(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】2024-11-25
(45)【発行日】2024-12-03
(54)【発明の名称】局所化されたイオン強化プラズマ(IEP)によるウエハの不均一性の微調整
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20241126BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20241126BHJP
【FI】
H01L21/31 C
C23C16/455
(21)【出願番号】P 2023517901
(86)(22)【出願日】2021-09-16
(86)【国際出願番号】 US2021050591
(87)【国際公開番号】W WO2022060932
(87)【国際公開日】2022-03-24
【審査請求日】2023-05-11
(32)【優先日】2020-09-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
【住所又は居所原語表記】3050 Bowers Avenue Santa Clara CA 95054 U.S.A.
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ペマサニ, サケス
(72)【発明者】
【氏名】ダナクシルル, アクシャイ
(72)【発明者】
【氏名】クルカルニ, マユル ゴビンド
(72)【発明者】
【氏名】ポール, コカン チャンドラ
(72)【発明者】
【氏名】ムチャラ, マドゥー サントシュ クマール
【審査官】河合 俊英
(56)【参考文献】
【文献】特開2006-120853(JP,A)
【文献】特開2001-244256(JP,A)
【文献】特開2005-328021(JP,A)
【文献】特開2009-228054(JP,A)
【文献】特開昭61-292920(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/31
C23C 16/455
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体処理チャンバであって、
ガスボックスと、
基板支持体と、
前記ガスボックスと前記基板支持体との間に位置決めされたブロッカプレートであって、前記ブロッカプレートを通る複数の開孔を画定する、前記ブロッカプレートと、
前記ブロッカプレートと前記基板支持体との間に位置決めされた面板と
を含み、
前記面板は、前記ブロッカプレートに面する第1の面及び前記第1の面の反対側の第2の面によって特徴付けられ、
前記面板の前記第2の面及び前記基板支持体は、前記半導体処理チャンバ内の処理領域を少なくとも部分的に画定し、
前記面板は、前記面板を通る内側の複数の開孔を画定し、
前記内側の複数の開孔の各々は、ほぼ円筒形の開孔プロファイルを含み、
前記面板は、前記内側の複数の開孔から半径方向外側に位置決めされている、前記面板を通る外側の複数の開孔を画定し、
前記外側の複数の開孔の各々は、前記面板の前記第2の面を通って延びる円錐形の開孔プロファイルを含
み、
前記外側の複数の開孔の各々は、前記円錐形の開孔プロファイルの上方に位置するチョークを含み、
各円筒形の開孔プロファイルは、各チョークと同じ直径を有し、
各円筒形の開孔プロファイルは、前記内側の複数の開孔の各々の最も狭い部分であり、各チョークは、前記外側の複数の開孔の各々の最も狭い部分である、半導体処理チャンバ。
【請求項2】
前記外側の複数の開孔の各々が、前記面板の前記第2の面において、対応する前記内側の複数の開孔の各々の直径より大きい直径を有する、請求項1に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項3】
前記面板のコンダクタンスが、前記面板のすべての領域にわたって実質的に一定である、請求項1に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項4】
前記外側の複数の開孔の各々が、前記面板の前記第1の面を通って延びる上部開孔プロファイルをさらに含み、
前記上部開孔プロファイルは、実質的に円筒形のプロファイルによって特徴付けられる、請求項1に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項5】
各チョークは、前記上部開孔プロファイルと、前記円錐形の開孔プロファイルとの間に延
び、前記チョークは、前記上部開孔プロファイル及び前記円錐形の開孔プロファイルの各々よりも小さい直径を有する、請求項4に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項6】
前記外側の複数の開孔が、周方向に配列された
いくつかの列として前記面板の周りに配列されている、請求項1に記載の半導体処理チャンバ。
【請求項7】
第1の面及び前記第1の面の反対側の第2の面を含む半導体処理チャンバの面板であって、
前記面板は、前記面板を通る内側の複数の開孔を画定し、
前記内側の複数の開孔の各々は、前記面板の前記第2の面を通って延びるほぼ円筒形のセクションを有する開孔プロファイルを含み、
前記面板は、前記内側の複数の開孔から半径方向外側に位置決めされている、前記面板を通る外側の複数の開孔を画定し、
前記外側の複数の開孔の各々は、前記面板の前記第2の面を通って延びる円錐形の開孔プロファイルを含
み、
前記外側の複数の開孔の各々は、前記円錐形の開孔プロファイルの上方に位置するチョークを含み、
各円筒形の開孔プロファイルは、各チョークと同じ直径を有し、
各円筒形の開孔プロファイルは、前記内側の複数の開孔の各々の最も狭い部分であり、各チョークは、前記外側の複数の開孔の各々の最も狭い部分である、半導体処理チャンバ。
【請求項8】
前記内側の複数の開孔が、前記面板の中央領域に配置されており、
前記外側の複数の開孔は、前記面板の前記中央領域から半径方向外側にある前記面板の環状領域に配置されている、請求項
7に記載の半導体処理チャンバの面板。
【請求項9】
前記環状領域の内縁が、前記面板の中心から少なくとも135mmに位置決めされている、請求項
8に記載の半導体処理チャンバの面板。
【請求項10】
前記外側の複数の開孔の各々の前記円錐形のプロファイルが、前記面板の前記第1の面と前記面板の前記第2の面との間の前記面板の中間位置で
前記チョークに移行する、請求項
7に記載の半導体処理チャンバの面板。
【請求項11】
