(57)【要約】      （修正有）【課題】マニホールドガス流路ガス流量特性を半導体処理チャンバの外部で個々に調節することを可能にする半導体処理ガス流マニホールドを提供する。【解決手段】ガス流マニホールド１０２は、半導体処理チャンバ内の処理ガス分散装置に接続される。処理ガス分散装置は、複数のガス流路を有してよく、各流路は、１つのマニホールドガス流路１０６ａ〜ｄに別個に接続され、半導体ウエハ上の１領域を標的とする。個々のマニホールドガス流路１０６ａ〜ｄを調節することにより、各処理ガス分散ガス流路を通して半導体ウエハの対応する領域に分散される処理ガスの量を変化させる。【選択図】図１Ａ
2015181152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理ツール用ガス流マニホールドであって、
半導体処理ガス流マニホールド本体と、
前記マニホールド本体の第１の側から前記マニホールド本体の第２の側まで伸びる複数のマニホールドガス流路と、
を備え、
前記マニホールドガス流路は、前記マニホールドを通るガス流量特性を変更するために、前記マニホールド本体の前記第１の側から個々に調節可能である、ガス流マニホールド。
【請求項２】
請求項１に記載のガス流マニホールドであって、前記マニホールドガス流路は、前記マニホールド本体の内部にある、ガス流マニホールド。
【請求項３】
請求項１に記載のガス流マニホールドであって、４つのマニホールドガス流路が設けられている、ガス流マニホールド。
【請求項４】
請求項１に記載のガス流マニホールドであって、前記ガス流量特性は、前記マニホールドガス流路にオリフィスを挿入することによって変更され、前記オリフィスは、
オリフィス本体と、
処理ガス流を通す孔と、
を備える、ガス流マニホールド。
【請求項５】
請求項４に記載のガス流マニホールドであって、前記ガス流量特性は、第１のオリフィスを取り外して第２のオリフィスを挿入することによって変更される、ガス流マニホールド。
【請求項６】
請求項５に記載のガス流マニホールドであって、前記第１のオリフィスの前記孔は、前記第２のオリフィスの前記孔によって許容される最大ガス流量とは異なる最大ガス流量を許容する、ガス流マニホールド。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のガス流マニホールドであって、さらに、インジェクタを備え、前記インジェクタは、
インジェクタ本体と、
各々が対応するマニホールドガス流路と流体接続されるように、前記インジェクタ本体の第１の側から前記インジェクタ本体の第２の側まで伸びる複数のインジェクタガス流路と、
を備える、ガス流マニホールド。
【請求項８】
請求項７に記載のガス流マニホールドであって、各インジェクタガス流路は、
流入口と、
流出口と、
を備え、
前記流入口および前記流出口は、流体接続されており、３０度から６０度の角度をなす、ガス流マニホールド。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか一項に記載のガス流マニホールドであって、さらに、シャワーヘッドを備え、前記シャワーヘッドは、
シャワーヘッド本体と、
マニホールドガス流路に各々が流体接続されている複数の孔を備えるシャワーヘッドフェースプレートと、
を備える、ガス流マニホールド。
【請求項１０】
請求項１から６のいずれか一項に記載のガス流マニホールドであって、前記マニホールド本体は、アルミニウム製である、ガス流マニホールド。
【請求項１１】
半導体ウエハ処理ツールであって、
真空密閉チャンバ内部を含む半導体ウエハ処理チャンバと、
前記真空密閉チャンバ内部の外側にある半導体処理ツール用ガス流マニホールドであって、
半導体処理ガス流マニホールド本体と、
前記マニホールド本体の第１の側から前記マニホールド本体の第２の側まで伸びる複数のマニホールドガス流路と、を備え、前記マニホールドガス流路は、前記マニホールドを通るガス流量特性を変更するために、前記真空密閉チャンバ内部の外部で個々に調節可能である、ガス流マニホールドと、
処理ガス分散装置であって、
前記マニホールドの前記第２の側を出た前記ガス流路に流体接続されている第１の側と、
前記真空密閉チャンバ内部の中にあり、前記真空密閉チャンバ内部に処理ガスを放出するための機構を有する第２の側と、を備える、処理ガス分散装置と、
を備える、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、処理ガス源を備え、前記処理ガス源は、前記複数のマニホールドガス流路に流体接続されており、前記マニホールドガス流路に処理ガスを供給するための機構を備える、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１３】
請求項１１に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、処理ガス吸入部を備え、前記処理ガス吸入部は、
吸入部本体と、
処理ガスを受け入れる吸入口と、
前記吸入口および前記マニホールドガス流路に流体接続されているプレナムであって、処理ガスを前記マニホールドガス流路に供給するための機構を備える、プレナムと、
を備える、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、
前記真空密閉チャンバ内部は、半導体ウエハを支持するための機構を備え、前記半導体ウエハは、複数のウエハ領域を備え、
前記処理ガス分散装置の前記第２の側は、複数の分散領域から処理ガスを放出するための機構を備え、各分散領域からの前記処理ガスは、１つのウエハ領域を標的とする、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１５】
請求項１４に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、各マニホールドガス流路は、１つの分散領域に処理ガスを供給する、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１６】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、処理ガスを放出するための前記機構は、前記処理ガス分散装置の前記第１の側から前記処理ガス分散装置の前記第２の側に至る複数のガス流路の出口を含む、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１７】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、前記処理ガス分散装置の前記第２の側は、シャワーヘッドフェースプレートであり、処理ガスを放出するための前記機構は、前記シャワーヘッドフェースプレートの複数の孔を含む、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１８】
請求項１２に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、１または複数のプロセッサとメモリとを備えるコントローラを備え、前記１または複数のプロセッサ、前記メモリ、ならびに、前記処理ガス源は、通信可能に接続されており、前記メモリは、前記マニホールドガス流路への処理ガスの供給を前記処理ガス源に行わせるように前記１または複数のプロセッサを制御するための命令を格納する、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１９】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、複数のサイドインジェクタを備え、前記サイドインジェクタは、前記真空密閉チャンバ内部の中にあり、前記真空密閉チャンバ内部に処理ガスを放出するための機構を備えている、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項２０】
請求項１８に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、複数のサイドインジェクタを備え、
前記サイドインジェクタは、前記処理ガス源に流体接続され、
前記サイドインジェクタは、前記真空密閉チャンバ内部の中にあり、
前記サイドインジェクタは、前記真空密閉チャンバ内部に処理ガスを放出するための機構を備え、
前記メモリは、前記サイドインジェクタへの処理ガスの供給を前記処理ガス源に行わせるように前記１または複数のプロセッサを制御するための命令を格納する、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項２１】
半導体ウエハ処理においてオンウエハ均一性を調整するための方法であって、
ａ）半導体処理チャンバ内の半導体ウエハに処理ガスを供給し、処理ガスは、マニホールド本体の第１の側から前記マニホールド本体の第２の側まで伸びる複数のガス流路を通して前記半導体処理チャンバに入り、前記マニホールド本体の前記第１の側は、前記半導体処理チャンバの外部にあり、
ｂ）前記半導体ウエハの均一性を測定し、
ｃ）前記マニホールド本体の前記第１の側から、前記マニホールド内の前記ガス流路の少なくとも１つを通るガス流量特性を調節すること、
を備える、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、さらに、
