(57)【要約】      （修正有）【課題】高品質のデバイス及び構造物を製造するため適用される、プラズマフィルタリングを実施するために、システム及び方法を提供する。【解決手段】処理チャンバ３００は、シャワーヘッド３０５、基板支持体３１０を含む。処理チャンバは、基板支持体に電気的に連結された電源であって、基板支持体に電力を供給してシャワーヘッドと基板支持体との間に規定された処理領域内にバイアスプラズマを生成するように構成される。処理システムは、基板支持体に連結されたプラズマスクリーン３３５を透過するプラズマ漏出をほぼなくすように構成され、電気的に接地される。【選択図】図３
2019096869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理チャンバであって、
シャワーヘッドと、
基板支持体と、
前記基板支持体と電気的に連結された電源であって、前記シャワーヘッドと前記基板支持体との間に規定される処理領域内にバイアスプラズマを生成するため、前記基板支持体に電力を供給するように構成された電源と、
前記基板支持体に連結されたプラズマスクリーンであって、前記プラズマスクリーンを通るプラズマ漏出をほぼなくすように構成され、電気接地に連結されている、プラズマスクリーンと、
を備える半導体処理チャンバ。
【請求項２】
前記プラズマスクリーンが、前記基板支持体から径方向外向きに延びる環状の構成要素を備える、請求項１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項３】
前記プラズマスクリーンが、前記プラズマスクリーンの内側円の周囲にある第１の厚さによって特徴づけられており、前記プラズマスクリーンの外側円の周囲にある、前記第１の厚さよりも小さい第２の厚さによって特徴づけられている、請求項２に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項４】
前記プラズマスクリーンが、前記プラズマスクリーンを貫通する複数の開孔を規定する、請求項３に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項５】
前記複数の開孔が、前記第２の厚さによって特徴づけられている前記プラズマスクリーンの領域内に規定される、請求項４に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項６】
前記複数の開孔のうちの各開孔が、少なくとも部分的に前記プラズマスクリーンを貫通して延びているテーパを含む形状によって特徴づけられている、請求項４に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項７】
前記プラズマスクリーンが、前記プラズマスクリーンを貫通する少なくとも約５００の開孔を規定しており、前記複数の開孔の各開孔が、約０．２５インチ以下の直径によって特徴づけられている、請求項４に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項８】
前記プラズマスクリーンの円の端部と前記半導体処理チャンバの側壁との間に間隙が維持されている、請求項１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項９】
前記プラズマスクリーンが、前記電源と電気的に連結された前記基板支持体の静電チャック部から、電気的に絶縁された状態に維持されている、請求項１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項１０】
半導体処理チャンバであって、
チャンバ側壁と、
シャワーヘッドと、
基板支持体であって、前記基板支持体は、前記シャワーヘッドと前記チャンバ側壁と共に前記半導体処理チャンバの処理領域を規定しており、前記基板支持体は導電性のパックを備え、前記基板支持体は、前記処理領域内の第１の垂直位置から、前記処理領域内の前記シャワーヘッドに近接した第２の垂直位置まで、移動可能である基板支持体と、
前記導電性のパックに電気的に連結された電源であって、前記処理領域内にバイアスプラズマを形成するため、前記導電性のパックに対してエネルギーを供給するのに適合している、電源と、
プラズマスクリーンであって、前記基板支持体の周囲に沿って前記基板支持体に連結されており、前記チャンバ側壁に向かって径方向外向きに延びており、電気接地された状態に維持されている、プラズマスクリーンと、
を備える、半導体処理チャンバ。
【請求項１１】
前記プラズマスクリーンが、内側円及び外側円によって特徴づけられており、前記プラズマスクリーンの内側領域と外側領域の間の境界のところに規定されている内部円によって特徴づけられている、請求項１０に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項１２】
前記プラズマスクリーンが、前記プラズマスクリーンの前記外側領域内にあって前記プラズマスクリーンの周囲に広がっている、複数の開孔を規定している、請求項１１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項１３】
前記プラズマスクリーンは、前記プラズマスクリーンの前記内側領域に沿って、前記基板支持体の前記外側端と連結されており、前記基板支持体は、前記基板支持体を取り囲むエッジリングを備えており、前記エッジリングは前記プラズマスクリーンの前記内側領域上に固定されており、前記エッジリングは石英である、請求項１１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項１４】
前記プラズマスクリーンは前記内側領域内の第１の厚さによって特徴づけられており、
前記プラズマスクリーンは前記外側領域内の第２の厚さによって特徴づけられており、前記プラズマスクリーンは前記内部円のところにレッジを規定している、請求項１１に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項１５】
半導体処理チャンバであって、前記シャワーヘッドに近接する位置から、前記基板支持体が前記第２の垂直位置にあるときに前記プラズマスクリーンとほぼ同一平面上にある位置まで、前記チャンバ側壁に沿って延びるライナーをさらに備え、前記プラズマスクリーンの前記シャワーヘッドに面する第１の表面が被覆されている、請求項１０に記載の半導体処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術は、半導体のシステム、処理、及び機器に関する。具体的には、本発明の技術は、処理チャンバ内でプラズマをフィルタリングするためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、基板表面上に複雑なパターンの物質層を形成する処理によって可能になる。基板上にパターンが形成された材料を製作するには、露出した材料を除去するための、制御された方法が必要である。化学エッチングは、下位層にフォトレジストでパターンを転写する、層を薄化する、または表面上に既に存在する特徴の横寸法を薄化することを含む、様々な目的に使用される。多くの場合、一つの物質を別の物質よりも早くエッチングして、例えばパターン転写処理を促進するエッチング処理を有することが望ましい。こうしたエッチング処理は、第１の物質に対して選択的であると言われる。物質、回路、及び処理には多様性があることから、その結果として、エッチング処理は、様々な物質に対して選択性を持つようにして開発されてきた。
【０００３】
