JP2662365B2 - 改良された排出システムを有する単一基板式の真空処理装置 - Google Patents
改良された排出システムを有する単一基板式の真空処理装置Info
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Description
処理するための新しい真空処理チャンバに関するもので
ある。特に、この発明は、新しい排出システムを有する
真空処理チャンバに関するものである。
ハ)式ないしは枚葉式の処理チャンバをしばらくの間用
いてきた。なぜなら、チャンバの容積を最小にでき、基
板の汚染が減少し、プロセスの制御性が向上するからで
あり、結果として生産性が改善される。さらに、メイダ
ン(Maydan)らの米国特許第4,951,601 号に記載されて
いるような真空システムが開発された。このシステム
は、中央の移送チャンバに接続された複数の真空処理チ
ャンバ内で連続してなされる数段階の処理ステップを可
能としたものであり、これにより、真空の環境から出る
ことなく基板上に数段階の処理ステップを施すことがで
きる。これは、さらに、基板の汚染の可能性を減少させ
る。
ンジスタを搭載でき、アクティブマトリックス型のテレ
ビやコンピュータディスプレイに応用される大型ガラス
基板に対する関心が高まっている。このような大型ガラ
ス基板は、一般に350×450×1mmまでの大きさ
であり、その上に薄膜を蒸着(deposition)させるため
には真空処理チャンバが必要である。基礎的手法及び処
理チャンバ、例えばプラズマ増強型化学蒸着法(plasma
enhanced chemical vapor deposition ;PECV
D)、物理的蒸着法(physical vapor deposition ;P
VD)、エッチチャンバ及び類似のものは、シリコンウ
エハ上に層を堆積させ、薄膜にパターンを刻むのに使用
されるものと同様である。ガラス基板上で複数の処理ス
テップを施すことができる実際のシステムは、本出願の
優先権の基礎となった出願と同時に出願され、”VACUUM
PROCESSING APPARATUS HAVING IMPROVED THROUGHPUT”
という名称のターナ(Turner)らによる米国特許出願第
08/10684号によって開示されている。
バにおいては、処理される基板は加熱された支持部(su
sceptor )によって支持され、反応ガスは基板の上方に
それとほぼ平行に取り付けられたガス分散板を介してチ
ャンバに供給される。ガス分散板及び支持部は、高周波
電源(RF source )を介して接続され、電源及び反応ま
たは先行ガスが付与されたときに、ガス分散板及び基板
の間の領域に先行ガスからプラズマが生じる。真空排出
システムによって維持されるチャンバ内のガスの流れ、
温度、及び圧力を操作することにより、プラズマ領域内
のほとんどの粒子は支持部及び基板から排出システムに
ガスによって運び出されることができる。
起こすため、この問題を解決するために装置に関する多
くの改良がなされてきた。それにもかかわらず、真空チ
ャンバは、壁、ガス分散板や真空処理チャンバ内に通常
設けられている他の部品に堆積した粒子や固形物を除去
するために、定期的に清掃されなければならない。
刻なものになる。なぜなら、チャンバ容積を最小にする
ために、壁と基板の間の領域がきわめて小さいからであ
る。また、膜厚の均一性及びその他の膜特性を良くする
ためには、チャンバ内における排出ガス流の状態が、チ
ャンバの基板蒸着領域を出て行くガスの速さが基板周辺
に沿ったすべての場所において実質的に均一であるよう
なものである必要がある。さらに、上述のターナらによ
って記載された真空システムにおいては、移送チャンバ
に複数の処理チャンバを接続しうる。隣接する移送チャ
ンバ内のロボットが接近可能となるように、大型ガラス
基板用の入口ポートはチャンバの一側面上に配置されて
いなければならない。基板を処理チャンバに対して出し
入れする際に基板上に直接粒子が堆積せず、また移送チ
ャンバに粒子が運び出されることがないように、粒子が
入口ポートの領域に集まらないようにすることも非常に
