はす縁近傍のガスプロファイルを成形する方法および装置
処理チャンバの中で基板のはす縁をエッチングするための方法を提供する。該方法は、基板の中心領域より上側で画定される処理チャンバの中心領域に、不活性ガスを流し込むステップと、基板のエッジ領域の上に不活性ガスおよび処理ガスの混合物をエッジ領域流すステップとを含む。該方法は、エッジ領域でプラズマを発生させるステップをさらに含み、不活性ガス流および混合物流は、処理ガスの質量分率を実質的に一定に維持する。基板のはす縁を洗浄するように構成される処理チャンバも提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
形状がますます小さくなるにつれて、ウエハのエッジ領域の洗浄はより難しくなってきている。また、より小さい形状を実現するために、より新しい洗浄技術が製造プロセスに適合されるにつれて、これらの技術のために用いられる異なるプロセスの化学的性質が存在する。
【背景技術】
【０００２】
これらのプロセスの化学的性質のうちのいくつかは、ウエハの稼動部、すなわち、チップが存在するウエハの領域に対し腐食性がある。形状の縮小がもたらすもう１つの結果は、エッジ外域が小さくなってきていることである。よって、エッジのいかなる洗浄も、腐食性の化学物質がウエハの残りの部分に影響を与えないように、エッジに向けられなければならない。基板上で実行されるプロセスから、あらゆる粒子状物質または汚染物質が除去され得るように、現在、エッジの洗浄を容易にするための技術が開発中である。しかしながら、ウエハの中心部に影響を与えることなく、エッジを洗浄できる必要性が存在する。ウエハの加工に新しいプロセスが使用されるにつれて、特に、腐食性処理ガスを洗浄用の化学物質として使用することに伴い、この必要性はより明白となるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記を考慮すると、ウエハのはす縁がより小さくなるにつれ、この領域を洗浄するため、ならびに中心部に影響を与えることなく洗浄を行うための、システムおよび方法の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
広義では、本実施形態は、基板の中心領域が、あらゆる有害なプラズマ種も受けないようにしながら、基板を洗浄するために基板のエッジをエッチングするための方法およびシステムを提供することにより、上記必要性を満足させる。本発明は、ソリューション、方法、プロセス、装置、またはシステムを含む、数多くの様式において実装され得ることを理解されたい。本発明のいくつかの実施形態を以下に記載する。
【０００５】
一実施形態では、処理チャンバの中で基板のはす縁をエッチングするための方法が提供される。該方法は、基板の中心領域より上側で画定される処理チャンバの中心領域に、不活性ガスを流し込むステップと、基板のエッジ領域の上に、不活性ガスおよび処理ガスの混合物を流すステップとを含む。該方法は、エッジ領域でプラズマを発生させるステップとをさらに含み、不活性ガス流および混合物流は、処理ガスの質量分率を実質的に一定に維持する。
【０００６】
別の実施形態では、基板のはす縁を洗浄するための方法が提供される。該方法は、基板の中心領域より上側で画定される処理チャンバの中心領域に、不活性ガスを流し込むステップから開始する。エッチャントガスは、不活性ガスの流れと同時に基板の中心領域の上を流れる。該方法は、エッジ領域に近接する対向環状電極を通して、エッジ領域でプラズマを発生させるステップを含み、不活性ガス流およびエッチャントガス流は、エッチャントガスが中心領域に拡散するのを防止しながら、エッチャントガスの質量分率をエッジ領域において実質的に一定に維持する。
【０００７】
さらに別の実施形態では、処理チャンバが提供される。処理チャンバは、基板支持部と、基板支持部のエッジ領域の上に配置される、一対の環状電極とを含む。処理チャンバは、基板の中心領域の上に不活性ガスを供給する第１のガス注入口と、エッジ領域に近接する、処理ガスを供給する第２のガス注入口とを含む、ガス分配システムとを含む。チャンバの内側の圧力を制御する、圧力制御システムが提供される。処理チャンバは、チャンバ内に導入される不活性ガスおよび処理ガス、ならびにチャンバの内側の圧力を制御する、プロセッサを含む。プロセッサとデータ通信しているメモリが提供される。メモリは、プロセッサによって操作されるプログラムを記憶する。プログラムは、エッジ領域における処理ガスの質量分率を実質的に一定に維持するために、エッジ領域における処理ガスおよび中心領域の上の不活性ガスの流量を制御する、第１のサブルーチンを含む。処理ガスと別のガスとの混合を制御する、第２のサブルーチンも、提供される。
【０００８】
本発明の他の側面および利点は、本発明の原理の実施例として示される添付の図面とともに、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明は、添付の図面とともに、以下の詳細な説明によって容易に理解され、同様の参照番号は、同様の構造上の要素を表す。
【図１】図１は、本発明の一実施形態による、ウエハのエッジがエッチングされるプロセスチャンバを示す概略図である。
【図２】図２は、中心ガス供給とともにエッジガス供給が含まれる、図１のチャンバの代替実施形態である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、ウエハのエッジをエッチングするための、図１および２に示されるガス供給設定の代替実施形態である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による、３つのパージガスの排出間の質量分率の比較を示す簡略化したグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による、酸素の質量分率対ウエハに沿った距離を表すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による、基板のエッジをエッチングするための操作の方法を示すフロチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に記載される実施形態は、ウエハの中心領域をエッジのエッチングから保護しながら、ウエハのエッジでのエッチング速度を制御するための方法を提供する。