(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理し、その金属またはパーティクルの汚染を低減させる方法であって、
（ａ）処理チャンバの中の基板保持具上に基板を配置するステップであって、前記処理チャンバが前記基板に隣接する露出表面を有する少なくとも１つの部材を含み、前記部材が炭化ケイ素(silicon carbide)をベースにした材料を含むステップと、
（ｂ）処理ガスをガス分配板を通して前記処理チャンバへ供給し前記処理チャンバ内で前記処理ガスをプラズマ状態に励起することとによって前記基板を処理するステップであって、前記炭化ケイ素部材がプラズマに晒されて、プラズマを持続させるＲＦ電流用の接地経路を与えるステップと、
（ｃ）前記処理チャンバから前記基板を取り出すステップと、
（ｄ）前記炭化ケイ素部材上のプラズマ電位の低減および／または非炭化ケイ素チャンバ内側表面のスパッタリングの低減の結果として前記の処理ステップ中における追加の基板のパーティクル汚染を最小限にしながら、ステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返すことによって前記処理チャンバ内で前記追加の基板を連続して処理するステップとを含み、
前記炭化ケイ素部材が前記処理チャンバの内側にライナを備えて前記処理チャンバの壁を形成し、前記ライナが、前記処理チャンバの電気的に接地された部分であって前記ライナに電気的な接地を提供する部分に結合される別個の部品であり、
前記ライナが、全体的にＣＶＤで形成されたＳｉＣであり、かつ、
前記ライナが、前記ガス分配板から延びて前記基板保持具を取り囲んでいて、かつ、所望の温度に前記ライナを維持する加熱された部材によって取り囲まれている、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記処理チャンバがほぼ平坦なアンテナを含み、前記アンテナが、前記アンテナにＲＦ電力を供給することによって前記処理ガスをプラズマ状態に励起し、前記処理ガスが１つまたは複数のフッ化炭化水素(hydrofluorocarbon)ガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プラズマが高密度プラズマを含み、前記基板にＲＦバイアスをかけながら、該高密度プラズマで基板上の酸化物層をエッチングすることによって前記基板が処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記炭化ケイ素部材が、前記ガス分配板、前記基板保持具と前記ライナとの間に延びている穿孔されたバッフル、および／または、前記基板を取り囲む焦点リングとを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記炭化ケイ素部材がバッフルを更に含み、前記ライナが前記基板保持具を取り囲み、前記バッフルが前記ライナと前記基板保持具との間に延びている有孔リングを備え、前記処理ステップ中に前記ライナが室温より高い温度に加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記炭化ケイ素部材が前記ガス分配板を更に含み、前記ガス分配板が、前記ガス分配板を絶縁材料にするのに十分に高い抵抗率を有し、前記処理ガスが、前記ガス分配板を通して前記チャンバにＲＦエネルギーを結合させるアンテナによって励起される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ライナが、２００Ω・ｃｍ未満の抵抗率を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
プラズマ処理チャンバであって、
処理チャンバの内側に基板を支持するための基板保持具と、
前記基板に隣接する露出表面を有し、炭化ケイ素をベースにした材料を含む少なくとも１つの部材と、
ガス分配板を通して前記処理チャンバの内側に処理ガスを供給するガス源と、
エネルギーを前記処理チャンバの内側に供給し、前記基板を処理するためのプラズマ状態に前記処理ガスを励起するエネルギー源とを備え、
前記部材が、前記処理チャンバの内側にライナを備えて前記処理チャンバの壁を形成し、
前記ライナが、前記処理チャンバの電気的に接地された部分であって前記ライナに電気的な接地を提供する部分に結合される別個の部品であり、
前記ライナが、全体的にＣＶＤで形成されたＳｉＣであり、かつ、
