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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-27
(54)【発明の名称】基板を処理するための方法及び装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20240219BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20240219BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101B
H01L21/31 C
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023548967
(86)(22)【出願日】2021-12-22
(85)【翻訳文提出日】2023-10-06
(86)【国際出願番号】 US2021064872
(87)【国際公開番号】W WO2022186879
(87)【国際公開日】2022-09-09
(31)【優先権主張番号】17/189,728
(32)【優先日】2021-03-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】チョードリ， アビシェーク
(72)【発明者】
【氏名】ファー， ジョン クリスチャン
(72)【発明者】
【氏名】パティル， ラヴィクマール
(72)【発明者】
【氏名】ジュコ， エラー
(72)【発明者】
【氏名】チョン， イー
(72)【発明者】
【氏名】ルー， スーチン
【テーマコード（参考）】
5F004
5F045
【Ｆターム（参考）】
5F004BA03
5F004BA09
5F004BB22
5F004BB28
5F004BC03
5F004CA06
5F004EA28
5F045AA08
5F045DP03
5F045EE04
5F045EF05
5F045EH13
5F045EH18
(57)【要約】
基板を処理するための方法及び装置が、本明細書で提供される。例えば、基板を処理するための装置が、基板支持体の基板支持面に向けてプロセスガスを導くように構成された上部供給ガスノズル、基板支持体の側面に向けてプロセスガスを導くように構成された側部供給ガスノズル、上部供給ガスノズルに接続された第１のガスライン、側部供給ガスノズルに接続された第２のガスライン、及び処理チャンバの処理空間にプロセスガスを提供するための第１のガスラインと第２のガスラインに接続された複数のバルブ、並びに、第１のガスラインに接続された第１のオリフィス流量制限器若しくは第１のニードルバルブ、又は第２のガスラインに接続された第２のオリフィス流量制限器若しくは第２のニードルバルブ、のうちの少なくとも一方を備える。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理するための装置であって、チャンバ本体とリッドを備える処理チャンバ、
前記リッドを貫通して延在し、前記処理チャンバの処理空間内に配置された基板支持体の基板支持面に向けてプロセスガスを導くように構成された上部供給ガスノズル、
前記チャンバ本体を貫通して延在し、前記基板支持体の側面に向けて前記プロセスガスを導くように構成された側部供給ガスノズル、
前記上部供給ガスノズルに接続された第１のガスライン、前記側部供給ガスノズルに接続された第２のガスライン、及び前記処理チャンバの前記処理空間に前記プロセスガスを提供するための前記第１のガスラインと前記第２のガスラインに接続された複数のバルブ、並びに
前記第１のガスラインに接続された第１のオリフィス流量制限器若しくは第１のニードルバルブ、又は
前記第２のガスラインに接続された第２のオリフィス流量制限器若しくは第２のニードルバルブ、のうちの少なくとも一方を備える、装置。
【請求項2】
前記第１のガスライン又は前記第２のガスラインのうちの少なくとも一方に接続された質量流量計を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記複数のバルブの入力又は出力のうちの少なくとも１つに接続され、前記第１のガスラインと前記第２のガスラインから前記プロセスガスをパージするように構成されたパージラインを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記パージラインは、前記複数のバルブの前記入力に接続され、前記パージラインは、第３のオリフィス流量制限器又は第３のニードルバルブを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項5】
前記第１のガスラインと前記第２のガスラインは、前記プロセスガスが、前記第１のガスラインに接続された前記第１のオリフィス流量制限器若しくは前記第１のニードルバルブ、又は前記第２のガスラインに接続された前記第２のオリフィス流量制限器若しくは前記第２のニードルバルブに入る前の位置で、互いに接続されている、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記複数のバルブは、第１のペアのバルブと第２のペアのバルブを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項7】
前記第１のペアのバルブと前記第２のペアのバルブの各々は、前記第１のガスライン及び前記第２のガスラインに接続された出力を有するバルブと、パージラインに接続された出力を有するバルブとを含む、請求項１から３、５、又は６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項8】
前記第１のペアのバルブと前記第２のペアのバルブの各バルブは、１以上の質量流量コントローラに接続された入力を有する、請求項６に記載の装置。
【請求項9】
前記第１のペアのバルブと前記第２のペアのバルブの各々は、１以上の質量流量コントローラに接続された入力と、前記第１のガスライン及び前記第２のガスラインに接続された出力とを含み、パージラインは、前記１以上の質量流量コントローラに直接接続されている、請求項１から３、５、６、又は８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項10】
