JP2010517295A - 真空チャックを備えるベベルエッチャ - Google Patents

Abstract

半導体基板のベベル端部を洗浄するために、および半導体基板の曲げ曲率を低減させるために使用される真空チャックを組み込んだベベルエッチャ。このベベルエッチャは、真空チャックと、プロセスガスにエネルギーを与えてプラズマ状態にするプラズマ生成ユニットとを備える。真空チャックは、チャック本体およびサポートリングを備える。チャック本体の上面およびサポートリングの内縁部が、サポートリング上に設置された基板の下面によって密閉された真空領域を形成する。真空ポンプが、作動の際に真空領域を真空排気する。真空チャックは、基板の上面と下面との間の差圧により基板を定位置に保持するように作動する。また、この差圧は、基板の曲げ曲率を低減させるための曲げ力を生成する。

Description

本発明は、真空チャックを備えるベベルエッチャに関する。

集積回路は、パターニングされたマイクロ電子機器層が上に形成されたウェーハまたは基板から形成される。基板の処理においては、基板の上に堆積された膜の意図された部分をエッチングするために、しばしばプラズマが使用される。典型的には、エッチングプラズマ密度は、基板の端部付近では比較的低く、それにより、基板ベベル端部の上面および下面の上に、多結晶シリコン層、窒化物層、金属層など（集合的に副生成物層と呼ばれる）が蓄積する場合がある。複数の種々のエッチングプロセスにより、基板ベベル端部の上面および下面の上に相次いで副生成物層が堆積されるため、副生成物層と基板との間の結合は、最終的には弱いものとなり、副生成物層は、剥離してまたは薄片状に剥離して、基板を搬送する際に他の基板の上に落ち、それにより他の基板を汚染することがしばしばある。

一実施形態によれば、半導体基板のベベル端部がプラズマ洗浄を受けるベベルエッチャにおいて使用するための真空チャック装置が、上面を有するサポートリングを備え、この上面は、半導体基板のベベル端部がこの上面の外方端部の外方に延在するように、この半導体基板を支持するように構成され、さらに真空チャック装置は、オプションのリフトピンホールを有する凹部面を有するチャック本体を備える。この凹部面は、サポートリングの内縁部の間に広がっており、サポートリングの上面上に支持された基板の裏面の下方に位置する。これらの凹部面および内縁部は、サポートリング上に支持された基板の下方に真空領域を画成し、入り口を有する少なくとも１つのガス通路が、この真空領域と流体連通状態にある。このガス通路は、出口を有し、この出口に対しては、基板の裏面に対して真空力をかけるために、真空力をかけることが可能である。

半導体基板のベベル端部をプラズマエッチングすることが可能なベベルエッチャが、真空チャック本体を有するチャンバと、サポートリングとを備え、このサポートリングは、真空チャック本体の面およびサポートリングの内縁部によって囲まれたスペースを形成するように真空チャック本体の上方端部を囲み、基板の下面がこのスペースを密閉するように、ベベル端部を有する基板を支持するようになされ、さらにベベルエッチャは、ベベル端部の近傍でプロセスガスにエネルギーを与えてプラズマ状態にするようになされたプラズマ生成ユニットと、スペースと流体連通状態にある真空源であって、サポートリング上に基板を定位置に保持する真空力を確立するようになされた真空源とを備える。

反った半導体基板の曲率を低減させる方法が、ベベルエッチャのサポートリングの上に、ある反り曲率を有する半導体基板をロードするステップと、真空源を使用することによりスペースを真空排気するステップと、プロセスガスにエネルギーを与えてプラズマ状態にし、このプラズマによってベベル端部上の蓄積物をエッチングすることにより蓄積物を除去するステップとを含む。

一実施形態による真空チャックを有する基板エッチングシステムの概略断面図である。 図１Ａの領域Ｂの拡大概略図である。 別の実施形態による、真空チャックおよび中空カソードリングを有する基板エッチングシステムの概略断面図である。 別の実施形態による、真空チャックおよび誘導コイルを有する基板エッチングシステムの概略断面図である。 別の実施形態による、ＲＦ電源に結合された真空チャックを有する基板エッチングシステムの概略断面図である。 別の実施形態による、真空チャックおよび２つの電極を有する基板エッチングシステムの概略断面図である。 別の実施形態による、真空チャックを有する基板エッチングシステムの概略断面図の一部分の図である。 図４Ａの真空チャックの上部平面図である。 別の実施形態による、反った基板を受容可能な湾曲面を有する基板エッチングシステムの概略断面図の一部分の図である。 さらに別の実施形態による、反った基板を受容可能なステップ状面を有する基板エッチングシステムの概略断面図の一部分の図である。 別の実施形態による、上方電極アセンブリの概略断面図である。

次に、図１Ａを参照として、一実施形態による基板エッチングシステムまたはベベルエッチャ１００Ａの概略断面図が示される。基板１０６が、図１Ａの領域Ｂおよび図１Ｂの拡大領域Ｂにおいて図示されるように、基板の端部の上面および下面を有するベベル端部１４０を有する。

