(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハのエッジにおけるプロセスの均一性を向上させることができるプラズマチャンバを提供する。【解決手段】プラズマチャンバ１０２は、台座１４０とシャワーヘッド（上部電極として機能）１５０とキャリアリング（環状構造）２００とを含む。台座は、ウエハ１０１を支持するための中央領域と、これを囲む段差領域と、これを囲む傾斜領域とを有する。この傾斜領域は、その上面の内側境界と中央領域の上面との間の垂直距離が、その上面の外側境界と中央領域の上面との間の垂直距離よりも短いように、段差領域から下向きに傾斜する上面を有する。上部電極は高周波電源１０４に結合される。環状構造の内周は環状構造が台座の上に配置されたときに台座の中央領域を囲むように画定され、環状構造の一部分は環状構造の半径とともに増加する厚さを有する。【選択図】図２Ａ
2016195108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマチャンバであって、
処理時に半導体ウエハを支持するように構成され、前記半導体ウエハを支持するように形成されている中央領域を有する台座と、前記中央領域は、実質的に平坦な上面を有し、前記台座は、前記中央領域を囲むように形成され、前記中央領域の前記上面よりも下方の場所に形成されている上面を有する段差領域を有し、前記台座は、前記段差領域を囲むように形成され、内側境界と外側境界との間に広がる上面を有する傾斜領域を有し、前記傾斜領域の前記上面は、前記傾斜領域の前記上面の前記内側境界と前記中央領域との間の垂直距離が、前記傾斜領域の前記上面の前記外側境界と前記中央領域との間の垂直距離よりも短いように、前記段差領域から下向きに傾斜するように形成され、前記垂直距離は、前記中央領域の前記上面に直交する方向に測定され、前記台座は、基準地電位に電気的に接続され、
前記台座の上方に配置された上部電極であって、処理時に蒸着ガスを前記プラズマチャンバ内へ供給するためのシャワーヘッドと一体化され、高周波（ＲＦ）電源に結合されている上部電極と、前記ＲＦ電源は、処理時における前記半導体ウエハの上への材料層の蒸着を促すために、前記台座と前記上部電極との間にプラズマを発生させるように動作可能であり、
前記台座の上に配置されるように構成されている環状構造と、前記環状構造の内周は、前記環状構造が前記台座の上に配置された際に前記台座の前記中央領域を囲むように画定され、前記環状構造の一部分は、前記環状構造の半径とともに増加する厚さを有すること、
を備えるプラズマチャンバ。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマチャンバであって、
前記環状構造の前記一部分の厚さは、前記環状構造の半径とともに線形的に増加する、プラズマチャンバ。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマチャンバであって、
前記環状構造の前記一部分の厚さは、前記台座の前記傾斜領域の傾斜にしたがって増加する、プラズマチャンバ。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマチャンバであって、
前記環状構造は、上面と側面とを有する降段領域を含み、前記降段領域は、前記半導体ウエハが前記台座の前記中央領域の上に配置された際に前記半導体ウエハのエッジが前記降段領域の前記上面の上方に配置されるように構成されている、プラズマチャンバ。
【請求項５】
請求項４に記載のプラズマチャンバであって、
前記環状構造は、前記環状リングが前記台座の前記中央領域に直交する垂直方向に持ち上げられる際に前記環状構造が前記台座の前記中央領域から前記半導体ウエハを持ち上げるように、前記垂直方向に可動であるように構成されている、プラズマチャンバ。
【請求項６】
請求項１に記載のプラズマチャンバであって、
前記台座の前記段差領域は、前記環状構造を支持するために３つ以上の最小接触面積を備えており、前記環状構造は、前記最小接触面積によって支持される際に、前記台座の前記傾斜領域に物理的に接触しない、プラズマチャンバ。
【請求項７】
請求項１に記載のプラズマチャンバであって、
前記環状構造の半径とともに増加する厚さを有する前記環状構造の前記一部分は、プラズマが発生した際に、前記台座の前記中央領域を取り巻くインピーダンスの漸増を提供する、プラズマチャンバ。
【請求項８】
請求項１に記載のプラズマチャンバであって、
前記台座の前記傾斜領域は、前記台座の前記中央領域と前記台座の周縁との間にインピーダンスの漸増を提供し、前記台座の前記周縁は、プラズマが発生した際に、前記台座の前記中央領域よりも高いインピーダンスを有する、プラズマチャンバ。
【請求項９】
請求項８に記載のプラズマチャンバであって、
前記インピーダンスの漸増は、プラズマが発生した際に、前記半導体ウエハの上にプラズマを漸次閉じ込める働きをする、プラズマチャンバ。
【請求項１０】
基板を処理するためのチャンバであって、
前記チャンバ内に配置され、高周波（ＲＦ）電源に結合されるように構成される上部電極と、
前記上部電極の下方に配置され、基準地電位に結合されるように構成されている台座と、前記台座は、前記基板が存在するときに前記基板を支持するように形成され、実質的に平坦な上面を有する中央領域と、前記台座は、前記中央領域を囲むように形成され、前記中央領域の前記上面よりも下方の場所に形成されている上面を有する段差領域を有し、前記台座は、前記段差領域を囲むように形成され、内側境界と外側境界との間に広がる上面を有する傾斜領域を有し、前記傾斜領域の前記上面は、前記傾斜領域の前記上面の前記内側境界と前記中央領域との間の垂直距離が、前記傾斜領域の前記上面の前記外側境界と前記中央領域との間の垂直距離よりも短いように、前記段差領域から下向きに傾斜するように形成され、前記垂直距離は、前記中央領域の前記上面に直交する方向に測定されること、
を備えるチャンバ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のチャンバであって、更に、
前記台座の上に配置されるように構成されている環状構造を備え、前記環状構造の内周は、前記環状構造が前記台座の上に配置された際に前記台座の前記中央領域を囲むように画定され、前記環状構造の一部分は、前記環状構造の半径とともに増加する厚さを有する、チャンバ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のチャンバであって、
前記環状構造の半径とともに増加する厚さを有する前記環状構造の前記一部分は、楔形の断面を有する、チャンバ。
【請求項１３】
請求項１１に記載のチャンバであって、
前記環状構造の下面の少なくとも一部は、前記台座の前記傾斜領域上に着座するように構成され、前記環状構造の上面の少なくとも一部は、前記台座の前記中央領域に実質的に平行であるように構成されている、チャンバ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のチャンバであって、
前記環状構造は、上面と側面とを有する降段領域を含み、前記降段領域は、前記基板が前記台座の前記中央領域の上に配置された際に前記基板のエッジが前記降段領域の前記上面の上方に配置されるように構成されている、チャンバ。
【請求項１５】
台座であって、
実質的に平坦な上面を有する中央領域と、
前記中央領域を囲むように形成され、前記中央領域の前記上面よりも下方の場所に形成されている上面を有する段差領域と、
