【発明の詳細な説明】
インシトゥ・ゲッタ・ポンプ・システム及び方法 発明の背景
本発明は超高真空システム、より詳細には、超高真空システム内で使用するイ
ンシトゥ・ゲッタ・ポンプに関する。
１０-7〜１０-12トルなどの超高真空レベルを要する多数のプロセスが存在す
る。例えば、サイクロトロン及びリニア・アクセラレータなどの物理学的高真空
装置は１０-8〜１０-12トルのオーダーの真空を要することが多い。更に、半導
体製造産業では、約１０-7〜１０-9トルの超高真空が半導体処理装置においてし
ばしば要求される。
超高真空レベルをチャンバ内で達成するために、一般的には、幾つかのポンプ
を直列または並列で使用する。チャンバ内の圧力を約３０〜５０ミリトルまで減
圧するために、メカニカル・ポンプ（例：オイル・ポンプ）がしばしば使用され
る。これらは比較的高圧のガスのみをポンプするので、“高圧”ポンプと呼ばれ
ることが多い。次いで、圧力を約１０-7〜１０-9トルまで減圧するために、分子
ポンプ、イオン・ポンプ、クライオポンプ及びターボ・ポンプなどの高真空ポン
プ・システムまたは超高真空ポンプ・システムが使用される。これらは低圧ガス
をポンプするので、“低圧”ポンプと呼ばれることが多い。チャンバのサイズ、
ポンプの容量、チャンバからポンプへの伝導性及び所望の最終圧力などのファク
タに基づいて、特定のチャンバのポンプダウン時間は分単位、時間単位または日
単位で変化し得る。
特定の超高真空応用では、ゲッタ・ポンプは前述のメカニカル・ポンプ、分子
ポンプ及びクライオポンプと併用される。ゲッタ・ポンプは特定の非希ガスに対
して親和力を有するゲッタ材料（メタル合金）を含む。例えば、ゲッタ材料の組
成及び温度に基づいて、水蒸気及び水素などの特定の非希ガスを優先的にポンプ
するゲッタ・ポンプが設計されている。
例えば、イタリアのライナーテに所在するサエス・ゲッタズ社（SAES Getters
,S.p.A.）が提供するゲッタ・ポンプは粒子加速器に長年取り付けられている。
一般的に、ゲッタ・ポンプはステンレス鋼容器に入れたゲッタ材料を含む。ポン
プするガスの種類及びゲッタ組成などに従って、ゲッタ・ポンプは周囲温度から
約４５０℃の範囲で運転可能である。従来のサエス・ゲッタ・ポンプ（SAES get
ter pump）の好ましいゲッタ材料としては、イタリアのライナーテに所在するサ
エス・ゲッタズ社が製造するＳＴ７０７（商標名）ゲッタ材料（Ｚｒ-Ｖ-Ｆｅの
合金）が挙げられる。別の好ましいゲッタ材料としては、サエス・ゲッタズ社か
ら入手可能なＺｒ−Ａｌの合金であるＳＴ１０１（商標名）ゲッタ合金が挙げら
れる。従来のゲッタ・ポンプのうちの幾つかは物理学的高真空装置内に配置され
ているので、“インシトゥ”ポンプと見なすことができる。
また、ゲッタ・ポンプを半導体処理装置に使用することが提案されている。例
えば、半導体処理のためのプロセス・ガスを浄化するために、ゲッタを使用する
任意の応用において、非蒸発性ゲッタ・ポンプをインシトゥ浄化及び不純物の選
択的ポンピングに利用できることが、数年前に発表されたブリサチャー他（Brie
sacher et al.）による“半導体処理装置のための非蒸発性ゲッタ・ポンプ”と
題する論文に開示されている。
スパッタリング・システム内でのゲッタ・ポンプの使用に関する２つの運転可
能なシナリオが存在することを、前述のブリサチャーの文献は開示している。第
１のシナリオとしては、システムの従来のポンプ（例：メカニカル・ポンプ及び
クライオポンプ）と並行して運転するように、ゲッタ・ポンプをシステムへ加え
ることが挙げられる。このシナリオでは、システムの運転は全く変わっておらず
、ゲッタ・ポンプは単にチャンバ内の残留ガスの特定の成分のガス分圧を減圧す
る補助ポンプとしての役目をしている。第２のシナリオでは、チャンバを３ｘ１
０-3
〜６ｘ１０-3トルの範囲の圧力まで充填し、チャンバ内へのアルゴンの流入を
停止し、チャンバをシールする。次いで、ゲッタ・ポンプをアルゴンの“インシ
トゥ”浄化装置として機能させる。しかし、以下に詳述するように、活性材料が
処理チャンバの容積内に配置されていないため、このポンプは真の“インシトゥ
”ではない。この種のゲッタ・ポンプを使用した実験的処理チャンバは、オオミ
博士の指導のもとに日本の東北大学の電子工学科で数年前に実現されている。
ゲッタ・ポンプを半導体処理装置の一種であるスパッタリング・システムと併
用できることを、前述のブリサチャーの文献は開示している。一般的なスパッタ
リング・システムの１つの例では、希ガス（一般的には、アルゴン）をチャンバ
内へポンプし、プラズマを形成する。プラズマはアルゴン・イオンをターゲット
へ向けて加速し、これによって、材料を脱離させ、かつ、ウェハの表面上へ堆積
させる。唯一の所望のプロセス・ガスはゲッタ・ポンプによってポンプされない
希ガスがであるため、ゲッタ・ポンプはスパッタリング・システムとの併用に効
果的に適合している。従って、スパッタリング・プロセスに必要な希ガスの流れ
に影響を及ぼすことなく、ゲッタ・ポンプは不純物ガスをスパッタリング・チャ
ンバから除去できる。
前述のブリサチャーの文献は、主に半導体処理装置内における非蒸発性ゲッタ
・ポンプの使用の実用性に関する純学問的分析である。従って、この理論の非常
に僅かな実用的応用が開示されているのみである。更に、そのブリサチャーの論
文はゲッタ・ポンプの使用に関するシナリオを説明するために“インシトゥ”と
いう用語を使用している。しかし、ゲッタ・ポンプはチャンバの外側に位置して
いることと、チャンバがシールされ、アルゴンをチャンバ内へ流入させなくした
際、ゲッタ・ポンプの容積がチャンバの容積へ連通していると見なし得るという
理由だけで、ゲッタ・ポンプを“インシトゥ”と判断していることは、その記述
から明らかである。しかしながら、ゲッタ・ポンプ表面はチャンバ及びポンプの
間の伝導性を大きく制限する絞りスロートを通じてチャンバ容積へ連通された
容積内に存在するため、これは真の“インシトゥ”ではない。例えば、ポンプの
スロートを通じたポンピングは、伝導性を２５％以上低減し得る。更に、熱シー
ルド（クライオポンプの活性部材を処理チャンバの加熱された部材からシールド
する）を有するポンプのスロートを通じたポンピングは、伝導性を６０％以上低
減し得る。
インシトゥ・ゲッタ・ポンプにより従来技術で開示されていないやり方で、そ
の効果を高めることのできる特定の運転に関する特徴を、集積回路の製造に使用
するスパッタリング・システムは有する。これらの特徴の１つとしては、多数の
異なる圧力において異なるガス組成を用いてプロダクション・スパッタリング装
置を運転する必要があるという事実が挙げられる。この特徴は、例えば、高真空
に一般的に維持される前述のプリンストン・ユニバーシティの粒子加速器などの
粒子加速器には、存在しない。また、この特徴は前述のブリサチャーの文献にも
開示されていない。より具体的には、多くの場合、市販のスパッタリング装置の
スパッタ・チャンバは、完全に異なる３つの環境にさらされる。日常メンテナン
スまたは修理などのために、チャンバが大気に対して開放されている際に、第１
の環境は存在する。この条件下では、チャンバは大気ガス及び汚染物質によって
汚染される。チャンバのローディング及びアンローディング中、並びに処理前に
おける“ベース”圧力へのポンプダウン中など、チャンバが例えば１０-7トル未
満などの超高真空条件下で運転する際、第２の環境は存在する。最後に、スパッ
