(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】2024-10-07
(45)【発行日】2024-10-16
(54)【発明の名称】均一性調整のためのシャワーヘッドインサート
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20241008BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20241008BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 C
H01L21/302 101B
H01L21/302 101G
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2021569295
(86)(22)【出願日】2020-04-30
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-02
(86)【国際出願番号】 US2020030820
(87)【国際公開番号】W WO2020242710
(87)【国際公開日】2020-12-03
【審査請求日】2023-03-20
(31)【優先権主張番号】62/854,193
(32)【優先日】2019-05-29
(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】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フレンチ・デヴィッド・マイケル
【審査官】河合 俊英
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０６３２２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００３－５０４８４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０１２８９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０１１０５６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理チャンバ内のシャワーヘッドのためのインサートであって、前記処理チャンバ内の前記シャワーヘッドに関連するように成形および構成された本体であって、前記本体は、電磁場の少なくとも一部を形成するための材料を含む少なくとも１つの表面をその上に有する、本体と、
前記シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの前記本体における構造と、
成形陥凹下面であって、前記インサートが前記シャワーヘッドに取り付けられた状態において、前記成形陥凹下面と前記シャワーヘッドの上面との間の空間距離は、前記インサートの半径方向外内側から半径方向外側にむかって増大している、成形陥凹下面と、
を備える、インサート。
【請求項2】
請求項１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの構成は、利用中に前記処理チャンバ内で生成される前記電磁場またはプラズマの非対称性に影響を与えまたは修正するように選択される、インサート。
【請求項3】
請求項２に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、丸みを帯びまたは湾曲した部分を含む、インサート。
【請求項4】
請求項３に記載のインサートであって、前記非対称性は、少なくとも部分的には、前記処理チャンバの壁または隣接する処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリとの間の不整合によって引き起こされ、前記処理チャンバの境界となる前記少なくとも１つの表面の前記丸みを帯びまたは湾曲した部分のプロファイルが、前記基板支持アセンブリのプロファイルと一致する、インサート。
【請求項5】
請求項１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記本体は、環状本体であり、前記本体における前記構造は、前記シャワーヘッドの前記ステムを収容するようなサイズの前記環状本体の開口部を含む、インサート。
【請求項6】
請求項５に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記少なくとも１つの表面は、前記環状本体の前記開口部の中に伸びている、インサート。
【請求項7】
請求項５に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記少なくとも１つの表面は、前記環状本体の前記開口部の中に伸びていない、インサート。
【請求項8】
請求項１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記少なくとも１つの表面は、前記インサートの前記本体の実質的に全体に広がっている、インサート。
【請求項9】
請求項１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、利用中に前記処理チャンバまたは前記シャワーヘッドの壁または表面と整列される、インサート。
【請求項10】
請求項１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、平坦であり、利用中に、前記処理チャンバまたは前記シャワーヘッドの壁または表面に対して傾斜される、インサート。
【請求項11】
請求項１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、前記処理チャンバの内部の幾何形状または体積を変更する、インサート。
【請求項12】
請求項１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートは、前記処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリの周りに実質的に均一な電磁場を誘導する、インサート。
【請求項13】
請求項１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートは、前記処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリの周りに実質的に不均一な電磁場を誘導する、インサート。
【請求項14】
請求項１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記処理チャンバ内の前記電磁場のプロファイルを改変するために、形状または位置を調整、再配置、または、機械的に調節されることができる、インサート。
