を丸く囲むキャリアリング１２４を示す。ウエハ１２８の最上部表面が処理されているとき、たとえば、ウエハ１２８の上に材料を堆積しているとき、キャリアリング１２４は、台座シャワーヘッド台座１０６の中心内のウエハ支持領域から１段下がったキャリアリング支持領域の真上に置かれているように構成されている。キャリアリング１２４は、キャリアリング１２４のディスク構造物の外側縁部側、たとえば、外半径、およびキャリアリング１２４のディスク構造物のウエハ縁部側、たとえば、ウエハ１２８が置かれている場所に最も近い内半径を含む。キャリアリング１２４のウエハ縁部側は、キャリアリング１２４がスペーサ１３０により保持されるとき、ウエハ１２８を持ち上げるように構成されていた複数の接触支持構造物を含む。
【００４５】
図１Ｂでは、スパイダフォーク１３２を使用して、キャリアリング１２４をその処理高さに（すなわち、ウエハ１２８の下方表面で堆積させるために）持ち上げて、維持する。したがって、キャリアリング１２４は、ウエハ１２８と共に持ち上げられ、たとえばマルチステーションシステムで別のステーションまで回転させることができる。
【００４６】
図２は、４つの処理ステーションが提供されるマルチステーション処理ツールの上面図を例示する。図１Ａおよび図１Ｂの実施形態は、４つのチャンバステーションを有する図２および図３のチャンバ１０２内に実装することができるチャンバ１０２を例示する。図２および図３は、（たとえば、例示するために最上部チャンバ部分を取り除いた）チャンバ部分の上面図を提供し、４つのステーションは、スパイダフォーク１３２によりアクセスされる。各スパイダフォーク１３２またはフォークは、シャワーヘッド台座１０６の両側の一部分の周りにそれぞれ位置決めされた第１のアームおよび第２のアームを含む。この図では、スパイダフォーク１３２は、キャリアリング１２４の下方にあることを知らせるために、破線で描かれている。スパイダフォーク１３２は、係合および回転機構２２０を使用して、ステーションからキャリアリング１２４を（すなわち、キャリアリング１２４の下方表面から）同時に引き揚げて，持ち上げ、次いで、それぞれのウエハ１２８上でプラズマ処理、処置、および／またはフィルム堆積をさらに行うことができるように、少なくとも１つまたは複数のステーションを回転させ、その後、次の場所までキャリアリング１２４を下げる（この場合、キャリアリングの少なくとも１つがウエハ１２８を支持する）ように構成されている。上記で指摘したように、一実施形態では、スパイダフォーク１３２を使用して、ウエハ１２８の裏側で堆積を可能にする高さまでウエハ１２８を引き揚げることができ、一方では、たとえば図１Ｂに示すように、ウエハ１２８の最上部側で堆積を実質的に防止する。
【００４７】
図３は、内向きのロードロック１４８および外向きのロードロック１４０を伴うマルチステーション処理ツールの、ある実施形態の概略図を示す。ロボット１４２は、大気圧で大気ポート１４４を介してポッド１５０を通してロードされたカセットから内向きのロードロック１４８の中に基板１２８を動かすように構成されている。内向きのロードロック１４８は、大気ポート１４４が閉じたとき、ポンプで下方に送り込まれてよいように、真空源（図示せず）に連結される。内向きのロードロック１４８はまた、処理チャンバ１０２に接続して動作するチャンバ移送ポート１４６を含む。その結果、チャンバ移送ポート１４６が開いたとき、別のロボット（図示せず）は、処理するために内向きのロードロック１４８から第１の処理ステーションのシャワーヘッド台座１０６まで基板を動かしてよい。
【００４８】
描いた処理チャンバ１０２は、図３に示す実施形態で１〜４の番号を付けた４つの処理ステーションを備える。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１０２は、基板が真空破壊および／または空気暴露を受けることなく処理ステーションの間でキャリアリング１２４を使用して移送されてよいように、低圧環境を維持するように構成されていてよい。図３に描く処理ステーションごとに、シャワーヘッド台座１０６は、裏側堆積を行うべきときに処理ガスを配送するように構成されている。裏側堆積中に、スペーサまたはスパイダフォークのうちどちらを使用してシャワーヘッド台座１０６から離してウエハを引き揚げようと、シャワーヘッド１０４は、基板の最上部表面上に不活性ガスを供給して、ウエハ１０６の最上部表面上に堆積を防止する、または低減するように構成されている。
【００４９】
図３はまた、処理チャンバ１０２内部でウエハを移送し、かつ裏側堆積中にウエハ１２８を持ち上げるためのスパイダフォーク１３２を描く。以下でより詳細に記述するように、スパイダフォーク１３２はまた、回転して、一方のステーションから別のステーションへウエハを移送可能にすることができる。移送は、スパイダフォーク１３２が外側の下面からキャリアリング１２４を持ち上げることを可能にすることにより行われ、外側の下面は、次いで、ウエハを持ち上げ、次いで、ウエハおよびキャリア１２４を一緒に次のステーションまで回転させる。一実施形態では、スパイダフォーク１３２は、処理中の高レベルの熱に耐えるセラミック材料から作られる。
【００５０】
他の実施形態では、スパイダフォーク１３２を使用して、ウエハを持ち上げて移送する代わりに、パドルタイプの構造物もまた、ウエハを持ち上げて移送するように機能することができる。パドルは、スパイダフォーム１３２が置かれている方法に類似して、ステーションの間に配置することができ、同じ方法で機能することができる。したがって、理解を容易にするために、スパイダフォーム１３２への言及は、（たとえば、裏側ウエハ堆積中の）制御持上およびステーション間の移送を提供することができるパドル構成に同じく適用されることを理解されたい。
【００５１】
大まかに言って、本明細書で開示する実施形態は、システムが動的制御を用いてウエハの選択した側（前および／または裏）にＰＥＣＶＤフィルムを堆積させるためにある。一実施形態は、容量結合ＰＥＣＶＤシステムを画定するための２重ガス流通電極を含む。システムは、ガス流通シャワーヘッド１０４およびシャワーヘッド台座１０６を含む。一実施形態では、ガス流通台座（すなわち、シャワーヘッド台座）は、ウエハの裏側で堆積を可能にするシャワーヘッドと台座の組み合わせである。電極の幾何形状は、たとえば、ガス混合プレナム、穴、穴パターン、ガスジェット防止バッフルなどのシャワーヘッドの特徴と、たとえば、埋込制御ヒータ、ウエハ持上機構、プラズマ抑制リングを保持する能力、および可動性などの台座の特徴とを組み合わせる。これにより、台座からのＲＦ電力を用いて、またはＲＦ電力なしで、ウエハの移送およびガスの処理が可能になる。
【００５２】
一実施形態では、システムは、電極に対する基板の平行性を厳密に制御できるようにするウエハ持上機構を有する。一実施形態では、これは、２つの電極に平行に持上機構をセットアップし、製造許容範囲を、たとえば、スピンドルまたは持上ピン機構を制御することにより達成される。別の実施形態は、ウエハ持上部を引き揚げることにより規定されるが、この選択肢は、堆積させられるようになる側を動的に制御できるようにしない。
【００５３】
一構成では、持上機構は、処理中（プラズマ前、プラズマ中、プラズマ後）に距離を動的に制御できるようにして、堆積させる側、堆積の輪郭、および堆積フィルム特性を制御する。システムはさらに、反応物が流れる側を選択的に有効化／無効化できるようにする。一方の側は、反応物を流すことができ、他方の側は、不活性ガスを流して、堆積およびプラズマを抑制することができる。
【００５４】
一実施形態では、プラズマ／堆積の必要がないウエハの側の間のギャップを、プラズマを抑制するために必要とされる最小値まで厳密に制御しなければならない（さもなければ、プラズマ損傷ができる）。一例では、このシステムは、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの最小ギャップを、別の実施形態では、約１ｍｍ〜約０．０５ｍｍ（ウエハの曲がりにより制限される）を許容し、そのようなギャップは、制御することができる。一実施形態では、このギャップは、処理条件に依存する。
【００５５】
一実施形態では、ガス流通台座（すなわち、シャワーヘッド台座）は、無制限に、（ａ）処理前の処理温度までウエハの熱安定化を可能にし、（ｂ）ウエハの裏側の異なる区域で選択的にフィルムを堆積させるためにシャワーヘッド台座上の穴パターンの選択的設計を可能にし、（ｃ）適合したプラズマ封じ込めを達成するために交換可能なリングを取り付けることができ、（ｄ）ウエハを外側の別のチャンバまたはカセットまで移送するための、チャンバ内部の安定したウエハ移送機構、たとえば、リフトピン、ＲＦ結合特徴、最小接触アレイを可能にし、（ｅ）たとえば、内部プレナム、バッフル、および多岐管路開口などのガス混合特徴の実装を可能にし、（ｆ）ガス流通台座（すなわち、シャワーヘッド台座）内に区画を追加して、ウエハの裏側の異なる領域に選択的ガス流を可能にし、流量コントローラおよび／または複数のプレナムを介して流量を制御可能にする。
【００５６】
別の実施形態では、ウエハ持上機構を使用する動的ギャップ制御により、（ａ）両側に堆積させることができるように、堆積物または反応物流通電極から堆積を必要とするウエハの側までの距離を、または中間の距離を制御可能にし、（ｂ）処理中（プラズマ前、プラズマ中、プラズマ後）に持上機構が距離を動的に制御して、堆積側、堆積の輪郭、および堆積フィルム特性を制御可能にする。ウエハの裏側に堆積させるために使用する堆積モードに関する別の実施形態では、フィルム縁部排除制御は、リソグラフィ関連の重ね合わせ問題を回避することが非常に望ましい。このシステムで使用する持上機構は、縁部で堆積物を影で覆う設計特徴を有するキャリアリング１２４を介して行われる。これは、キャリアリングの設計および形状を介して縁部排除制御を指定する。
【００５７】
図４Ａは、シャワーヘッド台座１０６の縁部領域の横断面図を示す。この図は、キャリアリング内半径１２４ａおよびキャリアリング外半径１２４ｂを有するキャリアリング１２４の横断面表現を提供する。スペーサ１３０は、シャワーヘッド台座１０６内の段状領域１０６ｇにより画定される縁部でシャワーヘッド台座１０６の真上に置かれるように構成されている。図４Ｂに示すように、スペーサ１３０は、好ましくは、キャリアリング１２４の下側表面からキャリアリング１２４のための均一な支持を提供するように間隔を置いて離して配置される。一実施形態では、キャリアリング１２４は、キャリアリング１２４の実質的に平坦な表面の下方に伸展する支持伸展部分１２４ｃを含む。
【００５８】
キャリア内半径へのウエハ縁部の重なりが低減されるいくつかの実施形態では、基板のノッチが暴露されてよい。ギャップがノッチを覆うのを回避するために、キャリアリングは、ノッチを置くべき領域内に伸展部分を有するように構築されてよい。このようにして、ウエハノッチが暴露されことによる堆積物の非一様性を回避しながら、裏側堆積を行うべき区域を広げることが可能である。したがって、キャリアリング１２４の幾何形状を調節することにより、さまざまなサイズの縁部排除（ｅｄｇｅ  ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ、ＥＥ）を取り扱うことができる。
【００５９】
支持伸展部分１２４ｃは、スペーサ１３０の最上部表面の中に画定される支持表面内部で嵌合し、置かれるように構成されている。支持表面は、支持伸展部分１２４ｃのための相補嵌合表面を提供し、その結果、キャリアリング１２４は、スペーサ１３０により支持されたとき、スライドできなくなる、または動かなくなる。図４Ｂには３つのスペーサ１３０を示すが、シャワーヘッド台座１０６の表面と実質的に平行にキャリアリングを支持することができ、かつシャワーヘッド台座１０６の最上部表面から間隔を置いて離して配置された関係で配置される基板１２８を支持するための間隔が画定される限り、任意の数のスペーサを提供してよいことが想定される。
【００６０】
シャワーヘッド台座１０６の最上部表面は、動作中にガスの均一な分配および出力を提供するために、表面全体に分布した穴パターン１０６ａを含むことがさらに示されている。一実施形態では、穴パターン１０６ａは、シャワーヘッド台座１０６の最上部表面の中心から始まり、シャワーヘッド台座１０６の外周まで伸展する複数の同心リングの形で分布する。穴１０６ａの少なくとも１つのリングは、穴パターンの縁部穴領域１０７に提供され、縁部穴領域１０７内で画定される開口部は、好ましくは、シャワーヘッド台座１０６の表面に対して非垂直にガスを提供するように角度をなす。
【００６１】
一例では、縁部穴領域１０７内の開口部が画定される角度または傾斜は、シャワーヘッド台座１０６の中心から離れる方向に傾く、または角度をなすように規定される。一実施形態では、角度は、水平方向からほぼ４５°である。他の実施形態では、角度は、水平方向から２０°〜約８０度の間で変えることができる。一実施形態では、縁部穴領域１０７内に角度をなす開口部を提供することにより、基板１２８の裏側堆積中に処理ガスを追加で分配することができる。一実施形態では、穴パターン１０６ａの残りの開口部１０６ｄは、シャワーヘッド台座１０６の表面に実質的に垂直に配向され、基板１２８の下側に向けられる。
【００６２】
図４Ｂは、基板１２８がキャリアリング１２４により保持されるとき、基板１２８縁部は、キャリアリング１２４のキャリアリング内半径１２４ａに、より近い縁部領域上に置かれることを例示する。他の図でより詳細に示すように、基板１２８の最上部表面の方を向くシャワーヘッド１０４の表面は、スペーサ１３０を使用して位置決めされるとき、基板１２８の裏側への堆積を行っているモードの間、堆積を防止するほどの近さに実質的にある。
【００６３】
例として、基板１２８の最上部とシャワーヘッド１０４の表面の間の距離は、好ましくは約２ｍｍ〜０．５ｍｍの間であり、いくつかの実施形態では、ウエハの曲がりに応じて約１ｍｍ〜約０．５ｍｍの間である。すなわち、ウエハが実質的に曲がった場合、分離は、０．５ｍｍよりも大きくなる。ウエハが実質的にまだ曲がっていない場合、分離は、０．５ｍｍ未満とすることができる。一実施形態では、材料の層を用いて基板の裏側に堆積させているとき、基板の最上部側での堆積を防止するように、分離は最小であることが好ましい。一実施形態では、シャワーヘッド１０４は、基板の裏側に堆積させており、かつ堆積ガスがシャワーヘッド台座１０６により供給されているとき、その間に基板１２８の最上部側の全面にわたり不活性ガス流を供給するように構成されている。
【００６４】
図５Ａは、シャワーヘッド台座１０６の真上に位置決めされたシャワーヘッド１０４を含むプラズマ処理システムのある例を示す。この例では、スペーサ１３０は、キャリアリング１２４を支持していることが示され、支持伸展部分１２４ｃは、支持物１３０の凹状領域内部で保持されている。上記で指摘したように、支持物１３０は、その上で支持されているキャリアリング１２４およびウエハ１２８をシャワーヘッド台座１０６の表面から離して上昇させる分離距離でキャリアリング１２４を保持するように構成されている。
【００６５】
