(57)【要約】      （修正有）【課題】エッジ均一性や調整可能な半径方向均一性などの、基板のエッチング均一性を改善する。【解決手段】基板処理チャンバは、下側チャンバ領域１０２および上側チャンバ領域１０４を備える。下側チャンバ領域は、チャンバ側壁面１０８、チャンバ底面１１０およびガス分配装置１１４の下面によって規定される。上側チャンバ領域は、ガス分配装置の上面および上側部分１１８の内面によって規定される。第２環状支持体１２５は、ガス流路１２９から下側チャンバ領域へ処理ガスを供給するための１または複数の離間した穴１２７を規定する。誘導コイル１４０が、上側部分の外側部分の周りに配列されてよい。励起されると、誘導コイルは、上側部分の内部に電磁場を生成する。ガスインジェクタ１４２が、ガス供給システム１５０−１からガス混合物を注入する【選択図】図１
2017175121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ源のチャンバ部材であって、
基板処理チャンバの上側領域を囲む円筒形の側壁と、
前記側壁に結合されている移行部材と、
前記移行部材に結合されている上壁と、
前記上壁に結合され、前記側壁よりも垂直方向に高く配置され、ガスインジェクタに接続するよう構成されているインジェクタ接続部材と、を備え、ガスが前記ガスインジェクタを介して前記インジェクタ接続部材を通って前記基板処理チャンバの前記上側領域内に入り、
前記チャンバ部材の中心高さ対下方内径の比が、０．２５〜０．５であるか、または、
前記チャンバ部材の中心高さ対外側高さの比が、０．４〜０．８５であるか、の少なくとも一方である、チャンバ部材。
【請求項２】
請求項１に記載のチャンバ部材であって、前記上壁は、半線形である、チャンバ部材。
【請求項３】
請求項１に記載のチャンバ部材であって、前記上壁は、線形である、チャンバ部材。
【請求項４】
請求項１に記載のチャンバ部材であって、前記チャンバ部材の前記中心高さ対下方内径の比は、０．３５〜０．４５である、チャンバ部材。
【請求項５】
請求項１に記載のチャンバ部材であって、前記チャンバ部材の前記中心高さ対外側高さの比は、０．５〜０．６である、チャンバ部材。
【請求項６】
プラズマ源であって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
前記チャンバ部材の中央部分の上方で前記インジェクタ接続部材の周りに配置されている第１コイルと、
前記側壁の周りに配置されている第２コイルと、
を備える、プラズマ源。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ源であって、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、直列に接続されている、プラズマ源。
【請求項８】
請求項６に記載のプラズマ源であって、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、並列に接続されている、プラズマ源。
【請求項９】
請求項６に記載のプラズマ源であって、さらに
前記第１コイルおよび前記第２コイルに電流を供給する発電機と、
前記第１コイルおよび前記第２コイルへの電流の供給を制御するよう構成されているコントローラと、
を備え、
前記第１コイルに供給される電流は、前記第２コイルに供給される電流と独立して制御される、プラズマ源。
【請求項１０】
請求項６に記載のプラズマ源であって、さらに、前記基板処理チャンバの前記上側領域内にガスを拡散させるよう構成されている拡散器を備える、プラズマ源。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプラズマ源であって、
前記拡散器は、複数の流路を備え、
前記複数の流路は、それぞれのガスを受け入れる、プラズマ源。
【請求項１２】
基板処理チャンバであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
上方に向かって前記基板処理チャンバ内へガスを注入する第２インジェクタと、
を備える、基板処理チャンバ。
【請求項１３】
基板処理チャンバであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
分配プレートまたはシャワーヘッドの下側であって、下方に向かって基板処理チャンバ内へガスを注入する第２インジェクタと、
を備える、基板処理チャンバ。
【請求項１４】
基板処理チャンバであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
分配プレートと、
前記分配プレートを通して前記基板処理チャンバ内へガスを注入する第２インジェクタと、
を備える、基板処理チャンバ。
【請求項１５】
基板処理システムであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
前記チャンバ部材を備えるプラズマ源と、
キャパシタンスを含む複数の高周波構成要素と、
接地シールドと、
保護筐体と、
を備え、
前記プラズマ源、前記複数の高周波構成要素、および、前記接地シールドは、前記保護筐体内に配置され、
前記接地シールドは、前記高周波構成要素を前記プラズマ源から分離する、基板処理システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、前記保護筐体は、
上壁と、
前記保護筐体の前記上壁に結合されている絶縁体と、
前記絶縁体を通過するピンと、
前記ピンに接続し、前記複数の高周波構成要素に電流を供給するコントローラと、
を備える、基板処理システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、さらに、ペデスタルを備え、前記ペデスタルは、
高周波電極と、
前記高周波電極の半径方向外側に配置されている複数のリフトピンと、
基板を受けるｃ−リングと、を備え、前記複数のリフトピンは、前記ｃ−リングを前記ペデスタルに対して移動させる、基板処理システム。
【請求項１８】
ペデスタルであって、
高周波電極と、
前記高周波電極の半径方向外側に配置されている複数のリフトピンと、
基板を受けるｃ−リングと、前記複数のリフトピンは、前記ｃ−リングを前記ペデスタルに対して移動させ、
複数の絶縁体と、
接地シールドと、を備え、前記高周波電極、前記リフトピン、および、前記複数の絶縁体は、前記接地シールド内に配置され
前記複数の絶縁体は、前記高周波電極を前記リフトピンおよび前記接地シールドから絶縁する、ペデスタル。
【請求項１９】
請求項１８に記載のペデスタルであって、前記ｃ−リングは、前記基板が保持されるテーパ状または段状の内面を備える、ペデスタル。
【請求項２０】
基板処理システムであって、
請求項１８に記載のペデスタルと、
前記ペデスタルの上方に配置され、前記基板をエッチングするためにプラズマを生成するプラズマ源と、
を備える、基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２０１６年２月１２日出願の米国仮出願第６２／２９４，５７４号の利益を主張する。当該出願の開示全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、基板処理に関し、特に、プラズマ源およびペデスタルの構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で提供されている背景技術の記載は、本開示の背景を概略的に提示するためのものである。ここに名を挙げられている発明者の業績は、この背景技術に記載された範囲において、出願時に従来技術として通常見なされえない記載の態様と共に、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術として認められない。
【０００４】
半導体ウエハなどの基板上の膜をエッチングするために、基板処理システムが利用されうる。基板処理システムは、通例、基板処理チャンバ、ガス分配装置、および、基板支持体を備える。処理中、基板は、基板支持体の上に配置される。異なるガス混合物が基板処理チャンバに導入され、高周波（ＲＦ）プラズマが化学反応を活性化するために生成されうる。ＲＦプラズマは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）またはトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）であってよい。ＩＣＰまたはＴＣＰは、１または複数のコイルを荷電する結果として、プラズマ源によって提供されうる。プラズマ源は、基板処理チャンバの上側部分と、１または複数のコイルとを備える。
【０００５】
ＩＣＰ源のチャンバ部材は、円筒形またはドーム形でありうる。ＴＣＰ源のチャンバ部材は、平坦形状でありうる。ＩＣＰ源の円筒形チャンバ部材は、チャンバ部材の外周に配置されたコイルを有する。ＩＣＰ源のドーム形チャンバ部材は、球形であり、チャンバ部材の上方に配置されたコイルを有する。ＴＣＰ源の平坦形チャンバ部材は、上にコイルが取り付けられた平坦な円形誘電体窓を備える。
【０００６】
円筒形、ドーム形、および、平坦形のチャンバ部材を備えるプラズマ源には、関連する不利点がある。円筒形チャンバ部材の不利点は、対応するコイルすべてが円筒の周囲に配置されることであり、中心（例えば、円筒形チャンバの中心を通して伸びる垂直中心線）から円筒形チャンバ部材の周縁部までの半径方向のプラズマ密度の調整が可能ではない。
