(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハに膜を蒸着するプラズマ利用膜蒸着のシステムおよび方法を提供する。【解決手段】プラズマは複数の周波数の高周波信号を用いて生成され、複数の周波数の高周波信号間の位相角関係は制御される。本システムでは、ウエハを支持する台座が提供される。プラズマ生成領域は台座上に生成される。電極はプラズマ生成領域に隣接して配置され、高周波信号をプラズマ生成領域に送信する。高周波源は異なる周波数の複数の高周波信号を電極に供給する。異なる周波数のうち最も低い周波数は基底周波数であり、基底周波数よりも高い異なる周波数のそれぞれは、基底周波数の偶数次高調波である。高周波源は、複数の各高周波信号間の位相角関係の可変制御を供給する。【選択図】図９
2017216442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハに膜を蒸着するプラズマプロセスを実施する方法であって、
前記ウエハをプラズマ生成領域に暴露する台座の上面に配置することと、
プロセスガス組成を前記プラズマ生成領域に供給し、前記プロセスガス組成は酸素と、少なくとも１つの照射ガスとを含むことと、
少なくとも２つの異なる周波数の高周波信号を生成することであって、前記少なくとも２つの異なる周波数のうち最も低い周波数は基底周波数であり、前記基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、前記基底周波数の前記高周波信号と偶数次高調波関係にあり、前記基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、前記基底周波数の前記高周波信号と固定位相関係にあることと、
前記生成された高周波信号を電極に供給し、前記プラズマ生成領域に送信することであって、前記高周波信号は前記プロセスガス組成を前記プラズマ生成領域内でプラズマに変換し、前記プラズマは前記膜を前記ウエハに蒸着させることと、
前記少なくとも２つの異なる周波数のそれぞれの高周波信号間の位相角関係を調整して、前記ウエハに蒸着された前記膜のパラメータを制御することと、
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記生成された高周波信号のそれぞれに個別のインピーダンス整合を提供することをさらに備える、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記少なくとも２つの異なる周波数の高周波信号を単一の出力ライン上に組み合わせて、前記電極に送信することをさらに備える、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記高周波信号を組み合わせることは、前記各高周波信号を処理して、前記処理された高周波信号を前記単一の出力ラインに送信する前に、前記処理された高周波信号とは異なる周波数の信号を除去することを含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、少なくとも２つの異なる周波数の高周波信号を生成することは、約１３.５６ＭＨｚの周波数を有する第１の高周波信号を生成することと、約２７.１２ＭＨｚの周波数を有する第２の高周波信号を生成することとを含み、前記少なくとも２つの異なる周波数のそれぞれの高周波信号間の前記位相角関係を制御することは、前記第１の高周波信号と前記第２の高周波信号との間の位相角関係を制御することを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも１つの照射ガスは単原子希ガスを含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、前記少なくとも１つの照射ガスは、振動または回転分子モードを有さない、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも１つの照射ガスはアルゴンである、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記プラズマプロセスはプラズマ利用原子層蒸着プロセスである、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記プラズマプロセスは、プラズマ利用化学気相蒸着プロセスである、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記膜の前記パラメータは、前記少なくとも２つの異なる周波数のそれぞれの高周波信号間の前記位相角関係を調整することによって制御され、前記膜の密度、前記膜の応力、前記膜の屈折率、および前記膜内の少数材料種の含有量のうち、１または複数を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも２つの異なる周波数のそれぞれの高周波信号間の前記位相角関係を調整することは、前記プラズマ内のプラズモイド形成を抑制するために実施される、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも１つの照射ガスは、前記ウエハに蒸着された前記膜を高密度化するために効率的である、方法。
【請求項１４】
ウエハに膜を蒸着するプラズマプロセスを実施するシステムであって、
前記ウエハを支持するように構成される上面を有する台座と、
前記台座の上面の上に形成されるプラズマ生成領域と、
プロセスガス組成を前記プラズマ生成領域に供給するように構成されるプロセスガス供給源であって、前記プロセスガス組成は酸素と少なくとも１つの照射ガスとを含むプロセスガス供給源と、
前記プラズマ生成領域に隣接して配置される電極であって、前記電極からの高周波信号を前記プラズマ生成領域に送信する電極と、
異なる周波数の複数の高周波信号を前記電極に同時に供給するように構成される高周波源と、
を備え、
前記異なる周波数のうち最も低い周波数は基底周波数であり、前記基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、前記基底周波数の前記高周波信号と偶数次高調波関係にあり、前記基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、前記基底周波数の前記高周波信号と固定位相関係にあり、前記複数の高周波信号は、前記プロセスガス組成を前記プラズマ生成領域内でプラズマに変換し、前記膜を前記ウエハに蒸着させるそれぞれの周波数を有し、前記高周波源はまた、前記複数の高周波信号それぞれの間の位相角関係の可変制御を供給するように構成される位相コントローラも含み、前記位相角関係の調整を用いて、前記ウエハに蒸着された前記膜のパラメータを制御する、システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムであって、前記高周波源は、前記複数の高周波信号のそれぞれを生成する複数の高周波信号発生器をそれぞれ含む、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムであって、前記位相コントローラは、前記複数の高周波信号発生器のそれぞれに接続し、前記位相コントローラは、前記複数の高周波信号発生器によってそれぞれ生成された任意の組の前記複数の高周波信号の間の位相角関係の可変制御を供給するように構成される、システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシステムであって、前記高周波源は、前記複数の高周波信号発生器の出力にそれぞれ接続する複数の整合ネットワークを含み、それによって、前記複数の高周波信号発生器のそれぞれは、前記複数の整合ネットワークのうちの個々の１つに接続する、システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムであって、前記高周波源は、前記複数の整合ネットワークの出力に接続する入力を有するコンバイナモジュールを含み、前記コンバイナモジュールは、前記複数の高周波信号それぞれのクリーンバージョンを、前記複数の高周波信号発生器に対応する前記複数の整合ネットワークからの出力として、前記コンバイナモジュールの単一の出力ライン上に組み合わせて、前記電極に送信するように構成される、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムであって、前記コンバイナモジュールは、複数のノッチフィルタを含み、前記複数のノッチフィルタのそれぞれは、高周波信号を前記複数の整合ネットワークの対応する１つから受信するように接続され、前記複数のノッチフィルタのそれぞれは、狭い周波数の範囲の外側の信号を低減および／または削除するように構成され、前記複数のノッチフィルタの出力は、前記コンバイナモジュールの前記単一の出力ラインに接続される、システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムであって、前記複数のノッチフィルタのいずれか１つは、前記複数の高周波信号発生器の特定の１つの前記周波数に対応する信号を通過させるように構成され、前記複数のノッチフィルタのいずれか１つは、前記複数の整合ネットワークの対応する１つによって前記複数の高周波信号発生器の特定の１つに接続され、かつ、前記複数のノッチフィルタのいずれか１つは、前記複数の高周波信号発生器の前記特定の１つとは異なる前記複数の高周波信号発生器の別の発生器に対応する周波数を有する信号を低減および／または削除するように構成され、前記特定の発生器に、前記複数のノッチフィルタのいずれか１つは前記複数の整合ネットワークの対応する１つによって接続される、システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムであって、前記複数のノッチフィルタのそれぞれは、複数のノッチフィルタを含む、システム。
【請求項２２】
請求項１９に記載のシステムであって、前記コンバイナモジュールは、前記複数のノッチフィルタの出力を前記コンバイナモジュールの前記単一の出力ラインにそれぞれ接続するように配置される個別の送信ラインを含み、前記個別の送信ラインのそれぞれは、個々に所定の長さを有し、特定の高周波信号周波数に対して個別に負荷インピーダンスの最適化が可能となる、システム。
