JP4780411B2 - プラズマ処理装置および処理方法 - Google Patents
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この例では、アクセリス・テクノロジーズ・コーポレーション(Axcelis Technologies Corporation)から市販されているFusion ES3ダウンストリーム型マイクロ波プラズマアッシャーにおいて、異なる二重化バッフル板構成を使用して、プラズマの均一性を調査した。複数の300mmシリコンウエハ上に、同様の条件で、AZ1505フォトレジストを0.75μm塗布し、ヘリウム中に4%水素が含まれるプラズマを、表1に示す温度および146.63Pa(1.1トル)の圧力下で照射した。AZ1505フォトレジストは、ヘキスト・コーポレーション(Hoechst Corporation)から市販されている。上側バッフル板は、各構成において同一であった。統制群の下側バッフル板は、330.2mm(13インチ)の円状領域に420個の開口部が均一に配置されたものを使用した。各開口部の直径は、2.8702mm(0.113インチ)であった。統制群のプラズマの均一性を、本発明の教示に従った2つの異なる構成と比較した。構成1は、381mm(15インチ)の円状領域全体に均一に配置された570個の開口部を有するものである。中心から半径127mm(5インチ)以内の開口部は、直径2.8702mm(0.113インチ)であった。中心から半径127mm(5インチ)範囲外の開口部は、直径3.5814mm(0.141インチ)であった。構成2は、中心点から外縁部へ向けて密度が増大する420個の開口部を有するものであった。開口部の直径は、2.8702mm(0.113インチ)であった。すべての場合において、上側バッフル板と下側バッフル板の距離は、1.27mm(0.5インチ)であり、基板と下側バッフル板との距離は、0.5インチであった。プラズマの照射時間は、フォトレジストのおよそ半分の厚みを除去するように選択した。非均一性は、基板全体に渡る49点の厚みを、従来の方法を使用して決定することにより、測定された。結果は、表1に、49点の標準偏差を平均値で除算した値が、パーセンテージとして示されている。
Claims (37)
- 低誘電率材料を含む基板を処理するための軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置であって、
窒素および酸素を実質的に含有しないガス源と、
該ガス源に流体的に連通すると共に、プラズマ管および該プラズマ管に結合されて前記ガス源から前記プラズマ管内にプラズマを生成するためのプラズマ生成装置を含むプラズマ生成部と、
前記ガス源と前記プラズマ生成部との間に介在するガス精製器と、
前記プラズマ管に流体的に連通すると共に、入口付近にバッフル板アセンブリーを含み、該バッフル板アセンブリーは、略平板状の下側バッフル板および該下側バッフル板の上方に固定された略平板状の上側バッフル板を含んでおり、前記下側バッフル板は、中心軸回りに配置された複数の開口部を含むと共に、該複数の開口部それぞれの寸法は、前記下側バッフル板の中心軸から外縁部へと増大し、かつ、前記バッフル板アセンブリーは、前記基板に対して略平行に配置されている処理チャンバーと、
該処理チャンバーの底壁の中央部に配置された排気導管と、を含むことを特徴とする軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。 - 前記基板の下方に配置され、前記処理チャンバーの底板に光学的に結合する少なくとも1つの加熱ランプをさらに含み、前記底板は、可視光および/または赤外光に対して実質的に透明な材料から形成されていることを特徴とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記排気導管に結合されたアフターバーナーアセンブリーをさらに含み、前記排気導管は、前記処理チャンバーと前記アフターバーナーアセンブリーとの間に介在するガスポートを含むことを特徴とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記アフターバーナーアセンブリーは、前記排気導管内にプラズマを生成する手段を含むことを特徴とする請求項3に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記アフターバーナーアセンブリーは、前記排気導管の外側を取り巻くRFコイルと、該RFコイルに電気的に接続されたマッチボックスと、該マッチボックスに電気的に接続された電源とを含むことを特徴とする請求項4に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記排気導管に結合された光学検出システムをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ生成部は、複数の区画に分割されて該区画のそれぞれが前記プラズマ管を受け入れるための開口部を有するマイクロ波エンクロージャと、マイクロ波パワーを所定の周波数で前記区画に供給する手段とを含むことを特長とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ管に流体的に連通する第2のガス源をさらに含み、該第2のガス源は、前記処理チャンバーのその場洗浄のための酸化ガスを含むことを特徴とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ管は、前記上側バッフル板の直径よりも小さな開口径を有することを特徴とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記上側バッフル板は、開口部のない中央領域を含むことを特徴とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記上側バッフル板は、前記下側バッフル板よりも小さな直径を有しており、前記上側バッフル板と前記処理チャンバーの上壁とが、それらの間に前室を形成していることを特徴とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記処理チャンバーに結合されたロードロックチャンバーと、該ロードロックチャンバーに結合されたサブチャンバーとをさらに含み、該サブチャンバーは、該サブチャンバー内に主ピボット軸を有する少なくとも1つのロボットアームをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- ロードロックチャンバーと、該ロードロックチャンバーの中央部付近に配置された冷却プレートとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 低誘電率材料を含む基板を処理するための軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置であって、
