JP2008538256A - 高速剥離下流チャンバ - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハ加工に用いるエッチングチャンバを提供する。
【解決手段】ガスチャンバは、キャビティを形成する上部チャンバ本体及び下部チャンバ本体と、ウェーハのための加熱チャックと、遠方ガス源と、排気装置と、を含む。ガスは、インジェクタのチャネルを通ってキャビティの中に注入される。各チャネルは、チャネルに入る入力光線が反射なしでチャネルから出て行くことを実質的に防止するのに十分な角度で互いに曲げられた部分を有する。チャネルは、チャックに最も近い端に漏斗状ノズルを有する。また、インジェクタは、熱膨張緩和スロットと、インジェクタとチャンバ及びガス源の合わせ面との間に小さな間隙と、を有する。インジェクタの温度は、冷却チャネルの冷却液及びインジェクタの容器の電気ヒータによって制御される。上部チャンバ本体は、漏斗状であり且つチャンクに最も近い上部チャンバ本体の端で下向きに湾曲する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ウェーハ加工分野に関する。特に、本発明は、ウェーハ加工に用いられるエッチングチャンバに関する。

フォトレジスト除去（剥離）は、半導体集積回路製造にしばしば用いられる工程である。フォトレジストは、特定のパターンをウェーハ上に画成するために用いられる。フォトレジストは、例えば、リトグラフィー、イオン注入、及びプラズマエッチング（フォトレジスト以外の材料が剥離される場合）中に用いられる。これらの工程後、フォトレジストは、次の工程に続く前にウェーハから除去される。

フォトレジスト剥離は、半導体製造工場でしばしば用いられるので、ストリッパは、ウェーハ製造コスト全体を下げるために、非常に短い工程時間、即ち高い処理量を有するように設計される。ストリッパの処理量を増す異なる方法が存在するが、これらの方法は、二つの種類、即ち間接費削減及び剥離速度向上に分類される。間接費は、ウェーハ取扱い時間、ウェーハが装填されるチャンバのポンプ中断時間、チャンバ内部の圧力の安定化、ウェーハ加熱、及び所望ガスによるチャンバの裏込めを含み、それらの全てがウェーハを特定の加工に備えて前処理する。剥離速度は、フォトレジストがウェーハ表面からどの位速く除去され且つ洗浄されるかの尺度である。また、剥離速度は、ウェーハがどの位長くプラズマに暴露されるかを決定する。一般に、剥離チャンバ内でのウェーハのプラズマ暴露時間は、ウェーハ上の種々の回路の電気損傷の可能性を減ずるために最小にされる。剥離速度は、より高いプラズマ源パワー、より高いウェーハ温度、より高いプロセスガス流量を用いることによって或いはガス化学成分を変えることによって増すことができる。

ほとんどのストリッパは、入口穴を有し、ガスがこの入口穴を通して、加工されるべきウェーハを収容するチャンバの中に注入される。入口穴とウェーハとの間の典型的な垂直距離は、数インチである。この距離は、チャンバが小型で且つ製造するのに経済的であるように最小にされる。均一な剥離パターンを得るために、ウェーハ表面にガスの均一な垂直流が維持される。しかしながら、用いられる典型的な流速では、ガスは、数インチ内で扇形に広がらない。かくして、係る短い距離内で均一な流れを達成するために、ガス流をウェーハに分散させるガス分散システムが用いられる。

図１に示すように、既知のストリッパ１００は、下流チャンバ１０２を含み、この下流チャンバ１０２内でウェーハ１３０がガスに暴露される。ウェーハ１３０は、チャック１２０によって保持される。ガス１０６は、入口穴１０４を通って下流チャンバ１０２に入る。ガス１０６がチャンバに入ると、バッフル１１０のようなガス分散システムは、ガス１０６を分散させてガス１０６をウェーハ１３０の上に均一に分配する。剥離の均一性及び剥離速度は、このガス分散システムに大きく依存する。図１及び図２に示すように、バッフル１１０、２００は、異なる大きさの多数の穴１１２、２０２を含む。特に、バッフルの中心が縁よりも多くのガス流を受けるので、穴の大きさは、バッフルの中心からの距離が大きくなる程大きくなる。ガス１０６は、ウェーハ１２０に作用した後、出口ポート１０８から出る。

別のストリップ３００は、図３に示すようにウェーハ３３０がガスに暴露される下流チャンバ３０２を含む。ウェーハ３３０は、チャック３２０によって保持される。ガス３０６は、入口穴３０４を通って下流チャンバ３０２に入る。ガス３０６がチャンバに入ると、多バッフル系バッフルは、ガス３０６を分散してガス３０６をウェーハ３３０の上に均一に分配する。第１のバッフル３１０は、上述した穴と同様の二つの異なる大きさの穴３１２、３１４を含む。第２のバッフル３１６は、第１のバッフル３１０の穴から片寄せられた、一つの大きさだけの穴を含むので、第１のバッフル３１０の穴を通り抜けるガス分子が第２のバッフル３１６の穴を出る前に二回９０°方向転換しなければならない。ガス３０６は、ウェーハ３３０に作用した後、出口ポート３０８から出る。

