(57)【要約】  半導体処理において寄生プラズマを低減するためのシステムは、第１の面、及び電極と第１の面との間に配置されている複数の誘電体層を備える。第１の面と電極とは実質的に異なる電位を有する。複数の誘電体層は、電極と複数の誘電体層の中の１つの層との間に第１の間隙、複数の誘電体層の隣接層の間に第２の間隙、及び複数の誘電体層の最終層と第１の面との間に第３の間隙を画定する。複数の誘電体層の数、並びに第１の間隙、第２の間隙及び第３の間隙の寸法は、半導体処理中に第１の面と電極との間に生じる寄生プラズマを防止するように選択される。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理において寄生プラズマを低減するためのシステムであって、
第１の面と、
電極と前記第１の面との間に配置されている複数の誘電体層と
を備え、
前記第１の面と前記電極とは実質的に異なる電位を有し、
前記複数の誘電体層は、
前記電極と前記複数の誘電体層の中の１つの層との間に第１の間隙、
前記複数の誘電体層の隣接層の間に第２の間隙、
前記複数の誘電体層の最終層と前記第１の面との間に第３の間隙
を画定し、
前記複数の誘電体層の数、並びに前記第１の間隙、前記第２の間隙及び前記第３の間隙の寸法は、前記半導体処理中に前記第１の面と前記電極との間に生じる寄生プラズマを防止するように選択される、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１の面は、接地されている導電構造体を備える、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、さらに、前記複数の誘電体層間に蒸着先駆物質種が侵入することを防止するために、前記複数の誘電体層の径方向外端の間に配設されるバリアを備える、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記電極と、前記複数の誘電体層の各層との間の距離が拡張するほど、前記複数の誘電体層それぞれの直径が小さくなる、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記複数の誘電体層はそれぞれ、
軸方向に第１の厚さを有する径方向内側部分、
径方向外側に伸びて軸方向に第２の厚さを有する突起部分
を備える、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差は、前記第２の間隙に等しい、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記半導体処理は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を含む、システム。
【請求項８】
基台システムであって、
請求項２に記載のシステム、
基板を支持し、非導電性材料から作製される基台盤を有する基台、
前記基台に組み込まれている電極
を備える、基台システム。
【請求項９】
請求項８に記載の基台システムにおいて、前記半導体処理中、前記接地された導電構造体はＲＦアースに接続され、前記電極はＲＦバイアスに接続される、基台システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の基台システムにおいて、さらに、
前記第１の面に接続されているカラー、
前記カラーに接続されているアダプター
を備える、基台システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基台システムにおいて、前記第１の面、前記カラー及び前記アダプターはアルミニウム製である、基台システム。
【請求項１２】
請求項８に記載の基台システムにおいて、
前記基台はセラミックからなり、
前記第１の面は導電ディスクからなり、
前記電極はワイヤ網からなり、
前記複数の誘電体層はそれぞれディスクからなる、基台システム。
【請求項１３】
シャワーヘッドシステムであって、
請求項２に記載のシステムを備え、
前記電極は、第１の柄部及びヘッド部を有する前記シャワーヘッドを備え、
複数の誘電体層は、
