JP2013528943A - ペデスタルカバー - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図2
Description
半導体処理装置では、半導体基板にさまざまな処理が実行されている間、これらの半導体基板を支持するためにペデスタルを利用するとしてよい。これらのペデスタルは、支持している基板を加熱および/または冷却するとしてよく、より具体的には、支持している基板の温度を制御するとしてよい。例えば、ペデスタルはヒータを備えるとしてよい。当該ヒータは、ペデスタルの金属製の本体の内部に配置されており、ペデスタルの基板側の表面を介して基板に熱流束を加える。基板は、基板側の表面の上方に所定の距離(例えば、千分の数インチ)を空けて配置されているとしてよく、輻射および対流による熱伝達を組み合わせた方法で加熱されるとしてよい。熱伝達を均一化するべく、基板側の表面は(全面にわたって、および/または、複数の処理サイクルにわたって)一定の温度に維持する必要がある。さらに、基板側の表面は、放射率が一定である必要がある。
取り外し可能なカバーを備えるペデスタルのさまざまな特徴について理解を深めると共にその開発の背景を説明するべく、処理装置の簡単な説明を本明細書で記載する。図2は、特定の実施形態にかかる半導体基板を処理する装置100を示す概略図である。装置100は一般的に、例えば、フォトレジスト材料および/またはその他の残留物を半導体基板から除去したり、その他の半導体プロセスを実行するように構成されているさまざまな種類の設備である。具体例を幾つか挙げると、GAMMA2100、2130I2CP(インターレース方式誘導結合プラズマ)、G400、GxTおよびSIERRAがある。これらはすべて、ノベルス・システムズ(Novellus Systems)(米国カリフォルニア州サンノゼ)社製である。他のシステムとしては、Axcelis Technologies社(米国メリーランド州ロックビル)製のFUSION line、韓国のPSK Tech社製のTERA21、および、Mattson Technology(米国カリフォルニア州フリーモント)社製のASPENがある。取り外し可能なカバーを備えるペデスタルを持つ処理チャンバには、クラスタツールと対応付けられているものもあるとしてよい。例えば、ストリッピング用チャンバは、Applied Materials (米国カリフォルニア州サンタクラーラ)社製のCENTURAクラスタツールに追加されるとしてよい。
図3Aは、特定の実施形態に係る、半導体処理装置で利用されるペデスタル200を示す概略図である。このような半導体処理装置の例は、本明細書で幾つか上述しているとともに、以下でも説明する。ペデスタル200の上側部分202は、半導体基板(不図示)を支持するために用いられる。上側部分202は通常、特定の種類の基板(例えば、300mmのウェハ)を収容できるようなサイズおよび形状を持つ。一部の実施形態によると、上側部分202は、略円形状であり、直径が約10インチと15インチとの間である。より具体的には、約11インチと14インチとの間、さらに具体的には、約12インチと13インチとの間(例えば、約12.4インチ)である。上側部分202は、金属プラテン204および取り外し可能なカバー206を有する。取り外し可能なカバー206は、金属プラテン204の上方に配置されるか、より具体的には、プラテン204の上面(図面では見えない)上に配置される。取り外し可能なカバー206は、基板を載置する面(つまり、基板側の表面)を提供する。取り外し可能なカバー206はさらに、金属プラテン204と基板との間の熱流束を制御するとともに、特定の実施形態では、基板を略均一に加熱する。ペデスタル200における金属プラテン204および取り外し可能なカバー206の配置について、図3Bを参照しつつ以下で詳しく説明する。
したがって、取り外し可能なカバーは、カバー端縁突起部を備えるものとして、または、備えないものとして製造するとしてよい。図5Aから図5Cを参照しつつ、カバー端縁突起部を備えるカバーを以下でより詳細に説明する。別の種類のカバー(つまり、カバー端縁突起部を備えないカバー)は、図6Aおよび図6Bを参照しつつその後に説明する。当業者であれば、ある種類のカバーに関連して説明する多くの特徴は、特に明記していない限り、別の種類のカバーについても適用可能であると理解するであろう。このため、説明を簡略化するべく、以下の説明では、カバー端縁突起部を備えるカバーに重点を置く。