ｄ）前記半導体ウエハの前記均一性が均一性閾値を超えるか否かを判定することを備える、方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、さらに、
ｅ）ｃ）の後に、前記半導体処理チャンバ内の第２の半導体ウエハに処理ガスを供給することを備える、方法。
【請求項２４】
請求項２１から２３のいずれか一項に記載の方法であって、前記ガス流量特性は、前記ガス流路内から第１のオリフィスを取り外して前記ガス流路に第２のオリフィスを挿入することによって調節される、方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載の方法であって、前記均一性閾値は、１％未満の半区間パーセンテージである、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
半導体ウエハの均一性は、半導体処理における重要な要素である。従来、処理される半導体ウエハの異なる領域への処理ガスの供給は、容易には調節できない。半導体処理ツールは、ガスを対称的に供給するよう設計されているが、ツールを調節することができないため、リアクタによる非対称な変動の原因となる。リアクタの非対称性を補償できないことが、処理される半導体ウエハの均一性の制限になる。
【発明の概要】
【０００２】
処理ガスのためのガス流マニホールドおよび供給装置が提供されている。ガス流マニホールドおよび供給装置は、半導体処理チャンバを開くことなしに半導体処理ガスのガス流量特性を調節するために利用されてよい。半導体基板上の蒸着均一性が改善されうる。
【０００３】
いくつかの実施例において、半導体処理ツール用ガス流マニホールドが提供されてよい。ガス流マニホールドは、半導体処理ガス流マニホールド本体と、マニホールド本体の第１の側からマニホールド本体の第２の側まで伸びる複数のマニホールドガス流路と、を備えてよく、マニホールドガス流路は、マニホールドを通るガス流量特性を変更するために、マニホールド本体の第１の側から個々に調節可能である。
【０００４】
マニホールドに係るいくつかの実施例において、マニホールドガス流路は、マニホールド本体の内部にあってよい。
【０００５】
マニホールドのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、４つのマニホールドガス流路が設けられてよい。
【０００６】
マニホールドのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、ガス流量特性は、マニホールドガス流路にオリフィスを挿入することによって変更されてよい。オリフィスは、オリフィス本体と、処理ガス流を通す孔とを備えてよい。いくつかのかかる実施例において、ガス流量特性は、第１のオリフィスを取り外して第２のオリフィスを挿入することによって変更されてもよい。いくつかのかかる実施例において、第１のオリフィスの孔は、第２のオリフィスの孔によって許容される最大ガス流量とは異なる最大ガス流量を許容してよい。
【０００７】
マニホールドのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、マニホールドは、さらに、インジェクタを備えてもよい。インジェクタは、インジェクタ本体と、各々が対応するマニホールドガス流路に流体接続されるようにインジェクタ本体の第１の側からインジェクタ本体の第２の側まで伸びる複数のインジェクタガス流路とを備えてよい。いくつかのかかる実施例において、各インジェクタガス流路は、流入口と、流出口とを備えてよく、流入口および流出口は、流体接続されており、３０度から６０度の角度をなす。
【０００８】
マニホールドのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、マニホールドは、さらに、シャワーヘッドを備えてもよい。シャワーヘッドは、シャワーヘッド本体と、マニホールドガス流路に各々が流体接続された複数の孔を備えたシャワーヘッドフェースプレートとを備えてよい。
【０００９】
マニホールドのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、マニホールド本体は、アルミニウム製であってよい。
【００１０】
いくつかの実施例において、半導体処理ツールが提供されてもよい。半導体処理ツールは、真空密閉チャンバ内部を含む半導体ウエハ処理チャンバと、真空密閉チャンバ内部の外側にある半導体処理ツール用ガス流マニホールドとを備えてよい。ガス流マニホールドは、半導体処理ガス流マニホールド本体と、マニホールド本体の第１の側からマニホールド本体の第２の側まで伸びる複数のマニホールドガス流路と、を備えてよく、マニホールドガス流路は、マニホールドを通るガス流量特性を変更するために、真空密閉チャンバ内部の外部で個々に調節可能である。半導体処理ツールは、さらに、処理ガス分散装置を備えてよい。処理ガス分散装置は、マニホールドの第２の側を出たガス流路に流体接続された第１の側と、真空密閉チャンバ内部の中にあり、真空密閉チャンバ内部に処理ガスを放出するための機構を有する第２の側とを備えてよい。
【００１１】
半導体ウエハ処理ツールのいくつかのかかる実施例において、半導体処理ツールは、さらに、処理ガス源を備えてもよく、処理ガス源は、複数のマニホールドガス流路に流体接続されており、マニホールドガス流路に処理ガスを供給するための機構を備える。いくつかのかかる実施例において、半導体ウエハ処理ツールは、さらに、１または複数のプロセッサとメモリとを備えたコントローラを備えてもよい。１または複数のプロセッサ、メモリ、ならびに、処理ガス源は、通信可能に接続されてよく、メモリは、マニホールドガス流路への処理ガスの供給を処理ガス源に行わせるように１または複数のプロセッサを制御するための命令を格納してよい。いくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、半導体ウエハ処理ツールは、さらに、複数のサイドインジェクタを備えてもよい。サイドインジェクタは、処理ガス源に流体接続されてよく、サイドインジェクタは、真空密閉チャンバ内部の中にあってよく、サイドインジェクタは、真空密閉チャンバ内部に処理ガスを放出するための機構を備えてよく、メモリは、サイドインジェクタへの処理ガスの供給を処理ガス源に行わせるように１または複数のプロセッサを制御するための命令を格納してよい。
【００１２】
半導体処理ツールのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、半導体処理ツールは、さらに、処理ガス吸入部を備えてもよい。処理ガス吸入部は、吸入部本体と、処理ガスを受け入れる吸入口と、プレナムとを備えてよい。プレナムは、吸入口およびマニホールドガス流路に流体接続されてよく、処理ガスをマニホールドガス流路に供給するための機構を備える。
【００１３】
半導体処理ツールのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、真空密閉チャンバ内部は、半導体ウエハを支持するための機構を備えてよい。半導体ウエハは、複数のウエハ領域を備えてよく、処理ガス分散装置の第２の側は、複数の分散領域から処理ガスを放出するための機構を備えてよく、各分散領域からの処理ガスは、１つのウエハ領域を標的とする。いくつかのかかる実施例において、各マニホールドガス流路は、１つの分散領域に処理ガスを供給してよい。
【００１４】
半導体処理ツールのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、処理ガスを放出するための機構は、処理ガス分散装置の第１の側から処理ガス分散装置の第２の側に至る複数のガス流路の出口を含んでよい。
【００１５】
半導体処理ツールのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、処理ガス分散装置の第２の側は、シャワーヘッドフェースプレートであってもよく、処理ガスを放出するための機構は、シャワーヘッドフェースプレートの複数の孔を含んでよい。
【００１６】
半導体処理ツールのいくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、半導体処理ツールは、さらに、複数のサイドインジェクタを備えてもよい。サイドインジェクタは、真空密閉チャンバ内部の中にあってよく、真空密閉チャンバ内部に処理ガスを放出するための機構を備えてよい。
【００１７】
いくつかの実施例において、半導体ウエハ処理においてオンウエハ均一性を調整するための方法が提供されてもよい。その方法は、ａ）半導体処理チャンバ内の半導体ウエハに処理ガスを供給し、処理ガスは、マニホールド本体の第１の側からマニホールド本体の第２の側まで伸びる複数のガス流路を通して半導体処理チャンバに入り、マニホールド本体の第１の側は、半導体処理チャンバの外部にあり、ｂ）半導体ウエハの均一性を測定し、ｃ）マニホールド本体の第１の側から、マニホールド内のガス流路の少なくとも１つを通るガス流量特性を調節することを備えてよい。
【００１８】
いくつかのかかる実施例において、方法は、さらに、ｄ）半導体ウエハの均一性が均一性閾値を超えるか否かを判定することを備えてもよい。いくつかのかかる実施例において、均一性閾値は、１％未満の半区間パーセンテージ（ｈａｌｆ  ｒａｎｇｅ  ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ）であってよい。
【００１９】
いくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、方法は、さらに、ｅ）ｃ）の後に、半導体処理チャンバ内の第２の半導体ウエハに処理ガスを供給することを備えてもよい。
【００２０】
いくつかの別の実施例またはさらなる実施例において、ガス流量特性は、ガス流路内から第１のオリフィスを取り外してガス流路に第２のオリフィスを挿入することによって調節されてよい。
【００２１】
本発明のこれらの態様および別の態様について、いくつかの実施形態を参照しつつ説明および図解する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】半導体処理ツールのガス流マニホールドの一例を示す図。
【００２３】
【図１Ｂ】図１Ａのガス流マニホールドを簡略化して、マニホールド本体内部のマニホールドガス流路を強調した図。
【００２４】
【図１Ｃ】インジェクタを取り付けたガス流マニホールドの様々な実施例において、様々な構成のマニホールドガス流路を示す図。
【００２５】
【図２Ａ】マニホールドガス流路の内の２つにオリフィスが設けられた図１Ｂのガス流マニホールドを示す図。
【００２６】
【図２Ｂ】図２Ａのガス流マニホールドの別の図。
【００２７】
【図３】４つの異なるオリフィスの例を示す図。
【００２８】
【図４】ガス流マニホールド、インジェクタ、および、オリフィスを備えた半導体処理ツールのガス流マニホールドアセンブリの一例を示す図。
【００２９】
【図５】インジェクタの一例において、インジェクタ内部のインジェクタガス流路を強調した図。
【００３０】
【図６】ガス流マニホールド、インジェクタ、処理ガス吸入部、および、オリフィスを備えた半導体処理ツールのガス流マニホールドアセンブリのさらなる例を示す切り欠き図。
【００３１】
【図７】ガス流マニホールドおよびインジェクタが設置された半導体処理ツールの一例を示す図。
【００３２】
【図８】ガス流マニホールドおよびシャワーヘッドが設置された半導体処理ツールの一例を示す図。
【００３３】
【図９】単純化したガス流マニホールドと、４つの半導体ウエハセクションを備えた半導体ウエハとを示す図。
【００３４】
【図１０】ガス流マニホールドを用いてオンウエハ均一性を調整する一例を記載したフローチャート。
【００３５】
【図１１】ガス流マニホールドを用いてオンウエハ均一性を調整するさらなる例を記載したフローチャート。
【００３６】
【図１２Ａ】ガス流マニホールドでオンウエハ均一性を調整した結果の一例を示す図。
【００３７】
【図１２Ｂ】ガス流マニホールドでオンウエハ均一性を調整した結果のさらなる例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
添付の図面および以下の説明において、本明細書に記載された主題の１または複数の実施例の詳細について説明する。他の特徴、態様、および、利点については、説明、図面、および、特許請求の範囲から明らかになる。縮尺図であると特に明記されていない限りは、以下の図の相対的な寸法は、正確な縮尺で描かれていない場合があることに注意されたい。
【００３９】
マニホールドを通して流れる処理ガスのガス流量特性の調整を可能にするために個別に調節可能なマニホールドガス流路を備えるガス流マニホールドについて記載する。ガス流マニホールドは、半導体処理ツール内に設置されてよい。ガス流マニホールドが、処理ガスを半導体処理チャンバに直接供給してもよいし、インジェクタ、シャワーヘッド、または、別のタイプのガス供給装置が、半導体処理チャンバへの処理ガスの供給を支援するために、ガス流マニホールドに取り付けられてもよい。ガス流マニホールドは、半導体処理ツールによって処理される半導体ウエハのオンウエハ均一性（ｏｎ−ｗａｆｅｒ  ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ：ウエハ上の均一性）の改善を助けうる。
【００４０】
本明細書で用いられているように、「半導体ウエハ」という用語は、半導体材料（例えば、シリコン）製のウエハと、一般的に半導体として識別されていないが、通例、半導体処理中に半導体材料を上に蒸着される材料（例えばエポキシ）製のウエハと、の両方を指しうることを理解されたい。本開示に記載の装置および方法は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、および、４５０ｍｍ直径の半導体ウエハなど、複数のサイズの半導体ウエハの処理に利用できる。
【００４１】
ウエハ均一性は、高品質の半導体ウエハの処理に重要な要素である。処理ガスの分布は、処理された半導体ウエハの均一性に大きい影響を持つ。半導体処理では、半導体ウエハの残りの部分に供給される処理ガスに影響を与えることなしに、半導体ウエハの個々の部分に供給される処理ガスの量を調節することが望ましい場合がある。また、半導体処理ツールの真空密閉チャンバ内部の外側に配置されたマニホールドを通る処理ガス流を調節するなど、半導体ウエハの個々の部分に供給される処理ガスの量を調節するための容易かつ時間効率のよい方法が望ましい場合がある。
【００４２】
図１Ａは、半導体処理ツールのガス流マニホールドの一例を示す。図１Ａに示したガス流マニホールド１０２の実施例は、ガス流マニホールド本体１０４およびマニホールドガス流路１０６ａ〜ｄを備える。ガス流マニホールド１０２は、半導体処理ツールの一部であってよい。
【００４３】
マニホールド本体１０４は、様々な異なる形状を有してよい。図１Ａに示した実施例のマニホールド本体１０４は、円筒形の形状を有する。長方形、三角形、多角形、楕円形、または、その他のタイプの本体形状が用いられてもよい。また、マニホールド本体１０４は、アルミニウム、セラミック、鋼鉄、チタン、エンジニアリングプラスチック、もしくは、その他のエンジニアリング金属および材料など、任意の適切な材料で構成されてよい。
【００４４】
図１Ａに示した実施例において、ガス流マニホールド１０２は、４つのマニホールドガス流路１０６ａ〜ｄを備える。別のガス流マニホールドの実施例では、マニホールドガス流路の数が異なってもよい。様々な実施形態において、任意の数のマニホールドガス流路が設けられてよい。
【００４５】
ガス流マニホールド１０２は、第１の側１５０および第２の側１５２（図示せず）を有する。マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄは、第１の側１５０から第２の側１５２まで伸びている。図１Ａの実施例において、処理ガスは、第１の側１５０からマニホールドガス流路１０６ａ〜ｄに入り、第２の側１５２から出る。
【００４６】
図１Ａの実施例において、第１の側１５０および第２の側１５２は、ガス流マニホールド１０２の両側の平行な平面内にある。
【００４７】
様々な実施形態において、第１の側１５０および／または第２の側１５２は、ガス流マニホールド１０２が、半導体処理ツールの他の構成要素（インジェクタ、シャワーヘッド、配管、または、その他の構成要素など）と結合するための機構（ボルト孔、クリップ、位置決め機構、および、取り付け機構など）を含んでよい。
【００４８】
別の実施例は、図１Ｃに示すように、別の構成の第１の側および第２の側を有してもよい。図１Ｃは、インジェクタを取り付けたガス流マニホールドの様々な実施例において、様々な構成のマニホールドガス流路を示す。図１Ｃに示した各実施例は、ガス流マニホールドおよびインジェクタ４１６を有する。ガス流マニホールド１０２ａは、図１Ａに示したガス流マニホールド１０２の実施例と同様である。ガス流マニホールド１０２ａにおいて、第１の側１５０および第２の側１５２は、ガス流マニホールドを挟んで反対側にある。ガス流マニホールド１０２ｂは、非平行平面上に第１の側および第２の側を有する。ガス流マニホールド１０２ｃは、同じ平面の異なる領域に第１の側および第２の側を有する。
【００４９】
図１Ｂは、図１Ａのガス流マニホールドを簡略化して、マニホールド本体内部のマニホールドガス流路を強調した図である。マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄは、第１の側１５０から第２の側１５２まで伸びている。図１Ｂに示した実施例において、マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄは、直線ガス流路である。別の実施例では、直線でなく、分枝したガス流路を備えてもよい。
【００５０】
マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄは、マニホールドのガス流量特性を変更できるように、マニホールドの第１の側から個々に調節可能であってよい。このように、マニホールドのガス流量特性は、マニホールドが設置されうる処理チャンバ／ツールを開く必要なしに変更できる。図１Ｂに示した実施例において、ガス流量特性は、マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄの内の１または複数に様々な孔サイズのオリフィス（図示せず、ただし、図２Ａに図示）を設けることによって変更される。図１Ｂの実施例において、マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄは、第１の側１５０の近くの流路の部分では直径が大きく、第２の側１５２の近くの流路の部分では直径が小さい。第１の側の近くの大きい直径は、マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄ内に設置されうるオリフィスを収容できるサイズである。別の実施例では、例えば、マニホールドガス流路の長さの調節などによるスロットル調整メカニズムを用いる方法、および、マスフローコントローラ、フロースプリッタ、および、上流オリフィスを用いる方法など、ガス流量特性を調節する他の方法を利用してもよい。
