(57)【要約】プラズマチャンバの内側の天壁面に取り付けられるように構成された天板シールド５０２、プラズマチャンバ底壁面に取り付けられるように構成された底板シールド５０４、及びプラズマチャンバ後壁面に取り付けられるように構成された後板シールド５０６を備え、天板シールド５０２の後端部が、後板シールド５０６の上端部５２６と接合し、底板シールド５０４の後端部が、後板シールド５０６の下端部５２８と接合して、天板シールド５０２、底板シールド５０４、及び後板シールド５０６が、チャンバの内側表面を実質的に覆うように組み合わさり、これによりプラズマチャンバの運転中にプラズマチャンバの内側表面への蒸着を低減させる、イオン注入装置のソースチャンバ等のプラズマチャンバ用のシールドシステム。
2005527965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマチャンバの内側の天壁面に取り付けられるように構成された天板シールド、
前記プラズマチャンバの内側の底壁面に取り付けられるように構成された底板シールド、及び
前記プラズマチャンバの内側の後壁面に取り付けられるように構成された後板シールドを備え、
前記天板シールドの後端部が、前記後板シールドの上端部と接合し、前記底板シールドの後端部が、前記後板シールドの下端部と接合して、前記天板シールド、前記底板シールド、及び前記後板シールドが、前記チャンバの内側表面を実質的に覆うように組み合わさり、これにより前記プラズマチャンバの運転中に前記プラズマチャンバの内側表面への蒸着を低減させることを特徴とするプラズマチャンバ用のシールドシステム。
【請求項２】
前記プラズマチャンバが、イオン注入装置用のソースチャンバを備えていることを特徴とする請求項１記載のシールドシステム。
【請求項３】
前記天板シールドが、実質的に矩形形状であることを特徴とする請求項１記載のシールドシステム。
【請求項４】
前記天板シールドが、実質的に平坦な板状部を備え、前記プラズマチャンバの内側の天壁面から突出した部材に適切に取り付けられるように構成された構造部材をさらに備えており、これにより前記天板シールドの前記実質的に平坦な板状部が前記プラズマチャンバの内側の天壁面付近に取り付けられるようになっていることを特徴とする請求項１記載のシールドシステム。
【請求項５】
前記底板シールドが、実質的に平坦な板状部を備え、前記プラズマチャンバの内側の底壁面から突出した部材に取り付けられるように構成された構造部材をさらに備えており、前記底板シールドの前記実質的に平坦な板状部が前記プラズマチャンバの内側の底壁面に取り付けられることを特徴とする請求項１記載のシールドシステム。
【請求項６】
前記後板シールドが、前記チャンバからのイオン放出用の前記プラズマチャンバの開口に位置合わせされた開口を備えていることを特徴とする請求項１記載のシールドシステム。
【請求項７】
前記天板シールド、前記底板シールド及び前記後板シールドが、前記チャンバの内側表面に固定部材を用いて取り付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のシールドシステム。
【請求項８】
前記天板シールド、前記底板シールド及び前記後板シールドが、グラファイトから形成されていることを特徴とする請求項１記載のシールドシステム。
【請求項９】
前記プラズマチャンバの真空ポンプを取り巻くフランジと実質的に類似の形状を有するフランジシールドをさらに備え、該フランジシールドが、前記フランジを拡張し、これによって前記プラズマチャンバ内の真空ポンプ周辺への蒸着を低減させるために、前記フランジと結合されるように形成されていることを特徴とする請求項１記載のシールドシステム。
【請求項１０】
前記天板シールドの端部と実質的に同じサイズの端部を有し、該端部に沿う溝を有する拡張天板シールドをさらに備え、
前記天板シールドが、前記天板シールドの前記端部に沿うさね部をさらに備え、
前記拡張天板シールドの前記溝が、前記天板シールドの前記さね部と結合されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のシールドシステム。
【請求項１１】
拡張天板シールド支持部材をさらに備え、該拡張天板シールド支持部材が、前記溝を有する前記端部とは別の端部に沿って前記拡張天板シールドを支持するように構成されていることを特徴とする請求項１０記載のシールドシステム。
