(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理チャンバの万能ハウジングであって、
第１及び第２の端部壁、及び、その間に伸延する側壁を備えるチャンバを有し、前記チャンバが前記側壁を貫いて伸延する側壁開口部を有し、前記側壁開口部がサポートモジュール取付け装備を備え、前記のサポートモジュール取付け装備がはめ合い結合基板サポートアセンブリモジュールへ取外し可能に取付け可能に設けられ、前記第１の端部壁を貫いて伸延する第１の開口部を有し、前記第１の開口部がはめ合い結合プラズマ発生源アセンブリモジュールに取外し可能に取付け可能なソースモジュール取付け装備を有する万能ハウジング。
【請求項２】
請求項１記載の万能ハウジングであって、真空処理チャンバの万能ハウジングであって、前記チャンバが前記第２の端壁を貫いて伸延する第２の開口部を有し、前記第２の開口部がはめ合い真空ポンプアセンブリモジュールに取外し可能に取付け可能なポンプモジュール取付け装備を有する万能ハウジング。
【請求項３】
請求項２記載の万能ハウジングであって、前記サポートモジュール取付け装備が基板支持アセンブリモジュールに結合し、前記ソースモジュール取付け装備がプラズマ発生ソースアセンブリジュールに結合し、前記ポンプモジュール取付け装備が真空ポンプアセンブリモジュールに結合する万能ハウジング。
【請求項４】
請求項２記載の万能ハウジングであって、前記側壁開口部、及び、第１および第２の開口部が真空シール及びＲＦ遮蔽部材によって密封される万能ハウジング。
【請求項５】
請求項１記載の万能ハウジングであって、前記ソースモジュール取付け装備が実質的に平面のＲＦアンテナ及び誘電体ウィンドウを有するプラズマ発生ソースアセンブリモジュールに結合し、前記第１の開口部が第１及び第２の凹表面によって形成され、第１の凹表面が第２の凹表面の内側に所在し、Ｏリングシールがプラズマ発生ソースアセンブリモジュールと凹表面の各々との間で圧縮される万能ハウジング。
【請求項６】
真空処理チャンバの万能ハウジングであって、
第１及び第２の端部壁、及び、その間に伸延する側壁を備えるチャンバを有し、前記チャンバが前記側壁を貫いて伸延する側壁開口部を有し、前記側壁開口部がサポートモジュール取付け装備を備え、前記のサポートモジュール取付け装備がはめ合い結合基板サポートアセンブリモジュールへ取外し可能に取付け可能に設けられ、前記サポートモジュール取付け装備が支持アーム及び基板サポートを備える片持梁式基板サポートアセンブリモジュールに結合し、前記支持アーム及び基板サポートが前記チャンバ内における基板サポートの組立てのために前記側壁開口部を通るように寸法決定されるとともに、前記基板サポートアセンブリモジュールは、前記側壁開口部にはめ合い接合される部分を有する取付けフランジを含み、前記部分は前記側壁開口部の先細の接合面に嵌合する先細形状を有する万能ハウジング。
【請求項７】
請求項２記載の万能ハウジングであって、前記チャンバの前記側壁が円筒形側壁を有し、前記ポンプモジュール取付け装備がゲートバルブ又は真空ポンプと結合し、第２の開口部が円形であり、そして、前記チャンバの前記円筒形側壁によって形成される最大横断面積の少なくとも３分の１となる気体が流れる方向に直交する流れ横断面積を形成する万能ハウジング。
【請求項８】
請求項５記載の万能ハウジングであって、前記処理チャンバが高密度プラズマ処理チャンバであり、ここに、高密度プラズマが前記の支持基板の隣接領域において供給され、前記基板サポートが前記基板サポートの支持表面上の半導体基板をクランプするチャック装置を有する万能ハウジング。
【請求項９】
請求項１記載の万能ハウジングであって、前記第２の開口部が前記チャンバの前記第２の端部壁の中央部分において真空ポートを有し、前記第２の端部壁が開いた部分によって前記基板サポートアセンブリモジュールの基板サポートから隔離され、前記真空ポートが前記チャンバの内部から気体を除去し、そして、当該チャンバを１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力に維持する真空ポンプへ接続される万能ハウジング。
【請求項１０】
真空処理チャンバの万能ハウジングであって、
第１及び第２の端部壁、及び、その間に伸延する側壁を備えるチャンバを有し、前記チャンバが前記側壁を貫いて伸延する側壁開口部を有し、前記側壁開口部がサポートモジュール取付け装備を備え、前記のサポートモジュール取付け装備がはめ合い結合基板サポートアセンブリモジュールへ取外し可能に取付け可能に設けられ、前記基板サポートアセンブリモジュールが取付けフランジ及び支持アームを備え、前記取付けフランジが前記チャンバの外側表面に取付けられ、前記支持アームの一端が前記取付けフランジに結合され、反対の端が基板サポートに結合されるとともに、前記取付けフランジは、前記側壁開口部にはめ合い接合される部分を含み、前記側壁開口部は前記チャンバの内部の方向に向かって前記側壁開口部の寸法が減少するように先細であり、前記部分は前記側壁開口部のはめ合い接合面および前記部分が先細はめ合い接合を提供するように先細形状を有する万能ハウジング。
【請求項１１】
請求項１０記載の万能ハウジングであって、前記の側壁が基板サポートを囲む円筒形表面を有し、前記チャンバの前記側壁における前記側壁開口部が円筒形表面を貫いて伸延し、前記の部分が前記チャンバの内部に対面する曲面を含み、前記の曲面が前記円筒形表面における前記の側壁開口部の縁に沿って所在する縁を有する万能ハウジング。
【請求項１２】
請求項１０記載の万能ハウジングであって、基板サポートの外側周囲と前記チャンバの前記側壁との間の環状間隙を通るプロセスガスの流れが実質的に均一であるように前記支持アームが寸法決定される万能ハウジング。
【請求項１３】
真空処理チャンバの万能ハウジングであって、
第１及び第２の端部壁、及び、その間に伸延する側壁を備えるチャンバを有し、前記チャンバが前記側壁を貫いて伸延する側壁開口部を有し、前記側壁開口部がサポートモジュール取付け装備を備え、前記のサポートモジュール取付け装備がはめ合い結合基板サポートアセンブリモジュールへ取外し可能に取付け可能に設けられ、前記チャンバが、プラズマ発生ソースアセンブリモジュール、真空ポンプアセンブリモジュール、及び、基板サポートアセンブリモジュールを有し、前記プラズマ発生ソースアセンブリモジュールが他のプラズマ発生ソースアセンブリモジュールと交換可能であり、前記真空ポンプアセンブリモジュールが他の真空ポンプアセンブリモジュールと交換可能であり、前記基板サポートアセンブリモジュールが他の基板サポートアセンブリモジュールと交換可能である万能ハウジング。
【請求項１４】
