(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ処理装置のプラズマ暴露面を保護する流動保護液体層を有する半導体プラズマ処理装置を提供する。【解決手段】半導体基板が内部で処理される真空チャンバ１０と、真空チャンバ内にプロセスガスを供給するために真空チャンバと流体連絡するプロセスガス源と、真空チャンバ内でプロセスガスを励起してプラズマ状態にするように適合されたＲＦエネルギー源とを含む。また、チャンバ壁３０５を含むことができ、チャンバ壁が、チャンバ壁のプラズマ曝露面３０１にプラズマ適合液体を供給するための手段を含み、プラズマ適合液体が、プラズマ曝露面にわたって流れ、それによりプラズマ曝露面上に流動保護液体層３０２を形成する。液体供給源２５０が、チャンバ壁にプラズマ適合液体を送給する。【選択図】図２Ａ
2014239220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板が内部で処理される真空チャンバと、
前記真空チャンバ内にプロセスガスを供給するために前記真空チャンバと流体連絡するプロセスガス源と、
前記真空チャンバ内で前記プロセスガスを励起してプラズマ状態にするように適合されたＲＦエネルギー源と、
チャンバ壁とを備える半導体プラズマ処理装置であって、前記チャンバ壁が、前記チャンバ壁のプラズマ曝露面にプラズマ適合液体を供給するための手段を含み、前記液体が、前記プラズマ曝露面の一部分に供給され、前記プラズマ曝露面にわたって流され、前記流されたプラズマ適合液体が、前記プラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成し、
半導体プラズマ処理装置がさらに、前記チャンバ壁に前記プラズマ適合液体を送給する液体供給源を備える
半導体プラズマ処理装置。
【請求項２】
（ａ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャンバ壁内に液体供給通路を備え、前記液体供給通路が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面の上部に前記液体を分散させるように構成され、前記液体が、前記プラズマ曝露面の下部に向かって流れ、それにより、前記プラズマ曝露面に前記流動保護液体層を形成する、
（ｂ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャネル壁内に分散チャネルを備え、前記分散チャネルが、前記チャンバ壁内の液体供給通路と流体連絡し、それにより、前記分散チャネルが、前記液体供給通路を通して前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に前記液体を供給することができる、
（ｃ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャンバ壁に分散チャネルを備え、前記液体が、前記分散チャネルから溢流するように構成され、それにより、前記分散チャネルが、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に前記液体を供給することができる、
（ｄ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャンバ壁内に液体流入チャネルおよび液体流出チャネルを備え、前記液体流入チャネルおよび前記液体流出チャネルが、前記チャンバ壁内の分散チャネルと流体連絡し、それにより、前記チャンバ壁に供給される前記液体を前記チャンバ壁に、および前記チャンバ壁から循環させることができる、および／または
（ｅ）前記液体を供給するための前記手段が、前記チャンバ壁内に液体供給通路を備え、前記液体供給通路が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面の一部分に前記液体を分散させるように構成され、前記壁が回転されて、前記液体が前記壁の前記プラズマ曝露面にわたって流れ、それにより前記プラズマ曝露面上に前記流動保護液体層を形成する
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
【請求項３】
（ａ）前記チャンバ壁が、有孔セラミックであり、前記液体供給通路が、前記有孔セラミックの孔であり、前記孔が、前記有孔セラミックの前記孔を通して前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に前記液体を送給するように構成され、または
（ｂ）前記チャンバ壁が、金属材料からなり、前記液体供給通路が、毛管サイズの穴のパターンであり、前記穴が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に前記液体を送給するように構成される
請求項２に記載の半導体プラズマ処理装置。
【請求項４】
（ａ）前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面が傾斜面である、
（ｂ）前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面が垂直面である、
（ｃ）前記チャンバ壁がチャンバライナである、
（ｄ）前記チャンバ壁が液体収集トレイを含む、
（ｅ）前記チャンバ壁が、アルミニウム、アルミニウム合金、酸化アルミニウム、アルミナ、ステンレス鋼、酸化ケイ素、水晶、ケイ素、炭化ケイ素、ＹＡＧ、酸化イットリウム、フッ化イットリウム、酸化セリウム、窒化アルミニウム、黒鉛、またはそれらの混合物から形成される、
（ｆ）前記チャンバ壁が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上に微小溝を含み、前記微小溝が、前記プラズマ曝露面に供給される前記液体を均等に分散し、それにより、前記液体が連続的な流動保護液体層を形成する、および／または
（ｇ）前記チャンバ壁が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上にリブを含み、前記リブが、前記プラズマ曝露面に供給される前記液体を分散させ、それにより、前記液体が連続的な流動保護液体層を形成する
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
【請求項５】
（ａ）前記装置が、誘導結合プラズマ処理装置である、
（ｂ）前記装置が、容量結合プラズマ処理装置である、
（ｃ）前記装置が、電子サイクロトロン共鳴プラズマ処理装置である、
（ｄ）前記装置が、ヘリコン波プラズマ処理装置である、または
（ｅ）前記装置が、マイクロ波プラズマ処理装置である
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
【請求項６】
（ａ）前記液体供給源と前記真空チャンバ内の真空圧との圧力差が、前記液体供給通路内で前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に向けて前記液体を押し流すように、前記プラズマ適合液体が所定の圧力で前記液体供給源内に貯蔵され、前記所定の圧力が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上での前記液体層の厚さを所定の厚さで維持することができるように制御することができる、および／または
（ｂ）前記液体供給源がポンプを含み、前記ポンプが、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上の前記液体の厚さを所定の厚さで維持することができるように前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に向けて前記プラズマ適合液体をポンプするように構成される
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記チャンバ壁が、ファラデー遮蔽体であり、前記ファラデー遮蔽体が、
（ａ）傾斜プラズマ曝露面、
（ｂ）垂直プラズマ曝露面、
（ｃ）上側プラズマ曝露面、
（ｄ）下側プラズマ曝露面
を含み、
（ｂ）前記ファラデー遮蔽体が、前記ファラデー遮蔽体の前記プラズマ曝露面上に微小溝を含み、前記微小溝が、前記プラズマ曝露面に供給される前記液体を均等に分散し、それにより、前記液体が連続的な流動保護液体層を形成する、
（ｃ）前記ファラデー遮蔽体が、液体収集トレイを含む、および／または
（ｄ）前記ファラデー遮蔽体が、前記ファラデー遮蔽体の前記プラズマ曝露面上にリブを含み、前記リブが、前記プラズマ曝露面に供給される前記液体を分散させ、それにより、前記液体が連続的な流動保護液体層を形成する
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
【請求項８】
（ａ）前記プラズマ適合液体が、流動可能な酸化物前駆体である、
（ｂ）前記プラズマ適合液体が、シリコーンベースの液体である、
（ｃ）前記プラズマ適合液体が、イオン流体である、
（ｄ）前記プラズマ適合液体が、約２０℃で約１０-6Ｔｏｒｒ未満の蒸気圧を有する、
（ｅ）前記プラズマ適合液体が、ペルフルオロポリエーテルである、
（ｆ）前記プラズマ適合液体が、約８００〜５０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、
（ｇ）前記プラズマ適合液体が、約１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい分子量を有する、
（ｈ）前記プラズマ適合液体が、フェニルメチルシロキサンからなる群から選択される
請求項１に記載の半導体プラズマ処理装置。
【請求項９】
