知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2024-03-08
(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 21/31 20060101AFI20240301BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20240301BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 C
H01L21/205
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023557439
(86)(22)【出願日】2022-02-04
(85)【翻訳文提出日】2023-11-14
(86)【国際出願番号】 US2022015222
(87)【国際公開番号】W WO2022203767
(87)【国際公開日】2022-09-29
(31)【優先権主張番号】17/208,719
(32)【優先日】2021-03-22
(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】タノス， ジェスロ
(72)【発明者】
【氏名】シトラ， バルガフ シュリダール
(72)【発明者】
【氏名】ネマニ， シュリニヴァス ディ．
(72)【発明者】
【氏名】イェー， エリー
(72)【発明者】
【氏名】ルブニッツ， ジョシュア アラン
(72)【発明者】
【氏名】チェン， エリカ
(72)【発明者】
【氏名】アスラニ， ソハム サンジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ベキアリス， ニコラオス
(72)【発明者】
【氏名】ブッフバーガー， ダグラス アーサー， ジュニア
【テーマコード（参考）】
5F045
【Ｆターム（参考）】
5F045AA08
5F045AB32
5F045AD03
5F045AD04
5F045AD09
5F045DP03
5F045EH18
5F045EH20
5F045EM05
5F045HA16
(57)【要約】
本書では、基板を処理するための方法及び装置が提示されている。例えば、方法は、処理空間内に気化前駆体を供給することと、遠隔プラズマ源から、イオン及びラジカルを含む付活元素を供給することと、ＲＦソース電力を第１デューティサイクルで使用して付活元素を励起し、気化前駆体と反応させて、処理空間内に配置された基板上にＳｉＮＨｘ膜を堆積させることと、ＳｉＮＨｘ膜をＳｉＯｘ膜に変換するために、第１デューティサイクルとは異なる第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から第１プロセスガスを供給することと、第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から供給された第２プロセスガス及びガス供給部から供給された第３プロセスガスから形成された混合プロセスガスを供給することと、基板をアニールすることと、を含む。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理するための方法であって、ガス供給部から処理チャンバの処理空間内へと、気化前駆体を供給することと、
遠隔プラズマ源から、イオン及びラジカルを含む付活元素を供給することと、
ＲＦソース電力を第１デューティサイクルで使用して前記付活元素を励起し、前記気化前駆体と反応させて、前記処理空間内に配置された基板支持体に支持されている基板上にＳｉＮＨｘ膜を堆積させることと、
前記ＳｉＮＨｘ膜をＳｉＯｘ膜に変換するために、前記第１デューティサイクルとは異なる第２デューティサイクルで前記基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、前記遠隔プラズマ源から第１プロセスガスを供給することと、
前記第２デューティサイクルで前記基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、前記遠隔プラズマ源から供給された第２プロセスガス及び前記ガス供給部から供給された第３プロセスガスから形成された混合プロセスガスを供給することと、
前記基板をアニールすることと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記第１デューティサイクルが約１０％から約１００％であり、前記第２デューティサイクルが約０．１％から約２０％であり、前記第２デューティサイクルのオンタイムは約１Ｈｚから約２０Ｈｚのパルス周波数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記基板をアニールすることが、前記基板を約５００℃の温度に加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記ＲＦソース電力と前記ＲＦバイアス電力とをそれぞれ、シャワーヘッドと前記基板支持体とに同時に提供することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記ＲＦソース電力と前記ＲＦバイアス電力とを、閉ループガスプロセス方式で順次提供することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記基板支持体を回転させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記付活元素を供給している間、前記基板の温度を約－２０℃から約９０℃に維持することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記付活元素を供給している間、約１０ｍトールから５トールの圧力を維持することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記処理チャンバがプラズマ化学気相堆積チャンバである、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記ＲＦソース電力が約１００Ｗであり、前記ＲＦバイアス電力が約５００Ｗから約２５００Ｗである、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記遠隔プラズマ源から前記付活元素を供給することが、アンモニアラジカル、Ｈ２ラジカル、又はアルゴンイオン、のうちの少なくとも１つを供給することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記第１プロセスガスを供給することが酸化物を供給することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
