JP5752238B2 - チャンバにガスを放射状に分配するための装置及びその使用方法 - Google Patents

チャンバにガスを放射状に分配するための装置及びその使用方法 Download PDF

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Description

分野
本発明の実施形態は主に基板の処理に関する
背景
大規模集積回路（ＵＬＳｌ）はシリコン（Ｓｉ）基板等の半導体基板上に形成された１００万個以上の電子デバイス（例えば、トランジスタ）を含み、そのデバイス内で様々な機能を実行するのに供する。プラズマエッチングはそのトランジスタや他の電子デバイスの製造によく用いられる。トランジスタ構造を形成するのに用いられるプラズマエッチングプロセスの間、積み重ねられた一層以上の膜（例えば、シリコン、ポリシリコン、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、金属材料等）は、例えば、臭化水素（ＨＢｒ）、塩素（Ｃｌ２）、四フッ化炭素（ＣＦ４）等のハロゲンを含むエッチャントガス等のエッチャントによく曝される。このようなプロセスは基板上のエッチされた部分あるいはエッチマスクの基板上に形成される残渣物をもたらす。
処理された基板からこの残渣物を除去するために、除害プロセスが実行される。従来、この除害プロセスは、基板表面からの残渣物の排除を促進するために、１つ以上のプロセスガスを提供しながら、所望の温度に処理された基板を加熱することを含む。この除害プロセスを実行するのに用いられる典型的なチャンバにおいて、１つ以上のプロセスガスがチャンバ内に設けられた１つ以上のシャワーヘッドを介して供給される。オーバーヘッド熱源（例えば、チャンバの上部に置かれた放射加熱源）を含むチャンバを用いるとき、１つ以上のシャワーヘッドが熱の伝達に干渉しないような態様で設けられ構成されなければならない。しかしながら、そのような構造において、その１つ以上のシャワーヘッドは基板表面にプロセスガスを放射状に提供することができず、不均一な残渣物の排除となり、これにより基板から均一に残渣物を完全に除去することができなかった。
したがって、プロセスチャンバにガスの分配をするための改善された装置の必要性があった。
概要
チャンバにガスを分配するための装置及びその使用方法が本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、プロセスチャンバのためのガス分配システムは、プロセスチャンバの内部表面にボディを結合するよう構成された第１の表面を有するボディであって、このボディを貫通して設けられた開口を有するボディと、このボディの第１の表面の反対側の開口の第１の一端の近傍に設けられたフランジであって、開口の内側に延び、ウィンドウを支持するよう構成されたフランジであり、ボディ内に設けられると共に開口の周りに設けられたチャネルを、フランジ内に設けられた複数の穴に、流動可能に結合する、ボディ内に設けられた複数のガス分配チャネルとを有し、この複数のガス分配チャネルはフランジの周りに放射状に設けられる。
いくつかの実施形態において、ガス分配システムは、基板支持体を含むプロセスチャンバと、基板支持体の支持表面の反対側に設けられた１つ以上の放射加熱要素を含むヒータモジュールと、ヒータモジュールと基板支持体との間でプロセスチャンバに結合されたガス分配システムとを含む。このガス分配システムはプロセスチャンバの内部表面にボディを結合するよう構成された第１の表面を有するボディであって、このボディを貫通して設けられた開口を有し、その開口はヒータモジュールと基板支持体との間に視線ラインを提供する開口をもたらすボディと、そのボディの第１の表面の反対側の開口の第１の端部の近傍に設けられたフランジであって、開口の内部方向に伸び、ウィンドウを支持するよう構成されたフランジと、ボディ内に設けられると共に開口の周りに設けられたチャネルを、フランジに設けられた複数の穴に、流動可能に結合する、ボディ内に設けられた複数のガス分配チャネルとを有し、複数の穴はフランジの周りに放射状に設けられる。
本発明の他のさらなる実施形態は以下に説明される。
本発明の実施形態は、上記に要約され、以下に詳細に説明されるように、添付図面に図示された本発明の説明のための実施形態を参照して理解され得る。しかしながら、それらの添付図面は本発明の典型的な実施形態のみを説明するものであり、本発明の範囲を制限するものと考えられるべきではなく、本発明は他の同等に有効な実施形態をも含み得る。
本発明のいくつかの実施形態によるガス分配システムを有するプロセスチャンバとともに用いられるのに好適な例示的なプロセスシステムの概略を図示する。 本発明のいくつかの実施形態による、ガス分配システムを有するロードロックチャンバの断面図を図示する。 本発明のいくつかの実施形態による、ガス分配リングの斜視図を図示する。 本発明のいくつかの実施形態による、ガス分配リングの平面図を図示する。 本発明のいくつかの実施形態による、図４のガス分配リングをライン５−５で切ったときの断面図を図示する。 本発明のいくつかの実施形態による、ガス分配リングの底面図を図示する。
理解を容易にするために、可能な限り、図面に共通な同じ構成要素を指示するために、同じ参照番号がふられている。図は実寸では描かれておらず、分かりやすくするために簡略化されているかもしれない。一実施形態の要素及び特徴は効果的にさらなる引用なしに他の実施形態に組み込まれると考えられるべきである。
詳細な説明
本発明の実施形態はチャンバへのガスの分配するためのガス分配システムを提供する。本発明の装置は、ガス分配システムが熱源と基板との間に置かれたときに、熱源から基板の表面への熱の伝達に干渉が起きることなく、プロセスチャンバに実質的に均一な放射状のガスの分配を効果的にもたらすものである。
