JP4612190B2 - 低汚染高密度プラズマ・エッチング・チャンバおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は一般に半導体ウェーハの製造に関し、詳細には、処理中のパーティクルおよび金属汚染を低減させるライニング材料を有する高密度プラズマ・エッチング・チャンバ、ならびにそれに関連するチャンバ・ライニング構造に関する。
２．関連技術の説明
集積回路デバイスの物理サイズが小さくなると共に動作電圧が低くなり続けるにつれ、これに関連するデバイスの製造収率は、パーティクルおよび金属不純物汚染の影響を受けやすくなる。そのため、より小さな物理サイズを有する集積回路デバイスを製造するときには、パーティクルおよび金属汚染のレベルを、これまで許容し得ると考えられてきたレベルよりも低くすることが必要となる。
【０００２】
一般に、（ウェーハの形態の）集積回路デバイスの製造には、フォトレジスト・マスクによって画定された選択層をエッチングする能力を有するプラズマ・エッチング・チャンバの使用が含まれる。処理チャンバは、その１つまたは複数の電極に高周波（ＲＦ）電力が加えられている間に処理ガス（すなわちエッチング・ケミストリ）を受け入れるように構成される。処理チャンバの内圧もその特定のプロセスのために制御される。所望のＲＦ電力を電極に印加すると、チャンバ内のプロセス・ガスが活性化され、その結果、プラズマが生成される。プラズマは、半導体ウェーハの選択層の所望のエッチングを実行するように構成される。
【０００３】
酸化シリコンなどの材料をエッチングするために使用される処理チャンバは、一般に、所望のエッチング結果を達成するために、製造中にエッチングされる他の膜に比べ相対的に高いエネルギーを必要とする。このような酸化シリコンには、例えば、熱的に成長させた二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ＴＥＯＳ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ、ＵＳＧ（アンドープト・スピン・オン・グラス）、ＬＴＯなどがある。高いエネルギーが必要なのは、酸化シリコン膜の強い結合に衝撃を与えて破壊し、化学反応を起こさせて揮発性のエッチング生成物を形成させる必要があるためである。したがって、これらのチャンバは「高密度酸化物エッチング・チャンバ」と呼ばれ、高いプラズマ密度を生み出して、ウェーハに高いイオン・フラックスを与え、低ガス圧で高いエッチング速度を達成する能力を有する。
【０００４】
高密度酸化物エッチング・チャンバは、所望のウェーハ表面をエッチングすることについてはうまく機能するが、その一方で、エッチング・チャンバの内部表面も高いイオン・パワーを受ける。そのため、材料の組成およびエッチング・ガスの組成に応じて物理スパッタリングまたは化学スパッタリングのいずれかによるイオン衝撃を受け、その結果、エッチング・チャンバの内部表面の材料が除去される。
【０００５】
高密度酸化物チャンバ中ではエッチング・チャンバの内部表面がプラズマに暴露されることを認識し、現在では、ディスク、リング、シリンダなどの単純なライニング部品を使用できるようにチャンバが設計されている。これらの部品は、処理中のウェーハの上にプラズマを閉じ込めるように構成されるため、処理プラズマ・エネルギーに絶えず暴露され、これよって攻撃される。この暴露により、これらの部品は最終的に腐食するか、またはポリマー・ビルドアップを蓄積し、交換または徹底的な洗浄が必要となる。最終的には、全ての部品がもはや使用できない状態にまで消耗する。そのため、これらの部品は「消耗品」と呼ばれる。したがって、この部品の寿命が短い場合、消耗品コスト（すなわち部品コスト／部品寿命）は高くなる。
【０００６】
これらの部品は消耗品であるため、これらの部品がプラズマ・エネルギーに耐性を有する表面を有し、これによって消耗品コストが下がることが望ましい。消耗品コストを下げる従来技術の試みとして、これらの部品を、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および石英材料から製造するものがある。これらの材料は、高密度酸化物エッチング・チャンバ中でプラズマ・エネルギーに多少は耐性を有するが、プラズマによる高いイオン衝撃は、受け入れがたい汚染レベル（例えば粒子汚染および金属不純物汚染）を生み出すという欠点を有する。例えば、消耗部品の表面が酸化アルミニウム（すなわちアルミナ）である場合、プラズマがこの表面に衝撃を与えると、アルミニウムが放出され、ウェーハの上方のプラズマに混入する。このアルミニウムのある部分は、エッチング中のウェーハおよび消耗部品（すなわちチャンバ・ライナ、カバーなど）の表面に付着した有機ポリマー中に埋め込まれる。これが起こると、従来のインサイチュー・プラズマ洗浄ないし「アッシュ」段階において消耗部品の表面のポリマーを完全に洗浄することができなくなる可能性がある。したがって、インサイチュー・プラズマ洗浄の後には、Ｃ、Ａｌ、ＯおよびＦを含むもろい薄片状の膜または粉状のコーティングが残り、その結果、粒子カウント数が大きくなる。エッチングされている構造およびシリコン・ウェーハ上の膜に付着したアルミニウムは、例えばＤＲＡＭセルのリーク電流を増大させることによって、続いて形成されるデバイスの劣化を引き起こす可能性がある。
【０００７】
前述のとおり、消耗部品の内側表面の材料として石英も使用される。しかし、石英は熱伝導率が低く、酸化物のエッチングに使用される高密度プラズマ中でのエッチング速度が大きいため、石英の表面は望ましくないパーティクルのソースであることが分かっている。さらに、熱伝導率の低い石英は、これらの部品の表面の温度制御を非常に難しくする。これによって、温度サイクリングが大きくなり、消耗部品の表面に付着したエッチング・ポリマーの薄片化が起こり、したがって望ましくない汚染パーティクルの生成の原因となる。石英消耗部品のさらなる欠点は、高密度酸化物エッチャ中での高いエッチング速度によって石英中にピッチング(pitting)が生じる傾向があり、その結果、石英パーティクルの剥落(spalling)が起こることである。
【０００８】
以上のことを考慮すると、侵食に対してより耐性を有し、処理中のウェーハ表面の汚染（例えば粒子および金属不純物）の最小化を助ける消耗部品を有する高密度プラズマ処理チャンバが求められている。さらに、高密度プラズマ応用に使用するための消耗部品であって、温度変動に耐え、一方で消耗部品へのダメージを防ぐことができる消耗部品が求められている。
【０００９】
（発明の概要）
本発明は、これらの必要性を、プラズマ処理チャンバ内で使用するための温度制御された、低汚染、高エッチング耐性のプラズマ閉込め部品（すなわち消耗品）を提供することによって満たす。プロセス、装置、システム、デバイスまたは方法を含む多くのやり方で本発明を実施することができることを理解されたい。本発明のいくつかの実施形態を以下に説明する。
【００１０】
一実施形態では、ウェーハを保持する静電チャックを含み、エッチング耐性が高く、汚染を発生しにくく、温度制御が可能な消耗部品を有するプラズマ処理チャンバが開示される。消耗部品には、下部支持部および静電チャックを取り囲むように構成された壁を有するチャンバ・ライナが含まれる。消耗部品にはさらに、下部延長部分、可撓壁および上部延長部分を有するライナ支持構造が含まれる。可撓壁は、チャンバ・ライナの壁の外面を取り囲むように構成され、ライナを支持する可撓壁は、チャンバ・ライナの壁から間隔をおいて配置される。ただし、ライナ支持体の下部延長部分は、チャンバ・ライナの下部支持部と直接に熱接触するように構成される。さらに、バッフル・リングも消耗部品の１つであり、チャンバ・ライナおよびライナ支持体とともに組み立てられ、これらと熱接触するように構成される。バッフル・リングは、静電チャックの周囲にプラズマ・スクリーンを画定する。ライナ支持体からチャンバ・ライナおよびバッフル・リングに温度を熱的に伝導するため、ヒータは、ライナ支持体の上部延長部分に熱的に接続する能力を有する。さらに、チャンバのトップ・プレートに結合された冷却リングに熱的に接続された外側支持体が含まれる。したがって、外側支持体および冷却リングは鋳造ヒータと相まって、正確な温度制御をチャンバ・ライナに提供することができる。この正確な温度制御は温度ドリフトを防ぎ、したがって、有利にも、最後のウェーハとほぼ同じ温度条件で最初のウェーハにエッチングすることができる。
【００１１】
最も好ましい実施形態では、チャンバ・ライナおよびバッフル・リングを含む消耗部品が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および／または窒化ホウ素（ＢＮ）材料から選択された材料から完全に製作されるか、またはその材料でコーティングされる。こうすると、これらの材料は、プラズマ・スパッタリング・エネルギーに暴露されたときに、ウェーハの表層のエッチング中に生成される揮発性エッチング生成物と実質的に同じ揮発性生成物を生み出す。
【００１２】
他の実施形態では、消耗部品を有するプラズマ・エッチング・チャンバが開示される。消耗部品には、下部支持部およびプラズマ・エッチング・チャンバの中心を取り囲む円筒形の壁を有するチャンバ・ライナが含まれる。ライナ支持体が、チャンバ・ライナを取り囲むように構成される。ライナ支持体は、チャンバ・ライナの下部支持部に熱的に接続される。ライナ支持体は、ライナ支持体を複数のフィンガに分割する複数の溝を含む。好ましい実施形態では、チャンバ・ライナが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）材料、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）材料、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）材料および窒化ホウ素（ＢＮ）材料のうちの１つから選択された材料から製作され、ライナ支持体がアルミニウム材料から製作される。
【００１３】
他の実施形態では、高密度プラズマ・エッチング・チャンバ内で使用する消耗部品の使用方法が開示される。この方法は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）材料、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）材料、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）材料および窒化ホウ素（ＢＮ）材料のうちの１つから選択された材料から成るチャンバ・ライナの使用を含む。チャンバ・ライナは、チャンバのプラズマ領域を取り囲む壁および下部支持部を有することができる。この方法は、下部延長部分、可撓壁および上部延長部分を任意選択で有するアルミニウム・ライナ支持体の使用を含むことができる。高温でライナ支持体が膨張することができるように、ライナ支持体の可撓壁および下部延長部分には複数の溝が提供される。この方法は、任意選択で、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および／または窒化ホウ素（ＢＮ）から成るバッフル・リングの使用を含む。バッフル・リングの中に、プラズマ・スクリーンを画定する複数の溝を設けることができる。この方法は、ライナ支持体およびバッフル・リングを通る熱経路を介したチャンバ・ライナの熱制御を含むことができる。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、プラズマ処理チャンバがチャンバ・ライナおよびライナ支持体を含み、ライナ支持体がチャンバ・ライナの外面を取り囲むように構成された可撓壁を含み、可撓壁がチャンバ・ライナの壁から間隔を置いて配置される。任意選択であるライナの温度制御のため、ライナ支持体にヒータを熱的に接続し、ライナ支持体からチャンバ・ライナに熱が熱的に伝導されるようにすることができる。ライナおよびライナ支持体に対しては適当な任意の材料を使用することができるが、ライナ支持体は可撓性アルミニウム材料から製作されることが好ましく、チャンバ・ライナはセラミック材料を含むことが好ましい。
【００１５】
ライナ支持体はさまざまな特徴を有することができる。例えば、可撓壁は、可撓壁が熱応力を吸収することを可能にする複数のフィンガにライナ支持体を分割する溝を含むことができ、かつ／または、ライナ支持体の下部延長部分をチャンバ・ライナの下部支持部に固定することができる。所望であれば、チャンバ・ライナおよびライナ支持体と熱接触したバッフル・リングを使用して、チャンバの中央部分に位置する静電チャックの周囲にプラズマ・スクリーンを画定することができる。チャンバ・ライナおよび／またはバッフル・リングは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および窒化ホウ素（ＢＮ）のうちの１つまたはいくつかから製作することが好ましい。
【００１６】
プラズマ処理チャンバはさまざまな特徴を含むことができる。例えば、チャンバ・ライナは低い電気抵抗率を有することができ、接地に至るＲＦ経路を提供するように構成することができる。所望であれば、静電チャックならびに／またはフォーカス・リングおよび静電チャックを支持するペデスタルの上に、高い電気抵抗率を有するガス分配プレートを配置することができる。ガス分配プレート、フォーカス・リングおよび／またはペデスタルは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および窒化ホウ素（ＢＮ）のうちの１つまたはいくつかから製作されることが好ましい。ガス分配プレートを介してＲＦエネルギーを誘導的に結合し、チャンバ内に高密度プラズマを発生させるＲＦエネルギー源によって、チャンバ内にプラズマを発生させることができる。ＲＦエネルギー源が平面アンテナを備えることが好ましい。このチャンバを、半導体ウェーハのプラズマ処理に使用することができる。例えば、このチャンバをプラズマ・エッチング・チャンバとすることができる。
