プロセスチャンバ内での流れ均一性を向上させる方法及び装置

专利摘要:
基板を処理する方法及び装置が本明細書において提供される。幾つかの実施形態では、基板を処理する装置は、内部空間を有するプロセスチャンバと、前記プロセスチャンバに接続される排気システムとを含むことができ、前記排気システムは、複数の第１導管を含み、各第１導管は、前記プロセスチャンバの前記内部空間からの排気ガスを流入させるように適合させた吸入口を有する。ポンピングプレナムは、前記複数の第１導管の各々に接続される。前記ポンピングプレナムは、前記チャンバからの排気ガスをポンプで排出するように適合させたポンピングポートを有する。前記複数の第１導管の各吸入口と前記ポンピングポートとの間のコンダクタンスは、ほぼ同等である。
公开号:JP2011511438A
申请号:JP2010544414
申请日:2009-01-22
公开日:2011-04-07
发明作者:ジェームズ，；ディー． カルドゥッチ，；アンドリュー グエン，；ケニース，；エス． コリンズ，；ハミド ノーバクシュ，；アジット バラクリシュナ，；カロール ベラ，；シャヒード ラウフ，
申请人:アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ；
IPC主号:H01L21-3065

专利说明:

[0001] 本発明の実施形態は概して、半導体処理に関し、特に、基板を処理する装置に関する。]
背景技術

[0002] 半導体素子の限界寸法の微細化が続くにつれて、半導体基板を均一に処理することができる半導体プロセス設備に対する要求が益々高くなっている。この要求が生じる場合の一例は、プロセスチャンバ内に配置される基板の表面の近傍におけるプロセスガスの流れの制御である。本願発明者らは、プロセスチャンバの一側面からのプロセスガスの排気に単一のポンプを利用する従来のプロセスチャンバでは、プロセスチャンバ内のプロセスガス流の不均一性に少なくとも部分的に起因すると考えられるプロセス不均一性（例えば、エッチングチャンバ内での不均一なエッチング速度）が生じるという知見を得ている。]
[0003] 従って、先行技術においては、基板を処理する装置を改良する必要がある。]
[0004] 基板を処理する方法及び装置が本明細書において提供される。幾つかの実施形態では、基板を処理する装置は、内部空間を有するプロセスチャンバと、前記プロセスチャンバに接続される排気システムとを含むことができ、前記排気システムは、複数の第１導管を含み、各第１導管は、前記プロセスチャンバの前記内部空間からの排気ガスを流入させるように適合させた吸入口を有する。ポンピングプレナムは、前記複数の第１導管の各々に接続される。前記ポンピングプレナムは、前記チャンバからの排気ガスをポンプで排出するように適合させたポンピングポートを有する。前記複数の第１導管の各吸入口と前記ポンピングポートとの間のコンダクタンスは、ほぼ同等である。]
[0005] 幾つかの実施形態では、前記排気システムは更に、複数の第２導管を含むことができ、各第２導管は、少なくとも２つの第１導管を前記ポンピングプレナムに接続する。幾つかの実施形態では、各第２導管は、２つの第１導管を前記ポンピングプレナムに接続する。あるいは、または、これと組み合わせて、幾つかの実施形態では、各吸入口と前記ポンピングポートとの間の流動長は、ほぼ同等であってもよい。幾つかの実施形態では、前記吸入口と前記ポンピングポートとの間の流動長に沿った断面積は、ほぼ同等であってもよい。]
[0006] 幾つかの実施形態では、基板を処理する装置は、内部空間を有するプロセスチャンバと、前記プロセスチャンバに接続される排気システムとを含むことができる。前記排気システムは、複数の第１導管及び複数の第２導管を含む。各第１導管は、前記プロセスチャンバの前記内部空間からの排気ガスを流入させるように適合させた吸入口を有する。各第２導管は、一対の第１導管に接続される。ポンピングプレナムは、前記複数の第２導管の各々に接続される。ポンピングポートは、前記ポンピングプレナム内に配置され、かつ前記チャンバからの排気ガスをポンプで排出するように適合させる。前記複数の第１導管の各吸入口と前記ポンピングポートとの間のコンダクタンスは、ほぼ同等である。]
図面の簡単な説明

[0007] 本発明に関して上に列挙した特徴を詳細に理解することができるように、上に簡潔に要約された本発明に関する更に具体的な説明を種々の実施形態を参照しながら行なうことができ、これらの実施形態のうちの幾つかを添付の図面に示している。しかしながら、添付の図面は、本発明の代表的な実施形態しか示していないので、本発明が他の等しく有効な実施形態を包含し得ることから、本発明の範囲を制限するものであると解釈されてはならないことに留意されたい。]
[0008] 図１および１Ａは、本発明の幾つかの実施形態による半導体基板を処理する装置を示している。
図２Ａは、本発明の幾つかの実施形態による半導体基板を処理する幾つかの装置の模式断面平面図を示している。
図２Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による半導体基板を処理する幾つかの装置の模式断面平面図を示している。
図３Ａは、本発明の実施形態による装置を用いない場合の半導体基板処理チャンバにおける処理時の基板のエッチング速度均一性を表わす例示的なグラフを示している。
図３Ｂは、本発明の実施形態による装置を用いる場合の半導体基板処理チャンバにおける処理時の基板のエッチング速度均一性を表わす例示的なグラフを示している。
図４は、本発明の幾つかの実施形態による半導体基板を処理する装置の模式断面平面図を示している。
図５Ａは、本発明の幾つかの実施形態による半導体基板を処理する装置の模式断面平面図を示している。
図５Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による半導体基板を処理する装置の模式断面平面図を示している。
