特許 7114270 タンデム処理領域を有するプラズマチャンバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-29

(45)【発行日】2022-08-08

(54)【発明の名称】タンデム処理領域を有するプラズマチャンバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20220801BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20220801BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101B

H01L21/31 C

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018031629

(22)【出願日】2018-02-26

(65)【公開番号】P2018148207

(43)【公開日】2018-09-20

【審査請求日】2021-02-19

(31)【優先権主張番号】15/453,868

(32)【優先日】2017-03-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100101502

【弁理士】

【氏名又は名称】安齋 嘉章

(72)【発明者】

【氏名】アンドリュー ヌグエン

(72)【発明者】

【氏名】ヨガナンダ サロデ ビシュワナス

(72)【発明者】

【氏名】シュエ ヤン チャン

【審査官】田中 崇大

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２４７２６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５１８４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－００４７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１７６０７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０８８３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００６９６６８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理するための装置であって、
第１の処理領域を有する第１のチャンバ側と、第２の処理領域を有する第２のチャンバ側とを有するチャンバ本体であって、チャンバ本体は、
前壁、前壁に対向する後壁、及び前壁と後壁との間に接続された底壁と、
底壁を貫通して配置された第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートと、
底壁を貫通して配置された真空ポートであって、底壁は、真空ポートの第１の部分を画定し、真空ポートは、処理領域の各々のための排気経路の少なくとも一部である真空ポートと、
前壁から延在し、真空ポートの第２の部分を画定する真空ハウジングとを含むチャンバ本体と、
第１の処理領域内に配置された第１の基板支持体、及び第１の基板支持体に結合され、第１のチャンバ側ポートを貫通して延在する第１のステムと、
第２の処理領域内に配置された第２の基板支持体、及び第２の基板支持体に結合され、第２のチャンバ側ポートを貫通して延在する第２のステムとを含む装置。

【請求項2】

チャンバ本体は、第１の処理領域と第２の処理領域との間に配置され、処理領域の各々に対して排気経路を仕切る隔壁を含み、隔壁の少なくとも一部は真空ハウジング内に配置されている、請求項１記載の装置。

【請求項3】

第１の基板支持体は、第１のステムを貫通して延在する第１の長手軸を有し、第２の基板支持体は、第２のステムを貫通して延在する第２の長手軸を有し、真空ポートは、第１のチャンバ側ポートと第２のチャンバ側ポートとの間に配置され、第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートは、第１のステムの第１の長手軸及び第２のステムの第２の長手軸を貫通して延在するｘ軸を有し、真空ポートは、前壁に向かって、第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートのｘ軸の真下に配置されている、請求項１記載の装置。

【請求項4】

前壁は、第１のチャンバ側の第１の処理領域への第１のサービスポートと、第２のチャンバ側の第２の処理領域への第２のサービスポートとを有し、真空ポートは、第１のサービスポートと第２のサービスポートとの間に配置され、前壁及び対向する後壁は、第１のサービスポートと第２のサービスポートとの間で平行である、請求項１記載の装置。

【請求項5】

真空ハウジングは、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能な蓋アセンブリを含む、請求項１記載の装置。

【請求項6】

基板を処理するための装置であって、
隔壁によって隔てられた第１の処理領域及び第２の処理領域を有するチャンバ本体であって、チャンバ本体は、
第１及び第２の処理領域を境界付ける底壁と、
底壁を貫通して配置された第１の部分を有し、第１及び第２の処理領域に流体結合された真空ポートと、
底壁に接続された前壁と、
前壁に接続され、前壁から外方に延在する真空ハウジングであって、真空ポートの第２の部分が内部に形成されている真空ハウジングとを含むチャンバ本体を含む装置。

【請求項7】

底壁は、真空ポートに隣接する周囲を有し、真空ポートは、底壁を貫通して延在する表面領域を有し、真空ポートの表面領域のうちの少なくとも５０％は、真空ポートに隣接している底壁の周囲から外方へ延在している、請求項６記載の装置。

【請求項8】

チャンバ本体は、
前壁に対向し、基板を第１の処理領域内に装填するための第１の基板搬送ポートと、基板を第２の処理領域内に装填するための第２の基板搬送ポートとを有する後壁を含む、請求項６記載の装置。

【請求項9】

真空ハウジングは、
開位置と閉位置との間で移動可能な蓋アセンブリを含む、請求項６記載の装置。

【請求項10】

真空ハウジング及びチャンバ本体は、単一の塊の材料から製造される、請求項６記載の装置。

【請求項11】

第１の長手軸は、底壁を貫通して配置された第１のチャンバ側ポートを貫通して延在し、第２の長手軸は、底壁を貫通して配置された第２のチャンバ側ポートを貫通して延在し、真空ポートは、第１のチャンバ側ポートと第２のチャンバ側ポートとの間に配置され、第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートは、第１の長手軸及び第２の長手軸を貫通して延在するｘ軸を有し、真空ポートは、前壁に向かって、第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートのｘ軸の真下に配置されている、請求項６記載の装置。