前記複数のバルブのうちの少なくとも１つの出力は、前記第１のガスラインと前記第２のガスラインとに並列に接続されている、請求項１に記載の装置。
【請求項11】
前記複数のバルブは、第１のペアのバルブと第２のペアのバルブを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記第１のペアのバルブと前記第２のペアのバルブの各々は、前記第１のガスラインに接続された前記第１のオリフィス流量制限器若しくは前記第１のニードルバルブ、又は前記第２のガスラインに接続された前記第２のオリフィス流量制限器若しくは前記第２のニードルバルブ、のうちの少なくとも一方を有する分割出力を有するバルブを含む、請求項１から３、５、６、８、１０、又は１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項13】
前記第１のガスラインは、前記第１のオリフィス流量制限器又は前記第１のニードルバルブを備え、前記第２のガスラインは、前記第２のオリフィス流量制限器又は前記第２のニードルバルブを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項14】
前記上部供給ガスノズルは、中心流制御用に構成された中心流出口と中間流制御用に構成された中間流出口を備え、前記中心流出口と前記中間流出口は、入口ポートを介してガスパネルに結合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項15】
前記側部供給ガスノズルは、側部流制御用に構成された側部流出口を備え、前記側部流出口は、対応する入口ポートを介してガスパネルに結合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項16】
前記処理チャンバは、プラズマ堆積プロセス又はエッチングプロセスのうちの少なくとも一方を実行するように構成されている、請求項１から３、５、６、８、１０、１１、又は１３から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項17】
基板を処理する方法であって、上部供給ガスノズルに接続された第１のガスライン、側部供給ガスノズルに接続された第２のガスライン、及び前記第１のガスラインと前記第２のガスラインに接続された複数のバルブを介して、プロセスチャンバの処理空間にプロセスガスを供給すること、並びに
前記第１のガスラインに接続された第１のオリフィス流量制限器若しくは第１のニードルバルブ、又は
前記第２のガスラインに接続された第２のオリフィス流量制限器若しくは第２のニードルバルブ、のうちの少なくとも一方を介して、前記上部供給ガスノズル又は前記側部供給ガスノズルのうちの少なくとも一方を通る前記プロセスガスのガス流量を制御することを含む、方法。
【請求項18】
前記第１のガスラインに接続された前記第１のオリフィス流量制限器若しくは前記第１のニードルバルブ、又は前記第２のガスラインに接続された前記第２のオリフィス流量制限器若しくは前記第２のニードルバルブ、のうちの前記少なくとも一方を通る前記プロセスガスの流量を、前記第１のガスライン又は前記第２のガスラインのうちの少なくとも一方に接続された質量流量計を介して測定することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記プロセスチャンバの前記処理空間から前記プロセスガスをパージし、又は前記複数のバルブの入力若しくは出力のうちの少なくとも１つに接続されたパージラインを介して前記第１のガスラインと前記第２のガスラインのうちの少なくとも一方から前記プロセスガスをパージすることを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記パージラインは、前記複数のバルブの前記入力に接続され、前記パージラインは、第３のオリフィス流量制限器を備える、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本開示の実施形態は、広くは、基板を処理するための方法及び装置に関し、特に、動作中に処理チャンバの処理空間へのプロセスガス流を管理するように構成された方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
[0002] プラズマ処理チャンバを、処理チャンバの中にプロセスガスを供給するガス源、及びプロセスガスからプラズマを生成するエネルギー源含むプラズマ処理装置が知られている。例えば、プラズマ処理は、１以上のプラズマ堆積プロセス（例えば、物理的気相堆積、化学気相堆積、原子層堆積など）、１以上のプラズマエッチングプロセス、又は１以上の他のプラズマプロセスを含み得る。典型的には、プラズマ処理中に、１種以上のプロセスガスが、処理チャンバの処理空間の中に導入される。例えば、プラズマエッチングプロセスに関して、複数のプロセスガス、例えば、オクタフルオロシクロブタン（C4F8）、酸素（O2）、六フッ化硫黄（SF6）などが、エッチングサイクル中に高速切り替えプロセスを使用して、処理チャンバの中に導入され得る。しかし、このようなプロセスは、かなり高価であり得る。というのも、複数の高速応答時間原子層堆積（ALD）バルブは、高速切り替え中に均一な質量流量及び圧力などの必要な流量パラメータを維持しながら、プロセスガスの間で高速切り替えを実現することが必要とされるからである。
【発明の概要】
【0003】
[0003] 基板を処理するための方法及び装置が、本明細書で提供される。幾つかの実施形態では、基板を処理するための装置が、チャンバ本体とリッドを備える処理チャンバ、リッドを貫通して延在し、処理チャンバの処理空間内に配置された基板支持体の基板支持面に向けてプロセスガスを導くように構成された上部供給ガスノズル、チャンバ本体を貫通して延在し、基板支持体の側面に向けてプロセスガスを導くように構成された側部供給ガスノズル、上部供給ガスノズルに接続された第１のガスライン、側部供給ガスノズルに接続された第２のガスライン、及び処理チャンバの処理空間にプロセスガスを提供するための第１のガスラインと第２のガスラインに接続された複数のバルブ、並びに、第１のガスラインに接続された第１のオリフィス流量制限器若しくは第１のニードルバルブ、又は第２のガスラインに接続された第２のオリフィス流量制限器若しくは第２のニードルバルブ、のうちの少なくとも一方を備える。
