JP7117419B2 - ウエハ裏面における堆積の低減のための可変温度ハードウェアおよび方法 - Google Patents

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本出願は、２０１５年１２月１７日に出願された、米国出願第１４／９７２，２０５号の一部継続出願であり、その全ての内容は本明細書に援用される。
本発明は、化学堆積を実行するための装置および処理、ならびにプラズマ強化化学堆積を実行する際に用いられる装置および処理に関する。
プラズマ処理装置は、エッチング、物理気相堆積法（ＰＶＤ）、化学気相堆積法（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積法（ＡＬＤ）、プラズマ強化原子層堆積法（ＰＥＡＬＤ）、パルス堆積層（ＰＤＬ）、プラズマ強化パルス堆積層（ＰＥＰＤＬ）処理、およびレジスト除去を含む技術によって、半導体基板を処理するのに用いられうる。例えば、プラズマ処理において用いられるプラズマ処理装置の一種は、上部および下部電極を備える反応または堆積チャンバを含む。高周波（ＲＦ）電力は、反応チャンバで半導体基板を処理するために処理ガスまたはリアクタケミストリを励起してプラズマ化するために、電極間に印加される。
ある実施形態によれば、化学堆積装置において有用なプロセス・チューニング・キットは、キャリアリング、１セットの３つの蹄鉄体、および複数セットの３つのシムを備え、（ａ）シムは、上面、上面に平行な下面、端壁、端壁から延びるＵ字型の側壁、および上面と下面との間に延びるボアを有し、第１セットの３つのシムは同じ厚さを有し、第２セットのシムは、第１セットのシムと異なる厚さを有し、（ｂ）蹄鉄体は、上面、上面に平行な下面、端壁、端壁から延びるＵ字型の側壁、上面と下面との間に延びるボア、および端壁において開口し上面にわたって半分より短く延びるスロットを有し、ボアは、シムのボアと同じ直径を有し、ならびに／または（ｃ）キャリアリングは、上面、上面に平行な下面、外側壁、内側壁、および下面から延びる３つの整合ピンを有する。
別の実施形態によれば、化学堆積装置において有用なプロセス・チューニング・キットのシムは、上面、上面に平行な下面、端壁、端壁から延びるＵ字型の側壁、および上面と下面との間に延びるボアを有する、および上面と下面との間に延びるボアを有する。シムは、約０．８インチ（約２センチ）の長さ、約０．５インチ（約１．３センチ）の幅、約０．１５インチ（約０．３８センチ）の直径を有するボア、および０．０４６５インチ（約０．１１８１センチ）、０．０４７０インチ（約０．１１９４センチ）、０．０４７５インチ（約０．１２０７センチ）、０．０４８０インチ（約０．１２１９センチ）、０．０４８５インチ（約０．１２３２センチ）、０．０４９０インチ（約０．１２４５センチ）、０．０４９５インチ（約０．１２５７センチ）、０．０５００インチ（約０．１２７センチ）、０．０５０５インチ（約０．１２８３センチ）、０．０５１０インチ（約０．１２９５センチ）、０．０５１５インチ（約０．１３０８センチ）、０．０５２０インチ（約０．１３２１センチ）、０．０５２５インチ（約０．１３３４センチ）、０．０５３０インチ（約０．１３４６センチ）、０．０５３５インチ（約０．１３５９センチ）、０．０５４０インチ（約０．１３７２センチ）、０．０５４５インチ（約０．１３８４センチ）、０．０５５０インチ（約０．１３９７センチ）、０．０５５５インチ（約０．１４１０センチ）、０．０５６０インチ（約０．１４２２センチ）、０．０５６５インチ（約０．１４３５センチ）、０．０５７０インチ（約０．１４４８センチ）、０．０５７５インチ（約０．１４６１センチ）、０．０５８０インチ（約０．１４７３センチ）、０．０５８５インチ（約０．１４８６センチ）、０．０５９０インチ（約０．１４９９センチ）、０．０５９５インチ（約０．１５１１センチ）、０．０６００インチ（約０．１５２４センチ）、０．０６０５インチ（約０．１５３７センチ）、０．０６１０インチ（約０．１５４９センチ）、または０．０６１５インチ（約０．１５６２センチ）の厚さを有することが好ましい。