前記段差領域を囲むように形成され、内側境界と外側境界との間に広がる上面を有する傾斜領域と、前記傾斜領域の前記上面は、前記傾斜領域の前記上面の前記内側境界と前記中央領域との間の垂直距離が、前記傾斜領域の前記上面の前記外側境界と前記中央領域との間の垂直距離よりも短いように、前記段差領域から下向きに傾斜するように形成され、前記垂直距離は、前記中央領域の前記上面に直交する方向に測定されること、
を備える台座。
【請求項１６】
請求項１５に記載の台座であって、
前記傾斜領域は、前記傾斜領域の前記上面によって画定される線が、前記中央領域の前記上面によって画定される水平線に対して１〜４５度の角度を形成するように、方向付けられる、台座。
【請求項１７】
請求項１６に記載の台座であって、
前記角度は、５〜３０度である、台座。
【請求項１８】
環状構造であって、
内側境界と外側境界とを有し、上面と底面とを有する中央部分と、前記上面及び前記底面は、前記中央部分の厚さを画定し、前記中央部分の前記底面は、前記中央部分の厚さが前記内側境界から前記外側境界に向かって増加するように、前記中央部分の前記上面によって画定される線に対して一定の角度に方向付けられ、
前記中央部分の前記内側境界から伸び、上面と底面とを有する内側延長部分と、前記上面及び前記底面は、前記内側延長部分の厚さを画定し、前記内側延長部分の厚さは、前記中央部分の前記内側境界における前記中央部分の厚さよりも小さく、
前記中央部分の外側境界から伸び、上面と底面とを有する外側延長部分と、前記上面及び前記底面は、前記外側延長部分の厚さを画定し、前記外側延長部分の厚さは、前記中央部分の前記外側境界における前記中央部分の厚さよりも小さく、前記外側延長部分の前記上面は、前記中央部分の前記上面と同一平面上にあること、
を備える環状構造。
【請求項１９】
請求項１８に記載の環状構造であって、
前記外側延長部分は、第１の外側延長部分であり、前記環状構造は、更に、前記中央部分の前記外側境界から伸び上面と底面とを有する第２の外側延長部分を備え、前記上面及び前記底面は、前記第２の外側延長部分の厚さを画定し、前記第２の外側延長部分の厚さは、前記中央部分の前記外側境界における前記中央部分の厚さよりも小さく、前記第２の外側延長部分の前記底面は、前記中央部分の前記底面と同一平面上にある、環状構造。
【請求項２０】
請求項１９に記載の環状構造であって、更に、
前記中央部分の前記外側境界から伸び、上面と底面とを有する第３の外側延長部分を備え、前記第３の外側延長部分の前記上面は、前記第１の外側延長部分の前記底面から相隔たれ、尚且つ前記第１の外側延長部分の前記底面に実質的に平行であり、前記第３の外側延長部分の前記底面は、前記第２の外側延長部分の前記上面から相隔たれ、尚且つ前記第２の外側延長部分の前記上面に実質的に平行である、環状構造。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
半導体の製造において、容量結合プラズマ支援化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）プロセス及び原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスの生産性は、プラズマの閉じ込めによる恩恵を受けるのが一般的である。プラズマを、ウエハの上方及びウエハのエッジを僅かに超えるところまでに制限することによって、プロセスチャンバ全体をプラズマで満たす必要性が回避される。これは、処理中に消費される化学剤及び電力の量を減らすことによって、プロセスの効率を向上させる。
【０００２】
プラズマをチャンバに閉じ込めるための既知の方法の１つは、ウエハを取り巻く閉じ込めリングを使用することを伴う。閉じ込めリングは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）で作成されることが多く、平坦であり、厚さが一定である。閉じ込めリングは、高インピーダンス経路を形成し、局所電場を減少させる。これは、ウエハのエッジを超えたところにおけるプラズマを局所的に抑制する働きをする。ウエハ上のプラズマ密度が増し、その結果、プロセスが速くなる（例えば、プロセスにおける蒸着速度が増す）。
【０００３】
平坦な閉じ込めリングを使用したプラズマの閉じ込めに伴う大きな欠点は、半径方向における電気インピーダンスの変化が、急であるのみならず、ウエハのエッジに非常に近いところで起きることである。このインピーダンスの急激な変化は、ウエハのエッジの近くにおけるプラズマの均一性を変化させる。その結果、ウエハのエッジにおいて不均一な蒸着が頻繁に生じる。厚さが均一である平坦な閉じ込めリングは、通常は、必要に応じてウエハのエッジ近くに閉じ込め及び許容プロセス均一性の両方を提供するために用いられる。多くの場合、しかしながら、これら２つの目標は、相反するものであり、ウエハのエッジで生じる蒸着は、不均一なままである。
【０００４】
本発明の実施形態が生じるのは、このような状況においてである。
【発明の概要】
【０００５】
代表的な一実施形態において、プラズマチャンバは、台座と、台座の上方に配置されている上部電極と、台座の上に配置されるように構成されている環状構造とを含む。処理時に半導体ウエハを支持するように構成されている台座は、半導体ウエハを支持するように形成された中央領域を有する。中央領域は、実質的に平坦な上面を有する。中央領域を囲む（境界線を規定する）ように、段差領域が形成され、この段差領域は、中央領域の上面よりも下方の場所に形成された上面を有する。台座は、段差領域を囲むように形成されている傾斜領域を有し、この傾斜領域は、内側境界と外側境界との間に広がる上面を有する。傾斜領域の上面は、傾斜領域の上面の内側境界と中央領域との間の垂直距離が、傾斜領域の上面の外側境界と中央領域との間の垂直距離よりも短いように、段差領域から下向きに傾斜するように形成される。ここで、垂直距離は、中央領域の上面に直交する方向に測定される。台座は、基準地電位に電気的に接続される。
【０００６】
台座の上方に配置されている上部電極は、処理時に蒸着ガスをプラズマチャンバに投入するためのシャワーヘッドと一体化される。上部電極は、高周波（ＲＦ）電源に結合され、このＲＦ電源は、処理時における半導体ウエハの上への材料層の蒸着を促すために、台座と上部電極との間にプラズマを発生させるように動作可能である。
【０００７】
環状構造は、台座の上に配置されるように構成されている。環状構造の内周は、環状構造が台座の上に配置された際に台座の中央領域を囲むように画定され、環状構造の一部分は、環状構造の半径とともに増加する厚さを有する。
【０００８】
一実施形態では、環状構造の上記一部分の厚さは、環状構造の半径とともに線形に増加する。一実施形態では、環状構造の上記一部分の厚さは、台座の傾斜領域の傾斜にしたがって増加する。
【０００９】
一実施形態では、環状構造は、上面と側面とを有する一段下がった降段領域を含み、この降段領域は、半導体ウエハが台座の中央領域の上に配置された際に半導体ウエハのエッジが上記降段領域の上面の上方に配置されるように構成される。一実施形態では、環状構造は、環状リングが台座の中央領域に直交する垂直方向に持ち上げられたときに環状構造が台座の中央領域から半導体ウエハを持ち上げるように、垂直方向に可動であるように構成される。
【００１０】
一実施形態では、台座の段差領域は、環状構造を支持するために３つ以上の最小接触面積を備えており、環状構造は、これらの最小接触面積によって支持されるときに、台座の傾斜領域に物理的に接触しない。
【００１１】
