特許 7060344 移動可能エッジリングおよびガス注入調節によるウエハ上ＣＤ均一性の制御

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-18

(45)【発行日】2022-04-26

(54)【発明の名称】移動可能エッジリングおよびガス注入調節によるウエハ上ＣＤ均一性の制御

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20220419BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20220419BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20220419BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20220419BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/31 B

C23C16/455

C23C16/458

【請求項の数】 16

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2017154893

(22)【出願日】2017-08-10

(65)【公開番号】P2018032854

(43)【公開日】2018-03-01

【審査請求日】2020-08-05

(31)【優先権主張番号】15/241,393

(32)【優先日】2016-08-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】イーティン・ジャーン

(72)【発明者】

【氏名】サラバナプリヤン・スリラマン

(72)【発明者】

【氏名】アレックス・パターソン

【審査官】鈴木 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２８０１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３４８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２１７１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４９３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４４７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２２２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５２７９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５４７０１２５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０７－０７４１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０５８５１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理システム内の基板支持体であって、
ガス分配装置の下方に配置された内側部分であって、前記ガス分配装置は、前記内側部分に向かって第１処理ガスを方向付けるように構成されている、内側部分と、
エッジリングを含む外側部分であって、前記エッジリングは、前記内側部分と前記内側部分上に配置された基板とを少なくとも部分的に囲むように前記内側部分の外周の周りに配置され、前記エッジリングは、前記内側部分に対して上下されるように構成され、前記エッジリングは、前記内側部分に向かって第２処理ガスを方向付けるように構成されている、外側部分と、
前記基板上に蒸着された材料の分布を前記基板の処理中に決定し、前記決定された分布に基づいて、（ｉ）前記基板の処理中に前記エッジリングの位置を選択的に調節し、（ｉｉ）前記基板の処理中に前記第１処理ガスおよび前記第２処理ガスの少なくとも一方の流量を選択的に調節するコントローラと、
を備える、基板支持体。

【請求項2】

請求項１に記載の基板支持体であって、前記材料は、エッチング副生成物を含む、基板支持体。

【請求項3】

請求項１に記載の基板支持体であって、前記コントローラは、前記基板上に蒸着された前記材料の分布を、エッジリング位置、前記ガス分配装置によって方向付けられる前記第１処理ガス、および、前記エッジリングによって方向付けられる前記第２処理ガスの内の少なくとも１つと関連付けるデータに基づいて、前記材料の分布を決定する、基板支持体。

【請求項4】

請求項３に記載の基板支持体であって、前記データは、（ｉ）前記第１処理ガスによって引き起こされた前記基板上の蒸着材料および（ｉｉ）前記第２処理ガスによって引き起こされた前記基板上の蒸着材料の平均を含む、基板支持体。

【請求項5】

請求項３に記載の基板支持体であって、前記コントローラは、前記データに基づいて、（ｉ）第１所定期間中に、前記エッジリングの位置を第１位置に調節し、前記第１処理ガスの流量を第１流量に調節し、前記第２処理ガスの流量を第２流量に調節し、（ｉｉ）前記第１所定期間の後、第２所定期間中に、前記エッジリングの位置を第２位置に調節し、前記第１処理ガスの流量を第３流量に調節し、前記第２処理ガスの流量を第４流量に調節する、基板支持体。

【請求項6】

請求項５に記載の基板支持体であって、前記流量を前記第１流量、前記第２流量、前記第３流量、および、前記第４流量の内の少なくとも１つに調節することは、前記第１処理ガスおよび前記第２処理ガスの内の対応する処理ガスをオフにすることを含む、基板支持体。

【請求項7】

請求項１に記載の基板支持体であって、前記エッジリングは、複数のガス注入ノズルを備える、基板支持体。

【請求項8】

請求項７に記載の基板支持体であって、前記複数のガス注入ノズルは、前記エッジリングによって規定されたプレナムと、前記第２処理ガスの供給源に接続された少なくとも１つの導管とを介して、ガス源と流体連通している、基板支持体。

【請求項9】

基板処理システム内で基板を処理するための方法であって、
内側部分および外側部分を有する基板支持体を準備する工程であって、前記内側部分は、ガス分配装置の下方に配置され、前記外側部分は、前記内側部分と前記内側部分上に配置された基板とを少なくとも部分的に囲むように前記内側部分の外周の周りに配置されたエッジリングを備える、工程と、
前記ガス分配装置を用いて、前記内側部分に第１処理ガスを方向付ける工程と、
前記エッジリングを用いて、前記内側部分に第２処理ガスを方向付ける工程と、
前記基板上に蒸着された材料の分布を前記基板の処理中に決定する工程と、
前記基板の処理中に前記エッジリングの位置を前記内側部分に対して上または下へ選択的に調節する工程と、
前記基板の処理中に前記第１処理ガスおよび前記第２処理ガスの少なくとも一方の流量を選択的に調節する工程と、
を備える、方法。

