特許 7617114 改良された選択性およびフローコンダクタンスを有する金属酸化物前洗浄チャンバ

(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】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】改良された選択性およびフローコンダクタンスを有する金属酸化物前洗浄チャンバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20250109BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20250109BHJP

   C23C 14/02 20060101ALI20250109BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/31 C

C23C14/02 B

H05H1/46 M

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022542171

(86)(22)【出願日】2021-04-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-06

(86)【国際出願番号】 US2021030021

(87)【国際公開番号】W WO2021222668

(87)【国際公開日】2021-11-04

【審査請求日】2024-04-12

(31)【優先権主張番号】16/863,541

(32)【優先日】2020-04-30

(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】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(72)【発明者】

【氏名】グエン アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】チャン シュエ ヤン

(72)【発明者】

【氏名】レイ ユ

(72)【発明者】

【氏名】タン シャンミン

(72)【発明者】

【氏名】フォースター ジョン シー

(72)【発明者】

【氏名】ヴィシュワナス ヨガナンダ サロデ

(72)【発明者】

【氏名】サイナス アビラッシュ

(72)【発明者】

【氏名】グン ツァ－ジン

【審査官】宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３４２７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３６５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５２１２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３５７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０５２１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３３５５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３０３３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１７１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７７０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２０８４９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １４／０２

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセスチャンバ内で使用するプロセスキットであって、
上部および下部を有する管状本体を有するチャンバライナと、
前記チャンバライナの前記下部に結合された、前記チャンバライナから半径方向内側へ延びる閉じ込めプレートであり、複数のスロットを含む前記閉じ込めプレートと、
前記チャンバライナ内に配されたシールドリングであり、前記チャンバライナの前記上部と前記チャンバライナの前記下部の間で移動可能な前記シールドリングと、
複数のグラウンドストラップであり、前記シールドリングが移動したときに前記シールドリングと前記チャンバライナの間の電気接続を維持するために、前記複数のグラウンドストラップのうちのそれぞれのグラウンドストラップの第１の端部のところで前記シールドリングに結合され、それぞれのグラウンドストラップの第２の端部のところで前記閉じ込めプレートに結合された前記複数のグラウンドストラップと
を備えるプロセスキット。

【請求項2】

前記複数のグラウンドストラップのうちのそれぞれのグラウンドストラップが、上部プレート、下部プレートおよびそれらの間の金属ストラップを含む、請求項１に記載のプロセスキット。

【請求項3】

前記上部プレートが前記シールドリングに結合されており、前記下部プレートが前記閉じ込めプレートに結合されている、請求項２に記載のプロセスキット。

【請求項4】

前記シールドリングが、内壁、前記内壁から半径方向外側へ延びるレッジ、および前記レッジから上方へ延びる外壁を含み、前記シールドリングを通り抜けることなしに、前記シールドリングを迂回して、前記シールドリングの前記外壁と前記チャンバライナの間にガス流経路が延びている、請求項１に記載のプロセスキット。

【請求項5】

前記シールドリングの前記レッジ上に配された、セラミック材料でできたシールドリングカバーをさらに備える、請求項４に記載のプロセスキット。

【請求項6】

前記閉じ込めプレートが、外側プレートに結合された内側プレートを含み、前記複数のスロットが、前記内側プレートに配された複数の内側半径方向スロットおよび前記外側プレートに配された複数の外側半径方向スロットを含む、請求項１～５のいずれかに記載のプロセスキット。

【請求項7】

前記複数の外側半径方向スロットが異なる長さを有し、前記複数の内側半径方向スロットが均一な長さを有する、請求項６に記載のプロセスキット。

【請求項8】

前記複数の内側半径方向スロットのうちのそれぞれの内側半径方向スロットの長さが、前記複数の外側半径方向スロットのうちのそれぞれの外側半径方向スロットの長さよりも大きい、請求項６に記載のプロセスキット。

【請求項9】

前記内側プレートが、前記外側プレートに結合された複数の内側プレートセグメントを含む、請求項６に記載のプロセスキット。

【請求項10】

前記チャンバライナの前記下部が、前記下部の下面から半径方向内側へ延びる下部レッジを含む、請求項１～５のいずれかに記載のプロセスキット。

【請求項11】

前記チャンバライナの前記上部に結合されたプラズマ閉じ込めリングまたは前記チャンバライナの前記上部の上に載ったプラズマ閉じ込めリングをさらに備える、請求項１～５のいずれかに記載のプロセスキット。

【請求項12】

前記プラズマ閉じ込めリングが、管状本体および前記管状本体の上面から半径方向外側へ延びる上部フランジを含み、前記上部フランジが、前記チャンバライナの上部内側ノッチの上に載っている、請求項１１に記載のプロセスキット。

【請求項13】

前記シールドリングが内壁および外壁を含み、前記シールドリングが上位置にあるときには前記プラズマ閉じ込めリングが前記内壁と前記外壁の間に延び、前記シールドリングが下位置にあるときには前記プラズマ閉じ込めリングが前記内壁と前記外壁の間に延びない、請求項１１に記載のプロセスキット。

【請求項14】

処理容積内での直接圧力測定を容易にするために、前記プラズマ閉じ込めリングが、前記プラズマ閉じ込めリングを貫いて延びるチャネルを含む、請求項１１に記載のプロセスキット。

