特表 2024-535072 基板からの残留物除去のためのインサイチュ裏面プラズマ処理

(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】2024-09-26

(54)【発明の名称】基板からの残留物除去のためのインサイチュ裏面プラズマ処理

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240918BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240918BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240918BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 102

H01L21/31 C

H01L21/302 101B

H01L21/304 645C

H01L21/304 645A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024518103

(86)(22)【出願日】2022-09-15

(85)【翻訳文提出日】2024-05-10

(86)【国際出願番号】 US2022043635

(87)【国際公開番号】W WO2023049013

(87)【国際公開日】2023-03-30

(31)【優先権主張番号】63/246,861

(32)【優先日】2021-09-22

(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】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ホン・ツー

(72)【発明者】

【氏名】カオ・チェズヘン

(72)【発明者】

【氏名】ジー・チュンハイ

(72)【発明者】

【氏名】リー・ミン

【テーマコード（参考）】

5F004

5F045

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F004AA14

5F004AA16

5F004BA04

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BD04

5F004CA04

5F004DA00

5F004DA20

5F004DA22

5F004DA24

5F004DA25

5F004EA28

5F045AA08

5F045AA15

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EE17

5F045EF05

5F045EH05

5F045EH12

5F045EK07

5F045EM02

5F045EM05

5F045HA02

5F045HA12

5F157AA15

5F157AA62

5F157BG05

5F157BG06

5F157BG12

5F157BG13

5F157BG15

5F157BG34

5F157BG35

5F157BG36

(57)【要約】

【解決手段】処理チャンバ内に配置されているペデスタルを貫通する複数のリフトピン上に基板を装填する、基板を処理する方法。複数のリフトピンを降下させて、基板をペデスタル上に載置する。基板上に膜を成膜するための成膜ガス混合物が供給される。成膜ガス混合物の供給が停止される。複数のリフトピンを使用して、基板を処理チャンバ内のペデスタルの上方に上昇させる。エッチングガス混合物が供給される。残留膜を除去するために、処理チャンバ内で基板とペデスタルの表面との間にプラズマが打ち込まれる。
【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、
処理チャンバ内に配置されているペデスタルを貫通する複数のリフトピン上に前記基板を装填することと、
前記基板を前記ペデスタル上に載置するために前記複数のリフトピンを降下させることと、
前記基板上に膜を成膜するための成膜ガス混合物を供給することと、
前記成膜ガス混合物の前記供給を停止することと、
前記複数のリフトピンを使用して、前記基板を前記処理チャンバ内の前記ペデスタルの上方に上昇させることと、
エッチングガス混合物を供給することと、
残留膜を除去するためのエッチングを行うために、前記処理チャンバ内で前記基板と前記ペデスタルの表面との間にプラズマを打ち込むことと、を含む、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、前記成膜中にプラズマを打ち込むことを更に含む、方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法であって、
前記成膜中にはＲＦ出力を第１のＲＦ出力値に設定することと、
前記エッチング中には前記ＲＦ出力を前記第１のＲＦ出力値とは異なる第２のＲＦ出力値に設定することと、を更に含む、方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法であって、
前記成膜中に前記処理チャンバ内の圧力を第１の圧力値に設定することと、
前記エッチング中に前記処理チャンバ内の圧力を前記第１の圧力値とは異なる第２の圧力値に設定することと、を更に含む、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法であって、
前記複数のリフトピンは前記基板の装填中に第１の高さまで上昇させられ、
前記複数のリフトピンはエッチング中に第２の高さまで上昇させられる、方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、前記第１の高さと前記第２の高さは同じである、方法。

【請求項7】

請求項５に記載の方法であって、前記基板は前記ペデスタルに面する裏面とシャワーヘッドの底面に面する前面とを含み、前記複数のリフトピンが前記第２の高さにあるとき、前記基板の前記前面と前記シャワーヘッドの前記底面との間に２ｍｍ以下の隙間が画定される、方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法であって、前記成膜中にはシャワーヘッドを使用して前記成膜ガス混合物を、および前記エッチング中には前記シャワーヘッドを使用して前記エッチングガス混合物を供給するように、ガス給送システムを構成することを更に含む、方法。

【請求項9】

請求項１に記載の方法であって、前記成膜中にはシャワーヘッドを使用して前記成膜ガス混合物を、および前記エッチング中には前記シャワーヘッドを使用してパージガスを供給するように、ガス給送システムを構成することを更に含む、方法。

【請求項10】

請求項９に記載の方法であって、前記エッチング中に側方ガス噴射装置を使用して前記エッチングガス混合物を供給するように前記ガス給送システムを構成することを更に含む、方法。