【請求項10】

請求項９に記載の方法であって、前記材料は、エッチング副生成物を含む、方法。

【請求項11】

請求項９に記載の方法であって、前記材料の分布を決定する工程は、前記基板上に蒸着された前記材料の分布を、エッジリング位置、前記ガス分配装置によって方向付けられる前記第１処理ガス、および、前記エッジリングによって方向付けられる前記第２処理ガスの内の少なくとも１つと関連付けるデータに基づいて、前記材料の分布を決定する工程を含む、方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の方法であって、前記データは、（ｉ）前記第１処理ガスによって引き起こされた前記基板上の蒸着材料および（ｉｉ）前記第２処理ガスによって引き起こされた前記基板上の蒸着材料の平均を含む、方法。

【請求項13】

請求項１１に記載の方法であって、さらに、前記データに基づいて、（ｉ）第１所定期間中に、前記エッジリングの位置を第１位置に調節し、前記第１処理ガスの流量を第１流量に調節し、前記第２処理ガスの流量を第２流量に調節する工程と、（ｉｉ）前記第１所定期間の後、第２所定期間中に、前記エッジリングの位置を第２位置に調節し、前記第１処理ガスの流量を第３流量に調節し、前記第２処理ガスの流量を第４流量に調節する工程と、を備える、方法。

【請求項14】

請求項１３に記載の方法であって、前記流量を前記第１流量、前記第２流量、前記第３流量、および、前記第４流量の内の少なくとも１つに調節する工程は、前記第１処理ガスおよび前記第２処理ガスの内の対応する処理ガスをオフにする工程を含む、方法。

【請求項15】

請求項９に記載の方法であって、前記エッジリングは、複数のガス注入ノズルを備える、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、前記複数のガス注入ノズルは、前記エッジリングによって規定されたプレナムと、前記第２処理ガスの供給源に接続された少なくとも１つの導管とを介して、ガス源と流体連通している、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理に関し、特に、基板処理におけるエッチング均一性を制御するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

半導体ウエハなどの基板を処理するために、基板処理システムが利用されうる。基板に実行されうる処理の例は、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、導電体エッチング、および／または、その他のエッチング、蒸着、もしくは、洗浄処理を含むが、これらに限定されない。基板は、基板処理システムの処理チャンバ内の基板支持体（ペデスタル、静電チャック（ＥＳＣ）など）上に配置されうる。エッチング中、１または複数の前駆体を含むガス混合物が、処理チャンバに導入されてよく、プラズマが、化学反応を開始するために利用されうる。

【0004】

基板支持体は、ウエハを支持するように構成されたセラミック層を備えうる。例えば、ウエハは、処理中にセラミック層にクランプされうる。基板支持体は、基板支持体の外側部分の周りに（例えば、周囲の外側におよび／または周囲に隣接して）配置されたエッジリングを備えうる。エッジリングは、基板上方の空間にプラズマを閉じこめる、プラズマによって引き起こされる腐食から基板支持体を保護する、などのために提供されうる。

【発明の概要】

【0005】

基板処理システム内の基板支持体が、内側部分および外側部分を備える。内側部分は、内側部分に向かって第１処理ガスを方向付けるように構成されたガス分配装置の下方に配置される。外側部分は、内側部分と内側部分上に配置された基板とを少なくとも部分的に囲むように内側部分の外周の周りに配置されたエッジリングを備える。エッジリングは、内側部分に対して上下され、内側部分に向かって第２処理ガスを方向付けるように構成される。コントローラが、処理中に基板上に蒸着された材料の分布を決定し、決定された分布に基づいて、エッジリングの位置を選択的に調節し、第１処理ガスおよび第２処理ガスの少なくとも一方の流量を選択的に調節する。

【0006】

基板処理システム内で基板を処理するための方法が、内側部分および外側部分を有する基板支持体を準備する工程を備える。内側部分は、ガス分配装置の下方に配置されており、外側部分は、内側部分と内側部分上に配置された基板とを少なくとも部分的に囲むように内側部分の外周の周りに配置されたエッジリングを備える。方法は、さらに、ガス分配装置を用いて、内側部分に第１処理ガスを方向付ける工程と、エッジリングを用いて、内側部分に第２処理ガスを方向付ける工程と、処理中に基板上に蒸着された材料の分布を決定する工程と、エッジリングの位置を内側部分に対して上または下へ選択的に調節する工程と、第１処理ガスおよび第２処理ガスの少なくとも一方の流量を選択的に調節する工程と、を備える。

