(57)【要約】プラズマ処理システムは、少なくとも１つのマルチピース式バッフルプレートを有する。このマルチピース式バッフルプレートアセンブリは、開口を有する少なくとも１つの環状リング部分と、前記開口内に着座するように寸法付けられたインサート部分とを含む。個々の部品は、セラミック材料から作ることができる。プラズマ処理中に、バッフルプレートにおける温度勾配によって生じる影響が最小化される。
2007535824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理されるべき半導体ウエハを含む隣接処理チャンバー内にプラズマを分配するためのバッフルプレートアセンブリであって、
処理すべきウエハ上に離れて配置されかつ固定配置される、ほぼ平坦なマルチピース式のバッフルプレートを含むことを特徴とするバッフルプレートアセンブリ。
【請求項２】
ほぼ平坦なマルチピース式のバッフルプレートは、開口を有する少なくとも１つの環状リング部分と、前記開口内に配置するように寸法付けられたインサート部分とからなることを特徴とする請求項１記載のバッフルプレートアセンブリ。
【請求項３】
前記開口は、環状の凹部分からなり、前記インサート部分は、前記環状凹部分に着座するように適合したリップからなることを特徴とする請求項２記載のバッフルプレートアセンブリ。
【請求項４】
前記環状凹部分は、さらに、この部分の回りに等距離に離れた少なくとも３つのピンを含み、前記インサート部分は、前記少なくとも３つのピンにより支持されることを特徴とする請求項３記載のバッフルプレートアセンブリ。
【請求項５】
前記マルチピース式のバッフルプレートは、開口のない中央部分を含むことを特徴とする請求項１記載のバッフルプレートアセンブリ。
【請求項６】
バッフルプレートアセンブリは、上側バッフルプレートと下側バッフルプレートからなり、上側バッフルプレートは、マルチピース式バッフルプレートであり、このマルチピース式バッフルプレートは、開口のない中央部分を有することを特徴とする請求項１記載のバッフルプレートアセンブリ。
【請求項７】
前記環状リング部分とインサート部分は、0.010インチ未満のギャップを形成することを特徴とする請求項２記載のバッフルプレートアセンブリ。
【請求項８】
前記マルチピース式バッフルプレートは、セラミック材料から形成されていることを特徴とする請求項１記載のバッフルプレートアセンブリ。
【請求項９】
チャンバー内に収容された半導体ウエハを処理するためのプラズマ処理チャンバーであって、
上部壁を含む複数の壁によって部分的に形成され、その内部にウエハが処理のために挿入されるウエハ処理キャビティと、
励起されたガスを分配するために、前記ウエハ処理キャビティに隣接配置されたバッフルプレートアセンブリとを含み、
このバッフルプレートアセンブリは、ほぼ平坦な下側バッフルプレート上に固定配置された、ほぼ平坦な上側バッフルプレートを有し、この上側バッフルプレートが、開口を有する少なくとも１つの環状リング部分と、前記開口内に配置されるように寸法付けされたインサート部分とからなる少なくとも２つの部品から構成されていることを特徴とするプラズマ処理チャンバー。
【請求項１０】
前記上側バッフルプレートは、セラミック材料からなることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理チャンバー。
【請求項１１】
前記開口は、環状の凹部分からなり、前記インサート部分は、前記環状凹部分に着座するように適合したリップからなることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理チャンバー。
【請求項１２】
前記環状凹部分は、さらに、この部分の回りに等距離に離れた少なくとも３つのピンを含み、前記インサート部分は、前記少なくとも３つのピンにより支持されることを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理チャンバー。
【請求項１３】
前記上側バッフルプレートは、開口のない中央部分を含むことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理チャンバー。
【請求項１４】
前記環状リング部分とインサート部分は、0.010インチ未満のギャップを形成することを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理チャンバー。
【請求項１５】
前記チャンバーは、少なくとも２００ミリメータの直径を有するウエハを受け入れるのに適していることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理チャンバー。