図５Ｃは、本発明の幾つかの実施形態による半導体基板を処理する装置の模式断面平面図を示している。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ 図４ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0009] 理解を容易にするために、同じ参照番号を可能な限り使用して、これらの図に共通する同じ構成要素を指すようにしている。これらの図は寸法通りには描かれておらず、かつ分かり易くするために簡略化している。１つの実施形態の構成要素及び特徴を他の実施形態に便宜上流用して、改めて列挙することがないようにしている。]
実施例

[0010] 本発明の実施形態は、プロセスガスを除去する改良型排気システムを有する基板処理装置（例えば、プロセスチャンバ）を提供する。改良型排気システムによって、更に均一なガス流を、装置内に配置される基板の表面の近傍に供給し易くなる。基板の表面の近傍におけるこのような均一なガス流によって、基板に対する更に均一な処理を容易にすることができる。]
[0011] 図１は、本発明の幾つかの実施形態による装置１００を示している。装置１００はプロセスチャンバ１０２を備えることができ、当該プロセスチャンバ１０２は、過剰プロセスガス、処理副生成物、または同様な物質をプロセスチャンバ１０２の内部から除去する排気システム１２０を有する。例示的なプロセスチャンバには、カリフォルニア州サンタクララ市に本拠を置くアプライドマテリアルズインコーポレイテッドが販売するＤＰＳ（Ｒ）、ＥＮＡＢＬＥＲ（Ｒ）、ＳＩＧＭＡＴＭ、ＡＤＶＡＮＴＥＤＧＥＴＭ、または他のプロセスチャンバを含めることができる。他の適切なチャンバには、チャンバを流れるプロセスガスの圧力、流れ、及び／又は滞留時間をほぼ均一にする必要があるいずれのチャンバも含まれると考えられる。]
[0012] プロセスチャンバ１０２は、処理空間１０４及び排気空間１０６を含むことができる内部空間１０５を有する。処理空間１０４は、例えばプロセスチャンバ１０２内に配置されて基板を処理時に支持する基板支持台１０８と、所望位置に配設されるシャワーヘッド１１４及び／又はノズルのような１つ以上のガス吸入口との間に画定される。幾つかの実施形態では、基板支持台１０８は、基板１１０を基板支持台１０８の表面に保持する、または支持する機構を含むことができ、この機構として、例えば静電チャック、真空チャック、基板保持クランプ、または同様の手段（図示せず）を挙げることができる。幾つかの実施形態では、基板支持台１０８は、（図示しない加熱装置及び／又は冷却装置のような）基板温度を制御する機構、及び／又は基板表面近傍の化学種流束及び／又はイオンエネルギーを制御する機構を含むことができる。]
[0013] 例えば、幾つかの実施形態では、基板支持台１０８はＲＦバイアス電極１４０を含むことができる。ＲＦバイアス電極１４０は、１つ以上のバイアス電源（バイアス電源１３８を１つだけ示している）に１つ以上のそれぞれの整合回路網（整合回路網１３６を示している）を介して接続することができる。当該１つ以上のバイアス電源は、最大１２０００Ｗの電力を約２ＭＨｚ、または約１３．５６ＭＨｚ、或いは約６０ＭＨｚの周波数で生成することができる。幾つかの実施形態では、２つのバイアス電源を設けてＲＦ電力をそれぞれの整合回路網を介してＲＦバイアス電極１４０に約２ＭＨｚ及び約１３．５６ＭＨｚの周波数で接続することができる。幾つかの実施形態では、３つのバイアス電源を設けてＲＦ電力をそれぞれの整合回路網を介してＲＦバイアス電極１４０に約２ＭＨｚ、約１３．５６ＭＨｚ、及び約６０ＭＨｚの周波数で入力することができる。少なくとも１つのバイアス電源は、連続電力またはパルス電力のいずれかを供給することができる。幾つかの実施形態では、バイアス電源はＤＣ電源またはパルスＤＣ電源とすることができる。]
[0014] 基板１１０は、プロセスチャンバ１０２にプロセスチャンバ１０２の壁の開口部１１２を通って搬入することができる。開口部１１２は、スリットバルブ１１８を介して、または開口部１１２を通してチャンバの内部の操作を選択的に可能にする他の機構を介して選択的にシールすることができる。基板支持台１０８は、基板を開口部１１２を介してチャンバに搬入し、チャンバから搬出するために適する（図示されたような）下方位置と、処理に適する選択可能な上方位置との間で基板支持台１０８の位置を制御することができるリフト機構１３４に接続することができる。プロセス位置は、特定のプロセスステップのプロセス均一性が最大になるように選択することができる。複数の上昇処理位置のうちの少なくとも１つにある場合、基板支持台１０８を開口部１１２よりも上方に配置して、処理領域が対称になるようにすることができる。]
[0015] １つ以上のガス吸入口（例えば、シャワーヘッド１１４）を、１種類以上のプロセスガスをプロセスチャンバ１０２の処理空間１０４に供給するためのガス供給源１１６に接続してもよい。図１にはシャワーヘッド１１４を示すが、プロセスチャンバ１０２の天井に、または側壁に、或いはガスを所望の通りにプロセスチャンバ１０２に供給するために適する他の位置に、例えばプロセスチャンバの基台、基板支持台の周辺、または同様の場所に配置されるノズルまたは吸入口のような追加のガス吸入口、または別のガス吸入口を設けてもよい。]
[0016] 幾つかの実施形態では、装置１００は、誘導結合ＲＦ電力を利用して処理を行なうことができる。例えば、プロセスチャンバ１０２は、誘電材料により作製される天井１４２と、誘電シャワーヘッド１１４とを有することができる。天井１４２は、ほぼ平坦にすることができるが、ドーム状天井または同様の部材のような他のタイプの天井を利用してもよい。少なくとも１つの誘導コイル要素１４４を含むアンテナを天井１４２の上方に配置する（同軸要素１４４を２つだけ示している）。誘導コイル要素１４４を１つ以上のＲＦ電源（ＲＦ電源１４８を１つ示している）に１つ以上のそれぞれの整合回路網（整合回路網１４６を示している）を介して接続する。１つ以上のプラズマ供給源は、最大５０００Ｗの電力を約２ＭＨｚ及び／又は約１３．５６ＭＨｚの周波数で、または２７ＭＨｚ及び／又は６０ＭＨｚのような高い周波数で生成することができる。幾つかの実施形態では、２つのＲＦ電源を誘導コイル要素１４４にそれぞれの整合回路網を介して接続して、ＲＦ電力を約２ＭＨｚ及び約１３．５６ＭＨｚの周波数で供給することができる。]