【請求項15】
処理チャンバ内のシャワーヘッドのためのインサートであって、前記処理チャンバ内の前記シャワーヘッドに関連するように成形および構成された環状本体であって、前記本体は、電磁場の少なくとも一部を形成するための材料を含む少なくとも１つの表面をその上に有する、環状本体と、
前記シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの前記環状本体における構造と、
前記インサートが前記シャワーヘッドに嵌められた時に、前記シャワーヘッドの前記ステムが貫通できる上面と、
前記シャワーヘッドの表面に少なくとも部分的に隣接して配置された少なくとも１つの湾曲プロファイルを備える成形陥凹下面であって、前記インサートが前記シャワーヘッドに取り付けられた状態において、前記成形陥凹下面と前記シャワーヘッドの上面との間の空間距離は、前記インサートの半径方向外内側から半径方向外側にむかって増大している成形陥凹下面と、
を備える、インサート。
【請求項16】
請求項１５に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記シャワーヘッドインサートの前記成形陥凹下面は、前記シャワーヘッドの実質的に全体を受け入れて取り囲むようなサイズおよび構成の自由体積を少なくとも部分的に規定する、インサート。
【請求項17】
請求項１６に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記シャワーヘッドインサートの前記成形陥凹下面と、前記シャワーヘッドの上面との間の空間距離が、前記シャワーヘッドインサートの半径方向内側位置から半径方向外側位置に向かって増大している、インサート。
【請求項18】
請求項１７に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記シャワーヘッドインサートの前記上面は、実質的に平坦である、インサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
優先権の主張
本願は、２０１９年５月２９日出願の米国特許出願第６２／８５４，１９３号に基づく優先権の利益を主張し、その出願は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
本願は、２０１９年５月２９日出願の米国特許出願第６２／８５４，１９３号に基づく優先権の利益を主張し、その出願は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、シャワーヘッドインサートに関し、いくつかの例においては、半導体製造用途での４ステーション処理モジュール（ＱＳＭ：ｑｕａｄ ｓｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｄｕｌｅ）のためのシャワーヘッドインサートに関する。
【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得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】
プラズマ処理を制御するために、プラズマシステムが利用される。プラズマシステムは、典型的に、複数の高周波（ＲＦ）源と、インピーダンス整合器と、プラズマリアクタとを備える。ワークピース（例えば、基板またはウエハ）が、プラズマチャンバ内に配置され、プラズマが、ワークピースを処理するためにプラズマチャンバ内で生成される。しばしば、均一または反復可能にワークピースを処理することが、重要な生産目標である。このために、ウエハ処理中の電磁場の均一性を達成し、一貫して維持することが重要でありうる。これは、例えば、非対称なプラズマチャンバにおいて、特に困難でありうる。
【発明の概要】
【0005】
本開示は、一般に、シャワーヘッドインサート（シャワーヘッドライナとも呼ぶ）に関し、いくつかの応用例において、ＱＳＭのためのシャワーヘッドインサートに関する。ＱＳＭ内の処理モジュールまたはステーションの内の１または複数が、非対称でありうる。シャワーヘッド上方の成形インサートが、ウエハ処理領域の近くの電場を改変するため、ならびに、いくつかの例において、ＱＳＭ処理モジュールにおける非対称性を修正または改善するために、利用される。いくつかの実施形態において、処理チャンバ内のシャワーヘッドのためのインサートが提供されている。シャワーヘッドインサート例は、処理チャンバ内のシャワーヘッドに関連するように成形および構成された本体であって、本体は、ＲＦ電源によって給電された時に電磁結合を支持するための材料を含む少なくとも１つの表面をその上に有する、本体と、シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの本体における構造と、を備えてよい。
【0006】
いくつかの例において、インサートの構成は、利用中に処理チャンバ内で生成される電磁場またはプラズマの非対称性に影響を与えまたは修正するように選択される。
【0007】
いくつかの例において、インサートの少なくとも１つの表面は、丸みを帯びまたは湾曲した部分を含む。
【0008】
いくつかの例において、非対称性は、少なくとも部分的には、処理チャンバの壁または隣接する処理チャンバと、処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリとの間の不整合によって引き起こされ、チャンバの境界となる少なくとも１つの表面の丸みを帯びまたは湾曲した部分のプロファイルが、基板支持アセンブリのプロファイルと一致する。
【0009】
いくつかの例において、本体は、環状本体であり、本体における構造は、シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの環状本体の開口部を含む。
【0010】
いくつかの例において、少なくとも１つの表面は、環状本体の開口部の中に伸びている。
【0011】
いくつかの例において、少なくとも１つの表面は、環状本体の開口部の中に伸びていない。
【0012】
いくつかの例において、少なくとも１つの表面は、インサートの本体の実質的に全体に広がっている。
【0013】
いくつかの例において、インサートの少なくとも１つの表面は、利用中に処理チャンバまたはシャワーヘッドの壁または表面と整列される。
【0014】
いくつかの例において、インサートの少なくとも１つの表面は、平坦であり、利用中に、処理チャンバまたはシャワーヘッドの壁または表面に対して傾斜される。
【0015】
いくつかの例において、インサートの少なくとも１つの表面は、処理チャンバの内部の幾何形状または体積を変更する。
【0016】