【0004】
[0004] 少なくとも幾つかの実施形態によれば、基板を処理する方法が、上部供給ガスノズルに接続された第１のガスライン、側部供給ガスノズルに接続された第２のガスライン、及び第１のガスラインと第２のガスラインに接続された複数のバルブを介して、プロセスチャンバの処理空間にプロセスガスを供給すること、並びに、第１のガスラインに接続された第１のオリフィス流量制限器若しくは第１のニードルバルブ、又は第２のガスラインに接続された第２のオリフィス流量制限器若しくは第２のニードルバルブ、のうちの少なくとも一方を介して、上部供給ガスノズル又は側部供給ガスノズルのうちの少なくとも一方を通るプロセスガスのガス流量を制御することを含む。
【0005】
[0005] 本開示の他の及び更なる実施形態が、以下で説明される。
【0006】
[0006] 上記で簡潔に要約され、以下でより詳細に説明される本開示の実施形態は、添付の図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することにより、理解することができる。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容し得ることから、付随する図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、範囲を限定するものと見なすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】[0007] 本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、エッチングに適した処理チャンバの概略断面図である。
【図2】[0008] 本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システムの概略図である。
【図3】[0009] 本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システムの概略図である。
【図4】[0010] 本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システムの概略図である。
【図5】[0011] 本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システムの概略図である。
【図6】[0012] 本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システムの概略図である。
【図7】[0013] 本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システムの概略図である。
【図8】[0014] 本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システムの概略図である。
【図9】[0015] 本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、基板を処理するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
[0017] 理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりではなく、分かりやすくするために簡略化されていることがある。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、その他の実施形態に有益に組み込まれてよい。
【0009】
[0018] 動作中に処理チャンバの処理空間へのプロセスガス流を管理するように構成された方法及び装置の実施形態が、本明細書で提供される。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、装置が、上部供給ガスノズル、側部供給ガスノズル、並びに、上部供給ガスノズルと側部供給ガスノズルに接続する１以上の別個のガスラインに接続された１以上のオリフィス流量制限器及び／又はニードルバルブを備えてよい。本明細書で説明される方法及び装置は、高速切り替え中に処理空間の異なるセクションへの均一な質量流量及び圧力などのプロセスガス流パラメータを効果的に管理しながら、従来の方法及び装置と比較したときに、低減された数の高速応答時間ALDバルブを使用し、したがって、動作中に高速切り替えを実行するためのより費用効果に優れた方法を提供する。
【0010】
[0019] 図１は、本開示によるエッチングプロセスを実行するのに適した処理チャンバ１００の一実施例の断面図である。本明細書で開示される教示と共に使用するように適合されてよい好適な処理チャンバは、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能な処理チャンバを含む。他の処理チャンバ（PVD、CVD、ALDなど）も、本開示の方法の１以上から利益を得るように適合されてよい。
【0011】
[0020] 処理チャンバ１００は、処理空間１０６を取り囲むチャンバ本体１０２及びリッド１０４を含む。チャンバ本体１０２は、典型的には、アルミニウム、ステンレス鋼、又はその他の好適な材料から製造される。チャンバ本体１０２は、概して、側壁１０８及び下部１１０を含む。基板支持アクセスポート（図示せず）が、概して、側壁１０８内に画定され、スリットバルブによって選択的に密封されて、処理チャンバ１００に対する基板１０３の出し入れを容易にする。排気ポート１２６が、チャンバ本体１０２内に画定されて、処理空間１０６をポンプシステム１２８に結合する。ポンプシステム１２８は、パージステーションとしても機能する。ポンプシステム１２８は、概して、処理チャンバ１００の処理空間１０６を排気し、処理空間１０６の圧力を調節するために利用される、１以上のポンプ及びスロットルバルブを含む。複数の実施形態では、ポンプシステム１２８が、プロセスの必要性に応じて、処理空間１０６の内側の圧力を、典型的には、約１mTorrから約５００mTorrの間、約５mTorrから約１００mTorrの間、又は約５mTorrから約５０mTorrの間の動作圧力に維持するように構成されている。