【００５１】
図２Ａは、マニホールドガス流路の内の２つにオリフィスが設けられた図１Ｂのガス流マニホールドを示す。ガス流マニホールド１０２は、それぞれ、マニホールドガス流路１０６ｂおよび１０６ｄに設けられたオリフィス２０８ｂおよび２０８ｄを有する。マニホールドガス流路１０６ａおよび１０６ｃには、オリフィスが設けられていない。マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄは、第１の側Ａ５０から第２の側（図示せず）まで伸びている。
【００５２】
図２Ａに示した実施例において、マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄは、オリフィスの外側の雄ねじを受け入れる雌ねじを有する。オリフィス２０８ｂおよび２０８ｄは、マニホールドガス流路１０６ｂおよび１０６ｄに螺入される。
【００５３】
第１の側１５０は、ガス流マニホールド１０２が半導体処理ツールに設置された時に半導体処理チャンバの外側にあるため、半導体処理チャンバの内部にアクセスすることなしにマニホールドガス流路を調節することを可能にし得る。半導体処理チャンバの内部にアクセスすることなしにガス流マニホールドのマニホールドガス流路を調節することができれば、マニホールドガス流路のガス流量特性を調節する際の困難が低減される。
【００５４】
図２Ｂは、図２Ａのガス流マニホールドの別の図である。マニホールドガス流路１０６ａおよび１０６ｃは、ガス流路開口部２１０ａおよび２０１ｃに最小断面積を有する。同様に、マニホールドガス流路１０６ｂおよび１０６ｄは、オリフィス開口部２１２ｂおよび２１２ｄに最小断面積を有する。オリフィス開口部２１２ｂおよび２１２ｄは、オリフィス２０８ｂおよび２０８ｄの孔である。マニホールドガス流路が最小断面積である部分は、流量制限が最大の部分、すなわち、マニホールドガス流路が「チョークした」部分である。所与のマニホールドガス流路の最大ガス流量は、マニホールドガス流路の中で断面積が最小の部分の寸法を調節することによって、例えば、そのマニホールドガス流路よりも小さい最小断面積を有するマニホールドガス流路にオリフィスを挿入することによって、調節できる。
【００５５】
マニホールドガス流路１０６ａおよび１０６ｃは、オリフィスを設けられておらず、それぞれ、オリフィス２０８ｂおよび２０８ｄを設けられたマニホールドガス流路１０６ｂおよび１０６ｄよりも大きい処理ガス流量を可能にする。マニホールドガス流路１０６ａおよび１０６ｃは、ガス流路開口部２１０ａおよび２１０ｃがオリフィス開口部２１０ｂおよび２１０ｄよりも大きい面積を有することから、マニホールドガス流路１０６ｂおよび１０６ｄよりも大きい処理ガス流量を許容する。
【００５６】
マニホールドガス流路内にオリフィスを設けることで、マニホールドを通る処理ガス流量特性の調節が可能になる。マニホールドガス流路を通るガス流量が小さいことが望ましい場合、オリフィスが、マニホールドガス流路に挿入されてよい。どのマニホールドガス流路にオリフィスを挿入するのかを変更することにより、また、様々なガス流路開口部を有するオリフィスを挿入することにより、マニホールドを通る処理ガスの全体流量および個々のマニホールドガス流路を通る処理ガス流量を調節できる。
【００５７】
図３は、４つの異なるオリフィスの例を示す。オリフィス３０８ａ〜ｄは、それぞれ、オリフィス開口部３１２ａ〜ｄおよびオリフィス本体３１４ａ〜ｄを備える。図３に示した各オリフィスは、マニホールドガス流路内に設置された時に、異なる最大処理ガス流量を有するように構成されている。
【００５８】
オリフィス３０８ａのオリフィス開口部３１２ａは、小さい円形開口部である。オリフィス３０８ａは、通例は、マニホールドガス流路に挿入されると、オリフィス開口部３１２ａが、マニホールドガス流路の最小断面積の部分になるので、マニホールドガス流路を通る処理ガス流量を小さくするためにマニホールドガス流路に挿入されてよい。
【００５９】
オリフィス３０８ｂのオリフィス開口部３１２ｂは、オリフィス開口部３１２ａよりも直径が大きい円形開口部である。オリフィス開口部が大きいので、オリフィス３０８ｂは、オリフィス３０８ａよりも高い処理ガス流量を許容しうる。オリフィス３０８ｂは、最大処理ガス流量を上げるために、マニホールドガス流路においてオリフィス３０８ａと置き換えられてもよい。
【００６０】
オリフィス３０８ｃは、オリフィス開口部を持たない。マニホールドガス流路に挿入されると、オリフィス３０８ｃは、マニホールドガス流路を通るすべての処理ガス流を遮断しうる。
【００６１】
オリフィス３０８ｄは、別のオリフィス開口部構成を示す。オリフィス開口部３１２ｄは、オリフィス開口部３１２ａおよび３１２ｂの単一円形開口部の代わりに、３つの小さい円形開口部を備える。他のオリフィスの実施例は、他の構成のオリフィス開口部を有してもよい。例えば、オリフィス開口部は、楕円形または正方形の開口部など、他の形状の開口部を含んでもよく、任意の数の開口部を含んでよい。開口部は、オリフィスの一端に均等に分布されてよく、また、その分布は様々であってよい。開口部は、オリフィスの２以上の平面上に分布されてもよい。さらに、オリフィスのオリフィス開口部は、オリフィス本体の一部であってもよいし、オリフィス開口部が別個の部品上にあり、完全に機能するオリフィスを作るために別個の部品をオリフィス本体と組み立てるものとしてもよい。
【００６２】
オリフィスは、マニホールドガス流路に挿入された時にマニホールドガス流路によるオリフィスの保持を支援するための機構を有してよい。例えば、オリフィス本体にねじ切りして、それに対応してねじ切りされたマニホールドガス流路にオリフィスを螺入できるようにしてよい。
【００６３】
図４は、ガス流マニホールド、インジェクタ、および、オリフィスを備えた半導体処理ツールのガス流マニホールドアセンブリの一例を示す。図４において、ガス流マニホールド１０２は、４つのマニホールドガス流路１０６ａ〜ｄを有する。マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄの各々には、対応するオリフィス２０８ａ〜ｄが挿入されている。
【００６４】
インジェクタ４１６は、インジェクタ本体４１８およびインジェクタ処理ガス流出口４２０ａ〜ｃを備える。インジェクタ４１６は、図４には図示していないさらなる処理ガス流出口を備えてよい。インジェクタ４１６は、図４には図示していない処理ガス流入口も備えてよい。処理ガス流入口は、処理ガスが個々のマニホールドガス流路から個々のインジェクタガス流路を通して半導体処理チャンバに流れうるように、ガス流マニホールドのマニホールドガス流路と対応するように配列されてよい。
【００６５】
インジェクタ４１６は、ガス流マニホールド１０２の第２の側上に設置される。図４において、インジェクタ４１６は、インジェクタおよびガス流マニホールドを結合するボルトによってガス流マニホールド１０２に取り付けられている。別の実施例において、インジェクタ４１６は、着脱容易な留め具、摩擦嵌め、または、接着など、様々な他の方法で、ガス流マニホールド１０２に取り付けられてもよい。
【００６６】
図５は、インジェクタの一例において、インジェクタ内部のインジェクタガス流路を強調した図である。図５において、インジェクタ４１６は、インジェクタガス流路５２２ａ〜ｅと、図示していないさらなるガス流路とを備える。
【００６７】
インジェクタガス流路５２２ａは、１つの流入口および１つの流出口のみを備えたインジェクタガス流路である。インジェクタガス流路５２２ａは、インジェクタ処理ガス流入口５２４ａおよびインジェクタ処理ガス流出口５２０ａを備える。インジェクタ処理ガス流入口５２４ａは、インジェクタがガス流マニホールドに設置された時に、ガス流マニホールドのマニホールドガス流路と対応するように配列されてよい。インジェクタガス流路５２２ａを通る処理ガス流量特性は、対応するマニホールドガス流路にオリフィスを挿入することによって調節できる。
【００６８】
インジェクタガス流路５２２ａは、インジェクタ処理ガス流入口５２４ａおよびインジェクタ処理ガス流出口５２０ａの間に屈曲部を含んでよい。図５に示した実施例において、インジェクタガス流路５２２ａは、１つの屈曲部を有する。様々な実施形態において、屈曲の角度は、３０°から６０°の間（例えば、３０°、４０°、５０°、または、６０°）であってよい。別の実施例では、所望の半導体処理結果を達成するための任意の角度など、別の角度の屈曲部を有してもよい。屈曲角度は、半導体ウエハとインジェクタガス流路の流出口との間の距離によって決定されてよい。さらなる実施例では、インジェクタガス流路に屈曲部を含まなくてもよいし、複数の屈曲部を含んでもよいし、異なる角度の屈曲部を含んでもよい。
【００６９】
インジェクタガス流路５２２ｂの構成は、インジェクタガス流路５２２ａの構成と同様である。
【００７０】
インジェクタガス流路５２２ｃ〜ｅは、共通のインジェクタ処理ガス流入口５２４ｃを共有しており、それぞれ、別個のインジェクタ処理ガス流出口５２０ｃ〜ｅを備える。処理ガスは、インジェクタ処理ガス流入口５２４ｃから入った後、インジェクタガス流路５２２ｃ〜ｅの３方向に分かれる。別の実施例では、４方向に分かれてもよいし、所望の結果を達成するための任意の数の方向に分かれてもよい。