一実施形態では、典型的なエッチング操作と比べて比較的高い流量で処理ガスを導入するために、中心ガス供給が使用される。また、所望の条件でプロセスを実現するために、チャンバ内の圧力は１トール以上である。第２の実施形態では、中心ガス供給が、不活性ガスを供給するために使用され、エッジガス供給が、ウエハのエッジ領域に処理ガスを送達する。この実施形態では、中心ガスが、エッジ領域の処理ガスからウエハの中心領域を保護し、中心領域内への拡散を防ぐ。別の実施形態では、中心ガス供給は、ウエハの中心領域に不活性ガスを供給するために使用され、不活性ガスおよび処理ガスの混合物が、エッジ領域に供給される。エッジ領域で供給される不活性ガスと、中心領域で供給される不活性ガスとは、同一のまたは異なるガスであり得ることを理解されたい。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による、ウエハのエッジがエッチングされるプロセスチャンバを示す概略図である。チャンバ１００は、エッジ電極１０６ａおよび１０６ｂを含む。エッジ電極１０６ａは、基板１０２の外縁部の周囲に配置された上部電極であり、エッジ電極１０６ｂは、上部電極１０６ａに対向して、基板１０２の外側領域より下に配置された下部電極である。一実施形態では、エッジ電極１０６ａおよび１０６ｂは、環状の輪である。電極としての役割を果たし得る基板１０２は、基板支持部１０４上に載置する。一実施形態では、基板支持部１０４は、静電チャックであり得る。中心ガス供給１１０は、質量流制御装置１０８を介して、チャンバ１００の中心領域内にガス供給を導入する。一実施形態では、中心ガス供給１１０からのガス供給は、毎分約１０００標準立法センチメートル（ＳＣＣＭ）でチャンバに流入する。別の実施形態では、ガスの流量は、１０００ＳＣＣＭを上回る。本明細書における実施形態で使用される処理ガスは、半導体の加工中にエッチング操作を実行するために一般的に使用される、任意の処理ガスであり得る。例示的な処理ガスには、酸素（Ｏ２）、ＳＦ６、塩素（Ｃｌ２）、ＣＦ４、および処理ガスとともに供給され得るアルゴン、窒素等の任意の不活性ガスを含む。半導体製造において用いられる他の数多くの処理ガスは、本明細書に記載される実施形態に含まれ得る。チャンバ１００内の圧力条件は、一実施形態では１トール以上に維持されることを理解されたい。この圧力条件では、エッチング操作中の外側領域周辺のガス／イオンからの拡散効果は、中心領域からのガスの運動量効果によって相殺される。
【００１２】
図２は、中心ガス供給とともにエッジガス供給が含まれる、図１のチャンバの代替実施形態である。チャンバ１００は、その中に配置された電極１０６ａおよび１０６ｂを含む。ウエハ１０２は、基板支持部１０４上に載置する。中心ガス供給１１０は、質量流制御装置１０８を介してチャンバの中心領域内に不活性ガスを供給する。領域１１８に示すように、中心ガス供給は、ウエハの中心領域を保護し、その上に画定されるデバイスを保護する。エッジガス供給１１４は、基板１０２の外縁部に近接し、かつ電極１０６ａおよび１０６ｂの間にあるエッジ領域１１６に、エッジガスを供給する。エッジガス供給は、質量流制御装置１１２を介して供給される。制御装置１２０は、所望の流量および質量流の処理ガスおよび不活性ガスをチャンバ内に提供するために、質量流制御装置を操作するために使用され得る。一実施形態では、制御装置１２０は、プロセッサおよびメモリを有する演算デバイスである。この実施形態では、メモリはコードを含み得る。コードは、本明細書に記載される流量および質量分率を実現するために、質量流制御弁１０８および１１２の動作を制御するサブルーチンを含み得る。また、コードは、チャンバ内の圧力を制御するためのサブルーチンまたは命令を含み得る。図２に示すように、領域１１６は、エッジガスがチャンバ１００内で画定される領域を表している。この場合も同様に、チャンバ内の圧力は、１トール以上に制御される。一実施形態では、該圧力は１．５トール以上に維持される。より高い圧力では、エッジのガスの拡散効果は、中心ガス供給からの運動量効果によって支配されることを理解されたい。つまり、この圧力条件では、より多くの衝突が存在し、主な自由経路は非常に短くなる。また、中心ガス供給１１０を介して供給される不活性ガスは、水素、アルゴン等の任意の好適な不活性ガスであり得る。一実施形態では、より高い分子量を有する不活性ガスが好ましい可能性があるが、しかしながら、それは必ずしも必要ではない。
【００１３】
図３は、本発明の一実施形態による、ウエハのエッジをエッチングするための、図１および２に示されるガス供給設定の代替実施形態を示す。ここでも同様に、チャンバ１００は、基板支持部１０４上に載置するウエハ１０２の外縁部の周囲に配置された、電極１０６ａおよび１０６ｂを含む。中心ガス供給１１０は、質量流制御装置１０８を介して、基板１０２より上側で画定される中心領域に中心ガスを導入する。処理ガスは、エッジ活性ガス供給１１４およびエッジ不活性ガス供給１２２から、エッジ領域に送達される。これらの供給は、質量流制御装置１１２を介して、基板１０２の縁部の周囲に画定されるエッジ領域に送達される。制御装置１２０は、質量流制御装置１０８および１１２が、所望の速度のガスを送達する動作を監視する。この実施形態では、質量分率は、制御装置１２０および対応する質量流制御装置を介して制御され得ることを理解されたい。一実施形態では、質量流制御装置１１２を通過するガス流は、不活性ガスを処理ガスと混合する。前述のように、処理ガスは洗浄プラズマを生成する。不活性ガスは、質量流制御装置１０８を介して中心領域に送達される不活性ガスと同一または異なり得る。
【００１４】
図４は、本発明の一実施形態による、パージガスの流量の間の質量分率の比較を示す簡略化したグラフである。Ｙ軸は、酸素対窒素の質量分率比を提供する。Ｘ軸は、ウエハ中心からの距離をメートルで示している。線２００は、１０ｓｃｃｍの窒素で供給される中心ガスフィードを示す。図示するように、線２００は、ウエハ中心からの距離と質量分率との間の直線関係を表す。中心領域における窒素の流量が２００ｓｃｃｍまで増加されると、線２０２に示すようにエッチプロファイルは、より急勾配になる。また、窒素の流量が１０００ｓｃｃｍまで増加される場合、線２０４に示すように、エッチプロファイルは、ウエハのエッジでさらにより急勾配になる。しかしながら、不活性ガスを供給する中心ガスフィードおよび酸素等の単一の活性ガスを供給するエッジガス供給を表すこのプロファイルでは、０．１から０．９に及ぶ線２００、２０２、および２０４の各々の端点によって示されるように、質量分率に関しプロセスの化学的性質が大幅に異なる。
