JP5822823B2 - 膜厚不均一性および粒子性能を改善するｃｖｄ装置 - Google Patents

Description

本発明の諸実施形態は、一般に半導体基板処理機器および技法に関する。

集積回路は、化学気相成長法を含む様々な技法によって堆積される材料からなる多数の層を含む。そのため、化学気相成長法、すなわちＣＶＤによる半導体基板上への材料の堆積は、集積回路を製造する工程における重要なステップである。典型的なＣＶＤチャンバは、処理中に基板を加熱するための加熱基板支持部と、処理ガスをチャンバ内に導入するためのガスポートと、チャンバ内部の処理圧力を維持し、過剰ガスを除去し、あるいは副生成物を処理するためのポンピングポートとを有しうる。本発明者らは、プロセスチャンバ内に導入されポンピングポートに向かうガスの流れパターンにより、基板上に均一な堆積プロファイルを維持することが困難であることを確認した。加えて、チャンバ内部構成要素の放射率の相違により、チャンバ内部の、したがって基板上の熱分布プロファイルが不均一になる。また、熱の不均一性は、チャンバの典型的な非対称設計によっても引き起こされる（例えば、一方の側面に基板の出し入れ用のスリットバルブが含まれ、ポンピングポートは一般に、チャンバの反対側面に配置される）。本発明者らはさらに、基板の表面全体にわたる熱分布プロファイルのこのような不均一性がさらに、基板上の材料堆積の不均一性につながることも確認した。これはひいては、その後の処理の前に基板を平坦化すること、さもなければ修理することでこうむる、さらなるコストになり、または集積回路全体の故障が起こりうることになる。

このため、本発明者らは、ＣＶＤチャンバ内で基板上に材料を均一に堆積するための改善された装置を実現した。

本発明の諸実施形態では、化学気相成長（ＣＶＤ）法などにより基板上に層を堆積するための改善された装置を提示する。本明細書で開示される本発明の装置では有利には、膜厚の不均一性が低減された１つまたは複数の膜を所与のプロセスチャンバ内部で堆積すること、粒子性能の改善（例えば、プロセスチャンバ内で形成される膜上の粒子の縮小）、複数のプロセスチャンバ間でのチャンバとチャンバの動作整合、およびプロセスチャンバ保守性の改善をしやすくすることができる。

いくつかの実施形態では、基板を処理する装置は、下部アセンブリおよびこの下部アセンブリにヒンジを介して可動結合された上部アセンブリを有するプロセスチャンバを備えており、下部アセンブリは、基板支持アセンブリを中に配置したチャンバ本体を含み、上部アセンブリは蓋アセンブリを含み、この装置はさらに、ガスパネルからプロセスチャンバの内側までのガスの流れを助長するチャンバ本体および蓋に結合されたガスフィードスルーを備え、ガスフィードスルーは、蓋アセンブリに結合された上部本体、およびチャンバ本体に結合された下部本体を備え、上部本体は１つまたは複数の上部ポートを含み、下部本体は、対応する１つまたは複数の下部本体を含み、蓋が閉じた位置にあるときに、１つまたは複数の上部ポートが、対応する１つまたは複数の下部ポートと合わさる。

これらおよびその他の利点を以下でより詳細に説明する。

本発明の上述の特徴が細部に理解できるように、上記で簡潔に要約された本発明のより具体的な説明は、添付の図面に一部が例示されている諸実施形態を参照することにより得ることができる。しかし、添付の図面は、本発明の典型的な諸実施形態だけを例示しており、したがって、本発明の範囲を限定するとは、本発明が他の同様に効果的な諸実施形態を許容できるので、考えられるべきではないことを理解されたい。

本発明のいくつかの実施形態による例としての化学気相成長チャンバの簡略断面図である。 本発明のいくつかの実施形態による単一ウェハ熱ＣＶＤプロセスチャンバの処理キットの斜視図である。 本発明のいくつかの実施形態による図１に示されたガス供給システムの部分の分解組立図である。 本発明のいくつかの実施形態による面板の上面図である。 図１に表された回転基板支持部の概略断面図である。 本発明のいくつかの実施形態による、蓋が開いている化学気相成長チャンバの概略斜視図である。 本発明のいくつかの実施形態による蓋支持部およびヒンジアセンブリの概略斜視図である。 本発明のいくつかの実施形態による、蓋が閉じている図６の化学気相成長チャンバの概略斜視図である。 本発明のいくつかの実施形態によるガス供給システム部分の上部断面図である。 本発明のいくつかの実施形態によるガス供給システム部分の断面図である。 本発明のいくつかの実施形態による面板延長部分の一構成を表す図である。 本発明のいくつかの実施形態による排気ポンピングプレートの斜視図である。 本発明のいくつかの実施形態による排気ポンピングプレート用カバーの斜視図である。 本発明のいくつかの実施形態によるスリットバルブライナの斜視図である。

可能な場合、本明細書では、各図で共通の要素を指定するために同一の参照数字が使用される。図面中に使用された画像は、説明のために簡略化されていることがあり、また必ずしも原寸に比例して表されていない。

本発明の諸実施形態は、基板上に層を堆積するための改善された装置を提示する。化学気相成長（ＣＶＤ）法、減圧化学気相成長（ＳＡＣＶＤ）法、急熱化学気相成長（ＲＴＣＶＤ）法、および低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）法はすべて、本発明の装置内で有益に実施できる堆積方法である。本明細書で提示される教示により修正することができるＣＶＤ処理チャンバの例としては、ＳｉＮｇｅｎ（登録商標）チャンバ、ＳｉＮｇｅｎ（登録商標）−Ｐｌｕｓチャンバ、ＢＴＢＡＳチャンバ、およびＰＯＬＹＧＥＮ（商標）チャンバが含まれ、これらのすべてがＳａｎｔａ Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃから市販されている。

