(57)【要約】  本開示の実装形態は、概して、プラズマ処理チャンバ内の基板上の粒子汚染を減少させるための装置に関する。粒子汚染減少のための装置は、チャンバ本体、及びチャンバ本体に連結されたリッドを含む。チャンバ本体及びリッドは、それらの間の処理空間を画定する。この装置は、処理空間内に配置された基板支持体、及び端部リングをさらに含む。端部リングは、基板上に配置された内側リップ、内側リップに接続された上面、上面の反対側にあり、基板支持体から径方向外側に延びている底面、及び底面と内側リップとの間の内側ステップを含む。プラズマが励起されていない間、処理中の基板上に粒子を堆積することを避けるために、端部リングは、高プラズマ密度ゾーンを基板の端部領域から離すように変位させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置であって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体に連結されたリッドであって、前記チャンバ本体及び当該リッドが、それらの間の処理空間を画定する、リッドと、
前記処理空間内に配置された基板支持体と、
端部リングであって、
径方向内側に延びている内側リップ、
前記内側リップに接続された上面、
前記上面の反対側にあり、前記基板支持体から径方向外側に延びている底面、及び
前記底面と前記内側リップとの間の内側ステップ
を備えた端部リングと
を備えているプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記基板支持体及び前記端部リングがそれぞれ個別にセラミック材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記リッドが、ガス分配器を備え、前記ガス分配器には、それを通る複数のガス流開口が形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記チャンバ本体に連結された端部リングホルダをさらに備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記端部リングの前記上面が傾斜している、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記端部リングの前記上面が平坦である、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記端部リングが、丸みを帯びた端部を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記端部リングの前記上面が面取りされている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記チャンバが、プラズマ化学気相堆積チャンバである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記端部リングが、アルミニウムを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記端部リングが、前記基板支持体上に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
プラズマ処理装置であって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体に連結されたリッドであって、前記チャンバ本体及び当該リッドが、それらの間の処理空間を画定する、リッドと、
前記処理空間内に配置された基板支持体と、
前記基板支持体上に配置された端部リングであって、
径方向内側に延びている内側リップ、
前記内側リップに接続された上面であって、前記端部リングの当該上面が面取りされている、上面、
前記上面の反対側にあり、前記基板支持体から径方向外側に延びている底面、及び
前記基板支持体上に配置された、前記底面と前記内側リップとの間の内側ステップ
を備えた端部リングと
を備えているプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記端部リングが、アルミニウムを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記チャンバ本体に連結された端部リングホルダをさらに備えている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記チャンバが、プラズマ化学気相堆積チャンバである、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本開示の実装形態は、概して、プラズマ処理チャンバ内の基板上の粒子汚染を減少させるための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）処理は、電磁エネルギーを少なくとも  １つの前駆体ガス又は蒸気に印加して、前駆体を反応性プラズマに変換する化学プロセスである。