【請求項１６】
基板を処理するためのダウンストリーム型プラズマ処理装置であって、
ガス源と、
このガス源と流体連通し、プラズマ管及びこれに連結したプラズマ発生器を含み、ガス源からプラズマ管内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生コンポーネントと、
前記プラズマ管と流体連通し、処理されるべき前記基板上に間隔を置いて配置されかつ固定配置されたほぼ平坦なマルチピース式バッフルプレートを有するバッフルプレートアセンブリを含む処理チャンバーと、を備えていることを特徴とするダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記マルチピース式バッフルプレートは、セラミック材料から形成されていることを特徴とする請求項１６記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項１８】
ほぼ平坦なマルチピース式のバッフルプレートは、開口を有する少なくとも１つの環状リング部分と、前記開口内に配置するように寸法付けられたインサート部分とからなることを特徴とする請求項１６記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記開口は、環状の凹部分からなり、前記インサート部分は、前記環状凹部分に着座するように適合したリップからなることを特徴とする請求項１８記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記環状凹部分は、さらに、この部分の回りに等距離に離れた少なくとも３つのピンを含み、前記インサート部分は、前記少なくとも３つのピンにより支持されることを特徴とする請求項１９記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記マルチピース式バッフルプレートは、開口のない中央部分を含むことを特徴とする請求項１６記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２２】
前記環状リング部分とインサート部分は、0.010インチ未満のギャップを形成することを特徴とする請求項１８記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２３】
基板を処理するためのダウンストリーム型プラズマ処理装置であって、
ガス源と、
このガス源と流体連通し、プラズマ管及びこれに連結したプラズマ発生器を含み、ガス源からプラズマ管内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生コンポーネントと、
前記プラズマ管と流体連通する処理チャンバーとを含み、
この処理チャンバーは、ほぼ平坦な下側バッフルプレート上に布袋配置された上側バッフルプレートを有するバッフルプレートアセンブリを含み、前記上側バッフルプレートが、開口を有する少なくとも１つの環状リング部分と、前記開口内に配置されるように寸法付けされたインサート部分とからなる少なくとも２つの部品から構成されていることを特徴とするダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２４】
前記上側バッフルプレートは、セラミック材料から形成されていることを特徴とする請求項２３記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２５】
前記上側バッフルプレートは、開口を有する少なくとも１つの環状リング部分と、前記開口内に配置するように寸法付けられたインサート部分とからなることを特徴とする請求項２３記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２６】
前記開口は、環状の凹部分からなり、前記インサート部分は、前記環状凹部分に着座するように適合したリップからなることを特徴とする請求項２５記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２７】
前記環状凹部分は、さらに、この部分の回りに等距離に離れた少なくとも３つのピンを含み、前記インサート部分は、前記少なくとも３つのピンにより支持されることを特徴とする請求項２６記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２８】
前記上側バッフルプレートは、開口のない中央部分を含むことを特徴とする請求項２３記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項２９】