【請求項１２】
ソースチャンバの内側の天壁面に取り付けられるように構成された天板シールド、
前記ソースチャンバの内側の底壁面に取り付けられるように構成された底板シールド、及び
前記ソースチャンバの内側の後壁面に取り付けられるように構成された後板シールドを備え、
前記天板シールドの後端部が、前記後板シールドの上端部と接合し、前記底板シールドの後端部が、前記後板シールドの下端部と接合して、前記天板シールド、前記底板シールド、及び前記後板シールドが、前記チャンバの内側表面を実質的に覆うように組み合わさり、これにより前記ソースチャンバの運転中に前記ソースチャンバの内側表面への蒸着を低減させることを特徴とするイオン注入装置のソースチャンバ用のシールドシステム。
【請求項１３】
ソースチャンバの内側の天壁面に取り付けられるように構成された天板シールド、
前記ソースチャンバの内側の底壁面に取り付けられるように構成された底板シールド、及び
前記ソースチャンバの内側の後壁面に取り付けられるように構成された後板シールドを備え、
前記天板シールドの後端部が、前記後板シールドの上端部と接合し、前記底板シールドの後端部が、前記後板シールドの下端部と接合して、前記天板シールド、前記底板シールド、及び前記後板シールドが、前記チャンバの内側表面を実質的に覆うように組み合わさり、これにより前記ソースチャンバの運転中に前記ソースチャンバの内側表面への蒸着を低減させ、
前記天板シールドが、実質的に平坦な板状部を備え、前記ソースチャンバの内側の天壁面から突出した部材に取り付けられるように構成された構造部材をさらに備えており、これにより前記天板シールドの前記実質的に平坦な板状部が前記ソースチャンバの内側の天壁面に取り付けられるようになっていることを特徴とするイオン注入装置のソースチャンバ用のシールドシステム。
【請求項１４】
ソースチャンバの内側の天壁面に取り付けられるように構成された天板シールド、
前記ソースチャンバの内側の底壁面に取り付けられるように構成された底板シールド、及び
前記ソースチャンバの内側の後壁面に取り付けられるように構成された後板シールドを備え、
前記天板シールドの後端部が、前記後板シールドの上端部と接合し、前記底板シールドの後端部が、前記後板シールドの下端部と接合して、前記天板シールド、前記底板シールド、及び前記後板シールドが、前記チャンバの内側表面を実質的に覆うように組み合わさり、これにより前記ソースチャンバの運転中に前記ソースチャンバの内側表面への蒸着を低減させ、
前記天板シールドが、実質的に平坦な板状部を備え、前記ソースチャンバの内側の天壁面から突出した部材に取り付けられるように構成された構造部材をさらに備えており、これにより前記天板シールドの前記実質的に平坦な板状部が前記ソースチャンバの内側の天壁面に取り付けられるようになっており、
前記後板シールドが、前記チャンバからのイオン放出用の前記ソースチャンバの開口に位置合わせされた開口を備えているイオン注入装置のソースチャンバ用のシールドシステム。
【請求項１５】
ソースチャンバの内側の天壁面に取り付けられるように構成された天板シールド、
前記ソースチャンバの内側の底壁面に取り付けられるように構成された底板シールド、及び
前記ソースチャンバの内側の後壁面に取り付けられるように構成された後板シールドを備え、
前記天板シールドの後端部が、前記後板シールドの上端部と接合し、前記底板シールドの後端部が、前記後板シールドの下端部と接合して、前記天板シールド、前記底板シールド、及び前記後板シールドが、前記チャンバの内側表面を実質的に覆うように組み合わさり、これにより前記ソースチャンバの運転中に前記ソースチャンバの内側表面への蒸着を低減させ、
前記天板シールドが、実質的に平坦な板状部を備え、前記ソースチャンバの内側の天壁面から突出した部材に取り付けられるように構成された構造部材をさらに備えており、これにより前記天板シールドの前記実質的に平坦な板状部が前記ソースチャンバの内側の天壁面に取り付けられるようになっており、
前記後板シールドが、前記チャンバからのイオン放出用の前記ソースチャンバの開口に位置合わせされた開口を備えており、
前記ソースチャンバの真空ポンプを取り巻くフランジと実質的に類似の形状を有するフランジシールドをさらに備え、該フランジシールドが、前記フランジを拡張し、これによって前記ソースチャンバ内の真空ポンプ周辺への蒸着を低減させるために、前記フランジと結合されるように形成されており、