窒素および酸素を実質的に含有しないガス源と、
該ガス源に流体的に連通すると共に、プラズマ管および該プラズマ管に結合されて前記ガス源から前記プラズマ管内にプラズマを生成するためのプラズマ生成装置を含むプラズマ生成部と、
前記ガス源と前記プラズマ生成部との間に介在するガス精製器と
前記プラズマ管に流体的に連通すると共に、入口付近にバッフル板アセンブリーを含み、該バッフル板アセンブリーは、略平板状の下側バッフル板および該下側バッフル板の上方に固定された略平板状の上側バッフル板を含んでおり、前記下側バッフル板は、中心軸回りに配置された複数の開口部を含むと共に、該複数の開口部は、前記下側バッフル板の中心軸から外縁部へとその密度が増大する処理チャンバーと、
該処理チャンバーの底壁の中央部に配置された排気導管と、を含むことを特徴とする軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。 - 前記基板の下方に配置され、前記処理チャンバーの底板に光学的に結合する少なくとも1つの加熱ランプをさらに含み、前記底板は、可視光および/または赤外光に対して実質的に透明な材料から形成されていることを特徴とする請求項14に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ管は、前記上側バッフル板の直径よりも小さな開口径を有することを特徴とする請求項14に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記排気導管に結合されたアフターバーナーアセンブリーをさらに含み、前記排気導管は、前記処理チャンバーと前記アフターバーナーアセンブリーとの間に介在するガスポートを含むことを特徴とする請求項14に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記アフターバーナーアセンブリーは、前記排気導管内にプラズマを生成する手段を含むことを特徴とする請求項17に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記アフターバーナーアセンブリーは、前記排気導管の外側を取り巻くRFコイルと、該RFコイルに電気的に接続されたマッチボックスと、該マッチボックスに電気的に接続された電源とを含むことを特徴とする請求項17に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記排気導管に結合された光学検出システムをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ生成部は、複数の区画に分割されて該区画のそれぞれが前記プラズマ管を受け入れるための開口部を有するマイクロ波エンクロージャと、マイクロ波パワーを所定の周波数で前記区画に供給する手段とを含むことを特長とする請求項14に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ管に流体的に連通する第2のガス源をさらに含み、該第2のガス源は、前記処理チャンバーのその場洗浄のための酸化ガスを含むことを特徴とする請求項14に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記処理チャンバーに結合されたロードロックチャンバーと、該ロードロックチャンバーに結合されたサブチャンバーとをさらに含み、該サブチャンバーは、該サブチャンバー内に主ピボット軸を有する少なくとも1つのロボットアームをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- ロードロックチャンバーと、該ロードロックチャンバーの中央部付近に配置された冷却プレートとをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 炭素および/または水素を含有する低誘電率層を含む基板を処理するための軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置であって、
窒素および酸素を実質的に含有しないガスのガス源と、
該ガス源に流体的に連通し、前記窒素および酸素を実質的に含有しないガスから、窒素含有化学種および酸素含有化学種を削減するガス精製器と、
該ガス清浄器に流体的に連通すると共に、プラズマ管および該プラズマ管に結合されて、精製された窒素および酸素を含有しないガスから前記プラズマ管内にプラズマを生成するためのプラズマ生成装置を含むプラズマ生成部と、
前記プラズマ管に流体的に連通し、入口付近にバッフル板アセンブリーを含む処理チャンバーと、
該処理チャンバーの底壁の中央部に配置され、酸化ガス源に流体的に連通するガスポートを含む排気導管と、
該排気導管に流体的に連通し、前記排気導管内に酸化プラズマを生成するアフターバーナーアセンブリーと、
