(57)【要約】【解決手段】可変密度プラズマを発生させるための方法及びハードウェアが説明される。例えば、一実施形態において、処理ステーションは、シャワーヘッド電極を含むシャワーヘッドと、シャワーヘッドの下に配され、基板を支えるように構成されたメサを含む基板ホルダとを備えている。基板ホルダは、基板ホルダの内側領域に配された内側電極と、基板ホルダの外側領域に配された外側電極とを含む。処理ステーションは、更に、シャワーヘッドと基板ホルダとの間に配置さりたプラズマ領域内にプラズマを発生させるように構成されたプラズマ発生器と、プラズマ領域の内側部分よりもプラズマ領域の外側部分に一層大きなプラズマ密度を実現するようプラズマ発生器、内側電極、外側電極、及びシャワーヘッド電極を制御すべく構成されたコントローラを含む。【選択図】図１
2014505362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板処理ステーションであって、
シャワーヘッド電極を含むシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの下に配され、基板を支えるように構成されたメサ表面を備えたメサを含む基板ホルダであって、前記基板ホルダの内側領域に配された内側電極と、前記基板ホルダの外側領域に配された外側電極とを含む、基板ホルダと、
前記シャワーヘッドと前記基板ホルダとの間に位置するプラズマ領域内にプラズマを発生させるように構成されたプラズマ発生器と、
メモリに格納され、前記外側電極を前記内側電極及び前記シャワーヘッド電極のうちから１つ選択された第２の電極に結合することによって前記プラズマ領域の内側部分におけるよりも前記プラズマ領域の外側部分においてより大きいプラズマ密度を実現するために前記プラズマ発生器、前記内側電極、前記外側電極、及び前記シャワーヘッド電極を制御するようにプロセッサによって実行可能である命令を含むコントローラと、
を備える半導体基板処理ステーション。
【請求項２】
請求項１に記載の処理ステーションであって、
前記内側電極の幾何学的中心は、前記メサ表面の幾何学的中心と及び前記外側電極の幾何学的中心と同心である、処理ステーション。
【請求項３】
請求項１に記載の処理ステーションであって、
前記プラズマ発生器によって供給される高周波数電力は、前記外側電極と前記第２の電極との間で分けられ、前記プラズマ発生器によって供給される低周波数電力は、前記外側電極及び前記第２の電極のうちの１つのみに供給される、処理ステーション。
【請求項４】
請求項１に記載の処理ステーションであって、
前記コントローラは、前記外側電極と前記第２の電極との間における電力の釣り合いを実現するために、前記外側電極に電気的に接続された電力分枝のインピーダンスを変化させるように構成される、処理ステーション。
【請求項５】
請求項１に記載の処理ステーションであって、
前記プラズマ発生器は、第１のプラズマ発生器であり、前記処理ステーションは、更に、前記外側電極及び前記第２の電極と電気的に通信している第２のプラズマ発生器を備え、前記コントローラは、前記第１のプラズマ発生器によって前記外側電極を制御するように及び前記第２のプラズマ発生器によって前記第２の電極を制御するように構成され、前記第１のプラズマ発生器及び前記第２のプラズマ発生器は、互い位相固定されている、処理ステーション。
【請求項６】
請求項５に記載の処理ステーションであって、更に、
前記外側電極及び前記第２の電極との間における電力変動を弱めるために前記第１のプラズマ発生器及び前記第２のプラズマ発生器のそれぞれのインピーダンスを整合させるように構成された同期化整合網回路を備える処理ステーション。
【請求項７】
請求項１に記載の処理ステーションであって、更に、
前記外側電極に電気的に接続された第１の電力分枝と、前記第２の電極に電気的に接続された第２の電力分枝との間で電力を分けるように構成された二重分枝分配回路を備える処理ステーション。
【請求項８】
半導体基板処理ステーションのための基板ホルダであって、
誘電性材料を含み、基板を支えるように構成された上面を有するメサと、
前記上面の下方の第１の面内に配された内側電極と、
前記上面の下方の第２の面内に配された外側電極と、
を備え、第１の誘電性材料層は、前記内側電極を前記外側電極から隔離し、第２の誘電性材料層は、前記内側電極及び前記外側電極の両方を前記上面から隔離する、基板ホルダ。
【請求項９】
請求項８に記載の基板ホルダであって、
前記内側電極の幾何学的中心は、前記メサの幾何学的中心と及び前記外側電極の幾何学的中心と同心である、基板ホルダ。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板ホルダであって、
前記外側電極は、実質的にリング状であり、前記内側電極は、実質的に円盤状であり、前記外側電極の内径は、前記内側電極の最大直径よりも大きい、基板ホルダ。
【請求項１１】
請求項９に記載の基板ホルダであって、
前記内側電極は、前記基板の最大寸法よりも小さい最大寸法を有する、基板ホルダ。
【請求項１２】
請求項８に記載の基板ホルダであって、
前記第２の面は、前記第１の面の下方に配され、前記外側電極は、導電性アームによって外側電極電力バスに電気的に接続され、前記導電性アームは、誘電性材料によって前記内側電極から隔離されている、基板ホルダ。
【請求項１３】
請求項８に記載の基板ホルダであって、
前記誘電性材料は、窒化アルミニウムを含み、前記外側電極及び前記内側電極は、それぞれアルミニウムを含む、基板ホルダ。
【請求項１４】
請求項８に記載の基板ホルダであって、
前記外側電極は、複数の外側電極のうちの１つであり、前記複数の外側電極のうちの１つ以上は、前記複数の外側電極のうちのその他から電気的に絶縁されている、基板ホルダ。
【請求項１５】
請求項８に記載の基板ホルダであって、
前記外側電極のうちの１つ以上及び前記内側電極は、金属網及びリソグラフィによってパターン化された金属膜のうちの１つ以上を含み、前記誘電性材料は、成形されたセラミックを含む、基板ホルダ。
【請求項１６】
請求項８に記載の基板ホルダであって、更に、
前記メサの裏側に接合された柱を備え、前記柱は、前記柱の内部が真空環境よりも高い圧力を維持することができるように前記真空環境内に前記基板ホルダを密閉式に保持するように構成されたフランジを含む、基板ホルダ。
【請求項１７】
半導体基板処理ステーション内において可変密度プラズマを発生させることによって半導体基板を処理する方法であって、前記半導体基板処理ステーションは、前記可変密度プラズマにプラズマガスを分配するためのシャワーヘッドと、前記可変密度プラズマを発生させるためのプラズマ発生器と、基板を前記可変密度プラズマに暴露されるように前記シャワーヘッドに対して支えるための基板ホルダとを備え、前記方法は、
前記半導体基板処理ステーションにプラズマガスを供給することと、
前記可変密度プラズマを、
前記外側電極を前記内側電極及び前記シャワーヘッド電極のうちから１つ選択された第２の電極に結合することと、
前記プラズマ領域の外側部分のプラズマ密度が前記プラズマ領域の内側部分のプラズマ密度よりも大きくなるように、前記プラズマ発生器からの電力を前記外側電極及び前記第２の電極のうちの１つに供給する回路のインピーダンスを設定することと、
によって発生させることと、
前記基板を前記可変密度プラズマによって処理すること、
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、更に、
前記基板を処理した後、前記プラズマ発生器に供給される電力を、前記可変密度プラズマが前記プラズマ領域の前記外側部分において消失される前に前記プラズマ領域の前記内側部分において消失されるように調整することによって、前記可変密度プラズマを消失させることを備える方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、
前記基板を前記可変密度プラズマによって処理することは、
前記基板の処理中に前記半導体基板の基板内不均一性プロフィールの相殺が実現されるように前記可変密度プラズマの形状を設定するように、前記回路の静電容量を設定することを含み、前記基板内不均一性プロフィールは、前記半導体基板処理ツールにおける処理に先立って前記半導体基板によって示される、方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法であって、更に、
