特許 7605970 多段階回転調節クロスフローを含むプラズマチャンバ

(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】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】多段階回転調節クロスフローを含むプラズマチャンバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20241217BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20241217BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20241217BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101B

H01L21/302 101G

H01L21/31 C

H01L21/02 Z

H05H1/46 A

H01L21/302 101C

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023517350

(86)(22)【出願日】2021-08-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-03

(86)【国際出願番号】 US2021046262

(87)【国際公開番号】W WO2022060509

(87)【国際公開日】2022-03-24

【審査請求日】2023-05-08

(31)【優先権主張番号】17/023,186

(32)【優先日】2020-09-16

(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】コリンズ， ケネス エス．

(72)【発明者】

【氏名】ライス， マイケル アール．

(72)【発明者】

【氏名】カルドゥッチ， ジェームズ ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ラーマスワーミ， カーティク

(72)【発明者】

【氏名】バラクリシュナ， アジト

(72)【発明者】

【氏名】ラウフ， シャヒッド

(72)【発明者】

【氏名】ケニー， ジェイソン

【審査官】原島 啓一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１１０７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１１０３９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００２－５１７０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５３７２４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／００－２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０４－２１／１６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理チャンバであって、
１つ以上の側壁と、
ワークピースを保持するための、前記１つ以上の側壁内の支持表面と、
第１の方向に、前記ワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入するための、前記１つ以上の側壁に沿って配置された第１のガスインジェクタであって、該第１のガスインジェクタの垂直方向の位置が、前記支持表面よりも上である、第１のガスインジェクタと、
前記第１のガス流を排出するための、前記第１のガスインジェクタの概ね反対側の前記１つ以上の側壁に沿って配置された第１のポンプポートであって、該第１のポンプポートの垂直方向の位置が、前記第１のガスインジェクタの前記垂直方向の位置から下方にずれている、第１のポンプポートと、
前記第１の方向とは異なる第２の方向に、前記ワークピースの前記表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入するための、前記１つ以上の側壁に沿って配置された第２のガスインジェクタであって、該第２のガスインジェクタの垂直方向の位置が、前記支持表面よりも上である、第２のガスインジェクタと、
前記第２のガス流を排出するための、前記第２のガスインジェクタの概ね反対側の前記１つ以上の側壁に沿って配置された第２のポンプポートであって、該第２のポンプポートの垂直方向の位置が、前記第２のガスインジェクタの前記垂直方向の位置から下方にずれている、第２のポンプポートと、
を備えた、プラズマ処理チャンバ。

【請求項2】

前記プラズマ処理チャンバが、前記第１のガスインジェクタ及び前記第２のガスインジェクタと、前記第１のポンプポート及び前記第２のポンプポートと、を使用して、前記１つ以上の側壁から横方向に前記ワークピースに亘って前記第１のガス流及び前記第２のガス流を回転させて、多段階回転クロスフロー動作を提供するよう構成され、前記多段階回転クロスフロー動作が少なくとも２段階サイクルを含む、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項3】

前記第１のガスインジェクタ及び前記第２のガスインジェクタが、前記１つ以上の側壁の開口内に位置する、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項4】

前記第１のポンプポート及び前記第２のポンプポートの前記垂直方向の位置が、前記支持表面と前記プラズマ処理チャンバの底面との間の位置である、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項5】

前記第１のガス流と前記第２のガス流とをオン／オフして切り替えて、ガス流の回転を制御する、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項6】

前記第１のガス流及び前記第２のガス流の少なくとも一方の流量に対して適用される又は前記第１のポンプポート及び前記第２のポンプポートの少なくとも一方によって生じる出口コンダクタンスに対して適用される調節機能をさらに含む、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項7】

前記プラズマ処理チャンバが、第３のガスインジェクタと、対向する第３のポンプポートと、をさらに備え、第３のインジェクタ・ポンプポートの対、及び３段階回転クロスフロー動作を提供する、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項8】

前記第１のガスインジェクタ及び前記第２のガスインジェクタの少なくとも一方が、前記１つ以上の側壁における単一のベントを含む、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項9】

前記第１のガスインジェクタ及び前記第２のガスインジェクタが、個別ガスインジェクタのガスインジェクタアレイを含む、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項10】

プラズマ処理チャンバ内で回転ガスクロスフローを実施する方法であって、前記方法が、
第１の段階の間に、プラズマ処理チャンバの１つ以上の側壁に沿った第１の位置の第１のガスインジェクタによって、第１の方向に、デバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入すること、及び、前記第１のガスインジェクタに概ね対向し、かつ垂直方向において前記第１の位置よりも下方にずらされた、前記１つ以上の側壁に沿った第２の位置の第１のポンプポートによって、前記プラズマ処理チャンバから前記第１のガス流を排出することと、
第２の段階の間に、前記１つ以上の側壁に沿った第３の位置の第２のガスインジェクタによって、前記第１の方向とは異なる第２の方向に、前記デバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入すること、及び、前記第２のガスインジェクタに概ね対向し、かつ垂直方向において前記第３の位置よりも下方にずらされた、前記１つ以上の側壁に沿った第４の位置の第２のポンプポートによって、前記プラズマ処理チャンバから前記第２のガス流を排出することと、
を含む、方法。

【請求項11】

機械学習（ＭＬ：ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ）モデルにクエリして、前記第１のガス流及び前記第２のガス流のタイミングを制御することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

１つ以上のデバイスアウトカムを選択することと、
前記ＭＬモデルにクエリして、前記回転ガスクロスフローを含む前記プラズマ処理チャンバによって処理されたときに前記デバイスアウトカムを得るために適したプロセスレシピの推奨を取得することと、
によって、前記デバイスのための半導体製造プロセスレシピを策定することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

ウエハのセットに対して実験計画（ＤｏＥ：ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）を実行して、前記ＭＬモデルによって推奨された前記プロセスレシピを検証することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記プロセスレシピとして、温度、ＲＦ源電力、バイアス電力、ガス圧力（ｍＴｏｒｒ）、ガス流ランプ開時間（ｍｓｅｃ）、ガス流時間（ｍｓｅｃ）、ガス流ランプ閉時間（ｍｓｅｃ）、様々なガスインジェクタにおけるガス流量の割合、様々なインジェクタにおけるガス組成、様々なインジェクタにいくガス流量の割合、ガス流回転周波数、ガス流組成周波数、ガス流量レート／速度（圧力勾配）、ガス流方向、ガス回転段階、電子／プラズマ密度、プラズマ密度勾配、電子温度、イオン流密度、プラズマ電位、シース電場電位、シース電場傾斜角、シース電場ｚ成分、原子Ｏの質量分率、Ｏフラックス、及びワークピースに対するイオン流密度、のうちの任意の組み合わせを受け取ることをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

プラズマ処理チャンバであって、
１つ以上の側壁と、
ワークピースを保持するための、前記１つ以上の側壁内の支持表面と、
前記１つ以上の側壁に沿った第１の位置であって、垂直方向において前記支持表面よりも上の第１の位置に配された、第１のガスインジェクタと、
前記第１のガスインジェクタに概ね対向し、かつ垂直方向において前記第１の位置よりも下方にずらされた、前記１つ以上の側壁に沿った第２の位置の第１のポンプポートと、
前記１つ以上の側壁に沿った第３の位置であって、垂直方向において前記支持表面よりも上の第３の位置に配された、第２のガスインジェクタと、
前記第２のガスインジェクタに概ね対向し、かつ垂直方向において前記第３の位置よりも下方にずらされた、前記１つ以上の側壁に沿った第４の位置の第２のポンプポートと、
前記プラズマ処理チャンバに接続されたコントローラと
を備え、
前記コントローラが、多段階回転クロスフロー動作であって、
前記第１のガスインジェクタによって、第１の方向に前記ワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入すること、及び前記第１のポンプポートによって前記第１のガス流を排出することを含む第１の段階、並びに、
前記第２のガスインジェクタによって、前記第１の方向とは異なる第２の方向に、前記ワークピースの前記表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入すること、及び前記第２のポンプポートによって前記第２のガス流を排出することを含む第２の段階
を少なくとも含む多段階回転クロスフロー動作を行うように構成されている、プラズマ処理チャンバ。

【請求項16】

前記第１のガスインジェクタに接続された第１のガス注入弁、前記第２のガスインジェクタに接続された第２のガス注入弁、前記第１のポンプポートに接続された第１の圧力制御弁、及び前記第２のポンプポートに接続された第２の圧力制御弁をさらに含む、請求項１５に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項17】

プラズマ処理チャンバであって、
１つ以上の側壁と、
ワークピースを保持するための、前記１つ以上の側壁内の支持表面と、
前記１つ以上の側壁に沿った第１の位置の第１のガスインジェクタと、
前記第１のガスインジェクタに概ね対向している、前記１つ以上の側壁に沿った第２の位置の第１のポンプポートと、
前記１つ以上の側壁に沿った第３の位置の第２のガスインジェクタと、
前記第２のガスインジェクタに概ね対向している、前記１つ以上の側壁に沿った第４の位置の第２のポンプポートと、
前記第１のガスインジェクタに接続された第１のガス注入弁、前記第２のガスインジェクタに接続された第２のガス注入弁、前記第１のポンプポートに接続された第１の圧力制御弁、及び前記第２のポンプポートに接続された第２の圧力制御弁と、
前記プラズマ処理チャンバに接続されたコントローラと
を備え、
前記コントローラが、多段階回転クロスフロー動作であって、
前記第１のガス注入弁を完全に開きかつ前記第２のガス注入弁を部分的に開くことで、第１の方向に前記ワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入すること、及び、前記第１の圧力制御弁を開き、かつ前記第２の圧力制御弁を閉じることで、前記第１のポンプポートによって前記第１のガス流を排出することを含む第１の段階、並びに、
少なくとも前記第２のガスインジェクタによって、前記第１の方向とは異なる第２の方向に、前記ワークピースの前記表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入すること、及び前記第２のポンプポートによって前記第２のガス流を排出することを含む第２の段階
を少なくとも含む多段階回転クロスフロー動作を行うように構成されている、プラズマ処理チャンバ。

【請求項18】

前記コントローラが、
前記第１の段階と前記第２の段階との間の移行部付近で前記第１のガス注入弁を閉じ始め、第２の段階を開始するために前記第２のガス注入弁を完全に開きかつ前記第１のガス注入弁を部分的に開くことで、ガス流の方向を回転させることと、
前記第２の圧力制御弁を開き、かつ前記第１の圧力制御弁を閉じることと、
を行うようさらに構成される、請求項１７に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項19】

ソフトウェア命令が格納された非一過性コンピュータ可読媒体であって、前記ソフトウェア命令は、プロセッサによって実行されると、以下のステップ、即ち、
第１の段階の間に、プラズマ処理チャンバの１つ以上の側壁に沿った第１の位置の第１のガスインジェクタによって、第１の方向にデバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入すること、及び、前記第１のガスインジェクタに概ね対向し、かつ垂直方向において前記第１の位置よりも下方にずらされた、前記１つ以上の側壁に沿った第２の位置の第１のポンプポートによって、前記プラズマ処理チャンバから前記第１のガス流を排出することと、
第２の段階の間に、前記１つ以上の側壁に沿った第３の位置の第２のガスインジェクタによって、第２の方向に、前記デバイスの前記表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入すること、及び、前記第２のガスインジェクタに概ね対向し、かつ垂直方向において前記第３の位置よりも下方にずらされた、前記１つ以上の側壁に沿った第４の位置の第２のポンプポートによって、前記プラズマ処理チャンバから前記第２のガス流を排出することと、
を含むステップを実行することによって、前記プロセッサに、プラズマ処理チャンバ内のガスクロスフローを回転させるようにする、非一過性コンピュータ可読媒体。

【請求項20】

機械学習（ＭＬ：ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ）モデルにクエリして、前記第１のガス流及び前記第２のガス流のタイミングを制御することをさらに含む、請求項１９に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本願は、２０２０年９月１６日に出願された米国特許非仮出願第１７／０２３，１８６号の優先権を主張し、その全内容が、参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本開示の実施形態は、半導体処理の分野に関し、特に、回転する調節されたクロスフローを含むプラズマチャンバに関する。

【背景技術】

【0003】

プラズマエッチング中、堆積中、又は他の処理プロセス中には、半導体ウエハといったワークピースが、密閉されたプラズマリアクタチャンバに挿入され、ガスが、ウエハの上のチャンバ内に注入され、その後チャンバから排出される。プラズマチャンバはしばしば、（１）平行平板型容量結合プラズマ（ＣＣＰ：ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）源であって、１の電極が、プラズマに面した自身の表面上にワークピースを有し、他の電極がプラズマに面した表面上にガス注入孔のアレイ（シャワーヘッド）を有する、平行平板型容量結合プラズマ（ＣＣＰ：ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）源、又は、（２）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）若しくはマイクロ波源であって、ワークピースに概ね対向し当該ワークピースに面する高周波（ＲＦ：ｒａｄｉｏ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ウィンドウと、当該ウィンドウ内若しくは当該ウィンドウの近くのガス注入孔のアレイと、を含む、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）若しくはマイクロ波源を備える。

【0004】

先に記載の軸対称的なガス流のアプローチでは、圧力勾配及び濃度勾配によって、ワークピースの中心と端とで処理に差が発生する。加えて、高密度プラズマへの接近又は高電界による破壊に起因して、ガス注入孔内で外来プラズマが発生して、経時的に変化する不均一性が生じる恐れがある。より具体的には、ガス注入孔は典型的に、ケイ素又は炭化ケイ素といった材料から成る平板において形成されている。当該孔の端にエネルギーイオンが衝突すると、当該孔を経時的に変形させ又は削る可能性がある。変形した孔によって、結果的に、平板を破壊する高強度のプラズマが引き起こされ、或る程度の時間（例えば６００時間）後にシャワーヘッドを変えることが必要になる。用途によっては、半導体ウエハのコストのうち約１５ドルがシャワーヘッドのコストに割り当てられる可能性がある。

【発明の概要】

【0005】

本明細書に開示される実施形態は、１つ以上の側壁を備えたプラズマ処理チャンバを含む。１つ以上の側壁の内部の支持表面が、ワークピースを保持する。１つ以上の側壁に沿った第１のガスインジェクタが、第１の方向にワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って、第１のガス流を注入し、
第１のガスインジェクタの概ね反対側の１つ以上の側壁に沿った第１のポンプポートが、第１のガス流を排出する。１つ以上の側壁に沿った第２のガスインジェクタが、第２の方向に、ワークピースの表面に対して略平行に当該表面に亘って第２のガス流を注入し、第２のガスインジェクタに概ね対向している１つ以上の側壁に沿った第２のポンプポートが、第２のガス流を排出する。

