JP2002075974A - 取外し可能なチャンバライナーを有する多目的処理チャンバ - Google Patents

取外し可能なチャンバライナーを有する多目的処理チャンバ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば堆積処理及びエッチング処理を含む色
々な処理のために構成することができる多目的チャンバ
を提供する。 【解決手段】 本発明の多目的チャンバは、１つまたは
それ以上の取外し可能なチャンバライナーを使用する。
本多目的チャンバは、色々な処理条件でチャンバ内に配
置される基体の周りに均一なプラズマ閉じ込めを作る。
本多目的チャンバは、チャンバからの処理ガスの効率的
且つ均一な排気をも行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には基体処
理システムに関する。より詳しくは、本発明は色々な処
理を遂行することができる基体処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】処理チャンバは、典型的には集積回路の
製造に使用されている。典型的には、さまざまな処理が
半導体基体に対して遂行され、集積回路のデバイス及び
他の成分が形成される。これらの処理は、エッチング、
化学蒸着、物理蒸着、及び他のプラズマまたは非プラズ
マ処理を含むことができる。複数の特定の処理チャンバ
を有する製造プラットフォームを使用して、多くの関連
処理または順次処理を半導体基体に対して遂行すること
ができる。典型的には、プラットフォーム上の各処理チ
ャンバは、特定の型の基体に対して特定の処理、または
特定の型の処理を遂行するように設計され、構成されて
いる。例えば、エッチングチャンバは、典型的には、ア
ルミニウムまたは他の適当な材料を加工またはフライス
削りし、特定のサイズの基体に対するエッチング処理を
遂行するように特定的に設計された内部容積が形成され
る。エッチングチャンバは、エッチング処理を遂行する
ためのアタッチメントまたは他の設備（エッチング処理
を遂行するために特に構成された排気システム、ガス供
給システム、電源等を含む）を含むことができる。プラ
ットフォーム上の処理チャンバは、典型的には、他の処
理を遂行するために再構成することは実際的に不可能で
ある。
【０００３】プラットフォーム上の処理チャンバは、典
型的には特定の処理シーケンスを遂行するように構成さ
れているから、異なるシーケンスまたは型の処理が必要
になった時には、その異なる所要処理用として構成され
ている新しい処理チャンバを有する新しいプラットフォ
ームが必要になる。製造プラットフォームを交換するこ
とは、製造設備に対するかなりな資本費用と、ダウンタ
イム及び新しいプラットフォームの設置に付随する他の
費用とが賦課される。
【０００４】従来の処理チャンバが当面している別の問
題は、排気システムが、典型的にはチャンバ内の処理領
域からチャンバ排気出口まで処理ガスを均一に、そして
効率的にポンピングしないことである。従来の処理チャ
ンバにおいては、処理ガスの流れの均一性、及び処理ガ
ス排出の効率は、チャンバの内部容積、チャンバ内の基
体支持部材の配置、排気出口のサイズ、及び排気出口の
位置のような色々な要因によって制限される。処理チャ
ンバは、典型的に、固定または可動の基体支持部材を含
む実質的に円筒形の内部容積を有している。一般に処理
ガスは、米国特許第5,516,367号に開示されているよう
に処理チャンバの側部に設けられた孔を通して、または
米国特許第5,820,723号に開示されているようにカンチ
レバー式基体支持部材の下のチャンバの底に設けられた
孔を通して内部容積から排出される。基体支持部材が排
気ガスの流れを妨害するか、またはそれ以外に処理チャ
ンバからの排出を不均一にすることが多い。ガスがこの
ように不均一に排出されると、不均一な処理結果をもた
らし得る。更に、排気出口のサイズの故に、及び典型的
には排気出口がチャンバ壁に急激な移行部を形成し、排
気出口への処理ガスの滑らかな流れを妨害するので、排
気出口はチャンバから排気システムまでの伝導度を制限
する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、例えば、エッ
チング処理、化学蒸着処理、及び物理蒸着処理を含む色
々な処理のために構成することができる多目的チャンバ
に対する要望が存在している。この多目的チャンバは、
処理ガスをチャンバから効率的に、且つ均一に排出する
ことが望ましいであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば、エッ
チング処理、化学蒸着処理、及び物理蒸着処理を含む色
々な処理用に構成することができる多目的チャンバを提
供する。この多目的チャンバは、色々な処理条件でチャ
ンバ内に配置される基体の周りにプラズマを均一に閉じ
込める。またこの多目的チャンバは、処理ガスをチャン
バから効率的に、且つ均一に排出する。
【０００７】本発明の一面は、半導体基体を処理するた
めの装置を提供し、本装置は、第１及び第２の実質的に
円筒形の領域と、これらの第１及び第２の円筒形領域の
間を延びる側壁とによって限定されている内部容積を有
するチャンバ本体を備えている。基体支持体は、内部容
積内の第１の実質的に円筒形領域内に配置され、排気シ
ステムは第２の円筒形領域と流体的に通ずるように配置
されているチャンバ出口に接続されている。チャンバ本
体は、色々なエッチング処理及び堆積処理を遂行するた
めに、色々なチャンバライナーまたは挿入物を受入れ
る。
【０００８】本発明の別の面は、色々な挿入物を受入れ
ることができるチャンバ本体をも提供する。色々な挿入
物は、各々が特定の処理に対して有利なさまざまなチャ
ンバ設計を限定するような形状である。即ち、チャンバ
の外部は固定されていてチャンバ本体によって限定さ