図１Ａ〜図１Ｂに図示されるように、ベベルエッチャは、基板１０６をロード／アンロードするための開口またはゲート１４２を有する壁部１０２と、作動中に基板１０６を定位置に保持するための真空チャックまたは基板サポート１０４と、ガス供給部１１６に結合され真空チャック１０４に対向するガス分配プレート１１４と、アルミニウムなどの導電性材料から構成される下端部電極または下部電極リング１２６と、真空チャック１０４と下端部電極１２６との間に配置された下部サポートリング１２４（例えば、真空チャックと下端部電極とを電気的に隔てる誘電体支持リングなど）と、上端部電極または上部電極リング１２０と、ガス分配プレート１１４と上端部電極１２０との間に配置された上部リング１１８（例えば、ガス分配プレートと上端部電極とを電気的に隔てる誘電体リングなど）とを備える。上端部電極１２０および下端部電極１２６を越えて、上部絶縁リング１２２および下部絶縁リング１２８が存在し、これらのリングは、誘電性材料から構成され、基板１０６に対面する上端部電極１２０および下端部電極１２６の面をそれぞれ拡張する。下部サポートリング１２４は、上方から見た場合に円形または矩形の形状を有する（しかしそれに限定されない）。同様に、真空チャック１０４の上方端部、下端部電極１２６、および下部絶縁リング１２８は、上方から見た場合に円形または矩形の形状を有する（しかしそれに限定されない）。同様に、上部絶縁リング１２２、上端部電極１２０、上部リング１１８、およびガス分配プレート１１４の外方端部は、上方から見た場合に円形または矩形の形状を有する（しかしそれに限定されない）。

リング１１８、１２４は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、シリコン窒化物（Ｓｉ_３Ｎ_４）、シリコン（Ｓｉ）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）または他の材料などからもっぱら構成されるリングなど、誘電性、半導電性または導電性材料からなるものであってよく、あるいは、サポートリング１２４は、Ｓｉ、ＳｉＣもしくはＹ_２Ｏ_３などの導電性もしくは誘電性材料によりコーティングされた、金属、セラミックまたはポリマーからなる複合リングからなるものであってよい。

基板１０６は、下部サポートリング１２４の頂部上に設置される。より具体的には、サポートリング１２４の頂部部分は、リング形状突起部１２５（図１Ｂ）を備え、基板１０６は、このリング形状突起部の上に置かれる。リング形状突起部１２５は、狭窄断面を有し、それにより基板１０６の下面の端部部分が、洗浄プラズマにさらされる。また、ベベルエッチャ１００Ａは、基板をロード／アンロードする際に頂部突起部分から基板１０６を持ち上げるためのリフトピン１１０を備える。リフトピン１１０は、シリンダ状ホールまたは経路を通り垂直方向に移動し、真空チャック１０４の下方に配置されたピン作動ユニット１０８によって作動される。代替としては、ピン作動ユニット１０８は、壁部１０２の外側に配置されてもよい。ベベルエッチャ１００Ａにおいては、任意の適切な個数のピン１１０を使用することができることが、当業者には明らかであろう。また、リフターベローズ、空圧式装置、または機械式駆動装置などの任意の適切な機構を、ピン作動ユニット１０８として使用することが可能である。

基板１０６をロードするために、真空チャック１０４、リフトピン１１０、ピン作動ユニット１０８、下部サポートリング１２４、下端部電極１２６、および下部絶縁リング１２８を備える下部電極アセンブリ１４８ｂが、垂直方向変位ユニット１４９によって下げられる。その後、リフトピン１１０が、ピン作動ユニット１０８により上方に移動されて、基板１０６を受ける。次に、リフトピン１１０は、引き戻されて、下部サポートリング１２４の上に基板１０６を設置する。一変形形態としては、下部電極アセンブリ１４８ｂが、チャンバの下部壁部の上に固定的に設置される。この変形形態においては、上部絶縁リング１２２、上端部電極１２０、上部リング１１８、およびガス分配プレート１１４を備える上部電極アセンブリ１４８ａが、オプションの垂直方向変位ユニット１１５によって移動されて、基板をロードするためのスペースを与えてもよい。また、上部電極アセンブリ１４８ａは、垂直方向変位ユニット１１５から懸下されてもよい。要望に応じて、上方および下方垂直方向変位ユニット１１５、１４９が、上部および下部電極アセンブリを垂直方向に移動させることが可能である。垂直方向変位ユニット１１５、１４９は、上部電極アセンブリ１４８ａと下部電極アセンブリ１４８ｂとの間のギャップを制御するためのギャップ制御機構として作動する。

真空チャック１０４の上面、基板１０６の下面、および下部サポートリング１２４の上部突起部分１２５が、密閉真空領域凹部（「真空領域」）１３２を形成し、この真空領域１３２内のガス圧は、作動中には大気圧を下回るように保たれる。また、リフトピン１１０用のシリンダ状ホールまたは経路は、ガス通路としても併用され、これを介して、出口１４４に結合された真空ポンプが、真空領域１３２を真空排気する。真空チャック１０４は、真空領域１３２内の一時的な圧力変動を低減させるための、また複数のリフトピンが使用される場合には、シリンダ状ホールに対して均一な吸引率を実現するための、プレナム１１２を備える。