【請求項２３】
請求項１４に記載のシステムであって、前記電極は前記プラズマ生成領域上に配置され、前記台座は、基準接地電位に電気的に接続する接地電極を含む、システム。
【請求項２４】
請求項１４に記載のシステムであって、前記電極は前記台座内に配置され、前記システムは前記プラズマ生成領域上に配置される接地電極を含み、前記接地電極は基準接地電位に電気的に接続する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の半導体チップ製造プロセスの多くには、プラズマの生成が含まれる。このプラズマから、イオンおよび／またはラジカル構成物質が生じ、プラズマに暴露されるウエハの表面の変化に直接または間接的に影響するように用いられる。たとえば、プラズマに基づく様々なプロセスを用いて、ウエハ表面から材料をエッチングし、材料をウエハ表面に蒸着させ、またはウエハ表面上にすでに存在する材料を修正することができる。プラズマは高周波（ＲＦ）電力をプロセスガスに制御環境下で印加することによって生成されることが多い。それによって、プロセスガスは励起され、所望するプラズマに変換される。プラズマの特性は多くのプロセスパラメータに影響される。プロセスパラメータには、特に、プロセスガスの材料組成、プロセスガスの流量、プラズマ生成領域および周囲の構造の幾何学的特徴、プラズマ生成領域内の圧力、プロセスガスおよび周囲の材料の温度、印加されるＲＦ電力の周波数および大きさ、およびプラズマの帯電した構成物質をウエハに引き付けるために印加されるバイアス電圧などが含まれるが、これらに限定されない。
【０００３】
ただし、プラズマプロセスによっては、上記のプロセスパラメータではプラズマ特性および挙動のすべてを適切に制御できないこともある。具体的には、プラズマプロセスの中には、「プラズモイド」と呼ばれる不安定さがプラズマ内で発生することもある。プラズモイドは、大量の通常密度のプラズマに周囲を囲まれる、小面積の高密度プラズマを特徴とする。プラズモイドの形成によって、ウエハに起こるプロセスの結果が均一にならないこともありえる。したがって、プラズマプロセスの性能に悪影響を与えずに、プラズマプロセス内のプラズモイド形成を軽減および／または制御することが重要である。この状況において本発明は発生する。
【発明の概要】
【０００４】
例示実施形態では、ウエハに膜を蒸着するプラズマプロセスを実施する方法が開示される。本方法は、ウエハをプラズマ生成領域に暴露する台座の上面に配置することを含む。本方法はまた、プロセスガス組成をプラズマ生成領域に供給することを含む。プロセスガス組成は、酸素および少なくとも１つの照射ガスを含む。本方法はまた、少なくとも２つの異なる周波数の高周波信号を生成することを含む。少なくとも２つの異なる周波数のうち最も低い周波数は基底周波数であり、基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、基底周波数の高周波信号と偶数次高調波関係にあり、基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、基底周波数の高周波信号と固定位相関係にある。本方法はまた、生成された高周波信号を電極に供給し、プラズマ生成領域に送信することを含む。それによって、プロセスガス組成をプラズマ生成領域内でプラズマに変換し、プラズマは膜をウエハに蒸着させる。本方法はまた、少なくとも２つの異なる周波数のそれぞれの高周波信号間の位相角関係を調整して、ウエハに蒸着された膜のパラメータを制御することを含む。
【０００５】
例示実施形態では、ウエハに膜を蒸着するプラズマプロセスを実施するシステムが開示される。本システムは、ウエハを支持するように構成される上面を有する台座を含む。本システムはまた、台座の上面の上に形成されるプラズマ生成領域を含む。本システムはまた、プロセスガス組成をプラズマ生成領域に供給するように構成されるプロセスガス供給源を含む。本プロセスガス組成は、酸素および少なくとも１つの照射ガスを含む。本システムはまた、プラズマ生成領域に隣接して配置される電極であって、電極からの高周波信号をプラズマ生成領域に送信する電極を含む。本システムはまた、異なる周波数の複数の高周波信号を電極に同時に供給するように構成される高周波源を含む。周波数のうち最も低い周波数は基底周波数であり、基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、基底周波数の高周波信号と偶数次高調波関係にあり、基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、基底周波数の高周波信号と固定位相関係にある。複数の高周波信号は、プロセスガス組成をプラズマ生成領域内でプラズマに変換し、膜をウエハに蒸着させるそれぞれの周波数を有する。高周波源はまた、複数の高周波信号それぞれの間の位相角関係の可変制御を供給するように構成される位相コントローラも含み、位相角関係の調整を用いて、ウエハに蒸着された膜のパラメータを制御する。
【０００６】
本発明のその他の側面および有利点は、本発明の例による添付図、例示を参照して、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一部の実施形態による、ウエハ上にプラズマ促進膜蒸着プロセスを実施するように構成される、ウエハプロセスシステムを例示する。
【０００８】
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の一部の実施形態による、原子層蒸着（ＡＬＤ）プロセス（たとえば、ＡＬＤ酸化プロセス）をウエハに実施するように構成されるウエハプロセスシステムを例示する。
【０００９】
【図２】図２は、本発明の一部の実施形態による、４つのプロセスステーションを含むマルチステーションプロセスツールの上面図を示す。
【００１０】
【図３】図３は、本発明の一部の実施形態による、インバウンドロードロックおよびアウトバウンドロードロックと接続するマルチステーションプロセスツールの実施形態の概略図を示す。
【００１１】
【図４】図４は、本発明の一部の実施形態による、原子層蒸着（ＡＬＤ）プロセスなどの蒸着プロセスのためにウエハを受容するように構成される台座の実施例を示す。
【００１２】
【図５】図５は、本発明の一部の実施形態による、電気的非対称効果（ＥＡＥ）制御を実装し、イオンエネルギ束およびピークイオンエネルギを個別に変調して、プラズマイオン挙動によって生じる膜蒸着の結果の変動を制御するように構成されるプラズマプロセスシステムを示す。
【００１３】
【図６】図６は、本発明の一部の実施形態による、ＥＡＥ制御を実装し、イオンエネルギ束およびピークイオンエネルギを個別に変調して、プラズマイオン挙動によって生じる膜蒸着の結果の変動を制御するように構成される別のプラズマプロセスシステムを示す。
【００１４】
【図７】図７は、本発明の一部の実施形態による、ＥＡＥ制御を実装し、イオンエネルギ束およびピークイオンエネルギを個別に変調して、プラズマイオン挙動によって生じる膜蒸着の結果の変動を制御するように構成される別のプラズマプロセスシステムを示す。
【００１５】
【図８】図８は、本発明の一部の実施形態による、約１０度のＥＡＥ位相角関係の使用に対応するウエハ全域の蒸着膜の厚さ、および約５５度のＥＡＥ位相角関係の使用に対応するウエハ全域の蒸着膜の厚さの特徴のグラフを示す。
【００１６】
【図９】図９は、本発明の一部の実施形態による、プラズマプロセスを実施して、膜をウエハに蒸着するための方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の説明では、本発明を完全に理解するために多数の具体的な詳細を記載する。ただし、当業者には、本発明はこれらの具体的な詳細の一部、またはすべてを用いずに実施してもよいことは明らかであろう。他の例では、本発明を不必要にあいまいにしないように、周知のプロセス動作は詳細には記載しない。
【００１８】
半導体ウエハへの膜の蒸着はプラズマ促進化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスおよび／またはプラズマ促進原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）プロセスを用いて実現することができる。ＰＥＣＶＤおよびＰＥＡＬＤプロセスで用いられるシステムは多くの異なる形態をとってもよい。たとえば、システムは、１または複数のチャンバまたは「反応炉」を含むこともある（時には複数のステーションを含むこともある）。このチャンバは１または複数のウエハを収容し、ウエハプロセスに適する。各チャンバは、１または複数のプロセス用ウエハを収容してもよい。１または複数のチャンバは所定の１または複数の位置で（その位置内で、たとえば、回転、振動、またはその他の動揺などの動きがあるときもないときも）ウエハを維持する。蒸着中のウエハは、プロセス中に反応炉チャンバ内で１つのステーションから別のステーションに移動させられてもよい。もちろん、膜蒸着は完全に単一のステーションで起こってもよく、または膜の任意の画分は任意の数のステーションに蒸着してもよい。プロセス中に、各ウエハは台座、ウエハのつかみ具、および／またはその他のウエハ保持器具によって所定の位置に保持される。一定の操作では、器具は、ウエハを加熱するための加熱板などのヒータを含んでいてもよい。
【００１９】
例示実施形態では、本明細書で用いるウエハという用語は、半導体ウエハを指す。また、様々な実施形態では、本明細書で用いるウエハは形態、形状、および／または大きさが変動してもよい。たとえば、一部の実施形態では、本明細書で用いるウエハは２００ｍｍ（ミリメータ）の半導体ウエハ、３００ｍｍの半導体ウエハ、または４５０ｍｍの半導体ウエハに対応してもよい。また、一部の実施形態では、本明細書で用いるウエハは、その他の形状の中でも、非円形の基板、たとえばフラットパネルディスプレイの長方形基板などに対応していてもよい。
【００２０】
