インサイチュ膜スタック処理のための方法及び装置
膜スタックを処理するためのクラスタツール、処理チャンバ及び方法の実施形態が提供される。一実施形態においては、膜スタックのシリコン層と金属層をインサイチュエッチングするための方法であって、処理チャンバ内で膜スタックの金属上層をエッチングして下にあるシリコン層の一部を露出させるステップと、処理チャンバから基板を取り出さずにシリコン層におけるトレンチをエッチングするステップと、を含む前記方法が提供される。本発明は、フラットパネルディスプレイの薄膜トランジスタ製造に特に有用である。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【0001】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、インサイチュで金属材料とシリコン材料の多層膜スタック除去処理のための方法及び装置に関する。本発明は、フラットパネルディスプレイのための薄膜トランジスタ製造に特に有用である。
【0002】
関連技術の背景
[0002]基板処理は、典型的には、基板上にデバイス、導体、絶縁体を生成するために基板を複数の連続したプロセスに供することにより行われる。これらプロセスの各々は、一般的には、製造プロセスの単一ステップを行うように構成されたプロセスチャンバにおいて行われる。多くのプロセスチャンバは、典型的には、プロセスチャンバ間で基板の搬送を容易にするロボットを収容する中央搬送チャンバに結合され、それにより処理プラットフォームにおける処理ステップのシーケンスの効率のよい完了が容易になる。この構成を有する処理プラットフォームは、一般的には、クラスタツールとして知られ、その例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるAKTPECVD、PRODUCER(登録商標)、CENTURA(登録商標)、ENDURA(登録商標)処理プラットフォーム系列である。
【0003】
[0003]一般的には、クラスタツールは、その中に配置されるロボットを有する中央搬送チャンバを備えている。搬送チャンバは、一般的には、1つ以上のプロセスチャンバによって囲まれている。プロセスチャンバは、一般的には、基板を処理するために用いられ、例えば、エッチング、物理気相堆積、イオン注入、リソグラフィ等の種々の処理ステップが行われる。搬送チャンバは、各々が複数の基板を収容する複数の取り外し可能な基板ストレージカセットを収容するファクトリインタフェースにしばしば結合される。ロードロックチャンバは、搬送チャンバの真空環境とファクトリインタフェースの通常は周囲環境との間の基板の搬送を容易にするために、搬送チャンバとファクトリインタフェースとの間に配置される。
【0004】
[0004]フラットパネルの需要が増加するにつれて、コンピュータモニタ、大面積スクリーンテレビ、PDAや携帯電話のディスプレイを製造するために用いられるもの等のフラットパネル処理に用いられるガラス基板は劇的に大型なものになっている。例えば、フラットパネルの製造に用いられるガラス基板は、数年間で面積が550mm×650mm〜1500mm×1800mmに増大し、近い将来には四(4)平方メートルを超えると予想される。
【0005】
[0005]このような大面積基板の処理に適合させるために、処理システム(例えば、クラスタツール)もサイズが増大した。例えば、典型的なクラスタツールにおける処理チャンバ間にこのような大面積基板を移動させるために用いられる搬送チャンバの内径は、基板サイズに適合させるために約80インチから約135インチに増大した。従って、大面積基板を処理するように構成された設備に伴うコストは劇的に拡大し続けている。
【0006】
[0006]大面積基板上に典型的に形成される構造の一つはトランジスタである。従来の製造のトランジスタにおいては、連続プロセスステップには、一般的には、金属とシリコンのエッチングステップと、堆積ステップと、パターン形成ステップと、エッチングステップを複数回繰り返して含まれる。図14は従来の例示的なトランジスタ製造プロセスのフローダイアグラムである。金属エッチング、シリコンエッチング、堆積プロセスが、典型的には、別個のクラスタツールで行われるので、大面積基板上にトランジスタを製造するためのコストは、ツールの数とサイズ、また、処理中のツール間に基板を搬送する追加費用により高い。その上、基板が1つの搬送用クラスタツールの真空環境から処理シーケンスに必要とされる次のクラスタツールに移動するにつれて、汚染が潜在的に増加するために、ツール間の基板搬送の数が製品歩留まりに対して逆効果となる。従って、トランジスタ製造に複数のツールを連続して用いることは、特に、各大面積基板に示される製造業者による相当な投資の観点から、望ましくない。
【0007】
[0007]それ故、基板の多層膜スタック処理のための方法及び装置の改善が求められている。
【発明の概要】
【0008】
[0008]基板のインサイチュ処理のためのクラスタツール、プロセスチャンバ及び方法の実施形態が提供される。一実施形態においては、クラスタツールは、膜スタックのシリコン層と金属層のインサイチュエッチングに適した少なくとも1つのプロセスチャンバと、少なくとも1つの残渣除去ステーションと、エッチングされた膜スタック上にパッシベーション層を堆積するのに適した少なくとも1つのコーティングステーションを含んでいる。他の実施形態においては、同一のプロセスチャンバがエッチングプロセスと堆積プロセス双方を行うように構成される。
【0009】
[0009]本発の他の態様においては、膜スタックのシリコン層と金属層をインサイチュエッチングに適したプロセスチャンバが提供される。更に他の実施形態においては、プロセスチャンバは、プロセスチャンバに入る前に第1プロセスガスを励起させるリモートプラズマ源を含み、第二処理ガスはリモートプラズマ源を迂回してプロセスチャンバに分配される。ガス分配プレートと基板支持体との間に印加されるRF電力は、処理チャンバ内でガス混合物から形成されるプラズマを生成し維持する。
【0010】
[0010]他の実施形態においては、フォトレジストのインサイチュアッシング、膜スタックのシリコン層、ドープされたシリコン層、金属層のエッチングの方法が提供される。本方法は、処理チャンバ内で膜スタックの金属上層をエッチングして下にあるシリコン層の一部を露出させるステップと、処理チャンバから基板を取り出さずに数百オングストロームをシリコン層にエッチングするステップとを含んでいる。
【0011】
[0011]本発明の上記特徴が得られ且つ詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめた本発明のより詳しい説明が、添付の図面に示される本発明の実施形態によって参照されてもよい。
【0012】
[0019]しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示し、それ故、本発明の範囲を限定するものとみなすべきでなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容することができる。
【詳細な説明】
【0013】
[0020]図1は、大面積基板(例えば、少なくとも0.25平方メートルのデバイス側表面積を有する基板)上に形成される異なる材料を含む膜スタックのインサイチュ処理(即ち、ツールから基板を取り出さずに)のために構成された半導体処理システム又はクラスタツール100を示す一実施形態である。例示的な処理ツール100は、一般的には、1つ以上のプロセスチャンバ104A-Eによって取り囲まれた搬送チャンバ102と、ファクトリインタフェース110と、1つ以上のロードロックチャンバ106と、ポストエッチング残渣除去ステーション142とを含む。処理ツール100は、任意にコーティングステーション140を含んでもよい。図1に示された実施形態においては、搬送チャンバ102で維持される真空環境とファクトリインタフェース110で維持されるほぼ周囲環境との間で基板搬送を容易にするために、1つのロードロックチャンバ106が搬送チャンバ102とファクトリインタフェース110との間に配置される。搬送ロボット108は、チャンバ104A-E、106の間に基板を移動させるために搬送チャンバ102の中央に配置される。本発明から利益を得るように適合させることができる処理システムの一例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社のAKTから入手できる25KPECVD処理システムである。膜スタックのインサイチュエッチングのための方法及び装置は例示的な処理ツール100によって本明細書に記載されるが、本発明は異なる構成を有する他の処理システムに適合させ実施されてもよいことが企図される。例えば、システム100は単一チャンバ内に複数の処理領域から構成されてもよいことが企図される。
【0014】
[0021]ファクトリインタフェース110は、一般的には、1つ以上の基板ストレージカセット114、インタフェースロボット116、ポストエッチング残渣除去ステーション142、コーティングステーション140を収容する。各カセット114は、その中に複数の基板112を保管するように構成される。基板112は、典型的には、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、大面積スクリーンテレビ、PDAや携帯電話のディスプレイ等の製造に適したガラス材料から形成される。インタフェースロボット116は、一般的には、カセット114とポストエッチング残渣除去ステーション142と搬送チャンバ102との間に基板を移動させるように構成される。ファクトリインタフェース110は、一般的には、大気圧或いは大気圧付近に維持される。一実施形態においては、ろ過された空気をファクトリインタフェース110に供給して、ファクトリインタフェース110内のパーティクル濃度を最小限にし、対応して基板清浄度が高められる。
【0015】
[0022]図2Aは、ポストエッチング残渣除去ステーション142の一実施形態を示す図である。ポストエッチング残渣除去ステーション142は、一般的には、基板から汚染物質、残渣、望ましくない物質を除去することによってエッチング後の堆積のための基板を準備する。
【0016】
[0023]図2Aに示される実施形態においては、ポストエッチング残渣除去ステーション142は、チャンバ本体202内に配置された基板支持体204を含み、その上に移動可能なプロセスヘッド220を有する。チャンバ本体202は、典型的には、アルミニウム又は他の適した材料から製造される。チャンバ本体202は、一般的には、ファクトリインタフェース110に結合され、インタフェースロボット116(図1に示した)が基板支持体204から基板を配置し回収することを可能にする通路216を含んでいる。
【0017】
[0024]基板支持体204はシャフト206によってリフト機構208に結合される。シャフトは、チャンバ本体202の底面212に形成されるアパーチャ236を通る。リフト機構208は、基板支持体204を基板処理のためのヘッド220付近の上の位置と基板搬送を容易にするための下の位置に移動させる。下の位置(図示せず)において、基板支持体204を通って配置されるリフトピン210はチャンバ本体202の底面212に突き当たり、それにより基板支持体204が下げられるにつれて、基板を基板支持体204から離れて隔置させ、それによりインタフェースロボット116による基板への接近が可能になる。
【0018】
[0025]処理ヘッド220は、動作デバイス218により一般的にはチャンバ本体202の上面234に結合される。動作デバイス218は、ヘッドを基板支持体204上に配置される基板の上面全体に走査させるように構成される。動作デバイスは、基板支持体204によって保持される基板112の向かい合った上部側上でヘッドを左右に移動させるのに適したあらゆるロボット又はx/z配置デバイスであってもよい。
【0019】
[0026]処理ヘッド220は、一般的には、真空ノズル222と、スプレーノズル224と、ガス搬送ノズル226とを含む。スプレーノズル224は液体源230に結合される。スプレーノズル224は基板からのエッチングプロセスによりエッチング残渣物質を除去するのに適した液体流れを送るように適合される。一実施形態においては、液体源230はスプレーノズル224に脱イオン水を供給する。
【0020】
[0027]真空ノズルとガス分配ノズル222、226は、基板が洗浄された後、洗浄液を除去するために用いられる。一実施形態においては、真空ノズル222は、洗浄サイクル後、基板表面から洗浄液を吸引する真空源228に結合される。ガス分配ノズル226は、基板の洗浄と乾燥を援助するために不活性ガスを基板表面に供給するガス源232に結合される。一実施形態においては、不活性ガスは窒素である。
【0021】
[0028]図2Bは、コーティングステーション140の一実施形態を示す図である。コーティングステーション140は、一般的には、エッチング後に膜スタックを不動態化するための有機膜を適用するように構成される。
【0022】
[0029]図2Bに示される実施形態においては、コーティングステーション140は、チャンバ本体252内に配置される基板支持体254を含み、その上に移動可能なプロセスヘッド270を有する。チャンバ本体252は、典型的には、アルミニウム又は他の適した材料から製造される。チャンバ本体252は、一般的には、ファクトリインタフェース110に結合され、インタフェースロボット116(図1に示した)が基板支持体254から基板を配置し回収させることを可能にする通路266を含む。
【0023】
[0030]基板支持体254はシャフト256によってリフト機構258に結合される。シャフト256は、チャンバ本体252の底面262に形成されるアパーチャ286を通る。リフト機構258は、処理のために基板支持体254をヘッド270付近の上の位置と基板搬送を容易にする下の位置に移動させる。下の位置(図示せず)では、基板支持体254を通って配置されるリフトピン260がチャンバ本体252の底面262に突き当たり、それにより基板支持体254が下がるにつれて基板を基板支持体254から離れて隔置され、それによりインタフェースロボット116による基板への接近が可能になる。
【0024】
[0031]リフト機構258、又は他の機構は、基板支持体254を回転させるように任意に構成されてもよい。例えば、リフト機構258は、コーティング中に基板を回転させるためにシャフト256に結合された回転アクチュエータ又はモータ(図示せず)を含むことができる。
【0025】
[0032]処理ヘッド270は、一般的には、動作デバイス268によってチャンバ本体252の最上面284に結合される。動作デバイス268は、基板支持体254上に配置される基板の上面全体上のヘッドを走査するように構成される。動作デバイスは、基板支持体254によって保持される基板112の向かい合った上部側上でヘッドを左右に移動させるのに適したあらゆるロボット又はx/z配置デバイスであってもよい。
【0026】
[0033]処理ヘッド270は、一般的には、スプレーノズル274を含む。スプレーノズル274は液体源280に結合される。スプレーノズル274は、パッシベーションコーティング、例えば、有機膜で基板上に形成されたエッチング構造をコーティングするのに適した液体流を送るように適合される。回転する基板に任意に結合される処理ヘッド270に与えられる走査動作は、コーティングが基板上に一様に施されることを可能にする。
【0027】
