特許 7328280 改良されたフロー均一性／ガスコンダクタンスを備えた可変処理容積に対処するための対称チャンバ本体設計アーキテクチャ

(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】2023-08-07

(45)【発行日】2023-08-16

(54)【発明の名称】改良されたフロー均一性／ガスコンダクタンスを備えた可変処理容積に対処するための対称チャンバ本体設計アーキテクチャ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230808BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230808BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20230808BHJP

   H05H 1/46 20060101ALN20230808BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101B

H01L21/302 101C

H01L21/302 101D

H01L21/31 C

C23C16/455

H05H1/46 M

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021101360

(22)【出願日】2021-06-18

(62)【分割の表示】P 2020027731の分割

【原出願日】2015-03-13

(65)【公開番号】P2021168392

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2021-06-18

(31)【優先権主張番号】61/977,222

(32)【優先日】2014-04-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(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

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(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】ヌグエン アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】チョー トム ケー

(72)【発明者】

【氏名】サロデ ビシュワナス ヨガナンダ

【審査官】鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－００３７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８４６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０００－５１１７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０１６０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０１４５６６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理チャンバに対称な流路を提供するためのフローモジュールであって、フローモジュールは、
処理チャンバのチャンバ本体と接続するように形作られた外壁であって、
外壁は上部フランジと下部フランジとを含み、
フローモジュールは上部フランジでチャンバ本体に取り付けられ、
外壁は２つ以上の貫通孔を含んでいる外壁と、
内壁と、
外壁と内壁を接続する２対以上の半径方向の壁であって、
２つ以上の排気チャネルが、２対以上の半径方向の壁によって内壁と外壁との間に画定され、
各貫通孔は、１対の半径方向の壁間に配置され、
溝が内壁及び２対以上の半径方向の壁の上面に配置されている半径方向の壁と、
内壁と２対以上の半径方向の壁に結合された開口部を有しない底壁を含み、
大気容積が、内壁、底壁、及び２対以上の半径方向の壁によって画定されているフローモジュール。

【請求項2】

外壁及び内壁は、中心軸の周りに同心である、請求項１に記載のフローモジュール。

【請求項3】

外壁及び内壁は実質的に円筒形である、請求項２に記載のフローモジュール。

【請求項4】

２対以上の半径方向の壁は、内壁と外壁の間に均等に分布しており、
２つ以上の排気チャネルは、フローモジュールの中心軸の周りに対称である、請求項１に記載のフローモジュール。

【請求項5】

３対の半径方向の壁によって形成された３つの排気チャネルを有する、請求項４に記載のフローモジュール。

【請求項6】

排気チャンネルは処理領域とフローモジュールに取り付けられた排気システムを接続するように構成される、請求項１に記載のフローモジュール。

【請求項7】

排気チャンネルは処理チャンバの処理領域とフローモジュールに取り付けられた排気システムを接続し、
大気容積は外壁に形成された２つ以上の貫通孔を介して外部環境と接続される、請求項６に記載のフローモジュール。

【請求項8】

上部フランジと下部フランジは、分散された位置合わせ穴を含む、請求項１に記載のフローモジュール。

【請求項9】

溝が上部フランジ上に形成され、シールを受容するように構成されている、請求項８に記載のフローモジュール。

【請求項10】

処理チャンバに対称な流路を提供するためのフローモジュールであって、フローモジュールは、
処理チャンバのチャンバ本体と接続するように形作られた外壁であって、
外壁は上部フランジと下部フランジとを含み、
フローモジュールは上部フランジでチャンバ本体に取り付けられている外壁と、
内壁と、
外壁と内壁を接続する２対以上の半径方向の壁であって、
２つ以上の排気チャネルが、２対以上の半径方向の壁によって内壁と外壁との間に画定され、溝が内壁及び２対以上の半径方向の壁の上面に配置されている半径方向の壁と、
内壁と２対以上の半径方向の壁に結合された開口部を有しない底壁と、
内壁と２対以上の半径方向の壁の上方に設けられたシャーシであって、基板支持アセンブリのシャフトを受容するように構成された中央開口部を含むシャーシを含み、
大気容積が、内壁、底壁、及び２対以上の半径方向の壁によって画定されているフローモジュール。

