(57)【要約】【解決手段】半導体基板のベベルエッジを洗浄する方法が提供される。プラズマ処理装置の反応チャンバ内の基板サポート上に、半導体基板が載置される。基板は、基板の上面及びベベルエッジに被さる誘電体層を有し、該層は、ベベルエッジの頂点の上方及び下方に広がる。反応チャンバに、プロセスガスが導入され、プラズマ化される。ベベルエッジは、頂点よりも上方の層が全て除去されることなく頂点よりも下方の層が除去されるように、プラズマによって洗浄される。【選択図】図１
2011514679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板のベベルエッジを洗浄する方法であって、
プラズマ処理装置の反応チャンバ内の基板サポート上に、半導体基板を載置することであって、前記基板は、前記基板の上面及びベベルエッジに被さる誘電体層を有し、前記層は、前記ベベルエッジの頂点の上方及び下方に広がる、ことと、
前記反応チャンバにプロセスガスを導入することと、
前記プロセスガスをプラズマ化することと、
前記頂点よりも上方の前記層を全て除去することなく前記頂点よりも下方の前記層を除去するように、前記ベベルエッジを前記プラズマによって洗浄することと、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記ベベルエッジを前記プラズマによって洗浄することは、更に、前記ベベルエッジの前記上部に沿って前記頂点よりも内側をエッチングするよりも高いエッチング速度で前記頂点において前記層をエッチングすることを含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記層は、層間絶縁膜であり、前記プラズマ処理装置は、ベベルエッチャであり、前記層は、前記ベベルエッジよりも内側に広がる前記基板の前記上面の部分ではエッチングされない、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記プロセスガスは、Ｏ2及びＣＯ2より選択される酸素ベースのガスを含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記プロセスガスは、更に、フッ素ベースのガスを含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
前記フッ素ベースのガスは、ＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3、又はＣ2Ｆ6を含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記洗浄は、前記基板の前記ベベルエッジ上及び／又は裏側のエッチング副産物を除去する、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記基板は、半導体ウエハであり、前記洗浄は、ベベルエッチプラズマ処理装置によって行われ、上側プラズマ排除リングのうちの前記ウエハに最も近い部分は、前記ウエハの外径以上の外径を有する、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記基板は、直径３００ｍｍのシリコンウエハである、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記層は、低誘電率又は高誘電率の誘電体層である、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記層は、酸化シリコン、有機シリケートガラス（ＯＳＧ）、フッ素化シリカガラス（ＦＳＧ）、炭素ドープ酸化物、メソ多孔質及び／若しくはナノ多孔質ガラス、有機ポリマ、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、又はテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）である、方法。
【請求項１２】
半導体ウエハのベベルエッジが中でプラズマ洗浄を受けるベベルエッチャであって、
円筒形の頂部を有する下側サポートと、
前記下側サポートの前記頂部に支えられる下側プラズマ排除区域（ＰＥＺ）リングであって、前記ウエハを支える上面を有する下側ＰＥＺリングと、
前記下側サポートの上方に配置され、前記下側サポートの前記頂部に相対する円筒形の底部を有する上側誘電体コンポーネントと、
前記誘電体コンポーネントの前記底部を取り囲み、前記下側ＰＥＺリングに相対する上側ＰＥＺリングであって、前記下側ＰＥＺリングと前記上側ＰＥＺリングとの間の環状空間は、前記プラズマによって洗浄される前記ベベルエッジの範囲を画定する、上側ＰＥＺリングと、
洗浄工程中にプロセスガスをプラズマ化するように適応される少なくとも１つの高周波（ＲＦ）電源と、
を備え、
前記下側ＰＥＺリング及び前記上側ＰＥＺリングは、前記洗浄工程中にそれぞれ前記下側サポート及び前記上側誘電体コンポーネントを前記プラズマから守るように構成され、
前記上側ＰＥＺリングの、前記ウエハに最も近い部分は、前記ウエハの外径以上の外径を有する、ベベルエッチャ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のベベルエッチャであって、
前記ウエハは、直径３００ｍｍのウエハであり、前記上側ＰＥＺリングの、前記ウエハに最も近い前記部分は、前記ウエハの前記外径よりも０．５ｍｍから５ｍｍ大きい外径を有する、ベベルエッチャ。
【請求項１４】
請求項１２に記載のベベルエッチャであって、
前記下側ＰＥＺリングは、その外縁よりも外側に前記基板の前記ベベルエッジが達するように前記ウエハを支える上面を有する、ベベルエッチャ。
【請求項１５】
半導体ウエハのベベルエッジがプラズマ洗浄を受けるベベルエッチャの設定可能パーツであって、
前記ベベルエッチャは、
前記ベベル洗浄工程中に前記ウエハを支える下側電極アセンブリと、
前記下側サポートに面する誘電体板を含み、前記誘電体板を前記ウエハの上面から小距離に位置決めするために垂直方向に移動可能である上側サポートに取り付けられた上側電極アセンブリであって、前記上側電極アセンブリは、前記ベベル洗浄工程中に前記ベベルエッジの付近にガスを流すことができる少なくとも１本のガス通路を含み、前記誘電体板は、前記ベベル洗浄工程中に前記ウエハの表面にガスを流すことができる少なくとも１本のガス通路を有する、上側電極アセンブリと、
を含み、
前記設定可能パーツは、前記洗浄工程中に前記上側誘電体板を前記プラズマから守るように適応された、導電性材料、半導性材料、又は誘電性材料の上側ＰＥＺリングを備え、前記上側ＰＥＺリングのうちの前記ウエハに最も近い部分は、前記ウエハの前記外径よりも大きい外径を有する、設定可能パーツ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の設定可能パーツであって、
前記上側ＰＥＺリングは、
前記ベベルエッチャ内に搭載されたときに前記下側ＰＥＺリングと前記上側ＰＥＺリングとの間に前記プラズマによって洗浄される前記ベベルエッジの範囲を画定する環状空間が形成されるように前記誘電体板の外側フランジの上面と噛み合わさる下面を有する内側フランジと、
その上面と下面との間に垂直に広がる階段状の内面であって、前記上面及び下面は互いに平行である、階段状の内面と、