前記ライナが、前記ガス分配板から延びて前記基板保持具を取り囲んでいて、かつ、前記ライナを所望の温度に維持する加熱された部材によって取り囲まれていて、
前記炭化ケイ素部材が、前記炭化ケイ素部材上のプラズマ電位の低減および／または非炭化ケイ素チャンバ内側表面のスパッタリングの低減の結果として基板のプラズマ処理における該基板のパーティクル汚染を最小限にする、
ことを特徴とするプラズマ処理チャンバ。
【請求項９】
前記処理チャンバが誘電体窓を含み、前記エネルギー源が、前記窓に隣接するほぼ平坦なアンテナの形態をしたＲＦエネルギー源を備え、前記アンテナが前記窓を通してＲＦ電力を供給して、前記処理チャンバの中の処理ガスをプラズマ状態に励起する、請求項８に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１０】
前記炭化ケイ素部材が、前記ガス分配板、焦点リング、および／または、前記基板保持具と前記処理チャンバの内壁との間にある穿孔されたバッフルを更に含む、請求項８に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１１】
前記ライナが、前記処理チャンバの側壁を形成する円筒形および／または円錐形ライナを含む、請求項８に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの炭化ケイ素部材がＳｉＣバッフル・リングを更に含む、請求項８に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの炭化ケイ素部材が、前記ライナおよび／または前記加熱された部材に接触しているＳｉＣバッフル・リングをさらに含む、請求項８に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１４】
前記炭化ケイ素部材が５×１０４Ω・ｃｍ〜１×１０８Ω・ｃｍの範囲内の抵抗率を有するガス分配板を更に含む、請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１５】
前記ガス分配板が、前記ガス分配板を絶縁材料にするのに十分に高い抵抗率を有し、前記ライナが、前記ライナを導電性にするに十分に低い抵抗率を有している、請求項８に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１６】
前記炭化ケイ素部材が、少なくとも３．１ｇ／ｃｍ３の密度を有し、少なくとも９９ｗｔ％の炭素とケイ素を含んでいる、請求項８に記載のプラズマ処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、プラズマ処理チャンバの改良、および半導体ウェーハ上の酸化物層をプラズマ・エッチングすることなどによってプラズマ処理チャンバ内で基板を処理する方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
真空処理チャンバは、一般に、真空チャンバに処理ガスを供給し、ガスにＲＦ場を印加することによって、基板上に物質を化学気相成長（ＣＶＤ）させるため、および、基板上の物質をエッチングするために使用される。平行平板トランスフォーマー・カップルド・プラズマ（ＴＣＰＴＭ、またはＩＣＰと呼ばれている）、および電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）反応器の例が、本願の所有者が所有する米国特許第４，３４０，４６２号、第４，９４８，４５８号、第５，２００，２３２号に開示されている。基板は、処理中は真空チャンバ内の所定の位置に基板保持具によって保持される。
【０００３】
従来の基板保持具は、機械式クランプと静電クランプ（ＥＳＣ）とを含んでいる。機械式クランプおよびＥＳＣ基板保持具の例が、本願の所有者が所有する米国特許第５，２６２，０２９号、および本願の所有者が所有する１９９５年３月１０日出願の米国特許出願第０８／４０１，５２４号で提供されている。米国特許第４，５７９，６１８号に開示されているように、電極の形態をした基板保持具はチャンバに高周波（ＲＦ）電力を供給することができる。米国特許第５，２９２，３９９号によれば、ウェーハ支持体およびクランプ・リング機構の金属表面を絶縁材料で覆ってプラズマによる腐食を防止することができ、かかる絶縁表面上に電荷が蓄積することによるアーク発生を低減させるために導電性材料を使用することができる。
【０００４】