【0012】
[0021] 幾つかの実施形態では、処理チャンバ１００が、プラズマ処理のために容量結合RFエネルギーを利用してよく、又は幾つかの実施形態では、処理チャンバ１００が、プラズマ処理のために誘導結合RFエネルギーを使用してよい。幾つかの実施形態では、遠隔プラズマからの混合ガスを、処理のために処理空間１０６に入る前に解離させることを容易にするために、遠隔プラズマ源１７７が任意選択的にガスパネルに結合されてよい。幾つかの実施形態では、RFソース電力１４３が、整合ネットワーク１４１を介してシャワーヘッドアセンブリ１３０に結合されている。RFソース電力１４３は、典型的には、約５０００Wまで、例えば、約２００Wから約５０００Wの間、若しくは１０００Wから３０００Wの間、又は約１５００Wを、任意選択的に、約５０kHzから約２００MHzの範囲内のチューニング可能な周波数で生成することができる。
【0013】
[0022] 複数の実施形態では、ガスパネル１５８が、処理チャンバ１００に結合され、１以上の質量流量コントローラ１５７を含み、処理空間１０６に１種以上のプロセスガス及び／又は洗浄ガスを提供する。図１で描かれている一実施例では、ガスパネル１５８から処理チャンバ１００の処理空間１０６へのガスの供給を可能にするために、リッド１０４内に入口ポート１３２’、１３２”、１３２’”が設けられている。複数の実施形態では、ガスパネル１５８が、入口ポート１３２’、１３２”、１３２’”を通して、処理チャンバ１００の内部空間１０６の中に、酸素（O2）、アルゴンやヘリウム（若しくは他の希ガス）などの不活性ガス、又は四フッ化炭素（CF4）、オクタフルオロシクロブタンすなわちパーフルオロシクロブタン（C4F8）、トリフルオロメタン（CHF3）、六フッ化硫黄（SF6）、四フッ化ケイ素すなわちテトラフルオロシラン（SiF4）などの混合ガスを提供するように適合されている。少なくとも幾つかの実施形態では、ガスパネル１５８から提供されるプロセスガスが、酸素ガスなどの酸化剤を含む少なくとも１種のプロセスガスを含む。複数の実施形態では、酸化剤を含むプロセスガスが、アルゴン又はヘリウムなどの不活性ガスを更に含んでよい。幾つかの実施形態では、プロセスガスが、水素などの還元剤を含み、アルゴンなどの不活性ガス、又は窒素若しくはヘリウムなどの他のガスと混合されてよい。幾つかの実施形態では、塩素ガスが、単独で、又は窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスのうちの少なくとも１種と組み合わせて供給されてよい。酸素含有ガスの非限定的な例は、O2、二酸化炭素（CO2）、H2O、亜酸化窒素（N2O）、二酸化窒素（NO2）、オゾン（O3）などのうちの１種以上を含む。窒素含有ガスの非限定的な例は、N2、アンモニア（NH3）などを含む。塩素含有ガスの非限定的な例は、塩化水素（HCl）、塩素（Cl2）、四塩化炭素（CCl4）などを含む。複数の実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１３０が、リッド１０４の内面１１４に結合されている。シャワーヘッドアセンブリ１３０は、複数の開孔を含む。複数の開孔は、処理チャンバ１００内で処理されている基板１０３の表面（例えば、中心、中間、側部）にわたり所定の分布で、ガスが入口ポート１３２’、１３２”、１３２’”からシャワーヘッドアセンブリ１３０を通って処理チャンバ１００の処理空間１０６の中に流れることを可能にする。
【0014】
[0023] 一実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１３０が、複数のゾーンを有するように構成されている。複数のゾーンは、処理チャンバ１００の処理空間１０６の中に流れるガスの個別制御を可能にする。図１で示されている一実施例では、シャワーヘッドアセンブリ１３０が、基板支持体１４８の基板支持面に向けてプロセスガスを導くように構成された上部供給ガスノズル１３５を備える。したがって、上部供給ガスノズル１３５は、対応する入口ポート１３２’、１３２”を介してガスパネル１５８に別個に結合された、中心流量制御用に構成された中心流出口１３４と中間流量制御用に構成された中間流出口１３６とを含む。更に、１以上の側部供給ガスノズルが、チャンバ本体１０２を貫通して延在し、基板支持体１４８の側面に向けてプロセスガスを導くように構成され得る。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、側部供給ガスノズル１３３が、入口ポート１３２’”を介してガスパネル１５８に別個に結合された、側部流量制御用に構成された側部流出口１３７を含み得る。リッド１０４に配置された中心流出口１３４及び中間流出口１３６とは異なり、側部流出口１３７は、概して円形の様態で処理チャンバの側壁１０８の内装に沿って配置されている。中心流出口１３４及び中間流出口１３６は、基板の中心ゾーンと中間ゾーン（例えば、中心と縁部との間）を実質的にエッチングするためにプロセスガスを提供するように構成されている。沿って配置された側部流出口１３７は、基板の縁部エリア（又は周囲）を実質的にエッチングするためにプロセスガスを提供するように構成されている。これについては、以下でより詳細に説明される。
【0015】
［0024］ 幾つかの実施形態では、基板支持体１４８が、シャワーヘッドアセンブリ１３０などのガス分配アセンブリの下方の処理チャンバ１００の処理空間１０６内に配置されている。基板支持体１４８は、処理中に基板１０３を保持する。基板支持体１４８は、概して、それを貫通して配置された複数のリフトピン（図示せず）を含む。複数のリフトピンは、基板支持体１４８から基板１０３を持ち上げ、従来のやり方でのロボット（図示せず）による基板１０３の交換を容易にするように構成されている。内側ライナ１１８が、基板支持体１４８の周縁の近くを取り囲んでよい。