【請求項11】

外壁及び内壁は、中心軸の周りに同心である、請求項１０に記載のフローモジュール。

【請求項12】

外壁及び内壁は実質的に円筒形である、請求項１１に記載のフローモジュール。

【請求項13】

２対以上の半径方向の壁は、内壁と外壁の間に均等に分布しており、
２つ以上の排気チャネルは、フローモジュールの中心軸の周りに対称である、請求項１０に記載のフローモジュール。

【請求項14】

３対の半径方向の壁によって形成された３つの排気チャネルを有する、請求項１１に記載のフローモジュール。

【請求項15】

外壁は、２つ以上の貫通孔を含み、
各貫通孔は、１対の半径方向の壁間に配置されており、大気容積に流体連通されている、請求項１０に記載のフローモジュール。

【請求項16】

排気チャンネルは処理領域とフローモジュールに取り付けられた排気システムを接続するように構成される、請求項１０に記載のフローモジュール。

【請求項17】

排気チャンネルは処理チャンバの処理領域とフローモジュールに取り付けられた排気モジュールを接続し、
大気容積は外壁に形成された２つ以上の貫通孔を介して外部環境と接続される、請求項１０に記載のフローモジュール。

【請求項18】

処理チャンバに対称な流路を提供するためのフローモジュールであって、フローモジュールは、
外壁であって、上部フランジと外壁の内側から外側に延びる下部フランジを含む外壁と、
外壁の半径方向内側に配置された内壁と、
外壁と内壁を接続する２対以上の半径方向の壁であって、溝が内壁及び２対以上の半径方向の壁の上面に配置されている半径方向の壁と、
２対以上の半径方向の壁によって内壁と外壁との間に画定されている２つ以上の排気チャンネルと、
外壁に配置され、半径方向の壁によって２つ以上の排気チャンネルから分離された２つ以上の貫通孔と、
内壁と２対以上の半径方向の壁に結合された開口部を有しない底壁とを備え、
大気容積が、内壁、底壁、及び２対以上の半径方向の壁によって画定され、２つ以上の貫通孔と流体連通されている、フローモジュール。

【請求項19】

２対以上の半径方向の壁は、内壁と外壁の間に均等に分布しており、
２つ以上の排気チャネルは、フローモジュールの中心軸の周りに対称である、請求項１８に記載のフローモジュール。

【請求項20】

３対の半径方向の壁によって形成された３つの排気チャネルを有する、請求項１９に記載のフローモジュール。

【請求項21】

上部フランジ及び下部フランジは分配された位置合わせ穴を含み、
溝が上部フランジに形成され、シールを受容するように構成され、
外壁及び内壁は実質的に円筒形である、請求項１８に記載のフローモジュール。

【発明の詳細な説明】

【背景】

【0001】

（分野）
本開示の実施形態は、半導体基板を処理するための装置及び方法に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、可変処理容積及び改良されたフローコンダクタンス及び均一性を提供するモジュール設計を有する処理チャンバに関する。

【0002】

（関連技術の説明）
電子デバイス（例えば、フラットパネルディスプレイ及び集積回路）は、一般的に、層が基板上に堆積され、堆積された材料が所望のパターンにエッチングされる一連の処理によって製造される。処理は、一般的に、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、及び他のプラズマ処理を含む。具体的には、プラズマ処理は、真空チャンバに処理ガス混合物を供給し、処理ガスをプラズマ状態に励起させるために高周波電力（ＲＦ電力）を印加することを含む。プラズマは、所望の堆積又はエッチング処理を実行するイオン種にガス混合物を分解する。

【0003】

プラズマ処理中に遭遇する１つの問題は、処理中に基板表面全域に亘って均一なプラズマ密度を確立することに伴う困難さであり、これは基板の中央領域とエッジ領域との間で不均一な処理につながる。均一なプラズマ密度を確立することの困難さは、物理的な処理チャンバ設計の非対称性に起因した、自然な電流、ガス流量、及び熱分布の中のスキュー（歪み）が寄与する可能性がある。このようなスキューは、不均一なプラズマ密度をもたらすだけでなく、中心からエッジまでのプラズマの均一性を制御するために、他の処理変数又は「ノブ」を使用することを困難にする。

【0004】

最適な処理パラメータ（例えば、処理容積、基板とガス分配シャワーヘッドとの間の距離）は、異なる処理に対して、一般的に異なる。例えば、導体層をエッチングする、誘電体層をエッチング、又はフォトレジスト層を剥離する場合、異なる処理容積が望ましい。異なる処理を満たすために、複数の処理チャンバが必要となる可能性があり、これは所有コストを増大させる。

