(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス処理反応室としての二つの真空処理キャビティと、それらの二つの真空処理キャビティに連通する共用のオフセットポンピングポート及び真空ポンプとが設置されているデュアルステーション真空処理器であって、
前記デュアルステーション真空処理器において、各々の真空処理キャビティ内の調整領域にはダンパーが設けられており、前記ダンパーは縦方向で設定厚さを有し、該ダンパーは、その上からの投影と前記オフセットポンピングポートが互いに重なる領域を有するように、横方向に延伸しており、
各々の真空処理キャビティの底板には縦方向に延びる邪魔板が設けられており、邪魔板の頂部に設置された封止板には、基板を載せるベースが取り付けられ、前記封止板と前記邪魔板とに取り囲まれて構成した空間の底部は、大気環境に連通している第１大気環境通路を有しており、封止板の頂部及び前記邪魔板の外側壁は真空処理キャビティ内の真空環境に位置しており、
前記ダンパーは、該ダンパーが位置している真空処理キャビティの邪魔板の外側壁から二つの真空処理キャビティ間の共用側壁へ横方向に延伸する一つ又は複数のリブを含み、前記リブの末端が共用側壁に連結されており、
前記リブ内には第１通路が開設されており、前記第１通路は、前記共用側壁内に開設された第２通路と連通し、前記第２通路に設置されたインターフェースを経由して真空処理キャビティ外部の大気環境に連通して第２大気環境通路を形成することを特徴とする、デュアルステーション真空処理器。
【請求項２】
前記第１大気環境通路及び前記第２大気環境通路には前記封止板に連通するケーブル又は配管が設置されていることを特徴とする、請求項１に記載のデュアルステーション処理器。
【請求項３】
前記ダンパーの上方には、基板を載せる前記ベースと真空処理キャビティの内側壁との間の空間を覆う一つのプラズマ閉じ込めリングがさらに設置されており、前記プラズマ閉じ込めリングには複数の気流通路を有することを特徴とする、請求項２に記載のデュアルステーション処理器。
【請求項４】
ダンパーを設置することにより前記調整領域内の気体のポンピング速度を低下させた後、真空処理キャビティの他の領域内の気体のポンピング速度に比べて、両者の差値は設定された閾値範囲内にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のデュアルステーション処理器。
【請求項５】
ダンパーを設置しない場合の前記調整領域内の気体がポンピングポートまで流動する経路は、前記真空処理キャビティの他の領域内の気体がポンピングポートまで流動する経路より短く、ダンパーを設置した後の前記調整領域内の気体がダンパーを回り込んでポンピングポートまで流動することにより、前記調整領域内の気体がポンピングポートまで流動する経路は増加することを特徴とする、請求項４に記載のデュアルステーション処理器。
【請求項６】
前記調整領域は真空処理キャビティ内のポンピングポートに近い領域を含み、前記真空処理キャビティの他の領域はポンピングポートから遠い領域を含むことを特徴とする、請求項５に記載のデュアルステーション処理器。
【請求項７】
前記リブの一端は邪魔板外側壁のオフセットポンピングポートに近い側に連結されており、他端は共用側壁に連結されていることを特徴とする、請求項１又は６に記載のデュアルステーション処理器。
【請求項８】
互いに連通している前記第１通路及び前記第２通路は、真空発生回路及び真空処理キャビティ内の真空環境から分離していることを特徴とする、請求項１に記載のデュアルステーション処理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理装置の真空ポンピング技術に関し、特に均一に真空ポンピングするデュアルステーション真空処理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
