(57)【要約】  マルチステーション加工物処理システムは、非作動の処理ステーションの数にかかわらず、それぞれのガスのための１つのガス流レギュレータを用いて、複数の作動した処理ステーションのうちのそれぞれの作動した処理ステーションに、調整された入力プロセスガスの目標均等割合を提供する。
2011512678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の加工物を同時に処理するための少なくとも２つの処理ステーションを有する１つのチャンバを有しており、各ステーションに１つの加工物が配置されている、マルチステーション加工物処理システムにおいて、少なくとも１つの別の処理ステーションが非作動の状態で、処理ステーションのうちの作動した１つの処理ステーションにおいて少なくとも１つの加工物を処理する方法において、前記処理ステーションはそれぞれ、該処理ステーションにおいて特定の加工物を処理するためのプラズマを生ぜしめるために使用するための処理ステーションガス供給を受け取るプラズマ発生器を有しており、処理ステーションのうちの任意の１つにおいてプラズマ発生器に解放される処理ステーションガス供給の少なくとも一部が、クロスフローとして、前記任意のプロセスステーションが作動又は非作動であるかにかかわらず、チャンバを通って処理ステーションのうちの少なくとも別の１つへ流れることができ、前記マルチステーション加工物処理システムがさらに、全作業負荷ガス流を発生するために構成されており、この全作業負荷ガス流は、各処理ステーションのプラズマ発生器のための処理ステーションガス供給を発生するために全体ガス入口から全ての処理ステーションへ分配され、これにより、各処理ステーションは、全ての処理ステーションが作動している時に、前記処理ステーションガス供給として、少なくともほぼ、全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取るようになっており、前記方法が、
少なくとも１つの処理ステーションが加工物を能動的に処理するために選択されるのに対して少なくとも１つの別の処理ステーションが非作動でありかつ加工物を処理しないように、処理ステーションの合計数よりも少ない数を、作動した処理ステーションとして選択し、
非作動の各処理ステーションへのガス供給を停止させ、
作動した各処理ステーションが、非作動の処理ステーションにかかわらず、少なくともほぼ、現在のガス流の目標均等割合を受け取るように、作動した処理ステーションの間で分配される全体ガス入口における現在のガス流を生ぜしめるために、非作動の各処理ステーションに対応して、全作業負荷されたガス流を、全作業負荷ガス流を処理ステーションの前記合計数によって割ったものにほぼ等しい量だけ減じ、非作動の処理ステーションから作動した処理ステーションへのクロスフローが排除され、非作動の処理ステーションにおいて処理ステーションガス流を放出することによって発生される可能性がある、作動した処理ステーションにおけるクロスフローに関連したプロセス影響が排除され、これが、各処理ステーションへの流れ制御装置の別個のセットの必要性を排除することを特徴とする、少なくとも１つの別の処理ステーションが非作動の状態で、処理ステーションのうちの作動した１つの処理ステーションにおいて少なくとも１つの加工物を処理する方法。
【請求項２】
各ステーションに１つの加工物が配置されながら、２つ以上の加工物を同時に処理するための少なくとも２つの合計数の処理ステーションを有する１つのチャンバを有するマルチステーション加工物処理システムにおいて、前記処理ステーションはそれぞれ、処理ステーションにおいて特定の加工物を処理するためのプラズマを発生するために使用するための処理ステーションガス供給を受け取るプラズマ発生器を有しており、処理ステーションのうちの任意の１つにおいて解放される処理ステーションガス供給の少なくとも一部は、前記任意の処理ステーションが作動しているか非作動であるかにかかわらず、クロスフローとして、チャンバを通じて処理ステーションの少なくとも１つへ流れることができ、システムはさらに、各処理ステーションが、全ての処理ステーションが作動している時に、少なくともほぼ、全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取るように、全体ガス入口から全ての処理ステーションに分配される全作業負荷ガス流を発生するように構成されており、少なくとも１つの別の処理ステーションが非作動の状態で、作動した１つの処理ステーションにおいて、少なくとも１つの加工物を処理する、前記システムの一部を形成する装置が設けられており、該装置が、
少なくとも１つの処理ステーションが加工物を能動的に処理するために選択されるのに対して少なくとも１つの別の処理ステーションが非作動でかつ加工物を処理しないように、システムのオペレータが、処理ステーションの前記合計数よりも少ない数を作動した処理ステーションとして電子的に選択することができるようにするためのユーザ入力装置を有しており、
