(57)【要約】  膜スタックを処理するためのクラスタツール、処理チャンバ及び方法の実施形態が提供される。一実施形態においては、膜スタックのシリコン層と金属層をインサイチュエッチングするための方法であって、処理チャンバ内で膜スタックの金属上層をエッチングして下にあるシリコン層の一部を露出させるステップと、処理チャンバから基板を取り出さずにシリコン層におけるトレンチをエッチングするステップと、を含む前記方法が提供される。本発明は、フラットパネルディスプレイの薄膜トランジスタ製造に特に有用である。【選択図】  図４
2007533139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ本体と、
該チャンバ本体上に配置され且つガス注入ポートを有するリッドと、
少なくとも０.２５平方メートルの処理側表面積を有する基板を支持するように適合された基板支持体と、
該ガス注入ポートに結合されたリモートプラズマ源と、
該基板支持体の上の該チャンバ本体に配置されたガス分配プレートと、
該ガス分配プレートと基板支持体の少なくとも１つに結合されたＲＦ電源と、
を備えている処理チャンバ。
【請求項２】
該リモートプラズマ源に結合され且つ該リッドと該ガス分配プレートとの間に第１ガスを流すように適合された第１ガス源と、
該リモートプラズマ源を迂回しつつ該リッドと該ガス分配プレートとの間に第２ガスを流すように適合された第２ガス源と、
を更に備えている、請求項１記載の処理チャンバ。
【請求項３】
該チャンバ本体が温度制御される、請求項１記載の処理チャンバ。
【請求項４】
該チャンバ本体が、
その中に埋め込まれた少なくとも１つのカートリッジヒータ、
を備えている、請求項３記載の処理チャンバ。
【請求項５】
金属とシリコンのインサイチュエッチングが該チャンバ本体内で行うことができる、請求項１記載の処理チャンバ。
【請求項６】
搬送チャンバと、
該搬送チャンバに結合され且つ金属とシリコンの双方をインサイチュでエッチングするように構成された少なくとも１つの処理チャンバと、
該搬送チャンバに結合されたロードロックチャンバと、
該ロードロックチャンバに結合されたファクトリインタフェースと、
該搬送チャンバ内に配置され且つ該処理チャンバと該ロードロックチャンバとの間に基板を搬送するように構成された搬送ロボットと、
該ファクトリインタフェース内に配置され且つ該ロードロックチャンバに基板を搬送するように構成されたインタフェースロボットと、
該インタフェースロボットと搬送ロボットの少なくとも１つから基板を受容するように配置されたエッチング残渣除去ステーションと、
を備えている、クラスタツール。
【請求項７】
該少なくとも１つの処理チャンバが、少なくとも０.２５平方メートルの処理側表面積を有する基板を処理するように構成されている、請求項６記載のツール。
【請求項８】
該少なくとも１つの処理チャンバがフォトレジストのインサイチュアッシングのために構成されている、請求項６記載のツール。
【請求項９】
該少なくとも１つの処理チャンバが誘電材料の化学気相堆積のために構成されている、請求項８記載のツール。
【請求項１０】
該少なくとも１つの処理チャンバが、
リモートプラズマ源、
を更に備えている、請求項６記載のツール。
【請求項１１】
該少なくとも１つの処理チャンバが、
表面を有する基板支持体と、
少なくとも０.２５平方メートルの面積の上に配置されたガス透過性部分を有するガス分配プレートアセンブリと、
を更に備えている、請求項１０記載のツール。
【請求項１２】
該少なくとも１つの処理チャンバが、
該基板支持体と該ガス分配プレートアセンブリとの間に結合されたＲＦ電力と、
を更に備えている、請求項１１記載のツール。
【請求項１３】
該インタフェースロボットが、該エッチング残渣除去ステーションと該ロードロックチャンバとの間に基板を搬送するように構成されている、請求項６記載のツール。
【請求項１４】
該エッチング残渣除去ステーションが、
基板支持体と、
該基板支持体の上に配置され且つ該基板支持体に平行な面において移動可能な洗浄ヘッドと、
を更に備えている、請求項６記載のツール。
【請求項１５】
該エッチング残渣除去ステーションが、
洗浄液体源と、
該洗浄ヘッドと液体源に結合されたスプレーノズルと、
を更に備えている、請求項１４記載のツール。
【請求項１６】
該エッチング残渣除去ステーションが、
ガス源と、
該洗浄ヘッドとガス源に結合されたガスノズルと、
真空源と、
該洗浄ヘッドと真空源に結合された真空ノズルと、
を更に備えている、請求項１５記載のツール。
【請求項１７】
該ファクトリインタフェースに結合されたコーティングステーション、
を更に備えている、請求項６記載のツール。
【請求項１８】
該コーティングステーションが、有機膜を付けるように構成されている、請求項１７記載のツール。
【請求項１９】
基板上に形成された膜スタックを処理する方法であって、該膜スタックが、第１金属層の上に配置された少なくとも１つのフォトレジスト層と、該第１金属層の下にある第１シリコン層と、該第１シリコン層の下にある第２シリコン層と、該第２シリコン層と該基板との間に配置された第２金属層と、を有する前記方法であって、
処理チャンバ内で該第１金属層の一部をエッチングして、該第１シリコン層の一部を露出させるステップと、
該処理チャンバ内で該第１シリコン層の露出された該一部をエッチングするステップと、
を含む前記方法。
【請求項２０】
該処理チャンバ内で該第１シリコン層の該エッチングによって露出した該第２シリコン層の一部をエッチングするステップ、
を更に含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
該フォトレジストを通って該金属層の一部を露出させるステップ、
を更に含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
該フォトレジストを通って該金属層の該一部を露出させるステップが、
該フォトレジストの一部をアッシングするステップ、
を更に含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
該フォトレジストを通って該金属層の該一部を露出させるステップが、
フォトレジストのより厚い部分の間に配置されたフォトレジストのより薄い部分を除去するステップ、
を更に含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
該フォトレジストを通って露出した該金属層の該一部をエッチングして、該第１シリコン層の第２部分を露出させるステップ、
を更に含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
該第１シリコン層の該第２部分を通ってエッチングして、該第２シリコン層の第２部分を露出させるステップと、
該第２シリコン層においてチャネルをエッチングするステップと、
を更に含む、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
該チャネルをエッチングするステップが、
該チャネルと該第２金属層との間に該第２シリコン層の一片が残るステップ、
を更に含む、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
アッシングするステップが、該処理チャンバ内で行われる、請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
該第１金属層をエッチングするステップが、
リモートプラズマ源によって活性化された第１プロセスガスを該処理チャンバに供給するステップと、
該処理チャンバに第２プロセスガスを供給するステップと、
を更に含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２９】
該第１金属層をエッチングするステップが、
該処理チャンバに供給された該ガスにＲＦ電力のバイアスをかけるステップ、
更に含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