れ、一方チャンバの内部は可変であり、色々な挿入物に
よって限定される。
【０００９】本発明の別の面は、処理領域、排気領域、
及び処理領域と排気領域との間の通路領域を限定するチ
ャンバライナーを提供する。このチャンバライナーは、
固定されたチャンバ本体にフィットする。以上のよう
に、処理領域、排気領域、または通路領域の何れかのサ
イズ、または形状を変更するためには、チャンバライナ
ーを交換するだけでよい。本発明のさらなる面において
は、通路領域は、プラズマが処理領域から通路または排
気領域内へ脱出するのを防ぐためのトラップを含んでい
る。
【００１０】本発明の上述した特色、長所、及び目的
は、以下の添付図面に基づく本発明のより詳細な説明か
ら容易に理解されよう。しかしながら、添付図面は単に
本発明の典型的な実施の形態に過ぎず、本発明は他の同
じく有効な実施の形態を考案することが可能であるの
で、本発明の範囲を限定するものではないことを理解さ
れたい。
【００１１】
【発明の実施の形態及び実施例】図１は、複数の基体処
理チャンバを有するクラスタツールシステムの概要図で
ある。クラスタツールシステム１００は、複数のモジュ
ールまたはチャンバが取付けられているメインフレーム
またはプラットフォーム１０２によって限定されている
２段真空処理システムである。市販されている２段真空
処理プラットフォームの例は、カリフォルニア州サンタ
クララのApplied Materials社から入手可能なEndura
（登録商標）であり、これに関してはTepmanらの米国特
許第5,186,718号に開示されているので参照されたい。
【００１２】クラスタツールシステム１００は、第１段
転送チャンバ１１５に取付けられている真空ロードロッ
クチャンバ１０５及び１１０を含んでいる。ロードロッ
クチャンバ１０５及び１１０は、基体をシステム１００
内へ挿入したり、システム１００から取り出したりする
時に、第１段転送チャンバ１１５内の真空状態を維持す
る。第１のロボット１２０は、ロードロックチャンバ１
０５及び１１０と、第１段転送チャンバ１１５に取付け
られている１つまたはそれ以上の基体処理チャンバ１２
５及び１３０との間で基体を転送する。処理チャンバ１
２５及び１３０は、エッチング、化学蒸着（ＣＶＤ）、
物理蒸着（ＰＶＤ、予備清浄、脱ガス、配向、その他の
基体処理チャンバのような、多くの基体処理チャンバか
ら選択することができる。また第１のロボット１２０
は、第１段転送チャンバ１１５と第２段転送チャンバ１
４０との間に配置されている１つまたはそれ以上の転送
チャンバ１３５へ、及びそれ（ら）から、基体を転送す
る。
【００１３】転送チャンバ１３５は、第１段転送チャン
バ１１５と第２段転送チャンバ１４０との間で基体を転
送できるようにしながら、第２段転送チャンバ１４０内
の真空状態を維持するために使用される。第２のロボッ
ト１４５は、転送チャンバ１３５と本発明の実施の形態
による複数の基体処理チャンバ１５０、１５５、１６
０、及び１６５との間で基体を転送する。処理チャンバ
１２５及び１３０とは異なり、処理チャンバ１５０乃至
１６５は色々な基体処理動作を遂行するように構成する
ことができる。例えば、処理チャンバ１５０は誘電体フ
ィルムを堆積させるように構成されているＣＶＤチャン
バであることができ、処理チャンバ１５５は相互接続フ
ィーチャを形成するために誘電体フィルム内にアパーチ
ャまたは開口をエッチングするように構成されているエ
ッチングチャンバであることができ、処理チャンバ１６
０はバリヤーフィルムを堆積させるように構成されてい
るＰＶＤチャンバであることができ、処理チャンバ１６
５は金属フィルムを堆積させるように構成されているＰ
ＶＤチャンバであることができる。以下に詳細を説明す
るように、各チャンバ１５０乃至１６５は、単にライナ
ーを変えるだけで容易に再構成することができる。
【００１４】コントローラ１７０は、クラスタツールシ
ステム１００の総合動作、及び各基体処理チャンバ内で
遂行される個々の処理を制御することができる。コント
ローラ１７０は、マイクロプロセッサまたはコンピュー
タ（図示せず）、及びマイクロプロセッサまたはコンピ
ュータによって実行されるコンピュータプログラムを含
むことができる。基体は、コントローラによって制御さ
れるコンベヤベルトまたはロボットシステム（図示せ
ず）によって、真空ロードロックチャンバ１０５及び１
１０へ運ばれる。ロボット１２０及び１４５も、クラス
タツールシステム１００の色々な処理チャンバの間で基
体を転送するために、コントローラによって動作させる
ことができる。更に、コントローラは、クラスタツール
システム１００に接続されている他の成分またはシステ
ムを制御及び／または調整することができる。
【００１５】図２は、本発明の多目的チャンバの断面図
である。図３は、２片ライナーを有する多目的チャンバ
の分解斜視図である。多目的チャンバ２００は、処理チ
ャンバとしてプラットフォーム１０２に取付けることが
でき、また堆積またはエッチング処理のような１つまた
はそれ以上の色々な特定処理を遂行するように構成する
ことができる。図２及び３の両図を参照する。多目的チ
ャンバ２００は、チャンバ壁２０４及びチャンバ底２０
６を有するチャンバ本体２０２を含んでいる。チャンバ
壁２０４は、チャンバ底２０６の縁から実質的に直角に
延びている。チャンバ底２０６は、ガスをチャンバから
排出させるための出口２０８を含む。排気システム２１
０は、チャンバ底２０６の出口２０８に取付けられてい
る。排気システム２１０は、絞り弁２１２及び真空ポン
プ２１４を含むことができる。排気システム２１０に
は、市販されている色々な弁及びポンプを使用すること
ができ、出口２０８は特定の弁のアタッチメントに適合
するように、取外し可能な出口である。
【００１６】基体支持体２１６は、静電チャック、真空
チャック、その他の基体保持機構であることができ、そ