タリング・チャンバ内のアルゴン・ガスの圧力が数ミリトルになる処理中に、第
３の環境は存在する。
これらの異なる運転環境間を循環するために、一般的なスパッタリング・チャ
ンバはメカニカル・ポンプ（高圧ポンプ）及びクライオポンプ（低圧ポンプ）へ
それぞれ連通されている。メカニカル・ポンプはチャンバ内の圧力を約３０〜５
０ミリトルへ減圧する。次いで、クライオポンプ（またはターボ・ポンプなどの
他の高真空ポンプ）は、チャンバ内の圧力を約１０-7〜１０-9トルへ減圧する
ために使用される。
これらの異なる運転環境間の“過渡”時間を最小限に抑制することが商業的に
望ましい。例えば、大気圧から超高真空条件へ移行する際、所望の真空レベルを
達成するために、従来のメカニカル・ポンプ及びクライオポンプはたいてい６０
０〜７００分を要する。従って、全ての日常メンテナンスまたは修理の後、スパ
ッタ・チャンバが、処理のためにウェハの受け入れの用意をできるまでに、１０
時間以上を要し得る。これによって、スパッタリング装置にについて、数千ドル
または数百万ドルに相当する“ダウン時間（休止時間）”がスパッタリング装置
のライフタイム中に生じ得る。
総“ポンプダウン”時間はメカニカル・ポンプよりも、むしろ、クライオポン
プによって左右されるため、１つの解決策としては、クライオポンプのサイズ及
びポンプへの伝導性をそれぞれ増大させることが挙げられる。“伝導性”とは、
流体（この場合はガス）が或る容積（例：処理チャンバ）から別の容積（例：ポ
ンプ・チャンバ）へ流れるのときの流れ易さを意味する。一般的には、クライオ
ポンプのスロートの横断面である２つのチャンバ間の開口サイズと、ポンプされ
る原子、分子及び粒子とクライオポンプ内の活性面との間のパスの直線性と、に
よって、伝導性は制限される。都合の悪いことに、クライオポンプのサイズ及び
伝導性を増大することにより、スパッタリング・プロセスをサポートするために
処理チャンバ内へ流入させる必要があるアルゴンの量も同様に増大する。これは
２つの望ましくない副作用を有する。第１に、アルゴン・ガスが高価であること
により、処理コストが大幅に増大する。第２に、クライオポンプによってポンプ
された大量のアルゴンがポンプを急激に飽和し、頻繁な“再生”（再生では捕捉
された物質がポンプから解放される）が必要になり、これによって、システムの
更に長いダウン時間が生じる。従って、このクライオポンプ・サイズを増大させ
る解決策は商業的に実用不可能である。
一般的に、複数の再生サイクルの間の時間を可能な限り長くできるように、大
容量クライオポンプを有することが望ましい。しかし、大きなクライオポンプは
大きなスロート及び大きな伝導性を一般的に有する。従来技術では、クライオポ
ンプの伝導性を許容可能なレベルまで低減するために、例えば１つ以上の孔また
は他の開口を有するバッフル・プレートをクライオポンプの口部へ取り付け得る
。これに代えて、より小さな伝導性を有するより小さいクライオポンプをバッフ
ル・プレートなしで使用するか、または他の制限メカニズムを使用できる。しか
し、より小さいクライオポンプを使用する場合、複数の再生サイクルの間の時間
は更に短くなる。また、これら２つの解決策を使用した場合のベース圧力は、制
限のない大型クライオポンプより高くなる。ベース圧力が低いほど、チャンバの
清浄度は高くなるため、これは望ましくない。
スパッタ装置のチャンバのポンピングに関する前記の問題点に対する別の解決
策としては、追加のクライオポンプを用意することが挙げられる。この場合、一
方のクライオポンプはチャンバをベース圧力までポンプダウンするための大きな
伝導性を有し、他方のクライオポンプはチャンバを処理中にポンプするためのよ
り小さな伝導性を有する。しかし、この解決策も複数の問題点を有する。このう
ちの１つとしては、クライオポンプは液体ヘリウム低温及び液体窒素低温の両方
を運転に要するため、クライオポンプが比較的大きな空間を占有する傾向がある
点が挙げられる。従って、追加のクライオポンプを半導体製造装置の周りのしば
しば狭苦しい空間内へ加えることは望ましくない。更に、クライオポンプは非常
に高価な品物であるため、これは高い費用を要する解決策となり得る。そのうえ
、より小さいクライオポンプは頻繁に再生する必要があり得る。また、各クライ
オポンプは高価で大きなゲート・バルブ及びコントロール・システムを必要とす
る。最後に、２つのクライオポンプを収容するために、チャンバを再設計する必
要が生じ得る。
別の可能な解決策としては、サイズ可変開口部を有するバッフル・プレートを
使用することが挙げられる。これは理論的には魅力的であるが、大型クライオポ
ンプ（例：８インチの口部を有するクライオポンプ）のためのそのようなバッフ
ル・プレートは市販されていないうえ、製造するには高価で複雑となり得る。更
に、可変開口部のメカニズムに関連する幾つかの汚染の問題があり得る。
ゲッタ・ポンプは特定のガスを優先的にポンプすることできるという興味深い
特徴を有する。例えば、材料（一般的には、メタル合金）の組成と、その運転温
度とを変更することにより、異なるガスを選択的にポンプする。例えば、前述の
ＳＴ７０７合金は約３５０℃の温度で多数の非希ガスを優先的にポンプし、そし
て、室温（約２５℃）では水素ガスを優先的にポンプする。参照としてここに挿
入されるべき、１９９３年８月２４日にブリサチャー他に付与され、サエス・ピ
ュア・ガス社（SAES Pure Gas，Inc.）へ譲渡された米国特許第５，２３８，４
６９号に開示されているように、このゲッタ材料の特徴は希ガス及び窒素を浄化
するために使用されている。しかし、幾つかの種類のガスを優先的にポンプすべ
く幾つかの温度で運転されるインシトゥ・ゲッタ・ポンプの使用を、この従来技
術は開示していない。
この従来技術において直面する繰り返し発生する問題点としては、定期的メン
テナンスによって生じる半導体製造装置（即ち、“システム”）の延長された“
ダウン時間”が挙げられる。例えば、クリーニング、検査、部品交換または較正
を定期的基準（例：毎月１回または任意の使用時間経過後）で行うために、装置
の製造業者は半導体処理装置の一部の取り外しを要求する。この定期的メンテナ
ンスを行った後、システムが再び使用のための準備がされる前に、システムを十
分に低い圧力まで“ポンプダウン”する必要がある。これは前述の処理チャンバ
のポンピングダウンを含み、また、ウェハを処理チャンバからロード及びアンロ
ードするロボット・アームを内包するトランスファ・チャンバのポンピングダウ
ンを含む。
半導体処理装置の一部のトランスファ・チャンバは処理チャンバの圧力以下に
する必要がある。従来、トランスファ・チャンバはメカニカル・ポンプ及びクラ
イオポンプを組み合わせてポンプダウンしていた。しかし、トランスファ・チャ
ンバをポンプダウンするためには、たいてい約８時間を要する。システムを半導
体処理に利用できない各時間は数千ドルの製造損失を招来し得るため、このポン
プダウン時間は大きな損害である。
発明の概要
本発明のウェハ処理システムは処理チャンバと、低圧ポンプと、処理チャンバ
内に配置されたインシトゥ・ポンプとを有する。低圧ポンプとしては、スロット
ル・プレートによって処理チャンバへ連通されているクライオポンプが好ましい
。バルブ機構は希ガス源を処理チャンバへ連通する。これによって、希ガスは処
理チャンバ内へ連続して流入し、そして、低圧ポンプによってチャンバの外側へ
ポンプされる。希ガスがチャンバ内へ流入する間、インシトゥ・ポンプ（好まし
くは、ゲッタ・ポンプ）は希ガスを本質的に全くポンプしない一方で、非希ガス
