特許 6592012 ガス分配及び個別のポンピングを伴うバッチ硬化チャンバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6592012

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】ガス分配及び個別のポンピングを伴うバッチ硬化チャンバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20191007BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20191007BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20191007BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20191007BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 C

   H01L21/316 X

   C23C16/44 F

   H01L21/68 A

【請求項の数】15

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-567489(P2016-567489)

(86)(22)【出願日】2015年4月21日

(65)【公表番号】特表2017-522718(P2017-522718A)

(43)【公表日】2017年8月10日

(86)【国際出願番号】US2015026937

(87)【国際公開番号】WO2015175175

(87)【国際公開日】20151119

【審査請求日】2018年4月20日

(31)【優先権主張番号】61/996,817

(32)【優先日】2014年5月14日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/577,828

(32)【優先日】2014年12月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】カーン， アディーブ

(72)【発明者】

【氏名】ヴェンカタラマン， シャンカー

(72)【発明者】

【氏名】ピンソン， ジェイ ディー．， サード

(72)【発明者】

【氏名】ヤン， チャン‐ギュ

(72)【発明者】

【氏名】イングル， ニティン クリシュナラーオ

(72)【発明者】

【氏名】リャン， チーウェイ

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５４５２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７３９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００１６８５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−３４６２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５８９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０６４０２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０３−２１／２０５、２１／３１−２１／３２、

２１／３６３−２１／３６５、２１／４６９−２１／４７５、

２１／６７−２１／６８３、２１／８６、

Ｃ２３Ｃ １４／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の表面上に誘電体材料を形成するシステムであって、
メインフレームと、
少なくとも１つの大気ロボットを含み、１つ以上の基板カセットを受け取るように構成されるファクトリインターフェースと、
前記メインフレームに連結され、前記ファクトリインターフェースの前記少なくとも１つの大気ロボットから１つ以上の基板を受け取るように構成されるロードロックチャンバと、
各々が前記メインフレームに連結される複数の流動性ＣＶＤ堆積チャンバと、
前記ファクトリインターフェースに連結されたバッチ処理チャンバと
を備え、前記バッチ処理チャンバは、
前記少なくとも１つの大気ロボットから基板を受け取り、前記大気ロボットから受け取った前記基板に硬化プロセスを実施するように、各々が構成される複数のサブ処理領域と、
前記バッチ処理チャンバの壁に形成されたローディング開口と、
前記ローディング開口を覆って配置される１つのドアと、
複数のスロット開口を含み、前記ローディング開口を覆って配置されるカバープレートと
を備え、
前記ドアは、前記複数のスロット開口の全てを覆って配置され、
前記ドアは、前記ローディング開口を、前記複数のスロット開口を覆う密閉面で密閉するように構成され、
前記複数のスロット開口の各々が、前記少なくとも１つの大気ロボットに、前記バッチ処理チャンバの外側の位置から前記複数のサブ処理領域の１つにアームを伸ばすことを可能にさせるように構成され、
前記複数のスロット開口の各々が、前記ローディング開口が開いている場合、前記ローディング開口のフリーエリアを減少させるように構成される、
システム。

【請求項2】

前記複数のスロット開口の各々が、前記複数のサブ処理領域の１つに対応する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記複数のスロット開口の各々が、前記複数のサブ処理領域のうちの対応するサブ処理領域と整列している、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記ローディング開口が、複数の硬化ステーション又は前記ファクトリインターフェースに対して前記ローディング開口を位置決めし直すことなく、前記複数の硬化ステーションの各々の中に基板がロードされることを可能にするように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記複数の流動性ＣＶＤ堆積チャンバが、ＣＶＤプロセスによって基板上に流動性誘電体層を堆積させるように、各々構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記複数のサブ処理領域が、スタックアレイで配列され、前記ローディング開口が、２次元で前記スタックアレイに広がるように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記ファクトリインターフェースが、前記バッチ処理チャンバ内で処理される前に、前記バッチ処理チャンバの外側で基板を一時的に保管するように構成された少なくとも１つの大気保持ステーションを更に含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記バッチ処理チャンバ内の前記複数のサブ処理領域の各々が、加熱された基板ペデスタルとシャワーヘッドの間に配置される、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記シャワーヘッドが、前記サブ処理領域に配置された基板にプロセスガスを独立に供給するように構成される、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記加熱された基板ペデスタルが、処理中に前記サブ処理領域に配置された基板を独立に加熱するように構成される、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

バッチ処理チャンバであって、
大気ロボットから基板を受け取り、前記大気ロボットから受け取った前記基板に硬化プロセスを実施するように、各々が構成される複数のサブ処理領域と、
バッチ処理チャンバの壁に形成されたローディング開口と、
前記ローディング開口を覆って配置される１つのドアと、
複数のスロット開口を含み、前記ローディング開口を覆って配置されたカバープレートと
を備え、
前記ドアは、前記複数のスロット開口の全てを覆って配置され、
前記ドアは、前記ローディング開口を、前記複数のスロット開口を覆う密閉面で密閉するように構成され、
前記スロット開口の各々が、少なくとも１つの大気ロボットに、前記バッチ処理チャンバの外側の位置から前記複数のサブ処理領域の１つにアームを伸ばすことを可能にさせるように構成され、
前記複数のスロット開口の各々が、前記ローディング開口が開いている場合、前記ローディング開口のフリーエリアを減少させるように構成される、
バッチ基板処理チャンバ。

【請求項12】

前記複数のスロット開口の各々が、前記複数のサブ処理領域の１つに対応する、請求項１１に記載のバッチ処理チャンバ。

【請求項13】

前記複数のスロット開口の各々が、前記複数のサブ処理領域のうちの対応するサブ処理領域と整列している、請求項１２に記載のバッチ処理チャンバ。

【請求項14】

前記ローディング開口が、複数の硬化ステーションに対して前記ローディング開口を位置決めし直すことなく、前記複数の硬化ステーションの各々の中に基板がロードされることを可能にするように構成される、請求項１１に記載のバッチ処理チャンバ。

【請求項15】

前記バッチ処理チャンバ内の前記複数のサブ処理領域の各々が、加熱された基板ペデスタルとシャワーヘッドの間に配置される、請求項１１に記載のバッチ処理チャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、概して、半導体ウェハなどの複数の基板を処理する装置及び方法に関し、より詳細には、複数の基板上に配置された誘電体材料を硬化する装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの形状寸法は、数十年前の導入以来、サイズが劇的に縮小して来た。現代の半導体製造設備は、特徴サイズが３２ｎｍ，２８ｎｍ，及び２２ｎｍであるデバイスを日常的に生産し、更に小さな形状寸法を有するデバイスを作るために、新たな設備が開発され、実施されている。特徴サイズの減少により、デバイス上の構造的特徴の空間的寸法が減少する。その結果、間隙の幅に対する間隙の深さのアスペクト比が大きくなって、当該間隙を誘電体材料で充填することが問題となるような点まで、デバイス上の構造（例えば、間隙、トレンチ等）の幅が、狭くなり得る。これは、堆積されている誘電体材料が、ピンチオフとして知られる現象を生じやすいからであり、ピンチオフでは、ボトムアップフィルが完了する前に、高アスペクト比の間隙又は他の構造の入口領域が閉じて、構造内にボイド又は弱いスポットが残ることがある。

