(57)【要約】  半導体基板を勝利するために使用されるプラズマ室に関し、特に、プラズマ源においてい使用されるバフル板をポンピングすることの改良に関する装置。変更されたバフル板ブランクから形成されるバフル板組立体を製造するための装置及び方法であり、様々なポンピング機能がバフル板ブランク内に形成され、平面材料除去動作中に開放される。
2008523613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システム内の基板ホルダを取り囲むバフル板組立体を製造する方法であって、
バフル板ブランクを形成するステップと、
１つ又はそれよりも多くのポンピング通路を形成するステップとを含み、前記バフル板ブランクの１つ又はそれよりも多くの機能が、前記ポンピング通路を形成する平面材料除去によって変更される、
方法。
【請求項２】
前記バフル板ブランクを形成するステップは、金属鋳造、金属スタンピング、機械加工、セラミック製造、成形、石英製造、又は、それらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バフル板ブランクに対する前記平面材料除去変更は、研削、研磨、ラッピング、サンダー仕上、平削り、エッチング、又は、それらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記平面材料除去は、単一の動作で遂行される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
プラズマ処理システム内の基板ホルダを取り囲むバフル板組立体であって、
１つ又はそれよりも多くのポンピング通路を有するバフル板ブランクを含み、該バフル板ブランクの１つ又はそれよりも多くの機能が、前記ポンピング通路を形成する平面材料除去によって変更される、
バフル板組立体。
【請求項６】
前記バフル板ブランクは、アルミニウム、アルミナ、シリコン、石英、炭素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、セラミック、又は、それらの任意の組み合わせから形成される、請求項５に記載のバフル板組立体。
【請求項７】
前記バフル板組立体の表面は、保護障壁を含む、請求項５に記載のバフル板組立体。
【請求項８】
前記バフル板組立体の表面の一部は、保護障壁を含む、請求項５に記載のバフル板組立体。
【請求項９】
前記保護障壁は、表面陽極酸化、プラズマ電解酸化を使用して形成される塗膜、吹付け逃走、又は、それらの任意の組み合わせを含む、請求項７又は８に記載のバフル板組立体。
【請求項１０】
前記保護障壁は、１つ又はそれよりも多くのIII−カラム素子、１つ又はそれよりも多くのランタン素子、又は、それらの任意の組み合わせを含む、請求項７又は８に記載のバフル板組立体。
【請求項１１】
前記１つ又はそれよりも多くのIII−カラム素子は、イットリウム、スカンジウム、ランタン、又は、それらの任意の組み合わせを含む、請求項１０に記載のバフル板組立体。
【請求項１２】
前記１つ又はそれよりも多くのランタン素子は、セリウム、ジスプロシウム、ユウロピウム、又は、それらの任意の組み合わせを含む、請求項１１に記載のバフル板組立体。
【請求項１３】
前記保護障壁は、Ａｌ２Ｏ３、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、又は、ＤｙＯ３、又は、それらの任意の組み合わせを含む、請求項７又は８に記載のバフル板組立体。
【請求項１４】
１つ又はそれよりも多くの前記ポンピング通路は、スロット、オリフィス、又は、それらの任意の組み合わせを含む、請求項５に記載のバフル板組立体。
【請求項１５】
前記オリフィスの形状及び設計は、丸孔、多角形、アイコン、如何なる言語の１つ又はそれよりも多くの文字、又は、如何なる開放幾何学的形状である、請求項１４に記載のバフル板組立体。
【請求項１６】
前記ポンピング通路のサイズ、形状、若しくは、分布、又は、それらの任意の組み合わせは、前記バフル板組立体上で変化する、請求項５に記載のバフル板組立体。
【請求項１７】
バフル板組立体を備えるプラズマ処理装置であって、
処理室と、
該処理室内にプラズマを生成するよう構成され且つ配置されるプラズマ発生システムと、
前記処理室内にガスを導入するよう構成されるガス源と、
前記処理室内で選択的圧力を維持する圧力制御システムと、
基板処理中に基板を保持するよう構成される基板ホルダと、