図１Ａはウエハプロセスシステム１００を例示する。ウエハプロセスシステム１００は、本発明の一部の実施形態による、プラズマ促進膜蒸着プロセスをウエハ１０１に実施するように構成される。システムは、下部チャンバ部分１０２ｂおよび上部チャンバ部分１０２ａを有するチャンバ１０２を含む。中央柱１４１は導電材料で形成される台座１４０を支持するように構成される。導電性台座１４０は、ＲＦ方向制御モジュール２５０の設定によって、ＲＦ電源１０４から整合ネットワーク１０６を通じてＲＦ信号を受信するために接続される。また、図１Ａのウエハプロセスシステム１００では、シャワーヘッド状の電極１５０は、ＲＦ方向制御モジュール２５０の設定によって、ＲＦ電源１０４から整合ネットワーク１０６を通じてＲＦ信号を受信するように構成され、接続される。一部の実施形態では、ＲＦ方向制御モジュール２５０は、ＲＦ電源１０４から送信されたＲＦ信号を整合ネットワーク１０６によって、シャワーヘッド状の電極１５０または台座１４０のいずれかに導くように構成される。また、ＲＦ方向制御モジュール２５０は、ＲＦ信号を現在受信していないシャワーヘッド状の電極１５０および台座１４０のうちのいずれかを、基準接地電位に電気的に接続するように構成される。このようにして、所定の時間に、ＲＦ方向制御モジュール２５０は、台座１４０が基準接地電位に電気的に接続している間に、シャワーヘッド状の電極１５０がＲＦ信号をＲＦ電源１０４から受信するか、または、シャワーヘッド状の電極１５０が基準接地電位に電気的に接続している間に、台座１４０がＲＦ信号をＲＦ電源１０４から受信するかのいずれかを確実に行うように動作する。
【００２１】
ＲＦ電源１０４は制御モジュール１１０、たとえば、コントローラによって制御される。制御モジュール１１０は、プロセス入力および制御命令／プログラム１０８を実行することによって、ウエハプロセスシステム１００を動作するように構成される。プロセス入力および制御命令／プログラム１０８は、電力レベルなどのパラメータの方向を有するプロセスレシピ、タイミングパラメータ、プロセスガス、ウエハ１０１に膜蒸着または膜形成するようなウエハ１０１の機械的運動などを含んでいてもよい。
【００２２】
一部の実施形態では、中央柱１４１は、リフトピン制御１２２によって制御されるリフトピンを含むこともある。リフトピンを用いてウエハ１０１を台座１４０から持ちあげ、エンドエフェクタがウエハ１０１を持ちあげられるようにし、エンドエフェクタによって配置された後、ウエハ１０１を下げられるようにする。ウエハプロセスシステム１００はさらに、プロセスガス供給源１１４、たとえば、施設からのガス化学供給源に接続するガス供給システム１１２を含む。実施されているプロセスによって、制御モジュール１１０はガス供給システム１１２によるプロセスガス１１４の送達を制御する。選択されたプロセスガスは次に、シャワーヘッド状の電極１５０に流入し、シャワーヘッド状の電極１５０と台座１４０上に配置されるウエハ１０１との間のプラズマプロセス領域に分配される。
【００２３】
さらに、プロセスガスは事前に混合されても、またはされなくてもよい。適切な弁および質量流制御機構をガス供給システム１１２内で用いて、プロセスの蒸着およびプラズマ処理段階において正確なプロセスガスを分配してもよい。プロセスガスはプラズマプロセス領域を出て、排気口１４３を通じて流出する。真空ポンプ（とりわけ１段または２段の機械的乾燥ポンプ）はプロセスガスをプロセス容積から引き出し、絞り弁または振り子弁などの、閉鎖ループフィードバックによって制御される流量抑制装置によって、プロセス容積内に適切な低圧を維持する。
【００２４】
また、台座１４０の外部領域を囲むキャリアリング２００も図示される。キャリアリング２００は、ウエハ１０１が台座１４０から、または台座１４０に搬送される間、ウエハ１０１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の中央の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位置するように構成される。キャリアリング２００は、環状の円板構造を有し、たとえば外径などの、円板構造の外端部側を含み、たとえば内径などの円板構造が位置する場所に最も近いウエハ端部側を含む。キャリアリング２００のウエハ端部側は、複数の接触支持構造を含む。接触支持構造は、キャリアリング２００がスパイダーフォーク１８０によって持ちあげられるとき、ウエハ１０１を持ちあげるように構成される。キャリアリング２００は、したがって、ウエハ１０１に沿って持ちあげられ、たとえば、マルチステーションシステム内の別のステーションまで回転することもできる。キャリアリングリフトおよび／または回転制御信号１２４は制御モジュール１１０によって生成され、キャリアリング２００を持ちあげ、および／または回転させるようにスパイダーフォーク１８０の動作を制御する。
【００２５】
図１Ｂは、本発明の一部の実施形態による、ウエハプロセスシステム１００Ａを例示する。ウエハプロセスシステム１００Ａは、原子層蒸着（ＡＬＤ）プロセス（たとえば、ＡＬＤ酸化プロセス）をウエハ１０１に実施するように構成される。図１Ａに関して記載したのと類似構成部品を図１Ｂに示す。具体的には、ウエハプロセスシステム１００Ａはまた、上部チャンバ部分１０２ａ、下部チャンバ部分１０２ｂ、制御モジュール１１０、ＲＦ電源１０４、整合ネットワーク１０６、キャリアリング２００、およびスパイダーフォーク１８０を含む。ウエハプロセスシステム１００Ａにおいて、台座１４０Ａは誘電体２５１を含むように構成される。一部の実施形態では、台座１４０Ａは、誘電体２５１の上面に配置される導電層５０９を含み、導電層５０９上に配置されるウエハ１０１を含む。ただし、一部の実施形態では、導電層５０９は存在せず、ウエハ１０１は直接誘電体２５１の上面に配置される。一部の実施形態では、誘電体２５１は直接柱１４１に取り付けられる。一部の実施形態では、誘電体２５１は、柱１４１に取り付けられる導電構造２５２によって支持される。
【００２６】
一部の実施形態では、加熱構成部品２５３、たとえば抵抗加熱素子は台座１４０Ａの誘電体２５１に配置される。加熱構成部品２５３はヒータ電源２５５に接続し、ヒータ電源２５５は次に制御モジュール１１０に接続する。加熱構成部品２５３がある場合、一部の実施形態では、ヒータ電源２５５はプロセス入力および制御命令／プログラム１０８が提示し、制御モジュール１１０によって実施される所定のレシピにしたがって動作されてもよい。温度測定装置を台座１４０Ａ上／内部、および／または台座１４０Ａ周囲の別の場所に設置して、温度測定データを制御モジュール１１０に供給することができ、それによって制御モジュール１１０とヒータ電源２５５との間の閉鎖ループ温度フィードバック制御回路の動作が可能になることも理解されるべきである。
【００２７】
台座１４０Ａの誘電体２５１は、ＲＦ電極２５４を含む。ＲＦ電極２５４は、ＲＦ信号をＲＦ電源１０４から整合ネットワーク１０６によって、ＲＦ方向制御モジュール２５０の設定にしたがって受信するように構成され、接続される。また、図１Ｂのウエハプロセスシステム１００Ａでは、シャワーヘッド状の電極１５０Ａは、ＲＦ信号をＲＦ電源１０４から整合ネットワーク１０６によって、ＲＦ方向制御モジュール２５０の設定にしたがって受信するように構成され、接続される。一部の実施形態では、ＲＦ方向制御モジュール２５０は、ＲＦ電源１０４から整合ネットワーク１０６によって送信されるＲＦ信号を、シャワーヘッド状の電極１５０ＡまたはＲＦ電極２５４のいずれかに導くように構成される。また、ＲＦ方向制御モジュール２５０は、シャワーヘッド状の電極１５０ＡとＲＦ電極２５４とのうち、ＲＦ信号を受信していない方を、基準接地電位に電気的に接続するように構成される。このようにして、所定の時間に、ＲＦ方向制御モジュール２５０は動作して、ＲＦ電極１５４が基準接地電位に電気的に接続している間に、シャワーヘッド状の電極１５０ＡがＲＦ信号をＲＦ電源１０４から受信するか、またはシャワーヘッド状の電極１５０Ａが基準接地電位に電気的に接続している間、ＲＦ電極１５４がＲＦ信号をＲＦ電源１０４から受信するかのいずれかを確実に行うようにする。
【００２８】
図２は、本発明の一部の実施形態による、４つのプロセスステーションを含むマルチステーションプロセスツール３００の上面図を示す。この上面図は下部チャンバ部分１０２ｂの図面である（たとえば、上部チャンバ部分１０２ａを例示のために取り除いた）。４つのプロセスステーションはスパイダーフォーク１８０によってアクセスされる。各スパイダーフォーク１８０、またはフォークは、第１および第２のアームを含む。各アームは、台座１４０／１４０Ａの各側の部分の回りに配置される。スパイダーフォーク１８０は、係合および回転機構２２０を使用し、キャリアリング２００をプロセスステーションから同時に上昇させ、持ちあげ（つまり、キャリアリング２００の低面から）、次に、キャリアリング２００を下げる前に（少なくとも１つのキャリアリングがウエハ１０１を支持する）少なくとも１または複数のステーションの距離を回転するように構成される。それによって、プラズマプロセス、処理および／または膜蒸着がさらにそれぞれのウエハ１０１上で発生可能になる。
【００２９】
図３は、本発明の一部の実施形態による、インバウンドロードロック３０２およびアウトバウンドロードロック３０４と接合するマルチステーションプロセスツール３００の実施形態の概略図を示す。ロボット３０６は、大気圧で、ポッド３０８からロードされたカセットから、大気ポート３１０を通じてウエハ１０１をインバウンドロードロック３０２に移動させるように構成される。インバウンドロードロック３０２は真空源／ポンプに結合し、それによって、大気ポート３１０が閉鎖しているとき、インバウンドロードロック３０２はポンプダウンされてもよい。インバウンドロードロック３０２はまた、プロセスチャンバ１０２と接合するチャンバ移送ポート３１６を含む。このように、チャンバ移送３１６が開口しているとき、別のロボット３１２はウエハをインバウンドロードロック３０２からプロセス用の第１のプロセスステーションの台座１４０／１４０Ａに移動させてもよい。
【００３０】