【００１７】
ライナはさまざまな構成をとることができる。例えば、ライナ支持体は、ライナ支持体の下部延長部分に熱的に接続された外側支持体を含むことができ、外側支持体を、チャンバに装着された水冷式トップ・プレートと熱接触させることができる。ライナ支持体はさらに、上部延長部分、可撓壁および下部延長部分を含むことができ、可撓壁および下部延長部分は、ライナ支持体中に複数のフィンガを画定する複数のみぞ穴を有する。温度制御のため、チャンバ・ライナの温度を熱的に制御するためにライナ支持体を加熱する抵抗加熱部品を含む鋳造ヒータ・リングを、ライナ支持体と熱接触するように配置することができる。
【００１８】
本発明の他の実施形態によれば、チャンバ・ライナおよびライナ支持体を有するプラズマ処理チャンバ内で半導体基板が処理され、ライナ支持体は、チャンバ・ライナの外面を取り囲むように構成された可撓壁を含み、可撓壁は、チャンバ・ライナの壁から間隔を置いて配置され、半導体ウェーハがチャンバ内に移送され、基板の露出面が高密度プラズマで処理される。チャンバ・ライナはセラミック材料であることが好ましく、ライナ支持体は、ライナ支持体とチャンバの被温度制御部分との間に延びる外側支持体を含むことが好ましく、外側支持体の寸法は、１バッチの半導体ウェーハの順次処理中のチャンバ・ライナの温度ドリフトが最小限に抑えられるように決められる。ウェーハの処理中、所定の数の半導体ウェーハを処理した後にセラミック・ライナをチャンバから取り外し、別のセラミック・ライナと交換することが好ましい。さらに、チャンバ・ライナは、チャンバ内にウェーハを通過させることができるウェーハ・エントリ・ポートを含むことができる。
【００１９】
本発明のその他の態様および利点は、本発明の原理を例を挙げて示す添付図面とともに以下の詳細な説明を検討することによって明白となろう。
【００２０】
本発明は、添付図面に関連した以下の詳細な説明によって容易に理解されよう。この説明を分かりやすくするため、同じ参照番号は同じ構造部品を表す。
【００２１】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明は、プラズマ処理チャンバ内で使用するための１つまたは複数の温度制御された低汚染及び高エッチング耐性のプラズマ閉込め部品（すなわち消耗品）を提供する。以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多くの具体的な詳細を記載する。ただ、これらの具体的な詳細の一部または全てがなくとも、当業者であれば本発明を実施することができることを理解されたい。また、本発明をいたずらに不明瞭にすることがないように、周知のプロセス動作を詳細に説明することはしない。
【００２２】
本発明のプラズマ閉込め部品は、例えば、チャンバ・ライナ、バッフル・リング、ガス分配プレート、フォーカス・リング、ライナ支持体、その他、非電気駆動部品の形態であることが好ましい。これらの部品は、実質的に非汚染性で、エッチング耐性を有する部品として構成されることが好ましく、部品に損傷を与えることなく温度制御されることが好ましい。プラズマ閉込め部品は、ケイ素（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）など、ウェーハ上に製造中のデバイスに対して無害な元素から成る材料から製作されることが好ましい。この方法において、プラズマ閉込め部品がイオンによる衝撃を受けたとき（すなわちプラズマによってスパッタされたとき）に、プロセス・ガスと結合する揮発性生成物が生成される。これらの揮発性生成物は、真空ポンプを使用してチャンバから除去することができ、ウェーハ上に達して汚染を引き起こすことがない。プラズマ閉込め部品がプラズマ・エッチング・チャンバ内にある好ましい実施形態では、このような部品をエッチング・ガスに対してより耐性を有するものとし、部品の寿命を延ばすことができる。
【００２３】
本発明のプラズマ閉込め部品は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）などの１つまたはいくつかの材料から製造されることが好ましい。これらの材料は全て、高エッチング耐性、非汚染性元素、揮発性エッチング生成物という望ましい特性を有する。最も好ましい実施形態では、プラズマ閉込め部品（消耗部品とも呼ぶ）が固体炭化ケイ素（ＳｉＣ）から製作され、したがって処理後のウェーハの金属および／またはパーティクル汚染が低減される。バッフル・リング１３２およびライナ１３０に対して使用されるＳｉＣは、プラズマと接触したときにＲＦ電流に対して良好な接地経路を提供するような導電性を有することが好ましい。ガス分配プレート（「ＧＤＰ」）（すなわち図１の１２０）に対しては、それを介したＲＦ電力の誘導結合を可能にするために、より高い抵抗率のＳｉＣを使用することができる。前述のとおり、ＳｉＣは、プラズマによってゆっくりとエッチングされ、そのためコスト効果の高い消耗部品である。
【００２４】
さらに、ＳｉＣは高純度であるため、プラズマによるＳｉＣの化学スパッタリングに起因したウェーハ汚染を最小限に抑えられることができる。さらに、接地されたＳｉＣは、プラズマ電位を引き下げ、これによって任意の非炭化ケイ素表面に対するイオン衝撃エネルギーを引き下げることによって、チャンバ内のその他の表面のスパッタリングを低減させることができる。このＳｉＣ構成部品はさらに、非常に安定したプラズマ電位を提供し、そのため、個々のチャンバ内およびチャンバ間でエッチング結果の再現性を高くすることができる。高密度プラズマ処理中の汚染を低減させる能力を有するプラズマ閉込め部品の使用の詳細については、同じ譲受人に譲渡された１９９８年３月３１日出願の「Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ａ Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｈａｍｂｅｒ」という名称の米国特許出願第０９／０５０９０２号を参照されたい。これは参照によって本出願に組み込まれる。次に、本発明のさまざまな実施形態を図１〜８を参照して説明する。
【００２５】
図１に、本発明の一実施形態に基づく高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００を示す。プラズマ・エッチング処理がなされるシリコン・ウェーハ１０４などの半導体基板を含むチャンバ・ハウジング１０２が示されている。この実施形態では、エッチング処理が、ウェーハ１０４の表面などに形成された酸化シリコンなどの材料をエッチングするように構成された高密度プラズマ処理であることが好ましい。チャンバを約８０ｍＴｏｒｒ未満、好ましくは約１ｍＴｏｒｒ〜約４０ｍＴｏｒｒという比較的に低い圧力に維持することによって、チャンバ内に高密度プラズマ（例えば密度約１０１１〜１０１２イオン／ｃｍ３のプラズマ）が確立される。チャンバ内の圧力は一般に、チャンバの底に適当な真空ポンプを配置することによって維持される。
【００２６】
静電チャック１０６の上に支持されたウェーハ１０４が示されている。静電チャック１０６の下には、静電チャック１０６の温度を制御するための背面冷却リング１１０を含む下部電極１０８がある。静電チャック１０６は、ペデスタル１１２およびウェーハ１０４を取り囲むフォーカス・リング１１４によって閉じ込められている。本発明の一実施形態では、ペデスタル１１２およびフォーカス・リング１１４が、（ａ）炭化ケイ素（ＳｉＣ）、（ｂ）窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、（ｃ）炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）または（ｄ）窒化ホウ素（ＢＮ）を含むグループから選択された材料から製作されることが好ましい。最も好ましい実施形態では、ペデスタル１１２およびフォーカス・リング１１４の材料としてＳｉ３Ｎ４が選択される。
【００２７】
一実施形態によれば、アルミニウム・ペデスタル１１８と下部電極１０８および炭化ケイ素ペデスタル１１２との間に絶縁アルミナ・リング１１６を着座させる。チャンバ・ライナ１３０は、バッフル・リング１３２に取り付けることができる円筒形ライナであることが好ましい。バッフル・リング１３２は、一般に、チャンバ・ライナ１３０との間に良好な電気接触および熱接触を形成する内側リング１３２ａを含む。バッフル・リング１３２はさらに、後に図２Ａ〜２Ｃを参照して詳細に説明する、一体化した歯１３２ｂのアレイを有する。
【００２８】
ウェーハ１０４の上方には、エッチング・ガス化学物質を処理チャンバ中に放出するシャワーヘッドとして機能するガス分配プレート（ＧＤＰ）１２０がある。ガス分配プレート１２０の上方には、セラミック窓１２２が着座する。セラミック窓１２２の上方には、反応チャンバ１００に上部ＲＦ電力を供給するために使用されるＲＦコイルシステム１２０（すなわちＲＦアンテナ）がある。ＲＦコイル１２０は、ＲＦコイル１２０の中心に組み込まれた冷却チャネルを介して冷却されることが好ましい。この簡略図では、ガス供給ポート１２６を使用して、セラミック窓１２２とガス分配プレート１２０との間に画定されたチャネル中に処理ガスを供給する。プロセス・チャンバの詳細については、カリフォルニア州ＦｒｅｍｏｎｔのＬＡＭ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＴＣＰ９１００ＴＭプラズマ・エッチング・リアクタを参照されたい。
【００２９】
ＲＦインピーダンス整合システム１２７は、処理チャンバの上に取り付けられるように構成され、ＲＦコイル１２２と適当に接触して電力の伝達ならびにその他のリアクタ制御パラメータを制御するように構成される。前述のとおり、セラミック窓１２２は、トップ・プレート１２４の内側に取り付けられたガス分配プレートと接触するように設計される。トップ・プレート１２４は、大気圧と高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００の内部の所望の真空状態との間のインターフェースを画定する。当業者には明白なことだが、この所望圧力インターフェースは、チャンバ・ハウジング１０２、トップ・プレート１２４、ＧＤＰ１２０、セラミック窓１２２およびＲＦ整合システム１２７のインターフェース間に適当な数のＯリングを配置することによって確立される。
【００３０】
高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００の内部にはさらに、所望の温度の正確な制御およびチャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２への伝達を可能にするライナ支持体１３４が配置される。この実施形態では、その可撓性を助長しその熱伝導率を向上させるために、ライナ支持体１３４はアルミニウムから製作される。ライナ支持体１３４は、上部延長部分１３４ａ、可撓壁１３４ｂ、下部延長部分１３４ｃおよびライナ支持延長部分１３４ｄを含む。図示の下部延長部分１３４ｃは、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２と直接に熱接触して組み立てられている。この実施形態では、可撓壁１３４ｂがチャンバ・ライナ１３０からわずかに離れている。ヒータ１４０は、ライナ支持体１３４の上部延長部分１３４ａと直接に熱接触して固定することができる。ヒータ１４０に電力を供給し、それを制御するため、電力接続１４２を使用してヒータ１４０をヒータ電力系統１２９に結合する。したがって、ライナ支持体は、（これよりももろい）チャンバ・ライナ１３０またはバッフル・リング１３２に損傷を与えることなく、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２へ熱的に伝達される所望の温度を制御するのによく適している。
【００３１】
さらに、ライナ支持体１３４の下部延長部分１３４ｃに熱的に接続された外側支持体１３１が示されている。外側支持体はさらに、冷却リング１２１を受け入れるように設計されたトップ・プレート１２４に熱的に結合される。図５Ａおよび５Ｂを参照して後にさらに詳細に説明するように、外側支持体１３１は、ウェーハ処理（例えばエッチング）中にチャンバ・ライナ１３０の正確な温度制御を達成するために使用される。したがって、外側支持体１３１および冷却リング１２１が提供する正確な温度制御は、チャンバ・ライナがその周囲に熱を放射する能力よりも速く（プラズマ・エネルギーによって）ライナの温度が徐々に上昇することを防ぐのに役立つ。
【００３２】