高周波（ＲＦ）供給源に結合されたアンテナが処理チャンバ内でガスをプラズマ状態に励起するプラズマ処理システムは、米国特許第４，９４８，４５８号、第５，１９８，７１８号、第５，２４１，２４５号、第５，３０４，２７９号、第５，４０１，３５０号に開示されている。かかるシステムでは、アンテナは処理チャンバの外側に位置し、ＲＦエネルギーは誘電体窓を通してチャンバ内に供給される。かかる処理システムを、エッチング、堆積、レジスト剥離などのさまざまな半導体処理応用分野に使用することができる。
【０００５】
（発明の概要）
本発明の目的は、基板保持具を取り囲むチャンバ・ライナ、基板を取り囲む焦点リング、ライナと基板保持具との間のバッフル、および／または、基板に面しているガス分配板などの１つまたは複数の反応器表面の材料として炭化ケイ素を使用することによって基板が連続して処理される際に、プラズマ処理基板の金属および／またはパーティクルの汚染を低減することである。
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を処理する方法およびその汚染を低減させる方法は、処理チャンバ内の基板保持具に基板を配置することを含み、前記処理チャンバではライナ、ガス分配板、バッフル板、および／または、焦点リングなどの部材が、基板保持具に隣接する領域で処理チャンバ内に露出表面を形成し、その部材は炭化ケイ素をベースとした材料を含み、また、その部材は、炭化ケイ素部材上のプラズマ電位を低減させ、および／または、非炭化ケイ素チャンバ内側表面のスパッタリングを低減させ、その結果として、処理ステップの間における基板のパーティクルおよび／または金属の汚染を最小限にするのに効果的である。この方法は、処理チャンバへ処理ガスを供給し、ガス分配板を通して処理チャンバにＲＦエネルギーを誘導結合させることなどにより処理ガスをプラズマ状態に励起し、基板をプラズマ・ガスと接触させることにより処理チャンバ内で連続的に基板を処理することによって基板を処理することを含んでいる。処理チャンバはほぼ平坦なアンテナを含むことができ、アンテナにＲＦ電力を供給することによって処理ガスをプラズマ状態に励起することができる。基板にＲＦバイアスをかけている間、プラズマは高密度プラズマを含むことができ、基板上の酸化物層を高密度プラズマでエッチングすることによって基板を処理することができる。部材は、本質的にホット・プレス、燒結、ＣＶＤ、または、反応結合ＳｉＣからなるのが好ましい。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、プラズマ処理チャンバは炭化ケイ素をベースにした材料を含む部材を含み、その部材はチャンバ・ライナ、焦点リング、バッフル板、および／または、ガス分配板を備えている。処理チャンバは、処理チャンバ内で基板を支持するための基板保持具と、チャンバ内側に処理ガスを供給するガス源と、チャンバにＲＦエネルギーを供給して処理ガスをプラズマ状態に励起するＲＦエネルギー源などのエネルギー源とをさらに含んでいる。チャンバはガス分配板に隣接する誘電体窓をさらに含むことができ、ＲＦエネルギー源は窓に隣接するほぼ平坦なアンテナを備えることができ、そのアンテナは窓を通してＲＦ電力を供給して処理チャンバ内の処理ガスをプラズマ状態に励起する。アンテナはガス分配板のガス出口が基板保持具とアンテナとの間に直接的に位置しないように配置されてもよい。誘電体窓はほぼ均一な厚さおよびほぼ平坦な形態を有することができ、ガス分配板はほぼ均一な厚さおよびほぼ平坦な形態を有することができる。
【０００８】
同様な要素が同じ参照符号で記載されている添付図面参照しながら本発明を詳細に説明する。
【０００９】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
シリコン・ウェーハなどの半導体基板のプラズマ・ガス処理では、一般に、物理的および／または化学的スパッタリングのために高密度プラズマが接触しているチャンバ内側表面の比較的高い腐食速度は、該高密度プラズマにより引き起こされる。ウェーハ上のデバイスは、ニッケルや鉄などのシリコン中の深不純物である金属、デバイスのゲート酸化物中を移動するイオンであって不安定なスレッショルド電圧を引き起こすナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属、デバイスの接合部に漏れ電流を引き起こして、例えばＤＲＡＭのメモリ・セルに短いリフレッシュ・タイムをもたらすアルミニウムなどの金属による汚染に対して敏感であり、これは半導体業界のウェーハ処理の応用分野における重大な問題である。このため、かかるウェーハ処理ツール内で高密度プラズマに晒されるチャンバの表面は、通常はアルミナまたは石英などの非金属材料で覆われている。