前記基板が前記下側ＰＥＺリング上で支えられるときに前記ウエハの上に空間があるように、そして前記上側ＰＥＺリングのうちの前記ウエハに最も近い前記部分が前記ウエハの前記外径よりも０．５ｍｍから５ｍｍ大きい外径を有するように、階段状にされた外面と、
を含む、設定可能パーツ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
集積回路は、パターン化された超小型電子層を上に形成されたウエハ又は基板から形成される。基板の処理では、基板上に堆積された膜の対象部分をエッチングするために、しばしばプラズマが用いられる。通常、エッチングプラズマ密度は、基板のエッジの近くで低く、これは、基板のベベルエッジの上面及び底面に、ポリシリコン層、窒化物層、金属層など（副産物層と総称される）を蓄積させる恐れがある。幾つかの異なるエッチングプロセスの結果、基板のベベルエッジの上面及び底面に次々に副産物層が堆積されるので、副産物層と基板との間の結合は最終的に弱まり、基板の搬送中に剥離して、すなわち剥がれて、しばしば他の基板の上に落ち、それらの基板を汚染させる恐れがある。
【発明の概要】
【０００２】
１つの実施形態では、半導体基板のベベルエッジを洗浄する方法が提供される。プラズマ処理装置の反応チャンバ内の基板サポート上に、半導体基板が載置される。基板は、基板の上面及びベベルエッジに被さる誘電体層を有し、該層は、ベベルエッジの頂点の上方及び下方に広がる。反応チャンバに、プロセスガスが導入され、プラズマ化される。ベベルエッジは、頂点よりも上方の層が全て除去されることなく頂点よりも下方の層が除去されるように、プラズマによって洗浄される。
【０００３】
別の実施形態では、半導体ウエハのベベルエッジが中でプラズマ洗浄を受けるベベルエッチャが提供される。下側サポートは、円筒形の頂部を有する。下側プラズマ排除区域（ＰＥＺ）リングは、下側サポートの頂部で支えられる。下側ＰＥＺリングは、ウエハを支える上面を有する。下側サポートの上方に、上側誘電体コンポーネントが配置され、該コンポーネントは、下側サポートの頂部に相対する円筒形の底部を有する。誘電体コンポーネントの底部は、上側ＰＥＺリングによって取り囲まれ、該リングは、下側ＰＥＺリングに相対し、下側ＰＥＺリングと上側ＰＥＺリングとの間の環状空間は、プラズマによって洗浄されるベベルエッジの範囲を画定する。少なくとも１つの高周波（ＲＦ）電源が、洗浄工程中にプロセスガスをプラズマ化するように適応される。下側ＰＥＺリング及び上側ＰＥＺリングは、洗浄工程中にそれぞれ下側サポート及び上側誘電体コンポーネントをプラズマから守るように適応される。上側ＰＥＺリングの、ウエハに最も近い部分は、ウエハの外径以上の外径を有する。
【０００４】
別の実施形態では、ベベルエッチャの設定可能パーツが提供される。半導体ウエハのベベルエッジがプラズマ洗浄を受け、ベベルエッチャは、ベベル洗浄工程中にウエハを支える下側電極アセンブリと、下側サポートに面する誘電体板を含み、誘電体板をウエハの上面から小距離に位置決めするために垂直方向に移動可能である上側サポートに取り付けられた上側電極アセンブリとを含む。上側電極アセンブリは、ベベル洗浄工程中にベベルエッジの付近にガスを流すことができる少なくとも１本のガス通路を含む。誘電体板は、ベベル洗浄工程中にウエハの表面にガスを流すことができる少なくとも１本のガス通路を有する。設定可能パーツは、洗浄工程中に上側誘電体板をプラズマから守るように適応された、導電性材料、半導性材料、又は誘電性材料の上側ＰＥＺリングを含む。上側ＰＥＺリングの、ウエハに最も近い部分は、ウエハの外径よりも大きい外径を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】ベベルエッチングチャンバの概略断面図を示している。
【０００６】
【図２】１つの実施形態にしたがったベベルエッチャの概略断面図を示している。
【０００７】
【図３】図２の領域Ａの拡大概略図を示している。
【０００８】
【図４Ａ】図２の設定可能プラズマ排除区域（ＰＥＺ）リングの概略断面図を示している。
【図４Ｂ】図２の設定可能プラズマ排除区域（ＰＥＺ）リングの概略断面図を示している。
【０００９】
【図５Ａ】もう１つの実施形態にしたがったベベルエッチャの概略断面図を示している。
【００１０】
【図５Ｂ】図５Ａの領域Ｂの拡大概略図を示している。
【００１１】
【図６】もう１つ別の実施形態にしたがったベベルエッチャの概略断面図を示している。
【００１２】
【図７】更にもう１つ別の実施形態にしたがったベベルエッチャの概略断面図を示している。
【００１３】
【図８】尚も更にもう１つ別の実施形態にしたがったベベルエッチャの概略断面図を示している。
【００１４】
【図９】尚も更にまたもう１つ別の実施形態にしたがったベベルエッチャの概略断面図を示している。
【００１５】
【図１０】まだ尚も更にまたもう１つ別の実施形態にしたがったベベルエッチャの概略断面図を示している。
【００１６】
【図１１】様々な洗浄プロファイルを半導体基板の部分断面図において示している。
【００１７】
【図１２】下部の外径が基板の外径よりも小さい上側ＰＥＺリングを使用した場合の洗浄プロファイルを半導体基板の部分断面図において示している。
【００１８】
【図１３】下部の外径が基板の外径よりも大きい上側ＰＥＺリングを使用した場合の洗浄プロファイルを半導体基板の部分断面図において示している。
【００１９】
【図１４】下部の外径が基板の外径よりも小さい上側ＰＥＺリング及び下部の外径が基板の外径よりも大きい上側ＰＥＺリングを使用した場合のエッチング速度を基板上の半径方向位置の関数としてグラフで示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、基板１１０のベベルエッジをエッチングするためのベベルエッチングチャンバ１００の概略断面図を示している。図示されるように、チャンバ１００は、ＲＦ電源に結合されたカソード１０２と、基板１１０を支えるためのステージ１１６と、ステージ１１６を取り囲む絶縁材料１１４と、上部リング状電極１０４及び底部リング状電極１０６と、上部絶縁体１０８とを含む。反応ガスは、１つ又は２つ以上のガス出口１２０を通して吹き込まれ、基板１１０のベベルエッジ上に形成された副産物層１１２を洗浄するためにプラズマ化される。エッチングチャンバ１００は、洗浄される範囲を制御するにあたり、幾つかの困難を有するであろう。例えば、底部エッジ排除部１２２の大きさを変えるためには、絶縁材料１１４の厚さを変える必要があり、その結果、底部リング状電極１０６の形状及び／又は位置を変える必要が生じるであろう。場合によっては、ステージ１１６全体の直径を変える必要があり、これは、消耗品費用（ＣｏＣ）の増大を招くであろう。もう１つの欠点は、チャンバ１００が、上部エッジ排除部１２４の範囲を正確に制御するためのメカニズムを有していないことである。上部エッジ排除部１２４の範囲を変えるためには、絶縁体１０８の外径、並びにガス出口１２０及び上部リング状電極１０４の位置を変える必要があるであろう。このように、このようなエッチングチャンバでは、エッジ排除部の範囲を正確に制御するための費用がかさむ恐れがある。
【００２１】