プラズマ曝露面上に流動保護液体層を含むチャンバ壁であって、前記チャンバ壁のプラズマ曝露面にプラズマ適合液体を供給するための手段を含み、前記液体が、前記プラズマ曝露面の一部分に供給され、前記プラズマ曝露面にわたって流され、前記流されたプラズマ適合液体が、前記プラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成するチャンバ壁。
【請求項１０】
プラズマ処理装置の真空チャンバにプラズマ適合液体を送給するための液体送給アセンブリであって、
第１の液体供給源を備え、前記第１の液体供給源が、前記真空チャンバの出口、第１の真空ポンプ、第２の液体供給源、ガス供給源、および圧力計と流体連絡し、第１の隔離弁が、前記第１の液体供給源と前記チャンバの前記出口との間に位置され、第２の隔離弁が、前記第１の液体供給源と前記第２の液体供給源との間に位置され、第３の隔離弁が、前記第１の液体供給源と前記ガス供給源との間に位置され、
第２の液体供給源が、前記ガス供給源、第２の真空ポンプ、第２の圧力計、および前記真空チャンバの入口と流体連絡し、第４の隔離弁が、前記第２の液体供給源と前記ガス供給源との間に位置され、第５の隔離弁が、前記第２の液体供給源と前記真空チャンバの前記入口との間に位置され、
前記第１の液体供給源が、第１の隔離弁が開位置にあるときには、前記チャンバから液体を受け取ることができ、前記第１の液体供給源が、前記第２の隔離弁が開位置にあるときには、前記第２の液体供給源に液体を送給することができ、前記第２の液体供給源と前記チャンバとの圧力差が、前記圧力差が前記第２の液体供給源内で重力を克服するのに十分に大きいときに、濾過器を通して前記チャンバに前記液体を押し流すことができる
液体送給アセンブリ。
【請求項１１】
プラズマ処理装置内でチャンバ壁のプラズマ曝露面に流動保護液体層を形成すると共に、真空チャンバ内で半導体基板を処理する方法であって、液体供給源から前記チャンバ壁の一部分にプラズマ適合液体を供給するステップと、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にわたって前記液体を流して、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成すると共に、前記真空チャンバ内で前記半導体基板をプラズマ処理するステップとを含む方法。
【請求項１２】
さらに、
（ａ）前記液体供給源と前記真空チャンバとの圧力差が、前記チャンバ壁にある液体供給通路内の前記液体を前記プラズマ曝露面に向けて押し流すように、前記液体供給源と前記真空チャンバとの前記圧力差を制御するステップであって、前記圧力差が、前記半導体基板の処理中に前記流動保護液体層の所定の厚さが前記チャンバ壁上で維持されるように、前記液体を前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に向けて押し流すステップ、
（ｂ）前記半導体基板の処理中に前記プラズマ曝露面にわたって流れる前記液体層の所定の厚さを維持するように、前記液体供給源内の前記液体を前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に向けてポンプするステップ、または
（ｃ）前記液体供給源と前記真空チャンバとの圧力差が、前記チャンバ壁内の分散チャネル内の前記液体を前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上に溢流させるように、前記液体供給源と前記真空チャンバとの前記圧力差を制御するステップであって、前記圧力差が、前記半導体基板の処理中に前記流動保護液体層の所定の厚さが前記チャンバ壁上で維持されるように、前記液体を前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面上に溢流させるステップ
を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）前記プラズマ適合液体が、前記流動保護液体層が約１〜５０００ミクロンの厚さを有するように前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にわたって流される、
（ｂ）前記プラズマ適合液体が、前記流動保護液体層が約１００ミクロン以上の厚さを有するように前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にわたって流される、
（ｃ）前記プラズマ適合液体が、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にある微小溝に供給され、それにより、前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面に供給される前記液体が、前記微小溝によって案内され、連続的な流動保護液体層を形成する、
（ｄ）前記プラズマ適合液体が、流動可能な酸化物前駆体である、
（ｅ）前記プラズマ適合液体が、イオン流体である、
（ｆ）前記プラズマ適合液体が、約２０℃で約１０-6Ｔｏｒｒ未満の蒸気圧を有する、
（ｇ）前記プラズマ適合液体が、ペルフルオロポリエーテルである、
（ｈ）前記プラズマ適合液体が、約８００〜５０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、および／または
（ｉ）前記プラズマ適合液体が、約１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい分子量を有する
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、
（ａ）熱交換器を通して前記液体を循環させることによって、制御された温度で前記プラズマ曝露面を維持するステップ
（ｂ）前記半導体基板の処理により生じた前記液体中の不純物および／または不揮発性エッチング副生成物が除去されるように、濾過器を通して前記液体を循環させるステップ、および／または
（ｃ）前記液体を放電管路を通して循環させ、前記放電管路が、前記プラズマへの曝露により前記液体中に蓄積された電荷を除去するステップ
を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記液体が、前記半導体基板のプラズマ処理中に、前記流動保護液体層のプラズマ侵食を相殺するのに十分な流量で、前記プラズマ曝露面にわたって流される請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記半導体基板のプラズマ処理中に、前記液体が、前記プラズマ曝露面の上部に連続的に供給され、前記プラズマ曝露面の下部で収集され、前記液体が、液体収集トレイによって収集され、前記液体収集トレイが、前記液体供給源と流体連絡し、それにより、前記真空チャンバから前記液体供給源に前記液体を戻すことができる請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）前記チャンバ壁が、有孔セラミック材料を備え、前記有孔セラミック材料を通して前記プラズマ曝露面に毛管作用で送ることによって、前記液体が前記プラズマ曝露面に供給される、
（ｂ）前記チャンバ壁の毛管サイズの穴を通して毛管作用で送ることによって、前記液体が前記プラズマ曝露面に供給される、または
（ｃ）前記チャンバ壁が分散チャネルを備え、前記分散チャネルから溢流することによって前記液体が前記プラズマ曝露面に供給される
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面が、
（ａ）チャンバ壁の垂直面および／または傾斜面である、
（ｂ）チャンバライナの垂直面および／または傾斜面である、
（ｃ）ファラデー遮蔽体の垂直面および／または傾斜面である、および／または
（ｄ）ファラデー遮蔽体の上側プラズマ曝露面および／または下側プラズマ曝露面である
請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記液体が、前記プラズマ曝露面を越えて、前記チャンバ壁に隣接する構成要素に流され、
（ａ）前記液体が、隣接する構成要素のプラズマ曝露面上に溜まるように構成され、それにより、前記プラズマ曝露面上に静止保護液体層を形成する、または
（ｂ）前記液体が、前記隣接する構成要素のプラズマ曝露面にわたって流れるように構成される
請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置内で半導体基板をプラズマ処理する方法であって、
前記液体供給源から前記真空チャンバの前記チャンバ壁に前記プラズマ適合液体を供給するステップと、
前記チャンバ壁の前記プラズマ曝露面にわたって前記液体を流すステップと、