【請求項12】

基板を処理するための装置であって、
第１の処理領域内で基板を支持するための第１の基板支持体及び第１の基板支持体に結合された第１のステムであって、第１の基板支持体は、第１のステムを貫通する第１の長手軸を有する第１の基板支持体及び第１のステムと、
第２の処理領域内で基板を支持するための第２の基板支持体及び第２の基板支持体に結合された第２のステムであって、第２の基板支持体は、第２のステムを貫通する第２の長手軸を有する第２の基板支持体及び第２のステムと、
第１の処理領域を含む第１のチャンバ側と、第２の処理領域を含む第２のチャンバ側とを有し、第１のチャンバ側のための第１の排気路と、第２のチャンバ側のための第２の排気路とを画定するチャンバ本体であって、
前壁と、
前壁に接続された底壁と、
底壁内に配置された第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートであって、第１のステムは第１のチャンバ側ポートを貫通して延在し、第２のステムは第２のチャンバ側ポートを貫通して延在し、第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートは、第１のステムの第１の長手軸及び第２のステムの第２の長手軸を貫通して延在するｘ軸を有する第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートと、
底壁内に配置された真空ポートであって、真空ポートは、第１のチャンバ側ポートと第２のチャンバ側ポートとの間に配置され、真空ポートは、前壁に向かって、第１のチャンバ側ポートと第２のチャンバ側ポートのｘ軸の完全に下方に配置される真空ポートとを含み、
第１の排気経路は、第１の処理領域から真空ポートまで延在し、
第２の排気経路は、第２の処理領域から真空ポートまで延在し、
真空ポートは、真空ポート直径を含み、第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートは、チャンバポート分離距離によって分離され、真空ポート直径は、チャンバポート分離距離よりも大きいチャンバ本体とを含む装置。

【請求項13】

基板を処理するための装置であって、
第１の処理領域内で基板を支持するための第１の基板支持体及び第１の基板支持体に結合された第１のステムであって、第１の基板支持体は、第１のステムを貫通する第１の長手軸を有する第１の基板支持体及び第１のステムと、
第２の処理領域内で基板を支持するための第２の基板支持体及び第２の基板支持体に結合された第２のステムであって、第２の基板支持体は、第２のステムを貫通する第２の長手軸を有する第２の基板支持体及び第２のステムと、
第１の処理領域を含む第１のチャンバ側と、第２の処理領域を含む第２のチャンバ側とを有し、第１のチャンバ側のための第１の排気路と、第２のチャンバ側のための第２の排気路とを画定するチャンバ本体であって、
前壁と、
前壁に接続された底壁と、
底壁内に配置された第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートであって、第１のステムは第１のチャンバ側ポートを貫通して延在し、第２のステムは第２のチャンバ側ポートを貫通して延在し、第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートは、第１のステムの第１の長手軸及び第２のステムの第２の長手軸を貫通して延在するｘ軸を有する第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートと、
底壁内に配置された真空ポートであって、真空ポートは、第１のチャンバ側ポートと第２のチャンバ側ポートとの間に配置され、真空ポートは、前壁に向かって、第１のチャンバ側ポートと第２のチャンバ側ポートのｘ軸の完全に下方に配置される真空ポートとを含み、
第１の排気経路は、第１の処理領域から真空ポートまで延在し、
第２の排気経路は、第２の処理領域から真空ポートまで延在し、
前壁に対向する後壁を含み、第１のチャンバ側ポートは、前壁よりも後壁に近いチャンバ本体とを含む装置。

【請求項14】

第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートは、前壁と後壁との間で非対称に位置合わせされ、ｘ軸は、前壁及び後壁に平行である、請求項１３記載の装置。

【請求項15】

底壁は、真空ポートに隣接する周囲を有し、真空ポートは、底壁を貫通して延在する表面領域を有し、真空ポートの表面領域のうちの少なくとも５０％は、真空ポートに隣接している底壁の周囲から外方へ延在している、請求項１記載の装置。

【請求項16】

チャンバ本体は、
基板を第１の処理領域内に装填するための第１の基板搬送ポートと、基板を第２の処理領域内に装填するための第２の基板搬送ポートとを有する、請求項１記載の装置。

【請求項17】

隔壁は真空ハウジング内に延在する、請求項６記載の装置。

【請求項18】

真空ハウジングはチャンバ本体から取り外し可能である、請求項６記載の装置。

【請求項19】

チャンバ本体は、
前壁に対向し、基板を第１の処理領域内に装填するための第１の基板搬送ポートと、基板を第２の処理領域内に装填するための第２の基板搬送ポートとを有する後壁を含む、請求項１２記載の装置。

【請求項20】

チャンバ本体は、
前壁に対向し、基板を第１の処理領域内に装填するための第１の基板搬送ポートと、基板を第２の処理領域内に装填するための第２の基板搬送ポートとを有する後壁を含む、請求項１３記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【背景】

【0001】

（分野）
本明細書に記載の実施形態は、概して、プラズマ半導体基板処理システムに関する。より具体的には、実施形態は、２つの基板を同時に処理するためのタンデム処理領域を有するプラズマチャンバに関する。