次に、図２を参照すると、１つの実施形態にしたがった、基板２１８のベベルエッジを洗浄するための基板エッチングシステム、すなわちベベルエッチャ２００の概略断面図が示されている。ベベルエッチャ２００は、限定はされないが通常は軸対称の形状を有しており、簡潔さを期するため、図２には、側断面図の半分のみが示されている。図示されるように、ベベルエッチャ２００は、基板２１８を出し入れするためのドア又はゲート２４２を有するチャンバ壁２０２と、上側電極アセンブリ２０４と、上側電極アセンブリ２０４をぶら下げるサポート２０８と、下側電極アセンブリ２０６とを含む。サポート２０８は、基板２１８の出し入れのために、上側電極アセンブリ２０４を上下に（両矢印の方向に）移動させる。上側電極アセンブリ２０４と基板２１８との間のギャップが正確に制御されるように、サポート２０８には、精密駆動メカニズム（図２には不図示）が取り付けられる。
【００２２】
サポート２０８をチャンバ壁２０２に相対的に垂直運動可能にしつつ、壁２０２とサポート２０８との間に真空シールを形成するために、金属ベローズ２５０が使用される。サポート２０８は、中心ガス供給（通路）２１２と、エッジガス供給（通路）２２０とを有する。ガス供給２１２，２２０は、ベベルエッジを洗浄するためにプラズマ化されるプロセスガスを提供する。工程中、プラズマは、基板２１８のベベルエッジの周囲に形成され、概ねリング状を有する。プラズマが基板２１８の中央部に達するのを阻止するために、上側電極の絶縁体板２２６と基板との間の空間は小さく、プロセスガスは、中心ガス供給から、好ましくは階段状の穴２１４を通って供給される。次いで、ガスは、上側電極アセンブリ２０４と基板２１８との間のギャップ内を、基板の半径方向に通り抜ける。各ガス供給は、緩衝ガス及び／又はパージガスなどの、同じプロセスガス又は異なるガスを供給するために使用される。例えば、中心ガス供給２１２を通して緩衝ガスを注入しつつ、エッジガス供給２２０を通してプロセスガスを注入することができる。プラズマ／プロセスガスは、複数の穴（出口）２４１を通じてチャンバ空間２５１から底部空間２４０へ引き出される。ベベル洗浄工程中、チャンバ圧力は、通常、５００ミリトールから２トールまでの範囲内であり、洗浄工程中に底部空間２４０を排気するために、例えば真空ポンプ２４３を使用することができる。
【００２３】
上側電極アセンブリ２０４は、上側誘電体板又は上側誘電体コンポーネント２１６と、適切な締結メカニズムによってサポート２０８に固定されサポート２０８を通じて接地される上側金属コンポーネント２１０とを含む。上側金属コンポーネント２１０は、アルミニウムなどの金属で形成され、陽極酸化されてよい。上側金属コンポーネント２１０は、１本又は２本以上のエッジガス通路すなわち貫通穴２２２ａ，２２２ｂと、エッジガスプレナム２２４とを有し、エッジガス通路２２２は、工程中における流体連通のために、エッジガス供給２２０に結合される。上側誘電体板２１６は、上側金属コンポーネント２１０に取り付けられ、誘電性材料で、限定はされないが好ましくはセラミックで形成される。必要に応じて、上側誘電体板２１６は、Ｙ2Ｏ3のコーティングを有してよい。通常、Ａｌ2Ｏ3などの一部のセラミックは、深い直線穴をくり抜くことが難しく、したがって、深い直線穴の代わりに、階段状の穴２１４を使用することができる。上側誘電体板２１６は、１つの中心穴を有するものとして示されているが、上側誘電体板２１６は、例えば必要に応じて複数の出口をシャワーヘッド状の穴パターンで配置するなど、任意の適切な数の出口を有してよい。
【００２４】
下側電極アセンブリ２０６は、上部２２６ａ及び下部２２６ｂを有して工程中に基板２１８を適所に保持するための真空チャックとして機能するように動作可能である通電電極２２６と、基板２１８を上下に移動させるためのリフトピン２３０と、ピン動作ユニット２３２と、上部２３８ａ及び下部２３８ｂを有する底部誘電体リング２３８とを含む。以下、通電電極という用語は、上部２２６ａ及び下部２２６ｂの一方又は両方を指す。同様に、底部誘電体リング２３８という用語は、上部２３８ａ及び下部２３８ｂの一方又は両方を指す。通電電極２２６は、工程中にＲＦ電力を受信するために、高周波（ＲＦ）電源２７０に結合される。
【００２５】
リフトピン２３０は、円筒形の穴すなわち経路２３１内を垂直に移動し、通電電極２２６内に位置決めされたピン動作ユニット２３２によって上側位置と下側位置との間で移動される。ピン動作ユニットは、リフトピンの周囲を真空密閉環境に維持するために、各リフトピンを取り囲むケースを含む。ピン動作ユニット２３２は、ロボットアーム２３３（例えば各ケース内に達して各ピンに取り付けられるセグメントを有する水平アーム）及びアーム作動装置（図２では不図示）などの、任意の適切なリフトピンメカニズムを含む。簡潔さを期するために、図２には、ロボットアームのセグメントの先端部のみが示されている。３０ｍｍウエハなどのウエハを持ち上げるには、３本又は４本のリフトピンを使用することができるが、任意の適切な数のピン２３０が、ベベルエッチャ２００において使用されてよい。また、ピン動作ユニット２３２として、リフタベローズなどの任意の適切なメカニズムを使用することができる。
【００２６】
好ましい実施形態にしたがうと、ピンリフタは、リフトピン２３０を様々な位置に移動させることができる多位置ピンリフタである。例えば、リフトピン２３０は、以下のように、リフトピン動作ユニット２３２を通じて４つの位置に垂直に移動させることができる。すなわち、（１）第１の位置では、ピン２３０は、底部電極２２６ａの上面の下方にピンの上縁が位置付けられるように移動され、（２）第２の位置では、ピン２３０は、リング２６０上に支えられているウエハと同一面上に底面がくるように装着された固定具の下面に接触するようにピンの上縁が位置付けられるように移動され、この位置は、位置センサ２３３ａを通じて監視され、位置センサ２３３ａは、この位置を「ゼロ」位置として記録するために、コントローラに信号を出力し、（３）第３の位置では、ピン２３０は、誘電体板２１６に接触するようにピンの上縁が位置付けられるように移動され、この位置は、位置センサ２３３ａを通じて監視され、位置センサ２３３ａは、チャンバを開ける必要なくギャップ及び平面性の情報を決定するために、コントローラに信号を出力し、（４）第４の位置では、ピン２３０は、洗浄されるウエハをチャンバ内に運び込むため又は洗浄済みのウエハをチャンバから運び出すことを可能にするために、ピンの完全上昇位置に移動される。
【００２７】
製造費用を最小限に抑えるために、リフトピンは、エアシリンダ又はモータなどの共通のリフト装置によって移動されることが好ましい。このような場合は、ピンが上側電極アセンブリの誘電体板に接触するときに、ギャップ距離を決定することができる。平面性測定のために、各ピンは、共通のリフトヨークに対する幾らかの応従性を提供されてよく、例えば、各ピンは、その他のピンに相対的な各ピンの動きを可能にするために、バネ荷重を取り付けられてよく、各ピンに関連付けられた個々のセンサが、個々のピンの位置に対応する情報を出力することができる。全てのピンを誘電体板に接触するように移動させ、もし誘電体板が基板サポート表面に対して平行でない場合は、リフトピンセンサによって測定された各ピンのその他のピンに対する垂直方向のズレを、上側電極アセンブリの平面性からの逸脱度合いを決定するために使用することができる。好ましくは、各リフトピンのバネ荷重は、ウエハの重量を支えるのに十分である、すなわち、リフトピンを支えているバネは、ウエハの重量下で圧縮されることはなく、したがって、ウエハの搬送中、リフトピンは互いに同じ高さにある。或いは、ピンは、個別の駆動を有してよい。