【請求項15】

内部容積をその中に有するチャンバ本体と、
前記内部容積にプロセスガスを供給するために前記内部容積内に配されたシャワーヘッドと、
基板を支持するために、前記内部容積内に前記シャワーヘッドと向かい合わせに配された基板支持体であり、前記基板支持体が、第１の位置から第２の位置に垂直に移動するように構成されており、前記第２の位置の方が前記第１の位置よりも前記シャワーヘッドに近い、前記基板支持体と、
請求項１～５のいずれかに記載のプロセスキットであり、前記プロセスキットの前記チャンバライナが、前記チャンバ本体に結合されており、前記基板支持体の周囲に配されており、前記シールドリングが、前記基板支持体に結合されており、前記基板支持体とともに移動可能である、前記プロセスキットと
を備えるプロセスチャンバ。

【請求項16】

その中にプラズマを閉じ込めるために、前記チャンバライナ内の前記シャワーヘッドの近くに配されたプラズマ閉じ込めリングをさらに備え、前記第２の位置にあるときに、前記シールドリングの内壁が前記プラズマ閉じ込めリング内に配される、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項17】

前記基板支持体に結合され、前記基板支持体の周囲に配された下部ライナをさらに備え、前記第２の位置では、前記下部ライナが、前記シールドリングと前記閉じ込めプレートの間に配され、前記下部ライナの外径が前記閉じ込めプレートの内径よりも小さい、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項18】

前記第１の位置では、前記基板支持体が前記シャワーヘッドから約３．０インチ～約５．０インチのところにあり、前記第２の位置では、前記基板支持体が前記シャワーヘッドから約０．２インチ～約１．０インチのところにある、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項19】

前記閉じ込めプレートが、前記閉じ込めプレートの内縁から上方へ延びる内側リップを含む、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項20】

前記チャンバ本体内の前記基板支持体の１つの側に配されたポンプポートをさらに備え、前記閉じ込めプレートの前記複数のスロットが、前記閉じ込めプレートの前記ポンプポートに近い側の近くのより短い長さ、および前記閉じ込めプレートの前記ポンプポートから遠い側のより長い長さを有する、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は一般に基板処理機器に関する。

【背景技術】

【0002】

前洗浄プロセスを実行するように構成されたプロセスチャンバが知られている。例えば、そのようなチャンバは、１つまたは複数の障壁層、例えばチタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）などを基板上に堆積させる物理的気相堆積（ＰＶＤ）の前に基板の金属コンタクトパッド上の自然酸化物を除去するように、および他の材料を除去するように構成されている。前洗浄チャンバは通常、（ＲＦプラズマによって誘起された）イオン衝撃を使用して、金属コンタクトパッド上の自然酸化物および他の材料を除去する。例えば、前洗浄プロセスは、エッチングによって自然酸化物および材料を基板から除去することができる。この前洗浄プロセスは、基板上の集積回路の性能および電力消費を強化するため、ならびに接着を促進するために、基板上の金属コンタクト間の接触抵抗を低下させるように構成されている。

【0003】

プラズマ洗浄プロセスを実行するためには、プラズマチャンバ内に集積回路を置き、ポンプによってチャンバから空気の大部分を除去する。注入されたアルゴンなどのガスに電磁エネルギー（例えば高周波）を与えて、注入されたガスを励起し、プラズマ状態にする。プラズマはイオンを放出し、それらのイオンは、基板の表面を衝撃して、基板から汚染物質および／または材料を除去する。汚染物質および／または基板材料の原子または分子がエッチングによって基板から除去され、その大部分は、ポンピングによりチャンバから排出される。しかしながら、汚染物質および／またはエッチングされた材料の一部がチャンバの表面に堆積することがある。通常は、チャンバの表面への汚染物質および／またはエッチングされた材料の堆積を低減させ、または防ぐために、プロセスキットが使用される。しかしながら、増加した汚染物質またはエッチングされた材料を有するある種のプラズマ洗浄またはエッチングプロセスに関して、プロセスキットは、追い出された材料を除去するのに十分なフローコンダクタンス（ｆｌｏｗ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）またはフローイコライゼーション（ｆｌｏｗ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）を提供しないことがある。

【0004】

したがって、本発明の発明者は、改良されたプロセスキットがその中に配された改良されたプロセスチャンバの実施形態を提供した。

【発明の概要】

【0005】

本明細書には、プロセスチャンバ内で使用するプロセスキットの実施形態が記載されている。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ内で使用するプロセスキットが、上部および下部を有する管状本体を有するチャンバライナと、チャンバライナの下部に結合された、チャンバライナから半径方向内側へ延びる閉じ込めプレートであり、複数のスロットを含む閉じ込めプレートと、チャンバライナ内に配されたシールドリングであり、チャンバライナの上部とチャンバライナの下部の間で移動可能なシールドリングと、複数のグラウンドストラップであり、シールドリングが移動したときにシールドリングとチャンバライナの間の電気接続を維持するために、複数のグラウンドストラップのうちのそれぞれのグラウンドストラップの第１の端部のところでシールドリングに結合され、それぞれのグラウンドストラップの第２の端部のところで閉じ込めプレートに結合された複数のグラウンドストラップとを含む。

【0006】

いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ内で使用するプロセスキットが、上部および下部を有する管状本体を有するチャンバライナと、チャンバライナの下部に結合された、チャンバライナから半径方向内側へ延びる閉じ込めプレートであり、閉じ込めプレートが、複数の内側半径方向スロットを有する内側部分および複数の外側半径方向スロットを有する外側部分を含み、複数の外側半径方向スロットが異なる長さを有する、閉じ込めプレートと、チャンバライナ内に配されたシールドリングであり、チャンバライナの上部とチャンバライナの下部の間で移動可能なシールドリングと、シールドリングが移動したときにシールドリングとチャンバライナの間の電気接続を維持するために、第１の端部のところでシールドリングに結合され、第２の端部のところで閉じ込めプレートに結合された複数のグラウンドストラップとを含む。

