JP5787459B2 - 原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置及び方法 - Google Patents
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Description
代表的に、蒸着すべき種の供給源の間において、パージガスは反応チャンバを通り抜ける。パージガスの目的は、あらゆる(蒸着されなかった)残留種を処理チャンバから除去して、チャンバに供給される次の種と反応することを防ぐことである。種の交差反応が生じると、多重層薄膜には不純物や欠陥が生じてしまう。
チャンバ入口とチャンバ出口とを有するチャンバと、
第1のガス流を受け入れるための第1の入口と、
第2のガス流を受け入れるための第2の入口と、
第1のガス流を第1の真空ポンプへと出力する第1の出口と、
第2のガス流を第2の真空ポンプへと出力する第2の出口と、
導管ネットワークであって、第1の入口を第1の出口に結合し、第2の入口を第2の出口に結合し、それぞれのガス流について、第1の流路と第2の流路とをそれぞれの入口と出口との間に形成し、第1の流路はチャンバ入口とチャンバ出口とを通り抜け、第2の流路はチャンバを迂回するような上記導管ネットワークと、
ネットワークを通り抜けるガス流の経路を割り当てて、あるガス流が第1の流路に沿って流れるとき、他方のガス流を第2の流路に沿って流れさせる経路割当手段と、
を備えていることを特徴としている。
経路割当手段は、導管ネットワークの内部に配置された第1のバルブ系統を備え、第1の入口からの第1のガス流を第1の流路及び第2の流路のうちのひとつに割り当てるべく、第1のバルブ系統を制御する制御手段と併用される。このコントローラは、第2の入口からの第2のガス流を第1の流路及び第2の流路のうちのひとつに割り当てるように構成されている。経路割当手段は、導管ネットワークの内部に配置された第2のバルブ系統を備え、選択された流路からの第1のガス流を第1の出口に割り当てるべく、第2のバルブ系統を制御する制御手段と併用される。このコントローラは、選択された流路からの第2のガス流を第2の出口に割り当てるように構成されている。提案された実施形態においては、単一のコントローラを設けて、第1のバルブ系統と第2のバルブ系統とを制御する。別の実施形態においては、それぞれのバルブ系統を制御するために別々のコントローラを設けても良い。
第3のガス流を受け入れるための第3の入口を備え、第3の入口は導管ネットワークによって第1の出口に接続されていて、第3のガス流について、第3の入口と第1の出口との間に、チャンバ入口とチャンバ出口とを通り抜けるような第1の流路が形成しても良い。経路割当手段は、第3のガス流が第1の流路に沿って流れるとき、第1及び第2のガス流は第2の流路を流れるようにガス流を割り当てるべく構成される。
さらに、導管ネットワークは、第3の入口を第1の出口に結合し、第3のガス流について、第3の入口と第1の出口との間にチャンバを迂回させて第2の流路を形成し、経路割当手段は、あるガス流が第1の流路に沿って流れるとき、他方のガス流は第2の流路に沿って流れるように、ネットワークを通るガス流を迂回させるべく構成される。
経路割当手段は、導管ネットワークの内部に配置された第3のバルブ系統と、第3の入口からの第3のガス流を第1の流路及び第2の流路のうちのひとつに割り当てるべく、第3のバルブ系統を制御する制御手段とを備える。
チャンバ入口とチャンバ出口とは、チャンバ内における加工位置にわたって均一な流れの分布を提供すべく構成される。
第1のガス流を受け入れるための第1の入口と、
第2のガス流を受け入れるための第2の入口と、
第1のガス流を出力する第1の出口と、
第2のガス流を出力する第2の出口と、
チャンバ入口に接続可能である第1のチャンバポートと、
チャンバ出口に接続可能である第2のチャンバポートと、
導管ネットワークであって、第1の入口を第1の出口に結合し、第2の入口を第2の出口に結合し、それぞれのガス流について、第1の流路と第2の流路とをそれぞれの入口と出口との間に形成し、第1の流路はチャンバポートを通り抜け、第2の流路はチャンバポートを迂回するような上記導管ネットワークと、
ネットワークを通り抜けるガス流の経路を割り当てて、あるガス流が第1の流路に沿って流れるとき、他方のガス流を第2の流路に沿って流れさせる経路割当手段と、
を備えていることを特徴としている。
チャンバに導管ネットワークを接続する段階であって、この導管ネットワークが、
第1のガス流を受け入れるための第1の入口と、
第2のガス流を受け入れるための第2の入口と、
第1のガス流を出力する第1の出口と、
第2のガス流を出力する第2の出口と、
チャンバ入口に接続可能である第1のチャンバポートと、
チャンバ出口に接続可能である第2のチャンバポートと、
