(57)【要約】【課題】【解決手段】プラズマチャンバ内のグロー放電を制御するための方法およびシステムが開示されている。装置例は、接地に接続されたチャンバ壁を有するチャンバと、高周波（ＲＦ）電源と、を備える。上部電極がＲＦ電源に接続され、下部電極がＲＦ電源に接続されている。位相変化制御部が、ＲＦ電源によって上部電極に供給されるＲＦ信号の第１位相およびＲＦ電源によって下部電極に供給されるＲＦ信号の第２位相を制御するためにＲＦ電源の出力に接続されている。第１位相と第２位相との間の位相差を調整することで、チャンバ内のプラズマグロー放電の位置を調整するために、コントローラが、位相変化制御部と通信する。【選択図】図２
2020537811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマグロー放電の位置決めを制御するための方法であって、
チャンバの上部電極に接続された高周波（ＲＦ）発生器を備え、
前記チャンバは、接地に接続されたチャンバ壁を有し、
前記ＲＦ発生器は、前記チャンバの下部電極に接続され、
前記方法は、
前記チャンバ内で実行される蒸着の処理動作を特定する工程と、
第１位相で前記上部電極に供給されるように前記ＲＦ発生器からのＲＦ信号を設定する工程と、
第２位相で前記下部電極に供給されるように前記ＲＦ発生器からの前記ＲＦ信号を設定する工程と、
を備え、
前記第１位相および前記第２位相は、位相差に基づいて前記チャンバ内で制御可能に前記プラズマグロー放電を配置させるために、前記位相差に合わせて調整可能である、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記第１位相および前記第２位相の前記設定は、前記位相差に適合するためにコントローラ入力に応じてなされる、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、実質的に前記上部電極と前記下部電極との間に含まれるように前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記上部電極に供給される前記ＲＦ信号が前記下部電極に供給される前記ＲＦ信号と１８０°の位相ずれを有するように、前記位相差は、前記第１位相が前記第２位相と１８０°の位相ずれを有するように設定される、方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、実質的に前記上部電極と前記下部電極との間から離れて、実質的に前記チャンバ壁に向かって集中するように、前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記上部電極に供給される前記ＲＦ信号が前記下部電極に供給される前記ＲＦ信号と０°の位相ずれを有するように、前記位相差は、前記第１位相が前記第２位相と０°の位相ずれを有するように設定される、方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法であって、実質的に前記上部電極および下部電極の間にある状態と、実質的に前記上部電極および下部電極から離れて、実質的に前記チャンバ壁に向かって移動された状態との間になるように、前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記位相差は、前記第１位相が約１８０°の位相ずれないし０°の位相ずれを有するように設定される、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記第１位相は、前記ＲＦ発生器と前記上部電極との間の第１ケーブル長によって設定され、前記第２位相は、前記ＲＦ発生器と前記下部電極との間の第２ケーブル長によって設定される、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、前記第１ケーブル長は、前記第２ケーブル長とは異なる、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記第１および第２位相は、コントローラとインターフェース接続された位相変化制御部によって設定され、前記コントローラは、前記チャンバからの位相情報を位相センサから受信するよう構成され、前記位相情報は、前記位相差を調整するために、前記コントローラによって利用される、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記ＲＦ発生器のＲＦ電力を前記上部電極と前記下部電極との間で分割した結果として前記チャンバ内で低減された電力寄生に基づいて、二次酸素パージ流を調整する工程を備える、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
水素ラジカルを生成するために水素／ヘリウムガス流を前記チャンバ内に供給しつつ、前記位相差を０°の位相ずれに設定する工程を備え、