前述のとおり、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２は純粋な炭化ケイ素材料から製作されることが好ましい。さらに、ガス分配プレート１２０、フォーカス・リング１１４およびペデスタル１１２も、純粋な窒化ケイ素または炭化ケイ素材料、あるいは少なくとも炭化ケイ素がコーティングされた炭化ケイ素から製作される。このように、高密度プラズマを閉じ込める実質的に全ての表面は、純粋な炭化ケイ素とされるか、または炭化ケイ素でコーティングされる。広く言えば、エッチング・ガスと反応して揮発性のエッチング生成物を形成する、処理中のウェーハ上のデバイスに対して無害なケイ素（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素などの元素だけから成るその他の材料を使用することができる。このようにして、プラズマを閉じ込める内部表面が衝撃を受けたときに生成される揮発性生成物は過剰のエッチング・ガスと混ざり合い、一般にチャンバから（真空ポンプなどを使用して）除去される。プラズマがチャンバの内部表面（すなわち消耗部品）に衝撃を与えたときに生成される生成物は揮発性であるため、これらの生成物は、ウェーハの表面に達して汚染を引き起こすことも、消耗部品上に堆積したポリマー中に埋没することもない。
【００３３】
図２Ａ〜２Ｃに、本発明の一実施形態に基づくバッフル・リング１３２をより詳細に示す。図１に示したとおり、バッフル・リング１３２は、チャンバ１０２の底に接続された真空ポンプの方へガスおよび副産物を通過させるプラズマ・スクリーンとして機能する。図示のとおり、バッフル・リング１３２は、チャンバ１０２の上半分に、プラズマの維持を助ける歯１３２ｂのアレイを有する。ここで、（消耗部品の）炭化ケイ素表面は、プラズマを実質的にウェーハ１０４の上に閉じ込める。バッフル・リング１３２はさらに、チャンバ・ライナ１３０と良好な熱接触を形成するために使用される内側リング１３２ａを有する。
【００３４】
図２Ｂは、一対の歯１３２ｂの３次元図である。空間１３２ｃによって提供されるオープン領域は、一般に、ガスおよび副産物をチャンバ１０２から排出させるのに十分な通路が確保されるよう、５０〜７０パーセントのオープン領域が維持されるように構成される。図２ｃに示すそれぞれの空間１３２ｃを形成するためには、固体炭化ケイ素材料（またはコーティングされたＳｉＣ材料）を、少なくとも１．５以上の適当なアスペクト比が維持されるように機械加工しなければならない。この例示的な構成では、空間１３２ｃの幅が約０．１３インチ、高さが約０．２８インチに設定されることが好ましい。したがって、これらの好ましい寸法により縦横比は約２．０となる。
【００３５】
この２００ｍｍウェーハ・チャンバ実施形態では、図１に示したペデスタル１１２との間に約１／１６インチのクリアランスが設けられるように、バッフル・リング１３２の内径（ＩＤ）が約１０．７５インチに設定される。しかし、当然ながら、処理中のウェーハのサイズに応じて内径（ＩＤ）をこれよりも大きくすることもできる。例えば、３００ｍｍウェーハではこの内径を約１４インチとすることができる。
【００３６】
他の実施形態では、歯１３２ｂが穴または溝のアレイで置き換えられたバッフル・リング１３２が製造され得る。歯１３２ｂの代わりに穴または溝のアレイを製造するときも、約５０パーセント〜７０パーセントのオープン領域（すなわち経路）を維持することが望ましい。図示のバッフル・リング１３２はさらに、外側リング１３２ａの周囲に設計された複数のねじ穴１５０を有する。図１に示したとおり、ねじ穴１５０は、バッフル・リング１３２をチャンバ・ライナ１３０およびライナ支持体１３４に相互接続するのを助ける適当なねじを受け入れるように構成される。クランプなど、十分な熱伝達を可能にするのに必要な接触力を供給するその他の留め具も考えられる。
【００３７】
図３Ａに、本発明の一実施形態に基づくライナ支持体１３４のより詳細な断面図を示す。前述のとおり、ライナ支持体１３４は、ヒータ１４０が所望の熱レベルを加えたときに生じる熱変形に応答して撓むように構成された可撓壁１３４ｂを有する。可撓壁１３４ｂは、円筒形で、かつ、溝が切られて複数のフィンガを形成されていることが好ましい。前述のとおり、ライナ支持体は、良好な熱伝導率を有し、ヒータ１４０によって所望の温度が加えられたときに良好な可撓性を与えるアルミニウム材料から製作することが好ましい。下部延長部分１３４ｃは、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２にボルトで留められるので、下部延長部分１３４ｃはそのままの位置を保つが、熱伝導インターフェース１４１のところでヒータ１４０に結合された上部延長部分１３４ａは、図３Ｃに示すように外側に撓むことができる。
【００３８】
ヒータ１４０は、熱伝導インターフェース１４１が上部延長部分１３４ａの周囲全体に維持されるよう、適当な数のねじ１４４を使用して上部延長部分１３４ａに固定されることが好ましい。好ましい実施形態では、ねじ１４４は、約１０００ポンド／平方インチの圧力で上部延長部分１３４ａと接触した状態にヒータ１４０を維持する能力を有する。
【００３９】
高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００が８インチ・ウェーハ（すなわち２００ｍｍウェーハ）を処理するように構成されているときには、ライナ支持体１３４が約１４ １／２インチの内径を有することができる。可撓壁１３４ｂの厚さ１７０は、約１／１６インチ〜約３／３２インチとすることができる。約３００℃までの処理温度に対しては１／１６インチ寸法を使用することが好ましく、約１０００℃までの処理温度を有するチャンバに対しては３／３２インチ寸法が指定される。
【００４０】
下部延長部分１３４ｃと上部延長部分１３４ａの間の離隔距離１７６は、チャンバの高さに応じて、約２ １／２インチに設定することが好ましい。しかし、離隔距離１７６が大きいほど、ライナ支持体１３４の熱抵抗も大きくなる。したがって、離隔距離１７６は、温度が３００℃以上に達したときにライナ支持体のアルミニウム材料にかかる応力が大きくなりすぎない長さに保つ。上部延長部分１３４ａの厚さ１７２は例示的に約９／１６インチに設定することが好ましく、下部延長部分１３４ｃの厚さは例示的に約５／８インチに設定することが好ましい。
【００４１】
図３Ｂに、図３Ａの断面Ａ−Ａから見た本発明の一実施形態に基づくライナ支持体１３４の側面図を示す。ライナ支持体１３４の可撓性を助長するため、複数のフィンガを画定する溝１５２がライナ支持体１３４の側面に画定される。溝１５２は、可撓壁１３４ｂおよび下部延長部分１３４ｃを貫いて垂直に延びる。ライナ支持体１３４は円筒形のユニットであることが好ましいので、溝１５２間の離隔距離は、適当なレベルの可撓性が可撓壁１３４ｂに残るように構成されなければならない。したがって、溝１５２間の離隔距離は約１５度に設定されることが好ましい。しかし、溝１５２間の実際の離隔距離は変動する可能性があり、ライナ支持体１３４の直径および所望の可撓性の程度に応じて変更することもできる。下部延長部分１３４ｃに画定されたねじ穴１５０も示されている。
【００４２】
ライナ支持体１３４によって提供される可撓性を図解するため、図３Ｃに、Ｙ軸から（水平Ｘ軸に関して）外側に延びて離隔距離１３３を達成したライナ支持体を示す。場合によっては、離隔距離が１／１６インチ以上にもなる可能性がある。したがって、ライナ支持体１３４は、ライナ支持体１３４のアルミニウム材料にかかる熱応力に有利に耐えることができ、その一方で、可撓性に劣るチャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２を温度変形応力から隔離する。
【００４３】
図４に、発明の一実施形態に基づいてチャンバ・ライナ１３０をライナ支持体１３４に組み付ける方法を示す。この実施形態では、チャンバ・ライナ１３０が炭化ケイ素から作られている場合に、チャンバ・ライナ１３０が、通電された電極１０８（下部電極）に対して接地への高インテグリティＲＦリターン・パスを提供する。当業者には周知のことだが、処理チャンバ中に高インテグリティＲＦグラウンド・パスができると、優れたプロセス繰返し精度が得られるという利点が生じる。さらに、接地されたＳｉＣは、プラズマ電位を低下させ、これにより非炭化ケイ素表面上のイオン衝撃エネルギーを低下させることによって、チャンバ内のその他の表面のスパッタリングを低減させることができる。
【００４４】
さらに、チャンバ・ライナ１３０に対して使用されるＳｉＣなどの材料では、その電気抵抗率を広い範囲にわたって変更することができる。例えば、ＳｉＣの抵抗率を特定の応用に合わせて調整することができる。チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・プレート１３２に対して使用するときには、ＳｉＣが、接地に至るＲＦ電力の良好な導電経路を助長する低抵抗率を示すように変更される。一方、部品中での電力消費を最小限に抑えるために、部品が、それを介して誘導的に結合されたＲＦ電力を有しなければならないときには、高い抵抗率が必要である。したがって、ガス分配プレート（ＧＤＰ）１２０に対しては高抵抗率ＳｉＣを使用することが好ましい。
【００４５】
図示のように、ねじ穴１５０は、チャンバ・ライナ１３０の下部支持部を貫通し、次いでライナ支持体１３４中に延びるように構成される。一般に、良好な熱伝導インターフェース１５６が維持されるよう、適当な数のねじを使用して、チャンバ・ライナ１３０とライナ支持体１３４を相互接続する。こうすることによって、ライナ支持体１３４を介して伝導された熱を、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２に熱的に伝えることができる。
【００４６】
この好ましい実施形態では、ライナ支持体１３４がチャンバ・ライナ１３０から空間１５４によって離隔されることが好ましい。空間１５４は約１／１６インチに設定されることが好ましい。一般にこの離隔距離が望ましいのは、図３Ｃに関して説明したとおり、ライナ支持体１３４が撓むように構成されるためである。２００ｍｍウェーハ・チャンバでは、チャンバ・ライナ１３０の直径１７９が約１４インチである。この実施形態ではチャンバ・ライナ１３０の厚さが、約０．１インチ〜約０．３インチに設定されることが好ましく、約０．２インチに設定されることが最も好ましい。この例示的なチャンバ・ライナの高さ１７７は約３インチ〜約１２インチとすることができ、約５インチであることが最も好ましい。
【００４７】
さらに、ライナ支持体１３４の下部延長部分１３４ｃに熱的に接続された外側支持体１３１が示されている。外側支持体は、可撓壁１３４ｂが実質的な障害なしに撓むことができるように可撓壁１３４ｂから間隔を置いて配置されることが好ましい。外側支持体１３１の外面は、トップ・プレート１２４と良好な熱接触を形成するように構成された表面１２３’を有する上方に延びる壁を有する。これにより、図５Ａにより詳細に示す冷却リング１２１を使用して、チャンバ・ライナ１３０およびチャンバの内部領域の温度を制御することができる。したがって、ヒータ１４０と冷却リング１２１の両方を同時に制御することを通して、プラズマの無い状態からプラズマが継続してオンである状態に至るまで、チャンバ・ライナ１３０の温度を±１０℃未満の範囲に維持することができる。このようにして、最初にエッチングするウェーハを、最後にエッチングするウェーハと同じチャンバ・ライナ１３０の温度、すなわち±１０℃以内の変動でエッチングすることができる。
【００４８】
図５Ａに、本発明の一実施形態に基づいて組み立てられたチャンバ・ライナ１３０、ライナ支持体１３４およびバッフル・リング１３２の部分断面図を示す。図示のように、チャンバ・ライナ１３０とライナ支持体１３４は、前述の良好な熱伝導インターフェース１５６を達成するように組み立てられる。
【００４９】
前述のとおり、外側支持体１３１は複数のねじ１３５を介して下部延長部分１３４ｃに熱的に接続される。最も好ましい実施形態では外側支持体１３１が、図示のようにトップ・プレート１２４に熱的に接続された可撓壁１３１ａを有する。さらに、複数の溝１３１ｃによって分離された複数のフィンガ１３１ｄが、必要な可撓性をどのように可撓壁１３１ａに与えるに役立つのかを示すために、図５Ｂに外側支持体１３１の側面図を示す。さらにトップ・プレート１２４は、その上縁に冷却リング１２１が連結されるように構成される。もちろん、冷却リング１２１またはその他のタイプの冷却システムをトップ・プレート１２４に適用するその他の構成も使用可能である。
【００５０】
この実施形態では、ヒータ１４０と冷却リング１２１を組み合わせて使用することで、温度を狭い温度範囲で正確に制御することができる。例えば、一般にチャンバ・ライナ１３０は例えば２００℃以上の高温下に置かれるが、一方で熱は、主に放射によって周囲に失われる。プラズマが生成されると、プラズマは、イオン衝撃によってチャンバ・ライナ１３０中にさらに熱を放出する。チャンバ・ライナ１３０は、一般に、プラズマから熱を得るのと同じ速さではこの熱を放射によってその周囲へ伝えることはできないので、チャンバ・ライナ１３０の温度は時間の経過とともにゆっくりと上昇する。したがって、冷却リング１２１に熱的に結合された外側支持体１３１は、チャンバ・ライナの温度ドリフトを排除するのによく適している。この実施形態では、外側支持体１３１の断面および長さを調整することによって、ライナ支持体１３４から外側支持体１３１への熱損失を設定することができる。したがって、この調整を実施して、ライナ支持体１３４から温度制御されたトップ・プレート１２４に至る熱損失経路を制御することができる。
【００５１】
図示のとおり、チャンバ・ライナ１３０は、さらに、バッフル・リング１３２との間に良好な熱伝導インターフェース１５７を形成する。この良好な伝導インターフェースを達成するため、バッフル・リング１３２、チャンバ・ライナ１３０およびライナ支持体１３４は、複数のねじ１５０’を使用して一体に固定される。ねじ１５０’は、バッフル・リング１３２の内側リング１３２ａと直接に接触したスペーサ・リング１３１ｂ、スペーサ１３１ａ’およびチャンバ・ライナ１３０を貫通して取り付けられることが好ましい。