本明細書で開示される本発明の装置では有利には、膜厚の不均一性が低減された１つまたは複数の膜を所与のプロセスチャンバ内部で堆積すること、粒子性能の改善（例えば、プロセスチャンバ内で形成される膜上の粒子の縮小）、複数のプロセスチャンバ間でのチャンバとチャンバの動作整合、およびプロセスチャンバの保守性の改善をしやすくすることができる。これらおよびその他の利点を以下でより詳細に説明する。

図１は、単一ウェハＣＶＤ反応器１００の一実施形態の断面図である。いくつかの実施形態では、図１に表されているように、反応器１００は、処理チャンバ１５０、電源１１６、ガスパネル１３６、ポンピングシステム１３８、およびコントローラ１４６を含む。

処理チャンバ１５０は一般に、下部アセンブリ１５４、上部アセンブリ１５２、およびペデスタルリフトアセンブリ１３１を含む。処理チャンバ１５０は、以下でさらに説明するリフレクタプレートなどの追加の装置、あるいは熱伝達を促進するように適合した他の機構、チャンバ状態を測定するためのプローブ、排気アセンブリ、ならびに基板を支持し、チャンバ環境を制御するための他の機器を含むことができる。

下部アセンブリ１５４には、処理チャンバ１５０の内部を部分的に画定する壁１０６を有するチャンバ本体１５６が含まれる。壁１０６は、ほぼ円筒形とし、蓋１１０によって上端で閉じることができる。壁１０６の各部分は、熱に関して調節することができる。例えば、いくつかの実施形態では、複数の導管（図示せず）を壁１０６の中に配置し、熱伝達流体を循環させるように構成して壁の温度を調節することができる。

基板支持アセンブリ１１１は、処理中に基板（図示せず）を支持するために、下部アセンブリ１５４の中に配置される。基板支持アセンブリ１１１は、基板の温度および／または処理チャンバ１５０の内部容積中の温度を調節するように構成されたヒータ１２０を含むことができる。ヒータ１２０は電源１１６に結合され、いくつかの実施形態では、基板１２２を約８００℃までのある温度に維持する能力がある。

スリットバルブ開口１１４をチャンバ本体１５６の壁１０６の中に配置して、基板を処理チャンバ１５０に出し入れしやすくすることができる。いくつかの実施形態では、スリットバルブライナ１１５が、スリットバルブ開口１１４による熱損失を低減するために使用されることがある。例えば、図１２は、本発明のいくつかの実施形態による図１のスリットバルブライナ１１５の三次元図を表す。スリットバルブライナ１１５は、処理ガス流を導き、スリットバルブを介する熱伝達を低減することによって、スリットバルブ開口１１４による熱損失を低減することができる。

再び図１を参照すると、上部アセンブリ１５２は一般に、蓋１１０を含み、さらに、後述のように、ガス供給入口、ガス混合器、遠隔プラズマ源、および１つまたは複数のガス分配板を含むことができる。蓋１１０は、ヒンジまたは他の適切な機構によって、下部アセンブリ１５４に可動結合することができる。

例えば、図６は、本発明のいくつかの実施形態による処理チャンバ６５０の簡略斜視図を表す。プロセスチャンバ６５０は、図１に示されたプロセスチャンバ１５０と類似の特徴を有する。いくつかの実施形態では、図６に表されているように、蓋１１０は、蓋支持部とヒンジのアセンブリ６１１（図６Ａにも示す）によって下部アセンブリ１５４のチャンバ本体１５６に結合することができる。アセンブリ６１１は、ヒンジロッド６２１を介して上部アーム６２２のそれぞれの対と結合された下部アーム６２０の対を含む。下部アーム６２０は、チャンバ本体１５６の下部アセンブリ１５４と結合することができる。上部アーム６２２は、チャンバ本体１５６の上部アセンブリ１５２と結合することができ、また蓋を上部アセンブリ１５２に（例えばボルトを用いて）固定するための１つまたは複数の蓋支持板６２６を含むことができる。

取っ手６１４を設けて、蓋１１０を開閉しやすくすることができる。重くなりうる蓋１１０の開閉をしやすくするために、また蓋１１０、チャンバ本体１５６の損傷、および／または操作員の被害を防止するために、ガス充填ピストン６１２などの機構をヒンジ６１０の片側または両側に設け、かつ蓋１１０およびチャンバ本体１５６に結合して、蓋１１０の重量の大部分を支持し、蓋１１０があまりに速く閉じないようにすることができる。いくつかの実施形態では、蓋１１０を閉じるときにさらに緩衝を施すためにショックアブソーバ６２４を設けることがある。

いくつかの実施形態では、蓋支持部とヒンジのアセンブリ６１１は、蓋１１０を浮動可能に構成し、それによって、蓋１１０をチャンバ本体１５６とよりよく位置合わせしやすくし、これらの間をよりよく封止することができる（例えば、これらの間に配置された、図１および図６に示されているＯリング１５３などのシールまたはガスケットに、より均一に圧力をかけやすくすることによって）。チャンバ本体１５６への蓋１１０の取付けがこのように改善されると、有利には、漏洩の危険が低減する。いくつかの実施形態では、複数の蓋支持ピン６２８が蓋支持板６２６から垂直に延びてリニアベアリングとして機能することができ、その上で蓋１１０は動くことができて、浮動できやすくなる。

