JP7348454B2

JP7348454B2 - 基板表面から異物を静電的に除去するための装置及び方法

Info

Publication number: JP7348454B2
Application number: JP2021543110A
Authority: JP
Inventors: ロトンダロ，アントニオ; バセット，デレク; ハード，トレース; シムズ，イーサン
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2039-09-17
Also published as: CN112789718A; US20200101500A1; KR102839244B1; KR20210054017A; WO2020072195A3; TW202027197A; WO2020072195A2; TWI815975B; US11376640B2; CN112789718B; JP2022501840A

Description

関連出願の相互参照
本出願は、「ＡｐｐａｒａｔｕｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｔｏＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙＲｅｍｏｖｅＦｏｒｅｉｇｎＭａｔｔｅｒｆｒｏｍＳｕｂｓｔｒａｔｅＳｕｒｆａｃｅｓ」という名称のＲｏｔｏｎｄａｒｏらによる米国特許出願第６２／７３９，４８２号明細書に関し、且つそれからの優先権を主張するものであり、この特許出願の開示は、その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。

本開示は、基板の処理に関する。特に、本開示は、基板表面から異物を除去するための装置及び方法を提供する。

基板の処理中、様々な処理ステップ中の基板上の好ましくない異物（例えば、好ましくない粒子）により、基板上に形成される様々な構造内に欠陥が形成され得る。例えば、基板上での半導体構造の形成中、様々な処理ステップ（堆積、エッチング、注入、酸化等の処理ステップなどであるが、これらに限定するものではない）中に基板上に粒子が存在すると、半導体構造内に欠陥が形成されることになり得る。従って、基板処理フローの一部として、基板から粒子を除去することが望ましい。

基板表面から粒子を除去するために、様々な形態の物理的及び化学的技術が使用されてきたことが知られている。しかしながら、これらの技術の多くには、限界があり、なぜなら、粒子を除去しようとする試み中、下にある層及びパターンが損傷を受け得るからである。従って、粒子除去のための改良された技術が望まれている。

１つの例示的な実施形態では、本明細書で説明するのは、粒子と基板表面との間の引力を低減させて、基板表面から粒子を除去することを補助するための革新的な技術である。より具体的には、基板を洗浄することを補助するために多電極チャックが利用される。多電極チャックは、粒子と基板との間の引力を低減し、且つ基板表面上に存在する解放された粒子を移動させるために利用される。チャックの電極は、電極バイアス波間に位相シフトを伴う交流（ＡＣ）電圧でバイアスされる。基板表面上の結果として得られる電界波は、粒子に極性を与えることによって粒子を解放し、且つ解放された粒子を基板にわたって移動させる。

１つの例示的な実施形態では、基板処理システムが提供される。基板処理システムは、基板の表面から粒子を除去するように構成される。基板処理システムは、チャックであって、その上に基板を配置するように構成されたチャックと、チャック内の複数の電極であって、チャックにわたり、繰り返す離間されたパターンで提供される、複数の電極とを含む。基板処理システムは、複数の電極に結合された複数の電圧を更に含み、複数の電圧は、交流電圧であり、複数の電圧は、複数の異なる電圧信号を含み、複数の異なる電圧信号は、互いから位相シフトされている。複数の電極と複数の電圧との結合は、複数の異なる電圧信号の異なる電圧信号が、隣接する電極に提供されるように提供され、複数の異なる電圧信号の異なる電圧信号は、互いから位相シフトされており、複数の電極及び複数の電圧の配置は、基板の表面に交流電位場が生成されるようなものである。更に、複数の電極は、電極の上部と基板の上部表面との間の高さの±２０％以内に等しい幅を有する。

別の例示的な実施形態では、基板の表面から粒子を除去する方法が開示される。この方法は、基板処理ツールを提供することと、基板処理ツール内にチャックを提供することと、チャック内に複数の電極を提供することと、チャック上に基板を提供することとを含み得る。この方法は、複数の電極に複数の位相シフトされた交流電圧を提供することを更に含み、位相シフトされた交流電圧の複数の電極への結合は、隣接する電極が、位相シフトされた電圧を有するようなパターンにおけるものである。この方法はまた、複数の電極及び複数の位相シフトされた交流電圧の使用を通して基板の表面に電位を生成することと、基板の表面の電位を利用して、基板の表面にわたって粒子を移動させることにより、表面から粒子を除去することとを含む。

