特開 2023-64727 大気圧プラズマを使用するベベルエッチャー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023064727

(43)【公開日】2023-05-11

(54)【発明の名称】大気圧プラズマを使用するベベルエッチャー

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230501BHJP

   C23C 16/56 20060101ALI20230501BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230501BHJP

   H01L 21/314 20060101ALI20230501BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20230501BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20230501BHJP

   H01L 21/312 20060101ALI20230501BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101E

C23C16/56

H01L21/31 C

H01L21/314 A

H01L21/316 X

H01L21/318 B

H01L21/312 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】22

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022169392

(22)【出願日】2022-10-21

(31)【優先権主張番号】63/271,880

(32)【優先日】2021-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519237203

【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】須佐 吉雄

(72)【発明者】

【氏名】菊地 良幸

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

5F058

【Ｆターム（参考）】

4K030BA27

4K030BA37

4K030BA40

4K030BA44

4K030DA08

4K030FA01

4K030FA10

4K030LA15

5F004BB18

5F004BB24

5F004BB25

5F004BC06

5F004CA03

5F004DA23

5F004DA26

5F004DB03

5F004DB07

5F004DB30

5F004EA20

5F004EA27

5F045AA08

5F045AB07

5F045AF03

5F045AF07

5F045DQ17

5F045EN04

5F045HA13

5F058BB06

5F058BC14

5F058BH12

(57)【要約】

【課題】基材のベベルエッジをエッチングする方法を提供する。
【解決手段】方法は、薄膜が基材の上面上に堆積された後、ベベルエッジを有する基材を供給することと、基材をその中心軸を中心として回転させることと、を含む。方法はまた、回転中に、大気圧プラズマの流れをベベルエッジの上へと方向付けることによって、ベベルエッジをエッチングすることも含む。流れは、Ｏ_２大気圧プラズマであってもよい大気圧プラズマによってエッチングされるベベルエッジの領域を含有する平面に対して直交するなど、基材の上面に対して平行である。エッチングは、基材の外半径から離隔した半径において、上面上の薄膜の厚さの損失を有することなく実施される。基材は、シリコン（Ｓｉ）ウエハであってもよく、また薄膜は、炭素膜、非晶質炭素、ＳｉＣ、ＳｉＯ、またはＳｉＮであってもよい。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材のベベルエッジをエッチングする方法であって、
ベベルエッジを有する基材を、薄膜が前記基材の上面上に堆積された後、提供することと、
前記基材を中心軸を中心として回転させることと、
前記回転中に、大気圧プラズマの流れを前記ベベルエッジの上へと方向付けることによって前記ベベルエッジをエッチングすることと、を含む、方法。

【請求項2】

前記流れが、前記基材の前記上面に平行である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記流れが、前記大気圧プラズマによってエッチングされる前記ベベルエッジの領域を含有する平面に直交する、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記大気圧プラズマが、Ｏ_２大気圧プラズマを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記回転が、１０～５００ＲＰＭの範囲内の回転速度で前記基材を回転することを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記エッチングが、前記基材の外半径から５ｍｍ未満離隔した半径において、前記上面上の前記薄膜の厚さの損失を有することなく実施される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記基材が、シリコン（Ｓｉ）ウエハを含み、かつ前記薄膜が、炭素膜、非晶質炭素、ＳｉＣ、ＳｉＯ、およびＳｉＮのうちの少なくとも１つを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記提供する工程が、前記回転する工程を実施するよう動作可能な回転機構上に前記基材を位置付けることを含み、かつ前記回転機構が、ノッチアライナー、ウエハ冷却ステージ、または回転ステージを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記回転機構が、プラズマ堆積システムの動作中、大気圧に維持される、前記プラズマ堆積システムの空間内に位置する、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

ベベルエッチャー装置であって、
チャンバと、
ウエハを支持し、かつ中心軸を中心として回転するために適合された回転機構と、
大気圧プラズマを出力するノズルを有する大気圧プラズマユニットであって、前記回転機構による前記回転中に前記ウエハの外縁へと前記大気圧プラズマのクロスフローを提供するように前記チャンバ内で前記ノズルが向けられる、大気圧プラズマユニットと、を備える、装置。

【請求項11】

前記チャンバが、前記回転機構および前記大気圧プラズマユニットの動作中、大気圧に維持される、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記ノズルが、前記大気圧プラズマを平面状のシートまたは鋭利な頭部として提供するように構成され、かつ前記平面状のシートが前記大気圧プラズマユニットに近接する前記ウエハの前記外縁の点を含有する平面に直交するように前記クロスフローが向けられる、請求項１０または請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記回転機構が、上面が水平平面内にあるように前記ウエハを支持するように構成され、かつ前記大気圧プラズマの前記平面状のシートが垂直平面内にあるように提供される、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項14】

前記大気圧プラズマが、Ｏ_２大気圧プラズマ、Ａｒ／Ｏ_２大気圧プラズマ、またはＮ_２／Ｏ_２大気圧プラズマを含む、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項15】

前記回転機構が、ノッチアライナー、ウエハ冷却ステージ、または回転ステージを備える、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項16】