図示しないが、ガスを分散する別の設計では、シャワーヘッドが用いられる。シャワーヘッドは、バッフルと同様であるが、その穴の数及び大きさが、背圧を引き起すようなものである。約１０トル又はそれ以上の背圧が係る設計によって発生される。これらの背圧の生成は、シャワーヘッドの上のガス流を効果的に減速させ且つ流動力学作用を低ずる。

しかしながら、単一のバッフル設計について穴の大きさ及びパターンを最適化することは、面倒である。また、単一のバッフル設計に用いられるバッフルは、様々な大きさ及び多数の穴により製造するのに費用がかかる。同様に、多バッフル設計が穴パターンを簡単化するかもしれないが、多バッフルの使用は、チャンバの大きさ及び重量を増すと同時に、材料並びに製造の費用を増す。シャワーヘッド設計では、より高い上流圧力は、ガス源のイオン化効率を低下させるばかりでなく、ラジカル再結合をも増大させ、その結果、剥離速度を低下させる。

更に、バッフル或いはシャワーヘッドによってもたらされた大きな表面積及び上部チャンバの内部形状は、ガスのラジカルの急速な中和を可能にし、ラジカルはフォトレジストの剥離を実際に生じさせる。バッフルがない場合、剥離速度は、バッフルがある場合の２倍ないし３倍程度である。これは、バッフルがガス源によって生じたラジカルの半分以上を中和することを意味する。

ガスチャンバは、高価な単一或いは多バッフルを用いることなくガス流量を改善し且つ剥離速度を増大させるように設計されたチャンバ設計及びガス分散構成部品を備えている。紹介だけの目的で、一実施形態では、装置は、キャビティを形成する上部チャンバ本体及び下部チャンバ本体と、キャビティのためにガスを供給するガス源と、キャビディ内のガスを除去する排気装置と、キャビティに配置されたチャックと、貫ぬいて延びチャネルを含むインジェクタと、を含む。各チャネルは、チャネルに入る光線がチャネルを直接出て行くのを、即ち、チャネルに入る光線がチャネル内で少なくとも一回反射を受けることなくチャネルを出て行くのを、実質的に阻止するのに十分曲げられる。

別の実施形態では、装置は、ガス源とキャビティとの間に単一の備品を含み、ガスがこの備品の中を通ってキャビティに入る。備品は、互いに実質的に垂直な角度で曲った部分を有するチャネルを備えている。

別の実施形態では、装置は、ガスをガス源からチャネルを通してキャビティの中へ導入すると同時にガス源からの放射がチャネルの中を通るのを阻止するための注入手段を含む。様々な更なる実施形態では、チャネルの端は、チャネルからチャンバの中に注入されたガスをチャネルの角度とは異なる角度に曲げるための注入手段を含むのがよい；上部チャンバ本体は、注入手段によって注入されたキャビティ内のガスを案内するための案内手段を含むのがよい；及び又は注入手段は、注入手段の熱膨張を吸収するための手段と、注入手段と上部チャンバ本体及びガス源の少なくとも一つとのあわせ面のこすれを除去するための手段と、及び又は注入手段の温度を調整するための手段と、を含むのがよい。

別の実施形態では、方法は、光がチャネルの中を真直ぐ通るのを防止するのに十分曲がる、インジェクタのチャネルを通して、ガスをウェーハに向って、上部チャンバ本体と下部チャンバ本体によって形成されたキャビティの中に注入し、少なくとも、ガスが流れるチャネルの角度、ガスを注入するチャネルの端の角度、及び上部チャンバ本体及び下部チャンバ本体の内面の角度を用いてガスの流れを形成し、及びウェーハに当ったガスを排気口を通して除去することを含む。

更なる実施形態では、チャネルの少なくとも一つは、インジェクタの上部分に第１の傾斜角を有し、第１の傾斜角は、インジェクタの下部分の第２の傾斜角にほぼ垂直である。第１の傾斜角及び第２の傾斜角の少なくとも一つは、インジェクタの中心軸から斜めであるのがよい。第１の傾斜角は、インジェクタの中心軸から約０°ないし６０°までの範囲にあり、第２の傾斜角は、インジェクタの中心軸から約１０°ないし６０°の範囲にあるのがよい。

別の実施形態では、チャネルの少なくとも一つの端のノズルは、チャネルの残りの部分よりも大きい直径を有する。ノズルの直径は、チャネルの端までの距離が短くなる程大きくなり且つ漏斗状であるのがよい。上部チャンバ本体の内面に隣接するノズルの端の角度は、内面の角度に一致するのがよい。内面は、漏斗状であるのがよいし下部チャンバの内面に隣接する上部チャンバ本体の内面は、下方に曲がる。上部チャンバ本体の内面は、漏斗状で且つチャックに向って下方に曲がるのがよい。

別の実施形態では、インジェクタは、テーパ下部分を有し、テーパ下部分は、異なる割合でテーパする第１の領域及び第２の領域を有するのがよい。上部チャンバ本体の内面は、第１の領域及び第２の領域の少なくとも一つのテーパ角度に一致するのがよい。