該ユーザ入力装置に応答する制御装置が設けられており、該制御装置が、非作動の各処理ステーションへの処理ステーションガス供給を電子的に終了させるために少なくとも１つの制御信号を発生し、前記制御装置が、さらに、作動した処理ステーションがそれぞれ、少なくともほぼ、非作動の処理ステーションにかかわらず、現在のガス流の目標均等割合を受け取るように、全体ガス入口において、作動した処理ステーションの間で分配される現在のガス流を発生するために、非作動の各処理ステーションに対応して、全作業負荷ガス流を、全作業負荷ガス流を処理ステーションの前記合計数で割ったものにほぼ等しい量だけ減じるようになっており、非作動の処理ステーションから作動した処理ステーションへの前記クロスフローが排除され、非作動の処理ステーションにおいて処理ステーションガス供給を放出することによって発生される可能性がある、作動した処理ステーションにおける前記クロスフローに関連したプロセス影響が排除されることを特徴とする、マルチステーション加工物処理システム。
【請求項３】
各ステーションに１つの加工物が配置されながら２つ以上の加工物を同時に処理するための少なくとも２つの処理ステーションを有する１つのチャンバを有するマルチステーション加工物処理システムにおいて、少なくとも別の１つの処理ステーションが非作動の状態で、処理ステーションのうちの作動した処理ステーションにおいて少なくとも１つの加工物を処理する方法において、前記処理ステーションがそれぞれ、該処理ステーションにおいて特定の加工物を処理するためのプラズマを生ぜしめるために使用するための処理ステーションガス供給を受け取るプラズマ発生器を有しており、前記マルチステーション加工物処理システムがさらに、個々の処理ステーションへの処理ステーションガス供給が調整されずかつ各処理ステーションが、全ての処理ステーションが作動している時に、前記処理ステーションガス供給として、少なくともほぼ、全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取るように、各処理ステーションのプラズマ発生器のための処理ステーションガス供給を発生するために、調整されかつ次いで全体ガス入口から全ての処理ステーションへ分配される全作業負荷ガス流を発生するように構成されており、前記方法が、
少なくとも１つの処理ステーションが加工物を能動的に処理するために選択されるのに対して少なくとも１つの別の処理ステーションが非作動でありかつプラズマを発生しないように、処理ステーションの数の合計よりも少ない数を、作動した処理ステーションとして選択し、その際、非作動の各処理ステーションが、全作業負荷ガス流を処理ステーションの間で不均一に分割することになる、作動した処理ステーションに対するガス伝導の差を生じる可能性があり、
非作動のプロセスステーションへのガス供給を停止させ、
非作動の各処理ステーションによって生ぜしめられる可能性がある前記ガス伝導の差を排除することによって、作動した各処理ステーションが、少なくともほぼ、現在のガス流の前記目標均等割合を受け取るように、各処理ステーションのための各処理ステーションガス流を個々に調整することなく、全体ガス入口において、作動した処理ステーションの間で分配される現在のガス流を発生するために、非作動の処理ステーションに対応して、全作業負荷ガス流を、全作業負荷ガス流を処理ステーションの合計数で割ったものにほぼ等しい量だけ減少させることを特徴とする、少なくとも別の１つの処理ステーションが非作動の状態で、処理ステーションのうちの作動した処理ステーションにおいて少なくとも１つの加工物を処理する方法。
【請求項４】
加工物が存在しない時に処理ステーションのうちの任意の１つが非作動であることを示すために、処理ステーションのうちの任意の１つにおける加工物の存在を検出し、前記停止が、前記任意の処理ステーションへのガス流を自動的に停止させることによって前記検出に応答し、作動した前記処理ステーションが前記目標均等割合を受け取るように、前記減少が自動的に現在のガス流を自動的に減少させる、請求項４記載の方法。
【請求項５】
処理ステーションのうちの少なくとも任意の１つが非作動であることを示すユーザ入力を受け取るためのユーザ入力装置を提供し、
前記停止が、前記任意の処理ステーションへのガス流を自動的に停止させることによってユーザ入力に応答し、それぞれの非作動の処理ステーションが前記目標均等割合を受け取るように、前記減少が自動的に現在のガス流を減少させる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
各ステーションに１つの加工物が配置されながら、２つ以上の加工物を同時に処理するための少なくとも２つの合計数の処理ステーションを有する１つのチャンバを有するマルチステーション加工物処理システムにおいて、各処理ステーションが、該処理ステーションにおいて特定の加工物を処理するためのプラズマを生ぜしめるために使用するための処理ステーションガス供給を受け取るプラズマ発生器を有しており、前記マルチステーション加工物処理システムが、
各処理ステーションのプラズマ発生器のための処理ステーションガス供給を発生するために、調整されかつ次いで全体ガス入口から全ての処理ステーションへ分配される全作業負荷ガス流を発生するように構成されており、個々の処理ステーションへの処理ステーションガス供給が調整されずかつ各処理ステーションが、全ての処理ステーションが作動している時に、少なくともほぼ、前記全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取るようになっており、