【0002】

（関連技術の説明）
半導体処理は、一般的に、材料の堆積と、基板からの材料の除去（「エッチング」）とを含む。タンデム処理領域を有するプラズマチャンバは、半導体処理において２つの基板の処理を同時に可能にするために使用される。プラズマチャンバは、少なくとも１つの基板を処理するための第１のチャンバ側と、第２の基板を処理するための第２のチャンバ側とを含む。チャンバ側はそれぞれ、処理領域内に配置された可動基板支持体を含む。各基板支持体は、処理領域内のプラズマ処理又は他の処理中に基板を支持する基板支持面を含む。基板支持体は、プラズマチャンバの底壁内に配置されたチャンバ側ポートを通って延びるステムを更に含む。

【0003】

真空ポートを介して両方の処理領域に結合された真空ポンプを有する共用ポンピングシステムを使用して、プラズマチャンバを準大気圧（すなわち、真空）までポンプダウンすることは従来的である。真空ポートは、プラズマチャンバの底壁内に配置され、両方の処理領域に対して開いている。真空ポンプは、処理された副生成物をプラズマチャンバの内部から真空ポートを介して排出（ポンプアウト）する。共用ポンピングシステムは、コンポーネント及び動作コストを低減する。

【0004】

上述のようなプラズマチャンバは、電気的制御、高周波（ＲＦ）制御、ガス流制御、及び熱制御を含む基板の処理において高度な技術をますます使用して、縮小されたデバイスの幾何学的形状を取り扱い、歩留まりが改善され、スループットが高く、更に基板当たりのコストがより低い基板均一性を達成する。電力ライン、ガス供給ライン、及び制御ライン（集合的にユーティリティライン）は、基板支持体内で使用される高度な技術を、ステムを介して、プラズマチャンバの外部に配置されたガス供給源、電気供給源、及びコントローラに結合するために使用される。基板支持体の改善は、しばしば、ステムのサイズによって制限され、基板支持体内に追加の高度な技術を実装するのに必要な追加のユーティリティラインを配線するためのスペースは利用できない。

【0005】

したがって、基板を処理するための改良された方法及び装置が必要とされている。

【概要】

【0006】

本開示の実施形態は、基板を処理するための方法及び装置を説明する。一例では、基板を処理するための装置は、第１の処理領域を有する第１のチャンバ側と、第２の処理領域を有する第２のチャンバ側とを有するプラズマチャンバ本体を含む。チャンバ本体は、前壁、前壁に対向する後壁、及び前壁と後壁との間に接続された底壁を含む。第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートは底壁を貫通して配置され、真空ポートは底壁上に配置される。底壁は、真空ポートの第１の部分を画定し、真空ポートは、第１及び第２の処理領域の各々のための排気経路の少なくとも一部である。真空ハウジングは、前壁から延在し、真空ポートの第２の部分を画定する。第１の基板支持体は、第１の処理領域内に配置される。第１のステムは、第１の基板支持体に結合され、第１のチャンバ側ポートを貫通して延在する。第２の基板支持体は、第２の処理領域内に配置され、第２のステムは、第２の基板支持体に結合される、第２のステムは、第２のチャンバ側ポートを貫通して延在する。

【0007】

別の一実施形態では、基板を処理するための装置は、隔壁によって隔てられた第１の処理領域及び第２の処理領域を有するチャンバ本体を含む。チャンバ本体は、第１及び第２の処理領域を境界付ける底壁と、底壁を貫通して配置された第１の部分を有する真空ポートを有する。真空ポートは、第１及び第２の処理領域に流体結合される。チャンバ本体は、底壁に接続された前壁と、前壁に接続され、前壁から外方に延在する真空ハウジングを更に含む。真空ハウジングは、真空ポートの第２の部分が内部に形成されている。

【0008】

別の一実施形態では、プラズマチャンバは、処理領域内で基板を支持するための第１の基板支持体を含む。第１のステムは、第１の基板支持体に結合され、第１のステムを貫通して延在する第１の長手軸を有する。第２の基板支持体は、処理領域内で基板を支持し、第２のステムは、基板支持体に結合される。第２の基板支持体は、第２のステムを貫通して延在する第２の長手軸を有する。チャンバ本体は、第１の処理領域を含む第１のチャンバ側と、第２の処理領域を含む第２のチャンバ側とを有する。チャンバ本体は、第１のチャンバ側のための第１の排気経路と、第２のチャンバ側のための第２の排気経路とを画定する。チャンバ本体は、前壁と、前壁に接続された底壁とを含む。第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートは、底壁内に配置される。第１のステムは、第１のチャンバ側ポートを貫通して延在し、第２のステムは、第２のチャンバ側ポートを貫通して延在する。第１のチャンバ側ポート及び第２のチャンバ側ポートは、第１のステムの第１の長手軸及び第２のステムの第２の長手軸を貫通して延在するｘ軸を有する。真空ポートは、底壁内に配置され、第１のチャンバ側ポートと第２のチャンバ側ポートとの間に配置される。真空ポートは、前壁に向かって、チャンバ側ポートの水平軸の下に配置される。第１の排気経路は、第１の処理領域から真空ポートまで延在し、第２の排気経路は、第２の処理領域から真空ポートまで延在する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本開示の限定的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。