本発明の装置は多くの異なるプロセスシステムにおいて効果的に用いられ得る。例えば、図１を見ると、いくつかの実施形態において、プロセスシステム１００は、真空のプロセスプラットホーム１０４、ファクトリーインターフェイス１０２、及びシステムコントローラ１４４を主に含む。本明細書における教示に従い適宜に改変された処理システムの例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されている、Centura（登録商標）集積処理システム、PRODUCER（登録商標）ラインの処理システムのうちの１つ（PRODUCER（登録商標）ＧＴ（商標名）等）、ＡＤＶＡＮＴＥＤＧＥ（商標名）処理システム、又は他の適宜な処理システムを含む。（他の製造業者からの装置を含む）他の処理システムも本発明の恩恵を受けることができると考えられる。
プラットホーム１０４はプロセスチャンバ（図では６個）１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０、及び、真空の基板搬送チャンバ１３６に結合される少なくとも１つのロードロックチャンバ（図では２個）１２２を含む。このファクトリーインターフェイス１０２はロードロックチャンバ１２２を介して搬送チャンバ１３６に結合される。いくつかの実施形態において、例えば、図１に示されるように、プロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０は、隣り合う位置に位置する各ペアでプロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０のそれぞれを対にしてグループ化される。本明細書における教示により本発明を組み込まれるよう改変され得るツインチャンバの処理システムの１つの例は、２０１０年４月３０日に出願された、「ツインチャンバ処理システム」と題され、Ｍｉｎｇ Ｘｕらによる、米国仮特許出願第６１／３３０，１５６号に記載されている。各ツインチャンバの処理システムは一対の相互に隔絶された独立の処理空間を有する。例えば、各ツインのチャンバの処理システムは第１のプロセスチャンバと第２のプロセスチャンバを含み、それぞれ第１及び第２の処理空間を有する。この第１及び第２の処理空間は相互に隔絶されており各プロセスチャンバ内で実質的に独立した処理を行うことができる。このツインのチャンバの処理システム内でのプロセスチャンバの隔絶されたプロセス空間により、処理の間、プロセス空間が流動的に結合されるような複数枚の基板を扱うプロセスシステムによりもたらされるようなプロセスの問題点を効果的に除去し、又は、少なくすることができる。
いくつかの実施形態において、プロセスチャンバは、プロセスリソース（例えば、プロセスガス供給源、電源等）が一対を為すプロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０のそれぞれの間で共通化されるように構成されるかもしれない。このように、このツインチャンバのプロセスシステムは、より高く基板の処理効率を向上せしめるとともに、システムのフットプリント、ハードウェアの費用、利用性及びコスト、メンテナンス等の低減を可能ならしめる共通のリソースをさらに効果的に利用するものである。例えば、共通のハードウェア、及び／又は、リソースは、１つ以上のプロセスフォアライン及び粗引きポンプ、交流電源及び直流電源、冷却水の分配、冷却器、マルチチャンネルのサーモコントローラ、ガスパネル、コントローラ等を含む。
いくつかの実施形態において、ファクトリーインターフェイス１０２は、少なくとも１つのドッキングステーション１０８及び基板の搬送を行うための少なくとも１つのファクトリーインターフェイスのロボット（図では２個）１１４を含む。ドッキングステーション１０８は１つ以上の（図では２個）の全面開口型のユニファイドポッド（ＦＯＵＰｓ）１０６Ａ−Ｂを受容するよう構成される。いくつかの実施形態において、ファクトリーインターフェイスのロボット１１４は一般にはロードロックチャンバ１０２を介して処理するために処理プラットホーム１０４にファクトリーインターフェイス１０２から基板を搬送するよう構成されたロボット１１４の１つの端部に設けられたブレード１１６を含む。選択的に、１つ以上の計測ステーション１１８がファクトリーインターフェイス１０２のターミナル１２６に接続され、ＦＯＵＰｓ１０６Ａ−Ｂからの基板の計測を行う。
いくつかの実施形態において、ロードロックチャンバ１２２の各々は（以下に詳細に説明されるように）、ファクトリーインターフェイス１０２に結合された第１のポート１２３と、搬送チャンバ１３６に結合された第２のポート１２５とを含む。ロードロックチャンバ１２２は、ロードロックチャンバ１１２を排気し、通気する、圧力制御システム（これもまた以下に詳細に説明される）に接続され、搬送チャンバ１３６の真空環境と、ファクトリーインターフェイス１０２の実質的に周囲の（例えば、大気圧）環境との間で基板のやりとりを行う。
いくつかの実施形態において、搬送チャンバ１３６はその中に真空ロボット１３０を有する。真空ロボット１３０は、主に、可動アーム１３１に接続された１つ以上の搬送ブレード（図では２個）１３４を含む。例えば、図１に示されるように、プロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０が２つずつにグループ化されて配置されているような、いくつかの実施形態において、真空ロボット１３０は、その真空ロボット１３５が、ロードロックチャンバ１２２とプロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０との間で２つの基板１２０を同時に搬送するように構成される２つの平行ブレード１３４含む。
プロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０は基板処理に用いられる、いかなるタイプのプロセスチャンバであってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、プロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０のうちの少なくとも１つは、エッチングチャンバ、蒸着チャンバ等であってもよい。例えば、プロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０のうちの少なくとも１つが、エッチングチャンバである場合の実施形態において、その少なくとも１つのプロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０は、アプライドマテリアルズ社から市販されているデカップルドプラズマソーズ（ＤＰＳ）チャンバであってもよい。このＤＰＳエッチングチャンバは誘電性ソースを用い高密度プラズマを生成し、基板をバイアスする高周波（ＲＦ）電源を含む。選択的に、又は組み合わせて、いくつかの実施形態において、少なくとも１つの処理チャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０は、アプライドマテリアルズ社から市販されている、ＨＡＲＴ（商標名）、Ｅ−ＭＡＸ（登録商標）、ＤＰＳ（登録商標）、ＤＰＳ ＩＩ、ＰＲＯＤＵＣＥＲ Ｅ、又は、ENABLER（登録商標）エッチングチャンバのうちの１つであるかもしれない。他の製造業者からのシステムを含む、他のエッチングチャンバが用いられるかもしれない。
プロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０がエッチングチャンバである場合の実施形態において、例えば、プロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０は、置かれた基板（例えば、基板１２４）をエッチングするために、ハロゲンを含むガスを使うかもしれない。ハロゲンを含むガスの例は、臭化水素（ＨＢｒ）、塩素（Ｃｌ２）、四フッ化炭素（ＣＦ４）等を含む。基板１２４をエッチングした後、ハロゲンを含む残渣物が基板表面上に残るかもしれない。このハロゲンを含む残渣物は、例えば、以下に説明されるような熱処理プロセス等の、ロードロックチャンバ１２２内での熱処理プロセスにより除去され得る。
システムコントローラ１４４は処理システム１００に接続される。システムコントローラ１４４は、プロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０及びシステム１００に対し直接的な制御を行うか、あるいは、プロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０及びシステム１００に関連するコンピュータ（又はコントローラ）を制御することにより、システム１００の動作を制御する。動作中、システムコントローラ１４４はシステム１００の動作効率を最適化するために、各チャンバ及びシステムコントローラ１４４からのデータの収集及びフィードバックを可能ならしめる。
システムコントローラ１４４は主に、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１３８、メモリ１４０、サポート回路１４２を含む。ＣＰＵ１３８は産業分野で用いられ得る汎用用途のコンピュータプロセッサの、いかなるタイプのものであってもよい。サポート回路１４２はＣＰＵ１３８に接続され、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電源、等を含む。以下に図５を参照して説明されるハロゲンを含む残渣物を除去するための方法５００等のソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ１３８により実行されると、ＣＰＵ１３８を特定の用途のコンピュータ（コントローラ）１４４に変換する。また、ソフトウェアルーチンは本システム１００から遠隔に設けられた第２のコントローラ（図示せず）により保存及び／又は実行され得る。
図２を参照すると、いくつかの実施形態において、ロードロックチャンバ１２２は、主に、チャンバボディ２０２と、第１の基板ホールダ２０４と、第２の基板ホールダ２０６と、温度制御ペデスタル２４０と、１つ以上の加熱エレメント２７１を含むヒータモジュール２７０とを含む。チャンバボディ２０２はアルミニウム等の単一の本体部材から作製されるかもしれない。このチャンバボディ２０２は、第１の側壁２０８と、第２の側壁２１０と、ラテラルウォール（図示せず）と、上面２１４と、底面２１６とを含みチャンバの内部空間２１８を形成する。ガス分配リング２９０は上面２１４に結合され、１つ以上のガス源２５２からチャンバ空間２１８内への放射状のガスの分配を行う。ガス分配リング２９０は、ガス分配リング２９０とチャンバボディ２０２との間を真空に密閉するために好適な態様によって、上面２１４に結合される。例えば、いくつかの実施形態において、ガス分配リング２９０は、溶接により上面２１４に結合され、又は、いくつかの実施形態においては、複数の締結具（例えば、スクリュー、ボルト等）により上面２１４に結合されるかもしれない。
ウィンドウ２５０がガス分配リング２９０の上に設けられ、ヒータモジュール２７０により少なくとも部分的に覆われるかもしれない。いくつかの実施形態において、ウィンドウ２５０は、少なくとも部分的に光学的に透過性を有しており、加熱エレメント２７１からチャンバ空間２１８への熱の伝達を行わしめる。ウィンドウ２５０はガラス、水晶材料等の少なくとも部分的に光学的に透明な材料を含む。いくつかの実施形態において、ウィンドウ２５０は例えばクォーツ（ＳｉＯ２）等シリコンベースの材料を含む。選択的にいくつかの実施形態において、ウィンドウ２５０はサファイアを含むかもしれない。
ガス分配リング２９０は、主に、ヒートモジュール２７０によりもたらされるエネルギーが通過し、チャンバ空間２１８内に入るよう構成された開口を有するボディを含む。複数のガス分配チャネルは、ボディ内の、開口の周りに設けられ、チャンバ空間２１８内へのガスの放射状の分配を行う。例えば、いくつかの実施形態において、図３に示されるように、ガス分配リング２９０は（ロードロックチャンバ１２２の上側表面等）プロセスチャンバの内部表面にボディを結合するよう構成された第１の表面３０８を有するボディ３０１を含む。
