特許 6046128 誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタ用動的イオンラジカルシーブ及びイオンラジカルアパーチャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6046128

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタ用動的イオンラジカルシーブ及びイオンラジカルアパーチャ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20161206BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101C

   H05H1/46 L

【請求項の数】14

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-513512(P2014-513512)

(86)(22)【出願日】2012年4月25日

(65)【公表番号】特表2014-522573(P2014-522573A)

(43)【公表日】2014年9月4日

(86)【国際出願番号】US2012034915

(87)【国際公開番号】WO2012166264

(87)【国際公開日】20121206

【審査請求日】2015年4月24日

(31)【優先権主張番号】61/491,679

(32)【優先日】2011年5月31日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100101502

【弁理士】

【氏名又は名称】安齋 嘉章

(72)【発明者】

【氏名】シン サラブジート

(72)【発明者】

【氏名】スコット グラエム ジャミエソン

(72)【発明者】

【氏名】クマー アジャイ

【審査官】 溝本 安展

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１１３００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６５６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−０３３９７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−１４９９９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理領域を囲むチャンバ本体と、
処理領域内に配置され、基板受け面を有する基板支持体と、
基板受け面に対向するチャンバ本体の壁に配置されたプラズマ源と、
プラズマ源と基板受け面との間に配置されたイオンラジカルシールドと、
イオンラジカルシールドと基板受け面との間の可動アパーチャ部材であって、可動アパーチャ部材は中央アパーチャを含み、中央アパーチャは、可動アパーチャ部材と実質的に平行関係にある第２部材を支持するような輪郭の内壁を有する可動アパーチャ部材とを含むイオンエッチングチャンバ。

【請求項2】

可動アパーチャ部材は、基板受け面に向かって延びる縁部シールドに結合される請求項１記載のイオンエッチングチャンバ。

【請求項3】

可動アパーチャ部材は、可動アパーチャ部材と基板受け面との間の距離を変化させるように操作可能なリニアアクチュエータに結合される請求項１又は２記載のイオンエッチングチャンバ。

【請求項4】

イオンラジカルシールドは、可動アパーチャ部材を貫通して配置された複数のシールド支持体によって支持される請求項１〜３のいずれか１項記載のイオンエッチングチャンバ。

【請求項5】

リフトアセンブリが、可動アパーチャ部材とリニアアクチュエータの間に配置される請求項３又は４記載のイオンエッチングチャンバ。

【請求項6】

リフトアセンブリは、リフトリングと、可動アパーチャ部材が載置される複数のリフト支持体を含む請求項５記載のイオンエッチングチャンバ。

【請求項7】

シールド支持体は、可動アパーチャ部材とリフトリングの間に配置されたシールド支持リングから延びる請求項６記載のイオンエッチングチャンバ。

【請求項8】

処理領域を囲むチャンバ本体と、
処理領域内に配置され、基板受け面を有する基板支持体と、
基板受け面に対向するチャンバ本体の壁に配置されたプラズマ源と、
プラズマ源と基板受け面との間に配置されたイオンラジカルシールドと、
イオンラジカルシールドと基板受け面との間の可動アパーチャ部材であって、可動アパーチャ部材は、可動アパーチャ部材と基板受け面との間の距離を変化させるように操作可能なリニアアクチュエータに結合される可動アパーチャ部材と、
可動アパーチャ部材とリニアアクチュエータの間に配置されたリフトアセンブリであって、リフトアセンブリは、リフトリングと、可動アパーチャ部材が載置される複数のリフト支持体を含むリフトアセンブリとを含み、イオンラジカルシールドは、可動アパーチャ部材を貫通して配置された複数のシールド支持体によって支持され、シールド支持体は、可動アパーチャ部材とリフトリングの間に配置されたシールド支持リングから延び、リフト支持体は、シールド支持リングを貫通して延びるイオンエッチングチャンバ。

【請求項9】

基板支持体と、
基板支持体と対向するプラズマ源と、
プラズマ源と基板支持体の間に配置されたイオンフィルタと、
イオンフィルタと基板支持体の間に配置されたフォーカス板であって、フォーカス板は、フォーカス板の昇降を制御するように操作可能なリニアアクチュエータに結合されたフォーカス板と、
フォーカス板とリニアアクチュエータの間に配置されたリフトアセンブリであって、リフトアセンブリは、リフトリングと、フォーカス板が載置される複数のリフト支持体を含むリフトアセンブリとを含み、イオンフィルタは、フォーカス板を貫通して配置された複数のシールド支持体によって支持され、シールド支持体は、フォーカス板とリフトリングの間に配置されたバッフルから延び、リフト支持体は、バッフルを貫通して延びる半導体基板のプラズマ処理チャンバ。