[0017] 幾つかの実施形態では、かつ図１Ａに示すように、装置１００は、プロセスチャンバ１０２の上側部分の近傍の上部電極に供給される容量結合ＲＦ電力を利用することができる。例えば、上部電極は、天井１４２Ａ、シャワーヘッド１１４Ａ、または適切な導電材料により作製される同様の部材のうちの１つ以上により少なくとも部分的に形成される導体とすることができる。１つ以上のＲＦ電源（図１Ａには、ＲＦ電源１４８Ａを１つ示している）は、１つ以上のそれぞれの整合回路網（図１Ａには、整合回路網１４６Ａを示している）を介して上部電極に接続することができる。１つ以上のプラズマ供給源は、最大５０００Ｗの電力を約６０ＭＨｚ及び／又は約１６２ＭＨｚの周波数で生成することができる。幾つかの実施形態では、２つのＲＦ電源を上部電極にそれぞれの整合回路網を介して接続して、ＲＦ電力を約６０ＭＨｚ及び約１６２ＭＨｚの周波数で供給することができる。幾つかの実施形態では、２つのＲＦ電源を上部電極にそれぞれの整合回路網を介して接続して、ＲＦ電力を約４０ＭＨｚ及び約１００ＭＨｚの周波数で供給することができる。]
[0018] 図１に戻ってこの図を参照すると、排気空間１０６は、例えば基板支持台１０８とプロセスチャンバ１０２の底部との間に画定することができる。排気空間１０６は、排気システム１２０に流体接続しても、または排気システム１２０の一部としてもよい。排気システム１２０は概して、ポンピングプレナム１２４と、ポンピングプレナム１２４をプロセスチャンバ１０２の内部空間１０５（及び通常、排気空間１０４）に接続する（以下に、図２Ａ〜Ｂに更に詳細に示す）複数の導管とを含む。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ 図４ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0019] 各導管は、内部空間１０５（または、幾つかの実施形態では、排気空間１０６）に接続される吸入口１２２と、ポンピングプレナム１２４に流体接続される排出口（図示せず）とを有する。例えば、各導管は、プロセスチャンバ１０２の側壁の下側領域に、またはプロセスチャンバ１０２の床に配置される吸入口１２２を有していてもよい。幾つかの実施形態では、これらの吸入口は互いから略等距離の位置に離間させる。]
[0020] 真空ポンプ１２８をポンピングプレナム１２４にポンピングポート１２６を介して接続することにより、プロセスチャンバ１０２からの排気ガスをポンプで排出することができる。真空ポンプ１２８は、排気排出口１３２に流体接続することにより、排気ガスを必要に応じて適切な排気処理装置に送り込むことができる。（ゲートバルブまたは同様のバルブのような）バルブ１３０をポンピングプレナム１２４に配置して、真空ポンプ１２８の動作と組み合わせた排気ガスの流量の制御を容易にすることができる。ｚ−モーション（z-motion）ゲートバルブを示しているが、排気ガスの流れを制御するためのいかなる適切なプロセス適応性のあるバルブを利用してもよい。]
[0021] 排気システム１２０によって、プロセスチャンバ１０２の内部空間１０５からの排気ガスを容易に均一に流すことができる。例えば、排気システム１２０は、基板支持台１０８の周囲の方位角方向の（または、対称方向の）流動抵抗の小変化（例えば、ほぼ等しい流動抵抗）、またはポンプに達するまでの排気流のほぼ等しい滞留時間のうちの少なくとも１つを実現してもよい。従って、幾つかの実施形態では、複数の導管は、ほぼ等しいコンダクタンスを有することができる。本明細書において使用されているように、ほぼ同等であるまたはほぼ等しいという用語は、互いに対して約１０パーセント以内に収まることを意味する。上に定義されるほぼ同等であるまたはほぼ等しいという用語を使用して、以下に更に詳細に説明される導管長、流動長、断面積などのような、本発明の他の態様を記述することができる。幾つかの実施形態では、複数の導管は、高いコンダクタンスを有することができる、またはポンプ速度と比較して高いコンダクタンスを有することができる。コンダクタンスは、（例えば、大気状態または真空状態のような）排気ガスを排出することができる媒質の伝導率、（例えば、各吸入口とポンピングポートとの間の平均流路の距離のような）導管の流動長、及び流動長に沿った導管の断面積を組み合わせることにより制御することができる。]
[0022] 幾つかの実施形態では、複数の導管は、ほぼ等しい流動長を有することができる。幾つかの実施形態では、複数の導管は、当該導管に沿った同等の位置に沿ってほぼ等しい断面積を有することができる（例えば、断面積は、各導管の長さに沿って変化し得るが、複数の導管の各々は、ほぼ同等の態様で変化する）。幾つかの実施形態では、複数の導管は、プロセスチャンバの周囲に対称に配置することができる。幾つかの実施形態では、複数の導管は、ポンピングポート１２６及びプロセスチャンバ１０２の基板支持台１０８を通過する垂直平面の周囲に対称に配置することができる。]
[0023] 本発明の排気システムは、種々の実施形態において設けることができる。例えば、図２Ａ〜Ｂはそれぞれ、本発明の実施形態による装置２００Ａ及び２００Ｂの模式断面平面図を示している。図２Ａ〜Ｂを参照しながら以下に説明する詳細を除き、装置２００Ａ及び２００Ｂは、上に説明した装置１００と同様とすることができる。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ 図４ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0024] 幾つかの実施形態では、かつ図２Ａに示すように、装置２００Ａは、内部空間（排気空間１０６を示している）と、当該内部空間内に配置される基板支持台１０８とを有するプロセスチャンバ２０２を含んでいてもよい。複数の第１導管２０４と、ポンピングプレナム２２４Ａとを有する排気システム２２０Ａを配設することができる。各第１導管２０４は、プロセスチャンバ２０２の内部空間からの排気ガスを流入させる吸入口２２２Ａと、ポンピングプレナム２２４Ａに接続される排出口２０６とを有する。これらの吸入口２２２Ａは、基板支持台１０８から略等距離の位置に離間していてもよい。ポンピングポート１２６をポンピングプレナム２２４Ａ内に配置して、上に説明したように、チャンバ２０２からの排気ガスをポンプで排出することができる。] 図２Ａ
