JP2014239220A5

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Publication number: JP2014239220A5
Application number: JP2014114619A
Authority: JP
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2017-07-27

Description

プラズマ曝露面上に保護液体層を有するチャンバ壁を、その特定の実施形態を参照しながら詳細に述べてきたが、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を施すことができ、均等形態を採用することができることが当業者には明らかであろう。例えば、本発明は以下の適用例としても実施戒能である。
［適用例１］半導体基板が内部で処理される真空チャンバと、
前記真空チャンバ内にプロセスガスを供給するために前記真空チャンバと流体連絡するプロセスガス源と、
前記真空チャンバ内で前記プロセスガスを励起してプラズマ状態にするように適合されたＲＦエネルギー源と、
チャンバ壁とを備える半導体プラズマ処理装置であって、前記チャンバ壁が、前記チャンバ壁のプラズマ曝露面にプラズマ適合液体を供給するための手段を含み、前記液体が、前記プラズマ曝露面の一部分に供給され、前記プラズマ曝露面にわたって流され、前記流されたプラズマ適合液体が、前記プラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成し、
半導体プラズマ処理装置がさらに、前記チャンバ壁に前記プラズマ適合液体を送給する液体供給源を備える
半導体プラズマ処理装置。
［適用例２］（ａ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャンバ壁内に液体供給通路を備え、前記液体供給通路が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面の上部に前記液体を分散させるように構成され、前記液体が、前記プラズマ曝露面の下部に向かって流れ、それにより、前記プラズマ曝露面に前記流動保護液体層を形成する、
（ｂ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャネル壁内に分散チャネルを備え、前記分散チャネルが、前記チャンバ壁内の液体供給通路と流体連絡し、それにより、前記分散チャネルが、前記液体供給通路を通して前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に前記液体を供給することができる、
（ｃ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャンバ壁に分散チャネルを備え、前記液体が、前記分散チャネルから溢流するように構成され、それにより、前記分散チャネルが、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に前記液体を供給することができる、
（ｄ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャンバ壁内に液体流入チャネルおよび液体流出チャネルを備え、前記液体流入チャネルおよび前記液体流出チャネルが、前記チャンバ壁内の分散チャネルと流体連絡し、それにより、前記チャンバ壁に供給される前記液体を前記チャンバ壁に、および前記チャンバ壁から循環させることができる、および／または
（ｅ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャンバ壁内に液体供給通路を備え、前記液体供給通路が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面の一部分に前記液体を分散させるように構成され、前記壁が回転されて、前記液体が前記壁の前記プラズマ曝露面にわたって流れ、それにより前記プラズマ曝露面上に前記流動保護液体層を形成する
適用例１に記載の半導体プラズマ処理装置。
［適用例３］（ａ）前記チャンバ壁が、有孔セラミックであり、前記液体供給通路が、前記有孔セラミックの孔であり、前記孔が、前記有孔セラミックの前記孔を通して前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に前記液体を送給するように構成され、または
（ｂ）前記チャンバ壁が、金属材料からなり、前記液体供給通路が、毛管サイズの穴のパターンであり、前記穴が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に前記液体を送給するように構成される
適用例２に記載の半導体プラズマ処理装置。
［適用例４］（ａ）前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面が傾斜面である、
