JP2003505855A - 半導体処理室用チャンバライナ - Google Patents

半導体処理室用チャンバライナ

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JP2003505855A
JP2003505855A JP2000572904A JP2000572904A JP2003505855A JP 2003505855 A JP2003505855 A JP 2003505855A JP 2000572904 A JP2000572904 A JP 2000572904A JP 2000572904 A JP2000572904 A JP 2000572904A JP 2003505855 A JP2003505855 A JP 2003505855A
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plasma confinement
liner
confinement shield
chamber liner
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JP2000572904A
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ショエップ・アラン・エム．
デンティ・ウイリアム・エム．・ジュニア
バーンズ・マイケル
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Lam Research Corp
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Lam Research Corp
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • H01J37/32495—Means for protecting the vessel against plasma
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10S156/916—Differential etching apparatus including chamber cleaning means or shield for preventing deposits

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱安定性と、十分な高周波接地復路と、最短のダウンタイムによる便利さとを有する半導体処理室用チャンバライナを提供する。 【解決手段】 半導体処理室において使用するチャンバライナと、このチャンバライナを含む半導体処理室とを開示する。この処理室は、半導体ウェーハの処理中に真空となるチャンバを定義する内周を有する。このチャンバライナ（１１６）は、複数のアパチャ（１１６ｅ）が付いたプラズマ閉じ込めシールド（１１６ｃ）を有する。外部側壁（１１６ｂ）はプラズマ閉じ込めシールド（１１６ｃ）から上方へ延びる。外部フランジ（１１６ａ）は、この外部フランジ（１１６ａ）がチャンバを超えて大気圧の空間へ延びるように、外部側壁（１１６ｂ）から外側へ延びる。このチャンバライナ（１１６）は、好ましくは、プラズマ閉じ込めシールド（１１６ｃ）から上方へ延びる内部側壁（１１６ｄ）を含む。プラズマ閉じ込めシールド（１１６ｃ）と、内部及び外部側壁（それぞれ１１６ｄ及び１１６ｂ）と、外部フランジ（１１６ａ）とは、好ましくは互いに一体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体の製造に関し、特に、半導体処理室において使用するチャンバ
ライナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造において、プラズマエッチングは導電性及び誘電性素材のエッチン
グに広く使用される。プラズマエッチングにおける問題の一つは、チャンバ内で
複数のウェーハを処理するにつれ、時間と共に薄膜が処理室の壁に付着すること
である。この薄膜の付着は、２種類の形のいずれかで問題を引き起こす可能性が
ある。第一に、薄膜は壁から剥離し、チャンバ内に微粒子を持ち込む恐れがある
。集積回路デバイスにおける特徴のサイズが減少を続けるにつれ、処理中に許容
できる微粒子の度合いは急速に低下している。そのため、処理中に微粒子を避け
ることの重要性は更に増加している。第二に、この薄膜は高周波接地経路を変化
させ、ウェーハ上で得られる結果に影響を与える恐れがある。これらの状態のい
ずれかが発生することは望ましくなく、薄膜の付着を取り除くためにチャンバの
壁を物理的にこすり洗いする湿式洗浄工程を処理室に施す必要性を示すものとな