別の実施形態では、インジェクタは、ガス源とキャビティとの間に配置される。インジェクタは、ガス源に取り付けられ且つガス源に接触するのがよい。О-リングは、インジェクタとガス源との間及びインジェクタと上部チャンバ本体との間に配置されるのがよく且つインジェクタは、少なくとも一つのО-リングの内側にインジェクタの中心軸にほぼ平行なスロットを含む。変形例では、インジェクタは、インジェクタの表面とガス源の表面と；及びインジェクタの表面と上部チャンバ本体の表面と；の少なくとも一つの間のО-リングの内側に隙間を含むのがよい。

別の実施形態では、インジェクタは、インジェクタの温度の手動或いは自動調整を可能にする温度調整システムを含む。温度調整システムは、インジェクタの冷却液を有する冷却チャネルと、インジェクタの温度を感知する温度センサと、インジェクタの温度を変えるヒータと、を含むのがよい。

好ましい実施形態の以下の図面及び詳細な説明は、本発明のこれら及び他の形態をより明らかに示すであろう。

ガスの流れを改善し且つチャンバ内に配置されたウェーハ上のフォトレジストの剥離速度を増大させるためのガスチャンバを説明する。ガスチャンバは、調製された上部チャンバ本体と、チャンバの周りにガスを分散させると同時にガスが暴露される非常に小さい表面積を有するガスインジェクタと、を有する。更に、ガスインジェクタは、既知のバッフル或いはシャワーヘッドよりも小さく、その小さなサイズ及び比較的簡単で且つ短い機械工程により、製造がより経済的である。ここで用いられる、用語のガスは、ラジカルを含むガス、即ち、プラズマを含む。

ガスを用いる剥離工程では、典型的には、ガスは、高い流速及び高い圧力を有する。一例として、ガスの流速は、１トル（Torr）で毎分５標準リットル（ｓｌｍ）である。ガスについて、この圧力での平均自由行程を、以下の式で得ることができる：

ここで、Ｌはガスの平均自由行程、ｋはボルツマン定数、Ｔはガスの絶対温度、Ｐは圧力、ｄはガス分子の直径である。一例として、酸素分子の平均自由行程は、室温で約０．０６ｍｍである。しかしながら、ガスが発火されたときには、ガス温度は、劇的に上昇する。ガス温度が１０００°Ｋまで上昇すると、酸素の平均自由行程は、約０．２ｍｍまで上昇する。これらの値は、ウェーハ加工チャンバのいかなる幾何学的部分よりもかなり小さい。従って、ガス流は、ニュートン気体力学が支配する粘性流として処理される。

高いガス流速度は、高いガス流工程の直接的な結果である。半導体ウェーハの表面からフォトレジストを剥離するための典型的な手法は、１トルで５ｓｌｍのＯ₂／Ｎ₂の流速を要求する。これらの流れ及び圧力条件下で、例えば、２．５ｃｍの出口直径を有するガス源を出るガス速度は、約１７７ｍ／秒である。一様な剥離パターンを得るために、ウェーハ表面で均一な垂直ガス流が用いられる。１７７ｍ／秒で、典型的には、ガスは、分散装置がガス流に存在しない限り、ウェーハの表面にわたり均一に分散しない。

図４に示すように、ガスチャンバ４００は、上部チャンバ本体４０２及び下部チャンバ本体４０４と、遠方のガス源４４０と、排気装置４５０と、を含む。上部チャンバ本体４０２及び下部チャンバ本体４０４は、真空を発生させるキャビティ４１６を形成する。上部チャンバ本体４０２と下部チャンバ本体４０４との間に配置されたО-リング４０６により、真空を維持させる。ガス源４４０は、マイクロ波或いはＲＦ式であり、ガス源４４０に入るプロセスガスを励起してプラズマを生じさせる。典型的なガスは、所望の工程に応じて、酸素、窒素、塩素、アルゴン、キセノンを含む。ガス源４４０は、典型的には、サファイアを含むガス輸送管４４２を含む。

ガス源４４０は、ネジ或いはボルトを用いてガスチャンバ４００の上部チャンバ本体４０２に取り付けられる。ガス源４４０は、注入ポート４１４を介して上部チャンバ本体４０２と連通して、ガスがインジェクタ４１０のチャネル４１２を通して上部チャンバ本体４０２に下流に運ばれる。一実施形態では、注入ポート４１４は、約２．５ｃｍの直径を有し、これはガス源４４０の典型的なガス輸送管４４２と同じ大きさである。ガス源４４０は、例えば水によって冷却されるのが好ましい。

一旦ガスがインジェクタ４１０によって分散されると、ガスは、上部チャンバ本体４０２のキャビティ４１６の壁によって閉じ込められ且つ温度制御式チャンク４３０の上に配置されたウェーハ４２０に均等に衝突する。インジェクタ４１０、ウェーハ４２０及びチャック４３０は、上部チャンバ本体４０２及び下部チャンバ本体４０４によって形成されたキャビティ４１６の中に配置される。一実施形態では、キャビティ４１６は、約３３ｃｍないし４１ｃｍの直径及び約１０ｃｍないし３０ｃｍの高さを有する。ウェーハ４２０は、いかなる直径を有してもよいが、典型的には、１５．２４ｃｍ（６インチ）、２０．３２ｃｍ（８インチ）或いは３０．４８ｃｍ（１２インチ）のウェーハが半導体製造に用いられる。

