JP2017085111A - 環状のバッフル - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、概ね、エッチングチャンバ内でプラズマを閉じ込めるためのバッ
フルアセンブリに関する。
(関連技術の説明)
チング、金属のエッチング、化学蒸着(CVD)及び他のプロセスにおいて用いられてい
る。半導体の基板の処理において、特徴部分の大きさ及びラインの幅がますます小さくな
る傾向の下、より正確に半導体基板上に材料をマスクし、エッチングし、若しくは、蒸着
する能力が重要となってきている。
に高周波(RF)パワーを印加することにより成し遂げられる。その結果、生成される電
界により、プラズマになる作用ガスを活性化する反応ゾーンが、処理領域内に形成される
。支持部材は、その上に支持される基板に向けてプラズマ内のイオンが引き付けられるよ
うにバイアスされる。イオンは、基板に隣接するプラズマの境界層の方向に移動し、境界
層を離れると加速する。この加速されたイオンは、基板の表面から物質を取り除く、若し
くは、エッチングするように求められるエネルギーをもたらす。加速されたイオンはプロ
セスチャンバー内の他の部品をもエッチングすることができるので、基板上の処理領域内
にプラズマを閉じ込めておくことは有益なことである。
は、ポリマー)をもたらし、チャンバーの壁を、さらにエッチングし得る。チャンバーの
壁上のエッチングの副生成物の堆積はプロセスにドリフトせしめる。チャンバーの壁から
のエッチングされた物質は再蒸着により基板を汚染し、及び/又は、チャンバーに対しパ
ーティクルを生成せしめうる。更に、閉じ込められていないプラズマは、下流方向での領
域でのエッチングの副生成物の堆積を引き起こし得る。堆積されたエッチングの副生成物
は剥がれ落ちてパーティクルとなるかもしれない。
れたバッフルアセンブリのための技術が必要となる。
リングと、フランジ部分と下側フレーム部分との間に延びる湾曲した壁を有する下側のバ
ッフル部分とを含む。加熱アセンブリは、バッフルの温度を制御するために、下側のフレ
ーム部分の中に存在するかもしれない。このバッフルアセンブリはチャンバーの処理空間
内にプラズマを閉じ込めるのに役立つ。リングはシリコンカーバイドを含み、下側のバッ
フル部分はアルミニウムを含むかもしれない。
グと、このリングに結合されたベース部分とを含むかもしれない。このベース部分は第1
の直径を有するフランジと、この第1の直径より小さい第2の直径を有する下側のフレー
ム部分と、フランジと下側フレーム部分との間に形成される第1の壁とを含む。第1の壁
は下側フレーム部分からフランジへと湾曲形状を呈している。
別の実施形態において、エッチングチャンバーのバッフルアセンブリに用いられるリン
グが開示される。このリングは第1の直径まで延びるトップウォールと、この第1の直径
より大きい第2の直径を有する外側のウォールと、前記トップウォールと前記外側のウォ
ールとの間に形成される第2のウォールとを含む。第2のウォールは、第1の直径のとこ
ろのトップウォールから、第2の直径のところの外側ウォールへと湾曲する。
の直径を有するフランジと、この第1の直径より小さい第2の直径を有する下側のフレー
ム部分と、フランジと下側のフレーム部分との間に形成される第1のウォールを含む。こ
の第1のウォールは下側のフレーム部分からフランジへとカーブして形成されている。
、リングと、このリングに結合されるベース部分とを含むかもしれない。このベース部分
は第1の直径を有するフランジと、第1の直径より小さい第2の直径を有する下側フレー
ム部分と、フランジを支持するための支持部分と、加熱アセンブリとを含む。
直径を有するフランジと、この第1の直径より小さい第2の直径を有する下側のフレーム
部分と、フランジを支持するための支持部分と、加熱アセンブリとを含むかもしれない。
り特定的な本発明の説明が実施形態を参照してなされ、それらのいくつかは添付図面に説
明されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態のみを説明するもの
であり、従って、この発明の範囲を制限するものではなく、本発明は他の同等に有効な実
施形態も含みうる。
番号が用いられている。一実施形態に開示された要素は特定して引用されることなく、他
の実施形態にも効果的に用いられうる。
ンブリを含む。本発明はカリフォルニア州サンタクララ市のアプライド・マテリアルズ・