前記ヘッド部に隣接して配置されているＭ個の誘電体層、
前記第１の柄部の周囲に配置されているＰ個の誘電体部
を備え、Ｍ及びＰは２以上の整数である、シャワーヘッドシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、
前記接地されている導電構造体は、
前記第１の柄部及び前記Ｐ個の誘電体部の周囲に配置されている第２の柄部、
前記第２の柄部から径方向外側に突出するディスク部
を備える、シャワーヘッドシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、半導体処理中、前記シャワーヘッドはＲＦバイアスに接続され、前記接地された導電構造体はＲＦアースに接続され、シャワーヘッドシステム。
【請求項１６】
半導体処理用の基台システムであって、
非導電材料から作製され、電極が組み込まれている、基板を支持する基台盤と、
前記電極とは実質的に異なる電位を有する第１の面と、
前記基台盤と前記第１の面との間に配置されているＮ個の誘電体層と（Ｎは２以上の整数である）、
を備え、
前記Ｎ個の誘電体層は、
前記基台盤と前記Ｎ個の誘電体層との間に第１の間隙と、
前記Ｎ個の誘電体層の隣接層の間に第２の間隙と、
前記Ｎ個の誘電体層と前記第１の面との間に第３の間隙と
を画定し、
Ｎの数、並びに前記第１の間隙、前記第２の間隙及び前記第３の間隙の寸法は、前記半導体処理中に、前記第１の面と前記電極との間に生じる寄生プラズマを防止するように選択される、基台システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の基台システムにおいて、前記半導体処理中、前記接地された導電構造体はＲＦアースに接続され、前記電極をＲＦバイアスに接続され、基台システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載の基台システムにおいて、さらに、
前記第１の面に接続さているカラーと、
前記カラーに接続されているアダプターと
を備える、基台システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の基台システムにおいて、
前記第１の面、前記カラー及び前記アダプターはアルミニウム製である、基台システム。
【請求項２０】
請求項１６に記載の基台システムにおいて、
前記基台盤はセラミックからなり、及び前記電極はワイヤ網からなる、基台システム。
【請求項２１】
請求項１６に記載の基台システムにおいて、
前記Ｎの数、及び前記第２の間隙の幅は、前記Ｎ個の誘電体層の間のプラズマ形成を防止するように選択される、基台システム。
【請求項２２】
請求項１６に記載の基台システムにおいて、
前記Ｎ個の誘電体層は、
軸方向に第１の厚さを有する径方向内側部分、
径方向外側に伸びて軸方向に第２の厚さを有する突起部分と
を備え、
前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差は前記第２の間隙に等しい、基台システム。
【請求項２３】
請求項１６に記載の基台システムにおいて、
前記基台盤は、前記Ｎ個の誘電体層の直径よりも大きい直径を有し、
前記Ｎ個の誘電体層は前記第１の面よりも大きい直径を有する、基台システム。
【請求項２４】
請求項１６に記載の基台システムにおいて、さらに、
前記Ｎ個の誘電体層の径方向外端の間に配設されるバリアを備える、基台システム。
【請求項２５】
半導体処理用のシャワーヘッドシステムであって、
シャワーヘッドと
前記シャワーヘッドとは実質的に異なる電位を有する第１の面と、
複数の離間されている誘電体層を含み、前記第１の面と前記シャワーヘッドとの間に配置されている誘電構造体と
を備え、
前記複数の離間されている誘電体層の数、及び前記複数の離間されている誘電体層間の間隔は、前記半導体処理中に、前記第１の面と前記シャワーヘッドとの間に生じる寄生プラズマを防止するように選択される、シャワーヘッドシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、前記シャワーヘッドは、第１の柄部及びヘッド部を備える、シャワーヘッドシステム。