このようにして、ウエハ１２８の最上部表面は、分離を低減してシャワーヘッド１０４の露出表面１０４ａに実質的に近く置かれる。上述のように、その低減した分離は、好ましくは、約２ｍｍ〜０．５ｍｍの間であり、いくつかの実施形態では、ウエハの曲がりに応じて、約１ｍｍ〜約０．５ｍｍの間である。すなわち、ウエハが実質的に曲がった場合、分離は、０．５ｍｍよりも大きくなる。ウエハが実質的にまだ曲がっていない場合、分離は、０．５ｍｍ未満とすることができる。追加で、シャワーヘッド１０４は、シャワーヘッド台座１０６により反応物および処理ガスを供給することにより裏側堆積が処理されているモード中に、キャリアリング１２４により支持されているウエハの最上部表面上に流される不活性ガスを供給するように構成されている。
【００６６】
シャワーヘッド台座１０６の表面の全体にわたって穴パターン１０６ａを画定する複数の開口部１０６ｄをさらに示す。縁部穴領域１０７もまた示され、縁部穴領域は、シャワーヘッド台座１０６の外側縁部に向けて処理ガスを提供するように、かつキャリアリング１２４により支持されている基盤の下側の縁部に、より近く処理ガスを提供するように角度をなす、円周に配列された少なくとも１列の穴を含むことができることを示す。
【００６７】
図５Ｂは、図５Ａのプラズマ処理システムの横断面図を例示する。この例では、シャワーヘッド台座１０６の開口部１０６ｄ、およびシャワーヘッドの開口部１０４ｄは、それぞれプレナム領域３０６および３０４から外への経路を提供することが示されている。プレナム３０６および３０４は、シャワーヘッド台座１０６およびシャワーヘッド１０４の中に導入されたガスの分配を支援するために提供される。バッフル２０６は、シャワーヘッド台座１０６内に配置され、シャワーヘッド台座１０６の中に入るガス侵入経路３１２に沿って位置決めされる。バッフル２０６は、シャワーヘッド台座１０６のプレナム３０６の中に導入されたガスの分配を支援する。バッフル２０４は、シャワーヘッド１０４の中に配置され、シャワーヘッド１０４の中に入るガス侵入経路３０８に沿って位置決めされる。バッフル２０４は、シャワーヘッド１０４のプレナム３０４の中に導入されたガスの分配を支援する。
【００６８】
シャワーヘッド台座１０６のガス侵入経路３１２に連結したガス多岐管１１２をさらに示す。ガス多岐管１１２に連結したガス源１１４を示す。ガス源１１４は、１つまたは複数の異なるタイプのガスをシャワーヘッド台座１０６に提供するように構成されている。例として、ガスは、キャリアリング１２４が支持物１３０により支持されるとき、基板１２８の裏側の上に堆積させるために使用する反応ガスとすることができる。一実施形態では、シャワーヘッド１０４が窒素（Ｎ2）パージガスの流れを配送する間、処理ケースを、たとえば、シラン（ＳｉＨ4）＋アンモニア（ＮＨ3）を流すことにより、シャワーヘッド台座１０６を使用して裏側材料層を堆積させることができる。
【００６９】
別の例示的裏側堆積処理は、ＳＩＨ4／Ｎ2Ｏの流量および電力を変えることにより、０ＭＰａ〜−４００ＭＰａまでの範囲にわたる応力を与えるように調節することができるＳｉＨ4＋Ｎ2Ｏ化学物質とすることができる。さらに、ＳｉＨ4＋ＮＨ3化学物質を用いるＳｉＮフィルムは、−１２００ＭＰａ〜＋１２００ＭＰａまでの応力を提供することができると考えられる。ＴＥＯＳ化学物質を用いるＳｉＯ2処理は、＋２００ＭＰａ〜−４００ＭＰａまでの範囲にわたる応力を提供することができる。したがって、化学物質、ガスを適用する場所、および厚さを選択することにより、層の前側堆積により引き起こされた応力を戦略的に打ち消して、ウエハ／基板の反りを低減する、または回避することが可能である。
【００７０】
さらに、上記で指摘したように、シャワーヘッド１０４によりパージガスを配送する間、シャワーヘッドと基板１２８の最上部表面の間のギャップは、最小になる、たとえば、約０．５ｍｍ〜約５ｍｍの間になるはずである。ウエハが大きく曲がりすぎた場合、分離は、０．５ｍｍよりも大きくなる可能性があるが、好ましくは、５ｍｍ未満、一実装形態では、約３ｍｍ未満、または約２ｍｍ未満、または約１ｍｍ未満になる可能性がある。
【００７１】
ＳｉＨ４＋ＮＨ３を（シャワーヘッド台座１０６の開口部１０６ｄを介して）流すと、基板がシャワーヘッド台座１０６の最上部表面と間隔を置いて離して配置された関係でキャリアリング１２４により保持される間、ＳｉＮ／ＳｉＯ２フィルムの層は、基板１２８の裏側に堆積する。同じチャンバ内で最上部側堆積を行っているモードでは、シャワーヘッド台座１０６は、台座として動作し、開口部１０６ｄの外にガスを流すことはない。この構成では、選んだレシピに応じて、基板１２８の最上部表面上に、異なるタイプの材料を堆積させることができる。その結果、裏側堆積は、たとえば窒素、酸素のフィルムにより誘発される高い応力に対処することが可能になる。すなわち、裏側堆積は、最上部側堆積中に誘発された応力を補償し、ウエハの曲がり低減を支援する。
【００７２】
ガス侵入経路３０８に連結したガス多岐管１０８は、ガス源１１０への接続を具備する。ガス侵入経路３０８は、バッフル２０４およびプレナム３０４に通じている、シャワーヘッド１０４の中にガスを供給するためのチャネルを提供する。ガス源１１０は、遂行されている処理に応じて、異なるタイプのガスを提供することができる。例として、基板１２８に対して裏側堆積を行っている場合、シャワーヘッド１０４は、基板１２８の最上部表面上に堆積を防止するように、基板１２８の最上部表面上に流れる不活性ガスを配送するように構成されている。
【００７３】
シャワーヘッド１０４は、裏側表面に堆積させているとき、最上部表面上に堆積ガスが漏れるのを防止するように、異なる流量でガスを供給するように構成することができる。最上部表面堆積を処理中である場合、基板１２８は、シャワーヘッド台座１０６の表面の上まで下げられ、支持物１３０は取り除かれる。この構成では、最上部表面堆積は、シャワーヘッド１０４の中に導入された処理ガスを利用して進行することができる。この段階の間、処理ガスは、シャワーヘッド台座１０６によって導入されず、シャワーヘッド台座は、標準的支持チャックまたは台座として動作する。したがって、シャワーヘッド台座１０６は、堆積させている表面に、たとえば、基板１２８の最上部表面または裏側表面に応じて、複数のモードで動作することができる。
【００７４】
図６Ａは、プラズマ処理システムの別の実施形態を例示する。この実施形態では、支持物１３０を利用して、シャワーヘッド台座１０６の表面の上方の適合した高さまでキャリアリング１２４を引き揚げない。代わりに、スパイダフォーク１３２を利用して、制御可能な高さにキャリアリング１２４を引き揚げて維持し、その結果、キャリアリング１２４により支持されているウエハ１２８の裏側堆積は、シャワーヘッド台座１０６の開口部１０６ｄを通して導入される反応ガスによって行うことができる。上記で論じたように、シャワーヘッド台座１０６は、シャワーヘッド台座１０６の中心から縁部まで伸展する、同心円の形に配列された複数の開口部１０６ｄを含む。
【００７５】
開口部の１つまたは複数の同心円を含むことができる外側縁部領域１０７は、キャリアリング１２４により保持されたとき、基板１２８の下側の外側縁部の方を向く、角度をなす反応ガス出力を提供するように配列することができる。例として図２および図３にスパイダフォーク１３２を示す。キャリアリング１２４を取り扱うための代替方法もまた採用することができることを理解されたい。たとえば、ステーション間に配列されたパドル支持物をさらにまた使用して、キャリアリングを取り扱い、適合する高さまでキャリアリングを引き揚げて、シャワーヘッド台座１０６の最上部表面と基板１２８の下側の間の分離距離を達成することができる。大まかに言えば、スペーサ１３０、およびスパイダフォーク１３２またはパドルは、シャワーヘッド台座１０６から間隔を置いて離して配置された関係でキャリアリング１２４（および基板が存在するときには基板）を保持するための基板支持物を提供する。
【００７６】
一実施形態では、図１Ａ，図４Ａ〜図５Ｂによる基板支持物は、シャワーヘッド台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するためにあり、複数のスペーサ１３０により画定される。スペーサは、キャリアリングを保持するための支持表面を有する少なくとも３つのスペーサを含み、キャリアリングは、基板が存在するときには間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するように構成されている。
【００７７】
図１Ｂ、図６Ａ、および図６Ｂによれば、シャワーヘッド台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するための基板支持物は、スパイダフォークまたはパドルの少なくとも一方により画定され、スパイダフォークまたはパドルは、キャリアリングを保持するように構成されてい、キャリアリングは、基板が存在するときには間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するように構成されている。
【００７８】
図７Ａは、シャワーヘッド台座１０６の上面図を例示し、穴パターン１０６ａは、シャワーヘッド台座１０６の中心からシャワーヘッド台座１０６の穴パターン１０６の外周まで伸展する開口部１０６ｄの同心円を有する。図示するように、開口部１０６ｄの少なくとも１つの同心円は、縁部穴領域１０７に沿って画定される。上述のように、縁部穴領域１０７は、中心から離れて角度をなすように開口部が構築され、その結果、間隔を置いて離して配置した関係でシャワーヘッド台座１０６の上方でキャリアリング１２４により保持されるとき、基板１２８の縁部の方にガスを向けることができる。さらにまた、この例では、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、分離距離までキャリアリング１２４を持ち上げるために利用するスパイダフォーク１３２を示す。
【００７９】
一実施形態では、シャワーヘッド台座１０６はまた、その中に一体化された、最上部側堆積中に加熱機能を提供するヒータを含む。ヒータ要素は、裏側堆積中にガスを配送する開口部１０６ｄに通り道を依然として提供しながら、均一な加熱分配を提供するように分布させることができる。
【００８０】
例として上述のように、基板１２８の最上部とシャワーヘッド１０４の表面１０４ａの間の分離距離は、好ましくは約２ｍｍ〜０．５ｍｍの間であり、いくつかの実施形態では、ウエハの曲がりに応じて約１ｍｍ〜約０．５ｍｍの間である。すなわち、ウエハが実質的に曲がった場合、分離は、０．５ｍｍよりも大きくなる。ウエハが実質的にまだ曲がっていない場合、分離は、一実施形態では０．５ｍｍ未満とすることができ、シャワーヘッド台座１０６の上方に分離距離で保持されたときの基板の裏側とシャワーヘッド台座１０６の間の分離距離は、約８ｍｍ〜約１４ｍｍの間であり、一例では、基板１２８の裏側とシャワーヘッド台座１０６の最上部表面の間の分離距離は、約１０ｍｍである。
【００８１】
いくつかの実施形態では、シャワーヘッド台座１０６内に開口部を形成する同心リングはまた、異なるゾーンに分離することができる。たとえば、外側ゾーンは、異なるガスの組合せを基板の裏側の中心部に供給している間、基板の裏側に特定のタイプの材料を堆積させるための１つのタイプのガスを適用するように画定することができる。開口部１０６ｄの異なるゾーンを通して異なるガスを供給することにより、異なるタイプの材料、異なる厚さ、および異なるゾーンを伴う基板裏側の異なる領域をターゲットとすることが可能である。
【００８２】
図７Ｂおよび図７Ｃは、異なるゾーンをどのように画定することができるかを例示する。図７Ｂは、用途に応じて中に、または外に調節することができる内部ゾーン、および外部ゾーンを示す。図７Ｃは、３つのゾーンを、たとえば、内部ゾーン、中間ゾーン、および外部ゾーンを例示する。
【００８３】
いくつかの実施形態では、中央領域開口部からガスを流していない間、いくつかの同心リングを含むことができる外部ゾーンから堆積ガスを出力することができる。こうすることにより、基板の裏側に堆積した材料の厚さに影響を及ぼし、基板の最上部表面上の材料層により引き起こされる反りと戦略的に立ち向かうことが可能である。いくつかの実施形態では、シャワーヘッド台座１０６は、同心ゾーン以外の異なる配向のゾーンを含むことができる。
【００８４】
他の配向のゾーンはまた、シャワーヘッド台座１０６内部に配置された異なるプレナムを用いて個々に制御することができる異なる四分円内に、パイの異なるひと切れ内に、異なる区域内などにゾーンを提供することを含むことができる。それに応じて、シャワーヘッド台座１０６内に配置された開口部１０６ｄおよび穴パターン１０６ａは、異なるゾーンに同じまたは異なるガスを配送して、基板の裏側で異なる厚さの堆積に影響を及ぼして、基板の最上部表面または最上部側で製作されている複数の層により引き起こされる基板の反りに立ち向かうように設計することができることが想定される。
【００８５】
図８は、上記で記述したシステムを制御するための制御モジュール８００を示す。一実施形態では、図１の制御モジュール１１０は、例示の構成要素のいくつかを含んでよい。たとえば、制御モジュール８００は、プロセッサ、メモリ、および１つまたは複数のインタフェースを含んでよい。制御モジュール８００を採用して、検知した値に一部は基づき、システム内の機器を制御してよい。単なる例として、制御モジュール８００は、検知した値および他の制御パラメータに基づき、弁８０２、フィルタヒータ８０４、ポンプ８０６、および他の機器８０８の１つまたは複数を制御してよい。制御モジュール８００は、単なる例として、圧力計８１０、流量計８１２、温度センサ８１４、および／または他のセンサ８１６から、検知した値を受信する。さらにまた、制御モジュール８００を採用して、前駆物質配送およびフィルム堆積中の処理条件を制御してよい。制御モジュール８００は、典型的には１つまたは複数の記憶装置、および１つまたは複数のプロセッサを含む。
【００８６】
制御モジュール８００は、前駆物質配送システムおよび堆積装置の活動状態を制御してよい。制御モジュール８００は、処理タイミング、配送システム温度、フィルタの全面にわたる圧力差、弁の位置、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の位置、および特定の処理の他のパラメータを制御するための命令の組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８００はまた、圧力差を監視し、１つまたは複数の経路から１つまたは複数の他の経路まで蒸気前駆物質配送を自動的に切り替えてよい。いくつかの実施形態では、制御モジュール８００に関連する記憶装置に記憶した他のコンピュータプログラムを採用してよい。
【００８７】
典型的には、制御モジュール８００に関連するユーザインタフェースが存在する。ユーザインタフェースは、表示装置８１８（たとえば、装置および／または処理の条件についての表示画面および／またはグラフィカルソフトウェア表示）、およびポインティング機器、キーボード、タッチ画面、マイクロホンなどのようなユーザ入力機器８２０を含んでよい。
【００８８】
