JP5826761B2 - 小型のプラズマチャンバシステム及び方法 - Google Patents
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Description
現在の半導体処理は、200mm及び300mの半導体ウエハ並びに様々な形状及びサイズのフラットパネル基板に専ら焦点を当てている。スループットに対する必要性が高まるにつれて、将来の半導体ウエハ及び基板は、450mm及びそれよりも大きい次世代の半導体ウエハのように、更に大きくなるだろう。代表的なプラズマ処理では、プラズマチャンバの容積は、そのプラズマチャンバ内で処理されるウエハの直径よりも遥かに速いペースで大きくなる。プラズマチャンバの容積の増大に伴って、プラズマチャンバを構築する材料のコストも増加する。やはりプラズマチャンバの容積の増大に伴って、プラズマは、チャンバにおける一貫性を制御及び維持することがよりいっそう困難になる。更に、容積の増大に伴って、プラズマを発生させるためのエネルギ必要量も増し、ゆえにエネルギコストを押し上げ、それにもかかわらず、結果得られる一貫性が低下する。プラズマチャンバの容積の縮小は、プラズマチャンバの作成に必要とされる材料を減少させ、また、一貫性を高めるとともにエネルギ必要量を少なくする。例えばマイクロチャンバなどの小型のプラズマチャンバは、プラズマに暴露される表面の大きな面積および小さな面積より容易に適応可能である。処理対象とされる、すなわちプラズマに暴露される半導体基板は、任意の形状又はサイズの半導体基板やフラットパネルディスプレイなどの、任意の表面でありうることが理解されるべきである。
図3A〜3Fは、本発明の実施形態にしたがう、マイクロチャンバ202A.1〜202A.6の詳細な断面図を示している。マイクロチャンバ202A.1〜202A.6は、様々な場所、数、及び構成の、導入ポート及び排出ポート216A、216B、216A’、216B’、216A”、216B”を有する。マイクロチャンバ202A.1〜202A.6は、また、様々な断面形状も有する。これらは、代表的な形状及びポート構成に過ぎず、ポートを組み合わせること及びより少ない又は多い数のポートが含まれてもよいことが理解されるべきである。図に示されるように、中心線305に相対的に導入ポート及び排出ポート216A、216B、216A’、216B’、216A”、216B”によって形成される角度は、代表例に過ぎず、導入ポート及び排出ポートは、図に示されるものと異なる角度及び任意の適切な角度を付けることが可能である。
図4A〜4Cは、本発明の実施形態にしたがう、複数のマイクロチャンバ404A〜404Cを伴う1つの処理ヘッド402を示している。図4Aは、処理ヘッド402の上面図である。図4Bは、処理ヘッド402の側断面図である。図4Cは、処理ヘッド402の底面図である。
図6A〜6Bは、本発明の実施形態にしたがう、複数ステーションプロセスツール600、640の概略図を示している。プロセスツール600、640に複数の処理ヘッド204A〜204F、244A〜244Fを有することの冗長性は、処理ヘッドが基板102A〜102Hを並列に処理できるゆえに、スループット及び信頼性を向上させる。複数の処理ヘッド204A〜204F、244A〜244Fは、本明細書で説明されるように、任意のタイプの処理ヘッド又はその組み合わせであることができる。
図9Aは、本発明の実施形態にしたがう、製造システム900における複数処理ヘッドプロセスツール600、640を示している。製造システム900は、正面開口式一体型搬送容器(FOUP)930A〜930Jの取り扱い及び搬送のためのFOUP搬送システム938を含む。複数処理ヘッドプロセスツール600、640の搬入/搬出ポート702、704は、基板の取り扱い及び搬送のためにFOUPを収容することができる。
図11Aは、本発明の実施形態にしたがう、処理ヘッド1100の概略図を示している。処理ヘッド1100は、基板102Aに相対的な4つの位置1102A.1〜1102A.4で示されている。チャック201Aは、基板102Aを支えている。バイアス源232Bは、所望の周波数でチャック201Aにバイアス電力(バイアス信号1104)を提供する。バイアス信号1104は、基板とチャック201Aの表面との接触を通じて基板に印加される。マイクロチャンバ202Aは、そのオープンサイド(解放面)1101から、プラズマ244からの電磁エネルギ1103Aを(例えば基板102Aに向かって及び/又はエッジリング208に向かって)放出する。
適用例1:プラズマエッチング処理ツールであって、基板表面領域を有する基板を支持するための基板支持部と、前記基板支持部を覆うように方向付けられているオープンサイドを有するプラズママイクロチャンバを含む処理ヘッドと、前記オープンサイドは前記基板表面領域よりも狭いプロセス領域を有し、前記基板支持部と前記処理ヘッドとの間に規定されている密閉構造と、前記プラズママイクロチャンバ及び前記基板支持部に接続されている電源と、を備えるプラズマエッチング処理ツール。
適用例2:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記電源は、前記プラズママイクロチャンバ内の容積に比例する設定を有する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例3:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記電源は、前記プラズママイクロチャンバに結合されている第1の電源と、前記基板支持部に結合されている第2の電源とを含む、プラズマエッチング処理ツール。
適用例4:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記基板支持部は、チャックである、プラズマエッチング処理ツール。
適用例5:適用例4に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記チャックは、前記基板の面積に等しい、または前記基板の面積よりも小さいチャック面積を有する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例6:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズママイクロチャンバは、前記基板に対して相対的に可動である、プラズマエッチング処理ツール。
適用例7:適用例6に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記基板支持部の一部のみがバイアスされ、前記基板支持部の前記バイアス部分は、前記プラズママイクロチャンバと実質的に並んでいる、プラズマエッチング処理ツール。
適用例8:適用例7に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記基板支持部の前記バイアス部分は、前記可動なプラズママイクロチャンバとの実質的な並びを維持するために可動である、プラズマエッチング処理ツール。
適用例9:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズママイクロチャンバはマイクロチャンバ容積を有し、前記マイクロチャンバ容積はプラズマを内包する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例10:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールは更に、前記プラズママイクロチャンバに結合されているプロセス材料源と、前記プラズママイクロチャンバに結合されている真空源と、を備えるプラズマエッチング処理ツール。