前記プロセスガス源から前記プラズマ処理チャンバ内に前記プロセスガスを供給するステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを発生させるために、前記ＲＦエネルギー源を使用して前記プロセスガスにＲＦエネルギーを印加するステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内で半導体基板をプラズマ処理するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置の真空チャンバのチャンバ壁に関する。より詳細には、本発明は、プラズマ曝露面にわたって流れる液体を含むチャンバ壁であって、液体がチャンバ壁上に流動保護液体層を生成するチャンバ壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料処理の分野において、例えば、基板上への様々な材料のプラズマエッチングまたはプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）など、エッチングおよび堆積のために、真空処理チャンバを含む半導体プラズマ処理装置が使用される。腐食性および／または侵食性プロセスガスおよび／またはプラズマを利用するこれらのプロセスのいくつかは、不均一な基板処理をもたらすことがある残渣をチャンバの内面に生じさせ、および／または、チャンバ構成要素の摩耗と、チャンバ内で処理される基板の粒子および／または金属汚染とを引き起こす。したがって、チャンバの内面は、そのようなガスおよびプラズマに曝露されるときに、残渣の生成を減少させ、かつ耐腐食性および／または耐侵食性があることが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書において、半導体基板が内部で処理される真空チャンバと、真空チャンバ内にプロセスガスを供給するために真空チャンバと流体連絡するプロセスガス源と、真空チャンバ内でプロセスガスを励起してプラズマ状態にするように適合されたＲＦエネルギー源とを含む半導体プラズマ処理装置が開示される。この装置はまた、チャンバ壁を含むことができ、チャンバ壁は、チャンバ壁のプラズマ曝露面にプラズマ適合液体を供給するための手段を含み、プラズマ適合液体が、プラズマ曝露面にわたって流れ、それによりプラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成し、装置はまた、構成要素にプラズマ適合液体を送給する液体供給源を含むこともできる。
【０００４】
また、本明細書において、プラズマ処理装置内でチャンバ壁のプラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成すると共に、真空チャンバ内で半導体基板を処理する方法が開示される。この方法は、液体供給源からチャンバ壁の一部分にプラズマ適合液体を供給するステップと、チャンバ壁のプラズマ曝露面にわたって液体を流して、チャンバ壁のプラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成すると共に、真空チャンバ内で半導体基板をプラズマ処理するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】本明細書で提示される実施形態が実施されることがある誘導結合プラズマ処理装置の一実施形態を例示する図である。
【図１Ｂ】本明細書で提示される実施形態が実施されることがある誘導結合プラズマ処理装置の一実施形態を例示する図である。
【図２Ａ】本明細書で提示される実施形態が実施されることがあるプラズマ処理装置の一実施形態を例示する図である。
【図２Ｂ】本明細書で提示される実施形態が実施されることがあるプラズマ処理装置の一実施形態を例示する図である。
【図２Ｃ】本明細書で提示される実施形態が実施されることがあるプラズマ曝露面を例示する図である。
【図２Ｄ】本明細書で提示される実施形態が実施されることがあるプラズマ処理装置の一実施形態を例示する図である。
【図２Ｅ】本明細書で提示される実施形態が実施されることがあるプラズマ曝露面を例示する図である。
【０００６】
【図３】本明細書で提示される実施形態が実施されることがある液体送給アセンブリに関する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
集積回路デバイスの製造は、プラズマ処理装置の使用を含む。プラズマ処理装置は、真空チャンバを含むことができ、半導体基板の選択された層のエッチングや、半導体基板の表面上への材料の堆積など、半導体処理ステップを行うために構成されることがある。
【０００８】
プラズマエッチングプロセスは、真空チャンバ内部で励起化学種を生成するために圧力、プロセスガス、およびパワーといった因子が組み合わされるいくつかのステップを含むことがある。エッチャントガス混合物の励起化学種（あるいはプラズマとして知られている）は、ラジカル、イオン、および中性子を含み、それらは、基板上の曝露領域、すなわちハードマスクまたはフォトレジストによって被覆および保護されていない領域と様々な度合いで相互作用する。プラズマの元素と基板の曝露材料との相互作用が、被覆されていない領域内で材料を効果的に除去する。バイアス電圧の使用が、表面に向けて加速されるイオンの指向性を提供し、したがって、実質的な異方性エッチングを提供する。異方性エッチングを使用して、バイアホールおよびトレンチなどのフィーチャを、基板上に複雑な積層として形成することができ、ここで、フィーチャの側壁は、側壁上に形成されたパッシベーション層によってエッチング反応から保護することができる。エッチングガスは、典型的には、化学的エッチングのためのハロゲン含有ガス、ポリマーおよび／またはパッシベーションのための酸素含有ガスを含有する。パッシベーション層は、ポリマーベースでよく、または、フィーチャ側壁への堆積またはフィーチャ側壁の酸化によって形成された酸化ケイ素を含有する酸化物被膜（ＳｉＯXベース被膜）でよい。
【０００９】
堆積プロセスは、原子層堆積またはプラズマ化学気相成長を含むことができ、誘電性または導電性被膜が基板上に堆積される。プラズマ堆積では、堆積される種は、プラズマが発生された後、基板の近傍における高温でのガス反応物同士の化学反応により生成され、基板に誘電性または導電性被膜が形成される。
【００１０】
プラズマ処理装置の設計者が直面する１つの課題は、プラズマ処理条件が、プラズマに曝露される真空チャンバの表面でのかなりのイオン衝突を生み出すことがあることである。このイオン衝突は、プラズマ化学物質および／またはエッチング副生成物と併せて、真空チャンバのプラズマ曝露面のかなりの侵食、腐食、および腐食−侵食を生じることがある。その結果、侵食、腐食、および／または腐食−侵食を含めた物理的および／または化学的腐食によって表面材料が除去される。この腐食は、短い部品寿命、高い部品コスト、粒子汚染、基板上の遷移金属汚染、およびプロセスドリフトを含めた問題を引き起こす。
【００１１】
プラズマ処理装置の設計者が直面する別の課題は、プラズマ中で発生される種が、チャンバ壁のプラズマ曝露面など真空チャンバの内面での残渣の生成を引き起こすことがあることである。例えば、エッチングプロセス中、プラズマ中で反応種が発生され、それらの反応種が、エッチングされる材料の表面（すなわち被膜）に拡散する。反応種は、エッチングされる材料の表面上に吸着され、化学反応が生じ、エッチング副生成物を生成する。エッチング副生成物は、エッチングされる材料の表面から解放され、真空チャンバの内面に堆積されることがある。したがって、時間と共に、チャンバの内面に、エッチング副生成物（残渣）の層が蓄積されることがあり、この層は、処理される基板を汚染する、プロセスドリフトを引き起こす、および／または処理される基板の不均一な処理をもたらすことがある。残渣を生成するエッチング副生成物は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｙ、Ｐｔ、およびＺｒなどの材料を含有する被膜およびチャンバ構成要素から解放された不揮発性種であることがある。
【００１２】
本明細書に開示される実施形態は、表面上に流動保護液体層を含むチャンバ壁を提供し、表面の一部分が、プラズマ曝露面である。本明細書で使用するとき、「プラズマ曝露面」は、１つまたは複数のプラズマ曝露面、および一部分のみがプラズマに曝露される表面を含む。さらに、本明細書で使用する「プラズマ曝露面」は、プラズマエッチングプロセス中に使用されるプロセスガスに曝露される表面を含む。
【００１３】
流動保護液体層は、プラズマ適合液体から生成され、プラズマ適合液体は、液体供給源からチャンバ壁の表面に供給される。本明細書で使用するとき、「液体」は、１つまたは複数の液体を含む。液体をチャンバ壁の表面に供給するための手段は、チャンバ壁にある供給通路を通して液体を供給することを含むことができる。液体を供給するチャンバ壁にある供給通路は、有孔セラミック材料の孔、または代替として、チャンバ壁に形成された穴でよい。供給通路は、好ましくは分散チャネルと流体連絡し、分散チャネルが液体を供給通路に供給する。代替実施形態では、液体を分散チャネルに供給することができ、液体は、分散チャネルから溢流するように構成され、それにより、分散チャネルが液体をチャンバ壁のプラズマ曝露面に供給することができ、その上を液体が流れる。チャンバ壁は、好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金、酸化アルミニウム、アルミナ、ステンレス鋼、酸化ケイ素、水晶、ケイ素、炭化ケイ素、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）、酸化イットリウム、フッ化イットリウム、酸化セリウム、窒化アルミニウム、黒鉛、またはそれらの混合物を含む金属またはセラミック材料から形成される。
【００１４】
半導体基板のプラズマ処理中、保護液体層は、好ましくは、チャンバ壁のプラズマ曝露面に連続的に供給され、したがって、処理中に液体がチャンバ壁の表面にわたって流れ、それにより流動保護液体層を形成する。例えば、チャンバ壁は、流動保護液体層を含むことができ、保護液体層を形成する液体は、チャンバ壁の上部に供給され、チャンバ壁の下部に向けて流され、それにより腐食および／または侵食からチャンバ壁を保護する。さらに、流動保護液体層を形成する液体は、その液体中に不揮発性エッチング副生成物を捕捉することができる。不揮発性エッチング副生成物を捕捉した後、次いで液体を真空チャンバから除去して濾過することができ、それにより、真空チャンバの内面上での残渣の生成を減少させることができると共に、液体を再循環させることができるようにする。チャンバ壁のプラズマ曝露面に供給される、流動保護液体層を形成する液体は、熱交換器を通して循環されることもあり、それにより、液体は、チャンバ壁の表面の温度を所望の温度で維持することができる。