一実施形態では、ガスは、先の工程から残っているフォトレジスト層を焼失する。先の工程は、例えば、イオン注入、エッチング、或いは金属堆積のような、いかなる半導体製造工程であってもよい。次いでガスは、真空ポンプ４５８によって下部チャンバ本体４０４から出口ポート４０８を経て一連の真空構成部品を通して引き出される。これらの真空構成部品は、例えば、真空ライン４５２、隔離弁５４５、及びスロットルバルブ４５６を含む。

図４では、インジェクタ４１０は、ガス源４４０の直ぐ下で且つ上部チャンバ本体４０２の直ぐ上に配置される。インジェクタ４１０の内側には多流れチャネル４１２がある。流れチャネル４１２は、上部チャンバ本体４０２の中心線からある角度をなしている。角度をなした流れチャネルは、ガス源４４０からガス流を分けて、これをウェーハ４２０に均等に差し向ける。流れチャネルの直径及び数は、流れチャネルがウェーハ上に均一なガス分配をもたらすがガス源４４０に多量の背圧を生じさせないように選択される。ガス源４４０の高い背圧は、ガスイオン化を悪化し、ラジカル再結合を高めることがある。

１トルのチャンバ圧力及び５ｓｌｍの流速について、インジェクタ４１０は、ガス源４４０に生成されるラジカルの数を大幅に減少させる１０トルの背圧以下である、約４トルの背圧をガス源４４０に生じさせる。この例では、インジェクタ４１０は、約４６ｃｍ²のガス暴露表面積を有し、ガス暴露表面積は、上面、流れチャネルの壁及びインジェクタ４１０の底面を含む。比較として、図１の単一バッフル構造は、２０００ｃｍ²以上の表面積を有する。

ラジカルは、分子とチャネル壁との衝突によりインジェクタ４１０の流れチャネル４１２の内側で依然として再結合することがあるが、再結合は、小さいチャネル壁表面及び流れチャネル４１２の内側の高いガス速度により最小である。流れチャネル４１２の直径は小さいが、使用される圧力及び温度でその中を流れるガスの平均自由行程よりも依然として遥かに大きい。先に述べた流れ条件下で流れチャネル４１２の中を流れるガスの平均速度は、約２６０ｍ／秒である。この流速で、分子は、流れチャネル４１２の中を移動するのに約１２マイクロ（μ）秒かかるに過ぎない。従って、流れチャネル４１２の中を通過するときに少量のラジカルが中和されるに過ぎない。

一例では、図５の斜視図に示すように、インジェクタ５００は、６つの流れチャネル５０２を含む。各流れチャネル５０２は、約０．４ｃｍの直径及び約２．７ｃｍの長さを有する。図５は、６チャネルインジェクタを示すが、これより多くの或いはこれより少ないチャネルを有するインジェクタを所望により用いてもよい。図６は、例えば、４チャネルインジェクタ６００を示す。破断図で見ることができるように、インジェクタ６００のチャネルは、一つあるいはそれ以上のベンドを含む。ガスがチャネルの入口からチャネルの出口まで直接的に実質的に通過することによりイオン化される場合には、各チャネルは、ガス源で発生した紫外（ＵＶ）線及び帯電分子を最小にし或いは除去するのに十分な角度に曲げられる。換言すれば、ＵＶ線は、反射することなく入口から出口まで実質的に通過しない。適切に阻止されないならば、ＵＶ線及び帯電分子は、ウェーハまで移動して回路を破損することがある。

図６に示すように、インジェクタ６００は、上部分６１０及び下部分６１２を有する。上部分６１０は、以下に詳述するように、実質的に円筒形であり、且つインジェクタ６００を遠方ガス源及び上部チャンバ本体に結合するために用いられる。下部分６１２は、遠方ガス源からの距離の増大につれて異なる割合でテーパする第１の領域６１４及び第２の領域６１６を有する。下部分６１２は、上部分６１０の直径よりも小さい直径を有する。第１の領域６１４及び第２の領域６１６は、他の形状、例えば、球形或いは円筒形の形状を有してもよい。同様に、第１の領域６１４及び第２の領域６１６が異なる割合でテーパするものとして示されているが、第１の領域６１４及び第２の領域６１６は、同じテーパ（例えば、実質的に単一の円錐形或いは球形構造）を有してもよいし或いはテーパなしでもよい（例えば、一つ或いはそれ以上の直径の一つ或いはそれ以上の円筒を有する実質的に円筒形である）。

更に、各チャネル６０２は、上部分６０４及び下部分６０６を有する。下部分６０６は、ガスが排出されるノズル６０８を含む。ノズル６０８を除いた、チャネル６０２の直径は、実質的に一定のままである。ノズル６０８は、チャネル６０２の終端に近くなればなる程その直径が増大する。図示した実施形態では、ノズル６０８は、ほぼ漏斗状である。

一つのチャネルの上部分６０４は、インジェクタ６００の中心軸から傾斜角度Ａを有し、傾斜角度Ａは、チャネルの下部分６０６の角度Ｂにほぼ垂直である。下部分６０６の角度Ｂは、流れチャネル６０２を出るガスの角度を決定し且つウェーハでの流れパターンを調整するために用いられる。ガス流は、より小さな角度で中心に向ってもっと集束され、そしてより大きな角度でもっと発散される。異なる流量及び圧力条件とガスの種類とは、最良の全体的性能のために最適化されるべき異なる角度を有するインジェクタを用いてもよい。例えば、角度Ａは、インジェクタ６００の中心軸から約０°ないし６０°の範囲にあり、角度Ｂは、インジェクタ６００の中心軸から約１０°ないし６０°の範囲にある。