【0005】

したがって、可変処理容積、改善されたフローコンダクタンス、及び改良された処理均一性を可能にする処理チャンバが必要とされている。

【概要】

【0006】

本開示の実施形態は、可変処理容積、改善されたフローコンダクタンス、及び改良された処理均一性を提供するモジュール設計を有する処理チャンバに関する。

【0007】

一実施形態は、基板を処理するための装置を提供する。本装置は、処理領域を囲む処理モジュールと、処理モジュールに取り付けられたフローモジュールを含む。フローモジュールは、排気チャネルと大気容積を画定する。排気チャネルは、処理モジュールの処理領域とフローモジュールに取り付けられた排気システムを接続する。本装置は、支持プレートとシャフトを含む基板支持アセンブリを更に含む。支持プレートは、内部で基板を支持するために処理領域内に配置され、シャフトは、処理モジュールの処理領域からフローモジュールの大気容積まで延びる。

【0008】

別の一実施形態は、処理チャンバに対称な流路を提供するためのフローモジュールを提供する。フローモジュールは、処理チャンバのチャンバ本体と接続する形状の外壁と、内壁と、外壁と内壁との間に接続された２対以上の半径方向の壁と、底壁を含む。２以上の排気チャネルは、２対以上の半径方向の壁の内壁と外壁との間に画定される。底壁は、内壁及び２対以上の半径方向の壁に結合される。大気容積は、内壁、底壁、及び２対以上の半径方向の壁によって画定される。

【0009】

別の一実施形態は、プラズマ処理チャンバを提供する。プラズマ処理チャンバは、処理領域を囲むチャンバ本体と、中心軸に沿って配置された基板支持アセンブリを含む処理モジュールを含む。プラズマ処理チャンバは、処理領域の上方のチャンバ本体上に配置されたソースモジュールを更に含む。ソースモジュールは、基板支持アセンブリに対向する上部電極を含む。プラズマ処理チャンバは、処理モジュールの下方に配置されたフローモジュールと、フローモジュールに取り付けられた排気モジュールを更に含む。フローモジュールは、排気チャネルと大気容積を画定する。排気チャネルは、処理モジュールの処理領域に接続する。大気容積は、基板支持アセンブリの軸を受け入れる。排気モジュールは、フローモジュールの排気チャネルと流体連通している。

【図面の簡単な説明】

【0010】

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典型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1A】本開示の一実施形態に係るプラズマ処理チャンバの概略断面図である。

【図1B】処理モジュール及びフローモジュールを示す図１Ａのプラズマ処理チャンバの概略部分分解図である。

【図1C】基板支持アセンブリを除去した処理モジュール及びフローモジュールの概略上面図である。

【図2A】本開示の一実施形態に係るフローモジュールの概略斜視上面図である。

【図2B】図２Ａのフローモジュールの概略斜視底面図である。

【図3】本開示の一実施形態に係るシャーシの概略斜視図である。

【図4A】～

【図4C】本開示の実施形態に係る様々なモジュールから組み立てられた処理チャンバの概略断面図である。

【0011】

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。一実施形態で開示された要素を、特に説明することなく、他の実施形態で有益に利用してもよいと理解される。

【詳細な説明】

【0012】

本開示は、概して、可変処理容積、改善されたフローコンダクタンス、及び／又は処理均一性を提供するモジュール設計を有する処理チャンバに関する。本開示に係るモジュール設計は、簡略化されたチャンバ構造を有する改良された処理均一性及び対称性を実現する。モジュール設計は、モジュール式処理チャンバの１以上のモジュールを交換することによって、様々な処理を実行する又は様々なサイズの基板を処理するための柔軟性を更に与える。

【0013】

図１Ａは、本開示の一実施形態に係るプラズマ処理チャンバ１００の概略断面図である。プラズマ処理チャンバ１００は、プラズマエッチングチャンバ、プラズマ強化化学気相堆積チャンバ、物理気相堆積チャンバ、プラズマ処理チャンバ、イオン注入チャンバ、又は他の適切な真空処理チャンバとすることができる。