【0007】

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】

【0008】

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。

【0009】

【図1】本開示に従って、処理チャンバの一例を示す機能ブロック図。

【0010】

【図2A】本開示に従って、中央注入処理ガスについて基板における副生成物分布の例を示す図。

【0011】

【図2B】本開示に従って、サイド注入処理ガスについて基板における副生成物分布の例を示す図。

【0012】

【図3】本開示に従って、中央注入処理ガスおよびサイド注入処理ガスの副生成物分布の制御範囲および平均プロファイルの例を示す図。

【0013】

【図4A】本開示に従って、下げ位置にある可変深さエッジリングの一例を示す図。

【0014】

【図4B】本開示に従って、上げ位置にある可変深さエッジリングの一例を示す図。

【0015】

【図5A】本開示に従って、エッジリングガス注入ノズルを備えたエッジリング例を示す図。

【図5B】本開示に従って、エッジリングガス注入ノズルを備えたエッジリング例を示す図。

【0016】

【図6】本開示に従って、基板にわたって副生成物分布を制御するための方法例の工程を示す図。

【0017】

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】

【0018】

基板処理システム内の基板支持体が、エッジリングを備えうる。エッジリングの上面は、基板支持体の上面よりも上に伸びてよく、それにより、基板支持体の上面（および、一部の例では、基板支持体上に配置された基板の上面）がエッジリングに対して陥凹する。この陥凹部は、ポケットと呼ばれてもよい。エッジリングの上面と基板の上面との間の距離が、「ポケット深さ」と見なされてよい。一般に、ポケット深さは、基板の上面に対するエッジリングの高さに従って固定される。異なるポケット深さが求められた場合、エッジリングを手動で交換する必要があり、これは、ウエハハンドリングの制約、処理の制約、チャンバの制約などによって制限されうる。

【0019】

エッチング処理のいくつかの態様は、基板処理システム、基板、ガス混合物などの特徴により、様々でありうる。例えば、フローパターンひいてはエッチング速度およびエッチング均一性が、エッジリングのポケット深さ、エッジリング形状（すなわち、形）などに従って様々でありうる。一部の処理の例では、エッチング速度全体が、基板の上面とガス分配装置の底面との間の距離が増すにつれて変化する。さらに、エッチング速度は、基板の中心から基板の外周までで変化しうる。例えば、基板の外周では、シースの屈曲およびイオンの傾斜が、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）を引き起こす場合があり、反応種（例えば、エッチャントおよび／または蒸着前駆体）に関連する化学的負荷が、ハードマスククリティカルディメンションのロールオフを引き起こす場合がある。さらに、エッチング副生成物などの材料が、基板上に再蒸着されることがある。エッチング速度は、基板の上面におけるガス速度を含むがこれに限定されない他の処理パラメータに従って変化しうる。例えば、処理結果に影響しうる様々な処理ガスの注入（例えば、中心ノズル、サイド調整ノズルなどからの注入など）に関連するパラメータは、ガス流量、ガス種、注入角度、注入位置などを含むが、これらに限定されない。

【0020】

したがって、エッジリングの構成（例えば、エッジリングの高さおよび／または形状など）を変化させることで、基板の表面にわたるガス速度プロファイルを変更できる。同様に、様々な処理ガスの注入に関連するパラメータを調節しても、処理結果に影響を与えうる。単に例として、ガス注入パラメータは、ガス流量、ガス種、注入角度、注入位置などを含みうるが、これらに限定されない。本開示の原理に従った可変深さエッジリングのシステムおよび方法は、基板処理中にエッジリング高さの調節および処理ガス注入のパラメータの調節を併用して、エッチング均一性を制御する。このように、ガス流再循環および関連する副生成物の蒸着が調節されうる。

【0021】

例えば、エッジリングは、コントローラ、ユーザインターフェースなどに応答して、エッジリングを上下させるように構成されたアクチュエータに結合されてよい。一例では、基板処理システムのコントローラが、実行される特定のレシピおよび関連するガス注入パラメータに従って、処理中、処理工程の合間などに、エッジリングの高さを制御する。コントローラは、その結果、ガス注入パラメータを調節するように構成されうる。単に例として、コントローラは、処理ガス注入に関連する１または複数のパラメータに対してエッジリング高さなどをインデックス付けするデータ（例えば、ルックアップテーブル）を格納してよい。データは、さらに、エッジリング高さおよびガス注入パラメータを基板にわたるエッチング副生成物分布に関連付けてもよい。データは、所定の（例えば、較正またはプログラムされた）データ、インターフェースを介してユーザによって提供されたデータなどに対応しうる。このように、所望のエッチング均一性が、エッチング副生成物分布に従って、処理中にエッジリング高さおよびガス注入パラメータを動的に調節することによって達成されうる。一部の例において、エッジリングは、さらなるサイド調整ガスを注入するためのガス注入ノズルを備えてもよい。