【0016】
[0025] 一実施形態では、基板支持体１４８が、取り付けプレート１６２、ベース１６４、及び静電チャック１６６を含む。取り付けプレート１６２は、チャンバ本体１０２の下部１１０に結合され、ユーティリティ（とりわけ、流体、電力ライン、及びセンサリードなど）を、ベース１６４及び静電チャック１６６に導くための通路を含む。静電チャック１６６は、シャワーヘッドアセンブリ１３０の下方で基板１０３を保持するためのクランプ電極１８０を備える。静電チャック１６６は、従来から知られているように、チャック電源１８２によって駆動され、基板１０３をチャック面に保持する静電力を発生させる。代替的に、基板１０３は、クランプ、減圧、又は重力によって、基板支持体１４８に保持されてよい。
【0017】
[0026] ベース１６４又は静電チャック１６６は、基板支持体１４８の側方温度プロファイルを制御するために、ヒータ１７６（例えば、少なくとも１つの任意選択的な埋め込み型ヒータ）、少なくとも１つの任意選択的な埋め込み型アイソレータ１７４、及び複数の導管１６８、１７０を含んでよい。複数の導管１６８、１７０は、流体源１７２に流体結合され、流体源１７２は、導管を通して温度調節流体を循環させる。ヒータ１７６は、電源１７８によって調節される。複数の導管１６８、１７０及びヒータ１７６は、ベース１６４の温度を制御し、静電チャック１６６を加熱及び／又は冷却し、最終的にはその上に配置された基板１０３の温度プロファイルを制御するために利用される。静電チャック１６６及びベース１６４の温度は、複数の温度センサ１９０、１９２を使用してモニタされてよい。静電チャック１６６は、溝などの複数のガス通路（図示せず）を更に含んでよい。複数のガス通路は、静電チャック１６６の基板支持体のペデスタル支持面内に形成され、ヘリウム（He）などの熱伝達（又は裏側）ガスのソースに流体結合されている。動作では、裏側ガスが、ガス通路の中に制御された圧力で提供されて、静電チャック１６６と基板１０３との間の熱伝達を強化する。複数の実施形態では、基板の温度が、摂氏２０度から摂氏４５０度、例えば、摂氏１００度から摂氏３００度、又は摂氏１５０度から摂氏２５０度に維持されてよい。
【0018】
[0027] 一実施形態では、基板支持体１４８が、カソードとして構成され、RFバイアス電源１８４及びRFバイアス電源１８６に結合されたクランプ電極１８０を含む。RFバイアス電源１８４及びRFバイアス電源１８６は、基板支持体１４８内に配置されたクランプ電極１８０と、シャワーヘッドアセンブリ１３０又はチャンバ本体１０２（若しくはリッド１０４）などの別の電極との間に結合されている。RFバイアス電力が、チャンバ本体１０２の処理領域内に配置されたガスを励起して、当該ガスから生成されたプラズマ放電を維持する。
【0019】
[0028] 図１を未だ参照すると、幾つかの実施形態では、RFバイアス電源１８４及びRFバイアス電源１８６が、整合回路１８８を介して基板支持体１４８内に配置されたクランプ電極１８０に結合されている。RFバイアス電源１８４及びRFバイアス電源１８６によって生成された信号は、信号供給線を通じて、整合回路１８８を介して基板支持体１４８に供給されて、処理チャンバ１００などのプラズマ処理チャンバ内に提供された混合ガスをイオン化し、したがって、エッチング堆積又は他のプラズマ強化プロセスを実行するために必要なイオンエネルギーを提供する。RFバイアス電源１８４及びRFバイアス電源１８６は、概して、約５０kHzから約２００MHzの周波数、及び約０ワットと約５００ワットとの間、１ワット（W）から約１００W、又は約１Wから約３０Wの電力を有するRF信号を生成することができる。更なるバイアス電力１８９が、プラズマの特性を制御するために、クランプ電極１８０に結合されてよい。
【0020】
[0029] 処理チャンバ１００の動作を制御するために、コントローラ１５０が処理チャンバ１００に結合されている。コントローラ１５０は、中央処理装置１５２、メモリ１５４（例えば、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体）、及びサポート回路１５６を含む。それらは、プロセスシーケンスを制御し、ガスパネル１５８からのガス流を調節するために利用される。中央処理装置１５２は、工業設定で使用されてよい汎用コンピュータプロセッサの任意の形態であってよい。ソフトウェアルーチン（例えば、記憶された実行可能な指示命令）が、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、フロッピー、若しくはハードディスクドライブ、又は他の形態のデジタルストレージなどの、メモリ１５４内に記憶され得る。サポート回路１５６は、従来、中央処理ユニット１５２に結合され、キャッシュ、クロック回路、入力／出力システム、電力供給源などを含んでよい。コントローラ１５０と処理チャンバ１００の様々な構成要素との間の双方向通信は、数多くの信号ケーブルを介して取り扱われる。
【0021】
[0030] 図２は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システム２００の概略図である。例えば、ガス流供給システム２００は、処理チャンバ１００のガスパネル１５８と共に使用されるように構成されている。上述されたように、ガスパネル１５８は、中心流出口１３４及び中間流出口１３６を含む上部供給ガスノズル１３５と、側部流出口１３７を含む側部供給ガスノズル１３３とを含む。例示目的で、側部供給ガスノズル１３３の８つの側部流出口１３７が、垂直軸に沿って整列して図示されている。しかし、上述されたように、組み立てられた構成では、８つの側部流出口１３７が、通常、側壁１０８の内装に沿って（例えば、基板支持体１４８を取り囲む）概して円形の様態で配置され得る。
【0022】
