(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応チャンバ内における最初のバッチ内の複数の基板上に膜を堆積させる方法であって、
前記最初のバッチ内の各基板上に膜を堆積させることであって、
１種類以上の反応物を前記反応チャンバに蒸気の形態で流し込むことと、
プラズマを生成するためにＲＦ電力を供給し、前記基板上に膜を堆積させる反応を引き起こすために前記プラズマに前記基板を暴露することと、
前記プラズマを生成するために基板ごとに供給される前記ＲＦ電力を、前記最初のバッチ内の更なる基板が処理されるのに伴う前記反応チャンバ内における変化を打ち消すために、前記更なる基板の処理に伴って減少させることと、
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記プラズマを生成するために供給されるＲＦ電力は、前記バッチ内の基板上に膜を堆積させる前に実施される較正手順に基づいて変化する方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記較正手順は、
（ａ）テストバッチの基板上に膜を堆積させ、前記テストバッチ内の各基板について得られた膜厚を記録する操作と、
（ｂ）様々なレベルのＲＦ電力で第２群の基板上に膜を堆積させ、前記第２群内の各基板について得られた膜厚を記録する操作と、
（ｃ）前記操作（ｂ）における前記ＲＦ電力と、前記操作（ｂ）から得られた膜厚との間の関係を決定する操作と、
（ｄ）前記操作（ｃ）から得られた関係及び前記操作（ａ）から得られた膜厚を使用し、前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力を決定する操作と、
（ｅ）少なくとも一部には、前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力に基づいて、１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定する操作と、
を含む方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
前記操作（ｅ）における前記１つ以上の後続バッチは、請求項１に記載の前記最初のバッチを含む、方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４のいずれか一項に記載の方法であって、
前記較正手順は、更に、
前記操作（ａ）中に、前記テストバッチ内の各基板上に第１のＲＦ電力で膜を堆積させることと、
前記操作（ｅ）中に、前記操作（ｄ）から得られた前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力で前記第１のＲＦ電力の二乗を割ることによって、前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための前記特定のＲＦ電力を決定することと、
を含む方法。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記操作（ｅ）は、少なくとも一部には、前記操作（ａ）において前記テストバッチ内の基板について記録されたチャンバ蓄積に基づいて、前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することを含む方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力は、少なくとも一部には、前記後続バッチ中に生じるチャンバ蓄積に基づく方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の方法であって、
前記操作（ｅ）は、更に、前記特定のＲＦ電力と、前記チャンバ蓄積との間の数学的関係を導出するために、統計的解析を実施することを含み、
前記方法は、更に、請求項１に記載の前記最初のバッチ内の基板への堆積中に供給されるＲＦ電力を制御するために、前記数学的関係を使用することを備える方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記数学的関係は、三次多項式の関係を含む方法。
【請求項１０】
請求項３から請求項９のいずれか一項に記載の方法であって、
前記バッチ及び前記テストバッチは、それぞれ、少なくとも１００枚の基板を含む方法。
【請求項１１】
請求項３から請求項１０のいずれか一項に記載の方法であって、
前記操作（ｃ）は、前記操作（ｂ）における前記ＲＦ電力と、前記操作（ｂ）から得られた膜厚との間の直線関係を決定するために、統計的解析を実施することを含む方法。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の方法であって、
前記バッチは、少なくとも１００枚の基板を含み、前記バッチ内の基板上に堆積される膜は、前記最初のバッチ内の最大厚さと最小厚さとの差分であるばらつきが、前記バッチ内の膜厚の平均値の１％以下である方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の方法であって、
前記バッチは、１００枚の基板を含み、前記バッチ内の基板上に堆積される膜は、前記最初のバッチ内の最大ウェットエッチング速度と最小ウェットエッチング速度との差分であるばらつきが前記バッチ内のウェットエッチング速度の平均値の５％以下である方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記バッチ内の各基板上に膜を堆積させた後に、前記反応チャンバの内表面に蓄積された材料を除去するために、前記反応チャンバを洗浄することを備える方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、更に、
前記反応チャンバを洗浄した後に、前記反応チャンバの内表面にアンダコートを堆積させることを備える方法。
【請求項１６】
最初のバッチ内の複数の基板上に膜を堆積させるための装置であって、
反応チャンバと、
前記反応チャンバに気相の反応物を供給するための１つ以上の入口と、
基板サポートと、
ＲＦ電力を使用してプラズマを生成するように構成されたＲＦ発生器と、
前記最初のバッチ内の更なる基板が処理されるのに伴って生じる前記反応チャンバ内における変化を打ち消すために、前記最初のバッチ内の更なる基板の処理に伴って、前記ＲＦ発生器によって供給されるＲＦ電力を減少させるための命令を含むコントローラと、
を備える装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、
前記ＲＦ電力を変化させるための命令は、較正手順に基づく装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、
前記コントローラは、更に、
（ａ）テストバッチの基板上に膜を堆積させ、前記テストバッチ内の各基板について得られた膜厚を記録することと、
（ｂ）第２群の基板上に様々なレベルのＲＦ電力で膜を堆積させ、前記第２群内の各基板について得られた膜厚を記録することと、
（ｃ）前記操作（ｂ）における前記ＲＦ電力と、前記操作（ｂ）から得られた膜厚との間の関係を決定することと、
（ｄ）前記操作（ｃ）から得られた関係及び前記操作（ａ）から得られた膜厚を使用し、前記テストバッチ内の前記基板のための有効ＲＦ電力を決定することと、
（ｅ）少なくとも一部には、前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力に基づいて、１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することと、
によって前記較正手順を実施するための命令を含み、
前記バッチ内の更なる基板の処理に伴って、前記ＲＦ発生器によって供給されるＲＦ電力を変化させるための命令は、前記操作（ｅ）から得られた特定のＲＦ電力を印加するための命令を含む
装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、
前記較正手順を実施するための命令は、更に、
前記操作（ａ）中に、前記テストバッチ内の各基板上に第１のＲＦ電力で膜を堆積させるための命令と、
前記操作（ｅ）中に、前記操作（ｄ）から得られた前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力で前記第１のＲＦ電力の二乗を割ることによって、前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定するための命令と、
を含む装置。
【請求項２０】
請求項１８又は請求項１９に記載の装置であって、
前記操作（ｅ）は、少なくとも一部には、前記操作（ａ）において前記テストバッチ内の基板について記録されたチャンバ蓄積に基づいて、前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することを含む装置。
【請求項２１】
請求項１７から請求項２０のいずれか一項に記載の装置であって、
前記較正手順は、第２の反応チャンバ内において実施される装置。
【請求項２２】
請求項１６から請求項２１のいずれか一項に記載の装置であって、
前記ＲＦ発生器によって供給されるＲＦ電力を変化させるための命令は、前記バッチ内の更なる基板が処理されるのに伴う前記反応チャンバ内における蓄積量の変化に基づいて前記ＲＦ電力を変化させることを含む装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
集積回路の製造には、多様な処理工程が数多く含まれる。頻繁に利用される操作の１つは、誘電体膜の堆積である。膜は、比較的平坦な基板上に堆積されてよい、又はシリコン基板上に若しくはシリコン基板内にパターン形成された特徴の間の隙間に堆積されてよい。このような膜を堆積させる方法の１つは、プラズマ援用原子層堆積（ＰＡＡＬＤ）を用いるものである。このタイプの方法では、共形（下の構造に形状が一致する）膜を堆積させるために、幾つかの操作が周期的に行われる。通常、ＰＡＡＬＤプロセスは、（ａ）第１の反応物を反応チャンバに投入する工程と、（ｂ）反応チャンバをパージする（掃気する）工程と、（ｃ）第２の反応物を反応チャンバに流し込む工程と、（ｄ）反応チャンバ内においてプラズマを発生させる工程と、（ｅ）プラズマを消滅させて反応チャンバをパージする工程とを含む。基板表面に前駆体が供給／吸着される性質ゆえに、ＰＡＡＬＤプロセスの１回のサイクルは、材料の単層を堆積させるのが一般的である。これらの操作は、更に単層を堆積させて所望の膜厚に到達させるために、何度かにわたって繰り返されてよい。
【発明の概要】
【０００２】
本明細書における特定の実施形態は、反応チャンバ内において１回のバッチ処理（以下単に１バッチとも言う）で基板上に膜を堆積させるための方法及び装置に関する。膜は、プラズマ援用原子層堆積プロセスを通じて堆積されてよい。
【０００３】
本明細書における実施形態の一態様では、反応チャンバ内において１回のバッチ処理で基板上に膜を堆積させるための方法が提供される。該方法は、バッチ内の各基板上に膜を堆積させることを含んでいてよく、各基板上に膜を堆積させることは、１種類以上の反応物を反応チャンバに蒸気の形態で流し込むことと、プラズマを生成するためにＲＦ電力を供給し、基板上に膜を堆積させる反応を引き起こすためにプラズマに基板を暴露することと、を含んでよい。プラズマを生成するために供給される基板ごとのＲＦ電力は、バッチ内で更に基板が処理されるのに伴う反応チャンバ内における変化を打ち消すために、それらの更なる基板の処理に伴って変化する。
【０００４】
様々な実施形態において、プラズマを生成するために供給されるＲＦ電力は、バッチ内の基板上に膜を堆積させる前に実施される較正手順に基づいて変化する。較正手順は、（ａ）テストバッチの基板上に膜を堆積させ、該テストバッチ内の各基板について得られた膜厚を記録することと、（ｂ）様々なレベルのＲＦ電力で第２群の基板上に膜を堆積させ、該第２群内の各基板について得られた膜厚を記録することと、（ｃ）ＲＦ電力と、操作（ｂ）から得られた膜厚との間の関係を決定することと、（ｄ）操作（ｃ）から得られた関係及び操作（ａ）から得られた膜厚を使用し、テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力を決定することと、（ｅ）少なくとも一部には、テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力に基づいて、１つ以上のテストバッチに引き続いて行なわれるバッチである後続バッチでの各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することと、を含んでいてよい。（ｅ）における１つ以上の後続バッチは、上記方法が実施されるバッチを含んでいてよい。