の上に支持される基体の形状に合わせた形状である基体
支持表面２１８を含む。図３に示すように、基体支持表
面２１８は、実質的に円形の基体を支持するために円形
にされている。基体支持表面２１８は、抵抗加熱コイル
及び／または加熱または冷却流体システムに接続されて
いる流体通路のような基体温度制御システム２２８に熱
的に接続することができる。基体支持体２１６は、基体
支持体２１６上への、及びそれからの基体の転送を容易
にするための基体リフト機構２２０を含んでいる。基体
リフト機構２２０は、リフトアクチュエータ２２６に接
続されている１つまたはそれ以上の可動リフトピン２２
４を含むことができる。基体支持体２１６の一部は、チ
ャンバ底２０６を通って延び、基体支持体の成分のため
のハウジングを作ることができる。基体支持体２１６
は、特定の処理のために望まれる基体バイアスを印加す
るために、電源（図示せず）に電気的に接続することが
できる。オプションとして、基体支持体を異なる垂直位
置まで運動させるアクチュエータを設けることができ
る。
【００１７】チャンバ底２０６は、基体支持体１６の実
質的に円形のベース及び実質的に円形のチャンバ出口２
０８に合わせた形状である。図３に示すように、チャン
バ壁２０４は、第１及び第２の半円筒形領域２０４Ａ、
２０４Ｂ、及び第１及び第２の半円筒形領域の間を延び
ている側壁部分２０４Ｃによって限定される内部容積を
作るような形状である。第１の半円筒形領域２０４Ａは
基体支持体２１６を取付けるための十分な空間を有し、
第２の半円筒形領域２０４Ｂはチャンバ出口２０８を包
み込んでいる。第１の半円筒形領域２０４Ａは基体支持
体２１６の外面から離間していて、基体支持体２１６の
本体の周りにガス通路を作っている。第２の半円筒形領
域２０４Ｂは、チャンバ出口２０８の上の排気領域の一
部を取り囲んでいる。側壁部分２０４Ｃは、基体支持体
２１６の本体の周りのガス通路をチャンバ出口２０８の
上の排気領域に接続する排気通路を限定している。内部
容積は、以下に詳細を説明するように、円筒形処理領域
及び円筒形排気領域を限定する１つまたはそれ以上のラ
イナーのための十分な空間を含んでいる。図２に示す一
実施の形態では、側壁部分２０４Ｃは、基体支持体２１
６の本体の周りのガス通路と、チャンバ出口２０８の上
の排気領域との間の伝導度のどのような制限をも実質的
に排除する（即ち、伝導度を実効的に最大化する）。
【００１８】一般的には、半円筒形区分２０４Ａの直径
は、半円筒形区分２０４Ｂの直径より大きい。しかしな
がら、もし実質的に大きい真空ポンプに合わせる必要が
あれば、区分２０４Ｂの直径を大きくする必要があり、
多分区分２０４Ａの直径を超えることさえあり得る。
【００１９】チャンバ内への、及びチャンバからの基体
の転送を容易にするためのスリット２３０が、チャンバ
壁２０４上の基体支持表面２１８の上の基体支持体２１
６に近接した位置に設けられている。チャンバ壁２０４
のスリット２３０に接してスリット弁２３２が配置さ
れ、（スリット弁が開いた時には）チャンバ内への、及
びチャンバからの基体の転送を容易にし、また（スリッ
ト弁が閉じた時には）処理中にチャンバを所望の真空レ
ベルに維持する。図２においては、スリット弁２３２
は、チャンバ壁２０４の内面に対して運動可能に配置さ
れているプラズマ分離スリット弁からなっている。プラ
ズマ分離スリット弁は、チャンバ底２０６を通して配置
されている空気圧式アクチュエータまたは他のモータの
ようなスリット弁アクチュエータ２３３に取付けられて
いる。スリット弁アクチュエータ２３３は、スリット弁
２３２を開位置と閉位置との間で運動させる。
【００２０】チャンバ蓋２３４は、チャンバ壁２０４の
上に密封して配置され、チャンバ内に真空処理のための
取り囲まれた環境を作っている。チャンバ蓋２３４は、
取外し可能であることも、またはチャンバ壁２０４の一
部に蝶番止めすることもできる。チャンバ蓋２３４は、
チャンバが遂行する処理、及び所望の処理パラメータに
依存して、板またはドームの形状であることができる。
図２においては、チャンバ蓋２３４はドーム形に形成さ
れており、電力分配回路網２４２を通して電源２４０に
接続されている内側コイル２３６及び外側コイル２３８
を含む。誘導性、容量性、または誘導性及び容量性の組
合わせのプラズマ源を有する他のチャンバ蓋設計も、多
目的チャンバ２００のチャンバ蓋２３４として使用する
ことができる。色々な誘導性及び容量性チャンバ蓋設計
が、Collinsらの米国特許第6,054,013号に示されている
ので参照されたい。
【００２１】ガス分配器２４４が、チャンバ内の基体を
処理するために使用する先駆物質（原料）または処理ガ
スを含むガス源２４６に流体的に接続されている。ガス
源２４６は、１つまたはそれ以上の液体先駆物質を含む
１つまたはそれ以上の液体アンプル、及び液体先駆物質
をガス状態に気化させる１つまたはそれ以上の気化器を
含むことができる。図２に示すように、ガス分配器２４
４は、チャンバ蓋２３４の中央トップ部分を通して配置
されている１つまたはそれ以上のガス注入ノズル２４８
を含むことができる。代替として、ガス分配器は、ガス
をチャンバ内に導入するためにチャンバ蓋のトップ部分
に配置されている複数の孔を有するシャワーヘッドガス
分配器からなることができる。さらなる代替として、ガ
ス分配器は、基体支持体の上の周縁に配置された複数の
ガスノズルを有する環状ガス分配器からなることができ
る。オプションとして、チャンバ清浄用プラズマのよう
な遠隔プラズマを導入するように、遠隔プラズマ源２４
９を流体的に接続することができる。もし遠隔プラズマ
を使用するのであれば、対応する開口２７６をライナー
２５０内に設ける。しかしながら、もし遠隔プラズマ源
２４９を使用しないのであれば、ライナー２５０内に開
口２７６を設けるべきではない。
【００２２】多目的チャンバ２００は、例えばエッチン