【００５２】
スペーサ・リング１３１ｂおよびスペーサ１３１ａ’はアルミニウムから製作され、ねじ１５０’ならびにバッフル・リング１３２およびチャンバ・ライナ１３０のもろい表面に圧力を加えるための良好な表面を提供することが好ましい。すなわち、バッフル・リング１３２はセラミックであることが好ましいため、ねじでバッフル・リングに直接にあまりに大きな力を加えると、バッフル・リングまたはチャンバ・ライナ１３０に亀裂が生じるおそれがある。チャンバの周囲全体にねじ１５０’を固定すれば、チャンバ・ライナ、バッフル・リングおよびライナ支持体（すなわち消耗部品）を図１の高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００内で使用する準備が整う。本明細書では、これらの部品を消耗部品と呼んでいるが、高密度プラズマを閉じ込めるこれらの部品に対して炭化ケイ素（または本明細書に記載のその他の代替材料）を使用したときには、これらの部品の寿命は延び、したがって消耗品コストは低下する。
【００５３】
交換が必要なときには、これらの部品を交換部品にすみやかに（すなわちクイック洗浄キットを使用して）取り換えることができる。ライナ支持体１３４は、高密度プラズマと接触するようには設計されていないので、ライナ支持体１３４は、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２ほどには速く消耗しない可能性がある。したがって、ライナ支持体１３４を消耗した消耗部品（これらの部品はオフラインで洗浄して再使用したり、または廃棄することができる）から取り外し、交換用消耗部品とともに使用することができる。チャンバの休止時間が収率の低下につながる製造においてチャンバを使用している場合には、これらの消耗品を迅速に交換できる能力が、チャンバを清浄化するための平均時間の短縮という利点につながる。
【００５４】
図６に、本発明の一実施形態に基づくチャンバ・ライナ１３０、バッフル・リング１３２およびライナ支持体１３４の３次元組立図を示す。図示のとおり、ライナ支持体１３４の上部延長部分１３４ａの上面は、ヒータ１４０を受け入れる複数のねじ穴を有するように構成される。ライナ支持体１３４の壁に沿って、温度変動に応答して撓むように構成されたフィンガを画定する複数の溝１５２がある。チャンバ１００の中へ、またはチャンバ１００から外にウェーハを通過させることができるように、チャンバ・ライナ１３０の壁にはウェーハ・エントリ・ポート１６０が画定されている。一般に、ウェーハは、ロボット・アームを使用してチャンバの中に通すことが好ましい。ロボット・アームは、ポート１６０中に部分的にはまり込み、静電チャック１０６の上でウェーハを解放する。したがって、ポート１６０は、ウェーハおよびロボット・アームを受け入れるため十分に大きくなければならず、同時に、ウェーハの上のプラズマ・プロファイルを乱さないように十分に小さく維持されなくてはならない。図７に示すように、ポート１６０の形をしたみぞ穴を有する挿入物がライナの外側に取り付けられる。その他の消耗部品と同様に、この挿入物をＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｂ４Ｃおよび／またはＢＮとすることができる。
【００５５】
一般に、ライナ支持体１３４は、さらに、チャンバ・ライナ１３０中にも画定された貫通穴１６２を含む。貫通穴１６２は、処理中のチャンバの内部の圧力を調べたり、特定のプロセスの終了を光学的に検出したりするための穴を含むことができる。さらに、ライナ支持体１３４の上部延長部分１３４ａにヒータ１４０を固定するためのねじ１４４を受け入れるために使用される複数の穴１６１がより詳細に示されている。
【００５６】
図７に、組み立てられたチャンバ・ライナ１３０、ライナ支持体１３４およびバッフル・リング１３２の３次元図を示す。この図には、静電チャック１０６にウェーハを渡す目的に使用されるポート穴１６０がより詳細に示されている。バッフル・リング１３２の歯１３２ｂも示されている。したがって、歯１３２ｂは、ペデスタル１１２のすぐ近くまで延びて、図１に示したチャンバの下部からプラズマを分離する。
【００５７】
図８に、図１の本発明の一実施形態に基づく高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００の一部分の分解図を示す。この図には、バッフル・リング１３２、チャンバ・ライナ１３０およびライナ支持体１３４の組立てに使用されるスペーサ・リング１３１ｂが示されている。この斜視図には、ライナ支持体１３４の上面延長部分１３４ａの上にヒータ１４０がどのように適用されるかも示されている。図示のヒータ１４０は鋳造ヒータであることが好ましい。もちろん、その他のタイプの加熱システムでも機能し得る。ヒータ１０４を正しく固定すると、ライナ支持体１３４との間に良好な熱接触が形成される。
【００５８】
トップ・プレート１２４の穴１２４ａを通り抜ける電力接続１４２も示されている。トップ・プレート１２４は、図示のように、ガス分配プレート１２０を受け入れることができる。ガス分配プレート１２０は、ガス供給ポート１２６によって供給された処理ガスをチャンバ１００中に導くことができるチャネル１２０ａを有する。この例には示されていないが、次いで、ガス分布プレート１２０の上にセラミック窓１２２を載せることができる。
【００５９】
本発明の好ましい実施形態では、高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００が、例えば、熱的に成長させた二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ＴＥＯＳ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ、ＵＳＧ（アンドープト・スピン・オン・グラス）、ＬＴＯなどの酸化シリコン材料をエッチングし、一方で不要な汚染物質の導入を低減させるのに特によく適する。単なる例示ではあるが、チャンバ１００中の高密度プラズマ条件を達成するためには、チャンバ内の圧力を８０ｍＴｏｒｒ未満に維持し、ＲＦコイル１２８（すなわち上部電極）を約２５００ワット〜約４００ワットの間に設定することが好ましく、ＲＦコイル１２８を約１５００ワットに設定することが最も好ましい。下部電極１０８は、約２５００ワット〜約７００ワットの間に維持することが好ましく、約１０００ワットに維持することが最も好ましい。一般的な高密度酸化物エッチング・プロセスでは、所望のエッチング特性を生み出すために、ＣＨＦ３、Ｃ２ＨＦ５および／またはＣ２Ｆ６などのプロセス・ガスがチャンバに導入される。
【００６０】
先に述べたとおり、プラズマ閉込め部品（例えば、チャンバ・ライナ１３０、バッフル・リング１３２、ＧＤＰ１２０、フォーカス・リング１１４およびペデスタル１１２を含む消耗品）に使用することができる材料は、一般に、ウェーハ１０４上に形成されている層に対して無害である。すなわち、ウェーハ１０４の表面をエッチングした結果として生じる揮発性エッチング生成物は、消耗品がプラズマ・エネルギーで衝撃（すなわちスパッタ）を受けたときに生じる揮発性生成物と同種のものである。その結果、有利にも、消耗品のイオン衝撃によって生じたこれらの揮発性生成物は通常の揮発性エッチング生成物と一緒になる。
【００６１】
したがって、これにより、結合したこれらの揮発性生成物をチャンバに接続された真空ポンプを使用してチャンバ１００の内部領域から除去することが容易になる。消耗品からの揮発性生成物をウエーハ処理領域から迅速に除去することができることにより、ウェーハ１０４の表面に製造中のデバイスを妨害するパーティクルおよび金属汚染物質の濃度が大幅に低くなる。いくつかの好ましい実施形態に関して本発明を説明してきたが、以上の明細を読み図面を詳細に検討した当業者であれば、本発明の様々な変更、追加、置換および等価形態を認識できることを理解されたい。したがって、半導体ウェーハの汚染の低減に関して特定の詳細を提供したが、このような利点は、フラット・パネル・ディスプレイ基板などにも適用することができるものである。さらに、消耗部品に対して好ましい材料は純粋な炭化ケイ素（ＳｉＣ）であるが、この材料を、ＳｉＣでコーティングされた黒鉛などのＳｉＣでコーティングされた材料、または反応結合したＳｉＣの孔隙を埋めるために１０〜２０％のＳｉが追加された主としてＳｉＣから成る材料とすることもできる。これも既に述べたことだが、これらの消耗部品を、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）などの材料から製作することもできる。これらの材料は全て、高いエッチング抵抗、非汚染性元素および揮発性エッチング生成物を有するという望ましい特性を有する。
【００６２】
したがって本発明は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれる全ての変更、追加、置換および等価形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に基づく高密度プラズマ・エッチング・チャンバを示す図である。
【図２Ａ】、
【図２Ｂ】、
【図２Ｃ】 本発明の一実施形態に基づくバッフル・リングをより詳細に示す図である。
【図３Ａ】 本発明の一実施形態に基づくライナ支持体のより詳細な断面図である。
【図３Ｂ】 本発明の一実施形態に基づくライナ支持体の図３Ａの断面Ａ−Ａから見た側面図である。
【図３Ｃ】 温度応力がかかったときの本発明の一実施形態に基づくライナ支持体の可撓性を示す図である。
【図４】 本発明の一実施形態に基づいてチャンバ・ライナをライナ支持体に組み付ける方法を示す図である。
【図５Ａ】 本発明の一実施形態に基づいて組み立てられたチャンバ・ライナ、ライナ支持体およびバッフル・リングの部分断面図である。
【図５Ｂ】 本発明の一実施形態に基づく外側支持体の側面図である。
【図６】 本発明の一実施形態に基づくチャンバ・ライナ、バッフル・リングおよびライナ支持体の３次元組立図である。
【図７】 本発明の一実施形態に基づくチャンバ・ライナ、ライナ支持体およびバッフル・リングの他の３次元組立図である。
【図８】 本発明の一実施形態に基づく図１の高密度プラズマ・エッチング・チャンバの部分分解図である。
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は一般に半導体ウェーハの製造に関し、詳細には、処理中のパーティクルおよび金属汚染を低減させるライニング材料を有する高密度プラズマ・エッチング・チャンバ、ならびにそれに関連するチャンバ・ライニング構造に関する。
２．関連技術の説明
集積回路デバイスの物理サイズが小さくなると共に動作電圧が低くなり続けるにつれ、これに関連するデバイスの製造収率は、パーティクルおよび金属不純物汚染の影響を受けやすくなる。そのため、より小さな物理サイズを有する集積回路デバイスを製造するときには、パーティクルおよび金属汚染のレベルを、これまで許容し得ると考えられてきたレベルよりも低くすることが必要となる。
【０００２】
一般に、（ウェーハの形態の）集積回路デバイスの製造には、フォトレジスト・マスクによって画定された選択層をエッチングする能力を有するプラズマ・エッチング・チャンバの使用が含まれる。処理チャンバは、その１つまたは複数の電極に高周波（ＲＦ）電力が加えられている間に処理ガス（すなわちエッチング・ケミストリ）を受け入れるように構成される。処理チャンバの内圧もその特定のプロセスのために制御される。所望のＲＦ電力を電極に印加すると、チャンバ内のプロセス・ガスが活性化され、その結果、プラズマが生成される。プラズマは、半導体ウェーハの選択層の所望のエッチングを実行するように構成される。
【０００３】
酸化シリコンなどの材料をエッチングするために使用される処理チャンバは、一般に、所望のエッチング結果を達成するために、製造中にエッチングされる他の膜に比べ相対的に高いエネルギーを必要とする。このような酸化シリコンには、例えば、熱的に成長させた二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ＴＥＯＳ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ、ＵＳＧ（アンドープト・スピン・オン・グラス）、ＬＴＯなどがある。高いエネルギーが必要なのは、酸化シリコン膜の強い結合に衝撃を与えて破壊し、化学反応を起こさせて揮発性のエッチング生成物を形成させる必要があるためである。したがって、これらのチャンバは「高密度酸化物エッチング・チャンバ」と呼ばれ、高いプラズマ密度を生み出して、ウェーハに高いイオン・フラックスを与え、低ガス圧で高いエッチング速度を達成する能力を有する。
【０００４】
高密度酸化物エッチング・チャンバは、所望のウェーハ表面をエッチングすることについてはうまく機能するが、その一方で、エッチング・チャンバの内部表面も高いイオン・パワーを受ける。そのため、材料の組成およびエッチング・ガスの組成に応じて物理スパッタリングまたは化学スパッタリングのいずれかによるイオン衝撃を受け、その結果、エッチング・チャンバの内部表面の材料が除去される。
【０００５】
高密度酸化物チャンバ中ではエッチング・チャンバの内部表面がプラズマに暴露されることを認識し、現在では、ディスク、リング、シリンダなどの単純なライニング部品を使用できるようにチャンバが設計されている。これらの部品は、処理中のウェーハの上にプラズマを閉じ込めるように構成されるため、処理プラズマ・エネルギーに絶えず暴露され、これよって攻撃される。この暴露により、これらの部品は最終的に腐食するか、またはポリマー・ビルドアップを蓄積し、交換または徹底的な洗浄が必要となる。最終的には、全ての部品がもはや使用できない状態にまで消耗する。そのため、これらの部品は「消耗品」と呼ばれる。したがって、この部品の寿命が短い場合、消耗品コスト（すなわち部品コスト／部品寿命）は高くなる。