【０００５】
一部の実施形態では、較正手順は、更に、（ａ）中に、テストバッチ内の各基板上に第１のＲＦ電力で膜を堆積させることと、（ｅ）中に、操作（ｄ）から得られたテストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力で第１のＲＦ電力の二乗を割ることによって、１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することと、を含む。
【０００６】
操作（ｅ）は、少なくとも一部には、操作（ａ）においてテストバッチ内の基板について記録されたチャンバ蓄積に基づいて、１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することを含んでいてよい。１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力は、少なくとも一部には、後続バッチ中に生じるチャンバ蓄積に基づいていてよい。操作（ｅ）は、更に、特定のＲＦ電力と、チャンバ蓄積との間の数学的関係を導出するために、統計的解析を実施することを含んでいてよく、更に、上記方法が実施されるバッチ内の基板への堆積中に供給されるＲＦ電力を制御するために、上記数学的関係を使用することを含んでいてよい。一部の実施形態では、数学的関係は、三次多項式の関係を含む。特定の実装形態では、バッチ及びテストバッチは、それぞれ、少なくとも約１００枚の基板を含む。様々な実施形態において、操作（ｃ）は、ＲＦ電力と、操作（ｂ）から得られた膜厚との間の直線関係を決定するために、統計的解析を実施することを含む。
【０００７】
特定の事例では、バッチは、少なくとも約１００枚の基板を含んでいてよく、バッチ内の基板上に堆積される膜は、厚さのばらつきが約１％以下であってよい。これらの又はその他の事例では、バッチは、約１００枚の基板を含んでいてよく、バッチ内の基板上に堆積される膜は、ウェットエッチング速度のばらつきが約５％以下である。
【０００８】
基板は、通常は、１バッチがひとまとまりで処理され、各バッチ中に、何らかの追加操作がなされてよい。例えば、場合によっては、方法は、バッチ内の各基板上に膜を堆積させた後に、反応チャンバの内表面に蓄積された材料を除去するために、反応チャンバを洗浄することを含んでいてよい。方法は、更に、反応チャンバを洗浄した後に、反応チャンバの内表面にアンダコート（下塗り）を堆積させることを含んでいてよい。プリコート（前塗り）が堆積されてもよい。
【０００９】
開示される実施形態の別の一態様では、１回のバッチ処理で基板上に膜を堆積させるための装置が提供される。該装置は、反応チャンバと、反応チャンバに気相の反応物を供給するための１つ以上の入口と、基板サポートと、ＲＦ電力を使用してプラズマを生成するように構成されたＲＦ発生器と、コントローラとを含み、該コントローラは、バッチ内の更なる基板が処理されるのに伴って生じる反応チャンバ内における変化を打ち消すために、バッチ内のそれらの更なる基板の処理に伴って、ＲＦ発生器によって供給されるＲＦ電力を変化させるための命令を含む。
【００１０】
様々な実施形態において、ＲＦ電力を変化させるための命令は、較正手順に基づく。コントローラは、更に、（ａ）テストバッチの基板上に膜を堆積させ、該テストバッチ内の各基板について得られた膜厚を記録することと、（ｂ）第２群の基板上に様々なレベルのＲＦ電力で膜を堆積させ、該第２群内の各基板について得られた膜厚を記録することと、（ｃ）ＲＦ電力と、操作（ｂ）から得られた膜厚との間の関係を決定することと、（ｄ）操作（ｃ）から得られた関係及び操作（ａ）から得られた膜厚を使用し、テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力を決定することと、（ｅ）少なくとも一部には、テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力に基づいて、１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することと、によって較正手順を実施するための命令を含んでいてよく、バッチ内の更なる基板の処理に伴って、ＲＦ発生器によって供給されるＲＦ電力を変化させるための命令は、操作（ｅ）から得られた特定のＲＦ電力を印加するための命令を含む。
【００１１】
較正手順を実施するための命令は、更に、（ａ）中に、テストバッチ内の各基板上に第１のＲＦ電力で膜を堆積させるための命令と、（ｅ）中に、操作（ｄ）から得られたテストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力で第１のＲＦ電力の二乗を割ることによって、１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定するための命令と、を含んでいてよい。
【００１２】
特定の実装形態では、操作（ｅ）は、少なくとも一部には、操作（ａ）においてテストバッチ内の基板について記録されたチャンバ蓄積に基づいて、１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することを含む。較正手順は、多くの場合、上記バッチの基板が処理されるのと同じ反応チャンバ内において実施されるが、実施形態によっては、較正手順は、第２の反応チャンバ内において実施される。ＲＦ発生器によって供給されるＲＦ電力を変化させるための命令は、バッチ内の更なる基板が処理されるのに伴う反応チャンバ内における蓄積量の変化に基づいてＲＦ電力を変化させることを含んでいてよい。
【００１３】
関係する図面を参照にして、以下で、これらの及びその他の特徴が説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＡＬＤバッチ中に生じる操作を示したフローチャートである。
【００１５】
【図２】１回のバッチ処理における各基板の膜厚及び厚さの不均一性を示したグラフである。
【００１６】
【図３】基板上に膜を堆積させるための堆積装置をＲＦ補償を使用して較正する方法を示したフローチャートである。
【００１７】
【図４】テストバッチの基板について膜厚をチャンバ蓄積に対して示したグラフである。
【００１８】
【図５】ＲＦ補償が使用される様々な実施形態において有用な、ＲＦ電力と膜厚とを示した表及びグラフである。
【００１９】
【図６】テストバッチの基板について有効ＲＦ電力を膜厚に対して示したグラフである。
【００２０】
【図７】ＲＦ補償が使用される様々な実施形態において有用な、テストバッチについて電力規模比率を蓄積に対して示したグラフである。
【００２１】
【図８】一実施形態にしたがって最適な発生器設定値を蓄積に対して示したグラフである。
【００２２】
【図９】特定の実装形態において基板上に膜を堆積させるために使用可能な反応チャンバを示した図である。
【図１０】特定の実装形態において基板上に膜を堆積させるために使用可能な反応チャンバを示した図である。
【００２３】
【図１１】特定の実施形態において使用可能なマルチステーション式の反応チャンバを示した図である。
【００２４】
【図１２】一方は一定のＲＦ電力で処理されもう一方はＲＦ補償を使用して処理される２つのバッチの基板について膜厚をウエハ番号に対して示したグラフである。
【００２５】
【図１３】図１２の２つのバッチについて屈折率をウエハ番号に対して示したグラフである。
【００２６】
【図１４】図１２の２つのバッチについてウェットエッチング速度をウエハ番号に対して示したグラフである。
【００２７】
【図１５】図１２の２つのバッチについてドライエッチング速度をウエハ番号に対して示したグラフである。
【００２８】
【図１６】一方は一定のＲＦで堆積されもう一方はＲＦ補償を使用して堆積される２つのバッチについてウェットエッチング速度をウエハ番号に対して示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本出願では、「半導体ウエハ」、「ウエハ」、「基板」、「ウエハ基板」、及び「部分的に製作された集積回路」という用語が、区別なく使用される。当業者にならば、「部分的に製作された集積回路」という用語が、集積回路製作のための多数の段階のうちの任意の段階にあるシリコンウエハを指してよいことが理解される。半導体デバイス産業において使用されるウエハ又は基板は、一般に、２００ｍｍ、３００ｍｍ、又は４５０ｍｍの直径を有する。以下の詳細な説明は、本発明が、ウエハ上で実現されることを想定している。しかしながら、本発明は、この限りではない。被加工物は、様々な形状、サイズ、及び材料であってよい。半導体ウエハに加えて、本発明の利点を活用可能なその他の被加工物として、プリント回路基板などの様々な物品が挙げられる。
【００３０】
以下の詳細な説明では、提示される実施形態の完全な理解を与えるために、数々の具体的詳細が述べられる。開示される実施形態は、これらの具体的詳細の一部又は全部を伴わずとも実施可能である。また、開示される実施形態を不必要に不明瞭にしないように、周知のプロセス操作の詳細な説明は省かれている。開示される実施形態は、具体的な実施形態との関連のもとで説明されるが、これは、開示される実施形態を制限することを意図していないことが理解される。
【００３１】
半導体デバイスの製造は、通常は、集積製作プロセスにおいて平坦な又は平坦ではない基板上に１枚以上の薄い膜を堆積させることを伴う。集積プロセスの態様によっては、基板の表面形状に合致する薄い膜を堆積させることが有用であろう。一部の事例において有用な、或るタイプの反応は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）を伴う。代表的なＣＶＤプロセスでは、複数の気相反応物が同時に反応チャンバに導入されて、気相反応を経る。反応の生成物は、基板の表面上に堆積する。反応は、プラズマによって引き起こされてよく、この場合、プロセスは、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）反応と呼ぶことができる。本明細書で言うＣＶＤは、別途明記されない限り、ＰＥＣＶＤを含むことを意図される。ＣＶＤプロセスは、状況によっては、あまり適切なプロセスとならない或る種の不利点を有する。例えば、ＣＶＤ気相反応の物質輸送制限は、上面（ゲートスタックの上面）では堆積が厚く、凹んだ表面（例えばゲートスタックの下隅）では堆積が薄くなる、「ブレッドローフィング」堆積現象を引き起こす。更に、ダイによっては、領域ごとにデバイス密度が様々に異なるので、基板表面における物質輸送現象は、ダイ内及びウエハ内に厚さのばらつきを生じることがある。これらの厚さのばらつきは、領域によってエッチングを過剰にしたり不十分にしたりするかもしれず、デバイス性能及びダイ歩留りの低下を招く恐れがある。ＣＶＤプロセスに関連したもう１つの問題は、これらのプロセスが、多くの場合、高アスペクト比の特徴内には共形膜を形成できないことである。これは、デバイスサイズの縮小に伴って、益々問題になっている。
【００３２】
多くの事例において有用であるもう１つのタイプの反応は、原子層堆積（ＡＬＤ）である。ＣＶＤプロセスが、主に、気相反応を利用して基板表面上に材料を迅速に堆積させるのに対し、ＡＬＤプロセスは、主に、表面介在性の反応を伴い、もっとずっと遅い周期的なやり方で材料を堆積させる。ＡＬＤプロセスの１タイプは、プラズマ援用原子層堆積（ＰＡＡＬＤ）プロセスであり、このプロセスでは、反応は、プラズマへの暴露によって引き起こされる。ＡＬＤプロセスでは、反応物は、望ましくない気相反応を最小限に抑える又は排除するために、周期的なやり方で供給される。代表的なＡＬＤ反応は、
（１）反応チャンバ内において基板を第１の気相反応物（例えば、シリコン含有反応物又は金属含有反応物が例である）に暴露し、該反応物が基板表面に吸着することを可能にすることと、
（２）（例えば、チャンバを排気して真空にすることによって又は不活性ガスを流し込んで第１の反応物をチャンバから一掃することによって）反応チャンバをパージすることと、
（３）基板を第２の気相反応物（例えば、酸素含有反応物、窒素含有反応物、及び／又は炭素含有反応物が例である）に暴露することと、