【0007】

いくつかの実施形態では、プロセスチャンバが、内部容積をその中に有するチャンバ本体と、内部容積にプロセスガスを供給するために内部容積内に配されたシャワーヘッドと、基板を支持するために、内部容積内にシャワーヘッドと向かい合わせに配された基板支持体であり、基板支持体が、第１の位置から第２の位置に垂直に移動するように構成されており、第２の位置の方が第１の位置よりもシャワーヘッドに近い、基板支持体と、チャンバ本体に結合され、基板支持体の周囲に配されたチャンバライナと、チャンバライナに結合された閉じ込めプレートと、基板支持体に結合された、基板支持体と一緒に移動可能なシールドリングであり、閉じ込めプレートと基板支持体の間に配されたシールドリングと、基板支持体が第１の位置および第２の位置にある間、基板支持体とチャンバライナの間の電気接続を維持するために、第１の端部のところでシールドリングに結合され、第２の端部のところで閉じ込めプレートに結合された複数のグラウンドストラップとを含む。

【0008】

以下では、本開示の他の実施形態および追加の実施形態を開示する。

【0009】

上に概要を簡潔に示した、後により詳細に論じる本開示の実施形態は、添付図面に示された本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態だけを示しており、したがって、添付図面を、範囲を限定するものとみなすべきではない。これは、本開示が、等しく有効な他の実施形態を受け入れる可能性があるためである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示のいくつかの実施形態による、第１の位置にあるプロセスチャンバの概略側面図である。

【図2】本開示のいくつかの実施形態による、第２の位置にあるプロセスチャンバの概略側面図である。

【図3】本開示のいくつかの実施形態による、チャンバライナの上面等角図である。

【図4】本開示のいくつかの実施形態による、閉じ込めプレートの上面等角図である。

【図5】本開示のいくつかの実施形態による、シールドリングの上面等角図である。

【図6】本開示のいくつかの実施形態による、グラウンドストラップの等角図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

理解を容易にするため、可能な場合には、図に共通する同一の要素を示すために、同一の参照符号を使用した。図は、一定の倍率では描かれておらず、明瞭にするために簡略化されていることがある。特段の言及がなくとも、１つの実施形態の要素および特徴が、別の実施形態に有益に組み込まれることがある。

【0012】

本明細書には、プロセスチャンバ内で使用するプロセスキットの実施形態が記載されている。このプロセスチャンバは、適当な任意のプロセス、例えばエッチングプロセス、堆積プロセスまたは前洗浄プロセスを基板に対して実行するように構成されたものとすることができる。いくつかの実施形態では、このプロセスチャンバが金属酸化物前洗浄チャンバである。単一のプロセスチャンバを使用して前洗浄プロセスの多数のステップを実行することができるように、このプロセスチャンバは、さまざまな圧力範囲で選択的に動作するように構成されたものとすることができる。例えば、このプロセスチャンバは、１００ミリトルよりも低い圧力で、または３０トルもの高い圧力で動作することができるものとすることができる。いくつかの実施形態では、第１のステップをこのプロセスチャンバで実行し、第２のステップを第２のプロセスチャンバで実行し、第３のステップを、第１のステップと同じプロセスチャンバで実行することができる。第１のステップは例えば低圧水素前洗浄プロセスとすることができる。第３のステップは例えば高圧水素前洗浄プロセスとすることができる。

【0013】

このプロセスチャンバ内に配されたチャンバ部品は、急速なポンプダウンおよびより高い処理圧への急速な復帰を有利に容易にして、高圧プロセスと低圧プロセスの間のより急速な切換えを可能にする。チャンバ部品は、高圧プロセスを実行するのかまたは低圧プロセスを実行するのかに応じて異なる構成で配置することができる。例えば、低圧プロセス中には、プロセスチャンバ内に配された基板支持体を、高圧プロセス中よりもシャワーヘッドから遠くに配置することができる。本明細書に記載されたプロセスチャンバの実施形態は、基板支持体がシャワーヘッドに対して垂直に移動している間、連続的なＲＦ接地を有利に提供し、機械的摩擦および粒子生成を回避する。このプロセスチャンバは、独立型のチャンバとすることができ、またはマルチチャンバ処理ツールの部分とすることができる。

【0014】

図１は、本開示のいくつかの実施形態による、基板支持体１２４が第１の位置にあるプロセスチャンバ１００（例えばプラズマ処理チャンバ）の概略側面図である。図２は、本開示のいくつかの実施形態による、基板支持体１２４が第２の位置にあるプロセスチャンバ１００の概略側面図である。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１００が前洗浄プロセスチャンバである。しかしながら、異なるプロセス向けに構成された他のタイプのプロセスチャンバが本明細書に記載されたプロセスキットの実施形態を使用することもでき、または異なるプロセス向けに構成された他のタイプのプロセスチャンバを、本明細書に記載されたプロセスキットの実施形態とともに使用するように変更することもできる。いくつかの実施形態では、第１の位置が、低圧プロセスを実行するための構成に対応する。いくつかの実施形態では、第２の位置が、高圧プロセスを実行するための構成に対応する。

【0015】

プロセスチャンバ１００は、内部容積１２０内の大気圧よりも低い圧力を基板処理の間、維持するように適当に適合された真空チャンバである。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１００が、約１ミリトル～約３０トルの圧力を維持することができる。プロセスチャンバ１００は、内部容積１２０の上半分に位置する処理容積１１９を囲うリッド１０４によってふたがされたチャンバ本体１０６を含む。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１００が、チャンバ本体１０６とリッド１０４の間に配された、チャンバ本体１０６の側壁の上に載ったアダプタ（図示せず）を含むことができる。プロセスチャンバ１００にＲＦ電力を供給するため、プロセスチャンバ１００にＲＦ電源１７０を結合することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源１７０によって供給されるＲＦエネルギーの周波数を、約１０ＭＨｚ以上または３５ＭＨｚ以上とすることができる。さまざまなチャンバ部品とエッチングされた材料および他の汚染物質との間の望まれていない反応を防ぐために、プロセスチャンバ１００は、このような部品の境界に位置するプロセスキット１１０を含む。チャンバ本体１０６、アダプタ１８０およびリッド１０４は、金属（例えばアルミニウム）でできたものとすることができる。グラウンド１１５への結合によってチャンバ本体１０６を接地することができる。

