特表 2024-532878 堆積欠陥を制御するための処理

(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】2024-09-10

(54)【発明の名称】堆積欠陥を制御するための処理

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240903BHJP

   C23C 16/26 20060101ALI20240903BHJP

   C23C 16/42 20060101ALI20240903BHJP

   C23C 16/56 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

C23C16/26

C23C16/42

C23C16/56

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024512028

(86)(22)【出願日】2022-08-22

(85)【翻訳文提出日】2024-04-18

(86)【国際出願番号】 US2022041091

(87)【国際公開番号】W WO2023028007

(87)【国際公開日】2023-03-02

(31)【優先権主張番号】17/412,721

(32)【優先日】2021-08-26

(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】ラティ， スダ

(72)【発明者】

【氏名】バラスブラマニアン， ガネーシュ

(72)【発明者】

【氏名】ラージャゴーパーラン， ナーガラージャン

(72)【発明者】

【氏名】カジャ， アブドゥル アジズ

(72)【発明者】

【氏名】パラ， プラシャンティ

(72)【発明者】

【氏名】テイラー， ヒラル ディー．

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA03

4K030AA04

4K030AA06

4K030AA09

4K030BA27

4K030BA37

4K030BB05

4K030DA02

4K030DA08

4K030FA03

4K030GA06

4K030JA10

4K030JA11

4K030JA16

5F045AA08

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5F045AB32

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5F045AB40

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5F045AD05

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5F045AD08

5F045AD09

5F045AE21

5F045AE23

5F045BB15

5F045BB17

5F045DP03

5F045DP28

5F045DQ10

5F045EB06

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5F045EH06

5F045EH14

5F045EH18

5F045EH20

5F045EK07

(57)【要約】

半導体処理の例示的な方法は、半導体処理チャンバの処理領域内で炭素含有前駆体のプラズマを生成することを含み得る。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域内に収容された基板上に炭素含有材料を堆積させることを含み得る。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域の中への炭素含有前駆体の流れを停止することを含み得る。該方法は、酸化材料のプラズマ放出物に炭素含有材料を接触させることを含み得る。該方法は、炭素含有材料の表面から揮発性物質を生成することを含み得る。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体処理チャンバの処理領域内で炭素含有前駆体のプラズマを生成すること、
前記半導体処理チャンバの前記処理領域内に収容された基板上に炭素含有材料を堆積させること、
前記半導体処理チャンバの前記処理領域の中への前記炭素含有前駆体の流れを停止すること、
酸化材料のプラズマ放出物に前記炭素含有材料を接触させること、及び
前記炭素含有材料の表面から揮発性物質を生成することを含む、半導体処理の方法。

【請求項2】

前記酸化材料は、酸素含有前駆体又はフッ素含有前駆体を含む、請求項１に記載の半導体処理の方法。

【請求項3】

前記酸化材料の前記プラズマ放出物は、前記半導体処理チャンバの前記処理領域内で生成される、請求項１に記載の半導体処理の方法。

【請求項4】

前記プラズマ放出物は、約２００W以下のプラズマ出力で生成される、請求項３に記載の半導体処理の方法。

【請求項5】

前記酸化材料の前記プラズマ放出物は、前記半導体処理チャンバの前記処理領域に流体結合された遠隔プラズマユニット内で生成される、請求項１に記載の半導体処理の方法。

【請求項6】

前記半導体処理チャンバの温度が、前記方法中に約４００℃以上に維持される、請求項１に記載の半導体処理の方法。

【請求項7】

前記酸化材料のプラズマ放出物に前記炭素含有材料を接触させることは、前記炭素含有材料の表面が負に帯電されることをもたらす、請求項１に記載の半導体処理の方法。

【請求項8】

前記酸化材料のプラズマ放出物に前記炭素含有材料を接触させることは、約３０秒以下にわたり実行される、請求項１に記載の半導体処理の方法。

【請求項9】

前記酸化材料のプラズマ放出物に前記炭素含有材料を接触させることは、前記炭素含有材料が前記基板上に堆積された直後に、前記半導体処理チャンバ内で実行される、請求項１に記載の半導体処理の方法。

【請求項10】

前記炭素含有前駆体と共にキャリアガスが流され、前記キャリアガスの流れは、前記酸化材料のプラズマ放出物に前記炭素含有材料を接触させている間に維持される、請求項１に記載の半導体処理の方法。

【請求項11】

プラズマが、前記炭素含有材料を堆積させることと、前記酸化材料のプラズマ放出物に前記炭素含有材料を接触させることと、の間で持続される、請求項１０に記載の半導体処理の方法。

【請求項12】

半導体処理チャンバの処理領域内で１以上の堆積前駆体のプラズマを生成すること、
前記半導体処理チャンバの前記処理領域内に収容された基板上に材料を堆積させること、
前記半導体処理チャンバの前記処理領域の中への前記１以上の堆積前駆体のうちの少なくとも１つの流れを停止すること、
酸化材料のプラズマ放出物に前記基板上に堆積された前記材料を接触させること、及び
前記基板上に堆積された前記材料の表面から揮発性物質を生成することを含む、半導体処理の方法。

【請求項13】

前記基板上に堆積された前記材料は、アモルファスカーボン、ドープ炭素、又はシリコン含有材料のうちの１以上を含む、請求項１２に記載の半導体処理の方法。

【請求項14】

前記酸化材料は、酸素含有前駆体又はフッ素含有前駆体を含む、請求項１２に記載の半導体処理の方法。

【請求項15】

前記酸化材料の前記プラズマ放出物は、前記半導体処理チャンバの前記処理領域内で生成され、前記プラズマ放出物は、約５００W以下のプラズマ出力で生成される、請求項１２に記載の半導体処理の方法。

【請求項16】

前記酸化材料のプラズマ放出物に前記基板上に堆積された前記材料を接触させることは、前記基板上に堆積された前記材料の表面が負に帯電されることをもたらす、請求項１２に記載の半導体処理の方法。

