JP7425930B2 - 半導体プロセスチャンバ - Google Patents

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Description

本発明は、半導体の技術分野に関し、特に半導体プロセスチャンバに関する。
エッチングは、化学的又は物理的な手段でウェハ等の半導体の表面から不要な材料を選択的に除去するプロセスであり、溶液、反応性イオン又は他の機械的手段で材料を剥離し、除去するプロセスの総称である。集積回路の製造分野では、エッチングは、半導体プロセスチャンバを使用して反応性イオンによって達成されることが多い。
しかしながら、現在の半導体プロセスチャンバでは、誘電体窓を加熱するための熱風フードは、誘電体窓とハウジング（例えば、コイルホルダーとして機能する）の天壁との間に設けられ、ハウジングの天壁の圧力の作用下で誘電体窓に固定され、このように、熱風フードはハウジングの天壁に対して反力を生成し、具体的には、熱風フードはハウジングの天壁を突き上げてそれを変形させ、さらにハウジングの天壁に位置するコイルの分布構造の変化を引き起こし、プラズマ中のイオン及びラジカルの分布の均一性に影響を与える。
本発明は、熱風フードがハウジングの天壁を突き上げてそれを変形させることにより、コイルの分布構造が変化し、プラズマ中のイオンとラジカルの分布が不均一になるという問題を解決するための半導体プロセスチャンバを開示する。
上記課題を解決するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用する。
半導体プロセスチャンバであって、
上方に開口部が設けられるチャンバと、
前記開口部に覆設されるハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記開口部の上方に位置する誘電体窓と、
前記ハウジングの内側天壁に環設されるコイルと、
前記ハウジング内に位置し、前記誘電体窓に固定され、前記ハウジングの内側天壁との間に逃し隙間を有し、且つ、前記誘電体窓を加熱するための加熱キャビティと、前記加熱キャビティに連通している少なくとも２つの風路口とを有する熱風フードと、
前記ハウジングに固定して接続され、風路を有する風路構造であって、前記風路は、少なくとも２つの通気端部及び少なくとも２つのアダプタ端部を有し、少なくとも２つの前記通気端部は、いずれも前記ハウジングの外部に位置し、吸気及び排気に用いられ、少なくとも２つの前記アダプタ端部は、いずれも前記ハウジングの内部に位置し、前記アダプタ端部の数は、前記風路口の数と同じであり、且つ両者１対１で対応して連通する風路構造と、を含む。
さらに、前記熱風フードは、フード本体と、前記フード本体の外壁に設けられる接続部とを含み、前記フード本体は、前記接続部を介して前記誘電体窓に固定される。
さらに、前記フード本体の底部に開口部を有し、前記フード本体の内壁と前記誘電体窓の天面とが前記加熱キャビティを画定し、前記開口部に位置する前記フード本体の周縁部には、前記加熱キャビティの外部へ折り返されるフランジが設けられ、前記フランジは前記接続部である。
さらに、前記風路構造は少なくとも２つの差し込み部を含み、各差し込み部には前記アダプタ端部が形成され、前記差し込み部は前記風路口に差し込まれることで、前記アダプタ端部を前記風路口に連通させ、前記差し込み部の外壁と前記風路口の内壁との間に前記風路口をシールするためのシールリングが設けられる。
さらに、前記差し込み部の外壁にその周方向に沿って周回する環状アリ溝が設けられ、前記シールリングが前記環状アリ溝内に部分的に設けられ、前記シールリングのうち前記環状アリ溝から延出する部分が前記風路口の内壁に当接している。
さらに、前記加熱キャビティは、互いに間隔を置いた複数のサブ加熱キャビティを含み、各前記サブ加熱キャビティは、いずれもそのうちの２つの前記風路口に連通しており、異なる前記サブ加熱キャビティに連通している前記風路口は異なり、同一の前記サブ加熱キャビティに連通している一方の前記風路口は吸気用の吸気口であり、同一の前記サブ加熱キャビティに連通している他方の前記風路口は排気用の排気口である。
さらに、前記加熱キャビティは、同心円状に設けられる複数の環状キャビティと、前記環状キャビティに沿って半径方向に延在する仕切り板とを含み、前記仕切り板は各前記環状キャビティを２つの半分環状キャビティに対称的に仕切り、前記半分環状キャビティは前記サブ加熱キャビティであり、同一の前記サブ加熱キャビティに連通している前記吸気口及び前記排気口はいずれも前記サブ加熱キャビティの両端に位置する。
さらに、隣接し且つ直径が異なる２つの前記サブ加熱キャビティの間に両者を連通させる第１逃がし孔が設けられ、直径が最小の前記サブ加熱キャビティに前記加熱キャビティの外部に連通している第２逃がし孔が設けられる。