【0016】

プロセスチャンバ１００は、プロセスガス供給１１８に結合されており、かつプロセスガス供給１１８と流体連結しており、プロセスガス供給１１８は、プロセスチャンバ１００の中に配された基板を処理するために１種または数種のプロセスガスをプロセスチャンバ１００に供給することができる。いくつかの実施形態では、リッド１０４が、プロセスガス供給１１８からのガスをそこを通して内部容積１２０に導入することができるポートを含む。いくつかの実施形態では、プロセスガス供給１１８が水素ガスを供給する。いくつかの実施形態では、プロセスガス供給１１８からのガスを複数の開口１１７を介して処理容積１１９に注入するために、リッド１０４にシャワーヘッド１８２が結合されており、シャワーヘッド１８２は内部容積１２０に配されている。いくつかの実施形態では、シャワーヘッド１８２が、ゾーンによって異なる温度で処理容積１１９にガスを注入するように構成された多ゾーンシャワーヘッドである。例えば、シャワーヘッド１８２は、第１のゾーン１４６および第２のゾーン１４８を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１のゾーン１４６が第２のゾーン１４８の半径方向内側にある。

【0017】

シャワーヘッド１８２の１つまたは複数のゾーンの温度制御を容易にするために、いくつかの実施形態ではシャワーヘッド１８２に冷却プレート１６２が結合されている。冷却プレート１６２は、冷却プレート１６２の中を通る複数の冷却チャネル１６４を含む。複数の冷却チャネル１６４は、シャワーヘッド１８２のゾーンに対応する流体的に独立したセット内に配置することができる。複数の冷却チャネル１６４には冷却器１６８が結合されており、冷却器１６８は、冷却チャネル１６４を通して冷却材を循環させるように構成されている。いくつかの実施形態では、冷却器１６８が、複数の冷却チャネル１６４のうちの対応するそれぞれのセットへの供給管路および戻り管路を提供する。

【0018】

基板支持体１２４は、例えば半導体ウエハまたは静電的に保持することができる他の基板などの基板１２２を支持および保持するために、内部容積１２０内にシャワーヘッド１８２と向かい合わせに配されている。基板支持体１２４は一般に、ペデスタル１３６、およびペデスタル１３６を支持するための中空支持シャフト１１２を備えることができる。ペデスタル１３６は、１つまたは複数の電極１５５が埋め込まれた静電チャック１５０を含む。静電チャック１５０は、摂氏約４００度までの温度に加熱することができる。いくつかの実施形態では、静電チャック１５０が誘電体プレートを備える。中空支持シャフト１１２は、例えば裏側ガス、プロセスガス、流体、冷却材、電力などを静電チャック１５０に供給するための導管を提供する。いくつかの実施形態では、基板支持体１２４が、静電チャック１５０の周囲に配されたエッジリング１８７を含む。いくつかの実施形態では、エッジリング１８７がアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）でできている。内部容積１２０内および内部容積１２０外に基板１２２を移送することを容易にするために、チャンバ本体１０６にスリットバルブ１９６を結合することができる。

【0019】

いくつかの実施形態では、中空支持シャフト１１２が、アクチュエータまたはモータなどのリフト機構１１３に結合されており、リフト機構１１３は、１つまたは複数の処理位置、およびプロセスチャンバ１００内またはプロセスチャンバ１００外に基板１２２を移送するための移送位置への静電チャック１５０の垂直移動を提供する。例えば、リフト機構１１３は、高圧プロセスを実行するのかまたは低圧プロセスを実行するのかに応じて、基板支持体１２４を（図１に示された）第１の位置に移動させること、および基板支持体１２４を（図２に示された）第２の位置に移動させることができる。いくつかの実施形態では、第１の位置で、基板支持体１２４が、シャワーヘッド１８２から第１の距離１９２のところに配される。いくつかの実施形態では、第１の距離１９２が約３．０インチ～約５．０インチである。第１の位置は例えば低圧プロセス中に使用することができる。いくつかの実施形態では、第２の位置で、基板支持体１２４が、シャワーヘッド１８２から第２の距離１９４のところに配される。いくつかの実施形態では、第２の距離１９４が約０．２インチ～約１．０インチである。第２の位置で基板支持体１２４とシャワーヘッド１８２の間の距離が小さいことは、処理容積１１９が小さいことに対応し、処理容積１１９が小さいことは、プロセスチャンバ１００内で高圧力プロセスを実施するのを容易にする。例えば、第２の位置で基板支持体１２４とシャワーヘッド１８２の間の距離が小さいことは、より高い処理圧への急速な復帰を有利に容易にして、高圧プロセスと低圧プロセスの間のより急速な切換えを可能にする。

【0020】

中空支持体シャフト１１２の周囲にはベローズアセンブリ１４５が配されており、ベローズアセンブリ１４５は、フレキシブルシールを提供するために、静電チャック１５０とプロセスチャンバ１００の底面１２６との間に結合されており、このフレキシブルシールは、静電チャック１５０の垂直運動を可能にし、同時に、プロセスチャンバ１００内の真空度の低下を低減させまたは防ぐ。ベローズアセンブリ１４５はさらに下部ベローズフランジ１６５を含み、下部ベローズフランジ１６５は、底面１２６と接触してチャンバ真空度の低下を防ぐことを助けるためにＯリングまたは他の適当なシーリング要素と接触している。