【請求項17】

前記酸化材料のプラズマ放出物に前記基板上に堆積された前記材料を接触させることは、約３０秒以下にわたり実行される、請求項１２に記載の半導体処理の方法。

【請求項18】

キャリアガスが、前記１以上の堆積前駆体のうちの１つとして含まれ、前記キャリアガスの流れが、前記酸化材料のプラズマ放出物に前記基板上に堆積された前記材料を接触させている間に維持され、プラズマが、前記基板上に前記材料を堆積させることと、前記酸化材料のプラズマ放出物に前記材料を接触させることと、の間で持続される、請求項１２に記載の半導体処理の方法。

【請求項19】

半導体処理チャンバの処理領域内で炭素含有前駆体のプラズマを生成すること、
前記半導体処理チャンバの前記処理領域内に収容された基板上に炭素含有材料を堆積させること、
前記半導体処理チャンバの前記処理領域の中への前記炭素含有前駆体の流れを停止すること、
前記半導体処理チャンバ内で酸化材料に前記炭素含有材料を接触させること、及び
前記炭素含有材料の表面を処理することを含む、半導体処理の方法。

【請求項20】

前記炭素含有材料の前記表面を処理することは、
前記半導体処理チャンバの前記処理領域内で前記酸化材料のプラズマを生成すること、
前記酸化材料のプラズマ放出物に前記炭素含有材料を接触させること、及び
前記炭素含有材料の表面から揮発性物質を生成することを含む、請求項１９に記載の半導体処理の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、2021年8月26日に出願された米国特許出願第17／412,721号の利益を主張し、当該米国特許出願の内容は、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。

【0002】

[0002] 本技術は、半導体処理方法に関する。特に、本技術は、欠陥の形成を低減させるために、基板及び堆積材料を処理する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003] 集積回路は、基板表面上に複雑にパターニングされた材料層を生成するプロセスによって可能となる。基板上にパターニングされた材料を生成することは、材料を形成し除去するための制御された方法を必要とする。デバイスの小型化が進むにつれて、堆積膜に沿った欠陥はより有害な影響を及ぼす可能性がある。欠陥の形成と堆積を制限するために、堆積パラメータとチャンバ洗浄の制御を改善することができる。しかし、このようなプロセスは、欠陥を十分に小さな寸法に制限することができない可能性があり、依然としてデバイスの性能に影響を及ぼし得る。

【0004】

[0004] したがって、高品質デバイス及び構造の製造に使用することができる、改善されたシステム及び方法が必要とされている。これらの必要性及びその他の必要性は、本技術によって対処される。

【発明の概要】

【0005】

[0005] 半導体処理の例示的な方法は、半導体処理チャンバの処理領域内で炭素含有前駆体のプラズマを生成することを含み得る。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域内に収容された基板上に炭素含有材料を堆積させることを含み得る。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域の中への炭素含有前駆体の流れを停止することを含み得る。該方法は、酸化材料のプラズマ放出物に炭素含有材料を接触させることを含み得る。該方法は、炭素含有材料の表面から揮発性物質を生成することを含み得る。

【0006】

[0006] 幾つかの実施形態では、酸化材料が、酸素含有前駆体又はフッ素含有前駆体であってよく又はそれらを含んでよい。酸化材料のプラズマ放出物は、半導体処理チャンバの処理領域内で生成され得る。プラズマ放出物は、約２００W以下のプラズマ出力で生成され得る。酸化材料のプラズマ放出物は、半導体処理チャンバの処理領域に流体結合された遠隔プラズマユニット内で生成され得る。半導体処理チャンバの温度は、該方法中に約４００℃以上に維持され得る。酸化材料のプラズマ放出物に炭素含有材料を接触させることによって、炭素含有材料の表面が負に帯電され得る。酸化材料のプラズマ放出物に炭素含有材料を接触させることは、約３０秒以下にわたり実行され得る。酸化材料のプラズマ放出物に炭素含有材料を接触させることは、炭素含有材料が基板上に堆積された直後に、半導体処理チャンバ内で実行され得る。キャリアガスが、炭素含有前駆体と共に流され得る。キャリアガスの流れは、酸化材料のプラズマ放出物に炭素含有材料を接触させている間に維持され得る。プラズマが、炭素含有材料を堆積させることと、酸化材料のプラズマ放出物に炭素含有材料を接触させることと、の間で持続され得る。

【0007】

[0007] 本技術の幾つかの実施形態は、半導体処理の方法を包含してよい。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域内で１以上の堆積前駆体のプラズマを生成することを含み得る。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域内に収容された基板上に材料を堆積させることを含み得る。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域の中への１以上の堆積前駆体のうちの少なくとも１つの流れを停止することを含み得る。該方法は、酸化材料のプラズマ放出物に、基板上に堆積された材料を接触させることを含み得る。該方法は、基板上に堆積された材料の表面から揮発性物質を生成することを含み得る。

【0008】

[0008] 幾つかの実施形態では、基板上に堆積された材料が、アモルファスカーボン、ドープ炭素、又はシリコン含有材料のうちの１以上を含み得る。酸化材料は、酸素含有前駆体又はフッ素含有前駆体であってよく又はそれらを含んでよい。酸化材料のプラズマ放出物は、半導体処理チャンバの処理領域内で生成され得る。プラズマ放出物は、約５００W以下のプラズマ出力で生成され得る。酸化材料のプラズマ放出物に、基板上に堆積された材料を接触させることによって、基板上に堆積された材料の表面が負に帯電され得る。酸化材料のプラズマ放出物に、基板上に堆積された材料を接触させることは、約３０秒以下にわたり実行され得る。キャリアガスが、１以上の堆積前駆体のうちの１つとして含まれ得る。キャリアガスの流れは、酸化材料のプラズマ放出物に、基板上に堆積された材料を接触させている間に維持され得る。プラズマが、基板上に材料を堆積させることと、酸化材料のプラズマ放出物に、基板上に堆積された材料を接触させることと、の間で持続され得る。