前記水素ラジカルは、蒸着微粒子または残留物を前記チャンバ壁の少なくとも一部から洗浄するために用いられる、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記処理動作は蒸着動作であり、前記方法は、さらに、
前記位相差が１８０°の位相ずれに設定された状態で、前記蒸着動作を実行する工程と、
前記蒸着動作の終了を決定する工程と、
前記位相差を０°の位相ずれに切り替える工程と、
前記切り替える工程の後に、前記蒸着動作を停止する工程と、
を備える、方法。
【請求項１２】
基板を処理するための装置であって、
接地に接続されたチャンバ壁を有するチャンバと、
高周波（ＲＦ）電源と、
前記ＲＦ電源に接続された上部電極と、
前記ＲＦ電源に接続された下部電極と、
前記ＲＦ電源によって前記上部電極に供給されるＲＦ信号の第１位相および前記ＲＦ電源によって前記下部電極に供給される前記ＲＦ信号の第２位相を制御するために前記ＲＦ電源の出力に接続された位相変化制御部と、
を備え、
前記第１位相と前記第２位相との間の位相差を調整することで、前記チャンバ内のプラズマグロー放電の位置を調整するために、コントローラが、前記位相変化制御部と通信する、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、実質的に前記上部電極と前記下部電極との間に含まれるように前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記上部電極に供給される前記ＲＦ信号が前記下部電極に供給される前記ＲＦ信号と１８０°の位相ずれを有するように、前記位相差は、前記第１位相が前記第２位相と１８０°の位相ずれを有するように設定される、装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置であって、実質的に前記上部電極と前記下部電極との間から離れて、実質的に前記チャンバ壁に向かって集中するように、前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記上部電極に供給される前記ＲＦ信号が前記下部電極に供給される前記ＲＦ信号と０°の位相ずれを有するように、前記位相差は、前記第１位相が前記第２位相と０°の位相ずれを有するように設定される、装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、実質的に前記上部電極および下部電極の間にある状態と、実質的に前記上部電極および下部電極から離れて、実質的に前記チャンバ壁に向かって移動された状態との間になるように、前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記位相差は、前記第１位相が約１８０°の位相ずれないし０°の位相ずれを有するように設定される、装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の装置であって、前記コントローラは、前記チャンバからの位相情報を位相センサから受信するよう構成され、前記位相情報は、処理中に前記チャンバ内での蒸着の均一性に影響を与えるように前記位相差を調整するために、前記コントローラによって利用される、装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の装置であって、さらに、
前記ＲＦ電源が前記上部電極と前記下部電極との間で分割された結果として前記チャンバ内で低減された電力寄生に基づいて、二次酸素パージ流を調整することを含む、装置。
【請求項１８】
請求項１２に記載の装置であって、さらに、
水素ラジカルを生成するために水素／ヘリウムガス流を前記チャンバ内に供給しつつ、前記位相差を０°の位相ずれに設定することを含み、
前記水素ラジカルは、蒸着微粒子または残留物を前記チャンバ壁の少なくとも一部から洗浄するために用いられる、装置。
【請求項１９】
請求項１２に記載の装置であって、前記コントローラは、蒸着動作中に１８０°の位相ずれになるように前記位相差を設定し、前記蒸着動作の完了後かつ前記ＲＦ電源の停止前に０°の位相ずれになるように前記位相差を切り替えることによって、前記蒸着動作を管理するよう構成されている、装置。
【請求項２０】