前記基板から径方向に外向きに配置され且つバフル板ブランクから形成されるバフル板組立体とを含み、前記バフル板ブランクは、前記バフル板ブランクからの平面材料除去によって形成される１つ又はそれよりも多くのポンピング通路を備える、
プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理システム内でバフル板を利用するための装置及び方法並びにバフル板を製造する方法に関する
【背景技術】
【０００２】
半導体業界における集積回路（ＩＣ）の製造は、典型的に、基板から材料を除去し且つ基板に材料を堆積するのに必要な真空処理システム内の表面化学を創成し且つ補助するために、プラズマを利用する。一般的に、プラズマは、供給プロセスガスを用いて電子を電離衝突を維持するのに十分なエネルギーに加熱することによって、真空条件下の処理システム内で形成される。その上、加熱電子は、解離衝突を維持するのに十分なエネルギーを有し得る。従って、システム内で遂行される特定プロセス（例えば、材料が基板から除去されるエッチングプロセス、或いは、材料が基板に加えられる堆積プロセス）に適した荷電種及び化学反応種の集団を生成するために、所定の条件（室圧、ガス流速等）下の特定の組のガスが選択される。
【０００３】
従来技術では、プラズマが、様々なバフル板を利用して処理室内で減衰されている。減衰の１つの機能は、処理室内のプラズマ閉じ込めを向上することである。これらの板の他の機能は、プラズマが機械的成分に害が発生し得る地域に進入しないようにすることである。従来のバフル板設計は、プラズマを減衰し或いは閉じ込めるために、様々な構造のスロット又はオリフィスを利用する。典型的なバフル板は、数百のスロット機能又は数千のオリフィス機能を利用する。これらのスロット及びオリフィス機能は、典型的なバフル板の製造にかなりの費用を加える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、プラズマ処理システム内の基板ホルダを取り囲むバフル板組立体を製造する方法であって、バフル板ブランクを形成するステップと、引き続き、１つ又はそれよりも多くのポンピング通路を形成するステップとを含み、バフル板ブランクの１つ又はそれよりも多くの機能が、ポンピング通路を形成する平面材料除去によって変更される方法に関連する。
【０００６】
本発明は、プラズマ処理システム内の基板ホルダを取り囲むバフル板組立体であって、１つ又はそれよりも多くのポンピング通路を有するバフル板ブランクを含み、バフル板ブランクの１つ又はそれよりも多くの機能が、ポンピング通路を形成する平面材料除去によって変更されるバフル板組立体に関する。
【０００７】
バフル板組立体を備えるプラズマ処理装置であって、処理室と、処理室内にプラズマを生成するよう構成され且つ配置されるプラズマ発生システムと、処理室内にガスを導入するよう構成されるガス源と、処理室内で選択的圧力を維持する圧力制御システムと、基板処理中に基板を保持するよう構成される基板ホルダと、バフル板組立体とを含むプラズマ処理装置に関する。バフル板組立体は、基板から径方向に外向きに配置され、且つ、バフル板ブランクから形成され、前記バフル板ブランクは、バフル板ブランクからの平面材料除去によって形成される１つ又はそれよりも多くのポンピング通路を備える。
【０００８】
明細書に組み込まれ且つ明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の実施態様を例証し、上記の概略的な記載及び以下に与えられる実施態様の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明する働きをする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
プラズマ処理において、基板に隣接する処理領域にプラズマを閉じ込めるのを助けるために、並びに、基板に隣接する処理領域内の流体機械特性の均一性をもたらすために、バフル板を利用し得る。従来的なプラズマ処理システムにおいて、バフル板は基板ホルダを取り囲むよう構成され、多くの場合に、バフル板は、締結具を使用して、基板ホルダに物理的に結合される。一般的に、バフル板は、真空ポンピングシステムへのプロセスガス、反応物質、及び、反応生成物の通過を許容する複数の開口を含む。
【００１０】