ＰＥＶＣＶＤの使用には多くの利点がある。この利点には、膜を形成するために必要とされる温度まで温度を降下させること、膜を形成する速度を向上させること、形成されている層の属性を強化することが含まれるが、これらに限定されない。プラズマによってイオン化されたガス又は蒸気の粒子は、プラズマシースを通して拡散し、基板に吸着され、それにより、薄い膜層が形成される。プラズマは、処理チャンバの内部、すなわち、インシトゥ（その場）、又は、処理チャンバから遠隔に位置付けされた遠隔プラズマ発生器において生成され得る。この処理は、基板上に材料を堆積するために広く使用されており、高品質及び高性能の半導体デバイスを作り出す。
【０００３】
［０００３］こうした半導体デバイスを製造している間、ＰＥＣＶＤなどのプラズマ処理の間の粒子汚染は、薄い膜の堆積及びエッチングに対する大きな障害となる。したがって、プラズマ処理チャンバ内の粒子汚染を減少させる、改善された装置が必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
［０００４］本開示の実装形態は、概して、プラズマ処理チャンバ内の基板上の粒子汚染を減少させるための装置に関する。一実装態様では、粒子汚染減少のための装置は、チャンバ本体、及びチャンバ本体に連結されたリッドを含む。チャンバ本体、及びリッドは、それらの間の処理空間を画定する。この装置は、処理空間内に配置された基板支持体、及び端部リングをさらに含む。端部リングは、基板上に配置された内側リップ、内側リップに接続された上面、上面の反対側にあり、基板支持体から径方向外側に延びている底面、及び底面と内側リップとの間の内側ステップを含む。
【０００５】
［０００５］別の実装態様では、プラズマ処理装置が開示される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、及びチャンバ本体に連結されたリッドを含む。チャンバ本体及びリッドは、それらの間の処理空間を画定する。プラズマ処理装置は、処理空間内に配置された基板支持体、及び基板支持体上に配置された端部リングをさらに含む。端部リングは、径方向内側に延びている内側リップ、及び内側リップに接続された上面を含む。端部リングの上面は、傾斜している。端部リングは、上面の反対側にあり、基板支持体から径方向外側に延びている底面、及び基板支持体上に配置された、底面と内側リップとの間の内側ステップをさらに含む。
【０００６】
［０００６］さらに別の実装態様では、プラズマ処理装置が開示される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、及びチャンバ本体に連結されたリッドを含む。チャンバ本体及びリッドは、それらの間の処理空間を画定する。プラズマ処理装置は、処理空間内に配置された基板支持体、及び基板支持体上に配置された端部リングをさらに含む。端部リングは、径方向内側に延びている内側リップ、及び内側リップに接続された上面を含む。端部リングの上面は、面取りされている。端部リングは、上面の反対側にあり、基板支持体から径方向外側に延びている底面、及び基板支持体上に配置された、底面と内側リップとの間の内側ステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
［０００７］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実装形態を参照することによって、得ることができる。そのうちの幾つかの実装形態は、添付の図面で例示されている。しかしながら、添付の図面は、例示的な実装形態のみを示しており、したがって、本開示がその他の等しく有効な実装形態も許容し得るので、範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【０００８】
【図１】本明細書に記載された一実装形態に係る、プラズマ処理チャンバの概略断面図を示す。
【図２】本明細書に記載された一実装形態に係る、端部リングの部分的断面図を示す。
【図３】本明細書に記載された別の実装形態に係る、端部リングの部分的断面図を示す。
【０００９】