【0006】

本明細書に開示される実施形態は、プラズマ処理チャンバ内で回転ガスクロスフローを実施する方法と、ソフトウェア命令が格納された非一過性コンピュータ可読媒体であって、ソフトウェア命令は、プロセッサによって実行されると、
以下のステップを実行することによって、プロセッサに、プラズマ処理チャンバ内のガスクロスフローを回転させるようにする、非一過性コンピュータ可読媒体と、を含む。第１の段階の間に、上記ステップは、プラズマ処理チャンバの１つ以上の側壁に沿った第１の位置の第１のガスインジェクタによって、第１の方向にデバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入すること、及び、第１のガスインジェクタに概ね対向している、１つ以上の側壁に沿った第２の位置の第１のポンプポートによって、プラズマ処理チャンバから第１のガス流を排出することを含む。第２の段階の間に、上記ステップは、１つ以上の側壁に沿った第３の位置の第２のガスインジェクタによって、第２の方向に、デバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入すること、及び、第２のガスインジェクタに概ね対向している、１つ以上の側壁に沿った第４の位置の第２のポンプポートによって、プラズマ処理チャンバから第２のガス流を排出することを含む。

【0007】

本明細書に開示される実施形態は、１つ以上の側壁を備えたプラズマ処理チャンバを含む。ワークピースを保持するための、１つ以上の側壁の内部の支持体。第１のガスインジェクタが、１つ以上の側壁に沿った第１の位置に存在し、第１のポンプポートが、第１のガスインジェクタに概ね対向している１つ以上の側壁に沿った第２の位置に存在する。第２のガスインジェクタが、１つ以上の側壁に沿った第３の位置に存在し、第２のポンプポートが、第２のガスインジェクタに概ね対向している１つ以上の側壁に沿った第４の位置に存在する。多段階回転クロスフロー動作が、少なくとも第１の段階及び第２の段階を含む。第１の段階は、第１のガスインジェクタによって、第１の方向にワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入すること、及び、第１のポンプポートによって第１のガス流を排出することを含む。第２の段階は、第２のガスインジェクタによって、第２の方向にワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入すること、及び、第２のポンプポートによって第２のガス流を排出することを含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】一実施形態に係る多段階回転クロスフロー動作を有するプラズマ処理チャンバの上面図である。

【図1B】一実施形態に係るプラズマ処理チャンバの断面図である。

【図1C】一実施形態に係るプラズマ処理チャンバの断面図である。

【図2A】一実施形態に係る３段階回転クロスフロープラズマ処理チャンバの概略的な半透視斜視図である。

【図2B】他の実施形態に係る３段階回転クロスフロープラズマ処理チャンバの概略的な上面図である。

【図2C】プラズマ処理チャンバによって実施される３段階回転クロスフロー動作のタイミング図を示す。

【図2D】一実施形態に係る、チャンバリッドの上部の斜視図を示し、上記のガス伝達システムを示している。

【図2E】一実施形態に係るプラズマチャンバの斜めから見た断面図を示す。

【図2F】一実施形態に係るポンプポートが形成された真空チャンバの斜視図である。

【図2G】一実施形態に係るポンプポートが形成された真空チャンバの斜視図である。

【図2H】一実施形態に係るポンプポートが形成された真空チャンバの断面図である。

【図2I】一実施形態に係る３段階回転クロスフローを有する例示的な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバの半透視斜視図である。

【図2J】一実施形態に係る３段階回転クロスフローを有する例示的な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバの半透視斜視図である。

【図2K】一実施形態に係る３段階回転クロスフローを有する例示的な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバの半透視斜視図である。

【図3A】一実施形態に係る４段階回転クロスフローを有するプラズマ処理チャンバの上面図である。

【図3B】一実施形態に係る４段階回転クロスフロー動作を説明した図である。

【図3C】開示された実施形態のさらなる態様に係る、４段階回転クロスフロー動作を説明した図であり、ここでは、中心と端で意図的に不均一にガスが注入され、反対側のポートで排出が行われる。

【図3D】開示された実施形態のさらなる態様に係る、４段階回転クロスフロー動作を説明した図であり、ここでは、中心と端で意図的に不均一にガスが注入され、反対側のポートで排出が行われる。

【図3E】一実施形態に係る、多段階回転クロスフロー動作の一段階を示す図であり、ここでは、ガス流の少なくとも一部分が、ワークピースを横切る１００％のクロスフローというよりは、ワークピースのサイドへと向けられている。

【図3F】一実施形態に係る、多段階サイクルの一段階を示す図であり、ここでは、ガス流が、より幅が狭いポンプポイントを使用してワークピースを横切るよう方向付けられる。

【図4A】一実施形態に係る、３段階回転クロスフローにおける回転するガス流を、６０°毎に時間的にプロットした上面図である。

【図4B】一実施形態に係る、３段階回転クロスフローにおける回転するガス流を、６０°毎に時間的にプロットした上面図である。

【図4C】一実施形態に係る、３段階回転クロスフローにおける回転するガス流を、６０°毎に時間的にプロットした上面図である。

【図5】一実施形態に係る、回転ガスクロスフローを含むプラズマ処理チャンバによって処理されうる積層メモリデバイスを含むウエハの一部分の断面図を示す。

【図6】ここで図６を参照すると、一実施形態に係る、機械学習（ＭＬ）モデルを利用する処理ツールのブロック図が示されている。

【図7A】一実施形態に係る、ＭＬモデルを生成するためのプロセスを示すフロー図である。

【図7B】一実施形態に係る、ＭＬモデルを生成するためのプロセスを示すフロー図である。

【図8】一実施形態に係る、ＭＬモデルを使用してプロセスレシピを策定するためのプロセスを示すフロー図を示す。

【図9】一実施形態に係る、処理ツールをベースライニングするための工程を示すフロー図を示す。

【図10】一実施形態に係る、コンピュータシステムの例示的形態によるマシンの概略図を示し、コンピュータシステム内では、上記マシンに本明細書に記載の任意の１つ以上の方法を実行させるための命令のセットが実行されうる。

【発明を実施するための形態】

【0009】

開示される実施形態は、回転する調節されたクロスフローを有するプラズマチャンバに関する。以下の記載では、本開示の実施形態の網羅的な理解を提供するために数多くの具体的な詳細事項が説明される。本開示の実施形態がこれらの具体的な詳細事項がなくとも実施されうることが当業者には明らかであろう。他の事例では、本開示の実施形態が不必要に分かりにくくならないように、集積回路の製造といった良く知られた観点については詳細に説明していない。更に、図に示す様々な実施形態は例示のためのものであり、必ずしも縮尺どおりに描かれていないことを理解されたい。

【0010】

従来のプラズマチャンバ（すなわち、ＣＣＰ又はＩＣＰ）は、典型的に、ワークピースの真上又はその外周に対称的に配置されたガス注入孔から、ワークピースの上に軸対称的にガスを注入する。上述したように、軸対称的なガス流によって、結果的に、圧力勾配及び濃度勾配が生じる可能性があり、ガス孔の入口が破壊されて、ワークピースにおいて不均一性が生じる恐れがある。換言すると、高密度高電界（｜Ｅ｜）プラズマ領域内に存在する領域内にあるガス孔内で摩耗が発生するにつれて、孔の外形が変化し、プラズマが浸透するにつれて、当該孔が、自身の近傍の局所的なプラズマ特性を変える恐れがある。加えて、外形的変化の結果、局所的なガス流量及び速度が変わる恐れがある。従って、シャワーヘッドを比較的頻繁に交換する必要があり、ワークピースのコストが増大する。

【0011】

これに対応して、本明細書で開示される実施形態は、エッチング、堆積、又は他の材料処理のための多段階回転調節ガスクロスフローが設けられたプラズマチャンバ（例えば、ＣＣＰ又はＩＣＰ）に関する。プラズマ処理チャンバは、側壁に沿って２つ以上のガスインジェクタ及び２つ以上のポンプポートを含む。第１の段階において、ガスインジェクタのうちの１つが、１の方向に、ワークピース又はデバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘ってガス流を強制的に発生され、ガスがその後、ポンプポートを介して排出される。第２の段階において、ガス流が、他のガスインジェクタを使用して回転させられ、ガス流が異なる方向に、ワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って強制的に発生させられ、ガスがその後、他のポンプポートを介して排出される。他の実施形態において、ガスインジェクタに接続されたガス注入弁及び／又はポンプポートに接続された絞り弁が、回転するガス流を調節するために使用されうる。

【0012】

回転する調節されたガスクロスフローが設けられたプラズマ処理チャンバでは、高密度高電界（｜Ｅ｜）プラズマ領域内にあるシャワーヘッド（及びガス注入孔）に対するニーズがなくなり、従って、プラズマの不均一性の原因が回避される。開示される実施形態は、高密度プラズマへの接近又は高電界によるブレークダウン（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）に起因してガス注入孔内でプラズマが形成され、経時的に変化する不均一性及びプラズマ特性が生じることを防止する。開示される実施形態では、中心と端とで処理の差を生じさせる中心と端との高い圧力勾配及び濃度勾配が回避される。プラズマの不均一性を最小に抑えるために、圧力分布が、プラズマ空間に亘って調整されうる。加えて、開示される実施形態では、均一な反応物物質及び副産物の除去のために、流れの悪い低ガス速度領域（すなわち、ワークピースの中心部）を無くされる。

【0013】

図１Ａ～図１Ｃは、多段階回転クロスフロー動作を有するプラズマリアクタのプラズマ処理チャンバの実施形態を説明する図である。図１Ａは、一実施形態に係る多段階回転クロスフロー動作を有するプラズマ処理チャンバの上面図である。図１Ｂ及び図１Ｃは、異なる実施形態におけるプラズマ処理チャンバの断面図を示す。

【0014】

図１Ａ及び図１Ｂの両方を参照すると、プラズマ処理チャンバ１００Ａは、１つ以上のチャンバ側壁１１２と、処理のためのワークピース１１６（例えば、半導体ウエハ）を保持するための支持表面１１４と、を有する。プラズマ処理チャンバ１００は、当該チャンバの内部でガスを分散させることで、ワークピース１１６に対してエッチング、堆積、表面処理又は材料変形といった様々な処理を実施するために使用されうる。例えば、プラズマ処理チャンバ１００Ａは、プラズマエッチングチャンバ、プラズマ強化化学気相堆積チャンバ、物理的気相堆積チャンバ、イオン注入チャンバ、原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）チャンバ、原子層エッチング（ＡＬＥ：ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈ）チャンバ、又は様々なデバイスを作製するのに適した他の真空処理チャンバを含みうるが、これらに限定されない。

【0015】

図示される一実施形態において、１つ以上の側壁１１２が、ワークピース１１６（例えば、ウエハ又は基板）が処理される処理領域１１０を取り囲んでいる。図示される例では、プラズマ処理チャンバ１００Ａは、単一の円筒状の側壁１１２をもたらす軸対称的な形状（例えば、円筒形）を備えた状態で示されている。しかしながら、他の実施形態において、プラズマ処理チャンバ１００Ａは、楕円形といった、同じく単一の側壁１１２をもたらす任意の他の形状を有してよく、又は、方形若しくは矩形としての形状を有してよく、この場合はプラズマ処理チャンバ１００Ａは４つの側壁を有することになる。

【0016】

開示された実施形態によれば、プラズマ処理チャンバ１００は、概ね側壁（複数可）１１２に沿って位置する少なくとも２つのガスインジェクタ１１８Ａ及び１１８Ｂ（ガスインジェクタ１１８と総称する）並びに少なくとも２つのポンプポート１２０Ａ及び１２０Ｂ（ポンプポート１２０と称する）を含む。一実施形態において、ガスインジェクタが、側壁１１２のライナを貫通する開口内に形成される。プラズマ処理チャンバ１００Ａは、ガスインジェクタ１１８及びポンプポート１２０を使用して、ガス流１２４を横方向にワークピース１１６に亘って回転させて多段階回転クロスフロー動作を提供するよう構成されうる。一実施形態において、多段階回転クロスフロー動作は、少なくとも２段階サイクルを含み、さらに、３段階サイクル、４段階サイクル…を含むことができ、ここで各段階のガスが、プラズマ処理チャンバ１００Ａの１の側から注入されて、概ね反対側から排出される。本明細書では、「側壁（複数可）に沿って概ね位置する（ｌｏｃａｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｓｉｄｅｗａｌｌ（ｓ））」という表現では、ガスインジェクタ１１８及び／又はポンプポート１２０のうちの任意のものが、側壁内に位置しうる、又は、側壁に水平方向に接触若しくは隣接しうる、又は、チャンバ上部の外周領域内若しくはチャンバ底部の外周領域内に位置しうると説明することが意図されている。

【0017】

横方向にワークピース１１６亘ってガス流を回転させると、結果的にガス速度及び圧力勾配の制御が改善され、ウエハ全体及びウエハ間でより良好なプロセス均一性がもたらされうる。

【0018】

図１Ｂを参照すると、プラズマ処理チャンバ１００Ａは、側壁１１２の上にチャンバリッド１０４をさらに含む。支持ペデスタル１０８が、ワークピース１１６が載置される支持表面１１４を含みうる。実施形態では、支持ペデスタル１０８及び支持表面１１４は固定されていて回転可能ではなく、支持表面１１４に固定されたワークワーク１１６は、処理中に回転しない。一実施形態において、ワークピース１１６は、支持表面１１４に静電的に固定されている。他の実施形態において、支持表面１１４が、プラズマ間隙の調整又はウエハ移送のために軸方向に移動可能である。プラズマ処理チャンバ１００Ａ内の処理領域１１０は、チャンバリッド１０４と、支持ペデスタル１０８（及び支持表面１１４）と、側壁１１２と、の間の領域によって画定されている。チャンバフロア１０６は側壁１１２より下方に存在し、チャンバフロア１０６は処理領域１１０の下に存在する。支持ペデスタル１０８は、チャンバリッド１０４より下方に、かつチャンバフロア１０６より上方に存在し、側壁１１２によって取り囲まれている。実施形態では、チャンバリッド１０４と支持表面１１４とは、約５０ｍｍ～９０ｍｍの距離だけ離されうる。一実施形態において、プラズマ処理チャンバ１００Ａは、平行平板型容量結合プラズマ（ＣＣＰ）プロセスチャンバであり、ここでは、第１の電極１０５がワークピース１１６の上方に存在する。第２の電極が、支持表面１１４の下の支持ペデスタル１０８の位置１１３内に含まれている。一実施形態において、第１の電極１０５は、２００～１００００ワットの範囲内の電力を有し４０～２００ＭＨｚの範囲内の周波数を有するＲＦ源に接続されている。一実施形態において、第２の電極が、接地に接続されている。プラズマが、ウエハの上方でかつ２つの電極間で生成される。一実施形態において、ワークピース１１６が、支持表面１１４の内部又は支持表面１１４の下の１つ以上のクランプ電極によって、支持表面１１４に静電的にクランプされる。実施形態では、ワークピース１１６は、処理中の追加的なプラズマ制御のために、バイアス電極に（例えば、０．１～２０ＭＨｚの範囲内の低いＲＦ周波数で）結合される。処理中に、第１の電極１０５への電力をパルス状にすることで、生成されたプラズマをパルス状にすることができる。