【0009】

[0009] 本技術の幾つかの実施形態は、半導体処理の方法を包含してよい。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域内で炭素含有前駆体のプラズマを生成することを含み得る。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域内に収容された基板上に炭素含有材料を堆積させることを含み得る。該方法は、半導体処理チャンバの処理領域の中への炭素含有前駆体の流れを停止することを含み得る。該方法は、半導体処理チャンバ内で酸化材料に炭素含有前駆体を接触させることを含み得る。該方法は、炭素含有材料の表面を処理することを含み得る。

【0010】

[0010] 幾つかの実施形態では、炭素含有材料の表面を処理することが、半導体処理チャンバの処理領域内で酸化材料のプラズマを生成することを含み得る。炭素含有材料の表面を処理することは、酸化材料のプラズマ放出物に炭素含有材料を接触させることを含み得る。炭素含有材料の表面を処理することは、炭素含有材料の表面から揮発性物質を生成することを含み得る。

【0011】

[0011] このような技術は、従来のシステム及び技法を超えた多数の利点を提供してよい。例えば、該プロセスは、普通であればインライン欠陥につながり得るはずの処理基板上の欠陥形成を低減させ得る。更に、本技術の複数の実施形態の複数の工程は、堆積材料の表面疎水性又は親水性を制御することによって、その後に堆積される材料の接着性を改善し得る。これらの実施形態及びその他の実施形態は、その多くの利点や特徴と共に、後述の記載及び添付の図面により詳細に説明されている。

【0012】

[0012] 開示された技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによってさらに理解を深めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】[0013] 本技術の幾つかの実施形態による、例示的な処理チャンバの概略断面図を示す。

【図2】[0014] 本技術の幾つか実施形態による、堆積方法における例示的な工程を示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

[0015] 図面のうちの幾つかは、概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺通りであると明記されていない限り、縮尺通りであるとみなしてはならないと理解するべきである。更に、概略図として、図面は、理解を助けるために提供されており、現実的な描写に比べて全ての態様又は情報を含まない場合があり、例示を目的として強調された素材を含むことがある。

【0015】

[0016] 添付図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同一の参照符号を有し得る。更に、同じ種類の様々な構成要素は、類似の構成要素間を区別する文字により、参照符号に従って区別することができる。本明細書において第１の参照符号のみが使用される場合、その記載は、文字に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちの何れにも適用可能である。

【0016】

[0017] 半導体処理における堆積工程は、基板上に任意の数の材料を形成するために含まれ得る。例えば、材料は、半導体構造を生成するために、ならびに基板上の材料のパターニング又は除去を容易にするために、基板上に堆積され得る。非限定的な一実施例として、基板上の材料の除去又はパターニングを容易にするために、ハードマスクが基板上に堆積され得る。ハードマスク堆積は、熱活性化堆積ならびにプラズマ強化堆積によるものを含む、任意の数のやり方で実行され得る。そのメカニズムにかかわらず、多くの堆積工程は、処理されている基板上のみならず、チャンバ構成要素上にも材料を堆積させる。例えば、処理領域内で、基板上ならびに基板が上に載置されるペデスタル又は支持体上、材料を処理領域の中に分配し得る面板又はディフューザ上、処理領域を画定するチャンバ壁上、並びに堆積後の材料及び副生成物用の排出経路を画定する構成要素上に堆積が生じ得る。

【0017】

[0018] 堆積プロセスが完了すると、基板は処理領域から取り出されてよく、チャンバは次に処理されるウエハのために洗浄されてよい。しかし、堆積プロセス及び／又は洗浄プロセスは、基板上の欠陥の形成に影響を与え得る。例えば、堆積中、材料は基板上だけではなく、処理領域内の様々なチャンバ表面上にも堆積し得る。堆積が完了してしまうと、一部の堆積材料が基板の上に落下し、形成された膜上に欠陥をもたらし得る。同様に、洗浄プロセスが完了し、新しい基板が処理チャンバの中に搬入された後で、処理領域の表面に残留物が未だ残っていることがあり、これが基板に落下する可能性があり、実行される堆積工程に影響を与えることがある。

【0018】

[0019] 大きな欠陥は、欠陥の形成を特定して対処することができる後続の計測工程によって比較的良好に制御され得るが、多くの欠陥は、小さ過ぎて現在の計測法を使用して特定することができない場合がある。例えば、２０nm以下の欠陥が堆積膜上に残ることがある。これらの欠陥は、歴史的により大きなフィーチャには影響がより少ないかもしれないが、限界寸法が小さいフィーチャでは、これらの欠陥が、縮小されたスケーリングにおける後続のフィーチャ形成の位置ずれなどの課題をもたらす可能性がある。例えば、マスク上で実行されるリソグラフィ工程などの後続の処理中に、欠陥がパターン形成を変化させることがあり、これは後続の処理に影響を与えるインライン欠陥を生成し得、デバイスの損傷や廃棄につながる可能性がある。

【0019】

[0020] 本技術は、基板上に堆積した欠陥を除去し得る処理を、堆積の前及び／又は後に実行することによって、これらの制限を克服し得る。酸化材料に材料を接触させることによって、多くの欠陥粒子が揮発し、チャンバから排出されてよい。以下で説明される複数のプラズマ処理工程が実行され得る本技術の複数の実施形態によるチャンバの一般的な複数の態様を説明した後で、本技術の複数の実施形態による特定のプロセス及び工程が説明されることになる。説明される技法は、幾つかのプロセスを改善するために使用されてよく、様々な処理チャンバ及び工程に適用可能であり得るので、本技術は説明される特定のチャンバ又は処理に限定されることを意図していないことが理解されよう。