【０００７】
ドーム形チャンバ部材は、中央に取り付けられたコイルと、外側に取り付けられたコイルとを有しうる。中央に取り付けられたコイルは、ドーム形チャンバ部材の上部および中心の近くに位置しうる。外側に取り付けられたコイルは、ドーム形チャンバの外周上およびその近くでさらに下に位置しうる。ドーム形チャンバ部材の不利点は、外側に取り付けられたコイルと基板との間の距離に比べて、中央に取り付けられたコイルと基板の中心との間の距離が長いことである。対応するプラズマ源の中央におけるこの長い距離により、外縁に比べて中央で生成されるプラズマ種の滞留時間が長くなりうる。この影響は、高密度プラズマを備える局所的な領域により、高圧ガスが供給された時および／または電気的負性ガスが供給された時に、より顕著になる。
【０００８】
平坦形チャンバ部材の不利点は、対応するコイルが、通例、厚い誘電体窓（例えば、厚さ１〜２インチ（２．５４〜５．０８ｃｍ））により、プラズマから著しく離れた距離に位置することである。誘電体窓は、誘電体窓における圧力の差によって生じる機械力に耐えるために厚くなっている。チャンバ部材とプラズマとの間の物理的分離は、コイルとプラズマとの間の相互インダクタンスを減少させるため、対応するＴＣＰ源の効率を下げる。これは、コイルを通して流れる電流の増加および銅損失の増加（すなわち、磁場損失の増加）につながる。チャンバ部材の内部チャンバ領域からコイルが離れるほど、磁場損失が大きくなり、ひいては、内部チャンバ領域で必要な磁場を提供するのに必要な電流が増える。
【発明の概要】
【０００９】
プラズマ源のチャンバ部材が提供されており、側壁と、移行部材と、上壁と、インジェクタ接続部材と、を備える。側壁は、円筒形であり、基板処理チャンバの上側領域を囲む。移行部材は、側壁に結合されている。上壁は、移行部材に結合されている。インジェクタ接続部材は、上壁に結合され、垂直方向に側壁よりも高く配置され、ガスインジェクタに接続するよう構成されている。ガスが、ガスインジェクタを介して、インジェクタ接続部材を通り、基板処理チャンバの上側領域に入る。チャンバ部材の中心高さ対下方内径の比が、０．２５〜０．５である、および／または、チャンバ部材の中心高さ対外側高さの比が、０．４〜０．８５である。
【００１０】
別の特徴において、ペデスタルが提供されており、高周波電極と、リフトピンと、ｃ−リングと、接地シールドと、を備える。リフトピンは、高周波電極の半径方向外側に配置されている。ｃ−リングは、基板を受けて、リフトピンは、ｃ−リングをペデスタルに対して移動させる。高周波電極、リフトピン、および、絶縁体は、接地シールド内に配置され、絶縁体は、高周波電極をリフトピンおよび接地シールドから絶縁する。
【００１１】
詳細な説明、特許請求の範囲、および、図面から、本開示を適用可能なさらなる領域が明らかになる。詳細な説明および具体的な例は、単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本開示は、詳細な説明および以下に説明する添付図面から、より十分に理解できる。
【００１３】
【図１】本開示の一実施形態に従う、基板処理システムの一例を示す機能ブロック図。
【００１４】
【図２】本開示の一実施形態に従う、基板処理チャンバの上側部分を示す斜視断面図。
【００１５】
【図３】従来のプラズマ源のドーム形チャンバ部分を示す断面図。
【００１６】
【図４】図２の基板処理チャンバの上側部分において、いくつかの高さおよび直径を特定する断面図。
【００１７】
【図５】本開示の一実施形態に従う、コイルの実施例を示す図２の基板処理チャンバの上側部分を備えるプラズマ源の断面図。
【００１８】
【図６】本開示の一実施形態に従う、直列コイル構成を示す概略図。
【００１９】
【図７】本開示の一実施形態に従う、並列コイル構成を示す概略図。
【００２０】
【図８】本開示の一実施形態に従う、独立制御されるコイルを有するプラズマ源のチャンバ部分を示す機能ブロック／断面図。
【００２１】
【図９】本開示の一実施形態に従う、プラズマ源および接地分離シールドを備えるチャンバの一部を示す断面図。
【００２２】
【図１０】本開示の一実施形態に従う、拡散器を備えるプラズマ源のチャンバ部分を示す断面図。
【００２３】
【図１１】本開示の一実施形態に従う、拡散器および側方上向きインジェクタを備えるプラズマ源のチャンバ部分を示す断面図。
【００２４】
【図１２】本開示の一実施形態に従う、拡散器および側方下向きインジェクタを備えるプラズマ源のチャンバ部分を示す断面図。
【００２５】
【図１３】本開示の一実施形態に従う、拡散器および側方下向きインジェクタおよび分配プレートを備えるプラズマ源のチャンバ部分を示す断面図。
【００２６】
【図１４】本開示の一実施形態に従う、シャワーヘッドを示す底面図。
【００２７】
【図１５】本開示の一実施形態に従う、絶縁体および接地分離シールドを組み込んだペデスタルを示す断面図。
【００２８】
【図１６】本開示の一実施形態に従う、リフトピンおよびｃ−リングを組み込んだペデスタルを示す断面図。
【００２９】
【図１７】ペデスタルおよび基板のｚ方向の動きを示すペデスタルシステムの機能ブロック／断面図。
【００３０】
【図１８】本開示の一実施形態に従う、基板処理システムを動作させる方法を示す図。
【００３１】
図面において、同様および／または同一の要素を特定するために、同じ符号を用いる場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
エッジ均一性および調整可能な半径方向均一性など、基板のエッチング均一性の改善のための例が、本明細書に開示されている。エッチング均一性が改善すると、プラズマによる基板損傷のリスクが減少し、基板処理チャンバにガスを注入するための様々なオプションが可能になる。これらの例は、基板にわたって制御された均一なプラズマ生成を可能にする形状および対応するコイル構成を備えるプラズマ源のチャンバ部材を含む。プラズマ源は、ドーム形チャンバ部材を備える従来のプラズマ源と異なり、プラズマ源の中央付近でのプラズマの密度の制御を可能にする。開示されているプラズマ源は、ドーム形チャンバ部材を備える従来のプラズマ源よりも基板の近くに中央コイルを配置する。これは、開示のチャンバ部材の上部中央面と基板との間でのプラズマの滞留時間を減少させる。滞留時間とは、上部中央面に隣接する領域と、対応する基板の中央との間を、プラズマが通過するのに掛かる時間のことである。
【００３３】
これらの例は、ペデスタルから基板を容易に除去することを可能にするペデスタル設計も提供する。ペデスタル設計は、ＲＦ電極および／またはプレートを通過しないリフトピンを備える。これは、ペデスタルおよび基板の背面（ペデスタルと対向する側）における熱およびＲＦの均一性を改善する。ペデスタル設計は、ＲＦエネルギが放射される領域にリフトピンが配置されないので、リフトピン領域でのアーク放電のリスクも減少させる。
【００３４】
ここで、図１を参照すると、本開示に従う、基板の膜層をエッチングするための基板処理チャンバ１０１を備える基板処理システム１００の一例が示されている。特定の基板処理チャンバが図示および説明されているが、本明細書に記載の方法は、他のタイプの基板処理システムで実施されてもよい。図１は、様々なフィーチャを有する基板処理システムを示しているが、これらのフィーチャの内の１または複数が、異なっていてもよい、および／または、含まれなくてもよい。別の実施形態の例が、図２〜図１７に関して図示および説明されている。
【００３５】
再び図１を参照すると、基板処理チャンバ１０１は、下側チャンバ領域１０２および上側チャンバ領域１０４を備える。下側チャンバ領域１０２は、チャンバ側壁面１０８、チャンバ底面１１０、および、ガス分配装置１１４の下面によって規定される。基板処理チャンバ１０１の上側部分（すなわち、チャンバ部材）１１８は、対応するコイル（例を後述する）と併せて、プラズマ源とみなされてよく、ＩＣＰを供給しうる。
【００３６】
上側チャンバ領域１０４は、ガス分配装置１１４の上面および上側部分１１８の内面によって規定される。いくつかの例において、上側部分１１８は、第１環状支持体１２１の上にある。いくつかの例において、第１環状支持体１２１は、後に詳述するように、上側チャンバ領域１０４に処理ガスを供給するための１または複数の離間された穴１２３を備える。いくつかの例において、処理ガスは、ガス分配装置１１４を含む平面に対して鋭角に上方向に１または複数の離間した穴１２３によって供給されるが、その他の角度／方向が用いられてもよい。いくつかの例では、第１環状支持体１２１のガス流路１３４が、（ｉ）１または複数の離間した穴１２３ならびに／もしくは（ｉｉ）１または複数の流路すなわちインジェクタ１３６へガスを供給し、インジェクタ１３６は、上側チャンバ領域１０４でガスおよび／またはプラズマと混合するために、（矢印１３８で示すように）上向きへガスを方向付ける。
【００３７】
第１環状支持体１２１は、第２環状支持体１２５の上方および／またはその上に配置されてよい。第２環状支持体１２５は、ガス流路１２９から下側チャンバ領域１０２へ処理ガスを供給するための１または複数の離間した穴１２７を規定する。いくつかの例において、ガス分配装置１１４の穴１３１は、穴１２７と整列する。別の例において、ガス分配装置１１４は、より小さい直径を有しており、穴１３１は必要ない。いくつかの例において、処理ガスは、ガス分配装置１１４を含む平面に対して鋭角に基板１２６に向かって下方向に１または複数の離間した穴１２７によって供給されるが、その他の角度／方向が用いられてもよい。