（４）第１の反応物と第２の反応物との間の表面反応を引き起こすために、基板をエネルギ源（例えば、プラズマ又は熱）に暴露することと、
（５）反応チャンバを再びパージすることと、
を伴う。これらの工程は、所望の厚さの膜を構築するために、繰り返されてよい。様々な事例において、工程（３）及び工程（４）は、基板がプラズマに暴露されている間に第２の反応物が反応チャンバに供給されるように、全部が又は一部が重複している。ＡＬＤプロセスは、また、なかでも特に、工程（３）と工程（４）との間にパージがなされない（若しくはパージが不完全である）場合、工程（３）と工程（４）とが時間的に重複する場合、又は工程（３）が継続的に生じる場合などに、共形膜堆積（ＣＦＤ）プロセスと呼ばれることもある。本明細書で言うＡＬＤは、別途明記されない限り、熱ＡＬＤ、ＰＡＡＬＤ、及びＣＦＤを含む。
【００３３】
前駆体投入工程の暴露時間及び前駆体の粘着係数に応じ、各ＡＬＤプロセスは、一例では、厚さが約０．５〜３Å（オングストローム）の膜層を堆積させてよい。
【００３４】
ＡＬＤ／ＣＦＤを使用して膜を形成するための方法が、２０１１年４月１１日に出願された米国特許出願第１３／０８４，３９９号、２０１３年７月２９日に出願された米国特許出願第１３／９５３，６１６号、２０１３年１１月７日に出願された米国特許出願第１４／０７４，５９６号、２０１３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１４／１４４，１０７号で説明されている。これらの米国特許出願は、それぞれ、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる。
【００３５】
本明細書で説明されるプロセスは、非限定的な例としてシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物、ドープ酸化物、金属酸化物、及び金属窒化物などがある、様々なタイプの膜を作成するために使用される。文脈からそうでないことが明らかな場合を除き、シリコン酸化物という用語は、主にシリコンと酸素とからなる化学量論的及び非化学量論的個体組成をその範囲に含むことを意図している。シリコン酸化物膜は、結晶化度や粗さなどが多様な様々な形態を有していてよい。同様に、本明細書で言及されるその他の膜タイプも、化学量論的又は非化学量論的であってよく、様々な形態を有していてよい。
【００３６】
ＡＬＤプロセスは、多くの場合、１バッチがひとまとまりで実施される。１バッチは、数枚から幾百枚の範囲の任意の枚数の基板を有していてよい。１バッチは、続いて生じる洗浄サイクルと洗浄サイクルとの間に特定の装置において処理される全ての基板を含む。図１は、１バッチ中に生じる操作を詳細に示したフローチャートである。操作１０１では、バッチの開始時に、清浄なチャンバが提供されてよい。次に、操作１０３では、使用に備えてチャンバが準備されてよい。様々な事例において、チャンバ準備操作は、堆積プロセスを安定化させるのに及び基板上の汚染物質を最小限に抑えるのに有用であるアンダコート及びプリコートの堆積を含む。チャンバの洗浄及び準備については、２０１３年１１月２５日に出願され名称を「ＣＨＡＭＢＥＲ  ＵＮＤＥＲＣＯＡＴ  ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＬＯＷ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＡＬＤ  ＦＩＬＭＳ（低温ＡＬＤ膜のためのチャンバアンダコート準備方法）」とする米国特許出願第１４／０８９，６５３号、２０１４年１月１７日に出願され名称を「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＤＥＦＥＣＴＩＶＩＴＹ  ＩＮ  ＶＡＰＯＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＥＤ  ＦＩＬＭＳ（蒸着膜における欠陥性抑制のための方法及び装置）」とする米国特許出願第１４／１５８，５３６号、２００９年１月１６日に出願され名称を「ＰＬＡＳＭＡ  ＣＬＥＡＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＨＡＭＢＥＲ（堆積チャンバのためのプラズマ洗浄方法）」とする米国特許出願第１２／３５５，６０１号、２０１２年１０月１７日に出願され名称を「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＬＥＡＮＩＮＧ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＨＡＭＢＥＲＳ（堆積チャンバを洗浄するための方法及び装置）」とする米国特許出願第１３／６５４，３０３号、米国特許第７，４７９，１９１号、並びに米国特許第８，２６２，８００号で更に論じられている。これらの米国特許及び米国特許出願は、それぞれ、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる。
【００３７】
チャンバが準備された後は、操作１０５において、装置を通して基板が処理されてよい。この工程は、バッチ内の様々な基板上に膜を堆積させることを伴う。装置が複数のステーションを含む場合は、複数の基板が同時に処理されてよい。基板上に材料が堆積されるのに伴って、堆積プロセスからの材料がチャンバの内表面に蓄積する。バッチ内の全ての基板が処理された後、チャンバは、操作１０７において、蓄積された材料を除去するために洗浄される。操作１０７における洗浄プロセスは、バッチを終了させる。チャンバ洗浄方法については、米国特許第７，４７９，１９１号、米国特許第８，２６２，８００号、２００９年１月１６日に出願され名称を「ＰＬＡＳＭＡ  ＣＬＥＡＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＨＡＭＢＥＲ（堆積チャンバのためのプラズマ洗浄方法）」とする米国特許出願第１２／３５５，６０１号、２０１２年１０月１７日に出願され名称を「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＬＥＡＮＩＮＧ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＨＡＭＢＥＲＳ（堆積チャンバを洗浄するための方法及び装置）」とする米国特許出願第１３／６５４，３０３号で更に論じられている。これらの米国特許及び米国特許出願は、それぞれ、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる。
【００３８】
反応チャンバが洗浄された後は、図１において破線矢印で示されるように、新しいバッチの基板が処理されてよい。次のバッチの基板上に実際に膜が堆積される前に、チャンバは、例えばチャンバ内表面に新しいアンダコート及びプリコートを堆積させるなどを通じて堆積に備えて再び準備される。１バッチは、基本堆積工程、チャンバ洗浄工程、及びチャンバ準備工程が生じる限り、開始及び終了の時点が様々に捉えられてよい。例えば、最初、バッチ内の１枚目の基板への堆積が生じるときは、そのバッチは、チャンバの準備が整った時点で開始すると見なすことができる。この場合、そのバッチは、チャンバが洗浄された後、次のバッチに備えて準備が整った時点で終了したと見なされるだろう。
【００３９】
あいにく、堆積膜の或る種の特性は、１バッチのうちで時間とともに変動する傾向がある。変動するかもしれない特性の例として、特に、膜厚及びエッチング速度が挙げられる。時間と共に変化するこれらの膜特性は、二重パターン形成スペーサ、ＦｉｎＦＥＴスペーサ、ゲートライナ及びスペーサなどの特定の用途において特に問題となる。これらの用途は、精密な限界寸法制御を必要とするかもしれず、これは、膜厚、屈折率、エッチング速度などの膜特性の正確な制御を必要とする。
【００４０】
バッチサイズが大きいと、バッチ間におけるチャンバの洗浄及び準備で失われる時間が短いので、スループットを最大化するという点では有利である。場合によっては、１バッチが、例えば少なくとも約１００枚、又は少なくとも約２００枚、又は少なくとも約３００枚、又は少なくとも約４００枚、又は少なくとも約５００枚のように、少なくとも５０枚の基板を含む。大サイズのバッチの使用を可能にする要素は、１つには、チャンバ体積が大きいことである。場合によっては、チャンバ体積は、少なくとも約２Ｌであってよく、例えば、少なくとも約０．５Ｌであってよい。本実施形態における使用に適応可能な装置の例として、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＶＥＣＴＯＲ（登録商標）、ＳＰＥＥＤ（登録商標）、及びＡＬＴＵＳ（登録商標）製品群の装置が挙げられる。大きいチャンバ体積は、例えばチャンバ体積内における異なるステーションなどにおいて、一度に複数の基板が処理されることを可能にするだろう。更に、チャンバ体積が大きいと、材料の蓄積が生じるチャンバ表面の面積が大きくなるので、チャンバ表面における蓄積材料の発達が遅くなる。しかしながら、大サイズのバッチは、膜特性が時間と共に変化する問題を引き起こす要因にもなる。例えば、バッチが大きいと、１バッチのうちの膜特性の変化が大きくなる恐れがある。
【００４１】
膜特性が時間と共に変化する問題は、少なくとも一部には、チャンバ内表面における材料の蓄積に由来すると考えられる。堆積材料の蓄積に伴って、チャンバインピーダンスが変化する。チャンバ壁及びシャワーヘッド裏側への蓄積は、チャンバインピーダンスを変化させるという点で、特に問題になる恐れがある。このチャンバインピーダンスの変化は、ＲＦ電力が基板に供給される効率に影響を及ぼす。したがって、従来の方法が、通常は、１バッチ内の全ての基板に対して１つのＲＦ電力設定値を用いる一方で、基板に供給されるＲＦ電力の実際の量は、１バッチのうちで変化する。様々な事例において、ＲＦ電力が基板に供給される効率は、１バッチのうちで増加する。例えば、膜厚に関しては、このＲＦ供給効率の増加は、１バッチのうちで更なる基板が処理されるのに伴って膜厚を減少させる。
【００４２】
図２は、３７５枚の基板を有するバッチに関連した、各基板上にシリコン酸化物が堆積される場合のデータを表している。第２のバッチの開始も、基板番号３７６から始まるものとして示されている。図には、１バッチ内の様々な個々の基板について、平均の膜厚及びウエハ内における膜の不均一性が示されている。膜厚は、先頭から１５０枚やそこらの基板に対しては、下降線をたどる。膜厚は、１バッチ内の残りの基板に対しては、もっとずっと安定する。膜厚は、次のバッチの開始時（チャンバが洗浄された後）に、再び急上昇する。全体として、膜厚は、１バッチのうちで最も薄い膜と最も厚い膜との間で約７．８Åの幅があり、これは、膜厚の約２．２５％を表している。ウエハ内における厚さの不均一性は、１バッチにわたって比較的安定している。図２におけるデータは、シリコン酸化物が堆積された場合のバッチに関するものであるが、その他のタイプの膜も、１バッチにわたって時間とともに同様な厚さ変動を経る。
【００４３】
上記のように、膜厚は、基板へのＲＦ電力の供給効率が時間とともに増加するゆえに、下降線をたどると考えられ、この、基板へのＲＦ電力の供給効率の時間に伴う増加は、反応チャンバの内表面（例えばチャンバ壁、天井、シャワーヘッドなど）への蓄積の増加に起因して生じるだろう。このような蓄積は、チャンバインピーダンスに影響を及ぼし、このチャンバインピーダンスの変化は、堆積結果に影響を及ぼす可能性がある。これらの現象は、堆積されている膜が誘電体膜であるときに、とりわけ顕著である。
【００４４】
本明細書における様々な実施形態において、特定の膜特性が１バッチのうちで時間と共に変化する程度を抑えるための工程が実施される。例えば、基板にＲＦが供給される効率の変化に対処するために、時間とともにＲＦ電力を変化させることが可能である。本明細書で開示される方法は、更に安定した膜特性を実現するやり方で１バッチの基板にわたってＲＦ電力を制御するための技術を提供する。
【００４５】