【0020】

[0021] 図１は、本技術の幾つかの実施形態による、例示的な処理チャンバ１００の断面図を示す。本図は、本技術の１以上の態様を組み込み、及び／又は、本技術の複数の実施形態による１以上の工程を実行するように特に構成され得る、システムの態様を示し得る。チャンバ１００又は実行される方法の更なる詳細が、以下で更に説明され得る。チャンバ１００を利用して、本技術の幾つかの実施形態に従って膜層を形成することができるが、該方法は、膜形成が行われ得る任意のチャンバ内で同様に実行されてよいことを理解されたい。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２、チャンバ本体１０２の内部に配置された基板支持体１０４、及び、チャンバ本体１０２に結合され、基板支持体１０４を処理空間１２０内に囲い込むリッドアセンブリ１０６を含み得る。基板１０３は、開口部１２６を通して処理空間１２０に提供されてよく、この開口部は、スリットバルブ又はドアを用いて処理のために従来通りに封止されてよい。基板１０３は、処理中に基板支持体の表面１０５上に載置されてよい。基板支持体１０４は、矢印１４５で示されているように、基板支持体１０４のシャフト１４４が配置され得る軸１４７に沿って回転可能であり得る。代替的に、基板支持体１０４は、堆積プロセス中に必要に応じて持ち上げて回転させることができる。

【0021】

[0022] プラズマプロファイル変調器１１１が、基板支持体１０４上に配置された基板１０３にわたるプラズマの分布を制御するために、処理チャンバ１００内に配置され得る。プラズマプロファイル変調器１１１は、第１の電極１０８を含み得る。第１の電極１０８は、チャンバ本体１０２に隣接して配置されてよく、チャンバ本体１０２をリッドアセンブリ１０６の他の構成要素から分離し得る。第１の電極１０８は、リッドアセンブリ１０６の一部であってよく、又は別個の側壁電極であってもよい。第１の電極１０８は、環状又はリング状の部材であってよく、リング電極であってよい。第１の電極１０８は、処理空間１２０を囲む処理チャンバ１００の外周の連続的なループであってよく、所望の場合、選択された位置において不連続であってもよい。第１の電極１０８はまた、例えば穿孔リング又はメッシュ電極などの穿孔電極であってもよく、又は例えば二次ガス分配器などの平板電極であってもよい。

【0022】

[0023] 例えば酸化アルミニウム及び／又は窒化アルミニウムといったセラミック又は金属酸化物などの誘電材料であってよい１以上の絶縁体１１０ａ、１１０ｂが、第１の電極１０８に接触してよく、第１の電極１０８をガス分配器１１２から及びチャンバ本体１０２から電気的且つ熱的に分離してよい。ガス分配器１１２は、プロセス前駆体を処理空間１２０の中に分配するための開孔１１８を画定してよい。ガス分配器１１２は、処理チャンバに結合されてよいRF生成器、RF電源、DC電源、パルス状DC電源、パルス状RF電源、又は任意の他の電源などの、第１の電力源１４２に結合され得る。幾つかの実施形態では、第１の電力源１４２がRF電源であってよい。

【0023】

[0024] ガス分配器１１２は、導電性ガス分配器又は非導電性ガス分配器であってよい。ガス分配器１１２はまた、導電性及び非導電性の構成要素で形成されてもよい。例えば、ガス分配器１１２の本体が導電性であってよい一方で、ガス分配器１１２の面板は非導電性であってよい。ガス分配器１１２は、図１で示されているような第１の電力源１４２などによって電力供給されてよく、又は、幾つかの実施形態では、ガス分配器１１２は、接地されてもよい。

【0024】

[0025] 第１の電極１０８は、処理チャンバ１００の接地経路を制御してよい第１の同調回路１２８に結合され得る。第１の同調回路１２８は、第１の電子センサ１３０、及び第１の電子コントローラ１３４を含んでよい。第１の電子コントローラ１３４は、可変キャパシタ又は他の回路素子であってよく、又はそれを含んでよい。第１の同調回路１２８は、１以上のインダクタ１３２であってよく、又はそれを含んでよい。第１の同調回路１２８は、処理中に処理空間１２０内に存在するプラズマ条件下で可変又は制御可能なインピーダンスを可能にする任意の回路であってよい。図示されているような幾つかの実施形態では、第１の同調回路１２８が、接地と第１の電子センサ１３０との間で平行に結合された第１の回路脚及び第２の回路脚を含んでよい。第１の回路脚は、第１のインダクタ１３２Ａを含んでよい。第２の回路脚は、第１の電子コントローラ１３４と直列に結合された第２のインダクタ１３２Ｂを含んでよい。第２のインダクタ１３２Ｂは、第１の電子コントローラ１３４と、第１及び第２の回路脚の両方を第１の電子センサ１３０に結合するノードとの間に配置されてよい。第１の電子センサ１３０は、電圧又は電流センサであってよく、第１の電子コントローラ１３４に結合されてよい。第１の電子コントローラ１３４は、処理空間１２０の内側のプラズマ状態のある程度の閉ループ制御を許容し得る。

【0025】

[0026] 第２の電極１２２が、基板支持体１０４に結合されてよい。第２の電極１２２は、基板支持体１０４内に埋め込まれてよく、又は基板支持体１０４の表面に結合されてよい。第２の電極１２２は、板、穿孔板、メッシュ、ワイヤスクリーン、又は導電性要素の任意の他の分散設備（distributed arrangement）であってよい。第２の電極１２２は、同調電極であってよく、例えば、基板支持体１０４のシャフト１４４内に配置された、５０オームなどの選択された抵抗を有するケーブルなどの導管１４６によって、第２の同調回路１３６に結合され得る。第２の同調回路１３６は、第２の電子センサ１３８及び第２の電子コントローラ１４０を有してよい。第２の電子コントローラ１４０は、第２の可変キャパシタであってよい。第２の電子センサ１３８は、電圧又は電流センサであってよく、処理空間１２０内のプラズマ状態を更に制御するために、第２の電子コントローラ１４０に結合されてよい。