前記環状リング部分とインサート部分は、0.010インチ未満のギャップを形成することを特徴とする請求項２５記載のダウンストリーム型プラズマ処理装置。
【請求項３０】
プラズマが介在する処理中に、４インチより大きい半径を有するセラミック製のバッフルプレートがクラッキングするのを防止する方法であって、
前記バッフルプレートが、前記プラズマが介在する処理中、所定の温度勾配下にあり、
前記バッフルプレートが少なくとも２つの部品によって形成され、この２つの部品によって形成されたギャップが、０．０１０インチ未満となるようにし、
前記バッフルプレートの少なくとも２つの部品を、前記プラズマが介在する処理中に形成されたプラズマに晒す、各ステップを有することを特徴とするクラッキング防止方法。
【請求項３１】
前記少なくとも２つの部品は、開口を有する少なくとも１つの環状リング部分と、前記開口内に配置するように寸法付けられたインサート部分とからなることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記セラミック製のバッフルプレートの少なくとも２つの部品をプラズマに晒すステップは、前記少なくとも２つの部品が、前記セラミックに対する材料応力より小さいフープ応力を受けることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
集積回路の製造において、フォトリソグラフィー技術は、シリコンウエハ等の基板上に集積回路のパターンを形成するのに用いられる。一般的に、基板は、フォトレジストで被膜され、その一部分がマスクを通して紫外線に晒され、フォトレジスト上に所望の回路パターンが作られる。紫外線に露光されないで残ったフォトレジストの部分は、処理溶剤によって取り除かれ、基板上に露光された部分のみが残る。これらの露光された部分は、フォトレジストが次の処理に耐えることができるように、光安定化処理中に焼成される。
【０００２】
集積回路コンポーネントが形成される、このような処理の後、焼付けされたフォトレジストをウエハから取り除くことが必要となる。さらに、エッチング等の処理を介して、基板表面上に導かれる残留物を取り除かなければならない。一般的に、フォトレジストは、「アッシング」または「焼成」され、そして、アッシングまたは焼成されたフォトレジストは、残留物とともに、基板の表面から除去される。
【０００３】
フォトレジスト及び残留物の１つの方法は、真空室内のフォトレジストで被膜された基板を、赤外線によってプリセットされた温度に急速に加熱し、さらに、基板は、加熱された基板表面に向けて、マイクロ波または無線周波（ＲＦ）で励起された反応性ガス（たとえば、プラズマ）に晒される。この処理において、反応性プラズマは、フォトレジストと反応して、フォトレジストをアッシングして、ウエハから取り除かれる。
【０００４】
ウエハの表面に同じ比率でアッシング処理を起させることは重要である。このようなフォトレジストの均一なアッシングを確実にするために、この処理条件は、正確に制御されなければならない。制御しなければならない処理条件は、処理室の温度及びウエハの温度を含んでいる。ウエハ表面上に励起プラズマを均一に指向するための公知のガス分配プレート、即ちバッフルプレートは、１つまたは２つの平行な開口を有するプレートで、一般的に石英で作られる。バッフルプレートが、２つの平行なプレートの場合には、上側石英プレートと下側金属プレートとなる。石英は、一般的に、高い処理温度に耐える能力を有するために選ばれる。しかし、石英の使用は、ウエハを受け入れやすくするが、温度均一性を得ることが難しい。温度の非均一性は、温度伝導特性が低いゆえに、石英プレートの表面に起こる大きな温度勾配によって生じる。さらに、不要な赤外線を吸収する石英の特性により、バッフルプレートに吸収される温度エネルギーがプレートに加わる。その結果、処理の均一性とシステムの処理能力を悪化させる方向に作用する。
【０００５】
フッ素化学を用いることを必要とするプラズマツールに対して、上側石英プレートは、更にサファイア被膜を用いて被覆してもよい。サファイア被膜により、プレートのエッチングが反応性フッ素種に晒されることを防止する。固体の単一プレートは、サファイアから作り出すことができるが、当業者により、これは、コスト的に高価なものになると考えられている。サファイア被膜の石英プレートは、付加的に、セラミック材料で形成された中央衝突ディスクを含み、処理室プレナム内に入来するプラズマジェットを偏向させ、そして、被膜されたサファイア材料への高温度での露光を少なくする。
【０００６】
