(57)【要約】  本書に記載の実行形態は、原子層エッチング（ＡＬＥ）を実施するための装置及び方法に関する。パルス化プラズマの生成、及び、その後のプラズマ残光へのバイアス印加により、ＡＬＥ特性の改善がもたらされうる。本書に記載の装置は、一又は複数のプラズマ源からのプラズマ生成、及び、基板からの材料除去を促進するためのプラズマ残光のバイアス印加を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックと、
前記プレートスタックの反対側に配置された基板支持アセンブリと、
前記プレートスタックと前記基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域であって、第２プラズマの生成を維持するよう構成されている、処理領域と、
前記処理領域を通るプラズマ生成物の横断流を提供するために前記処理領域に流通可能に連結された、遠隔プラズマ源とを備える、処理チャンバ装置。
【請求項２】
前記プレートスタックが、
第１ディフューザーと、
面板と、
セラミックリングと、
第２ディフューザーと、
ガス分配デバイスと、
プラズマ遮断スクリーンとを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１プラズマが、前記面板と前記第２ディフューザーとの間で生成される遠隔プラズマである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１ディフューザー、前記面板、前記セラミックリング、前記第２ディフューザー、前記ガス分配デバイス、及び、前記プラズマ遮断スクリーンの各々が、イットリア又はアルミナを含有するセラミックコーティングでコーティングされる、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記プラズマ遮断スクリーンが、基板支持アセンブリが処理位置に配置されている時に、前記基板支持アセンブリから０．５ｃｍ〜４．０ｃｍの距離を保って配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記プラズマ遮断スクリーンが０．０１インチ〜１．０インチの厚さを有する、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記プラズマ遮断スクリーンが、０．０１インチ〜０．２５インチの直径を有する開孔を備える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
第１プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックであって、
第１ディフューザー、
面板、
セラミックリング、
第２ディフューザー、
ガス分配デバイス、及び、
プラズマ遮断スクリーンを備える、プレートスタックと、
前記プレートスタックの反対側に配置された基板支持アセンブリと、      
前記プレートスタックと前記基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域であって、第２プラズマの生成を維持するよう構成されている、処理領域と、
前記処理領域を通るプラズマ生成物の横断流を提供するために前記処理領域に流通可能に連結された、遠隔プラズマ源とを備える、処理チャンバ装置。
【請求項９】
前記第１プラズマが、前記面板と前記第２ディフューザーとの間で生成される遠隔プラズマである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１ディフューザー、前記面板、前記セラミックリング、前記第２ディフューザー、前記ガス分配デバイス、及び、前記プラズマ遮断スクリーンの各々が、イットリア又はアルミナを含有するセラミックコーティングでコーティングされる、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記プラズマ遮断スクリーンが、前記基板支持アセンブリが処理位置に配置されている時に、前記基板支持アセンブリから０．５ｃｍ〜４．０ｃｍの距離を保って配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記プラズマ遮断スクリーンが０．０１インチ〜１．０インチの厚さを有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
第１プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックであって、