前記外側の複数の開孔の各々の前記開孔プロファイルが、前記チョークから前記面板の前記第1の面まで延びる実質的に円筒形のプロファイルに移行する、請求項
10に記載の半導体処理チャンバの面板。
【請求項12】
前記内側の複数の開孔の各々の前記開孔プロファイルの前記ほぼ円筒形のセクションが、前記外側の複数の開孔の各々の前記チョークの長さよりも長い長さを有する、請求項
7に記載の半導体処理チャンバの面板。
【請求項13】
前記内側の複数の開孔の各々の前記開孔プロファイルが、前記面板の前記第1の面を通って延びる追加の円筒形のセクションを含み、
前記追加の円筒形のセクションは、前記ほぼ円筒形のセクションよりも大きな直径を有する、請求項
7に記載の半導体処理チャンバの面板。
【請求項14】
前記内側の複数の開孔の開孔密度が、前記外側の複数の開孔の開口密度より大きい、請求項
7に記載の半導体処理チャンバの面板。
【請求項15】
前記内側の複数の開孔の前記開口密度が、前記外側の複数の開孔の前記開口密度の少なくとも2倍である、請求項
14に記載の半導体処理チャンバの面板。
【請求項16】
前駆体を処理チャンバに流入させることであって、
前記処理チャンバは、面板、及び基板がその上に配置される基板支持体を含み、
前記処理チャンバの処理領域は、前記面板と前記基板支持体との間に少なくとも部分的に画定され、
前記面板は、前記前駆体が通って流れる内側の複数の開孔を画定し、
前記内側の複数の開孔の各々は、ほぼ円筒形の開孔プロファイルを含み、
前記面板は、前記内側の複数の開孔から半径方向外側に位置決めされた、前記面板を通る外側の複数の開孔を画定し、
前記外側の複数の開孔の各々は、前記基板支持体に面する前記面板の表面を通って延びる円錐形の開孔プロファイルを含み、
前記外側の複数の開孔の各々は、前記円錐形の開孔プロファイルの上方に位置するチョークを含み、
各円筒形の開孔プロファイルは、各チョークと同じ直径を有し、
各円筒形の開孔プロファイルは、前記内側の複数の開孔の各々の最も狭い部分であり、各チョークは、前記外側の複数の開孔の各々の最も狭い部分である、
前記前駆体を処理チャンバに流入させることと、
前記処理チャンバの前記処理領域内で前記前駆体のプラズマを生成することと、
前記基板上に材料を堆積することと
を含む、半導体処理方法。
【請求項17】
前記基板の中心の近くに堆積された前記材料
の厚さ
と前記基板のエッジ
の近
くに堆積された前記材料の厚さ
との差が500Å以内である、請求項
16に記載の半導体処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、2020年9月21日に出願された「WAFER NON-UNIFORMITY TWEAKING THROUGH LOCALIZED ION ENHANCED PLASMA(IEP)」と題する米国特許出願第17/026,840号の利益及び優先権を主張し、その全体を本明細書に参照により援用するものとする。
【0002】
技術分野
[0002]本技術は、半導体製造のための部品及び装置に関する。より詳細には、本技術は、処理チャンバ分配部品及び他の半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【0003】
発明の背景
[0003]集積回路は、基板表面に複雑にパターン化された材料層を生成するプロセスによって可能となる。基板上にパターン化された材料を製造するには、材料を形成及び除去するための制御された方法が必要である。チャンバ部品は、多くの場合、膜の堆積や材料の除去のために処理ガスを基板に供給する。対称性と均一性を促進するために、多くのチャンバ部品は、均一性を高める方法で材料を提供するために、開孔などのフィーチャの規則的なパターンを含む場合がある。しかしながら、これにより、オン-ウエハ調整用に方策を調整する機能が制限される場合がある。
【0004】
[0004]したがって、高品質のデバイス及び構造を製造するために使用できる改善されたシステム及び方法が必要である。これら及び他のニーズは、現在の技術によって対処される。
【0005】
[0005]例示的な半導体処理チャンバは、ガスボックスを含むことができる。チャンバは、基板支持体を含むことができる。チャンバは、ガスボックスと基板支持体との間に位置決めされたブロッカプレートを含むことができる。ブロッカプレートは、該プレートを通る複数の開孔を画定することができる。チャンバは、ブロッカプレートと基板支持体との間に位置決めされた面板を含むことができる。面板は、ブロッカプレートに面する第1の面及び第1の面の反対側の第2の面によって特徴付けることができる。面板の第2の面及び基板支持体は、半導体処理チャンバ内の処理領域を少なくとも部分的に画定する。面板は、面板を通る内側の複数の開孔を画定することができる。内側の複数の開孔の各々は、ほぼ円筒形の開孔プロファイルを有することができる。面板は、複数の開孔の半径方向外側に向かって位置決めされた、面板を通る外側の複数の開孔を画定することができる。外側の複数の開孔の各々は、面板の第2の面を通って延びる円錐形の開孔プロファイルを有することができる。
【0006】
[0006]いくつかの実施形態では、外側の複数の開孔の各々は、面板の第2の面において、対応する内側の複数の開孔の各々の直径よりも大きい直径を有することができる。面板のコンダクタンスは、面板のすべての領域にわたって実質的に一定であってよい。外側の複数の開孔の各々は、面板の第1の面を通って延びる上部開孔プロファイルを含むことができる。上部開孔プロファイルは、実質的に円筒形のプロファイルによって特徴付けることができる。外側の複数の開孔の各々は、上部開孔プロファイルと円錐形の開孔プロファイルとの間に延在するチョークをさらに含むことができる。チョークは、上部開孔プロファイル及び円錐形の開孔プロファイルの各々よりも小さい直径を有することができる。内側の複数の開孔の各々の一部と、外側の複数の開孔の各々の一部が、同じ直径によって特徴付けることができる。内側の複数の開孔の各々の一部は、面板の第2の面を通って延びることができる。外側の複数の開孔の各々の一部は、面板の厚さの中間部分に配置され、円錐形の開孔プロファイルの上に配置することができる。外側の複数の開孔が、周方向に配列された多数の列で、面板の周りに配列することができる。
【0007】
[0007]本技術のいくつかの実施形態は、半導体処理チャンバの面板を包含し得る。面板は、第1の面と、第1の面の反対側の第2の面とを含み得る。面板は、面板を通る内側の複数の開孔を画定することができる。内側の複数の開口の各々は、面板の第2の面を通って延びるほぼ円筒形の断面を有する開孔プロファイルを含むことができる。面板は、複数の開孔から半径方向外側に向かって位置決めされた、面板を通る外側の複数の開孔を画定することができる。外側の複数の開孔の各々は、面板の第2の面を通って延びる円錐形の開孔プロファイルを含むことができる。