前記基板にフォトレジストを施すことと、
前記フォトレジストを光に暴露させることと、
前記フォトレジストをパターン化し、前記パターンを前記フォトレジストから前記基板に転写することと、
前記フォトレジストを前記基板から選択的に除去することと、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
本発明は、あらゆる目的のために参照によってその全体を本明細書に組み込まれる２０１０年１２月２２日に出願され「VARIABLE-DENSITY PLASMA PROCESSING OF SEMICONDUCTOR SUBSTRATES（半導体基板の可変密度プラズマ処理）」と題された米国特許出願第１２／９７６，３９１号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板処理ツールの多くは、処理の際にプラズマを使用する。プラズマ補助タイプの処理ツールでは、プラズマが基板の縁近くにおける処理を不均一にし、基板厚さの不均一性を招くことがある。このような厚さの不均一性を伴う膜のパターン化は、リソグラフィツールが不均一膜に正確にパターンを転写することが難しいゆえに、困難である恐れがある。
【発明の概要】
【０００３】
したがって、プラズマ領域の内側部分におけるよりもプラズマ領域の外側部分においてより大きいプラズマ密度を有する可変密度プラズマを発生させることに関する様々な実施形態が、本明細書で説明される。例えば、一実施形態では、半導体基板処理ステーションは、シャワーヘッド電極を含むシャワーヘッドと、シャワーヘッドの下に配され、基板を支えるように構成されたメサ表面を備えたメサを含む基板ホルダとを含む。基板ホルダは、基板ホルダの内側領域に配された内側電極と、基板ホルダの外側領域に配された外側電極とを含む。処理ステーションは、また、シャワーヘッドと基板ホルダとの間に配置されたプラズマ領域内にプラズマを発生させるように構成されたプラズマ発生器と、外側電極を内側電極及びシャワーヘッド電極のうちの１つに結合することによってプラズマ領域の内側部分よりもプラズマ領域の外側部分に一層大きなプラズマ密度を実現するようプラズマ発生器、内側電極、外側電極、及びシャワーヘッド電極を制御すべく構成されたコントローラとを含む。
【０００４】
本概要は、詳細な説明のなかで更に後述される一連の概念を簡略化された形態で導入するために提供される。この概要は、特許請求内容の重要な特徴又は不可欠な特徴を特定することも、特許請求内容の範囲を制限することも意図していない。更に、特許請求内容は、本開示のどこかに記されたどれか１つ又は全ての不利点を解決する実装形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の一実施形態にしたがった代表的な半導体基板処理ステーションの概略図である。
【０００６】
【図２】本開示の一実施形態にしたがった基板ホルダの一部を切り取って示す上面斜視図である。
【０００７】
【図３】図２に示された基板ホルダの底面斜視図である。
【０００８】
【図４】図２及び図３に示された基板ホルダの側断面図である。
【０００９】
【図５】図４に示された基板ホルダの部分５の拡大断面図である。
【００１０】
【図６】本開示の一実施形態にしたがった基板ホルダに使用するための代表的な電極セットを示した図である。
【００１１】
【図７】本開示の一実施形態にしたがった基板ホルダに使用するための別の代表的な電極セットを示した図である。
【００１２】
【図８】本開示の一実施形態にしたがった基板ホルダに使用するための別の代表的な電極セットを示した図である。
【００１３】
【図９】本開示の一実施形態にしたがった基板ホルダに使用するための別の代表的な電極セットを示した図である。
【００１４】
【図１０】半導体基板処理ステーション内において可変密度プラズマを発生させることによって半導体基板を処理する方法の一実施形態を示したフローチャートである。
【００１５】
【図１１】本開示の一実施形態にしたがった別の代表的な処理ステーションの概略図である。
【００１６】
【図１２】本開示の一実施形態にしたがった、容量性制御回路の調整と、内側電極及び外側電極に分配される電力の量との間の関係性を示したグラフである。
【００１７】
【図１３】本開示の一実施形態にしたがった、電極電力供給と、処理ステーション圧力と、可変密度プラズマの電流密度との間の関係性を示したグラフである。
【００１８】
【図１４】本開示の一実施形態にしたがった、電極電力供給と、処理ステーション圧力と、可変密度プラズマの電流密度との間の関係性を示した別のグラフである。
【００１９】
【図１５】本開示の一実施形態にしたがった別の代表的な処理ステーションの概略図である。
【００２０】
【図１６】本開示の一実施形態にしたがった、電流密度と電力分布との間の関係性を示したグラフ及び表である。
【００２１】
【図１７】本開示の一実施形態にしたがった別の代表的な処理ステーションの概略図である。
【００２２】
【図１８】本開示の一実施形態にしたがった別の代表的な処理ステーションの概略図である。
【００２３】
【図１９】本開示の一実施形態にしたがった、複数の処理ステーション電極構成についての半径方向電流密度プロフィールを示したグラフである。
【００２４】
【図２０】本開示の一実施形態にしたがった別の代表的な処理ステーションの概略図である。
【００２５】
【図２１】本開示の一実施形態にしたがった代表的な複数ステーション処理ツールの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
プラズマ補助タイプの半導体基板処理ステーション（例えば、プラズマエッチングツール及び／又はプラズマ増強式化学気相成長ツール）のためのプラズマは、２枚の容量結合板を使用して無線周波（ＲＦ）場を低圧ガスに印加することによって発生させることができる。ＲＦ場による板間のガスのイオン化は、プラズマを励起し、プラズマ放電領域内に自由電子を形成させる。これらの電子は、ＲＦ場によって加速され、気相反応物分子と衝突することができる。これらの電子と反応物分子との衝突は、基板処理に関与するラジカル種を形成することができる。一部の例では、プラズマ領域は、基板表面の真上に形成されると考えられる。非限定的な一例では、プラズマによって発生した反応物ラジカルが、基板上に膜層を蒸着させることができる。別の非限定的な一例では、プラズマによって発生したエッチャントラジカルが、基板表面をエッチングすることができる。
【００２７】
プラズマ放電領域は、プラズマの境界に形成されるシースによって取り囲まれる。プラズマによって補助されるタイプの処理ツール（上述された蒸着ツール及びエッチングツールを含むがそれらに限定はされない）では、シースの位置及びプラズマ密度の大きさが基板の縁近くにおける処理を不均一にし、基板内厚さの不均一性を招くことがある。例えば、基板は、プロセス条件次第で凸状の又は凹状の不均一性を有する恐れがある。
【００２８】
厚さの不均一性を伴う膜のパターン化は、困難である恐れがある。例えば、リソグラフィツールが不均一膜に正確にパターンを転写することは、難しいと考えられる。プロセス不均一性を回避するためのこれまでのアプローチは、異なるプロセスには適合しない恐れがあるプロセス固有のハードウェアを使用していた。例えば、これまでのアプローチには、プラズマの一部分を抑制するために基板の縁に不活性のセラミック材料を提供する、不均一な穴分布を有するプラズマガス分配シャワーヘッドを使用する、及び基板全域にわたってＲＦ結合を調整するために皿状の基板サポートを使用するなどがあった。したがって、エッチングと蒸着との間などのプロセスとプロセスとの間や、異なるプロセス化学剤とプロセス化学剤との間などにおけるツールの変更には、シャワーヘッドの交換及び／又は基板サポートの交換が伴うだろうことがわかる。これらの交換は、プロセスの変更に関係した休止時間の犠牲に加え、消耗パーツ費用の増加も招く恐れがある。
【００２９】