いくつかの例において、インサートは、処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリの周りに実質的に均一な電磁場を誘導する。
【0017】
いくつかの例において、インサートは、処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリの周りに実質的に不均一な電磁場を誘導する。
【0018】
いくつかの例において、シャワーヘッドインサートは、処理チャンバ内の電磁場のプロファイルを改変するために、形状または位置を調整、再配置、または、機械的に調節されることができる。
【0019】
いくつかの実施形態において、処理チャンバ内のシャワーヘッドのためのインサートは、処理チャンバ内のシャワーヘッドに関連するように成形および構成された本体であって、本体は、ＲＦ電源によって給電された時に電磁結合を支持するための材料を含む少なくとも１つの表面をその上に有する、本体と、シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの本体における構造と、シャワーヘッドインサートがシャワーヘッドに嵌められた時に、シャワーヘッドのステムが貫通できる上面と、シャワーヘッドの表面に少なくとも部分的に隣接して配置された少なくとも１つの湾曲プロファイルを備える成形陥凹下面と、を備える。
【0020】
いくつかの例において、本体は、環状本体であり、本体における構造は、シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの環状本体の開口部を含む。
【0021】
いくつかの例において、シャワーヘッドインサートの成形陥凹下面は、シャワーヘッドの実質的に全体を受け入れて取り囲むようなサイズおよび構成の自由体積を少なくとも部分的に規定する。
【0022】
いくつかの例において、シャワーヘッドインサートの成形陥凹下面と、シャワーヘッドの上面との間の空間距離が、シャワーヘッドインサートの半径方向内側位置から半径方向外側位置に向かって増大している。
【0023】
いくつかの例において、シャワーヘッドインサートの上面は、実質的に平坦である。
【0024】
いくつかの例において、環状本体の開口部の壁と、シャワーヘッドのステムとの間の空間距離が、シャワーヘッドインサートの垂直方向の高い位置から垂直方向の低い位置に向かって増大している。
【図面の簡単な説明】
【0025】
いくつかの実施形態が、添付の図面に照らして、限定ではなく例として説明されている。
【0026】
【図1】本開示のシャワーヘッドインサート例を配備できる基板処理ツールを示す概略図。
【図2】本開示のシャワーヘッドインサート例を配備できる基板処理ツールを示す概略図。
【図3】本開示のシャワーヘッドインサート例を配備できる基板処理ツールを示す概略図。
【図4】本開示のシャワーヘッドインサート例を配備できる基板処理ツールを示す概略図。
【0027】
【図5】本開示のシャワーヘッドインサート例を配備できる４ステーション処理モジュールを備えた基板処理ツール例を示す概略図。
【0028】
【図6A】一実施形態例に従って、ペデスタルの周りの電磁場強度例を示す図。
【図6B】一実施形態例に従って、ペデスタルの周りの電磁場強度例を示す図。
【図6C】一実施形態例に従って、ペデスタルの周りの電磁場強度例を示す図。
【0029】
【図7】開示されている主題と共に利用できる水冷式の構成要素を有する、静電チャック（ＥＳＣ）を備えた基板支持アセンブリを備えうるプラズマベース処理チャンバの簡単な例を示す図。
【0030】
【図8】一実施形態例に従って、シャワーヘッドを示す側断面図。
【0031】
【図9】一実施形態例に従って、シャワーヘッドインサートが嵌められたシャワーヘッドを示す側断面図。
【0032】
【0033】
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下の記載は、本開示の例示的実施形態を具体化するシステム、方法、技術、命令シーケンス、および、計算機プログラム製品を含む。以下の記載では、説明を目的として、実施形態例の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、本開示は、これらの具体的な詳細事項がなくとも実施することが可能であることが、当業者にとって明らかである。
【0035】
本特許文献の開示の一部は、著作権保護の対象である材料を含みうる。著作権保有者は、それが特許商標局の特許ファイルまたは特許記録に記載されているため、誰による特許文献または特許情報開示の複製に対しても異議はないが、そうでなければ、いかなる権利であれすべての著作権を有する。以下の告知は、本文献の一部を形成する以下に記載されているデータおよび図面に示されているデータのいずれにも適用される。著作権－Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社、２０１９年、無断複写、転載を禁ず。シャワーヘッドインサートが、ＱＳＭを特に参照して本明細書に記載されているが、この用途は、限定的なものではなく、文脈上で別段の指示の無ない限りは、その他の用途も可能であり、添付の特許請求の範囲によって網羅される。
【0036】
半導体ウエハなどの基板の蒸着、エッチング、および／または、その他の処理を実行するために、基板処理システムが利用されうる。処理中、基板処理システムの処理チャンバ内で基板支持体上に基板が配置される。エッチングまたは蒸着中、１または複数のエッチングガスまたはガス前駆体を含むガス混合物が、それぞれ、処理チャンバに導入され、プラズマが、化学反応を活性化するために点火されうる。
【0037】
基板処理システムは、製造室内に配置された複数の基板処理ツールを含みうる。基板処理ツールの各々は、複数の処理モジュールを備えうる。典型的には、基板処理ツールは、６つまでの処理モジュールを備える。
【0038】
ここで、図１を参照すると、基板処理ツールの一例１００の上面図が示されている。基板処理ツール１００は、複数の処理モジュール１０４を備えうる。いくつかの例において、処理モジュール１０４の各々は、基板に対して１または複数のそれぞれの処理を実行するように構成されうる。処理される基板は、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）１０８のロードステーションのポートを介して基板処理ツール１００内にロードされ、その後、処理モジュール１０４の内の１または複数に移送される。例えば、基板は、処理モジュール１０４の各々に連続してロードされうる。ここで、図２を参照すると、複数の基板処理ツール２０８を備えた製造室２０４の配列の一例２００が示されている。
【0039】