【請求項11】

請求項１に記載の方法であって、
前記膜はアッシング可能なハードマスクを含み、
前記エッチングガス混合物は、分子窒素（Ｎ₂）、ヘリウム（Ｈｅ）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、フッ化水素（ＨＦ）、および分子水素（Ｈ₂）から成る群から選択される、１種または複数種のガスを含む、方法。

【請求項12】

基板上に膜を成膜しインサイチュで前記基板のエッチングを行うための基板処理システムであって、
ペデスタルを含む処理チャンバと、
前記ペデスタルを貫通する複数のリフトピンと、
前記処理チャンバ内でプラズマを選択的に打ち込むように構成されているプラズマ発生装置と、
ガス給送システムであり、
前記基板上に膜を成膜するための成膜ガス混合物を供給し、
成膜後、エッチング中に残留膜を除去するためのエッチングガス混合物を供給するように構成されている、前記ガス給送システムと、
アクチュエータであり、
装填のために前記複数のリフトピンを上昇させ、
成膜中に前記基板を前記ペデスタル上に載置するために前記複数のリフトピンを降下させ、
エッチング後に前記複数のリフトピンを上昇させるように構成されている、前記アクチュエータと、を備え、
前記プラズマ発生装置は前記エッチング中に前記基板と前記ペデスタルとの間にプラズマを打ち込むように構成されている、基板処理システム。

【請求項13】

請求項１２に記載の基板処理システムであって、
前記ガス給送システムはシャワーヘッドを備え、
前記プラズマ発生装置は前記成膜中に前記基板と前記シャワーヘッドとの間にプラズマを打ち込むように構成されている、基板処理システム。

【請求項14】

請求項１３に記載の基板処理システムであって、前記プラズマ発生装置は、
前記成膜中には第１の予め定められたＲＦ出力のＲＦ出力を供給し、
前記エッチング中には第２の予め定められたＲＦ出力のＲＦ出力を供給するように構成されており、
前記第２の予め定められたＲＦ出力は前記第１の予め定められたＲＦ出力とは異なる、基板処理システム。

【請求項15】

請求項１２に記載の基板処理システムであって、前記処理チャンバ内の圧力は、前記成膜中には第１の予め定められた圧力に設定され、前記エッチング中には第２の予め定められた圧力に設定され、前記第２の予め定められた圧力は前記第１の予め定められた圧力とは異なる、基板処理システム。

【請求項16】

請求項１３に記載の基板処理システムであって、前記アクチュエータは、前記複数のリフトピンを、前記基板の装填中には第１の高さまで、および前記エッチング中には第２の高さまで上昇させるように構成されている、基板処理システム。

【請求項17】

請求項１６に記載の基板処理システムであって、前記第１の高さと前記第２の高さは同じである、基板処理システム。

【請求項18】

請求項１６に記載の基板処理システムであって、前記複数のリフトピンが前記第２の高さにあるとき、前記基板とシャワーヘッドの底面との間に２ｍｍ以下の予め定められた隙間が画定される、基板処理システム。

【請求項19】

請求項１２に記載の基板処理システムであって、前記ガス給送システムは、前記成膜中にはシャワーヘッドを使用して前記成膜ガス混合物を、および前記エッチング中には前記シャワーヘッドを使用して前記エッチングガス混合物を供給するように構成されている、基板処理システム。

【請求項20】

請求項１２に記載の基板処理システムであって、前記ガス給送システムは、前記成膜中にはシャワーヘッドを使用して前記成膜ガス混合物を、および前記エッチング中には前記シャワーヘッドを使用してパージガスを供給するように構成されている、基板処理システム。

【請求項21】

請求項２０に記載の基板処理システムであって、前記ガス給送システムは前記エッチング中に側方ガス噴射装置を使用して前記エッチングガス混合物を供給するように構成されている、基板処理システム。

【請求項22】

請求項１２に記載の基板処理システムであって、
前記膜はアッシング可能なハードマスクを含み、
前記エッチングガス混合物は、分子窒素（Ｎ₂）、ヘリウム（Ｈｅ）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、フッ化水素（ＨＦ）、および分子水素（Ｈ₂）から成る群から選択される、１種または複数種のガスを含む、基板処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本願は２０２１年９月２２日に出願された米国仮出願第６３／２４６，８６１号の利益を主張する。上記した出願の開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は基板処理システムに関し、より詳細には、成膜後の裏面残留物のインサイチュでの除去に関する。

【背景技術】

【0003】

ここで提供する背景の説明は、本開示の置かれた状況を概説的に提示することを目的としている。この背景の項目に記載されている範囲において、本明細書に挙げられた発明者らの研究は、出願時点で別様に先行技術とは認められない可能性のある本説明の諸態様と同様に、明示的にも黙示的にも、本開示に対する先行技術とは認められない。