請求項１２に記載の装置であって、前記上部電極はシャワーヘッドであり、前記下部電極はペデスタルである、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、プラズマチャンバの電極の間でプラズマのプラズマグロー放電を制御するための方法に関し、特に、プラズマチャンバのシャワーヘッドおよびペデスタルの各々に供給される高周波（ＲＦ）電力信号の間で位相を制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）は、気体状態（すなわち、蒸気）から基板（ウエハなど）上での固体状態へ薄膜を蒸着するために用いられるプラズマ蒸着の１タイプである。ＰＥＣＶＤシステムは、液体前駆体を蒸気前駆体に変換し、蒸気前駆体は、チャンバに供給される。ＰＥＣＶＤシステムは、蒸気前駆体を生成するために制御された方法で液体前駆体を気化させる気化器を備えうる。プラズマチャンバが、プラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）処理を用いて精密な材料層を蒸着するために用いられる。同様に、プラズマが、基板から材料を除去するために最適化されたチャンバ内で利用される。
【０００３】
これらのシステムは、チャンバに導入されたガスからプラズマを点火する必要性を共有しており、これは、本明細書では、チャンバの１以上の電極へ電力を供給することで起きるプラズマグロー放電と呼ばれる。電極の間でプラズマを点火することに依存する任意のシステムでの現在の課題は、グロー放電の制御である。例えば、グロー放電が電極の間で生み出されると、通例は、チャンバ内の異なる位置または領域におけるプラズマバルク全体の部分部分を位置決めするのに影響を与えることは不可能である。これらの問題に対処するために、現行の技術は、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ、または、エッチングにおけるグロー放電を制御するために、複数の周波数および／または複数のＲＦ発生器に依存する。
【０００４】
実施形態は、この文脈に起因する。
【発明の概要】
【０００５】
チャンバ内のプラズマグロー放電を制御する方法およびシステムが提供されている。ＲＦ電源から上部電極および下部電極の両方へ供給されるＲＦ信号について、位相差が制御される。位相差の制御部が、実質的に上部および下部電極の間にある状態から、上部および下部電極を離れて、接地されたチャンバのチャンバ壁に近づいた状態へと、プラズマグロー放電の位置を制御する助けとなる。
【０００６】
一実施形態において、プラズマグロー放電の位置決めを制御するための方法が開示されている。高周波（ＲＦ）発生器が、チャンバの上部電極に接続されており、チャンバは、接地に接続されたチャンバ壁を有する。ＲＦ発生器は、チャンバの下部電極に接続されている。方法は、チャンバ内で実行される蒸着の処理動作を特定する工程を備える。方法は、さらに、第１位相で上部電極に供給されるようにＲＦ発生器からのＲＦ信号を設定する工程と、第２位相で下部電極に供給されるようにＲＦ発生器からのＲＦ信号を設定する工程と、を備える。第１位相および第２位相は、位相差に基づいてチャンバ内で制御可能にプラズマグロー放電を配置させるために、位相差に合わせて調整可能である。
基板を処理するための装置が開示されている。装置は、接地に接続されたチャンバ壁を有するチャンバと、高周波（ＲＦ）電源と、を備える。上部電極がＲＦ電源に接続され、下部電極がＲＦ電源に接続されている。位相変化制御部が、ＲＦ電源によって上部電極に供給されるＲＦ信号の第１位相およびＲＦ電源によって下部電極に供給されるＲＦ信号の第２位相を制御するためにＲＦ電源の出力に接続されている。第１位相と第２位相との間の位相差を調整することで、チャンバ内のプラズマグロー放電の位置を調整するために、コントローラが、位相変化制御部と通信する。
【０００７】
添付の図面を参照して行う以下の詳細な説明から、別の態様が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態は、添付の図面に関連して行う以下の説明を参照することによって最も良好に理解できる。
【０００９】
【図１】一構成に従って、基板を処理するためにチャンバ壁を有するチャンバを備えたプラズマチャンバの一例を示す図。
【００１０】
【図２】ＲＦ電源によって供給されるＲＦ信号によって供給される位相を、上部電極に供給される第１位相と下部電極に供給される第２位相との間で変えることによって提供される機能の一例を示す図。
【００１１】
【図３】一実施形態に従って、処理チャンバの構成例と、上部電極および下部電極に供給されるＲＦ電力を分割することによって得られるいくつかの技術的利点と、を示す図。
【００１２】
【図４】本開示の一実施形態に従って、方法のフローの例を示す図。
【図５】本開示の一実施形態に従って、方法のフローの例を示す図。
【図６】本開示の一実施形態に従って、方法のフローの例を示す図。
【図７】本開示の一実施形態に従って、方法のフローの例を示す図。
【図８】本開示の一実施形態に従って、方法のフローの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の実施形態は、プラズマチャンバ内でのプラズマグロー放電のバルクの配置または位置決めに影響を与えるように、上側電極（例えば、シャワーヘッド）および下側電極（例えば、ペデスタル）の各々に供給されるＲＦ電力の間の位相差を制御または設定するための方法、デバイス、システム、および、コンピュータプログラムについて記載する。本実施形態は、これらの具体的な詳細事項の一部またはすべてがなくとも実施可能であることが明らかである。また、本実施形態が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の詳細な説明は省略した。