エッチング処理は、処理中に使用される材料に基づいて、湿式または乾式と呼ばれてよい。湿式ＨＦエッチングは、その他の誘電体及び材料よりも、シリコン酸化物を優先的に除去する。しかしながら、湿式処理では、いくつかの制約されたトレンチに浸透することが困難なことがあり、時として残りの材料を変形させてしまうことがある。基板の処理領域内に形成された局所プラズマにおいて行われるドライエッチングは、より制約されたトレンチに浸透することができ、壊れやすい残りの構造物の変形が抑えられる。しかし、局所プラズマは、放電の際に生成される電気アークによって、基板に損傷を与えることがある。
【０００４】
したがって、高品質のデバイス及び構造物を製造するのに用いられ得る、改良されたシステム及び方法が必要となっている。これらの必要性、及びその他の必要性に対する取り組みが、本発明の技術によって行われる。
【発明の概要】
【０００５】
プラズマフィルタリングを実施するために、システム及び方法が用いられてよい。例示的な処理チャンバは、シャワーヘッドを含んでいてよい。これらの処理チャンバは、基板支持体を含んでいてよい。処理チャンバは、基板支持体に電気的に連結された電源であって、基板支持体に電力を供給して
シャワーヘッドと基板支持体との間に規定された処理領域内にバイアスプラズマを生成するように構成された、電源を含んでいてよい。処理システムは、基板支持体に連結されたプラズマスクリーンであって、プラズマスクリーンを通るプラズマ漏出をほぼなくすように構成された、プラズマスクリーンを含んでいてよい。このプラズマスクリーンは、電気接地に連結されていてよい。
【０００６】
ある実施形態では、プラズマスクリーンは、基板支持体から径方向外向きに延びる、環状構成要素を含んでいてよい。プラズマスクリーンは、プラズマスクリーンの内側円（ｉｎｔｅｒｉｏｒ  ｒａｄｉｕｓ）の周囲にある第１の厚さによって特徴づけられていてよく、また、プラズマスクリーンの外側円（ｅｘｔｅｒｉｏｒ  ｒａｄｉｕｓ）の周囲にある、第１の厚さよりも小さい第２の厚さによって特徴づけられていてよい。プラズマスクリーンは、プラズマスクリーンを貫通している複数の開孔を規定していてよい。複数の開孔は、第２の厚さによって特徴づけられるプラズマスクリーンの領域内に規定されていてよい。複数の開孔のうちの各開孔は、少なくとも部分的にプラズマスクリーンを貫通しているテーパを含む形状によって、特徴づけられていてよい。プラズマスクリーンは、プラズマスクリーンを貫通している、少なくとも約５００個の開孔を規定していてよい。複数の開孔のうちの各開孔は、約０．２５インチ以下の直径によって特徴づけられていてよい。プラズマスクリーンの円の端部（ｒａｄｉａｌ  ｅｄｇｅ）と半導体処理チャンバの側壁との間には、間隙が維持されていてよい。プラズマスクリーンは、電源と電気的に連結された基板支持体の静電チャック部から、電気的に絶縁された状態に維持されていてよい。
【０００７】
本発明の技術はまた、さらなる半導体処理チャンバを含む。これらのチャンバは、チャンバ側壁を含んでいてよい。チャンバは、シャワーヘッドを含んでいてよい。チャンバはまた、基板支持体も含んでいてよく、基板支持体は、シャワーヘッドとチャンバ側壁と共に、半導体処理チャンバの処理領域を規定していてよい。基板支持体は、導電性のパック（ｐｕｃｋ）を含んでいてよい。基板支持体は、処理領域内の第１の垂直位置から、処理領域内のシャワーヘッドに近接した第２の垂直位置まで、移動可能であってよい。チャンバは、導電性のパックと電気的に連結された電源を含んでいてよい。電源は、処理領域内にバイアスプラズマを形成するため、導電性のパックに対してエネルギーを供給するのに適合していてよい。チャンバはまた、基板支持体の周囲に沿って基板支持体に連結されている、プラズマスクリーンも含んでいてよい。プラズマスクリーンは、チャンバ側壁に向かって径方向外向きに延びていてよく、電気接地された状態に維持されていてよい。
【０００８】
ある実施形態では、プラズマスクリーンは、内側円と外側円によって特徴づけられていてよい。プラズマスクリーンは、プラズマスクリーンの内側領域（ｉｎｔｅｒｉｏｒ  ｒｅｇｉｏｎ）と外側領域（ｅｘｔｅｒｉｏｒ  ｒｅｇｉｏｎ）との境界のところに規定されている、内部円（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｒａｄｉｕｓ）によって特徴づけられていてよい。プラズマスクリーンは、プラズマスクリーンの外側領域内にあってプラズマスクリーンの周囲に広がっている、複数の開孔を規定していてよい。プラズマスクリーンは、プラズマスクリーンの内側領域に沿って、基板支持体の外側端と連結されていてよい。基板支持体は、基板支持体を取り囲むエッジリングを含んでいてよい。エッジリングは、プラズマスクリーンの内側領域上に固定されていてよい。エッジリングは、石英であってよい。プラズマスクリーンは、内部領域内の第１の厚さによって特徴づけられていてよい。プラズマスクリーンは、外部領域内の第２の厚さによって特徴づけられていてよく、内部円のところにレッジ（ｌｅｄｇｅ）を規定していてよい。チャンバは、シャワーヘッドに近接する位置から、基板支持体が第２の垂直位置にあるときにプラズマスクリーンとほぼ同一平面上にある位置まで、チャンバ側壁に沿って延びる、ライナーを含んでいてよい。プラズマスクリーンは、シャワーヘッドに面した第１の表面が、被覆されていてよい。
【０００９】
本発明の技術はまた、半導体の処理中のスパッタリングを削減するための方法も含んでいてよい。この方法は、半導体処理チャンバの処理領域内に前駆体のバイアスプラズマを形成することを含んでいてよい。方法は、バイアスプラズマによって、半導体処理チャンバ内で基板支持体上に配置されている基板へと、プラズマ放出物を向かわせることを含んでいてよい。方法はまた、基板支持体の外側の周囲に連結されたプラズマスクリーンで、プラズマ放出物を消滅させることも含んでいてよい。プラズマスクリーンは、チャンバ構成要素のスパッタリングに由来する汚染を、約５％を超えて削減し得る。
【００１０】
こうした技術は、従来のシステム及び技法よりも、多数の利点を提供し得る。例えば、本発明の技術によるプラズマスクリーンは、チャンバの処理領域からプラズマ種を除去し得る。加えて、本発明の技術による基板支持体では、プラズマ生成構成要素付きのプラズマスクリーンが、基板支持体に一体化されていてよい。これら実施形態及びその他の実施形態、並びにそれらの利点及び特徴の多くは、以下の記載及び添付の図面に関連して、より詳細に記載されている。
【００１１】
本開示の手法の性質及び利点に関する理解は、本明細書の残りの部分と図面とを参照することによって、さらに深められ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の技術の実施形態による例示的な処理システムの上面図を示す。
【図２】本発明の技術の実施形態による例示的な処理チャンバの概略断面図を示す。
【図３】本発明の技術の実施形態による例示的な処理チャンバの概略断面図を示す。
【図４】本発明の技術の実施形態による例示的なプラズマスクリーンの上面概略図を示す。
【図５】図５Ａ−図５Ｅは、本発明の技術の実施形態によるプラズマスクリーン内に形成されていてよい、例示的な開孔の概略断面図を示す。
【図６】本発明の技術の実施形態による方法の例示的な工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面のうちのいくつかは、概略図として記載されている。図面は説明を目的とするものであり、縮尺に関する明記がない限り、縮尺どおりであるとみなすべきではないことは、理解すべきである。加えて、これらの図面は概略図であり、理解を助けるために提示されているものである。これらの図面は写実的表現と比べて全ての特徴や情報を含んでいなくてよく、また説明のために余分な材料や誇張された材料を含んでいてもよい。