さらなる実施形態によると、化学堆積装置において有用なプロセス・チューニング・キットの蹄鉄体は、上面、上面に平行な下面、端壁、端壁から延びるＵ字型の側壁、上面と下面との間に延びるボア、および端壁において開口し上面にわたって半分より短く延びるスロットを有する。蹄鉄体は、約０．８インチ（約２センチ）の長さ、約０．５インチ（約１．３センチ）の幅、約０．５インチ（約１．３センチ）の厚さを有することが好ましく、ボアは、約０．１５インチ（約０．３８センチ）の直径を有し、スロットは、約０．１９インチ（約０．４８センチ）の幅および約０．２５インチ（約０．６４センチ）の高さを有し、ボアはスロットと一直線に並び、側壁は、ボアの中心から測定して約０．２６インチ（約０．６６センチ）の半径を有する半円部によって接続される１対の平行直線部を有し、ボアは、下面から約０．１６インチ（約０．４１センチ）延びる同径部と、蹄鉄体の上面の中へ延びる円錐部とを有し、円錐部は、約８０°の角度の面取り面を形成し、スロットは、端壁および上面に沿って面取りされた縁部を有する。
別の実施形態によると、化学堆積装置において半導体基板を処理する方法は、（ａ）キャリアリング上の基板を化学堆積装置の真空チャンバに搬送して、キャリアリングを支持する１セットの蹄鉄体およびシムを有する台座アセンブリ上にキャリアリングを設置することと、蹄鉄体は、キャリアリングの下面から延びる整合ピンを受けるボアを有し、基板は、基板の裏面がキャリアリングの上面から所定のオフセット距離に位置するように、台座アセンブリ上の最小接触領域支持体によってキャリアリングから持ち上げられ、（ｂ）基板への裏面堆積が最小になるように、基板を加熱して所定のオフセット距離を維持しながら材料の層を堆積させることと、を備える。
例示的な実施形態に従い台座付きの化学堆積装置を示す概略図。
外周に位置する蹄鉄体およびシム上にキャリアリングを支持する台座アセンブリの斜視図。
キャリアリングの平面図。 図３Ａの線Ａ－Ａに沿ったキャリアリングの側面図。 キャリアリングの図であり、図３Ｂの細部Ａの断面図。 キャリアリングの図であり、図３Ｃの細部Ｄの断面図。 キャリアリングの図であり、図３Ｃの細部Ｅの断面図。
蹄鉄体の図であり、蹄鉄体の斜視図。 蹄鉄体の図であり、蹄鉄体の平面図。 蹄鉄体の図であり、蹄鉄体の端面図。 蹄鉄体の図であり、図４Ｂの線Ａ－Ａに沿った断面図。
シムの図であり、シムの斜視図。 シムの図であり、シムの平面図。 シムの図であり、シムの端面図。
位置決めピンによって上に取り付けられている蹄鉄体とシムとを備える台座アセンブリの斜視図。
以下の詳細な開示では、本明細書に開示される装置および方法についての理解を提供するために例示的な実施形態が説明される。しかし、当業者には明らかなように、例示的な実施形態は、これらの特定の詳細なしに、または代替の要素もしくは工程を用いて実施されてよい。その他の例では、既知の工程、手順、および／または構成部品は、本明細書に開示される実施形態の態様を不必要に曖昧にしないように詳細には説明されていない。
例示的な実施形態に従って、本明細書に開示される装置および関連する方法は、プラズマ強化化学堆積法（ＰＥＣＶＤ）などの化学堆積を行うために用いられうる。その装置および方法は、多段階堆積工程（例えば、原子層堆積法（ＡＬＤ）、プラズマ強化原子層堆積法（ＰＥＡＬＤ）、パルス堆積層（ＰＤＬ）、またはプラズマ強化パルス堆積層（ＰＥＰＤＬ）処理）において自動抑止堆積ステップの分離が必要な半導体製造に基づく誘電体堆積工程と併せて用いられてよいが、それに限定されない。
上述のように、本実施形態は、プラズマ強化化学堆積法などの化学堆積を行うための装置および関連する方法を提供する。この装置および方法は、多段階堆積処理（例えば、原子層堆積法（ＡＬＤ）、プラズマ強化原子層堆積法（ＰＥＡＬＤ）、プラズマ強化化学堆積法（ＰＥＣＶＤ）、パルス堆積層（ＰＤＬ）、またはプラズマ強化パルス堆積層（ＰＥＰＤＬ）処理）において自動抑止堆積ステップの分離が必要な半導体製造に基づく誘電体堆積処理と併せて用いられるのに特に適しているが、それに限定されない。前述の処理は、裏面への堆積によって引き起こされるウエハへの圧力の結果、ウエハの湾曲をもたらす可能性がある被処理ウエハの裏面への堆積に関連するいくつかの問題点に悩まされる可能性がある。