前記回転機構が、１０～５００ＲＰＭの範囲内の回転速度で前記ウエハを回転するように動作可能である、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

ウエハ上に薄膜を形成するためのプラズマ堆積システムであって、
ウエハ上の材料の薄膜のプラズマ堆積のために適合された真空チャンバと、
前記真空チャンバから離隔され、前記プラズマ堆積システムの動作中に大気圧で維持される空間を有する、モジュールと、
前記ウエハを前記真空チャンバから前記モジュールの前記空間へと移送するための基材取り扱い機構と、
前記ウエハを受容および回転するための前記モジュールの前記空間内の回転機構と、
大気圧プラズマの流れを生成するための大気圧プラズマユニットであって、前記流れが、前記ウエハを回転させるために前記回転機構の動作中に前記ウエハのベベルエッジの上へと方向付けられ、それによって前記薄膜の少なくとも一部分が前記ウエハの前記ベベルエッジからエッチングされる、大気圧プラズマユニットと、を備える、システム。

【請求項18】

前記流れが、前記大気圧プラズマによってエッチングされる前記ベベルエッジの領域を含有する平面に直交する、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記大気圧プラズマが、Ｏ_２大気圧プラズマ、Ａｒ／Ｏ_２大気圧プラズマ、またはＮ_２／Ｏ_２大気圧プラズマを含む、請求項１７または請求項１８に記載のシステム。

【請求項20】

前記回転機構が、ノッチアライナー、ウエハ冷却ステージ、または回転ステージを備える、請求項１７～１９のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項21】

前記回転機構が、１０～５００ＲＰＭの範囲内の回転速度で前記ウエハを回転するように動作可能である、請求項２０に記載のシステム。

【請求項22】

前記プラズマ堆積が、ＰＥＣＶＤまたはＰＥＡＬＤを含み、かつ前記薄膜が、炭素膜、非晶質炭素、ＳｉＣ、ＳｉＯ、およびＳｉＮのうちの少なくとも１つを含む、請求項１７～２１のいずれか一項に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、製造を実施するための半導体製造および対応するシステムに関し、より具体的には、基材（例えば、ウエハ）上に膜を形成するように動作可能な、プラズマ化学蒸着（ＣＶＤ）および／またはプラズマ原子層堆積（ＡＬＤ）に適合されたものなどの、プラズマ堆積装置またはシステムで使用するためのベベルエッチャーに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体業界では、集積回路は、パターン化されたマイクロエレクトロニック層がそれを覆って形成される基材またはウエハから形成される。堆積装置またはシステムにおける基材の処理では、基材上に材料または膜を堆積させるため、および基材上に堆積された膜の部分をエッチングするために、プラズマがしばしば採用される。例えば、プラズマまたはプラズマ強化ＣＶＤ（プラズマＣＶＤまたはＰＥＣＶＤと呼んでもよい）は、半導体構造を製作するために広く使用される。一般的に、「化学蒸着」（ＣＶＤ）は、基材（例えば、ウエハ）を１つ以上の揮発性前駆体に曝露し、この前駆体が基材表面上で反応および／または分解して望ましい堆積を生成する、任意のプロセスを指してもよい。

【0003】

プラズマまたはプラズマ強化ＣＶＤ（またはＰＥＣＶＤ）は、半導体業界全体を通して一般的である。同じ堆積システム（例えば、マルチチャンバ堆積アセンブリまたはツール）では、基材上に望ましい材料薄膜を生成するために、反応チャンバまたは真空チャンバ内で高度に制御された様態で望ましい化学反応を生成するように、ＲＦ－プラズマを循環しながら、熱ＡＬＤと同様に化学的前駆体を使用する、プラズマまたはプラズマ強化原子層堆積（ＡＬＤ）（またはＰＥＡＬＤ）を利用してもよい。

【0004】

プラズマＡＬＤまたはＣＶＤの使用には、いくつもの堆積システム設計上の課題がある可能性がある。例えば、ウエハベベルまたは基材またはウエハのベベルエッジと考えられる場合がある、ウエハ縁部または側面において膜の層間剥離が発生する可能性があることが、半導体業界で周知である。これは、炭素層または膜のプラズマＡＬＤまたはＣＶＤ後の特異的な問題である可能性がある。膜の層間剥離は、ウエハがリソグラフィープロセス、または製造のその他の次の工程に進むことを妨げる可能性があるため、多くの半導体機器企業にとって、層間剥離は問題であり続ける。