【請求項２７】
請求項２６に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、前記複数の離間されている誘電体層は、前記ヘッド部に隣接して前記第１の柄部の周りに配置されているＭ個の誘電体層からなる、シャワーヘッドシステム。
【請求項２８】
請求項２５に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、前記第１の面は、処理チャンバの面を含む、シャワーヘッドシステム。
【請求項２９】
請求項２７に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、前記複数の離間されている誘電体層は、さらに、前記シャワーヘッドの前記第１の柄部を取り囲む、Ｐ個の誘電体層を備える、シャワーヘッドシステム。
【請求項３０】
請求項２９に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、
前記第１の面は、
前記第１の柄部及び前記Ｐ個の誘電体層を取り囲む第２の柄部、
前記第２の柄部の一端から径方向外側に突出し、かつ前記Ｍ個の誘電体層に隣接して配置されているディスク部
を備える、シャワーヘッドシステム。
【請求項３１】
請求項３０に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、
前記Ｍ個の誘電体層は、
前記シャワーヘッドと前記Ｍ個の誘電体層との間に第１の間隙、
前記Ｍ個の誘電体層の隣接層の間に第２の間隙、
前記Ｍ個の誘電体層と前記第１の面との間に第３の間隙
を提供し、
前記Ｐ個の誘電体層は、
前記シャワーヘッドと前記Ｐ個の誘電体層との間に第４の間隙、
前記Ｐ個の誘電体層の隣接層の間に第５の間隙、
前記Ｐ個の誘電体層と前記第１の面との間に第６の間隙
を提供する、シャワーヘッドシステム。
【請求項３２】
請求項２５に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、前記半導体処理中、前記シャワーヘッドはＲＦバイアスに接続される、シャワーヘッドシステム。
【請求項３３】
請求項２５に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、前記半導体処理は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を含む、シャワーヘッドシステム。
【請求項３４】
請求項２７に記載のシャワーヘッドシステムにおいて、さらに、前記Ｍ個の誘電体層の間に蒸着先駆物質種が侵入することを防止するために、前記Ｍ個の誘電体層の径方向外端の間に配設されるバリアを備える、シャワーヘッドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１１年１１月２３日に出願された米国特許出願第１３／３０３３８６号、及び２０１１年１０月１７日に出願された米国特許仮出願第６１／５４７９６２号に基づく優先権の利益を主張する。
【０００２】
本開示は処理チャンバに関し、より詳細にはプラズマ強化半導体処理チャンバ内で寄生プラズマを低減するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で提供される背景技術の記載は、全体として本開示の内容を説明することを目的としている。この背景技術の項で説明する範囲において、ここに記名された発明者らの研究、並びにその他の場合で出願時に先行技術に該当しないと考えられる記載の態様は、明示又は黙示を問わず本開示に対する先行技術とは認められない。
【０００４】
半導体処理システムには、処理チャンバ内の基板に薄膜を蒸着する際にプラズマを採用するものがある。一般的に、基板は処理チャンバ内の基台の上に配置される。化学蒸着法を用いて薄膜を生成するために、シャワーヘッドにより１つ又は複数の先駆物質を処理チャンバに供給する。
【０００５】
処理中、プラズマを生成するために、シャワーヘッド又は電極に無線周波数（ＲＦ）電力が供給され得る。例えば、セラミックなどの非導電性材料から作製された基台盤に組み込まれた電極に、ＲＦ電力が供給される。基台の別の導電部分はＲＦアース又は他の実質的に異なる電位に接続する。