化学堆積処理では、ウエハなどの半導体基板は、加熱された台座上に位置する最小接触領域（ＭＣＡ）ピンで保持されうる。ウエハまたは他の基板は、ウエハを保持するだけでなくプラズマをウエハ上の所望の領域に集束させるのを助けるセラミックキャリアリングなどのキャリアリングで搬送されうる。台座は、高温に耐え化学的環境に不活性であるあらゆる材料で作られてよい。アルミニウムなどの金属、または窒化アルミニウムや窒化ホウ素などのセラミックは、適した材料の例である。ウエハを支持し、キャリアリングを収容するために、台座は２つの直径の部分を有することができる。メサ形状部がウエハを支持し、台座周囲の環状凹部がウエハを台座に搬入出するのに用いられるキャリアリングの設置を可能にする。ＭＣＡピンがウエハの均一で迅速な加熱を確実にする一方で、前側から後側への成膜の比率は、ウエハのベベルエッジから３ｍｍの位置で約１：１であってよい。
本明細書に開示される実施形態は、プラズマ強化化学堆積装置（すなわち、ＰＥＣＶＤ装置、ＰＥＡＬＤ装置、またはＰＥＰＤＬ装置）などの堆積装置で実施されることが好ましいが、それらに限定されない。図１は、本明細書に開示される実施形態を実施するために配置されている様々な基板プラズマ処理装置の構成部品を表す簡略ブロック図である。図に示されるように、基板プラズマ処理装置３００は、処理区域内にプラズマを含むように機能する真空チャンバ３２４を備える。プラズマは、下部ＲＦ電極（図示せず）を有する基板台座アセンブリ３２０と併せて機能する上部ＲＦ電極（図示せず）を任意で有するシャワーヘッドアセンブリ３１４を含むキャパシタ型システムによって生成される。少なくとも１つのＲＦ生成器は、プラズマ堆積処理が真空チャンバ３２４内で実施されうるように、真空チャンバ３２４において基板３１６の上面上方にある処理区域にＲＦエネルギを供給して、真空チャンバ３２４の処理区域に供給されたガスを励起してプラズマ化するように動作可能である。例えば、高周波ＲＦ生成器３０２および低周波ＲＦ生成器３０４は、ＲＦエネルギが真空チャンバ３２４内の基板３１６上方の処理区域に供給されるように、シャワーヘッドアセンブリ３１４の上部ＲＦ電極に接続されている整合ネットワーク３０６にそれぞれ接続されてよい。
整合ネットワーク３０６によって真空チャンバ３２４の内部に供給されたＲＦエネルギの電力および周波数は、ガスからプラズマを生成するのに十分である。ある実施形態では、高周波ＲＦ生成器３０２および低周波ＲＦ生成器３０４の両方が用いられ、他の実施形態では、高周波ＲＦ生成器３０２のみが用いられる。ある工程では、高周波ＲＦ生成器３０２は、約２－１００ＭＨｚの周波数で操作されてよく、好ましい実施形態では、１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚで操作されてよい。低周波ＲＦ生成器３０４は、約５０ｋＨｚから２ＭＨｚで操作されてよく、好ましい実施形態では、約３５０から６００ｋＨｚで操作されてよい。プロセスパラメータは、チャンバの容積、基板のサイズ、および他の要素に基づいて調整されよてい。同様に、処理ガスの流量は、真空チャンバまたは処理区域の自由体積に依存してよい。
基板台座アセンブリ３２０の上面は、真空チャンバ３２４内での処理時に基板３１６を支持する。基板台座アセンブリ３２０は、堆積および／もしくはプラズマ処理工程の前、最中、ならびに／または後に基板を保持するチャックならびに／または基板を昇降するリフトピンを任意で備えうる。他の実施形態では、基板台座アセンブリ３２０は、堆積および／もしくはプラズマ処理工程の前、最中、ならびに／または後に基板を昇降させるキャリアリングを備えうる。チャックは、静電チャック、機械式チャック、または、産業界および／もしくは研究界において利用可能な様々な他の種類のチャックであってよい。静電チャックを備える基板台座アセンブリのためのリフトピンアセンブリの詳細は、本発明の譲渡人に譲渡された米国特許第８，８４０，７５４号に記載され、その全てが本明細書に援用される。基板台座アセンブリのためのキャリアリングの詳細は、本発明の譲渡人に譲渡された米国特許第６，８６０，９６５号に記載され、その全てが本明細書に援用される。裏面ガス供給部３４１は、処理時に、伝熱ガスまたはパージガスを基板台座アセンブリ３２０を通じて基板下面の下方の領域に供給するように動作可能である。基板台座アセンブリ３２０は、その中に下部ＲＦ電極を備える。下部ＲＦ電極は、処理時に接地されていることが好ましいが、他の実施形態では、処理時にＲＦエネルギを供給されてよい。