【００７１】
図５に示した実施例において、インジェクタガス流路５２２ｃ〜ｅは、等しい断面直径を有すると共に等しい角度で分枝している（インジェクタガス流路５２２ｃは紙面手前に向かって分枝している）ため、処理ガスがインジェクタガス流路５２２ｃ〜ｅへ等しい体積で分配されることを可能にし得る。別の実施例では、屈曲角度、インジェクタガス流路の長さ、断面直径の違い、インジェクタガス流路の寸法の変化によって、および／または、インジェクタ処理ガス流出口にさらなるオリフィスを設けるなど、特定の流路に挿入された制限部によって、分枝するインジェクタガス流路の間で処理ガスを不均一に分配する構造にしてもよい。
【００７２】
インジェクタ処理ガス流入口５２４ｃは、インジェクタがガス流マニホールドに設置された時に、ガス流マニホールドのマニホールドガス流路と対応するように配列されてよい。インジェクタガス流路５２２ｃ〜ｅを通る処理ガス流量特性は、対応するマニホールドガス流路にオリフィスを挿入することによってすべて同時に調節できる。
【００７３】
図６は、ガス流マニホールド、インジェクタ、処理ガス吸入部、および、オリフィスを備えた半導体処理ツールのガス流マニホールドアセンブリのさらなる例を示す切り欠き図である。ガス流マニホールド１０２およびインジェクタ４１６の構成は、図５に記載したガス流マニホールドおよびインジェクタの構成と同様である。
【００７４】
処理ガス吸入部６２６は、吸入口６２８およびプレナム６３０を備える。吸入口６２８は、処理ガス源に接続されてよい。処理ガス源が接続されると、処理ガスが、吸入口６２８を通してプレナム６３０に入りうる。次いで、プレナム６３０は、マニホールドガス流路１０６ａおよび１０６ｂなど、マニホールドガス流路の各々に処理ガスを分配する。プレナム６３０は、ガス流マニホールド１０２のマニホールドガス流路すべてに接続するチャンバであってよい。図６に示した実施例において、プレナム６３０は、円筒形の形状である。別の実施例において、プレナムは、その他の形状であってもよい。
【００７５】
図７は、ガス流マニホールドおよびインジェクタが設置された半導体処理ツールの一例を示す。インジェクタ半導体処理ツール７５４は、コントローラ７３８と、処理ガス源７３６と、処理ガス供給路７５８ａおよび７５８ｂと、処理ガス吸入部６２６と、ガス流マニホールド１０２と、インジェクタ４１６と、ＲＦコイル７６０と、半導体処理チャンバ７３２とを備えており、半導体処理チャンバ７３２は、サイドインジェクタ７４０ａおよび７４０ｂを備え、半導体ウエハ７４２が、半導体処理チャンバ７３２の真空密閉チャンバ内部７３４の中に配置されている。例えば、半導体処理ツール７５４は、ＨＤＰ  ＣＶＤリアクタであってよい。
【００７６】
コントローラ７３８は、処理ガス源７３６、処理ガス供給路７５８ａおよび７５８ｂ、ＲＦコイル７６０、ならびに、半導体処理ツール例のその他のメカニズムを制御してよい。コントローラ７３８は、１または複数の物理または論理コントローラと、１または複数のメモリデバイスと、１または複数のプロセッサとを備えてよい。プロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）またはコンピュータと、アナログおよび／またはデジタル入力／出力接続と、ステッパモータコントローラボードと、その他の同様の構成要素とを備えてよい。適切な制御動作を実施するための命令が、プロセッサによって実行されうる。これらの命令は、コントローラに関連付けられたまたはその一部であるメモリデバイスに格納されてもよいし、ネットワークを介して提供されてもよい。特定の実施例において、コントローラ７３８は、システム制御ソフトウェアまたはロジックを実行する。
【００７７】
システム制御ロジックは、処理ガス源、処理ガス供給路、ＲＦコイル、および、半導体ツールの任意のさらなるメカニズムを制御するための命令を含んでよい。処理ガス源を制御するためのシステム制御ロジックは、処理ガスを供給するために処理ガス源を制御すること、処理ガスが供給された時にＲＦコイルに供給される電力を制御すること、および、処理ガス供給路に設置された任意のバルブまたはその他のメカニズムの動作を制御することを含みうる。
【００７８】
システム制御ロジックは、本明細書に記載した例を含むがそれらに限定されない様々なタイプの技術を用いて提供されてよい。例えば、一般に、装置を制御するために用いられる命令は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアに設計または構成されてよい。命令は「プログラミング」によって提供されると言ってもよい。プログラミングは、例えば、デジタル信号プロセッサ内に、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部として、または、ハードウェアとして実装された特定のアルゴリズムを有するその他のデバイス内に、ハードコードされてよい。別の実施例において、プログラミングは、揮発性または不揮発性メモリに格納されたソフトウェアとして提供されてもよい。また、プログラミングは、汎用プロセッサ上で実行できるソフトウェア命令またはファームウェア命令を含むと理解される。システム制御ソフトウェアは、任意の適切なコンピュータ読み取り可能プログラム言語でコードされてよい。
【００７９】
様々なサブルーチンまたは制御オブジェクトが、処理ガス源、処理ガス供給路、および、ＲＦコイルの動作を制御するために書かれてよい。いくつかの実施例において、システム制御ソフトウェアは、本明細書に記載の様々なパラメータを制御するための入力／出力制御（ＩＯＣ）シーケンス命令を備えてよい。
【００８０】
いくつかの実施例において、システムコントローラに関連したユーザインターフェースがあってもよい。ユーザインターフェースは、表示スクリーン（装置および／または処理条件のグラフィカルソフトウェアディスプレイ）と、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクなどのユーザ入力デバイスと、を備えてよい。かかるユーザインターフェースは、例えば、システム性能に影響する様々なパラメータ、例えば、処理ガスの供給タイミング、処理ガス供給路における任意のバルブまたはその他のメカニズムの動作、ならびに、ＲＦコイルに供給される電力など、を調節するために用いられてよい。
【００８１】
いくつかの実施例において、動作条件に関するパラメータが、システムコントローラによって調節されてよい。例としては、半導体ウエハのサイズ、半導体ウエハのタイプ、供給される処理ガス、ならびに、インジェクタまたはシャワーヘッドの構成などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００８２】
半導体処理ツールを監視するための信号が、半導体処理ツール内に含まれる１または複数のセンサとシステムコントローラとのアナログおよび／またはデジタル入力接続によって供給されてよい。半導体処理ツールを制御するための信号は、アナログおよび／またはデジタル出力接続を介してコントローラによって受信されてよい。
【００８３】
処理ガス源７３６は、Ｏ２、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｈｅ、Ｎ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ａｒ、ＰＨ３、ＮＨ３、ＮＦ３、および、任意のその他のタイプの処理ガスなど、半導体ウエハ処理に用いられる任意の処理ガスを含んでよい。処理ガス源７３６は、特定の半導体ウエハ処理中に用いられる複数の処理ガスすべてを含んでよい。
【００８４】
処理ガス供給路７５８ａは、処理ガス源７３６から処理ガス吸入部６２６に処理ガスを供給しうる。処理ガス供給路７５８ｂは、処理ガス源７３６からサイドインジェクタ７４０ａおよび７４０ｂに処理ガスを供給しうる。処理ガス供給路は、異なるタイプの処理ガスを分離しておくため、または、必要とされる処理ガス流量に対応するために、複数の供給路（複数のガス供給ラインなど）を有してよい。
【００８５】
処理ガス吸入部６２６、ガス流マニホールド１０２、および、インジェクタ４１６は、それぞれ、図４〜６に記載したものと同様の構成である。処理ガス吸入部６２６およびガス流マニホールド１０２は共に、半導体処理チャンバ７３２の外側にある。
【００８６】
図７に示した実施例では、ガス流マニホールド１０２全体が、半導体処理チャンバ７３２の外側にある。ガス流マニホールド１０２のマニホールドガス流路は、半導体処理チャンバ７３２の内部にアクセスすることなしに調節できる。他の実施例では、ガス流マニホールドの第１の側のみ（すなわち、ガス流マニホールドのマニホールドガス流路を調節する側）が、半導体処理チャンバの外側にあってもよい。それらの実施例でも、ガス流マニホールドのマニホールドガス流路は、半導体処理チャンバの内部にアクセスすることなしに調節できる。半導体処理チャンバの内部にアクセスすることなしにガス流マニホールドのマニホールドガス流路を調節できれば、ウエハの均一性を改善するために処理ガス流を調節する際の複雑さ、所用時間、および、努力が低減されるため、ウエハスループットが向上する。さらに、汚染の可能性も低減される。
【００８７】
ガス流マニホールド１０２は、インジェクタ４１６に接続されている。インジェクタ処理ガス流出口は、半導体処理チャンバ７３２の内部にある。処理ガス源７３６から処理ガス供給路７５８ａを通して処理ガス吸入部６２６に供給された処理ガスは、インジェクタ４１６のインジェクタ処理ガス流出口によって真空密閉チャンバ内部７３４に導入される前に、ガス流マニホールド１０２を通してインジェクタ４１６に流れうる。