前記第２プロセスガスを供給することと前記第３プロセスガスを供給することがそれぞれ、アルゴンを供給することとヘリウムを供給することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
前記気化前駆体を供給することがトリシリルアミンを供給することを含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
命令が記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、ガス供給部から処理チャンバの処理空間内へと、気化前駆体を供給することと、
遠隔プラズマ源から、イオン及びラジカルを含む付活元素を供給することと、
ＲＦソース電力を第１デューティサイクルで使用して前記付活元素を励起し、前記気化前駆体と反応させて、前記処理空間内に配置された基板支持体に支持されている基板上にＳｉＮＨｘ膜を堆積させることと、
前記ＳｉＮＨｘ膜をＳｉＯｘ膜に変換するために、前記第１デューティサイクルとは異なる第２デューティサイクルで前記基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、前記遠隔プラズマ源から第１プロセスガスを供給することと、
前記第２デューティサイクルで前記基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、前記遠隔プラズマ源から供給された第２プロセスガス及び前記ガス供給部から供給された第３プロセスガスから形成された混合プロセスガスを供給することと、
前記基板をアニールすることと、
を含む、基板を処理するための方法を実施する、
非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項16】
前記第１デューティサイクルが約１０％から約１００％であり、前記第２デューティサイクルが約０．１％から約２０％であり、前記第２デューティサイクルのオンタイムは約１Ｈｚから約２０Ｈｚのパルス周波数を有する、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項17】
前記基板をアニールすることが、前記基板を約５００℃の温度に加熱することを含む、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項18】
前記ＲＦソース電力と前記ＲＦバイアス電力とをそれぞれ、前記遠隔プラズマ源と前記基板支持体とに同時に提供することを更に含む、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項19】
前記ＲＦソース電力と前記ＲＦバイアス電力とを、閉ループガスプロセス方式で順次提供することを更に含む、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項20】
基板を処理するための化学気相堆積チャンバであって、前記化学気相堆積チャンバの処理空間内に配置された基板支持体と、
前記化学気相堆積チャンバに連結され、前記処理空間内のシャワーヘッドに付活元素を提供するよう構成された、遠隔プラズマ源と、
前記シャワーヘッドに連結され、第１デューティサイクルでＲＦソース電力を提供するよう構成された、ＲＦ電源と、
前記基板支持体に連結され、前記第１デューティサイクルとは異なる第２デューティサイクルで前記基板支持体にＲＦバイアス電力を提供するよう構成された、ＲＦバイアス電源と、
前記化学気相堆積チャンバに連結され、前記処理空間内に配置された前記シャワーヘッドにプロセスガスを供給するよう構成された、ガス供給部と、
コントローラと、を備え、前記コントローラは、
前記ガス供給部から前記化学気相堆積チャンバの前記処理空間内へと、気化前駆体を供給することと、
前記遠隔プラズマ源から、イオン及びラジカルを含む付活元素を供給することと、
ＲＦソース電力を前記第１デューティサイクルで使用して前記付活元素を励起し、前記気化前駆体と反応させて、前記処理空間内に配置された前記基板支持体に支持されている基板上にＳｉＮＨｘ膜を堆積させることと、
前記ＳｉＮＨｘ膜をＳｉＯｘ膜に変換するために、前記第２デューティサイクルで前記基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、前記遠隔プラズマ源から第１プロセスガスを供給することと、
前記第２デューティサイクルで前記基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、前記遠隔プラズマ源から供給された第２プロセスガス及び前記ガス供給部から供給された第３プロセスガスから形成された混合プロセスガスを供給することと、
前記基板をアニールすることと、を行うよう構成されている、
化学気相堆積チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［０００１］本開示の実施形態は、概して基板を処理するための方法及び装置に関し、より詳細には、インシトゥ（その場）のプラズマ処理を使用して間隙充填ＳｉＯ膜を形成するよう構成された、方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