【請求項10】

フォーカス板は、中央アパーチャを含む請求項９記載のチャンバ。

【請求項11】

中央アパーチャは、基板支持体の基板受け面よりも大きな面積を有している請求項１０記載のチャンバ。

【請求項12】

アクチュエータは、イオンフィルタの近傍の第１位置から基板支持体の近傍の第２位置までフォーカス板を移動するのに十分なストローク長さを有する請求項１２記載のチャンバ。

【請求項13】

チャンバと、
チャンバの一側に配置されたプラズマ源と、
プラズマ源の反対側に配置され、プラズマ源に対向するステージを有する基板支持体と、
プラズマ源と基板支持体の間に配置され、ステージと位置合わせされたイオンラジカルシールドの領域内に複数のアパーチャが形成されたイオンラジカルシールドであって、アパーチャが貫通して形成されたイオンラジカルシールドの領域は、ステージよりも大きな面積範囲を有するイオンラジカルシールドと、
イオンラジカルシールドと基板支持体の間に配置され、アパーチャが貫通して形成されたイオンラジカルシールドの領域と実質的に同じ大きさの中央アパーチャを有するアパーチャ板であって、アパーチャ板は、リフトリングと、リフトリングから延び、アパーチャ板に接触する複数のリフト支持体とによって、リニアアクチュエータに結合されたアパーチャ板とを含み、イオンラジカルシールドは、アパーチャ板を貫通して配置された複数のシールド支持体によって支持され、シールド支持体は、アパーチャ板とリフトリングの間に配置されたシールド支持リングから延び、リフト支持体は、シールド支持リングを貫通して延びるプラズマエッチング装置。

【請求項14】

チャンバと、
チャンバの一側に配置されたプラズマ源と、
プラズマ源の反対側に配置され、プラズマ源に対向するステージを有する基板支持体と、
プラズマ源と基板支持体の間に配置され、ステージと位置合わせされたイオンラジカルシールドの領域内に複数のアパーチャが形成されたイオンラジカルシールドであって、アパーチャが貫通して形成されたイオンラジカルシールドの領域は、ステージよりも大きな面積範囲を有するイオンラジカルシールドと、
イオンラジカルシールドと基板支持体の間に配置され、アパーチャが貫通して形成されたイオンラジカルシールドの領域と実質的に同じ大きさの中央アパーチャを有するアパーチャ板であって、アパーチャ板は、リフトリングと、リフトリングから延び、アパーチャ板に接触する複数のリフト支持体とによって、リニアアクチュエータに結合され、アパーチャ板は、少なくとも６インチの外径を有する円盤を含み、中央アパーチャは矩形形状であり、アパーチャ板と実質的に平行関係にある第２部材を支持するような輪郭の内壁を有し、円盤の周辺部に複数の穴が形成され、円盤は石英又はセラミックスを含むアパーチャ板とを含むプラズマエッチング装置。

【発明の詳細な説明】

【分野】

【0001】

本明細書内に記載される実施形態は、半導体製造方法及び装置に関する。より具体的には、基板のエッチング方法及び装置が開示されている。

【背景】

【0002】

パターンエッチングは、半導体製造の定番となっている。基板は一般に、基板の表面にパターンをエッチングする反応性イオン及び中性粒子のプラズマに曝露される。このようなプロセスは、典型的には、その後半導体基板のフォトリソグラフィパターニングで使用される基板内にパターンをエッチングするために使用される。基板は通常、片側にクロム及び／又はモリブデンをドープした窒化ケイ素の層を備えたガラス又は石英である。層は、反射防止コーティング及び感光性レジストで覆われ、パターニングされたＵＶ光への露光によってパターニングされる。レジストの露光部分を溶解して、下地のクロム層がプラズマエッチングによりパターニングされる。

【0003】

プラズマエッチングの際、プラズマは一般的に、基板に隣接して形成される。プラズマからの反応性イオン及びラジカルは、基板表面と反応して、表面から材料を除去する。基板表面上のある位置における材料除去又はエッチングの速度は、その場所に隣接する反応種の濃度に比例する。マイクロローディング、アスペクト比の変化、プラズマ効果、及びチャンバ効果のために、基板の表面全域に亘る反応種の濃度の均一性は、しばしばばらつき、基板全域に亘るエッチングレートのばらつきをもたらす。多くの場合、エッチング速度は、基板の中心付近でより高く、周辺部付近でより低く観察される。