【００１４】
添付の図面において、類似の構成要素及び／または特徴は、同一の参照符号を有していることがある。さらに、同じ種類に属する様々な構成要素は、類似の構成要素同士を区別する文字による参照符号に従うことで、区別されてよい。本明細書において第１の参照符号のみが使用されている場合、その記載は、その文字が何であれ、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちの、いずれにも該当することができる。
【００１５】
本発明の技術は、狭ピッチの特徴の半導体処理用のシステム及び構成要素を含む。線のピッチが小さくなるのにつれて、標準のリソグラフィ処理は制限されていき、パターニングを行うのに代わりの機構が使用され得る。従来技術は、これらの最小規模のパターニング工程と除去工程に苦労して取り組んできたが、基板上で露出している材料が、多数の異なる特徴及び材料を含んでおり、あるものはエッチングすべきであるものは維持するべきであるような場合には、とりわけそうであった。
【００１６】
原子層エッチングは、材料表面を損傷または改質し、続いてエッチング工程を行うという、複数工程による処理を利用するプロセスである。エッチング工程は、改質された材料の除去は可能にするが、改質されていない材料との相互作用は制限されるという、チャンバ条件の下で実施されてよい。このプロセスは、さらなる材料をエッチングするために何回でも繰り返されてよい。ある入手可能なチャンバは、単一のチャンバ内でどちらの工程も実施することが可能である。改質は、基板レベルのボンバード工程によって実施されてよく、改質された材料のみを除去することが可能なエッチャント前駆体を増強するための、リモートプラズマ工程がそれに続いてよい。
【００１７】
改質工程中、処理領域内にウエハレベルのプラズマ
が形成され得る。例えば、基板支持体からのバイアスプラズマが形成されてよい。基板支持体は、処理領域内で前駆体のプラズマを形成し得る。プラズマは、イオンを基板表面に向かわせ得る。バイアスプラズマは、容量結合プラズマであってよく、処理領域の至るところで、高いプラズマ電位でプラズマ放出物を生成してよい。基板の上方に形成された誘導結合プラズマは、プラズマ放出物をより制御された形で送達することができるが、一方で、容量結合プラズマは、チャンバ構成要素のボンバードメントを生じ得るプラズマ種を生成する可能性があり、スパッタリングにつながる可能性がある。これらのイオン及び他の粒子は基板表面を超えて広がってよく、基板支持体の表面もまた超えて広がってよい。
【００１８】
ある処理チャンバは、基板支持体の下流に連結されたポンピングシステムを含む。基板支持体の周囲に、しばしば、プレナム領域が形成される。これによって、放出物と前駆体が基板支持体の周囲を流れ、チャンバの外へ流れることが可能になる。基板支持体の周囲にこのさらなるスペースがあることによって、プラズマ種もまた、ペデスタルの周囲とペデスタルの下方に流動し得る。チャンバ被覆は、これらの、チャンバからの戻り経路には、完全に広がっていないかもしれない。これらの領域に入ることが可能なプラズマ種は、表面及び構成要素をボンバードすることが可能であり、スパッタリングが起きる。これによってチャンバの構成要素が腐食する可能性があり、チャンバ内の流動パターンによって、作業中の基板上に金属汚染が起きる可能性もある。ある従来技術は、チャンバ壁まで延びる、基板支持体の周囲のプラズマフィルタを含む。これらのフィルタは放出物の流動に影響し得るが、先進技術によって金属汚染を制限するのに十分なほどには、プラズマ種を除去しない可能性がある。加えて、これらのスクリーンは、完全に移動不能である可能性があり、処理工程中の基板支持体の並進動作を可能にしない可能性がある。最後に、フィルタはしばしば導電性の構成要素であるので、バイアスプラズマを生成する処理システムでは使用することができない。なぜならば、フィルタが電気接地されないからである。
【００１９】
本発明の技術は、チャンバの処理領域からプラズマ放出物及びイオン種を完全に除去し得るプラズマスクリーンを使用し、スパッタリングに由来する金属汚染に対する保護の強化を可能にすることによって、これらの問題点を克服するものである。本発明の技術によるスクリーンは、具体的には、プラズマを生成する基板支持体の電極からこのスクリーンを電気的に絶縁することで、バイアスプラズマの生成に用いられる基板支持体と一緒に使用するように一体化されている。加えて、本発明の技術によるプラズマスクリーンは、プラズマ種の十分な除去を妨げる量の間隙を作り出すことなく基板支持体の動きを可能にするようにして、一体化されていてよい。
【００２０】
残りの開示内容は、本発明の手法を利用した具体的なエッチング処理を規定どおりに特定するものであるが、これらのシステム及び方法が、記載されたチャンバ内で行われ得る堆積処理及び洗浄処理に対しても同様に適用可能であることは、容易に理解できるだろう。したがって、この技術は、エッチング処理のみでの使用に限定されるものと考えるべきではない。
【００２１】
図１は、ある実施形態による、堆積、エッチング、ベーキング、及び硬化の各チャンバによる処理システム１００の一実施形態の上部平面図である。図１に示す処理ツール１００は、複数の処理チャンバ１１４Ａ−１１４Ｄ、移送チャンバ１１０、サービスチャンバ１１６、一体型計測チャンバ１１７、及び一対のロードロックチャンバ１０６Ａ−１０６Ｂを備えていてよい。処理チャンバは、図２に関連して記載されたものと同様の構造物または構成要素を含んでいてよく、さらなる処理チャンバについても同様である。
【００２２】
チャンバ間で基板を搬送するため、移送チャンバ１１０は、ロボット式搬送機構１１３を含んでいてよい。搬送機構１１３は、延伸可能アーム１１３Ｂの遠位端にそれぞれ取り付けられた、一対の基板搬送ブレード１１３Ａを有していてよい。ブレード１１３Ａは、処理チャンバとの間で個々の基板を運搬するために使用されてよい。稼働中には、搬送機構１１３のブレード１１３Ａといった基板搬送ブレードのうちの１つが、チャンバ１０６Ａ−１０６Ｂといったロードロックチャンバの１つから基板Ｗを回収し、チャンバ１１４Ａ−１１４Ｄ内の、例えば以下に示すエッチング処理といった第１段階の処理へと基板Ｗを運搬する。チャンバが使用中の場合には、ロボットは、処理が完了するまで待機してから、１つのブレード１１３Ａを使って処理済みの基板をチャンバから取り出し、２つ目のブレード（図示せず）を使って新しい基板を挿入してよい。基板の処理が済むと、基板は処理の第２段階へと移動されてよい。各動作の際、搬送機構１１３は、基板の交換を行うため、概して１つのブレードで基板を運搬し、もう１つのブレードは空であってよい。交換が完了するまで、搬送機構１１３は各チャンバにて待機し得る。
【００２３】