る。
【０００３】 処理室の湿式洗浄では、処理モジュールをラインから外す必要があり、これに
よりスループットが減少するため、市販用半導体の製造において好ましくない。
湿式洗浄の必要性を回避するために、一部の処理室にはチャンバの壁を保護する
ライナが設けられている。ライナは、付着が生じた時に最短のダウンタイムで容
易に取り替えることができるため、有利である。
【０００４】 しかしながら、処理室で現在使用される円柱ライナには、少なくとも２種類の
大きな欠点がある。第一の欠点は、こうしたライナが完全に真空内に位置してお
り、真空内の熱伝導は低いため、十分な熱の連絡を欠いていることである。結果
として、高周波電源がオンとオフとを繰り返す時、ライナの温度は激しく変動す
る。この温度の変動により、ウェーハの処理に望ましくない変化が生じる。第二
の欠点は、十分な高周波接地復路を提供するライナとの電気的連絡を真空内で形
成するのが困難なことである。ステンレス鋼製ネジ、銅製ストラッピング、及び
ベリリウム銅製フィンガ等、この目的で通常使用される素材は、チャンバ内の反
応性物質、つまりプラズマ化学物質との融和性がないため、ウェーハ上の汚染物
質を生成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したことから、熱安定性と、十分な高周波接地復路と、最短のダウンタイ
ムによる便利さとを提供する半導体処理室用チャンバライナの必要性が存在する
。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、概して、熱の安定性と、高周波接地復路として働くグリッド設計と
、洗浄のための容易な取り外しとを提供するように構成された上部チャンバライ
ナを提供することで、この必要性を満たす。本発明は更に、半導体製造で使用す
る、本発明の上部チャンバライナを含む処理室を提供する。
【０００７】 本発明の一態様において、半導体製造で使用する処理室を提供する。この処理
室は、半導体ウェーハの処理中に真空となるチャンバを画定する内面を有するハ
ウジングを含む。この処理室は更に、複数のアパチャが付いたプラズマ閉じ込め
シールドを有する上部チャンバライナを含む。外部側壁はプラズマ閉じ込めシー
ルドから上方に延びる。外部フランジは、この外部フランジがチャンバを超えて
大気圧の空間に延びるように、外部側壁から外側へ延びる。上部チャンバライナ
は、好ましくは、プラズマ閉じ込めシールドから上方に延びる内部側壁を更に含
む。このプラズマ閉じ込めシールドと、内部及び外部側壁と、外部フランジとは
、好ましくは互いに一体となる。この処理室は更に、上部チャンバライナによっ
てカバーされないハウジングの内面を保護する下部チャンバライナを含む。
【０００８】 好適な一実施形態において、このプラズマ閉じ込めシールドは、内周と外周と
を画定する環状の形状を有する。この好適な実施形態において、外部及び内部側
壁は円柱状である。この円柱外部側壁は、外周から第一の距離だけ上方に延び、
好ましくはプラズマ閉じ込めシールドに対してほぼ垂直である。この円柱内部側
壁は内周から第二の距離だけ上方に延び、この距離は第一の距離より短く、好ま
しくはプラズマ閉じ込めシールドに対してほぼ垂直である。望ましい場合、この
円柱内部側壁は、外部フランジが延びる方向とほぼ反対の方向で内側へ延びる内
部フランジを含むことができる。
【０００９】 上部チャンバライナは、好ましくは、第一の高周波ガスケットが外部フランジ
の上面と接触し、第二の高周波ガスケットが外部フランジの下面と接触するよう
に処理室内に取り付ける。上部チャンバライナが陽極酸化アルミニウムで形成さ
れる時、第一及び第二の高周波ガスケットはそれぞれ、ほとんど陽極酸化処理さ
れていない外部フランジの上面及び下面の部分と接触する。
【００１０】 本発明の別の態様によって、半導体製造において使用する処理室内で使用する
チャンバライナが提供される。このチャンバライナは、複数のアパチャを有する
プラズマ閉じ込めシールドを含む。外部側壁は、好ましくはプラズマ閉じ込めシ
ールドと一体で、プラズマ閉じ込めシールドから上方に延びる。外部フランジは
、好ましくは外部側壁と一体で、外部側壁から外側へ延びる。この外部フランジ
は、処理室の内部真空領域を超え、大気圧の空間内へ延びるように構成される。
このチャンバライナは更に、プラズマ閉じ込めシールドから上方へ延びる内部側
壁を含む。この内部側壁は、好ましくはプラズマ閉じ込めシールドと一体である
。
【００１１】 好適な一実施形態において、このプラズマ閉じ込めシールドは、内周と外周と
を画定する環状の形状を有する。この好適な実施形態において、外部及び内部側
壁は円柱状である。この円柱外部側壁は、外周から第一の距離だけ上方に延び、