図３は、第１基板処理ツール３０４および第２基板処理ツール３０８を含む第１構成例３００を示す。第１基板処理ツール３０４および第２基板処理ツール３０８は、順に配列され、移送ステージ３１２によって接続されており、移送ステージ３１２は、真空下にある。図に示すように、移送ステージ３１２は、第１基板処理ツール３０４の真空移送モジュール（ＶＴＭ）３１６と第２真空処理ツール３０８のＶＴＭ３２０との間で基板を移送するよう構成された旋回移送メカニズムを備える。ただし、他の例において、移送ステージ３１２は、その他の適切な移送メカニズム（線形移送メカニズムなど）を備えてもよい。いくつかの例において、ＶＴＭ３１６の第１ロボット（図示せず）が、第１位置に配置された支持体３２４上に基板を配置してよく、支持体３２４は、第２位置に旋回され、ＶＴＭ３２０の第２ロボット（図示せず）が、第２位置にある支持体３２４から基板を回収する。いくつかの例において、第２基板処理ツール３０８は、処理ステージの間で１または複数の基板を格納するよう構成された格納バッファ３２８を備えてよい。
【0040】
移送メカニズムは、基板処理ツール３０８および３０４の間に２以上の移送システムを提供するために積み重ねられてもよい。移送ステージ３１２は、一度に複数の基板を輸送またはバッファ格納するために複数のスロットを有してもよい。
【0041】
構成３００において、第１基板処理ツール３０４および第２基板処理ツール３０８は、単一の装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）３３２を共有するよう構成されている。
【0042】
図４は、順に配列されて移送ステージ４１２によって接続されている第１基板処理ツール４０４および第２基板処理ツール４０８を備えた第２構成例４００を示す。構成４００は、構成４００においてＥＦＥＭ３３２が取り除かれている以外は、図３の構成３００と同様である。したがって、基板は、（例えば、真空ウエハキャリア、前開き一体型ポッド（ＦＯＵＰ）、大気（ＡＴＭ）ロボットなどの格納または輸送キャリア、または、その他の適切なメカニズムを用いて）、エアロックロードステーション４１６を介して直接的に第１基板処理ツール４０４にロードされうる。
【0043】
本開示のシャワーヘッドインサートが、４ステーション処理モジュール（ＱＳＭ）に配備されてよい。いくつかの例において、図５に示すように、４ステーション処理モジュール５００が提供される。ＱＳＭ５００は、基板処理ツール５００内でそれぞれのコーナーステーションに配置された４つの処理モジュール５０８を備える。各処理モジュール５０８自体が、図に示すように、４つの略直角コーナーを備えうる。各処理モジュール５０８は、図に示すように、略円形の支持ペデスタルを備えてよい４つのウエハ処理ステーション５１８を取り囲むチャンバ壁を有する。処理モジュール５０８の様々な構成が可能であるが、いくつかの例において、処理モジュール５０８の直角コーナー（すなわち、適合しないコーナー）における円形のウエハを支持する円形のペデスタルの配置は、非対称であり、ウエハ処理中に非対称な環境を提供する。これは、電磁場の均一性にとって重大な困難を提示する可能性があり、本開示の実施形態が対処しようとする少なくとも１つの課題である。
【0044】
これに関して、図６Ａ～図６Ｃを参照する。図６Ａは、ＱＳＭ５００の４つの処理モジュール５０８の１つにおける円形のウエハ処理ステーション５１８の周りで変動する電磁場強度を表した図である。処理モジュール５０８は、コーナーまたはその他の形状を含むＲＦ経路の中にチャンバを有しうる（例えば、以下の図１０Ａ～１０Ｃを参照）。図の例において、ウエハ処理ステーション５１８は、１つのチャンバコーナー６０４、スピンドル領域６０２、および、隣接する処理ステーション６０８を含みうる異なる境界条件により、ウエハの中心に関して必ずしも対称ではない。丸みを帯びたチャンバコーナー６０４の曲線状の構成は、ウエハ処理ステーション５１８の曲線状のプロファイルと実質的に一致するが、隣接するステーション６０８およびスピンドル領域６０２は、丸みを帯びたペデスタルプロファイルと一致しない。この不均一な構成は、チャンバ形状の非対称性を提示し、等値線６１０によって示されているように、非対称の電磁場の形成を引き起こしうる。非対称場については、後にさらに論じる。
【0045】
処理ステーション例５１８の周りの３つの半径方向位置が、図６Ｂにおいて、それぞれ、０°、４５°、および、２２５°の位置に示されている。処理ステーション例は、図に示すように、チャンバコーナーおよびスピンドル領域を含む。対応する電磁場強度が、図６Ｃのグラフにおいて、これら３つの半径方向位置の各々に対して示されている。電磁場強度のライン６０６の形状は、ペデスタル５１８の周縁の周りで電磁場強度が変動することを示している。これは、処理モジュール５０８の非対称な形状および環境によって主に引き起こされうる。この不均一または変化しうる電磁場分布は、ウエハの表面にわたって均一な処理条件を実現するのに重大な困難を提示しうる。
【0046】
図５に戻ると、ＱＳＭ５００は、移送ロボット５０２および５０４を備えており、これらのロボットは、集合的に移送ロボット５０２／５０４と呼ばれる。処理ツール５００は、例示の目的で、機械式インデクサなしで図示されている。他の例において、ツール５００のそれぞれの処理モジュール５０８は、機械式インデクサを備えてもよい。ＶＴＭ５１６およびＥＦＥＭ５１０が各々、移送ロボット５０２／５０４の一方を備えてよい。移送ロボット５０２／５０４は、同じ構成または異なる構成を有してよい。いくつかの例において、移送ロボット５０２は、２つのアームを有することが図示されており、各アームは、２つの垂直に積み重ねられたエンドエフェクタを有する。ＶＴＭ５１６のロボット５０２は、ＥＦＥＭ５１０へおよびＥＦＥＭ５１０から、ならびに、処理モジュール５０８の間で、基板を選択的に移送する。ＥＦＥＭ５１０のロボット５０４は、ＥＦＥＭ５１０の内外へ、基板を移送する。いくつかの例において、ロボット５０４は、２つのアームを備えてよく、各アームは、単一のエンドエフェクタまたは２つの垂直に積み重ねられたエンドエフェクタを有する。
【0047】
システムコントローラ５０６が、ロボット５０２／５０４の動作、処理モジュール５０８のそれぞれのインデクサの回転、などを含むがこれらに限定されない、図に示す基板処理ツール５００およびそれの構成要素の様々な動作を制御してよい。
【0048】
ツール５００は、例えば、４つの処理モジュール５０８の各々、と連結するよう構成されている。各処理モジュール５０８は、それぞれのスロット５１２を介してアクセス可能な単一のロードステーションを有してよい。この例において、ＶＴＭ５１６の側面５１４は、角度が付いていない（すなわち、側面５１４は、実質的にまっすぐまたは平面である）。その他の配置も可能である。図に示すように、単一のロードステーションを各々が有する処理モジュール５０８の内の２つが、ＶＴＭ５１６の側面５１４の各々に結合される。したがって、ＥＦＥＭ５１０は、少なくとも部分的に処理モジュール５０８の内の２つの間に配置されてよい。
