JPH07106093A - 改良された弁クロージュアを有するプラズマチャンバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 チャンバの開口を弁クロージュアで閉じたと
き、この開口部内面が、内壁の他の部分とほぼ同一形状
になるようにして、プラズマの局部的歪みを除去して、
ウエハの均一な処理を可能にする。 【構成】 弁クロージュア５は、半導体ウエハの挿入と
除去の間を除いて、チャンバを密閉するため開口に均一
に密接している。プラズマチャンバは、ウエハロボット
アームから半導体ウエハを受け取るためにウエハ支持用
のカソードを有している。クロージュア１２の肩部４０
は、ベース３０から開口２０内の密接部に伸長してい
る。肩部４０上の湾曲表面４２は、チャンバの内表面の
形と整合するように形成されていて、弁クロージュア５
を閉じたとき、その内壁面はチャンバ内壁面の隣接部分
と段差のないほぼ均一な内壁面を形成してチャンバ内に
プラズマが均一に発生するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般にプラズマチャン
バの壁に在る開口のための改良されたクロージャ及び、
弁クロージュアを組み込んだプラズマチャンバに関す
る。特に、円筒状処理チャンバ（cylindrical process
chamber ）を備える壁の開口の交差(intersection)によ
って生じる凹部をなくすような弁クロージュア及び、プ
ラズマチャンバに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】円筒状のプラズマチャンバは、集積回路
の製造に際し、集積回路を構成する物質の堆積のため、
及びエッチ処理において半導体ウエハや他の集積回路基
板から物質を取り除くために使用される。そのようなチ
ャンバの使用において、半導体ウエハは、チャンバ壁の
長方形の開口を通してチャンバ内に度々挿入される。そ
のとき、開口は当該チャンバの外壁に接する弁クロージ
ュアで密閉される。またこのとき、チャンバ壁を貫通し
てチャンバの内面から弁クロージュアにかけて凹部が残
存する。

【０００３】プラズマを使用する一定の処理条件下で
は、円筒状のチャンバ壁を貫通する長方形の開口が壁表
面を不連続とし、ガスの流れ、電場あるいは磁場に影響
を与えることにより処理条件を乱す原因となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】集積回路がより複雑で
より高密度になるにつれて、回路をうまく製造するため
には、処理均一性に関して厳重なコントロールが維持さ
れなければならない。それゆえ、プラズマ均一性の障害
である円筒状のチャンバ壁を貫通して外側に伸長する長
方形の側面の凹部を除去する必要がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】これらと、関連した成果
は、ここに開示されている改良された弁クロージュアを
備えた新規な処理チャンバを用いて達成される。本発明
によるチャンバは、開口を有する壁付包囲体を有する。
弁クロージュアは、開口を密閉した位置と、開口を通し
て囲まれたチャンバへの接近を許容するために、当該開
口と間隔を置いて位置する開放位置との間を移動でき
る。弁クロージュアは、当該弁クロージュアが開口を密
閉した位置にあるとき、この開口の中に伸長して構成・
配置されている肩部を有している。肩部は、弁クロージ
ュアが開口を密閉した位置にあるとき、壁付包囲体の内
側表面の外形と整合（matching）するように構成・配置
された表面を有している。

【０００６】上述の達成及び本発明の利点と特徴は、図
面とともに本発明のより詳細な次の説明を精査すれば、
当業者にとって容易に明白となろう。

【０００７】

【実施例】図面、特に図１〜８には、本発明による新規
なポペット弁クロージュア（poppet valve closure）１
２を組み込んだ円筒状のプラズマチャンバ１０が示され
ている。プラズマチャンバ１０は、円筒状の側壁１６と
円形の底壁１８を有している。通常、長方形の開口２０
は、図６と図８のウエハロボットアーム２４を用いたプ
ラズマチャンバへの半導体ウエハの挿入、プラズマチャ
ンバからの半導体ウエハ除去のために、側壁１６と底壁
１８の間の接合点（juncture）に備わっている。弁ポペ
ット１２は、半導体ウエハの挿入及び除去の間を除い
て、チャンバ１０を密閉するため開口２０に適合してい
る。プラズマチャンバ１０は、ウエハロボットアーム２
４から半導体ウエハ２２を受け取るためリフトピンを含
むウエハ支持用カソード（cathode)２６を有している。
弁クロージュア１２を備えていることを別として、プラ
ズマチャンバ１０の構造と操作は従来と同じである。こ
のプラズマチャンバのさらなる詳細部は、共に譲渡され
た、例えばチェン等（Cheng et al ）の米国特許第４，
８４２，６８３号と、ワン等（Wang et al）の米国特許
第５，０００，１１３号を利用することができ、これら
の開示部分は、引用形式で本実施例に導入されている。

