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特表2024-538506複数の無線周波数(RF)電極を含む基板支持体
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  • 特表-複数の無線周波数(RF)電極を含む基板支持体 図1
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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】2024-10-23
(54)【発明の名称】複数の無線周波数(RF)電極を含む基板支持体
(51)【国際特許分類】
   H05H 1/46 20060101AFI20241016BHJP
   H01L 21/31 20060101ALI20241016BHJP
   H01L 21/3065 20060101ALI20241016BHJP
   H01L 21/683 20060101ALI20241016BHJP
【FI】
H05H1/46 M
H01L21/31 C
H01L21/302 101G
H01L21/68 R
H01L21/68 P
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024515884
(86)(22)【出願日】2022-08-25
(85)【翻訳文提出日】2024-03-12
(86)【国際出願番号】 CN2022114832
(87)【国際公開番号】W WO2024040522
(87)【国際公開日】2024-02-29
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.HDMI
(71)【出願人】
【識別番号】510182294
【氏名又は名称】北京北方華創微電子装備有限公司
【氏名又は名称原語表記】BEIJING NAURA MICROELECTRONICS EQUIPMENT CO., LTD.
【住所又は居所原語表記】NO.8 Wenchang Avenue Beijing Economic-Technological Development Area, Beijing 100176, China
(74)【代理人】
【識別番号】110001771
【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】パァン ユイリン
(72)【発明者】
【氏名】ヅァォ ヂィンロォン
【テーマコード(参考)】
2G084
5F004
5F045
5F131
【Fターム(参考)】
2G084AA02
2G084AA05
2G084BB14
2G084CC09
2G084CC12
2G084DD02
2G084DD21
2G084DD38
2G084DD55
2G084FF04
2G084FF15
2G084FF38
2G084HH05
2G084HH06
2G084HH27
5F004AA01
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5F004BA06
5F004BA08
5F004BA14
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5F004BB25
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5F131EA03
5F131EB11
5F131EB16
5F131EB17
5F131EB18
5F131EB78
5F131EB81
5F131EB82
(57)【要約】
本開示は、概して、プラズマ半導体プロセス、およびかかるプロセス用のプロセス装置に関する。プロセス装置は、チャンバおよび基板支持体を含む。基板支持体は、チャンバ内部に配置される。基板支持体は、チャンバ内部で半導体基板を支持するように構成された支持面を含む。基板支持体は、複数の無線周波数(Radio Frequency:RF)電極を含む。RF電極の各RF電極の各側面の寸法は、それぞれのRF電極に印加されるRF信号の波長の2%以下である。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にある。RF電極は、チャンバの内部容積内でプラズマを制御するように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体プロセス用のプロセス装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持体とを含み、前記基板支持体は、前記チャンバ内で半導体基板を支持するように構成された支持面を含み、前記基板支持体は、複数の無線周波数(Radio Frequency:RF)電極を含み、前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、前記それぞれのRF電極に印加されるRF信号の波長の2%以下であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面であり、前記複数のRF電極は、前記チャンバ内でプラズマを制御するように構成される、
プロセス装置。
【請求項2】
前記複数のRF電極の各RF電極は、独立して、電圧がそれに対して印加されるように構成される、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項3】
前記複数のRF電極は、前記支持面上に前記半導体基板をチャックするために、直流(Direct Current:DC)電圧がそれに対して印加されるようにさらに構成される、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項4】
前記基板支持体は、静電チャック、および前記静電チャックの下のベースプレートを含み、前記静電チャックは、前記複数のRF電極を含み、前記ベースプレートは、バイアスRF信号がそれに対して印加されるように構成された単一のバイアス電極を有する、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項5】
前記基板支持体は、静電チャック、および前記静電チャックの下のベースプレートを含み、前記静電チャックは、前記複数のRF電極を含み、前記ベースプレートは、複数のバイアス電極を含み、前記複数のバイアス電極の各バイアス電極は、独立して、それぞれのバイアス信号がそれに対して印加されるように構成される、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項6】