【００１５】
図５は、本発明の一実施形態による、酸素の質量分率対ウエハに沿った距離を表すグラフを示す。線２０６は、中心を通過するパージガスは１０ｓｃｃｍで送達される一方、エッジ活性ガスは２００ｓｃｃｍで供給され、エッジ不活性ガスは９９０ｓｃｃｍで供給される、条件を示す。エッジ不活性ガスは、バラストガスと称され得ることを理解されたい。線２０８は、中心を通過するパージガスは２００ｓｃｃｍで供給され、エッジの処理ガスは２００ｓｃｃｍで供給され、およびバラストガスは８００ｓｃｃｍで供給される、条件を表す。線２１０では、パージは８００ｓｃｃｍで供給され、エッジの処理ガスは２００ｓｃｃｍで供給される一方、エッジ不活性ガスはこの図では供給されない、という条件である。線２０６、２０８、および２１０の共通する端点によって示されるように、この実施形態では、エッジにおけるプロセスの化学的性質は一定を保つことを理解されたい。よって、前述したケースの各々について、エッチプロセスのプロファイルは必要に応じて成形され、エッジ領域の処理ガスの質量分率は一定を保つ。
【００１６】
図６は、本発明の一実施形態による、基板のエッジをエッチングするための操作の方法を示すフロチャート図である。方法は、チャンバ内に配置された基盤の中心領域より上側のチャンバの中心領域内にパージガスが導入される、操作３００から開始する。前述した図面に示すように、パージガスは、２００ｓｃｃｍを上回る流量で導入され得る。一実施形態では、パージガスの流量は、１０００ｓｃｃｍを上回る。その後、方法は、プロセスチャンバ内のウエハのエッジ領域の上に処理ガスが導入される、操作３０２へと進む。処理ガスは、操作３００のパージガスと同時に導入され得る。処理ガスは、基板をエッチングするために使用される任意の好適な処理ガスであり得る。一実施形態では、酸素が処理ガスとしてエッジ領域より上側のチャンバ内に導入される。酸素の流量は、２００ｓｃｃｍ以上であり得る。その後、方法は、不活性ガスが処理ガスと同時にエッジ領域の上に導入される、操作３０４へと進む。一実施形態では、不活性ガスは、チャンバ内に導入される前に処理ガスと混合される。不活性ガスは、操作３００からのパージガスと同一または異なる組成であり得る。操作３０４では、エッジ領域上への不活性ガスの導入は、任意選択的な操作であることを理解されたい。つまり、本発明の一実施形態では、不活性ガスは、チャンバ内への導入のために、処理ガスと組み合わされ得るか、または組み合わされないことがある。一実施形態では、処理ガスと混合される不活性ガスは、中心領域に導入される不活性ガスとは異なる。この実施形態では、処理ガスと混合される不活性ガスは、中心領域に導入される不活性ガスよりも低い分子量を有する。その後、方法は、前述したガスを導入しながらプラズマが発生される、操作３０６へと移る。操作３０８では、基板の中心領域が腐食性化学物質およびエッチング操作から保護されながら、ウエハのエッジがエッチングされる。当業者は、以下に記載する実施形態は、腐食性の種から中心領域を保護するための遮蔽物または挿入物の使用を回避することが可能になることを、理解するであろう。
【００１７】
前述した実施形態を踏まえて、本発明は、コンピュータシステムに記憶されたデータに関する様々なコンピュータ実装操作を用い得ることを理解されたい。これらの操作は、物理的な量の物理的なマニピュレーションを必要とするものである。通常は、必ずしも必要ではないが、これらの量は、記憶、転送、組み合わせ、比較、そしてあるいはマニピュレートされ得る、電子信号または磁気信号の形態を採る。さらに、実行されるマニピュレーションは、しばしば、生成、同定、決定、または比較等の用語で称される。
【００１８】
本発明の一部を形成する本明細書に記載される操作のうちのいずれも、有用な機械操作である。本発明は、これらの操作を実行するためのデバイスまたは装置にも関連する。装置は、前述したキャリアネットワーク等の要求される目的のために特別に構成され得るか、または、コンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって、選択的に実現もしくは構成される汎用コンピュータであり得る。特に、様々な汎用の機械は、本明細書の教示にしたがって書かれたコンピュータプログラムを用いて使用され得るか、または、要求される操作を実行するための、より専門的な装置を構成することがより簡便であり得る。
【００１９】
また、本発明は、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとしても具現化され得る。コンピュータ可読媒体は、データを記憶することができ、その後、コンピュータシステムによって読み取られ得る、任意のデータ記憶デバイスである。コンピュータ可読媒体の実施例には、ハードドライブ、ネットワークアタッチトストレージ（ＮＡＳ）、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、フラッシュ、磁気テープ、および他の光学的および非光学的なデータ記憶デバイスを含む。またコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読コードが分散された様式で保存および実行されるように、コンピュータシステムに連結されたネットワーク上で分散され得る。
【００２０】
いくつかの実施形態の観点から本発明を説明してきたが、当業者は、先述の明細書を読み、図面を検討することで、その様々な変更、追加、置換、および同等物を認識することを理解されたい。したがって、本発明は、本発明の主旨および範囲内であるそのようなすべての変更、追加、置換、および同等物を含むことが意図される。特許請求の範囲では、請求項内に明記されない限り、要素および／またはステップは、特定の操作順序を意味するものではない。
【技術分野】
【０００１】