上端部電極１２０は、アルミニウムなどの導電性材料から構成され、好ましくは接地される。好ましくは、下端部電極１２６は、ベベル端部１４０の周囲に洗浄プラズマを生成するために、約２ＭＨｚから約１３ＭＨｚまでの周波数範囲（しかしそれに限定されない）および約１００ワットから約２０００ワットの間の電力でＲＦ電力を供給する高周波（ＲＦ）電源１３０に結合される。ベベル端部の洗浄の際には、真空チャック１０４およびガス分配プレート１１４は、電気的にフローティングな状態に保たれる。洗浄プラズマは、上部リング１１８、上端部電極１２０、上部絶縁リング１２２、下部サポートリング１２４、下端部電極１２６、および下部絶縁リング１２８によって範囲を限定される。上部および下部電極１２０、１２６に印加される周波数および電力は、プロセスガス（「洗浄ガス」）のタイプ、およびベベル端部１４０から除去すべき物質のタイプに応じて変更されてよいことを指摘しておく。

洗浄ガス（または複数の洗浄ガス）が、ガス供給部１１６を通り供給される。ガス供給部１１６は、ガス分配プレート１１４の中央部付近に配置される。代替としては、図４Ａ〜図６とともに詳細に示されるように、洗浄ガス（または複数の洗浄ガス）を、上方電極アセンブリ１４８ａの他の部分に配設されたガス供給部（または複数のガス供給部）を介して供給することが可能である。

作動の際に基板１０６を定位置に保持するためには、基板１０６の上面と真空領域１３２との間の差圧がしきい値を上回るように保たれる必要がある。基板１０６の上面上の圧力は、ガス分配プレート１１４中のガス圧と、ガス流量と、基板１０６とガス分配プレート１１４との間の間隔またはギャップ「Ｄｓ」との相関関係によるものである。出口１４６中の所与のポンプ流量に対する基板１０６の上面上のガス圧を高めるためには、ギャップＤｓを最小限に抑えることが必要となる。ベベル端部洗浄プロセスの際には、ギャップＤｓは、例えば、好ましくは０．６ｍｍを下回るように、さらに好ましくは約０．４ｍｍに保たれる。上述のように、ギャップＤｓは、少なくとも１つの垂直方向変位制御装置１１５、１４９によって制御される。

作動中のチャンバ圧が低い場合には、基板の上面と下面との間の差圧は、作動の際に基板に対して十分な真空力をかけるのに十分な高さにならない場合があることを指摘しておく。図１Ａ〜図６の実施形態は、小さなギャップＤｓと組み合わせて真空チャックを使用して、高い差圧を生じさせる。

副生成物ポリマーを洗浄エッチングするために、プロセスガスは、Ｏ_２などの酸素含有ガスを含んでよい。また、１０％未満などの少量の、ＣＦ_４、ＳＦ_６またはＣ_２Ｆ_６などのフッ素含有ガスが、このポリマーを洗浄するために加えられてよい。また、ガス混合物中には、Ｎ_２などの窒素含有ガスが含まれてもよいことが理解されよう。窒素含有ガスは、酸素含有ガスの解離を補助し得る。また、ガスを希釈するために、および／またはプラズマを保つために、ＡｒまたはＨｅなどの不活性ガスが加えられてよい。ベベル端部１４０においてＳｉＮまたはＳｉＯ_２などの誘電体膜（または複数の誘電体膜）を洗浄するために、ＣＦ_４、ＳＦ_６またはこの両方のガスの組合せなどのフッ素含有ガスが使用されてよい。また、フッ素含有ガスを希釈するために、および／または洗浄プラズマを保つために、ＡｒまたはＨｅなどの不活性ガスが使用されてよい。ベベル端部１４０においてＡｌまたはＣｕなどの金属膜（または複数の金属膜）を洗浄するために、Ｃｌ_２またはＢＣｌ_３またはこの両方のガスの組合せなどの塩素含有ガスが使用されてよい。また、塩素含有ガスを希釈するために、および／または金属膜（または複数の金属膜）を洗浄するためのプラズマを保つために、ＡｒまたはＨｅなどの不活性ガスを使用することが可能である。

図１Ａの実施形態の一変形形態としては、ＲＦ電源が、上端部電極１２０に結合され、下端部電極１２６が、接地されて、静電容量結合洗浄プラズマを生成する。別の変形形態としては、上端部電極１２０または下端部電極１２６のいずれかが、誘電性材料内に埋設された誘導コイルに置き換えられる。この場合では、誘導コイルは、ＲＦ電源に結合され、反対側の電極が、接地される。ＲＦ電源は、ベベル端部１４０を洗浄するための誘導結合プラズマを生成するために、電力を供給する。