【００１０】
アルミナおよび石英は、プラズマを持続させるために使用されるＲＦ電流およびウェーハにバイアス電圧を誘導するために使用されるＲＦ電流に対して高インピーダンスを提供する誘電体材料である。この結果、プラズマを経たＲＦ電流は良好な接地経路を有さず、不安定になる可能性があり、再現性のないエッチング結果をもたらす。さらに、誘電体材料上の電荷の蓄積がアークを発生させ、誘電体材料の局部的なスパッタリングを引き起こす可能性がある。
【００１１】
本発明では、処理された基板の金属および／またはパーティクルの汚染を低減させる消耗チャンバ表面材料(consumable chamber surface material)として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を使用する。ＳｉＣがプラズマと接しているときにＲＦ電流のための良好な接地経路を提供するために、ＳｉＣは導電性であることが好ましい。ＳｉＣはまた、プラズマによってゆっくりした速度でエッチングされ、これがＳｉＣをコストに有効な消耗部品(consumablepart)とする。そのうえ、ＳｉＣは高純度であるので、プラズマによるＳｉＣの化学スパッタリングに起因するウェーハの汚染を最小限にすることができる。さらに、接地されたＳｉＣはチャンバの他の表面のスパッタリングを低減させることができる。というのは、接地されたＳｉＣはプラズマ電位を低減させ、これらの非炭化ケイ素表面に対するイオン衝撃エネルギーを低減させるからである。ＳｉＣ構成要素は、チャンバ表面としてアルミナに取って代わるほどまでに、ウェーハのアルミニウム汚染を低減させることができる。最終的に、ＳｉＣ構成要素は非常に安定したプラズマ電位を与えるので、個々のチャンバ内およびチャンバごとのエッチング結果の再現性がよくなる。
【００１２】
本発明は、半導体ウェーハ、フラット・パネル・ディスプレイ基板などの基板の汚染低減の改良を提供する。チャンバ内で処理される基板に隣接する部材のための材料として炭化ケイ素を利用することによって汚染の低減を達成することができる。かかる部材は、ライナ、焦点リング、ガス分配板、バッフル板などの電気的に駆動されないチャンバ部品を含んでいる。一例として、ウェーハ支持体における電力が供給される電極（底部電極）に対してより良好なＲＦリターン・パスを提供するためにＳｉＣライナを使用することができる。ＳｉＣライナはイオン衝撃からの腐食に耐える接地表面を提供する。挿入物は、まるまるＳｉＣからなってもよいし、ＳｉＣで被覆された黒鉛などのＳｉＣ被覆材料であってもよいし、または、反応結合ＳｉＣの孔を充填するように１０から２０％のＳｉを添加したＳｉＣを主成分としてもよい。
【００１３】
プラズマ・エッチングでは、シリコン・ウェーハなどの基板上のさまざまな材料の層に特徴（features）をエッチングで作成することができる。かかるエッチング処理では、反応器におけるウェーハ面の上方の空間中のガス流れの空間分布を制御するようにガス分配板を使用することができる。ＬＡＭ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できるＴＣＰ９１００ＴＭプラズマ・エッチング反応器では、ガス分配板はＴＣＰＴＭ窓の下方に直接位置する環状板であり、前記ＴＣＰＴＭ窓はまた反応器の上部にある真空密封面であってウェーハに対して上方かつ平行な面である。ガス分配板は、ガス分配板の周囲に位置するガス分配リングに対してＯリングを使ってシールされる。ガス分配リングは供給源からのガスを、ガス分配板と、反応器にＲＦエネルギーを供給するコイルの下に横たわっている窓の内側表面と、ガス分配リングとによって規定される空間中に供給する。ガス分配板は、ガス分配板を貫通する特定の半径をもった孔のアレイを含んでいる。例えばフォトレジスト層、二酸化ケイ素層、ウェーハ上の下層材料などのエッチングされるべき層のエッチング均一性を最適化するようにガス分配板を通る孔の空間分布を変えることができる。反応器中のプラズマへのＲＦ電力の分配を操作するようにガス分配板の断面形状を変えることができる。ガス分配板を通って反応器に入るこのＲＦ電力の結合を可能にするように、ガス分配板の材料は誘電体でなければならない。さらに、ガス分配板の材料は、破壊およびこれに関連して結果として生じるパーティクルの生成を避けるために、酸素またはフッ化炭化水素ガス・プラズマなどの環境での化学的スパッタ・エッチングに対して高い耐性がなければならない。