［００１１］理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すために、可能な場合には、同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりには描かれておらず、明確性のために簡略化されていることがある。一実装形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実装形態に有益に組み込まれることがあると想定される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［００１２］図１は、本明細書に記載された一実装形態に係る、プラズマ処理チャンバ１００の概略断面図を示す。処理チャンバ１００は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバ又はその他のプラズマ強化処理チャンバであり得る。本明細書に記載された実装形態から受益し得る例示的な処理チャンバは、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な、ＰＥＣＶＤ対応型チャンバのＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）シリーズである。他の製造業者からの他の同様に装備された処理チャンバも、本明細書に記載の実装形態から利益を享受し得ることが考えられる。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２、チャンバ本体１０２の内部に配置された基板支持体１０４、及びチャンバ本体１０２に連結され、基板支持体１０４を内部処理空間１２０内に閉じ込めるリッドアセンブリ１０６を特徴とする。基板１５４は、開口１２６を通して、処理空間１２０に供給される。
【００１１】
［００１３］電極１０８は、チャンバ本体１０２に隣接して配置され、チャンバ本体１０２をリッドアセンブリ１０６の他の構成要素から分離し得る。電極１０８は、リッドアセンブリ１０６の一部であってもよく、又は、別個の側壁電極であってもよい。電極１０８は、環状又はリング状部材であってもよく、且つリング電極であってもよい。電極１０８は、処理空間１２０を取り囲んでいる処理チャンバ１００の周縁に沿った連続ループであってもよく、又は、所望に応じて選択された位置において不連続であってもよい。さらに、電極１０８は、穿孔されたリングやメッシュ電極のような穿孔された電極であってもよい。さらに、電極１０８は、プレート電極、例えば、二次ガス分配器であってもよい。
【００１２】
［００１４］アイソレータ１１０は、電極１０８に接触して、電極１０８をガス分配器１１２から及びチャンバ本体１０２から電気的且つ熱的に分離する。アイソレータ１１０は、１つ又は複数の誘電材料から作製されてもよく、又は、１つ又は複数の誘電材料を含んでもよい。例示的な誘電材料は、１つ又は複数のセラミック、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、酸化ケイ素、ケイ酸塩、又はこれらの任意の組み合わせであり得るか、又はこれらを含み得る。例えば、アイソレータ１１０は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、又はこれらの任意の組み合わせを含み得るか、又はこれらから形成され得る。ガス分配器１１２は、処理空間１２０内への処理ガスの流入を許容する開口群１１８を特徴とする。処理ガスは、導管１１４を介して、処理チャンバ１００に供給され得、処理ガスは、開口群１１８を通って流れる前に、ガス混合領域１１６に入り得る。ガス分配器１１２は、電力源１４２（例えば、ＲＦ発生器）に連結され得る。ＤＣ電力、パルスＤＣ電力、及びパルスＲＦ電力も使用され得る。
【００１３】
［００１５］電極１０８は、処理チャンバ１００の接地経路を制御する同調回路１２８に連結され得る。同調回路１２８は、電子センサ１３０、可変コンデンサであり得る電子コントローラ１３４を備える。同調回路１２８は、１つ又は複数のインダクタ１３２を備えたＬＬＣ回路であり得る。同調回路１２８は、電子コントローラ１３４と直列の第１のインダクタ１３２Ａ、及び電子コントローラ１３４と並列の第２のインダクタ１３２Ｂを特徴とする。電子センサ１３０は、電圧センサ又は電流センサであってよく、且つ、処理空間１２０の内部のプラズマ条件のある程度の閉ループ制御を許容するために、電子コントローラ１３４に連結され得る。
【００１４】
［００１６］第２の電極１２２は、基板支持体１０４に連結され得る。第２の電極１２２は、基板支持体１０４内に組み組まれてもよく、又は、基板支持体１０４の表面に連結される。第２の電極１２２は、プレート、穿孔されたプレート、メッシュ、ワイヤスクリーン、又は他の任意の分散構成物であってもよい。第２の電極１２２は、同調電極であってもよく、基板支持体１０４のシャフト１４４内に配置された導管１４６（例えば、選択された抵抗（５０Ωなど）を有するケーブル）によって、第２の同調回路１３６に連結され得る。第２の同調回路１３６は、第２の電子センサ１３８、第２の可変コンデンサであり得る第２の電子コントローラ１４０を有し得る。第２の電子センサ１３８は、電圧センサ又は電流センサであってよく、処理空間１２０内のプラズマ条件に対してさらなる制御をもたらすために、第２の電子コントローラ１４０に連結され得る。