さらに、前記風路の数が４つであり、２つの前記風路は吸気風路であり、別の２つの前記風路は排気風路であり、２つの前記吸気風路は、それぞれ前記仕切り板の両側に設けられ、２つの前記排気風路は、それぞれ前記仕切り板の両側に設けられ、各前記吸気風路及び各前記排気風路は、いずれも２つの前記アダプタ端部を有し、各前記吸気風路及び各前記排気風路は、いずれも前記通気端部を有し、
各前記吸気風路の２つの前記アダプタ端部は、それぞれ前記仕切り板の同じ側に位置する隣接する２つの前記サブ加熱キャビティの前記吸気口に連通しており、
各前記排気風路の２つの前記アダプタ端部は、それぞれ前記仕切り板の同じ側に位置する隣接する２つの前記サブ加熱キャビティの前記排気口に連通している。
さらに、２つの前記吸気風路の前記通気端部は、それぞれ第１ヒータの排気口と第２ヒータの排気口とに連通するためのものであり、２つの前記排気風路の前記通気端部は、それぞれ前記第１ヒータの吸気口と第２ヒータの吸気口とに連通するためのものである。
さらに、前記熱風フードの天面にボスが設けられ、前記風路口が前記ボスの天面から前記加熱キャビティまで貫通し、前記ボスの天面と前記ハウジングの内側天壁との間に前記逃し隙間を有する。
本発明に採用される技術的解決手段は、以下の有益な効果を達成することができる。
本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバは、熱風フードを誘電体窓に直接固定し、熱風フードとハウジングの内側天壁との間に逃し隙間を有することにより、熱風フードとハウジングとが互いに押圧されることを回避し、さらに熱風フードがハウジング天壁を突き上げてそれを変形させることによるコイル分布構造の変化を回避し、プラズマ中のイオンとラジカルの分布の均一性を保証することができる。
本明細書に説明される図面は、本発明のさらなる理解を提供するためのものであり、本発明の一部を構成し、本発明の例示的な実施例及びその説明は、本発明を解釈するためのものであり、本発明を不当に限定するものではない。
従来使用されている関連技術に係る半導体プロセスチャンバの構造図である。 図１のＩ部分の拡大図である。 使用されている関連技術に係る半導体プロセスチャンバが動作するときの第２シールリングが失効した図である。 使用されている関連技術に係る半導体プロセスチャンバが動作するときのコイルホルダープレートの変形図である。 本発明の実施例に開示される半導体プロセスチャンバの構造図である。 本発明の実施例に開示される図５のＩＩ部分の拡大図である。 本発明の実施例に開示される風路の構造図である。 本発明の実施例に係る図７のＩＩＩ部分の拡大図である。 本発明の実施例に開示される差し込み部と風路口との差し込みの模式図である。 本発明の実施例に開示される熱風フードの構造図である。 本発明の実施例に開示される熱風フードが風路に合わせて作動する模式図である。
本発明の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下、本発明の具体的な実施例及び対応する図面を参照して、本発明の技術的解決手段を明確且つ完全に説明する。説明される実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。当業者であれば、創造的な努力を必要とせずに本発明の実施例に基づいて得られる他のすべての実施例は、本発明の特許範囲内に含まれる。
以下、図面を参照しながら、本発明の各実施例に開示される技術的解決手段を詳細に説明する。
まず、関連技術に係る半導体プロセスチャンバについて説明する。
図１に示すように、チャンバ２の頂部に開口部が設けられ、この開口部の上方にハウジング１が設けられ、誘電体窓９がハウジング１に設けられて、開口部の上方に位置する。また、ホルダーアセンブリ１と誘電体窓９との間には、シールするための第１シールリング３が設けられる。
元熱風フード８’は、誘電体窓９とハウジング１の天壁との間に位置し、ハウジング１の天壁の圧力下で誘電体窓９に固定される。コイル４もハウジング１内に位置し、ハウジング１の内側天壁に位置する。
図１～図３に示すように、元風路６’の両端にそれぞれ元通気端部６１’と元アダプタ端部６２’が設けられ、元通気端部６１’は外部の熱風を導入するためのものであり、元アダプタ端部６２’はハウジング１の天壁に挿設され、元熱風フード８’に開けられる元風路口８Ａ’の上方に位置し、このようにして外部の熱風を元通気端部６１’から元加熱キャビティ８Ｃ’に導入し、元熱風フード８’が元加熱キャビティ８Ｃ’を介して誘電体窓９を加熱することを実現する。