【0005】

層間剥離の問題に対処するために、いくつものアイデアが示唆されているが、完全に成功したもの、または半導体製造業界によって採用されたものはない。一例として、半導体基材のベベルエッジをクリーニングするためのデバイスまたは「ベベルエッチャー」が提案されている。このデバイス設計は、上面を有し、また基材を支持するように適合される下部電極アセンブリを含む。上面と対向する底面を有する上部電極アセンブリも提供され、例えば、基材は２つの電極アセンブリの間に挟まれる。下部および上部電極アセンブリは、このベベルエッチャーの動作中に、２つの電極アセンブリの上面と底面との間に配置される基材のベベルエッジをクリーニングするためのプラズマを生成する。デバイスはまた、上部電極アセンブリを基材を支持する下部電極アセンブリの上方に懸架し、かつ下部電極アセンブリに対してその傾斜角および水平位置を調整する機構も含む。使用時に、このベベルエッチャーは、典型的に、真空チャンバ（炭素堆積を実施するために使用されるものとは異なる）内に提供され、また２つの電極アセンブリの動作によって生成される閉じ込められたプラズマは、例えば、基材またはウエハ縁部における炭素膜を除去するよう機能する。

【0006】

このセクションに記載される問題および解決策の任意の考察は、本開示に対する状況を提供する目的でのみこの開示に含まれ、また本発明がなされた時点で、考察のいずれかまたはすべてが公知であったことを認めたものと取られるべきではない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

この「発明の概要」は、選択された概念を単純化した形態で紹介するために提供される。これらの概念は、以下の本開示の例示的な実施形態の「発明を実施するための形態」において、さらに詳細に記述される。この「発明の概要」は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図せず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図しない。

【0008】

本明細書の一態様によれば、基材のベベルエッジをエッチングするための方法が提供される。方法は、薄膜が基材の上面上に堆積された後、ベベルエッジを有する基材を供給することと、その後基材を中心軸を中心として回転させることと、を含む。方法はまた、回転中に、大気圧プラズマの流れをベベルエッジの上へと方向付けることによって、ベベルエッジをエッチングすることも含む。

【0009】

方法の一部の実装形態では、流れは、大気圧プラズマによってエッチングされるベベルエッジの領域を含有する平面に対して直交するなど、基材の上面に対して平行である。これらの事例および他の事例では、大気圧プラズマは、Ｏ_２大気圧プラズマ、Ａｒ／Ｏ_２大気圧プラズマ、またはＮ_２／Ｏ_２大気圧プラズマであってもよく、また回転することは、２０～５００ＲＰＭの範囲内の回転速度で基材を回転することを含む。一部の有用な実装形態では、エッチングは、基材の外半径から５ｍｍ未満離隔した半径において、上面上の薄膜の厚さの損失を有することなく実施される。基材は、シリコン（Ｓｉ）ウエハであってもよく、また薄膜は、炭素膜、非晶質炭素、ＳｉＣ、ＳｉＯ、およびＳｉＮのうちの少なくとも１つを含む。

【0010】

本方法では、提供する工程は、回転工程を実施するよう動作可能な回転機構上に基材を位置付けることを含んでもよく、また回転機構は、ノッチアライナー、ウエハ冷却ステージ、または回転ステージであってもよく、またはそれらを含んでもよい。回転機構が、プラズマ堆積システムの動作中に大気圧に維持される、プラズマ堆積システムの空間内に位置することが望ましい場合がある。

【0011】

本明細書の他の態様によれば、中心軸を中心としてウエハを支持および回転するために適合されたチャンバおよび回転機構を含む、ベベルエッチャー装置が記述される。装置はまた、大気圧プラズマを出力するノズルを有する大気圧プラズマユニットも含み、またノズルは、回転機構による回転中にウエハの外縁へと大気圧プラズマのクロスフローを提供するようにチャンバ内に向けられる。チャンバは、回転機構および大気圧プラズマユニットの動作中、大気圧に維持されてもよい。ノズルは、平面状のシートまたは鋭利な頭部として大気圧プラズマを提供するように構成することができ、また、平面状のシートが大気圧プラズマユニットに近接するウエハの外縁の点を包含する平面と直交するように、クロスフローが向けられる。

【0012】

装置の一部の実施形態では、回転機構は、上面が水平平面内にあるようにウエハを支持するように構成され、大気圧プラズマの平面状のシートまたは鋭利な頭部は垂直平面内にあるように提供される。これらの事例、または他の事例では、大気圧プラズマは、Ｏ_２大気圧プラズマ、Ａｒ／Ｏ_２大気圧プラズマ、またはＮ_２／Ｏ_２大気圧プラズマであるか、またはそれを含む。さらに、装置は、回転機構が、ノッチアライナー、ウエハ冷却ステージ、または回転ステージであるか、またはそれを有して実装されてもよく、また回転機構は、１０～５００ＲＰＭの範囲内の回転速度でウエハを回転するように動作可能とすることができる。

【0013】

先行技術を超えて達成される本開示および利点を要約する目的のために、本開示のある特定の目的および利点を、本明細書で上記に記述してきた。当然のことながら、必ずしもこうした目的または利点のすべてが本開示の任意の特定の実施形態によって達成されなくてもよいことが理解されるべきである。それ故に、例えば、本明細書で教示または示唆される場合があるような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示または示唆されるような１つの利点または利点の群を達成または最適化する様態で、本明細書で開示された実施形態が実行されてもよいことを当業者は認識するであろう。