【0049】
処理モジュール５０８内での基板処理中に、処理ガスが、例えば、プラズマの生成を支援するためにモジュールに入る。その後、ガスは、処理モジュール５０８を出る。排ガスの排出は、真空ラインまたは排気ラインによって実行されてよい。１または複数の排気ラインが、各処理モジュール５０８の下に配置され、処理モジュール５０８からガスを排出するために真空源に接続されてよい。
【0050】
ここで、図７を参照すると、プラズマベース処理ツール７００の簡単な例が示されている。図７には、シャワーヘッド電極（または、簡単のために、単にシャワーヘッドとも呼ぶ）７０３および基板支持アセンブリ７０７Ａが配置されたプラズマベース処理チャンバ７０１Ａを備えることが示されている。基板支持アセンブリ７０７Ａは、上述したタイプのペデスタルを備えてよい。典型的には、基板支持アセンブリ７０７Ａは、実質的に等温の表面を提供し、基板７０５のための加熱素子およびヒートシンクの両方として機能しうる。基板支持アセンブリ７０７Ａは、上述のように、基板７０５の処理を支援するために加熱素子が備えられたＥＳＣを備えてよい。基板７０５は、元素半導体（例えば、シリコンまたはゲルマニウム）を含むウエハ、化合元素（例えば、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または窒化ガリウム（ＧａＮ））を含むウエハ、もしくは、様々なその他の基板タイプ（導電基板、半導体基板、および、非導電基板、など）であってよい。プラズマベース処理チャンバは、いくつかの水冷式の構成要素を有しうる。
【0051】
動作中、基板７０５は、ロードポート７０９を通して基板支持アセンブリ７０７Ａ上にロードされる。ガスライン７１３が、１または複数の処理ガスをシャワーヘッド電極７０３へ供給する。次に、シャワーヘッド電極７０３は、１または複数の処理ガスをプラズマベース処理チャンバ７０１Ａに供給する。１または複数の処理ガスを供給するためのガス源７１１が、ガスライン７１３に接続されている。ＲＦ電源７１５が、シャワーヘッド電極７０３または基板支持アセンブリ７０７Ａに接続される（例えば、図１０Ａ～図１０Ｃ参照）。
【0052】
動作中、プラズマベース処理チャンバ７０１Ａは、真空ポンプ７１７によって排気される。ＲＦ電力が、シャワーヘッド電極７０３と、基板支持アセンブリ７０７Ａの中または上に収容された下側電極（明示せず）との間に容量結合される。基板支持アセンブリ７０７Ａは、典型的には、２以上のＲＦ周波数を供給される。例えば、様々な実施形態において、ＲＦ周波数は、必要に応じて、約１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、および、その他の周波数など、少なくとも１つの周波数から選択されてよい。特定のＲＦ周波数を遮断または部分的に遮断するためのコイルが、必要に応じて設計されてよい。したがって、ここで論じた特定の周波数は、単に理解を容易にするために提供されている。ＲＦ電力は、基板７０５とシャワーヘッド電極７０３との間の空間で１以上の処理ガスをプラズマに励起するために用いられる。プラズマは、基板７０５上に様々な層（図示せず）を蒸着するのに役立ちうる。他の用途において、プラズマは、基板７０５上の様々な層にデバイスフィーチャをエッチングするために利用されうる。上述のように、基板支持アセンブリ７０７Ａは、その中に組み込まれたヒータ（図示せず）を有してよい。ＲＦ電力が、少なくとも基板支持アセンブリ７０７Ａを通して結合される。
【0053】
図８は、シャワーヘッド８０２（例えば、上述のシャワーヘッド７０３）を示す側断面図である。図のシャワーヘッド８０２は、その周りに多くの等電場例８０４を生成するために、外部ＲＦ電源によって給電される。ペデスタル８０２の左側の等電場８０４の分布パターンは、ペデスタル８０２の右側のパターンとは異なることがわかる。左側の等電場は、ペデスタルの右側のそれらに対応する等電場よりも分散している。これは、不均一または非対称な電磁場の一例である。この処理チャンバ条件は、ウエハの表面上での一貫した半導体形成物の生成に著しい影響を与えうる。
【0054】
図９は、環状シャワーヘッドインサート（シャワーヘッドライナとも呼ぶ）９０２が嵌められたシャワーヘッド８０２を示す。この例において、シャワーヘッドインサートは、シャワーヘッドステム９０６の周りに嵌められている。例えば、インサートが利用されている処理チャンバの壁によってインサート９０２が支持されるなど、その他の構成も可能である。ここで、等電場９０４の分布パターンが、シャワーヘッド８０２の左側および右側の両方で実質的に同じであることに注意されたい。シャワーヘッドインサート９０２は、シャワーヘッド８０２の周りにより均一な電磁場をもたらす電磁境界条件を提供できる。処理チャンバ内のプラズマは、その中で発生した電磁場によって生成されるので、結果として得られるプラズマは、一般に、分布および効果が均一である。
【0055】
いくつかの例において、処理チャンバ圧、または、処理周波数、または、ペデスタルからシャワーヘッドまでのギャップ、ガス組成、ならびに、その他の処理パラメータなど、特定の要因に基づいて、チャンバ表面（例えば、上側チャンバ壁など）のプロファイルが、シャワーヘッドインサートによって構成されうる。シャワーヘッドインサートのサイズ、形状、および／または、構成は、処理中にウエハ表面へのより均一で一貫した形成物の生成を引き起こしまたは改善するために選択および最適化されてよい。適切な形状のシャワーヘッドライナの利用は、一貫したチャンバ条件を可能にし、ウエハ形成を所望の通りに制御および変化させることを可能にしうる。
【0056】
いくつかの例において、シャワーヘッドインサート９０２は、処理チャンバ内で寄生プラズマを点火しうるシャワーヘッド上方の望ましくない電磁場の減少を引き起こしうる。適切なインサートの形状または構成が、チャンバ壁または「接地」基準に対するシャワーヘッドの電圧を低減または変更しうるシャワーヘッドからチャンバ壁へのＲＦ経路のインダクタンスを低減しうる。処理チャンバの幾何形状は、ウエハ処理の要求に基づいて、様々な処理条件を付与するように選択および適応されうる。
【0057】
これに関して、図１０Ａ～図１０Ｃをここで参照する。いくつかの場合に、例えば、ウエハ処理モジュール５０８などのウエハ処理チャンバにおける非対称性を修正することが望ましいことがある。いくつかの例において、処理チャンバにおける特定の非対称性が、実際に望ましいこともある。各図において、ウエハ処理チャンバ１００２が示されている。ウエハ処理チャンバ１００２は、例えば、ＱＳＭ内の処理モジュール５０８に備えられてよい。処理チャンバ１００２は、最初の平坦すなわち改変されていない表面または構成を有する上側チャンバ壁１００８を含むチャンバ壁１００６によって取り囲まれて規定されてよい。この構成は、図１０Ａに示されている。