[0025] 幾つかの実施形態では、排気システム２２０Ａを通ってプロセスチャンバ２０２の内部空間からポンピングポート１２６に達する各流路のコンダクタンスは、ほぼ等しい。例えば、幾つかの実施形態では、複数の第１導管２０４の各々は、ほぼ等しいコンダクタンスを有することができる。幾つかの実施形態では、複数の第１導管２０４の各吸入口２２２Ａとポンピングポート１２６との間のコンダクタンスは、互いの約１０パーセント以内に収めることができる。]
[0026] 幾つかの実施形態では、各吸入口２２２Ａとポンピングポート１２６との間の平均流路により定義される排気ガスの流動長は、ほぼ同等とすることができる。あるいは、または、これと組み合わせて、幾つかの実施形態では、流動長に沿った断面積は、当該流動長に沿った同等の位置において、ほぼ同等であってもよい。]
[0027] 幾つかの実施形態では、各第１導管２０４の軸方向長は、ほぼ同等とすることができる。この軸方向長は、導管の中心長手軸に沿った長さとして定義することができる。あるいは、または、これと組み合わせて、幾つかの実施形態では、軸方向長に沿った断面積は、当該軸方向長に沿った同等位置において、ほぼ同等とすることができる。]
[0028] 幾つかの実施形態では、かつ図２Ｂに示すように、装置２００Ｂは、内部空間（排気空間１０６を示している）と、当該内部空間内に配置される基板支持台１０８とを有するプロセスチャンバ２０２を含むことができる。複数の第１導管２１２と、複数の第２導管２１６と、ポンピングプレナム２２４Ｂとを有する排気システム２２０Ｂを配設することができる。各第１導管２１２は、プロセスチャンバ２０２の内部空間（または、排気空間１０６）からの排気ガスを流入させる吸入口２２２Ｂと、排出口とを含む。複数の第１導管２１２のうちの少なくとも２の倍数個（multiples）がそれぞれ、共通の排出口２１４を共有し、この共通の排出口２１４は更に、複数の第２導管２１６のうちの１つの吸入口に対応する。従って、複数の第２導管２１６の各々は、複数の第１導管２１２のうちの少なくとも２つに接続される。幾つかの実施形態では、各第２導管２１６は、２つの第１導管２１２に接続される。各第２導管２１６は更に、ポンピングプレナム２２４Ｂに接続される排出口２１８を含む。ポンピングポート１２６をポンピングプレナム２２４Ｂ内に配置して、上に説明したように、チャンバ２０２からの排気ガスをポンプで排出することができる。] 図２Ｂ
[0029] 幾つかの実施形態では、排気システム２２０Ｂを通ってプロセスチャンバ２０２の内部空間からポンピングポート１２６に達する各流路のコンダクタンスは、ほぼ等しい。例えば、幾つかの実施形態では、複数の第１導管２１２の各吸入口２２２Ｂとポンピングポート１２６との間のコンダクタンスは、ほぼ同等である。幾つかの実施形態では、複数の第１導管２１２の各吸入口２２２Ｂとポンピングポート１２６との間のコンダクタンスは、互いの約１０パーセント以内に収めることができる。]
[0030] 幾つかの実施形態では、各吸入口２２２Ｂとポンピングポート１２６との間の流動長は、ほぼ同等とすることができる。あるいは、または、これと組み合わせて、幾つかの実施形態では、各吸入口２２２Ｂとポンピングポート１２６との間の流動長に沿った断面積は、当該流動長に沿った同等の位置において、ほぼ同等とすることができる。]
[0031] 幾つかの実施形態では、各第１導管２１２の軸方向長は、ほぼ同等であってもよく、各第２導管２１６の軸方向長は、ほぼ同等であってもよい。あるいは、または、これと組み合わせて、幾つかの実施形態では、軸方向長に沿った各第１導管２１２の断面積は、当該軸方向長に沿った同等の位置において、ほぼ同等であってもよく、軸方向長に沿った各第２導管２１６の断面積は、当該軸方向長に沿った同等の位置において、ほぼ同等であってもよい。]
[0032] 図２Ａ〜Ｂに示すように、排気システムは、プロセスチャンバに関して対称に配置することができる。具体的には、排気システムは、基板支持台及びポンピングポートを通過する直線を含む垂直平面に関して対称に配置することができる。幾つかの実施形態では、このような垂直平面または垂直線は、（図１に示す開口部１１２のような）スリットバルブ開口部の中心軸を含むこともできる。この対称性は、１つの配置の例に過ぎず、排気システムの他の対称配置が想到される。上に説明した例示的な排気システムには対称配置が含まれるが、非対称配置を利用してもよい。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ 図４ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0033] 図２Ｂには、再帰レベルの導管群が１回だけ繰り返される（例えば、複数の第１導管が複数の第２導管に接続される）様子を示しているが、再帰的構造を追加して繰り返すことが想到される。例えば、複数の第３導管を、各第３導管が少なくとも２つの第２導管に接続されるように設けることができる。更に広い意味では、ｎレベルの導管群から成る再帰システムは、ポンピングポートに近い方のレベルの各導管が、チャンバの内部空間に向かう隣接レベルの少なくとも２つの導管に接続されるように配設することができる。] 図２Ｂ
