(57)【要約】  半導体基板処理チャンバにおいて、プロセス領域と排気ポートとの間のガスの流れを制御するための装置が提供される。本装置は半導体基板処理チャンバ内に支持され、半導体支持ペデスタルを少なくとも部分的に取り囲む、少なくとも一つの抑止プレートを含む。この抑止プレートはプロセス領域と排気ポートとの間を流れる少なくとも一つのガスの流れを制御する。
2007533138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体プロセスチャンバ内に支持され、基板支持ペデスタルを少なくとも部分的に取り囲むよう構成された少なくとも一つの抑止プレートを含み、前記抑止プレートはプロセス領域と排気ポートとの間を流れる少なくとも一つのガスの流れを制御する半導体基板処理チャンバ内のプロセス領域と排気ポートとの間のガスの流れを制御するための装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの抑止プレートは基板支持ペデスタル及びプロセスチャンバの内部側壁から横方向に離れて構成されている請求項１記載の装置。
【請求項３】
プロセスチャンバの底に結合されるようになっているベースと、
垂直方向に離れた位置に位置するように前記ベースに結合される支持リングとを含み、
前記少なくとも一つの抑止プレートは前記支持リングに結合されている請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ベースと前記支持リングとの間に結合される複数の支持足を更に含む請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記支持足は前記基板支持ペデスタルの基板支持表面により定義される平面に対して平行でない方向に前記支持リングを維持する請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つの抑止プレートは前記基板支持ペデスタルを少なくとも部分的に取り囲む環状の形状を有する一つの抑止プレートである請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記抑止プレートは、前記抑止プレートの他の部分においてより、前記抑止プレートの一部分においてより広い幅を有する請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記より広い幅を有する部分は前記排気ポートの近傍に位置するよう構成されている請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも一つの抑止プレートは複数の抑止プレートを含み、各抑止プレートは少なくとも一つの他の抑止プレートに隣接して設けられている請求項１記載の装置。
【請求項１０】
プロセスチャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持ペデスタルと、
前記プロセスチャンバ内の前記ペデスタルより上に形成され、前記支持ぺデスタルの上方のプロセス領域にプロセスガスを供給するためのガス導入口と、
前記チャンバの壁に形成された排気ポートと、
前記半導体処理チャンバ内に支持され、前記基板支持ペデスタルを少なくとも部分的に取り囲む少なくとも一つの抑止プレートと
を含み、
前記抑止プレートは前記プロセス領域と前記排気ポートとの間に流れる少なくとも一つのガスの流れを制御する
半導体基板処理システム。
【請求項１１】
前記プロセスチャンバの底に結合されるようになっているベースと、
垂直方向に離れて位置するように前記ベースに結合される支持リングと、
を含み、
前記少なくとも一つの抑止プレートは前記支持リングに結合されている請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記ベースと前記支持リングとの間に結合される複数の支持足を更に含む請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記支持足は前記基板支持ペデスタルの基板支持表面により定義される平面に対して非並行に前記支持リングを維持する請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの抑止プレートは弧状形状を有する複数の抑止プレートである請求項１０記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数の抑止プレートは前記基板支持ペデスタルの少なくとも半分を取り囲む請