処理チャンバ内での処理が完了すると、搬送機構１１３は、最後の処理チャンバから基板Ｗを移動し、ロードロックチャンバ１０６Ａ−１０６Ｂ内のカセットへと搬送してよい。基板は、ロードロックチャンバ１０６Ａ−１０６Ｂから、ファクトリインターフェース１０４へと移動してよい。ファクトリインターフェース１０４は、概して、大気圧の清浄環境内にあるポッドローダ１０５Ａ−１０５Ｄと、ロードロックチャンバ１０６Ａ−１０６Ｂとの間で、基板を移送するために動作してよい。ファクトリインターフェース１０４内の清浄環境は、概して、例えばＨＥＰＡフィルタによるフィルタリングといった、空気フィルタリング処理を通じて与えられてよい。ファクトリインターフェース１０４は、処理に先立って基板を適切に整列させるのに使用され得る、基板配向器／整列器（図示せず）もまた含んでいてよい。ファクトリインターフェース１０４内の様々な位置や場所の間で、またそれらと連通している他の場所へと、基板を搬送するため、ファクトリインターフェース１０４内に、ロボット１０８Ａ−１０８Ｂといった少なくとも１つの基板ロボットが配置されていてよい。ロボット１０８Ａ−１０８Ｂは、ファクトリインターフェース１０４の第１の終端から第２の終端まで、エンクロージャ１０４内でトラックシステムに沿って移動するように構成されていてよい。
【００２４】
処理システム１００は、処理チャンバ内で実施されるあらゆる処理に対して適応制御を与え得る制御信号を得るため、一体型計測チャンバ１１７をさらに含んでいてよい。一体型計測チャンバ１１７は、厚さ、粗さ、組成といった様々な膜の特性を測定するための、様々な計測デバイスのうちの任意のものを含んでいてよく、その計測デバイスは、さらに、真空下で自動化された方法によって、限界寸法、側壁角度、及び特徴の高さといった格子パラメータを特徴づけることが可能であってよい。
【００２５】
ここで図２に転じると、本発明の技術による例示的な処理チャンバシステム２００の断面図が示されている。チャンバ２００は、例えば、上記で検討したシステム１００の処理チャンバ区域１１４のうちの１つ以上の中で使用されてよい。概して、エッチングチャンバ２００は、イオンミリング工程を実施するために、第１の容量結合プラズマ源を含んでいてよく、エッチング工程を実施するため及びオプションで堆積工程を実施するために、第２の容量結合プラズマ源を含んでいてよい。イオンミリング工程は、改質工程とも呼ばれてよい。チャンバ２００は、チャック２５０を取り囲む、接地されたチャンバ壁２４０を含んでいてよい。ある実施形態では、チャック２５０は、処理中に基板２０２をチャック２５０の上表面にクランプ止めしておく、静電チャックであってよいが、既知の他のクランプ止め機構もまた使用されてよい。チャック２５０は、埋設式熱交換コイル２１７を含んでいてよい。例示的な実施形態では、熱交換コイル２１７は、１つ以上の熱交換流体チャネルを含んでおり、チャック２５０の温度と、最終的には基板２０２の温度とを制御するために、エチレングリコールと水の混合物といった熱交換流体が、その熱交換流体チャネルを通されてよい。
【００２６】
チャック２５０は、高電圧ＤＣ電源２４８に連結されたメッシュ２４９を含んでいてよく、それによって、メッシュ２４９が、基板２０２の静電クランプ止めを実施するためのＤＣバイアス電位を帯びていてよい。チャック２５０は第１のＲＦ電源に連結されていてよく、そうした一実施形態では、メッシュ２４９は、第１のＲＦ電源に連結されていてよい。それによって、ＤＣ電圧オフセットとＲＦ電圧電位がどちらも、チャック２５０の表面上の薄い誘電体層をわたって連結されていてよい。示されている実施形態では、第１のＲＦ電源は、第１の及び第２のＲＦ発電機２５２、２５３を含んでいてよい。ＲＦ発電機２５２、２５３は、産業上利用可能な任意の周波数で稼働されてよいが、例示的な実施形態では、有利な指向性が設けられるように、ＲＦ発電機２５２は６０ＭＨｚで稼働してよい。第２のＲＦ発電機２５３も設けられている場合には、例示の周波数は２ＭＨｚであってよい。
【００２７】
チャック２５０がＲＦ電力供給を受けているので、第１のシャワーヘッド２２５によって、ＲＦ戻り経路が設けられていてよい。第１のシャワーヘッド２２５とチャンバ壁２４０によって規定される第１のチャンバ領域２８４内に第１の供給ガスを分配するため、第１のシャワーヘッド２２５がチャックの上方に配置されていてよい。その結果、チャック２５０と第１のシャワーヘッド２２５は、第１のＲＦ連結電極ペアを形成して、第１のチャンバ領域２８４内で第１の供給ガスの第１のプラズマ２７０を容量的に励起する。ＲＦ電力を印加されたチャックの容量結合によって生じたＤＣプラズマバイアス、即ちＲＦバイアスは、イオンミリングプラズマを提供するための、第１のプラズマ２７０から基板２０２へのイオン流束を生成し得る。このイオンは、例えば第１の供給ガスがＡｒである場合は、Ａｒイオンである。第１のシャワーヘッド２２５は、接地されているか、または代わりに、チャック２５０の周波数以外の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚまたは６０ＭＨｚで動作可能な１つ以上の発電機を有するＲＦ電源２２８に連結されていてよい。示されている実施形態では、第１のシャワーヘッド２２５は、リレー２２７を通じて、接地またはＲＦ電源２２８に選択的に連結されていてよい。リレー２２７は、エッチング処理中に、例えばコントローラ（図示せず）によって自動的に制御されてよい。開示されている実施形態では、チャンバ２００は、シャワーヘッド２２５または誘電体スペーサ２２０を含んでいなくてよく、代わりに、バッフル２１５及び以下でさらに記載するシャワーヘッド２１０のみを含んでいてもよい。
【００２８】
図面にさらに示されているように、エッチングチャンバ２００は、低い処理圧力で高いスループットを得ることが可能な、ポンプスタックを含んでいてよい。ある実施形態では、少なくとも１つのターボ分子ポンプ２６５、２６６が１つ以上のゲートバルブ２６０を通って第１のチャンバ領域２８４に連結されていてよく、チャック２５０の下方で第１のシャワーヘッド２２５の反対側に配置されていてよい。ターボ分子ポンプ２６５、２６６は、適切なスループットを有する任意の市販のポンプであってよく、具体的には、第１の供給ガスの所望の流量、例えば第１の供給ガスがアルゴンの場合には５０から５００ｓｃｃｍのアルゴンで、約１０ｍＴｏｒｒ以下、または約５ｍＴｏｒｒ以下の処理圧力を維持するのに適切なようにサイズ決めされていてよい。示される実施形態では、チャック２５０は、２つのターボポンプ２６５と２６６の間に中央配置されているペデスタルの一部を形成していてよいが、代わりの構成では、チェック２５０がチャンバ壁２４０から片持ちされたペデスタル上にあり、単一のターボ分子ポンプの中心がチャック２５０の中心と位置合わせされていてもよい。
【００２９】
第１のシャワーヘッド２２５の上方に、第２のシャワーヘッド２１０が配置されていてよい。一実施形態では、処理中に、第１の供給ガス源（例えばガス分配システム２９０から送達されたアルゴン）がガス注入口２７６と連結されていてよく、第１の供給ガスは、第２のシャワーヘッド２１０を貫通して延びる複数の開孔２８０を通って第２のチャンバ領域２８１に流れるとともに、第１のシャワーヘッド２２５を貫通して延びる複数の開孔２８２を通って第１のチャンバ領域２８４に流れてよい。第１の供給ガス流２１６はさらに、開孔２７８を有するさらなる流動分配器またはバッフル２１５によって、分配領域２１８を通り、エッチングチャンバ２００の直径をわたって、分配されてよい。代わりの実施形態では、第１の供給ガスは、破線２２３が示すように、第２のチャンバ領域２８１から分離されている開孔２８３を経由して、第１のチャンバ領域２８４内に直接流されてもよい。
【００３０】