【0014】

プラズマ処理チャンバ１００は、複数のモジュールから組み立てることができる。モジュール設計は、プラズマ処理チャンバ１００が様々な処理要件を満たすことを可能にする。図１Ａに示されるように、プラズマ処理チャンバ１００は、ソースモジュール１０２、処理モジュール１０４、フローモジュール１０６、及び排気モジュール１０８を含む。ソースモジュール１０２、処理モジュール１０４、及びフローモジュール１０６は、処理領域１１２を集合的に囲む。動作中に、基板１１６は、基板支持アセンブリ１１８上に配置され、処理環境（例えば、処理領域１１２内で生成されたプラズマ）に曝される。プラズマ処理チャンバ１００内で実行することができる例示的な処理は、エッチング、化学蒸着、物理蒸着、注入、プラズマアニーリング、プラズマ処理、除害（軽減）、又は他のプラズマ処理を含むことができる。真空は、排気モジュール１０８からフローモジュール１０６によって画定された排気チャネル１１４を介して吸引することにより、処理領域１１２内で維持することができる。

【0015】

処理領域１１２及び排気チャネル１１４は、中心軸１１０の周りに実質的に対称的であり、これによって均一な処理条件を確立するための対称的な電流、ガス流、熱流を提供する。

【0016】

一実施形態では、図１Ａに示されるように、ソースモジュール１０２は、容量結合プラズマ源とすることができる。ソースモジュール１０２は、アイソレータ１２２によって処理モジュール１０４から隔離され、かつ処理モジュール１０４によって支持される上部電極１２０（又はアノード）を含むことができる。上部電極１２０は、熱伝達プレート１３０に取り付けられたシャワーヘッドプレート１２８を含むことができる。上部電極１２０は、ガス導入管１２６を介してガス供給源１３２に接続することができる。シャワーヘッドプレート１２８、熱伝達プレート１３０、及びガス導入管１２６はすべて、高周波（ＲＦ）導電性材料（例えば、アルミニウム又はステンレス鋼）から製造することができる。上部電極１２０は、導電性ガス導入管１２６を介してＲＦ電源１２４に結合することができる。導電性ガス導入管１２６は、ＲＦ電力及び処理ガスの両方が対称的に提供されるように、プラズマ処理チャンバ１００の中心軸１１０と同軸とすることができる。

【0017】

たとえ、容量型プラズマ源が上述されていても、ソースモジュール１０２は、処理要件に応じて任意の適切なガス／プラズマ源とすることができる。例えば、ソースモジュール１０２は、誘導結合プラズマ源、リモートプラズマ源、又はマイクロ波プラズマ源であってもよい。

【0018】

処理モジュール１０４は、ソースモジュール１０２に結合される。処理モジュール１０４は、処理領域１１２を取り囲むチャンバ本体１４０を含むことができる。チャンバ本体１４０は、処理環境に耐性のある導電性材料（例えば、アルミニウム又はステンレス鋼）から製造することができる。基板支持アセンブリ１１８は、チャンバ本体１４０内に中央配置され、中心軸１１０の周りに対称的な処理領域１１２内で基板１１６を支持するように配置することができる。

【0019】

スリットバルブ開口部１４２は、基板１１６の通過を可能にするためにチャンバ本体１４０を貫通して形成することができる。スリットバルブ１４４は、スリットバルブ開口部１４２を選択的に開閉するために、チャンバ本体１４０の外側に配置することができる。

【0020】

一実施形態では、上部ライナアセンブリ１４６は、チャンバ本体１４０の上部内に配置され、処理環境からチャンバ本体１４０を遮蔽することができる。上部ライナアセンブリ１４６は、チャンバ本体１４０内に形成されたスリットバルブ開口部１４２に対応する開口部１４８を含むことができる。一実施形態では、上部ライナアセンブリ１４６は、中心軸１１０の周りに対称的に形成された２以上の開口部１４８を含み、これによってスリットバルブ開口部１４２に起因するチャンバ本体１４０の非対称性を補償し、こうしてプラズマ処理チャンバ１００内の処理領域１１２における対称性を生成することができる。例えば、上部ライナアセンブリ１４６は、互いに１２０度離間して形成された３つの同一の開口部１４８を有する円筒壁とすることができる。上部ライナアセンブリ１４６は、導電性処理適合性材料（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、及び／又はイットリア（例えば、イットリアコーティングされたアルミニウム））から構成することができる。

【0021】

一実施形態では、冷却チャネル１５０がチャンバ本体１４０内に形成され、これによってチャンバ本体１４０及び上部ライナアセンブリ１４６に温度制御を提供し、プラズマ処理チャンバ１００内の熱的対称性及び処理領域１１２内に提供されるプラズマの対称性を向上させることができる。