基板プラズマ処理装置３００の真空チャンバ３２４内で基板を処理するために、注入口３１２およびシャワーヘッドアセンブリ３１４を介してガス源３６２から真空チャンバ３２４にガスが導入される。シャワーヘッドアセンブリ３１４では、膜が基板の上面に堆積するように、ガスがＲＦエネルギでプラズマ化される。ある実施形態では、ガス源３６２は、加熱されたマニホルド３０８に接続されている複数のガスライン３１０を備えうる。ガスは、予混合されるか、チャンバに別々に供給されてよい。基板処理時に正確なガスがシャワーヘッドアセンブリ３１４を通じて供給されることを確実にするために、適切な弁操作および質量流量制御機構が採用される。処理時に、基板台座アセンブリ３２０上に支持されている基板の下面の下方領域に、裏面伝熱ガスまたはパージガスが任意で供給される。その処理は、化学気相堆積処理、プラズマ強化化学気相堆積処理、原子層堆積処理、プラズマ強化原子層堆積処理、パルス堆積層処理、またはプラズマ強化パルス堆積層処理のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
ある実施形態では、堆積時、堆積後処理時、および／または他の工程操作時に工程条件を制御するために、システム制御装置１６２が採用される。制御部１６２は通常、１つ以上のメモリ装置と１つ以上のプロセッサとを備える。プロセッサは、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入力／出力接続部、ステッパモータ制御基板などを備えてよい。ある実施形態では、制御装置１６２は、装置の全ての動作を制御する。システム制御装置１６２は、処理動作のタイミング、低周波ＲＦ生成器３０４および高周波ＲＦ生成器３０２の動作の周波数および電力、前駆体および不活性ガスならびにその相対混合物の流量および温度、基板台座アセンブリ３２０の上面に支持された基板３１６およびシャワーヘッドアセンブリ３１４のプラズマ曝露された表面の温度、真空チャンバ３２４の圧力、ならびに特定の工程の他のパラメータを制御するための命令のセットを含むシステム制御ソフトウェアを実行する。制御装置と関連するメモリ装置に格納された他のコンピュータプログラムは、いくつかの実施形態で採用されてよい。一般には、制御装置１６２と関連するユーザインターフェースがあるだろう。ユーザインターフェースは、表示画面、装置および／または工程条件の画像用ソフトウェア画面、ならびに、ポインティング装置、キーボード、タッチスクリーン、マイクなどのユーザ入力装置を含んでよい。非一時的コンピュータ機器可読媒体は、装置の制御のためのプログラム命令を備えうる。処理動作を制御するためのコンピュータプログラムコードは、あらゆる従来の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、Ｃ++、パスカル、フォートランなど）で書き込まれうる。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行うためにプロセッサによって実行される。
制御装置パラメータは、例えば、処理ステップのタイミング、前駆体および不活性ガスの流量および温度、基板の温度、チャンバの圧力、ならびに特定の工程の他のパラメータなどの工程条件に関する。これらのパラメータは、レシピ形式でユーザに提供され、ユーザインターフェースを用いて入力されてよい。工程を監視するための信号は、システム制御装置のアナログおよび／またはデジタル入力接続部によって提供されてよい。処理を制御するための信号は、装置のアナログおよびデジタル出力接続で出力される。システムソフトウェアは、多くの異なる方法で設計または構成されてよい。例えば、様々なチャンバ構成部品サブルーチンまたは制御対象は、堆積工程を実行するのに必要なチャンバ構成部品の動作を制御するように書き込まれてよい。本目的のためのプログラムまたはプログラム部分の例は、処理ステップコードの基板タイミング、前駆体および不活性ガスコードの流量および温度、ならびに真空チャンバ３２４の圧力のためのコードを含む。
上述のように、被処理ウエハへの裏面堆積を低減させることが望ましい。例示的な実施形態では、裏面堆積をかなり低減できる。例えば、３００Å膜を考えると、プロセス・チューニング・キット（ＰＴＫ）は、裏面堆積をベベルエッジから３ｍｍの位置で１５０Å以下、好ましくは１００Å以下、より好ましくは５０Å以下に低減させるのに用いられうる。この性能の向上は、処理時にキャリアリング上方の所望の距離でウエハを保持するキャリアリングおよび蹄鉄体、すなわち蹄鉄状部材、のセットへの修正によって可能になる。しかし、ある実施形態では、ウエハとキャリアリングとは処理時に互いに接触しうる。