上部分６０４及び下部分６０６について角度の垂直平面を用いることによって、チャネル６０２の直接透視線を回避することができる。かくして、ＵＶ光線を遮ることができ、角度Ｂを変えて剥離の均一性のためにインジェクタの設計を最適化することができる。更に、ウェーハに達するイオンを減じるために、インジェクタは、イオン化ガス流を鋭く曲げる。鋭い曲げは、壁衝突を容易にし、従ってイオンを中和させるのを助ける。これは、インジェクタを出てゆくイオンの数の一定な減少を可能にする。単一ベンド（即ち、たった二つの部分）を有するチャネルだけを示したが、チャネルは、複数の鋭いベンド（即ち、二つ以上の部分）を有してもよいことに注目する。変形例として、チャネルは、チャネルの入口から出口までの視線を除去し且つガス分子を曲線に沿って表面と衝突させるように曲げられてもよい。

他の例では、インジェクタの直径は、約５ｃｍないし１３ｃｍの範囲にあり、厚さは、約１ｃｍないし１３ｃｍの範囲にあるのがよい。３ないし２４個の流れチャネルがインジェクタに存在する。これらの流れチャネルは、約０．３ｃｍないし１ｃｍの範囲の直径を有し且つ長さが約１ｃｍないし５ｃｍ延びるのがよい。

剥離の均一性は、チャンバの異なる特徴によって影響される。インジェクタの下部チャネルの角度は、ノズルから出てくるガス流の方向を制御し、かくしてウェーハの中心から縁まで剥離の均一性を変える。ノズルの広がった出口は、ノズルから出てくるガス流を広げるのを助け、かくして円周方向の均一性を向上させる。

更に、図４に示す、漏斗状の上部チャンバ本体は、ガスがインジェクタから出た後のガス流パターンに影響を及ぼす。上部チャンバ本体の内面は、連続であるから、インジェクタから流れ出るガスが上部チャンバ本体に閉じ込められる。漏斗形状は、ガスがインジェクタを出た後ガスの再循環を減少させる。漏斗表面は、下部チャンバ本体（或いはウェーハの縁）に達するとき下方に湾曲し、ウェーハの縁での剥離速度を制御するようにガスを更に閉じ込め且つ案内する。

上部チャンバ本体の頂部の漏斗形状は、図１及び図３に示す円筒形の上部チャンバ本体によって用いられる容積と比較して上部チャンバ本体及び下部チャンバ本体によって形成された空間の容積を減じる。これは、チャンバを大気圧から工程中用いられる圧力まで排気するのにかかる時間を短縮すると共に大気に放出するのにかかる時間を短縮する。ある剥離チャンバは、加工されたウェーハ毎に排気及び排出を用いる結果、一回分のウェーハについて、処理量の減少が大きく、即ち、加工時間の増加が大きい。中央ウェーハ−移送真空チャンバの囲いに群をなすように設計された、他の剥離チャンバは、チャックとウェーハとの間の熱伝達を向上させるために工程圧力より高い圧力への部分ガス抜きを用いる。次いで、チャンバは、ウェーハ加熱が終了した後に工程圧力に排気される。

インジェクタの温度の制御は、一貫した工程結果を達成することを助ける。例えば、インジェクタの表面で再結合するガスラジカルの表面再結合効率は、表面の温度で変化する。ガスの化学現象に応じて、再結合速度は、温度に比例することがあり或いは温度に反比例することがある。しかしながら、図１及び図３に示す典型的なバッフルの大きさにより典型的なバッフルの温度を調整することは、難しいことがある。バッフルの温度が変化する場合、工程結果は、ウェーハ毎に異なるかもしれない。また、バッフルの温度を一様に保つことも難しい。図１及び図３に示すチャンバについて、バッフルの温度は、バッフルの中心でより高い、何故ならば、この領域がプラズマ源の直ぐ下にあり且つバッフルの他の領域よりも多くの熱負荷を受けるからである。非一様な温度プロフィールにより、バッフル表面は非一様なラジカル再結合効率を有し、工程を更に複雑にする。

しかしながら、インジェクタが典型的なバッフルよりも著しく小さいので、インジェクタの温度を制御することは、容易である。図７は、ガスチャンバ７００の一実施形態の詳細断面図を示す。ガスチャンバ７００は、上部チャンバ本体７０２と、インジェクタ７１０と、ガス源７５０と、を含む。ガス源７５０は、ねじ７３０によって上部チャンバ本体７０２に結合される。同様に、インジェクタ７１０は、ねじ７４０によってガス源に結合される。ガス源７５０は、プラズマ７５２を発生し、プラズマ７５２は、インジェクタ７１０のチャネル７１２の中を通って上部チャンバ本体７０２に供給される。ガス源７５０は、上部真空Ｏ-リング７２０が配置される凹部を含み、上部チャンバ本体７０２は、下部真空Ｏ-リング７２２が配置される凹部を含む。また、インジェクタ７１０は、以下に説明するように、スロット７１６及び間隙７１８も含む。