該バイアスをかけるステップが、
該チャンバ本体に配置されたガス分配プレート又は基板支持体の少なくとも１つにＲＦ電力を印加するステップ、
を更に含む、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
該第１プロセスガスがＢＣｌ３であり、該第２プロセスガスが塩素を含むガスである、請求項２８記載の方法。
【請求項３２】
該第１シリコン層をエッチングするステップが、
リモートプラズマ源によって活性化された第１プロセスガスを該処理チャンバに供給するステップと、
第２プロセスガスを該処理チャンバに供給するステップと、
を更に含む、請求項１９記載の方法。
【請求項３３】
該第１シリコン層をエッチングするステップが、
該処理チャンバに供給された該ガスにＲＦ電源のバイアスをかけるステップ、
を更に含む、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
該バイアスをかけるステップが、
該チャンバ本体に配置されたガス分配プレート又は基板支持体の少なくとも１つにＲＦ電力を印加するステップ、
を更に含む、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
該第１プロセスガスがＳＦ６であり、該第２プロセスがＯ２である、請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
該第１プロセスガスがＮＦ３であり、該第２プロセスがＯ２である、請求項３２記載の方法。
【請求項３７】
アッシングによってフォトレジストを該膜スタックから除去するステップと、
該アッシングした膜スタックからエッチング残渣を除去するステップと、
を更に含む、請求項２５記載の方法。
【請求項３８】
該エッチング残渣を除去するステップが、
該処理チャンバがそれに結合されたクラスタツール内の他の処理ステーションに該基板を搬送するステップ、
を更に含む、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
残渣除去後の該アッシングした膜スタック上にパッシベーション層を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項３７記載の方法。
【請求項４０】
該堆積させるステップが、
該処理チャンバがそれに結合されたクラスタツール内の堆積チャンバに該基板を搬送させるステップ、
を更に含む、請求項３７記載の方法。
【請求項４１】
該堆積させるステップが、
該膜スタックがエッチングされた該処理チャンバ内で該パッシベーション層を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項３７記載の方法。
【請求項４２】
該アッシングステップが、該処理チャンバ内で行われる、請求項３７記載の方法。
【請求項４３】
該エッチング残渣を除去するステップが、
ファクトリインタフェースに結合された残渣除去ステーションに該基板を搬送するステップ、
を更に含む、請求項３７記載の方法。
【請求項４４】
該ファクトリインタフェースに結合されたステーション内でパッシベーション層を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
膜スタックのシリコン層と金属層をインサイチュエッチングする方法であって、
処理チャンバ内で該膜スタックの金属上層をエッチングして、下にあるシリコン層の一部を露出させるステップと、
該処理チャンバから該基板を除去せずに該シリコン層においてトレンチをエッチングするステップと、
を含む前記方法。
【請求項４６】
該金属上層と該シリコン層をエッチングするステップが、
フォトレジストマスクを用いて該エッチングをパターン形成するステップ、
を更に含む、請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
該処理チャンバがそれに結合されたクラスタツールから該基板を取り出さずに該第１金属層上に配置されたフォトレジスト層をアッシングするステップ、
を更に含む、請求項４５記載の方法。
【請求項４８】
該クラスタツールから該基板を取り出さずに該基板からエッチング残渣を除去するステップ、
を更に含む、請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
該クラスタツールから該基板を取り出さずに該基板上に誘電材料を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項４３記載の方法。
【請求項５０】
膜スタックの複数の層をインサイチュエッチングする方法であって、
処理チャンバ内で該膜スタックの第１層をエッチングして、下にある第２層の一部を露出させるステップと、
該処理チャンバから該基板を取り出さずに該第２層の露出した該一部をエッチングするステップと、
を含み、該第１層と第２層が金属、シリコン、ａ-シリコン、Ｎ＋シリコン又は不動態窒化物からなる群より選ばれた異なる材料であり、該エッチングするステップの少なくとも１つが該処理チャンバから離れて処理ガスを励起させるステップを含む、前記方法。
【請求項５１】
基板上に配置された少なくとも１つの層をエッチングする方法であって、
処理チャンバから離れてプロセスガスを励起させるステップと、
励起された該プロセスガスを該処理チャンバに流すステップと、
該処理チャンバ内に配置された励起された該プロセスガス全体に電力を結合させるステップと、
を含む前記方法。
【請求項５２】
該励起させるステップが、
リモートプラズマ源を通って該プロセスガスを流すステップと、
約５-３０キロワットＲＦ電力で該リモートプラズマ源内の該プロセスガスを活性化させるステップと、
を更に含む、請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
該結合させるステップが、
ガス分配プレートと基板支持ペデスタルとの間に約５-３０キロワットのＲＦ電力を結合させるステップ、
を更に含む、請求項５１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、インサイチュで金属材料とシリコン材料の多層膜スタック除去処理のための方法及び装置に関する。本発明は、フラットパネルディスプレイのための薄膜トランジスタ製造に特に有用である。
【０００２】
関連技術の背景
[0002]基板処理は、典型的には、基板上にデバイス、導体、絶縁体を生成するために基板を複数の連続したプロセスに供することにより行われる。これらプロセスの各々は、一般的には、製造プロセスの単一ステップを行うように構成されたプロセスチャンバにおいて行われる。多くのプロセスチャンバは、典型的には、プロセスチャンバ間で基板の搬送を容易にするロボットを収容する中央搬送チャンバに結合され、それにより処理プラットフォームにおける処理ステップのシーケンスの効率のよい完了が容易になる。この構成を有する処理プラットフォームは、一般的には、クラスタツールとして知られ、その例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＡＫＴＰＥＣＶＤ、ＰＲＯＤＵＣＥＲ(登録商標)、ＣＥＮＴＵＲＡ(登録商標)、ＥＮＤＵＲＡ(登録商標)処理プラットフォーム系列である。
【０００３】
[0003]一般的には、クラスタツールは、その中に配置されるロボットを有する中央搬送チャンバを備えている。搬送チャンバは、一般的には、１つ以上のプロセスチャンバによって囲まれている。プロセスチャンバは、一般的には、基板を処理するために用いられ、例えば、エッチング、物理気相堆積、イオン注入、リソグラフィ等の種々の処理ステップが行われる。搬送チャンバは、各々が複数の基板を収容する複数の取り外し可能な基板ストレージカセットを収容するファクトリインタフェースにしばしば結合される。ロードロックチャンバは、搬送チャンバの真空環境とファクトリインタフェースの通常は周囲環境との間の基板の搬送を容易にするために、搬送チャンバとファクトリインタフェースとの間に配置される。