制御装置が設けられており、該制御装置が、少なくとも１つの処理ステーションが加工物を能動的に処理するように選択されるのに対して少なくとも１つの別の処理ステーションが非作動でありかつプラズマを発生しないように、処理ステーションの合計数よりも少ない数を作動した処理ステーションとして電子的に選択し、その場合、それぞれの非作動の処理ステーションが、全作業負荷ガス流を処理ステーションの間で不均一に分割することになるそれぞれの作動した処理ステーションに対するガス伝導の差を生じる可能性があり、
前記制御装置が、さらに、非作動の各処理ステーションへの処理ステーションガス供給を電気的に停止させるための少なくとも１つの制御信号を発生し、さらに、各処理ステーションのための各処理ステーションガス流を個々に調整することなく、全体ガス入口において、作動した処理ステーションの間で分配される現在のガス流を発生するために、非作動の処理ステーションに対応して、全作業負荷ガス流を、全作業負荷ガス流を処理ステーションの合計数で割ったものにほぼ等しい量だけ減少させ、これにより、プロセスガスを放出する非作動の各処理ステーションによって生ぜしめられる可能性がある前記ガス伝導の差を排除することによって、非作動の処理ステーションにかかわらず、作動した各処理ステーションが、少なくともほぼ、前記現在のガス流の前記目標均等割合を受け取ることを特徴とする、マルチステーション加工物処理システム。
【請求項７】
加工物が存在しない時に処理ステーションのうちの任意の１つが非作動であることの表示を提供するために、処理ステーションのうちの任意の１つにおける加工物の存在に応答する少なくとも１つのセンサを含む検出装置が設けられており、前記制御装置が、それぞれの作動した処理ステーションが前記目標均等割合を受け取るように、前記任意の処理ステーションへのガス流を自動的に停止させかつ現在のガス流を自動的に減少させることによって、前記表示に応答するように構成されている、請求項６記載の装置。
【請求項８】
処理ステーションのうちの少なくとも任意の１つが非作動であることを示すユーザ入力を受け取るためのユーザ入力装置が設けられており、前記制御装置が、それぞれの作動した処理ステーションが前記目標均等割合を受け取るように、前記任意の処理ステーションへのガス流を自動的に停止させかつ現在のガス流を自動的に減少させることによって、前記ユーザ入力に応答するように構成されている、請求項６記載の装置。
【請求項９】
複数のガス供給ラインが設けられており、ガス供給ラインのうちの１つが、全体のガス入口からそれぞれ１つの処理ステーションのプラズマ発生器に通じており、
電気的に作動可能な複数の制御弁が設けられており、該制御弁のそれぞれが前記制御装置と電気的に接続されており、これにより、該制御装置が、該制御装置に応答する各処理ステーションへプロセスガスを選択的に提供するために前記制御弁のそれぞれ１つを選択的に開閉させることができる、請求項６記載の装置。
【請求項１０】
前記加工物が、半導体ウェハである、請求項６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００８年２月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／０２８８９９号明細書及び２００９年２月６日に出願された米国特許出願第１２／３６７４８８号明細書の優先権を主張する。両明細書の内容は、引用したことにより本明細書に記載されたものとする。
【０００２】
背景
１つのガス供給源及び１つの真空ポンプだけを用いて１つのプラズマ処理チャンバにおいて一度に２つ（又は３つ以上）のウェハを処理することは、システムの大きさ及び処理されるウェハごとのコストを低減するために有効な手段である。周知のように、１つのガス供給源は、使用中のそれぞれの異なるタイプのガスのための適切なレギュレータ機構、又は予め混合されたガスを使用する例における１つのレギュレータ機構を提供する。これは、現在、例えばエッチング及び成膜等のプロセスを行うために共通のガス供給ラインを共有する従来のデュアルコンパートメント又はデュアルヘッドチャンバにおけるケースである。図１は、全体的に符号１００によって示されたこのようなシステムを概略的に示している。１つのガス供給制御を備えたチャンバにおいて多数のウェハが同時に処理されるこのようなシステムにおいて、１つのウェハだけが処理される時と２つ以上のウェハが同時に処理される時に観察される、エッチング速度又は成膜速度等の、プラズマ媒介プロセスのプロセス性能の差が存在する。マルチステーションプロセスチャンバにおいて非作動のヘッドを用いた１つのウェハの処理は、しばしば、半導体の大量生産において生じる。なぜならば、ウェハで満たされた通常のカセット又はウェハのバッチは、奇数のウェハを有しており、少なくとも各カセットごとに一度は１つのウェハを処理する必要がある。一度に１つのウェハが処理される時と２つのウェハが同時に処理される時でエッチング速度が異なる典型的な場合、いずれかの場合に、結果が、適切な回路機能のために許容できないものであるおそれがあり、ＩＣの歩留りを低下させる。出願人は、製造中に全てのウェハに対して一貫したプラズマ処理性能を提供するために、この問題に対する解決が必要であると認識している。
【０００３】