【００１５】
［００１７］バイアス電極及び／又は静電チャッキング電極であり得る第３の電極１２４は、基板支持体１０４に連結され得る。第３の電極１２４は、電気回路１８０内に含まれるフィルタ１４８を通して、第２の電力源１５０に連結され得る。フィルタ１４８は、インピーダンス整合回路であり得る。第２の電力源１５０は、ＤＣ電力、パルスＤＣ電力、ＲＦ電力、パルスＲＦ電力、又はこれらの任意の組み合わせであり得る。
【００１６】
［００１８］図１のリッドアセンブリ１０６及び基板支持体１０４は、プラズマ処理又は熱処理向けの任意の処理チャンバと共に使用され得る。他の製造業者のチャンバも上述の構成要素と共に使用されてもよい。
【００１７】
［００１９］基板支持体１０４は、１つ又は複数の金属材料又はセラミック材料を含んでもよく、又はこれらから形成されてもよい。例示的な金属材料又はセラミック材料は、１つ又は複数の金属、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、又はこれらの任意の組み合わせであり得るか、又はこれらを含み得る。例えば、基板支持体１０４は、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、又はこれらの任意の組み合わせを含み得るか、又はこれらから形成され得る。一実装形態では、基板支持体１０４の表面は、処理中に端部リング１６０を支持するように構成され得る。
【００１８】
［００２０］別の実装形態では、端部リング１６０の内径は、基板１５４の外径より大きいことがある。このような実装形態では、１つ、２つ、３つ、４つ、又はそれより多くのホルダ１５６（図１に１つのホルダが示されている）が、基板１５４を基板支持体１０４に移動する際に、且つ基板支持体１０４から移動する際に、端部リング１６０を支持するように構成され得る。複数のホルダ１５６は、互いから離間された位置群におけるチャンバ本体１０２の内壁に配置され得る。１つ又は複数の実施形態では、基板支持体１０４は、開口１２６と整列するよう下降させられる。基板支持体１０４が、開口１０６に向かって下降するにつれて、端部リング１６０は、ホルダ１５６に接触して、ホルダ１５６によって支持される。一旦、基板支持体１０４が開口１２６と整列すると、基板１５４を処理チャンバ１００の中に導入するとき又は処理チャンバ１００から取り除くとき、基板１５４を、開口１２６を介して、基板支持体１０４へと移動又は基板支持体１０４から移動することができる。基板支持体１０４を開口１２６から離すように上昇させるにつれて、基板支持体１０４は、端部リング１６０と接触して、端部リング１６０を支持する。端部リング１６０は、ホルダ１５６から持ち上げられる。基板支持体１０４は、処理のために所定位置に置かれると、端部リング１６０の支持を維持する。
【００１９】
［００２１］端部リング１６０は、１つ又は複数のセラミック材料から形成され得、環状形状を有し得る。１つ又は複数の実施例では、基板支持体１０４及び端部リング１６０は、それぞれ、個別に１つ又は複数のセラミック材料を含む。端部リング１６０は、基板支持体１０４に係合するように構成され得、場合によっては、基板支持体１０４上に直接置かれる。一実装態様では、基板支持体１０４は、基板支持面の外周に沿って形成された環状レッジを有し得る。基板支持体１０４が処理位置に置かれたとき、例えば、端部リング１６０が環状レッジ上に置かれた状態で、環状レッジは、端部リング１６０に連結し、端部リング１６０を支持するように構成され得る。
【００２０】
［００２２］端部リング１６０は、基板支持体１０４から径方向外側に延びるようにサイズ形成されてもよい。このようにして、端部リング１６０の外径は、基板支持体１０４の外径より大きいことがある。したがって、基板支持体１０４を越えて径方向に延びる端部リング１６０の底面の一部は、ホルダ１５６に係合するように構成され得る。ホルダ１５６は、連続的又は不連続的環状棚であり得、チャンバ側壁から延びるか、又は基板支持体に向かって径方向内側に直線状に延びる。一実装態様では、ホルダ１５６は、処理チャンバ１００の周辺部分の、処理チャンバ１００の周りで、均等に又は不均等に分散した３つの突出部であり得る。別の実装形態では、突出部は、３つより多くてもよく、処理チャンバ１００の周縁で均等に、不均等に、且つ／又は対称的に分散されてもよい。ホルダ１５６は、端部リング１６０の接触面に対して実質的に平行な支持面を有し得る。代替的に、ホルダ１５６は、端部リングの接触面に対して平行ではない支持面を有し得る。例えば、場合によっては、ホルダ１５６と端部リング１６０との間の面接触を減らすために、ホルダ１５６は、下方に傾斜する支持面を有し得る。作動中、基板１５４を処理チャンバ１００から取り除いている間、ホルダ１５６は、端部リング１６０に係合して、端部リング１６０を基板１５４から離すように保持する。
