JP2022541054A - ファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムおよびプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
本発明に係るファラデーシールドを備えるプラズマ処理システムは、反応チャンバーと、誘電体窓と、ファラデーシールド部材と、ガス入口ノズルと、を含み、ファラデーシールド部材は誘電体窓の外側に配置され、ファラデーシールド部材の中央位置にはファラデーシールド部材および誘電体窓を貫通する貫通穴が設けられ、ガス入口ノズルは、中空の導電性接続部材を含み、導電性接続部材の内部チャンバーはそれぞれ、ガス入口ノズルのガス入口側およびガス出口側と連通し、導電性接続部材の外縁は、ファラデーシールド部材に導電接続され、ファラデーシールド部材の高周波電力は、導電性接続部材またはファラデーシールド部材自体を介して加えられる。したがって、本発明に係る静電シールド部材をシールド電源に接続して誘電体窓を洗浄する場合、導電性接続部材と静電シールド部材との導電接続位置の中央領域における電界強度と周囲の電界強度との差がわずかであるため、強力で効果的な電界を形成でき、該領域を徹底的に洗浄する目的を達成できる。【選択図】図１
Description
本発明は、半導体エッチング技術分野に関し、特にファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムに関する。
現在、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＮｉＦｅおよびＡｕなどの不揮発性材料は、主に誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）によってドライエッチングされている。ＩＣＰは通常、プラズマ処理チャンバーの外側に配置され、誘電体窓に隣接するコイルによって生成され、チャンバー内のプロセスガスが点火されてプラズマを形成する。不揮発性材料のドライエッチングプロセスにおいて、反応生成物の蒸気圧は低く、真空ポンプによって反応生成物をポンプして排出することは困難である。その結果、反応生成物は誘電体窓や他のプラズマ処理チャンバーの内壁に堆積する。粒子汚染が発生するだけでなく、プロセスは時間の経過とともにドリフトし、プロセスの再現性が低下する。
近年、第三世代メモリ、すなわち磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）の継続的な発展および集積度の向上に伴い、金属ゲート材料（ＭｏやＴａなど）およびｈｉｇｈ－ｋゲート誘電体材料（Ａ１２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２など）など新しい不揮発性材料のドライエッチングの需要が増え続けている。不揮発性材料のドライエッチングにおいて発生する側壁堆積および粒子汚染を解決するとともに、プラズマ処理チャンバーでの洗浄プロセスの効率を向上させることは非常に必要である。
ファラデーシールドデバイスは、高周波コイルと誘電体窓との間に配置され、高周波電界によって誘導されるイオンによるチャンバーの壁に対する侵食を低減できる。シールドパワーをファラデーシールドデバイスに結合させ、適切な洗浄プロセスを選択すれば、誘電体窓およびチャンバーの内壁を洗浄できるため、反応生成物が誘電体窓およびチャンバーの内壁に堆積されることによる粒子汚染、高周波数の不安定、プロセス窓のドリフトなどの問題を回避できる。ファラデーシールドデバイスには、プロセスガスを反応チャンバーに導入するガス入口ノズルが設けられている。しかしながら、従来技術のファラデーシールドデバイスでは、ガス入口ノズルの周りの誘電体窓に対する洗浄ができないため、局所的な粒子堆積をもたらしてしまう。粒子が脱落してウェーハの表面に落下すると、ウェーハの表面の均一性の低減および欠陥につながり、プラズマ処理システムのライフサイクルを低下させる。
中国特許公開第２０１６１０６２４３６２．７号には、ＩＣＰの誘電体窓を修復に用いられる通電する静電ファラデーシールドが開示されている。該文献によれば、ガス噴射器および接地スリーブを静電シールド部材の中央位置に設ける必要があるため、静電シールド部材の中央位置は導電リングの形状に設けるしかない。一方で、導電リングにおいて渦電流の形成を減らすため（渦電流の生成はウェーハのエッチング効果に影響を与える）には、導電リングの半径方向成分を基板半径の１０％以下に制限する必要がある。つまり、静電シールド部材の導電リング内における部分の領域では電気を通すことができない。さらに、関連する部材（たとえば、接地スリーブ、ガス噴射器など）の設置スペース要件と適切なエッチング効果を保証するため、上記領域の直径を無制限に縮小できない。その結果、誘電体窓の通電洗浄中に、上記部分に強力かつ効果的な電界を形成することができず、誘電体窓の導電リングの投影する周囲領域における洗浄効果が悪いことを招いてしまい、上記領域において局所的な粒子堆積をもたらしてしまう。もし、粒子が脱落してウェーハの表面に落下すると、ウェーハの表面の均一性の低減および欠陥につながり、プラズマ処理システムのライフサイクルを低下させる。
一般的なファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムにおいて、エッチングおよび洗浄のプロセスは次のとおりである。まず、スタートし、続いて、基板を反応チャンバー内に配置し、続いて、ファラデーシールドデバイスのＴＣＰコイルに通電し、バイアス電極に通電し、プラズマ処理を実行する。続いて、基板を取り出し、続いて、ファラデーシールドデバイスの静電シールド部材に通電し、バイアス電極に通電して誘電体窓を洗浄する。このようなプロセスに従って誘電体窓を洗浄すると、バイアス電極が非常に損傷されやすくなるとの直接結果を招いてしまう。バイアス電極の損傷原因は、操作手順の問題や電圧、高周波数、ヘリウム裏面冷却などのプロセスパラメータが不適切のことであるが、具体的な原因は１つずつ分析する必要がある。まず、プロセス手順からいえば、反応チャンバーの真空引きは、一般的にチャンバーの底部から行われ、反応チャンバーのポンプ構造がキャリアテーブルの周辺排気であることを考えると、理論的には、洗浄された生成物をキャリアテーブルの周辺からポンプして排出することができ、洗浄された生成物がバイアス電極に落下することはない。このため、エッチングが完了し、ウェーハを取り出した後、すぐに洗浄プロセスをスタートすることは、理論分析上、不適切なことはない。次に、電圧、高周波数、ヘリウム裏面冷却などのプロセスパラメータを１つずつ調べても、異常は見つかっていない。最後に、損傷したバイアス電極の表面について元素組成を分析した結果、バイアス電極の損傷した表面の元素組成が誘電体窓に堆積した元素の元素組成と同じであることを発見したため、バイアス電極の損傷原因は、洗浄する際、バイアス電極が基板で覆われておらず、洗浄過程において副生成物がバイアス電極の表面に落下し、最終的に修復不可能な損傷を引き起こしてしまったと推測された。
本発明は、従来技術における問題点に鑑みてなされ、ファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムを提供する。
本発明の主なる第１の目的は、次のとおりである。静電シールド部材の導電リングの内輪において、特定の構造形態のガス入口ノズル（順番に連通される導電性接続部材および絶縁ノズルを含む）を同軸に設けることにより、ガス入口ノズルが外部ガス源を反応チャンバーに導入する固有機能を維持し、さらに、ガス入口ノズルの中空導電性接続部材を静電シールド部材に導電接続させ、導電性接続部材と静電シールド部材との導電接続される位置での内径をできる限り小さくする（たとえば、反応チャンバーのガス入力要件のみを考慮してよい）ことにより、静電シールド部材が導電性接続部材を介してシールド電源に接続されて誘電体窓を洗浄する際、導電性接続部材と静電シールド部材との導電接続される位置の中央領域の電界強度と、周囲の電界強度との差がわずかに異なるかまたは同じであるようにして、強力かつ効果的な電界を形成し、上記領域を徹底的に洗浄する。
本発明の第２の目的は、次のとおりである。導電性接続部材、絶縁ノズルの連通位置に抗イオン化部材を配置して、導電性接続部材、絶縁ノズルの連通位置の近くの領域、特に絶縁ノズルの内部において、通電する際に、電位の変化によりガスイオン化が発生し、ガス入口ノズルの構造が損傷する問題を解決する。
本発明の第３の目的は次のとおりである。静電シールド部材の導電閉鎖位置と高周波コイルの内径との間の隙間を調整することにより、高周波コイルが高周波電力に接続される場合、静電シールド部材の導電接続位置に対応する導電性接続部材内において発生する渦電流が十分小さいことを確保して、高周波コイルへの影響を低減し、エッチング効果を保証する。
本発明の主なる第１の目的は、次のとおりである。静電シールド部材の導電リングの内輪において、特定の構造形態のガス入口ノズル（順番に連通される導電性接続部材および絶縁ノズルを含む）を同軸に設けることにより、ガス入口ノズルが外部ガス源を反応チャンバーに導入する固有機能を維持し、さらに、ガス入口ノズルの中空導電性接続部材を静電シールド部材に導電接続させ、導電性接続部材と静電シールド部材との導電接続される位置での内径をできる限り小さくする（たとえば、反応チャンバーのガス入力要件のみを考慮してよい）ことにより、静電シールド部材が導電性接続部材を介してシールド電源に接続されて誘電体窓を洗浄する際、導電性接続部材と静電シールド部材との導電接続される位置の中央領域の電界強度と、周囲の電界強度との差がわずかに異なるかまたは同じであるようにして、強力かつ効果的な電界を形成し、上記領域を徹底的に洗浄する。
本発明の第２の目的は、次のとおりである。導電性接続部材、絶縁ノズルの連通位置に抗イオン化部材を配置して、導電性接続部材、絶縁ノズルの連通位置の近くの領域、特に絶縁ノズルの内部において、通電する際に、電位の変化によりガスイオン化が発生し、ガス入口ノズルの構造が損傷する問題を解決する。
本発明の第３の目的は次のとおりである。静電シールド部材の導電閉鎖位置と高周波コイルの内径との間の隙間を調整することにより、高周波コイルが高周波電力に接続される場合、静電シールド部材の導電接続位置に対応する導電性接続部材内において発生する渦電流が十分小さいことを確保して、高周波コイルへの影響を低減し、エッチング効果を保証する。