チャンバ２００は、エッチング工程を行うため、示されている状態からさらに再構成されていてもよい。第２の電極２０５が、第１のシャワーヘッド２２５の上方に、この両者間に第２のチャンバ領域２８１があるようにして、配置されてよい。第２の電極２０５は、さらに、エッチングチャンバ２００のリッドまたは上面を形成していてよい。第２の電極２０５と第１のシャワーヘッド２２５とは、誘電体リング２２０によって電気的に絶縁されていてよく、第２のチャンバ領域２８１内で第２の供給ガスの第２のプラズマ２９２を容量的に放電するための、第２のＲＦ連結電極ペアを形成していてよい。有利には、第２のプラズマ２９２は、大きなＲＦバイアス電位をチャック２５０に与えなくてよい。第２のＲＦ連結電極ペアの少なくとも１つの電極は、エッチングプラズマを励起するために、ＲＦ電源に連結されていてよい。第２の電極２０５は、第２のシャワーヘッド２１０と電気的に連結されていてよい。例示的な実施形態では、第１のシャワーヘッド２２５は、グラウンドプレーンに連結されているかまたはフローティングしていてよく、またリレー２２７を通じて接地に連結されていて、イオンミリングモードでの稼働中、第１のシャワーヘッド２２５がＲＦ電源２２８からも給電されるのが、可能になっていてよい。第１のシャワーヘッドが接地されている場合には、例えば１３．５６ＭＨｚまたは６０ＭＨｚで稼働する１つ以上のＲＦ発電機を有するＲＦ電源２０８が、リレー２０７を通じて第２の電極２０５に連結されていてよく、それによって、第１のシャワーヘッド２２５が給電されている場合に第２の電極２０５もまたフローティングの状態に残されているかもしれないが、イオンミリング工程といった他のモードでの稼働中、第２の電極２０５もまた、接地されていることが可能であってよい。
【００３１】
三フッ化窒素といった第２の供給ガス源、及びアンモニアといった水素源からの供給が、ガス分配システム２９０によって行われてよく、これらのガス源は、例えば破線２２４を経由してガス注入口２７６と連結されていてよい。このモードでは、第２の供給ガスは第２のシャワーヘッド２１０を通って流れてよく、第２のチャンバ領域２８１内で励起されてよい。そのときに、基板２０２と反応させるために、反応性種が第１のチャンバ領域２８４内に移行されてよい。さらに示されるように、第１のシャワーヘッド２２５がマルチチャネルのシャワーヘッドである実施形態では、第２のプラズマ２９２によって生成された反応性種と反応させるために、１つ以上の供給ガスが提供されてよい。こうした一実施形態では、複数の開孔２８３に、水源が連結されていてよい。さらなる構成もまた、与えられている一般的な図面に基づいていてよいが、それらにおいては様々な構成要素が再構成されていてよい。例えば、流動分配器またはバッフル２１５は、第２のシャワーヘッド２１０と同様のプレートであってよく、第２の電極２０５と第２のシャワーヘッド２１０との間に配置されていてよい。プラズマを生成するための様々な構成においては、これらのプレートのいずれかが電極の役割を果たし得るので、１つ以上のこれらの構成要素の間に、誘電体リング２２０と同様の、１つ以上の環状または他の形状のスペーサが、配置されてよい。ある実施形態では、第２のシャワーヘッド２１０は、イオン抑制プレートの役割も果たしてよく、第２のシャワーヘッド２１０を通るイオン種の流れを削減、制限、または抑制しながら、なお中性種及びラジカル種の流れは可能にするように、構成されていてもよい。チャンバ内の第１のシャワーヘッド２２５とチャック２５０との間に、１つ以上のさらなるシャワーヘッドまたは分配器が含まれていてよい。こうしたシャワーヘッドは、上記で検討した分配板または分配用構造物のうちのいずれかのものの形状または構造であってよい。また、ある実施形態では、様々な処理で使うためにチャンバにプラズマ放出物を供給すべく、ガス注入口にリモートプラズマユニット（図示せず）が連結されていてよい。
【００３２】
一実施形態では、チャック２５０は、第１のシャワーヘッド２２５とは直角の方向に距離Ｈ２に沿って移動可能であってよい。チャック２５０は、ベローズ２５５などに取り囲まれた作動機構上にあってよく、それによって、チャック２５０と第１のシャワーヘッド２２５との間の熱伝達を制御する手段として、チャック２５０が第１のシャワーヘッド２２５に近づいたり第１のシャワーヘッド２２５から遠ざかったりすることが可能になっている。これは、８０°Ｃ−１５０°Ｃまたはそれよりも高い温度といった、高温下で行われてよい。こうして、第１のシャワーヘッド２２５に対する第１の所定の位置と第２の所定の位置の間でチャック２５０を移動することによって、エッチングプロセスが実施されてよい。代わりに、チャック２５０は、エッチング処理中に第１のシャワーヘッド２２５による加熱を制御するため、基板２０２をチャック２５０の上面から距離Ｈ１で持ち上げるための、リフター２５１を含んでいてもよい。例えば約９０°Ｃ−１１０°Ｃといった固定の温度でエッチング処理が実施される他の実施形態では、チャック移動機構は、避けられてよい。エッチング処理中、システムコントローラ（図示せず）が、第１のＲＦ連結電極ペアと第２のＲＦ連結電極ペアとに、自動的に交互に給電することによって、第１のプラズマ２７０と第２のプラズマ２９２とを交互に励起してよい。
【００３３】
チャンバ２００は、堆積工程を実施するように再構成されてもよい。ＲＦ放電によって、第２のチャンバ領域２８１内にプラズマ２９２が生成されてよく、ＲＦ放電は、第２のプラズマ２９２に関して記載されている、いかなる態様で実施されてもよい。堆積中にプラズマ２９２を生成するため第１のシャワーヘッド２２５が電力供給されているときには、第１のシャワーヘッド２２５は、接地されたチャンバ壁２４０から誘電体スペーサ２３０によって分離され、それによってチャンバ壁に対して電気的にフローティングしていてよい。例示的な実施形態では、分子酸素といった酸化剤供給ガス源からの供給が、ガス分配システム２９０によって行われてよく、これらのガス源は、ガス注入口２７６と連結されていてよい。第１のシャワーヘッド２２５がマルチチャネルシャワーヘッドである実施形態では、例えばＯＭＣＴＳといった任意のケイ素含有前駆体が、ガス分配システム２９０から送達されてよく、第１のチャンバ領域２８４内に向けられて、プラズマ２９２からシャワーヘッド２２５を通過する反応性種と反応を起こしてよい。代わりに、シリコン含有前駆体もまた、酸化剤と共にガス注入口２７６を通じて流されてよい。チャンバ２００は、本発明の技術に関連して検討される様々な工程に使用され得る、一般的なチャンバの構成として含まれている。このチャンバは、本発明の技術に限定するものとみなされるべきではなく、記載されている処理に関する理解を助けるためのものとみなされるべきである。当該技術分野で既知であるか、または開発中である他のいくつかのチャンバが、本発明の技術と共に使用されてよい。これらのチャンバには、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ズＩｎｃ．によって製造されたあらゆるチャンバ、または以下でより詳細に記載する技術を実施し得る、あらゆるチャンバが含まれる。
【００３４】
ここで図３に転じると、本発明の技術の実施形態による、処理チャンバ３００の部分概略図が示されている。図３は、図２に関連して上記で検討した１つ以上の構成要素を含んでいてよく、そのチャンバに関するさらなる詳細を示していてよい。チャンバ３００は、上記で説明した改質及びエッチングを含む、半導体処理工程を実施するために使用されてよい。チャンバ３００は、半導体処理システムの処理領域の部分図を示していてよく、チャンバ３００のある実施形態には組み込まれていると理解される上記のリッドスタック構成要素といった、構成要素の全てを含んでいなくてよい。
【００３５】