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記複数の抑止プレートの外側の端の少なくとも一部分は前記外側の端と前記排気ポートの近傍の前記チャンバの内部壁との間で定義されるギャップを小さくする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの抑止プレートは一つの抑止プレートである請求項１０記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも一つの抑止プレートは前記基板支持ペデスタルの少なくとも半分を取り囲む少なくとも部分的に環状な形状を有する請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記一つの抑止プレートは前記一つの抑止プレートの他の部分においてより前記一つの抑止プレートの一部分においてより広い幅を有する請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記より広い幅を有する前記部分は前記排気ポートの近傍に位置する請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記一つの抑止プレートの外側の端の少なくとも一部分は前記外側の端と前記排気ポートの近傍の一部分に沿った前記チャンバの内側の壁との間で定義されるギャップを小さくする請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
前記少なくとも一つの抑止プレートは前記基板支持ペデスタルを完全に取り囲む環状の形状を有し、前記一つの抑止プレートの他の部分の所より前記一つの抑止プレートの一部分においてより広い幅を有する一つの抑止プレートであり、前記一つの抑止プレートの外側の端の一部分は前記排気ポートの近傍の位置少なくとも一つの位置において、前記チャンバの内側の側壁に接触する請求項１０記載のシステム。
【請求項２３】
前記少なくとも一つの抑止プレートの外側の端の一部分は第１の位置より前記排気ポートから更に離れている第２の位置においてよりも、前記排気ポートの近傍の前記第１の位置におけて前記チャンバの内部壁により近い請求項１０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は半導体基板処理システムに関する。より詳細には、本発明は半導体基板処理チャンバ内のガスの流れを制御するフロー制御アセンブリに関する。
【関連技術の背景】
【０００２】
集積回路は単一のチップ上に数百万のコンポーネンツ（例えば、トランジスタ、キャパシタ、抵抗など）を含みうる複雑なデバイスに進化した。チップの設計の進化は、継続的により速い回路、及び、より密度の高い回路を必要とする。集積度の高い回路の需要は集積回路コンポーネントの大きさを削減すことを必要とする。そのようなデバイスの特徴である最小限の大きさは、本技術分野においてクリティカルディメンションとして一般によばれている。一般に、このクリティカルディメンションには、ライン、コラム、開口部、ライン間の間隔などの最小線幅の特徴が含まれる。
【０００３】
これらのクリティカルディメンションが小さくなるにつれ、基板上の処理の均一性が高い歩留まりを維持するために至上命題となる。集積回路の製造において用いられる従来のプラズマエッチプロセスに関連する一つの問題は、基板上でのエッチレートの不均一性にあり、それは部分的には、活性種がエッチングされる基板の中心から外れて偏在することに起因するかもしれない。基板の中心から偏在する活性種の傾向に貢献する一つの要素は、チャンバの排気ポートの円周上の位置にある。排気ポートに最も近いチャンバの領域からガスがより多く排気されるので、活性種は、排気ポートの方向に引かれ、これにより、チャンバ及びその中に位置する基板の中央に関して、より偏在することとなる。この偏在が基板の表面でのエッチの不均一性という損失をもたらし、それは多大に性能に影響を及ぼし、集積回路を製造するコストを高くする。
【０００４】
従って、集積回路の製造過程において、材料層をエッチングするためのより改善された装置が本技術分野において必要とされる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は一般に、半導体基板処理チャンバにおいて、ガスの流れを制御するための装置を提供することである。一実施例において、本装置（フローコントローラ）は処理チャンバの底により支持されるベースと、垂直方向に離れた位置においてこのベースに結合されるサポートリングを含む。このサポートリングはチャンバ内で、基板が支持されるペデスタルを囲む。少なくとも一つの抑止プレートがサポートリングに接続され、サポートリングから周方向に伸びる。抑止プレートは基板上に位置する処理領域と排気ポンプに接続された排気ポートとの間に位置する。抑止プレートは処理プロセス領域から排気ポートの方向へのガスの流れを制御するようになっている。