グ処理のような特定の処理のためのチャンバを構成する
ために、チャンバ内に取外し可能なように配置されてい
るライナー２５０を含む。ライナー２５０は、ニッケ
ル、アルミニウム、またはプラズマ処理に適切な他の金
属または金属合金で作ることができ、陽極酸化アルミニ
ウム表面を含むこともできる。ライナー２５０は、単片
構造であることも、または多片構造であることもでき
る。図３に示す実施の形態では、ライナー２５０は、上
側ライナー２５２及び下側ライナー２５４からなる２片
ライナーである。
【００２３】チャンバライナー２５０は、基体支持表面
２１８上の処理領域、チャンバ出口２０８上の排気領
域、及び処理領域と排気領域との間の通路領域を限定し
ている。チャンバライナー２５０は、チャンバ本体内に
嵌め込まれる。即ち、処理領域、排気領域、または通路
領域の何れかのサイズ、または形状を変更するには、チ
ャンバライナーを交換するだけでよい。
【００２４】下側ライナー２５４は、チャンバ壁２０４
の下側内部を裏張りする壁部分２５６を含んでいる。ま
た下側ライナー２５４は、処理ガスに曝され得るチャン
バ底２０６を実質的にカバーする底部分２５８を含む。
底部分２５８は、基体支持体２１６及び出口２０８にそ
れぞれ適合する孔または開口２６０及び２６２を有して
いる。
【００２５】上側ライナー２５２は処理領域を限定して
おり、基体支持体２１６の上の処理領域を取り囲むプラ
ズマ閉じ込め部分２６４を含む。プラズマ閉じ込め部分
２６４は円形の基体支持体２１６と整合する実質的に円
筒形状を有し、基体支持体２１６と実質的に同心状に配
置されていて、プラズマ閉じ込め部分２６４の内面と基
体支持体２１６の外面との間に実質的に均一な通路を形
成している。一実施の形態では、プラズマ閉じ込め部分
２６４は約560ｍｍの内径を有し、基体支持体２１６は3
00ｍｍの基体をその上に保持するために約380ｍｍの外
径を有している。
【００２６】プラズマ閉じ込め部分２６４は基体支持表
面２１８の下まで延びて、処理中に基体全体に均一にプ
ラズマを分配するのを強化することができる。プラズマ
閉じ込め部分２６４は、基体支持体２１６の周りにＲＦ
対称容積を作り、基体支持体上に配置された基体の周り
に均一にプラズマを閉じ込める。プラズマ閉じ込め部分
２６４は、チャンバ内への、及びチャンバからの基体の
転送を容易にするために、チャンバ壁２０４上のスリッ
ト２３０と対応する位置に、及び対応するサイズのスリ
ット２６５を含む。上側ライナー２５２のスリット２６
５と、チャンバ壁２０４上のスリットとの間にスリット
弁２３２が配置されている。
【００２７】一実施の形態では、上側ライナー２５２の
プラズマ閉じ込め部分２６４の実質的に半円形の下側縁
部分２６６は、下側ライナー２５４の壁部分２５６の実
質的に半円形の上側縁部分２６８と接し合う。上側ライ
ナー２５２は、プラズマ閉じ込め部分の外面からチャン
バ壁２０４の内面まで延びる中間板２７０を含むことが
できる。中間板２７０及び下側ライナー２５４は、チャ
ンバ出口２０８の上に排気領域を、また処理領域と排気
領域との間に通路領域を限定している。
【００２８】上側ライナー２５２は、チャンバ壁２０４
の内面の残余の部分をカバーするために、中間板２７０
の縁から延びている上側壁部分２７２をも含むことがで
きる。上側壁部分２７２の上側縁、及びプラズマ閉じ込
め部分２６４の上側縁の一部から延びているフランジ２
７４は、チャンバ壁２０４の上面に取付けられる。一実
施の形態では、チャンバ蓋は、上側ライナーのプラズマ
閉じ込め部分２６４の上に密封して配置される。別の実
施の形態では、チャンバ蓋はチャンバ壁２０４の上に密
封して配置される。
【００２９】図４は、平坦な蓋３３４、及びバス分配シ
ャワーヘッド３５０を有する図２の多目的チャンバの断
面図である。多目的チャンバ３００は、図２及び３に関
して先に説明したように、多目的チャンバ本体２０２を
有している。チャンバ蓋３３４は、チャンバ壁２０４の
上に密封して配置され、チャンバの内側に真空処理のた
めの取り囲まれた環境を作る。チャンバ蓋３３４は、取
外し可能であることも、またはチャンバ壁２０４の一部
に蝶番止めすることもできる。チャンバ蓋３３４は、チ
ャンバが遂行する処理、及び所望の処理パラメータに依
存して、板またはドームの形状であることができる。図
４においては、チャンバ蓋３３４は平坦な形状であり、
シャワーヘッド３５０をカバーしている。電極３３６が
電力分配回路網３４２を通して電源２４０に接続され、
プラズマへ容量性ＲＦ結合を与える。ガス分配器３４４
が、チャンバ内の基体を処理するために使用する先駆物
質または処理ガスを含むガス源３４６に流体的に接続さ
れている。ガス源３４６は、１つまたはそれ以上の液体
先駆物質を含む１つまたはそれ以上の液体アンプル、及
び液体先駆物質をガス状態に気化させる１つまたはそれ
以上の気化器を含むことができる。オプションとして、
チャンバ清浄用プラズマのような遠隔プラズマを導入す
るように、遠隔プラズマ源３４９を流体的に接続するこ
とができる。
【００３０】図５は、本発明の多目的チャンバの別の実
施の形態の断面図であって、チャンバライナーが、どの
ように処理容積、排気容積、及び処理ガスの流れを構成
して処理チャンバを限定しているかを示している。多目
的チャンバ４００は、多目的チャンバ２００と類似した
成分（チャンバ本体４０２、上側ライナー４０４、下側
ライナー４０６、チャンバ出口４０８、及び基体支持体
４１０を含む）を含んでいる。上側ライナー４０４は、
上側ライナー４０４のプラズマ閉じ込め部分４１４の内
面から内向きに延びる流れ制御フランジ４１２を含む。
流れ制御フランジ４１２は、実質的に、基体支持体４１
０の基体支持表面４１８の周りに位置決めされている。
プラズマの流れまたは処理ガスの流れは、基体支持体４
１０の外面と、流れ制御フランジ４１２の内面との間の
空間に制限される。流れ制御フランジ４１２のサイズ及