【００３８】
別の例において、上側チャンバ領域１０４は、平坦な上面を備える円筒形である。さらに別の例において、単一のチャンバが、シャワーヘッド１２８と基板支持体１２２との間に配置されたスペーサと共に用いられてもよい。
【００３９】
基板支持体１２２は、下側チャンバ領域１０２内に配置されている。いくつかの例において、基板支持体１２２は、静電チャック（ＥＳＣ）を備えるが、その他のタイプの基板支持体が用いられてもよい。基板１２６が、エッチング中に基板支持体１２２の上面に配置される。いくつかの例において、基板１２６の温度は、加熱素子（すなわち、ヒータプレート）１３３と、流体流路を備える任意選択的な冷却プレートと、１または複数のセンサ（図示せず）とによって制御されてよいが、任意のその他の適切な基板支持体温度制御システムが用いられてもよい。
【００４０】
いくつかの例において、ガス分配装置１１４は、シャワーヘッドを備える（例えば、複数の離間した穴１２９を有するプレート１２８が示されている）。複数の離間した穴１２９は、プレート１２８の上面からプレート１２８の下面まで伸びる。いくつかの例において、離間した穴１２９は、０．４”から０．７５”（１．０１６から１．９０５ｃｍ）の範囲の直径を有し、シャワーヘッドは、導電材料製の埋め込み電極を備える導電材料（アルミニウムなど）または非導電材料（セラミックなど）で製造される。
【００４１】
１または複数の誘導コイル１４０が、上側部分１１８の外側部分の周りに配列されてよい。励起されると、１または複数の誘導コイル１４０は、上側部分１１８の内部に電磁場を生成する。いくつかの例では、上側コイルおよび下側コイルが用いられる。ガスインジェクタ１４２が、ガス供給システム１５０−１から１または複数のガス混合物を注入する。
【００４２】
いくつかの例において、ガス供給システム１５０−１は、１または複数のガス源１５２と、１または複数のバルブ１５４と、１または複数のマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５６と、混合マニホルド１５８とを備えるが、その他のタイプのガス供給システムが用いられてもよい。ガススプリッタ（図示せず）が、ガス混合物の流量を変化させるために用いられてよい。別のガス供給システム１５０−２が、（ガスインジェクタ１４２からのエッチングガスに加えてまたはその代わりに）エッチングガスまたはエッチングガス混合物をガス流路１２９および／または１３４に供給するために用いられる。
【００４３】
適切なガス供給システムが、名称を「Ｇａｓ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍ」とする、２０１５年１２月４日出願の同一出願人の米国特許出願第１４／９４５，６８０号に図示および記載されており、当該出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。適切なシングルまたはデュアルガスインジェクタおよび他のガス注入位置が、名称を「Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｐｏｉｎｔｓ  ａｎｄ  Ｄｕａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｏｒ」とする、２０１６年１月７日出願の同一出願人の米国仮特許出願第６２／２７５，８３７号に図示および記載されており、当該出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００４４】
いくつかの例において、ガスインジェクタ１４２は、下方向にガスを方向付ける中央注入位置と、下方向に対して或る角度でガスを注入する１または複数の側方注入位置とを備える。いくつかの例において、ガス供給システム１５０−１は、中央注入位置に第１流量でガス混合物の第１部分を供給し、ガスインジェクタ１４２の側方注入位置へ第２流量でガス混合物の第２部分を供給する。別の例では、異なるガス混合物が、ガスインジェクタ１４２によって供給される。いくつかの例において、ガス供給システム１５０−１は、後述するように、ガス流路１２９および１３４ならびに／もしくは処理チャンバの他の位置へ調節ガスを供給する。
【００４５】
プラズマ発生器１７０が、１または複数の誘導コイル１４０に出力されるＲＦ電力を生成するために用いられる。プラズマ１９０が、上側チャンバ領域１０４で生成される。いくつかの例において、プラズマ発生器１７０は、ＲＦ発生器１７２および整合回路網１７４を備える。整合回路網１７４は、ＲＦ発生器１７２のインピーダンスを１または複数の誘導コイル１４０のインピーダンスに整合させる。いくつかの例において、ガス分配装置１１４は、接地などの基準電位に接続される。バルブ１７８およびポンプ１８０が、下側および上側チャンバ領域１０２、１０４の内部の圧力を制御すると共に、反応物質を排出するために用いられてよい。
【００４６】
コントローラ１７６が、ガス供給システム１５０−１および１５０−２、バルブ１７８、ポンプ１８０、ならびに／もしくは、プラズマ発生器１７０と通信して、処理ガス、パージガスの流量、ＲＦプラズマ、および、チャンバ圧を制御する。いくつかの例において、プラズマは、１または複数の誘導コイル１４０によって上側部分１１８内で維持される。１または複数のガス混合物が、ガスインジェクタ１４２（および／または穴１２３）を用いて基板処理チャンバ１０１の上部から導入され、プラズマは、ガス分配装置１１４を用いて上側部分１１８内に閉じこめられる。
【００４７】
上側部分１１８におけるプラズマの閉じこめは、プラズマ種の体積再結合を可能にし、ガス分配装置１１４を通して所望のエッチング種を放出する。いくつかの例において、基板１２６にはＲＦバイアスが印加されない。結果として、基板１２６上に活性シースはなく、イオンが任意の有限エネルギで基板１２６に衝突することがない。或る程度の量のイオンが、ガス分配装置１１４を通してプラズマ領域から拡散する。しかしながら、拡散するプラズマの量は、上側部分１１８内に位置するプラズマよりも桁が小さい。プラズマ内のイオンのほとんどは、高圧で体積再結合によって失われる。ガス分配装置１１４の上面での表面再結合の損失も、ガス分配装置１１４の下のイオン密度を低下させる。
【００４８】
別の例において、基板処理システム１００は、ＲＦバイアス発生器１８６および整合回路網１８８を備える。ＲＦバイアス発生器１８６は、ガス分配装置１１４と基板支持体１２２との間でプラズマを生成するため、または、イオンを引きつけるために基板１２６上で自己バイアスを生成するために利用されうるＲＦバイアスを生成する。コントローラ１７６は、ＲＦバイアスを制御してよい。ＲＦバイアス発生器１８６および／または整合回路網１８８の出力周波数は、０．５〜６０メガヘルツ（ＭＨｚ）であってよい。
【００４９】
基板処理システム１００は、主に、ＩＣＰ源で動作するものとして記載されているが、追加的または代替的に容量結合プラズマ（ＣＣＰ）リアクタおよび／または平行板リアクタとして動作してもよく、ここで、基板支持体１２２のＲＦ電極が、下側プレートとして機能し、シャワーヘッド１２８が含まれるか否かに応じて、シャワーヘッド１２８またはプラズマ源のチャンバ部材が、上側プレートとして機能する。
【００５０】
ここで、さらに図２を参照すると、基板処理チャンバの上側部分２００の斜視断面図が示されている。上側部分２００は、図１の上側部分１１８と置き換えられてよく、プラズマ源のチャンバ部分または部材と見なされてよい。上側部分２００は、セラミック、石英、および／または、その他の適切な誘電材料で形成されてよい。上側部分２００は、「押しつぶされた」チャンバ部分と呼んでもよい。上側部分２００は、ドーム形、球形、または、半球形ではない。上側部分２００は、側壁２０２、移行部材２０４、上壁２０６、および、インジェクタ接続部材２０８を備える。単一の要素として示されているが、上側部分２００は、複数の別個の要素を備えてもよい。例えば、要素２０２、２０４、２０６、２０８は、別個に形成されて結合されてもよいし、図に示すように、単一要素の一部として形成されてもよい。
【００５１】
側壁２０２は、円筒形であり、第１環状支持体１２１、基板支持体１２２、および／または、基板処理システム１００のその他の水平向きの要素に対して垂直方向に向けられてよい。移行部材２０４は、側壁２０２を上壁２０６に接続し、側壁２０２と上壁２０６との間の角度αを設定する。角度αは、上壁のどの部分から角度αが決定されるのかに応じて、１００〜１４５°の間であってよい。一実施形態において、角度αは、１１５〜１３５°である。上壁２０６の断面および／または上壁２０６の断面の一部は、半線形または線形であってよい。上壁２０６は、移行部材２０４とインジェクタ接続部材２０８との間に伸びる。上壁２０６は、凹形および／または半球形であってよい。上壁２０６は、球形ではない。要素２０２、２０４、２０６、および／または、２０８は、同じ厚さを有してよい。
【００５２】
別の実施形態において、側壁２０２と上壁２０６との間の角度αが、図２に示した角度よりも小さくてもよい、および／または、上壁２０６の断面が、図２に示した断面よりも線形に近くてもよい。上壁の断面は、移行部材２０４とインジェクタ接続部材２０８との間で線形であってよい。結果として、上側部分２００の上部は、図２に示したものよりも形状が平坦になりうる。