図１Ｃは、別の実施形態によるベベルエッチャ１００Ｃの概略断面図を示す。エッチャ１００Ｃの構成要素は、図１Ａに図示されるものと同様である。異なる点は、この実施形態においては、アルミニウムなどの導電性材料から構成される中空カソードリング１５０が、絶縁リング１２２、１２８の外側に配置される点である。この中空カソードリング１５０は、ベベル端部に対面するチャネル１５１を有する。チャネル１５１の幅は、例えば約１．５ｃｍよりも大きい。中空カソードリング１５０は、適切な変位デバイス（図１Ｃには図示せず）により基板１０６をロード／アンロードする際に垂直方向に移動されることを指摘しておく。

一実施形態においては、中空カソードリング１５０が、ＲＦ電源１５２に結合され、上端部電極１２０および下端部電極１２６が、共に接地される。好ましくは、このＲＦ電源は、例えば、約２ＭＨｚから約１３ＭＨｚまでの周波数範囲で（しかしそれに限定されない）ＲＦ電力を供給する。別の実施形態においては、上端部電極１２０が、ＲＦ電源に結合され、下端部電極１２６および中空カソードリング１５０が、接地される。他の実施形態においては、下端部電極１２６が、ＲＦ電源に結合され、上端部電極１２０および中空カソードリング１５０が、接地される。

要望に応じて、静電容量結合プラズマを使用して、壁部１０２の内側を洗浄することが可能である。この内側を洗浄するためのプラズマを生成するためには、例えば約２７ＭＨｚから約６０ＭＨｚまでの周波数範囲を有する高周波ＲＦ電力が好ましい。図１Ｃの実施形態の一変形形態においては、上端部電極１２０が、低周波（約２ＭＨｚから約１３ＭＨｚ）ＲＦ電源に結合され、下端部電極１２６が、高周波ＲＦ電源（約２７ＭＨｚから約６０ＭＨｚ）に結合され、中空カソードリング１５０が、接地される。別の変形形態においては、上端部電極１２０が、高周波ＲＦ電源に結合され、下端部電極１２６が、低周波ＲＦ電源に結合され、中空カソードリング１５０が、接地される。さらに別の変形形態においては、上端部電極１２０および中空カソードリング１５０が、接地され、下端部電極１２６が、低周波ＲＦ電源および高周波ＲＦ電源の両方に結合される。

図１Ｄは、別の実施形態によるベベルエッチャ１００Ｄの概略断面図を示す。ベベルエッチャ１００Ｄの構成要素は、図１Ａに図示されるものと同様である。異なる点は、誘導コイル（または複数の誘導コイル）１６４が、基板端部と、上端部電極１２０と下端部電極１２６との間のスペースとを囲む点である。誘導コイル１６４は、誘電体サポート１６０に結合された誘電体材料１６２中に埋設される。誘電体サポート１６０は、基板１０６をロード／アンロードする際に垂直方向に誘導コイル１６４を移動させるための変位機構を備える。

誘導コイル１６４は、ＲＦ電源１６６に結合される。ベベル端部洗浄プロセスの際には、好ましくは、ＲＦ電源１６６は、基板端部付近に誘導プラズマを生成するために、約２ＭＨｚから約１３ＭＨｚまでの範囲で（しかしそれに限定されない）ＲＦ電力を供給する。上端部電極１２０および下端部電極１２６は、誘導結合プラズマに戻り経路を与えるために接地される。誘導コイル１６４は、ベベル端部１４０を洗浄するための洗浄プラズマを生成する。一変形形態においては、やはり誘導コイル１６４が、チャンバ内側洗浄プラズマを生成するために、高周波ＲＦ電源に結合されてよい。図１Ａ、図１Ｃ、図１Ｄに図示される真空チャックの上面は、誘電体層で覆われることを指摘しておく。

図２は、別の実施形態によるベベルエッチャ２００の概略断面図を示す。エッチャ２００は、図１Ａに図示されるものと同様であるが、真空チャック２０４がＲＦ電源２１２に結合され、上端部電極２０８および下端部電極２１０が共に接地される点で異なる。この実施形態においては、ガス分配プレート２０２の下面が、誘電体層で覆われて、基板２０６とガス分配プレート２０２との間での電場または電磁場の形成を予防する。

図３は、別の実施形態によるベベルエッチャ３００の概略断面図を示すが、チャンバ壁部は、簡略化のために図示しない。ベベルエッチャ３００は、基板３１０の下に真空領域３２４を有し、作動の際に基板３１０を定位置に保持するように作動する真空チャック３２８と、基板３１０の上方に配置される上部電極３０２と、真空チャック３２８を囲む下部サポートリング３２２と、サポートリング３２２を囲む下部電極３２０とを備える。上部電極３０２および下部電極３２０は、基板３１０のベベル端部上に堆積され蓄積された異物を除去するためのプラズマを生成する。