【０００６】
これらの部品は消耗品であるため、これらの部品がプラズマ・エネルギーに耐性を有する表面を有し、これによって消耗品コストが下がることが望ましい。消耗品コストを下げる従来技術の試みとして、これらの部品を、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および石英材料から製造するものがある。これらの材料は、高密度酸化物エッチング・チャンバ中でプラズマ・エネルギーに多少は耐性を有するが、プラズマによる高いイオン衝撃は、受け入れがたい汚染レベル（例えば粒子汚染および金属不純物汚染）を生み出すという欠点を有する。例えば、消耗部品の表面が酸化アルミニウム（すなわちアルミナ）である場合、プラズマがこの表面に衝撃を与えると、アルミニウムが放出され、ウェーハの上方のプラズマに混入する。このアルミニウムのある部分は、エッチング中のウェーハおよび消耗部品（すなわちチャンバ・ライナ、カバーなど）の表面に付着した有機ポリマー中に埋め込まれる。これが起こると、従来のインサイチュー・プラズマ洗浄ないし「アッシュ」段階において消耗部品の表面のポリマーを完全に洗浄することができなくなる可能性がある。したがって、インサイチュー・プラズマ洗浄の後には、Ｃ、Ａｌ、ＯおよびＦを含むもろい薄片状の膜または粉状のコーティングが残り、その結果、粒子カウント数が大きくなる。エッチングされている構造およびシリコン・ウェーハ上の膜に付着したアルミニウムは、例えばＤＲＡＭセルのリーク電流を増大させることによって、続いて形成されるデバイスの劣化を引き起こす可能性がある。
【０００７】
前述のとおり、消耗部品の内側表面の材料として石英も使用される。しかし、石英は熱伝導率が低く、酸化物のエッチングに使用される高密度プラズマ中でのエッチング速度が大きいため、石英の表面は望ましくないパーティクルのソースであることが分かっている。さらに、熱伝導率の低い石英は、これらの部品の表面の温度制御を非常に難しくする。これによって、温度サイクリングが大きくなり、消耗部品の表面に付着したエッチング・ポリマーの薄片化が起こり、したがって望ましくない汚染パーティクルの生成の原因となる。石英消耗部品のさらなる欠点は、高密度酸化物エッチャ中での高いエッチング速度によって石英中にピッチング(pitting)が生じる傾向があり、その結果、石英パーティクルの剥落(spalling)が起こることである。
【０００８】
以上のことを考慮すると、侵食に対してより耐性を有し、処理中のウェーハ表面の汚染（例えば粒子および金属不純物）の最小化を助ける消耗部品を有する高密度プラズマ処理チャンバが求められている。さらに、高密度プラズマ応用に使用するための消耗部品であって、温度変動に耐え、一方で消耗部品へのダメージを防ぐことができる消耗部品が求められている。
【０００９】
（発明の概要）
本発明は、これらの必要性を、プラズマ処理チャンバ内で使用するための温度制御された、低汚染、高エッチング耐性のプラズマ閉込め部品（すなわち消耗品）を提供することによって満たす。プロセス、装置、システム、デバイスまたは方法を含む多くのやり方で本発明を実施することができることを理解されたい。本発明のいくつかの実施形態を以下に説明する。
【００１０】
一実施形態では、ウェーハを保持する静電チャックを含み、エッチング耐性が高く、汚染を発生しにくく、温度制御が可能な消耗部品を有するプラズマ処理チャンバが開示される。消耗部品には、下部支持部および静電チャックを取り囲むように構成された壁を有するチャンバ・ライナが含まれる。消耗部品にはさらに、下部延長部分、可撓壁および上部延長部分を有するライナ支持構造が含まれる。可撓壁は、チャンバ・ライナの壁の外面を取り囲むように構成され、ライナを支持する可撓壁は、チャンバ・ライナの壁から間隔をおいて配置される。ただし、ライナ支持体の下部延長部分は、チャンバ・ライナの下部支持部と直接に熱接触するように構成される。さらに、バッフル・リングも消耗部品の１つであり、チャンバ・ライナおよびライナ支持体とともに組み立てられ、これらと熱接触するように構成される。バッフル・リングは、静電チャックの周囲にプラズマ・スクリーンを画定する。ライナ支持体からチャンバ・ライナおよびバッフル・リングに温度を熱的に伝導するため、ヒータは、ライナ支持体の上部延長部分に熱的に接続する能力を有する。さらに、チャンバのトップ・プレートに結合された冷却リングに熱的に接続された外側支持体が含まれる。したがって、外側支持体および冷却リングは鋳造ヒータと相まって、正確な温度制御をチャンバ・ライナに提供することができる。この正確な温度制御は温度ドリフトを防ぎ、したがって、有利にも、最後のウェーハとほぼ同じ温度条件で最初のウェーハにエッチングすることができる。
【００１１】
最も好ましい実施形態では、チャンバ・ライナおよびバッフル・リングを含む消耗部品が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および／または窒化ホウ素（ＢＮ）材料から選択された材料から完全に製作されるか、またはその材料でコーティングされる。こうすると、これらの材料は、プラズマ・スパッタリング・エネルギーに暴露されたときに、ウェーハの表層のエッチング中に生成される揮発性エッチング生成物と実質的に同じ揮発性生成物を生み出す。
【００１２】
他の実施形態では、消耗部品を有するプラズマ・エッチング・チャンバが開示される。消耗部品には、下部支持部およびプラズマ・エッチング・チャンバの中心を取り囲む円筒形の壁を有するチャンバ・ライナが含まれる。ライナ支持体が、チャンバ・ライナを取り囲むように構成される。ライナ支持体は、チャンバ・ライナの下部支持部に熱的に接続される。ライナ支持体は、ライナ支持体を複数のフィンガに分割する複数の溝を含む。好ましい実施形態では、チャンバ・ライナが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）材料、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）材料、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）材料および窒化ホウ素（ＢＮ）材料のうちの１つから選択された材料から製作され、ライナ支持体がアルミニウム材料から製作される。
【００１３】
他の実施形態では、高密度プラズマ・エッチング・チャンバ内で使用する消耗部品の使用方法が開示される。この方法は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）材料、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）材料、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）材料および窒化ホウ素（ＢＮ）材料のうちの１つから選択された材料から成るチャンバ・ライナの使用を含む。チャンバ・ライナは、チャンバのプラズマ領域を取り囲む壁および下部支持部を有することができる。この方法は、下部延長部分、可撓壁および上部延長部分を任意選択で有するアルミニウム・ライナ支持体の使用を含むことができる。高温でライナ支持体が膨張することができるように、ライナ支持体の可撓壁および下部延長部分には複数の溝が提供される。この方法は、任意選択で、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および／または窒化ホウ素（ＢＮ）から成るバッフル・リングの使用を含む。バッフル・リングの中に、プラズマ・スクリーンを画定する複数の溝を設けることができる。この方法は、ライナ支持体およびバッフル・リングを通る熱経路を介したチャンバ・ライナの熱制御を含むことができる。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、プラズマ処理チャンバがチャンバ・ライナおよびライナ支持体を含み、ライナ支持体がチャンバ・ライナの外面を取り囲むように構成された可撓壁を含み、可撓壁がチャンバ・ライナの壁から間隔を置いて配置される。任意選択であるライナの温度制御のため、ライナ支持体にヒータを熱的に接続し、ライナ支持体からチャンバ・ライナに熱が熱的に伝導されるようにすることができる。ライナおよびライナ支持体に対しては適当な任意の材料を使用することができるが、ライナ支持体は可撓性アルミニウム材料から製作されることが好ましく、チャンバ・ライナはセラミック材料を含むことが好ましい。
【００１５】
ライナ支持体はさまざまな特徴を有することができる。例えば、可撓壁は、可撓壁が熱応力を吸収することを可能にする複数のフィンガにライナ支持体を分割する溝を含むことができ、かつ／または、ライナ支持体の下部延長部分をチャンバ・ライナの下部支持部に固定することができる。所望であれば、チャンバ・ライナおよびライナ支持体と熱接触したバッフル・リングを使用して、チャンバの中央部分に位置する静電チャックの周囲にプラズマ・スクリーンを画定することができる。チャンバ・ライナおよび／またはバッフル・リングは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および窒化ホウ素（ＢＮ）のうちの１つまたはいくつかから製作することが好ましい。
【００１６】
プラズマ処理チャンバはさまざまな特徴を含むことができる。例えば、チャンバ・ライナは低い電気抵抗率を有することができ、接地に至るＲＦ経路を提供するように構成することができる。所望であれば、静電チャックならびに／またはフォーカス・リングおよび静電チャックを支持するペデスタルの上に、高い電気抵抗率を有するガス分配プレートを配置することができる。ガス分配プレート、フォーカス・リングおよび／またはペデスタルは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および窒化ホウ素（ＢＮ）のうちの１つまたはいくつかから製作されることが好ましい。ガス分配プレートを介してＲＦエネルギーを誘導的に結合し、チャンバ内に高密度プラズマを発生させるＲＦエネルギー源によって、チャンバ内にプラズマを発生させることができる。ＲＦエネルギー源が平面アンテナを備えることが好ましい。このチャンバを、半導体ウェーハのプラズマ処理に使用することができる。例えば、このチャンバをプラズマ・エッチング・チャンバとすることができる。
【００１７】
ライナはさまざまな構成をとることができる。例えば、ライナ支持体は、ライナ支持体の下部延長部分に熱的に接続された外側支持体を含むことができ、外側支持体を、チャンバに装着された水冷式トップ・プレートと熱接触させることができる。ライナ支持体はさらに、上部延長部分、可撓壁および下部延長部分を含むことができ、可撓壁および下部延長部分は、ライナ支持体中に複数のフィンガを画定する複数のみぞ穴を有する。温度制御のため、チャンバ・ライナの温度を熱的に制御するためにライナ支持体を加熱する抵抗加熱部品を含む鋳造ヒータ・リングを、ライナ支持体と熱接触するように配置することができる。
【００１８】
本発明の他の実施形態によれば、チャンバ・ライナおよびライナ支持体を有するプラズマ処理チャンバ内で半導体基板が処理され、ライナ支持体は、チャンバ・ライナの外面を取り囲むように構成された可撓壁を含み、可撓壁は、チャンバ・ライナの壁から間隔を置いて配置され、半導体ウェーハがチャンバ内に移送され、基板の露出面が高密度プラズマで処理される。チャンバ・ライナはセラミック材料であることが好ましく、ライナ支持体は、ライナ支持体とチャンバの被温度制御部分との間に延びる外側支持体を含むことが好ましく、外側支持体の寸法は、１バッチの半導体ウェーハの順次処理中のチャンバ・ライナの温度ドリフトが最小限に抑えられるように決められる。ウェーハの処理中、所定の数の半導体ウェーハを処理した後にセラミック・ライナをチャンバから取り外し、別のセラミック・ライナと交換することが好ましい。さらに、チャンバ・ライナは、チャンバ内にウェーハを通過させることができるウェーハ・エントリ・ポートを含むことができる。
【００１９】
本発明のその他の態様および利点は、本発明の原理を例を挙げて示す添付図面とともに以下の詳細な説明を検討することによって明白となろう。
【００２０】
本発明は、添付図面に関連した以下の詳細な説明によって容易に理解されよう。この説明を分かりやすくするため、同じ参照番号は同じ構造部品を表す。
【００２１】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明は、プラズマ処理チャンバ内で使用するための１つまたは複数の温度制御された低汚染及び高エッチング耐性のプラズマ閉込め部品（すなわち消耗品）を提供する。以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多くの具体的な詳細を記載する。ただ、これらの具体的な詳細の一部または全てがなくとも、当業者であれば本発明を実施することができることを理解されたい。また、本発明をいたずらに不明瞭にすることがないように、周知のプロセス動作を詳細に説明することはしない。
【００２２】