そのうえ、ガス分配板の材料は、通常はウェーハ上のデバイスの性能に影響を及ぼす可能性がある汚染物質の程度を低くするべきである。本発明によれば、ガス分配板を、高い抵抗率を有する特別に調製された炭化ケイ素製にすることができる。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、チャンバの内側表面用に炭化ケイ素を使用することによって、驚いたことに、窒化アルミニウムやアルミナなどの他の材料をはるかに凌駕する性能結果がもたらされることが判明した。炭化ケイ素材料は電気的に接地され、それによってチャンバ内の表面上のプラズマ電位が低減されることが好ましい。
【００１５】
本発明の一実施形態による真空処理チャンバを図１に例示する。真空処理チャンバ１０は、基板１３に静電クランプ力を提供すると共に、Ｈｅによって背面冷却されている基板にＲＦバイアスをかける基板保持具１２を含んでいる。誘電体外側リング１４ａおよびＳｉＣ内側リング１４ｂを備える焦点リング１４は、基板の上方の領域にプラズマを閉じ込める。適切なＲＦ供給源および適切なＲＦインピーダンス整合回路によって電力を供給されるアンテナ１８などの、チャンバの中に高密度（例えば１０１１〜１０１２イオン／ｃｍ３）プラズマを維持するためのエネルギー源は、高密度プラズマを形成するようにチャンバ１０にＲＦエネルギーを誘導結合させる。チャンバは、チャンバの内側を所望の圧力（例えば５０ｍトル未満、典型的には１〜２０ｍトル）に維持するための適切な真空ポンプ装置を含んでいる。アンテナ１８と処理チャンバ１０の内側との間に設けられた厚さが均一のほぼ平坦な誘電体窓２０が、処理チャンバ１０の上部に真空壁を形成している。ガス分配板２２は、窓２０の真下に設けられ、ガス源２３からチャンバ１０に処理ガスを分配するための円形孔などの開口を含んでいる。円錐形ライナ３０はガス分配板から延びており、基板保持具１２を取り囲んでいる。アンテナ１８は、温度制御流体が入口導管２５および出口導管２６を経由して通される流路２４を備えることができる。しかしながら、アンテナ１８および窓２０の上方から空気を吹き付けること、窓および／またはガス分配板を通して冷却媒体を送ること、または窓および／またはガス分配板との熱伝達接触部に冷却媒体を送ることなどの他の技術によってアンテナおよび／または窓を冷却することができる。
【００１６】
運転中は、Ｈｅによる背面冷却が用いられた場合、ウェーハは基板保持具１２に位置決めされ、一般に静電クランプ、機械式クランプ、他のクランプ機構によって所定の位置に保持される。次いで、窓２０とガス分配板２２との間の間隙を経て処理ガスを通すことによって処理ガスは真空処理チャンバ１０に供給される。適切なガス分配板構成（すなわちシャワーヘッド）は、本願の所有者が所有する米国特許出願第０８／５０９，０８０号、第０８／６５８，２５８号、第０８／６５８，２５９号に開示されており、前記米国特許出願の開示は参照により本明細書に組み込まれている。例えば、図１の窓とガス分配板の構成は平坦でかつ厚さが均一であるが、非平坦および／または厚さ不均一の幾何学的形状を窓および／またはガス分配板用に用いることができる。アンテナ１８に適切なＲＦ電力を供給することによって基板と窓の間の空間で高密度プラズマを発生させる。温度制御流体をまたアンテナ１８内の流路２４に通過させて、アンテナ１８、窓２０、ガス分配板２２を１２０℃未満、好ましくは９０℃未満、より好ましくは８０℃未満などの限界温度未満の温度に維持することができる。
【００１７】
本発明の他の実施形態による真空処理チャンバを図２に例示する。真空処理チャンバ４０は基板保持具４２を含み、前記基板保持具４２は基板４３に静電クランプ力を、ならびにその上に支持される基板にＲＦバイアスをかける。外側誘電体部４４ａおよび内側ＳｉＣ部４４ｂを有する焦点リング４４は、Ｈｅにより背面冷却されながら、基板の上方の領域にプラズマを限定する。適切なＲＦ供給源および適切なＲＦインピーダンス整合回路によって電力を供給されるアンテナ（図示せず）などの、チャンバの中に高密度（例えば１０１１〜１０１２イオン／ｃｍ３）プラズマを維持するためのエネルギー源は、高密度プラズマを形成するようにチャンバ４０にＲＦエネルギーを誘導結合させる。チャンバは、チャンバの内側を所望の圧力（例えば５０ｍトル未満、一般的に言って１〜２０ｍトル）に維持するための適切な真空ポンプ装置を含んでいる。厚さが均一のほぼ平坦な誘電体窓を、アンテナと処理チャンバ４０の内側の間に設けることができて、処理チャンバ４０の上部に真空壁を形成する。