【００８８】
サイドインジェクタ７４０ａおよび７４０ｂも、半導体処理チャンバ７３２の内部にあり、処理ガスを放出しうる。処理ガスは、予混合されてもされなくてもよい。処理ガスは、１工程または複数段階で導入されてよい。異なる処理ガスが、異なる段階で導入されてもよい。異なるインジェクタが、異なる段階で処理ガスを導入してもよい。図７に示した実施例において、インジェクタ４１６ならびにサイドインジェクタ７４０ａおよび７４０ｂによって放出された処理ガスは、半導体ウエハ７４２の異なる部分を目標としうる。
【００８９】
上述のように、個々のマニホールドガス流路を通る処理ガス流量特性が調節されてもよい。マニホールドを通した処理ガス流量特性が調節されると、その結果として、マニホールドガス流路に接続されたインジェクタガス流路を通る処理ガス流量特性も影響を受ける。個々のマニホールドガス流路を通る処理ガス流量を調節することにより、より均一な処理ガスの分布を半導体ウエハ上で達成することができる。
【００９０】
半導体処理チャンバ７３２は、真空密閉チャンバ内部７３４を有する。半導体処理チャンバ７３２は、図７に記載していない構成要素を含んでもよく、半導体ウエハ処理中に処理ガスおよび／またはプラズマを含むよう機能しうる。図７に示した実施例は、プラズマ源としてＲＦコイル７６０を含む。ＲＦコイル７６０は、任意の適切なコイルであってよい。適切なリアクタの例は、Ｌａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ社（カリフォルニア州フリーモント市）から入手可能なＳＰＥＥＤ（商標）およびＳＰＥＥＤ  ＭＡＸ（商標）リアクタを含む。
【００９１】
また、図７に示した例における真空密閉チャンバ内部７３４の中には、半導体ウエハ７４２がある。真空密閉チャンバ内部７３４は、処理のために１または複数の半導体ウエハを収容しうる。真空密閉チャンバ内部７３４は、１または複数の所定の位置に１または複数の半導体ウエハを保持しうる。処理中に、各半導体ウエハは、ペデスタル、ウエハチャック、および／または、その他のウエハ保持装置によって所定位置に保持されてよい。ウエハが加熱される特定の動作のために、ウエハ保持装置は、加熱プレートなどのヒータを備えてもよい。
【００９２】
真空密閉チャンバ内部７３４は、真空ポンプまたはその他の技術によって、準大気圧に維持されてよい。処理の終わりに、処理ガスは、流出口を通して真空密閉チャンバ内部７３４から排出されてよい。
【００９３】
図８は、ガス流マニホールドおよびシャワーヘッドが設置された半導体処理ツールの一例を示す。インジェクタ半導体処理ツール８５６は、コントローラ７３８と、処理ガス源７３６と、処理ガス供給路７５８ａおよび７５８ｂと、処理ガス吸入部６２６と、ガス流マニホールド１０２と、シャワーヘッド流入口８４８ａおよび８４８ｂならびにシャワーヘッドフェースプレート８４６ａおよび８４６ｂを備えたシャワーヘッド８４４と、半導体処理チャンバ８３２とを備えており、半導体処理チャンバ８３２は、サイドインジェクタ７４０ａおよび７４０ｂを備え、半導体ウエハ７４２が、半導体処理チャンバ８３２の真空密閉チャンバ内部８３４の中に配置されている。
【００９４】
図８のコントローラ７３８、処理ガス源７３６、処理ガス供給路７５８ａおよび７５８ｂ、処理ガス吸入部６２６、サイドインジェクタ７４０ａおよび７４０ｂ、ならびに、半導体ウエハ７４２は、図７に記載した構成要素と同様である。半導体ウエハ７４２は、図７と同様の構成の半導体処理チャンバ８３２に収容されてよい。
【００９５】
図８に示した実施例において、半導体処理チャンバ８３２は、図７に示した半導体処理チャンバ７３２とは異なる形状に構築される。半導体処理チャンバ８３２は、真空密閉チャンバ内部８３４を備えるが、半導体処理チャンバ７３２に取り付けられたＲＦコイルを備えなくてもよい。図８の実施例で用いられる適切なツールとしては、Ｌａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ社のＶＥＣＴＯＲ（商標）およびＡＬＴＵＳ（商標）半導体処理ツールが挙げられる。
【００９６】
シャワーヘッド８４４は、半導体処理に適した任意のタイプのシャワーヘッドであってよく、シャワーヘッド流入口およびシャワーヘッドフェースプレート（シャワーヘッド流入口８４８ａおよび８４８ｂならびにシャワーヘッドフェースプレート８４６ａおよび８４６ｂなど）を備えてよい。
【００９７】
ガス流マニホールド１０２は、図７に記載のガス流マニホールドと同様の構成を有する。図８に示した実施例において、ガス流マニホールド１０２は、シャワーヘッド流入口１４８ａおよび１４８ｂに接続されている。ガス流マニホールド１０２を通して流れる処理ガスは、シャワーヘッド流入口１４８ａおよび１４８ｂに分配される。図８に示した実施例において、ガス流マニホールド１０２からの処理ガスは、シャワーヘッド流入口１４８ａおよび１４８ｂの間に均等に分配されてよい。別の実施例において、ガス流マニホールド１０２からの処理ガスは、シャワーヘッド流入口１４８ａおよび１４８ｂの間で不均等に分散されてもよく、また、３以上のシャワーヘッド流入口があってもよい。
【００９８】
シャワーヘッド流入口１４８ａは、処理ガスをシャワーヘッド流入口１４８ｂに分配するマニホールドガス流路とは別個のマニホールドガス流路から処理ガスを受けてよい。その結果、シャワーヘッド流入口１４８ａに流れる処理ガスは、処理ガスがシャワーヘッドフェースプレート８４６ａからシャワーヘッド８４４を出るまで、シャワーヘッド流入口１４８ｂに流れる処理ガスとは分離されている。シャワーヘッド流入口１４８ｂに流れる処理ガスは、シャワーヘッドフェースプレート８４６ｂからシャワーヘッド８４４を出る。処理ガスは、ガス流マニホールド１０２に入ると、独立したマニホールドガス流路に分離されうるため、シャワーヘッドフェースプレート８４６ａおよび８４６ｂを出るまで混じりえない。必要な数のシャワーヘッドフェースプレートセクションが設けられてよい。
【００９９】
かかる構成において、シャワーヘッドフェースプレートの異なるセクションが、半導体ウエハ７４２の異なるセクションを処理ガスの標的としてよい。シャワーヘッドフェースプレートの各セクションを通る処理ガス流量特性は、対応するマニホールドガス流路を通るガス流量特性を調節することによって調節できる。
【０１００】
図９は、単純化したガス流マニホールドと、４つの半導体ウエハセクションを備えた半導体ウエハとを示す。
【０１０１】
ガス流マニホールド９０２は、４つのマニホールドガス流路９０６ａ〜ｄを備える。マニホールドガス流路９０６ａ〜ｄは、図２Ｂのガス流マニホールドのマニホールドガス流路と同様である。図９には示していないが、ガス流マニホールド９０２には、インジェクタが取り付けられてよい。インジェクタは、４つのインジェクタガス流路を特徴としてよく、各インジェクタガス流路は、対応するマニホールドガス流路に別個に接続されている。
【０１０２】
半導体ウエハ９４２は、４つの半導体ウエハセクション９６２ａ〜ｄを備える。４つのインジェクタガス流路の各々は、主に対応する半導体ウエハセクション上に処理ガスを供給するように配列されたインジェクタ処理ガス流出口を有してよい。処理ガス流量特性（各半導体ウエハセクションに供給される処理ガスの流量など）は、最大処理ガス流量を変化させるためにマニホールドガス流路にオリフィスを挿入することによって調節できる。図９に示した例において、マニホールドガス流路９０６ｂおよび９０６ｄには、オリフィス２０８ｂおよび２０８ｄが挿入されている。オリフィス２０８ｂおよび２０８ｄの挿入は、マニホールドガス流路９０６ｂおよび９０６ｄを通る処理ガス流量を制限しうる。結果的に、半導体ウエハセクション９６２ｂおよび９６２ｄに供給される処理ガスの量は、半導体ウエハセクション９６２ａおよび９６２ｃに供給される処理ガスの量よりも少なくなりうる。
【０１０３】
図１０は、ガス流マニホールドを用いてオンウエハ均一性を調整する一例を記載したフローチャートを示す。
【０１０４】
ブロック１００２において、処理ガスが、半導体処理チャンバ内の半導体ウエハに供給される。半導体処理チャンバは、図７および図８に記載の処理チャンバと同様のものであってもよいし、異なるタイプの半導体処理チャンバであってもよい。処理ガスは、ガス流マニホールドに接続されたインジェクタによって半導体ウエハに供給されてよい。ガス流マニホールドおよびインジェクタは、半導体ウエハの異なるセクション上に処理ガスを供給する複数のガス流路を備えてよい。
【０１０５】
ブロック１００４において、ブロック１００２で処理された半導体ウエハの均一性が測定される。半導体ウエハの均一性は、半径の値として、または、印刷で測定されてよい。均一性は、ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ社のＦ５またはＴｈｅｒｍａ−Ｗａｖｅ社のＯｐｔｉ−Ｐｒｏｂｅなど、半導体ウエハの均一性を測定するのに適切な任意の装置で測定されてよい。
【０１０６】
ブロック１００６において、マニホールドガス流路を通るガス流量特性が調節される。ガス流量特性は、マニホールドガス流路にオリフィスを挿入することによって、または、すでに挿入されているオリフィスを、異なるオリフィス開口部を備えた異なるオリフィスに交換することによって、調節されてよい。ガス流量特性を調節することにより、様々なマニホールドガス流路を通る処理ガスの流量が調節され、半導体ウエハの異なる領域に供給される処理ガスを変化させることができる。