をポンプする。
ゲッタ・ポンプは、ヒータの与えられた１つ以上のゲッタ・モジュールを有す
ることが好ましい。水蒸気などの特定のガスを優先的にポンプするために、１つ
のゲッタ・モジュールを第１の温度で運転され、水素などの別のガスをポンプす
るために、別のモジュールを第２の温度で運転され得る。これに代えて、第１の
ガスを優先的にポンプするために、第１の温度まで加熱され、次いで、第２のガ
スを優先的にポンプするために、第２の温度まで加熱される単一のモジュールを
用意することもできる。ゲッタ材料をチャンバ内の加熱された面または冷却され
た面から隔離し、これによって、ゲッタ材料の独立した温度制御を可能にするた
めに、熱シールドを使用しても良い。
ウェハ処理システムは、チャンバへ接続されたガス・アナライザと、ガス・ア
ナライザへ接続された入力及びヒータへ接続された出力を含むコントローラとを
有することが好ましい。このヒータの自動制御は、ゲッタ・ポンプを第１の温度
で運転することによって、第１の種類のガスをポンプすることを可能とし、第１
の種類のガスの濃度レベルが所望のレベルへ低下した後、ゲッタ・ポンプを第２
の温度で運転することによって、第２の種類のガスをポンプすることを可能にす
る。これによって、ゲッタ・ポンプはガスをチャンバ内のガス組成に基づいて優
先的にポンプすることができる。
本発明に従う処理チャンバはシール可能なエンクロージャと、異なる非希ガス
を異なる温度でそれぞれ優先的にポンプするために、１つを越す数の温度での運
転が可能なエンクロージャ内に配置されたインシトゥ・ゲッタ・ポンプ・システ
ムとを有する。インシトゥ・ゲッタ・ポンプは、非希ガス（水素以外の非希ガス
）または水素をゲッタ材料の温度に基づいて優先的にポンプするように制御され
たヒータを有する。処理チャンバはガス・アナライザと、ガス・アナライザへ接
続された出力及びヒータへ接続された入力を有するコントローラとを有すること
が好ましい。
更に、本発明はウェハを処理する幾つかの方法を含む。より具体的には、本発
明に従うウェハを処理する方法は、ウェハを処理チャンバ内へ配置する工程と、
チャンバをシールする工程と、外部低圧ポンプ、及び非希ガスをポンプするチャ
ンバ内に配置されたインシトゥ・ポンプによって、チャンバを同時にポンプする
と共に、希ガスをチャンバ内へ流入させる工程と、希ガスが流入する間、チャン
バ内のウェハを処理する工程と、を含む。希ガスをチャンバ内へ流入させる工程
の前に、ベース圧力を達成するために、外部低圧ポンプ及びインシトゥ・ポンプ
によってチャンバを同時にポンプする工程を、この方法は含むことが好ましい。
更に、この方法はチャンバ内のガスの組成及び濃度を監視し、この分析に基づい
てゲッタ材料の温度を制御する工程を含むことが好ましい。これに代えて、ゲッ
タ材料の温度は、予めプログラムした方法で、または他の非フィードバック方法
論によって制御され得る。これにより、ゲッタ材料の吸着特性は、所望の不純物
を希ガス流内からポンプするために、調整可能となっている。
本発明の別の形態では、ゲッタ・ポンプは半導体製造装置の一部のトランスフ
ァ・チャンバ内に用意される。ゲッタ・ポンプはトランスファ・チャンバの内部
容積に対する非常に高い伝導性を有するインシトゥ・ポンプとして機能し、そし
て、トランスファ・チャンバをポンプダウンすべく既存のクライオポンプと並行
して運転される。ゲッタ・ポンプは特定のガス（特に、水素ガス）のポンピング
に非常に効率的であるため、システムの総ポンプダウン時間は実質的に低減する
。
本発明の利点としては、半導体製造装置チャンバの様々な運転条件と相性の良
いシステム及び方法を提供する点が挙げられる。インシトゥ・ゲッタ・ポンプを
提供することにより、半導体製造装置内の過渡時間を大幅に低減可能であり、こ
れによって、半導体製造装置のダウン時間を低減して、生産性及び収益性を増大
する。
特に、選択されたガスをスパッタリング・システム・チャンバ内から優先的に
ポンプするために、異なる温度で１つ以上のゲッタ・モジュールを運転すること
は効果的である。ゲッタ・モジュールの温度を自動的に制御するために、ガス・
アナライザを使用することにより、ポンプダウン時間を大幅に低減できる。
更に、インシトゥ・ゲッタ・ポンプをクライオポンプと併用することが効果的
であることが確認されている。クライオポンプはアルゴンなどの希ガスのポンピ
ングに非常に効率的であり、ゲッタ・ポンプは希ガスを本質的にポンプしないた
め、ゲッタ・ポンプの運転はチャンバ内の希ガスの流れを妨げないか、または希
ガスの流れに影響を及ぼさない。更に、インシトゥ・ゲッタ・ポンプがチャンバ
をポンプダウンする際にクライオポンプを補助するので、より低い過渡時間とい
う所望の結果をさらに得ながら、小容量クライオポンプを使用できるかまたはバ
ッフル付きの大型クライオポンプを使用できる。
本発明のこれら及びその他の利点は以下の詳細な説明を読み、そして、図面の
各種形態を検討することによって明らかになるであろう。図面の簡単な説明
図１は本発明に従うインシトゥ・ゲッタ・ポンプ・システムを含む半導体処理
装置を示すシステム図である。
図２は図１の２−２線に沿ったクライオポンプ・バッフル・プレートの横断面
図である。
図３は本発明に従うゲッタ・モジュールの側面図である。
図３ａは図３の３ａ−３ａ線に沿った断面図であり、本発明の単一のゲッタ・
エレメントを示す。
図４は本発明のインシトゥ・ゲッタ・ポンプ・システムの別の実施例のブロッ
ク図である。
図５は本発明のインシトゥ・ゲッタ・ポンプ・システムの更に別の実施例であ
る。
図６は本発明の第１のポンプダウン・プロセスに従うチャンバ内の圧力のグラ
フである。
図７は本発明の第２のポンプダウン・プロセスに従うチャンバ内の圧力のグラ
フである。
図８は本発明に従う処理を示す流れ図である。
図９は図８のステップ１６２をより詳細に示す流れ図である。
図１０は本発明の他の実施例のシステム図であり、半導体処理装置のトランス
ファ・チャンバ内に位置する本発明に従うインシトゥ・ゲッタ・ポンプ・システ
ムを含む半導体処理装置を示す。
好ましい実施例の詳細な説明
図１において、ウェハ処理システム１０はロボット・ウェハ・ハンドラ１４の
ための第１のエンクロージャ１２と、処理チャンバ１８の範囲を定める第２のエ
ンクロージャ１６とを有する。更に、システム１０はメカニカル・ポンプ２０と
、
クライオポンプ２２と、ガス・デリバリ・システム２４と、プラズマを形成する
プラズマ・ジェネレータ２６と、ウェハ処理１０の殆どの運転を制御するための
マイクロプロセッサベースのコントローラ２８とを有する。更に、本発明はゲッ
タ・モジュール３２を含むインシトゥ・ゲッタ・システム・ポンプ３０と、シー
ルド３３と、制御可能な電源３４と、残留ガス・アナライザ（ＲＧＡ）３６と、
マイクロプロセッサベースのコントローラ３８とを含む。ウェハ処理システム１
０はチャンバ１８内に配置された半導体４０をロボット・ウェハ・ハンドラ１４
によって処理する。
第１のエンクロージャ１２及びロボット・ウェハ・ハンドラ１４を使用した製
造の詳細は当業者にとって周知である。エンクロージャ１２はスリット・バルブ
４４，４６を通じてアクセスできるロボット・チャンバ４２の範囲を定めている
。一般的に、ロボット・チャンバは１０-7トル未満の超高真空レベルに維持され
る。ロボット１４の目的は、ウェハ４０をオープン・スリット・バルブ４６を通
じて処理チャンバ１８内へ自動的に配置し、処理終了後、処理されたウェハ４０