第１ディフューザー、
面板、
セラミックリング、
第２ディフューザー、
ガス分配デバイス、及び、
プラズマ遮断スクリーンを備える、プレートスタックと、
前記第１ディフューザー及び前記面板に電気的に連結されたＲＦ電極であって、前記第１プラズマが、前記面板と前記第２ディフューザーとの間で生成される遠隔プラズマである、ＲＦ電極と、
前記プレートスタックの反対側に配置された基板支持アセンブリと、      
前記プレートスタックと前記基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域であって、第２プラズマの生成を維持するよう構成されている、処理領域と、
前記処理領域を通るプラズマ生成物の横断流を提供するために前記処理領域に流通可能に連結された、遠隔プラズマ源とを備える、処理チャンバ装置。
【請求項１４】
前記第１ディフューザー、前記面板、前記セラミックリング、前記第２ディフューザー、前記ガス分配デバイス、及び、前記プラズマ遮断スクリーンの各々が、イットリア又はアルミナを含有するセラミックコーティングでコーティングされる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記プラズマ遮断スクリーンが、前記基板支持アセンブリが処理位置に配置されている時に、前記基板支持アセンブリから０．５ｃｍ〜４．０ｃｍの距離を保って配置される、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実行形態は概して、原子層エッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
ムーアの法則、及び半導体の継続的な発展により、将来の集積回路におけるデバイスは、原子層１枚分の厚さで原子層数枚分未満の幅になるほど、小型化することが予想される。現在のプラズマエッチングプロセスでは、通常、最新の技術ノード向けの精密なパターン転写を実現することができない。これらの既存のエッチング技法は、基板の下層を損傷することもある。詳細には、従来型のプラズマエッチング技法では、２０ｎｍ未満の構造物の精密なパターニングに必要とされるレベルの制御ができず、パルスガスを用いる既存の原子層エッチングは、集積回路の大量生産向けの実用には緩慢すぎる。
【０００３】
最新の技術ノード向けの将来性のあるエッチング技術として、原子層エッチング（ＡＬＥ）が開発されている。ＡＬＥは通常、４つの工程を含む。第１に、基板表面への反応ガスの化学吸着を促進するために、清浄基板を反応ガスに曝露することを含む、化学吸着工程である。第２に、後続のステップにおけるガス相反応体によるエッチングを回避するために、不活性ガス流を用いて余剰のＣｌ２ガスがパージされる。第３に、吸着ガスとその下の固体反応との間で、（しばしば不活性ガスプラズマを介して）化学スパッタリングなどの反応ステップが影響を受ける。このプロセスは、イオンが、化学吸着されたガスに結合した基板原子とだけ反応するという点で、自己制御的なものでもありうる。
【０００４】
塩素化層が除去されると、基板の物理スパッタリングによる更なるエッチングは、大幅に低減されるか、又はいらなくなる。最後に、エッチング副生成物を排気するために、反応チャンバの排気が利用される。第１の工程における化学吸着の期間及び第３の工程におけるエッチングの期間が、十分に長い持続時間にわたるものであれば、エッチング速度は１原子層毎サイクルに近づく（この場合、原子層の厚さは塩素化層の厚さであるが、必ずしも基板の１つの単層というわけではない）。加えて、ＡＬＥサイクル動作の最中に、基板表面が原子的にほぼなめらかなままに保たれれば、実質的にサイクル毎に基板の１つの単層という、理想的な除去条件を実現することが可能になる。
【０００５】
ＡＬＥの最近の発展により、エッチング性能は更に向上している。例えば、商業的に実現可能性があるＡＬＥエッチングプロセスを実現するために、一定したガス流などにより、エッチング速度が向上している。しかし、ＡＬＥの新たな進歩があっても、問題は依然として存在している。例えば、光促進エッチング（ｐｈｏｔｏ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｅｔｃｈｉｎｇ：ＰＡＥ）は、ＡＬＥプロセスの実施に利用されるプラズマから光子が放出された結果として、望ましくない基板の追加エッチング、又はフォトレジストの劣化が発生する現象である。そのため、光子への曝露時に望ましくない微小トレンチが形成されることがあり、これにより、最新の技術ノードにおいては、デバイスの歩留りが減少しうるか、又はデバイス不具合が発生しうる。