このように、図３は、処理チャンバ３００の一部を示すものであってよい。チャンバ３００は、シャワーヘッド３０５と共に、基板支持体３１０を含んでいてよい。チャンバ側壁３１５と共に、シャワーヘッド３０５及び基板支持体３１０が、基板処理領域３２０を規定していてよい。基板支持体は、導電性のパック３２５を含んでいてよく、導電性のパック３２５は、電源３３０と電気的に連結されていてよい。電源３３０は、導電性のパック３２５に対してエネルギーまたは電圧を提供するように構成されていてよい。これによって、半導体処理チャンバ３００の処理領域３２０内に、前駆体のバイアスプラズマが形成されてよい。処理領域内に形成されたイオンは、基板支持体上に置かれた基板に向けられてよい。これによって、結合構造を損傷することで、露出している膜の改質が生じてよく、後続するエッチング工程における除去作業が助長されてよい。
【００３６】
チャンバ３００はまた、基板支持体３１０に連結されたプラズマスクリーン３３５も含んでいてよい。プラズマスクリーン３３５は、基板支持体３１０の径方向の寸法または横方向の寸法を超えて広がるプラズマ放出物を中性化するかまたは除去することによって、プラズマスクリーンを通るプラズマ漏出を、ほぼなくすように構成されていてよい。基板支持体３１０の導電性のパック３２５が、バイアスプラズマを生成するために電源に連結されていてよい一方、プラズマスクリーン３３５は、プラズマ種の中性化を可能にするため、電気接地された状態に維持されていてよい。その結果、さもなければチャンバ構成要素をボンバード及びスパッタし得るイオン種が、以下で検討されるプラズマスクリーンの特定の構成によって、除去されてよい。したがって、ある実施形態では、プラズマスクリーン３３５は、電源３３０が連結されていてよい導電性のパック３２５から、電気的に絶縁されて維持されていてよい。この絶縁は、基板支持体３１０の１つ以上の構成要素によって与えられてよい。加えて、プラズマスクリーンによって、静電チャックを通る接地経路が、チャンバ側壁３１５と比べて短縮されていてよい。ある実施形態では、チャンバ側壁３１５もまた接地されていてよい。
【００３７】
プラズマスクリーン３３５は、基板支持体３１０の基部上に固定されていてよい。基板支持体３１０は誘電体または他の絶縁材料であるか、またはこれらを含んでいてよく、誘電体または他の絶縁材料は、プラズマスクリーン３３５を導電性のパック３２５から少なくとも部分的に絶縁していてよい。加えて、導電性のパック３２５の外径の周りに、アイソレータ３４０が配置されていてよい。アイソレータ３２５は、パックをプラズマスクリーン３３５の内側円の端部から分離していてよい。エッジリング３４５が、基板支持体３１０上に固定されていてよく、導電性のパック３２５を取り囲んでいてよい。ある実施形態では、エッジリングは石英または他の誘電体材料もしくは絶縁体材料から作られていてよく、プラズマスクリーン３３５を導電性のパック３２５からさらに絶縁してよい。示されているように、アイソレータ３０４は、エッジリング３４５のチャネル３４４内に固定されていてよいフランジ３４２を含んでいてよく、それによってこれらの構成要素の安定性と連結が与えられていてよい。このときに、エッジリング３４５は、以下でさらに検討するように、プラズマスクリーン３３５にボルト止めされてよいか、または別様にスクリーンに連結されてよい。
【００３８】
ある実施形態では、プラズマスクリーン３３５は、基板支持体からチャンバ側壁３１５に向かって径方向外向きに延びていてよい、環状の構成要素であってよい。ある実施形態では、プラズマスクリーン３３５はチャンバ側壁と接触していなくてよい。例えば、プラズマスクリーン３３５とチャンバ側壁３１５との間に、プラズマスクリーンの円の端部からチャンバ側壁の内側円（ｉｎｎｅｒ  ｒａｄｉｕｓ）までといった、間隙が維持されていてよい。フィルタが基板支持体からチャンバ側壁まで延びていてよい実施形態と比べて、本発明による技術では、プラズマスクリーン３３５とチャンバ側壁３１５とが接触しなくてよい。それによって、基板支持体３１０の上記のような作動が可能になってよい。例えば、基板支持体３１０は、上昇及び下降するように、または、示されている第１の位置から破線３５０で示す第２の位置まで、ある軸に沿って任意の垂直位置へと、上記のとおり別様に移動するように、操作されることが可能であってよい。
【００３９】
処理チャンバ３００は、チャンバ側壁３１５の内部円の周囲に配置されているライナー３５５もまた含んでいてよい。ある実施形態では、ライナー３５５は、側壁３１５に部分的に沿って延びていてよい。例えば、ライナー３５５は、シャワーヘッド３０５に近接する第１の位置から、破線３５０に近接するかまたは破線３５０の下方にある第２の位置まで、延びていてよい。プラズマスクリーン３３５は、基板支持体３１０の上面の下方に延びていてよい。その結果、基板支持体３１０が破線３５０で示す第２の位置まで上げられたとき、プラズマスクリーン３３５の外側端は、破線３５０の平面よりも下方に位置していてよい。ライナー３５５は、同様に、破線３５０の下方に、プラズマスクリーン３３５の外側端の上面と同一平面にある位置まで延びていてよい。こうして、ライナーとプラズマスクリーンによって、プラズマスクリーン３３５の外側円の端部とチャンバ側壁３１５の内側円の端部との間に規定される間隙を通っていかなる放出物または前駆体も流れないように制限する、境界が設けられてよい。
【００４０】
図４は、本発明の技術の実施形態による、例示的なプラズマスクリーン４００の上面概略図を示す。プラズマスクリーン４００は、上記で検討したプラズマスクリーン３３５と同様であってよいが、デバイスのさらなる特徴が示されていてよい。本開示を通じて、プラズマスクリーン３３５の特徴とプラズマスクリーン４００の特徴とは、相互交換可能に考察されてよい。プラズマスクリーン４００がその内側円の周囲に規定された内側端４０５を有する実施形態では、プラズマスクリーン４００は、環状の構成要素であってよい。プラズマスクリーン４００は、プラズマスクリーン４００の外側円の周囲に規定される、外側端４１０もまた有していてよい。プラズマスクリーン４００は、内側端４０５と外側端４１０の間の幅によって、特徴づけられてよい。プラズマスクリーン４００はまた、内側円と外側円の間に規定された、内部円４１５も含んでいてよい。内部円４１５は、少なくとも部分的に、プラズマスクリーン４００の内側領域４２０とプラズマスクリーン４００の外側領域４２５との間の境界を規定していてよい。
【００４１】
プラズマスクリーン４００は、プラズマスクリーンを貫通している複数の開孔４３０を規定していてよい。ある実施形態では、開孔は、プラズマスクリーンの外側領域４２５内に含まれていてよく、内側領域４２０内には含まれていなくてよい。図３のプラズマスクリーン３３５に示すとおり、プラズマスクリーンは、プラズマスクリーンの内側領域４２０の下側に沿って、基板支持体３１０の外側端と連結されていてよい。加えて、示されているように、エッジリング３４５が、プラズマスクリーンと連結されていてよく、プラズマスクリーン３３５の内側領域上に固定されていてよい。複数の開孔４３０との干渉を制限するため、エッジリング３４５は、プラズマスクリーンの内部円４１５を超えて伸びていなくてよい。そのため、エッジリング４３５は、プラズマスクリーンと、またはプラズマスクリーンに、これら２つの構成要素間に副生成物が集積するのを制限すべく、構成要素間の堅固な接続が可能になるようにして、連結されていてよい。
【００４２】
ある実施形態では、複数の開孔４３０は、プラズマスクリーン４００の外側領域４２５の周囲に延びていてよい。以下で図５の各変形形態に関して検討するとおり、複数の開孔４３０の各開孔は、プラズマスクリーンを貫通する形状によって特徴づけられていてよい。開孔の形状、並びに数及びサイズは、複数の競合効果を生み出し得る。例えば、処理領域からのプラズマ放出物の伝播を削減するかまたはなくすために、衝突を増加させて放出物の中性化を可能にすべく、直径をより小さくした開孔が含まれていてよい。しかし、開孔のサイズを小さくすると、それに伴ってチャンバを通る圧力の上昇が生じ得る。圧力上昇によってチャンバの構成要素へのボンバードはさらに削減され得るが、圧力上昇によって、実施中の処理の条件に影響が生じ得る。加えて、後続する処理もまた、圧力条件の上昇によって影響を受ける可能性がある。