RF電源システムであって、前記RF電源システムの出力ノードでRF信号を出力するように構成された、前記RF電源システムと、
複数のRF信号制御回路と、をさらに含み、
前記複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、前記RF電源システムの前記出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有し、かつ前記複数のRF電極のそれぞれの1つのRF電極に電気的に接続された出力ノードを有し、各RF信号制御回路は、前記RF信号の振幅および位相を調節して、前記それぞれのRF信号制御回路の前記出力ノードで対応する調節されたRF信号を出力するように制御可能である、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項7】
1つ以上のプロセッサと、
記憶された命令を含む非一時的メモリと、を含むコントローラをさらに含み、
前記命令は、前記1つ以上のプロセッサによって実行されると、前記1つ以上のプロセッサに、前記複数のRF信号制御回路が前記それぞれの振幅および前記それぞれの位相を調節するように制御させる、請求項6に記載のプロセス装置。
【請求項8】
前記複数のRF電極は、線形の格子で配列される、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項9】
前記複数のRF電極は、分割された内側円を取り囲む、分割された同心環で配列される、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項10】
前記複数のRF電極は、扇形に分割された内側円を取り囲む、半径方向に整列された分割された同心環で配列される、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項11】
前記複数のRF電極は、完全な内側円を取り囲む、分割された同心環で配列される、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項12】
前記複数のRF電極は、扇形に分割された円で配列される、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項13】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル以下であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項14】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、199.9ミリメートル以下であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項15】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから221.1ミリメートルの範囲であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項16】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから199.9ミリメートルの範囲であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項1に記載のプロセス装置。
【請求項17】
半導体プロセス用のプロセス装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持体とを含み、
前記基板支持体は、前記チャンバ内で半導体基板を支持するように構成された支持面を含み、前記基板支持体は、前記チャンバ内でプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(Radio Frequency:RF)電極を含み、前記複数のRF電極の第1のRF電極は、前記支持面の中心の近傍に配置され、前記複数のRF電極の第2のRF電極は、前記支持面の周辺部の近傍に配置され、前記第1のRF電極および前記第2のRF電極は、前記支持面の中心と周辺部との間で、前記支持面の半径方向に平行な軸線と側面に沿って交差する、
プロセス装置。
【請求項18】
前記複数のRF電極の各RF電極は、独立して、電圧がそれに対して印加されるように構成される、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項19】
前記複数のRF電極は、前記支持面上に前記半導体基板をチャックするために、直流(Direct Current:DC)電圧がそれに対して印加されるようにさらに構成される、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項20】
前記基板支持体は、静電チャックを含み、前記静電チャックは、前記複数のRF電極を含み、前記基板支持体は、前記静電チャックの下のベースプレートをさらに含み、前記ベースプレートは、バイアスRF信号がそれに対して印加されるように構成された単一のバイアス電極を有する、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項21】
前記基板支持体は、静電チャックを含み、前記静電チャックは、前記複数のRF電極を含み、前記基板支持体は、前記静電チャックの下のベースプレートをさらに含み、前記ベースプレートは、複数のバイアス電極を含み、前記複数のバイアス電極の各バイアス電極は、独立して、それぞれのバイアス信号がそれに対して印加されるように構成される、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項22】
RF電源システムであって、前記RF電源システムの出力ノードでRF信号を出力するように構成された、前記RF電源システムと、
複数のRF信号制御回路と、をさらに含み、