【0021】

中空支持シャフト１１２は、裏側ガス供給、チャック電源１４０、ヒータ電源およびバイアスＲＦ電源１９０を静電チャック１５０に結合するための導管を提供する。いくつかの実施形態では、基板１２２を保持するために、チャック電源１４０が、静電チャック１５０にＤＣ電力を供給する。いくつかの実施形態では、バイアスＲＦ電源１９０によって供給されるＲＦエネルギーが、約１０ＭＨｚ以上の周波数を有することができる。いくつかの実施形態では、バイアスＲＦ電源１９０が約１３．５６ＭＨｚの周波数を有することができる。

【0022】

プロセスチャンバ１００は真空システム１１４に結合されており、真空システム１１４と流体連結している。真空システム１１４は、プロセスチャンバ１００から排気するために使用されるスロットルバルブ（図示せず）およびポンプ（図示せず）を含む。いくつかの実施形態では、真空システム１１４が、チャンバ本体１０６の底面１２６に配されたポンプポート１４１に結合されている。いくつかの実施形態では、ポンプポート１４１が、基板支持体１２４の１つの側に位置する。スロットルバルブおよび／または真空ポンプを調整することによって、プロセスチャンバ１００の内側の圧力を調節することができる。いくつかの実施形態では、ポンプが、約１９００リットル毎秒～約３０００リットル毎秒の流量を有する。

【0023】

１つまたは複数のプロセスを実行するため、動作中に、例えば、処理容積１１９内でプラズマを発生させることができる。このプラズマは、プラズマ電源（例えばＲＦ電源１７０またはバイアスＲＦ電源１９０）からの電力をプロセスガスに結合してプロセスガスに点火し、プラズマを発生させることにより、発生させることができる。プロセスに応じて、プラズマからのイオンを基板１２２の方へ引きつけるためにバイアスＲＦ電源１９０を使用すること、または使用しないことができる。

【0024】

いくつかの実施形態では、望まれていない堆積からチャンバ本体１０６の内面を保護するために、プロセスキット１１０が、チャンバ本体１０６に結合されたチャンバライナ１１６を含む（チャンバライナ１１６については後により詳細に説明する）。チャンバライナ１１６は、基板支持体１２４の周囲に配されている。いくつかの実施形態では、チャンバライナ１１６が、基板支持体１２４が第１の位置および第２の位置にあるときにペデスタル１３６を取り囲むようなサイズに作られている。内部容積１２０内および内部容積１２０外へ基板１２２を移動させることを容易にするため、チャンバライナ１１６は、チャンバ本体１０６の開口と位置合わせされた開口１４４、およびチャンバ本体１０６に結合されたスリットバルブ１９６を含む。

【0025】

いくつかの実施形態では、プロセスキット１１０が、リッド１０４に結合され、シャワーヘッド１８２の近くに配された、プラズマをその中に閉じ込めるためのプラズマ閉じ込めリング１３４を含む。プラズマ閉じ込めリング１３４は一般に、管状本体、および管状本体の上面から半径方向外側へ延びる上部フランジを含む。いくつかの実施形態では、プラズマ閉じ込めリング１３４がチャンバライナ１１６内に配されている。いくつかの実施形態では、プラズマ閉じ込めリング１３４が、チャンバライナ１１６に結合されているか、またはチャンバライナ１１６の上に載っている。いくつかの実施形態では、プラズマ閉じ込めリング１３４の上部フランジが、チャンバライナ１１６の上部内側ノッチの上に載っている。プラズマ閉じ込めリング１３４は、金属、例えばアルミニウムでできたものとすることができる。

【0026】

いくつかの実施形態では、処理容積１１９内の直接圧力測定を容易にするため、プラズマ閉じ込めリング１３４が、プラズマ閉じ込めリング１３４を貫いて延びる、圧力プローブ１３２に結合されたチャネル１８８を含む。いくつかの実施形態では、チャネル１８８が、プラズマ閉じ込めリング１３４の頂面からプラズマ閉じ込めリング１３４の内面まで延びている。いくつかの実施形態では、チャネル１８８が、リッド１０４のチャネル１８９を介して圧力プローブ１３２に結合されている。圧力プローブ１３２は、マノメータなどの適当な任意の圧力測定装置とすることができる。

【0027】

いくつかの実施形態では、プロセスキット１１０が、プラズマ閉じ込めリング１３４とシャワーヘッド１８２の間でのプラズマの漏れを低減させまたは防ぐためにそれらの間に配された頂部ライナリング１５２を含む。いくつかの実施形態では、プラズマ閉じ込めリング１３４の内径が頂部ライナリング１５２の外径よりも小さく、かつ頂部ライナリング１５２の内径よりも大きいような態様で、頂部ライナリング１５２が、プラズマ閉じ込めリング１３４の上部内側ノッチの中に載置されている。いくつかの実施形態では、頂部ライナリング１５２が、セラミック材料、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）でできている。いくつかの実施形態では、頂部ライナリング１５２が約０．１～約０．３インチの厚さを有する。

【0028】

いくつかの実施形態では、プロセスキット１１０が、チャンバライナ１１６に結合された閉じ込めプレート１５４を含む（閉じ込めプレート１５４については後により詳細に説明する）。いくつかの実施形態では、閉じ込めプレート１５４が、チャンバライナ１１６の下部に結合されており、チャンバライナ１１６から半径方向内側へ延びている。処理容積１１９からポンプポート１４１に至るガス流経路を提供するため、閉じ込めプレート１５４は複数のスロット１５６を含む。いくつかの実施形態では、閉じ込めプレート１５４が、外側プレート２１０に結合された内側プレート２０８を含む。