【0058】
各処理チャンバ１００２は、例えば円形のペデスタル５１８（図５～図６）または７０７Ａ（図７）を備えてよい基板支持アセンブリ１００４を備える。各処理チャンバ１００２は、さらに、シャワーヘッド８０２（図８～図９）または７０３（図７）などのシャワーヘッド１０１０を備える。各処理チャンバ１００２は、各基板支持アセンブリ１００４とシャワーヘッド１０１０との間にプラズマ１０１８を形成するために、各チャンバ１００２内に電磁場を生成できるＲＦ電源１０１２（例えば、図７のＲＦ電源７１５）によって給電される。図１０Ａ～図１０Ｃの各図の矢印１０１４は、各処理チャンバ１００２内に電磁場を生成するＲＦ電流路を示す。ＲＦ電流路は、ＲＦ電源１０１２から、プラズマ１０１８を通り、チャンバ壁１００６および１００８を通って、ＲＦ電源１０１２へ戻る。
【0059】
処理チャンバ１００２内の電磁場の形状および強度が、シャワーヘッドインサートによって構成されてよい。シャワーヘッドインサートは、電磁場またはプラズマの対称性または非対称性を引き起こしまたは調整するよう適切に構成されてよい。いくつかの例において、図１０Ａに示すようなチャンバ１００２が、図に示すように、ＲＦ電流路を生成するペデスタル給電型の接地シャワーヘッド１０１０を備える。
【0060】
他の例において、図１０Ｂに示すようなチャンバ１００２が、ペデスタル給電型の接地シャワーヘッド１０１０と、対称環状シャワーヘッドインサート１０１６とを備えてよい。シャワーヘッドインサート１０１６は、図に示すようにＲＦ電流路１０１４に影響し、基板支持アセンブリ１００４によって支持されているウエハへ有益な影響を与えうる所望の対称性を提供するように電磁場を改変する。この例において、電磁場は対称である。
【0061】
さらなる例において、図１０Ｃに示すようなチャンバ１００２が、ペデスタル給電型の接地シャワーヘッド１０１０と、非対称シャワーヘッドインサート１０１６とを備える。非対称シャワーヘッドインサート１０１６は、図に示すように不均等にＲＦ電流路１０１４へ影響を与え、所与のＲＦプラズマチャンバ（ＱＳＭ５００など）に存在しうる他の非対称性を補償するために利用されうる。この例において、電磁場は非対称であるが、他の非対称性を補償するために利用されうる。図１１Ａ～図１１Ｂは、処理チャンバ内の電磁場を構成するためのシャワーヘッドインサート９０２の構成例の上面斜視図および底面斜視図を提供する。図１１Ａ～図１１Ｂおよび図９を参照すると、シャワーヘッドインサート９０２は、処理チャンバ内のシャワーヘッド（例えば、図９のシャワーヘッド８０２）に関連するように成形および構成された本体９０８を備える。本体９０８は、ＲＦ電源によって給電された時に電磁結合を支持するための材料を含む１または複数の表面９１０を有する。本体９０８における構造９１２は、シャワーヘッドのステム（例えば、図９のシャワーヘッドステム９０６）を収容するようなサイズである。シャワーヘッドインサート９０２は、シャワーヘッドインサート９０２がシャワーヘッド（例えば、シャワーヘッド８０２）に嵌められた時に、シャワーヘッドのステム（例えば、ステム９０６）が貫通できる上面９１４を備える。いくつかの例において、シャワーヘッドインサート９０２の上面９１４は、図に示すように、実質的に平坦である。
【0062】
シャワーヘッドインサート９０２は、図９の断面図にも見られるように、成形陥凹下面９１６を備える。下面９１６は、シャワーヘッド８０２の表面に少なくとも部分的に隣接して配置された少なくとも１つの湾曲プロファイル９１８を備える。これは、図９でより明確に見られる。いくつかの例において、シャワーヘッドインサート９０２の本体９０８は、環状本体であり、本体９０８における構造９１２は、環状本体９０８の開口部９１２を含む。開口部９１２は、例えば、図９に示したシャワーヘッド８０２のステム９０６を収容するようなサイズである。
【0063】
シャワーヘッドインサート９０２の成形陥凹下面９１６は、図９でより明確に示されているように、シャワーヘッド８０２の実質的に全体を受け入れて取り囲むようなサイズおよび構成の内部体積または自由体積９２０を少なくとも部分的に規定する。図９において、図の例では、シャワーヘッドインサート９０２の成形陥凹下面９１６と、シャワーヘッド８０２の上面９２４との間の空間距離が、シャワーヘッドインサート９０２の半径方向内側位置９２２から半径方向外側位置９２６に向かって（すなわち、矢印９３０の方向に）増大していることがわかる。いくつかの例では、環状本体９０８の開口部９１２の壁と、シャワーヘッド８０２のステム９０６との間の空間距離が、シャワーヘッドインサート９０２の垂直方向の高い位置から垂直方向の低い位置に向かって（すなわち、矢印９３２の方向に）増大している。
【0064】
その他のシャワーヘッドインサート９０２の構成も可能である。シャワーヘッドインサート９０２のいくつかの実施形態例は、１または複数の湾曲したまたは丸みを帯びた電磁場作用表面を有してよい。その他の例は、さらに、１または複数の実質的に平坦な電磁場作用表面を含んでもよい。シャワーヘッドインサート９０２の表面が、利用中にチャンバ壁またはシャワーヘッドと整列されてもよいし、これらの要素に対して傾斜されてもよい。
【0065】
具体的な実施形態例または方法例を参照して例が説明されているが、実施形態のより広い範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に様々な変形および変更がなされうることが明らかである。したがって、明細書および図面は、限定ではなく例示を意図したものであると見なされる。本明細書の一部を形成する添付の図面は、限定することなく実例として、主題が実践されうる具体的な実施形態を示している。図示されている実施形態は、本明細書に開示されている教示を当業者が実施することを可能にするために、十分詳細に説明されている。別の実施形態を用いたり本願から導いたりすることも可能であり、その際、本開示の目的から逸脱することなく、構造上および論理上の置換および変更を行うことができる。したがって、「発明を実施するための形態」は、限定を意味するものではなく、様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲と、その等価物全体とによってのみ規定される。
【0066】