【0008】
[0008]いくつかの実施形態では、内側の複数の開孔は、面板の中央領域に配置することができる。外側の複数の開孔は、面板の中央領域から半径方向外側にある面板の環状領域に配置することができる。環状領域の内縁は、面板の中心から少なくとも135mmに位置決めすることができる。外側の複数の開孔の各々の円錐形プロファイルは、面板の第1の面と面板の第2の面との間の面板の中間位置でチョークに移行させることができる。外側の複数の開孔の各々の開孔プロファイルは、チョークから面板の第1の面まで延びる実質的に円筒形のプロファイルに移行させることができる。内側の複数の開孔の各々の開孔プロファイルのほぼ円筒形のセクションと、外側の複数の開孔の各々のチョークは、実質的に同様の直径を有することができる。内側の複数の開孔の各々の開孔プロファイルのほぼ円筒形のセクションは、外側の複数の開孔の各々のチョークの長さよりも長い長さを有することができる。内側の複数の開孔の各々の開孔プロファイルは、面板の第1の面を通って延びる追加の円筒形のセクションを含むことができる。追加の円筒形のセクションは、ほぼ円筒形のセクションよりも大きな直径を有することができる。内側の複数の開孔の開孔密度は、外側の複数の開孔の開口密度より大きいことができる。内側の複数の開孔の開口密度が、外側の複数の開孔の開口密度の少なくとも2倍であることができる。
【0009】
[0009]本技術のいくつかの実施形態は、半導体処理の方法を包含し得る。本方法は、前駆体を処理チャンバに流入することを含むことができる。処理チャンバは、面板、及び基板がその上に配置される基板支持体を含むことができる。処理チャンバの処理領域は、面板と基板支持体との間に少なくとも部分的に画定することができる。面板は、前駆体が通って流れる内側の複数の開孔を画定することができる。内側の複数の開孔の各々は、ほぼ円筒形の開孔プロファイルを有することができる。面板は、内側の複数の開孔の半径方向外側に位置決めされた、前駆体が流れる外側の複数の開孔を画定することができる。外側の複数の開孔の各々は、基板支持体に面する面板の表面を通って延びる円錐形の開孔プロファイルを含むことができる。本方法は、処理チャンバの処理領域内で前駆体のプラズマを生成することを含むことができる。本方法は、基板上に材料を堆積することを含むことができる。いくつかの実施形態では、堆積された材料は、基板の中心における厚さの500Å以内である、基板のエッジに近い厚さによって特徴付けることができる。
【0010】
[0010]このような技術は、従来のシステムや技術に比べて多くの利点を提供する可能性がある。例えば、本技術の実施形態は、基板のエッジ領域で制御された堆積を可能にすることができる。さらに、部品は、エッジ領域のプラズマ生成を維持して、プラズマ密度及び分布への影響を低減することができる。これら及び他の実施形態は、それらの利点及び特徴の多くとともに、以下の説明及び添付の図と併せてより詳細に説明される。
【0011】
[0011]開示された技術の性質及び利点のさらなる理解は、明細書及び図面の残りの部分を参照することによって実現され得る。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】[0012]本技術のいくつかの実施形態による例示的な処理システムの平面図を示す。
【
図2】[0013]本技術のいくつかの実施形態による例示的なプラズマシステムの概略断面図を示す。
【
図3】[0014]
図3は、本技術のいくつかの実施形態による例示的な面板の概略部分断面図を示す。
【
図4A】[0015]
図4Aは、本技術のいくつかの実施形態による例示的な目に他の概略底面図を示す。
【
図4B】[0016]
図4Bは、本技術のいくつかの実施形態による例示的な面板の概略底面図を示す。
【
図5】[0017]
図5は、本技術のいくつかの実施形態による半導体処理の例示的な方法の操作を示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
[0018]図のいくつかは回路図として含まれている。これらの図は説明を目的としたものであり、特に縮尺であると述べられていない限り、縮尺であると見なされるべきではないことを理解されたい。さらに、概略図として、図は理解を助けるために提供されており、現実的な表現と比較してすべての側面又は情報を含むとは限らず、説明のために誇張された資料を含む場合がある。
【0014】
[0019]添付の図では、同様の構成要素及び/又は特徴部には同じ参照ラベルが付いている場合がある。さらに、同種の様々な構成要素は、類似の構成要素を区別する文字で参照符号をたどることによって区別され得る。本明細書で第1の参照符号のみが使用される場合、説明は、文字に関係なく、同じ第1の参照符号を有する類似の構成要素の任意の1つに適用可能である。
【0015】
[0020]プラズマ増強堆積プロセスは、基板上での膜形成を容易にするために、1つ又は複数の構成前駆体にエネルギーを与えることができる。導電性及び誘電性フィルム、並びに材料の移行及び除去を容易にするフィルムを含む、半導体構造を開発するための、任意の数の材料フィルムを製造することができる。例えば、ハードマスクフィルムは、他の方法で維持される下にある材料を保護しながら、基板のパターン化を容易にするために形成することができる。多くの処理チャンバでは、いくつかの前駆体がガスパネル内で混合され、基板が配置され得るチャンバの処理領域に送達され得る。前駆体は、チャンバ内の1つ又は複数の部品を通して分配することができ、これは、半径方向又は横方向の送達分配を生成して、基板表面での形成又は除去を増加させ得る。
【0016】
[0021]デバイス機能のサイズが縮小すると、基板表面全体の公差が減少する可能性があり、膜全体の材料特性の違いがデバイスの実現と均一性に影響を与える可能性がある。多くのチャンバは、基板全体に不均一性をもたらす可能性のある特徴的なプロセスシグネチャを含む。温度差、フローパターンの均一性、及び処理の他の側面が基板上の膜に影響を与え、生成又は除去される材料の基板全体で膜の均一性に違いが生じる可能性がある。例えば、処理チャンバ内で前駆体を送達及び分配するために、1つ又は複数のデバイスを処理チャンバ内に含めることができる。チャンバ内にブロッカプレートを含めて、前駆体の流れ内にチョークを提供することができ、これにより、ブロッカプレートでの滞留時間が長くなり、前駆体の横方向又は半径方向の分布を増加させることができる。面板は、処理領域への送達の均一性をさらに改善することができ、これは堆積又はエッチングを改善することができる。