【0014】

これらの実施形態のすべては、本開示の範囲内であることが意図されている。これらの実施形態および他の実施形態は、以下の添付の図面を参照するある特定の実施形態の以下の「発明を実施するための形態」から当業者に容易に明らかとなることになり、本開示は考察されるいかなる特定の実施形態（複数可）にも限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本明細書は、本開示の実施形態と見なされるものを具体的に指摘し、かつ明確に特許請求する特許請求の範囲で結論付ける一方で、本開示の実施形態の利点は、添付の図面と併せて読むと、本開示の実施形態のある特定の実施例の記述から、より容易に確かめられる場合がある。図面全体を通して同様の要素番号が付けられている要素は、同じであることが意図されている。

【0016】

【図1A】図１Ａは、本明細書のベベルエッチャーアセンブリが、基材またはウエハ縁部をクリーニングもしくはエッチングするように位置付けられ、かつ動作するチャンバまたはモジュールの上面機能概略図および側面機能概略図である。

【図1B】図１Ｂは、本明細書のベベルエッチャーアセンブリが、基材またはウエハ縁部をクリーニングもしくはエッチングするように位置付けられ、かつ動作するチャンバまたはモジュールの上面機能概略図および側面機能概略図である。

【図2】図２Ａおよび図２Ｂは、本明細書に記述されるシステム全体の上面図、およびベベルエッチャーアセンブリの側面図をそれぞれ提供する。

【図3】図３は、本明細書のベベルエッチャー設計を用いて達成されたベベルエッチング試験結果を図示する。

【図4】図４Ａおよび図４Ｂは、エッチングまたはクリーニングされたウエハ上の測定点、および本明細書のベベルエッチャーを用いたベベルエッチング後のウエハ縁部上のエッチング量のプロファイルを図示するグラフである。

【図5】図５は、大気圧プラズマを使用する、本明細書による縁部のエッチングを含む堆積プロセスのためのプロセスフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

ある特定の実施形態および実施例を以下に開示するが、本開示の具体的に開示された実施形態および／または使用、ならびにその明白な修正および均等物を超えて本開示が延長することは、当業者によって理解されるであろう。それ故に、本開示の範囲は、本明細書に記述される特定の実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。

【0018】

本明細書に提示された例示は、任意の特定の材料、装置、構造、またはデバイスの実際の姿であることを意味せず、本開示の実施形態を記述するために使用される、単なる表現にすぎない。

【0019】

本明細書で使用される場合、「基材」および「ウエハ」という用語は、使用されてもよい任意の下地材料（複数可）、またはデバイス、回路、もしくは膜がその上に形成されてもよい任意の下地材料（複数可）と交換可能に使用されてもよく、またはそれらを指してもよい。

【0020】

本明細書で使用される場合、「化学蒸着」（ＣＶＤ）という用語は、基材を１つ以上の揮発性前駆体に曝露し、この前駆体が基材表面上で反応および／または分解して望ましい堆積を生成する、任意のプロセスを指してもよい。

【0021】

本明細書で使用される場合、「膜」および「薄膜」という用語は、本明細書に開示された方法によって堆積された、任意の連続的または非連続的な構造および材料を指してもよい。例えば、「膜」および「薄膜」としては、２Ｄ材料、ナノロッド、ナノチューブ、もしくはナノ粒子、またはさらには部分的もしくは完全な分子層、または部分的もしくは完全な原子層、または原子および／もしくは分子のクラスタを挙げることができる。「膜」および「薄膜」は、ピンホールを有するが、それでも少なくとも部分的に連続的な材料または層を含んでもよい。

【0022】

以下により詳細に記述するように、本開示の様々な詳細および実施形態は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤまたはプラズマＣＶＤ）および／またはプラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤまたはプラズマＡＬＤ）が挙げられるがこれらに限定されない、数多くの堆積プロセスのために構成された反応チャンバと併せて利用されてもよい。

【0023】

簡潔に述べると、ベベルエッチングの新しいプロセスは、この新しいベベルエッチングプロセスを実行して、基材（これは本明細書の「ウエハ」とも標識される場合がある）の縁部（またはベベルエッジまたはベベル）をエッチングまたはクリーニングするために、ベベルエッチャーまたはベベルエッチャーアセンブリと共に発明者らによって設計された。新しいベベルエッチャーアセンブリは、プラズマ堆積を実施するための複数のモジュールを含んでもよいプラズマ堆積システムまたはツールでの使用のために特に良好に適し、また、プラズマ堆積のために使用されるプロセスまたは反応チャンバ（または「真空チャンバ」）の外側にチャンバ、モジュール、ステージ、または他の空間を含んでもよい。ベベルエッチャーアセンブリは、これらの非堆積空間、例えば、圧力が通常の圧力または大気圧である、またはそれに近い空間のうちの１つの中に位置付けられてもよい。例えば、ベベルエッチャーアセンブリは、機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）内に提供されてもよく、またベベルエッチャーアセンブリは、一般的に、ウエハ縁部またはベベルの望ましい量のエッチング（またはクリーニング）を提供するために、回転基材エッジへと大気圧プラズマ（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｌａｓｍａ）（または大気圧プラズマ（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｐｌａｓｍａ））のクロスフローを提供するための、大気圧プラズマユニットと組み合わされた基材回転機構またはユニットを含む。