【００１５】
流動保護液体層は、好ましくは、１つまたは複数のイオン流体から形成される。液体は、高純度のプラズマ適合液体であり、流動可能な酸化物前駆体、および／またはシリコーンベースの液体（油）でよい。好ましくは、液体は、約２０℃で約１０-6Ｔｏｒｒ未満の蒸気圧など、低い蒸気圧を有する。液体は、ペルフルオロポリエーテルでもよい。例えば、保護液体層を形成する液体は、以下のものでよい。フェニルメチルシロキサン、ジメチルシクロシロキサン、テトラメチルテトラフェニルトリシロキサン、ペンタフェニルトリメチルトリシロキサン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス｛（トリフルオロメチル）スルホニル｝アミド、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムジシアナミド、ヒドロフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロトリメチレンオキシド、塩化１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジシアナミド、臭化１−ブチル−３、５−ジメチルピリジニウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム硫化水素、ヨウ化１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムメタンスルホン酸塩、１−ブチル−３−メチル−イミダゾリウム炭酸メチル、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム硫酸メチル、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム硝酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムオクチル硫酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラクロロアルミン酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムトシレート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロ酢酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、１−（３−シアノプロピル）−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド、塩化１−（３−シアノプロピル）−３−メチルイミダゾリウム、１−（３−シアノプロピル）−３−メチルイミダゾリウムジシアナミド、塩化１−デシル−３−メチルイミダゾリウム、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１，３−ジエトキシイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１，３−ジエトキシイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１，３−ジヒドロキシイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１，３−ジヒドロキシ−２−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１，３−ジメトキシイミダゾリウムビス（トリフルオロメチル−スルホニル）イミド、１，３−ジメトキシイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１，３−ジメトキシ−２−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１，３−ジメトキシ−２−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１，３−ジメチルイミダゾリウムジメチルリン酸塩、１，３−ジメチルイミダゾリウ���メタンスルホン酸塩、１，３−ジメチルイミダゾリウム硫酸メチル、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムトリス（トリフルオロメチルスルホニル）メチド、ヨウ化１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、塩化１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム硫酸エチル、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム炭酸メチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム酢酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアミノ酢酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（Ｓ）−２−アミノプロピオナート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、臭化１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、塩化１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムリン酸ジブチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムリン酸ジエチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジメチルリン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム硫酸エチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム炭酸水素塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム炭酸水素塩溶液、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム硫化水素、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヒドロキシド溶液、ヨウ化１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムＬ−（＋）−乳酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメタンスルホン酸塩、１−エチル−３−メチル−イミダゾリウム炭酸メチル溶液、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム硫酸メチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム硝酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラクロロアルミン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラクロロアルミン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトシレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、塩化１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、ヨウ化１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、１−（２−ヒドロキシエチル）−３−メチルイミダゾリウムジシアナミド、塩化１−メチルイミダゾリウム、１−メチルイミダゾリウム硫化水素、塩化１−メチル−３−オクチルイミダゾリウ���、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム炭酸メチル溶液、１−メチル−３−（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）イミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１−メチル−３−ビニルイミダゾリウム炭酸メチル溶液、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム硫酸メチル、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩（高純度）、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム酢酸塩、塩化１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム硫化水素、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムメタンスルホン酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム硫酸メチル、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム硫酸エチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム酢酸塩、塩化１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジシアナミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムリン酸ジエチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム硫酸エチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム硫化水素、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヒドロキシド溶液、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメタンスルホン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラクロロアルミン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、塩化１−メチルイミダゾリウム、１−メチルイミダゾリウム硫化水素、α，α−［（メチル−９−オクタデセニルイミニオ）ジ−２，１−エタンジイル］ビス［ω−ヒドロキシ−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）］硫酸メチル、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム硫酸メチル、１，２，４−トリメチルピラゾリウム硫酸メチル、テトラブチルホスホニウムメタンスルホン酸塩、テトラブチルホスホニウムテトラフルオロホウ酸塩、テトラブチルホスホニウムｐ−トルエンスルホン酸塩、トリブチルメチルホスホニウムリン酸ジブチル、トリブチルメチルホスホニウム炭酸メチル溶液、トリブチルメチルホスホニウム硫酸メチル、トリエチルメチルホスホニウムリン酸ジブチル、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（２，４，４−トリメチルペンチル）ホスフィン酸塩、臭化トリヘキシルテトラデシルホスホニウム、塩化トリヘキシルテトラデシルホスホニウム、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムデカノエート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムジシアナミド、３−（トリフェニルホスホニオ）プロパン−１−ス���ホン酸塩、３−（トリフェニルホスホニオ）プロパン−１−スルホン酸トシレート、１−ブチル−１−メチルピペリジニウムテトラフルオロホウ酸塩、１−ブチル−１−メチルピペリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−１−メチルピペリジニウムヘキサフルオロリン酸塩、４−エチル−４−メチルモルホリニウム炭酸メチル溶液、１，２，３−トリス（ジエチルアミノ）シクロプロペニリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１，２，３−トリス（ジエチルアミノ）シクロプロペニリウムジシアナミド、シクロプロピルジフェニルスルホニウムテトラフルオロホウ酸塩、トリエチルスルホニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、臭化１−ブチル−１−メチルピロリジニウム、塩化１−ブチル−１−メチルピロリジニウム、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムジシアナミド、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムヘキサフルオロリン酸塩、ヨウ化１−ブチル−１−メチルピロリジニウム、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム炭酸メチル溶液、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムテトラフルオロホウ酸塩、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、１−エチル−１−メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、臭化１−エチル−１−メチルピロリジニウム、１−エチル−１−メチルピロリジニウムヘキサフルオロリン酸塩、１−エチル−１−メチルピロリジニウムテトラフルオロホウ酸塩、１−ブチル−３−メチルピリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−４−メチルピリジニウムヘキサフルオロリン酸塩、ヨウ化１−ブチル−４−メチルピリジニウム、１−ブチル−４−メチルピリジニウムテトラフルオロホウ酸塩、臭化１−ブチルピリジニウム、１−（３−シアノプロピル）ピリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、塩化１−（３−シアノプロピル）ピリジニウム、１−エチルピリジニウムテトラフルオロホウ酸塩、Ｎ−臭化エチルピリジニウム−ｄ１０、３−メチル−１−プロピルピリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１，２，４−トリメチルピラゾリウム硫酸メチル、塩化１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、塩化１−ブチル−３−メチルイミ
ダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメタンスルホン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム硫酸エチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムリン酸ジエチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジシアナミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム酢酸塩、トリス−（２−ヒドロキシエチル）−メチルアンモニウム硫酸メチル、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム炭酸メチル、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム炭酸メチル、無水塩化ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウム、三臭化ベンジルトリメチルアンモニウム（高純度）、ブチルトリメチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、ジエチルメチル（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、エチルジメチルプロピルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、２−ヒドロキシエチル−トリメチルアンモニウムＬ−（＋）−乳酸塩、臭化メチルトリオクタデシルアンモニウム、メチル−トリオクチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、メチル−トリオクチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、メチルトリオクチルアンモニウム硫化水素、メチルトリオクチルアンモニウムチオサリチル酸塩、テトラブチルアンモニウム安息香酸塩、テトラブチルアンモニウムビス−トリフルオロメタンスルホンイミダート、テトラブチルアンモニウムヘプタデカフルオロオクタンスルホン酸塩、水酸化テトラブチルアンモニウム３０−水和物、テトラブチルアンモニウムメタンスルホン酸塩（高純度）、テトラブチルアンモニウム亜硝酸塩、テトラブチルアンモニウムノナフルオロブタンスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムスクシンイミド、テトラブチルアンモニウムチオフェノラート、三臭化テトラブチルアンモニウム（高純度）、三ヨウ化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラドデシルアンモニウム、塩化テトラドデシルアンモニウム、臭化テトラヘキサデシルアンモニウム（高純度）、臭化テトラヘキシルアンモニウム（高純度）、テトラヘキシルアンモニウム硫酸水素塩、ヨウ化テトラヘキシルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩、臭化テトラキス（デシル）アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物、臭化テトラオクチルアンモニウム（高純度）、塩化トリブチルメチルアンモニウム、トリブチルメチルアンモニウムリン酸ジブチル、トリブチルメチルアンモニウム炭酸メチル、トリブチルメチルアンモニウム硫酸メチル、トリス（２−ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム硫酸メチル、トリエチルメチルアンモニウムリン酸ジブチル、トリエチルメチルアンモニウム炭酸メチル、コリン酢酸塩、１−アリル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、臭化１−アリル−３−メチルイミダゾリウム、塩化１−アリル−３−メチルイミダゾリウム、１−アリル−３−メチルイミダゾリウムジシアナミド、ヨウ化１−アリル−３−メチルイミダゾリウム、塩化１−ベンジル−３−メチルイミダゾリウム、１−ベンジル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１−ベンジル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、１，３−ビス（シアノメチル）イミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、塩化１，３−ビス（シアノメチル）イミダゾリウム（高純度）、塩化１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩、４−（３−ブチル−１−イミダゾリオ）−１−ブタンスルホン酸塩、４−（３−ブチル−１−イミダゾリオ）−１−ブタンスルホン酸トリフレート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム酢酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、臭化１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、塩化１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムリン酸ジブチル、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロアンチモン酸塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム硫化水素、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸塩、およびそれらの混合物。好ましくは、プラズマ適合液体は、約８００〜５０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有し、より好ましくは、液体の分子量は、約１０００ｇ／ｍｏｌよりも大きい。
【００１６】
プラズマ適合液体は、好ましくは、少なくとも１つの液体供給源に貯蔵され、液体は、チャンバ壁のプラズマ曝露面、例えばチャンバ壁のプラズマ曝露面に供給されるように構成されて、半導体基板の処理前および／または処理中にプラズマ曝露面上に保護液体層を形成する。液体は、好ましくはチャンバ壁の上部に連続的に供給され、重力が、チャンバ壁の表面にわたってチャンバ壁の下部に向けて液体を流す。代替として、液体をチャンバ壁に供給することができ、チャンバ壁は、チャンバ壁の表面にわたって液体が流れるように回転するように構成される。供給される液体は、プロセスレシピによって決定することができる。例えば、液体は、特定の処理ステップに関して選択されるプロセスガスに基づいて、その特定の処理ステップに適合するように選択されることがある。
【００１７】
プラズマに曝露されるとき、流動保護液体層が揮発性副生成物を生成し、これらの揮発性副生成物は、真空チャンバから除去することができる。このようにすると、金属材料から形成されたチャンバ壁は、そのプラズマ曝露部分上に保護セラミックコーティングを含む必要がない。例えば、以前はそのプラズマ曝露部分上に酸化イットリウム外側コーティングなどのセラミック外側コーティングを含んでいたチャンバ壁は、セラミックコーティングを含む必要がなく、さらに、以前は炭化ケイ素材料から形成されていたチャンバ壁は、ここでは、アルミニウムから形成することができ、これは、プラズマ処理装置で使用するのに必要とされる壁の材料および加工コストを減少させることができる。チャンバ壁のプラズマ曝露面上に流動保護液体層を形成する液体は、さらに、液体−プラズマ界面を形成する。
【００１８】
一実施形態では、流動保護液体層を形成する液体は、プラズマ処理中に、真空チャンバに、および真空チャンバから循環される。液体をチャンバ壁のプラズマ曝露面に供給し、チャンバ壁の表面にわたって流し、液体供給源に戻すことができ、または代替実施形態では、液体をチャンバ壁の分散チャネルに供給することができ、分散チャネルがチャンバ壁のプラズマ曝露面と流体連絡する。熱交換器を通して液体を循環させることができ、それにより、制御された温度でチャンバ壁のプラズマ曝露面を維持する。別の好ましい実施形態では、濾過器を通して液体を循環させることができ、それにより、半導体基板の処理により生じた液体中の不揮発性エッチング副生成物および不純物が除去される。さらに、液体−プラズマ界面での液体は、プラズマ処理プロセス中のプラズマ曝露により帯電されるので、放電管路を通して液体を循環させることができ、放電管路は、プラズマ処理工程中のプラズマへの曝露により液体中に蓄積された電荷を除去する。
【００１９】
プラズマ適合液体は、チャンバ壁のプラズマ曝露面に供給され、液体は、表面にわたって流れて、表面上に流動保護液体層を形成する。好ましくは、プラズマ適合液体と、液体を受け取るプラズマ曝露面との間の濡れ性が、液体を玉にすることがある液体の付着力を克服する。プラズマ曝露面は、好ましくは、傾斜しており、または垂直であり、それにより、プラズマ曝露面と液体との接触角、ならびに液体の表面張力および／または粘性により、液体が、プラズマ曝露面上に残って流動保護液体層を形成し、プラズマ曝露面上で玉にならず、プラズマ曝露面から滴り落ちることもない。好ましくは、傾斜したプラズマ曝露面の角度は、４５度よりも大きいが、いくつかの場合には、プラズマ適合液体に応じて４５度未満の角度が使用されることがある。さらに、プラズマ曝露面は、微小溝および／またはリブを含むことができ、微小溝および／またはリブは、液体を案内および分散し、それにより、チャンバ壁のプラズマ曝露面上に連続的な保護液体層を形成する。
【００２０】
好ましくは、本明細書で開示される実施形態が実施されることがあるプラズマ処理装置は、誘導結合プラズマ処理装置、容量結合プラズマ処理装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ処理装置、ヘリコン波プラズマ処理装置、またはマイクロ波プラズマ処理装置である。Ｌａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＫｉｙｏシステムが、本明細書に開示される実施形態を実施するために使用されることがある。
【００２１】
図１Ａは、本明細書に開示される実施形態に従って使用されることがあるプラズマ装置を例示する。この装置は、真空チャンバ１０を含む。基板支持体１２が、静電チャック３４を含み、静電チャック３４は、基板１３にクランプ力およびＲＦバイアスを提供する。基板１３は、ヘリウムなどの伝熱ガスを使用して背面冷却することができる。エッジリング２００が、基板の上方の領域内にプラズマを閉じ込める。高密度プラズマを提供するために適切なＲＦ源１９によって電力供給されるアンテナ１８など、チャンバ内で高密度（例えば、１０9〜１０12イオン／ｃｍ3）プラズマを維持するためのエネルギー源が、真空チャンバ１０の上に配設される。真空チャンバ１０は、所望の圧力（例えば、１００ｍＴｏｒｒ未満、典型的には、１〜２０ｍＴｏｒｒ）でチャンバの内部を維持するための真空ポンプ装置を含む。
【００２２】
誘電窓２０が、アンテナ１８と真空チャンバ１０の内部との間に提供され、真空チャンバ１０の上に真空壁を形成する。任意選択で、ガス分散プレート２２が、窓２０の下に提供され、ガス供給源２３からチャンバ１０にプロセスガスを送給するための開口を含む。好ましくは円錐形であるチャンバライナ３０が、ガス分散プレート２２から延在し、基板ホルダ１２を取り囲む。アンテナ１８にはチャネル２４を設けることができ、チャネル２４を通して、温度制御流体が入口および出口管路２５、２６を通して流される。しかし、アンテナ１８および／または窓２０を冷却する必要はなく、あるいは、別の適切な技法、例えば、アンテナおよび窓にわたってガスを吹き付けることや、窓および／またはガス分散プレートを通して、または窓および／またはガス分散プレートと伝熱接触させて冷却流体を流すことなどによって冷却することができる。
【００２３】
動作時、半導体ウェハなどの基板１３が、基板ホルダ１２上に位置決めされ、静電チャック３４によって定位置に保持される。しかし、機械的クランプメカニズムなど他のクランプ手段を使用することもできる。さらに、ヘリウム背面冷却を採用して、基板とチャックとの間の伝熱を改良することができる。窓２０とガス分散プレート２２との間の隙間にプロセスガスを通すことによって、プロセスガスを真空処理チャンバ１０に供給することができる。適切なガス分散プレート構成（すなわちシャワーヘッド構成）は、本願と同一の所有者が所有する米国特許第５，８２４，６０５号、第６，０４８，７９８号、および第５，８６３，３７６号に開示されており、それらの各特許文献の全体を参照により本明細書に組み込む。適切なＲＦパワーをアンテナ１８に供給することによって、基板と窓との間の空間内で高密度プラズマが点火される。
【００２４】
代替の好ましい実施形態では、誘導結合プラズマ処理装置は、真空チャンバの内部にプロセスガスを供給するガス注入器を含むことができる。例えば、図１Ｂに例示されるように、誘導結合プラズマ処理装置は、真空チャンバ１０を含むことができる。真空チャンバ１０は、真空チャンバ１０の内部で基板１３を支持するための基板支持体１２を含み、基板支持体１２は、エッジリング２００を含む。誘電窓２０が、真空チャンバ１０の上壁を形成する。プロセスガスは、ガス注入器２２を通して真空チャンバ１０の内部に注入される。ガス供給源２３が、ガス注入器２２を通して真空チャンバ１０の内部にプロセスガスを供給する。
【００２５】