【0026】

[0027] バイアス電極及び／又は静電チャック電極であってよい第３の電極１２４が、基板支持体１０４に結合され得る。第３の電極は、フィルタ１４８を通して第２の電力源１５０に結合されてよい。フィルタ１４８は、インピーダンス整合回路であってよい。第２の電力源１５０は、DC電源、パルス状DC電源、RFバイアス電源、パルス状RF源若しくはバイアス電源、又はこれらの組み合わせ若しくは他の電源であってよい。幾つかの実施形態では、第２の電力源１５０が、RFバイアス電源であってよい。

【0027】

[0028] 図１のリッドアセンブリ１０６及び基板支持体１０４は、プラズマ又は熱処理用の任意の処理チャンバと共に使用されてよい。工程中、処理チャンバ１００が、処理空間１２０内のプラズマ状態のリアルタイム制御を許容し得る。基板１０３は、基板支持体１０４上に配置されてよく、プロセスガスが、任意の所望のフロープラン（flow plan）に従って入口１１４を使用してリッドアセンブリ１０６を通して流されてよい。幾つかの実施形態では、入口１１４が、遠隔プラズマ源ユニット１１６、ならびにプロセスガス供給用のバイパス１１７からの供給を含んでよい。遠隔プラズマ源ユニット１１６は、チャンバに流体結合されてよい。プロセスガスは、遠隔プラズマ源ユニット１１６を通って流れなくてもよい。ガスは、出口１５２を通って処理チャンバ１００を出ることができる。電源が、処理空間１２０内にプラズマを確立するために、ガス分配器１１２に結合されてよい。幾つかの実施形態では、基板が、第３の電極１２４を使用して電気バイアスをかけられてよい。

【0028】

[0029] 処理空間１２０内のプラズマを励起すると、プラズマと第１の電極１０８との間に電位差が確立され得る。また、プラズマと第２の電極１２２との間に電位差が確立され得る。次いで、電子コントローラ１３４、１４０が、２つの同調回路１２８、１３６によって表される接地経路の流れ特性を調整するために使用されてよい。堆積速度の独立した制御と、中心から縁部までのプラズマ密度の均一性の独立した制御とを行うために、第１の同調回路１２８と第２の同調回路１３６とに設定点がもたらされ得る。電子コントローラが両方とも可変キャパシタであり得る複数の実施形態では、電子センサが、独立して、堆積速度を最大化し、厚さの不均一性を最小化するように可変キャパシタを調整し得る。

【0029】

[0030] 同調回路１２８、１３６の各々は、それぞれの電子コントローラ１３４、１４０を使用して調整されてよい可変インピーダンスを有し得る。電子コントローラ１３４、１４０が可変キャパシタである場合、可変キャパシタの各々の容量範囲、並びに第１のインダクタ１３２Ａ及び第２のインダクタ１３２Ｂのインダクタンスは、インピーダンスの範囲を提供するように選択され得る。この範囲は、プラズマの周波数特性や電圧特性に依存し、各可変キャパシタの容量範囲に最小値が存在し得る。それゆえ、第１の電子コントローラ１３４の容量が最小又は最大であるときに、第１の同調回路１２８のインピーダンスは高くなり、基板支持体の上の空中又は横方向の被覆率（coverage）が最小であるプラズマ形状がもたらされ得る。第１の電子コントローラ１３４の容量が第１の同調回路１２８のインピーダンスを最小化する値に近づくと、プラズマの空中被覆率は最大まで成長し、基板支持体１０４の全作業領域を効果的に覆うことになり得る。第１の電子コントローラ１３４の容量が最小インピーダンス設定から外れると、プラズマ形状がチャンバ壁から収縮し、基板支持体の空中被覆率が低下することがある。第２の電子コントローラ１４０は、同様の効果を有し、第２の電子コントローラ１４０の容量が変更可能なので、基板支持体上のプラズマの空中被覆率を増減させることができる。

【0030】

[0031] 電子センサ１３０、１３８は、閉ループでそれぞれの回路１２８、１３６を調整するために使用され得る。使用されるセンサの種類に応じて、電流又は電圧の設定点が各センサに設けられ、各それぞれの電子コントローラ１３４、１４０への調整を決定する制御ソフトウェアであって、設定点からの偏差を最小化する制御ソフトウェアがセンサに提供され得る。その結果、処理中に、プラズマ形状が選択され、動的に制御され得る。前述の説明は、可変キャパシタであり得る電子コントローラ１３４、１４０に基づいているが、調整可能なインピーダンスを有する同調回路１２８、１３６を提供するために、調整可能な特性を有する任意の電子部品が使用され得ることが理解されよう。

【0031】

[0032] 図２を参照すると、本技術の幾つかの実施形態による処理方法２００における例示的な複数の工程が示されている。該方法は、上述された処理チャンバ１００、ならびに工程が実行され得る任意の他のチャンバを含む、様々な処理チャンバ内で実行されてよい。方法２００は、本技術による方法の幾つかの実施形態に特に関連付けられてよく又は関連付けられなくてもよい、幾つかの任意選択的な工程を含んでよい。例えば、工程のうちの多くは、構造形成のより広い範囲を提供するために説明されているが、本技術にとって重要ではなく、又は容易に理解されるであろう代替的な方法論によって実行されてもよい。方法２００は、基板又は基板上に堆積した材料の表面欠陥を低減させるための幾つかの工程を含み得る処理方法を含んでよい。以下で更に説明されるように、表面エネルギーを調整し、及び／又は、基板上の露出された材料を表面的にエッチングすることによって、欠陥を制限又は防止することができ、リソグラフィを含む下流のプロセスを改善することができる。