関連技術の前記の例及びこれらに関する制限は、例示であり、他のものを排除するものではない。関連技術のその他の制限は、明細書を読み、図面を観察することにより、当業者に明らかになるであろう。
【０００４】
概要
以下の実施形態及びその態様は、典型的でかつ例示的なシステム、ツール及び方法に関連して説明及び例示される。様々な実施形態において、上述の問題の１つ又は２つ以上が軽減又は排除される一方で、その他の実施形態はその他の改良に寄与する。
【０００５】
概して、マルチステーション加工物処理システムは、２つ以上の加工物を同時に処理するための少なくとも２つの処理ステーションを有する１つのチャンバを有しており、各ステーションに１つの加工物が配置されている。少なくとも１つの加工物は、処理ステーションのうちの作動した処理ステーションにおいて処理されるのに対し、少なくとも一方の処理ステーションは、作動していない。各処理ステーションは、処理ステーションにおいて特定の加工物を処理するためのプラズマを生ぜしめるために使用するための処理ステーションガス供給を受け取るプラズマ発生器を有している。
【０００６】
発明の一態様において、プラズマステーションのうちの任意の１つにおいてプラズマ発生器において解放される処理ステーションガス供給の少なくとも一部は、クロスフローとして、任意のプロセスステーションが作動又は非作動であるかにかかわらず、チャンバ配列を通って処理ステーションのうちの少なくともいずれか１つへ流れることができる。システムは、全作業負荷ガス流を発生するために構成されており、この全作業負荷ガス流は、全体ガス入口から全ての処理ステーションへ分配され、各処理ステーションのプラズマ発生器のための処理ステーションガス供給を発生し、各処理ステーションは、全ての処理ステーションが作動している時に、処理ステーションガス供給として、少なくともほぼ、全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取る。処理ステーションの合計数よりも少ない数が、作動した処理ステーションとして選択され、少なくとも１つの処理ステーションは、加工物を能動的に処理するために選択される一方で、少なくとも１つの別の処理ステーションは、非作動であり、加工物を処理しない。非作動の各処理ステーションへのガス供給は終了される。非作動の各処理ステーションに対応して、全作業負荷ガス流は、全作業負荷ガス流を処理ステーションの数の合計によって割ったものにほぼ等しい量だけ減じられ、全体ガス入口において現在のガス流を生ぜしめ、このガス流は、作動した処理ステーションの間で分配され、作動した各処理ステーションは、非作動の処理ステーションにかかわらず、少なくともほぼ、現在のガス流の目標均等割合を受け取り、非作動の処理ステーションから作動した処理ステーションへのクロスフローは排除され、非作動の処理ステーションにおいて処理ステーションガス流を放出することによって発生される可能性がある、作動した処理ステーションにおけるクロスフローに関連したプロセス影響が排除される。
【０００７】
発明の別の態様では、処理ステーションのうちの任意の１つにおいて解放された処理ステーションガス供給の少なくとも一部は、与えられた処理ステーションが作動しているか非作動であるかにかかわらず、クロスフローとして、チャンバを通じて処理ステーションの少なくとも１つへ流れることができる。システムは、全体ガス入口から全ての処理ステーションに分配される全作業負荷ガス流を発生するように構成されており、各処理ステーションは、全ての処理ステーションが作動している時に、少なくともほぼ、全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取る。システムの一部を形成する装置は、少なくとも１つの別の処理ステーションが非作動の状態で、作動した１つの処理ステーションにおいて、少なくとも１つの加工物を処理する。装置は、システムのオペレータが、処理ステーションの合計数よりも少ない数を、作動した処理ステーションとして電子的に選択することができるようにするためのユーザ入力装置を有しており、少なくとも１つの処理ステーションが、加工物を能動的に処理するために選択されるのに対し、少なくとも１つの別の処理ステーションは、非作動であり、加工物を処理しない。ユーザ入力装置に応答する制御装置は、少なくとも１つの制御信号を発生し、非作動の各処理ステーションへの処理ステーションガス供給を電子的に終了させ、非作動の各処理ステーションに対応して、全作業負荷ガス流を、全作業負荷ガス流を処理ステーションの数の合計で割ったものにほぼ等しい量だけ減じ、全体ガス入口において現在のガス流を発生し、このガス流は、作動した処理ステーションの間で分配され、作動した処理ステーションはそれぞれ、少なくともほぼ、非作動の処理ステーションにかかわらず、現在のガス流の目標均等割合を受け取り、非作動の処理ステーションから作動した処理ステーションへのクロスフローは排除され、非作動の処理ステーションにおいて処理ステーションガス供給を放出することによって発生される可能性がある、作動した処理ステーションにおけるクロスフローに関連したプロセス影響が排除される。
【０００８】