したがって、基板表面全域にわたってプラズマ密度を調整するために半導体基板処理ステーション内において複数の電極を使用して可変密度プラズマを形成する、調整する、及び制御することに関する様々な実施形態が、本明細書で開示される。例えば、一実施形態では、可変密度プラズマは、基板の縁から遠く離れたプラズマ領域の内側部分におけるよりも基板の縁に近いプラズマ領域の外側部分においてより大きいプラズマ密度を実現するように調整及び制御することができる。したがって、本明細書で説明される実施形態には、半導体基板処理ステーションにおけるプロセス中の基板内不均一性を回避又は低減するために用いられるものもあれば、処理ステーションにおけるプロセス中に入ってくる基板内不均一性を軽減又は埋め合わせするために用いられるものもあることがわかる。
【００３０】
更に、プラズマが励起されるのに伴って及び／又はプラズマが失火されるのに伴って浮遊粒子を基板表面から離れさせるように可変密度プラズマを調整する及び制御することに関する様々な実施形態が、本明細書で開示される。説明されたように、プラズマは、処理中に基板表面の上方に形成され、これは、より大きいプラズマ密度を提供し、基板処理速度を向上させることができる。しかしながら、プラズマ内には、各種の蒸着反応及びエッチング反応から小粒子が形成されると考えられる。これらの小粒子は、電気的に「浮遊する」ので、基板表面上において、電子電流とイオン電流とが釣り合う。電子は、一般に、イオンよりも高い移動度を有するので、粒子は、負の電荷を帯びると考えられる。その結果、これらの粒子は、プラズマシース境界で捕えられ、そこでは、蒸着表面に向かう中性種及びイオン種からの分子抵抗力が、プラズマ放電領域に向かう静電力と釣り合う。
【００３１】
プラズマの失火は、静電力を消失させ、これは、粒子を基板表面上に着地させると考えられる。基板表面を飾る粒子は、界面粗度欠陥又は界面形態欠陥として現れ、最終的に、デバイスの性能及び信頼性を失わせる恐れがある。プラズマによって発生する粒子によって形成される欠陥を軽減するための一部のアプローチとして、リアクタ環境のポンピングとパージングとを交互に行うことが挙げられる。しかしながら、これらのアプローチは、時間がかかり、ツールのスループットを低下させる恐れがある。したがって、このような問題を回避するには、浮遊粒子を基板表面から離れさせることが有用だと考えられる。
【００３２】
図１は、処理中に基板１８６の周囲の低圧環境を維持するための真空チャンバ１０２を含む半導体基板処理ステーション１００の一実施形態を概略的に示している。真空チャンバ１０２は、排気ライン１３４及び圧力制御バルブ１３０に流体接続されている。
【００３３】
半導体基板処理ステーション１００は、また、処理中に可変密度プラズマ領域１１８及び基板１８６にプロセスガスを分配するためのガス分配シャワーヘッド１０４と、処理中の基板１８６を支えるための基板ホルタ１１０とを含む。
【００３４】
図１に示されるように、シャワーヘッド１０４は、複数の穴１０６を含み、１本以上のプロセスガス供給ライン１０８を通じて受け取られた各種のプロセスガスが、これらの穴１０６を通って真空チャンバ１０２内に分配可能である。シャワーヘッド１０４は、図１では単独のプレナムシャワーヘッドとして示されているが、一部の実施形態では、相容れない可能性があるプロセスガス同士をシャワーヘッド１０４内で相互に作用しないように分離するために、二重プレナム構成又は多重プレナム構成を提供することができる。更に、穴１０６は、図１では均一な半径方向分布を有するものとして示されているが、一部の実施形態では、本開示の範囲から逸脱することなく任意の適切な半径方向分布及び／又は方位角分布が利用可能であることがわかる。
【００３５】
図１に描かれた実施形態では、シャワーヘッド１０４の一部分でシャワーヘッド電極１０５を形成している部分が、プラズマ発生器１２４に電気的に接続された状態で示されている。プラズマ発生器１２４は、プラズマ発生器コントローラ１２５によって制御される。プラズマ発生器コントローラ１２５は、プラズマ条件中、プラズマ発生器１２４によってシャワーヘッド電極１０５に供給される電力が、（後述される）基板ホルダ１１０内に提供された外側電極に結合し、基板１８６の表面の上方に、内側部分１１９と外側部分１１７とを含む可変密度プラズマ領域１１８を形成することができるように、一部の実施形態では、各種の整合回路（実施形態によってはタップフェーズ回路を含むかもしれない）、配電回路網、及び（後述されるような）容量性コントローラのうちの１つ以上を含むことができる。
【００３６】
図１に示された代表的なシャワーヘッド電極１０５は、プラズマ発生器１２４に電気的に接続されているが、（後述される）一部の実施形態では、シャワーヘッド電極１０５は、電気的に接地されてよいことがわかる。更に、図１に示された代表的なシャワーヘッド電極１０５は、シャワーヘッド１０４の一部分を一体的に形成しているが、一部の実施形態では、シャワーヘッド電極１０５は、シャワーヘッド１０４とは別であってよいことがわかる。
【００３７】
図に描かれた実施形態では、基板ホルダ１１０は、基板１８６が処理中に可変密度プラズマ領域１１８に直接的に暴露されるように、シャワーヘッド１０４の下に配されている。基板ホルダ１１０は、基板１８６をメサ１４０の上に保持するように構成され、メサ１４０は、誘電性材料を含み、図１に示された例では柱１４２によって支えられている。一部の実施形態では、基板ホルダ１１０は、処理中に基板１８６に熱を提供するために、ヒータ１１６に熱的に結合することができる。基板ホルダ１１０は、シャワーヘッド１０４に対する基板ホルダ１１０の回転調整及び／又は高さ調整をそれぞれ提供するために、回転ユニット及び／又は昇降ユニット（不図示）に機械的に又は流体的に結合することもできる。
【００３８】
図１に示されるように、（図１の断面図に描かれた）メサ１４０は、メサ１４０の外側領域１２２に配された少なくとも１つの外側電極１１４と、メサ１４０の内側領域１２０に配された少なくとも１つの内側電極１１２とを含む。更に詳しく後述されるように、プラズマコントローラ１２５は、可変密度プラズマ１１８の内側部分１１９におけるよりも可変密度プラズマ１１８の外側部分１１７においてより大きいプラズマ密度を実現するために、プラズマ発生器１２４、シャワーヘッド電極１０５、内側電極１１２、及び外側電極１１４を制御することができる。例えば、一部の実施形態では、プラズマコントローラ１２５は、シャワーヘッド電極１０５及び／又は内側電極１１２及び／又は外側電極１１４を通電して可変密度プラズマ１１８を発生させるために、プラズマ発生器１２４を制御することができる。メサ１４０の外側領域１２２及び内側領域１２０は、可変密度プラズマ１１８の外側部分１１７及び内側部分１１９と位置を揃えた状態では描かれていないが、一部の実施形態では、内側領域１２０と内側部分１１９とを実質的に揃えること及び外側領域１２２と外側部分１１７とを実質的に揃えることが可能であることがわかる。
【００３９】
図１に描かれた実施形態では、外側電極１１４の左側部分と右側部分とが、導電性アーム１１３によって電気的に接続されている。図１に示されるように、外側電極１１４は、プラズマ発生器１２４に電気的に接続された単一電極である。しかしながら、複数の外側電極１１４を含む一部の実施形態では、１つ以上の第１の外側電極１１４セットと１つ以上の第２の外側電極１１４セットとが電気的に独立した外側電極ゾーンとして制御され、そのうちの１つ以上がプラズマ発生器１２４からの電力を受け取れるように、第１の外側電極１１４セットのうちの１つ以上の電極を、第２の外側電極１１４セットのうちの１つ以上の電極から電気的に絶縁することが可能である。
【００４０】
内側電極１１２は、メサ１４０内に配され、メサ１４０を形成した誘電性材料の層によって又はその他の任意の適切なやり方によって外側電極１１４から分離される。図１に示された例では、内側電極１１２は、電気的に接地されている（不図示）。しかしながら、後述される一部の実施形態では、内側電極１１２は、プラズマ発生器１２４に電気的に接続することができる。図１に示されるように、内側電極１１２は、基板１８６の下に配された単一電極である。しかしながら、その他の実施形態では、メサ１４０は、複数の内側電極１１２を含むことができ、第１の内側電極セットと第２の内側電極セットとが電気的に独立した内側電極ソーンとして制御されるように、第１の内側電極セットを、第２の内側電極セットから電気的に絶縁することが可能である。