【図1】一実施形態に係るプラズマチャンバのチャンバ本体の上面斜視図を示す。

【図2】一実施形態に係るプラズマチャンバの前面概略断面図を示す。

【図3A】一実施形態に係るプラズマチャンバのチャンバ本体の底面斜視図を示す。

【図3B】一実施形態に係るプラズマチャンバのチャンバ本体の上面斜視図を示す。

【図3C】一実施形態に係るプラズマチャンバのチャンバ本体の底面概略図を示す。

【図4A】一実施形態に係るプラズマチャンバのチャンバ本体の上部斜視概略図を示す。

【図4B】一実施形態に係るプラズマチャンバのチャンバ本体の底面斜視概略図を示す。

【図4C】一実施形態に係るプラズマチャンバのチャンバ本体の底面概略図を示す。

【0010】

理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。また、一実施形態の要素は、本明細書に記載の他の実施形態での利用に有利に適合させることができる。

【詳細な説明】

【0011】

本明細書の実施形態は、概して、単一の真空ポートを共有するタンデム処理領域内で複数の基板を同時に処理するように適合された装置を提供する。この装置は、高品質基板処理、高い基板スループット、及び縮小したシステム設置面積に対して、単一の基板処理チャンバの利点と複数基板の取り扱いの利点とを組み合わせたプラズマチャンバとして具現化することができる。プラズマチャンバは、第１のチャンバ側と第２のチャンバ側とを有するチャンバ本体を含む。チャンバ本体は、チャンバ内部領域内で使用される複数の高度な技術を取り扱うように適合されている。

【0012】

図１及び図２は、一実施形態に係るプラズマチャンバ１００の前面斜視図及び断面図をそれぞれ示す。図１を参照すると、プラズマチャンバ１００は、第１のチャンバ側１０４及び第２のチャンバ側１０６を有するチャンバ本体１０２を含む。第１及び第２のチャンバ側１０４、１０６の各々は、それぞれのチャンバ内部領域１１０、１１２を含む。チャンバ本体１０２は、内壁１３０、１３２、上壁１２２、底壁１２６、側壁１２４Ａ、１２４Ｂ、及び後壁１３４を含む。チャンバ内部領域１１０、１１２は、内壁１３０、１３２によって境界付けられている。基板搬送ポート１２０は、後壁１３４を貫通してチャンバ内部領域１１０、１１２内へと延在する。

【0013】

真空ポートハウジング１８２は、チャンバ本体１０２に結合される。一例では、真空ポートハウジング１８２は、第１のチャンバ側１０４のチャンバ内部領域１１０に通じる第１のサービスポート１８０Ａと、第２のチャンバ側１０６のチャンバ内部領域１１０に通じる第２のサービスポート１８０Ｂから等距離に配置される。サービスポート１８０Ａ、１８０Ｂは、開放可能なカバー（図示せず）を有し、点検及び修理のためにチャンバ内部領域１１０、１１２へのアクセスを可能にする。

【0014】

真空ポートハウジング１８２は、ハウジング側壁１８４及びハウジング上壁１８６を有する。いくつかの実施形態では、真空ポートハウジング１８２は、チャンバ本体１０２の前壁１２８と一体的に形成される。いくつかの実施形態では、チャンバ本体１０２及び真空ポートハウジング１８２は、単一の塊の材料から製造される。他の実施形態では、真空ポートハウジング１８２及びチャンバ本体１０２は、密封的に固定された又は共に溶接された別個のコンポーネントであってもよい。チャンバ本体１０２及び真空ポートハウジング１８２は、アルミニウム又は他の金属材料で作ることができる。ハウジング側壁１８４は、チャンバ本体１０２の前壁１２８から延在する。一例では、ハウジング側壁１８４は、凸状又は部分円筒形の形状を有する。前壁１２８は、チャンバ本体１０２の後壁１３４と対向する。いくつかの実施形態では、前壁１２８と対向する後壁１３４とは平行であり、例えば、サービスポート１８０Ａ、１８０Ｂの間の前壁１２８の部分は、後壁１３４の対向する部分と平行である。ハウジングの上壁１８６は、前壁１２８及び後壁１３４に対して垂直とすることができる。いくつかの実施形態では、ハウジング上壁１８６は、チャンバ本体１０２の上壁１２２の下に配置することができる。いくつかの実施形態では、真空ポートハウジング１８２は、装置のための追加のスペースを提供するという利点を有する。

【0015】

一実施形態では、ハウジング上部壁１８６は、ハウジング蓋１７８を含む。ハウジング蓋１７８は、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である。閉鎖位置にあるとき、ハウジング蓋１７８は、ハウジング上壁１８６内に気密シールを形成する。図１に示す実施形態では、ハウジング蓋１７８は、蓋Ｏリング１７２及び蓋ＲＦガスケット１７４を有する。蓋Ｏリング１７２は、ハウジング蓋１７８が閉位置にあるとき、ハウジング上壁１８６内に気密シールを形成する。蓋ＲＦガスケット１７４は、ハウジング蓋１７８が閉位置にあるとき、ハウジング蓋１７８とハウジング側壁１８４との間に接地を提供する。開位置にあるとき、蓋アセンブリ１６２は、真空ポートハウジング１８２の上部開口部にアクセスできるように配置される。これは、図２に示す真空ポート１９２、真空バルブ１９４、及び真空ポンプ１９６の点検、保守、及び修理が、真空ポートハウジング１８２のハウジング蓋１７８を開き、これによって真空バルブ１９４又は真空ポンプ１９６を分解する必要性、又はチャンバ本体１０２のチャンバ内部領域１１０、１１２を通って、真空ポート１９２、真空バルブ１９４、及び真空ポンプ１９６にアクセスする必要性を回避することが可能となるので有益である。

