JP2002517884A - プリクリーンチャンバのための台座絶縁体 - Google Patents

プリクリーンチャンバのための台座絶縁体

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、一般的には、プリクリーンチャンバ及び他のエッチングチャンバ内における基板の裏面のスパッタリングを減少させる装置を提供する。本発明はまた、処理キットの表面に形成された膜からの材料の剥離を減少させ、処理キットの規定寿命時間を長くさせる装置を提供する。本発明の１の見地では、基板を支持するための装置であって、基板の中央部分と接触する支持台座と、支持台座を取囲む絶縁体であって、基板の円周縁から延びる傾斜部分を有する絶縁体と、を備えた装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にはエッチングチャンバに関する。特に、本発明はエッチング
チャンバ内の基板支持部材のための絶縁体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路（ＩＣ）の寸法がますます小さくなって、ＩＣが作製される基板の粒
子による汚染を防止する必要がますます困難となり従ってより重要になったが、
それは、より小さい回路はより小さな粒子によってより容易に損傷され得ると共
に、より小さな回路を作製するのに要求される新たなプロセスはより小さな粒子
による劣化をより受けやすいからである。従って、プロセスと関連するハードウ
ェア構成要素とを清浄に保つ必要性はより重要になりつつある。
【０００３】 完全なＩＣを製造するために、代表的にはいくつかの処理装置が使用され、そ
れぞれの装置は全体の製造処理の中の特定の段階又は一連の段階を実行する。基
板は大気条件において装置の間を搬送される。基板が装置の間にて搬送されると
き、基板の汚染を防止するために大気環境は極めて清浄に維持される。基板の汚
染をさらに防止するために、基板を完全に封止したカセットに入れて搬送するこ
とさえある。しかしながら、大気中の酸素が基板の表面に酸化物を形成すること
を防止するのは不可能であることが問題となる。ＩＣの材料の酸化は材料の電気
特性をひどく変えるので、酸化した表面は有害であって、表面酸化物、主に二酸
化珪素及び金属酸化物は、基板が物理蒸着法や化学蒸着法のような装置の一次処
理を受ける前に、前処理のクリーニング段階で、基板の表面から除去ないしエッ
チングする必要がある。特に、タングステン、アルミニウム、又は銅のような金
属導体を堆積させるための、トレンチ、コンタクト、又はバイアのような基板の
表面地形は、堆積層の間の極めて低い界面抵抗を確保するために清浄にする必要
がある。
【０００４】 プリクリーンチャンバ、例えばカリフォルニア州サンタクララのApplied Mate
rials,Inc.社から入手できるPre-Clean II Chamberは、望ましくない酸化物層を
取除くことによって基板を清浄にする。図１はプリクリーンチャンバを示す簡略
模式図である。一般に、プリクリーンチャンバ１０は基板支持部材１２を有し、
これは石英ドーム１６の下のチャンバエンクロージャ１４内に配置されている。
基板支持部材１２は代表的には、石英絶縁体板２２の凹部２０内に配置された中
央台座板１８を含んでいる。中央台座板１８の上側表面は代表的には、石英絶縁
体板２２の上面２３の上まで延びている。基板２６の底面２７と石英絶縁体板２
２の上面２３との間には、約０．０３５インチのギャップ２４が形成されている
。処理中には、基板２６は中央台座板１８の上に配置され、位置決めピン３２に
よってその上に保持される。基板２６の周縁部分は、石英絶縁体板２２の上にわ
たり、石英絶縁体板２２の上縁から張出す。石英絶縁体板２２の傾斜部分２８は
、この張出した基板２６の周縁部分の下に部分的に設けられ、下側環状平坦表面
３０が傾斜部分２８の下側外縁から延びている。石英絶縁体板２２は代表的には
処理キットの一部であり、装置のオペレータが定期メンテナンス中に定期的に交
換する。処理キットは長い有用寿命時間を有することが望ましく、それにより装
置のダウンタイムは処理時間全体に対して小さな割合になる。
【０００５】 エッチングによるクリーニングの主たる目的は、代表的には、基板が真空処理
装置へと搬送される間に大気空気条件にさらされたときに、基板の表面に形成す
る酸化物を取除くことにある。シリコン基板については、酸化された表面材料の
大部分はシリコン酸化物であるが、同様に基板の表面上に堆積された金属は表面
に金属酸化物を形成するだろう。エッチングされた材料はスパッタで基板表面か
ら離れて、石英絶縁体板の露出した表面を含む処理キットに膜を形成する。しか