前記複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、前記RF電源システムの前記出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有し、かつ前記複数のRF電極のそれぞれの1つのRF電極に電気的に接続された出力ノードを有し、前記複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、前記RF信号の振幅および位相を調節して、対応する調節されたRF信号を前記それぞれのRF信号制御回路の前記出力ノードで出力するように制御可能である、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項23】
1つ以上のプロセッサと、
記憶された命令を含む非一時的メモリと、を含むコントローラをさらに含み、
前記命令は、前記1つ以上のプロセッサによって実行されると、前記1つ以上のプロセッサに、前記複数のRF信号制御回路が前記それぞれの振幅および前記それぞれの位相を調節するように制御させる、請求項22に記載のプロセス装置。
【請求項24】
前記複数のRF電極は、線形の格子で配列される、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項25】
前記複数のRF電極は、分割された内側円を取り囲む、分割された同心環で配列される、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項26】
前記複数のRF電極は、扇形に分割された内側円を取り囲む、半径方向に整列された分割された同心環で配列される、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項27】
前記複数のRF電極は、完全な内側円を取り囲む、分割された同心環で配列される、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項28】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル以下であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項29】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、199.9ミリメートル以下であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項30】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから221.1ミリメートルの範囲であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項31】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから199.9ミリメートルの範囲であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項17に記載のプロセス装置。
【請求項32】
半導体プロセス用のプロセス装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持体とを含み、前記基板支持体は、前記チャンバ内で半導体基板を支持するように構成された支持面を含み、前記基板支持体は、前記チャンバ内でプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(Radio Frequency:RF)電極を含み、前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル以下であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面である、
プロセス装置。
【請求項33】
前記複数のRF電極の各RF電極は、独立して、電圧がそれに対して印加されるように構成される、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項34】
前記複数のRF電極は、前記支持面上に前記半導体基板をチャックするために、直流(Direct Current:DC)電圧がそれに対して印加されるようにさらに構成される、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項35】
前記基板支持体は、静電チャックを含み、前記静電チャックは、前記複数のRF電極を含み、前記基板支持体は、前記静電チャックの下のベースプレートをさらに含み、前記ベースプレートは、バイアスRF信号がそれに対して印加されるように構成された単一のバイアス電極を有する、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項36】
前記基板支持体は、静電チャックを含み、前記静電チャックは、前記複数のRF電極を含み、前記基板支持体は、前記静電チャックの下のベースプレートをさらに含み、前記ベースプレートは、複数のバイアス電極を含み、前記複数のバイアス電極の各バイアス電極は、独立して、それぞれのバイアス信号がそれに対して印加されるように構成される、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項37】
RF電源システムであって、RF信号を前記RF電源システムの出力ノードで出力するように構成された、前記RF電源システムと、
複数のRF信号制御回路と、をさらに含み、前記複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、前記RF電源システムの前記出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有し、かつ前記複数のRF電極のそれぞれの1つのRF電極に電気的に接続された出力ノードを有し、前記複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、前記RF信号の振幅および位相を調節して、前記それぞれのRF信号制御回路の前記出力ノードで対応する調節されたRF信号を出力するように制御可能である、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項38】
1つ以上のプロセッサと、
記憶された命令を含む非一時的メモリと、を含むコントローラをさらに含み、
前記命令は、前記1つ以上のプロセッサによって実行されると、前記1つ以上のプロセッサに、前記複数のRF信号制御回路が前記それぞれの振幅および前記それぞれの位相を調節するように制御させる、請求項37に記載のプロセス装置。
【請求項39】