【0017】
[0022]堆積プロセスのいくつかの非限定的な例では、前駆体の流量は、形成される膜に基づいて操作に影響を与え得る。例えば、いくつかのプロセスは実際には一部の前駆体流量を増加させることによって堆積速度を低下させることがあるが、他のプロセスでは、広い範囲にわたって前駆体流量の増加に比例して堆積速度が増加する可能性がある。その結果、スループットを向上させるために、いくつかの堆積プロセスは、約5L/分以上、約7L/分以上、約10L/分以上、又はそれを超える前駆体供給速度によって特徴付けることができる。これらの速度の増加に対応するために、一部のブロッカプレート設計は、開孔の数又はサイズを増やすなど、コンダクタンスの増加によって特徴付けることができ、これにより、洗浄操作が容易になり、前駆体の供給速度が向上し得る。しかしながら、これはプレートのブロック機能に影響を与える可能性があり、チャンバの入口に依存して、中央の供給が増加するなど、前駆体の供給が増加する可能性がある。このフロープロファイルは、面板を通過して処理領域まで続き、基板上の堆積が不均一になる可能性がある。特に、基板の中央領域は、基板のエッジ領域よりも厚い堆積プロファイルを生成する可能性がある。
【0018】
[0023]本発明の技術は、これらのより高い供給率のプロセスの間、並びに中心ピーク形成を生成する可能性のある他のプロセスについて、これらの課題を克服する。基板の縁部領域にわたってプラズマイオン密度を増加させることができる1つ又は複数のチャンバ部品を利用することによって、膜形成の増大された制御をもたらし得る。したがって、本技術は、基板の表面全体にわたる改善された均一性を特徴とする改善された膜堆積を生成することができる。
【0019】
[0024]残りの開示は、開示された技術を利用する特定の堆積プロセスをルーティン的に特定するが、システム及び方法は、他の堆積及び洗浄チャンバ、並びに記載されたチャンバで起こり得るプロセスに等しく適用可能であることは容易に理解されるであろう。したがって、この技術は、これらの特定の堆積処理又はチャンバのみで使用するために制限されていると見なされるべきではない。本開示は、本技術の実施形態によるこのシステムへの追加の変形及び調整が説明される前に、本技術の実施形態による蓋スタック部品を含み得る1つの可能なシステム及びチャンバについて論じる。
【0020】
[0025]
図1は、本技術の実施形態による堆積、エッチング、焼成、及び硬化チャンバの処理システム100の一実施形態の平面図を示す。図では、一対の前部開口統合ポッド102は、ロボットアーム104によって受け取られ、基板処理チャンバ108a~fの1つに配置され、タンデムセクション109a~cに位置決めされる前に低圧保持領域106に配置される様々なサイズの基板を供給する。第2のロボットアーム110を使用して、保持領域106から基板処理チャンバ108a~fへ基板ウエハを搬送し、戻すことができる。各基板処理チャンバ108a~fは、プラズマ強化化学気相堆積、原子層堆積、物理的気相堆積、エッチング、前洗浄、脱ガス、配向、及びアニーリング、アッシングなどを含むその他の基板プロセスに加えて、多数の基板処理操作を実行するよう装備することができる。
【0021】
[0026]基板処理チャンバ108a~fは、基板上の誘電体又は他の膜を堆積、アニーリング、硬化及び/又はエッチングするための1つ又は複数のシステム構成要素を含むことができる。1つの構成では、2対の処理チャンバ、例えば108c~d及び108e~fは、基板上に誘電体材料を堆積するのに使用することができ、第3の対の処理チャンバ、例えば108a~bは、堆積された誘電体をエッチングするのに使用することができる。別の構成では、チャンバの3つの対すべて、例えば108a~fは、基板上に交互誘電体膜のスタックを堆積するように構成することができる。記載されたプロセスの任意の1つ又は複数は、異なる実施形態に示される製造システムから分離されたチャンバ内で実行され得る。誘電体膜のための堆積、エッチング、アニーリング、及び硬化チャンバの追加の構成が、システム100によって企図されることを理解されたい。
【0022】
[0027]
図2は、本技術のいくつかの実施形態による例示的なプラズマシステム200の概略断面図を示す。プラズマシステム200は、上述のタンデムセクション109の1つ又は複数に適合することができ、以下でさらに説明するように、本技術の実施形態による面板又は他の部品又はアセンブリを含むことができる一対の処理チャンバ108を示すことができる。プラズマシステム200は、一般に、一対の処理領域220A及び220Bを画定する側壁212、底壁216、及び内部側壁201を有するチャンバ本体202を含むことができる。処理領域220A~220Bの各々は、同様に構成することができ、同一の構成要素を含むことができる。
【0023】
[0028]例えば、処理領域220Bは、その構成要素が処理領域220Aに含まれてもよく、プラズマシステム200の底壁216に形成された通路222を通って処理領域に配置されたペデスタル228を含んでもよい。ペデスタル228は、本体部分などのペデスタルの露出面上で基板229を支持するように適合されたヒータを提供することができる。ペデスタル228は、所望の処理温度で基板温度を加熱及び制御することができる、例えば抵抗加熱素子などの加熱素子232を含むことができる。ペデスタル228はまた、ランプアセンブリなどの遠隔加熱要素又は任意の他の加熱装置によって加熱されてもよい。
【0024】
[0029]ペデスタル228の本体は、フランジ233によってステム226に結合することができる。ステム226は、ペデスタル228を電源コンセント又は電源ボックス203と電気的に結合することができる。電源ボックス203は、処理領域220B内のペデスタル228の上昇及び移動を制御する駆動システムを含むことができる。ステム226はまた、ペデスタル228に電力を供給するための電力インターフェースを含んでもよい。電源ボックス203は、熱電対インターフェースなどの電力及び温度インジケータ用のインターフェースを含むこともできる。ステム226は、電源ボックス203と取り外し可能に結合するように適合されたベースアセンブリ238を含み得る。電源ボックス203の上に円周リング235が示されている。いくつかの実施形態では、円周リング235は、ベースアセンブリ238と電源ボックス203の上面との間の機械的インターフェースを提供するように構成された機械的ストップ又はランドとして適合されたショルダーであってもよい。
【0025】