【0022】

ここで、図１を参照すると、基板処理システム１００の一例が示されている。単に例として、基板処理システム１００は、ＲＦプラズマを用いたエッチングおよび／またはその他の適切な基板処理を実行するために用いられてよい。基板処理システム１００は、基板処理システム１００の他の構成要素を収容すると共にＲＦプラズマを閉じ込める処理チャンバ１０２を備える。基板処理チャンバ１０２は、上側電極１０４と、基板支持体１０６（静電チャック（ＥＳＣ）など）とを備える。動作中、基板１０８が、基板支持体１０６上に配置される。具体的な基板処理システム１００およびチャンバ１０２が一例として示されているが、本開示の原理は、その場でプラズマを生成する基板処理システム、（例えば、プラズマチューブ、マイクロ波チューブを用いて）遠隔プラズマの生成および供給を実施する基板処理システムなど、他のタイプの基板処理システムおよびチャンバに適用されてもよい。

【0023】

単に例として、上側電極１０４は、処理ガスを導入して分散させるガス分配装置（シャワーヘッド１０９など）を備えてよい。シャワーヘッド１０９は、処理チャンバの上面に接続された一端を備えるステム部分を備えてよい。ベース部分は、略円筒形であり、処理チャンバの上面から離れた位置でステム部分の反対側の端部から半径方向外向きに広がる。シャワーヘッドのベース部分の基板対向面すなわちフェースプレートは、処理ガスまたはパージガスが流れる複数の穴を備える。あるいは、上側電極１０４は、導電性のプレートを備えてもよく、処理ガスは、別の方法で導入されてよい。

【0024】

基板支持体１０６は、下側電極として機能する導電性のベースプレート１１０を備える。ベースプレート１１０は、セラミック層１１２を支持する。一部の例において、セラミック層１１２は、加熱層（セラミックマルチゾーン加熱プレートなど）を備えてよい。熱抵抗層１１４（例えば、ボンド層）が、セラミック層１１２とベースプレート１１０との間に配置されてよい。ベースプレート１１０は、ベースプレート１１０に冷却材を流すための１または複数の冷却材流路１１６を備えてよい。

【0025】

ＲＦ発生システム１２０が、ＲＦ電圧を生成して、上側電極１０４および下側電極（例えば、基板支持体１０６のベースプレート１１０）の一方に出力する。上側電極１０４およびベースプレート１１０のもう一方は、ＤＣ接地、ＡＣ接地されるか、または、浮遊していてよい。単に例として、ＲＦ発生システム１２０は、整合／配電ネットワーク１２４によって上側電極１０４またはベースプレート１１０に供給されるＲＦ電圧を生成するＲＦ電圧発生器１２２を備えてよい。他の例において、プラズマは、誘導的にまたは遠隔で生成されてよい。例示の目的で示すように、ＲＦ発生システム１２０は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システムに対応するが、本開示の原理は、単に例として、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）システム、ＣＣＰカソードシステム、遠隔マイクロ波プラズマ生成／供給システムなど、他の適切なシステムで実施されてもよい。

【0026】

ガス供給システム１３０は、１または複数のガス源１３２－１、１３２－２、・・・、および、１３２－Ｎ（集合的に、ガス源１３２）を備えており、ここで、Ｎはゼロより大きい整数である。ガス源は、１または複数の前駆体およびそれらの混合物を供給する。ガス源は、パージガスを供給してもよい。気化した前駆体が用いられてもよい。ガス源１３２は、バルブ１３４－１、１３４－２、・・・、および、１３４－Ｎ（集合的に、バルブ１３４）ならびにマスフローコントローラ１３６－１、１３６－２、・・・、および、１３６－Ｎ（集合的に、マスフローコントローラ１３６）によってマニホルド１４０に接続されている。マニホルド１４０の出力は、処理チャンバ１０２に供給される。単に例として、マニホルド１４０の出力は、シャワーヘッド１０９に供給される。

【0027】

温度コントローラ１４２が、加熱プレート１１２上に配置された複数の加熱素子（熱制御素子（ＴＣＥ：ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）１４４など）に接続されてよい。例えば、加熱素子１４４は、マルチゾーン加熱プレートにおけるそれぞれの区画に対応するマクロ加熱素子、および／または、マルチゾーン加熱プレートの複数の区画にわたって配置されたマイクロ加熱素子のアレイを含みうるが、これらに限定されない。温度コントローラ１４２は、複数の加熱素子１４４を制御して基板支持体１０６および基板１０８の温度を制御するために用いられる。

【0028】

温度コントローラ１４２は、流路１１６を通る冷却材の流れを制御するための冷却材アセンブリ１４６と連通してよい。例えば、冷却材アセンブリ１４６は、冷却材ポンプおよび冷却材リザーバを備えてよい。温度コントローラ１４２は、基板支持体１０６を冷却するために流路１１６を通して冷却材を選択的に流すように、冷却材アセンブリ１４６を作動させる。