ＰＴＫは、キャリアリング、蹄鉄体、およびシムセットのシムのうち少なくとも１つを含む。好ましい実施形態では、台座は、各蹄鉄体の下にシムを取り付けることによって台座の上面に対する高さが変化しうる３つの蹄鉄体を受ける３つの凹部を含む。シムセットは、０．０４インチ（約０．１０センチ）から０．０８インチ（約０．２０センチ）の範囲であってよい異なる厚さのシムを含む。例えば、シムセットは、０．０００５インチ（約０．００１３センチ）ずつ変化する異なる厚さを有する少なくとも１０、好ましくは少なくとも２０、より好ましくは少なくとも３０のシム群を含みうる。例示的な実施形態では、台座と共に用いるために、シムセットは、０．０４６５インチ（約０．１１８１センチ）、０．０４７０インチ（約０．１１９４センチ）、０．０４７５インチ（約０．１２０７センチ）、０．０４８０インチ（約０．１２１９センチ）、０．０４８５インチ（約０．１２３２センチ）、０．０４９０インチ（約０．１２４５センチ）、０．０４９５インチ（約０．１２５７センチ）、０．０５００インチ（約０．１２７センチ）、０．０５０５インチ（約０．１２８３センチ）、０．０５１０インチ（約０．１２９５センチ）、０．０５１５インチ（約０．１３０８センチ）、０．０５２０インチ（約０．１３２１センチ）、０．０５２５インチ（約０．１３３４センチ）、０．０５３０インチ（約０．１３４６センチ）、０．０５３５インチ（約０．１３５９センチ）、０．０５４０インチ（約０．１３７２センチ）、０．０５４５インチ（約０．１３８４センチ）、０．０５５０インチ（約０．１３９７センチ）、０．０５５５インチ（約０．１４１０センチ）、０．０５６０インチ（約０．１４２２センチ）、０．０５６５インチ（約０．１４３５センチ）、０．０５７０インチ（約０．１４４８センチ）、０．０５７５インチ（約０．１４６１センチ）、０．０５８０インチ（約０．１４７３センチ）、０．０５８５インチ（約０．１４８６センチ）、０．０５９０インチ（約０．１４９９センチ）、０．０５９５インチ（約０．１５１１センチ）、０．０６００インチ（約０．１５２４センチ）、０．０６０５インチ（約０．１５３７センチ）、０．０６１０インチ（約０．１５４９センチ）、および０．０６１５インチ（約０．１５６２センチ）の厚さを有する少なくとも３つのシムの群を含んでよい。そのため、シムセットは、特定の堆積工程および台座の温度に応じて、蹄鉄体の高さを調整することによってウエハとキャリアリングとの間の所定の隙間（オフセット距離）と共にウエハを位置決めするのに用いられうる。
真空チャンバ３２４内で、台座アセンブリ３２０は、その上に材料が堆積する可能性がある基板３１６を支持する。台座アセンブリ３２０は、基板３１６を所望の温度に加熱するヒータブロックと結合されうる。通常、基板３１６は、堆積する材料に応じて約２５℃から５００℃の温度に維持される。マルチステーション型堆積装置では、各ステーションは、ウエハを異なる温度に加熱してよく、異なる厚さのシムは、各ステーションの処理条件に適したオフセット距離を変化させるのに用いられうる。
図２は、台座アセンブリ３２０の斜視図であって、キャリアリング４００が、台座アセンブリ３２０の上面３２２の中へ延びる環状凹部３２１に位置している。好ましい実施形態では、台座アセンブリ３２０は、台座アセンブリ３２０の側壁３２４の外周の中へ延びる３つの長方形開口部３２３を含み、３つの蹄鉄体５００は開口部３２３に位置する。シム６００は、蹄鉄体５００の下に位置し、台座アセンブリ３２０の上面３２２に対する蹄鉄体の高さを調整する。
図３Ａ－Ｄは、キャリアリング４００の好ましい実施形態を表す。図３Ａに示されるように、キャリアリング４００は、環状上面４０１、外側壁４０２、および内側壁４０３を含む。図３Ｂは、図３Ａにおける線Ａ－Ａに沿ったキャリアリング４００の断面を示す。図３Ｂに示されるように、キャリアリング４００は、そこから延びる複数の整合ピン４０５を有する下面４０４を含む。図３Ｃは、図３Ｂの細部Ｂにおけるキャリアリング４００の断面である。図３Ｃに示されるように、整合ピン４０５は、外側壁４０２の内側に位置し、環状凹部４０６は、内側壁４０３および上面４０１の中へ延びる。図３Ｄは、図３Ｃの細部Ｄにおけるキャリアリング４００の断面であり、図３Ｅは、図３Ｃの細部Ｅにおけるキャリアリング４００の断面である。