請求項２記載の万能ハウジングであって、前記第２の開口部が前記チャンバを排気するための真空ポートを備え、前記真空ポートが開いた空間によって基板サポートから隔離され、前記基板サポートが環状間隙によって前記チャンバの前記側壁から隔離され、前記環状間隙が前記基板サポートに対して気体が流れる方向に直交する流れ横断面積の少なくとも０．３倍の流れ横断面積を持ち、前記開いた空間は前記環状間隙の流れ横断面積よりも大きい流れ横断面積を持つ万能ハウジング。
【請求項１５】
真空処理チャンバの万能ハウジングであって、
第１及び第２の端部壁、及び、その間に伸延する側壁を備えるチャンバを有し、前記チャンバが前記側壁を貫いて伸延する側壁開口部を有し、前記側壁開口部がサポートモジュール取付け装備を備え、前記のサポートモジュール取付け装備がはめ合い結合基板サポートアセンブリモジュールへ取外し可能に取付け可能に設けられ、前記チャンバが前記チャンバ内において交換可能に支持された、温度制御されたライナを有する万能ハウジング。
【請求項１６】
請求項３記載の万能ハウジングであって、基板サポートアセンブリモジュールが静電クランプを有する万能ハウジング。
【請求項１７】
請求項３記載の万能ハウジングであって、前記基板サポートアセンブリモジュールが、支持アーム及び基板サポートを有し、前記基板サポートがそこを通って伸延する複数のサービス導管を備え、前記サービス導管が少なくとも気体冷却剤、液体冷却剤、ＲＦ電力、加圧空気、前記基板サポートに対する電気監視信号または電気作動化信号の内の１つを供給する万能ハウジング。
【請求項１８】
請求項１６記載の万能ハウジングであって、環状間隙に対して気体が流れる方向に直交する流れ横断面積が前記基板サポートの流れ横断面積の少なくとも０．５倍である万能ハウジング。
【請求項１９】
請求項１６記載の万能ハウジングであって、環状間隙に対して気体が流れる方向に直交する流れ横断面積が前記基板サポートの流れ横断面積よりも大きい万能ハウジング。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は例えば半導体ウェーハのような基板を処理するための装置に関する。本装置は、例えばプラズマ発生源、真空ポンプ用装備、及び／又は、片持梁式基板サポートのような装置モジュールに接続するように適応された万能ハウジングを含む。
関連技術の説明
真空処理チャンバは、一般に、真空チャンバへエッチング又は成膜ガスを供給し、そして、気体をプラズマ状態へエネルギー供給するために当該気体にＲＦ場を適用することによって基板上材料をエッチング及び化学的蒸着（ＣＶＤ）するために用いられる。平行平板、誘導的結合プラズマ（ＩＣＰ）とも呼ばれる変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）、及び、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）リアクタの例については、本件と同一の譲受人の米国特許第４，３４０，４６２、４，９４８，４５８、及び、５，２００，２３２号に開示されている。真空処理チャンバは、一般に、そこで実施されるべきプロセスに依存する性能仕様に適合するように設計される。従って、特定のプラズマ発生源、特定の処理チャンバと関連した真空ポンプ用装備及び基板サポートは特別注文化されるか、或いは、当該性能仕様に適合するように特別に設計されなければならない。例えばプラズマ発生源、真空ポンプ用装備、及び、基板サポートのような付属装置に関するモジュール性の欠如の結果として生産原価の増大、組立て時間の遅延、及び、この種の付属装置に関する融通性の欠如が生じる。
処理に際して、基板は、一般に、真空チャンバ内の所定場所に基板ホルダにより保持される。従来型の基板ホルダは機械式クランプ及び静電クランプ（ＥＳＣ）を有する。機械式クランプ及びＥＳＣ基板ホルダの例は、本件と同一の譲受人の米国特許第５，２６２，０２９号、及び、１９９５年３月１０日付けで提出された本件と同一の譲受人の米国出願第０８／４０１，５２４号に開示されている。米国特許第４，５７９，６１８号に開示済みであるように、電極形式の基板ホルダは、高周波（ＲＦ）電力をチャンバに供給することができる。機械式クランプは、一般に、基板を取囲み、そして、当該基板の周囲の基板の最上面を圧し下げるクランプリングを用いる。機械式クランプ用リングの更なる例は、米国特許第４，６１５，７５５、５，０１３，４００、及び、５，３２６，７２５号に開示されている。
フラットパネルディスプレイ、及び、更に小さい基板を有する基板は、特定の処理段階に際して、基板ホルダによって冷却可能である。この種の冷却作用は、基板ホルダと当該基板の対面する表面との間に、例えばヘリウムのような不活性気体を適用することによって実施される。例えば、米国特許第５，１６０，１５２、５，２３８，４９９、５，３５０，４７９、及び、４，５３４，８１６号を参照されたい。冷却気体は、一般に、基板ホルダにおけるチャネル又はパターンの溝に供給され、そして、基板の縁に沿ってのみ当該基板が機械式クランプ用装置によって保持された場合に当該基板をその中心において上向きに曲げる傾向のある背圧を当該基板へ供給する。静電チャックは、基板の上側表面の部分全体に亙って伸延するクランプ用リングの使用を回避することが望ましい状況において、半導体及び導体基板を真空チャンバ内の所定場所に保持するために用いられる。
単極タイプの静電チャックは１つの単一電極を用いる。例えば、米国特許第４，６６５，４６３号を参照されたい。双極タイプの静電チャックは、誘電体層によって隔離されている２つの充電されたコンデンサプレートの間の相互引力を用いる。例えば、米国特許第４，６９２，８３６、及び、５，０５５，９６４号を参照されたい。
真空処理チャンバ用の基板サポートは、一般に、チャンバの底部壁に取付けられ、当該基板サポートのサービス及び交換を困難にし、時間を浪費させる。この種の底部取付けされた基板サポートの例は、米国特許第４，３４０，４６２、４，５３４，８１６、４，５７９，６１８、４，６１５，７５５、４，９４８，４５８、５，２００，２３２、及び、５，２６２，０２９に記載されている。ただし、基板サポートは、処理チャンバの側壁を経て、アクセス可能、及び／又は、サービス可能であることが望ましい。更に、半導体基板処理に関しては、処理チャンバを通る改良された気体の流れを提供する基板装備も高度に有利である。
従来型の真空処理チャンバの１つの欠点は、この種チャンバは、気体流の通路における拘束条件、及び／又は、低圧力の実現不能のために、低圧力環境において高流量を供給し得ないことである。従って、低圧力において高コンダクタンス（即ち、流量制限条件が厳しくないこと）を実現する真空処理チャンバが高度に望ましい。例えば、低圧力（例えば、１０ｍＴｏｒｒ未満）において、高流量（例えば、少なくとも２００ｓｃｃｍ）を実現する真空処理チャンバは、半導体基板処理のために高度に有利なはずである。
発明の要約