更に別の例示的な実施形態では、半導体ウェハの表面から粒子を除去する方法が開示される。この方法は、半導体処理ツールを提供することと、半導体処理ツール内において、半導体ウェハを保持するためのチャックを提供することと、チャック内に複数の電極を提供することとを含む。この方法は、複数の電極に少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧を提供することを更に含み、この少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧の複数の電極への結合は、隣接する電極が、位相シフトされた電圧を有するようなパターンにおけるものである。この方法は、複数の電極及び少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧の使用を通して半導体ウェハの表面に電位を生成することも含む。この方法は、半導体ウェハの表面の電位を利用して、半導体ウェハの表面にわたって粒子を移動させることにより、表面から粒子を除去することを更に含み、半導体ウェハの表面の電位は、少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧における位相シフトに起因して、半導体ウェハにわたって交番する。

本発明及びその利点のより詳細な理解は、添付の図面と併せて以下の記載を参照することによって得られ、図面では、同様の参照番号は、同様の特徴を示す。しかしながら、添付の図面は、開示された概念の例示的な実施形態のみを示し、従って範囲を限定するものと見なされるべきではなく、開示された概念に対して他の同等に効果的な実施形態も許され得ることに留意されたい。

多電極チャック及び位相シフトされた電圧の一例を利用する例示的なシステムを示す。位相シフトされた電圧のグラフを示す。基板から粒子を除去することができる力を示す。多電極チャック及び位相シフトされた電圧の一例を利用して基板表面に生成される例示的な電位を示す。多電極チャック及び基板の例示的な寸法を示す。チャック内の複数の電極の例示的なパターンを示す。チャック内の複数の電極の別の例示的なパターンを示す。多電極チャックを利用した例示的な基板処理ツールを示す。本明細書に記載する粒子除去技術を利用するための例示的な方法を示す。

多電極チャックは、単独型の洗浄工程の一部として利用され得るか、又は多様な湿式若しくは乾式工程と共に使用され得る。一実施形態では、電極は、電極間において、それぞれ１２０度位相シフトされた３つの位相シフトを有するように構成され得る。しかしながら、より多くの又はより少ない位相シフトが利用され得ることが認識されるであろう。各電極は、他の隣接する位相シフトされた電極及び多電極チャック上に存在し得る基板から絶縁され得る。基板にわたって粒子を移動させるための静電力の使用は、以下により詳細に説明するように、位相シフトされた電極によってもたらされる。更に、そのような技術は、パターン損傷を引き起こすことなく又はさもなければ基板のパターン完全性に影響を及ぼすことなく、粒子を除去することを可能にする。

電荷変調を使用することにより、様々な処理の時点のいずれかで基板から粒子を除去することができる。従って、説明する多電極チャック及び静電移動技術は、様々なプラズマ装置（エッチング及び堆積を含む）、化学気相堆積装置、洗浄装置、注入装置等の一部として利用され得る。前述の通り、装置は、湿式又は乾式工程装置を含み得る。更に、本明細書で説明する技術は、基板処理フローの特定の処理ステップに限定されない。一実施形態では、基板は、その上に１つ又は複数の半導体処理層が形成された半導体基板であり得る。別の実施形態では、半導体基板は、半導体ウェハである。前述のように、説明した洗浄技術を使用して、基板処理フローの様々な時点のいずれかで異物を除去することができる。例えば、本明細書で説明する技術は、基板工程処理ステップで利用され得るか又は配線工程処理ステップで利用され得る。