（ｂ）前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面が垂直面である、
（ｃ）前記チャンバ壁がチャンバライナである、
（ｄ）前記チャンバ壁が液体収集トレイを含む、
（ｅ）前記チャンバ壁が、アルミニウム、アルミニウム合金、酸化アルミニウム、アルミナ、ステンレス鋼、酸化ケイ素、水晶、ケイ素、炭化ケイ素、ＹＡＧ、酸化イットリウム、フッ化イットリウム、酸化セリウム、窒化アルミニウム、黒鉛、またはそれらの混合物から形成される、
（ｆ）前記チャンバ壁が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上に微小溝を含み、前記微小溝が、前記プラズマ曝露面に供給される前記液体を均等に分散し、それにより、前記液体が連続的な流動保護液体層を形成する、および／または
（ｇ）前記チャンバ壁が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上にリブを含み、前記リブが、前記プラズマ曝露面に供給される前記液体を分散させ、それにより、前記液体が連続的な流動保護液体層を形成する
適用例１に記載の半導体プラズマ処理装置。
［適用例５］（ａ）前記装置が、誘導結合プラズマ処理装置である、
（ｂ）前記装置が、容量結合プラズマ処理装置である、
（ｃ）前記装置が、電子サイクロトロン共鳴プラズマ処理装置である、
（ｄ）前記装置が、ヘリコン波プラズマ処理装置である、または
（ｅ）前記装置が、マイクロ波プラズマ処理装置である
適用例１に記載の半導体プラズマ処理装置。
［適用例６］（ａ）前記液体供給源と前記真空チャンバ内の真空圧との圧力差が、前記液体供給通路内で前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に向けて前記液体を押し流すように、前記プラズマ適合液体が所定の圧力で前記液体供給源内に貯蔵され、前記所定の圧力が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上での前記液体層の厚さを所定の厚さで維持することができるように制御することができる、および／または
（ｂ）前記液体供給源がポンプを含み、前記ポンプが、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上の前記液体の厚さを所定の厚さで維持することができるように前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に向けて前記プラズマ適合液体をポンプするように構成される
適用例１に記載の半導体プラズマ処理装置。
［適用例７］前記チャンバ壁が、ファラデー遮蔽体であり、前記ファラデー遮蔽体が、
（ａ）傾斜プラズマ曝露面、
（ｂ）垂直プラズマ曝露面、
（ｃ）上側プラズマ曝露面、
（ｄ）下側プラズマ曝露面
を含み、
（ｂ）前記ファラデー遮蔽体が、前記ファラデー遮蔽体の前記プラズマ曝露面上に微小溝を含み、前記微小溝が、前記プラズマ曝露面に供給される前記液体を均等に分散し、それにより、前記液体が連続的な流動保護液体層を形成する、
（ｃ）前記ファラデー遮蔽体が、液体収集トレイを含む、および／または
（ｄ）前記ファラデー遮蔽体が、前記ファラデー遮蔽体の前記プラズマ曝露面上にリブを含み、前記リブが、前記プラズマ曝露面に供給される前記液体を分散させ、それにより、前記液体が連続的な流動保護液体層を形成する
適用例１に記載の半導体プラズマ処理装置。
［適用例８］（ａ）前記プラズマ適合液体が、流動可能な酸化物前駆体である、
（ｂ）前記プラズマ適合液体が、シリコーンベースの液体である、
（ｃ）前記プラズマ適合液体が、イオン流体である、
（ｄ）前記プラズマ適合液体が、約２０℃で約１０ ^-6 Ｔｏｒｒ未満の蒸気圧を有する、
（ｅ）前記プラズマ適合液体が、ペルフルオロポリエーテルである、
（ｆ）前記プラズマ適合液体が、約８００〜５０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、
（ｇ）前記プラズマ適合液体が、約１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい分子量を有する、
（ｈ）前記プラズマ適合液体が、フェニルメチルシロキサンからなる群から選択される
適用例１に記載の半導体プラズマ処理装置。
［適用例９］プラズマ曝露面上に流動保護液体層を含むチャンバ壁であって、前記チャンバ壁のプラズマ曝露面にプラズマ適合液体を供給するための手段を含み、前記液体が、前記プラズマ曝露面の一部分に供給され、前記プラズマ曝露面にわたって流され、前記流されたプラズマ適合液体が、前記プラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成するチャンバ壁。
［適用例１０］プラズマ処理装置の真空チャンバにプラズマ適合液体を送給するための液体送給アセンブリであって、
