(57)【要約】【解決手段】一実施形態において、複数のガスのガス混合物を提供する装置は、複数の質量流量コントローラ（ＭＦＣ）と、複数のＭＦＣのそれぞれと流体連通する混合マニホールドと、混合マニホールド上に位置決めされた複数の混合マニホールド出口と、複数の混合マニホールド出口のそれぞれと流体連通する隔離デバイスと、を有し得る。【選択図】図３
2011509520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガスのガス混合物を提供する装置であって、
複数の質量流量コントローラ（ＭＦＣ）と、
前記複数のＭＦＣのそれぞれと流体連通する混合マニホールドと、
前記混合マニホールド上に位置決めされた複数の混合マニホールド出口と、
前記複数の混合マニホールド出口のそれぞれと流体連通する隔離デバイスと、を備える装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、更に、
それぞれが前記複数の混合マニホールド出口のそれぞれと結合された、複数の混合マニホールド出口弁を備える、装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、更に
前記混合マニホールド出口のそれぞれを開放及び／又は閉鎖するために各混合マニホールド出口弁と通信するように構成されたコンピュータを備える、装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、
前記複数のＭＦＣのそれぞれは、開放又は閉鎖されており、各開放ＭＦＣは、一定の流量を有し、
前記コンピュータは、
前記複数のＭＦＣのうち最小の流量を有するものを決定するためのコンピュータ読み取り可能なコードと、
前記複数の混合マニホールド出口弁の一つを開放するためのコンピュータ読み取り可能なコードと、
を有するコンピュータ読み取り可能な媒体を含み、
前記開放混合マニホールド出口弁は、前記最小の流量を有する前記ＭＦＣの遅延流動時間を最小化する、装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置であって、
前記コンピュータ読み取り可能な媒体は、更に、
前記ＭＦＣ流量のそれぞれに変化があった時点を決定するためのコンピュータ読み取り可能なコードと、
前記最小の流量を有する前記ＭＦＣを決定するためのコンピュータ読み取りコードと、を有する装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れかに記載の装置であって、
前記複数のＭＦＣの一つと前記混合マニホールドとの間のガスの体積は、１立方センチメートル（ｃｃ）未満である、装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置であって、
前記体積は、０．０１ｃｃ〜１ｃｃである、装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の装置であって、更に、
前記複数のＭＦＣのそれぞれ及び前記混合マニホールドと流体連通する取り付けフランジを備える、装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置であって、
前記取り付けフランジは、更に、
前記ＭＦＣと流体連通するガス入口ポートと、
前記混合マニホールドと直接流体連通するガス出口ポートと、
を含む、装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の装置であって、
前記フランジは、ガス送給要素と流体連通し、
前記ガス送給要素は、水平位置に位置決めされる、装置。
【請求項１１】
複数の混合マニホールド出口弁を制御する方法であって、各混合マニホールド出口弁は、混合マニホールド出口を制御し、各混合マニホールド出口は、混合マニホールドと隔離デバイスとの間に接続され、複数の質量流量コントローラ（ＭＦＣ）は、開放又は閉鎖されており、各開放ＭＦＣは、一定の流量を有し、コンピュータは、コンピュータ読み取り可能な媒体を備え、
前記方法は、
前記複数のＭＦＣのうち最小の流量を有するものを決定するステップと、
前記複数の混合マニホールド出口弁の一つを開放するステップと、
を備え、
前記一つの開放混合マニホールド出口弁は、前記最小の流量を有する前記ＭＦＣの遅延流動時間を最小化する、方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、
前記開放混合マニホールド出口弁は、前記最小の流量を有する前記ＭＦＣに最も近い混合マニホールド出口を制御する、方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の方法であって、更に、
前記ＭＦＣ流量のそれぞれに変化があった時点を決定するステップと、
前記最小の流量を有する前記ＭＦＣを決定するステップと、
前記複数の混合マニホールド出口弁の一つを開放するステップと、
を備え、
前記開放混合マニホールド出口弁は、前記最小の流量を有する前記ＭＦＣの遅延流動時間を最小化する、方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法であって、
前記複数のＭＦＣの一つと前記混合マニホールドとの間のガスの体積は、１立方センチメートル（ｃｃ）未満である、方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法であって、
前記体積は、０．０１ｃｃ〜１ｃｃである、方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１４の何れかに記載の方法であって、更に、
少なくとも一つの流量を動的に変更するステップを備える、方法。
【請求項１７】
ガス混合物を提供する装置であって、
低流動ガス要素を提供する第一のＭＦＣと、
高流動ガスラインを形成する高流動ガス要素を提供する第二のＭＦＣと、を備え、