【0029】

バルブ１５０およびポンプ１５２が、処理チャンバ１０２から反応物質を排出するために用いられてよい。システムコントローラ１６０が、基板処理システム１００の構成要素を制御するために用いられてよい。ロボット１７０が、基板支持体１０６上へ基板を供給すると共に、基板支持体１０６から基板を除去するために用いられてよい。例えば、ロボット１７０は、基板支持体１０６およびロードロック１７２の間で基板を移送してよい。別個のコントローラとして示しているが、温度コントローラ１４２は、システムコントローラ１６０内に実装されてもよい。一部の例において、保護シール１７６が、セラミック層１１２とベースプレート１１０との間のボンド層１１４の周囲に提供されてもよい。

【0030】

基板支持体１０６は、エッジリング１８０を備える。本開示の原理に従ったエッジリング１８０は、基板１０８に対して移動可能（例えば、垂直方向に上下に移動可能）である。例えば、エッジリング１８０は、後に詳述するように、コントローラ１６０に応答して、アクチュエータを介して制御されてよい。エッジリング１８０は、ガス注入パラメータに従って基板処理中に調節されてよい。一部の例において、エッジリング１８０は、さらなるサイド調整ガスを注入するためのガス注入ノズルを備えてもよい。

【0031】

ここで、図２Ａおよび２Ｂを参照すると、上げ（高い）エッジリング位置および下げ（低い）エッジリング位置について基板にわたる副生成物分布が示されている。図２Ａは、中央注入の処理ガス（すなわち、シャワーヘッドの中央または内側部分から注入されたガス）についての副生成物分布を示す。副生成物分布２００は、エッジリングが下げ位置にある状態での副生成物分布（例えば、基板の中心から０～１６０ｍｍの半径で測定した基板／ウエハの対応する位置の上方でＳｉＣｌ_４のモル分率で測定したもの）を示す。逆に、副生成物分布２０４は、エッジリングが上げ位置にある状態での副生成物分布を示す。図に示すように、中央注入の処理ガスについては、下げエッジリング位置および上げエッジリング位置の両方で、基板の中央領域よりも基板のエッジ領域の近くで多くの量の副生成物が蒸着されるが、エッジリングを下げると、エッジ領域付近の副生成物分布が比較的少なくなる。

【0032】

図２Ｂは、サイド注入の処理ガス（すなわち、シャワーヘッドの外側のサイド調整部分から注入されたガス、および／または、一部の例では、後に詳述するようにエッジリングノズルから注入されたガス）についての副生成物分布を示す。副生成物分布２０８は、エッジリングが下げ位置にある状態での副生成物分布を示す。逆に、副生成物分布２１２は、エッジリングが上げ位置にある状態での副生成物分布を示す。図に示すように、サイド注入の処理ガスについては、下げエッジリング位置および上げエッジリング位置の両方で、基板のエッジ領域よりも基板の中央領域の近くで多くの量の副生成物が蒸着されるが、エッジリングを下げると、エッジ領域付近の副生成物分布が比較的少なくなる。

【0033】

図３は、基板の半径にわたって、中央注入ガスおよびサイド注入処理ガスにそれぞれ関連する副生成物分布３０４および３０８の平均副生成物分布例３００を示す。平均副生成物分布３００は、エッジリングの所定の位置についての所定の期間にわたる（例えば、所与の処理工程に対応する所定の期間にわたる）平均副生成物分布に対応しうる。副生成物分布３０４および３０８は、中央注入ガスおよびサイド注入ガスに対応するそれぞれの所定のガス流量、ガス種などにも関連しうる。

【0034】

したがって、上限３１６と下限３２０との間の領域３１２は、エッジリングの位置を調節すること（すなわち、上下させること）によって達成可能な副生成物分布の調整可能な範囲に対応しうる。例えば、上限３１６は、達成可能な副生成物分布の最大量の一例に対応し、下限３２０は、達成可能な副生成物分布の最小量の一例に対応しうる。副生成物分布は、さらに、中央注入ガス流量およびサイド注入ガス流量を選択的に調節することによって調節されてもよい。エッジリング高さおよびガス流量は、所定の期間中に所望の副生成物分布３２４を達成するために、処理中に動的に調節されうる。