【０００６】
したがって、当該技術分野において必要とされているのは、ＡＬＥプロセスのための改良型の装置である。
【発明の概要】
【０００７】
一実行形態では、処理チャンバ装置が提供される。この装置は、第１プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックと、プレートスタックの反対側に配置された基板支持アセンブリと、プレートスタックと基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域とを含む。処理領域は、第２プラズマの生成を維持するよう構成されてよく、遠隔プラズマ源が、処理領域に流通可能に連結されることもある。
【０００８】
別の実行形態では、処理チャンバ装置が提供される。この装置は、第１プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックを含み、プレートスタックは、第１ディフューザーと、面板と、セラミックリングと、第２ディフューザーと、ガス分配デバイスと、プラズマ遮断スクリーンとを含む。基板支持アセンブリがプレートスタックの反対側に配置され、プレートスタックと基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域は、第２プラズマの生成を維持するよう構成される。遠隔プラズマ源が更に、処理領域に流通可能に連結される。
【０００９】
更に別の実行形態では、処理チャンバ装置が提供される。この装置は、第１プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックを含み、プレートスタックは、第１ディフューザーと、面板と、セラミックリングと、第２ディフューザーと、ガス分配デバイスと、プラズマ遮断スクリーンとを含む。ＲＦ電極が、第１ディフューザー及び面板に電気的に連結され、第１プラズマは、面板と第２ディフューザーとの間で生成される遠隔プラズマである。基板支持アセンブリがプレートスタックの反対側に配置され、第２プラズマの生成を維持するよう構成された処理領域が、プレートスタックと基板支持アセンブリとの間に画定される。
【００１０】
本開示の上述の特徴を詳しく理解しうるように、上記で簡単に要約された本開示のより詳細な説明が、実行形態を参照することによって得られる。一部の実行形態は、付随する図面に示されている。しかし、付随する図面は例示的な実行形態だけを示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、他の等しく有効な実行形態も許容しうることに、留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本書に記載の実行形態による原子層エッチングプロセスを実施する方法を示す。
【図２】本書に記載の実行形態による処理チャンバの概略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すのに、可能な限り同一の参照番号を使用した。１つの実行形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実行形態に有益に組み込まれうると、想定される。
【００１３】
本書に記載の実行形態は、原子層エッチング（ＡＬＥ）を実施するための装置及び方法に関する。パルス化プラズマの生成、及び、その後のプラズマ残光（ａｆｔｅｒｇｌｏｗ）へのバイアス印加により、ＡＬＥ特性の改善がもたらされうる。本書に記載の装置は、一又は複数のプラズマ源からのプラズマ生成、及び、基板からの材料除去を促進するための、プラズマ残光のバイアス印加を提供する。
【００１４】
図１は、本開示の一実行形態による、原子層エッチング（ＡＬＥ）プロセス１００を示している。図１の上部がＡＬＥプロセス１００を示す一方、図１の下部はプロセスパラメータを示している。ＡＬＥプロセス１００は、吸着工程１０２とエッチング工程１０４という２つの工程を含む。吸着工程１０２において、吸着質が基板の表面上に吸着しうるように、基板が吸着質に曝露されうる。一部の実行形態では、吸着質は反応体でありうる。例えば、吸着質は、不対電子又は未結合手を有する、解離した反応体原子又は解離した反応体分子を含みうる。反応体は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、又はヨウ素（Ｉ）などのハロゲンを含みうるが、それに限定されるわけではない。水素（Ｈ２）や酸素（Ｏ２）などの非ハロゲン材料も、ある種の実行形態では利用されうる。