図３Ｄに示されるように、整合ピン４０５は、下面４０４近くの同径部４０７と、整合ピン４０５の自由端に位置するテーパ部４０８とを含む。図３Ｅに示されるように、環状凹部４０６は、垂直壁４０９と水平壁４１０によって形成される。キャリアリングは、約１５インチ（約３８センチ）の外径、約１１．７インチ（約２９．７センチ）の内径、約０．１インチ（約０．３センチ）の厚さ、３つの整合ピン、および内壁および上面の中へ延びる環状凹部を有することが好ましく、整合ピンのそれぞれは、下面から約０．０６インチ（約０．１５センチ）延びる同径部と整合ピンの自由端に延びるテーパ部とを伴う約０．２インチ（約０．５センチ）の長さを有し、環状凹部は、約１１．９インチ（約３０．２センチ）の直径を有し上面から約０．０３インチ（約０．０８センチ）延びる垂直壁と、内壁から約０．０８インチ（約０．２０センチ）延びる水平壁と、によって形成される。
図４Ａ－Ｄは、好ましい蹄鉄体５００の詳細を示す。図４Ａは、上面５０１、端壁５０２、側壁５０３、底面５０４、ボア５０５、およびスロット５０６を有する蹄鉄体５００の斜視図である。側壁５０４は、曲線部によって接続される１対の対向直線部を有する。ボア５０５は、上面５０１から下面５０４まで延びる。スロット５０６は、端壁５０２において開口し、上面５０１の約半分に沿って延びる。ボア５０５は、スロット５０６と側壁５０４の曲線部との間に位置する。図４Ｂは蹄鉄体５００の平面図、図４Ｃは蹄鉄体５００の端面図、および図４Ｄは、図４Ｂにおける線Ａ－Ａに沿った蹄鉄体の断面である。図４Ｃからわかるように、スロット５０６は、垂直壁５０７と水平壁５０８とによって形成され、垂直壁５０７は、１対の短い曲線部５０７ａ、１対の直線部５０７ｂ、および曲線部５０７を含む。図４Ｄに示されるように、ボア５０５は、テーパ部５０５ａおよび同径部５０５ｂを含む。蹄鉄体は、約０．８インチ（約２．０センチ）の長さ、約０．５インチ（約１．３センチ）の幅、約０．５インチ（約１．３センチ）の厚さ、約０．１５インチ（約０．３８センチ）の直径を有するボア、および約０．１９インチ（約０．４８センチ）の幅と約０．２５インチ（約０．６４センチ）の高さとを有するスロットを有することが好ましい。ボアは、スロットと直線上にあり、側壁は、ボアの中心から測定して約０．２６インチ（約０．６６センチ）の半径を有する半円部によって接続される１対の平行な直線部を有し、ボアは、下面から約０．１６インチ（約０．４１センチ）延びる同径部と蹄鉄体の上面の中へ延びる円錐部とを有し、円錐部は、約８０°の角度の面取り面を形成し、スロットは、端壁および上面に沿って面取りされた縁部を有する。
図５Ａ－Ｃは、シム６００の詳細を示す。図５Ａは、上面６０１、端壁６０２、側壁６０３、底面６０４、および上面６０１と下面６０４との間に延びるボア６０５を有するシム６００の斜視図である。上面６０１は、下面６０４と平行であり、側壁６０３は、曲線部６０３ｂによって接続される１対の平行な直線部６０３ａを含む。ボア６０５は、蹄鉄体５００のボア５０５と同径である。シムセットのシムは、上面６０１と下面６０４との間に同形状で様々な厚さ「ｔ」を有する。シムは、約０．８インチ（約２センチ）の長さ、約０．５インチ（約１．３センチ）の幅、約０．１５インチ（約０．３８センチ）の直径を有するボア、および０．０４６５インチ（約０．１１８１センチ）、０．０４７０インチ（約０．１１９４センチ）、０．０４７５インチ（約０．１２０７センチ）、０．０４８０インチ（約０．１２１９センチ）、０．０４８５インチ（約０．１２３２センチ）、０．０４９０インチ（約０．１２４５センチ）、０．０４９５インチ（約０．１２５７センチ）、０．０５００インチ（約０．１２７センチ）、０．０５０５インチ（約０．１２８３センチ）、０．０５１０インチ（約０．１２９５センチ）、０．０５１５インチ（約０．１３０８センチ）、０．０５２０インチ（約０．１３２１センチ）、０．０５２５インチ（約０．１３３４センチ）、０．０５３０インチ（約０．１３４６センチ）、０．０５３５インチ（約０．１３５９センチ）、０．０５４０インチ（約０．１３７２センチ）、０．０５４５インチ（約０．１３８４センチ）、０．０５５０インチ（約０．１３９７センチ）、０．０５５５インチ（約０．１４１０センチ）、０．０５６０インチ（約０．１４２２センチ）、０．０５６５インチ（約０．１４３５センチ）、０．０５７０インチ（約０．１４４８センチ）、０．０５７５インチ（約０．１４６１センチ）、０．０５８０インチ（約０．１４７３センチ）、０．０５８５インチ（約０．１４８６センチ）、０．０５９０インチ（約０．１４９９センチ）、０．０５９５インチ（約０．１５１１センチ）、０．０６００インチ（約０．１５２４センチ）、０．０６０５インチ（約０．１５３７センチ）、０．０６１０インチ（約０．１５４９センチ）、または０．０６１５インチ（約０．１５６２センチ）の厚さを有することが好ましい。