いくつかの実施形態では、ヒンジ６１０は、例えばクラスタツールの移送チャンバ（図示せず）に隣接するチャンバ本体１５６の側面に配置することができ、移送チャンバにはＣＶＤ反応器１００が取り付けられる（例えば、ヒンジ６１０は、スリットバルブ開口１１４を含むチャンバ本体１５６の側面に配置することができる）。このような構成では、例えばチャンバを保守するためのチャンバへのアクセスが有利に改善される。例えば、このような構成では、ＣＶＤ反応器の蓋１１０は、操作するためにより広い空間を使用できる、クラスタツールに対向する側から開くことができる。

再び図１を参照すると、蓋１１０はさらに、蓋１１０を所望の温度に維持するのを助けるために、熱伝達流体（水など）を流す１つまたは複数の溝またはチャネル１７８を含むことができる。いくつかの実施形態では、熱伝達流体をチャネル１７８との間に通すために、マニホルド１８０を設けることがある。いくつかの実施形態では、マニホルド１８０は一体型とすることができ、蓋１１０に溶接して熱伝達流体のいかなる漏洩も最小限にすることができる。マニホルド１８０は、その中に通して配置された１つまたは複数の通路１８４を含み、通路１８４はまた、チャネル１７８のうちの１つ以上と流体連通して蓋１１０の中に形成された１つまたは複数の対応する通路１８２と並べて配置されている。

ガスパネル１３６は、処理化学物質を液体および／または気体の形で処理チャンバ１５０に供給する。ガスパネル１３６は、複数のガスラインを使用して蓋１１０に結合される。各ガスラインは、特定の化学物質（１つまたは複数）をガスパネル１３６から入口ポート１５８まで移送するように選択的に適合させることができるとともに、温度制御することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のガス供給入口１６２を、プロセスチャンバ１５０に処理化学物質を送出しやすくするように蓋１１０の上面に結合された蓋マニホルド１６４の中に設けることができる。いくつかの実施形態では、複数のガス供給入口１６２は、複数の供給ガスを処理チャンバ１５０まで送出するように設けることができる。供給ガスは、それぞれのガス源（ガスパネル１３６など）から、ガス供給入口１６２に結合された１つまたは複数のガスフィードスルー（図１に示されていない）を通して供給することができる。

従来のチャンバの中には、ガスフィードスルーが一部は本体１５６内に、一部は蓋１１０内に設けられ、それによって正確な位置合わせが漏洩、汚染、および／または不正確なガス流を回避するために必要になるものがある。しかし、本発明のいくつかの実施形態では、１つまたは複数のガスフィードスルーは、本体および蓋の外部に設けることができる。

例えば、図６は、本発明のいくつかの実施形態による、蓋が開いた位置にある処理チャンバ６５０の簡略斜視図を表す（図７は、蓋が閉じた位置にある処理チャンバ６５０を表す）。プロセスチャンバ６５０は、図１で説明したプロセスチャンバ１５０と類似した特徴を有する。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ６５０は、本体１５６および蓋１１０の外側にある、またはこれらに対して調整可能であるガスフィードスルー６０２を含む。各ガスフィードスルー６０２は、１つまたは複数のポート６０８を有する上部本体６０４と、蓋１１０が閉じた位置にあるときに合わさる１つまたは複数の対応するポート６０８を有する下部本体６０６とを含む。シール（ガスケットまたはＯリングなど（図示せず））を上部本体６０４と下部本体６０８の間に設けて、供給ガス漏洩を防ぎやすくすることができる。いくつかの実施形態では、対応するそれぞれの対の上部本体６０４および下部本体６０６のうち少なくとも一方を、蓋１１０が閉じた位置にあるときにこれらの間の結合を微調整しやすいように調整可能にし、それによって、Ｏリングまたはシールの寸法の相違、サイクル間での蓋位置合わせの相違などの補償を可能にする。さらに、周辺の位置にあるガスフィードスルー６０２では、チャンバ本体のもっと内側の位置に配置されたフィードスルーと比較して、漏洩がないか調べやすくなる。

従来の設計の中には、ガスフィードスルーから蓋マニホルドまで結合される処理ガスが、それぞれのチャネルを介した漏洩を防止するために各端部にＯリングがある個別のチャネル経由で送られるものがある。しかし、このような設計では、より多くの接続部を設けることによって故障の起こりうる箇所が増えるだけでなく、いくつかのＯリングが遠隔プラズマ源からのプラズマ流の流れに近接したままになり（動作時に）、そのためこれらのＯリングが時期尚早に損耗および／または損傷することになりうる。

本発明のいくつかの実施形態では、図８に示されているように、ガスフィードスルー６０２に供給される多数のガスを蓋マニホルド１６４まで単一の導管８０２経由で送ることができる（例えば、多数のガス入口８１０、８１２を導管８０２に結合することができる）。導管８０２により、その中を拡散によって流れる各処理ガスの混合度合いを向上させることができる。いくつかの実施形態では、取外し可能な混合器８１４を設けて、処理ガスの混合度合いを向上させることができる。いくつかの実施形態では、導管８０２は、ガス供給口１６２を通って蓋マニホルドに入るガスが渦を生じやすいように、蓋マニホルド１６４において非垂直に終端することができる。いくつかの実施形態では、ガス導管８０２は、蓋マニホルド１６４から延びそれと一体化して形成されるアーム８０４の中に形成することができる（それによって、導管８０２経由で送られる処理ガスに対する、蓋マニホルド１６４に近接するＯリングが不要になる）。

いくつかの実施形態では、導管８０２を通って流れるガスを加熱するためにヒータ８１８を設けることができる。このヒータは、抵抗ヒータなど任意の適切なヒータでよく、アーム８０４の外面に結合すること、アーム８０４の開口（図示せず）に挿入すること、あるいはアーム８０４の中に配置することができる。いくつかの実施形態では、導管８０２を通って流れるガスの温度に対応するデータを得るために、センサ８１６を設けることができる。いくつかの実施形態では、センサ８１６は熱電対とすることができる。いくつかの実施形態では、アーム８０４は、アーム８０４から蓋１１０への熱の熱伝達を最小限にするために、蓋１１０から間隔をおいて配置されることがある。