いくつかの実施形態において、複数の隔絶パッド３２４がボディ３０１の上に（又は、以下に説明されるようにキャップ３１８の上に）設けられ、チャンバボディ２０２（又は、ヒートモジュールからのもたらされる不要な余分な熱を取り除く、図示されていない、冷却リング等の他のコンポーネント）からガス分配リング２９０の少なくとも一部分を熱的に隔絶する。いくつかの実施形態において、隔絶パッド３２４はポリイミド（例えば、ＫＡＰＴＯＮ（登録商標））等の薄い一片の適宜な熱絶縁材料を含む。この一片の材料は円盤状、方形又は正方形等の適宜な形を有しているかもしれない。いくつかの実施形態において、各絶縁パッド３２４は約０．００５インチ（約０．１２７ミリメートル）の厚さを有し、約０．２５インチ（約６．３５ミリメートル）の直径を有するポリイミドの円盤であるかもしれない。
ボディ３０１はボディ３０１を貫通して設けられた開口３０４を含む。フランジ３２０はボディ３０１の第１の表面３０８の反対側の開口３０４の第１の端部の近傍に設けられる。このフランジは開口３０４を通って内部に延び、ウィンドウ２５０をその上で支持するよう構成される。複数のガス分配チャネルは、ボディ３０１内に設けられ、フランジ３２０に設けられた複数の穴３２２に、前記ボディ内に形成されたプレナムを流動可能に結合する。この複数の穴３２２は開口３０４の周りに放射状に設けられる。いくつかの実施形態において、この複数の穴３２２は開口３０４の周りに均等に設けられる。いくつかの実施形態において、この穴３２２は開口３０４の周りに実質的に非均一的に設けられるかもしれない。
ボディ３０１は１つのコンポーネント又は複数のコンポーネントから作製される。例えば、いくつかの実施形態において、そして図３に詳細に説明されるように、ガス分配リング２９０は側壁３１２を介して下側の表面３１０に接続された上側表面３０８を有するプレート３０２を含む。この開口３０４はプレート３０２を貫通して設けられている。いくつかの実施形態において、シリンダ３０６はプレート３０２において開口３０４を通って延びる。シリンダ３０６はプレート３０２の下側表面３１０を通って延びる。フランジ３２０はシリンダ３０６の第１の端部３１７の近傍に設けられ、開口３０４の内側に延びる。いくつかの実施形態において、フランジ３２０は、例えば以下に説明されるように、ウィンドウ２５０等のウィンドウを支持するよう構成される。
いくつかの実施形態において、フランジ３２０はそれぞれがフランジ３２０に形成された複数の穴３２２に各々、結合された（以下に説明されるように）複数のガス分配チャネルを含む。いくつかの実施形態において、このチャネルはシリンダ３０６を通って延び、（以下に説明されるように）シリンダ３０６内に形成されたチャネルにそれぞれ流動可能に結合される。いくつかの実施形態において、シリンダ３０６はシリンダ３０６の上に設けられたキャップ３１８を含む。キャップ３１８は開口を覆い、複数のガス分配チャネルにガスを供給するための、（以下に説明される）プレナムを形成する。
ガス分配リング２９０は、例えば、金属、セラミック等の実行される特定のプロセスの環境において用いられる適宜な材料から作製される。いくつかの実施形態において、ガス分散リング２９０は、基板ホールダ２０４、２０６上に位置する基板の熱と実質的に干渉しないように、ヒータモジュール２７０から生成される熱を伝達するような材料により作製される。例えば、いくつかの実施形態において、ガス分散リング２９０はアルミニウムから作製される。
いくつかの実施形態において、ガス分散リング２９０は、例えば、溶接又はろう付け等により相互に結合される分離したパーツ（例えば、シリンダ３０６、プレート３０２及びキャップ３１８）から構成されるかもしれない。いくつかの実施形態において、これらの別個のパーツは、例えば、ボルト、スクリュー等の複数の締結部により相互に結合されるかもしれない。選択的に、ガス分配リング２９０の１つ以上のパーツは単一の部材から作成されるかもしれない。例えば、いくつかの実施形態において、シリンダ３０６及びプレートは単一の部材から作製され得る。いくつかの実施形態において、キャップ３１８は別個のものであり、溶接又はろう付けによりガス分散リング２９０に結合される。
いくつかの実施形態において、複数の貫通孔３１４がプレート３０２に形成され、プロセスチャンバの、例えば、上述のロードロックチャンバ１２２のチャンバボディ２０２の、内部表面に、プレート３０２を結合する。いくつかの実施形態において、複数の絶縁パッド３１６はプレート３０２の上に設けられ、ガス分散リング２９０をチャンバボディ２０２から熱的に絶縁する。
図４は本発明のいくつかの実施形態によるガス分散リング２９０の上面図を図示する。図４に示されるように、キャップ３１８は、プレナム４１０を形成する、ボディ３０１内のチャネル、又は（図中破線で示されている）プレート３０２を覆う。いくつかの実施形態において、キャップ３１８は、キャップ３１８が少なくとも部分的にチャネル内に設けられるように、チャネルのショルダ４０８によりかかる。プレナム４１０は、各穴の近傍の圧力がより均一になり、それによって、第１の穴３２２から、ロードロックチャンバ１２２へ、より均一にガスが流れるように、フランジ３２０に形成された複数の穴３２２を流動可能に結合する。いくつかの実施形態において、プレナムは第１の部分４１２における断面領域がプレナム４１０の第２の部分４１４における断面領域より大きくなるように、プレナムは非均一な断面を有するかもしれない。いくつかの実施形態において、ガス源２５２からのガスは、ガスが第１の部分４１２のより大きい断面領域を通って、第２の部分４１４のより小さい断面部分に流れるときの圧力の変化によって、各第２の穴３２２からロードロックチャンバ１２２に流れるより均一なガスの流れを促進するために、第１の部分４１２の近傍に供給される。いくつかの実施形態において、ガス源２５２からのガスは、ボディ３０１に形成された穴４１６を経由して、プレナムに供給される。いくつかの実施形態において、穴４１６はプレナム４１０の底の表面に形成される。