本発明は、改良された有用性、構成要素選択の融通性、及び／又は、特に低圧力における気体流の均一性の改良を有する真空処理チャンバを提供する。改良された有用性は、それらのサービス又は交換を実施するために、プラズマ発生源、基板サポート、及び／又は、真空ポンプをチャンバから容易に取り外すことを可能にする取付け装備により提供される。取付け装備は互換可能であるので、チャンバは、基板サポートに近接するか、或いは、更に上流において、所望プラズマ発生源モジュールを組込むように容易に修正可能であり、例えば機械式チャック又は静電チャックを備えたモジュールのような所望の基板サポートモジュールはチャンバ内に取付け可能であり、そして／或いは、所望のポンピング速度を有する真空ポンプモジュールはチャンバに取付け可能である。従って、チャンバは、プラズマエッチング又はＣＶＤのようなプロセスにとって有用な各種タイプの真空チャンバを製造するための万能ハウジングとして機能する。
本発明の一態様に基づき、真空処理チャンバの万能ハウジングは、第１及び第２の端部壁、及び、その間に伸延する側壁を備える。前記チャンバは、第１の端部壁に第１の開口部、第２の端部壁に第２の開口部、及び／又は、前記側壁に第３開口部を備える。開口部の各々は、装填アレンジと協力するものは、真空ポンプモジュールに取付けられたはめ合い取付け装備、プラズマ発生源モジュール、及び／又は、基板サポートモジュールと協調作動する取付け装備によって囲まれる。例えば、第１の開口部を囲む取付け装備は、プラズマ発生源モジュールに取付けられた取付け装備とはめ合い可能であり、第２の開口部を囲む取付け装備は、真空ポンプモジュールに取付けられた取付け装備とはめ合い可能であり、第３の開口部を囲む取付け装備は、基板サポートに取付けられたモジュール式取付け装備とはめ合い可能である。各開口部は、真空シール、及び、ＲＦ遮蔽部材（例えば、ＲＦガスケット）を備えることが可能である。
第１の開口部は円形であっても差し支えなく、第１の凹表面が第２の凹表面の内側に位置するような第１及び第２の凹表面を有する。Ｏリングシールは、第１の開口部を密封するために、凹表面の各々の溝の中に位置することが可能である。第３の開口部を囲む取付け装備は、片持梁式基板サポートアセンブリに取付けられた支持アーム及び基板サポートを含む取付け装備とはめ合い結合することが好ましい。支持アーム及び基板サポートは、チャンバ内における基板サポートの取外し又は組立てのために、第３の開口部（例えば、矩形のような非円形あっても差し支えない）を通過するように寸法決定することができる。第２の開口部を囲む取付け装備は、真空ポンプモジュールに取付けられた取付け装備とはめ合い結合することが好ましい。チャンバの側壁は円筒形側壁を備えることが可能であり、第２の開口部は、第２の開口部によって形成される流れ面積がチャンバの円筒形側壁によって形成される最大断面積の少なくとも３分の１であるような円形であっても差し支えない。
本発明の他の実施例によれば、真空処理チャンバは、片持梁方式においてその中に取外し可能に取付けられた基板サポートを有する。基板サポートは、チャンバ側壁の開口部を通って伸延する取付け装備によって真空処理チャンバの内部に取付けられる。開口部は、当該開口部を経て基板サポートをチャンバから取外すことが可能である程度に十分に大きい。取付け装備は、当該チャンバの内側の側壁表面の内側に決定された位置において、チャンバの内部の基板サポートを取外し可能に支持する。
本発明の種々の態様によれば、処理チャンバは、当該基板サポートに隣接した領域において高密度プラズマが提供されるような高密度のプラズマ処理チャンバであり得る。基板サポートは、当該基板サポートの支持表面上の半導体基板をクランプするチャック装置を備えることが出来る。チャンバは当該チャンバの端部壁の中央部分に真空ポートを備えることが可能であり、前記の端部壁は開いた部分によって基板サポートから分離される。真空ポートは、当該チャンバの内部から気体を除去し、そして、当該チャンバを、例えば１００ｍＴｏｒｒ以下のような所望の圧力に維持する真空ポンプへの接続を可能にする。
取付け装備は、取付けフランジ、及び、その一方の端部が基板サポートに取付けられ、もう一方の端部が取付けフランジに取付けられた水平に伸延する支持アームを備えることが出来る。取付けフランジは、チャンバ側壁の開口部にはめ合い取り付けされた部分を備えることができる。前記の開口部は、当該開口部の寸法がチャンバの内部方向に向かって減少するように先細であることが可能であり、そして、前記の部分は、前記の開口部および当該部分のはめ合い表面が先細はめ合い結合を提供するように先細である。チャンバは、前記の基板サポートを囲む内部の円筒形表面を備えることができる。チャンバの側壁の開口部は、円筒形表面を貫いて伸延することが可能であり、そして、取付けフランジの一部分は、円筒形表面の開口部の縁に沿って配置される曲面に縁を備えたチャンバ内部に対面する曲面を備えることが出来る。支持アームは、基板サポートの外側の周囲を通過する気体の流れが実質的に均一であるように、基板サポートに取付けられる。取付け装備は、開口部を囲んでチャンバと取付け装備との間の真空密封を維持する真空シールを備えることができる。支持アームは、その内部にサービス導管を備えることができる。これらのサービス導管は、基板サポート上の基板の背部冷却のための冷却気体、基板サポートの温度制御のための冷却液体、基板サポートにおけるＲＦバイアス用電極に電力供給するためのＲＦ電力、リフトピン機構、例えば背圧、基板サポート温度、等々の装置監視用電気信号ラインを作動化するための加圧気体、支持アームの内部から湿気を除去するための窒素または清浄乾燥空気の供給、及び／又は、基板サポートの各種構成要素を作動化するための電力ラインを供給することが出来る。
更に、本発明は、上述のプロセスチャンバにおいて基板を処理する方法を提供する。本方法は、基板サポートの支持表面上の位置においてプロセスチャンバに基板を供給するステップと、前記基板サポートの支持表面へ前記基板をクランプするステップと、前記基板を処理するステップを有することができる。前記のプロセスは、前記基板サポートと前記基板サポートの支持表面との間に熱伝達気体を供給するステップを有することができる。前記基板の露出表面は、処理ステップに際して、エッチング或いは被覆可能である。プロセスチャンバは、ＥＣＲ反応装置、ＴＣＰ／ＩＣＰ反応装置、または、平行平板反応装置、ヘリコン反応装置、らせん形共振器反応装置、同位体エッチング、マイクロ波下流反応装置、または、フォトレジストストリッピングチャンバの一部であり得る。基板サポートは、ガラスパネル、半導体ウェーハ等のような基板を支持するための機械式または静電チャックを有することができる。
【図面の簡単な説明】
本発明は、同様のエレメントには同様の参照番号を用いる添付図に関して更に詳細に記述することとする。即ち：