[0034] 従って、排気システムは普通、プロセスチャンバの内部空間からポンピングポートに達する複数の流路を含み、各流路は、ほぼ等しいコンダクタンスを有する。これらの流路は、これらの流路が内部空間近傍からポンピングポート近傍に向かうにつれて整然と密集してくるか、または他の方向から見た場合は、ポンピングポートからの各流路は、ポンピングポート近傍からチャンバの内部空間近傍に向かう方向の２つ以上の副流路に分岐することができる。各分岐は普通、（例えば、流路の各々を流れるコンダクタンスを、ほぼ等しい値に保持するために）各流路に沿った共通のポイントで行なわれる。流路群のコンダクタンスを同様の値にすることにより、排気がポンプに達するための流動抵抗が容易に同様の値になり、そして／または滞留時間が容易に等しくなるので、処理時の基板上方の圧力分布及び／又は速度分布のようなプロセス特性を向上させることができる。]
[0035] 例えば、図１及び図２Ａ〜Ｂを参照すると、動作状態では、（基板１１０のような）基板を基板支持台１０８の上に載置し、１種類以上のプロセスガスを処理空間１０４にシャワーヘッド１１４（及び／又は他のガス流入口）を介して導入することができる。次に、基板１１０を、プラズマ状態または非プラズマ状態であってもよいプロセスガスにより、例えば基板をエッチングし、材料層を基板の上に堆積させ、基板を処理するか、またはそうでなければ基板を所望通りに処理することにより処理することができる。これらのプロセスガスを利用して基板を処理すると、（余剰未反応プロセスガス、プロセスガス成分またはプロセスガス組成、処理副生成物、分解（decomposed）または分離（broken down）プロセスガス、或いは処理副生成物、または同様の物質のような）処理空間１０４内の望ましくない成分（例えば、排気ガス）は、チャンバ１０２から排気システム１２０を通って排出することができる。本明細書においては排気ガスと表記しているが、液体物質または固体物質が排気ガスに混入している可能性もあるので、この液体物質または固体物質は排気ガスという用語の範囲に含まれると考えられる。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ 図４ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0036] 本明細書において開示される本発明による装置を使用しない場合、従来のプロセスチャンバのシャワーヘッド、基板支持台、及び排気ポートの位置によって、ガスがプロセスチャンバに流入し、当該チャンバから流出する際の圧力及び速度の分布が基板の表面に亘って不均一になる。圧力及び速度のこの不均一な分布は、チャンバ内のプロセスガス分布（例えば、チャンバ内のプラズマの位置、またはチャンバ内のガス組成の均一性）に影響するので、行なわれるプロセスの均一性（例えば、エッチング速度均一性、堆積均一性、または同様の特性）に影響する。]
[0037] 例えば、図３Ａ〜Ｂは、採取された測定値のグラフ表示であり、基板の表面に亘るエッチング速度均一性を、本発明の実施形態による本明細書に記載された装置を使用した場合、及び使用しない場合について示している。図３Ａは、従来の側方排気型（side-pumping）プロセスチャンバにおける基板３１０の表面でのエッチング速度が大きい領域３５２を示している。図から分かるように、反応化学種が基板３１０の一方の側に、チャンバ内のガス流が不均一であることに起因して移動してしまっている。反応化学種の位置がこのようにずれてしまうと、エッチング速度が大きい領域３５２が示すように、基板３１０のエッチング速度に不均一が生じる。図３Ｂは、本発明の実施形態による本明細書に記載された装置を使用した場合の基板３１０の表面でのエッチング速度が大きい領域３５４が改善されている様子を示している。この図から分かるように、反応化学種が基板３１０の表面全体に亘って集中して分布するので、エッチング速度が大きい領域３５４がはるかに均一になる。] 図３Ａ 図３Ｂ 図４ 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0038] 幾つかの実施形態では、プロセスチャンバは、１つよりも多くの排気システムを含むことができる。例えば、図４は、２つの排気システム（または、プロセスチャンバの内部空間に個別に接続される２つのポンプを含む１つの排気システム）を有する装置４００を例示的に描いている。図４に示すように、装置４００は、内部空間（排気空間１０６を示している）と、当該内部空間内に配置される基板支持台１０８とを有するプロセスチャンバ４０２を含むことができる。第１排気システム４２０Ａ及び第２排気システム４２０Ｂは、プロセスチャンバ４０２の内部空間に接続することができる。第１及び第２排気システム４２０Ａ−Ｂは、コンダクタンス、再帰性、対称性、及び同様の特性に関して上に説明した原理を使用して構成することができる。例えば、第１排気システム４２０Ａは、複数の第１導管４１２Ａと、少なくとも１つの第２導管４１６Ａと、第１ポンピングプレナム４２４Ａとを有するように配設することができる。各第１導管４１２Ａは、プロセスチャンバ４０２の内部空間（または、排気空間１０６）からの排気ガスを流入させる吸入口４２２Ａと、排出口とを含む。複数の第１導管４１２Ａのうちの少なくとも２つはそれぞれ、１つの第２導管４１６Ａの吸入口に対応する共通の排出口４１４Ａを共有する。従って、各第２導管４１６Ａは、複数の第１導管４１２Ａのうちの少なくとも２つに接続される。幾つかの実施形態では、各第２導管４１６Ａは２つの第１導管４１２Ａに接続される。各第２導管４１６Ａは更に、第１ポンピングプレナム４２４Ａに接続される排出口４１８Ａを含む。第１ポンピングポート４２６Ａを第１ポンピングプレナム４２４Ａ内に配置して、上に説明したように、チャンバ４０２からの排気ガスをポンプで排出することができる。] 図４
[0039] 幾つかの実施形態では、第１排気システム４２０Ａを通ってプロセスチャンバ４０２の内部空間から第１ポンピングポート４２６Ａにまで達する各流路のコンダクタンスは、ほぼ等しい。例えば、幾つかの実施形態では、複数の第１導管４１２Ａの各吸入口４２２Ａと第１ポンピングポート４２６Ａとの間のコンダクタンスは、ほぼ同等である。幾つかの実施形態では、複数の第１導管４１２Ａの各吸入口４２２Ａと第１ポンピングポート４２６Ａとの間のコンダクタンスは、互いの約１０パーセント以内に収めることができる。]