金属プラテンのさまざまな特徴について、図7を参照しつつ、詳細に後述する。金属プラテンは、取り外し可能なカバーを支持して、取り外し可能なカバーに熱を分配するために用いられるとしてよい。金属プラテンは、バルク金属構造として形成され、加熱素子から最初に熱を分配するとしてよい。加熱素子は、プラテンの底部に取着されているか、プラテン内に配置されている。具体的には、図7は、特定の実施形態に係る金属プラテン700を示す斜視図である。金属プラテン700は、さまざまな熱伝導材料から構成されるとしてよい。このような材料は、さまざまな処理環境に対して化学的および熱的に耐性を持つ必要がある。アルミニウムを用いて金属プラテンを構成するとしてよい(より具体的には、アルミニウム6061、アルミニウム7075、およびアルミニウム3003を用いとしてよい)。他のグレードのアルミニウムまたは金属も同様に利用するとしてよい。特定の実施形態によると、金属プラテンは、硬質陽極酸化コーティング等の保護コーティングが施されている。特定のコーティングを上面702に利用して、金属プラテン700とカバーとの間の熱伝達を改善または制御するとしてよい。例えば、硬質陽極酸化コーティングを用いて上面702の表面粗度および/または放射率を修正するとしてよい。
着脱機構のさまざまな特徴を、図8Aおよび図8Bを参照しつつ詳細に後述する。着脱機構は、処理中およびペデスタルを取扱い中、金属プラテンに対して取り外し可能なカバーを支持するために用いて、取り外し可能なカバーおよび金属プラテンを近接して接触させた状態を維持する。取外し可能なカバーの重量によってある程度の支持力が得られるとしてよい。
上述したさまざまなペデスタルの例は、単一ステーション装置で、または、マルチステーション装置で利用するとしてよい。図9は、特定の実施形態に係るマルチステーション装置900を示す概略図である。装置900は、処理チャンバ901と、処理予定のウェハおよびストリッピング処理が完了したウェハを保持する1以上のカセット903(例えば、正面開口式カセット一体型搬送/保管箱(FOUP))とを備える。処理チャンバ901は、複数のステーションを有するとしてよく、例えば、ステーションの数は、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、10個または任意のその他の数であってよい。ステーションの数は通常、処理がどの程度複雑なのか、および、共有環境で実行可能な処理が幾つあるのかに基づいて決まる。図9では、6個のステーション911−916を有する処理チャンバ901を図示している。マルチステーション装置900が一の処理チャンバに備える全てのステーション911−916は、圧力環境が同じである。しかし、各ステーション911−916はそれぞれ、専用のプラズ生成部、ヒータおよびプラテン構成によってプラズマ条件および加熱条件が独自の条件になっているとしてよい。
図10は、特定の実施形態に係る、取り外し可能なカバーを持つペデスタルを備えるマルチチャンバ装置1000を示す概略図である。装置1000は、3つの別箇のチャンバ1001、1003および1005(図示の通り)を備えるとしてもよいし、チャンバの数はその他の任意の数であるとしてよい。各チャンバ1001−1005はそれぞれ、独自の圧力環境を持ち、他のチャンバとは共有しない。例えば、チャンバ1001は、チャンバ1003および1005とは異なる圧力レベルで動作するとしてもよく、または、環境における化学組成成分が異なるとしてよい。このような構成によると、処理をさらに柔軟に実行できるようになるが、それぞれの操作環境の間で交差汚染が発生しないように、異なる操作環境の間を輸送ポートを介して基板を輸送する必要が出てくる。具体的に説明すると、図10では、各チャンバが2つのロードロックを有している様子を図示している(つまり、チャンバ1001が一群のロードロック1021を有し、チャンバ1003が一群のロードロック1023を有し、チャンバ1005が一群のロードロック1025を有する)。なお、任意の数のロードロックを各チャンバに利用し得るものと理解されたい。ロードロック1021−1025は、中間環境1031に暴露されているとしてよい。中間環境1031は、収納カセット1009の外囲環境とは異なる環境であってよく、一群のロードロック(不図示)によって収納カセット1009とは分離されているとしてよい。さらに、1以上のチャンバ1001−1005は、それぞれの環境を中間環境1031との間で共有するとしてもよいので、対応する1以上のロードロック群1021−1025は、省略するとしてもよいし、両側を解放するとしてもよい。