【００５３】
ここで、図３および図４を参照すると、従来のプラズマ源のドーム形チャンバ部分２２０および本明細書に開示のプラズマ源のチャンバ部分２３０の断面図が示されている。ドーム形チャンバ部分２２０は、中心高さ対下方内径の比が、０．６であってよい。中心高さとは、（ｉ）ドーム形チャンバ部分２２０の底面または支持プレート２２２の上面と、（ｉｉ）インジェクタ２２４の底面との間の高さのことである。下方内径とは、ドーム形チャンバ部分２２０の底部での内径のことである。下方内径は、矢印２２５で示されている。チャンバ部分２３０は、側壁２３２の高さに応じて、下方内径に対する中心高さの比０．２５〜０．５を有してよい。中心高さとは、（ｉ）チャンバ部分２３０の底面または支持プレート２３４の上面と、（ｉｉ）インジェクタ２３６の底面との間の高さのことである。下方内径は、矢印２３５で示されている。一実施形態において、チャンバ部分２３０の下方内径に対する中心高さの比は、０．３５〜０．４５である。別の実施形態において、下方内径に対する中心高さの比は、０．４である。一実施形態において、下方内径２３５は、チャンバ部分２３０の下で処理される基板の直径以上である。
【００５４】
ドーム形チャンバ部分２２０は、中心高さに対する外側高さの比０．１８を有してよい。チャンバ部分２３０は、中心高さに対する外側高さの比０．４〜０．８５を有してよい。一実施形態において、チャンバ部分２３０は、中心高さに対する外側高さの比０．５〜０．６を有する。別の実施形態において、チャンバ部分２３０は、中心高さに対する外側高さの比０．５５を有する。ドーム形チャンバ部分２２０の外側高さとは、（ｉ）ドーム形チャンバ部分２２０の底部または支持プレート２２２の上面と、（ｉｉ）ドーム形チャンバ部分２２０が内側に曲がり始めるドーム形チャンバ部分２２０の内面に沿った点（点の一例２３７が示されている）での高さとの間の高さのことである。外側高さおよび中心高さは、それぞれ、矢印２２６および２２８で表されている。チャンバ部分２３０の外側高さとは、（ｉ）チャンバ部分２３０の底部または支持プレート２２２の上面と、（ｉｉ）チャンバ部分２３０が内側に曲がり始めるチャンバ部分２３０の内面に沿った点（点の一例２３９が示されている）での高さとの間の高さのことである。外側高さは、側壁２３２の高さに等しくてよい。外側高さおよび中心高さは、矢印３２０４０によって表されている。
【００５５】
図５は、上側部分２００、中央（内側）コイル２５２、および、外側（縁部）コイル２５４を備えるプラズマ源２５０を示す。中央コイル２５２は、チャンバ部材２５１の中央領域の上方、インジェクタ２５６およびインジェクタ接続部材２５８の周囲、かつ、プラズマ源２５０の上部付近に配置される。外側コイル２５４は、プラズマ源２５０の底面付近の側壁２６０の周りに配置される。コイル２５２、２５４は、プラズマ密度の半径方向の制御を提供する。符号２６２は、生成されたプラズマを表す。
【００５６】
本明細書で開示されているプラズマ源のチャンバ部分の形状は、外側コイルを生成されるプラズマから半径方向外側に配置することによって、プラズマ源の外縁付近で良好なプラズマ生成を提供する。この形状は、プラズマ源の中央領域の近くで上方に配置された中央コイルを用いて、チャンバ部分の中央付近のプラズマ密度を良好に制御することも可能にする。また、これらの構成は、中央のプラズマを基板のより近くに配置して、（ｉ）中央領域でのプラズマの滞留時間、そして、結果として（ｉｉ）中央領域のプラズマと基板縁部付近のプラズマとの間の滞留時間の差、を減少させる。中央領域で滞留時間が減少すると、より長い滞留時間中に発生しうるプラズマ内の変化が防止される。例えば、プラズマが生成される時に、原子が分離されうる。より長い滞留時間では、原子の一部が再結合することにより、プラズマの効果を低減させうる。
【００５７】
また、開示されている押しつぶされた形状の設計では、より薄い壁厚の基板処理チャンバの上側部分への圧力を支えることができるため、平坦なＴＣＰ構成に較べてコイルをプラズマに近づけることができる。例えば、図２の要素２０２、２０４、２０６，２０８は、平坦なＴＣＰ構成の壁または誘電体窓の厚さよりも薄くてよい。要素２０２、２０４、２０６、２０８は、０．４〜０．６インチ（１．０１６〜１．５２４ｃｍ）の厚さを有してよい。一実施形態において、要素２０２、２０４、２０６、２０８各々の厚さは、０．５インチ（１．２７ｃｍ）である。プラズマ源の上側部分が薄いと、コイルをプラズマのより近くに配置することができるため、コイルに供給されうる電流が小さくなるので、相互インダクタンスおよびプラズマ源出力効率が高くなる。
【００５８】
押しつぶされたドーム形は、良好な均一性を備える効率的なプラズマ源と、プラズマ密度を半径方向で調整する能力とを提供する。本明細書に開示されたプラズマ源は、均一性特性の改善により、製品歩留まりの高いより小さい装置フットプリントを提供する。
【００５９】
図６は、直列コイル構成２８０を示す。直列コイル構成２８０は、１または複数の内側（または中央）コイル２８２と、第１キャパシタンス２８４と、１または複数の外側（または縁部）コイル２８６と、第２キャパシタンス２８８とを備える。内側コイル２８２は、図５の中央コイル２５２であってよい。外側コイル２８６は、図５の縁部コイル２６０であってよい。内側コイル２８２は、端子２９０で電源（図１のＲＦ発生器１７２など）から電流を受けてよい。第２キャパシタンスは、接地端子２９２に接続されてよい。コイル２８２、２８６は、接地に対するコイル端部の近くの電圧を平衡化するために、キャパシタンス２８４、２８８と直列構成で接続される。端子２９０と接地端子２９２との間の構成要素の直列の順序は、変更されてもよい。
【００６０】
代替例として、本明細書に開示されたプラズマ源のいずれかの内側および外側コイルは、図７に示すように、並列構成で接続されてもよい。外側コイル３００は、第１キャパシタンス３０２と直列で接続されることが図示されている。内側コイル３０４は、第２キャパシタンス３０６と直列で接続されることが図示されている。並列構成は、外側コイル３００が内側コイル３０４から独立して制御されることを可能にする。外側コイル３００は、コイル３０４とは異なる電圧および／または電流量を受けてよい。供給端子３１０、３１２が示されており、図１の整合回路網１７４に接続されてよい。キャパシタンス３０２、３０６は、接地に接続されてよい。端末３１０、３１２と、接地端子３１４との間の構成要素の直列の順序は、変更されてもよい。
【００６１】
図８は、独立的に制御されるコイル３２２、３２４を有するプラズマ源のチャンバ部分３２０を示す。コイル３２２および第１キャパシタンスＣ１は、直列に接続されてよい。コイル３２４および第２キャパシタンスＣ２は、直列に接続されてよい。コイル３２２およびキャパシタンスＣ１は、コイル３２４およびキャパシタンスＣ２と並列に接続されてよい。電源３２６が、図１のＲＦ発生器１７２および整合回路網１７４を備えてよく、コイル３２２、３２４に独立的に電力を供給する。一実施形態において、コイル３２２、３２４は、コイル３２４を通る電力に対するコイル３２２を通る電力の比が、基板にわたるプラズマの半径方向密度を変えるために制御されるように、電力供給される。
【００６２】
図９は、保護筐体３４０の一部を示す。プラズマ源３４２が、保護筐体３４０内に配置されており、上側チャンバ部分３４４を有する。保護筐体３４０は、接地分離シールド３４６を備える。接地分離シールド３４６は、保護筐体３４０の内部を第１領域３５０および第２領域３５２に分ける。キャパシタンスなどのＲＦ構成要素（例えば、図６〜図８のキャパシタンスおよび／またはその他のＲＦ構成要素）が、第１領域３５０に配置される。上側チャンバ部分３４４と、コイル３５４、３５６とを備えるプラズマ源３４２が、第２領域３５２に配置される。
【００６３】
図に示すように、キャパシタンスは、接地シールド３４６の上方に配置され、プラズマ源３４２は、接地シールド３４６の下方に配置される。接地シールド３４６は、接地シールド３４６の上方に配置されたＲＦ構成要素および対応する接続によって生成された電磁場をプラズマ源３４２から隔離する。
【００６４】
コネクタピン３６０が、第１領域３５０に備えられ、図１の整合回路網１７４および／または図８の電源３２６に接続および／またはプラグ接続されてよい。ピン３６０は、チャンバ３４０の上壁３６４にある絶縁体３６２を通して挿入されてよい。ピン３６０は、キャパシタンス（キャパシタンスの一例３６４が示されている）に接続しうる。
【００６５】
図１０は、拡散器３７２を備えるプラズマ源のチャンバ部分３７０を示す。拡散器３７２は、ガスを受け入れるための１または複数の流路を備え、受け入れたガスをチャンバ部分３７０に散布するための開口部を有してよい。１つだけの流路が含まれる場合、受け入れられたガスは、拡散器３７２の穴すべてに提供されてよい。２以上の流路が含まれる場合、流路の各々の中のガスは、拡散器３７２の穴の内の対応する穴に提供されてよい。拡散器３７２は、任意の数の穴を有してよい。結果として、注入された各ガスは、拡散器３７２の１または複数の穴からチャンバ部分部３７０へ通されうる。
【００６６】
図１１は、拡散器３８２および側方上向きインジェクタ３８４を備えるプラズマ源のチャンバ部分３８０を示す。別の実施形態において、チャンバ部分３８０へのガス注入は、拡散器３８２の１または複数の穴から、ならびに／もしくは、１または複数の側方上向きインジェクタ（例えば、側方上向きインジェクタ３８４）からの注入であってよい。