導管ネットワークであって、第1の入口を第1の出口に結合し、第2の入口を第2の出口に結合し、それぞれのガス流について、第1の流路と第2の流路とをそれぞれの入口と出口との間に形成し、第1の流路はチャンバポートを通り抜け、第2の流路はチャンバポートを迂回するような上記導管ネットワークと、を備え、
ネットワークを通り抜けるガス流の経路を割り当てて、あるガス流が第1の流路に沿って流れるとき、他方のガス流を第2の流路に沿って流れさせる経路割当段階、
を備えていることを特徴としている。
第1のガスAをチャンバ11へと供給するには、バルブ14’を開けば、第1のガスAは導管14を直接通って、チャンバ11に流入し、導管18を経由してポンプ12へと排出される。第1のガスAを送出している間、バルブ15’及びバルブ16’は閉じられたままに維持され、他方、バルブ13’は開かれる。従って、第2のガスBは、導管13、導管17、及び導管18を通ってポンプ12へと流れ、この流れはチャンバ11を迂回して通る。第2のガスBをチャンバ11へと供給するには、バルブ15’とバルブ16’を開くと共に、バルブ13’とバルブ14’を閉じる。この構成においては、第2のガスBは、導管15を通ってチャンバ11へ供給されてから、導管18を経由してポンプ12へと排出される。他方において、第1のガスAは、導管16、導管17、及び導管18を通ってポンプ12へと流れ、この流れはチャンバ11を完全に迂回して通る。
図2は、処理チャンバへガスを供給するための、改良された装置を示している。
図2に示すように、この装置は、3つの異なるガス1,2,3を処理チャンバ4へと供給するものである。代表的には、ひとつのガス3はパージガスであり、その他の2つのガス1及び2は、例えば、多重薄膜半導体製品や、多重層絶縁体などを形成させるべく、処理チャンバ4の内部で反応すべき処理ガスである。それぞれのガス供給源は、処理チャンバ4、及び、ポンプ7及び8のうちのひとつに、これらの間に設けられた導管ネットワーク6によって、接続される。導管ネットワーク6において、その上流側端部は、ガス1,2,3をネットワーク6に送り届けるものである、それぞれの入口導管21,22,23によって、必要なガス1,2,3の各供給源に接続されている。ネットワーク6の下流側端部は、導管26及び27を介して、真空ポンプ7及び8に接続されて、ガスを排気できるようになっている。
図2に示していたように、各入口導管21,22,23は、ネットワークへの入口ポート21’,22’,23’を形成し、同様に、各出口導管26,27は、ネットワークからの出口ポート26’,27’を形成している。図面を分かりやすくするために、図3においては導管だけを示している。
それぞれのガス1,2,3は、最初に、それぞれの入口導管21,22,23へと供給される。
第1の処理ガス1をチャンバ4へと供給するときには(図2参照)、バルブ31,32,33,41,42を開き、残りのバルブを閉じる。こうすれば、第1のガス1は、入口21からバルブ32を通り、導管24を通り、チャンバ入口4aを経由して処理チャンバ4へと流入する。処理段階において消費されなかったあらゆる残留ガス1は、チャンバ出口4bを経由して処理チャンバ4から送り出され、導管25に入ってからバルブ41と出口導管26とを通ってポンプ7へと至る。
ひとつの流路から別の流路へとガスの経路を変更すれば、それぞれのガスの流れを一定した安定状態におくことができ、絶えず律動的に送る必要はなくなる。これは、流体流れの過渡的特性を抑制するように働く。さらに、処理チャンバ4に単一の入口4aと出口4bとを設けることで、チャンバの加工位置にわたって流れるガスの過渡的挙動が最小になるように、装置自体を構成できる。
そうした過渡的特性を可能な限り抑制できるならば、処理ガスにウエハを暴露させる時間を最短にすることができ、ツールのスループットを高めると共に資材の消費が最小になるので有利である。
Claims (19)
- 第1のガス流を受け入れるための第1の入口(21)と、
第2のガス流を受け入れるための第2の入口(22)と、
第1のガス流を出力する第1の出口(26)と、
第2のガス流を出力する第2の出口(27)と、
チャンバ入口(4a)に接続可能である第1のチャンバポート(24’)と、
チャンバ出口(4b)に接続可能である第2のチャンバポート(25’)とを有する、原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置において、
導管ネットワーク(6)であって、前記第1の入口(21)を前記第1の出口(26)に結合し、前記第2の入口(22)を前記第2の出口(27)に結合し、それぞれのガス流について、第1の流路と第2の流路とをそれぞれの入口と出口との間に形成し、前記第1の流路は前記チャンバポート(24’、25’)を通り抜け、前記第2の流路は前記チャンバポート(24’、25’)を迂回するような前記導管ネットワーク(6)と、
