(57)【要約】  半導体装置のウェハ台が提供される。ウェハ台は、基板を支持することができる。ウェハ台は、パージガスを流すように構成された少なくとも１つのパージ開口と、台の上に基板をチャッキングするように構成された少なくとも１つのチャッキング開口とを含む。この台は、少なくとも１つのパージ開口と少なくとも１つのチャッキング開口との間に配置された封止帯を含む。封止帯は、基板を支持するように構成される。
2011521453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の、基板を支持できるウェハ台であって、
パージガスを流すように構成された少なくとも１つのパージ開口を有する台と、前記台の上の前記基板をチャッキングするように構成された少なくとも１つのチャッキング開口とを有し、前記台が、前記少なくとも１つのパージ開口と前記少なくとも１つのチャッキング開口の間に配置された封止帯を有し、前記封止帯が、前記基板を支持するように構成される、ウェハ台。
【請求項２】
前記少なくとも１つのチャッキング開口が、前記少なくとも１つのパージ開口よりも前記台の中心により近い、請求項１に記載のウェハ台。
【請求項３】
前記封止帯が、エッチング処理中に生成される副生成物が前記封止帯上に形成されることが実質的にないように前記台の縁部から離れている、請求項１に記載のウェハ台。
【請求項４】
前記封止帯が、前記台の中心から約２．５インチ〜約４インチ離れている、請求項３に記載のウェハ台。
【請求項５】
前記封止帯が、エッチング処理中に処理圧力がチャッキング圧力によって実質的に相殺されるように前記台の上に配置される、請求項１に記載のウェハ台。
【請求項６】
前記台と組立て結合された台基部をさらに備え、前記台がセラミック台であり、前記台基部が金属台である、請求項１に記載のウェハ台。
【請求項７】
前記台基部が少なくとも１つの環状チャッキングチャネル、および少なくとも１つの環状パージングチャネルを有し、前記少なくとも１つの環状チャッキングチャネルが、前記少なくとも１つの環状パージングチャネルよりも前記台基部の中心により近い、請求項１に記載のウェハ台。
【請求項８】
前記少なくとも１つのチャッキング開口が、前記少なくとも１つの環状チャッキングチャネルと流体結合され、前記少なくとも１つのパージ開口が、前記少なくとも１つの環状パージングチャネルと流体結合される、請求項７に記載のウェハ台。
【請求項９】
前記環状チャッキングチャネルが、前記環状チャッキングチャネルと前記環状パージングチャネルを分離するように構成された少なくとも１つの分離チャネルによって、前記環状パージングチャネルと結合される、請求項８に記載のウェハ台。
【請求項１０】
処理領域を画定するチャンバと、
前記チャンバの上部領域に配置されたシャワーヘッドと、
前記チャンバの下部領域に配置されたウェハ台とを備える半導体装置であって、前記ウェハ台が、パージガスを流すように構成された少なくとも１つのパージ開口と、前記台の上の基板をチャッキングするように構成された少なくとも１つのチャッキング開口とを有する台を含み、前記台が、前記少なくとも１つのパージ開口と前記少なくとも１つのチャッキング開口の間に配置された封止帯を有し、前記封止帯が、前記基板を支持するように構成される、半導体装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのチャッキング開口が、前記少なくとも１つのパージ開口よりも前記台の中心により近い、請求項１０記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記封止帯が、エッチング処理中に生成される副生成物が前記封止帯上に形成されることが実質的にないように前記台の縁部から離れている、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記封止帯が、エッチング処理中に処理圧力がチャッキング圧力によって実質的に相殺されるように前記台の上に配置される、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記ウェハ台が、前記台と組立て結合された台基部をさらに備え、前記台がセラミック台であり、前記台基部が金属台である、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記台基部が少なくとも１つの環状チャッキングチャネル、および少なくとも１つの環状パージングチャネルを有し、前記少なくとも１つの環状チャッキングチャネルが、前記少なくとも１つの環状パージングチャネルよりも前記台基部の中心により近い、請求項１０に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造のための構成要素および装置に関する。