【０００６】
電極がＲＦ電力により励起されると、ＲＦ電界が基板とシャワーヘッドとの間に発生し、基板とシャワーヘッドとの間にプラズマを生成する。基台盤がセラミック製である場合、基台盤の下側及び側面にもＲＦ電界が現れ、寄生プラズマが生じる。これらの領域を貫く電界を低減できれば、特定の領域で寄生プラズマを低減又は除去できる可能性がある。電界を低減又は除去する方法の１つは、接地されたＲＦ遮蔽板の使用がある。しかし、ＲＦ遮蔽板が適切に設計されていなければ、アースへの低ＲＦインピーダンス経路が生じることがある。
【０００７】
アースへのＲＦ結合が過剰になることを防止する方法の１つとして、アースと電極との間に固体誘電体層を使用する方法がある。しかし、アースに対する低い結合容量を達成するために必要な固体誘電体層の厚さは、一般的に実用的ではない。
【発明の概要】
【０００８】
半導体処理において寄生プラズマを低減するためのプラズマ低減システムは、第１の面、及び電極と第１の面との間に配置されている複数の誘電体層を備える。第１の面と電極とは実質的に異なる電位を有している。複数の誘電体層は、電極と複数の誘電体層の中の１つの層との間に第１の間隙、複数の誘電体層の隣接層の間に第２の間隙、及び複数の誘電体層の最終層と第１の面との間に第３の間隙を画定する。複数の誘電体層の数、並びに第１の間隙、第２の間隙及び第３の間隙の寸法は、半導体処理中に第１の面と電極との間に生じる寄生プラズマを防止するように選択される。
【０００９】
他の特徴では、第１の面は接地されている導電構造体を備える。複数の誘電体層間への蒸着先駆物質種の侵入を防止するために、複数の誘電体層の径方向外端の間にバリアが配置されている。電極と、複数の誘電体層の各層との間の距離が拡張するほど、複数の誘電体層のそれぞれの直径が小さくなる。複数の誘電体層はそれぞれ、軸方向に第１の厚さを有する径方向内側部分、及び径方向外側に伸びて軸方向に第２の厚さを有する突起部分を備える。第１の厚さと第２の厚さとの差は、第２の間隙に等しい。半導体処理は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を含む。
【００１０】
他の特徴では、基台はプラズマ低減システムを備え、基台は、基板を支持し、非導電性材料から作製される基台盤、及び電極を有する。電極は基台盤に組み込まれている。半導体処理中、接地された導電構造体をＲＦアースに接続され、電極をＲＦバイアスに接続される。
【００１１】
他の特徴では、カラーが第１の面に接続され、アダプターがカラーに接続される。第１の面、カラー及びアダプターはアルミニウム製である。基台盤はセラミックからなり、第１の面は導電ディスクからなり、電極はワイヤ網（ワイヤメッシュ）からなり、複数の誘電体層はそれぞれディスクからなる。
【００１２】
他の特徴では、シャワーヘッドシステムはプラズマ低減システムを備える。電極は第１の柄部及びヘッド部を有するシャワーヘッドを備える。複数の誘電体層は、ヘッド部に隣接して配置されているＭ個の誘電体層、及び第１の柄部の周囲に配置されているＰ個の誘電体部からなり、このときＭ及びＰは２以上の整数である。
【００１３】
他の特徴では、接地されている導電構造体は、第１の柄部及びＰ個の誘電体部の周囲に配置されている第２の柄部、及び第２の柄部から径方向外側に突出するディスク部からなる。半導体処理中、シャワーヘッドはＲＦバイアスに接続され、接地された導電構造体をＲＦアースに接続される。
【００１４】
半導体処理用の基台システムは、非導電材料から作製され、かつ電極が組み込まれている、基板を支持する基台盤を備える。第１の面は電極とは実質的に異なる電位を有する。Ｎ個の誘電体層は、基台盤と第１の面との間に配設され、このときＮは２以上の整数である。Ｎ個の誘電体層は、基台盤とＮ個の誘電体層との間に第１の間隙、Ｎ個の誘電体層の隣接層の間に第２の間隙、及びＮ個の誘電体層と第１の面との間に第３の間隙を画定する。Ｎの数、並びに第１の間隙、第２の間隙及び第３の間隙の寸法は、半導体処理中に、第１の面と電極との間に生じる寄生プラズマを防止するように選択される。