【０００８】弁クロージュア１２は、密閉シールを形成
すべくチャンバ側面１６の外側表面３６と底面１８に係
合するため、表面３４上に弾性Ｏリングシール３２を有
するベース３０を備えている。クロージュア１２の肩部
４０は、ベース３０から開口２０内に適合するように伸
びている。肩部４０上の湾曲した内側表面４２は、チャ
ンバ１０（特に、図２及び３を参照のこと）の内側表面
４４と整合するように形成されている。弁クロージュア
１２と支持ブラケット４６の間のピボット４３は、Ｏリ
ングシール３２が外側表面３６に適正に着座するのを確
保するため、弁クロージュア１２に十分な動作の自由度
を与えている。こうして、弁クロージュアを、図１，
２，５及び８に示されるように開口２０を密閉した位置
から図６に示されるように開放位置に移動する為に、弁
クロージュアに対する支持ブラケット４６はベース３０
に回転自在に取り付けられ、弁クロージュア１２をある
機構（図示せず）に取り付けている。これにより、ウエ
ハロボットアーム２４による、ウエハ２２の挿入及び除
去のためのチャンバ１０内部へのアクセスを許容してい
る。

【０００９】操作に際し、弁クロージュア１２は、ウエ
ハロボットアーム２４で開口２０を通してウエハ２２を
挿入するため、図６に示される位置に移動される。ウエ
ハは、リフトピン２８によりウエハロボットアーム２４
から持上げられており、ロボットアームは開口２０を通
して引き下げられており(with drawn)、そしてピン２８
がカソード２６上の位置にウエハを下げている。それか
ら、プラズマチャンバ１０は開口２０に対する位置へと
弁クロージュア１２を移動させ、かつ、当該チャンバ１
０を真空引きすること(vacuum pumping)により密閉され
る。こうして、プラズマは、プラズマエッチングやプラ
ズマ増加型ＣＶＤ又はスパッタ堆積などによるウエハ２
２の処理のため、チャンバ１０内で発生する。弁クロー
ジュアの湾曲表面４２は、チャンバ１０の内表面４４の
外形と整合しているので、開口２０の周囲にプラズマの
局部的な歪みが生じない。このような局部的な歪みをな
くすことの利点は、低圧プラズマチャンバ１６及び、ウ
エハ２２がチャンバ内にあるとき、当該ウエハ２２の周
囲の間隙が小さいか又は、間隙が全くないような大きな
ウエハのための他のプラズマチャンバにおいて特に著し
い。より高圧のプラズマチャンバにおいては、対称電極
の間で生成されるプラズマを有する、ウエハの周囲に位
置する対称的な(symmetrical) 電極構造体が通常は存在
する。

【００１０】図９〜図１７は、垂直方向に移動できる弁
クロージュア５２を組み込んだプラズマチャンバの他の
形態を示している。弁クロージュア５２の形態を除き、
プラズマチャンバの構造と操作は上記プラズマチャンバ
１０のものと同じである。弁クロージュア５２は、通
常、尖った形状のベース５４を有している。肩部５６
は、ベース５４から垂直に上方に伸びている。肩部５６
上の湾曲表面５８は、チャンバ５０の内側表面６０の外
形と整合するように形成されている。

【００１１】図１１と図１７に最もよく示されているよ
うに、弁クロージュア５２は、独特に配置のＯリングシ
ール６２を含んでいる。Ｏリングシール６２の第１の半
分６４は、クロージュア５２の肩部５６の底部の周囲に
略中間（hafe way）まで伸びており、単一平面に横たわ
っている。Ｏリングシール６２の第２の半分６６は肩部
５６の各々の端部６８及び７０から上方に傾斜し、肩部
５６の上面７２に沿って伸びている。プラズマチャンバ
５０の開口７４の周囲には、Ｏリングシール６２の係合
表面（mating surface）がある。