［０００２］間隙充填ＳｉＯ膜のための従来型の方法及び装置では、（例えばプラットフォーム要件を満たす）安定したＳｉＯ膜を発現させるために、蒸気プロセス及び／又は一又は複数のマルチステッププロセスが使用される。例えば、一部の方法では、一又は複数の堆積方法（例えば化学気相堆積やＤＥＤ炉法など）を使用してＳｉＯ膜を堆積させた後に、一又は複数のその他のプロセス（例えば、蒸気アニール、又は紫外線（ＵＶ）硬化、化学機械研磨（ＣＭＰ）、プラズマ処理などといった複雑なマルチステップアプローチ）が行われる。しかし、かかる方法は構造的な問題（ライン曲がりなど）を有し、間隙の充填が不十分に（例えば多孔性（シーム／ボイド）に）なる。また、方法は、非常に複雑かつ高価になりうると共に、低スループットをもたらすことがあり、熱収支が超過することもよくある。
【発明の概要】
【0003】
［０００３］本書では、基板を処理するための方法及び装置が提示される。一部の実施形態では、基板を処理する方法は、ガス供給部から処理チャンバの処理空間内へと、気化前駆体を供給することと、遠隔プラズマ源から、イオン及びラジカルを含む付活元素（ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を供給することと、ＲＦソース電力を第１デューティサイクルで使用して付活元素を励起し、気化前駆体と反応させて、処理空間内に配置された基板支持体に支持されている基板上にＳｉＮＨｘ膜を堆積させることと、ＳｉＮＨｘ膜をＳｉＯｘ膜に変換するために、第１デューティサイクルとは異なる第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から第１プロセスガスを供給することと、第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から供給された第２プロセスガス及びガス供給部から供給された第３プロセスガスから形成された混合プロセスガスを供給することと、基板をアニールすることと、を含む。
【0004】
［０００４］少なくとも一部の実施形態によると、命令が記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供され、この命令は、プロセッサによって実行されると、基板を処理するための方法を実施する。この方法は、ガス供給部から処理チャンバの処理空間内へと、気化前駆体を供給することと、遠隔プラズマ源から、イオン及びラジカルを含む付活元素を供給することと、ＲＦソース電力を第１デューティサイクルで使用して付活元素を励起し、気化前駆体と反応させて、処理空間内に配置された基板支持体に支持されている基板上にＳｉＮＨｘ膜を堆積させることと、ＳｉＮＨｘ膜をＳｉＯｘ膜に変換するために、第１デューティサイクルとは異なる第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から第１プロセスガスを供給することと、第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から供給された第２プロセスガス及びガス供給部から供給された第３プロセスガスから形成された混合プロセスガスを供給することと、基板をアニールすることと、を含む。
【0005】
［０００５］少なくとも一部の実施形態によると、基板を処理するための化学気相堆積チャンバは、化学気相堆積チャンバの処理空間内に配置された基板支持体と、化学気相堆積チャンバに連結され、処理空間内のシャワーヘッドに付活元素を提供するよう構成された、遠隔プラズマ源と、シャワーヘッドに連結され、第１デューティサイクルでＲＦソース電力を提供するよう構成された、ＲＦ電源と、基板支持体に連結され、第１デューティサイクルとは異なる第２デューティサイクルで、基板支持体にＲＦバイアス電力を提供するよう構成された、ＲＦバイアス電源と、化学気相堆積チャンバに連結され、処理空間内に配置されたシャワーヘッドにプロセスガスを供給するよう構成された、ガス供給部と、コントローラと、を含み、このコントローラは、ガス供給部から化学気相堆積チャンバの処理空間内へと、気化前駆体を供給することと、遠隔プラズマ源から、イオン及びラジカルを含む付活元素を供給することと、ＲＦソース電力を第１デューティサイクルで使用して付活元素を励起し、気化前駆体と反応させて、処理空間内に配置された基板支持体に支持されている基板上にＳｉＮＨｘ膜を堆積させることと、ＳｉＮＨｘ膜をＳｉＯｘ膜に変換するために、第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から第１プロセスガスを供給することと、第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から供給された第２プロセスガス及びガス供給部から供給された第３プロセスガスから形成された混合プロセスガスを供給することと、基板をアニールすることと、を行うよう構成されている。
【0006】
［０００６］本開示のその他の実施形態及び更なる実施形態についても後述する。
【0007】
［０００７］上記で簡潔に要約され下記で詳述される本開示の実施形態は、付随する図面に描かれた本開示の例示的な実施形態を参照することにより理解されうる。しかし、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。本開示は他の同様に有効な実施形態をも許容しうるからである。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の実施形態の少なくとも一部による、基板を処理する方法のフロー図である。
【図2】本開示の実施形態の少なくとも一部による装置の図である。
【図3】本開示の実施形態の少なくとも一部による、処理チャンバの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