[0034]図1に戻ると、搬送チャンバ102は、プロセス及び/又は洗浄化学において使用に適した構造材料、例えば、アルミニウム又はスチール合金から製造される。一実施形態においては、搬送チャンバ102は単一のアルミニウム合金から製造される。搬送チャンバ102は、基板が搬送チャンバ102の外部に結合される処理チャンバ104A-E間に搬送される減圧可能な内容積128を画成する。ポンプ装置(図示せず)は、搬送チャンバ102内の真空を維持するためにチャンバの底に配置される真空ポート126を通って搬送チャンバ102に結合される。一実施形態においては、ポンプ装置はターボ分子又は低温ポンプに直列に結合された粗引きポンプを含む。
【0028】
[0035]搬送チャンバ102は、種々の処理チャンバとロードロックチャンバ104A-E、106をそれに取り付けるための複数のファセットを含む。通路144は、それぞれのチャンバ104A-E、106を搬送チャンバ102の内容積128に結合する各ファセットを通って形成される。各通路144は、チャンバ環境を分離する閉鎖位置とチャンバ104、106間の基板搬送を容易にさせる開放位置との間で移動可能なスリットバルブ146により選択的に密封される。各処理チャンバ104は、典型的には、搬送チャンバ102の外部でファセットの1つとボルトで留められる。
【0029】
[0036]ロードロックチャンバ106は、一般的には、ファクトリインタフェース110と搬送チャンバ102間に結合される。ロードロックチャンバ106は、一般的には、搬送チャンバ102内の真空を消失させずに、搬送チャンバ102の真空環境とファクトリインタフェース110のほぼ周囲環境間での基板112の搬送を容易にするために用いられる。ロードロックチャンバ106の各側面は、搬送チャンバ106とファクトリインタフェース110からロードロックチャンバ106の内部を選択的に分離させるためにスリットバルブ146(ロードロックチャンバ106の搬送チャンバ側面上だけ示される)の1つによって選択的に密封される基板搬送通路を含む。
【0030】
[0037]基板搬送ロボット108は、一般的には、搬送チャンバ102を取り囲む種々のチャンバ間での基板112の搬送を容易にするために、搬送チャンバ102の内容積128内に配置される。搬送ロボット108は、搬送中に基板112を支持するために利用される1つ以上のブレードを含むことができる。搬送ロボット108は独立して制御可能なモータに各々結合された2つのブレード(デュアルブレードロボットとして知られる)を有してもよく、共通の結合によって搬送ロボット108に結合した2つのブレードを有してもよい。
【0031】
[0038]プロセスチャンバ104A-Eの少なくとも一つが、その上に配置される1つ以上の基板を熱処理又は加熱するように構成されてもよいことが企図される。1つの適した熱プロセスチャンバは、Shangらの2001年12月18日出願の米国特許出願第10/025,152号に記載され、本明細書に全体で援用されている。他の実施形態においては、基板はプロセスチャンバに挿入する前の排気中にロードロックで予熱することができる。
【0032】
[0039]図3は、プロセスチャンバ104Eの一実施形態の断面図であり、プラズマ増強型プロセスチャンバとして構成されている。プロセスチャンバ300は、エッチングプロセス及び/又は化学気相堆積プロセスを行うように構成されてもよい。
【0033】
[0040]チャンバ300は、一般的には、ガス分配システム304に結合したチャンバ本体302を含む。チャンバ本体302は、プロセス容積312を部分的に画成する壁306と底面308を有する。プロセス容積312は、典型的には、搬送チャンバ102の通路144を通ってチャンバ本体302の内外へ基板112の移動を容易にする壁306に形成されたポート(図示せず)を通って接近される。壁306と底面308は、処理に適合するアルミニウム又は他の材料の単位ブロックから製造することができる。
【0034】
[0041]チャンバ本体302は熱的に調整することができる。例えば、壁306及び/又はチャンバ本体302の他の一部が熱制御システムにより加熱及び/又は冷却することができる。図3に示される一実施形態においては、熱制御システムは、チャンバ本体302の壁306に埋め込まれた1つ以上のカートリッジヒータ378として示される。或いは、カートリッジヒータ378は壁306の外部に結合することができる。他の温度制御デバイス/システムがチャンバ本体302の温度を制御するために用いることができることも企図される。例えば、熱伝達流体を流すために1つ以上のコンジットをチャンバ本体302に形成することができ、取り付けることもできる。チャンバ本体302の温度を制御するのに適したデバイスの他の例には、特に、放射ヒータや抵抗ヒータが含まれる。
【0035】
[0042]壁306は、プロセス容積312と排気口360(種々のポンプ要素を含む、図示せず)を結合するポンププレナム314を含むリッドアセンブリ310を支持する。ポンププレナム314は排気口360を通ってポンプシステム362に結合される。ポンププレナム314は、ガスと処理副生成物をプロセス容積312からとチャンバ本体302から一様に送るために用いられる。或いは、1つ以上の排気口が、例えば、チャンバ壁306又は底面308を通って、ポンププレナムを用いて又は用いずに処理チャンバの他の部分に配置されてもよいことが企図される。低圧を加える場合、1つ以上のターボドライポンプが要求されるプロセス圧を達成するために用いることができる。
【0036】
[0043]温度制御された基板支持アセンブリ338は、チャンバ本体302内の中央に配置される。基板支持アセンブリ338は処理中に基板112を支持する。一実施形態においては、基板支持アセンブリ338は、少なくとも一つの埋め込み式ヒータ332を封入するアルミニウム本体324を備えている。
【0037】
[0044]基板支持アセンブリ338に配置されるヒータ332、例えば、抵抗素子は、電源330に結合され、基板支持アセンブリ338とその上に位置する基板112を所定の温度に制御可能に加熱することができる。例えば、CVDプロセスにおいては、ヒータ332は、基板112を、基板上に堆積される物質の堆積処理パラメータによっては約350〜少なくとも摂氏460度の一様な温度で維持する。他の例でのエッチングプロセスにおいては、ヒータ332は、基板112から除去される物質のエッチングパラメータによっては、基板112を約60〜少なくとも摂氏約180度の間の一様な温度で維持する。
【0038】
[0045]一般的に、基板支持アセンブリ338は下側326と上側334を有する。上側334は基板112を支持する。下側326はそれに結合されるステム342を有する。ステム342は、基板支持アセンブリ338を高い処理位置(図示した)とチャンバ本体へ、また、チャンバ本体から基板搬送を容易にする低い位置との間に基板支持アセンブリ338を移動させるリフトシステム(図示せず)に基板支持アセンブリ338を結合する。ステム342には、更に、基板支持アセンブリ338とプロセスチャンバ300の他の要素間に電気的熱電対リード線のコンジットが設けられる。
【0039】
[0046]ベローズ346は、支持アセンブリ338(及び/又はステム342)とチャンバ本体302の底面308間に結合される。ベローズ346は、基板支持アセンブリ338の垂直移動を容易にしつつ、チャンバ容積312とチャンバ本体302の外部の環境との間に真空シールを設ける。
【0040】
[0047]基板支持アセンブリ338は、一般的には、電源322によってリッドアセンブリ310と基板支持アセンブリ338(又はチャンバのリッドアセンブリ内に又は付近に位置する他の電極)間に位置するガス分配プレートアセンブリ318に供給されるRF電力が、基板支持アセンブリ338と分配プレートアセンブリ318との間のプロセス容積312内に存在するガスを励起することができるように接地される。分配プレートアセンブリ318は、一般的には、基板に対してガスの一様な流れを促進させるために、少なくとも0.25平方メートルの面積上に配置される中央ガス透過性部分を有する。電源322からのRF電力は、一般的には、化学気相堆積及び/又はエッチングプロセスを駆動させる基板のサイズと相応に選択される。一般的に、電源322は、ガス分配プレートアセンブリ318に対して約13.56mHzの周波数で約1,000〜30,000ワットの供給に適する。マッチング回路(図示せず)は、その間に電力を効率的に結合するために電源322とガス分配プレートアセンブリ318の間に設けられる。将来的により大きな基板を処理するためにより大きな電力の要求が必要とされてもよいことが企図される。或いは、底面の基板支持プレートからも電力を印加できる。この場合には、接地がガス分配プレート上に作られる。他の実施形態においては、底面基板支持プレートとシャワーヘッド双方に出力することができる。更に他の実施形態においては、RF電力は1以上の周波数で供給されてもよい。
【0041】
[0048]基板支持アセンブリ338は、更に、任意に取り囲んでいるシャドーフレーム348を支持する。一般的に、堆積プロセスが行われている場合、基板が基板支持アセンブリ338に付着しないように、シャドーフレーム348は基板112と支持アセンブリ338のエッジ部での堆積を防止する。
【0042】
[0049]基板支持アセンブリ338は複数のリフトピン350を受け入れるそれを通って配置された複数のホール328を有する。リフトピン350は、典型的には、セラミック又は陽極酸化アルミニウムから構成される。一般的に、リフトピン350が通常の位置(即ち、基板支持アセンブリ338に相対して引っ込んだ位置)にある場合、リフトピン350は基板支持アセンブリ338の上側334とかなり接触したか又はわずかに埋め込まれた第一端を有する。第一端は、典型的には、リフトピン350がホール328を通り落下することを防止する。更に、リフトピン350は基板支持アセンブリ338の下側326を超えて伸びる第二端を有する。リフトピン350は、支持表面330から突出させるためにリフトプレート354によって基板支持アセンブリ338に相対して作動させることができ、それにより基板支持アセンブリ338に対して隔置された関係で基板が配置される。
【0043】
[0050]リフトプレート354は、基板支持アセンブリ338の下側326とチャンバ本体302の底面308の間に配置される。リフトプレート354はステム342の一部を囲むカラー356によってアクチュエータ(図示せず)に接続される。ベローズ346は、チャンバ本体302の外部の環境からプロセス容積312の分離を維持しつつ、ステム342とカラー356を独立して移動させることを可能にする上部368と下部370を含む。一般的に、基板支持アセンブリ338とリフトプレート354が相互に共に近づくにつれて、リフトプレート354はリフトピン350を上側334から伸ばすように作動させる。
【0044】
[0051]リッドアセンブリ310は、プロセス容積312に対して上部境界を設ける。リッドアセンブリ310は、典型的には、チャンバ本体302使用するために取り除かれるか又は開放される。一実施形態においては、リッドアセンブリ310はアルミニウムから製造される。
【0045】
[0052]リッドアセンブリ310は、典型的には、プロセスガスがチャンバ本体302に導入されるガス分配システム304によって供給される注入口330を含む。ガス分配システム304は第一端で注入口380に結合し且つリモートプラズマ源384とガスパネル386の間の第二端で始まる中央ガス分配ライン380を含む。
【0046】
[0053]任意に、酸素及び/又は解離されたフッ素のような洗浄物質は、プロセスチャンバハードウェアから堆積副生成物と膜を除去するために中央ガス分配ライン380を通ってチャンバ本体320に供給されてもよい。洗浄物質は、リモートプラズマ源384、ガス源386又は図示されていない他のソースの少なくとも1つから供給されてもよい。
【0047】
[0054]任意に、エッチングエンドポイントモニタリングデバイスは、処理進行をモニタするためにチャンバに取り付けられてもよい。エンドポイントモニタリングは、光学発光、IRセンシングコンポジション、膜厚を測定する干渉計でもよい。
【0048】
[0055]リモートプラズマ源384はチャンバ300から離れて第1プロセスガスのラジカルを生成するためのプラズマを用い、それによりラジカル生成に伴う高エネルギーと高温から基板112を分離すると共に基板112上に形成されるデバイスに対する損傷を防止する。更にその上、リモートプラズマ源384はチャンバ内の高い処理温度を容易にすることによって、プロセス可撓性が大きくなることを可能にし、それにより従来の高い温度プロセスでは破損、変化、損傷及び/又は取り除かれるフォトレジストやその上に配置される他の低温層を有する基板上でプロセスが行われることを可能にする。
【0049】
[0056]リモートプラズマ384はガス源390と電源388に結合される。ガス源390は、一般的には、プロセス容積312の分配前にリモートプラズマ源384内で励起及び/又は解離された反応性ガスを供給する。ガス源390によって供給される幾つかのガスの例には、Cl2、BCl3、SF6、F2、NF3及びCxFy及びO2と特にN2、He、Arとの混合物の少なくとも1つ以上が含まれる。他のガスが基板上で異なる材料層を処理するために用いることができることも企図される。電源388は、一般的には、ガス源390によって供給されるプロセスガスを励起及び/又は解離させるためにリモートプラズマ源388に約1〜30キロワットのRF電力又はマイクロ波電力を結合させる。
【0050】
[0057]ガス分配プレートアセンブリ318はリッドアセンブリ310の内側320に結合される。ガス分配プレートアセンブリ318は、典型的には、基板112の輪郭、例えば、大面積基板については多角形、ウエハについては円形にほぼ従うように構成される。ガス分配プレートアセンブリ318には、ガス分配システム304から供給されるプロセスガスや他のガスがプロセス容積312に供給される貫通領域316が含まれる。ガス分配プレートアセンブリ318の貫通領域316は、チャンバ本体302へガス分配プレートアセンブリ318を通ってガスを一様に分配するように構成される。本発明から利益をもたらすように適合することができるガス分配プレートの例は、Kellerらの2001年8月8日出願の米国特許出願第09/922,219号、Bloniganらの2003年1月7日出願の米国特許出願第10/337,483号に記載され、これらの開示内容は共に本明細書に全体で援用されている。
【0051】
[0058]図4はクラスタツール100において膜スタックを処理する方法400のフローダイアグラムである。方法400は、少なくともプロセスチャンバ300のインサイチュで(即ち、チャンバ300から基板を取り出さずに)膜スタックをエッチングする方法402を含み、任意にツール100のインサイチュで(即ち、ツール100から基板を取り出さずに)エッチング残渣を除去するステップ404と、ステップ406でツール100のインサイチュで(即ち、チャンバ300及び/又はツール100から基板を取り出さずに)エッチングされた膜スタックを不動態化するステップが含まれてもよい。方法400は、方法400の種々の段階に対応して図5-図13に示される膜スタック500A-Iの連続概略図によって最も良く記載される。下記の方法400で分配される電力とガス流量の範囲は、1.2メートル×1.5メートル基板を処理するのに適している。追加の電力レベルとガス流量が、小面積又はより大面積の基板を処理するのに必要とされてもよいことが企図される。チャンバ本体306の温度を処理中の基板の温度とほぼ等しく維持することが望ましいことも企図される。
【0052】
[0059]例示的な方法400は処理チャンバ300内で実施することができる一方法だけであることが企図される。例えば、少なくとも2つの異なる層のインサイチュエッチングが企図され、層は金属、アモルファスシリコン、N+シリコン、シリコン及び不動態窒化物からなる群より選ばれる。