【００１５】
半導体処理用のシャワーヘッドシステムは、シャワーヘッドを備える。第１の面は、シャワーヘッドとは実質的に異なる電位を有する。誘電構造体は、複数の離間されている誘電体層を備え、第１の面とシャワーヘッドとの間に配置されている。複数の離間されている誘電体層の数、及び複数の離間されている誘電体層間の間隔は、半導体処理中に、第１の面とシャワーヘッドとの間に生じる寄生プラズマを防止するように選択される。
【００１６】
以下の詳細な説明から、本開示の適用可能性の更なる領域が明らかになるであろう。なお、詳細な説明及び特定の例示は説明の目的のみを意図したものであり、開示の範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本開示は、詳細な説明及び添付の図面から、よりよく理解されるであろう。
【図１】半導体処理チャンバの機能ブロック図である。
【図２Ａ】本開示による、基台の近傍で寄生プラズマを低減するためのシステムの側断面図である。
【図２Ｂ】本開示による誘電体層の平面図である。
【図３】本開示による、ＰＥＣＶＤ処理において寄生プラズマを低減するための方法の実施例を示す説明図である。
【図４】本開示による、シャワーヘッドの近傍で寄生プラズマを低減するためのシステムを示す説明図である。
【図５】本開示による、シャワーヘッドの近傍で寄生プラズマを低減するための別のシステムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照すると、半導体処理装置１００は、処理チャンバ１０２を備えている。プラズマ強化化学蒸着処理（ＰＥＣＶＤ）を示しているが、他の半導体処理も利用できる。半導体処理装置１００は、処理用ガスを処理チャンバ１０２に送達するためのシャワーヘッドシステム１１０を更に備える。高周波数（ＨＦ）ＲＦ発生装置１２０及び低周波数（ＬＦ）ＲＦ発生装置１２４は、マッチングネットワーク１２６により、基台システム１３４（詳細は図２に示す）の非導電部１３０の内側に配設される電極１２８に接続される。
【００１９】
基台システム１３４の他の部位１３５は、電極１２８とは実質的に異なる電位を有する。例えばその部位１３５を接地基準電位に接続されてよい。あるいは、ＨＦ／ＲＦ発生装置１２０、ＬＦ／ＲＦ発生装置１２４及びマッチングネットワーク１２６を、シャワーヘッドシステム１１０に接続されてよい。
【００２０】
マッチングネットワーク１２６により供給されるＲＦシグナルは、処理用ガスからプラズマを発生させるために十分な電力と周波数を有する。通常の処理では、ＨＦ／ＲＦ発生装置１２０は、２〜６０ＭＨｚの周波数帯域で作動するが、他の周波数が使用されてもよい。ＬＦ／ＲＦ発生装置１２４は、１００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの周波数帯域で作動するが、他の周波数が使用されてもよい。好適な電力レベルとして、約２００〜６００ＷのＬＦ電力及び約１００〜１５００ＷのＨＦ電力が挙げられるが、他の電力レベルが使用されてもよい。処理チャンバは約５００ｍＴ〜１２Ｔｏｒｒで作動されてよい。
【００２１】
蒸着及び／又はプラズマ処理反応中、及び反応間で基板１３６を保持し、移動させるために、基台システム１３４は典型的には、チャック、フォーク又はリフトピン（全て図示なし）を備える。チャックは静電チャック、機械的チャック又は多様な他のタイプのチャックであってよい。
【００２２】
処理用ガスは、注入口１４２を介して導入される。複数の処理用ガスライン１３２‐１、１３２‐２、１３２‐３がマニホールド１５０に接続されている。処理用ガスは予混合されてもよいし、されなくてもよい。蒸着及びプロセスのプラズマ処理段階中、適切なガスが確実に供給されるように、適切な弁調節及び質量流制御メカニズム（通常、１４４‐１、１４４‐２、１４４‐３…のように識別する）が採用される。いくつかの実施例では、化学的先駆物質（単数又は複数）が、最初は液体形態で供給される。例えば、液体を蒸発させ、蒸発温度以上に加熱したマニホールド内の他の処理用ガスと混合される。処理用ガスは、排出口１６０を介して処理チャンバ１０２から排出される。真空ポンプ１６４は、典型的には、処理チャンバ１０２から処理用ガスを抜き、弁１６６などの流量制限装置により反応器内で好適な低圧を維持する。