【0003】

長年にわたって、ピンチオフを回避するため、又はピンチオフの結果として形成されたボイド若しくはシームを「治す」ために、多くの技法が開発されて来た。一つの方法は、回転している基板表面に液相で塗布され得る高流動性の前駆体材料から開始することであった（例えば、ＳＯＧ堆積法）。これらの流動性の前駆体は、ボイド又は弱いシームを形成することなく、非常に小さい基板間隙の中に流入し、充填することができる。しかしながら、ひとたびこれらの高流動性の材料が堆積されると、それらは、固体誘電体材料へと硬化されなければならない。

【0004】

多くの例において、硬化プロセスは、最初に堆積された膜を流動性にするのに必要な揮発性成分を堆積材料から除去するための加熱処理を含む。これらの成分の除去の後に、酸化ケイ素などの、高いエッチング耐性を有する硬化した高密度の誘電体材料が、残される。

【0005】

そのような膜の流動性は、膜に含まれる様々な化学的成分からもたらされ得るが、これらの同じ化学的成分の除去によって膜を硬化し圧密化することは、一連の流動性堆積技法にわたって、ほぼ一様に有利である。これらの硬化及び圧密化プロセスは、時間がかかり得る。それ故、現在利用可能又は開発中の幅広い種類の流動性膜を圧密化する新たな後処理技法及び装置に対する必要性が存在する。この及び他の必要性が、本開示において対処される。

【発明の概要】

【0006】

本開示の実施形態は、概して、半導体ウェハなどの基板を処理する装置及び方法に関し、より詳細には、複数の基板上に配置された誘電体材料をバッチ硬化する装置及び方法に関する。

【0007】

本開示の実施形態は、基板の表面上に誘電体材料を形成するシステムであって、メインフレーム、少なくとも１つの大気ロボットを含み、１つ以上の基板カセットを受け取るように構成されるファクトリインターフェース、メインフレームに連結され、ファクトリインターフェースにおける少なくとも１つの大気ロボットから１つ以上の基板を受け取るように構成されるロードロックチャンバ、各々がメインフレームに連結される複数の流動性ＣＶＤ堆積チャンバ、及びファクトリインターフェースに連結されたバッチ処理チャンバを備え、バッチ処理チャンバは、各々が、少なくとも１つの大気ロボットから基板を受け取り、大気ロボットから受け取った基板上に硬化プロセスを実施するように構成される複数のサブ処理領域、バッチ処理チャンバの壁に形成されたローディング開口、及び複数のスロット開口を含み、ローディング開口を覆って配置されるカバープレートを備え、複数のスロット開口の各々が、少なくとも１つの大気ロボットに、バッチ処理チャンバの外側の位置から複数のサブ処理領域の１つにアームを伸ばすことを可能にさせるように構成され、複数のスロット開口の各々が、ローディング開口が開いているときに、ローディング開口のフリーエリアを減少させるように構成される、システムを提供し得る。

【0008】

本開示の実施形態は、各々が、大気ロボットから基板を受け取り、大気ロボットから受け取った基板上に硬化プロセスを実施するように構成される複数のサブ処理領域、バッチ処理チャンバの壁に形成されたローディング開口、及び複数のスロット開口を含み、ローディング開口を覆って配置されるカバープレートを備えるバッチ基板処理チャンバであって、スロット開口の各々が、少なくとも１つの大気ロボットに、バッチ処理チャンバの外側の位置から複数のサブ処理領域の１つにアームを伸ばすことを可能にさせるように構成され、複数のスロット開口の各々が、ローディング開口が開いているときに、ローディング開口のフリーエリアを減少させるように構成される、バッチ基板処理チャンバを提供し得る。

【0009】

本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得ることができ、実施形態の幾つかは、添付の図面に示される。しかしながら、添付の図面は、例示的な実施形態のみを示しており、従って、その範囲を限定すると見なすべきではなく、他の等しく有効な実施形態を許容しうることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施形態により構成されたバッチ硬化チャンバを有するファクトリインターフェースを含む、処理ツールの平面図である。

【図2】区分されたプラズマ生成領域を有する流動性化学気相堆積チャンバの一実施形態の断面図である。

【図3】処理チャンバ２００と図１に示されたバッチ硬化チャンバ１０３において実施され得るプロセスの一実施形態のフロー図である。

【図4】図３に示されたプロセスの様々な段階に対応する、基板の一部分の概略断面図である。

【図5】本開示の実施形態により構成されたバッチ硬化チャンバの側面断面図である。

【図6】本開示の実施形態により構成された、図５に示されたバッチ硬化チャンバ用のスロット開口カバーの等角図である。

【図7】本開示の実施形態により構成された、複数の硬化ステーションの一部分の部分断面図である。

【図8A】本開示の実施形態により構成された、排気吸入アレイの複数のグループの等角図である。

【図8B】図８Ａに示された排気吸入アレイの複数のグループの平面図である。

【図8C】図８Ａに示された排気吸入アレイの複数のグループの側面図である。

【図9】チャンバリッドと図５に示された複数基板リフトアセンブリのリフトピンインデクサの一部分の等角図である。

【図10】本開示の実施形態により構成されたリフトピンインデクサの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

理解を容易にするため、可能な場合には、図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。一つの実施形態の要素および特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込まれうることが企図される。

【0012】

本開示の実施形態は、概して、複数の基板を一度に同時に硬化するように適合されるバッチ処理チャンバに関する。チャンバは、第一のサブ処理領域及び第二のサブ処理領域を含み、各々が、バッチ処理チャンバの外側の基板輸送デバイスによって扱われ、各サブ処理領域が、基板を支持し得る。一実施形態において、第一のサブ処理領域は、第二のサブ処理領域の直下にあり、第一のサブ処理領域及び第二のサブ処理領域は、チャンバに形成されたローディング開口の一部分を覆うカバープレートを通って基板輸送デバイスによってアクセス可能である。

【0013】

図１は、本開示の実施形態により構成されたバッチ硬化チャンバ１０３を有するファクトリインターフェース１０５を含む、処理ツールの一実施形態の平面図である。処理ツール１００は、概して、ファクトリインターフェース１０５、バッチ硬化チャンバ１０３、移送チャンバ１１２、大気保持ステーション１０９、並びに複数の対の処理チャンバ１０８ａ−ｂ，１０８ｃ−ｄ及び１０８ｅ−ｆを含む。処理ツール１００において、１対のＦＯＵＰ（前方開口型統一ポッド）１０２が、基板（例えば、３００ｍｍ直径ウェハ）を供給し、基板は、大気ロボット１０４のアームによって受け取られ、ロードロックチャンバ１０６の中に配置される。第二のロボットアーム１１０が、ロードロックチャンバ１０６に連結された移送チャンバ１１２内に配置される。第二のロボットアーム１１０は、ロードロックチャンバ１０６から、移送チャンバ１１２に連結された処理チャンバ１０８ａ−ｆに、基板を輸送するのに用いられる。