【0019】

一実施形態において、ワークピース１１６が、半導体製造環境において一般的に使用される任意の基板を含みうる。例えば、ワークピースは半導体ウエハを含みうる。一実施形態において、半導体材料がケイ素又はＩＩＩ－Ｖ族半導体材料を含みうるが、これらに限定されない。幾つかの実施形態において、半導体ウエハはＳＯＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ－Ｏｎ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板とすることができる。典型的に、半導体ウエハは標準的な寸法（例えば、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍなど）を有する。しかしながら、ワークピース１１６は任意の寸法を有しうると理解されたい。実施形態は、ガラスやセラミック材料といった非半導体材料を含むワークピースも含みうる。一実施形態において、ワークピース１１６が、半導体処理機器を使用して製造された回路又は他の構造を含みうる。さらに別の実施形態において、ワークピース１１６が、レチクル又は他のリソグラフィマスクオブジェクトを含みうる。

【0020】

図１Ａ及び図１Ｂは、２段階サイクル回転クロスフロー動作の例を示している。第１の段階において、ガスインジェクタ１１８Ａが、第１の方向にワークピース１１６の表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って、第１のガス流１２４Ａを注入し、ガス流１２４Ａを排出するための、第１のガスインジェクタ１１８Ａの概ね反対側の１つ以上の側壁１１２に沿った対向するポンプポート１２０Ａを有する。第２の段階において、ガスインジェクタ１１８Ｂが、第２の方向にワークピース１１６の表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って、第２のガス流１２４Ｂを注入し、ガス流１２４Ｂを排出するための、ガスインジェクタ１１８Ｂの概ね反対側の１つ以上の側壁１１２に沿った対向するポンプポート１２０Ｂを有する。実施形態では、第２のガス流１２４Ｂの方向は、第１のガス流１２４Ａの方向とは異なっている。一実施形態において、略平行とは、約０°～１５°の範囲内を意味し、概ね反対側とは、約０°～３０°の範囲内を意味している。

【0021】

したがって、ガスインジェクタ１１８Ａと、対向するポンプポート１２０Ａとが、１つのガスインジェクタ・ポンプポート対を形成し、ガスインジェクタ１１８Ｂと、対向するポンプポート１２０Ｂとが、第２のガスインジェクタ・ポンプポート対を形成する。一実施形態において、ガスインジェクタ１１８Ａ及び１１８Ｂのそれぞれが、図１Ａに示すような、個別ガスインジェクタのアレイを含みうる。代替的な実施形態において、ガスインジェクタ１１８Ａ及び１１８Ｂのそれぞれが、単一のベントガスインジェクタのみ含む。幾つかの実施形態において、ガスインジェクタ１１８Ａが個別ガスインジェクタのアレイを含み、ガスインジェクタ１１８Ｂが単一のベントガスインジェクタであり、又はその逆も然りである。

【0022】

図１Ａに示すように、ワークピース１１６の向きと概平行な水平方向の平面に沿って、各ガスインジェクタ・ポンプポート対（すなわち、ガスインジェクタ、及び対向するポンプポート）が、プラズマ処理チャンバ１００Ａの側壁１１２に沿って対称的に位置している。任意の数のガスインジェクタ１１８及びポンプポート１２０が設けられうる。ガスの均等な分配を保証するために、おおまかに、１のガスインジェクタ・ポンプポート対が、隣りのインジェクタ・ポンプポート対の位置から、合計３６０度をインジェクタ・ポンプポート対の数で割ったものと等しい角度だけ、ずれている。例えば、インジェクタ・ポンプポート対が２つある場合には、インジェクタ・ポンプポート対は互いに１８０°（３６０°／２）ずれている。インジェクタ・ポンプのポート対が３つある場合には、インジェクタ・ポンプのポート対は１２０°ずれている（図２Ａ及び図２Ｂ）…、といった具合である。幾つかの実施形態において、図示されるように、ガスインジェクタのスパン（ｓｐａｎ）が、対応するポンプポートのスパンよりも小さい。他の実施形態において、ガスインジェクタのスパンが、対応するポンプポートのスパンと同じである。他の実施形態において、ガスインジェクタのスパンが、対応するポンプポートのスパンよりも大きい。ガスは、孔、スロットといった様々な外形のガスインジェクタ開口から注入することができ、様々なガスインジェクタが、同じ又は様々な外形及び大きさを持しうる。

【0023】

幾つかの実施形態において、ガスインジェクタ１１８とポンプポート１２０の数が等しく、他の実施形態において、ガスインジェクタ１１８とポンプポート１２０の数が異なっていてよい。幾つかの実施形態において、１つのポンプポートが、図示されるように、対応するガスインジェクタと関連付けられる。他の実施形態において、ポンプポートのアレイが、対応するガスインジェクタと関連付けられる。

【0024】

図１Ｂに示されるように、ガスインジェクタ１１８が、処理領域１１０内の側壁１１２の開口内に位置している。例えば、開口は、側壁１１２のライナ内に位置しうる。一実施形態において、側壁１１２の開口が、チャンバリッド１０４と基板支持ペデスタル１０８との間の垂直方向の位置にある。図示の実施形態では、側壁１１２の開口は、チャンバリッド１０４の底部に隣接している。

【0025】

一実施形態において、支持ペデスタル１０８の配向に対して略平行な垂直方向の平面に沿って、ポンプポート１２０の位置が、ガスインジェクタ１１８の位置から、チャンバリッド１０４の底部と支持ペデスタル１０８の上部との間の距離にほぼ等しい距離だけ、垂直方向にずらされうる。本実施形態では、ポンプポート１２０は、側壁１１２と支持ペデスタル１０８との間の、チャンバフロア１０６より上方のキャビティ内に位置しうる。他の実施形態において、ポンプポート１２０は、チャンバリッド１０４とチャンバフロア１０６との間のどこかの、側壁１１２の追加の開口内に位置しうる。他の実施形態において、ガスは、チャンバ上部の外周領域から注入し及び／又はチャンバ底部の外周領域から排出することができ、さらに、ワークピース処理領域の上を、依然としてワークピースに対して実質的に平行に流過することができる。

【0026】

上述したように、開示される実施形態のプラズマ処理チャンバ１００Ａは、ワークピース１１６に対して略平行に、ワークピース１１６に亘ってガスを注入する。このことは、ＣＣＰ源リアクタにおける「シャワーヘッド」電極からの典型的に軸対称的なトップダウン型ガス流注入、及び、ＩＣＰ源又はマイクロ波源リアクタにおける中心軸の近くのノズルアレイからの放射状の外向き／下向きガス注入とは対照的である。加えて、ワークピースの外周の周りに軸対称的に位置するポンプポート又はポンププレナムの代わりに、実施形態では、ガスが、注入側と概ね反対側のワークピースの側から優先的に排出される。

【0027】

実施形態では、各クロスフロー段階のガス流１２４をオン／オフして切り替えて、ガス流の回転を制御することが可能である。他の実施形態において、ガス流１２４をオン／オフして切り替える代わりに、ガスインジェクタ１１８からのガス流１２４の流量及び／又はポンプポート１２０によって生じる出口コンダクタンス（又は圧力）に対して調節機能を適用して、開状態／閉状態に近づけ又は正弦関数といった変調関数を使用して状態間でランプする（ｒａｍｐ）ことができる。図１Ｂに示すように、第１のガス流１２４Ａと第２のガス流１２４Ｂの一方又は両方の流量が、それぞれガスインジェクタ１１８Ａ及び１１８Ｂに接続された１つ以上のガス注入弁１２２Ａ及び１２２Ｂ（例えば、圧電弁）を使用して、調節されうる。実施形態では、ガス注入弁１２２Ａ及び１２２Ｂが１つ以上のガス源１２６に接続されており、これにより、各回転段階の間に、単一種のガス、又は様々な種類のガスの混合物が処理領域１１０内に注入されうる。一実施形態において、一定の総ガス流をガスインジェクタ１１８によって適用して、完全なサイクルでワークピース１１６の異なるサイドを横切るガス流を円滑に連続的に注入することができ、このことが、必要に応じて繰り返されうる。

【0028】

加えて、幾つかの実施形態において、１つ以上のポンプポート１２０が調節されうる。例えば、ポンプポートのコンダクタンス（圧力）は、ポンプポート１２０Ａ及び１２０Ｂの個別の圧力制御弁１２７Ａ及び１２７Ｂを使用して調節されうる。また、ポンプポート１２０Ａ及び１２０Ｂが、ガスを逃がすために１つ以上のポンプ１３２に結合されている様子が示されている。図示の例では、ポンプポート１２０Ａの圧力制御弁１２７Ａが閉位置にあり、圧力制御弁１２７Ｂは、第１のガス流１２４Ａを排出するために開位置にあることが示されている。圧力制御弁１２７Ａ及び１２７Ｂは、コンダクタンス又は圧力の２つの状態の間で滑らかに操作され、このことは、ガスインジェクタ１１８Ａ及び１１８Ｂと同様の順序で繰り変えられる。一実施形態において、圧力制御弁１２７Ａ及び１２７Ｂが絞り弁を含む。

【0029】

プラズマチャンバ１００Ａは、様々な種類のプロセスガスを注入することができる。例示的なプロセスガスは、以下のものを含むことができ、即ち、ｉ）Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、ＣＨ_２Ｆ_２、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_４のうちの１つ以上を含む誘電体エッチガス、ｉｉ）ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_２のうちの１つ以上を含む堆積ガス、ｉｉｉ）Ａｒ、Ｎ_２、Ｏ_２、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、ＣＯＳのうちの１つ以上を含む、エッチング又は堆積のための並行流（ｃｏ－ｆｌｏｗ）のための追加のガス、ｉｖ）ＳｉＣｌ_４、ＳｉＣＨ_２Ｃｌ_２のうちの１つ以上を含む半導体材料エッチング堆積ガス、ｖ）ＢＨ_３、ＡｌＨ_３、ＧａＨ_３、ＮＨ_３のうちの１つ以上を含むヒドリド系堆積ガス、ｖｉ）ＳｉＣｌ_４、ＳｉＣＨ_２Ｃｌ_２、Ｏ_２のうちの１つ以上を含む酸化物材料エッチング堆積ガス、及びｖｉｉ）ＮＨ_３、Ｎ_２、Ａｒのうちの１つ以上を含むアニーリングガスを含むことができる。

【0030】

幾つかの実施形態において、プラズマ処理チャンバ１００Ａは、ガス流、速度、圧力、温度などを含むプロセスチャンバ条件を、高感度でかつリアルタイム測定して監視するためのセンサ１３１及びシステムをさらに含みうる。特定の実施形態は、セラミック基板又はガラス基板若しくはケイ素基板若しくはフレキシブル基板といった基板上の容量性壁センサ、オンチップ若しくはオフチップ熱センサ、圧力センサ、及び／又は、集積化センサ（容量性センサ及び熱センサ）を含みうる。幾つかの実施形態において、チャンバ全体にセンサを分散させて、様々な位置でチャンバ状態を監視することができ、このチャンバ状態は、その後、エッチングレート、エッチング不均一性、粒子の発生、プロセスドリフト、圧力均一性といったプロセス全体の性能と相関させることができる。一実施形態において、複数の圧力センサ又圧力センサのアレイをチャンバ全体に分散させて、処理中のガス流に関するデータ（例えば、回転率、均一性、速度）を提供することができる。

【0031】

図１Ｂはさらに、プラズマ処理チャンバ１００Ａをコントローラ１４０に接続することができ、コントローラ１４０自体は、ユーザインタフェース１４２に接続することができることを示している。幾つかの実施形態において、プラズマ処理チャンバ１００Ａの動作を制御するために、コントローラが、ガス注入弁１２２、圧力制御弁１２７、ガス源１２６、ポンプ１３２、及びセンサ１３１に接続されうる。ユーザは、ユーザインタフェース１４２からコントローラ１４０を介して、プロセスパラメータを設定し、プラズマ処理チャンバ１００Ａの動作を監視することができる。

【0032】

プラズマ処理チャンバの多段階構造によって、様々な構成オプションが可能となる。例えば、図１Ｃは、サイドからサイドへのガス流を提供するガスインジェクタ１１８とポンプポート１２０との１つ以上の対に加えて、トップダウン型ガス流を含む実施形態におけるプラズマ処理チャンバ１００Ｂの断面図を示している。本実施形態では、チャンバリッド１０４が、シャワーヘッドプレート１２８を備えて構成されうる（簡略化のため、図１Ｂのコントローラ及びＵＩは示していない）。シャワーヘッドプレート１２８は、ガスインジェクタ１１８Ａ及び１１８Ｂによって分配されるガスと共に、処理領域１１０内へとガスを分配するための、中央マニホールド１２９及び１つ以上の外側マニホールド１３０を有しうる。シャワーヘッドプレート１２８を使用して、垂直方向の速度成分を有する追加のガスをチャンバ内に導入することができるが、ガスインジェクタ１１８Ａによる１の側からのガスの注入と、ポンプポート１２０Ｂによるワークピース１１６の他の側での排出により、ワークピース１１６の大部分に亘るガス速度の水平方向の成分が得られる。同様に、ポンプポート１２０は、側壁１１２、又はチャンバの上面若しくは下面に位置しうるが、ポンプポート１２０は、注入側のほぼ真向いに存在する。従って、垂直方向に出るガスの速度の成分が存在しうるが、ガスの速度は、ワークピース１１６の上の領域内ではおおむね水平方向であり、ワークピース１１６に対して平行である。

【0033】

図２Ａ～図２Ｃは、一実施形態に係る３段階回転クロスフロー動作を有するプラズマリアクタのプラズマ処理チャンバを示す図である。図２Ａは、３段階回転クロスフロープラズマ処理チャンバの概略的な半透過斜視図である。図２Ｂは、他の実施形態に係る３段階回転クロスフロープラズマ処理チャンバの概略的な上面図である。