【0004】

基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板の成膜、エッチング、および／または他の処理を行うために使用され得る。基板は処理チャンバ内のペデスタル上に配置され得る。成膜中、処理チャンバ内には１種または複数種の前駆体を含むガス混合物が導入される。基板上に成膜するためにプラズマを衝突させる場合がある。

【0005】

基板の前面での成膜中、基板の裏面にも意図しない成膜が生じる場合がある。例えば、基板の裏面エッジおよびリフトピンの領域に望まれない成膜が生じる場合がある。最小接触領域（ＭＣＡ）に対応する基板の裏面に、および／または、ＭＣＡ同士の間の領域にも、望まれない成膜が生じる場合がある。例えば、ハードマスクおよび炭素プラグ／ライナの用途でのプラズマ促進化学蒸気成膜法（ＰＥＣＶＤ）を用いた炭素ベースの膜の成膜中に、望まれない成膜が生じる。

【0006】

残留物を除去するために様々な手法が用いられてきた。シールバンド付きペデスタルは潜在的に、基板の裏面エッジへの成膜を低減できる可能性がある。しかしながら、シールバンド付きのペデスタルではアーク放電が生じやすく、ＭＣＡにおける、ＭＣＡ同士の間での、およびリフトピンの領域での裏面成膜は解消されない。

【0007】

パージフォーカスリング付きのペデスタルも使用されている。パージフォーカスリングは、不活性ガス（例えば分子窒素（Ｎ₂））をペデスタルの半径方向外側の場所から基板のエッジに向けて導く。この手法は一般には実施されてきておらず、非常にコストがかさむ。

【0008】

ＭＣＡ領域の成膜はＤ電極の一方の面にしか生じないので、単極クランピングを用いることで他方の面上での成膜をなくすこともできる。しかしながら、単極クランピングにはアーク放電の懸念があり、裏面エッジの成膜は解決されない。

【0009】

裏面成膜を除去するためには通常、別のチャンバ内でのベベル除去および／または裏面処理などの、追加の統合ステップが必要となる。これらの追加ステップは統合プロセスの複雑さを高め、基板の追加の取り回しおよび処理時間を必要とし、コストを増大させる。

【発明の概要】

【0010】

基板を処理するための方法は、処理チャンバ内に配置されているペデスタルを貫通する複数のリフトピン上に基板を装填することと、基板をペデスタル上に載置するために複数のリフトピンを降下させることと、基板上に膜を成膜するための成膜ガス混合物を供給することと、成膜ガス混合物の供給を停止することと、複数のリフトピンを使用して、基板を処理チャンバ内のペデスタルの上方に上昇させることと、エッチングガス混合物を供給することと、残留膜を除去するためのエッチングを行うために、処理チャンバ内で基板とペデスタルの表面との間にプラズマを打ち込むことと、を含む。

【0011】

他の特徴として、方法は、成膜中にプラズマを打ち込むことを含む。方法は、成膜中にＲＦ出力を第１のＲＦ出力値に設定することを含む。方法は、エッチング中にＲＦ出力を第１のＲＦ出力値とは異なる第２のＲＦ出力値に設定することを含む。

【0012】

他の特徴として、方法は、成膜中に処理チャンバ内の圧力を第１の圧力値に設定することと、エッチング中に処理チャンバ内の圧力を第１の圧力値とは異なる第２の圧力値に設定することと、を含む。

【0013】

他の特徴として、方法は、複数のリフトピンが基板の装填中に第１の高さまで上昇させられることと、複数のリフトピンがエッチング中に第２の高さまで上昇させられることと、を含む。第１の高さと第２の高さは同じである。

【0014】

他の特徴として、基板は、ペデスタルに面する裏面とシャワーヘッドの底面に面する前面とを含む。複数のリフトピンが第２の高さにあるとき、基板の前面とシャワーヘッドの底面との間に２ｍｍ以下の隙間が画定される。

【0015】

他の特徴として、方法は、成膜中にはシャワーヘッドを使用して成膜ガス混合物を、およびエッチング中にはシャワーヘッドを使用してエッチングガス混合物を供給するように、ガス給送システムを構成することを含む。方法は、成膜中にはシャワーヘッドを使用して成膜ガス混合物を、およびエッチング中にはシャワーヘッドを使用してパージガスを供給するように、ガス給送システムを構成することを含む。