一連の処理で前駆物質の配送、堆積、および他の処理を制御するためのコンピュータプログラムを、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語で、たとえば、アセンブラ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートランなどで書くことができる。プロセッサは、コンパイルしたオブジェクトコードまたはスクリプトを実行して、プログラムで識別されたタスクを遂行する。
【００８９】
制御モジュールパラメータは、たとえばフィルタ圧力差、処理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条件、冷却ガス圧力、ならびにチャンバ壁温度などの処理条件に関係がある。
【００９０】
多くの異なる方法でシステムソフトウェアを設計または構成してよい。たとえば、本発明の堆積処理を行うのに必要なチャンバ構成要素の動作を制御するために、さまざまなチャンバ構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトを書いてよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムの断片の例は、基板位置決めコード、処理ガス制御コード、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む。
【００９１】
基板位置決めプログラムは、基板を台座またはチャックの上にロードして、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す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んでよい。処理ガス制御プログラムは、ガス組成および流量を制御するためのコード、および任意選択で、チャンバ内の圧力を安定化するために堆積前にチャンバの中にガスを流すためのコードを含んでよい。フィルタ監視プログラムは、測定した１つもしくは複数の差と所定の１つもしくは複数の値を比較するコード、および／または経路を切り替えるためのコードを含む。圧力制御プログラムは、たとえばチャンバの排気システム内の絞り弁を加減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んでよい。ヒータ制御プログラムは、圧力配送システム、基板、および／またはシステムの他の部分内の構成要素を加熱するための加熱ユニットへの流れを制御するためのコードを含んでよい。代わりに、ヒータ制御プログラムは、ヘリウムなどの伝熱ガスをウエハチャックに配送することを制御してよい。
【００９２】
堆積中に監視してよいセンサの例は、質量流制御モジュール、圧力計８１０などの圧力センサ、および配送システム、台座、またはチャック内に位置する熱電対（たとえば、温度センサ８１４）を含むが、それらに限定されない。これらのセンサから得られるデータを用いて、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使用して、所望の処理条件を維持してよい。前述は、単一チャンバまたはマルチチャンバの半導体処理ツールで本発明の実施形態を実装することについて記述している。
【００９３】
例示および記述するために、実施形態に関して前記の記述を提供してきた。網羅的であることも、本発明を限定することも、意図するものではない。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るのではなく、適用可能な場合には、交換可能であり、具体的に示すことも、記述することもない場合でさえ、選択した実施形態で使用することができる。本発明を、さらにまた多くの点で変えてよい。そのような変形形態は、本発明を逸脱するとみなされるべきではなく、そのような修正形態はすべて、本発明の範囲に含まれるものとする。
【００９４】
前述の実施形態について、理解を明確にするためにいくらか詳細に記述してきたが、添付の特許請求の範囲内で、一定の変更および修正を実施することができることは明らかであろう。したがって、本実施形態は、例示的であり、制限するものではないと考えるべきであり、実施形態は、本明細書で示す詳細に限定されるべきではなく、実施形態の範囲内で、および特許請求の範囲の均等物の範囲内で修正されてよい。
【図１Ａ】
2020532858.tif 000003
【図１Ｂ】
2020532858.tif 000004
【図２】
2020532858.tif 000005
【図３】
2020532858.tif 000006
【図４Ａ】
2020532858.tif 000007
【図４Ｂ】
2020532858.tif 000008
【図５Ａ】
2020532858.tif 000009
【図５Ｂ】
2020532858.tif 000010
【図６Ａ】
2020532858.tif 000011
【図６Ｂ】
2020532858.tif 000012
【図７Ａ】
2020532858.tif 000013
【図７Ｂ】
2020532858.tif 000014
【図７Ｃ】
2020532858.tif 000015
【図８】
2020532858.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月26日(2020.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システムであって、
チャンバと、
コントローラと、
前記チャンバ内に配置されたシャワーヘッドと、
前記コントローラからの制御信号に応答して、第１のガス源から第１のガスを提供するために前記シャワーヘッドに接続された第１のガス多岐管と、
前記チャンバ内に配置され、前記シャワーヘッドに対向する方向に向けられるシャワー台座と、
前記コントローラからの制御信号に応答して、第２のガス源から第２のガスを提供するために前記シャワー台座に接続された第２のガス多岐管と、
前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するための基板支持物と、
前記シャワーヘッドに電力を提供して、前記基板が前記チャンバ内に存在するときに前記シャワー台座から前記間隔を置いて離して配置した関係で前記基板支持物により保持される前記基板の裏側にフィルムを堆積させるためのプラズマを発生させるための無線周波数（ＲＦ）電源と
を備えるプラズマ処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記第２のガス源が提供する前記第２のガスを出力するための垂直開口部からなる穴パターンを含み、前記穴パターンは、前記シャワー台座の中心から前記シャワー台座の外半径まで伸展する複数の円形同心リングを画定し、前記シャワー台座の少なくとも外部リングは、前記シャワー台座の前記中心から離れた方向に垂直から離れた角度をなす、複数の角度をなす開口部を含むプラズマ処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記シャワー台座の本体内部でバッフルに通じるガス侵入経路を含み、前記バッフルは、前記シャワー台座の表面上に分布した穴パターンに接続する複数の開口部に接続して動作する内部プレナムに接続するプラズマ処理システム。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記シャワー台座の中心から前記シャワー台座の外半径まで伸展する複数の円形同心リングにより画定される穴パターンを含み、前記シャワー台座の少なくとも外部リングは、前記シャワー台座の前記中心から離れた方向に垂直から離れて傾斜する、複数の角度をなす穴開口部を含むプラズマ処理システム。
【請求項５】
請求項４に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記シャワー台座の本体内部でバッフルに通じるガス侵入経路を含み、前記バッフルは、前記シャワー台座の表面全体に形成された前記穴パターンに通じる複数の開口部に至る経路を提供する内部プレナムに接続して動作するプラズマ処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの本体内部でバッフルに通じるガス侵入経路を含み、前記バッフルは、前記シャワーヘッドの表面全体にわたり形成された穴パターンに通じる複数の開口部に至る経路を提供する内部プレナムに接続して動作するプラズマ処理システム。
【請求項７】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座から前記間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するための前記基板支持物は、複数のスペーサにより画定され、前記スペーサは、キャリアリングを保持するための支持表面を有する少なくとも３つのスペーサを含み、前記キャリアリングは、前記基板が存在するときには前記間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するように構成されているプラズマ処理システム。
【請求項８】
請求項７に記載のプラズマ処理システムであって、前記キャリアリングは、内半径および外半径を伴う円盤形状を有し、前記内半径に近いリップは、前記基板を支持するように構成されており、前記キャリアリングの下側表面は、前記キャリアリングが前記複数のスペーサの上で支持されるとき、少なくとも３つの前記スペーサと嵌合するための少なくとも３つの支持伸展部分を有し、前記複数のスペーサは、前記シャワー台座の外周にわたり置かれているように構成されているプラズマ処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載のプラズマ処理システムであって、前記複数のスペーサの各々は、前記キャリアリングの真上で支持されるときの前記キャリアリングまたは前記基板の上側表面と前記シャワーヘッドの表面との間の分離を低減するように構成された設定高さを有し、前記分離は、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間に設定されるプラズマ処理システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプラズマ処理システムであって、前記基板の前記裏側上にフィルムを堆積させるための処理モードは、前記基板が前記分離で置かれたとき、前記コントローラにより活動化され、前記第１のガスは、不活性ガスを流し、前記シャワー台座により提供される前記第２のガスは、前記基板の前記裏側上に前記フィルムを形成するために反応ガスを流すプラズマ処理システム。
【請求項１１】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座から前記間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するための前記基板支持物は、スパイダフォークまたはパドルの一方により画定され、前記スパイダフォークまたは前記パドルは、キャリアリングを保持するように構成されており、前記キャリアリングは、前記基板が存在するときには前記間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するように構成されているプラズマ処理システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプラズマ処理システムであって、前記スパイダフォークまたは前記パドルは、前記キャリアリングの真上で支持されるときの前記キャリアリングまたは前記基板の上側表面と前記シャワーヘッドの表面との間の分離を設定するように構成されており、前記分離は、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間に設定されるプラズマ処理システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプラズマ処理システムであって、前記基板の裏側上にフィルムを堆積させるための処理モードは、前記基板が前記分離で置かれたとき、前記コントローラにより活動化され、前記第１のガスは、不活性ガスを流し、前記シャワー台座により提供される前記第２のガスは、前記基板の前記裏側上に前記フィルムを形成するために反応ガスを流すプラズマ処理システム。
【請求項１４】
シャワーヘッド、および前記シャワーヘッドの下方に配置されたシャワー台座を有するプラズマ処理システムで基板を処理するための方法であって、
前記シャワーヘッドと前記シャワー台座の間で、前記基板を支持するように構成されたキャリアリングを提供するステップと、
前記基板の裏側を向く方向に前記シャワー台座から外に処理ガスを流すステップと、
前記プラズマ処理システムの電極に電力を印加するステップであって、前記電力は、前記シャワー台座の最上部表面と前記基板の前記裏側の間にある領域内にプラズマを作り出すように構成されており、前記プラズマは、前記基板の前記裏側の上に堆積した前記処理ガスから材料層を作り出すように構成されているステップと、
前記基板の最上部側を向く方向に前記シャワーヘッドから外に不活性ガスを流すステップであって、前記不活性ガスを流す前記ステップは、前記処理ガスを流す前記ステップの間、進行するように構成されており、その結果、前記処理ガスは、前記基板の前記裏側の上に前記材料層を堆積させる間、前記最上部側の上への堆積を防止するために、前記不活性ガスを使用して前記基板の前記最上部側からパージされるステップと
を備える方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記シャワー台座は、開口部を画定する複数の穴を含み、
前記開口部は、
前記シャワー台座の縁部の近傍に伸展する中心領域で、前記基板の前記裏側を向く方向に、前記シャワー台座の表面に垂直に処理ガスの前記流れを向け、
前記シャワー台座の前記縁部内に配列された複数の開口位部を使用して、前記中心領域から離れる角度で処理ガスの前記流れを向ける、ように構成されている方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、前記シャワー台座は、異なる流量で前記処理ガスを配送するための複数のゾーンを含み、または前記複数のゾーンの各々に異なる処理ガスを適用するための前記複数のゾーンを含み、前記異なる処理ガスは、前記基板の前記裏側の上に異なる材料堆積ゾーンを画定するように構成されている方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、前記キャリアリングの最上部表面は、前記シャワーヘッドの最上部表面から少なくとも０．５ｍｍになるように置かれ、前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置される方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、前記キャリアリングは、複数のスペーサにより支持され、その結果、前記キャリアリングは、処理ガスを流す前記ステップの間、前記シャワーヘッドの近傍に置かれ、処理空間は、前記基板の前記裏側と前記シャワー台座の前記最上部表面の間で画定される方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、前記処理ガスを流す前記ステップを遂行している間、スパイダフォークを使用して、前記シャワー台座の前記最上部表面から分離距離だけ離してキャリアリングを持ち上げる方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、前記電力は、前記シャワーヘッドまたは前記シャワー台座の一方に印加される方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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ツールに関し、より詳細には、より多くの層を最上部側に形成するとき、ウエハ曲がりを打ち消すために裏側堆積を可能にする台座構成を有するチャンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ増強化学蒸着（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）は、ウエハなどの基板上に薄いフィルムを気相（すなわち、蒸気）から固相に堆積させるために使用するプラズマ堆積の一種である。ＰＥＣＶＤシステムは、液体の前駆物質を、チャンバに配送される蒸気の前駆物質に変換する。ＰＥＣＶＤシステムは、制御された手法で液体の前駆物質を蒸発させて、蒸気の前駆物質を生成する蒸発器を含んでよい。典型的には、ＰＥＣＶＤのために使用するチャンバは、処理中にウエハを支持するためのセラミック台座を使用し、これにより、高温の下で処理が可能になる。