より具体的には、本発明は、ウェハ台およびその半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハを処理する場合、良質の製品では表面均一性が必要である。表面均一性が得られると、エッチング処理、洗浄処理、および／または前洗浄処理が実施されて、半導体材料、誘電体材料および／または金属材料が除去される。通常、エッチング処理では、半導体材料および生成された副生成物を除去するために、様々な反応物質および／またはプラズマを使用する。反応物質および副生成物は、望ましくないことに凝結してエッチング処理チャンバ内に粒子を形成することがある。処理チャンバ内に形成される粒子および／または副生成物は、基板の表面均一性に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００３】
従来のエッチング装置では、ウェハをエッチング処理用のエッチングチャンバ内で支持するための台が構成される。この台は、基板と接触する台の縁部のところに封止帯を有する。ウェハ上にエッチング液が堆積できるように、冷却水が台の中を流れて台を冷却する。台はまた、封止帯で囲まれた複数のチャッキング孔も有する。エッチング処理中、基板を台でチャッキングするためのチャッキング孔を通してガスが排気される。基板がチャックから外され台から持ち上げられた後、封止帯は、エッチング処理のエッチング液および／または副生成物にさらされる。エッチング液および／または副生成物は、台の中を流れる冷却ウェハによる冷却効果により、台の縁部に配置された封止帯上に凝結しやすくなる。別のウェハが台上にチャッキングされエッチングされるとき、封止帯上に凝結している副生成物および／または粒子により基板が傾き、その結果、不均一なウェハのエッチングになる可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の諸実施形態は、封止帯を台の中心の方に、台の縁部から離して構成することによって、従来の既知のウェハチャックに勝る利益をもたらすウェハ台およびその半導体装置に関する。諸実施形態で、封止帯は、台のチャッキング開口とパージ開口の間に構成することができる。封止帯は、台の縁部から離して配置して、望ましくは昇華中に反応物および／または副生成物が封止帯上に凝結することを防止することができる。パージ開口を通って流れるパージガスもまた、望ましくは封止帯付近の反応物および／または副生成物を除去することができる。加えて、封止帯の位置により、望ましくは基板をチャッキングしている間に台上の基板が偏位することを防止することもできる。
【０００５】
本発明の諸実施形態は、半導体装置のウェハ台を含む。ウェハ台は、基板を支持することができる。ウェハ台は、パージガスを流すように構成された少なくとも１つのパージ開口と、台の上に基板をチャッキングするように構成された少なくとも１つのチャッキング開口とを含むことができる。この台はまた、少なくとも１つのパージ開口と少なくとも１つのチャッキング開口との間に配置された封止帯を含むこともできる。封止帯は、基板を支持するように構成される。
【０００６】
本発明の付加的な実施形態は、半導体装置を含むことができる。この半導体装置は、処理領域を画定するチャンバを含むことができる。チャンバの上部領域にシャワーヘッドを配置することができる。チャンバの下部領域にウェハ台を配置することができる。このウェハ台は、パージガスを流すように構成された少なくとも１つのパージ開口と、台の上に基板をチャッキングするように構成された少なくとも１つのチャッキング開口とを含むことができる。この台はまた、少なくとも１つのパージ開口と少なくとも１つのチャッキング開口との間に配置された封止帯を含むこともできる。封止帯は、基板を支持するように構成される。
【０００７】