【0016】

他の特徴として、方法は、エッチング中に側方ガス噴射装置を使用してエッチングガス混合物を供給するようにガス給送システムを構成することを含む。

【0017】

他の特徴として、膜はアッシング可能なハードマスクを含む。他の特徴においては、エッチングガス混合物は、分子窒素（Ｎ₂）、ヘリウム（Ｈｅ）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、フッ化水素（ＨＦ）、および分子水素（Ｈ₂）から成る群から選択される、１種または複数種のガスを含む。

【0018】

基板上に膜を成膜しインサイチュで基板のエッチングを行うための基板処理システムは、ペデスタルを含む処理チャンバと、このペデスタルを貫通する複数のリフトピンと、を含む。処理チャンバ内でプラズマを選択的に打ち込むように構成されているプラズマ発生装置。基板上に膜を成膜するための成膜ガス混合物を供給するように、および、成膜後に、残留膜を除去するためにエッチング中にエッチングガス混合物を供給するように構成されている、ガス給送システム。アクチュエータは、装填のために複数のリフトピンを上昇させ、成膜中に基板をペデスタル上に載置するために複数のリフトピンを降下させ、エッチング後に複数のリフトピンを上昇させるように構成される。プラズマ発生装置は、エッチング中に基板とペデスタルとの間にプラズマを打ち込むように構成される。

【0019】

他の特徴として、ガス給送システムはシャワーヘッドを備える。プラズマ発生装置は、成膜中に基板とシャワーヘッドとの間にプラズマを打ち込むように構成される。プラズマ発生装置は、成膜中には第１の予め定められたＲＦ電力でＲＦ電力を供給し、エッチング中には第２の予め定められたＲＦ電力でＲＦ電力を供給するように構成される。第２の予め定められたＲＦ出力は第１の予め定められたＲＦ出力とは異なる。

【0020】

他の特徴として、処理チャンバ内の圧力は、成膜中には第１の予め定められた圧力に設定され、エッチング中には第２の予め定められた圧力に設定され、第２の予め定められた圧力は第１の予め定められた圧力とは異なる。

【0021】

アクチュエータは、複数のリフトピンを、基板の装填中には第１の高さまで、およびエッチング中には第２の高さまで上昇させるように構成される。

【0022】

他の特徴として、第１の高さと第２の高さは同じである。複数のリフトピンが第２の高さにあるとき、基板とシャワーヘッドの底面との間に２ｍｍ以下の予め定められた隙間が画定される。

【0023】

ガス給送システムは、成膜中にはシャワーヘッドを使用して成膜ガス混合物を、およびエッチング中にはシャワーヘッドを使用してエッチングガス混合物を供給するように構成される。ガス給送システムは、成膜中にはシャワーヘッドを使用して成膜ガス混合物を、およびエッチング中にはシャワーヘッドを使用してパージガスを供給するように構成される。ガス給送システムは、エッチング中に側方ガス噴射装置を使用してエッチングガス混合物を供給するように構成される。

【0024】

他の特徴として、膜はアッシング可能なハードマスクを含む。エッチングガス混合物は、分子窒素（Ｎ₂）、ヘリウム（Ｈｅ）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、フッ化水素（ＨＦ）、および分子水素（Ｈ₂）から成る群から選択される、１種または複数種のガスを含む。

【0025】

本開示の更なる適用可能領域は、詳細な説明、特許請求の範囲、および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および具体的な例は単なる例示の目的で意図されており、本開示の範囲を限定することは意図していない。

【図面の簡単な説明】

【0026】

本開示は詳細な説明および下記の添付の図面からより完全に理解されるであろう。

【0027】

【図1】本開示に係る、基板上に膜を成膜するための基板処理システムの一例の機能ブロック図である。

【0028】

【図2】本開示に係る、基板の裏面上の残留膜の除去中にリフトピンによって基板が上昇されている、図１の基板処理システムの一例の機能ブロック図である。

【0029】

【図3】本開示に係る、インサイチュでの裏面成膜を除去するための方法の一例のフローチャートである。

【0030】

【図4A】除去前の基板の裏面上の膜の厚さの一例を示す図である。

【0031】

【図4B】除去後の基板の裏面上の膜の厚さの一例を示す図である。

【0032】

図面において、類似および／または同一の要素を識別するために参照番号が再利用される場合がある。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本開示に係るシステムおよび方法は、基板の前面上に膜を成膜した後で、基板の裏面上の残留膜をインサイチュで除去するために使用される。成膜中、基板はペデスタル上に載置され、シャワーヘッドなどのガス給送デバイスと基板の前面との間にプラズマが打ち込まれ得る。