図11は、特定の実施形態に係る、半導体基板からフォトレジストをストリッピングするさまざまな方法に対応する処理フローチャートを示す図である。以下の説明では、取り外し可能なカバーを持つペデスタルのさまざまな特徴についてさらにその背景を説明する。プロセス1100は、処理1101においてペデスタルを所定の温度まで加熱することから開始されるとしてよい。特定の実施形態によると、ペデスタルは少なくとも約摂氏200度まで加熱され、より具体的には、少なくとも約摂氏300度まで加熱する。この処理の後、ペデスタルの基板側の表面、例えば、ペデスタルのカバーの基板側の表面は、全面にわたって温度のバラツキが約摂氏2度未満、より具体的には、約摂氏1度未満であるとしてよい。
本明細書で前述した装置/プロセスは、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、LED、太陽光発電パネル等の製造または生産のためのさまざまなリソグラフィーパターニングツールまたはリソグラフィーパターニングプロセスと共に用いられるとしてよい。通常は、必ずしも必要ではないが、このようなツール/プロセスは、共通の製造設備で利用または実行する。膜のリソグラフィーパターニングは通常、以下の工程の一部または全てを含む。尚、各工程は、多数の利用可能なツールで実行され得る。
(1)スピンオンツールまたはスプレーオンツールを用いてワークピース(つまり、基板)上にフォトレジストを塗布
(2)ホットプレート、炉またはUV硬化ツールを用いてフォトレジストを硬化
(3)ウェハステッパ等のツールで、可視光、UV光またはX線にフォトレジストを暴露
(4)ウェットベンチ等のツールを利用して、レジストを現像してレジストを選択的に除去することでパターニング
(5)ドライエッチングツールまたはプラズマ支援エッチングツールを利用してレジストパターンを下方の膜またはワークピースに転写
(6)RFプラズマレジストストリッピングツールまたはマイクロ波プラズマレジストストリッピングツール等のツールを用いてレジストを除去
アルミニウム製のペデスタルの上方にセラミック製のカバーを配置させることで効果的な熱拡散部となることが分かった。この結論は、図12に示す実験結果によって裏付けされている。具体的には、図12は、モデル化された熱定常状態における2つの構成要素のサーマルマップを示す図である。カバー1204は、99.9%の純度の酸化アルミニウムを材料とした。厚みは、0.198インチであった。ペデスタル1202は、アルミニウム6061を材料とした。厚みは、1.395インチであった。突起部1206a、1206bおよび1206cは、加熱素子の位置を示している。モデルは、設定温度を摂氏400度として作成した。
上述した概念は理解し易いようにある程度詳細に説明したが、請求項の範囲内で変更および修正が実施され得ることは明らかである。尚、プロセス、システムおよび装置を実現する方法には多くの別の方法があることに留意されたい。したがって、記載した実施形態は、本発明を限定するものではなく例示するものと考えられたい。
Claims (35)
- 半導体基板を処理する装置において前記半導体基板を支持するペデスタルであって、
前記半導体基板に熱を与える上面を有する金属プラテンと、
取り外し可能なセラミックカバーと
を備え、
前記取り外し可能なセラミックカバーは、
前記装置において前記半導体基板が処理されている間、前記取り外し可能なセラミックカバーの基板側の表面の上方に配置されている前記半導体基板に略均一に熱を伝達し、
前記金属プラテンの前記上面の上方に配置されているペデスタル。 - 前記取り外し可能なセラミックカバーは、前記基板側の表面の反対側にプラテン側の表面を有し、前記プラテン側の表面の大半の部分は、前記ペデスタルを組み立てた後には、前記金属プラテンの前記上面と直接接触している請求項1に記載のペデスタル。