図３は、１バッチの基板にわたってＲＦ電力を制御する方法を示したフローチャートである。方法は、特定の実験／較正工程を伴っており、これらの工程は、必要に応じて実施されてよい。これらの実験／較正工程は、各バッチが処理されるたびに毎回実施される必要はなく、実装形態によっては、一度（例えば、特定の膜タイプ、前駆体、流量、タイミング、温度、圧力などからなる関連の堆積条件ごとに一度ずつ）実施され、その結果は、多数のバッチ（例えば、関連の堆積条件を使用するあらゆるバッチ）にわたってＲＦ電力を制御するために使用される。場合によっては、堆積パラメータは、実験／較正手順のために使用されるものと、基板上に膜を堆積させるために一般的に使用されるものとの間で変わらない。その他の場合では、特定の堆積パラメータ（例えば、流量、タイミング、温度、圧力、ＲＦ電力など）が、実験／較正手順のために使用されるものと、基板上に膜を堆積させるために一般的に使用されるものとの間で、例えば５％以下のように約１０％以下で変化するだろう。図３で挙げられた操作は、図４〜８に示されたグラフとの関連のもとで説明される。
【００４６】
図３の方法３００は、基板上に膜を堆積させるために使用される関連の堆積条件を使用してテストバッチの処理が実施される操作３０１から開始する。テストバッチは、そのバッチのうちのあらゆる変化が明らかで尚且つ明確に特徴付けられるように、比較的大きいことが望ましい。テストバッチは、所望のバッチプロセスで処理されるのと少なくとも同じ枚数の基板を含んでいてよい。場合によっては、テストバッチは、少なくとも約１００枚、少なくとも約２００枚、少なくとも約３００枚、少なくとも約４００枚、又は少なくとも約５００枚の基板を含む。図４〜８との関連で示される例では、テストバッチは、約３７５枚の基板を含み、ＲＦ発生器は、１６００Ｗを供給するように設定される。バッチは、図１との関連のもとで説明されたように、準備が堆積に備えて準備が整った後（例えば、アンダコート／プリコートが堆積された後）の清浄なチャンバ内において実行されることが望ましい。操作３０１では、堆積装置に基板が供給され、基板上に膜が堆積される。
【００４７】
堆積中は、各基板が処理されるたびに、チャンバ蓄積の量が監視／記録される。チャンバ蓄積は、処理される基板が増えるにつれて増加する。チャンバ蓄積は、通常は、実際に測定される量に関連するというより、むしろ、堆積条件に基づいて計算される計量に関係付けられる。それでもなお、チャンバ蓄積は、操作３０３に示されるように、１バッチにわたって高い信頼度で計算及び監視可能である。堆積後、各基板は、やはり操作３０３に示されるように、膜厚についてテストされる。したがって、１バッチの各基板についてのチャンバ蓄積及び膜厚がわかる。次いで、このデータに基づいて、例えば図４に示されるように、膜厚をチャンバ蓄積に対してグラフにすることによって、膜厚とチャンバ蓄積との間の関係が特徴付けられる。図２に示された変動と同様に、膜厚は、１バッチのうちで下降線をたどる。
【００４８】
次いで、操作３０５では、第２群の基板に対し、様々なレベルの設定ＲＦ電力で膜の堆積及び測定が行われる。設定ＲＦ電力は、電力供給源によって設定されたＲＦ電力の量を言う。例えば、ＲＦ発生器が１６００Ｗを供給するように設定／プログラムされる場合、設定ＲＦ電力は１６００Ｗである。第２群の基板への堆積は、比較的清浄なチャンバ内において生じることが望ましい。例えば、第２群の基板は、新しいアンダコート／プリコートによって準備を整えられたばかりのチャンバ内において実行されてよい。様々な実施形態において、第２群の基板は、アンダコート／プリコートの堆積以降に処理された基板が２５枚未満（例えば、２５枚未満、１５枚未満、１０枚未満、５枚未満、３枚未満、又はゼロ）であるときに開始される。チャンバは、清浄であればあるほど、より正確／有用な結果をこの工程で提供するのに有用である。堆積に備えて準備された清浄なチャンバは、「基準」条件を表していると言える。第２群の基板は、テストバッチの基板よりも大幅に少なくてよい。場合によっては、第２群の基板は、例えば少なくとも約２５枚のように、少なくとも約１５枚の基板を有する。これらの又はその他の事例では、第２群の基板は、約２５枚以下の基板を有していてよい。各基板について、膜厚が測定及び記録される。
【００４９】
設定ＲＦ電力は、第２群の基板のうちで変化する。少なくとも１枚の基板が、テストバッチに膜を堆積させるために使用された設定ＲＦ電力と同じ設定ＲＦ電力で処理されることが望ましい。その他の基板は、テストバッチで使用された設定ＲＦ電力よりも上及び／又は下の設定ＲＦ電力で処理されてよい。テストバッチで使用された設定ＲＦ電力で少なくとも１枚の基板を処理することによって、この操作で生成されるデータを操作３０１／３０３からのデータに対して正規化することが可能である。正規化は、（ａ）テストバッチ内の第１の基板上の膜厚と、（ｂ）第２群内の基板のうちテストバッチの設定ＲＦ電力で処理された基板上の膜厚との差を決定することを伴う。図４及び図５に照らすと、これは、図４における第１の基板の膜厚（３４９．９Å）を、図５の表における１６００Ｗ（図４のテストバッチを処理するときに使用された設定ＲＦ電力）で処理された基板の膜厚（３４６．８Å）と比較することを意味する。この差（３４９．９Å−３４６．８Å＝３．１Å）は、第２群の全てのデータをその正規化のためにシフトさせるべき量を表している。図５の表には、加工前の厚さデータ及び正規化後の厚さデータの両方が提示されている。図５に示されたグラフは、正規化後の厚さのみを示している。次いで、操作３０７では、例えば図５に示されるように設定ＲＦ電力を膜厚に対してグラフにすることによって、設定ＲＦ電力と膜厚との間の関係が導出可能である。変数間の適合（例えば、図５における線形曲線。ただし、必要に応じてその他のタイプの曲線適合が使用されてもよい）を決定するために、回帰分析が実施可能である。
【００５０】
次に、操作３０９では、操作３０１／３０３で生成された厚さデータを有効ＲＦ電力に対応付けるために、操作３０７で決定された関係が使用される。「有効ＲＦ電力」という用語は、総じて、基板にＲＦ電力が供給される効率によって修正された設定ＲＦ電力を言う。有効ＲＦ電力は、基板に実際に供給されるＲＦ電力の量と直接的な相関がある。より具体的には、有効ＲＦ電力は、基準条件（例えば、蓄積がほとんど又は全くない清浄なチャンバ）が存在していたときに実現されたであろう実際の膜厚を実現するためにＲＦ発生器が設定される必要があるレベルである。結果は、図６に示されている。図６では、バッチの始まりがグラフの右手に示されており、バッチの終わりがグラフの左手に示されている。理解を容易にするために、矢印で時間が記されているが、この時間は、図中に直接示されているのではないことがわかる。（膜厚が約３５０Åである）バッチの始まりでは、基準条件（清浄なチャンバ）が存在していたので、有効ＲＦ電力は、設定ＲＦ電力（１６００Ｗ）に厳密に一致する。有効ＲＦ電力は、処理される基板が増えるのに伴って増加し、設定ＲＦ電力から大幅に離れていく。
【００５１】
次に、操作３１１では、テストバッチに関係したデータについて、電力規模比率が蓄積の関数として決定される。電力規模比率は、個々の各基板について決定され、テストバッチで使用された設定ＲＦ電力（この例では１６００Ｗ）を、操作３０９で決定され図６に示されるような基板に供給される有効ＲＦ電力で割ったものとして計算される。蓄積は、前の操作から既知であり、図４に提示されている。データは、図７に示されるような、電力規模比率と蓄積との間の関係を示すために、組み合わせられる。特定の実施形態では、電力規模比率を決定するときに、バッチ内の１枚目の基板を省くことが望ましいだろう。
【００５２】
次いで、操作３１３では、操作３１１で決定され図７に示される電力規模比率関数に基づいて、（後続バッチのための）ＲＦ発生器の最適な設定値が蓄積の関数として決定される。発生器の設定値は、発生器によって供給される設定ＲＦ電力に関する。各基板データ点のための最適な発生器設定値は、テストバッチで使用された設定ＲＦ電力（この例では１６００Ｗ）を、各基板についての電力規模比率で乗じたものとして計算される。結果は、図８に示されている。最適設定値と蓄積レベルとの間の数学的関係を決定するために、回帰分析が使用されてよい。図８に示される例のような、一部の例では、データは、三次多項式曲線に適合される。必要に応じ、その他のタイプの曲線適合が使用されてもよい。次いで、適合曲線の係数が、ＲＦ発生器の設定値（すなわち、設定ＲＦ電力）を制御するコントローラに送られる。操作３１５では、コントローラは、このような係数を使用することによって、新しいバッチの基板上に膜を堆積させるために操作３１３で決定された最適な設定値に基づいて所望の量の設定ＲＦ電力を供給するように、ＲＦ発生器を促すことができる。新しいバッチの基板が処理されるのに伴って、チャンバ表面上にチャンバ蓄積が発達し続け、発生器の設定値は、バッチ内のその特定の時点に存在する蓄積の量に基づいて最適な量のＲＦを供給するように、絶えず変更される。例えば、図８に示されたデータに基づいて、ＲＦ発生器は、１５，０００Åの蓄積が存在するときは約１３２０Ｗの設定ＲＦ電力を供給してよく、約２５，０００Åの蓄積が存在するときは約１２４５Ｗの設定ＲＦ電力を供給すればよい。後続バッチのための最適な発生器設定値を決定する際は、テストバッチ内の１枚目の基板（又は１枚目及び２枚目の基板）が省かれてよく、後続バッチ内の１枚目の基板（又は１枚目及び２枚目の基板）は、例えば、テストバッチで使用された設定ＲＦ電力で堆積されてよい。これは、後続バッチ内の先頭から数枚の基板を処理する際に、設定ＲＦ電力の大幅な降下をもたらすだろう。
【００５３】
上記のように、基板表面にＲＦ電力が供給される効率は、総じて、１バッチのうちで時間とともに増加する。この効率の増加に対抗し、より安定したレベルでＲＦを基板表面に供給するためには、図８に示されるように、１バッチのうちで設定ＲＦ電力（すなわち、ＲＦ発生器が設定される電力）を減少させることが可能である。開示されたＲＦ補償方法は、より均一な膜特性を実現する合理的なやり方で設定ＲＦ電力を時間とともに減少させるための誘導を行う。結果の１つとして、膜厚が、１バッチにわたって時間に対して更に安定する。関連する結果として、膜のエッチング速度が、１バッチにわたって時間に対して更に安定する。これらの結果は、実験のセクションにおいて後述される。
【００５４】
関連のＲＦ補償方法では、蓄積が直接考慮されることはなく、その代わり、基板番号が使用される（例えば、バッチ内の１枚目の基板が基板＃１であり、２枚目の基板が基板＃２であり、以下同様に続く）。蓄積は、基板番号と直接的な相関があるので、ＲＦ補償方法は、蓄積を考慮することなく実行されてよい。１バッチのうちで（設定ＲＦ電力を除く）堆積条件が変化する場合は、基板番号ではなく蓄積を使用するやり方のほうが良いだろう。このような場合、蓄積と基板番号との関係の信頼性は高くない。
【００５５】
別の関連のＲＦ補償方法では、最適な発生器設定値と蓄積との関係を特徴付けるためにモデリングが使用されることはなく、その代わり、単純に、図８に示されたデータをたどることによって最適な発生器設定値が決定される。発生器設定値は、変数間の数学的関係を一度もモデリングすることなしに、特定の蓄積レベルに対応して所望のレベルに設定される。数学的モデルは、設定ＲＦ電力の制御を単純にするかもしれないが、このようなモデルは、開示される実施形態を実行に移すためには不要である。
【００５６】
特定の堆積条件は、テストバッチと、第２群の基板と、テストバッチに基づいてＲＦ補償モードで実行される後続バッチとの間で一定にとどまることが望ましい。これらの堆積条件には、温度、ＲＦ周波数、ガス流量、投入流量、圧力、投入時間、パージ時間、ＲＦ時間がある。その他の堆積条件は、テストバッチと、ＲＦ補償モードで実行されるバッチとの間で変更されてよい。これらの条件として、サイクル数が挙げられる。
【００５７】
装置：
本明細書で説明される方法は、任意の適切な装置によって実施されてよい。適切な装置は、プロセス操作を実現するためのハードウェアと、本発明にしたがったプロセス操作を制御するための命令を有するシステムコントローラとを含む。一部の実施形態では、ハードウェアは、プロセスツールに含まれる１つ以上のプロセスステーションを含んでいてよい。
【００５８】
図９は、ＡＬＤプロセスステーション９００の一実施形態の概略を示している。簡単のために、プロセスステーション９００は、低圧環境を維持するためのプロセスチャンバ本体９０２を有する独立型のプロセスステーションとして描かれている。しかしながら、共通のプロセスツール環境内に、複数のプロセスステーション９００が含まれていてもよいことがわかる。例えば、図１１は、マルチステーション式処理ツール１１００の一実施形態を描いている。更に、一部の実施形態では、プロセスステーション９００の、詳しく上述されたものを含む１つ以上のハードウェアパラメータが、１つ以上のコンピュータコントローラによってプログラムで調整されてよいことがわかる。
【００５９】
ＡＬＤプロセスステーション９００は、プロセスガスを分配シャワーヘッド９０６に供給するための反応物供給システム９０１と流体連通している。反応物供給システム９０１は、シャワーヘッド９０６への供給のためにプロセスガスを混ぜ合わせる及び／又は調節するための混合容器９０４を含む。１つ以上の混合容器入口弁９２０が、混合容器９０４へのプロセスガスの導入を制御してよい。
【００６０】
ＢＴＢＡＳなどの一部の反応物は、プロセスステーションにおける気化及びそれに続くプロセスステーションへの供給に先立って、液体状態で貯蔵されてよい。例えば、図９の実施形態は、混合容器９０４に供給される液体反応物を気化するための気化地点９０３を含む。一部の実施形態では、気化地点９０３は、加熱された気化器であってよい。このような気化器から生成された飽和反応物蒸気は、下流の配送管内で凝結する恐れがある。凝結した反応物に、非相溶性のガスが触れると、小粒子が形成されることがある。これらの小粒子は、管を詰まらせたり、弁の操作を妨げたり、基板を汚染したりする恐れがある。これらの問題に対処するための一部の手法は、残留する反応物を除去するために配送管をスイープする（中身を掃き出して掃除する）こと及び／又は排気することを伴う。しかしながら、配送管のスイープは、プロセスステーションのサイクル時間を長引かせ、プロセスステーションのスループットを低下させる恐れがある。したがって、一部の実施形態では、気化地点９０３の下流の配送管がヒートトレースされてよい。一部の例では、混合容器９０４もヒートトレースされてよい。非限定的な一例では、気化地点９０３の下流の管は、おおよそ１００℃から混合容器９０４におけるおおよそ１５０℃に向けて上昇する温度分布を有する。
【００６１】
一部の実施形態では、液体反応物は、液体注入器において気化されてよい。例えば、液体注入器は、混合容器の上流のキャリアガス流に、液体反応物を一定間隔で注入してよい。或る状況では、液体注入器は、液体を高圧から低圧へ勢いよく流すことによって反応物を気化させてよい。別の状況では、液体注入器は、液体を霧化して分散微滴にしてよく、これらの微滴は、続いて、加熱された配送管内において気化される。なお、液滴は、小さいほど早く気化されて、液体の注入と完全な気化との間の遅延を短縮するだろうことがわかる。より速い気化は、気化地点９０３よりも下流の管の長さを短くすることができる。或る状況では、液体注入器は、混合容器９０４に直接取り付けられてよい。別の状況では、液体注入器は、シャワーヘッド９０６に直接取り付けられてよい。
【００６２】
一部の実施形態では、気化及びプロセスステーション９００への供給に備えて液体の質量流量を制御するために、気化地点９０３の上流に、液体流量コントローラが提供されてよい。例えば、液体流量コントローラ（ＬＦＣ）は、その下流に熱質量流量計（ＭＦＭ）を位置付けられていてよい。したがって、ＬＦＣのプランジャ弁は、ＭＦＭと電気的に通信する比例・積分・微分（ＰＩＤ）コントローラによって提供されるフィードバック制御信号に応答して調整されてよい。しかしながら、フィードバック制御を使用して液体の流れを安定化させるには、１秒以上の時間がかかるだろう。これは、液体反応物を投入する時間を長引かせる恐れがある。したがって、一部の実施形態では、ＬＦＣは、フィードバック制御モードと直接制御モードとの間で動的に切り替えられてよい。一部の実施形態では、ＬＦＣは、ＬＦＣの感知管及びＰＩＤコントローラを使用停止にすることによって、フィードバック制御モードから直接制御モードに動的に切り替えられてよい。
【００６３】
シャワーヘッド９０６は、基板９１２に向かってプロセスガスを分配する。図９に示された実施形態では、基板９１２は、シャワーヘッド９０６の下に位置付けられ、台座９０８上に座した状態で示されている。なお、シャワーヘッド９０６は、任意の適切な形状であってよいこと、並びにプロセスガスを基板９１２に分配するための任意の適切な数及び配置のポートを有していてよいことがわかる。特定の実施形態では、シャワーヘッドは、２種類以上のガスを異なる温度で供給するように構成される。このようなシャワーヘッドの例が、２０１３年７月３日に出願され名称を「ＭＵＬＴＩ−ＰＬＥＮＵＭ，ＤＵＡＬ−ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＳＨＯＷＥＲＨＥＡＤ（マルチプレナム式の二重温度シャワーヘッド）」とする米国特許出願第１３／９３４，５９７号で更に論じられており、該出願は、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる。
【００６４】
一部の実施形態では、シャワーヘッド９０６の下に、小空間９０７が位置付けられる。プロセスステーションの全体積内ではなく小空間内でＣＦＤプロセスを実施することによって、反応物の暴露時間及びスイープ時間が短縮されたり、プロセス条件（例えば圧力や温度など）を変更するための時間が短縮されたり、プロセスガスへのプロセスステーションロボット機構の暴露が制限されたりするだろう。小空間の大きさの非限定的な例として、０．１リットルから２リットルの体積が挙げられる。
【００６５】
一部の実施形態では、基板９１２を小空間９０７に暴露するために及び／又は小空間９０７の体積を変化させるために、台座９０８が上昇又は下降されてよい。例えば、基板移送の段階では、基板９１２が台座９０８に載せられることを可能にするために、台座９０８が下降されてよい。ＡＬＤプロセス段階では、基板９１２を小空間９０７内に位置決めするために、台座９０８が上昇されてよい。一部の実施形態では、ＡＬＤプロセスにおいて高流量インピーダンスの領域を形成するために、小空間９０７が基板９１２はもちろん台座９０８の一部も完全に囲っていてよい。
【００６６】
随意として、小空間９０７内における処理圧力や反応物濃度などを調節するために、ＡＬＤプロセスの途中で台座９０８が下降及び／又は上昇されてよい。プロセスにおいてプロセスチャンバ本体９０２が基準圧力にとどまる状況では、台座９０８の下降によって小空間９０７の排気が可能にされるだろう。小空間対プロセスチャンバの体積比の例として、１：５００〜１：１０の体積比が挙げられるが、これに限定はされない。なお、一部の実施形態では、台座高さが適切なシステムコントローラによってプログラムで調整されてよいことがわかる。
【００６７】
別の状況では、台座９０８高さの調整によって、ＡＬＤプロセスに含まれるプラズマ活性化サイクル及び／又はプラズマ処理サイクルにおけるプラズマ密度の変更が可能にされるだろう。ＡＬＤプロセス段階が終了したら、台座９０８から基板９１２が取り除かれることを可能にするために、別の基板移送段階において台座９０８が下降されてよい。
【００６８】
本明細書で説明される小空間のヴァリエーション例では、高さ調整可能な台座が言及されているが、実施形態によっては、小空間９０７の体積を変化させるために、シャワーヘッド９０６の位置が台座９０８に相対的に調整されてよいことがわかる。更に、台座９０８及び／又はシャワーヘッド９０６の垂直位置は、本開示の範囲内で任意の適切なメカニズムによって変更されてよいことがわかる。一部の実施形態では、台座９０８は、基板９１２の向きを回転させるための回転軸を含んでいてよい。一部の実施形態では、これらの１つ以上の調整例が、１つ以上の適切なシステムコントローラによってプログラムで実施されてよいことがわかる。
【００６９】
図９に示された実施形態に戻り、シャワーヘッド９０６及び台座９０８は、プラズマに電力供給するために、ＲＦ電力供給源９１４及び整合回路網９１６と電気的に通信する。複数のステーションにわたってＲＦを印加するための方法及び装置が、２０１４年８月１２日に出願され名称を「ＭＵＬＴＩ−ＳＴＡＴＩＯＮ  ＰＬＡＳＭＡ  ＲＥＡＣＴＯＲ  ＷＩＴＨ  ＲＦ  ＢＡＬＡＮＣＩＮＧ（ＲＦ平衡を伴うマルチステーション式のプラズマリアクタ）」とする米国特許出願第１４／４５８，１３５号で更に論じられており、該出願は、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる。一部の実施形態では、プラズマエネルギは、プロセスステーション圧力、ガス濃度、ＲＦ源電力、ＲＦ源周波数、及びプラズマ電力パルスタイミングのうちの１つ以上を制御することによって制御されてよい。例えば、ＲＦ電力供給源９１４及び整合回路網９１６は、所望の組成のラジカル種を有するプラズマを形成するために、任意の適切な電力で操作されてよい。適切な電力の例は、上述されている。同様に、ＲＦ電力供給源９１４は、任意の適切な周波数のＲＦ電力を提供してよい。一部の実施形態では、ＲＦ電力供給源９１４は、高周波数ＲＦ電源及び低周波数ＲＦ電源を互いに独立に制御するように構成されてよい。低周波数ＲＦ周波数の非限定的な例として、５０ｋＨｚから５００ｋＨｚの周波数が挙げられる。高周波数ＲＦ周波数の非限定的な例として、１．８ＭＨｚから２．４５ＧＨｚの周波数が挙げられる。表面反応のためのプラズマエネルギを提供するために、任意の適切なパラメータが離散的に又は連続的に調節されてよいことがわかる。非限定的な一例では、プラズマ電力は、基板表面に対するイオン衝撃を、継続的に電力供給されるプラズマに相対的に減少させるために、間欠的に一定間隔で提供されてよい。
【００７０】
一部の実施形態では、プラズマは、１つ以上のプラズマモニタによってｉｎ−ｓｉｔｕ監視されてよい。或る状況では、１つ以上の電圧・電流センサ（例えばＶＩプローブ）によって、プラズマ電力が監視されてよい。別の状況では、１つ以上の発光分析（ＯＥＳ）センサによって、プラズマ密度及び／又はプロセスガス濃度が測定されてよい。一部の実施形態では、このようなｉｎ−ｓｉｔｕプラズマモニタからの測定結果に基づいて、１つ以上のプラズマパラメータがプログラムで調整されてよい。例えば、プラズマ電力のプログラム制御を提供するためのフィードバックループにおいて、ＯＥＳセンサが使用されてよい。なお、一部の実施形態では、プラズマ及びその他のプロセス特性を監視するために、その他のモニタが使用されてよいことがわかる。このようなモニタの非限定的な例として、赤外線（ＩＲ）モニタ、音響モニタ、及び圧力変換器が挙げられる。
【００７１】
一部の実施形態では、プラズマは、入出力制御（ＩＯＣ）シークエンシング命令を通じて制御されてよい。一例では、プラズマ活性化段階のためのプラズマ条件を設定するための命令が、プロセスレシピにおける対応するプラズマ活性化レシピ段階に含められてよい。場合によっては、プロセスレシピにおける段階は、或る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、順次配されてよい。一部の実施形態では、１つ以上のプラズマパラメータを設定するための命令が、プラズマプロセス段階の前に来るレシピ段階に含められてよい。例えば、第１のレシピ段階は、不活性及び／又は反応物ガスの流量を設定するための命令と、プラズマ発生器を電力設定値に設定するための命令と、第１のレシピ段階のための時間遅延命令とを含んでいてよい。続く第２のレシピ段階は、プラズマ発生器を有効にするための命令と、第２のレシピ段階のための時間遅延命令とを含んでいてよい。第３のレシピ段階は、プラズマ発生器を無効にするための命令と、第３のレシピ段階のための時間遅延命令とを含んでいてよい。なお、これらのレシピ段階は、本開示の範囲内で任意の適切なやり方で更に細分及び／又は反復されてよいことがわかる。
【００７２】
一部の堆積プロセスでは、プラズマの打ち出しが、おおよそ数秒以上の長さで持続する。本明細書で説明される特定の実装形態では、処理サイクルにおいて、もっとずっと短い期間のプラズマ打ち出しが適用されてよい。これらは、おおよそ５０ミリ秒から１秒であってよく、一具体例は、０．２５秒である。このような短期間のＲＦプラズマ打ち出しは、プラズマの迅速な安定化を必要とする。これを実現するために、プラズマ発生器は、インピーダンス整合が特定の電圧に事前設定されるのに対して周波数は変動可能であるように構成されてよい。従来、高周波数プラズマは、約１３．５６ＭＨｚのＲＦ周波数で生成される。本明細書で開示される様々な実施形態では、周波数は、この標準値とは異なる値に変動することを許可される。インピーダンス整合を所定の電圧に固定しつつ周波数を変動可能にすることによって、プラズマは、もっとずっと迅速に安定化することが可能になり、このような結果は、ＡＬＤサイクルに関係付けられた非常に短期間のプラズマ打ち出しを使用する場合に重要になるだろう。
【００７３】