通例シャワーヘッド５０と呼ばれるガス分配板は、窓の真下に設けられ、適切なガス源によって処理チャンバ４０に供給される処理ガスを排出するための円形孔（図示せず）などの複数の開口を含んでいる。円筒形ライナ６０はガス分配板から延びており、基板保持具４２を取り囲んでいる。バッフル・リング７０は基板保持具４２とライナ６０の間に延びている。ライナ６０および／またはバッフル・リング７０を、抵抗加熱、加熱された液体などの適切なあらゆる技術によって加熱することができる加熱部材６１によって加熱することができる。バッフル・リング７０の細部を図４に示すが、同図ではバッフル板リング７０が、チャンバの底部に接続された真空ポンプへの計測器および副生成物の通路用に小さい孔７２と大きい孔７４を含んでいることが理解できる。
【００１８】
他の実施形態では、図３に示すように、改良されたライナ６２は円筒形部６４および円錐形部６６を含むことができる。この実施形態では、加熱器６８は、部分６４および／または部分６６を所望の温度に維持するために使用される抵抗素子（図示せず）を含んでいる。
【００１９】
酸化物エッチング処理でエッチングされる基板は、一般に下層と、エッチングされるべき酸化物層と、酸化物層の上に形成されるフォトレジスト層とを含んでいる。酸化物層は、ＳｉＯ２、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、または他の酸化物材料のうちの１つにすることができる。下層は、Ｓｉ、ＴｉＮ、ケイ化物、下に横たわっている他の層または基板材料とすることができる。フォトレジスト・エッチング速度と比較したエッチングされるべき層のエッチング速度であるエッチング選択性は約４：１以上であることが好ましい。下層と比較した酸化物層のエッチング選択性は、酸化物：フォトレジストのエッチング選択性よりも大きいことが好ましく、例えば４０：１である。
【００２０】
本発明によれば、炭化ケイ素チャンバ・ライナ、焦点リング、バッフル・リングおよび／またはガス分配板は、ケイ素、ポリシリコン、ケイ化物、窒化チタン、アルミニウムなどの導電性層、または窒化ケイ素などの非導電性材料の上に一般に横たわっている二酸化ケイ素（例えば、ドープを施した、または、無ドープのＴＥＯＳ、ＢＰＳＧ、ＵＳＧ（無ドープ・スピン・オン・ガラス（ｕｎｄｏｐｅｄ  ｓｐｉｎ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ））、熱酸化物（ｔｈｅｒｍａｌ  ｏｘｉｄｅ）、プラズマ酸化物（ｐｌａｓｍａ  ｏｘｉｄｅ）など）などの誘電体材料のエッチングなどの処理中の基板の金属および／またはパーティクルの汚染を低減させる。本発明によれば、ウェーハのパーティクル汚染を許容レベル未満に維持している間、半導体ウェーハ（例えば、２５以上の連続するウェーハ）などの基板の逐次バッチ処理中に、０．５μｍ以下の寸法を有する特徴（コンタクトホール、ビア、トレンチなど）を形成することができ、基板ごとに２：１から７：１の範囲のアスペクト比をエッチングで得ることができる。
【００２１】
酸化物エッチング中、チャンバ圧力は一般に３００ｍトル未満、好ましくは１〜４０ｍトルであり、アンテナは２００〜５０００ワット、好ましくは３００〜２５００ワットの電力を供給され、ＲＦバイアスは６０００ワット以下、好ましくは１０００〜２５００ワットであって、Ｈｅ背圧は５〜４０トル、好ましくは７〜２０トルである。処理ガスは、１０〜２００ｓｃｃｍのＣＨＦ３と、１０〜１００ｓｃｃｍのＣ２ＨＦ５および／または１０〜１００ｓｃｃｍのＣ２Ｆ６とを含むことができる。
【００２２】
炭化ケイ素部材は、適切なあらゆる技術によって反応チャンバに装着できる別個の部品として形成されるのが好ましい。例えば、炭化ケイ素ライナをチャンバの電気的に接地された部分にボルトで止めることができ、それによってライナの接地を実現する。別法として、炭化ケイ素をチャンバの金属部および／またはセラミック部上に被覆することができる。炭化ケイ素部材がガス分配板である場合、炭化ケイ素は、ＲＦアンテナがチャンバにＲＦエネルギーを結合させることが可能となるに十分に高い抵抗率を有することが好ましい。例えば、炭化ケイ素はホット・プレスされて約５×１０４Ω・ｃｍ程度の抵抗率値を得ることができる。さらに高い抵抗率を求めて、ＳｉＣ粉を適切な添加剤でドープしたり、または窒素雰囲気で燒結して、炭化ケイ素の結晶粒界にＳｉ３Ｎ４を形成することができ、したがって抵抗率を１×１０８Ω・ｃｍなどの値に上げることができる。ガス分配板の作製時に、適切なガス通路および出口孔を、後で燒結されて単体の板を形成する未燒結セラミック材料に設けることができる。通路および／または孔内でプラズマに達するのを防止するため、通路および孔の寸法は、処理ガスが流れている間およびアンテナへ電力を供給している間にプラズマが形成される条件を回避するに十分に小さいことが好ましい。