【詳細な説明】
【０００６】
本発明は一般に、プラズマリアクタ内の半導体基板上での処理の均一性を改善するための装置に関するものである。本技術分野における当業者であれば、リアクティブイオンエッチ（ＲＩＥ）チャンバ、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）チャンバなどを含むプラズマエッチチャンバの他の形態においても、本発明が実施されうることを理解するであろう。更に、本発明は、ガス流の制御により処理の間の基板表面上のプロセスの均一性が改善されうる、アトミックレイヤーデポジション（ＡＬＤ）チャンバ、化学的蒸着（ＣＶＤ）チャンバ、プラズマ励起化学的蒸着（ＰＥＣＶＤ）チャンバ、磁気励起プラズマ処理チャンバなどのいかなる処理チャンバにおいても用いられうる。
【０００７】
図１は本発明を用いた二周波の容量性プラズマソースリアクタの概略断面図を図示する。一実施例において、本発明のフローコントローラは、基板支持体の上に位置するガスの入口、及び、その基板支持体の下に位置するチャンバの排気もしくは排気ポートを有するチャンバと協働する。このフローコントローラはプロセスチャンバ内でガスフローを制御することが望まれる場合に有益である。本発明に適宜な処理チャンバの一例はカルフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズインクから市販されているイネーブラー（ＥＮＡＢＬＥＲ（商標名））処理チャンバである。
【０００８】
一実施例において、リアクタ１０２は電気的なグラウンド１３４に接続される導電性のチャンバの壁１３０を有するプロセスチャンバ１１０を含む。少なくとも一つのソレノイドセグメント１１２はチャンバの壁１３０の外部に位置する。チャンバの壁１３０はチャンバ１１０のクリーニングを可能にするセラミックライナー１３１を含む。各基板が処理された後、エッチプロセスの副産物及び残渣物は容易にライナー１３１から取り除かれる。ソレノイドセグメント１１２は少なくとも５ボルトを生成することができる直流電源１５４により制御される。
【０００９】
また、プロセスチャンバ１１０はプロセスチャンバ１１０の底１０８上に設けられ、シャワーヘッド１３２から離間した、基板支持ペデスタル１１６を含み、プロセス領域１８０がその間に形成される。基板支持ペデスタル１１６は、シャワーヘッド１３２の下方で、ペデスタル１１６の表面１４０上の基板１１４を保持するための静電チャック１２６を含む。
【００１０】
静電チャック１２６は、直流電源１２０及びマッチングネットワーク１２４を介してＲＦバイアス電源１２２に接続される支持ペデスタル１１６より制御される。バイアス電源１２２は、一般に５０ｋＨｚから１３．５６ＭＨｚの調整可能な周波数、及び、０Ｗから５０００ワットの間の電力を有する高周波（ＲＦ）信号を生成することができる。選択的に、バイアス電源１２２は直流電源またはパルス波形の直流電源であってもよい。
【００１１】
シャワーヘッド１３２は、様々なガスが特定のガス分配勾配を用いて、チャンバ１１０の処理領域１８０に供給されるように、複数のガス分配ゾーンを有し、支持ペデスタル１１６に対面する上部電極１２８に取り付けられる。上部電極１２８はインピーダンス変換器１１９（例えば４分の１波長のマッチングスタブ）を介して、ＲＦ電源１１８に接続される。電源１１８は一般に、約１６２ＭＨｚの同調可能な周波数、及び、約０から２０００Ｗの間の電力を有する高周波（ＲＦ）信号を生成することができる。
【００１２】
チャンバ１１０の内部は、チャンバの壁１３０に形成された排気ポート１３５を介して真空ポンプ１３６に結合されている高真空の容器である。排気ポート１３５に設けられたスロットバルブ１２７は処理チャンバ１１０内の圧力をコントロールするために、真空ポンプ１３６と関連して用いられる。
【００１３】