び形状は、チャンバ内で遂行される特定の処理のための
所望の流れダイナミックスに適合するように設計するこ
とができる。
【００３１】本発明のさらなる面では、通路領域は、プ
ラズマが処理領域から通路領域または排気領域内へ脱出
するのを防ぐためのトラップを含んでいる。プラズマま
たは処理ガスの流れは、基体支持体４１の外面上に配置
されている流れ制御フランジ４２２によって制御するこ
とができる。この実施の形態では、プラズマの流れまた
は処理ガスの流れは、上側ライナー４０４のプラズマ閉
じ込め部分４１４の内面と、流れ制御フランジ４２２の
外面との間の空間に制限される。別の実施の形態は、図
５に示すように、上側ライナー４０４及び基体支持体４
１０上にそれぞれ配置されている流れ制御フランジ４１
２及び４２２を含んでいる。プラズマの流れまたは処理
ガスの流れは、矢印Ａで示すように制限される。
【００３２】図６Ａ−図６Ｃは、本発明のチャンバの実
施の形態の上面図である。図６Ａは、側壁部分２０４Ｃ
が第１及び第２の円筒形領域に実質的に接しているよう
なチャンバの一実施の形態を示している。この実施の形
態においては、側壁部分２０４Ｃは、基体支持体２１６
の本体の周りのガス通路と、チャンバ出口２０８の上の
排気領域との間の伝導度を効果的に最大にする。300ｍ
ｍ基体を処理するように構成されているチャンバの一実
施の形態では、第１の円筒形領域の直径ｄ3（例えば、
約560ｍｍ）を基体支持体２１６の本体の直径ｄ1（例え
ば、約380ｍｍ）より少なくとも約180ｍｍ（約47％）大
きくし、チャンバ壁と基体支持体との間に十分な空間を
設けてチャンバ出口への処理ガスの流れをより均一にす
るようになっており、またチャンバ出口を取り囲む第２
の円筒形領域は320ｍｍの出力弁のアタッチメントに合
わせて約340ｍｍの直径ｄ4を有している。この実施の形
態では、第１の円筒形領域の直径ｄ3（約560ｍｍ）は、
第２の円筒形領域の直径ｄ4（約340ｍｍ）より少なくと
も約65％大きい。
【００３３】約380ｍｍの直径ｄ1を有する基体支持体上
の300ｍｍ基体を処理するように構成されているチャン
バの別の実施の形態では、第１の円筒形領域の直径ｄ3
は少なくとも約456ｍｍであり、基体支持体の本体より
少なくとも約76ｍｍ（約20％）大きい。第１の円筒形領
域の直径ｄ3（約456ｍｍ）は、第２の円筒形領域の直径
ｄ4（約340ｍｍ）より少なくとも約30％大きい。前記実
施の形態のチャンバの内側寸法を、チャンバライナーの
内側寸法として使用しても実質的に同じ結果を達成する
ことができる。また、チャンバ寸法は、ウェーハサイズ
のような処理要求、及びシステムの占有面積、クリーン
ルーム空間、排気ポンプ費用等のような経済的制約に対
応して変化させることができる。
【００３４】図６Ｂは、側壁部分２０４Ｃが第２の円筒
形領域に実質的に接し、第１の円筒形領域に突き当たっ
ているようなチャンバの一実施の形態を示している。側
壁部分２０４Ｃは、実質的に平行にすることができる。
一実施の形態では、第１の円筒形領域に接する側壁部分
２０４Ｃの内面間の幅Ｗ1は、少なくとも基体支持体２
１６の本体の直径ｄ1程度に大きい。
【００３５】図６Ｃは、側壁部分２０４Ｃが２つの円筒
形領域に突き当たっているようなチャンバの一実施の形
態を示している。図６Ｃに示す実施の形態では、側壁部
分２０４Ｃの内面は、基体支持体２１６の本体の円周及
びチャンバ出口２０８の内側円周に接している線に沿っ
て配置されている。一実施の形態では、第１の円筒形領
域に接する側壁部分２０４Ｃの内面間の幅Ｗ1は、少な
くとも基体支持体２１６の本体の直径ｄ1程度に大き
い。また、第２の円筒形領域に接する側壁部分２０４Ｃ
の内面間の幅Ｗ2は、少なくともチャンバ出口２０８の
内径ｄ2程度である。
【００３６】図７は、平坦な蓋５３４、及びチャンバ側
壁を通して位置決めされているガス分配ノズル５４８を
有している図２の多目的チャンバの断面図である。多目
的チャンバ５００は、図２において説明した多目的チャ
ンバ本体２０２を有している。図８は、単片ライナーを
有する多目的チャンバの分解斜視図である。
【００３７】チャンバ蓋５３４は、チャンバ壁２０４の
上に密封して配置され、チャンバの内側に真空処理のた
めの取り囲まれた環境を作る。チャンバ蓋３３４は、取
外し可能であることも、またはチャンバ壁２０４の一部
に蝶番止めすることもできる。チャンバ蓋３３４は平坦
であり、電力分配回路網５４２を通して電源５４０に接
続されているフラットコイル５３６の下に位置してい
る。ガス源５４９を有するガス分配器５４４は、側壁を
通して基体支持体２１６の周縁に配置されている１つま
たはそれ以上のガス注入ノズル５４８を含むことができ
る。
【００３８】多目的チャンバ５００は、チャンバ内に取
外し可能なように配置されているライナーを含み、この
ライナーは、チャンバを、例えばエッチング処理のよう
な特定の処理用に構成する。ライナーは、ニッケル、ア
ルミニウム、またはプラズマ処理に適切な他の金属また
は金属合金で作ることができ、陽極酸化アルミニウム表
面を含むこともできる。ライナーは、単片構造であるこ
とも、または多片構造であることもできる。図８に示す
実施の形態では、ライナーは単片ライナー６５２であ
る。ライナー６５２は、チャンバ壁２０４を裏張りする
壁部分６７２を含む。ライナー６５２は、処理ガスに曝
され得るチャンバ底２０６を実質的にカバーする底部分
６５８を含む。底部分６５８は、基体支持体２１６及び
出口２０８にそれぞれ適合する孔または開口６６０及び
６６２を有している。ライナー６５２は、基体支持体２
１６の上の処理領域を取り囲むプラズマ閉じ込め部分６
６４を含む。プラズマ閉じ込め部分６６４は円形の基体
支持体２１６と整合する実質的に円筒形状を有し、基体
支持体２１６と実質的に同心状に配置されていて、プラ
ズマ閉じ込め部分６６４の内面と基体支持体２１６の外