本発明のプラズマ閉込め部品は、例えば、チャンバ・ライナ、バッフル・リング、ガス分配プレート、フォーカス・リング、ライナ支持体、その他、非電気駆動部品の形態であることが好ましい。これらの部品は、実質的に非汚染性で、エッチング耐性を有する部品として構成されることが好ましく、部品に損傷を与えることなく温度制御されることが好ましい。プラズマ閉込め部品は、ケイ素（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）など、ウェーハ上に製造中のデバイスに対して無害な元素から成る材料から製作されることが好ましい。この方法において、プラズマ閉込め部品がイオンによる衝撃を受けたとき（すなわちプラズマによってスパッタされたとき）に、プロセス・ガスと結合する揮発性生成物が生成される。これらの揮発性生成物は、真空ポンプを使用してチャンバから除去することができ、ウェーハ上に達して汚染を引き起こすことがない。プラズマ閉込め部品がプラズマ・エッチング・チャンバ内にある好ましい実施形態では、このような部品をエッチング・ガスに対してより耐性を有するものとし、部品の寿命を延ばすことができる。
【００２３】
本発明のプラズマ閉込め部品は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）などの１つまたはいくつかの材料から製造されることが好ましい。これらの材料は全て、高エッチング耐性、非汚染性元素、揮発性エッチング生成物という望ましい特性を有する。最も好ましい実施形態では、プラズマ閉込め部品（消耗部品とも呼ぶ）が固体炭化ケイ素（ＳｉＣ）から製作され、したがって処理後のウェーハの金属および／またはパーティクル汚染が低減される。バッフル・リング１３２およびライナ１３０に対して使用されるＳｉＣは、プラズマと接触したときにＲＦ電流に対して良好な接地経路を提供するような導電性を有することが好ましい。ガス分配プレート（「ＧＤＰ」）（すなわち図１の１２０）に対しては、それを介したＲＦ電力の誘導結合を可能にするために、より高い抵抗率のＳｉＣを使用することができる。前述のとおり、ＳｉＣは、プラズマによってゆっくりとエッチングされ、そのためコスト効果の高い消耗部品である。
【００２４】
さらに、ＳｉＣは高純度であるため、プラズマによるＳｉＣの化学スパッタリングに起因したウェーハ汚染を最小限に抑えられることができる。さらに、接地されたＳｉＣは、プラズマ電位を引き下げ、これによって任意の非炭化ケイ素表面に対するイオン衝撃エネルギーを引き下げることによって、チャンバ内のその他の表面のスパッタリングを低減させることができる。このＳｉＣ構成部品はさらに、非常に安定したプラズマ電位を提供し、そのため、個々のチャンバ内およびチャンバ間でエッチング結果の再現性を高くすることができる。高密度プラズマ処理中の汚染を低減させる能力を有するプラズマ閉込め部品の使用の詳細については、同じ譲受人に譲渡された１９９８年３月３１日出願の「Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ａ Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｈａｍｂｅｒ」という名称の米国特許出願第０９／０５０９０２号を参照されたい。これは参照によって本出願に組み込まれる。次に、本発明のさまざまな実施形態を図１〜８を参照して説明する。
【００２５】
図１に、本発明の一実施形態に基づく高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００を示す。プラズマ・エッチング処理がなされるシリコン・ウェーハ１０４などの半導体基板を含むチャンバ・ハウジング１０２が示されている。この実施形態では、エッチング処理が、ウェーハ１０４の表面などに形成された酸化シリコンなどの材料をエッチングするように構成された高密度プラズマ処理であることが好ましい。チャンバを約８０ｍＴｏｒｒ未満、好ましくは約１ｍＴｏｒｒ〜約４０ｍＴｏｒｒという比較的に低い圧力に維持することによって、チャンバ内に高密度プラズマ（例えば密度約１０１１〜１０１２イオン／ｃｍ３のプラズマ）が確立される。チャンバ内の圧力は一般に、チャンバの底に適当な真空ポンプを配置することによって維持される。
【００２６】
静電チャック１０６の上に支持されたウェーハ１０４が示されている。静電チャック１０６の下には、静電チャック１０６の温度を制御するための背面冷却リング１１０を含む下部電極１０８がある。静電チャック１０６は、ペデスタル１１２およびウェーハ１０４を取り囲むフォーカス・リング１１４によって閉じ込められている。本発明の一実施形態では、ペデスタル１１２およびフォーカス・リング１１４が、（ａ）炭化ケイ素（ＳｉＣ）、（ｂ）窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、（ｃ）炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）または（ｄ）窒化ホウ素（ＢＮ）を含むグループから選択された材料から製作されることが好ましい。最も好ましい実施形態では、ペデスタル１１２およびフォーカス・リング１１４の材料としてＳｉ３Ｎ４が選択される。
【００２７】
一実施形態によれば、アルミニウム・ペデスタル１１８と下部電極１０８および炭化ケイ素ペデスタル１１２との間に絶縁アルミナ・リング１１６を着座させる。チャンバ・ライナ１３０は、バッフル・リング１３２に取り付けることができる円筒形ライナであることが好ましい。バッフル・リング１３２は、一般に、チャンバ・ライナ１３０との間に良好な電気接触および熱接触を形成する内側リング１３２ａを含む。バッフル・リング１３２はさらに、後に図２Ａ〜２Ｃを参照して詳細に説明する、一体化した歯１３２ｂのアレイを有する。
【００２８】
ウェーハ１０４の上方には、エッチング・ガス化学物質を処理チャンバ中に放出するシャワーヘッドとして機能するガス分配プレート（ＧＤＰ）１２０がある。ガス分配プレート１２０の上方には、セラミック窓１２２が着座する。セラミック窓１２２の上方には、反応チャンバ１００に上部ＲＦ電力を供給するために使用されるＲＦコイルシステム１２０（すなわちＲＦアンテナ）がある。ＲＦコイル１２０は、ＲＦコイル１２０の中心に組み込まれた冷却チャネルを介して冷却されることが好ましい。この簡略図では、ガス供給ポート１２６を使用して、セラミック窓１２２とガス分配プレート１２０との間に画定されたチャネル中に処理ガスを供給する。プロセス・チャンバの詳細については、カリフォルニア州ＦｒｅｍｏｎｔのＬＡＭ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＴＣＰ９１００ＴＭプラズマ・エッチング・リアクタを参照されたい。
【００２９】
ＲＦインピーダンス整合システム１２７は、処理チャンバの上に取り付けられるように構成され、ＲＦコイル１２２と適当に接触して電力の伝達ならびにその他のリアクタ制御パラメータを制御するように構成される。前述のとおり、セラミック窓１２２は、トップ・プレート１２４の内側に取り付けられたガス分配プレートと接触するように設計される。トップ・プレート１２４は、大気圧と高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００の内部の所望の真空状態との間のインターフェースを画定する。当業者には明白なことだが、この所望圧力インターフェースは、チャンバ・ハウジング１０２、トップ・プレート１２４、ＧＤＰ１２０、セラミック窓１２２およびＲＦ整合システム１２７のインターフェース間に適当な数のＯリングを配置することによって確立される。
【００３０】
高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００の内部にはさらに、所望の温度の正確な制御およびチャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２への伝達を可能にするライナ支持体１３４が配置される。この実施形態では、その可撓性を助長しその熱伝導率を向上させるために、ライナ支持体１３４はアルミニウムから製作される。ライナ支持体１３４は、上部延長部分１３４ａ、可撓壁１３４ｂ、下部延長部分１３４ｃおよびライナ支持延長部分１３４ｄを含む。図示の下部延長部分１３４ｃは、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２と直接に熱接触して組み立てられている。この実施形態では、可撓壁１３４ｂがチャンバ・ライナ１３０からわずかに離れている。ヒータ１４０は、ライナ支持体１３４の上部延長部分１３４ａと直接に熱接触して固定することができる。ヒータ１４０に電力を供給し、それを制御するため、電力接続１４２を使用してヒータ１４０をヒータ電力系統１２９に結合する。したがって、ライナ支持体は、（これよりももろい）チャンバ・ライナ１３０またはバッフル・リング１３２に損傷を与えることなく、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２へ熱的に伝達される所望の温度を制御するのによく適している。
【００３１】
さらに、ライナ支持体１３４の下部延長部分１３４ｃに熱的に接続された外側支持体１３１が示されている。外側支持体はさらに、冷却リング１２１を受け入れるように設計されたトップ・プレート１２４に熱的に結合される。図５Ａおよび５Ｂを参照して後にさらに詳細に説明するように、外側支持体１３１は、ウェーハ処理（例えばエッチング）中にチャンバ・ライナ１３０の正確な温度制御を達成するために使用される。したがって、外側支持体１３１および冷却リング１２１が提供する正確な温度制御は、チャンバ・ライナがその周囲に熱を放射する能力よりも速く（プラズマ・エネルギーによって）ライナの温度が徐々に上昇することを防ぐのに役立つ。
【００３２】
前述のとおり、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２は純粋な炭化ケイ素材料から製作されることが好ましい。さらに、ガス分配プレート１２０、フォーカス・リング１１４およびペデスタル１１２も、純粋な窒化ケイ素または炭化ケイ素材料、あるいは少なくとも炭化ケイ素がコーティングされた炭化ケイ素から製作される。このように、高密度プラズマを閉じ込める実質的に全ての表面は、純粋な炭化ケイ素とされるか、または炭化ケイ素でコーティングされる。広く言えば、エッチング・ガスと反応して揮発性のエッチング生成物を形成する、処理中のウェーハ上のデバイスに対して無害なケイ素（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素などの元素だけから成るその他の材料を使用することができる。このようにして、プラズマを閉じ込める内部表面が衝撃を受けたときに生成される揮発性生成物は過剰のエッチング・ガスと混ざり合い、一般にチャンバから（真空ポンプなどを使用して）除去される。プラズマがチャンバの内部表面（すなわち消耗部品）に衝撃を与えたときに生成される生成物は揮発性であるため、これらの生成物は、ウェーハの表面に達して汚染を引き起こすことも、消耗部品上に堆積したポリマー中に埋没することもない。
【００３３】
図２Ａ〜２Ｃに、本発明の一実施形態に基づくバッフル・リング１３２をより詳細に示す。図１に示したとおり、バッフル・リング１３２は、チャンバ１０２の底に接続された真空ポンプの方へガスおよび副産物を通過させるプラズマ・スクリーンとして機能する。図示のとおり、バッフル・リング１３２は、チャンバ１０２の上半分に、プラズマの維持を助ける歯１３２ｂのアレイを有する。ここで、（消耗部品の）炭化ケイ素表面は、プラズマを実質的にウェーハ１０４の上に閉じ込める。バッフル・リング１３２はさらに、チャンバ・ライナ１３０と良好な熱接触を形成するために使用される内側リング１３２ａを有する。
【００３４】
図２Ｂは、一対の歯１３２ｂの３次元図である。空間１３２ｃによって提供されるオープン領域は、一般に、ガスおよび副産物をチャンバ１０２から排出させるのに十分な通路が確保されるよう、５０〜７０パーセントのオープン領域が維持されるように構成される。図２ｃに示すそれぞれの空間１３２ｃを形成するためには、固体炭化ケイ素材料（またはコーティングされたＳｉＣ材料）を、少なくとも１．５以上の適当なアスペクト比が維持されるように機械加工しなければならない。この例示的な構成では、空間１３２ｃの幅が約０．１３インチ、高さが約０．２８インチに設定されることが好ましい。したがって、これらの好ましい寸法により縦横比は約２．０となる。
【００３５】
この２００ｍｍウェーハ・チャンバ実施形態では、図１に示したペデスタル１１２との間に約１／１６インチのクリアランスが設けられるように、バッフル・リング１３２の内径（ＩＤ）が約１０．７５インチに設定される。しかし、当然ながら、処理中のウェーハのサイズに応じて内径（ＩＤ）をこれよりも大きくすることもできる。例えば、３００ｍｍウェーハではこの内径を約１４インチとすることができる。
【００３６】
他の実施形態では、歯１３２ｂが穴または溝のアレイで置き換えられたバッフル・リング１３２が製造され得る。歯１３２ｂの代わりに穴または溝のアレイを製造するときも、約５０パーセント〜７０パーセントのオープン領域（すなわち経路）を維持することが望ましい。図示のバッフル・リング１３２はさらに、外側リング１３２ａの周囲に設計された複数のねじ穴１５０を有する。図１に示したとおり、ねじ穴１５０は、バッフル・リング１３２をチャンバ・ライナ１３０およびライナ支持体１３４に相互接続するのを助ける適当なねじを受け入れるように構成される。クランプなど、十分な熱伝達を可能にするのに必要な接触力を供給するその他の留め具も考えられる。
【００３７】
