JP2003209097A - ウエハ処理マシン - Google Patents

ウエハ処理マシン

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JP2003209097A
JP2003209097A JP2002251343A JP2002251343A JP2003209097A JP 2003209097 A JP2003209097 A JP 2003209097A JP 2002251343 A JP2002251343 A JP 2002251343A JP 2002251343 A JP2002251343 A JP 2002251343A JP 2003209097 A JP2003209097 A JP 2003209097A
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JP
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wafer
plasma processing
processing chamber
wafer holders
holders
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JP2002251343A
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English (en)
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Steven T Fink
スティーブン・ティー・フィンク
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/32798Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816Pressure
    • H01J37/32834Exhausting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

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Abstract

(57)【要約】 【課題】単一の上側電極を用いてプラズマ処理システム
(100)内で複数のウエハを処理するためのシステム
及び方法を提供する。 【解決手段】複数のウエハホルダーを、単一のプラズマ
処理チャンバ(105)内に配置することによって、こ
のプラズマチャンバの設置面積は、夫々独立したチャン
バの全設置面積よりも小さくされ得る。また、排気は、
複数のポンプを、ウエハホルダーの下、好ましくはウエ
ハホルダーによって阻止されない所定位置に配置するこ
とによって増加される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ処理マシン
のデザイン及び実施と、これを利用した方法とに関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路(IC)の製造は、これ
らの製品を改良するための激しい競争圧力と、従って、
これらの製品を加工するのに用いられる処理を改良する
ための圧力とに直面している。そして、この圧力はま
た、IC製造で使用される設備の製造を、これらの設備
の価格を改良し、特にこれら設備の使用者に対する作業
コストを減じるように、駆り立てている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなコストの1
つは、クリーンルームのコストである。設備が大きくな
るほど、クリーンルームと、これに関連したコストとが
大きくなる。従って、製造者は、製造される設備のサイ
ズを、クリーンルーム内での回路の製造にかかるコスト
の全諸経費もまた減じられるように減らすことを目指し
ている。本発明の目的は、対応したウエハホルダー上の
複数のウエハを覆う単一の上側電極を利用したプラズマ
処理システムを提供することである。本発明の他の目的
は、ポンプシステムへのアクセスを制御するゲートバル
ブがウエハホルダーに対してオフセットされている、様
々のウエハプラズマ処理チャンバを提供することであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】1つのこのような実施形
態では、2つのウエハのためのシステムは、ゲートバル
ブがウエハホルダーの下で単位円に対して90及び27
0度で位置されているのに対して、単位円に対してゼロ
及び180度の角度で位置された2つのウエハホルダー
を有する。本発明は、添付図面を参照した、好ましい実
施形態の以下の詳細な説明を読むことによってよりよく
理解されるだろう。この説明では、同じ参照符号が、全
文を通して、同じ部材を示している。
【0005】
【発明の実施の形態】図面に示された本発明の好ましい
実施形態では、明らかにするために、特定の用語が用い
られている。しかし、本発明は、このように選択された
特定の用語に限定するように意図されておらず、各特定
の部材は、同様の目的で同じように動作する技術的に同
等のものを全て含むと理解してよい。図1は、本発明に
係わるプラズマ処理システムの1実施形形態の平面図で