図２に示すように、元アダプタ端部６２’と元熱風フード８’との間には第２シールリング７’が設けられる。正常な状態では、元アダプタ端部６２’の端面と元熱風フード８’の天面とで第２シールリング７’を挟み、第２シールリング７’を圧縮変形させ、これにより元加熱キャビティ８Ｃ’をシールする。
上記装置の使用には主に以下の２つの問題がある。第一には、元熱風フード８’がハウジング１及び誘電体窓９によって挟まれることにより、誘電体窓９に固定されることであり、このようにハウジング１が元熱風フード８’に圧力を与えるとともに、元熱風フード８’は、図４に示すようにハウジング１に反力を加え、これによりハウジング１内の天壁を突き上げてそれを変形させ、さらにハウジング１の天壁に位置するコイル４の分布構造の変化を引き起こし、これによりプラズマ中のイオン及びラジカルの分布の均一性に影響を与える。
第二には、動作するときに、チャンバ２を真空引きする必要があり、このように、誘電体窓９の上下両端に圧力差が形成され、この圧力差は、誘電体窓９に対して下向きの圧力を生成し、第１シールリング３を圧縮変形させるとともに、誘電体窓９自体を変形させて凹ませ、第１シールリング３と誘電体窓９の変形を重ね合わせると、元熱風フード８’が沈降し、図３に示すように元熱風フード８’が元アダプタ端部６２’から分離し、これにより第２シールリング７’による元加熱キャビティ８Ｃ’のシールが失効する。
上記の２つの問題は、いずれも半導体プロセスチャンバが正常に動作できないことを引き起こし、集積回路が正常にエッチングされないことを招く。本発明の実施例で設計された半導体プロセスチャンバは、従来の上記問題の１つを解決するために改良されたものであり、以下、本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバを詳細に説明する。
図５に示すように、本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバは、チャンバ２とハウジング１とを含む。チャンバ２の上方には開口部が設けられ、ハウジング１はこの開口部に覆設される。ここで、ハウジング１の１つの選択可能な構造として、ホルダーアセンブリ１Ａとコイルホルダープレート１Ｂを含み、コイルホルダープレート１Ｂはハウジング１の天壁を形成し、ホルダーアセンブリ１Ａはハウジング１の周壁を形成し、すなわち、ホルダーアセンブリ１Ａは環状を呈し、コイルホルダープレート１Ｂの端面の縁部を取り囲んで設けられる。コイルホルダープレート１Ｂの底面はチャンバ２に向いており、ハウジング１の天壁となる。ホルダーアセンブリ１Ａとコイルホルダープレート１Ｂとは、一体的に設けられもよいし、ボルト締結、かしめ、溶接、接着などにより一体的に固定されてもよい。
半導体プロセスチャンバは、ハウジング１内に設けられ、チャンバ２の開口部を閉鎖するようにチャンバ２の開口部の上方に位置する誘電体窓９をさらに含む。選択可能な一形態として、ホルダーアセンブリ１Ａの内部に大孔と小孔からなる段付き孔を形成するように、ホルダーアセンブリ１Ａには段差面が設けられてもよく、ホルダーアセンブリ１Ａはチャンバ２上に設けられ、ホルダーアセンブリ１Ａの小孔の直径は誘電体窓９の直径よりも小さく、ホルダーアセンブリ１Ａの大孔の直径は誘電体窓９の直径よりも大きく、このようにして、誘電体窓９の下端面はホルダーアセンブリ１Ａの段差面に当接可能になり、誘電体窓９はその上側端部と下側端部との間の空間を仕切ることができる。また、ホルダーアセンブリ１Ａはコイルホルダープレート１Ｂとチャンバ２との間に設けられ、両者を互いに離間させる。誘電体窓９の下端面とホルダーアセンブリ１Ａの段差面との間に第１シールリング３を設けることにより、チャンバ２をシールすることを実現する。
図５及び図６に示すように、本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバは、コイル４及び熱風フード８をさらに含む。コイル４は、ハウジング１の内側天壁、すなわちコイルホルダープレート１Ｂの底面に環設される。熱風フード８はハウジング１内に位置し、熱風フード８は誘電体窓９に固定され、熱風フード８は、例えば溶接、接着等により誘電体窓９に固定されるとともに、熱風フード８とハウジング１の内側天壁（コイルホルダープレート１Ｂの底面）との間に、両者の間の相互押圧によるコイルホルダープレート１Ｂの変形及び破裂を防止するように、逃し隙間Ｏが設けられる。選択可能な一形態として、コイル４の誘電体窓９での投影は熱風フード８の外側に位置し、すなわち、コイル４はコイルホルダープレート１Ｂの底面の縁部に沿って設けられる。