上記目的を達成するための本発明に係るファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムは、反応チャンバーと、誘電体窓と、ファラデーシールド部材と、ガス入口ノズルと、を含み、
前記ファラデーシールド部材は前記誘電体窓の外側に配置され、前記ファラデーシールド部材の中央位置には前記ファラデーシールド部材および前記誘電体窓を貫通する貫通穴が設けられ、
前記ガス入口ノズルのガス入口側は前記貫通孔を通り抜けてガス源と連通し、前記ガス入口ノズルのガス出口側は前記貫通孔を通り抜けて前記反応チャンバーと連通し、
前記ガス入口ノズルは、導電性材料で作られた中空の導電性接続部材を含み、
前記導電性接続部材の内部チャンバーはそれぞれ、前記ガス入口ノズルのガス入口側およびガス出口側と連通し、前記導電性接続部材は、前記ファラデーシールド部材に導電接続され、
前記ファラデーシールド部材の高周波電力は、前記導電性接続部材を介して加えられる。
前記ファラデーシールド部材は前記誘電体窓の外側に配置され、前記ファラデーシールド部材の中央位置には前記ファラデーシールド部材および前記誘電体窓を貫通する貫通穴が設けられ、
前記ガス入口ノズルのガス入口側は前記貫通孔を通り抜けてガス源と連通し、前記ガス入口ノズルのガス出口側は前記貫通孔を通り抜けて前記反応チャンバーと連通し、
前記ガス入口ノズルは、導電性材料で作られた中空の導電性接続部材を含み、
前記導電性接続部材の内部チャンバーはそれぞれ、前記ガス入口ノズルのガス入口側およびガス出口側と連通し、前記導電性接続部材は、前記ファラデーシールド部材に導電接続され、
前記ファラデーシールド部材の高周波電力は、前記導電性接続部材を介して加えられる。
さらに、前記ガス入口ノズルのガス入口側には、ガス入口コネクタおよび絶縁ガス入口ダクトが設けられ、前記ガス入口ノズルのガス出口側には絶縁ノズルが配置され、
前記絶縁ガス入口ダクトのガス入口端には前記ガス入口コネクタが取り付けられ、前記絶縁ガス入口ダクトのガス出口端は、前記導電性接続部材のガス入口端に固定され、
前記絶縁ノズルのガス入口端は、前記導電性接続部材のガス出口端に固定されている。
前記絶縁ガス入口ダクトのガス入口端には前記ガス入口コネクタが取り付けられ、前記絶縁ガス入口ダクトのガス出口端は、前記導電性接続部材のガス入口端に固定され、
前記絶縁ノズルのガス入口端は、前記導電性接続部材のガス出口端に固定されている。
さらに、前記導電性接続部材は、高周波導電性ガス入口管であり、
前記高周波導電性ガス入口管は、一端にはガス入口孔が設けられ、前記絶縁ガス入口ダクトを介して前記ガス入口コネクタと連通し、他端には外側フランジａが設けられ、
前記絶縁ノズルは、前記反応チャンバーと連通できるように、一端は円周方向に複数のガス噴出孔が均等に設けられ、他端には外側フランジｂが設けられ、
前記外側フランジａと前記外側フランジｂは、フランジジョイントによるねじ山付き締結部材によって接続および固定され、前記外側フランジａの外縁は、前記ファラデーシールド部材に導電接続されている、または、前記ファラデーシールド部材と一体的に形成され、
前記絶縁ノズルの外壁は、前記誘電体窓の貫通孔の孔壁に合わせて密封接続されている。
前記高周波導電性ガス入口管は、一端にはガス入口孔が設けられ、前記絶縁ガス入口ダクトを介して前記ガス入口コネクタと連通し、他端には外側フランジａが設けられ、
前記絶縁ノズルは、前記反応チャンバーと連通できるように、一端は円周方向に複数のガス噴出孔が均等に設けられ、他端には外側フランジｂが設けられ、
前記外側フランジａと前記外側フランジｂは、フランジジョイントによるねじ山付き締結部材によって接続および固定され、前記外側フランジａの外縁は、前記ファラデーシールド部材に導電接続されている、または、前記ファラデーシールド部材と一体的に形成され、
前記絶縁ノズルの外壁は、前記誘電体窓の貫通孔の孔壁に合わせて密封接続されている。
さらに、前記導電性接続部材は、フランジ部品であり、
前記絶縁ノズルは、前記反応チャンバーと連通できるように、一端は円周方向に複数のガス噴出孔が均等に設けられ、他端には外側フランジｂが設けられ、
前記絶縁ガス入口ダクトのガス出口端には外側フランジｃが設けられ、
前記ガス入口ノズルのフランジ構造は、前記外側フランジｃと前記外側フランジｂとの間に配置され、さらに、フランジジョイントによるねじ山付き締結部材によって接続および固定され、前記導電性接続部材のフランジ構造の外縁は、前記ファラデーシールド部材に導電接続されている、または、前記ファラデーシールド部材と一体的に形成され、
前記絶縁ノズルの外壁は、前記誘電体窓の貫通孔の孔壁に合わせて密封接続されている。
前記絶縁ノズルは、前記反応チャンバーと連通できるように、一端は円周方向に複数のガス噴出孔が均等に設けられ、他端には外側フランジｂが設けられ、
前記絶縁ガス入口ダクトのガス出口端には外側フランジｃが設けられ、
前記ガス入口ノズルのフランジ構造は、前記外側フランジｃと前記外側フランジｂとの間に配置され、さらに、フランジジョイントによるねじ山付き締結部材によって接続および固定され、前記導電性接続部材のフランジ構造の外縁は、前記ファラデーシールド部材に導電接続されている、または、前記ファラデーシールド部材と一体的に形成され、
前記絶縁ノズルの外壁は、前記誘電体窓の貫通孔の孔壁に合わせて密封接続されている。
さらに、前記導電性接続部材と前記絶縁ノズルとの接続位置において、ガスのイオン化を防止する抗イオン化部材が配置されている。
さらに、前記抗イオン化部材は、絶縁多孔質チューブであり、多孔質チューブ本体および前記多孔質チューブ本体を貫通して配置された複数の分流ガス伝導流路を含み、
前記多孔質チューブ本体の外壁は、前記ガス入口ノズルの内壁に接続され、または、前記絶縁ノズルと一体的に設置され、前記多孔質チューブ本体の２つの端部は、それぞれガス入口端とガス出口端であり、前記導電性接続部材と前記絶縁ノズルとの接続位置の両側にそれぞれ配置され、前記多孔質チューブ体のガス入口端は、前記ガス入口ノズルのガス入口側の近くに配置され、前記多孔質チューブ本体のガス出口端は、前記絶縁ノズルのガス噴出孔の近くに配置され、
前記ガス入口ノズルのガス入口側から流れ込むガスは、前記分流ガス伝導流路によって分流された後、前記絶縁ノズルのガス噴出孔を通って、前記反応チャンバーに流れ込む。
前記多孔質チューブ本体の外壁は、前記ガス入口ノズルの内壁に接続され、または、前記絶縁ノズルと一体的に設置され、前記多孔質チューブ本体の２つの端部は、それぞれガス入口端とガス出口端であり、前記導電性接続部材と前記絶縁ノズルとの接続位置の両側にそれぞれ配置され、前記多孔質チューブ体のガス入口端は、前記ガス入口ノズルのガス入口側の近くに配置され、前記多孔質チューブ本体のガス出口端は、前記絶縁ノズルのガス噴出孔の近くに配置され、
前記ガス入口ノズルのガス入口側から流れ込むガスは、前記分流ガス伝導流路によって分流された後、前記絶縁ノズルのガス噴出孔を通って、前記反応チャンバーに流れ込む。
さらに、前記導電性接続部材が高周波導電性ガス入口管である場合、前記高周波導電性ガス入口管の内径は、前記絶縁ノズルの内径より小さく、
前記絶縁多孔質チューブは、Ｔ字状に配置され、外径が比較的小さい管部ａと外径が比較的大きい管部ｂとを含み、
前記管部ａの外壁は、前記高周波伝導性ガス入口管の外壁に適合でき、前記管部ａの軸方向の長さは２ｍｍ以上であり、前記管部ｂの外壁は、絶縁ノズルの内壁に適合できる。
前記絶縁多孔質チューブは、Ｔ字状に配置され、外径が比較的小さい管部ａと外径が比較的大きい管部ｂとを含み、
前記管部ａの外壁は、前記高周波伝導性ガス入口管の外壁に適合でき、前記管部ａの軸方向の長さは２ｍｍ以上であり、前記管部ｂの外壁は、絶縁ノズルの内壁に適合できる。
さらに、複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口はすべて前記多孔質チューブ本体の下面に設けられ、
前記多孔質チューブ本体の下面には、底部溝が設けられ、
前記絶縁ノズルのガス噴出孔は、側壁にあり、
前記多孔質チューブ本体の側壁には、側壁溝が設けられ、
前記側壁溝は、前記底部溝および前記ガス噴出孔と連通し、
複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口から流れ出されるガスは、前記底部溝と前記絶縁ノズル底部との間の隙間および前記側壁溝と前記絶縁ノズル内側側壁との間の隙間をそれぞれ通って、前記絶縁ノズルのガス噴出孔に入る。
前記多孔質チューブ本体の下面には、底部溝が設けられ、
前記絶縁ノズルのガス噴出孔は、側壁にあり、
前記多孔質チューブ本体の側壁には、側壁溝が設けられ、
前記側壁溝は、前記底部溝および前記ガス噴出孔と連通し、
複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口から流れ出されるガスは、前記底部溝と前記絶縁ノズル底部との間の隙間および前記側壁溝と前記絶縁ノズル内側側壁との間の隙間をそれぞれ通って、前記絶縁ノズルのガス噴出孔に入る。
さらに、複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口は、いずれも前記多孔質チューブ本体の側壁に設けられ、
前記絶縁ノズルのガス噴出孔は、前記絶縁ノズルの側壁にあり、
前記多孔質チューブ本体の側壁には、側壁溝が設けられ、
複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口は、前記側壁溝と絶縁ノズルハウジングの内側壁との間の隙間を通って、前記絶縁ノズルのガス噴出孔と連通する。
前記絶縁ノズルのガス噴出孔は、前記絶縁ノズルの側壁にあり、
前記多孔質チューブ本体の側壁には、側壁溝が設けられ、
複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口は、前記側壁溝と絶縁ノズルハウジングの内側壁との間の隙間を通って、前記絶縁ノズルのガス噴出孔と連通する。
さらに、励起高周波数電源、シールド電源、励起整合ネットワークおよびシールドマッチングネットワークをさらに含み、
前記励起高周波数電源は、前記励起整合ネットワークによって調整され、高周波数コイルに電力を供給し、