【0053】
[0060]図5はガラス基板112上に配置される膜スタック500Aの一実施形態を示す図である。膜スタック500は、ゲート絶縁層520とガラス基板112の間に配置されるゲート金属層502を含む。半導体層はゲート絶縁層520の上に配置される。一実施形態においては、半導体層は1つ以上のシリコン層を含む。図5に示される実施形態においては、半導体層は、ゲート絶縁層520の上に配置されるアモルファスシリコン(a-シリコン)層504であり、N+/a-シリコン層506はa-シリコン層504上に配置される。第二金属層508はN+/a-シリコン層506上に配置される。パターン形成されたフォトレジスト(レジスト)層510はゲート金属層502の上にある第2金属層508上の一部に配置される。フォトレジスト層510は、より厚い部分514の間に配置されるゲート金属層502の上のほぼ中央のより薄い部分512を含む。このタイプの膜スタックは4-マスク処理に用いられる。4-マスク処理の一方法は、C.W.KimらのSID200 Digest, paper. no.2.1,p.1006(2000)に記載されている。本発明は、一チャンバにおいて全てのエッチングステップを完全に行うものである。ゲート金属層502に適した材料には、アルミニウム、アルミニウム合金、クロム、モリブデン、チタン及びそれらの組合わせが含まれる。ゲート絶縁層520に適した材料には、誘電材料、例えば、特に、SiN、SiOxが含まれる。一実施形態においては、ゲート絶縁層520はSiNxである。本明細書で用いられる下付き文字のXは正の整数である。第2金属層508に適した材料には、アルミニウム、アルミニウム合金、クロム、モリブデン、チタン、及びそれら組合わせが含まれる。
【0054】
[0061]膜スタック500Aがその上に配置された基板112がカセットの1つからプロセスチャンバ300に搬送される場合、方法400はステップ410から始める。プロセスチャンバ300に搬送されると、膜スタック500Aをエッチングする方法402は、ステップ412の第2金属層508の露出部分をエッチングすることにより始める。
【0055】
[0062]一実施形態においては、第2金属層508は、0-5000sccmのBCl3と50-500sccmの塩素を含むガス、例えば、Cl2/HClを供給することによりチャンバ300内でエッチングされる。任意に、O2及び/又はHeも50-500sccmの流量でプロセスチャンバ300に供給されてもよい。BCl3は、約1-30キロワットの電力をそれに結合することによりリモートプラズマ源384において最初に励起される。ガス分配プレートアセンブリ318に約5-30キロワットのRF電力を印加することによりチャンバ300内でガス混合物からプラズマが形成される。バイアス電力により、第2金属層508をエッチングする活性化エネルギーが得られる。金属エッチングステップ412は、一般的には、N+/α-シリコン層506に対して選択的であり、エッチングストップとして用いることができる。一実施形態においては、ステップ412はリモートプラズマ源384に約1000sccmのBCl3を分配するステップと、約5キロワットの電力でBCl3を活性化させるステップと、約2000sccmのCl2/HClを処理チャンバ300に搬送するステップと、約10キロワットのRF電力でガス分配プレートアセンブリにバイアスをかけるステップとを含んでいる。ステップ412は、一般的には、約10-500ミリトールの圧力で摂氏約100±60度の基板温度において維持される。金属エッチングステップ412は、図6に示される膜スタック500Bを製造する。プロセスガスの少なくとも一部を活性化、励起及び/又は解離させるためのリモートプラズマ源384の使用は、より高い処理温度を可能にし、容量電力に呼応してガス分配プレートアセンブリと基板支持体間に印加され、それにより膜スタックがプラズマ加熱による低温可動域において効率的にエッチングされることを可能にする。
【0056】
[0063]エッチングステップ412が完了した後、シリコンエッチングステップ414がチャンバ300から基板112を取り出さずに膜スタック500B上で行われる。シリコンエッチングステップ414は、フォトレジスト層510と第2金属層508の下から横方向に伸びるa-シリコン層504とN+/a-シリコン層506の露出部分528を除去する。シリコンエッチングステップ414は図7に示される膜スタック500Cを製造する。
【0057】
[0064]一実施形態においては、a-シリコン層504とN+/a-シリコン層506は、処理チャンバ300にフッ素を含むガスと約500-10,000sccmのO2を供給することによってチャンバ300内でエッチングされる。フッ素を含むガスは、リモートプラズマ源384において励起及び/又は解離することができる。一実施形態においては、約50-2,000sccmのSF6がガス源390によって供給され、リモートプラズマ源384においてSF6ガスに約5-30キロワットを結合することによってフッ素ラジカルに解離させる。チャンバ300内のガス混合物からのプラズマは、ガス分配プレートアセンブリ318に約5-30キロワットのRF電力を印加することによって形成される。バイアス電力により、更に、シリコン層504、506をエッチングする活性化エネルギーが得られる。シリコンエッチングステップ414は、一般的には、誘電体層520に対して選択的であり、エッチングストップとして用いることができる。或いは、NF3はシリコンエッチングステップのいずれかにおいてSF6を置き換えるために用いることができる。
【0058】
[0065]一実施形態においては、ステップ414はリモートプラズマ源384に約500sccmのSF6を分配するステップと、約10キロワットの電力でSF6を活性化させるステップと、処理チャンバ300に約1000sccmのO2を分配するステップと、約5キロワットのRF電力でガス分配プレートアセンブリにバイアスをかけるステップとを含む。ステップ414は、一般的には、約10-500ミリトールの圧力で摂氏約100±60度の基板温度において行われる。
【0059】
[0066]シリコンエッチングステップ414後、部分的アッシングステップ416が、チャンバ300内で膜スタック500Cに対して行われる。部分的アッシングステップ416は、フォトレジストの厚い部分514の間に第2金属層508の部分530を露出させるために、フォトレジスト層510のより薄い部分512を除去する。一実施形態においては、フォトレジストのより薄い部分512をアッシングにより除去して、下にある第2金属層508の部分532を露出させる。
【0060】
[0067]適切なアッシングプロセスの一例は、ガス源386から処理チャンバ300に約500-10,000sccmのO2を供給するステップを含む。N2が更にプロセスチャンバに供給されてもよい。約5-30キロワットのRF電力をガス分配プレートアセンブリ318に印加することによりチャンバ300内でO2からプラズマが生成される。下にある第2金属層部分532が露出される場合、アッシングステップ416が停止する。一実施形態においては、ステップ416は、プロセスチャンバ300に約4000sccmのO2を分配するステップと、約10キロワットのRF電力でガス分配プレートアセンブリにバイアスをかけるステップとを含む。ステップ414は、一般的には、約10-1,000ミリトールの圧力で摂氏約100±60度の基板温度において行われる。部分的なアッシングステップ416は、図8に示される膜スタック500Dを製造する。
【0061】
[0068]膜スタック500Dの露出した第2金属部523は、ステップ418によりチャンバ300内でエッチングされる。金属エッチングステップ418は下にあるa-シリコン層504の一部534を露出させる。一実施形態においては、金属エッチングステップ418は、ステップ412の処理パラメータと実質的に同一である。金属エッチングステップ418は図9に示される膜スタック500Eを製造する。
【0062】
[0069]ステップ420において、膜スタック500Eのa-シリコン層504とN+/a-シリコン層506はチャンバ300内でエッチングされる。シリコンエッチングステップ420はa-シリコン層504を完全に分解し、N+/a-シリコン層506を部分的に分解し、N+/a-シリコン層506にチャネル524が形成する。チャネル524は、ゲート金属層502の上にゲート絶縁層520を覆うN+/a-シリコン材料の薄片526を含む。シリコンエッチングステップ420は、図10に示される膜スタック500Fを製造する。一実施形態においては、シリコンエッチングステップ420は、ステップ414のプロセスパラメータと実質的に同一である。
【0063】
[0070]この段階において、N+シリコン層の上に最上部層の金属の突出があってもよい。任意に、突出を削って平滑なテーパー形状を生じるように、他の第2金属エッチングステップが上記のように行われてもよい。
【0064】
[0071]膜スタック500Fに示されるフォトレジスト層510に残存する部分536は、ステップ422で第2金属層508から除去される。一実施形態においては、ステップ422は、ステップ416のパラメータと実質的に同一な処理パラメータを用いて、フォトレジスト層510を除去するためにチャンバ300内で行われる。或いは、フォトレジスト510の残存する部分536は、クラスタツール100に結合された処理チャンバの他の1つにおいてアッシング又は他の適したプロセスによって除去することができる。フォトレジスト除去ステップ420は、図11において示される膜スタック500Gを製造する。
【0065】
[0072]膜スタック500Gを含むエッチングされた基板は、エッチングステップ402から残渣物質を除去するため、更にステップ404で処理される。残渣除去ステップ404は、除去ステップ432で処理するために残渣除去ステーション142に膜スタック500Gを搬送するステップ430を含む。図1に示される実施形態においては、エッチング基板をロードロックチャンバ106を通ってファクトリインタフェース110に配置された残渣除去ステーション142に送ることによって、エッチングされた基板はツール100にインサイチュで残る。任意に、或いは残渣除去ステーション142がツール内の他の位置、又は任意にFAB内のツール100から離れた位置にあってもよい。エッチングステップ402が実質的に残渣を残さないプロセスにおいては、ステップ404を迂回されてもよい。
【0066】
[0073]一実施形態においては、エッチングされた基板112から残渣物質を除去するステップ432は、基板上に脱イオン水を流すことによって基板をすすぐステップと、すすぐステップから残った脱イオン水を吸い取るステップと、すすぐステップから残った水の除去を援助するために基板上に窒素を吹き込むステップとを含む。残渣物質は他のプロセスによって除去することができることが企図される。残渣除去ステップ432は、図12に示される膜スタック500Hを製造する。
【0067】
[0074]ステップ404後、膜スタック500Hを有する洗浄された基板はステップ406により不動態化される。パッシベーションステップ406は、基板が堆積ステップ442のためにコーティングステーション140に搬送されるステップ440を含む。処理チャンバ300(及び/又はツール100に結合した処理チャンバの他の1つ)が堆積処理のために構成されるとともにコーティングステーション140の代わりとして用いられてもよいことが企図される。堆積ステップ442は、一般的には、膜スタック500H上に誘電材料から構成されるパッシベーション層540を与える。パッシベーション層540として用いるのに適した材料には、特に、窒化物、SiN、有機膜が含まれる。一実施形態においては、パッシベーション層540は処理チャンバ300に加えられるSiNxから構成される。他の実施形態においては、パッシベーション層540はコーティングステーション140に加えられるSiNxから構成される。堆積ステップ442は、図13に示される膜スタック500Iを製造する。
【0068】
[0075]一実施形態においては、堆積ステップ442は、ガスパネルから処理チャンバ300に、キャリアガスの窒素(1000〜20,000sccm)中シラン(SiH4)(100〜500sccm)とアンモニア(NH3)(500〜2000sccm)を供給するステップを含む。プロセスチャンバは、約0.8-2.0トールの圧力に維持される。基板112の温度は、堆積処理の間、約300〜少なくとも摂氏約350度で維持される。チャンバ300内でガス混合物からプラズマを形成するために、ガス分配プレートアセンブリ318はRF電力でバイアスがかけられる。このプロセスによって、窒化シリコンの約2000-3000オングストローム/分の堆積速度が得られる。他の適した堆積プロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社の子会社であるAKT社から入手できる。
【0069】
[0076]上記のようなプロセスガスの遠隔励起を用いた分離しているプロセスにおいてエッチングすることができる他の膜には、ドープされていないアモルファスシリコン、N+アモルファスシリコン、窒化シリコン(PECVD又は他のタイプ)、クロム、モリブデン、アルミニウム(市販の純粋なもの又は、例えば、Si、Nd又はCuの少なくとも1つと合金にしたもの)、チタンが含まれる。ドープされていないアモルファスシリコンとN+アモルファスシリコンの双方は、O2とNF3のガス混合物又はO2とSF6のガス混合物でエッチングすることができる。いずれかのガス混合物は任意にCl2を含む。窒化シリコンは、O2とNF3のガス混合物、O2とSF6のガス混合物、O2とCHF3のガス混合物又はO2とCxFzを含む他のCxHyFzガスのガス混合物でエッチングすることができる。クロムはO2及びCl2のガス混合物でエッチングすることができる。モリブデンはCl2、O2とCl2のガス混合物、O2とNF3のガス混合物、又はO2とSF6のガス混合物でエッチングすることができる。アルミニウムとチタンは、Cl2とBCl3のガス混合物又はCl2とSiCl4のガス混合物でエッチングすることができる。
【0070】
[0077]このように、多層膜スタックを処理するためのクラスタツール及び方法の種々の実施形態が提供されている。都合の良いことに、膜スタックはクラスタツールから取り出すことなくトランジスタ構造を製造するために処理することができ、それにより個々の複数のツールで連続処理することによって形成された従来のトランジスタ構造と比較して、ツールの数及びFAB設置面積とユーティリティの要求が著しく減少する。更にその上、金属とシリコン層双方の低温エッチングが単一プロセスチャンバのインサイチュで行われるので、製造時間とツーリングの要求も、従来処理された基板と比較して著しく減少する。
【0071】
[0078]上記は本発明の好適実施形態に関するが、本発明の更に多くの実施形態が本発明の基本的な範囲から逸脱することなく構成することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【0072】
【図1】図1は、膜スタックのインサイチュ処理のために構成されたクラスタツールの一実施形態の平面図である。
【図2A】図2Aは、エッチング残渣除去ステーションの一実施形態の断面図である。
【図2B】図2Bは、コーティングステーションの一実施形態の断面図である。
【図3】図3は、処理チャンバの一実施形態の断面図である。
【図4】図4は、図1のクラスタツールで実施することができる膜スタックのインサイチュ処理のための方法の一実施形態のフローダイアグラムである。