【0034】

図２Ａを参照すると、３段階回転クロスフロー動作を有するプラズマ処理チャンバ２００Ａは、チャンバ２００がワークピース２１６を取り囲む側壁２１２を含むという点で、図１Ａ～図１Ｃに関して示された実施形態と同様である。しかしながら、２つのガスインジェクタ２１８Ａ及び２１８Ｂ、並びに対向する２つのポンプポート２２０Ａ及び２２０Ｂに加えて、プラズマ処理チャンバ２００は、ガスインジェクタ２１８Ｃと、ガス流を排出するための、側壁２１２の概ね反対側に位置する対向するポンプポート２２０Ｃと、をさらに含む。ガスインジェクタ２１８Ａと対向するポンプポート２２０Ａとが、１つのガスインジェクタ・ポンプポート対を形成し、ガスインジェクタ２１８Ｂと対向ポンプポート２２０Ｂとが、第２のガスインジェクタ・ポンプポート対を形成し、ガスインジェクタ２１８Ｃと対向ポンプポート２２０Ｃとが、第３のガスインジェクタ・ポンプポート対を形成する。（ガスインジェクタ２１８Ａ～２１８Ｃをガスインジェクタ２１８と総称し、ポンプポート２２０Ａ～２２０Ｃをポンプポート２２０と総称する）。

【0035】

本実施形態では、ガスインジェクタ２１８はそれぞれ、図示されるように、側壁２１２に設けられた単一のベントを含んでいる。一実施形態において、図示されるように、ガスインジェクタ２１８が、プラズマ処理チャンバ２００の中心軸の周りに対称的に配置されており、ポンプポート２２０が、プラズマ処理チャンバ２００の中心軸の周りに対称的に配置されている。３つのインジェクタ・ポンプポート対を含む３段階回転クロスフローの実施形態では、インジェクタ・ポンプポート対は、互いに１２０°（３６０°／３）ずつずれている。より具体的には、ガスインジェクタ２１８は、互いに約１２０°離れた位置にあり、ポンプポート２２０は、互いに１２０°離れた位置にある。間隔をあけて配置されたガスインジェクタ２１８間に横方向に分散されたポンプポート２２０も同様に、ガスインジェクタ２１８から垂直方向にずれている。

【0036】

図２Ｂは、ガスインジェクタアレイ２１８Ｄと呼ばれる個別のガスインジェクタのアレイを含むプラズマ処理チャンバ２００Ｂの上面図しており、ここでは、個別のガスインジェクタが、側壁２１２の外周の周りに分散されている。また、３つのガス注入弁１２２Ａ～１２２Ｃ、及び３つの圧力制御弁１２７Ａ～１２７Ｃが（ポンプポート１２０ごとに１つずつ）示されている（図１Ｂを参照）。ガスインジェクタアレイ２１８内のより小さなガスインジェクタのセット（図示するように、４つのインジェクタなど）は、ガス注入弁１２２Ａ～１２２Ｃのちの１つによって、ワークピース２１６を横切る様々な方向のガス流を生成するよう調節することができる。ガス流はその後、調節するガス注入弁１２２Ａ～１２２Ｃとは概ね反対側の圧力制御弁１２７Ａ～１２７Ｃの対応する圧力制御弁により制御されたポンプポートのうちの１つによって排出される。この場合、一実施形態において、ガスインジェクタのスパンは対応するポンプポートのスパンよりも大きく、結果的に、比較的狭いポンプポートへのやや収束した流れ（例えば、流れ２９９）が得られる。

【0037】

図２Ｃは、プラズマ処理チャンバ２００Ｂによって実施される３段階回転クロスフロー動作のタイミング図をさらに詳細に示している。タイミング図では、３つのガス注入弁１２２（ＧＶ１、ＧＶ２、ＧＶ３）が存在し、かつ３つの圧力制御弁１２７（ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３）が存在することを前提としている。Ｘ軸が時間を表し、Ｙ軸が、ｉ）下段では、ガス弁の開度、中段では、ポンプポートの閉度、上段では、バラトロン（圧力計）で測定されたチャンバ圧力を表している。

【0038】

コントローラが、プラズマ処理チャンバ２００に接続可能であり、ガス注入弁１２２Ａ～１２２Ｃ及び圧力制御弁１２７Ａ～１２７Ｃを制御するよう構成されうる。コントローラは、ＧＶ１を１００％に全開にし、かつＧＶ２及びＧＶ３を部分的に、例えば約２～５％に開くことで、第１の段階を開始する。第１の段階の間には、ＰＶ１が開けられ、ＰＶ２とＰＶ３が閉じられ、チャンバ圧力は１ｍＴと５００ｍＴとの間である。

【0039】

第１段階と第２段階の移行部付近で、ＧＶ１が閉じ始め、ＧＶ２を１００％まで全開にすることでガス流れの方向を回転させ、第２段階を開始する。ＧＶ１、ＧＶ３は、部分的に、約２～５％開いている。第２段階の間には、コントローラがＰＶ２を開き、ＰＶ１及びＰＶ３を閉じたままにする。チャンバ圧力は、幾つかの実施形態では、１ｍＴと５００ｍＴとの間に留まり得、又は、他の実施形態では、１０ｍＴと２００ｍＴとの間に留まりうる。

【0040】

第２段階と第３段階の移行部付近では、ＧＶ２がランプダウンされ、ＧＶ３を１００％まで開くことでガス流の方向を回転させ、第３段階を開始する。ＧＶ１、ＧＶ２は、部分的に、約２～５％開いている。第３段階では、コントローラはＰＶ３を開き、ＰＶ１とＰＶ２を閉じたままにする。これで３段階のサイクルが完了し、当該サイクルは必要に応じて繰り返すことができる。図示されるように、３つのガス流の段階の間比較的一定のチャンバ圧力が維持される。一実施形態において、ＧＶ１、ＧＶ２、ＧＶ３を連続的に開閉することで、ウエハの回転を模倣しうる回転的なガス流が、効率良く生成されうる。一実施形態において、ガス流の１回のフル回転は、およそ１００ｍｓから１０ｓｅｃまでの範囲内のレートで実行される。

【0041】

ガス流の段階と、サイクルと、の間には複数の異なるバリエーションが生じうる。換言すると、プラズマ処理チャンバの動作を制御する各パラメータは、段階及びサイクル間で異なりうる。例えば、フルサイクルを完了する時間が同じであってよく、又は、異なるサイクル間で異っていてよい。或る段階を完了する時間は、１サイクル内で同じであっても異なっていてもよく、異なるサイクル間で同じであっても異なっていてもよい。ガス流回転の方向（例えば、時計回り、反時計回り）は、サイクルの段階内で同じであっても異なっていてもよく、非連続的であってもよく、サイクル間で同じであっても異なっていてもよい。ガス流の速度は、サイクルの段階内で同じであっても異なっていてもよく、又は、サイクル間で同じてあっても異なっていてもよい。ガス弁の開度、及びガス弁が開いている時間は、サイクルの段階内で同じであっても異なっていてもよく、又は、サイクル間で同じであっても異なっていてもよい。圧力制御弁の開度、圧力制御弁が開いている時間は、サイクルの段階内で同じであっても異なっていてもよく、又は、サイクル間で同じであっても異なっていてもよい。例えば、一実施形態において、回転が、プロセスの第１の部分について１のレートで実行され、次いで、プロセスの第２の部分について第２のレートに減速される。一実施形態において、回転が、プロセスの第１の部分について１のレートで実行され、次いで、プロセスの第２の部分について第２のレートまで加速される。一実施形態において、回転が、１つの回転サイクルの第１の部分については速く、回転の第２の部分については遅い。一実施形態において、回転が、１つの回転サイクルの第１の部分については遅く、回転の第２の部分については加速される。１サイクル内で又はサイクルごとに回転速度を変えることで、プロセスの不均一性を補償することができる。他の実施形態において、サイクル内に、サイクル間に、又はサイクルのセットの間で、方向が時計回りと反時計回りの間で変更される。同様に、実施形態において、第１の段階と、第２の段階と、第３の段階との間のガス流量が、サイクル内で、サイクル間で、又はサイクルのセット間に変えられうる。

【0042】

図２Ｄは、チャンバリッド１０４の上部の斜視図であり、上記のガス伝達システムを示している。一実施形態において、ガス伝達システム２２５がガス注入弁１２２のアレイを含み、ここでは、ガス注入弁１２２のそれぞれが、チャンバリッド１０４の上方に位置し、チャンバリッド１０４の外周の周りに対称的に配置されている。図示の実施形態では、ガス伝達システム２２５は６つのガス注入弁１２２を含むが、具体的な数は、例えば２つ以上など、異なってもよい。各ガス注入弁１２２の上側は、スポーク及びハブの形成により配置されたガスラインアセンブリ２５０に接続することができ、ここで、ハブは、図１Ｂ及び図１Ｃに示したガス源１２６に接続されている。ガス注入弁１２２の下側は、循環的ガスライン２５２の各セットに接続されうる。循環的ガスライン２５２の各セットが、１つ以上のガスインジェクタ１１８に接続されうる。図示される具体的な実施形態では、その４つの入口がそれぞれガスインジェクタ１１８に接続された循環的ガスライン２５２が６セット存在し、合計２４個の入口がある。

【0043】

実施形態では、ガス注入弁１２２は、ガス点火又はアーク放電を引き起こし又はＲＦマッチ制御の追従を困難にする過度の圧力スパイクを伴うことなく高速の応答を可能とするアナログ可変コンダクタンス高速ガス弁を含みうる。ガス注入弁の具体例には、市販のスウェージロック（Ｓｗａｇｅｌｏｋ）社のｅＤＥ弁及びフジキン社のピエゾ弁が含まれる。スウェージロック社のｅＤＥ弁は、開閉時間が１５～２０ｍｓｅｃで、大気／真空のシールに適して良好であり、寿命が４０Ｍサイクルありうる。フジキン社のピエゾ弁は、比例流量、１０ｍｓｅｃの開閉時間を有し、使用状況に従って寿命が４０Ｍサイクル以上ありうる。双方とも、上流圧力４００Ｔで、最大２．５ｓｌｍのガス流を供給することができる。

【0044】

図２Ｅは、プラズマチャンバの斜めから見た断面図を示している。本図は、循環的ガスライン２５２とガスインジェクタ１１８との接続を示している。また、一実施形態として、側壁１１２が、外側側壁１１２Ａ及び内側側壁１１２Ｂ（又はライナ）を含むことができ、ガスインジェクタが、外側側壁１１２Ａと内側側壁１１２Ｂとの間の空間内に形成されており、ガスが、循環的ガスライン２５２から内側側壁１１２Ｂの開口を介して注入される。

【0045】

図２Ｆ～図２Ｇは、ポンプポート１２０がその内部に形成された真空チャンバの斜視図であり、図２Ｈは、ポンプポート１２０がその内部に形成された真空チャンバの断面図である。実施形態では、真空チャンバ２７５は、ポンプ１３２（図１Ｂ及び図１Ｃ）によって制御される動的真空下にある。一実施形態において、真空圧が１ｍＴから５００ｍＴまでの範囲でありうる。一実施形態において、チャンバフロア１０６が、上方チャンバフロア１０６Ａ及び下方チャンバフロア１０６Ｂを含み、ポンプポート１２０は、上方チャンバフロア１０６Ａと下方チャンバフロア１０６Ｂとの間の真空チャンバ２７５内のキャビティ内に形成される。ポンプポート１２０は、支持ペデスタル１０８の周りに対称的に配置されていることも示されている。

【0046】

ポンプポート１２０のそれぞれを制御するために、アクチュエータ２７７が圧力制御弁１２７に接続されている。図２Ｈは、アクチュエータ２７７のうちの１つが各ポンプポート１２０のキャビティ内で対応する圧力制御弁２２９を昇降させることにより、ポンプポート１２０が開閉されることを示している。図２Ｆは、１の実施形態において、圧力制御弁２２９が、関連付けられたポートをシールするための単一の一体型ボディを含みうることを示し、図２Ｇは、他の実施形態において、圧力制御弁２２９が、１つ以上の隣接区分（本ケースでは２つ）に分けられており、それぞれが対応するアクチュエータ２７７によって制御されることを示す。一実施形態において、図２Ｈを参照すると、左側の圧力制御弁１２７は下がっており（開弁）、右側の圧力制御弁１２７が上がっている（閉弁）。図２Ｆ及び図２Ｇでは、全ての圧力制御弁が閉位置で示されている。

【0047】

図２Ｉ～図２Ｋは、一実施形態に係る３段階回転クロスフローを有する例示的な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバを示す図である。図２Ｉに示すように、ＩＣＰチャンバ２８０は、チャンバリッド（図示せず）に隣接する平面的なマルチスパイラルコイルの形態による電極２８２を含む。電極２８２は、ＲＦ駆動されるポスト２８６を含み、最大半径に沿って３つの接地端２８４を含みうる。図２Ｊは、チャンバ上部の外周の周りに対称的に配置されたガスインジェクタ２８８を示している。一実施形態において、ガスインジェクタ２８８は６０°幅のインレットを有することができ、当該インレット間には６０°幅の空間がある。図２Ｋは、チャンバ底部の外周に対称的に配置されたポンプポート２９０を示し、ポンプポート２９０はそれぞれ、ガスインジェクタ２８８のうちの１つに直接的に１８０°対向する位置に存在している。

【0048】

図３Ａ～図３Ｆは、一実施形態に係る４段階回転クロスフロー動作を有するプラズマ処理チャンバの上面図である。図３Ａは、４つの側壁３１２を有する方形の形状でありうるプラズマ処理チャンバ３００を説明した図である。４つの側壁３１２のそれぞれは、４つのガスインジェクタアレイ３１８Ａ～３１８Ｄのうちの１つと、４つの対向するポンプポート３２０Ａ～３２０Ｄのうちの１つと、を含む。

【0049】

図３Ｂは、４段階回転クロスフロー動作を説明した図である。４段階のサイクルを通して、ガスが、４つの側壁３１２のそれぞれから注入されて、反対側から排出される。各ポンプポート３２０Ａ～３２０Ｄのコンダクタンスは、高速の個別の絞り弁を用いて調節されうる。段階１は、左から右への第１のガス流を示す。段階２は、上から下への第２のガス流に対する時計回りの回転を示す。段階３は、右から左への第３のガス流に対する時計回りの回転を示す。そして、段階４は、下から上への第４のガス流に対する時計回りの回転を示す。一実施形態において、各段階は、用途に従って約０．５秒～２秒続きうる。