【0024】

図１Ａおよび図１Ｂは、基材１０４の縁部またはベベル１０６をクリーニングするために、本明細書のベベルエッチャーアセンブリ１００が、その中に位置付けられ、かつその中で動作する、チャンバまたはモジュール１０２の、それぞれ上面機能的概略図および側面機能的概略図である。示されるように、アセンブリ１００は、基材１０４を支持するために使用される回転機構またはユニット１１０を含む。さらに、回転機構１１０は、基材１０４を、矢印１０８で示すように、その中心軸を中心として回転するように動作する。チャンバ／モジュール１０２は、典型的に、圧力が通常の圧力または大気圧に、またはその近くに維持されてもよい空間であり、また一部の実施形態では、チャンバ／モジュール１０２は、回転ウエハステージ（例えば、冷却するために使用されるモジュール）である。

【0025】

回転機構１１０は、エッチャーアセンブリ１００を実装するために、多種多様な形態を取ってもよい。示されるように、基材またはウエハ１０４は、ノッチ１０７が提供される外縁またはベベル１０６を有する。こうした実装では、回転機構１１０は、水平になるように、またはその上面および下面が水平平面またはほぼ水平平面内にあるように向けられて、ウエハ１０４を支持するように動作するノッチアライナーの形態を取ってもよい。ノッチアライナーはさらに、１０～５００回転／分（ＲＰＭ）の範囲内の回転スピードなどの、かつ１つの例示的なテストケースでは、１０～３０ＲＰＭの範囲内の回転スピードの、望ましい範囲の回転速度で、その中心軸を中心としてウエハ１０４を回転するように動作可能である。回転機構１１０のためには、米国特許第６，４５４，５１６号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）に示される設計などの、しかしそれらに限定されない、いくつものアライナーが使用されてもよい。

【0026】

ベベルエッチャーアセンブリ１００は、回転機構１１０に隣接するチャンバ／モジュール１０２内に位置付けられてもよい大気圧プラズマユニット１２０をさらに含む。大気圧プラズマユニット１２０は、ノズル１２２を含み、そしてその動作中に、矢印１２５によって示される大気圧プラズマ１２５の流れが、縁部またはベベル１０６からの材料の１３０に示されるように、ノズル１２２からウエハ縁部１０６に向かって出力され、エッチングまたはクリーニングを引き起こす。ノズル１２２は、平面状のシートとしてプラズマ流１２５を生成するように構成されてもよく、またこの目的のために、それがウエハ１０４の縁部１０６に接触するのと類似の寸法のプラズマ流１２５の平面状のシートを提供するように、５～１００ミリメートルの範囲内、またはこれに類する高さを有するユニット１２０のハウジング内の直線状のスリットまたは開口部の形態で提供されてもよい。ノズル１２２は、縁部１０６から、０．５～１００ｍｍの範囲内、またはこれに類する距離などの望ましい距離だけ離隔されてもよい。他の事例では、ノズル１２２は、プラズマ流を鋭利な頭部として提供するように異なるように構成される。一般的に、プラズマガンは、以下のタイプのノズル、すなわち：（ａ）ノズルが集まっているタイプ（例えば、集束する円錐またはこれに類するもの）、（ｂ）拡散するタイプのノズル（例えば、拡張する円錐）、および（ｃ）スリットタイプのノズルのうちのいずれかを有してもよい。

【0027】

示されるように、プラズマ流１２５は、ウエハ１０４に対するクロスフローであり、ウエハ１０４の平面（またはその上面および下面）に対して同一平面上の、または平行な（プラスマイナス１～５度）方向にあることを意味する。しかし、一部の実施形態では、ユニット１２０（またはそのノズル１２２）は、プラズマまたはプラズマ流１２５を、１～３０度の範囲内の傾斜角で、上向きまたは下向きの角度で縁部１０６に対して提供するように、上向きまたは下向きに傾斜していてもよい。追加的に、プラズマ流１２５は、典型的に、垂直に、または垂直から１～３０度の垂直平面内で提供される。ウエハ１０４の回転１０８は、ウエハ１０４の周辺全体または周囲の周りのウエハ縁部１０６を含有する垂直平面に対して垂直の向きでプラズマ１２５を送達することが望ましい。プラズマ１２５は、０．９気圧～１．１気圧の望ましい圧力で、かつ／または１０Ｌ／分から１００Ｌ／分の範囲内などの流量で、提供されてもよい。