【００４３】
ある実施形態では、本発明の技術は、プラズマスクリーンとチャンバ側壁との間の間隙領域へのアクセスを提供する、基板支持体の下側部分における除去作業といった後続の工程を実施することによって、この圧力による効果を相殺し得る。いずれにせよ、本発明の技術によるプラズマスクリーンが１つ以上の処理工程の間に処理チャンバ内で生じさせるかもしれない圧力上昇は、約１Ｔｏｒｒ以下であり、この圧力上昇は、約５００ｍＴｏｒｒ以下、約２５０ｍＴｏｒｒ以下、約１００ｍＴｏｒｒ以下、約９０ｍＴｏｒｒ以下、約８０ｍＴｏｒｒ以下、約７０ｍＴｏｒｒ以下、約６０ｍＴｏｒｒ以下、約５０ｍＴｏｒｒ以下、約４０ｍＴｏｒｒ以下、約３０ｍＴｏｒｒ以下、約２５ｍＴｏｒｒ以下、約２０ｍＴｏｒｒ以下、約１５ｍＴｏｒｒ以下、約１０ｍＴｏｒｒ以下、約５ｍＴｏｒｒ以下、約２ｍＴｏｒｒ以下であるか、または、処理チャンバ内の圧力に対して限定的な効果しか持ちえない。
【００４４】
開孔４３０は、複数の形状及びサイズによって特徴づけられてよく、複数の構造内に含まれていてよい。例えば、示されているように、開孔４３０は、プラズマスクリーン４００の外側領域４２５を巡っている複数の同心リング内に含まれていてよい。プラズマスクリーンは、１、２、３、４、５、またはそれよりも多くを含む、任意の数のリングを含んでいてよい。ある実施形態では開孔はプラズマスクリーン中で全て均一であってよいが、プラズマスクリーン上の種々のリングにおいて、開孔が種々のサイズや形状によって特徴づけられていてもよい。プラズマスクリーン４００は、プラズマスクリーンのサイズや開孔のサイズと分布に応じて、任意の数の開孔を規定していてよい。プラズマスクリーンのサイズや開孔のサイズと分布は、チャンバまたは改質中の基板に基づくものであってよい。しかし、ある実施形態では、プラズマスクリーン４００は、約２００以上の開孔、約４００以上の開孔、約５００以上の開孔、約６００以上の開孔、約７００以上の開孔、約８００以上の開孔、約９００以上の開孔、約１，０００以上の開孔、約１，５００以上の開孔、またはそれよりも多くの開孔を規定していてよいが、プラズマ放出物の除去または中性化を確実にするため、開孔の数が、約２，０００以下であるか、または約１，５００に限定されていてよい。
【００４５】
概して、開孔は、直径と共にアスペクト比によって特徴づけられていてよく、アスペクト比は、開孔の形状次第であってよい。プラズマ放出物を十分に削減するかまたは除去するため、各開孔は、最も狭い断面における直径が約０．３インチ以下であることによって特徴づけられていてよく、約０．２５インチ以下、約０．２インチ以下、約０．１５インチ以下、約０．１インチ以下、約０．０５インチ以下、またはそれよりも小さい直径によって特徴づけられていてよいが、上記のとおり処理工程に影響し得る、関連して生じる圧力の増大を抑えるため、ある実施形態では、最も狭い断面は、約０．１インチ以上に維持されていてよい。アスペクト比は、プラズマスクリーンを貫通する開口の高さと、開口の最も狭い断面における直径との比として規定されてよい。ある実施形態では、プラズマスクリーン全体の圧力増大を減らすため、アスペクト比は約５０：１以下であってよい。ある実施形態では、アスペクト比は、約４０：１以下、約３０：１以下、約２０：１以下、約１０：１以下、約５：１以下、約１：１以下、またはそれよりも小さくてよいが、ある実施形態では、プラズマ放出物の十分な除去を確保するため、アスペクト比が約１：１以上に維持されてよい。
【００４６】
プラズマスクリーン４００の上面図と共に図３のプラズマスクリーン３３５の断面図を参照すると、本発明の技術の実施形態では、内側領域４２０と外側領域４２５とが、異なる厚さによって特徴づけられていてよい。例えば、内側領域４２０がプラズマスクリーン４００の第１の厚さによって特徴づけられていてよい一方、外側領域４２５は、プラズマスクリーン４００の第２の厚さによって特徴づけられていてよい。ある実施形態では、第２の厚さは第１の厚さよりも小さくてよい。プラズマスクリーン４００によって、内部円４１５の周囲に凹形のレッジが規定されていて、第１の厚さから第２の厚さへの移行部を特定していてよい。内側領域４２０により増した厚さを含んでいることによって、チャンバ構成要素間に、歪みを制限し得るより堅固な連結が与えられてよい。加えて、開孔４３０を含む外側領域４２５を通じてより減じた厚さが維持されていることによって、プラズマスクリーンによって生じるチャンバの至るところの圧力増大が制限され得る。
【００４７】
図５Ａ−図５Ｅは、本発明の技術の実施形態によるプラズマスクリーン内に形成されていてよい、例示的な開孔の概略断面図を示す。これらの図は、本発明の技術の実施形態に含まれる、考えられる開孔の設計を示すことが意図されている、開孔の構造の例示の図を示している。さらなる開孔の設計、及び代わりの開孔の設計もまた用いられてよいことは、理解すべきである。開孔は、上記のプラズマスクリーンの外側領域４２５の図示であってよい、例示のプラズマスクリーン５０５を貫通して延びているとして示されている。図５Ａは、プラズマスクリーンの第１の表面５０７ａから第２の表面５０９ａまで延びているテーパを含む、開孔の構造を示す。第１の表面は、ある実施形態ではプラズマに面していてよく、ある実施形態ではシャワーヘッドに面していてよい。
【００４８】
図５Ｂは、開孔の形状を含むプラズマスクリーン５０５ｂのさらなる例を示す。この開孔の形状は、第２の表面５０９ｂまで延びている開孔の円筒部に接続されている、第１の表面５０７ｂからの部分的なテーパを含んでいる。テーパ部は、円筒部に移行するまで、プラズマスクリーン内で任意の深さで延びていてよい。図５Ａ及び図５Ｂは、形成されたプラズマに面するテーパ領域を設けることによって、他の設計よりも改良されたイオン除去を提供し得る、設計を示す。プラズマ放出物中のイオンによる相互作用のためのさらなる表面積を設けることによって、他の設計と比べてさらにイオン種を除去し得る、さらなる接触が提供され得る。他の実施形態では、図５Ｃに示すように、各開孔として直線の円筒状の経路が形成されてよい。開孔は、プラズマスクリーン５０５ｃの第１の表面５０７ｃから直接、円筒状に、第２の表面５０９ｃまで延びていてよい。
【００４９】
図５Ｄは、図５Ａとは反対の構造を示していてよい、広がった形状の開孔の形成を示す。例えば、示されている開孔は、第１の表面５０７ｄから第２の表面５０９ｄまで、広がっていっていてよい。図５Ｅは、広がっている設計の変形を示しており、図５Ｂの構造と逆になっていてよい。例えば、示されている開孔は、第２の表面５０９ｅに向かって広がるフレアに移行するまでは、プラズマスクリーン５０５ｅの第１の表面５０７ｅから、円筒状の開孔として延びていてよい。この移行は、プラズマスクリーンを通る任意の深さにおいて生じていてよい。
【００５０】
ある実施形態では、処理チャンバの至るところに送達される前駆体との間で生じるスパッタリングまたは他の相互作用から保護するために、プラズマスクリーンの１つ以上の表面が被覆されていてよい。例えば、ある実施形態では、酸化物または他の材料を含む１つ以上の材料によって、プラズマスクリーンの全ての表面が被覆されていてよい。例えば、ある実施形態では、プラズマスクリーンはアルミニウムであるか、またはアルミニウムを含んでいてよい。被覆は、陽極酸化アルミニウムを生成するために表面を安定化処理する１つ以上の材料を含んでいてよい。加えて、被覆は酸化イットリウムといった金属酸化物、ニッケルめっきといっためっき被覆、もしくは酸化物バリアといった形成被覆（ｆｏｒｍｅｄ  ｃｏａｔｉｎｇ）、または共形酸化物被覆を含んでいてよい。