本発明のある実施態様によれば、プラズマ処理システム１は図１に描写され、プラズマ処理室１０と、上方組立体２０と、電極板組立体２４と、基板３５を支持するための基板ホルダ３０と、プラズマ処理室１０内に減圧雰囲気１１をもたらすために真空ポンプ（図示せず）に結合されたポンピングダクト４０とを含む。プラズマ処理室１０は、基板３５に隣接する処理空間１２内でプロセスプラズマの形成を促進し得る。プラズマ処理システム１は、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、又は、それよりも大きい基板のような如何なるサイズの基板をも処理するよう構成され得る。
【００１１】
例証されている実施態様において、電極板組立体２４は、電極板２６と、電極２８とを含む。代替的な実施態様において、上方組立体２０は、カバー、ガス射出組立体、及び／又は、上方インピーダンス整合ネットワークも含み得る。電極板組立体２４をＲＦ源に結合し得る。他の代替的な実施態様において、上方組立体２０は、電極板組立体２４に結合されたカバーを含み、電極板組立体２４は、プラズマ処理室１０の電位と等しい電位に維持される。例えば、プラズマ処理室１０、上方組立体２０、及び、電極板組立体２４は、接地電位に電気的に接続され得る。
【００１２】
プラズマ処理室１０は、堆積シールドに結合される光学ビューポート１６をさらに含み得る。光学ビューポート１６は、光学窓堆積シールド１８の背面に結合された光学窓１７を含み得るし、光学窓フランジ１９が、光学窓１７を光学窓堆積シールド１８に結合するよう構成され得る。光学窓フランジ１９と光学窓１７との間、光学窓１７と光学窓堆積シールド１８とプラズマ処理室１０との間に、Ｏリングのようなシーリング部材を設け得る。光学ビューポート１６は、処理空間１２内の処理プラズマからの光学発光の監視を許容し得る。
【００１３】
基板ホルダ３０は、基板ホルダ３０とプラズマ処理室１０とに結合され且つ垂直並進装置５０をプラズマ処理室１０内の減圧雰囲気１１から封止するよう構成されたベローズ５２によって取り囲まれた垂直並進装置５０をさらに含み得る。加えて、ベローズシールド５４が、基板ホルダ３０に結合され、且つ、ベローズ５２を処理プラズマから保護するよう構成され得る。基板ホルダ１０は、さらに、焦点リング６０、及び／又は、シールドリング６２に結合され得る。さらに、バフル板６４が、基板ホルダ３０の外周の周りに延在し得る。
【００１４】
基板３５は、ロボット工学移動システムを介して、スロット弁（図示せず）及び／又は室フィードスルー（図示せず）を通じて、プラズマ処理室１０に出入り移動され得る。ロボット工学システムにおいて、基板は、基板ホルダ３０内に収容され且つその中に収容された装置によって機械的に並進される基板リフトピン（図示せず）によって受容される。基板３５が基板移動システムから受容されるや否や、基板は基板ホルダ３０の頂面まで下げられる。
【００１５】
基板３５は、静電クランプシステム又は機械的クランプシステムを介して基板ホルダ３０に付着され得る。その上、基板ホルダ３０は冷却システムをさらに含み得る。冷却システムは、基板ホルダ３０からの熱を受け取り、且つ、熱を熱交換システム（図示せず）に移動し、或いは、加熱時に、熱交換システムからの熱を移動する。その上、ガスは、基板３５と基板ホルダ３５との間のガス間隙熱伝導係数を向上するために、背面ガスシステムを介して基板の背面に送り出され得る。基板の温度制御が高温又は低温で要求されるときに、そのようなシステムを利用し得る。他の実施態様では、抵抗加熱素子、熱電気ヒーター／クーラーのような加熱素子を含め得る。
【００１６】
図１に示される例証された実施態様において、基板ホルダ３０は、ＲＦ出力を処理空間１２内の処理プラズマに結合する電極を含む。例えば、基板ホルダ３０は、ＦＲ発生器（図示せず）からインピーダンス整合ネットワーク（図示せず）を通じて基板ホルダ３０へ至るＲＦ出力の伝送を介して、ＲＦ電圧で電気的にバイアスされ得る。ＲＦバイアスは、プラズマを形成し且つ維持するために電子を加熱する働きをする。この構成において、システムは、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）反応炉として動作し得る。その場合には、室及び上方ガス射出電極は接地面として作用する。ＲＦバイアスのための典型的な周波数は、ほぼ１ＭＨｚからほぼ１００ＭＨｚに及び得るし、ほぼ１３．５６ＭＨｚであり得る。プラズマ処理のためのＲＦシステムは、当業者に周知である。
【００１７】