一部の実施形態では、台座９０８は、ヒータ９１０を通じて温度を制御されてよい。更に、一部の実施形態では、バタフライ弁９１８によって、プロセスステーション９００のための圧力制御が提供されてよい。図９の実施形態に示されるように、バタフライ弁９１８は、下流の真空ポンプ（不図示）によって提供される真空を絞り調整する。しかしながら、一部の実施形態では、プロセスステーション９００の圧力制御は、プロセスステーション９００に導入される１種類以上のガスの流量を変化させることによって調整されてもよい。
【００７４】
プロセスステーション９００の内表面は、アンダコート９５０でコーティングされる。アンダコートでコーティングされることになる表面の例に、チャンバ壁９０２、チャンバの天井及び床、台座９０８、及びシャワーヘッド９０６がある。図９は、基板９１２がプロセスステーション９００内にある状態で示されているが、この基板９１２は、アンダコートの堆積時には存在せず、その代わり、基板９１２は、アンダコートが堆積された後、プロセスステーション９００が基板９１２上に膜を堆積させるために使用される準備が整ったときに、プロセスステーション９００に導入される。
【００７５】
図１０は、反応チャンバ１０００を別の視点から示している。基板上に膜を堆積させるために使用されるときに、基板（不図示）は、基板キャリアリング１０３１上に位置決めされ、該基板キャリアリング１０３１は、台座１００４（基板サポートとも呼ばれる）によって支えられ、台座１００４は、支柱１００８によって支えられる。入口１０５１を通じて、反応チャンバにプロセスガスが提供される。この実施形態では、プラズマを生成するために、遠隔プラズマ発生器１０５０が使用されてよい。反応物及びその他のプロセスガスは、入口１０５１を通過した後、シャワーヘッド１００２を通じて反応チャンバに入る。反応チャンバの内表面（少なくともシャワーヘッド１００２、サポート１００８、台座１００４、基板キャリアリング１０３１、並びに反応チャンバ１０００の壁、床、及び天井を含む）は、アンダコート１００６でコーティングされる。アンダコート１００６の厚さは、例示を目的として強調されている。
【００７６】
上述のように、マルチステーション式処理ツールには、１つ以上のプロセスステーションが含まれていてよい。図１１は、入室ロードロック１１０２と、退室ロードロック１１０４とを伴うマルチステーション式処理ツールの一実施形態を示しており、これらのロードロックは、そのいずれか一方又は両方が、遠隔プラズマ源を含んでいてよい。大気圧にあるロボット１１０６は、ポッド１１０８を通じて取り込まれたカセットから大気ポート１１１０を通じて入室ロードロック１１０２内へウエハを移動させるように構成される。ロボット１１０６によって入室ロードロック１１０２内の台座１１１２の上にウエハが載せられると、大気ポート１１１０は閉じられ、ロードロックはポンプ排気される。入室ロードロック１１０２が遠隔プラズマ源を含む場合は、ウエハは、処理チャンバ１１１４に導入される前に、ロードロック内において遠隔プラズマ処理を経てよい。更に、ウエハは、例えば水分及び吸着ガスを除去するために、入室ロードロック１１０２内において加熱もされてよい。次に、処理チャンバ１１１４へのチャンバ搬送ポート１１１６が開かれ、別のロボット（不図示）が、処理のために、リアクタ内に示された第１のステーションの台座の上にウエハを載せる。図１１に描かれた実施形態は、ロードロックを含むが、実施形態によっては、ウエハがプロセスステーションに直接入れられてもよいことがわかる。
【００７７】
図に示された処理チャンバ１１１４は、図１１に示された実施形態では１から４の数字を振られた４つのプロセスステーションを含む。各ステーションは、加熱された台座（ステーション１の場合は１１１８で示されている）と、ガスライン入口とを有する。場合によっては、ガスラインは、各種のステーション間で共有される。一部の実施形態では、各プロセスステーションが、異なるすなわち複数の目的を有してよいことがわかる。例えば、一部の実施形態では、プロセスステーションが、ＡＬＤモードと、ＣＦＤモードと、ＣＶＤプロセスモードとの間で切り替え可能であってよい。加えて又は或いは、一部の実施形態では、処理チャンバ１１１４が、１対以上のＡＬＤ／ＣＦＤ／ＣＶＤプロセスステーションの組み合わせを含んでいてよい。図に示された処理チャンバ１１１４は、４つのステーションを含むが、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よいことが理解される。例えば、処理チャンバは、実施形態によっては５つ以上のステーションを有してよく、実施形態によっては３つ以下のステーションを有してよい。
【００７８】
図１１は、また、処理チャンバ１１１４内においてウエハを移送するためのウエハ取り扱いシステム１１９０の一実施形態も示している。一部の実施形態では、ウエハ取り扱いシステム１１９０は、様々なプロセスステーションの間で、及び／又はプロセスステーションとロードロックとの間でウエハを移送してよい。任意の適切なウエハ取り扱いシステムが用いられてよいことがわかる。非限定的な例として、ウエハ回転棚及びウエハ取り扱いロボットが挙げられる。
【００７９】
システムコントローラ：
図１１は、また、プロセスツール１１００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利用されるシステムコントローラ１１５０の一実装形態も示している。システムコントローラ１１５０は、１つ以上のメモリデバイス１１５６と、１つ以上の大容量ストレージデバイス１１５４と、１つ以上のプロセッサ１１５２とを含んでいてよい。プロセッサ１１５２は、ＣＰＵ又はコンピュータ、アナログ及び／又はデジタル入力／出力接続、ステッピングモータ制御盤などを含んでいてよい。
【００８０】
一部の実装形態では、システムコントローラ１１５０は、プロセスツール１１００の全ての活動を制御する。システムコントローラ１１５０は、大容量ストレージデバイス１１５４に記憶され、メモリデバイス１１５６に取り込まれ、プロセッサ１１５２上で実行されるシステム制御ソフトウェア１１５８を実行する。システム制御ソフトウェア１１５８は、プロセスツール１１００によって実施される特定のプロセスの、タイミング、ガスの混合、チャンバ及び／又はステーションの圧力、チャンバ及び／又はステーションの温度、ウエハの温度、目標電力レベル、ＲＦ電力レベル、ＲＦ暴露時間、基板台座、チャック、及び／又はサセプタの位置、並びにその他のパラメータを制御するための命令を含んでいてよい。プログラムされたこれらのプロセスは、アンダコートの堆積に関係したプロセス、基板上への膜の堆積に関係したプロセス、及びチャンバの洗浄に関係したプロセスを非限定的な例として含む、様々なタイプのプロセスを含んでいてよい。システム制御ソフトウェア１１５８は、任意の適切なやり方で構成されてよい。例えば、様々なプロセスツールプロセスを実行に移すために必要とされるプロセスツールコンポーネントの操作を制御するために、様々なプロセスツールコンポーネントサブルーチン又は制御オブジェクトが記述されてよい。システム制御ソフトウェア１１５８は、任意の適切なコンピュータ読み取り可能プログラミング言語でコード化されてよい。
【００８１】
一部の実装形態では、システム制御ソフトウェア１１５８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んでいてよい。例えば、ＡＬＤアンダコート堆積プロセスの各段階が、システムコントローラ１１５０による実行のための１つ以上の命令を含んでいてよい。ＡＬＤ／ＣＦＤアンダコート堆積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が、対応するＡＬＤ／ＣＦＤアンダコート堆積レシピ段階に含められてよい。一部の実施形態では、レシピ段階は、或る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、順次配されてよい。
【００８２】
一部の実装形態では、システムコントローラ１１５０に関係付けられた大容量ストレージデバイス１１５４及び／又はメモリデバイス１１５６に格納されたその他のコンピュータソフトウェア及び／又はコンピュータプログラムが用いられてよい。これを目的としたプログラム又はプログラムセクションの例として、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挙げられる。
【００８３】
基板位置決めプログラムは、基板を台座１１１８に載せるために及び基板とプロセスツール１１００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プロセスツールコンポーネントのためのプログラムコードを含んでいてよい。位置決めプログラムは、アンダコートを形成する、基板上に膜を堆積させる、及びチャンバを洗浄する必要に応じて反応チャンバに対して基板を適切に出し入れするための命令を含んでいてよい。これらは、ＡＬＤ／ＣＦＤをベースにしたアンダコートの堆積中に及び洗浄プロセス中に反応チャンバ内に基板が存在しないことを保証するための命令を含んでいてよい。
【００８４】
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堆積前に１つ以上のプロセスステーションにガスを流し込んでプロセスステーション内の圧力を安定化させるためのコードを含んでいてよい。一部の実施形態では、プロセスガス制御プログラムは、反応チャンバへのアンダコートの形成中に特定のガスを導入するための及び反応チャンバ内における基板への膜の形成中に上記特定のガスを導入するための命令を含む。プロセスガス制御プログラムは、また、これらのガスをアンダコートの形成中に及び基板への膜の堆積中に同じ速度で且つ同じ期間にわたって供給するための命令も含んでいてよい。
【００８５】
圧力制御プログラムは、例えば、プロセスステーションの排気システムの絞り弁やプロセスステーションに入るガスの流れなどを調整することによってプロセスステーション内の圧力を制御するためのコードを含んでいてよい。圧力制御プログラムは、反応チャンバへのアンダコートの堆積中に基板への膜の堆積中と同じ圧力を維持するための命令を含んでいてよい。
【００８６】
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んでいてよい。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）の供給を制御してよい。ヒータ制御プログラムは、アンダコートの堆積中及び基板への膜の堆積中に反応チャンバ内及び／又は基板ホルダ内を同じ温度に維持するためのコードを含んでいてよい。
【００８７】
プラズマ制御プログラムは、本明細書における実施形態にしたがって１つ以上のプロセスステーションにおけるＲＦ電力レベル、周波数、及び暴露時間を設定するためのコードを含んでいてよい。一部の実施形態では、プラズマ制御プログラムは、反応チャンバへのアンダコートの堆積中及び基板への膜の堆積中に同じＲＦ電力レベル及び／又は周波数及び／又は暴露時間を使用するための命令を含んでいてよい。
【００８８】
一部の実施形態では、システムコントローラ１１５０に関係付けられたユーザインターフェースがあってよい。ユーザインターフェースとしては、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表示、並びに位置指示装置、キーボード、タッチ画面、マイクなどのユーザ入力装置が挙げられる。
【００８９】
一部の実施形態では、システムコントローラ１１５０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ってよい。非限定的な例として、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や暴露時間など）などが挙げられる。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でユーザに提供されてよい。
【００９０】
プロセスを監視するための信号が、システムコントローラ１１５０のアナログ及び／又はデジタル入力接続によって、様々なプロセスツールセンサから提供されてよい。プロセスを制御するための信号は、プロセスツール１１００のアナログ及びデジタル出力接続を通じて出力されてよい。監視可能なプロセスツールセンサの非限定的な例として、質量流量コントローラ、圧力センサ（圧力計など）、熱電対などが挙げられる。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、適切にプログラムされたフィードバックアルゴリズム及び制御アルゴリズムが使用されてよい。