ガスフィードスルー６０２の上部本体６０４は、アーム８０４にボルトなど（図示せず）任意の適切な方法で結合することができ、その接合部からのガス漏洩を低減または除去しやすくするために、これらの間にＯリング８０８を含むことができる。蓋マニホルド１６４に近接する（また遠隔プラズマ源からのプラズマ流に近接する）Ｏリングを不要にすることによって、本発明の設計ではこのようなＯリングが損傷する危険がなくなるが、Ｏリングがあれば、微粒子がガス流に入り、かつ／またはチャンバ外へガスが漏洩することにもなりうる。その上、ガス供給システムのＯリングの数を減らすことによって、本発明はさらに、Ｏリングの破損による漏洩または微粒子の危険を低減する。

蓋マニホルドおよび遠隔プラズマ源アセンブリをより詳細に表す図１および図８Ａを参照すると、蓋マニホルド１６４はさらに、遠隔プラズマ源（遠隔プラズマ源の出口１６８だけを示す）に結合する開口１６６を含むことができる。支持ブラケット１７０を設けて、遠隔プラズマ源を蓋１１０に固定することができる。クランプ１７４を設けて、遠隔プラズマ源を蓋マニホルド１６４に固定することができる。いくつかの実施形態では、クランプ１７４はＫＦ型クランプとすることができる。出口１６８は、蓋マニホルド１６４の上面に押し付けるための接触面を有することができる。Ｏリング１７２などのガスケットを遠隔プラズマ源の出口１６８と蓋マニホルド１６４の間に設けて、これらの間での漏洩を防止することができる。クランプ１７４によりクランプ力を直接Ｏリング１７２に加えると、漏洩の可能性を低減する良好なシールを生成しやすく、かつ維持しやすくなる。

再び図１を参照すると、蓋マニホルド１６４は一般に、処理材料を（例えば、ガス入口１６２および／または遠隔プラズマ源から）蓋１１０を通してプロセスチャンバに供給する。いくつかの実施形態では、蓋１１０は、入口ポート１５８および混合器１１３を含むことができる。いくつかの実施形態では、混合器１１３は、処理材料を処理チャンバ１５０に供給するためにシャワーヘッドに通じている。シャワーヘッドは、複数の開口を通して、ガスパネル１３６から送出されたガスまたは蒸気を分配する。開口のサイズ、形状、数および位置は、処理チャンバ１５０内に配置された基板へのガス／蒸気流を所定のパターンにしやすいように選択的に選ばれる。

例えば、処理中に供給ガスが、入口ポート１５８を通過して蓋１１０の中の混合器１１３および第１の遮断板１０４の孔（図示せず）に至る前に、ガス供給システム（例えば、ガスパネル１３６および付随の装置）を通って処理チャンバ１５０に入る可能性がある。次に、供給ガスは、第１の遮断板１０４と第２の遮断板１０５の間に作り出された混合領域１０２を通って進む。第２の遮断板１０５は、構造的に面板延長部１０３によって支持されている。供給ガスが第２の遮断板１０５の孔（図示せず）を通過した後、供給ガスは、面板１０８の孔（図示せず）を通って流れ、チャンバ壁１０６、面板１０８および基板支持アセンブリ１１１によって画定された主処理領域に入る。任意選択で、処理チャンバ１５０は、チャンバ壁１０６の上面と、混合領域１０２を加熱する面板延長部１０３に熱を供給するために加熱される蓋１１０との間に配置された挿入物１０１を含むことができる。

いくつかの実施形態では、蓋１１０は、熱絶縁断絶要素によってチャンバの残りの部分から分離することができる。例えば、図２は、本発明のいくつかの実施形態による、本明細書で開示された諸実施形態のいずれかで説明されるＣＶＤチャンバ内で使用するのに適した蓋アセンブリの拡大図を示す。蓋２０９は、熱絶縁断絶要素２１２によってチャンバの残りの部分から分離することができる。遮断要素２１２は、ヒータジャケット２０３の上面および下面に配置することができる。ヒータジャケット２０３はまた、遮断板２０５および面板２０８と接続することもできる。任意選択で、蓋の各部分または蓋の構成要素を加熱することができる。

蓋アセンブリは、蓋２０９、熱断絶要素２１２、ヒータジャケット２０３、ならびに遮断板２０４および２０５によって画定された空間２０２に供給ガスが入る前に、それを予混合するための最初のガス入口２１３を含む。空間２０２により、各反応ガスがチャンバの基板処理部分に入る前に混ざり合うための滞留時間が増大する。ヒータ２１０によって熱を、空間２０２を画定する各面に加えて、この空間の各面に沿って原材料が蓄積することを防ぐ助けにすることができる。加熱された面ではまた、ガスが面板２０８を出てチャンバの基板処理部分に入った後で加熱および物質移動を容易にするために、反応ガスを予加熱する。

図３は、本発明のいくつかの実施形態による、図１に示されたガス供給システムの部分の分解組立図である。図３は、蓋１１０、１つまたは複数の遮断板１０４、１０５、面板延長部１０３、および面板１０８をどのように構成すれば、ガスがチャンバの処理領域に入る前にガスを加熱し混合するための加熱面を備えた空間を形成することができるかを例示する。