前記複数のRF電極は、線形の格子で配列される、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項40】
前記複数のRF電極は、分割された内側円を取り囲む、分割された同心環で配列される、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項41】
前記複数のRF電極は、扇形に分割された内側円を取り囲む、半径方向に整列された分割された同心環で配列される、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項42】
前記複数のRF電極は、完全な内側円を取り囲む、分割された同心環で配列される、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項43】
前記複数のRF電極は、扇形に分割された円で配列される、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項44】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートル超であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項45】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、199.9ミリメートル以下であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項46】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから199.9ミリメートルの範囲であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項32に記載のプロセス装置。
【請求項47】
半導体プロセスのための方法であって、
プロセス装置のチャンバ内でプラズマを発生させることであって、基板支持体が、前記チャンバ内に配置され、かつ支持面上で半導体基板を支持し、前記半導体基板は、前記プラズマに曝される、プラズマを発生させることと、
前記基板支持体に配置された複数のRF電極にそれぞれの無線周波数(Radio Frequency:RF)信号を印加することを含む、前記プラズマを制御することと、
を含む、方法。
【請求項48】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、前記それぞれのRF電極に印加される前記それぞれのRF信号の波長の2%以下である、請求項47に記載の方法。
【請求項49】
前記基板支持体上に前記半導体基板をチャックすることと、前記複数のRF電極に直流(Direct Current:DC)電圧を印加することと、をさらに含む、請求項47に記載の方法。
【請求項50】
ベースプレートのバイアス電極にバイアスRF信号を印加することをさらに含み、前記基板支持体は、静電チャック、および前記静電チャックの下に配置されたベースプレートを含み、前記静電チャックは、前記複数のRF電極を含み、前記ベースプレートは、単一のバイアス電極を有する、請求項47に記載の方法。
【請求項51】
ベースプレートのそれぞれのバイアス電極に複数のバイアスRF信号を印加することをさらに含み、前記基板支持体は、静電チャック、および前記静電チャックの下に配置された前記ベースプレートを含み、前記静電チャックは、前記複数のRF電極を含み、前記ベースプレートは、前記バイアス電極を含む、請求項47に記載の方法。
【請求項52】
RF電源システムによって初期RF信号を生成することと、
複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路によって、前記初期RF信号の振幅、位相オフセット、またはこれらの組み合わせを調節して、前記複数のRF電極に印加されるRF信号のそれぞれのRF信号を生成することと、
をさらに含む、請求項47に記載の方法。
【請求項53】
前記複数のRF電極の第1のRF電極は、前記半導体基板の中心の近傍に配置され、
前記複数のRF電極の第2のRF電極は、前記半導体基板の周辺部の近傍に配置され、
前記第1のRF電極および前記第2のRF電極は、前記支持面の中心と周辺部との間で、前記支持面の半径方向に平行な軸線と側面に沿って交差する、
請求項47に記載の方法。
【請求項54】
前記複数のRF電極は、線形の格子で配列される、請求項47に記載の方法。
【請求項55】
前記複数のRF電極は、分割された内側円を取り囲む、分割された同心環で配列される、請求項47に記載の方法。
【請求項56】
前記複数のRF電極は、扇形に分割された内側円を取り囲む、半径方向に整列された分割された同心環で配列される、請求項47に記載の方法。
【請求項57】
前記複数のRF電極は、完全な内側円を取り囲む、分割された同心環で配列される、請求項47に記載の方法。
【請求項58】
前記複数のRF電極は、扇形に分割された円で配列される、請求項47に記載の方法。
【請求項59】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル以下であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項47に記載の方法。
【請求項60】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、199.9ミリメートル以下であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項47に記載の方法。
【請求項61】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから221.1ミリメートルの範囲であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項47に記載の方法。
【請求項62】
前記複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから199.9ミリメートルの範囲であり、前記それぞれの寸法は、前記支持面に平行な平面内にある、請求項47に記載の方法。
【請求項63】
半導体プロセスのための方法であって、