前記第一のＭＦＣと前記高流動ガスラインとの間の体積は、１立方センチメートル（ｃｃ）未満である装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置であって、
前記体積は、０．０１ｃｃ〜１ｃｃである、装置。
【請求項１９】
請求項１７又は１８記載の装置であって、
前記高流動ガスラインは、混合マニホールドへ流入する、装置。
【請求項２０】
機械により読み取り可能であると共に、複数の混合マニホールド出口弁を制御する方法を実行するために前記機械により実行可能な命令のプログラムを有形的に具現するプログラム格納デバイスであって、各混合マニホールド出口弁は、混合マニホールド出口を制御し、各混合マニホールド出口は、混合マニホールドと隔離デバイスとの間に接続され、複数の質量流量コントローラ（ＭＦＣ）は、開放又は閉鎖されており、各開放ＭＦＣは、一定の流量を有しており、
前記方法は、
前記複数のＭＦＣのうち最小の流量を有するものを決定するステップと、
前記複数の混合マニホールド出口弁の一つを開放するステップと、
を備え、
前記一つの開放混合マニホールド出口弁は、前記最小の流量を有する前記ＭＦＣの遅延流動時間を最小化する、プログラム格納デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づき、出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とした「ショートエッチングレシピのためのガス輸送遅延の解消」と題する２００７年１２月２７日提出の米国仮特許出願第６１／０１６，９０８号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、ガス送給システムに関する。特に、本発明は、ガス輸送遅延を低減するガス送給システムに関する。更に、本発明は、ガス輸送遅延を低減し、プロセスガスを効率的に混合するガス送給システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
プロセスガスは、シリコンウェハ上にトランジスタを構築するための反応性イオンエッチング用途等、様々な用途で、ガスボックスから処理チャンバへ送給される。プロセスガスは、プラズマ反応チャンバ等の処理チャンバへ送給する前に、質量流量コントローラ（ＭＦＣ）の下流において混合マニホールドにおいて混合される。そのため、混合マニホールドにおいて非常に低流量及び高流量の搬送ガスを良好に混合し、エッチング等の様々な用途を実行するために、大きな遅延無く（許容されるガス定着時間内に）処理チャンバへ送給する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
許容されるガス定着時間より大きな、処理チャンバに対する過渡ガス流の遅延は、チャンバへの安定化されない又は不安定な流動のため、ショートプロセスレシピ（３０秒〜６０秒のプロセス）ではエッチング速度に悪影響を与える。処理チャンバへの異なる輸送遅延を発生させ、エッチング速度の一致の問題を引き起こす様々なガスボックスのハードウェア的な差違により、この問題は更に悪化する。様々なＭＦＣから、ランダムなガス順序で、空間的に分離された低流量及び高流量ガスによる複数のガス供給が行われるガスボックスでは、その拡散性及び流速（運動量又は慣性）に応じて、異なるタイミングで処理チャンバへの送給が行われることになる。
【０００５】
ガス遅延送給の問題は、高流動搬送ガス（群）と混合する低流動ガスが流動する体積に起因し得る。主要なプロセスエッチングガスの反応チャンバへの送給が遅延すると、ウェハエッチング速度及びシリコンウェハ上の限界寸法に影響を与える。高流動ガスから離れて位置する分離された低流動ガスを有する混合マニホールドでは、チャンバへのガス混合物の送給を加速するために使用される流動性の高いガスとの混合には、ある程度の物理的な時間の長さが必要になる。ＭＦＣから低流動ガスの体積を満たし、高流動ガスに混合させると共に高流動ガス全体に拡散させるまでに要する時間により、反応チャンバへの総輸送遅延が決定される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ガス輸送遅延を低減し、ガス送給システムにおいてプロセスガスを効率的に混合する装置、方法、及びシステムを提供する。一実施形態において、複数のガスによるガス混合物を提供する装置は、複数の質量流量コントローラ（ＭＦＣ）と、複数のＭＦＣのそれぞれと流体連通する混合マニホールドと、混合マニホールド上に位置決めされた複数の混合マニホールド出口と、複数の混合マニホールド出口のそれぞれと流体連通する隔離デバイスとを有し得る。
【０００７】
一実施形態において、複数のガスを動的に混合する方法は、第一の流量で受領される第一のガスを、混合マニホールドへの第一のガス入口において受領するステップと、第二の流量で受領される第二のガスを、混合マニホールドへの第二のガス入口において受領するステップと、第一の流量が第二の流量未満であるかを判断するステップと、判断するステップにおいて、第一の流量が第二の流量未満であると判断された時に、第一のガス入口に近接する第一の混合マニホールド出口を自動的に開放するステップと、を備え得る。
【０００８】
本発明は、本発明の方法を実行するように構成された他のハードウェアと、こうした方法を実行するデバイスを制御するために機械読み取り可能な媒体（例えば、有形の記憶媒体）に格納されたソフトウェアとを提供する。上記及び他の特徴は、本発明の以下の詳細な説明及び関連する各図において更に詳細に提示する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書に組み込まれ、その一部を成す添付図面は、一つ以上の実施形態例を示し、実施形態の説明と共に、その原理及び実施例を明らかにする役割を果たす。
【００１０】
図面は次の通りである。
【００１１】
【図１Ａ】ガススティックの例を示す図である。
【図１Ｂ】ガススティックの例を示す図である。
【００１２】
【図２】低流動ガスの遅延時間を示す図１Ｂのブロック図である。
【００１３】
【図３】複数の混合マニホールド出口を有する混合マニホールドの例のブロック図である。