【０００４】
[0004]フラットパネルの需要が増加するにつれて、コンピュータモニタ、大面積スクリーンテレビ、ＰＤＡや携帯電話のディスプレイを製造するために用いられるもの等のフラットパネル処理に用いられるガラス基板は劇的に大型なものになっている。例えば、フラットパネルの製造に用いられるガラス基板は、数年間で面積が５５０ｍｍ×６５０ｍｍ〜１５００ｍｍ×１８００ｍｍに増大し、近い将来には四（４）平方メートルを超えると予想される。
【０００５】
[0005]このような大面積基板の処理に適合させるために、処理システム（例えば、クラスタツール）もサイズが増大した。例えば、典型的なクラスタツールにおける処理チャンバ間にこのような大面積基板を移動させるために用いられる搬送チャンバの内径は、基板サイズに適合させるために約８０インチから約１３５インチに増大した。従って、大面積基板を処理するように構成された設備に伴うコストは劇的に拡大し続けている。
【０００６】
[0006]大面積基板上に典型的に形成される構造の一つはトランジスタである。従来の製造のトランジスタにおいては、連続プロセスステップには、一般的には、金属とシリコンのエッチングステップと、堆積ステップと、パターン形成ステップと、エッチングステップを複数回繰り返して含まれる。図１４は従来の例示的なトランジスタ製造プロセスのフローダイアグラムである。金属エッチング、シリコンエッチング、堆積プロセスが、典型的には、別個のクラスタツールで行われるので、大面積基板上にトランジスタを製造するためのコストは、ツールの数とサイズ、また、処理中のツール間に基板を搬送する追加費用により高い。その上、基板が１つの搬送用クラスタツールの真空環境から処理シーケンスに必要とされる次のクラスタツールに移動するにつれて、汚染が潜在的に増加するために、ツール間の基板搬送の数が製品歩留まりに対して逆効果となる。従って、トランジスタ製造に複数のツールを連続して用いることは、特に、各大面積基板に示される製造業者による相当な投資の観点から、望ましくない。
【０００７】
[0007]それ故、基板の多層膜スタック処理のための方法及び装置の改善が求められている。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]基板のインサイチュ処理のためのクラスタツール、プロセスチャンバ及び方法の実施形態が提供される。一実施形態においては、クラスタツールは、膜スタックのシリコン層と金属層のインサイチュエッチングに適した少なくとも１つのプロセスチャンバと、少なくとも１つの残渣除去ステーションと、エッチングされた膜スタック上にパッシベーション層を堆積するのに適した少なくとも１つのコーティングステーションを含んでいる。他の実施形態においては、同一のプロセスチャンバがエッチングプロセスと堆積プロセス双方を行うように構成される。
【０００９】
[0009]本発の他の態様においては、膜スタックのシリコン層と金属層をインサイチュエッチングに適したプロセスチャンバが提供される。更に他の実施形態においては、プロセスチャンバは、プロセスチャンバに入る前に第１プロセスガスを励起させるリモートプラズマ源を含み、第二処理ガスはリモートプラズマ源を迂回してプロセスチャンバに分配される。ガス分配プレートと基板支持体との間に印加されるＲＦ電力は、処理チャンバ内でガス混合物から形成されるプラズマを生成し維持する。
【００１０】
[0010]他の実施形態においては、フォトレジストのインサイチュアッシング、膜スタックのシリコン層、ドープされたシリコン層、金属層のエッチングの方法が提供される。本方法は、処理チャンバ内で膜スタックの金属上層をエッチングして下にあるシリコン層の一部を露出させるステップと、処理チャンバから基板を取り出さずに数百オングストロームをシリコン層にエッチングするステップとを含んでいる。
【００１１】
[0011]本発明の上記特徴が得られ且つ詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめた本発明のより詳しい説明が、添付の図面に示される本発明の実施形態によって参照されてもよい。
【００１２】
[0019]しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示し、それ故、本発明の範囲を限定するものとみなすべきでなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容することができる。
【詳細な説明】
【００１３】
[0020]図１は、大面積基板（例えば、少なくとも０.２５平方メートルのデバイス側表面積を有する基板）上に形成される異なる材料を含む膜スタックのインサイチュ処理（即ち、ツールから基板を取り出さずに）のために構成された半導体処理システム又はクラスタツール１００を示す一実施形態である。例示的な処理ツール１００は、一般的には、１つ以上のプロセスチャンバ１０４Ａ-Ｅによって取り囲まれた搬送チャンバ１０２と、ファクトリインタフェース１１０と、１つ以上のロードロックチャンバ１０６と、ポストエッチング残渣除去ステーション１４２とを含む。処理ツール１００は、任意にコーティングステーション１４０を含んでもよい。図１に示された実施形態においては、搬送チャンバ１０２で維持される真空環境とファクトリインタフェース１１０で維持されるほぼ周囲環境との間で基板搬送を容易にするために、１つのロードロックチャンバ１０６が搬送チャンバ１０２とファクトリインタフェース１１０との間に配置される。搬送ロボット１０８は、チャンバ１０４Ａ-Ｅ、１０６の間に基板を移動させるために搬送チャンバ１０２の中央に配置される。本発明から利益を得るように適合させることができる処理システムの一例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社のＡＫＴから入手できる２５ＫＰＥＣＶＤ処理システムである。膜スタックのインサイチュエッチングのための方法及び装置は例示的な処理ツール１００によって本明細書に記載されるが、本発明は異なる構成を有する他の処理システムに適合させ実施されてもよいことが企図される。例えば、システム１００は単一チャンバ内に複数の処理領域から構成されてもよいことが企図される。
【００１４】
[0021]ファクトリインタフェース１１０は、一般的には、１つ以上の基板ストレージカセット１１４、インタフェースロボット１１６、ポストエッチング残渣除去ステーション１４２、コーティングステーション１４０を収容する。各カセット１１４は、その中に複数の基板１１２を保管するように構成される。基板１１２は、典型的には、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、大面積スクリーンテレビ、ＰＤＡや携帯電話のディスプレイ等の製造に適したガラス材料から形成される。インタフェースロボット１１６は、一般的には、カセット１１４とポストエッチング残渣除去ステーション１４２と搬送チャンバ１０２との間に基板を移動させるように構成される。ファクトリインタフェース１１０は、一般的には、大気圧或いは大気圧付近に維持される。一実施形態においては、ろ過された空気をファクトリインタフェース１１０に供給して、ファクトリインタフェース１１０内のパーティクル濃度を最小限にし、対応して基板清浄度が高められる。
【００１５】
[0022]図２Ａは、ポストエッチング残渣除去ステーション１４２の一実施形態を示す図である。ポストエッチング残渣除去ステーション１４２は、一般的には、基板から汚染物質、残渣、望ましくない物質を除去することによってエッチング後の堆積のための基板を準備する。
【００１６】
[0023]図２Ａに示される実施形態においては、ポストエッチング残渣除去ステーション１４２は、チャンバ本体２０２内に配置された基板支持体２０４を含み、その上に移動可能なプロセスヘッド２２０を有する。チャンバ本体２０２は、典型的には、アルミニウム又は他の適した材料から製造される。チャンバ本体２０２は、一般的には、ファクトリインタフェース１１０に結合され、インタフェースロボット１１６（図１に示した）が基板支持体２０４から基板を配置し回収することを可能にする通路２１６を含んでいる。