【００９１】
システムコントローラ１１５０は、上述された堆積プロセスを実行に移すためのプログラム命令を提供してよい。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、多岐にわたるプロセスパラメータを制御してよい。これらの命令は、本明細書で説明される様々な実施形態にしたがった膜スタックのｉｎ−ｓｉｔｕ堆積を生じさせるようにパラメータを制御してよい。
【００９２】
システムコントローラは、通常、1つ以上のメモリデバイスと、本発明にしたがって装置が方法を実施するように命令を実行するように構成された1つ以上のプロセッサとを含む。システムコントローラには、本発明にしたがってプロセス操作を制御するための命令を含む機械読み取り可能で且つ非一過性の媒体がつながれていてよい。
【００９３】
一部の実装形態では、コントローラは、システムの一部であり、該システムは、上述された例の一部であってよい。このようなシステムは、処理のための、１つ若しくは複数の処理ツール、１つ若しくは複数のチャンバ、１つ若しくは複数のプラットフォーム、及び／又は特定の処理コンポーネント（ウエハ台座やガスフローシステムなど）などの、半導体処理機器を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウエハ又は基板の処理の前、最中、及び後におけるそれらの操作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてよく、該コントローラは、１つ又は複数のシステムの様々なコンポーネント又は副部品を制御することができる。コントローラは、処理要件及び／又はシステムのタイプに応じ、処理ガスの供給、温度の設定（加熱及び／若しくは冷却）、圧力の設定、真空の設定、電力の設定、高周波数（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数の設定、流量の設定、流体供給の設定、位置及び操作の設定、特定のシステムにつながれた若しくはインターフェース接続されたツール及びその他の移送ツール及び／若しくはロードロックに対してウエハを出入りさせるウエハ移送などの、本明細書で開示される任意のプロセスを制御するようにプログラムされてよい。
【００９４】
概して、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、操作を制御する、洗浄操作を可能にする、終点測定を可能にするなどの、様々な集積回路、ロジック、メモリ、及び／又はソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形態をとるチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定められたチップ、及び／又はプログラム命令（例えばソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサ若しくはマイクロコントローラを含んでいてよい。プログラム命令は、様々な個別設定（又はプログラムファイル）の形態でコントローラに伝達されて、半導体ウエハに対して又はシステムのために特定のプロセスを実行に移すための操作パラメータを定義する命令であってよい。操作パラメータは、一部の実施形態では、１枚以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、及び／又はウエハのダイの製造における１つ以上の処理工程を実現するためにプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
【００９５】
コントローラは、一部の実装形態では、システムと一体化された、システムに結合された、それ以外の形でシステムにネットワーク接続された、又はそれらを組み合わせた、コンピュータの一部であってよい、又はそのようなコンピュータに結合されてよい。例えば、コントローラは、「クラウド」、すなわちファブホストコンピュータシステムの全体若しくは一部の中にあってよく、これは、ウエハ処理の遠隔アクセスを可能にすることができる。コンピュータは、製造操作の現進行状況を監視する、過去の製造操作の履歴を調査する、複数の製造操作から傾向若しくは性能基準を調査する、現処理のパラメータを変更する、現処理を追跡するための処理工程を設定する、又は新しいプロセスを開始させるために、システムへの遠隔アクセスを可能にしてよい。一部の例では、遠隔コンピュータ（例えばサーバ）が、ローカルネットワーク又はインターネットなどのネットワークを通じてシステムにプロセスレシピを提供することができる。遠隔コンピュータは、パラメータ及び／又は設定の入力又はプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでいてよく、これらのパラメータ及び／又は設定は、次いで、遠隔コンピュータからシステムに伝達される。一部の例では、コントローラは、１つ以上の操作中に実施される各処理工程のためのパラメータを指定するデータの形式で命令を受信する。なお、パラメータは、実施されるプロセスのタイプに、及びコントローラがインターフェース接続されるように又は制御するように構成されたツールのタイプに特有であってよいことが理解されるべきである。したがって、上述のように、コントローラは、ネットワークによって結ばれて本明細書で説明されるプロセス及び制御などの共通の目的に向かって作業する１つ以上の個別のコントローラを含むなどによって分散されてよい。このような目的のための分散コントローラの一例として、（プラットフォームレベルに又は遠隔コンピュータの一部として）遠隔設置されてチャンバにおけるプロセスを制御するために組み合わさる１つ以上の集積回路と通信するチャンバ上の１つ以上の集積回路が挙げられる。
【００９６】
代表的なシステムとしては、制限なしに、プラズマエッチングチャンバ若しくはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバ若しくは堆積モジュール、スピン・リンスチャンバ若しくはスピン・リンスモジュール、金属めっきチャンバ若しくは金属めっきモジュール、洗浄チャンバ若しくは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバ若しくはベベルエッジエッチングモジュール、物理気相蒸着（ＰＶＤ）チャンバ若しくはＰＶＤモジュール、化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバ若しくはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ若しくはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ若しくはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバ若しくはイオン注入モジュール、追跡チャンバ若しくは追跡モジュール、並びに半導体ウエハの製造及び／若しくは生産に関係付けられる若しくは使用されるその他の任意の半導体処理システムが挙げられる。
【００９７】
上記のように、ツールによって実施される１つ又は複数の処理工程に応じ、コントローラは、その他のツール回路若しくはツールモジュール、その他のツールコンポーネント、クラスタツール、その他のツールインターフェース、隣接するツール、近隣のツール、工場の随所にあるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、又は半導体生産工場におけるツールの場所及び／若しくは装填ポートにウエハ入りの容器を出し入れする材料輸送に使用されるツールのうちの、１つ以上と通信するだろう。
【００９８】
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、光起電性パネルなどの製作又は製造のために、リソグラフィパターニングのツール又はプロセスと併せて使用されてよい。このようなツール／プロセスは、必ずしもそうとは限らないが、通常は、共通の製造設備において併せて使用又は実施される。
【００９９】
膜のリソグラフィパターニングは、通常は、（１）スピンオンツール又は噴き付けツールを使用して、その上にシリコン窒化物を形成された例えば基板などの被加工物上にフォトレジストを塗布する工程、（２）加熱板又は加熱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工程、（３）ウエハステッパなどのツールによって、可視光又は紫外線又はＸ線にフォトレジストを暴露する工程、（４）レジストを選択的に除去して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工程、（５）ドライ式又はプラズマ支援式のエッチングツールを使用することによって、レジストパターンをその下の膜又は被加工物に転写する工程、並びに（６）ＲＦ又はマイクロ波プラズマレジスト剥ぎ取り器などのツールを使用して、レジストを除去する工程の、一部又は全部を含み、各工程は、考えられる幾つかのツールによってそれぞれ実施される。一部の実施形態では、フォトレジストを塗布する前に、アッシング可能なハードマスク層（非結晶質炭素層など）及び別の適切なハードマスク（反射防止層など）が堆積されてよい。
【０１００】
本明細書で説明された構成及び／又は手法は、例示的な性質のものであり、これらの具体的な実施形態又は実施例は、多くのヴァリエーションが可能であるゆえに、限定的な意味ではとらえられない。本明細書で説明された具体的なルーチン又は方法は、任意の数の処理方針のうちの１つ以上を表わしているだろう。したがって、例示された様々な行為は、例示された順序で、その他の順序で、又は平行して実施されてよく、又は場合によっては省略されてよい。同様に、上述のプロセスは、順序を変更されてよい。
【０１０１】
本開示の対象内容は、本明細書で開示される様々なプロセス、システム、構成、その他の特徴、機能、行為、及び／又は特性の、新規の及び非自明のあらゆる組み合わせ及び部分組み合わせ、並びにそれらのあらゆる均等物を含む。例えば、本発明は、以下の適用例として実施することも可能である。
［適用例１］反応チャンバ内において１回のバッチ処理で基板上に膜を堆積させる方法であって、
前記バッチ内の各基板上に膜を堆積させることであって、
１種類以上の反応物を前記反応チャンバに蒸気の形態で流し込むことと、
プラズマを生成するためにＲＦ電力を供給し、前記基板上に膜を堆積させる反応を引き起こすために前記プラズマに前記基板を暴露することとと、
を含むことを備え、
前記プラズマを生成するために供給される基板ごとのＲＦ電力は、前記バッチ内の更なる基板が処理されるのに伴う前記反応チャンバ内における変化を打ち消すために、前記更なる基板の処理に伴って変化する
方法。
［適用例２］適用例１に記載の方法であって、
前記プラズマを生成するために供給されるＲＦ電力は、前記バッチ内の基板上に膜を堆積させる前に実施される較正手順に基づいて変化する方法。
［適用例３］適用例２に記載の方法であって、
前記較正手順は、
（ａ）テストバッチの基板上に膜を堆積させ、前記テストバッチ内の各基板について得られた膜厚を記録する操作と、
（ｂ）様々なレベルのＲＦ電力で第２群の基板上に膜を堆積させ、前記第２群内の各基板について得られた膜厚を記録する操作と、
（ｃ）前記ＲＦ電力と、前記操作（ｂ）から得られた膜厚との間の関係を決定する操作と、
（ｄ）前記操作（ｃ）から得られた関係及び前記操作（ａ）から得られた膜厚を使用し、前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力を決定する操作と、
（ｅ）少なくとも一部には、前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力に基づいて、１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定する操作と、
を含む方法。
［適用例４］適用例３に記載の方法であって、
前記操作（ｅ）における前記１つ以上の後続バッチは、適用例１に記載のバッチを含む方法。
［適用例５］適用例３又は適用例４のいずれか一項に記載の方法であって、
前記較正手順は、更に、
前記操作（ａ）中に、前記テストバッチ内の各基板上に第１のＲＦ電力で膜を堆積させることと、