【0004】

エッチング速度の均一性に対処する従来の方法は、エッチング速度制御の化学的方法、前駆体の温度及びプラズマの熱プロファイルを制御する熱的方法、及びチャンバ内の異なる位置に配置された電極を備えた電磁的方法を含む。しかしながら、動的に調節可能な方法で、プラズマの密度分布に影響を与える方法及び装置の必要性が、依然として存在する。

【概要】

【0005】

本明細書に記載される実施形態は、可動アパーチャを有するイオンエッチングチャンバを用いて基板をエッチングする装置及び方法を提供する。イオンエッチングチャンバは、処理領域を囲むチャンバ本体と、処理領域内に配置され、基板受け面を有する基板支持体と、基板受け面に対向するチャンバ本体の壁に配置されたプラズマ源と、プラズマ源と基板受け面との間に配置されたイオンラジカルシールドと、イオンラジカルシールドと基板受け面との間の可動アパーチャ部材を含む。可動アパーチャ部材は、リフトリングとリフト支持体を含むリフトアセンブリによって、リフトリングからアパーチャ部材まで駆動される。イオンラジカルシールドは、アパーチャ部材を貫通して配置されたシールド支持体によって支持される。アパーチャの大きさ、形状、及び／又は中心軸の位置は、インサートを使用して変更することができる。

【0006】

リフトリングは、リニアアクチュエータによって駆動し、これによってアパーチャ部材を基板支持体上に配置された基板のより近くに、又は基板からより遠くに移動することができる。本明細書内に記載される基板処理方法は、イオンエッチングチャンバのイオンラジカルシールドと基板受け面の間にアパーチャ部材を配置する工程と、基板受け面のより近くに、又は基板受け面からより遠くにアパーチャ部材を移動することによって、基板受け面近くの反応種の密度プロファイルを制御する工程を含む。

【0007】

別の一実施形態では、リフトリングは、アパーチャ部材のより近くに、又はアパーチャ部材からより遠くにイオンラジカルシールドを移動するためにイオンラジカルシールドに結合することができ、一方、アパーチャ部材は固定部材から支持される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本発明の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本発明のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。

【図1】一実施形態に係る処理チャンバの概略側断面図である。

【図2】一実施形態に係るアパーチャアセンブリの部分斜視図である。

【図3A】〜

【図3C】様々な処理位置におけるアパーチャアセンブリを示す側断面図である。

【図4A】一実施形態に係るアパーチャ部材の上面図である。

【図4B】別の一実施形態に係るアパーチャ部材の側断面図である。

【図5】別の一実施形態に係る処理チャンバの側断面図である。

【0009】

理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示された要素を、特に説明することなく、他の実施形態で有益に利用してもよいと理解される。

【詳細な説明】

【0010】

本明細書内に記載される実施形態は、可動アパーチャ部材を用いて基板をエッチングするための方法及び装置を提供する。図１は、一実施形態に係る処理チャンバ１００の概略側断面図である。本明細書に開示された教示における使用に適合可能な適切な処理チャンバは、例えば、Ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ（ＤＰＳ（商標名））ＩＩリアクタ、又は基板エッチングシステムのＴｅｔｒａ（商標名）ファミリーを含み、これらすべてが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社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．）から入手可能である。本明細書内で図示される処理チャンバ１００の特定の実施形態は、例示の目的のために提供され、本発明の範囲を制限するために使用されるべきではない。なお、本発明は、他の製造業者によるものを含めた他のプラズマ処理チャンバで使用可能であることが理解される。

【0011】

処理チャンバ１００は、概して、チャンバ壁１０２及びチャンバ蓋１０４によって画定された処理容積１０６を含む。処理チャンバ１００は、処理容積１０６内にプラズマを供給する又はプラズマを発生させるためのプラズマ源１２２を含む。プラズマ源１２２は、処理容積１０６内に誘導結合プラズマを発生させるためのチャンバ蓋１０４の上方に配置されたアンテナ１１０を含むことができる。アンテナ１１０は、１以上の同軸コイル部１１０ａ、１１０ｂを含むことができる。アンテナ１１０は、整合回路網１１４を介してプラズマ電源１１２に結合することができる。