【００１４】
一実施形態において、単一のＲＦ発生器が、シャワーヘッドおよびペデスタルの両方に接続される。この構成において、シャワーヘッドは、上部電極として機能し、ペデスタルは、下部電極として機能する。一例において、単一のＲＦ発生器は、供給されるＲＦ電力信号の間の位相差を制御しつつ、シャワーヘッドの電極にＲＦ電力の半分を供給し、ペデスタルの電極にＲＦ電力の半分を供給するよう構成される。一例において、シャワーヘッドの電極に供給されるＲＦ電力信号は、ペデスタルの電極に供給されるＲＦ電力信号と１８０°位相がずれている。別の例において、シャワーヘッドの電極に供給されるＲＦ電力信号は、ペデスタルの電極に供給されるＲＦ電力信号と０°位相がずれている（例えば、同相である）。さらに別の例において、ＲＦ電力信号の位相ずれの量を０〜１８０°の間で制御することにより、チャンバ内のプラズマのプラズマグロー放電の形状および／または位置決めに影響を与えることが可能である。例として、位相を変化させることにより、システムは、実質的に上部および下部電極の間に、もしくは、上部および下部電極から離れて、接地帰路を提供する接地されたチャンバ壁に向かうように、プラズマグロー放電を集中させることを可能にする。
【００１５】
いくつかの実施形態において、位相差は、ＲＦ発生器から電極の各々までのケーブル長を選択することによって設定される。別の実施形態では、チャンバのコントローラに接続された電子機器が、両方の電極へ向かうＲＦの間の位相変化／シフトを自動的に設定および制御するようにプログラム可能になっている。いくつかの実施形態において、ケーブル長およびコントローラ制御は、所望の位置にプラズマグロー放電を位置決めするための微調整を提供するように一緒に機能しうる。本明細書に記載の実施形態は、どの周波数にも限定されない。本明細書に記載の実施形態のいくつかは、約１００ｋＨｚ〜約１００ＭＨｚの間の周波数を用いてよく、特に、いくつかの周波数例は、約４００ｋＨｚ、約２ＭＨｚ、約１３．５６ＭＨｚ、約２７ＭＨｚ、約６０ＭＨｚなどを含む。
【００１６】
図１は、プラズマチャンバ１００の一例を示しており、プラズマチャンバ１００は、基板を処理するために、チャンバ壁１０２を有するチャンバを備える。チャンバ壁１０２は、接地されている１１０。一実施形態において、下部電極１０６が、基板を支持するためのペデスタルとして機能する。上部電極１０４が、材料の蒸着またはエッチングに有用なガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。一構成では、高周波（ＲＦ）電源１２０が、一端で接地１０８に接続され、上部電極１０４および下部電極１０６へ同時に接続されている。図に示すように、位相変化制御部１４２が、ＲＦ電源１２０の出力に接続され、コントローラ１４０とインターフェース接続されている。位相変化制御部１４２は、一実施形態において、ＲＦ電源１２０によって出力されるＲＦ信号の位相を変えるために用いられる。
【００１７】
位相変化制御部１４２は、ＲＦ電源１２０によって出力される同じＲＦ信号について、上部電極１０４に供給される第１位相と、下部電極１０６に供給される第２位相との間の位相差を調整するよう構成される。位相センサ１４４が、チャンバ壁１０２のポートを通してチャンバに接続されている。位相センサ１４４は、プラズマグロー放電の位置または実質的な集中を決定するために、チャンバの内部領域を監視および検知するよう構成される。プラズマグロー放電が上部電極１０４と下部電極１０６との間に集中する場合、位相センサ１４４は、上部電極１０４および下部電極１０６に供給されるＲＦ信号の間で位相が実質的に１８０°ずれていると判定する。
【００１８】
プラズマグロー放電の集中が実質的にチャンバ壁１０２の近傍にあるとセンサが判定した場合、センサは、上部電極１０４および下部電極１０６に供給されるＲＦ信号の間で位相が実質的に０°ずれている（すなわち、実質的に同相である）と判定する。いくつかの実施形態において、位相センサ１４４は、位相検出器として動作し、これは、チャンバ内の電流および電圧の特性を監視または検知できる。いくつかの実施形態において、位相センサ１４４は、チャンバの内側を向いて、異なる位置の中で統合された複数の検出器によって規定されうる。このように、処理中または処理前にチャンバ内に存在する位相差を決定または近似するために、位相のより正確な検出を行うことができ、プラズマグロー放電の強度を検出できる。
【００１９】