【0029】

いくつかの実施形態では、プロセスキット１１０が、基板支持体１２４に結合された、基板支持体１２４と一緒に移動可能なシールドリング１２８を含む。例えば、ペデスタル１３６のグラウンドブラケット１６６にシールドリング１２８を結合することができる。いくつかの実施形態では、シールドリング１２８が、チャンバライナ１１６の上部とチャンバライナ１１６の下部の間で移動可能である。シールドリング１２８は、閉じ込めプレート１５４と基板支持体１２４の間に配されている。いくつかの実施形態では、シールドリング１２８が、静電チャック１５０から下方へ延びる内壁１７２、内壁１７２から半径方向外側へ延びるレッジ（ｌｅｄｇｅ）１７４、およびレッジ１７４から上方へ延びる外壁１７６を含む。

【0030】

シールドリング１２８には複数のグラウンドストラップ１８４が結合されている。いくつかの実施形態では、シールドリング１２８を複数のグラウンドストラップ１８４に結合するために使用されている露出したファスナを覆い隠すため、シールドリング１２８のレッジ１７４上に、セラミック材料でできたシールドリングカバー１７８が配されている。複数のグラウンドストラップ１８４は、閉じ込めプレート１５４を介したシールドリング１２８とチャンバライナ１１６の間の電気接続を維持するために閉じ込めプレート１５４に結合されている。シールドリング１２８が移動したとき、例えばシールドリング１２８が第１の位置から第２の位置に移動したときに間の電気接続を維持するため、複数のグラウンドストラップ１８４は、１つの端部として閉じ込めプレート１５４に有利に結合されており、別の端部がシールドリング１２８に有利に結合されている。グラウンドストラップ１８４はさらに、基板支持体１２４がシャワーヘッド１８２に対して垂直に移動している間、他のチャンバ部品との機械的摩擦のない連続的なＲＦ接地を提供し、このことは、望まれていない粒子生成を有利に低減させる。

【0031】

処理容積１１９から、シールドリング１２８を迂回して、シールドリング１２８の外壁１７６とチャンバライナ１１６の内面の間にガス流経路が延びている。いくつかの実施形態では、このガス流経路が、シールドリング１２８を通り抜けることなくシールドリング１２８を迂回して延びている。いくつかの実施形態では、シールドリング１２８が上位置、例えば基板支持体１２４の第２の位置にあるときに、プラズマ閉じ込めリング１３４が内壁１７２と外壁１７６の間に延びて、内壁１７２と外壁１７６の間の蛇行したガス流経路を画定する。いくつかの実施形態では、シールドリング１２８が下位置、例えば基板支持体１２４の第１の位置にあるときに、プラズマ閉じ込めリング１３４が内壁１７２と外壁１７６の間に延びない。

【0032】

いくつかの実施形態では、プロセスキット１１０が、ペデスタル１３６に結合された、中空支持体シャフト１１２を取り囲む下部ライナ１８６を含む。いくつかの実施形態では、下部ライナ１８６が、貫通穴を持たない管状本体、および管状本体から半径方向内側へ延びる上部フランジを含む。いくつかの実施形態では、下部ライナ１８６の上部フランジが、複数のファスナによってペデスタル１３６の底面に固定されている。下部ライナ１８６は、閉じ込めプレート１５４を通してガス流を導き、閉じ込めプレート１５４とベローズアセンブリ１４５の間のガス流を減らすように構成されている。下部ライナ１８６は、処理容積１１９からポンプポート１４１へ流れるガス流からベローズアセンブリ１４５を有利に保護する。

【0033】

いくつかの実施形態では、下部ライナ１８６の外径が、閉じ込めプレート１５４の内径よりも約０．１～約０．５インチ小さい。いくつかの実施形態では、基板支持体１２４が第１の位置にあるときに、下部ライナ１８６が、チャンバ本体１０６の底面１２６から約０．１～約１．０インチのところにある。いくつかの実施形態では、基板支持体１２４が第２の位置にあるときに、下部ライナ１８６が、閉じ込めプレート１５４の上面から約０．３～約１．０インチのところにある。

【0034】

図３は、本開示のいくつかの実施形態による、チャンバライナ１１６の上面等角図である。チャンバライナ１１６は、上部３０４および下部３０６を有する管状本体３０２を含む。管状本体３０２は、基板１２２を移送するための開口１４４以外の穴を持たない。いくつかの実施形態では、下部３０６が、下部３０６の下面３１２から半径方向内側へ延びる下部レッジ３１０を含む。下面３１２は、チャンバライナ１１６を閉じ込めプレート１５４に結合するファスナ３１４を受け取るための複数の開口を含むことができる。

【0035】

いくつかの実施形態では、上部３０４が、管状本体３０２から半径方向外側へ延びる上部フランジ３２０を含む。いくつかの実施形態では、上部フランジ３２０の外面が、複数の弧セグメント３２２および複数の直線セグメント３２４を含む。上部フランジ３２０は、チャンバライナ１１６をチャンバ本体１０６に装着するための複数の開口３３０を含むことができる。いくつかの実施形態では、上部フランジ３２０が、上面に、チャンバライナ１１６とリッド１０４を位置合わせするための１つまたは複数のガイドピン３３２を含む（図３には２つのガイドピン３３２が示されている）。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のガイドピン３３２が、チャンバライナ１１６の１つの側に配されている。上部フランジ３２０は、下面に、チャンバライナ１１６とチャンバ本体１０６を位置合わせするための１つまたは複数のガイドピン（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態では、上部フランジ３２０が、リッド１０４をチャンバライナ１１６に装着するための複数の開口３３４を含む。