前記シールド電源は、前記シールドマッチングネットワークおよび前記導電性接続部材によって前記ファラデーシールド部材に電力を供給する
前記励起高周波数電源は、前記励起整合ネットワークによって調整され、高周波数コイルに電力を供給し、
前記シールド電源は、前記シールドマッチングネットワークおよび前記導電性接続部材によって前記ファラデーシールド部材に電力を供給する
さらに、高周波数電源、高周波数整合装置およびスイッチングスイッチをさらに含み、
高周波数コイルおよび前記導電性接続部材は、前記高周波数整合装置に並列に接続され、
前記高周波数整合装置と前記高周波数コイルとの間にはコンデンサおよび／またはインダクタが配置され、および／または、前記高周波数整合装置と前記導電性接続部材との間にはインダクタおよび／またはコンデンサが配置され、
前記コンデンサおよび／またはインダクタは、前記高周波数電源が前記高周波数コイルに加えられたときのインピーダンスと前記高周波数電源が前記導電性接続部材に加えられたときのインピーダンスとの間の差を減らし、前記高周波数整合装置の需要調整範囲を小さくし、
前記スイッチングスイッチは、前記高周波数整合装置および前記高周波数コイルが導通されたときに、前記高周波数整合装置および前記導電性接続部材の遮断を制御し、並びに、前記高周波数整合装置および前記導電性接続部材が導通されたときに、前記高周波数整合装置および前記高周波数コイルの遮断を制御する。
高周波数コイルおよび前記導電性接続部材は、前記高周波数整合装置に並列に接続され、
前記高周波数整合装置と前記高周波数コイルとの間にはコンデンサおよび／またはインダクタが配置され、および／または、前記高周波数整合装置と前記導電性接続部材との間にはインダクタおよび／またはコンデンサが配置され、
前記コンデンサおよび／またはインダクタは、前記高周波数電源が前記高周波数コイルに加えられたときのインピーダンスと前記高周波数電源が前記導電性接続部材に加えられたときのインピーダンスとの間の差を減らし、前記高周波数整合装置の需要調整範囲を小さくし、
前記スイッチングスイッチは、前記高周波数整合装置および前記高周波数コイルが導通されたときに、前記高周波数整合装置および前記導電性接続部材の遮断を制御し、並びに、前記高周波数整合装置および前記導電性接続部材が導通されたときに、前記高周波数整合装置および前記高周波数コイルの遮断を制御する。
さらに、前記ファラデーシールド部材の外側には高周波コイルが設けられ、
前記ファラデーシールド部材の導電閉鎖位置と前記高周波コイルの内径との間の空間隙間は５ｍｍ以上である。
前記ファラデーシールド部材の導電閉鎖位置と前記高周波コイルの内径との間の空間隙間は５ｍｍ以上である。
上記他の目的を達成するための本発明に係るファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムにおけるプラズマ処理方法は、以下のステップを含む。
プラズマ処理プロセスにおいて、
ウェーハを反応チャンバーに配置し、プラズマ処理プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
オンされた励起高周波数電源を励起整合ネットワークによって調整されてから高周波数コイルに電力供給することと、
誘導結合を介して反応チャンバーにおいてプラズマを生成し、プラズマ処理プロセスを実行することと、
プラズマ処理終了後、励起高周波数電源からの高周波電力の入力を停止することと、
洗浄プロセスにおいて、
基板を反応チャンバーに配置し、洗浄プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
オンされたシールド電源をシールドマッチングネットワークによって調整されてから導電性接続部材を介してファラデーシールド部材に電力供給し、高周波電力をファラデーシールド部材に結合して、反応チャンバーおよび誘電体窓を洗浄することと、
洗浄プロセスが完了すると、シールド電源からの高周波電力の入力を停止することと、
のステップを含む。
プラズマ処理プロセスにおいて、
ウェーハを反応チャンバーに配置し、プラズマ処理プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
オンされた励起高周波数電源を励起整合ネットワークによって調整されてから高周波数コイルに電力供給することと、
誘導結合を介して反応チャンバーにおいてプラズマを生成し、プラズマ処理プロセスを実行することと、
プラズマ処理終了後、励起高周波数電源からの高周波電力の入力を停止することと、
洗浄プロセスにおいて、
基板を反応チャンバーに配置し、洗浄プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
オンされたシールド電源をシールドマッチングネットワークによって調整されてから導電性接続部材を介してファラデーシールド部材に電力供給し、高周波電力をファラデーシールド部材に結合して、反応チャンバーおよび誘電体窓を洗浄することと、
洗浄プロセスが完了すると、シールド電源からの高周波電力の入力を停止することと、
のステップを含む。
上記更なる他の目的を達成するための本発明に係るファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムにおけるプラズマ処理方法は、
プラズマ処理プロセスにおいて、
ウェーハを反応チャンバーに配置し、プラズマ処理プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
スイッチングスイッチを使用して、高周波数整合装置によって高周波数電源を調整して、高周波数コイルに電力供給することと、
誘導結合を介して反応チャンバーにおいてプラズマを生成し、プラズマ処理プロセスを実行することと、
プラズマ処理終了後、高周波数電源からの高周波電力の入力を停止することと、
洗浄プロセスにおいて、
基板を反応チャンバーに配置し、洗浄プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
スイッチングスイッチを使用して、高周波数整合装置によって高周波数電源を調整して、導電性接続部材を介してファラデーシールド部材に電力供給することと、
高周波電力をファラデーシールド部材に結合して、反応チャンバーおよび誘電体窓を洗浄することと、
洗浄プロセスが完了すると、高周波数電源からの高周波電力の入力を停止することと、
のステップを含む。
プラズマ処理プロセスにおいて、
ウェーハを反応チャンバーに配置し、プラズマ処理プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
スイッチングスイッチを使用して、高周波数整合装置によって高周波数電源を調整して、高周波数コイルに電力供給することと、
誘導結合を介して反応チャンバーにおいてプラズマを生成し、プラズマ処理プロセスを実行することと、
プラズマ処理終了後、高周波数電源からの高周波電力の入力を停止することと、
洗浄プロセスにおいて、
基板を反応チャンバーに配置し、洗浄プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
スイッチングスイッチを使用して、高周波数整合装置によって高周波数電源を調整して、導電性接続部材を介してファラデーシールド部材に電力供給することと、
高周波電力をファラデーシールド部材に結合して、反応チャンバーおよび誘電体窓を洗浄することと、
洗浄プロセスが完了すると、高周波数電源からの高周波電力の入力を停止することと、
のステップを含む。
上述の技術的解決手段によれば、先行技術と比較して、本発明は以下の有益な効果を奏する。
１．本発明に係るガス入口ノズルは、導電性材料で作られた中空の導電性接続部材を含み、導電性接続部材の内部チャンバーはそれぞれ、ガス入口ノズルのガス入口側およびガス出口側と連通し、導電性接続部材は、ファラデーシールド部材に導電接続され、ファラデーシールド部材の高周波電力は、導電性接続部材を介して加えられる。したがって、本発明によれば、中空導電性接続部材を設けることにより、導電性接続部材と静電シールド部材との導電接続される位置での内径をできる限り小さくする（たとえば、反応チャンバーのガス入力要件のみを考慮してよい）ことにより、静電シールド部材が導電性接続部材を介してシールド電源に接続されて誘電体窓を洗浄する際、導電性接続部材と静電シールド部材との導電接続される位置の中央領域の電界強度と、周囲の電界強度との差がわずかに異なるかまたは同じであるようにして、該領域を徹底的に洗浄できる。
１．本発明に係るガス入口ノズルは、導電性材料で作られた中空の導電性接続部材を含み、導電性接続部材の内部チャンバーはそれぞれ、ガス入口ノズルのガス入口側およびガス出口側と連通し、導電性接続部材は、ファラデーシールド部材に導電接続され、ファラデーシールド部材の高周波電力は、導電性接続部材を介して加えられる。したがって、本発明によれば、中空導電性接続部材を設けることにより、導電性接続部材と静電シールド部材との導電接続される位置での内径をできる限り小さくする（たとえば、反応チャンバーのガス入力要件のみを考慮してよい）ことにより、静電シールド部材が導電性接続部材を介してシールド電源に接続されて誘電体窓を洗浄する際、導電性接続部材と静電シールド部材との導電接続される位置の中央領域の電界強度と、周囲の電界強度との差がわずかに異なるかまたは同じであるようにして、該領域を徹底的に洗浄できる。
２．本発明に係るガス入口ノズルは、ガス出口側に配置された絶縁ノズルと、絶縁ノズルのガス入口端に接続された導電性接続部材とを含む。このため、導電性接続部材、絶縁ノズルの連通位置の近くの領域において、通電する際に、電位の変化によりガスイオン化が発生しやすく、ガス入口ノズルの構造が損傷する。したがって、本発明では、導電性接続部材、絶縁ノズルの連通位置に抗イオン化部材を配置することにより当該問題を解決できる。
３．本発明に係る抗イオン化部材では、複数の分流ガス伝導流路によってプロセスガスを分流することは、単一の直通流路の場合に比べて、複数の分流ガス伝導流路は、ガス入口ノズルに入るガス流を、より小さな面積を有する複数の単位流通空間に分けるため、ガス入口ノズル内おいて、電子が完全に移動するのに十分なスペースが形成されてプラズマが発火することを防げる。さらに、抗イオン化部材は、高周波数導電性ガス入口管内に延在し、高周波数導電性ガス入口管のガス出口端とプロセスガスを絶縁および隔離するため、高周波数導電性ガス入口管が散乱した自由電子に直接接触するのを防ぎ、プラズマの発火を回避できる。