ガス分配リング２９０は所要の処理装置内に好適な寸法を含む。例えば、いくつかの実施形態において、ガス分配リング２９０は、約１７〜約１８インチ（約４３１．８〜約４５７．２ミリメートル）の全長４０２を有し、又はいくつかの実施形態においては、約１７．７９インチ（約４５１．８６６ミリメートル）の全長を有する。いくつかの実施形態において、ガス分配リング２９０は約１５〜約１６インチ（約３８１〜約４０６．４ミリメートル）の幅４０４を有し、又はいくつかの実施形態においては、約１５．２８インチ（約３８８．１１２ミリメートル）の幅を有する。さらに、開口３０４及びフランジ３２０は（上述された）プロセスウィンドウを支持するのに好適な大きさを有する。例えば、いくつかの実施形態において、開口３０４は約１２〜約１３インチ（約３０４．８〜約３３０．２ミリメートル）の直径４０６を有し、又はいくつかの実施形態においては、約１２．６インチ（約３２０．０４ミリメートル）の直径を有する。いくつかの実施形態において、フランジ３２０は開口３０４に延び、約１１〜約１２インチ（約２７９．４〜約３０４．８ミリメートル）の直径４０４の開口の直径を小さくし、いくつかの実施形態においては、約１１．３２５インチ（約２８７．６５５ミリメートル）の直径を有する。また、プレート３０２はさらなる特徴を有しており、例えば、プレート３０２の角は、傾斜を有した側面４０６を有し、プロセスチャンバ内で適宜な整合性をもたらし、ガス分散リング２９０の全体の大きさを小さくしている。
図５を参照すると、ボディ３０１（又はシリンダ３０６）及びフランジ３２０に形成された各ガス分配チャネル（図では２個、５０８と符号が付されている）は、概ね水平方向に方向づけられている第１の部分５０４と、概ね垂直方向に方向づけられている第２の部分５０６を有する。さらに、各チャネル５０８はそれぞれ流動可能に複数の穴３２４のうちの１つの穴に結合されている。第１の部分５０４及び第２の部分５０６は実質的に垂直であるように示されているが、第１の部分５０４及び第２の部分のそれぞれは、相互に及びガス分散リング２９０に対し、適宜な角度で設けられ、チャネル５０４を介して均一なガスの流れとなるようにし、これによりガス分配リング２９０からの一定のガスの分配が可能となる。
いかなる数のチャネル５０８がシリンダ２０６及びフランジ３２０に形成され得、ガス分配リング２９０からのガスの分配が可能となる。例えば、いくつかの実施形態において、２つ以上のチャネル５０８、又はいくつかの実施形態において、約２４個のチャネル５０８、又はいくつかの実施形態において約２３個のチャネル５０８がシリンダ２０６及びフランジ３２０に形成されるかもしれない。さらに、ガス分配リング２９０から所望のパターンでガスを分配できるような適宜な態様により、チャネル５０８は、シリンダ２０６及びフランジ３２０に分散して設けられる。例えば、いくつかの実施形態において、チャネル５０８は均等な放射状のガス分配を可能ならしめるように均一に間隔を空けて設けられる。例えば、シリンダがチャネル５０８を含む場合の実施形態において、チャネル５０８はシリンダ２０６及びフランジ３２０の周りで約１５度の間隔で設けられるかもしれない。
チャネル５０８は所望のガスの流れを供給するに好適な大きさを有する。例えば、いくつかの実施形態において、チャネル５０８は約０．１１〜約０．１９インチ（約２．７９４〜約４．８２６ミリメートル）の直径を有する。いくつかの実施形態において、穴３２４は同じ又は異なる大きさを有するチャネル５０８を含む。
いくつかの実施形態において、ウィンドウ２５０がフランジ３２０の上側表面に置かれる場合、オーリング、又は、ガスケット、チャネル５１０がフランジ３２０の上側表面に設けられ、ウィンドウ２５０とフランジ３２０との間を真空に密閉するために１つ以上のオーリング又はガスケット５１８（１つが図示されている。）を締結する。
いくつかの実施形態において、各チャネル５０８の第２の部分５０６の一端５０３はプレナム４１０に結合される。そのような実施形態において、プレナム４１０はシリンダ３０６内の連続的な放射状のチャネルを形成し、これにより、チャネル５０４のそれぞれにガス源（上述したようなガス源２５２）からのガス供給を同時に行うことができる。プレナム４１０が存在するような実施形態において、キャップ３１８がシリンダ３０６の上に置かれるかもしれない。いくつかの実施形態において、キャップ３１８はプレナム４１０内に適合するよう構成されたインサート５２０を含む。キャップ３１８は例えば溶接又はろう付け等により、真空に密閉するのに好適ないかなる結合手段によってシリンダ３０６に結合される。
動作状態において、例えば、ガス分配リング２９０は（例えば、上述されるようなロードロックチャンバ１２２のような）プロセスチャンバの内部表面に結合され、ガス分配リング２９０とプロセスチャンバボディとの間の真空シールを形成する。少なくとも部分的に透明な材料を含むプロセスウィンドウ２５０は１つ以上のオーリング５１８の上に設けられる。プロセスガスはガス源（例えば、上述されるようなガス源２５２）を介してプレナムに供給され、チャネル５０８を介して複数の穴３２４から分配される。いくつかの実施形態において、ガスは実質的に均一な放射状パターンにより分配され、例えば、複数の穴３２４のそれぞれは、それぞれに対し約１％より小さい差分を有する圧力でガスを分配する。さらに、いくつかの実施形態において、プレナムと複数の穴との間のガスの圧力降下は約６００トル未満、又はいくつかの実施形態においては、約５００ミリトル未満であるかもしれない。
図６を参照すると、いくつかの実施形態において、さらなる特徴がガス分配リング２９０に組み込まれるかもしれない。例えば、いくつかの実施形態において、ガス分配リング２９０は、くぼみ、切り欠き６０４、又は、他の特徴６０２を有し、プロセスチャンバ（すなわち、ロードロックチャンバ１２２）内のガス分配リング２９０内に適宜な整合性をもたらすよう構成される。