図示するプロセスチャンバ１０２は、４つのプロセスステーションを備える。プロセスステーションは、図３に示す実施例の実施形態で、１から４までの番号を付ける。一部の実施形態では、プロセスチャンバ１０２は、低圧環境を維持するように構成されてもよい。それによって、ウエハはキャリアリング２００を用いて、プロセスステーション１から４まで真空破壊および／または大気暴露を経験せずに、移動させられてもよい。図３に図示される各プロセスステーション１から４は、台座１４０／１４０Ａ、シャワーヘッド状の電極１５０／１５０Ａおよび関連するプロセスガス源の接続を含む。また、その他の実施形態では、プロセスチャンバ１０２は、４つ未満のプロセスステーションまたは４つ以上のプロセスステーションを含むこともあることを理解すべきである。
【００３１】
図３はまた、ウエハをプロセスチャンバ１０２内で移動するためのスパイダーフォーク１８０を示す。前述の通り、スパイダーフォーク１８０は、ウエハを回転させ、１つのプロセスステーションから別のプロセスステーションへの移動を可能にする。移動は、スパイダーフォーク１８０がキャリアリング２００を外部下面から持ちあげることによって可能となる。これによりウエハ１０１は持ちあげられ、ウエハ１０１とキャリアリング２００は一緒に次のプロセスステーションまで回転させられる。一構成では、スパイダーフォーク１８０はセラミック材料からなり、プロセス中の高レベルの熱にも耐える。
【００３２】
図４は、台座１４０／１４０Ａの実施例を示す。台座１４０／１４０Ａは、本発明の一部の実施形態による、原子層蒸着（ＡＬＤ）プロセスなどの蒸着プロセス用のウエハ１０１を受容するように構成される。一部の実施形態では、台座１４０／１４０Ａは導電層５０９を含む。導電層５０９は台座１４０／１４０Ａの中央上面に配置され、中央上面は円形の区域によって画定される。円形の区域は台座１４０／１４０Ａの中央軸４２０から、中央上面の端部を画定する上面の直径４２２まで延在する。導電層５０９は、複数のウエハ支持体４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０４ｅ、および４０４ｆを含む。複数のウエハ支持体は、導電層５０９全体に配分され、ウエハ１０１を支持するように構成される。ウエハ支持レベルは、ウエハ１０１がウエハ支持体４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０４ｅ、および４０４ｆ上に位置するとき、ウエハ１０１の底面の垂直位置によって画定される。図４の実施例では、６つのウエハ支持体４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０４ｅ、および４０４ｆは導電層５０９の周辺部の回りに対称的に配分される。ただし、その他の実施形態では、任意の数のウエハ支持体が導電層５０９上にあってもよく、ウエハ支持体は、蒸着プロセス動作中にウエハ１０１を支持するための任意の適切な構成において、導電層５０９にわたって配分されることもある。
【００３３】
一部の実施形態では、導電層５０９は台座１４０／１４０Ａの中央上面上にはない。これらの実施形態では、ウエハ支持体４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０４ｅ、および４０４ｆは台座１４０／１４０Ａの中央上面に配置される。図４はまた、リフトピンを収容するように構成される凹部４０６ａ、４０６ｂ、および４０６ｃを示す。リフトピンを利用して、ウエハ１０１をウエハ支持体４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０４ｅ、および４０４ｆから持ちあげ、ウエハ１０１をエンドエフェクタによって係合できるようにする。
【００３４】
一部の実施形態では、各ウエハ支持体４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０４ｅ、および４０４ｆは最小接触区域構造（ＭＣＡ）を画定する。ＭＣＡは、高精度または高耐性が必要な場合に、表面間の正確な整合を改善するために用いられ、および／または欠陥のリスクを低減するために最小の物理的接触が望ましい。システムの別の表面、たとえばキャリアリング２００支持、およびキャリアリング２００の内部ウエハ支持領域もＭＣＡを含むことができる。
【００３５】
台座１４０／１４０Ａはさらに、台座１４０／１４０Ａの上面直径４２２から環状表面４１０の外部直径４２４まで延在する環状表面４１０を含む。環状表面４１０は、導電層５０９周囲の環状領域を画定するが、導電層５０９から一段下がっている。つまり、環状表面４１０の垂直位置は導電層５０９の垂直位置より低い。複数のキャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃは実質的に環状表面４１０の端部（外部直径）の位置に配置されるか、または環状表面４１０の端部（外部直径）に沿って配置され、環状表面４１０の回りに対称的に配分される。キャリアリング支持体は、一部の実施形態において、キャリアリング２００を支持するためのＭＣＡを画定する。一部の実装では、キャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃは環状表面４１０の外部直径４２４を超えて延在し、その他の実装では延在しない。一部の実装では、キャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃの上面は、環状表面４１０よりもわずかに高い高さを有する。それによって、キャリアリング２００はキャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃの上にあるとき、環状表面４１０上の所定の距離で支持される。各キャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃは、キャリアリング支持体４１２ａの凹部４１３などの凹部を含んでいてもよい。凹部では、キャリアリング２００がキャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃによって支持されるとき、キャリアリング２００の底面から突出する延在部が着座する。キャリアリング延在部とキャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃの凹部（４１３）とのかみ合いによって、キャリアリング２００の位置が固定され、キャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃ上に着座するとき、キャリアリング２００が動くことを防ぐ。
【００３６】
一部の実装では、キャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃの上面は環状表面４１０と同一平面にある。その他の実装では、環状表面４１０とは別に所定の個別のキャリアリング支持体はない。それによって、キャリアリング２００は直接環状表面４１０上に位置してもよく、キャリアリング２００と環状表面４１０の間に隙間はなくなる。このような実装では、キャリアリング２００と環状表面４１０との間の通路は閉鎖され、先駆物質がこの通路を通ってウエハ１０１の裏側／底面まで到達することを防ぐ。
【００３７】
図４の実施例の実施形態では、環状表面４１０の外端部領域に沿って対称的に配置される、３つのキャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃがある。ただし、その他の実装では、３を超えるキャリアリング支持体を、台座１４０／１４０Ａの環状表面４１０に沿って任意の場所に配分し、安定した静止構成でキャリアリング２００を支持してもよい。
【００３８】
ウエハ１０１がウエハ支持体４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０４ｅ、および４０４ｆによって支持され、キャリアリング２００がキャリアリング支持体４１２ａ、４１２ｂ、および４１２ｃによって支持されるとき、ウエハ１０１の端部領域はキャリアリング２００の内側部分の上に配置される。一般的に言えば、ウエハ１０１の端部領域は、ウエハ１０１の外端から約２ミリメータ（ｍｍ）から約５ｍｍ内側に延在する。これにより、ウエハ１０１の端部領域とキャリアリング２００の内側部分との間に垂直分離が画定される。一部の実施形態では、この垂直分離は約０．００１インチから約０．０１０インチである。環状表面４１０上の所定の距離にあるキャリアリング２００の支持、およびウエハ１０１の端部領域とキャリアリング２００の内側部分との間の垂直分離を制御して、ウエハ１０１の端部領域においてウエハ１０１の裏側／底面への蒸着を制限することができる。
【００３９】
薄膜を蒸着するため、またはウエハ表面を処理するために用いるプラズマの中には、プロセスの観点から好ましい条件下で不安定なものもある。例として、Ａｒ／Ｏ２容量結合プラズマ（ＣＣＰ）放電は１〜３トールの圧力範囲内および高ＲＦ電力（３００ｍｍ直径ウエハプロセスステーションあたり＞２００Ｗ）で動作されると、プラズマ内の不安定さを示す。ここでは「プラズモイド」と呼ぶこのようなプラズマの不安定さの１つは、大量の通常密度のプラズマに囲まれる高密度（高明度）プラズマを特徴とする。プラズモイドが形成されると、蒸着された膜は、膜とプラズモイドに対応する局所的な高密度プラズマとの相互作用のため、プラズモイドの近くで局所的に高密度化する。その結果、膜の均一性は低下する。ウエハ１０１全体のプラズモイドの空間的な分布は、プロセスごとに、および所与のプロセス内で異なることもある。また、所与のプロセス中に、プラズモイドはウエハ１０１を横切って移動することもある。ウエハ１０１全体の様々な場所で、蒸着された膜の密度および厚さを変化させることなどによって、プラズモイドはウエハ１０１全体のプロセスの均一性を低下させることを理解されたい。プラズモイドによって生じる膜厚の非均一性は、膜の総厚さの約１％から２％であることもある。これは、超平坦膜特徴を必要とする一部の適用において顕著となることもある。
【００４０】