- 前記取り外し可能なセラミックカバーは、前記基板側の表面の反対側にプラテン側の表面を有し、前記プラテン側の表面は、前記ペデスタルを組み立てた後には、前記金属プラテンの前記上面から所定の距離を空けて配置されている請求項1に記載のペデスタル。
- 前記金属プラテンは、アルミニウム6061、アルミニウム7075、および、アルミニウム3003から成る群から選択される1以上のアルミニウム材料を有する請求項1に記載のペデスタル。
- 前記金属プラテンは、前記金属プラテンの前記上面を約摂氏100度と摂氏450度との間の温度まで加熱するべく、前記金属プラテンの内部に配置されているヒータを有する請求項1に記載のペデスタル。
- 前記基板側の表面は、面全体で平均して所定の距離を空けて、前記基板側の表面の上方に前記半導体基板を支持する一群の支持部を含む請求項1に記載のペデスタル。
- 前記所定の距離は、約0.004インチと0.007インチとの間である請求項6に記載のペデスタル。
- 前記一群の支持部は、前記取り外し可能なセラミックカバーの中心を中心とする2以上の円形パターンに配置されている少なくとも6個の別箇の支持部を含む請求項6に記載のペデスタル。
- 前記金属プラテンの前記上面は、前記取り外し可能なセラミックカバーに形成されている開口を貫通するように突出する一群の支持部を含み、前記一群の支持部は、前記半導体基板を、面全体で平均して所定の距離を空けて、前記取り外し可能なセラミックカバーの前記基板側の表面の上方で支持する請求項1に記載のペデスタル。
- 前記一群の支持部は、前記金属プラテンに取り付けられている拡張部の自由端に配置されているセラミックボールを含む請求項9に記載のペデスタル。
- 前記開口は、前記取り外し可能なセラミックカバーの中心から径方向に延伸している長尺状の形状を持つ請求項9に記載のペデスタル。
- 前記ペデスタルは、前記基板側の表面の温度プロフィールを、設定温度である摂氏400度から約摂氏3度未満の範囲内に維持する請求項1に記載のペデスタル。
- 前記取り外し可能なセラミックカバーは、厚みが約0.075インチと約0.500インチとの間である請求項1に記載のペデスタル。
- 前記取り外し可能なセラミックカバーは、プラテン側の表面が約0.002インチ未満のずれで前記基板側の表面と平行である請求項1に記載のペデスタル。
- 前記取り外し可能なセラミックカバーは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、チタン酸バリウム、窒化ホウ素、酸窒化シリコンアルミニウム、炭化シリコン、窒化シリコン、ケイ酸マグネシウム、炭化チタン、酸化亜鉛および二酸化ジルコニウムから成る群から選択される1以上の材料を有する請求項1に記載のペデスタル。
- 前記取り外し可能なセラミックカバーは、プラテン側の表面の中心から延伸し、前記金属プラテンの前記上面に形成されている対応する孔に挿入される誘導ピンを有し、前記誘導ピンおよび前記対応する孔は、前記取り外し可能なセラミックカバーと前記金属プラテンとの間の相対的な位置を維持する請求項1に記載のペデスタル。
- 前記取り外し可能なセラミックカバーは、2以上の着脱柱状部を有し、前記2以上の着脱柱状部は、前記金属プラテンに対して前記取り外し可能なセラミックカバーを固定するべく、プラテン側の表面から延伸し、前記金属プラテンの前記上面に形成されている対応する着脱上方孔に挿入される請求項1に記載のペデスタル。
- 前記金属プラテンの側方着脱孔に挿入されて、前記取り外し可能なセラミックカバーの前記2以上の着脱柱状部と係合する2以上の着脱鍵部をさらに備える請求項17に記載のペデスタル。
- 前記金属プラテンの前記側方着脱孔に挿入され、前記側方着脱孔の内部で前記2以上の着脱鍵部を被覆する2以上の着脱カバーをさらに備える請求項18に記載のペデスタル。
- 前記取り外し可能なセラミックカバーは、カバー端縁突起部を有し、前記カバー端縁突起部は、前記取り外し可能なセラミックカバーの前記基板側の表面の上方に延伸し、前記装置において前記半導体基板が処理されている間、前記半導体基板の外縁を把持する請求項1に記載のペデスタル。