重要である。移送チャンバに粒子が運び出されれば、シ
ステム全体の終局的な汚染に至ることは明らかであろ
う。
単一基板用(枚葉式)真空チャンバの排出システムを改
良しなければならないことは明らかであり、処理チャン
バ内の粒子を迅速に除去することが絶対に必要である。
処理するための単一基板用の真空処理チャンバのいくつ
かの改良からなり、これにより迅速で効果的に粒子を除
去することができるようになり、定期的清掃の際にチャ
ンバに容易に接近することができるようになる。この発
明のチャンバは2個の部品、すなわち、ガラス基板のヒ
ータ兼支持部及び処理基板出し入れ用の可閉ポートを含
むチャンバ本体と、ガス分散板及び新規な真空排出シス
テムを含むふた部とを有している。
ト及び真空ポンプに接続された空間チャンバを備えてい
る。この空間チャンバは、ガス分散板を完全に取り囲
み、基板周辺の上方にこれを取り囲むように配置される
ように、ふたに組込まれている。絞られた(restricte
d)通路が、空間チャンバと、ガス分散板及び処理され
る基板の間のプラズマ処理領域とに接続される。従っ
て、使用されたガス及び粒子は、処理中に、入口ポート
が配置されたチャンバ側面を含むプラズマ処理領域全体
から均一に引き抜かれうる。プラズマ処理領域上方及び
基板上方に位置する排出システムは、従って、ともにプ
ラズマ処理領域の下方に位置する基板または入口ポート
に粒子が堆積する前に、チャンバ内の粒子をプラズマ処
理領域から直接的に引き抜く。さらに、排出システムは
プラズマ処理領域に隣接しているため、ドライエッチン
グ源となるガス(dry etchant source gas)を蒸着実行
の間に定期的に導入することができ、ガス分散板及びチ
ャンバ壁を清掃するためのプラズマが生じる。このプラ
ズマは隣接する空間チャンバをきれいにする役割も果た
す。
ンバを完全に清掃することが、装置の休止時間を短くし
てすばやくできるようになる。なぜなら、外界からの堆
積物や処理中に発生する粒子にさらされるチャンバの全
表面に、ヒンジによって取り付けられたふたを開けるだ
けで容易に接近することができるからである。
り、最適に記述されうる。図1、2の両方において、同
一部品には同一の数字を使用する。
ンバの断面図である。チャンバ100は2つの部品、す
なわち、ふた部102及び処理チャンバ本体部104か
ら成る。2つの部品102、104はヒンジ105によ
って接続されている。単一のOリングシール106(図
2参照)によって、ふたが閉じられたときに、チャンバ
102内に真空が維持される。
ためのヒーター兼支持部107を含み、この支持部10
7は通常の動作をするシャフト108によって上下に動
かされうる。ロードサイクルが開始するとき、支持部1
07はその最低位置にある。処理されるガラス基板11
0は、ロボット(図示せず)のブレードに支持されて、
入口ポート112を経てチャンバ本体104に入れられ
る。1組のピン114がガラス基板110をブレードか
ら110Aで示される中間位置まで持ち上げ、このと
き、ロボットブレードはチャンバ本体104から引き出
されうる。ヒーター兼支持部107は、その後、処理位
置まで持ち上げられ、上方に移動する際にガラス基板1
10を載せ、ガラス基板110をそれの処理位置まで運
ぶ。この位置は、特定の処理を施すために必要な場合、
110Bのような点線で示すように変動しうる。
り、ガス分散板120は、1あるいはそれ以上の処理ガ
スの源に接続され、プラズマ先行または反応ガスをプラ
ズマ/処理領域124に供給するために表面上に均一に
分散された複数の開口部122を有している。ガスは図
示した矢印125の方向に流れる。分散板120はほぼ
矩形であり、サセプタ(susceptor )107及び基板1
10と類似した形状及びサイズである。開口部122は
分散板120上に矩形、正方形または、好ましくは、正
三角形の格子状に配列される。
m)チャンバ126、プラズマ領域124及び空間チャ
ンバ126の間の排出通路128、及び排出路130か
ら成り、排出路130は、一定圧の真空ポンプ(図示せ
ず)に接続された圧力制御スロットルバルブ131に接