図３Ａに、本発明の一実施形態に基づくライナ支持体１３４のより詳細な断面図を示す。前述のとおり、ライナ支持体１３４は、ヒータ１４０が所望の熱レベルを加えたときに生じる熱変形に応答して撓むように構成された可撓壁１３４ｂを有する。可撓壁１３４ｂは、円筒形で、かつ、溝が切られて複数のフィンガを形成されていることが好ましい。前述のとおり、ライナ支持体は、良好な熱伝導率を有し、ヒータ１４０によって所望の温度が加えられたときに良好な可撓性を与えるアルミニウム材料から製作することが好ましい。下部延長部分１３４ｃは、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２にボルトで留められるので、下部延長部分１３４ｃはそのままの位置を保つが、熱伝導インターフェース１４１のところでヒータ１４０に結合された上部延長部分１３４ａは、図３Ｃに示すように外側に撓むことができる。
【００３８】
ヒータ１４０は、熱伝導インターフェース１４１が上部延長部分１３４ａの周囲全体に維持されるよう、適当な数のねじ１４４を使用して上部延長部分１３４ａに固定されることが好ましい。好ましい実施形態では、ねじ１４４は、約１０００ポンド／平方インチの圧力で上部延長部分１３４ａと接触した状態にヒータ１４０を維持する能力を有する。
【００３９】
高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００が８インチ・ウェーハ（すなわち２００ｍｍウェーハ）を処理するように構成されているときには、ライナ支持体１３４が約１４ １／２インチの内径を有することができる。可撓壁１３４ｂの厚さ１７０は、約１／１６インチ〜約３／３２インチとすることができる。約３００℃までの処理温度に対しては１／１６インチ寸法を使用することが好ましく、約１０００℃までの処理温度を有するチャンバに対しては３／３２インチ寸法が指定される。
【００４０】
下部延長部分１３４ｃと上部延長部分１３４ａの間の離隔距離１７６は、チャンバの高さに応じて、約２ １／２インチに設定することが好ましい。しかし、離隔距離１７６が大きいほど、ライナ支持体１３４の熱抵抗も大きくなる。したがって、離隔距離１７６は、温度が３００℃以上に達したときにライナ支持体のアルミニウム材料にかかる応力が大きくなりすぎない長さに保つ。上部延長部分１３４ａの厚さ１７２は例示的に約９／１６インチに設定することが好ましく、下部延長部分１３４ｃの厚さは例示的に約５／８インチに設定することが好ましい。
【００４１】
図３Ｂに、図３Ａの断面Ａ−Ａから見た本発明の一実施形態に基づくライナ支持体１３４の側面図を示す。ライナ支持体１３４の可撓性を助長するため、複数のフィンガを画定する溝１５２がライナ支持体１３４の側面に画定される。溝１５２は、可撓壁１３４ｂおよび下部延長部分１３４ｃを貫いて垂直に延びる。ライナ支持体１３４は円筒形のユニットであることが好ましいので、溝１５２間の離隔距離は、適当なレベルの可撓性が可撓壁１３４ｂに残るように構成されなければならない。したがって、溝１５２間の離隔距離は約１５度に設定されることが好ましい。しかし、溝１５２間の実際の離隔距離は変動する可能性があり、ライナ支持体１３４の直径および所望の可撓性の程度に応じて変更することもできる。下部延長部分１３４ｃに画定されたねじ穴１５０も示されている。
【００４２】
ライナ支持体１３４によって提供される可撓性を図解するため、図３Ｃに、Ｙ軸から（水平Ｘ軸に関して）外側に延びて離隔距離１３３を達成したライナ支持体を示す。場合によっては、離隔距離が１／１６インチ以上にもなる可能性がある。したがって、ライナ支持体１３４は、ライナ支持体１３４のアルミニウム材料にかかる熱応力に有利に耐えることができ、その一方で、可撓性に劣るチャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２を温度変形応力から隔離する。
【００４３】
図４に、発明の一実施形態に基づいてチャンバ・ライナ１３０をライナ支持体１３４に組み付ける方法を示す。この実施形態では、チャンバ・ライナ１３０が炭化ケイ素から作られている場合に、チャンバ・ライナ１３０が、通電された電極１０８（下部電極）に対して接地への高インテグリティＲＦリターン・パスを提供する。当業者には周知のことだが、処理チャンバ中に高インテグリティＲＦグラウンド・パスができると、優れたプロセス繰返し精度が得られるという利点が生じる。さらに、接地されたＳｉＣは、プラズマ電位を低下させ、これにより非炭化ケイ素表面上のイオン衝撃エネルギーを低下させることによって、チャンバ内のその他の表面のスパッタリングを低減させることができる。
【００４４】
さらに、チャンバ・ライナ１３０に対して使用されるＳｉＣなどの材料では、その電気抵抗率を広い範囲にわたって変更することができる。例えば、ＳｉＣの抵抗率を特定の応用に合わせて調整することができる。チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・プレート１３２に対して使用するときには、ＳｉＣが、接地に至るＲＦ電力の良好な導電経路を助長する低抵抗率を示すように変更される。一方、部品中での電力消費を最小限に抑えるために、部品が、それを介して誘導的に結合されたＲＦ電力を有しなければならないときには、高い抵抗率が必要である。したがって、ガス分配プレート（ＧＤＰ）１２０に対しては高抵抗率ＳｉＣを使用することが好ましい。
【００４５】
図示のように、ねじ穴１５０は、チャンバ・ライナ１３０の下部支持部を貫通し、次いでライナ支持体１３４中に延びるように構成される。一般に、良好な熱伝導インターフェース１５６が維持されるよう、適当な数のねじを使用して、チャンバ・ライナ１３０とライナ支持体１３４を相互接続する。こうすることによって、ライナ支持体１３４を介して伝導された熱を、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２に熱的に伝えることができる。
【００４６】
この好ましい実施形態では、ライナ支持体１３４がチャンバ・ライナ１３０から空間１５４によって離隔されることが好ましい。空間１５４は約１／１６インチに設定されることが好ましい。一般にこの離隔距離が望ましいのは、図３Ｃに関して説明したとおり、ライナ支持体１３４が撓むように構成されるためである。２００ｍｍウェーハ・チャンバでは、チャンバ・ライナ１３０の直径１７９が約１４インチである。この実施形態ではチャンバ・ライナ１３０の厚さが、約０．１インチ〜約０．３インチに設定されることが好ましく、約０．２インチに設定されることが最も好ましい。この例示的なチャンバ・ライナの高さ１７７は約３インチ〜約１２インチとすることができ、約５インチであることが最も好ましい。
【００４７】
さらに、ライナ支持体１３４の下部延長部分１３４ｃに熱的に接続された外側支持体１３１が示されている。外側支持体は、可撓壁１３４ｂが実質的な障害なしに撓むことができるように可撓壁１３４ｂから間隔を置いて配置されることが好ましい。外側支持体１３１の外面は、トップ・プレート１２４と良好な熱接触を形成するように構成された表面１２３’を有する上方に延びる壁を有する。これにより、図５Ａにより詳細に示す冷却リング１２１を使用して、チャンバ・ライナ１３０およびチャンバの内部領域の温度を制御することができる。したがって、ヒータ１４０と冷却リング１２１の両方を同時に制御することを通して、プラズマの無い状態からプラズマが継続してオンである状態に至るまで、チャンバ・ライナ１３０の温度を±１０℃未満の範囲に維持することができる。このようにして、最初にエッチングするウェーハを、最後にエッチングするウェーハと同じチャンバ・ライナ１３０の温度、すなわち±１０℃以内の変動でエッチングすることができる。
【００４８】
図５Ａに、本発明の一実施形態に基づいて組み立てられたチャンバ・ライナ１３０、ライナ支持体１３４およびバッフル・リング１３２の部分断面図を示す。図示のように、チャンバ・ライナ１３０とライナ支持体１３４は、前述の良好な熱伝導インターフェース１５６を達成するように組み立てられる。
【００４９】
前述のとおり、外側支持体１３１は複数のねじ１３５を介して下部延長部分１３４ｃに熱的に接続される。最も好ましい実施形態では外側支持体１３１が、図示のようにトップ・プレート１２４に熱的に接続された可撓壁１３１ａを有する。さらに、複数の溝１３１ｃによって分離された複数のフィンガ１３１ｄが、必要な可撓性をどのように可撓壁１３１ａに与えるに役立つのかを示すために、図５Ｂに外側支持体１３１の側面図を示す。さらにトップ・プレート１２４は、その上縁に冷却リング１２１が連結されるように構成される。もちろん、冷却リング１２１またはその他のタイプの冷却システムをトップ・プレート１２４に適用するその他の構成も使用可能である。
【００５０】
この実施形態では、ヒータ１４０と冷却リング１２１を組み合わせて使用することで、温度を狭い温度範囲で正確に制御することができる。例えば、一般にチャンバ・ライナ１３０は例えば２００℃以上の高温下に置かれるが、一方で熱は、主に放射によって周囲に失われる。プラズマが生成されると、プラズマは、イオン衝撃によってチャンバ・ライナ１３０中にさらに熱を放出する。チャンバ・ライナ１３０は、一般に、プラズマから熱を得るのと同じ速さではこの熱を放射によってその周囲へ伝えることはできないので、チャンバ・ライナ１３０の温度は時間の経過とともにゆっくりと上昇する。したがって、冷却リング１２１に熱的に結合された外側支持体１３１は、チャンバ・ライナの温度ドリフトを排除するのによく適している。この実施形態では、外側支持体１３１の断面および長さを調整することによって、ライナ支持体１３４から外側支持体１３１への熱損失を設定することができる。したがって、この調整を実施して、ライナ支持体１３４から温度制御されたトップ・プレート１２４に至る熱損失経路を制御することができる。
【００５１】
図示のとおり、チャンバ・ライナ１３０は、さらに、バッフル・リング１３２との間に良好な熱伝導インターフェース１５７を形成する。この良好な伝導インターフェースを達成するため、バッフル・リング１３２、チャンバ・ライナ１３０およびライナ支持体１３４は、複数のねじ１５０’を使用して一体に固定される。ねじ１５０’は、バッフル・リング１３２の内側リング１３２ａと直接に接触したスペーサ・リング１３１ｂ、スペーサ１３１ａ’およびチャンバ・ライナ１３０を貫通して取り付けられることが好ましい。
【００５２】
スペーサ・リング１３１ｂおよびスペーサ１３１ａ’はアルミニウムから製作され、ねじ１５０’ならびにバッフル・リング１３２およびチャンバ・ライナ１３０のもろい表面に圧力を加えるための良好な表面を提供することが好ましい。すなわち、バッフル・リング１３２はセラミックであることが好ましいため、ねじでバッフル・リングに直接にあまりに大きな力を加えると、バッフル・リングまたはチャンバ・ライナ１３０に亀裂が生じるおそれがある。チャンバの周囲全体にねじ１５０’を固定すれば、チャンバ・ライナ、バッフル・リングおよびライナ支持体（すなわち消耗部品）を図１の高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００内で使用する準備が整う。本明細書では、これらの部品を消耗部品と呼んでいるが、高密度プラズマを閉じ込めるこれらの部品に対して炭化ケイ素（または本明細書に記載のその他の代替材料）を使用したときには、これらの部品の寿命は延び、したがって消耗品コストは低下する。
【００５３】
交換が必要なときには、これらの部品を交換部品にすみやかに（すなわちクイック洗浄キットを使用して）取り換えることができる。ライナ支持体１３４は、高密度プラズマと接触するようには設計されていないので、ライナ支持体１３４は、チャンバ・ライナ１３０およびバッフル・リング１３２ほどには速く消耗しない可能性がある。したがって、ライナ支持体１３４を消耗した消耗部品（これらの部品はオフラインで洗浄して再使用したり、または廃棄することができる）から取り外し、交換用消耗部品とともに使用することができる。チャンバの休止時間が収率の低下につながる製造においてチャンバを使用している場合には、これらの消耗品を迅速に交換できる能力が、チャンバを清浄化するための平均時間の短縮という利点につながる。
【００５４】
図６に、本発明の一実施形態に基づくチャンバ・ライナ１３０、バッフル・リング１３２およびライナ支持体１３４の３次元組立図を示す。図示のとおり、ライナ支持体１３４の上部延長部分１３４ａの上面は、ヒータ１４０を受け入れる複数のねじ穴を有するように構成される。ライナ支持体１３４の壁に沿って、温度変動に応答して撓むように構成されたフィンガを画定する複数の溝１５２がある。チャンバ１００の中へ、またはチャンバ１００から外にウェーハを通過させることができるように、チャンバ・ライナ１３０の壁にはウェーハ・エントリ・ポート１６０が画定されている。一般に、ウェーハは、ロボット・アームを使用してチャンバの中に通すことが好ましい。ロボット・アームは、ポート１６０中に部分的にはまり込み、静電チャック１０６の上でウェーハを解放する。したがって、ポート１６０は、ウェーハおよびロボット・アームを受け入れるため十分に大きくなければならず、同時に、ウェーハの上のプラズマ・プロファイルを乱さないように十分に小さく維持されなくてはならない。図７に示すように、ポート１６０の形をしたみぞ穴を有する挿入物がライナの外側に取り付けられる。その他の消耗部品と同様に、この挿入物をＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｂ４Ｃおよび／またはＢＮとすることができる。
【００５５】
