(57)【要約】【課題】  高いコンダクタンスを有する処理チャンバ及び当該処理チャンバの製造方法を提供する。【解決手段】  前記処理チャンバは、単一のアルミニウム片から機械加工され、円筒同士を交差させることにより、処理キャビティ及びポンプキャビティが作成される。前記処理キャビティの底部には、ガス冷却や電気接続等に利用される管路を設けるために、基板開口も作成される。前記ポンプキャビティの上部には、前記ポンプキャビティと前記処理キャビティとの間の大きなアンダーカット領域が形成される。前記アンダーカットは、前記処理キャビティ側の前記処理チャンバの中心線を超えて延在する。丸鋸を使用して材料が除去され、前記処理キャビティの中心線を超えて延在するプレナムが生み出される。【選択図】図５
2009147344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理キャビティを画定する第１の円筒形カットと、
ポンプキャビティを画定し、前記第１の円筒形カットと部分的に交差して、前記第１の円筒形カットとの間の流体管路を形成する第２の円筒形カットと、
前記第１の円筒形カットと前記第２の円筒形カットとを連結し、前記流体管路を拡大するアンダーカットと
を備えるチャンバ本体を備えるチャンバ。
【請求項２】
前記第１の円筒形カットの円形断面の中心と、前記第２の円筒形カットの円形断面の中心とを同一平面に沿って連結する線分は、チャンバ中心線を定義し、
前記アンダーカットは、前記チャンバ中心線の前記処理キャビティ側と、前記チャンバ中心線の前記ポンプキャビティ側の少なくとも一方において、前記チャンバ中心線を超えて延在する、
請求項１に記載のチャンバ。
【請求項３】
前記チャンバ本体は、単一の材料片を備える、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項４】
前記材料は、アルミニウムである、請求項３に記載のチャンバ。
【請求項５】
前記アンダーカットの壁は、前記第１の円筒形カットの円筒壁と平行である、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項６】
前記アンダーカットの壁は、前記第１の円筒形カットの円筒壁とある角度をなす、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項７】
前記第１の円筒形カットの底部は、前記第２の円筒形カットの上部と交差する、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項８】
前記第１の円筒形カットは、前記チャンバ本体の一方の側で開口し、
前記第２の円筒形カットは、前記チャンバ本体の反対側で開口し、
前記アンダーカットは、前記第１の円筒形カットの部分的に閉じられた側と、前記第２の円筒形カットの閉じられた側とを連結し、
前記第１の円筒形カットの前記部分的に閉じられた側に部分的な開口が形成される、
請求項１に記載のチャンバ。
【請求項９】
基板処理システムであって、
単一の材料片で形成され、
処理キャビティを画定する第１の円筒形カットと、
ポンプキャビティを画定する第２の円筒形カットと、
前記第１の円筒形カットと前記第２の円筒形カットとを連結するアンダーカットと
を備えるチャンバ本体と、
前記ポンプキャビティに結合される真空ポンプと、
前記処理キャビティ内に設置される基板ホルダと、
前記処理キャビティに処理ガスを供給するガス源と、
前記処理キャビティに連結されるＲＦ電源と、
前記処理キャビティへの前記処理ガスの流れを制御し、前記ＲＦ電源を制御するコントローラと
を備える基板処理システム。
【請求項１０】
前記第１の円筒形カットの円形断面の中心と、前記第２の円筒形カットの円形断面の中心とを同一平面に沿って連結する線分は、チャンバ中心線を定義し、
前記アンダーカットは、前記チャンバ中心線の前記処理キャビティ側と、前記チャンバ中心線の前記ポンプキャビティ側の少なくとも一方において、前記チャンバ中心線を超えて延在する、
請求項９に記載の基板処理システム。
【請求項１１】
処理システムを製造する方法であって、
単一の材料片内において、前記単一の材料片の第１の面から第１の円筒形キャビティを形成するステップと、
前記単一の材料片内において、前記単一の材料片の前記第１の面と対向する第２の面から第２の円筒形キャビティを形成するステップと、
前記第１の円筒形キャビティと、前記第２の円筒形キャビティとの間にアンダーカット通路を形成するステップと
を含む方法。
【請求項１２】
前記アンダーカット通路を形成するステップは、丸鋸によって実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第１の円筒形キャビティ側と前記第２の円筒形キャビティ側の少なくとも一方において、前記第１の円筒形キャビティの円形断面の中心と、前記第２の円筒形キャビティの円形断面の中心とを同一平面に沿って連結する線分であるチャンバ中心線を超えて延在するように、前記アンダーカット通路を形成するステップを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第２の円筒形キャビティの壁と正接するように前記アンダーカット通路を形成するステップを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第２の円筒形キャビティ側において前記チャンバ中心線を超えて延在するように前記アンダーカット通路を形成するステップを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第１の円筒形キャビティ及び前記第２の円筒形キャビティの各壁と平行になるように前記アンダーカット通路を形成するステップを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第１の円筒形キャビティ及び前記第２の円筒形キャビティの各壁に対してある角度をなすように前記アンダーカット通路を形成するステップを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の円筒形キャビティ及び前記第２の円筒形キャビティの各外郭と共形となるように、前記単一の材料片から余分な材料を除去するステップと、