をスリット・バルブ４６を通じてチャンバ１８から取り出すことにある。スリッ
ト・バルブ４６を開放する直前、処理チャンバ１８及びロボット・チャンバ４２
内の圧力は、スリット・バルブ４６を開放した際の乱流を最小限に抑制すべくほ
ぼ同一レベルにすることが好ましい。ウェハ４０の処理中、スリット・バルブ４
６は閉鎖されている。ロボット・ウェハ・ハンドラ１４及びゲート・バルブ４４
，４６はシステム・コントローラ２８によって制御される。
処理チャンバ１８の範囲を定める第２のエンクロージャ１６も従来の設計であ
る。第１のエンクロージャ１２同様に、第２のエンクロージャ１６はステンレス
鋼などの強靭で長持ちする材料から形成することが好ましい。スリット・バルブ
４６以外に、一対のバルブ４８，５０がメカニカル・ポンプ２０及びクライオポ
ンプ２２をチャンバ１８へそれぞれ連通している。チャンバ１８が大気へ開放さ
れていた場合（メンテナンスまたは修理のために）、バルブ４８を開放し、チャ
ンバを約３０ミリトルまでポンプダウンするために、メカニカル・ポンプを使用
する。この時点で、バルブ４８を閉鎖し、システムを約１０-9トルまで継続して
ポンプダウンすべく、クライオポンプ・バルブ５０を開放する。ゲッタ・ポンプ
３０をクライオポンプ２２の運転に合わせて（即ち、同時に）運転することが好
ましい。チャンバが十分に低い“ベース圧力”へ到達した際、ウェハ４０の処理
を開始し得る。一般的に、ベース圧力は１０-7トルより低い。
上述の“ポンプダウン”プロセスは、もちろん、当業者によって理解されるよ
うな、ある程度省略した説明である。更に詳細な説明を以下に示す。チャンバ１
８をメカニカル・ポンプ２０によって部分的にポンプダウンした後、メカニカル
・ポンプ２０を停止し、バルブ４８によってメカニカル・ポンプ２０を隔離し、
クライオポンプ２２に対するバルブ５０を開放する。次いで、クライオポンプ２
２によってポンプされる水蒸気及び他のガスをチャンバ１８の壁及び内部コンポ
ーネントから解放するために、チャンバ１８を一般的にはヒート・ランプ（図示
せず）で“ベークアウト”する。更に、ゲッタ・ポンプ３０のゲッタ材料を高温
（例：４５０℃）へ加熱することによって、ゲッタ・ポンプ３０を“活性化”す
る。大気へさらすと、ゲッタ材料は“不動態化”するため、このゲッタ・ポンプ
３０の活性化は必要であり、活性化期間はベークアウト期間と重複し得る。しか
し、ベークアウト期間及び活性化期間が一致する必要はない。一度、チャンバを
ベークアウトし、ゲッタ材料を活性化すると、チャンバ１８をベース圧力まで迅
速に減圧するために、ゲッタ・ポンプ３０をクライオポンプ２２と同時にポンピ
ングさせるべくゲッタ・ポンプ３０を始動する。次いで、当業者によって理解さ
れるように、半導体処理を続行し得る。
スパッタ・システム内での処理を開始するために、コントローラ２８はバルブ
５２を開放し、これによって、ガス源５４からの希ガス（一般的に、アルゴン）
がチャンバ１８へ流入することを可能にする。クライオポンプ２２が依然運転さ
れていることにより、アルゴン・ガス及びスパッタリング・プロセスの特定の副
産物はチャンバ１８から排気される。チャンバ１８内のアルゴン圧が数ミリトル
（例：１×１０-3〜６×１０-3ミリトル）となるように、バルブ５２を調整する
。インシトゥ・ゲッタ・ポンプ３０はアルゴン（希ガス）をポンプしないため、
このインシトゥ・ゲッタ・ポンプ３０はチャンバ１８内へ流入するアルゴンへ実
質的な影響を及ぼさない。しかし、アルゴン・ガスがチャンバ１８を通って流動
する間に、ゲッタ・ポンプ３０は以下に詳述するように特定の非希ガスをポンプ
する。
本明細書中において、“インシトゥ・ゲッタ・ポンプ”とは、活性エレメント
、即ち、活性ゲッタ材料が、被処理ウェハと同じ空間容積内に物理的に存在する
ゲッタ・ポンプを指す。実質的に、ゲッタ・ポンプ・チャンバは処理チャンバに
なっている（または、処理チャンバがゲッタ・ポンプ・チャンバになっている）
。この場合、ゲート・バルブ、管路、ポンプのスロート及び熱シールドなどを通
じたチャンバへの外部ゲッタ・ポンプの連通と比べて、インシトゥ・ゲッタ材料
及び処理チャンバ間の伝導性は非常に高い。例えば、ゲート・バルブなどによっ
て処理チャンバへ連通された外部ゲッタ・ポンプのポンピング速度が最大理論ポ
ンピング速度の最高で７５％（一般的には、３５％の低さ）であるのに対し、熱
シールド３３を有する本発明のインシトゥ・ゲッタ・ポンプの場合、最大理論ポ
ンピング速度の７５％を越すポンピング速度（一般的には、８５％を越すポンピ
ング速度）を達成できる。伝導性及びポンピング速度が互いに直接関連している
ことと、ポンピング速度が、任意の分子とゲッタ・ポンプのゲッタ面との間に何
ら障害物がないとした場合における最大理論ポンピング速度の相対百分率として
表されることに注意する必要がある。
従って、ポンプ・スロートまたはバルブ・スロートを通じて処理チャンバへ連
通されている従来のゲッタ・ポンプのポンピングと比較した場合、本発明のイン
シトゥ・ゲッタリング・システムの追加によって、ポンピング速度を２倍または
３倍に改善できる。熱シールド３３を削除した場合、更に高い最大理論ポンピン
グ速度を達成できる。しかし、ゲッタ材料を前述のベークアウト・ランプなどの
チャンバ１８内の加熱された面からシールドするために、熱シールド３３を提供
することが好ましい。ゲッタ材料及びヒータからの放射熱を反射して返すことに
より、熱シールドはゲッタ材料の再生温度の達成にも貢献する。
一度、アルゴン・ガスがチャンバ１８を通ってクライオポンプ２２内へ流入す
ると、プラズマ放電をチャンバ１８内で形成する（即ち、“加える”）ために、
プラズマ・ジェネレータ２６が始動される。当業者によく知られているように、
高周波（ＲＦ）信号をスパッター・ターゲットへ加えることを含め、プラズマを
チャンバ内で形成する多数の方法が存在する。同じく当業者によく知られている
ように、プラズマは正に帯電したアルゴン・イオンを形成し、このアルゴン・イ
オンは負に帯電した、即ち、接地されているスパッター・ターゲットへ衝突し、
材料のシャワーをウェハ４０上へ降らせる。スパッターリングする材料の種類は
スパッター・ターゲットの組成に基づいている。一般的に、アルミニウム、チタ
ン及びチタン−タングステンをウェハの表面へ堆積させるために、アルミニウム
、チタン及びチタン−タングステンなどの材料がスパッター・ターゲットとして
それぞれ使用される。
本発明に従うインシトゥ・ゲッタ・ポンプ・システム３０は、ゲッタ・モジュ
ール３２、シールド３３、電圧源３４、ＲＧＡ３６及びコントローラ３８を含む
。従って、実際には、システム全体の一部のみがチャンバ１８内に配置されてい
る。但し、システム３０のうちの活性部分、即ち、ゲッタ・モジュール３２はチ
ャンバ１８内に位置する。更に、ゲッタ・モジュール３２の活性面をチャンバ内
の加熱された面からシールドするために、熱シールド３３をチャンバ内に配置す
ることが好ましい。チャンバ内の加熱された面による干渉を防止すべく、ゲッタ
・モジュールが配置されている場合、またはゲッタ・モジュールがシールドされ
ている場合、熱シールドを削除してもよい。熱シールド３３は例えばステンレス
鋼から形成された固定シールドであるか、または運転中に開放され、かつ、特定
の条
件下（例えば、チャンバ１８を開放する場合）で閉鎖される可動シールドであり
得る。
チャンバ１８をメンテナンス及び修理のために開放している際など、好ましく
ない条件下でインシトゥ・ポンプを運転しないように、ゲッタ・システム・コン
