JP4981141B2 - プラズマ処理装置、シャワーヘッド電極組立体及び半導体基板の処理方法 - Google Patents
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Description
カリフォルニア州フレモントに位置するラムリサーチ社によって製造されるEXELAN FLEX(登録商標)誘電プラズマエッチングシステムを用いて半導体ウエハ処理を行う際に、裏当て部材14の粒子発生への影響を測定するためにテストを行った。これらのテストのために、アルミニウム裏当て部材から発生する0.09μm以上の粒子と、グラファイト裏当て部材から発生する0.09μm以上の粒子とを、複数のシリコンウエハに対して比較した。テストは、図1に示されているようにプラズマ処理システムに300mmのシリコンウエハを配置し、半導体エッチング処理と似た処理レシピを用いてウエハをプラズマ処理することで行われた。複数のテストのために、次にシリコンウエハの表面をレーザースキャニング装置を用いて0.09μm以上の粒子の数を分析し、増加した粒子の数(プラズマ処理前後のウエハ上の粒子数の差)を得た。表1に示されているように、アルミニウム裏当て部材は、グラファイト裏当て部材より少ない増加数の粒子を生成した。
Claims (32)
- 半導体基板を処理するためのプラズマ処理装置の部品であって、
複数の第1貫通孔を持ち、プラズマに露出される表面及び第1熱膨張係数を持つ第1部材と、
前記第1部材の前記複数の第1貫通孔に対応する複数の第2貫通孔を持ち、前記第1部材に結合され、前記第1熱膨張係数より大きな第2熱膨張係数を持つ第2部材と、
を備え、
前記第1貫通孔及び前記第2貫通孔の中心は、処理温度より低い予め定められた温度ではずれており、第1部材及び第2部材が前記処理温度まで加熱された場合に、前記第1貫通孔及び前記第2貫通孔の中心は互いに接近している、ことを特徴とするプラズマ処理装置の部品。 - 前記第1部材の前記第1貫通孔及び前記第2部材の前記第2貫通孔は、前記処理温度まで加熱された場合に、同心であることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第2部材のプラズマ環境への露出を低減するように、前記第2貫通孔は前記第1部材の第1貫通孔より大きいことを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第2貫通孔は非円形であることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第2貫通孔は半楕円形の孔又は半径方向に延びた細長い穴(slot)であることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第1部材の第1貫通孔及び前記第2部材の第2貫通孔は、軸方向に延びるガス分配通路であることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第2部材は金属で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第2部材は、アルミニウム、モリブデン、銅、ステンレススチール、又はそれらの合金であることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第1部材は、非金属材料で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第1部材は、シリコン、グラファイト、又は炭化シリコンであることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第2部材は、エラストマー結合材料で前記第1部材に結合されていることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記エラストマー結合材料は、前記第1部材に形成された1つ以上の凹部に適用され、前記凹部は夫々、前記エラストマー結合材料のプラズマ環境への露出を低減するように構成された壁を持つことを特徴とする請求項11に記載の部品。
- 前記エラストマー結合材料は、前記第2部材に形成された1つ以上の凹部に適用され、前記凹部は夫々、前記エラストマー結合材料のプラズマ環境への露出を低減するように構成された壁を持つことを特徴とする請求項11に記載の部品。
- 前記第2部材は、軸方向に延びる外周フランジを含み、前記第1部材は、前記外周フランジと噛み合うように構成された外周凹部を含み、前記外周フランジは、前記プラズマ処理装置内のプラズマ環境への前記エラストマー結合材料の露出を低減させるように構成されていることを特徴とする請求項11に記載の部品。
- 前記第1部材と前記第2部材と直接に接触し、前記第1部材と前記第2部材との間に搭載される導電性部材を更に含むことを特徴とする請求項11に記載の部品。
- 前記導電性部材は、RFガスケット材料で構成され、前記第1部材及び第2部材の外周縁の近傍に搭載されることを特徴とする請求項15に記載の部品。
- 前記エラストマー結合材料は、半導体基板の処理中に前記処理温度にまで加熱された際に前記エラストマー結合材料に生じる不均一なせん断応力を補償するのに効果的な、前記第1部材及び第2部材の半径方向において前記中心から外方に増加又は減少する厚さを持つことを特徴とする請求項11に記載の部品。
- 前記第1部材及び前記第2部材は、ともに円形板で同心状に結合されており、前記エラストマー結合材料の厚さは、前記第1部材及び前記第2部材の半径方向において前記中心から外方に増加又は減少し前記処理温度にまで加熱された際に前記エラストマー結合材料に生じる不均一なせん断応力を補償するのに効果的であることを特徴とする請求項11に記載の部品。
- 前記エラストマー結合材料は、前記第1部材及び前記第2部材の、テクスチャー加工された結合表面に適用されることを特徴とする請求項11に記載された部品。
- 前記第2部材は複数の断片を備え、前記断片は夫々前記第1部材に結合されていることを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記複数の断片は六角形状であることを特徴とする請求項20に記載の部品。
- 前記複数の断片は、同心の複数の環状リングを持つ円形板を備え、前記環状リングは夫々前記第1部材に結合されていることを特徴とする、請求項20に記載の部品。
- 前記複数の環状リングの少なくとも1つは、セグメントに分割されていることを特徴とする請求項22に記載の部品。
- 前記第2部材は、その幅にわたって不均一な厚さを持つことを特徴とする請求項1に記載の部品。
- 前記第2部材は、複数の同心状又はらせん状の溝を備えることを特徴とする請求項24に記載の部品。
- 前記第2部材は、薄いセグメントによって結合された均一の厚さを持つ複数のセグメントを更に備えることを特徴とする請求項25に記載の部品。
- プラズマ処理装置のためのシャワーヘッド電極組立体であって、
軸方向に延びる複数の気体分配流路とプラズマ露出表面とを持つシリコン内部電極と、
前記シリコン内部電極中の前記気体分配流路と流体連通され、軸方向に延びる複数の気体分配流路を持ち、前記シリコン内部電極に結合された金属裏当て部材と、
を備え、
前記裏当て部材のプラズマ環境への露出を低減するために、前記裏当て部材の前記気体分配流路は、前記シリコン内部電極の前記気体分配流路よりその幅が広く、
前記シリコン内部電極の気体分配流路の中心と前記金属裏当て部材の気体分配流路の中心とは、処理温度より低い予め定められた温度ではずれており、前記シリコン内部電極及び前記金属裏当て部材が前記処理温度まで加熱された場合に互いに近接することを特徴とする、電極組立体。 - プラズマ処理装置内で半導体基板を処理する方法であって、
プラズマ処理装置の反応室の基板支持部の上に基板を配置する工程と、
請求項27に記載のシャワーヘッド電極組立体を用いて前記反応室の中に処理気体を導入する工程と、
前記シャワーヘッド電極組立体と前記基板との間における前記反応室内の前記処理気体からプラズマを生成する工程と、
前記基板を前記プラズマで処理する工程と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記処理気体はフッ素含有気体であることを特徴とする請求項28に記載の方法。
- 前記裏当て部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項28に記載の方法。
- 前記裏当て部材の前記気体分配流路と、前記電極の前記気体分配流路とは、前記処理温度において同心状であることを特徴とする請求項30に記載の方法。
- 前記処理温度は、80℃から160℃であることを特徴とする請求項31に記載の方法。
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