［００１１］理解を容易にするために、可能な場合には、複数の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。図は縮尺どおりに描かれているわけではなく、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、更なる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうる。
【0010】
［００１２］本書では、基板を処理するための方法及び装置の実施形態が提示されている。例えば、本書に記載の方法及び装置では、堆積チャンバ内で、ＳｉＮＨｘをＳｉＯｘの結合に変換してＳｉＯネットワークを形成し、ＳｉＯ膜を緻密化するために、その場（インシトゥ）のＯ２ベースの処理が使用される。従来型の方法及び装置と比較した場合、本書に記載の方法及び装置では、（例えば、ＳｉＯ膜の変換及び安定化に必要なチャンバの数が減少することにより）コストの削減及びスループットの向上がもたらされ、低温のＳｉＯ変換を使用することで流動性が改善されると共に、ボイド／共形性の問題が回避され、かつ、処理条件を変動させることにより膜組成の微調整が可能になる。
【0011】
［００１３］図１及び図２は本開示の実施形態の少なくとも一部によるものであり、図１は基板を処理するための方法１００のフロー図であり、図２は、方法１００を実行するために使用されうるツール２００（又は装置）である。
【0012】
［００１４］方法１００はツール２００内で実施されてよく、ツール２００は、任意の好適な、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）（プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）や流動性ＣＶＤ（ＦＣＶＤ）など）、及び／又は原子層堆積（ＡＬＤ）（プラズマＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）や、例えばプラズマ形成のない熱ＡＬＤなど）のうちの一又は複数を行うよう構成された処理チャンバ、アニールチャンバ、予洗浄チャンバ、湿式エッチング若しくは乾式エッチング用のチャンバ、又はＣＭＰチャンバ、を含む。本書で開示されている、進歩的な方法を実施するために使用されうる例示的な処理システムは、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。その他の処理チャンバ（他の製造業者から入手可能なものを含む）も、本書で提示している教示に関連して好適に使用されうる。
【0013】
［００１５］ツール２００は、スタンドアロン構成で、又はクラスタツールの一部として（例えば、図２に関連して後述するように一体化されて）提供されうる、個別の複数の処理チャンバ内に実装されうる。例示的な一体型ツールは、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。本書に記載の方法は、好適なプロセスチャンバが連結されているその他のクラスタツールを使用して、又は、その他の好適なプロセスチャンバ内で、実践されうる。例えば、一部の実施形態では、この進歩的な方法は、処理ステップ間での真空破壊が限定されるか又はなくなるように、一体型ツールにおいて実施されうる。例えば、真空破壊の減少により、基板の部分的な汚染（酸化など）が制限されうるか、又は防止されうる。
【0014】
［００１６］一体型ツールは、処理プラットフォーム２０１（真空気密処理プラットフォーム）、ファクトリインターフェース２０４、及びコントローラ２０２を含む。処理プラットフォーム２０１は、移送チャンバ２０３（真空基板移送チャンバ）に動作可能に連結された複数の処理チャンバ（例えば２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、及び２１４Ｄ）を備える。ファクトリインターフェース２０４は、一又は複数のロードロックチャンバ（図２に示している２０６Ａ及び２０６Ｂのような２つのロードロックチャンバ）によって、移送チャンバ２０３に動作可能に連結されている。
【0015】
［００１７］一部の実施形態では、ファクトリインターフェース２０４は、ドッキングステーション２０７と、一又は複数の半導体基板（ウエハ）の移送を促進するためのファクトリインターフェースロボット２３８とを備える。ドッキングステーション２０７は、一又は複数の前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）を受容するよう構成される。図２の実施形態では、４つのＦＯＵＰ（例として２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、及び２０５Ｄ）が図示されている。ファクトリインターフェースロボット２３８は、ロードロックチャンバ（例えば２０６Ａ及び２０６Ｂ）を通じて、ファクトリインターフェース２０４から処理プラットフォーム２０１に基板を移送するよう構成される。ロードロックチャンバ２０６Ａと２０６Ｂの各々は、ファクトリインターフェース２０４に連結された第１ポートと、移送チャンバ２０３に連結された第２ポートとを有する。ロードロックチャンバ２０６Ａ及び２０６Ｂは、圧力制御システム（図示せず）に連結されており、この圧力制御システムは、移送チャンバ２０３の真空環境とファクトリインターフェース２０４の実質外気環境（例えば大気環境）との間の基板の通過を容易にするために、ロードロックチャンバ２０６Ａ及び２０６Ｂをポンプダウンし、排気する。移送チャンバ２０３は、移送チャンバ２０３内に配置された真空ロボット２４２を有する。真空ロボット２４２は、ロードロックチャンバ２０６Ａ及び２０６Ｂと処理チャンバ２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、及び２１４Ｄとの間で基板２２１を移送することが可能である。
【0016】