トローラー３８はインターフェース・バス５５を通じてスパッター・システム・
コントローラ２８と通信することが好ましい。これに代えて、当業者によって理
解されるように、２つのコントローラ２８，３８を統合して単−のコントローラ
とし得る。
ゲッタ・モジュール３２内のゲッタ材料の温度の選択を可能にするヒータ５６
を、ゲッタ・モジュール３２が有することは好ましい。ゲッタ・モジュール３２
内のゲッタ材料の温度を正確に制御し得るように、温度フィードバックを提供す
べく熱電対５８を使用する。電圧源３４はケーブル６０によってヒータ５６へ接
続され、かつ、電圧をヒータ５６へ印加するための電力を提供する。電圧源はオ
ンまたはオフへ切り替え可能であるか、多数の異なる電圧レベルを獲得可能であ
るか、または電圧レベルの幅を獲得可能であるため、電圧源は可変である。コン
トローラ３８からバス６２を通じて送信された信号によって、電圧源３４をオン
若しくはオフへ切り替えるか、または電圧源３４の電圧を調節し得る。
残留ガス・アナライザ（ＲＧＡ）３６はセンサ６４及びケーブル６６によって
処理チャンバ１８へ接続されている。ここでいう“接続”とは、アナライザ３６
がチャンバ１８内のガスの組成及び濃度に関する情報を受信可能であることを示
す。例えば、石英小窓（図示せず）を通じてチャンバ１８内のプラズマを検出で
きる光検出器を設けることにより、アナライザはチャンバ１８へ光学的に接続可
能である。しかし、この好ましい実施例では、アナライザはセンサ６４及びケー
ブル６６によってチャンバ１８へ物理的に接続されている。
適切なＲＧＡ３６はニューヨーク州イースト・シラキュースに所在するレイボ
ルト・インフィコン社（Leybold Inficon Inc.）からトランスペクタ
（Transpector）の商標名で入手可能である。ＲＧＡ２６の目的はチャンバ１８
内に存在するガス種及びその濃度を検出することにある。この情報はバス６８を
通じてコントローラ３８へ提供される。
運転中、コントローラ３８はチャンバ１８内のガスの組成及び濃度に関する情
報をバス６８を通じてＲＧＡ３６から受信する。コントローラ３８はゲッタ・モ
ジュール３２内のゲッタ材料の現在の温度に関する情報をバス７０を通じて受信
する。次いで、ゲッタ・モジュール３２のポンピング特性を変更するために、ゲ
ッタ・モジュール３２内のゲッタ材料の温度を調整すべきか否かを、コントロー
ラ３８は決定する。例えば、高濃度の水素ガスがチャンバ１８内に存在すること
をＲＧＡ３６が検出し、かつ、ゲッタ・モジュール３２が高温で現在運転されて
いることを熱電対３８が示す場合、電圧源３４をオフにするために、コントロー
ラ３８は信号をバス６２を通じて電圧源３４へ送信可能である。これによってヒ
ータ５６はオフとなり、ゲッタ・モジュール３２を低い温度まで冷却できる。低
い温度では、前述のＳＴ７０７及びＳＴ１０１などのゲッタ材料は水素を急激に
吸着し、これによって、チャンバ１８内の水素の濃度を迅速に低減する。別の例
では、ＲＧＡ３６が高いレベルの水蒸気を検出し、かつ、ゲッタ・モジュール３
２の温度が低い場合、水蒸気をチャンバ１８から迅速、かつ、効果的にポンプす
るために、ゲッタ材料を３００〜４５０℃まで加熱すべく、コントローラ３８は
電圧源３４へ作用してヒータ５６の熱出力を増大させる。
図２に加えて参照すると、クライオポンプ２２をスロットル・プレート７２に
よってゲート・バルブ５０へ連通させることが好ましい。前述したように、スロ
ットル・プレート７２は処理チャンバ１８及びクライオポンプ２２の間の伝導性
を低減する。例えば、クライオポンプが８インチの口部を有する場合、スロット
ル・プレート７２は８インチより僅かに大きい直径を有し、かつ、ガスが処理チ
ャンバ１８からクライオポンプ３２内へ流入するために通過し得る１つ以上の孔
７４（またはスリットなどの他の開口）を備える。前記の選ばれたスロットル・
プレート・デザインによって、クライオポンプの伝導性は一般的には約５０〜７
０パーセント減少し、ほぼ確実には２５％より多く減少する。これは、頻繁に再
生する必要がなく、かつ、十分に低い伝導性を依然有する大容量クライオポンプ
の使用を可能にする。結果として、過剰な量のアルゴン・ガスを処理中にチャン
バ１８内へ流入させる必要はない。これに代えて、更に小さなクライオポンプ２
２をスロットル・プレート７２なしで使用できる。この場合のトレードオフとし
ては、クライオポンプがアルゴン・ガスによって飽和するので、クライオポンプ
を更に頻繁に再生する必要が挙げられる。
従って、インシトゥ・ゲッタ・ポンプ・システム３０はクライオポンプ２２と
特別な関係を有する。過剰な量のアルゴン（または他の希ガス）を処理中に必要
としないように、クライオポンプ２２の伝導性を制限する必要がある。このため
、ベース圧力へのポンプダウン中及び半導体ウェハの処理中の両方において、ポ
ンピング速度を押し上げるために、インシトゥ・ゲッタ・ポンプを使用できる。
インシトゥ・ゲッタ・ポンプはアルゴンなどの希ガスをポンプしないため、この
ゲッタ・ポンプは意図的に制限した伝導性を有するクライオポンプ２２との併用
に理想的といえる。
図３では、ゲッタ・モジュール３２の好ましい構成を示す。ゲッタ・モジュー
ル３２は互いに離間した多数のゲッタ・エレメント７４を有することが好ましい
。図３及び図３ａの横断面図に示すように、各ゲッタ・エレメントは長尺状ヒー
タ５６を挿入する中心に配置された開口（孔）７６を有する。各ゲッタ・エレメ
ント７４は、中心に配置された開口７６を形成する軸穴を有する実質的なディス
ク形を成すことが好ましい。各ゲッタ・エレメント７４は互いに対向する一対の
側面７８，８０を有する。更に、各ゲッタ・エレメント７４はイタリアのライナ
ーテに所在するサエス・ゲッタズ社によってＳＴ７０７またはＳＴ１０１の商標
名で販売されているゲッタ材料を含む多数の適切なゲッタ材料のうちの任意の１
つであり得る。これらのゲッタ・エレメントは多孔質焼結ゲッタ・エレメントで
あ
ることが好ましく、この例としては、サエス・ゲッタズ社へ譲渡されたマニーニ 他
の米国特許第５，３２０，４９６号に開示されている多孔質焼結ゲッタ・エレ
メントが挙げられる。この米国特許の内容はこの開示をもって本明細書中に開示
したものとする。多孔質ゲッタ材料はＳＴ１７２の商標名でサエス・ゲッタズ社
によって販売されている。多孔質ゲッタ材料の製造方法はサエス・ゲッタズ社へ
譲渡された英国特許第２，０７７，４８７号に開示されている。この英国特許の
内容はこの開示をもって本明細書中に開示したものとする。
図３の実施例において、ゲッタ・エレメント７４ａ，７４ｂなどの互いに隣接
する複数のゲッタ・エレメント７４は互いに対向する面８２ａ，８２ｂを有する
。図３の実施例において、互いに対向する複数の面８２ａ，８２ｂは実質的に平
坦であり、かつ、実質的に平行である。ここでいう“実質的に平坦”とは、表面
が実質的に平面であることを意味するが、完全平面からのある程度の差異は許容
可能である。また、ここでいう“実質的に平行”とは、複数の表面が実質的に互
いに平行であることを意味するが、ある程度の小さな差異（例：±５°の差異）
は許容可能である。本発明の別の実施例において、ゲッタ・エレメントは非平面
からなる複数の対向面または互いに平行でない平坦な複数の対向面を有し得る。
例えば、複数の対向面（面８２ａ及び面８２ｂなど）は約５度以下の包含角度で
交差する一対の面（これらが完全な平面でなくとも）を形成可能である。幾つか
の例では、これは選択されたガスの吸着を高め得る。