図５及び図１０に示すように、熱風フード８は、誘電体窓９を加熱するための加熱キャビティ８Ｃと、加熱キャビティ８Ｃにガスを導入、排出することに用いられ、この加熱キャビティ８Ｃに連通している少なくとも２つの風路口８Ａと、を有する。選択可能な一形態として、風路口８Ａは２つずつ１組としてもよく、各組の２つの風路口８Ａのうちの一方は気体を導入するためのものであり、他方は気体を排出するためのものであり、風路口８Ａは熱風フード８内に少なくとも１組設けられる。
図５、図７及び図９に示すように、本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバは風路構造をさらに含み、この風路構造は、ハウジング１に固定して接続され、少なくとも２つの通気端部６１及び少なくとも２つのアダプタ端部６２を有する風路６を有し、少なくとも２つの通気端部６１は、いずれもハウジング１の外部に位置し、吸気及び排気に用いられる。少なくとも２つのアダプタ端部６２は、いずれもハウジング１の内部に位置し、アダプタ端部６２の数は風路口８Ａの数と同じであり、両者は１対１で対応して連通する。このように、熱風フード８の加熱キャビティ８Ｃは、風路６を介して外界と連通することができ、これにより熱風の循環流動を実現することができる。選択可能な一形態として、風路口８Ａが２つずつ１組とすると、風路６のアダプタ端部６２も２つずつ１組となり、半導体プロセスチャンバに設けられるアダプタ端部６２の組数は、半導体プロセスチャンバに設けられる風路口８Ａの組数と同じであり、両者は１対１で対応して設けられ、半導体プロセスチャンバに設けられる各組のアダプタ端部６２のうちの一方は、加熱キャビティ８Ｃにガスを導入するためのものであり、他方は、加熱キャビティ８Ｃ内のガスを排気するためのものである。
選択可能な一形態として、図５に示すように、本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバは、固定ベース５をさらに含む。固定ベース５は、コイルホルダープレート１Ｂの天面に位置し、風路構造とコイルホルダープレート１Ｂとの間に位置する。風路構造は、固定ベース５を介してコイルホルダープレート１Ｂに固定される。
半導体プロセスチャンバが動作する際には、チャンバ２を真空引きするとともに、熱風を風路６の吸気用の通気端部６１と排気用のアダプタ端部６２に順に通して加熱キャビティ８Ｃに導入する必要があり、熱風は加熱キャビティ８Ｃ内で誘電体窓９と十分に熱交換された後、風路６の吸気用のアダプタ端部６２及び排気用の通気端部６１から順に排出され、このように熱風を循環的に導入、排出し、誘電体窓９を加熱する。
以上のように、熱風フード８は誘電体窓９に直接固定されるため、ハウジング１を介して熱風フード８に付勢力を加える必要がなく、また、熱風フード８とハウジング１の内側天壁（コイルホルダープレート１Ｂの底面）との間に逃し隙間Oを設けることにより、熱風フード８がハウジング１に対する反力を生成することを回避することができ、さらにコイルホルダープレート１Ｂが熱風フード８に押圧されて変形することを回避することができ、これにより、コイル４の構造安定性が確保され、プラズマ中のイオン及びラジカルの分布の均一性が向上し、半導体プロセスチャンバの正常な動作が確保される。
さらに、図６及び図９に示すように、上記風路構造は少なくとも２つの差し込み部６３を含み、各差し込み部６３にはアダプタ端部６２が形成される。この差し込み部６３は、対応する風路口８Ａに差し込まれて、アダプタ端部６２を風路口８Ａに連通させ、差し込み部６３の外壁と風路口８Ａの内壁との間には、風路口８Ａをシールするためのシールリング７が設けられる。このようにして、アダプタ端部６２と風路口８Ａとの連通箇所は、シールリング７によって周方向にシールすることができる。
このように、図６及び図９に示すように、半導体プロセスチャンバが正常な状態にあるとき、シールリング７は、風路口８Ａの第２ラインＱにあり、すなわち、差し込み部６３は、第２ラインＱにおいて、シールリング７を介して風路口８Ａと接触している。半導体プロセスチャンバが動作状態にあるとき、チャンバ２の真空引きが進むにつれて、誘電体窓９に窪みが形成され、第１シールリング３が圧縮変形し、熱風フード８が沈降し、すなわち、熱風フード８が差し込み部６３に対して一定の高さだけ下降し、このとき、シールリング７が風路口８Ａの第１ラインＰにあり、差し込み部６３がこの第１ラインＰでシールリング７を介して風路口８Ａとの接触を維持し、これより、熱風フード８がチャンバ２の真空引きに伴って沈降するが、差し込み部６３と風路口８Ａとが差し込まれて嵌合し、周方向シール方式でアダプタ端部６２と風路口８Ａとの連通箇所がシールされるため、差し込み部６３が常にシールリング７を介して風路口８Ａとの接触を維持し、真空失効を回避することができる。