適用例11:適用例10に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記真空源は、可調整式の真空源である、プラズマエッチング処理ツール。
適用例12:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールは更に、密閉構造を備えるプラズマエッチング処理ツール。
適用例13:適用例12に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記密閉構造は、密閉リングを含む、プラズマエッチング処理ツール。
適用例14:適用例12に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記密閉構造は、前記マイクロチャンバを囲むアウターチャンバを含む、プラズマエッチング処理ツール。
適用例15:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズママイクロチャンバは、前記基板に対して相対的に可動であり、更に、前記基板支持部に接続されているアクチュエータを備え、前記アクチュエータは、前記基板支持部の上側に配されたときに、前記基板支持部を移動させて基板表面の被選択領域を露出させるように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。
適用例16:適用例15に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記アクチュエータは、回転方向、角度方向、直線方向、非直線方向、枢動方向のうちの1つ又は2つ以上の方向に移動するように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。
適用例17:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズママイクロチャンバは、前記基板に対して相対的に可動であり、更に、前記プラズママイクロチャンバに接続されているアクチュエータを含み、前記アクチュエータは、前記基板支持部の上側に配されたときに、前記プラズママイクロチャンバを移動させて基板表面の被選択領域を露出させるように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。
適用例18:適用例17に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記アクチュエータは、回転方向、角度方向、直線方向、非直線方向、枢動方向のうちの1つ又は2つ以上の方向に移動するように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。
適用例19:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記基板支持部は、前記基板を回転させるように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。
適用例20:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記基板支持部は、エッジリングを含む、プラズマエッチング処理ツール。
適用例21:適用例20に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記エッジリングの少なくとも一部は、バイアスされる、プラズマエッチング処理ツール。
適用例22:適用例20に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記エッジリングの少なくとも一部は、取り換え可能である、プラズマエッチング処理ツール。
適用例23:適用例20に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記エッジリングの少なくとも一部は、前記プラズママイクロチャンバ内のプラズマと反応することができる、プラズマエッチング処理ツール。
適用例24:適用例20に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記エッジリングは、前記基板支持部上にあるときに、前記基板のエッジの少なくとも一部に隣接する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例25:適用例20に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記エッジリングは、前記基板支持部上にあるときに、前記基板のエッジの湾曲部分に隣接する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例26:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記マイクロチャンバは、複数の導入ポートと、複数の排出ポートとを含む、プラズマエッチング処理ツール。
適用例27:適用例26に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記複数の導入ポートの少なくとも1つは、複数のプロセス材料源の1つに結合されている、プラズマエッチング処理ツール。
適用例28:適用例26に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記複数の導入ポートの少なくとも1つは、パージ材料源に結合されている、プラズマエッチング処理ツール。
適用例29:適用例26に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記複数の排出ポートの少なくとも1つは、真空源に結合されている、プラズマエッチング処理ツール。
適用例30:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールは更に、少なくとも1つの監視機器を備えるプラズマエッチング処理ツール。
適用例31:適用例30に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記監視機器は、前記プラズママイクロチャンバから排出される副生成物を監視する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例32:適用例30に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記監視機器は、前記プラズママイクロチャンバから放射される光のスペクトルを監視する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例33:適用例30に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記監視機器は、コントローラに結合されている、プラズマエッチング処理ツール。