[0031] 第１のガスライン２０２は、上部供給ガスノズル１３５に接続され、第２のガスライン２０４は、側部供給ガスノズル１３３に接続されている。第１のガスライン２０２と第２のガスライン２０４はまた、プロセスガスが、第１のガスライン２０２に接続された第１のオリフィス流量制限器２０６（若しくは第１のニードルバルブ）、又は第２のガスライン２０４に接続された第２のオリフィス流量制限器２０８（若しくは第２のニードルバルブ）に入る前の位置で、第３のガスライン２０３を介して互いに接続されている。第１のオリフィス流量制限器２０６と第２のオリフィス流量制限器２０８は、プロセスガスの流量を所定の流量に制限又は維持するように構成されている。例えば、所定の流量は、約３００sccmから約３０００sccmであり得る。更に、第１のオリフィス流量制限器２０６と第２のオリフィス流量制限器２０８は、所定の流量に設定され、例えば動作中にインシトゥ（その場：in-situ）で調整することができない。
【0023】
[0032] 更に、複数のバルブ２０１（例えば、高速閉鎖バルブ）が、処理チャンバ１００の処理空間１０６にプロセスガスを提供するための第１のガスライン２０２及び第２のガスライン２０４に接続されている。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、複数のバルブ２０１が、４つの接続されたバルブを含み得る。４つの接続されたバルブは、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９を含み得る。第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９の各々は、第１のガスライン２０２及び第２のガスライン２０４に接続される出力を有するバルブと、パージガスライン２１０に接続される出力を有するバルブとを含む。更に、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９の各バルブは、１以上の質量流量コントローラ１５７に接続された入力を有する。第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９のバルブは、互いに同じであり得るか、又は互いに異なり得る。
【0024】
[0033] １以上の更なるバルブがまた、設けられ得る。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、バルブ２１１とバルブ２１３が、質量流量コントローラ１５７に接続され、第１のガスライン２０２と第２のガスライン２０４にそれぞれ設けられ得る。バルブ２１１及びバルブ２１３は、高速切り替えを必要としない他の種類のプロセスガスの進入を制御するように構成されている。
【0025】
[0034] パージライン２１０は、複数のバルブ２０１の入力又は出力のうちの少なくとも１つに接続され、第１のガスライン２０２及び第２のガスライン２０４からプロセスガスをパージするように構成され得る。例えば、図２に関して、パージガス２１０は、上述されたように、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９の各々のバルブの出力に接続されている。パージライン２１０の他の接続構成は、以下でより詳細に説明される。
【0026】
[0035] 例えば、図３は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システム２００の概略図である。図３のガス流供給システム２００は、図２のものと実質的に同一である。したがって、図３に特有のガス流供給システム２００のそれらの特徴のみが、本明細書で説明される。
【0027】
[0036] 例えば、図３では、パージライン２１０が、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９の各々のバルブの出力に接続され、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９の各々のバルブの入力にも接続されている。
【0028】
[0037] 更に、図３では、１以上の質量流量計が、第１のガスライン２０２及び／又は第２のガスライン２０４に接続されるようにサイズ決定（例えば、１／４インチ、又はそれより上若しくはそれより下）されている。例えば、第１の質量流量計３１４と第２の質量流量計３１６は、それぞれ、第１のガスライン２０２と第２のガスライン２０４に接続されている。第１の質量流量計３１４と第２の質量流量計３１６は、例えば、第１のオリフィス流量制限器２０６と第２のオリフィス流量制限器２０８の後で、上部供給ガスノズル１３５と側部供給ガスノズル１３３に隣接する位置に接続されている。第１の質量流量計３１４と第２の質量流量計３１６は、それぞれそれらを通るプロセスガスの流量を測定し、測定された流量をコントローラ１５０に伝送するように構成されている。今度は、コントローラ１５０が、測定された流量に基づいて、質量流量コントローラ１５７を調整し得る。
【0029】
[0038] 図４は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システム２００の概略図である。図４のガス流供給システム２００は、図２及び図３のものと実質的に同一である。したがって、図４に特有のガス流供給システム２００のそれらの特徴のみが、本明細書で説明される。
【0030】
[0039] 例えば、図４では、上述されたように、上述されたオリフィス流量制限器の１以上が、１以上のニードルバルブで置き換えられ得る。例えば、図４では、第１のオリフィス流量制限器２０６と第２のオリフィス流量制限器２０８のうちの一方又は両方が、それぞれのニードルバルブで置き換えられ得る。例えば、図４で示されているように、第１のオリフィス流量制限器２０６と第２のオリフィス流量制限器２０８の両方が、それぞれ、第１のニードルバルブ４０６と第２のニードルバルブ４０８で置き換えられ得る。代替的に、オリフィス流量制限器と追加のニードルバルブとの任意の組み合わせが使用され得る。
【0031】
[0040] 図５は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システム２００の概略図である。図５のガス流供給システム２００は、ガス流供給システム２００のものと同様である。したがって、図５に特有のガス流供給システム２００のそれらの特徴のみが、本明細書で説明される。
【0032】