かかる本発明主題の実施形態は、本明細書において、個別および／または集合的に、「発明」という用語で呼ばれてよく、それは、単に便宜上のものであり、任意の単一の発明または発明の概念（２以上が実際に開示される場合）に本願の範囲を自発的に限定することを意図するものではない。したがって、具体的な実施形態が本明細書に図示および記載されているが、同じ目的を達成するよう意図された任意の構成が、示されている具体的な実施形態と置き換えられてよいことを理解されたい。本開示は、様々な実施形態のあらゆる適合例または変形例を網羅するよう意図されている。上述の実施形態の組みあわせ、および、本明細書で具体的に記載されていないその他の実施形態が、上記の説明から、当業者にとって明らかになる。本開示は、以下の形態により実現されてもよい。
［形態１］
処理チャンバ内のシャワーヘッドのためのインサートであって、
前記処理チャンバ内の前記シャワーヘッドに関連するように成形および構成された本体であって、前記本体は、ＲＦ電源によって給電された時に電磁結合を支持するための材料を含む少なくとも１つの表面をその上に有する、本体と、
前記シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの前記本体における構造と、
を備える、インサート。
［形態２］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの構成は、利用中に前記処理チャンバ内で生成される電磁場またはプラズマの非対称性に影響を与えまたは修正するように選択される、インサート。
［形態３］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、丸みを帯びまたは湾曲した部分を含む、インサート。
［形態４］
形態３に記載のインサートであって、前記非対称性は、少なくとも部分的には、前記処理チャンバの壁または隣接する処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリとの間の不整合によって引き起こされ、前記チャンバの境界となる前記少なくとも１つの表面の前記丸みを帯びまたは湾曲した部分のプロファイルが、前記基板支持アセンブリのプロファイルと一致する、インサート。
［形態５］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記本体は、環状本体であり、前記本体における前記構造は、前記シャワーヘッドの前記ステムを収容するようなサイズの前記環状本体の開口部を含む、インサート。
［形態６］
形態５に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記少なくとも１つの表面は、前記環状本体の前記開口部の中に伸びている、インサート。
［形態７］
形態５に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記少なくとも１つの表面は、前記環状本体の前記開口部の中に伸びていない、インサート。
［形態８］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記少なくとも１つの表面は、前記インサートの前記本体の実質的に全体に広がっている、インサート。
［形態９］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、利用中に前記処理チャンバまたは前記シャワーヘッドの壁または表面と整列される、インサート。
［形態１０］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、平坦であり、利用中に、前記処理チャンバまたは前記シャワーヘッドの壁または表面に対して傾斜される、インサート。
［形態１１］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、前記処理チャンバの内部の幾何形状または体積を変更する、インサート。
［形態１２］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートは、前記処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリの周りに実質的に均一な電磁場を誘導する、インサート。
［形態１３］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートは、前記処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリの周りに実質的に不均一な電磁場を誘導する、インサート。
［形態１４］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記処理チャンバ内の前記電磁場のプロファイルを改変するために、形状または位置を調整、再配置、または、機械的に調節されることができる、インサート。
［形態１５］
処理チャンバ内のシャワーヘッドのためのインサートであって、
前記処理チャンバ内の前記シャワーヘッドに関連するように成形および構成された本体であって、前記本体は、ＲＦ電源によって給電された時に電磁結合を支持するための材料を含む少なくとも１つの表面をその上に有する、本体と、
前記シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの前記本体における構造と、
前記シャワーヘッドインサートが前記シャワーヘッドに嵌められた時に、前記シャワーヘッドの前記ステムが貫通できる上面と、
前記シャワーヘッドの表面に少なくとも部分的に隣接して配置された少なくとも１つの湾曲プロファイルを備える成形陥凹下面と、
を備える、インサート。
［形態１６］
形態１５に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記本体は、環状本体であり、前記本体における前記構造は、前記シャワーヘッドの前記ステムを収容するようなサイズの前記環状本体の開口部を含む、インサート。
［形態１７］
形態１６に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記シャワーヘッドインサートの前記成形陥凹下面は、前記シャワーヘッドの実質的に全体を受け入れて取り囲むようなサイズおよび構成の自由体積を少なくとも部分的に規定する、インサート。
［形態１８］
形態１７に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記シャワーヘッドインサートの前記成形陥凹下面と、前記シャワーヘッドの上面との間の空間距離が、前記シャワーヘッドインサートの半径方向内側位置から半径方向外側位置に向かって増大している、インサート。
［形態１９］
形態１８に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記シャワーヘッドインサートの前記上面は、実質的に平坦である、インサート。
［形態２０］