【０００３】
典型的には、素子を形成するための大部分の堆積および処理は、ウエハの前面上で、たとえば最上部側で行われる。堆積した層は、積み重なるとき、ウエハ内に応力を導入する可能性がある。この応力は、ウエハを曲げる可能性があり、これは望ましくない。曲がりは、著しい場合、後続の処理ステップに有害な影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
場合によっては、ウエハの裏側に堆積させる材料は、ウエハの曲がりおよび応力を打ち消すことがある。しかしながら、ウエハの裏側に堆積させるために、ウエハを裏返し、裏側を上にしてロードしなければならない。ウエハを裏返すことにより、追加の取扱い、粒子へ暴露する可能性、および／または処理歩留まり低下などの問題がさらに持ち込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに関連して、本発明は生まれた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の実施形態は、最上部側層堆積中のウエハの反りを打ち消すために、裏側基板堆積のための実装形態を提供する。本明細書で開示するシステムおよび方法は、プラズマ処理チャンバ内にシャワーヘッドに対向して置かれたシャワー台座を含む。シャワー台座は、基板の裏側の上に材料を堆積させるために処理ガスを配送可能にする複数の穴から処理ガスを供給するように構成されている。基板は、一実施形態では、シャワー台座から間隔を置いて離して配置されたキャリアリングにより保持されるように構成されており、その結果、基板の裏側は、堆積ガスに露出される。シャワーヘッドは、一実施形態では、パージガス、たとえば不活性ガスを供給して、裏側の堆積ガスが基板の最上部側の上に材料層を形成するのを防止するように構成されている。
【０００７】
一実施形態では、プラズマ処理システムについて開示する。システムは、チャンバ、コントローラ、およびチャンバ内に配置されたシャワーヘッドを含む。第１のガス多岐管は、コントローラからの制御信号に応答して、第１のガス源から第１のガスを提供するためにシャワーヘッドに接続される。シャワー台座は、チャンバ内に配置され、シャワーヘッドに対向する方向に向けられる。第２のガス多岐管は、コントローラからの制御信号に応答して、第２のガス源から第２のガスを提供するためにシャワー台座に接続される。シャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持する基板支持物が提供される。シャワーヘッドに電力を供給して、プラズマを発生させるための無線周波数（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）電源が提供される。プラズマは、基板がチャンバ内に存在するときに基板の裏側にフィルムを堆積させるために使用される。基板は、裏側堆積中にシャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板支持物により保持される。シャワーヘッドは、裏側堆積中にパージガスを提供する。
【０００８】
別の実施形態では、シャワーヘッド、およびシャワーヘッドの下方に配置されたシャワー台座を有するプラズマ処理システムで基板を処理するための方法が提供される。方法は、シャワーヘッドとシャワー台座の間でキャリアリングを提供するステップを含む。キャリアリングは、基板を支持するように構成されている。この場合、基板の裏側を向く方向に、シャワー台座から外に処理ガスを流すステップが含まれる。システムは、プラズマ処理システムの電極に電力を印加する。電力は、シャワー台座の最上部表面と基板の裏側の間にある領域内にプラズマを作り出すように構成されている。プラズマは、基板の裏側の上に堆積する処理ガスから材料層を作り出すように構成されている。方法は、基板の最上部側を向く方向に、シャワー台座から外に処理ガスを流すステップをさらに含む。不活性ガスを流すステップは、処理ガスを流すステップの間、続行するように構成されている。不活性ガスを使用して、基板の最上部側から処理ガスを取り除いて、基板の裏側の上に材料層を堆積させる間、前記最上部側の上へ堆積するのを防止する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】いくつかの実施形態による、ウエハの裏側に堆積させるために構成することができる基板処理システムを例示する。
【図１Ｂ】いくつかの実施形態による、ウエハの裏側に堆積させるために構成することができる基板処理システムを例示する。
【００１０】
【図２】一実施形態による、４つの処理ステーションが提供されるマルチステーション処理ツールの上面図を例示する。
【００１１】
【図３】一実施形態による、内向きのロードロックおよび外向きのロードロックを伴うマルチステーション処理ツールの、ある実施形態の概略図を示す。
【００１２】
【図４Ａ】基板１２８がシャワー台座の最上部表面からの分離距離だけ引き揚げられたときの、シャワー台座の縁部の横断面図を提供する。
【００１３】
【図４Ｂ】一実施形態による、基板の裏側堆積中に分離距離でキャリアリングを支持するために利用するスペーサの上面図を例示する。
【００１４】
【図５Ａ】一実施形態による、基板の上に裏側堆積を遂行する間、分離距離でキャリアリングを支持するスペーサを示すチャンバ図を例示する。
【図５Ｂ】一実施形態による、基板の上に裏側堆積を遂行する間、分離距離でキャリアリングを支持するスペーサを示すチャンバ図を例示する。
【００１５】
【図６Ａ】一実施形態による、基板の上で裏側堆積を遂行する間、分離距離でキャリアリングを支持するために利用されるスパイダフォークを示すチャンバ図を例示する。
【図６Ｂ】一実施形態による、基板の上で裏側堆積を遂行する間、分離距離でキャリアリングを支持するために利用されるスパイダフォークを示すチャンバ図を例示する。
【００１６】
【図７Ａ】いくつかの実施形態による、細かいパターン全体である開口部の同心リングを有し、かつ中心半径領域、中間半径領域、外半径領域、および異なるセグメント化を含む異なる半径領域に関してさまざまなゾーンを画定することができることを示す、シャワー台座の上面図を示す。
【図７Ｂ】いくつかの実施形態による、細かいパターン全体である開口部の同心リングを有し、かつ中心半径領域、中間半径領域、外半径領域、および異なるセグメント化を含む異なる半径領域に関してさまざまなゾーンを画定することができることを示す、シャワー台座の上面図を示す。
【図７Ｃ】いくつかの実施形態による、細かいパターン全体である開口部の同心リングを有し、かつ中心半径領域、中間半径領域、外半径領域、および異なるセグメント化を含む異なる半径領域に関してさまざまなゾーンを画定することができることを示す、シャワー台座の上面図を示す。
【００１７】
【図８】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】
【００１８】
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する処理チャンバの実施形態を提供する。一実施形態では、チャンバは、より多くの層を基板の最上部側に形成するとき、ウエハの曲がりおよび／または応力を裏側堆積が打ち消すことを可能にする台座構成を用いて構成される。
【００１９】
本出願では、「半導体ウエハ」、「ウエハ」、「基板」、「ウエハ基板」、および「部分的に製作された集積回路」という用語を交換可能に使用する。当業者は、「部分的に製作された集積回路」という用語が、その上で集積回路を製作する多くの段階のいずれかの間にあるシリコンウエハを指す可能性があることを理解されよう。半導体素子業界で使用するウエハまたは基板は、典型的には２００ｍｍまたは３００ｍｍの直径を有するが、業界は、直径４５０ｍｍの基板を採用する方向に動いている。本明細書の記述は、ウエハ基板の異なる側を記述するために「前」および「裏」という用語を使用する。前側は、大部分の堆積および処理が行われる場所であり、かつ半導体素子自体が製作される場所であることが理解される。裏側は、典型的には製作中に最小の処理を受ける、または処理をまったく受けない、ウエハの反対側である。
【００２０】
提供する流量および電力レベルは、本明細書では特に指定のない限り３００ｍｍ基板上での処理に適合している。これらの流量および電力レベルは、必要に応じて他のサイズの基板のために調節されてよいことを当業者は認識されよう。以下の詳細な記述は、本発明がウエハ上で実装されると仮定する。しかしながら、本発明は、そのように限定されるわけではない。加工物は、さまざまな形状、サイズ、および材料からなってよい。半導体ウエハに加えて、本発明を利用してよい他の加工物は、プリント回路基板などのようなさまざまな物品を含む。
【００２１】
先進的なメモリおよび論理チップを製造するための多重レベル半導体処理流は、圧縮方向および引っ張り方向に基板を著しく反らせていた。このように適度から激しくまで基板が反るために、さまざまな製造処理の処理条件は損なわれ、処理制御の問題、リソグラフィチャッキング、および重ね合わせ問題を引き起こし、これらは、場合によっては歩留まり損失を増大させる。一実施形態では、反りを制御するための１つの方法は、基板の反対側（すなわち、裏側）に犠牲フィルムまたは複数のフィルムを堆積させて、反りを反対方向に補償し、基板の平坦化をもたらすことである。従来の２重電極ＲＦ  ＰＥＣＶＤシステムは、ＲＦまたは接地とすることができる１つのガス流通電極を有する。典型的には、ガス流通電極（シャワーヘッド１０４とも呼ばれる）は、ＰＥＣＶＤ反応器の最上部側にあり、反応物をウエハの前側の上に流れさせ、ウエハの前側だけに堆積させる。
【００２２】
一実施形態によれば、２重ガス流通電極を有するＲＦ  ＰＥＣＶＤシステムを開示する。電極のいずれか一方は、ＣＶＤフィルム堆積のためのプラズマ増強を可能にするＡＣ場を提供するＲＦ電極とすることができる。この２重ガス流通電極ＰＥＣＶＤシステムは、ウエハの両側または片側だけにフィルムを選択的に堆積させることができる。一例では、ガス流通台座（「シャワー台座（ｓｈｏｗｅｒ−ｐｅｄｅｓｔａｌまたはｓｈｏｗ−ｐｅｄ）」とも呼ばれる）は、設備のセットアップに基づき標準的移送機構を介して、チャンバ内部で近接するステーション間で、またはチャンバの外側で移送するためにウエハを保持することができ、さらにウエハの裏側からガスを流すことができる。
【００２３】
一実施形態では、裏側ガス流は、前側ガス流がウエハの前側の上に堆積する間、ウエハの裏側の上にＰＥＣＶＤ堆積を可能にする。システムは、フィルム堆積を引き起こす反応物をオンおよびオフすることにより、かつ反応物を反応しないガス（たとえば、不活性ガス）に置換することにより、堆積側を選択的に有効にするようにセットアップすることができる。このシステムの別の様態は、反応物流通ガスから基板の側までの距離を制御することができるためにある。この制御は、裏側補償などを適用するために必要な堆積輪郭およびフィルム特性を達成可能にする。
【００２４】
別の実施形態では、シャワー台座およびシャワーヘッドは、適切な反応物混合を可能にし、ウエハの裏側または前側にＰＥＣＶＤ堆積処理のための適合した流れの力学を提供可能にする、シャワーヘッドに似た特徴を提供する構成を含む。追加で、いくつかの実施形態は、堆積させるためにウエハの所望の側（片側または両側）にプラズマを抑制する、または与えることができる制御可能なギャップを可能にする。制御されるギャップは、たとえば、ウエハの最上部側とショーヘッド１０４の最上部表面の間にギャップ間隔を、およびウエハの裏側とシャワー台座１０６の最上部表面の間にギャップ間隔を含むことができる。たとえば、ウエハの裏側に堆積している間、ウエハの最上部側とシャワーヘッドの最上部表面の間のギャップは最小になる。例として、この分離は、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間になり、別の実施形態では、（ウエハ曲がり限界に応じて）約１ｍｍ〜約０．５ｍｍの間になる。
【００２５】
シャワー台座１０６は、ガスを均一に分配すために（すなわち、処理ガスをウエハの最下部に向けて配送することができるようにするために）シャワーヘッド穴パターンおよび内部プレナムを含むようにさらに構成される。本実施形態はまた、ガス流通台座（すなわち、シャワー台座）が処理ガスを適切な温度にするアクティブヒータを有することができるようにする。シャワー台座１０６およびシャワーヘッド１０４の組合せは、重要な属性の両方が同時に機能することができるようにする。シャワー台座１０６は、一実施形態では、シャワーヘッド１０４構成要素が処理ガス流を可能にする間、依然としてウエハを加熱し、反応器チャンバ内部で、または反応器の外側で、ウエハ移送特徴を提供することができる。したがって、本明細書で開示するガス流通台座（すなわち、シャワー台座）は、ウエハの両側に選択的に堆積させる従来のＰＥＣＶＤ処理を実装可能にする。これらの構成はまた、最上部電極または最下部電極に選択的にＲＦ電力を供給し、堆積を必要とするウエハの側でプラズマを動的に有効／無効にするように構成されている。
【００２６】
大まかに言って、シャワー台座は、ウエハの裏側にフィルムを堆積させることにより、応力および曲がりの問題に立ち向かうための利点をいくつか提供する。裏側フィルムは、前側堆積による応力を打ち消して、曲がりをまったく示さない（または実質的に曲がりをまったく示さない、たとえば、約１５０μｍ未満の曲がりを示す）中立な応力（または実質的に中立な応力、たとえば、約±１５０ＭＰａ未満）のウエハをもたらす。前側に堆積したフィルムに張力がある場合、裏側フィルムもまた、全体の応力を相殺するために張力があるべきである。同様に、前側フィルムに圧縮力がある場合、裏側フィルムもまた圧縮力があるべきである。さまざまな反応機構（たとえば、化学蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＡＬＤ）、低圧化学蒸着（ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＬＰＣＶＤ）など）を通して裏側フィルムを堆積させてよい。さまざまな事例でプラズマ増強化学蒸着を使用するのは、このタイプの反応で高い堆積速度が達成されるためである。