一実施形態では、環状構造の半径とともに増加する厚さを有する環状構造の上記一部分は、プラズマが発生したときに、台座の中央領域を取り巻くインピーダンスの漸増を提供する。一実施形態では、台座の傾斜領域は、台座の中央領域と台座の周縁との間にインピーダンスの漸増を提供し、台座の周縁は、プラズマが発生したときに、台座の中央領域よりも高いインピーダンスを有する。一実施形態では、インピーダンスの漸増は、プラズマが発生したときに、半導体ウエハの上にプラズマを漸次閉じ込める働きをする。
【００１２】
別の代表的な一実施形態において、基板を処理するためのチャンバは、チャンバ内に配置された上部電極と、この上部電極の下方に配置された台座とを含む。上部電極は、高周波（ＲＦ）電源に結合されるように構成される。基準地電位に結合されるように構成されている台座は、基板が存在する際にその基板を支持するように形成され、実質的に平坦な上面を有する中央領域を有する。台座は、中央領域を囲むように形成され、中央領域の上面よりも下方の場所に形成されている上面を有する段差領域を有する。更に、台座は、段差領域を囲むように形成され、内側境界と外側境界との間に広がる上面を有する傾斜領域を有する。傾斜領域の上面は、傾斜領域の上面の内側境界と中央領域との間の垂直距離が、傾斜領域の上面の外側境界と中央領域との間の垂直距離よりも短いように、段差領域から下向きに傾斜するように形成される。ここで、垂直距離は、中央領域の上面に直交する方向に測定される。
【００１３】
一実施形態では、チャンバは、台座の上に配置されるように構成されている環状構造も含む。環状構造の内周は、環状構造が台座の上に配置された際に台座の中央領域を囲むように画定される。更に、環状構造の一部分は、環状構造の半径とともに増加する厚さを有する。
【００１４】
一実施形態では、環状構造の半径とともに増加する厚さを有する環状構造の上記一部分は、楔形の断面を有する。一実施形態では、環状構造の下面の少なくとも一部が、台座の傾斜領域上に着座するように構成され、環状構造の上面の少なくとも一部が、台座の中央領域に実質的に平行であるように構成される。
【００１５】
一実施形態では、環状構造は、上面と側面とを有する降段領域を含み、この降段領域は、基板が台座の中央領域の上に配置される際に基板のエッジが上記降段領域の上面の上方に配置されるように構成される。
【００１６】
更に別の代表的な一実施形態において、台座は、中央領域と、段差領域と、傾斜領域とを含む。中央領域は、実質的に平坦な上面を有する。段差領域は、中央領域を囲むように形成され、中央領域の上面よりも下方の場所に形成された上面を有する。傾斜領域は、段差領域を囲むように形成され、内側境界と外側境界との間に広がる上面を有する。傾斜領域の上面は、傾斜領域の上面の内側境界と中央領域との間の垂直距離が、傾斜領域の上面の外側境界と中央領域との間の垂直距離よりも短いように、段差領域から下向きに傾斜するように形成される。ここで、垂直距離は、中央領域の上面に直交する方向に測定される。
【００１７】
一実施形態では、傾斜領域は、傾斜領域の上面によって画定される線が、中央領域の上面によって画定される水平線に対して１〜４５度の角度を形成するように、方向付けられる。一実施形態では、角度は、５〜３０度である。
【００１８】
更に別の代表的な一実施形態において、環状構造は、中央部分と、内側延長部分と、外側延長部分とを有する。中央部分は、内側境界と、外側境界とを有する。中央部分は、また、上面及び底面も有し、これらの上面及び底面は、中央部分の厚さを画定している。中央部分の底面は、中央部分の厚さが内側境界から外側境界に向かって増加するように、中央部分の上面によって画定される線に対して一定の角度に方向付けられる。
【００１９】
内側延長部分は、中央部分の内側境界から伸びており、上面と底面とを有する。これらの上面及び底面は、内側延長部分の厚さを画定し、この内側延長部分の厚さは、中央部分の内側境界における中央部分の厚さよりも小さい。
【００２０】
外側延長部分は、中央部分の外側境界から伸びており、上面と底面とを有する。これらの上面及び底面は、外側延長部分の厚さを画定し、この外側延長部分の厚さは、中央部分の外側境界における中央部分の厚さよりも小さい。更に、外側延長部分の上面は、中央部分の上面と同一平面上にある。
【００２１】
一実施形態では、外側延長部分は、第１の外側延長部分であり、環状構造は、更に、中央部分の外側境界から伸び上面と底面とを有する第２の外側延長部分を含む。これらの上面及び底面は、第２の外側延長部分の厚さを画定し、この第２の外側延長部分の厚さは、中央部分の外側境界における中央部分の厚さよりも小さい。更に、第２の外側延長部分の底面は、中央部分の底面と同一平面上にある。
【００２２】
一実施形態では、環状構造は、更に、中央部分の外側境界から伸び、上面と底面とを有する第３の外側延長部分を含む。第３の外側延長部分の上面は、第１の外側延長部分の底面から相隔たれ、尚且つ第１の外側延長部分の底面に実質的に平行である。第３の外側延長部分の底面は、第２の外側延長部分の上面から相隔たれ、尚且つ第２の外側延長部分の上面に実質的に平行である。
【００２３】
本開示の原理を例として示す添付の図面との関連のもとで、以下の詳細な説明において、本開示のその他の態様及び利点が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】代表的な一実施形態に従う、基板処理システムを示す概要図である。
【００２５】
【図２Ａ】代表的な一実施形態に従う、断面が楔形であるキャリアリングを含むプラズマ処理システムにおけるプラズマ閉じ込めの断面を簡略化して示す概要図である。
【００２６】
【図２Ｂ】図２Ａに示すプラズマ処理の例におけるインピーダンス（Ｚ）を距離に対して示すグラフである。
【００２７】
【図２Ｃ】１）平坦なフォーカスリングに適応する代表的な台座を使用したモデル実験、及び２）断面が楔形であるフォーカスリングに適応する傾斜した台座を使用したモデル実験に基づいて、（２ｍｍを縁除外領域とする）４５０ｍｍウエハにおける正規化蒸着厚さをウエハ上の位置に対して示すグラフである。
【００２８】
【図３Ａ】代表的な一実施形態に従う、断面が楔形であるフォーカスリングに適応するように構成されている台座を示す断面図である。
【００２９】
【図３Ｂ】代表的な一実施形態に従う、接触支持構造の場所を示す台座の上面図である。
【００３０】
【図３Ｃ】代表的な一実施形態に従う、台座の段差領域と傾斜領域との間の移行を示す拡大図である。
【００３１】
【図３Ｄ】代表的な別の一実施形態に従う、台座の段差領域と傾斜領域との間の移行を示す拡大図である。
【００３２】
【図３Ｅ】代表的な更に別の一実施形態に従う、台座の段差領域と傾斜領域との間の移行を示す拡大図である。
【００３３】
【図４Ａ】代表的な一実施形態に従う、半導体ウエハ及び環状構造が上に配置された台座を示す断面図である。
【００３４】
【図４Ｂ】代表的な別の一実施形態に従う、半導体ウエハ及び環状構造が上に配置された台座を示す断面図である。
【００３５】
【図４Ｃ】代表的な更に別の一実施形態に従う、半導体ウエハ及び環状構造が上に配置された台座を示す断面図である。
【００３６】
【図５Ａ】ウエハのエッジにおけるプロセスの均一性を向上させるインピーダンスの漸増を提供するために使用することができる台座及び環状構造の更なる構成を示す図である。
【図５Ｂ】ウエハのエッジにおけるプロセスの均一性を向上させるインピーダンスの漸増を提供するために使用することができる台座及び環状構造の更なる構成を示す図である。
【図５Ｃ】ウエハのエッジにおけるプロセスの均一性を向上させるインピーダンスの漸増を提供するために使用することができる台座及び環状構造の更なる構成を示す図である。
【００３７】