【0022】

フローモジュール１０６は、処理モジュール１０４に取り付けられる。フローモジュール１０６は、処理モジュール１０４内に画定された処理領域１１２と排気モジュール１０８との間に流路を提供する。フローモジュール１０６はまた、基板支持アセンブリ１１８とプラズマ処理チャンバ１００の外部の大気環境との間のインターフェースを提供する。

【0023】

図１Ｂは、処理モジュール１０４及びフローモジュール１０６の組み立てを示すプラズマ処理チャンバ１００の概略部分分解図である。図１Ｃは、基板支持アセンブリ１１８を除去した、処理モジュール１０４及びフローモジュール１０６の概略上面図である。フローモジュール１０６は、高さ１０７を有する。高さ１０７は、処理要件によって決まる垂直方向の移動量又は可変容積の度合いに応じて選択することができる。したがって、特定の処理のために処理チャンバを構築する際に、適切な高さを有するフローモジュールが、処理要件を満たすように選択することができる。異なる処理に対して処理チャンバを構成する場合、フローモジュールは、異なる高さを有する別のフローモジュールと交換することができる。

【0024】

フローモジュール１０６は、外壁１６０、内壁１６２、内壁１６２と外壁１６０との間を接続する２対以上の半径方向の壁１６４、及び内壁１６２及び２対以上の半径方向の壁１６４に取り付けられた底壁１６６を含む。外壁１６０は、半径方向の壁１６４の各対間に形成された２以上の貫通孔１７０を含むことができる。シャーシ１５４は、内壁１６２及び２対以上の半径方向の壁１６４の上に密封して配置することができる。貫通孔１７０は、内壁１６２によって画定された大気容積１０６を外部環境に接続し、こうしてユーティリティ接続（例えば、電気接続、ガス接続、冷却流体接続）を収容する。シャーシ１５４は、基板支持アセンブリ１１８を受け入れるための中央開口部１５８を含むことができる。

【0025】

フローモジュール１０６の外壁１６０は、処理モジュール１０４のチャンバ本体１４０と一致するように成形される。一実施形態では、外壁１６０は、チャンバ本体１４０のフランジ１３４に対応するフランジ１３６を含むことができる。複数のボルト１３８は、フローモジュール１０６を処理モジュール１０４に結合するために、フランジ１３４とフランジ１３６を固定するために使用することができる。一実施形態では、シール１５２は、チャンバ本体１４０のフランジ１３４と外側壁１６０のフランジ１３６との間に配置され、これによって、それらの間に真空シールを形成することができる。シール１５２は、Ｏリング又は他のタイプのシールとすることができる。一実施形態では、ＲＦ接地ガスケット１７２が、フローモジュール１０６と処理モジュール１０４との間に配置され、これによって均一で対称なＲＦ接地リターンパスのための固体接触をそれらの間に提供することができる。

【0026】

内壁１６２、底壁１６６、半径方向の壁１６４、及びシャーシ１５４は、外壁１６０内の容積を排気チャネル１１４と大気容積１６８に分割する。排気チャネル１１４は、処理モジュール１０４の処理領域１１２と接続する。シャーシ１５４の下面１５４ａは、内壁１６０及び２対以上の半径方向の壁１６４の上面１６４ａの上に形成された（図１Ｃに示される）溝１６４ｂに一致する溝１５４ｂを含むことができる。シール１５６は、溝１５４ｂ、１６４ｂ内に配置され、これによって排気チャネル１１４と大気容積１６８との間に真空シールを提供することができる。シール１５６は、Ｏリング又は他のタイプのシールとすることができる。

【0027】

外壁１６０及び内壁１６２は、同心円状に配置された円筒状の壁とすることができる。組み立てたときに、外壁１６０と内壁１６２の中心軸は、プラズマ処理チャンバ１００の中心軸１１０と一致する。２対以上の半径方向の壁１６４は、内壁１６２と外壁１６０との間に配置され、これによってそれらの間の空間を排気チャネル１１４及び貫通孔１７０に分割する。一実施形態では、２対以上の半径方向の壁１６４は、排気チャネル１１４が中心軸１１０の周りに対称的となるように配置される。図１Ｃに示されるように、フローモジュール１０６は、互いに１２０度離間して配置された３対の半径方向の壁１６４を含み、中心軸１１０に対称的な排気チャネル１１４を形成することができる。排出チャネル１１４の対称的な配置は、処理領域１１２からのガスの対称的な除去を促進し、基板１１６全域に亘るガスの対称的な流れをもたらす。また、排気チャネル１１４と半径方向の壁１６４の対称的な配置は、プラズマ処理チャンバ１００内の熱分布及び電気伝導度の対称性を促進する。