【0014】

処理チャンバ１０８ａ−ｆは、基板上に流動性誘電体膜を堆積し、アニールし、硬化し、及び／又はエッチングするための１つ以上のシステム構成要素を含み得る。一つの構成において、３対の処理チャンバ（例えば、１０８ａ−ｂ，１０８ｃ−ｄ及び１０８ｅ−ｆ）は、基板上に流動性誘電体材料を堆積するために用いられ得る。

【0015】

幾つかの実施形態において、バッチ硬化チャンバ１０３は、流動性誘電体材料が上に堆積された複数の基板上に同時にバッチ硬化プロセスを実行するように構成される。そのような実施形態において、バッチ硬化チャンバ１０３は、対の処理チャンバ１０８ａ−ｂ，１０８ｃ−ｄ及び１０８ｅ−ｆ内で膜堆積を同時に受けることができる幾つかの基板に硬化プロセスを実行するように、概して構成される。従って、図１に示された構成において、バッチ硬化チャンバ１０３は、有利には、硬化プロセス中に一度に６個の基板を収容するような大きさに作られる。その結果、対の処理チャンバ１０８ａ−ｂ，１０８ｃ−ｄ及び１０８ｅ−ｆによって処理された全ての基板が、同時に硬化処理を受けることができ、それにより処理ツール１００の基板スループットを最大化する。

【0016】

更に、複数の処理チャンバが、異なる処理レシピの開始及び終了時間を有する場合、基板が、著しく異なる時間の間、バッチ硬化チャンバ１０３内に残るのを防ぐために、処理ツール１００は、大気保持ステーション１０９を含むことができ、大気保持ステーション１０９は、すでに処理された基板を、次に処理される他の基板が堆積処理を終了するまで、保持するために用いられる。大気保持ステーションは、基板の全てが一度にバッチ硬化チャンバ１０３内に配置されることを可能にする。例えば、大気保持ステーション１０９は、所望の数の基板が、バッチ硬化チャンバ１０３内での処理に利用可能になるまで、バッチ硬化チャンバ１０３の外側で基板を一時的に保管するように構成される。その後、大気ロボット１０４は、基板をバッチ硬化チャンバ１０３内に矢継ぎ早にロードし、そのため、膜堆積した他のいかなる基板よりも数秒より長く、比較的高い温度のバッチ硬化チャンバ１０３内に残る膜堆積した基板はない。その結果、硬化プロセスにおける基板間ばらつきは、最小化又は減少され得る。

【0017】

バッチ硬化チャンバ１０３は、概して、チャンバ本体１０３Ｂとスリットバルブ１０３Ａを含む。基板が大気ロボット１０４によって中に配置された後に、スリットバルブ１０３Ａは、チャンバ本体１０３Ｂの内部領域を密閉するために用いられる。バッチ硬化プロセスとバッチ硬化チャンバ１０３が、以下の図４〜図１０を参照して、更に記載される。

【0018】

流動性ＣＶＤチャンバと堆積プロセスの例
図２は、区分されたプラズマ生成領域を有する流動性化学気相堆積チャンバ２００の一実施形態の断面図である。処理チャンバ２００は、基板上に流動性誘電体材料を堆積させるように少なくとも構成される、処理ツール１００の任意の処理チャンバ１０８ａ−ｆであってよい。幾つかの実施形態において、処理ツール１００は、処理チャンバ２００ではなく、任意の他の適当な化学気相堆積チャンバを含んでよい。

【0019】

膜堆積（例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素又はオキシ炭化ケイ素の堆積）の間、プロセスガスが、ガス吸入アセンブリ２０５を通って第一のプラズマ領域２１５内に流れ得る。プロセスガスは、遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１内で、第一のプラズマ領域２１５に入る前に、励起され得る。処理チャンバ２００は、リッド２１２とシャワーヘッド２２５を含む。リッド２１２は、印加されるＡＣ電圧源とともに描かれており、シャワーヘッド２２５は接地されており、第一のプラズマ領域２１５内のプラズマ生成と整合する。絶縁リング２２０が、リッド２１２とシャワーヘッド２２５の間に配置されており、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）が第一のプラズマ領域２１５に形成されることを可能にする。リッド２１２及びシャワーヘッド２２５が、その間の絶縁リング２２０とともに示されており、ＡＣ電位がシャワーヘッド２２５に対してリッド２１２に印加されることを可能にする。

【0020】

リッド２１２は、処理チャンバとともに使用するデュアルソースリッドであってもよい。２つの別個のガス供給チャネルが、ガス吸入アセンブリ２０５の中に見える。第一のチャネル２０２は、遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１を通過するガスを運び、他方、第二のチャネル２０４は、ＲＰＳ２０１を迂回する。第一のチャネル２０２は、プロセスガス用に使用され得、第二のチャネル２０４は、トリートメントガス用に使用され得る。第一のプラズマ領域２１５の中に流れるガスは、バッフル２０６によって分散され得る。

【0021】

前駆体などの流体が、シャワーヘッド２２５を通って処理チャンバ２００の第二のプラズマ領域２３３の中に流れ得る。第一のプラズマ領域２１５内で前駆体から誘導された励起種が、シャワーヘッド２２５の開孔２１４を通って進み、シャワーヘッド２２５から第二のプラズマ領域２３３内に流れる前駆体と反応する。第二のプラズマ領域２３３には、プラズマは、ほとんど又は全く存在しない。前駆体の励起された誘導体が、第二のプラズマ領域２３３内で結合し、基板上に流動性誘電体材料を形成する。誘電体材料が成長するにつれ、より新しく追加された材料が、下にある材料よりも高い可動性を有する。有機含有物が蒸発によって減少すると、可動性が低下する。間隙は、堆積が終了した後に、誘電体材料内に従来の密度の有機含有物を残さずに、この技法を用いて、流動性誘電体材料によって充填され得る。（下記の）硬化ステップが、堆積された誘電体材料から有機含有物を更に減少させる又は除去するために、用いられ得る。

【0022】

第一のプラズマ領域２１５内だけで又は遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１と組合わせて前駆体を励起することは、幾つかの利益を提供する。前駆体から誘導された励起種の濃度は、第一のプラズマ領域２１５のプラズマのため、第二のプラズマ領域２３３内で増加し得る。この増加は、第一のプラズマ領域２１５のプラズマの場所から生じ得る。第二のプラズマ領域２３３は、遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１よりも、第一のプラズマ領域２１５に近接した位置にあるので、励起種が、他のガス分子、チャンバの壁及びシャワーヘッドの表面との衝突により励起状態から離れるための時間がより少なくなる。

【0023】

前駆体から誘導された励起種の濃度の均一性もまた、第二のプラズマ領域２３３内で増加し得る。これは、第二のプラズマ領域２３３の形状により類似している、第一のプラズマ領域２１５の形状から生じ得る。遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１内で作り出された励起種は、シャワーヘッド２２５の中心近くの開孔２１４を通過する種と比べて、シャワーヘッド２２５のエッジ近くの開孔２１４を通過するために、より長い距離を進む。より長い距離により、励起種の励起が減少し、例えば、基板のエッジ近くで成長速度を遅くし得る。第一のプラズマ領域２１５で前駆体を励起することは、この変動を緩和する。