【００１４】
【図４Ａ】ＭＦＣから混合マニホールドへのガス流の体積を低減するフランジの例を示す図である。
【図４Ｂ】ＭＦＣから混合マニホールドへのガス流の体積を低減するフランジの例を示す図である。
【００１５】
【図５】図４Ａ及び４Ｂのフランジを使用したガススティックにおけるガスの流動を示す図である。
【００１６】
【図６Ａ】ユニバーサル流体流アダプタの例を示す斜視図である。
【図６Ｂ】ユニバーサル流体流アダプタの例を示す斜視図である。
【００１７】
【図７】複数のガスを動的に混合する方法の例を示すフロー図である。
【００１８】
【図８】半導体処理用のガス供給デバイスの概略図である。
【００１９】
【図９】別のプラズマ処理チャンバの例を示す概略図である。
【００２０】
【図１０Ａ】ネットワークの一部を形成すると共に、コントローラシステムを提供することに適したコンピュータシステムの例を示す図である。
【図１０Ｂ】ネットワークの一部を形成すると共に、コントローラシステムを提供することに適したコンピュータシステムの例を示す図である。
【００２１】
【図１１】複数の混合マニホールド出口弁を制御する方法の例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書では、ショートエッチングレシピのためのガス輸送遅延の解消の観点から実施形態を説明する。以下の説明は、あくまでも例示的であり、如何なる形でも限定的なものではない。他の実施形態は、本開示の利点を有する当業者には容易に想到されよう。以下、添付図面に示した実施例を詳細に参照する。図面及び以下の詳細な説明の全体を通じて、同一の参照符号を使用して同一又は同様の部分を示す。
【００２３】
明確にするため、本明細書では、実施例の一般的特徴を全て図示及び説明する訳ではない。当然ながら、こうした実際の実施例の開発においては、用途及び事業に関連した制約の順守等、開発者固有の目標を達成するために、実施例特有の決定を数多く行う必要があり、こうした固有の目標は、実施例毎及び開発者毎に変化することは理解されよう。更に、こうした開発作業は、複雑且つ時間を要する場合があるものの、本開示の利点を有する当業者にとって日常的な技術業務となることは理解されよう。
【００２４】
本発明は、ガス輸送遅延を低減し、ガス送給システムにおいてプロセスガスを効率的に混合する装置、方法、及びシステムを提供する。図１Ａ及び１Ｂは、ガススティックの例を示す。特定の構成要素により図示しているが、具体的な構成要素は、限定的なものではなく、異なる構成要素を使用してよく、及び／又は、これより多くの又は少ない構成要素を使用してガススティックを形成してもよい。加えて、単一のガススティックにより説明しているが、ガススティックの数は、限定的なものではない。上述したように、複数のガススティックにより、ガスボックス又はパネルを形成する。一実施形態において、構成要素の弁は、一体型表面実装弁である。一般に、一体型表面実装ホルド要素は、ガス制御要素が装着された基板組立体上のチャネルを介して他のガス制御要素に接続されるガス制御要素（例えば、弁、フィルタ等）である。これは、一般に場所を取るコンジットを介してＶＣＲアタッチメント（真空結合リング）により取り付けられたガス制御要素とは対照的である。
【実施例】
【００２５】
図１Ａを参照すると、ガススティック１００は、供給ガスを入力するガススティック入力ポート１０２を有し得る。本明細書において、ガスという用語は、限定的なものではなく、任意の液体、気体、又は液体及び気体の組み合わせを含むものである。手動弁１０４は、供給ガスの供給又は供給の分離を実行するために使用し得る。手動弁１０４は、更に、その上方にロックアウト／タグアウトデバイス１０６を有し得る。作業者安全規則では、プラズマ処理製造設備がロックアウト／タグアウト機構等の起動防止能力を含むことを義務付けている場合が多い。一般に、ロックアウトは、キー又はコンビネーションタイプ等の積極的手段を使用して、エネルギ分離デバイスを安全位置に保持するデバイスである。タグアウトデバイスは、一般に、確立された手順によりエネルギ分離デバイスにしっかりと固定可能なタグ及び取り付け手段等、任意の明瞭な警告デバイスである。
【００２６】
レギュレータ１０８は、ガス圧又は供給ガスを調整するために使用し得るものであり、圧力計１１０は、供給ガスの圧力を監視するために使用し得る。一実施形態において、圧力は、事前に設定され、調整を必要としない場合がある。別の実施形態では、圧力を表示するディスプレイを有する圧力トランスデューサ（図示せず）を使用し得る。圧力トランスデューサは、レギュレータ１０８に隣接して位置決めし得る。フィルタ１１２は、供給ガスの不純物を除去するために使用し得る。一次遮断弁１１４は、任意の腐食性供給ガスがガススティック内に残留することを防止するために使用し得る。一次遮断弁１１４は、弁の動作を停止（閉鎖）させることで、ガススティック内のプラズマガス流を効果的に停止する、自動空気圧動作弁組立体を有する二ポート弁にしてよい。動作停止後、窒素等の非腐食性のパージガスを使用して、ガススティックをパージし得る。パージ弁１１６は、パージ処理を行うために、入口ポート、出口ポート、及び排出ポートの三ポートを有し得る。
【００２７】
ＭＦＣ１１８は、パージ弁１１６に隣接してよい。ＭＦＣ１１８は、供給ガスの流量を正確に測定する。ＭＦＣ１１８の隣にパージ弁１１６を位置決めすることにより、使用者は、ＭＦＣ１１８内の任意の腐食性供給ガスをパージすることが可能となる。ＭＦＣ１１８の隣の混合弁１２０は、ガスパネル上において他の供給ガスと混合するべき供給ガスの量を制御するために使用し得る。
【００２８】
ガススティックの各構成要素は、マニホールドブロックの上方に位置決めし得る。複数のマニホールドブロックは、基板１２２、即ち、ガススティック１００を通るガスの流路を形作るマニホールドブロックの層を形成する。ガス送給要素は、圧着封止剤（例えば、Ｃ−ｓｅａｌ）等の任意の公知の手段によりマニホールドブロック上に位置決めしてよい。
【００２９】