４．本発明に係るファラデーシールド部材および高周波数コイルは、同じ高周波数電源を使用して高周波数電力の入力を実現し、スイッチを使用して、高周波数コイルとファラデーシールド部材との間の高周波数電力との接続を切り替える。高周波数電源が高周波数整合装置によって高周波数コイルに接続される場合、高周波数電力が高周波数コイルに結合されて、プラズマ処理プロセスを実行する。また、高周波電源が高周波数整合装置によってファラデーシールド部材に接続される場合、高周波数電力がファラデーシールド部材に結合されて、誘電体窓およびプラズマ処理チャンバーの内壁の洗浄プロセスを実行する。設備の構造が簡素化され、製造コストが削減される。
５．本発明によれば、ファラデー高周波数電力は、コンデンサ機構を介して、中央ファラデーシールド層から周辺ファラデーシールド層に伝達される。さらに、中央ファラデーシールド層の電圧は周辺ファラデーシールド層の電圧よりも大きいため、反応チャンバーでは、中央ファラデーシールド層の真下の領域の洗浄高周波数電力は、周辺ファラデーシールド層の真下の領域の洗浄高周波数電力よりも大きく、ファラデー高周波数電力についての分布が最適化され、ファラデーシールド部材による反応チャンバーの中央領域の洗浄速度が向上され、ファラデーシールド部材による反応チャンバーの中央領域の洗浄効果が最適化される。
６．本発明において、洗浄中、基板がバイアス電極上に配置されるため、洗浄プロセスにおいて、洗浄による副生成物がバイアス電極の表面に落下し、最終的にバイアス電極に損傷を与えることを回避できる。
以下、本発明の実施形態に係る図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る技術的解決手段について明確かつ完全に説明する。当然でありながら、以下に記載される実施形態は、本発明の一部の実施形態にすぎず、すべての実施形態ではない。少なくとも１つの例示的な実施形態に対する以下の説明は、単なる例示的なものであり、本発明およびその適用または使用に対してなんら制限を与えるものではない。本発明の実施形態に基づいて、いわゆる当業者が創造的な労力なしに得られる他のすべての実施形態は、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。特に明記しない限り、以下の実施形態に記載されている構成要素およびステップの相対的な配置、表現および数値は、本発明の範囲を限定するものではない。また、説明を容易にするために、図面に示されている様々な部品の寸法は、実際の縮尺関係にしたがって描かれていないことを理解されたい。関連技術の通常の技術者の既知の技術、方法および装置については、詳細に説明されていないが、適切な場合、これらの技術、方法および装置は、本明細書の一部とみなされるべきである。以下に示され、説明されるすべての例において、任意の特定の値は、例示にすぎず、限定ではないと解釈されるべきである。このため、例示的な実施形態における他の例は、異なる値を有し得る。
本明細書においては、説明を容易にするために、「上」、「上方」、「上表面」、「上面」などのような空間的に相対的な用語を使用して、図において１つのデバイスまたは特徴と他のデバイスまたは特徴との空間位置関係を表している。空間的に相対的な用語は、図に示されているデバイスの方向以外における使用または操作での異なる方向も意図していることに理解されたい。たとえば、図におけるデバイスを上下逆にすれば、「他のデバイスまたは構造の上方」または「他のデバイスまたは構造の上」と記載されているデバイスは、「他のデバイスまたは構造の下方」または「他のデバイスまたは構造の下」として配置される。このため、「上方」という用語は、「上方」および「下方」の両方の向きを含む場合がある。なお、該デバイスは、他の異なる方法によりその位置が定められてもよい（９０度回転または他の方向に位置される）。
図１～図１０に示されるように、本発明に係るファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムは、反応チャンバー３０１と、反応チャンバー３０１の一端に配置される誘電体窓３０２と、ファラデーシールド部材１０１と、高周波コイル１０２と、ガス入口ノズルと、を含む。ファラデーシールド部材１０１は、誘電体窓３０２の内壁の外側に配置されている。具体的には、ファラデーシールド部材１０１は、誘電体窓３０２の外壁に配置されてもよく、または誘電体窓３０２がファラデーシールド部材１０１の外側を覆っていてもよい。ファラデーシールド部材１０１は、誘電体窓３０２と一緒に共焼結されてもよい。ガス入口ノズルから噴出されるガスは、誘電体窓３０２およびファラデーシールド部材１０１を通過して、反応チャンバー３０１に導入される。
図２に示されるように、本発明に係るファラデーシールド部材１０１は、複数の同じ形状の扇形の花弁形状部材１０１－１を含む。各々の花弁形状部材１０１－１は、互いに離隔され、垂直軸を中心に回転対称に分布されている。隣接する２つの花弁形状部材１０１－１の間の隙間は、形状およびサイズが同じである。ファラデーシールド部材１０１の中央位置には貫通孔が設けられ、導電リング１０１－２が形成されている。各花弁形状部材１０１－１と導電リング１０１－２との接続位置は、ファラデーシールド部材１０１の導電閉鎖位置である。導電性接続部材２０２は、貫通孔を通過し、貫通孔の内輪は、導電性接続部材２０２と導電接続されている。具体的には、貫通孔の内輪と導電性接続部材２０２の接続方法は、好ましくは一体的に形成されるが、別々に機械加工してからねじで一緒に締めされてもよい。
誘電体窓３０２の導電リング１０１－２に対応する位置には、内壁面および外壁面を貫通する貫通孔が設けられている。ファラデーシールド部材１０１が誘電体窓３０２の外壁に配置されている場合、ファラデーシールド部材１０１の導電リング１０１－２は、貫通孔の外側に配置され、中央位置においてファラデーシールド部材１０１および誘電体窓３０２を貫通する貫通孔は、導電リング１０１－２および貫通孔を含む。一方で、誘電体窓３０２がファラデーシールド部材１０１の外側を覆っている場合、導電リング１０１－２は、ファラデーシールド部材１０１に対応する位置にある誘電体窓３０２の貫通孔の一部である。
ガス入口ノズルのガス入口側は貫通孔を通り抜けてガス源６０と連通し、ガス出口側は貫通孔を通り抜けて反応チャンバー３０１と連通するため、反応チャンバー３１０にガス源６０のガスを導入できる。ガス入口ノズルは、導電性材料で作られた中空の導電性接続部材２０２を含む。導電性接続部材２０２の内部チャンバーは、ガス入口ノズルのガス入口側およびガス出口側と連通している。導電性接続部材２０２は、ファラデーシールド部材１０１に導電接続され、言い換えれば、ファラデーシールド部材１０１の半径方向の内側端部は、導電性接続部材によってガス入口ノズルの周囲に導電接続されている。ファラデーシールド部材１０１の高周波電力は、導電性接続部材２０２を介して加えられる。すなわち、ガス入口ノズルの導電性接続部材は、単一の電気リード線によってファラデーシールド部材１０１に結合される。また、ファラデーシールド部材１０１自体を介して直接高周波電力を加えてもよい。この場合、リード線は、ファラデーシールド部材１０１上に配置されている。
静電シールド部材に導電接続されている位置における導電性接続部材２０２の内径ｒと電界強度との関係は、次の式
をみたす。ここで、ｋは定数であり、ｑは電荷量であり、ｒは電荷までの距離である。図１２に示されるように、ｒが増加すると、電荷によって形成される電界強度は徐々に減少することがわかる（電荷によって形成される電界強度はｒ２に反比例する）。
以上のことから、図１３ａおよび図１３ｂに示されるように、導電性接続部材２０２の内径ｒが比較的大きい場合、ファラデー層によって形成される等価電界強度は、ガス入口の中央位置で大幅に低減する。これは、この領域を洗浄できないか、わずかに洗浄されることを表している。一方、図１４ａおよび図１４ｂに示されるように、導電性接続部材２０２の内径ｒが小さければ小さいほど、等価電界強度は中心に向かって圧縮され、ガス入口の中央領域の電界強度は、周囲の電界強度とわずかに異なるか同じである。これは、この領域が完全に洗浄されていることを表している。したがって、本発明では、導電性接続部材２０２と静電シールド部材との導電接続位置における内径をできる限り小さくすることにより（たとえば、反応チャンバー３０１のガス入力要件のみ考慮できる）、導電性接続部材２０２によって静電シールド部材をシールド電源１０５に接続させて誘電体窓３０２を洗浄する際、導電性接続部材２０２と静電シールド部材の導電リング１０１－２の内輪とが導電接続される位置における中央領域の電界強度が、周囲の電界強度とわずかに異なるか同じにすることで、この領域を徹底的に洗浄するとの目的を達成させる。
導電性接続部材２０２の導電性材料は、Ａｌ、Ｃｕ、ステンレス鋼のメッキまたは高周波数伝導に用いられることが可能な他の導電性材料であってもよい。
ガス源６０は、ガス入口ダクトによって導電性接続部材２０２に接続されている。電気伝導を避けるため、導電性接続部材２０２は、ガス入口ダクトに絶縁接続されている。具体的には、絶縁材料で作られたガス入口ダクトを使用でき、または、導電性接続部材２０２と金属のガス入口ダクトと接続される部分を、絶縁管によって隔離してもよい。導電性接続部材２０２がガスによって腐食されるのを防ぐために、導電性接続部材２０２の内壁は、耐食性コーティングでめっきされるか、またはセラミックなどの他の耐食性材料で作られた内管を入れ込む。
プロセスガスが導電性接続部材２０２の内部でイオン化されてプラズマ１０３を形成し、プラズマ１０３の点火を引き起こし、導電性接続部材２０２の内面に損傷を引き起こして粒子を生成することを回避するために、本実施形態では、導電性接続部材２０２のガス出口ポートを誘電体窓３０２の内壁の外側に配置する。導電性接続部材２０２のガス出口ポートと誘電体窓３０２の内壁との間の距離を調整することにより、誘電体窓３０２の導電性接続部材２０２の投影領域における洗浄速度を調整する。導電性接続部材２０２のガス出口ポートが誘電体窓３０２の内壁に近ければ近いほど、導電性接続部材２０２の投影領域における誘電体窓３０２に対する洗浄効果がより良い。