実施例の膜蒸着プロセス中に、動作を実施して、ＲＦ電力を印加せずに前駆ガスの単一層を適用する。前駆ガスはウエハ１０１に張り付く。一部の実施形態では、前駆ガスは、ウエハ上に酸化ケイ素を形成可能なケイ素を含む。次に、動作を実施して、ウエハ１０１上のプロセス容積から前駆ガスを除去し、前駆ガスの単一層をウエハ１０１上に残す。次に酸化プロセスをウエハ１０１に実施する。酸化プロセスでは、プロセスガスがウエハ１０１上のプロセス容積に流入され、ＲＦ電力はプロセスガスに印加されて、プロセス容積内でプラズマを生成する。プラズマはウエハ１０１上の酸化反応を駆動する。一部の実施形態では、プロセスガスは、酸素に加えて、とりわけアルゴンなどの１または複数の別の照射ガス（衝撃ガス）を含有することになる。照射ガスはプラズマの十分な高密度化を供給する。一部の実施形態では、照射ガスは、蒸着膜を高密度化する際に効率的なガスである。蒸着膜を高密度化する照射ガスは、効率的にエネルギを蒸着膜
に移動させることができるガスである。一部の実施形態では、照射ガスはとりわけアルゴンなどの単原子希ガスであり、蒸着膜と化学反応せず、振動または回転分子モードを持たない。たとえば、実施例のプロセスでは、プロセスガス混合物は約５％から約２０％までの酸素を含むことができ、プロセスガス混合物の残りはアルゴンである。その他の実施例のプロセスでは、プロセスガス混合物における、酸素の照射ガスに対する割合は５％未満であることもあれば、２０％を超えることもある。
【００４１】
酸化プロセス中に、特定の厚さの膜がウエハ１０１上に形成されると、プラズモイドがウエハ１０１全体に現れることもある。プラズモイドの数および大きさは、たとえば、プロセスガス混合物内のアルゴンなどの照射プロセスガスの量に相関する。そのため、プロセスガス混合物内の照射プロセスガスの量を減らすことによって、プラズモイドの強度は低減される。ただし、照射プロセスガスの割合が高いことはまた、十分なプラズマ密度を供給して適切な膜形成を確実に行うために、一般的に必要である。また、大量のＲＦ電力はプラズマを生成するために必要である。印加されるＲＦ電力が十分でない場合は、プラズマ密度が十分ではなくなるためである。ただし、印加されるＲＦ電力の増加は、より多くのプラズモイドの形成につながる。一部のプロセスの適用では３００ｍｍ直径のウエハプロセスステーションあたり約３００Ｗの印加ＲＦ電力を用いる。ただし、その他のプロセスの適用では、３００ｍｍ直径ウエハプロセスステーションあたり、さらに高いＲＦ電力、たとえば４００Ｗまたはそれ以上の電力を必要としてもよい。
【００４２】
上記を鑑みて、プラズモイド形成を抑制するための１つの手法は、印加ＲＦ電力を減らすこと、および／またはガス混合物内の酸素濃度を増加させることである。より具体的には、低プロセス電力、つまり、低印加ＲＦ電力、またはプロセスガス内の（酸素に対する）低照射ガス（一般的にアルゴン）濃度は、低プラズマ密度をもたらし、したがって、プラズモイドの形成を抑制する。残念ながら、これらの条件は、蒸着膜品質の観点からは好ましくない。たとえば、プラズマからのイオン照射が低プロセス電力またはプロセスガス内の低照射ガス濃度において十分でない場合は、膜品質は低下する。したがって、プロセス電力を低下させることによって、および／またはプロセスガス内の照射ガス濃度、たとえば、アルゴン濃度を低下させることによって、プラズモイド形成を抑制しながら、蒸着膜品質を維持することは必ずしも可能ではないかもしれない。
【００４３】
プラズモイドは、ウエハ１０１端部またはウエハ１０１中央の近くに現れることがある。プラズモイドはまた、ウエハ１０１上を移動することがあり、複数の個々のプラズモイドが集まって大きなリング状の構造を形成するとき、高強度グローのパターンを生成することもある。プラズモイドの性質により、プラズモイド形成がウエハ１０１で起こる時間と場所を正確に制御することは困難である。したがって、ウエハの膜厚またはウェットエッチング速度などのその他の特性を犠牲にせずに、プラズモイド形成を抑制することが肝要である。
【００４４】
プラズマからの励起イオンは、ウエハ１０１に蒸着された膜材料から二次電子を放出してもよい。プラズマシースを経てバルクプラズマに入るとき、これらの二次電子は高エネルギに加速されることもある。これらの加速電子は、高密度、不安定プラズマ、たとえばプラズモイドなどの領域を形成してもよい。放出が特定の表面（たとえば、特定の組成および厚さの膜）と相互作用するとき、このような挙動はアルゴンが豊富なガス混合物内でよく観察される。したがって、プラズモイド形成はイオン照射エネルギおよび／またはイオンエネルギ束にある程度依存することが分かっている。
【００４５】
ＰＥＡＬＤは、膜をウエハ上に連続して単一層に蒸着するプロセスである。これらの単一層のそれぞれは、最終蒸着膜特性、たとえば密度および／または厚さに対して実質的な効果を持って蒸着されているため、イオン照射条件に敏感である。この観点において、ＰＥＡＬＤプロセスはイオンエネルギを調節すると知られている、または考えられているプロセス変数に依存する特性を持つ膜をもたらすことが観測されている。このイオンエネルギに対する依存は、与えられたピークイオンエネルギまたはイオンエネルギ束と関連する。ＰＥＡＬＤプロセスのイオンエネルギおよびイオンエネルギ束を正確かつ個別に制御することは、プロセス空間へのアクセスを得るために有用であり、それによって、将来において進歩した半導体装置構造の製造に必要な膜品質を達成することが可能となる。
【００４６】
ＰＥＡＬＤに加えて、イオン照射エネルギおよび／またはイオンエネルギ束に敏感な特性を有する膜をもたらす別の「連続」蒸着プロセスがある。具体的には、ＰＥＣＶＤによって蒸着された窒化膜の最終膜応力は、プロセス中に印加される低周波（ＬＦ）ＲＦ信号のＲＦ電力レベルに依存することもある。ＬＦ  ＲＦ信号のＲＦ電力レベルはイオンエネルギを調節すると考えられている。また、その他の適用、たとえばアモルファスハードマスク（ＡＨＭ）適用などは、膜応力および膜密度のイオンエネルギに対する依存を示すこともある。
【００４７】
一部のＰＥＡＬＤプロセス、たとえば酸化物に関与するプロセスでは、単一の高周波（ＨＦ）ＲＦ信号、たとえば１３.５６ＭＨｚを用いる実施形態もあれば、２７.１２ＭＨｚを用いる実施形態もある。これらのＰＥＡＬＤプロセスでは、通常使用可能なプロセス変数、つまり、プロセスの結果において変化が生じるように調整可能なプロセスパラメータは、ＨＦ  ＲＦ電力、チャンバ圧力、プロセスガスの組成、およびプロセスガスの流量を含む。ＰＥＡＬＤプロセスは、これらの通常使用可能なプロセス変数によって画定されたプロセス空間／窓内に従来制限されていた。ただし、半導体装置構造の大きさが小さくなり、設計の複雑さが増加し続けているため、これらの通常使用可能なＰＥＡＬＤプロセス変数によって画定されるプロセス空間／窓は、満足できる膜蒸着結果をもたらすために、常に十分ではないこともある。
【００４８】
一部のＰＥＣＶＤプロセスでは、ＬＦ  ＲＦ電力（つまり、システムイオンプラズマ周波数未満の周波数でのＲＦ電力）は、プラズマ内のイオンエネルギに依存すると考えられる蒸着膜特性の変動を達成するように調整される。ただし、ＬＦ  ＲＦ電力を用いることで、プラズマ密度を抑制し、および／またはウエハ全体のプラズマプロセスの均一性を歪め、および／またはチャンバ内の電気アークのリスクが増加することもある。これは、ＬＦの使用によって、結果として電極でのＲＦ電圧が一般的に高くなるためである。また、一部の事例では、ＬＦ  ＲＦ電力はＨＦ  ＲＦ電力と結合して、望ましくない蒸着膜の結果が生じることもある。したがって、ＬＦ  ＲＦ電力変調を用いることによって、蒸着膜特性におけるイオンエネルギ依存変動の制御は促進されることもあるが、ＬＦ  ＲＦ電力変調を用いることには、重大になりえる副作用がある。
【００４９】
たとえばＰＥＡＬＤおよびＰＥＣＶＤなどのプロセスにおいて、イオンとウエハとの直接的な相互作用によって、またはたとえばプラズモイドなどの不安定さを示すプラズマの形成を通じて、イオン照射エネルギおよび／またはイオンエネルギ束がウエハ上の膜蒸着結果に影響を与えるという前述の問題を考慮し、電気的非対称効果（ＥＡＥ）を用いて個別にイオンエネルギ束およびピークイオンエネルギを変調し、それによってプラズマイオン挙動によって生じる膜蒸着結果の変動を制御するシステムおよび方法が本明細書において開示される。ＥＡＥは、複数のＲＦ発生器を同調関係の周波数で同時に動作させ、複数のＲＦ発生器を位相固定させることで互いに特定の位相角関係で動作させる技法である。一実施例の実施形態では、ＥＡＥは、２つのＲＦ発生器を同時にそれぞれ１３．５６ＭＨｚおよび２７．１２ＭＨｚの周波数で動作させ、互いに特定の位相角関係で動作させることによって、プラズマ蒸着プロセスで利用される。その他の実施形態では、３以上のＲＦ発生器を、同調関係を有するそれぞれの周波数で動作させることができ、それぞれの周波数は１３．５６ＭＨｚおよび２７．１２ＭＨｚとは異なっていてもよいことを理解されたい。また、ＥＡＥ対応のプラズマ蒸着プロセスにおいて、複数のＲＦ発生器間の位相角関係の変動／制御を用いて、プラズマの不安定さの形成、たとえばプラズモイド形成を抑制することができ、ＡＬＤ酸化膜密度を制御することができ、窒化物のＰＥＣＶＤ蒸着の膜応力を制御することができる。ＥＡＥを関連する位相角関係の変動／制御と共に用いると、その他のプラズマ蒸着プロセスの恩恵が得られ、ＰＥＣＶＤおよびＰＥＡＬＤプラズマ蒸着プロセスの効率的なプロセス空間／窓を拡張することに役立つことも理解されるべきである。
【００５０】
図５は、プラズマプロセスシステムを示す。本システムは、本発明の一部の実施形態による、ＥＡＥ制御を実装し、イオンエネルギ束およびピークイオンエネルギを個別に変調して、プラズマイオン挙動によって生じる膜蒸着の結果の変動を制御するように構成される。図５のシステムはチャンバ１０２および図１Ａまたは図１Ｂのいずれかに対応して記載した部品を含む。一部の実施形態では、図５のシステムは、図１Ａで記載したシャワーヘッド状の電極１５０および台座１４０を含む。一部の実施形態では、図５のシステムは、図１Ｂで記載したシャワーヘッド状の電極１５０Ａおよび台座１４０Ａを含む。図５のシステムは、ＲＦ電力をシャワーヘッド状の電極１５０／１５０Ａに供給するために接続されたＲＦ電源１０４Ａを含む。ＲＦ電源１０４Ａはまた、制御モジュール１１０から制御信号を受信するためにも接続される。図５のシステムでは、台座１４０Ａおよび／または台座１４０内のＲＦ電極２５４は基準接地電位に電気的に接続する。
【００５１】