プロセスガスは、真空チャンバ１０の内部に導入されると、真空チャンバ１０の内部にアンテナ１８がエネルギーを供給することによって励起されて、プラズマ状態になる。好ましくは、アンテナ１８は、ＲＦエネルギーを真空チャンバ１０に誘導結合させるためにＲＦ源１９ａおよびインピーダンスマッチング回路１９ｂによって電力供給される外部平坦アンテナである。しかし、代替実施形態では、アンテナ１８は、平坦でない外部または埋込型アンテナでよい。平坦アンテナへのＲＦパワーの印加によって発生される電磁場は、プロセスガスを励起し、基板１２０の上に高密度プラズマ（例えば、１０9〜１０12イオン／ｃｍ3）を生成する。
【００２６】
図１Ａおよび図１Ｂで、プラズマ処理装置チャンバ壁のプラズマ曝露面は、面上に流動保護液体層を含む。例えば、そのようなチャンバ壁は、少なくとも、チャンバライナ３０と、真空チャンバ壁３０４とを含むことができる。
【００２７】
図２Ａは、本明細書に開示される流動保護液体層を含むチャンバ壁の実施形態が実施されることがある、液体供給源を含むプラズマ処理装置を例示する。このプラズマ処理装置は、真空チャンバ１０を含み、真空チャンバ１０は、真空チャンバ１０の内部で基板を支持するための基板支持体１２を含む。プロセスガスは、ガス注入器２２を通して真空チャンバ１０の内部に注入され、真空チャンバ１０の内部に導入されると、アンテナ１８が真空チャンバ１０の内部にエネルギーを供給することによって励起されて、プラズマ状態になる。真空チャンバ１０は、液体供給源２５０と流体連絡し、それにより、プラズマ適合液体を、液体流入チャネル２２５を通して真空チャンバ１０のチャンバ壁に送給し、液体流出チャネル２２６を通して真空チャンバ１０から液体供給源２５０に戻すことができる。プラズマ曝露面３０１など、真空チャンバ１０内部のチャンバ壁のプラズマ曝露面は、好ましくは、面上に流動保護液体層３０２を含み、この流動保護液体層は、チャンバ壁のプラズマ曝露面の上部に液体を供給し、チャンバ壁のプラズマ曝露面の下部に向けて液体を流すことによって形成される。
【００２８】
液体は、液体流入チャネル２２５を通して液体供給源２５０から真空チャンバ１０のプラズマ曝露面３０１に供給される。好ましい実施形態では、液体流入チャネル２２５を複数の流入チャネルに分割することができ、それにより、液体は、別々のプラズマ曝露面３０１、または同じプラズマ曝露面３０１の別々の部分に送給される。例えば、図２Ａに例示されるように、液体流入チャネル２２５は、上側（上部）チャンバ壁３０５の上部（本明細書では以後、「天井」）に液体を送給する液体流入チャネル２２５ａと、チャンバ側壁３０４の上部に液体を送給する液体流入チャネル２２５ａとに分割することができる。側壁３０４は、好ましくは、分散チャネル２０１と、供給通路２０１ａとを含み、供給通路２０１ａを通して分散チャネル２０１から側壁３０４のプラズマ曝露面３０１に液体を送給することができる。さらに、天井３０５にある分散チャネル２０１に液体を供給することができ、天井３０５の分散チャネル２０１内の液体は、分散チャネル２０１から天井３０５のプラズマ曝露面３０１に溢流するように構成される。代替実施形態では、天井３０５の分散チャネル２０１と、天井３０５のプラズマ曝露面３０１とは、供給通路を介して流体連絡することがある。好ましくは、分散チャネル２０１は、チャンバ側壁３０４または天井３０５に形成された環状チャネルである。重力が、プラズマ曝露面３０１にわたって液体を押し流し、液体は、側壁３０４および天井３０５のそれぞれの上部から、側壁３０４および天井３０５のそれぞれの下部に流れ、それにより、側壁３０４および天井３０５のプラズマ曝露面３０１に流動保護液体層３０２が形成される。当然、代替実施形態では、液体が天井３０５のみに供給されることもあり、この場合、液体は、天井３０５から側壁３０４に流れるように構成され、または代替として、液体が側壁３０４のみに供給されることもある。
【００２９】
液体供給源２５０をガス供給源２６２および真空ポンプ２５１に接続することができ、それにより、液体供給源２５０内の液体の圧力を制御することができる。ガス供給源２６２内のガスは、好ましくは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ2などの不活性ガスである。隔離弁２６０ａが、真空チャンバ１０の液体流出チャネル２２６を閉じるように動作可能であり、それにより、液体供給源２５０と真空チャンバ１０内の真空圧との間の圧力差が、液体流入チャネル２２５および濾過器３２６を通して側壁３０４および／または天井３０５のプラズマ曝露面３０１に液体を押し流すことができ、それにより、プラズマ曝露面３０１にわたって流れる液体の厚さを所定の厚さで維持することができる。さらに、液体供給源２５０を液体ポンプ２５７に接続することができる。液体ポンプ２５７は、好ましくは、側壁３０４および／または天井３０５のプラズマ曝露面３０１に向けてプラズマ適合液体をポンプするように構成され、それにより、プラズマ曝露面３０１上の液体の厚さを所定の厚さで維持することができる。好ましくは、流動保護液体層３０２を形成する液体の厚さは、約１〜５０００ミクロンで維持される。濾過器３２６は、半導体基板のプラズマ処理中に液体によって捕捉されることがある不純物および不揮発性エッチング副生成物を液体から除去するように構成される。さらに、熱交換器３２７を通して液体を循環させることができ、それにより、壁３０４および天井３０５のプラズマ曝露面３０１を所望の温度で維持し、また、放電管路３２８を通して循環させることができ、放電管路３２８は、プラズマ処理工程中のプラズマへの曝露により液体中に蓄積された電荷を除去する。
【００３０】
真空チャンバ１０は、好ましくは、その下部に液体収集トレイ３０６を含み、真空チャンバ１０内部のプラズマ曝露面３０１にわたって流れる液体を収集することができる。収集された後、液体流出チャネル２２６を通して液体供給源２５０に液体を戻すことができ、真空チャンバ１０のプラズマ曝露面３０１に再供給される前に、液体を濾過し、プラズマ処理中に流動保護液体層３０２を形成する液体によって捕捉された有害な不純物および不揮発性エッチング副生成物を除去することができる。代替実施形態では、液体は、液体供給源２５０に戻される前に濾過されることがある。
【００３１】
一実施形態では、チャンバ壁のプラズマ曝露面を越えて、チャンバ壁に隣接する構成要素にプラズマ適合液体を流すことができる。例えば、天井３０５のプラズマ曝露面を越えて液体を流すことができ、液体は、天井３０５からチャンバ壁３０４に流れるように構成される。代替として、液体は、天井３０５またはチャンバ壁３０４から隣接する構成要素に流れるように構成することができ、ここで、液体は、隣接する構成要素のプラズマ曝露面上に溜まるように構成され、それにより、隣接する構成要素のプラズマ曝露面上に静止保護液体層を形成する。例えば、液体は、チャンバライナを横切って流れることができ、液体は、チャンバライナの水平面上に溜まるように構成される。
【００３２】
図２Ｂは、本明細書に開示される流動保護液体層を含むチャンバ壁の実施形態が実施されることがある、液体供給源を含むプラズマ処理装置を例示する。図２Ｂに例示される実施形態では、真空チャンバ１０は、内壁３１０を含むことができ、プラズマは、真空チャンバ１０内で内壁３１０の上で維持される。内壁３１０は、開口、例えば径方向スロット３４４（図２Ｅ参照）を含み、これらの開口は、基板支持体１２上に支持された基板をプラズマ処理するために、内壁３１０の上側プラズマ曝露面の上に維持されたプラズマを、内壁３１０の下側プラズマ曝露面の下に拡散させる。好ましくは、内壁３１０にある開口によって画定される空間は、内壁３１０の面積の約１０〜９０％に等しい面積を有する。好ましい実施形態では、内壁３１０のプラズマ曝露面は、傾斜面または垂直面である。好ましくは、内壁３１０は、ファラデー遮蔽体である。
【００３３】
液体は、液体流入チャネル２２５を通して液体供給源２５０から真空チャンバ１０の内壁３１０のプラズマ曝露面３０１に供給される。好ましい実施形態では、液体は、内壁３１０の上側プラズマ曝露面と内壁３１０の下側プラズマ曝露面との両方に供給され、上側プラズマ曝露面と下側プラズマ曝露面それぞれに流動保護液体層３０２を形成する。より好ましい実施形態では、液体は、壁３１０のすべての曝露面に供給される。内壁３１０は、壁内に分散チャネル２０１および供給通路を含むことができ、分散チャネル２０１から供給通路を通して内壁３１０のプラズマ曝露面に液体を送給させることができる。供給通路は、壁３１０の上部（液体流開始点３１１）に液体を送給するように構成することができ、重力が、プラズマ曝露面にわたって内壁３１０の上部から内壁３１０の下部に液体を押し流し、それにより、流動保護液体層３０２が内壁３１０のプラズマ曝露面３０１に形成される。代替として、液体を分散チャネル２０１に供給することができ、液体は、液体流開始点３１１で、分散チャネル２０１から壁３１０のプラズマ曝露面３０１に溢流する。好ましくは、内壁３１０は、内壁３１０にわたって流れる液体がチャンバ側壁３０４のプラズマ曝露面３０１上に流れることができるように構成され、液体は、プラズマ曝露面３０１上に流動保護液体層３０２を形成することができる。代替実施形態では、図２Ａに例示されるように側壁３０４に別個に液体を供給することができる。
【００３４】
図２Ｃは、本明細書で述べるように流動保護液体層３０２を含むことができる例示的なプラズマ曝露面３０１を例示する。プラズマ適合液体は、チャンバ壁３０４のプラズマ曝露面３０１に供給され、液体は、表面３０１にわたって流れて、流動保護液体層３０２を形成する。好ましくは、液体を受け取るプラズマ曝露面３０１は、傾斜面または垂直面であり、それにより、液体の表面張力、および液体とプラズマ曝露面３０１との接触角により、液体が、流動保護液体層３０２を形成し、プラズマ曝露面上で玉にならず、プラズマ曝露面から滴り落ちることもない。プラズマ曝露面３０１は、微小溝３４０を含むことができ、微小溝３４０が、液体を案内および分散し、それにより連続的な流動保護液体層３０２を形成するように構成される。また、プラズマ曝露面３０１は、リブ３４１を含むこともでき、リブ３４１が、液体を案内および分散し、それにより連続的な流動保護液体層３０２を形成する。