図１は、本明細書で説明する技術の少なくとも幾つかを例示するシステム１００を示す。図１に示すように、チャック１１０上に基板１０５が提供されている。基板１０５は、基板表面１０７を有する。基板表面１０７は、粒子又は異物を除去することが望まれる表面である。複数の電極１１５は、チャック１１０の誘電体内に埋め込まれ得る。電極１１５は、電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０に接続されている。電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０のそれぞれは、ＡＣ電圧であり得る。更に、各電圧の位相は、他の電圧からシフトされ得る。例えば、Ｖ_１（ｔ）１２０は、Ｖ_２（ｔ）１２５から１２０度位相がシフトされ得、Ｖ_２（ｔ）１２５は、Ｖ_３（ｔ）１３０から１２０度位相がシフトされ得、Ｖ_３（ｔ）１３０は、Ｖ_１（ｔ）１２０から１２０度位相がシフトされ得る。図１Ａは、電圧及び時間の関数として、電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０の例示的なグラフを示す。従って、一実施形態では、図に示すように、少なくとも３つの位相シフトされた電圧が提供され得る。３つの異なる位相シフトされた電圧の使用は、単なる例示にすぎず、本明細書で説明する技術は、別の数の位相シフトされた電圧と共に利用され得ることが認識されるであろう。更に、電圧間の位相シフトの量は、１２０度より大きい又は小さい位相シフトであり得る。図１では、説明を容易にするために、基板１０５及びチャック１１０の一部分のみが示されている。従って、基板１０５及びチャック１１０は、図に示したものと比較して延長された境界を有し得、その後、示されるより多くの電極１１５は、そのような境界まで延びるように提供され得ることが認識されるであろう。本明細書で説明する技術は、特定の種類のチャックに限定されないため、チャック１１０は、広範な材料から構成され得る。一例では、チャック１１０は、誘電体内に埋め込まれた電極１１５を備える、陽極酸化処理を施されたアルミニウムから構成され得る。別の実施形態では、チャック１１０は、誘電体内に埋め込まれた電極１１５を備える、焼結されたセラミックから構成され得る。電極１１５を電圧源に接続するために、広範な種類の配線を利用することができる。一実施形態では、ポリイミド薄膜に包まれた銅の配線が利用され得る。

電極１１５に提供された電圧は、チャック１１０、基板１０５中及び基板表面１０７に電圧電位を生成する。これらの電圧は、粒子を表面に引き付けることができる力（例えば、ファン・デル・ワールス力及び毛細管力）を打ち消すために使用され得る。より具体的には、基板表面１０７での電圧電位は、図２に示すように、基板表面１０７に垂直な力２０５などの力を粒子２００に対して提供し得る。更に、電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０の交番性質及び電圧間の位相シフトにより、図２に示すように、力２１０などの基板表面１０７に平行な力も生成される。力２０５及び力２１０は、クーロン力及び誘電泳動力からもたらされ得る。力２０５及び力２１０は、基板表面１０７にわたる粒子２００の移動につながり得、その結果、粒子２００を基板１０５から除去することができる。粒子の電気力学的及び静電的な移動は、表面での電圧電位の「電気カーテン」効果から生じる。荷電粒子のそのような移動については、１９６７年６月、ＮＡＳＡＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ第ＴＲ－７９２－７－２０７Ａ、Ｔａｔｏｍら著の「ＬｕｎａｒＤｕｓｔＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎＥｆｆｅｃｔｓａｎｄＲｅｍｏｖａｌ／ＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎＣｏｎｃｅｐｔｓ」と、１９７３年、ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＪａｐａｎ第１番９３巻、Ｍａｓｕｄａら著の「ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＯｆＳｔａｎｄｉｎｇ－ＷａｖｅＥｌｅｃｔｒｉｃＣｕｒｔａｉｎｓ」と、２００９年、ＮａｓａＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓＡｎｄＳｕｒｆａｃｅＰｈｙｓｉｃｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙ、Ｃａｌｌｅら著の「ＰａｒｔｉｃｌｅＲｅｍｏｖａｌＢｙＥｌｅｃｔｏｓｔａｔｉｃＡｎｄＤｉｅｌｅｃｔｒｏｈｏｒｅｔｉｃＦｏｒｃｅｓＦｏｒＤｕｓｔＣｏｎｔｒｏｌＤｕｒｉｎｇＬｕｎａｒＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＭｉｓｓｉｏｎｓ」とにより詳細に記載されている。

図３は、図１の構造に重ね合わせた基板表面での電圧電位を示す。図３に示すように、電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０の位相シフトにより、電圧電位プロット３００によって示されるような電圧電位が所与の時間に生成される。図３に示すように、電圧電位は、特定の時間の場合で示される。電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０は、交番しているため、プロット３００に示すような基板表面の電圧電位は、同様に交番し、例えば矢印３１０によって示されるような方向などにおいて、基板表面にわたって移動する電圧波を生成する。この電圧電位の変化は、上述した力によって説明されるように、粒子を基板表面にわたって動かすのに役立つ。