[0040] 幾つかの実施形態では、各吸入口４２２Ａとポンピングポート４２６Ａとの間の平均流路により定義される排気ガスの流動長は、ほぼ同等であってもよい。あるいは、または、これと組み合わせて、幾つかの実施形態では、流動長に沿った断面積は、当該流動長に沿った同等の位置において、ほぼ同等であってもよい。幾つかの実施形態では、各第１導管４１２Ａの軸方向長は、ほぼ同等であってもよい。あるいは、または、これと組み合わせて、幾つかの実施形態では、軸方向長に沿った断面積は、当該軸方向長に沿った同等の位置において、ほぼ同等であってもよい。]
[0041] 第２排気システム４２０Ｂは、第２の複数の第１導管４１２Ｂと、少なくとも１つの第２導管４１６Ｂ（または、第２の複数の第２導管）と、第２ポンピングプレナム４２４Ｂとを有するように配設することができる。各第１導管４１２Ｂは、プロセスチャンバ４０２の内部空間（または、排気空間１０６）からの排気ガスを流入させる吸入口４２２Ｂと、排出口とを含む。第２の複数の第１導管４１２Ｂのうちの少なくとも２つはそれぞれ、１つの第２導管４１６Ｂの吸入口に対応する共通の排出口４１４Ｂを共有する。従って、各第２導管４１６Ｂは、第２の複数の第１導管４１２Ｂのうちの少なくとも２つに接続される。幾つかの実施形態では、各第２導管４１６Ｂは、２つの第１導管４１２Ｂに接続される。各第２導管４１６Ｂは更に、第２ポンピングプレナム４２４Ｂに接続される排出口４１８Ｂを含む。第２ポンピングポート４２６Ｂを第２ポンピングプレナム４２４Ｂ内に配置して、上に説明したように、チャンバ４０２からの排気ガスをポンプで排出することができる。各ポンピングポート４２６Ａ−Ｂは、（例えば、図１に示すポンプ１２８と同様の）別々のポンプに接続することができる。]
[0042] 第２排気システム４２０Ｂは、第１排気システム４２０Ａに関して上に説明した態様と同様の態様で変更することができる。例えば、第２排気システム４２０Ｂを通る各流路のコンダクタンス、第２の複数の第１導管４１２Ｂの各吸入口４２２Ｂと第２ポンピングポート４２６Ｂとの間のコンダクタンス、排気ガスの流動長、流動長に沿った断面積、各第１導管４１２Ｂの軸方向長、または軸方向長に沿った断面積のうちの少なくとも１つのパラメータの間の関係は、第１排気システム４２０Ａに関して上に説明したように変更することができる。]
[0043] 幾つかの実施形態では、第１排気システム４２０Ａ及び第２排気システム４２０Ｂは、同一とすることができる。別の構成として、第１及び第２排気システム４２０Ａ及び４２０Ｂは、互いにほぼ同等とすることができる。第１及び第２排気システム４２０Ａ及び４２０Ｂが、本明細書に開示される原理に従った他の構成を有することが想到される。例えば、第１及び第２排気システム４２０Ａ及び４２０Ｂは、図２Ａに関して上に説明した排気システム２２０Ａと同様に構成することができるか、または種々の再帰レベルを有するように、或いは排気導管群の再帰レベル群のうちのいずれかにおいて多数の導管を有するように構成することができる。] 図２Ａ
[0044] 幾つかの実施形態では、装置は、排気システムに接続される１つよりも多くのプロセスチャンバを含むことができる（例えば、各チャンバは、共通のポンピングプレナム、ポンピングポート、及びポンプを共有することができる排気システムを有する）。この様な装置の非制限的な例を図５Ａ〜Ｃに示す。] 図５Ａ 図５Ｂ 図５Ｃ
[0045] 図５Ａは、半導体基板を処理する１つよりも多くのプロセスチャンバを備えることができる（２つのチャンバ５０２Ａ及び５０２Ｂを示している）半導体処理装置５００を示している。各プロセスチャンバは、共通のポンピングプレナム５２８及びポンピングポート５３０に接続される排気システムを有することができる。幾つかの実施形態では、各プロセスチャンバのこれらの排気システムは、同一またはほぼ同等とすることができる。本明細書において提供される教示に従って適切に変更することができる１つのこのような例示的な装置は、カリフォルニア州サンタクララ市に本拠を置くアプライドマテリアルズインコーポレイテッドが販売するＰＲＯＤＵＣＥＲ（Ｒ）チャンバである。] 図５Ａ
[0046] 装置５００は、共通のハウジング５０４内に配置される少なくとも２つのプロセスチャンバ５０２Ａ−Ｂを含む。各プロセスチャンバ５０２Ａ−Ｂは、上に説明した種々の実施形態のいずれかにおいて（または、実施形態の変形例において）説明されているように構成することができる。例示のために、図５Ａに示す各プロセスチャンバ５０２Ａ−Ｂは、以下に説明する内容を除き、図２Ｂに関して説明した装置２００Ｂと同様に構成される。各プロセスチャンバ５０２Ａ−Ｂは、当該チャンバ内に配置され、かつハウジング５０４を貫通して設けられる搬送口１１２を含み、この搬送口を通って半導体基板が搬送される。各プロセスチャンバ５０２Ａ−Ｂは更に、内部空間（排気空間５０６Ａ−Ｂを示している）と、当該内部空間内に配置される基板支持台５０８Ａ−Ｂとを含む。排気システム５２０は、各プロセスチャンバ５０２Ａ及び５０２Ｂにそれぞれ接続される。別の観点から見ると、排気システム５２０は、これらのプロセスチャンバ５０２Ａ−Ｂの各々に接続され、かつ共通のポンピングプレナム及びポンピングポートを共有する２つの排気システムとみなすことができる。各プロセスチャンバ５０２Ａまたは５０２Ｂの排気システム５２０の構成は、同じとする、異ならせる、またはほぼ同等とすることができる。] 図２Ｂ 図５Ａ
[0047] 例えば、排気システム５２０は、各チャンバ５０２Ａ、５０２Ｂに接続される複数の第１導管（例えば、５１２Ａ、５１２Ｂ）を含むことができ、各第１導管は、チャンバのそれぞれの内部空間（例えば、５０６Ａ、５０６Ｂ）に接続される吸入口（例えば、５２２Ａ、５２２Ｂ）を有する。これらの吸入口は、それぞれのチャンバの内部空間を排気ポンプ（図示せず）にポンピングポート５３０を介して流体接続する。幾つかの実施形態では、それぞれの吸入口（例えば、５２２Ａ、５２２Ｂ）からポンピングポート５３０に達する各流路のコンダクタンスは、ほぼ同等とすることができる。]