【図5】図5は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図6】図6は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図7】図7は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図8】図8は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図9】図9は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図10】図10は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図11】図11は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図12】図12は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図13】図13は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図14】図14は、従来の例示的なトランジスタ製造プロセスのフローダイアグラムである。
【符号の説明】
【0073】
100…クラスタツール、102…搬送チャンバ、104…処理チャンバ、106…ロードロックチャンバ、110…ファクトリインタフェース、112…基板、116…インタフェースロボット、126…真空ポート、128…内容積、140…コーティングステーション、142…ポストエッチング残渣除去ステーション、144…通路、202…チャンバ本体、204…基板支持体、206…シャフト、208…リフト機構、210…リフトピン、216…通路、218…動作デバイス、220…ヘッド、222…ガス分配ノズル、224…スプレーノズル、226…ガス分配ノズル、234…最上部、236…アパーチャ、252…チャンバ本体、254…基板支持体、256…シャフト、258…リフト機構、262…底面、270…プロセスヘッド、274…スプレーノズル、286…アパーチャ、300…チャンバ、302…チャンバ本体、304…ガス分配システム、306…壁、308…底面、310…リッドアセンブリ、312…プロセス容積、314…ポンププレナム、316…貫通領域、318…ガス分配プレートアセンブリ、320…内側、324…アルミニウム本体、326…下側、330…注入口、332…ヒータ、334…上側、338…基板支持アセンブリ、342…ステム、348…ベローズ、350…リフトピン、354…リフトプレート、356…カラー、360…排気口、362…ポンプシステム、368…上部、370…下部、378…カートリッジヒータ、380…中央ガス分配ライン、502…ゲート金属層、504…a-シリコン層、506…N+/a-シリコン層、508…第2金属層、510…フォトレジスト層、512…より薄い部分、514…より厚い部分、520…ゲート絶縁層、524…チャネル、540…パッシベーション層。
【発明の背景】
【0001】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、インサイチュで金属材料とシリコン材料の多層膜スタック除去処理のための方法及び装置に関する。本発明は、フラットパネルディスプレイのための薄膜トランジスタ製造に特に有用である。
【0002】
関連技術の背景
[0002]基板処理は、典型的には、基板上にデバイス、導体、絶縁体を生成するために基板を複数の連続したプロセスに供することにより行われる。これらプロセスの各々は、一般的には、製造プロセスの単一ステップを行うように構成されたプロセスチャンバにおいて行われる。多くのプロセスチャンバは、典型的には、プロセスチャンバ間で基板の搬送を容易にするロボットを収容する中央搬送チャンバに結合され、それにより処理プラットフォームにおける処理ステップのシーケンスの効率のよい完了が容易になる。この構成を有する処理プラットフォームは、一般的には、クラスタツールとして知られ、その例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるAKTPECVD、PRODUCER(登録商標)、CENTURA(登録商標)、ENDURA(登録商標)処理プラットフォーム系列である。
【0003】
[0003]一般的には、クラスタツールは、その中に配置されるロボットを有する中央搬送チャンバを備えている。搬送チャンバは、一般的には、1つ以上のプロセスチャンバによって囲まれている。プロセスチャンバは、一般的には、基板を処理するために用いられ、例えば、エッチング、物理気相堆積、イオン注入、リソグラフィ等の種々の処理ステップが行われる。搬送チャンバは、各々が複数の基板を収容する複数の取り外し可能な基板ストレージカセットを収容するファクトリインタフェースにしばしば結合される。ロードロックチャンバは、搬送チャンバの真空環境とファクトリインタフェースの通常は周囲環境との間の基板の搬送を容易にするために、搬送チャンバとファクトリインタフェースとの間に配置される。
【0004】
[0004]フラットパネルの需要が増加するにつれて、コンピュータモニタ、大面積スクリーンテレビ、PDAや携帯電話のディスプレイを製造するために用いられるもの等のフラットパネル処理に用いられるガラス基板は劇的に大型なものになっている。例えば、フラットパネルの製造に用いられるガラス基板は、数年間で面積が550mm×650mm〜1500mm×1800mmに増大し、近い将来には四(4)平方メートルを超えると予想される。
【0005】
[0005]このような大面積基板の処理に適合させるために、処理システム(例えば、クラスタツール)もサイズが増大した。例えば、典型的なクラスタツールにおける処理チャンバ間にこのような大面積基板を移動させるために用いられる搬送チャンバの内径は、基板サイズに適合させるために約80インチから約135インチに増大した。従って、大面積基板を処理するように構成された設備に伴うコストは劇的に拡大し続けている。
【0006】
[0006]大面積基板上に典型的に形成される構造の一つはトランジスタである。従来の製造のトランジスタにおいては、連続プロセスステップには、一般的には、金属とシリコンのエッチングステップと、堆積ステップと、パターン形成ステップと、エッチングステップを複数回繰り返して含まれる。図14は従来の例示的なトランジスタ製造プロセスのフローダイアグラムである。金属エッチング、シリコンエッチング、堆積プロセスが、典型的には、別個のクラスタツールで行われるので、大面積基板上にトランジスタを製造するためのコストは、ツールの数とサイズ、また、処理中のツール間に基板を搬送する追加費用により高い。その上、基板が1つの搬送用クラスタツールの真空環境から処理シーケンスに必要とされる次のクラスタツールに移動するにつれて、汚染が潜在的に増加するために、ツール間の基板搬送の数が製品歩留まりに対して逆効果となる。従って、トランジスタ製造に複数のツールを連続して用いることは、特に、各大面積基板に示される製造業者による相当な投資の観点から、望ましくない。
【0007】
[0007]それ故、基板の多層膜スタック処理のための方法及び装置の改善が求められている。
【発明の概要】
【0008】
[0008]基板のインサイチュ処理のためのクラスタツール、プロセスチャンバ及び方法の実施形態が提供される。一実施形態においては、クラスタツールは、膜スタックのシリコン層と金属層のインサイチュエッチングに適した少なくとも1つのプロセスチャンバと、少なくとも1つの残渣除去ステーションと、エッチングされた膜スタック上にパッシベーション層を堆積するのに適した少なくとも1つのコーティングステーションを含んでいる。他の実施形態においては、同一のプロセスチャンバがエッチングプロセスと堆積プロセス双方を行うように構成される。
【0009】
[0009]本発の他の態様においては、膜スタックのシリコン層と金属層をインサイチュエッチングに適したプロセスチャンバが提供される。更に他の実施形態においては、プロセスチャンバは、プロセスチャンバに入る前に第1プロセスガスを励起させるリモートプラズマ源を含み、第二処理ガスはリモートプラズマ源を迂回してプロセスチャンバに分配される。ガス分配プレートと基板支持体との間に印加されるRF電力は、処理チャンバ内でガス混合物から形成されるプラズマを生成し維持する。
【0010】
[0010]他の実施形態においては、フォトレジストのインサイチュアッシング、膜スタックのシリコン層、ドープされたシリコン層、金属層のエッチングの方法が提供される。本方法は、処理チャンバ内で膜スタックの金属上層をエッチングして下にあるシリコン層の一部を露出させるステップと、処理チャンバから基板を取り出さずに数百オングストロームをシリコン層にエッチングするステップとを含んでいる。
【0011】
[0011]本発明の上記特徴が得られ且つ詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめた本発明のより詳しい説明が、添付の図面に示される本発明の実施形態によって参照されてもよい。
【0012】
[0019]しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示し、それ故、本発明の範囲を限定するものとみなすべきでなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容することができる。
【詳細な説明】
【0013】
[0020]図1は、大面積基板(例えば、少なくとも0.25平方メートルのデバイス側表面積を有する基板)上に形成される異なる材料を含む膜スタックのインサイチュ処理(即ち、ツールから基板を取り出さずに)のために構成された半導体処理システム又はクラスタツール100を示す一実施形態である。例示的な処理ツール100は、一般的には、1つ以上のプロセスチャンバ104A-Eによって取り囲まれた搬送チャンバ102と、ファクトリインタフェース110と、1つ以上のロードロックチャンバ106と、ポストエッチング残渣除去ステーション142とを含む。処理ツール100は、任意にコーティングステーション140を含んでもよい。図1に示された実施形態においては、搬送チャンバ102で維持される真空環境とファクトリインタフェース110で維持されるほぼ周囲環境との間で基板搬送を容易にするために、1つのロードロックチャンバ106が搬送チャンバ102とファクトリインタフェース110との間に配置される。搬送ロボット108は、チャンバ104A-E、106の間に基板を移動させるために搬送チャンバ102の中央に配置される。本発明から利益を得るように適合させることができる処理システムの一例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社のAKTから入手できる25KPECVD処理システムである。膜スタックのインサイチュエッチングのための方法及び装置は例示的な処理ツール100によって本明細書に記載されるが、本発明は異なる構成を有する他の処理システムに適合させ実施されてもよいことが企図される。例えば、システム100は単一チャンバ内に複数の処理領域から構成されてもよいことが企図される。
【0014】
[0021]ファクトリインタフェース110は、一般的には、1つ以上の基板ストレージカセット114、インタフェースロボット116、ポストエッチング残渣除去ステーション142、コーティングステーション140を収容する。各カセット114は、その中に複数の基板112を保管するように構成される。基板112は、典型的には、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、大面積スクリーンテレビ、PDAや携帯電話のディスプレイ等の製造に適したガラス材料から形成される。インタフェースロボット116は、一般的には、カセット114とポストエッチング残渣除去ステーション142と搬送チャンバ102との間に基板を移動させるように構成される。ファクトリインタフェース110は、一般的には、大気圧或いは大気圧付近に維持される。一実施形態においては、ろ過された空気をファクトリインタフェース110に供給して、ファクトリインタフェース110内のパーティクル濃度を最小限にし、対応して基板清浄度が高められる。
【0015】
[0022]図2Aは、ポストエッチング残渣除去ステーション142の一実施形態を示す図である。ポストエッチング残渣除去ステーション142は、一般的には、基板から汚染物質、残渣、望ましくない物質を除去することによってエッチング後の堆積のための基板を準備する。
【0016】
[0023]図2Aに示される実施形態においては、ポストエッチング残渣除去ステーション142は、チャンバ本体202内に配置された基板支持体204を含み、その上に移動可能なプロセスヘッド220を有する。チャンバ本体202は、典型的には、アルミニウム又は他の適した材料から製造される。チャンバ本体202は、一般的には、ファクトリインタフェース110に結合され、インタフェースロボット116(図1に示した)が基板支持体204から基板を配置し回収することを可能にする通路216を含んでいる。
【0017】
[0024]基板支持体204はシャフト206によってリフト機構208に結合される。シャフトは、チャンバ本体202の底面212に形成されるアパーチャ236を通る。リフト機構208は、基板支持体204を基板処理のためのヘッド220付近の上の位置と基板搬送を容易にするための下の位置に移動させる。下の位置(図示せず)において、基板支持体204を通って配置されるリフトピン210はチャンバ本体202の底面212に突き当たり、それにより基板支持体204が下げられるにつれて、基板を基板支持体204から離れて隔置させ、それによりインタフェースロボット116による基板への接近が可能になる。
【0018】
[0025]処理ヘッド220は、動作デバイス218により一般的にはチャンバ本体202の上面234に結合される。動作デバイス218は、ヘッドを基板支持体204上に配置される基板の上面全体に走査させるように構成される。動作デバイスは、基板支持体204によって保持される基板112の向かい合った上部側上でヘッドを左右に移動させるのに適したあらゆるロボット又はx/z配置デバイスであってもよい。
【0019】
[0026]処理ヘッド220は、一般的には、真空ノズル222と、スプレーノズル224と、ガス搬送ノズル226とを含む。スプレーノズル224は液体源230に結合される。スプレーノズル224は基板からのエッチングプロセスによりエッチング残渣物質を除去するのに適した液体流れを送るように適合される。一実施形態においては、液体源230はスプレーノズル224に脱イオン水を供給する。
【0020】
[0027]真空ノズルとガス分配ノズル222、226は、基板が洗浄された後、洗浄液を除去するために用いられる。一実施形態においては、真空ノズル222は、洗浄サイクル後、基板表面から洗浄液を吸引する真空源228に結合される。ガス分配ノズル226は、基板の洗浄と乾燥を援助するために不活性ガスを基板表面に供給するガス源232に結合される。一実施形態においては、不活性ガスは窒素である。
【0021】
[0028]図2Bは、コーティングステーション140の一実施形態を示す図である。コーティングステーション140は、一般的には、エッチング後に膜スタックを不動態化するための有機膜を適用するように構成される。
【0022】