第１の液体供給源を備え、前記第１の液体供給源が、前記真空チャンバの出口、第１の真空ポンプ、第２の液体供給源、ガス供給源、および圧力計と流体連絡し、第１の隔離弁が、前記第１の液体供給源と前記チャンバの前記出口との間に位置され、第２の隔離弁が、前記第１の液体供給源と前記第２の液体供給源との間に位置され、第３の隔離弁が、前記第１の液体供給源と前記ガス供給源との間に位置され、
第２の液体供給源が、前記ガス供給源、第２の真空ポンプ、第２の圧力計、および前記真空チャンバの入口と流体連絡し、第４の隔離弁が、前記第２の液体供給源と前記ガス供給源との間に位置され、第５の隔離弁が、前記第２の液体供給源と前記真空チャンバの前記入口との間に位置され、
前記第１の液体供給源が、第１の隔離弁が開位置にあるときには、前記チャンバから液体を受け取ることができ、前記第１の液体供給源が、前記第２の隔離弁が開位置にあるときには、前記第２の液体供給源に液体を送給することができ、前記第２の液体供給源と前記チャンバとの圧力差が、前記圧力差が前記第２の液体供給源内で重力を克服するのに十分に大きいときに、濾過器を通して前記チャンバに前記液体を押し流すことができる
液体送給アセンブリ。
［適用例１１］プラズマ処理装置内でチャンバ壁のプラズマ曝露面に流動保護液体層を形成すると共に、真空チャンバ内で半導体基板を処理する方法であって、液体供給源から前記チャンバ壁の一部分にプラズマ適合液体を供給するステップと、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にわたって前記液体を流して、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成すると共に、前記真空チャンバ内で前記半導体基板をプラズマ処理するステップとを含む方法。
［適用例１２］さらに、
（ａ）前記液体供給源と前記真空チャンバとの圧力差が、前記チャンバ壁にある液体供給通路内の前記液体を前記プラズマ曝露面に向けて押し流すように、前記液体供給源と前記真空チャンバとの前記圧力差を制御するステップであって、前記圧力差が、前記半導体基板の処理中に前記流動保護液体層の所定の厚さが前記チャンバ壁上で維持されるように、前記液体を前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に向けて押し流すステップ、
（ｂ）前記半導体基板の処理中に前記プラズマ曝露面にわたって流れる前記液体層の所定の厚さを維持するように、前記液体供給源内の前記液体を前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に向けてポンプするステップ、または
（ｃ）前記液体供給源と前記真空チャンバとの圧力差が、前記チャンバ壁内の分散チャネル内の前記液体を前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上に溢流させるように、前記液体供給源と前記真空チャンバとの前記圧力差を制御するステップであって、前記圧力差が、前記半導体基板の処理中に前記流動保護液体層の所定の厚さが前記チャンバ壁上で維持されるように、前記液体を前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上に溢流させるステップ
を含む適用例１１に記載の方法。
［適用例１３］（ａ）前記プラズマ適合液体が、前記流動保護液体層が約１〜５０００ミクロンの厚さを有するように前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にわたって流される、
（ｂ）前記プラズマ適合液体が、前記流動保護液体層が約１００ミクロン以上の厚さを有するように前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にわたって流される、
（ｃ）前記プラズマ適合液体が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にある微小溝に供給され、それにより、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に供給される前記液体が、前記微小溝によって案内され、連続的な流動保護液体層を形成する、
（ｄ）前記プラズマ適合液体が、流動可能な酸化物前駆体である、
（ｅ）前記プラズマ適合液体が、イオン流体である、
（ｆ）前記プラズマ適合液体が、約２０℃で約１０ ^-6 Ｔｏｒｒ未満の蒸気圧を有する、
（ｇ）前記プラズマ適合液体が、ペルフルオロポリエーテルである、
（ｈ）前記プラズマ適合液体が、約８００〜５０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、および／または
（ｉ）前記プラズマ適合液体が、約１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい分子量を有する
適用例１１に記載の方法。
［適用例１４］さらに、