図７に示すように、温度を制御下に保つために、インジェクタ７１０は、大気圧にある大きな熱接触領域を有するように設計される。熱接触領域は、真空Ｏ-リング７２０、７２２の外側のインジェクタ７１０の領域である。ねじ７３０及び７４０は、熱接触領域とガス源７５０との間に良好な熱伝達路を生成するためにインジェクタ７１０とガス源７５０／上部チャンバ本体７０２との間に緊密な接触をもたらす。プラズマ７５２から受けた熱エネルギーは、熱接触領域を通ってガス源７５０或いは上部チャンバ本体７０２に伝達される。このエネルギーの伝達は、インジェクタを所望温度に或いはそれ以下に維持するのに十分効率的である。

図８に示すように、インジェクタ８００には、大量の熱を除去させる冷却液８２２を収容する一つ以上の冷却チャネル８２０が形成されることもある。インジェクタ８００を一定の温度に維持するために、冷却液８２０を、温度制御装置（図示せず）の中を循環させることができる。次いで、インジェクタの温度は、冷却液８２２の温度を温度制御装置に設定することによって制御することができる。各冷却チャネル内の冷却液は、同じか或いは異なることがある。

アクティブ温度制御を望むならば、加熱と冷却の組合せを用いるのがよい。図９に示すような、ヒータ９６０を、冷却チャネル９２０から分離してインジェクタ９００の中に挿入することができる。ヒータ９６０は、例えば、抵抗体であってもよい。温度コントローラ９５０を、インジェクタ９００の温度を調整するためにヒータ９６０への電流を制御するために用いることができる。ヒータ９６０を別々に或いは一つ以上のグループで制御してもよい。更に、一つ以上の温度センサ９７０をインジェクタ９００の中に挿入してもよい。温度センサ９７０は、例えば、熱電対でもよいし或いは抵抗温度検出器（ＲＴＤ）であってもよい。変形例として、インジェクタの温度を制御するために、ヒータ及び冷却チャネルに代わって、熱電素子を用いることができる。

工程変動以外に、ガスチャンバのいろいろな構成部品の温度変化が他の問題を引き起す。例えば、比較的良好な熱伝達でも、インジェクタの温度は、相手部品（例えば、ガス源及び上部チャンバ本体）の温度より依然として高い。インジェクタとインジェクタ領域の相手部品との間の熱膨張の不一致は、機械的応力を生じる。この機械的応力は、インジェクタ或いは相手部品を変形させるか或いは破損させることがある。これを緩和するために、一つ以上のスロット７１６をインジェクタ７１０に形成する。スロット７１６は、インジェクタ７１０の各側の円形垂直スロットであり、熱膨張緩和スロットとして作用する。

更に、熱膨張不一致は、粒子汚染を引き起すかもしれない。インジェクタが加熱したり冷却したりすると、インジェクタは、相手部品に対して膨張したり収縮したりする。その結果、インジェクタ及び相手部品の合わせ面の間にこすれが起る。こすれは、粒子を引き起し、粒子が導入されたならば、チャンバ内のウェーハに有害である。合わせ面のこすれを回避するために、０．１３ｍｍ以下の小さな間隙７１８が真空Ｏ−リング７２０及び７２２の内側の合わせ面の間に導入される。間隙をＯ−リング７２０及び７２２の外側の領域に設けることができるが、Ｏ−リング７２０及び７２２は、図７には示されていないが、Ｏ−リング７２０及び７２２の外側の粒子がチャンバ７００に入るのを効果的に排除する。

インジェクタ並びに上部チャンバ本体及び下部チャンバ本体は、全てプラズマ抵抗材料を用いて製造することができる。プラズマ抵抗材料は、金属材料或いは非金属材料から形成することができる。インジェクタを形成するために一つ以上の金属が用いられるならば、インジェクタは、例えば、アルミニウム及びアルミニウム合金、ステンレス鋼及び高ニッケル合金、石英、酸化アルミニウムセラミック、窒化アルミニウムセラミック、及び又は酸化イットリウムセラミックを含むことがある。

金属を用いて製造された部品は、プラズマ抵抗被覆で腐蝕しないように保護することができる。一例では、自然の表面酸化物が優れた腐蝕障壁をもたらすのでアルミニウムを用いてもよい。しかしながら、或る工程条件下でフッ素ベースの化学現象を用いる場合、アルミニウム生成酸化物は、ウェーハに汚染を引き起すフッ化アルミニウムの形成を回避するのに十分な保護をもたらさない。フッ化金属が金属部分の上に形成されることを防ぐために、フッ素化学作用に対して優れた抵抗を有する被覆を金属部分の表面に施すことができる。アルミニウム及びアルミニウム合金上の陽極酸化、並びにプラズマ溶射酸化アルミニウム、ニッケルメッキ、石英、酸化イットリウム及び又はその他のセラミック材料のような被覆を、いろいろな化学現象からの保護のために用いてもよい。