【0050】

図３Ｃ及び図３Ｄは、開示された実施形態のさらなる態様に係る、４相回転クロスフロー動作を説明した図であり、ここでは、中心と端で意図的に不均一にガスが注入され、反対側のポートで排出が行われる。本実施形態では、ガスインジェクタアレイ３１８Ａ～３１８Ｄのそれぞれにおける個別のガスインジェクタは、ガスインジェクタ弁１２２によってオン／オフして切り替えることができ、又は、ガスインジェクタ弁１２２によって調節された流量を有しうる。図３Ｃは、中心－端のガス流（ｃｅｎｔｅｒ－ｔｏ－ｅｄｇｅ ｇａｓ ｆｌｏｗ）の４段階の例を示し、ここでは、各段階において、ガスインジェクタアレイ３１８Ａ～３１８Ｄのそれぞれにおける個別ガスインジェクタのうちの中心のガスインジェクタから注入されるガス流が、ガスインジェクタアレイ３１８Ａ～３１８Ｄ内の端のガスインジェクタに対してより大きな流量を有する。図３Ｄは、端－中心のガス流（ｅｄｇｅ－ｔｏ－ｃｅｎｔｅｒ ｇａｓ ｆｌｏｗ）の４段階の例を示し、ガスインジェクタアレイ３１８Ａ～３１８Ｄのそれぞれにおける個別ガスインジェクタのうちの端のガスインジェクタから注入されるガス流が、ガスインジェクタアレイ３１８Ａ～３１８Ｄの中央のガスインジェクタに対してより大きな流量を有する。開示された実施形態のこのような不均一な中心及び端でのガス注入は、意図的に変更して経時的に制御することができ、ワークピースのプロセスの均一性を制御する。一実施形態において、１サイクル中に、サイクル間で、又はサイクルのセット間で、１つ以上のガスインジェクタの相対的な中心及び端での流れが変えられる。

【0051】

図３Ｅは、多段階（例えば、４段階）回転クロスフロー動作の一段階を示す図であり、ここでは、ガス流の少なくとも一部分が、ワークピースを横切る１００％のクロスフローではなく、ワークピースの側方へと向けられる。この極端なケースでは、対向するポンプポートは閉じているが、側方のポンプポートは開いており、ワークの中心を横切るガス流量及び速度が最小に抑えられる。このプロセスは、均一性を制御するために使用することができる。実施形態では、図３Ｅに示すような分流したガス流が、プロセス全体のため、又はサイクルの一部分にのみ、又はプロセススキームにおけるサイクルの１セット若しくはより小さいセットのために使用される。実施形態では、分流したガス流が、１サイクル又は複数サイクルの間チャンバの周りで回転させられる。

【0052】

図３Ｆは、多段階サイクルの一段階を示す図であり、ここではガス流が、幅がより狭いポンプポイントを使用して、ワークピースを横切るよう方向付けられる。図３Ｃにおけるように、各ガスインジェクタアレイ内の個別ガスインジェクタのうちの中央のガスインジェクタからのガス流は、ガスインジェクタアレイ内の端のガスインジェクタに対してより大きな流量を有し、対向するポンプポートが開いており、他のポンプポートは閉じている。さらなる実施形態において、上述の実施形態と比べて幅がより狭いポンプポートが、ワークピースの中央領域を横切るガス流を強制的に発生させる。本実施形態において、典型的な３００ｍｍウエハチャンバの場合、より小さいポンプポートは、３．５インチ幅×（１／複数）×（１４インチ）長の中心線ラジアル円弧長の寸法を有することができ、より大きな単一ポンプポートは、３．５インチ幅×１４インチ長の中心線ラジアル円弧長の寸法を有することができる。概して、ポンプポートは、プロセス用途のフローコンダクタンスに適した寸法又はサイズであるべきであり、チャンバのガス注入側からポンプポート側まで、ウエハの上の均一な「クロスフロー（ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ）」を促進するのに十分狭いポート幅の開口が必要である。

【0053】

図４Ａ～図４Ｃは、３段階回転クロスフローにおける回転するガス流を、６０°毎に時間的にプロットした上面図である。
矢印は、速度の大きさを示すベクトルを表し、等高線は、圧力勾配を表している。０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°でのガス流のスナップショットが示されている。図４Ｃのグラフは、経時的なガスインジェクタ及びポンプポートの圧力が、３段階にわたって比較的安定していることを示している。

【0054】

図４Ａ～図４Ｃに示す例示的な動作は、プロセスの均一性を最大化するために、反復的なサイクルに亘って個別に、又はより可能性が高いが組み合わせて、使用することができる。外形的な非連続性（ガス注入孔）を導入することなく、高密度プラズマ領域の周辺境界でのガス注入及び／又は高密度プラズマ領域の外へのガス排出を制御入力として使用するこのチューニング機能によって、均一なプラズマの形成が可能となり、ここでは、プラズマに面する露出表面、すなわちガス孔及びガスノズルを含む電極／シャワーヘッドへのエッチング、摩耗、又はコーティングに起因した、ドリフト又は経時的な変化が最小となる。回転する調節されたクロスフローを使用することで、チャンバの周辺境界からのプロセス均一性制御が可能となりうる。

【0055】

反応性イオンエッチング
例示的な適用として、プラズマ処理チャンバは、半導体の製造中に正確な反応性イオンエッチングを行うために使用することができる。

【0056】

図５は、一実施形態に係る、回転ガスクロスフローを有するプラズマ処理チャンバによって処理されうる積層メモリデバイスを含むウエハの一部分の断面図を示している。一実施形態において、作製中の積層メモリデバイスの中間構造が示される。一実施形態において、中間構造４００は、３Ｄ－ＮＡＮＤ構造を含み、基板４０２、基板４０２上の交互層スタック４０４、交互層スタック４０４上の層間誘電体（ＩＬＤ：ｉｎｔｅｒ ｌａｙｅｒ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）層４０６、及びＩＬＤ層４０６上のマスク層４０８を含む。交互層スタック４０４は、挿入された絶縁層４０４Ａ及び４０４Ｂ（例えば、窒化ケイ素、酸化ケイ素など）を含みうる。ＩＬＤ層４０６の例には、スピンオンガラス（ＳＯＧ：ｓｐｉｎ－ｏｎ－ｇｌａｓｓ）、ＳＯＣ、及びＳｉＯＮが含まれうる。

【0057】

マスク層４０８は、後続のパターニングステップでの材料の堆積又はウエハからの材料の除去を案内するためのパターンを用いて、集積回路のパターンを決めることができる。本例では、反応性イオンエッチングが、マスク層４０８内の幾つかの開口の間の材料を除去して、ＩＬＤ層４０６及び交互層スタック４０４を通って基板４０２に至る開口４１０を形成するために、プラズマ処理チャンバによって実施され、ここで、開口４１０と金属層４０４ａとの交点が最終的にメモリセルを形成しうる。（上述のように）プラズマ処理チャンバによって注入されるガス流は、開口４１０のエッチング深さの均一性及びアスペクト比（深さ対幅）の均一性を制御するためにカスタマイズすることができる。一実施形態において、１つ以上の開口４１０が、ＩＬＤ層４０６を通る第１のアスペクト比及び交互層スタック４０４を通る第２のアスペクト比を有するよう、エッチングされうる。実施形態では、１つ以上の開口４１０が、図示されるように交互層スタック４０４を通じて、ボーイング（ｂｏｗｉｎｇ）と称される可変的なアスペクト比を有しうる。一実施形態において、開口４１０が、８：１、９：１又は１０：１を超える高アスペクト比を有するようエッチングされうる。実施形態では、１つ以上の開口４１０はまた、可変的なエッチング深さを有しうる。

【0058】

実施形態において、３Ｄ－ＮＡＮＤイオンエッチング用途は、上述のようなピラーエッチ、スリットエッチング、ペリ・コンタクト・エッチング、階段状コンタクトエッチング、及びセルコンタクト－１（ｃｅｌｌ ｃｏｎｔａｃｔ－１）エッチングを含みうる。実施形態において、アスペクト比、エッチング深さ、及びボーイング特性を、以下に記載するように、機械学習モデルによって監視されるパラメータとすることができる。

【0059】

多段階回転クロスフローを有するプラズマ処理チャンバを制御するための機械学習（ＭＬ：ＭＡＣＨＩＮＥ ＬＥＡＲＮＩＮＧ）モデルの使用
ワークピース（例えば、ウエハ）上で所望のアウトカム（成果、ｏｕｔｃｏｍｅ）を提供するために上述のプラズマ処理チャンバを設定するには、個別に制御可能な複数の異なる処理パラメータ（すなわち、ノブ（ｋｎｏｂ））の複雑な組み合わせを含むプロセスレシピが必要である。例には、総ガス流量混合物、ガス圧力（ｍＴｏｒｒ）、ガス流ランプ開時間（ｍｓｅｃ）、ガス流時間（ｍｓｅｃ）、ガス流ランプ閉時間（ｍｓｅｃ）等が挙げられる。

【0060】

大量生産（ＨＶＭ：ｈｉｇｈ ｖｏｌｕｍｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）のためのプロセスレシピを策定するために、プロセスエンジニアは、経験と専門知識に頼って、ウエハ上の望ましいアウトカムの概算を提供しうるベースラインレシピ（ｂａｓｅｌｉｎｅ ｒｅｃｉｐｅ）を特定する。その後で、ノブ同士がどのように作用するかを確認するために、１セットのウエハ（又はクーポン）の処理に依拠する実験計画（ＤｏＥ：ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）が、ベースラインレシピの付近で作成される。プロセスエンジニアは、ＤｏＥの結果を解釈して、ベースラインレシピをさらに改良することができる。また、ウエハ上の所望のアウトカムに収めるために、追加のＤｏＥが実行されうる。このような反復作業は、時間とリソースが掛かる。

【0061】

加えて、最終的な処理レシピが一旦策定されてしまうと、様々なウエハのための処理を複数回反復する間のチャンバドリフトによって、結果的に、ウエハ上のアウトカムに変更が加えられる恐れがある。チャンバドリフトは、チャンバの消耗部分の侵食、部品（センサ、ランプなど）の劣化、表面の上への副産物膜の堆積といったものの結果でありうる。これに対応して、大規模なレシピ策定プロセスの後でさえも、追加のチューニングが必要となる。

【0062】

従って、レシピ策定及びチャンバベースライニング（ｂａｓｅｌｉｎｉｎｇ）には、時間及びリソースが掛かる。特に、所与のプロセスをチューニングして最適化するために利用可能なプロセス空間は非常に大きく、合理的な時間枠内でプロセス空間全体を経験的に探索することは実質的に不可能である。さらに、処理パラメータ間の相互作用及びそれらがプロセス性能に与える影響に起因して、複数の処理パラメータを同時に変更する複合的な効果を、一度に１つの処理パラメータを手動で走査することで予測することは極めて困難である。

【0063】

開示された実施形態の第２の観点は、多段階回転クロスフローを有するプラズマ処理チャンバを制御するために１つ以上の機械学習（ＭＬ）モデルを利用する半導体製造ツールを含む。ＭＬモデルはまた、プロセスレシピの策定及び／又はデバイス及びワークピースの処理のために使用することができる。ＭＬモデルは、入力された処理パラメータをデバイスの出力に結びつけることができる。

【0064】

一実施形態において、処理を制御する方法が、ガス流の回転のタイミングを制御するためにＭＬモデルにクエリすることを含む。一実施形態において、半導体製造プロセスレシピを策定する方法は、１つ以上のデバイスアウトカムを選択することと、ＭＬモデルにクエリして、多段階回転クロスフローを有するプラズマ処理チャンバによって処理されたときにデバイスアウトカムを得るために適したプロセスレシピ推奨を取得することと、を含む。このことは、フィードフォワード（ｆｅｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ）プロセス調整と称されうる。一実施形態において、本方法は、ウエハのセットに対して実験計画（ＤｏＥ：ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）を実行して、ＭＬモデルによって推奨されるプロセスレシピを検証することをさらに含みうる。ＤｏＥの測定を、フィードバックプロセス調整のため、将来のウエハのプロセスレシピを変更するために行って使用することができる。

【0065】

加えて、ＭＬモデルはチャンバ内のウエハの処理中に、オンツール（ｏｎ－ｔｏｏｌ）性能が利用可能になると更新することができ、その後、プロセス推奨を更新し又は積極的にレシピを変更することができる。このことは、「オンザフライ（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）」又はリアルタイムプロセル調整と称されうる。

【0066】

レシピの変更は、ステップ内でレシピを修正することを含むことができ、例えば、ウエハの上部をエッチングするときにガス流の回転周波数を上げ、ガスが下方へと達するにつれて回転周波数を下げること、又はその逆を含むことができる。他の例は、更新された機械学習モデルが１回の回転中に入力パラメータを修正すること、例えば、図５の積層メモリデバイスを処理するときに、ガス流回転の開始と終わりでエッチング深さを若干変えることなどである。更新されたＭＬモデルによって、チャンバドリフトを正確に追跡することができ、物理的ウエハの大規模なＤｏＥを行うことなく又はプロセスエンジニアの経験や知識だけに頼ることなく、プロセスレシピへの修正を行うことが可能となる。

【0067】

これに対応して、本明細書で開示される実施形態は、ＭＬモデルの使用を活用して、プロセス空間全体を照会することができ、その際に、大規模な実験計画（ＤｏＥ）で物理的ウエハを処理する必要はない。従って、レシピ策定に掛かる時間及びリソースを大幅に削減することが可能である。

【0068】

ＭＬモデルは、統計モデルと物理モデルとの組み合わせから生成されたプロセス空間のモデルでありうる。本明細書では、「プロセス空間（ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｐａｃｅ）」は、処理パラメータをウエハ上の１つ以上のデバイスアウトカムに対応付ける多次元プロセス空間を指しうる。処理パラメータは、時にノブ（ｋｎｏｂ）と呼ばれ、プロセスを制御するよう制御することが可能な変数である。例えば、ノブ又は処理パラメータは、温度、ＲＦ源電力、バイアス電力、ガス圧力（ｍＴｏｒｒ）、ガス流ランプ開時間（ｍｓｅｃ）、ガス流時間（ｍｓｅｃ）、ガス流ランプ閉時間（ｍｓｅｃ）、様々なガスインジェクタにおけるガス流量の割合、様々なインジェクタにおけるガス組成、様々なインジェクタにいくガス流量の割合、ガス流回転周波数、ガス流組成周波数、ガス流量レート／速度（圧力勾配）、ガス流方向、ガス回転段階、電子／プラズマ密度、プラズマ密度勾配、電子温度、イオン流密度、プラズマ電位、シース電場電位、シース電場傾斜角、シース電場ｚ成分、質量分率、フラックス、及びワークピースに対するイオン流密度、のうちの任意の組み合わせを含みうるが、これらに限定されない。