【００４１】
図２及び図３は、基板ホルダ１１０の切り取り上面斜視図及び基板ホルダ１１０の底面斜視図をそれぞれ概略的に示している。図４は、図２に示された切り取り面に沿った基板ホルダ１１０の切り取り側面図を示している。
【００４２】
図２に示されるように、メサ１４０は、基板１８６を支えるように構成された上面２０２を含む。メサ１４０は、上面２０２から突き出して、基板ホルダ１１０上に基板が載っているときに基板１８６の裏側に接触する複数の隆起した接触点２１２と、基板移送工程中に上面２０２と基板１８６の裏側との間をエンドエフェクタ又はパドルが通過可能であるように基板１８６を昇降させるために、（図３に示された）リフトピン２１１をそこから出現させることができる複数のリフトピン穴２１０とを含む。メサ１４０は、任意の適切なサイズを有することができる。３００ｍｍシリコンウエハを支えるために使用される一例では、メサ１４０は、おおよそ１２．７５インチ（約３２．３９センチ）の直径を有する。
【００４３】
随意として、図２に示された例のような一部の実施形態では、メサ１４０は、メサ１４０の周囲の全部又は一部に、隆起した縁２０４を含むことができ、したがって、隆起した縁２０４の内側のへりと、上面２０２とは、ウエハポケット２０７を画定することができる。ウエハポケット２０７を含む一例では、基板１８６の縁と、へり２０６との間の許容差は、おおよそ１．５ｍｍであってよく、隆起した縁２０４の高さは、隆起した縁２０４の上面から上面２０２までを測ったときにおおよそ１．２７ｍｍであってよく、ウエハポケット２０７の直径は、おおよそ１１．９インチ（約３０．２センチ）であってよい。
【００４４】
加えて又は或いは、ウエハポケット２０７を含む一部の実施形態では、隆起した縁２０４に、１本以上の隔たり（不図示）を含めることができる。一例では、隆起した縁２０４周りに、対称的に間隔を空けられた２インチ（約６．０８センチ）の４つの隔たりを配することができる。
【００４５】
表面２０２は、基板１８６と、メサ１４０に含められた電極との間の直接的な電気的接続を阻むために、適切な誘電性材料で形成される。一部の例では、メサ１４０及び上面２０２を、窒化アルミニウムなどのセラミック材料で形成し、製造時に成形及び焼結することが可能である。或いは、一部の実施形態では、上面２０２及びメサ１４０の部分を、異なる誘電性材料（例えば、同様な熱膨張率を有する材料）で形成し、適切に組み立てる又は接合することが可能である。
【００４６】
メサ１４０は、柱１４２によって支えられる。図２及び図３に示された例では、メサ１４０及び柱１４２は、一体的な台座であるが、一部の実施形態では、メサ１４０及び柱１４２は、別々のピースを適切に組み合わせて適切に台座アセンブリに仕上げることが可能であることがわかる。柱１４２は、貫通スプール２１８及びカラー２１６と嵌り合うように構成されたフランジ２２１を含む。ガスケット２２２は、カラー２１６からの押しを受けて、フランジ２２１を貫通スプール２１８の相補的合わせ面に密着させ、したがって、ひとたび密着がなされると、柱１４２の内部は、真空チャンバ１０２の真空環境よりも比較的高い圧力（例えば周囲圧力）に維持される。貫通スプール２１８をカラー２１６に固定するために、複数のボルト２２３が提供されているが、フランジ２２１を貫通スプール２１８の相補的合わせ面に密着させるには、本開示の範囲から逸脱することなく任意の適切なコネクタが利用可能であることがわかる。
【００４７】
貫通スプール２１８は、外側の電源と、柱１４２内に含まれる内側電極バス２３０、外側電極バス２３２、及びヒータバス２４０との間に電気的接続を提供するように構成される。図２及び図４は、内側電極１１２が内側電極接続点２３１において内側電極バス２３０に電気的に接続されることを示している。図３は、外側電極１１４を外側電極接続点２３３において外側電極バス２３２に電気的に接続するように構成された複数の導電性アーム１１３を示しているが、一部の実施形態では、１本の導電性アーム１１３が外側電極接続点２３３を外側電極１１４に接続可能であることがわかる。外側電極バス２３２及び内側電極バス２３０は、電極バス接続２５０において終結し、該接続２５０は、バスを貫通スプール２１８から電気的に絶縁するために、適切な誘電性材料２５２を含むことができる。同様に、ヒータバス２４０も、適切な誘電性材料（不図示）によって貫通スプール２１８から電気的に絶縁することが可能である。
【００４８】
図２及び図３に示されるように、貫通スプール２１８は、貫通スプール２１８を真空チャンバ１０２の相補的部分と揃えるように構成された１本以上の位置決めピン２２４を含む。図２及び図３には示されないが、一部の実施形態では、貫通スプール２１８は、真空チャンバ１０２内に取り付けられたときに真空チャンバ１０２に密着するように構成されてよいことがわかる。
【００４９】
図５は、図４に示された部分「５」の拡大断面図を概略的に示している。図５に示されるように、内側電極１１２は、誘電性材料の層が内外両電極を上面から隔離するように、上面２０２の面の僅かに下方の面内に配される。一例では、内側電極１１２は、上面２０２のおおよそ０．０５インチ（約０．１３センチ）下方に位置付けることができる。
【００５０】
図５は、誘電性材料の層が内側電極を外側電極から隔離するように、外側電極１１４がメサ１４０の外側領域内に且つ内側電極１１２の面の僅かに下方の面内に配されることを示している。一例では、外側電極１１４は、上面２０２のおおよそ０．１０インチ（０．２５センチ）下方に位置付けることができる。更に、図４及び図５に示されるように、外側電極１１４の内径は、内側電極１１２の最大直径よりも大きく、したがって、外側電極１１４と内側電極１１２との間には、上述された垂直方向の隔たりはもちろん、水平方向の隔たりもある。一例では、外側電極１１４の内径は、内側電極１１２の最大直径をおおよそ５ｍｍ上回ることができる。上述された水平方向及び垂直方向の隔たりは、内側電極１１２と外側電極１１４との間に所定の量の結合を許容しつつ、両電極間の電気的短絡を回避するために、内側電極１１２を外側電極１１４から隔離することができる。これらの隔たりは、その他の検討事項のなかでも特に、各電極の所定の出力範囲と、及び誘電性材料の絶縁破壊値とに基づいて設定することができる。垂直方向の隔たりは、また、内側電極１１２と導電性アーム１１３との適切な隔離も提供することができる。ただし、導電性アーム１１３の部分は、外側電極１１４よりも、内側電極１１２からかなり深くに位置付け可能であることがわかる。
【００５１】
内側電極１１２、外側電極１１４、及び導電性アーム１１３は、任意の適切な１つ又は２つ以上の導電性材料で作成することができる。導電性材料の非限定的な一例は、アルミニウムである。更に、内側電極１１２、外側電極１１４、及び導電性アーム１１３は、任意の適切なやり方で作成することができる。一例では、これらは、作成時にメサ１４０に挿入される金属網で作成することができる。別の例では、これらは、メサ１４０の作成時に金属膜をリソグラフィによってパターン化することによって作成することができる。
【００５２】
図２〜５に示されるように、図に描かれた内側電極１１２の実施形態は、単一の、実質的に円盤状の電極を含み、外側電極１１４は、単一の、実質的にリング状の電極である。より具体的には、図２〜５に示された例は、内側電極の幾何学的中心が、メサ表面の幾何学的中心と及び外側電極の幾何学的中心と同心であることを示している。しかしながら、本開示の範囲から逸脱することなく任意の適切な相補形状の電極セットが任意の適切な配置で利用可能であるよいことがわかる。したがって、一部の実施形態では、内側電極及び外側電極が、可変密度プラズマ領域１１８内のプラズマ密度の半径方向制御及び方位角制御を提供するように構成されてよいことがわかる。
【００５３】