図１Ｂは、ガススティック１００を通るガスの流れのフローを示している。ガスは、パージ弁１１６からＭＦＣ１１８へ流路Ａの方向で流入し得る。ガスは、その後、流路Ｄにより示すように、ＭＦＣ１１８を退出して基板１２２へ流入し、混合弁１２０を介して、混合マニホールド２２６へ流入し得る。
【００３０】
図２は、低流動ガスの遅延時間を示す図１Ｂのブロック図である。ガスボックス２００は、複数のＭＦＣ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｎ（ｎは整数）を有し得る。各ＭＦＣは、高流動ＭＦＣ又は低流動ＭＦＣとなり得る。低流動ガスは、７ｓｃｃｍ以下の流量を有し得る。高流動ガスは、７ｓｃｃｍより大きな流量を有し得る。限定ではなく例示の目的のみで、図２に示したように、ＭＦＣ１１８ｃを低流動ＭＦＣとして、ＭＦＣ１１８ａを高流動ＭＦＣとして示している。しかしながら、任意のＭＦＣを、高流動ＭＦＣ又は低流動ＭＦＣにしてよい。
【００３１】
各ＭＦＣ１１８ａ〜１１８ｎは、ガス入口１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｎを介して、混合マニホールド１２６と流体連通し得る。ガス入口は、手動又は遠隔制御し得る任意の種類の入口にしてよい。例えば、ガス入口は、手動により開位置又は閉位置に位置決めし得る任意の公知の接合部にしてよい。別の例において、ガス入口は、リモートサーバ又はコントローラを介して、開位置又は閉位置に遠隔的及び／又は自動的に位置決めされるように制御し得る任意の公知の弁にしてよい。ＭＦＣ１１８ａ〜１１８ｎからガス入口１４２ａ〜１４２ｎへのガスの体積は、V1により表現し得る。ガスは、混合マニホールド１２６に入ると、流路Ｂの方向で、高流動ＭＦＣ１１８ａの近くの混合マニホールド出口１４０へ流動し得る。高流動搬送ガスは、強い強制対流により、低流動ガスを混合マニホールド出口１４０へ駆動し、これにより、低流動ガスとの混合の遅延の最小化を試みている。ガス入口１４２ｃから混合マニホールド出口１４０へのガスの体積は、V2により表現し得る。
【００３２】
ガス混合物が混合マニホールド１２６を出ると、ガス混合物は、隔離チャンバ１４４に流入し、処理チャンバにおいて使用されるまで保持される。隔離チャンバは、二重ガス供給等、使用される前にガスを隔離するために使用される任意の種類のチャンバにし得る。
【００３３】
高流動搬送ガスとの混合のための低流動ガスの合計遅延時間（Total Delay TimeLow Flow Gas）は、低流動ガスが混合マニホールドに達するまでに要する時間（Tmm）に、高流動搬送ガスによりガスが拡散するまでに要する時間（Tdiffusion）を追加したものとして計算してよく、以下の式により表される。
Total Delay TimeLow Flow Gas=Tmm+Tdiffusion          （１）
低流動ガスが混合マニホールド１２６に達するまでに要する時間、又は低流動ガスの慣性遅延（V1により表される）は、次のように計算し得る。
Tmm＝（V／φm）*（Pmm／Pambient）              （２）
ここで、V＝ガスの体積
φm＝低流動ガスの質量流量
Pmm＝混合マニホールドの圧力
Pambient＝周囲圧力
高流動搬送ガスによりガスが拡散するまでに要する時間（Tdiffusion）は、次のように計算し得る。
Tdiffusion∝L2Deffective                      （３）
ここで、L2＝低流動ガスの拡散係数
Deffective＝実効拡散率
【００３４】
例１
本明細書に記載した例は、例示のみを目的としており、限定的なものではない。ＭＦＣから混合マニホールドへの低流動ガスの流れの体積は約４〜５立方センチメートル(ｃｃ)、混合マニホールド内の圧力は約１００Ｔｏｒｒ、Pambientは７６０Ｔｏｒｒとなり得る。したがって、低流動ガスが混合マニホールドに到達するまでの遅延時間は、次のように計算し得る。
φm=1sccm
Pmm=100Torr
Pambient=760Torr
V=5cc／sec
Tmm=(5cc/sec/1sccm)×(100Torr/760Torr)=40sec    （４）
【００３５】
したがって、混合マニホールドへのガスの流動の４０秒の遅延は、反応性イオンエッチング又はガス変調用途等、３０秒〜６０秒のショートプロセスレシピでは、プロセスガスが適切に混合されないか、或いはプロセスガスが混合マニホールドにおいて互いに均一に混合されないため、エッチング速度に悪影響を与える。加えて、流量が遅くなるほど、遅延は大きくなる。したがって、時間遅延を低減する方法は、ＭＦＣ１１８ａ〜１１８ｎから混合マニホールド１３６へのガス体積を小さくすること、或いは、混合マニホールド出口１４０を低流動ＭＦＣの近くには位置することとなり得る。
【００３６】
図３は、複数の混合マニホールド出口を有する混合マニホールドの例を示すブロック図である。混合マニホールド１２６は、複数の混合マニホールド出口１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ、１４８ｎを有し得る。これにより、図３においてＭＦＣ１１８ｃとして示した低流動ＭＦＣに近接して、或いは実質的に近くに、混合マニホールド出口１４８ａ〜１４８ｎを配置する柔軟性が可能となり、これにより、高流動ガスと混合する際に低流動ガスの遅延が最小化される。使用中、ＭＦＣ１１８ａの高流動ガスは、ガス入口１４２ａを介して混合マニホールド１２６に流入し得る。高流動ガスは、その後、ガス入口１４２ｃを介して混合マニホールドへ流入する低流動ガスに向かって流路Ｃの方向で流動し得る。ガス混合物は、その後、混合マニホールド出口１４８ｃを介して混合マニホールド１２６から退出し得る。V2Newは、ガス入口１４２ｃから混合マニホールド出口１４８ｃへのガスの体積となり、図２に示したV2より小さくなり得る。
【００３７】
複数の混合マニホールド出口１４８ａ〜１４８ｎを有し、低流動ＭＦＣに近接するか又は最も近い混合マニホールド出口１４８ａ〜１４８ｎを開放することにより、低流動ガスが、混合マニホールド１２６を退出する前に、高流動ガスと混合する状態が確保される。言い換えると、複数のマニホールド出口を有することにより、低流動ガスが混合マニホールド１２６を退出する前に高流動ガスと混合可能となり得る形で、低流動ガスの混合マニホールド出口への遅延又は流動時間を最小化し得る。