前記天板シールドの端部と実質的に同じサイズの端部を有し、該端部に沿う溝を有する拡張天板シールドをさらに備え、
前記天板シールドが、前記天板シールドの前記端部に沿うさね部をさらに備え、
前記拡張天板シールドの溝が、前記天板シールドの前記さね部と結合されるように構成されていることを特徴とするイオン注入装置のソースチャンバ用のシールドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００１年８月２８日に出願され、その開示が参照により全体的に本明細書に組み込まれた、米国仮特許出願第６０／３１５，８６８号に基づいて優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明はプラズマが生成されるチャンバ用の改善されたシールドシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
典型的な半導体製造工程において、プラズマは様々な用途に頻繁に利用されている。例えば、半導体ウェーハ上に形成された層のエッチングや、半導体ウェーハ上への材料の堆積などである。異方性プラズマエッチングのようなプロセス技術は広く知られており、プラズマＣＶＤ法のようなプロセスも同様である。このような装置において、前記プラズマは通常チャンバ内で生成され、該チャンバ壁の開口を通り出た後ウェーハに適用される。プラズマが用いられる別の典型的な半導体製造工程としてはイオン注入工程がある。具体的には、プラズマはイオン注入装置のソースチャンバ内で形成される。
【０００４】
図１は、プラズマが生成されるチャンバ１００の内部を示す図である。図１に示す特にこの装置は、Ｖｒｉａｎによって提供されたイオン注入装置のソースチャンバである。蓋板についてはチャンバがよく見えるように図示の目的で除去されている。該チャンバ内では、プラズマが形成される度にチャンバの内側表面に蒸着物が形成される。こうした蒸着物は次第に蓄積されるため、予防的保守のために装置の使用を定期的に中断する必要が生じる。
【０００５】
図１に示すチャンバ１００は、天壁面１０２、底壁面１０４、及びイオンビームがチャンバ１００を通り出るビーム開口１０６を含む内側表面を有する。図１に示すように、天壁面１０２は一般的に平坦であり、トップマグネットを保持しているが、これは部分的にトップマグネットシールド１０８により覆われている。同様に、底壁面１０４もボトムマグネットシールド１１０により部分的に覆われているボトムマグネットを保持している。さらに、チャンバ１００は、例えば、チャンバ内の真空状態を形成及び維持するために用いられるターボポンプのような真空ポンプと流体で通じている。該ターボポンプは、フランジ１１２によりプラズマから部分的に遮蔽されている。
【０００６】
図１に示す構造においては、製造者によりチャンバの後面近くに示された２つのシールド１１４、１１６が含められている。該装置が運転されると、蒸着物はこれらのシールド１１４、１１６上に形成され、シールド１１４、１１６はクリーニングのために取り外され得る。
【０００７】
図２は、図１に示したチャンバの側壁面２０１を示す図である。図２には、手が届き難く、効果的にクリーニングし難い複数のエッジ及び曲面２０２を伴うチャンバ１００の側壁が示されている。技術者が、定期的又は予防的保守の間にこれらの壁に蒸着された物質のクリーニングに多くの時間をかけることは珍しいことではない。
【０００８】
図３は、図１に示すチャンバの底壁面３０２（図１の１０４）を示す。図３には、チャンバ底面（円形領域）に複数のマグネットのうちの１つのマグネット３０４が、マグネット３０４を部分的にのみ覆うボトムマグネットシールド３０６（図１の１１０）と共に示されている。ボトムマグネットシールド３０６もチャンバ内で形成されたプラズマから蒸着物を受けるので、これもクリーニングされなければならない。図３から分かるように、元の製造者により供給されたボトムマグネットシールド３０６は、ソースマグネット領域を十分に保護できないため、該領域は通常の動作過程の間に相当量の蒸着物を受ける。また、図３には、プラズマからターボポンプ上又はその周辺への蒸着を防止するために用いられるフランジ３０８（図１の１１２）が示されている。