例えば、図６〜９は、それぞれ、内側電極１１２及び外側電極１１４の、各種相補形状の電極セット６００、７００、８００、及び９００を概略的に示している。図６に示された電極セット６００は、図２〜５に示されたものと同様な構成の内側電極１１２及び外側電極１１４を示しており、これは、可変密度プラズマ領域の半径方向制御を提供する。半径方向のプラズマ密度の制御は、プラズマ処理パラメータを半径方向に調整するやり方を提供することができる。例えば、プラズマ密度の半径方向制御は、凹形状プラズマ及びトロイダル形状プラズマの制御を提供することができ、これは、凹形状プラズマ及びトロイダル形状プラズマを発生させるアプローチを提供することができる。したがって、一例では、上流ツールからの基板の、概ね凸状のウエハ基板内厚さ不均一性は、半導体基板処理ステーション１００の一実施形態において処理中に凹状プラズマを発生させることによって、部分的に又は完全に相殺することができる。別の例では、半導体基板処理ステーション１００の一実施形態において処理を経ている基板を、下流ツールの既知の不均一性パターン特性を前もって想定して相殺するように処理することが可能である。
【００５４】
図７の電極セット７００もやはり、相補的な星形状の電極セットに対応したプラズマ密度の半径方向制御を提供することができる。図８の電極セット８００は、外側電極１１４を複数含み、図９の電極セット９００は、内側電極１１２及び外側電極１１４の両方を複数含み、いずれも、可変密度プラズマ領域１１８の半径方向制御及び方位角制御の両方を提供することができる。プラズマ密度の半径方向制御はもちろん方位角制御も提供することによって、楔形状のプラズマが発生されると考えられ、したがって、これは、上流ツール及び／又は下流ツールに関係した厚さ不均一性を相殺するために使用することができる楔形状のプラズマを処理中に発生させるアプローチを提供できる可能性がある。
【００５５】
上述されたハードウェアは、基板全域にわたって可変密度プラズマを発生させるために使用可能であることが理解される。図１０は、半導体基板処理ステーション内において可変密度プラズマを発生させることによって半導体基板を処理する方法１０００の一実施形態を示したフローチャートを示している。しかしながら、一部の実施形態では、本開示の範囲から逸脱することなく方法１０００の一部が異なる順序に並べられる、省略される、又は補充されることが可能であることがわかる。１００２において、方法１０００は、基板を基板ホルダの上に置くことを含む。１００４において、方法１０００は、半導体基板処理ステーションにプラズマガスを供給することを含む。
【００５６】
１００６において、方法１０００は、１００８において、外側電極を内側電極及びシャワーヘッド電極のうちの１つに結合することによって可変密度プラズマを発生させることを含む。一部の実施形態では、第２の電極への外側電極の結合は、外側電極、内側電極、及びシャワーヘッド電極のなかから選択された２つの電極に、第３の電極が電気的に接地された状態で１つ以上のプラズマ発生器から電力を分配することによって実現することができる。
【００５７】
図１１は、外側電極１１４を内側電極１１２に結合された基板ホルダ１１０を含む処理ステーション１１００の一実施形態を概略的に示している。図１１に示された代表的な処理ステーション１１００は、高周波数プラズマ発生器１１０２と、低周波数プラズマ発生器１１０４と、シャワーヘッド電極１０５とを含む。一部の実施形態では、高周波数プラズマ発生器１１０２は、３０ワットから５０００ワットの間の電力レベルにおいて２ＭＨｚから６０ＭＨｚの間の周波数を生じることができる。更に、一部の実施形態では、低周波数プラズマ発生器１１０４は、３０ワットから５０００ワットの間の電力レベルにおいて１ＫＨｚから２ＭＨｚの間の周波数を生じることができる。図１１は、高周波数プラズマ発生器及び低周波数プラズマ発生器の両方を描いているが、一部の実施形態では、本開示の範囲から逸脱することなく一種のプラズマ発生器のみ（例えば、高周波数プラズマ発生器１１０２のみ又は低周波数プラズマ発生器１１０４のみ）が用いられてよいことがわかる。
【００５８】
図１１に描かれた例では、高周波数プラズマ発生器１１０２は、内側電極及び外側電極に対して供給を行う電力分枝に電力を分配するように構成された分配回路１１１０に高周波数プラズマ発生器１１０２のインピーダンスを整合させるように構成された整合回路１１０６に電気的に接続されている。図１１に示された例では、分配回路１１１０は、ＬＣ回路を含む。低周波数プラズマ発生器１１０４は、整合インピーダンス（一部の実施形態ではおおよそ５０オーム）を提供するように構成され分配回路１１１０に電気的に接続された低周波数整合回路１１０８に電気的に接続されている。分配回路及び／又は整合回路をそれぞれの電極に接続するために、随意としてケーブル１１１４（例えば、一部の実施形態では同軸ケーブル）が含められる。分枝点１１１６において、分配回路１１１０からの電力は、内側電極１１２に電力を供給する内側電極電力分枝１１１８と、外側電極１１４に電力を供給する外側電極電力分枝１１２０との間で分けられる。
【００５９】
引き続き図１０において、方法１０００は、１０１０において、可変密度プラズマの外側部分のプラズマ密度が可変密度プラズマの内側部分のプラズマ密度よりも大きくなるように、外側電極及び第２の電極のうちの１つに電力を供給する回路のインピーダンスを設定することを含む。図１１に示された実施形態では、プラズマ発生器は、内側電極１１２及び外側電極１１４に電気的に接続され、シャワーヘッド電極は、電気的に接地されているので、内側電極１１２及び外側電極１１４に電力が印加されたときに、各々の電場は、他方に結合する。結合の程度に対する制御は、外側電極１１４に電力を供給する分枝に電気的に接続された容量性コントローラ１１１２によって提供される。図１１に示されるように、容量性コントローラ１１１２は、容量性の制御と、外側電極１１４に供給される電力の調整とを提供する。非限定的な一例では、容量性コントローラ１１１２は、静電容量をおおよそ４０ｐＦからおおよそ６００ｐＦの範囲内で調整することができる。ただし、電極インピーダンス及び電源能力に応じ、その他の範囲が適切であってもよいことがわかる。更に、図１１に示された例では、外側電極電力分枝１１２０のインピーダンスを容量性コントローラ１１２０において変化させることが、外側電極電力分枝１１２０における高周波数プラズマ電力の量を低周波数プラズマ電力の量を超える量に変化させることができる。しかしながら、一部の実施形態では、容量性コントローラ１１１２は、外側電極電力分枝１１２０に供給される高周波数プラズマ電力及び／又は低周波数プラズマ電力を任意の適切な形で変化させるように構成されてよいことがわかる。
【００６０】
図１２は、外側電極及び第２の電極のうちの１つに電力を供給する容量性制御回路の調整と、外側電極に分配される電力の量（曲線１２０４）及び内側電極に分配される電力の量（曲線１２０２）との間の関係性を示したグラフ１２００を示している。図１２に示された例では、容量性コントローラは、電極間における電力の分配を明らかにするために、適宜に行き来するように調整された。この例では、単一のプラズマ発生器が使用されたので、図１２は、外側電極に供給される電力の増大が、内側電極に供給される電力を相応して減少させることを示している。しかしながら、一部の実施形態では、一方の電極に供給される電力に対する調整が他方の電極に供給される電力に影響しないように、複数の電極に２つ以上のプラズマ発生器が接続可能であることがわかる（更に詳しく後述される）。
【００６１】
局所プラズマ密度は、プラズマから引き出されるイオン電流の量を所定の電圧でサンプリング抽出するプラズマプローブによって測定することができる。一部のプラズマでは、高いイオン電流ほど高いプラズマ密度に相関する一方で、低いイオン電流ほど低いプラズマ密度に相関すると考えられる。図１３及び図１４は、プローブイオン電流密度間の代表的な関係性を基板半径の関数として示したグラフ１３００及び１４００をそれぞれ示している。図１３及び図１４に示された実施形態では、基板の中心として０ｍｍが定義され、１５０ｍｍは、３００ｍｍ基板の縁である。図１３及び図１４に示されるように、プローブイオン電流密度は、外側電極に供給される電力が、図１３に示されるようなおおよそ０Ｗから図１４に示されるようなおおよそ３５〜４１Ｗに増加され、内側電極に供給される電力が、おおよそ１６０〜１７０Ｗからおおよそ１１１〜１１５Ｗに減少されるのに伴って変化する。説明されたように、プローブイオン電流イオン密度は、プラズマ密度を近似するために使用可能であることがわかっており、したがって、図１３及び図１４は、外側電極への電力の増加が、可変密度プラズマの外側部分におけるプラズマ密度を増加させることを示している。
【００６２】