一実行形態では、反応体は、塩素反応ガス（Ｃｌ２）由来の解離した塩素（Ｃｌ）原子でありうる。吸着質には他のハロゲン、ハロゲン化種、又はその他の反応体も使用されることが、想定される。代替的な実行形態では、そのままの又は解離していない反応体も、基板上への吸着質として使用されうる。好適な吸着質前駆体は、数あるうち、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＢＩＯ３、ＢＩ３、ＢＣｌ３、Ｈ２、及びＯ２を含むが、それらに限定されるわけではない。本書で利用されている「ガス（ｇａｓ）」という語は、室温で、又は標準的な温度と圧力において固体状態又は液体状態の物質から生成された蒸気を含むが、それに限定されるわけではない。
【００１５】
吸着質は、反応体を含有するプラズマを生成することによって取得されうる。一実行形態では、不活性ガスが、反応体と共にイオン化されうる。限定するわけではないが、結果として得られたプラズマは、反応体と、反応ガスイオンと、不活性ガスイオンとを含有しうる。一実行形態では、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）が利用される。任意の貴ガス種又はその他の不活性ガス種も利用されうることが、想定される。
【００１６】
ある種の実行形態では、反応体が不活性ガスと共にイオン化される場合、反応ガスの濃度は、容積百分率で、０．０１％〜約２０％であってよく、あるいは約０．０１％〜約１５％であってよく、ある種の実行形態では、反応ガスの濃度は、複合ガスの容積百分率で約０．０１％〜約１０％でありうる。一実行形態では、反応ガスは、容積百分率で約１％未満の濃度を含みうる。限定するわけはないが、生成されたプラズマは、Ａｒ種と、若干量のＣｌ反応ガス種とを含みうる。
【００１７】
ある種の実行形態では、反応体を生成するためにプラズマ源が使用される。非限定的で例示的なプラズマ源は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源、ヘリコン源、マイクロ波源、及び遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）を含みうる。ある種の実行形態では、プラズマ源は遠隔プラズマ源である。稼働中、遠隔プラズマ源は、吸着工程１０２の間中、ＲＦ駆動されうる。方法１００を実施するのに好適な装置については、図２に関連してより詳細に説明する。
【００１８】
ある種の実行形態では、吸着工程１０２の全体を通してプラズマ源が駆動されるわけではない。例えば、吸着段階１０２の後半部において、プラズマ源に印加されるＲＦ電力は低減されうる。非限定的な例では、プラズマ源は、吸着工程１０２の冒頭部においてＲＦ駆動されうる。工程１０２の後半部では、残光をもたらすために、プラズマ源に印加される電力が低減されうるか、又は、プラズマ源がオフにされうる。あるいは、プラズマ源は、吸着工程１０２の全体を通じて、連続的に駆動されうる。
【００１９】
理論に拘束されるつもりはないが、吸着プロセスは、本書で説明しているように行われうる。パッシべート層を伴わない、清浄表面を備える基板は、不対電子又は未結合手を含みうる。基板表面の付近のプラズマからの反応体は次いで、例えば化学吸着により、表面の未結合手と結合して、生成物層を形成しうる。例えば、生成物層は、反応体の単層、及び、関連する基板原子の単層を含みうる。より具体的には、Ｃｌ反応体は例示的なシリコン（Ｓｉ）基板の表面に吸着されて、ＳｉＣｌｘ（ここで、Ｘは１〜４である）を含む生成物層を形成し、この生成物層は、既知の生成物及びイオン種を含みうる。更に、ある種の事例においては、生成物層は、反応種Ｃｌ原子の単層、及びＳｉ原子の単層を含みうる。吸着は、基板表面が反応体で飽和するまで継続しうる。限定するわけではないが、飽和は、実質的に全ての利用可能な基板表面部位（不対電子や未結合手など）が反応体に占有された又は関連付けられた時点で、達成される。ある種の事例では、基板表面の一部分は反応体で覆われない。例えば、この基板表面の一部分は、酸化物層などの（ただしそれに限定されるわけではない）パッシべート層を包含しうる。非限定的な例では、パッシべート層は、利用可能な部位、利用可能な不対電子又は未結合手を包含しないことがあり、そのため反応体で覆われない。ある種の実行形態では、基板表面は、生成物層内の化学吸着された反応体で少なくとも部分的に覆われ、かつ、パッシべート層で少なくとも部分的に覆われる。
【００２０】