前記第１の円筒形キャビティの部分的に閉じられた側に部分的な開口を形成するステップと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の円筒形キャビティを形成するステップは、前記第１の円筒形キャビティとほぼ平行になり、前記第１の円筒形キャビティと部分的に交差するように第２の円筒形キャビティを形成するステップを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の円筒形キャビティに処理ガスを供給する処理ガス源を前記基板処理チャンバに結合するステップと、
前記第１の円筒形キャビティにＲＦ電力を供給するＲＦ電源を前記基板処理チャンバに結合するステップと、
処理ガスの流れ及び前記ＲＦ電力の供給を制御するコントローラを前記処理ガス源及び前記ＲＦ電源に結合するステップと、
前記基板処理チャンバ内に実質的な真空を形成する真空ポンプを前記第２の円筒形キャビティに結合するステップと、
基板ホルダを前記基板処理チャンバに連結するステップと
をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
単一のアルミニウムブロックから形成されるチャンバであって、
円筒形であり、前記ブロックの上面に開口を有する処理キャビティと、
円筒形であり、前記ブロックの底面に開口を有するポンプキャビティであって、前記処理キャビティの底部が前記ポンプキャビティの上部と交差領域内で交差するポンプキャビティと、
円筒形であり、前記ブロックの前記底面に前記処理キャビティとほぼ同軸の開口を有する基板アクセスホールと、
前記処理キャビティと前記ポンプキャビティとの間に所在し、前記交差領域を拡幅するアンダーカット領域と
を含むチャンバ本体を備え、
前記アンダーカットの壁は、前記ポンプキャビティの壁と正接し、前記処理キャビティ側においてチャンバ中心線を超えて延在し、
前記アンダーカットは、前記交差領域の高さの全体にわたって垂直に延在する、
チャンバ。
【請求項２２】
単一のアルミニウムブロックからチャンバを形成する方法であって、
円筒形であり、前記ブロックの上面に開口を有する処理キャビティをフライス加工するステップと、
円筒形であり、前記ブロックの底面に開口を有するポンプキャビティであって、前記処理キャビティの底部が前記ポンプキャビティの上部と交差領域内で交差するポンプキャビティをフライス加工するステップと、
円筒形であり、前記ブロックの前記底面に前記処理キャビティとほぼ同軸の開口を有する基板アクセスホールをフライス加工するステップと、
丸鋸を使用して、前記処理キャビティと前記ポンプキャビティとの間にアンダーカットを切削し、それによって前記交差領域を拡幅するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、基板処理チャンバに関し、より詳しくは、真空ポンピングを含む基板処理チャンバの設計及び製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板に対しては、エッチング、化学気相成長法、物理気相成長法、及び他のプラズマ又は非プラズマ処理を含めた様々な処理を実施することができる。これらの処理の多くでは、チャンバ内のガスを連続的に排気して新しい処理ガスと置き換える必要がある。チャンバ内では通常、相対的な真空が確立され維持される。真空処理チャンバは、典型的にはチャンバ内で必要とされる真空度を含む性能仕様を満たすように設計される。
【０００３】
従来の処理チャンバが抱える典型的な課題の１つは、典型的な排気系では、処理チャンバから処理ガスを均一且つ効率的にポンピングすることができないことである。従来の処理チャンバでは、処理ガスの均一性及び処理ガスの排気効率が、チャンバの内部ボリューム、チャンバ内のチャック配置、排気口のサイズ、排気口の位置のような様々な要因によって制限される。これらの要因によってガス流路が制限され、その結果、処理キャビティ内に圧力勾配が生じることになる。したがって、流量制限を緩和し、高対称流を実現する真空処理チャンバが望ましい。
【０００４】
１つのタイプの従来の処理チャンバは、固定又は可動の基板支持部材を含むほぼ円筒形の内部ボリュームを有する。処理ガスは一般に、処理チャンバ側部の孔を通じて、又はカンチレバー式基体支持部材の下方にあるチャンバ底部の孔を通じて内部ボリュームから排気される。側部の孔は、本質的にそれ自体が位置する側部の一部である。底部に孔がある場合は、基板支持部材によって排気ガスの流れが阻害され、あるいは処理チャンバの排気が不均一となることが多い。このような不均一なガス排気は、不均一な処理結果をもたらす可能性がある。排気口のサイズは、チャンバから排気系へのコンダクタンスを制限する可能性がある。さらに、排気口とチャンバ壁との間の遷移が急激であれば、排気口への処理ガスの円滑な流れが阻害され、排気処理が妨げられることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、チャンバからの処理ガスの効率的且つ均一な排気を実現し、低コストで製造することが可能な処理チャンバが、必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の以下の概要は、本発明のいくつかの態様及び特徴の基本的な理解を与えるために示されている。以下の概要は本発明の要素を網羅的に示したものではなく、したがって、本発明の重要な要素あるいは不可欠な要素を具体的に示すものでも本発明の範囲を定めるものでもない。以下の概要の主な目的は、後で示すより詳細な説明の序文として本発明のいくつかの概念を簡略化した形で提示することにある。