【図６】基板処理システムを制御するための制御モジュールを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下の説明では、代表的な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特定されている。しかしながら、当業者にならば、これらの代表的な実施形態が、これらの具体的詳細の一部を伴わなくても実施されえることが明らかである。また、プロセス動作及び実装形態の詳細は、既に周知である場合、これ以上は詳細に説明されない。
【００３９】
以下の実施形態では、傾斜した閉じ込めリングを有するプラズマ処理システムが開示される。傾斜した閉じ込めリングは、基板（例えば、ウエハ）の場所を取り巻くように構成され、閉じ込めリングの内径と外径との間でインピーダンスに漸次影響を及ぼすように設計される。傾斜した閉じ込めリングによって促されるインピーダンスの漸増は、プラズマの閉じ込めを向上させること、及びウエハのエッジ近くにおける処理の均一性に悪影響を及ぼす恐れがあるウエハのエッジにおけるインピーダンスの急激な変化を排除することに有用である。図２Ａ、図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃ、及び図５Ａ〜５Ｃを特に参照にして本明細書で図示及び説明される傾斜した閉じ込めリング及び傾斜した台座領域の実施形態は、プラズマの閉じ込めの向上に寄与し、より優れたプロセス均一性の実現を可能にする。
【００４０】
図１は、基板１０１を処理するために使用される基板処理システム１００を示す概要図である。一実施形態では、基板は、シリコンウエハである。システムは、チャンバ下部１０２ｂと、チャンバ上部１０２ａとを有するチャンバ１０２を含む。台座１４０を支持するように、中心の柱が構成され、台座１４０は、一実施形態では接地電極である。例示の実施例では、整合回路網１０６を通じて、電源１０４にシャワーヘッド１５０が電気的に結合される。その他の実施形態では、台座１４０を通電し、シャワーヘッド１５０を接地することが可能である。電源は、例えばコントローラなどの、制御モジュール１１０によって制御される。制御モジュール１１０は、プロセス入力・制御部１０８を実行することによって基板処理システム１００を動作させるように構成される。プロセス入力・制御部１０８は、電力レベル、タイミングパラメータ、プロセスガス、ウエハ１０１の機械的動きなど、ウエハ１０１の上に膜を蒸着させる又は形成させるなどのためのプロセスレシピを含んでいてよい。
【００４１】
中心の柱は、リフトピン１２０を含むことも示されており、これらのリフトピン１２０は、リフトピン制御部１２２によって制御される。リフトピン１２０は、ウエハ１０１を台座１４０から上昇させて、エンドエフェクタがウエハを拾い上げることを可能にするために、及びエンドエフェクタによってウエハが置かれた後に、そのウエハを下降させるために使用される。基板処理システム１００は、更に、例えば施設からのガス化学剤の供給などのプロセスガス１１４に接続されたガス供給マニホールド１１２を含む。実施されている処理に応じて、制御モジュール１１０は、ガス供給マニホールド１１２を通じてプロセスガス１１４の供給を制御する。選ばれたガスは、シャワーヘッド１５０に流し込まれ、ウエハ１０１に面するシャワーヘッド１５０の面と、台座１４０に載っているウエハの上面との間に画定された空間体積内に分布される。
【００４２】
プロセスガスは、事前に混合されてよい、又は事前に混合されなくてよい。プロセスの蒸着段階中及びプラズマ処理段階中に正しいガスが供給されることを保証するために、適切な弁・質量流量制御機構が用いられてよい。プロセスガスは、適切な出口を通じてチャンバ１０２から出る。絞り弁又は振り子弁などの閉ループ制御式の流量制限機器によって、真空ポンプ（例えば、１段階若しくは２段階以上の機械式ドライポンプ、及び／又はターボ分子ポンプ）がプロセスガスを引き出し、リアクタ内を適度に低い圧力に維持する。
【００４３】
引き続き図１を参照すると、キャリアリング２００が、台座１４０の外側領域を取り巻いている。キャリアリングは、台座に又は台座からウエハを運ぶ最中にウエハを支持するように構成される。キャリアリング２００は、台座１４０の中央にあるウエハ支持領域から一段下がったキャリアリング支持領域の上に着座するように構成される。キャリアリング２００は、その環状構造の例えば外半径などの外縁側と、その環状構造の、ウエハ１０１が着座するところに最も近い例えば内半径などのウエハエッジ側とを含む。キャリアリング２００のウエハエッジ側は、キャリアリングがスパイダフォーク１８０によって持ち上げられるときにウエハ１０１を持ち上げるように構成されている複数の接触支持構造を含む。キャリアリング２００は、したがって、ウエハ１０１とともに持ち上げられ、例えばマルチステーションシステムなどにおける別のステーションへ回転させることができる。
【００４４】
図１に示されるように、キャリアリング２００は、薄い部分が内半径に向かって薄くなるとともに厚い部分が外半径に向かって厚くなる楔形の断面を有する。キャリアリング２００のこの斜めの底面に適応するために、台座１４０は、キャリアリングのこの斜めの底面の傾斜に一致する傾いた表面を備えている。キャリアリング２００の厚さの漸次変化は、インピーダンスの漸次変化をもたらし、これは、プラズマの勾配を滑らかにし、後程更に詳しく説明されるように、ウエハのエッジにおける均一な蒸着を可能にすることができる。断面が楔形である閉じ込めリングの構成に関する更なる詳細は、図２Ａ、図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃ，及び図５Ａ〜５Ｃを参照にして以下で更に詳しく説明される。
【００４５】
図２Ａは、代表的な一実施形態に従う、断面が楔形であるキャリアリングを含むプラズマ処理システムにおけるプラズマ閉じ込めの断面を簡略化して示す概要図である。図２Ａに示されるように、プラズマ処理システム１００において、ウエハ１０１の上面と、電極としても機能するシャワーヘッド１５０の底面との間に画定された空間内に、プラズマが発生する。記号表示Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、及びＤ4は、ウエハ１０１及びキャリアリング２００に相対的な位置を示している。図２Ａに示されるように、位置Ｄ1は、ウエハ１０１の表面の上方における、台座１４０の中央領域の上に位置する地点に位置付けられ、位置Ｄ2は、ウエハのエッジに位置付けられ、位置Ｄ3及びＤ4は、キャリアリング２００の上面の上方に位置付けられる。各位置Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、及びＤ4におけるインピーダンスは、それぞれ、Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3、及びＺ4である。記号表示Ｚ5は、台座１４０の外側境界に相当する、キャリアリング２００の例えば外径などの外側境界におけるインピーダンスを示している。
【００４６】
図２Ｂは、図２Ａに示すプラズマ処理の例におけるインピーダンス（Ｚ）を距離に対して示すグラフである。キャリアリング２００は、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの誘電体材料で形成されるので、インピーダンスは、キャリアリングの厚さの関数として変化する。したがって、図２Ａに示す例では、Ｚ5＞Ｚ4＞Ｚ3＞Ｚ2＞Ｚ1である。位置Ｄ1は、キャリアリングを形成している誘電体材料ではなくウエハの上方に位置付けられるので（図２Ａを参照）、インピーダンスＺ1は、最も低い。キャリアリング２００の厚さが半径方向に（キャリアリングの楔形断面ゆえに）増加するにつれて、インピーダンスは、図２Ｂのグラフに示されるように、Ｚ2からＺ5へ漸次増加する。このインピーダンスの増加は、ウエハ１０１の上方にプラズマを漸次閉じ込める働きをする。