【０００９】
図４は、ソースターボポンプ（図示せず）の周辺領域４００を示す。ソースターボポンプは、フランジ３０８によってプラズマによる蒸着から部分的に保護されている。チャンバがクリーニングされる際、ソースターボポンプを取り巻く領域には、チャンバをクリーニングするために用いられる流体が集められ、手動では本質的に除去できない場所に流体が溜められる。結果として、溜められた流体は、チャンバを真空状態までポンピングし、溜められた流体が全て気化するまで待つことによって除去される。チャンバのクリーニング及びガス放出を合わせた時間のため、予防的保守にかかる時間が非常に長くなる。もちろん、装置が停止する全期間において、製品は生産不可能となり、効率的な運転ができなくなる。
【００１０】
そのため、プラズマチャンバの内部表面及び真空ポンプ周辺領域を、プラズマによる蒸着から十分に保護し得る改善されたシールドシステムが求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るプラズマチャンバのシールドシステムは、前記プラズマチャンバの内側の天壁面に取り付けられるように構成された天板シールド、前記プラズマチャンバの内側の底壁面に取り付けられるように構成された底板シールド、及び前記プラズマチャンバの内側の後壁面に取り付けられる構成された後板シールドを備え、前記天板シールドの後端部が、前記後板シールドの上端部と接合し、前記底板シールドの後端部が、前記後板シールドの下端部と接合して、前記天板シールド、前記底板シールド、及び前記後板シールドが、前記チャンバの内側表面を実質的に覆うように組み合わさり、これにより前記プラズマチャンバの運転中に前記プラズマチャンバの内側表面への蒸着を低減させるものである。
【００１２】
また、一態様では、前記天板シールド、又は前記底板シールド、又は前記天板シールド及び前記底板シールドの両方が、実質的に平坦な板状部を備え、前記プラズマチャンバの内側表面から突出した部材に取り付けられるように構成された構造部材をさらに備えており、これにより前記シールドの前記実質的に平坦な板状部が前記プラズマチャンバの内側表面に取り付けられるようになっている。
【００１３】
さらに、前記後板シールドが、前記チャンバからのイオン排出用の前記プラズマチャンバの開口に位置合わせされた開口を備えている。一態様では、前記天板シールド、前記底板シールド及び前記後板シールドが、グラファイトから形成されている。
【００１４】
上述した３つのシールド部分に加えて、本発明の一実施の形態に係るシールドシステムは、前記プラズマチャンバ真空ポンプを取り巻くフランジと実質的に類似の形状を有するフランジシールドをさらに備え、該フランジシールドが、前記フランジを拡張し、これによって、前記プラズマチャンバ内の真空ポンプ周辺への蒸着を低減させるために、真空ポンプを取り巻くフランジと結合されるように形成されている。
【００１５】
また、本発明の一実施の形態に係るシールドシステムは、前記天板シールドの端部と実質的に同じサイズの端部を有し、該端部に沿う溝を有する拡張天板シールドを備え、前記天板シールドが、それに取り付けられる端部に沿うさね部を備え、前記拡張天板シールドの溝が、前記天板シールドのさね部と結合されるように構成されている。さらに、前記さね部及び溝の配置に加えて、前記拡張天板シールドが、拡張天板シールド支持部材によって支持されており、該拡張天板シールド支持部材が、前記溝を有する前記端部とは別の端部に沿って前記拡張天板シールドを支持するように構成されている。
【００１６】
本発明の本質及び利点のさらなる理解のため、添付の図面と共に以下の記載を参照されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態は、図１に示すようなチャンバのためのシールドシステムに向けたものであって、本シールドシステムは従来の技術に係るシールドシステムよりも容易に組み合わさり、チャンバに対してより優れた保護を与える。図５には本シールドシステムが示されている。本シールドシステムは比較的設置が容易であり、一度チャンバ内に設置されると安定する。プラズマチャンバが運転される際、若干の物質が従来通り側壁に蒸着される。しかし、ここでは内部のシールドが比較的取り外され易いので、内部のシールドを取り外し、清浄なシールドに取り替えることが、チャンバの中断時間を短縮する直接的事柄となる。