【００３５】
図２Ｄは、本明細書に開示される流動保護液体層のための手段を含むチャンバ壁の実施形態が実施されることがある、液体供給源を含むプラズマ処理装置を例示する。このプラズマ処理装置は、真空チャンバ１０を含み、真空チャンバ１０は、真空チャンバ１０の内部で基板を支持するための基板支持体１２を含む。プロセスガスは、ガス注入器２２を通して真空チャンバ１０の内部に注入され、真空チャンバ１０の内部に導入されると、アンテナ１８が真空チャンバ１０の内部にエネルギーを供給することによって励起されて、プラズマ状態になる。真空チャンバ１０は、液体供給源２５０と流体連絡し、液体流入チャネル２２５と液体流出チャネル２２６は、それらの間でプラズマ適合液体を循環させるように構成される。真空チャンバ１０は、好ましくは、回転可能なチャンバライナ３０を含み、保護液体がチャンバライナ３０のプラズマ曝露面３０１にわたって流れるようにチャンバライナ３０を回転させながら、液体をチャンバライナ３０のプラズマ曝露面３０１の一部分に供給することによって、流動保護液体層３０２が形成される。駆動メカニズム３８０が、チャンバライナ３０を回転させるように構成され、ライナ３０の回転により、液体がライナ３０のプラズマ曝露面３０１にわたって流れる。
【００３６】
液体は、液体流入チャネル２２５を通して液体供給源２５０から真空チャンバ１０のプラズマ曝露面３０１に供給される。好ましい実施形態では、液体流入チャネル２２５を複数の流入チャネルに分割することができ、それにより、液体は、別々のプラズマ曝露面３０１、または同じプラズマ曝露面３０１の別々の部分に送給される。例えば、液体流入チャネル２２５は、天井３０５に液体を送給する液体流入チャネル２２５ａと、回転可能なチャンバライナ３０に液体を送給する液体流入チャネル２２５ａとに分割することができる。一実施形態では、駆動メカニズム３８０は、天井を回転させるように構成することができる。回転可能なチャンバライナ３０は、好ましくは、分散チャネル２０１と、供給通路２０１ａとを含み、分散チャネル２０１から供給通路２０１ａを通して、回転可能なチャンバライナ３０のプラズマ曝露面３０１に液体を送給することができる。さらに、天井にある分散チャネル２０１に液体を供給することができ、天井３０５の分散チャネル２０１内の液体は、分散チャネル２０１から天井３０５のプラズマ曝露面３０１に溢流するように構成される。代替実施形態では、天井３０５と、天井３０５のプラズマ曝露面３０１とは、供給通路を介して流体連絡することがある。ライナ３０および／または天井３０５の回転が、ライナ３０および／または天井３０５のプラズマ曝露面３０１にわたって液体を押し流し、それにより、回転可能なチャンバライナ３０および／または回転可能な天井３０５のプラズマ曝露面３０１上に流動保護液体層３０２が形成される。一実施形態では、回転可能なチャンバライナ３０の分散チャネル２０１は、チャンバライナ３０の下部からチャンバライナ３０の上部に延びるチャネルでよい。代替として、分散チャネルは、チャンバライナ３０の上部にある環状チャネルでよい。
【００３７】
図３は、プラズマ処理チャンバに液体を送給するための例示的な液体送給アセンブリ４００を例示する。液体送給アセンブリ４００は、第１の液体供給源２５０を含む。第１の液体供給源２５０は、液体流出チャネル２２６と流体連絡し、チャンバの出口から液体流出チャネル２２６を通して液体を受け取ることができる。また、第１の液体供給源２５０は、第１の真空ポンプ２５１およびガス供給源２６２にも流体連絡し、それにより第１の液体供給源２５０の圧力を制御することができ、第１の圧力計２５２が、第１の液体供給源２５０内の圧力を測定する。液体流出チャネル２２６は、第１の液体供給源２５０とチャンバの出口との間に位置された第１の隔離弁２６０ａを含む。第１の隔離弁２６０ａは、開位置にあるときには、真空チャンバ１０内の液体収集トレイ３０６によって収集された液体を第１の液体供給源２５０に戻すことができるようにし、閉位置にあるときには、チャンバの出口への、またはチャンバの出口からの液体の流れを遮断する。第２の隔離弁２６０ｂは、第１の液体供給源２５０と第２の液体供給源２５０ａとの間に位置される。第２の隔離弁２６０ｂは、閉位置にあるときには、第１の液体供給源２５０を第２の液体供給源２５０ａから流体的に隔離し、開位置にあるときには、第１の液体供給源２５０が液体を第２の液体供給源２５０ａに送給できるようにする。第３の隔離弁２６０ｃは、第１の液体供給源２５０とガス供給源２６２との間に位置される。第３の隔離弁２６０ｃを開いて、ガスを第１の液体供給源２５０に送給させることができ、送給されたガスは、第１の液体供給源２５０の圧力を増加させ、それにより、第１の液体供給源２５０は、第２の隔離弁２６０ｂが開位置にあるときには第２の液体供給源２５０ａに向けて液体を押し流すことができる。第１の液体供給源２５０内の圧力を減少させるように第１の真空ポンプ２５１を動作させることができ、それにより、第１の液体供給源２５０の圧力、および第１の液体供給源２５０と第２の液体供給源２５０ａとの圧力差を微調整することができ、所望の量の液体を第２の液体供給源２５０ａに向けて押し流す、または第２の液体供給源２５０ａから押し流すことができる。
【００３８】
さらに、第２の液体供給源２５０ａは、ガス供給源２６２および第２の真空ポンプ２５１ａにも流体連絡し、それにより第２の液体供給源２５０ａの圧力を制御することができ、第２の圧力計２５２が、第２の液体供給源２５０ａ内の圧力を測定する。第４の隔離弁２６０ｄを開いて、ガスを第２の液体供給源２５０ａに送給させることができ、送給されたガスは、第２の液体供給源２５０ａの圧力を増加させ、それにより、第２の液体供給源２５０ａは、第２の液体供給源２５０ａと真空チャンバとの間にある第５の隔離弁２６０ｅが開位置にあるときには真空チャンバに向けて液体を押し流すことができる。第２の液体供給源２５０ａ内の圧力を減少させるように第２の真空ポンプ２５１ａを動作させることができ、それにより、第２の液体供給源２５０ａの圧力、および第２の液体供給源２５０ａと真空チャンバ１０との圧力差を微調整することができ、第５の隔離弁２６０ｅが開位置にあるときには、所望の量の液体を、液体流入チャネル２２５を通して真空チャンバに、または真空チャンバから押し流すことができる。さらに、第２の液体供給源２５０ａと真空チャンバとの圧力差が、液体流入チャネル２２５内に含まれる濾過器３２６を通して液体を押し流すことができ、それにより、液体によって捕捉されている不純物および／または不揮発性エッチング副生成物を除去することができる。代替として、または液体流入チャネル２２５に含まれる濾過器に加えて、第１の液体供給源２５０と第２の液体供給源２５０ａとの間に濾過器を位置させることができ、または、第１の液体供給源２５０と真空チャンバ１０の出口との間の液体流出チャネル２２６内に濾過器を位置させることができる。
【００３９】
好ましくは、第１の液体供給源２５０内の圧力は、好ましくは、プラズマ処理工程中に真空チャンバの処理圧力以下で維持され、それにより、液体がチャンバから第１の液体供給源２５０に流れる。処理の一部において、第２の液体供給源２５０ａ内の圧力は、第１の液体リザーバ２５０と同じ圧力に維持され、第２の隔離弁２６０ｂは開位置であり、それにより、液体は、第１の液体供給源２５０から第２の液体供給源２５０ａに流れることができる。次いで、処理の一部において、第２の隔離弁２６０ｂを閉じることができ、第４の隔離弁２６０ｄを開くことができ、それにより、ガス供給源２６２が、第２の液体供給源２５０ａ内の圧力を増加させ、液体は、濾過器３２６を通して真空チャンバに向けて押し流される。
【００４０】
さらに、本明細書には、プラズマエッチングや堆積真空チャンバなどのプラズマ処理装置内で半導体基板をプラズマ処理する方法であって、プラズマ処理装置がチャンバ壁を含み、保護液体層がチャンバ壁のプラズマ曝露面にわたって流れる方法が提示される。この方法は、液体供給源から真空チャンバのチャンバ壁に供給するプラズマ適合液体をステップと、チャンバ壁のプラズマ曝露面にわたって液体を流すステップと、プロセスガス源からプラズマ処理チャンバにプロセスガスを供給するステップと、ＲＦエネルギー源を使用してプロセスガスにＲＦエネルギーを印加して、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを発生させるステップと、プラズマ処理チャンバ内で半導体基板をプラズマ処理するステップとを含む。
【００４１】
プラズマ曝露面上に保護液体層を有するチャンバ壁を、その特定の実施形態を参照しながら詳細に述べてきたが、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を施すことができ、均等形態を採用することができることが当業者には明らかであろう。
【図１Ａ】
2014239220.tif 000003
【図１Ｂ】
2014239220.tif 000004
【図２Ｃ】
2014239220.tif 000005
【図２Ｅ】
2014239220.tif 000006
【図２Ａ】
2014239220.tif 000007
【図２Ｂ】
2014239220.tif 000008
【図２Ｄ】
2014239220.tif 000009
【図３】
2014239220.tif 000010
【外国語明細書】
2014239220000001.pdf