【０００７】
本発明の諸態様は、処理キャビティ自体のサイズを小さく保ちながら、高いコンダクタンスを有するチャンバを生成するために、処理キャビティの下方のポンプ領域を拡大するアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）が形成される処理チャンバを提供する。
【０００８】
本発明の諸態様は、真空ポンプへのガス流の均一性を改善する処理チャンバを提供する。
【０００９】
本発明の諸態様は、同一の金属片内の両側から円筒形カット（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ｃｕｔ）同士を交差させることにより、ポンプ開口又はキャビティ及び処理キャビティが形成される処理チャンバを提供する。本発明の一態様では、前記金属は、アルミニウムである。
【００１０】
本発明の諸態様は、フライス盤上の丸鋸を使用して、基板ホルダを含むように形成される第１の円筒形キャビティと、ポンプを取り囲む第２の円筒形キャビティとを連結する壁をアンダーカットすることによって処理チャンバを製造する方法を提供する。
【００１１】
本発明の諸態様は、従来の方法と比較して必要とされる部品及び封止材の数が少ない処理チャンバ及びその製造方法を提供する。
【００１２】
本発明の諸態様によれば、チャンバであって、処理キャビティを画定する第１の円筒形カットと、ポンプキャビティを画定し、前記第１の円筒形カットと部分的に交差して、前記第１の円筒形カットとの間の流体管路を形成する第２の円筒形カットと、前記第１の円筒形カットと前記第２の円筒形カットとを連結し、前記流体管路を拡大するアンダーカットとを備えるチャンバ本体を備えるチャンバが、提供される。前記チャンバでは、前記第１の円筒形カットの円形断面の中心と、前記第２の円筒形カットの円形断面の中心とを同一平面に沿って連結する線分は、チャンバ中心線を定義することができ、前記アンダーカットは、前記チャンバ中心線の前記処理キャビティ側と、前記チャンバ中心線の前記ポンプキャビティ側の少なくとも一方において、前記チャンバ中心線を超えて延在することができる。前記チャンバ本体は、単一の材料片を備えることができる。前記材料は、アルミニウムであってよい。前記アンダーカットの壁は、前記第１の円筒形カットの円筒壁と平行であってよい。前記アンダーカットの壁は、前記第１の円筒形カットの円筒壁とある角度をなすことができる。前記第１の円筒形カットの底部は、前記第２の円筒形カットの上部と交差することができる。前記第１の円筒形カットは、前記チャンバ本体の一方の側で開口することができ、前記第２の円筒形カットは、前記チャンバ本体の反対側で開口することができ、前記アンダーカットは、前記第１の円筒形カットの部分的に閉じられた側と、前記第２の円筒形カットの閉じられた側とを連結することができ、前記第１の円筒形カットの前記部分的に閉じられた側に部分的な開口を形成することができる。
【００１３】
本発明の諸態様によれば、基板処理システムであって、単一の材料片で形成され、処理キャビティを画定する第１の円筒形カットと、ポンプキャビティを画定する第２の円筒形カットと、前記第１の円筒形カットと前記第２の円筒形カットとを連結するアンダーカットとを備えるチャンバ本体と、前記ポンプキャビティに結合される真空ポンプと、前記処理キャビティ内に設置される基板ホルダと、前記処理キャビティに処理ガスを供給するガス源と、前記処理キャビティに連結されるＲＦ電源と、前記処理キャビティへの前記処理ガスの流れを制御し、前記ＲＦ電源を制御するコントローラとを備える基板処理システムが、提供される。前記第１の円筒形カットの円形断面の中心と、前記第２の円筒形カットの円形断面の中心とを同一平面に沿って連結する線分は、チャンバ中心線を定義することができ、前記アンダーカットは、前記チャンバ中心線の前記処理キャビティ側と、前記チャンバ中心線の前記ポンプキャビティ側の少なくとも一方において、前記チャンバ中心線を超えて延在することができる。
【００１４】
本発明の諸態様によれば、処理システムを製造する方法であって、単一の材料片内において、前記単一の材料片の第１の面から第１の円筒形キャビティを形成するステップと、前記単一の材料片内において、前記単一の材料片の前記第１の面と対向する第２の面から第２の円筒形キャビティを形成するステップと、前記第１の円筒形キャビティと、前記第２の円筒形キャビティとの間にアンダーカット通路を形成するステップとを含む方法が、提供される。前記アンダーカット通路を形成するステップは、丸鋸によって実行することができる。前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第１の円筒形キャビティ側と前記第２の円筒形キャビティ側の少なくとも一方において、前記第１の円筒形キャビティの円形断面の中心と、前記第２の円筒形キャビティの円形断面の中心とを同一平面に沿って連結する線分であるチャンバ中心線を超えて延在するように、前記アンダーカット通路を形成するステップを含むことができる。前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第２の円筒形キャビティの壁と正接（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ）するように前記アンダーカット通路を形成するステップを含むことができる。