【0012】

支持アセンブリ１０８は、凸部１３０上で処理される基板１を支持するために、処理容積１０６内に配置される。凸部１３０は、処理容積１０６内の所望の位置に基板１を位置決めするためのステージとして機能することができる。凸部１３０の上面１８２は基板受け面として機能する。支持アセンブリ１０８は、電気接続部１２８によってチャック電源１２６に接続される少なくとも１つのクランプ電極１１８を有する静電チャック１１６を含むことができる。支持アセンブリ１０８は、他の基板保持機構（例えば、サセプタクランプリング、メカニカルチャック、真空チャックなど）を含むことができる。支持アセンブリ１０８は、温度制御用のヒータ電源１２０及びヒートシンク１２９に結合された抵抗ヒータ１２４を含むことができる。

【0013】

チャック電源１２６は、いくつかの実施形態では、ＲＦ発生器とすることができるので、インピーダンス整合回路１２７がチャック電源１２６とクランプ電極１１８の間に介在してもよい。チャック電源１２６からのバイアス電力又はプラズマ電源１１２からのソース電力又はその両方は、パルス状又は連続とすることができる。チャック電源１２６及び／又はプラズマ電源１１２は、周波数が約１ｋＨｚ〜約１０ｋＨｚで、デューティサイクルが約１０％〜約９０％、最小パルス持続時間が約１０μｓｅｃのパルス状のＲＦ電力を供給するように動作可能である。整合回路１１４及び／又は整合回路１２７は、約５０Ωの負荷で安定したプラズマを供給するように動作可能であってもよい。

【0014】

支持アセンブリ１０８は、凸部１３０と外部搬送装置（外部ロボットなど）の間で基板１を搬送するためのアダプタ１３４も含む。アダプタ１３４は、静電チャック１１６の上に配置され、凸部１３０が貫通することができる穴１３６を有することができる。アダプタ１３４は、リフト機構１３８に結合された複数のリフトピン１４０によって静電チャック１１６から持ち上げることができる。典型的なアダプタは、「Ｍａｓｋ Ｅｔｃｈ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ（マスクエッチング処理装置）」と題される米国特許第７，１２８，８０６号に記載されている。

【0015】

処理チャンバ１００は、支持アセンブリ１０８の上方に配置されたイオンラジカルシールド１４２を含むこともできる。イオンラジカルシールド１４２は、チャンバ壁１０２及び支持アセンブリ１０８から電気的に分離することができる。イオンラジカルシールド１４２は、複数の貫通孔１４８と、平板１４６を支持し、平板１４６を支持アセンブリ１０８の上方に一定距離で位置決めする複数のシールド支持体１５０を有する実質的な平板１４６を含む。複数のシールド支持体１５０は、静電チャック１１６、アダプタ１３４又はバッフル１５６の上に配置することができる。複数の貫通孔１４８は、平板１４６の開放領域１５２に閉じ込めることができる。開放領域１５２は、処理容積１０６の上部容積１５４内に形成されたプラズマからイオンラジカルシールド１４２と支持アセンブリ１０８の間に位置する下部容積１４４へと通過するイオンの量を制御する。貫通孔１４８によって覆われる面積範囲は、上面１８２の面積範囲より大きくてもよい。例示的なイオンラジカルシールドは、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈｉｎｇ（基板のプラズマエッチングのための方法及び装置）」と題される米国特許第７，９０９，９６１号に見出すことができる。

【0016】

ガスパネル１５８は、処理容積１０６に向かって１以上の処理ガスを供給するための入口１６０に接続される。真空ポンプ１６４は、スロットルバルブ１６２を介して処理容積１０６に結合される。バッフル１５６は、スロットルバルブ１６２の上流の支持アセンブリ１０８の周りに配置することができ、これによって処理容積１６２内での均一な流量分布を可能にし、コンダクタンスの非対称性を補償する。

【0017】

アパーチャアセンブリ１６６は、リフトリング１７２に結合された複数のリフト支持体１７０（支持ピンであってもよい）の上に、イオンラジカルシールド１４２と支持アセンブリ１０８の間で支持されるアパーチャ部材１６８を含む。アパーチャ部材１６８は、アパーチャ部材と、凸部１３０の上面１８２との間の処理ゾーン１４５から下部容積１４４を分離する。シャフト１７４を介してリフトリング１７２に結合されたリニアアクチュエータなどのアクチュエータ１７６（例えば、油圧シリンダ、空気圧シリンダ又は電動スクリューアクチュエータ）は、アパーチャ部材１６８を支持アセンブリ１０８のより近くに、又は支持アセンブリ１０８からより遠くに動かす。アパーチャ部材１６８の移動は、支持アセンブリ１０８上の基板近くの反応種の分布を調整する。