図１は本発明に基づいた真空処理チャンバの概略図である。
図２は、基板サポート及び図１に示す最上壁設置プラズマ発生装置無しの、本発明に基づいた真空処理チャンバの概略図である。
図３は、発明に基づいた基板サポートの概略図である。
図４は、当該チャンバ内に本発明に基づく基板サポートアセンブリを備え、図１に示す最上面設置プラズマ発生装置無しの真空処理チャンバの概略図である。
図５は、本発明に基づいた真空処理チャンバの万能チャンバハウジングの横断面を示す。前記ハウジングは片持梁式基板サポート及び真空ポンプを備える。
図６は、図５の万能ハウジングの透視図を示す。
図７は、図５の万能ハウジングの側面図を示す。
図８は、図５の万能ハウジングの平面図を示す。
図９は、本発明の更なる実施例に基づいた万能ハウジングの横断面を示す。ここに前記ハウジングは片持梁式基板サポート及び上流プラズマ発生源を有する。
図１０は、本発明に基づく更なる真空処理チャンバの横断面を示す。
好ましい実施例の詳細な説明
本発明は、改良された有用性、設計上の融通性、及び、例えば、プラズマ発生源、基板サポート、及び、真空ポンピング配置、及び／又は、改良された極度の低圧力における気体流量の均一性のような構成要素（モジュールとも称する）を有する真空処理チャンバを提供する。
有用性に関して、従来型のチャンバ設計では、チャンバの種々の構成要素へのアクセスが容易でないので、チャンバの構成要素のサービス又は交換のためのプロセスに集中的な労力と時間の浪費を必要とする。本発明によれば、当該チャンバから離れた場所におけるサービス実施、或いは、互換性を備えた交換部品によるこの種部品の交換を容易にするために、プラズマ発生源、基板サポート、及び／又は、真空ポンピング配置を、当該チャンバから容易に取り外すことが可能である。
製造上の融通性に関して、本発明は、真空処理装置のメーカーが、被処理材料（例えば、酸化物、ポリシリコン、金属、窒化物、等々）、或いは、一般に所要の範囲内における基板サイズの広範囲に亙るタイプのプロセス（例えば、エッチングする、堆積、等々）のための万能チャンバを作成することを可能にする（すなわち、特殊万能チャンバは、例えば１５０から３００ｍｍまでのサイズ範囲内の基板に適する）。このように、メーカーが、適切なエネルギ源、基板サポート、及び、真空装置を特殊用途のために万能チャンバへ簡単に取り付けることを可能にする。これは、システム全体が、明確に意図した用途、所望の基板サイズ、所望の基板サポート、等々のために特に製造される製造方法と対照的である。従って、受注から納入までの先行期間を大幅に短縮可能であり、しかも、注文変更または注文取消しを一層容易に許容可能にする。
設計融通性に関して、万能チャンバハウジングは、例えばプラズマエッチングまたは堆積のような特定のプロセスを実行するために協力するハードウェア部品の取付けを可能にする。更に、この種万能チャンバハウジングは、異なるプロセスの実施、及び／又は、異なる基板サイズの処理、及び／又は、異なる基板サポートの利用のために異なる部品を用いて改装可能である。万能チャンバハウジングには、それぞれが互換可能な様々な部品を収容可能な装備（例えば標準化されたインタフェースポート）が含まれる。この種の「機能的柔軟性（モジュラリティ）」は、当該チャンバをサービス又は改装するための時間を大幅に短縮する。各種のモジュール（例えば、エネルギー源、真空装置、基板サポート、等々）は、当該チャンバ上の標準化されたインタフェースポートへ取付け可能に設計することが出来る。標準化されたインタフェースポートに順応しないモジュールを用いることが望ましい場合には、当該モジュールを標準化されたインタフェースポートへ結合するためのアダプタハードウェアを用いて当該モジュールを収容することが可能である。
更に、本発明は、例えば、半導体ウェーハ、フラットパネルディスプレイ基板、等のような半導体基板を処理するための高流量チャンバを提供する。この種の高流量は、例えば、チャンバの底部のような端壁（エンドウォール）に大きい出口ポートを設け、そして、最小限化されたインピーダンスを気体流に提供し、最小限化された非対称性を当該基板の露出表面を横切る気体流に提供する支持アームに当該基板サポートを取付けることによって部分的に実行される。
本発明の一態様によれば、チャンバはその側壁に設けられた開口部（オープニング）を備え、そして、当該チャンバの内部に取外し可能に取付けられるように、当該基板サポートは前記開口部を通って伸延する。当該基板サポートは側壁に設けられた開口部を通って当該チャンバから完全に取り外すことができるので、この種の取付け用装備は基板サポートを容易にサービスすることを可能にする。本発明以前においては、基板サポートを真空処理チャンバの底部壁肉部分に取付け、そして、側壁または当該基板サポートのまわりのチャンバ底部の一部分に設けられた出口ポートへ接続された１つ又は複数の真空ポンプによって当該チャンバを真空にすることが従来の方法であった。この種の装備は、当該チャンバの理想的な排気を実現することが出来ず、当該基板サポートのサービス作業を困難にし、時間を浪費する。
本発明に基づく真空処理チャンバは、例えば、エッチング、堆積、レジスト除去、等のような種々の半導体プラズマ処理段階用に使用可能である。誘導結合されたプラズマソースを備えた真空処理チャンバ１０の一例を図１に示す。この場合、処理気体は、例えば気体配分リング、気体配分プレート、噴射ノズル、等々のような適当な装置によって処理チャンバ１０に供給され、そして、例えばプロセスチャンバの底部のような側壁に設けられた大きい出口ポート２０に接続されたモジュール式の取付け装備によって支援された適当な真空ポンプ装置によりチャンバ内部３０の真空が維持される。真空処理チャンバは、例えばチャンバの最上面のような端部壁の誘電体窓５０の外側の例えば平面コイル４０のような外部のＲＦアンテナを介してＲＦ電力供給することが可能である。ただし、プラズマ発生源は、例えばＥＣＲリアクタ、平行平板リアクタ、ヘリコンリアクタ、らせん形共振器、等々のような他のタイプのプラズマ発生装置であっても差し支えない。プラズマ発生源は、例えばチャンバの端部壁に取外し可能に取付けられる環状取付けフランジ４２のようなモジュール式取付け装備に取付けられる。取付けフランジ４２とチャンバ１０との間の真空密封を維持するために、Ｏリングシール４４がチャンバ１０の端部壁溝内にはめ合い取付けされ、ＲＦ遮蔽部材４６によって真空シールを取り囲む。真空ポンプによって大きい真空力が提供されるので、取付けフランジ４２をチャンバ１０に取付けるためにファスナを使用する必要はない。
その代りに、取付けフランジ４２は、チャンバ１０の端部壁に簡単に取り付けることが出来る。必要に応じて、取付けフランジ４２またはプラズマ発生源アセンブリの他の部分は、例えばチャンバ１０の内部３０のサービスを実施するための垂直方向にプラズマ発生源を旋回させることが出来るようにチャンバ１０に蝶番取付け可能である。