【0036】

リッド１０４とチャンバライナ１１６の間および／もしくはチャンバ本体１０６とチャンバライナ１１６の間を密封する目的またはリッド１０４とチャンバライナ１１６の間および／もしくはチャンバ本体１０６とチャンバライナ１１６の間の電気接続を強化する目的のうちの少なくとも一方の目的でガスケットを収容するため、上部フランジ３２０は、複数の開口３３０のうちの隣り合う開口間に配された複数の溝３３６を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数の弧セグメント３２２に配された複数の溝３３６が弧の形状を有し、複数の直線セグメント３２４に配された複数の溝３３６が直線の形状を有する。

【0037】

図４は、本開示のいくつかの実施形態による、閉じ込めプレート１５４の上面等角図である。いくつかの実施形態では、閉じ込めプレート１５４が、環の形状を有する外側プレート２１０に結合された環の形状を有する内側プレート２０８を含む。いくつかの実施形態では、内側プレート２０８が、外側プレート２１０の内側レッジの上に載っている。いくつかの実施形態では、内側プレート２０８が、複数のファスナ４０４を介して外側プレート２１０に結合されている。いくつかの実施形態では、複数のファスナ４０４が、内側プレート２０８を貫いて延びており、内側プレート２０８を外側プレート２１０の内側レッジに結合している。いくつかの実施形態では、閉じ込めプレート１５４を通り抜ける流れを止めるのを助けるために、内側プレート２０８が、内側プレート２０８の内縁から上方へ延びる内側リップ４０６を含む。いくつかの実施形態では、内側リップ４０６が約０．３～約０．９インチ延びている。内側プレート２０８および外側プレート２１０は一般に金属、例えばアルミニウムでできている。

【0038】

いくつかの実施形態では、閉じ込めプレート１５４の複数のスロット１５６が、内側プレート２０８に配された複数の外側半径方向スロット４２０を含む。複数の外側半径方向スロット４２０は、外側半径方向スロット４２０を通したプラズマの漏れを低減させまたは防ぐようなサイズに作られている。いくつかの実施形態では、複数の外側半径方向スロット４２０が異なる長さを有する。例えば、閉じ込めプレート１５４を通り抜けるより均一な流れを有利に提供するため、複数の外側半径方向スロット４２０は、閉じ込めプレート１５４のポンプポート１４１に近い第１の側４０８のより短い長さ、および閉じ込めプレート１５４のポンプポート１４１から遠い第２の側４０２のより長い長さを有する。いくつかの実施形態では、複数の外側半径方向スロット４２０が均一な幅を有する。いくつかの実施形態では、複数の外側半径方向スロット４２０のうちのそれぞれの外側半径方向スロット４２０の幅が約０．１～約０．４インチである。

【0039】

いくつかの実施形態では、複数のスロット１５６が、内側プレート２０８に配された複数の内側半径方向スロット４１０を含む。複数の内側半径方向スロット４１０は、内側半径方向スロット４１０を通したプラズマの漏れを低減させまたは防ぐようなサイズに作られている。いくつかの実施形態では、複数の内側半径方向スロット４１０が均一な長さを有する。いくつかの実施形態では、複数の内側半径方向スロット４１０が均一な幅を有する。いくつかの実施形態では、複数の内側半径方向スロット４１０のうちのそれぞれの内側半径方向スロット４１０の幅が約０．１～約０．４インチである。いくつかの実施形態では、複数の内側半径方向スロット４１０のうちのそれぞれの内側半径方向スロット４１０の幅が、複数の外側半径方向スロット４２０のうちのそれぞれの外側半径方向スロット４２０の幅と同様である。いくつかの実施形態では、複数の内側半径方向スロット４１０のうちのそれぞれの内側半径方向スロット４１０の長さが、複数の外側半径方向スロット４２０のうちのそれぞれの外側半径方向スロット４２０の長さに等しいか、またはそれよりも大きい。

【0040】

いくつかの実施形態では、内側プレート２０８が単一の材料片でできている。いくつかの実施形態では、保守点検および設置を容易にするために、内側プレート２０８が、複数の内側プレートセグメント４２４を有利に含む。いくつかの実施形態では、図４に示されているように、内側プレート２０８が、４つの内側プレートセグメント４２４を含み、それらの間に間隙４１２がある。いくつかの実施形態では、間隙４１２が、複数の内側半径方向スロット４１０のうちのそれぞれの内側半径方向スロット４１０の幅よりも狭い。複数の内側プレートセグメント４２４は外側プレート２１０に結合されている。

【0041】

いくつかの実施形態では、外側プレート２１０が、外側プレート２１０とチャンバライナ１１６を位置合わせするための位置合わせピン４１４を含む。いくつかの実施形態では、外側プレート２１０が、外側プレート２１０とチャンバライナ１１６の間の境界面に配された複数の溝４３６を含む。複数の溝４３６は、閉じ込めプレート１５４とチャンバライナ１１６の間の電気接続を維持および強化するためにＲＦガスケットなどのばね部材を収容するように構成されている。いくつかの実施形態では、複数のそれぞれの溝４３６が、複数のファスナ３１４のための複数の開口のうちの隣り合う開口間に配されている。いくつかの実施形態では、位置合わせピン４１４、複数の溝４３６、およびファスナ３１４のための開口が、外側プレート２１０の中心軸から共通の直径のところに配されている。

【0042】

いくつかの実施形態では、内側プレート２０８と外側プレート２１０のうちの少なくとも一方が、複数のグラウンドストラップ１８４と閉じ込めプレート１５４の位置合わせおよび結合を容易にするための複数のストラップ凹み４２６を含む。いくつかの実施形態では、図４に示されているように、複数のストラップ凹み４２６が、外側プレート２１０の上面の複数の外側半径方向スロット４２０のセット間に配されている。いくつかの実施形態では、複数のそれぞれのストラップ凹み４２６が、閉じ込めプレート１５４の周囲に等間隔に配されている。いくつかの実施形態では、複数のそれぞれのストラップ凹み４２６が１つまたは複数の開口４２８を含む。