【００１８】
図５は、本シールドシステムの構成要素がチャンバ１００内に図示した位置関係で導入された場合、それが位置するであろう位置における大部分の本シールドシステムの構成要素５００を示している。すなわち、天板シールド５０２、底板シールド５０４及び後板シールド５０６は、いずれも図示のように整列される。チャンバ１００とシールドとの間の相互接続方法は任意であり、周知の技術が利用され得る。好ましい実施の形態では、ねじ、ピン、ボルトなどの従来の固定部材を用いて固定される。図５に示すように、本シールドシステム５００は、フランジシールド５１０及び拡張天板シールド支持部材５１２と共に、底板シールド５０４、後板シールド５０６、天板シールド５０２及び拡張天板シールド５０８を含んでいる。これらの構成要素は、基本的にプラズマチャンバ１００の露出された全内側表面をカバーするために取り付けられる。したがって、製造者が供給したシールドでなされるように、単に内部で露出された表面の一部分を覆う代わりに、本発明の実施の形態に係るシールドシステムは、基本的にプラズマチャンバの内部で露出された表面全体を覆うように組み合わされている。
【００１９】
図５から分かるように、天板シールド５０２と底板シールド５０４とは、プラズマチャンバ１００の天壁面１０２及び底壁面１０４からの突出部（例えば、ソースチャンバ内のソースマグネット）上に適切に取り付けられる構造を有する点で実質的に互いに類似している。例えば、天板シールド５０２に見られるように、天板シールド５０２上から上方に延びた突出部５１４は、（図３に示す）トップソースマグネット３０４上に適切に取り付けられて、これを覆う。天板シールド５０２からの突出構造の裏側は、底板シールド５０４上に見られる突出部５１６として見られ得る。天板シールド５０２及び底板シールド５０４から突出した突出部５１４、５１６はどんな形状であってもよく、天板シールド５０２及び底板シールド５０４により覆われているチャンバ１００の天壁面１０２及び底壁面１０４から延びた突出部と調和し、その上に適切に取り付け得る形状を有することが好ましい。図５に示すシールドの実施の形態では、突出部５１４、５１６は、それらが覆うマグネットの形状に調和する一般的に楕円形の形状を有する。そのため、運転中、天板シールド５０２及び底板シールド５０４は、チャンバ１００の内側表面から突出するトップソースマグネット及びボトムソースマグネットのような構造物に適切に取り付けられる。天板シールド５０２及び底板シールド５０４は、いずれも天板シールド５０２及び底板シールド５０４内の貫通孔５２０に取り付けられる従来の固定部材を用いて、チャンバの天壁面及び底壁面に結合される。
【００２０】
また、後板シールド５０６もチャンバの後壁面に適切に取り付けられるように構成されている。図５に示すように、後板シールド５０６は、プラズマ又はイオンビームが通過してチャンバから出るための開口５２２を備えている。さらに、後板シールド５０６は、後板シールド５０６内の貫通孔５２４に取り付けられる従来の固定部材を用いて、チャンバの後壁面に結合される。後板シールド５０６は、一度シールドシステムが設置されると、下にあるチャンバ表面が十分に覆われるのを確実にするように、それぞれ天板シールド５０２及び底板シールド５０４に突き当たる上端部５２６及び下端部５２８を含んでいる。
【００２１】
天板シールド５０２、底板シールド５０４及び後板シールド５０６に加え、本シールドシステムは、拡張天板シールド支持部材５１２により支持される拡張天板シールド５０８をさらに備えている。また、本シールドシステムはフランジシールド５１０を含んでいる。図６は、フランジシールド６００（図５の５１０）をより詳細に示す図である。本発明の実施の形態に係るフランジシールド６００は、真空ポンプを取り巻くフランジ用に設計されている。フランジシールド６００内の溝６０２は、遮蔽性を向上させ、それにより真空ポンプ周辺領域においてプラズマによる蒸着を低減させる（図１に示した）フランジ１１２上に適切に取り付ける。この領域における向上及び改良された遮蔽性により、この領域におけるウェットクリーニングの必要性が最小限となる、或いは無くなることさえある。結果として、ウェットクリーニング用に液体が使用されず、それによりクリーニングの間にトラップされる液体も無くなるので、定期的な保守に伴うガス放出に要する時間についても著しく改善される。