[0030]ロッド230は、処理領域220Bの底壁216に形成された通路224を通って含まれてもよく、ペデスタル228の本体を通って配置された基板リフトピン261を位置決めするのに利用することもできる。基板リフトピン261は、基板229をペデスタルから選択的に離して、基板移送ポート260を通して基板229を処理領域220Bに出し入れするために利用されるロボットとの基板229の交換を容易にすることができる。
【0026】
[0031]チャンバ蓋204は、チャンバ本体202の頂部と結合され得る。蓋204は、それに連結された1つ又は複数の前駆体分配システム208を収容することができる。前駆体分配システム208は、ガス供給アセンブリ218を介して処理領域220B内に反応物及び洗浄前駆体を送達することができる前駆体入口通路240を含むことができる。ガス供給アセンブリ218は、面板246の中間に配置されたブロッカプレート244を有するガスボックス248を含み得る。ガス送達アセンブリ218に電力を供給して、ガス送達アセンブリ218の面板246とペデスタル228との間の、チャンバの処理領域であり得るプラズマ領域の生成を促進することができる、無線周波数(「RF」)源265は、ガス供給アセンブリ218と結合させることができる。いくつかの実施形態では、RF源は、ペデスタル228などのチャンバ本体202の他の部分と結合して、プラズマ生成を容易にすることができる。蓋204へのRF電力の伝導を防止するために、蓋204とガス供給アセンブリ218との間に誘電アイソレータ258を配置することができる。シャドウリング206は、ペデスタル228と係合するペデスタル228の周囲に配置することができる。
【0027】
[0032]操作中にガスボックス248を冷却するために、ガス分配システム208のガスボックス248内に任意選択の冷却チャネル247を形成することができる。ガスボックス248を所定の温度に維持できるように、水、エチレングリコール、ガスなどの熱伝達流体を冷却チャネル247を通して循環させることができる。処理領域220B内の処理環境への側壁201、212の露出を防止するために、チャンバ本体202の側壁201、212に近接して処理領域220B内にライナーアセンブリ227を配置することができる。ライナーアセンブリ227は、処理領域220Bからガス及び副産物を排出し、処理領域220B内の圧力を制御するように構成されたポンピングシステム264に結合され得る円周ポンピングキャビティ225を含み得る。ライナーアセンブリ227上に複数の排気ポート231を形成することができる。排気ポート231は、システム200内での処理を促進する方法で、処理領域220Bから円周ポンピングキャビティ225へのガスの流れを可能にするように構成され得る。
【0028】
[0033]
図3は、本技術のいくつかの実施形態による例示的な面板の概略部分断面図を示す。
図3は、面板246など、システム200の部品に関するさらなる詳細を示すことができる。面板300は、いくつかの実施形態で前述したシステム200の任意のフィーチャ又は態様を含むと理解される。面板300は、前述のハードマスク材料の堆積、並びに他の堆積、除去、及び洗浄操作を含む半導体処理操作を実行するために使用することができる。面板300は、半導体処理システムに組み込むことができる面板の部分図を示すことができ、面板の中心を横切る図を示すことができ、それ以外の場合は、任意のサイズで、任意の数の開孔を含むことができる。横方向又は半径方向外向きに延びる多数の開口部が示されているが、図は、実施形態を説明するためだけに含まれており、一定の縮尺であるとは見なされないことを理解されたい。例えば、例示的な面板は、以下でさらに説明するように、中心直径に沿って約20個以上の開孔によって特徴付けることができ、約25個以上の開孔、約30個以上の開孔、約35個以上の開孔、約40個以上の開孔、約45個以上の開孔、約50個以上の開孔、又はそれを超える数の開孔によって特徴付けることができる。
【0029】
[0034]上述のように、面板300は、上述のシステム200を含む、任意の数の処理チャンバに含めることができる。面板300は、ガスボックス及びブロッカプレートなどとともに、ガス入口アセンブリの一部として含めることができる。例えば、ガスボックスは、処理チャンバへのアクセスを画定又は提供することができる。チャンバ内に基板支持体を含めることができ、処理のために基板を支持するように構成することができる。ブロッカプレートは、ガスボックスと基板支持体との間のチャンバに含めることができる。ブロッカプレートは、プレートを通るいくつかの開孔を含むか又は画定することができる。部品は、同様の部品について前に説明した特徴のいずれか、並びに本技術によって同様に包含される様々な他の変更を含むことができる。
【0030】
[0035]面板300は、前に示したように、ブロッカプレートと基板支持体との間のチャンバ内に位置決めすることができる。面板300は、第1の面305と、第1の面の反対側にあり得る第2の面310とによって特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、第1の面305は、ブロッカプレート、ガスボックス、又は処理チャンバへのガス入口に面していてもよい。第2の面310は、処理チャンバの処理領域内で基板支持体又は基板に面するように位置決めすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、面板の第2の面310及び基板支持体は、チャンバ内の処理領域を少なくとも部分的に画定することができる。面板300は、面板の中間点を通って垂直に延びる中心軸315によって特徴付けることができ、処理チャンバを通る中心軸と同軸とすることができる。
【0031】
[0036]面板300は、面板を通って画定され、第1の面から第2の面を通って延びる複数の開孔320を画定することができる。各開孔320は、面板を通る流体経路を提供することができ、開孔は、チャンバの処理領域への流体アクセスを提供することができる。面板のサイズと開孔のサイズに応じて、面板300は、該板を通る任意の数の開孔、例えば、約1,000個以上の開孔、約2,000個以上の開孔、約3,000個以上の開孔、約4,000個以上の開孔、約5,000個以上の開孔、約6,000個以上の開孔、又はそれ超える数の開孔を画定することができる。上述のように、開孔は、中心軸から外側に延びる一組のリングに含まれてもよく、前述のように任意の数のリングを含んでもよい。リングは、円形又は楕円形を含む任意の数の形状、並びに任意の他の幾何学的パターン、例えば、長方形、六角形、又は半径方向外側の数のリングに分布する開孔を含み得るその他の幾何学的パターンなどによって特徴付けることができる。開孔は、均一な間隔又は千鳥状の間隔を有してもよく、中心から中心まで約10mm以下で間隔を空けることができる。開孔はまた、約9mm以下、約8mm以下、約7mm以下、約6mm以下、約5mm以下、約4mm以下、約3mm以下、又はそれを下回って間隔を空けることができる。