基板６０は、チャンバ内において、モジュール式取付け装備によってチャンバ１０の側壁１２から取外し可能に支持された基板サポート７０上に支持される。図２に示すように、チャンバの側壁の開口部１４を経てアセンブリを通過させることによって、基板サポート／支持アームアセンブリ７０／８０全体をチャンバから取外すことができるように、基板サポート７０は支持アーム８０の一端に片持梁様に取り付けられる。基板サポートは、例えば、機械式リングクランプ７２、及び、誘電体ウィンドウ５０の下方のチャンバ中央部に設置されたＲＥバイアス用電極７４のようなチャッキング装置を備えることも可能である。その代りに、チャッキング装置は、例えば、水冷チャネルを備えてチャンバの一部に接地されたアルミニウムのような電導材料製静電単極チャック、或いは、例えばアルミナのような絶縁材料製層によって覆われた電導性電極を備えた多重極チャックのような任意の適当な装備を備えることが可能である。
本発明に基づくチャッキング装備は、プラズマ又は非プラズマ環境において使用可能である。従って、本発明の特定の実施例は、プラズマ環境において半導体基板を保持するために用いられるチャックを参照して以下に記述されるが、本発明に基づく基板サポートアセンブリは、他のプロセスチャンバにおいても使用可能である。更に、前記のチャッキング装備は、（１）機械式クランプ、（２）半導体ウェーハ、或いは、プラズマ、非プラズマ、真空、または、非真空環境における誘電体基板を保持するための単極式ＥＳＣ、または、双極式、多極式、または、力線ＥＳＣ、或いは、（３）クランプ作用を提供する目的で基板表面にイオンを供給するためにはプラズマが用いられず、単極式ＥＳＣと例えばプラズマ処理チャンバの壁の一部分のような接地された表面との間の電気回路がプラズマによって構成されるような場合において、例えばプラズマ環境においてフラットパネルディスプレイを実施するために用いられるガラスパネルのような誘電体基板を保持するための単極式ＥＳＣを組み込むことが可能である。基板は、ＥＳＣが当該基板の下側気体冷却を提供するかどうかに拘わらず、基板サポートの水冷却された部分によって温度制御されることが可能である。基板サポートは、矩形、角欠け方形、或いは、クランプしようとする特定の基板をクランプするために適した他の形状であっても差し支えない。
本発明に基づく片持ち梁式チャックアセンブリの一例を図３に示す。このアセンブリは、基板サポート７０、支持アーム８０、及び、取付けフランジ９０を有する。取付けフランジは、プロセスチャンバの側壁１２に設けられた開口部１４内にはめ合い取り付けされる部分９２を有する。図に示す実施例において、支持アーム８０の一端は基板サポート７０の外側表面と結合し、支持アームの反対側の端部は取付けフランジ９０の部分９２と結合する。この装備は、例えば、基板サポート、支持アーム、及び、フランジが単体としての材料から形成されるか、或いは、片持ち梁式チャックアセンブリを形成するように複数の個別部分が一緒に取付けられる１つの単体装備のように、種々の形式をとることができる。基板サポートは、例えばＥＳＣ、ＲＦバイアス用単電極または複数電極、リフトピンホール、後部冷却気体供給部、等々のような能動部分を備えた取外し可能なキャップを備える。
図２に示すように、チャンバ１０は、適当な移送機構により、例えば半導体ウェーハ、フラットパネル、等々のような基板をここを通ってチャンバの内部３０に対して例えば水平方向のような一方向に移送することのできる基板移送スロット１６を有する。チャンバ１０は、取付けフランジ９０の部分９２を開口部１４内に配置、及び／又は、案内するために、１つ又は複数の案内ピン１８を備えることが出来る。図３に示すように、取付けフランジ９０は、案内ピン１８を受取るための案内ピン穴９４を備えることが出来る。図に示す実施例において、チャンバ１０の内部３０は、円筒形側壁表面３２及び出口ポート２０を囲む環状の底表面３４を有する。取付けフランジ９０の部分９２は、取付けフランジ９０がチャンバ１０の外部に取付けられる場合に円筒形表面３２の開口部１４の縁に沿って位置する縁９８を備えた曲面９６を有する。支持アーム８０は、基板サポート７０の支持表面から垂直方向に片寄った外側周囲を有する。支持アーム８０は、基板サポートの外側周囲が円筒形表面３２の内側に位置するように、チャンバ１０の内部３０において基板サポート７０を支持する。更に、部分９２及び開口部１４を形成する表面は、例えば２度から１０度までの１５度よりも大きくない角度で先細勾配を備えることが好ましい。従って、部分９２が開口部１４にはめ合い取付けされた場合、部分９２の接触表面および開口部１４を形成する表面は、はめ合い用先細勾配を提供する。取付けフランジ９０とチャンバ１０との間の真空密封を維持するために、開口部１４を囲むチャンバ１０の外部の溝１９内にはめ合い取付けされるようにＯリングシール９９（鎖線で示す）を部分９２のまわりに装備することができる。更に、チャンバハウジングと基板サポートアセンブリとの間の接地電位差を最小限化するために、ＲＦ遮蔽用部材によって真空シールを取り囲む。
図４は、チャンバ１０の内部３０内に取付けられた基板サポートを示す。真空ポンプによって提供される真空が取付けフランジをチャンバの外部に適当に密封するので、取付けフランジ９０は、例えばボルトのような適当なファスナによってチャンバ１０の外部に取外し可能に取付け可能であるが、この種のファスナは省略可能である。そこを通ってサービス用導管通路９１は、取付けフランジ９０にサービス用導管８２−８６を通すため通路を提供する。サービス導管８３及び８４は外部の冷却装置へ接続可能であり、それによって、基板処理に際して温度を所望水準に維持するために基板サポートを通って温度制御液体を通過させることが出来る。サービス導管８４は、温度制御気体を基板の背後に供給するために用いられる。例えば、導管８４は、リフトピンホール７６を経て基板の下側に供給される加圧ヘリウム気体を運ぶために用いられる。サービス導管８５は、基板サポートにおけるリフトピン機構（図示せず）の空気式アクチュエータに加圧気体を供給することが出来る。サービス導管８６は、ＲＦバイアス用電極７４にＲＦ電力を供給するために使用出来る。勿論、例えば、基板サポート温度または背後冷却気体の圧力を監視すること、サービス通路からの湿気を維持するために窒素または清浄な乾燥空気（「ＣＤＡ」）を供給すること、及び／又は、基板サポートの部品に電力を供給することのような種々の機能のために他のサービス導管を提供することも可能である。