【００３８】
図３に示したように、混合マニホールド出口１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｎを閉鎖して、低流動ＭＦＣ１１８ｃに近接する、或いは他の混合マニホールド出口１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｎよりも近い位置にある、混合マニホールド出口１４８ｃを開放し得る。低流動ガスがＭＦＣ１１８ｃから混合マニホールド１２６へ流動する際に、高流動ガスは、同時にＭＦＣ１１８ａから混合マニホールド出口１４８ｃへ流動し得る。高流動ガスは、混合マニホールド出口１４８ｃに到達すると同時に、ガス入口１４２ｃを介して混合マニホールドに流入した低流動ガスと混合し得る。ガス混合物は、その後、混合マニホールド出口１４８ｃを介して混合マニホールド１２６を退出し得る。したがって、低流動ガスが混合マニホールド出口へ流動する遅延時間又はタイムラグを最小化し得る。
【００３９】
二種類のガスを使用して例示したが、使用されるガスの数は、限定的なものではなく、任意の数のガスを使用してガス混合物を形成し得る。例えば、ＭＦＣ１１８ａ及び１１８ｂを両方とも高流動ガスとし、ＭＦＣ１１８ｃを低流動ガスにし得る。別の例では、ＭＦＣ１１８ａを高流動ＭＦＣとし、ＭＦＣ１１８ｂ及びＭＦＣ１１８ｃを両方とも低流動ガスにし得る。
【００４０】
一実施形態において、混合マニホールド出口１４８ａ〜１４８ｎは、任意の公知の接合部にしてよく、手動により開位置又は閉位置に位置決めし得る。別の実施形態において、混合マニホールド出口１４８ａ〜１４８ｎは、図１０Ａ及び１０Ｂを参照して更に説明するように、リモートサーバ又はコントローラにより制御される弁にしてよい。したがって、混合マニホールド出口１４８ａ〜１４８ｎは、開位置又は閉位置にとなるように遠隔的及び自動的に制御し得る。
【００４１】
加えて、ＭＦＣも、リモートサーバ又はコントローラにより制御し得る。ＭＦＣは、高流動ＭＦＣ又は低流動ＭＦＣの何れかとなる能力を有するワイドレンジＭＦＣにしてよい。コントローラは、ＭＦＣのそれぞれにおいてガスの流量を制御及び変更するように構成し得る。そのため、コントローラは、各ＭＦＣの流量を監視して、各ＭＦＣの流量を変更する能力を有し、どのＭＦＣの流量が最も小さいかを決定し、混合マニホールド出口を制御して、流量が最も小さいＭＦＣに近接する混合マニホールド出口を開放するように構成し得る。これは、ガス変調処理等の処理に有用となり得る。こうした処理は、出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とした、所有者共通の２００３年４月９日提出の特許番号第６，９１６，７４６号「ガスの化学的性質の周期的変調を使用した誘電体膜の高性能エッチング」において更に詳細に説明されている。
【００４２】
コントローラは、流動が最も小さいＭＦＣに近接していない混合マニホールド出口を閉鎖するように構成してもよい。しかしながら、コントローラは、二つ以上の低流動ＭＦＣが存在し得る際に使用者が複数の出口を開放させたい場合、及び使用者が高流動ＭＦＣに近接した混合マニホールド出口を開放したい場合等、使用者の決定に従って出口を開閉するように構成し得る。
【００４３】
例２
以下の例は、例示のみを目的としており、限定的なものではなく、ガス、流動、処理等の任意の組み合わせを使用し得る。第一の処理では、以下の要件が望ましいものとなり得る。
ＭＦＣ１１８ａ：高流動ガスＡ
ＭＦＣ１１８ｂ：高流動ガスＢ
ＭＦＣ１１８ｃ：低流動ガスＣ
したがって、混合マニホールド出口（ＭＭＥ）１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｎを閉鎖し、ＮＭＥ１４８ｃを開放し得る。
【００４４】
その後、約２０〜６０秒後等、何れかの時点において、第二の処理が所望され得る。第二の処理は、以下の要件を有し得る。
ＭＦＣ１１８ａ：低流動ガスＡ
ＭＦＣ１１８ｂ：高流動ガスＢ
ＭＦＣ１１８ｃ：高流動ガスＣ
したがって、混合マニホールド出口（ＭＭＥ）１４８ｂ、１４８ｃ、１４８ｎを閉鎖し、ＮＭＥ１４８ａを開放し得る。ＭＦＣ及びＮＭＥは、リモートコンピュータ又はコントローラにより自動的に変更し得る。
【００４５】
約２０〜６０秒後等、第二の処理の完了後、使用者は、第一の処理へ戻ること及び／又は第三の処理を開始することを希望し得る。ここで分かるように、本発明の様々な実施形態を使用して、流量、処理等の任意の組み合わせを実行し得る。
【００４６】
図４Ａ及び４Ｂは、ＭＦＣから混合マニホールドへのガス流の体積を低減するフランジの例を示す。上述したように、ＭＦＣから混合マニホールドへのガスの体積を低減することで、ＭＦＣから混合マニホールドへの低流動ガスの流動時間を低減し得る。図４Ａは、フランジの例の正面斜視図を示し、図４Ｂは、フランジの例の背面斜視図を示す。フランジ４００は、混合バルブ１２０（図５に図示）等のガス送給要素と結合する結合部材４０２を有し得る。円形の結合部材４０２として図示されているが、ここで、結合部材は、任意の所望のガス送給要素との結合に必要な任意の形状及び／又は構成にし得ることは理解されよう。フランジ４００は、ガス送給要素と流体連通するガス入口ポート４０６と、混合マニホールド１２６と流体連通するガス出口ポート４０８とを有し得る。
【００４７】
図５は、図４Ａ及び４Ｂのフランジを使用したガススティックにおけるガスの流動を示す。流路Ａの方向でのパージ弁１１６からＭＦＣ１１８ａへのガスの流動は、図１Ｂに示した流路と同様である。しかしながら、流路Ｅの方向でのＭＦＣ１１８から混合マニホールド１２６への流路は、より低い体積V1Newを有する。ガスは、基板１２２（図１Ａ及び１Ｂに図示）を介してではなく、ＭＦＣ１１８から混合マニホールド１２６へ直接流動する。したがって、V1Newは、Ｖ1未満となる。加えて、V1Newは、１ｃｃ未満であり、好ましくは、約０．０１ｃｃ〜１ｃｃである。V1を低減することにより、低流動ガスの流動時間の遅延を低減し得る。