エッチング設備におけるプロセスの圧力制御及びエッチング指標の均一性などのいずれも真空処理キャビティの設計に関連する。一つの真空処理キャビティのみ有するシングルキャビティ設備に比べて、マルチステーション真空処理器が設計された設備はさらに高い産出量を有する。例えば、デュアルステーション真空処理器において、それぞれエッチング処理に用いられる二つの真空処理キャビティを同時に配置することにより、生産効率を高めることができ、その二つのキャビティは一つのセットの真空発生回路にある真空ポンプ、スロットルバルブ及びコントロールユニット等の素子を共用しているので、コストを減少し、空間を効率的に節約し、製品をコンパクトにすることができる。
【０００３】
一つの真空処理キャビティのみ有するシングルキャビティ設備において、ポンピングポートと設備のキャビティが同心に配置されているので、プロセス圧力になるように当該キャビティの各部分を均一にポンピングすることができ、圧力と流速の均一性を確保することができる。図１ に示すように、デュアルステーション真空処理器に共用されている真
空ポンプは、二つの真空処理キャビティの隣接位置における底部に開設された一つのオフセットポンピングポート20に連通することにより、二つのステーションの中間から真空ポンピングすることができ、「オフセットポンピング（Ｏｆｆｓｅｔ-Ｐｕｍｐｉｎｇ）」
との方式を実現できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにして、デュアルステーション真空処理器の各々の真空処理キャビティ10については、オフセットポンピングポート20は該キャビティ内で非対称に配置されている（単一のキャビティに対応する同心ポンピングポート21から外れる）ので、各真空処理キャビティ10内のオフセットポンピングポート20に近い位置はより速いポンピング速度を有し、且つより低い圧力にポンピングされやすい一方、オフセットポンピングポート20から遠い位置は経路が比較的に長いので、ポンピング速度及び圧力がともに影響を受け、このため、０〜３６０°の方位で不均一なエッチングを起こし易くなる。なお、デュアルステーション真空処理器の真空容積が増加することにより、真空ポンプの負荷が増加し、プロセスに必要な真空度に到達することは容易ではなく、「高産出量」と「高性能」との間のバランスを実現することは難しく、それらの欠陥はデュアルステーション真空処理器の高性能エッチングプロセスへの応用を妨げている。
【０００５】
本発明は、二つの真空処理キャビティがオフセットポンピングされる状況に応じて、新規の補償機構を提案して、プロセス圧力に達することを保証する前提下で、キャビティオフセットがエッチングなどのプロセス処理の均一性に与える影響を効率的に改善できる、均一に真空ポンピングするデュアルステーション真空処理器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様として、プロセス処理反応室としての二つの真空処理キャビティと、それらの二つの真空処理キャビティに連通する共用のオフセットポンピングポート及び真空ポンプとが設置されているデュアルステーション真空処理器であって、
前記デュアルステーション真空処理器において、各々の真空処理キャビティ内の調整領域にはダンパーが設けられており、前記ダンパーは縦方向で設定厚さを有し、該ダンパーは、その上からの投影と前記オフセットポンピングポートが互いに重なる領域を有するように、横方向に延伸しており、
各々の真空処理キャビティの底板には縦方向に延びる邪魔板が設けられており、邪魔板の頂部に設置された封止板には、基板を載せるベースが取り付けられ、前記封止板と前記邪魔板とに取り囲まれて構成した空間の底部は、大気環境に連通している第１大気環境通路を有しており、封止板の頂部及び前記邪魔板の外側壁は真空処理キャビティ内の真空環境に位置しており、
前記ダンパーは、該ダンパーが位置している真空処理キャビティの邪魔板の外側壁から二つの真空処理キャビティ間の共用側壁へ横方向に延伸する一つ又は複数のリブを含み、前記リブの末端が共用側壁に連結されており、
前記リブ内には第１通路が開設されており、前記第１通路は、前記共用側壁内に開設された第２通路と連通し、前記第２通路に設置されたインターフェースを経由して真空処理キャビティ外部の大気環境に連通して第２大気環境通路を形成することを特徴とする、デュアルステーション真空処理器を提供する。
【０００７】
前記第１大気環境通路及び前記第２大気環境通路には前記封止板に連通するケーブル又は配管が設置されていることが好ましい。
【０００８】
前記ダンパーの上方には、基板を載せる前記ベースと真空処理キャビティの内側壁との間の空間を覆う一つのプラズマ閉じ込めリングがさらに設置されており、前記プラズマ閉じ込めリングには複数の気流通路を有することが好ましい。
【０００９】
ダンパーを設置することにより前記調整領域内の気体のポンピング速度を低下させた後、真空処理キャビティの他の領域内の気体のポンピング速度に比べて、両者の差値は設定された閾値範囲内にあることが好ましい。
【００１０】
ダンパーを設置しない場合の前記調整領域内の気体がポンピングポートまで流動する経路は、前記真空処理キャビティの他の領域内の気体がポンピングポートまで流動する経路より短く、ダンパーを設置した後の前記調整領域内の気体がダンパーを回り込んでポンピングポートまで流動することにより、前記調整領域内の気体がポンピングポートまで流動する経路は増加することが好ましい。
【００１１】
前記調整領域は真空処理キャビティ内のポンピングポートに近い領域を含み、前記真空処理キャビティの他の領域はポンピングポートから遠い領域を含むことが好ましい。
前記リブの一端は邪魔板外側壁のオフセットポンピングポートに近い側に連結されており、他端は共用側壁に連結されていることが好ましい。
【００１２】
互いに連通している前記第１通路及び前記第２通路は、真空発生回路及び真空処理キャビティ内の真空環境から分離していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
従来技術に比べて、本発明の利点は、デュアルステーション真空処理器の各真空処理キャビティ内のポンピングポートに比較的近い箇所で流動抵抗を増加させることができ、邪魔板及び/又はリブ等でダンパーを形成することによりポンピングポートのポンピング速
度を効率的に減少させることができ、ポンピングポートから遠い位置の経路は比較的長く実際のポンピング速度が比較的遅いので、減少した後のポンピング速度と平衡できることにある。デュアルステーション或いはマルチステーションのキャビティに応用する場合、オフセットポンピングがプロセス処理の均一性に与える影響を効率的に改善することがで
きる。
【００１４】
本発明の利点は、さらに、空間を最大限に利用できることにある。本発明において、横方向へ延伸するリブは、ポンピングポートを遮り真空ポンピング気流に対するオフセットダンパーを形成することができ、また、該リブの縦方向での厚さを利用してリブを中空構造に設計して、ひいては、リブの内部空間及びキャビティの共用側壁の内部空間を連通し、真空発生回路及びキャビティ内の真空環境と隔離した、外部と連通可能な第２大気環境通路を増設することにより、キャビティ内部のケーブル・配管が外界に接続される経路を拡張して、本来邪魔板によって構成された第１大気環境通路内のみに設けられたケーブル・配管のうち、一部のケーブルを第２大気環境通路に配置して、有効な電気的絶縁を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のデュアルステーション真空処理器の平面模式図である。
【図２】本発明に係るデュアルステーション真空処理器の構造模式図である。
【図３】本発明に係るデュアルステーション真空処理器の側断面模式図である。
【図４】本発明に係るデュアルステーション真空処理器のモデル検証模式図である。
【図５】本発明の例示したデュアルステーション真空処理器の流速検証模式図である。
【図６】本発明の例示したデュアルステーション真空処理器の圧力検証模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、プラズマ処理装置（例えは、エッチング設備）に使用される、二つの真空処理キャビティが一つのセットの真空発生回路を共用したオフセットポンピングするデュアルステーション真空処理器を例として本発明を説明する。