【０１０７】
ガス流量特性は、ガス流路でどのオリフィス孔径サイズを用いるべきかについて実験を行うなど試行錯誤を通して調節されてもよいし、所望の半導体均一性を達成するのに必要なオリフィス孔径サイズに到達するために計算および／またはフローモデリングを用いた調節によって調節されてもよい。
【０１０８】
図１１は、ガス流マニホールドを用いてオンウエハ均一性を調整するさらなる例を記載したフローチャートを示す。
【０１０９】
ブロック１１０２および１１０４は、図１０のブロック１００２および１００４と同様である。ブロック１１０６において、半導体ウエハの均一性が均一性閾値を超えるか否かが判定されてよい。例えば、半導体ウエハの均一性は、以下の式によって計算された半区間パーセンテージ値で表現されうる。
（最大ウエハ厚−最小ウエハ厚）／（２＊平均ウエハ厚）
次いで、ブロック１１０２で処理された半導体ウエハの半区間パーセンテージ値は、半区間パーセンテージ値の閾値と比較されてよい。例えば、半区間パーセンテージ値の閾値は、０．０１〜２．５％の間の半区間パーセンテージ（０．５％または１％など）であってよい。別の実施例では、別の半区間パーセンテージ値の閾値を用いてもよい。半導体の半区間パーセンテージ値が半区間パーセンテージ値の閾値を超えた場合、均一性閾値を超える。
【０１１０】
半導体ウエハの均一性を均一性閾値（シグマ値（標準偏差／平均値）またはベータ均一性など）と比較する他の方法が用いられてもよい。
【０１１１】
ブロック１１０６において半導体ウエハの均一性が均一性閾値を超えないと判定された場合、ブロック１１１２に記載のように、さらなる調節は必要ない。ブロック１１０６において半導体ウエハの均一性が均一性閾値を超えると判定された場合、ブロック１１０８に記載のように、マニホールドガス流路を通るガス流量特性が調節される。ブロック１１０８のマニホールドガス流路の調節は、図１０のブロック１００６と同様である。
【０１１２】
ブロック１１０８のマニホールドガス流路の調節後、処理ガスは、半導体処理チャンバ内の第２の半導体ウエハに供給される。処理ガスは、ブロック１１０８において調節されたガス流マニホールドのガス流路特性で、ガス流マニホールドを通してブロック１１０２と同様の方法で供給される。
【０１１３】
処理ガスがブロック１１０８で第２の半導体ウエハに供給された後、第２の半導体ウエハの均一性が、ブロック１１０４で測定される。第２の半導体ウエハの均一性がブロック１１０４で測定された後、第２の半導体ウエハの均一性が均一性閾値を超えるか否かが判定される。均一性閾値を超えない場合、さらなる調節は必要ない。均一性の閾値を超えた場合、ガス流路特性は、さらに調節される。
【０１１４】
図１２Ａは、ガス流マニホールドでオンウエハ均一性を調整した結果の一例を示す。図１２Ｂは、ガス流マニホールドでオンウエハ均一性を調整した結果のさらなる例を示す。図１２Ａおよび図１２Ｂは、それぞれ２つの半導体ウエハの厚さを示すグラフの例である。図において、実線は、調節可能なガス流マニホールドを用いて処理された半導体ウエハの厚さに対応しており、破線は、調節可能なガス流マニホールドなしに処理された半導体ウエハの厚さに対応する。図１２Ａおよび１２Ｂにおいて、グラフのｙ軸は、処理された半導体ウエハの厚さに対応し、グラフのｘ軸は、半導体ウエハの４９の測定点に対応する。
【０１１５】
図１２Ａおよび図１２Ｂの両方で示されているように、調節可能なガス流マニホールドを用いて処理された半導体ウエハの厚さ（実線）は、調節可能なガス流マニホールドなしに処理された半導体ウエハの厚さ（破線）よりも均一である。破線と比較すると、実線は、最大厚さおよび最小厚さの間の変動が小さい。したがって、実線は、破線よりも良好なウエハ均一性を示す。図１２Ａにおいて、破線では、実線よりも最大ウエハ厚さが大きく最小ウエハ厚さが小さい。
【図１Ａ】
2015181152.tif 000003
【図１Ｂ】
2015181152.tif 000004
【図１Ｃ】
2015181152.tif 000005
【図２Ａ】
2015181152.tif 000006
【図２Ｂ】
2015181152.tif 000007
【図３】
2015181152.tif 000008
【図４】
2015181152.tif 000009
【図５】
2015181152.tif 000010
【図６】
2015181152.tif 000011
【図７】
2015181152.tif 000012
【図８】
2015181152.tif 000013
【図９】
2015181152.tif 000014
【図１０】
2015181152.tif 000015
【図１１】
2015181152.tif 000016
【図１２Ａ】
2015181152.tif 000017
【図１２Ｂ】
2015181152.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月28日(2015.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理ツール用ガス流マニホールドであって、
マニホールド本体と、
前記マニホールド本体の第１の側から前記マニホールド本体の第２の側まで伸びる複数のマニホールドガス流路と、
を備え、
前記マニホールド本体は、ガスが前記第１の側から前記第２の側へ前記マニホールド本体を流れるように半導体処理ツールに実装され、
前記マニホールドガス流路は、対応する１つのマニホールドガス流路にオリフィスを挿入することによって、前記マニホールドを通るガス流量特性を変更するために、前記マニホールド本体の前記第１の側から個々に調節可能であり、
前記オリフィスは、オリフィス本体と、処理ガス流を通す孔とを備える、ガス流マニホールド。
【請求項２】
請求項１に記載のガス流マニホールドであって、前記マニホールドガス流路は、前記マニホールド本体の内部にある、ガス流マニホールド。
【請求項３】
請求項１に記載のガス流マニホールドであって、４つのマニホールドガス流路が設けられている、ガス流マニホールド。
【請求項４】
請求項１に記載のガス流マニホールドであって、前記ガス流量特性は、マニホールドガス流路から第１のオリフィスを取り外し、前記マニホールドガス流路に第２のオリフィスを挿入することによって変更される、ガス流マニホールド。
【請求項５】
請求項４に記載のガス流マニホールドであって、前記第１のオリフィスの前記孔は、前記第２のオリフィスの前記孔によって許容される最大ガス流量とは異なる最大ガス流量を許容する、ガス流マニホールド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のガス流マニホールドであって、さらに、インジェクタを備え、前記インジェクタは、
インジェクタ本体と、
各々が対応するマニホールドガス流路と流体接続されるように、前記インジェクタ本体の第１の側から前記インジェクタ本体の第２の側まで伸びる複数のインジェクタガス流路と、
を備える、ガス流マニホールド。
【請求項７】
請求項６に記載のガス流マニホールドであって、各インジェクタガス流路は、
流入口と、
流出口と、
を備え、
前記流入口および前記流出口は、流体接続されており、３０度から６０度の角度をなす、ガス流マニホールド。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか一項に記載のガス流マニホールドであって、さらに、シャワーヘッドを備え、前記シャワーヘッドは、
シャワーヘッド本体と、
マニホールドガス流路に各々が流体接続されている複数の孔を備えるシャワーヘッドフェースプレートと、
を備える、ガス流マニホールド。
【請求項９】
請求項１から５のいずれか一項に記載のガス流マニホールドであって、前記マニホールド本体は、アルミニウム製である、ガス流マニホールド。
【請求項１０】
半導体ウエハ処理ツールであって、
真空密閉可能なチャンバ内部を含む半導体ウエハ処理チャンバと、
前記真空密閉可能なチャンバ内部の外側にある半導体処理ツール用ガス流マニホールドであって、
マニホールド本体と、
前記マニホールド本体の第１の側から前記マニホールド本体の第２の側まで伸びる複数のマニホールドガス流路と、を備え、
前記マニホールド本体は、ガスが前記第１の側から前記第２の側へ前記マニホールド本体を流れるように半導体処理ツールに実装され、
前記マニホールドガス流路は、対応する１つのマニホールドガス流路にオリフィスを挿入することによって、前記マニホールドを通るガス流量特性を変更するために、前記真空密閉可能なチャンバ内部の外部で個々に調節可能であり、前記オリフィスは、オリフィス本体と、処理ガス流を通す孔とを備える、ガス流マニホールドと、
処理ガス分散装置であって、
前記マニホールド本体の前記第２の側を出た前記ガス流路に流体接続されている処理ガス分散装置の第１の側と、
前記真空密閉可能なチャンバ内部の中にあり、前記真空密閉可能なチャンバ内部に処理ガスを放出するための機構を有する処理ガス分散装置の第２の側と、を備える、処理ガス分散装置と、
を備える、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、処理ガス源を備え、前記処理ガス源は、前記複数のマニホールドガス流路に流体接続されており、前記マニホールドガス流路に処理ガスを供給するための機構を備える、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１２】