【００４７】
図２Ａに示されるように、プラズマシースの形状の輪郭を描いた破線は、ウエハの上方における最大値（場所Ｄ1を参照）からキャリアリング及び台座の外側境界における最小値に向かってプラズマ密度が漸次移行することを示している。キャリアリング２００の楔形断面によって提供されるインピーダンスの漸次変化による大きな利点は、ウエハの上方におけるインピーダンス（例えば、地点Ｄ1を参照）が、ウエハ１０１のエッジ近くのキャリアリングの上方におけるインピーダンス（例えば、地点Ｄ2のすぐ内側から地点Ｄ2のすぐ外側までの領域などの、地点Ｄ2に近接した領域を参照）と、例えば概ね同じであるなどのように類似していることである。この点に関して、着目すべきは、地点Ｄ1と地点Ｄ2との間の領域においてプラズマの形状が（破線によって示されるように）ほぼ一定であることである。また、図２Ｂのグラフに示す相対値Ｚ2及びＺ1が比較される。
【００４８】
図２Ｃは、１）平坦なフォーカスリングに適応する代表的な台座を使用したモデル実験、及び２）断面が楔形であるフォーカスリングに適応する傾斜した台座を使用したモデル実験に基づいて、（２ｍｍを縁除外領域とする）４５０ｍｍウエハにおける正規化蒸着厚さをウエハ上の位置に対して示すグラフである。図２Ｃに示されるように、曲線１は、代表的な台座を使用した場合における正規化厚さを示しており、曲線２は、傾斜した台座を使用した場合における正規化厚さを示している。曲線１の傾きの、例えばウエハ位置−２２０とウエハ位置−２２２との間における比較的急な増加は、代表的な台座を使用した場合にウエハのエッジに向かって不均一な蒸着が生じることを示している。曲線２の傾きの、同じウエハ位置（−２２０と−２２２と）の間におけるあまり劇的ではない増加は、傾斜した台座を使用した場合にウエハのエッジに向かって生じる蒸着が、代表的な台座を使用した場合における蒸着よりも均一であることを示している。
【００４９】
図３Ａは、代表的な一実施形態に従う、断面が楔形であるフォーカスリングに適応するように構成されている台座を示す断面図である。図３Ａに示されるように、台座１４０は、中央領域１４０ａと、段差領域１４０ｂと、傾斜領域１４０ｃとを含む。図３Ａは、台座の特徴の例示及び説明を促すために、縮尺通りには描かれていないことが、留意されるべきである。中央領域１４０ａの上面７０は、中央領域が処理時に半導体ウエハを支持することができるように、実質的に平坦である。段差領域１４０ｂが、中央領域１４０ａを囲んでいる。一例では、段差領域１４０ｂは、０．２５インチ（約０．６３５センチ）から１インチ（約２．５４センチ）に及ぶ範囲の幅を有する。段差領域１４０ｂの上面８０は、中央領域１４０ａの上面の下方に位置する。一例では、段差領域１４０ｂの上面８０は、中央領域１４０ａの上面７０の０．２５インチ（約０．６３５センチ）下方に位置する。別の例では、段差領域１４０ｂの上面８０は、ゼロインチを僅かに上回る距離から０．２５インチ（約０．６３５センチ）に及ぶ範囲の距離だけ中央領域１４０ａの上面７０の下方に位置する。傾斜領域１４０ｃが、段差領域１４０ｂを囲んでいる。傾斜領域１４０ｃは、内側境界と外側境界との間に広がっている。一実施形態では、内側境界は、段差領域１４０ｂの外縁であり、外側境界は、台座１４０の外径（ＯＤ）である。
【００５０】
傾斜領域１４０ｃの上面９０は、段差領域１４０ｂから下向きに傾斜する。一実施形態では、傾斜領域１４０ｃの上面９０の内側境界と、中央領域１４０ａとの間の垂直距離は、傾斜領域の上面の外側境界（即ち、外径）と、中央領域との間の垂直距離よりも短い。この実施形態では、垂直距離は、中央領域１４０ａの上面７０に直交する方向に測定される。図３Ａに示されるように、傾斜領域１４０ｃは、傾斜領域の上面９０によって画定される線が、中央領域１４０ａの上面７０によって画定される水平線に対して角度θを形成するように、方向付けられる。一実施形態では、角度θは、１〜４５度の範囲である。その他の実施形態では、角度θは、５〜３０度の範囲又は５〜２０度の範囲であってよい。
【００５１】
台座１４０は、表面どうしの正確な合わさりを可能にするために、最小接触面積（ＭＣＡ）と呼ばれる接触支持構造３０を備えることができる。例えば、接触支持構造３０は、処理時に半導体ウエハを支持するために、中央領域１４０ａに提供することができる。接触支持構造３０は、後程更に詳しく説明されるように、プラズマの閉じ込めを提供するために台座の上に着座する環状構造を支持するために、段差領域１４０ｂに提供することもできる。図３Ｂは、代表的な一実施形態に従う、接触支持構造３０の場所を示す台座１４０の上面図である。図３Ｂに示されるように、６つの接触支持構造３０が、中央領域１４０ａの外側部分に実質的に等間隔で配置される。これらのＭＣＡは、処理時に、中央領域１４０ａの上方に配置される半導体ウエハの裏側との間に正確な接触がなされることを可能にする。当業者にならば、中央領域に提供されるＭＣＡの数が、特定の用途における必要性に合わせて可変であることがわかる。図３Ｂに示す代表的な実施形態では、３つの接触支持構造３０が、台座１４０の段差領域１４０ｂに実質的に等間隔で配置される。これらのＭＣＡは、台座の上に着座する環状構造の裏側との間に正確な接触がなされることを可能にし、したがって、例えば、環状構造がキャリアリングとして機能するように構成される場合に、環状構造の一部が半導体ウエハの裏側との間に正確な接触をなすことができる。当業者にならば、特定の用途における必要性を満足させるために、４つ以上のＭＣＡが段差領域に提供されてもよいことがわかる。
【００５２】
図３Ｃは、代表的な一実施形態に従う、台座の段差領域と傾斜領域との間の移行を示す拡大図である。図３Ｃに示されるように、段差領域１４０ｂの上面８０は、移行部６０において、傾斜領域１４０の上面９０と交わる（移行部６０は、図３Ａにも示されている）。上面８０は、実質的に平坦な表面であり、上面９０は、図３Ａを参照にして上述されたように、上面８０から一定の角度で下向きに傾斜する。
【００５３】
図３Ｄは、代表的な別の一実施形態に従う、台座の段差領域と傾斜領域との間の移行を示す拡大図である。図３Ｄに示されるように、段差領域１４０ｂの上面８０と、傾斜領域１４０ｃの上面９０’との間の移行部６０は、湾曲した区間である。移行部６０から離れたところでは、上面８０は、図３Ｃに示すのと同様に、非湾曲表面である。同様に、移行部６０から離れたところでは、上面９０’は、図３Ｃに示す上面９０と同様に、上面８０から下向きに傾斜する非湾曲表面である。
【００５４】
図３Ｅは、代表的な更に別の一実施形態に従う、台座の段差領域と傾斜領域との間の移行を示す拡大図である。図３Ｅに示されるように、段差領域１４０ｂの上面８０は、移行部６０において傾斜領域１４０ｃの上面９０”と交わる。上面８０は、実質的に平坦な表面であり、上面９０”は、上面８０から階段状に下がっていく。別の言い方をすると、上面９０”は、段差領域１４０ｂの上面８０における高い地点から、台座の外径（ＯＤ）における低い地点に向かって下がっていく一連の階段であり、高い地点及び低い地点は、台座１４０の中央領域１４０ａの上面７０に相対的に決定される（図３Ａを参照）。
【００５５】