（ａ）熱交換器を通して前記液体を循環させることによって、制御された温度で前記プラズマ曝露面を維持するステップ
（ｂ）前記半導体基板の処理により生じた前記液体中の不純物および／または不揮発性エッチング副生成物が除去されるように、濾過器を通して前記液体を循環させるステップ、および／または
（ｃ）前記液体を放電管路を通して循環させ、前記放電管路が、前記プラズマへの曝露により前記液体中に蓄積された電荷を除去するステップ
を含む適用例１１に記載の方法。
［適用例１５］前記液体が、前記半導体基板のプラズマ処理中に、前記流動保護液体層のプラズマ侵食を相殺するのに十分な流量で、前記プラズマ曝露面にわたって流される適用例１１に記載の方法。
［適用例１６］前記半導体基板のプラズマ処理中に、前記液体が、前記プラズマ曝露面の上部に連続的に供給され、前記プラズマ曝露面の下部で収集され、前記液体が、液体収集トレイによって収集され、前記液体収集トレイが、前記液体供給源と流体連絡し、それにより、前記真空チャンバから前記液体供給源に前記液体を戻すことができる適用例１１に記載の方法。
［適用例１７］（ａ）前記チャンバ壁が、有孔セラミック材料を備え、前記有孔セラミック材料を通して前記プラズマ曝露面に毛管作用で送ることによって、前記液体が前記プラズマ曝露面に供給される、
（ｂ）前記チャンバ壁の毛管サイズの穴を通して毛管作用で送ることによって、前記液体が前記プラズマ曝露面に供給される、または
（ｃ）前記チャンバ壁が分散チャネルを備え、前記分散チャネルから溢流することによって前記液体が前記プラズマ曝露面に供給される
適用例１１に記載の方法。
［適用例１８］前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面が、
（ａ）チャンバ壁の垂直面および／または傾斜面である、
（ｂ）チャンバライナの垂直面および／または傾斜面である、
（ｃ）ファラデー遮蔽体の垂直面および／または傾斜面である、および／または
（ｄ）ファラデー遮蔽体の上側プラズマ曝露面および／または下側プラズマ曝露面である
適用例１１に記載の方法。
［適用例１９］前記液体が、前記プラズマ曝露面を越えて、前記チャンバ壁に隣接する構成要素に流され、
（ａ）前記液体が、隣接する構成要素のプラズマ曝露面上に溜まるように構成され、それにより、前記プラズマ曝露面上に静止保護液体層を形成する、または
（ｂ）前記液体が、前記隣接する構成要素のプラズマ曝露面にわたって流れるように構成される
適用例１１に記載の方法。
［適用例２０］適用例１に記載の装置内で半導体基板をプラズマ処理する方法であって、
前記液体供給源から前記真空チャンバの前記チャンバ壁に前記プラズマ適合液体を供給するステップと、
前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にわたって前記液体を流すステップと、
前記プロセスガス源から前記プラズマ処理チャンバ内に前記プロセスガスを供給するステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを発生させるために、前記ＲＦエネルギー源を使用して前記プロセスガスにＲＦエネルギーを印加するステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内で半導体基板をプラズマ処理するステップと
を含む方法。

Claims

チャンバ壁を備える、半導体基板が内部で処理される真空チャンバと、
前記真空チャンバ内にプロセスガスを供給する、前記真空チャンバと流体連絡するプロセスガス源と、
前記真空チャンバ内で前記プロセスガスを励起してプラズマ状態にするＲＦエネルギー源と
を備える半導体プラズマ処理装置であって、
前記チャンバ壁は、前記チャンバ壁の表面の一部分にプラズマ適合液体を供給するための穴を含み、
前記穴は、前記チャンバ壁を貫通し、
前記プラズマ適合液体は、前記チャンバ壁の前記表面にわたって流れ、プラズマが前記チャンバ壁の前記表面に接触するのを防ぐために前記チャンバ壁の表面上に流動保護液体層を供給する
半導体プラズマ処理装置。
前記半導体プラズマ処理装置が、
（ａ）誘導結合プラズマ処理装置、
（ｂ）容量結合プラズマ処理装置、
（ｃ）電子サイクロトロン共鳴プラズマ処理装置、
（ｄ）ヘリコン波プラズマ処理装置、または
（ｅ）マイクロ波プラズマ処理装置のうちの１つである
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
（ａ）前記プラズマ適合液体と前記真空チャンバ内の真空圧との圧力差が、前記チャンバ壁の前記表面に向けて前記プラズマ適合液体を押し流すように、前記プラズマ適合液体が所定の圧力で貯蔵され、前記所定の圧力が、前記チャンバ壁の前記表面上での前記流動保護液体層の厚さを所定の厚さで維持することができるように制御される、または
（ｂ）前記プラズマ適合液体が、前記チャンバ壁の前記表面上の前記プラズマ適合液体の厚さを前記所定の厚さで維持することができるように前記チャンバ壁の前記表面に向けてポンプされる