しながら、裏面のスパッタリングによって余分な材料がスパッタされて発生する
ので、基板が絶縁体から張出した基板の裏面から材料をスパッタすることは望ま
しくなく且つ必要でもない。
【０００６】 処理キット表面に膜が形成されると、その密度は変化して、膜の応力をもたら
す。この応力は、膜の材料の膨張係数の違いと共に、処理キットの表面からの膜
の層間剥離や剥落をもたらす。結局、数百の基板がクリーニングされた後には、
膜はあまりに厚く且つ重たくなって、膜は剥落を始めて処理されている基板を汚
染する。これらの粒子は基板を深刻に損傷し及び／又は装置の一次処理の妥当な
パフォーマンスを妨げるので、処理キットは代表的には装置で一定数の基板がク
リーニングされた後で取替えられる。処理キットを取替える前に処理することが
できる基板の選ばれる数は、一般的に剥落が生じる前の、処理キットの表面に形
成される膜の許容できる厚さに対応する。処理キットは長い有用寿命時間を有す
ることが望ましく、それにより装置のダウンタイムは処理時間全体に対して小さ
な割合になる。代表的には、基板の表面からエッチングされる漸増的な材料の量
を測定する方が処理キットの不均一な膜厚を測定するよりも容易なことから、処
理キットの寿命時間は、基板からエッチングされた材料の合計の特定の厚さとし
て指定される。処理キットの寿命時間は、基板からエッチングされる材料に応じ
て変化する。例えば、ＳｉＯ2をエッチングする処理キットの寿命時間は、代表
的には基板からエッチングされる材料の合計が１２０μｍと指定され、約３００
０枚の基板に相当する。しかしながら、実際のエッチング／クリーニング処理中
には（処理キットの寿命時間として指定された材料とは異なる）材料がエッチン
グされるために、処理キットの実際の寿命時間はしばしば望ましい又は指定され
た寿命時間よりも短くなり、実際の処理中には、処理キットはわずか２０〜３０
μｍの蓄積されたエッチングされた材料しかもたないこともある。このような短
い寿命時間のために装置のオペレータはより頻繁に装置を保守しなければならな
い。加えて、処理キットの予期しない短い有用寿命時間のため、装置のオペレー
タが処理キットは適切に働いていると思いこんでいる間に、材料の剥片が基板上
に落下して、基板上に形成された多くのＩＣを損傷させることもある。従って、
装置のオペレータが多くのデバイスが損傷されないし汚染されていると気が付く
までに、いくつもの基板が装置を通り過ぎる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このため、プリクリーンチャンバ及び他のエッチングチャンバにおいて基板の
裏面のスパッタリングを最小にする装置への要求が存在する。装置は、処理キッ
トの表面に形成された膜からの材料の剥落を低減することが望ましいだろう。装
置はさらに、処理キットの指定された寿命時間を延ばすことが望ましいだろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般的には、プリクリーンチャンバ及び他のエッチングチャンバに
おいて基板の裏面のスパッタリングを最小にする装置を提供する。本発明はまた
、処理キットの表面に形成された膜からの材料の剥落を低減し、処理キットの指
定された寿命時間を延ばすような装置を提供する。本発明のひとつの見地では、
基板を支持するための装置であって、基板の中央部分と接触する支持台座と、支
持台座を取囲む絶縁体であって、基板の円周縁から延びる約１０゜と約６０゜と
の間の傾斜部分を有する絶縁体とを備えた装置を提供する。絶縁体の上側の環状
の平坦な表面と基板の下側表面との間に約０．０１５インチの高さのギャップを
形成することが好ましい。さらに、絶縁体の傾斜部分は処理されて、エッチング
／クリーニング処理でスパッタされた材料のより良い付着を提供する。
【０００９】 本発明の他の見地では、基板を処理するための装置であって、エッチング／プ
リクリーンチャンバと、基板支持部材であって、基板の中央部分と接触する支持
台座と、支持台座を取囲む絶縁体であって、基板の円周縁から延びる傾斜部分を
有する絶縁体とを備えた支持部材と、を備えた装置を提供する。
【００１０】 上述した本発明の特徴、効果及び目的が達成されるやり方を詳細に理解できる
ように、上に簡単に要約したところの本発明についてのより詳細な説明を、添付
図面に示された実施形態を参照して行なう。
【００１１】 しかしながら、添付図面は本発明の代表的な実施形態を示すだけであって、そ
れ故、発明の範囲を制限するものと考えるべきではなく、本発明は他の同様に効
果的な実施形態の余地を残すものであることに留意すべきである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明による基板支持部材４２を有するエッチング／プリクリーンチ