いくつかの実施形態では、面板延長部１０３は、取付けが容易になるように構成することができる。図９は、本発明のいくつかの実施形態による面板延長部分１０３の１つの例示的な構成を表す図である。図９に示されるように、面板延長部１０３は、第１のフランジ９０２および第２のフランジ９０４を本体９１０の両側に含むことができる。第１のフランジ９０２と第２のフランジは、本体９１０から両方向に延びることができる。例えば、図９に表された実施形態では、第１のフランジ９０２は半径方向で内向きに、第２のフランジは半径方向で外向きに延びる。面板延長部１０３を蓋１１０（または、蓋に結合された他の構成要素）にボルト留めするために、孔９０６を第１のフランジ９０２に設けることができる。面板延長部１０３を面板１０８にボルト留めするために、孔９０８を面板１０８および第２のフランジ９０４を貫通して設けることができる。フランジ９０２と９０４が両方向に延びるので、面板延長部１０３を蓋１１０に結合するボルトに容易に直接アクセスでき、それによって、延長部の取付けおよび取外しが容易になる。

図４は、本発明のいくつかの実施形態による図１の面板１０８を例示するものである。面板１０８は、面板延長部１０３によって支持される。面板１０８は、ねじで面板延長部１０３に接続され、チャンバの処理領域内に望ましいガス入口分布を作り出すように孔４０２が配列された構成になっている。

いくつかの実施形態では、図９に表されているように、面板１０８は陽極酸化面９１２を含むことができる。この陽極酸化面により、処理中に面板１０８の温度が上昇しやすくなる。いくつかの実施形態では、陽極酸化面板１０８の温度上昇により、面板１０８が面板延長部１０３に付着または融合することになる可能性がある。それに応じて、いくつかの実施形態では、面板１０８の表面９１２を選択的に陽極酸化させることがある。具体的には、面板１０８の面９１２は、陽極酸化された内側部分９１４と、陽極酸化されていない外側部分９１６とを有することができる。外側部分９１６は、面板延長部１０３が面板１０８に結合される領域と合致し、それによって、融合の問題を低減または除去することができる。

再び図１を参照すると、ペデスタルリフトアセンブリ１３１は、処理チャンバ１５０の基部１６０に結合され、さらに基板支持アセンブリ１１１に結合されている。ペデスタルリフトアセンブリ１３１は、リフト機構１３０、リフト板１１８、およびリフトピンの組１２２を含む。動作時、ペデスタルリフトアセンブリ１３１は、処理位置（図１に示す）と降下した位置の間でペデスタル１２４の上昇を制御し、この降下した位置から基板を処理チャンバ１５０に、スリットバルブ開口１１４を通して搬入、搬出することができる。基板支持アセンブリ１１１は、処理チャンバ１５０の内側と外側の間の気密封止を維持するために、可撓性蛇腹１３２を用いてチャンバ本体１５６に結合される。

いくつかの実施形態では、ペデスタルリフトアセンブリ１３１は、基板支持アセンブリ１１１を回転させるように構成することができる。ペデスタルリフトアセンブリ１３１の回転する動きにより、処理中の基板上の不均一な温度分布があれば均等化、すなわちより均一にすることができ、また非常に多くの他の処理上の利点が得られる。このような他の処理上の利点の詳細は、Ｊａｃｏｂ Ｓｍｉｔｈらの「Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｕｓｅ」という名称の、２００５年６月８日出願の米国特許出願第１１／１４７，９３８号に見出すことができる。同出願の全体を参照により本明細書に組み込む。

例えば、図５は、回転リフトアセンブリ５００（以下で別に開示されない範囲で、図１のペデスタルリフトアセンブリ１３１と類似）のいくつかの実施形態の簡略断面図を表す。いくつかの実施形態では、回転リフトアセンブリ５００は、処理チャンバ１５０の基部１６０の下に配置されたｘ−ｙ調整機構５０４と結合されているフレーム５０２を含む。フレーム５０２は、処理チャンバ１５０の基部１６０の開口を通り抜けて延びるシャフト５０６を介して、基板支持アセンブリ１１１を支持する。

リフト機構５０８は、フレーム５０２に結合され、シャフト５０６の軸外にある。リフト機構５０８は、フレーム５０２を中心軸に沿ってプロセスチャンバ１５０の基部１６０に対しておおむね垂直に移動させ、それによって、基板支持アセンブリ１１１を処理チャンバ１５０内で昇降させるための移動範囲が得られる。リフト機構５０８は、フレームに直接結合された（図示せず）、または図示のように底板５１２を介してｘ−ｙ機構５０４に結合されたステッピングモータ５１０を含むことができる。ステッピングモータ５１０または他の適切な機構により、基板支持アセンブリ１１１に所望の移動範囲を与えることができる。リフト機構５０８はさらに、シャフト５１６を介してステッピングモータ５１０に結合された水平板５１４を含むことができる。水平板５１４は、１つまたは複数の水平調整植込みボルト５１７、玉継ぎ手５１９、および止めねじ５２１を介して基部１６０に結合させ、基部に対して水平にすることができる。例えば、回転リフトアセンブリ５５０を基部１６０に取り付ける場合、水平板は、最初に一方の端部で玉継ぎ手５１９に結合させることができる。通常、図示のように、玉継ぎ手５１９のボール部は基部１６０に結合され、ソケット部は水平板５１４の中に配置される。次に、水平調整植込みボルト５１７は、水平板５１４の対向端部で基部１６０に結合させることができる。水平調整植込みボルト５１７は、２つのボルトを有するねじ付きロッドを含むことができ、各ボルトは、図５に示されるように水平板５１４の対向面に配置される。水平板５１４の水平は、水平調整植込みボルト５１７のねじ付きロッドに沿ってボルト位置を変えることによって、玉継ぎ手５１９に対して調整することができる。ボルトを調整することによって水平板５１４を水平にした後、水平板５１４の対向端部を止めビス５２１を使用して固定することができる。