【0032】

[0033] 幾つかの実施形態では、方法２００がまた、任意選択的な工程２０５において、基板表面を前処理することも任意選択的に含んでよい。基板の表面を前処理することによって、基板と膜との間の良好な終端を生じさせ、膜の接着性を向上させることができる。更に、基板に落下する可能性がある任意の材料は、膜の堆積の前にパージ又は除去されてよい。前処理は、熱プロセスであってよく若しくは熱プロセスを含んでよく、又はプラズマ強化プロセスを含んでよい。処理条件又は材料は、以下で説明される任意の処理条件又は材料と同様であってよく、それらは、堆積中に又は堆積の後に行われる処理中に使用されてよい。この処理には、水素含有前駆体、窒素含有前駆体、以下で説明されることとなる酸化前駆体、又は幾つかの他の前駆体の供給が含まれる。例示的な前駆体としては、水素、アンモニア、又は他の水素含有前駆体若しくは窒素含有前駆体、又は以下で更に説明されるように、基板若しくは欠陥材料と相互作用する可能性のある任意の酸化前駆体を挙げることができる。例えば、幾つかの実施形態では、前処理が、本技術の複数の実施形態による膜の堆積の後に行われるとして以下で説明されることになる一部又は全部の工程を含んでよい。

【0033】

[0034] 工程２１０では、該方法が、半導体処理チャンバの処理領域内で炭素含有前駆体のプラズマを生成することを含んでよい。工程２１５では、炭素含有材料が基板上に堆積されてよい。基板は、前述されたような処理領域内の基板支持体上に載置されてよい。残りの開示では炭素含有材料を説明することとなるが、本技術の幾つかの実施形態は、更なる膜形成を含んで幾つかの更なる材料及び膜に適用可能であってよいことを理解されたい。例えば、プラズマ強化堆積が説明されるが、熱的に堆積された炭素含有膜も、本技術の複数の態様によって有益に処理されてよい。同様に、本技術の複数の実施形態で使用されてよい他の複数の材料には、ドープ炭素及び／又はドープシリコンを含む、シリコン含有材料、並びに、本技術の幾つかの実施形態に組み込まれ得ることが当業者であれば容易に理解可能であり得るような、幾つかの更なるマスク又は堆積生成物が含まれてよい。

【0034】

[0035] 処理が実行されるプラズマ出力は、様々な膜の特性と同様に、膜成長に影響を与え得る。例えば、膜内に炭素を組み込むことで、膜内にメチル基を更に組み込むことができ、誘電率を下げることができる。しかし、プラズマ処理中に、メチル部分は比較的容易に分解され得、次いで、炭素は単にチャンバから排出される可能性がある。更に、プラズマ出力が増加すると、膜の衝突（bombardment）が増加し得る。これにより、細孔が除去されてよく、膜が緻密化され、膜の誘電率が更に低下する可能性がある。したがって、幾つかの実施形態では、プラズマが、約５００W以下のプラズマ出力で生成されてよく、約４５０W以下、約４００W以下、約３５０W以下、約３００W以下、約２５０W以下、約２００W以下、約１５０W以下、約１００W以下、約５０W以下、又はそれより下で生成されてよい。

【0035】

[0036] 同様に、プロセスが実行され得る圧力も、プロセスの態様に同様に影響を与え得る。例えば、圧力が高くなると、大気中の水分の吸収が増加し得る。これにより、膜の誘電率が高くなる可能性がある。圧力が低く維持されると、膜の疎水性が増加し得る。したがって、幾つかの実施形態では、十分に低い誘電率の生成を可能にするために、圧力が約１０Torr以下に維持されてよく、圧力は、約９Torr以下、約８Torr以下、約７Torr以下、約６Torr以下、約５Torr以下、約４Torr以下、約３Torr以下、約２Torr以下、約１Torr以下、約０．５Torr以下、又はそれより下に維持されてよい。しかし、膜の形成を促進するようプラズマパラメータを維持するために、圧力は、約０．５Torr以上に維持されてよく、約１Torr以上に維持されてよく、又はそれより上であってもよい。

【0036】

[0037] 工程２２０では、十分な堆積が行われてしまうと、炭素含有前駆体の流れは、任意の数の他の堆積前駆体と同様に停止されてよい。幾つかの実施形態では、プラズマが消され（使用されている場合）、次いで、堆積が行われた同じ処理チャンバ内でパージ工程が進行してよい。更に、幾つかの実施形態では、プラズマがパージへの移行中に維持されてよく、又はその後に再点火されてよい。これにより、堆積材料がシステムからより良好にパージされ得る。例えば、幾つかの実施形態では、プラズマが、工程２２５において酸化前駆体から生成されてよい。プラズマは、前述されたように遠隔プラズマユニット内で生成されてよく、又は処理領域内で生成されてよく、又は堆積の後に処理領域内で維持されてよい。炭素含有材料に関する１つの非限定的な実施例として、堆積前駆体は、アルゴン及び／又はヘリウムなどの１以上のキャリアガスを含んでよい。幾つかの実施形態では、炭素含有前駆体の供給が停止されたときに、キャリアガスの供給は、プラズマを維持するために少なくとも部分的に維持されてよい。更に、酸化材料が、炭素含有前駆体の流れを止めると同時に供給されてよい。これによっても、プラズマ生成を維持することが容易になる。

【0037】

[0038] 酸化材料のプラズマ放出物は、工程２３０において、炭素含有材料に接触してよく、炭素含有材料の露出された表面から揮発性物質を生成してよい。更に、プラズマエンベロープ内に捕捉又は保持された可能性がある任意の残留炭素含有材料、殊にプラズマから堆積するのに十分な大きさではないかもしれない小さな欠陥材料は、酸化材料と反応し得る。従来技術では、パージガスが流れているにもかかわらず、堆積プラズマが消えるや否や、小さな粒子が基板の表面に落下することがある。これは、粒子が基板に近く、排気経路が長いためであると考えられ、粒子がウエハに落下し、形成された膜内に欠陥を引き起こす可能性がある。殊に上述されたようなより小さな欠陥粒子は、２０nm未満の粒子の生成に寄与する可能性がある。というのも、普通であれば、これらの材料は堆積中にプラズマ内で持続する可能性があるはずだからである。