【００２８】
基板２１８は、設定可能な下側プラズマ排除区域（ＰＥＺ）リング２６０上に搭載される。ここで、ＰＥＺという用語は、基板の中心から、ベベルエッジ洗浄用のプラズマを排除される領域の外縁までの、半径方向の距離を指す。通電電極２２６の上面、基板２１８の底面、及び設定可能下側ＰＥＺリング２６０の内周は、真空ポンプ２３６などの真空源と流体連通している閉じられた真空領域凹所（真空領域）２１９を形成する。リフトピン２３０のための円筒形の穴すなわち経路は、それを通して工程中に真空ポンプ２３６が真空領域２１９を排気するためのガス通路としても共用される。通電電極２２６は、真空領域２１９内における時間的な圧力変動を低減させるために、そして複数のリフトピンが使用される場合は円筒形の穴に対する吸引速度を均一にするために、プレナム２３４を含む。
【００２９】
基板２１８の上面上は、一連のプロセスによって形成された集積回路である。プロセスの１つ又は２つ以上は、基板に熱エネルギを伝え、基板に対して熱応力を発生させ、そうしてウエハの湾曲を引き起こすであろうプラズマの使用によって、実施することができる。ベベル洗浄工程中、基板の湾曲は、基板２１８の上面と底面との間の圧力差によって軽減することができる。真空領域２１９内の圧力は、工程中、プレナム２３４に結合された真空ポンプ２３６によって真空下に維持される。上側誘電体板２１６と基板２１８の上面との間のギャップを調整することによって、ギャップ内のガス圧力は、（１つ又は２つ以上の）プロセスガスの全体流量を変えることなく変化させることができる。したがって、ギャップ内のガス圧力を制御することによって、基板２１８の上面と底面との間の圧力差を変化させ、そうして、基板２１８にかかる曲げ力を制御することができる。
【００３０】
底部誘電体リング２３８は、Ａｌ2Ｏ3を含むセラミックなどの誘電性材料で形成され、通電電極２２６をチャンバ壁２０２から電気的に隔離する。底部誘電体リングの下部２３８ｂは、その上面の内周に、通電電極２２６の下縁の凹所と合わさるための段２５２を形成されることが好ましい。下部２３８ｂは、その外周に、フォーカスリングと称される底部誘電体リングの上部２３８ａの階段状の表面と合わさるための段２５０を形成されることが好ましい。段２５０，２５２は、底部誘電体リング２３８を通電電極２２６に整合させる。段２５０は、また、通電電極２２６とチャンバ壁２０２との間の直接的な見通し線を排除して、通電電極２２６とエッチングチャンバ壁２０２との間における二次的なプラズマ衝突の可能性を小さくするために、その表面沿いに、入り組んだギャップを形成する。
【００３１】
図３は、図２の領域Ａの拡大概略図を示している。図示されるように、上側電極アセンブリ２０４は、同心円状に位置決めされた３つのリング、すなわち、設定可能な上側ＰＥＺリング３０２と、上側電極リング３０８と、外側の上側誘電体リング３１０とを含む。設定可能上側ＰＥＺリング３０２と、上側電極リング３０８との間のギャップ３０４は、エッジガス通路２２４ｂにつながる入り組んだガス通路を形成する。入り組んだギャップ３０４は、エッジガス通路２２４ｂがプラズマに直接曝されるのを阻止し、そうして、エッジガス通路２２４ｂ内における二次的なプラズマの形成又はプラズマ点火を阻止する。このような二次的なプラズマは、エッジガス通路２２４ｂの内壁を浸食する結果、上側金属コンポーネント２１０の頻繁な交換を必要にするとともに、浸食された材料を基板２１８に誘導する恐れがある。
【００３２】
設定可能上側ＰＥＺリング３０２は、その内側及び外側の下縁上にそれぞれ形成された２つの段又は凹所を有しており、内側の下縁上の段は、リング３０２を金属コンポーネント２１０に圧着させるために、上側誘電体板２１６のフランジ３３０と噛み合わさる。設定可能上側ＰＥＺリング３０２は、様々な上部プラズマ排除区域（上部ＰＥＺ）を提供するために、様々な構成を有することができる。図４Ａは、図３に示された設定可能上側ＰＥＺリング３０２の拡大概略断面図を示しており、距離Ｄ1は、上側エッジ排除区域と称され、リング３０２の下部３０２ａの幅が変わるにつれて変化する。ＰＥＺリング３０２の構成は、したがって、基板２１８の半径から距離Ｄ1を減じたものに等しい上部ＰＥＺ４０２を決定する。設定可能上側ＰＥＺリング３０２は、また、プラズマ浸食ゆえに、上側電極アセンブリ２０４のその他のパーツよりも頻繁に交換する必要があり、消耗コンポーネントと見なされる。通常、プロセスガスは、Ｏ2などの酸素含有ガスを含んでよい。ベベルエッジを洗浄するために、＜１０％などの少量の、ＣＦ4、ＳＦ6、又はＣ2Ｆ6などのフッ素含有ガスが添加されてもよい。これらの反応性ガスを含有するプラズマは、上側ＰＥＺリング３０２を浸食し、そうして、設定可能上側ＰＥＺリング３０２の定期的な交換を余儀なくさせるであろう。交換時における設定可能上側ＰＥＺリング３０２へのアクセスを容易にするために、設定可能上側ＰＥＺリング３０２は、上側誘電体板２１６によって適所に保持され、チャンバ壁２０２から上側電極アセンブリ２０４を取り外すことなく交換することができる。例えば、板２１６の取り外しは、リング３０２を同じ又は異なる構成を有する異なるリングに交換することを可能にする。
【００３３】
設定可能上側ＰＥＺリング３０２は、プラズマが上側誘電体板２１６を直接浸食するのを阻止する。設定可能上側ＰＥＺリング３０２は、工程中における基板２１８の汚染を低減させるために、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、シリコン（Ｓｉ）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、又はその他の材料などで全てが構成されるリングのように、導電性材料、半導性材料、又は誘電性材料で形成される、或いは、サポートリング１２４は、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｙ2Ｏ3、セラミック（好ましくはＡｌ2Ｏ3）などの導電性材料若しくは誘電性材料、又は（高抵抗性を付与するために適切にドープされた）ＣＶＤ  ＳｉＣなどの純材料でコーティングされた、金属、セラミック、又はポリマで構成される複合リングであってよい。消耗品費用（ＣｏＣ）を抑えるために、設定可能上側ＰＥＺリング３０２は、小さく且つ単純な断面を有することが好ましい。一般に、一部のセラミックは、ネジ穴をくり抜くこと及び切ることが困難である。リング３０２を適所に保持するための圧着構成ゆえに、設定可能上側ＰＥＺリング３０２は、それを上側誘電体板２１６に又は金属コンポーネント２１０に固定するためのネジ穴を必要とせず、したがって、その材料の選択性に柔軟性をもたらす。設定可能上側ＰＥＺリング３０２は、限定はされないが好ましくは〜１０５Ωｃｍの高い電気抵抗を有する材料で形成されてよい。通電電極２２６と上側電極リング３０８との間の電気的結合は、設定可能上側ＰＥＺリング３０２の電気的特質による影響を受けるので、ベベルエッジの付近のプラズマ特性は、設定可能上側ＰＥＺリング３０２の材料及び／又は構成を変えることによって制御することができる。