[0029]図2Bに示される実施形態においては、コーティングステーション140は、チャンバ本体252内に配置される基板支持体254を含み、その上に移動可能なプロセスヘッド270を有する。チャンバ本体252は、典型的には、アルミニウム又は他の適した材料から製造される。チャンバ本体252は、一般的には、ファクトリインタフェース110に結合され、インタフェースロボット116(図1に示した)が基板支持体254から基板を配置し回収させることを可能にする通路266を含む。
【0023】
[0030]基板支持体254はシャフト256によってリフト機構258に結合される。シャフト256は、チャンバ本体252の底面262に形成されるアパーチャ286を通る。リフト機構258は、処理のために基板支持体254をヘッド270付近の上の位置と基板搬送を容易にする下の位置に移動させる。下の位置(図示せず)では、基板支持体254を通って配置されるリフトピン260がチャンバ本体252の底面262に突き当たり、それにより基板支持体254が下がるにつれて基板を基板支持体254から離れて隔置され、それによりインタフェースロボット116による基板への接近が可能になる。
【0024】
[0031]リフト機構258、又は他の機構は、基板支持体254を回転させるように任意に構成されてもよい。例えば、リフト機構258は、コーティング中に基板を回転させるためにシャフト256に結合された回転アクチュエータ又はモータ(図示せず)を含むことができる。
【0025】
[0032]処理ヘッド270は、一般的には、動作デバイス268によってチャンバ本体252の最上面284に結合される。動作デバイス268は、基板支持体254上に配置される基板の上面全体上のヘッドを走査するように構成される。動作デバイスは、基板支持体254によって保持される基板112の向かい合った上部側上でヘッドを左右に移動させるのに適したあらゆるロボット又はx/z配置デバイスであってもよい。
【0026】
[0033]処理ヘッド270は、一般的には、スプレーノズル274を含む。スプレーノズル274は液体源280に結合される。スプレーノズル274は、パッシベーションコーティング、例えば、有機膜で基板上に形成されたエッチング構造をコーティングするのに適した液体流を送るように適合される。回転する基板に任意に結合される処理ヘッド270に与えられる走査動作は、コーティングが基板上に一様に施されることを可能にする。
【0027】
[0034]図1に戻ると、搬送チャンバ102は、プロセス及び/又は洗浄化学において使用に適した構造材料、例えば、アルミニウム又はスチール合金から製造される。一実施形態においては、搬送チャンバ102は単一のアルミニウム合金から製造される。搬送チャンバ102は、基板が搬送チャンバ102の外部に結合される処理チャンバ104A-E間に搬送される減圧可能な内容積128を画成する。ポンプ装置(図示せず)は、搬送チャンバ102内の真空を維持するためにチャンバの底に配置される真空ポート126を通って搬送チャンバ102に結合される。一実施形態においては、ポンプ装置はターボ分子又は低温ポンプに直列に結合された粗引きポンプを含む。
【0028】
[0035]搬送チャンバ102は、種々の処理チャンバとロードロックチャンバ104A-E、106をそれに取り付けるための複数のファセットを含む。通路144は、それぞれのチャンバ104A-E、106を搬送チャンバ102の内容積128に結合する各ファセットを通って形成される。各通路144は、チャンバ環境を分離する閉鎖位置とチャンバ104、106間の基板搬送を容易にさせる開放位置との間で移動可能なスリットバルブ146により選択的に密封される。各処理チャンバ104は、典型的には、搬送チャンバ102の外部でファセットの1つとボルトで留められる。
【0029】
[0036]ロードロックチャンバ106は、一般的には、ファクトリインタフェース110と搬送チャンバ102間に結合される。ロードロックチャンバ106は、一般的には、搬送チャンバ102内の真空を消失させずに、搬送チャンバ102の真空環境とファクトリインタフェース110のほぼ周囲環境間での基板112の搬送を容易にするために用いられる。ロードロックチャンバ106の各側面は、搬送チャンバ106とファクトリインタフェース110からロードロックチャンバ106の内部を選択的に分離させるためにスリットバルブ146(ロードロックチャンバ106の搬送チャンバ側面上だけ示される)の1つによって選択的に密封される基板搬送通路を含む。
【0030】
[0037]基板搬送ロボット108は、一般的には、搬送チャンバ102を取り囲む種々のチャンバ間での基板112の搬送を容易にするために、搬送チャンバ102の内容積128内に配置される。搬送ロボット108は、搬送中に基板112を支持するために利用される1つ以上のブレードを含むことができる。搬送ロボット108は独立して制御可能なモータに各々結合された2つのブレード(デュアルブレードロボットとして知られる)を有してもよく、共通の結合によって搬送ロボット108に結合した2つのブレードを有してもよい。
【0031】
[0038]プロセスチャンバ104A-Eの少なくとも一つが、その上に配置される1つ以上の基板を熱処理又は加熱するように構成されてもよいことが企図される。1つの適した熱プロセスチャンバは、Shangらの2001年12月18日出願の米国特許出願第10/025,152号に記載され、本明細書に全体で援用されている。他の実施形態においては、基板はプロセスチャンバに挿入する前の排気中にロードロックで予熱することができる。
【0032】
[0039]図3は、プロセスチャンバ104Eの一実施形態の断面図であり、プラズマ増強型プロセスチャンバとして構成されている。プロセスチャンバ300は、エッチングプロセス及び/又は化学気相堆積プロセスを行うように構成されてもよい。
【0033】
[0040]チャンバ300は、一般的には、ガス分配システム304に結合したチャンバ本体302を含む。チャンバ本体302は、プロセス容積312を部分的に画成する壁306と底面308を有する。プロセス容積312は、典型的には、搬送チャンバ102の通路144を通ってチャンバ本体302の内外へ基板112の移動を容易にする壁306に形成されたポート(図示せず)を通って接近される。壁306と底面308は、処理に適合するアルミニウム又は他の材料の単位ブロックから製造することができる。
【0034】
[0041]チャンバ本体302は熱的に調整することができる。例えば、壁306及び/又はチャンバ本体302の他の一部が熱制御システムにより加熱及び/又は冷却することができる。図3に示される一実施形態においては、熱制御システムは、チャンバ本体302の壁306に埋め込まれた1つ以上のカートリッジヒータ378として示される。或いは、カートリッジヒータ378は壁306の外部に結合することができる。他の温度制御デバイス/システムがチャンバ本体302の温度を制御するために用いることができることも企図される。例えば、熱伝達流体を流すために1つ以上のコンジットをチャンバ本体302に形成することができ、取り付けることもできる。チャンバ本体302の温度を制御するのに適したデバイスの他の例には、特に、放射ヒータや抵抗ヒータが含まれる。
【0035】
[0042]壁306は、プロセス容積312と排気口360(種々のポンプ要素を含む、図示せず)を結合するポンププレナム314を含むリッドアセンブリ310を支持する。ポンププレナム314は排気口360を通ってポンプシステム362に結合される。ポンププレナム314は、ガスと処理副生成物をプロセス容積312からとチャンバ本体302から一様に送るために用いられる。或いは、1つ以上の排気口が、例えば、チャンバ壁306又は底面308を通って、ポンププレナムを用いて又は用いずに処理チャンバの他の部分に配置されてもよいことが企図される。低圧を加える場合、1つ以上のターボドライポンプが要求されるプロセス圧を達成するために用いることができる。
【0036】
[0043]温度制御された基板支持アセンブリ338は、チャンバ本体302内の中央に配置される。基板支持アセンブリ338は処理中に基板112を支持する。一実施形態においては、基板支持アセンブリ338は、少なくとも一つの埋め込み式ヒータ332を封入するアルミニウム本体324を備えている。
【0037】
[0044]基板支持アセンブリ338に配置されるヒータ332、例えば、抵抗素子は、電源330に結合され、基板支持アセンブリ338とその上に位置する基板112を所定の温度に制御可能に加熱することができる。例えば、CVDプロセスにおいては、ヒータ332は、基板112を、基板上に堆積される物質の堆積処理パラメータによっては約350〜少なくとも摂氏460度の一様な温度で維持する。他の例でのエッチングプロセスにおいては、ヒータ332は、基板112から除去される物質のエッチングパラメータによっては、基板112を約60〜少なくとも摂氏約180度の間の一様な温度で維持する。
【0038】
[0045]一般的に、基板支持アセンブリ338は下側326と上側334を有する。上側334は基板112を支持する。下側326はそれに結合されるステム342を有する。ステム342は、基板支持アセンブリ338を高い処理位置(図示した)とチャンバ本体へ、また、チャンバ本体から基板搬送を容易にする低い位置との間に基板支持アセンブリ338を移動させるリフトシステム(図示せず)に基板支持アセンブリ338を結合する。ステム342には、更に、基板支持アセンブリ338とプロセスチャンバ300の他の要素間に電気的熱電対リード線のコンジットが設けられる。
【0039】
[0046]ベローズ346は、支持アセンブリ338(及び/又はステム342)とチャンバ本体302の底面308間に結合される。ベローズ346は、基板支持アセンブリ338の垂直移動を容易にしつつ、チャンバ容積312とチャンバ本体302の外部の環境との間に真空シールを設ける。
【0040】
[0047]基板支持アセンブリ338は、一般的には、電源322によってリッドアセンブリ310と基板支持アセンブリ338(又はチャンバのリッドアセンブリ内に又は付近に位置する他の電極)間に位置するガス分配プレートアセンブリ318に供給されるRF電力が、基板支持アセンブリ338と分配プレートアセンブリ318との間のプロセス容積312内に存在するガスを励起することができるように接地される。分配プレートアセンブリ318は、一般的には、基板に対してガスの一様な流れを促進させるために、少なくとも0.25平方メートルの面積上に配置される中央ガス透過性部分を有する。電源322からのRF電力は、一般的には、化学気相堆積及び/又はエッチングプロセスを駆動させる基板のサイズと相応に選択される。一般的に、電源322は、ガス分配プレートアセンブリ318に対して約13.56mHzの周波数で約1,000〜30,000ワットの供給に適する。マッチング回路(図示せず)は、その間に電力を効率的に結合するために電源322とガス分配プレートアセンブリ318の間に設けられる。将来的により大きな基板を処理するためにより大きな電力の要求が必要とされてもよいことが企図される。或いは、底面の基板支持プレートからも電力を印加できる。この場合には、接地がガス分配プレート上に作られる。他の実施形態においては、底面基板支持プレートとシャワーヘッド双方に出力することができる。更に他の実施形態においては、RF電力は1以上の周波数で供給されてもよい。
【0041】
[0048]基板支持アセンブリ338は、更に、任意に取り囲んでいるシャドーフレーム348を支持する。一般的に、堆積プロセスが行われている場合、基板が基板支持アセンブリ338に付着しないように、シャドーフレーム348は基板112と支持アセンブリ338のエッジ部での堆積を防止する。
【0042】
[0049]基板支持アセンブリ338は複数のリフトピン350を受け入れるそれを通って配置された複数のホール328を有する。リフトピン350は、典型的には、セラミック又は陽極酸化アルミニウムから構成される。一般的に、リフトピン350が通常の位置(即ち、基板支持アセンブリ338に相対して引っ込んだ位置)にある場合、リフトピン350は基板支持アセンブリ338の上側334とかなり接触したか又はわずかに埋め込まれた第一端を有する。第一端は、典型的には、リフトピン350がホール328を通り落下することを防止する。更に、リフトピン350は基板支持アセンブリ338の下側326を超えて伸びる第二端を有する。リフトピン350は、支持表面330から突出させるためにリフトプレート354によって基板支持アセンブリ338に相対して作動させることができ、それにより基板支持アセンブリ338に対して隔置された関係で基板が配置される。
【0043】
[0050]リフトプレート354は、基板支持アセンブリ338の下側326とチャンバ本体302の底面308の間に配置される。リフトプレート354はステム342の一部を囲むカラー356によってアクチュエータ(図示せず)に接続される。ベローズ346は、チャンバ本体302の外部の環境からプロセス容積312の分離を維持しつつ、ステム342とカラー356を独立して移動させることを可能にする上部368と下部370を含む。一般的に、基板支持アセンブリ338とリフトプレート354が相互に共に近づくにつれて、リフトプレート354はリフトピン350を上側334から伸ばすように作動させる。
【0044】
[0051]リッドアセンブリ310は、プロセス容積312に対して上部境界を設ける。リッドアセンブリ310は、典型的には、チャンバ本体302使用するために取り除かれるか又は開放される。一実施形態においては、リッドアセンブリ310はアルミニウムから製造される。
【0045】
[0052]リッドアセンブリ310は、典型的には、プロセスガスがチャンバ本体302に導入されるガス分配システム304によって供給される注入口330を含む。ガス分配システム304は第一端で注入口380に結合し且つリモートプラズマ源384とガスパネル386の間の第二端で始まる中央ガス分配ライン380を含む。
【0046】
[0053]任意に、酸素及び/又は解離されたフッ素のような洗浄物質は、プロセスチャンバハードウェアから堆積副生成物と膜を除去するために中央ガス分配ライン380を通ってチャンバ本体320に供給されてもよい。洗浄物質は、リモートプラズマ源384、ガス源386又は図示されていない他のソースの少なくとも1つから供給されてもよい。
【0047】
[0054]任意に、エッチングエンドポイントモニタリングデバイスは、処理進行をモニタするためにチャンバに取り付けられてもよい。エンドポイントモニタリングは、光学発光、IRセンシングコンポジション、膜厚を測定する干渉計でもよい。
【0048】
[0055]リモートプラズマ源384はチャンバ300から離れて第1プロセスガスのラジカルを生成するためのプラズマを用い、それによりラジカル生成に伴う高エネルギーと高温から基板112を分離すると共に基板112上に形成されるデバイスに対する損傷を防止する。更にその上、リモートプラズマ源384はチャンバ内の高い処理温度を容易にすることによって、プロセス可撓性が大きくなることを可能にし、それにより従来の高い温度プロセスでは破損、変化、損傷及び/又は取り除かれるフォトレジストやその上に配置される他の低温層を有する基板上でプロセスが行われることを可能にする。
【0049】
[0056]リモートプラズマ384はガス源390と電源388に結合される。ガス源390は、一般的には、プロセス容積312の分配前にリモートプラズマ源384内で励起及び/又は解離された反応性ガスを供給する。ガス源390によって供給される幾つかのガスの例には、Cl2、BCl3、SF6、F2、NF3及びCxFy及びO2と特にN2、He、Arとの混合物の少なくとも1つ以上が含まれる。他のガスが基板上で異なる材料層を処理するために用いることができることも企図される。電源388は、一般的には、ガス源390によって供給されるプロセスガスを励起及び/又は解離させるためにリモートプラズマ源388に約1〜30キロワットのRF電力又はマイクロ波電力を結合させる。