一実施形態において、位相センサ１４４は、動作中にチャンバから電圧および電流の測定値を取得するために用いられる電圧−電流（ＶＩ）プローブであってよい。例として、ＶＩプローブは、例えば、電極（すなわち、シャワーヘッド電極またはペデスタル電極）への電気的結合を介して、チャンバの外側に接続されてもよいし、チャンバの内部領域に向かって、または、一方または両方の電極に向かって、内面、ポート、または、延長部に接続されてもよい。いくつかのプローブの例は、装置供給業者によって製造された特注のプローブまたはＶＩプローブ（例えば、ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＶＩプローブ、Ｂｉｒｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のＶＩプローブなど）を含む。いくつかの実施形態において、位相センサ１４４は、位相を検出するために電圧信号および電流信号を受信して処理する振幅位相検出器として実装されてよい。さらに、オシロスコープ、ネットワーク分析器、および、試験装置など、その他のタイプのシステムが、チャンバ内の位相を監視するために用いられてもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、位相変化制御部１４２は、上部電極および下部電極の各々に供給されるＲＦ信号の位相を検知するために利用できる。例として、位相は、ＲＦ電源１２０の出力と上部および下部電極１０４および１０６の各々との間のケーブル長を選択することによって制御される。したがって、位相変化制御部１４２は、ＲＦ信号を検知して、コントローラ１４０から受信した制御に基づいて、必要であれば調整を行うことができる。また、コントローラ１４０は、ＲＦ電源１２０とインターフェース接続されることが図示されており、動作中に制御を提供する。
【００２１】
図２は、ＲＦ電源１２０によって供給されるＲＦ信号によって供給される位相を、上部電極１０４に供給される第１位相と下部電極１０６に供給される第２位相との間で変えることによって提供される機能の一例を示す。この例において、第１位相および第２位相が、約１８０°の位相ずれに設定された場合、プラズマグロー放電２０４は、上部電極１０４と下部電極１０６との間に主に含まれ、その時、チャンバ壁１０２を接地１１０に維持する。その一方で、上部電極１０４および下部電極１０６に供給されるＲＦ信号が同相で（例えば、０°の位相ずれで）提供される場合、プラズマグロー放電１０４は、チャンバ壁１０２に向かわされ、すなわち、シフトされ、これが、接地１１０への経路を提供する。
【００２２】
一実施形態において、プラズマグロー放電２０４ｂをチャンバ壁１０２に向かってシフトすることは、他の処理用途中に利用されうる。例として、上部電極１０４に供給されるＲＦ信号の第１位相および下部電極１０６に供給されるＲＦ信号の第２位相を同相にすることによって、チャンバ壁洗浄を最適化することもできる。この時点で、ヘリウムおよび水素の混合ガスを流しつつ、シフトされたプラズマグロー放電２０４ｂを最適化することができる。この混合ガスは、水素ラジカル＊Ｈ（例えば、ｉｎ−ｓｉｔｕ短寿命ラジカル）を生成するために最適化され、それらのラジカルは、プラズマチャンバ、または、チャンバ内の電極を囲むその他の部品、の表面に付着した副生成物をエッチングするように作用する。
【００２３】
これは、電極１０４と１０６との間にプラズマを提供せず、プラズマおよび電位はすべて、チャンバ壁の接地１１０、または、接地されたチャンバ内の構造へ流れる。一実施形態において、このチャンバ洗浄構成は、遠隔プラズマ洗浄（ＲＰＣ）を、電極の間にダメージを与えない低温処理に置き換えることができる。さらに、これは、ＲＰＣがもはや必要なくなるので、チャンバ内のかなりの配管および接合部品の除去を可能にする。いくつかの実施形態において、異なる化学物質が、チャンバまたはチャンバ部品内の洗浄を実行するために利用されてもよい。水素およびヘリウムのガス混合物は、化学物質の組みあわせの一例として提供されているにすぎないことに注意されたい。
【００２４】
１８０°の位相ずれと０°の位相ずれとの間の或る位相では、プラズマグロー放電２０４は、周囲プラズマグロー放電２０４ａを有することになりえ、これは、プラズマグロー放電２０４を引き伸ばすか、または、変形させる。この制御は、蒸着動作中に蒸着処理の均一性調整を提供する。例として、周囲で多かれ少なかれのプラズマグロー放電２０４が望まれ、基板の中央で実質的にほとんど望まれない場合、位相は、１８０°の位相ずれから、０°の位相ずれに近い或る値に向かってシフトされる。一例において、９０°の位相ずれは、或る程度の周囲プラズマグロー放電２０４ａ（これは、処理されている基板上の中央領域におけるプラズマの密度を低減する）と、基板のエッジ付近でより多くの周囲プラズマグロー放電を提供しうる。
【００２５】