図４に戻ると、ウェーハ４２０は、チャンバ内のウェーハ加熱チャック４３０に位置する。剥離工程を行う前に、ウェーハを、化学反応を加速するに十分高い温度まで加熱する。剥離の均一性がウェーハの温度一様性に直接関係するので、ウェーハ加熱は、重要である。非生産的である、ウェーハがチャンバの中に存在する時間を減じるために、ウェーハは、できるだけ迅速に加熱される。静電気チャンクがストリッパアプリケーションに用いられるかもしれないが、静電気チャンクは、高価で信頼性がない。しかしながら、静電チャックは、非静電チャックが有していない、良好な熱伝達のためにウェーハをチャックに引き寄せる電気誘導クランプ力を有する。係る問題を緩和する一つの方法は、チャックの平坦性を特定の量内に制御することにある。一例では、非静電チャックを用いる場合、高速熱伝達及び一様なウェーハ温度をもたらすために、非静電ヒータチャックは、約２７μｍよりも良好な全体的な平坦性を有する。

更に、チャンバの排気は、ウェーハ上のフォトレジストの剥離速度に影響を及ぼす。剥離工程は、通常、高流量（例えば、毎分数標準リットル（ｓｌｍ）及び高圧力（例えば、７５０ミリトル（ｍＴｏｒｒ）以上）である。従って、剥離工程は、全体的には粘性流方式或いは分子流方式のいずれでもない。一様な排気をもたらすために、単一のポンプポート４０８が下部チャンバ本体４０４の中央に配置される。

工程結果を向上させるために、別のシステムをチャンバに組込むことができる。例えば、係るシステムの一つは、光学スペクトル端点検出器である。狭帯域光学波長検出気か広帯域光学波長検出器のいずれかが、ウェーハ平面の上のバルクプラズマを直接見るチャンバの側面ののぞき窓に取り付けられる。フォトレジストとプラズマとの間のウェーハ表面での化学反応は、特定の標識スペクトルを放射する。一旦フォトレジストが消耗すると、このスペクトルは、直ぐに変化する。この光学信号変化は、剥離工程の終りを決定する。終点検出は、高ドーズ量注入レジスト除去のような多層剥離工程の移行を決定するのに十分精巧になった。この種のレジストは、注入工程により硬皮を有する。硬皮を突き破るように設計された化学現象は、硬皮の下のレジストの残りの部分を剥離するように設計された化学現象とは違う。適切な設定により、光学検出器は、硬皮がエッチングされたとき光学スペクトルが変化するのでこの移行を決定することができる。信号のこの変化は、ソフトウェアにプラズマの化学現象を変化させ且つバルクレジスト除去のために異なる手法に切り替えさせる。しかしながら、上述した光学スペクトル端点検出器のようなシステムは、費用、重量及び大きさが増す。

チャネルを有する単一のインジェクタを含み、ガスがその中を通って真空チャンバに流入するようにしたガスチャンバを説明した。チャネルは、互いにほぼ垂直な部分を有する。それらの部分は、インジェクタの中心軸から約６０°までの角度に配置される。チャネルは、漏斗状終端部分を有する。チャンバは、インジェクタの漏斗状終端部分の角度に一致し且つインジェクタから注入されたガスを分散させるテーパ上部分を有する。インジェクタは、小さく、そして製造が比較的簡単である。

特定の実施形態を記述したが、この記述は、説明のためだけであり本発明を限定するものではない。材料及び又は寸法形状の相違のような、いろいろな変更、及びアプリケーションが、特許請求の範囲に記載される発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく当業者にとって思い浮かぶからしれない。

既知の単一バッフルストリッパチャンバを示す図である。 図１のバッフルを示す図である。 既知の多バッフルストリッパチャンバを示す図である。 第１の形態によるガスチャンバを示す図である。 第１の形態による分散構成部品の斜視図である。 第２の形態による分散構成部品の断面図である。 第３の形態による分散構成部品の断面図である。 第４の形態による分散構成部品の断面図である。 第５の形態による分散構成部品の断面図である。

符号の説明

４００ ガスチャンバ
４０２ 上部チャンバ本体
４０４ 下部チャンバ本体
４０６ О−リング
４０８ 出口ポート
４１０ インジェクタ
４１２ チャネル
４１４ 射出ポート
４１６ キャビティ
４２０ ウェーハ
４３０ 温度制御式チャンク
４４０ ガス源
４４２ ガス輸送管
４５０ 排気装置
４５２ 真空ライン
４５４ 隔離弁
４５６ スロットルバルブ
４５８ 真空ポンプ

Claims (32)