ある種の実行形態では、吸着工程１０２において、生成物層を備える基板表面がイオンに曝露されるように、反応ガスイオン及び／又は不活性ガスイオンがプラズマ内に存在しうる。基板をボンバードするイオンのエネルギー（すなわちプラズマ電位）は、望ましくないエッチング、物理スパッタリング又は化学スパッタリングを回避するか、又は最小化するよう、選択的に制御されうる。例えば、ＳｉをエッチングするためにＣｌイオンによって必要とされるエネルギーが約２５ｅＶ未満でありうる一方、スパッタリングを引き起こすためにＡｒイオンによって必要とされるエネルギーは、約３０ｅＶ〜約６０ｅＶでありうる。一部の実行形態では、吸着工程１０２において基板をボンバードするイオンのエネルギーは、約１５ｅＶ以下に制御されうる。このイオンエネルギーは、望ましくないエッチング、物理スパッタリング又は化学スパッタリングを最小化するために、例えば、プラズマ源の電磁遮蔽（ファラデーシールドなど）を提供すること、及び／又は、相対的に高い圧力（例えば５０ｍＴｏｒｒ未満）のもとでプロセスを実施することによって制御されうる。
【００２１】
吸着工程１０２の完了後、エッチング工程１０４が実施されうる。エッチング工程１０４において、生成物層を除去するためにイオンが基板をボンバードしうる。ある種の実行形態では、イオンは、正電荷を帯びたイオン又は負電荷を帯びたイオンを含む。一実行形態では、生成物層を除去するために正電荷を帯びたイオンが使用される。エッチング工程１０４において基板をボンバードするイオンのエネルギーは、好ましくは、化学支援スパッタリング向けの閾値を上回りうるが、物理スパッタリング向けの閾値を下回りうることが、想定される。選択されたエネルギーを有するイオンは、プラズマと基板との間の電位差を制御することによって、基板に向けて導かれうる正イオンを基板に向けて導くためには、プラズマ電位を基板電位に対して増大させること、基板電位をプラズマに対して低減すること、又はその両方によって、電位差が増大されうる。負イオンを導くためには、プラズマ電位を基板電位に対して低減すること、基板電位をプラズマに対して増大させること、又はその両方によって、電位差が増大されうる。正又は負のＤＣバイアス又はＲＦバイアスが、エッチング工程１０４において、プラズマ及び／又は基板に印加されうる。加えて、プラズマ及び／又は基板には連続バイアスが加えられうる。あるいは、一連のパルスバイアスが利用されることもある。パルスバイアスの実行形態では、約１０μｓ（１０マイクロ秒）〜約５００μｓの一定時間にわたり、ＤＣバイアスが印加されうる。
【００２２】
ある種の実行形態では、プラズマ源は、エッチング工程１０４の間中、ＲＦ駆動されうる。例えば、プラズマ源はパルスＲＦ電力を伴い、ＲＦ電力パルスの各々は、上記のバイアスパルスの合間に提供される。ある種の実行形態では、約５０μｓ〜約２００μｓの一定時間にわたり、ＲＦ電力パルスが印加されうる。そのため、一連のパルスＲＦ電力が、エッチング工程１０４においてプラズマ源に印加されてよく、一連のパルスＤＣバイアス又はパルスＲＦバイアスが、プラズマ及び／又は基板に印加されうる。バイアスパルスの各々は、ＲＦ電力パルスの合間に提供されうる。バイアスパルスは、ＲＦ電力パルスが停止した後の約２０μｓ〜約２００μｓの一定時間、遅延しうる。換言すると、バイアスパルスは遅延し、次いでプラズマ残光中に開始しうる。
【００２３】
プラズマと基板との間の電位差を選択的に増大させることによって、（本書に記載のある種の実行形態では塩素化生成物層を含む）生成物層が除去されうる。このプロセスにおいて、生成物に関連する基板原子の単層が、同時に基板から除去されうる。加えて、吸着工程１０２及びエッチング工程１０４が、基板原子の追加の層を一度に一層ずつ除去するために反復されうる。
【００２４】
図２は、本書に記載の実行形態による処理チャンバ２００の概略断面図を示している。処理チャンバ２００は、第１プラズマ源２１０、及び、後述するように、様々な処理工程において、同じくプラズマを生成しうるか、又は遠隔生成されたプラズマを包含しうる、処理領域２１２を含む。図２の配向では、ガス及び／又はプラズマ生成物の流れの概括的な方向は下向きであり（すなわち、基板支持アセンブリ２１８に向かい）、この方向は、本書では「下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」と称されうる。一方、図２の配向における、反対向きの上向き方向は、「上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」と称されうる。径方向２０７に沿って流れるガス及び／又はプラズマ生成物は、本書では「横断流（ｃｒｏｓｓ−ｆｌｏｗ）」と称されうる。また、図２に示す装置のかなりの部分は、中心軸２０１の周囲で円筒形に対称であってよく、それに関連する方向は、径方向２０７及び方位角方向２０３と定義されている。本書では方向についてのこの慣例が使用されうるが、本書に記載の原理の多くは円筒形に対称なシステムに限定されるわけではないことが、当業者には理解されよう。