ＲＦ電源１０４Ａは、複数の、つまり、１より大きい整数ＮのＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）を含む。各ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）は規定周波数のＲＦ信号を出力するように構成される。各ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）は独立して制御可能であり、そのため、ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）のいずれかが出力する所定のＲＦ信号周波数は、その他のＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）が出力するＲＦ信号周波数出力とは異なっていてもよい。各ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）は位相コントローラ５０３に接続する。位相コントローラ５０３は、ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）が出力するＲＦ信号間の位相角関係を制御するように構成される。より具体的には、位相コントローラ５０３は、ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）の任意の２つが出力する信号間の所定の位相角関係を確立するように構成され、確立された所定の位相角関係をプラズマ蒸着プロセス中に必要な期間維持するように構成される。また、位相コントローラ５０３は、ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）の任意の２つがプラズマ蒸着プロセス中に出力するＲＦ信号間の任意の所定の位相関係を制御するように構成される。このようにして、位相コントローラ５０３および複数のＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）は、さらにプロセス変数を供給し、プラズマ蒸着プロセスのプロセス空間／窓を拡張する。この変数には、印加される複数の（１より大きい）ＲＦ信号周波数の数、印加される各ＲＦ信号周波数の値、印加される各ＲＦ信号の振幅、および印加される各ＲＦ信号間の位相角関係が含まれる。
【００５２】
各ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）は、生成するＲＦ信号を出力するために、複数の整合ネットワーク１０６（１）〜１０６（Ｎ）の対応する１つに接続する。複数の整合ネットワーク１０６（１）〜１０６（Ｎ）のそれぞれはインピーダンス整合を制御するように構成され、それによって、対応するＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）が生成するＲＦ信号は、チャンバ１０２内のプラズマ負荷に効率的に送信されることができる。一般的に言えば、複数の整合ネットワーク１０６（１）〜１０６（Ｎ）のそれぞれは、整合回路を含む。整合回路は、蓄電器およびインダクタのネットワークとして構成され、チャンバ１０２内のプラズマ負荷に送信される際にＲＦ信号が受けるインピーダンスを調整するように適合される。
【００５３】
複数の整合ネットワーク１０６（１）〜１０６（Ｎ）のそれぞれは、コンバイナモジュール５０７に接続するそれぞれの出力を有する。一部の実施形態では、コンバイナモジュール５０７は、複数のノッチフィルタ５０５（１）〜５０５（Ｎ）を含む。各ノッチフィルタ５０５（１）〜５０５（Ｎ）は整合ネットワーク１０６（１）〜１０６（Ｎ）の対応する１つからＲＦ信号を受信するように接続される。一部の実施形態では、各ノッチフィルタ５０５（１）〜５０５（Ｎ）は実際に複数のノッチフィルタを含むことができることを理解されたい。各ノッチフィルタ５０５（１）〜５０５（Ｎ）は、狭い範囲の周波数の外側の信号を低減／削除するように構成される。所与のＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）に対応するノッチフィルタ５０５（１）〜５０５（Ｎ）は、その他のＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）の周波数のＲＦ信号を低減／削除するように構成される。たとえば、ＲＦ発生器５０１（１）に対応するノッチフィルタ５０５（１）は、その他のＲＦ発生器５０１（２）〜５０１（Ｎ）による周波数出力でのＲＦ信号を低減／削除するように構成され、ＲＦ発生器５０１（２）に対応するノッチフィルタ５０５（２）は、その他のＲＦ発生器５０１（１）および５０１（３）〜５０１（Ｎ）よる周波数出力でのＲＦ信号を低減／削除するように構成され、以下同様である。このようにして、コンバイナ５０７は、クリーンバージョンの各ＲＦ信号を、各ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）に関連する各整合ネットワーク１０６（１）〜１０６（Ｎ）の出力として、チャンバ１０２内のシャワーヘッド状の電極１５０／１５０Ａに送信するために単一の出力ライン５０９と組み合わせるように機能する。また、一部の実施形態では、様々なノッチフィルタ５０５（１）〜５０５（Ｎ）の出力から単一の出力ライン５０９まで延在する送信ライン５１１（１）〜５１１（Ｎ）の長さは、ＲＦ信号周波数ごとにそれぞれ負荷インピーダンスを最適化できるように個々に違っていてもよい。また、一部の実施形態では、コンバイナモジュール５０７は、クリーンバージョンの各ＲＦ信号を、各ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）に関連する各整合ネットワーク１０６（１）〜１０６（Ｎ）の出力として、ノッチフィルタ５０５（１）〜５０５（Ｎ）以外のフィルタ回路を用いる単一の出力ライン５０９と組み合わせるように構成されてもよいことを理解すべきである。たとえば、２つのＲＦ信号周波数の事例では、１または複数のハイパスフィルタおよび１または複数のローバスフィルタの構成を用いて、２つのＲＦ信号のクリーンバージョンの周波数を単一の出力ライン５０９に供給してもよい。
【００５４】
図６は、別のプラズマプロセスシステムを示す。本プラズマプロセスシステムは、本発明の一部の実施形態による、イオンエネルギ束およびピークイオンエネルギの個別の変調を供給して、プラズマイオン挙動によって生じる膜蒸着結果の変動を制御するＥＡＥ制御を実装するように構成される。図６のシステムでは、ＲＦ電源１０４Ａは台座１４０／１４０Ａ内のＲＦ電極２５４にＲＦ信号を供給するように接続し、シャワーヘッド状の電極１５０／１５０Ａは基準接地電位に電気的に接続する。図６に示すＲＦ電源１０４Ａは図５で記載したものと同一である。
【００５５】
図７は別のプラズマプロセスシステムを示す。本プラズマプロセスシステムは、本発明の一部の実施形態による、イオンエネルギ束およびピークイオンエネルギの個別の変調を供給して、プラズマイオン挙動によって生じる膜蒸着結果の変動を制御するＥＡＥ制御を実装するように構成される。図７のシステムは、図１Ａおよび１Ｂで記載したＲＦ方向制御モジュール２５０を実装する。一部の実施形態では、ＲＦ方向制御モジュール２５０はＲＦ電源１０４Ａと、台座／台座１４０／１４０Ａ内のＲＦ電極２５４およびシャワーヘッド状の電極１５０／１５０Ａの両方との間に接続され、台座／台座１４０／１４０Ａ内のＲＦ電極２５４またはシャワーヘッド状の電極１５０／１５０Ａのいずれかを所与の時間にＲＦ供給電極として動作させ、その他の台座／台座１４０／１４０Ａ内のＲＦ電極２５４およびシャワーヘッド状の電極１５０／１５０ＡをＲＦリターン電極、つまり、基準接地電極として、所与の時間に動作させる。
【００５６】
ＲＦ電源１０４Ａの複数の（Ｎ＞１）ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）をＮ個の周波数で動作するように設定する。Ｎ個の周波数の最も低いものは基底周波数、つまり、基本周波数であり、基底周波数より大きい周波数は基底周波数の偶数次高調波である。位相コントローラ５０３は、位相角関係、つまり、ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）が生成するＲＦ信号間のＲＦ電圧位相関係を確立するおよび制御するように動作する。ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）が生成するＲＦ信号間の位相角関係は、位相コントローラ５０３の制御下で決定論的であり、調整可能である。ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）が生成するＲＦ信号間の位相角関係の変動は、直流（ＤＣ）自己バイアスおよびプラズマ電位両方の変動をもたらし、さらに、ウエハへのイオンエネルギ入射の変動をもたらす。
【００５７】
ＲＦ電源１０４Ａは、任意の数Ｎ（Ｎは１より大きい）のＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）を含むこともあることを理解されたい。ただし、一部の実施形態では、ＲＦ電源１０４Ａは２つのＲＦ発生器５０１（１）および５０１（２）含むように構成され、つまり、Ｎ＝２である。これらの実施形態では、たとえば図５、６、および７に示す位相コントローラ５０３に加えて、ＲＦ電源１０４Ａは２つの整合ネットワーク１０６（１）および１０６（２）を含み、２つのノッチフィルタ５０５（１）および５０５（２）を含む。基底周波数より大きいＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）の異なる周波数のそれぞれが、基底周波数の偶数次高調波である限り、各ＲＦ発生器５０１（１）〜５０１（Ｎ）を基本的に任意の周波数で動作するように設定してもよいことも理解されるべきである。整数の偶数次高調関係が高周波および基底周波数との間に存在するとき、高周波は基底周波数の整数倍である。
【００５８】