形状がますます小さくなるにつれて、ウエハのエッジ領域の洗浄はより難しくなってきている。また、より小さい形状を実現するために、より新しい洗浄技術が製造プロセスに適合されるにつれて、これらの技術のために用いられる異なるプロセスの化学的性質が存在する。
【背景技術】
【０００２】
これらのプロセスの化学的性質のうちのいくつかは、ウエハの稼動部、すなわち、チップが存在するウエハの領域に対し腐食性がある。形状の縮小がもたらすもう１つの結果は、エッジ外域が小さくなってきていることである。よって、エッジのいかなる洗浄も、腐食性の化学物質がウエハの残りの部分に影響を与えないように、エッジに向けられなければならない。基板上で実行されるプロセスから、あらゆる粒子状物質または汚染物質が除去され得るように、現在、エッジの洗浄を容易にするための技術が開発中である。しかしながら、ウエハの中心部に影響を与えることなく、エッジを洗浄できる必要性が存在する。ウエハの加工に新しいプロセスが使用されるにつれて、特に、腐食性処理ガスを洗浄用の化学物質として使用することに伴い、この必要性はより明白となるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記を考慮すると、ウエハのはす縁がより小さくなるにつれ、この領域を洗浄するため、ならびに中心部に影響を与えることなく洗浄を行うための、システムおよび方法の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
広義では、本実施形態は、基板の中心領域が、あらゆる有害なプラズマ種も受けないようにしながら、基板を洗浄するために基板のエッジをエッチングするための方法およびシステムを提供することにより、上記必要性を満足させる。本発明は、ソリューション、方法、プロセス、装置、またはシステムを含む、数多くの様式において実装され得ることを理解されたい。本発明のいくつかの実施形態を以下に記載する。
【０００５】
一実施形態では、処理チャンバの中で基板のはす縁をエッチングするための方法が提供される。該方法は、基板の中心領域より上側で画定される処理チャンバの中心領域に、不活性ガスを流し込むステップと、基板のエッジ領域の上に、不活性ガスおよび処理ガスの混合物を流すステップとを含む。該方法は、エッジ領域でプラズマを発生させるステップとをさらに含み、不活性ガス流および混合物流は、処理ガスの質量分率を実質的に一定に維持する。
【０００６】
別の実施形態では、基板のはす縁を洗浄するための方法が提供される。該方法は、基板の中心領域より上側で画定される処理チャンバの中心領域に、不活性ガスを流し込むステップから開始する。エッチャントガスは、不活性ガスの流れと同時に基板の中心領域の上を流れる。該方法は、エッジ領域に近接する対向環状電極を通して、エッジ領域でプラズマを発生させるステップを含み、不活性ガス流およびエッチャントガス流は、エッチャントガスが中心領域に拡散するのを防止しながら、エッチャントガスの質量分率をエッジ領域において実質的に一定に維持する。
【０００７】
さらに別の実施形態では、処理チャンバが提供される。処理チャンバは、基板支持部と、基板支持部のエッジ領域の上に配置される、一対の環状電極とを含む。処理チャンバは、基板の中心領域の上に不活性ガスを供給する第１のガス注入口と、エッジ領域に近接する、処理ガスを供給する第２のガス注入口とを含む、ガス分配システムとを含む。チャンバの内側の圧力を制御する、圧力制御システムが提供される。処理チャンバは、チャンバ内に導入される不活性ガスおよび処理ガス、ならびにチャンバの内側の圧力を制御する、プロセッサを含む。プロセッサとデータ通信しているメモリが提供される。メモリは、プロセッサによって操作されるプログラムを記憶する。プログラムは、エッジ領域における処理ガスの質量分率を実質的に一定に維持するために、エッジ領域における処理ガスおよび中心領域の上の不活性ガスの流量を制御する、第１のサブルーチンを含む。処理ガスと別のガスとの混合を制御する、第２のサブルーチンも、提供される。
【０００８】
本発明の他の側面および利点は、本発明の原理の実施例として示される添付の図面とともに、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明は、添付の図面とともに、以下の詳細な説明によって容易に理解され、同様の参照番号は、同様の構造上の要素を表す。
【図１】図１は、本発明の一実施形態による、ウエハのエッジがエッチングされるプロセスチャンバを示す概略図である。
【図２】図２は、中心ガス供給とともにエッジガス供給が含まれる、図１のチャンバの代替実施形態である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、ウエハのエッジをエッチングするための、図１および２に示されるガス供給設定の代替実施形態である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による、３つのパージガスの排出間の質量分率の比較を示す簡略化したグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による、酸素の質量分率対ウエハに沿った距離を表すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による、基板のエッジをエッチングするための操作の方法を示すフロチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に記載される実施形態は、ウエハの中心領域をエッジのエッチングから保護しながら、ウエハのエッジでのエッチング速度を制御するための方法を提供する。一実施形態では、典型的なエッチング操作と比べて比較的高い流量で処理ガスを導入するために、中心ガス供給が使用される。また、所望の条件でプロセスを実現するために、チャンバ内の圧力は１トール以上である。第２の実施形態では、中心ガス供給が、不活性ガスを供給するために使用され、エッジガス供給が、ウエハのエッジ領域に処理ガスを送達する。この実施形態では、中心ガスが、エッジ領域の処理ガスからウエハの中心領域を保護し、中心領域内への拡散を防ぐ。別の実施形態では、中心ガス供給は、ウエハの中心領域に不活性ガスを供給するために使用され、不活性ガスおよび処理ガスの混合物が、エッジ領域に供給される。エッジ領域で供給される不活性ガスと、中心領域で供給される不活性ガスとは、同一のまたは異なるガスであり得ることを理解されたい。