【0034】

成膜後、基板は、基板の装填およびチャンバからの取り出しのために使用されるリフトピン上で上昇させられる。基板の裏面とペデスタルとの間には予め定められた隙間が形成される。処理チャンバにエッチングガスが供給され、基板の裏面とペデスタルとの間にプラズマが打ち込まれる。いくつかの例では、エッチングガス混合物はシャワーヘッドを使用して供給される。他の例では、エッチングガス混合物は、１つまたは複数の側方ガス噴射装置などの別の場所から供給される。更に他の例では、エッチング中、１つまたは複数の側方ガス噴射装置からエッチングガス混合物が供給され、シャワーヘッドによってパージガスが供給される。

【0035】

例えば、処理チャンバは、炭素ベースのアッシング可能なハードマスク（ＡＨＭ）の成膜に使用され得る。成膜後、基板はリフトピン上で上昇させられ、裏面残留膜のエッチングはインサイチュで行われる。いくつかの例では、基板の前面とシャワーヘッドとの間には、これらの間に画定される予め定められた隙間のサイズが比較的小さいため、プラズマがほとんどまたは全く形成されない。

【0036】

使用されるエッチングガス混合物は、前の工程で基板上に成膜される膜の種類によって異なることになる。いくつかの例では、ハードマスクが成膜され、裏面残留膜の除去中に供給されるエッチングガスとしては、分子窒素（Ｎ₂）、ヘリウム（Ｈｅ）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、フッ化水素（ＨＦ）、および／または分子水素（Ｈ₂）から成る群から選択される、１種または複数種のガスを含むが、他のガスおよび／またはガス混合物を使用することができる。

【0037】

基板の裏面上の成膜の量が比較的少ないため、必要な処理時間はごく短く、このことにより基板の前面に位置する膜への影響が軽減される。本明細書に記載する裏面成膜の除去は、アッシング可能なハードマスク（ＡＨＭ）などの炭素ベースのマスクの重大な問題を、追加のハードウェアのコストを伴わずに解決する。

【0038】

他の例では、炭素ベースのハードマスクの成膜後、リフトピンを予め定められた位置まで上昇させ、Ｈ₂、Ｎ₂Ｏ／Ｎ₂、ＣＯ₂／Ｈｅ／Ｎ₂などのエッチングガス混合物を導入する。基板の前面はシャワーヘッドのすぐ近くに配置され、裏面はペデスタルに対して間隔を置いた場所に位置する。処理チャンバ内の圧力およびＲＦ出力がエッチングステップ用に調整され、基板とペデスタルとの間にプラズマが打ち込まれ、予め定められた期間の間維持される。

【0039】

エッチング中、残留膜は基板の裏面から除去される。いくつかの例では、予め定められた期間が非常に短く、前面へのプラズマ照射が非常に限られているため、基板の前面エッジからはごく少量の膜しか除去されない。ただしこのことはほとんどのプロセスでは問題ではない。特定の状況下では、この方法はまた、基板の前面上のウエハのエッジプロファイルを調整するためにも使用され得る。

【0040】

いくつかの例では、裏面のエッチング中にＣＯ₂を使用して、幾分穏やかな処理を行う。他の例では、基板上の前面膜を保護するためにシャワーヘッドからＮ₂パージを供給し、エッチングガスとしてＮ₂Ｏを供給する。

【0041】

諒解され得るように、裏面残留膜をインサイチュでエッチングした場合、引き起こされるスループット損失は最小限である。裏面残留膜の除去は、リフトピン上昇位置に基板が位置する状態での、短時間の処理を必要とする。リフトピン上昇位置が装填位置および取り出し位置に対応している場合、基板を取り出す前に基板を追加で移動させる必要はない。本明細書に記載するシステムおよび方法は、複数の統合ステップをなくすことでコストを削減する。

【0042】

ここで図１および図２を参照すると、成膜および続いてインサイチュのプラズマエッチングを行うための、基板処理システム１００の一例が示されている。以下に記載する例では、基板処理システムは、プラズマ促進化学蒸気堆積法（ＰＥＣＶＤ）および続くプラズマエッチングを行い得る。しかしながら、プラズマを用いるおよび用いない両方の他のタイプの成膜を行ってもよく、その後、以下で更に記載するインサイチュのプラズマエッチングステップによって残留膜を除去することができる。

【0043】

図１では、基板処理システム１００は、基板処理システム１００の他の構成要素を内包し、ＲＦプラズマが封入される、処理チャンバ１０２を含む。基板処理システム１００は、上側電極１０４と、埋め込まれた下側電極１０７を含むペデスタル１０６と、を含む。別法として、ペデスタル１０６は、ベースプレートに接合されたセラミック頂部層を含み得る（そして、ベースプレートは下側電極１０７として機能する）。動作中、上側電極１０４と下側電極１０７との間でペデスタル１０６上に、基板１０８が配置される。いくつかの例では、ペデスタル１０６は、成膜中に基板を静電気によって引き付ける電極を含む、静電チャック（ＥＳＣ）を含み得る。