【0035】

例えば、システムコントローラ１６０は、基板の各領域の平均副生成物分布を、エッジリング位置、サイド注入ガス流量、中央注入ガス流量、ガス種、エッジリング形状などを含むがこれらに限定されない様々なパラメータと関連付けるデータ（モデルなど）を格納してよい。データは、複数の異なるエッジリング位置、処理ガス注入流量、ガス種などに対する副生成物分布３０４および３０８を示すデータを含みうる。単に例として、平均副生成物分布などのデータは、以前の基板の評価、モデル、処理後の分析などに基づいて決定されてよい。したがって、処理中に調節できない所与のパラメータセット（例えば、エッジリング形状、所望の副生成物分布など）について、コントローラ１６０は、所望の副生成物分布を達成するために処理中に調節できる関連パラメータ（例えば、エッジリング高さ、ならびに、中央注入ガス流およびサイド注入ガス流のそれぞれの量）を計算するように構成される。一部の例において、コントローラ１６０は、処理中に副生成物分布を動的に計算してて、それに従って調節を行ってよい。例えば、図２Ａに示したように、所与のエッジリング高さについて、中央注入ガスによると、基板のエッジでの副生成物分布がより大きいが、サイド注入ガスによると、基板のエッジでの副生成物分布がより小さい。

【0036】

したがって、処理は、エッジリングが第１位置にある状態で、それぞれの中央注入ガス流量およびサイド注入ガス流量で開始してよく、その結果、基板のエッジ領域での比較的大きい副生成物分布、および、基板の中央領域での比較的小さい副生成物分布が実現される。次いで、システムコントローラ１６０は、第２位置へエッジリングを上げさせる（または下げさせる）と共に、中央注入およびサイド注入ガスのそれぞれの流量を調節してよい。例えば、エッジリングは、中央注入ガスの流量を減少させて（または完全に遮断して）サイド注入ガスの流量を増加させると同時に下げられてよく、その結果、基板のエッジ領域での比較的小さい副生成物分布、および、基板の中心領域での比較的大きい副生成物が実現される。それぞれの流量を調節することは、中央注入ガス流またはサイド注入ガス流を完全にオフにすること、中央注入ガス流またはサイド注入ガス流がオフになった状態で処理を開始した後に中央注入ガス流またはサイド注入ガス流をオンにすること、などを含んでよい。

【0037】

一部の例において、コントローラ１６０は、特定の処理のために一連の所定の調節を実行するように構成されてもよい。例えば、第１所定期間中に、コントローラ１６０は、エッジリングを第１高さに調節しつつ、それぞれの第１中央注入ガス流量および第１サイド注入ガス流量を選択してよい。第２所定期間中に、コントローラ１６０は、エッジリングを第２高さに調節しつつ、それぞれの第２中央注入ガス流量および第２サイド注入ガス流量を選択してよい。このように、処理または処理工程が、それぞれのエッジリング位置およびガス流量を有する２以上の所定の期間に分割されてよい。

【0038】

ここで、図４Ａ、図４Ｂ、および、図４Ｃを参照すると、本開示の原理に従って基板４０４を上に配置された基板支持体４００が示されている。基板支持体４００は、（例えば、ＥＳＣに対応する）内側部分４０８および外側部分４１２を有するベースまたはペデスタルを備えてよい。例において、外側部分４１２は、内側部分４０８から独立しており、内側部分４０８に対して移動可能であってよい。基板４０４は、処理中に内側部分４０８上に配置される。コントローラ４１６が、１または複数のアクチュエータ４２０と通信して、支持体４００のポケット深さを調節するためにエッジリング４２４を選択的に上下させる。単に例として、エッジリング４２４は、図４Ａでは完全下げ位置、そして、図４Ｂでは完全上げ位置の一例に示されている。図に示すように、アクチュエータ４２０は、垂直方向にピン４２８を選択的に伸び縮みさせるように構成されたピンアクチュエータに対応する。その他の適切なタイプのアクチュエータが、別の例で用いられてもよい。単に例として、エッジリング４２４は、セラミックまたは石英のエッジリングに対応する。図４Ａにおいて、コントローラ４１６は、アクチュエータ４２０と通信して、ピン４２８を介してエッジリング４２４を直接的に上下させる。一部の例において、内側部分４０８は、エッジリング４２４に対して移動可能である。

【0039】

ここで、図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、基板５０４を上に配置された基板支持体の一例５００が示されている。基板支持体５００は、内側部分５０８および外側部分５１２を有するベースまたはペデスタルを備える。外側部分は、図１～図４に関して上述したように、選択的に移動可能である（すなわち、上下される）エッジリング５１６を備える。ただし、エッジリング５１６の移動の制御に関連する基板支持体５００の部分は、簡単のために図５では省略されている。

【0040】

基板支持体５００は、シャワーヘッド５２０などのガス分配装置の下方に配置される。シャワーヘッド５２０は、中央部分５２４を備えており、任意選択的に、外側部分５２８を備えてもよい。中央部分５２４は、基板５０４の真上で処理ガスを下向きに方向付けるように配置された中央ガスノズル５３２を備える。外側部分５２０は、基板５０４の外周エッジに向かって処理ガスを方向付けるように配置されたサイド調整ガスノズル５３６を備えてよい。