【0016】

図２を参照すると、チャンバ内部領域１１０、１１２は、処理領域１１６、１１８を含み、図１に示す基板搬送ポート１２０は、処理領域１１６、１１８へ、及び処理領域１１６、１１８から基板をロボットによって装填する、及び取り除くために使用される。真空ポート１９２は、チャンバ本体１０２の底壁１２６に開口を提供し、第１の処理領域１１６のための第１の排気経路２０４Ａ及び第２の処理領域１１８のための第２の排気経路２０４Ｂの一部となる。真空ポート１９２は、真空バルブ１９４（例えば、ゲートバルブ）及び真空ポンプ１９６に結合される。図２に示す実施形態では、真空バルブ１９４は、真空ポート１９２に対して鉛直に配置されたバルブピストン１９４Ａを有する鉛直プランジャバルブであり、真空ポート１９２を通る流れを制御し、チャンバ内部領域１１０、１１２に対して圧力制御を提供する。いくつかの実施形態では、真空バルブ１９４は、少なくとも部分的に真空ポートハウジング１８２内に配置されたバルブピストン１９４Ａを有する鉛直プランジャバルブであってもよい。他の実施形態では、異なるタイプのスロットルゲートバルブを真空バルブ１９４のために使用することができる。真空ポンプ１９６は、一般的に、第１のチャンバ側１０４及び第２のチャンバ側１０６の処理領域１１６、１１８を基板処理のために望ましい圧力に維持し、廃ガス及び処理副生成物を迅速に除去するように構成される。

【0017】

チャンバ内部領域１１０、１１２の各々は、蓋アセンブリ１６２によって囲まれている。図１は、蓋アセンブリ１６２無しのチャンバ本体１０２を示し、チャンバ内部領域１１０、１１２を示している。隔壁１１４は、それぞれの第１のチャンバ側１０４と第２のチャンバ側１０６との間に配置される。いくつかの実施形態では、隔壁１１４は、上壁１２２から底壁１２６まで延在することができる。隔壁１１４は、処理領域１１６、１１８を互いに分離している。

【0018】

チャンバ本体１０２のチャンバ内部領域１１０、１１２の各々は、内部に配置されたそれぞれの基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂを有する。基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂはそれぞれ、処理領域１１６、１１８内で基板を支持するように寸法決めされている。基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂは、ステム１４０Ａ、１４０Ｂに接続されている。基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂは、オプションとして、各々の長手軸１４４Ａ、１４４Ｂに沿って回転方向及び／又は鉛直方向に移動可能である。基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂのステム１４０Ａ、１４０Ｂは、チャンバ本体１０２の底壁１２６内に位置するチャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂを貫通して延在する。一例では、基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂは、ＲＦエネルギーを処理領域１１６、１１８内に結合するための下部電極１５０を含む。いくつかの実施形態では、下部電極１５０は、陰極とすることができる。基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂは、オプションとして、処理中に基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂ上に基板を保持する静電チャックを含んでもよい。ユーティリティライン１６０は、下部電極１５０に対して電力を供給する電源１５４に下部電極１５０を結合する。

【0019】

プラズマチャンバ１００は、基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂの昇降、基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂの回転、基板の保持及び解放、プロセスの終了の検出、内部診断、基板の加熱等のためのシステムを更に含むことができる。そのようなシステムは、支持システム１５６として図２に集合的に示されている。支持システム１５６は、支持システム１５６内で使用するための基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂのステム１４０Ａ、１４０Ｂを貫通して延在する機械式装置を含むことができる。ユーティリティライン１６０は、ガスラインと、基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂ及び支持システム１５６に電力を供給するために、基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂのステム１４０Ａ、１４０Ｂを貫通して延在する電力ラインとを含むことができる。蓋アセンブリ１６２は、電源１６６Ａに結合された上部電極１６４を含む。一実施形態では、上部電極１６４は陽極である。上部電極１６４及び下部電極１５０を使用して、処理領域１１６、１１８内にプラズマを発生させる。蓋アセンブリ１６２はまた、ガス供給源１６６Ｂに結合されたシャワーヘッド１７０を含み、処理領域１１６、１１８に処理ガスを供給することができる。

【0020】

プラズマチャンバ１００は、チャンバ内部領域１１０、１１２内に位置するいくつかのコンポーネントを有することができる制御・監視システム１５８及び他の先進技術を更に含み、処理領域１１６、１１８における下部電極１５０及び処理環境を制御することができる。いくつかの実施形態では、ユーティリティライン１６０を使用して、制御・監視システム１５８に電力を供給することができる。

【0021】

ユーティリティライン１６０を使用して、チャンバ内部領域１１０、１１２内に配置された基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂを電源１５４及びコントローラ１７６に結合する。ユーティリティライン１６０は、ステム１４０Ａ、１４０Ｂ及びチャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂを貫通してチャンバ内部領域１１０、１１２へと延在し、そこでユーティリティライン１６０は、基板支持体１３６Ａ、１３６Ｂ及び制御・監視システム１５８に結合される。いくつかの実施形態におけるユーティリティライン１６０は、ガス導管、センサ配線、電源供給導体、及び流体導管を含むことができる。ステム１４０Ａ、１４０Ｂは、チャンバ本体１０２の外側からチャンバ内部領域１１０、１１２へと延在するユーティリティライン１６０を収容する大きさに作られている。チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂは、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂを貫通して延在するステム１４０Ａ、１４０Ｂの一部を収容する大きさに作られている。