ガス入口ノズルのガス入口側には、ガス入口コネクタ２０１および絶縁ガス入口ダクト２０４が設けられている。ガス入口コネクタ２０１および絶縁ガス入口ダクト２０４は、貫通孔の外側に配置されている。ガス入口ノズルのガス出口側には、絶縁ノズルが配置されている。絶縁ガス入口ダクト２０４のガス入口端には、ガス入口コネクタ２０１が取り付けられ、ガス出口端は、導電性接続部材２０２のガス入口端に固定されている。絶縁ノズルのガス入口端は、導電性接続部材２０２のガス出口端に固定されている。導電性接続部材２０２は高周波数に接続され、ガス入口コネクタ２０１は接地されている。絶縁ガス入口ダクト２０４を追加する目的は、導電性接続部材２０２とガス入口コネクタ２０１との間の発火を排除するためである。絶縁ガス入口ダクト２０４の材料は、好ましくは、セラミック、ＳＰ－１、ＰＥＩ、ＰＴＦＥまたは他のクリーン絶縁材料であってよく、粒子の生成を回避しながら、着火防止の役割を果たす。
導電性接続部材２０２は、高周波導電性ガス入口管であり、その材料は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデンまたは銀のうちの１つまたは複数の合金である。高周波導電性ガス入口管の内壁には、耐食層が配置されている。耐食層は、硬質陽極酸化処理層、コーティングされた耐食性コーティング層または嵌め込まれた耐食性材料のスリーブである。図３、図５および図７に示されるように、高周波導電性ガス入口管は、一端にはガス入口孔が設けられ、絶縁ガス入口ダクト２０４を介してガス入口コネクタ２０１と連通している。吸気方法は、バイアス吸気（図３、５、７を参照）または同軸吸気（図９を参照）であってよく、他端には外側フランジａが設けられている。絶縁ノズルは、反応チャンバー３０１と連通できるように、一端は円周方向に複数のガス噴出孔が均等に設けられ、各ガス噴流孔の軸がガス入口ノズルのガス吸入方向に対して傾斜しており、他端には外側フランジｂが設けられている。外側フランジａと外側フランジｂは、フランジジョイントによるねじ山付き締結部材によって接続および固定されている。外側フランジａの外縁は、ファラデーシールド部材１０１に導電接続されている、または、ファラデーシールド部材１０１と一体的に形成されている。絶縁ノズルの外壁は、誘電体窓３０２の貫通孔の孔壁に合わせて密封接続されている。
導電性接続部材２０２は、フランジ部品である。図９に示すように、絶縁ノズルは、導電性接続部材２０２が高周波導電性ガス入口管である場合と同様の構造を有し、一端は円周方向に複数のガス噴出孔が均等に設けられ、反応チャンバー３０１と連通し、他端には外側フランジｂが設けられている。しかしながら、絶縁ガス入口ダクト２０４の構造が少し異なり、絶縁ガス入口ダクト２０４のガス出口端には外側フランジｃが設けられている。ガス入口ノズルのフランジ構造は、外側フランジｃと外側フランジｂとの間に配置され、さらに、フランジジョイントによるねじ山付き締結部材によって接続および固定されている。導電性接続部材２０２のフランジ構造の外縁は、ファラデーシールド部材１０１に導電接続されている、または、ファラデーシールド部材１０１と一体的に形成されている。絶縁ノズルの外壁は、誘電体窓３０２の貫通孔の孔壁に密封接続されている。
反応チャンバー３０１の洗浄プロセスにおいて、ファラデーシールド部材１０１の高周波電力は、導電性接続部材２０２を介してファラデーシールド部材１０１に加えられる。ガスの導電空間における等電位（導電性接続部材２０２）は、絶縁ノズルに入った後に電位変化するため、電位は非等電位になる。この領域でプラズマ１０３の発生を回避するために、本発明では、導電性接続部材２０２と絶縁ノズルとの接続位置において、ガスのイオン化を防止するための抗イオン化部材を配置する。抗イオン化部材は、導電性接続部材２０２と絶縁ノズルとの接続位置における空間を圧縮することにより、導電性接続部材２０２と絶縁ノズルとの接続位置において電子が完全に移動するのに十分な空間を形成し、プラズマ１０３の発火を防止している。
具体的には、抗イオン化部材は、絶縁多孔質チューブ２０５であり、セラミックまたはプラスチック（ＳＰ－１、ＰＥＩ、ＰＴＦＥまたは他のクリーン絶縁材料）で作られ、多孔質チューブ本体２０５－１および多孔質チューブ本体２０５－１を貫通して配置された複数の分流ガス伝導流路２０５－２を含み、各分流ガス伝導流路２０５－２の断面積は０．０５ｍｍ２～５ｍｍ２である。多孔質チューブ本体２０５－１の外壁は、ガス入口ノズルの内壁に接続されている。多孔質チューブ本体２０５－１の２つの端部は、それぞれガス入口端とガス出口端であり、導電性接続部材２０２と絶縁ノズルとの接続位置の両側にそれぞれ配置されている。多孔質チューブ体２０５－１のガス入口端は、ガス入口ノズルのガス入口側の近くに配置され、多孔質チューブ本体２０５－１のガス出口端は、絶縁ノズルのガス噴出孔の近くに配置されている。ガス入口ノズルのガス入口側から流れ込むガスは、分流ガス伝導流路２０５－２によって分流された後、絶縁ノズルのガス噴出孔を通って、反応チャンバー３０１に流れ込む。複数の分流ガス伝導流路２０５－２によってプロセスガスを分流することは、単一の直通流路の場合に比べて、複数の分流ガス伝導流路２０５－２は、ガス入口ノズルに入るガス流を、より小さな面積を有する複数の単位流通空間に分けるため、ガス入口ノズル内おいて、電子が完全に移動するのに十分なスペースが形成されてプラズマが発火することを防げる。多孔質チューブ本体２０５－１のガス入口端が、導電性接続部材２０２と絶縁ノズルとの接続位置から伸び出す長さは、２ｍｍ以上である。
さらに、導電性接続部材２０２が高周波導電性ガス入口管である場合、高周波導電性ガス入口管の内径は、絶縁ノズルの内径より小さい。絶縁多孔質チューブ２０５は、Ｔ字状に配置され、外径が比較的小さい管部ａと外径が比較的大きい管部ｂとを含む。管部ａの外壁は、高周波伝導性ガス入口管の外壁に適合でき、管部ａの軸方向の長さは２ｍｍ以上である。管部ｂの外壁は、絶縁ノズルの内壁に適合できる。
抗イオン化部材は、絶縁ノズルと一体的に製造できる。たとえば、図３に示される絶縁ノズルは堅実な構造を有し、絶縁ノズルには複数の分流ガス伝導流路２０５－２が設けられ、高周波導電性ガス入口管のガス出口および反応チャンバー３０１と連通する。しかしながら、このような実施形態において、絶縁ノズルは誘電体窓３０２と固定接続され、複数の分流ガス伝導流路２０５－２が詰まって故障した後、修理が不便である。
抗イオン化部材は、絶縁ノズルとは別に配置されることもできる。図５、図７および図９に示すように、絶縁ノズルは円筒形のハウジング構造である。抗イオン化部材は、絶縁ノズルに密閉された状態で取り付けられている。抗イオン化部材は、異なる構造形態を有し得、たとえば、図６に示されるように、複数の分流ガス伝導流路２０５－２のガス出口はすべて多孔質チューブ本体２０５－１の下面に設けられている。多孔質チューブ本体２０５－１の下面には、底部溝２０５－５が設けられている。絶縁ノズルのガス噴出孔は、側壁にある。多孔質チューブ本体２０５－１の側壁には、側壁溝２０５－６が設けられている。側壁溝２０５－６は、底部溝２０５－５およびガス噴出孔と連通している。複数の分流ガス伝導流路２０５－２のガス出口から流れ出されるガスは、底部溝２０５－５と絶縁ノズル底部との間の隙間および側壁溝２０５－６と絶縁ノズル内側側壁との間の隙間をそれぞれ通って、絶縁ノズルのガス噴出孔に入る。あるいは、図８に示されるように、複数の分流ガス伝導流路２０５－２のガス出口は、いずれも多孔質チューブ本体２０５－１の側壁に設けられ、絶縁ノズルのガス噴出孔は、絶縁ノズルの側壁にあり、多孔質チューブ本体２０５－１の側壁には、側壁溝２０５－６が設けられ、複数の分流ガス伝導流路２０５－２のガス出口は、側壁溝２０５－６と絶縁ノズルハウジングの内側壁との間の隙間を通って、絶縁ノズルのガス噴出孔と連通する。
図９に示されるように、導電性接続部材２０２がフランジ構造を有する場合、ノズル内のガスのイオン化および点火を回避するためには、一方では、絶縁ノズル内に抗イオン化部材を組み立てる必要があり、他方では、さらに、絶縁ガス入口ダクトの中央位置にキャピラリー２０６を均等に配置する必要がある。絶縁ガス入口ダクトには、同軸ガス吸気方式が選択され、すなわち、絶縁ガス入口ダクトの上端にはガス入口コネクタ２０１が配置されている。キャピラリー２０６の上端は、ガス入口コネクタ２０１のガス出口と連通している。キャピラリー２０６の下端は、延伸可能で、導電性接続部材２０２と隣接する。絶縁ガス入口ダクトの長さは、５ｍｍ以上である。キャピラリー２０６の構造の設計によれば、絶縁ガス入口ダクトの中央のガス吸入スペースを圧縮することにより、高周波数が導電性接続部材２０２とガス入口コネクタ２０１との間において、電子が完全に移動する十分なスペースが形成されて発火を引き起こす可能性を排除する。
反応チャンバー３１０内ではなく、導電性接続部材２０２の底部と絶縁ノズルとの間で発火が起こり、ガス入口ノズルの構造に損傷を与え、大量の粒子汚染を発生させ、さらにはウェーハに損傷を与えることを回避するために、導電性接続部材２０２の底部と絶縁ノズルとの間に抗イオン化部材を配置することにより、余分な空間を充填する必要がある。抗イオン化部材は、セラミックまたはプラスチック（ＳＰＴ、ＰＥＩ、ＰＴＦＥまたは他のクリーン絶縁材料）で作られている。図４、図６に示されるように、抗イオン化部材の上端は、絶縁ガス入口ダクトまで延びて連通できる。抗イオン化部材の縁には、均一に分布された狭いガスチャネルが設けられている。狭いガスチャネルの断面積は０．０５ｍｍ２～５ｍｍ２である。導電性接続部材２０２の底部とその下方において、ガスが非等電位であるためので、該構造設計では、導電性接続部材２０２の底部の空間を圧縮することにより、高周波数が導電性接続部材２０２の底部において、電子が完全に移動するのに十分な空間が形成されて発火を引き起こす可能性を排除する。
本発明では、高周波数コイル１０２およびファラデーシールド部材１０１に対して、別々に電力供給できる。図１に示されるように、本発明は、ファラデーシールド部材１０１に電力を供給するためのシールド電源１０５およびシールドマッチングネットワーク１０７を含む。シールド電源１０５は、シールドマッチングネットワーク１０７によって整合された後、導線によって導電性接続部材２０２に接続され、ファラデーシールド部材１０１に電力を供給する。このような構造により、シールド電源１０５は、等電位で複数の花弁形状部材１０１－１に接続でき、複数の花弁形状部材１０１－１とプラズマ１０３との間の容量結合がより均一である。本発明はさらに、高周波数コイル１０２、励起高周波数電源７０１１０４および励起整合ネットワーク１０６を含む。励起高周波数電源７０１１０４は、励起整合ネットワーク１０６によって調整され、高周波数コイル１０２に電力を供給する。高周波数コイル１０２は、誘電体窓３０２の外壁に配置されている。ファラデーシールド部材１０１は、高周波数コイル１０２と誘電体窓３０２の内壁との間に配置されている。