前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第２の円筒形キャビティ側において前記チャンバ中心線を超えて延在するように前記アンダーカット通路を形成するステップを含むことができる。前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第１の円筒形キャビティ及び前記第２の円筒形キャビティの各壁と平行になるように前記アンダーカット通路を形成するステップを含むことができる。前記アンダーカット通路を形成するステップは、前記第１の円筒形キャビティ及び前記第２の円筒形キャビティの各壁に対してある角度をなすように前記アンダーカット通路を形成するステップを含むことができる。前記方法は、前記第１の円筒形キャビティ及び前記第２の円筒形キャビティの各外郭と共形となるように、前記単一の材料片から余分な材料を除去するステップと、前記第１の円筒形キャビティの部分的に閉じられた側に部分的な開口を形成するステップとをさらに含むことができる。前記第２の円筒形キャビティを形成するステップは、前記第１の円筒形キャビティとほぼ平行になり、前記第１の円筒形キャビティと部分的に交差するように第２の円筒形キャビティを形成するステップを含むことができる。前記方法は、前記第１の円筒形キャビティに処理ガスを供給する処理ガス源を前記基板処理チャンバに結合するステップと、前記第１の円筒形キャビティにＲＦ電力を供給するＲＦ電源を前記基板処理チャンバに結合するステップと、処理ガスの流れ及び前記ＲＦ電力の供給を制御するコントローラを前記処理ガス源及び前記ＲＦ電源に結合するステップと、前記基板処理チャンバ内に実質的な真空を形成する真空ポンプを前記第２の円筒形キャビティに結合するステップと、基板ホルダを前記基板処理チャンバに連結するステップとをさらに含むことができる。
【００１５】
本発明の諸態様によれば、単一のアルミニウムブロックから形成されるチャンバであって、円筒形であり、前記ブロックの上面に開口を有する処理キャビティと、円筒形であり、前記ブロックの底面に開口を有するポンプキャビティであって、前記処理キャビティの底部が前記ポンプキャビティの上部と交差領域内で交差するポンプキャビティと、円筒形であり、前記ブロックの前記底面に前記処理キャビティとほぼ同軸の開口を有する基板アクセスホールと、前記処理キャビティと前記ポンプキャビティとの間に所在し、前記交差領域を拡幅するアンダーカット領域とを含むチャンバ本体を備え、前記アンダーカットの壁は、前記ポンプキャビティの壁と正接し、前記処理キャビティ側においてチャンバ中心線を超えて延在し、前記アンダーカットは、前記交差領域の高さの全体にわたって垂直に延在する、チャンバが提供される。
【００１６】
本発明の諸態様によれば、単一のアルミニウムブロックからチャンバを形成する方法であって、円筒形であり、前記ブロックの上面に開口を有する処理キャビティをフライス加工（ｍｉｌｌｉｎｇ）するステップと、円筒形であり、前記ブロックの底面に開口を有するポンプキャビティであって、前記処理キャビティの底部が前記ポンプキャビティの上部と交差領域内で交差するポンプキャビティをフライス加工するステップと、円筒形であり、前記ブロックの前記底面に前記処理キャビティとほぼ同軸の開口を有する基板アクセスホールをフライス加工するステップと、丸鋸を使用して、前記処理キャビティと前記ポンプキャビティとの間にアンダーカットを切削し、それによって前記交差領域を拡幅するステップとを含む方法が、提供される。
【００１７】
本明細書に組み込まれその一部を構成する添付の図面には、本発明の諸実施形態が例示されている。これらの図面は、本明細書と併せて本発明の諸原理を説明し図示するために添付されている。各図面は、例示的な諸実施形態の主要な特徴を図解で示すものである。各図面には、必ずしも実際の実施形態のすべての特徴が示されているわけではなく、図示の要素の相対的な寸法も必ずしも縮尺どおりに描かれてはいない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の諸態様に係る製造段階におけるチャンバの斜視図である。
【図２】本発明の諸態様に係る製造段階におけるチャンバの斜視図である。
【図３Ａ】本発明の諸態様に係る製造段階におけるチャンバの斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の諸態様に係る製造段階におけるチャンバの斜視図である。
【図４】本発明の諸態様に係るチャンバの製造方法を示す図である。
【図５】本発明の一態様に係るチャンバ内の各キャビティとアンダーカットとの関係を示す平面図である。
【図６】本発明の一態様に係るチャンバ内の各キャビティとアンダーカットとの関係を示す平面図である。
【図７】本発明の一態様に係るチャンバ内の各キャビティとアンダーカットとの関係を示す平面図である。
【図８】本発明の一態様に係るチャンバ内の各キャビティとアンダーカットとの関係を示す平面図である。
【図９】本発明の一態様に係るプラズマ処理システムを示す図である。
【図１０】本発明の一態様に係る図９のプラズマ処理システムの垂直断面図である。
【図１１】１つの例示的なシミュレーションにおける、本発明の諸態様に係るチャンバ内のウェーハレベルでの真空レベルの平面マップを示す図である。
【図１２】１つの例示的なシミュレーションにおける、本発明の諸態様に係るチャンバ内の真空レベルの垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１、図２、図３Ａ、及び図３Ｂは、本発明の諸態様に係る各製造又は製作段階におけるチャンバの斜視図を示す。半導体ウェーハを含む基板の処理に使用される処理チャンバ又は処理用チャンバは、単純にチャンバと呼ばれることもある。