【0032】
[0037]リングは、上記の任意の幾何学的形状によって特徴付けることができ、いくつかの実施形態では、開孔は、リングごとの開孔のスケーリング関数によって特徴付けることができる。例えば、いくつかの実施形態では、第1の開孔は、図示のように中心軸に沿ってなど、面板の中心を通って延びることができる。開孔の第1のリングは、中央の開孔の周りに延在することができ、約4個~約10個の開孔など、任意の数の開孔を含むことができ、これらは、各開孔の中心を通って延びる幾何学的形状の周りに等間隔に配置することができる。開孔の任意の数の追加のリングが、第1のリングから半径方向外向きに延在し、第1のリング内の開孔の数の関数であり得るいくつかの開孔を含み得る。例えば、連続する各リング内の開孔の数は、式XR(式中、Xは開孔の基数、Rは対応するリング数である。)に従って、対応する各リング内の開孔の数によって特徴付けることができる。開孔の基数は、第1のリング内の開孔の数であってよく、いくつかの実施形態では、以下でさらに説明されるように、第1のリングが増加した数の開孔を有する他の数であってもよい。例えば、第1のリングの周りに分配された5個の開孔を有する例示的な面板であって、5は開孔の基本数である場合について、第2のリングは、10個の開孔(5)×(2)によって特徴付けることができ、第3のリングは、15個の開孔(5)×(3)によって特徴付けることができ、第20のリングは、100個の開孔(5)×(20)によって特徴付けることができる。これは、前述のように、約50個まで、それを超える、又は約50個のリングなど、任意の数の開孔続き得る。いくつかの実施形態では、面板にわたる複数の開孔の各開孔は、本技術の実施形態において同一又は異なる開孔プロファイルによって特徴付けることができる。
【0033】
[0038]開孔320は、図示のように、任意のプロファイル又は異なるプロファイルを有するいくつかのセクションを含むことができる。いくつかの実施形態では、面板は、開孔を通る異なるプロファイルを画定する、少なくとも2つのセクション、少なくとも3つのセクション、少なくとも4つのセクション、少なくとも5つのセクション、又はそれを超えるセクションを有してもよい。図示の非限定的な一例では、面板300は、内側開孔320aを有する内側セクションと、外側開孔320bを有する外側セクションの、2つのセクション含む。各内側開孔320aは、少なくとも2つのセクションを含む開孔プロファイルを含むことができる。例えば、第1のセクション322は、面板300の第1の面305から延在することができ、面板300を部分的に通って延在することができる。いくつかの実施形態では、第1のセクション322は、第1の面305と第2の面310との間の面板の厚さの少なくとも約半分以上、又は少なくとも約75%以上の途中まで延在し得る。第1のセクション322は、図示のように実質的に円筒形のプロファイルによって特徴付けることができる。実質的とは、プロファイルが円筒形プロファイルによって特徴付けられることを意味するが、機械加工公差及び部品の変動、並びに特定の誤差範囲が考慮され得る。第2のセクション324は、面板300の第2の面310から延在することができ、面板300を部分的に通って延在し、第1のセクション322の底部端と流体結合することができる。第2のセクション324は、図示のように実質的に円筒形のプロファイルによって特徴付けることができる。第2のセクション324の直径は、第1のセクション322の直径より小さくてもよい。例えば、第1のセクション322の直径は、第2のセクション324の直径よりも1.5倍超、1.7倍超、2.0超、2.25倍超、2.5倍超の、又はそれを超える直径であってよい。
【0034】
[0039]さらに、複数の内側開孔320aの半径方向外側で、その周りに延在するのは、複数の外側開孔320bであってもよい。各外側開孔320bは、少なくとも3つのセクションを含む開孔プロファイルを含むことができる。例えば、第1のセクション326は、面板300の第1の表面305から延在することができ、面板300を部分的に通って延在することができる。第1のセクション326は、内側開孔320aの第1のセクション322と同様であってもよい。いくつかの実施形態では、第1のセクション326は、内側開孔320aの第1のセクション322と同じ又は同様の直径を有することができる。いくつかの実施形態では、第1のセクション326は、第1の面305と第2の面310との間の面板300の厚さの半分以上、又はそれを超えて延在し得る。第1のセクション326は、図示のように実質的に円筒形のプロファイルによって特徴付けることができる。
【0035】
[0040]第1のセクション326は、任意選択の第2のセクション328に移行することができ、面板300内でチョークとして機能し、流れの分布又は均一性を高めることができる。図示のように、第2のセクション328は、第1のセクション322からより狭い直径へのテーパを含むことができる。第2のセクション328の直径は、第1のセクション326の直径より小さくてもよい。例えば、第1のセクション326の直径は、第2のセクション328の直径よりも1.5倍超、1.7倍超、2.0超、2.25倍超、2.5倍超の、又はそれを超える直径であってよい。いくつかの実施形態では、第2のセクション328のチョークの直径は、内側開孔320aのうちの1つの第2のセクション324の直径と同じ又は同様であってもよい。しかしながら、各外側開孔320bの第2のセクション328の長さは、各内側アパーチャ320aの第2セクション234より短くてもよい。例えば、各外側開孔320bの第2セクション328は、各内側開孔320aの第2セクション324の約半分以下の長さであってよい。
【0036】