本発明の本質および利点についてのさらなる理解は、本明細書の残りの部分および図面を参照することによって達成されよう。図面では、類似の構成部品を指すために、いくつかの図面全体を通して同じ参照数字が用いられている。いくつかの例では、多数の類似構成要素のうちの１つを表すために、サブ標示が参照数字に付けられハイフンの後に続く。既存のサブ標示を指定せずにある参照数字に言及する場合は、そのような多数の類似構成要素すべてを指すことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的なエッチング装置の概略断面図である。
【図２】本発明の例示的ウェハ台を示す概略図である。
【図３】本発明による例示的台基部の上面図である。
【図４】本発明の例示的ウェハ台の断面図である。
【図５】台の上の基板のチャッキングを示す概略図である。
【図６】台からの基板のチャッキング解除を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、シリコンウェハ、液晶ディスプレイ基板、太陽電池パネル基板などの基板その他をエッチング、洗浄または前洗浄するためのウェハ台および半導体装置に関する。諸実施形態では、ウェハ台は、化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバなどの堆積チャンバ内で使用することができる。半導体装置のウェハ台は、基板を支持することができる。このウェハ台は、パージガスを流すように構成された少なくとも１つのパージ開口と、台の上に基板をチャッキングするように構成された少なくとも１つのチャッキング開口とを含むことができる。この台はまた、少なくとも１つのパージ開口と少なくとも１つのチャッキング開口との間に配置された封止帯を含むこともできる。封止帯は、基板を支持するように構成される。封止帯の構成は、反応物および／または副生成物が昇華時に封止帯上に凝結することを防止できることが望ましい。加えて、封止帯の位置は、基板のチャッキング時に基板が台上で偏位することを防止できることが望ましい。
【００１０】
図１は、本発明の例示的エッチング装置の概略断面図である。図１で、エッチング装置１００は、処理領域（標示なし）を画定する処理チャンバ１３０を含む。エッチング装置１００はまた、処理チャンバ１３０内部の中心に置かれたウェハ台１２０上に載っている基板１０１に処理プラズマ１１５を分散させる管、パイプおよび／またはマニホルドなどのプラズマ分配装置１１０も含む。エッチング装置１００は、プラズマ分配装置１１０を介してプラズマ発生器１０５と流体結合させることができる。プラズマ発生器１０５は、基板１０１の上に送出される処理プラズマ１１５を発生させるように構成される。基板１０１は、下位置とシャワーヘッド１５０に近い上位置との間で、ピン１４０によって制御可能に移動させることができる。基板１０１は、半導体膜、ダイオード、デバイス、トランジスタ、相互接続部、回路、またはこれらの様々な組合せなど、少なくとも１つの半導体構造物を含むことができる。諸実施形態では、エッチング装置１００は、例えば、カリフォルニア州、Ｓａｎｔａ  ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃから入手できるＳｉＣｏｎｉ（登録商標）Ｐｒｅｃｌｅａｎチャンバ／システムとすることができる。
【００１１】
プラズマ分配装置１１０は、プラズマ発生器１０５によって発生したエッチングプラズマ１１５を処理チャンバ１３０内に導入することができる。いくつかの実施形態では、エッチングプラズマ１１５の配給ラインは、（ｉ）チャンバに入る処理ガスの流れを自動または手動で遮断するために使用できるいくつかの安全遮断弁（図示せず）と、（ｉｉ）配給ライン中を通る処理プラズマ１１５の流れを測定する質量流量コントローラ（図示せず）とを含むことができる。
【００１２】
図１で、処理チャンバ１３０のチャンバ壁（標示なし）は、エッチング液および／またはエッチング処理の副生成物がチャンバ壁上に凝結することを実質的に防止する温度を有することができる。ウェハ台１２０は、基板１０１の表面にエッチング液を凝結させるために、エッチング液が基板１０１上の材料と相互作用できるように約−１００℃から約１０００℃の所望の温度をもたらす動作をすることが可能である。諸実施形態では、ウェハ台１２０の温度は約３０℃とすることができる。エッチング液は、基板１０１上の材料と相互作用して副生成物を生成する。副生成物の生成後、ピン１４０が、基板１０１をシャワーヘッド１５０に向けて持ち上げる動作をする。シャワーヘッド１５０は、副生成物を分解および／または昇華するために、約−５０℃から約１，０００℃の処理温度をもたらす動作をすることが可能である。諸実施形態では、シャワーヘッド１５０の温度は約１８０℃とすることができる。分解処理および／または昇華処理によって、基板１０１上の材料は除去される。副生成物を分解する処理は、例えば昇華処理とすることができる。