【００２０】
図１は、１つの材料片又は材料ブロック１００を示す。ブロック１００の一部分には、処理キャビティ１１０が形成される。ブロック１００の別の部分には、ポンプキャビティ１２０が形成される。処理キャビティ１１０及びポンプキャビティ１２０はいずれも円筒形である。処理キャビティ１１０は、ブロック１００の一面で開口する円筒（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）又は円筒形ボリューム（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ｖｏｌｕｍｅ）を形成し、ポンプキャビティ１２０は、ブロック１００の対向面で開口する別の円筒形ボリュームを形成する。
【００２１】
材料片１００は、アルミニウム等の金属から形成することができる。材料片１００は、予め製作される任意の幾何形状をとることができる。材料片１００は、立方体であってもよい。
【００２２】
材料片１００が立方体である場合は、処理キャビティ１１０及びポンプキャビティ１２０は、それぞれの円形断面が該立方体の各面の対角面に沿うように形成することができる。処理キャビティ１１０の円形断面は、ポンプキャビティ１２０の円形断面と重なる。
【００２３】
本発明の一態様では、処理キャビティ１１０及びポンプキャビティ１２０を形成する円筒又は円筒形ボリュームの高さは、それらの２つの円筒形ボリューム同士が交差するような高さとなる。本発明の別の態様では、処理キャビティ１１０及びポンプキャビティ１２０を形成する円筒形ボリューム同士が接することも交差することもない。
【００２４】
処理キャビティ１１０及びポンプキャビティ１２０を形成する円筒形ボリューム同士が交差した場合、処理キャビティ１１０は事実上、交差領域の上方に位置するほぼ完全な円筒形部分と、該交差領域内に位置する別の部分とに分けられる。処理キャビティ１１０のほぼ完全な円筒形部分を処理部分（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｐｏｒｔｉｏｎ）１０８と呼び、それより下の部分をポンピング部分（ｐｕｍｐｉｎｇ  ｐｏｒｔｉｏｎ）１０９と呼ぶ。
【００２５】
図２は、アクセスホール１３０をさらに含む材料片１００を示す。アクセスホール１３０は、処理キャビティ１１０と同心の円筒形であり、電線ならびにガス管及びホース、リフトピンアクチュエータ（図示せず）等のユーティリティの利用を可能にする。アクセスホール１３０と処理キャビティ１１０は連結されている。一態様では、処理キャビティは、ブロック１００の一面で開口し、基板アクセスホールは、ブロック１００の対向面で開口する。これらの２つの面は、ブロック１００の上面及び底面であってもよい。
【００２６】
一態様では、ブロック１００をトリミングするために、処理キャビティ１１０及びポンプキャビティ１２０の上方、下方、及び周囲の余分な材料が除去される。次に、処理キャビティ１１０の下方の領域においてブロック１００から余分な材料を除去した後、処理キャビティ１１０の下面に開口を作成することにより、アクセスホール１３０を形成することができる。
【００２７】
アクセスホール１３０とポンプキャビティ１２０は交差しない。アクセスホール１３０の直径は、処理キャビティ１１０の直径よりも小さい。
【００２８】
図４の方法において後で説明するように、処理キャビティ１１０、ポンプキャビティ１２０、及びアクセスホール１３０は、連続的に形成することも同時に形成することもできる。
【００２９】
図３Ａは、処理キャビティ１１０、ポンプキャビティ１２０、及びアクセスホール１３０を含む材料片１００を示す。図３Ａでは、材料片１００は、余分な材料を除去し、チャンバ３００を形成するために、各キャビティの周縁部を取り囲むように切削される。さらに、図３Ａは、処理キャビティ１１０の内外にウェーハを移動するための開口１１２も示している。この開口には、処理中にチャンバを隔離するためのスロット弁（図示せず）が嵌合されている。
【００３０】
アンダーカット１４０を形成する前に、処理キャビティ１１０及びポンプキャビティ１２０は、それぞれ対向面で開口する２つの交差円筒を形成することができる。処理キャビティ１１０の処理部分１０８は、２つの円筒の交差領域の上方に位置し、ポンピング部分１０９は、開口１２２のレベルに位置する。２つのキャビティ同士が交差しているため、これらの間に開口１２２が形成される。しかしながら、このような開口は、処理キャビティ１１０からポンプキャビティ１２０への流体の流れを可能にするが、コンダクタンスは非常に低くなる。さらに、開口１２２のサイズ及び位置の故に、処理キャビティ１１０内に許容できない圧力勾配が形成される。本発明の諸実施形態は、これらの課題を解決する。
【００３１】
図３Ｂは、処理キャビティ１１０とポンプキャビティ１２０との間にアンダーカット１４０が形成された後のチャンバ３００を示す。アンダーカット１４０は、処理キャビティ１１０とポンプキャビティ１２０を連結したボリュームを当初の開口１２２範囲を超えて増加させる。アンダーカット１４０が形成された後は、処理キャビティ１１０とポンプキャビティ１２０の両方の一部分の円筒形状が、アンダーカット１４０によって変形する。処理キャビティ１１０の処理部分１０８は、アンダーカット１４０の上方に位置するためアンダーカット１４０によって変形することはなく、その結果、それ自体のサイズが維持され、基板処理用の対称形チャンバが提供される。
【００３２】