【0028】

大気圧プラズマユニット１２０は、アセンブリ１００を実施するためにいくつもの形態を取ってもよい。例えば、プラズマユニット１２０は、上記に列挙したタイプのうちのいずれかのノズルを有するプラズマガンを含んでもよく、またプラズマガンは、床、天井、または部屋の側壁に、ノズル出口を回転可能なウエハもしくは回転するウエハの外縁の上へと標的または焦点を合わせて取り付けられてもよい。示されるように、アセンブリの動作は、ウエハ１０４が回転機構１１０の支持要素／表面上に定置されることを伴う。ウエハ１０４が機構／ステージ１１０上に定置されると、機構１１０は、ウエハ１０４が大気圧プラズマ１２５への曝露と共に回転するように、大気圧プラズマユニット１２０の動作と同時にウエハ１０４を回転１０８するように動作する。一部の有用な実施形態では、ユニット１２０は、プラズマ１２５がＯ_２大気圧プラズマ（例えば、活性酸素種を用いるプラズマ）であり、一方で他の実施形態がＡｒ／Ｏ_２大気圧プラズマまたはＮ_２／Ｏ_２大気圧プラズマを使用してもよいように、化学物質（例えば、アルゴン（Ａｒ）／酸素（Ｏ_２））を用いて選ばれる。

【0029】

このプラズマ曝露は、以前の堆積動作でウエハ１０４の縁部１０６および／または裏側の上に生成された望ましくない材料フィルムを除去するのに有用であり得る。以前の動作は、炭素膜（例えば、非晶質炭素）またはＳｉＣ、ＳｉＯ、ＳｉＮ、もしくは他の材料の膜のプラズマＣＶＤまたはＡＬＤ堆積であってもよい。プラズマユニット１２０は、Ｏ_２または他の大気圧プラズマ（Ａｒ／Ｏ_２大気圧プラズマまたはＮ_２／Ｏ_２大気圧プラズマなど）をノズル１２２（細長いスリットの形態を取ってもよい）を通して供給することを選び、そしてウエハ１０４の周辺全体の周りに縁部１０６を含有する垂直平面に垂直に流れるプラズマ１２５を用いて、ウエハ縁部またはベベル１０６において望ましいエッチングを達成することができる。

【0030】

ベベルエッチングプロセスおよびアセンブリは、ベベルエッチングが真空環境を必要としないため、多くのプラズマ堆積システムまたは装置設計への統合のために良好に適している。その代わりに、ベベルエッチャーは、アライナーモジュール（チャンバまたはステージ）、冷却ステージ、または堆積システムもしくは装置内の他の非真空または大気圧空間内に提供されてもよい。このようにして、プラズマ堆積システムまたはプラットフォームに埋め込まれたベベルエッチャーを、基材のスループットを維持し、かつツールコストのいかなる望ましくない増加も制限するために役立てることができる。

【0031】

この点については、図２Ａおよび図２Ｂは、本明細書のベベルエッチャーアセンブリ２２０の一実施形態を含む、上面図および側面図をそれぞれ用いてプラズマ堆積システム２００を図示する。示されるように、プラズマ堆積システム（またはプラットフォーム）２００は、ＰＥＣＶＤまたはＰＥＡＬＤを用いるものなどの堆積のための反応チャンバまたは真空チャンバ２０６を有するいくつもの堆積モジュール２０４、炭素膜（非晶質炭素の形態を取りうる場合がある）などの材料の薄膜、および／またはＳｉＣ、ＳｉＯ、ＳｉＮ、または他の材料の膜もしくは層を含む。基材取り扱いまたは移送機構（またはロボット）２１０は、移送ベイ２０８から、モジュール２０４のうちの１つ以上のチャンバ２０６のうちの１つ以上の中へとウエハを移動させて、プラズマ堆積を完了するように提供されている。

【0032】

システム２００は、ハウジング２１２によって囲まれた大気圧または非真空圧力空間２１３をさらに含み、またこの空間２１３内に別の基材取り扱いまたは移送機構（またはロボット）２１４が提供されて、ウエハを移送ベイ２０８から空間２１３内の望ましい場所へと移動させる。この空間の内側に、システム２００は、冷却ステージ（またはチャンバまたはモジュール）２２２を含むことが示され、またウエハ２２６は、冷却ステージ２２２内に移動または位置付けられる。冷却ガスは、空間２１３および冷却ステージ２２２内を流れて、外側ガード２２９を（それだけでなく、示されるような他の排気ポートも）経由して、またはその近くで出る。

【0033】

ベベルエッチャーアセンブリ２２０は、冷却ステージまたはチャンバ２２２内に位置付けられることが示されており、またアセンブリ２２０は、その上へとウエハ２２６が位置付けられる、ノッチアライナー２２４を含む。アライナー２２４は、回転機構として（それだけでなく、ノッチベースのウエハアライメントデバイスとしても）作用し、またウエハ２２６をその中心軸を中心として回転させる。ベベルエッチャーアセンブリ２２０は、図１Ａおよび図１Ｂを参照しながら考察するように、回転ウエハ２２６にクロスフローで提供される大気圧プラズマを出力して、ウエハ２２６のエッジまたはベベルをエッチングまたはクリーニングするように動作する大気圧プラズマユニット２２８をさらに含む。