フローコントローラ１００は支持ペデスタル１１６及びチャンバの壁１３０に対して、離間して支持ペデスタル１１６を取り囲む。フローコントローラ１００はプロセス領域１８０と排気ポート１３５との間を流れるガスの流れを制御する。一般に、フローコントローラ１００は特定のチャンバ内、もしくは、所定のプロセス条件の下で、ガスの流れの特性を制御するよう構成されている。フローコントローラは特定のチャンバ内のガスの流れの特性を等化するために、もしくは、所望の均整のとれたガスの流れを維持するために、構成されうる。これは、チャンバの底１０８に対してフローコントローラを所定の高さに維持し、フローコントローラ１００の外側の端とチャンバの壁１３０の内側の端との間の所定のギャップ１５８、及び、フローコントローラ１００の内側の端と支持ペデスタル１１６の外側の端との間の所定のギャップ１６０が形成されるように、所定の高さ、幅、及び形状に、フローコントローラを構成することにより成し遂げられる。フローコントローラは、ギャップ１５８、１６０のいずれか、若しくは、両者がフローコントローラ１００の周辺に沿って幅を変えるようなものであるように構成される。
【００１４】
図２Ａはフローコントローラ１００の一実施例の等角投影図法による部分展開図である。フローコントローラ１００はベースプレート２０２、複数の支持ピン２０４、支持リング２０６、及び少なくとも一つの抑止プレート２０８を含む。ベースプレート２０２は（図１に示された）プロセスチャンバ１１０の底１０８に置かれ、基板支持ペデスタル１１６を取り囲む。ベースプレート２０２はボルト、ネジ、接着剤、溶接、係止などの適宜な方法により、底１０８に固着される。図２Ａに示された実施例において、４つの穴２１０が、プロセスチャンバ１１０の底１０８にベースプレート２０２をボルト付けするために、ベースプレート２０２に設けられる。チャンバの底１０８には、フローコントローラ１００を支持するために複数のベースプレートが用いられるかもしれない。
【００１５】
支持ピン２０４は、ベースプレート２０２の上方に支持リング２０６をしっかりと位置付けするために、ベースプレート２０２と支持リング２０６との間に接続される。支持ピン２０４は溶接、ネジ止め、杭止め、締まりばめ、ボルト止め、ボンディングなど適宜な方法により、ベースプレート２０２及び支持リング２０６に接続される。選択的に、支持ピン２０４は一体物の材料から成形、型どり、鍛造、もしくは機械研磨などによりベースプレート２０２及び支持リング２０６のどちらか、もしくは、その両者の一部分であるかもしれない。図２Ａに示された実施例において、支持ピン２０４はファスナー２６０により（その一つは示されているが）のそれぞれのすぐ下のベースプレート２０２に形成された穴２６２を介してベースプレート２０２にほぼ垂直にボルト留めされる。支持ピン２０４は支持リング２０６を支持ピン２０４にボルト止めするための穴２１４を有するいくつかの突起２１２に沿って支持リング２０６に結合される。
【００１６】
支持ピン２０４は長さにおいてほぼ等しく典型的には、プロセスチャンバ１１０の底１０８にほぼ平行に、底の上方高さＨの所で支持リング２０６を保持する。典型的には、高さＨは特定の処理チャンバ内でのポンプへのガス流の特性を最適化するために変えられる。例えば、その高さは、抑止プレート２０８がペデスタル１１６の上に置かれた基板１１４の上部表面とほぼ同じ高さであり、かつ、ほぼ平行であるように選択される。選択的には、その高さは、ガス流の特性及びプロセスチャンバの形状に従い、より高い位置、若しくは、より低い位置となるかもしれない。ガス流のシュミレーションためのソフトウェアパッケージがフローコントローラ１００のための最適な高さＨを決定するために用いられうる。選択的に、異なる長さに作られた複数組の支持ピン２０４が最適な高さＨを決定する実験的プロセスを行うために用いられうる。選択的に、支持ピン２０４は、異なる支持ピン２０４を用いることなく、高さＨを変えることができるようにするために、ジャッキねじのような長さ方向に調整可能なものであってもよい。更に他の実施例において、長さを変えられる支持ピンが、抑止プレート２０８がペデスタルの表面１４０及び処理されている基板の表面とは並行にならないように、ペデスタルの表面１４０に対する抑止プレートの角度を変えるために用いられるかもしれない。
【００１７】
少なくとも一つの抑止プレート２０８が、バッフルとして動作し、その上または回りと通るガスの流れを変える。排気ポートの近くのガスの流れを最大限に制限し、排気ポートの反対側の流れを最小限に制限することにより、抑止プレート２０８は、ガスの入口から排気ポートに流れるガスを制限し、基板１１４の表面上のガスの流れを均一するように構成されている。この均一なガスの流れにより、プラズマが排気ポートの方向に引かれてしまうという傾向が緩和される。
【００１８】