前記操作（ｅ）中に、前記操作（ｄ）から得られた前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力で前記第１のＲＦ電力の二乗を割ることによって、前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための前記特定のＲＦ電力を決定することと、
を含む方法。
［適用例６］適用例３ないし適用例５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記操作（ｅ）は、少なくとも一部には、前記操作（ａ）において前記テストバッチ内の基板について記録されたチャンバ蓄積に基づいて、前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することを含む方法。
［適用例７］適用例６に記載の方法であって、
前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力は、少なくとも一部には、前記後続バッチ中に生じるチャンバ蓄積に基づく方法。
［適用例８］適用例６又は適用例７に記載の方法であって、
前記操作（ｅ）は、更に、前記特定のＲＦ電力と、前記チャンバ蓄積との間の数学的関係を導出するために、統計的解析を実施することを含み、
前記方法は、更に、適用例１に記載のバッチ内の基板への堆積中に供給されるＲＦ電力を制御するために、前記数学的関係を使用することを備える方法。
［適用例９］適用例８に記載の方法であって、
前記数学的関係は、三次多項式の関係を含む方法。
［適用例１０］適用例３ないし適用例９のいずれか一項に記載の方法であって、
前記バッチ及び前記テストバッチは、それぞれ、少なくとも約１００枚の基板を含む方法。
［適用例１１］適用例３ないし適用例１０のいずれか一項に記載の方法であって、
前記操作（ｃ）は、前記ＲＦ電力と、前記操作（ｂ）から得られた膜厚との間の直線関係を決定するために、統計的解析を実施することを含む方法。
［適用例１２］適用例１ないし適用例１１のいずれか一項に記載の方法であって、
前記バッチは、少なくとも約１００枚の基板を含み、前記バッチ内の基板上に堆積される膜は、厚さのばらつきが約１％以下である方法。
［適用例１３］適用例１ないし適用例１２のいずれか一項に記載の方法であって、
前記バッチは、約１００枚の基板を含み、前記バッチ内の基板上に堆積される膜は、ウェットエッチング速度のばらつきが約５％以下である方法。
［適用例１４］適用例１ないし適用例１３のいずれか一項に記載の方法であって、更に、
前記バッチ内の各基板上に膜を堆積させた後に、前記反応チャンバの内表面に蓄積された材料を除去するために、前記反応チャンバを洗浄することを備える方法。
［適用例１５］適用例１４に記載の方法であって、更に、
前記反応チャンバを洗浄した後に、前記反応チャンバの内表面にアンダコートを堆積させることを備える方法。
［適用例１６］１回のバッチ処理で基板上に膜を堆積させるための装置であって、
反応チャンバと、
反応チャンバに気相の反応物を供給するための１つ以上の入口と、
基板サポートと、
ＲＦ電力を使用してプラズマを生成するように構成されたＲＦ発生器と、
前記バッチ内の更なる基板が処理されるのに伴って生じる前記反応チャンバ内における変化を打ち消すために、前記バッチ内の更なる基板の処理に伴って、前記ＲＦ発生器によって供給されるＲＦ電力を変化させるための命令を含むコントローラと、
を備える装置。
［適用例１７］適用例１６に記載の装置であって、
前記ＲＦ電力を変化させるための命令は、較正手順に基づく装置。
［適用例１８］適用例１７に記載の装置であって、
前記コントローラは、更に、
（ａ）テストバッチの基板上に膜を堆積させ、前記テストバッチ内の各基板について得られた膜厚を記録することと、
（ｂ）第２群の基板上に様々なレベルのＲＦ電力で膜を堆積させ、前記第２群内の各基板について得られた膜厚を記録することと、
（ｃ）前記ＲＦ電力と、前記操作（ｂ）から得られた膜厚との間の関係を決定することと、
（ｄ）前記操作（ｃ）から得られた関係及び前記操作（ａ）から得られた膜厚を使用し、前記テストバッチ内の前記基板のための有効ＲＦ電力を決定することと、
（ｅ）少なくとも一部には、前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力に基づいて、１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することと、
によって前記較正手順を実施するための命令を含み、
前記バッチ内の更なる基板の処理に伴って、前記ＲＦ発生器によって供給されるＲＦ電力を変化させるための命令は、前記操作（ｅ）から得られた特定のＲＦ電力を印加するための命令を含む
装置。
［適用例１９］適用例１８に記載の装置であって、
前記較正手順を実施するための命令は、更に、
前記操作（ａ）中に、前記テストバッチ内の各基板上に第１のＲＦ電力で膜を堆積させるための命令と、
前記操作（ｅ）中に、前記操作（ｄ）から得られた前記テストバッチ内の基板のための有効ＲＦ電力で前記第１のＲＦ電力の二乗を割ることによって、前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定するための命令と、
を含む装置。
［適用例２０］適用例１８又は適用例１９に記載の装置であって、
前記操作（ｅ）は、少なくとも一部には、前記操作（ａ）において前記テストバッチ内の基板について記録されたチャンバ蓄積に基づいて、前記１つ以上の後続バッチ内の各基板に供給するための特定のＲＦ電力を決定することを含む装置。
［適用例２１］適用例１７ないし適用例２０のいずれか一項に記載の装置であって、
前記較正手順は、第２の反応チャンバ内において実施される装置。
［適用例２２］適用例１６ないし適用例２１のいずれか一項に記載の装置であって、
前記ＲＦ発生器によって供給されるＲＦ電力を変化させるための命令は、前記バッチ内の更なる基板が処理されるのに伴う前記反応チャンバ内における蓄積量の変化に基づいて前記ＲＦ電力を変化させることを含む装置。
【０１０２】
実験：
実験結果は、１バッチにわたってＲＦ電力を制御しそのバッチにわたって更に均一な膜特性を実現するために、開示されるＲＦ補償方法が使用できることを示している。膜特性の時間と共に生じ変化は、膜厚及びウェットエッチング速度に関して特に抑制された。図１２は、３７５枚の基板を有する２つのバッチについて、膜厚対ウエハ番号に関係した実験結果を示している。一方のバッチでは、設定ＲＦ電力は、そのバッチ全体にわたって一定であった。もう一方のバッチでは、開示されたＲＦ補償方法が使用され、設定ＲＦ電力は、そのバッチのうちで低減された。一定のＲＦ電力が使用された（すなわち、ＲＦ補償が使用されなかった）場合、膜厚は、そのバッチのうちで大幅に下方に推移し、全体的な厚さの差（最大厚さから最小厚さを減じたもの）は、約６．０Åであった。これらの結果は、図２に示された結果に一致している。反対に、ＲＦ補償方法が使用された場合は、膜厚は、そのバッチにわたってもっとずっと安定し、全体的な厚さの差は、２．１Åに過ぎなかった。この計算からは、期待値を超える厚さを有する１つの外れ値（ウエハ番号２８１と３２１との間にある）が除外された。なぜならば、このときは、堆積システムがエラーを生じたからである。エラーは、ＲＦ補償とは無関係であり、したがって、この外れ値は、バッチ間の比較には不適切である。結果は、１バッチにわたってもっとずっと安定した膜厚を実現するために、開示されたＲＦ補償方法が使用できることを示している。一部の実施形態では、全体的な厚さの差は、バッチ中に堆積された平均厚さの例えば約０．７５％以下などの約１％以下を表している。図１２の例では、厚さの差は、ＲＦ補償が使用された場合は平均厚さの約０．６％であるのに対し、ＲＦ補償が使用されなかった場合は約１．７％であった。このような実施形態では、バッチは、少なくとも約１００枚、２００枚、３００枚、４００枚、又は５００枚を含んでいてよい。
【０１０３】
図１３は、図１２に示された、３７５枚のウエハを有する２つのバッチについて、屈折率対ウエハ番号に関係した実験結果を示している。設定ＲＦ電力が一定であった場合と、ＲＦ補償方法が使用された場合とで、異なる推移パターンが見られた。ウエハ間における屈折率の不均一性は、２つのバッチの間で基本的に変わらなかった。全体的な屈折率の差（最大ＲＩから最小ＲＩを減じたもの）は、ＲＦ補償方法が使用された場合に僅かに改善された（例えば、ＲＦ補償を伴った場合はＲＩ＝０．００１５であり、ＲＦ補償を伴わない場合は０．００１７であった）。屈折率は、多くの場合、膜の品質を表す指標だと見なされる。したがって、結果は、開示されたＲＦ補償方法が、少なくとも膜の品質の低下は引き起こさないことを示している。
【０１０４】
図１４は、図１２及び図１３との関連で説明された、３７５枚の基板を有する２つのバッチ内の基板について、ウェットエッチング速度対ウエハ番号に関係した実験結果を示している。図１４は、また、ウエハ番号３７６から始まる更なるバッチの開始部分に関するデータも示している。ウェットエッチング速度（及び後述のドライエッチング速度）は、熱酸化物のウェットエッチング速度と比較した関連材料のウェットエッチング速度を言う。平均ウェットエッチング速度比は、バッチごとに変化すると予測され、２本のｙ軸は、各バッチに対応して異なる値を有する。設定ＲＦが一定であり、ＲＦ補償が使用されなかった場合、ウェットエッチング速度は、時間とともに下方へ推移し、全体的なウェットエッチング速度比の差（最大ＷＥＲ比から最小ＷＥＲ比を減じたもの）は、約０．５０であった。反対に、ＲＦ補償方法が使用された場合、ウェットエッチング速度は、バッチにわたってもっとずっと安定し、全体的なウェットエッチング速度比の差は、０．２５に過ぎなかった。したがって、ＲＦ補償方法が使用された場合は、ウェットエッチング速度比の広がりが半減した。この減少は、大幅な改善である。図１６は、ウェットエッチング速度に関係した更なる結果を示しており、以下で論じられる。特定の実施形態では、或るバッチにおける膜の全体的なウェットエッチング速度の差は、そのバッチにおける平均ウェットエッチング速度比の約５％以下、又は４％以下、又は約３％以下である。これは、全体的なウェットエッチング速度比の差が約０．４未満又は約０．３未満であることに関係付けられる。図１４の例では、全体的なウェットエッチング速度比は、ＲＦ補償方法が使用された場合は平均ウェットエッチング速度比の約２．６％であり、これに対し、ＲＦ補償方法が使用されなかった場合は約７％であった。これらの実施形態では、バッチ内の基板の枚数は、少なくとも約１００枚、２００枚、３００枚、４００枚、又は５００枚であってよい。
【０１０５】
図１５は、図１２〜図１４との関連において説明された、３７５枚の基板を有する２つのバッチについて、ドライエッチング速度比対ウエハ番号に関係した実験結果を示している。ウェットエッチング速度比に関して上述されたように、ドライエッチング速度比は、熱酸化物のドライエッチング速度と比べた関連材料のドライエッチング速度を言う。ドライエッチング速度比は、いずれのバッチにおいても明らかな推移を見せなかった。ドライエッチング速度比のばらつきも、２つのバッチの間でほとんど変わらなかった。これらの結果は、開示されたＲＦ補償方法が、ドライエッチング速度にいかなる推移も引き起こさないことを示している。
【０１０６】
図１６は、一方は設定ＲＦ電力を使用し（ＲＦ補償を伴わない）もう一方はびＲＦ補償方法を使用した２つのバッチについて、ウェットエッチング速度比に関係した更なるデータを示している。ここでは、バッチサイズは小さめであり、基板は約１００枚であった。ＲＦ補償が使用される場合は、ウェットエッチング速度比は、時間とともに大幅に下方へ推移し、全体的なウェットエッチング速度比の差は、約０．３９であった。反対に、ＲＦ補償方法が利用される場合、ウェットエッチング速度比は、もっとずっと安定し、全体的なウェットエッチング速度比の差は、約０．０８であった。これらの結果は、図１４に示されたデータを裏付けるものであり、１バッチのうちのウェットエッチング速度の推移を大幅に低減するためにＲＦ補償方法が使用可能であることを示唆している。ここで、全体的なウェットエッチング速度比の差は、ＲＦ補償が使用される場合は平均ウェットエッチング速度比の約１％を表し、これに対し、ＲＦ補償が使用されない場合は約４．９％であった。
【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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