1. ガスを基板に送出すための装置であって、
   キャビティを形成する上部チャンバ本体及び下部チャンバ本体と、
   キャビティと流体連通するガス源と、
   キャビティのガスを取り出すようになった排気装置と、
   キャビティ内に配置されたチャックと、
   貫ぬいて延びる複数のチャネルを含む、インジェクタを含み、各チャネルが、チャネルに入る光線がチャネルを直接出て行くのを実質的に阻止するに十分曲げられる、上記装置。
2. チャネルの少なくとも一つは、インジェクタの下部分の第２の傾斜角にほぼ直角なインジェクタの上部分の第１の傾斜角を有する、請求項１に記載の装置。
3. 第１の傾斜角及び第２の傾斜角の少なくとも一つは、インジェクタの中心軸から斜めである、請求項２に記載の装置。
4. 第１の傾斜角は、インジェクタの中心軸から約０°ないし６０°の範囲にあり、第２の傾斜角は、インジェクタの中心軸から約１０°ないし６０°の範囲にある、請求項３に記載の装置。
5. 少なくとも一つのチャネルの端のノズルは、ほぼ漏斗状である、請求項１に記載の装置。
6. 上部チャンバ本体の内面に隣接するノズルの端の角度は、内面の角度に一致する、請求項５に記載の装置。
7. 内面は、漏斗状である、請求項６に記載の装置。
8. インジェクタは、テーパ下部分を有する請求項１に記載の装置。
9. テーパ下部分は、異なる割合でテーパする第１の領域及び第２の領域を有する、請求項８に記載の装置。
10. チャンバ本体の内面は、第１の領域及び第２の領域の少なくとも一つのテーパの角度に一致する、請求項９に記載の装置。
11. インジェクタは、ガス源に接触する、請求項１に記載の装置。
12. インジェクタとガス源との間及びインジェクタと上部チャンバ本体との間にＯ-リングを更に含み、インジェクタは、Ｏ-リングの少なくとも一つの内側にスロットを含み、スロットは、インジェクタの中心軸にほぼ平行である、請求項１１に記載の装置。
13. インジェクタとガス源との間及びインジェクタと上部チャンバ本体との間にＯ-リングを更に含み、インジェクタは、
    インジェクタの表面と上記ガス源の表面；及び
    インジェクタの表面と上部チャンバ本体の表面、
    の少なくとも一つの間のＯ-リングの内側に間隙を含む、請求項１１に記載の装置。
14. インジェクタは、該インジェクタの温度の手動或いは自動調整を可能にする温度調整システムを更に含む請求項１に記載の装置。
15. 温度調整システムは、インジェクタの冷却チャネルを含み、冷却チャネルは、冷却液を含む、請求項１４に記載の装置。
16. 温度調整システムは、インジェクタの温度を感知する温度センサと、インジェクタの温度を変える電気ヒータと、を更に含む、請求項１５に記載の装置。
17. キャビティを形成する上部チャンバ本体及び下部チャンバ本体と、
    キャビティと流体連通するガス源と、
    キャビティのガスを除去するようになった排気装置と、
    キャビティに配置されたチャックと、
    キャビティに入るためにガスが通るガス源とキャビティとの間の単一の備品と、を含み、
    備品は、互いに関してほぼ直角に曲げられた少なくとも二つの接続部分を有するチャネルを備えている、装置。
18. 漏斗状ノズルが少なくとも一つのチャネルの端に配置される、請求項１７に記載の装置。
19. 上部チャンバ本体の内面に隣接するノズルの端の角度は、内面の角度に一致する、請求項１７に記載の装置。
20. 内面は、漏斗状である、請求項１９に記載の装置。
21. 備品とガス源との間及び備品と上部チャンバ本体との間にО−リングを更に備え、備品は、少なくとも一つのО−リングの内側にスロットを含み、スロットは、備品の中心軸にほぼ平行である、請求項１７に記載の装置。
22. 備品とガス源との間及び備品と上部チャンバ本体との間にО−リングを更に備え、備品は、
    インジェクタの表面とガス源の表面；及び
    インジェクタの表面と上部チャンバ本体の表面、
    の少なくとも一つの間のＯ-リングの内側に間隙を含む、請求項１７に記載の装置。
23. 備品は、備品の温度の手動或いは自動調整を可能にする温度調整システムを更に含む、請求項１７に記載の装置。
24. 温度調整システムは、備品に冷却チャネルを含み、冷却チャネルは、冷却液を収容する、請求項２３に記載の装置。
25. 温度調整システムは、備品の温度を感知する温度センサと、備品の温度を変える電気ヒータと、を更に含む、請求項２４に記載の装置。
26. ウェーハを加工する方法であって、
    光が反射なしでチャネルの中を通るのを実質的に防止するのに十分曲がるインジェクタのチャネルを通して、ガスをウェーハに向って、上部チャンバ本体及び下部チャンバ本体によって形成されたキャビティの中に注入し、
    少なくとも、ガスが流れるチャネルの角度、ガスが注入するチャンネルの端の角度、及び上部チャンバ本体及び下部チャンバ本体の内面の角度を用いてガスの流れを形成し、
    ウェーハに当ったガスを排気口を通して除去する、段階を具備する方法。
27. ほぼ垂直なベンドを各チャネルに設けることを更に含み、各ベンドは、インジェクタの中心軸から最大でも約６０°である、請求項２６に記載の方法。
28. 漏斗状ノズルを各チャネルの端に設けることを更に含む、請求項２６に記載の方法。
29. 漏斗状内面を上部チャンバ本体に設けることを更に含む、請求項２８に記載の方法。
30. インジェクタの熱膨張を吸収するスロットをインジェクタに設けることを更に含む、請求項２６に記載の方法。
31. インジェクタのあわせ面と上部チャンバ本体及びガスを供給するガス源の少なくとも一つとの間に間隙を設けることを更に含む、請求項２６に記載の方法。
32. インジェクタの温度を制御することを更に含む、請求項２６に記載の方法。

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