形態１９に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記環状本体の前記開口部の壁と、前記シャワーヘッドの前記ステムとの間の空間距離が、前記シャワーヘッドインサートの垂直方向の高い位置から垂直方向の低い位置に向かって増大している、インサート。
［形態１］
処理チャンバ内のシャワーヘッドのためのインサートであって、
前記処理チャンバ内の前記シャワーヘッドに関連するように成形および構成された本体であって、前記本体は、ＲＦ電源によって給電された時に電磁結合を支持するための材料を含む少なくとも１つの表面をその上に有する、本体と、
前記シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの前記本体における構造と、
を備える、インサート。
［形態２］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの構成は、利用中に前記処理チャンバ内で生成される電磁場またはプラズマの非対称性に影響を与えまたは修正するように選択される、インサート。
［形態３］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、丸みを帯びまたは湾曲した部分を含む、インサート。
［形態４］
形態３に記載のインサートであって、前記非対称性は、少なくとも部分的には、前記処理チャンバの壁または隣接する処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリとの間の不整合によって引き起こされ、前記チャンバの境界となる前記少なくとも１つの表面の前記丸みを帯びまたは湾曲した部分のプロファイルが、前記基板支持アセンブリのプロファイルと一致する、インサート。
［形態５］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記本体は、環状本体であり、前記本体における前記構造は、前記シャワーヘッドの前記ステムを収容するようなサイズの前記環状本体の開口部を含む、インサート。
［形態６］
形態５に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記少なくとも１つの表面は、前記環状本体の前記開口部の中に伸びている、インサート。
［形態７］
形態５に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記少なくとも１つの表面は、前記環状本体の前記開口部の中に伸びていない、インサート。
［形態８］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記少なくとも１つの表面は、前記インサートの前記本体の実質的に全体に広がっている、インサート。
［形態９］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、利用中に前記処理チャンバまたは前記シャワーヘッドの壁または表面と整列される、インサート。
［形態１０］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、平坦であり、利用中に、前記処理チャンバまたは前記シャワーヘッドの壁または表面に対して傾斜される、インサート。
［形態１１］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートの前記少なくとも１つの表面は、前記処理チャンバの内部の幾何形状または体積を変更する、インサート。
［形態１２］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートは、前記処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリの周りに実質的に均一な電磁場を誘導する、インサート。
［形態１３］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記インサートは、前記処理チャンバ内に配置された基板支持アセンブリの周りに実質的に不均一な電磁場を誘導する、インサート。
［形態１４］
形態１に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記処理チャンバ内の前記電磁場のプロファイルを改変するために、形状または位置を調整、再配置、または、機械的に調節されることができる、インサート。
［形態１５］
処理チャンバ内のシャワーヘッドのためのインサートであって、
前記処理チャンバ内の前記シャワーヘッドに関連するように成形および構成された本体であって、前記本体は、ＲＦ電源によって給電された時に電磁結合を支持するための材料を含む少なくとも１つの表面をその上に有する、本体と、
前記シャワーヘッドのステムを収容するようなサイズの前記本体における構造と、
前記シャワーヘッドインサートが前記シャワーヘッドに嵌められた時に、前記シャワーヘッドの前記ステムが貫通できる上面と、
前記シャワーヘッドの表面に少なくとも部分的に隣接して配置された少なくとも１つの湾曲プロファイルを備える成形陥凹下面と、
を備える、インサート。
［形態１６］
形態１５に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記本体は、環状本体であり、前記本体における前記構造は、前記シャワーヘッドの前記ステムを収容するようなサイズの前記環状本体の開口部を含む、インサート。
［形態１７］
形態１６に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記シャワーヘッドインサートの前記成形陥凹下面は、前記シャワーヘッドの実質的に全体を受け入れて取り囲むようなサイズおよび構成の自由体積を少なくとも部分的に規定する、インサート。
［形態１８］
形態１７に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記シャワーヘッドインサートの前記成形陥凹下面と、前記シャワーヘッドの上面との間の空間距離が、前記シャワーヘッドインサートの半径方向内側位置から半径方向外側位置に向かって増大している、インサート。
［形態１９］
形態１８に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記シャワーヘッドインサートの前記上面は、実質的に平坦である、インサート。
［形態２０］
形態１９に記載のシャワーヘッドインサートであって、前記環状本体の前記開口部の壁と、前記シャワーヘッドの前記ステムとの間の空間距離が、前記シャワーヘッドインサートの垂直方向の高い位置から垂直方向の低い位置に向かって増大している、インサート。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】