図６は、台座アセンブリ３２０の長方形開口部３２３に取り付けられている蹄鉄体５００およびシム６００の詳細を示す。図のように、蹄鉄体およびシム６００は、シム６００のボア６０５を通って蹄鉄体５００のボア５０５まで延びる位置決めピン３２５によって開口部３２３に保持される。所望の厚さ「ｔ」のシムを用いることで、台座アセンブリ３２０の上面３２２に対して所望のオフセットで上面５０１を設置することが可能である。
プロセス・チューニング・キット（ＰＴＫ）は、台座アセンブリ３２０の上面３２２に対して所望のオフセット距離でキャリアリング４００を設置するように構成されている１セットのシムを含むことが好ましい。マルチステーション処理装置（４つのキャリアリングが真空チャンバの内部に位置する４つの台座アセンブリに設置され、ウエハが各ステーションで連続して処理されるシステムなど）において、各台座アセンブリは、基板の裏面堆積を低減させるために選択された所定の厚さを有するシムを備えることができる。そのため、各台座アセンブリでは同一セットの蹄鉄体を用いてシムセットとの高さを調節することが可能である。
キャリアリング４００は、所望の処理効果を達成するために異なる内径を有しうる。例えば、裏面堆積の程度を変更するために、内側壁４０３の内径を縮小してウエハの裏面とキャリアリング４００の環状凹部４０６との間に所望の隙間を提供することが望ましくありうる。１０００分の１インチ程度のキャリアリング４００の内径の変動は、裏面堆積の低減に貢献できる。
キャリアリング、蹄鉄体、およびシムに用いられる材料は、半導体処理に適した９９．５％以上の純度などの適した純度を有するセラミック材料が好ましい。キャリアリング、蹄鉄体、およびシムは、あらゆる適した技術によって作られた高純度酸化アルミニウムからなることが好ましい。例えば、原料としては、高純度アルミナ粉末、ならびに焼成時に焼結助剤として機能する少量のＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、およびＳｉＯ２粉末が混合されて、スラリを得るために湿式粉砕法にかけられてよく、スラリには有機バインダが加えられてよい。混合が実施されると、次にアルミナ造粒物を形成するために噴霧乾燥が実施される。
キャリアリングを製造するために、アルミナ造粒物は、約１５インチ（約３８センチ）の外径、約１１．７インチ（約２９．７センチ）の内径、および約０．２インチ（約０．５センチ）の長さの３つの整合ピンを伴う約０．１インチ（約０．３センチ）の厚さの成形体に形成されうる。結果として生じる成形体は、必要に応じて機械加工され、焼結体を形成するために１，５５０℃から１，６５０℃の空気中で焼成されうる。結果として生じる焼結体は、Ａｒガス雰囲気下で、焼成温度より低温で１，５００℃から１，６００度の範囲において、および２００ＭＰａにおいて熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）によって熱処理されうる。それにより、高密度のアルミナ体が形成される。結果として生じる高密度のアルミナ体は、ＨＩＰによる熱処理温度より低温で１，４００℃から１，５５０℃の範囲において、空気中で少なくとも５分間焼鈍されうる。熱間等方圧加圧時の温度から熱間等方圧加圧後の焼鈍温度への温度低下速度は、１．０℃／時間以下で低く設定される。例えば、温度低下速度は、０．６℃／時間に設定されうる。焼鈍の実施後、２つの主面は、回転研削機を用いるダイヤ電着砥石などのあらゆる適した設備によって研磨されうる。それにより、キャリアリングが得られる。結果として生じるキャリアリングは、レーザ加工機を用いて厳密な寸法および表面粗度になるように機械加工されうる。