バッフルプレートアセンブリのこれらの形式について、いくつかの問題があることが知られている。たとえば、サファイア被膜されたプレートに関して、サファイア被膜は、使用期間が延長されると、剥がれ落ちる傾向にあり、これは、プレートの上部及び底部の各表面に対して、プレート上に配置された開口の側壁被膜が非均等かつ非従属性であるためと考えられる。さらに、サファイア被膜プレートおよび／またはセラミックディスクの周期的な置換は、サファイア被膜が石英プレートに対してかなりの費用増加になるので、よりコスト上昇を導く。
【０００７】
固体のセラミック製バッフルプレートは、従来直面する多くの問題を解決するために使用することができる。しかし、プラズマチャンバー内で利用される大きさの固体セラミックプレートを、プラズマの作業中、ある温度勾配に晒すと、破滅的な失敗をもたらす。約５インチより大きな半径のバッフルプレートでは、所謂、プレートにおけるフープ応力がセラミック材料の能力を超えて、プレートにクラックを生じさせる。プレートのクラッキングは、処理室を汚染させるとともに有害な粒子の発生をもたらす。これにより、高価な故障時間、修繕、及び交換を伴うことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、プラズマの均一性を維持し、プラズマ処理中に利用される種々の条件に対抗できる、たとえば、温度勾配に関係した応力、および／または経済的価値、および／またはフッ素化学等に対して両立できる、改善されたバッフルプレートアセンブリの技術が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに、マルチピース式バッフルプレートアセンブリ、プラズマ処理チャンバー、及びプラズマ処理システムが開示されている。１つの実施形態では、マルチピース式バッフルプレートは、処理すべきウエハ上に離れて配置されかつ固定配置されたほぼ平坦なマルチピース式バッフルプレートを含んでいる。
【００１０】
チャンバー内に収容された半導体ウエハを処理するためのプラズマ処理チャンバーは、
上部壁を含む複数の壁によって部分的に形成され、その内部にウエハが処理のために挿入されるウエハ処理キャビティと、
励起されたガスを分配するために、前記ウエハ処理キャビティに隣接配置されたバッフルプレートアセンブリとを含み、
このバッフルプレートアセンブリは、ほぼ平坦な下側バッフルプレート上に固定配置された、ほぼ平坦な上側バッフルプレートを有し、この上側バッフルプレートが、開口を有する少なくとも１つの環状リング部分と、前記開口内に配置されるように寸法付けされたインサート部分とからなる少なくとも２つの部品から構成されている。
【００１１】
基板を処理するためのダウンストリーム型プラズマ処理装置は、
ガス源と、
このガス源と流体連通し、プラズマ管及びこれに連結したプラズマ発生器を含み、ガス源からプラズマ管内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生コンポーネントと、
前記プラズマ管と流体連通し、処理されるべき前記基板上に間隔を置いて配置されかつ固定配置されたほぼ平坦なマルチピース式バッフルプレートを有するバッフルプレートアセンブリを含む処理チャンバーと、を備えている。
【００１２】
別の実施形態では、基板を処理するためのダウンストリーム型プラズマ処理装置は、  ガス源と、
このガス源と流体連通し、プラズマ管及びこれに連結したプラズマ発生器を含み、ガス源からプラズマ管内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生コンポーネントと、
前記プラズマ管と流体連通する処理チャンバーとを含み、
この処理チャンバーは、ほぼ平坦な下側バッフルプレート上に布袋配置された上側バッフルプレートを有するバッフルプレートアセンブリを含み、前記上側バッフルプレートが、開口を有する少なくとも１つの環状リング部分と、前記開口内に配置されるように寸法付けされたインサート部分とからなる少なくとも２つの部品から構成されている。
【００１３】
プラズマが介在する処理中に、４インチより大きい半径を有するセラミック製のバッフルプレートがクラッキングするのを防止する方法は、前記バッフルプレートが、前記プラズマが介在する処理中、所定の温度勾配下にあり、前記バッフルプレートが少なくとも２つの部品によって形成され、この２つの部品によって形成されたギャップが、０．０１０インチ未満となるようにし、前記バッフルプレートの少なくとも２つの部品を、前記プラズマが介在する処理中に形成されたプラズマに晒す、各ステップを有する。
【００１４】
上記及び他の特徴は、以下の図面及び詳細な説明によって例証される。