【００１２】クロージュア５２のベース５４は、支持具
７６に取り付けられていて、この支持具７６は、図９〜
図１１に示されるように、開口７４の中に伸びる肩部５
６及び、内側表面６０の外形と整合するように位置する
表面５８を有する開口７４を閉塞し、かつ密閉した位置
にクロージュア５２を位置させるための適当な垂直駆動
機構（図示せず）に連結されている。ウエハロボットア
ーム２４を用いたウエハ２２の挿入又は除去のためチャ
ンバ５０の内側アクセスする必要があるときは、図１２
−１３に示される位置に駆動機構が弁クロージュア５２
を垂直に引き下げる。半導体ウエハ２２の挿入及び、ウ
エハロボットアーム２４の除去の後、クロージュア５２
は、図９−１１に示されるように密閉位置に垂直に引き
上げられる。真空ボンピング（pumping ）が真空を完全
なものとする。

【００１３】弁クロージュア１２及び５２の両者とも、
Ｏリングシール３２と６２には、螢光炭素(fluoro carb
on) の弾性０リングからなっている(are implemented)
。しかし、他の従来のＯリングシール材料も使用でき
る。

【００１４】弁クロージュア１２及び５２は、当該プラ
ズマチャンバの使用時、より均一な処理結果を生ぜしめ
るため、チャンバの円形状（circular geometry ）を維
持することにより、改良されたプラズマチャンバにな
る。クロージュアは、簡単な移送機構により密閉と開放
位置の間を移動でき、複雑な(complicated) 歯車装置
や、プラズマチャンバの内側に露出した軸受を有する複
合((complex)移送機構を除去できる。さらに、弁クロー
ジュア１２及び５２では、プラズマチャンバ用の従来の
弁クロージュアに使用される一層高いコストで加硫され
た(vulcanized)ガスケットに代えて、普通の低コストの
Ｏリングシールを使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラズマチャンバの一部の側面図
である。

【図２】図１の２−２線に沿って切断された断面図であ
る。

【図３】図７に示される弁クロージュアの斜視図であ
る。

【図４】図７の４−４線の視点からの本発明に係る弁ク
ロージュアの上面図である。

【図５】図２の領域５の拡大図である。

【図６】図２と類似する断面図であるが、異なるステー
ジにおける使用のプラズマチャンバを示している。

【図７】図６の７−７線に沿って切断した断面図であ
る。

【図８】図２の８−８線に沿って切断した図１−図７の
プラズマチャンバの上部断面図である。

【図９】本発明によるプラズマチャンバの他の実施例の
一部の側面図である。

【図１０】図９の１０−１０線に沿って切断した断面図
である。

【図１１】図１０の領域１１の拡大図である。

【図１２】図１０と類似する断面図であるが、異なるス
テージにおける使用のプラズマチャンバを示している。

【図１３】図１２の１３−１３線に沿って切断した断面
図である。

【図１４】図１０の１４−１４線に沿って切断した図９
−図１３のプラズマチャンバの上部横断面図である。

【図１５】図１３の１５−１５線の視点からの本発明に
よる弁クロージュアの上面図である。

【図１６】図１３の１６−１６線の視点からの図１５の
弁クロージュアの底面図である。

【図１７】図１５−図１６に示される弁クロージュアの
斜視図である。

【符号の説明】

２…弁クロージュア、１０…プラズマチャンバ、１２…
弁クロージュア、１４…壁、１６…側面、１８…低面、
２０…開口、２８…底面、３２…０リングシール、３６
…外側表面、３８…外側表面、４０…肩部、４２…湾曲
表面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレンス シー． レイ アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95014， キュパティノ， ロックウッド ドライヴ 10236 (72)発明者 外島 正人 アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94087， サニーヴェール， スワロウ ドライヴ 1614