【0044】

例えば、上側電極１０４は、プロセスガスを導入し分配するシャワーヘッド１０９を含み得る。シャワーヘッド１０９は、処理チャンバの頂面に接続された一端を含む軸部を含み得る。基部は概ね円筒形であり、処理チャンバの頂面から間隔を置いた場所で、軸部の反対側の端部から半径方向外向きに延在する。シャワーヘッドの基部の基板対向面またはフェースプレートは、プロセスガスまたはパージガスが中を流れる複数の穴を含む。別法として、上側電極１０４は導電プレートを含んでもよく、プロセスガスは別の様式で導入されてもよい。

【0045】

ＲＦ生成システム１１０はＲＦ出力を生成し、上側電極１０４および下側電極１０７の一方に出力する。上側電極１０４および下側電極１０７の他方は、ＤＣ接地されていても、ＡＣ接地されていても、またはフロートしていてもよい。例えば、ＲＦ生成システム１１０は、整合および分配ネットワーク１１２によって下側電極１０７および上側電極１０４に供給され接地されるＲＦ出力を生成する、ＲＦ生成装置１１１を含み得る。

【0046】

基板の装填およびチャンバからの取り出し中に、アクチュエータ１２０、およびＰ個のリフトピン（ここでＰは３以上の整数）を含むリフトピンアセンブリ１２２が使用される。アクチュエータ１２０およびリフトピンアセンブリ１２２は、基板がペデスタル１０６上に載置されている状態で、基板を成膜位置へと降下させる。成膜完了後、アクチュエータ１２０およびリフトピンアセンブリ１２２は、基板の前面がシャワーヘッド１０９の予め定められた隙間内に位置する状態で、基板をエッチング位置まで上昇させる。基板の裏面とペデスタル１０６との間にプラズマが打ち込まれて、基板の裏面上の残留膜がエッチングされる。予め定められた隙間の大きさは、基板の前面とシャワーヘッドとの間のプラズマが実質的に減少するかまたはなくなるように、小さく選択される。

【0047】

いくつかの例では、裏面のエッチング中のリフトピンの上昇位置は、装填および取り出し中のリフトピンの上昇位置と同じである。他の例では、裏面のエッチング中のリフトピンの上昇位置は、装填および取り出し中のリフトピンの上昇位置とは異なる。いくつかの例では、リフトピンの上昇位置は、前側表面を、シャワーヘッドから予め定められた隙間または距離の中に設置する。いくつかの例では、予め定められた隙間は２ｍｍ、１ｍｍ、または０．５ｍｍ以下であるが、他の値を用いてもよい。

【0048】

ガス給送システム１３０は１つまたは複数のガス源１３２－１、１３２－２、．．．、および１３２－Ｎ（まとめてガス源１３２）を含み、ここでＮは０よりも大きい整数である。ガス源１３２は、例えば成膜前駆体、パージガス、エッチングガス、等の、１種または複数種のプロセスガスを供給する。いくつかの例では、気化された前駆体も使用され得る（図示せず）。ガス源１３２は、弁１３４－１、１３４－２、・・・、および１３４－Ｎ（まとめて弁１３４）、質量流量コントローラ１３６－１、１３６－２、・・・、および１３６－Ｎ（まとめて質量流量コントローラ１３６）、ならびに弁１３８－１、１３８－２、・・・、および１３８－Ｎ（まとめて弁１３８）によって、マニホールド１４０に接続されている。マニホールド１４０から出たものは、ガス給送システム１３０によって処理チャンバ１０２に供給される。例えば、マニホールド１４０から出たものはシャワーヘッド１０９に供給される。

【0049】

いくつかの例では、エッチングガスはシャワーヘッド１０９を通して給送される。他の実施例では、弁１４１を使用して、裏面上の残留膜のエッチング中に、エッチングガス混合物を側方ガス噴射装置の場所に流すことができる。いくつかの例では、ガス給送システム１３０は、基板の前面のエッチングを低減するために、エッチングガス混合物が側方ガス場所から供給されるときに、弁１４５を介してシャワーヘッド１０９におよび基板の前方対向面上にパージガスを供給するための、パージガス源１４３を更に含み得る。

【0050】

ヒータ１４２をペデスタル１０６内に配置されたヒータコイル（図示せず）に接続することができる。ヒータ１４２は、ペデスタル１０６および基板１０８の温度を制御するために使用され得る。更に、ペデスタル１０６は、ペデスタルおよび基板の温度を更に制御するために流体源（図示せず）から流体を流すための、内部チャネル（図示せず）を含み得る。処理チャンバ１０２から反応物質を排出するために、および／または、処理チャンバ内の圧力を制御するために、弁１５０およびポンプ１５２が使用され得る。本明細書に記載する基板処理システム１００の様々な構成要素を制御するために、コントローラ１６０が使用され得る。