続されている。空間チャンバ126はプラズマ(処理)
領域124を完全に囲んでおり、チャンバ104の内壁
113及びふた102から形成される、非常に絞られた
(restricted)排出通路128によって前記領域に接続
されている。従って、ガス排出のための狭い、均一な隙
間が、基板の全周のまわりに存在することになる。
一連の開口部によって形成できる。基板及び空間チャン
バの一方の側のみからの真空ポンプ効果を打ち消す排出
の流れを提供するという目的を達成するために、もし望
ましいならば、その開口部の形状を適当なものとし、高
いガス圧力においても、基板の全周からの均一な排出を
達成することができる。チャンバ本体104の壁129
は、連続的で滑らかなテーパの付いた、排出ガスのため
の、通路128に至る流路を形成し、さらに、粒子がチ
ャンバ本体104や排出通路128内に堆積するのを防
止するために寄与する。
のまわりの単一の開口部から形成されてもよいし、チャ
ンバ本体104及び空間チャンバ126の間に均一に配
置された複数の開口部によって形成されてもよい。空間
チャンバ126は一般に排出通路128よりも大きく、
排出通路128を経て全周のまわりに開口しているた
め、プラズマ/処理領域124全体からの良好で均一な
排出が達成される。
ム131、133の好ましい実施例が示されている。排
出路130は、チャンバ本体104から機械加工され
る。アクチュエータ132を有し、排出路130に挿入
されるスロットルバルブ131は、空間チャンバ126
からの物質の流れを制御することができる。分離(isol
ation )バルブ133及びそのアクチュエータ134
は、ガスの一方向への流れを確保している。
びチャンバ入口ポート112上に配置することにより、
粒子は基板110の表面上や入口ポート112に集まら
なくなる。そのかわりに、すべての副次的反応物(reac
tion by-products)、過剰な反応ガスや粒子は、排出路
130を通じて真空ポンプによって、基板110を横切
って引かれ、チャンバの壁129に沿って排出通路12
8まで上がり、空間チャンバ126に至る。さらに、排
出通路128はプラズマ処理領域124に隣接している
ので、定期的なエッチ清掃プラズマ(periodic etch-cl
ean plasma)は、排出通路128上や空間チャンバ12
6内に堆積している粒子を除去するのに役立ち、それに
加えて、ガス分散板120やチャンバ本体104の周壁
129、特に、清掃が困難な排出路130及びスロット
ルバルブ131内を清掃するのにも役立つ。さらに、チ
ャンバ100から排出されないすべての粒子は、基板1
10上やチャンバ本体104内の他の面よりも空間チャ
ンバ126に集まる傾向がある。空間チャンバ126
は、ふた102を開くことにより、容易に人手によって
定期的に清掃することができる。唯一のヒンジ結合され
たふた102が単一のO−リングシール106によって
シールされており、ポンプ作用をする絞られた(restri
cted) 通路が、ふたが閉められたときに、ふた内の部品
とチャンバ100内の部品との間に実質的に形成される
ため、ふたは容易に開かれ、粒子を蓄積しがちなすべて
の部品には、同様に定期的な人手による清掃の際に容易
にアクセスできる。チャンバ本体104及び空間チャン
バ126の両方へのアクセスのしやすさは、チャンバ1
00の休止時間(downtime)を低減させ、さらにこのシ
ステムの経済性を向上させる。
するのを防止する他の実施例においては、循環する湯が
真空チャンバ104及びふた内のガス分散システムを約
75℃まで加熱する。従って、排出路130、及び排出
路130に挿入された後のスロットルバルブ131も約
75℃まで加熱され、システムないしバルブ131は、
外側から接続したバルブによる場合よりも清掃プラズマ
(cleaning plasma )により近く位置しており、より効
果的な清掃が可能になる。
プタ(susceptor )107周辺に対称に配置することに
より、高価で多数のポンプポート及び流路を有するシス
テムでしか得られないような多くの利点が得られる。対
称性は、排出通路128が比較的近くにあるときでさ