図４Ａは、代表的な一実施形態に従う、半導体ウエハ及び環状構造が上に配置された台座を示す断面図である。図４Ａに示されるように、半導体ウエハ１０１は、台座１４０の中央領域１４０ａの上で支持される。ウエハ１０１は、上記のように最小接触面積（ＭＣＡ）と呼ばれる接触支持構造３０によって支持される。ＭＣＡは、ウエハ１０１の裏側が台座１４０の中央領域１４０ａの上面７０から相隔たれるように、台座の中央領域の上方でウエハを支持する。ウエハ１０１のエッジは、台座１４０の中央領域１４０ａの縁を超えて広がる（図４Ａにおいて「ウエハエッジ」と命名された破線は、台座に相対的なウエハのエッジの位置を示している）。
【００５６】
台座１４０の上には、環状構造２１０が、その内周が台座の中央領域１４０ａを囲むように配置される。環状構造２１０は、中央部分２１０ａと、内側延長部分２１０ｂと、外側延長部分２１０ｂとを含む。中央部分２１０ａは、中央部分の厚さを画定する上面７５と底面７６とを有する。底面７６は、中央部分の厚さが中央部分の内側境界から中央部分の外側境界に向かって増加するように、中央部分２１０ａの上面７５によって画定される線に対して一定の角度に方向付けられる。したがって、台座１４０の中央部分２１０ａの厚さは、環状構造の半径とともに線形に増加する。このように、環状構造２１０の中央部分２１０ａは、楔形断面を有する。本明細書で言う「楔形断面」という用語は、厚い方の縁又は境界から薄い方の縁又は境界に向かって先細る厚さを有する構造（又は構造の一部分）の断面を言い、ここで、薄い方の縁又は境界は、点になるまで先細る必要はない。一実施形態では、中央部分２１０ａの厚さは、台座１４０の傾斜領域１４０ｃの傾斜にしたがって増加する。
【００５７】
内側延長部分２１０ｂは、環状構造２１０の中央部分２１０ａの内側境界から伸びている。内側延長部分２１０ａは、その上面と底面とによって画定された厚さを有する。一実施形態では、内側延長部分２１０ａの厚さは、中央部分２１０ａの内側境界における中央部分の厚さよりも小さい。図４Ａに示されるように、内側延長部分２１０ａの構成は、台座１４０の中央領域１４０ａから突き出したウエハ１０１のエッジを受けることができる一段下がった降段領域を画定する。この降段領域は、内側延長部分２１０ａの上面と、この内側延長部分の上面から中央部分２１０ａの上面７５に広がる側面とによって画定される。図４Ａに示されるように、ウエハ１０１のエッジは、内側延長部分２１０ｂの上面の上に配置され、ウエハの上面は、中央部分２１０ａの上面７５と実質的に同一平面上にある。更に、中央部分２１０ａの上面７５は、台座１４０の中央領域１４０ａの上面７０に実質的に平行である。
【００５８】
図４Ａに示されるように、環状構造２１０は、接触支持構造３０（例えば、ＭＣＡ）によって支持される。具体的には、内側延長部分２１０ｂの底面は、台座１４０の段差領域１４０ｂに提供された３つの（又は４つ以上の）ＭＣＡによって支持される。ＭＣＡは、環状構造２１０の中央部分２１０ａの底面７６が台座の傾斜領域１４０ｃの上面９０から相隔たれるように、環状構造２１０を台座１４０の上方で支持する。また、内側延長部分２１０ｂの底面は、台座１４０の段差領域１４０ｂの上面８０から相隔たれる。「移行領域」と命名された破線は、台座１４０の段差領域１４０ｂが台座１４０の傾斜領域１４０ｃに移行する領域を示している。
【００５９】
外側延長部分２１０ｃは、環状構造２１０の中央部分２１０ａの外側境界から伸びている。外側延長部分２１０ｃは、外側延長部分の上面と底面とによって画定された厚さを有する。一実施形態では、外側延長部分２１０ｃの厚さは、中央部分２１０ａの外側境界における中央部分の厚さよりも小さい。更に、外側延長部分２１０ｃの上面は、中央部分２１０ａの上面７５と同一平面上にある。図４Ａに示されるように、外側延長部分２１０ｃの底面と、台座１４０の傾斜領域１４０ｃの上面９０との間には、空間が画定されている。この空間は、後程更に詳しく説明されるように、環状構造による閉じ込め作用を更に増強するための真空スリットＶＳを画定する。真空スリットＶＳの幅は、プラズマが真空スリットに入り込むのを防ぐのに十分な狭さであるように構成される。
【００６０】
一実施形態では、環状構造２１０は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）で形成される。当業者にならば、環状構造が、その他の適切な誘電体材料で形成されてもよいことがわかる。図４Ａに示す環状構造２１０は、プラズマを閉じ込める働きをし、したがって、「閉じ込めリング」と呼ぶことができる。場合によっては、環状構造２１０は、例えば図４Ａ〜４Ｃに示されるように、「キャリアリング」としても機能することができる。したがって、キャリアリングの持ち上げは、ウエハを別の処理ステーションに移動させられるように、ウエハも持ち上げる。環状構造２１０は、キャリアリングとして機能しないように構成されてもよいことが、理解されるべきである（例えば、図５Ｃに示す環状構造２１０−３の構成を参照）。その他の実施形態では、環状構造２１０は、「フォーカスリング」と呼ぶことができる。いずれの場合も、環状構造２１０は、プラズマを閉じ込める働きをし、また、インピーダンスの漸増を提供する。
【００６１】
図４Ｂは、代表的な別の一実施形態に従う、半導体ウエハ及び環状構造が上に配置された台座を示す断面図である。図４Ｂに示す実施形態は、環状構造の構成が、２つの外側延長部分を含むように変更されていることを除き、図４Ａに示す実施形態と同じである。図４Ｂに示されるように、環状構造２１０’は、中央部分２１０ａ’の外側境界からそれぞれ伸びている外側延長部分２１０ｃ−１及び２１０ｃ−２を含む。各外側延長部分２１０ｃ−１及び２１０ｃ−２は、それぞれの外側延長部分の厚さを画定する上面と底面とを有する。各外側延長部分２１０ｃ−１及び２１０ｃ−２の厚さは、中央部分２１０ａ’の外側境界における中央部分の厚さよりも小さい。更に、外側延長部分２１０ｃ−１の上面は、中央部分２１０ａ’の上面７５と同一平面上にある。外側延長部分２１０ｃ−２の底面は、中央部分２１０ａ’の底面７６と同一平面上にある。このように、外側延長２１０ｃ−２の底面は、外側延長部分２１０ｃ−２の上面に対して一定の角度に方向付けられる。
【００６２】
図４Ｂに示されるように、環状構造２１０’の外周では、外側延長部分２１０ｃ−１と２１０ｃ−２との間に真空スリットＶＳが画定される。より具合的には、真空スリットＶＳは、外側延長部分２１０ｃ−１の底面と、外側延長部分２１０ｃ−２の上面との間に画定される。真空スリットの幅は、プラズマが真空スリット内に維持されるのを防ぐのに十分な狭さであるように選択される。一例では、真空スリットの幅は、０．０２０インチ（０．０５０８センチ）から０．１００インチ（約０．２５４センチ）に及ぶ範囲である。真空の誘電率は、どの固体材料の誘電率よりも低いので、真空スリットの存在は、インピーダンスを増加させる。増加したインピーダンスは、環状構造によって提供される閉じ込め作用を増強する。
【００６３】
図４Ｃは、代表的な更に別の一実施形態に従う、半導体ウエハ及び環状構造が上に配置された台座を示す断面図である。図４Ｃに示す実施形態は、環状構造の構成が、３つの外側延長部分を含むように変更されていることを除き、図４Ｂに示す実施形態と同じである。図４Ｃに示されるように、環状構造２１０”は、外側延長部分２１０ｃ−１”、２１０ｃ−２”、及び２１０ｃ−３を含む。外側延長部分２１０ｃ−１”及び２１０ｃ−２”の構成は、図４Ｂに示す外側延長部分２１０ｃ−１及び２１０ｃ−２の構成と同様である。外側延長部分２１０ｃ−３は、中央部分２１０ａ”の外側境界から伸びており、上面と底面とを有する。外側延長部分２１０ｃ−３の上面は、外側延長部分２１０ｃ−１”の底面から相隔たれ、外側延長部分２１０ｃ−１”の底面に実質的に平行である。外側延長部分２１０ｃ−３の底面は、外側延長部分２１０ｃ−２”の上面から相隔たれ、外側延長部分２１０ｃ−２”の上面に実質的に平行である。したがって、環状構造２１０”の外周では、２つの真空スリットＶＳが画定される。第１の真空スリットは、外側延長部分２１０ｃ−１”と外側延長部分２１０ｃ−３との間に画定され、第２の真空スリットは、外側延長部分２１０ｃ−３と外側延長部分２１０ｃ−２”との間に画定される。図４Ｃに示されるように、第１の真空スリットは、第２の真空スリットよりも、環状構造２１０”内に深く入り込んでいる。各真空スリットＶＳの幅は、プラズマが真空スリット内に維持されるのを防ぐのに十分な狭さであるように選択される。真空の誘電率は、どの固体材料の誘電率よりも低いので、真空スリットの存在は、インピーダンスを増加させる働きをする。