【００３４】
上側電極リング３０８は、上側金属コンポーネント２１０を通じて接続され接地される。ボルトなどのネジ締結メカニズムを使用する代わりに、上側電極リング３０８は、外側上側誘電体リング３１０の圧着力によって適所に保持されることが好ましい。例えば、電極リング３０８は、誘電体リング３１０のフランジ３１０ａと合わさるフランジ３０８ａを有することができる。このようにして、そうでなければ曝される締結メカニズムの浸食から発生するであろうプラズマ汚染物質を回避することができる。上側電極リング３０８は、陽極酸化アルミニウムなどの金属で形成されることが好ましい。より清浄なプラズマが求められる場合は、上側電極リング３０８は、Ｓｉ（単結晶シリコン若しくは多結晶シリコン）、ＣＶＤ低抵抗性ＳｉＣ、又は任意の適切な高純度伝導性材料などの、純材料で形成することができる。高純度の材料を使用することによる費用影響を最小限に抑えるために、上側電極リング３０８の断面寸法は最小にされる。ボルトを通す設計が使用されてもよいが、適所に圧着させる設計は、上側電極リング３０８の構成を簡単にし、そうしてＣｏＣを抑え、汚染制御のためにより広範囲の材料を使用することを可能にする。また、下側及び上側の電極リング３０６，３０８は、グラファイト、又は例えばＳｉＮ、ＢＮ、及びＡｌＮを含む様々な炭素ベースの材料で形成されてもよいことが知られている。
【００３５】
外側上側誘電体リング３１０は、Ａｌ2Ｏ3などの誘電性材料で形成され、Ｙ2Ｏ3でコーティングされてよい。外側上側誘電体リング３１０は、外側上側誘電体リング３１０を上側金属コンポーネント２１０に固定するためのボルト３１６を収容するために、その上面に、円周方向に相隔てられたネジ穴３１８を含む。外側上側誘電体リング３１０は、上側電極リング３０８のフランジ３０８ａを上側金属コンポーネント２１０に圧着させるために使用される突出又は段（フランジ）３１０を含む。なお、各ボルト３１６は、上側電極アセンブリ２０４の上側からネジ入れられるので、ボルトは、プラズマに曝されることも、プラズマによって浸食されることもないことがわかる。外側上側誘電体リング３１０の内縁の直径は、リング状又はドーナツ状のプラズマの外径を決定する。
【００３６】
下側電極アセンブリ２０６は、フォーカスリング２３８ａを取り囲む下側金属ライナ（カラー）３１４と、同心円状に位置決めされた３つのリング、すなわち、設定可能な下側ＰＥＺリング２６０、下側電極リング又はフープリング３０６、及び外側の下側誘電体リング３１２とを含む。設定可能下側ＰＥＺリング２６０、下側電極リング３０６、及び下側金属ライナ３１４は、底部誘電体リングすなわちフォーカスリング２３８（より具体的には底部誘電体リングの上部２３８ａ）、及びライナ３１４によって支えられる。下側電極リング３０６は、外側下側誘電体リング３１２によって下側金属ライナ３１４の上面に圧着され、下側金属ライナ３１４は、接地のためにチャンバ壁２０２に接続される。フォーカスリング２３８ａは、下側電極リング３０６を通電電極の上部２２６ａから電気的に隔離する。
【００３７】
通電電極２２６は、陽極酸化アルミニウムなどの金属で形成されることが好ましい。高い清浄度のプラズマが必要とされる場合に、もし通電電極２２６がプラズマに曝されプラズマによって浸食されると、清浄度の要件を満たすために、電極２２６に高純度材料を使用することが望まれるであろう。設定可能下側ＰＥＺリング２６０は、通電電極２２６をプラズマから守るように設計されているので、通電電極２２６は、清浄度の要件にかかわらず、より低純度の金属又は材料で形成することができる。
【００３８】
図４Ｂに示されるように、設定可能下側ＰＥＺリング２６０は、その内縁上及び外縁上にそれぞれ形成された２つの段又は凹所を有しており、下側の内縁上の垂直表面２６０ａ及び水平表面２６０ｂによって形成される段は、通電電極の上部２２６ａの外縁上の表面と合わさり、水平表面２６０ｃ及び垂直表面２６０ｄによって形成される段は、フォーカスリング２３８ａ上の表面と合わさる。設定可能下側ＰＥＺリング２６０は、異なるサイズの底部プラズマ排除区域を提供するＰＥＺリングで置き換えることができる。第２の段によって形成される距離Ｄ2は、底部エッジ排除区域と称され、上面２６０ｅの幅を変化させることによって、基板２１８の半径から距離Ｄ2を減じたものに等しい底部ＰＥＺ４０４を変えることが可能である。プラズマ浸食ゆえに、設定可能下側ＰＥＺリング２６０は、下側電極アセンブリ２０６のその他のパーツよりも頻繁に交換され、消耗コンポーネントと見なされる。通常、プロセスガスは、Ｏ2などの酸素含有ガスを含んでよい。ベベルエッジを洗浄するために、＜１０％などの少量のフッ素含有ガス（例えばＣＦ4、ＳＦ6、又はＣ2Ｆ6など）が添加されてもよい。これらの反応性ガスを含有するプラズマは、設定可能下側ＰＥＺリング２６０を浸食し、設定可能下側ＰＥＺリング２６０の定期的な交換を余儀なくさせるであろう。交換時における設定可能下側ＰＥＺリング２６０へのアクセスを容易にするために、設定可能下側ＰＥＺリング２６０は、通電電極の上部２２６ａ及びフォーカスリング２３８ａの段上に、取り外し可能式に搭載され、チャンバ壁２０２から下側電極アセンブリ２０６を取り外すことなく交換することができる。
【００３９】
上述のように、基板２１８は、設定可能下側ＰＥＺリング２６０の上面２０６ｅ（図４Ｂ）上に搭載される。高さＨ1及びＨ2は、基板２１８と通電電極２２６との間の垂直方向の隔たりを決定する。両者の間の整合性を再現可能にするために、高さＨ1及びＨ2は、精密に制御されることが好ましい。
【００４０】
設定可能下側ＰＥＺリング２６０は、ベベル洗浄を達成するために使用されるプラズマによる攻撃から通電電極２２６を保護する。設定可能下側ＰＥＺリング２６０は、工程中における基板２１８の汚染を低減させるために、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、シリコン（Ｓｉ）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、又はその他の材料などで全てが構成されるリングのように、導電性材料、半導性材料、又は誘電性材料で形成される、或いは、サポートリング１２４は、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｙ2Ｏ3、例えばセラミック（好ましくはＡｌ2Ｏ3）などの導電性材料若しくは誘電性材料、又はＳｉ（単結晶シリコン若しくは多結晶シリコン）、ＣＶＤ高抵抗性ＳｉＣなどの純材料でコーティングされた、金属、セラミック、又はポリマで構成される複合リングであってよい。一般に、一部のセラミックは、ネジ穴をくり抜くこと及び切ることが困難である。設定可能下側ＰＥＺリング２６０は、フォーカスリング２３８ａに固定するためのネジ穴を必要とせず、その材料の選択性に柔軟性をもたらす。設定可能下側ＰＥＺリング２６０は、限定はされないが好ましくは〜１０５Ω−ｃｍの高い電気抵抗を有する材料で形成されてもよい。通電電極２２６と下側電極リング３０６との間の電気的結合は、設定可能下側ＰＥＺリング２６０の電気的特質による影響を受けるので、プラズマ特性は、設定可能下側ＰＥＺリング２６０の材料及び／又は構成を変えることによって制御することができる。
【００４１】