【0022】

図２に示すように、第１のチャンバ側１０４のための排気経路２０４Ａは、チャンバ内部領域１１０を通って延び、第１のチャンバ側１０４の処理領域１１６から内壁開口部２００Ａを通って真空ポート１９２を通って延びる。図２に示され、矢印で示されているような第２のチャンバ側１０６のための排気経路２０４Ｂは、チャンバ内部領域１１２を通って延び、第２のチャンバ側１０６の処理領域１１８から内壁開口部２００Ｂを通って真空ポート１９２を通って延びる。隔壁１１４は、第１のチャンバ側１１６と第２のチャンバ側１１８との間に配置され、第１の処理領域１１６のための第１の排気経路２０４Ａの少なくとも一部を第２の処理領域１１８のための第２の排気経路２０４Ｂから分離している。いくつかの実施形態では、隔壁１１４は、真空ポート１９２までは延在しないことが可能であり、排気経路２０４Ａ、２０４Ｂは、隔壁１１４によって分離されることなく、内壁開口部２００Ａ、２００Ｂを通って真空ポート１９２に入る。

【0023】

図３Ａ及び図３Ｂは、プラズマチャンバ１００のチャンバ本体１０２の底部斜視図及び上部斜視図をそれぞれ示している。第１チャンバ側ポート１４２Ａ及び第２チャンバ側ポート１４２Ｂは、底壁１２６を貫通して延びている。底壁１２６内の真空ポート１９２は、チャンバ内部領域１１０、１１２に結合される。隔壁１１４は、チャンバ内部領域１１０、１１２から真空ポートハウジング１８２のハウジング側壁１８４まで延びる。真空ポートハウジング１８２内の隔壁１１４、ハウジング側壁１８４、及びハウジング上壁１８６は、第１の真空ハウジングチャンバ１８８Ａ及び第２の真空ハウジングチャンバ１８８Ｂを形成する。隔壁１１４は、チャンバ本体１０２の底壁１２６から真空ポートハウジング１８２のハウジング上壁１８６まで延びて、真空ハウジングチャンバ１８８Ａ、１８８Ｂを分離することができる。他の実施形態では、隔壁１１４は、真空ポートハウジング１８２内に延在しない。前壁１２８上の真空ポートハウジング１８２のハウジング上壁１８６の鉛直位置は、真空ポートハウジング１８２の所望の形状及び容積に依存して変えることができる。いくつかの実施形態では、底壁１２６は、ボルト又は他の締結具でチャンバ本体１０２に取り付け可能な別個のコンポーネントであってもよい。底壁１２６は、真空シール用のＯリングと、底壁１２６とチャンバ本体１０２との間の接地用のＲＦガスケットとを含むことができる。取り外し可能な底壁１２６は、複数の底壁１２６を可能にし、各々が底壁１２６内の真空ポート１９２、第１のチャンバ側ポート１４２Ａ、及び第２のチャンバ側ポート１４２Ｂの間で異なる間隔及び大きさを有する異なる底壁を備えた複数の底壁１２６を可能にする。チャンバ本体１０２は、異なる動作パラメータを満たすように底壁１２６を変更することによってカスタマイズすることができる。

【0024】

いくつかの実施形態では、チャンバ側部１０４、１０６の第１の内壁１３０及び第２の内壁１３２のそれぞれは、底壁１２６から鉛直上方に延び、真空ポート１９２及び真空ポートハウジング１８２に通じる内壁開口部２００Ａ、２００Ｂを有する。排気通路２０４Ａが図３Ｂに示されており、第１のチャンバ側１０４のための内壁開口部２００Ａを通って流れる。内壁開口部２００Ａ、２００Ｂは、第１のチャンバ側１０４及び第２のチャンバ側１０６のための排気経路２０４Ａ、２０４Ｂの一部を形成する。図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、第１の真空ハウジングチャンバ１８８Ａ及び第２の真空ハウジングチャンバ１８８Ｂは、それぞれ排気経路２０４Ａ及び２０４Ｂの各々の部分である。

【0025】

図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、真空ポートハウジング１８２のハウジング側壁１８４の少なくとも一部は、チャンバ本体１０２の前壁１２８から外方へと延在する。ハウジング側壁１８４及び底壁１２６は、真空ポート１９２を取り囲む周囲を画定し、チャンバ内部領域１１０、１１２からチャンバ本体１０２の外部へと通じる。図３Ｃに示すように、底壁１２６は、真空ポート１９２の第１の部分１９２Ａを画定し、真空ポートハウジング１８２は、前壁１２８から外方へと延在する真空ポート１９２の第２の部分１９２Ｂと、を画定し、真空ポート１９２に隣接する底壁１２６の周囲を画定する。図３Ｃでは、底壁１２６の周囲は、破線１９５によって示されている。