【0018】

縁部シールド１８８は、アパーチャ部材１６８に結合することができる。縁部シールド１８８は、概して、アパーチャ部材１６８を越えて支持アセンブリ１０８に向かって延長部を有する環状部材である。縁部シールド１８８の延長部は、アパーチャ部材１６８の周りを支持アセンブリ１０８及び載置された任意の基板へと流れる処理ガスを防ぐことができる。

【0019】

アパーチャ部材１６８は、アパーチャ部材１６８の中央領域にアパーチャ１７８が形成されており、これを通して処理ガスが基板１に接触するように流れる。アパーチャは、基板１の対応する寸法よりも大きい寸法を有するように図１に示されているが、いくつかの実施形態では、アパーチャの寸法は、基板１の対応する寸法よりも小さいか、又は基板１の対応する寸法と同じ大きさであることが可能である。アパーチャの寸法及びその基板までの近さは、基板表面全域に亘る反応種の分布に影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、アパーチャ部材１６８は、凸部１３０の上面１８２に所望の分布に反応種を集めるフォーカス板であってもよい。

【0020】

リフトリング１７２は、支持アセンブリ１０８の半径方向外方の処理容積１０６内に配置される。リフトリング１７２は、シャフト１７４の上に実質的に水平姿勢に取り付けられる。シャフト１７４は、アクチュエータ１７６によって駆動され、処理容積１０６内でリフトリング１７２を上下に移動させる。３以上のリフト支持体１７０は、リフトリング１７２から上方に延び、アパーチャ部材１６８を支持アセンブリ１０８の上方に位置決めする。３以上のリフト支持体１７０は、アパーチャ部材１６８をリフトリング１７２に固定して取り付ける。アパーチャ部材１６８は、処理容積１０６内でリフトリング１７２と共に上下に移動し、これによってアパーチャ部材１６８は、基板１の上方に所望の距離で位置決めすることができ、及び／又は基板１を搬送するためにアパーチャ部材１６８と支持アセンブリ１０８の間の処理容積１０６に外部基板ハンドリング装置が入ることができる。

【0021】

３以上のリフト支持体１７０は、処理チャンバ１００内外に基板１を搬送可能となるように配置することができる。一実施形態では、３以上のリフト支持体１７０の各々は、イオンラジカルシールドを支持する複数のシールド支持体１５０の１つの近くに配置して、これによって基板１へのアクセスを最大化することができる。

【0022】

アパーチャ部材１６８は、チャンバ壁１０２の内側寸法と実質的に類似のサイズの平面板であり、これによってアパーチャ部材１６８は処理容積１０６内で処理ガス又はプラズマの下向きの流れを遮断することができる。一実施形態では、チャンバ壁１０２は円筒形であり、アパーチャ部材１６８はチャンバ壁１０２の内径よりもわずかに小さい外径を有する円盤であることができる。アパーチャ１７８は、静電チャック１１６の凸部１３０と位置合わせされ、基板１と実質的に平行に位置決めすることができる。アパーチャ１７８は、処理ガス又は活性種に対して制限された経路を提供し、基板１が配置される凸部１３０に向かって下方へと流し、こうして基板１のプラズマへの曝露を制御する。

【0023】

アパーチャ部材１６８のアパーチャ１７８は、図５Ｂに関連してより詳細に説明されるように、第２部材（インサートなど）を支持するために輪郭形成可能な縁部１７９を有する。輪郭の断面形状は、面取り、曲面、又は階段状のいずれであってもよい。縁部１７９の輪郭は、イオンラジカルシールド１４２に対向しており、これによってアパーチャ部材１６８と実質的に平行な関係でアパーチャ１７８内に第２部材を支持することができる。縁部１７９が面取りを有する一実施形態では、面取りは、アパーチャ部材１６８の面を基準にして、約７５°までの任意の角度で機械加工された直線斜面であることができる。他の実施形態では、面取りは、必要に応じて、曲面又はファセットとすることができる。いくつかの実施形態では、縁部１７９は、面取り部分及び直線部分によって、部分的に面取りされてもよい。例えば、イオンラジカルシールド１４２に対向するアパーチャ部材１６８の表面に近接した縁部１７９の第１部分は面取りされ、一方、凸部１３０の上面１８２に対向するアパーチャ部材１６８の表面に近接した縁部１７９の第２部分は直線（すなわち、上面１８２に対して実質的に直角）であることができる。このような部分的に面取りされた縁部は、アパーチャ部材１６８によって入れ子にされた一定寸法のインサートの安定性を向上させることができる。