ャンバ４０を示す横断面図である。基板支持部材４２はチャンバエンクロージャ
４１内に配置され、一般に、石英絶縁体板４８の上面の凹部４６内に配置された
台座板４４を備えている。台座板４４の上面５０は、石英絶縁体板４８の上側環
状表面５２よりもわずかに高く延びており、基板５４の底面ないし裏面５８の中
央部分と接触している。好ましくは、台座板４４はチタンで構成され、エッチン
グ−クリーニングに必要なバイアスを与えるために電源（図示せず）に結合され
ている。基板５４の周縁部分は、石英絶縁体板４８の上側環状表面５２の上まで
延びており、基板５４の底面５８と石英絶縁体板４８の上側環状表面５２との間
にギャップ５６を形成している。裏面のスパッタリングを最小にするために、ギ
ャップ５６は（従来技術のデザインにおける０．０３５インチと比較して）約０
．０１５インチに減少させるのが好ましい。さらに、石英絶縁体板４８の上側環
状表面５２の外側縁は、少なくとも基板５４の外側縁の直径と同じ大きさの直径
を有する。基板５４の裏面５８は事実上カバーされて、わずか０．０１５インチ
のギャップが、基板５４の底面５８と石英絶縁体板４８の上側環状表面５２とを
隔てる。従って、プラズマイオンが基板の裏面に接触し到達するのが遮断される
ので、基板５４の裏面５８からのスパッタリングは最小になる。
【００１３】 石英絶縁体板４８の傾斜部分６０は上側環状表面５２の外縁から下向きに傾斜
して延びる。傾斜の勾配は水平平面に対して約１０゜と約６０゜との間にするの
が好ましい。図２に示すように、勾配は約４５゜である。従来技術の絶縁体のデ
ザインにおける平坦な環状部分と比較すると、基板５４からスパッタされた材料
が傾斜部分には良く付着しないため、石英絶縁体板４８の傾斜部分６０はスパッ
タされた材料が絶縁体板４８に堆積するのを最小にする。また傾斜した表面では
プラズマの活動は低下すると信じられている。本発明によって絶縁体板への堆積
が低減するために、石英絶縁体板を含む処理キットはより長い有用寿命を得る。
これに代えて、石英絶縁体板４８は傾斜部分６０の下側外縁から外向きに延びた
外側環状平坦表面６２を含む。さらに、石英絶縁体板４８の露出した表面はスパ
ッタされた材料の付着を改善するように仕上げてないし処理して、堆積した材料
の剥落を最小にする。
【００１４】 プリクリーンチャンバ４０で基板５４をクリーニングする処理は、一般に、ス
パッタリングターゲットとして基板５４を用いたスパッタ−エッチング処理を伴
なう。一般に、アルゴンのようなクリーニングガスがチャンバ４０を通して流さ
れて、基板に印加された約１５０Ｗから約４５０Ｗの範囲のバイアス電力でチャ
ンバ内にプラズマがたたきつけられる。加えて、石英ドーム６６の外側に配置さ
れたコイル６４を介してチャンバへＲＦ電力が与えられる。約−１００Ｖから約
−６００ＶのＤＣバイアスが、約１００Ｗから約３００Ｗのバイアス電力で、基
板５４へ向かってイオンを加速する。スパッタリング中のプリクリーンチャンバ
４０内の圧力は約０．４mTorrから約０．５mTorrのオーダーである。これらの条
件の下で、プリクリーンチャンバ４０は代表的には、約１５０Åから約４５０Å
のＳｉＯ2を、約３００Å／minから約６００Å／minのエッチング速度で取除く
。代表的には、約４００Å以下の酸化材料が基板の表面から取除かれる。本発明
による石英絶縁体板４８を用いることによって、処理キットは従前の絶縁体デザ
インの２倍の長さの有用寿命に延びる。
【００１５】 本発明の好ましい実施形態について上述したけれども、本発明の他のさらなる
実施形態を発明の基本範囲から逸脱することなしに案出できる。本発明の範囲は
特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、プリクリーンチャンバを示す簡略模式図である。
【図２】 図２は、本発明による基板支持部材を有するエッチング／プリクリーンチャン
バを示す横断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティムスン ブラッドリー オー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95126 サンホセ ハンチェット アベニ ュー 1257 (72)発明者 ゴウシュ デバブレイタ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95111 サンホセ セブン ツリーズ ブ ールバード 3907−＃エフ101 (72)発明者 コーエン バーニー エム アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95051 サンタクララ マレッタ ドライ ブ 2931 (72)発明者 キング テインガン ケニー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94539 フリモント キャメロン ヒルズ ドライブ 43793 (72)発明者 ナラシンハン ムラリー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95132 サンホセ バルハラ コート 1771 Ｆターム(参考） 5C001 AA01 CC07 5F004 AA16 BA20 BB13 BB18 BB32 CA02 DA23 DB03 5F031 CA02 HA01 HA02 MA32 PA26

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を支持するための装置であって、 ａ） 基板の中央部分と接触する支持台座と、 ｂ） 支持台座を取囲む絶縁体であって、基板の円周縁から延びる傾斜部分を
    有する絶縁体と、 を備えたことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 支持台座はチタンで構成されていることを特徴とする請求項
    １に記載の装置。
  3. 【請求項３】 傾斜部分は水平平面に対して約１０゜と約６０゜との間の角
    度で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 傾斜部分は約４５゜で傾斜していることを特徴とする請求項
    １に記載の装置。
  5. 【請求項５】 絶縁体の上側環状平坦表面と基板の下側表面との間にギャッ
    プが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 ギャップは約０．０１５インチの高さであることを特徴とす
    る請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 絶縁体は傾斜部分の下側縁から延びる下側環状平坦表面を有
    することを特徴とする請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 基板を処理するための装置であって、 ａ） 処理チャンバと、 ｂ） 処理チャンバ内に配置された基板支持部材であって、 ｉ） 基板の中央部分と接触する支持台座と、 ｉｉ） 支持台座を取囲む絶縁体であって、基板の円周縁から延びる傾斜部
    分を有する絶縁体と、 を備えた支持部材と、 を備えたことを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 処理チャンバはエッチングチャンバであることを特徴とする
    請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 処理チャンバはプリクリーンチャンバであることを特徴と
    する請求項８に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 支持台座はチタンで構成されていることを特徴とする請求
    項８に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 傾斜部分は水平平面に対して約１０゜と約６０゜との間の
    角度で傾斜していることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 傾斜部分は約４５゜で傾斜していることを特徴とする請求
    項８に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 絶縁体の上側環状平坦表面と基板の下側表面との間にギャ
    ップが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 ギャップは約０．０１５インチの高さであることを特徴と
    する請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 絶縁体は傾斜部分の下側縁から延びる下側環状平坦表面を
    有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
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US09/088,759 1998-06-02
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