前記導管ネットワーク(6)を通り抜けるガス流の経路を割り当てて、あるガス流が前記第1の流路に沿って流れるとき、他方のガス流を前記第2の流路に沿って流れさせる経路割当手段(5a,5b)と、
を備えていることを特徴とする原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。 - 前記第1のガス流を流すための前記第2の流路の一部分は、前記第2のガス流のための前記第2の流路と共通していることを特徴とする請求項1に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。
- 各ガス流について、前記第1の流路は前記第2の流路から隔離されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。
- 前記経路割当手段は、
前記導管ネットワーク(6)の内部に配置された第1のバルブ系統(5a)と、
前記第1の入口(21)からの前記第1のガス流を前記第1の流路及び前記第2の流路のうちのひとつに割り当てると共に、前記第2の入口(22)からの前記第2のガス流を前記第1の流路及び前記第2の流路のうちのひとつに割り当てるべく、第1のバルブ系統を制御する制御手段(9)と
を備えていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。 - 前記経路割当手段は、
前記導管ネットワーク(6)の内部に配置された第2のバルブ系統(5b)と、
選択された流路からの前記第1のガス流を前記第1の出口(26)に割り当てると共に、選択された流路からの前記第2のガス流を前記第2の出口(27)に割り当てるべく、前記第2のバルブ系統を制御する前記制御手段(9)と
を備えていることを特徴とする請求項4に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。 - 前記制御手段(9)は、前記バルブ系統(5a,5b)におけるバルブ開度を制御すべく構成されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。
- 前記制御手段(9)は、前記バルブ系統(5a,5b)におけるバルブが開かれている持続時間を制御すべく構成されていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。
- 前記制御手段(9)は、前記バルブ系統(5a,5b)におけるバルブの開きに所定の遅れ時間を設けて、新たなガスが導入される前に、共通する導管部分のすべてのガスが確実に排気され終えるように構成されていることを特徴とする請求項4乃至7のいずれか一項に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。
- 第3のパージガス流を受け入れるための第3の入口(23)を備え、
前記第3の入口は前記導管ネットワーク(6)によって前記第1の出口(26)に接続されていて、前記第3のパージガス流について、前記第3の入口(23)と前記第1の出口(26)との間に、前記第1のチャンバポート(24’)と前記第2のチャンバポート(25’)とを通り抜けるような前記第1の流路が形成されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。 - 前記経路割当手段(5a,5b)は、前記第3のパージガス流が前記第1の流路に沿って流れるとき、第1のガス流は前記チャンバポート(24’、25’)を迂回する第3の流路を流れ、前記第2のガス流は前記チャンバポート(24’、25’)を迂回する第2の流路を流れるようにガス流を割り当てることを特徴とする請求項9に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。
- 前記導管ネットワーク(6)は、
前記第3の入口(23)を前記第1の出口(26)に結合し、前記第3のパージガス流について、前記第3の入口(23)と前記第1の出口(26)との間に前記チャンバポート(24’,25’)を迂回させて前記第3の流路を形成し、
前記経路割当手段は、第1、第2,第3のガス流のうちの一つが第1の流路に沿って流れるとき、残りのガス流は、前記第1のチャンバポート(24’)と前記第2のチャンバポート(25’)を迂回する第2の流路と前記第1のチャンバポート(24’)と前記第2のチャンバポート(25’)を迂回する第3の流路に沿って流れるように、前記ネットワーク(6)を通るガス流を迂回させるべく構成されていることを特徴とする請求項9又は10に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。 - 前記経路割当手段は、
前記導管ネットワークの内部に配置された第3のバルブ系統と、