【0034】

図３は、本明細書のベベルエッチャー設計（例えば、図１のエッチャー１００の動作）で達成された、３００におけるベベルエッチング試験結果を概略的に図示する。エッチングは、裏側または下側３０８を有するウエハ３０４の上側または表側３０６上の炭素膜３７０のプラズマ堆積の後に実施され、またベベルマスクは使用されなかった。前駆体はＡｌｐｈａ－７であり、無線周波数（ＲＦ）電力は７５Ｗ（堆積）および３６０Ｗ（ＴＲＴ）であり、また圧力は１１００Ｐａであった。３１０において、ウエハ３０４は、堆積後であるが、ベベルまたは縁部３０９のエッチング前を示す。走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）画像に示すように、縁部３０９の最も外側の点から０．２ｍｍにおいて（または最大ウエハ半径において）、炭素膜３０７は、２１１ｎｍの厚さを有し、縁部３０９の最も外側の点から０．１ｍｍにおいて、炭素膜３０７は１９６ｎｍの厚さを有し、縁部３０９の最も外側の点において（またはウエハの外半径において）、炭素膜３０７は１２６ｎｍの厚さを有し、また裏側３０８上で、縁部３０９の最も外側の点から０．１ｍｍにおいて（それだけでなく、より小さい半径方向の位置において）、炭素材料の堆積はなかった。

【0035】

３２０において示されるようなベベルエッチングが、以下の動作パラメータ、すなわち、（ａ）回転およびエッチング持続時間が６０分、（ｂ）回転スピードまたは速度が３０ＲＰＭ、（ｃ）大気圧プラズマユニットにおけるプラズマパワーが最大５０Ｗ、（ｄ）プラズマ化学物質がＡｒ／Ｏ_２、（ｅ）ノズルとウエハ縁部との間の分離距離が３．０ｍｍ、および（ｆ）エッチングが発生するチャンバ／空間の圧力が１気圧、を使用して、本明細書のベベルエッチャーを用いて実施された。

【0036】

３３０において、ウエハ３０４は、ベベルまたは縁部３０９のエッチング後を示す。走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）画像に示すように、縁部３０９の最も外側の点から０．２ｍｍにおいて（または最大ウエハ半径において）、炭素膜３０７は、１５０ｎｍの厚さを有し、縁部３０９の最も外側の点から０．１ｍｍにおいて、炭素膜３０７は１２８ｎｍの厚さを有し、縁部３０９の最も外側の点において（またはウエハの外半径において）、炭素膜３０７は２６ｎｍの厚さを有し、また裏側３０８上で、縁部３０９の最も外側の点から０．１ｍｍにおいて（それだけでなく、より小さい半径方向の位置において）、炭素材料の堆積はなかった。結果は、ベベルエッチング３２０後の効果的な膜３０７（例えば、炭素）の厚さの低減を明確に示す。

【0037】

図４Ａおよび図４Ｂは、試験環境において図３Ａおよび図３Ｂを参照しながら上記で考察したベベルエッチング後の、エッチングまたはクリーニングされたウエハ上の測定点およびウエハ縁部上の厚さプロファイルをそれぞれ図示するグラフ４１０および４２０である。具体的には、グラフ４１０および４２０は、１５０ｍｍの半径を有するウエハに対する４方向（例えば、４５度、１３５度、２２５度、および３１５度における４方向スキャン）でのベベルエッチングの前および後での偏光解析測定結果を示す。

【0038】

このデータは、２つの重要なメッセージまたは新しいベベルエッチャーの利点を提供する。第一に、ベベルエッチングは、１４５ｍｍ以上のウエハ半径（またはウエハの最も外側の縁部または周辺から５ｍｍまで延在するが、５ｍｍを超えない縁部エリア）に限定されている。１４５ｍｍ未満の半径においてはいかなるエッチングも見出されなかった。第二に、測定した４方向の各々において、ベベルエッチングは均一に達成し、これにより、新しいベベルエッチャーは、ウエハのすべての方向または周辺全体で（例えば、エッジ全体またはベベルに沿って）、半径方向に閉じ込められたエッチングプロファイルを達成することができると結論付けることができる。

【0039】

図５は、大気圧プラズマを使用する、本明細書による縁部のエッチングを含む堆積または製作プロセス５００のためのプロセスフロー図である。方法５００は、反応チャンバ内に基材またはウエハを供給する工程を含む。これは、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ、またはこれに類するもののために構成されたプロセスまたは反応チャンバの中へと基材を移動させるためのロボットを有するプラズマ堆積システムまたはプラットフォームを動作することを伴ってもよい。工程５２０において、方法５００は、基材の上部または上面上に膜を堆積させることを有して継続し、これは一部の事例ではマスクを伴わなくてもよい。工程５２０は、真空を提供することと、基材上に炭素膜（または非晶質炭素の層）またはＳｉＣ、ＳｉＯ、ＳｉＮ、もしくは他の材料の膜もしくは層を提供するために、プラズマ強化またはＡＬＤを実施することと、を伴ってもよい。