上部電極３０２は、下部電極の方向に垂直方向に延在する外方リング形状突起部３０４を有する平坦円形プレートである。突起部は、基板３１０の外縁部に垂直方向に整列された外縁部を有する。突起部３０４の内縁部は、下部電極３２０の内縁部に垂直方向に整列される。プロセスガス（または複数のプロセスガス）および／またはパージガス（または複数のパージガス）を供給するために、１つまたは複数のガス通路３０６が使用される。ガスホール３０６ａが、上部電極３０２の中央部に配置され、ガスホール３０６ｂが、突起部３０４と上部電極３０２の外縁端部との間に配置される。上部電極３０２は、アノードであり、下部電極３２０は、カソードである。一変形形態としては、上部電極３０２をカソードとして使用することが可能であり、下部電極３２０はアノードとして使用される。

絶縁体層または絶縁体プレート３０８が、上部電極３０２の下面の上に堆積され、または上部電極３０２の下面に装着され、突起部３０４の内側に配置される。絶縁体３０８は、基板３１０に対面する露出面を有し、この露出面は、突起部３０４の露出面と同一平面に位置してよい。しかし、要望に応じて、絶縁体の露出面は、突起部の露出面の上方または下方に垂直方向に偏位させることが可能である。絶縁体３０８は、ＲＦ電力が上部電極３０２と下部電極３２０との間に供給される際に、上部電極３０２と基板３１０との間での電場または電磁場の形成を予防する。

半導体ウェーハの処理のために、下部電極３２０は、突起部３０４の内径と同一の内径を有する円形リングである。好ましくは、下部電極３２０は、ＲＦ電源３４２に結合される。作動の際には、突起部３０４と下部電極３２０との間の領域にプラズマが生成される。

真空チャック３２８は、プレナム３２６を備え、このプレナム３２６は、１つまたは複数の通路３２７を経由して真空領域凹部（「真空領域」）３２４と流体連通しており、作動の際に真空ポンプによって真空排気される。プレナム３２６は、真空領域３２４内の一時的な圧力変動を低減させ、通路３２７が幅広パターンで構成されたチャック設計については、ホール３２７に対して均一な吸引率を実現する。好ましくは、真空チャック３２８は、真空領域の容積を調節するために垂直方向に上方および下方に真空チャックを移動させる可動サポート３４０によって、支持される。一変形形態においては、上部電極３０２は、オプションのサポート３１５から懸下され、これによって垂直方向に移動される。任意には、真空チャック３２８の上面は、真空領域３２４内における電場または電磁場の形成を予防するために、誘電体層で覆われてよい。

図３の実施形態の一変形形態としては、真空チャック３２８が、図１Ａ〜図２に図示されるものと同様のリフトピンを備えてよく、ホール３２７が、リフトピン用の経路として使用される。同様に、図１Ａ〜図２の実施形態は、図３のホール３２７と同様のホールを有してよく、これらのホールは、リフトピン用の経路としては使用されない。別の変形形態としては、真空チャックが、プレナムを備えず、ホール３２７が、真空ポンプに直接結合される。

図４Ａは、別の実施形態による、基板４１４のベベル端部を洗浄するためのベベルエッチャ４００Ａの概略断面図の一部分を示す。ベベルエッチャ４００Ａの構成要素は、図１Ａにおけるものと同様であるが、異なる点は、真空チャック４０２が、複数のバンプまたは突起要素４０６を備える点である。突起要素４０６は、半球形状または任意の他の適切な形状を有してよく、基板４１４の上面と下面との間の差圧により、基板４１４の反りを防ぐことができる。例えば、突起要素４０６は、チャック４０２と一体的に形成された、またはチャックの上面に接合された、メサのアレイまたは一連のリングの形態であってよい。図４Ｂは、図４Ａの真空チャック４０２の上部平面図を示す。図示されるように、リフトピン４０８は、ホール４１０内で垂直方向に移動することが可能であり、各ホールの一部分が、ガス通路として併用され、プレナム４１２に結合される。

同一の目的により、図１Ｃ〜図３の実施形態において突起要素４０６を形成することが可能であることを指摘しておく。また、ガス分配プレート４０４は、中央ガス通路４１６ａおよび、円周方向に離間された外方ガス通路４１６ｂを備えることが可能であることを指摘しておく。

上述のように、ベベルエッチャ内にロードされることとなる基板は、一連のプロセスによってその上面に形成された集積回路を有してよい。１つまたは複数のプロセスが、プラズマを使用することによって実施されることがあるが、このプラズマは、基板に熱エネルギーを伝達し、それにより基板上の熱応力が、ウェーハの反りを生じさせる場合がある。図５は、別の実施形態による、真空チャック５０２を有するベベルエッチャ５００の概略断面図の一部分を示す。この実施形態の構成要素は、図１Ａに図示されるものと同様であるが、異なる点は、２つの対向する面、すなわち真空チャック５０２の上面およびガス分配プレート５０４の下面の少なくとも一方が、反った基板５１４を受容可能な曲率を有するという点である。この実施形態においては、これらの対向する面は、その中央部においてはより一層離間し、その外縁部では互いにより一層近接する。ベベルエッチャ５００内にロードされることとなる全基板が、一方向に反る場合には、これら２つの対向する面の一方のみが、基板を受容可能な湾曲形状を有してもよい。