基板表面上に位置する粒子を移動させる能力は、基板１０５、チャック１１０及び電極１１５の様々な形状の関係性に依存し、なぜなら、そのような形状は、力の絶対値及び表面にわたる力の勾配に影響を与えるからである。図４に示すように、電極は、幅ｗ及び間隔ｇを有し得る。基板１０５は、厚さｈ_２を有し得、電極は、厚さｈ_１として示されるような、電極１１５からチャック表面までの誘電体厚さを有する誘電体内に埋め込まれ得る。従って、電極１１５から基板表面１０７までの総厚さは、ｈ＝ｈ_１＋ｈ_２である。

電極の幅及び電極の間隔が総厚さよりも大幅に小さくなる（ｗ＜ｈ且つｇ＜ｈ）につれて、基板表面での電界の勾配は、平滑化され、粒子を適切に移動させるには小さすぎるようになる。逆に、電極の幅又は電極の間隔が総厚さよりも大幅に大きくなる（ｗ＞ｈ又はｇ＞ｈ）場合、電極の縁の位置に対応する基板表面上に強い電界勾配が存在し得るものの、僅かな誘電泳動力のみがある領域が存在し得る。更に、間隔ｇがあまりに狭くなると、電極間のアーク放電が問題になり得る。従って、ｗとｇとの両方が厚さｈに近いような形状が有利である。更に、ほぼ等しい電極の間隔及び幅を提供することにより、粒子を移動させるのに十分である、基板表面全体にわたるクーロン力が生成される。一実施形態では、幅ｗ及び間隔ｇは、厚さｈの±２０％にサイズ調整され、別の実施形態では厚さｈの±１５％、より好ましい実施形態では厚さｈの±５％にサイズ調整される。従って、１つの例示的な実施形態では、電極の少なくとも１つの形状特性は、基板のサイズに依存し得る。一実施形態では、電極の幅及び電極の間隔は、０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲であり得る。

一実施形態では、基板は、半導体ウェハであり得、ウェハ厚さ及びチャック内の電極の上の誘電体の厚さは、約１０００ミクロン（約１ｍｍ）である。そのような場合、幅１ｍｍ、間隔１ｍｍの電極が提供され得る。そのような例では、（１２０度シフトされた）３つの位相シフトされた電圧が提供され得る。電圧は、１～５００ｋＨｚ、より好ましい範囲では１～１００Ｈｚの周波数を有し得る。電圧は、２０００～８０００Ｖの範囲であり得る。一実施形態では、電圧は、１００Ｈｚ、４０００Ｖの電圧であり得る。他の電圧周波数及び値を利用し得、且つ他の形状を利用し得ることが認識されるであろう。従って、特定の用途に応じて、本明細書で提供される変数は、変化し得る。

チャック内の電極の特定のパターンは、様々なフォーマットで実現することができる。例えば、図５に示すように、チャック１１０（例えば、円形の半導体ウェハと共に使用するためのチャック）の上面図が示されている。チャック１１０は、図示するように、平行な電極のパターンでチャック内に埋め込まれた一連の平行電極５１５を有し得、これらの電極は、チャック１１０全体にわたって延在する（図示及び理解を容易にするために、全ての電極が示されているわけではない）。上述したように、平行電極５１５は、チャック内に埋め込まれ得、上面図における電極の可視化は、単に説明目的のために提供されていることが認識されるであろう。平行電極５１５は、３つおきに（図１に示すように）一緒に電気的に接続され得、平行電極５１５は、３つの位相シフトされた電圧を提供され、例えば、各位相は、１２０度シフトされている。そのような実施形態では、平行電極５１５及び位相シフトされた電圧の使用により、粒子が基板にわたって移動することになる（例えば、図５に示すような電極パターンの場合、左から右への又は右から左への移動）。やはり上述したように、本明細書で説明する概念は、３つの電圧及び３つの位相シフトの使用に限定されず、なぜなら、より多くの又はより少ない電圧を利用し得るからである。