【００２１】
［００２３］端部リング１６０は、１つ又は複数のセラミック材料を含んでもよく、又はこれから形成されてもよい。一実装態様では、端部リング１６０は、窒化アルミニウムから形成されるか、又は窒化アルミニウムを含む。端部リング１６０は、基板１５４の上を覆って且つ基板１５４の上方に延びる内側リップを含み得る。一実装態様では、内側リップは、湾曲状の又は丸みを帯びた端部を有し得る。別の実装態様では、内側リップは、平坦な垂直内壁を有し得る。
【００２２】
［００２４］一実装態様では、端部リング１６０は、平坦な上面を有する環状リングである。図２の実装形態では、端部リング２６０は、傾斜した上面２６２を有する環状リングである。図２は、本明細書に記載された一実装形態に係る、端部リングの部分的断面図を示す。端部リング２６０は、処理チャンバ１００内で利用され得る。端部リング２６０は、内周に向かってより高くなり、外周に向かってより低くなる、傾斜した上面２６２を有する環状リングである。傾斜した上面２６２は、傾斜面であり得る。言い換えると、傾斜した上面２６２は、径方向外側に減少する。端部リング２６０は、内側リップ２６４を含む。傾斜した上面２６２は、内側リップ２６４と接続しており、内側リップ２６４の一部である。内側リップ２６４は、端部リング２６０の内周に向かって径方向外側に延びる。内側リップ２６４は、平坦な、垂直内側壁を有し得る。内側リップ２６４は、基板１５４の上を覆って且つ基板１５４の上方に延びる。内側リップ２６４は、内側ステップ２６６と接続している。内側ステップ２６６は、直角の突出部である。内側ステップ２６６は、内側リップ２６４の下方に位置付けされ、内側リップ２６４から径方向に入る。内側ステップ２６６は、基板支持体１０４に係合する底面を有する。内側ステップ２６６は、底面２６８及び内側リップ２６４と接続している。底面２６８は、傾斜した上面２６２の反対側にあり、垂直壁２７０によって、傾斜した上面２６２に接続されている。底面２６８は、基板支持体１０４から径方向外側に延びており、ホルダ１５６に係合するように構成されている。
【００２３】
［００２５］図３は、本明細書に記載された別の実装形態に係る、端部リングの部分的断面図を示す。図３の実装形態では、端部リング３６０は、傾斜した上面３６２を有する環状リングである。端部リング３６０は、処理チャンバ１００内で利用され得る。端部リング３６０は、端部リング２６０に似ており、内側リップ３６４、内側ステップ３６６、底面３６８、及び垂直壁３７０を含む。端部リング３６０は、内周に向かってより低くなり、外周に向かってより高くなる、傾斜した上面３６２を有する環状リングである。言い換えると、傾斜した上面３６２は、径方向外側に向かって高さが増大する。傾斜した上面３６２は、傾斜面であり得る。一実装形態では、傾斜した上面３６２は、面取りされた端部３７２を含む。別の実装形態では、傾斜した上面３６２は、丸みを帯びた端部を有する。
【００２４】
［００２６］動作中、プラズマが処理空間１２０内で生成される。処理空間１２０内でプラズマを励起すると、プラズマと第１の電極１０８との間に電位差が確立される。プラズマと第２の電極１２２との間にも電位差が確立される。このように形成されたプラズマは、プラズマの反応ゾーン内に粒子を生成し得る。プラズマが励起されている間、粒子は、典型的に静電的に帯電された状態に留まり、それにより、粒子は、ほとんどプラズマシース内に捕獲されたままとなる。プラズマが励起されていない間、処理中の基板上に粒子を堆積することを避けるために、端部リング１６０は、高プラズマ密度ゾーンを基板の端部領域から離すように変位させる。基板支持体１０４からの端部リング１６０が上昇することにより、粒子が付勢されて、基板１５４から離れ、排気口１５２に向かう。さらに、プラズマと、帯電粒子を基板１５４から追い払う端部リング１６０との間に電位差が確立され得る。
【００２５】
［００２７］端部リングによって、基板端部付近のプラズマ密度の制御範囲が向上し、プラズマの停止の間、端部の噴射不良が減少する。特定の実装形態では、端部リングによって、基板を落下する粒子から保護し、さらに基板から粒子を引き離すように方向付ける表面が設けられる。プラズマ粒子は、代わりに、排気口に向けて方向付けられ、基板から離される。
【００２６】
［００２８］上記は本開示の実装形態を対象としているが、本開示の他の実装形態及びさらなる実装形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され得る。
【図１】
2020516770.tif 000003
【図２】
2020516770.tif 000004
【図３】
2020516770.tif 000005
【国際調査報告】
2020516770.tif 000006
2020516770.tif 000007
2020516770.tif 000008