適用例34:適用例30に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記監視機器は、前記基板の表面を監視する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例35:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って一定の幅を有する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例36:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って変化する幅を有する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例37:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って一定の深さを有する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例38:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って変化する深さを有する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例39:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って調整可能な深さを有する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例40:適用例1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記プラズマエッチング処理ツールは、複数のプラズママイクロチャンバを含む、プラズマエッチング処理ツール。
適用例41:適用例40に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記複数のプラズママイクロチャンバは、直線状の構成を有する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例42:適用例40に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、前記複数のプラズママイクロチャンバは、回転式の構成を有する、プラズマエッチング処理ツール。
適用例43:プラズマエッチングを実施する方法であって、プラズママイクロチャンバ内でプラズマを発生させることと、前記マイクロチャンバは、基板表面領域を有する基板を支持するための基板支持部と、前記基板支持部を覆うように方向付けられているオープンサイドを有するプラズママイクロチャンバを含む処理ヘッドと、前記オープンサイドは前記基板表面領域よりも狭いプロセス領域を有し、前記基板支持部と前記処理ヘッドとの間に規定されている密閉構造と、前記プラズママイクロチャンバ及び前記基板支持部に接続されている電源と、を含み、
前記プラズママイクロチャンバを、前記基板支持部上にあるときに、前記基板の複数の表面のうちの被選択表面が前記プラズマに暴露されるまで前記基板の表面に対して相対的に移動させることと、を備える方法。
適用例44:適用例43に記載の方法は更に、複数のプラズマ副生成物を前記プラズママイクロチャンバから引き抜くことを備える方法。
適用例45:適用例44に記載の方法であって、前記複数のプラズマ副生成物は、前記プラズママイクロチャンバの頂部近くで前記プラズママイクロチャンバから引き抜かれる、方法。
Claims (42)
- プラズマエッチング処理ツールであって、
基板表面領域を有する基板を支持するための基板支持部と、
前記基板支持部を覆うように方向付けられているオープンサイドを有し、前記基板に対して相対的に可動であるプラズママイクロチャンバを含む処理ヘッドと、前記オープンサイドは前記基板表面領域よりも狭いプロセス領域を有し、
前記基板支持部と前記処理ヘッドとの間に規定されている密閉構造と、
前記プラズママイクロチャンバ及び前記基板支持部に接続されている電源と、
を備え、
前記プロセス領域は前記密閉構造により提供される密閉領域よりも小さな領域であり、前記プラズママイクロチャンバは前記密閉領域内において前記基板に対して相対的に可動であり、前記処理ヘッドは、前記密閉領域内に配置され、プラズマ処理中に可動であり、前記密閉領域における前記基板の全表面に対してプラズマ処理が可能である、
プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記電源は、前記プラズママイクロチャンバに結合されている第1の電源と、前記基板支持部に結合されている第2の電源とを含む、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記基板支持部は、チャックである、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項3に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記チャックは、前記基板の面積に等しい、または前記基板の面積よりも小さいチャック面積を有する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記プラズママイクロチャンバは、前記基板に対して相対的に可動である、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項5に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記基板支持部の一部のみがバイアスされ、前記基板支持部の前記バイアス部分は、前記プラズママイクロチャンバと実質的に並んでいる、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項6に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記基板支持部の前記バイアス部分は、前記可動なプラズママイクロチャンバとの実質的な並びを維持するために可動である、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールは更に、
前記プラズママイクロチャンバに結合されているプロセス材料源と、
前記プラズママイクロチャンバに結合されている真空源と、
を備えるプラズマエッチング処理ツール。 - 請求項8に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記真空源は、可調整式の真空源である、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールは更に、
密閉構造を備えるプラズマエッチング処理ツール。 - 請求項10に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記密閉構造は、密閉リングを含む、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項10に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記密閉構造は、前記マイクロチャンバを囲むアウターチャンバを含む、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、更に、前記基板支持部に接続されているアクチュエータを備え、前記アクチュエータは、前記基板支持部の上側に配されたときに、前記基板支持部を移動させて基板表面の被選択領域を露出させるように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。
- 請求項13に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記アクチュエータは、回転方向、角度方向、直線方向、非直線方向、枢動方向のうちの1つ又は2つ以上の方向に移動するように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、更に、前記プラズママイクロチャンバに接続されているアクチュエータを含み、前記アクチュエータは、前記基板支持部の上側に配されたときに、前記プラズママイクロチャンバを移動させて基板表面の被選択領域を露出させるように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。