好ましくはプラズマ閉じ込めシールドに対してほぼ垂直である。この円柱内部側
壁は内周から第二の距離だけ上方へ延び、この距離は第一の距離より短く、好ま
しくはプラズマ閉じ込めシールドに対してほぼ垂直である。望ましい場合、この
円柱内部側壁は、外部フランジが延びる方向とほぼ反対の方向で内側へ延びる内
部フランジを含むことができる。
【００１２】 このチャンバライナは、好ましくは陽極酸化アルミニウムで形成される。チャ
ンバライナを処理室のハウジングへ電気的に接地できるように、外部フランジの
上面及び下面は、ほとんど陽極処理されていない高周波ガスケットを受け入れる
ためのエリアを有する。
【００１３】 本発明のチャンバライナ、つまり上部チャンバライナは、数多くの重要な技術
的利点を提供する。外部フランジがチャンバを超え、大気中に延びているため、
このチャンバライナは、ウェーハ上で汚染物質を生成することなく、既知の高周
波ガスケット素材を使用した処理室のハウジングへ電気的に接地することができ
る。この外部フランジは、チャンバライナの熱伝導率を増加させることで、この
ライナに熱の安定も提供する。これにより、高周波電源がオンとオフとを繰り返
す時にチャンバライナで発生する温度の変動が最小になる。別の利点は、外部フ
ランジを処理室のハウジングに電気的に結合するために、連続する高周波ガスケ
ットを使用できることである。連続する高周波ガスケットの使用は、別個のボル
トを使用するのに比べて優れた電気接触を提供するため有利である。更に別の利
点は、チャンバライナの一体つまりワンピース構造により、このライナを処理室
から取り外すのが容易になり、洗浄が容易になる。チャンバライナを取り外し、
洗浄するのが容易なことで、ダウンタイムは最小になり、ウェーハのスループッ
トは増加する。
【００１４】 上述した一般的な説明と以下の詳細な説明は、前記特許請求の範囲に記載され
た本発明を単に例示及び説明するものであり、制限するものではないことは理解
されたい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に添付図面に例示された本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１６】 図１は、本発明の一実施形態によるチャンバライナを備える半導体処理室の断
面を示す簡略図である。図１に示すように、処理室１００は、例えば高密度プラ
ズマエッチングチャンバで、ポート１０２ａ及び１０２ｂを有するハウジング１
０２を含む。ハウジング１０２の内面は、ポート１０２ｂに結合される真空ポン
プ１０６によってウェーハ処理中は真空になるチャンバ１０４を画定する。ウェ
ーハ１０８は、ポート１０２ａを通じてチャンバに取り入れることが可能で、そ
の処理中は静電チャック及びハウジング部材１１０上に配置される。インサート
焦点リング１１２は、ベース焦点リング１１４によって支持され、当業者に広く
知られているようにウェーハ１０８を取り囲む。ハウジング１０２の内面は、上
部ライナ１１６と下部ライナ１１８との組み合わせによってカバーされ、この詳
細については以下の説明において述べる。
【００１７】 上部ライナ１１６は、外部フランジ１１６ａと、外部側壁１１６ｂと、プラズ
マ閉じ込めシールド１１６ｃと、内部側壁１１６ｄとを含む。プラズマ閉じ込め
シールド１１６ｃは、複数のアパチャ１１６ｅを備え、後で更に詳細に説明する
ように、チャンバ１０４の上部領域、つまりプラズマ閉じ込めシールド１１６ｃ
より上のチャンバ１０４の部分にプラズマを閉じ込める役割を果たす。外部側壁
１１６ｂは、プラズマ閉じ込めシールド１１６ｃから上方に延び、一般にハウジ
ング１０２の内面と一致する。そのため、外部側壁１１６ｂは、ウェーハ処理中
に生成される重合体残留物を集め、これにより、覆われたハウジング１０２内面
の部分の保護バリアとしての役割を果たす。外部フランジ１１６ａは、外部側壁
１１６ｂの大部分がチャンバ１０４を超えて大気圧の空間へ延びるように、外部
側壁１１６ｂから外側へ延びる。内部側壁１１６ｄは、プラズマ閉じ込めシール
ド１１６ｃから上方へ延び、後で更に詳細に説明するように、ウェーハ１０８と
の結合効率を助長する役割を果たす。下部ライナ１１８は、一般にハウジング１
０２の内面と一致し、ウェーハ処理中に生成される重合体残留物を集め、これに
より、覆われたハウジング１０２内面の部分の保護バリアとしての役割を果たす
。
【００１８】 外部フランジ１１６ａの機能は、処理中は真空内にある上部ライナ１１６をチ
ャンバ１０４内から導き出し、大気と接触させることである。外部フランジ１１
６ａが大気と接触していることにより、熱伝導は真空中より大気中において効率
が高いため、上部ライナ１１６の熱伝導率は増加する。この熱伝導率の増加は、