なお、差し込み部６３と風路口８Ａとの間の周方向シール方式は、図２の端面のシール方式に対して、熱風フード８が風路口８Ａの位置でアダプタ端部６２を突き上げることを回避することができ、突き上げ力が風路構造を介してコイルホルダープレート１Ｂに伝達されることを回避し、コイルホルダープレート１Ｂが熱風フード８に押されて変形することをさらに回避する。
さらには、図７及び図９に示すように、アダプタ端部６２と風路口８Ａとの間の差し込みを容易にするために、差し込み部６３の外壁と風路口８Ａの内壁はいずれも面取り処理を施されているが、もちろん、丸め処理を施されてもよく、ここでは詳しく説明しない。
より具体的には、図７及び図８に示すように、差し込み部６３の外壁にその周方向に沿って周回する環状アリ溝６４が設けられ、シールリング７が部分的に環状アリ溝６４内に設けられ、且つシールリング７のうち環状アリ溝から延出する部分が風路口８Ａの内壁に当接している。このようにして、シールリング７は、差し込み部６３に固定され、差し込み部６３と一体となって熱風フード８に差し込まれ得る。組み立てがより容易になり、さらに重要なことに、シールリング７がシールを行うときに、差し込み部６３と風路口８Ａから与えられる押圧力を受けて圧縮変形し、環状アリ溝６４の設計はシールリング７の被押圧分を十分に収容し、シールリング７がダメージを受けてシール効果が低下することを防止することができる。また、シール効果をさらに高めるために、シールリング７は、環状アリ溝６４に合わせて使用することから、Ｏ型シールリングを選択してもよい。
更なる実施形態では、図５及び図６に示すように、熱風フード８の天面にボスが設けられてもよく、風路口８Ａはボスの天面から加熱キャビティ８Ｃまで貫通し、ボスの天面とハウジング１の内側天壁（すなわち、コイルホルダープレート１Ｂの底面）との間に上記逃し隙間Ｏを有する。該ボスの設置は、風路口８Ａの全高を増加させることができ、このようにして風路口８Ａとそれに差し込まれる差し込み部６３との嵌合長さを増加させ、これにより、両者が相対運動するときに十分に接触して分離せず、シールの失効がさらに回避される。具体的には、該逃し隙間Ｏの寸法は０.５ｍｍ以上とされ、これにより、ハウジング１に対する押圧力を回避する。
図５及び図１０に示すように、熱風フード８と誘電体窓９との可能な接続形態として、熱風フード８は、フード本体と、このフード本体の外壁に設けられる接続部８Ｂとを含む。このフード本体は、接続部８Ｂによって誘電体窓９に固定される。ここで、接続部８Ｂと誘電体窓９とは係着によって接続されてもよく、例えば、接続部８Ｂはフック、グラブなどの係着構造であってもよく、係止溝であってもよく、また、誘電体窓９には、嵌合するフックが設けられ、フード本体は係止溝を介してフックに係着されて誘電体窓９に接続される。さらに、接続部８Ｂは、フード本体の外壁に設けられる雄ねじであってもよく、誘電体窓９には、雌ねじが雄ねじに適合するねじ孔が設けられ、接続部８Ｂは、ねじ接続によって誘電体窓９に固定される。
本発明の実施例の具体的な設置形態としては、上記フード本体の底部に開口部が設けられ、このフード本体の内壁と誘電体窓９の天面とが加熱キャビティ８Ｃを画定し、上記開口部に位置するフード本体の周縁部には、加熱キャビティ８Ｃの外部へ折り返されるフランジが設けられ、上記フランジは上記接続部８Ｂである。選択可能に、フランジには、環状アレイ状に均等に設けられるボルト貫通孔があり、誘電体窓９には、ボルト貫通孔に対応するねじ孔が設けられ、外部ボルトがボルト貫通孔に挿通され、ねじ孔にねじ接続されることにより、フード本体は誘電体窓９に固定される。
いくつかの選択可能な実施例では、図５及び図１０に示すように、加熱キャビティ８Ｃは互いに間隔を置いた複数のサブ加熱キャビティ８Ｃ１を含んでもよく、且つ各サブ加熱キャビティ８Ｃ１はいずれもそのうちの２つの風路口８Ａに連通しており、すなわち、風路口８Ａは２つずつ１組としてもよく、且つ各組の２つの風路口８Ａはいずれも同一のサブ加熱キャビティ８Ｃ１に連通しており、且つ異なるサブ加熱キャビティ８Ｃ１に連通している風路口８Ａは異なる。同一のサブ加熱キャビティ８Ｃ１に連通している一方の風路口８Ａは吸気用の吸気口であり、同一のサブ加熱キャビティ８Ｃ１に連通している他方の風路口８Ａは排気用の排気口である。例えば、複数のサブ加熱キャビティ８Ｃ１は、直線アレイ、環状アレイ状に熱風フード８内に配置されてもよい。複数のサブ加熱キャビティ８Ｃ１に熱風を同時に導入することにより、熱風フード８による誘電体窓９の加熱をより迅速且つより均一にすることができ、半導体プロセスチャンバの動作を容易にする。