[0041]次に、第2のセクション328は、第3のセクション330に向かって朝顔形に広がってもよい。第3のセクション330は、ある位置から面板を部分的に通って第2の面310まで延在し得る。第3のセクション330は、例えば、面板300の厚さの半分未満まで延在してもよいし、面板300の厚さの半分まで又は約半分まで延在してもよい。第3のセクション330は、いくつかの実施形態では、第2の面310からテーパのプロファイルによって特徴付けることができ、含まれる場合、第2のセクション328からの朝顔形の広がりと交差する円筒形部分を含むように延在することができる。第3のセクション330は、いくつかの実施形態では円錐形のプロファイルによって特徴付けることができる、あるいは他のテーパ状プロファイルの中でも、皿穴状のプロファイルによって特徴付けることができる。第2の面310における第3のセクション330の直径は、第1のセクション326及び第2のセクション328の両方の直径より大きくてもよい。例えば、第3のセクション330の直径は、第1のセクション326の直径よりも1.5倍超、1.7倍超、2.0超、2.25倍超、2.5倍超の、又はそれを超える直径であってよい。第3のセクション330の直径は、第2のセクション328の直径よりも、3.5倍超、4.0倍超、4.5倍超、5.0倍超、5.25倍超、又はそれを超える直径であってよい。
【0037】
[0042]外側開孔320bの円錐形の第3のセクション330は、円錐形のセクションにおける顕著なホローカソード効果により、イオンフラックスを増加させるのに役立つ。この増加したイオンフラックスは、面板300の下に位置決めされた基板のエッジでの堆積速度の改善に直接つながる。基板のエッジで堆積が増加すると、堆積の均一性が全体的に向上し、基板全体の厚さのプロファイルがより平坦になる可能性がある。
【0038】
[0043]
図4Aは、本技術のいくつかの実施形態による例示的な面板の概略底面図を示し、例えば、第2の面310に沿った面板300の概略図を示し得る。図示のように、面板300は、複数の開孔320を含むことができ、これらは、面板300に沿ってアレイ状に分散させることができる。いくつかの実施形態では、開孔320は、面板300に沿って半径方向外向きに延びるリングのセットとして配列することができる。例えば、中央開孔330からは、8個の開孔などのいくつかの開孔を含む開孔の第1のリングが、中央開口の周りに延在する。第2のリングなどの次のリングアウトは、第1のリングの周りに延在する16個(又は他の数)の開孔を含むことができる。これは、前述の任意の数のリングについて前述のパターンに従うことができる。リングは、円形又は楕円形を含む任意の数の形状、並びに任意の他の幾何学的パターン、例えば、長方形、六角形、又は半径方向外側の数のリングに分布する開孔を含み得るその他の幾何学的パターンなどによって特徴付けることができる。図は単に例示を目的としたものであり、含まれる面板は、前述のように数百又は数千の開孔によって特徴付けることができ、例えば、任意の基本数の開孔で構成できることを理解されたい。例えば、第2の面310に沿って、内側開孔320aは第2セクション324を示し、外側開孔320bは第3セクション330を示すことができる。開孔は、面板を通って延びるチャネルをすべて例示し得る。外側開孔320bの単一のセットのみが例示されているが、外側開孔320bは、外側に延びる内側開孔320aのリングと同様のパターンを含み得る。例えば、外側開孔320bは、処理チャンバ内に位置決めされ得る基板の外側半径を越えて位置付けされた開孔のリングとして位置付けすることができる。
【0039】
[0044]例えば、基板は、矩形又は楕円形などの任意の寸法形状によって特徴付けることができる。300mmの直径によって特徴付けられる円形の基板の場合、基板の半径は150mmであってもよい。面板上には、中心軸から135mm、136mm、137mm、138mm、139mm、140mm等を超えて含まれるであろう開孔320は、本技術のいくつかの実施形態では、第2の面310を通って延びる円錐形の第3のセクション330を有する外側開孔320bであってもよい150mm、200mm、450mm、600mmなどの任意の他の寸法の基板、又は基板の他の寸法についても、同様の変更を行うことができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、最も外側のリングは、内側開孔320aの代わりに外側開孔320bであってもよい。320Bと同様のプロファイルによって特徴付けられる開孔を含むリングの数は、任意のサイズのチャンバ又はウエハについて、基板半径の80%を超えるすべての半径方向の箇所に配置することができ、基板のエッジ領域で求められる堆積特性に応じて、基板半径の85%超、基板半径の90%超、基板半径の91%超、基板半径の92%超、基板半径の93%超、94%超、95%超の、又はそれ超えるすべての半径方向の箇所に配置付けすることができる。いくつかの実施形態では、外側開孔320bと同様の構造を有する開孔は、面板300の内側及び/又は中間箇所に配置することができる。例えば、円錐形の開孔プロファイルを有する開孔は、面板300の様々な半径方向距離で1つ又は複数の環状(又は他の形状)帯に配置され得る。いくつかの実施形態では、円錐形の開孔の帯は、面板300の中心からの半径方向内側距離と半径方向外側距離とによって画定される環状領域内に配置することができる。このような構成により、膜のプロファイルの変化が望まれる用途などにおいて、膜の厚さ及び不均一性を調整することが可能になり得る。
【0040】
[0045]円錐形の第3のセクション300を基板の外周又はその近くに有するより大きな外側開孔320bの使用は、基板のエッジでより多くの堆積を創出し、処理中の基板全体にわたってより大きな堆積均一性を達成するのに役立つ。それらのそれぞれの形状寸法により、外側開孔320bの各々は、内側開孔320aの各々よりも大きなコンダクタンスを有することができる。例えば、各外側開孔320bは、各内側開孔320aのコンダクタンスの少なくとも1.5倍、少なくとも1.75倍、少なくとも2.0倍、少なくとも2.25倍等のコンダクタンスを有することができる。外側開孔320aと内側開孔320bの各々の間の相対的コンダクタンスに基づいて、内側開孔320aの領域及び外側開孔320bの領域内の開孔密度(単位面積当たりの開孔の数)は、面板300にわたって比較的均一なコンダクタンスを維持するように選択され得る。例えば、内側開孔320aのコンダクタンスの約2倍のコンダクタンスを有する外側開孔320bの場合、内側開孔320aの領域の開孔密度は、外側開孔320bの領域の開孔密度の約2倍であってもよい
【0041】
[0046]