【００２３】
本開示による寄生プラズマを低減するためのシステムを、現存のシステムに追加導入する、及び／又は半導体処理システムを最初に設置するときに内蔵することができる。本システムは、ＲＦ電力が供給される面（例えば基台内の電極又はシャワーヘッド）の近傍で不要な（寄生）プラズマを抑制しながら、これらの面からアースへの高インピーダンス経路を提供する。高インピーダンス経路を、固体誘電体層により得られる誘電率より低い誘電率を有する、複数の間隔を置いた誘電体層を用いて生成する。間隙と誘電体層とを交互に配設する構成は、接地された導電構造体などの、実質的に異なる電位を有する面をもって終わりとしてよい。
【００２４】
ここで図２Ａを参照すると、図１の基台システム１３４がより詳細に示されている。基台システム１３４は、アダプター２２０を備える。カラー２３０はアダプター２２０に接続される。導電構造体２４０はカラー２３０に接続され、基台盤２５２にほぼ平行に配置される。導電構造体２４０は円盤状、又は他の好適な形状であってよい。Ｎ個の誘電体層２５０‐１…、２５０‐Ｎ（総称してＮ個の誘電体層２５０）は、導電構造体２４０と基台盤２５２との間に配設され、このときＮは２以上の整数である。Ｎ個の誘電体層２５０は、基台盤２５２に平行に配設される。Ｎ個の誘電体層２５０は円盤状又は他の好適な形状であってよい。いくつかの実施例では、Ｎ個の誘電体層のそれぞれの直径は、電極から離れる程小さくなる。
【００２５】
いくつかの実施例では、間隙「ｇ」は、導電構造体２４０とＮ個の誘電体層２５０の第１層との間、Ｎ個の誘電体層２５０の隣接層の間、及びＮ個の誘電体層２５０の最終層と基台盤２５２との間に提供される。基台盤２５２は、セラミック又は他の好適な材料などの非導電材料から作製されてよい。いくつかの実施例では、Ｎ＝２であるが、使用する誘電性ディスクは追加されても減らされてもよい。
【００２６】
基台盤２５２の最上面に、追加面２５４又は「メサ」が備えられてもよい。基板１３６は基台盤２５２の上面、又は追加面２５４若しくはメサに配置され得る。基台盤２５２は、カラー２３０の内部円筒部２５８を介して下方に伸びる内部円筒部２５６を備えてよい。基台盤２５２は、内部円筒部２５８の底端部から径方向外側に延びるフランジ部２６０を備えてよい。フランジ部２６０は、アダプター２２０に形成された凹部２６２に適合され得る。凹部２６２とフランジ部２６０との間に、「Ｏ」‐リングなどの封止材２６６が配置されてよい。
【００２７】
電極１２８は、基台盤２５２に組み込まれ得る。いくつかの実施例では、電極１２８は、ワイヤメッシュ（ワイヤ網）、又は間隔を置いた導体を備えてよい。他の実施例では、導電構造体２４０の直径は、アダプター２２０より大きく、基板１３６より大きく、及び／又は基台盤２５２の直径より小さいことがある。いくつかの実施例では、アダプター２２０、カラー２３０及び導電構造体２４０を、アルミニウムなどの金属又は他の好適な導電性材料から作製されてよい。
【００２８】
いくつかの実施例では、金属製アダプター２２０、カラー２３０及び導電構造体２４０は、ＲＦアース、又は電極１２８とは実質的に異なる別の電位に接続される。Ｎ個の誘電体層２５０、アダプター２２０、カラー２３０及び導電構造体２４０の組合せによりＲＦ遮蔽がもたらされ、これにより、基台盤２５２の下のＲＦ電界を減衰させる。これにより、順次に基台盤２５２の下に形成されたプラズマ密度が有意に減衰される。この設計は寄生プラズマ密度を約５倍まで低減することが示されている。
【００２９】
ＲＦの「熱い」面とアースとの容量結合が高すぎると、ＲＦの「熱い」面（導電構造体２８０など）の近傍に導電性接地面（アダプター２２０、カラー２３０及び／又は導電構造体２４０など）があることが問題となる。いくつかの実施例では、アースへの結合容量の値は１００ピコファラッド（ｐＦ）未満に制限される。低い容量結合（すなわち１００ｐＦ未満）をもたらすのに十分な厚さのある絶縁体を挿入すると、典型的には、層は非常に厚くなり（数ｃｍにもなる寸法）、内蔵するには実用的でないか、又は高額になる。いくつかの実施例では、間に間隙のあるＮ個の誘電体層又はディスクを用いることで本開示がこの問題を解決しており、このときＮは２以上の整数である。