一般に、ライナ支持体１３４は、さらに、チャンバ・ライナ１３０中にも画定された貫通穴１６２を含む。貫通穴１６２は、処理中のチャンバの内部の圧力を調べたり、特定のプロセスの終了を光学的に検出したりするための穴を含むことができる。さらに、ライナ支持体１３４の上部延長部分１３４ａにヒータ１４０を固定するためのねじ１４４を受け入れるために使用される複数の穴１６１がより詳細に示されている。
【００５６】
図７に、組み立てられたチャンバ・ライナ１３０、ライナ支持体１３４およびバッフル・リング１３２の３次元図を示す。この図には、静電チャック１０６にウェーハを渡す目的に使用されるポート穴１６０がより詳細に示されている。バッフル・リング１３２の歯１３２ｂも示されている。したがって、歯１３２ｂは、ペデスタル１１２のすぐ近くまで延びて、図１に示したチャンバの下部からプラズマを分離する。
【００５７】
図８に、図１の本発明の一実施形態に基づく高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００の一部分の分解図を示す。この図には、バッフル・リング１３２、チャンバ・ライナ１３０およびライナ支持体１３４の組立てに使用されるスペーサ・リング１３１ｂが示されている。この斜視図には、ライナ支持体１３４の上面延長部分１３４ａの上にヒータ１４０がどのように適用されるかも示されている。図示のヒータ１４０は鋳造ヒータであることが好ましい。もちろん、その他のタイプの加熱システムでも機能し得る。ヒータ１０４を正しく固定すると、ライナ支持体１３４との間に良好な熱接触が形成される。
【００５８】
トップ・プレート１２４の穴１２４ａを通り抜ける電力接続１４２も示されている。トップ・プレート１２４は、図示のように、ガス分配プレート１２０を受け入れることができる。ガス分配プレート１２０は、ガス供給ポート１２６によって供給された処理ガスをチャンバ１００中に導くことができるチャネル１２０ａを有する。この例には示されていないが、次いで、ガス分布プレート１２０の上にセラミック窓１２２を載せることができる。
【００５９】
本発明の好ましい実施形態では、高密度プラズマ・エッチング・チャンバ１００が、例えば、熱的に成長させた二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ＴＥＯＳ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ、ＵＳＧ（アンドープト・スピン・オン・グラス）、ＬＴＯなどの酸化シリコン材料をエッチングし、一方で不要な汚染物質の導入を低減させるのに特によく適する。単なる例示ではあるが、チャンバ１００中の高密度プラズマ条件を達成するためには、チャンバ内の圧力を８０ｍＴｏｒｒ未満に維持し、ＲＦコイル１２８（すなわち上部電極）を約２５００ワット〜約４００ワットの間に設定することが好ましく、ＲＦコイル１２８を約１５００ワットに設定することが最も好ましい。下部電極１０８は、約２５００ワット〜約７００ワットの間に維持することが好ましく、約１０００ワットに維持することが最も好ましい。一般的な高密度酸化物エッチング・プロセスでは、所望のエッチング特性を生み出すために、ＣＨＦ３、Ｃ２ＨＦ５および／またはＣ２Ｆ６などのプロセス・ガスがチャンバに導入される。
【００６０】
先に述べたとおり、プラズマ閉込め部品（例えば、チャンバ・ライナ１３０、バッフル・リング１３２、ＧＤＰ１２０、フォーカス・リング１１４およびペデスタル１１２を含む消耗品）に使用することができる材料は、一般に、ウェーハ１０４上に形成されている層に対して無害である。すなわち、ウェーハ１０４の表面をエッチングした結果として生じる揮発性エッチング生成物は、消耗品がプラズマ・エネルギーで衝撃（すなわちスパッタ）を受けたときに生じる揮発性生成物と同種のものである。その結果、有利にも、消耗品のイオン衝撃によって生じたこれらの揮発性生成物は通常の揮発性エッチング生成物と一緒になる。
【００６１】
したがって、これにより、結合したこれらの揮発性生成物をチャンバに接続された真空ポンプを使用してチャンバ１００の内部領域から除去することが容易になる。消耗品からの揮発性生成物をウエーハ処理領域から迅速に除去することができることにより、ウェーハ１０４の表面に製造中のデバイスを妨害するパーティクルおよび金属汚染物質の濃度が大幅に低くなる。いくつかの好ましい実施形態に関して本発明を説明してきたが、以上の明細を読み図面を詳細に検討した当業者であれば、本発明の様々な変更、追加、置換および等価形態を認識できることを理解されたい。したがって、半導体ウェーハの汚染の低減に関して特定の詳細を提供したが、このような利点は、フラット・パネル・ディスプレイ基板などにも適用することができるものである。さらに、消耗部品に対して好ましい材料は純粋な炭化ケイ素（ＳｉＣ）であるが、この材料を、ＳｉＣでコーティングされた黒鉛などのＳｉＣでコーティングされた材料、または反応結合したＳｉＣの孔隙を埋めるために１０〜２０％のＳｉが追加された主としてＳｉＣから成る材料とすることもできる。これも既に述べたことだが、これらの消耗部品を、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）などの材料から製作することもできる。これらの材料は全て、高いエッチング抵抗、非汚染性元素および揮発性エッチング生成物を有するという望ましい特性を有する。
【００６２】
したがって本発明は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれる全ての変更、追加、置換および等価形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に基づく高密度プラズマ・エッチング・チャンバを示す図である。
【図２Ａ】、
【図２Ｂ】、
【図２Ｃ】 本発明の一実施形態に基づくバッフル・リングをより詳細に示す図である。
【図３Ａ】 本発明の一実施形態に基づくライナ支持体のより詳細な断面図である。
【図３Ｂ】 本発明の一実施形態に基づくライナ支持体の図３Ａの断面Ａ−Ａから見た側面図である。
【図３Ｃ】 温度応力がかかったときの本発明の一実施形態に基づくライナ支持体の可撓性を示す図である。
【図４】 本発明の一実施形態に基づいてチャンバ・ライナをライナ支持体に組み付ける方法を示す図である。
【図５Ａ】 本発明の一実施形態に基づいて組み立てられたチャンバ・ライナ、ライナ支持体およびバッフル・リングの部分断面図である。
【図５Ｂ】 本発明の一実施形態に基づく外側支持体の側面図である。
【図６】 本発明の一実施形態に基づくチャンバ・ライナ、バッフル・リングおよびライナ支持体の３次元組立図である。
【図７】 本発明の一実施形態に基づくチャンバ・ライナ、ライナ支持体およびバッフル・リングの他の３次元組立図である。
【図８】 本発明の一実施形態に基づく図１の高密度プラズマ・エッチング・チャンバの部分分解図である。
Claims (23)
- プラズマ処理チャンバの内側にチャンバ・ライナおよびライナ支持体を有し、前記ライナ支持体が前記チャンバ・ライナの外面を取り囲むように構成された可撓壁を含み、
前記可撓壁が、前記チャンバ・ライナの前記外面から間隔をおいて配置され、
前記ライナ支持体が、前記ライナ支持体の下部延長部分に熱的に接続された外側支持体をさらに含み、前記外側支持体が、前記チャンバに装着された水冷式トップ・プレートと熱接触している、プラズマ処理チャンバ。 - プラズマ処理チャンバの内側にチャンバ・ライナおよびライナ支持体を有し、前記ライナ支持体が前記チャンバ・ライナの外面を取り囲むように構成された可撓壁を含み、
前記可撓壁が、前記チャンバ・ライナの前記外面から間隔をおいて配置され、
前記ライナ支持体が、上部延長部分、可撓壁および下部延長部分を含み、前記可撓壁および前記下部延長部分が、前記ライナ支持体中に複数のフィンガを画定する複数の溝を有する、プラズマ処理チャンバ。 - 前記ライナ支持体に熱的に接続され、前記ライナ支持体から前記チャンバ・ライナに熱が熱的に伝導されるようにするヒータをさらに備える、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記ライナ支持体が可撓性アルミニウム材料から製作され、前記チャンバ・ライナがセラミック材料を含む、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記可撓壁が熱応力を吸収することを可能にする複数のフィンガに前記ライナ支持体を分割する溝を前記可撓壁が含む、請求項４に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記ライナ支持体の下部延長部分が、前記チャンバ・ライナの下部支持セクションに固定されている、請求項５に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記チャンバ・ライナおよび前記ライナ支持体と熱接触したバッフル・リングをさらに備え、前記バッフル・リングが、前記チャンバの中央部分に位置する静電チャックの周囲にプラズマ・スクリーンを画定する、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記バッフル・リングが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および窒化ホウ素（ＢＮ）のうちの１つまたはいくつかから製作された、請求項７に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記チャンバ・ライナが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および窒化ホウ素（ＢＮ）のうちの１つまたはいくつかから製作された、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記チャンバ・ライナが低い電気抵抗率を有し、接地に至るＲＦ経路を提供するように構成されている、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 静電チャックの上に画定されたガス分配プレートをさらに備え、前記ガス分配プレートが高い電気抵抗率を有する、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記ガス分配プレートが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および窒化ホウ素（ＢＮ）のうちの１つまたはいくつかから製作されている、請求項１１に記載のプラズマ処理チャンバ。
- フォーカス・リング、前記フォーカス・リングを支持するペデスタルおよび静電チャックをさらに備える、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記フォーカス・リングおよび前記ペデスタルが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および窒化ホウ素（ＢＮ）のうちの１つまたはいくつかから製作されている、請求項１３に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）および窒化ホウ素（ＢＮ）のうちの１つまたはいくつかから製作された、フォーカス・リング、ペデスタルおよび／またはガス分配プレートをさらに備える、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記ガス分配プレートを介してＲＦエネルギーを誘導的に結合し、前記チャンバ内に高密度プラズマを発生させるＲＦエネルギー源をさらに備える、請求項１２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記ＲＦエネルギー源が平面アンテナを備える、請求項１６に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 前記チャンバがプラズマ・エッチング・チャンバである、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 鋳造されたヒータ・リングが前記ライナ支持体と熱接触し、前記チャンバ・ライナの温度を熱的に制御するために前記ヒータ・リングが前記ライナ支持体を加熱する抵抗加熱部品を含む、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
- 請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ内で半導体基板を処理する方法であって、半導体ウェーハが前記チャンバ内に移送され、前記半導体ウェーハの露出面が高密度プラズマで処理される方法。
- 前記チャンバ・ライナがセラミック材料であり、前記ライナ支持体が、前記ライナ支持体と前記チャンバの被温度制御部分との間に延びる外側支持体を含み、前記外側支持体の寸法が、１バッチの半導体ウェーハの順次処理中の前記チャンバ・ライナの温度ドリフトが最小限に抑えられるように決められている、請求項２０に記載の半導体基板処理方法。
- 前記チャンバ・ライナが、所定の数の半導体ウェーハを処理した後に前記チャンバから取り外され、別のセラミック・ライナと交換されるセラミック・ライナである、請求項２０に記載の半導体基板処理方法。
- 前記チャンバ・ライナが、前記チャンバ内に前記ウェーハを通過させることができるウェーハ・エントリ・ポートを含む、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理チャンバ。
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