【0041】

一部の例において、エッジリング５１６は、エッジリングノズル５４０を備える。エッジリングノズル５４０は、シャワーヘッド５２０の外側部分５２８におけるサイド調整ガスノズル５３６の代わりにまたはそれに加えて提供されてよい。エッジリングノズル５４０は、図１～図３において上述したように副生成物分布をさらに制御するために、さらなるサイド調整ガスを提供するように構成される。例えば、エッジリング５１６は、１または複数の導管５４８を介して１または複数のガス源５５２からのガスを受け入れるように構成されたプレナム５４４を規定してよい。例えば、１または複数のガス源５５２は、上述のようにコントローラ（例えば、図１のシステムコントローラ１６０）によって生成された制御信号に従って、処理ガスを供給する。

【0042】

エッジリングノズル５４０の特徴は、異なる処理、処理チャンバなどに対して異なってもよい。変更されうるエッジリングノズル５４０の特徴の例は、数、サイズ、形状、および、注入角度を含むが、これらに限定されない。したがって、エッジリング位置、ガス流量などを調節することに加えて、所望の特徴を有するエッジリングノズル５４０を備えたエッジリングを選択することによって、副生成物分布をさらに制御できる。一部の例において、エッジリング５１６の形状は、副生成物分布をさらに制御するために、様々であってよい。例えば、長方形の内径５５６で示されているが、内径５５６は、その他の例において、ベベル形状、曲線状などであってもよい。

【0043】

ここで、図６を参照すると、基板にわたる副生成物分布を制御するための方法の例６００が、工程６０４で始まる。工程６０８で、方法６００（例えば、システムコントローラ１６０）は、選択された処理、処理工程などに基づいて、処理チャンバの調節可能なパラメータを設定する。例えば、方法６００は、選択された処理の特徴（例えば、処理タイプ、ガス種、エッジリングの特徴など）を、様々な調節可能なパラメータと関連付ける格納済みのデータに従って、調節可能なパラメータを設定してよい。パラメータは、エッジリング位置、ならびに、（例えば、シャワーヘッドのサイド調整位置および／またはエッジリングのエッジリングノズルから注入される）中央注入処理ガスおよびサイド注入処理ガスのそれぞれのガス流量を含むが、これらに限定されない。

【0044】

工程６１２で、方法６００は、処理または処理工程を開始する。工程６１６で、方法６００は、処理工程が完了したか否かを判定する。完了している場合、方法６００は、工程６２０で終了する。完了していない場合、方法６００は、工程６２４に進む。工程６２４で、方法６００は、図１～図５に関して上述したように副生成物分布の制御に関連するパラメータを調節するか否かを決定する。例えば、方法６００は、処理中の副生成物分布の計算または推定などに基づいて、所定の期間後にエッジリング位置および／または処理ガス流量を調節してよい。調節する場合、方法６００は、工程６２８に進む。調節しない場合、方法６００は、工程６１６に進む。

【0045】

工程６２８で、方法６００（例えば、システムコントローラ１６０）は、エッジリング位置および／またはガス流量を調節する。一部の例において、方法６００は、（例えば、処理／処理工程が始まってから経過した時間に基づいて）、エッジリング位置およびガス流量を所定の値に調節する。別の例において、方法６００は、（例えば、現在および以前のエッジリング位置、ガス流量などに基づいて）、基板の様々な領域における副生成物分布を計算または推定し、それに従ってエッジリング位置および／またはガス流量を調節する。次いで、方法６００は、工程６１６へ続く。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。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。