【0028】

排気モジュール１０８は、対称的なフローバルブ１８０と、対称的なフローバルブ１８０に取り付けられた真空ポンプ１８２を含む。対称的なフローバルブ１８０は、排気チャネル１１４に接続され、これによってプラズマ処理チャンバ１００内に対称かつ均一な流れを提供する。

【0029】

基板支持アセンブリ１１８は、基板１１６を中心軸１１０の周りに対称的に配置するために、中心軸１１０に沿って配置される。基板支持アセンブリ１１８は、シャーシ１５４によって支持される。基板支持アセンブリ１１８は、支持プレート１７４、処理領域１１２内に配置されたベースプレート１７６、及びシャーシ１５４の中央開口部１５８を通って配置された中空シャフト１７８を含む。ベローズ１８４が、ベースプレート１７６とシャーシ１５４との間を接続し、中空シャフト１７８を囲む。ベローズ１８４は、基板支持アセンブリ１１８が、中心軸１１０に沿って上下動することを可能にし、フローモジュール１０６内の大気容積１６８と処理モジュール１０４内の処理領域１１２との間に真空シールを提供する。

【0030】

支持プレート１７４は、チャッキング電極１８６を有する静電チャックとすることができる。支持プレート１７４はまた、処理中に基板１１６を加熱するための加熱素子１８８を含むことができる。ベースプレート１７６は、内部に形成された冷却チャネル１９０を含むことができる。チャッキング電極１８６は、中空シャフト１７８と、大気容積１６８と、貫通孔１７０のうちの１つとを介して、バイアス電源１８７に接続することができる。加熱素子１８８は、中空シャフト１７８と、大気容積１６８と、貫通孔１７０のうちの１つとを介して、加熱電源１８９に接続することができる。冷却チャネル１９０は、中空シャフト１７８と、大気容積１６８と、貫通孔１７０のうちの１つとを介して、冷却流体供給源１９１に接続することができる。

【0031】

一実施形態では、アクチュエータアセンブリ１９２は、垂直方向に基板支持アセンブリ１１８を移動させるために、中空シャフト１７８に結合することができる。アクチュエータアセンブリ１９２は、大気容積１６８内に配置することができる。リフトピンアクチュエータ１９４は、リフトピン１９６を移動させるために、大気容積１６８内に配置することができる。

【0032】

プラズマスクリーン１９８は、処理領域１１２内にプラズマを閉じ込めるために、処理領域１１２と排気チャネル１１４の間に配置することができる。基板支持ライナー１９９は、基板支持アセンブリ１１８を処理化学から遮蔽するために、基板支持アセンブリ１１８の周りに配置することができる。

【0033】

動作中、ガス供給源１３２から１以上の処理ガスが、シャワーヘッドプレート１２８を通して処理領域１１２に入ることができる。ＲＦ電力は、処理領域１１２内の１以上の処理ガスを発火させ維持するために、上部電極１２０と基板支持アセンブリ１１８との間に印加することができる。基板支持アセンブリ１１８上に配置された基板１１６は、プラズマによって処理される。１以上の処理ガスは、処理領域１１２に連続的に供給することができ、真空ポンプ１８２は、基板１１６上に対称かつ均一なガス流を生成するために、対称的なフローバルブ１８０とフローモジュール１０６を介して動作する。

【0034】

分離したモジュール内に処理領域１１２及び排気チャネル１１４を画定することによって、本開示の実施形態は、単純化されたチャンバ構造によって均一かつ対称な処理環境を提供し、こうして製造コストを削減する。

【0035】

図２Ａは、本開示の一実施形態に係るフローモジュール１０６の概略的な斜視上面図である。図２Ｂは、フローモジュール１０６の概略斜視底面図である。外壁１６０は、上端部に処理モジュール１０４と接続するためのフランジ１３６と、下端に排気モジュール１０８と接続するためのフランジ２０２を含むことができる。位置合わせ穴２０４、２０６は、処理モジュール及び排気モジュールとそれぞれ位置合わせするために、フランジ１３６及びフランジ２０２に沿って均等に分布させることができる。溝２０８は、シールを受けるためにフランジ１３６上に形成することができる。１以上の位置合わせ穴２１０を、シャーシ（例えば、シャーシ１５４）と位置合わせするために上面１６４ａ上に形成してもよい。