【００６４】
図５Ａ〜５Ｃは、ウエハの縁におけるプロセスの均一性を向上させるインピーダンスの漸増を提供するために使用することができる台座及び環状構造の更なる構成を示している。図５Ａに示す例では、台座は、段差領域（例えば、図３Ａに示す段差領域１４０ｂを参照）を排除するように変更されている。図５Ａに示されるように、台座１４０−１は、中央領域１４０ａ−１と、傾斜領域１４０ｃ−１とを含む。環状構造は、内側延長部分（例えば、図４Ａに示す内側延長部分２１０ｂを参照）を排除するように変更されている。図５Ａに示されるように、環状構造２１０−１の中央部分２１０ａ−１は、台座１４０−１の中央領域１４０ａ−１の外縁を超えて広がるウエハ１０１の部分に適応するために、降段領域を形成されている。中央部分２１０ａ−１の底面７６は、台座１４０−１の傾斜領域１４０ｃ−１の上面９０の傾斜に一致する傾斜を有する。
【００６５】
図５Ｂに示す例では、環状構造は、外側延長部分（例えば、図４Ａに示す外側延長部分２１０ｃを参照）を排除するように変更されている。図５Ａに示されるように、環状構造２１０−２の厚さは、ウエハ１０１に適応する降段領域の外縁から、台座１４０−１のＯＤと同一平面上にある環状構造の外径（ＯＤ）に向かって、線形に増加する。したがって、環状構造２１０−２は、断面が楔形である。
【００６６】
図５Ｃに示す例では、環状構造は、台座の中央領域を超えて広がるウエハの部分に適応する降段領域を排除するように変更されている。図５Ｃに示されるように、台座１４０−２の傾斜領域１４０ｃ−２は、傾斜が異なる２つの領域を含む。これら２つの領域は、図５Ｃでは、「Ａ」及び「Ｂ」と命名されている。環状構造２１０−３の底面は、その底面の形状が台座１４０−２の傾斜領域１４０ｃ−２の形状に一致するように、２つの異なる角度に方向付けられる。この構成を使用すれば、環状構造２１０−３が台座１４０−２の上に着座したときに、環状構造の内周に相当する垂直表面全体が台座１４０−２の中央領域１４０ａ−２の上面７０に垂直になる。
【００６７】
図４Ａ〜４Ｃ及び図５Ａ〜５Ｃは、台座及び環状構造の特徴の例示及び説明を促すために、縮尺通りには描かれていないことが、理解されるべきである。本明細書で提供される例は、したがって、特徴の様々な形状、向き、角度、位置付け、及びサイズ決定を例示すものである。これらの例は、もちろん、稼働する処理チャンバ用に特定の実装形態が構成されるときに検討される。また、異なる稼働処理チャンバは、異なる条件下で稼働して異なるレシピを処理し、これは、特徴の形状、相対位置、相対向き、寸法、及び具体的なサイズ決定に対する変更を促すことができる。
【００６８】
図６は、上述されたシステムを制御するための制御モジュール６００を示すブロック図である。一実施形態では、図１の制御モジュール１１０は、代表的なコンポーネントのうちの幾つかを含んでいてよい。例えば、制御モジュール６００は、プロセッサ、メモリ、及び１つ以上のインターフェースを含んでいてよい。制御モジュール６００は、システム内のデバイスを一部には検知値に基づいて制御するために用いられてよい。ほんの例を挙げると、制御モジュール６００は、検知値及びその他の制御パラメータに基づいて、弁６０２、フィルタヒータ６０４、ポンプ６０６、及びその他のデバイス６０８の１つ以上を制御することができる。制御モジュール６００は、ほんの例として圧力計６１０、流量計６１２、温度センサ６１４、及び／又はその他のセンサ６１６が挙げられるところからの検知値を受信する。制御モジュール６００は、前駆体の供給時及び膜の蒸着時におけるプロセス条件を制御するために用いられてもよい。制御モジュール６００は、通常は、１つ以上のメモリデバイスと、１つ以上のプロセッサとを含む。
【００６９】
制御モジュール６００は、前駆体供給システム及び蒸着装置の活動を制御してよい。制御モジュール６００は、特定のプロセスの、プロセスタイミング、供給システム温度、フィルタ間の圧力差、弁の位置、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、ウエハ温度、ＲＦ電力レベル、ウエハチャック又は台座の位置、及びその他のパラメータを制御するための命令一式を含むコンピュータプログラムを実行する。制御モジュール６００は、また、圧力差を監視して、１本以上の経路から１本以上のその他の経路へ蒸気前駆体の供給を自動的に切り替えてもよい。実施形態によっては、制御モジュール６００に関係付けられたメモリデバイスに記憶されたその他のコンピュータプログラムが用いられてもよい。
【００７０】
通常は、制御モジュール６００に、ユーザインターフェースが関連付けられている。ユーザインターフェースとしては、ディスプレイ６１８（例えば、ディスプレイ画面、並びに／又は装置及び／若しく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）や、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デバイス６２０が挙げられる。
【００７１】
前駆体供給、蒸着、及びプロセス手順におけるその他のプロセスを制御するためのコンピュータプログラムは、例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋などの、従来の任意のコンピュータ読み取り可能プログラミング言語で記述することができる。プログラムに指定されたタスクを実施するために、コンパイル済みのオブジェクトコード又はスクリプトが、プロセッサによって実行される。
【００７２】
制御モジュールパラメータは、例えば、フィルタ圧力差、プロセスガスの組成及び流量、温度、圧力、ＲＦ電力レベルや低周波ＲＦ周波数などのプラズマ条件、冷却ガス圧力、並びにチャンバ壁温度などの、プロセス条件に関する。
【００７３】
システムソフトウェアは、様々に設計又は構成されてよい。例えば、本発明の蒸着プロセスを実施するために必要とされるチャンバコンポーネントの動作を制御するために、様々なチャンバ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。これを目的としたプログラム又はプログラム部分の例として、基板位置決めコード、プロセスガス制御コード、圧力制御コード、ヒータ制御コード、及びプラズマ制御コードが挙げられる。
【００７４】
基板位置決めプログラムは、基板を台座又はチャックに載せるために使用される、並びに基板とガス入口及び／又は標的などのチャンバのその他の部品との間の間隔を制御するために使用される、チャンバコンポーネントを制御するための、プログラムコードを含んでいてよい。プロセスガス制御プログラムは、ガスの組成及び流量を制御するための、並びに随意としてチャンバ内の圧力を安定化させるために蒸着前にチャンバにガスを流し込むための、コードを含んでいてよい。フィルタモニタリングプログラムは、（１つ以上の）測定された差を（１つ以上の）所定の値と比較するためのコード、及び／又は経路を切り替えるためのコードを含む。圧力制御プログラムは、チャンバの排気システムにおける例えば絞り弁を調整することによってチャンバ内の圧力を制御するためのコードを含んでいてよい。ヒータ制御プログラムは、前駆体供給システム内のコンポーネント、基板、及び／又はシステムのその他の部分を加熱するための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、ヘリウムなどの伝熱ガスの、ウエハチャックへの供給を制御してよい。