基板の反りは、基板５１４の上面と下面との間の差圧を利用することによって、低減させることが可能である。真空領域５１８内の圧力は、作動の際には、プレナム５１２に結合された真空ポンプによって真空状態に保たれる。ガス分配プレート５０４と基板５１４の上面との間のギャップＤｓを調節することにより、プロセスガス（または複数のプロセスガス）の流量全体の変更を伴わずに、ギャップＤｓ内のガス圧を変更することが可能となる。したがって、ギャップのサイズおよびギャップ内のガス圧を制御することにより、基板５１４の上面と下面との間の差圧を変更することが可能となり、したがって、基板５１４に加えられる曲げ力を制御することが可能となる。

一変形形態においては、ガス分配プレート５０４は、複数のホールを有してよく、これらのホール直径は、基板５１４上で意図された圧力分布を得るために、それぞれ異ならせることが可能である。例えば、ホールは、ベベル端部付近の区域では比較的大きな直径を有し、基板の中央部の上方の区域では比較的小さな直径を有することが可能である。ベベルエッチャ５００は、任意の適切な個数のガス供給部を有し得ることが、当業者には明らかであろう。また、真空チャック５０２と、ガス分配プレート５０４およびガス供給ホール５１６ａ〜５１６ｃを備えるガス供給システムとを、図１Ｂ〜図４の実施形態に組み込むことが可能であることが、明らかであろう。

別の変形形態としては、追加のガス供給部５１６ｃが、上部誘電体リング５２２または上端部電極５２０の中に形成されてよい。ガス供給部５１６ａ〜５１６ｂは、ギャップＤｓのそれぞれ異なる部分内に、それぞれ異なる圧力のガスを誘導するために使用され、それにより、ギャップのラジアル方向（中央部から端部へ）に沿って意図された圧力分布が得られる。例えば、基板５１４が、ガス分配プレート５０４に対して凸状である場合には、ガス供給部５１６ａは、ガス供給部５１６ｂよりも高い圧力のガスを、基板５１４の上面上に配向することが可能である。別の例においては、基板５１４が、真空チャック５０２に対して凸状である場合には、ベベル端部洗浄動作の際にガス供給部５１６ｃのみが使用される。

図６は、さらに別の実施形態によるベベルエッチャ６００の概略断面図の一部分を示す。図示されるように、ベベルエッチャ６００の構成要素は、図５に図示されるものと同様である。異なる点は、２つの対向する面、すなわち真空チャック６０２の上面およびガス分配プレート６０４の下面の少なくとも一方が、反った基板６１４を受容可能なステップ状になされる。例えば、プレートおよび／またはチャック６０４は、その面の２５％またはそれ以上にわたって広がるシリンダ状凹部によって形成された単一のステップを有することが可能である。別の例においては、一連の漸進的にさらに深さを増す同軸の凹部が、この面内に延在することが可能である。図示される実施形態においては、それらの凹部が、各対向する面において、３つのステップを形成する。ベベルエッチャ６００内にロードされることとなる全基板が、一方向に反る場合には、これら２つの対向する面の一方のみが、基板を受容可能な１つまたは複数のステップを有してもよい。真空チャック６０２と、ガス分配プレート６０４およびガス供給部６１６ａ〜６１６ｃを備えるガス供給システムとを、図１Ｂ〜図４の実施形態に適用することも可能であることを指摘しておく。

図７は、別の実施形態による上方電極アセンブリ７０２の概略断面図を示す。上方電極アセンブリ７０２は、図１Ａに図示されるものと同様である。異なる点は、上方電極アセンブリ７０２が、金属サポート構成要素７１４を備え、上端部電極７０４、上部誘電体リング７０６、上部絶縁リング７０８、およびガス分配プレート７１０が、金属サポート構成要素７１４に固定されるという点である。上方電極アセンブリ７０２は、サポート７１２から懸下され、これによって移動される。上方電極アセンブリ７０２は、図１Ａ、図１Ｃ、図１Ｄ、図２、図４Ａ、図５および図６に図示される実施形態に適用することが可能である。

図１Ａ〜図２、および図３〜図６の実施形態においては、ガス分配プレートは、上部誘電体リングにより、上端部電極から電気的に絶縁される。一変形形態としては、ガス分配プレートおよび上部誘電体リングが、１つの物体として一体的に形成され、単一部材の誘電体材料から構成される。

本発明の特定の実施形態を参照として、本発明を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更および修正を行うことが可能であり、均等物を使用することが可能であることが、当業者には明らかになろう。

Claims (19)