【００６７】
図１２は、拡散器３９２および側方下向きインジェクタ３９４を備えるプラズマ源のチャンバ部分３９０を示す。一実施形態において、プラズマ源の下方へのガス注入は、プラズマ源３９０および／またはシャワーヘッド３９６の下方にガスを注入する側方下向きインジェクタ３９４から基板処理チャンバ内への注入であってよい。この構成は、基板の上方の異なる領域に注入するために、異なる角度での側方注入を可能にする。この構成は、プラズマ源へのガス注入の独立制御も可能にする。
【００６８】
図１３は、拡散器４０２、側方下向きインジェクタ４０４、および、分配プレート（またはシャワーヘッド）４０６を備えるプラズマ源のチャンバ部分４００を示す。側方下向きインジェクタ４０４は、プラズマ源の下方、分配プレート４０６の下方、および、対応する基板処理チャンバ内へ、ガスを注入するのではなく、分配プレート４０６にガスを供給する。この構成は、プラズマ源および基板処理チャンバへのガス注入の独立制御も可能にする。
【００６９】
図１４は、シャワーヘッド４２０の底面図である。シャワーヘッド４２０は、本明細書に開示の他のシャワーヘッドと置き換わってもよく、穴４２２のパターンを有してよい。穴４２２は、所定の直径より大きい直径を有してもよい。規定の直径を有する穴のパターンは、（ｉ）プラズマ源における領域と、（ｉｉ）シャワーヘッド４２０および基板の間の領域との間で、ガスおよび／またはプラズマの流れ抵抗を最小化する。
【００７０】
図１５は、絶縁体４３２、接地シールド４３４、ＲＦ電極４３６、および、基板４３８を備えるペデスタル４３０を示す。ＲＦ電極は、静電チャックを備えてよい。オープン領域４３７は、大気圧であってよく、（ｉ）絶縁体４３２の間、および、（ｉｉ）ＲＦ電極４３６と接地シールド４３４との間、に存在してよい。絶縁体４３２およびＲＦ電極４３６は、接地シールド４３４内に配置される。結果として、ＲＦ電極４３６のペデスタル側および底部は、接地シールド４３４によって基板処理チャンバの内部から分離され、これは、ペデスタル４３０の側部または下側での寄生プラズマ形成を防止する。ペデスタル４３０は、図１の基板支持体１２２と置き換わってもよい。
【００７１】
図１６は、リフトピン４５０およびｃ−リング４５２を組み込んだペデスタル４３０の図である。リフトピン４５０は、ペデスタル４３０に対してｃ−リング４５２を上下させるために用いられる。リフトピン４５０は、ＲＦ電極４３６の半径方向外側に配置され、絶縁体４３２の内の１または複数の中に配置されてよいガイド４５１内で摺動してよい。ＲＦ電極４３６、ｃ−リング４５２、および、基板４３８は、ペデスタル４３０の上または中で、ペデスタルを通して垂直に伸びる中心線４５５に対して中心があってよい。
【００７２】
ｃ−リング４５２は、ペデスタル４３０に対して基板（例えば、基板４３８）を上下させるために提供される。ｃ−リング４５２は、基板以上の厚さを有してよく、基板がｃ−リング４５２上に配置された時に基板と接触するテーパ状または段状の内面４５３を有する。内面４５３は、基板を受け止めて保持するような形状であってよい。基板の外径は、内面４５３の内径と一致してよい。ｃ−リング４５２ひいては基板をペデスタル４３０に対して移動させるために、リフトピン４５０が、ｚ方向に（すなわち、垂直に）平行移動されてもよいし、ペデスタル４３０が、ｚ方向に平行移動されてもよい。ペデスタル４３０が、ｚ方向に移動される場合、リフトピン４５０の底部が、基板処理チャンバの底部と接触して、リフトピン４５０をペデスタル４３０に対して上方に移動させ、それにより、基板４３８をペデスタルから持ち上げてよい。ペデスタル４３０に対する基板４３８の移動およびｃ−リング４５２の形状は、基板移送プレート（すなわち、パドル）を介して、基板４３８をペデスタル４３０に配置したりそこから取り除いたりすることを可能にする。リフトピン４５０は、ＲＦ電極４３６の外側に配置され、基板４３８の下にはない。移送プレートは、ｃ−リング４５２の開口端に側方から挿入されてよい。
【００７３】
リフトピン４５０は、１または複数の空気圧式、電気式、および／または、機械式アクチュエータ（１つのアクチュエータ４６０が示されている）を用いて平行移動されてよく、アクチュエータは、ペデスタル４３０内で、一例としてはＲＦ電極４３６の下方に配置されてよい。コントローラ１７６は、リフトピン４５０に接続され、ペデスタル４３０に対するリフトピン４５０の位置を制御してよい。アクチュエータおよび／または対応するアクチュエータアセンブリの各々は、低電圧ソレノイド、低電圧電気モータ、空気モータ、結合部などを備えてよい。
【００７４】
ＲＦ電極４３６の外側にリフトピン４５０を組み込むと、ＲＦ電極４３６における熱均一性およびＲＦ均一性が改善する。これは、従来のペデスタルと異なり、ＲＦ電極４３６がリフトピンのための穴を持たず、リフトピンに関連するＲｆ電極４３６の穴の中でガスがイオン化されえないためである。リフトピン４５０がＲＦ電極４３６内になく、絶縁体４３２を介してＲＦ電極４３６から絶縁されているので、リフトピン領域でのアーク放電のリスクも少なくなる。これは、システムの信頼性を向上させる。
【００７５】
図１７は、ペデスタル４３０、モータ４７２、および、駆動ネジアセンブリ４７４を備えるペデスタルシステム４７０を示す。図１の基板支持体１２２は、ペデスタル４３０を備えてよい、および／または、ペデスタル４３０として実装されてよい。ペデスタル４３０は、モータ４７２および駆動ネジアセンブリ４７４を介してｚ方向に移動されてよい。モータ４７２は、コントローラ１７６によって制御されてよい。ＲＦ電極４３６は、整合回路網４７６に接続されてよく、整合回路網４７６は、図１のＲＦ発生器からＲＦ電力を受けてよい。リフトピン４５０は、ペデスタル４３０が下方に移動された時に、レッジ４７８に当たることにより、ｃ−リング４５２および基板４３８を持ち上げうる。
【００７６】
図１の基板処理システムのコントローラおよび／またはその他の装置のさらに明確な構造については、後述の図１８の方法と、「コントローラ」という用語についての後述の定義とを参照すること。基板処理システム１００は、多くの方法を用いて動作されてよく、方法の一例が図１８に示されている。図１８には、基板処理システムを動作させる方法が示されている。以下の工程は、主に図１〜図１７の実施例に関して記載されているが、本開示のその他の実施例に適用するために容易に変形されうる。工程は、反復して実行されてもよい。
【００７７】
方法は、工程２００で開始しうる。工程２０２では、基板が、下側チャンバ領域１０２内の基板支持体（例えば、基板支持体１２２またはペデスタル４３０）上に配置される。これは、ｃ−リング４５２がペデスタル４３０および／またはＲＦ電極４３６から離されて、基板をｃ−リング４５２上に設置することを可能にするように、ペデスタル４３０および／またはｃ−リング４５２をｚ方向に移動させることによって実行されてよい。基板がｃ−リング４５２上に設置されると、ｃ−リング４５２は、ペデスタル４３０および／またはＲＦ電極４３６に向かって移動されてよい。基板は、１または複数の膜層を含む複数の層を備えてよい。複数の膜層は、ＳｉＮで形成された半導体膜層などである。
【００７８】
工程２０４では、１または複数のエッチングガスおよび／または１または複数のエッチングガス混合物が、ガス供給システム１５０−１および／または１５０−２によってガスインジェクタ１４２を介して上側チャンバ領域１０４へ供給される。エッチングガス混合物は、四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、および／または、その他のエッチング前駆体など、エッチング前駆体を含んでよい。
【００７９】
工程２０６では、プラズマが、上側チャンバ領域１０４で点火される。工程２０８では、任意選択的に、ＲＦバイアスが、ＲＦ発生器１８６および整合回路網１８８を介して基板支持体に供給される。工程２１０では、コントローラ１７６は、所定のエッチング期間が終了したか否かを判定してよい。エッチング期間が終了した場合、工程２１２が実行される。工程２１２では、プラズマは、所定のエッチング期間が終了した時に消される。工程２１４では、用いられた場合には、ＲＦバイアスが終了される。工程２１５では、基板は、ペデスタル４３０から取り除かれてよい。これは、ペデスタルおよび／またはｃ−リング４５２を作動させて、ペデスタル４３０および／またはＲＦ電極４３６から基板を移動させることを含んでよい。次いで、基板は、移送プレート（すなわち、パドル）を介してｃ−リング４５２から取り外されてよい。方法は、工程２１６で終了してよい。
【００８０】
上述の工程は、例示を意図されており、工程は、応用例に応じて、順番に、同調して、同時に、連続的に、重複した期間内に、または、異なる順序で、実行されてよい。また、工程のいずれかが、実施例および／またはイベントの順序に応じて、実行されなくても飛ばされてもよい。
【００８１】