[0041] 例えば、図５では、質量流量コントローラ１５７に接続された入力及びパージライン２１０に接続された出力を有するバルブで構成された、第１のペアのバルブ２０７及び第２のペアのバルブ２０９とは異なり、パージライン２１０が、１以上の質量流量コントローラ（例えば、質量流量コントローラ１５７）と直接的に接続されている。すなわち、パージガス（例えば、ダンプ）は、オリフィス流量制限器５０２を通って流れ、したがって、パージガスに対するより高い流れ抵抗を提供し、通常必要とされるバルブの数を低減させる。したがって、少なくとも幾つかの実施形態では、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９を有する代わりに、ガス流供給システム２００が、第１のバルブ５０７と第２のバルブ５０９を備える。第１のバルブ５０７と第２のバルブ５０９の各々は、１以上の質量流量コントローラ（例えば、質量流量コントローラ１５７）に接続された入力、及び第１のガスライン２０２及び第２のガスライン２０４に接続された出力を有する。
【0033】
[0042] 図５の一実施形態では、オリフィス流量制限器又はニードルバルブと質量流量計のうちの１以上が、第１のガスライン及び／又は第２のガスラインに接続され得る。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、第１のガスライン２０２と第２のガスライン２０４の各々が、１以上のオリフィス流量制限器／ニードルバルブと質量流量計を含み得る。例えば、図示されている一実施形態では、第１のガスライン２０２に接続された第１のニードルバルブ４０６と第１の質量流量計３１４が示されている。
【0034】
[0043] 図６は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システム２００の概略図である。図６のガス流供給システム２００は、以前に説明されたガス流供給システムと同様である。したがって、図６に特有のガス流供給システム２００のそれらの特徴のみが、本明細書で説明される。
【0035】
[0044] 図６は、中心流及びエッジ流のための共通のダンプバルブを使用し、したがって、必要とされるバルブの数を低減させる。例えば、バルブ６１２及びバルブ６１４が、パージライン２１０に接続されている。更に、以前に説明されたガス流供給システム２００とは異なり、図６のガス流供給システム２００の第１のガスライン２０２と第２のガスライン２０４は、第３のガスライン２０３を介して互いに接続されていない。例えば、図６のガス流供給システム２００は、第１のVCR継手６０７、第２のVCR継手６０８、第３のVCR継手６０９、及び第４のVCR継手６１０を備える。第１のVCR継手６０７と第２のVCR継手６０８は、互いに、質量流量コントローラ１５７に、及び第１のガスライン２０２に接続されて、上部供給ガスノズル１３５にプロセスガスを提供する。同様に、第３のVCR継手６０９と第４のVCR継手６１０は、互いに、質量流量コントローラ１５７に、及び第２のガスライン２０４に接続されて、側部供給ガスノズル１３３にプロセスガスを提供し、したがって、第３のガスラインは必要ない。
【0036】
[0045] 図７及び図８は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、ガス流供給システム２００の概略図である。図７及び図８のガス流供給システム２００は、以前に説明されたガス流供給システムと同様である。したがって、図７及び図８に特有のガス流供給システム２００のそれらの特徴のみが、本明細書で説明される。
【0037】
[0046] 図７及び図８のガス流供給システム２００は、上部供給ガスノズル１３５と側部供給ガスノズル１３３に異なる流量比のプロセスガスの分配を提供することができる。例えば、第１のガスライン２０２と第２のガスライン２０４は、複数のバルブ（例えば、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９）のうちのすくなくとも１つの出力に並列に接続されている。したがって、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９の各々は、第１のガスライン２０２と第２のガスライン２０４に接続された１以上のオリフィス流量制限器又はニードルバルブを有する分割出力を有するバルブを含む。例えば、図７に関して、バルブ７０３は、第１のガスライン２０２に接続されたオリフィス流量制限器又はニードルバルブ７０２（ニードルバルブが示されている）と、第２のガスライン２０４に接続されたオリフィス流量制限器又はニードルバルブ７０４（ニードルバルブが示されている）と、に接続する分割出力を有する。同様に、バルブ７０５は、第１のガスライン２０２に接続されたオリフィス流量制限器又はニードルバルブ７０６（ニードルバルブが示されている）と、第２のガスライン２０４に接続されたオリフィス流量又はニードルバルブ７０８（ニードルバルブが示されている）と、に接続する分割出力を有する。
【0038】
[0047] 同様に、図８に関して、バルブ８０３は、第１のガスライン２０２に接続されたオリフィス流量制限器若しくはニードルバルブ８０２（ニードルバルブが示されている）、又は第２のガスライン２０４に接続されたオリフィス流量制限器若しくはニードルバルブのいずれかに接続する分割出力を有する。例示目的で、第１のガスライン２０２に接続されたニードルバルブ８０２が図示されている。同様に、バルブ８０５は、第１のガスライン２０２に接続されたオリフィス流量制限器若しくはニードルバルブ８０４（ニードルバルブが示されている）、又は第２のガスライン２０４に接続されたオリフィス流量制限器若しくはニードルバルブ８０４（ニードルバルブが示されている）のいずれかに接続する分割出力を有する。例示目的で、第２のガスライン２０４に接続されたニードルバルブ８０４が図示されている。
【0039】
[0048] 更に、図７及び図８に関して、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９の各々は、パージライン２１０に接続された出力を有するバルブを含む。更に、第１のペアのバルブ２０７と第２のペアのバルブ２０９の各バルブは、１以上の質量流量コントローラ１５７に接続された入力を有する。
【0040】