【００２７】
ある種の堆積パラメータを調整して、所望の応力レベルを有する裏側フィルムを作り出すことができる。これらの堆積パラメータの１つは、堆積した裏側フィルムの厚さである。より厚いフィルムは、ウエハ内により大きな応力を誘発し、一方では、（同じ組成からなり、同じ条件の下で堆積した）より薄いフィルムは、より小さな応力をウエハに誘発する。したがって、裏側層を形成する際に消費する材料の量を最小にするために、この層は、応力の高いフィルムの形成を促進する条件の下で比較的薄く堆積させられてよい。
【００２８】
上述のように、堆積した材料の積層は、ウエハの応力および曲がりをもたらす可能性が特に高い。これらの問題を引き起こすことがある一例の積層は、酸化物および窒化物の交互の層（たとえば、酸化ケイ素／窒化ケイ素／酸化ケイ素／窒化ケイ素など）を有する積層である。曲がりをもたらす可能性が高い別の例の積層は、酸化物およびポリシリコンの交互の層（たとえば、酸化ケイ素／ポリシリコン／酸化ケイ素／ポリシリコンなど）を含む。問題となることがある積層材料の他の例は、タングステンおよび窒化チタンを含むが、それらに限定されない。プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）、金属有機化学蒸着（ｍｅｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）などの化学蒸着技法を通して、または直接金属堆積（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＤＭＤ）などを通して、積層内の材料を堆積させてよい。これらの例は、限定することを意図するものではない。開示するある種の実施形態は、ウエハの前側に材料が存在するためにウエハの応力および／または曲がりが誘発されるときはいつも有用なことがある。
【００２９】
前側の積層は、任意の数の層および厚さまで堆積させられてよい。典型的な例では、約３２〜７２の間の層を含み、約２μｍ〜４μｍの間の総厚さを有する。積層によりウエハ内に誘発される応力は、約−５００ＭＰａ〜約＋５００ＭＰａの間であることがあり、しばしば（３００ｍｍのウエハについては）約２００μｍ〜４００μｍの間の、場合によってはさらに大きな曲がりをもたらす。
【００３０】
ウエハの裏側に堆積させる材料は、さまざまな実施形態では、誘電体材料であってよい。場合によっては、酸化物および／または窒化物（たとえば酸化ケイ素／窒化ケイ素）を使用する。使用してよいケイ素含有反応物の例は、シラン、ハロシラン、およびアミノランを含むが、それらに限定されない。シランは、水素基および／または炭素基を含有するが、ハロゲンを含有しない。シランの例は、シラン（ＳｉＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、およびオルガノシラン、たとえば、メチルシラン、エチルシラン、イソプロピルシラン、ｔ−ブチルシラン、ジメチルシラン、ジエチルシラン、ジ−ｔ−ブチルシラン、アリルシラン、ｓｅｃ−ブチルシラン、テキシルシラン、イソアミルシラン、ｔ−ブチルジシラン、ジ−ｔ−ブチルジシランなどである。ハロシランは、少なくとも１つのハロゲン基を含有し、水素基および／または炭素基を含んでも、含まなくてもよい。ハロシランの例は、ヨードシラン、ブロモシラン、クロロシラン、およびフルオロシランである。ハロシランは、詳細にはフルオロシランは、本明細書で記述するある種の実施形態では、ケイ素材料をエッチングすることができる反応性ハロゲン化物種を形成することがあるが、プラズマを打ち当てるとき、ケイ素含有反応物は存在しない。特有のクロロシランは、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4）、トリクロロシラン（ＨＳｉＣｌ3）、ジクロロシラン（Ｈ2ＳｉＣｌ2）、モノクロロシラン（ＣｌＳｉＨ3）、クロロアリルシラン、クロロメチルシラン、ジメチルクロロメチルシラン、クロロジメチルシラン、クロロエチルシラン、ｔ−ブチルクロロシラン、ジ−ｔ−ブチルクロロシラン、クロロイソプロピルシラン、クロロ−ｓｅｃ−ブチルシラン、ｔ−ブチルジメチルクロロシラン、テキシルジメチルクロロシランなどである。アミノシランは、ケイ素原子に結合した少なくとも１つの窒素原子を含むが、さらにまた水素、酸素、ハロゲン、および炭素を含有してよい。アミノシランの例は、モノー、ジ−、トリ−、およびテトラ−アミノシラン（それぞれ、Ｈ3Ｓｉ（ＮＨ2）4、Ｈ2Ｓｉ（ＮＨ2）2、ＨＳｉ（ＮＨ2）3、およびＳｉ（ＮＨ2）4）だけではなく、置換されたモノー、ジ−、トリ−、およびテトラ−アミノシラン、たとえば、ｔ−ブチルアミノシラン、メチルアミノシラン、ｔｅｒｔ−ブチルシランアミン、ビス（三級ブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ2（ＮＨＣ（ＣＨ3）3）2（ＢＴＢＡＳ）、ｔｅｒｔ−ブチルカルバミン酸塩、ＳｉＨ（ＣＨ3）−−（Ｎ（ＣＨ3）2）2、ＳｉＨＣｌ−−（Ｎ（ＣＨ3）2）2、（Ｓｉ（ＣＨ3）2ＮＨ）3などである。アミノシランの別の例は、トリシリルアミン（Ｎ（ＳｉＨ3）3）である。他の可能性のあるケイ素含有反応物は、テトラエチルオルトケイ酸塩（ＴＥＯＳ）、環状性および非環状性ＴＥＯＳ変異体、たとえば、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、フルオロトリエトキシシラン（ＦＴＥＳ）、トリメチルシラン（ＴＭＳ）、オクタメチルテトラシクロシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、テトラメチルチクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳＯ）、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（ＨＭＣＴＳＯ��、ジメチルジエトキシシランＤＭＤＥＯＳ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ）、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、ジビニルテトラメチルジシロキサン（ＶＳＩ２）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＯＳ）、ジメチルテトラメトキシジシロキサン（ＤＭＴＭＯＤＳＯ）、エチルトリエトキシシラン（ＥＴＥＯＳ）、エチルトリメトキシシラン（ＥＴＭＯＳ）、ヘキサメトキシジシラン（ＨＭＯＤＳ）、ビス（トリエトキシリル）エタン（ＢＴＥＯＳＥ）、ビス（トリメトキシリル）エタン（ＢＴＭＯＳＥ）、ジメチルエトキシシラン（ＤＭＥＯＳ）、テトラエトキシジメチルジシロキサン（ＴＥＯＤＭＤＳＯ）、テトラキス（トリメチルシロキシ）シラン（ＴＴＭＳＯＳ）、テトラメチルジエトキシジシロキサン（ＴＭＤＥＯＤＳＯ）、トリエトキシシラン（ＴＩＥＯＳ）、トリメトキシシラン（ＴＩＭＥＯＳ）、またはテトラプロポキシシラン（ＴＰＯＳ）を含む。
【００３１】
例示的窒素含有反応物は、アンモニア、ヒドラジン、アミン（たとえば、炭素を収容できるアミン）、たとえば、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、イソプロピルアミン、ｔ−ブチルアミン、ジ−ｔ−ブチルアミン、シクロプロピルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、シクロブチルアミン、イソアミルアミン、２−メチルブタン−２−アミン、トリメチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、ジ−ｔ−ブチルヒドラジン、ならびにアニリン、ピリジン、およびベンジルアミンなどのアミンを含有する芳香族を含むが、それらに限定されない。アミンは、一級、二級、三級、または四級（たとえば、テトラアルキルアンモニウム化合物）であってよい。窒素含有反応物は、窒素以外のヘテロ原子、たとえば、ヒドロキシルアミン、ｔ−ブチルオキシカルボニルアミンを含有することができ、Ｎ−ｔ−ブチルヒドロキシルアミンは、窒素含有反応物である。
【００３２】
酸素含有共反応物は、酸素、オゾン、亜酸化窒素、一酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素、硫黄酸化物、二酸化硫黄、酸素含有炭化水素（ＣxＨyＯz）、水、それらの混合物などを含む。
【００３３】
これらの反応物の流量は、裏側層を堆積させる反応のタイプに大きく依存する。ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤを使用して、裏側層を堆積させる場合、ケイ素含有反応物の流量は、（原子化前で）約０．５ｍＬ／分〜１０ｍＬ／分の間、たとえば、約０．５ｍＬ／分〜５ｍＬ／分の間であってよい。窒素含有反応物、酸素含有反応物、または他の共反応物の流量は、約３ＳＬＭ〜２５ＳＬＭの間、たとえば、約３ＳＬＭ〜１０ＳＬＭの間であってよい。
【００３４】
ある種の実装形態では、さらに処理した後、裏側層を取り除いてよい。取り除く場合、適合する時期に基板から容易に取り除くことができるように裏側層の組成を選ぶべきである。これに関しては、裏側層の材料（たとえば、誘電体）と下にある基板の材料（たとえば、ケイ素）の間で所望の除去を行う化学的性質に高い選択性がなければならない。
【００３５】
裏側層の最適な厚さは、ウエハの前側の堆積により誘発される応力の量だけではなく、裏側層を堆積させる条件にも依存する。ウエハ内の応力が無視できるようになる（たとえば、約１５０ＭＰａ未満）厚さまで、裏側層を堆積させてよい。これらまたは他の実施形態では、ウエハの曲がりが無視できるようになる（たとえば、約１５０μｍ未満の曲がり）厚さまで、裏側層を堆積させてよい。場合によっては、これは、約０．１μｍ〜２μｍの間の、たとえば、約０．３μｍ〜２μｍの間の、または０．１μｍ〜１μｍの間の、または約０．３μｍ〜１μｍの間の裏側層厚さに対応する。窒化ケイ素を使用して、裏側層を形成する場合、約０．３μｍの厚さを有するフィルムは、約５０μｍ〜２００μｍの曲がりを軽減するのに十分である。上述のように、より高い応力の裏側層を使用して、必要とされる層の厚さを低減してよい。これは、材料を節約し、費用を低減するのに役立つ。裏側堆積技法に関するさらに多くの情報については、本出願と同じ譲受人が所有する、参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第１４／２８５，５５４号明細書を参照してよい。
【００３６】
本実施形態を、処理、装置、システム、機器、または方法などの数多くの様式で実装することができる。いくつかの実施形態について以下で説明する。
【００３７】
フィルムの堆積は、一実施形態ではプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）システム内で実現される。ＰＥＣＶＤシステムは、多くの異なる形態をとってよい。ＰＥＣＶＤシステムは、１つまたは複数のウエハを収容し、かつウエハ処理に適した１つもしくは複数のチャンバまたは「反応器」（場合によっては、複数のステーションを含む）を含む。各チャンバは、処理するために１つまたは複数のウエハを収容してよい。１つまたは複数のチャンバは、規定された１つまたは複数の位置に（その位置の内部で動きが、たとえば、回転、振動、または他の攪拌がありで、またはなしで）ウエハを維持する。処理中に反応容器チャンバ内部で一方のステーションから別のステーションへ、堆積を受けるウエハを移送してよい。当然のことながら、フィルム堆積は、単一ステーションで完全に行われてよい、またはフィルムの任意の小部分を任意の数のステーションで堆積させてよい。
【００３８】
処理中、各ウエハは、台座、ウエハチャック、および／または他のウエハ保持装置により所定の位置に保持される。ある種の動作のために、装置は、ウエハを加熱するための加熱プレートなどのヒータを含んでよい。
【００３９】
図１Ａは、ウエハ１２８を処理するために使用する基板処理システム１００を例示する。システムはチャンバ１０２を含む。中央列は、基板１２８の最上部表面を処理しているときのために、たとえば、最上部表面上にフィルムを形成しているときのために、台座を支持するように構成されている。台座は、本明細書で開示する実施形態によれば、シャワーヘッド台座（「ｓｈｏｗ−ｐｅｄ」）１０６と呼ばれる。シャワーヘッド１０４は、シャワーヘッド台座１０６の真上に配置される。一実施形態では、シャワーヘッド１０４は、整合ネットワーク１２５を介して電源１２２に電気的に連結される。電源１２２は、制御モジュール１２０により、たとえばコントローラにより制御される。他の実施形態では、シャワーヘッド１０４ではなくシャワーヘッド台座１０６に電力を提供することが可能である。制御モジュール１２０は、特有のレシピのための処理入力および制御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。堆積したフィルムを基板１２８の最上部表面が受け入れているか、または堆積したフィルムを基板１２８の最下部表面が受け入れているかどうかに応じて、制御モジュール１２０は、電力レベル、タイミングパラメータ、処理ガス、ウエハ１２８の機械的動き、シャワーヘッド台座１０６からのウエハ１２８の高さなどのような処理レシピに関して、さまざまな動作入力を設定する。
【００４０】
中央列はまた、リフトピン制御手段により制御されるリフトピンを含むことができる。リフトピンを使用して、シャワーヘッド台座１０６からウエハ１２８を引き揚げて、エンドエフェクタがウエハを選び出し、エンドエンドエフェクタにより置かれた後にウエハ１２８を下げることができるようにする。エンドエフェクタ（図示せず）はまた、スペーサ１３０の真上にウエハ１２８を置くことができる。以下で記述するように、スペーサ１３０は、（ウエハの方を向く）シャワーヘッド１０４の最上部表面と（ウエハの方を向く）シャワーヘッド台座１０６の最上部表面の間でウエハ１２８の制御分離を提供するようにサイズ設定される。
【００４１】
基板処理システム１００は、ガス源１１０に、たとえば、施設からのガス化学物質供給源および／または不活性ガスに接続されたガス多岐管１０８をさらに含む。基板の最上部表面上に遂行されている処理に応じて、制御モジュール１２０は、ガス多岐管１０８を介してガス源１１０の配送を制御する。選ばれたガスは、次いで、シャワーヘッド１０４の中に流れ込み、ウエハ１２８が台座１０６の真上に載るときにそのウエハ１２８の方を向くシャワーヘッド１０４の面との間で画定される空間体積の中に分配される。
【００４２】