ある。この実施形態において、プラズマ処理システム1
00は、一般に、(1)プラズマ処理チャンバ105
と、(2)このチャンバ105から及びこれの中へウエ
ハを搬送するためのロボット130と、(3)チャンバ
105内のウエハの処理を制御するための電子機器15
0とを有する。このチャンバ105は、一般に、(A)
システム100の底部に位置付けられ、これに接続して
いる一連のゲートバルブ110A、110Bと、(B)
ウエハホルダー120A、120B(“チャック”とし
ても公知である)とを有する(“ウエハホルダー”とい
う用語は、例示を目的として全文に渡って使用されてい
るが、ホルダーは、処理される任意のタイプのワークピ
ース、例えばLCDパネルを実質的に保持し得る。)。
ロボット130のロボットアーム部135が、ウエハを
カセット(140Aもしくは140B)から取り出し、
ウエハホルダーの利用可能な一方(120Aもしくは1
20Bのどちらか)の上に、1つずつ位置させる。続い
て、これらウエハは、チャンバ105内で同時に処理さ
れ、ロボットアーム部135を用いて、対応したカセッ
ト(140Aもしくは140B)に1つずつ返される。
【0006】適当な処理環境(圧力含む)を維持するた
めに、チャンバ105は、スロットバルブ160Aを介
して、ロボット130と、これの関連したチャンバ(一
般に基板移送用チャンバと呼ばれている)とからシール
される。これによって、ロボット130と、これが関連
したチャンバとが、ウエハが処理チャンバ105中へ配
置されるかこれから取り出されるように試みる前に、処
理チャンバの圧力へとポンプで減圧される。同様に、ロ
ボット130は、スロットバルブ160Bを介して、カ
セット(140Aもしくは140B)中へウエハを配置
するもしくはこれから取り出すように試みる前に、大気
圧に戻される。このようなポンプの駆動は、システム1
00内に収容された真空部品175(図2)によって実
行され得る。基板の搬送を可能にする複数のチャンバ間
の圧力を均等にするための種々の方法が、当業者には公
知である。
【0007】図2に示されるように、ゲートバルブ11
0A、110Bは、処理中にチャンバ105の外にガス
を引き出すために、対応した真空ポンプ(170A、1
70B)へのアクセスを提供している。これら真空ポン
プ170A、170Bは、好ましくは、毎秒5000リ
ッターまでもしくはこれより早いポンプの排気速度で作
動可能なターボ分子真空ポンプ(TMP)である。ドラ
イプラズマエッチングに用いられる従来のプラズマ処理
装置においては、毎秒1000乃至3000リッターの
TMPが使用されている。TMPは、典型的には50m
Torr未満の低圧処理のために利用されている。比較
的高圧の場合は、TMPポンプの排気速度は、急激に低
下する。高圧処理のために(例えば100mTorrよ
り大きい処理)は、機械的なブースタのポンプ及びドラ
イ粗引きポンプ(dry roughing pump)が、好ましい。
例示的なTMPは、Mitsubishiによる330
0リッター/秒の真空ポンプ(Model#FT330
0W)である。2つのポンプを示された位置に設けるこ
とによって、2つの別々のプラズマ処理チャンバよりも
小さい設置面積でありながら、ガスのフローの増加が果
たされる。当業者によって理解されるように、ゲートバ
ルブの正確なサイズ及び位置は、図1、2に示されてい
るものとは異ならせ得る。通常は、ウエハホルダー12
0の配置によって空けて残されたスペースの少なくとも
一部分が、ゲートバルブとして使用され得る(ただ1つ
のゲートバルブが幾つかの実施形態で使用できるが、チ
ャンバ105は、好ましくは、均等な処理を確実にする
ために、処理されるウエハの上方全体に渡って均等なフ
ローを維持する)。更に、処理チャンバ105は、これ
が取って代わる2つのチャンバのいずれよりも大きい
が、ポンプのコンダクタンスは、側装着ポンプと比べて
流路が比較的阻止されないという点から、良く、かくし
て、処理領域とポンプの入口との間のフローコンダクタ
ンスが比較的良い。
【0008】図2に示されるように、単一の上側電極ア
ッセンブリー190が、用いられ得る(夫々独立したチ
ャンバを用いる場合の2つの別々のアッセンブリーと比
較して)。この電極アッセンブリー190は、両方のウ
エハホルダー120A、120Bを覆う1つの上側電極
195を有する。この上側電極195は、図3の(A)
に示されるように円形であるか、両方のウエハホルダー
120A、120Bをきちんと覆うが、上側電極195
のサイズ並びに/もしくはコストを減じるような形状を
有する。この一側は、長円形であるが、“8の字”形の
ような構造もまた可能である。異なる実施形態では、複
数の電極195(195A、195B、図4の(A)を
参照)が、各ウエハホルダー(120A、120B)に
対して1つずつ、これら各ウエハホルダー(120A、
120B)と直接向かい合うように用いられている。各
電極195の対応した直径は、ウエハホルダー(120
A、120B)の直径と同じであるか、これよりも大き
い。また、異なる実施形態では、無線周波数(RF)電
力が、ウエハホルダー120A、120B上の基板の材
料の処理を助けるプラズマを形成するように、RF発生
器によって、電極195とインピーダンス整合ネットワ
ークとに適用される。RF電力は、1乃至5kWの範囲