【００１７】
デュアルステーション真空処理器の設計は、以下の二つの問題を解決する必要がある。
【００１８】
（１）ポンピング通路のスムーズな流れをできるだけ確保し、コンダクタンスを増加させて真空ポンプの作業性能を最大化することにより、キャビティがより理想的な真空度を得られるようにし、プロセス圧力の最大調整可能性を確保する。
【００１９】
（２）補償機構を設計して、シングルステーションキャビティ内の０〜３６０度の全方位で圧力及び流速の均一性が、圧力の均一性：<１％、流速の均一性：<２０％ということを満足するように確保する。
【００２０】
前記デュアルステーション真空処理器の二つの真空処理キャビティは同じケース構造内で互いに隣接して配置されており、各々の真空処理キャビティには、それぞれエッチング設備の反応キャビティに必要な部品（或いは共用部品）が配置されており、以下に限定されないが、その部品として、例えば、真空処理キャビティの環形キャビティ壁及びそれを封鎖するキャビティ蓋、真空処理キャビティ内へ反応気体を導入する入気構造、処理待ち基板を載せるベース等があり、他のものは省略することにする。
【００２１】
図２、図３に示すように、各々の真空処理キャビティ１０内の底板には上向きで縦方向に延びる一周の邪魔板５０が設けられており、処理待ち基板を載せるベース９０は邪魔板５０の頂部に設けられた封止板８０に取り付けられている。本例の邪魔板５０は真空処理キャビティ１０の円心を囲んで配置されている。前記封止板８０の上方は真空環境であり、封止板８０の下方は大気環境である。即ち、封止板８０を用いて封鎖することにより、前記邪魔板５０が囲んでいる内部領域が、真空処理キャビティ１０内の他の部分から分離
された一つの密閉室を構成しており、前記真空処理キャビティ１０内が真空にポンピングされた場合でも、該密閉室はいくつかのインターフェースを経由して真空処理キャビティ１０外部の大気環境と連通することができ、その中、大気環境と連通可能な第１インターフェースは例えば邪魔板５０が囲んでいる領域の底部に開設される。
【００２２】
二つの真空処理キャビティ１０は一つのセットの真空発生回路を共用しており、前記真空発生回路には真空ポンプが設置されており、さらに、スロットルバルブ、コントロールユニット等の素子を有することができる。二つの真空処理キャビティ１０は隣接する側の側壁を共用しており、共用側壁３０下方の底板位置には対応して一つのオフセットポンピングポート２０が開設されており、二つの真空処理キャビティ１０は該オフセットポンピングポート２０に連通しており、共用の真空ポンプは下方から該オフセットポンピングポート２０に連通し、プロセス処理中で各真空処理キャビティ１０を真空ポンピングすることに用いられる。
【００２３】
デュアルステーション真空処理器の上記の問題を解決するために、本発明は補償機構を提案し、その原理は以下の通りである。各真空処理キャビティ１０内のオフセットポンピングポート２０に近い領域（ポンピングポート近端４１という）で流動抵抗を増加させ、例えは、縦方向で一定の厚さを有するリブ及び/又は邪魔板等の部品を設置することによ
りオフセットダンパーを構成することで、ポンピングポート２０付近のポンピング速度を減少させており、各真空処理キャビティ１０内のオフセットポンピングポート２０から遠い領域（ポンピングポート遠端４２という）では、該領域の気体がポンピングポート２０まで流動する経路が比較的長いので、実際のポンピング速度が比較的遅くてポンピングポート近端４１で補償された後のポンピング速度と平衡することができ、それによりオフセットポンピングがプロセス処理の均一性に与える影響を改善する。
【００２４】
邪魔板５０外表面のポンピングポートに近い側には、共用側壁３０の方向に向かって横方向へ延伸し且つ縦方向で一定の厚さを有するリブ６０が設置されており、オフセットポンピングポート２０の該キャビティ側にある一部は該リブ６０の上からの投影に遮られ、ポンピングポート近端４１のオフセットダンパーを構成する。各真空処理キャビティ１０のリブ６０末端は、二つの真空処理キャビティ１０の共用側壁３０にそれぞれ連結されており、且つ、各真空処理キャビティ１０のリブ６０内部には第１通路７１が形成されており、第１通路７１の一端は邪魔板５０が囲んでいる領域に連通し、他端は共用側壁３０内に開設された第２通路７２に連通しており、該第２通路７２はさらに第２インターフェースを経由して真空処理キャビティ１０外界の大気環境に連通する。