図面を参照すると、例示的な実施形態が示され、同一の要素には同一の符号が付与される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図面を参照すると、図１は、例示的なフォトレジストアッシャー１０を示し、このアッシャーは、一般的に、ガスボックス１２、マイクロ波プラズマ発生器アセンブリ１４、ウエハ１８等の半導体基板を処理する内部キャビティを形成する処理室１６、及び処理室の底部に配置されたウエハ１８を加熱するための放射型ヒータ２０とを含んでいる。真空ポンプ２６は、処理に対して真空状態を必要とする処理室１６を脱気するのに用いられる。
【００１６】
光学モノクロメータ２８が、処理室内のガスの光学的放射特性を監視するのに用いられ、処理の終了点を決定するのに役立つ。ウエハ１８は、入口／出口の通路３０を経由して適当なロードロック機構(図示略)を介して、処理室１６内に導かれ、また取り出される。かわりに、ツールがロードロックを備えていない場合、ウエハ１８を入口／出口の通路３０を通って処理室内に直接導くようにしてもよい。本発明の開示では、図面に示され、かつフォトレジストアッシャー内で実行されるように特徴づけられているが、残留物の除去及びストリップ処理等の他の半導体製造装置を用いることもできる。たとえば、本発明における修正として特に適したダウンストリーム型の軸方向流れのプラズマ装置が、プラズマアッシャーであり、たとえば、例として、マイクロ波プラズマアッシャーが、商品名ラデイアントストリップ３２０としてアクセリス  テクノロジーズ社から市販されて利用可能である。
【００１７】
マイクロ波プラズマアッシャーの一部は、米国特許第５，４９８，３０８号明細書、第４，３４１，５９２号明細書及び国際特許出願ＷＯ／９７／３７０５５に記載されており、これらの開示内容は、参考文献としてここに包含される。以下で論じるように、この開示は、ここでまたは以下の実施形態における特定のプラズマアッシャーに限定されることを意図するものではない。たとえば、処理用プラズマは、平行プレート、容量結合プラズマ源、誘導結合プラズマ源、およびそれらの組み合せ、さらに直流磁石システムの有無によって形成することができる。代わりに、処理用プラズマは、電子サイクロトロン共鳴を用いて形成することもできる。また、別の実施形態では、処理用プラズマは、ヘリコン波の発射から形成することもできる。さらなる実施形態では、処理用プラズマは、伝搬表面波から形成される。
【００１８】
作動において、所望のガスの混合物が、ガスボックス１２から入口導管３４を通じてプラズマ管３２内に導入される。プラズマ管３２は、エッチング、分解、および／またはフッ素化学に関連した他の発生なしで、フッ素化学に適応する、アルミニウム（Al2O3）またはサファイアで作ることができる。所望の混合物を形成する複数のガスは、個別の供給源内に貯蔵され、そして、ガスボックス１２内で弁３６及びパイプ操作部３８により混合される。所望のガス混合物の一例は、窒素形成ガス（主として窒素に少量の水素を含む）及び酸素である。四フッ化炭素（CF4）等のフッ素含有ガスが、所定の処理に対してアッシング速度を増加させるためにガス混合物に付加することができる。
【００１９】
所望のガス混合物は、マイクロ波プラズマ発生器アセンブリによって励起され、反応性プラズマを形成し、放射型ヒータアセンブリ２０によって加熱されるとき、ウエハ１８上のフォトレジストを処理室１６内でアッシングする。導波管４２に連結されるマグネトロン４０は、マイクロ波エネルギーを発生する。このマイクロ波エネルギーは、導波管から、プラズマ管３２を取り囲むマイク波エンクロージャー４４内の開口(図示略)を通って供給される。
【００２０】
外側石英冷却管４６は、プラズマ管３２から僅かに離れてプラズマ管３２を取り囲む。加圧空気が、作動中、プラズマ管３２を効果的に冷却するために、プラズマ管３２と冷却管４６との間のギャップに供給される。マイクロ波エンクロージャー４４は、仮想線４５で示すように、いくつかの部分に分けられる。エンクロージャー４４の部分は、アルミナまたはサファイアのプラズマ管の長さを横切って均一なマイクロ波出力を分配し、プラズマ管を過熱から保護し、適当な入力電力が供給されるとき、軸方向長さに沿って展開する受け入れ難い温度勾配を防止する。エンクロージャー４４の各部分は、石英管４６及びアルミナまたはサファイアのプラズマ管３２を通るマイクロ波エネルギーを個別に供給する。
【００２１】
プラズマ管３２内のガス混合物は、プラズマを作り出すために励起される。マイクロ波トラップ４８,５０が、マイクロ波の漏れを防ぐために、マイクロ波エンクロージャー４４の良太陰部に設けることができる。励起されたプラズマ（約150℃の温度を一般的に有する。）は、処理室の上部壁５２内の開口５１を通って処理室１６内に入る。