図２を参照すると、チャンバ空間２１８の圧力は、ロードロックチャンバ１２２が搬送チャンバ１２６の環境に実質的に適合するよう排気され、ファクトリーインターフェイス１０２の周囲環境に実質的に適合するまで通気されるように、制御される。いくつかの実施形態において、チャンバ空間２１８の圧力は、以下に詳細に説明されるように、所定の範囲内で制御され、残渣物の除去プロセスを実行する。このチャンバボディ２０２は１つ以上の通気通路２３０及び排気通路２３２を含む。通気通路２３０及び排気通路２３２はチャンバボディ２０２の反対側の端に位置し、パーティクルのコンタミネーションを最小限にするために、通気又は排気している間に、チャンバボリューム２１８ヘの層状の流れを誘引するようにしている。いくつかの実施形態において、１つ以上の通気通路２３０が、１つ以上の（図では２個）ガス源２５０により供給される放射状のガスの分配をもたらすようにガス分配リング２９０に結合され、他方、排気通路２３２がチャンバボディ２０２の底１６を介して設けられる。典型的には、通路２３０、２３２はバルブ２１２に結合され、選択的にチャンバ空間２１８へガスを流したり、又は、そこからのガスを流したりする。いくつかの実施形態において、ニュージャージー州リバーデールのカミフィルファー社から市販されているような高効率のエアフィルタ２３６が通気ライン２３７を介してチャンバボディ２０２に結合されるかもしれない。
通気通路２３０はバルブ２４１を介してガス源２５２にさらに結合され、ガス分配リングを介してチャンバの空間２１８へガスの混合物を供給する。ガス源２５２は実行される特定のプロセスに必要とされるガスを供給する。例えば、いくつかの実施形態において、ガスソース２５２は、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルケン、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水蒸気（Ｈ２０）等のうちの少なくとも１つを供給する。
いくつかの実施形態において、リモートプラズマソース（ＲＰＳ）２４８が通気通路２３０に結合され、基板表面から残渣物を除去するのに供する。このリモートプラズマソース２４８は、ガス源２５２からロードロックチャンバ１２２に供給されるガスの混合物から形成されるプラズマを供給する。リモートプラズマソース（ＲＰＳ）２４８が存在する実施形態において、ディフューザー（図示せず）が通気通路２３０の出口のところに設けられ、生成されたプラズマをロードロックチャンバ１２２ヘ分配するかもしれない。
いくつかの実施形態において、排気通路２３２は、フランスのパリに本社があるアルカテル社から市販されているようなポイントオブユースのポンプ２３６に結合される。ポイントオブユースのポンプ２３６は低い振動を発生し、ロードロックチャンバ１２２内のホールダ２０４、２０６上に位置する基板１２４の撹乱を最小限とする一方で、ロードロックチャンバ１２２とポンプ２３６との間の流体通路を最小限とすることにより排気の効率及び時間を向上せしめる。
第１のローディングポート２３８はチャンバボディ２０２の第１の壁２０８に設けられ、基板１２４がロードロックチャンバ１２２とファクトリーインターフェイス１０２との間で搬送されるようにする。第１のスリットバルブ２４４は選択的に第１のローディングポート２３８を密閉し、ロードロックチャンバ１２２をファクトリーインターフェイス１０２から隔絶する。第２のローディングポート２３９はチャンバボディの第２のウォール２１０に設けられ、基板１２４がロードロックチャンバ１２２と搬送チャンバ１３６との間で搬送されるようにする。第１のスリットバルブ２４４と実質的に類似する第２のスリットバルブ２４６が第２のローディングポート２３９を密閉し、ロードロックチャンバ１２２を搬送チャンバ１３６の真空環境から隔絶する。
第１の基板ホールダ２０４はチャンバの底２１６の上に設けられている第２の基板ホールダ２０６に（すなわち、一番上にスタックされて）、同一円心上に結合される。基板ホールダ２０４、２０６は、チャンバボディ２０２の底２１６から延びるシャフト２８２に接続されるフープ２２０に搭載される。シャフト２８２はチャンバボディ２０２内で基板ホールダ２０４及び２０６の上下動を制御するロードロックチャンバ１２２の外部に設けられたリフト構造２９６に結合される。ベローズ２８４がフープ２２０とチャンバボディ２０２の底２１６との間に結合され、第２の基板ホールダ２０６とボトム２１６との間での柔軟性のある密閉構造を提供するためにシャフト２８２の周りに設けられ、これによりチャンバボディ２０２からの、又は、チャンバボディ２０２へのガスの漏れを防ぎ、ロードロックチャンバ１２２内の圧力変化をもたらすことなく、基板ホールダ２０４、２０６の上下動を可能ならしめる。
動作中、例えば、第１の基板ホールダ２０４はファクトリーインターフェイス１０２からの処理されてない基板を支持するように、他方、第２の基板ホールダ２０６は搬送チャンバ１３６から戻される処理された基板（例えば、エッチングされた基板）を保持するように用いられる。通気及び排気の間、ロードロックチャンバ１２２内の流れは、実質的に通気通路２３０及び排気通路２３２の位置により実質的に層流的な流れであり、パーティクルのコンタミネーションを最小限とするよう構成されている。
いくつかの実施形態において、温度制御ペデスタル２４０が支持部材２７８によりチャンバボディ２０２の底２１６に結合されている。流体物、電気信号、センサ等がペデスタル２４０に結合されるように、支持部材２７８はくぼみ又は通路を有している。選択的に、ペデスタル２４０は第２のシャフト２８２及びリフト機構２６２によりチャンバボディ２０２に移動可能に結合されるかもしれない。その実施形態において、支持部材２７８はベローズ２８４を含むかもしれない。
温度制御ペデスタル２４０は、主に、例えば、アルミニウムやステンレススチール等の熱伝導部材から作製されるが、選択的に、セラミック等の他の物質からなるかもしれないプラテン２８０を含む。プラテン２８０は主に熱伝導エレメント２８６を有する。熱伝導エレメント２８６は、プラテン２８０に設けられた流体通路、又は、プラテン２８０の下側の表面２８８に接触して設けられた流体通路であるかもしれない。選択的に、熱伝導エレメント２８６は、プラテン２８０の温度を制御するのに用いられるペルチェデバイス、又は、その他の構造等の、循環ウォータージャケット、熱電デバイスであるかもしれない。