【００２５】
従って、密閉室の範囲は邪魔板５０が囲んでいる領域、第１通路７１及び第２通路７２までに拡大され、第１インターフェース及び第２インターフェースを経由してそれぞれ大気環境に連通した該密閉室は、真空発生回路及び封止板８０の上方における真空にポンピングされた各真空処理キャビティ１０内の他の部分から分離される。真空ポンピングする場合、各真空処理キャビティ１０内のポンピングポート近端４１の気体は、依然として、オフセットダンパーを形成するリブ６０を回り込んでポンピングポート２０に流動することができ、それにより、該領域のポンピング速度が遅くなる。
【００２６】
各真空処理キャビティ１０内において、真空処理キャビティ１０内外の対応部品を連結する気体輸送配管、冷却液配管、高電圧直流ケーブル、RFケーブル等のケーブル・配管を配置する必要がある。それらのケーブル・配管の数量は非常に多く、いずれも真空処理キャビティ１０内の大気環境に配置されて真空処理キャビティ１０内の真空環境下での対応部品を連結する必要がある。そのうち、信号干渉を避けるために、異なるケーブルは電気的に絶縁する必要があるので、多本のケーブルのブラケット間は十分な間隔距離を確保しなければならない。邪魔板５０が囲んでいる領域から第１インターフェースまでの第１大
気環境通路５１だけでは、その空間はすべてのケーブルのブラケットを配置するには不十分であるので、本例では、邪魔板５０が囲んでいる領域に連通しているように、第１通路７１及び第２通路７２から第２インターフェースまでの第２大気環境通路６１を増設することにより、電気的に絶縁する必要がある一部のケーブルを配置する。第２大気環境通路６１に位置しているケーブルは、封止板８０を簡単に通過して処理待ち基板を載せるベース９０に連結して、第１大気環境通路５１内のケーブルから効率的に隔離することができる。他の例示において、第１大気環境通路と第２大気環境通路は互いに連通せずに（図示せず）、それぞれに外部大気環境に連通するように構成されることができる。
【００２７】
図４は本発明に係る前記デュアルステーション真空処理器のモデル検証模式図であり、一つのキャビティ及び共用している真空ポンプでの気圧分布を示しており、図５は４００ｓｃｃｍ流量の条件下で本発明の例示的構造に対し流速検証を行った模式図（均一性は１８.９％に達した）であり、図６は４００ｓｃｃｍ流量の条件下で本発明の例示的構造に
対し圧力検証を行った模式図（均一性は０.９％に達した）である。これから分かるよう
に、本発明はデュアルステーション真空処理器における単一のキャビティ内部の流速及び圧力の均一性を効率的に改善することができる。
【００２８】
本発明はキャビティ内の流速及び圧力等の均一性を調整するための実際の需要に応じて、オフセットダンパーの具体的な構造、数量或いは配置位置等を設計することができる。異なる実施例では、リブの形状は限定されず、例えは、円形、半円形、長方形等のいずれも可能であり、リブの数量及び層数は限定されず、例えば、複数のリブを縦方向に重ねること及び/又は平面組合することにより、オフセットダンパーを形成することができる。
リブは縦方向の邪魔板に一体成形してもよく、該邪魔板に組み立てられて連結される独立部品として構成してもよい。密閉室の形状、及び密閉室を囲むのに必要な邪魔板自体の形状や数量等が限定されない。
【００２９】
または、他のいくつかの例示において、第２大気環境通路を設置する必要がない場合（第１大気環境通路とキャビティ真空環境の隔離を確保したまま）、二つのキャビティの共用側壁及び各キャビティ内のリブを中空構造に設計する必要がなく、且つ、各リブの末端は共用側壁に接触しなくてもよく、即ち、リブ末端と共用側壁との間に、真空ポンピングする場合に気体をポンピングポートへ流動させる気体誘導経路を保留することができ、キャビティのポンピングポート近端の気体は同時にリブを回りこんでポンピングポートに流動することもできる。横方向へ延伸した長さが異なるリブを設計することにより、リブ末端と共用側壁との間の前記気体誘導経路の幅を調整することができ、それによりポンピングポート近端のポンピング速度を制御することができる。