別の実施形態では、電極は、同心円状に配置された一連の電極から構成され得る。例えば、図６は、チャック１１０にわたって円形の態様で配置され得る電極６１５の部分集合を示す。図６のような実施形態では、電極６１５及び位相シフトされた電圧の使用により、粒子は、中心から縁に向かう方向において基板にわたって移動するようになる。図５及び図６のパターンは、単なる例示であり、例示的な円形のチャックと共に示されていることが認識されるであろう。他のチャック及び他の電極パターンを使用し得る。パターンには、例えば、正方形の形状をした電極パターン、らせん状の電極パターン等が含まれ得るが、これらに限定されない。

本明細書で説明する技術は、単独型の基板洗浄処理の一部として利用され得るか、又は別の基板処理ステップの一部として利用され得る。従って、例えば、処理ツールは、単に基板から粒子を除去するために使用される単独型の処理ツールとして、本明細書で説明するように構成されたチャック及び電圧源を備え得る。代わりに、本明細書で説明するチャック構成は、標準的な基板処理ツールと共に利用され得る。例えば、プラズマ処理ツールは、本明細書で説明した粒子除去電圧及び構成を提供するように変更されたチャックを有し得る。従って、プラズマエッチング又はプラズマ堆積ツールは、プラズマ処理前、プラズマ処理中又はプラズマ処理後、本明細書で説明したような粒子除去電圧の使用を組み込み得る。当技術分野で知られているように、一部のプラズマツールは、上部及び／又は下部電極に高周波又は低周波電圧（例えば、．２ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内）を提供して、プラズマ処理を支援し得る。プラズマシステム内にプラズマを生成するために使用される上部及び／又は下部電極に印加される他の電圧に加えて、本明細書で説明するような多電極チャック内に埋め込まれた電極の使用が施され得る。他の実施形態では、本明細書で説明するチャック構成を湿式処理ツール（湿式洗浄ツールを含む）と共に利用して、基板からの粒子の除去を支援し得る。そのような場合、湿式処理ツールのチャックは、本明細書で説明するような多電極チャックであるように適合され得る。本明細書で説明する力は、基板から粒子を除去するために湿式処理ツールで生成される流体力と共に利用され得る。更に、基板にわたって吹く空気ジェットは、基板にわたって粒子を移動させることを支援し得る。従って、本明細書で説明するように、チャックを通して提供される電気力学的及び静電的な力は、粒子を基板から除去することを支援するために粒子に対して作用する唯一の力である必要はない。他の多数の処理ツールも、本明細書で説明する概念を利用し得ることが認識されるであろう。

多様な技術の任意のものを利用して、本明細書で説明する位相シフトされた電圧を生成することができる（例えば、図１の３つの異なる電圧信号、電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０）。交流電圧は、幾つかの異なる形態を取り得ることに留意されたい。例えば、正弦波電圧、矩形波電圧、鋸歯状電圧又は他の電圧形状が使用され得る。そのような交流電圧用の電圧発生器は、基板処理技術分野においてよく知られている。更に、各電圧は、別々の電圧発生器によって生成され得るか、又は共通の電圧発生器は、位相シフトされた電圧を供給するために提供される位相シフト回路と共に使用され得る。本明細書で説明する技術は、特定の電圧発生器技術に限定されないため、他の技術も利用され得る。

上述したように、複数の位相シフトされた電極を有するチャックは、広範な処理ツールで使用され得る。１つの例示的な処理ツールが図７に示されている。図７の実施形態は、プラズマ処理ツールを示しているが、プラズマ処理ツールの図は、単なる例示に過ぎず、本明細書で説明する技術は、そのようなツールに限定されないことが認識されるであろう。図７の例示的なシステムに示されるように、プラズマ処理システム７００が提供される。プラズマ処理システムの例示的なタイプは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システムであるが、他のプラズマシステムが使用され得る。プラズマ処理システム７００は、処理チャンバ７０５を含み得る。当技術分野で知られているように、処理チャンバ７０５は、圧力制御されたチャンバであり得る。基板１０５（一例では半導体ウェハ）は、ステージ又はチャック１１０上に保持され得る。上部電極７２０及び下部電極７２５は、図示のように提供され得る。上部電極７２０は、上部無線周波数（ＲＦ）源７３０に電気的に結合され得る。上部ＲＦ源７３０は、上部周波数ｆ_Ｕで上部周波数電圧を提供し得る。下部電極７２５は、下部ＲＦ源７４０に電気的に結合され得る。下部ＲＦ源７４０は、下部周波数ｆ_Ｌで下部周波数電圧を提供し得る。利用されるプラズマ処理システム７００のタイプに応じて、多くの他の構成要素（図示せず）がプラズマ処理システム７００に含まれ得るか、又は図示した構成要素が除外され得ることが当業者に認識されるであろう。