上述の記載は、本質的に例示に過ぎず、本開示、応用例、または、利用法を限定する意図はない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施されうる。したがって、本開示には特定の例が含まれるが、図面、明細書、および、以下の特許請求の範囲を研究すれば他の変形例が明らかになるため、本開示の真の範囲は、それらの例には限定されない。方法に含まれる１または複数の工程が、本開示の原理を改変することなく、異なる順序で（または同時に）実行されてもよいことを理解されたい。さらに、実施形態の各々は、特定の特徴を有するものとして記載されているが、本開示の任意の実施形態に関して記載された特徴の内の任意の１または複数の特徴を、他の実施形態のいずれかに実装することができる、および／または、組み合わせが明確に記載されていないとしても、他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることができる。換言すると、上述の実施形態は互いに排他的ではなく、１または複数の実施形態を互いに置き換えることは本開示の範囲内にある。
【００８２】
要素の間（例えば、モジュールの間、回路要素の間、半導体層の間）の空間的関係および機能的関係性が、「接続される」、「係合される」、「結合される」、「隣接する」、「近接する」、「の上部に」、「上方に」、「下方に」、および、「配置される」など、様々な用語を用いて記載されている。第１および第２要素の間の関係性を本開示で記載する時に、「直接」であると明確に記載されていない限り、その関係性は、他に介在する要素が第１および第２の要素の間に存在しない直接的な関係性でありうるが、１または複数の介在する要素が第１および第２の要素の間に（空間的または機能的に）存在する間接的な関係性でもありうる。本明細書で用いられているように、「Ａ、Ｂ、および、Ｃの少なくとも１つ」という表現は、非排他的な論理和ＯＲを用いて、論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、および、Ｃの少なくとも１つ」という意味であると解釈されるべきではない。
【００８３】
いくつかの実施例において、コントローラは、システムの一部であり、システムは、上述の例の一部であってよい。かかるシステムは、１または複数の処理ツール、１または複数のチャンバ、処理のための１または複数のプラットフォーム、および／または、特定の処理構成要素（ウエハペデスタル、ガスフローシステムなど）など、半導体処理装置を備えうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および、処理後に、システム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」と呼ばれてもよく、システムの様々な構成要素または副部品を制御しうる。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ならびに、ツールおよび他の移動ツールおよび／または特定のシステムと接続または結合されたロードロックの内外へのウエハ移動など、本明細書に開示の処理のいずれを制御するようプログラムされてもよい。
【００８４】
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、エンドポイント測定を可能にすることなどを行う様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、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、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１または複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含みうる。プログラム命令は、様々な個々の設定（また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、半導体ウエハに対するまたは半導体ウエハのための特定の処理を実行するための動作パラメータ、もしくは、システムへ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、いくつかの実施形態において、ウエハの１または複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ダイの加工中に１または複数の処理工程を達成するために処理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。
【００８５】
コントローラは、いくつかの実施例において、システムと一体化されるか、システムに接続されるか、その他の方法でシステムとネットワーク化されるか、もしくは、それらの組み合わせでシステムに結合されたコンピュータの一部であってもよいし、かかるコンピュータに接続されてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全部または一部であってもよい。コンピュータは、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に従って処理工程を設定する、または、新たな処理を開始するために、システムへのリモートアクセスを可能にして製造動作の現在の進捗を監視する、過去の製造動作の履歴を調べる、複数の製造動作からの傾向または性能指標を調べうる。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）が、ネットワーク（ローカルネットワークまたはインターネットを含みうる）を介してシステムに処理レシピを提供してよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力また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備えてよく、パラメータおよび／または設定は、リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例において、コントローラは、データの形式で命令を受信し、命令は、１または複数の動作中に実行される処理工程の各々のためのパラメータを指定する。パラメータは、実行される処理のタイプならびにコントローラがインターフェース接続するまたは制御するよう構成されたツールのタイプに固有であってよいことを理解されたい。したがって、上述のように、コントローラは、ネットワーク化されて共通の目的（本明細書に記載の処理および制御など）に向けて動作する１または複数の別個のコントローラを備えることなどによって分散されてよい。かかる目的のための分散コントローラの一例は、チャンバでの処理を制御するために協働するリモートに配置された（プラットフォームレベルにある、または、リモートコンピュータの一部として配置されるなど）１または複数の集積回路と通信するチャンバ上の１または複数の集積回路である。
【００８６】
限定はしないが、システムの例は、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、蒸着チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属メッキチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層蒸着（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの加工および／または製造に関連するかまたは利用されうる任意のその他の半導体処理システムを含みうる。
【００８７】
上述のように、ツールによって実行される１または複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近くのツール、工場の至る所に配置されるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、もしくは、半導体製造工場内のツール位置および／またはロードポートに向かってまたはそこからウエハのコンテナを運ぶ材料輸送に用いられるツール、の内の１または複数と通信してもよい。
【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】
2017175121.tif 000014
【図１３】
2017175121.tif 000015
【図１４】
2017175121.tif 000016
【図１５】
2017175121.tif 000017
【図１６】
2017175121.tif 000018
【図１７】
2017175121.tif 000019
【図１８】
2017175121.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月8日(2017.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ源のチャンバ部材であって、
基板処理チャンバの上側領域を囲む円筒形の側壁と、
前記側壁に結合されている移行部材と、
前記移行部材に結合されている上壁と、
前記上壁に結合され、前記側壁よりも垂直方向に高く配置され、ガスインジェクタに接続するよう構成されているインジェクタ接続部材と、を備え、ガスが前記ガスインジェクタを介して前記インジェクタ接続部材を通って前記基板処理チャンバの前記上側領域内に入り、
前記チャンバ部材の中心高さ対下方内径の比が、０．２５〜０．５であるか、または、
前記チャンバ部材の中心高さ対外側高さの比が、０．４〜０．８５であるか、の少なくとも一方である、チャンバ部材。
【請求項２】
請求項１に記載のチャンバ部材であって、前記上壁は、半線形である、チャンバ部材。
【請求項３】