図１から４までは、単一支持アーム８０が取付けフランジ９０と基板サポート７０との間に伸延する装備を示す。ただし、大きい基板に関しては、基板サポートと取付けフランジ９０との間に伸延する複数の支持アームを備えることが可能である。この種の実施例において、前述のサービス導管は複数のアームの間に分散させることが出来る。１つ又は複数の追加支持アームが１つの単一取付けフランジに結合されるので、有用性、融通性、または、改装の観点から基板サポートを容易に取外し可能であるという利便性は保持される。更に、ＲＦ電流復帰回路の対称性を提供するために、基板サポート７０内で発生したＲＦ電流が、側壁３２と基板サポート７０との間に伸延する１つ又は複数のアームによって側壁３２に接地されるように、１つ又は複数の電導性アームをチャンバ内に備えることが出来る。基板アセンブリが側壁の開口部を経て挿入された場合には、この種の１つ又は複数のアームは側壁３２から内側へ伸延し、基板サポート７０に接触可能である。その代りに、基板サポート７０は、基板サポートアセンブリが開口部１４に挿入された場合に側壁３２と接触するようにそこから伸延する１つ又は複数のアームを備えることが出来る。これらのアームは対称的に接地された通路だけを備え、サービス導管を備えていないので、これらのアームは、基板サポートの「差し込み（プラグイン）」特性に悪影響を及ぼさない。
図１に示すチャンバ１０は、誘電体ウィンドウ５０を経てＲＦ電力を伝送する５回巻き平面コイル形式のプラズマ発生装置を備える。プロセスガスをチャンバの内部に供給するために、気体分配プレート５２が誘電体シールド５０に隣接して備えられる。更に、図１に示す装備には、気体分配プレート５２から伸延して基板サポート７０を囲む円錐形ライナ５４が含まれる。ライナ５４は、基板の処理に際してライナー５４の温度を制御するための抵抗加熱器、流体通路、等々を備えた１つ又は複数の部材５６によって、温度制御される。ＲＦ電力のライナ５４或いは部材５６への結合を防止するために、アンテナ４０の外側周囲部分は、ライナ５４の内側表面の内側に位置することが好ましい。気体分配プレート５２は、誘電体ウィンドウ５０と気体配分プレート５２との間の空間に供給されるプロセスガスを通すための通し穴を備える。ただし、プレート５２を省略して、プロセスガスは他の気体供給装備によって供給することができる。更に、本発明に基づく片持ち梁式チャック用装備は、任意の真空処理チャンバ設計と共に使用可能である。
本発明の一態様に基づき、プラズマ発生源はモジュール式取付け装備によって取外し可能にチャンバに取付けることが出来るので、プラズマ発生源は組み立てまたは交換することが可能である。例えば、モジュール式の取付け装備は、例えば平行平板電極装備の電極、誘電結合されたプラズマ供給源、ヘリコンソース、らせん形共振器、ＥＣＲソース、上流プラズマ発生源、等のような各種タイプのプラズマ発生源をサポートすることが出来る。好ましい一実施例によれば、プラズマ発生源は、例えば、誘電体ウィンドウの下に位置する任意の気体分配プレートを備えた当該誘電体ウィンドウ外部の多重巻き螺線状コイルのような平面コイルを有する。従って、本モジュール式取付け装備は、同一チャンバ設計を、例えば、酸化物、ポリシリコン、金属、等々のエッチング、誘電体フィルム、等々のデポジション、フォトレジストスト削除、等々の特定の処理様式（レジーム）に適合するように特別注文化することを可能にする。本モジュール式取付け装備は、例えば図１に示すような取付けフランジを備えることが出来る。ただし、ウィンドウ５０、又は、プラズマ発生ソースアセンブリのプレートは、チャンバ１０の端部壁に直接取付け可能であり、この場合、取付け装備には、Ｏリング、前記Ｏリングを受入れる溝、及び、前記の溝に対面してその間にＯリングを有する密封表面が含まれる。
プラズマ発生源としてアンテナが用いられる場合には、前記プラズマ発生源のためのモジュール式取付け装備は、チャンバ１０内にプラズマを発生させるために、異なるアンテナ設計を使用することを可能にする。更に、処理しようとする基板とアンテナとの間に所望の空間を形成するためには、前記プラズマ発生源は、ウィンドウ及びアンテナがチャンバの内部３０に向かって軸方向に摺動可能であるような内曲型であっても差し支えない。更に、プラズマ発生源のためのモジュール式取付け装備は、異なる気体供給装備を可能にする。例えば、プロセスガスは、例えば図１に示すような気体分配プレート５０を介して供給可能である。その代りに、プロセスガスは、例えば、プロセスガスを基板とアンテナ４０との間の空間に方向付けるための複数の出口をその中に備えた１つ又は複数のリングのような、他の装備によっても供給可能である。
本発明の他の態様によれば、真空ポンプ機構はモジュール式取付け装備により取外し可能にチャンバに取り付けることができるので、チャンバを排気するために真空ポンプ機構を組み立て又は交換することができる。例えば、モジュール式取付け装備は、例えば、ポンプ容量が１０００〜３０００リットル／秒の高容量磁気浮上分子ポンプのような種々のタイプの真空ポンフ機構をサポートすることができる。好ましい真空ポンプは、前部セクションにターボ分子ポンプ及び後部セクションにドラグポンプを備えたハイブリッドターボ分子／ドラグポンプである。この種のハイブリッドポンプは、両社とも日本の「大阪真空」及び「セイコー精機」から入手可能である。チャンバ内で実施されるプロセスに応じて、例えば、機械式ポンプ、低温ポンプ、拡散ポンプ、等々のような他のタイプのポンプはモジュール式取付け装備に取付けることが出来る。
図５から８までは、真空ポンプ１００用の適当なモジュール式取付け装備の種々の特徴を示す。チャンバ１０の内部３０は、適当なゲートバルブ１１０によって真空ポンプから分離される。ゲートバルブ１１０は、適当なモジュール式取付け装備によってチャンバ１０に取付けられ、真空ポンプ１００は、他の適当なモジュール式取付け装備によってゲートバルブ１１０に取付けられる。図５に示すように、チャンバ１０の上側端部壁は、プラズマ発生ソースアセンブリと結合するための真空密封インタフェースを提供する２つの凹表面を有する。例えば、外側凹表面５８は溝、及び、ウィンドウ５０の密封表面と接合するためのＯリングを備え、内側凹表面５９は溝、及び、気体分配プレート５２の密封表面と接合するためのＯリングを備える。
図５に示すように、基板サポート７０は、取外し可能にサポートハウジング１２２に取付けられた水冷静電チャック１２０を備える。サービス導管８２、８３（図示せず）を含むサービス通路９１はサポートハウジング１２２内に形成された空間内に開口する。取付けフランジ９０及び支持アーム８０は、例えば永久接合（例えば、溶接、ろう付け、等々）によるか、又は、ＲＦ遮蔽用部材を囲むＯリングが支持アーム８０の対面する表面とサポートハウジング１２２との間の平行溝内に挿入配置される機械式ファスナによるような適当な方法によってサポートハウジング１２２と密封接合された単体の一部分を形成する。