【００４８】
フランジ４００の使用は、更に、効率的なガスの送給をもたらし得る。ガス送給要素である図５に示した混合弁１２０は、Ｘ軸線に沿った水平位置に位置決めし得る。混合弁１２０を水平位置に位置決めすることにより、低流動ガスを迅速に測定し、混合マニホールド１２６に対して垂直に流動させることが可能となる。この位置は、ガスの体積V1Newを低減するだけでなく、ガスが混合マニホールド１２６へより迅速に途切れずに流動することを可能にする。
【００４９】
図６Ａ及び６Ｂは、ユニバーサル流体流アダプタを示す斜視図である。ガススティックは、更に、ユニバーサル流体流アダプタ６００（図５にも図示）と共に使用して、ＭＦＣ１１８から混合マニホールド１２６へのガス流の体積を低減し得る。図６Ａは、二ポートユニバーサル流体流アダプタの斜視図であり、図６Ｂは、三ポートユニバーサル流体流アダプタの斜視図である。図６Ａ及び６Ｂを参照すると、ユニバーサル流体流アダプタ６００は、底面６０４の反対側にある上面６０２と、第二の側部６１２の反対側にある第一の側部６１０と、第二の端部６０６の反対側にある第一の端部６０８とを有する単一構造にし得る。アダプタ６００は、ガス（即ち、気体、液体、又はその組み合わせ）を受領及び連通する複数の垂直チャネル又はコンジット６１６を有し得る。本明細書において使用される用語として、コンジットは、二箇所の間の気体又は流体連通を可能にするチャネル、チューブ、経路選択ポート、パイプ等を示す。垂直コンジット６１６は、アダプタ６００の内部において、上面６０２から底面６０４へアダプタ６００を介して延びてよい。垂直コンジット６１６は、同じ垂直軸線に沿って直線としてアダプタ６００を介して延びるように図示されているが、垂直コンジットは、底面の開口部とは異なる上面の開口部を有し得ることは理解されよう。例えば、垂直コンジット６１６は、上面６０２上に開口部を有し、アダプタ６００内部において水平コンジット６１４と交差し、上面６０２の開口部の垂直軸線とは異なる位置にある底面６０４において、アダプタ６００を抜けてもよい。
【００５０】
図６Ａに示したように、垂直コンジット６１６の一方を入口ポートとし、他方の垂直コンジット６１６を出口ポートにしてよい。図６Ｂに示したように、ある垂直コンジット６１６を入口ポートとし、他の垂直コンジット６１６を出口ポートとし、最後の垂直コンジット６１６を排出ポートとしてもよい。弁（例えば、図１Ａ参照）等のガス送給要素は、ガスが入口ポートを介して進入し、出口ポートを介して退出するように、アダプタ６００の上面６０２に結合し得る。
【００５１】
アダプタ６００は、ガスを受領及び連通する複数の水平チャネル又はコンジット６１４を更に有し得る。水平コンジット６１４は、アダプタ６００の内部において、第一の側部６１０を介して第二の側部６１２へ延びてよく、及び／又は、第一の端部６０８から第二の端部６０６へ延びてよい。図示したように、垂直コンジット６１６は、アダプタ６００の内部において水平コンジット６１４と合流し、水平コンジット６１４は、互いに合流して、少なくとも一つの十字形又はＴ字形のコンジットを形成し得る。したがって、ガスは、流動する流路を少なくとも四種類有し得る。
【００５２】
アダプタ６００は、更に、複数のアパーチャ６２０を有し得る。上面６０２を介して底面６０４へ延びるアパーチャ６２０により図示しているが、アパーチャは、上面６０２又は底面６０４を介して部分的にのみ延びてもよい。加えて、アパーチャ６２０は、アダプタ６００をガス送給要素又はフランジ４００（図５）に結合するために、ネジ等の取り付け手段を受領するようにネジ切り又は設計し得る。
【００５３】
本明細書において説明した様々な実施形態と共に使用し得る他のユニバーサル流体流アダプタは、共に出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とした２００７年１０月１２日提出の同時係属出願第６０／９７９，７８８号「ユニバーサル流体流アダプタ」及び２００７年６月１１日提出の同時係属出願第１１／７６１，３２６号「一体型ガスシステムガスパネル用のフレキシブルマニホールド」において更に詳細に説明されている。
【００５４】
図７は、複数のガスを動的に混合する方法のフロー図である。二種類のガスを使用して例示しているが、ここで、任意の数のガスを使用して所望のガス混合物を形成し得ることは理解されよう。加えて、本明細書において使用されるガスという用語は、制限的なものではなく、任意の液体、気体、又は液体及び気体の組み合わせを意味する。７００において、第一の流量で受領される第一のガスは、混合マニホールドへの第一のガス入口において受領し得る。７０２において、第二の流量で受領される第二のガスは、混合マニホールドへの第二のガス入口において受領し得る。
【００５５】
第一及び第二のガスは、複数の混合マニホールド出口を有する混合マニホールドへ流入し得る。これにより、高流動ガスと混合する際の低流動ガスの遅延を最小化して、混合マニホールドを退出する前に低流動ガスが高流動ガスと混合する状態を確保するために、低流動ＭＦＣの近くに混合マニホールド出口を配置する柔軟性が可能となる。言い換えると、複数のマニホールド出口を有すること、及び／又はマニホールド出口を低流動ＭＦＣに近接して、又は実質的に近くに配置することにより、混合マニホールド出口から退出する前に高流動ガスと混合するタイミングで混合マニホールドに流入するように、低流動ガスが混合マニホールドに流入する時間を提供する。
【００５６】
第一の流量と第二の流量のどちらが遅いかを判断し得る。７０４において、第一の流速が第二の流速未満であると判断された場合に、第一のガス入口に近接する混合マニホールド出口を自動的に開放し得る。或いは、７０６において、第二の流速が第一の流速未満であると判断された場合に、第二のガス入口に近接する混合マニホールド出口を自動的に開放し得る。混合マニホールド出口は、手動制御又は遠隔制御により開位置又は閉位置にし得る。混合マニホールド出口は、図１０Ａおよび１０Ｂを参照して更に説明するように、リモートサーバ又はコントローラにより制御される弁にしてよい。したがって、混合マニホールド出口は、遠隔自動制御により開位置又は閉位置にし得る。
