(57)【要約】【課題】【解決手段】ウエハを処理するためのプラズマ処理チャンバの部品として用いるための構成要素が提供される。構成要素は、タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つでドープした炭化ケイ素の部品本体を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを処理するためのプラズマ処理チャンバの部品として用いられるための構成要素であって、
タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つでドープした炭化ケイ素の部品本体を備える、構成要素。
【請求項２】
請求項１に記載の構成要素であって、
前記部品本体における炭化ケイ素に対するタングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つの割合は、原子または分子の数で０．０１％から１０％である、構成要素。
【請求項３】
請求項１に記載の構成要素であって、
前記構成要素は、電極、エッジリング、およびライナのうちの少なくとも１つである、構成要素。
【請求項４】
請求項１に記載の構成要素であって、
前記構成要素は、化学蒸着プロセスを提供することによって形成され、前記プロセスは、
１０００℃を超える温度の基板を提供する工程と、
ケイ素および炭素を含む蒸気前駆体を提供する工程と、
前記蒸気前駆体を提供する前記工程中に、タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つを含む蒸気ドーパントを提供する工程であって、前記基板は前記蒸気前駆体および前記蒸気ドーパントに暴露され、前記蒸気前駆体および前記蒸気ドーパントは、前記基板の表面にドープＳｉＣ被膜を形成する、工程と、
を含む、構成要素。
【請求項５】
請求項４に記載の構成要素であって、
前記構成要素はさらに、
前記基板の一部を暴露するために前記ドープＳｉＣ被膜の一部を除去する工程と、
前記基板を除去する工程と、
前記ドープＳｉＣ被膜を機械加工する工程と、
によって形成される、構成要素。
【請求項６】
ウエハを処理するための装置であって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内でウエハを支持するためのウエハ支持体と、
前記処理チャンバにガスを提供するためのガス入口と、
前記処理チャンバ内の構成要素であって、タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つでドープした炭化ケイ素を含む構成要素と、
を備える、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
前記構成要素における炭化ケイ素に対するタングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つの割合は、原子または分子の数で０．０１％から１０％である、装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置であって、
前記構成要素は、電極、エッジリング、およびライナのうちの少なくとも１つである、装置。
【請求項９】
請求項６に記載の装置であって、さらに、
前記ガス入口に接続されたガス源を備え、前記ガス源は、
酸素含有成分源と、
フッ素含有成分源と、
を含む、装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の装置であって、
前記構成要素は、化学蒸着プロセスを提供することによって形成され、前記プロセスは、
１０００℃を超える温度の基板を提供する工程と、
ケイ素および炭素を含む蒸気前駆体を提供する工程と、
前記蒸気前駆体を提供する前記工程中に、タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つを含む蒸気ドーパントを提供する工程であって、前記基板は前記蒸気前駆体および前記蒸気ドーパントに暴露され、前記蒸気前駆体および前記蒸気ドーパントは、前記基板の表面にドープＳｉＣ被膜を形成する、工程と、
を含む、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、
前記構成要素はさらに、
前記基板の一部を暴露するために前記ドープＳｉＣ被膜の一部を除去する工程と、
前記基板を除去する工程と、
前記ドープＳｉＣ被膜を機械加工する工程と、
によって形成される、装置。
【請求項１２】
プラズマ処理チャンバで用いるための部品を形成するための方法であって、
タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つでドープした炭化ケイ素から前記部品を形成する工程を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記部品における炭化ケイ素に対するタングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つの割合は、原子または分子の数で０．０１％から１０％である、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、
前記部品を形成する前記工程は、化学蒸着を提供する工程を含み、前記化学蒸着は、
１０００℃を超える温度の基板を提供することと、
ケイ素および炭素を含む蒸気前駆体を提供することと、
前記蒸気前駆体を提供する前記工程中に、タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つを含む蒸気ドーパントを提供することであって、前記基板は前記蒸気前駆体および前記蒸気ドーパントに暴露され、前記蒸気前駆体および前記蒸気ドーパントは、前記基板の表面にドープＳｉＣ被膜を形成することと、
を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、さらに、