【0069】

デバイスアウトカム（ｄｅｖｉｃｅ ｏｕｔｃｏｍｅ）は、処理後のウエハ上のフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）の測定可能な特性を指しうる。例えば、選択されたデバイスアウトカムは、フィーチャのプロファイル、層の厚さ、厚さ均一性、層の材料組成、組成均一性、多孔性、膜応力、設備内のチャンバ間のプロセス均一性（例えば、チャンバマッチング）、ウエハ間の均一性、異なるウエハロット間の均一性、のうちの任意の組み合わせを含みうる。エッチングプロセス中に、選択されたデバイスアウトカムは、エッチングレート、中心と端とでのエッチング又は均一性、エッチングレートの周方向の均一性、エッチングフィーチャの均一性（上部対底部の限界寸法（ＣＤ）によって一般的に表される）、傾斜、ボー（ｂｏｗ、反り）、及びマスク残存、のうち任意の組み合わせをさらに含みうる。即ち、デバイスアウトカムは、１つのウエハでのアウトカムに限定されない。プロセス空間内の各ポイントは、処理パラメータ値のセットと、当該処理パラメータのセットにより生成される得られたデバイスアウトカム（又はアウトカム）と、を表したものでありうる。

【0070】

一実施形態において、ＭＬモデルの統計モデルが、実際のウエハのＤｏＥを使用して、プロセス空間の一部を入力するために構築されうる。その後、アルゴリズムを使ってプロセス空間の残りを外挿することができる。物理モデルは、処理チャンバ内で発生する現実世界の物理的及び化学的相互作用に基づいている。さまざまな処理パラメータの範囲にわたる処理チャンバ内の物理的及び化学的相互作用のシミュレーションを使用して、物理モデルを生成することができる。一実施形態において、物理モデルが統計モデルと統合されて、ＭＬモデルを提供する。例えば、物理モデルは、統計モデルにおけるギャップを埋めるため、及び／又は、外挿されたデータポイントを検証するために使用されうる。

【0071】

ここで図６を参照すると、一実施形態に係る、機械学習ＭＬモデルを利用する処理ツール６００のブロック図が示されている。処理ツール６００は、上述したプラズマ処理チャンバに対応するツールハードウェア６４０と、機械学習モデルサーバ６２０と、フロントエンドサーバ６６０と、制御サーバ６５０と、を含む。

【0072】

一実施形態において、ＭＬモデルサーバ６２０は、統計モデル６２５及び物理モデル６２７を含みうる。統計モデル６２５及び物理モデル６２７は、当該統計モデル６２５及び物理モデル６２７を構築及び／又は更新するために使用される入力データ（例えば、センサデータ、モデルデータ、計測データなど）を格納するためのデータベース６３０に通信可能に接続することができる。

【0073】

一実施形態において、統計モデル６２５が、物理的ＤｏＥから生成され、拡張されたプロセス空間モデルを提供するために内挿を使用する。処理された物理的ウエハをして、処理パラメータと特定のデバイスアウトカムとの対応付けを提供することができる。物理的なＤｏＥはまた、様々な処理パラメータ間の相互作用を特定するためにも使用されうる。物理的なウエハのデータ（計測データ、センサデータ、プロセスパラメータデータなど）が提供された後で、プロセス空間のギャップを埋めるために内挿が使用される。一実施形態において、計測データといったデータが、データリンク（例えば、有線又は無線のデータリンク）によってＭＬモデルサーバ６２０に通信可能に接続された外部ツールを使用して、取得されうる。内挿は、任意の適切なアルゴリズムを用いて行われうる。アルゴリズムは、ニューラルネットワーク、深層学習、又は、回帰分析に使用される任意の他の知られた技術（例えば、線形回帰、部分的最小二乗回帰、ガウシアン、多項式、回帰用の畳み込みニューラルネットワーク、回帰木、及びその他）を含みうるが、これらに限定されない。

【0074】

一実施形態において、統計モデル６２５は、処理ツールと共に使用するために販売又はライセンス供与されるモジュールとして提供されうる。即ち、統計モデル６２５のための物理的ＤｏＥは、処理ツールの製造者によって実行されうる。他の実施形態において、統計モデル６２５が、現場で物理的ＤｏＥを実行することで生成されうる。さらに別の実施形態において、汎用の統計モデル６２５が、ツールの製造業者によって提供され得、後続の物理的ＤｏＥが、調査されている特定の処理ツールをより厳密にモデル化するため統計モデル６２５の較正を提供するために、現場で実行されうる。

【0075】

一実施形態において、物理モデル６２７が、現実世界の物理及び化学的な関係を使用して生成されうる。例えば、処理チャンバ内の様々な相互作用についての物理及び化学反応式が、物理モデルを構築するために使用されうる。物理モデル６２７はまた、物理モデル６２７の精度を向上させるために、チャンバの外形又は他のチャンバ設定を利用することもできる。物理モデル６２７は、複数の様々な処理パラメータにわたる処理ツール内での物理的及び化学的相互作用のシミュレーションの結果でありうる。物理モデル６２７は、処理ツールと共に使用するために販売又はライセンス供与されるモジュールでありうる。

【0076】

一実施形態において、物理モデル６２７及び統計モデル６２５は、（矢印で示すように）互いに参照できるとすることができる。２つのモデル６２７と６２５の間で相互参照することで、各モデルを検証すること、及び個々のモデルにおけるギャップを埋めることができる。一実施形態において、物理モデル６２７と統計モデル６２５とを組み合わせて、より堅牢なＭＬモデルを提供することができる。

【0077】

図示されるように、ＭＬモデルサーバ６２０が、処理ツール６００と統合されうる。例えば、ＭＬモデルサーバ６２０は、矢印で示すように、ネットワーク接続によってフロントエンドサーバ６６０に通信可能に接続されうる。他の実施形態において、ＭＬモデルサーバ６２０が、処理ツール６００の外部にありうる。例えば、ＭＬモデルサーバ６２０は、外部ネットワーク等を介して処理ツール６００と通信可能に接続されうる。

【0078】

一実施形態において、フロントエンドサーバ６６０が、ＭＬモデルサーバ６２０のためのユーザインタフェース６６５を含みうる。ユーザインタフェース６６５は、プロセスエンジニアが、以下でより詳細に説明するような、レシピ策定又はチャンバのベースライニング（ｂａｓｅｌｉｎｉｎｇ）といった様々な工程を実行するためにＭＬモデリングを利用するためのインタフェースを提供する。一実施形態において、ユーザインタフェース６６５は、図１Ｂのユーザインタフェース１４２に対応しうる。

【0079】

制御サーバ６５０は、スマート監視及び制御ブロック６５５を含みうる。スマート監視及び制御ブロック６５５は、処理ツール６００の診断及び他の監視を提供するためのモジュールを含みうる。モジュールは、ヘルスチェック、センサドリフト、故障回復、及び漏れ検知を含むが、これらに限定されない。スマート監視及び制御ブロック６５５は、ツールハードウェア６４０に実装された様々なセンサからのデータを入力として受信することができる。センサが、ツール６００の動作を可能とするために半導体製造ツール６００内に一般的に存在する標準センサ６４７を含みうる。センサはまた、ツール６００に追加されたモデリングセンサ６４５も含みうる。モデリングセンサ６４５は、高度に詳細なＭＬモデルを構築するために必要な追加情報を提供する。例えば、モデリングセンサは、仮想センサ及び／又は目撃センサ（ｗｉｔｎｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ）を含みうる。仮想センサは、２つ以上の物理センサから取得されたデータを利用して、物理センサからは取得できない追加のセンサデータを提供するために、内挿及び／又は外挿を実施することができる。特定の例において、仮想センサが、ガスカートリッジといった処理ツールの一部分を流過する流量を計算するために、上流の圧力センサ及び下流の圧力センサを利用することができる。概して、モデリングセンサは、圧力センサ、温度センサ、ガス濃度センサといった任意の種類のセンサを含みうるが、これらに限定されない。一実施形態において、スマート監視及び制御ブロック６５５が、ＭＬモデルサーバ６２０によって使用されるデータを提供しうる。他の実施形態において、様々なモデリングセンサ６４５からの出力データが、ＭＬモデルサーバ６２０に直接的に提供されうる。一実施形態において、制御サーバ６５０が、図１Ｂのコントローラ１４０に対応しうる。

【0080】

ここで、図７Ａを参照すると、一実施形態に係る、ＭＬモデルを生成するためのプロセスを示すフロー図が示されている。一実施形態において、モデリングＤｏＥ７１５からの入力が、統計モデルエンジン７２４に入力される。モデリングＤｏＥ７１５は、幾つかの物理的ウエハの処理を含みうる。上記ＤｏＥ７１５は、統計モデルエンジン７２４に供給される様々なデータソースを含みうる。例えば、ウエハの処理中又は処理後に取得された計測データ７１６が、統計モデルエンジン７２４に提供されうる。加えて、処理ツール内のセンサからのセンサデータ２１７が、統計モデルエンジン７２４に提供されうる。プロセスパラメータデータ７１８（すなわち、ウエハの処理中の様々なプロセスパラメータの値）も、統計モデルエンジン７２４に提供されうる。

【0081】

一実施形態において、統計モデルエンジン７２４が、様々なデータソースを解析して統計モデル７２５を出力するのに適したハードウェア及び／又はソフトウェアとして実装されうる。統計モデルエンジン７２４は、ニューラルネットワークに基づく機械学習、又は回帰分析に用いられる他の任意の知られた技術（例えば、線形回帰、部分最小二乗回帰、ガウシアン、多項式、回帰用の畳み込みニューラルネットワーク、回帰木、及びその他）を利用して、物理的ＤｏＥデータのみから得られるよりも大きなプロセス空間を補間することができる。

【0082】

一実施形態において、物理モデルエンジン７２６が物理モデル７２７を生成するために使用される。一実施形態において、物理モデルエンジン７２６は、ハードウェア及び／又はソフトウェアとして実装されうる。物理モデルエンジン７２６は、入力として、チャンバ設定、並びに現実世界の物理及び化学反応式を受信する。物理モデルエンジン７２６は、物理モデル７２７を構築するために、複数の異なる処理パラメータにわたって処理ツール内の物理的及び化学的相互作用のシミュレーションを実施することができる。このように、処理ツール内の物理的及び／又は化学的な反応を修正する処理パラメータへの変更が、予期されるデバイスアウトカムに対応づけられうる。

【0083】

一実施形態において、統計モデル７２５及び物理モデル７２７が、ＭＬモデル７２８生成のための入力として使用される。例えば、統計モデル７２５及び物理モデル７２７は、ＭＬモデルエンジン７２９のための入力となりうる。ＭＬモデルエンジン７２９が、物理モデル７２７及び統計モデル７２５を処理して、ＭＬモデル７２８を出力する。幾つかの実施形態において、物理モデル７２７を使用して、測定できない幾つかの物理的測定値を導出することができ、物理モデル７２７の出力が、統計モデルへの追加の入力と見做されうる。このような状況において、ＭＬモデルエンジン７２９は、物理モデル７２７からの情報を統計モデル７２５に追加して、ＭＬモデル７２８を提供する。したがって、ＭＬモデル７２８は、２つのモデル７２５及び７２７を使用してロセス空間内の個々の点の検証することを可能とし、所定の処理ツールに個別に合わせることができるより完全なプロセス空間を提供する。しかしながら、幾つかの実施形態において、物理モデル７２７及び統計モデル７２５は、出力に従ってスタンドアロンのモデルとすることができる。すなわち、幾つかの実施形態において、統計モデル７２５及び物理モデル７２７が統合されてＭＬモデルとならなくてよい。

【0084】

一実施形態において、ＭＬモデルはまた、統計モデル７２５の他のインスタンスとして見做されうる。例えば、図７Ｂでは、物理モデルエンジン７２６が出力した物理モデル７２７を、統計モデルエンジン７２４の入力として使用することができる。したがって、統計モデルエンジン７２４は、物理モデル７２７からの情報を含む統計モデル７２５を生成するために、追加の入力を有している。特に、統計モデルエンジン７２４は、物理モデル７２７からのデータを既に含むことができ、ＭＬモデルを生成するためのＭＬモデルエンジンの使用は、すべての実施形態で必要でなくてよい。

【0085】

次に図８を参照すると、一実施形態に係る、ＭＬモデルを使用してプロセスレシピを策定するためのプロセス８７０を示すフロー図が示されている。目標とするプロセスレシピは、ウエハ上で所望のデバイスアウトカムをもたらすプロセスパラメータのセットを有するプロセスレシピである。一実施形態において、プロセス８７０は、所望のデバイスアウトカムを決定することを含む動作８７１で開始されうる。一実施形態において、デバイスアウトカムは、ウエハデバイスの寸法、材料組成などでありうる。例えば、デバイスアウトカムは、図５に示す積層メモリデバイスの層の厚さ、ウエハ全体の厚さの均一性、層の材料組成、又は材料組成の均一性を含みうる。

【0086】

一実施形態において、プロセス８７０は、ＭＬモデルにクエリして、処理パラメータのセットを選択することを含む動作８７２で継続することができる。一実施形態において、ＭＬモデルは、統計モデルと物理モデルとの組み合わせから生成されたプロセス空間のモデルとすることができる。統計モデルは、上述のように実際のウエハのＤｏＥを用いて生成することができる。物理モデルは、現実世界の物理及び化学反応式に基づきうる。たとえば、物理モデルは、複数の異なる処理パラメータにわたる処理ツール内での物理的及び化学的相互作用のシミュレーションから生成されうる。一実施形態において、ＭＬモデルは、処理ツールが利用できるプロセス空間全体をカバーしうる。

【0087】

ＭＬモデルは、プロセスエンジニアの経験及び知識だけに頼ることなく、安定したプロセスレシピを特定することを可能とする。それどころか、目標とするデバイスアウトカムに厳密に一致するデバイスアウトカムを生成することが予期されるベースラインレシピを、ＭＬモデルのプロセス空間から選択することができる。

【0088】

一実施形態において、プロセス８７０は、小さなＤｏＥを実行してモデル推奨を検証することを含む動作８７３で継続することができる。ＭＬモデルの精度が高いため、小さなＤｏＥ（例えば、２０個以下のウエハ）が、モデル推奨を検証するため必要となる全てとすることができる。一実施形態において、ＤｏＥはプロセスエンジニアによって設計されうる。他の実施形態において、ＤｏＥはＭＬモデルを用いて設計されうる。

【0089】

一実施形態において、プロセス８７０は、１つ以上の計測ツールを用いてＤｏＥウエハの結果を測定することを含む動作８７４で継続することができる。計測データは、目標とするデバイスアウトカムがウエハ上で達成されていることを検証するために使用することができる。