本発明の一態様によれば、アンダーカット１４０は、ＣＮＣマシン上に載置可能な丸鋸によって形成することができる。これは、複雑な工具経路及びプログラミングを有するＣＮＣマシン上でエンドミルを使用する処理等、高コストな処理によってチャンバが機械加工される従来の方法とは異なるものである。本態様では、アンダーカット１４０は、単純な経路を有するＣＮＣマシン上に載置された丸鋸を使用して容易且つ安価に形成することができる。
【００３３】
本発明の一態様では、２つの円筒形キャビティを１つの材料ブロック内に形成し、連結通路（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ  ｐａｓｓａｇｅ）を介して互いに連結することができる。これらの円筒形キャビティは、交差しないようにすることもできる。各円筒形キャビティはそれぞれ、ブロックの同じ側に開口を有することができる。円筒形キャビティの一方は処理領域として働き、他方は排気領域又はポンプ領域として働く。円筒形キャビティの外郭から余分な材料を除去することができる。処理部分を形成する完全な円筒形キャビティ内に基板キャリア又はチャックを進入させる働きをする基板開口又は基板孔を作成するために、第３の円筒形キャビティの形状とし得る第３の開口が形成される。連結通路は、円筒形キャビティの一方又は両方に正接させることができる。連結通路は、円筒形キャビティの一方にのみ正接し、他方のキャビティ側では、２つのキャビティによって形成されるチャンバの中心線を超えて延在するアンダーカットを含むことができる。連結通路は、どちらのキャビティにも正接せず、両側の中心線を超えて延在するものであってもよい。中心線は、一方のキャビティの中心と他方のキャビティの中心とを連結する線分である。この中心線は連続的でなく、各キャビティの中心で終端している。
【００３４】
図４は、本発明の諸態様に係るチャンバの製造方法を示す。
【００３５】
本方法は、４００から開始する。本方法は、１つの材料ブロックを調達するステップ４１０を含む。次に、材料ブロック内に処理キャビティ、ポンプキャビティ、及び基板アクセスホールが形成される（４２０）。次に、処理キャビティとポンプキャビティを連結する通路を広げるために、処理キャビティとポンプキャビティとの間にアンダーカットが形成される（４３０）。本方法は、チャンバの外郭が各キャビティの形状と共形となるように、キャビティの外側から余分な材料を除去するステップを含むことができる。その後、本方法は４４０で終了する。
【００３６】
処理キャビティ、ポンプキャビティ、及び基板アクセスホールの形成（４２０）は、任意の順序で連続的に行われても同時に行われてもよい。さらに、基板アクセスホールは、処理キャビティの閉じられた側から余分な材料を除去し、該処理キャビティの閉じられた側に開口を形成することによって形成される開口であってよい。
【００３７】
本発明の一態様では、処理キャビティ、ポンプキャビティ、及び基板アクセスホールは、材料ブロック内の機械加工又はフライス加工によって切削される。本発明の一態様では、アンダーカットの形成（４３０）は、丸鋸によって行われる。
【００３８】
図４の方法又はその変形形態は、図３Ｂのチャンバ３００の形成に使用することもできる。
【００３９】
図５は、本発明の一態様に係るチャンバ３０１内の２つのキャビティ１１０、１２０（図１参照）と、アンダーカット５４０との関係を示す平面図である。
【００４０】
図５に示したように、処理キャビティ５１０、ポンプキャビティ５２０、及び基板アクセスホール５３０はすべて、平面図に示した円形断面を有する。処理キャビティ５１０及び基板アクセスホール５３０は、同心円状の断面を有する。中心線５１２は、処理キャビティ５１０とポンプキャビティ５２０の中心同士を結んでいる。中心線５１２は、チャンバ中心線５１２と呼ぶこともできる。中心線５１２に対して垂直であり、処理キャビティの中心を通過する線５２２が示されている。アンダーカット５４０は、処理キャビティ５１０とポンプキャビティ５２０との間の流体伝達を実現する。
【００４１】
図示の実施形態では、アンダーカット５４０は、ポンプキャビティ５２０には正接するが、処理キャビティ５１０には正接しない。アンダーカット５４０は、線５２２を横切った後、向きを変え、処理キャビティ５１０の周辺部に達する。このように、アンダーカット５４０は、チャンバ３０１の中心線５１２を超えて延在している。したがって、アンダーカット５４０が存在する場所では、処理部分の下方の基板が位置決めされる処理キャビティ５１０の一部分が、拡大されることになる。アンダーカット５４０は、ポンプキャビティ５２０の一部分も拡大し、２つのキャビティを連結したボリュームも拡大する。
【００４２】
本発明の一態様では、アンダーカット５４０は、処理キャビティ５１０及びポンプキャビティ５２０の各円筒壁と平行な壁を含む。本発明の一態様では、アンダーカットは、処理キャビティ５１０及びポンプキャビティ５２０の各円筒壁に対してある角度をなして形成される。このアンダーカットは、上部又は底部に向かって拡幅する壁を有することができる。
【００４３】
本発明の諸態様は、ガス流の乱流を生むチャンバ内の鋭端部を減らすことにより、ポンプへのガス流の均一性を改善するチャンバを提供する。層状のガス流は、より効率的で予測可能性も高い。乱流は、モデル化及び予測が困難であり、ガス流のような流体の流れを妨げる摩擦を引き起こす。
【００４４】
本発明の諸態様は、チャンバ内のガスの排気経路が提供されるチャンバの一部分を拡大しながら、より小さいチャンバボリュームで基板周囲の均一なプラズマ分布を維持する。したがって、チャンバからのガス排気能力が高められる一方で、基板処理の均一性も維持される。
【００４５】
図６は、本発明の一態様に係るチャンバ３０２の各キャビティとアンダーカット６４０との関係を示す平面図である。
【００４６】