【0051】

基板１０８をリフトピン１２４上に載荷した後で、アクチュエータ１２０およびリフトピンアセンブリ１２２は、基板１０８をペデスタル１０６上に降下させる。処理チャンバ内の圧力は所望の成膜圧力に調整され、成膜ガス混合物が供給され、プラズマ１７０が打ち込まれる。ＲＦ出力およびチャンバ圧力は、成膜される膜の種類に応じて最適化される。成膜期間中、基板の露出面上に膜が成膜される。基板の裏面には若干の残留膜が成膜される。成膜完了後、成膜ガス混合物の流れが止められ、プラズマが消され、反応物質が排出される。

【0052】

処理チャンバ内の圧力は任意選択で所望のエッチング圧力に調整される。アクチュエータ１２０およびリフトピンアセンブリ１２２は、図２に示すように基板１０８を上昇させる。エッチングガス混合物が供給され、プラズマ１８０が予め定められたエッチング時間の間打ち込まれる。いくつかの例では、ＲＦ出力はエッチング用に調整される。いくつかの例では、予め定められたエッチング期間は５秒、４秒、３秒、２秒、または１秒未満である。予め定められたエッチング期間は、裏面上に成膜された残留膜の厚さ、エッチングプロセスに対する前面の感度、エッチングされる膜の種類、使用されるエッチング化学に基づいて決定されることになる。

【0053】

ここで図３を参照すると、基板を処理するための方法３００が示されている。３１０において、基板は処理チャンバ内に入れられリフトピン上に装填される。３１４において、基板はリフトピンを使用してペデスタル上へと降下される。３１６において、ＲＦ出力、チャンバ圧力、および／またはペデスタル温度などの成膜条件が、予め定められた値に設定される。３１８において、成膜ガス混合物が供給され、（使用される場合）プラズマが打ち込まれる。３２２において、成膜期間中に基板上に成膜が行われる。３２４において、方法は、成膜期間が終了しているかどうかを判定する。３２４が偽である場合、方法は３２２から継続する。３２４が真である場合、方法は３２８から継続し、（使用される場合）プラズマが消され、成膜ガス混合物の流れが停止される。３３２において、処理チャンバから反応物質が排出される。

【0054】

この時点で、基板の裏面のエッチングが（基板を別のチャンバに移動させることなく）インサイチュで行われるように、処理チャンバが再構成される。３３６において、エッチング圧力およびＲＦ出力が任意選択で調整される。３４０において、リフトピンを使用して、ペデスタルの上方の予め定められた位置まで基板を上昇させる。理解できるように、ステップ３３６および３４０（ならびに本明細書に記載する他のステップ）は、別の順序で実行することができる。３４４において、エッチングガス混合物が供給され、
プラズマが打ち込まれる。

【0055】

３４８において、方法は、裏面エッチング期間がいつ終了するかを判定する。３４８が真である場合、プラズマは消され、エッチングガス混合物の流れは３５２で停止する。３５６において、処理チャンバからで基板が除去される。

【0056】

次に図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、裏面膜厚さが示されている。図４Ａには、成膜後で残留物除去前の裏面膜厚さが示されている。裏面膜の厚さは基板の半径方向外側のエッジに向かって厚くなる。図４Ｂには、本明細書に記載されているような残留物除去後の基板が示されている。裏面上の残留物の厚さは、前面上の膜の除去を最小限に抑えながら、実質的に（例えば所望の厚さｔ未満に）減少した。

【0057】

前述の説明は本質的に単なる例示であり、いかなる点でも本開示、その適用、または使用を限定することは意図していない。本開示の広範な教示は様々な形態で実施され得る。したがって、本開示は具体的な例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すれば他の変更形態が明らかであるため、本開示の真の範囲はそのように限定されるものではない。本開示の原理を変更することなく、方法における１つまたは複数のステップを異なる順序で（または同時に）実行できることを理解されたい。更に、これらの実施形態の各々は特定の特徴を有するものとして上記されているが、本開示の任意の実施形態に関して記載されたそれらの特徴のうちの任意の１つまたは複数を、それ以外の任意の実施形態において実施することおよび／またはその特徴と組み合わせることができ、このことは、その組合せが明示的に記載されていない場合にも該当する。言い換えれば、記載されている実施形態は相互に排他的ではなく、１つまたは複数の実施形態の互いの様々な組合せは、依然として本開示の範囲内にある。