シャフト５１６は、ボールねじまたは他の類似のデバイスでよく、また底板５１２とかみ合うねじ付き部を有することができる。動作時、ステッピングモータ５１０は、シャフト５１６を中心軸の周りに時計回り、または反時計回りの方向に回転させる。シャフト５１６のねじ付き部でフレーム５０２に対抗する力を底板５１２に生じさせ、その結果、基板支持アセンブリ１１１が上下移動することになる。

シャフト５０６は、上部シャフト５１８、下部シャフト５２０、および導管５２２を含むことができる。上部シャフト５１８は、図５に示されるように、基板支持アセンブリ１１１に直接結合させることができる。上部シャフト５１８は空洞とし、それによって、その中を通って支持アセンブリに至る電気、水、および／またはガスのラインなどのサービスラインを設ける手段を有することができる。例えば、電気ラインは、ヒータ１２０および熱電対（図示せず）のいずれか、または両方に電力を供給するラインを含むことができる。下部シャフト５２０は、上部シャフト５１８と類似の空洞として、サービスラインを中に通すことができる。下部シャフト５２０は大まかに、ｘ−ｙ機構５０４で取り囲むことができ、ｘ−ｙ機構は、下部シャフト５２０に対抗する力を作用させて、基板が配置された面に平行な平面内で支持アセンブリ１１１を移動させる。導管５２２は、下部シャフト５２０の空洞部の中に一部分だけ配置して空洞部に結合させることができ、また下部シャフト５２０に沿って延びることができる。導管５２２は、中空金属管または類似の構造として、上部シャフトおよび下部シャフトに電気ラインを設けることができる。

図５に表されているように、導管５２２は、概して、シャフト５０６の中心軸に沿ってフレーム５０２内に配置される。導管５２２は、回転機構５２４に結合させることができ、回転機構５２４を利用して、基板支持アセンブリ１１１を中心軸の周りに回転させることができる。回転機構５２４は、フレーム５０２に結合されシャフト５０６の中心軸を外れて配置された回転モータ５２６を含む。回転機構５２４はさらに、ベルト５３２を介して結合された第１のプーリ５２８と第２のプーリ５３０を有するプーリシステムを含む。第１のプーリ５２８は回転モータ５２６に結合され、第２のプーリは導管５２２に結合される。回転モータ５２６が係合されると、第１のプーリ５２８がシャフト５０６の中心軸に平行な軸の周りを回転する。第１のプーリ５２８によってもたらされる回転運動が、ベルト５３２を介して第２のプーリ５３０まで平行移動され、その結果、回転運動が導管５２２まで、したがって支持アセンブリ１１１まで平行移動されることになる。回転機構５２４は、フレーム５０２に結合された安全遮蔽５３６によって覆うことができる。

回転モータ５２６は通常、約０から約６０毎分回転数（ｒｐｍ）の間の範囲で動作し、約１パーセントの定常状態回転速度の変動幅を有する。いくつかの実施形態では、モータ５２６は、約１ｒｐｍと約１５ｒｐｍの間の範囲で回転することができる。いくつかの実施形態では、モータ５２６は、約２．５ｒｐｍと約７．５ｒｐｍの間の範囲で回転することができる。モータ５２６は、正確な回転制御を行うことができ、約１度まで可能な割り出しにすることができる。このような回転制御により、例えば、基板の平坦な部分、または基板上に形成された、処理中に基板の方向を合わせるために使用される切り込みであるフィーチャの位置合わせが可能になる。加えて、このような回転制御では、処理チャンバ１５０の内側の固定座標に対する基板上のあらゆる点の位置について分かっていることを考慮に入れる。

任意選択で、光センサなどのセンサ（図示せず）を設けて、リフトピン１２２がリフト板１１８によって係合される場合に（図１に関して論じたように）基板支持アセンブリ１１１が回転することを防止することができる。例えば、光センサは、回転リフトアセンブリ５５０の外部に配置し、アセンブリが既定の高さ（例えば、上昇した処理位置または下降した処理位置）になったときに検出するように構成することができる。

導管５２２はさらに、導管５２２の基部に配置された電気継ぎ手５３８を含むことができる。電気継ぎ手５３８は、支持アセンブリ１１１に電力を供給するために、導管５４０に入る電気ライン５４０を導管５２２の中に配置された電気ライン（図示せず）に結合することができる。電気ラインは、その一部分の付近、例えば、図５に示されるフレーム５０２の基部に配置された水継ぎ手５４２を有することができる。水継ぎ手５４２は、例えば、電気ライン５４０の付近に配置して、回転リフトアセンブリ５００のコンパクトな占有面積を維持することができる。しかし、水継ぎ手５４２は、電気ライン５４０の付近に配置する必要はなく、それから離して配置することもできる。水継ぎ手５４２はさらに、シャフト５０６を介して支持アセンブリ１１１に水を供給するために、水継ぎ手に結合された１つまたは複数の水ライン（図示せず）を含むこともできる。例えば、水ラインは、支持アセンブリ１１１上に配置された基板の温度を制御する手段として設けることができる。例えば、この水ラインは、熱交換器または他の類似の装置の一部とすることができる。

処理チャンバ１５０内部の処理容積と処理チャンバ１５０外部の大気との間の圧力差を維持するために、ｘ−ｙ機構５０４は、下部シャフト５２０を取り囲みシールを形成する。加えて、蛇腹５４４が基部１６０とｘ−ｙ機構の間に結合される。蛇腹５４４は、大まかにシャフト５０６を取り囲み、より具体的には、大まかに上部シャフト５１８、および下部シャフト５２０の一部分を取り囲むことができる。