【００２３】
ライナ、焦点リング、バッフル板および／またはガス分配板を、炭化ケイ素が最も多量な、炭化ケイ素をベースにした粉材のさまざまな混合物で作製することができる。例えば、ケイ素および炭素の総量は、一般には少なくとも９０ｗｔ％、好ましくは９５ｗｔ％以上、より好ましくは９９ｗｔ％以上である。例えば、ＳｉＣ部材に約０．５％までＢを含ませてＳｉＣ粉の燒結を助けることができる。ＳｉＣ部材は、約３５ｗｔ％までの遊離Ｓｉおよび／またはＳｉ３Ｎ４などの過剰なＳｉを含むことができる。炭化ケイ素材料を、ホット・プレス、燒結、反応結合（例えば、ＳｉＣは溶融Ｓｉで溶侵される）などの適切なあらゆる方法によって作製することができる。ライナ、焦点リングおよび／またはバッフル板などに使用するため、炭化ケイ素は２００Ω・ｃｍ未満などの低い抵抗率を有することが好ましい。しかしながら、ＳｉＣ部材が、ＲＦアンテナと共に使用される窓および／またはガス分配板用に使われる時、抵抗率は非常に高い。異なるＲＦ供給源が使用される場合、窓／ガス分配板を低抵抗率ＳｉＣ部材と取り替えることができる。半導体基板の処理中に金属汚染を回避するために、ＳｉＣ部材を、ＳｉＣ部材中のかかる金属が存在することを回避する方法によって作製することが好ましい。ケイ素および炭素は、名目上のＳｉＣ化学量論を達成するに十分な量が存在することが好ましい。かかる混合物を所望の形状に形成し、燒結し、所望の許容誤差および／または真空密封面などの表面を所望の表面仕上げに機械加工することができる。ＳｉＣ部材は、例えば３．１ｇ／ｃｍ３を超える密度を有するように、高密度であることが好ましい。
【００２４】
ＳｉＣ部材がＣＶＤによって形成される場合、バルク部材を形成するに十分なＳｉＣを堆積することが好ましい。例えば、ＳｉＣを黒鉛マンドレルに堆積させることができ、所望の厚さのＳｉＣが達成された時、黒鉛マンドレルをエッチング除去して高純度かつ高密度ＳｉＣ部材を残すことができる。
【００２５】
本発明による炭化ケイ素部材は、酸化物エッチングおよび酸素清浄ステップ中に処理されるウェーハ上のパーティクル数の劇的な低減を実現する。炭化ケイ素部材はまた、ＴＣＰＴＭ電力を６５０Ｗに、底部電極を７５０Ｗに、圧力を１０ｍトルにして、７５０ｓｃｃｍの酸素ガスを１０秒間流すことのできるアッシング・プロセス中のパーティクル汚染を低減する。エッチングおよび酸素清浄ステップ中に腐食し、かつウェーハを汚染するであろうアルミニウムを遊離させる可能性のあるアルミナ・ライナと比較して、炭化ケイ素材料中にＡｌは好ましくは２００ｐｐｍ未満しかないので、炭化ケイ素ライナはより良好な汚染性能を実現する。そのうえ、プラズマ・エッチングなどの処理中に、ＳｉＣの腐食の結果として生成される副生成物は揮発性であって、したがってウェーハ上へのパーティクルの付加の一因にはならず、遊離元素ＳｉおよびＣはウェーハ処理にとって有害ではない。
【００２６】
前に述べたことは、本発明の原理、好ましい実施形態、操作モードを記述している。しかしながら、本発明を、論じられた個々の実施形態に限定されるものとして解釈するべきではない。したがって、上述の実施形態は限定的というよりも例示的としてみなされるべきであって、以下の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく当業者によってこれらの実施形態に変形を加えることが可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるライナ、焦点リング、バッフルおよび／またはガス分配板を有する真空処理チャンバの横断面図である。
【図２】  ライナが円筒形の形状をしている本発明に係る改良された真空処理チャンバの横断面図である。
【図３】  ライナが円筒形部と円錐形部を含んでいる、本発明に係る改良された真空処理チャンバの一部分の横断面図である。
【図４】  本発明によるバッフル・リングの上面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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