【0058】

要素間（例えば、モジュール間、回路素子間、半導体層間、等）の空間的および機能的関係は、「接続」、「係合」、「結合」、「隣り合った」、「～の隣の」、「～の上の」、「～の上方」、「～の下方」、および「配設」を含む、様々な用語を用いて記述される。「直接」であると明示的に記載されていない限りは、上記の開示において第１の要素と第２の要素との間の関係が記載される場合、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係であり得るが、また、第１の要素と第２の要素との間に（空間的または機能的に）１つまたは複数の介在要素が存在する、間接的な関係でもあり得る。本明細書で使用する場合、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという句は、非排他的論理ＯＲを用いた論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味するものと解釈すべきであり、「Ａのうちの少なくとも１つ、Ｂのうちの少なくとも１つ、およびＣのうちの少なくとも１つ」を意味するものと解釈してはならない。

【0059】

いくつかの実装形態では、コントローラは、上記した例の一部であり得るシステムの一部である。このようなシステムは、１つもしくは複数の処理ツール、１つもしくは複数のチャンバ、１つもしくは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハペデスタル、ガスフローシステム、等）を含む、半導体処理装置を備え得る。これらのシステムは、その半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後の動作を制御するための電子機器と統合されている場合がある。電子機器は「コントローラ」と呼ばれる場合があり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または下位部分を制御することができる。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示する処理のうちのいずれかを制御するようにプログラムすることができ、それらの処理には、処理ガスの給送、温度設定（例えば加熱ならびに／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波（ＲＦ）生成器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体給送設定、位置ならびに動作設定、あるツールに対するならびに特定のシステムに接続またはインターフェースされた他の搬送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入ならびに搬出が含まれる。

【0060】

大まかに言えば、コントローラは、命令を受ける、命令を発する、動作を制御する、洗浄動作を実行させる、エンドポイント測定を実行させる、などを行う様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義することができる。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えばソフトウェア）を実行する１つもしくは複数のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含み得る。プログラム命令は、半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハのためにまたはシステムに対して特定の処理を実行するための、動作パラメータを定義する、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形態の、コントローラに伝達される命令であり得る。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、ウエハの１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／またはダイの製作中に、１つまたは複数の処理ステップを実現するための、プロセスエンジニアが定義するレシピの一部であり得る。

【0061】

コントローラは、いくつかの実装形態では、システムと統合された、システムに結合された、それ以外でシステムにネットワーク接続された、またはこれらの組合せであるコンピュータの一部であり得るか、またはそのようなコンピュータに結合され得る。例えばコントローラは、「クラウド」中に存在しても、ファブホストコンピュータシステムの全部または一部であってもよく、このことによりウエハ処理のリモートアクセスを実現することができる。コンピュータは、製作工程の現在の進捗を監視する、過去の製作工程の履歴を調査する、複数の製作工程から傾向もしくは処理能力指標を調査するための、現在の処理のパラメータを変更するための、現在の処理に続く処理ステップを設定するための、または新しい処理を開始するための、システムへのリモートアクセスを可能にし得る。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えばサーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含み得るネットワークを介して、システムにプロセスレシピを提供することができる。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含むことができ、これらのパラメータおよび／または設定はその後、リモートコンピュータからシステムに伝達される。いくつかの例では、コントローラは、１つまたは複数の動作中に実行される処理ステップの各々のパラメータを指定する、データの形態の命令を受信する。パラメータは、実行される処理のタイプ、および、そのインターフェースまたは制御を行うようにコントローラが構成されているツールのタイプに、固有のものであり得ることを理解されたい。したがって上記したように、例えば１つにネットワーク接続され本明細書に記載する処理および制御といった共通の目的に向かって動作する、１つまたは複数の離散的なコントローラから構成することによって、コントローラを分散させることができる。このような目的の分散型コントローラの例としては、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路と、これと通信するリモートに位置する（例えばプラットフォームレベルにあるまたはリモートコンピュータの一部としての）１つまたは複数の集積回路とを組み合わせて、チャンバ上の処理を制御するようにしたものが考えられる。

【0062】

限定するものではないが、例示的なシステムとしては、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、蒸着チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、クリーンチャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相成長（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層成長（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／または製造に関連し得るかまたはそこで使用され得る、任意の他の半導体処理システムを挙げることができる。

【0063】

上で指摘したように、ツールによって実行される１つまたは複数の工程ステップに応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣り合うツール、近隣のツール、工場の全体に置かれたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場内のツール所在地および／もしくは積載ポートに対するウエハの容器の搬入および搬出を行う、材料輸送に使用されるツールのうちの、１つまたは複数と通信し得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【国際調査報告】