ヒータ５６は任意の適切なヒーティング・エレメントであり得る。ヒータ５６
の要件としては、ゲッタ・エレメント８４を所望の運転温度プロフィールまで加
熱し得ることが挙げられる。このプロフィールは均一であることが好ましいが、
ゲッタ・モジュールの長さに沿った温度の勾配または不連続点を含み得る。
例えば、ＳＴ７０７ゲッタ材料を使用する場合、ヒータはゲッタ・エレメント
７４を運転中に２５〜３０℃の範囲で加熱可能であって、かつ、活性化のために
、ゲッタ・エレメント７４を４５０〜５００℃の高い温度へ加熱可能であること
が
望ましい。しかし、水素をポンプするために、ゲッタ・モジュール３２を使用す
る場合、ＳＴ７０７ゲッタ材料は水素を室温で非常に効果的にポンプするので、
電圧をヒータ５６へ印加する必要は一般的にない。
ゲッタ・エレメント７４を運転温度まで加熱するために、ヒータ５６を使用し
ない場合であっても、ゲッタ・エレメント７４内のゲッタ材料を活性化するため
に、ヒータ５６を使用し得る。例えば、４５０〜５００℃へ加熱することにより
、ＳＴ７０７ゲッタ材料を活性化（再生）できる。更に、６００〜７００℃へ加
熱することにより、ＳＴ１０１を活性化できる。しかし、ゲッタ・モジュール３
２は日常メンテナンスで交換される使い捨て品、即ち、消耗品と単に考え得るた
め、再生は必要ない。
ヒータ５６をゲッタ・エレメント７４を支持する中心シャフトとして説明した
が、ゲッタ・エレメント７４を加熱されないシャフトによって支持するか、また
は別の方法で支持し得る。そして、ゲッタ・エレメント７４の近くに配置した放
射ランプなどのように、ヒータ５６をゲッタ・エレメント７４の構造支持体から
離間させ得る。
上述したように、ヒータ５６を提供するための幾つかの技術が存在する。例え
ば、抵抗ヒータ、誘導ヒータまたは放射ヒータを提供可能である。しかし、この
好ましい実施例では、ヒータ５６はマニーニ他の特許に開示されている抵抗ヒー
タのような抵抗ヒータである。ヒータは周囲温度、即ち、室温から少なくともゲ
ッタ材料の運転温度までの範囲で加熱し得ることを要する。ヒータはゲッタ材料
をその活性温度まで加熱し得ることが好ましい。
図４において、本発明に従う処理チャンバ８４はシール可能なエンクロージャ
８６と、このエンクロージャ８６によって範囲が定められるチャンバ９２内に配
置された２つのゲッタ・モジュール８８，９０とを含む。更に、システム８４は
ＲＧＡ９０及びマイクロプロセッサ制御のシステム９２を有する。もちろん、コ
ントローラ９２などの全てのコントローラに該当することであるが、コントロー
ラ機能を多数の同等の電気システムまたは電子システムによって達成できる。例
えば、コントローラはアナログ回路、離散ディジタル論理回路、マイクロプロセ
ッサ及びミニコンピュータなどを含み得る。更に、システム８４は一対の電圧源
９４，９６を含む。エンクロージャ８６は溶接されたステンレス鋼から従来の方
法で製造されるが、このエンクロージャ８６は任意の従来の設計を有し得る。処
理物をチャンバ９２へ効果的に出し入れできるように、エンクロージャ８６はス
リット・バルブ（図示略）またはこれと同等なものを有することが好ましい。エ
ンクロージャ８６をシールした際、エンクロージャ８６はチャンバ９２を周囲環
境から隔離する。
ゲッタ・モジュール８８，９０などの２つ以上（即ち、複数）のゲッタ・モジ
ュールをチャンバ９２内へ提供するのには多くの理由がある。例えば、インシト
ゥ・ゲッタ・システムの容量及びポンピング速度を倍増するために、２つのイン
シトゥ・ゲッタ・モジュール８８，９０を単純に並行して運転できる。これに代
えて、２つのゲッタ・モジュール８８，９０をそれぞれ異なるゲッタ材料から形
成することと、２つのゲッタ・モジュール８８，９０をそれぞれ異なる運転温度
で運転することのうちの少なくともいずれか一方が可能である。例えば、水素を
除く殆どの非希ガスを優先的にポンプするために、ゲッタ・モジュール８８をＳ
Ｔ７０７ゲッタ材料で形成し、かつ、３００〜４００℃で運転できる。その一方
、ゲッタ・モジュール９０をＳＴ１０１ゲッタ材料から形成し、かつ、水素を優
先的にポンプするべく室温に放置し得る。従って、広い範囲の非希ガスを２つの
ゲッタ・ポンプを組み合わせてポンプすることができる。
システム８４は閉ループで制御することが好ましい。即ち、システム８４をフ
ィードバック・コントロールの下で運転することが好ましい。ゲッタ・モジュー
ル８８，９０の温度をそれぞれ監視するために、熱電対（または、これと同等の
もの）９８，１００を使用する。そして、チャンバ９２内のガスの組成及び濃度
を検出するために、ＲＧＡ回路９１はセンサ１０２を使用する。ゲッタ・モジュ
ール８８，９０のヒータ１０４，１０６へ接続された電圧源９４，９６を制御す
る信号を形成するために、コントローラ９３はＲＧＡ回路９１及び熱電対９８，
１００からの入力を使用する。
図５では、処理システム１０８はチャンバ１１２の範囲を定めるシール可能な
エンクロージャ１１０と、３つのゲッタ・モジュール１１４，１１６，１１８と
を有する。各ゲッタ・モジュール１１４〜１１８は個々に制御可能であり、かつ
、異なるサイズを有し得る点に注意する必要がある。例えば、ゲッタ・モジュー
ル１１４はＳＴ１０１ゲッタ材料を含むことが可能であり、かつ、水素ガスを優
先的にポンプするために、室温に維持すべく加熱しないことが可能である。ゲッ
タ・モジュール１１６はＳＴ７０７ゲッタ材料を含むことが可能であり、かつ、
非希ガスをポンプするために、３００〜４５０℃の温度まで加熱される。ゲッタ
・モジュール１１８は更に別のゲッタ材料を含むことが可能であり、かつ、ゲッ
タ・モジュール１１４，１１６のポンピング能力を補うために、さらに別の温度
で運転可能である。この例では、ゲッタ・モジュール１１４，１１６，１１８の
ヒータ１２０，１２２，１２４は温度コントローラ１２８，１３０，１３２によ
って電圧源１２６へそれぞれ接続されている。熱電対１３４，１３６，１３８に
よってそれぞれ検出することにより、コントローラ１２８〜１３２はヒータ１２
０〜１２４を所望の一定温度に維持する。従って、各ゲッタ・モジュール１１４
〜１１８の温度コントローラは閉ループ・システム、即ち、フィードバック・シ
ステムである。しかし、ゲッタ・モジュール１１４〜１８は同一温度で常に運転
されるので、システム１０８はチャンバ１１２内のガスの組成及び濃度に関する
閉ループ・システム、即ち、フィードバック・システムではない。しかし、引証
を付けたプロセスの場合、ゲッタ・モジュール及びその運転パラメータは殆どの
通常条件下で効果的に運転すべく固定できる。
図６において、グラフは本発明に従うインシトゥ・ゲッタ・ポンプを運転する
ための１つの好ましい方法を示す。このグラフでは、チャンバ内の圧力Ｐを垂直
軸に沿って示し、時間Ｔを水平軸に沿って示す。第１の線１４０はチャンバ内の
水蒸気の分圧の経時変化を示す。第２の線１４２はチャンバ内の水素の分圧の経
時変化を示す。この例の水蒸気１４０及び水素１４２を合わせることにより、処
理チャンバ内の総圧力１４４が形成される。
図６の図面を参照すると、図１のゲッタ・モジュール３２などの単一のゲッタ
・モジュールを、インシトゥ・ゲッタ・ポンプとして活性化後及びポンプダウン
中に使用するプロセスを開示する。図６のグラフは例示を目的とするものであり
、実際の分圧曲線はこれとは異なり得る点に注意する必要がある。この例では、
３００〜４５０℃の範囲の温度（例：約３５０℃まで）へ加熱した際、水蒸気（