【0038】

[0039] しかし、酸化材料は、基板に落下する前にこれらの粒子と反応し得る。これにより、揮発性物質が生成されることが可能になる。１つの非限定的な実施例として、炭素‐水素ラジカル又は廃液種などの炭素含有材料は、酸素、フッ素、又は水素ラジカルと接触し得、システムから容易に排出され得る揮発性ガス種を生成する可能性がある。酸化材料は、炭素‐水素フラグメントのより大きな鎖へのアマルガメーション（融合）を制限し、より小さな気相核欠陥を制限することができる。これにより、基板上の欠陥発生が劇的に減少することが示されている。幾つかの実施形態では、酸化プラズマの形成は遠隔プラズマ領域で生じ得るが、処理領域内でプラズマを生成又は維持することによって、粒子はプラズマ内で維持されてよく、基板と接触する前に酸化材料と反応し得る。

【0039】

[0040] 幾つかの実施形態では、酸化材料が、酸素含有材料、フッ素含有材料、及び／又は水素含有材料であってよく又はそれらを含んでよい。非限定的な例として、酸化材料は、酸素、オゾン、亜酸化窒素、一酸化窒素、水、アルコール、炭素、水素、及びフッ素を含み得る任意の有機フッ素材料、四フッ化炭素、三フッ化窒素、フッ素ガス、又は任意の他のフッ素含有前駆体、二原子水素、アンモニア、又は酸素、フッ素、若しくは水素を含み得る任意の数の他の材料であってよく又はそれらを含んでよい。

【0040】

[0041] 堆積において使用されてよい炭素含有前駆体は、任意の数の炭素含有前駆体であってよく又はそれらを含んでよい。例えば、炭素含有前駆体は、任意の炭化水素ガス、又は炭素と水素を含むか若しくは炭素と水素から構成される任意の材料であってよく又はそれらを含んでよい。幾つかの実施形態では、炭素含有前駆体が、１以上の炭素-炭素二重結合及び／又は１以上の炭素-炭素三重結合によって特徴付けられてよい。したがって、幾つかの実施形態では、炭素含有前駆体が、アセチレン、エチレン、プロペンなどのアルカン、アルケン、若しくはアルキン、又は任意の他の炭素含有材料であってよく又はそれらを含んでよい。前駆体には、炭素と水素を含む前駆体が含まれてよく、これらは、任意の他の元素の結合と共に、任意の量の炭素及び水素結合を含んでよい。

【0041】

[0042] 上記で説明されたように、幾つかの実施形態は、シリコン含有材料生成を含んでよい。本技術の幾つかの実施形態による処理中に使用されてよいシリコン含有前駆体の非限定的な例には、シラン、ジシラン、トリシラン、四フッ化ケイ素、四塩化ケイ素、ジクロロシラン、ならびにシリコン含有膜形成において使用され得る任意の他のシリコン含有前駆体が含まれる。ドーパント前駆体がまた、ドープ膜を生成するために他の前駆体のいずれかと共に使用されてもよい。含まれ得る１つのドーパントとして、ホウ素含有前駆体が、ボラン、ジボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、デカボラン、又は任意の他のホウ素含有前駆体を含んでよく、これらは、堆積された膜内に任意の量のホウ素を組み込んでいてよい。

【0042】

[0043] 処理領域内の温度、又は基板温度若しくは支持体温度は、堆積温度に維持されてよく、又は幾つかの実施形態で上昇されてもよい。したがって、本技術の実施形態では、温度が堆積工程において使用される任意の温度であってよく、例えば、約１００℃以上、約２００℃以上、約３００℃以上、約４００℃以上、約５００℃以上、又はそれより上であってよい。圧力は、堆積工程の間に増減されてよく、酸化材料及び堆積された材料との相互作用の量を制御するために使用されてよい。例えば、圧力が増加すると、酸化材料と基板との間の影響又は相互作用の量が増加し、膜のエッチングの量を高める可能性がある。同様に、それよりかなり低い圧力で、平均自由行程が増加する可能性があり、これにより、イオンエネルギーが増加し得、堆積された膜のスパッタリングの量が増加する可能性がある。その結果、堆積された材料の損失を制御するために、圧力は堆積工程の任意の圧力に維持されてよいが、幾つかの実施形態では、圧力が、約２Torrと約２０Torrとの間に維持されてよく、約１５Torr以下、約１２Torr以下、約１０Torr以下、約８Torr以下、約５Torr以下、又は約３Torr以下に維持されてよい。

【0043】

[0044] 上述されたように、酸化材料は、基板上に形成された材料のエッチングの量を規定してよい。例えば、酸素含有材料は、しばしば、炭素膜又はハードマスクをエッチングするために使用される。除去の量を低減させ又は制限するために、酸化材料のプラズマ種を生成するときに使用されるプラズマ出力は、約５００W以下に維持されてよく、約４５０W以下、約４００W以下、約３５０W以下、約３００W以下、約２５０W以下、約２００W以下、約１５０W以下、約１００W以下、約５０W以下、又はそれより下に維持されてよい。低出力のパージプロセスを実行することによって、堆積された材料の除去が、約１nm以下で維持されてよく、材料の二三の単層で維持されてよく、又はそれより下であってよい。これは、表面から粒子を除去するのに十分であってよく、これらの粒子は、膜に対する引力又は結合エネルギーが低くてよく、容易に揮発して除去されてよく、形成された膜を維持しながら、膜上の欠陥を解決することができる。更に、酸化材料でより低出力の処理を実行することによって、堆積された材料に沿った表面吸引力が調整されてよい。例えば、酸素や他の多くの核種は、負に帯電している可能性があり、表面が電気陰性になる可能性がある。これにより、処理領域内で浮遊する粒子に反発力を与え、粒子が基板に着地する代わりにシステムから確実にパージされてよい。