【0024】

前駆体に加えて、様々な目的で様々な時間に他のガスが導入され得る。トリートメントガスが、チャンバ壁、基板、堆積された膜及び／又は堆積中の膜から不要な種を除去するために、導入され得る。トリートメントガスは、Ｈ_２，Ｈ_２／Ｎ_２混合物，ＮＨ_３，ＮＨ_４ＯＨ，Ｏ_３，Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ_２及び水蒸気からなる群からのガスのうちの少なくとも１つを含み得る。トリートメントガスは、プラズマ内で励起され、その後、堆積された膜から残余の有機含有物を減少させる又は除去するために用いられ得る。他の実施形態において、トリートメントガスは、プラズマなしで用いられ得る。トリートメントガスが水蒸気を含む場合、供給は、質量流量計（ＭＦＭ）と注入バルブを用いて又は他の適当な水蒸気発生器により達成され得る。

【0025】

一実施形態において、誘電体層は、誘電体材料前駆体、例えばケイ素含有前駆体、を導入し、第二のプラズマ領域２３３で処理前駆体を反応させることによって、堆積させることができる。誘電体材料前駆体の例は、シラン、ジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、トリエトキシシラン（ＴＥＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、テトラメチル−ジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、テトラメチル−ジエトキシ−ジシロキサン（ＴＭＤＤＳＯ）、ジメチル−ジメトキシ−シラン（ＤＭＤＭＳ）又はそれらの組合せを含むケイ素含有前駆体である。窒化ケイ素の堆積のための追加の前駆体は、シリル−アミン並びにトリシリルアミン（ＴＳＡ）及びジシリルアミン（ＤＳＡ）を含むその誘導体などのＳｉｘＮｙＨｚ含有前駆体、ＳｉｘＮｙＨｚＯｚｚ含有前駆体、ＳｉｘＮｙＨｚＣｌｚｚ含有前駆体、又はそれらの組合せを含む。

【0026】

処理前駆体は、水素含有化合物、酸素含有化合物、窒素含有化合物、又はそれらの組合せを含む。適当な処理前駆体の例は、Ｈ_２，Ｈ_２／Ｎ_２混合物，ＮＨ_３，ＮＨ_４ＯＨ，Ｏ_３，Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ_２，Ｎ_２，Ｎ_２Ｈ_４蒸気を含むＮ_ｘＨ_ｙ化合物，ＮＯ，Ｎ_２Ｏ，ＮＯ_２，水蒸気、又はそれらの組合せからなる群から選択された１つ以上の化合物を含む。処理前駆体は、ＲＰＳユニット内などでプラズマ励起され、Ｎ^＊及び／又はＨ^＊及び／又はＯ^＊含有ラジカル又はプラズマ、例えば、ＮＨ_３，ＮＨ_２^＊，ＮＨ^＊，Ｎ^＊，Ｈ^＊，Ｏ^＊，Ｎ^＊Ｏ^＊，又はそれらの組合せ、を含み得る。処理前駆体は、代替的に、本書に記載の前駆体のうちの１つ以上を含み得る。

【0027】

処理前駆体は、第一のプラズマ領域２１５内でプラズマ励起され、Ｎ^＊及び／又はＨ^＊及び／又はＯ^＊含有ラジカル又はプラズマ、例えば、ＮＨ_３，ＮＨ_２^＊，ＮＨ^＊，Ｎ^＊，Ｈ^＊，Ｏ^＊，Ｎ^＊Ｏ^＊，又はそれらの組合せ、を含むプロセスガスプラズマ及びラジカルを生成し得る。代替的に、処理前駆体は、遠隔プラズマシステムを通過した後で、第一のプラズマ領域２１５への導入の前に、すでにプラズマ状態であってもよい。

【0028】

励起された処理前駆体２９０は、その後、第二のプラズマ領域２３３に供給され、開孔２１４を通る前駆体と反応する。ひとたび処理容積の中に入ると、処理前駆体は、混合し、反応し、誘電体材料を堆積し得る。

【0029】

一実施形態において、処理チャンバ２００内で実行される流動性ＣＶＤプロセスは、ポリシラザン系のケイ素含有膜（ＰＳＺに類似の膜）として誘電体材料を堆積し得、この膜は、このポリシラザン系のケイ素含有膜が堆積される基板内に画定されるトレンチ、特徴部、ビア、又は他の開孔の中でリフロー可能及び充填可能であり得る。

【0030】

誘電体材料前駆体及び処理前駆体に加えて、様々な目的で様々な時間に他のガスが導入され得る。トリートメントガスは、チャンバ壁、基板、堆積された膜及び／又は堆積中の膜から不要な種、例えば、水素、炭素及びフッ素など、を除去するために、導入され得る。処理前駆体及び／又はトリートメントガスは、Ｈ_２，Ｈ_２／Ｎ_２混合物，ＮＨ_３，ＮＨ_４ＯＨ，Ｏ_３，Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ_２、Ｎ_２，Ｎ_２Ｈ_４蒸気，ＮＯ，Ｎ_２Ｏ，ＮＯ_２，水蒸気、又はそれらの組合せを含む群からのガスのうちの少なくとも１つを含み得る。トリートメントガスは、プラズマ内で励起され、その後、堆積された膜から残余の有機含有物を減少させる又は除去するために用いられ得る。他の実施形態において、トリートメントガスは、プラズマなしで用いられ得る。トリートメントガスは、ＲＰＳユニットを通って又はＲＰＳユニットを迂回して、第一の処理領域内に導入され、第一のプラズマ領域内で更に励起され得る。

【0031】

窒化ケイ素材料は、窒化ケイ素、ＳｉｘＮｙ、水素含有窒化ケイ素、ＳｉｘＮｙＨｚ、水素含有酸窒化ケイ素、ＳｉｘＮｙＨｚＯｚｚを含む酸窒化ケイ素、及び塩素化窒化ケイ素、ＳｉｘＮｙＨｚＣｌｚｚを含むハロゲン含有窒化ケイ素、を含む。堆積された誘電体材料は、その後、酸化ケイ素に類似の材料に変えられ得る。

【0032】

堆積及びバッチ硬化処理シーケンスの例
図３は、処理チャンバ２００とバッチ硬化チャンバ１０３において実施され得るプロセス３００の一実施形態のフロー図である。図４Ａ〜図４Ｃは、プロセス３００の様々な段階に対応する、基板の一部分の概略断面図である。プロセス３００は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造製造プロセスのように、基板内又は基板上に画定されたトレンチ内に誘電体材料を形成するように示されているが、プロセス３００は、層間誘電体（ＩＬＤ）構造などの他の構造を基板上に形成するのに利用され得る。