請求項１０に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、処理ガス吸入部を備え、前記処理ガス吸入部は、
吸入部本体と、
処理ガスを受け入れる吸入口と、
前記吸入口および前記マニホールドガス流路に流体接続されているプレナムであって、処理ガスを前記マニホールドガス流路に供給するための機構を備える、プレナムと、
を備える、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、
前記真空密閉可能なチャンバ内部は、半導体ウエハを支持するための機構を備え、前記半導体ウエハは、複数のウエハ領域を備え、
前記処理ガス分散装置の前記第２の側は、複数の分散領域から処理ガスを放出するための機構を備え、各分散領域からの前記処理ガスは、１つのウエハ領域を標的とする、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、各マニホールドガス流路は、１つの分散領域に処理ガスを供給する、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１５】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、処理ガスを放出するための前記機構は、前記処理ガス分散装置の前記第１の側から前記処理ガス分散装置の前記第２の側に至る複数のガス流路の出口を含む、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１６】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、前記処理ガス分散装置の前記第２の側は、シャワーヘッドフェースプレートであり、処理ガスを放出するための前記機構は、前記シャワーヘッドフェースプレートの複数の孔を含む、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１７】
請求項１１に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、１または複数のプロセッサとメモリとを備えるコントローラを備え、前記１または複数のプロセッサ、前記メモリ、ならびに、前記処理ガス源は、通信可能に接続されており、前記メモリは、前記マニホールドガス流路への処理ガスの供給を前記処理ガス源に行わせるように前記１または複数のプロセッサを制御するための命令を格納する、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１８】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、複数のサイドインジェクタを備え、前記サイドインジェクタは、前記真空密閉可能なチャンバ内部の中にあり、前記真空密閉可能なチャンバ内部に処理ガスを放出するための機構を備えている、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項１９】
請求項１７に記載の半導体ウエハ処理ツールであって、さらに、複数のサイドインジェクタを備え、
前記サイドインジェクタは、前記処理ガス源に流体接続され、
前記サイドインジェクタは、前記真空密閉可能なチャンバ内部の中にあり、
前記サイドインジェクタは、前記真空密閉可能なチャンバ内部に処理ガスを放出するための機構を備え、
前記メモリは、前記サイドインジェクタへの処理ガスの供給を前記処理ガス源に行わせるように前記１または複数のプロセッサを制御するための命令を格納する、半導体ウエハ処理ツール。
【請求項２０】
半導体ウエハ処理においてオンウエハ均一性を調整するための方法であって、
ａ）半導体処理チャンバ内の半導体ウエハに処理ガスを供給し、処理ガスは、マニホールド本体の第１の側から前記マニホールド本体の第２の側まで伸びる複数のガス流路を通して前記半導体処理チャンバに入り、前記マニホールド本体の前記第１の側は、前記半導体処理チャンバの外部にあり、前記処理ガスは前記第１の側から前記第２の側へ前記マニホールド本体を流れ、
ｂ）前記半導体ウエハの均一性を測定し、
ｃ）前記マニホールド本体の前記第１の側から、対応する１つのマニホールドガス流路に対して、オリフィス本体と、処理ガス流を通す孔とを備えるオリフィスを挿入することによって前記マニホールド内の前記ガス流路の少なくとも１つを通るガス流量特性を調節すること、
を備える、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、さらに、
ｄ）前記半導体ウエハの前記均一性が均一性閾値を超えるか否かを判定することを備える、方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、さらに、
ｅ）ｃ）の後に、前記半導体処理チャンバ内の第２の半導体ウエハに処理ガスを供給することを備える、方法。
【請求項２３】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記ガス流量特性は、前記ガス流路内から前記オリフィスを取り外して前記マニホールドガス流路に異なる孔径を有する第２のオリフィスを挿入することによって調節される、方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載の方法であって、前記均一性閾値は、１％未満の半区間パーセンテージである、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
図２Ａは、マニホールドガス流路の内の２つにオリフィスが設けられた図１Ｂのガス流マニホールドを示す。ガス流マニホールド１０２は、それぞれ、マニホールドガス流路１０６ｂおよび１０６ｄに設けられたオリフィス２０８ｂおよび２０８ｄを有する。マニホールドガス流路１０６ａおよび１０６ｃには、オリフィスが設けられていない。マニホールドガス流路１０６ａ〜ｄは、第１の側１５０から第２の側（図示せず）まで伸びている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
半導体処理ツールを監視するための信号が、半導体処理ツール内に含まれる１または複数のセンサとシステムコントローラとのアナログおよび／またはデジタル入力接続によって供給されてよい。半導体処理ツールを制御するための信号は、アナログおよび／またはデジタル出力接続を介してコントローラによって送信されてよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
ガス流マニホールド１０２は、図７に記載のガス流マニホールドと同様の構成を有する。図８に示した実施例において、ガス流マニホールド１０２は、シャワーヘッド流入口８４８ａおよび８４８ｂに接続されている。ガス流マニホールド１０２を通して流れる処理ガスは、シャワーヘッド流入口８４８ａおよび８４８ｂに分配される。図８に示した実施例において、ガス流マニホールド１０２からの処理ガスは、シャワーヘッド流入口８４８ａおよび８４８ｂの間に均等に分配されてよい。別の実施例において、ガス流マニホールド１０２からの処理ガスは、シャワーヘッド流入口８４８ａおよび８４８ｂの間で不均等に分散されてもよく、また、３以上のシャワーヘッド流入口があってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
シャワーヘッド流入口８４８ａは、処理ガスをシャワーヘッド流入口８４８ｂに分配するマニホールドガス流路とは別個のマニホールドガス流路から処理ガスを受けてよい。その結果、シャワーヘッド流入口８４８ａに流れる処理ガスは、処理ガスがシャワーヘッドフェースプレート８４６ａからシャワーヘッド８４４を出るまで、シャワーヘッド流入口８４８ｂに流れる処理ガスとは分離されている。シャワーヘッド流入口８４８ｂに流れる処理ガスは、シャワーヘッドフェースプレート８４６ｂからシャワーヘッド８４４を出る。処理ガスは、ガス流マニホールド１０２に入ると、独立したマニホールドガス流路に分離されうるため、シャワーヘッドフェースプレート８４６ａおよび８４６ｂを出るまで混じりえない。必要な数のシャワーヘッドフェースプレートセクションが設けられてよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
ブロック１１０８のマニホールドガス流路の調節後、処理ガスは、半導体処理チャンバ内の第２の半導体ウエハに供給される。処理ガスは、ブロック１１０８において調節されたガス流マニホールドのガス流量特性で、ガス流マニホールドを通してブロック１１０２と同様の方法で供給される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
処理ガスがブロック１１０８で第２の半導体ウエハに供給された後、第２の半導体ウエハの均一性が、ブロック１１０４で測定される。第２の半導体ウエハの均一性がブロック１１０４で測定された後、第２の半導体ウエハの均一性が均一性閾値を超えるか否かが判定される。均一性閾値を超えない場合、さらなる調節は必要ない。均一性の閾値を超えた場合、ガス流量特性は、さらに調節される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ｃ】
2015181152.tif 000019
【外国語明細書】
2015181152000001.pdf