社から市販されているイネーブラー(ENABLER、商標名)エッチングシステムに関
連して、以下に説明されるが、本発明は他の製造者により販売されているチャンバーを含
む、物理的蒸着(PVD)チャンバー、CVDチャンバーなどを含む他のプロセスチャン
バーに用いられ得ることは理解されるべきである。
るイネーブラー(商標名)エッチングなどのプラズマリアクターの例を図示しており、こ
のリアクターは半導体基板を支持するチャンバー100の底のところに基板支持体(若し
くは、ペデスタル)105を備えたリアクターチャンバー100を含み、さらに、ウォー
ルを保護するためのライナーを含むかもしれない。チャンバー100の上部は、誘電体(
石英)シール132により絶縁され、接地されたチャンバー本体127上の基板の上方で
、所定間隔の距離だけ離れて支持される円盤状の上部アルミニウム電極125により、塞
がれている。電源150は電極125に超高周波の電力(VHF)を印加する。VHFは
、典型的には、約30MHzと約300MHzとの間であり、約10kHzから約10G
Hzの間の範囲のRFバンドのうちの1つである。一実施形態において、VHF電源の周
波数は、300ミリの直径の基板に対しては、162MHzである。電源150からのV
HF電力は、電源150に対し整合がとられた、同軸ケーブル162により接続され、電
極125に接続された同軸のスタブ135に結合される。スタブ135は特性インピーダ
ンスと、共振周波数とを有し、電極125と同軸ケーブル162若しくはVHF電力源1
50との間のインピーダンス整合をもたらす。チャンバー本体はVHF電源150のVH
Fの折り帰し点(VHFの接地)に接続されている。バイアス電力は、従来のインピーダ
ンス整合回路104を介して基板支持体105に結合されるバイアス電力RF信号発生器
102により基板に印加される。(代表的には13.56MHzの)バイアス発生器10
2の電力レベルは、代表的には、基板の表面近くのイオンエネルギーを制御するために用
いられ、他方、VHF電力はプラズマの密度を制御するために上部電極に印加される。真
空ポンプシステム111はプレナム112を介してチャンバー100を真空にする。
下側の絶縁層107に重なる電気的導電メッシュ層108と、この導電メッシュ層108
をカバーする薄い上部の絶縁層110を含む。半導体のワークピース若しくは基板は、こ
の上部の絶縁層110の上部に置かれる。基板支持体105及び基板は基板処理の間、カ
ソードを形成する。もしこの基板が存在しなければ、基板支持体105がプラズマ処理の
間、カソードである。この電気的に導電性のメッシュ層108及び金属のペデスタル層1
06はモリブデン及びアルミニウムなどの材料から形成されるかもしれない。絶縁層10
7及び110は窒化アルミニウム若しくはアルミナなどの材料から形成されるかもしれな
い。導電性のメッシュ層108は基板の表面のところでイオンボンバードメントエネルギ
ーを制御するためのRFバイアス電圧を供給する。また、導電性のメッシュ108は基板
を静電的にチャッキング若しくはデチャッキングするために用いられ、そのような場合、
よく知られた態様によりチャッキング電源に接続されうる。従って、導電性のメッシュ1
08は、必ずしも接地されておらず、選択的に、従来のチャッキング及びデチャッキング
の動作に従い、フローティング電位若しくは固定の直流電位を有し得る。基板支持体10
5は、特に金属製のペデスタル層106は、典型的には(必ず必要でもないが)接地され
ており、上部電極125により放射されるVHF電力のための帰還路の一部を形成する。
3はRF導体114を取り囲むよう設計されている。同軸の長さ、および、スリーブ11
3を構成する材料の誘電率は、RF導体114からVHF電力への給電点インピーダンス
を決定する。同軸の長さ及びスリーブ113を構成する材料の誘電率を調整することによ
りより、VHF電源のより均一な容量性結合のために、インピーダンスのより均一な放射
分布が達成されうる。
40、145を共に終端し、スタブ135は、その遠方端部135aのところで短絡され
る。スタブ135の近傍端部135b(短絡されていない端)のところで、外側導体14
5は環状の導電性筐体若しくは支持体175を介してチャンバー本体に接続され、内部の
導体144は導電性のシリンダー176を介して電極125の中央部分に接続される。誘
電性のリング180は導電性のシリンダー176と電極125との間に保たれ、それらを