前記第3の入口(23)からの前記第3のパージガス流を前記第1の流路及び前記第2の流路のうちのひとつに割り当てるべく、前記第3のバルブ系統を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする請求項11に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。 - 前記チャンバ入口(4a)と前記チャンバ出口(4b)を有するチャンバー(4)と、
請求項1ないし12のいずれか一項に記載の前記チャンバに対してガスを出し入れする装置とを有し、
前記第1チャンバポート(24’)が前記チャンバ入口(4a)に連結され、前記第2チャンバポート(25’)が前記チャンバ出口(4b)に連結されていることを特徴とする原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする装置。 - 導管ネットワーク(6)をチャンバ(4)に連結するステップを有し、前記導管ネットワーク(6)が、
第1のガス流を受け入れるための第1の入口(21)と、
第2のガス流を受け入れるための第2の入口(22)と、
第1のガス流を出力する第1の出口(26)と、
第2のガス流を出力する第2の出口(27)と、
前記チャンバ(4)の入口(4a)に連結可能な第1チャンバポート(24’)と、
前記チャンバ(4)の出口(4b)に連結可能な第2チャンバポート(25’)とを有するチャンバに対してガスを出し入れする方法において、
前記導管ネットワーク(6)が、さらに、前記第1の入口(21)を前記第1の出口(26)に結合し、前記第2の入口(22)を前記第2の出口(27)に結合し、それぞれのガス流について、第1の流路と第2の流路とをそれぞれの入口と出口との間に形成し、前記第1の流路は前記チャンバポート(24’、25’)とを通り抜け、前記第2の流路は前記チャンバポート(24’、25’)を迂回し、
前記方法が、前記導管ネットワークを通り抜けるガス流の経路を割り当てて、あるガス流が前記第1の流路に沿って流れるとき、他方のガス流を前記第2の流路に沿って流れさせるステップを有することを特徴とする原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする方法。 - 前記第1のガス流を流すための前記第2の流路の一部分は、前記第2のガス流のための前記第2の流路と共通していることを特徴とする請求項14に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする方法。
- 各ガス流について、前記第1の流路は前記第2の流路から隔離されていることを特徴とする請求項14又は15に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする方法。
- 前記導管ネットワーク(6)が、第3のパージガスのガス流を受け入れるための第3の入口(23)を備え、該第3の入口(23)は前記導管ネットワークによって前記第1の出口(26)に接続されていて、第3のパージガスのガス流について、前記第3の入口(23)と前記第1の出口(26)との間に、前記チャンバポート(24’、25’)を通り抜けるような前記第1の流路が形成されることを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一項に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする方法。
- 前記経路割当手段は、前記第3のパージガス流が前記第1の流路に沿って流れるとき、第1のガス流は前記チャンバポート(24’、25’)を迂回する第3の流路を流れ、前記第2のガス流は前記チャンバポート(24’、25’)を迂回する第2の流路を流れるようにガス流を割り当てることを特徴とする請求項17に記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする方法。
- 前記導管ネットワークは、前記第3の入口(23)を前記第1の出口(26)に結合し、第3のパージガスのガス流について、前記第3の入口(23)と前記第1の出口(26)との間に前記チャンバポート(24’、25’)を迂回させて前記第2の流路を形成し、
前記経路割当手段は、第1、第2,第3のガス流のうちの一つが第1の流路に沿って流れるとき、残りのガス流は、前記第1のチャンバポート(24’)と前記第2のチャンバポート(25’)を迂回する第2の流路と前記第1のチャンバポート(24’)と前記第2のチャンバポート(25’)を迂回する第3の流路に沿って流れるように、前記ネットワーク(6)を通るガス流を迂回させるべく構成されていることを特徴とする請求項17又は18記載の原子層蒸着チャンバに対してガスを出し入れする方法。
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