【００２５】
図２に示しているように、第１プラズマ源２１０は、ＲＦ電極２１５を通じて、プラズマ源ガス２５５（１）として、ガス、及び／又は上流の遠隔プラズマ源によってイオン化されているガスを導入しうる。ある種の実行形態では、プラズマ源ガス２５５（１）は、図１に関連して上述した不活性ガスのうちの任意のものでありうる。ガスマニホールド２０２が、ＲＦ電極２１５に連結され、かつ／又は、ＲＦ電極２１５の近隣に配置されうる。処理ガスは、第１ガス源２３２からガスマニホールド２０２に提供されうる。第１ガス源２３２からの処理ガスは、フィードスルー部材２０８を通ってガスマニホールド２０２に進入しうる。一実行形態では、フィードスルー部材２０８は、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリマー材料から形成されうる。フローセンタリングインサート２０４が、ガス入口チューブ２２６の中の、ガスマニホールド２０２の近隣に配置されうる。フローセンタリングインサート２０４は、内側に開口部２０６が形成されている、リング状の装置でありうる。開口部２０６は、インサート２０４の中央を通って形成されてよく、単一の開孔でありうるか、又は、複数の開孔でありうる。単一開孔の実行形態では、開口部２０６の直径は約０．１２５インチでありうる。フローセンタリングインサート２０４は、処理チャンバ２００内での処理ガスの同心流れ分散を改善しうる。
【００２６】
ＲＦ電極２１５は、第１プラズマ源２１０全体でガス流が均一に（図２の視点では左から右へと均一に）なるように源ガスの流れを導き直すよう作用する、第１ガスディフューザー２２０及び面板２２５に、電気的に連結されうる。本書で後述するディフューザー又はスクリーンは全て電極として特徴付けられうることに、留意すべきである。なぜなら、かかるディフューザー又はスクリーンのいずれもが、特定の電位にひも付けられうるからである。絶縁体２３０が、電気的接地に保持されている第２ディフューザー２３５から、面板２２５を含むＲＦ電極２１５を電気的に絶縁する。第２ディフューザー２３５は、ＲＦ電極２１５の面板２２５に対向している第２電極として作用する。
【００２７】
面板２２５、第２ディフューザー２３５、及び絶縁体２３０の表面が、第１プラズマ生成キャビティを画定する。プラズマ源ガスが存在し、かつ、ＲＦエネルギーがＲＦ電極２１５を通じて面板２２５に提供された時に、この第１プラズマ生成キャビティにおいて、第１プラズマ２４５（すなわち第１遠隔プラズマ）が作り出されうる。ＲＦ電極２１５、面板２２５、及び第２ディフューザー２３５は、任意の導体で形成されてよく、実行形態では、アルミニウム（又は、既知の「６０６１」合金種などのアルミニウム合金）で形成される。
【００２８】
第１プラズマ２４５に直接面している面板２２５及び第２ディフューザー２３５の表面は、プラズマ２４５内で生成されるエネルギープラズマ生成物よるボンバードに対して耐性を得るために、例えばイットリア（Ｙ２Ｏ３）又はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のセラミック層でコーティングされうる。このセラミックコーティングは、電子ビームコーティングプロセス、陽極酸化プロセス、及び／又は、無孔性陽極酸化プロセスによって、形成されうる。他の好適なコーティングは、例えば濃縮ＨＮＯ３溶液への曝露による、ニッケルめっきコーティング及び表面酸化プロセスを含む。必ずしもプラズマに直接曝露されるわけではないが、反応性ガス及び／又はプラズマにより生成されたラジカルに曝露される、面板２２５及び第２ディフューザー２３５の他の表面は、化学的耐性を得るために、セラミック層（例えばイットリア、アルミナ）、又は好適なパッシべート層（例えば陽極酸化層、又は化学的に生成されたアルミナ層）のいずれかで、コーティングされうる。絶縁体２３０は、任意の絶縁体であってよく、ある種の実行形態では、セラミック材料から形成される。
【００２９】