一実施例において、少なくとも一つの抑止プレート２０８は、排気ポートの方向の部位のみに設けられ、排気ポートの反対の領域をオープンにする円環状のリングセグメントである。選択的に、少なくとも一つの抑止プレート２０８は、処理の間のチャンバ内のガス流を最適化するために、所望の大きさ、形状の環状のリングセグメントを形成する、それぞれが近傍に置かれた同じ、もしくは変動する、半径方向の幅の複数の環状のリングセグメントであるかもしれない。選択的に、抑止プレート２０８は最大のガスの流れの制限が排気ポートの近傍であり、最小のガスの流れの制限が排気ポートの反対側となるように方向付けられた、均一もしくは変動する、半径方向の幅を有する単一のプレートであるかもしれない。プロセスチャンバ内の排気ポートの形状、または、その位置若しくはその数が変われば、異なる形状のものが考えられるかもしれない。
【００１９】
少なくとも一つの抑止プレート２０８は、支持リング２０６に結合され、ボルト止め、ネジ止め、ボンディング、テーピングなどの周知の方法により取り付けられるかもしれない。抑止プレートは支持ピン２０４もしくはベース２０２に直接、結合されるかもしれない。図２Ａに示された実施例において、抑止プレート２０８(a)-(c)の内部の端２２０が基板支持ペデスタル１１６の外側の端の極近くに維持されて、これにより（図１に示されるように）内部のギャップ１６０ができるように、抑止プレート２０８は支持リング２０６内の突起物２１２に形成された穴を介してボルト止めされる。内部のギャップ１６０は一般に、それを通るガスの流れを防ぐに十分に小さいものであり、特定のプロセスチャンバ内のガスの流れを最適化するためにその大きさは変えられるものである。
【００２０】
図２Ａに示される実施例において、抑止プレートは、支持リング２０６に結合され、所望の大きさの弧を形成するために、それぞれ隣接して配置される一連のプレート２０８(a)-(c)を含む。弧もしく湾曲角度の大きさはプロセスチャンバの形状によって変わる。図２Ａに示される抑止プレート２０８は、３つの抑止プレートに２０８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）により１３５度となるように、各々４５度の角度の湾曲角度を有する。しかしながら、抑止プレートは、チャンバ内の圧力及びガスを必要に応じ最適化するために、それよりも大きくもしくは小さいものであり得、また、より大きい若しくはより小さいギャップを残すために形状を変化させるものである。
【００２１】
例えば、図２Ｂはフローコントローラ１００に用いられる抑止プレート２０８の一実施例の平面図を図示する。抑止プレート２０８の大きさは中央点２５０から測られる角度α及び中央点２５０に関して半径方向に計られる幅Ｗにより定義される。角度αを変えることにより、単一のプレートによる空気の流れの阻止を大きくしたり小さくしたりすることができる。小さい角度αにすれば流れの抑止をより大きく調整することができ、より大きい角度αであれば部品を減らすことができる。これにより最適な構成を見つけ出すための調整が可能となる。更に、特定の構成が決定されると、単一の抑止プレート２０８が単体で所望の領域をカバーするために必要な角度αにより作成されるかもしれない。
【００２２】
更に、（図１に示されるように）幅Ｗを変えれば、フローリストリクタ２０８の外側の端２１６とチャンバの壁１３０のライナー１３１との間で定義されるギャップ１５８の大きさを変えることとなる。これにより、フローリストリクタの外側の端２１６の周り及びそのギャップ１５８を介してのガスの流れを制御することができる。一実施例において、抑止プレート２０８の幅Ｗは実質的にギャップ１５８を閉ざすに十分なものであり、これによりギャップ１５８を介してのガスの流れを制限することができる。ギャップ１５８はフローリストリクタのプレートの周辺に沿って均一もしくは変動するかもしれない。ギャップ１５８の大きさにおける変化は、一つ若しくは複数の、傾斜を持った幅を有する抑止プレートを用いるなどして、滑らかとなりうる。選択的に、ギャップ１５８の大きさにおける変化は、異なる幅を有する複数のリストリクタプレートを用いるなどして段階的なものとなるかもしれない。
【００２３】
図３はプロセスチャンバ３１０内に設けられたフローコントローラ３００の一実施例の平面図を図示する。この実施例はプロセスチャンバ３１０内のペデスタル３１６上に置かれた基板（図示せず）の表面を流れる空気の圧力及び速度を制御するために、一連の抑止プレート３０８（ａ）−（ｅ）がどのように支持リング３０６上に配置されうるかを説明するものである。
【００２４】