- 前記金属プラテンは、プラテン端縁突起部を有し、前記プラテン端縁突起部は、前記取り外し可能なセラミックカバーの前記基板側の表面の上方に延伸し、前記装置において前記半導体基板が処理されている間、前記半導体基板の外縁を把持しており、
前記取り外し可能なセラミックカバーは前記プラテン端縁突起部が形成する空隙内に配置される請求項1に記載のペデスタル。 - 前記取り外し可能なセラミックカバーの前記基板側の表面は、平均放射率が約0.35未満である請求項1に記載のペデスタル。
- 前記取り外し可能なセラミックカバーのプラテン側の表面および前記金属プラテンの前記上面は、表面粗度が10マイクロインチ未満である請求項1に記載のペデスタル。
- 前記金属プラテンの前記上面は、1以上の排気溝を有する請求項1に記載のペデスタル。
- 前記1以上の排気溝は、前記金属プラテンの中心から離れるように径方向に延在する溝を少なくとも1つ含む請求項24に記載のペデスタル。
- 前記1以上の排気溝はさらに、少なくとも1つの同心円状の溝を含む請求項25に記載のペデスタル。
- 前記1以上の排気溝の深さは、約0.005インチと0.025インチとの間である請求項24に記載のペデスタル。
- 半導体基板を処理する間にペデスタル上で利用する取り外し可能なセラミックカバーであって、
基板側の表面と、プラテン側の表面とを備え、
前記基板側の表面は、前記取り外し可能なセラミックカバーの前記基板側の表面の上方に配置されている前記半導体基板に均一に熱を伝達し、
前記プラテン側の表面は、前記ペデスタルの金属プラテン上に配置される取り外し可能なセラミックカバー。 - 半導体基板を処理する装置であって、
前記半導体基板を受け取るチャンバと、
前記チャンバの内部においてプラズマを生成するプラズマ源と、
前記半導体基板を支持し、前記半導体基板を加熱するペデスタルと
を備え、
前記ペデスタルは、
前記半導体基板に熱を与える上面を持つ金属プラテンと、
取り外し可能なセラミックカバーと
を有し、
前記取り外し可能なセラミックカバーは、
前記装置において前記半導体基板が処理されている間、前記取り外し可能なセラミックカバーの基板側の表面の上方に配置されている前記半導体基板に略均一に熱を伝達し、
前記金属プラテンの前記上面の上方に配置されている装置。 - 請求項29に記載の装置と、
ステッパと
を備えるシステム。 - 半導体基板からフォトレジストをストリッピングする方法であって、
(a)チャンバ内においてペデスタルの上方に半導体基板を配置する段階を備え、
前記ペデスタルは、
前記半導体基板に熱を与える上面を持つ金属プラテンと、
取り外し可能なセラミックカバーと
を有し、
前記取り外し可能なセラミックカバーは、
前記半導体基板を処理している間、前記取り外し可能なセラミックカバーの基板側の表面の上方に配置されている前記半導体基板に略均一に熱を伝達し、
前記金属プラテンの前記上面の上方に配置されており、
前記方法はさらに、
(b)前記半導体基板からフォトレジストの一部または全てを除去する段階と、
(c)前記ペデスタルから離れるように前記半導体基板を移動させる段階と、
(a)−(c)の段階を他の基板について繰り返し実行する段階と
を備える方法。 - 前記ペデスタルは、段階(a)の前に少なくとも約摂氏120度まで加熱され、前記基板側の表面の温度プロフィールのずれは、約摂氏3度未満である請求項31に記載の方法。
- 前記取り外し可能なセラミックカバーを用いて少なくとも1万枚の基板を処理した後に、前記取り外し可能なセラミックカバーを新しい取り外し可能なセラミックカバーと交換する段階をさらに備える請求項31に記載の方法。
- 前記新しい取り外し可能なセラミックカバーの新しい基板側の表面の放射率特性を安定化させるために、段階(a)の前に、前記新しい取り外し可能なセラミックカバーを調整する段階をさらに備える請求項33に記載の方法。
- フォトレジストを前記半導体基板に塗布する段階と、
前記フォトレジストを露光させる段階と、
前記フォトレジストにパターンを形成して、前記パターンを前記半導体基板に転写する段階と、
前記半導体基板から前記フォトレジストを選択的に除去する段階と
をさらに備える請求項31に記載の方法。
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