前記基板の一部を暴露するために前記ドープＳｉＣ被膜の一部を除去する工程を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、さらに、
前記ドープＳｉＣ被膜から前記基板を除去する工程を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、
前記ドープＳｉＣ被膜を前記部品に機械加工する工程を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法であって、
前記部品は、電極、エッジリング、およびライナのうちの少なくとも１つを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、全ての目的のために参照として本明細書に援用される、２０１８年１０月５日出願の米国出願第６２／７４２，１５２号の優先権の利益を主張する。
【０００２】
本開示は、ウエハをプラズマ処理するためのプラズマ処理チャンバに関する。特に本開示は、プラズマ損傷に耐性のある構成要素を備えるプラズマ処理チャンバに関する。
【０００３】
プラズマ処理は、半導体デバイスを形成する際に用いられる。プラズマ処理の間に、プラズマ処理チャンバの構成要素は、プラズマによって浸食される可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の目的に従って前記を実現するために、ウエハを処理するためのプラズマ処理チャンバの部品として用いられる構成要素が提供される。構成要素は、タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つでドープした炭化ケイ素の部品本体を備える。
【０００５】
別の実施形態では、ウエハを処理するための装置が提供される。処理チャンバが提供される。ウエハを支持するためのウエハ支持体は、処理チャンバ内にある。ガス入口は、処理チャンバにガスを提供する。処理チャンバ内の構成要素は、タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つでドープした炭化ケイ素を含む。
【０００６】
別の実施形態では、プラズマ処理チャンバで用いるための構成要素を形成するための方法が提供される。構成要素は、タングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つでドープした炭化ケイ素から形成される。
【０００７】
本開示のこれらの特徴および他の特徴は、添付の図と併せて以下の発明を実施するための形態においてさらに詳細に説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示は、添付の図面の図において限定目的ではなく例示目的で表され、類似の参照番号は類似の要素を意味する。
【０００９】
【図１】一実施形態によるプラズマ処理チャンバの概略図。
【００１０】
【図２】一実施形態の高レベルフローチャート。
【００１１】
【図３Ａ】一実施形態により形成された部品の概略断面図。
【図３Ｂ】一実施形態により形成された部品の概略断面図。
【図３Ｃ】一実施形態により形成された部品の概略断面図。
【図３Ｄ】一実施形態により形成された部品の概略断面図。
【図３Ｅ】一実施形態により形成された部品の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここでは本開示は、添付の図面に表されたいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明される。以下の説明では、本開示の十分な理解を提供するために多くの特定の詳細が記載される。しかし、本開示がこれらの特定の詳細の一部または全てなしに実行されてよいことは当業者には明らかだろう。他の場合では、本開示を必要以上に分かりにくくしないように周知の処理工程および／または構造は詳細には説明されていない。
【００１３】
図１は、ウエハを処理するための一実施形態が用いられうるプラズマ処理リアクタの概略図である。１つ以上の実施形態では、プラズマ処理チャンバ１００は、チャンバ壁１５２で囲まれたエッチングチャンバ１４９内部にガス入口および静電チャック（ＥＳＣ）１０８を設けるガス分配プレート１０６を備える。エッチングチャンバ１４９の内部では、ＥＳＣ１０８の上にウエハ１０３が設置される。ＥＳＣ１０８はウエハ支持体である。エッジリング１０９はＥＳＣ１０８を囲む。ＥＳＣ源１４８は、ＥＳＣ１０８にバイアスを提供してよい。ガス源１１０は、ガス分配プレート１０６を通じてエッチングチャンバ１４９に接続される。この実施形態では、ガス源は、酸素含有成分源１１４、フッ素含有成分源１１６、および１つ以上の他のガス源１１８を備える。ＥＳＣ温度コントローラ１５０はＥＳＣ１０８に接続される。
【００１４】
高周波（ＲＦ）源１３０は、下部電極および／または上部電極にＲＦ電力を提供する。この実施形態では、ＥＳＣ１０８が下部電極で、ガス分配プレート１０６が上部電極である。例示的な実施形態では、４００キロヘルツ（ｋＨｚ）、６０メガヘルツ（ＭＨｚ）、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、および／または、２７ＭＨｚの電源が、ＲＦ源１３０およびＥＳＣ源１４８を構成する。この実施形態では、上部電極は接地されている。この実施形態では、各周波数に対して１つの発生器が設けられる。他の実施形態では、発生器は別々のＲＦ源であってよい、または、別々のＲＦ発生器が異なる電極に接続されてよい。例えば上部電極は、異なるＲＦ源に接続された内部電極および外部電極を有してよい。他の実施形態では、他の配置のＲＦ源および電極が用いられてよい。他の実施形態では、電極は誘導コイルであってよい。
【００１５】