【0024】

アパーチャ１７８の形状は、処理される基板１の形状と実質的に同様とすることができる。アパーチャ１７８は、基板１の上面１１２よりもわずかに大きくして、基板１の表面全域に亘る反応種の分布に影響を及ぼすのに適したプロセスウィンドウを提供することができる。例えば、アパーチャ１７８は、約６×６インチよりも大きくてもよい。アパーチャ部材１６８と凸部１３０の上面１８２との間の距離１８０は、基板１が所望のプラズマ曝露を達成するように調整することができる。

【0025】

リフトリング１７２を操作することによって、アパーチャ部材１６８は、イオンラジカルシールド１４２の下方かつ支持アセンブリ１０８の上方に移動可能に配置することができる。アパーチャ部材１６８は複数の穴１８４を有することができ、これによってイオンラジカルシールド１４２の平板１４６を支持する複数のシールド支持体１５０を収容することができる。穴１８４は、貫通孔、切欠き、ノッチ、又はアパーチャ部材１６８がシールド支持体１５０に影響を与えることなく自由に移動可能なように形成された他の種類の穴であってもよい。

【0026】

処理中、プラズマは通常、処理容積１０６内で形成される。プラズマ中の種（例えば、ラジカルやイオン）は、平板１４６及びアパーチャ部材１６８のアパーチャ１７８を通って基板１へと通過する。アパーチャ部材１６８は、下部容積１４４から処理領域１４５までのラジカル及びイオンのための流れ経路を作ることによって、基板１の上面近傍のラジカル及びイオンの分布を制御する。アパーチャ１７８を通過した種が、基板１の縁部及び／又は側部に到達しないように、アパーチャ１７８を形作る及び／又は配置することができる。アパーチャ１７８はまた、基板１の全面に亘って活性種の密度を制御するように形作り、大きさに作り、及び／又は配置することもできる。一実施形態では、アパーチャ部材１６８を基板１よりもイオンラジカルシールド１４２により近く配置することによって、基板１の中央領域近傍の活性種密度を低減し、基板の周辺領域近傍の密度を増加させることができる。

【0027】

アパーチャ部材１６８は、処理化学物質と相性の良い材料から形成することができる。一実施形態では、アパーチャ部材１６８は、石英やセラミックス（とりわけ、アルミナ、イットリア（酸化イットリウム）、Ｋ１４０（京セラから入手可能な独自材料）など、これらの組み合わせ及び合金を含む）から形成することができる。アパーチャ部材１６８は、いくつかの実施形態では、コーティングされてもよい。セラミックスコーティングされた金属材料（例えば、蒸着又は溶射されたセラミックスコーティング（例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）又はイットリア（Ｙ_２Ｏ_３））でコーティングされた陽極酸化アルミニウム又はアルミニウム）が、有用であるかもしれない。

【0028】

アパーチャ部材１６８は、チャンバから電気的に分離することができ、又は必要に応じてバイアス電圧を供給するために、又はプラズマ処理への曝露からの電圧の蓄積を除去するために通電することができる。電気的接続１８１は、電圧蓄積を除去するために、チャンバ壁１０２などの接地経路を設けることができる。スイッチなどの制御素子（図示せず）が設けられてもよい。電気的接続１８１に電源を結合することによって、バイアス電圧をアパーチャ部材１６８に印加することができる。ＲＦ源１７７は、インピーダンス整合回路でもある又はインピーダンス整合回路を含むこともできるフィルタ回路１８３と共に、図１に示される。アパーチャ部材１６８にバイアスを掛けるために、電気的接続１８１は、一般に、アパーチャ部材１６８の導電部（例えば、アパーチャ部材１６８がセラミックスコーティングされた金属部材である場合は、金属部分）に結合される。

【0029】

図２は、チャンバ蓋１０４、チャンバ壁１０２、及び支持アセンブリ１０８を除去した、一実施形態に係るアパーチャアセンブリ２６６の部分斜視図である。

【0030】

複数のリフト支持体１７０がバッフル１５６を貫通し、これによってアパーチャ部材１６８をバッフル１５６と平板１４６の間に位置決めしている。複数の貫通孔１８４は、バッフル１５６の上に平板１４６を支持するシールド支持体１５０を収容する。シールド支持体１５０及びリフト支持体１７０を千鳥配置にすることによって、アパーチャ部材１６８は、バッフル１５６及び平板１４６から独立して移動することができる。