代替的に、処理空間１２内の処理プラズマは、平行板、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、又は、それらの任意の組み合わせを使用して形成され得るし、磁石システムを具備し或いは具備しない。代替的に、処理空間１２内の処理プラズマは、ヘリコン波のラウンチングから形成される。さらに他の実施態様において、処理空間１２内の処理プラズマは、伝搬表面波から形成される。
【００１８】
図２を今や参照すると、プラズマ処理システム内の基板ホルダを取り囲むバフル板組立体を製造する方法が記載されている。図２に示されるように、本方法は２０１で開始し、先ず、バフル板ブランクを形成するステップを備える。バフル板ブランクは、平面材料除去によって変更されるときに、バフル板ブランク内にポンピング通路を形成し、よって、バフル板組立体を形成する１つ又はそれよりも多くの機能を備えて構成される。バフル板ブランクは、変更されるべき機能を含めて、金属鋳造、金属スタンピング、機械加工、セラミック製造、成形、石英製造、又は、それらの任意の組み合わせによって形成され得る。２０２において、バフル板ブランクの平面除去によって、１つ又はそれよりも多くのポンピング通路が、バフル板ブランクに形成される。平面材料除去は、バフル板ブランクの１つの表面の少なくとも１つの部分の上で遂行され得る。バフル板ブランクへの平面除去は、切削、研磨、ラッピング、サンダー仕上、平削り、及び／又は、エッチングによって遂行され得る。表面除去プロセスは単一操作であり得る。
【００１９】
図３Ａ、図３Ｂ、及び、図３Ｃに描写されるような本発明の例証された実施態様を今や参照する。バフル板ブランク３００は、プラズマ処理システム内の基板ホルダを取り囲み得るよう構成される。バフル板ブランク３００は、アルミニウム、アルミナ、シリコン、石英、炭素、シリカ窒化物、及び／又は、セラミックから成る。バフル板ブランク３００は、１つ又はそれよりも多くの閉塞ポンピング機能３０１を伴って構成される。図３Ｂは、幾つかの閉塞ポンピング機能３０１を例証するバフル板ブランク３００の断面図を特定している。バフル板ブランクは、上面３０６と、下面３０７とを有する。図３Ｃに例証されるように、新しい下面３０８を形成するために、下面３０７が平面材料除去によって変更されるとき、開放ポンピング通路３０２がバフル板ブランク３００内に形成され、よって、バフル板組立体３１０を形成する。
【００２０】
その上、バフル板組立体３１０の如何なる表面上にも保護障壁を形成し得る。保護障壁は、例えば、バフル板組立体３１０が、プラズマのような過酷な処理環境に晒されるときに、耐侵蝕性表面の提供を促進し得る。保護障壁は、１つ又はそれよりも多くの表面上に表面陽極酸化を提供することによって、１つ又はそれよりも多くの表面上に吹付け塗装を提供することによって、及び／又は、１つ又はそれよりも多くの表面をプラズマ電解酸化に晒すことによって形成され得る。保護障壁は、III−カラム(III-column)素子、及び／又は、ランタン素子の層を含み得る。保護障壁は、Ａｌ２Ｏ３、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及び／又は、ＤｙＯ３を含み得る。アルミニウム成分を陽極酸化し、且つ、吹付け塗装を塗布する方法は、表面材料処理の当業者に周知である。
【００２１】
バフル板組立体３１０上の全ての表面は、上記のいずれかの技法を使用して塗布された保護障壁を備え得る。他の実施例において、バフル板３１０上の全ての表面は、表面又は複数の表面の選択された部分を除き、上記の技法のいずれかを使用して塗布された保護障壁を備え得る。バフル板組立体３００の表面への保護障壁の塗布に先立ち、その上への障壁層の形成を防止するために、如何なる領域もマスクされ得る。代替的に、バフル板組立体３１０の表面への保護障壁の塗布に引き続き、その上に形成される障壁層を除去するために、如何なる領域も処理され得る。
【００２２】
図３Ａ、図３Ｂ、及び、図３Ｃに示される実施態様において、１つ又はそれよりも多くのポンピング通路３０２は、径方向に整列されたスロットを含み得る。図示のように、スロットは方位角に均等に離間されている。本発明の代替的な実施態様において、スロットは、方位角に不均等に離間され得る。本発明の代替的な実施態様において、スロットは、径方向及び方位角方向に均一に部分的に傾斜され、従って、整列され得る。本発明の代替的な実施態様において、スロットは、径方向及び方位角方向に不均一に部分的に傾斜され、従って、整列され得る。本発明の代替的な実施態様において、スロットは、径方向に整列され、傾斜され、均一に且つ／或いは不均一に離間された複雑な幾何であり得る。正に、スロット又は他の開口は、如何なる所望の構成でもあり得る。例えば、図４Ａは、複雑なスロット構造に構成されたポンピング通路４２０を備えるバフル板組立体４１０を特定しており、ポンピング通路は、バフル板組立体４１０に対して中心付けられ、方位角に均一に離間されている。