反応チャンバー３０１内には、バイアス電極５０３がさらに配置されている。バイアス高周波数電源７０１５０１は、バイアス整合ネットワーク５０２を介してバイアス電極５０３に電力を供給する。
シールド電源１０５、励起高周波数電源７０１１０４およびバイアス高周波数電源７０１５０１は、たとえば、４００ＫＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、２．５４ＧＨｚなど特定の周波数または上述の周波数の組み合わせに設定できる。
ウェーハまたは基板は、バイアス電極５０３上に配置される。
反応チャンバー３１０上には、圧力制御弁４０２および真空ポンプ４０１がさらに配置され、反応チャンバー３１０内のガスをポンプで排出して、反応チャンバー３１０を特定の圧力に維持し、反応チャンバー３０１の過剰なガスおよび反応副生成物を除去する。
プラズマ処理プロセスにおいて、ウェーハは反応チャンバー３０１内に配置される。導電性接続部材２０２は、アルゴン、酸素および三フッ化窒素などの洗浄プロセス反応ガスを反応チャンバー３０１に導入する。圧力制御弁４０２および真空ポンプ４０１は、反応チャンバー３０１を特定の圧力に維持する。励起高周波数電源７０１１０４は、励起整合ネットワーク１０６によって調整されて、高周波数コイル１０２に電力を供給する。誘導結合を介して反応チャンバー３０１においてプラズマ１０３を生成し、ウェーハに対してプラズマ処理プロセスを実行する。プラズマ処理終了後、高周波電力の入力を停止し、プラズマ処理反応ガスの供給を停止する。
洗浄プロセスが必要な場合、基板を反応チャンバー３０１に配置する。導電性接続部材２０２は、アルゴン、酸素、三フッ化窒素など洗浄プロセスガスを反応チャンバー３０１に導入する。圧力制御バルブ４０２および真空ポンプ４０１は、反応チャンバー３０１を特定の圧力に維持する。励起高周波数電源７０１１０４は、励起整合ネットワーク１０６によって調整されて、高周波数コイル１０２に電力を供給する。シールド電源１０５は、シールドマッチングネットワーク１０７によって調整されて、ファラデーシールド部材１０１に電力を供給する。高周波数コイル１０２およびファラデーシールド部材１０１は、アルゴンイオンなどを生成し、誘電体窓３０２の内壁にスパッタリングされて、誘電体窓３０２を洗浄する。導電性接続部材２０２は、ファラデーシールド部材１０１に導電接続されているため、導電性接続部材２０２の投影領域内の洗浄プロセス反応ガスもイオン化され、アルゴンイオンなどが生成され、洗浄プロセス反応ガスは、誘電体窓３０２の下方の領域全体において容量結合プラズマ１０３を形成し、誘電体窓３０２の内壁に対して全方向からの洗浄を実現し、プラズマ処理システムの高勝率を低減する。洗浄プロセスが完了すると、高周波電力の入力を停止し、洗浄プロセス反応ガスの供給を停止する。
高周波数コイル１０２の結合方法がＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）１０３であるため、ファラデーシールド部材１０１の結合方法は、導電結合されたプラズマ１０３である。両者の高周波数の結合方法は異なり、結果として、高周波数整合装置７０２のマッチング範囲は大きく異なる。したがって、既存のファラデーシールドデバイス技術では、高周波数コイル１０２は、１組の高周波数整合装置７０２および高周波数電源７０１を使用して高周波数電力の入力を実施し、ファラデーシールドデバイスは、他の１組の高周波数整合装置７０２および高周波数電源７０１を使用して、高周波数電力の入力を実施する。これだと、設備コストの数万元の増加につながり、また、設備の量が多すぎることにつながり、設置および保守のプロセスも複雑になる。したがって、本発明はその解決策を提供し、すなわち、高周波数コイル１０２およびファラデーシールド部材１０１は、同じ１組の高周波数電源７０１によって電力を供給される。具体的には、１組の高周波数電源７０１、１組の高周波数整合装置７０２およびスイッチングスイッチ７０３をさらに含む。高周波数コイル１０２および導電性接続部材２０２は、高周波数整合装置７０２に並列に接続されている。高周波数整合装置７０２と高周波数コイル１０２との間にはコンデンサ７０４が配置され、および／または、高周波数整合装置７０２と導電性接続部材２０２との間にはインダクタが配置される。コンデンサ７０４および／またはインダクタは、高周波数電源が高周波数コイル１０２に加えられたときのインピーダンスと高周波数電源が導電性接続部材２０２に加えられたときのインピーダンスとの間の差を減らし、高周波数整合装置７０２の需要調整範囲を小さくするように構成される。スイッチングスイッチ７０３は、高周波数整合装置７０２および高周波数コイル１０２が導通されたときに、高周波数整合装置７０２および導電性接続部材２０２の遮断を制御し、並びに、高周波数整合装置７０２および導電性接続部材２０２が導通されたときに、高周波数整合装置７０２および高周波数コイル１０２の遮断を制御する。図１０は、コンデンサ７０４が高周波数整合装置７０２と高周波数コイル１０２との間にのみ配置されている実施形態を示している。図１５は、高周波数整合装置７０２がコイルに接続されているとき（高周波数整合装置７０２と高周波数コイル１０２との間にはコンデンサがない）の負荷インピーダンスの分布図である。図１６は、高周波数整合装置７０２がファラデーシールド部材１０１に接続されているとき（高周波数整合装置７０２と高周波数コイル１０２との間にはコンデンサがない）の負荷インピーダンスの分布図である。図１７は、高周波数整合装置７０２と高周波数コイル１０２との間にコンデンサが追加され、高周波数整合装置７０２が高周波数コイル１０２に接続されるように調整されたときの負荷インピーダンス（２つの状態の負荷インピーダンスを近くする）を示す図である。このようにすれば、同じ高周波数整合ネットワークを使用するだけで完成できる。
ファラデーシールド部材１０１による反応チャンバー３０１の中央領域の洗浄効果をさらに改善するために、ファラデーシールド部材１０１は、中央ファラデーシールド層１０１ａおよび周辺ファラデーシールド層１０１０ｂを含む。周辺ファラデーシールド層１０１０ｂは、中央ファラデーシールド層１０１ａの外部領域を覆っている。中央ファラデーシールド層１０１ａの半径方向の内側端部は、高周波導電性ガス入口ダクトの周囲に導電接続されている。中央ファラデーシールド層１０１ａと周辺ファラデーシールド層１０１０ｂとは、コンデンサ機構１０１ｃによって結合および接続されている。ファラデー高周波数電力は、コンデンサ機構１０１ｃを介して、中央ファラデーシールド層１０１ａから周辺ファラデーシールド層１０１０ｂに伝達される。さらに、中央ファラデーシールド層１０１ａの電圧は、周辺ファラデーシールド層１０１０ｂの電圧よりも大きいため、反応チャンバー３０１において、中央ファラデーシールド層１０１ａの真下の領域の洗浄高周波数電力は、周辺ファラデーシールド層１０１０ｂの真下の領域の洗浄高周波数電力よりも大きい。ファラデー高周波数電力についての分布が最適化され、ファラデーシールド部材１０１による反応チャンバー３１０の中央領域の洗浄速度が向上され、ファラデーシールド部材１０１による反応チャンバー３０１の中央領域の洗浄効果が最適化されている。
このような電力供給方法によれば、図１１に示されるように、本発明に係るプラズマ処理システムのプロセスは、次の手順を含む。
プラズマ処理プロセスにおいて、金属または金属化合物膜層を含むウェーハを反応チャンバー３０１に配置し、ガス入口ノズルを介してプラズマ処理プロセスガスを反応チャンバー３０１に導入する。反応チャンバー３０１に導入されたプラズマ処理プロセスガスは、Ｆ含有ガス、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅおよびアルコールガスのうちの１つまたは複数を含み、Ｆ含有ガスはＳＦ６またはＣＦ４を含む。スイッチングスイッチ７０３を使用して、高周波数整合装置７０２によって高周波数電源７０１を励起高周波数電源７０１１０４に調整して、高周波数コイル１０２に電力を供給する。この場合、高周波数電源７０１の電力範囲は５０Ｗ～５０００Ｗである。誘導結合を介して反応チャンバー３０１内においてプラズマ１０３を生成し、プラズマ処理プロセスを実行する。プラズマ処理プロセスが完了した後、高周波数電源７０１からの高周波数電力の入力を停止する。
洗浄プロセスにおいて、表面に酸化ケイ素または窒化ケイ素を含む基板をチャンバー内に配置し、ガス入口ノズルを介して洗浄プロセスガスを反応チャンバー３０１に導入する。反応チャンバー３０１に導入される洗浄プロセスガスは、Ｆ含有ガス、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅおよびアルコールガスのうちの１つまたは複数を含み、Ｆ含有ガスはＳＦ６またはＣＦ４を含む。スイッチングスイッチ７０３を使用して、高周波数整合装置７０２によって高周波数電源７０１をシールド電源１０５に調整して、導電性接続部材２０２を介してファラデーシールド部材１０１に電力を供給する。シールド電源１０５の電力範囲は５０Ｗ～５０００Ｗである。高周波数電力をファラデーシールド部材１０１に結合して、反応チャンバー３０１および誘電体窓３０２を洗浄する。洗浄プロセスが完了した後、高周波数電源７０１からの高周波数電力の入力を停止する。
コイルが高周波数に接続されるとき、導電性接続部材２０２と絶縁ノズルとの接続位置における導電性接続部材２０２の内部チャンバーにおいて渦電流が発生することを低減し、高周波数コイル１０２への影響を低減するため、本発明では、ファラデーシールド部材１０１の導電閉鎖位置と高周波コイル１０２の内径との間の空間隙間を５ｍｍ以上にして、良好なエッチング効果を維持する。
＜実施形態１＞