図６では、処理キャビティ６１０又はポンプキャビティ６２０のいずれにも正接せず、当初円筒形状をとっていた両方のキャビティの一部分を、それらの２つのキャビティを連結したボリュームに沿って拡大するアンダーカット６４０を形成することができる。図６の実施形態では、アンダーカット６４０は、両側のチャンバ中心線６１２を超えて延在している。
【００４７】
図７は、本発明の一態様に係るチャンバ３０３の各キャビティとアンダーカット７４０との関係を示す平面図である。
【００４８】
図７では、処理キャビティ７１０とは正接するが、ポンプキャビティ７２０とは正接しないアンダーカット７４０を形成することができる。したがって、アンダーカット７４０は、当初円筒形状をとっていたポンプキャビティ７２０の一部分を、２つのキャビティを連結したボリュームに沿って拡大する。図７の実施形態では、アンダーカット７４０は、ポンプキャビティ７２０側のチャンバ中心線７１２を超えて延在している。
【００４９】
図８は、本発明の一態様に係るチャンバ３０４の各キャビティとアンダーカット８４０との関係を示す平面図である。
【００５０】
図８では、処理キャビティ８１０とポンプキャビティ８２０の両方に正接するアンダーカット８４０を形成することができる。アンダーカット８４０は、処理キャビティ８１０又はポンプキャビティ８２０の円筒形状を中心線８１２の２つの終点を超えて変更することはなく、また、いずれかの側のチャンバ中心線８１２を超えて延在することもない。
【００５１】
図９は、本発明の一態様に係るプラズマ処理システムを示す。
【００５２】
図９の処理システムは、処理キャビティ９１０とポンプキャビティ９２０とを含むチャンバ９００を含む。また、処理システムは、基板ホルダ９１１と、真空ポンプ９２１も含む。さらに、処理システムは、ガス源９３０と、ＲＦ電源９４０と、コントローラ９５０も含む。
【００５３】
コントローラ９５０は、ガス源９３０及びＲＦ電源９４０に接続されており、チャンバ９００への処理ガスの流れを制御する。基板ホルダ９１１は、固定であっても可動であってもよい。可動基板ホルダ９１１は、チャンバ９００内の処理キャビティ内に所在する処理部分の内外に基板チャックを昇降させる。真空ポンプ９２１は、チャンバ９００の内側のガスをアンダーカット（図示せず）を介しポンプキャビティを経て排気することにより、チャンバ９００内に真空を生み出す。チャンバ９００は、ドーム形状の蓋を有するように図示されているが、図９の処理システムでは、平坦な蓋あるいは他の形状の蓋を使用することもできる。
【００５４】
チャンバ９００は、上述した本発明の様々な態様に係るチャンバのうちの任意の１つであってよく、上述の処理のいずれかを利用して形成することができる。
【００５５】
図１０は、本発明の一態様に係る図９のプラズマ処理システムの垂直断面図である。
【００５６】
図１０は、アンダーカットが形成され得る、２つの円筒形キャビティ９１０、９２０の交差部分を示している。図１０は、基板１０１０が、アンダーカット領域９４０の上方にある処理キャビティ９１０のほぼ完全な円筒形部分によって囲まれるように基板ホルダ９１１上に位置決めされる様子も示している。
【００５７】
図１１は、１つの例示的なシミュレーションにおける、本発明の諸態様に係るチャンバ内のウェーハレベルでの真空レベルの平面マップを示す。
【００５８】
ここでは、ポンプ領域１２４内に位置するポンプによって処理領域１１４内に真空が生み出されるチャンバ１１００が示されている。ウェーハ１３４は、処理領域１１４内に位置決めすることができる。ポンプによって生み出される真空は、ポンプ領域１２４に面する処理領域１１４の外周近傍の領域１１４０で最も強力となり、すなわち最もガス圧が低くなる。この真空は、領域１１３０として示される処理領域の外周でも強力である。ウェーハ１３４の中心に向けて真空圧は増加し、真空度は低下する。一方、真空レベルは、領域１１１０の範囲で示されるように、ウェーハ全体、及びウェーハの周辺部を越えてほぼ一定に保たれる。細分された（ｈａｓｈｅｄ）様々な領域を画定する明確な（ｓｈａｒｐ）境界があるにも関わらず、真空圧の変化は連続的であり、明確な境界を有さない。実際、これらの領域間の境界では、各領域の中心の真空圧に対して、小さい割合の真空レベルの変化が示される。
【００５９】
例示的な一態様では、チャンバ１１００内に真空を生み出すために、２８００Ｉｐｓのターボポンプが設けられる。処理キャビティの直径は、約２１インチ（約５３．３４ｃｍ）であり、ポンプキャビティの直径は、約１２インチ（約３０．４８ｃｍ）である。１２インチウェーハを保持する台座（ｐｅｄｅｓｔａｌ）の１ｍｍ上方のウェーハレベルのガス圧が測定される。本発明の本態様では、領域１１１０は、約１．１２０ｅ−００２、領域１１２０は、約１．０９６ｅ−００２、領域１１３０は、１．０７１ｅ−００２〜１．０４７ｅ−００２、領域１１４０は、１．０２２ｅ−００２である。これらの値は、圧力単位ｔｏｒｒ（１ｔｏｒｒ＝約１３３．３２２Ｐａ）で表される。このように、領域間の境界では、０．０２５ｅ−００２ｔｏｒｒ未満の真空レベル変化が示される。例えば、ウェーハ１３４全体及びウェーハの周辺部を越える領域では、真空圧の変化が、１．０９６ｅ−００２〜１．１２０ｅ−００２ｔｏｒｒの差よりも小さくなり、又は０．０２４ｅ−００２ｔｏｒｒとなる。この圧力変化は、ウェーハが位置決めされている領域の中心の圧力の約２％にすぎない。
【００６０】
図１２は、１つの例示的なシミュレーションにおける、本発明の諸態様に係るチャンバ内の真空レベルの垂直断面図である。
【００６１】