【００１３】
図１に示されるように、エッチング液、副生成物、および／または分解ガスを望ましくは除去するために、少なくとも１つのポンプチャネル１６０をエッチングチャンバ１３０内に構成することができる。ポンプチャネル１６０は、例えば、副生成物および／またはエッチング液を除去するように構成されているポンプまたはモータ（図示せず）と結合することができる。諸実施形態では、ポンプチャネル１６０は、少なくとも１つの開口部（図示せず）を有することができ、この開口部を通して副生成物を除去できることが望ましい。
【００１４】
いくつかの実施形態では、高周波電源（図示せず）をプラズマ発生器１０５に結合して、エッチングプラズマ１１５を形成するようにエッチングガスを励起することができる。高周波電源は、約５ワットから約３０００ワットの高周波電力を与えるように動作可能である。高周波電源は、約１００ｋＨｚから約６４ＭＨｚの高周波で電力を配給することができる。
【００１５】
システムコントローラ（図示せず）は、エッチングシステムの働きのすべてを制御することができる。システムコントローラは、メモリなどのコンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムであるシステム制御ソフトウェアを実行する。諸実施形態では、メモリはハードディスクドライブであるが、他の種類のメモリでもよい。コンピュータプログラムは、ある特定の処理のタイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、および他のパラメータを指示する一連の命令を含む。例えば、フロッピー（登録商標）ディスクまたは他の適切なドライブを含む別のメモリデバイスに記憶された他のコンピュータプログラムもまた、コントローラを動作させるために使用することができる。
【００１６】
基板を覆う膜の一部分をエッチングする処理は、上述のコントローラによって実行されるコンピュータプログラム製品を使用して実施することができる。コンピュータプログラムコードは、従来のコンピュータ可読プログラミング言語、例えば、６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートランその他で書くことができる。適切なプログラムコードは、従来のテキストエディタを使用して単一のファイルまたは多数のファイルに入力され、コンピュータのメモリシステムなどのコンピュータ使用可能媒体に記憶され、または取り入れられる。入力されたコードテキストが高級言語によるものである場合、そのコードはコンパイルされ、結果として得られたコンパイラコードが次に、プリコンパイルされたＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ライブラリルーチンの目的コードとリンクされる。リンクされ、コンパイルされた目的コードを実行するために、システムユーザはその目的コードを呼び出し、それによってコンピュータシステムがコードをメモリ内にロードすることになる。次に、ＣＰＵはコードを読み出し、実行して、プログラム内で識別されたタスクを行う。
【００１７】
図２は、本発明の例示的ウェハ台を示す概略図である。図２で、ウェハ台１２０は台１２０ａおよび台基部１２０ｂを含む。台１２０ａは、台基部１２０ｂと組立て結合することができる。諸実施形態では、台１２０ａは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）台などのセラミック台である。ペデスタル台基部１２０ｂは、金属台とすることができる。金属台基部１２０ｂは、例えば、ろう付けされる複数の金属構成要素を含むことができる。
【００１８】