ｘ−ｙ機構５０４は、大まかに下部シャフト５２０を取り囲む。ｘ−ｙ機構５０４はさらに、その中に配置されて下部シャフト５２０を取り囲む第２の蛇腹５４６も含む。第２の蛇腹５４６は、ｘ−ｙ平面（すなわち基板の表面に平行な平面）内で、１つまたは複数の移動ゲージ５４８に可動結合させることができる。図５の断面図で表されたように、移動ゲージ５４８が１つだけ示されている。移動ゲージは、例えば、ねじゲージ、マイクロメータ、カリパスなどの計量デバイスでよい。移動ゲージは調整ねじ（図示せず）に結合させることができ、調整ねじは、第２の蛇腹５４６に結合されたベース板５４５の外側に対抗する力を作用させ、それによってｘ−ｙ平面内で第２の蛇腹５４６を平行移動させる。したがって、第２の蛇腹５４６の平行移動により、支持アセンブリ１１１が所望のｘ−ｙ位置に位置決めされる。所望のｘ−ｙ位置に達した後に、調整ねじは、留め板または当業者に知られている他の類似の機構によって適切な位置に留めることができる。

ｘ−ｙ機構５０４は、ｘ−ｙ機構５０４と下部シャフト５２０の外面との間の境界面に設けられた、例えばリップシールである少なくとも１つのシール５５０を含むことができる。シール５５０は、図示のように第２の蛇腹５４６の基部の下に形成することができる。シール５５０は、通常は耐摩耗性であり、ポリエチレンまたは加工互換性がある他の材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、シールはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成される。いくつかの実施形態では（図示せず）、多数のシール５２８がｘ−ｙ機構５０４と下部シャフト５２０の外面との間に配置される。

ｘ−ｙ機構５０４はさらに、ｘ−ｙ機構５０４と下部シャフト５２０の外面との間に、摩擦、摩耗などを低減するための１つまたは複数のベアリング５５２を含むことができる。図５に表されているように、ベアリング５５２は、ｘ−ｙ機構５０４の基部で、シール５５０の下に配置される。しかし、ベアリング５５２は、ｘ−ｙ機構５０４に沿った、下部シャフト５２０の外面と接触している他の部分に配置することもできる。ベアリング５５２は、ステンレス鋼またはセラミックのボールベアリングなどを含むことができる。

回転リフト機構５００はさらに、チャンバ１５０の基部１６０に結合され蛇腹５４４に隣接して配置された、冷却ファン５５４を含むことができる。

再び図１を参照すると、ポンピングシステム１３８は一般に、処理チャンバ１５０の内側容積中の圧力を制御するように構成されたスロットルバルブ、および１つまたは複数のポンプを含む。処理チャンバ１５０から外に流れるガスは、基板の表面全体にわたってガスの流れの均一性を向上させるために、ポンピングリング経由で送られる。例えば、排出ガスは、排出ポンピング板１０９と、壁１０６の中に形成され排出ポンピング板に結合されたポンピングポート１２６とを通り、最後にポンピングシステム１３８を通ってチャンバを出ることができる。排出ポンピング板１０９は、チャンバの処理領域からの排出流を制御するように構成される。排出ポンピング板１０９はスカートを含むことができ、このスカートは下方に広がり、排出ポンピング板の一部分に貫通して形成された複数の孔１０７を有する。一連のスリット状の孔として示された孔１０７を有する排出ポンピング板１０９のスカート部分により、スリットバルブ開口１１４に近接する熱損失を補償しやすくなる。いくつかの実施形態では、排出ポンピング板１０９は、排出ポンピング板１０９の上部に載っている排出板カバー１１２を有することがある。図１０は、本発明のいくつかの実施形態による排出ポンピング板１０９の三次元概略図を表す。図１１は、本発明のいくつかの実施形態による排出ポンピング板１０９用の排出板カバー１１２の三次元概略図を表す。カバー１１２は、熱損失不均衡を補償するための所望のガス分布（例えば、要望通りの均一な、または意図的に不均一なガス分布）が得られるように最適化され、一様でない孔を用いて設計することができる。

図１に示すように、システムコントローラ１４６は、一般に、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１５０、メモリ１４３、およびサポート回路１５２を含み、反応器１００のモジュールおよび装置に結合されてこれらを制御する。動作時、コントローラ１４６は、システム１００のモジュールおよび装置を直接制御し、あるいは、これらのモジュールおよび装置と結びついたコンピュータ（および／またはコントローラ）を管理する。

いくつかの実施形態では（図示せず）、反応器１００は、基板支持アセンブリ１１１上に配置された基板に対し、蓋１１０の中の窓（図示せず）を通して輻射エネルギーを送出する光励起システムを含むことがある。

以上、本明細書では、基板上に膜を堆積するための改善された装置を開示した。本発明の装置では有利には、膜厚の不均一性が低減された１つまたは複数の膜を所与のプロセスチャンバ内部で堆積すること、粒子性能の改善（例えば、プロセスチャンバ内で形成される膜上の粒子の縮小）、複数のプロセスチャンバ間でのチャンバとチャンバの動作整合、およびプロセスチャンバ保守性の改善をしやすくすることができる。

上記は、本発明の諸実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することもできる。

Claims (14)