【0050】
[0057]ガス分配プレートアセンブリ318はリッドアセンブリ310の内側320に結合される。ガス分配プレートアセンブリ318は、典型的には、基板112の輪郭、例えば、大面積基板については多角形、ウエハについては円形にほぼ従うように構成される。ガス分配プレートアセンブリ318には、ガス分配システム304から供給されるプロセスガスや他のガスがプロセス容積312に供給される貫通領域316が含まれる。ガス分配プレートアセンブリ318の貫通領域316は、チャンバ本体302へガス分配プレートアセンブリ318を通ってガスを一様に分配するように構成される。本発明から利益をもたらすように適合することができるガス分配プレートの例は、Kellerらの2001年8月8日出願の米国特許出願第09/922,219号、Bloniganらの2003年1月7日出願の米国特許出願第10/337,483号に記載され、これらの開示内容は共に本明細書に全体で援用されている。
【0051】
[0058]図4はクラスタツール100において膜スタックを処理する方法400のフローダイアグラムである。方法400は、少なくともプロセスチャンバ300のインサイチュで(即ち、チャンバ300から基板を取り出さずに)膜スタックをエッチングする方法402を含み、任意にツール100のインサイチュで(即ち、ツール100から基板を取り出さずに)エッチング残渣を除去するステップ404と、ステップ406でツール100のインサイチュで(即ち、チャンバ300及び/又はツール100から基板を取り出さずに)エッチングされた膜スタックを不動態化するステップが含まれてもよい。方法400は、方法400の種々の段階に対応して図5-図13に示される膜スタック500A-Iの連続概略図によって最も良く記載される。下記の方法400で分配される電力とガス流量の範囲は、1.2メートル×1.5メートル基板を処理するのに適している。追加の電力レベルとガス流量が、小面積又はより大面積の基板を処理するのに必要とされてもよいことが企図される。チャンバ本体306の温度を処理中の基板の温度とほぼ等しく維持することが望ましいことも企図される。
【0052】
[0059]例示的な方法400は処理チャンバ300内で実施することができる一方法だけであることが企図される。例えば、少なくとも2つの異なる層のインサイチュエッチングが企図され、層は金属、アモルファスシリコン、N+シリコン、シリコン及び不動態窒化物からなる群より選ばれる。
【0053】
[0060]図5はガラス基板112上に配置される膜スタック500Aの一実施形態を示す図である。膜スタック500は、ゲート絶縁層520とガラス基板112の間に配置されるゲート金属層502を含む。半導体層はゲート絶縁層520の上に配置される。一実施形態においては、半導体層は1つ以上のシリコン層を含む。図5に示される実施形態においては、半導体層は、ゲート絶縁層520の上に配置されるアモルファスシリコン(a-シリコン)層504であり、N+/a-シリコン層506はa-シリコン層504上に配置される。第二金属層508はN+/a-シリコン層506上に配置される。パターン形成されたフォトレジスト(レジスト)層510はゲート金属層502の上にある第2金属層508上の一部に配置される。フォトレジスト層510は、より厚い部分514の間に配置されるゲート金属層502の上のほぼ中央のより薄い部分512を含む。このタイプの膜スタックは4-マスク処理に用いられる。4-マスク処理の一方法は、C.W.KimらのSID200 Digest, paper. no.2.1,p.1006(2000)に記載されている。本発明は、一チャンバにおいて全てのエッチングステップを完全に行うものである。ゲート金属層502に適した材料には、アルミニウム、アルミニウム合金、クロム、モリブデン、チタン及びそれらの組合わせが含まれる。ゲート絶縁層520に適した材料には、誘電材料、例えば、特に、SiN、SiOxが含まれる。一実施形態においては、ゲート絶縁層520はSiNxである。本明細書で用いられる下付き文字のXは正の整数である。第2金属層508に適した材料には、アルミニウム、アルミニウム合金、クロム、モリブデン、チタン、及びそれら組合わせが含まれる。
【0054】
[0061]膜スタック500Aがその上に配置された基板112がカセットの1つからプロセスチャンバ300に搬送される場合、方法400はステップ410から始める。プロセスチャンバ300に搬送されると、膜スタック500Aをエッチングする方法402は、ステップ412の第2金属層508の露出部分をエッチングすることにより始める。
【0055】
[0062]一実施形態においては、第2金属層508は、0-5000sccmのBCl3と50-500sccmの塩素を含むガス、例えば、Cl2/HClを供給することによりチャンバ300内でエッチングされる。任意に、O2及び/又はHeも50-500sccmの流量でプロセスチャンバ300に供給されてもよい。BCl3は、約1-30キロワットの電力をそれに結合することによりリモートプラズマ源384において最初に励起される。ガス分配プレートアセンブリ318に約5-30キロワットのRF電力を印加することによりチャンバ300内でガス混合物からプラズマが形成される。バイアス電力により、第2金属層508をエッチングする活性化エネルギーが得られる。金属エッチングステップ412は、一般的には、N+/α-シリコン層506に対して選択的であり、エッチングストップとして用いることができる。一実施形態においては、ステップ412はリモートプラズマ源384に約1000sccmのBCl3を分配するステップと、約5キロワットの電力でBCl3を活性化させるステップと、約2000sccmのCl2/HClを処理チャンバ300に搬送するステップと、約10キロワットのRF電力でガス分配プレートアセンブリにバイアスをかけるステップとを含んでいる。ステップ412は、一般的には、約10-500ミリトールの圧力で摂氏約100±60度の基板温度において維持される。金属エッチングステップ412は、図6に示される膜スタック500Bを製造する。プロセスガスの少なくとも一部を活性化、励起及び/又は解離させるためのリモートプラズマ源384の使用は、より高い処理温度を可能にし、容量電力に呼応してガス分配プレートアセンブリと基板支持体間に印加され、それにより膜スタックがプラズマ加熱による低温可動域において効率的にエッチングされることを可能にする。
【0056】
[0063]エッチングステップ412が完了した後、シリコンエッチングステップ414がチャンバ300から基板112を取り出さずに膜スタック500B上で行われる。シリコンエッチングステップ414は、フォトレジスト層510と第2金属層508の下から横方向に伸びるa-シリコン層504とN+/a-シリコン層506の露出部分528を除去する。シリコンエッチングステップ414は図7に示される膜スタック500Cを製造する。
【0057】
[0064]一実施形態においては、a-シリコン層504とN+/a-シリコン層506は、処理チャンバ300にフッ素を含むガスと約500-10,000sccmのO2を供給することによってチャンバ300内でエッチングされる。フッ素を含むガスは、リモートプラズマ源384において励起及び/又は解離することができる。一実施形態においては、約50-2,000sccmのSF6がガス源390によって供給され、リモートプラズマ源384においてSF6ガスに約5-30キロワットを結合することによってフッ素ラジカルに解離させる。チャンバ300内のガス混合物からのプラズマは、ガス分配プレートアセンブリ318に約5-30キロワットのRF電力を印加することによって形成される。バイアス電力により、更に、シリコン層504、506をエッチングする活性化エネルギーが得られる。シリコンエッチングステップ414は、一般的には、誘電体層520に対して選択的であり、エッチングストップとして用いることができる。或いは、NF3はシリコンエッチングステップのいずれかにおいてSF6を置き換えるために用いることができる。
【0058】
[0065]一実施形態においては、ステップ414はリモートプラズマ源384に約500sccmのSF6を分配するステップと、約10キロワットの電力でSF6を活性化させるステップと、処理チャンバ300に約1000sccmのO2を分配するステップと、約5キロワットのRF電力でガス分配プレートアセンブリにバイアスをかけるステップとを含む。ステップ414は、一般的には、約10-500ミリトールの圧力で摂氏約100±60度の基板温度において行われる。
【0059】
[0066]シリコンエッチングステップ414後、部分的アッシングステップ416が、チャンバ300内で膜スタック500Cに対して行われる。部分的アッシングステップ416は、フォトレジストの厚い部分514の間に第2金属層508の部分530を露出させるために、フォトレジスト層510のより薄い部分512を除去する。一実施形態においては、フォトレジストのより薄い部分512をアッシングにより除去して、下にある第2金属層508の部分532を露出させる。
【0060】
[0067]適切なアッシングプロセスの一例は、ガス源386から処理チャンバ300に約500-10,000sccmのO2を供給するステップを含む。N2が更にプロセスチャンバに供給されてもよい。約5-30キロワットのRF電力をガス分配プレートアセンブリ318に印加することによりチャンバ300内でO2からプラズマが生成される。下にある第2金属層部分532が露出される場合、アッシングステップ416が停止する。一実施形態においては、ステップ416は、プロセスチャンバ300に約4000sccmのO2を分配するステップと、約10キロワットのRF電力でガス分配プレートアセンブリにバイアスをかけるステップとを含む。ステップ414は、一般的には、約10-1,000ミリトールの圧力で摂氏約100±60度の基板温度において行われる。部分的なアッシングステップ416は、図8に示される膜スタック500Dを製造する。
【0061】
[0068]膜スタック500Dの露出した第2金属部523は、ステップ418によりチャンバ300内でエッチングされる。金属エッチングステップ418は下にあるa-シリコン層504の一部534を露出させる。一実施形態においては、金属エッチングステップ418は、ステップ412の処理パラメータと実質的に同一である。金属エッチングステップ418は図9に示される膜スタック500Eを製造する。
【0062】
[0069]ステップ420において、膜スタック500Eのa-シリコン層504とN+/a-シリコン層506はチャンバ300内でエッチングされる。シリコンエッチングステップ420はa-シリコン層504を完全に分解し、N+/a-シリコン層506を部分的に分解し、N+/a-シリコン層506にチャネル524が形成する。チャネル524は、ゲート金属層502の上にゲート絶縁層520を覆うN+/a-シリコン材料の薄片526を含む。シリコンエッチングステップ420は、図10に示される膜スタック500Fを製造する。一実施形態においては、シリコンエッチングステップ420は、ステップ414のプロセスパラメータと実質的に同一である。
【0063】
[0070]この段階において、N+シリコン層の上に最上部層の金属の突出があってもよい。任意に、突出を削って平滑なテーパー形状を生じるように、他の第2金属エッチングステップが上記のように行われてもよい。
【0064】
[0071]膜スタック500Fに示されるフォトレジスト層510に残存する部分536は、ステップ422で第2金属層508から除去される。一実施形態においては、ステップ422は、ステップ416のパラメータと実質的に同一な処理パラメータを用いて、フォトレジスト層510を除去するためにチャンバ300内で行われる。或いは、フォトレジスト510の残存する部分536は、クラスタツール100に結合された処理チャンバの他の1つにおいてアッシング又は他の適したプロセスによって除去することができる。フォトレジスト除去ステップ420は、図11において示される膜スタック500Gを製造する。
【0065】
[0072]膜スタック500Gを含むエッチングされた基板は、エッチングステップ402から残渣物質を除去するため、更にステップ404で処理される。残渣除去ステップ404は、除去ステップ432で処理するために残渣除去ステーション142に膜スタック500Gを搬送するステップ430を含む。図1に示される実施形態においては、エッチング基板をロードロックチャンバ106を通ってファクトリインタフェース110に配置された残渣除去ステーション142に送ることによって、エッチングされた基板はツール100にインサイチュで残る。任意に、或いは残渣除去ステーション142がツール内の他の位置、又は任意にFAB内のツール100から離れた位置にあってもよい。エッチングステップ402が実質的に残渣を残さないプロセスにおいては、ステップ404を迂回されてもよい。
【0066】
[0073]一実施形態においては、エッチングされた基板112から残渣物質を除去するステップ432は、基板上に脱イオン水を流すことによって基板をすすぐステップと、すすぐステップから残った脱イオン水を吸い取るステップと、すすぐステップから残った水の除去を援助するために基板上に窒素を吹き込むステップとを含む。残渣物質は他のプロセスによって除去することができることが企図される。残渣除去ステップ432は、図12に示される膜スタック500Hを製造する。
【0067】
[0074]ステップ404後、膜スタック500Hを有する洗浄された基板はステップ406により不動態化される。パッシベーションステップ406は、基板が堆積ステップ442のためにコーティングステーション140に搬送されるステップ440を含む。処理チャンバ300(及び/又はツール100に結合した処理チャンバの他の1つ)が堆積処理のために構成されるとともにコーティングステーション140の代わりとして用いられてもよいことが企図される。堆積ステップ442は、一般的には、膜スタック500H上に誘電材料から構成されるパッシベーション層540を与える。パッシベーション層540として用いるのに適した材料には、特に、窒化物、SiN、有機膜が含まれる。一実施形態においては、パッシベーション層540は処理チャンバ300に加えられるSiNxから構成される。他の実施形態においては、パッシベーション層540はコーティングステーション140に加えられるSiNxから構成される。堆積ステップ442は、図13に示される膜スタック500Iを製造する。
【0068】
[0075]一実施形態においては、堆積ステップ442は、ガスパネルから処理チャンバ300に、キャリアガスの窒素(1000〜20,000sccm)中シラン(SiH4)(100〜500sccm)とアンモニア(NH3)(500〜2000sccm)を供給するステップを含む。プロセスチャンバは、約0.8-2.0トールの圧力に維持される。基板112の温度は、堆積処理の間、約300〜少なくとも摂氏約350度で維持される。チャンバ300内でガス混合物からプラズマを形成するために、ガス分配プレートアセンブリ318はRF電力でバイアスがかけられる。このプロセスによって、窒化シリコンの約2000-3000オングストローム/分の堆積速度が得られる。他の適した堆積プロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社の子会社であるAKT社から入手できる。
【0069】