【0051】

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。

【0052】

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。
本開示は、以下の適用例としても実現可能である。
＜適用例１＞
基板処理システム内の基板支持体であって、
ガス分配装置の下方に配置された内側部分であって、前記ガス分配装置は、前記内側部分に向かって第１処理ガスを方向付けるように構成されている、内側部分と、
エッジリングを含む外側部分であって、前記エッジリングは、前記内側部分と前記内側部分上に配置された基板とを少なくとも部分的に囲むように前記内側部分の外周の周りに配置され、前記エッジリングは、前記内側部分に対して上下されるように構成され、前記エッジリングは、前記内側部分に向かって第２処理ガスを方向付けるように構成されている、外側部分と、
処理中に前記基板上に蒸着された材料の分布を決定し、前記決定された分布に基づいて、（ｉ）前記エッジリングの位置を選択的に調節し、（ｉｉ）前記第１処理ガスおよび前記第２処理ガスの少なくとも一方の流量を選択的に調節するコントローラと、
を備える、基板支持体。
＜適用例２＞
適用例１に記載の基板支持体であって、前記材料は、エッチング副生成物を含む、基板支持体。
＜適用例３＞
適用例１に記載の基板支持体であって、前記コントローラは、前記基板上に蒸着された前記材料の分布を、エッジリング位置、前記ガス分配装置によって方向付けられる前記第１処理ガス、および、前記エッジリングによって方向付けられる前記第２処理ガスの内の少なくとも１つと関連付けるデータに基づいて、前記材料の分布を決定する、基板支持体。
＜適用例４＞
適用例３に記載の基板支持体であって、前記データは、（ｉ）前記第１処理ガスによって引き起こされた前記基板上の蒸着材料および（ｉｉ）前記第２処理ガスによって引き起こされた前記基板上の蒸着材料の平均を含む、基板支持体。
＜適用例５＞
適用例３に記載の基板支持体であって、前記コントローラは、前記データに基づいて、（ｉ）第１所定期間中に、前記エッジリングの位置を第１位置に調節し、前記第１処理ガスの流量を第１流量に調節し、前記第２処理ガスの流量を第２流量に調節し、（ｉｉ）前記第１所定期間の後、第２所定期間中に、前記エッジリングの位置を第２位置に調節し、前記第１処理ガスの流量を第３流量に調節し、前記第２処理ガスの流量を第４流量に調節する、基板支持体。
＜適用例６＞
適用例５に記載の基板支持体であって、前記流量を前記第１流量、前記第２流量、前記第３流量、および、前記第４流量の内の少なくとも１つに調節することは、前記第１処理ガスおよび前記第２処理ガスの内の対応する処理ガスをオフにすることを含む、基板支持体。
＜適用例７＞
適用例１に記載の基板支持体であって、前記エッジリングは、複数のガス注入ノズルを備える、基板支持体。
＜適用例８＞
適用例７に記載の基板支持体であって、前記複数のガス注入ノズルは、前記エッジリングによって規定されたプレナムと、前記第２処理ガスの供給源に接続された少なくとも１つの導管とを介して、ガス源と流体連通している、基板支持体。
＜適用例９＞
基板処理システム内で基板を処理するための方法であって、
内側部分および外側部分を有する基板支持体を準備する工程であって、前記内側部分は、ガス分配装置の下方に配置され、前記外側部分は、前記内側部分と前記内側部分上に配置された基板とを少なくとも部分的に囲むように前記内側部分の外周の周りに配置されたエッジリングを備える、工程と、
前記ガス分配装置を用いて、前記内側部分に第１処理ガスを方向付ける工程と、
前記エッジリングを用いて、前記内側部分に第２処理ガスを方向付ける工程と、
処理中に前記基板上に蒸着された材料の分布を決定する工程と、
前記エッジリングの位置を前記内側部分に対して上または下へ選択的に調節する工程と、
前記第１処理ガスおよび前記第２処理ガスの少なくとも一方の流量を選択的に調節する工程と、
を備える、方法。
＜適用例１０＞
適用例９に記載の方法であって、前記材料は、エッチング副生成物を含む、方法。
＜適用例１１＞
適用例９に記載の方法であって、前記材料の分布を決定する工程は、前記基板上に蒸着された前記材料の分布を、エッジリング位置、前記ガス分配装置によって方向付けられる前記第１処理ガス、および、前記エッジリングによって方向付けられる前記第２処理ガスの内の少なくとも１つと関連付けるデータに基づいて、前記材料の分布を決定する工程を含む、方法。
＜適用例１２＞
適用例１１に記載の方法であって、前記データは、（ｉ）前記第１処理ガスによって引き起こされた前記基板上の蒸着材料および（ｉｉ）前記第２処理ガスによって引き起こされた前記基板上の蒸着材料の平均を含む、方法。
＜適用例１３＞
適用例１１に記載の方法であって、さらに、前記データに基づいて、（ｉ）第１所定期間中に、前記エッジリングの位置を第１位置に調節し、前記第１処理ガスの流量を第１流量に調節し、前記第２処理ガスの流量を第２流量に調節する工程と、（ｉｉ）前記第１所定期間の後、第２所定期間中に、前記エッジリングの位置を第２位置に調節し、前記第１処理ガスの流量を第３流量に調節し、前記第２処理ガスの流量を第４流量に調節する工程と、を備える、方法。
＜適用例１４＞
適用例１３に記載の方法であって、前記流量を前記第１流量、前記第２流量、前記第３流量、および、前記第４流量の内の少なくとも１つに調節する工程は、前記第１処理ガスおよび前記第２処理ガスの内の対応する処理ガスをオフにする工程を含む、方法。
＜適用例１５＞
適用例９に記載の方法であって、前記エッジリングは、複数のガス注入ノズルを備える、方法。
＜適用例１６＞
適用例１５に記載の方法であって、前記複数のガス注入ノズルは、前記エッジリングによって規定されたプレナムと、前記第２処理ガスの供給源に接続された少なくとも１つの導管とを介して、ガス源と流体連通している、方法。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】