上部ライナ１１６に熱の安定性を提供し、ライナ１１６の温度は、高周波電源が
オンとオフを繰り返す時のプラズマからの熱流束によって著しく変動しなくなる
。熱の安定性を提供するのに加え、外部フランジ１１６ａにより、ウェーハ１０
８上で汚染物質を生成することなく、ライナ１１６をハウジング１０２へ電気的
に接地することができる。特に、後で更に詳細に説明するように、外部フランジ
１１６ａを二つの高周波ガスケットの間に配置することで、ライナ１１６をハウ
ジング１０２へ電気的に接地することができる。外部フランジ１１６ａがチャン
バの外部に延びているため、この高周波ガスケットはチャンバ１０４内のプラズ
マ化学物質に露出していない。その結果、この高周波ガスケットは、チャンバ１
０４内のプラズマ化学物質と融和性のない素材で形成されていたとしても、ウェ
ーハ１０８上の汚染物質を生成しない。
【００１９】 図２Ａは、本発明の一実施形態による上部ライナ１１６の内部側壁１１６ｄの
構造を更に詳細に示している。図２Ａに示すように、図１において単一の構成要
素として大まかに表示されている静電チャック及びハウジング部材１１０は、静
電チャック１２０を含み、これは後部冷却圧力ユニットと、下部インシュレータ
１２４と、ハウジング１０２の延長である電極ハウジング１０２’とを備えるこ
とができる。高周波電力が静電チャック１２０に加わる時、この高周波電力はウ
ェーハ１０８全体に効率的に送られる必要がある。内部側壁１１６ｄは、静電チ
ャック１２０に関して、ファラデシールド等のシールドとして働き、高周波電力
がプラズマその他の損失経路と結合するのを防止する。その結果、内部側壁１１
６ｄは、ウェーハ１０８との結合効率を有利に促進する。図２Ａに示すように、
内部側壁１１６ｄの最上部はウェーハ１０８の僅かに下に位置している。しかし
ながら、この相対的な位置は、内部側壁１１６ｄの最上部がウェーハ１０８に対
して均一又は僅かに上になるように変化させることができる。
【００２０】 図２Ｂは、本発明の別の実施形態による上部ライナ１１６’の内部側壁１１６
ｄ’の構造を更に詳細に示している。この実施形態において、内部側壁１１６ｄ
’は内部フランジ１１６ｆを含む。図２Ｂに示すように、内部フランジ１１６ｆ
は、内部側壁１１６ｄ’から静電チャック及びハウジング部材１１０に向けて、
内側へ延びる。内部フランジ１１６ｆは、インサート焦点リング１１２を通じて
発生する可能性があるＲＦ電力とプラズマとの任意の大きな結合をブロックする
ため、図１に示す内部側壁１１６ｄに比べ、内部側壁１１６ｄ’は高周波損失を
更に効率的に遮断することができる。図２Ｂに示すベース焦点リング１１４’の
構造は、内部フランジ１１６ｆを受け入れるために、図２Ａに示すベース焦点リ
ング１１４の構造に比べ、変更されている。
【００２１】 図３Ａは、本発明の一実施形態による上部ライナ１１６の立体図を示している
。図３Ａに示すように、プラズマ閉じ込めシールド１１６ｃは、内周と外周とを
画定する環状の形状を有する。この簡略図において、プラズマ閉じ込めシールド
１１６のアパチャ１１６ｅ（図１等を参照）は、分かり易くするために省略して
いる。外部側壁１１６ｂは円柱状であり、プラズマ閉じ込めシールド１１６ｃの
外周から第一の距離だけ上方へ延びている。内部側壁１１６ｄは円柱状であり、
プラズマ閉じ込めシールド１１６ｃの内周から第二の距離だけ上方へ延びており
、この距離は第一の距離より短い。外部側壁１１６ｂと内部側壁１１６ｄとの両
方は、好ましくはプラズマ閉じ込めシールド１１６ｃに対してほぼ垂直である。
【００２２】 図３Ａに示すように、外部側壁１１６ｂは、ウェーハ取り入れポート１２６と
、三つの診断ポート１２８とを備える。ウェーハ取り入れポート１２６により、
ロボットアームを使用してチャンバ１０４（図１参照）でウェーハを出し入れす
ることが可能になる。したがって、ウェーハ取り入れポート１２６は、ウェーハ
とロボットアームとを受け入れるのに十分な大きさでなくてはならない。この制
約の中で、ウェーハ取り入れポート１２６のサイズは、ウェーハ上のプラズマの
特性を乱さないために、好ましくは最小を保つ。診断ポート１２８は、チャンバ
１０４内の処理状態をモニタするために使用できる。例えば、診断ポート１２８
は、チャンバ１０４内の圧力を検査すること、又は特定の処理を光学的に探知す
ることに使用できる。図３Ａに示すように、診断ポート１２８は、チャンバ１０
４内のプラズマを閉じ込めるために、六角形のパターンで配置された複数の穴を
備える。診断ポートの数と形状との両方は、特定の処理の必要性に合わせて変え
られることが当業者によって理解される。
【００２３】 外部フランジ１１６ａは、外部側壁１１６ｂから外側へ延び、一般に好ましく
は、これにほぼ垂直である。図３Ａに示すように、外部フランジ１１６ａは、一