[0076]上記のようなプロセスガスの遠隔励起を用いた分離しているプロセスにおいてエッチングすることができる他の膜には、ドープされていないアモルファスシリコン、N+アモルファスシリコン、窒化シリコン(PECVD又は他のタイプ)、クロム、モリブデン、アルミニウム(市販の純粋なもの又は、例えば、Si、Nd又はCuの少なくとも1つと合金にしたもの)、チタンが含まれる。ドープされていないアモルファスシリコンとN+アモルファスシリコンの双方は、O2とNF3のガス混合物又はO2とSF6のガス混合物でエッチングすることができる。いずれかのガス混合物は任意にCl2を含む。窒化シリコンは、O2とNF3のガス混合物、O2とSF6のガス混合物、O2とCHF3のガス混合物又はO2とCxFzを含む他のCxHyFzガスのガス混合物でエッチングすることができる。クロムはO2及びCl2のガス混合物でエッチングすることができる。モリブデンはCl2、O2とCl2のガス混合物、O2とNF3のガス混合物、又はO2とSF6のガス混合物でエッチングすることができる。アルミニウムとチタンは、Cl2とBCl3のガス混合物又はCl2とSiCl4のガス混合物でエッチングすることができる。
【0070】
[0077]このように、多層膜スタックを処理するためのクラスタツール及び方法の種々の実施形態が提供されている。都合の良いことに、膜スタックはクラスタツールから取り出すことなくトランジスタ構造を製造するために処理することができ、それにより個々の複数のツールで連続処理することによって形成された従来のトランジスタ構造と比較して、ツールの数及びFAB設置面積とユーティリティの要求が著しく減少する。更にその上、金属とシリコン層双方の低温エッチングが単一プロセスチャンバのインサイチュで行われるので、製造時間とツーリングの要求も、従来処理された基板と比較して著しく減少する。
【0071】
[0078]上記は本発明の好適実施形態に関するが、本発明の更に多くの実施形態が本発明の基本的な範囲から逸脱することなく構成することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【0072】
【図1】図1は、膜スタックのインサイチュ処理のために構成されたクラスタツールの一実施形態の平面図である。
【図2A】図2Aは、エッチング残渣除去ステーションの一実施形態の断面図である。
【図2B】図2Bは、コーティングステーションの一実施形態の断面図である。
【図3】図3は、処理チャンバの一実施形態の断面図である。
【図4】図4は、図1のクラスタツールで実施することができる膜スタックのインサイチュ処理のための方法の一実施形態のフローダイアグラムである。
【図5】図5は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図6】図6は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図7】図7は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図8】図8は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図9】図9は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図10】図10は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図11】図11は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図12】図12は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図13】図13は、図4のフローダイアグラムに示された方法の種々の処理段階における膜スタックを示す図である。
【図14】図14は、従来の例示的なトランジスタ製造プロセスのフローダイアグラムである。
【符号の説明】
【0073】
100…クラスタツール、102…搬送チャンバ、104…処理チャンバ、106…ロードロックチャンバ、110…ファクトリインタフェース、112…基板、116…インタフェースロボット、126…真空ポート、128…内容積、140…コーティングステーション、142…ポストエッチング残渣除去ステーション、144…通路、202…チャンバ本体、204…基板支持体、206…シャフト、208…リフト機構、210…リフトピン、216…通路、218…動作デバイス、220…ヘッド、222…ガス分配ノズル、224…スプレーノズル、226…ガス分配ノズル、234…最上部、236…アパーチャ、252…チャンバ本体、254…基板支持体、256…シャフト、258…リフト機構、262…底面、270…プロセスヘッド、274…スプレーノズル、286…アパーチャ、300…チャンバ、302…チャンバ本体、304…ガス分配システム、306…壁、308…底面、310…リッドアセンブリ、312…プロセス容積、314…ポンププレナム、316…貫通領域、318…ガス分配プレートアセンブリ、320…内側、324…アルミニウム本体、326…下側、330…注入口、332…ヒータ、334…上側、338…基板支持アセンブリ、342…ステム、348…ベローズ、350…リフトピン、354…リフトプレート、356…カラー、360…排気口、362…ポンプシステム、368…上部、370…下部、378…カートリッジヒータ、380…中央ガス分配ライン、502…ゲート金属層、504…a-シリコン層、506…N+/a-シリコン層、508…第2金属層、510…フォトレジスト層、512…より薄い部分、514…より厚い部分、520…ゲート絶縁層、524…チャネル、540…パッシベーション層。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバ本体と、
該チャンバ本体上に配置され且つガス注入ポートを有するリッドと、
少なくとも0.25平方メートルの処理側表面積を有する基板を支持するように適合された基板支持体と、
該ガス注入ポートに結合されたリモートプラズマ源と、
該基板支持体の上の該チャンバ本体に配置されたガス分配プレートと、
該ガス分配プレートと基板支持体の少なくとも1つに結合されたRF電源と、
を備えている処理チャンバ。
【請求項2】
該リモートプラズマ源に結合され且つ該リッドと該ガス分配プレートとの間に第1ガスを流すように適合された第1ガス源と、
該リモートプラズマ源を迂回しつつ該リッドと該ガス分配プレートとの間に第2ガスを流すように適合された第2ガス源と、
を更に備えている、請求項1記載の処理チャンバ。
【請求項3】
該チャンバ本体が温度制御される、請求項1記載の処理チャンバ。
【請求項4】
該チャンバ本体が、
その中に埋め込まれた少なくとも1つのカートリッジヒータ、
を備えている、請求項3記載の処理チャンバ。
【請求項5】
金属とシリコンのインサイチュエッチングが該チャンバ本体内で行うことができる、請求項1記載の処理チャンバ。
【請求項6】
搬送チャンバと、
該搬送チャンバに結合され且つ金属とシリコンの双方をインサイチュでエッチングするように構成された少なくとも1つの処理チャンバと、
該搬送チャンバに結合されたロードロックチャンバと、
該ロードロックチャンバに結合されたファクトリインタフェースと、
該搬送チャンバ内に配置され且つ該処理チャンバと該ロードロックチャンバとの間に基板を搬送するように構成された搬送ロボットと、
該ファクトリインタフェース内に配置され且つ該ロードロックチャンバに基板を搬送するように構成されたインタフェースロボットと、
該インタフェースロボットと搬送ロボットの少なくとも1つから基板を受容するように配置されたエッチング残渣除去ステーションと、
を備えている、クラスタツール。
【請求項7】
該少なくとも1つの処理チャンバが、少なくとも0.25平方メートルの処理側表面積を有する基板を処理するように構成されている、請求項6記載のツール。
【請求項8】
該少なくとも1つの処理チャンバがフォトレジストのインサイチュアッシングのために構成されている、請求項6記載のツール。
【請求項9】
該少なくとも1つの処理チャンバが誘電材料の化学気相堆積のために構成されている、請求項8記載のツール。
【請求項10】
該少なくとも1つの処理チャンバが、
リモートプラズマ源、
を更に備えている、請求項6記載のツール。
【請求項11】
該少なくとも1つの処理チャンバが、
表面を有する基板支持体と、
少なくとも0.25平方メートルの面積の上に配置されたガス透過性部分を有するガス分配プレートアセンブリと、
を更に備えている、請求項10記載のツール。
【請求項12】
該少なくとも1つの処理チャンバが、
該基板支持体と該ガス分配プレートアセンブリとの間に結合されたRF電力と、
を更に備えている、請求項11記載のツール。
【請求項13】
該インタフェースロボットが、該エッチング残渣除去ステーションと該ロードロックチャンバとの間に基板を搬送するように構成されている、請求項6記載のツール。
【請求項14】
該エッチング残渣除去ステーションが、
基板支持体と、
該基板支持体の上に配置され且つ該基板支持体に平行な面において移動可能な洗浄ヘッドと、
を更に備えている、請求項6記載のツール。
【請求項15】
該エッチング残渣除去ステーションが、
洗浄液体源と、
該洗浄ヘッドと液体源に結合されたスプレーノズルと、
を更に備えている、請求項14記載のツール。
【請求項16】
該エッチング残渣除去ステーションが、
ガス源と、
該洗浄ヘッドとガス源に結合されたガスノズルと、
真空源と、
該洗浄ヘッドと真空源に結合された真空ノズルと、
を更に備えている、請求項15記載のツール。
【請求項17】
該ファクトリインタフェースに結合されたコーティングステーション、
を更に備えている、請求項6記載のツール。
【請求項18】
該コーティングステーションが、有機膜を付けるように構成されている、請求項17記載のツール。
【請求項19】
基板上に形成された膜スタックを処理する方法であって、該膜スタックが、第1金属層の上に配置された少なくとも1つのフォトレジスト層と、該第1金属層の下にある第1シリコン層と、該第1シリコン層の下にある第2シリコン層と、該第2シリコン層と該基板との間に配置された第2金属層と、を有する前記方法であって、
処理チャンバ内で該第1金属層の一部をエッチングして、該第1シリコン層の一部を露出させるステップと、
該処理チャンバ内で該第1シリコン層の露出された該一部をエッチングするステップと、
を含む前記方法。
【請求項20】
該処理チャンバ内で該第1シリコン層の該エッチングによって露出した該第2シリコン層の一部をエッチングするステップ、
を更に含む、請求項19記載の方法。
【請求項21】
該フォトレジストを通って該金属層の一部を露出させるステップ、
を更に含む、請求項20記載の方法。
【請求項22】
該フォトレジストを通って該金属層の該一部を露出させるステップが、
該フォトレジストの一部をアッシングするステップ、
を更に含む、請求項21記載の方法。
【請求項23】
該フォトレジストを通って該金属層の該一部を露出させるステップが、
フォトレジストのより厚い部分の間に配置されたフォトレジストのより薄い部分を除去するステップ、
を更に含む、請求項21記載の方法。
【請求項24】
該フォトレジストを通って露出した該金属層の該一部をエッチングして、該第1シリコン層の第2部分を露出させるステップ、
を更に含む、請求項21記載の方法。
【請求項25】
該第1シリコン層の該第2部分を通ってエッチングして、該第2シリコン層の第2部分を露出させるステップと、
該第2シリコン層においてチャネルをエッチングするステップと、
を更に含む、請求項24記載の方法。
【請求項26】
該チャネルをエッチングするステップが、
該チャネルと該第2金属層との間に該第2シリコン層の一片が残るステップ、
を更に含む、請求項24記載の方法。
【請求項27】
アッシングするステップが、該処理チャンバ内で行われる、請求項22記載の方法。
【請求項28】
該第1金属層をエッチングするステップが、
リモートプラズマ源によって活性化された第1プロセスガスを該処理チャンバに供給するステップと、
該処理チャンバに第2プロセスガスを供給するステップと、
を更に含む、請求項19記載の方法。
【請求項29】
該第1金属層をエッチングするステップが、
該処理チャンバに供給された該ガスにRF電力のバイアスをかけるステップ、
更に含む、請求項28記載の方法。
【請求項30】
該バイアスをかけるステップが、
該チャンバ本体に配置されたガス分配プレート又は基板支持体の少なくとも1つにRF電力を印加するステップ、
を更に含む、請求項29記載の方法。
【請求項31】
該第1プロセスガスがBCl3であり、該第2プロセスガスが塩素を含むガスである、請求項28記載の方法。
【請求項32】
該第1シリコン層をエッチングするステップが、
リモートプラズマ源によって活性化された第1プロセスガスを該処理チャンバに供給するステップと、
第2プロセスガスを該処理チャンバに供給するステップと、
を更に含む、請求項19記載の方法。
【請求項33】
該第1シリコン層をエッチングするステップが、
該処理チャンバに供給された該ガスにRF電源のバイアスをかけるステップ、
を更に含む、請求項32記載の方法。
【請求項34】
該バイアスをかけるステップが、
該チャンバ本体に配置されたガス分配プレート又は基板支持体の少なくとも1つにRF電力を印加するステップ、
を更に含む、請求項33記載の方法。
【請求項35】
該第1プロセスガスがSF6であり、該第2プロセスがO2である、請求項32記載の方法。
【請求項36】
該第1プロセスガスがNF3であり、該第2プロセスがO2である、請求項32記載の方法。
【請求項37】
アッシングによってフォトレジストを該膜スタックから除去するステップと、
該アッシングした膜スタックからエッチング残渣を除去するステップと、
を更に含む、請求項25記載の方法。
【請求項38】
該エッチング残渣を除去するステップが、
該処理チャンバがそれに結合されたクラスタツール内の他の処理ステーションに該基板を搬送するステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項39】
残渣除去後の該アッシングした膜スタック上にパッシベーション層を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項40】
該堆積させるステップが、
該処理チャンバがそれに結合されたクラスタツール内の堆積チャンバに該基板を搬送させるステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項41】
該堆積させるステップが、
該膜スタックがエッチングされた該処理チャンバ内で該パッシベーション層を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項42】
該アッシングステップが、該処理チャンバ内で行われる、請求項37記載の方法。
【請求項43】
該エッチング残渣を除去するステップが、
ファクトリインタフェースに結合された残渣除去ステーションに該基板を搬送するステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項44】
該ファクトリインタフェースに結合されたステーション内でパッシベーション層を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項43記載の方法。
【請求項45】
膜スタックのシリコン層と金属層をインサイチュエッチングする方法であって、
処理チャンバ内で該膜スタックの金属上層をエッチングして、下にあるシリコン層の一部を露出させるステップと、
該処理チャンバから該基板を除去せずに該シリコン層においてトレンチをエッチングするステップと、
を含む前記方法。
【請求項46】
該金属上層と該シリコン層をエッチングするステップが、