【0026】

図３Ｃは、実施形態に係るプラズマチャンバ１００のチャンバ本体１０２の定性的底面図を示す。第１のチャンバ側ポート１４２Ａ及び第２のチャンバ側ポート１４２Ｂは、後壁１３４と前壁１２８との間に対称的に配置される。ｘ軸２１０は、第１のチャンバ側ポート１４２Ａの中心２０６Ａ及び第２のチャンバ側ポート１４２Ｂの中心２０６Ｂを通って延びる。いくつかの実施形態では、ｘ軸は、後壁１３４と前壁１２８の中間に配置された中心線であり、これによって第１のチャンバ側ポート１４２Ａ及び第２のチャンバ側ポート１４２Ｂは対称的に配置される。他の実施形態では、第１のチャンバ側ポート１４２Ａ及び第２のチャンバ側ポート１４２Ｂは、後壁１３４と前壁１２８との間に非対称に配置されてもよく、ｘ軸２１０は、後壁１３４と前壁１２８との間の中心線ではない。

【0027】

いくつかの実施形態では、第１のｙ軸２０８Ａは、中心２０６Ａを通って延び、第２のｙ軸２０８Ｂは、中心２０６Ｂを通って延び、両方はｘ軸２１０に対して垂直である。図２に示すようなステム１４０Ａ、１４０Ｂに対応する長手軸１４４Ａ、１４４Ｂは、中心２０６Ａ、２０６Ｂを通って延びることができる。チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂの中心２０６Ａ、２０６Ｂは、基板搬送ポート１２０を介して処理領域１１６、１１８内の装填位置に基板を装填するために使用される基板装填装置によって提供される基板装填位置に対応する、チャンバ本体１０２の後壁１３４から選択された垂直距離に位置する。後壁１３４とチャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂの中心２０６Ａ、２０６Ｂとの間のこの距離は、Ｙ－ｒとして表される。

【0028】

一実施形態では、真空ポート１９２は、第１のチャンバ側ポート１４２Ａの第１のｙ軸２０８Ａと第２のチャンバ側ポート１４２Ｂの第２のｙ軸２０８Ｂとの間に配置される。真空ポート１９２は、チャンバ本体１０２の前壁１２８に向かってｘ軸２１０の真下に配置される。真空ポート１９２がｘ軸２１０の下にある距離は、線２１２及びＹ－ｐによって表される。真空ポート１９２の周囲は、ｘ軸２１０の真下にある。真空ポート１９２をｘ軸２１０の真下で前壁１２８の方に配置する利点は、第１のチャンバ側ポート１４２Ａ及び第２のチャンバ側ポート１４２Ｂのサイズが、底壁１２６の構造的一体性を提供しながら増加することができることである。構造的一体性は、チャンバ本体１０２の底壁１２６への真空力に耐えるために必要であり、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂと真空ポート１９２との間の選択された分離を維持することによって改善される。

【0029】

図１及び図３Ａ～図３Ｃに示す実施形態では、真空ポート１９２の少なくとも一部は、チャンバ本体１０２の前壁１２８を越えて延び、真空ポートハウジング１８２内に存在する。一実施形態では、真空ポート１９２の表面積の５０％は、前壁１２８から延び、真空ハウジングチャンバ１８８Ａ、１８８Ｂに垂直に導かれ、真空ポート１９２の表面積の他の５０％は、底壁１２６によって画定される。他の実施形態では、真空ポート１９２の表面積の５０％以上が、前壁１２８を越えて延びる。第１のチャンバ側ポート１４２Ａ、第２のチャンバ側ポート１４２Ｂ、及び真空ポート１９２のための底壁１２６上で利用可能な利用可能表面積は、真空ポート１９２の増加した部分が前壁１２８を越えて延びるにつれて増加する。これは、増加した表面積を使用して、第１のチャンバ側ポート１４２Ａ及び第２のチャンバ側ポートの表面積及び直径を増加させて、これによってチャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂ及びステム１４０Ａ、１４０Ｂを貫通して経路付けされたユーティリティライン１６０のサイズ及び数を増加させることができるので有益である。

【0030】

図４Ａ及び図４Ｂは、別の一実施形態に係るチャンバ本体３０２の上部斜視図及び下部斜視図をそれぞれ示す。真空ポート１９２は、図１及び図３Ａ～図３Ｃに示されたチャンバ本体１０２の実施形態の真空ポート１９２と比較して異なる位置でチャンバ本体３０２上に配置される。より具体的には、図４Ａ～図４Ｃに示す真空ポート１９２は、前壁１２８に隣接して底壁１２６内に配置される。真空ポート１９２は、底壁１２６の周囲内に配置され、前壁１２８内でチャンバ内部領域１１０、１１２内へと開口している。

【0031】

図４Ｃは、実施形態に係るプラズマチャンバ１００のチャンバ本体３０２の定性的底面図を示す。図４Ｃに開示される実施形態では、第１のチャンバ側ポート１４２Ａ及び第２のチャンバ側ポート１４２Ｂは、後壁１３４と前壁１２８との間に非対称に配置される。より具体的には、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂは、前壁１２８よりも後壁１３４に近い。チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂの位置は、チャンバ本体３０２の後壁１３４から選択された距離の処理領域１１６、１１８内に基板を装填するために使用される装置に対応する。他の実施形態では、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂは、後壁１３４と前壁１２８との間に対称的に配置されてもよい。ｘ軸２１０は、第１のチャンバ側ポート１４２Ａの中心２０６Ａ及び第２のチャンバ側ポート１４２Ｂの中心２０６Ｂを通って延びる。ｘ軸２１０は、前壁１２８及び後壁１３４と平行であってもよい。