［００１８］一部の実施形態では、処理チャンバ２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、及び２１４Ｄは、移送チャンバ２０３に連結される。処理チャンバ２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、及び２１４Ｄは、少なくとも、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、ＰＶＤチャンバ、電子ビーム堆積チャンバ、無電解電気めっき（ＥＥＰ）堆積チャンバ、予洗浄チャンバ、湿式エッチングチャンバ、乾式エッチングチャンバ、アニールチャンバ、及び／又は、本書に記載の方法を実施するのに適したその他のチャンバ、を含む。
【0017】
［００１９］一部の実施形態では、一又は複数のオプションのサービスチャンバ（２１６Ａ及び２１６Ｂとして図示されている）が移送チャンバ２０３に連結されうる。サービスチャンバ２１６Ａ及び２１６Ｂは、ガス抜き、ボンディング、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ウエハ割断、エッチング、プラズマダイシング、配向付け、基板計測、冷却などといった、その他の基板プロセスを実施するよう構成されうる。
【0018】
［００２０］コントローラ２０２は、処理チャンバ２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、及び２１４Ｄの直接制御を使用して、又は代替的には、処理チャンバ２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、及び２１４Ｄ、並びにツール２００に関連付けられたコンピュータ（又はコントローラ）を制御することによって、ツール２００の動作を制御する。稼働中、コントローラ２０２は、それぞれのチャンバ及びシステムからのデータ収集及びフィードバックを可能にして、ツール２００のパフォーマンスを最適化する。コントローラ２０２は、一般に、中央処理ユニット２３０、メモリ２３４、及びサポート回路２３２を含む。中央処理ユニット２３０は、工業環境で使用されうる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサでありうる。サポート回路２３２は、従来通り中央処理ユニット２３０に連結されており、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電力供給源などを備えうる。ソフトウェアルーチン（上述の処理方法など）は、メモリ２３４（例えば、命令が記憶されている非一時的コンピュータ可読記憶媒体）に記憶されてよく、中央処理ユニット２３０によって実行されると、中央処理ユニット２３０をコントローラ（特定用途コンピュータ）に変換しうる。ソフトウェアルーチンは、ツール２００から遠隔に配置されている第２コントローラ（図示せず）によって記憶され、かつ／又は実行されることもある。
【0019】
［００２１］図３は、本開示の実施形態の少なくとも一部による、処理チャンバ３００の断面図である。処理チャンバ３００は、ツール２００の個別の処理チャンバのうちの１つでありうる。例えば、処理チャンバ３００は、一又は複数のプラズマ堆積プロセスを実施するよう構成されうる。少なくとも一部の実施形態では、処理チャンバ３００は、ＰＥＣＶＤ及び／又はＡＬＤを実施するよう構成されうる。本書で開示している教示による使用に適合しうる好適な処理チャンバは、例えば、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．から入手可能な処理チャンバを含む。
【0020】
［００２２］処理チャンバ３００は、処理空間３０６を封入するチャンバ本体３０２及びリッド３０４を含む。チャンバ本体３０２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３０２は、一般に、側壁３０８及び底部３１０を含む。一般に、基板支持体アクセスポート（図示せず）が側壁３０８に画定され、この基板支持体アクセスポートは、処理チャンバ３００に対する基板３０３の出入りを容易にするよう、スリットバルブによって選択的に密封される。排気ポート３２６がチャンバ本体３０２に画定され、排気ポート３２６は、処理空間３０６を、パージステーションとしても機能しうるポンプシステム３２８に連結する。ポンプシステム３２８は、一般に、処理チャンバ３００の処理空間３０６を排気し、処理空間３０６の圧力を調節するために利用される、一又は複数のポンプ及びスロットルバルブを含む。実施形態において、ポンプシステム３２８は、処理空間３０６内の圧力を、プロセスにおける必要性に応じて、典型的には、約１ｍトールから約５００ｍトール、約５ｍトールから約１００ｍトール、約５ｍトールから約５０ｍトール、又は１０ｍトールから約５トール、の動作圧力に維持するよう構成される。
【0021】
［００２３］一部の実施形態では、処理チャンバ３００は、プラズマ処理のために容量結合されたＲＦエネルギーを利用しうるか、又は一部の実施形態では、処理チャンバ３００は、プラズマ処理のために誘導結合されたＲＦエネルギーを使用しうる。一部の実施形態では、混合ガスが、処理のために又はプロセス間に処理チャンバ３００を洗浄するために処理空間３０６に進入する前に、遠隔プラズマから解離されることを促進するよう、遠隔プラズマ源３７７（例えばマイクロ波）は、オプションでガスパネルに連結されうる。遠隔プラズマ源３７７は、付活元素（例えばイオン種、ラジカル種、又は中性種）を処理チャンバ３００に供給しうる。例えば、少なくとも一部の実施形態では、付活元素は、アンモニア、アルゴン、酸素（Ｏ２）、ヘリウム、のうちの少なくとも１つから形成されうる。例えば、少なくとも一部の実施形態では、付活元素はアンモニアラジカル又はアルゴンイオンでありうる。
【0022】
［００２４］ＲＦ電源３４３は、整合ネットワーク３４１を通じて、シャワーヘッドアセンブリ３３０に連結される。ＲＦ電源３４３は、典型的には、最大で約５０００Ｗ（例えば約１００Ｗから約５０００Ｗ、又は１０００Ｗから３０００Ｗ、又は約１５００Ｗ）の電力を、オプションで約５０ｋＨｚから約２００ＭＨｚの範囲内（例えば１３．５６ＭＨｚ）の微調整可能な周波数で、生成しうる。ＲＦ電源３４３は、処理中に、あるデューティサイクル（例えば第１デューティサイクル）で動作しうる。このデューティサイクルは、約１０％（パルス化される場合）から約１００％（連続的な場合）でありうる。