本発明のさらに別の態様では、システムは、全作業負荷ガス流を発生するように構成されており、この全作業負荷ガス流は、調整され、次いで、全体ガス入口から全ての処理ステーションへ分配され、各処理ステーションのプラズマ発生器のための処理ステーションガス供給を発生し、個々の処理ステーションへの処理ステーションガス供給は、調整されず、各処理ステーションは、全ての処理ステーションが作動している時に、処理ステーションガス供給として、少なくともほぼ、全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取る。処理ステーションの合計数よりも少ない数が、作動した処理ステーションとして選択され、少なくとも１つの処理ステーションが、加工物を能動的に処理するために選択されるのに対し、少なくとも１つの別の処理ステーションは、非作動でありかつプラズマを発生せず、非作動の各処理ステーションは、作動した処理ステーションに対して、ガス伝導の差を生じ、この差が、全作業負荷ガス流を処理ステーションの間で不均一に分割する。非作動のプロセスステーションへのガス供給は終了される。非作動の処理ステーションに対応して、全作業負荷ガス流は、全作業負荷ガス流を処理ステーションの合計数で割ったものにほぼ等しい量だけ減じられ、全体ガス入口において、各処理ステーションのための各処理ステーションガス流を個々に調整することなく、作動した処理ステーションの間で分配される現在のガス流を発生し、作動した各処理ステーションは、非作動の各処理ステーションによって生ぜしめられる可能性があるガス伝導の差を排除することによって、少なくともほぼ、現在のガス流の目標均等割合を受け取る。
【０００９】
本発明のさらに別の態様では、システムは、全作業負荷ガス流を発生するように構成されており、この全作業負荷ガス流は、調整され、次いで全体ガス入口から全ての処理ステーションへ分配され、各処理ステーションのプラズマ発生器のための処理ステーションガス供給を発生し、各処理ステーションへの処理ステーションガス供給は調整されず、各処理ステーションは、全ての処理ステーションが作動している時に、少なくともほぼ、全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取る。制御装置は、作動した処理ステーションとして、処理ステーションの合計数よりも少ない数を電子的に選択するように構成されており、少なくとも１つの処理ステーションは、加工物を能動的に処理するために選択されるのに対し、少なくとも１つの別の処理ステーションは、非作動でかつプラズマを発生せず、非作動の各処理ステーションは、作動した各処理ステーションに対して、全作業負荷ガス流を処理ステーションの間で不均一に分割するガス伝導の差を生じ、制御装置はまた、非作動の各処理ステーションへの処理ステーションガス供給を電子的に終了させるための少なくとも１つの制御信号を発生するように構成されている。制御装置はさらに、全作業負荷ガス流を、非作動の各処理ステーションに対応して、全作業負荷ガス流を処理ステーションの合計数で割ったものにほぼ等しい量だけ減じるように構成されており、全体ガス入口において、現在のガス流を発生し、この現在のガス流は、各処理ステーションのための各処理ステーションガス流を個々に調整することなく、作動した処理ステーションの間で分割され、作動した各処理ステーションは、プロセスガスを放出する非作動の各処理ステーションによって発生される可能性があるガス伝導の差を排除することによって、非作動の処理ステーションにかかわらず、少なくともほぼ、現在のガス流の目標均等割合を受け取る。
【００１０】
上述の典型的な態様及び実施形態に加え、別の態様及び実施形態が、図面を参照し、以下の説明を読むことによって明らかになるであろう。
【００１１】
典型的な実施形態は、参照図面に示されている。ここで開示される実施形態及び図面は、例示であり、限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】共有されたチャンバにおいて並置された処理ステーションを有する、従来の処理システムを示す概略図であり、ここでは、作動及び構造の詳細を説明するために示されている。
【図２】共有されたチャンバにおいて並置された処理ステーションを有する、処理システムの概略図であり、ここでは、本発明による作動及び構造の詳細を説明するために示されている。
【図３】本発明による方法の１つの実施形態を例示するフローチャートである。
【図４】従来技術の処理結果と、本発明の実施により得られる処理結果とを比較した表である。
【００１３】
詳細な説明
以下の説明は、当業者が、発明を実施及び利用することを可能にするために提供され、特許出願と、特許出願の要件とに関連して提供される。説明された実施形態に対する様々な変更は、当業者に容易に明らかであり、ここで開示される一般的な原理は、別の実施形態にも適用される。すなわち、本発明は、示された実施形態に限定されず、添付の請求項の範囲内で定義されているように、変更及び均等物を含む、ここで説明された原理及び特徴と一致する最も広い範囲に一致する。図面は実寸ではなく、関係する特徴を最もよく示すと考えられる形式であり、本来概略的なものである。この開示において、「処理ステーション」及び「ヘッド」という用語は、例えば半導体ウェハ等の１つの加工物を処理するために使用される位置及び関連したハードウェアを指して互いに置き換えられるものとして用いられる。説明のための用語は、図面に提供された様々な視点に関して、読み手の理解を高めるために用いられ、制限することを意図するものではない。