般に長方形の形状で、処理室内での上部ライナ１１６の取り付けを容易にする多
数の切り取り部及びアパチャを備える。当業者にとって、外部フランジ１１６ａ
の形状は、上部ライナ１１６が使用される処理室に合わせて変えられることは明
白である。
【００２４】 図３Ｂは、本発明の別の実施形態による上部ライナ１１６’の立体図を示して
いる。上部ライナ１１６’は、内部側壁１１６ｄ’を含み、これはここから内側
へ延びる内部フランジ１１６ｆを備える。内部側壁１１６ｄ’から内部フランジ
１１６ｆが延びる方向は、外部側壁１１６ｂから外部フランジ１１６ａが延びる
方向に対してほぼ反対である。内部フランジ１１６ｆは、好ましくは内部側壁１
１６ｄ’に対してほぼ垂直である。図２Ｂの説明に関して前記したように、内部
フランジ１１６ｆは、図３Ａに示す内部側壁１１６ｄよりも効率的なＲＦ損失に
対するシールドを内部側壁１１６ｄ’に与えることができる。
【００２５】 図４Ａ乃至４ｃは、プラズマ閉じ込めシールド１１６ｃのアパチャ１１６ｅを
更に詳細に示している。図４Ａは、プラズマ閉じ込めシールド１１６ｃの簡略化
した平面図であり、領域１３０が破線で示されている。図４Ｂは、本発明の一実
施形態によるプラズマ閉じ込めシールド１１６ｃの領域１３０内のアパチャ１１
６ｅを表している。図４Ｂに示すように、アパチャ１１６ｅは一般に六角形のパ
ターンで配置された一般に円形の穴である。図４Ｃは、本発明の別の実施形態に
よるプラズマ閉じ込めシールド１１６ｃの領域１３０内のアパチャ１１６ｅ’を
表している。図４Ｃに示すように、アパチャ１１６ｅ’は、プラズマ閉じ込めシ
ールド１１６ｃのまわりに放射状に配置されたスロットである。このスロットは
、好ましくは、縦の軸線がプラズマ閉じ込めシールド１１６ｃの内周及び外周と
ほぼ垂直になるように方向付けされる。アパチャ１１６ｅ及び１１６ｅ’は、プ
ラズマ閉じ込めシールド１１６ｃ全体に設けられ、領域１３０のみに設けられる
のではないと理解されるべきである。プラズマ閉じ込めシールド１１６ｃには他
のグリッド設計、つまりアパチャのパターンを設けることができるのは当業者に
とって明らかである。更に、このグリッド設計は、プラズマの閉じ込めとガスの
コンダクタンスとの衝突する必要性のバランスをとった構造にする必要があるこ
とも当業者によって理解される。一方では、小さなアパチャは優れたプラズマの
閉じ込めを提供する。他方では、大きなアパチャは優れたガスのコンダクタンス
を提供し、これはチャンバ１０４（図１参照）の上部領域において十分な真空状
態を維持するのに必要である。一般には、プラズマ閉じ込めシールド１１６ｃに
おいて、約５０％乃至約８０％の開口部分を提供する任意のグリッド設計を許容
できる。
【００２６】 図５は、本発明の一実施形態によって上部ライナ１１６を処理室１００内に取
り付ける方法を示している。図５に示すように、外部フランジ１１６ａはガス分
布プレート１３２とハウジング１０２の上面との間に挟まれている。Ｏリング等
の第一の真空シール１３３は、外部フランジ１１６ａの上面とガス分布プレート
１３２との間に配置される。第二の真空シール１３３は、外部フランジ１１６ａ
の底面とハウジング１０２の上面との間に配置される。第一の高周波ガスケット
１３４は、第一の真空シール１３３の直径より外側で、外部フランジ１１６ａの
上面とガス分布プレート１３２との間に配置される。第二の高周波ガスケット１
３４は、第二の真空シール１３３の直径より外側で、外部フランジ１１６ａの底
面とハウジング１０２の上面との間に配置される。高周波ガスケット１３４は、
好ましくは、外部フランジ１１６ａの上面及び底面との連続的な電気接触を提供
する連続するガスケットである。トッププレート部材１３６は、高周波分布シス
テムを含むことが可能で、ガス分布プレート１３２の上に配置され、これに電気
的に接地される。
【００２７】 上部ライナ１１６と下部ライナ１１８とは、好ましくはアルミニウムで形成さ
れ、更に好ましくは陽極酸化アルミニウムである。本発明の好適な一実施形態に
おいて、この陽極酸化層は約２乃至３ｍｍの厚さを有し、これは一般にはアルミ
ニウムがプラズマ化学物質から実質的な攻撃を受けるのを防止するのに十分であ
る。アルミニウムを強く攻撃しないプラズマ化学物質が関与する処理では、当業
者が理解するように、上部ライナ１１６と下部ライナ１１８とは陽極処理されて
いないアルミニウムで形成できる。上部ライナ１１６と下部ライナ１１８とは、
アルミニウム以外の素材で形成することも可能であり、これには例えば、炭化ケ
イ素及びポリイミド素材が含まれる。炭化ケイ素は、処理の観点から望ましい素
材だが、製造するコストが高くなる可能性がある。ポリイミド素材、例えば、デ
ラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．デュポン・デ・ネムア社がＶＥＳＰＡＬの
商標で販売している素材等も、処理の観点から望ましいが、許容できる高周波接
地復路を提供しない可能性がある。高周波ガスケット１３４は、ベリリウム銅等
の既知の高周波ガスケット素材で形成できる。
【００２８】 上部ライナ１１６が陽極酸化アルミニウムで形成される時、外部フランジ１１
６ａは、好ましくは、ほとんど陽極処理されていない電気接触エリアを備える。
図６は、外部フランジ１１６ａの上面の平面図であり、電気接触エリア１３８を
除き表面全体が陽極処理されている。図６に示すように、電気接触エリア１３８
は、連続する高周波ガスケットを受け入れるために環状の形状を有する。連続す
る高周波ガスケットの一例は、高周波ガスケット１３４で、これは図５ａに示す
ようにリングの形態である。同様の電気接触エリアは、外部フランジ１１６ａの
下面に提供される。外部フランジ１１６ａの上面及び下面で提供される高周波ガ
スケットと電気接触エリア１３８との接触により、上部ライナ１１６はハウジン
グ１０２とガス分布プレート１３２とへ電気的に接地される。上部ライナ１１６
が外部フランジ１１６ａを通じてハウジング１０２とガス分布プレート１３２と
へ電気的に接地される結果、プラズマ閉じ込め１１６ｃは高周波接地復路を提供
し、これによりプラズマをチャンバ１０４の上部領域に閉じ込める働きをする。
【００２９】 上部ライナ１１６と下部ライナとは、既知の金属成形手法に従って形成できる
。本発明の好適な一実施形態において、上部ライナ１１６は、スピニング手法を
使用してアルミニウム板から形成され、ここではマンドレルを使用してライナの
様々な部分、つまり外部フランジ１１６ａと、外部側壁１１６ｂと、プラズマ閉
じ込めシールド１１６ｃと、内部側壁１１６ｄ又は１１６ｄ’と、存在する場合
は内部フランジ１１６ｆとを成形する。スピニング手法は、留め具又は蝋着等の
他の締結手法を使用せずに、上部ライナの前記部分が互いに統一体として結びつ
いたワンピース上部ライナを提供するため、望ましい。下部ライナ１１８も、好
ましくは、スピニング手法を使用してワンピースライナとして形成する。
【００３０】 本発明の上部ライナは、単体で又はここで説明した下部ライナと併せて使用す
ることが可能であり、カリフォルニア州フレモントのラム・リサーチ・コーポレ
ーションから入手可能なＴＣＰ９１００TM等の様々なトップコイル誘導結合プラ
ズマシステムを備える処理室内での実施に最適である。更に、本発明の上部ライ
ナは、単体での使用又は下部ライナと併せた使用に関係なく、例えばポリシリコ
ン、金属、酸化物等の導電性又は誘電性素材をエッチングする構造の処理室内で
使用できる。本発明の上部ライナは、単体での使用又は下部ライナと併せた使用
に関係なく、例えば付着等、プラズマが使用され、高周波接地が重要である他の
半導体製造設備においても使用できる。
【００３１】 例えば図３Ａ及び３ｂに示すように、外部側壁１１６ｂの高さは、内部側壁１
１６ｄ及び１１６ｄ’の高さよりも高い。可変高チャック等の他の構造を有する
処理チャンバにおいては、内部側壁１１６ｄ又は１１６ｄ’の高さを調整し、外
部側壁１１６ｄの高さ以上にするのが望ましい場合がある。加えて、例えば図３
Ａ及び３ｂに示すように、外部側壁１１６ｂと内部側壁１１６ｄ及び１１６ｄ’
は円柱状である。外部側壁１１６ｂと内部側壁１１６ｄ及び１１６ｄ’は、例え
ば円錐形等、他の形状を有することが可能なのは当業者にとって明らかである。
加えて、外部フランジ１１６ａは、外部側壁１１６ｂとハウジング１０２の内面
との間に更に間隔を提供するために延長することができる。 本発明の上部ライナは、従来の円柱チャンバライナによって提示される高周波
接地、熱の安定性、及びプラズマ閉じ込めの問題に対するシンプルな優れた解決
策となる。外部フランジにより、上部ライナを処理室のハウジングに対して電気
的に固定することが可能になる。その結果、上部ライナに組み込まれたプラズマ
閉じ込めシールドは、高周波システムの電荷復路を提供し、これにより、プラズ
マをチャンバの上部に閉じ込める役割を果たす。この上部フランジは更に、大気
への露出を通じてライナの熱伝導率を増加させることで、上部ライナに熱の安定
性を提供する。これは、ウェーハ処理に悪影響を与える恐れのある上部ライナの
温度の変動を減少させるのに役立つ。加えて、上部ライナの一体化つまりワンピ
ース構成は、ライナの容易な取り外しと洗浄を提供する。これは、ダウンタイム
を最短化し、ウェーハのスループットを増加させるため有益である。
【００３２】 まとめると、本発明はチャンバライナに、保護バリア、プラズマ閉じ込めシー
ルド、及び処理されるウェーハへの高周波電力の結合効率を助長する高周波損失