【0090】

一実施形態において、プロセス８７０は、所望のデバイスアウトカムが実現されたかどうかを判定することを含む動作８７５で継続することができる。所望のデバイスアウトカムが達成されている場合には、プロセスは動作８７６にそって進み、プロセスが完了する。所望のデバイスアウトカムが達成されていない場合には、プロセスは、動作８７２に戻り又はフィードバックされうる。一実施形態において、ＭＬモデルを更新するために、小さなＤｏＥからのデータがＭＬモデルにフィードバックされうる。例えば、プロセスが反復的に動作８７２に戻る場合には、動作８７３で実行されるＤｏＥが、（例えば、特定のプロセス又はプラズマチャンバについて）ＭＬモデルで欠けているところの知識に基づいて、以前のサイクルで実行されたＤｏＥから学習された追加の知識に基づいて、設計されうる。その後、更新されたＭＬモデルにクエリして、第２のベースラインレシピを提供することができる。このように、最初の反復が成功していないときにも、プロセスは依然として適切なレシピに迅速に収めることができ、その際に、大規模なＤｏＥを必要ではなく、リソースが無駄になることもない。

【0091】

ここで図９を参照すると、一実施形態に係る、処理ツールをベースライニングするためのプロセス９８０を示すフロー図が示されている。一実施形態において、ベースラインプロセスは、処理ツール内のウエハの処理中にチャンバドリフトを考慮するために有益でありうる。一実施形態において、ベースライニングプロセスが、任意の所望の頻度で実施されうる。例えば、プロセス９８０は、ロットごと、計画された保守（ＰＭ：ｐｌａｎｎｅｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）イベントごと、又は処理されたウエハが指定範囲外のデバイスアウトカムを有するときに、実施されうる。

【0092】

一実施形態において、プロセス９８０は、外部での計測を用いてウエハの限定的なＤｏＥを実行して、チャンバ性能をベースライニングすることを含む動作９８１で開始されうる。一実施形態において、限定的なＤｏＥは、２０枚以下のウエハを含みうる。限定的なＤｏＥは、ベースラインとして、記録のプロセスレシピを利用することができる。外部での計測は、処理されたウエハのデバイスアウトカムを決定するのに適した任意の計測を含みうる。例えば、酸化プロセスの場合には、エリプソメトリを使用して、ウエハ全体の膜厚及び膜厚均一性を調査することができる。

【0093】

一実施形態において、プロセス９８０は、デバイスアウトカム及び他の計測データをＭＬモデルに追加することを含む動作９８２で継続することができる。ＭＬモデルに追加される追加のデータは、較正データセットと称されうる。較正データセットは、ＭＬモデルが処理ツールの現状をより正確に反映するようにＭＬモデルを更新するために使用される。例えば、プロセス５８０は、特定のチャンバ条件を考慮するためにモデル予測値を調整することを含む動作５８３を含みうる。即ち、ＭＬモデルのプロセス空間が、調査されている処理ツールの条件に厳密に一致するよう更新される。

【0094】

一実施形態において、ＭＬモデルは、統計モデルと物理モデルとの組み合わせから生成されたプロセス空間のモデルとすることができる。統計モデルは、上述のように実際のウエハのＤｏＥを用いて生成することができる。物理モデルは、現実世界の物理及び化学反応式に基づきうる。例えば、物理モデルは、複数の異なる処理パラメータにわたって、回転クロスフローを有するプラズマ処理チャンバといった処理ツール内での、物理的及び化学的相互作用のシミュレーションから生成されうる。一実施形態において、ＭＬモデルは、処理ツールが利用できるプロセス空間全体をカバーしうる。

【0095】

一実施形態において、プロセス９８０は、チャンバ内で連続的に処理されるウエハの所望のウエハアウトカムを達成するために、最適化されたプロセスパラメータを予測することを含む動作９８４で継続することができる。最適化されたプロセスパラメータは、較正データセットを含むようＭＬモデルが更新された後で選択されうる。これに対応して、新しいプロセスレシピは、チャンバ条件の変更にもかかわらず、目標とされる値により厳密に一致したウエハアウトカムをもたらすウエハパラメータを提供する。このように、チャンバのドリフトが、厳しいプロセスウィンドウを維持し、均一性、再現性、及び歩留まりを向上させるために監視され考慮されうる。これに対応して、チャンバのドリフトを考慮するために処理レシピを正確に調整できるため、予定外のツールの停止時間が削減される。さらに、ＰＭが行われるときには、プロセス９８０を実施することで、より短い回復時間を提供することができ、これにより、ツールの使用率が向上する。

【0096】

一実施形態において、ＭＬモデルはさらに、チャンバドリフトを考慮するために処理レシピの連続的（又はほぼ連続的）な修正を提供するために使用されうる。例えば、デバイスウエハの処理中に得られたウエハデータ及びプロセスデータが、ＭＬモデルを更新するために利用されうる。即ち、較正データセットを提供するのに専用のＤｏＥが必要とならなくてよい。デバイスウエハからのウエハデータが、全ウエハについて、又は処理中のウエハのサブセットについて取得されうる。

【0097】

このような実施形態は、処理ツールのＭＬモデルを提供することを含みうる。ＭＬモデルは、上述したＭＬモデルと同様の統計モデル及び物理モデルを含みうる。一実施形態において、プロセスは、レシピが第１のウエハを処理するために処理ツール内で実行されることで開始されうる。第１のウエハを処理した後で、第１のウエハからのウエハデータと、レシピの実行に関する処理ツールからのプロセスデータと、が取得されうる。一実施形態において、ウエハデータは、厚さ、厚さ均一性、及びプロファイルといった計測データを含みうるが、これらに限定されない。一実施形態において、プロセスデータは、処理ツール内のセンサから得られたデータ及び／又はツール設定情報を含みうる。一実施形態において、ウエハデータ及びプロセスデータがＭＬモデルに提供され、更新されたＭＬモデルが生成される。一実施形態において、更新されたＭＬモデルが、処理ツール内のチャンバドリフトを考慮するため修正されたレシピを生成するために使用される。その後、実施形態は、第２のウエハを処理するために、修正されたレシピを処理ツール内で実行することを含みうる。単一の第１のウエハの処理について先に記載したが、更新されたＭＬモデルが生成される前に、複数の第１のウエハを処理できることが理解されよう。このような実施形態では、複数のウエハデータ及びプロセスデータのセットを使用して、更新されたＭＬモデルを生成することができる。

【0098】

図１０は、コンピュータシステム１０００の例示的形態によるマシンの概略図を示し、コンピュータシステム１０００内では、上記マシンに本明細書に記載の任意の１つ以上の方法を実行させるための命令のセットが実行されうる。代替的な実施形態では、マシンは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、インターネットで他のマシンに接続されうる（例えば、ネットワーク化されうる）。マシンは、クライアント・サーバネットワーク環境において、サーバ若しくはクライアントマシンマシンの役割で、又はピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境において、ピアマシンとして動作しうる。マシンは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、ウェブアライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又はそのマシンによって行われるアクションを指定する（連続的又は別様の）命令セットを実行することができるいかなるマシンであってもよい。さらに、単一のマシンが示されているが、「マシン（ｍａｃｈｉｎｅ）」という用語はまた、本明細書に記載される１つ以上の任意の方法を実施するために、命令セット（又は複数の命令セット）を個別に、又は連携的に実行するマシン（例えば、コンピュータ）の任意の集合を含むと理解されたい。

【0099】

例示的なコンピュータシステム１０００は、プロセッサ１００２、メインメモリ１００４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）といったダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など）、スタティックメモリ１００６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＭＲＡＭなど）、及び、二次メモリ１０１８（データ記憶デバイスなど）を、含み、これらは、バス１０３０を介して互いに通信する。

【0100】

プロセッサ１００２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置等といった、１つ以上の汎用処理デバイスを表わしている。より具体的には、プロセッサ１００２は、複合命令セット演算（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セット演算（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実施するプロセッサ、又は、命令セットの組み合わせを実施するプロセッサでありうる。プロセッサ１００２はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサ等の１つ以上の特殊用途処理装置であってもよい。プロセッサ１００２は、本明細書に記載の工程を実施するための、処理ロジック１０２６を実行するよう構成されている。

【0101】

コンピュータシステム１０００は、ネットワークインタフェースデバイス１００８をさらに含みうる。コンピュータシステム１０００はまた、ビデオディスプレイ装置１０１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、又は陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力装置１０１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス１０１４（例えば、マウス）、及び信号生成装置１０１６（例えば、スピーカ）を含みうる。

【0102】

二次メモリ１０１８は、本明細書に記載される任意の１つ以上の方法又は機能を具現化する、１つ以上の命令セット（例えばソフトウェア１０２２）が格納されたマシンアクセス可能記憶媒体（又は、より具体的にはコンピュータ可読記憶媒体）１０３２を含みうる。このソフトウェア１０２２はまた、コンピュータシステム１０００によって実行される間、完全に又は少なくとも部分的にメインメモリ１００４内、及び／又はプロセッサ１００２内に存在してもよく、メインメモリ１００４とプロセッサ１００２はまた、マシン可読記憶媒体を構成する。ソフトウェア１０２２はさらに、ネットワークインタフェースデバイス１００８を介して、ネットワーク１０２０上で送信又は受信されうる。

【0103】

例示的な一実施形態において、マシンアクセス可能な記憶媒体１０３２を単一の媒体として示しているが、「マシン可読記憶媒体（ｍａｃｈｉｎｅ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）」という用語は、１つ以上の命令セットが格納された単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中データベース若しくは分散データベース、及び／又は、関連するキャッシュ及びサーバ）を含むものと解釈すべきである。「マシン可読記憶媒体」という用語は、マシンによって実行される一式の命令であって、本開示の方法のうちの任意の１つ以上をマシンに実行させる命令を格納又は符号化することが可能なあらゆる媒体を含むとも解釈すべきである。従って、「マシン可読記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光媒体、及び磁気媒体を含むがこれらに限定されないと解釈すべきである。

【0104】

本開示の一実施形態に従って、マシンアクセス可能記憶媒体には、ＭＬモデルからの見識を用いてウエハを処理する方法、及び／又はＭＬモデルを更新若しくは構築する方法をデータ処理システムに実施させる命令が格納されている。

【0105】

回転する調節されたクロスフローを有するプラズマチャンバの実施形態が開示されている。

【0106】

例示的な実施形態１：プラズマ処理チャンバが、１つ以上の側壁を含む。１つ以上の側壁の内部の支持表面が、ワークピースを保持する。１つ以上の側壁に沿った第１のガスインジェクタが、第１の方向にワークピースの表面に対して略平行に当該表面に亘って、第１のガス流を注入する。第１のガスインジェクタの概ね反対側の、１つ以上の側壁に沿った第１のポンプポートが、第１のガス流を排出する。１つ以上の側壁に沿った第２のガスインジェクタが、第２の方向にワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って、第２のガス流を注入する。第２のガスインジェクタの概ね反対側の１つ以上の側壁に沿った第２のポンプポートが、第２のガス流を排出する。

【0107】

例示的な実施形態２：プラズマ処理チャンバが、第１のガスインジェクタ及び第２のガスインジェクタと、第１のポンプポート及び第２のポンプポートと、を使用して、１つ以上の側壁から横方向にワークピースに亘って第１のガス流及び第２のガス流を回転させて、多段階回転クロスフロー動作を提供するよう構成され、多段階回転クロスフロー動作が、少なくとも２段階サイクルを含む、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0108】

例示的な実施形態３：１つ以上の側壁の形状が、円筒形、楕円形、方形又は矩形である、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0109】

例示的な実施形態４：第１のガスインジェクタ及び第２のガスインジェクタが、１つ以上の側壁の開口内に位置する、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0110】

例示的な実施形態５：１つ以上の側壁の上のチャンバリッドと、
支持表面を含む支持ペデスタルであって、チャンバリッドより下方かつチャンバフロアより上方にあり、１つ以上の側壁によって囲まれている支持ペデスタルと、
チャンバリッドと、支持ペデスタルと、１つ以上の側壁と、の間の領域によって画定された処理領域と、
を更に含む、実施形態４に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0111】

例示的な実施形態６：第１のガスインジェクタ及び第２のガスインジェクタが、チャンバリッドと前記ペデスタルとの間の１つ以上の側壁内に位置する、実施形態５に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0112】

例示的な実施形態７：第１のポンプポート及び第２のポンプポートの位置が、第１のガスインジェクタ及び第２のガスインジェクタの位置から、チャンバリッドの底面と支持ペデスタルとの間の距離にほぼ等しい距離だけ垂直方向にずれている、実施形態５に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0113】

例示的な実施形態８：第１のポンプポート及び第２のポンプポートが、１つ以上の側壁と支持ペデスタルとの間にありかつチャンバフロアより上方のキャビティ内に存在する、実施形態５に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0114】

例示的な実施形態９：第１のポンプポート及び第２のポンプポートが、チャンバリッドとチャンバフロアとの間の１つ以上の側壁の追加の開口内に位置する、実施形態５に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0115】

例示的な実施形態１０：第１のガス流と第２のガス流とをオン／オフして切り替えて、ガス流の回転を制御する、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0116】

例示的な実施形態１１：第１のガス流及び第２のガス流の少なくとも一方の流量に対して適用される又は第１のポンプポート及び第２のポンプポートの少なくとも一方によって生じる出口コンダクタンスに対して適用される調節機能をさらに含む、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0117】

例示的な実施形態１２：調節機能が、第１のガス流及び第２のガス流の少なくとも一方の流量を調節するための１つ以上のガス注入弁を含む、実施形態１１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0118】

例示的な実施形態１３：１つ以上のガス注入弁は、単一種のガス、又は様々な種類のガスの混合物が各回転段階の間に処理領域内に注入されるように、１つ以上のガス源に結合されている、実施形態１２に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0119】

例示的な実施形態１４：第１のガスインジェクタ及び第２のガスインジェクタは一定の総ガス流を適用して、ガス流を完全なサイクル内に、ワークピースの異なるサイドを横切って円滑かつ連続的に注入する、実施形態１２に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0120】

例示的な実施形態１５：第１のポンプポート及び第２のポンプポートの少なくとも一方のポンプポートコンダクタンス又は圧力を調節するための１つ以上の絞り弁をさらに備える、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0121】

例示的な実施形態１６：１つ以上の絞り弁は、コンダクタンス又は圧力の２つの状態の間で滑らかに動作し、当該動作が、第１のガスインジェクタ及び第２のガスインジェクタと同様の順序で繰り返される、実施形態１５に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0122】

例示的な実施形態１７：トップダウン式のガス流をさらに含む、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0123】