【００７５】
蒸着時に監視されえるセンサの非限定的な例として、質量流量制御モジュール、圧力計６１０などの圧力センサ、供給システム内に位置付けられた熱電対、台座、又はチャック（例えば温度センサ６１４）が挙げられる。所望のプロセス条件を維持するために、適切にプログラムされたフィードバック・制御アルゴリズムが、これらのセンサからのデータと併せて使用されてよい。以上は、単独のチャンバ又は複数のチャンバを含む半導体処理ツールにおける本開示の実施形態の実装形態を説明している。
【００７６】
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、このシステムは、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、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、処理のための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（ウエハ台座やガス流システムなど）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動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、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（例えば、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（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、位置及び動作の設定、特定のシステムに接続さ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し入れす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。
【００７７】
概して、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、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められてよい。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えら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施するための動作パラメータを定義する命令であってよい。動作パラメータは、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／又はウエハダイの製作時における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められるレシピの一部であってよい。
【００７８】
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、若しく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」の中、又は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、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にすることができる。コンピュータは、製作動作の現進行状況を監視し、過去の製作動作の履歴を調査し、複数の製作動作から傾向若しくは性能基準を調査するために、又は現処理のパラメータを変更するために、又は現処理を追跡するための処理工程を設定するために、又は新しいプロセスを開始させるために、システムへのリモートアクセスを可能にすることができる。一部の例では、リモートコンピュータ（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。リモートコンピュータは、パラメータ及び／若しく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、リモートコンピュータからシステムに伝えられる。一部の例では、コントローラは、１つ以上の動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ている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リモート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協同して制御する１つ以上の集積回路と通じているチャンバ上の１つ以上の集積回路が挙げられる。
【００７９】
代表的なシステムとして、無制限に、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、蒸着チャンバ若しくは蒸着モジュール、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作及び／若しくは製造に関係付けられた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。
【００８０】
上記のように、ツールによって実施される１つ以上のプロセス工程に応じ、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、又は半導体製造工場内のツール場所及び／若しくは装填ポートに対してウエハ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つ以上とやり取りするだろう。
【００８１】
実施形態に関する以上の説明は、例示及び説明を目的として提供されたものであり、発明の全てであること又は発明を制限することを意図していない。特定の実施形態の個々の要素又は特徴は、総じて、その特定の実施形態に制限されず、たとえ具体的に図示又は説明されていなくても、該当するところでは、代替可能であり、選択された実施形態に使用可能である。同様にまた、様々に可変であってもよい。このようなヴァリエーションは、発明からの逸脱とは見なされず、このような変更形態も、全て、発明の範囲内に含まれることを意図される。
【００８２】
したがって、代表的な実施形態の開示は、例示的であることを意図しており、以下の特許請求の範囲に明記された開示及びそれらの均等物の範囲を制限するものではない。本開示の代表的な実施形態は、理解を明瞭にする目的で幾らか詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲内で、特定の変更及び修正が加えられてよいことが明らかである。以下の特許請求の範囲では、要素及び／又は工程は、特許請求の範囲内に明記されない限り又は開示内容によって暗に必要とされない限り、いかなる特定の動作順序も示唆しない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【外国語明細書】
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