【００２３】
代替的に、ポンピング通路は、少なくとも１つのオリフィスを含み得る。代替的に、図４Ｂに示されるように、ポンピング通路４４０は、バフル板組立体４３０上に一定のサイズ及び均一な分布を有する複数のオリフィスを含む。交互に、ポンピング通路は、バフル板組立体に亘ってオリフィスサイズ、分布（又は数密度）、及び／又は、オリフィス形状が異なる複数のオリフィスを含み得る。例えば、図１に示されるように、真空ポンプ（図示せず）がポンピングダクト４０を通じて処理室１０にアクセスするとき、そのような配置に固有の非均一な圧力場を補正するために、ポンピング通路の数は、ポンピングダクト４０への入口に局所的に減少され得る。
【００２４】
代替的に、ポンピング通路は、少なくとも１つのスロット及び少なくとも１つのオリフィスを含み得る。これらのポンピング機能の様々な代替的な構成は、上記に記載された如何なる代替例又は如何なる他の形状若しくは構造をも利用し得る。
【００２５】
上記に記載されたオリフィスは、丸孔、多角形、アイコン、如何なる言語の文字、及び／又は、如何なる開放幾何学的形状でもあり得る。例えば、図４Ｃは、英語文字で構成される複数のオリフィス４６０を備えるバフル板組立体４５０を特定している。
【００２６】
本発明の特定の例示的な実施態様のみを上記に詳細に記載しているが、当業者であれば、本発明の新規な教示及び利点から著しく逸脱することなしに、例示的な実施態様において多くの変更が可能であることを直ちに理解しよう。従って、全てのそのような変更が本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の１つの実施態様に従ったプラズマ処理システムを示す概略図である。
【図２】プラズマ処理システム内の基板ホルダを取り囲むバフル板組立体を製造する方法を示すフロー図である。
【図３Ａ】本発明に従ったバフル板ブランクを示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａのバフル板ブランクを示す断面図である。
【図３Ｃ】図３ｂのバフル板ブランクを示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施態様に従ったバフル板を示す平面図である。
【図４Ｂ】本発明の他の実施態様に従ったバフル板を示す平面図である。
【図４Ｃ】本発明の他の実施態様に従ったバフル板を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      プラズマ処理システム
１０    プラズマ処理室
１２    処理空間
１６    光学ビューポート
１７    光学窓
１８    光学窓堆積シールド
１９    光学窓フランジ
２０    上方組立体
２４    電極板組立体
２６    電極板
２８    電極
３０    基板ホルダ
３５    基板
４０    ポンピングダクト
５０    垂直並進装置
５２    ベローズ
５４    ベローズシールド
６０    焦点リング
６２    シールドリング
３００  バフル板ブランク
３０１  閉塞ポンピング機能
３０２  開放ポンピング通路
３０６  上面
３０７  下面
３０８  新しい下面
３１０  バフル板組立体
４１０  バフル板組立体
４２０  ポンピング通路
４３０  バフル板組立体
４４０  ポンピング通路
４５０  バフル板組立体
４６０  オリフィス
【図１】
2008523613.tif 000003
【図２】
2008523613.tif 000004
【図３Ａ】
2008523613.tif 000005
【図３Ｂ】
2008523613.tif 000006
【図３Ｃ】
2008523613.tif 000007
【図４Ａ】
2008523613.tif 000008
【図４Ｂ】
2008523613.tif 000009
【図４Ｃ】
2008523613.tif 000010
【国際調査報告】
2008523613.tif 000011
2008523613.tif 000012