例示的な実施形態１８：第１のガスインジェクタと第１のポンプポートとが、第１のインジェクタ・ポンプポート対を含み、第２のガスインジェクタと第２のポンプポートとが、第２のガスインジェクタ・ポンプポート対を含み、ワークピースの向きに対して略平行の平面に沿って、第１のインジェクタ・ポンプポート対の位置が、第２のインジェクタ・ポンプポート対の位置から１８０°ずれている、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0124】

例示的な実施形態１９：トップダウン式のガス流をさらに含む、実施形態１８に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0125】

例示的な実施形態２０：プラズマ処理チャンバが、第３のガスインジェクタと、対向する第３のポンプポートと、をさらに備え、第３のインジェクタ・ポンプポート対及び、３段階回転クロスフロー動作を提供する、実施形態１８に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0126】

例示的な実施形態２１：第１のインジェクタ・ポンプポート対と、第２のインジェクタ・ポンプポート対と、第３のインジェクタ・ポンプポート対とは、互いに１２０°ずれている、実施形態２０に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0127】

例示的な実施形態２２：第１のガスインジェクタと、第２のガスインジェクタと、第３のガスインジェクタとが互いに約１２０°離れた位置にあり、第１のポンプポートと、第２のポンプポートと、第３のポンプポートとが互いに１２０°離れた位置にあり、第１のポンプポートと、第２のポンプポートと、第３のポンプポートとが、第１のガスインジェクタと、第２のガスインジェクタと、第３のガスインジェクタと、の間に横方向に分散している、実施形態２０のプラズマ処理チャンバ。

【0128】

例示的な実施形態２３：第４のガスインジェクタと、対向する第４のポンプポートと、をさらに備え、第４のインジェクタ・ポンプポート対及び４段階回転クロスフロー動作を提供する、実施形態２０に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0129】

例示的な実施形態２４：環状の側壁に沿った各ガスインジェクタ・ポンプポート対の位置は、隣りのインジェクタ・ポンプポート対の位置から、合計３６０度をインジェクタ・ポンプポート対の数で割ったものに等しい角度だけずれている、実施形態２３に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0130】

例示的な実施形態２５：第１のガスインジェクタ及び第２のガスインジェクタの少なくとも一方が、１つ以上の側壁における単一のベントを含む、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0131】

例示的な実施形態２６：第１のガスインジェクタ及び第２のガスインジェクタが、個別ガスインジェクタのガスインジェクタアレイを含む、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0132】

例示的な実施形態２７：個別ガスインジェクタが、１つ以上の側壁の外周の周りに分散されており、個別ガスインジェクタのセットが、ワークピースに亘る様々な方向のガス流を生成するよう、１つ以上のガス注入弁によって調節される、実施形態２６に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0133】

例示的な実施形態２８：第１のガスインジェクタ及び第２のガスインジェクタの少なくとも一方が、個別ガスインジェクタのガスインジェクタアレイを含む、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0134】

例示的な実施形態２９：中心－端のガス流をさらに含み、ガスインジェクタアレイ内の個別ガスインジェクタのうち中心のガスインジェクタから注入される少なくとも第１のガス流又は第２のガス流は、ガスインジェクタアレイ内の端のガスインジェクタに対して流量がより大きい、実施形態２８に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0135】

例示的な実施形態３０：端－中心のガス流をさらに含み、ガスインジェクタアレイ内の個別ガスインジェクタのうち端のガスインジェクタから注入される少なくとも第１のガス流又は第２のガス流は、ガスインジェクタアレイ内の中央のガスインジェクタに対して流量がより大きい、実施形態２８に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0136】

例示的な実施形態３１：少なくとも４つのガスインジェクタアレイ、及び対向するポンプポートをさらに備え、対向するポンプポートを閉じ、ポンプポートのうち側方のポンプポートを開くことで、少なくとも第１のガス流又は第２のガス流が、ワークピースを横切ってではなくて、ワークピースの側方に方向付けられる、実施形態２８に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0137】

例示的な実施形態３２：プラズマ処理チャンバが、半導体製造中に反応性イオンエッチングを実施するために使用される、実施形態１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0138】

例示的な実施形態３３：プラズマ処理チャンバ内で回転ガスクロスフローを実施する方法。第１の段階の間に、ステップは、プラズマ処理チャンバの１つ以上の側壁に沿った第１の位置の第１のガスインジェクタによって、第１の方向にデバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入すること、及び、第１のガスインジェクタに概ね対向している、１つ以上の側壁に沿った第２の位置の第１のポンプポートによって、プラズマ処理チャンバから第１のガス流を排出することを含む。第２の段階の間に、ステップは、１つ以上の側壁に沿った第３の位置の第２のガスインジェクタによって、第２の方向にデバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入すること、及び、第２のガスインジェクタに概ね対向している、１つ以上の側壁に沿った第４の位置の第２のポンプポートによって、プラズマ処理チャンバから第２のガス流を排出することを含む。

【0139】

例示的な実施形態３４：機械学習（ＭＬ：ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ）モデルにクエリして、第１のガス流及び第２のガス流のタイミングを制御することをさらに含む、実施形態３３に記載の方法。

【0140】

例示的な実施形態３５：１つ以上のデバイスアウトカムを選択することと、ＭＬモデルにクエリして、回転ガスクロスフローを含むプラズマ処理チャンバによって処理されたときにデバイスアウトカムを得るために適したプロセスレシピの推奨を取得することと、によって、デバイスのための半導体製造プロセスレシピを策定することをさらに含む、実施形態３４の方法。

【0141】

例示的な実施形態３６：ウエハのセットに対して実験計画（ＤｏＥ：ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）を実行して、ＭＬモデルによって推奨されたプロセスレシピを検証することをさらに含む、実施形態３５に記載の方法。

【0142】

例示的な実施形態３７：プロセスレシピとして、温度、ＲＦ源電力、バイアス電力、ガス圧力（ｍＴｏｒｒ）、ガス流ランプ開時間（ｍｓｅｃ）、ガス流時間（ｍｓｅｃ）、ガス流ランプ閉時間（ｍｓｅｃ）、様々なガスインジェクタにおけるガス流量の割合、様々なインジェクタにおけるガス組成、様々なインジェクタにいくガス流量の割合、ガス流回転周波数、ガス流組成周波数、ガス流量レート／速度（圧力勾配）、ガス流方向、ガス回転段階、電子／プラズマ密度、プラズマ密度勾配、電子温度、イオン流密度、プラズマ電位、シース電場電位、シース電場傾斜角、シース電場ｚ成分、原子Ｏの質量分率、Ｏフラックス、及びワークピースに対するイオン流密度、のうちの任意の組み合わせを受け取ることをさらに含む、実施形態３５に記載の方法。

【0143】

例示的な実施形態３８：デバイスアウトカムとして、フィーチャのプロファイル、層の厚さ、厚さ均一性、層の材料組成、組成均一性、多孔性、膜応力、設備内のチャンバ間のプロセス均一性、ウエハ間の均一性、及び異なるウエハロット間の均一性、のうちの任意の組み合わせを選択することをさらに含む、実施形態３５に記載の方法。

【0144】

例示的な実施形態３９：エッチングプロセス中のデバイスアウトカムとして、エッチングレート、中心と端とでのエッチング又は均一性、エッチングレートの周方向の均一性、エッチングフィーチャの均一性、傾斜、ボー、及びマスク残存、のうちの任意の組み合わせを選択することをさらに含む、実施形態３８の方法。

【0145】

例示的な実施形態４０：外部の計測を用いてウエハの限定的な実験計画（ＤｏＥ：ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）を実行して、チャンバ性能をベースライニングすることで、プラズマ処理チャンバをベースライニングすることをさらに含む、実施形態３３に記載の方法。ウエハのアウトカム、及び限定的なＤｏＥからの計測データが、較正データセットとしてＭＬモデルに追加され、ＭＬモデルは、統計モデル及び物理モデルを含む。限定的なＤｏＥによって特定された特定のチャンバ条件及び／又はウエハ条件を考慮するために、モデル予測値を調整する。最適化されたプロセスパラメータが、プラズマ処理チャンバ内で処理されるウエハの所望のウエハアウトカムを実現するために、予測される。

【0146】

例示的な実施形態４１：本明細書に開示される実施形態は、１つ以上の側壁を備えたプラズマ処理チャンバを含む。ワークピースを保持するための、１つ以上の側壁の内部の支持体。第１のガスインジェクタが、１つ以上の側壁に沿った第１の位置に存在し、第１のポンプポートが、第１のガスインジェクタに概ね対向している１つ以上の側壁に沿った第２の位置に存在する。第２のガスインジェクタが、１つ以上の側壁に沿った第３の位置に存在し、第２のポンプポートが、第２のガスインジェクタに概ね対向している１つ以上の側壁に沿った第４の位置に存在する。多相回転クロスフロー動作が、少なくとも第１の位相及び第２の段階を含む。第１の段階は、第１のガスインジェクタによって、第１の方向にワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入すること、及び、第１のポンプポートによって第１のガス流を排出することを含む。第２の段階は、第２のガスインジェクタによって、第２の方向にワークピースの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入すること、及び、第２のポンプポートによって第２のガス流を排出することを含む。

【0147】

例示的な実施形態４２：第１のガスインジェクタに接続された第１のガス注入弁、第２のガスインジェクタに接続された第２のガス注入弁、第１のポンプポートに接続された第１の圧力制御弁、及び第２のポンプポートに接続された第２の圧力制御弁をさらに含む、実施形態４１に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0148】

例示的な実施形態４３：プラズマ処理チャンバに接続されたコントローラをさらに含み、コントローラが、第１の段階の間に、第１のガス注入弁を完全に開きかつ第２のガス注入弁を部分的に開くことで、第１のガス流を開始することと、第１の圧力制御弁を開き、かつ第２の圧力制御弁を閉じることと、を行うよう構成される、実施形態４２に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0149】

例示的な実施形態４４：コントローラが、第１の段階と第２の段階との間の移行の付近で第１のガス注入弁を閉じ始め、第２の段階を開始するために前記第２のガス注入弁を完全に開きかつ前記第１のガス注入弁を部分的に開くことで、ガス流の方向を回転させることと、第２の圧力制御弁を開き、かつ第１の圧力制御弁を閉じることと、を行うようさらに構成される、実施形態４３に記載のプラズマ処理チャンバ。

【0150】

例示的な実施形態４４：ソフトウェア命令が格納された非一過性コンピュータ可読媒体であって、ソフトウェア命令は、プロセッサによって実行されると、以下のステップを実行することによって、プロセッサに、プラズマ処理チャンバ内のガスクロスフローを回転させるようにする、非一過性コンピュータ可読媒体。第１の段階の間に、上記ステップは、プラズマ処理チャンバの１つ以上の側壁に沿った第１の位置の第１のガスインジェクタによって、第１の方向にデバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第１のガス流を注入すること、及び、第１のガスインジェクタに概ね対向している、１つ以上の側壁に沿った第２の位置の第１のポンプポートによって、プラズマ処理チャンバから第１のガス流を排出することを含む。第２の段階の間に、上記ステップは、１つ以上の側壁に沿った第３の位置の第２のガスインジェクタによって、第２の方向にデバイスの表面に対して略平行にかつ当該表面に亘って第２のガス流を注入すること、及び、第２のガスインジェクタに概ね対向している、１つ以上の側壁に沿った第４の位置の第２のポンプポートによって、プラズマ処理チャンバから第２のガス流を排出することを含む。

【0151】

例示的な実施形態４６：機械学習（ＭＬ：ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ）モデルにクエリして、第１のガス流及び第２のガス流のタイミングを制御することをさらに含む、実施形態４５に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。

【0152】

例示的な実施形態４７：１つ以上のデバイスアウトカムを選択することと、ＭＬモデルにクエリして、回転ガスクロスフローを含むプラズマ処理チャンバによって処理されたときにデバイスアウトカムを得るために適したプロセスレシピの推奨を取得することと、によって、デバイスのための半導体製造プロセスレシピを策定することをさらに含む、実施形態４６の非一過性コンピュータ可読媒体。

【0153】

例示的な実施形態４８：ウエハのセットに対して実験計画（ＤｏＥ：ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）を実行して、ＭＬモデルによって推奨されたプロセスレシピを検証することをさらに含む、実施形態４７に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。

【0154】

例示的な実施形態４９：プロセスレシピとして、温度、ＲＦ源電力、バイアス電力、ガス圧力（ｍＴｏｒｒ）、ガス流ランプ開時間（ｍｓｅｃ）、ガス流時間（ｍｓｅｃ）、ガス流ランプ閉時間（ｍｓｅｃ）、様々なガスインジェクタにおけるガス流量の割合、様々なインジェクタにおけるガス組成、様々なインジェクタにいくガス流量の割合、ガス流回転周波数、ガス流組成周波数、ガス流量レート／速度（圧力勾配）、ガス流方向、ガス回転段階、電子／プラズマ密度、プラズマ密度勾配、電子温度、イオン流密度、プラズマ電位、シース電場電位、シース電場傾斜角、シース電場ｚ成分、原子Ｏの質量分率、Ｏフラックス、及びワークピースに対するイオン流密度、のうちの任意の組み合わせを受け取ることをさらに含む、実施形態４７に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。

【0155】

例示的な実施形態５０：デバイスアウトカムとして、フィーチャのプロファイル、層の厚さ、厚さ均一性、層の材料組成、組成均一性、多孔性、膜応力、設備内のチャンバ間のプロセス均一性、ウエハ間の均一性、及び異なるウエハロット間の均一性、のうちの任意の組み合わせを選択することをさらに含む、実施形態４７に記載の持続性コンピュータ可読媒体。

【0156】

例示的な実施形態５１：エッチングプロセス中のデバイスアウトカムとして、エッチングレート、中心と端とでのエッチング又は均一性、エッチングレートの周方向の均一性、エッチングフィーチャの均一性、傾き、ボー、及びマスク残存、のうちの任意の組み合わせを選択することをさらに含む、実施形態５０に記載の持続性コンピュータ可読媒体。

【0157】

例示的な実施形態５２：外部の計測を用いてウエハの限定的な実験計画（ＤｏＥ：ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）を実行して、チャンバ性能をベースライニングすることで、プラズマ処理チャンバをベースライニングすることをさらに含む、実施形態４５に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。ウエハのアウトカム、及び限定的なＤｏＥからの計測データが、較正データセットとしてＭＬモデルに追加され、ＭＬモデルは、統計モデル及び物理モデルを含む。モデル予測値が、限定的なＤｏＥによって特定された特定のチャンバ条件及び／又はウエハ条件を考慮するために調整される。最適化されたプロセスパラメータが、プラズマ処理チャンバ内で処理されたウエハの所望のアウトカムを実現するために、予測される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図2H】

【図2I】

【図2J】

【図2K】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】