引き続き図１０において、一部の実施形態では、方法１０００は、１０１２において、可変密度プラズマの外側部分のプラズマ密度が可変密度プラズマの内側部分のプラズマ密度よりも大きくなるように、処理ステーション圧力を設定することを含むことができる。一部の実施形態では、プラズマ密度分布は、処理ステーション圧力の関数として変化するだろう。図１３及び図１４は、処理ステーション内における圧力をおおよそ１トール（曲線１３０２及び１４０２）からおおよそ２トール（曲線１３０４及び１４０４）へ、そしておおよそ４トール（曲線１３０６及び１４０６）へ増加させることが半径方向電流分布に及ぼす効果も示している。したがって、一部の実施形態では、処理ステーション圧力を調整すること、並びに外側電極及び第２の電極のうちの１つに供給される電力を変化させることが、可変密度プラズマの外側部分における可変密度プラズマの密度を更に調整可能であることがわかる。一部の実施形態では、可変密度プラズマ内におけるプラズマ密度分布を調整又は維持するために、その他の処理ステーションパラメータが調整又は制御されてもよいことがわかる。このような処理ステーションパラメータの非限定的な例には、プロセスガス組成（すなわち、各種の希釈剤、プラズマ、及び反応性ガスを含む、処理ステーションに供給されるガス混合の組成）、プロセスガスの総流量、処理ステーション温度（例えば、処理ステーション内におけるプラズマ放電領域近くの様々な表面の温度）がある。
【００６３】
引き続き図１０において、方法１０００は、１０１４において、可変密度プラズマによって基板を処理することを含む。例えば、一部の実施形態では、基板の処理は、プラズマ増強式の化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）技術を使用して基板の上に膜を蒸着させることを含むことができる。別の例として、一部の実施形態では、基板の処理は、プラズマ活性式のドライエッチング技術を使用して基板の上の膜をエッチングすることを含むことができる。
【００６４】
説明されたように、可変密度プラズマの提供は、処理ステーションに固有なものや、上流及び下流の処理ツールに固有なものなどを含む、プロセス特有の不均一性パターンを軽減するアプローチを提供することができる。その結果、一部の実施形態では、入ってくる基板の基板内不均一性プロフィールを、処理後に比較的平坦にすることができる。これは、後に続くリソグラフィ工程に、比較的平坦な基板表面を提供することができる。
【００６５】
したがって、一部の実施形態では、方法１０００は、１０１６において、基板内不均一性を相殺するように可変密度プラズマの形状を設定することを含むことができる。加えて又は或いは、一部の実施形態では、方法１０００は、１０１８において、可変密度プラズマの形状を、凸形状、トロイダル形状、及び楔形状のうちの１つを有するように設定することを含むことができる。例えば、上流の処理ツールが、基板上に凸状の厚さプロフィールを生成した場合は、その後に続く可変密度プラズマによるＰＥＣＶＤ処理は、凸状のプロフィールを相殺するために、基板の縁近くに追加の膜を蒸着させることができる。これは、リソグラフィトラックツールにおいて基板上にスピン塗布されるフォトレジストの被覆率及び成長を比較的より均等にするとともに、ステッパ工程における暴露をより均一にすることができる。
【００６６】
１０２０において、方法１０００は、可変密度プラズマを消失させることを含む。説明されたように、一部のプラズマプロセスでは、プラズマ内に小粒子が電気的に「浮遊」する。プラズマの失火は、このような粒子の表面上の静電力を消失させ、これは、粒子を基板表面上に着地させるだろう。したがって、一部の実施形態では、方法１０００は、１０２２において、可変密度プラズマを、可変密度プラズマの外側部分において消失される前に可変密度プラズマの内側部分において消失されるように消失させることを含む。これは、プラズマシースがプラズマの内側部分から撤退するのに伴って、小粒子を運び去らせ、プラズマ消沈の際の基板表面における欠陥誘発装飾を回避できる可能性がある。ひとたびプラズマが消失されたら、方法１０００は、１０２４において基板を基板ホルダから取り除くことを含むことができる。
【００６７】
方法１０００は、上述された構成や、更に詳しく後述されるその他の様々な実施形態を含む、任意の適切な電源及び電極の構成とともに使用可能であることがわかる。例えば、一部の実施形態では、外側電極に電気的に接続された電力分枝の静電容量及び／又はインピーダンスを調整し、外側電極のインピーダンスを第２の電極（すなわち、内側電極又はシャワーヘッド電極）のインピーダンスと釣り合わせることができる。これは、それぞれの電力分枝間における電流の釣り合い及び／又は電力の釣り合いを提供し、これは、図１１に示された例と比べてより安定したプラズマを提供することができる。
【００６８】
図１５は、図１１の処理ステーション１１００と同様な電極構成を有する代表的な処理ステーション１５００を概略的に示している。しかしながら、図１１に示された例と異なり、処理ステーション１５００は、二重分枝分配回路１５１０を含み、その各分枝は、分枝点１１１６から電力を受け取って、その電力を内側電極電力分枝１１１８と外側電極電力分枝１１２０とに分配するように構成される。更に、図１５に示された例では、容量性コントローラ１１１２は、外側電極電力分枝１１２０に供給される高周波数プラズマ電力の量及び低周波数プラズマ電力の量の両方を変化させるように構成される。しかしながら、一部の実施形態では、容量性コントローラ１１１２は、外側電極電力分枝１１２０に供給される高周波数プラズマ電力及び／又は低周波数プラズマ電力を任意の適切な形で変化させるように構成されてよいことがわかる。
【００６９】
図１６は、図１５の処理ステーション１５００と同様な処理ステーション構成の一実施形態をおおよそ２トールの圧力で使用した、３つの異なる電力分配方式（図１６の表１６１０に示された曲線１６０２、１６０４、及び１６０６を参照せよ）の場合について、半径方向におけるプラズマプローブ電流密度分布を示したグラフ１６００を示している。図１６に示されるように、外側電極に供給される電力が多いほど、半径方向プロフィールの外縁における電流密度が高くなる。
【００７０】
一部の実施形態では、可変密度プラズマの内側部分におけるよりも可変密度プラズマの外側部分においてより大きいプラズマ密度を有する可変密度プラズマは、外側電極が内側電極及びシャワーヘッド電極のうちから１つ選択された第２の電極に結合される限り、シャワーヘッド電極が通電され且つ内側電極及び外側電極のうちの１つが電気的に接地された構成を使用して発生させることができる。
【００７１】
一例として、図１７は、処理ステーション１７００を概略的に示している。図１７に示された例では、シャワーヘッド電極１０５及び外側電極１１４が高周波数プラズマ発生器１１０２及び低周波数プラズマ発生器１１０４に電気的に接続されている一方で、内側電極１１２は電気的に接地されている。図１７に示されるように、外側電極１１４とシャワーヘッド電極１０５との間の結合を調整するために、容量性コントローラ１１１２が提供される。別の例として、図１８は、高周波数プラズマ発生器１１０２及び低周波数プラズマ発生器１１０４がシャワーヘッド電極１０５及び内側電極１１２に電気的に接続されている一方で外側電極１１４は電気的に接地されている処理ステーション１８００を、概略的に示している。図１８に示された例では、内側電極１１２を外側電極１１４が内側電極１１２に結合されるように調整するために、容量性コントローラ１１１２が提供される。
【００７２】
図１９は、処理ステーション１７００によって示された構成を通じて発生した可変密度プラズマについての半径方向電流密度プロフィール（曲線１９０２）及び処理ステーション１８００によって示された構成を通じて発生した可変密度プラズマについての半径方向電流密度プロフィール（曲線１９０４）を示したグラフ１９００を示している。いずれの構成も、プラズマの内側部分におけるよりもプラズマの外側部分においてより大きいプラズマ密度を有する可変密度プラズマを提供するように調整可能である一方で、図１９に提示されたデータからは、図１７に示された例のように外側電極を直接的に通電するほうが、図１８に示されたように外側電極を間接的に通電するよりも、半径方向プロフィールの縁において比較的高い電流密度を提供できることがわかる。