【００５１】
被覆は、プラズマ対向表面といった、プラズマスクリーンのある表面上にも形成されてよい。例えばある実施形態では、シャワーヘッド３０５に面しているプラズマスクリーン３３５の第１の表面が被覆されてよく、その反対側の面は被覆されなくてよい。加えて、被覆が外側領域４２５の第１の面にわたって、内部円４１５のところに規定されているレッジの側壁に沿って広がっている一方で、内側領域４２０の表面が未被覆のまま、であってよい。被覆は、少なくとも部分的に開孔内に含まれていてもよい。例えば、シャワーヘッドに面している第１の表面から延びているテーパを含む開孔の場合、被覆は、開孔を通って延びるテーパの表面に沿って延びていてよい。これらのまたはこの他の被覆によって、プラズマスクリーンに、チャンバ内で使用されるプラズマ及び他の前駆体からのさらなる保護が与えられてよい。
【００５２】
本発明の技術によるチャンバ及び構成要素は、プラズマがバイアスプラズマによってチャンバの処理領域内で形成され得る、様々な処理において使用されてよい。図６は、本発明の技術の実施形態による方法６００の例示的な工程を示す。この方法は、工程６０５で、半導体処理チャンバの処理領域内に前駆体のバイアスプラズマを形成することを含んでいてよい。方法は、工程６１０で、バイアスプラズマによって、半導体処理チャンバ内で基板支持体上に配置された基板へと、プラズマ放出物を向かわせることもまた含んでいてよい。方法はまた、工程６１５で、プラズマスクリーンでプラズマ放出物を消滅させることも含んでいてよい。プラズマスクリーンは、本発明による技術を通じて検討されてきたプラズマスクリーンのうちの任意のものであってよく、基板支持体の外側の周囲に連結されていてよい。
【００５３】
本発明の技術の実施形態によるプラズマスクリーンを使用することによって、チャンバ構成要素のスパッタリングに由来する基板上の汚染は、約５％よりも大きく削減され得る。この削減は、処理チャンバ内の材料、及びプラズマに対する材料の位置に関連していてよい。例えば、チャンバ内の構成要素のうちの多くとしてアルミニウムが存在し得ることから、本発明の技術によって、アルミニウム汚染が８０％を超えて削減されることが示されている。加えて、本発明の技術によるプラズマスクリーンを含むシステムでは、イットリウム及びニッケルの汚染は、９０％を超えて削減されることが示されている。削減され得る他の金属汚染は、カルシウム、クロム、銅、鉄、マグネシウム、モリブデン、ナトリウム、ニッケル、カリウム、イットリウム、及び亜鉛を含んでいてよい。概して、これらの材料のいずれかによる汚染は、約１０％以上、約１５％以上、約２０％以上、約２５％以上、約３０％以上、約３５％以上、約４０％以上、約４５％以上、約５０％以上、約５５％以上、約６０％以上、約６５％以上、約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、約９５％以上、またはそれよりも大きく削減され得る。
【００５４】
本発明の技術によるプラズマスクリーンが用いられる場合には、処理条件のための機能窓（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）は、拡大されてよい。例えば、プラズマの出力と圧力は、イオン種に伝達されるエネルギーに影響を与え得る。圧力が低下するのにつれて、平均自由行程が増大し得る結果、イオンがより多くのエネルギーを保持することになり得、チャンバ構成要素のボンバードメントの増大を生じさせる。同様に、出力が増大すると、より多くのエネルギーがプラズマ種に伝達され得る。プラズマスクリーンがないと、処理領域内の処理条件は、より高圧及びより低プラズマ出力という条件に限られ得る。しかし、本発明の技術によるプラズマスクリーンが含まれているときには、動作圧力は、約２０ｍＴｏｒｒ以下まで、約１５ｍＴｏｒｒ以下まで、約１０ｍＴｏｒｒ以下まで、または約５ｍＴｏｒｒ以下まで低下してよい。加えて、ある実施形態では、プラズマ出力は、約１，０００Ｗを超えて引き上げられてよい。このように、本発明の技術によって、さらなるプロセスの微調整が可能になり得る。
【００５５】
上記の記載では、説明の目的で、本発明の様々な実施形態の理解を促すべく、多くの詳細が示されてきた。しかし、これらの詳細のうちのあるものが含まれていなくても、またはさらなる詳細が加えられていても、特定の実施形態が実施され得ることは、当業者には明らかであろう。
【００５６】
いくつかの実施形態を開示してきたが、これらの実施形態の本質から逸脱することなく、様々な変形例、代替構造、及び均等物が用いられてよいことが、当業者には認識されよう。加えて、本発明の技術を不必要に分かりにくくすることを避けるために、いくつかの周知のプロセス及び要素については説明しなかった。したがって、上記の説明は、本発明の技術範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【００５７】
値の範囲が与えられているところでは、文脈から明らかに別様に示されていない限り、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値も、下限値の最も小さい単位に至るまで、具体的に開示されているものと理解されている。記載された任意の２つの値の間、または記載の範囲内にある不記載の２つの介在値の間にある、任意の小範囲、及びその記載の範囲内にある任意の他の記載値または介在値が、含まれている。これらの小範囲の上限値及び下限値は、個々に、その範囲の内または外となる場合があるが、その小範囲内に限界値のいずれかが含まれる場合、どちらも含まれない場合、またはどちらも含まれる場合のいずれであっても、記載の範囲において具体的に除外された任意の限界値次第で、各範囲は、本技術範囲の中に含まれる。記載の範囲に１つ以上の限界値が含まれる場合には、これらの含まれる限界値のいずれか、または両方を除外する範囲も含まれる。
【００５８】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈上別様に明示されていない限り、複数の指示物を含む。したがって、例えば、「１つの層（ａ  ｌａｙｅｒ）」を指す場合には、複数のそうした層も含まれ、「その前駆体（ｔｈｅ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」を指す場合には、１つ以上の前駆体、及び当業者に既知であるその均等物も含まれるのであり、他についても同様である。
【００５９】
また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ））」、及び「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という単語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用されている場合、記載された特徴、整数、構成要素、または工程の存在を特定することを意図しているが、１つ以上のその他の特徴、整数、構成要素、工程、作動、またはグループの存在、または追加を除外するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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