チャック電圧源７０２は、上述したように、例えば図１に示したように、チャック１１０内の電極（図示せず）に結合される位相シフトされた電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０を生成するように提供される。１つの電圧源として示しているが、チャック電圧源７０２は、複数の別々の電圧源であり得る。代わりに、電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０は、システム内の他の供給源から提供され得る。例えば、様々なＲＦ源は、位相シフトされた電圧Ｖ_１（ｔ）１２０、Ｖ_２（ｔ）１２５及びＶ_３（ｔ）１３０を提供するようにも（更に下部非ＲＦ電圧を提供することを含む）構成され得る。

プラズマ処理システム７００の構成要素は、対応するメモリストレージユニット及びユーザインターフェース（いずれも図示せず）に接続され得る制御ユニット７７０に接続され、且つ制御ユニット７７０によって制御され得る。様々なプラズマ処理操作を、ユーザインターフェースを介して実行することができ、様々なプラズマ処理レシピ及び操作がストレージユニットに格納され得る。従って、所与の基板は、様々な微細加工技法を用いてプラズマ処理チャンバ内で処理され得る。制御ユニット７７０は、プラズマ処理システム７００の様々な構成要素に結合されて、他の構成要素から入力を受け取り、他の構成要素に出力を提供し得る。制御ユニット７７０は、様々な態様で実装され得る。例えば、制御ユニット７７０は、コンピュータであり得る。別の例では、制御ユニットは、本明細書で説明する機能を提供するようにプログラムされた１つ又は複数のプログラム可能な集積回路から構成され得る。例えば、１つ又は複数のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、中央処理装置など）、プログラマブルロジックデバイス（例えば、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ））、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）及び／又は他のプログラム可能な集積回路をソフトウェア又は他のプログラミング命令でプログラムして、禁止されたプラズマ処理レシピの機能を実装できる。ソフトウェア又は他のプログラミング命令は、１つ又は複数の非一時的コンピュータ可読媒体（例えば、メモリストレージデバイス、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）メモリ、再プログラム可能なストレージデバイス、ハードドライブ、フロッピーディスク、ＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭなど）に格納することができ、ソフトウェア又は他のプログラミング命令は、プログラム可能な集積回路によって実行されると、プログラム可能な集積回路に本明細書で説明する処理、機能及び／又は能力を実行させることに更に留意されたい。他の変形形態も実装され得る。

動作中、プラズマ処理装置は、上部ＲＦ源７３０及び／又は下部ＲＦ源７４０からシステムに電力を印加する場合、上部電極及び下部電極を使用して、処理チャンバ７０５内にプラズマ７６０を生成する。更に、当技術分野で知られているように、プラズマ７６０内に生成されたイオンは、基板１０５に引き寄せられ得る。生成されたプラズマは、例えば、これらに限定するものではないが、プラズマエッチング、化学気相堆積、半導体材料、ガラス材料並びに薄膜太陽電池、他の太陽電池及びフラットパネルディスプレイのための有機／無機プレートなどの大型パネルの処理など、様々な種類の処理においてターゲット基板（基板１０５又は処理対象の任意の材料など）を処理するために使用され得る。

電力を印加すると、上部電極７２０と下部電極７２５との間に高周波電界が発生する。次に、処理チャンバ７０５に送達された処理ガスは、解離されてプラズマに変換され得る。図７に示すように、説明する例示的なシステムは、上部ＲＦ源及び下部ＲＦ源の両方を利用する。例えば、例示的な容量結合プラズマシステムの場合、約３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の高周波電力が上部ＲＦ源７３０から印加され得、約０．２ＭＨｚ～４０ＭＨｚの範囲内の低周波電力が下部ＲＦ源から印加され得る。本明細書で説明する技法は、様々な他のプラズマシステムで利用され得ることが認識されるであろう。１つの例示的なシステムでは、供給源が切り替えられ得る（下部電極においてより高い周波数が印加され、上部電極においてより低い周波数が印加される）。更に、二重供給源システムは、単なる例示的なシステムとして示されており、本明細書で説明する技術は、周波数電源が１つの電極のみに提供されているか、又は直流（ＤＣ）バイアス源が利用されているか、又は他のシステム構成要素が利用されているなど、他のシステムと共に利用され得ることが認識されるであろう。上述したように、本明細書で説明する技術は、他のタイプのプラズマシステムにおいて実装され得、且つ非プラズマ処理ツールにおいても実装され得る。