[0049] 図９は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、基板を処理するための方法９００のフローチャートである。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、方法９００が、１以上のプラズマプロセス、例えば堆積プロセス及び／又はエッチングプロセス中に使用され得る。
【0041】
[0050] 例えば、９０２では、該方法が、上部供給ガスノズル（例えば、上部供給ガスノズル１３５）に接続された第１のガスライン（例えば、第１のガスライン２０２）、側部供給ガスノズル（例えば、側部供給ガスノズル１３３）に接続された第２のガスライン（例えば、第２のガスライン２０４）、及び第１のガスラインと第２のガスラインに接続された複数のバルブ（例えば、図２～図８のバルブ構成のうちの１以上を介して）を介して、プロセスガスを供給することを含む。次いで、プロセスガスは、上部供給ガスノズル及び側部供給ガスノズルから、処理チャンバの処理空間（例えば、処理チャンバ１００の処理空間１０６）に供給される。
【0042】
[0051] 次に、９０４では、方法９００が、第１のガスラインに接続された第１のオリフィス流量制限器若しくは第１のニードルバルブ、又は第２のガスラインに接続された第２のオリフィス流量制限器若しくは第２のニードルバルブ、のうちの少なくとも一方を介して、上部供給ガスノズル又は側部供給ガスノズルのうちの少なくとも一方を通るプロセスガスのガス流量を制御することを含む。例えば、エッチングプロセス中に、上述のプロセスガスのうちの１種以上を使用して、基板の様々なゾーン（又はエリア）をエッチングすることができる。例えば、第１のエッチングサイクル中に、１種以上のプロセスガスが、例えば側部供給ガスノズル１３３を介して、処理空間１０６の中に提供され得る。少なくとも幾つかの実施形態では、上述されたプロセスガス（例えば、O2、Cl2、CCl4O2、CO2、HCl、N2、NH3、N2O、NO2、O3、H2O、SF6など）のうちの１種以上が、側部供給ガスノズル１３３を介して、処理空間１０６の中に提供され得る。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、第１のエッチングサイクル中に使用されるプロセスガスがO2であり得る。側部供給ガスノズル１３３の側部流出口１３７を通るプロセスガスの流量は、第２のガスラインに接続された１以上の第２のオリフィス流量制限器又は第２のニードルバルブによって制御される。エッチャントが、基板の側面に向けて集中し得る（図１０Ｃ参照）。少なくとも幾つかの実施形態では、第１のエッチングサイクル中に、プロセス時間が、約０．２秒から約０．６秒、幾つかの実施形態では、約０．４秒であり得る。少なくとも幾つかの実施形態では、RFソース電力が、約１５５Wから約３０００W、幾つかの実施形態では、約２０００Wである。少なくとも幾つかの実施形態では、RFバイアス電力が、約０から１００W（パルス又は連続）、幾つかの実施形態では、約５０W（パルス）であり得る。少なくとも幾つかの実施形態では、圧力が、約２０mTorr～約８０mTorr、幾つかの実施形態では、約５０mTorrであり得る。
【0043】
[0052] 第２のエッチングサイクルを実行する前に、方法９００は、プロセスチャンバの処理空間からプロセスガスをパージし、又は複数のバルブの入力若しくは出力のうちの少なくとも１つに接続されたパージラインを介して第１のガスラインと第２のガスラインのうちの少なくとも一方からプロセスガスをパージすることを含み得る。
【0044】
[0053] 更に、９０４では、第２のエッチングサイクル中に、１種以上のプロセスガスが、例えば上部供給ガスノズル１３５を介して、処理空間１０６に提供され得る。たとえば、少なくとも幾つかの実施形態では、上述されたプロセスガス（例えば、O2、Cl2、CCl4O2、CO2、HCl、N2、NH3、N2O、NO2、O3、H2O、SF6など）のうちの１種以上が、上部供給ガスノズル１３５を介して、処理空間１０６の中に提供され得る。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、第２のエッチングサイクル中に使用されるプロセスガスがSF6であり得る。中心流出口１３４及び中間流出口１３６を通るプロセスガスの流量は、第１のガスラインに接続された１以上の第１のオリフィス流量制限器又は第１のニードルバルブによって制御される。エッチャントが、基板の中心表面及び中間表面に向けて集中し得る（それぞれ、図１０Ａ及び図１０Ｂ参照）。少なくとも幾つかの実施形態では、第２のエッチングサイクル中に、プロセス時間が、約０．２秒から約０．６秒、幾つかの実施形態では、約０．４秒であり得る。少なくとも幾つかの実施形態では、RFソース電力が、約１５５Wから約３０００W、幾つかの実施形態では、約２０００Wである。少なくとも幾つかの実施形態では、RFバイアス電力が、約０から１００W（パルス又は連続）、幾つかの実施形態では、約５０W（パルス）であり得る。少なくとも幾つかの実施形態では、圧力が、約２０mTorr～約８０mTorr、幾つかの実施形態では、約５０mTorrであり得る。
【0045】
[0054］上述されたように、同じ流量比（例えば、５０：５０）のプロセスガスの分配が、上部供給ガスノズル１３５と側部供給ガスノズル１３３に供給される必要があるときに、図２～図６のガス流量分配システム２００が使用され得る。しかし、異なる流量比（例えば、７０：３０）のプロセスガスの分配が、上部供給ガスノズル１３５と側部供給ガスノズル１３３に供給される必要があるときに、図７及び図８のガス流量分配システム２００が使用され得る。
【0046】
[0055］ ９０２及び９０４の最中に、第１のガスライン２０２又は第２のガスライン２０４のうちの少なくとも一方に接続された質量流量計を使用して、ガス流量を測定することができる。
【0047】
[0056] 上記は本開示の複数の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態を考案してもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】