ここでは、ポンプ領域１２６内に位置するポンプによって処理領域１１６内に真空が生み出されるチャンバ１２００が示されている。ウェーハ１３６は、処理領域１１６内に位置決めすることができる。ポンプによって生み出される真空は、ポンプ近傍のポンプ領域１２６内の領域１２４０で最も強力となり、すなわち最もガス圧が低くなる。この真空は、領域１２２０及び１２３０として示されるポンプ領域の上部付近でも強力である。処理領域１１６に向けて真空圧は増加し、真空度は低下する。一方、真空レベルは、領域１２１０の範囲で示されるように、ウェーハ１３６全体、及び全体の処理領域１１６内でほぼ一定に保たれる。ウェーハ１３６の下方の領域１２１５内では、真空圧は、領域１２１０内の処理領域の内側の圧力と、領域１２２０内のポンプ領域の上部の圧力との間の範囲となる。
【００６２】
１つの例示的なシミュレーションでは、ポンプ領域１２６内で２８００Ｉｐｓのターボポンプを使用して、チャンバ１２００内に真空を確立することができる。ここで、処理領域１１６の内側の領域１２１０内のガス圧は、約１．１２２ｅ−００２ｔｏｒｒとなる。ガス圧は、領域１２１５内で約９．６４５ｅ−００３ｔｏｒｒ、領域１２２０内で約８．０７４ｅ−００３ｔｏｒｒ、領域１２３０内で約６．５０３ｅ−００３ｔｏｒｒ、領域１２４０内で４．９３２ｅ−００３ｔｏｒｒとなる。これらの値は近似値であり、隣接する領域間のガス圧は、ある値から別の値に徐々に変化するものである。しかしながら、これらの値は、ポンプ近傍の領域１２４０内の最高レベルの真空と、ウェーハ１３６が位置決めされる処理領域１１６の内側との間の真空圧の変化が、２％未満であることを示している。このような小さい圧力の変化は、真空が均一であること、ならびにガス流の乱流が存在しないこと、あるいは乱流レベルが低いことを示している。
【００６３】
本発明の一態様では、チャンバが提供される。チャンバは、ポンプ開口と、処理キャビティとを含む。ポンプ開口は、ポンプキャビティと呼ばれることもある。ポンプキャビティは、下方から開口し、処理キャビティは、上方から開口する。ポンプ開口及び処理キャビティは、円筒形カット同士を両側から交差させることによって作成される。ポンピングプレナムにより、ポンプキャビティの上面には、処理開口とポンプ開口との間のアンダーカットが作成される。このアンダーカットは、チャンバ中心線を超えて延在する。チャンバ中心線は、ポンプキャビティの断面の中心と処理キャビティの断面の中心とを連結する線である。上記のアンダーカットは、低コスト製作を実現するために、フライス盤（ｍｉｌｌｉｎｇ  ｍａｃｈｉｎｅ）上の丸鋸を用いて製作されるように設計される。また、各キャビティの設計により、高額なエンドミル処理とは対照的に鋸の使用も可能となる。
【００６４】
本発明の諸態様に係るチャンバでは、各キャビティが同じ金属片内に形成されるので、部品及び封止材の数が少なくなる。さらに、本発明の諸態様に係るチャンバを用いると、処理キャビティの内側の圧力均一性が高まり、より高いポンプコンダクタンスを得ることができる。中心線を超えてアンダーカットを延在させることは、ポンプ開口から離れた処理キャビティの均一なポンピングを生み出すのに役立つ。このようなアンダーカットを用いることにより、より大きい正接キャビティの均一なポンピング性能を実現しながら、処理キャビティの小型化を図ることが可能となる。
【００６５】
本発明の諸態様は、互いに交差する処理領域及び排気領域又はポンピング領域を含むことにより、より小さいチャンバボリュームを実現することができる。本発明の諸態様は、処理チャンバ内のガスの排気経路を提供する処理チャンバの一部分を拡大しながら、より小さい処理チャンバボリュームで基板周囲の均一なプラズマ分布を維持する。
【００６６】
本発明の一態様では、チャンバの製造方法が提供される。本方法によれば、チャンバは、単一のアルミニウム片から機械加工される。円筒形キャビティ同士を交差させることにより、処理キャビティ及びポンプ開口又はキャビティが作成される。チャンバ中心線を超えて延在する大きいアンダーカットにより、高いポンプコンダクタンス及びチャンバ圧力の均一性が達成される。処理キャビティとポンプキャビティとの間の上面及び底面は、別々の部品ではなく、円筒形の処理キャビティ及びポンプキャビティの機械加工によって作成される。処理キャビティとポンプキャビティとの間の開口は、材料を除去し、チャンバ中心線を超えて延在するプレナムを生み出す丸鋸を使用することによって拡大される。本方法によれば、上記のアンダーカットは、低コスト製作を実現するために、フライス盤上の丸鋸を用いて製作されるように設計される。
【００６７】
本発明の諸態様は、フライス盤上の丸鋸を使用して、基板ホルダを含むように形成される第１の円筒形キャビティと、ポンプを取り囲む第２の円筒形キャビティとを連結する壁をアンダーカットすることによってチャンバを製造する方法を提供する。
【００６８】
本発明を様々な具体例と共に説明してきたが、これらの例は決して限定的なものではなく、例示的なものにすぎない。本発明の実施に適したハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの多種多様な組合せが当業者には理解されるであろう。さらに、本明細書に開示される本発明の説明を読み、本発明を実施すれば、本発明の他の実装形態が当業者には明らかとなるであろう。上記の説明及び具体例は単なる例示として解釈されるべきであり、本発明の真の範囲及び趣旨は、添付の特許請求の範囲に記載の各請求項及びそれらの均等物によって示されるものとする。
【図１】
2009147344.tif 000003
【図２】
2009147344.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図１１】
2009147344.tif 000014
【図１２】
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【外国語明細書】
2009147344000001.pdf