一部の実施形態では、上記の実施形態の２つのＲＦ発生器の第１のＲＦ発生器５０１（１）は１３.５６ＭＨｚの周波数でＲＦ信号を生成するように設定され、上記の実施形態の２つのＲＦ発生器の第２のＲＦ発生器５０１（２）は２７.１２ＭＨｚの周波数でＲＦ信号を生成するように設定される。それによって、２つの整数の偶数次高調関係これらの２つの周波数の間に存在する。
【００５９】
２つのＲＦ発生器５０１（１）および５０１（２）が、１３．５６ＭＨｚの周波数および２７．１２ＭＨｚでそれぞれ動作するように設定される上記の実施形態では、電源電極電圧（Ｖelectrode（ｔ））は方程式１で求められる。式中、Ａ13.56は１３．５６ＭＨｚ周波数のＲＦ信号の振幅であり、ｆ13.56は１３．５６ＭＨｚの周波数、Ａ27.12は２７．１２ＭＨｚ周波数のＲＦ信号の振幅であり、ｆ27.12は２７．１２ＭＨｚの周波数、ｔは時間、およびφは１３．５６ＭＨｚと２７．１２ＭＨｚのＲＦ信号との間のＥＡＥ位相角関係である。
【００６０】
方程式１
Ｖelectrode（ｔ）＝Ａ13.56ｓｉｎ（２πｆ13.56ｔ＋φ）＋Ａ27.12ｓｉｎ（４πｆ27.12ｔ）
【００６１】
上記の実施形態では、２つのＲＦ発生器５０１（１）および５０１（２）を１３.５６ＭＨｚおよび２７.１２ＭＨｚそれぞれの周波数で動作するように設定し、ＰＥＡＬＤ酸化膜蒸着プロセスを実施するが、電力を投入された電極電圧は、２つのＲＦ信号間のＥＡＥ位相角関係を調整する良好な正弦波変調を示す。電力を投入された電極電圧の変調は、約１０度のＥＡＥ位相角関係に近い最小値と、約５５度のＥＡＥ位相角関係に近い最大値を示す。
【００６２】
本実施形態の性能を探求するために、第１のウエハに約１０度のＥＡＥ位相角関係を用いてＰＥＡＬＤ酸化膜蒸着プロセスを実施し、第２のウエハに約５５度のＥＡＥ位相角関係を用いてＰＥＡＬＤ酸化膜蒸着プロセスを実施した。約１０度のＥＡＥ位相角関係を用いたプロセス実施中には、プラズモイドは蒸着プロセスを通じて観測されなかった。ただし、約５５度のＥＡＥ位相角関係を用いたプロセス中には、プラズモイドが約５０サイクルで発生、つまり作動し、プロセスの残りの期間中に持続した。これは１３.５６ＭＨｚのＲＦ信号のみを用いたときに観測されるプラズモイド挙動に類似する。これらの結果を考慮すると、ＥＡＥ位相角関係の変調（制御された変動）を通じて、プラズモイドを制御できること、つまり、作動および停止できることが示される。
【００６３】
図８は、本発明の一部の実施形態による、約１０度のＥＡＥ位相角関係の使用および約５５度のＥＡＥ位相角関係の使用に対応する、ウエハ全体の蒸着膜厚さの特徴のグラフを示す。図８に示すように、約１０度のＥＡＥ位相角関係を用いるプロセスは、約５５度のＥＡＥ位相角関係を用いるプロセスよりも、膜蒸着率が低い。また、図８は、約５５度のＥＡＥ位相角関係を使用したときに、点１０以下の場所で蒸着膜厚さの異常を示す。これは、蒸着プロセス中にプラズモイドが存在することを示す。反対に、図８は、約１０度のＥＡＥ位相角関係を用いた場合の特徴に、蒸着膜厚さの異常がないことを示す。これは、プラズモイドが蒸着プロセス中に形成されていないことを示す。
【００６４】
さらに、約１０度のＥＡＥ位相角関係を用いる蒸着プロセスでは、約５５度のＥＡＥ位相角関係を用いるプロセスよりも膜密度が大きくなることが測定された。これは、低いＥＡＥ位相角関係ではウェットエッチング速度（ＷＥＲ）が低いことを示す。したがって、低いＥＡＥ位相角関係を用いると、ウエハバイアスが低く、プラズモイドが形成されないことと合わせて、高密度プラズマが生成されるため、高密度な蒸着膜を得ることができることが示された。２７.１２ＭＨｚの単一のＲＦ周波数のみを用いると、ウエハバイアスが低く、プラズモイドが形成されないことと合わせて、高密度プラズマの生成によって高密度な蒸着膜が供給されない。また、蒸着速度傾向に基づき、２７.１２ＭＨｚの単一のＲＦ周波数のみを用いると、単一のＲＦ１３.５６ＭＨｚの周波数のみを用いた場合と比べて、高いプラズマ密度および低いウエハバイアスが供給されることもあるが、２７.１２ＭＨｚの単一のＲＦ周波数のみを用いる膜蒸着速度は、単一のＲＦ１３.５６ＭＨｚの周波数のみを用いる場合と比べて、所与の電力に対して高い。
【００６５】
ＰＥＣＶＤに関して、窒化膜の膜応力はＥＡＥ位相角関係の変動に伴って変動することが示された。膜応力がＥＡＥ位相角関係に依存することは、膜蒸着プロセスに使用可能なプロセス空間／窓を開き、これまで実現不可能であったプロセスおよび膜特性を供給する。より具体的には、本明細書で開示する方法およびシステムは、同時に複数のＲＦ信号周波数を用いて（複数のＲＦ信号周波数のうち一番低い周波数は基底周波数、つまり、基本周波数であり、基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は基底周波数の高周波信号と偶数次高調波関係にあり、各高周波信号は、基底周波数の高周波信号との固定位相関係において基底周波数より高い周波数を有する）、複数のＲＦ信号周波数間の制御されたＥＡＥ位相角関係の変動と組み合わせて膜蒸着プロセスのプラズマを生成し、拡張ＰＥＡＬＤおよびＰＥＣＶＤプロセスの両方に使用可能なプロセス空間／窓を拡張する。これは、イオンエネルギおよびイオンエネルギ束を個別に制御することを可能にし、およびプラズモイド形成を抑制することによって、実現される。
【００６６】
上記を鑑みて、プラズマプロセスを実施して、膜をウエハに蒸着するシステムが本明細書で開示されることが理解されるであろう。システムは、ウエハ（１０１）を支持するように構成される上面を有する台座（１４０／１４０Ａ）を含む。システムはまた、台座（１４０／１４０Ａ）の上面の上に形成されるプラズマ生成領域を含む。システムはまた、プロセスガス組成をプラズマ生成領域に供給するように構成されるプロセスガス源を含む。プロセスガス組成は、酸素および少なくとも１つの照射ガスを含み、少なくとも１つの照射ガスは、ウエハに蒸着された膜を高密度化する際に効率的である。システムはまた、プラズマ生成領域に隣接して配置され、電極（１５０／１５０Ａ／２５４）からの高周波信号をプラズマ生成領域に送信する電極（１５０／１５０Ａ／２５４）を含む。システムはまた、異なる周波数の複数の高周波信号を電極（１５０／１５０Ａ／２５４）に同時に供給するように構成される高周波源（１０４Ａ）を含む。異なる周波数のうち最も低い周波数は基底周波数、つまり、基本周波数であり、基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、基底周波数の高周波信号と偶数次高調波関係にあり、基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、基底周波数の高周波信号と固定位相関係にある。複数の高周波信号は、プロセスガス組成をプラズマ生成領域内でプラズマに変換し、膜をウエハに蒸着させるそれぞれの周波数を有する。高周波源（１０４Ａ）はまた、複数の高周波信号それぞれの間の位相角関係の可変制御を供給するように構成される位相コントローラも含み、ウエハに蒸着された膜のパラメータを制御する。様々な実施形態では、膜のパラメータは、複数の高周波信号間の位相角関係を調整することによって制御され、膜のパラメータ中でも、膜の密度、膜の応力、膜の屈折率、および膜内の少数材料種の含有量のうちの１または複数を含む。また、一部の実施形態では、位相コントローラは複数の高周波信号間の位相角関係の調整を実施し、プラズマ内のプラズモイド形成を抑制する。
【００６７】
高周波源（１０４Ａ）は、複数の高周波信号それぞれを生成する複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））を含む。高周波源（１０４Ａ）はまた、複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））のそれぞれに接続する位相コントローラ（５０３）を含む。位相コントローラ（５０３）は、複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））によってそれぞれ生成された任意の組の複数の高周波信号の間の位相角関係の可変制御を供給するように構成される。
【００６８】
高周波源（１０４Ａ）はまた、複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））の出力にそれぞれ接続する複数の整合ネットワーク（１０６（１）〜１０６（Ｎ））を含む。それによって、複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））のそれぞれは、複数の整合ネットワーク（１０６（１）〜１０６（Ｎ））のうちの個々の１つに接続する。高周波源はまた、複数の整合ネットワーク（１０６（１）〜１０６（Ｎ））の出力に接続する入力を有するコンバイナモジュール（５０７）を含む。コンバイナモジュール（５０７）は、複数の高周波信号それぞれのクリーンバージョンを、複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））に対応する複数の整合ネットワーク（１０６（１）〜１０６（Ｎ））からの出力として、コンバイナモジュール（５０７）の単一の出力ライン（５０９）と組み合わせて、電極（１５０／１５０Ａ／２５４）に送信するように構成される。
【００６９】
一部の実施形態では、コンバイナモジュール（５０７）は、複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））を含み、複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））のそれぞれは、高周波信号を複数の整合ネットワーク（１０６（１）〜１０６（Ｎ））の対応する１つから受信するように接続される。複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））のそれぞれは、狭い周波数の範囲の外側の信号を低減および／または削除するように構成される。複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））の出力は、コンバイナモジュール（５０７）の単一の出力ライン（５０９）に接続される。
【００７０】