下側電極リング３０６は、下側金属ライナ３１４を通じて接続され接地される。ボルトなどのネジ締結メカニズムを使用する代わりに、下側電極リング３０６は、外側下側誘電体リング３１２の圧着力によって適所に保持されることが好ましい。例えば、電極リング３０６の外側フランジ３０６ａは、誘電体リング３１２の内側フランジ３１２ａと噛み合わさることができ、そうして、電極リング３０６は、ライナ３１４に圧着される。このようにして、そうでなければ曝される締結メカニズムの浸食から発生するであろうプラズマ汚染物質を回避することができる。下側電極リング３０６は、陽極酸化アルミニウムなどの金属で形成されることが好ましい。より清浄なプラズマが求められる場合は、下側電極リング３０６は、純Ｓｉ（例えば単結晶シリコン若しくは多結晶シリコン）、ＣＶＤ低抵抗性ＳｉＣ、又は任意の適切な高純度伝導性材料などの、高純度材料で形成されてよい。高純度材料を使用することによる費用影響を最小限に抑えるために、下側電極リング３０６の断面寸法は、最小にすることができる。適所に圧着させる設計は、下側電極リング３０６の構成を簡単にし、そうして、汚染制御のために更に広範囲の材料を使用することを通じてＣｏＣを抑える。
【００４２】
外側下側誘電体リング３１２は、Ａｌ2Ｏ3などの誘電性材料で形成され、Ｙ2Ｏ3でコーティングされてよい。外側下側誘電体リング３１２は、外側下側誘電体リング３１２を下側金属ライナ３１４に固定するためのボルト３２２を収容する一連のネジ穴３２０を含む。上述のように、外側下側誘電体リング３１２は、下側電極リング３０６を金属ライナ３１４に圧着させるために使用される突出又は段（フランジ）を含む。なお、ボルト３２２は、下側電極アセンブリ２０６の底側からネジ入れられるので、ボルト３２２は、プラズマに曝されることも、プラズマによって浸食されることもないことがわかる。外側下側誘電体リング３１２の内縁の直径は、リング状又はドーナツ状のプラズマの外径を決定する。
【００４３】
図５Ａは、もう１つの実施形態にしたがったベベルエッチャ５００の概略断面図を示している。図５Ｂは、図５Ａの領域Ｂの拡大概略図を示している。図示されるように、ベベルエッチャ５００のコンポーネントは、図２に示されたものに極めて類似している。違いは、下側電極アセンブリ５０６が通電電極２２６の代わりに下側サポート５０２を含むこと、及び下側電極リング５０４が下側金属ライナ５１０を通じてＲＦ電源５０８に結合されることである。下側サポート５０２は、誘電性材料で形成され、ベベル洗浄工程中に基板５１８を適所に保持するための真空チャックとして動作する。
【００４４】
工程中、ＲＦ電源５０８は、ガス供給５１２，５１４の少なくとも一方を通して供給されるプロセスガスをプラズマ化するためにＲＦ電力を提供し、ＲＦ電力は、限定はされないが約２ＭＨｚから約１３ＭＨｚの範囲の１つ又は２つ以上の周波数で供給される。一ヴァリエーションでは、上側電極リング５１６がＲＦ電源に結合され、下側電極リング５０４が接地される。
【００４５】
図６は、もう１つ別の実施形態にしたがったベベルエッチャ６００の概略断面図を示している。ベベルエッチャ６００のコンポーネントは、図５Ａ及び図５Ｂに示されたものに類似している。違いは、下側電極アセンブリ６０２が金属で形成された下側サポート６０４を含むこと、及び下側サポート６０４の上面が誘電性のコーティング又は層６０６で覆われることである。一ヴァリエーションでは、上側電極リング６０８がＲＦ電源に結合され、下側電極リング６１０が接地される。
【００４６】
図７は、更にもう１つ別の実施形態にしたがったベベルエッチャ７００の概略断面図を示している。図示されるように、ベベルエッチャ７００のコンポーネントは、図２に示されたものに類似しており、違いは、真空チャックの代わりに静電チャック７０２が使用されることである。静電チャック７０２は、通電電極７１０の上に配置され、ベベル洗浄工程中に基板７１２を適所に保持する。上側電極リング７０４及び下側電極リング７０６が接地される一方で、通電電極７１０は、プラズマを発生させるために電力を供給するためのＲＦ電源７０８に結合される。
【００４７】
図８は、もう１つの実施形態にしたがったベベルエッチャ８００の概略断面図を示している。図示されるように、ベベルエッチャ８００のコンポーネントは、図７に示されたものに類似している、すなわち、静電チャック８０２は、ベベル洗浄工程中に基板８１２を適所に保持するために使用される。違いは、上側電極リング８０４が接地される一方で、下側電極リング８０６は、プラズマを発生させるためにＲＦ電力を供給するためのＲＦ電源８０８に結合されることである。一ヴァリエーションでは、上側電極リング８０４がＲＦ電源に結合され、下側電極８０６が接地される。
【００４８】
図９は、尚も更にまたもう１つ別の実施形態にしたがったベベルエッチャ９００の概略断面図を示している。エッチャ９００のコンポーネントは、図２に示されたものに類似している。違いは、この実施形態では、外側の上側電極リング９１２及び下側電極リング９１４よりも外に、アルミニウムなどの伝導性材料で作成された中空のカソードリング９０４が位置付けられることである。中空カソードリング９０４は、ベベルエッジに面した溝９０６を有する。なお、中空カソードリング９０４は、基板９１６の出し入れの際に、適切な装置（図９では不図示）によって垂直方向に移動されることに留意せよ。
【００４９】
中空カソードリング９０４は、ＲＦ電源９１８に結合され、下側電極リング９０８及び上側電極リング９１０は、ともに接地される。ＲＦ電源は、例えば、約２ＭＨｚから約１３ＭＨｚまでの周波数範囲でＲＦ電力を供給する。一ヴァリエーションでは、上側電極リング９１０がＲＦ電源に結合され、下側電極リング９０８及び中空カソードリング９０４が接地される。もう１つのヴァリエーションでは、下側電極リング９０８がＲＦ電源に結合され、上側電極リング９１０及び中空カソードリング９０４が接地される。もう１つの別のヴァリエーションでは、中空カソードリング９０４は、チャンバ９０２の内部及び真空チャック９２０の上面を洗浄するためのプラズマを発生させるために、高周波ＲＦ電源にも結合され、高周波ＲＦ電源は、例えば、約２７ＭＨｚから約６０ＭＨｚまでの範囲でＲＦ電力を供給する。
【００５０】
図１０は、更にもう１つ別の実施形態にしたがったベベルエッチャの概略断面図を示している。ベベルエッチャ１０００のコンポーネントは、図２に示されたものに類似している。違いは、基板のエッジ、及び外側の下側誘電体リング１０１６と上側誘電体リング１０１４との間の空間を、（１つ又は２つ以上の）誘導コイル１００６が取り囲むことである。（１つ又は２つ以上の）誘導コイル１０１２は、誘電体サポート１００４に結合された誘電性材料１００６に埋め込まれる。誘電体サポート１００４は、基板の出し入れの際に誘導コイル１０１２を垂直方向に移動させるための適切なメカニズム（図１０では不図示）を含む。
【００５１】
誘導コイル１０１２は、ＲＦ電源１０１８に結合される。ベベルエッジ洗浄プロセス中、ＲＦ電源１０１８は、基板エッジの近くに誘導結合プラズマを発生させるために、限定はされないが約２ＭＨｚから約１３ＭＨｚまでの範囲でＲＦ電力を供給する。上側電極リング１０１０及び下側電極リング１００８は、誘導プラズマのための帰還路を提供するために接地される。誘導コイル１０１２は、ベベルエッジを洗浄するために洗浄用プラズマを供給する。一ヴァリエーションでは、誘導コイル１０１２は、チャンバ１００２の内部及び真空チャック１０２０の上面を洗浄するためのプラズマを発生させるために、高周波ＲＦ電源にも結合され、高周波ＲＦ電源は、例えば、約２７ＭＨｚから約６０ＭＨｚまでの範囲でＲＦ電力を供給する。