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による、ウエハのエッジがエッチングされるプロセスチャンバを示す概略図である。チャンバ１００は、エッジ電極１０６ａおよび１０６ｂを含む。エッジ電極１０６ａは、基板１０２の外縁部の周囲に配置された上部電極であり、エッジ電極１０６ｂは、上部電極１０６ａに対向して、基板１０２の外側領域より下に配置された下部電極である。一実施形態では、エッジ電極１０６ａおよび１０６ｂは、環状の輪である。電極としての役割を果たし得る基板１０２は、基板支持部１０４上に載置する。一実施形態では、基板支持部１０４は、静電チャックであり得る。中心ガス供給１１０は、質量流制御装置１０８を介して、チャンバ１００の中心領域内にガス供給を導入する。一実施形態では、中心ガス供給１１０からのガス供給は、毎分約１０００標準立法センチメートル（ＳＣＣＭ）でチャンバに流入する。別の実施形態では、ガスの流量は、１０００ＳＣＣＭを上回る。本明細書における実施形態で使用される処理ガスは、半導体の加工中にエッチング操作を実行するために一般的に使用される、任意の処理ガスであり得る。例示的な処理ガスには、酸素（Ｏ２）、ＳＦ６、塩素（Ｃｌ２）、ＣＦ４、および処理ガスとともに供給され得るアルゴン、窒素等の任意の不活性ガスを含む。半導体製造において用いられる他の数多くの処理ガスは、本明細書に記載される実施形態に含まれ得る。チャンバ１００内の圧力条件は、一実施形態では１トール以上に維持されることを理解されたい。この圧力条件では、エッチング操作中の外側領域周辺のガス／イオンからの拡散効果は、中心領域からのガスの運動量効果によって相殺される。
【００１２】
図２は、中心ガス供給とともにエッジガス供給が含まれる、図１のチャンバの代替実施形態である。チャンバ１００は、その中に配置された電極１０６ａおよび１０６ｂを含む。ウエハ１０２は、基板支持部１０４上に載置する。中心ガス供給１１０は、質量流制御装置１０８を介してチャンバの中心領域内に不活性ガスを供給する。領域１１８に示すように、中心ガス供給は、ウエハの中心領域を保護し、その上に画定されるデバイスを保護する。エッジガス供給１１４は、基板１０２の外縁部に近接し、かつ電極１０６ａおよび１０６ｂの間にあるエッジ領域１１６に、エッジガスを供給する。エッジガス供給は、質量流制御装置１１２を介して供給される。制御装置１２０は、所望の流量および質量流の処理ガスおよび不活性ガスをチャンバ内に提供するために、質量流制御装置を操作するために使用され得る。一実施形態では、制御装置１２０は、プロセッサおよびメモリを有する演算デバイスである。この実施形態では、メモリはコードを含み得る。コードは、本明細書に記載される流量および質量分率を実現するために、質量流制御弁１０８および１１２の動作を制御するサブルーチンを含み得る。また、コードは、チャンバ内の圧力を制御するためのサブルーチンまたは命令を含み得る。図２に示すように、領域１１６は、エッジガスがチャンバ１００内で画定される領域を表している。この場合も同様に、チャンバ内の圧力は、１トール以上に制御される。一実施形態では、該圧力は１．５トール以上に維持される。より高い圧力では、エッジのガスの拡散効果は、中心ガス供給からの運動量効果によって支配されることを理解されたい。つまり、この圧力条件では、より多くの衝突が存在し、主な自由経路は非常に短くなる。また、中心ガス供給１１０を介して供給される不活性ガスは、水素、アルゴン等の任意の好適な不活性ガスであり得る。一実施形態では、より高い分子量を有する不活性ガスが好ましい可能性があるが、しかしながら、それは必ずしも必要ではない。
【００１３】
図３は、本発明の一実施形態による、ウエハのエッジをエッチングするための、図１および２に示されるガス供給設定の代替実施形態を示す。ここでも同様に、チャンバ１００は、基板支持部１０４上に載置するウエハ１０２の外縁部の周囲に配置された、電極１０６ａおよび１０６ｂを含む。中心ガス供給１１０は、質量流制御装置１０８を介して、基板１０２より上側で画定される中心領域に中心ガスを導入する。処理ガスは、エッジ活性ガス供給１１４およびエッジ不活性ガス供給１２２から、エッジ領域に送達される。これらの供給は、質量流制御装置１１２を介して、基板１０２の縁部の周囲に画定されるエッジ領域に送達される。制御装置１２０は、質量流制御装置１０８および１１２が、所望の速度のガスを送達する動作を監視する。この実施形態では、質量分率は、制御装置１２０および対応する質量流制御装置を介して制御され得ることを理解されたい。一実施形態では、質量流制御装置１１２を通過するガス流は、不活性ガスを処理ガスと混合する。前述のように、処理ガスは洗浄プラズマを生成する。不活性ガスは、質量流制御装置１０８を介して中心領域に送達される不活性ガスと同一または異なり得る。
【００１４】
図４は、本発明の一実施形態による、パージガスの流量の間の質量分率の比較を示す簡略化したグラフである。Ｙ軸は、酸素対窒素の質量分率比を提供する。Ｘ軸は、ウエハ中心からの距離をメートルで示している。線２００は、１０ｓｃｃｍの窒素で供給される中心ガスフィードを示す。図示するように、線２００は、ウエハ中心からの距離と質量分率との間の直線関係を表す。中心領域における窒素の流量が２００ｓｃｃｍまで増加されると、線２０２に示すようにエッチプロファイルは、より急勾配になる。また、窒素の流量が１０００ｓｃｃｍまで増加される場合、線２０４に示すように、エッチプロファイルは、ウエハのエッジでさらにより急勾配になる。しかしながら、不活性ガスを供給する中心ガスフィードおよび酸素等の単一の活性ガスを供給するエッジガス供給を表すこのプロファイルでは、０．１から０．９に及ぶ線２００、２０２、および２０４の各々の端点によって示されるように、質量分率に関しプロセスの化学的性質が大幅に異なる。
【００１５】