プロセスパラメータを監視するために、１つ又は複数の補助ポート１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２、１４４が、例えばラングミァプローブ、バイパスバルブ、マノメータ、プラズマ診断装置、レーザ測定装置、等々のような装置を使用するために装備される。この種の補助ポートは、研究および開発に用いられるチャンバ用に有用であるが、これらのポートの幾つか又は全ては、生産環境において用いられるチャンバにおいては省略可能である。
基板６０と気体分配プレート５２との間の空間に導入しようとする気体を気体分配プレート５２に供給するためには、チャンバ１０の端部壁に、適当な気体供給源に接続するように適応された１つ又は複数の気体供給口１５０、１５２を備えることが出来る。ポート１５０、１５２は、気体がウィンドウ５０と気体分配プレート５２との間の間隙に供給されることを可能にする。
チャンバ１０は、サポートフレーム（図示せず）上でチャンバを支持するためのサポートブラケット１６０、１６２を備えることが出来る。必要に応じて、この種のフレームは、チャンバ１０をサポートする第１のセクション及び真空ポンプ１００をサポートする個別のネスティングセクションを備えることができる。この種の装備は、真空ポンプ１００がチャンバ１０から引っ込んで設置されることを可能にし、従って、真空ポンプのサービス、又は、他のネスティングフレームセクションの他のポンプによる当該ポンプの交換を可能にする。
ゲートバルブ１１０及び真空ポンプ１００は、プラズマ発生ソースアセンブリ及び基板サポートアセンブリと同じ方法により、少なくとも１つのＯリング、前記Ｏリングを受入れる溝、及び、前記Ｏリングを溝に圧し込む密封表面によって構成される共通真空密封インターフェイスを用いて、チャンバ１０へ取付けられる。例えば、ゲートバルブ１１０は、少なくとも１つのＯリング及びその間のＲＦ遮蔽部材を用いてチャンバ１０へゲートバルブ１１０を取付けるためにチャンバの各側部において或るパターンのボルト（例えば、ボルト５本の列）を備えることが出来る。心だし配置するために、真空ポンプとゲートバルブ又はチャンバとの対面する表面におけるかみ合い凹部内に心だしリングのフランジが適合するような心だしリングを用いて、真空ポンプ１００はチャンバ１０或いはゲートバルブ１１０に直接取付け可能である。チャンバ内で用いられるプロセスが低圧力を必要としない場合には、真空ポート２０は適当な密封装備によって密封可能であり、例えばチャンバ側壁のポート１４４のような補助ポートに取付けられた機械式ポンプによって、当該チャンバを所望圧力に維持することが可能である。
基板のタイプ（例えば、フラットパネルディスプレイ基板、半導体ウェーハ、等々）、基板のサイズ（例えば、３００ｘ６００ｍｍガラス基板、４、６、８、または、１２インチウェーハ、等々）、及び、チャンバ内で実施されるべきプロセスに応じて、種々の基板サポートをチャンバ１０に取付けることが出来る。プロセスに応じて、機械式クランプ、ＥＳＣの使用、或いは、クランプ作用の省略が可能である。同様に、プロセスが必要とする基板の冷却または加熱の程度が異なることも有り得る。更に、基板の位置がプロセスに応じて変更される多段プロセスにおいて、基板サポートまたはプラズマ発生源は、プラズマ発生源に対する基板サポートの相対位置（例えば、金属エッチング用には１１ｃｍ間隙，酸化物エッチング用には８ｃｍ間隙、等々）を調節するための伸縮型機構を備えることもあり得る。同様に、基板サポートは、例えば空気式またはケーブル駆動されたピンリフト機構のようなピンリフト装備を備えることもあり得る。この場合、リフトピンは、リフタプレート上に取付けられるか、或いは、ケーブルアセンブリによって個々に駆動される。更に大きい基板（例えば、３００ｍｍウェーハ及びガラスパネル）に対しては、ピンリフト機構は３リフトピン装備を用いることが出来る。この場合、リフトピンは、１２０度間隔で円形配置され、その内容が参考としてここに組み込まれている本件と同一の譲受人の米国特許出願第０８／６２３，８８０号に開示済みであるように、相互に独立し、ケーブルアセンブリによって個々に駆動される。
幾つかのプロセスの場合には、機械式ポンプをチャンバの側壁の補助ポートへ接続することが望まれる。例えば、真空ポンプ１００の作動化に先立ってチャンバ１０をポンプダウンするために、真空回線ライン（例えば、３／４、または、１／５インチライン）を補助ポート１４４へ接続することができる。更に、真空ポンプ１００の代わりに機械式ポンプを代用することが望ましい場合もあり得る。この場合には、機械式ポンプの入り口（例えば、４インチ入り口）をゲートバルブ１１０へ、或いは、大きい方の真空ポート２０へ直接接続するために適当な真空ライン接続を用いることができる。
酸化物層の同位体エッチングに使用できるモジュール式プラズマ発生源１７０を図９に示す。プラズマ発生源１７０は、誘電体円筒１７６の外部に接触して取付けられた１対の対面する矩形曲面電極１７２、１７４を有する。プロセスガスは、円筒１７６内に導入され、電極１７２、１７４に供給されるＲＦ電力よってプラズマ状態までエネルギー供給される。円筒は、プレート１８０に支持される漏斗１７８に取外し可能に取付けることができる。従って、チャンバ１０の上流に生成されるプラズマは流路１８６によって供給することが出来る。プレート１８０は、チャンバ１０の上側端部壁に真空密封状態において取外し可能に取付けられる。例えば、Ｏリング１８２及び周りのＲＦ遮蔽部材１８４は、プレート１８０の対面する表面とチャンバ１０との間に配置される。同様に、他の構成部分を密封するために、Ｏリング及びＲＦガスケットは、漏斗１７８とプレート１８０の一方の端部との間、及び、漏斗１７８のもう一方の端部と円筒１７６との間に配置される。電極１７２、１７４の間において生成される強いプラズマに起因して、円筒１７６の内側表面はプラズマにより腐食された状態になり、そして、取外し可能に取付けられた円筒１７６は定期的に交換可能である。
チャンバは、ゲートバルブにより、真空ポンフ用装備から分離される。ゲートバルブは、真空ポンプ用のモジュール式取付け装備に取付けることが可能であるか、或いは、チャンバに直接取付けることが出来る。好ましい実施例において、ゲートバルブは、チャンバから遠ざかる、開いた位置から閉じた位置まで移動するプレートを有する。この場合、プレートは、チャンバに密封的に接触する。このタイプの適当なゲートバルブは、スイスの会社ＶＡＴから入手可能である。