【００３０】
間隔を置いたＮ個の誘電体層に相当する等価回路は、直列に接続されている多数のコンデンサを備えている。直列の等価コンデンサの純容量は最小コンデンサ値より低い。図２Ａに示す誘電体スタックでは、直列の等価コンデンサの最低容量は、おおむねＮ個の誘電体層２５０間の間隙に関連する容量に対応している。
【００３１】
誘電体スタック内のＲＦ電界が非常に高いままであるため、プラズマ形成（プラズマ発光）がＮ個の誘電体層２５０間で起こり得る。いくつかの実施例では、間隙ｇは、「大量」プラズマの形成を防止するために十分に狭くなるように選択される。例えば、通常使用する圧力及び電力レベルでＮ＝２の時、間隙ｇが３ｍｍ以下である場合に、プラズマ形成が防止される傾向にある。しかし、Ｎ＝２の場合、Ｎ＞２の場合、又は異なる圧力若しくは異なるＲＦ電力レベルを使用する際、間隙ｇの寸法は他の値に設定され得る。選択された種類、並びに温度、圧力、ＲＦ電力及び周波数などの選択した処理条件で、半導体処理中の誘電体層間のプラズマ形成を防止するように、間隙の寸法及び誘電体層の数は選択され得る。
【００３２】
いくつかの実施例では、Ｎ個の誘電体層２５０は、軸方向で第１の厚さを有する径方向内側部分３００、及び径方向外側に伸びて軸方向で第２の厚さを有する突起部分３０２を備える。第１の厚さと第２の厚さとの差は間隙ｇに等しい。
【００３３】
いくつかの実施例では、Ｎ個の誘電体層２５０の間に蒸着先駆物質種が侵入することを防止するために、１つ又は複数のバリア３２０がＮ個の誘電体層２５０の径方向外端間に配設され得る。バリアは１つのみ示されているが、間隙に蒸着先駆物質が侵入しないように、他の配置で追加のバリアが配設されてよい。あくまで例として、バリア３２０は粒子をはじかない好適な誘電性材料から作製されてよい。処理チャンバ１０２内に粒子を放射し得るＮ個の誘電体層２５０の間で、フィルムを蓄積させ得る部位の洗浄を困難にするリスクは、バリア３２０により低減される傾向にある。
【００３４】
ここで図２Ｂを参照すると、いくつかの実施例では、Ｎ個の誘電体層２５０は、１つ又は複数のノッチ、孔、突起又は他の構造体などの、３４０として包括的に識別されている配列構造体を備え、これらはＮ個の誘電体層２５０の角度配向又はクロッキングが無作為にならないことを確実にするために使用される。また、１つ又は複数のリフトピンホール３５０をＮ個の誘電体層２５０及び／又は導電構造体２４０に備え、リフトピンが基板１３６を持ち上げるための十分な隙き間を提供している。
【００３５】
ここで図３を参照すると、寄生プラズマの形成を低減するための方法４００が示されている。ステップ４０４では、電極１２８が基台盤２５２に組み込まれる。ステップ４０８では、電極１２８がＲＦバイアスに接続される。ステップ４１２では、Ｎ個の誘電体層２５０が基台盤２５２に隣接して配設される。ステップ４１４では、導電構造体２４０又は実質的に異なる電位を有する他の面をＮ個の誘電体層２５０に隣接して配設される。ステップ４１６では、導電構造体２４０が、異なる電位のＲＦアースに接続される。ステップ４２０では、ＰＥＣＶＤ処理での薄膜蒸着などの処理中に、ＲＦバイアスが電極１２８に印加される。
【００３６】
ここで図４を参照すると、シャワーヘッド５００の近傍で発生し得る寄生プラズマを低減するために、本開示によるシステムが使用される。シャワーヘッド５００は、ヘッド部５０４及び柄部５０６を備える。Ｍ個の誘電体層５０１‐１、…、５１０‐Ｍ（総称してＭ個の誘電体層５１０）が、ヘッド部５０４に隣接して水平に配設されている。Ｍ個の誘電体層５１０は円盤状であってよい。
【００３７】
Ｐ個の誘電性部５２０‐１、…、５２０‐Ｐ（総称してＰ個の誘電性部５２０）が、柄部５０６に隣接して垂直に配設されている。導電部５３０が、Ｍ個の誘電体層５１０及びＰ個の誘電体層５２０に隣接して配設されている。導電部５３０は、円筒状柄部５３４、及びその円筒状柄部５３４の一端から径方向外側に突出しているディスク部５３８を含み得る。