【００１７】
[0024]基板支持体２０４はシャフト２０６によってリフト機構２０８に結合される。シャフトは、チャンバ本体２０２の底面２１２に形成されるアパーチャ２３６を通る。リフト機構２０８は、基板支持体２０４を基板処理のためのヘッド２２０付近の上の位置と基板搬送を容易にするための下の位置に移動させる。下の位置（図示せず）において、基板支持体２０４を通って配置されるリフトピン２１０はチャンバ本体２０２の底面２１２に突き当たり、それにより基板支持体２０４が下げられるにつれて、基板を基板支持体２０４から離れて隔置させ、それによりインタフェースロボット１１６による基板への接近が可能になる。
【００１８】
[0025]処理ヘッド２２０は、動作デバイス２１８により一般的にはチャンバ本体２０２の上面２３４に結合される。動作デバイス２１８は、ヘッドを基板支持体２０４上に配置される基板の上面全体に走査させるように構成される。動作デバイスは、基板支持体２０４によって保持される基板１１２の向かい合った上部側上でヘッドを左右に移動させるのに適したあらゆるロボット又はｘ/ｚ配置デバイスであってもよい。
【００１９】
[0026]処理ヘッド２２０は、一般的には、真空ノズル２２２と、スプレーノズル２２４と、ガス搬送ノズル２２６とを含む。スプレーノズル２２４は液体源２３０に結合される。スプレーノズル２２４は基板からのエッチングプロセスによりエッチング残渣物質を除去するのに適した液体流れを送るように適合される。一実施形態においては、液体源２３０はスプレーノズル２２４に脱イオン水を供給する。
【００２０】
[0027]真空ノズルとガス分配ノズル２２２、２２６は、基板が洗浄された後、洗浄液を除去するために用いられる。一実施形態においては、真空ノズル２２２は、洗浄サイクル後、基板表面から洗浄液を吸引する真空源２２８に結合される。ガス分配ノズル２２６は、基板の洗浄と乾燥を援助するために不活性ガスを基板表面に供給するガス源２３２に結合される。一実施形態においては、不活性ガスは窒素である。
【００２１】
[0028]図２Ｂは、コーティングステーション１４０の一実施形態を示す図である。コーティングステーション１４０は、一般的には、エッチング後に膜スタックを不動態化するための有機膜を適用するように構成される。
【００２２】
[0029]図２Ｂに示される実施形態においては、コーティングステーション１４０は、チャンバ本体２５２内に配置される基板支持体２５４を含み、その上に移動可能なプロセスヘッド２７０を有する。チャンバ本体２５２は、典型的には、アルミニウム又は他の適した材料から製造される。チャンバ本体２５２は、一般的には、ファクトリインタフェース１１０に結合され、インタフェースロボット１１６（図１に示した）が基板支持体２５４から基板を配置し回収させることを可能にする通路２６６を含む。
【００２３】
[0030]基板支持体２５４はシャフト２５６によってリフト機構２５８に結合される。シャフト２５６は、チャンバ本体２５２の底面２６２に形成されるアパーチャ２８６を通る。リフト機構２５８は、処理のために基板支持体２５４をヘッド２７０付近の上の位置と基板搬送を容易にする下の位置に移動させる。下の位置（図示せず）では、基板支持体２５４を通って配置されるリフトピン２６０がチャンバ本体２５２の底面２６２に突き当たり、それにより基板支持体２５４が下がるにつれて基板を基板支持体２５４から離れて隔置され、それによりインタフェースロボット１１６による基板への接近が可能になる。
【００２４】
[0031]リフト機構２５８、又は他の機構は、基板支持体２５４を回転させるように任意に構成されてもよい。例えば、リフト機構２５８は、コーティング中に基板を回転させるためにシャフト２５６に結合された回転アクチュエータ又はモータ（図示せず）を含むことができる。
【００２５】
[0032]処理ヘッド２７０は、一般的には、動作デバイス２６８によってチャンバ本体２５２の最上面２８４に結合される。動作デバイス２６８は、基板支持体２５４上に配置される基板の上面全体上のヘッドを走査するように構成される。動作デバイスは、基板支持体２５４によって保持される基板１１２の向かい合った上部側上でヘッドを左右に移動させるのに適したあらゆるロボット又はｘ/ｚ配置デバイスであってもよい。
【００２６】
[0033]処理ヘッド２７０は、一般的には、スプレーノズル２７４を含む。スプレーノズル２７４は液体源２８０に結合される。スプレーノズル２７４は、パッシベーションコーティング、例えば、有機膜で基板上に形成されたエッチング構造をコーティングするのに適した液体流を送るように適合される。回転する基板に任意に結合される処理ヘッド２７０に与えられる走査動作は、コーティングが基板上に一様に施されることを可能にする。
【００２７】
[0034]図１に戻ると、搬送チャンバ１０２は、プロセス及び/又は洗浄化学において使用に適した構造材料、例えば、アルミニウム又はスチール合金から製造される。一実施形態においては、搬送チャンバ１０２は単一のアルミニウム合金から製造される。搬送チャンバ１０２は、基板が搬送チャンバ１０２の外部に結合される処理チャンバ１０４Ａ-Ｅ間に搬送される減圧可能な内容積１２８を画成する。ポンプ装置（図示せず）は、搬送チャンバ１０２内の真空を維持するためにチャンバの底に配置される真空ポート１２６を通って搬送チャンバ１０２に結合される。一実施形態においては、ポンプ装置はターボ分子又は低温ポンプに直列に結合された粗引きポンプを含む。
【００２８】
[0035]搬送チャンバ１０２は、種々の処理チャンバとロードロックチャンバ１０４Ａ-Ｅ、１０６をそれに取り付けるための複数のファセットを含む。通路１４４は、それぞれのチャンバ１０４Ａ-Ｅ、１０６を搬送チャンバ１０２の内容積１２８に結合する各ファセットを通って形成される。各通路１４４は、チャンバ環境を分離する閉鎖位置とチャンバ１０４、１０６間の基板搬送を容易にさせる開放位置との間で移動可能なスリットバルブ１４６により選択的に密封される。各処理チャンバ１０４は、典型的には、搬送チャンバ１０２の外部でファセットの１つとボルトで留められる。
【００２９】
[0036]ロードロックチャンバ１０６は、一般的には、ファクトリインタフェース１１０と搬送チャンバ１０２間に結合される。ロードロックチャンバ１０６は、一般的には、搬送チャンバ１０２内の真空を消失させずに、搬送チャンバ１０２の真空環境とファクトリインタフェース１１０のほぼ周囲環境間での基板１１２の搬送を容易にするために用いられる。ロードロックチャンバ１０６の各側面は、搬送チャンバ１０６とファクトリインタフェース１１０からロードロックチャンバ１０６の内部を選択的に分離させるためにスリットバルブ１４６（ロードロックチャンバ１０６の搬送チャンバ側面上だけ示される）の１つによって選択的に密封される基板搬送通路を含む。
【００３０】
[0037]基板搬送ロボット１０８は、一般的には、搬送チャンバ１０２を取り囲む種々のチャンバ間での基板１１２の搬送を容易にするために、搬送チャンバ１０２の内容積１２８内に配置される。搬送ロボット１０８は、搬送中に基板１１２を支持するために利用される１つ以上のブレードを含むことができる。搬送ロボット１０８は独立して制御可能なモータに各々結合された２つのブレード（デュアルブレードロボットとして知られる）を有してもよく、共通の結合によって搬送ロボット１０８に結合した２つのブレードを有してもよい。
【００３１】
[0038]プロセスチャンバ１０４Ａ-Ｅの少なくとも一つが、その上に配置される１つ以上の基板を熱処理又は加熱するように構成されてもよいことが企図される。１つの適した熱プロセスチャンバは、Ｓｈａｎｇらの２００１年１２月１８日出願の米国特許出願第１０/０２５,１５２号に記載され、本明細書に全体で援用されている。他の実施形態においては、基板はプロセスチャンバに挿入する前の排気中にロードロックで予熱することができる。
【００３２】