【００５７】
７０８において処理が完了していない場合、７１０においてガスの流速を監視し得る。各ＭＦＣは、リモートサーバ又はコントローラにより制御し得る。各ＭＦＣは、高流動ＭＦＣ又は低流動ＭＦＣの何れかの能力を有するワイドレンジＭＦＣにしてよい。コントローラは、ＭＦＣのそれぞれにおいてガスの流量を制御及び変更するように構成し得る。そのため、コントローラは、各ＭＦＣの流量を監視して、各ＭＦＣの流量を動的に変更する能力を有し、どのＭＦＣの流量が最も小さいかを決定し、混合マニホールド出口を制御して、流量が最も小さいＭＦＣに近接する混合マニホールド出口の開放及び／又は流動が最も小さいＭＦＣに近接していない混合マニホールド出口の閉鎖を行うように構成し得る。７１２において、コントローラが流量の変化を検出した場合には、処理を７０６から反復し得る。そのため、第二の流量が第一の流量未満であると判断された場合に、第二のミキシングマニホールドに近接する第二の入口を自動的に開放し得る。
【００５８】
上述した実施形態は、様々な用途において使用し得る。例えば、図８は、半導体処理用のガス供給デバイスの例の概略図である。プラズマ処理チャンバ８１０には、ガス供給ライン８１４を介してプロセスガスが供給される。ガス供給ライン８１４は、チャンバの上部に配置されたシャワーヘッド又は他のガス供給装置にプロセスガスを提供し得る。加えて、ガス供給ライン８１４は、例えば、基板ホルダを取り囲むガス分配リングへ、或いは基板支持部に配置されたガス出口を介して、チャンバの下部へプロセスガスを提供し得る。しかしながら、別の二重ガス供給装置により、チャンバの中央上部及び外周上部にガスを供給することが可能である。プロセスガスは、ガス供給部８１６、８１８、８２０、８３０からガスライン８１４へ供給してよく、ガス供給部８１６、８１８、８２０、８３０は、それぞれＭＦＣ８２２、８２４、８２６、８３２への供給を行う。ＭＦＣ８２２、８２４、８２６、８３２は、複数の混合マニホールド出口８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃ、８０２ｎを有する混合マニホールド８２８へプロセスガスを供給し、その後、混合ガスは隔離室８０４へ送られる。混合ガスは、その後、ガス流動ライン８１４へ送ってよい。
【００５９】
動作中、使用者は、混合流の一部がプラズマ処理チャンバへ送給されるように選択し得る。例えば、使用者は、ライン８１４を介して送給される250sccmのAr，30sccmのC4F8，15sccmのC4F6，22sccmのO2の流動を選択し得る。この場合にはガスボックス内のＭＦＣ８２２、８２４、８２６、８３２の流量計測値を全て合計することにより測定可能となる総流量を比較することで、コントローラは、ライン８１４の絞りの度合いを調整して、所望の流量分布を達成することができる。或いは、ガスボックス内のＭＦＣ８２２、８２４、８２６、８３２の計測値を合計して総流量を決定するのではなく、任意の総流量計を混合マニホールド８２８直下に設置して、混合ガスの総流量を測定することができる。
【００６０】
別の例において、図９は、本発明の実施形態において使用し得るプラズマ処理チャンバ９００の別の例の概略図を示す。プラズマ処理チャンバ９００は、閉じ込めリング９０２と、上部電極９０４と、下部電極９０８と、ガスソース９１０と、排出ポンプ９２０とを含み得る。ガスソース９１０は、図８を参照して説明したガスソース９１０と実質的に類似してものにしてよく、ここでは説明を省略する。プラズマ処理チャンバ９００内において、酸化物層を露出させた基板ウェハ９８０は、下部電極９０８上に位置決めされる。下部電極９０８は、基板ウェハ９８０を保持するために適切な基板チャック機構が組み込まれる（例えば、静電式、機械クランプ等）。リアクタ上部９２８には、下部電極９０８の正反対の位置に上部電極９０４が組み込まれる。上部電極９０４と、下部電極９０８と、閉じ込めリング９０２とは、プラズマ閉じ込め容積９４０を画成する。ガスは、ガスソース９１０により、ガス入口９４３を介してプラズマ閉じ込め容積へ供給され、排出ポンプ９２０により、閉じ込めリング９０２及び排出ポートを介してプラズマ閉じ込め容積から排出される。排出ポンプ９２０は、プラズマ処理チャンバのガス出口を形成する。ＲＦソース９４８は、下部電極９０８と電気的に接続される。チャンバ壁９５２は、閉じ込めリング９０２と、上部電極９０４と、下部電極９０８とが配置されるプラズマエンクロージャを画成する。ＲＦソース９４８は、２７ＭＨｚ電源及び２ＭＨｚ電源を含み得る。異なる組み合わせのＲＦ電力を電極に接続することも可能である。
【００６１】
本発明に必要なサイクル時間を提供するように修正した、カリフォルニア州フレモントのLam Research CorporationTM製の2300ExelanTM誘電体エッチングシステムを、本発明の好適な実施形態において使用し得る。コントローラ９３５は、ＲＦソース９４８と、排出ポンプ９２０と、ガスソース９１０の複数の混合マニホールド出口８０２ａ〜８０２ｎ及びガス入口８５０ａ〜８５０ｎ（図８）とに、制御可能に接続される。シャワーヘッドは、ガス入口９４３に接続し得る。ガス入口９４３は、各ガスソースに対して単一の入口、又は各ガスソースに対して異なる入口、又は各ガスソースに対して複数の入口、又は他の可能な組み合わせにしてよい。
【００６２】
図１０Ａ及び１０Ｂは、本発明の実施形態において使用されるコントローラを実現するのに適したコンピュータシステム１０００を示す。図１０Ａは、コンピュータシステムの可能な一物理形態を示す。当然ながら、コンピュータシステムは、集積回路、プリント回路基板、小型携帯機器から、巨大なスーパコンピュータに至るまで、多数の物理形態を有し得る。コンピュータシステム１０００は、モニタ１００２、ディスプレイ１００４、筐体１００６、ディスクドライブ１００８、キーボード１０１０、及びマウス１０１２を含む。ディスク１０１４は、データをコンピュータシステム１００との間で転送するために使用されるコンピュータ読み取り可能な媒体である。