【００３８】
いくつかの実施例では、Ｐ個の誘電体層５２０は円筒状断面を有し、Ｍ個の誘電体層５１０は図２Ｂに示すものと類似した円盤状である。シャワーヘッド５００は、ＲＦ発生装置１２０、１２４及び図１に示すマッチングネットワーク１２６などのＲＦ源、又は任意の他の好適なＲＦ源に接続さている。導電部５３０はアース又は他の実質的に異なる電位に接続され得る。シャワーヘッド５００の上面近傍における寄生プラズマの形成は、図４のＲＦ遮蔽システムにより低減される傾向にある。上述のように、間隙はＭ個の誘電体層５１０及びＰ個の誘電体層５２０の間で画定される。選択した種類、並びに温度、圧力、ＲＦ電力及び周波数などの選択した処理条件で、半導体処理中の誘電体層間のプラズマ形成を防止するように、間隙の寸法及び誘電体層の数が選択されえる。
【００３９】
ここで図６を参照すると、シャワーヘッド６００の近傍で発生し得る寄生プラズマを低減するために、本開示による別のシステムが使用される。シャワーヘッド６００は、ヘッド部６０４及び柄部６０６を備える。基台６２０は、シャワーヘッド６００の下に配設される。総じて６３２として識別するチャック、フォーク又はリフトピンは、蒸着及び／又はプラズマ処理反応中、並びに反応間で基板６２８を保持し、移動させる。
【００４０】
第１の支持部６４４が、処理チャンバの最上部６４６に接続されている。第１の支持部６４４は、シャワーヘッド６００の柄部６０６に隣接して配設されている。処理チャンバの最上部６４６又は異なる電位の任意の他の面が、シャワーヘッド６００のヘッド部６０４に隣接して配設されている。複数の誘電体層又はディスク６５０が、ヘッド部６０４と最上部６４６との間に配設されている。第１の間隙６５２は、ヘッド部６０４と、複数の誘電体層６５０の第１層との間で画定される。第２の間隙６５４は、複数の誘電体層６５０の隣接層の間で画定される。第３の間隙６５６は、複数の誘電体層６５０の最終層と支持部６４８との間で画定される。
【００４１】
いくつかの実施例では、シャワーヘッド６００のヘッド部６０４及び柄部６０６は、導電性材料から作製され、ＲＦバイアス源に接続されてよい。第１の支持部６４４は、絶縁材料から作製されてよい。基台６２０は導電性材料から作製され、接地基準電位に接続されてよい。当然考えられるように、処理チャンバの最上部６４６は、シャワーヘッド６００とは実質的に異なる電位を有する。結果として、シャワーヘッドと処理チャンバの最上部との間の間隙に寄生プラズマが形成されることがある。
【００４２】
本開示によると、他の方法では生成されてしまうような寄生プラズマを除去するために、複数の誘電体層は、間隙により分離（離間）され、シャワーヘッドと処理チャンバの最上部との間に配設されている。先行する実施例と同様に、選択した種類、並びに温度、圧力、ＲＦ電力及び周波数などの選択した処理条件で、半導体処理中の処理チャンバのシャワーヘッド６００と最上部６４６との間の領域におけるプラズマ形成を防止するように、間隙６５２、６５４及び６５６の寸法、並びに誘電体層６５０の数が選択される。
【００４３】
これまでの記述は当然ながら例示にすぎず、開示、その用途又は使用を制限することを意図したものではない。本開示の広範な教示を多様な形態で組み込むことができる。従って、本開示は特定の実施例を挙げているが、他の改変例が図面、明細書及び以下の請求項の研究で明らかになることから、本開示の実際の範囲はさほど限定的という訳ではない。明確にするという目的で、類似の要素を特定するために、図面では同じ参照番号を使用している。本明細書で使用しているように、Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つという表現は、非限定的な論理和ＯＲを用いている論理（Ａ又はＢ又はＣ）を意味すると解釈すべきである。なお、方法内の１つ又は複数の工程は、本開示の原理を変えずに異なる順序で（又は同時に）実行してよいことを理解されたい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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