[0039]図３は、プロセスチャンバ１０４Ｅの一実施形態の断面図であり、プラズマ増強型プロセスチャンバとして構成されている。プロセスチャンバ３００は、エッチングプロセス及び/又は化学気相堆積プロセスを行うように構成されてもよい。
【００３３】
[0040]チャンバ３００は、一般的には、ガス分配システム３０４に結合したチャンバ本体３０２を含む。チャンバ本体３０２は、プロセス容積３１２を部分的に画成する壁３０６と底面３０８を有する。プロセス容積３１２は、典型的には、搬送チャンバ１０２の通路１４４を通ってチャンバ本体３０２の内外へ基板１１２の移動を容易にする壁３０６に形成されたポート（図示せず）を通って接近される。壁３０６と底面３０８は、処理に適合するアルミニウム又は他の材料の単位ブロックから製造することができる。
【００３４】
[0041]チャンバ本体３０２は熱的に調整することができる。例えば、壁３０６及び/又はチャンバ本体３０２の他の一部が熱制御システムにより加熱及び/又は冷却することができる。図３に示される一実施形態においては、熱制御システムは、チャンバ本体３０２の壁３０６に埋め込まれた１つ以上のカートリッジヒータ３７８として示される。或いは、カートリッジヒータ３７８は壁３０６の外部に結合することができる。他の温度制御デバイス/システムがチャンバ本体３０２の温度を制御するために用いることができることも企図される。例えば、熱伝達流体を流すために１つ以上のコンジットをチャンバ本体３０２に形成することができ、取り付けることもできる。チャンバ本体３０２の温度を制御するのに適したデバイスの他の例には、特に、放射ヒータや抵抗ヒータが含まれる。
【００３５】
[0042]壁３０６は、プロセス容積３１２と排気口３６０（種々のポンプ要素を含む、図示せず）を結合するポンププレナム３１４を含むリッドアセンブリ３１０を支持する。ポンププレナム３１４は排気口３６０を通ってポンプシステム３６２に結合される。ポンププレナム３１４は、ガスと処理副生成物をプロセス容積３１２からとチャンバ本体３０２から一様に送るために用いられる。或いは、１つ以上の排気口が、例えば、チャンバ壁３０６又は底面３０８を通って、ポンププレナムを用いて又は用いずに処理チャンバの他の部分に配置されてもよいことが企図される。低圧を加える場合、１つ以上のターボドライポンプが要求されるプロセス圧を達成するために用いることができる。
【００３６】
[0043]温度制御された基板支持アセンブリ３３８は、チャンバ本体３０２内の中央に配置される。基板支持アセンブリ３３８は処理中に基板１１２を支持する。一実施形態においては、基板支持アセンブリ３３８は、少なくとも一つの埋め込み式ヒータ３３２を封入するアルミニウム本体３２４を備えている。
【００３７】
[0044]基板支持アセンブリ３３８に配置されるヒータ３３２、例えば、抵抗素子は、電源３３０に結合され、基板支持アセンブリ３３８とその上に位置する基板１１２を所定の温度に制御可能に加熱することができる。例えば、ＣＶＤプロセスにおいては、ヒータ３３２は、基板１１２を、基板上に堆積される物質の堆積処理パラメータによっては約３５０〜少なくとも摂氏４６０度の一様な温度で維持する。他の例でのエッチングプロセスにおいては、ヒータ３３２は、基板１１２から除去される物質のエッチングパラメータによっては、基板１１２を約６０〜少なくとも摂氏約１８０度の間の一様な温度で維持する。
【００３８】
[0045]一般的に、基板支持アセンブリ３３８は下側３２６と上側３３４を有する。上側３３４は基板１１２を支持する。下側３２６はそれに結合されるステム３４２を有する。ステム３４２は、基板支持アセンブリ３３８を高い処理位置（図示した）とチャンバ本体へ、また、チャンバ本体から基板搬送を容易にする低い位置との間に基板支持アセンブリ３３８を移動させるリフトシステム（図示せず）に基板支持アセンブリ３３８を結合する。ステム３４２には、更に、基板支持アセンブリ３３８とプロセスチャンバ３００の他の要素間に電気的熱電対リード線のコンジットが設けられる。
【００３９】
[0046]ベローズ３４６は、支持アセンブリ３３８（及び/又はステム３４２）とチャンバ本体３０２の底面３０８間に結合される。ベローズ３４６は、基板支持アセンブリ３３８の垂直移動を容易にしつつ、チャンバ容積３１２とチャンバ本体３０２の外部の環境との間に真空シールを設ける。
【００４０】
[0047]基板支持アセンブリ３３８は、一般的には、電源３２２によってリッドアセンブリ３１０と基板支持アセンブリ３３８（又はチャンバのリッドアセンブリ内に又は付近に位置する他の電極）間に位置するガス分配プレートアセンブリ３１８に供給されるＲＦ電力が、基板支持アセンブリ３３８と分配プレートアセンブリ３１８との間のプロセス容積３１２内に存在するガスを励起することができるように接地される。分配プレートアセンブリ３１８は、一般的には、基板に対してガスの一様な流れを促進させるために、少なくとも０.２５平方メートルの面積上に配置される中央ガス透過性部分を有する。電源３２２からのＲＦ電力は、一般的には、化学気相堆積及び/又はエッチングプロセスを駆動させる基板のサイズと相応に選択される。一般的に、電源３２２は、ガス分配プレートアセンブリ３１８に対して約１３.５６ｍＨｚの周波数で約１,０００〜３０,０００ワットの供給に適する。マッチング回路（図示せず）は、その間に電力を効率的に結合するために電源３２２とガス分配プレートアセンブリ３１８の間に設けられる。将来的により大きな基板を処理するためにより大きな電力の要求が必要とされてもよいことが企図される。或いは、底面の基板支持プレートからも電力を印加できる。この場合には、接地がガス分配プレート上に作られる。他の実施形態においては、底面基板支持プレートとシャワーヘッド双方に出力することができる。更に他の実施形態においては、ＲＦ電力は１以上の周波数で供給されてもよい。
【００４１】
[0048]基板支持アセンブリ３３８は、更に、任意に取り囲んでいるシャドーフレーム３４８を支持する。一般的に、堆積プロセスが行われている場合、基板が基板支持アセンブリ３３８に付着しないように、シャドーフレーム３４８は基板１１２と支持アセンブリ３３８のエッジ部での堆積を防止する。
【００４２】
[0049]基板支持アセンブリ３３８は複数のリフトピン３５０を受け入れるそれを通って配置された複数のホール３２８を有する。リフトピン３５０は、典型的には、セラミック又は陽極酸化アルミニウムから構成される。一般的に、リフトピン３５０が通常の位置（即ち、基板支持アセンブリ３３８に相対して引っ込んだ位置）にある場合、リフトピン３５０は基板支持アセンブリ３３８の上側３３４とかなり接触したか又はわずかに埋め込まれた第一端を有する。第一端は、典型的には、リフトピン３５０がホール３２８を通り落下することを防止する。更に、リフトピン３５０は基板支持アセンブリ３３８の下側３２６を超えて伸びる第二端を有する。リフトピン３５０は、支持表面３３０から突出させるためにリフトプレート３５４によって基板支持アセンブリ３３８に相対して作動させることができ、それにより基板支持アセンブリ３３８に対して隔置された関係で基板が配置される。
【００４３】
[0050]リフトプレート３５４は、基板支持アセンブリ３３８の下側３２６とチャンバ本体３０２の底面３０８の間に配置される。リフトプレート３５４はステム３４２の一部を囲むカラー３５６によってアクチュエータ（図示せず）に接続される。ベローズ３４６は、チャンバ本体３０２の外部の環境からプロセス容積３１２の分離を維持しつつ、ステム３４２とカラー３５６を独立して移動させることを可能にする上部３６８と下部３７０を含む。一般的に、基板支持アセンブリ３３８とリフトプレート３５４が相互に共に近づくにつれて、リフトプレート３５４はリフトピン３５０を上側３３４から伸ばすように作動させる。
【００４４】
[0051]リッドアセンブリ３１０は、プロセス容積３１２に対して上部境界を設ける。リッドアセンブリ３１０は、典型的には、チャンバ本体３０２使用するために取り除かれるか又は開放される。一実施形態においては、リッドアセンブリ３１０はアルミニウムから製造される。
【００４５】