隔絶する。
。この特徴の主要な利点は、典型的なプラズマリアクターにはないようなものであり、ガ
スライン170は及び冷媒ライン173は相互に大きい電位差を生じない。従って、それ
らは、その目的のために、より安価で、より信頼性のある材料である、金属から形成され
るかもしれない。金属製のガスライン170は、上部電極125の中、若しくは、近傍に
あるガス入り口172にガス供給し、金属性の冷媒ライン173は、上部電極125内の
冷媒の通路、若しくは、ジャケット174に冷媒を供給する。
から所定の距離(若しくはギャップ)を伴った基板の周りに置かれたバッフルアセンブリ
131がプラズマを閉じ込めるかもしれない。バッフルアセンブリ131の端と内部のチ
ャンバーウォール128との間の距離(若しくはギャップ)は、小さいほどよい。もし、
このギャップの距離がチャンバーウォールの近くのプラズマシースの厚さより大きいので
あれば、基板の上の反応領域から引き出され、チャンバーウォールおよび下流方向へと引
き出されるプラズマの量は増加し、それにより、プラズマをより閉じ込めないこととなる
。また、チャンバーの圧力に影響をおよぼすフロー抵抗が許容不能なレベルまで増加する
ので、バッフルアセンブリ131の端と内部のチャンバーウォールとの間の距離(若しく
はギャップ)は、大きいほどよいとも言える。従って、バッフルアセンブリ131は、良
好なプラズマの閉じ込め、及び、低いフロー抵抗をもたらすために、内部のチャンバーウ
ォール128から適宜な距離をもって基板の周りに配置される。
センブリ200はリング202及びベース部分204を含む。また、ベース部分204は
約19インチと約20インチとの間の第1の直径Dを有するフランジ206を含む。湾曲
したウォール208はフランジ206から、ベース部分204に結合された加熱アセンブ
リ214へと延びる。この湾曲したウォール208は、リング202と共に、ベース部分
204から延びるフランジ206を支持する。このベース部分204の最も内側に入り込
んだ外側ウォール220は、約14インチと約16インチとの間の直径Gを有する。また
、ノッチ222はベース部分204の底に存在するかもしれない。加熱アセンブリはバッ
フルアセンブリ200の中に存在するかもしれない。この加熱アセンブリはベース部分2
04の内部に溶接された加熱チューブを含むかもしれない。
状に設けられるかもしれない。湾曲したウォール218はフランジ206の外側ウォール
218とフランジ206の底部のウォール216との間に延びるかもしれない。
のスペーサー212を備えたベース204に結合されているかもしれない。1つ又はそれ
以上のO−リング224はリング202とベース部分204との間の結合密封状態を提供
するため、ベース部分204とリング202との間に設けられるかもしれない。O−リン
グ224はベース部分204に形成されたノッチ内に設けられるかもしれない。
ング300の断面図である。リング300は約18インチと約19インチとの間の直径E
を有する上部のウォール302を含む。また、このリング300は約19インチと約20
インチとの間の直径Fを有する外側のウォール308を有する。湾曲したウォール304
は外側のウォール308と上部のウォール302との間に延びるかもしれない。リング3
00は約13インチと14インチとの間に直径Iに有する開口306を含む。一実施形態
において、リングの外側のウォール308の直径は、フランジ206の直径に実質的に等
しいかもしれない。
。図4Aは底から見たバッフル部分の斜視図である。図4Bは上から見た下側バッフル部
分の斜視図である。図4Aに図示されるように、下側のバッフル部分の底は加熱アセンブ
リーに電力をもたらすための給電レセクタプルを有する。図4Cはこの給電レセプタクル
400を示す図4AのCの部分の切り出し図である。図4Cに図示されるように、レセプ
タクルは電力プラグを受け入れるための3つのスロット402を含む。
断面図を図示する。下側のバッフル部分はボトムの部分406に結合された上部部分40
4を含む。締結機構408はボトムの部分406に給電レセクタプルを締結するために用
いられるかもしれない。一実施形態において、締結メカニズム408はネジであるがしか
し、他の締結メカニズム408が用いられてもよいことは理解されるべきである。2つの
電極端子412は下側のバッフル部分内に溶接された加熱チューブ414に電力を供給す