図２に示されるように、台１２０ａは、少なくとも１つのチャッキング開口２１０、および少なくとも１つのパージ開口２３０を含む。さらに、台１２０ａは、チャッキング開口２１０とパージ開口２３０の間に配置された封止帯２２０を含むこともできる。封止帯２２０と台１２０ａは、同一の材料を有することができる。チャッキング開口２１０は、エッチング処理中に基板１０１（図１に示す）をウェハ台１２０上にチャッキングするように構成される。パージ開口２３０は、エッチング液および／または副生成物を封止帯２２０から取り除くためのパージガスを流すように構成される。封止帯２２０は、チャッキング状態時に基板１０１と接触し、かつ／または基板１０１を支持するように構成される。チャッキング開口２１０は、パージング開口２３０よりも台１２０ａの中心により近く配置することができる。諸実施形態では、封止帯２２０は、エッチング処理中に生成されたエッチング液および／または副生成物が封止帯２２０上に凝結することを実質的になくすことができるように、台１２０ａの縁部から離して配置される。
【００１９】
諸実施形態では、封止帯２２０は、基板１０１（図１に示す）の上に加えられる処理圧力が、エッチング処理の間チャッキング圧力によって実質的に相殺されるように配置される。処理圧力をチャッキング圧力で実質的にゼロにすることによって、封止帯２２０の構成で、望ましくはエッチング処理中の基板１０１の中心および／または縁部の偏位を防止することができる。１２インチエッチング装置の実施形態では、封止帯２２０は、台１２０ａの中心から約２．５インチ〜約４インチに配置される。諸実施形態では、封止帯２２０は、台１２０ａの中心から約２．５インチ離れている。
【００２０】
表１は、封止帯２２０の位置と、基板１０１の中心偏位および縁部偏位との関係を示す。表Ｉで、台１２０ａは約１２インチの直径を有し、ウェハ厚さは約７５０μｍ、処理圧力とチャッキング圧力との圧力差は約０．５トール、ヤング率（Ｅ）は約１８．８×１０６ｐｓｉ、ポアソン比（ｖ）は約０．２８である。
【００２１】
【表１】
2011521453.tif 000003
【００２２】
表１に示されるように、台１２０ａの中心から約２．５インチ離れた位置に配置された封止帯２２０では、台１２０ａの中心から約３、４、または６インチ離れた位置に配置された封止帯２２０よりも望ましい基板１０１の中心偏位および縁部偏位を得ることができる。本発明の範囲は、上記で説明した実施形態に限定されないことに留意されたい。当業者であれば、所望の中心偏位および縁部偏位が得られるように封止帯２２０の位置を修正することができる。
【００２３】
図２で、チャッキング開口２１０は、台１２０ａと台基部１２０ｂの間の環状チャッキングチャネル２１０ａと流体結合される。パージング開口２３０は、台１２０ａと台基部１２０ｂの間の環状パージングチャネル２３０ａと流体結合される。図３は、本発明による例示的台基部の上面図である。図３で、環状パージングチャネル２３０ａは、環状チャッキングチャネル２１０ａよりも台基部１２０ｂの中心から離れている。諸実施形態では、環状パージングチャネル２３０ａは、少なくとも１つの分離チャネル３１０によって環状チャッキングチャネル２１０ａと結合させることができる。各分離チャネル３１０は、環状パージングチャネル２３０ａを環状チャッキングチャネル２１０ａから分離するために、テフロン（登録商標）などの分離材料３１０ａを含む。１２インチエッチング装置の実施形態では、環状チャッキングチャネル２１０ａは、台基部１２０ｂの中心から約２．２５インチ離れていてよく、環状パージングチャネル２３０ａは、台基部１２０ｂの中心から約４．２５インチ離れていてよい。
【００２４】
図４は、本発明の例示的ウェハ台の断面図である。図４で、台１２０ａは台基部１２０ｂの上に配置される。ガス入口通路４１０は、パージガスを供給するために環状パージングチャネル２３０ａと流体結合される。冷却チャネル４２０は、台基部１２０ｂおよび台１２０ａを所望の温度にするために、液体および／または気体などの冷却流体を供給するように台基部１２０ｂ内に構成される。開口４３０は、台１２０ａおよび台基部１２０ｂ内に構成され、その中を通ってピン１４０（図１に示す）が制御可能に移動できるようにして基板１０１（図１に示す）を持ち上げることができる。
【００２５】