【0043】

図５は、本開示のいくつかの実施形態による、シールドリング１２８の上面等角図である。いくつかの実施形態では、シールドリング１２８が、外壁１７６、外壁１７６から半径方向内側へ延びるレッジ１７４、レッジ１７４から上方へ延びる内壁１７２、および内壁１７２から半径方向内側へ延びる上部フランジ５０２を含む。いくつかの実施形態では、上部フランジ５０２の上にエッジリング１８７が載っている。いくつかの実施形態では、上部フランジ５０２が、シールドリング１２８をペデスタル１３６に結合するための開口５０６を含む。

【0044】

いくつかの実施形態では、シールドリング１２８を複数のグラウンドストラップ１８４に結合することを容易にするため、レッジ１７４が複数の凹部５１０を含む。いくつかの実施形態では、複数の凹部５１０が、シールドリング１２８の周囲に等間隔に配置されている。いくつかの実施形態では複数の凹部５１０が長方形だが、他の形状であってもよい。いくつかの実施形態では、複数のグラウンドストラップ１８４のうちの１つのグラウンドストラップの一端が通り抜けることを可能にするため、およびグラウンドストラップを閉じ込めプレート１５４に結合することを容易にするために、複数のそれぞれの凹部５１０が開口５１２を含む。いくつかの実施形態では、複数のそれぞれの凹部５１０が、開口５１２、および開口５１２の両側にあってレッジ１７４の上面から凹んだ、段差がつけられた一対の表面５１６を含む。いくつかの実施形態では、それぞれのグラウンドストラップをシールドリング１２８に結合することを容易にするため、段差がつけられた一対のそれぞれの表面５１６が１つまたは複数の開口５１８を含む。いくつかの実施形態では、レッジ１７４の上面が、シールドリングカバー１７８を収容するための環状溝５０８を含む。シールドリングカバー１７８は、複数のグラウンドストラップ１８４をシールドリング１２８に結合するために使用されているファスナまたは他のハードウェアを覆い隠すように構成されている。それらのファスナまたは他のハードウェアは、プラズマにさらされたときに汚染物質を生じる。いくつかの実施形態では、シールドリングカバー１７８の設置または取り外しを容易にするため、レッジ１７４が、環状溝５０８から延びる１つまたは複数のスロットを含む。

【0045】

図６は、本開示のいくつかの実施形態による、複数のグラウンドストラップ１８４のうちの１つのグラウンドストラップの等角図である。いくつかの実施形態では、複数のグラウンドストラップ１８４は、複数のグラウンドストラップ１８４のうちのそれぞれのグラウンドストラップの第１の端部６０４でシールドリング１２８に結合されており、それぞれのグラウンドストラップの第２の端部６０８で閉じ込めプレート１５４に結合されている。複数のグラウンドストラップ１８４は、閉じ込めプレート１５４、チャンバライナ１１６およびチャンバ本体１０６を介したシールドリング１２８とグラウンド１１５の間の電気接続を維持するように構成されている。

【0046】

いくつかの実施形態では、複数のグラウンドストラップ１８４のうちのそれぞれのグラウンドストラップ１８４が、上部プレート６１０、下部プレート６２０、および上部プレート６１０と下部プレート６２０の両方に結合された金属ストラップ６１５を含む。いくつかの実施形態では、上部プレート６０１、下部プレート６２０および金属ストラップ６１５がステンレス鋼でできている。いくつかの実施形態では、第１の位置と第２の位置の両方で閉じ込めプレート１５４とシールドリング１２８の間の電気接続を維持するため、金属ストラップ６１５が約５．０インチ～約９．０インチの長さを有する。

【0047】

いくつかの実施形態では、下部プレート６２０が上部プレート６１０よりも小さい。いくつかの実施形態では、下部プレート６２０を閉じ込めプレート１５４に結合することができるように、下部プレート６２０が通り抜けることを可能にするため、下部プレート６２０が、シールドリング１２８の開口５１２よりも小さい。いくつかの実施形態では、下部プレート６２０が、金属ストラップ６１５の幅よりも狭い幅を有する。いくつかの実施形態では、閉じ込めプレート１５４を下部プレート６２０に結合するために、ファスナ６１６が、下部プレート６２０および金属ストラップ６１５を貫いて閉じ込めプレート１５４の１つの開口４２８の中に延びる。

【0048】

いくつかの実施形態では、上部プレート６１０が、シールドリング１２８の複数の凹部５１０のうちの１つの凹部５１０の中に延びるようなサイズに作られている。いくつかの実施形態では、上部プレート６１０が、複数の凹部５１０のうちのそれぞれの凹部５１０の開口５１２の中に延びるように構成された中心部分６０６を含む。いくつかの実施形態では、上部プレート６１０が、中心部分６０６の両側に、シールドリング１２８の複数の凹部５１０のうちのそれぞれの凹部５１０の段差がつけられた一対の表面５１６の上に載るように構成された、段差がつけられた部分６１２を含む。いくつかの実施形態では、上部プレート６１０をシールドリング１２８に結合するために、ファスナ６１８が、上部プレート６１０の段差がつけられた部分６１２を貫いてシールドリング１２８の開口５１８の中へ延びる。

【0049】

以上の説明は、本開示の実施形態を対象としているが、その基本的範囲を逸脱しない範囲で、本開示の他の実施形態および追加の実施形態が考案される可能性がある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】