[0048] 上に説明したように、排気システムは、複数の再帰レベルの排気導管集合を含むことができる。従って、幾つかの実施形態では、かつ図５Ａに示すように、複数の第２導管（例えば、５１６Ａ及び５１６Ｂ）は、各第２導管が、少なくとも２つの第１導管に、第１導管群とポンピングポート５３０との間で接続されるように設けることができる。例えば、複数の第１導管５１２Ａのうちの少なくとも２の倍数個はそれぞれ、複数の第２導管のうちの１つの吸入口に対応する共通の排出口（例えば、５１４Ａ及び５１４Ｂ）を共有することができる。従って、複数の第２導管の各々は、複数の第１導管のうちの少なくとも２つに接続される。] 図５Ａ
[0049] 幾つかの実施形態では、複数の第３導管（例えば、５２２Ａ、５２２Ｂ）は、各第３導管が、少なくとも２つの第２導管に、第２導管群とポンピングポート５３０との間で接続されるように設けることができる。例えば、複数の第２導管のうちの少なくとも２の倍数個はそれぞれ、第３導管群のうちの１つの吸入口に対応する共通の排出口（例えば、５１８Ａ、５１８Ｂ）を共有することができる。従って、各第３導管は、複数の第２導管のうちの少なくとも２つに接続される。各第３導管は、ポンピングプレナム５２８に接続される排出口（例えば、５２４Ａ、５２４Ｂ）を含むことができる。ポンピングポート５３０をポンピングプレナム５２８内に配置して、上に説明したように、チャンバからの排気ガスをポンプで排出する。幾つかの実施形態では、複数の第３導管は、ポンピングポート５３０を当該ポンピングプレナム内に有する単一のポンピングプレナムに置き換える、または単一のポンピングプレナムと見なすことができる。]
[0050] 上に説明したように、幾つかの実施形態では、排気システム５２０を通ってそれぞれのプロセスチャンバの内部空間からポンピングポート５３０に達する各流路のコンダクタンスは、ほぼ等しくすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、複数の第１導管の各吸入口とポンピングポート５３０との間のコンダクタンスは、ほぼ同等とする（例えば、互いの約１０パーセント以内に収める）ことができる。幾つかの実施形態では、排気システムの再帰的集合のレベル群のいずれのレベル内のコンダクタンス（例えば、複数の第１導管内のコンダクタンス、複数の第２導管内のコンダクタンスなど）も、ほぼ同等とすることができる。上に説明した以外の他の変数及び構成（例えば、軸方向流動長、断面積など）も想到される。]
[0051] 幾つかの実施形態では、多数の個別または単独作動プロセスチャンバはそれぞれ、共通のポンピングプレナム及びポンピングポートを共有する排気システムを有することができる。例えば、図５Ｂに模式的に示すように、３つのプロセスチャンバ５００Ａ、５００Ｂ、及び５００Ｃは、共通のポンピングプレナム５５０を共有する排気システム群を有し、このポンピングプレナム５５０は、当該ポンピングプレナム内に配置されるポンピングポート（図示せず）を有する。コンダクタンス、軸方向流動長、断面積、及び同様のパラメータのような各排気システムの特性は、上に説明した排気システムと同様に構成することができる。しかしながら、ポンプに接続されるポンピングプレナム及びポンピングポートを各チャンバ内に有するのではなく、各チャンバは、ポンプにポンピングプレナム５５０内のポンピングポートを介して接続される（上に説明したポンピングポート１２６と同様としてもよいし、または、各該当チャンバの導管の排出口、または一連の導管の排出口としてもよい）排出口５５２を有することができる。ポンピングプレナム５５０（または、当該ポンピングプレナムに接続され、かつ上に説明したものと同様の再帰レベルの導管群）は、上に説明した原理（例えば、導管群のほぼ同等のコンダクタンス、流量、軸方向流路、断面積、及び／又は同様のパラメータ）を利用して、それぞれのプロセスチャンバの各々を単一ポンプに接続する。] 図５Ｂ
[0052] 幾つかの実施形態では、上に説明した装置は、クラスターツールの一部とすることができる。幾つかの実施形態では、クラスターツールは、上に説明したプロセスチャンバの実施形態のうちの１つ以上を含むことができる。本発明に適合させることができる例示的なクラスターツールは、カリフォルニア州サンタクララ市に本拠を置くアプライドマテリアルズインコーポレイテッドが販売するＣＥＮＴＵＲＡ（Ｒ）製品ラインのクラスターツール群のうちのいずれかを含む。]
[0053] 一例として、特定のクラスターツール５６０を図５Ｃに平面図として模式的に示す。クラスターツール５６０は普通、中心搬送チャンバ５６２に接続される複数のプロセスチャンバ（例えば、プロセスチャンバ５８０、５８２、５８４、５８６）を備え、この中心搬送チャンバ５６２はロボット５６４を当該チャンバ内に収容して基板を、中心搬送チャンバ５６２に接続される種々のチャンバの間で搬送する。中心搬送チャンバ５６２に接続される例示的なプロセスチャンバは、上に説明したチャンバ群のうちのいずれかを含むことができる。これらのプロセスチャンバ５８０、５８２、５８４、５８６のうちのいずれも、上に説明したプロセスチャンバと同様に、排気システムを備えるように個別に構成することができる。更に、これらのプロセスチャンバ５８０、５８２、５８４、５８６のうちのいずれの２つ以上も、図５Ａ及び５Ｂに関して上に説明した構成と同じように、単一の排気システムに接続することができる。例えば、図５Ｃに例示的に示すように、プロセスチャンバ５８４及び５８６は、共通のポンピングプレナム５８８に接続することができ、このポンピングプレナム５８８は、当該ポンピングプレナム内に配置されるポンピングポート５９０を有する。他の構成の他のクラスターツール及びこれに接続された多数のプロセスチャンバは、これらの排気システムを本明細書に開示される原理に従って変更することにより恩恵を受けることもできる。] 図５Ａ 図５Ｃ