1. 半導体基板のベベル端部がプラズマ洗浄を受けるベベルエッチャの真空チャック装置において、
   上面を有するサポートリングであって、前記上面は、半導体基板のベベル端部が前記上面の外方端部の外方に延在するように、前記半導体基板を支持するように構成される、サポートリングと、
   オプションのリフトピンホールを有する凹部面を有するチャック本体であって、前記凹部面は、前記サポートリングの内縁部の間に広がっており、前記凹部面は、前記サポートリングの前記上面上に支持された前記基板の裏面の下方に位置し、前記凹部面および前記内縁部は、前記サポートリング上に支持された前記基板の下方に真空領域を画成する、チャック本体と、
   前記真空領域と流体連通状態にある入り口、および出口を有する少なくとも１つのガス通路であって、前記基板の前記裏面に対して真空力をかけるために、前記出口に対して真空力をかけることが可能である、少なくとも１つのガス通路と
   を備えることを特徴とする真空チャック装置。
2. 前記チャック本体中にプレナムをさらに備え、前記プレナムは、真空ポンプと流体連通状態にあり、前記少なくとも１つのガス通路は、前記凹部面と前記プレナムとの間に延在する複数のホールを備えることを特徴とする請求項１に記載の真空チャック装置。
3. （ａ）前記凹部面は、前記サポートリング上に支持された前記基板の前記裏面に接触するように構成された１つまたは複数の突起部を備える、あるいは、（ｂ）前記凹部面は、ステップ状面または凹面であることを特徴とする請求項１に記載の真空チャック装置。
4. 前記少なくとも１つのガス通路は、中でリフトピンが移動可能となるように、および前記真空領域に真空力を加えるようにサイズが設定された複数のリフトピンホールを備えることを特徴とする請求項１に記載の真空チャック装置。
5. 前記サポートリングは、導電性材料、半導電性材料、または誘電性材料でコーティングされる、あるいは、導電性材料、半導電性材料、または誘電性材料からもっぱら構成されることを特徴とする請求項１に記載の真空チャック装置。
6. 前記凹部面は、第１および第２の環状ステップを備え、前記第１の環状ステップは、前記サポートリングの内方に延在し、前記第２のステップは、前記第１のステップの内方に延在し、前記第１および第２のステップは、互いから垂直方向に偏位した平坦面を有することを特徴とする請求項１に記載の真空チャック装置。
7. 半導体基板のベベル端部をプラズマエッチングすることが可能なベベルエッチャにおいて、
   半導体基板のベベル端部を中でプラズマエッチングすることが可能な内部を有するチャンバと、
   上面を有するサポートリングであって、前記上面は、半導体基板のベベル端部が前記上面の外方端部の外方に延在するように、前記半導体基板を支持するように構成される、サポートリングと、
   オプションのリフトピンホールを有する凹部面を有するチャック本体であって、前記凹部面は、前記サポートリングの内縁部の間に広がっており、前記凹部面は、前記サポートリングの前記上面上に支持された前記基板の裏面の下方に位置し、前記凹部面および前記内縁部は、前記サポートリング上に支持された前記基板の下方に真空領域を画成する、チャック本体と、
   前記真空領域と流体連通状態にある入り口、および出口を有する少なくとも１つのガス通路であって、前記基板の前記裏面に対して真空力をかけるために、前記出口に対して真空力をかけることが可能である、少なくとも１つのガス通路と
   前記ベベル端部の近傍でプロセスガスにエネルギーを与えてプラズマ状態にするようになされたプラズマ生成ユニットと、
   前記真空領域と流体連通状態にある真空源であって、前記サポートリング上に前記基板を定位置に保持する真空力を確立するように構成された真空源と
   を備えることを特徴とするベベルエッチャ。
8. 前記プラズマ生成ユニットは、
   前記サポートリングを囲み、前記サポートリングにより前記チャック本体から電気的に絶縁される、第１の電極リングと、
   前記チャック本体の反対側に下面を有し、少なくとも１つのホールを備えるガス分配プレートであって、プロセスガスが、前記少なくとも１つのホールを介して、前記基板の上面に誘導されることとなる、ガス分配プレートと、
   前記ガス分配プレートを囲み、前記第１の電極リングに対向する第２の電極リングと
   を備えることを特徴とする請求項７に記載のベベルエッチャ。
9. （ａ）前記第１および第２の電極リングの一方は、接地され、他方は、高周波（ＲＦ）電源に結合され、前記第１および第２の電極リングは、前記ＲＦ電源からＲＦ電力を受けると同時に、前記プロセスガスにエネルギーを与えてプラズマ化させるように作動する、（ｂ）中空カソードリングが、前記第１および前記第２の電極リングに沿って配設され、前記中空カソードリングならびに前記第１および前記第２の電極リングの中の１つは、高周波（ＲＦ）電源に結合され、他は、接地され、前記中空カソードリングならびに前記第１および前記第２の電極は、前記ＲＦ電源からＲＦ電力を受けると同時に、前記プロセスガスにエネルギーを与えてプラズマ化させるように作動する、あるいは、（ｃ）コイルが、高周波（ＲＦ）電源に誘導結合され、前記第１および第２の電極リングに沿って配設され、前記プロセスガスにエネルギーを与えてプラズマ化させるように作動し、前記第１および前記第２の電極リングは、接地されることを特徴とする請求項８に記載のベベルエッチャ。