【００２２】
図７は、本発明の一実施の形態に係る拡張天板シールド支持部材７００をより詳細に示す図である。図７Ａは、図７のＡ−Ａ線に沿う断面を示す。図７Ａに示すように、拡張天板シールド支持部材７００内の溝７０２は、製造者が供給したシールド１１４に適切に取り付けられる。ボルト７０４は、拡張天板シールド支持部材７００と結合され、そこから突出しており、拡張天板シールド支持部材７００の上端に位置する拡張天板シールド５０８がチャンバ内で安定に支持されることを確実にする。
【００２３】
拡張天板シールド支持部材５１２に加え、拡張天板シールド５０８は、拡張天板シールド５０８がチャンバ内で安定に設置されることを確実にするために、天板シールド５０２の一端における溝５３２と結合される一端にさね部５３０を備えている。
【００２４】
上記シールドは、グラファイトから形成されていることが好ましいが、ステンレス鋼、アルミニウム又は他の素材からも形成され得る。
【００２５】
本シールドシステム及び支持部品は、チャンバ内で安定して組み合わさるように構成されており、（ソースチャンバ内にあるマグネット周辺領域など）蒸着が多く行なわれる領域となる表面を含むチャンバの内側表面が、プラズマによる蒸着から実質的に遮蔽される。本発明の実施の形態に係るシールドシステムによれば、それらが取り付けられたチャンバの利用可能な時間を長くし、それによって、このようなチャンバを用いて製造される集積回路のより高い生産効率がもたらされる。特に、スペアシールドを利用することによって、必要に応じてシールドが迅速に交換及びクリーニングされ得るように、シールドの迅速な交換が可能となる。こうした交換及び容易なクリーニングは、例えばソースチャンバのようなチャンバでは、クリーニング時間を数時間まで短縮させ、これによって全体的な製造プロセスにより高い効率がもたらされる。さらに、本発明の実施の形態に係るシールドシステムを利用すれば、これによりチャンバのウェットクリーニングを省いて、ガス放出に必要な時間を短縮することもできる。このガス放出に必要な時間の短縮によって、さらに数時間がかかる真空状態の回復時間を短縮させ、全体的な製造プロセスにより高い効率をもたらすことができる。さらに、高められた被覆シールドの組み合わせ及びウェットクリーニングの省略によって、予防的保守に要求される時間を数時間（例えば、６時間以上）も短縮させ、本シールドシステムが設置されたシステムの活用性を著しく改善させることができる。
【００２６】
当業者に理解され得るように、本発明は、本発明の本質的な特徴から逸脱していない別の形態においても実施され得る。例えば、天板シールド、底板シールド又は後板シールドは、それらが取り付けられるチャンバの内側表面からのマグネットのような突出部を収容し、それに適切に取り付けられる形状の突出部を備え得る。また、シールドはグラファイト、アルミニウム、その他の金属、又は適切な製造プロセスの組み合わせを用いる組成物など、多くの適切な素材から形成され得る。これらの別の形態は、特許請求の範囲の欄に記載された本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】内部でプラズマが形成されるチャンバの内部を示す図である。
【図２】図１に示したチャンバの側壁を示す図である。
【図３】図１に示したチャンバの底壁を示す図である。
【図４】図１に示したチャンバ用のソースターボポンプの周辺領域を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るシールド要素を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るフランジシールド要素をより詳細に示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る拡張天板シールド支持部材をより詳細に示す図である。
【図７Ａ】図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005527965.tif 000008
【図７】
2005527965.tif 000009
【図７Ａ】
2005527965.tif 000010
【国際調査報告】
2005527965.tif 000011
2005527965.tif 000012