【００１４】
以下に説明するように、図１の従来のシステムに関して、出願人は、マルチプル処理ステーションチャンバにおいて少なくとも１つの処理ステーションが非作動である場合にプラズマ処理速度の差に寄与する原因を発見した。制限しない例としてのデュアル処理チャンバに関連して、２つのウェハが処理されている時に合計作業負荷ガス流はチャンバ内の２つのヘッド内へ等しく分割され、これにより、各ヘッドは、全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取る。この分割は、１つのウェハだけが処理されている時に、異なるヘッドに対して不均等になり、これにより、作動したヘッドは、全作業負荷ガス流の目標均等割合を受け取らない。理論によって縛られることは意図しないが、このことは、部分的に、分子気体がプラズマによって解離された時の分子気体の伝導の変化によると考えられている。システムの一方の側だけにおいてプラズマ及び処理が行われる場合、この側におけるガス伝導又は伝導経路は、プラズマが存在しない他方の側におけるガス伝導とは異なる。当業者は、ガス伝導が、ガス流に対するチャネルの抵抗に関連することを認めるであろう。伝導におけるこの差は、ガス流を２つの側の間で不均一に分割する。その結果、プラズマ処理速度が、一方のヘッドだけがプラズマを使用している時と、両方のヘッドがプラズマを使用している時とで変化してしまう。１つの実施形態では、各ヘッドへの分割ガスラインにオン／オフ弁が設けられている。２つのウェハを処理するためには、両方の弁が開かれる。しかしながら、１つのウェハを処理するために、ウェハを有するヘッドへの弁だけが開かれ、他方の弁は閉じられている。同時に、合計ガス流は、１つのウェハを処理するために半分に減じられ、これにより、ウェハを有するヘッドへの流れは、２つのウェハが処理されている時と比較して、変化することなく目標均等割合のままである。これは、驚くべきことに、１つの真空ポンプとガス供給とを使用するマルチプルウェハ処理リアクタの場合のように、処理チャンバ装置の内部における２つ以上の処理領域の間をガスが流れることができる場合でさえも、極めてよく機能することが分かっている。
【００１５】
ここで様々な図面に注目する。これらの図面では、実用的である場合に同じ部材に対して同じ参照符号が用いられている。図１の従来の処理システム１００とは対照的に、ガス源１０１からのガスはチャンバ１０２内に噴射され、共通の真空ポンプ１０８によって圧送され、２つのウェハが処理されている時、ガスは、常に、ほぼ等しい割合１１０ａ及び１１０ｂでライン１１１ａ及び１１１ｂをそれぞれ通って、処理ステーション１１２及び１１４内へ流れる。しかしながら、この全作業負荷ガス流は、ステーション１１２における１つの受け台１１６だけがウェハ１１８を支持しており、ステーション１０６の受け台１２０がウェハを支持していない場合、等しく分割されない。なぜならば、このステーションは待機中であり、プラズマを発生していないからである。すなわち、ステーション１１２は、プラズマ源１３０ａによって発生されたプラズマ１２２（点線で示されている）を有しているのに対し、ステーション１１４のプラズマ源１３０ｂは待機中である。この従来のシステムは、ガス源１０１と処理チャンバとの間に弁又は流れ調整装置を有していないので、ウェハが一方のステーションにおいて処理されるか又は両方のステーションにおいて処理されるかに応じて、ガス流の分配を２つの処理ステーションに関して別個に制御することができない。言い換えれば、調整されるガス流は、１つの調整機構から、合計ガス流として複数の処理ステーションへ集合的に供給される。システムは、各処理ステーションのためにプロセスガスの供給を個々に調整することはできない。ステーションが非作動でプラズマを発生していない時、このステーションからのプロセスガスは、矢印によって示したように、作動中のステーションへのクロスフロー１４０を発生する可能性がある。その結果生じる処理結果の差を、以下に適切な箇所で説明する。
【００１６】
図２において、全体的に参照符号３００によって示された処理システムの１つの実施形態が、制限しない例として概略的に示されており、この処理システムは、処理チャンバ３０２を有しており、この処理チャンバ３０２において、並置された処理ステーション３０５及び３０６がそれぞれガス供給源３０７から処理ガスを受け取り、ガス供給源３０７は、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）であるか又は選択可能な処理ガス流を提供するためのあらゆる適切な装置であることができる。真空ポンプ１０８及び関連するポンピングポートは処理ステーションによって共有されている。受け台３０８及び３０９はそれぞれ、各処理ステーションにおいて例えば半導体ウェハ等の加工物を支持している。例えば静電チャックを有するようなあらゆる適切なタイプの受け台を使用することができる。この実施例では、加工物１１８がステーション３０８において支持されているのに対し、ステーション３０９は非作動である。処理ステーションは、プラズマ発生器１３０ａ及び１３０ｂを有しており、プラズマ発生器１３０ａは、プロセスガス流からプラズマ３１０（点線によって示されている）を発生している。