理解できるとおり、上部電極１０４に供給される第１位相と下部電極１０６に供給される下部位相との位相差を変化させることで、処理中の基板上でのプラズマグロー放電を変形させるのに有用な調整ノブを提供できる。位相差の調整は、処理中にその場でなされてもよいし、特定の処理レシピに対して予め定められてもよい。いくつかの実施形態において、位相センサ１４４から受信されたフィードバック信号が、蒸着処理またはエッチング処理の最適化を目的に位相を動的かつリアルタイムで調整するために、コントローラ１４０によって利用される。
【００２６】
図３は、一実施形態に従って、処理チャンバ１００の構成例と、上部電極１０４および下部電極１０６に供給されるＲＦ電力を分割することによって得られるいくつかの利点と、を示す。図に示すように、複数のポート３０２が、寄生プラズマ生成および望ましくない領域を減らすために処理中にパージガスを入力できるように提供されている。例として、上部電極１０４上方の領域は、処理中に寄生プラズマが望ましくない領域であり、したがって、ポート３０２を用いて、酸素二次パージが提供される。
【００２７】
酸素二次パージは、上部電極１０４にわたる領域の上方に形成される寄生プラズマに対処するために利用される。一実施形態によると、（１８０°の位相シフト中に）ＲＦ電源１２０からのＲＦ信号出力を上部電極１０４および下部電極１０６の両方に分割することによって、上部電極１０４に通常供給される電圧の半分が、接地への約１／４の寄生電力（Ｖ２／Ｒ）に分割される。結果として、領域３０４は、上部電極１０４と下部電極１０６との間で共有されるＲＦ電力を分割することによって、約１／４の寄生電力を有することになる。領域３０６でも、寄生電力が低減され、これは、上部電極１０４と下部電極１０６との間の処理領域の外での粒子の生成も低減する。
【００２８】
１つのさらなる技術的利点は、寄生電力および領域３０４が減ったために、酸素二次パージも実質的に削減できることである。酸素二次パージは、プラズマの点火を防ぐために用いられるが、寄生電力が領域３０４および３０６で低減されると、酸素二次パージガスの実質的な削減が達成されうる。
【００２９】
図４は、一実施形態に従って、処理できる方法のフローチャートの一例を示す。動作４０２において、ＲＦ電力が、蒸着チャンバの上部電極および下部電極に結合される。ＲＦ電力は、上部および下部電極の各々に提供されるＲＦ信号を生成するよう構成される。動作４０４において、チャンバ内で実行される蒸着の処理動作が特定される。例として、異なるタイプの蒸着またはエッジのための異なるタイプの処理動作が、チャンバ１００内で実行されうるため、処理動作の特定が、チャンバに対してなされる設定および／またはコントローラ１４０によって適用される設定を決定するために必要になる。
【００３０】
動作４０６において、ＲＦ信号が、上部電極および下部電極に電力を供給するために設定される。ＲＦ信号は、ＲＦ電源１２０から出力され、上部および下部電極の両方にＲＦ信号を提供するために分割される。動作４０８において、ＲＦ信号の第１位相が、上部電極１０４へＲＦ電力を供給するために設定される。動作４１０において、ＲＦ信号の第２位相が、下部電極１０６へＲＦ電力を供給するために設定される。上述のように、第１位相と第２位相との間の位相差は、蒸着動作またはレシピのための所望の処理に従って、チャンバ内で所望のプラズマグロー放電を達成するために調整される。動作４１２において、蒸着チャンバは、設定された第１位相および第２位相で上部および下部電極に供給されたＲＦ電力を用いて作動される。
【００３１】
図５は、上部および下部電極に供給される所望の位相差を制御しつつ、チャンバ内で蒸着動作を処理するための方法のフローチャートの別の例を示す。動作４０２〜４０６は、図４を参照して記載したとおりである。動作５０２において、ＲＦ信号の第１位相をＲＦ信号の第２位相と１８０°の位相ずれになるように設定しつつ、上部電極にＲＦ電力を供給するためにＲＦ信号の第１位相を設定する。上述のように、１８０°の位相ずれになるよう位相を設定することで、実質的に電極１０４および１０６の間にプラズマグロー放電の集中が達成されると考えられる。動作５０４において、蒸着チャンバは、第１位相と第２位相との間の１８０°の位相ずれの設定で上部電極および下部電極に供給されたＲＦ電力を用いて作動される。
【００３２】
図６は、上部および下部電極に供給される所望の位相差を制御しつつ、チャンバ内で蒸着動作を処理するための方法のフローチャートの別の例を示す。動作４０２〜４０６は、図４を参照して記載したとおりである。動作６０２において、ＲＦ信号の第１位相が、上部電極にＲＦ電力を供給するために設定され、ＲＦ電力の第２位相が、下部電極に電力を供給するために設定される。第１位相と第２位相との間の位相差は、１８０°の位相ずれと０°の位相ずれ（同相）との間で調整可能に設定される中間位相に設定される。これは、実質的に電極の間に存在するように、または、プラズマグロー放電が電極の縁部から外に出て周囲プラズマグロー放電を生成し始めるように、プラズマグロー放電を調整することを可能にする。次いで、蒸着チャンバは、動作６０４において、中間位相で上部および下部電極に供給されたＲＦ電力を用いて作動される。