【0023】
［００２５］ガスパネル３５８は、一又は複数のプロセスガス及び／又は洗浄ガスを処理空間３０６に提供するために、処理チャンバ３００に連結され、一又は複数の質量流量コントローラ３５７を含む。ガスパネル３５８から処理チャンバ３００の処理空間３０６にガスを送出することを可能にするために、入口ポート３３２’、３３２”、３３２’’’がリッド３０４に設けられる。実施形態において、ガスパネル３５８は、酸素（Ｏ２）、不活性ガス（アルゴンなど）、ヘリウム（若しくは他の希ガス）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、又は、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）、オクタフルオロシクロブタン若しくは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）、四フッ化ケイ素若しくはテトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）、前駆体（例えばトリシリルアミン（ＴＳＡ））などといった混合ガスを、入口ポート３３２’、３３２”、３３２’”を通じて、処理チャンバ３００の処理空間３０６内に提供するよう適合している。少なくとも一部の実施形態では、ガスパネル３５８から提供されるプロセスガスは、少なくとも、酸化剤（酸素ガスなど）を含むプロセスガスを含む。実施形態において、酸化剤を含むプロセスガスは、不活性ガス（アルゴンなど）又はヘリウムを更に含みうる。一部の実施形態では、プロセスガスは、還元剤（水素など）を含み、不活性ガス（アルゴンなど）又はその他のガス（窒素若しくはヘリウムなど）と混合されうる。一部の実施形態では、塩素ガスが単独で、又は窒素、ヘリウム、不活性ガス（アルゴンなど）のうちの少なくとも１つと組み合わされて、提供されうる。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）、及びオゾン（Ｏ３）など、のうちの一又は複数を含む。窒素含有ガスの非限定的な例は、Ｎ２、及びアンモニア（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）、及び四塩化炭素（ＣＣｌ４）などを含む。実施形態において、シャワーヘッドアセンブリ３３０は、リッド３０４の内表面３１４に連結される。シャワーヘッドアセンブリ３３０は複数の開孔を含み、これらの開孔は、ガスが、入口ポート３３２’、３３２’ ’、３３２’ ’ ’から、シャワーヘッドアセンブリ３３０を通って処理チャンバ１００の処理空間１０６に、処理チャンバ３００内で処理されている基板３０３の表面全体（例えば中心、中間部、側部）で所定の分布となるように、流入することを可能にする。
【0024】
［００２６］一実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ３３０は、処理チャンバ３００の処理空間３０６に流入するガスの個別制御を可能にする、複数のゾーンを有するように構成される。シャワーヘッドアセンブリ３３０は、プロセスガスを基板支持体３４８の基板支持面に向けて方向付けるよう構成されている、上部送出ガスノズル３３５を備える。したがって、上部送出ガスノズル３３５は、中央の流量を制御するように構成された中央流出口３３４と、中間部の流量を制御するように構成された中間部流出口３３６とを含み、これらの流出口は別個に、入口ポート３３２’、３３２’’を通じて、ガスパネル３５８に連結されている。加えて、一又は複数の側部送出ガスノズルがチャンバ本体３０２を通って延在してよく、この側部送出ガスノズルは、プロセスガスを基板支持体３４８の側部に向けて方向付けるよう構成されうる。例えば、少なくとも一部の実施形態では、側部送出ガスノズル３３３は、側部の流量を制御するように構成された側部流出口３３７を含んでよく、側部流出口３３７は別個に、入口ポート３３２’ ’ ’を通じて、ガスパネル３５８に連結されている。側部流出口３３７は、リッド３０４に配置されている中央流出口３３４及び中間部流出口３３６とは異なり、処理チャンバの側壁３０８の内側に沿って、ほぼ円形に配置される。中央流出口３３４及び中間部流出口３３６は、実質的に、基板の中央ゾーン及び中間部ゾーン（例えば中央とエッジとの間）をエッチングするために、プロセスガスを提供するよう構成されており、側部流出口３３７は、基板のエッジエリア（又は周縁部）に沿って配置され、実質的にこのエッジエリアをエッチングするために、プロセスガスを提供するよう構成されている。
【0025】
［００２７］基板支持体３４８は、処理チャンバ３００の処理空間３０６内の、ガス分配アセンブリ（シャワーヘッドアセンブリ３３０など）の下に配置される。例えば、基板支持体３４８は、基板がシャワーヘッドアセンブリ３３０の下方約３インチのところに来るように、シャワーヘッドアセンブリ３３０の下に配置されうる。基板支持体３４８は、処理中に基板３０３を保持する。基板支持体３４８は、一般に、基板支持体３４８を通って配置された複数のリフトピン（図示せず）を含み、これらのリフトピンは、従来的な様態で、基板支持体３４８から基板３０３を上昇させ、ロボット（図示せず）による基板３０３の交換を容易にするよう構成される。内側ライナ３１８が、基板支持体３４８の周縁の近くを取り囲みうる。
【0026】
［００２８］基板支持体３４８は、装着プレート３６２と、ベース３６４と、静電チャック３６６とを含む。装着プレート３６２は、チャンバ本体３０２の底部３１０に連結されており、ユーティリティ（例えば流体、電力ライン、センサリードなどであるが、これらに限らない）をベース３６４及び静電チャック３６６にルーティングするための通路を含む。静電チャック３６６は、シャワーヘッドアセンブリ３３０の下に基板３０３を保持するためのクランプ電極３８０を備える。静電チャック３６６は、従来既知であるように、チャック電源３８２によって駆動されて、基板３０３をチャック面に保持する静電力を発生させる。あるいは、基板３０３は、クランプ、真空、又は重力によって基板支持体３４８に保持されうる。少なくとも一部の実施形態では、基板支持体３４８は回転可能でありうる。