に対するシールドとしての機能を提供する。ここでは本発明について、いくつか
の好適な実施形態の見地から説明した。本発明の他の実施形態は、本明細書の考
慮と本発明の実践によって、当業者に明らかとなる。例えば、前記のように、こ
のチャンバライナは、ここで表示及び説明したようなワンピースではなく、複数
の部分によって形成することができる。加えて、前記のように、プラズマ閉じ込
めシールドのグリッド設計は、ここでの表示及び説明から変更することができる
。上述した実施形態及び好適な特徴は、例示的なものと考えられるべきであり、
本発明は前記特許請求の範囲により画定される。
【図面の簡単な説明】
本明細書に組み込まれその一部を構成する添付図面は、本発明の例示的実施形
態を示し、説明と共に本発明の原理を明らかにするものである。
【図１】 本発明の一実施形態によるチャンバライナを備える半導体処理室の断面を示す
簡略図。
【図２Ａ】 本発明の一実施形態によるチャンバライナの内部側壁の構造を更に詳細に示す
図。
【図２Ｂ】 本発明の別の実施形態によるチャンバライナの内部側壁の構造を更に詳細に示
す図。
【図３Ａ】 本発明の一実施形態によるチャンバライナを示す立体図。
【図３Ｂ】 本発明の別の実施形態によるチャンバライナを示す立体図。
【図４Ａ】 本発明のチャンバライナのプラズマ閉じ込めシールドを示す簡略化した平面図
。この図において、プラズマ閉じ込めシールドの領域１３０は破線で示される。
【図４Ｂ】 本発明の一実施形態によるプラズマ閉じ込めシールドに設けられたアパチャを
示す図。このアパチャは、プラズマ閉じ込めシールドの全体に設けられる。しか
しながら、例示を容易にするために、このアパチャは、プラズマ閉じ込めシール
ドの限られた領域、つまり図４Ａの破線で示される領域１３０内のみについて表
示される。
【図４Ｃ】 本発明の別の実施形態によるプラズマ閉じ込めシールドに設けられたアパチャ
を示す図。このアパチャは、プラズマ閉じ込めシールドの全体に設けられる。し
かしながら、例示を容易にするために、このアパチャは、プラズマ閉じ込めシー
ルドの限られた領域、つまり図４Ａの破線で示される領域１３０内のみについて
表示される。
【図５】 本発明の一実施形態に従ってチャンバライナを処理室内に取り付ける方法を示
す図。
【図６】 本発明の一実施形態による陽極酸化アルミニウムで形成されたチャンバライナ
の外部フランジの上面を示す平面図。外部フランジの上面は、ほとんど陽極処理
されていない電気接触エリアを備える。
【符号の説明】
１００ … 処理室 １０２ … ハウジング １０２’ … 電極ハウジング １０２ａ、１０２ｂ … ポート １０４ … チャンバ １０６ … 真空ポンプ １０８ … ウェーハ １１０ … 静電チャック及びハウジング部材 １１２ … インサート焦点リング １１４、１１４’ … ベース焦点リング １１６、１１６’ … 上部ライナ １１６ａ … 外部フランジ １１６ｂ … 外部側壁 １１６ｃ … プラズマ閉じ込めシールド １１６ｄ、１１６ｄ’ … … 内部側壁 １１６ｅ、１１６ｅ’アパチャ １１６ｆ … 内部フランジ １１８ … 下部ライナ １２０ … 静電チャック １２４ … 下部インシュレータ １２８ … 診断ポート １３０ … 領域 １３２ … ガス分布プレート １３３ … 真空シール １３４ … 高周波ガスケット １３６ … トッププレート部材 １３８ … 電気接触エリア
【手続補正書】
【提出日】平成１３年９月１２日（２００１．９．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，Ｌ Ｒ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，Ｔ Ｒ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 デンティ・ウイリアム・エム．・ジュニア アメリカ合衆国 カリフォルニア州95128 サン・ホセ，ケンウッド・アベニュー， 2217 (72)発明者 バーンズ・マイケル アメリカ合衆国 カリフォルニア州94583 サン・ラモン，サンタ・テラサ・ドライ ブ，12215 Ｆターム(参考） 5F004 AA15 BB00 BB22 BB23 BB29

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体製造に使用する処理室であって、 半導体ウェーハの処理中に真空にするチャンバを画定する内面を有するハウジ
    ングと、 複数のアパチャを有するプラズマ閉じ込めシールドと、該プラズマ閉じ込めシ
    ールドから上方へ延びる外部側壁と、前記外部側壁から外側へ延びる外部フラン
    ジとを有するチャンバライナにして、前記外部フランジが前記チャンバを超えて