この実施例において、５つの抑止プレート３０８（a）−（ｅ）がペデスタル３１６にほぼ取り囲むように隣接して設けられている。組み立てられた抑止プレート３０８がペデスタル３１６の２２５度もしくは約８分の５（５／８）の部分を取り囲むように、それぞれの抑止プレートは約４５度の角度αを有する。また、各抑止プレートは抑止プレート３０８の外側の端とチャンバの壁３３０との間で定義されるギャップ３５８をほぼ閉ざすに十分な幅Ｗを有する。抑止プレートの内側の端とペデスタル３１６の外側の端との間のギャップ３６２がほぼ閉じるように、抑止プレート３０８は置かれている。抑止プレート３０８はプロセスチャンバ３１０内に設けられた排気ポート３５５の位置に直径方向にほぼ反対する部位に開口部３６０を残すように抑止プレート３０８は配置され、これによりギャップ３５８、３６２を介してよりも、開口部３６０を介して、ペデスタルをより自由に通過する空気を流すことができる。
【００２５】
図４Ａはプロセスチャンバ４１０内に設けられたフローコントローラ４００の別の実施例の平面図である。この実施例において、抑止プレート４０８はプロセスチャンバ４１０内のペデスタル４１６上に設けられた基板を通る空気の圧力及び速度を最適化するための環状の形状を有する単一の部品である。抑止プレート４０８の幅は、円周方向に沿って、その大きさにおいて滑らかにもしくは断続的に変化しうる。例えば、図４Ｂは図４Ａの抑止プレート４０８の平面図を図示し、抑止プレート４０８の幅Ｗは最大の幅Ｗ１から直径方向に反対の位置の最小の幅Ｗ２まで滑らかに傾斜する。図４Ａに示される実施例において、抑止プレート４０８は最大の幅が排気ポート４４５の近傍に設けられ、排気ポートの近くに小さいギャップ４５８のみを残し、排気ポート４４５の反対側により大きい開口部４６０を残すように、方向付けられる。
【００２６】
例えば、２２インチの内径のチャンバの壁４３０及び１５インチの半径のペデスタル４１６を有するチャンバ４１０において，ペデスタル４１６とチャンバの側壁４３０との間の残りのチャネルは３と２分の１（３２／１）インチの幅である。例示のフローコントローラ４００は、最大の幅Ｗ１が２と４分の３（２３／４）インチであり、直径方向に反対側の最小の幅Ｗ２が２と４分の１（１／４）インチであり、その幅が均一に傾斜する、外側の直径が１８インチとなる円形を有するよう構成されている。フローコントローラ４００は、最大の幅Ｗ２が排気ポート４４５の近傍に位置し、排気ポート４４５の近傍の領域において２分の１（１／２）インチの最小のギャップ４５８を残すように、チャンバ４１０内に位置付けられる。排気ポート４４５の反対側の開口部４６０は３と４分の１（３１／４）インチの幅である。
【００２７】
選択的に、抑止プレート４０８は、その形に近似する異なる幅の複数のリングセグメントであってもよい。その近似はは滑らかなものであってもよいし、段階的なものであってもよい。抑止プレート４０８の形は、流れのモデリングのためのソフトウェアパッケージにより、又は、所望の形が得られるまで複数の平面プレートを用いて実験することにより、得られうる。
【００２８】
別の実施例において、単一の抑止プレートは他の楕円形状でも有りうる。ここで用いられるように、楕円とは広く意味で解釈され、いかなる長円形、楕円、円形、弧状の形、または、丸型の形をも意味する。形（プロフィール）という用語は一般的な形を総称し、基板支持ペデスタルへのフローリストリクタの隣接配置するための切り抜き部分をも含みうる。
【００２９】
図１及び図２Ａに戻ると、動作中、基板１１４は支持ペデスタル１１６上に置かれ、チャンバの内部の雰囲気は大気圧以下の圧力まで下げられ、点火されたときにプラズマを生成するガス１５０（例えば、アルゴン、塩素化ガス、フッ素化ガスなど）が、シャワーヘッド１３２を介して、ガスパネル１３８からプロセスチャンバ１１０に供給される。ガス１５０は上側の電極１２８（アノード）にＲＦ電源１１８からのパワーを印加することにより、プロセスチャンバ１１０内でプラズマ１５２へと点火される。磁界がソレノイドセグメント１１２を介してプラズマ１５２に印加され、支持ペデスタル１１６はバイアス電源１２２からの電力が供給されることによりバイアスされる。
【００３０】
基板１１４の処理の間、プラズマ１５２を形成するためにプロセスチャンバ１１０へガス１５０が導入されると、プロセスチャンバ１１０の動作圧力は、ポンプ１３６により排気ポート１３５を介してチャンバ１１０から排気される空気の容量を制御する排気ポート１３５に設けられたスロットルバルブ１２７により制御される。ガスがプロセスチャンバ１１０へと又はそこから流れるときに、フローコントローラ１００を用いなければ、シャワーヘッド１３２、ペデスタル１１６、及び排気ポート１３５の位置関係により、基板１１４の表面上の圧力及び速度の不均一な配分となる。この不均一な圧力及び速度の配分はチャンバ内のプラズマ１５２の位置に影響し、従って、基板１１４の表面から取り除かれる材料のエッチレートに影響を及ぼす。
【００３１】