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口を有する壁付包囲体（walled enclo
   sure) と、前記開口を通して包囲体への接近を許容する
   ため、前記開口を密閉した位置及び前記開口と間隔が置
   かれた開放位置との間を移動できる弁クロージュア（cl
   osure ）とを備え、 前記弁クロージュアは、前記弁クロージュアが前記開口
   を密閉した位置にあるときには前記開口の中に伸長して
   構成・配置される(configured and positioned) し、前
   記肩部は前記弁クロージュアが前記開口を密閉した位置
   にあるとき、前記壁付包囲体の内側表面の外形と整合
   （matching）するように構成・配置された表面を有する
   処理チャンバ。
2. 【請求項２】 前記弁クロージュアの前記肩部はベース
   から斜めに伸長し、前記弁クロージュアは前記開口を密
   閉した位置及び前記開口と間隔が置かれた開放位置の間
   を斜めに移動できる請求項１に記載のチャンバ。
3. 【請求項３】 前記弁クロージュアが前記開口にあると
   き、前記開口の周囲を密閉シールするため、前記ベース
   上に配置されたＯリングシールをさらに具備している請
   求項２に記載のチャンバ。
4. 【請求項４】 前記弁クロージュアの前記肩部はベース
   から垂直に伸長し、、前記弁クロージュアは前記開口を
   密閉した位置及び、前記開口と間隔を置いた開放位置の
   間を垂直に移動できる請求項１に記載のチャンバ。
5. 【請求項５】 前記弁クロージュアが前記開口にあると
   き、前記開口の周囲を密閉シールするため、前記ベース
   上に配置されたＯリングシールをさらに具備している請
   求項４に記載のチャンバ。
6. 【請求項６】 前記Ｏリングシールは、第１平面に第１
   部分、第２平面に第２部分、および第１部分と第２部分
   を接続する傾斜部分を有する請求項５に記載のチャン
   バ。
7. 【請求項７】 チャンバ内の開口に対する弁クロージュ
   アであって、ベースと、前記ベースから伸長する肩部を
   具備し、前記肩部は前記弁クロージュアが開口を密閉し
   た位置にあるとき、この開口の中に伸長して構成・配置
   され、前記肩部は前記弁クロージュアが開口を密閉した
   位置にあるとき、前記チャンバの内側表面の外形と整合
   するように構成・配置された表面を有する弁クロージュ
   ア。
8. 【請求項８】 前記肩部は、前記チャンバの壁に比例し
   て(relative to) 前記ベースから斜めに伸長している請
   求項７に記載の弁クロージュア。
9. 【請求項９】 前記弁クロージュアが開口にあるとき、
   当該開口の周囲を密閉シールするため前記ベース上に配
   置されるＯリングシールをさらに具備している請求項８
   に記載の弁クロージュア。
10. 【請求項１０】 前記肩部は、前記ベースから垂直に伸
    長している請求項７に記載の弁クロージュア。
11. 【請求項１１】 前記弁クロージュアが開口にあると
    き、当該開口の周囲を密閉シールするため前記ベース上
    に配置されるＯリングシールをさらに具備している請求
    項１０に記載の弁クロージュア。
12. 【請求項１２】 前記Ｏリングシールは第１平面に第１
    部分、第２平面に第２部分、および第１部分と第２部分
    を接続する傾斜部分を有している請求項１１に記載の弁
    クロージュア。
13. 【請求項１３】 略円形の端壁(end wall)及び、前記端
    壁から離れるように伸長する略円筒状の側壁を含み、さ
    らに前記側壁の一部を含んでいる前記壁付構造体の一部
    を貫通する孔(aperture)を含む壁付構造体、および前記
    孔の周囲の前記壁付構造体の非室内部(non-interior po
    rtions) を密閉可能であり、前記孔の周囲の室内形状に
    整合する前記孔に適合可能な室内部(interior portion)
    を有する弁クロージュアとを具備する処理チャンバ。
14. 【請求項１４】 前記開口は、前記円形の端壁及び、前
    記円筒状の側壁の一部を貫通している請求項１３に記載
    された処理チャンバ。
15. 【請求項１５】 前記壁付構造体は、前記円形の端壁及
    び前記円筒状の側壁から外方に斜めに向けられた前記弁
    クロージュアに密接するための密接表面を含む請求項１
    ４に記載の処理チャンバ。
16. 【請求項１６】 前記壁付構造体は、前記円筒状の側壁
    が伸長する方向に面する前記弁クロージュアを密閉する
    ための密閉表面を含む請求項１４に記載の処理チャン
    バ。
17. 【請求項１７】 前記方向に沿って前記弁クロージュア
    を移動する直線駆動アームをさらに備える請求項１６に
    記載の処理チャンバ。
18. 【請求項１８】 前記壁付構造体の内部の真空が、前記
    弁クロージュアを前記壁付構造体に対して密閉する請求
    項１４に記載の処理チャンバ。