【００３３】
図７は、上部および下部電極に供給される所望の位相差を制御しつつ、チャンバ内で蒸着動作を処理するための方法のフローチャートの別の例を示す。動作４０２〜４０６は、図４を参照して記載したとおりである。動作７０２において、上部電極にＲＦ電力を供給するためのＲＦ信号の第１位相が、下部電極にＲＦ電力を供給するために設定されるＲＦ信号の第２位相と０°の位相ずれになるように設定される。
【００３４】
例として、これは、第１位相および第２位相を実質的に同相にして、接地１１０への経路を求めて、プラズマグロー放電をチャンバ壁１０２の方にシフトさせる。上述のように、この特定の設定は、例えば、ウエハがペデスタル上に存在しない時に、プラズマ洗浄に利用できる。さらに上述したように、チャンバ内の上部電極１０４および下部電極１０６の周りの周囲領域、または、チャンバ壁、または、チャンバ内面の中で接地された部品、を洗浄するのに有効な、プラズマグロー放電および短寿命ラジカル＊Ｈを生成するために、ヘリウムおよび水素の混合ガスがシャワーヘッドを通して供給されうる。
【００３５】
図８は、上部および下部電極に供給される所望の位相差を制御しつつ、チャンバ内で蒸着動作を処理するための方法のフローチャートの別の例を示す。動作４０２〜４１０は、図４を参照して記載したとおりである。この方法では、処理シーケンス中に第１および第２位相の間の位相差を制御することが可能である。処理シーケンスは、例えば、メイン蒸着処理の後に蒸着処理の終了が続くものであってよく、ここで、位相は、メイン蒸着処理と、蒸着処理の終了との間で変化する。
【００３６】
動作８０２において、蒸着処理は、第１位相および第２位相に実質的に１８０°の位相ずれがある状態で実行される。蒸着処理は、動作８０４で蒸着処理が完了したと判定されるまで継続する。蒸着処理が完了したと判定されると、位相は、第１位相および第２位相が実質的に同相（例えば、０°の位相ずれ）になるように切り替えられる。これは、プラズマグロー放電を基板の上から離れさせ、チャンバ壁１０２に向かわせる。動作８０６の位相切り替えによって、プラズマがウエハの上から除去されると、蒸着動作は、動作８０８で終了できる。蒸着動作の終了は、ＲＦ電源をオフにすることを含む。
【００３７】
電源をオフにする前に位相の切り替えを実行することにより、ウエハへの過剰な粒子の蒸着を避けると共に、エッチングまたは蒸着動作の終わりに生じる任意の過剰な粒子を、実質的にチャンバ壁、および／または、接地されたチャンバ壁の近くにあるかまたは近接するその他の接地面、に向かわせることが可能である。より具体的には、プラズマグロー放電の位置および位置決めを制御することにより、処理動作の完了時にウエハ上での微粒子生成を低減すると共に、粒子をウエハから遠ざけてチャンバ壁にまたはその近くに向かわせることが可能である。これは、プラズマグロー放電を終了するためにＲＦ電力がオフにされる直前に、プラズマをウエハから遠ざける。理解できるとおり、この処理は、ウエハ蒸着性能を改善できる。
【００３８】
上述のように、開示された構成は、従来技術を超える多くの利点を有する。いくつかの利点の例は、０°位相シフト実施例において電極とチャンバとの間の寄生放電がかなり低いこと（例えば、標準的なＲＦ設定の約２５％まで削減される）を含む。本実施形態なしの構成では、ＰＥＣＶＤの小粒子が、プラズマ内で浮遊して、プラズマが消された時にウエハ上に着地する。これに対処するために、ＤＣバイアスを追加することで、プラズマを常にかすかに維持し続けるが、余分なコストおよび複雑さにつながる。図８に記載の実施形態によれば、プラズマを電極からすぐに離すことで、ウエハサービスから任意の小粒子を消失させ取り除くことができる。
【００３９】
さらに、０°位相シフト条件において、プラズマ放電は、電極の外側で起こり、チャンバ壁を接地への経路として利用する。図３を参照して論じたように、この条件は、Ｈ＊ラジカルを局所的に生成するために利用可能であり、ラジカルが電極の間で生成された場合にすぐに再結合する問題を解決する。いくつかの実験において、０°シフト条件を用いて、低温（＜５０℃）Ｈ＊ラジカル洗浄によって酸化スズ（ＳｎＯ２）を除去した。
【００４０】
さらに、ＰＥＣＶＤカーボン（ＡＨＭ）では、リアクタの隅々からＣを除去することが困難である。Ｃ材料がますますダイヤモンドのようになると、導電性になって、ＲＦ挙動に対して悪影響を持ち始める。したがって、リアクタ（すなわち、チャンバ）洗浄は、１ウエハごとに、または、１ウエハおきに、または、定期的に、必要になる。したがって、本明細書に記載の実施形態は、リアクタ内の特定の領域に合わせた非常に高速なＣ除去を提供する。
【００４１】