図５は、本発明の一実施形態による、酸素の質量分率対ウエハに沿った距離を表すグラフを示す。線２０６は、中心を通過するパージガスは１０ｓｃｃｍで送達される一方、エッジ活性ガスは２００ｓｃｃｍで供給され、エッジ不活性ガスは９９０ｓｃｃｍで供給される、条件を示す。エッジ不活性ガスは、バラストガスと称され得ることを理解されたい。線２０８は、中心を通過するパージガスは２００ｓｃｃｍで供給され、エッジの処理ガスは２００ｓｃｃｍで供給され、およびバラストガスは８００ｓｃｃｍで供給される、条件を表す。線２１０では、パージは８００ｓｃｃｍで供給され、エッジの処理ガスは２００ｓｃｃｍで供給される一方、エッジ不活性ガスはこの図では供給されない、という条件である。線２０６、２０８、および２１０の共通する端点によって示されるように、この実施形態では、エッジにおけるプロセスの化学的性質は一定を保つことを理解されたい。よって、前述したケースの各々について、エッチプロセスのプロファイルは必要に応じて成形され、エッジ領域の処理ガスの質量分率は一定を保つ。
【００１６】
図６は、本発明の一実施形態による、基板のエッジをエッチングするための操作の方法を示すフロチャート図である。方法は、チャンバ内に配置された基盤の中心領域より上側のチャンバの中心領域内にパージガスが導入される、操作３００から開始する。前述した図面に示すように、パージガスは、２００ｓｃｃｍを上回る流量で導入され得る。一実施形態では、パージガスの流量は、１０００ｓｃｃｍを上回る。その後、方法は、プロセスチャンバ内のウエハのエッジ領域の上に処理ガスが導入される、操作３０２へと進む。処理ガスは、操作３００のパージガスと同時に導入され得る。処理ガスは、基板をエッチングするために使用される任意の好適な処理ガスであり得る。一実施形態では、酸素が処理ガスとしてエッジ領域より上側のチャンバ内に導入される。酸素の流量は、２００ｓｃｃｍ以上であり得る。その後、方法は、不活性ガスが処理ガスと同時にエッジ領域の上に導入される、操作３０４へと進む。一実施形態では、不活性ガスは、チャンバ内に導入される前に処理ガスと混合される。不活性ガスは、操作３００からのパージガスと同一または異なる組成であり得る。操作３０４では、エッジ領域上への不活性ガスの導入は、任意選択的な操作であることを理解されたい。つまり、本発明の一実施形態では、不活性ガスは、チャンバ内への導入のために、処理ガスと組み合わされ得るか、または組み合わされないことがある。一実施形態では、処理ガスと混合される不活性ガスは、中心領域に導入される不活性ガスとは異なる。この実施形態では、処理ガスと混合される不活性ガスは、中心領域に導入される不活性ガスよりも低い分子量を有する。その後、方法は、前述したガスを導入しながらプラズマが発生される、操作３０６へと移る。操作３０８では、基板の中心領域が腐食性化学物質およびエッチング操作から保護されながら、ウエハのエッジがエッチングされる。当業者は、以下に記載する実施形態は、腐食性の種から中心領域を保護するための遮蔽物または挿入物の使用を回避することが可能になることを、理解するであろう。
【００１７】
前述した実施形態を踏まえて、本発明は、コンピュータシステムに記憶されたデータに関する様々なコンピュータ実装操作を用い得ることを理解されたい。これらの操作は、物理的な量の物理的なマニピュレーションを必要とするものである。通常は、必ずしも必要ではないが、これらの量は、記憶、転送、組み合わせ、比較、そしてあるいはマニピュレートされ得る、電子信号または磁気信号の形態を採る。さらに、実行されるマニピュレーションは、しばしば、生成、同定、決定、または比較等の用語で称される。
【００１８】
本発明の一部を形成する本明細書に記載される操作のうちのいずれも、有用な機械操作である。本発明は、これらの操作を実行するためのデバイスまたは装置にも関連する。装置は、前述したキャリアネットワーク等の要求される目的のために特別に構成され得るか、または、コンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって、選択的に実現もしくは構成される汎用コンピュータであり得る。特に、様々な汎用の機械は、本明細書の教示にしたがって書かれたコンピュータプログラムを用いて使用され得るか、または、要求される操作を実行するための、より専門的な装置を構成することがより簡便であり得る。
【００１９】
また、本発明は、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとしても具現化され得る。コンピュータ可読媒体は、データを記憶することができ、その後、コンピュータシステムによって読み取られ得る、任意のデータ記憶デバイスである。コンピュータ可読媒体の実施例には、ハードドライブ、ネットワークアタッチトストレージ（ＮＡＳ）、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、フラッシュ、磁気テープ、および他の光学的および非光学的なデータ記憶デバイスを含む。またコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読コードが分散された様式で保存および実行されるように、コンピュータシステムに連結されたネットワーク上で分散され得る。
【００２０】
いくつかの実施形態の観点から本発明を説明してきたが、当業者は、先述の明細書を読み、図面を検討することで、その様々な変更、追加、置換、および同等物を認識することを理解されたい。したがって、本発明は、本発明の主旨および範囲内であるそのようなすべての変更、追加、置換、および同等物を含むことが意図される。特許請求の範囲では、請求項内に明記されない限り、要素および／またはステップは、特定の操作順序を意味するものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバの中で基板のはす縁をエッチングするための方法であって、
該基板の中心領域より上側で画定される該処理チャンバの中心領域に、不活性ガスを流し込むステップと、
該基板のエッジ領域の上に、不活性ガスおよび処理ガスの混合物を流すステップと、
該エッジ領域でプラズマを発生させるステップと
を含み、該不活性ガス流および該混合物流は、該処理ガスの質量分率を実質的に一定に維持する、
方法。
【請求項２】