え、基板110を横切る対称的なガス流を生じさせる。
従って、真空チャンバ104のサイズを小さくすること
ができ、サセプタ107及び排出ガス通路128の間の
比較的短い距離は、イオンが有限の路程(pathlength)
を有する清掃プラズマにより容易に清掃されうる。ま
た、その対称性は、望ましい処理条件によって変動す
る、チャンバ104内のサセプタ107の位置にかかわ
りなく維持される。
チャンバの入口ポートへの粒子の堆積を防止し、または
最小にする。この結果、基板及び真空処理システム全体
の汚染は少なくなる。排出システムをプラズマ処理領域
に隣接して配置することは、真空処理チャンバ自体への
粒子堆積の減少に寄与し、エッチ清掃プラズマ(etch-c
lean plasma )によるチャンバ本体及び空間チャンバの
エッチ清掃(etch cleaning )を容易にする。さらに、
大きな排出用の空間チャンバを処理チャンバに接近させ
てその全周にわたって設けることにより、チャンバから
ガス及び粒子が均一に排出される。
出システムが処理領域の上方にあるときには、処理チャ
ンバの容積を小さくすることができ、チャンバ壁を基板
周辺に近づけることができることである。従来のチャン
バにおいては、粒子が基板表面上または入口ポート領域
内に堆積することなく、ガス及び粒子が壁と処理基板と
の間を流れるように空間が設けられなければならない。
このデザインにおいては、処理領域の上方に配置される
排出用の空間チャンバは、均一で効果的な排出のために
十分大きくする。しかし、基板とチャンバ本体の壁との
間には余分なスペースはほとんどない。
い材料及び加工コストの点、あるいはシステムの設置面
積が小さくて済み設備スペースの節約になる点でも有利
である。また、小さなチャンバは生産性の点でも有利で
ある。すなわち、ドライエッチングによる場合でも人手
で行う場合でも清掃が容易で短時間で済み、プロセスガ
スでチャンバを処理圧力まで満たすのが早く、エッチ処
理サイクルの後の排出が早いため、基板スループットを
高めることができる。
きたが、この発明の精神から逸脱することなく部品や材
料を種々に代替することが可能である。ガスを絞りこむ
(restrict)ための通路128や空間チャンバ126の
相対的な大きさは変更しうる。そのガス通路は連続的で
あってもよいし、均一の大きさの開口部がチャンバ周辺
に均一に配置された非連続的なものであってもよい。ま
た、チャンバの排出が均一になる限り、開口部の大きさ
及び(または)間隔は不均一であってもよい。空間チャ
ンバ126内の圧力を一定にするためには、ガスの流れ
に対して横方向の空間チャンバ126の寸法は、狭くさ
れたガス通路128の対応する横方向寸法よりも実質的
に大きくなければならない。
能であり、それは当業者には自明であり、この発明の範
囲に含まれると意図されている。この発明の範囲は、従
って、特許請求の範囲によってのみ限定されることが意
図されている。
及び入口ポートへの粒子の堆積が防止され、または最小
にされる。この結果、基板及び真空処理システム全体の
汚染は少なくなる。また、排出システムをプラズマ処理
領域に隣接して配置することにより、真空処理チャンバ
自体に堆積する粒子が減少し、エッチ清掃プラズマによ
るチャンバ本体及び空間チャンバのエッチ清掃が容易に
なる。さらに、大きな空間チャンバをチャンバに接近さ
せてその全周にわたって設けることにより、チャンバか
らガス及び粒子が均一に排出される。
けることにより、処理チャンバの容積を小さくすること
ができ、チャンバ壁を基板周辺に近づけることができ
る。
は、コスト、例えば低い材料及び加工コストの点、ある
いはシステムの設置面積が小さくて済み設備スペースの
節約になる点でも有利である。
性の点でも有利である。すなわち、ドライエッチングに
よる場合でも人手で行う場合でも清掃が容易で短時間で
済み、プロセスガスでチャンバを処理圧力まで満たすの
が早く、エッチ処理サイクルの後の排出が早いため、基
板スループットを高めることができる。。
ンバの、部分的に概要を示す断面図である。この発明の
いくつかの特徴も示されている。