基板処理システム１００は、ガス源１１４に、たとえば、施設からのガス化学物質供給源および／または不活性ガスに接続されたガス多岐管１１２をさらに含む。基板の最下部表面上に遂行されている処理に応じて、制御モジュール１２０は、ガス多岐管１１２を介してガス源１１４の配送を制御する。選ばれたガスは、次いで、シャワーヘッド１０６の中に流れ込み、ウエハ１２８がスペーサ１３０の真上に載るときにウエハ１２８の下方表面／下側の方を向くシャワーヘッド台座１０６の面とウエハ１２８の下方表面／下側の間で画定される空間体積の中に分配される。スペーサ１３０は、ウエハ１２８の下方表面への堆積を最適化する分離を提供し、一方では、ウエハの最上部表面の全面にわたる堆積を低減する。一実施形態では、堆積は、ウエハ１２８の下方表面をターゲットにし、一方では、不活性ガスは、シャワーヘッド１０４を介してウエハ１２８の最上部表面上に流れ、それにより、反応物ガスは押されて最上部表面から離れ、シャワーヘッド台座１０６から提供される反応物ガスをウエハ１２８の下方表面に向けることが可能になる。
【００４３】
さらに、ガスは事前に混合されても、されなくてもよい。適合した弁の利用および質量流制御機構を採用して、処理の堆積段階およびプラズマ処置段階の間、正しいガスが配送されることを確実にしてよい。処理ガスは、出口を介してチャンバから出る。真空ポンプ（たとえば、１段階または２段階の機械式ドライポンプおよび／またはターボ分子ポンプ）は、処理ガスを外に抜き取り、絞り弁または振り子弁などの閉ループ制御流制限機器により反応器内部で低圧を適切に維持する。
【００４４】
さらにまた、シャワーヘッド台座１０６の外側領域を丸く囲むキャリアリング１２４を示す。ウエハ１２８の最上部表面が処理されているとき、たとえば、ウエハ１２８の上に材料を堆積しているとき、キャリアリング１２４は、台座シャワーヘッド台座１０６の中心内のウエハ支持領域から１段下がったキャリアリング支持領域の真上に置かれているように構成されている。キャリアリング１２４は、キャリアリング１２４のディスク構造物の外側縁部側、たとえば、外半径、およびキャリアリング１２４のディスク構造物のウエハ縁部側、たとえば、ウエハ１２８が置かれている場所に最も近い内半径を含む。キャリアリング１２４のウエハ縁部側は、キャリアリング１２４がスペーサ１３０により保持されるとき、ウエハ１２８を持ち上げるように構成されていた複数の接触支持構造物を含む。
【００４５】
図１Ｂでは、スパイダフォーク１３２を使用して、キャリアリング１２４をその処理高さに（すなわち、ウエハ１２８の下方表面で堆積させるために）持ち上げて、維持する。したがって、キャリアリング１２４は、ウエハ１２８と共に持ち上げられ、たとえばマルチステーションシステムで別のステーションまで回転させることができる。
【００４６】
図２は、４つの処理ステーションが提供されるマルチステーション処理ツールの上面図を例示する。図１Ａおよび図１Ｂの実施形態は、４つのチャンバステーションを有する図２および図３のチャンバ１０２内に実装することができるチャンバ１０２を例示する。図２および図３は、（たとえば、例示するために最上部チャンバ部分を取り除いた）チャンバ部分の上面図を提供し、４つのステーションは、スパイダフォーク１３２によりアクセスされる。各スパイダフォーク１３２またはフォークは、シャワーヘッド台座１０６の両側の一部分の周りにそれぞれ位置決めされた第１のアームおよび第２のアームを含む。この図では、スパイダフォーク１３２は、キャリアリング１２４の下方にあることを知らせるために、破線で描かれている。スパイダフォーク１３２は、係合および回転機構２２０を使用して、ステーションからキャリアリング１２４を（すなわち、キャリアリング１２４の下方表面から）同時に引き揚げて，持ち上げ、次いで、それぞれのウエハ１２８上でプラズマ処理、処置、および／またはフィルム堆積をさらに行うことができるように、少なくとも１つまたは複数のステーションを回転させ、その後、次の場所までキャリアリング１２４を下げる（この場合、キャリアリングの少なくとも１つがウエハ１２８を支持する）ように構成されている。上記で指摘したように、一実施形態では、スパイダフォーク１３２を使用して、ウエハ１２８の裏側で堆積を可能にする高さまでウエハ１２８を引き揚げることができ、一方では、たとえば図１Ｂに示すように、ウエハ１２８の最上部側で堆積を実質的に防止する。
【００４７】
図３は、内向きのロードロック１４８および外向きのロードロック１４０を伴うマルチステーション処理ツールの、ある実施形態の概略図を示す。ロボット１４２は、大気圧で大気ポート１４４を介してポッド１５０を通してロードされたカセットから内向きのロードロック１４８の中に基板１２８を動かすように構成されている。内向きのロードロック１４８は、大気ポート１４４が閉じたとき、ポンプで下方に送り込まれてよいように、真空源（図示せず）に連結される。内向きのロードロック１４８はまた、処理チャンバ１０２に接続して動作するチャンバ移送ポート１４６を含む。その結果、チャンバ移送ポート１４６が開いたとき、別のロボット（図示せず）は、処理するために内向きのロードロック１４８から第１の処理ステーションのシャワーヘッド台座１０６まで基板を動かしてよい。
【００４８】
描いた処理チャンバ１０２は、図３に示す実施形態で１〜４の番号を付けた４つの処理ステーションを備える。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１０２は、基板が真空破壊および／または空気暴露を受けることなく処理ステーションの間でキャリアリング１２４を使用して移送されてよいように、低圧環境を維持するように構成されていてよい。図３に示す処理ステーションごとに、裏側堆積を行うべきときに処理ガスを配送するように構成されているシャワーヘッド台座１０６を有する。裏側堆積中に、スペーサまたはスパイダフォークのうちどちらを使用してシャワーヘッド台座１０６から離してウエハを引き揚げようと、シャワーヘッド１０４は、基板の最上部表面上に不活性ガスを供給して、ウエハ１２８の最上部表面上に堆積を防止する、または低減するように構成されている。
【００４９】
図３はまた、処理チャンバ１０２内部でウエハを移送し、かつ裏側堆積中にウエハ１２８を持ち上げるためのスパイダフォーク１３２を描く。以下でより詳細に記述するように、スパイダフォーク１３２はまた、回転して、一方のステーションから別のステーションへウエハを移送可能にすることができる。移送は、スパイダフォーク１３２が外側の下面からキャリアリング１２４を持ち上げることを可能にすることにより行われ、外側の下面は、次いで、ウエハを持ち上げ、次いで、ウエハおよびキャリア１２４を一緒に次のステーションまで回転させる。一実施形態では、スパイダフォーク１３２は、処理中の高レベルの熱に耐えるセラミック材料から作られる。
【００５０】
他の実施形態では、スパイダフォーク１３２を使用して、ウエハを持ち上げて移送する代わりに、パドルタイプの構造物もまた、ウエハを持ち上げて移送するように機能することができる。パドルは、スパイダフォーム１３２が置かれている方法に類似して、ステーションの間に配置することができ、同じ方法で機能することができる。したがって、理解を容易にするために、スパイダフォーム１３２への言及は、（たとえば、裏側ウエハ堆積中の）制御された持上およびステーション間の移送を提供することができるパドル構成に同じく適用されることを理解されたい。
【００５１】
大まかに言って、本明細書で開示する実施形態は、システムが動的制御を用いてウエハの選択した側（前および／または裏）にＰＥＣＶＤフィルムを堆積させるためにある。一実施形態は、容量結合ＰＥＣＶＤシステムを画定するための２重ガス流通電極を含む。システムは、ガス流通シャワーヘッド１０４およびシャワーヘッド台座１０６を含む。一実施形態では、ガス流通台座（すなわち、シャワーヘッド台座）は、ウエハの裏側で堆積を可能にするシャワーヘッドと台座の組み合わせである。電極の幾何形状は、たとえば、ガス混合プレナム、穴、穴パターン、ガスジェット防止バッフルなどのシャワーヘッドの特徴と、たとえば、埋込制御ヒータ、ウエハ持上機構、プラズマ抑制リングを保持する能力、および可動性などの台座の特徴とを組み合わせる。これにより、台座からのＲＦ電力を用いて、またはＲＦ電力なしで、ウエハの移送およびガスの処理が可能になる。
【００５２】
一実施形態では、システムは、電極に対する基板の平行性を厳密に制御できるようにするウエハ持上機構を有する。一実施形態では、これは、２つの電極に平行に持上機構をセットアップし、製造許容範囲を、たとえば、スピンドルまたは持上ピン機構を制御することにより達成される。別の実施形態は、ウエハ持上部を引き揚げることにより規定されるが、この選択肢は、堆積させられるようになる側を動的に制御できるようにしない。
【００５３】
一構成では、持上機構は、処理中（プラズマ前、プラズマ中、プラズマ後）に距離を動的に制御できるようにして、堆積させる側、堆積の輪郭、および堆積フィルム特性を制御する。システムはさらに、反応物が流れる側を選択的に有効化／無効化できるようにする。一方の側は、反応物を流すことができ、他方の側は、不活性ガスを流して、堆積およびプラズマを抑制することができる。
【００５４】
一実施形態では、プラズマ／堆積の必要がないウエハの側の間のギャップを、プラズマを抑制するために必要とされる最小値まで厳密に制御しなければならない（さもなければ、プラズマ損傷ができる）。一例では、このシステムは、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの最小ギャップを、別の実施形態では、約１ｍｍ〜約０．０５ｍｍ（ウエハの曲がりにより制限される）を許容し、そのようなギャップは、制御することができる。一実施形態では、このギャップは、処理条件に依存する。
【００５５】
一実施形態では、ガス流通台座（すなわち、シャワーヘッド台座）は、無制限に、（ａ）処理前の処理温度までウエハの熱安定化を可能にし、（ｂ）ウエハの裏側の異なる区域で選択的にフィルムを堆積させるためにシャワーヘッド台座上の穴パターンの選択的設計を可能にし、（ｃ）適合したプラズマ封じ込めを達成するために交換可能なリングを取り付けることができ、（ｄ）ウエハを外側の別のチャンバまたはカセットまで移送するための、チャンバ内部の安定したウエハ移送機構、たとえば、リフトピン、ＲＦ結合特徴、最小接触アレイを可能にし、（ｅ）たとえば、内部プレナム、バッフル、および多岐管路開口などのガス混合特徴の実装を可能にし、（ｆ）ガス流通台座（すなわち、シャワーヘッド台座）内に区画を追加して、ウエハの裏側の異なる領域に選択的ガス流を可能にし、流量コントローラおよび／または複数のプレナムを介して流量を制御可能にする。
【００５６】
別の実施形態では、ウエハ持上機構を使用する動的ギャップ制御により、（ａ）両側に堆積させることができるように、堆積物または反応物流通電極から堆積を必要とするウエハの側までの距離を、または中間の距離を制御可能にし、（ｂ）処理中（プラズマ前、プラズマ中、プラズマ後）に持上機構が距離を動的に制御して、堆積側、堆積の輪郭、および堆積フィルム特性を制御可能にする。ウエハの裏側に堆積させるために使用する堆積モードに関する別の実施形態では、フィルム縁部排除制御は、リソグラフィ関連の重ね合わせ問題を回避することが非常に望ましい。このシステムで使用する持上機構は、縁部で堆積物を影で覆う設計特徴を有するキャリアリング１２４を介して行われる。これは、キャリアリングの設計および形状を介して縁部排除制御を指定する。
【００５７】
図４Ａは、シャワーヘッド台座１０６の縁部領域の横断面図を示す。この図は、キャリアリング内半径１２４ａおよびキャリアリング外半径１２４ｂを有するキャリアリング１２４の横断面表現を提供する。スペーサ１３０は、シャワーヘッド台座１０６内の段状領域１０６ｇにより画定される縁部でシャワーヘッド台座１０６の真上に置かれるように構成されている。図４Ｂに示すように、スペーサ１３０は、好ましくは、キャリアリング１２４の下側表面からキャリアリング１２４のための均一な支持を提供するように間隔を置いて離して配置される。一実施形態では、キャリアリング１２４は、キャリアリング１２４の実質的に平坦な表面の下方に伸展する支持伸展部分１２４ｃを含む。
【００５８】
キャリア内半径へのウエハ縁部の重なりが低減されるいくつかの実施形態では、基板のノッチが暴露されてよい。ギャップがノッチを覆うのを回避するために、キャリアリングは、ノッチを置くべき領域内に伸展部分を有するように構築されてよい。このようにして、ウエハノッチが暴露されことによる堆積物の非一様性を回避しながら、裏側堆積を行うべき区域を広げることが可能である。したがって、キャリアリング１２４の幾何形状を調節することにより、さまざまなサイズの縁部排除（ｅｄｇｅ  ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ、ＥＥ）を取り扱うことができる。
【００５９】
支持伸展部分１２４ｃは、スペーサ１３０の最上部表面の中に画定される支持表面内部で嵌合し、置かれるように構成されている。支持表面は、支持伸展部分１２４ｃのための相補嵌合表面を提供し、その結果、キャリアリング１２４は、スペーサ１３０により支持されたとき、スライドできなくなる、または動かなくなる。図４Ｂには３つのスペーサ１３０を示すが、シャワーヘッド台座１０６の表面と実質的に平行にキャリアリングを支持することができ、かつシャワーヘッド台座１０６の最上部表面から間隔を置いて離して配置された関係で配置される基板１２８を支持するための間隔が画定される限り、任意の数のスペーサを提供してよいことが想定される。
【００６０】
シャワーヘッド台座１０６の最上部表面は、動作中にガスの均一な分配および出力を提供するために、表面全体に分布した穴パターン１０６ａを含むことがさらに示されている。一実施形態では、穴パターン１０６ａは、シャワーヘッド台座１０６の最上部表面の中心から始まり、シャワーヘッド台座１０６の外周まで伸展する複数の同心リングの形で分布する。穴１０６ａの少なくとも１つのリングは、穴パターンの縁部穴領域１０７に提供され、縁部穴領域１０７内で画定される開口部は、好ましくは、シャワーヘッド台座１０６の表面に対して非垂直にガスを提供するように角度をなす。
【００６１】
一例では、縁部穴領域１０７内の開口部が画定される角度または傾斜は、シャワーヘッド台座１０６の中心から離れる方向に傾く、または角度をなすように規定される。一実施形態では、角度は、水平方向からほぼ４５°である。他の実施形態では、角度は、水平方向から２０°〜約８０度の間で変えることができる。一実施形態では、縁部穴領域１０７内に角度をなす開口部を提供することにより、基板１２８の裏側堆積中に処理ガスを追加で分配することができる。一実施形態では、穴パターン１０６ａの残りの開口部１０６ｄは、シャワーヘッド台座１０６の表面に実質的に垂直に配向され、基板１２８の下側に向けられる。
【００６２】
図４Ｂは、基板１２８がキャリアリング１２４により保持されるとき、基板１２８縁部は、キャリアリング１２４のキャリアリング内半径１２４ａに、より近い縁部領域上に置かれることを例示する。他の図でより詳細に示すように、基板１２８の最上部表面の方を向くシャワーヘッド１０４の表面は、スペーサ１３０を使用して位置決めされるとき、基板１２８の裏側への堆積を行っているモードの間、堆積を防止するほどの近さに実質的にある。
【００６３】