【0027】
［００２９］ベース３６４又は静電チャック３６６は、基板支持体３４８の横方向温度プロファイルを制御するために、ヒータ３７６（例えば少なくとも１つのオプションの埋め込み型ヒータ）、少なくとも１つのオプションの埋め込み型アイソレータ３７４、及び複数の導管３６８、３７０を含みうる。複数の導管３６８、３７０は流体源３７２に流体連結され、流体源３７２は、導管を通して温度調節流体を循環させる。ヒータ３７６は電源３７８によって調節される。複数の導管３６８、３７０及びヒータ３７６は、ベース３６４の温度を制御し、静電チャック３６６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３０３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３６６及びベース３６４の温度は、複数の温度センサ３９０、３９２を使用してモニタされうる。静電チャック３６６は、複数のガス通路（溝などであるが図示していない）を更に含んでよく、これらのガス通路は、静電チャック３６６の基板支持ペデスタルの支持面内に形成され、ヘリウム（Ｈｅ）といった熱伝達ガス（又は背面ガス）のソースに流体連結される。稼働中、背面ガスが、静電チャック３６６と基板３０３との間の熱伝達を強化するために、制御された圧力でガス通路内に提供される。実施形態において、基板の温度は、約－２０℃から約４５０℃に維持されうる。例えば、少なくとも一部の実施形態では、基板は約－２０℃から約９０℃に維持されうる。
【0028】
［００３０］基板支持体３４８は、カソードとして構成され、かつクランプ電極３８０を含む。クランプ電極３８０は、ＲＦバイアス電源３８４及びＲＦバイアス電源３８６に連結されている。ＲＦバイアス電源３８４及びＲＦバイアス電源３８６は、基板支持体３４８内に配置されたクランプ電極３８０と、別の電極（例えば、チャンバ本体３０２のシャワーヘッドアセンブリ３３０又はリッド３０４）との間に連結される。ＲＦバイアス電力は、チャンバ本体３０２の処理領域内に導入されたガスを励起し、このガスから形成されたプラズマ放電を維持する。
【0029】
［００３１］ＲＦバイアス電源３８４及びＲＦバイアス電源３８６は、整合回路３８８を通じて、基板支持体３４８内に配置されたクランプ電極３８０に連結されている。ＲＦバイアス電源３８４及びＲＦバイアス電源３８６によって生成された信号は、プラズマ処理チャンバ（例えば処理チャンバ３００）内に提供された混合ガスをイオン化するために、整合回路３８８を通じて、単一フィードで基板支持体３４８に送られ、これにより、エッチング、堆積、又はその他のプラズマプロセスを実施するのに必要なイオンエネルギーが提供される。ＲＦバイアス電源３８４及びＲＦバイアス電源３８６は、一般に、約５０ｋＨｚから約２００ＭＨｚまでの（例えば２ＭＨｚの）周波数と、約０ワットから約２５００ワットまでの電力とを有する、ＲＦ信号を生成することが可能である。プラズマの特性を制御するために、更なるバイアス電源３８９がクランプ電極３８０に連結されることもある。加えて、ＲＦバイアス電源３８４及びＲＦバイアス電源３８６は、ＲＦ電源３４３が動作するデューティサイクルよりもずっと低いデューティサイクル（例えば第２デューティサイクル）で動作しうる。例えば、ＲＦバイアス電源３８４及びＲＦバイアス電源３８６は、約０．１％から約２０％のデューティサイクルで動作しうる。少なくとも一部の実施形態では、ＲＦバイアス電源３８４及びＲＦバイアス電源３８６のデューティサイクルのオンタイムは、約１Ｈｚから約２０Ｈｚのパルス周波数を有する。
【0030】
［００３２］処理チャンバ３００の動作を制御するために、コントローラ３５０（例えば、コントローラ２０２と同様のもの）が処理チャンバ３００に連結される。コントローラ３５０は、プロセスシーケンスを制御し、ガスパネル３５８からのガス流を調節するために利用される、中央処理ユニット３５２と、メモリ３５４（例えば非一時的コンピュータ可読記憶媒体）と、サポート回路３５６とを含む。中央処理ユニット３５２は、工業設定で使用されうる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサでありうる。ソフトウェアルーチン（例えば、記憶された実行可能命令）が、メモリ３５４（ランダムアクセスメモリ、読取専用メモリ、フロッピー若しくはハードディスクドライブ、又はその他の形態のデジタルストレージなど）に記憶されうる。サポート回路３５６は、従来通り中央処理ユニット３５２に連結されており、キャッシュ、クロック回路、入出力システム、及び電力供給源などを含みうる。コントローラ３５０と処理チャンバ３００の様々な構成要素との間の双方向通信は、多数の信号ケーブルを通じて処理される。
【0031】
［００３３］引き続き図１を参照するに、方法１００は、１０２において、ガス供給部から処理チャンバの処理空間内へと、気化前駆体を供給することを含む。例えば、ガスパネル３５８が、基板（例えば基板３０３）上に間隙充填膜（例えば、ＳｉＯｘなどの流動性シリコン膜）を堆積（発現）させるために、処理チャンバ３００（例えば、処理チャンバ２１４Ａ－２１４Ｄのうちの１つ）の処理空間３０６内へと、一又は複数の気化前駆体を供給しうる。少なくとも一部の実施形態では、ガスパネル３５８は、シラザン状の膜（ＳｉＮＨｘ）を形成するために、トリシリルアミン（ＴＳＡ）を含む気化前駆体を供給しうる。
【0032】
［００３４］次に、方法１００は、１０４において、遠隔プラズマ源から、イオン及びラジカルを含む付活元素を供給することを含む。例えば、遠隔プラズマ源３７７が、アルゴン、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、及び／又は酸素（Ｏ２）を含む一又は複数の付活元素を供給しうる。例えば、少なくとも一部の実施形態では、付活元素は、アンモニアラジカル（ＮＨｘ、Ｈ２ラジカル、及びアルゴンイオン、のうちの少なくとも１つを含みうる。