図５Ａ及び図５Ｂは、フローコントローラを用いたとき、及び、用いないときの基板１１４の表面上でのエッチレートの均一性を示すように計測されたグラフである。図５Ａは、フローコントローラを用いない場合の、基板５１２の表面上のより大きいエッチレート５５２の領域を示す。図から分かるように、チャンバ内の不均一なガスの流れによって、基板５１２の片方の側に活性種が移動する。より大きいエッチレート５５２の領域によって示されるように、活性種が偏在することにより、基板５１２のエッチレートの不均一性を生じせしめる。図５Ｂはフローコントローラを用いることによって、基板５１４の基板上のより大きいエッチレート５５４の改善された領域を図示する。図から分かるように、活性種は基板５１４の表面に中央部分に位置付けられ、より大きいエッチレート５５４のずっとより均一な領域が得られる。
【００３２】
本発明の様々な実施例について述べられてきたが、本発明の他の及び更なる実施例が本発明の基本範囲から逸脱することなく成し得、その範囲は以下の請求の範囲により決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の上述された特徴、効果及び目的が達成され、詳細に理解されるように、上に短く要約されたような本発明のより特定的な説明が添付の図面において図示される実施例を参照しながらなされる。
しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施例のみを説明するものであり、その範囲を制限するものと考えられるべきではなく、本発明は他に同等に有効な実施例も含みうる。
【図１】二周波の容量性プラズマソースリアクタの概略側面図である。
【図２Ａ】フローコントローラの一実施例の等角投影図法による部分展開図である。
【図２Ｂ】図２Ａのフローコントローラのフロー抑止プレートの一実施例の平面図である。
【図３】フローコントローラの一実施例を用いるプロセスチャンバの断面平面図である。
【図４Ａ】フローコントローラの別の実施例を用いるプロセスチャンバの部分平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａのフローコントローラの抑止プレートの一実施例の平面図である。
【図５Ａ】フローコントローラを備えない半導体基板処理チャンバ内におけるプロセスの間の基板上のエッチレートの均一性を示すグラフである。
【図５Ｂ】フローコントローラを備えた半導体基板処理チャンバ内におけるプロセスの間の基板上のエッチレートの均一性を示すグラフである。
【図１】
2007533138.tif 000003
【図２Ａ】
2007533138.tif 000004
【図２Ｂ】
2007533138.tif 000005
【図３】
2007533138.tif 000006
【図４Ａ】
2007533138.tif 000007
【図４Ｂ】
2007533138.tif 000008
【図５Ａ】
2007533138.tif 000009
【図５Ｂ】
2007533138.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月17日(2005.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体プロセスチャンバ内に支持され、基板支持ペデスタルを少なくとも部分的に取り囲むよう構成された少なくとも一つの抑止プレートを含み、前記抑止プレートはプロセス領域と排気ポートとの間を流れる少なくとも一つのガスの流れを制御し、
プロセスチャンバの底に結合されるようになっているベースと、
垂直方向に離れた位置に位置するように前記ベースに結合される支持リングとを含み、前記少なくとも一つの抑止プレートは前記支持リングに結合されている半導体基板処理チャンバ内のプロセス領域と排気ポートとの間のガスの流れを制御するための装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの抑止プレートは基板支持ペデスタル及びプロセスチャンバの内部側壁から横方向に離れて構成されている請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ベースと前記支持リングとの間に結合される複数の支持足を更に含む請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記支持足は前記基板支持ペデスタルの基板支持表面により定義される平面に対して平行でない方向に前記支持リングを維持する請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも一つの抑止プレートは前記基板支持ペデスタルを少なくとも部分的に取り囲む環状の形状を有する一つの抑止プレートである請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記抑止プレートは、前記抑止プレートの他の部分においてより、前記抑止プレートの一部分においてより広い幅を有する請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記より広い幅を有する部分は前記排気ポートの近傍に位置するよう構成されている請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも一つの抑止プレートは複数の抑止プレートを含み、各抑止プレートは少なくとも一つの他の抑止プレートに隣接して設けられている請求項１記載の装置。
【請求項９】
プロセスチャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持ペデスタルと、
前記プロセスチャンバ内の前記ペデスタルより上に形成され、前記支持ぺデスタルの上方のプロセス領域にプロセスガスを供給するためのガス導入口と、
前記チャンバの壁に形成された排気ポートと、
前記半導体処理チャンバ内に支持され、前記基板支持ペデスタルを少なくとも部分的に取り囲む少なくとも一つの抑止プレートとを含み、前記抑止プレートは前記プロセス領域と前記排気ポートとの間に流れる少なくとも一つのガスの流れを制御し、
前記プロセスチャンバの底に結合されるようになっているベースと、
垂直方向に離れて位置するように前記ベースに結合される支持リングを含み、前記少なくとも一つの抑止プレートは前記支持リングに結合されている半導体基板処理システム。
【請求項１０】
前記ベースと前記支持リングとの間に結合される複数の支持足を更に含む請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記支持足は前記基板支持ペデスタルの基板支持表面により定義される平面に対して非並行に前記支持リングを維持する請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの抑止プレートは弧状形状を有する複数の抑止プレートである請求項９記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の抑止プレートは前記基板支持ペデスタルを実質的に取り囲む請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数の抑止プレートの外側の端の少なくとも一部分は前記外側の端と前記排気ポートの近傍の前記チャンバの内部壁との間で定義されるギャップを小さくする請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの抑止プレートは一つの抑止プレートである請求項９記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの抑止プレートは前記基板支持ペデスタルを実質的に取り囲む環状な形状を有する請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記一つの抑止プレートは前記一つの抑止プレートの他の部分においてより前記一つの抑止プレートの一部分においてより広い幅を有する請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記より広い幅を有する前記部分は前記排気ポートの近傍に位置する請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記一つの抑止プレートの外側の端の少なくとも一部分は前記外側の端と前記排気ポートの近傍の一部分に沿った前記チャンバの内側の壁との間で定義されるギャップを小さくする請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの抑止プレートは前記基板支持ペデスタルを完全に取り囲む環状の形状を有し、前記一つの抑止プレートの他の部分の所より前記一つの抑止プレートの一部分においてより広い幅を有する一つの抑止プレートであり、前記一つの抑止プレートの外側の端の一部分は前記排気ポートの近傍の位置少なくとも一つの位置において、前記チャンバの内側の側壁に接触する請求項９記載のシステム。
【国際調査報告】
2007533138.tif 000011
2007533138.tif 000012
2007533138.tif 000013