本発明の実施例における複数のサブ加熱キャビティ８Ｃ１の配置方式は、具体的には、以下のとおりである。図１０に示すように、加熱キャビティ８Ｃは、同心円状に設けられる複数の環状キャビティと、環状キャビティの半径方向（いずれかの半径方向）に沿って延在する仕切り板８Ｅと、を含む。この仕切り板８Ｅは、各環状キャビティを２つの半分環状キャビティに対称的に仕切る。この半分環状キャビティは、上記サブ加熱キャビティ８Ｃ１であり、同一のサブ加熱キャビティ８Ｃ１の吸気口及び排気口は両方ともにサブ加熱キャビティ８Ｃ１の両端に位置し、このようにして、サブ加熱キャビティ８Ｃ１に入った熱風がサブ加熱キャビティ８Ｃ１の一端から他端まで流れることができ、これにより、サブ加熱キャビティ８Ｃ１に導入した熱風が誘電体窓９と十分に熱交換されてから排気されるとともに、吸気口と排気口との距離が近すぎて互いに干渉することを回避することができる。なお、仕切り板８Ｅは環状キャビティを仕切ることができるほか、補強リブとして熱風フード８を補強することもできる。
さらに、図１０に示すように、隣接し且つ直径が異なる２つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１の間に第１逃がし孔８Ｄ１が設けられることにより、隣接し且つ直径が異なるサブ加熱キャビティ８Ｃ１が互いに接続され、これらの気圧の一致性が保証される。また、直径が最小のサブ加熱キャビティ８Ｃ１には、加熱キャビティ８Ｃの外部に連通している第２逃がし孔８Ｄ２が設けられており、このように、第２逃がし孔８Ｄ２は、第１逃がし孔８Ｄ１に合わせて、熱風フード８の内部と熱風フード８の外部を互いに連通させて、サブ加熱キャビティ８Ｃ１の内外の気圧のバランスを取ることができる。
より具体的には、図５に示すように、熱風フード８には、熱風フード８の中心軸線と同軸の軸線を有する貫通孔が設けられる。選択可能に、熱風フード８のフード本体は環状であり、該貫通孔は環状フード本体の環状孔である。ノズル１０の一端は、貫通孔、誘電体窓９を順に挿通してチャンバ２内に入り、他端はコイルホルダープレート１Ｂを貫通して半導体プロセスチャンバの外部に延びている。第２逃がし孔８Ｄ２は、この貫通孔に連通することにより、圧力をより効果的に逃がし、各サブ加熱キャビティ８Ｃ１の内外の気圧のバランスをより効果的に保証する。
さらなる実施形態では、図１１に示すように、風路６の数は４つであり、そのうちの２つの風路は吸気風路６Ａであり、別の２つの風路は排気風路６Ｂであり、２つの吸気風路６Ａは、それぞれ仕切り板８Ｅの両側に設けられる。２つの排気風路６Ｂは、それぞれ仕切り板８Ｅの両側に設けられる。各吸気風路６Ａ及び各排気風路６Ｂは、いずれも２つのアダプタ端部６２を有する。吸気風路６Ａ及び排気風路６Ｂは、それぞれ通気端部６１を有する。
各吸気風路６Ａの２つのアダプタ端部６２は、仕切り板８Ｅの同じ側に位置する隣接する２つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１の吸気口にそれぞれ連通している。各排気風路６Ｂの２つのアダプタ端部６２は、仕切り板８Ｅの同じ側に位置する隣接する２つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１の排気口にそれぞれ連通している。例えば、図１０に示すように、加熱キャビティ８Ｃは２つの環状キャビティからなり、仕切り板８Ｅによって４つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１に仕切られる。各サブ加熱キャビティ８Ｃ１の両端には、吸気口及び排気口として風路口８Ａが１つずつ設けられる。合計８個の風路口８Ａは、２列に並んで、仕切り板８Ｅの両側に対称的に設けられる。仕切り板８Ｅの同じ側に位置する隣接し且つ直径が異なる２つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１について、両者の吸気口は、それぞれ仕切り板８Ｅの同じ側に位置する吸気風路６Ａの２つのアダプタ端部６２に連通しており、両者の排気口は、それぞれ仕切り板８Ｅの同じ側に位置する排気風路６Ｂの２つのアダプタ端部６２に連通している。このように、仕切り板８Ｅの同じ側に位置する２つの風路６は、対をなして設けられ、これにより、仕切り板８Ｅの同じ側の２つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１の吸気と排気を同時に行うことができる。つまり、仕切り板８Ｅの同じ側に位置する吸気風路６Ａ、排気風路６Ｂ及びこの側の２つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１は第１ガス通路を構成し、仕切り板８Ｅの別の側に位置する吸気風路６Ａ、排気風路６Ｂ及びこの側の２つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１は第２ガス通路を構成し、第１ガス通路及び第２ガス通路はいずれも仕切り板８Ｅの延在方向に沿って設けられる。これにより、風路構造を簡略化し、製造コストをさらに抑えることができる。