いくつかの実施形態において、熱伝導エレメント２８６はプラテン２８０の下側表面２８８に接触して設けられたチューブ２９１を含む。チューブ２９１はチューブを通る液体を循環させる液体源２９４に接続される。液体、例えば、液体源２９４からの施設の水は、選択的に、熱的に調整を行う。チューブ２９１は、プラテン２８０の下側表面２８８に対して、実質的に円形又は螺旋形のパターンに配置されるかもしれない。典型的に、チューブ２９１は、下側表面２８８に対して、ろう付けされるか、又は、締めつけにより取り付けられ、又は、導電性のある接着剤を用いて接着される。選択的に、銅のプレート等の導電性のプレート（図示せず）が選択的にチューブ２９１とプラテン２８０との間に設けられ、プラテン２８０の幅にかけて均一な熱の伝導を促進するようにしてもよい。
結合された基板ホールダ２０４、２０６を有するフープ２２０が、プラテン２８０の上側表面２９２が第２の基板ホールダ２０６によって支持される基板の近く、又は、それに接触する第１の位置まで下げられる。この第１の位置において、プラテン２８０は、プラテン２８０の上に設けられた（又はそれに近傍の）基板の温度を調整するのに用いられる。例えば、処理から戻ってきた基板は、プラテン２８０の上側表面２９２上でロードロックチャンバ１２２の排気の間に、その基板を支持することにより、ロードロックチャンバ１２２内で冷却される。プラテン２８０を介して、熱エネルギーが基板から熱伝導エレメントへ伝導され、これにより基板を冷却する。基板を冷却した後、基板ホールダ２０４、２０６はチャンバボディ２０２の上部２１４のほうに持ち上げられ、ロボット１３０、１１４が第２の基板支持体２０６に位置する基板にアクセスできるようにする。選択的に、ホールダ２０４、２０６は、下側表面２９２が第１の基板ホールダ２０４により支持されている基板に接触するか、又は、基板の近傍にある位置にまで下げられる。この位置において、プラテン２８０は基板を熱的に調整し、加熱するのに用いられる。
いくつかの実施形態において、動作中、ロードロックチャンバ１２２は、ファクトリーインターフェイス１０２の周囲の雰囲気と搬送チャンバ１３６の真空雰囲気との間で、基板の搬送を行う。ロードロックチャンバ１２２は一時的に基板を収容し、ロードロックチャンバ１２２内の雰囲気が、搬送チャンバ１３６の雰囲気、又は、基板が搬送されるべきファクトリーインターフェイス２０２の雰囲気に整合するよう調整される。例えば、第１のスリットバルブ２４４は開放され、ロードロックチャンバ１２２は、ファクトリーインターフェイス１０２の雰囲気と整合するように、実質的に周囲の圧力にまで通気される。ファクトリーインターフェイスのロボット１２０はＦＯＵＰｓ１０６Ａ−Ｂのうちの１つから第１の基板ホールダ２０４ヘ処理されていない基板を搬送する。この基板は、続いてプロセスチャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０に搬送され、エッチのプロセスが実行される。エッチングプロセスが完了した後、ロードロックチャンバ１２２内の排気通路２３２は実質的に開放され、ロードロックチャンバ１２２は搬送チャンバ１３６の圧力にほぼ等しい圧力にまで排気される。ロードロックチャンバ１２２及び搬送チャンバ１３６内の圧力が実質的に等しくなると、第２のスリットバルブ２４６は開放される。処理された基板はロードロックチャンバ１２２内の搬送ロボット１３０により第２の基板ホールダ２０６上の位置に搬送される。搬送ロボット１３０のブレードが取り除かれると、第２のスリットバルブ２４６は閉められる。
いくつかの実施形態において、例えば、エッチングプロセスが行われる場合、残渣物の除去プロセスはロードロックチャンバ１２２において行われる。そのような実施形態において、残渣物除去プロセスの間、第２の基板ホールダ２０６は、加熱効率を上げるために、処理された基板をヒータモジュール２７０のほうに持ち上げ、これによりロードロックチャンバ１２２内の外に排気されるかもしれない不揮発性の化合物に、残渣物を変換する。この除去プロセスの間、１つ以上のプロセスガスがロードロックチャンバ１２２内に供給され、残渣物の除去を促進する。処理された基板表面上の残渣物が部分的に又は全体的に基板表面から排除された後、通気通路２３０はロードロックチャンバ１２２内において開放され、ロードロックチャンバ１２２の圧力がファクトリーインターフェイス１０２の圧力と実質的に同じになるまで上げられ、これにより、処理された基板がＦＯＵＰｓ１０６Ａ−Ｂに搬送される。通気の間、ペデスタル２４０は、第２の基板ホールダ２０６に置かれている処理された基板に、接触するよう持ち上げられる。このように処理された基板はペデスタル２４０を介してチューブ２９１を循環する液体に熱を伝達することにより冷却される。圧力が同じになると、第１のスリットバルブ２４４は開けられ、ファクトリーインターフェイスのロボット１１４がロードロックチャンバ１２２にアクセスし、第２の基板ホールダ２０６からの処理された基板を取り除き、ＦＯＵＰｓ１０６Ａ−Ｂのうちの１つに戻す。このように基板冷却プロセス及びロードロックチャンバの通気プロセスが同時に実行され、全体のプロセス期間及びサイクル時間が減少され生産性及びスループットが向上する。ロードロックチャンバ１２２のスリットバルブ２４４がオープン状態である間に、処理された基板がファクトリーインターフェイスのロボット１１４により、第２の基板ホールダ２０６から除去されるので、ＦＯＵＰｓ１０６Ａ−Ｂからの新規の処理されていない基板が、第１の基板ホールダ２０４上のロードロックチャンバ１２２に、搬送されうる。
基板の搬送が完了すると、スリットバルブ２４４及び通気通路２３６は閉じられる。続いて、排気通路２３２は開けられ、ロードロックチャンバ１２２は搬送チャンバ１３６の圧力にほぼ等しい圧力まで排気される。ロードロックチャンバ１２２及び搬送ロボット１３６の圧力が実質的に同じになると、第２のスリットバルブ２４６は開けられ、上述のようなエッチングプロセス及びハロゲンを含む残渣物の除去プロセスを繰り返し連続的に実行するために、搬送チャンバ１３６を取り囲むプロセスチャンバ１１０、１１２、１３２、１２８、１２０のうちの１つ以上においてプロセスを行うために、搬送ロボット１３０は新規の処理されていない基板を第１の基板ホールダ２０４内の位置に取り出す。基板搬送が完了すると、第２のスリットバルブ２４６は閉じられ、上述のように、搬送チャンバ１３６からロードロックチャンバ１２２をシールする。