Ｈ2Ｏ）を非常に効果的に吸着するＳＴ７０７タイプのゲッタ材料をゲッタ・モ
ジュール３２が含むことを仮定している。更に、ＳＴ７０７は水素を室温（例：
２５℃またはその付近）などの低い温度で効果的に吸着する。この例では、ＲＧ
Ａ３６は高いレベルの水蒸気を時間ｔ＝０において検出し、ゲッタ・モジュール
３２を約３５０℃へ加熱するために、コントローラ３８は電圧源３４に作用して
ヒータをオンにする。これにより、水蒸気がチャンバから実質的に除去される時
間ｔ＝Ｔ１まで、水蒸気レベルは急激に減少する。しかし、ＳＴ７０７は水素を
高温で効果的に吸着しないため、水素分圧は実質的に一定に維持される。チャン
バ１８内の水蒸気レベルが低く、かつ、水素レベル４２が高いことをＲＧＡ３６
が時間ｔ＝Ｔ１で検出した後、システム３８は電圧源３４をオフにすることによ
ってヒータをオフにし、これによって、ゲッタ・ポンプ３２の冷却を可能にして
、水素の吸着を開始する。従って、図６に示すように、２つの異なる温度で運転
される単-のゲッタ・モジュールは、チャンバを通過する希ガスの流れを妨げる
ことなく、非希ガスをチャンバ１８から迅速、かつ、効果的に除去し得る。
図７では、図４に示すシステム８４などの複数のゲッタ・モジュールを有する
システムの運転をグラフは示す。図７のグラフは例示を目的とするのみであり、
実際の分圧曲線はこれとは異なり得る点に注意する必要がある。この例では、水
蒸気による分圧は線１４６で示し、水素による分圧は線１４８で示す。この例に
おいて、チャンバ９２内の総圧力は線１５０で示す。ＲＧＡ９１が水蒸気及び水
素の両方の濃度を検出することにより、マイクロプロセッサ９３は電圧源９４を
オンにし、かつ、電圧源９６をオフにする。、これにより、ゲッタ・モジュール
８８は約３５０℃まで加熱され、かつ、水蒸気をチャンバ９２から迅速にポンプ
する一方、モジュール９０はほぼ周囲温度で運転される。この結果、モジュール
９０は水素をチャンバ９２から迅速にポンプすることができる。
その更に大きな表面積と、複数のガス種を同時にポンプできるという事実とに
より、複数のモジュールを使用したシステムは更に高いポンピング速度を達成可
能である。しかし、複数のインシトゥ・ゲッタ・モジュールは最初に説明した単
一のゲッタ・モジュール・システムより更に高価なシステムを形成する。
図８において、本発明に従うウェハを処理するプロセス１５２はステップ１５
４から始まる。ステップ１５６では、ベース圧力をチャンバ内で達成するために
、インシトゥ・ゲッタ・ポンプ及びクライオポンプを始動する。次いで、ステッ
プ１５８では、ウェハをチャンバ内へ挿入し、チャンバをシールする。ステップ
１６０では、アルゴンがチャンバ内へ流入し始める。そして、ステップ１６２で
は、インシトゥ・ポンプ・システム及びクライオポンプ・システムの両方を維持
した状態で、アルゴン・ガスの流入を継続し、かつ、プラズマを形成する。次い
で、ステップ１６４では、インシトゥ・ポンプ・システム及びクライオポンプ・
システムによるチャンバの減圧を可能にするために、プラズマを停止し、かつ、
アルゴン・ガスを止める。次いで、ステップ１６６では、処理されたウェハをチ
ャンバから取り出す。そして、プロセスはステップ１６８で終了する。
図９は図８のステップ１６２に対応する好ましいプロセス１６２を示す。プロ
セス１６２はステップ１７０から始まる。ステップ１７２では、ガスの組成及び
濃度並びにチャンバを監視する。次いで、ステップ１７４では、インシトゥ・ゲ
ッタ・ポンプの運転パラメータを前記の監視ステップ及び特定のプロセス・ヒュ
ーリスティックスに基づいて調整する。プロセス１６２はステップ１７６で終了
する。
図９に示すプロセス１６２は閉ループ・プロセス、即ち、フィードバック・プ
ロセスの例であることに注意する必要がある。もちろん、前述の開ループ・プロ
セスは実行可能であって、かつ、特定の応用では好ましい。ステップ１７４に示
すインシトゥ・ゲッタ・ポンプの運転パラメータは、１つ以上のゲッタ・モジュ
ールの始動及びゲッタ・モジュールの温度の変更などを含み得る。プロセス・ヒ
ューリスティックスは、システム設計者がプロセスを最適化すべく提供する経験
則である。例えば、水蒸気の分圧が特定のレベルへ達した際、または所定の時間
を経過した後など、ＳＴ７０７ゲッタ材料を有するゲッタ・モジュール上の温度
を３５０°から周囲温度へ下げる必要があることをシステム設計者は決定し得る
。
図１０は本発明に従う別のシステム１０’を示す。このシステム１０’の複数
のエレメントは図１のシステム１０の対応する複数のエレメントと実質的に同じ
である。このため、同じ符号を使用するとともに、システム１０’の説明で重複
して説明しない。
図１０では、別のインシトゥ・ゲッタ・ポンプ１７８をシステム１０’のロボ
ット・チャンバ（即ち、“トランスファ・チャンバ”）４２内に配置している点
に注意する必要がある。トランスファ・チャンバ４２を“ポンプダウン”するた
めに、このトランスファ・チャンバ４２を例えば約３０〜５０ミリトルへおおま
かにポンプするように、メカニカル・ポンプ１８０を最初に使用する。次いで、
トランスファ・チャンバ４２をポンプダウンするために、インシトゥ・ゲッタ・
ポンプ１７８をクライオポンプ１８２と同時に運転することが好ましい。インシ
トゥ・ゲッタ・ポンプ１７８及びクライオポンプ１８２のこの“並行”ポンピン
グは、トランスファ・チャンバ４２のポンプダウン時間をかなり短縮する。これ
によって、定期メンテナンスまたは他の理由によって、システム１０’を“ダウ
ン”させた後、システム１０’を更に早い時期に運転できる。
より具体的には、ポンプダウン運転中、チャンバ４２をシールするために、ト
ランスファ・チャンバ４２のスリット・バルブ４４，４６を閉鎖し、メカニカル
・ポンプ１８０をトランスファ・チャンバ４２へ連通するために、バルブ１８４
を開放する。メカニカル・ポンプ１８０による大まかなポンピング後、バルブ１
８４を閉鎖し、クライオポンプ１８２をトランスファ・チャンバ４２へ連通する
ために、バルブ１８６を開放する。次いで、チャンバ４２を更に迅速にポンプダ
ウンするために、ゲッタ・ポンプ１７８及びクライオポンプ１８２を同時に運転
する。チャンバがそのベース・ライン圧力へ達した際（チャンバ４２内の圧力セ
ンサ１８８によって検出）、バルブ１８６を閉鎖し、トランスファ・チャンバ４
２を通常どおり運転する。
アルゴンをトランスファ・チャンバ４２内へポンプしていないので、クライオ
ポンプ１８２の伝導性を絞る必要がないため、クライオポンプ１８２はバッフル
・プレート７２などのバッフル・プレートを有する必要はない。しかし、クライ
オポンプ・オリフィス内へ落下する小さな物体による損傷からクライオポンプ１
８２の内部を保護すべく機能するスクリーン１９０を、クライオポンプ１８２は
有することが好ましい。
ゲッタ・ポンプ１７８は前述のゲッタ・ポンプと設計が類似している。上述し
たようにイタリアのライナーテに所在するサエス・ゲッタズ社から入手可能な多
数の多孔質ゲッタ・ディスクからゲッタ・ポンプ１７８を形成することが好まし
い。複数のゲッタ・ディスク間における熱の分配に貢献するメタル・ロッド（例
：ステンレス鋼から形成されたロッド）によって、複数のゲッタ・ディスクを支
持することが好ましい。
トランスファ・チャンバ・インシトゥ・ゲッタ・ポンプでは、熱シールドは必
要ない（前述の処理チャンバ・インシトゥ・ゲッタ・ポンプとは対照的）。ゲッ
タ材料のオーバーヒートをポンピング・サイクル中に引き起こす加熱された面が