【0033】

プロセス３００は、ステップ３０２において、図４Ａに描かれているような基板４００を、図２に描かれた流動性化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ２００などの堆積処理チャンバに移送することにより、開始する。一実施形態において、基板４００は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造４０４などの構造を形成するために利用される層（複数可）がその上に形成されたシリコン基板であり得る。他の実施形態において、基板４００は、様々なパターン及び／又は特徴部を形成するために利用される複数の層、例えば、膜スタックを有するシリコン基板であり得る。基板４００は、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はされていないポリシリコン、ドープされた又はされていないシリコンウェハ及びパターニングされた又はされていないウェハ、シリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイア、シリコン上に配置された金属層などの材料であり得る。基板４００は、２００ｍｍ、３００ｍｍ若しくは４５０ｍｍ直径ウェハ、又は長方形若しくは正方形パネルなどの、様々な形状及び寸法のうちの任意のものであってよい。

【0034】

図４Ａに示された実施形態において、層４０２が、基板４００上に配置され、流動性誘電体材料の堆積によるＳＴＩ構造４０４の製造にとって適当である。幾つかの実施形態において、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造を形成するため、層４０２が、エッチングされ又はパターニングされ、層４０２の中にトレンチ４０６を形成し得る。シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造は、集積回路内のデバイスをお互いから電気的に分離するために用いられ得る。代替的に、層４０２が存在しない実施形態において、層４０２に実施されるような本書に記載のプロセスが、基板４００に実施され得る。

【0035】

ステップ３０４において、誘電体材料４０８が、基板４００上に堆積され、図４Ｂに示されるように、層４０２の中に画定されるトレンチ４０６を充填する。図２を参照して上で記載されたように、誘電体材料４０８が、処理チャンバ２００内で実施される流動性化学気相堆積プロセスによって堆積され得る。一実施形態において、誘電体材料４０８は、処理チャンバ２００内に供給される混合ガスによって堆積されるケイ素含有材料である。

【0036】

一実施形態において、誘電体材料４０８を形成するために処理チャンバ２００内に供給される混合ガスは、上記のように、誘電体材料前駆体及び処理前駆体を含み得る。加えて、処理前駆体の適当な例は、上記のように、窒素含有前駆体を含み得る。更に、処理前駆体は、水素含有化合物、酸素含有化合物又はそれらの組合せ、例えばＮＨ_３ガスを含んでもよい。代替的に、処理前駆体は、必要に応じて、前駆体のうちの１つ以上を含み得る。

【0037】

一実施形態において、堆積プロセス中の基板温度は、所定の温度範囲内に維持される。一実施形態において、基板上に形成される誘電体材料４０８が、リフローし、トレンチ４０６内を充填する流動性を有するようにするために、基板温度は、摂氏約２００度未満、例えば、摂氏１００度未満に維持される。摂氏１００度未満などの比較的低い基板温度は、基板表面上に最初に形成される膜を液体状の流動性状態に維持し、その上に形成される、結果として生じる膜の流動性と粘度を維持するのに役立つことができる。結果として生じる膜は、ある程度の流動性と粘度を有して、基板上に形成されるので、膜の結合構造は、その後の熱プロセス及びウェットプロセスの後で、異なる官能基又は結合構造に変換、転換、又は置換され得る。一実施形態において、処理チャンバ内の基板温度は、おおよそ室温から摂氏約２００度、例えばおおよそ摂氏１００度未満の間、例えば、摂氏約３０度から摂氏約８０度の間の範囲に維持される。

【0038】

誘電体材料前駆体は、約１ｓｃｃｍから約５０００ｓｃｃｍの間の流量で処理チャンバ内に供給され得る。処理前駆体は、約１ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍの間の流量で処理チャンバ内に供給され得る。代替的に、処理中に供給される混合ガスは、処理前駆体に対する誘電体材料前駆体の流量比が約０．１から約１００の間で制御されてもよい。処理圧力は、約０．１０トールから約１０トールの間、例えば、約０．１トールから約１トールの間、例えば、約０．５トールから約０．７トールの間に維持される。

【0039】

１つ以上の不活性ガスが、処理チャンバ２００に供給される混合ガスとともに含まれてもよい。不活性ガスは、限定されないが、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅなどの希ガスを含み得る。不活性ガスは、約１ｓｃｃｍから約５００００ｓｃｃｍの間の流量で処理チャンバに供給され得る。

【0040】

ＲＦ電力が、堆積中にプラズマを維持するために印加される。ＲＦ電力は、約３５０ｋＨｚ又は約１３．５６ＭＨｚなどの、約１００ｋＨｚから約１００ＭＨｚの間で供給される。代替的に、ＶＨＦ電力が、約２７ＭＨｚから約２００ＭＨｚの間までの周波数を供給するために、用いられ得る。一実施形態において、ＲＦ電力は、約１０００ワットから約１００００ワットの間で供給され得る。基板からシャワーヘッド２２５までの間隔は、基板寸法に従って、制御され得る。一実施形態において、処理間隔は、約１００ミルから約５インチの間で制御される。

【0041】

一実施形態において、基板４００上に形成される誘電体材料４０８は、その中に形成された窒化物又は水素原子を有するケイ素含有材料であり、例えば、ＳｉｘＮｙＨｚ又は-Ｓｉ-Ｎ-Ｈ-結合であり、ここでｘは１から２００までの整数であり、ｙ、ｚは、０から４００までの整数である。混合ガスに供給される処理前駆体は、堆積中に窒素種及び水素種を供給し得るので、誘電体材料４０８の中に形成されるケイ素原子は、-Ｓｉ-Ｎ-Ｈ-，-Ｓｉ-Ｎ-，又は-Ｓｉ-Ｈ-又は他の異なる結合を含み得る。Ｓｉ-Ｎ，Ｎ-Ｈ，Ｓｉ-Ｈ結合は、その後の熱プロセス及びウェットプロセスによって、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ結合に更に置換され、酸化ケイ素層としての誘電体材料４０８を形成するであろう。

【0042】

ステップ３０６において、誘電体材料４０８が基板４００上に形成された後に、基板４００は、硬化及び／又は熱処理される。硬化プロセスは、堆積された誘電体材料４０８から湿気及び他の揮発性成分を除去し、図４Ｃに示されるように、固相の誘電体材料４０８を形成する。誘電体材料４０８が硬化されると、堆積された誘電体材料４０８内の湿気及び溶媒がガス放出され、堆積された誘電体材料４０８を、基板４００内に画定されたトレンチ４０６内でリフィル及びリフローさせ、それにより、基板４００上にほぼ平坦な表面４１０を形成する。一実施形態において、硬化ステップ３０６は、バッチ硬化チャンバ１０３内で実行され得る。

【0043】

幾つかの実施形態において、硬化温度は、摂氏１５０度未満、例えば、摂氏１００度未満、例えば、摂氏約５０度、の温度に制御され得る。硬化時間は、約１秒から約１０時間の間で制御され得る。例えば、一実施形態において、硬化プロセスは、摂氏約９０度の温度で８分間から１０分間、実行される。幾つかの実施形態において、アルゴン（Ａｒ）又は窒素（Ｎ_２）などの、加熱されたパージガス及び／又は不活性キャリアガスが、硬化プロセス中に使用され、例えば加熱されたシャワーヘッドによって基板上に流される。他の実施形態において、オゾン（Ｏ_３）と組み合わされたキャリアガスが、硬化プロセス中に使用され得る。いずれの場合においても、流動性誘電体膜が上に形成された基板の表面上の高温のプロセスガスの流れ、及び基板の加熱が、膜から揮発性成分を効果的に除去することができる。このように、ステップ３０４において堆積された膜などの、流動性ＣＶＤプロセスによって形成された膜は、高アスペクト比の特徴部を有する基板上に形成されている場合でさえも、ほとんど又は全くボイドのない高密度の固体誘電体膜に転換することができる。幾つかの実施形態において、硬化プロセスは、予熱ステップを含み、ここで、基板は、プロセスガスの流れの前に、ある特定の時間の間（例えば、約１秒から約１０分の間）、加熱されたペデスタル上にある。