[0052]リッドアセンブリ３１０は、典型的には、プロセスガスがチャンバ本体３０２に導入されるガス分配システム３０４によって供給される注入口３３０を含む。ガス分配システム３０４は第一端で注入口３８０に結合し且つリモートプラズマ源３８４とガスパネル３８６の間の第二端で始まる中央ガス分配ライン３８０を含む。
【００４６】
[0053]任意に、酸素及び/又は解離されたフッ素のような洗浄物質は、プロセスチャンバハードウェアから堆積副生成物と膜を除去するために中央ガス分配ライン３８０を通ってチャンバ本体３２０に供給されてもよい。洗浄物質は、リモートプラズマ源３８４、ガス源３８６又は図示されていない他のソースの少なくとも１つから供給されてもよい。
【００４７】
[0054]任意に、エッチングエンドポイントモニタリングデバイスは、処理進行をモニタするためにチャンバに取り付けられてもよい。エンドポイントモニタリングは、光学発光、ＩＲセンシングコンポジション、膜厚を測定する干渉計でもよい。
【００４８】
[0055]リモートプラズマ源３８４はチャンバ３００から離れて第１プロセスガスのラジカルを生成するためのプラズマを用い、それによりラジカル生成に伴う高エネルギーと高温から基板１１２を分離すると共に基板１１２上に形成されるデバイスに対する損傷を防止する。更にその上、リモートプラズマ源３８４はチャンバ内の高い処理温度を容易にすることによって、プロセス可撓性が大きくなることを可能にし、それにより従来の高い温度プロセスでは破損、変化、損傷及び/又は取り除かれるフォトレジストやその上に配置される他の低温層を有する基板上でプロセスが行われることを可能にする。
【００４９】
[0056]リモートプラズマ３８４はガス源３９０と電源３８８に結合される。ガス源３９０は、一般的には、プロセス容積３１２の分配前にリモートプラズマ源３８４内で励起及び/又は解離された反応性ガスを供給する。ガス源３９０によって供給される幾つかのガスの例には、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳＦ６、Ｆ２、ＮＦ３及びＣｘＦｙ及びＯ２と特にＮ２、Ｈｅ、Ａｒとの混合物の少なくとも１つ以上が含まれる。他のガスが基板上で異なる材料層を処理するために用いることができることも企図される。電源３８８は、一般的には、ガス源３９０によって供給されるプロセスガスを励起及び/又は解離させるためにリモートプラズマ源３８８に約１〜３０キロワットのＲＦ電力又はマイクロ波電力を結合させる。
【００５０】
[0057]ガス分配プレートアセンブリ３１８はリッドアセンブリ３１０の内側３２０に結合される。ガス分配プレートアセンブリ３１８は、典型的には、基板１１２の輪郭、例えば、大面積基板については多角形、ウエハについては円形にほぼ従うように構成される。ガス分配プレートアセンブリ３１８には、ガス分配システム３０４から供給されるプロセスガスや他のガスがプロセス容積３１２に供給される貫通領域３１６が含まれる。ガス分配プレートアセンブリ３１８の貫通領域３１６は、チャンバ本体３０２へガス分配プレートアセンブリ３１８を通ってガスを一様に分配するように構成される。本発明から利益をもたらすように適合することができるガス分配プレートの例は、Ｋｅｌｌｅｒらの２００１年８月８日出願の米国特許出願第０９/９２２,２１９号、Ｂｌｏｎｉｇａｎらの２００３年１月７日出願の米国特許出願第１０/３３７,４８３号に記載され、これらの開示内容は共に本明細書に全体で援用されている。
【００５１】
[0058]図４はクラスタツール１００において膜スタックを処理する方法４００のフローダイアグラムである。方法４００は、少なくともプロセスチャンバ３００のインサイチュで（即ち、チャンバ３００から基板を取り出さずに）膜スタックをエッチングする方法４０２を含み、任意にツール１００のインサイチュで（即ち、ツール１００から基板を取り出さずに）エッチング残渣を除去するステップ４０４と、ステップ４０６でツール１００のインサイチュで（即ち、チャンバ３００及び/又はツール１００から基板を取り出さずに）エッチングされた膜スタックを不動態化するステップが含まれてもよい。方法４００は、方法４００の種々の段階に対応して図５-図１３に示される膜スタック５００Ａ-Ｉの連続概略図によって最も良く記載される。下記の方法４００で分配される電力とガス流量の範囲は、１.２メートル×１.５メートル基板を処理するのに適している。追加の電力レベルとガス流量が、小面積又はより大面積の基板を処理するのに必要とされてもよいことが企図される。チャンバ本体３０６の温度を処理中の基板の温度とほぼ等しく維持することが望ましいことも企図される。
【００５２】
[0059]例示的な方法４００は処理チャンバ３００内で実施することができる一方法だけであることが企図される。例えば、少なくとも２つの異なる層のインサイチュエッチングが企図され、層は金属、アモルファスシリコン、N＋シリコン、シリコン及び不動態窒化物からなる群より選ばれる。
【００５３】
[0060]図５はガラス基板１１２上に配置される膜スタック５００Ａの一実施形態を示す図である。膜スタック５００は、ゲート絶縁層５２０とガラス基板１１２の間に配置されるゲート金属層５０２を含む。半導体層はゲート絶縁層５２０の上に配置される。一実施形態においては、半導体層は１つ以上のシリコン層を含む。図５に示される実施形態においては、半導体層は、ゲート絶縁層５２０の上に配置されるアモルファスシリコン（ａ-シリコン）層５０４であり、Ｎ＋/ａ-シリコン層５０６はａ-シリコン層５０４上に配置される。第二金属層５０８はＮ＋/ａ-シリコン層５０６上に配置される。パターン形成されたフォトレジスト（レジスト）層５１０はゲート金属層５０２の上にある第２金属層５０８上の一部に配置される。フォトレジスト層５１０は、より厚い部分５１４の間に配置されるゲート金属層５０２の上のほぼ中央のより薄い部分５１２を含む。このタイプの膜スタックは４-マスク処理に用いられる。４-マスク処理の一方法は、Ｃ.Ｗ.ＫｉｍらのＳＩＤ２００ Ｄｉｇｅｓｔ, ｐａｐｅｒ. ｎｏ.２.１,ｐ.１００６（２０００）に記載されている。本発明は、一チャンバにおいて全てのエッチングステップを完全に行うものである。ゲート金属層５０２に適した材料には、アルミニウム、アルミニウム合金、クロム、モリブデン、チタン及びそれらの組合わせが含まれる。ゲート絶縁層５２０に適した材料には、誘電材料、例えば、特に、ＳｉＮ、ＳｉＯｘが含まれる。一実施形態においては、ゲート絶縁層５２０はＳｉＮｘである。本明細書で用いられる下付き文字のＸは正の整数である。第２金属層５０８に適した材料には、アルミニウム、アルミニウム合金、クロム、モリブデン、チタン、及びそれら組合わせが含まれる。
【００５４】
[0061]膜スタック５００Ａがその上に配置された基板１１２がカセットの１つからプロセスチャンバ３００に搬送される場合、方法４００はステップ４１０から始める。プロセスチャンバ３００に搬送されると、膜スタック５００Ａをエッチングする方法４０２は、ステップ４１２の第２金属層５０８の露出部分をエッチングすることにより始める。
【００５５】
[0062]一実施形態においては、第２金属層５０８は、０-５０００ｓｃｃｍのＢＣｌ３と５０-５００ｓｃｃｍの塩素を含むガス、例えば、Ｃｌ２/ＨＣｌを供給することによりチャンバ３００内でエッチングされる。任意に、Ｏ２及び/又はＨｅも５０-５００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバ３００に供給されてもよい。ＢＣｌ３は、約１-３０キロワットの電力をそれに結合することによりリモートプラズマ源３８４において最初に励起される。ガス分配プレートアセンブリ３１８に約５-３０キロワットのＲＦ電力を印加することによりチャンバ３００内でガス混合物からプラズマが形成される。バイアス電力により、第２金属層５０８をエッチングする活性化エネルギーが得られる。金属エッチングステップ４１２は、一般的には、Ｎ＋/α-シリコン層５０６に対して選択的であり、エッチングストップとして用いることができる。一実施形態においては、ステップ４１２はリモートプラズマ源３８４に約１０００ｓｃｃｍのＢＣｌ３を分配するステップと、約５キロワットの電力でＢＣｌ３を活性化させるステップと、約２０００ｓｃｃｍのＣｌ２/ＨＣｌを処理チャンバ３００に搬送するステップと、約１０キロワットのＲＦ電力でガス分配プレートアセンブリにバイアスをかけるステップとを含んでいる。ステップ４１２は、一般的には、約１０-５００ミリトールの圧力で摂氏約１００±６０度の基板温度において維持される。金属エッチングステップ４１２は、図６に示される膜スタック５００Ｂを製造する。プロセスガスの少なくとも一部を活性化、励起及び/又は解離させるためのリモートプラズマ源３８４の使用は、より高い処理温度を可能にし、容量電力に呼応してガス分配プレートアセンブリと基板支持体間に印加され、それにより膜スタックがプラズマ加熱による低温可動域において効率的にエッチングされることを可能にする。