すなわち、ステーション３０５のためのプラズマ発生器のみが、この例の目的のためにプロセスガスからプラズマを発生している。さらに、ガス供給源３０７から処理ステーションの個々のプラズマ源まで通じたガスライン３３２ａ及び３３２ｂに、弁３３０ａ及び３３０ｂが設けられている。これらの弁は、２つのウェハが同時に処理されている場合と比較して、ガス供給源３０７からのそれより前の流れの合計の半分を依然として流しかつこの流れを作動したヘッド３０５へ送りながら、ステーション３０６へのガスが停止させられることを可能にする。この実施例では、弁３３０ｂは閉じた位置で示されており、処理ステーション３０６が非作動であるのに対し、処理ステーション３０５は作動中であり、弁３３０ａは開いている。制御システム３４０は、ライン３４２において制御信号を提供することによって合計ガス供給を制御し、また、同様にライン３４２に設けられた制御信号を発生することによって弁３３０ａ及び３３０ｂが開いているか又は閉じているかを制御する。例として、この制御は電気ライン３４２を用いて行うことができる。ガス供給源３０７の出口は、処理ステーションへの全体ガス入口として働く。１つの実施形態において、制御装置は、非作動のステーションへのガス流を停止させることによって非作動の処理ステーションを認識及び選択するためにユーザ入力に応答することができ、また、非作動のステーションにかかわらず、目標ガス流量に合致するように現在の残りのガス流を作動した処理ステーションの間で分割するように、流れ制御装置３０７の残りの合計アウトプットを調整することができる。概略的に示されたセンサ３４４は、ウェハが処理されるか及び／又はウェハが受け台３０９に存在するかどうかを検出するように構成されており、例えば、真空センサ又はレーザセンサ等のあらゆる適切なタイプであってよい。センサと制御システム３４０との電気的接続は、簡潔にするために示されていないが、存在すると理解されるべきである。図では一方のステーションだけがウェハ検出器を有しているが、２つ以上のステーションのうちのあらゆるステーションが制御のためにウェハ検出器を具備することができる。別の実施形態では、制御システム３４０は、センサ信号に自動的に応答することができ、１つ又は２つ以上の非作動ヘッドへのガス流を停止させ、作動した各ヘッドが目標ガス流を受け取るように、残りの合計ガス流を調整することができる。矢印３５０は、処理ステーション３０５へのプロセスガス流の大きさを示しており、この大きさは、両方のステーションが作動している場合のレベルに合致している。したがって、図１におけるクロスフロー１２０は、少なくとも実用的な観点から、有利には排除される。図１の従来のシステムのように、依然として１つのガス供給源が設けられており、１つのウェハの改良された処理を提供しながら、一度に２つのウェハを処理するために、１つの真空ポンプが用いられている。２つのウェハを同時に処理するために１つのガス供給源と１つのポンプとを備えた１つのチャンバの使用のこの効率は、より小さな空間を利用し、２つの通常の処理チャンバよりも全コストが低く、したがって、集積回路の大量生産にとって決定的な、プロセスのコストを低下させる。処理ステーションの合計数にかかわらず、マルチプル処理ステーション装置において例えばＭＦＣ等の１つのガス調整装置を使用する可能性は、コストの著しい増大を回避し、信頼性を高めることができる。
【００１７】
図３は、制御システム３４０によって実行することができる、概して参照符号４００によって示されたプロセスの１つの実施形態を示しており、作動するように選択されたヘッドの数は、ステップ４０２において設けられているヘッドの合計数よりも少ない。４０４において、次いで、例えば、これらのヘッドに通じたプラズマガス供給ラインに設けられた弁を閉じることによって、非作動のヘッドへのガス供給は断絶される。４０６において、作動したヘッドのプラズマガス流は次いで、全てのヘッドが作動している場合のヘッドごとの流れに合致する、全ガス流の目標均等割合に合致するように、調整又は変更される。例えば、２つのヘッドシステムにおいて両ヘッドが作動している場合の合計流が２ｘである場合、１つの作動したヘッドのための目標流れは１ｘである。別の例として、３つのヘッドが設けられており、３つのヘッドの全てが作動している場合、合計のガス流は３ｘであり、ヘッドごとの目標流れは１ｘである。したがって、２つのヘッドが作動している場合、２ｘの合計ガス流が必要であり、１ｘが非作動の各ヘッドへ流れる。作動した各ヘッドのための目標流れは、少なくともほぼ合致される。少なくともほぼとは、例えば、ＭＦＣの公差レーティング等の、調整機構の本質的に避けられない性能能力と、例えばガス管路によって生ぜしめられる僅かな性能の差とを補償することを意図している。
【００１８】
１つの実施形態において、制御システム３４０は、例えば１つ又は２つ以上の非作動のステーション等の処理状況を認識するためにユーザからの入力を受け取るように構成することができる。制御システムは次いで、対応して応答し、非作動の各ステーションへのガス流を停止させ、合計プロセスガス流を調整する。別の実施形態では、制御装置は、例えばセンサ３４４等のあらゆる適切なタイプの検出器を使用することができ、ウェハが１つ又は２つ以上のステーションに存在しないことを検出し、非作動のステーションへのガス流を自動的に停止し、この開示に従って、作動したステーションのためのガス流を自動的に調整する。