第１プラズマ２４５内で生成されたプラズマ生成物は、第２ディフューザー２３５を通過する。第２ディフューザー２３５は、プラズマ生成物の均一分散を促進すことにも役立ち、電子温度制御を支援しうる。プラズマ生成物は、第２ディフューザー２３５を通過してから、均一性を向上させるガス分配デバイス２６０を通過する。ガス分配デバイス２６０は、更に、電気的接地に保持されている。ガス分配デバイス２６０を貫通している開孔の直径は、概して、第２ディフューザー２３５内の開孔の直径の少なくとも３倍である。また、ガス分配デバイス２６０は、一又は複数のガス２５５（２）が処理領域２１２に進入する際にそれらのガスをプラズマ生成物に導入するために使用されうる、更なるガスチャネル２５０を含む（つまり、ガス２５５（２）は、ガス分配デバイス２６０の第２ディフューザー２３５から遠位の側からだけ出てくる）。ガス２５５（２）は、第２ガス源（図示せず）から提供されうる。ある種の実行形態では、ガス２５５（２）は、図１に関連して説明している吸着質又は反応ガスでありうる。ガス分配デバイス２６０は、更に、アルミニウム又はアルミニウム合金で作られてよく、上述の面板２２５及び第２ディフューザー２３５と同様に、少なくとも化学的耐性を得るためにパッシべート層でコーティングされうるか、又は、セラミック層でコーティングされうる。
【００３０】
加熱素子２６２も処理チャンバ２００内に配置されうる。加熱素子２６２は、例えば抵抗性ヒータなどの、螺旋形状のヒータでありうる。加熱素子２６２は、図示しているように、ガス分配デバイス２６０に形成された溝内に配置されうるか、又は、第２ディフューザー２３５に形成された溝内に配置されうる。あるいは、加熱素子２６２は、ガス分配デバイス２６０に形成された溝内に、プラズマ遮断スクリーン２７０に面して配置されうる。別の実行形態では、加熱素子２６２は、プラズマ遮断スクリーン２７０に形成された溝内に、ガス分配デバイス２６０に面して配置されうる。加熱素子２６２は、処理チャンバ２００全体の熱分布の対称性を改善し、かつ、第１プラズマ２４５及び／又はプラズマ生成物（すなわちラジカル）の維持を容易にするよう、構成されうる。通常、プレート、ディフューザー、及び／又はシャワーヘッド２２０、２２５、２３０、２３５、２６０、２７０の各々は、集合的に、プレートスタック２０９と称されうる。プレートスタック２０９は、通常、処理チャンバ２００内の、ＲＦ電極２１５と反対側の基板支持アセンブリ２１８との間に配置される。
【００３１】
ガス２５５（１）、２５５（２）、及び／又は、第１プラズマ２４５からのプラズマ生成物が、プレナムキャビティ２６５に進入し、次いで、プラズマ遮断スクリーン２７０を通過して、処理領域２１２に至る。プラズマ遮断スクリーン２７０は、約０．０１インチ〜約１．０インチの範囲内の厚さを有してよく、そこには、上流の源からのガス及びプラズマ生成物が通過して処理領域２１２に入ることを可能にするよう構成されている、多数の小開孔が形成されうる。プラズマ遮断スクリーン２７０の開孔は、概して高アスペクト比の孔であり、開孔の孔直径は、約０．０１インチ〜約０．２５インチでありうる。プラズマ遮断スクリーン２７０は、詳細に後述するように、下流のプラズマ及びプラズマ生成物を上流の構成要素から実質的に遮断する。実行形態において、プラズマ遮断スクリーン２７０は、有利には、その中央領域に平方インチあたり少なくとも１０の開孔が形成されてよく、ある種の実行形態では、平方インチあたり３０以上の開孔が形成されうる。一実行形態では、プラズマ遮断スクリーンは、基板支持アセンブリ２１８が処理位置に配置されている時に、基板支持アセンブリ２１８から約０．５ｃｍ〜約４ｃｍの距離を保って配置されうる。プラズマ遮断スクリーン２７０と基板支持アセンブリ２１８との間の距離が相対的に短いことにより、処理領域２１２の容積が低減される。処理領域２１２の容積を低減することによって、処理チャンバ２００内で実施されるプロセスがより経済的に実施されること、及び、処理領域２１２の処理条件をより効率的かつ迅速に変化させることが、可能になる。
【００３２】
ガス分配デバイス２６０と同様にプラズマ遮断スクリーン２７０も、電気的接地に保持されている。上述の面板２２５及び第２ディフューザー２３５と同様に、プラズマ遮断スクリーン２７０のプラズマに直接曝露される表面が、有利には、セラミック（例えばアルミナ又はイットリア）でコーティングされると共に、プラズマに直接曝露されない表面も、セラミックでコーティングされてよく、有利には、少なくとも、反応性ガス及び活性種に対する化学的耐性を得るためにパッシべート層でコーティングされる。一実施形態では、コーティングが損傷を受けた場合、又はコーティングの作動効率が低下した場合に、コーティングの欠陥性を低減し、かつ効率的な置換を可能にするために、シリコン材料を含有する分離可能コーティングが、プラズマ遮断スクリーン２７０に配置されうる。