本発明の更なる態様によれば、チャンバのライナは組み立て、或いは、交換可能である。例えば、チャンバを開いた状態において、アクセスポートを経てプロセス和合性ライナをチャンバ内へ摺動させることが可能であり、そして、適当なファスナにより、或いは、アクセスポートへ単にカバーを取付けることにより、当該ライナを所定の場所に保持することができる。ライナは、チャンバの種々の開口部と心だし配置される適当な開口部（オープニング）を備えることができる。好ましい実施例によれば、ライナは、チャンバ内のペグ釘上に支持され、そして、プラズマ発生源用のモジュール式取付け装備により所定の場所に保持される。ライナ材料には、例えば、金属（例えば、アルミニウム）、誘電体材料（例えば、水晶、アルミナ、窒化アルミニウム、等々）、被覆済み材料（例えば、陽極処理済みアルミニウム）、等々のようなあらゆる真空、及び／又は、プロセス和合性材料が含まれる。金属ライナの場合には、電気的に浮遊するか、或いは、接地されることもあり得る。更に、ライナは、例えば、温度制御流体を通すための１つ又は複数の通路のような温度制御機構、及び、例えば、１つ又は複数の抵抗加熱エレメント、等々のような１つ又は複数の加熱器を備えることが可能である。
本チャンバ設計は、チャンバ内の所望圧力を維持した状態において高流量のプロセスガスの流れを可能にする。この種の高流量は、チャンバを通る気体流が実質的に対称であることを可能にし、そして、プラズマ発生源がその上に位置する壁の反対側のチャンバ壁上に自由空間を作るチャンバ壁取付け型片持梁式チャック設計によって実現される。従って、その断面積が基板サポートの断面積よりも大きい大型真空ポートを備えることが出来る。
本発明の好ましい実施例によれば、基板サポートは、チャンバの側壁から伸延する１つ又は複数の支持アームによって円形真空チャンバの中心、或いは、中心の近傍において保持される。チャンバを通る均質でない気体流、即ち、チャンバの端部壁に位置する真空ポートへの均質な気体流の混乱を最小限化するために、支持アームは、基板サポートの側壁に取付けられ、そして、基板サポートの支持表面より小さい横断面を持つことが好ましい。最適流を実現するためには、基板ホルダとチャンバの側壁の内側表面との間の流れ断面積が、基板ホルダ、及び／又は、真空ポートの断面積の少なくとも約０．３倍であることが好ましく、少なくとも約０．５倍であることが更に好ましく、そして、ほぼ等しいか、或いは、より大きいことが最も好ましい。例えば、本発明の一実施例によれば、流れの断面積は基板サポートの断面積の１から２倍であり得る。同様に、露出した基板表面の平面に最も近い支持アームの外周の表面は下流方向に、例えば、少なくとも１／２インチ、少なくとも支持アームの厚さの１／２の間隔を保つことが好ましい。
８インチ半導体ウェーハ用基板サポートの場合には、真空ポートは、適当なサイズのゲートバルブによって密封された、例えば、直径１０インチから１フィートまでの大型開口部を備える事が出来る。支持アームは、ポンプ作用の非対称性を最小限化するように形成およびサイズ決定される。例えば、円形支持アームの直径は２から３インチであって差し支えなく、或いは、例えば、長方形または矩形の支持アームのような非円形支持アームの横断面の幅は２から５インチまで変化し得る。
チャンバ側壁の内側表面と基板サポートの外側周囲との間の環状間隙の断面積は、ウェーハ、及び／又は、真空ポートの断面積を超過することが好ましい。例えば、８インチウェーハの場合には、基板サポートの全直径は１２インチであって差し支えなく、チャンバの直径は１８インチであり得る。この場合、チャンバ側壁と基板サポートとの間の幅３インチの流れ面積は、断面積が約１１０平方インチの基板ホルダに比較して、約１４０平方インチの流れ断面積をもつ環状の流れ通路を提供する。
１２インチウェーハの場合に、基板サポートの直径が１４インチであり、チャンバの直径が１８インチであるとすれば、環状の流れ面積の断面積は、基板ホルダ（約１５０平方インチ）の場合よりも小さい（約１００平方インチ）。この種のチャンバ設計は、用途によっては望ましい気体流を供給することができるが、低圧力において改良された高い流量は、基板サポートのサイズを減少すること、及び／又は、チャンバのサイズ寸を増大すること、例えば、基板サポートを、例えば直径が約１２．５インチよりも小さいように、更に小さくすること、及び／又は、チャンバを、例えば直径が約２０インチであるように、更に大きくすることによって実現可能である。
基板サポートと真空ポートとの間の流れ面積は、基板サポートとチャンバの内部側壁表面との間の環状の流れ面積より大きい方が好ましい。例えば、チャンバ側壁と基板ホルダが幅３インチの環状間隙によって分離されている場合には、基板ホルダの端部壁と真空ポートとの間の距離は３インチを超過、例えば４インチ以上であることが好ましい。基板サポートと真空ポートとの間の流れ面積を増大するためには、真空ポートに対面する基板サポートの端部壁の外側周囲を丸くするか、或いは、先細にし、そして／又は、その中に真空ポートが位置するチャンバの端部壁の開口部を丸くするか、或いは、先細にすることが出来る。
前述の関係が維持される場合、チャンバを１００ｍＴｏｒｒ未満、例えば１〜５０ｍＴｏｒｒの圧力に維持した状態において、例えば８インチまたは１２インチのウェーハのような基板の全露出表面の両端間の圧力変動を、１０％未満、好ましくは５％未満、そして、更に好ましくは１％未満にすることができる。基板表面における見掛けのポンピング速度は、一般に、真空ポンプのポンピング速度（例えば２０００リッター／秒）の約半分（例えば、１０００リッター／秒）である。更に、基板表面における見掛けの圧力は、チャンバに流入するプロセスガスの量、及び、チャンバから解離された気体を回収する真空ポンプの能力に依存する。例えば、真空ポンプのポンピング速度が１０００リッター／秒であり、プロセスガス流量が８０ｓｃｃｍである状態において気体がプラズマ状態に解離されると、気体の体積は実質的に２倍になり、真空ポンプはチャンバ内において約２ｍＴｏｒｒの真空を提供するに過ぎない。幾つかのプロセスにおいては２００〜３００ｓｃｃｍのプロセスガスが使用されるので、一旦、解離されて、気体の体積が２倍になれば、真空ポンプは、僅かに約６ｍＴｏｒｒの真空を提供可能であるに過ぎない。
図１０に示すように、基板サポート７０を支持する側壁に角度を持たせることによって、真空処理装置１０の基礎部を縮小することが出来る。例えば、支持アーム８０は、前記の側壁に垂直な方向に伸延させる代りに、基板サポート７０と垂直でない方位を持つ側壁１９０との間の角度で伸延させることができる。この種の装備は、チャンバの下側端部の寸法が縮小されるので、占有床面積が小さくなり、基板サポートを囲むチャンバの周囲全体へのアクセスを可能にする。
好ましい実施例を参照して本発明について詳細に記述したが、当業者にとっては、種々の変更が実施可能であり、そして、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに同等品を使用できることは明白である。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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