[0054] 脱ガス、配向、冷却、または同様の操作に適合させたサービスチャンバ５６６のような更に別のチャンバを中心搬送チャンバ５６２に接続することもできる。１つ以上のロードロックチャンバ５６８（２つを示している）を更に設けて、中心搬送チャンバ５６２をフロントエンド環境（図示せず）に接続することができる。クラスターツール５６０には、クラスターツール５６０において行なわれる種々の処理方法を実行するようプログラムされたコントローラ５７０を付設することができる。]
[0055] 以上のように、基板の表面近傍のガス流の均一性を向上させることができる、基板の処理方法及び装置が本明細書において提供されてきた。ガス流の均一性を向上させることにより、ガス流の均一性から恩恵を受ける可能性のあるエッチング、堆積またはその他のプロセスのような基板処理をより容易に改善できる。]
[0056] これまでの説明は、本発明の種々の実施形態に関して行なわれているが、本発明の他の実施形態及び更に別の実施形態は、本発明の基本範囲から逸脱しない限り考案することができ、本発明の範囲は以下の請求項によって規定される。]

权利要求:

請求項1
基板を処理する装置であって、内部空間を有するプロセスチャンバと、前記プロセスチャンバに接続される排気システムとを備え、前記排気システムは、各第１導管が、前記プロセスチャンバの前記内部空間からの排気ガスを流入させるように適合させた吸入口を有する複数の第１導管と、前記複数の第１導管の各々に接続されるポンピングプレナムとを含み、前記ポンピングプレナムは、前記プロセスチャンバからの排気ガスをポンプで排出するように適合させたポンピングポートを有し、前記複数の第１導管の各吸入口と前記ポンピングポートとの間のコンダクタンスが、ほぼ同等である装置。
請求項2
前記排気システムは更に、複数の第２導管を含み、各第２導管は、少なくとも２つの第１導管を前記ポンピングプレナムに接続する、請求項１に記載の装置。
請求項3
更に、前記プロセスチャンバ内に配置される基板支持台を備え、前記複数の第１導管の前記吸入口は、前記基板支持台から略等距離の位置に離間されている、請求項１又は２のいずれかに記載の装置。
請求項4
前記排気システムは、前記基板支持台の中心、及び前記ポンピングプレナムの中心を通過する直線を含む垂直平面に関して対称に配置されている、請求項１又は２のいずれかに記載の装置。
請求項5
各第１導管の軸方向長が、ほぼ同等である、請求項１又は２のいずれかに記載の装置。
請求項6
各第１導管の断面積が、前記各第１導管に沿った同等の位置においてほぼ同等である、請求項１又は２のいずれかに記載の装置。
請求項7
各第１導管の軸方向長が、ほぼ同等であり、かつ各第２導管の軸方向長が、ほぼ同等である、請求項１又は２のいずれかに記載の装置。
請求項8
各第１導管の断面積が、前記各第１導管に沿った同等の位置においてほぼ同等であり、かつ各第２導管の断面積が、前記各第２導管に沿った同等の位置においてほぼ同等である、請求項１又は２のいずれかに記載の装置。
請求項9
前記第１の複数の導管の各吸入口と前記ポンピングプレナムとの間の流動長が、ほぼ同等である、請求項１又は２のいずれかに記載の装置。
請求項10
前記第１の複数の導管の各吸入口と前記ポンピングプレナムとの間の流動長に沿った断面積が、ほぼ同等である、請求項１又は２のいずれかに記載の装置。
請求項11
更に、前記プロセスチャンバに接続される第２排気システムを備え、前記第２排気システムは、各第１導管が、前記プロセスチャンバの前記内部空間からの排気ガスを流入させるように適合させた吸入口を有する第２の複数の第１導管と、前記第２の複数の第１導管の各々に接続される第２ポンピングプレナムとを含み、前記第２ポンピングプレナムは、前記プロセスチャンバからの排気ガスをポンプで排出するように適合させた第２ポンピングポートを有し、前記第２の複数の第１導管の各吸入口と前記第２ポンピングポートとの間のコンダクタンスは、ほぼ同等である、請求項１に記載の装置。
請求項12
更に、第２プロセスチャンバと、前記第２プロセスチャンバに接続される第２排気システムとを備え、前記第２排気システムは、各第１導管が、前記第２プロセスチャンバの内部空間からの排気ガスを流入させるように適合させた吸入口を有する第２の複数の第１導管を含み、前記第２の複数の第１導管の各々は、前記排気システムの前記ポンピングプレナムに接続されるので、前記第２チャンバからの排気ガスを前記ポンピングポートを通ってポンプで排出することができる、請求項１に記載の装置。
請求項13
更に、前記プロセスチャンバに接続される第２排気システムを備え、前記第２排気システムは、各第１導管が、前記プロセスチャンバの前記内部空間からの排気ガスを流入させるように適合させた吸入口を有する第２の複数の第１導管と、各第２導管が、前記第２の複数の第１導管のうちの少なくとも２つに接続される第２の複数の第２導管と、前記第２の複数の第２導管の各々に接続される第２ポンピングプレナムと、前記第２ポンピングプレナム内に配置され、かつ前記チャンバからの排気ガスをポンプで排出するように適合させた第２ポンピングポートとを含み、前記第２の複数の第１導管の各吸入口と前記第２ポンピングポートとの間のコンダクタンスは、ほぼ同等である、請求項２に記載の装置。
請求項14
更に、第２プロセスチャンバと、前記第２プロセスチャンバに接続される排気システムとを備え、前記排気システムは、各第１導管が、前記プロセスチャンバの前記内部空間からの排気ガスを流入させるように適合させた吸入口を有する第２の複数の第１導管と、各第２導管が、前記第２の複数の第１導管のうちの少なくとも２つに接続される第２の複数の第２導管とを含み、前記第２の複数の第２導管の各々は、前記排気システムの前記ポンピングプレナムに接続されるので、前記第２チャンバからの排気ガスを前記ポンピングポートを通ってポンプで排出することができる、請求項２に記載の装置。
請求項15
更に、前記プロセスチャンバ内に配置される基板支持台を備え、前記複数の第１導管の前記吸入口は、前記基板支持台から略等距離の位置に離間されている、請求項１乃至２、又は請求項１１乃至１４のいずれかに記載の装置。