【0044】

ステップ３１０において、硬化プロセスが完了した後、誘電体材料４０８は、任意選択で、熱アニールプロセスに曝され、アニールされた誘電体材料４０８を形成し得る。一般に、熱アニールプロセスは、上記の硬化プロセスとは別の処理チャンバ内で実行される。ステップ３１０が実行され得る適当な熱アニールチャンバの例は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．等から入手可能な、ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）ＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）ＲＴＰチャンバである。他の製造業者からのものを含む、他のタイプのアニールチャンバ又はＲＴＰチャンバが、ステップ３１０に記載されるような熱アニールプロセスを実行するために、利用されてもよい、ということが留意される。

【0045】

バッチ硬化処理シーケンスの例
図５は、本開示の実施形態により構成されたバッチ硬化チャンバ５００の側面断面図である。バッチ硬化チャンバ５００は、図１のバッチ硬化チャンバ１０３として用いられてもよく、上記のステップ３０６に記載されたバッチ硬化プロセスを実行するために用いられてもよい。一般に、バッチ硬化チャンバ５００は、チャンバ本体５１０、チャンバ本体５１０内に配置された複数の硬化ステーション５３０、及びチャンバ本体５１０内に部分的に配置された複数基板リフトアセンブリ５４０を含む。

【0046】

チャンバ本体５１０は、チャンバリッド５１１及びチャンバフロア５１３に連結されたチャンバ壁５１２を含む。チャンバ本体５１０からプロセスガス及びパージガスをポンプ排出するように構成される真空ポンプフォアライン５１４が、チャンバフロア５１３を通ってチャンバ５１０を貫通する。他の実施形態において、真空ポンプフォアライン５１４は、１つ以上のチャンバ壁５１２及び／又はチャンバリッド５１１を通ってチャンバ５１０を貫通し得る。真空ポンプフォアライン５１４は、開口５２１を介して、チャンバ５１０の処理領域５２２、及び複数の硬化ステーション５３０の各々に隣接して配置された複数の排気吸入アレイ５２３の各々に流体連結される。このようにして、プロセスガス、パージガス、及び硬化プロセス中に基板からガス放出される揮発性化合物が、処理領域５２２から、及び複数の硬化ステーション５３０間に配置される各処理サブ領域５２４から除去され得る。複数の排気吸入アレイ５２３が、図８と共に以下により詳細に記載される。

【0047】

チャンバ本体５１０はまた、チャンバ壁５１２のうちの１つに連結されたＲＰＳマニホールド５１５を含み得る。ＲＰＳマニホールド５１５は、周期的な洗浄プロセス中に、複数の洗浄ガス開口５１６を通って洗浄ガスを各処理サブ領域５２４の中に向けるように構成される。洗浄ガスは、遠隔プラズマ源５５０によって生成され得る。例えば、ＮＨ_３又は任意の他の洗浄ガスが、遠隔プラズマ源を通って、その後、チャンバ本体と複数の硬化ステーション５３０の１つ以上の内部表面上の不要な堆積物の集積を除去するために用いられ得る。そのようなプロセスが、特定の時間間隔で、所定の量の硬化膜がバッチ硬化チャンバ５００によって処理された後に、又は所定の数の基板がバッチ硬化チャンバ５００によって処理された後に、実行され得る。

【0048】

チャンバ本体５１０はまた、一般に、チャンバ壁５１２のうちの１つに形成されたローディング開口５１７、複数の基板スリット５１９を備えるスロット開口カバー５１８（図６に詳細に示される）、及び硬化プロセス中にローディング開口５１７を密閉するように構成されたローディング開口ドア５２０を含む。通常、基板スリット５１９の各々は、硬化ステーション５３０のうちのそれぞれのステーションに対応し、それとほぼ整列されて、ローディング開口ドア５２０が開放位置にあるときに、大気ロボット１０４が、複数のサブ処理領域５２４の各々の中にアームを伸ばすことを可能にする。ローディング開口ドア５２０は、図５において閉鎖位置に示される。

【0049】

ローディング開口５１７は、複数の硬化ステーション５３０又はファクトリインターフェース１０５に対してローディング開口を位置決めし直すことなく、複数の硬化ステーション５３０の各々の中に基板がロードされることを可能にするように構成される。例えば、複数の硬化ステーション５３０が、図５に示されるように、スタックアレイで配列される場合、ローディング開口５１７は、２次元（すなわち、高さ及び幅）でスタックアレイに広がるように構成され、そのため、スタックアレイにおける複数の硬化ステーション５３０の全て又は少なくとも大きな割合が、大気ロボット１０４によってアクセス可能である。その結果、硬化ステーション５３０が垂直スタックアレイで配列される場合、ローディング開口５１７の高さ５２５は、複数の硬化ステーション５３０の合計の高さを収容するために、比較的大きい。スロット開口カバー５１８は、ローディング開口５１７が（例えば、基板のローディング中及びアンローディング中に）開いているときに、ローディング開口５１７のオープンエリアを最小化又は減少させるように構成されたプレート又は他の構造であり得る。ローディング開口５１７は比較的大きい高さ５２５を有するので、ローディング開口のフリーエリアはそれに応じて大きく、スロット開口カバー５１８がない場合、ファクトリインターフェース１０５からバッチ硬化チャンバ５００内へ相当な量の外気を入れることを可能にする。外気が相当な量でバッチ硬化チャンバ５００に入ることは、バッチ硬化チャンバ５００の望ましくない冷却又はバッチ硬化チャンバ５００内の内部構成要素の酸化及び／又は汚染を引き起こすことがあり、またバッチ硬化チャンバ５００内のプロセスガス及びガス放出した生成物を、ファクトリインターフェース１０５の中に漏出させることがある。このように、スロット開口カバー５１８は、粒子及び／又は不要なガス又は処理副生成物が、バッチ硬化チャンバ５００に又はバッチ硬化チャンバ５００から移動するのを防止することに役立つ。