【0040】

方法５００は、ロボットまたは他の基材取り扱い機構などを用いて、プロセスまたは反応チャンバから、ベベルエッチャーアセンブリがその中に位置付けられた、または収容された別の別個のチャンバまたはモジュールへの、基材の移送を継続する。典型的には、この新しいチャンバまたはモジュールは、大気圧で（または多くの事例で、真空でではなく）空間を画定する。工程５３０は、ノッチアライナーなどの回転機構の基材支持体上に基材を定置することを伴ってもよい。次いで、工程５４０において、基材は、予め定義された回転範囲（例えば、２０～５００ＲＰＭ、またはこれに類するもの）に含まれる回転速度で、その中心軸を中心として回転される。

【0041】

基材が回転している間に、方法５００は、５５０において、基材の縁部をエッチングするために、回転基材に対するクロスフローで大気圧プラズマを提供することを有して継続する。異なるように述べると、工程５４０および工程５５０は、少なくとも部分的に同時に、かつ予め定義された回転またはエッチング持続時間（例えば、３０～９０分、１つの例示的な実施では６０分が使用される）の間実施される。工程５６０において、方法５００は、エッチングの持続時間または期間が経過したかどうかをチェックすることを伴う。経過していない場合、方法５００は、５５０（および５４０）において継続する。経過している場合、方法５００は５９０において終了してもよい。工程５５０は、大気圧プラズマユニットの動作によって行われてもよく、またシステムは、工程５４０を実施するために回転機構の動作を制御し、かつエッチング持続時間または期間の間工程５５０を実施するために大気圧プラズマユニットの動作を制御するためのコントローラを含んでもよい。

【0042】

恩恵、他の利点、および問題に対する解決策が、具体的な実施形態に関して、本明細書に記述される。しかしながら、恩恵、利点、問題に対する解決策、および何らかの恩恵、利点、または解決策を生じさせる場合がある、またはより顕著にさせる場合がある何らかの要素は、本開示の重要な、必要とされる、または必須の特徴もしくは要素として解釈されない。

【0043】

さらに、記述された本開示の特徴、利点、および特性は、１つ以上の実施形態において任意の好適な様態で組み合わされてもよい。関連技術分野の当業者は、本出願の主題が、特定の実施形態の特定の特徴または利点のうちの１つ以上を有することなく実施されてもよいことを認識するであろう。他の事例では、本開示のすべての実施形態において存在しない場合がある、ある特定の実施形態で、追加の特徴および利点が認識される場合がある。さらに、一部の事例では、本開示の主題の態様を曖昧にすることを回避するために、周知の構造、材料、または動作は、詳細には示されていない、または記述されていない。いかなる特許請求の範囲の要素も、当該要素が「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という句を使用して明示的に記載されていない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）を発動することを意図していない。

【0044】

本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲以外の何によっても限定されるべきでなく、当該添付の特許請求の範囲における単数形の要素への言及は、明示的にそのように述べられていない限り「１つの、そして１つのみの」を意味することを意図しておらず、むしろ「１つ以上」を意味することを意図している。具体的に別段の記載がない限り「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および／または「その（ｔｈｅ）」への言及は１つまたは２つ以上を含んでもよく、また単数形のアイテムへの言及は複数形のアイテムも含んでもよいことが、理解されるべきである。さらに、「複数の」という用語は、少なくとも２つとして定義することができる。本明細書で使用される場合、「のうちの少なくとも１つ」という句は、アイテムのリストと共に使用される時、リストされたアイテムのうちの１つ以上の異なる組み合わせが使用されてもよく、またリスト中のアイテムのうちの１つのみが必要とされる場合があることを意味する。アイテムは、特定の物体、物、またはカテゴリーであってもよい。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」と同様の句が特許請求の範囲において使用される場合、その句は、一実施形態ではＡのみが存在してもよいこと、一実施形態ではＢのみが存在してもよいこと、一実施形態ではＣのみが存在してもよいこと、または要素Ａ、Ｂ、およびＣの任意の組み合わせ；例えば、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、またはＡ、Ｂ、およびＣ、が単一の実施形態において存在してもよいことを意味すると解釈されることが意図される。一部の事例では、「アイテムＡ、アイテムＢ、およびアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、例えば、２個のアイテムＡ、１個のアイテムＢ、および１０個のアイテムＣ；４個のアイテムＢおよび７個のアイテムＣ；または何らかの他の好適な組み合わせを意味してもよいが、それらに限定されない。

【0045】

本明細書に開示されるすべての範囲および比の制限は、組み合わされてもよい。別段の指示がない限り、「第１の」、「第２の」などの用語は、本明細書では単に標識として使用され、そしてこれらの用語が言及するアイテムに順序的、位置的、または階層的要件を課すことを意図しない。さらに、例えば、「第２の」アイテムの言及は、例えば、「第１の」アイテムもしくはより小さい番号が付けられたアイテム、および／または例えば、「第３の」アイテムまたはより大きい番号が付けられたアイテムの存在を必要としない、または除外しない。

【0046】

本開示の例示的な実施形態が本明細書に記載されているが、本開示はそのように限定されないことを理解するべきである。例えば、反応器システムは様々な特定の構成に関連して記述されているが、本開示は必ずしもこれらの実施例に限定されない。本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載のシステムおよび方法の様々な修正、変形、および強化がなされてもよい。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【外国語明細書】