一部の選択可能な実施例において、図７に示すように、風路構造は４つの「Ｆ」型のパイプ構造からなる別体式構造を採用し、各「Ｆ」型のパイプ構造に１つの風路６が設けられ、この風路６は２つのアダプタ端部６２と１つの通気端部６１を有する。もちろん、風路構造は一体式構造を採用してもよく、本発明の実施例はこれを特に限定しない。
さらに選択可能に、図１１に示すように、２つの吸気風路６Ａの通気端部６１は、それぞれ第１ヒータＧ１の排気口と第２ヒータＧ２の排気口とに連通するためのものである。２つの排気風路６Ｂの通気端部６１は、第１ヒータＧ１の吸気口と第２ヒータＧ２の吸気口にそれぞれ連通するためのものである。使用に際して、第１ヒータＧ１は、第１ガス通路の吸気風路６Ａからこの第１ガス通路に連通している２つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１に熱風を導入し、熱風はサブ加熱キャビティ８Ｃ１内で誘電体窓９と十分に熱交換された後、常温風になって第１ガス通路の排気風路６Ｂから排出され、第２ヒータＧ２に入る。常温風は、第２ヒータＧ２において再び加熱されて熱風になった後、第２ガス通路の吸気風路６Ａを経てこの第２ガス通路に連通している２つのサブ加熱キャビティ８Ｃ１に導入され、熱風はサブ加熱キャビティ８Ｃ１内で誘電体窓９と十分に熱交換された後、常温風になって第２ガス通路の排気風路６Ｂから排出され、第１ヒータＧ１に導入される。これからわかるように、第１ヒータＧ１、第１ガス通路、第２ヒータＧ２及び第２ガス通路は、首尾接続されて環状加熱回路を構成し、このようにして、各サブ加熱キャビティ８Ｃ１に熱風を連続的に導入して、誘電体窓９を加熱することができ、加熱方式はより合理的で効果的になる。
より具体的には、第１ヒータＧ１及び第２ヒータＧ２の両方は、高温電極を含み、すなわち、電気加熱によって熱風を発生させる。
以上のように、本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバは、熱風フードを誘電体窓に直接固定し、熱風フードとハウジングの内側天壁との間に逃し隙間を有することにより、熱風フードとハウジングとが互いに押圧されることを回避し、さらに熱風フードがハウジング天壁を突き上げてそれを変形させることによるコイル分布構造の変化を回避し、プラズマ中のイオンとラジカルの分布の均一性を保証することができる。
本発明の上記の実施例では、各実施例間の相違点に重点を置いて説明し、各実施例間の異なる最適化特徴は、矛盾しない限り、組み合わせてより好ましい実施例を構成することができ、文の表現の簡潔を考慮すると、ここでは説明を省略する。
以上は本発明の実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者にとっては、本発明の様々な変更及び変形が可能である。本発明の精神及び原理から逸脱することなく行われる任意の修正、同等の置換、改良などは、本発明の特許請求の範囲に含まれるべきである。
１ ハウジング
１Ａ ホルダーアセンブリ
１Ｂ コイルホルダープレート
２ チャンバ
３ 第１シールリング
４ コイル
５ 固定ベース
６’ 元風路
６１ ’元通気端部
６２ ’元アダプタ端部
７’ 第２シールリング
８’ 元熱風フード
８Ａ’ 元風路口
８Ｃ’元加熱キャビティ
６ 風路
６１ 通気端部
６２ アダプタ端部
６３ 差し込み部
６４ 環状アリ溝
６Ａ 吸気風路
６Ｂ 排気風路
７ シールリング
８ 熱風フード
８Ａ 風路口
８Ｂ 接続部
８Ｃ 加熱キャビティ
８Ｃ１ サブ加熱キャビティ
８Ｄ１ 第１逃がし孔
８Ｄ２ 第２逃がし孔
８Ｅ 仕切り板
９ 誘電体窓
１０ ノズル
Ｇ１ 第１ヒータ
Ｇ２ 第２ヒータ
Ｐ 第１ライン
Ｑ 第２ライン
Ｏ 逃し隙間

Claims (11)

  1. 半導体プロセスチャンバであって、
    上方に開口部が設けられるチャンバと、
    前記開口部に覆設されるハウジングと、
    前記ハウジング内に設けられ、前記開口部の上方に位置する誘電体窓と、
    前記ハウジングの内側天壁に環設されるコイルと、
    前記ハウジング内に位置し、前記誘電体窓に固定され、前記ハウジングの内側天壁との間に逃し隙間を有し、且つ、前記誘電体窓を加熱するための加熱キャビティと、前記加熱キャビティに連通している少なくとも２つの風路口とを有する熱風フードと、