トランスファ・チャンバ４２内に存在しないことに、これは起因する。しかし、
ヒータ１９４からの熱エネルギーをゲッタ・ディスクの再生サイクル中にゲッタ
・ディスク上へ反射できるように、例えば研磨したステンレス鋼から形成した熱
リフレクタ１９２をゲッタ・ディスク近くへ配置することが好ましい。しかし、
チャンバ４２に対するゲッタ・ポンプ１７８の伝導性を可能な限り高く維持する
、即ち、少なくとも７５％の伝導性に維持するように、熱リフレクタ１９２を形
成することが望ましい。
ヒータ１９４としては、ゲッタ・エレメント近くに配置した放射石英ランプが
好ましい。従って、ヒータ１９４は直接放射と、熱リフレクタ１９２からの反射
放射と、メタル支持ロッドを通じた熱伝導とによってゲッタ・エレメントを加熱
する。これに代えて、ヒータ１９４はゲッタ・ディスクの近くに配置した抵抗ヒ
ータであるか、または複数のゲッタ・ディスクを保持するロッド内に設けた抵抗
ヒータであり得る。
ゲッタ・ポンプ１７８の温度は閉フィードバック・ループによって制御するこ
とが好ましい。より具体的には、マイクロプロセッサベースのコントローラ１９
６は、ヒータ１９４に対する電力を提供する可変電圧源１９８を制御する。温度
センサ２００は温度データをコントローラ１９６へ提供する。情報をシステム・
コントローラ２８へ提供し、かつコマンド、即ち、システム・ソフトウェアが形
成したコマンドをシステム・コントローラ２８から受信するために、コントロー
ラ１９６はシステム・コントローラ２８と通信する。
簡略化した制御システムをトランスファ・チャンバ・インシトゥ・ポンプ１９
２に関連して開示した点に注意する必要がある。しかし、処理チャンバ・インシ
トゥ・ポンプ３２に関連して詳述した更に複雑なシステムをトランスファ・チャ
ンバ・インシトゥ・ポンプへ適用し得る。従って、複数の異なるガスを複数の温
度でそれぞれ優先的にポンプするために、トランスファ・チャンバ・インシトゥ
・ポンプを複数の温度で運転し得る。更に、ガス・アナライザを含むフィードバ
ック・ループによって、トランスファ・チャンバ・インシトゥ・ポンプを制御
できることが理解されるだろう。
処理チャンバ・インシトゥ・ゲッタ・ポンプに関連して詳述したように、トラ
ンスファ・チャンバ・インシトゥ・ゲッタ・ポンプ１７８は同じ種類または異な
る種類のゲッタ材料からなる複数のゲッタ・ポンプを含み得る点に注意する必要
がある。従って、前記の複数のポンプに関する説明をトランスファ・チャンバ・
インシトゥ・ゲッタ・ポンプへ適用し得る。
以上、本発明を幾つかの好ましい実施例に関連して詳述したが、本発明の範囲
に属する変更、置き換え及び等価なものが存在する。本発明の方法及び装置を実
現する多数の別のやり方が存在し得ることに注意する必要がある。例えば、ＳＴ
７０７ゲッタ材料及びＳＴ１０１ゲッタ材料を本発明の好ましい実施例の説明で
開示したが、他のゲッタ材料及びゲッタ化合物が本発明での使用に適することは
当業者によって理解されるだろう。更に、クライオポンプを本発明に関連して説
明したが、分子ポンプ、イオン・ポンプ及びターボ・ポンプなどを同様に使用で
きることが理解されるだろう。
従って、次に添付された請求の範囲が、本発明の真の精神及び範囲に属する全
ての変更、置き換え及び等価なものを含むように解されることが意図される。
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】平成１１年４月１日（１９９９．４．１）
【補正内容】
請求の範囲
１．ウェハ処理システムであって、
トランスファ・チヤンバと、
分子ポンプ、イオン・ポンプ、クライオポンプ及びターボ・ポンプを含むグル
ープから選択され、前記トランスファ・チャンバへ連通されたポンプと、
前記トランスファ・チャンバ内に配置され、ゲッタ・モジュールと、前記ゲッ
タ・モジュールを加熱できるように前記ゲッタ・モジュールの近くに配置された
ヒータと、を有するインシトゥ・ゲッタ・ポンプと、
前記ゲッタ・ポンプの近くに配置された温度センサと、
前記温度センサへ接続され、前記ヒータの温度を選択的に制御すべく運転可能
なコントローラと
を備えるウェハ処理システム。
２．前記トランスファ・チャンバに連通したメカニカル・ポンプをさらに備える
請求項１に記載のウェハ処理システム。
３．前記コントローラによって制御される前記ゲッタ・モジュールの第１の温度
は、水素以外の少なくとも１つの非希ガスをポンプするために選択され、前記ゲ
ッタ・モジュールの第２の温度は、水素をポンプするために選択される請求項１
に記載のウェハ処理システム。
４．前記ゲッタ・モジュールを再生するために、前記ヒータは前記ゲッタ・モジ
ュールを第３の温度まで加熱し得る請求項３に記載のウェハ処理システム。
５．前記ゲッタ材料はＺｒ−Ａｌを備え、前記第１の温度は３００〜４００℃の
前記ゲッタ・エレメントを支持するために、前記ゲッタ・エレメントの開口を
それぞれ貫通して配置されたメタル支持ロッドと、
前記ゲッタ・エレメントを放射加熱し、前記ゲッタ・エレメントを前記メタル
支持ロッドを通じた熱伝導によって伝導加熱するために、前記ゲッタ・エレメン
ト及び前記メタル支持ロッドの近くに配置された放射石英ランプ・ヒータと、
を備えるインシトゥ・ゲッタ・ポンプ・モジュール。
２１．前記各ゲッタ・エレメントは、前記中心に位置する開口を形成する軸穴を
有する実質的なディスク形を成している請求項２０に記載のインシトゥ・ゲッタ
・ポンプ・モジュール。
２２．前記各ゲッタ・エレメントは、互いに対向する一対の側面を有する請求項
２０に記載のインシトゥ・ゲッタ・ポンプ・モジュール。
２３．前記石英ランプからの放射エネルギーを前記ゲッタ・エレメントへ反射す
べく配置された熱反射面をさらに備える請求項２０に記載のインシトゥ・ゲッタ
・ポンプ・モジュール。
２４．ウェハを処理する方法であって、
トランスファ・チャンバをシールする工程と、
希ガスをポンプする外部ポンプと、非希ガスをポンプする前記チャンバ内に配
置されたインシトゥ・ゲッタ・ポンプとによって、前記トランスファ・チャンバ
をポンプする工程であって、前記インシトゥ・ゲッタ・ポンプが前記チャンバに
対するその最大理論ポンピング速度の少なくとも７５％のポンピング速度を有す
る活性エレメントを有する工程と、
半導体ウェハを前記トランスファ・チャンバを通じて少なくとも１つの処理チ
ャンバへ移動させる工程と、
集積回路装置の製造における不可欠な工程として、前記少なくとも１つの処理
チャンバ内の半導体ウェハを処理する工程と、
を備える方法。
２５．チャンバをポンプする方法であって、
エンクロージャをシールする工程と、
前記エンクロージャをシールした際、異なる非希ガスを異なる温度でそれぞれ
ポンプするために、１つを越す数の温度で運転することができる前記エンクロー
ジャ内に配置されたインシトゥ・ゲッタ・ポンプ・システムによって、前記エン
クロージャをポンプする工程と、
を備える方法。
２６．少なくとも１つのガスを優先的にポンプするために、前記ゲッタ・ポンプ
・システムの温度を制御する工程をさらに備える請求項２５に記載のチャンバを
ポンプする方法。
２７．前記制御する工程は閉ループ・プロセスである請求項２６に記載のチャン
バをポンプする方法。
２８．前記制御する工程は開ループ・プロセスである請求項２６に記載のチャン
バをポンプする方法。
２９．前記チャンバ内のガスの組成を監視し、前記ゲッタ・ポンプ・システムの
温度を前記組成の分析に基づいて制御する工程をさらに備える請求項２６に記載
のチャンバをポンプする方法。