    大気圧の空間へ延びるチャンバライナと、 を備える処理室。
  2. 【請求項２】 チャンバライナが、プラズマ閉じ込めシールドから上方へ延
    びる内部側壁を更に備える請求項１の処理室。
  3. 【請求項３】 プラズマ閉じ込めシールドと、内部及び外部側壁と、外部フ
    ランジとが互いに一体である請求項２の処理室。
  4. 【請求項４】 プラズマ閉じ込めシールドが、内周と外周とを画定する環状
    の形状を有し、外部側壁が円柱状で前記外周から第一の距離だけ上方へ延び、内
    部側壁が円柱状で内周から第二の距離だけ上方へ延び、前記第一の距離が前記第
    二の距離より長い請求項２の処理室。
  5. 【請求項５】 内部及び外部側壁がプラズマ閉じ込めシールドに対してほぼ
    垂直である請求項４の処理室。
  6. 【請求項６】 内部側壁が、外部フランジが延びる方向とほぼ反対の方向で
    内側へ延びる内部フランジを含む請求項２の処理室。
  7. 【請求項７】 第一の高周波ガスケットが外部フランジの上面と接触し、第
    二の高周波ガスケットが外部フランジの下面と接触する請求項１の処理室。
  8. 【請求項８】 チャンバライナが陽極酸化アルミニウムから成り、第一及び
    第二の高周波ガスケットがそれぞれ、ほとんど陽極処理されていない外部フラン
    ジの上面及び下面と接触する請求項７の処理室。
  9. 【請求項９】 半導体製造に使用される処理室において使用されるチャンバ
    ライナであって、 複数のアパチャを有するプラズマ閉じ込めシールドと、該プラズマ閉じ込めシ
    ールドから上方へ延びる外部側壁と、前記外部側壁から外側へ延びる外部フラン
    ジとを備え、前記外部フランジが、処理室の内部の真空領域を超えて大気圧の空
    間へ延びるように構成されるチャンパライナ。
  10. 【請求項１０】 プラズマ閉じ込めシールドから上方へ延びる内部側壁を更
    に備える請求項９のチャンバライナ。
  11. 【請求項１１】 プラズマ閉じ込めシールドと、内部及び外部側壁と、外部
    フランジとが互いに一体である請求項１０のチャンバライナ。
  12. 【請求項１２】 プラズマ閉じ込めシールドが、内周と外周とを画定する環
    状の形状を有し、外部側壁が円柱状で前記外周から第一の距離だけ上方へ延び、
    内部側壁が円柱状で内周から第二の距離だけ上方へ延び、前記第一の距離が前記
    第二の距離より長い請求項１０のチャンバライナ。
  13. 【請求項１３】 内部及び外部側壁がプラズマ閉じ込めシールドに対してほ
    ぼ垂直である請求項１２のチャンバライナ。
  14. 【請求項１４】 内部側壁が、外部フランジが延びる方向とほぼ反対の方向
    で内側へ延びる内部フランジを含む請求項１０のチャンバライナ。
  15. 【請求項１５】 チャンバライナが陽極酸化アルミニウムから成り、外部フ
    ランジの上面及び下面が、ほとんど陽極処理されていない高周波ガスケットと接
    触する部分を有する請求項９のチャンバライナ。
  16. 【請求項１６】 半導体製造で使用される処理室において使用されるチャン
    バライナであって、 複数のアパチャを有するプラズマ閉じ込めシールドと、前記プラズマ閉じ込め
    シールドと一体で該プラズマ閉じ込めシールドから上方へ延びる外部側壁と、前
    記プラズマ閉じ込めシールドと一体で該プラズマ閉じ込めシールドから上方へ延
    びる内部側壁と、前記外部側壁と一体で該外部側壁から外側へ延びる外部フラン
    ジとを備え、前記外部フランジが処理室の内部の真空領域を超えて大気圧の空間
    へ延びるように構成されるチャンバライナ。
  17. 【請求項１７】 プラズマ閉じ込めシールドが、内周と外周とを画定する環
    状の形状を有し、外部側壁が円柱状で前記外周から第一の距離だけ上方へ延び、
    内部側壁が円柱状で内周から第二の距離だけ上方へ延び、前記第一の距離が前記
    第二の距離より長い請求項１６のチャンバライナ。
  18. 【請求項１８】 内部及び外部側壁がプラズマ閉じ込めシールドに対してほ
    ぼ垂直である請求項１７のチャンバライナ。
  19. 【請求項１９】 内部側壁が、外部フランジが延びる方向とほぼ反対の方向
    で内側へ延びる内部フランジを含む請求項１６のチャンバライナ。
  20. 【請求項２０】 チャンバライナが陽極酸化アルミニウムから成り、外部フ
    ランジの上面及び下面が、ほとんど陽極処理されていない高周波ガスケットと接
    触するエリアを有する請求項１６のチャンバライナ。
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