図4Bは、本技術のいくつかの実施形態による例示的な面板の概略底面図を示し、例えば、面板300の概略図を示し得る。図示のように、面板300は多数のゾーンに分割され、各ゾーンは多数の開孔を画定する。例えば、図示のように、面板300は2つのゾーンに分割される。第1のゾーン340は、形状がほぼ円形であってもよく、面板300上の中心にある。内側開孔320aなどのいくつかの開孔は、第1のゾーン340内に配列することができる。例えば、第1のゾーン340内の開孔は、面板300の中心から第1のゾーン340の外周に向かっていくつかの同心円に配列することができるが、第1ゾーン340内の開孔の他のパターン又は配列も可能である。第2のゾーン345は、形状においてほぼ環状であってもよい。第2のゾーン345は、第1のゾーン340の周りに延在し、それと同心であってもよい。例えば、第2のゾーン345は、第1のゾーン340の外周から面板300の外周まで延在し得る。外側開孔320bなどのいくつかの開孔を、第2のゾーン345内に配列することができる。例えば、第2のゾーン345内の気孔は、第2のゾーン345の内側エッジから第2のゾーン345の外周に向かっていくつかの同心円状に配列することができるが、第2ゾーン345内の開孔の他のパターン又は配列も可能である。第2のゾーン345は、前述のように任意の半径方向外向きの寸法形状に位置付けすることができるか、あるいは前述のように面板の半径の任意の割合で開始することができる。上記で説明したように、第1のゾーン340及び第2のゾーン345の各々内の開孔の配列及び形状寸法に基づいて、面板300のコンダクタンスは、ゾーン340、345の両方にわたって実質的に均一であってよい。例えば、第2のゾーン345の各開孔は、第1のゾーン340内の各開孔のコンダクタンスの約2倍のコンダクタンスを有し得る。コンダクタンスを実質的に均一に保つために、第1のゾーン340内の開孔密度は、第2のゾーン345の開孔密度の約2倍であってもよい。第2のゾーン345内のより大きな円錐形の開孔を利用することによって、基板の外周近くで増加したイオン流を提供することができ、基板の外周に沿ってガスのより均一な堆積がもたらされる。
【0042】
[0047]
図5は、本技術のいくつかの実施形態による半導体処理の例示的な方法500の操作を示す。本方法は、面板300など、本技術の実施形態による面板を含み得る上述の処理システム200を含む様々な処理チャンバで実行することができる。方法500は、本技術による方法のいくつかの実施形態に具体的に関連付けられてもされなくてもよい、いくつかの任意の操作を含み得る。
【0043】
[0048]方法500は、ハードマスク膜を形成する操作又は他の堆積操作を含むことができる処理方法を含むことができる。本方法は、方法500の開始前に任意の操作を含み得るか、又は本方法は、追加の操作を含み得る。例えば、方法500は、図示されたものとは異なる順序で実行される操作を含み得る。いくつかの実施形態では、方法500は、操作505で、1つ又は複数の前駆体を処理チャンバに流すことを含み得る。例えば、前駆体は、システム200に含まれるなどのチャンバに流入することができ、チャンバの処理領域内に前駆体を供給する前に、ガスボックス、ブロッカプレート、又は面板のうちの1つ又は複数を通して前駆体を流すことができる。
【0044】
[0049]いくつかの実施形態では、面板は2つの同心ゾーンを有することができ、各ゾーンはいくつかの開孔を画定する。内側アパーチャ320aと同様の複数の内側開孔を内側円形ゾーン内に配列することができ、外側開孔320bと同様の複数の外側開孔を外側環状ゾーン内に配列することができる。環状外側ゾーン内の開孔が円錐形又は皿穴状のプロファイルによって特徴付けることができるなど、面板300の任意の態様を含む、前述の面板のその他の特性を含むこともできる。操作510では、プラズマを生成するために面板にRF電力を供給することなどによって、処理領域内の前駆体からプラズマを生成することができる。プラズマ内で形成された材料は、操作515で基板上に堆積され得る。いくつかの実施形態では、堆積される材料の厚さに応じて、堆積された材料は、基板の中央領域内の厚さとほぼ同じである基板のエッジでの厚さによって特徴付けることができる。例えば、堆積された材料は、基板の中心に近い材料の厚さである500Å以内である基板のエッジの近くの厚さによって特徴付けることができ、中心から約400Å以下、約300Å以下、約200Å以下、約100Å以下、約50Å以下、又はそれ下回る厚さの差によって特徴付けることができる。
【0045】
[0050]前述の説明では、説明の目的で、本技術の様々な実施形態の理解を提供するために多くの詳細が示されている。しかしながら、当業者には、これらの詳細のうちの一部がなくても、あるいは、追加の詳細があれば、特定の実施形態を実施できることが明らかであろう。
【0046】
[0051]いくつかの実施形態を開示したが、当業者は、実施形態の趣旨から逸脱することなく、様々な修正、代替構造、及び等価物を使用できることが認識されるであろう。さらに、本技術を不必要にあいまいにすることを避けるために、いくつかの周知のプロセス及び要素については説明しなかった。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【0047】
[0052]値の範囲が提示される場合、文脈上明らかに別段の指示がない限り、その範囲の上限と下限の間の各介在値はまた、下限の単位の最小単位まで具体的に開示されることが理解される。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意の狭い範囲、そしてその記載範囲のその他任意の記載された又は介在する値も包含される。これらの小さい範囲の上限と下限は、個別に範囲に含めることも除外することもでき、いずれか、どちらでもない、又は両方の制限がより狭い範囲に含まれている各範囲も本技術に含まれ、指定された範囲で特に除外された制限が適用される。記載された範囲に制限の一方又は両方が含まれる場合、含まれる制限のいずれか又は両方を除く範囲も含まれる。
【0048】
[0053]本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」は、文脈上別途明示しない限り複数の指示物を含む。したがって、例えば、「ヒータ」への言及は、複数のそのようなヒータを含み、「突起」への言及は、当業者に知られている1つ又は複数の突起及びその等価物への言及などを含む。
【0049】
[0054]また、「含む(comprise(s))」、「含んでいる(comprising)」、「含有する(contain(s))」、「含有している(containing)」、「含む(include(s))」、及び「含んでいる(including)」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を特定することを意図しているが、一又は複数のその他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又はグループの存在又は追加を除外するものではない。