【0050】

図６は、本開示の実施形態により構成された、図５に示されたバッチ硬化チャンバ５００用のスロット開口カバー５１８の等角図である。スロット開口カバー５１８は、ローディング開口５１７が（例えば、基板のローディング中及びアンローディング中に）開いているときに、（図５に示された）ローディング開口５１７のオープンエリアを最小化又は減少させるように構成されたプレート又は他の構造であり得る。例えば、複数の基板スリット５１９の寸法は、ローディング開口５１７を通ってロード及びアンロードされている基板の妨げとなることなく、可能な限り小さくなるように選択され得る。そのような実施形態において、複数の基板スリット５１９の寸法は、（図１に示される）大気ロボット１０４、スロット開口カバー５１８、ローディング開口５１７、及び大気ロボット１０４に対する複数の基板スリット５１９のそれぞれの位置に影響を与え得るバッチ硬化チャンバ５００の任意の構成要素の位置についての公差の積み重ね及びチャンバ間ばらつきに基づいて決定され得る。それ故、そのような実施形態において、複数の基板スリットは、大気ロボット１０４のアームに載っている基板の断面積に、バッチ硬化チャンバ５００の構成要素、ファクトリインターフェース１０５、大気ロボット１０４、等の公差の積み重ねを収容できる追加のフリーエリアを加えたものに一致するように構成され得る。

【0051】

基板がバッチ硬化チャンバ５００内にロードされる間に、ローディング開口５１７のフリーエリアを最小化するにあたり、スロット開口カバー５１８は、バッチ硬化チャンバ５００の中へ外気が入ること、及びバッチ硬化チャンバ５００からプロセスガス及びパージガスが出ることを大きく減少させ又は最小化する。従って、ローディング開口５１７の比較的大きなサイズにもかかわらず、プロセスガス及び／又は揮発性化合物は、基板のローディング及びアンローディング中にバッチ硬化チャンバ５００からほとんど又は全く漏れない。更に、ファクトリインターフェース１０５から入る外気又はバッチ硬化チャンバ５００から出る熱放射によって引き起こされるバッチ硬化チャンバ５００の望ましくない冷却が、回避される。

【0052】

図７は、本開示の実施形態により構成された、複数の硬化ステーション５３０の一部分の部分断面図である。チャンバ本体５１０内に配置された複数の硬化ステーション５３０の各々が、加熱された基板ペデスタル５３１、加熱されたペデスタル５３１の上に配置されたシャワーヘッド５３２、加熱されたペデスタル５３１とシャワーヘッド５３２との間に形成されたシャワーヘッドプレナム５３３、シャワーヘッドプレナム５３３及びプロセスガスパネル（図示せず）に流体連結された環状プレナム５３４、硬化ステーションヒータ５３５、並びに熱電対５３７を含む。明瞭さのため、硬化ステーション５３０に隣接して配置され得る排気吸入アレイ５２３が、図７から省略される。処理サブ領域５２４が、複数の硬化ステーション５３０の各々の間に配置される。

【0053】

加熱された基板ペデスタル５３１は、硬化プロセス中に基板を支持し、幾つかの実施形態において、加熱するように構成される。シャワーヘッド５３２が、シャワーヘッドプレナム５３３に入るプロセスガス（すなわち、硬化ガス）及びパージガスの流れを、隣接する処理サブ領域５２４の中に均一に分配するように構成される。加えて、加熱された基板ペデスタル５３１及びシャワーヘッド５３２が、示されているように、シャワーヘッドプレナム５３３を形成するように構成される。シャワーヘッドプレナム５３３を通り、処理サブ領域５２４に入るガスは、ガスが流入する処理サブ領域５２４と異なる、隣接する処理サブ領域５２４に関連付けられた加熱された基板ペデスタル５３１によって加熱され得るということが、留意される。代替的に又は追加的に、シャワーヘッドプレナム５３３を通り、処理サブ領域５２４に入るガスは、ガスが通るシャワーヘッド５３２によって加熱され得る。

【0054】

幾つかの実施形態において、シャワーヘッドプレナム５３３を通り、処理サブ領域５２４に入るプロセスガス及び／又はパージガスは、図７に示されるように、シャワーヘッドプレナム５３３に流体連結された環状プレナム５３４を最初に通り得る。環状プレナム５３４は、プロセスガス７０２がシャワーヘッドプレナム５３３を通って流れるときに、プロセスガス７０２に対して生成される流れ抵抗よりも大きな流れ抵抗（すなわち、圧力低下）をプロセスガス７０２に対して生成するような大きさの複数のオリフィス７０１とともに構成され得る。このように、環状プレナム５３４は、単一の吸入口又は少数の吸入口を介してプロセスガスパネルと連結され得るけれども、シャワーヘッドプレナム５３３内へのプロセスガス７０２の流れは、シャワーヘッド５３２の周囲でほぼ均一であろう。一般に、シャワーヘッドプレナム５３３内へのプロセスガス７０２の均一な流れは、シャワーヘッド５３２を通る処理サブ領域５２４内への均一な流れを促進する。プロセスガス７０２の均一な流れを更に促進するために、オリフィス７０１が、環状プレナム５３４の内周の周りに対称に分布され得る。

【0055】

シャワーヘッドプレナム５３３内へのプロセスガス７０２の均一な流れを更に促進するオリフィス７０１の最大フリーエリアは、オリフィス７０１の数、シャワーヘッドプレナム５３３の寸法、シャワーヘッド５３２によって生成される流れ抵抗、及びプロセスガス７０２の概算の流量、等に基づいて、決定され得る。オリフィス７０１のそのような最大フリーエリアは、上記要因についての知識を有する当業者によって決定され得る。

【0056】

バッチ硬化チャンバ５００は、硬化ステーションヒータ５３５及び熱電対５３７を含んでもよく、それらは、共同で、複数の硬化ステーション５３０の各々に対する個別の閉ループ温度制御を可能にする。このようにして、バッチ硬化チャンバ５００は、複数の硬化ステーション５３０間の温度ばらつきによって引き起こされる基板間ばらつきの危険なしに、複数の基板を処理することができる。硬化ステーションヒータ５３５の個別の温度制御がないと、バッチ硬化チャンバ５００の一番上及び一番下の処理サブ領域５２４内で処理された基板は、通常、中央の処理サブ領域５２４内で処理された基板よりも低い温度に曝され、これは、硬化プロセスのウェハ間のバッチ処理結果に著しく影響を与え得る。

【0057】

幾つかの実施形態において、熱電対５３７及び硬化ステーションヒータ５３５は、両方とも、図７に示されるように、加熱された基板ペデスタル５３１の中に配置される。そのような実施形態において、シャワーヘッド５３２及び環状プレナム５３４の壁は、伝導性及び放射性の熱伝達により加熱された基板ペデスタル５３１の温度に近い温度に加熱される。その結果、環状プレナム５３４、シャワーヘッドプレナム５３３、及びシャワーヘッド５３２を通るプロセスガスもまた、加熱された基板ペデスタル５３１の温度に近い温度に加熱される。熱電対５３７は、加熱された基板ペデスタル５３１及び、それ故に、処理サブ領域５２４の１つに入るプロセスガスの温度の閉ループ制御のための温度フィードバックを提供する。代替的に、熱電対５３７は、シャワーヘッド５３２と接触して、及び／又は処理サブ領域５２４の１つに入っているプロセスガスと接触して配置され得る。