【0031】

アパーチャ部材１６８は、リフトリング１７２によって上下方向に移動される。リフトリング１７２は、側部延長部２０２を有するリング状本体２０４を含むことができる。リング状本体２０４は、支持アセンブリ１０８（図１）を囲むのに十分な大きさの内側穴２０６を有する。側部延長部２０２は、リング状本体２０４から半径方向外側に配置される。側部延長部２０２によって、リフトループ１７２は、側部からアクチュエータに接続することができる。側部駆動配置によって、リフトリング１７２及びアパーチャ部材１６８は、バッフル１５６及びイオンラジカルシールド１４２の平板１４６とは別の駆動機構を有することができ、これによって処理チャンバ１００のプロセスの柔軟性を向上させることができる。

【0032】

アパーチャ部材１６８は、支持アセンブリ１０８（図１）の上方の異なる距離に配置することができ、これによって基板１の表面全域に亘って活性種の分布を制御し、及び／又は、基板１及び他のチャンバ部品の移動を可能にする。

【0033】

図３Ａは、下方処理位置におけるアパーチャ部材１６８を示す側断面図である。下面３０６は、支持アセンブリ１０８の凸部１３０の上方のある距離３０２に配置される。下方処理位置において、処理される基板１の近くにアパーチャ部材１６８を配置することによって、距離３０２は約１．０インチ未満（例えば、約０．４インチ〜約０．６インチ（例えば、約０．４２インチ））になる。下方処理位置では、アパーチャ部材１６８は、アパーチャ１７８を通って流れるラジカル及びイオンが横方向に広がることを抑制し、基板１全域に亘る活性種の相対的に均一な密度をもたらす。

【0034】

図３Ｂは、上方処理位置におけるアパーチャ部材１６８を示す側断面図である。下面３０６は、支持アセンブリ１０８の凸部１３０の上方のある距離３０４に配置される。上方処理位置では、アパーチャ部材１６８は、アパーチャ１７８を通って流れるラジカル及びイオンが、基板１に接触する前に横方向に広がることを可能にする。ラジカル及びイオンが横方向に広がるので、基板１の周辺部近傍の活性種の密度は、基板１の中心部付近の活性種の密度よりも低くなる。こうして、アパーチャ部材１６８と基板１との間の距離を調整することによって、基板１近傍の活性種の密度分布を制御することができる。上方処理位置では、距離３０２は、少なくとも約１．５インチ（例えば、約１．６インチ〜約２．２インチ（例えば、約２．１インチ））とすることができる。

【0035】

図３Ｃは、基板１を支持アセンブリ１０８へ、及び支持アセンブリ１０８から搬送することができるような搬送位置におけるアパーチャ部材１６８を示す側断面図である。リフトリング１７２及びアパーチャ部材１６８は上昇され、これによってアパーチャ部材１６８と凸部１３０の間に基板搬送用の空間を作る。

【0036】

また、アパーチャ部材１６８と凸部１３０の間の距離を、処理中又は連続する基板の処理の間に動的に調整し、これによって各基板に対して最適な反応種の均一性を達成することができる。アパーチャ部材１６８と凸部１３０の間の距離が最大化される場合、中心部のエッチング速度と周辺部のエッチング速度の差が最大化され、距離が最小化される場合、エッチング速度の差が最小化される。この機能は、エッチング速度の均一性におけるパターン効果を補償するために使用することができる。

【0037】

図４Ａは、アパーチャ部材１６８の上面図である。図４Ｂは、アパーチャ部材１６８の側断面図である。アパーチャ部材１６８は、平面円盤状本体４０２を有する。平面円盤状本体４０２は、円筒状の側壁を有する処理チャンバで使用するために円形であることができる。アパーチャ１７８は、平面円盤状本体４０２の中央領域を貫通して形成される。アパーチャ１７８は、正方形の基板１を処理するために正方形であることができる。アパーチャは、概して、プラズマチャンバ内で処理される基板の形状に沿うように形成される。アパーチャ１７８は、本明細書内に記載される実施形態では面取りされている内壁４０４によって画定されるが、他の実施形態では、実質的に垂直であってもよい。一実施形態では、アパーチャ１７８の大きさは、基板１の大きさよりもやや大きくてもよく、これによって基板１は図４Ａのアパーチャ１７８を通して見ることができる。例えば、アパーチャ１７８のサイズは、６×６インチよりもわずかに大きくてもよい。処理中に、アパーチャ１７８は、基板１と同軸に位置合わせされるように構成され、これによって基板１の均一な処理を提供する。なお、必要に応じて、アパーチャ１７８は、基板１の中心軸からずれていてもよく、これによって基板１の中心に対して対称ではない濃度プロファイルを達成することができることに留意すべきである。