【0044】

[0045] 更に、基板の表面エネルギーは、幾つかの実施形態では、より親水性又は疎水性になるように調整されてよく、これにより、上述された反発力を提供するだけではなく、後に堆積される膜の接着性にも影響を与え得る。例えば、幾つかの実施形態では、後続の処理工程が、基板上に１以上の他の材料を堆積させることを含んでよい。基板表面が、その後に堆積される材料を引き寄せる可能性がある場合、他の調整は必要でないかもしれない。更に、処理された表面が、その後に生成された膜に反発する可能性がある場合、これは、接着性を低減させ、膜の剥離をもたらし得る。したがって、幾つかの実施形態では、基板上の粒子欠陥を低減させ得る十分なパージの後に、基板上の表面エネルギーを調整するために別個の処理が実行されてよい。例えば、表面と相互作用させるために、水素含有材料又はプラズマ放出物が供給されてよく、これにより、表面エネルギーが調整されてよく、後に形成される膜との接着特性が改善されてよい。幾つかの他の処理は、プラズマパージにおいて利用される前駆体の使用を含んでよく、膜表面のエネルギー変化への影響に基づいて、プラズマパージ用の材料を選択することも含んでよい。例えば、膜の表面エネルギー、具体的にはヤングの式から得られる固体表面自由エネルギーは、利用される材料に応じて増減し得る。一例として、窒素処理を実行して、膜の表面エネルギーをわずかに高め、接着適合性を促進することができる。より大きな増加が必要とされ得る場合、より電気陰性度の高い材料が使用されてよい。例えば、プラズマパージにおいて亜酸化窒素を使用して、大きな表面エネルギーの変化をもたらすことができ、プラズマパージにおいて酸素を使用して、更に大きな表面エネルギーの変化をもたらすことができる。これらの処理はそれぞれ、膜表面に接触する電気陰性材料の数を増加させ、膜表面のエネルギーにますます影響を与えることができる。更に、複数の材料を使用して、膜表面のエネルギーを低減させることもできる。例えば、フッ素含有材料を使用して、後続のプロセス前に、膜表面のエネルギーを低減させることもできる。

【0045】

[0046] 上記で説明されたように、酸化材料への曝露により、幾つかの実施形態では、プロセスが十分に制御されない場合、エッチングを引き起こす可能性がある。これは、生成された膜に孔食や他の課題をもたらし得る。したがって、幾つかの実施形態では、本技術の複数の実施形態によるプラズマパージ工程が、約３０秒以下のプラズマ生成若しくは酸化種への曝露で実行されてよく、約２５秒以下、約２０秒以下、約１５秒以下、約１０秒以下、約５秒以下、又はそれより下で実行されてよい。同様に、酸化材料の量を制限することによって、プロセスは、粒子生成及び欠陥形成を制限し得る気相反応が生じることを可能にしながら、制限されたエッチングを確実にしてよい。例えば、形成された膜の制限されたエッチングを確実にするために、酸化材料は、約２５０sccm以下の流量で供給されてよく、約２００sccm以下、約１５０sccm以下、約１００sccm、約５０sccm、又はそれより下で供給されてよい。

【0046】

[0047] プラズマプロセスは、生成される膜に応じて、幾つかの実施形態では、必要でないかもしれない。代わりに、パージ及び浸漬（ソーク）工程が実行されてよい。その場合、プラズマ強化されない酸化材料が、処理領域の中へ流れ、基板との相互作用を可能にする。これにより、ラジカル放出物堆積種も捕捉し、堆積される材料上の表面電荷を調整することが可能になる。本技術の幾つかの実施形態に従ってパージ処理を実行することによって、欠陥の生成を大幅に低減させることができる。

【0047】

[0048] 前述の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すために、数々の詳細が提示されている。しかし、当業者には、これらの詳細のうちの一部がなくても、或いは、追加の詳細があれば、特定の複数の実施形態を実施することができることは明らかであろう。

【0048】

[0049] 幾つかの実施形態を開示したが、当業者は、実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造物、及び均等物を使用できることを認識されよう。更に、幾つかの周知の処理及び要素は、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために説明されていない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきでない。更に、方法又は処理は、連続的又は段階的に説明され得るが、工程は、同時に行われてもよく、又は、記載よりも異なる順序で行われてもよいことを理解するべきである。

【0049】

[0050] 値の範囲が提供されている場合、文脈上そうでないと明示されていない限り、当然ながら、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限値の最も小さい単位まで具体的に開示されている。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意の小さい範囲、そしてその記載範囲のその他の任意の記載された値又は介在する値も含まれる。これら小さい範囲の上限及び下限は、その範囲に個々に含まれ、又はその範囲から除外される場合があり、小さい範囲に限界値の何れかが含まれる、どちらも含まれない、又は両方が含まれる各範囲もまた、記載された範囲における明確に除外される任意の限界値を条件として、この技術範囲に包含される。記載された範囲が、限界値の片方又は両方を含む場合、これらの含められた限界値のいずれか又は両方を除外する範囲も含まれる。

【0050】

[0051] 本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が他のことを明らかに示していない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「ある前駆体（a precursor）」への言及は、複数のこのような前駆体を含み、「その層（the layer）」への言及は、当業者に知られている１つ又は複数の層及びその均等物への言及を含み、その他の形にも同様のことが当てはまる。

【0051】

[0052] また、「備える（comprise（s））」、「備えている（comprising）」、「含有する（contain（s））」、「含有している（containing）」、「含む（include（s））」、及び「含んでいる（including）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又は工程の存在を特定することを意図しているが、１以上のその他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又は群の存在若しくは追加を除外するものではない。

【図1】

【図2】

【国際調査報告】