面との間に実質的に均一な通路を形成している。
【００３９】プラズマ閉じ込め部分６６４は基体支持表
面２１８の下まで延びて、処理中に基体全体に均一にプ
ラズマを分配するのを強化することができる。プラズマ
閉じ込め部分６６４は、基体支持体２１６の周りにＲＦ
対称容積を作り、基体支持体上に配置された基体の周り
に均一にプラズマを閉じ込める。プラズマ閉じ込め部分
６６４は、チャンバ内への、及びチャンバからの基体の
転送を容易にするために、チャンバ壁２０４上のスリッ
ト２３０と対応する位置に、及び対応するサイズのスリ
ット６６５を含む。ライナー６５２のスリット６６５
と、チャンバ壁２０４上のスリット２３０との間にスリ
ット弁２３２が配置されている。壁部分６７２の上側縁
から延びているフランジ６７４は、チャンバ壁２０４の
上面の上に取付けられる。一実施の形態では、チャンバ
蓋はライナーのプラズマ閉じ込め部分６６４の上に密封
して配置されている。別の実施の形態では、チャンバ蓋
はチャンバ壁２０４の上に密封して配置されている。
【００４０】ライナー６５２は、プラズマ閉じ込め部分
の外面からチャンバ壁２０４の内面まで延びる中間板６
７０をも含む。中間板６７０及びライナー６５２は、チ
ャンバ出口２０８の上に排気領域を、また処理領域と排
気領域との間に通路領域を限定している。
【００４１】図９を参照する。取外し可能なライナーに
より、チャンバ底を露出させたままとすることができ
る。図９に示すライナーは、単片ライナー７５２であ
る。ライナー７５２は、基体支持体２１６の周りの処理
領域を取り囲むプラズマ閉じ込め部分７６４を含んでい
る。プラズマ閉じ込め部分７６４は円形の基体支持体２
１６と整合する実質的に円筒形状を有し、基体支持体２
１６と実質的に同心状に配置されていて、プラズマ閉じ
込め部分７６４の内面と基体支持体２１６の外面との間
に実質的に均一な通路を形成している。
【００４２】プラズマ閉じ込め部分７６４は基体支持表
面２１８の下まで延びて、処理中に基体全体に均一にプ
ラズマを分配するのを強化することができる。プラズマ
閉じ込め部分７６４は、基体支持体２１６の周りにＲＦ
対称容積を作り、基体支持体上に配置された基体の周り
に均一にプラズマを閉じ込める。プラズマ閉じ込め部分
７６４は、チャンバ内への、及びチャンバからの基体の
転送を容易にするために、チャンバ壁２０４上のスリッ
ト２３０と対応する位置に、及び対応するサイズのスリ
ット７６５を含む。ライナー７５２のスリット７６５
と、チャンバ壁２０４上のスリット２３０との間にスリ
ット弁２３２が配置されている。壁部分７７２の上側縁
から延びているフランジ７７４は、チャンバ壁２０４の
上面の上に取付けられる。一実施の形態では、チャンバ
蓋はライナーのプラズマ閉じ込め部分７６４の上に密封
して配置されている。別の実施の形態では、チャンバ蓋
はチャンバ壁２０４の上に密封して配置されている。
【００４３】ライナー７５２は、プラズマ閉じ込め部分
の外面からチャンバ壁２０４の内面まで延びる中間板７
７０をも含む。中間板７７０及びライナー７５２は、チ
ャンバ出口２０８の上に排気領域を、また処理領域と排
気領域との間に通路領域を限定している。
【００４４】以上に本発明の好ましい実施の形態を説明
したが、特許請求の範囲に記載されている本発明の基本
的な範囲から逸脱することなく他の、及びさらなる実施
の形態を考案することが可能である。例えば、開示した
種々のチャンバライナー及び蓋を“混ぜて組合せ”、チ
ャンバ本体を変化させる必要なしに、色々なチャンバ設
計が得られることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数の基体処理チャンバを有するクラスタツー
ルシステムの概要図である。
【図２】ドーム型の蓋及び誘導コイルを有する本発明の
多目的チャンバの断面図である。
【図３】２片ライナーを有する多目的チャンバの分解斜
視図である。
【図４】平坦な蓋及び容量結合されたガス分配板を有す
る本発明の多目的チャンバの断面図である。
【図５】チャンバライナーを通る処理ガスの流れを示す
本発明の多目的チャンバの実施の形態の断面図である。
【図６Ａ】本発明の多目的チャンバの１実施の形態の平
面図である。
【図６Ｂ】本発明の多目的チャンバの１実施の形態の平
面図である。
【図６Ｃ】本発明の多目的チャンバの１実施の形態の平
面図である。
【図７】平坦な蓋及びフラットコイルを有する本発明の
多目的チャンバの断面図である。
【図８】単片ライナーを有する多目的チャンバの分解斜
視図である。
【図９】チャンバ底をカバーしない単片ライナーを有す
る多目的チャンバの分解斜視図である。
【符号の説明】
１００ クラスタツールシステム １０２ プラットフォーム １０５、１１０ 真空ロードロックチャンバ １１５ 第１段転送チャンバ １２０ 第１のロボット １２５、１３０、１５０、１５５、１６０、１６５ 処
理チャンバ １３５ 転送チャンバ １４０ 第２段転送チャンバ １４５ 第２のロボット １７０ コントローラ ２００、３００、４００、５００ 多目的チャンバ ２０２、４０２ チャンバ本体 ２０４ チャンバ壁 ２０６ チャンバ底 ２０８、４０８ チャンバ出口 ２１０ 排気システム ２１２ 絞り弁 ２１４ 真空ポンプ ２１６、４１０ 基体支持体 ２１８、４１８ 基体支持表面 ２２０ 基体リフト機構 ２２４ 可動リフトピン ２２６ リフトアクチュエータ ２２８ 基体温度制御システム ２３０ スリット ２３２ スリット弁 ２３４、３３４、５３４ チャンバ蓋 ２３６ 内側コイル ２３８ 外側コイル ２４０、３４０、５４０ 電源 ２４２、３４２、５４２ 電力分配回路網 ２４４、３４４、５４４ ガス分配器 ２４６、３４６、５４９ ガス源 ２４８、５４８ ガス注入ノズル ２４９、３４９ 遠隔プラズマ源 ２５０、６５２、７５２ ライナー ２５２、４０４ 上側ライナー ２５４、４０６ 下側ライナー ２５６ 下側ライナーの壁部分 ２５８ 下側ライナーの底部分 ２６０、２６２、６６０、６６２ 開口 ２６４、４１４、６６４、７６４ プラズマ閉じ込め部