【００１９】
図４は、図１の従来技術に関連した実験的に得られた結果を、同じく示された本発明により得られた結果と比較するために示す表である。特に、プロセスＰ１−Ｐ６は、エッチングのために使用されるプラズマを形成するために、酸素とヘリウムの異なる混合物を用いて行われた。プロセスガス混合物が異なる以外に、その他の処理条件は、少なくとも実用的な観点から、各プロセスごとに合致するように維持された。特に、圧力は１０ミリトル（mTorr）で、各プラズマ源への電力は２５００ワットで、作動した各加工物受け台への電力は２５５ワットで、温度は２５℃であった。異なるガス混合物は、酸素（O2）の欄と、ヘリウム（Ｈｅ）の欄によって示されている。"ヘッドＤ"の欄は、図１に示したような従来技術の処理装置を用いて得られた結果を示している。両方のステーションが作動して各ステーションがウェハを処理する両ステーションの作動（"デュアル"の欄）と比較して、１つのウェハを処理（すなわちプロセス）する２ステーションシステムにおける１つのステーションの作動（"シングル"の欄）を示している。シングルステーションの結果のために、従来技術の形式において非作動のステーションのガス流が維持された。各プロセスのためのエッチング速度は、オングストローム毎分で示されており、プロセス均一性はパーセンテージで示されている。"シングル対デュアル"の欄は、１つのウェハを処理する場合と、２つのウェハを処理する場合とのエッチング速度の差を、パーセンテージで示している。これらのデータは、一度に２つのウェハが処理される場合のエッチング速度と、一度に１つのウェハが処理される場合とで、別個のガス制御を行わずに、約１〜７％の差が生じることを示しており、プロセスガスは、加工物が少なくとも１つの別のステーションを用いて処理される場合、処理ステーションに特定の調整を行うことなく、使用されない若しくは非作動のステーションへ流入し続ける。
【００２０】
さらに図４を参照すると、"ＨＷ−１"と示された欄は、本発明に従って構成されたシステムを用いることによって得られたプロセス結果を示しており、非作動ステーションへのガス流は停止させられ、作動したヘッドへのガス流は調整される。エッチング速度及びプロセス均一度は、パーセンテージとして、"ヘッドＤ"の欄のリストと対応して示されている。さらに、"デュアルに対する差"の欄は、ＨＷ−１の列におけるシングルステーションの結果を、ヘッドＤの列におけるデュアル処理の結果と比較することによって、プロセスガス混合物の各セットのためのエッチング速度のパーセンテージの差を示している。本発明を実施することにより、一度に２つのウェハを処理する場合と、一度に１つのウェハを処理する場合とで、約０．４％未満の差であることは注目すべきことである。
【００２１】
すぐ上で説明したように、説明は、マルチプルウェハ処理のために同じチャンバ内で３つ以上のコンパートメント又はステーションを備えるチャンバに拡張することができる。各分割ガスラインに設けられた弁は、各ヘッドへの流れを選択的に及び完全に停止することができ、マスフローコントローラ等の既存の流れ制御システムは、作動した／非作動のヘッドの数に基づき、使用中のヘッドへ、適切な分数だけガスの流入を減じることができる。図４の実施例では、酸素のために１つのＭＦＣが必要とされ、ヘリウムのために別のＭＦＣが必要とされる。３つのヘッドを使用する前記の例の続きとして、３つのヘッドが設けられていて、１つのヘッドが非作動であるならば、チャンバへの総流量は、前の流量の３分の２に減じられ、非作動のヘッドのための弁が閉じられることにより、２つの作動したヘッドの間で調整されない分配によって等しく分割され、残りの２つのヘッドは、前のガス流量の３分の２を受け取る。３つのうち１つのヘッドだけが作動している場合、そのヘッドは、作動していれば３つの全てのヘッドに提供されるはずのガス流量の３分の１を受け取る。
【００２２】
本発明の前記説明は、例示及び説明のために示されている。例えば、前記説明のうちの一部は、エッチングプロセスの改良の観点から提供されているが、ここでの説明は、概してプラズマ媒介プロセスに適用可能であり、エッチング、成膜等を含む。これに関して、開示は、排他的であること又は開示された１つ又は複数の正確な形式に発明を限定することを意図するものではなく、その他の修正及び変更は、前記説明を考慮して可能であり、当業者は、何らかの変更、交換、付加及びこれらの組合せを認識するであろう。
【符号の説明】
【００２３】
１００  処理システム、  １０１  ガス源、  １０２  チャンバ、  １０８  真空ポンプ、  １１１ａ，１１１ｂ  ライン、  １１２，１１４  処理ステーション、  １１６  受け台、  １１８  ウェハ、  １２０  受け台、  １２２  プラズマ、  １３０ａ，１３０ｂ  プラズマ源、  １４０  クロスフロー、  ３００  処理システム、  ３０２  処理チャンバ、  ３０５，３０６  処理ステーション、  ３０７  ガス供給源、  ３０８，３０９  受け台、  ３１０  プラズマ、  ３３０ａ，３３０ｂ  弁、  ３４２  ライン、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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