【００２２】
プラズマ室１６の上部壁５２と処理されるウエハ１８との間に、マルチピース式バッフルプレートアセンブリ５４が配置される。単層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリとして図示されているが、このマルチピース式バッフルプレートアセンブリは、上側及び下側のバッフルプレートを含む、二層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリの形を取ることもできる。ここで、上側バッフルプレートは、単層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリに関して記載されたように、マルチピース式に形成される。いずれの実施形態においても、マルチピース式バッフルプレートアセンブリは、処理されるウエハ１８の表面を横切って反応性プラズマを均等に分配する。さらに、マルチピース構造は、作動中、熱応力を最小にすることができるが、これまで、単一のセラミック材料から作られる複数の層を有するセラミック型のバッフルプレートアセンブリでは、破滅的な失敗を生じさせることを観測してきた。
【００２３】
たとえば、図２に示すように、セラミック（アルミナ）製バッフルプレートを、トこのプレートを横切る温度勾配に晒すことにより、フープ応力の結果として作動中にプレートのクラッキングが生じる。バッフルプレートとして用いるのに適したセラミック材料は、一般的に引張力より圧縮力に強い。このため、プラズマ処理中、プレートに起こる温度勾配によって生じるフープ応力は、材料の強度を越える。この特別の例では、セラミックの引張り強さは、約１Ｅ８ＭＰａから約２Ｅ８ＭＰであった。これは、約４から約５インチのプレート半径で示された最高値である。ここで開示された多部品構造の使用では、複数のバッフルプレートをセラミック等の材料を用いて、材料強度を越えるフープ応力を防止することにより、早期にクラッキングを生じさせることなく製造することができる。このように、セラミック製のマルチピース式バッフルプレートアセンブリは、サファイア被膜のバッフルプレートアセンブリに対して安価な代替物を提供し、サファイア被膜の使用に関連した問題点を取り除く。このマルチピース式バッフルプレートは、フッ素化学を含む処理に対して特に適している。
【００２４】
図１に戻って見ると、作動において、反応性プラズマは、マルチピース式バッフルプレート５４を通過し、その結果、ウエハ１８上のフォトレジストおよび／または残留物をハッシングするのに用いることができる。放射型ヒータアセンブリ２０は、反射器５６内に複数のタングステンハロゲンランプ５８を含み、この反射器は、処理室１６内の石英またはセラミックのピン６８上に配置されるウエハ１８の背面側に配置されたランプによって発生した熱を反射させて向きを変える。サーモカップル等の１つ以上の温度センサ７２が、壁面温度を示すために処理室の側壁５３の内部に設けることができる。
【００２５】
単層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリ５４は、フランジ７８によって囲まれた、ほぼ平坦なガス分配中央部分７４を有し、この部分は、複数の開口７６を有している。フランジ７８は、中央部分を取り囲み、処理室の側壁５３と上部壁５２の中間に着座している。シール７９,８１が、それぞれフランジ７８と側壁５３との間およびフランジ７８と上部壁５２との間で、気密に連結されている。シール７９,８１は、フランジ７８内の位置する溝内に存在する。また、フランジ７８は、上部壁５２と側壁５３に取り付けるための取付孔(図示略)を備えている。
【００２６】
図３〜図６に示すように、図示された単層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリ５４は２つの部品構造からなる。しかし、図では、２つの部品構造であるが、２部品以上の構成も考えられ、ある応用例では実際に望ましい。さらに、バッフルプレートを形成する種々の部品の形状は、特別の形状または開口パターンに制限する必要がないことは当業者には明らかであろう。バッフルプレートを形成するためのマルチピースの使用は、プラズマ作業中に導入される熱応力を有効に和らげることが分かってきた。この設計について、この開示により当業者に理解されるように、実質的な制限はない。
【００２７】