分 ２６５、６６５、７６５ スリット ２６６ 下側縁部分 ２７０、６７０、７７０ 中間板 ２７２ 上側壁部分 ２７４、６７４、７７４ フランジ ２７６ 開口 ３３６ 電極 ３５０ シャワーヘッド ４１２、４２２ 流れ制御フランジ ５３６ フラットコイル ６５８ ライナーの底部分 ６７２、７７２ ライナーの壁部分
フロントページの続き (72)発明者 ジョン ジェイ ヘルムセン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94086 サニーヴェイル ヴァイセント ドライヴ ＃87 1247 (72)発明者 マイケル バーンズ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94583 サン ラモン サンタ テレサ ドライヴ 12215 Ｆターム(参考） 5F004 BB28 BB30 BC05 BD04 BD05 5F045 AA08 DP03 EB08 EC05 EG01 EH11 EM10 EN04 HA25

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基体を処理するための装置におい
    て、 第１及び第２の実質的に円筒形の領域と、前記第１及び
    第２の実質的に円筒形の領域の間を延びる側壁とによっ
    て限定されている内部容量を有するチャンバ本体、 前記第１の実質的に円筒形の領域内の前記内部容量内に
    配置されている基体支持体、及び、 前記第２の実質的に円筒形の領域と流体的に通ずるよう
    に配置されているチャンバ出口に接続された排気システ
    ム、を備えていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記チャンバ本体上に取付けられている
    チャンバ蓋、及び、前記チャンバ蓋上に配置されている
    電極、を更に備えていることを特徴とする請求項１に記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 前記電極は、１つまたはそれ以上の誘導
    コイルからなることを特徴とする請求項２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 前記電極は、１つまたはそれ以上のフラ
    ットコイルからなることを特徴とする請求項２に記載の
    装置。
  5. 【請求項５】 前記基体支持体に近接する実質的に円筒
    形の処理領域と、前記チャンバ出口に近接する排気領域
    とを限定している１つまたはそれ以上のチャンバライナ
    ーを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の
    装置。
  6. 【請求項６】 前記実質的に円筒形の処理領域は、前記
    ライナーによって限定されている通路を通して前記排気
    領域と流体的に通じていることを特徴とする請求項５に
    記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ライナーは、前記基体支持体の周り
    に内向きに延びるプラズマ閉じ込めフランジを更に備え
    ていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記基体支持体は、前記基体支持体を取
    り囲むバリヤーフランジを更に備えていることを特徴と
    する請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記第１の実質的に円筒形の領域は、前
    記第２の実質的に円筒形の領域の第２の直径より少なく
    とも約30％大きい第１の直径を有していることを特徴と
    する請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１の実質的に円筒形の領域は、
    前記基体支持体の直径より少なくとも約20％大きい第１
    の直径を有していることを特徴とする請求項１に記載の
    装置。
  11. 【請求項１１】 基体を処理するための装置において、 内部容積を有するチャンバ本体、 前記内部容積内に実質的に円筒形の処理領域と、実質的
    に円筒形の排気領域とを限定している１つまたはそれ以
    上のライナー、を備え、 前記実質的に円筒形の処理領域は、前記１つまたはそれ
    以上のライナー内の１つまたはそれ以上の開口を通して
    前記実質的に円筒形の排気領域と通じており、前記装置
    は更に、 前記実質的に円筒形の処理領域内に配置されている基体
    支持体、及び、 前記チャンバ本体内の排気ポートを通して前記前記実質
    的に円筒形の排気領域と通じている排気システム、を備
    えていることを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 前記内部容積は、第１及び第２の実質
    的に円筒形の領域と、前記第１及び第２の実質的に円筒
    形の領域に実質的に接している直線側壁とによって限定
    され、前記１つまたはそれ以上のライナーは、前記第１
    の実質的に円筒形の領域内に実質的に円筒形の処理領域
    を限定し、前記第２の実質的に円筒形の領域内に実質的
    に円筒形の排気領域を限定していることを特徴とする請
    求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１の実質的に円筒形の領域は、
    前記第２の実質的に円筒形の領域と平行であることを特