【００５６】
[0063]エッチングステップ４１２が完了した後、シリコンエッチングステップ４１４がチャンバ３００から基板１１２を取り出さずに膜スタック５００Ｂ上で行われる。シリコンエッチングステップ４１４は、フォトレジスト層５１０と第２金属層５０８の下から横方向に伸びるａ-シリコン層５０４とＮ＋/ａ-シリコン層５０６の露出部分５２８を除去する。シリコンエッチングステップ４１４は図７に示される膜スタック５００Ｃを製造する。
【００５７】
[0064]一実施形態においては、ａ-シリコン層５０４とＮ＋/ａ-シリコン層５０６は、処理チャンバ３００にフッ素を含むガスと約５００-１０,０００ｓｃｃｍのＯ２を供給することによってチャンバ３００内でエッチングされる。フッ素を含むガスは、リモートプラズマ源３８４において励起及び/又は解離することができる。一実施形態においては、約５０-２,０００ｓｃｃｍのＳＦ６がガス源３９０によって供給され、リモートプラズマ源３８４においてＳＦ６ガスに約５-３０キロワットを結合することによってフッ素ラジカルに解離させる。チャンバ３００内のガス混合物からのプラズマは、ガス分配プレートアセンブリ３１８に約５-３０キロワットのＲＦ電力を印加することによって形成される。バイアス電力により、更に、シリコン層５０４、５０６をエッチングする活性化エネルギーが得られる。シリコンエッチングステップ４１４は、一般的には、誘電体層５２０に対して選択的であり、エッチングストップとして用いることができる。或いは、ＮＦ３はシリコンエッチングステップのいずれかにおいてＳＦ６を置き換えるために用いることができる。
【００５８】
[0065]一実施形態においては、ステップ４１４はリモートプラズマ源３８４に約５００ｓｃｃｍのＳＦ６を分配するステップと、約１０キロワットの電力でＳＦ６を活性化させるステップと、処理チャンバ３００に約１０００ｓｃｃｍのＯ２を分配するステップと、約５キロワットのＲＦ電力でガス分配プレートアセンブリにバイアスをかけるステップとを含む。ステップ４１４は、一般的には、約１０-５００ミリトールの圧力で摂氏約１００±６０度の基板温度において行われる。
【００５９】
[0066]シリコンエッチングステップ４１４後、部分的アッシングステップ４１６が、チャンバ３００内で膜スタック５００Ｃに対して行われる。部分的アッシングステップ４１６は、フォトレジストの厚い部分５１４の間に第２金属層５０８の部分５３０を露出させるために、フォトレジスト層５１０のより薄い部分５１２を除去する。一実施形態においては、フォトレジストのより薄い部分５１２をアッシングにより除去して、下にある第２金属層５０８の部分５３２を露出させる。
【００６０】
[0067]適切なアッシングプロセスの一例は、ガス源３８６から処理チャンバ３００に約５００-１０,０００ｓｃｃｍのＯ２を供給するステップを含む。Ｎ２が更にプロセスチャンバに供給されてもよい。約５-３０キロワットのＲＦ電力をガス分配プレートアセンブリ３１８に印加することによりチャンバ３００内でＯ２からプラズマが生成される。下にある第２金属層部分５３２が露出される場合、アッシングステップ４１６が停止する。一実施形態においては、ステップ４１６は、プロセスチャンバ３００に約４０００ｓｃｃｍのＯ２を分配するステップと、約１０キロワットのＲＦ電力でガス分配プレートアセンブリにバイアスをかけるステップとを含む。ステップ４１４は、一般的には、約１０-１,０００ミリトールの圧力で摂氏約１００±６０度の基板温度において行われる。部分的なアッシングステップ４１６は、図８に示される膜スタック５００Ｄを製造する。
【００６１】
[0068]膜スタック５００Ｄの露出した第２金属部５２３は、ステップ４１８によりチャンバ３００内でエッチングされる。金属エッチングステップ４１８は下にあるａ-シリコン層５０４の一部５３４を露出させる。一実施形態においては、金属エッチングステップ４１８は、ステップ４１２の処理パラメータと実質的に同一である。金属エッチングステップ４１８は図９に示される膜スタック５００Ｅを製造する。
【００６２】
[0069]ステップ４２０において、膜スタック５００Ｅのａ-シリコン層５０４とＮ＋/ａ-シリコン層５０６はチャンバ３００内でエッチングされる。シリコンエッチングステップ４２０はａ-シリコン層５０４を完全に分解し、Ｎ＋/ａ-シリコン層５０６を部分的に分解し、Ｎ＋/ａ-シリコン層５０６にチャネル５２４が形成する。チャネル５２４は、ゲート金属層５０２の上にゲート絶縁層５２０を覆うＮ＋/ａ-シリコン材料の薄片５２６を含む。シリコンエッチングステップ４２０は、図１０に示される膜スタック５００Ｆを製造する。一実施形態においては、シリコンエッチングステップ４２０は、ステップ４１４のプロセスパラメータと実質的に同一である。
【００６３】
[0070]この段階において、Ｎ＋シリコン層の上に最上部層の金属の突出があってもよい。任意に、突出を削って平滑なテーパー形状を生じるように、他の第２金属エッチングステップが上記のように行われてもよい。
【００６４】
[0071]膜スタック５００Ｆに示されるフォトレジスト層５１０に残存する部分５３６は、ステップ４２２で第２金属層５０８から除去される。一実施形態においては、ステップ４２２は、ステップ４１６のパラメータと実質的に同一な処理パラメータを用いて、フォトレジスト層５１０を除去するためにチャンバ３００内で行われる。或いは、フォトレジスト５１０の残存する部分５３６は、クラスタツール１００に結合された処理チャンバの他の１つにおいてアッシング又は他の適したプロセスによって除去することができる。フォトレジスト除去ステップ４２０は、図１１において示される膜スタック５００Ｇを製造する。
【００６５】
[0072]膜スタック５００Ｇを含むエッチングされた基板は、エッチングステップ４０２から残渣物質を除去するため、更にステップ４０４で処理される。残渣除去ステップ４０４は、除去ステップ４３２で処理するために残渣除去ステーション１４２に膜スタック５００Ｇを搬送するステップ４３０を含む。図１に示される実施形態においては、エッチング基板をロードロックチャンバ１０６を通ってファクトリインタフェース１１０に配置された残渣除去ステーション１４２に送ることによって、エッチングされた基板はツール１００にインサイチュで残る。任意に、或いは残渣除去ステーション１４２がツール内の他の位置、又は任意にＦＡＢ内のツール１００から離れた位置にあってもよい。エッチングステップ４０２が実質的に残渣を残さないプロセスにおいては、ステップ４０４を迂回されてもよい。
【００６６】
[0073]一実施形態においては、エッチングされた基板１１２から残渣物質を除去するステップ４３２は、基板上に脱イオン水を流すことによって基板をすすぐステップと、すすぐステップから残った脱イオン水を吸い取るステップと、すすぐステップから残った水の除去を援助するために基板上に窒素を吹き込むステップとを含む。残渣物質は他のプロセスによって除去することができることが企図される。残渣除去ステップ４３２は、図１２に示される膜スタック５００Ｈを製造する。
【００６７】