１トールを上回る、前記エッジ領域での圧力を維持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中心領域に入り込む前記不活性ガスの流量は、前記エッジ領域の上の前記ガスおよび前記処理ガスの流量を上回る、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記混合物中の前記不活性ガスの流量は、前記中心領域への前記不活性ガスの流量の一部である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記中心領域に流れ込む前記不活性ガスは、前記エッジ領域に流れ込む前記不活性ガスと同じガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記中心領域での前記処理ガスの質量分率は、前記エッチングの間に約ゼロで維持され、該エッジ領域での該処理ガスの質量分率は、約０．１から約０．２の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記混合物中の前記不活性ガスの流量は、前記中心領域への前記不活性ガスの流量の一部であり、前記処理ガスの流量は、該中心領域への該不活性ガスの該流量と等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記混合物中の前記不活性ガスの分子量は、前記中心領域へ流れ込む前記不活性ガスの分子量未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
基板のはす縁を洗浄するための方法であって、
該基板の中心領域より上側で画定される該処理チャンバの中心領域に、不活性ガスを流し込むステップと、
該基板のエッジ領域の上にエッチャントガスを流すステップと、
該エッジ領域に近接する対向環状電極を通して、該エッジ領域でプラズマを発生させるステップと
を含み、該不活性ガス流および該エッチャントガス流は、該エッチャントガスが該中心領域に拡散するのを防止しながら、該エッチャントガスの質量分率を該エッジ領域において実質的に一定に維持する、
方法。
【請求項１０】
前記エッチャントガスの流量は、前記不活性ガスの流量の一部である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記中心領域への不活性ガスの流入を維持しながら、該不活性ガスを前記エッジ領域の上の前記エッチャントガス流に混合するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記エッチャントガス流は、本質的に酸素から構成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記エッチャントガス流と混合された前記不活性ガスの流量は、前記エッチャントガスの流量、および前記中心領域に入り込む前記不活性ガスの流量の両方を上回る、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
１トールを上回る、前記エッジ領域での圧力を維持するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記はす縁の前記洗浄は、前記基板上に配置された挿入物なしで完了する、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記中心領域での前記エッチャントガスの質量分率は、前記洗浄の間に約ゼロで維持され、前記エッジ領域での前記エッチャントガスの前記質量分率は、約０．１から約０．２の間である、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記混合物中の前記不活性ガスの分子量は、前記中心領域に流れ込む前記不活性ガスの分子量未満である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記中心領域に流れ込む前記不活性ガスは、前記エッチャントガスと混合する前記不活性ガスと同じである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
基板支持部と、
該基板支持部のエッジ領域の上に配置される、一対の環状電極と、
該基板の中心領域の上に不活性ガスを供給する第１のガス注入口と、該エッジ領域に近接する、処理ガスを供給する第２のガス注入口とを含む、ガス分配システムと、
該チャンバの内側の圧力を制御する、圧力制御システムと、
該チャンバ内に導入される該不活性ガスおよび該処理ガス、ならびに該チャンバの内側の該圧力を制御する、プロセッサと、
該プロセッサとデータ通信しているメモリであって、該メモリは、該プロセッサによって操作されるプログラムを記憶し、該プログラムは、該エッジ領域における該処理ガスの質量分率を実質的に一定に維持するために、該エッジ領域における該処理ガスおよび該中心領域の上の該不活性ガスの流量を制御する、第１のサブルーチンと、該処理ガスと別のガスとの混合を制御する、第２のサブルーチンとを含む、メモリと
を備える、処理チャンバ。
【請求項２０】
前記プログラムは、前記チャンバ中の圧力を１トールを上回るように制御するための圧力制御サブルーチンを含む、請求項１９に記載の処理チャンバ。
【請求項２１】
前記第１のサブルーチンは、前記処理ガスの流量が、前記不活性ガスの流量未満となるように制御し、前記第２のサブルーチンは、前記別のガスの流量を、該処理ガスの該流量未満の流量に制御する、請求項１９に記載の処理チャンバ。
【請求項１】
処理チャンバの中で基板のはす縁をエッチングするための方法であって、
該基板の中心領域より上側で画定される該処理チャンバの中心領域に、不活性ガスを流し込むステップと、
該基板のエッジ領域の上に、不活性ガスおよび処理ガスの混合物を流すステップと、
該エッジ領域でプラズマを発生させるステップと
を含み、該不活性ガス流および該混合物流は、該処理ガスの質量分率を実質的に一定に維持する、
方法。
【請求項２】