複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））のいずれか１つは、複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））の特定の１つの周波数に対応する信号を通過させるように構成され、複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））のいずれか１つは、複数の整合ネットワーク（１０６（１）〜１０６（Ｎ））の対応する１つによって複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））の特定の１つに接続されている。複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））のいずれか１つは、複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））の特定の１つとは異なる複数の高周波信号発生器（５０１（１）〜５０１（Ｎ））の別の発生器に対応する周波数を有する信号を低減および／または削除するように構成され、特定の発生器に、複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））のいずれか１つは複数の整合ネットワーク（１０６（１）〜１０６（Ｎ））の対応する１つによって接続される。一部の実施形態では、複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））のそれぞれは、その内部に複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））を含む。また、一部の実施形態では、コンバイナモジュール（５０７）は、ノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））以外のフィルタ回路を用いるように構成されてもよいことを理解すべきである。たとえば、一部の実施形態では、コンバイナモジュール（５０７）は、１または複数のハイパスフィルタおよび１または複数のローバスフィルタをノッチフィルタの代わりとするか、またはノッチフィルタを組み合わせる配列を用いるように構成される。
【００７１】
一部の実施形態では、コンバイナモジュール（５０７）は、複数のノッチフィルタ（５０５（１）〜５０５（Ｎ））の出力をコンバイナモジュール（５０７）の単一の出力ライン（５０９）にそれぞれ接続するように配置される個別の送信ライン（５１１（１）〜５１１（Ｎ））を含む。個別の送信ライン（５１１（１）〜５１１（Ｎ））のそれぞれは、個々に所定の長さを有し、特定の高周波信号周波数に対して個別に負荷インピーダンスの最適化が可能となる。
【００７２】
一部の実施形態では、電極（１５０／１５０Ａ）はプラズマ生成領域上に配置され、図５に示すように、台座（１４０／１４０Ａ）は基準接地電位に電気的に接続する接地電極を含む。一部の実施形態では、電極（２５４）は台座（１４０Ａ）内に配置され、または台座（１４０）自体が電極として機能する。システムはプラズマ生成領域上に配置される接地電極（１５０／１５０Ａ）を含み、図６に示すように、接地電極（１５０／１５０Ａ）は基準接地電位に電気的に接続する。
【００７３】
図９は、本発明の一部の実施形態による、ウエハに膜を蒸着するプラズマプロセスを実施する方法のフローチャートを示す。一部の実施形態では、プラズマプロセスはＰＥＡＬＤプロセスである。一部の実施形態では、プラズマプロセスはＰＥＣＶＤプロセスである。本方法は、ウエハをプラズマ生成領域に暴露する台座の上面に配置するための動作９０１を含む。本方法はまた、プロセスガス組成をプラズマ生成領域に供給するための動作９０３を含む。プロセスガス組成は、酸素および少なくとも１つの照射ガスを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの照射ガスは、ウエハに蒸着された膜の高密度化に効率的である。一部の実施形態では、少なくとも１つの照射ガスは単原子希ガスを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの照射ガスは振動または回転分子モードを持たない。一部の実施形態では、少なくとも１つの照射ガスはアルゴンである。
【００７４】
本方法はまた、少なくとも２つの異なる周波数の高周波信号を生成する動作９０５を含む。少なくとも２つの異なる周波数のうち最も低い周波数は基底周波数、つまり、基本周波数であり、基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、基底周波数の高周波信号と偶数次高調波関係にあり、基底周波数より高い周波数を有する各高周波信号は、基底周波数の高周波信号と固定位相関係にある。本方法はまた、生成された高周波信号を電極に供給し、プラズマ生成領域に送信する動作９０７を含む。高周波信号はプロセスガス組成をプラズマ生成領域内でプラズマに変換し、プラズマは膜をウエハに蒸着させる。本方法はまた、少なくとも２つの異なる周波数のそれぞれの高周波信号間の位相角関係を調整して、ウエハに蒸着された膜のパラメータを制御する動作９０９を含む。一部の実施形態では、膜のパラメータは、動作９０９で高周波信号間の位相角関係を調整することによって制御され、膜のパラメータ中でも、膜の密度、膜の応力、膜の屈折率、および膜内の少数材料種の含有量のうちの１または複数を含む。たとえば、膜内の少数材料種の含有量については、一部の実施形態では少数材料種は水素であってもよく、膜をイオン照射することによって、膜から水素が除去される。これらの実施形態では、少なくとも２つの異なる周波数それぞれの高周波信号間の位相角関係を調整して、膜へのイオン照射を制御することができる。これが次に膜内の水素含有量を制御する。膜内の水素含有量を制御することは、動作９０９で位相角調整を用いて膜内の少数材料種の含有量を制御する方法を示す多くの事例の１つであることを理解されたい。また、一部の実施形態では、動作９０９で少なくとも２つの異なる周波数それぞれの高周波信号間の位相角関係の調整を実施し、プラズマ内のプラズモイド形成を抑制する。プラズモイド形成の抑制は、蒸着膜の所与のパラメータを制御することと組み合わせて達成することができる。
【００７５】
本方法は、生成された高周波信号のそれぞれに個別のインピーダンス整合を提供することを含むこともある。本方法は、少なくとも２つの異なる周波数の高周波信号を、単一の出力ライン上に組み合わせて電極に送信することを含むこともある。一部の実施形態では、高周波信号を組み合わせることは、各高周波信号を処理して、処理された高周波信号を単一の出力ラインに送信する前に、処理された高周波信号とは異なる周波数の信号を除去することを含む。
【００７６】
一部の実施形態では、動作９０３で少なくとも２つの異なる周波数の高周波信号を生成することは、約１３.５６ＭＨｚの周波数を有する第１の高周波信号を生成することと、約２７.１２ＭＨｚの周波数を有する第２の高周波信号を生成することとを含む。これらの実施形態では、動作９０５で少なくとも２つの異なる周波数のそれぞれの高周波信号間の位相角関係を制御することは、第１の高周波信号と第２の高周波信号との間の位相角関係が約１０度になるように制御することを含む。ただし、その他の実施形態では、図９の方法は、１３.５６ＭＨｚおよび２７.１２ＭＨｚ以外の周波数の高周波信号を生成することを含むこともあり、１０度以外の位相角関係を制御することを含むこともあることを理解すべきである。
【００７７】
本明細書で開示するシステムおよび方法は、異なる周波数の高周波信号間のＥＡＥ位相角関係を制御する。本システムおよび方法は膜高密度化を効率的に制御し、様々なプラズマ利用蒸着プロセス、たとえばＰＥＡＬＤおよびＰＥＣＶＤプロセス中にプラズモイドが形成されることを抑制することに効率的である。ただし、本明細書で開示する、異なる周波数の高周波信号間のＥＡＥ位相角関係を制御するシステムおよび方法は、多くの異なるプラズマ利用膜蒸着プロセスにおいて、イオンエネルギ制御とプラズマ密度制御を分離するということも理解されるべきである。本明細書で開示するシステムおよび方法は、プラズマに印加される総電力の変化ではなく、位相角調整を用いることによって、イオンエネルギに依存する、基本的に任意のプロセス膜パラメータの制御を供給する。プロセス膜パラメータを総電力調整ではなく位相角調整によって制御することは、基本的に任意のプラズマに基づく膜蒸着プロセスで利用することができる。たとえば、半導体装置、たとえばＶＮＡＮＤ装置の製造には、代替材料、たとえば酸化および窒化物などの大量の連続膜（場合によっては５０以上）の蒸着が必要である。各膜層は応力が調節されていることが必要であり、それによって、すべての膜の積み重ねは、所与の膜応力仕様を満たす。このような実施形態において、本明細書で開示されるシステムおよび方法は、位相角調整を用いて、イオンエネルギをプラズマ密度とは別に制御する。本システムおよび方法を用いて、蒸着膜相の特定の特性に基づく各蒸着膜層の応力を制御する。本明細書で開示される、位相角調整を用いて、イオンエネルギをプラズマ密度とは別に制御するシステムおよび方法を用いて、イオンエネルギに依存する、蒸着膜の基本的に任意のパラメータを制御することができることを理解されたい。
【００７８】
前述の発明を明確に理解するために詳細に記載してきたが、一定の変更および修正を添付請求項の範囲内で実施できることは明らかであろう。したがって、本実施形態は例示的であって、限定的ではないと考慮されるべきであり、本発明は本明細書で示す詳細に限定されず、記載する実施形態の範囲および同等物内において修正されてもよい。
【図１Ａ】
2017216442.tif 000003
【図１Ｂ】
2017216442.tif 000004
【図２】
2017216442.tif 000005
【図３】
2017216442.tif 000006
【図４】
2017216442.tif 000007
【図５】
2017216442.tif 000008
【図６】
2017216442.tif 000009
【図７】
2017216442.tif 000010
【図８】
2017216442.tif 000011
【図９】
2017216442.tif 000012
【外国語明細書】
2017216442000001.pdf