図３において、マルチピース式バッフルプレートアセンブリ５４の分解斜視図が示されている。このマルチピース式バッフルプレートアセンブリ５４は、一般的に、ほぼ環状形状のリング９０と、このリングによって形成される開口９４内の中央に配置されるインサート部分９２とを含む。図示刷るように、例示の単層のマルチピース式バッフルプレート５４は、六角形状の開口９４と六角形状のインサート部分９２からなる。この実施形態では、六角形状は、特定のプラズマアッシング利用の端の所望の流れパターンを収容するために選択された。上述したように、単層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリを形成する複数の部品とともに環状リングは、どのような開口形状を形成することもできる。更に、出願人は、環状リングに言及しているが、種々の部品は環状リングを含まないと考えている。むしろ、多部品は、バッフルプレートの単層を形成するように形作られかつ構成されている。バッフルプレートを維持するためにロッキング手段がほぼ平坦な構造内に設けられており、これは当業者レベルのことである。
【００２８】
図４は、単層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリ５４の断面図を示している。環状リング９０の開口９４は、活性部分９２（図６により明瞭に示されている）の外側端回りに形成された肩部９８を受け入れるように寸法付けられた凹部９６を含む。選択的に、３つまたはそれ以上のピン１００が、インサート部分と環状リングとの間のスクラッピング（及び可能な粒子の発生）を最小限にするために、環状の凹部の回りに等距離の位置で肩部９８内に放射状に配置されている。インサート部分９２と環状リング９０との間に形成されるギャップは、プラズマ作業中、半径方向に膨張できるように、約0.010インチ未満であり、バッフルプレートが単一の一体部品を形成するかのように、プラズマによって表面全体が湿潤されるようになっている。図５及び図６は、インサート部分９２を表わしている。図示するように、インサート部分９２は、非開口の中央部分を含んでいる。
【００２９】
このように形成された単層のマルチピース式バッフルプレートは、一般的に、複数の開口を含み、これらの開口は、放射状（または同心の多数の円形）パターンに配置されている。単層のマルチピース式バッフルプレートは、所定のプラズマ利用にとって望ましいものであれば、開口した中央部分を含んでも含まなくてもよい。バッフルプレートアセンブリ（単層または二重層）の設計は、付加されるガスダイナイミックス、材料エンジニアリング、さらに、処置室内の正しい圧力、ガスフロー、及び温度勾配を確かめるための処理データによって決定される。
【００３０】
二重層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリでは、上側バッフルプレートおよび／または下側バッフルプレートは、上述したように、多部品から構成することができる。たとえば、上側バッフルプレートは、多部品から形成することができ、一方、下側バッフルプレートは、単一の一体部品から形成される。二重層構造では、上側バッフルプレート内の各開口は、下側バッフルプレートの各開口よりもわずかに大きい。
【００３１】
さらに、上側バッフルプレートは、開口していない中央部分を有することが望ましい。このように、開口していない部分は、プラズマ管の半径方向外側から上側バッフルプレートの開口している残りの領域へ励起されたガスの進路を変え、ウエハの半径方向内側部分がウエハの外側部分より前に優先的に処理されないようにする。上側及び下側バッフルプレート間の距離は、部分的には、二重層のバッフルプレートアセンブリを通って流れるガスのパターンを決定する。多数の開口は、下側バッフルプレートの半径方向内側部分に設けられ、半径方向外側部分には、ほとんど設けられていない。下側バッフルプレートの半径方向内側部分の表面領域は、その下側にあるウエハを覆うのに十分である。１つの実施形態では、複数の開口は、全ての方向に互いに等距離に配置されている。即ち、互いに隣接しているいずれの３つの開口は、正三角形を形成する。バッフルプレート上の他の分配孔は、特定の利用のために用いられ、たとえば、アッシングの均一性を改善するように径方向外側部分の孔をより大きく、径方向内側部分の孔を小さくすることができる。さらに、二重層のバッフルプレートアセンブリは、処理室内の垂直空間を１インチ未満としてコンパクトになっていることに注目してほしい。
【００３２】
上側マルチピース式バッフルプレートは、好ましくは、セラミック材料から形成される。適当なセラミック材料は、以下のものに限定されるものではないが、アルミナ（種々のアルミニウム酸化物）、酸化ジルコニウム、炭化けい素、炭化硼素等の種々のカーバイド、窒化けい素、窒化アルミニウム、窒化硼素等の種々のニトライド、石英、二酸化けい素、シリコンオキシニトライド等の種々のオキシニトライド、及びマグネシウム、イットリウム、プラセオジム、ハフニウム、及び同等物等の要素を含む安定したセラミックを含む。選択的に、単一部品の下側バッフルプレートは、同一または異なる材料、一般的に陽極処理アルミニウムとすることができる。