コントローラ１３５は、ＲＦ源１３０、ＥＳＣ源１４８、排出ポンプ１２０、およびガス源１１０に制御可能に接続されている。高流量ライナ１０４は、ガス源からのガスを閉じ込め、ガス源１１０から排出ポンプ１２０に通るガスの制御された流れを可能にするスロット１０２を有する、エッチングチャンバ１４９内部のライナである。Ｃシュラウドは、高流量ライナ１０４の一例である。
【００１６】
この実施形態では、エッジリング１０９、ガス分配プレート１０６、および高流量ライナ１０４は、原子または分子の数で０．０１％から１０％のタンタル（Ｔａ）でドープした炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる。他の実施形態では、ドーパントはタングステン（Ｗ）、ホウ素（Ｂ）、およびＴａのうちの１つ以上であってよい。他の実施形態では、部品はＷ、Ｂ、またはＴａでドープしたＳｉＣからなる。様々な実施形態では、部品本体における炭化ケイ素に対するタングステン、タンタル、およびホウ素のうちの少なくとも１つの割合は、原子または分子の数で０．０１％から１０％である。いくつかの実施形態では、エッジリング１０９のみがＴａでドープしたＳｉＣからなる。
【００１７】
Ｗ、Ｂ、およびＴａのうちの１つ以上でドープしたＳｉＣは、エッチング耐性があることがわかった。ＳｉＣのエッチング速度は、フッ素ラジカルおよび酸素ラジカルの両方を含む反応性エッチングプラズマにおいて高い。Ｗ、Ｂ、およびＴａのうちの１つ以上でドープしたＳｉＣは、フッ素ラジカルおよび酸素ラジカルの両方を含むプラズマによりエッチング耐性があることがわかった。
【００１８】
部品を形成するための方法では、部品はＷ、Ｂ、およびＴａのうちの１つ以上でドープしたＳｉＣから形成される。図２は、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを用いてＷ、Ｂ、およびＴａのうちの１つ以上でドープしたＳｉＣの部品を形成するための方法のフローチャートである。加熱した基板が提供される（工程２０４）。
【００１９】
図３Ａは、基板３０４の概略断面図である。この例では、基板３０４はグラファイトディスクである。基板３０４は、１０００℃から２０００℃の温度に加熱される（工程２０４）。蒸気前駆体が提供される（工程２０８）。例では、蒸気前駆体は四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）およびプロパン（Ｃ3Ｈ8）を含む。蒸気ドーパントが提供される（工程２１２）。この例では、蒸気ドーパントは五塩化タンタル（ＴａＣｌ5）を含む。いくつかの実施形態では、キャリアガスとして水素（Ｈ2）も提供される。Ｈ2は脱離塩素と反応して塩化水素（ＨＣｌ）を形成し、塩素を除去する。またキャリアガスは、蒸気前駆体および蒸気ドーパントの濃度を調節するために用いられてよい。蒸気前駆体および蒸気ドーパントは、基板３０４の表面の周囲にドープＳｉＣ被膜を形成する。図３Ｂは、基板３０４の表面にドープＳｉＣ被膜３０８を備える基板３０４の概略断面図である。
【００２０】
他の実施形態では、異なる蒸気ドーパントが用いられてよい。例えば蒸気ドーパントは、二塩化タンタル（ＴａＣｌ2）、六フッ化タングステン（ＷＦ6）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、およびＷＣｌx（ｘは２〜６を含む整数）のうちの少なくとも１つであってよい。様々な実施形態では、蒸気前駆体はケイ素および炭素を含む蒸気を含む。いくつかの実施形態では、蒸気前駆体はトリクロロシラン（ＨＳｉＣｌ3）、および、エチレン（Ｃ2Ｈ4）またはプロパン（Ｃ3Ｈ8）のいずれかであってよい。他の実施形態では、蒸気前駆体はメチルトリクロロシラン（ＣＨ3ＳｉＣｌ3）である。いくつかの実施形態では、ドープＳｉＣ被膜３０８は、Ｂ、Ｗ、またはＴａのドーパントによるＳｉＣの立方結晶形である。他の実施形態では、ドーパントは炭化ホウ素（ＢＣ4）、炭化タンタル（ＴａＣ）、または炭化タングステン（ＷＣ）などの分離相を形成する。分離相はＳｉＣ結晶において結合する。
【００２１】
基板３０４が暴露される（工程２１６）。この例では、円板状基板３０４のエッジのドープＳｉＣ被膜３０８は、機械加工により除去される。図３Ｃは、ドープＳｉＣ被膜３０８の一部が機械加工で除去された後のドープＳｉＣ被膜３０８を備える基板３０４の概略断面図である。
【００２２】
基板３０４は、ドープＳｉＣ被膜３０８から除去される（工程２２０）。この例では、基板３０４は加熱によって除去できる。基板３０４はグラファイトディスクであるため、高温に加熱されると焼失する。ドープＳｉＣ被膜３０８の２つの自立円板が残る。図３Ｄは、ドープＳｉＣ被膜３０８の２つの自立円板の断面図である。
【００２３】
ドープＳｉＣ被膜３０８の２つの自立円板は部品化される（工程２２４）。この例では、ドープＳｉＣ被膜３０８の各自立円板は、エッジリングに成形される。この例では、ドープＳｉＣ被膜３０８の自立円板をリングに成形するために機械加工が用いられる。図３Ｅは、エッジリングの部品本体を形成するドープＳｉＣ被膜３０８から成形されたエッジリングの概略断面図である。
【００２４】
本開示はいくつかの好ましい実施形態の観点から説明されたが、本開示の範囲に該当する変更、修正、並べ換え、および様々な代替同等物がある。本開示の方法および装置を実行する多くの別の方法があることにも注意されたい。よって、以下の添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神および範囲に該当する全てのかかる変更、修正、並べ換え、および様々な代替同等物を含むと解釈されることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
2022501833.tif 000008
【図３Ｅ】
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【国際調査報告】
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