前記排気導管に結合され、前記酸化プラズマにより形成されるプラズマ放電領域に焦点を有する集光光学系を含む光学検出システムと、を含むことを特徴とする軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。 - 前記排気導管は、前記光学検出システムによって監視される波長に対して透明な材料から形成されることを特徴とする請求項25に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ生成部は、複数の区画に分割されて該区画のそれぞれが前記プラズマ管を受け入れるための開口部を有するマイクロ波エンクロージャと、マイクロ波パワーを所定の周波数で前記区画に供給する手段とを含むことを特長とする請求項25に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記アフターバーナーアセンブリーは、前記排気導管の外側を取り巻くRFコイルと、該RFコイルに電気的に接続されたマッチボックスと、該マッチボックスに電気的に接続された電源とを含むことを特徴とする請求項25に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記窒素および酸素を実質的に含有しないガスは、炭化水素ガス、水素またはヘリウム、あるいは、これらのガスの少なくとも1つを含む組合せを含むことを特徴とする請求項25に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記光学検出システムは、スペクトロメータまたはモノクロメータを含むことを特徴とする請求項25に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- 前記基板の下方に配置され、前記処理チャンバーの底板に光学的に結合する加熱ランプアレーをさらに含み、前記底板は、可視光および/または赤外光に対して実質的に透明な材料から形成されていることを特徴とする請求項25に記載の軸流ダウンストリーム型プラズマ処理装置。
- フォトレジスト材料またはエッチング後残留物を、炭素および/または水素を含有する低誘電率層を備えた基板から除去するためのプラズマアッシング処理方法であって、
酸素および窒素を実質的に含有しないガスをガス精製器に流入させ、汚染レベルが低減された精製ガスを形成するステップと、
前記精製ガスからプラズマを生成するステップと、
前記プラズマを受け入れると共に、略平板状の下側バッフル板および該下側バッフル板の上方に固定された略平板状の上側バッフル板を含み、前記下側バッフル板は、中心軸回りに配置された複数の開口部を含むと共に、該複数の開口部は、前記下側バッフル板の中心軸から外縁部へとその密度が増大するバッフル板アセンブリーを含む処理チャンバーに、前記プラズマを導入するステップと、
前記プラズマを、前記バッフル板アセンブリーを通じて流動させ、前記基板に照射して前記フォトレジスト材料、前記エッチング後残留物、および揮発性副産物を前記基板から除去するステップと、
除去された前記フォトレジスト材料、前記エッチング後残留物、および前記揮発性副産物を、前記処理チャンバーの中央部に配置された排気導管へ排出するステップと、
前記排気導管内に酸化ガスを選択的に導入するステップと、
前記酸化ガス、および、前記フォトレジスト材料、前記エッチング後残留物、および前記揮発性副産物からプラズマを形成するステップと、
前記排気導管内プラズマに発生する放出信号を光学的に監視するステップと、
前記放出信号の変化の観察から、前記フォトレジストおよび前記エッチング後残留物の終了点を検出するステップと、を含むことを特徴とするプラズマアッシング処理方法。 - 前記酸素および窒素を実質的に含有しないガスは、水素、またはヘリウム、またはアルゴン、またはネオン、あるいは、これらのガスの少なくとも1つを含む組合せを含むことを特徴とする請求項32に記載のプラズマアッシング処理方法。
- 前記酸素および窒素を実質的に含有しないガスをガス精製器に流入させ、汚染レベルが低減された精製ガスを形成するステップは、前記酸素および窒素を実質的に含有しないガス中のH2O、O2、CO、CO2、および、N2を、10ppmよりも少ない量にまで削減することを含んでいる請求項32に記載のプラズマアッシング処理方法。
- 前記基板を前記処理チャンバーからロードロックチャンバーへ移動させ、前記基板を冷却するステップをさらに含むことを特徴とする請求項32に記載のプラズマアッシング処理方法。
- フォトレジスト材料またはエッチング後残留物を、炭素および/または水素を含有する低誘電率層を備えた基板から除去するためのプラズマアッシング処理方法であって、
酸素および窒素を実質的に含有しないガスをガス精製器に流入させ、汚染レベルが低減された精製ガスを形成するステップと、
前記精製ガスからプラズマを生成するステップと、
前記プラズマを受け入れると共に、略平板状の下側バッフル板および該下側バッフル板の上方に固定された略平板状の上側バッフル板を含み、前記下側バッフル板は、中心軸回りに配置された複数の開口部を含むと共に、該複数の開口部それぞれの寸法は、前記下側バッフル板の中心軸から外縁部へと増大するバッフル板アセンブリーを含む処理チャンバーに、前記プラズマを導入するステップと、
前記プラズマを、前記バッフル板アセンブリーを通じて流動させ、前記基板に照射して前記フォトレジスト材料、前記エッチング後残留物、および揮発性副産物を前記基板から除去するステップと、
除去された前記フォトレジスト材料、前記エッチング後残留物、および前記揮発性副産物を、前記処理チャンバーの中央部に配置された排気導管へ排出するステップと、
前記排気導管内に酸化ガスを選択的に導入するステップと、
前記酸化ガス、および、前記フォトレジスト材料、前記エッチング後残留物、および前記揮発性副産物からプラズマを形成するステップと、
前記排気導管内プラズマに発生する放出信号を光学的に監視するステップと、
前記放出信号の変化の観察から、前記フォトレジストおよび前記エッチング後残留物の終了点を検出するステップと、を含むことを特徴とするプラズマアッシング処理方法。 - 前記酸素および窒素を実質的に含有しないガスは、水素、またはヘリウム、またはアルゴン、またはネオン、あるいは、これらのガスの少なくとも1つを含む組合せを含むことを特徴とする請求項36に記載のプラズマアッシング処理方法。
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