蹄鉄体を製造するために、アルミナ造流物は、約０．８２５インチ（約２．０９６センチ）の長さ、約０．５２５インチ（約１．３３４センチ）の幅、および約０．５３インチ（約１．３４６センチ）の厚さの成形体に形成されうる。結果として生じる成形体は、上面に約８０°のテーパを有する約０．１５インチ（約０．３８センチ）の直径のボアを形成するよう機械加工され、スロットは、約０．２５インチ（約０．６４センチ）の深さ、約０．２インチ（約０．５センチ）の幅、および約０．３インチ（約０．８センチ）の長さに形成されて、キャリアリングのために上述のように処理されうる。焼結および焼鈍処理の実施後、露出面は、回転研削機を用いるダイヤ電着砥石などのあらゆる適した設備によって研磨されうる。それにより、蹄鉄体が得られる。結果として生じる蹄鉄体は、レーザ加工機を用いて厳密な寸法および表面粗度になるように機械加工されうる。
シムを製造するために、アルミナ造流物は、約０．８２５インチ（約２．０９６センチ）の長さ、約０．５２５インチ（約１．３３４センチ）の幅、および約０．０５から０．０６インチ（約０．１３から０．１５センチ）の厚さの成形体に形成されうる。結果として生じる成形体は、約０．１５インチ（約０．３８センチ）の直径のボアを形成するように機械加工され、キャリアリングのために上述のように処理されうる。焼結および焼鈍処理の実施後、露出面は、回転研削機を用いるダイヤ電着砥石などのあらゆる適した設備によって研磨されうる。それにより、シムが得られる。結果として生じるシムは、レーザ加工機を用いて厳密な寸法および表面粗度になるように機械加工されうる。
本明細書では、処理装置において半導体基板を処理する方法も開示される。その方法は、リアクタケミストリをリアクタケミストリ源から堆積チャンバに供給することと、半導体基板をプラズマ処理チャンバで処理することとを備える。この方法は、堆積チャンバ内でプラズマを生成するＲＦ生成器を用いてＲＦエネルギがリアクタケミストリに印加されるプラズマ基板処理を備えることが好ましい。
本明細書において、「約」との単語が数値に関連して用いられるときは、関連する数値は、記載数値の±１０％の公差を含むことが意図されている。
また、「通常」、「比較的」、および「実質的に」との単語が幾何学的形状に関連して用いられるときは、幾何学的形状の正確さが求められるのではなく、形状の自由度が開示の範囲内であることが意図されている。「通常」、「比較的」、および「実質的に」との単語が幾何学的用語と共に用いられるときは、厳密な定義を満たす特徴だけでなく、厳密な定義に極めて近い特徴も含むことが意図されている。
等温堆積チャンバを含むプラズマ処理装置が特定の実施形態に関して詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変更および修正が行われ、同等物が採用されうることは当業者には明らかであろう。

Claims (2)

  1. 化学堆積装置において半導体基板を処理する方法であって、
    セラミック製キャリアリング上の前記基板を前記化学堆積装置の真空チャンバに搬送して、前記キャリアリングを支持する１セットのセラミック製蹄鉄体およびセラミック製シムを有する台座アセンブリ上に前記キャリアリングを設置し、前記蹄鉄体は前記キャリアリングの下面から延びる整合ピンを受けるボアを有し、前記基板は前記基板の裏面が前記キャリアリングの上面から所定のオフセット距離に位置するように、前記台座アセンブリ上の最小接触領域支持体によって前記キャリアリングから持ち上げられ、
    前記基板の裏面における堆積が最小となるように、前記基板を加熱して前記所定のオフセット距離を維持しながら前記基板に材料の層を堆積させること、
    を備える、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記台座アセンブリは、環状凹部と、前記台座アセンブリの外周の中に延びて前記環状凹部に開口する３つの長方形開口部とを含み、前記長方形開口部のそれぞれは、シムと、前記台座アセンブリ上の位置決めピンによって前記シムに取り付けられている蹄鉄体とを有し、前記位置決めピンは、前記シムのボアを貫通し前記蹄鉄体のボアの途中まで延び、前記シムのそれぞれは、同じ厚さを有し、前記基板のベベルエッジから３ｍｍの位置における裏面堆積を５０Å以下に制限する前記所定のオフセット距離を提供する、方法。
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