1. 下部アセンブリおよび前記下部アセンブリにヒンジを介して可動結合された上部アセンブリを有するプロセスチャンバであって、前記下部アセンブリが、基板支持アセンブリが中に配置されたチャンバ本体を含み、前記上部アセンブリが蓋を含む、プロセスチャンバと、
   ガスパネルから前記プロセスチャンバの内側までのガスの流れを助長するための、前記チャンバ本体および前記蓋に結合されたガスフィードスルーであって、前記蓋に結合された上部本体、および前記チャンバ本体に結合された下部本体を備えており、前記ガスフィードスルーは前記チャンバ本体及び前記蓋を通り抜けないように、前記チャンバ本体及び前記蓋の外部に設けられ、前記上部本体が１つまたは複数の上部ポートを含み、前記下部本体が、対応する１つまたは複数の下部ポートを含み、前記蓋が閉じた位置にあるとき、前記１つまたは複数の上部ポートが、対応する１つまたは複数の下部ポートと結合するガスフィードスルーと
   を備え、
   対応する各対の前記上部本体および下部本体の少なくとも一方が、前記蓋が閉じた位置にあるとき、前記上部本体と下部本体との結合を微調整しやすいように調整可能である、基板処理装置。
2. 前記蓋の上面に沿って前記ガスフィードスルーから、前記蓋の入口ポート上方に配置された蓋マニホルドまで延びるアームと、
   前記ガスフィードスルーの前記１つまたは複数の上部ポートから、前記蓋マニホルドの中央かつ前記蓋の入口ポート上方に配置された前記蓋マニホルドの開口まで、ガスの流れを助長する前記アームの中に配置された単一の導管と
   をさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記単一の導管が、前記蓋マニホルドに入るガスが渦を生じやすいように前記蓋マニホルドにおいて非垂直に終端している、請求項２に記載の装置。
4. 前記ガスフィードスルーの前記上部本体の前記１つまたは複数の上部ポートと前記単一の導管との間に配置されて、前記単一の導管に入る前のガスを混合するための混合器
   をさらに含む、請求項２または３に記載の装置。
5. 前記蓋マニホルドの前記開口の上方に配置された出口を有し、前記蓋マニホルドの上面に接触する遠隔プラズマ源と、
   前記遠隔プラズマ源の出口と前記蓋マニホルドの前記上面との間に配置されたガスケットにクランプ力を作用させるために、前記遠隔プラズマ源の前記出口および前記蓋マニホルドの付近に配置されたクランプと
   をさらに備える、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記遠隔プラズマ源を前記蓋に固定するために、前記遠隔プラズマ源の前記出口付近に配置された１つまたは複数の支持ブラケット
   をさらに備える、請求項５に記載の装置。
7. 前記単一の導管を通って流れるガスに熱を供給するために前記アームの中または上に配置されたヒータと、
   前記導管を通って流れるガスの温度に対応するデータを供給するためのセンサと
   をさらに備える、請求項２から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記アームが前記蓋の前記上面から間隔をおいて配置されている、請求項７に記載の装置。
9. 前記蓋が、
   前記蓋の入口ポートの周囲を囲み、前記蓋の下面から前記基板支持アセンブリに向かって延びる面板延長部と、
   前記蓋の前記下面と反対側の前記面板延長部に結合された面板であって、前記蓋の前記下面、前記面板延長部、および当該面板の間に混合領域を画定する面板と
   をさらに備えており、
   前記蓋の前記下面に対向する前記面板の表面が、前記面板と前記面板延長部の間の境界面の陽極酸化されていない外側部分と、前記面板の陽極酸化された内側部分とを含んでいる、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記上部アセンブリが、
    前記蓋を前記チャンバ本体に結合する蓋支持アセンブリであって、前記チャンバ本体に結合された１対の下部アーム、および前記蓋に結合された１対の上部アームを備え、前記１対の下部アームと前記１対の上部アームが互いに結合されてヒンジを形成しており、かつ前記蓋が前記ヒンジに対して浮動して前記蓋と前記チャンバ本体との位置合わせを改善しやすくするように前記蓋を支持する前記蓋支持アセンブリを更に備えている、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記蓋支持アセンブリが、
    前記蓋を前記蓋支持アセンブリに固定するために、前記蓋支持アセンブリの前記上部アームの各々に１つの支持板がそれぞれ配置されている１対の蓋支持板と、
    前記蓋支持板の各々に結合されて、前記蓋支持板の各々から垂直に延びる複数の蓋支持ピンであって、前記蓋を貫通して延び、前記複数の蓋支持ピンに沿った前記蓋の直線移動を助長する前記複数の蓋支持ピンと
    をさらに備えている、請求項１０に記載の装置。
12. 前記基板支持アセンブリが、
    基板支持部と、
    前記基板支持部を昇降および回転させるように前記チャンバ本体の基部の下に懸架され、かつ前記基板支持部に結合された回転リフトアセンブリであって、
    前記チャンバ本体の前記基部を貫通する孔を通って延びるシャフトを介して、前記チャンバ本体内の前記基板支持部に結合されたシャフトにより、前記基板支持部を支持するフレームであって、前記シャフトの回転により前記基板支持部が回転するフレームと、
    前記シャフトの軸から外れて前記フレームに結合されて、前記基板支持アセンブリを昇降させるように前記フレームおよび前記基板支持アセンブリを移動させるリフト機構と
    を備えた回転リフトアセンブリと
    を更に備えている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記回転リフトアセンブリが、
    前記フレームを前記チャンバ本体の前記基部に結合する水平板と、
    前記水平板を前記チャンバ本体の前記基部から懸架するために、前記水平板の一方の端部に近接して配置された玉継ぎ手と、
    前記水平板および回転リフトアセンブリを前記チャンバ本体の前記基部に対して水平にするために前記水平板の対向面に配置された水平調整植込みボルトと
    をさらに備えている、請求項１２に記載の装置。
14. 前記基板支持アセンブリが、
    基板支持部と、
    前記基板支持部を昇降および回転させるように前記チャンバ本体の基部の下に配置され、かつ前記基板支持部に結合された回転リフトアセンブリと、
    前記基板支持アセンブリを、上に配置される基板の表面に平行な平面内で移動させるために、前記プロセスチャンバの基部の下に配置されたｘ−ｙ調整機構と
    をさらに備えている、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。

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