[0074]ステップ４０４後、膜スタック５００Ｈを有する洗浄された基板はステップ４０６により不動態化される。パッシベーションステップ４０６は、基板が堆積ステップ４４２のためにコーティングステーション１４０に搬送されるステップ４４０を含む。処理チャンバ３００（及び/又はツール１００に結合した処理チャンバの他の１つ）が堆積処理のために構成されるとともにコーティングステーション１４０の代わりとして用いられてもよいことが企図される。堆積ステップ４４２は、一般的には、膜スタック５００Ｈ上に誘電材料から構成されるパッシベーション層５４０を与える。パッシベーション層５４０として用いるのに適した材料には、特に、窒化物、ＳｉＮ、有機膜が含まれる。一実施形態においては、パッシベーション層５４０は処理チャンバ３００に加えられるＳｉＮｘから構成される。他の実施形態においては、パッシベーション層５４０はコーティングステーション１４０に加えられるＳｉＮｘから構成される。堆積ステップ４４２は、図１３に示される膜スタック５００Ｉを製造する。
【００６８】
[0075]一実施形態においては、堆積ステップ４４２は、ガスパネルから処理チャンバ３００に、キャリアガスの窒素（１０００〜２０,０００ｓｃｃｍ）中シラン（ＳｉＨ４）（１００〜５００ｓｃｃｍ）とアンモニア（ＮＨ３）（５００〜２０００ｓｃｃｍ）を供給するステップを含む。プロセスチャンバは、約０.８-２.０トールの圧力に維持される。基板１１２の温度は、堆積処理の間、約３００〜少なくとも摂氏約３５０度で維持される。チャンバ３００内でガス混合物からプラズマを形成するために、ガス分配プレートアセンブリ３１８はＲＦ電力でバイアスがかけられる。このプロセスによって、窒化シリコンの約２０００-３０００オングストローム/分の堆積速度が得られる。他の適した堆積プロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴ社から入手できる。
【００６９】
[0076]上記のようなプロセスガスの遠隔励起を用いた分離しているプロセスにおいてエッチングすることができる他の膜には、ドープされていないアモルファスシリコン、Ｎ＋アモルファスシリコン、窒化シリコン（ＰＥＣＶＤ又は他のタイプ）、クロム、モリブデン、アルミニウム（市販の純粋なもの又は、例えば、Ｓｉ、Ｎｄ又はＣｕの少なくとも１つと合金にしたもの）、チタンが含まれる。ドープされていないアモルファスシリコンとＮ＋アモルファスシリコンの双方は、Ｏ２とＮＦ３のガス混合物又はＯ２とＳＦ６のガス混合物でエッチングすることができる。いずれかのガス混合物は任意にＣｌ２を含む。窒化シリコンは、Ｏ２とＮＦ３のガス混合物、Ｏ２とＳＦ６のガス混合物、Ｏ２とＣＨＦ３のガス混合物又はＯ２とＣｘＦｚを含む他のＣｘＨｙＦｚガスのガス混合物でエッチングすることができる。クロムはＯ２及びＣｌ２のガス混合物でエッチングすることができる。モリブデンはＣｌ２、Ｏ２とＣｌ２のガス混合物、Ｏ２とＮＦ３のガス混合物、又はＯ２とＳＦ６のガス混合物でエッチングすることができる。アルミニウムとチタンは、Ｃｌ２とＢＣｌ３のガス混合物又はＣｌ２とＳｉＣｌ４のガス混合物でエッチングすることができる。
【００７０】
[0077]このように、多層膜スタックを処理するためのクラスタツール及び方法の種々の実施形態が提供されている。都合の良いことに、膜スタックはクラスタツールから取り出すことなくトランジスタ構造を製造するために処理することができ、それにより個々の複数のツールで連続処理することによって形成された従来のトランジスタ構造と比較して、ツールの数及びＦＡＢ設置面積とユーティリティの要求が著しく減少する。更にその上、金属とシリコン層双方の低温エッチングが単一プロセスチャンバのインサイチュで行われるので、製造時間とツーリングの要求も、従来処理された基板と比較して著しく減少する。
【００７１】
[0078]上記は本発明の好適実施形態に関するが、本発明の更に多くの実施形態が本発明の基本的な範囲から逸脱することなく構成することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、膜スタックのインサイチュ処理のために構成されたクラスタツールの一実施形態の平面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、エッチング残渣除去ステーションの一実施形態の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、コーティングステーションの一実施形態の断面図である。
【図３】図３は、処理チャンバの一実施形態の断面図である。
【図４】図４は、図１のクラスタツールで実施することができる膜スタックのインサイチュ処理のための方法の一実施形態のフローダイアグラムである。
【図５】図５は、図４のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図６】図６は、図４のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図７】図７は、図４のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図８】図８は、図４のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図９】図９は、図４のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図１０】図１０は、図４のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図１１】図１１は、図４のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図１２】図１２は、図４のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図１３】図１３は、図４のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図１４】図１４は、従来の例示的なトランジスタ製造プロセスのフローダイアグラムである。
【符号の説明】
【００７３】
１００…クラスタツール、１０２…搬送チャンバ、１０４…処理チャンバ、１０６…ロードロックチャンバ、１１０…ファクトリインタフェース、１１２…基板、１１６…インタフェースロボット、１２６…真空ポート、１２８…内容積、１４０…コーティングステーション、１４２…ポストエッチング残渣除去ステーション、１４４…通路、２０２…チャンバ本体、２０４…基板支持体、２０６…シャフト、２０８…リフト機構、２１０…リフトピン、２１６…通路、２１８…動作デバイス、２２０…ヘッド、２２２…ガス分配ノズル、２２４…スプレーノズル、２２６…ガス分配ノズル、２３４…最上部、２３６…アパーチャ、２５２…チャンバ本体、２５４…基板支持体、２５６…シャフト、２５８…リフト機構、２６２…底面、２７０…プロセスヘッド、２７４…スプレーノズル、２８６…アパーチャ、３００…チャンバ、３０２…チャンバ本体、３０４…ガス分配システム、３０６…壁、３０８…底面、３１０…リッドアセンブリ、３１２…プロセス容積、３１４…ポンププレナム、３１６…貫通領域、３１８…ガス分配プレートアセンブリ、３２０…内側、３２４…アルミニウム本体、３２６…下側、３３０…注入口、３３２…ヒータ、３３４…上側、３３８…基板支持アセンブリ、３４２…ステム、３４８…ベローズ、３５０…リフトピン、３５４…リフトプレート、３５６…カラー、３６０…排気口、３６２…ポンプシステム、３６８…上部、３７０…下部、３７８…カートリッジヒータ、３８０…中央ガス分配ライン、５０２…ゲート金属層、５０４…ａ-シリコン層、５０６…Ｎ＋/ａ-シリコン層、５０８…第２金属層、５１０…フォトレジスト層、５１２…より薄い部分、５１４…より厚い部分、５２０…ゲート絶縁層、５２４…チャネル、５４０…パッシベーション層。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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