例として、基板１２８の最上部とシャワーヘッド１０４の表面の間の距離は、好ましくは約２ｍｍ〜０．５ｍｍの間であり、いくつかの実施形態では、ウエハの曲がりに応じて約１ｍｍ〜約０．５ｍｍの間である。すなわち、ウエハが実質的に曲がった場合、分離は、０．５ｍｍよりも大きくなる。ウエハが実質的にまだ曲がっていない場合、分離は、０．５ｍｍ未満とすることができる。一実施形態では、材料の層を用いて基板の裏側に堆積させているとき、基板の最上部側での堆積を防止するように、分離は最小であることが好ましい。一実施形態では、シャワーヘッド１０４は、基板の裏側に堆積させており、かつ堆積ガスがシャワーヘッド台座１０６により供給されているとき、その間に基板１２８の最上部側の全面にわたり不活性ガス流を供給するように構成されている。
【００６４】
図５Ａは、シャワーヘッド台座１０６の真上に位置決めされたシャワーヘッド１０４を含むプラズマ処理システムのある例を示す。この例では、スペーサ１３０は、キャリアリング１２４を支持していることが示され、支持伸展部分１２４ｃは、スペーサ１３０の凹状領域内部で保持されている。上記で指摘したように、スペーサ１３０は、その上で支持されているキャリアリング１２４およびウエハ１２８をシャワーヘッド台座１０６の表面から離して上昇させる分離距離でキャリアリング１２４を保持するように構成されている。
【００６５】
このようにして、ウエハ１２８の最上部表面は、分離を低減してシャワーヘッド１０４の露出表面１０４ａに実質的に近く置かれる。上述のように、その低減した分離は、好ましくは、約２ｍｍ〜０．５ｍｍの間であり、いくつかの実施形態では、ウエハの曲がりに応じて、約１ｍｍ〜約０．５ｍｍの間である。すなわち、ウエハが実質的に曲がった場合、分離は、０．５ｍｍよりも大きくなる。ウエハが実質的にまだ曲がっていない場合、分離は、０．５ｍｍ未満とすることができる。追加で、シャワーヘッド１０４は、シャワーヘッド台座１０６により反応物および処理ガスを供給することにより裏側堆積が処理されているモード中に、キャリアリング１２４により支持されているウエハの最上部表面上に流される不活性ガスを供給するように構成されている。
【００６６】
シャワーヘッド台座１０６の表面の全体にわたって穴パターン１０６ａを画定する複数の開口部１０６ｄをさらに示す。縁部穴領域１０７もまた示され、縁部穴領域は、シャワーヘッド台座１０６の外側縁部に向けて処理ガスを提供するように、かつキャリアリング１２４により支持されている基盤の下側の縁部に、より近く処理ガスを提供するように角度をなす、円周に配列された少なくとも１列の穴を含むことができることを示す。
【００６７】
図５Ｂは、図５Ａのプラズマ処理システムの横断面図を例示する。この例では、シャワーヘッド台座１０６の開口部１０６ｄ、およびシャワーヘッドの開口部１０４ｄは、それぞれプレナム領域３０６および３０４から外への経路を提供することが示されている。プレナム３０６および３０４は、シャワーヘッド台座１０６およびシャワーヘッド１０４の中に導入されたガスの分配を支援するために提供される。バッフル２０６は、シャワーヘッド台座１０６内に配置され、シャワーヘッド台座１０６の中に入るガス侵入経路３１２に沿って位置決めされる。バッフル２０６は、シャワーヘッド台座１０６のプレナム３０６の中に導入されたガスの分配を支援する。バッフル２０４は、シャワーヘッド１０４の中に配置され、シャワーヘッド１０４の中に入るガス侵入経路３０８に沿って位置決めされる。バッフル２０４は、シャワーヘッド１０４のプレナム３０４の中に導入されたガスの分配を支援する。
【００６８】
シャワーヘッド台座１０６のガス侵入経路３１２に連結したガス多岐管１１２をさらに示す。ガス多岐管１１２に連結したガス源１１４を示す。ガス源１１４は、１つまたは複数の異なるタイプのガスをシャワーヘッド台座１０６に提供するように構成されている。例として、ガスは、キャリアリング１２４がスペーサ１３０により支持されるとき、基板１２８の裏側の上に堆積させるために使用する反応ガスとすることができる。一実施形態では、シャワーヘッド１０４が窒素（Ｎ2）パージガスの流れを配送する間、処理ガスを、たとえば、シラン（ＳｉＨ4）＋アンモニア（ＮＨ3）を流すことにより、シャワーヘッド台座１０６を使用して裏側材料層を堆積させることができる。
【００６９】
別の例示的裏側堆積処理は、ＳＩＨ4／Ｎ2Ｏの流量および電力を変えることにより、０ＭＰａ〜−４００ＭＰａまでの範囲にわたる応力を与えるように調節することができるＳｉＨ4＋Ｎ2Ｏ化学物質とすることができる。さらに、ＳｉＨ4＋ＮＨ3化学物質を用いるＳｉＮフィルムは、−１２００ＭＰａ〜＋１２００ＭＰａまでの応力を提供することができると考えられる。ＴＥＯＳ化学物質を用いるＳｉＯ2処理は、＋２００ＭＰａ〜−４００ＭＰａまでの範囲にわたる応力を提供することができる。したがって、化学物質、ガスを適用する場所、および厚さを選択することにより、層の前側堆積により引き起こされた応力を戦略的に打ち消して、ウエハ／基板の反りを低減する、または回避することが可能である。
【００７０】
さらに、上記で指摘したように、シャワーヘッド１０４によりパージガスを配送する間、シャワーヘッドと基板１２８の最上部表面の間のギャップは、最小になる、たとえば、約０．５ｍｍ〜約５ｍｍの間になるはずである。ウエハが大きく曲がりすぎた場合、分離は、０．５ｍｍよりも大きくなる可能性があるが、好ましくは、５ｍｍ未満、一実装形態では、約３ｍｍ未満、または約２ｍｍ未満、または約１ｍｍ未満になる可能性がある。
【００７１】
ＳｉＨ４＋ＮＨ３を（シャワーヘッド台座１０６の開口部１０６ｄを介して）流すと、基板がシャワーヘッド台座１０６の最上部表面と間隔を置いて離して配置された関係でキャリアリング１２４により保持される間、ＳｉＮ／ＳｉＯ２フィルムの層は、基板１２８の裏側に堆積する。同じチャンバ内で最上部側堆積を行っているモードでは、シャワーヘッド台座１０６は、台座として動作し、開口部１０６ｄの外にガスを流すことはない。この構成では、選んだレシピに応じて、基板１２８の最上部表面上に、異なるタイプの材料を堆積させることができる。その結果、裏側堆積は、たとえば窒化物、酸化物のフィルムにより誘発される高い応力に対処することが可能になる。すなわち、裏側堆積は、最上部側堆積中に誘発された応力を補償し、ウエハの曲がり低減を支援する。
【００７２】
ガス侵入経路３０８に連結したガス多岐管１０８は、ガス源１１０への接続を具備する。ガス侵入経路３０８は、バッフル２０４およびプレナム３０４に通じている、シャワーヘッド１０４の中にガスを供給するためのチャネルを提供する。ガス源１１０は、遂行されている処理に応じて、異なるタイプのガスを提供することができる。例として、基板１２８に対して裏側堆積を行っている場合、シャワーヘッド１０４は、基板１２８の最上部表面上に堆積を防止するように、基板１２８の最上部表面上に流れる不活性ガスを配送するように構成されている。
【００７３】
シャワーヘッド１０４は、裏側表面に堆積させているとき、最上部表面上に堆積ガスが漏れるのを防止するように、異なる流量でガスを供給するように構成することができる。最上部表面堆積を処理中である場合、基板１２８は、シャワーヘッド台座１０６の表面の上まで下げられ、スペーサ１３０は取り除かれる。この構成では、最上部表面堆積は、シャワーヘッド１０４の中に導入された処理ガスを利用して進行することができる。この段階の間、処理ガスは、シャワーヘッド台座１０６によって導入されず、シャワーヘッド台座は、標準的支持チャックまたは台座として動作する。したがって、シャワーヘッド台座１０６は、堆積させている表面に、たとえば、基板１２８の最上部表面または裏側表面に応じて、複数のモードで動作することができる。
【００７４】
図６Ａは、プラズマ処理システムの別の実施形態を例示する。この実施形態では、スペーサ１３０を利用して、シャワーヘッド台座１０６の表面の上方の適合した高さまでキャリアリング１２４を引き揚げない。代わりに、スパイダフォーク１３２を利用して、制御可能な高さにキャリアリング１２４を引き揚げて維持し、その結果、キャリアリング１２４により支持されているウエハ１２８の裏側堆積は、シャワーヘッド台座１０６の開口部１０６ｄを通して導入される反応ガスによって行うことができる。上記で論じたように、シャワーヘッド台座１０６は、シャワーヘッド台座１０６の中心から縁部まで伸展する、同心円の形に配列された複数の開口部１０６ｄを含む。
【００７５】
開口部の１つまたは複数の同心円を含むことができる外側縁部領域１０７は、キャリアリング１２４により保持されたとき、基板１２８の下側の外側縁部の方を向く、角度をなす反応ガス出力を提供するように配列することができる。例として図２および図３にスパイダフォーク１３２を示す。キャリアリング１２４を取り扱うための代替方法もまた採用することができることを理解されたい。たとえば、ステーション間に配列されたパドル支持物をさらにまた使用して、キャリアリングを取り扱い、適合する高さまでキャリアリングを引き揚げて、シャワーヘッド台座１０６の最上部表面と基板１２８の下側の間の分離距離を達成することができる。大まかに言えば、スペーサ１３０、およびスパイダフォーク１３２またはパドルは、シャワーヘッド台座１０６から間隔を置いて離して配置された関係でキャリアリング１２４（および基板が存在するときには基板）を保持するための基板支持物を提供する。
【００７６】
一実施形態では、図１Ａ，図４Ａ〜図５Ｂによる基板支持物は、シャワーヘッド台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するためにあり、複数のスペーサ１３０により画定される。スペーサは、キャリアリングを保持するための支持表面を有する少なくとも３つのスペーサを含み、キャリアリングは、基板が存在するときには間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するように構成されている。
【００７７】
図１Ｂ、図６Ａ、および図６Ｂによれば、シャワーヘッド台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するための基板支持物は、スパイダフォークまたはパドルの少なくとも一方により画定され、スパイダフォークまたはパドルは、キャリアリングを保持するように構成されてい、キャリアリングは、基板が存在するときには間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するように構成されている。
【００７８】
図７Ａは、シャワーヘッド台座１０６の上面図を例示し、穴パターン１０６ａは、シャワーヘッド台座１０６の中心からシャワーヘッド台座１０６の穴パターン１０６ａの外周まで伸展する開口部１０６ｄの同心円を有する。図示するように、開口部１０６ｄの少なくとも１つの同心円は、縁部穴領域１０７に沿って画定される。上述のように、縁部穴領域１０７は、中心から離れて角度をなすように開口部が構築され、その結果、間隔を置いて離して配置した関係でシャワーヘッド台座１０６の上方でキャリアリング１２４により保持されるとき、基板１２８の縁部の方にガスを向けることができる。さらにまた、この例では、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、分離距離までキャリアリング１２４を持ち上げるために利用するスパイダフォーク１３２を示す。
【００７９】
一実施形態では、シャワーヘッド台座１０６はまた、その中に一体化された、最上部側堆積中に加熱機能を提供するヒータを含む。ヒータ要素は、裏側堆積中にガスを配送する開口部１０６ｄに通り道を依然として提供しながら、均一な加熱分配を提供するように分布させることができる。
【００８０】
例として上述のように、基板１２８の最上部とシャワーヘッド１０４の表面１０４ａの間の分離距離は、好ましくは約２ｍｍ〜０．５ｍｍの間であり、いくつかの実施形態では、ウエハの曲がりに応じて約１ｍｍ〜約０．５ｍｍの間である。すなわち、ウエハが実質的に曲がった場合、分離は、０．５ｍｍよりも大きくなる。ウエハが実質的にまだ曲がっていない場合、分離は、一実施形態では０．５ｍｍ未満とすることができ、シャワーヘッド台座１０６の上方に分離距離で保持されたときの基板の裏側とシャワーヘッド台座１０６の間の分離距離は、約８ｍｍ〜約１４ｍｍの間であり、一例では、基板１２８の裏側とシャワーヘッド台座１０６の最上部表面の間の分離距離は、約１０ｍｍである。
【００８１】
いくつかの実施形態では、シャワーヘッド台座１０６内に開口部を形成する同心リングはまた、異なるゾーンに分離することができる。たとえば、外側ゾーンは、異なるガスの組合せを基板の裏側の中心部に供給している間、基板の裏側に特定のタイプの材料を堆積させるための１つのタイプのガスを適用するように画定することができる。開口部１０６ｄの異なるゾーンを通して異なるガスを供給することにより、異なるタイプの材料、異なる厚さ、および異なるゾーンを伴う基板裏側の異なる領域をターゲットとすることが可能である。
【００８２】
図７Ｂおよび図７Ｃは、異なるゾーンをどのように画定することができるかを例示する。図７Ｂは、用途に応じて中に、または外に調節することができる内部ゾーン、および外部ゾーンを示す。図７Ｃは、３つのゾーンを、たとえば、内部ゾーン、中間ゾーン、および外部ゾーンを例示する。
【００８３】
いくつかの実施形態では、中央領域開口部からガスを流していない間、いくつかの同心リングを含むことができる外部ゾーンから堆積ガスを出力することができる。こうすることにより、基板の裏側に堆積した材料の厚さに影響を及ぼし、基板の最上部表面上の材料層により引き起こされる反りと戦略的に立ち向かうことが可能である。いくつかの実施形態では、シャワーヘッド台座１０６は、同心ゾーン以外の異なる配向のゾーンを含むことができる。
【００８４】
他の配向のゾーンはまた、シャワーヘッド台座１０６内部に配置された異なるプレナムを用いて個々に制御することができる異なる四分円内に、パイの異なるひと切れ内に、異なる区域内などにゾーンを提供することを含むことができる。それに応じて、シャワーヘッド台座１０６内に配置された開口部１０６ｄおよび穴パターン１０６ａは、異なるゾーンに同じまたは異なるガスを配送して、基板の裏側で異なる厚さの堆積に影響を及ぼして、基板の最上部表面または最上部側で製作されている複数の層により引き起こされる基板の反りに立ち向かうように設計することができることが想定される。
【００８５】
図８は、上記で記述したシステムを制御するための制御モジュール８００を示す。一実施形態では、図１の制御モジュール１２０は、例示の構成要素のいくつかを含んでよい。たとえば、制御モジュール８００は、プロセッサ、メモリ、および１つまたは複数のインタフェースを含んでよい。制御モジュール８００を採用して、検知した値に一部は基づき、システム内の機器を制御してよい。単なる例として、制御モジュール８００は、検知した値および他の制御パラメータに基づき、弁８０２、フィルタヒータ８０４、ポンプ８０６、および他の機器８０８の１つまたは複数を制御してよい。制御モジュール８００は、単なる例として、圧力計８１０、流量計８１２、温度センサ８１４、および／または他のセンサ８１６から、検知した値を受信する。さらにまた、制御モジュール８００を採用して、前駆物質配送およびフィルム堆積中の処理条件を制御してよい。制御モジュール８００は、典型的には１つまたは複数の記憶装置、および１つまたは複数のプロセッサを含む。