請求項１に記載のチャンバ部材であって、前記上壁は、線形である、チャンバ部材。
【請求項４】
請求項１に記載のチャンバ部材であって、前記チャンバ部材の前記中心高さ対下方内径の比は、０．３５〜０．４５である、チャンバ部材。
【請求項５】
請求項１に記載のチャンバ部材であって、前記チャンバ部材の前記中心高さ対外側高さの比は、０．５〜０．６である、チャンバ部材。
【請求項６】
プラズマ源であって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
前記チャンバ部材の中央部分の上方で前記インジェクタ接続部材の周りに配置されている第１コイルと、
前記側壁の周りに配置されている第２コイルと、
を備える、プラズマ源。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ源であって、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、直列に接続されている、プラズマ源。
【請求項８】
請求項６に記載のプラズマ源であって、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、並列に接続されている、プラズマ源。
【請求項９】
請求項６に記載のプラズマ源であって、さらに
前記第１コイルおよび前記第２コイルに電流を供給する発電機と、
前記第１コイルおよび前記第２コイルへの電流の供給を制御するよう構成されているコントローラと、
を備え、
前記第１コイルに供給される電流は、前記第２コイルに供給される電流と独立して制御される、プラズマ源。
【請求項１０】
請求項６に記載のプラズマ源であって、さらに、前記基板処理チャンバの前記上側領域内にガスを拡散させるよう構成されている拡散器を備える、プラズマ源。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプラズマ源であって、
前記拡散器は、複数の流路を備え、
前記複数の流路は、それぞれのガスを受け入れる、プラズマ源。
【請求項１２】
基板処理チャンバであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
上方に向かって前記基板処理チャンバ内へガスを注入する第２インジェクタと、
を備える、基板処理チャンバ。
【請求項１３】
基板処理チャンバであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
分配プレートまたはシャワーヘッドの下側であって、下方に向かって前記基板処理チャンバ内へガスを注入する第２インジェクタと、
を備える、基板処理チャンバ。
【請求項１４】
基板処理チャンバであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
分配プレートと、
前記分配プレートを通して前記基板処理チャンバ内へガスを注入する第２インジェクタと、
を備える、基板処理チャンバ。
【請求項１５】
基板処理システムであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
前記チャンバ部材を備えるプラズマ源と、
キャパシタンスを含む複数の高周波構成要素と、
接地シールドと、
保護筐体と、
を備え、
前記プラズマ源、前記複数の高周波構成要素、および、前記接地シールドは、前記保護筐体内に配置され、
前記接地シールドは、前記複数の高周波構成要素を前記プラズマ源から分離する、基板処理システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、前記保護筐体は、
上壁と、
前記保護筐体の前記上壁に結合されている絶縁体と、
前記絶縁体を通過するピンと、
前記ピンに接続し、前記複数の高周波構成要素に電流を供給するコントローラと、
を備える、基板処理システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、さらに、ペデスタルを備え、前記ペデスタルは、
高周波電極と、
前記高周波電極の半径方向外側に配置されている複数のリフトピンと、
基板を受けるｃ−リングと、を備え、前記複数のリフトピンは、前記ｃ−リングを前記ペデスタルに対して移動させる、基板処理システム。
【請求項１８】
ペデスタルであって、
高周波電極と、
前記高周波電極の半径方向外側に配置されている複数のリフトピンと、
基板を受けるｃ−リングと、前記複数のリフトピンは、前記ｃ−リングを前記ペデスタルに対して移動させ、
複数の絶縁体と、
接地シールドと、を備え、前記高周波電極、前記複数のリフトピン、および、前記複数の絶縁体は、前記接地シールド内に配置され
前記複数の絶縁体は、前記高周波電極を前記複数のリフトピンおよび前記接地シールドから絶縁する、ペデスタル。
【請求項１９】
請求項１８に記載のペデスタルであって、前記ｃ−リングは、前記基板が保持されるテーパ状または段状の内面を備える、ペデスタル。
【請求項２０】
基板処理システムであって、
請求項１８に記載のペデスタルと、
前記ペデスタルの上方に配置され、前記基板をエッチングするためにプラズマを生成するプラズマ源と、
を備える、基板処理システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
ドーム形チャンバ部分２２０は、中心高さに対する外側高さの比０．１８を有してよい。チャンバ部分２３０は、中心高さに対する外側高さの比０．４〜０．８５を有してよい。一実施形態において、チャンバ部分２３０は、中心高さに対する外側高さの比０．５〜０．６を有する。別の実施形態において、チャンバ部分２３０は、中心高さに対する外側高さの比０．５５を有する。ドーム形チャンバ部分２２０の外側高さとは、（ｉ）ドーム形チャンバ部分２２０の底部または支持プレート２２２の上面と、（ｉｉ）ドーム形チャンバ部分２２０が内側に曲がり始めるドーム形チャンバ部分２２０の内面に沿った点（点の一例２３７が示されている）での高さとの間の高さのことである。外側高さおよび中心高さは、それぞれ、矢印２２６および２２８で表されている。チャンバ部分２３０の外側高さとは、（ｉ）チャンバ部分２３０の底部または支持プレート２２２の上面と、（ｉｉ）チャンバ部分２３０が内側に曲がり始めるチャンバ部分２３０の内面に沿った点（点の一例２３９が示されている）での高さとの間の高さのことである。外側高さは、側壁２３２の高さに等しくてよい。外側高さおよび中心高さは、矢印２３８、２４０によって表されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
コネクタピン３６０が、第１領域３５０に備えられ、図１の整合回路網１７４および／または図８の電源３２６に接続および／またはプラグ接続されてよい。ピン３６０は、保護筐体３４０の上壁３６４にある絶縁体３６２を通して挿入されてよい。ピン３６０は、キャパシタンス（キャパシタンスの一例３６６が示されている）に接続しうる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
図１２は、拡散器３９２および側方下向きインジェクタ３９４を備えるプラズマ源のチャンバ部分３９０を示す。一実施形態において、プラズマ源の下方へのガス注入は、プラズマ源および／またはシャワーヘッド３９６の下方にガスを注入する側方下向きインジェクタ３９４から基板処理チャンバ内への注入であってよい。この構成は、基板の上方の異なる領域に注入するために、異なる角度での側方注入を可能にする。この構成は、プラズマ源へのガス注入の独立制御も可能にする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
方法は、工程５００で開始しうる。工程５０２では、基板が、下側チャンバ領域１０２内の基板支持体（例えば、基板支持体１２２またはペデスタル４３０）上に配置される。これは、ｃ−リング４５２がペデスタル４３０および／またはＲＦ電極４３６から離されて、基板をｃ−リング４５２上に設置することを可能にするように、ペデスタル４３０および／またはｃ−リング４５２をｚ方向に移動させることによって実行されてよい。基板がｃ−リング４５２上に設置されると、ｃ−リング４５２は、ペデスタル４３０および／またはＲＦ電極４３６に向かって移動されてよい。基板は、１または複数の膜層を含む複数の層を備えてよい。複数の膜層は、ＳｉＮで形成された半導体膜層などである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
工程５０４では、１または複数のエッチングガスおよび／または１または複数のエッチングガス混合物が、ガス供給システム１５０−１および／または１５０−２によってガスインジェクタ１４２を介して上側チャンバ領域１０４へ供給される。エッチングガス混合物は、四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、および／または、その他のエッチング前駆体など、エッチング前駆体を含んでよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