図５は、台の上の基板のチャッキングを示す概略図である。図５で、基板１０１は台１２０ａの上でチャッキングされて、封止帯２２０と接触する。縁部リング５１０が、台基部１２０ｂの上に台１２０ａを固定するように構成される。エッチング液の生成および／またはエッチング液の凝結の間、処理圧力が基板１０１の上に発生する。この処理圧力により、基板１０１の偏位が生じる可能性がある。基板１０１の偏位を回避するために、ガス流をチャッキング開口２１０を通じて排出して、処理圧力を実質的に相殺するチャッキング圧力を発生させることができる。加えて、パージ開口２３０、および台１２０ａと縁部リング５１０の間の隙間（標示なし）を通してパージガスを供給して、エッチング処理のエッチング液および／または副生成物を取り除くことができる。パージガスは、エッチング液および／または副生成物が封止帯２２０上に凝結することが実質的にないように、エッチング処理中に生成されたエッチング液および／または副生成物を除去することが望ましい。
【００２６】
図６は、台からの基板のチャッキング解除を示す概略図である。昇華中、基板１０１はピン１４０（図６には示していないが図１に示す）によって、加熱されたシャワーヘッド１５０に向けて持ち上げられる。パージガスは、チャッキング開口２１０、パージング開口２３０、および／または台１２０ａと縁部リング５１０の間の隙間を通して供給されて、封止帯２２０上への粒子および／または副生成物の凝結を防止することができる。図示のように、封止帯２２０は、台１２０ａの縁部から離して配置される。エッチング液および／または副生成物は、基板１０１の縁部からある距離を流れて封止帯２２０に達し、その上に凝結する必要がある。この距離により望ましくは、封止帯２２０上に副生成物および／または粒子が凝結する可能性を低減することができる。封止帯２２０は、副生成物および／または粒子を凝結させることが実質的にないので、チャンバ１３０内で処理される基板１０１の表面は望ましくは平らにでき、均一なエッチングを実現することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態について説明してきたが、様々な修正形態、代替構造物、および等価物を本発明の趣旨から逸脱することなく使用できることが当業者には理解されよう。加えて、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、いくつかのよく知られた処理および要素については説明していない。したがって、上記の説明は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００２８】
ある範囲の値が与えられている場合、その範囲の上限と下限の間の、特に指示がない限り下限の１０分の１までの、各介在値もまた明確に開示されていることを理解されたい。提示された範囲内のどれかの提示値または介在値と、その提示された範囲内の他のどれかの提示値または介在値との間のそれぞれのより小さな範囲が包含される。これらのより小さな範囲の上限および下限は、別個にその範囲内に含まれることも除外されることもあり、そのより小さな範囲内に上下限のどちらかまたは両方が含まれ、あるいはどちらも含まれないそれぞれの範囲もまた、提示された範囲内の明確に除外されたいずれの限度も条件として、本発明の中に包含される。提示された範囲が一方または両方の限度を含む場合、これらの含まれた限度のどちらかまたは両方を除外する範囲もまた含まれる。
【００２９】
本明細書および添付の特許請求の範囲では、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、特に指示がない限り複数の指示物を含む。したがって、例えば、「１つの方法」への言及は、複数のそのような方法を含み、「その前駆物質」への言及は、１つまたは複数の前駆物質、および当業者に知られているその等価物などへの言及を含む。
【００３０】
また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という語は、本明細書および添付の特許請求の範囲では、提示された特徴、完全体、構成要素、またはステップの存在を明示するものであるが、他の１つまたは複数の特徴、完全体、構成要素、ステップ、動作、または群の、存在または追加を排除しない。
【図１】
2011521453.tif 000004
【図２】
2011521453.tif 000005
【図３】
2011521453.tif 000006
【図４】
2011521453.tif 000007
【図５】
2011521453.tif 000008
【図６】
2011521453.tif 000009
【国際調査報告】
2011521453.tif 000010
2011521453.tif 000011