フォトレジストマスクを用いて該エッチングをパターン形成するステップ、
を更に含む、請求項45記載の方法。
【請求項47】
該処理チャンバがそれに結合されたクラスタツールから該基板を取り出さずに該第1金属層上に配置されたフォトレジスト層をアッシングするステップ、
を更に含む、請求項45記載の方法。
【請求項48】
該クラスタツールから該基板を取り出さずに該基板からエッチング残渣を除去するステップ、
を更に含む、請求項47記載の方法。
【請求項49】
該クラスタツールから該基板を取り出さずに該基板上に誘電材料を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項43記載の方法。
【請求項50】
膜スタックの複数の層をインサイチュエッチングする方法であって、
処理チャンバ内で該膜スタックの第1層をエッチングして、下にある第2層の一部を露出させるステップと、
該処理チャンバから該基板を取り出さずに該第2層の露出した該一部をエッチングするステップと、
を含み、該第1層と第2層が金属、シリコン、a-シリコン、N+シリコン又は不動態窒化物からなる群より選ばれた異なる材料であり、該エッチングするステップの少なくとも1つが該処理チャンバから離れて処理ガスを励起させるステップを含む、前記方法。
【請求項51】
基板上に配置された少なくとも1つの層をエッチングする方法であって、
処理チャンバから離れてプロセスガスを励起させるステップと、
励起された該プロセスガスを該処理チャンバに流すステップと、
該処理チャンバ内に配置された励起された該プロセスガス全体に電力を結合させるステップと、
を含む前記方法。
【請求項52】
該励起させるステップが、
リモートプラズマ源を通って該プロセスガスを流すステップと、
約5-30キロワットRF電力で該リモートプラズマ源内の該プロセスガスを活性化させるステップと、
を更に含む、請求項51記載の方法。
【請求項53】
該結合させるステップが、
ガス分配プレートと基板支持ペデスタルとの間に約5-30キロワットのRF電力を結合させるステップ、
を更に含む、請求項51記載の方法。
【請求項1】
チャンバ本体と、
該チャンバ本体上に配置され且つガス注入ポートを有するリッドと、
少なくとも0.25平方メートルの処理側表面積を有する基板を支持するように適合された基板支持体と、
該ガス注入ポートに結合されたリモートプラズマ源と、
該基板支持体の上の該チャンバ本体に配置されたガス分配プレートと、
該ガス分配プレートと基板支持体の少なくとも1つに結合されたRF電源と、
を備えている処理チャンバ。
【請求項2】
該リモートプラズマ源に結合され且つ該リッドと該ガス分配プレートとの間に第1ガスを流すように適合された第1ガス源と、
該リモートプラズマ源を迂回しつつ該リッドと該ガス分配プレートとの間に第2ガスを流すように適合された第2ガス源と、
を更に備えている、請求項1記載の処理チャンバ。
【請求項3】
該チャンバ本体が温度制御される、請求項1記載の処理チャンバ。
【請求項4】
該チャンバ本体が、
その中に埋め込まれた少なくとも1つのカートリッジヒータ、
を備えている、請求項3記載の処理チャンバ。
【請求項5】
金属とシリコンのインサイチュエッチングが該チャンバ本体内で行うことができる、請求項1記載の処理チャンバ。
【請求項6】
搬送チャンバと、
該搬送チャンバに結合され且つ金属とシリコンの双方をインサイチュでエッチングするように構成された少なくとも1つの処理チャンバと、
該搬送チャンバに結合されたロードロックチャンバと、
該ロードロックチャンバに結合されたファクトリインタフェースと、
該搬送チャンバ内に配置され且つ該処理チャンバと該ロードロックチャンバとの間に基板を搬送するように構成された搬送ロボットと、
該ファクトリインタフェース内に配置され且つ該ロードロックチャンバに基板を搬送するように構成されたインタフェースロボットと、
該インタフェースロボットと搬送ロボットの少なくとも1つから基板を受容するように配置されたエッチング残渣除去ステーションと、
を備えている、クラスタツール。
【請求項7】
該少なくとも1つの処理チャンバが、少なくとも0.25平方メートルの処理側表面積を有する基板を処理するように構成されている、請求項6記載のツール。
【請求項8】
該少なくとも1つの処理チャンバがフォトレジストのインサイチュアッシングのために構成されている、請求項6記載のツール。
【請求項9】
該少なくとも1つの処理チャンバが誘電材料の化学気相堆積のために構成されている、請求項8記載のツール。
【請求項10】
該少なくとも1つの処理チャンバが、
リモートプラズマ源、
を更に備えている、請求項6記載のツール。
【請求項11】
該少なくとも1つの処理チャンバが、
表面を有する基板支持体と、
少なくとも0.25平方メートルの面積の上に配置されたガス透過性部分を有するガス分配プレートアセンブリと、
を更に備えている、請求項10記載のツール。
【請求項12】
該少なくとも1つの処理チャンバが、
該基板支持体と該ガス分配プレートアセンブリとの間に結合されたRF電力と、
を更に備えている、請求項11記載のツール。
【請求項13】
該インタフェースロボットが、該エッチング残渣除去ステーションと該ロードロックチャンバとの間に基板を搬送するように構成されている、請求項6記載のツール。
【請求項14】
該エッチング残渣除去ステーションが、
基板支持体と、
該基板支持体の上に配置され且つ該基板支持体に平行な面において移動可能な洗浄ヘッドと、
を更に備えている、請求項6記載のツール。
【請求項15】
該エッチング残渣除去ステーションが、
洗浄液体源と、
該洗浄ヘッドと液体源に結合されたスプレーノズルと、
を更に備えている、請求項14記載のツール。
【請求項16】
該エッチング残渣除去ステーションが、
ガス源と、
該洗浄ヘッドとガス源に結合されたガスノズルと、
真空源と、
該洗浄ヘッドと真空源に結合された真空ノズルと、
を更に備えている、請求項15記載のツール。
【請求項17】
該ファクトリインタフェースに結合されたコーティングステーション、
を更に備えている、請求項6記載のツール。
【請求項18】
該コーティングステーションが、有機膜を付けるように構成されている、請求項17記載のツール。
【請求項19】
基板上に形成された膜スタックを処理する方法であって、該膜スタックが、第1金属層の上に配置された少なくとも1つのフォトレジスト層と、該第1金属層の下にある第1シリコン層と、該第1シリコン層の下にある第2シリコン層と、該第2シリコン層と該基板との間に配置された第2金属層と、を有する前記方法であって、
処理チャンバ内で該第1金属層の一部をエッチングして、該第1シリコン層の一部を露出させるステップと、
該処理チャンバ内で該第1シリコン層の露出された該一部をエッチングするステップと、
を含む前記方法。
【請求項20】
該処理チャンバ内で該第1シリコン層の該エッチングによって露出した該第2シリコン層の一部をエッチングするステップ、
を更に含む、請求項19記載の方法。
【請求項21】
該フォトレジストを通って該金属層の一部を露出させるステップ、
を更に含む、請求項20記載の方法。
【請求項22】
該フォトレジストを通って該金属層の該一部を露出させるステップが、
該フォトレジストの一部をアッシングするステップ、
を更に含む、請求項21記載の方法。
【請求項23】
該フォトレジストを通って該金属層の該一部を露出させるステップが、
フォトレジストのより厚い部分の間に配置されたフォトレジストのより薄い部分を除去するステップ、
を更に含む、請求項21記載の方法。
【請求項24】
該フォトレジストを通って露出した該金属層の該一部をエッチングして、該第1シリコン層の第2部分を露出させるステップ、
を更に含む、請求項21記載の方法。
【請求項25】
該第1シリコン層の該第2部分を通ってエッチングして、該第2シリコン層の第2部分を露出させるステップと、
該第2シリコン層においてチャネルをエッチングするステップと、
を更に含む、請求項24記載の方法。
【請求項26】
該チャネルをエッチングするステップが、
該チャネルと該第2金属層との間に該第2シリコン層の一片が残るステップ、
を更に含む、請求項24記載の方法。
【請求項27】
アッシングするステップが、該処理チャンバ内で行われる、請求項22記載の方法。
【請求項28】
該第1金属層をエッチングするステップが、
リモートプラズマ源によって活性化された第1プロセスガスを該処理チャンバに供給するステップと、
該処理チャンバに第2プロセスガスを供給するステップと、
を更に含む、請求項19記載の方法。
【請求項29】
該第1金属層をエッチングするステップが、
該処理チャンバに供給された該ガスにRF電力のバイアスをかけるステップ、
更に含む、請求項28記載の方法。
【請求項30】
該バイアスをかけるステップが、
該チャンバ本体に配置されたガス分配プレート又は基板支持体の少なくとも1つにRF電力を印加するステップ、
を更に含む、請求項29記載の方法。
【請求項31】
該第1プロセスガスがBCl3であり、該第2プロセスガスが塩素を含むガスである、請求項28記載の方法。
【請求項32】
該第1シリコン層をエッチングするステップが、
リモートプラズマ源によって活性化された第1プロセスガスを該処理チャンバに供給するステップと、
第2プロセスガスを該処理チャンバに供給するステップと、
を更に含む、請求項19記載の方法。
【請求項33】
該第1シリコン層をエッチングするステップが、
該処理チャンバに供給された該ガスにRF電源のバイアスをかけるステップ、
を更に含む、請求項32記載の方法。
【請求項34】
該バイアスをかけるステップが、
該チャンバ本体に配置されたガス分配プレート又は基板支持体の少なくとも1つにRF電力を印加するステップ、
を更に含む、請求項33記載の方法。
【請求項35】
該第1プロセスガスがSF6であり、該第2プロセスがO2である、請求項32記載の方法。
【請求項36】
該第1プロセスガスがNF3であり、該第2プロセスがO2である、請求項32記載の方法。
【請求項37】
アッシングによってフォトレジストを該膜スタックから除去するステップと、
該アッシングした膜スタックからエッチング残渣を除去するステップと、
を更に含む、請求項25記載の方法。
【請求項38】
該エッチング残渣を除去するステップが、
該処理チャンバがそれに結合されたクラスタツール内の他の処理ステーションに該基板を搬送するステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項39】
残渣除去後の該アッシングした膜スタック上にパッシベーション層を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項40】
該堆積させるステップが、
該処理チャンバがそれに結合されたクラスタツール内の堆積チャンバに該基板を搬送させるステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項41】
該堆積させるステップが、
該膜スタックがエッチングされた該処理チャンバ内で該パッシベーション層を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項42】
該アッシングステップが、該処理チャンバ内で行われる、請求項37記載の方法。
【請求項43】
該エッチング残渣を除去するステップが、
ファクトリインタフェースに結合された残渣除去ステーションに該基板を搬送するステップ、
を更に含む、請求項37記載の方法。
【請求項44】
該ファクトリインタフェースに結合されたステーション内でパッシベーション層を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項43記載の方法。
【請求項45】
膜スタックのシリコン層と金属層をインサイチュエッチングする方法であって、
処理チャンバ内で該膜スタックの金属上層をエッチングして、下にあるシリコン層の一部を露出させるステップと、
該処理チャンバから該基板を除去せずに該シリコン層においてトレンチをエッチングするステップと、
を含む前記方法。
【請求項46】
該金属上層と該シリコン層をエッチングするステップが、
フォトレジストマスクを用いて該エッチングをパターン形成するステップ、
を更に含む、請求項45記載の方法。
【請求項47】
該処理チャンバがそれに結合されたクラスタツールから該基板を取り出さずに該第1金属層上に配置されたフォトレジスト層をアッシングするステップ、
を更に含む、請求項45記載の方法。
【請求項48】
該クラスタツールから該基板を取り出さずに該基板からエッチング残渣を除去するステップ、
を更に含む、請求項47記載の方法。
【請求項49】
該クラスタツールから該基板を取り出さずに該基板上に誘電材料を堆積させるステップ、
を更に含む、請求項43記載の方法。
【請求項50】
膜スタックの複数の層をインサイチュエッチングする方法であって、
処理チャンバ内で該膜スタックの第1層をエッチングして、下にある第2層の一部を露出させるステップと、
該処理チャンバから該基板を取り出さずに該第2層の露出した該一部をエッチングするステップと、
を含み、該第1層と第2層が金属、シリコン、a-シリコン、N+シリコン又は不動態窒化物からなる群より選ばれた異なる材料であり、該エッチングするステップの少なくとも1つが該処理チャンバから離れて処理ガスを励起させるステップを含む、前記方法。
【請求項51】
基板上に配置された少なくとも1つの層をエッチングする方法であって、
処理チャンバから離れてプロセスガスを励起させるステップと、
励起された該プロセスガスを該処理チャンバに流すステップと、
該処理チャンバ内に配置された励起された該プロセスガス全体に電力を結合させるステップと、
を含む前記方法。
【請求項52】
該励起させるステップが、
リモートプラズマ源を通って該プロセスガスを流すステップと、
約5-30キロワットRF電力で該リモートプラズマ源内の該プロセスガスを活性化させるステップと、
を更に含む、請求項51記載の方法。
【請求項53】
該結合させるステップが、
ガス分配プレートと基板支持ペデスタルとの間に約5-30キロワットのRF電力を結合させるステップ、
を更に含む、請求項51記載の方法。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公表番号】特表2007−533139(P2007−533139A)
【公表日】平成19年11月15日(2007.11.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−507401(P2007−507401)
【出願日】平成17年4月1日(2005.4.1)
【国際出願番号】PCT/US2005/011319
【国際公開番号】WO2005/101100
【国際公開日】平成17年10月27日(2005.10.27)
【出願人】(390040660)アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
【Fターム(参考)】
【公表日】平成19年11月15日(2007.11.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年4月1日(2005.4.1)
【国際出願番号】PCT/US2005/011319
【国際公開番号】WO2005/101100
【国際公開日】平成17年10月27日(2005.10.27)
【出願人】(390040660)アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
【Fターム(参考)】
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