10. （ａ）前記ガス分配プレートの下面が、反り形状の前記基板を受容可能な凹形状である、（ｂ）前記ガス分配プレートの前記下面が、前記基板を受容可能な複数のステップを備える、（ｃ）前記チャック本体の前記凹部面が、反り形状の前記基板を受容可能な凹形状である、（ｄ）前記チャック本体の前記凹部面が、反り形状の前記基板を受容可能な複数のステップを備える、（ｅ）突起要素が、前記チャック本体の前記凹部面上に配設され、前記基板との接触時に前記基板の下面を支持する先端部を備える、あるいは、（ｆ）メサのアレイまたは離間されたリングの形態の突起要素が、前記チャック本体の前記凹部面上に配設され、前記基板との接触時に前記基板の前記下面を支持する先端部を備えることを特徴とする請求項８に記載のベベルエッチャ。
11. （ａ）前記チャック本体は、プラズマを生成するために高周波（ＲＦ）電源に結合された導電性金属から構成され、前記第１および前記第２の電極リングは、接地される、あるいは、（ｂ）上方誘電体リングが、前記ガス分配プレートと前記第２の電極リングとの間に配置され、前記第２の電極リングから前記ガス分配プレートを電気的に絶縁するようになされることを特徴とする請求項８に記載のベベルエッチャ。
12. 前記ガス分配プレートの前記下面と前記チャック本体の前記凹部面との間のギャップの高さを調節し、それにより、前記ガス分配プレートの前記下面と前記基板の前記上面との間の垂直方向離隔距離を制御するように構成されたギャップ制御機構をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のベベルエッチャ。
13. 前記垂直方向離隔距離は約０．６ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１２に記載のベベルエッチャ。
14. 前記チャック本体は、
    前記真空領域に延在する複数のシリンダ状ホールと、
    前記チャック本体の前記凹部面に対して垂直方向に前記基板を移動させるようになされた複数のリフトピンであって、各リフトピンが、前記シリンダ状ホールの１つに沿って移動するように構成された、複数のリフトピンと、
    前記リフトピンを機械的に移動させるピン作動ユニットと
    を備えることを特徴とする請求項７に記載のベベルエッチャ。
15. （ａ）各前記ホールの一部分が、ガス通路を形成し、前記真空源が、前記ガス通路を介して前記真空領域を真空排気する、あるいは、（ｂ）前記チャック本体は、前記ホールを介して前記真空領域と流体連通状態にあるプレナムを備えることを特徴とする請求項１４に記載のベベルエッチャ。
16. 前記プラズマ生成ユニットは、
    前記サポートリングを囲み、前記サポートリングにより前記チャック本体から電気的に絶縁される、第１の電極と、
    平坦プレート、前記第１の電極に対向するリング形状突起部、および少なくとも１つのガス通路を備える第２の電極であって、プロセスガスが、前記少なくとも１つのホールを介して前記チャンバ内に注入される、第２の電極と、
    前記平坦プレートの下方および前記リング形状突起部の内側に配設された絶縁層と
    を備え、
    前記絶縁層の下面が、前記チャック本体の前記凹部面に対して離間された関係にあって、中に前記基板を受けるためのスペースを形成し、前記第１および前記第２の電極の一方は、接地され、他方は、高周波（ＲＦ）電源に結合され、前記第１および前記第２の電極は、前記ＲＦ電源からＲＦ電力を受けると同時に、前記プロセスガスにエネルギーを与えてプラズマ化させるように作動することを特徴とする請求項７に記載のベベルエッチャ。
17. （ａ）前記絶縁層の前記下面は、前記基板の反りを受容可能な凹形状である、（ｂ）前記絶縁層の前記下面は、前記基板の反りを受容可能な複数のステップを備える、（ｃ）前記チャック本体の上面が、前記基板の反りを受容可能な凹形状である、（ｄ）前記チャック本体の前記上面が、前記基板の反りを受容可能な複数のステップを備える、（ｅ）突起要素が、前記チャック本体の前記上面上に配設され、前記基板との接触時に前記基板の前記下面を支持する先端部を備える、あるいは、（ｆ）メサのアレイまたは離間されたリングの形態の突出要素が、前記チャック本体の前記凹部面上に配設され、前記基板との接触時に前記基板の前記下面を支持する先端部を備えることを特徴とする請求項１６に記載のベベルエッチャ。
18. 請求項７による前記ベベルエッチャの前記サポートリングの上に、ある反り曲率を有する半導体基板をロードするステップと、
    前記真空領域を真空排気するステップと、
    プロセスガスにエネルギーを与えてプラズマ状態にし、このプラズマによって前記ベベル端部上の蓄積物をエッチングすることにより前記蓄積物を除去するステップと
    を含むことを特徴とするベベル端部洗浄の際に反った半導体基板の曲率を低減させる方法。
19. 前記半導体基板の上面の上にプロセスガスを供給して、前記基板の下面上よりも高い圧力を前記基板の前記上面上で生成し、それにより前記半導体基板に対して曲げ力を加えて、前記反り曲率を低減させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。

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