工程５０６では、プラズマが、上側チャンバ領域１０４で点火される。工程５０８では、任意選択的に、ＲＦバイアスが、ＲＦ発生器１８６および整合回路網１８８を介して基板支持体に供給される。工程５１０では、コントローラ１７６は、所定のエッチング期間が終了したか否かを判定してよい。エッチング期間が終了した場合、工程５１２が実行される。工程５１２では、プラズマは、所定のエッチング期間が終了した時に消される。工程５１４では、用いられた場合には、ＲＦバイアスが終了される。工程５１５では、基板は、ペデスタル４３０から取り除かれてよい。これは、ペデスタルおよび／またはｃ−リング４５２を作動させて、ペデスタル４３０および／またはＲＦ電極４３６から基板を移動させることを含んでよい。次いで、基板は、移送プレート（すなわち、パドル）を介してｃ−リング４５２から取り外されてよい。方法は、工程５１６で終了してよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
上述のように、ツールによって実行される１または複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近くのツール、工場の至る所に配置されるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、もしくは、半導体製造工場内のツール位置および／またはロードポートに向かってまたはそこからウエハのコンテナを運ぶ材料輸送に用いられるツール、の内の１または複数と通信してもよい。
適用例１：プラズマ源のチャンバ部材であって、
基板処理チャンバの上側領域を囲む円筒形の側壁と、
前記側壁に結合されている移行部材と、
前記移行部材に結合されている上壁と、
前記上壁に結合され、前記側壁よりも垂直方向に高く配置され、ガスインジェクタに接続するよう構成されているインジェクタ接続部材と、を備え、ガスが前記ガスインジェクタを介して前記インジェクタ接続部材を通って前記基板処理チャンバの前記上側領域内に入り、
前記チャンバ部材の中心高さ対下方内径の比が、０．２５〜０．５であるか、または、
前記チャンバ部材の中心高さ対外側高さの比が、０．４〜０．８５であるか、の少なくとも一方である、チャンバ部材。
適用例２：適用例１に記載のチャンバ部材であって、前記上壁は、半線形である、チャンバ部材。
適用例３：適用例１に記載のチャンバ部材であって、前記上壁は、線形である、チャンバ部材。
適用例４：適用例１に記載のチャンバ部材であって、前記チャンバ部材の前記中心高さ対下方内径の比は、０．３５〜０．４５である、チャンバ部材。
適用例５：適用例１に記載のチャンバ部材であって、前記チャンバ部材の前記中心高さ対外側高さの比は、０．５〜０．６である、チャンバ部材。
適用例６：  プラズマ源であって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
前記チャンバ部材の中央部分の上方で前記インジェクタ接続部材の周りに配置されている第１コイルと、
前記側壁の周りに配置されている第２コイルと、
を備える、プラズマ源。
適用例７：適用例６に記載のプラズマ源であって、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、直列に接続されている、プラズマ源。
適用例８：適用例６に記載のプラズマ源であって、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、並列に接続されている、プラズマ源。
適用例９：適用例６に記載のプラズマ源であって、さらに
前記第１コイルおよび前記第２コイルに電流を供給する発電機と、
前記第１コイルおよび前記第２コイルへの電流の供給を制御するよう構成されているコントローラと、
を備え、
前記第１コイルに供給される電流は、前記第２コイルに供給される電流と独立して制御される、プラズマ源。
適用例１０：適用例６に記載のプラズマ源であって、さらに、前記基板処理チャンバの前記上側領域内にガスを拡散させるよう構成されている拡散器を備える、プラズマ源。
適用例１１：適用例１０に記載のプラズマ源であって、
前記拡散器は、複数の流路を備え、
前記複数の流路は、それぞれのガスを受け入れる、プラズマ源。
適用例１２：  基板処理チャンバであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
上方に向かって前記基板処理チャンバ内へガスを注入する第２インジェクタと、
を備える、基板処理チャンバ。
適用例１３：  基板処理チャンバであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
分配プレートまたはシャワーヘッドの下側であって、下方に向かって基板処理チャンバ内へガスを注入する第２インジェクタと、
を備える、基板処理チャンバ。
適用例１４：  基板処理チャンバであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
分配プレートと、
前記分配プレートを通して前記基板処理チャンバ内へガスを注入する第２インジェクタと、
を備える、基板処理チャンバ。
適用例１５：基板処理システムであって、
請求項１に記載のチャンバ部材と、
前記チャンバ部材を備えるプラズマ源と、
キャパシタンスを含む複数の高周波構成要素と、
接地シールドと、
保護筐体と、
を備え、
前記プラズマ源、前記複数の高周波構成要素、および、前記接地シールドは、前記保護筐体内に配置され、
前記接地シールドは、前記高周波構成要素を前記プラズマ源から分離する、基板処理システム。
適用例１６：適用例１５に記載の基板処理システムであって、前記保護筐体は、
上壁と、
前記保護筐体の前記上壁に結合されている絶縁体と、
前記絶縁体を通過するピンと、
前記ピンに接続し、前記複数の高周波構成要素に電流を供給するコントローラと、
を備える、基板処理システム。
適用例１７：適用例１５に記載の基板処理システムであって、さらに、ペデスタルを備え、前記ペデスタルは、
高周波電極と、
前記高周波電極の半径方向外側に配置されている複数のリフトピンと、
基板を受けるｃ−リングと、を備え、前記複数のリフトピンは、前記ｃ−リングを前記ペデスタルに対して移動させる、基板処理システム。
適用例１８：ペデスタルであって、
高周波電極と、
前記高周波電極の半径方向外側に配置されている複数のリフトピンと、
基板を受けるｃ−リングと、前記複数のリフトピンは、前記ｃ−リングを前記ペデスタルに対して移動させ、
複数の絶縁体と、
接地シールドと、を備え、前記高周波電極、前記リフトピン、および、前記複数の絶縁体は、前記接地シールド内に配置され
前記複数の絶縁体は、前記高周波電極を前記リフトピンおよび前記接地シールドから絶縁する、ペデスタル。
適用例１９：適用例１８に記載のペデスタルであって、前記ｃ−リングは、前記基板が保持されるテーパ状または段状の内面を備える、ペデスタル。
適用例２０：基板処理システムであって、
請求項１８に記載のペデスタルと、
前記ペデスタルの上方に配置され、前記基板をエッチングするためにプラズマを生成するプラズマ源と、
を備える、基板処理システム。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2017175121.tif 000021
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2017175121.tif 000022
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2017175121.tif 000023
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2017175121.tif 000024
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2017175121.tif 000025
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2017175121.tif 000026
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2017175121.tif 000027
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2017175121.tif 000028
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2017175121.tif 000029
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2017175121.tif 000030
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2017175121.tif 000031
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2017175121.tif 000032
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2017175121.tif 000033
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2017175121.tif 000034
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2017175121.tif 000035
【外国語明細書】
2017175121000001.pdf