【0058】

上述したように、複数の排気吸入アレイ５２３が、複数の硬化ステーション５３０の各々に隣接して配置される。処理サブ領域５２４の１つの中の基板上で実行される幾つかの硬化プロセスにおいて、基板上に形成される誘電体膜からガス放出される揮発性成分が、ＳｉＯ_２微粒子などの微粒子を形成し得る。これらの微粒子は、処理されている基板上にやって来て留まることがあり、これは非常に望ましくない。その結果、バッチ硬化チャンバ５００内のパージガス及びプロセスガスの流れのパターンは、処理サブ領域５２４内にある基板上の粒子汚染に影響を与え得る。排気吸入アレイ５２３は、処理されている基板から、ガス放出された揮発性成分及び形成された場合の微粒子を引き離すように構成される。幾つかの実施形態において、図７及び図８Ａ〜図８Ｃに示されるように、２つ以上の排気吸入アレイ５２３が、例えば対称的な配置で、各硬化ステーション５３０に隣接して配置される。

【0059】

図８Ａは、本開示の実施形態により構成された、排気吸入アレイ５２３の複数のグループの等角図である。図８Ｂは、図８Ａに示された排気吸入アレイ５２３の複数のグループの平面図であり、図８Ｃは、図８Ａに示された排気吸入アレイ５２３の複数のグループの側面図である。明瞭さのため、バッチ硬化チャンバ５００の他のほとんどの要素が省略されている。示されているように、図８Ａ〜図８Ｃに示された実施形態において、４つの排気吸入アレイ５２３のグループが、ある特定の硬化ステーション５３０に隣接するように配置され、合計で、４つの排気吸入アレイ５２３のグループが６つある。他の実施形態において、４つより多い又は少ない排気吸入アレイ５２３のグループが、単一の硬化ステーション５３０に隣接して配置され得る。

【0060】

各排気吸入アレイ５２３は、排気プレナム８０２に流体連結されている複数の排気吸入口８０１を含み、排気プレナム８０２は排気吸入アレイ５２３の内部に配置されている。幾つかの実施形態において、各排気吸入アレイ５２３は、連結された排気吸入アレイ５２３を構造的に支持及び配置する支持部材８１０に機械的に連結される。図８Ａ〜図８Ｃに示された実施形態において、バッチ硬化チャンバ５００は、４つの分離した支持部材８１０を含み、他方、他の実施形態において、バッチ硬化チャンバ５００は、合計で４つより多い又は少ない支持部材８１０を備え得る。加えて、各排気吸入アレイ５２３は、排気マニホールド（明瞭さのために図示せず）に流体連結され、排気マニホールドは、次に、バッチ硬化チャンバ５００（図５に示される）のフォアライン５１４に流体連結される。幾つかの実施形態において、支持部材８１０のうちの１つ以上が、排気マニホールドとして構成されてもよい。

【0061】

幾つかの実施形態において、排気吸入アレイ５２３のうちの一部又は全てが、流れバランスオリフィス８１１を含み得る。そのような実施形態において、各流れバランスオリフィス８１１は、対応する排気吸入アレイ５２３への流れを制限するように構成され、その結果、各排気吸入アレイ５２３を通るプロセスガス及び放出ガス成分の流れが、隣接する排気吸入アレイ５２３に対して均等化又はほぼ均等化される。幾つかの実施形態において、流れバランスオリフィス８１１は、固定されたオリフィスである。そのような実施形態において、各固定されたオリフィスの特定のサイズは、コンピュータシミュレーション、流れの可視化、試行錯誤法、又はそれらの任意の組合せを用いて、決定され得る。他の実施形態において、流れバランスオリフィス８１１の一部又は全てが、（ニードルバルブなどの）調整可能なオリフィスであり、それらは、製造時に、現場で、及び／又はバッチ硬化チャンバ５００内の排気バランスの問題に応じて、設定することができる。

【0062】

複数基板リフトアセンブリ５４０が、ローディング及びアンローディング中に大気ロボット１０４から個々の基板を取り除き、大気ロボット１０４に個々の基板を置くように構成される。加えて、複数基板リフトアセンブリ５４０は、バッチ硬化チャンバ５００内での処理中に複数の基板を同時に配置するように構成される。例えば、幾つかの実施形態において、複数基板リフトアセンブリ５４０は、処理されている各基板を、処理位置及び予熱位置に同時に配置するように構成される。一般に、基板は、処理位置にある場合、シャワーヘッド５３２に近接して配置され、予熱位置にある場合、加熱された基板ペデスタル５３１上に配置される。

【0063】

複数基板リフトアセンブリ５４０は、例えば３つ以上の、複数のリフトピンインデクサ５４１を含む。図５に示された実施形態において、複数基板リフトアセンブリ５４０は、３つのリフトピンインデクサ５４１を含むが、１つのみが見える。図９は、チャンバリッド５１１と複数基板リフトアセンブリ５４０の全３個のリフトピンインデクサ５４１の一部分の等角図である。明瞭にするために、チャンバ壁５１２及びチャンバフロア５１３は、図９から省かれている。３つのリフトピンインデクサ５４１の各々が、チャンバ本体５１０の中に部分的に配置され、リフト機構５４４（図５に示されているが、明瞭にするため図９から省かれている）に連結される。リフト機構５４４は、上記のように、ロード、アンロード、予熱、及び処理位置に基板を配置するのに適した任意の機械的アクチュエータであり得る。例えば、リフト機構は、空気圧アクチュエータ、ステッピングモータ、等を含み得る。

【0064】

図１０は、本開示の実施形態により構成されたリフトピンインデクサ５４１の断面図である。示されているように、リフトピンインデクサ５４１は、一般に、バッチ硬化チャンバ５００内の処理サブ領域５２４の各々に対して１つのリフトピン５４２を含む。従って、図５、図９及び図１０に示された例において、各リフトピンインデクサ５４１は、垂直シャフト５４３に連結された６つのリフトピン５４２を含む。３つのリフトピンインデクサ５４１は、６つの基板を処理位置に同時に配置することができ、又は６つの基板を予熱位置においてそれぞれの加熱された基板ペデスタル５３１上に同時に配置することができる。

【0065】

幾つかの実施形態において、各リフトピン５４２は、基板からリフトピン５４２への処理中の熱伝達を減少及び／又は最小化するために、低接触の断熱接触面１００１を備える。このようにして、基板上のいわゆる「コールドスポット」が、処理中に減少又は除去され、それにより、バッチ硬化チャンバ５００内で硬化されている誘電体膜の均一性を改善する。幾つかの実施形態において、接触面１００１は、円柱状要素１００２で形成され、そのため、基板と接触面１００１の間の接触面積は、線接触又は点接触に低減される。加えて、円柱状要素１００２は、アルミニウム及びステンレス鋼などの、リフトピン５４２を形成するのに通常使われる材料よりも低い熱伝導率を有する材料から形成され得る。例えば、幾つかの実施形態において、円柱状要素１００２は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）から形成され得る。

【0066】

要約すると、本開示の１つ以上の実施形態は、バッチ処理と通常関連付けられる基板間ばらつきを生ぜずに、複数の基板上に配置された誘電体材料を硬化させるシステム及び方法を提供する。具体的には、バッチ硬化チャンバは、各々が独立に温度制御される複数の処理サブ領域を含む。加えて、チャンバのローディング開口に取り付けられたスロットカバーが、ローディング及びアンローディング中にチャンバに入る外気の影響を大いに減少させる。

【0067】

上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考え出すこともでき、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】