【００５２】
図２及び図６〜図１０の実施形態は、中心ガス供給及びエッジガス供給を有することがわかる。しかしながら、ガス供給の数は、基板及び／又はベベルエッジ付近に対して所望のガス分布を達成するために可変であってよい。また、上側誘電体板は、任意の適切な数及び配置の穴を有してよい。
【００５３】
図１１Ａは、上面１１００Ａと、裏面１１００Ｂと、ベベルエッジ１１００Ｃ（破線の円によって示される）とを含む半導体基板１１００の部分断面図を示している。ベベルエッジは、頂点Ａ（矢印によって示される）も含む。
【００５４】
図１１Ｂは、上面１１００Ａと、頂点Ａを含むベベルエッジ１１００Ｃとに被さる超低誘電率層間絶縁膜層（ＩＬＤ）などの巻き付き層１１１０Ａを含む半導体基板１１００の典型的な部分断面図を示している。例えば、層１１１０は、化学気相成長又は適切なスピンオン技術によって堆積させることができる。層１１１０は、また、層１１１０（図１１Ａでは不図示）内にビア又はトレンチなどの開口を形成するために、先のプラズマエッチングステップを経ることもできる。１つの実施形態では、層１１１０は、層間誘電性材料であってよい。また、ベベルエッジ１１００Ｃは、ポリマ堆積物など、エッチングされなかった層１１００Ａの堆積物１１００Ｂ、すなわちプラズマエッチング副産物１１２０を含むことができる。層１１００は、ベベルエッジ１１００Ｃよりも内側ではエッチングされない。
【００５５】
層１１００として典型的な層間誘電性材料は、ＦＬＯＷＦＩＬＬ（登録商標）（Ｔｒｉｋｏｎによって製造される）、ＢＬＡＣＫ  ＤＩＡＭＯＮＤ（登録商標）（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓによって製造される）、ＣＯＲＡＬ（登録商標）（Ｎｏｖｅｌｌｕｓによって製造される）、ＡＵＲＯＲＡ（登録商標）（ＡＳＭＩによって製造される）などのフッ素ドープ及び炭素ドープ有機シリケートガラス（ＯＳＧ）酸化物、ＪＳＲ（登録商標）（ＪＳＲによって製造される）及びＳｉＬＫ（登録商標）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌによって製造される）などの有機ポリマ、又は低誘電率特性を向上させるために誘電性材料内に孔を形成するポロゲンで操作されたメソ多孔質及び／若しくはナノ多孔質ガラスなどの、ＳｉＯ2／シロキサン誘導体を含むことができる。ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）及びテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を含む、より高誘電率の材料（ｋ＝３．８〜４．０）を使用することもできる。例えば、層１１１０は、低誘電率誘電性材料及び／又はフォトレジスト材料の、単一層又は複数層であってよい。
【００５６】
図１１Ｃ〜図１１Ｅは、基板１１００のベベル洗浄の様々な遂行段階における断面エッチングプロファイルを示している。図１１Ｃは、不完全なベベル洗浄の場合の断面エッチングプロファイルを示している。もしベベル洗浄が時期尚早に終了されると、ベベルエッジ１１００Ｃに沿った１１１０Ａのこの不完全なエッチングは、ベベルエッジ１１００Ｃに沿った層１１１０Ｂの残部が剥離する、すなわち剥げ落ちるゆえに、問題となる恐れがある。その結果、この剥離すなわち剥げ落ちは、微粒子汚染の潜在的発生源となって、基板１１００上に形成される半導体デバイスのプロセス歩留まりを低下させる恐れがある。
【００５７】
図１１Ｄは、ベベルエッジ１１００Ｃが部分的に洗浄された場合の断面洗浄プロファイルを示している。部分的に洗浄されたプロファイルの場合は、頂点Ａに被さる層１１１０Ａは除去されているが、層１１１０Ａの一部は、頂点Ａよりも上方のべベルエッジ１１００Ｃを部分的に覆っている。例えば、部分的なベベル洗浄は、ベベルエッジ１１００Ｃの下側６０〜９０％に堆積された材料を除去し、ベベルエッジ１１００Ｃの上側１０〜４０％の上のＩＬＤの一部を残留させることができる。
【００５８】
図１１Ｅは、ベベルエッジ１１００Ｃが完全に洗浄された場合の断面エッチングプロファイルを示している。このプロファイルの場合は、ベベルエッジ１１００Ｃに被さる部分の層１１１０が、完全に除去されている。
【００５９】
これまでは、図１１Ｅの断面洗浄プロファイルが最適だと見なされていたが、被覆層１１１０Ａによってベベルエッジ１１００Ｃが部分的に覆われていると（図１１Ｄ）、ベベルエッジが完全に洗浄された状況と比べてプロセス歩留まりが最大５％上昇することがわかった。ベベルエッジ１１００Ｃが部分的に覆われていると、後続の基板処理（例えば化学的機械的研磨）中に、更に強固な構造が作成されると考えられる。
【００６０】
ベベルエッジ洗浄の程度は、異なる構成の上側ＰＥＺリング３０２を使用することによって制御することができる。図４Ａに示されるように、上側ＰＥＺリング３０２の１つのパラメータは、基板２１８に最も近い下部３０２ａの外径を含む。上側ＰＥＺリング３０２の下部３０２ａの外径の変化がベベルエッジの洗浄プロファイルに及ぼす影響を決定するために、テストが実施された。
【００６１】
実施例１
【００６２】
第１の上側ＰＥＺリング構成の場合のべベル洗浄プロファイルを決定するために、２３００  ＣＯＲＯＮＵＳ（商標）プラズマベースベベル洗浄システム（カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）において、第１の一連の実験が実施された。１つの構成では、３００ｍｍ基板ウエハを洗浄するために、Ｄ1が０より大きい値から２ｍｍまでの上側ＰＥＺリング（すなわち図４Ａ）が装着された。この構成は、上側ＰＥＺの下部の外径を、２９６ｍｍから３００ｍｍ未満にする（すなわち、上側ＰＥＺリングは、基板の直径よりも小さい外径を有する）。洗浄に先立ち、シリコン基板は、被覆酸化シリコン膜を形成するために熱処理された。
【００６３】
図１２Ａは、ベベル洗浄前における、被覆酸化シリコン層１２１０を伴うシリコン基板１２００の部分断面図を示している。シリコン基板１２００は、上面１２００Ａと、裏面１２００Ｂと、ベベルエッジ１２００Ｃ（破線の円によって示される）及び頂点Ａとを含む。酸化シリコン層１２１０は、上面１２００Ａ及び裏面１２００Ｂを覆い、ベベルエッジ１２００Ｃに巻き付いている。ベベル洗浄システムの反応チャンバに、プロセスガスが導入され、このガスは、プラズマによってベベルエッジを洗浄するために、ＲＦ電力によって励起された。例えば、プロセスガスは、流量が約１０ｓｃｃｍから約１００ｓｃｃｍのフッ素含有ガス（例えば、ＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3、又はＣ2Ｆ6）であった。プロセスガスの残りは、ＣＯ2、Ｏ2、及び／又はＮ2であり、総流量は、約２００ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍであった。チャンバ圧力は、約０．５トールから約２トールであった。ＲＦ電力は、約４００Ｗから約８００Ｗであった。