るためにレセプタクル410内に設けられる。
るように、バッフルアセンブリ500は支持構造508に支持されるフランジ506を有
する下側の部分504に結合されたリング502を含む。一実施形態において、支持構造
508はステップ若しくは角形状を含むかもしれない。支持構造508としてステップ若
しくは角形状が示されているが、上述されたように湾曲したウォールを含むフランジ50
6を支持するために機械的な強度をもたらすために他の形状が用いられるかもしれないこ
とは理解されるべきである。
基本範囲を逸脱することなく創作できるものであり、その範囲は添付の特許請求の範囲に
基づいて定められる。
Claims (15)
- 内径と外径を有するリングと、
ベース部分を含み、ベース部分は、
外径を有するフランジであって、フランジの外径は、リングの外径と揃っており、リングはフランジ上に配置されるフランジと、
フランジの外径よりも小さい外径を有する下側のフレーム部分であって、リングと、フランジの末端は、下側のフレーム部分から外側に放射状に延びる下側のフレーム部分と、
フランジと下側のフレーム部分との間に結合され、下側のフレーム部分からフランジまで湾曲している第1凹状ウォールとを含むバッフルアセンブリ。 - リングはシリコンを含み、ベース部分はアルミニウムを含む、請求項1記載のバッフルアセンブリ。
- ベース部分は、第1凹状ウォールから内側に放射状に配置されたレッジを含む、請求項1記載のバッフルアセンブリ。
- リングとベース部分との間に結合された1以上のスペーサーと、
ベース部分に結合され、ノッチを有する加熱アセンブリを含む、請求項1記載のバッフルアセンブリ。 - リングは、
第3の直径まで延びるトップウォールと、
リングの外径に一致する外側のウォールであって、リングの外径は第3の直径よりも大きい外側のウォールと、
トップウォールと外側のウォールとの間に結合される第2のウォールであって、第2のウォールは、第3の直径のトップウォールからリングの外径の外側のウォールまで湾曲し、リングの外径は、フランジの外径に実質的に等しい第2のウォールを含む、請求項1記載のバッフルアセンブリ。 - ベース部分は、
下側のフレーム部分の外径よりも大きいがフランジの外径よりも小さい第3の直径を有するボトムウォールと、
第3の直径とフランジの外径との間で湾曲している第2のウォールを含む、請求項1記載のバッフルアセンブリ。 - リングは、リングとフランジとの間に配置された接着シールによってフランジに取り付けられる、請求項1記載のバッフルアセンブリ。
- 外径を有するリングと、
ベース部分であって、
外径を有するフランジであって、フランジの外径は、リングの外径と揃っており、リングはフランジ上に配置されるフランジと、
フランジの外径よりも小さい外径を有する下側のフレーム部分であって、フランジの末端は、下側のフレーム部分から外側に放射状に延びる下側のフレーム部分と、
フランジを支持するための支持部分とを含むベース部分と、
加熱アセンブリとを含むバッフルアセンブリ。 - リングはシリコンを含み、ベース部分はアルミニウムを含む、請求項8記載のバッフルアセンブリ。
- リングとベース部分との間に結合された1以上のスペーサーを含む、請求項8記載のバッフルアセンブリ。
- リングは、
第3の直径まで延びるトップウォールと、
リングの外径に一致する外側のウォールであって、リングの外径は第3の直径よりも大きい外側のウォールと、
トップウォールと外側のウォールとの間に結合される第2のウォールであって、第2のウォールは、第3の直径のトップウォールからリングの外径の外側のウォールまで湾曲し、リングの外径は、フランジの外径に実質的に等しい第2のウォールを含む、請求項8記載のバッフルアセンブリ。 - ベース部分は、
第1ウォールから内側に放射状に配置されたレッジと、
下側のフレーム部分の外径よりも大きいがフランジの外径よりも小さい第3の直径を有するボトムウォールと、
第3の直径とフランジの外径との間で湾曲している第2のウォールを含む、請求項8記載のバッフルアセンブリ。 - 支持部分はステップ部分を含む、請求項8記載のバッフルアセンブリ。
- 支持部分は湾曲したウォールを含む、請求項8記載のバッフルアセンブリ。
- 下側のフレーム部分は、電力を加熱アセンブリに提供するための給電レセプタクルを含む、請求項8記載のバッフルアセンブリ。
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