図１に示すように、導電性接続部材２０２のガス出口ポートには、絶縁材料で作られた絶縁ノズルが連通されている。絶縁ノズルは、誘電体窓３０２を通過し、複数のガス噴出孔を介して反応チャンバー３１０と連通している。誘電体窓３０２の内壁は、導電性接続部材２０２のガス出口ポートと反応チャンバー３０１との間に配置されている。絶縁ノズルを使用すると、導電性接続部材２０２のガス出口ポートは、反応チャンバー内まで伸び出さなくても反応チャンバー３０１と連通し得る。導電性接続部材２０２のガス出口ポートの位置は、必要に応じて調整でき、誘電体窓３０２の内壁と外壁との間に配置されても、誘電体窓３０２の外壁の外側に配置されてもよい。さらに、ガス噴出孔の詰まりなどの故障が絶縁ノズルで発生した場合、分解および修理が容易になる。
図１に示すように、導電性接続部材２０２のガス出口ポートには、絶縁材料で作られた絶縁ノズルが連通されている。絶縁ノズルは、誘電体窓３０２を通過し、複数のガス噴出孔を介して反応チャンバー３１０と連通している。誘電体窓３０２の内壁は、導電性接続部材２０２のガス出口ポートと反応チャンバー３０１との間に配置されている。絶縁ノズルを使用すると、導電性接続部材２０２のガス出口ポートは、反応チャンバー内まで伸び出さなくても反応チャンバー３０１と連通し得る。導電性接続部材２０２のガス出口ポートの位置は、必要に応じて調整でき、誘電体窓３０２の内壁と外壁との間に配置されても、誘電体窓３０２の外壁の外側に配置されてもよい。さらに、ガス噴出孔の詰まりなどの故障が絶縁ノズルで発生した場合、分解および修理が容易になる。
好ましくは、複数のガス噴出孔が、ガス出口ポートの正投影領域の外縁に沿って配置される、または、複数のガス噴出孔が、ガス出口ポートの正投影領域に均一に配置される。
＜実施形態２＞
導電性接続部材２０２のガス出口ポートは、誘電体窓３０２内に組み込まれ、誘電体窓３０２の内壁と外壁との間に配置されている。誘電体窓３０２には、ガス出口ポートと反応チャンバー３１０とを連通する複数の第２ガス入口孔が設けられている。本実施形態では、誘電体窓３０２に孔を開ける必要があるため、機械加工コストは実施形態１よりも高く、第２ガス入口孔が詰まられるなど障害時の修理が不便である。
導電性接続部材２０２のガス出口ポートは、誘電体窓３０２内に組み込まれ、誘電体窓３０２の内壁と外壁との間に配置されている。誘電体窓３０２には、ガス出口ポートと反応チャンバー３１０とを連通する複数の第２ガス入口孔が設けられている。本実施形態では、誘電体窓３０２に孔を開ける必要があるため、機械加工コストは実施形態１よりも高く、第２ガス入口孔が詰まられるなど障害時の修理が不便である。
＜実施形態３＞
金属膜層（磁性多層膜）を含むウェーハは、プラズマ１０３プロセスを使用して処理される。反応チャンバー３１０にＡｒおよびＯ２を導入し、１０００Ｗの供給源電力を印加して、ウェーハを５分間処理する。反応チャンバー３０１の誘電体窓３０２、ガスノズルの周りを含む領域において、ともに堆積が発生する。処理されたウェーハを取り出した後、酸化シリコン基板を送入する。ＳＦ６およびＯ２を導入し、１２００Ｗの電力を印加して、誘電体窓３０２を１０分間洗浄する。洗浄後のガスノズル周りの清浄度は要件を満たす。
金属膜層（磁性多層膜）を含むウェーハは、プラズマ１０３プロセスを使用して処理される。反応チャンバー３１０にＡｒおよびＯ２を導入し、１０００Ｗの供給源電力を印加して、ウェーハを５分間処理する。反応チャンバー３０１の誘電体窓３０２、ガスノズルの周りを含む領域において、ともに堆積が発生する。処理されたウェーハを取り出した後、酸化シリコン基板を送入する。ＳＦ６およびＯ２を導入し、１２００Ｗの電力を印加して、誘電体窓３０２を１０分間洗浄する。洗浄後のガスノズル周りの清浄度は要件を満たす。
１０１ ファラデーシールド部材、
１０１－１ 花弁形状部材、
１０１－２ 導電リング、
１０１－３ 導電閉鎖位置、
１０１ａ 中央ファラデーシールド層、
１０１０ｂ 周辺ファラデーシールド層、
１０１ｃ コンデンサ機構、
１０２ 高周波数コイル、
１０３ プラズマ、
１０４ 励起高周波数電源、
１０５ シールド電源、
１０６ 励起整合ネットワーク、
１０７ シールドマッチングネットワーク、
２０１ ガス入口コネクタ、
２０２ 導電性接続部材、
２０３ 絶縁ノズル、
２０３－１ ガス噴出孔、
２０４ 絶縁ガス入口ダクト、
２０５ 絶縁多孔質チューブ、
２０５－１ 多孔質チューブ本体、
２０５－２ 分流ガス伝導流路、
２０５－３ 多孔質チューブガス入口ジョイント部、
２０５－４ プロセス溝、
２０５－５ 底部溝、
２０５－６ 側壁溝、
２０６ キャピラリー、
２０７ シールリング、
３０１ 反応チャンバー、
３０２ 誘電体窓、
４０１ 真空ポンプ、
４０２ 圧力制御弁、
５０１ バイアス高周波数電源、
５０２ バイアス整合ネットワーク、
５０３ バイアス電極、
６０ ガス源、
７０１ 高周波電源、
７０２ 高周波整合装置、
７０３ スイッチングスイッチ、
７０４ コンデンサ。
１０１－１ 花弁形状部材、
１０１－２ 導電リング、
１０１－３ 導電閉鎖位置、
１０１ａ 中央ファラデーシールド層、
１０１０ｂ 周辺ファラデーシールド層、
１０１ｃ コンデンサ機構、
１０２ 高周波数コイル、
１０３ プラズマ、
１０４ 励起高周波数電源、
１０５ シールド電源、
１０６ 励起整合ネットワーク、
１０７ シールドマッチングネットワーク、
２０１ ガス入口コネクタ、
２０２ 導電性接続部材、
２０３ 絶縁ノズル、
２０３－１ ガス噴出孔、
２０４ 絶縁ガス入口ダクト、
２０５ 絶縁多孔質チューブ、
２０５－１ 多孔質チューブ本体、
２０５－２ 分流ガス伝導流路、
２０５－３ 多孔質チューブガス入口ジョイント部、
２０５－４ プロセス溝、
２０５－５ 底部溝、
２０５－６ 側壁溝、
２０６ キャピラリー、
２０７ シールリング、
３０１ 反応チャンバー、
３０２ 誘電体窓、
４０１ 真空ポンプ、
４０２ 圧力制御弁、
５０１ バイアス高周波数電源、
５０２ バイアス整合ネットワーク、
５０３ バイアス電極、
６０ ガス源、
７０１ 高周波電源、
７０２ 高周波整合装置、
７０３ スイッチングスイッチ、
７０４ コンデンサ。
Claims (20)
- 反応チャンバーと、誘電体窓と、ファラデーシールド部材と、ガス入口ノズルと、を含み、
前記ファラデーシールド部材は前記誘電体窓の外側に配置され、前記ファラデーシールド部材の中央位置には前記ファラデーシールド部材および前記誘電体窓を貫通する貫通穴が設けられ、
前記ガス入口ノズルのガス入口側は前記貫通孔を通り抜けてガス源と連通し、前記ガス入口ノズルのガス出口側は前記貫通孔を通り抜けて前記反応チャンバーと連通し、
前記ガス入口ノズルは、導電性材料で作られた中空の導電性接続部材を含み、
前記導電性接続部材の内部チャンバーはそれぞれ、前記ガス入口ノズルのガス入口側およびガス出口側と連通し、前記導電性接続部材は、前記ファラデーシールド部材に導電接続され、
前記ファラデーシールド部材の高周波電力は、前記導電性接続部材または前記ファラデーシールド部材自体を介して加えられる、ファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 前記ガス入口ノズルのガス入口側には、ガス入口コネクタおよび絶縁ガス入口ダクトが設けられ、前記ガス入口ノズルのガス出口側には絶縁ノズルが配置され、
前記絶縁ガス入口ダクトのガス入口端には前記ガス入口コネクタが取り付けられ、前記絶縁ガス入口ダクトのガス出口端は、前記導電性接続部材のガス入口端に固定され、
前記絶縁ノズルのガス入口端は、前記導電性接続部材のガス出口端に固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 前記導電性接続部材は、高周波導電性ガス入口管であり、
前記高周波導電性ガス入口管は、一端にはガス入口孔が設けられ、前記絶縁ガス入口ダクトを介して前記ガス入口コネクタと連通し、他端には外側フランジａが設けられ、
前記絶縁ノズルは、前記反応チャンバーと連通できるように、一端は円周方向に複数のガス噴出孔が均等に設けられ、他端には外側フランジｂが設けられ、
前記外側フランジａと前記外側フランジｂは、フランジジョイントによるねじ山付き締結部材によって接続および固定され、前記外側フランジａの外縁は、前記ファラデーシールド部材に導電接続されている、または、前記ファラデーシールド部材と一体的に形成され、
前記絶縁ノズルの外壁は、前記誘電体窓の貫通孔の孔壁に合わせて密封接続されている、ことを特徴とする請求項２に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 前記導電性接続部材は、フランジ部品であり、
前記絶縁ノズルは、前記反応チャンバーと連通できるように、一端は円周方向に複数のガス噴出孔が均等に設けられ、他端には外側フランジｂが設けられ、
前記絶縁ガス入口ダクトのガス出口端には外側フランジｃが設けられ、
前記ガス入口ノズルのフランジ構造は、前記外側フランジｃと前記外側フランジｂとの間に配置され、さらに、フランジジョイントによるねじ山付き締結部材によって接続および固定され、前記導電性接続部材のフランジ構造の外縁は、前記ファラデーシールド部材に導電接続されている、または、前記ファラデーシールド部材と一体的に形成され、
前記絶縁ノズルの外壁は、前記誘電体窓の貫通孔の孔壁に合わせて密封接続されている、ことを特徴とする請求項２に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 前記導電性接続部材と前記絶縁ノズルとの接続位置において、ガスのイオン化を防止する抗イオン化部材が配置されている、ことを特徴とする請求項３または４に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。
- 前記抗イオン化部材は、絶縁多孔質チューブであり、多孔質チューブ本体および前記多孔質チューブ本体を貫通して配置された複数の分流ガス伝導流路を含み、
前記多孔質チューブ本体の外壁は、前記ガス入口ノズルの内壁に接続され、または、前記絶縁ノズルと一体的に設置され、前記多孔質チューブ本体の２つの端部は、それぞれガス入口端とガス出口端であり、前記導電性接続部材と前記絶縁ノズルとの接続位置の両側にそれぞれ配置され、前記多孔質チューブ体のガス入口端は、前記ガス入口ノズルのガス入口側の近くに配置され、前記多孔質チューブ本体のガス出口端は、前記絶縁ノズルのガス噴出孔の近くに配置され、