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
（ａ）前記プラズマ適合液体が、流動可能な酸化物前駆体であること、
（ｂ）前記プラズマ適合液体が、シリコーンベースの液体であること、
（ｃ）前記プラズマ適合液体が、イオン流体であること、
（ｄ）前記プラズマ適合液体が、２０℃で１０^-6Ｔｏｒｒ未満の蒸気圧を有すること、
（ｅ）前記プラズマ適合液体が、ペルフルオロポリエーテルであること、
（ｆ）前記プラズマ適合液体が、８００〜５０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有すること、
（ｇ）前記プラズマ適合液体が、１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい分子量を有すること、
（ｈ）前記プラズマ適合液体が、フェニルメチルシロキサンを含むことのうち少なくとも１つである
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
さらに、
前記プラズマ適合液体を前記チャンバ壁の前記穴に供給するポンプを備える半導体プラズマ処理装置であって、
前記プラズマ適合液体は、前記穴を通って前記チャンバ壁の前記表面に流れる
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
前記チャンバ壁は、
前記チャンバ壁の前記表面に沿って延び、前記プラズマ適合液体が前記チャンバ壁の前記表面上に連続的な流動保護液体層を形成するように前記プラズマ適合液体を前記チャンバ壁の前記表面に均等に分散させる微小溝、または
前記チャンバ壁の前記表面に沿って延び、前記プラズマ適合液体が連続的な流動保護液体層を形成するように前記チャンバ壁の前記表面に供給された前記プラズマ適合液体を分散させるリブのうち少なくとも１つを備える
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
有孔チャンバ壁を備える、半導体基板が内部で処理される真空チャンバと、
プラズマ適合液体を前記有孔チャンバ壁に供給する液体源とを備える半導体プラズマ処理装置であって、
前記プラズマ適合液体は、前記有孔チャンバ壁の穴を通って、プラズマが前記有孔チャンバ壁の表面に接触するのを防ぐために前記有孔チャンバ壁の前記表面に流動保護液体層を供給する
半導体プラズマ処理装置。
（ａ）前記有孔チャンバ壁が、有孔セラミック材料を含み、または
（ｂ）前記有孔チャンバ壁が、前記有孔チャンバ壁の前記表面に前記プラズマ適合液体を送給するように構成される毛管サイズの穴のパターンを有する金属材料を含む
請求項７に記載の半導体プラズマ処理装置。
前記有孔チャンバ壁は、
前記有孔チャンバ壁の前記表面に沿って延び、前記プラズマ適合液体が前記有孔チャンバ壁の前記表面上に連続的な流動保護液体層を形成するように前記プラズマ適合液体を前記有孔チャンバ壁の前記表面に均等に分散させる微小溝、または
前記有孔チャンバ壁の前記表面に沿って延び、前記プラズマ適合液体が連続的な流動保護液体層を形成するように前記有孔チャンバ壁の前記表面に供給された前記プラズマ適合液体を分散させるリブのうち少なくとも１つを備える
請求項７に記載の半導体プラズマ処理装置。
チャンバ壁を備える、半導体基板が内部で処理される真空チャンバと、
プラズマが前記チャンバ壁の表面に接触するのを防ぐためプラズマ適合液体を前記チャンバ壁の前記表面に供給する液体源とを備える半導体プラズマ処理装置であって、
前記チャンバ壁は、
前記チャンバ壁の前記表面に沿って延び、前記プラズマ適合液体が前記チャンバ壁の前記表面上に連続的な流動保護液体層を形成するように前記プラズマ適合液体を前記チャンバ壁の前記表面に均等に分散させる微小溝、または
前記チャンバ壁の前記表面に沿って延び、前記プラズマ適合液体が連続的な流動保護液体層を形成するように前記チャンバ壁の前記表面に供給された前記プラズマ適合液体を分散させるリブのうち少なくとも１つを備える
半導体プラズマ処理装置。
前記チャンバ壁は、前記微小溝および前記リブを備える
請求項１０の半導体プラズマ処理装置。
チャンバ壁を備える、半導体基板が内部で処理される真空チャンバと、
前記チャンバ壁に配設されたライナと、
プラズマ適合液体を前記ライナの表面に供給して前記ライナの前記表面上に連続的な流動保護液体層を形成し、プラズマが前記ライナの前記表面に接触するのを防ぐ液体源とを備える
半導体プラズマ処理装置。
前記ライナは、前記ライナの前記表面上に前記流動保護液体層を形成する前記プラズマ適合液体が前記ライナの前記表面にわたって流れるように回転するように構成される
請求項１２の半導体プラズマ処理装置。
さらに、
前記ライナを回転させる駆動メカニズムを備える
請求項１３の半導体プラズマ処理装置。
前記ライナは、前記プラズマ適合液体が通って前記ライナの前記表面に流れる分配チャネルおよび液体供給通路を備える
請求項１２の半導体プラズマ処理装置。