【００３３】
上述のように生成された全てのガス及び／又はプラズマ生成物が、処理領域２１２の中に配置されうる基板２１６と相互作用し、第２プラズマ２７５（すなわち直流プラズマ）が処理領域２１２の中で生成されうる。処理領域２１２の中にプラズマが求められる場合、第２ディフューザー２３５が電気的接地に保持されていることから、第２プラズマ２７５を作り出すためのＲＦ電力は、基板支持アセンブリ２１８に印加される。ガスの流れに応じて、吸着質／反応ガスプラズマ又は不活性ガスプラズマが、第２プラズマ２７５として生成されうる。吸着質／反応ガス及び不活性ガスの流れ、並びに後続のプラズマ生成を交互に行うことで、方法１００が可能になりうると想定される。一実行形態では、第１プラズマ２４５は不活性ガスプラズマを含んでよく、第２プラズマ２７５は吸着質／反応ガスプラズマを含みうる。
【００３４】
第１プラズマ又は第２プラズマ２４５、２７５内で生成されるイオンを誘導して、基板２１６の方向性（異方性）ＡＬＥを促進するために、基板支持アセンブリ２１８にＤＣバイアスも印加されうる。基板支持体アセンブリ２１８は、処理中に基板２１６が固定される静電チャックも含みうる。別の実行形態では、バイアスリング２８２が、処理チャンバ２００の基板支持アセンブリ２１８の近隣に連結されうる。バイアスリング２７２は、処理領域２１２内に配置された基板２１６に向かうプラズマ又はプラズマ残光のバイアス印加を提供する、任意の形状寸法で、任意の材料から作られうる。基板支持アセンブリ２１８及び／又はバイアスリング２７２は、ＲＦ及び／又はＤＣのバイアス源２７４に、選択された時に処理領域２１２の中でプラズマ電位及び／又はバイアス電位を生成し、それ以外の時には生成しないように、切り替え可能に接続されうる。基板支持アセンブリ２１８は、面板２２５と第２ディフューザー２３５との間で第１プラズマ２４５を作り出すために使用されるのと同じＲＦ電源に接続されうるか、又は、別のＲＦ電源に接続されうる。
【００３５】
ある種の実行形態では、遠隔プラズマ源２７６は、処理領域２１２に流通可能に連結されうる。図示していないが、遠隔プラズマ源２７６は、第３ガス源（又は、生成されるべき所望のプラズマの種類に応じて、第２ガス源）に連結されうる。この実行形態では、第３プラズマが処理領域２１２から遠隔で生成され、処理領域２１２に送られうる。分かりやすく言うと、（遠隔プラズマ源２７６で生成された）第３プラズマは、第２プラズマ２７５と同じエリアを占有しうる。しかし、第３プラズマは、処理領域２１２を通り、処理領域２１２に流通可能に連結されている排気部２７８へと、径方向２０７に沿って横断的に流れうる。一実行形態では、排気部２７８は、遠隔プラズマ源２７６の反対側で処理領域２１２に連結されうる。一実行形態では、吸着質／反応ガスは、遠隔で第３プラズマに生成され、処理領域２１２に送られうる。一実行形態では、遠隔プラズマ源２７６によって生成された第２プラズマ２７５と第３プラズマの両方が、吸着質／反応プラズマ又はプラズマ生成物を生成するために利用されうる。あるいは、遠隔プラズマ源２７６によって生成される第２プラズマ２７５又は第３プラズマの一方が、吸着質／反応プラズマ又はプラズマ生成物を生成するために利用されうる。
【００３６】
稼働中、基板支持アセンブリ２１８は、曝露均一性、及び、基板表面の活性部位の、吸着質／反応プラズマ及び／又はプラズマ生成物との反応を向上させるために、基板２１６の第３プラズマ／プラズマ生成物への曝露時に回転しうる。吸着質／反応プラズマ又はプラズマ生成物を処理領域２１２から遠隔で生成することによって、望ましくない光促進エッチング（ＰＡＥ）が低減しうるか又はなくなると、考えられている。遠隔プラズマ生成により、処理領域２１２内の基板２１６によって「知覚される（ｓｅｅｎ）」第３プラズマ又はプラズマ生成物の中にある光子の存在が、低減するか又はなくなることが想定される。したがって、ＰＡＥの悪影響を伴わないＡＬＥプロセスが可能になりうる。
【００３７】
以上の説明は本開示の実行形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱しなければ、本開示の他の実行形態及び更なる実行形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決まる。
【図１】
2019503077.tif 000003
【図２】
2019503077.tif 000004
【国際調査報告】
2019503077.tif 000005
2019503077.tif 000006