前記ガス入口ノズルのガス入口側から流れ込むガスは、前記分流ガス伝導流路によって分流された後、前記絶縁ノズルのガス噴出孔を通って、前記反応チャンバーに流れ込む、ことを特徴とする請求項５に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 前記導電性接続部材が高周波導電性ガス入口管である場合、前記高周波導電性ガス入口管の内径は、前記絶縁ノズルの内径より小さく、
前記絶縁多孔質チューブは、Ｔ字状に配置され、外径が比較的小さい管部ａと外径が比較的大きい管部ｂとを含み、
前記管部ａの外壁は、前記高周波伝導性ガス入口管の外壁に適合でき、前記管部ａの軸方向の長さは２ｍｍ以上であり、前記管部ｂの外壁は、絶縁ノズルの内壁に適合できる、ことを特徴とする請求項６に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口はすべて前記多孔質チューブ本体の下面に設けられ、
前記多孔質チューブ本体の下面には、底部溝が設けられ、
前記絶縁ノズルのガス噴出孔は、側壁にあり、
前記多孔質チューブ本体の側壁には、側壁溝が設けられ、
前記側壁溝は、前記底部溝および前記ガス噴出孔と連通し、
複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口から流れ出されるガスは、前記底部溝と前記絶縁ノズル底部との間の隙間および前記側壁溝と前記絶縁ノズル内側側壁との間の隙間をそれぞれ通って、前記絶縁ノズルのガス噴出孔に入る、ことを特徴とする請求項７に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口は、いずれも前記多孔質チューブ本体の側壁に設けられ、
前記絶縁ノズルのガス噴出孔は、前記絶縁ノズルの側壁にあり、
前記多孔質チューブ本体の側壁には、側壁溝が設けられ、
複数の前記分流ガス伝導流路のガス出口は、前記側壁溝と絶縁ノズルハウジングの内側壁との間の隙間を通って、前記絶縁ノズルのガス噴出孔と連通する、ことを特徴とする請求項７に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 励起高周波数電源、シールド電源、励起整合ネットワークおよびシールドマッチングネットワークをさらに含み、
前記励起高周波数電源は、前記励起整合ネットワークによって調整され、高周波数コイルに電力を供給し、
前記シールド電源は、前記シールドマッチングネットワークおよび前記導電性接続部材によって前記ファラデーシールド部材に電力を供給する、ことを特徴とする請求項１に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 高周波数電源、高周波数整合装置およびスイッチングスイッチをさらに含み、
高周波数コイルおよび前記導電性接続部材は、前記高周波数整合装置に並列に接続され、
前記高周波数整合装置と前記高周波数コイルとの間にはコンデンサおよび／またはインダクタが配置され、および／または、前記高周波数整合装置と前記導電性接続部材との間にはインダクタおよび／またはコンデンサが配置され、
前記コンデンサおよび／またはインダクタは、前記高周波数電源が前記高周波数コイルに加えられたときのインピーダンスと前記高周波数電源が前記導電性接続部材に加えられたときのインピーダンスとの間の差を減らし、前記高周波数整合装置の需要調整範囲を小さくし、
前記スイッチングスイッチは、前記高周波数整合装置および前記高周波数コイルが導通されたときに、前記高周波数整合装置および前記導電性接続部材の遮断を制御し、並びに、前記高周波数整合装置および前記導電性接続部材が導通されたときに、前記高周波数整合装置および前記高周波数コイルの遮断を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 前記ファラデーシールド部材の外側には高周波コイルが設けられ、
前記ファラデーシールド部材の導電閉鎖位置と前記高周波コイルの内径との間の空間隙間は５ｍｍ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - 前記ファラデーシールド部材は、複数の同じ形状の扇形の花弁形状部材を含み、各々の花弁形状部材は、互いに離隔され、垂直軸を中心に回転対称に分布され、隣接する２つの花弁形状部材の間の隙間は、形状およびサイズが同じであり、前記ファラデーシールド部材の中央位置には貫通孔が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。
- 前記ファラデーシールド部材は、中央ファラデーシールド層および周辺ファラデーシールド層を含み、
前記周辺ファラデーシールド層は、前記中央ファラデーシールド層の外部領域を覆っており、
前記中央ファラデーシールド層の半径方向の内側端部は、高周波導電性ガス入口ダクトの周囲に導電接続され、
前記中央ファラデーシールド層と前記周辺ファラデーシールド層とは、コンデンサ機構によって結合および接続されている、ことを特徴とする請求項１または１３に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システム。 - プラズマ処理プロセスにおいて、
ウェーハを反応チャンバーに配置し、プラズマ処理プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
オンされた励起高周波数電源を励起整合ネットワークによって調整されてから高周波数コイルに電力供給することと、
誘導結合を介して反応チャンバーにおいてプラズマを生成し、プラズマ処理プロセスを実行することと、
プラズマ処理終了後、励起高周波数電源からの高周波電力の入力を停止することと、
洗浄プロセスにおいて、
基板を反応チャンバーに配置し、洗浄プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
オンされたシールド電源をシールドマッチングネットワークによって調整されてから導電性接続部材を介してファラデーシールド部材に電力供給し、高周波電力をファラデーシールド部材に結合して、反応チャンバーおよび誘電体窓を洗浄することと、
洗浄プロセスが完了すると、シールド電源からの高周波電力の入力を停止することと、
のステップを含む、ファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムにおけるプラズマ処理方法。 - プラズマ処理プロセスにおいて、前記ウェーハは金属または金属化合物膜層を含み、
ガス入口ノズルを介して反応チャンバーに導入されるプラズマ処理プロセスガスは、Ｆ含有ガス、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅおよびアルコールガスのうちの１つまたは複数を含み、Ｆ含有ガスはＳＦ６またはＣＦ４を含み、
励起高周波数電源の電力範囲は５０Ｗ～５０００Ｗである、ことを特徴とする請求項１５に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムにおけるプラズマ処理方法。 - 洗浄プロセスにおいて、前記基板は表面に酸化ケイ素または窒化ケイ素を含み、
ガス入口ノズルを介して反応チャンバーに導入される洗浄プロセスガスは、Ｆ含有ガス、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅおよびアルコールガスのうちの１つまたは複数を含み、Ｆ含有ガスはＳＦ６またはＣＦ４を含み、
シールド電源の電力範囲は５０Ｗ～５０００Ｗである、ことを特徴とする請求項１５または１６に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムにおけるプラズマ処理方法。 - プラズマ処理プロセスにおいて、
ウェーハを反応チャンバーに配置し、プラズマ処理プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
スイッチングスイッチを使用して、高周波数整合装置によって高周波数電源を調整して、高周波数コイルに電力供給することと、
誘導結合を介して反応チャンバーにおいてプラズマを生成し、プラズマ処理プロセスを実行することと、
プラズマ処理終了後、高周波数電源からの高周波電力の入力を停止することと、
洗浄プロセスにおいて、
基板を反応チャンバーに配置し、洗浄プロセスガスを反応チャンバーに導入することと、
スイッチングスイッチを使用して、高周波数整合装置によって高周波数電源を調整して、導電性接続部材を介してファラデーシールド部材に電力供給することと、
高周波電力をファラデーシールド部材に結合して、反応チャンバーおよび誘電体窓を洗浄することと、
洗浄プロセスが完了すると、高周波数電源からの高周波電力の入力を停止することと、
のステップを含む、ファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムにおけるプラズマ処理方法。 - プラズマ処理プロセスにおいて、前記ウェーハは金属または金属化合物膜層を含み、
ガス入口ノズルを介して反応チャンバーに導入されるプラズマ処理プロセスガスは、Ｆ含有ガス、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅおよびアルコールガスのうちの１つまたは複数を含み、Ｆ含有ガスはＳＦ６またはＣＦ４を含み、
励起高周波数電源の電力範囲は５０Ｗ～５０００Ｗである、ことを特徴とする請求項１８に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムにおけるプラズマ処理方法。 - 洗浄プロセスにおいて、前記基板は表面に酸化ケイ素または窒化ケイ素を含み、
ガス入口ノズルを介して反応チャンバーに導入される洗浄プロセスガスは、Ｆ含有ガス、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅおよびアルコールガスのうちの１つまたは複数を含み、Ｆ含有ガスはＳＦ６またはＣＦ４を含み、
シールド電源の電力範囲は５０Ｗ～５０００Ｗである、ことを特徴とする請求項１８または１９に記載のファラデーシールドデバイスを備えるプラズマ処理システムにおけるプラズマ処理方法。
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