このように本発明はプロセスチャンバへ放射状にガスを分配のための装置を提供する。本発明の装置は効果的に、実質的に均整のとれた、及び／又は、均一な放射状のガスの分配をプロセスチャンバにもたらし、基板の表面への熱源からの熱の伝達に干渉することはない。
本発明の実施形態において説明がなされてきたが他の及びさらなる本発明の実施形態が本発明の基本範囲から逸脱することなく成し得る。

Claims (20)

  1. プロセスチャンバの内部表面に結合されるよう構成された第１の表面を有するボディであって、前記ボディを貫通して設けられた開口を有するボディと、
    前記ボディの前記第１の表面の反対側の前記開口の第１の端部の近傍に設けられたフランジであって、前記開口の内部に延び、その上でウィンドウを支持するよう構成されたフランジと、
    前記フランジ内に設けられた複数の穴に、前記ボディ内かつ前記開口の周りに設けられたチャネルを流体結合する、前記ボディ内に設けられた複数のガス分配チャネルとを含み、前記複数の穴は前記フランジの周りに放射状に設けられているプロセスチャンバのためのガス分配システム。
  2. 前記ボディは、
    前記プロセスチャンバの前記内部表面に、プレートを結合するよう構成された前記第１の表面を有するプレートであって、このプレートを貫通して設けられた前記開口を有するプレートと、
    前記第１の表面の反対側の前記プレートの１つの面上で前記プレートから延び、それを貫通する前記開口を有するシリンダとを含み、前記フランジは前記プレートの反対側の前記シリンダの第１の端部の近傍に設けられている請求項１記載のガス分配システム。
  3. 前記ボディはさらにプレナムを形成する前記チャネルの上部に設けられたキャップを含む請求項１記載のガス分配システム。
  4. 前記プレナムはガス分配ソースからのガスを受けるガス入口の近傍の第１の断面領域と、前記開口の反対側に設けられた第２の断面領域とを有し、前記第１の断面領域は前記第２の断面領域より大きい請求項３記載のガス分配システム。
  5. 前記複数のガス分配チャネルは約２．７９４〜約４．８２６ミリメートルの直径を含む請求項１記載のガス分配システム。
  6. 前記開口内かつ前記フランジの上に設けられたウィンドウをさらに含み、前記フランジは前記ウィンドウと共に真空シールを形成するよう構成されている請求項１記載のガス分配システム。
  7. 前記ウィンドウはクォーツ又はサファイアの少なくとも１つを含む請求項６記載のガス分配システム。
  8. 前記ボディの前記上部表面は、前記プロセスチャンバの前記内部表面に結合されるときに、前記プロセスチャンバと共に真空シールを形成するよう構成されている請求項１記載のガス分配システム。
  9. 前記ボディがアルミニウム又はステンレススチールの少なくとも１つを含む請求項１記載のガス分配システム。
  10. 複数の穴が、前記ガスの放射状の分配を提供するために、前記フランジの周りに対称的に設けられている請求項１記載のガス分配システム。
  11. 前記複数のガス分配チャネルは約２つ以上のチャネルを含む請求項１記載のガス分配システム。
  12. 基板支持体を有するプロセスチャンバと、
    前記基板支持体の支持表面の反対側に設けられた１つ以上の輻射加熱エレメントを含むヒータモジュールと、
    前記ヒータモジュールと前記基板支持体との間で前記プロセスチャンバに結合されるガス分配システムであって、
    前記プロセスチャンバの内部表面に結合されるよう構成された第１の表面を有するボディであって、前記ボディを貫通して設けられた開口を有するボディと、
    前記ボディの前記第１の表面の反対側の前記開口の第１の端部の近傍に設けられたフランジであって、前記開口の内部に延び、その上でウィンドウを支持するよう構成されたフランジと、
    前記フランジ内に設けられた複数の穴に、前記ボディ内かつ前記開口の周りに設けられたチャネルを流体結合する、前記ボディ内に設けられた複数のガス分配チャネルとを含み、複数の穴が前記フランジの周りに放射状に設けられているガス分配システムとを含むガス分配システム。
  13. 前記ボディは、
    前記プロセスチャンバの前記内部表面に、プレートを結合するよう構成された前記第１の表面を有するプレートであって、このプレートを貫通して設けられた前記開口を有するプレートと、
    前記プレートから前記プロセスチャンバの内側容積へ向かって延び、それを貫通する前記開口を有するシリンダとを含み、前記フランジは前記プレートの反対側の前記シリンダの第１の端部の近傍に設けられている請求項１２記載のガス分配システム。
  14. 前記ボディはプレナムを形成する前記チャネルの上側部分に設けられたキャップを含む請求項１２記載のガス分配システム。
  15. 前記プレナムはガス分配ソースからのガスを受けるガス入口の近傍の第１の断面領域と、前記開口の反対側に設けられた第２の断面領域とを有し、前記第１の断面領域は前記第２の断面領域より大きい請求項１４記載のガス分配システム。
  16. 前記開口内かつ前記フランジの上に設けられたウィンドウをさらに含み、前記フランジは前記ウィンドウと共に真空シールを形成するよう構成されている請求項１２記載のガス分配システム。
  17. 前記ボディの前記上部表面は、前記プロセスチャンバの前記内部表面に結合されるときに、前記プロセスチャンバとの間で真空シールを形成するよう構成されている請求項１２記載のガス分配システム。
  18. 前記ボディがアルミニウム又はステンレススチールの少なくとも１つを含む請求項１２記載のガス分配システム。
  19. 複数のガス分配チャネルが、前記ガスの放射状の分配を提供するために、前記フランジの周りに対称的に設けられている請求項１２記載のガス分配システム。
  20. 前記プロセスチャンバはロードロックチャンバである請求項１２記載のガス分配システム。
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