    前記ハウジングに固定して接続され、風路を有する風路構造であって、前記風路は、少なくとも２つの通気端部及び少なくとも２つのアダプタ端部を有し、少なくとも２つの前記通気端部は、いずれも前記ハウジングの外部に位置し、吸気及び排気に用いられ、少なくとも２つの前記アダプタ端部は、いずれも前記ハウジングの内部に位置し、前記アダプタ端部の数は、前記風路口の数と同じであり、且つ両者は１対１で対応して連通する風路構造と、を含むことを特徴とする半導体プロセスチャンバ。
  2. 前記熱風フードは、フード本体と、前記フード本体の外壁に設けられる接続部とを含み、前記フード本体は、前記接続部を介して前記誘電体窓に固定されることを特徴とする請求項１に記載の半導体プロセスチャンバ。
  3. 前記フード本体の底部に開口部を有し、前記フード本体の内壁と前記誘電体窓の天面とが前記加熱キャビティを画定し、前記開口部に位置する前記フード本体の周縁部には、前記加熱キャビティの外部へ折り返されるフランジが設けられ、前記フランジは前記接続部であることを特徴とする請求項２に記載の半導体プロセスチャンバ。
  4. 前記風路構造は少なくとも２つの差し込み部を含み、各差し込み部には前記アダプタ端部が形成され、前記差し込み部は前記風路口に差し込まれることで、前記アダプタ端部を前記風路口に連通させ、前記差し込み部の外壁と前記風路口の内壁との間に前記風路口をシールするためのシールリングが設けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体プロセスチャンバ。
  5. 前記差し込み部の外壁にその周方向に沿って周回する環状アリ溝が設けられ、前記シールリングが前記環状アリ溝内に部分的に設けられ、前記シールリングのうち前記環状アリ溝から延出する部分が前記風路口の内壁に当接していることを特徴とする請求項４に記載の半導体プロセスチャンバ。
  6. 前記加熱キャビティは、互いに間隔を置いた複数のサブ加熱キャビティを含み、各前記サブ加熱キャビティは、いずれもそのうちの２つの前記風路口に連通しており、異なる前記サブ加熱キャビティに連通している前記風路口は異なり、同一の前記サブ加熱キャビティに連通している一方の前記風路口は吸気用の吸気口であり、同一の前記サブ加熱キャビティに連通している他方の前記風路口は排気用の排気口であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の半導体プロセスチャンバ。
  7. 前記加熱キャビティは、同心円状に設けられる複数の環状キャビティと、前記環状キャビティに沿って半径方向に延在する仕切り板とを含み、前記仕切り板は各前記環状キャビティを２つの半分環状キャビティに対称的に仕切り、前記半分環状キャビティは前記サブ加熱キャビティであり、同一の前記サブ加熱キャビティに連通している前記吸気口及び前記排気口はいずれも前記サブ加熱キャビティの両端に位置する請求項６に記載の半導体プロセスチャンバ。
  8. 隣接し且つ直径が異なる２つの前記サブ加熱キャビティの間に両者を連通させる第１逃がし孔が設けられ、直径が最小の前記サブ加熱キャビティに前記加熱キャビティの外部に連通している第２逃がし孔が設けられることを特徴とする請求項６に記載の半導体プロセスチャンバ。
  9. 前記風路の数が４つであり、２つの前記風路は吸気風路であり、別の２つの前記風路は排気風路であり、２つの前記吸気風路は、それぞれ仕切り板の両側に設けられ、２つの前記排気風路は、それぞれ前記仕切り板の両側に設けられ、各前記吸気風路及び各前記排気風路は、いずれも２つの前記アダプタ端部を有し、各前記吸気風路及び各前記排気風路は、いずれも前記通気端部を有し、
    各前記吸気風路の２つの前記アダプタ端部は、それぞれ前記仕切り板の同じ側に位置する隣接する２つの前記サブ加熱キャビティの前記吸気口に連通しており、
    各前記排気風路の２つの前記アダプタ端部は、それぞれ前記仕切り板の同じ側に位置する隣接する２つの前記サブ加熱キャビティの前記排気口に連通していることを特徴とする請求項６に記載の半導体プロセスチャンバ。
  10. ２つの前記吸気風路の前記通気端部は、それぞれ第１ヒータの排気口と第２ヒータの排気口とに連通するためのものであり、２つの前記排気風路の前記通気端部は、それぞれ前記第１ヒータの吸気口と前記第２ヒータの吸気口とに連通するためのものであることを特徴とする請求項９に記載の半導体プロセスチャンバ。
  11. 前記熱風フードの天面にボスが設けられ、前記風路口が前記ボスの天面から前記加熱キャビティまで貫通し、前記ボスの天面と前記ハウジングの内側天壁との間に前記逃し隙間を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体プロセスチャンバ。
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