【0032】

一実施形態では、真空ポート１９２は、第１のチャンバ側ポート１４２Ａの第１のｙ軸２０８Ａと第２のチャンバ側ポート１４２Ｂの第２のｙ軸２０８Ｂとの間に配置される。真空ポート１９２は、ｘ軸２１０の真下に配置され、これによって真空ポート１９２は、チャンバ本体１０２の前壁１２８に向かって配置される。真空ポート１９２がｘ軸２１０の下にある距離は、Ｙ－ｐによって表され、真空ポート１９２の周囲２２０は、ｘ軸２１０の下にある。真空ポート１９２をｘ軸２１０の真下に移動させることにより、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂと真空ポート１９２との間の垂直軸２２４に沿った垂直分離が増大し、図４ＣにはＹ－ｐとして示されている。この垂直分離Ｙ－ｐは、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂと真空ポート１９２との間の適切な間隔を維持して底壁１２６の構造的一体性を維持しながら、互いに又は真空ポート１９２と重ならずにチャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂの表面積を増加させることができる。

【0033】

図４Ｃに示すように、垂直軸２２４、第１の周囲軸２２６Ａ、及び第２の周囲軸２２６Ｂは、前壁１２８から後壁１３４まで延び、平行である。垂直軸２２４は、真空ポート１９２の中心２１６を通って延びる。垂直軸２２４と第１の周囲軸２２６Ａとの間の距離は、Ｘ－Ｐ１で示され、いくつかの実施形態では、真空ポート１９２の半径とすることができる。垂直軸２２４と第２の周囲軸２２６Ｂとの間の距離は、Ｘ－Ｐ２で示され、いくつかの実施形態では、真空ポート１９２の半径とすることができる。図４Ｃに示すように、第１のチャンバ側ポート１４２Ａの周囲２３０Ａは、第１の周囲軸２２６Ａ上に延在し、第２のチャンバ側ポート１４２Ｂの周囲２３０Ｂは、第２の周囲軸２２６Ｂ上に延在する。第１のチャンバ側ポート１４２Ａ及び第２のチャンバ側ポート１４２Ｂは、図４ＣにＸ－Ｃで示すチャンバポート分離距離によって分離されている。チャンバポート分離距離は、周囲２３０Ａと周囲２３０Ｂとの間の距離である。真空ポート周囲距離は、第１の周囲軸２２６Ａと第２の周囲軸２２６Ｂとの間の距離である。真空ポート周囲距離を図４Ｃに示され、Ｘ－Ｐ１＋Ｘ－Ｐ２であり、いくつかの実施形態では、真空ポート１９２の直径とすることができる。チャンバポート分離距離は、真空ポート周囲距離よりも小さい。チャンバポートの分離距離を真空ポート周囲距離よりも小さくすることによって、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂの表面積を増大させることができる。チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂのサイズの増大は、より大きなステム１４０Ａ、１４０Ｂがチャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂを通って延びることを可能にする。

【0034】

チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂを前壁１２８よりも後壁１３４に近くに移動させ、真空ポート１９２をｘ軸２１０の真下にシフトさせることによって、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂと真空ポンプ１９６との間の垂直軸２２４に沿った垂直分離は増加し、図４ＣではＹ－ｐとして示されている。この垂直分離Ｙ－ｐは、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂと真空ポート１９２との間の適切な間隔を維持して、底壁１３４の構造的一体性を維持しながら、互いに又は真空ポート１９２と重ならずにチャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂの表面積を増加させることを可能にする。底壁１３４の構造的強度は、動作中の真空圧力を含む底壁への応力に耐えるために必要である。

【0035】

図２に示し、前述したように、多数のユーティリティライン１６０及び支持システム１５６が、ステム１４０Ａ、１４０Ｂを通ってチャンバ本体３０２のチャンバ内部領域１１０、１１２内に延びて、基板を処理するための所望の処理環境を実現する。追加のユーティリティライン１６０と、ステム１４０Ａ、１４０Ｂ及びチャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂを通って延びるのに必要な装置とを取り扱うことができるチャンバ本体３０２を有することは、より良好なプロセス制御及び改善された処理結果のために有益である。これは、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂのサイズ及び直径を増加させて、より大きな直径及びサイズを有するステム１４０Ａ、１４０Ｂを収容することによって達成される。

【0036】

また、記載された実施形態では、真空ポンプ１９６へのアクセス及び真空ポート１９２のサイズを増大させてもよい。これは、真空ポート１９２のサイズ及び真空ポート直径を大きくすることは、より少ない電力消費とより安価な真空ポンプ１９６により良好な真空発生を可能にするので有益である。記載された実施形態はまた、チャンバ側ポート１４２Ａ、１４２Ｂからの真空ポート１９２の追加の間隔のため、より大きい真空ポンプ１９６の使用を可能にする。より大きな真空ポンプ１９６により、より高い真空を処理領域１１６、１１８内で維持することが可能となり、これにより実行可能なプロセスの数及びタイプが有利に増加する。

【0037】

上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は本開示の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】