一実施形態において、上記の図１を参照して説明したコントローラ１４０は、プロセッサと、メモリと、ソフトウェアロジックと、ハードウェアロジックと、プラズマ処理システムとの通信、監視、および、制御からの入出力サブシステムと、を備えてよい。コントローラ１４０は、さらに、例えば、プラズマ処理システムを動作させるために、様々な動作パラメータ（例えば、電圧、電流、周波数、圧力、流量、電力、温度など）の複数の設定点を含む１または複数のレシピの処理を扱ってもよい。さらに、エッチング動作（例えば、エッチングツール）を参照して、より詳細な例を提供したが、動作は蒸着動作（例えば、蒸着ツール）にも同様に利用できることを理解されたい。例えば、検証動作において、エッチング性能を検証する代わりに、蒸着性能の検証を行ってもよい。蒸着性能は、様々な方法で定量化でき、制限なく、様々なタイプの測定方法および／またはツールが用いられてよい。さらに、蒸着性能は、その場またはオフラインで、測定、検知、近似、および／または、試験されてよい。
【００４２】
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。
【００４３】
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設計された処理によって規定されるレシピの一部であってよい。
【００４４】
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、もしくは、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。
【００４５】
一部の例において、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
上述の実施形態を念頭に置いて、本実施形態は、コンピュータシステムに格納されたデータを含め、コンピュータに実装された様々な動作を利用できることを理解されたい。これらの動作は、物理量の物理操作を必要とするものである。本実施形態の一部を形成する本明細書で説明した動作はいずれも、有用な機械動作である。本実施形態は、さらに、これらの動作を実行するためのデバイスまたは装置に関する。装置は、専用コンピュータなど、必要とされる目的向けに特別に構築されてよい。専用コンピュータとして規定された場合、コンピュータは、特殊目的に含まれない他の処理、プログラム実行、または、ルーチンも実行しつつ、特殊目的のために動作することができる。あるいは、動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに格納されたまたはネットワークを介して取得された１または複数のコンピュータプログラムによって選択的にアクティベートまたは構成された汎用コンピュータで処理されてもよい。データがネットワークを介して取得されると、そのデータは、ネットワーク（例えば、コンピューティングリソースのクラウド）上の他のコンピュータによって処理されてもよい。
【００４９】
１または複数実施形態は、コンピュータ読み取り可能な媒体上にコンピュータ読み取り可能なコードとして製造されてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータシステムによって読み出し可能なデータを格納できる任意のデータ格納装置である。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、および、その他の光学および非光学式のデータ記憶装置が挙げられる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ読み取り可能なコードが分散的に格納および実行されるように、ネットワーク接続されたコンピュータシステム上に分散されたコンピュータ読み取り可能な有形の媒体を含みうる。
【００５０】
方法の動作は特定の順番で記載されているが、オーバーレイ動作の処理が望ましく実行される限りは、他のハウスキーピング動作が動作の合間に実行されてもよいし、動作が若干異なる時間に実行されるように調整されてもよいし、処理に関連した様々な間隔で処理動作が起きることを許容するシステムに分散されてもよいことを理解されたい。
【００５１】
理解を深めるために、本実施形態について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更および変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、実施形態は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。
【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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【国際調査報告】
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