【００３０】
ダンパーをオフセットポンピング孔付近に配置することのほか、本発明ではダンパーを各キャビティ内の他の流速や圧力等を調整する必要がある一つ又は複数の領域に設計することができ、例えば、ポンピング速度が速すぎる領域にダンパーを設置して補償することにより、ダンパーを設置しない領域の実際に比較的遅いポンピング速度と平衡することができる。または、本発明では、各キャビティ内の可能な領域に強化された流通空間を設置することで気体の流通空間を拡大させ、これにより、ポンピングポートまでの経路を延長して、ポンピング速度を遅らせ、非対称のキャビティ構造も単一のキャビティ内部で均一な流れ場、圧力場を得られ、理想的なエッチングプロセス性能を得るように確保することができる。デュアルステーション真空処理器において、各々のキャビティ自身のオフセットポンピング、オフセットダンパー或いは流通空間等の構造は非対称に配置されているが、二つのキャビティ内の対応するポンピング構造、補償構造等はすべて互いに対称になっていることが好ましい。
【００３１】
本発明の前記ダンパー装置は二つの真空処理キャビティにおけるポンピングポート近端
と遠端との間の気流均一性をある程度で改善することができるが、気流均一性に対する要求が高い処理プロセスにとっては、ダンパー装置だけでは、基板上の異なる位置の流量の均一性は３％以下に達することができない。そのため、前記ダンパー装置の上方に一つのプラズマ閉じ込めリングをさらに設置することができる。プラズマ閉じ込めリングは基板を載せるベースと真空処理キャビティの内壁との間に設置されており、プラズマ閉じ込めリングには複数の気流通路が設置されており、それらの通路は小孔或いは長溝であってもよい。それらの孔或いは溝の深さ、幅及び断面を設定することにより、プラズマを閉じ込めリング上方のみに存在させるようにし、閉じ込めリングを通過するプラズマはすべて消滅されるようになる。閉じ込めリング上の気流通路も、非対称的に設計することにより、ポンピングポートの近端と遠端との間の気流量の不平衡を補償することができ、本発明では、ダンパー装置の存在に加えて、閉じ込めリングが気流を調整することにより、最終的に、基板の異なる領域は均一な気流分布を得ることができる。
【００３２】
上記の補償機構に基づき、本発明の真空ポンピングシステムはマルチステーション真空処理器に適用することができ、二つ以上の真空処理キャビティが真空発生回路を共用する場合、各々のキャビティがオフセットポンピングされることによる影響を改善することができる。オフセットポンピングによる単一のキャビティ内の各部分の流速、圧力が不均一になる問題を改善できるほか、他の原因（例えば、キャビティ内の部品が非対称に配置されること、又は、キャビティの入気構造或いはベースの上方/周辺の気体誘導構造によっ
て複数回分配された後に気体がキャビティ内で不均一に分布すること等）によるキャビティ内のポンピングが不均一になる問題についても、本発明の真空ポンピングシステム及び方法を適用して解決することができる。
【００３３】
上記の好ましい実施例により本発明の内容を詳しく説明したが、上記の記述は本発明に対する制限として理解されるべきではない。当業者にとって、前記の内容に基づき、本発明に対して各種の修正及び変更を行うことは、自明なことである。したがって、本発明の保護範囲は添付した特許請求の範囲により確定すべきである。
【図１】
0006916206.tif 000002
【図２】
0006916206.tif 000003
【図３】
0006916206.tif 000004
【図４】
0006916206.tif 000005
【図５】
0006916206.tif 000006
【図６】
0006916206.tif 000007