【００６４】
図１２Ｂは、ベベル洗浄が部分的に完了した後におけるシリコン基板１２００の部分断面図を示している。図１２Ｂに示されるように、ベベルエッジ１２００Ｃの上部及び底部（矢印によって示される）は、シリコン基板１２００の、最初に曝される領域であった。したがって、この洗浄プロファイルに基づくと、エッチング速度は、シリコン基板１２１０上の、ベベルエッジ１２００Ｃの上部及び底部を覆っている場所において最大になることがわかった。酸化シリコン層１２１０の残部は、ベベルエッジ１２００Ｃの頂点Ａを覆っている。
【００６５】
図１２Ｃは、ベベル洗浄が完了した後におけるシリコン基板１２００の部分断面図を示している。酸化シリコン層１２１０は、ベベルエッジ１２００Ｃから完全に除去されている。したがって、上側ＰＥＺリングの下部の外径を２９６ｍｍから３００ｍｍ未満にするためにＤ1が０より大きい値から２ｍｍまでである上側ＰＥＺリング３０２は、完全にエッチングされたプロファイル（すなわち図１１Ｅ）を伴うベベルエッチングを達成するための好ましい構成である。
【００６６】
実施例２
【００６７】
第２の上側ＰＥＺリング構成の場合のべベル洗浄プロファイルを決定するために、２３００  ＣＯＲＯＮＵＳ（商標）プラズマベースベベル洗浄システムにおいて、第２の一連の実験が実施された。第２の実施形態では、３００ｍｍ基板ウエハを洗浄するために、Ｄ1が負の値で０．２５ｍｍから１．２５ｍｍまでの上側ＰＥＺリング３０２が装着された。この構成は、上側ＰＥＺの下部の外径を、３００．５ｍｍから３０２．５ｍｍまでにする（すなわち、上側ＰＥＺリングの下部の外径は、基板の直径よりも大きい）。洗浄に先立ち、シリコン基板は、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳすなわちＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4）膜をコーティングされた。ベベル洗浄システムの反応チャンバに、プロセスガスが導入され、このガスは、プラズマによってベベルエッジを洗浄するために、ＲＦ電力によって励起された。例えば、プロセスガスは、流量が約１０ｓｃｃｍから約１００ｓｃｃｍのフッ素含有ガス（例えば、ＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3、又はＣ2Ｆ6）であった。プロセスガスの残りは、ＣＯ2、Ｏ2、及び／又はＮ2であり、総流量は、約２００ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍであった。チャンバ圧力は、約０．５トールから約２トールであった。ＲＦ電力は、約４００Ｗから約８００Ｗであった。
【００６８】
図１３Ａは、ベベル洗浄前における、被覆ＴＥＯＳ層１３１０を伴うシリコン基板１３００の部分断面図を示している。シリコン基板１３００は、上面１３００Ａと、裏面１３００Ｂと、ベベルエッジ１３００Ｃ（破線の円によって示される）及び頂点Ａとを含む。ＴＥＯＳ層１３１０は、上面１３００Ａを覆い、ベベルエッジ１２００Ｃの一部に巻き付き、頂点Ａを覆っている。
【００６９】
図１３Ｂは、ベベル洗浄が部分的に完了した後におけるシリコン基板１３００の部分断面図を示している。図１３Ｂに示されるように、頂点Ａを覆っていた部分のＴＥＯＳ層１３１０が除去されている。したがって、この洗浄プロファイルに基づくと、エッチング速度は、ベルエッジ１３００Ｃの頂点Ａにおいて最大になることがわかった。
【００７０】
図１３Ｃは、ベベル洗浄が完了した後におけるシリコン基板１３００の部分断面図を示している。ＴＥＯＳ層１３１０は、ベベルエッジ１３００Ｃの頂点Ａから完全に除去されているが、ＴＥＯＳ１３１０は、ベベルエッジ１３００Ｃの上部を部分的に巻き付いている。上述のように、図１１Ｄに関連して、図１３Ｃのエッチングプロファイルは、ベベルエッジが完全に洗浄された状況（例えば図１２Ｃ又は図１１Ｅ）と比べてプロセス歩留まりを最大５％上昇させる。したがって、上側ＰＥＺの下部の外径を３００．５ｍｍから３０２．５ｍｍまでにするためにＤ1が負の値で０．２５ｍｍから１．２５ｍｍまでである上側ＰＥＺリング３０２は、部分的に洗浄されたプロファイル（すなわち図１３Ｃ又は図１１Ｄ）を達成するための好ましい構成である。
【００７１】
もう１つの実施形態では、ベベルエッジ洗浄の程度に応じて、上側ＰＥＺリングの半径は、基板と同じ直径を有する値から基板の直径よりも最大１０％大きい値に及ぶことができる（例えば、直径が０．５ｍｍから５ｍｍまでの値で上回る、又は増分を０．１ｍｍとしたその間の任意の値で上回る）。
【００７２】
図１４は、（１）上側ＰＥＺリングの下部の外径が２９６ｍｍから３００未満までである（基板の直径未満である）場合（実施例１）、及び（２）上側ＰＥＺリングの下部の外径が３００．５ｍｍから３０２．５ｍｍまでである（基板の直径よりも大きい）場合（実施例２）について、エッチング速度を半径方向位置の関数として表わして比較している。図１４に示されるように、実施例１の場合は、最大エッチング速度は、約１４９．８ｍｍの半径方向位置において生じる。しかしながら、実施例２の場合は、最大エッチング速度は、約１５０ｍｍの半径方向位置において生じる。エッチング速度は、半導体基板上に存在する層の、厚さ及び屈折率などの膜特性を測定するために、デュアルビーム分光法（ＤＢＳ）及び分光偏光解析法（ＳＥ）によって被覆層の厚さを測定することによって決定された（カリフォルニア州のサンノゼ所在のＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒによって製造されたＫＬＡ  ＴＥＮＣＯＲ  Ｍｏｄｅｌ  Ｆ５Ｘ）。しかしながら、この技術は、最大１４９．５ｍｍまでの基板半径の特徴付けに限定されるので、基板の最も外側の残り０．５ｍｍは、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）によって特徴付けられた。図１４は、基板の頂点（すなわち、半径方向位置１５０ｍｍ）におけるエッチング速度を最大にするためには、Ｄ1が負の値で０．２５ｍｍから１．２５ｍｍまでの上側ＰＥＺリング３０２を伴うようにベベルエッチャを構成できることを示している。
【００７３】
図１４は、また、実施例２の実施形態が、ベベルエッジ１３００Ｃの頂点Ａにおけるエッチング速度を最大として、基板１３００に沿って半径方向位置の関数として差別的洗浄速度を実現する能力を有することを示している。図１４の実施例２から、頂点Ａの近くにおけるエッチング速度（半径１５０ｍｍにおいて約７，０００Å／分）は、ベベルエッジの上部に沿ったエッチング速度（半径約１４９．８ｍｍにおいて＜２，０００Å／分）よりも大きい。
【００７４】
好ましい実施形態は、例示的にすぎず、決して限定的と見なされるべきでない。発明の範囲は、上述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって与えられ、特許請求の範囲内に入る全てのヴァリエーション及び等価物は、発明の範囲内に包含されることを意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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