    徴とする請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１の実質的に円筒形の領域は、
    前記第２の実質的に円筒形の領域の第２の直径より少な
    くとも約30％大きい第１の直径を有していることを特徴
    とする請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１の実質的に円筒形の領域は、
    前記基体支持体の直径より少なくとも約20％大きい第１
    の直径を有していることを特徴とする請求項１３に記載
    の装置。
  16. 【請求項１６】 前記チャンバ本体上に取付けられてい
    るチャンバ蓋、及び前記チャンバ蓋上に確保されている
    電極を更に備えていることを特徴とする請求項１２に記
    載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記電極は、１つまたはそれ以上の誘
    導コイルからなることを特徴とする請求項１６に記載の
    装置。
  18. 【請求項１８】 前記電極は、１つまたはそれ以上のフ
    ラットコイルからなることを特徴とする請求項１６に記
    載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記１つまたはそれ以上のチャンバラ
    イナー内の前記１つまたはそれ以上の開口は、前記基体
    支持体に近接していることを特徴とする請求項１２に記
    載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記１つまたはそれ以上のチャンバラ
    イナーは、前記基体支持体を取り囲むプラズマ閉じ込め
    フランジを備えていることを特徴とする請求項１２に記
    載の装置。
  21. 【請求項２１】 基体を処理するための装置において、 内部容積及び排気ポートを備えているチャンバ本体、 前記内部容積内に排気領域及び処理領域を限定している
    １つまたはそれ以上のライナー、を備え、 前記排気領域は前記排気ポートと同軸であり、前記処理
    領域は前記排気領域と平行な軸上にあり、 前記装置は更に、 前記処理領域内に配置されている基体支持体、を備えて
    いることを特徴とする装置。
  22. 【請求項２２】 前記１つまたはそれ以上のライナー
    は、前記基体支持体を取り囲むプラズマ閉じ込めフラン
    ジを備えていることを特徴とする請求項２１に記載の装
    置。
  23. 【請求項２３】 前記内部容積は、少なくとも第１及び
    第２の実質的に円筒形の領域と、前記第１及び第２の実
    質的に円筒形の領域に実質的に接している直線側壁とに
    よって限定され、前記１つまたはそれ以上のライナー
    は、前記第１の実質的に円筒形の領域内に処理領域を限
    定し、前記第２の実質的に円筒形の領域内に排気領域を
    限定していることを特徴とする請求項２１に記載の装
    置。
  24. 【請求項２４】 前記第１の実質的に円筒形の領域は、
    前記第２の実質的に円筒形の領域の第２の直径より少な
    くとも約30％大きい第１の直径を有していることを特徴
    とする請求項２３に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記第１の実質的に円筒形の領域は、
    前記基体支持体の直径より少なくとも約20％大きい第１
    の直径を有していることを特徴とする請求項２３に記載
    の装置。
  26. 【請求項２６】 前記チャンバ本体上にピボット取付け
    されているチャンバ蓋、及び、前記チャンバ蓋上に確保
    されている電極を更に備えていることを特徴とする請求
    項２１に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記電極は、１つまたはそれ以上の誘
    導コイルからなることを特徴とする請求項２６に記載の
    装置。
  28. 【請求項２８】 前記電極は、１つまたはそれ以上のフ
    ラットコイルからなることを特徴とする請求項２６に記
    載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記処理領域及び各排気領域は、実質
    的に円筒形であることを特徴とする請求項２１に記載の
    装置。
  30. 【請求項３０】 処理チャンバを構成するための装置に
    おいて、実質的に円筒形の処理領域と、それに平行な実
    質的に円筒形の排気領域とを限定している１つまたはそ
    れ以上のチャンバライナーを備え、前記実質的に円筒形
    の処理領域は前記実質的に円筒形の排気領域と通じてい
    ることを特徴とする装置。
  31. 【請求項３１】 前記１つまたはそれ以上のチャンバラ
    イナーは、前記実質的に円筒形の処理領域の端に基体支
    持体を受入れるための第１の開口と、及び前記円筒形排
    気領域の端に排気ポートと通じる第２の開口とを備えて
    いることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記１つまたはそれ以上のライナー
    は、前記基体支持体を取り囲むプラズマ閉じ込めフラン
    ジを備えていることを特徴とする請求項３１に記載の装
    置。
  33. 【請求項３３】 内部空間を限定する壁を備え、前記壁
    は、第１の直径の第１の半円筒形区分と、第２の直径の
    第２の半円筒形区分と、前記第１の半円筒形区分の１つ
    の端と前記第２の半円筒形区分の対応する端との間を延
    びている２つの直線区分とを備えていることを特徴とす
    るチャンバ本体。
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