【００７３】
上述された代表的な結合構成は、高周波数プラズマ電力及び低周波数プラズマ電力の両方を２つ以上の電極間で分けることを対象としているが、一部の実施形態では、高周波数プラズマ電力及び低周波数プラズマ電力のうちの１つのみが分けられてよいことがわかる。例えば、プラズマを発生させるために２つの無線周波数源が同時に使用される一部の実施形態では、高周波数電力のみを外側電極と第２の電極との間で分け、低周波数電力を外側電極及び第２の電極のうちの１つのみに供給することができる。これは、可変密度プラズマの既定の領域内においてプラズマエネルギ及び／又はプラズマ密度を調節する能力を提供することができる。例えば、一部のプラズマ条件下では、イオンエネルギを制御するために低周波数ＲＦ源を使用する一方で、プラズマ密度を制御するために高周波数ＲＦ源を使用することができる。したがって、１つの筋書きでは、低周波数プラズマ電力をもっぱら内側電極に供給する一方で、高周波数プラズマ電力を内側電極及び外側電極の両方に供給することができる。これは、プラズマの内側領域に更なるイオン衝突を発生させる一方で、プラズマの外側領域では更なるプラズマ密度を提供することができる。上述された代表的なアプローチは、非限定的であることがわかる。例えば、別の一実施形態では、低周波数電力を外側電極と内側電極との間で分け、高周波数プラズマ電力を外側電極に提供することができる。
【００７４】
上述された代表的な電源構成は、単一のプラズマ発生器から２つの電極にプラズマ電力を供給することを対象としているが、一部の実施形態では、複数のプラズマ発生器が提供されてよいことがわかる。説明されたように、複数のプラズマ発生器は、各種の電極の、実質的に独立した制御を提供することができる。例えば、一部の実施形態では、処理ステーションは、それぞれ異なる電極に接続された２つ以上のプラズマ発生器を含むことができる。図２０は、２つの高周波数プラズマ発生器１１０２と、２つの低周波数プラズマ発生器１１０４とを有する処理ステーション２０００を概略的に示している。図２０に示されるように、高周波数プラズマ発生器１１０２は、位相固定（フェーズドロック）されており、低周波数プラズマ発生器１１０４もまた、同様である。更に、高速同期化時間（非限定的な一例では５０ミリ秒よりも速い）を提供するために、及びプラズマ源間における電力変動を弱めるために、同期化整合網回路２０２０が提供される。加えて又は或いは、一部の実施形態では、同期化整合網回路２０２０は、第１のペアの発生器（例えば、高周波数プラズマ発生器１１０２Ａと低周波数プラズマ発生器１１０４Ａ）を第２のペアの発生器（例えば、高周波数プラズマ発生器１１０２Ｂと低周波数プラズマ発生器１１０４Ｂ）の固定インピーダンスに整合させるように構成された周波数同調回路を含むことができる。
【００７５】
上記のハードウェア記述は、単一の処理ステーションを対象としているが、一部の実施形態では、１つの処理ツールに２つ以上の処理ステーションを含めることが可能であることがわかる。このような一部の実施形態では、その処理ツールに含められた複数の処理ステーションに、共有の源から各種のプロセス入力（例えば、プロセスガス、プラズマ電力、ヒータ電力など）の制御及び／又は供給を分配することができる。例えば、一部の実施形態では、共有のプラズマ発生器が、２つ以上の処理ステーションにプラズマ電力を供給することができる。別の一例では、共有のガス分配マニホールドが、２つ以上の処理ステーションにプロセスガスを供給することができる。
【００７６】
図２１は、内向きロードロック２１０２と外向きロードロック２１０４とを伴う複数ステーション処理ツール２１００の一実施形態の概略図を示している。大気圧にあるロボット２１０６は、ポッド２１０８を通して装填されたカセットから大気圧ポート２１１０を通じて内向きロードロック２１０２内へ基板を移動させるように構成される。内向きロードロック２１０２は、大気圧ポート２１１０が閉じられたときに内向きロードロック２１０２が排気可能であるように、真空源（不図示）に結合されている。内向きロードロック２１０２は、また、処理チャンバ２１１４と境界を接しているチャンバ搬送ポート２１１６も含む。したがって、チャンバ搬送ポート２１１６が開かれたときは、別のロボット（不図示）が、処理のために基板を内向きロードロック２１０２から第１の処理ステーションの台座へ移動させることができる。
【００７７】
一部の実施形態では、内向きロードロック２１０２は、ロードロックにプラズマを供給するように構成された遠隔プラズマ源（不図示）に接続することができる。これは、内向きロードロック２１０２内に配置された基板に対して遠隔プラズマ処理を提供することができる。加えて又は或いは、一部の実施形態では、内向きロードロック２１０２は、基板を加熱するように構成されたヒータ（不図示）を含むことができる。これは、内向きロードロック２１０２内に配置された基板上に吸着される湿気及びガスを除去することができる。図２１に描かれた実施形態は、ロードロックを含んでいるが、一部の実施形態では、処理ステーションへの基板の直接的投入が提供されてもよいことがわかる。
【００７８】
図に描かれた処理チャンバ２１１４は、図２１に示された実施形態において１から４の番号を振られた４つの処理ステーションを含む。一部の実施形態では、処理ステーション２１１４は、基板が真空破壊及び／又は空気暴露を受けることなく処理ステーション間で移送可能であるように、低圧環境を維持するように構成することができる。図２１に描かれた各処理ステーションは、処理ステーション基板ホルダ（ステーション１の場合は１１０として示されている）と、プロセスガス供給ライン及び入口とを含む。一部の実施形態では、１つ以上の処理ステーション基板ホルダ１１０を加熱することが可能である。
【００７９】
一部の実施形態では、各処理ステーションが、異なるすなわち複数の目的を有することができる。例えば、或る処理ステーションが、ＰＥＣＶＤモードとＣＶＤモードとの間で、又は様々なエッチングモードの間で、又は蒸着モードとエッチングモードとの間で切り替え可能であることができる。加えて又は或いは、一部の実施形態では、同じ処理チャンバ内において膜の蒸着及びエッチングが可能であるように、処理チャンバ２１１４は、蒸着処理ステーションとエッチング処理ステーションとの１つ以上のペアを含むことができる。別の一例では、同じ処理チャンバ内において異なる膜タイプの積層が蒸着可能であるように、処理ステーションは、２つ以上の膜タイプに対応した複数の蒸着プロセス間で切り替え可能であることができる。
【００８０】
描かれた処理チャンバ２１１４は、４つのステーションを含んでいるが、本開示にしたがった処理チャンバは、任意の適切な数のステーションを有していてよいことが理解される。例えば、一部の実施形態では、１つの処理チャンバが、５つ以上のステーションを有する一方で、その他の実施形態では、１つの処理チャンバが、３つ以下のステーションを有することが可能である。
【００８１】
図２１は、また、処理チャンバ２１１４内において基板を移送するための基板取り扱いシステム２１９０の一実施形態も描いている。一部の実施形態では、基板取り扱いシステム２１９０は、様々な処理ステーション間で及び／又は処理ステーションとロードロックとの間で基板を移送するように構成することができる。任意の適切な基板取り扱いシステムが用いられてよいことがわかり、非限定的な例に、基板回転棚及び基板取り扱いロボットがある。
【００８２】
図２１は、また、処理ツール２１００のプロセス条件及びハードウェア状態を制御するために用いられるシステムコントローラ２１５０の一実施形態も描いている。例えば、一部の実施形態では、システムコントローラ２１５０は、上述された方法の実施形態を実施するために上述されたハードウェアの実施形態（例えば、中空陰極マグネトロンや平板マグネトロン、プラズマコントローラ、電力分配回路、基板ホルダヒータコントローラ、大流量コントローラ、圧力制御デバイスなど）を制御するための命令を含むことができる。
【００８３】
システムコントローラ２１５０は、１つ以上のメモリデバイス２１５６と、１つ以上の大容量ストレージデバイス２１５４と、１つ以上のプロセッサ２１５２とを含むことができる。プロセッサ２１５２は、ＣＰＵ又はコンピュータ、アナログ及び／又はデジタルの入力／出力接続、ステッピングモータコントローラボードなどを含むことができる。