【0036】

図３は、本開示の一実施形態に係るシャーシ１５４の概略斜視図である。シャーシ１５４は、フローモジュール（例えば、フローモジュール１０６）と基板支持アセンブリ（例えば、基板アセンブリ１１８）との間にインターフェースを提供する。シャーシ１５４は、外方に延びる翼３０４を有するディスク状本体３０２を含むことができる。シャーシ１５４は、フローモジュール（例えば、フローモジュール１０６）に結合され、これによってフローモジュールを排気用フローチャネルと外部環境に接続された大気容積に分割することができる。ディスク状本体３０２は、基板支持アセンブリ（例えば、基板支持アセンブリ１１８）を収容するための中央開口部１５８を含む。段差３０８が、中央開口部１５８の下端に形成されてもよい。ベローズは、段差３０８に固定され、これによって中央開口部１５８の周りに真空シールを達成することができる。ディスク状本体３０２は、フローモジュール１０６の内壁１６２の外径に対応する外径を有する。翼３０６は、対の半径方向の壁１６４に対応する。一実施形態では、３つの翼３０６を、１２０度に離間して配置することができる。リフトピン孔３０６は、内部に基板リフトピンを受け入れるために各翼３０６を貫通して形成することができる。位置合わせ穴３１０は、フローモジュール１０６の位置合わせ穴２１０と位置合わせするように、各翼３０６を貫通して形成することができる。

【0037】

処理の対称性と均一性を改善することに加えて、本開示の実施形態はまた、柔軟性を提供する。例えば、１以上のモジュールを変えることによって、プラズマ処理チャンバは、各種の処理を実行する、又は様々なサイズの基板を処理するように構成することができる。

【0038】

図４Ａ～図４Ｃは、本開示の実施形態に係る様々なモジュールから組み立てられたチャンバアセンブリの概略断面図である。チャンバセンブリは、様々なプラズマモジュール及び排気モジュールと組み合わせて、様々な処理チャンバを形成することができる。

【0039】

図４Ａでは、チャンバセンブリ４００は、処理モジュール４０２とフローモジュール４０４を含む。処理モジュール４０２は、上述した処理モジュール１０４と同様とすることができる。フローモジュール４０４は、上述したフローモジュール１０６と同様とすることができる。処理モジュール４０２は、直径４０８を有する基板を支持するように設計された基板支持アセンブリ４０３を含むことができる。フローモジュール４０４は、処理要求に応じて、基板の垂直運動の範囲又は処理モジュール４０２内に処理容積の変化の度合いを満たす高さ４０６を有することができる。

【0040】

図４Ｂでは、チャンバセンブリ４１０は、処理モジュール４０２及びフローモジュール４１２から組み立てられる。フローモジュール４１２は、チャンバセンブリ４００のフローモジュール４０４の高さ４０６よりも短い高さ４１４を有する。処理が基板の垂直運動のより短い高さを必要とする場合、又は基板が垂直方向に移動しない場合に、より短い高さを有するフローモジュール４１２を使用することができる。より短い高さを有するフローモジュール４１２は、より少ないスペースを占め、こうして技術的利点を提供する。基板の垂直方向の動きのないフローモジュール４１２は、システムの複雑性を大幅に低減し、したがって、製造コスト及び保守コストを削減することができる。

【0041】

図４Ｃでは、チャンバセンブリ４２０は、処理モジュール４２２及びフローモジュール４１２から組み立てられる。処理モジュール４２２は、直径４２４を有する基板を支持するように設計された基板支持アセンブリ４２６を含む。直径４２４は、処理モジュール４０２の直径４０８よりも大きい。よい大きな基板用に設計された処理モジュールを選択することにより、チャンバセンブリ４２０は、他のモジュールの直径を大きくする必要なしに、より大きな基板を処理するために使用することができる。これは、より大きな基板に対して比較的小さな容積を使用することを可能にし、チャンバコストを削減するだけでなく、ポンプのサイズ要件を低減し、より高い基板スループットが可能となるポンピング時間を減少させることができる。

【0042】

本開示の実施形態は、容量結合プラズマチャンバに関連して記載されているが、本開示の実施形態は、任意の処理チャンバ内で、対称性を向上させ、スキューを低減するために使用することができる。

【0043】

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1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】