- 請求項15に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記アクチュエータは、回転方向、角度方向、直線方向、非直線方向、枢動方向のうちの1つ又は2つ以上の方向に移動するように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記基板支持部は、前記基板を回転させるように構成されている、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記基板支持部は、エッジリングを含む、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項18に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記エッジリングの少なくとも一部は、バイアスされる、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項18に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記エッジリングの少なくとも一部は、取り換え可能である、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項18に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記エッジリングの少なくとも一部は、前記プラズママイクロチャンバ内のプラズマと反応することができる、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項18に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記エッジリングは、前記基板支持部上にあるときに、前記基板のエッジの少なくとも一部に隣接する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項18に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記エッジリングは、前記基板支持部上にあるときに、前記基板のエッジの湾曲部分に隣接する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記マイクロチャンバは、複数の導入ポートと、複数の排出ポートとを含む、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項24に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記複数の導入ポートの少なくとも1つは、複数のプロセス材料源の1つに結合されている、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項24に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記複数の導入ポートの少なくとも1つは、パージ材料源に結合されている、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項24に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記複数の排出ポートの少なくとも1つは、真空源に結合されている、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールは更に、
少なくとも1つの監視機器を備えるプラズマエッチング処理ツール。 - 請求項28に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記監視機器は、前記プラズママイクロチャンバから排出される副生成物を監視する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項28に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記監視機器は、前記プラズママイクロチャンバから放射される光のスペクトルを監視する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項28に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記監視機器は、コントローラに結合されている、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項28に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記監視機器は、前記基板の表面を監視する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って一定の幅を有する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って変化する幅を有する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って一定の深さを有する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って変化する深さを有する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記プラズママイクロチャンバの内部空間は、前記プラズママイクロチャンバの長さに沿って調整可能な深さを有する、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項1に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記プラズマエッチング処理ツールは、複数のプラズママイクロチャンバを含む、プラズマエッチング処理ツール。 - 請求項38に記載のプラズマエッチング処理ツールであって、
前記複数のプラズママイクロチャンバは、直線状の構成を有する、プラズマエッチング処理ツール。 - プラズマエッチングを実施する方法であって、
プラズママイクロチャンバ内でプラズマを発生させることと、前記マイクロチャンバは、
基板表面領域を有する基板を支持するための基板支持部と、
前記基板支持部を覆うように方向付けられているオープンサイドを有し、前記基板に対して相対的に可動であるプラズママイクロチャンバを含む処理ヘッドと、前記オープンサイドは前記基板表面領域よりも狭いプロセス領域を有し、
前記基板支持部と前記処理ヘッドとの間に規定されている密閉構造と、
前記プラズママイクロチャンバ及び前記基板支持部に接続されている電源と、
を含み、前記プロセス領域は前記密閉構造により提供される密閉領域よりも小さな領域であり、前記処理ヘッドは、前記密閉領域内に配置され、
前記密閉領域内において、前記プラズママイクロチャンバを、前記基板支持部上にあるときに、前記基板の複数の表面のうちの被選択表面が前記プラズマに暴露されるまで前記基板の表面に対して相対的に移動させ、前記密閉領域における前記基板の全表面に対してプラズマ処理することと、
を備える方法。 - 請求項40に記載の方法は更に、
複数のプラズマ副生成物を前記プラズママイクロチャンバから引き抜くことを備える方法。 - 請求項41に記載の方法であって、
前記複数のプラズマ副生成物は、前記プラズママイクロチャンバの頂部近くで前記プラズママイクロチャンバから引き抜かれる、方法。
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