の電力レベルで、10MHz乃至200MHzの範囲の
周波数で、供給されることができる。前記インピーダン
ス整合ネットワークは、プラズマへの電力移送を最大に
するように機能する。上述のデザイン及び実施は、当業
者に良く知られている。
【0009】異なる実施形態では、電極195は、接地
されている。異なる実施形態では、電極195は接地さ
れ、RF電力が誘電結合によってプラズマを形成するよ
うに結合された、誘導コイル295(図4の(B)を参
照)がチャンバ105を囲んでいる。また、異なる実施
形態では、誘電コイル295(図4の(B)を参照)と
電極195とは、RF電力によって駆動される。
【0010】更に異なる実施形態では、電極195は、
ガス流入電極として更に機能する。この電極を介して、
処理ガスが、各基板に近くの処理領域中へ流入される。
1つのこのようなガス流入のデザインは、一般に、ガス
供給システムに連結された複数のガス注入オリフィスを
有し、これらの間に、共通のプレナム空間(もしくは複
数のガスプレナム空間)と、一連のバッフル板がガスの
フローを分配するために挿入される、シャワーヘッド型
ガス圧入システムと呼ばれている。
【0011】基板は、これが基板ホルダー(120A、
120B)内に収容された基板リフトピン(図示され
ず)によって受けられ、内部に収容された装置によって
機械的に移送されるロボット工学の基板移送システム1
30によって、スロットバルブ160A(上述されたよ
うな)を通って、チャンバ105の中へ及びこれから移
送され得る。基板は、ロボット130(基板移送システ
ム)から受けられると、基板ホルダー(120A、12
0B)の上面へと下降され、静電クランプ(図示され
ず)によって、基板ホルダー(120A、120B)に
固定される。また、ガスが、所定の基板と基板ホルダー
(120A、120B)との間のガスギャップ熱伝導を
向上させるように基板の裏面に供給され得る。更に、R
F電力が、RF発生器及びインピーダンス整合ネットワ
ークによって、各基板ホルダー120A、120Bに印
加され得る。既に述べたように、このようなデザイン及
び実施は、当業者に公知である。本発明の上述の実施形
態の変形及び変更は、上述の教示によって当業者には理
解されるように、可能である。従って、添付の請求項の
範囲並びにこれらと均等の内で、本発明が特定に述べら
れた上記実施形態以外の方法でも実行され得ることが理
解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係わるプラズマ処理システム
の一実施形態の平面図である。
【図2】図2は、図1のプラズマ処理システムの側面図
である。
【図3】図3の(A)、(B)は、2つのウエハホルダ
ーを覆う2つの上側電極のデザインの上面図である。
【図4】図4の(A)、(B)は、2つのウエハホルダ
ーを覆う2つの付加的な上側電極のデザインの上面図で
ある。
【符号の説明】
100…プラズマ処理システム、105…プラズマ処理
チャンバ、110A、B…ゲートバルブ、120A、B
…ウエハホルダー、130…ロボット、135…ロボッ
トアーム部。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2つのウエハホルダーと、 これら少なくとも2つのウエハホルダーの両方を覆う単
    一の上側電極と、 底部に配置された少なくとも1つのゲートバルブとを具
    備するプラズマ処理チャンバ。
  2. 【請求項2】 前記少なくとも1つのゲートバルブに結
    合された少なくとも1つのターボ分子ポンプを更に具備
    する請求項1のプラズマ処理チャンバ。
  3. 【請求項3】 少なくとも2つのウエハホルダーと、 少なくとも2つのウエハホルダーの両方を覆う単一の上
    側電極と、 底部に配置された少なくとも1つのゲートバルブとを有
    するプラズマ処理チャンバと、 前記少なくとも2つのウエハホルダー上にウエハを位置
    させ、及びこれからウエハを取り出すためのロボットア
    ーム部とを具備するプラズマ処理システム。
  4. 【請求項4】 前記ロボットアーム部にウエハを提供
    し、及びこれからウエハを受けるための少なくとも1つ
    のカセットホルダーを更に具備する請求項3のプラズマ
    処理システム。
  5. 【請求項5】 前記プラズマ処理チャンバを、処理中
    に、ロボットアーム部から分離するためのスロットバル
    ブを更に具備する請求項3もしくは4のプラズマ処理シ
    ステム。
  6. 【請求項6】 前記ロボットアーム部とプラズマ処理チ
    ャンバとの間でウエハを搬送する前に、ロボットアーム
    部とプラズマ処理チャンバとの間の圧力を均等にするた
    めのポンプを更に具備する請求項3乃至5のいずれか1
    のプラズマ処理システム。
  7. 【請求項7】 少なくとも2つのウエハホルダー上に複
    数のウエハを位置させる工程と、 前記少なくとも2つのウエハホルダーの両方を覆う単一
    の上側電極を用いて、少なくとも2つのウエハホルダー
    の両方の上方にプラズマを発生させる工程とを具備す
    る、単一処理チャンバ内で複数のウエハを同時に処理す
    る方法。
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