上述の用途は、単なる例示に過ぎず、他の多くの処理及び用途において、本明細書に開示する技術を有利に利用し得ることが認識されるであろう。図８～図９は、本明細書に記載の処理技術を使用するための例示的な方法を示す。図８～図９の実施形態は、単なる例示に過ぎず、更なる方法は、本明細書で説明する技術を利用し得ることが認識されるであろう。更に、記載したステップは、排他的であることを意図していないため、図８～図９に示す方法に追加の処理ステップを追加することができる。更に、ステップの順序は、図に示す順序に限定されず、なぜなら、異なる順序が生じ得、且つ／又は様々なステップが組み合わされるか若しくは同時に実行され得るからである。

図８に示すように、基板の表面から粒子を除去する方法が開示される。この方法は、基板処理ツールを提供し、基板処理ツール内にチャックを提供し、チャック内に複数の電極を提供し、且つチャック上に基板を提供するステップ８０５を含む。この方法は、複数の電極に複数の位相シフトされた交流電圧を提供するステップ８１０も含み、位相シフトされた交流電圧の複数の電極への結合は、隣接する電極が、位相シフトされた電圧を有するようなパターンにおけるものである。この方法は、複数の電極及び複数の位相シフトされた交流電圧の使用を通して基板の表面に電位を生成するステップ８１５を更に含む。この方法は、基板の表面の電位を利用して、基板の表面にわたって粒子を移動させることにより、表面から粒子を除去するステップ８２０も含む。

図９に示すように、半導体ウェハの表面から粒子を除去する方法が開示される。この方法は、半導体処理ツールを提供し、半導体処理ツール内において、半導体ウェハを保持するためのチャックを提供し、且つチャック内に複数の電極を提供するステップ９０５を含む。この方法は、複数の電極に少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧を提供するステップ９１０を更に含み、この少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧の複数の電極への結合は、隣接する電極が、位相シフトされた電圧を有するようなパターンにおけるものである。この方法は、複数の電極及び少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧の使用を通して半導体ウェハの表面に電位を生成するステップ９１５も含む。この方法は、半導体ウェハの表面の電位を利用して、半導体ウェハの表面にわたって粒子を移動させることにより、表面から粒子を除去するステップ９２０を更に含み、半導体ウェハの表面の電位は、少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧における位相シフトに起因して、半導体ウェハにわたって交番する。

本発明の更なる修正形態及び代替実施形態は、本明細書の記載を考慮して当業者に明らかになるであろう。従って、本明細書の記載は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実施する方法を当業者に教示する目的のためのものである。本明細書に示され且つ記載された本発明の形態及び方法は、現在好ましい実施形態として解釈されるべきであることを理解されたい。本明細書で例示及び記載されたものの代わりに均等な技術を使用することができ、また本発明の特定の特徴は、他の特徴の使用とは無関係に利用することができ、これらは、全て本発明の本明細書の記載の利益を享受した後に当業者に明らかになるであろう。

Claims

基板の表面から粒子を除去するように構成された基板処理システムであって、
チャックであって、その上に前記基板を配置するように構成されたチャックと、
前記チャック内の誘電体材料内に埋設された複数の電極であって、前記チャックにわたり、繰り返す離間されたパターンで提供される複数の電極と、
前記複数の電極に結合された複数の電圧であって、交流電圧であり、複数の異なる電圧信号を含み、前記複数の異なる電圧信号は、互いから位相シフトされている、複数の電圧と、
を含み、
前記複数の電極と前記複数の電圧との前記結合は、前記複数の異なる電圧信号の異なるものが、隣接する電極に提供されるように提供され、前記複数の異なる電圧信号の前記異なるものは、互いから位相シフトされており、前記複数の電極及び前記複数の電圧の配置は、前記基板の前記表面に交流電位場が生成されるようなものであり、
前記複数の電極は、前記電極の上部と前記基板の上部表面との間の高さの±２０％以内に等しい幅を有し、
前記複数の電極の隣接する電極同士は、前記誘電体材料の領域によってのみ離間され、
前記複数の電極の一つの幅は、前記誘電体材料の領域の幅とほぼ等しい、基板処理システム。
前記基板は、半導体ウェハである、請求項１に記載のシステム。
前記異なる電圧信号は、１２０度の位相シフトを有する３つの異なる電圧信号から構成される、請求項１に記載のシステム。
前記基板は、半導体ウェハである、請求項１に記載のシステム。
プラズマ処理システムである、請求項１に記載のシステム。
前記電極は、前記チャック内に正方形の形状の電極パターン又は同心のらせん状のパターンで配置される、請求項１に記載のシステム。
前記電極は、前記チャック内に平行なラインとして配置される、請求項１に記載のシステム。
前記電極は、前記チャック内に同心円として配置される、請求項１に記載のシステム。
基板の表面から粒子を除去する方法であって、
基板処理ツールを提供することと、
前記基板処理ツール内にチャックを提供することと、
前記チャック内に誘電体材料内に埋設された複数の電極を提供することと、
前記チャック上に前記基板を提供することと、
前記複数の電極に複数の位相シフトされた交流電圧を提供することであって、前記位相シフトされた交流電圧の前記複数の電極への結合は、隣接する電極が、位相シフトされている電圧を有するようなパターンにおけるものである、提供することと、
前記複数の電極及び複数の位相シフトされた交流電圧の使用を通して前記基板の表面に電位を生成することと、
前記基板の前記表面の前記電位を利用して、前記基板の前記表面にわたって粒子を移動させることにより、前記基板から前記粒子を除去することと、
を有し、
前記複数の電極は、前記電極の上部と前記基板の上部表面との間の高さの±２０％以内に等しい幅を有し、
前記複数の電極の隣接する電極同士は、前記誘電体材料の領域によってのみ離間され、
前記複数の電極の一つの幅は、前記誘電体材料の領域の幅とほぼ等しい、方法。
前記複数の位相シフトされた交流電圧は、少なくとも３つの位相シフトされた電圧を含む、請求項９に記載の方法。
前記複数の位相シフトされた交流電圧は、１２０度の位相シフトを有する３つの位相シフトされた電圧を含む、請求項９に記載の方法。
前記基板の前記表面の前記電位は、前記複数の位相シフトされた交流電圧における位相シフトに起因して、前記基板にわたって交番する、請求項９に記載の方法。
前記複数の位相シフトされた交流電圧は、１２０度の位相シフトを有する３つの位相シフトされた電圧を含む、請求項９に記載の方法。
半導体ウェハの表面から粒子を除去する方法であって、
半導体処理ツールを提供することと、
前記半導体処理ツール内において、前記半導体ウェハを保持するためのチャックを提供することと、
前記チャック内に誘電体材料内に埋設された複数の電極を提供することと、
前記複数の電極に少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧を提供することであって、前記少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧の前記複数の電極への結合は、隣接する電極が、位相シフトされている電圧を有するようなパターンにおけるものである、提供することと、
前記複数の電極及び前記少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧の使用を通して前記半導体ウェハの表面に電位を生成することと、
前記半導体ウェハの前記表面の前記電位を利用して、前記半導体ウェハの前記表面にわたって粒子を移動させることにより、前記表面から前記粒子を除去することであって、前記半導体ウェハの前記表面の前記電位は、前記少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧における位相シフトに起因して、前記半導体ウェハにわたって交番する、除去することと、
を有し、
前記複数の電極は、前記電極の上部と前記半導体ウェハの上部表面との間の高さの±２０％以内に等しい幅を有し、
前記複数の電極の隣接する電極同士は、前記誘電体材料の領域によってのみ離間され、
前記複数の電極の一つの幅は、前記誘電体材料の領域の幅とほぼ等しい、方法。
前記少なくとも３つの位相シフトされた交流電圧は、１２０度の位相シフトを有する３つの位相シフトされた電圧を含む、請求項１４に記載の方法。
前記複数の電極の少なくとも１つの形状特性は、前記半導体ウェハの高さに依存する、請求項１５に記載の方法。
前記電極の幅は、前記半導体ウェハの前記高さに依存する、請求項１６に記載の方法。