【0033】
［００３５］次に、方法１００は、１０６において、ＲＦソース電力を第１デューティサイクルで使用して付活元素を励起し、気化前駆体と反応させて、処理空間内に配置された基板支持体に支持されている基板上に膜を堆積させることを含む。例えば、アンモニアラジカルが、（例えば、遠隔プラズマ源からの）アルゴンイオンによって励起され、気化前駆体（例えばＴＳＡ）と反応することになりうる。アンモニアラジカルと気化前駆体との反応により、基板上に流動性ポリシラザンベースの膜（ＳｉＮＨｘ）が堆積される。１０６において、ＲＦ電源３４３は約１００Ｗから約５０００Ｗでありうる。例えば、少なくとも一部の実施形態では、ＲＦ電源３４３は約１００Ｗであり、かつ、約５０ｋＨｚから約２００ＭＨｚの範囲内の（例えば１３．５６ＭＨｚの）微調整可能な周波数でありうる。加えて、ＲＦ電源３４３は、約１０％（パルス化される場合）から約１００％（連続的な場合）のデューティサイクルで動作しうる。更に、１０６において、基板の温度は約－２０℃から約９０℃に維持されうる。少なくとも一部の実施形態では、基板の温度は、約２０℃（例えばおおよその室温）に維持されうる。更に、１０６において、処理チャンバの処理空間内の圧力は、約１０ｍトールから５トールの圧力に維持されうる。
【0034】
［００３６］次に、方法１００は、１０８において、第１デューティサイクルとは異なる第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から第１プロセスガスを供給することを含む。例えば、遠隔プラズマ源３７７が、処理チャンバ３００の処理空間３０６に、一又は複数の酸素含有ガスを供給しうる。少なくとも一部の実施形態では、一又は複数の酸素含有ガスはＯ２でありうる。Ｏ２は、ＳｉＮＨｘをＳｉＯｘに変換する（例えば、基板上にＳｉＯｘネットワークを形成する）ために、処理空間３０６内に供給されうる。加えて、１０８において、ＲＦバイアス電源３８４は、約０．１％から約２０％のデューティサイクルで動作してよく、約５００Ｗから約２５００Ｗの（例えば約２０００Ｗの）電力レベルで、かつ約１Ｈｚから約２０Ｈｚのパルス周波数で動作しうる。１０８において、ＲＦソース電力とＲＦバイアス電力とはそれぞれ、シャワーヘッド３３０（又はリッド３０４）と基板支持体３４８とに同時に提供されうる。
【0035】
［００３７］次に、方法１００は、１１０において、第２デューティサイクルで基板支持体にＲＦバイアス電力を提供しつつ、遠隔プラズマ源から供給された第２プロセスガス及びガス供給部から供給された第３プロセスガスから形成された混合プロセスガスを供給することを含む。例えば、遠隔プラズマ源３７７は、一又は複数の不活性（貴）ガスを供給しうる。少なくとも一部の実施形態では、遠隔プラズマ源３７７はアルゴンを供給しうる。同様に、ガスパネル３５８も、一又は複数の不活性ガスを供給しうる。少なくとも一部の実施形態では、ガスパネル３５８はヘリウムを供給しうる。代替的又は追加的には、遠隔プラズマ源３７７とガスパネル３５８の各々が、第２プロセスガスと第３プロセスガスの両方を供給するよう構成されることもある。その他の不活性ガスも使用されうる。１１０において混合ガスを供給するのと同時に、ＲＦソース電力を第１デューティサイクルでシャワーヘッドに提供し、ＲＦバイアス電力を第２デューティサイクルで基板支持体に提供することによって、ＳｉＯｘ膜の緻密化と安定化が促進され、このことは、後述する堆積後の高温／高圧アニールプロセスに対してＳｉＯｘ膜が耐性を有するようになる上で役立つことを、発明者らは見出した。少なくとも一部の実施形態では、１０８及び１１０において、一又は複数の追加のガスが提供されることもある。例えば、一又は複数の水素含有ガスが提供されうる。少なくとも一部の実施形態では、１０８においてＯ２が供給されている間、及び／又は１１０において混合プロセスガスが供給されている間に、Ｈ２が提供されうる。
【0036】
［００３８］少なくとも一部の実施形態では、ＲＦソース電力及びＲＦバイアス電力は、閉ループのガスプロセス方式で順次提供されうる。例えば、少なくとも一部の実施形態では、１１０の後に、ＳｉＯｘ膜の望ましい厚さが実現されるまで、必要に応じて、１０２－１１０が（例えば周期的モードで）反復されうる。そのために、ＳｉＯｘ膜の組成を微調整するよう、サイクル当たりの厚さ及び処理条件（例えばソース／バイアス電力、パルス周波数、デューティサイクル、プロセスガス、温度、圧力、オンタイムなど）といったプロセスパラメータが変更されうる。更に、均一なＳｉＯｘ膜の獲得を促進するために、１０２－１１０のいずれかにおいて、基板支持体３４８が回転しうる。例えば、１０８及び１１０において、基板支持体３４８は回転しうる。
【0037】
［００３９］ＳｉＯｘ膜の品質は高温高圧アニールによって更に向上することが可能であり、このことは、ＳｉＯｘ膜の全厚全体にわたって、屈折率を増大させ、水素含有量を減少させるのに役立つ。したがって、方法１００は１１２において、基板をアニールすることを含む。例えば、１１０の後に、基板をアニールするために、ツール２００の移送チャンバ２０３内に配置された真空ロボット２４２が、処理チャンバ３００（例えば処理チャンバ２１４Ａ）から一又は複数の他の処理チャンバ（例えば処理チャンバ２１４Ｂ）に基板３０３を移送しうる。少なくとも一部の実施形態では、基板をアニールすることは、アニーリング中に、基板を約５００℃の温度に維持することと、処理チャンバ２１４Ｂの処理空間を、約１０ｍトールから約３７５００トール（７０バール）の圧力に維持することと、処理空間に一又は複数のプロセスガス（Ａｒ、ＣＯ２、Ｄ２、Ｈ２、Ｎ２、及びＯ２など）を供給することと、を含む。
【0038】
［００４０］上記は本開示の実施形態を対象としているが、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も考案されうる。
【図1】
【図2】
【図3】
【国際調査報告】