チャンバ本体、106…Oリングシール、107…支持
部、110…基板、112…入口ポート、120…ガス
分散板、122…開口部、124…プラズマ処理領域、
126…空間チャンバ、128…排出通路。
Claims (16)
- 【請求項1】 a) ガス分散板及び真空排出システム
を内部に有するふた部、 b) 処理される基板の支持部を含むチャンバ本体、及
び c) 前記チャンバ本体に対して前記ふた部を閉めたと
きに、前記ガス分散板及び前記支持部の間に形成される
処理領域 を備えた真空処理チャンバ。 - 【請求項2】 前記真空排出システムが、前記ガス分散
板を取り囲む空間チャンバ、並びに前記処理領域及び前
記空間チャンバの間の絞られた(restricted)通路を備
えた請求項1の真空処理チャンバ。 - 【請求項3】 前記絞られた通路が、前記ふた部の部分
と前記チャンバ本体の部分との間のしまりばめ(close
fitting )によって形成されて前記支持部周辺のまわり
の開口部を形成し、前記開口部は前記空間チャンバの幅
に比べて狭くされている請求項2の真空処理チャンバ。 - 【請求項4】 前記絞られた通路が前記支持部周辺のま
わりの複数の開口部から形成された請求項3の真空処理
チャンバ。 - 【請求項5】 前記絞られた通路が前記支持部周辺を取
り囲む環状の開口部から成る請求項3の真空処理チャン
バ。 - 【請求項6】 前記処理ガスの生成物の排出流が前記処
理領域の周辺のまわりで実質的に均一となって、前記空
間チャンバの一方の側のみに沿った真空ポンプ作用の正
味の効果を打ち消すように、前記絞られた通路の大きさ
が前記支持部周辺のまわりで変化する請求項2の真空処
理チャンバ。 - 【請求項7】 前記チャンバ本体の壁と前記ふた部の間
に形成された通路が、前記処理領域周辺から前記絞られ
た通路まで内方にテーパが付けられている請求項2の真
空処理チャンバ。 - 【請求項8】 前記チャンバ本体が、前記ふた部と前記
チャンバ本体とが互いに閉じられたときに、ポートを介
して前記空間チャンバと連通する真空排出路を備えてい
る請求項2の真空処理チャンバ。 - 【請求項9】 前記チャンバ本体が、前記処理領域の側
面に前記ふた部から離れて配置された、前記基板を出し
入れするための可閉ポートをさらに備えている請求項1
の真空処理チャンバ。 - 【請求項10】 前記チャンバ本体が、一端が真空ポン
プに接続され、前記ふた部及び前記チャンバ本体が互い
に閉じられたときに他端が前記真空排出システムに接続
される真空排出路を備えている請求項1の真空処理チャ
ンバ。 - 【請求項11】 前記ふた部が、前記チャンバ本体にヒ
ンジ結合されており、これにより前記チャンバ本体に対
して開閉される請求項1の真空処理チャンバ。 - 【請求項12】 前記ふた部と前記チャンバ本体との間
に取り付けられた単一のO−リングシールをさらに備え
た請求項10の真空処理チャンバ。 - 【請求項13】 a) 処理ガスの源を内部に有するふ
たを、基板支持部及びこの上に取り付けられて前記源に
対向する基板を含むチャンバ本体に対して閉めることに
より、処理領域を形成し、 b) 前記処理ガスを前記処理領域内に通し、 c) 前記ガスと前記基板とを少なくとも部分的に反応
させて処理残分(residue )を形成し、さらに、 d) 前記処理残分を上方に向けて前記ふた内に排出す
る 真空チャンバ内の基板の処理方法。 - 【請求項14】 前記排出ステップにおいて、前記処理
領域と前記ふたとの間の絞られた通路に接続された空間
チャンバを前記ふた内に設け、前記絞られた通路を通し
て前記処理残分を引き抜く請求項13の方法。 - 【請求項15】 前記閉めるステップが、前記ふたと前
記チャンバ本体との間に前記絞られた通路を形成する請
求項14の方法。 - 【請求項16】 前記排出ステップにおいて、前記処理
残分を前記空間チャンバから前記チャンバ内に形成され
た排出路を通して引き抜く請求項14の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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