【0038】

一実施形態では、３以上の貫通孔１８４が平面円盤状本体４０２の外周に沿って形成される。貫通孔１８４は、イオンラジカルシールド１４２用のシールド支持体１５０を収容するように構成される。支持機能（例えば、リフト支持体１７０）は、場所４０６において平面円盤状本体４０２に取り付けることができる。あるいはまた、場所４０６は支持部材（例えば、リフト支持体１７０）を受けるように用いられる凹部であってもよい。場所４０６は、貫通孔１８４に隣接して配置することができ、これによって隣のリフト支持体１７０との間の空間を通して基板１を搬送することができる。

【0039】

なお、アパーチャ部材１６８及びアパーチャ１７８は、チャンバの形状及び基板の形状に応じてそれぞれ異なる形状を有してもよいことに留意すべきである。

【0040】

図４Ｂを参照すると、１以上のリング状インサート４０８が、アパーチャ部材１６８と共に使用される場合がある。インサート４０８は、アパーチャ１７８の寸法、及びアパーチャ１７８の輪郭壁１７９に嵌合する輪郭の外縁よりもわずかに大きい外側寸法を有し、これによってインサート４０８及びアパーチャ部材１６８が平行な嵌合方向にあるときに、インサート４０８はアパーチャ１７８を通過できない。インサート４０８は、アパーチャ１７８の輪郭縁部１７９上に載置され、これによってアパーチャ１７８のサイズを小さくし、アパーチャ１７８の形状及び／又は中心軸の位置を潜在的に変化させる。

【0041】

様々なインサート４０８は、異なる大きさのアパーチャを有し、必要に応じて、複数のインサート４０８が使用されてもよく、これによってアパーチャの大きさ、形状、及び／又は中心軸の位置を変化させることができる。例えば、第１インサートは、アパーチャ部材１６８のアパーチャ１７８の寸法よりも小さい約１／８インチ〜約１／４インチの第１アパーチャを有することができる。第２インサートは、第１アパーチャよりも小さい約１／８インチ〜約１／４インチの第２アパーチャを有することができ、第１アパーチャ内に入れ子にできる。必要に応じて、最大約５つのインサートをアパーチャ部材１７８のアパーチャ１６８内に入れ子にでき、これによってアパーチャの大きさを約３インチまで削減できる。１以上のインサートを用いてアパーチャの面積を変化させることは、主要なチャンバ部品を変更するためにチャンバの運転を休止する必要なく、異なる基板及びチャンバ用にアパーチャ部材１６８の性能を調整するために使用することができる制御法を追加する。

【0042】

図５は、別の一実施形態に係る処理チャンバ５００の概略側断面図である。図５の実施形態は、図１の実施形態とほぼ同様であるが、図５のアパーチャ部材５６８は、基板１よりも小さいアパーチャ５７８を有しており、図１のリフト支持体１７０及びシールド支持体１８４は、図５ではリフト支持体５７０及びシールド支持体５８４に交換されている。リフト支持体５７０はイオンラジカルシールド１４６をリフトリング１７２に結合し、一方、アパーチャ支持体５８４はアパーチャ部材５６８をアダプタ１３４から支持する。図５の実施形態では、イオンラジカルシールド１４６は、基板１のより近くに、又は基板１からより遠くに移動することができ、一方、アパーチャ部材５６８は基板１に対して静止したままである。

【0043】

図５の実施形態は、基板１の表面全域に亘る反応種の分布を制御する別の方法を採用している。イオンラジカルシールド１４２がアパーチャ部材５６８に対して移動されるので、アパーチャ５７８を通過する反応種の密度プロファイルが変化し、基板１に変化した密度プロファイルをもたらす。なお、アパーチャ部材５６８とイオンラジカルシールド１４６の両方が駆動される実施形態が考慮されていることに留意すべきである。

【0044】

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができる。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5】