１トールを上回る、前記エッジ領域での圧力を維持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中心領域に入り込む前記不活性ガスの流量は、前記エッジ領域の上の前記ガスおよび前記処理ガスの流量を上回る、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記混合物中の前記不活性ガスの流量は、前記中心領域への前記不活性ガスの流量の一部である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記中心領域に流れ込む前記不活性ガスは、前記エッジ領域に流れ込む前記不活性ガスと同じガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記中心領域での前記処理ガスの質量分率は、前記エッチングの間に約ゼロで維持され、該エッジ領域での該処理ガスの質量分率は、約０．１から約０．２の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記混合物中の前記不活性ガスの流量は、前記中心領域への前記不活性ガスの流量の一部であり、前記処理ガスの流量は、該中心領域への該不活性ガスの該流量と等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記混合物中の前記不活性ガスの分子量は、前記中心領域へ流れ込む前記不活性ガスの分子量未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
基板のはす縁を洗浄するための方法であって、
該基板の中心領域より上側で画定される該処理チャンバの中心領域に、不活性ガスを流し込むステップと、
該基板のエッジ領域の上にエッチャントガスを流すステップと、
該エッジ領域に近接する対向環状電極を通して、該エッジ領域でプラズマを発生させるステップと
を含み、該不活性ガス流および該エッチャントガス流は、該エッチャントガスが該中心領域に拡散するのを防止しながら、該エッチャントガスの質量分率を該エッジ領域において実質的に一定に維持する、
方法。
【請求項１０】
前記エッチャントガスの流量は、前記不活性ガスの流量の一部である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記中心領域への不活性ガスの流入を維持しながら、該不活性ガスを前記エッジ領域の上の前記エッチャントガス流に混合するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記エッチャントガス流は、本質的に酸素から構成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記エッチャントガス流と混合された前記不活性ガスの流量は、前記エッチャントガスの流量、および前記中心領域に入り込む前記不活性ガスの流量の両方を上回る、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
１トールを上回る、前記エッジ領域での圧力を維持するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記はす縁の前記洗浄は、前記基板上に配置された挿入物なしで完了する、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記中心領域での前記エッチャントガスの質量分率は、前記洗浄の間に約ゼロで維持され、前記エッジ領域での前記エッチャントガスの前記質量分率は、約０．１から約０．２の間である、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記混合物中の前記不活性ガスの分子量は、前記中心領域に流れ込む前記不活性ガスの分子量未満である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記中心領域に流れ込む前記不活性ガスは、前記エッチャントガスと混合する前記不活性ガスと同じである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
基板支持部と、
該基板支持部のエッジ領域の上に配置される、一対の環状電極と、
該基板の中心領域の上に不活性ガスを供給する第１のガス注入口と、該エッジ領域に近接する、処理ガスを供給する第２のガス注入口とを含む、ガス分配システムと、
該チャンバの内側の圧力を制御する、圧力制御システムと、
該チャンバ内に導入される該不活性ガスおよび該処理ガス、ならびに該チャンバの内側の該圧力を制御する、プロセッサと、
該プロセッサとデータ通信しているメモリであって、該メモリは、該プロセッサによって操作されるプログラムを記憶し、該プログラムは、該エッジ領域における該処理ガスの質量分率を実質的に一定に維持するために、該エッジ領域における該処理ガスおよび該中心領域の上の該不活性ガスの流量を制御する、第１のサブルーチンと、該処理ガスと別のガスとの混合を制御する、第２のサブルーチンとを含む、メモリと
を備える、処理チャンバ。
【請求項２０】
前記プログラムは、前記チャンバ中の圧力を１トールを上回るように制御するための圧力制御サブルーチンを含む、請求項１９に記載の処理チャンバ。
【請求項２１】
前記第１のサブルーチンは、前記処理ガスの流量が、前記不活性ガスの流量未満となるように制御し、前記第２のサブルーチンは、前記別のガスの流量を、該処理ガスの該流量未満の流量に制御する、請求項１９に記載の処理チャンバ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１０−５４１２８７（Ｐ２０１０−５４１２８７Ａ）
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２８０８７（Ｐ２０１０−５２８０８７）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７８３３８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４６０３２
【国際公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（５９８１６１７６１）ラム リサーチ コーポレイション (19)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７８３３８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４６０３２
【国際公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（５９８１６１７６１）ラム リサーチ コーポレイション (19)
【Ｆターム（参考）】
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