【００８６】
制御モジュール８００は、前駆物質配送システムおよび堆積装置の活動状態を制御してよい。制御モジュール８００は、処理タイミング、配送システム温度、フィルタの全面にわたる圧力差、弁の位置、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の位置、および特定の処理の他のパラメータを制御するための命令の組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８００はまた、圧力差を監視し、１つまたは複数の経路から１つまたは複数の他の経路まで蒸気前駆物質配送を自動的に切り替えてよい。いくつかの実施形態では、制御モジュール８００に関連する記憶装置に記憶した他のコンピュータプログラムを採用してよい。
【００８７】
典型的には、制御モジュール８００に関連するユーザインタフェースが存在する。ユーザインタフェースは、表示装置８１８（たとえば、装置および／または処理の条件についての表示画面および／またはグラフィカルソフトウェア表示）、およびポインティング機器、キーボード、タッチ画面、マイクロホンなどのようなユーザ入力機器８２０を含んでよい。
【００８８】
一連の処理で前駆物質の配送、堆積、および他の処理を制御するためのコンピュータプログラムを、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語で、たとえば、アセンブラ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートランなどで書くことができる。プロセッサは、コンパイルしたオブジェクトコードまたはスクリプトを実行して、プログラムで識別されたタスクを遂行する。
【００８９】
制御モジュールパラメータは、たとえばフィルタ圧力差、処理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条件、冷却ガス圧力、ならびにチャンバ壁温度などの処理条件に関係がある。
【００９０】
多くの異なる方法でシステムソフトウェアを設計または構成してよい。たとえば、本発明の堆積処理を行うのに必要なチャンバ構成要素の動作を制御するために、さまざまなチャンバ構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトを書いてよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムの断片の例は、基板位置決めコード、処理ガス制御コード、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む。
【００９１】
基板位置決めプログラムは、基板を台座またはチャックの上にロードして、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す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んでよい。処理ガス制御プログラムは、ガス組成および流量を制御するためのコード、および任意選択で、チャンバ内の圧力を安定化するために堆積前にチャンバの中にガスを流すためのコードを含んでよい。フィルタ監視プログラムは、測定した１つもしくは複数の差と所定の１つもしくは複数の値を比較するコード、および／または経路を切り替えるためのコードを含む。圧力制御プログラムは、たとえばチャンバの排気システム内の絞り弁を加減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んでよい。ヒータ制御プログラムは、圧力配送システム、基板、および／またはシステムの他の部分内の構成要素を加熱するための加熱ユニットへの流れを制御するためのコードを含んでよい。代わりに、ヒータ制御プログラムは、ヘリウムなどの伝熱ガスをウエハチャックに配送することを制御してよい。
【００９２】
堆積中に監視してよいセンサの例は、質量流制御モジュール、圧力計８１０などの圧力センサ、および配送システム、台座、またはチャック内に位置する熱電対（たとえば、温度センサ８１４）を含むが、それらに限定されない。これらのセンサから得られるデータを用いて、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使用して、所望の処理条件を維持してよい。前述は、単一チャンバまたはマルチチャンバの半導体処理ツールで本発明の実施形態を実装することについて記述している。
【００９３】
例示および記述するために、実施形態に関して前記の記述を提供してきた。網羅的であることも、本発明を限定することも、意図するものではない。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るのではなく、適用可能な場合には、交換可能であり、具体的に示すことも、記述することもない場合でさえ、選択した実施形態で使用することができる。本発明を、さらにまた多くの点で変えてよい。そのような変形形態は、本発明を逸脱するとみなされるべきではなく、そのような修正形態はすべて、本発明の範囲に含まれるものとする。
【００９４】
前述の実施形態について、理解を明確にするためにいくらか詳細に記述してきたが、添付の特許請求の範囲内で、一定の変更および修正を実施することができることは明らかであろう。したがって、本実施形態は、例示的であり、制限するものではないと考えるべきであり、実施形態は、本明細書で示す詳細に限定されるべきではなく、実施形態の範囲内で、および特許請求の範囲の均等物の範囲内で修正されてよい。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
プラズマ処理システムであって、
チャンバと、
コントローラと、
前記チャンバ内に配置されたシャワーヘッドと、
前記コントローラからの制御信号に応答して、第１のガス源から第１のガスを提供するために前記シャワーヘッドに接続された第１のガス多岐管と、
前記チャンバ内に配置され、前記シャワーヘッドに対向する方向に向けられるシャワー台座と、
前記コントローラからの制御信号に応答して、第２のガス源から第２のガスを提供するために前記シャワー台座に接続された第２のガス多岐管と、
前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で基板を保持するための基板支持物と、
前記シャワーヘッドに電力を提供して、前記基板が前記チャンバ内に存在するときに前記シャワー台座から前記間隔を置いて離して配置した関係で前記基板支持物により保持される前記基板の裏側にフィルムを堆積させるためのプラズマを発生させるための無線周波数（ＲＦ）電源と
を備えるプラズマ処理システム。
適用例２：
適用例１のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記第２のガス源が提供する前記第２のガスを出力するための垂直開口部からなる穴パターンを含み、前記穴パターンは、前記シャワー台座の中心から前記シャワー台座の外半径まで伸展する複数の円形同心リングを画定し、前記シャワー台座の少なくとも外部リングは、前記シャワー台座の前記中心から離れた方向に垂直から離れた角度をなす、複数の角度をなす開口部を含むプラズマ処理システム。
適用例３：
適用例１のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記シャワー台座の本体内部でバッフルに通じるガス侵入経路を含み、前記バッフルは、前記シャワー台座の表面上に分布した穴パターンに接続する複数の開口部に接続して動作する内部プレナムに接続するプラズマ処理システム。
適用例４：
適用例１のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記シャワー台座の中心から前記シャワー台座の外半径まで伸展する複数の円形同心リングにより画定される穴パターンを含み、前記シャワー台座の少なくとも外部リングは、前記シャワー台座の前記中心から離れた方向に垂直から離れて傾斜する、複数の角度をなす穴開口部を含むプラズマ処理システム。
適用例５：
適用例４のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座は、前記シャワー台座の本体内部でバッフルに通じるガス侵入経路を含み、前記バッフルは、前記シャワー台座の表面を通して形成された前記穴パターンに通じる複数の開口部に至る経路を提供する内部プレナムに接続して動作するプラズマ処理システム。
適用例６：
適用例５のプラズマ処理システムであって、前記シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの本体内部でバッフルに通じるガス侵入経路を含み、前記バッフルは、前記シャワーヘッドの表面全体にわたり形成された穴パターンに通じる複数の開口部に至る経路を提供する内部プレナムに接続して動作するプラズマ処理システム。
適用例７：
適用例１のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するための前記基板支持物は、複数のスペーサにより画定され、前記スペーサは、キャリアリングを保持するための支持表面を有する少なくとも３つのスペーサを含み、前記キャリアリングは、前記基板が存在するときには前記間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するように構成されているプラズマ処理システム。
適用例８：
適用例７のプラズマ処理システムであって、前記キャリアリングは、内半径および外半径を伴う円盤形状を有し、前記内半径に近いリップは、前記基板を支持するように構成されており、前記キャリアリングの下側表面は、前記キャリアリングが前記複数のスペーサの上で支持されるとき、少なくとも３つの前記スペーサと嵌合するための少なくとも３つの支持伸展部分を有し、前記複数のスペーサは、前記シャワー台座の外周にわたり置かれているように構成されているプラズマ処理システム。
適用例９：
適用例８のプラズマ処理システムであって、前記複数のスペーサの各々は、前記キャリアリングの真上で支持されるときの前記キャリアリングまたは前記基板の上側表面と前記シャワーヘッドの表面との間の分離を低減するように構成された設定高さを有し、前記分離は、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間に設定されるプラズマ処理システム。
適用例１０：
適用例９のプラズマ処理システムであって、前記基板の前記裏側上にフィルムを堆積させるための処理モードは、前記基板が前記分離で置かれたとき、前記コントローラにより活動化され、前記第１のガスは、不活性ガスを流し、前記シャワー台座により提供される前記第２のガスは、前記基板の前記裏側上に前記フィルムを形成するために反応ガスを流すプラズマ処理システム。
適用例１１：
適用例１のプラズマ処理システムであって、前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するための前記基板支持物は、スパイダフォークまたはパドルの一方により画定され、前記スパイダフォークまたは前記パドルは、キャリアリングを保持するように構成されており、前記キャリアリングは、前記基板が存在するときには前記間隔を置いて離して配置された関係で前記基板を保持するように構成されているプラズマ処理システム。
適用例１２：
適用例１０のプラズマ処理システムであって、前記スパイダフォークまたは前記パドルは、前記キャリアリングの真上で支持されるときの前記キャリアリングまたは前記基板の上側表面と前記シャワーヘッドの表面との間の分離を設定するように構成されており、前記分離は、約２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間に設定されるプラズマ処理システム。
適用例１３：
適用例１２のプラズマ処理システムであって、前記基板の裏側上にフィルムを堆積させるための処理モードは、前記基板が前記分離で置かれたとき、前記コントローラにより活動化され、前記第１のガスは、不活性ガスを流し、前記シャワー台座により提供される前記第２のガスは、前記基板の前記裏側上に前記フィルムを形成するために反応ガスを流すプラズマ処理システム。
適用例１４：
シャワーヘッド、および前記シャワーヘッドの下方に配置されたシャワー台座を有するプラズマ処理システムで基板を処理するための方法であって、
前記シャワーヘッドと前記シャワー台座の間で、前記基板を支持するように構成されたキャリアリングを提供するステップと、
前記基板の裏側を向く方向に前記シャワー台座から外に処理ガスを流すステップと、
前記プラズマ処理システムの電極に電力を印加するステップであって、前記電力は、前記シャワー台座の最上部表面と前記基板の前記裏側の間にある領域内にプラズマを作り出すように構成されており、前記プラズマは、前記基板の前記裏側の上に堆積した前記処理ガスから材料層を作り出すように構成されているステップと、
前記基板の最上部側を向く方向に前記シャワーヘッドから外に不活性ガスを流すステップであって、前記不活性ガスを流す前記ステップは、前記処理ガスを流す前記ステップの間、進行するように構成されており、その結果、前記処理ガスは、前記基板の前記裏側の上に前記材料層を堆積させる間、前記最上部側の上への堆積を防止するために、前記不活性ガスを使用して前記基板の前記最上部側からパージされるステップと
を備える方法。
適用例１５：
適用例１４の方法であって、前記シャワー台座は、開口部を画定する複数の穴を含み、
前記開口部は、
前記シャワー台座の縁部の近傍に伸展する中心領域で、前記基板の前記裏側を向く方向に、前記シャワー台座の表面に垂直に処理ガスの前記流れを向け、
前記シャワー台座の前記縁部内に配列された複数の開口位部を使用して、前記中心領域から離れる角度で処理ガスの前記流れを向ける、ように構成されている方法。
適用例１６：
適用例１４の方法であって、前記シャワー台座は、異なる流量で前記処理ガスを配送するための複数のゾーンを含み、または前記複数のゾーンの各々に異なる処理ガスを適用するための前記複数のゾーンを含み、前記異なる処理ガスは、前記基板の前記裏側の上に異なる材料堆積ゾーンを画定するように構成されている方法。
適用例１７：
適用例１４の方法であって、前記キャリアリングの最上部表面は、前記シャワーヘッドの最上部表面から少なくとも０．５ｍｍになるように置かれ、前記シャワー台座から間隔を置いて離して配置される方法。
適用例１８：
適用例１４の方法であって、前記キャリアリングは、複数のスペーサにより支持され、その結果、前記キャリアリングは、処理ガスを流す前記ステップの間、前記シャワーヘッドの近傍に置かれ、処理空間は、前記基板の裏側と前記シャワー台座の前記最上部表面の間で画定される方法。
適用例１９：
適用例１４の方法であって、前記処理ガスを流す前記ステップを遂行している間、スパイダフォークを使用して、前記シャワー台座の前記最上部表面から分離距離だけ離してキャリアリングを持ち上げる方法。
適用例２０：
適用例１４の方法であって、前記電力は、前記シャワーヘッドまたは前記シャワー台座の一方に印加される方法。
【国際調査報告】
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