【００６３】
図１０Ｂは、コンピュータシステム１０００のブロック図の例である。システムバス１０２０には、様々なサブシステムが取り付けられる。プロセッサ（群）１０２２（中央演算処理装置又はＣＰＵとも呼ばれる）は、メモリ１０２４を含む記憶装置に結合される。メモリ１０２４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）とを含む。この技術において周知であるように、ＲＯＭは、データ及び命令を一方向でＣＰＵへ転送する機能を果たし、ＲＡＭは、通常、データ及び命令を双方向で転送するために使用される。こうした種類のメモリは、両方とも、以下に記載の任意の適切なコンピュータ読み取り可能な媒体を含み得る。固定ディスク１０２６も、ＣＰＵ１０２２に双方向で結合され、付加的なデータ記憶容量を提供すると共に、同じく以下に記載の任意のコンピュータ読み取り可能な媒体を含み得る。固定ディスク１０２６は、プログラム、データ等を格納するために使用し得ると共に、通常は、一次記憶装置より低速な二次格納媒体（ハードディスク等）である。固定ディスク１０２６内部に保持される情報は、適切である場合、標準的な形で仮想メモリとしてメモリ１０２４に組み込み得ることは理解されよう。リムーバブルディスク１０１４は、以下に記載の任意のコンピュータ読み取り可能な媒体の形態を取ってよい。
【００６４】
ＣＰＵ１０２２は、更に、ディスプレイ１００４、キーボード１０１０、マウス１０１２、及びスピーカ１０３０等の様々な入出力デバイスに結合される。一般に、入出力デバイスは、ビデオディスプレイ、トラックボール、マウス、キーボード、マイクロフォン、タッチ式ディスプレイ、トランスデューサカードリーダ、磁気又は紙テープリーダ、タブレット、スタイラス、音声又は手書き認識装置、バイオメトリクスリーダ、又は他のコンピュータの何れかにしてよい。ＣＰＵ１０２２は、随意的に、ネットワークインタフェース１０４０を使用して別のコンピュータ又は遠隔通信ネットワークに結合し得る。こうしたネットワークインタフェースにより、ＣＰＵは、上述した方法ステップを実行する過程において、ネットワークからの情報の受信又はネットワークへの情報の出力を実行し得ると考えられる。更に、本発明の方法の実施形態は、ＣＰＵ１０２２単独で実行し得るものであり、或いは、処理の一部を共有するリモートＣＰＵと連動して、インターネット等のネットワークを介して実行し得る。
【００６５】
加えて、本発明の実施形態は、更に、コンピュータにより実現される様々な動作を実行するためのコンピュータコードを有するコンピュータ読み取り可能な媒体を備えたコンピュータストレージ製品に関する。媒体及びコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計及び構築されたものにしてよく、或いは、コンピュータソフトウェア技術における当業者に周知且つ利用可能な種類のものにしてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体の例には、ハードディスク、フレキシブルディスク、及び磁気テープ等の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ及びホログラフィックデバイス等の光学媒体、フロプティカルディスク等の光磁気媒体、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、及びＲＯＭ及びＲＡＭデバイス等、プログラムコードを格納及び実行するために特別に構成されたハードウェアデバイス等が含まれる。コンピュータコードの例には、コンパイラにより作成されるような機械コードと、インタプリタを使用してコンピュータにより実行される高レベルコードを含むファイルとが含まれる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、搬送波内において実現され、プロセッサにより実行可能な一連の命令を表すコンピュータデータ信号により送信されるコンピュータコードにしてもよい。
【００６６】
図１１は、複数の混合マニホールド出口弁を制御する方法の例のフロー図である。上述したように、ガスソースは、リモートコントローラにより制御し得る。リモートコントローラは、ガスソース内の複数のＭＦＣと通信して、各ＭＦＣが開放状態か閉鎖状態下を判断し且つ各ＭＦＣの流量を判断するように構成し得る。リモートコントローラは、１１００において複数のＭＦＣのうち最小の流量を有するものを決定するためのコンピュータ読み取り可能なコードを有し得る。
【００６７】
リモートコントローラは、更に、ガスソース内の複数の混合マニホールド出口弁と通信して、混合マニホールド上の複数の混合マニホールド出口のそれぞれを開放及び／又は閉鎖するように構成し得る。リモートコントローラは、１１０２において流量の最も低いＭＦＣの遅延流動時間又はタイムラグを最小化するために、少なくとも一個の混合マニホールド出口弁を開放するためのコンピュータ読み取り可能なコードを有し得る。したがって、ＭＦＣから混合マニホールド出口へ流動する低流動ガスの遅延時間又はタイムラグを最小化し得る。
【００６８】
リモートコントローラは、複数のＭＦＣのそれぞれの流量の監視を継続してよく、１１０４において任意のＭＦＣ流量の変化があった時点を決定するためのコンピュータ読み取り可能なコードを有し得る。別の実施形態において、リモートコントローラは、複数のＭＦＣの何れかの流量を自動的に変更し得る。リモートコントローラが流量の変化を検出した場合、リモートコントローラは、ステップ１１００からの処理を反復し得る。
【００６９】
以上、本発明の実施形態及び応用を図示及び説明してきたが、本明細書に記載の本発明の概念から逸脱することなく、上述したものより多くの変形が可能であることは、本開示の利益を有する当業者には明らかとなろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2011509520.tif 000019