【００８４】
一部の実施形態では、システムコントローラ２１５０は、処理ツール２１００の全ての活動を制御する。一部の実施形態では、システムコントローラ２１５０は、大容量ストレージデバイス２１５４又はその他の適切なマシン可読媒体に記憶されメモリデバイス２１５６に読み込まれプロセッサ２１５２上で実行されるマシン可読システム制御ソフトウェア２１５８を実行する。システム制御ソフトウェア２１５８は、タイミング、ガスの混合、チャンバ及び／又はステーション圧力、チャンバ及び／又はステーション温度、基板温度、目標電力レベル、ＲＦ電力レベル、基板台座、チャック及び／又はサセプタ位置、並びに処理ツール２１００によって実施される特定のプロセスのその他のパラメータを制御するための命令を含むことができる。システム制御ソフトウェア２１５８は、任意の適切な方式で構成することができる。例えば、様々な処理ツールコンポーネントの動作を制御して様々な処理ツールプロセスを実行に移すために、それら様々な処理ツールコンポーネントのサブルーチン又は制御オブジェクトを書き込むことが可能である。システム制御ソフトウェア２１５８は、任意の適切なコンピュータ可読プログラミング言語にコード化することができる。
【００８５】
一部の実施形態では、システム制御ソフトウェア２１５８は、上述された様々なパラメータを制御するための入力／出力制御（ＩＯＣ）シークエンシング命令を含むことができる。例えば、可変密度プラズマプロセスの各段階は、システムコントローラ２１５０によって実行されるための１つ以上の命令を含むことができる。可変密度プラズマプロセス段階のためのプロセス条件を設定するための命令は、対応する可変密度プラズマレシピに含めることができる。一部の実施形態では、可変密度プラズマＰＥＣＶＤレシピ段階は、或る可変密度プラズマプロセス段階のための全ての命令がそのプロセス段階と同時に実行されるように、順番に並べることができる。
【００８６】
一部の実施形態では、システムコントローラ２１５０に関連付けられた大容量ストレージデバイス２１５４及び／又はメモリデバイス２１５６に記憶されるその他のコンピュータソフトウェア及び／又はプログラムを用いることができる。これを目的としたプログラム又はプログラム部分の例には、基板位置決めプログラム、プロセスガス制御プログラム、圧力制御プログラム、ヒータ制御プログラム、及びプラズマ制御プログラムがある。
【００８７】
基板位置決めプログラムは、基板を処理ステーション基板ホルダ１１０の上に載せるために及び基板と処理ツール２１００のその他のパーツとの間の間隔を制御するために使用される処理ツールコンポーネントのためのプログラムコードを含むことができる。
【００８８】
プロセスガス制御プログラムは、ガス組成及び流量を制御するための、並びに随意として処理ステーション内の圧力を安定化させるために蒸着に先立って１つ以上の処理ステーションにガスを流し入れるための、コードを含むことができる。圧力制御プログラムは、例えば処理ステーションの排気システム内のスロットルバルブや処理ステーションに入るガス流などを規制することによって処理ステーション内の圧力を制御するためのコードを含むことができる。
【００８９】
ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するために使用される加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含むことができる。或いは、ヒータ制御プログラムは、基板への熱伝達ガス（ヘリウムなど）の供給を制御することができる。
【００９０】
プラズマ制御プログラムは、１つ以上の処理ステーション内においてプロセス電極に印加されるＲＦ電力レベルを設定するためのコードを含むことができる。
【００９１】
一部の実施形態では、システムコントローラ２１５０にユーザインターフェースを関連付けることができる。ユーザインターフェースには、ディスプレイ画面、装置及び／又はプロセス条件のグラフィックソフトウェアディスプレイ、並びにポインティングデバイス、キーボード、タッチ画面、マイクロフォンなどのユーザ入力装置などがある。
【００９２】
一部の実施形態では、システムコントローラ２１５０によって調整されるパラメータが、プロセス条件に関するものであることができる。非限定的な例には、プロセスガス組成及び流量、温度、圧力、プラズマ条件（ＲＦバイアス電力レベルなど）、圧力、温度などがある。これらのパラメータは、ユーザインターフェースを用いて入力可能なレシピの形態でユーザに提供することができる。
【００９３】
プロセスを監視するための信号は、システムコントローラ２１５０のアナログ及び／又はデジタル入力接続によって、様々な処理ツールセンサから提供することができる。プロセスを制御するための信号は、処理ツール２１００のアナログ及びデジタル出力接続に載せて出力することができる。監視可能な処理ツールセンサの非限定的な例には、質量流量コントローラ、圧力センサ（マノメータなど）、熱電対などがある。適切にプログラムされたフィードバック及び制御アルゴリズムは、プロセス条件を維持するために、これらのセンサからのデータとともに使用することができる。
【００９４】
システムコントローラ２１５０は、上述された蒸着プロセスを実行するためのプログラム命令を提供することができる。プログラム命令は、ＤＣ電力レベル、ＲＦバイアス電力レベル、圧力、温度などの、多岐にわたる様々なプロセスパラメータを制御することができる。命令は、これらのパラメータを制御し、本明細書で説明される様々な実施形態にしたがって積層膜のｉｎ−ｓｉｔｕ蒸着を動作させることができる。
【００９５】
上述された様々なハードウェア及び方法の実施形態は、半導体デバイス、ディスプレイ、ＬＥＤ、光起電力パネルなどの生産又は製造のための、リソグラフィパターニングツール又はプロセスと併せて使用することができる。必ずしもそうとは限らないが、このようなツール／プロセスは、一般的な生産施設において併せて使用又は実行されるのが通例である。
【００９６】
リソグラフィによる膜のパターニングは、通常、考えられる幾つかのツールによってそれぞれ可能にされる以下の工程：（１）スピンオンツール又は噴き付けツールを使用して、被加工物すなわち基板の上にフォトレジストを塗布すること、（２）加熱板又は高温炉又はその他の適切な硬化ツールを使用して、フォトレジストを硬化させること、（３）ウエハステッパなどのツールによって、可視光又はＵＶ光又はｘ線光にフォトレジストを暴露すること、（４）レジストを選択的に除去し、そうしてそれをパターニングするために、ウェットベンチ又は噴き付け現像器などのツールを使用して、レジストを現像すること、（５）ドライ式またはプラズマ増強式のエッチングツールを使用して、レジストパターンを下の膜又は被加工物に転写すること、並びに（６）ＲＦ又はマイクロ波プラズマ除去ストリッパなどのツールを使用して、レジストを除去することのうちの、一部又は全部を含む。一部の実施形態では、フォトレジストの適用に先立って、アッシング可能なハードマスク層（非晶質炭素層など）及び別の適切なハードマスク（反射防止層など）を蒸着させることができる。
【００９７】
本明細書で説明される構成及び／又はアプローチは例示的な性質のものであること、及び数々のヴァリエーションが可能であるゆえにこれらの具体的な実施形態又は例は限定的な意味だと見なされるべきでないことが、理解される。本明細書で説明される具体的な一連の動作、すなわち方法は、任意の数の処理戦略のうちの１つ以上を表すことができる。このように、例示された様々な行為は、例示された順序で、又はその他の順序で、又は並行して、又は場合によっては省略されて実施することが可能である。同様に、上述されたプロセスの順番は、変更することが可能である。
【００９８】
本開示の内容は、本明細書で開示される様々なプロセス、システム、及び構成、並びにその他の特徴、機能、行為、及び／又は特性の、新規で且つ非自明なあらゆる組み合わせ及び部分組み合わせと、それらのあらゆる均等物とを含む。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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