【００３３】
以下の非限定例によって更なる実施形態を開示する。
【実施例】
【００３４】
以下の実施形態において、プラズマアッシャーは、従来の二重層バッフルプレートアセンブリとは区別される、二重層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリで構成された。代表的なデータは、２つの構成を比較して獲得されかつ分析された。二重層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリの上側バッフルプレートは、高純度のアルミナから形成された、図３〜図６に示された同等の２部品構成であった。２部品構成のためのバッフルプレートアセンブリは、二重層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリにおける上側バッフルプレートの多部品構造を除いて同一であった。バッフルプレートアセンブリは、低温度プラズマアッシング処理（１２０℃）および高温度プラズマアッシング処理（２７０℃）に晒された。ガスの流れ、圧力、マイクロ波出力は同一であった。その結果は、表１及び表２にそれぞれ示されている。アッシング速度及びプラズマ均一性は、２つのバッフルプレートアセンブリに対して比較された。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
【表２】
2007535824.tif 000004
これらの結果は、同等のアッシング行動を与える多部品構造を用いていることを示す。この実施例では、ウエハ上に堆積した０．１２ナノメータ以上の粒子の発生がある。この結果は、表３に示されている。
【００３７】
【表３】
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この結果は、セラミック製のマルチピースが、粒子加算発生にとって貢献しないことを示す。この実施例では、プラズマアッシング処理に対して、エンド点までの時間が監視された。フォトレジストは、３００ｍｍのウエハ上で、１．０ミクロンの厚さに被膜された。この結果は、表４に示されている。
【００３８】
【表４】
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この結果は、フォトレジストをアッシングするための時間が、上述したように、セラミック製のマルチピース式バッフルプレートアセンブリを備えるプラズマアッシャーとあまり異ならなかった。
【００３９】
本発明は、例示の実施形態に関して記載してきたが、当業者により理解できるように、種々の変更可能であり、かつ本発明の範囲から逸脱しない等価物の構成に置き換えることができる。さらに、主たる請求の範囲から逸脱しない本発明の開示内容に対して特定の状況または材料を採用する多くの修正を作ることができる。それゆえ、本発明を実施するための最良の形態として開示された特定の実施形態に本発明は制限されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に従って構成されたバッフルプレートアセンブリの第１実施形態を包含する例示的なフォトレジストアッシャーの断面図である。
【図２】所定の温度勾配でのセラミック製バッフルプレートにおける接線応力を示すグラフ図である。
【図３】単層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリの分解斜視図である。
【図４】４−４線に沿って見た単層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリの断面図である。
【図５】単層のマルチピース式バッフルプレートアセンブリのための例示的インサート部分の平面図である。
【図６】６−６線に沿って見た例示的なインサート部分を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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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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【国際調査報告】
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