プロセス装置を使用して、第1の複数の基板に対して第1のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することであって、前記プロセス装置は、前記プラズマ半導体プロセス中に、基板を支持するように構成された基板支持体を含み、前記基板支持体は、前記プラズマ半導体プロセスのプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(Radio Frequency:RF)電極を含み、前記第1のプロセス条件は、前記プラズマ半導体プロセス中に、前記複数のRF電極に印加されるRF信号の振幅および位相に対応する、前記プラズマ半導体プロセスを実施することと、
前記プラズマ半導体プロセス中に、前記複数のRF電極の第1のRF電極の第1の位置に対応する前記第1の複数の基板のそれぞれの第1の特性を測定することであって、前記第1の特性は、前記プラズマ半導体プロセスによって形成される、前記それぞれの第1の特性を測定することと、
前記プラズマ半導体プロセス中に、前記複数のRF電極の第2のRF電極の第2の位置に対応する前記第1の複数の基板のそれぞれの第2の特性を測定することであって、前記第2の特性は、前記プラズマ半導体プロセスによって形成され、前記第2の位置は、前記第1の位置とは異なる、前記それぞれの第2の特性を測定することと、
プロセッサベースのシステムによって、前記第1の特性および前記第2の特性に基づいて、第2の複数の基板に対して前記プラズマ半導体プロセスを実施する間に適用される第2のプロセス条件を決定することであって、前記第2のプロセス条件は、前記プラズマ半導体プロセス中に前記複数のRF電極に印加されるRF信号の振幅および位相に対応する、前記第2のプロセス条件を決定することと、
前記プロセス装置を使用して、前記第2の複数の基板に対して前記第2のプロセス条件を有する前記プラズマ半導体プロセスを実施することと、
を含む、方法。
【請求項64】
前記第1の特性は、前記第1の複数の基板の各基板の、前記第1の位置に対応する前記それぞれの基板にエッチングされる凹部の第1の輪郭角度を含み、
前記第2の特性は、前記第1の複数の基板の各基板の、前記第2の位置に対応する前記それぞれの基板にエッチングされる凹部の第2の輪郭角度を含む、請求項63に記載の方法。
【請求項65】
前記第1の特性は、前記第1の複数の基板の各基板の、前記第1の位置に対応する前記それぞれの基板にエッチングされる凹部の第1の深さを含み、
前記第2の特性は、前記第1の複数の基板の各基板の、前記第2の位置に対応する前記それぞれの基板にエッチングされる凹部の第2の深さを含む、請求項63に記載の方法。
【請求項66】
前記第1の特性は、前記第1の複数の基板の各基板の、前記第1の位置に対応する前記それぞれの基板上に堆積されるフィルムの第1の厚さを含み、
前記第2の特性は、前記第1の複数の基板の各基板の、前記第2の位置に対応する前記フィルムの第2の厚さを含む、請求項63に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
プラズマプロセスは、半導体産業において広く普及している。プラズマ半導体プロセスは、材料のエッチング、材料の堆積などに以前から使用されている。このようなプラズマプロセスにより、半導体基板に対するプロセス品質または得られる特性が改善されることが知られている。例えば、プラズマ化学気相成長法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition:PECVD)は、低い成膜温度、高い材料純度、および改善されたステップカバレッジなどの、従来の化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)プロセスに優る利点があることが知られている。プラズマエッチングプロセスでは、一般的に、プラズマはプロセスチャンバ内で発生し、方向性エッチングを実現するために表面電界によって加速される場合がある。しかし、プラズマの導入により、様々な課題が生じた。
【発明の概要】
【0002】
本明細書に記載する第1の実施形態は、半導体プロセス用のプロセス装置である。プロセス装置は、チャンバおよび基板支持体を含む。チャンバは、チャンバ内に内部容積を有する。基板支持体は、チャンバの内部容積内に配置される。基板支持体は、チャンバの内部容積内で半導体基板を支持するように構成された支持面を含む。基板支持体は、複数の無線周波数(Radio Frequency:RF)電極を含む。複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、それぞれのRF電極に印加されるRF信号の波長の2%以下である。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にある。複数のRF電極は、チャンバの内部容積内で、少なくとも部分的にプラズマを制御するように構成される。
【0003】
第2の実施形態は、半導体プロセス用のプロセス装置である。プロセス装置は、チャンバおよび基板支持体を含む。チャンバは、チャンバ内に内部容積を有する。基板支持体は、チャンバの内部容積内に配置される。基板支持体は、チャンバの内部容積内で半導体基板を支持するように構成された支持面を含む。基板支持体は、チャンバの内部容積内で、少なくとも部分的にプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(RF)電極を含む。複数のRF電極の第1のRF電極は、支持面の中心の近傍に配置され、複数のRF電極の第2のRF電極は、支持面の周辺部の近傍に配置される。第1のRF電極および第2のRF電極は、支持面の中心と周辺部との間で、支持面の半径方向に平行な軸線と側面に沿って交差する。
【0004】
第3の実施形態は、半導体プロセス用のプロセス装置である。プロセス装置は、チャンバおよび基板支持体を含む。チャンバは、チャンバ内に内部容積を有する。基板支持体は、チャンバの内部容積内に配置される。基板支持体は、チャンバの内部容積内で半導体基板を支持するように構成された支持面を含む。基板支持体は、チャンバの内部容積内で、少なくとも部分的にプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(RF)電極を含む。複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル以下であり、それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にある。
【0005】
第4の実施形態は、半導体プロセスのための方法である。方法は、プロセス装置のチャンバのプロセス容積内でプラズマを発生させることを含む。基板支持体は、チャンバ内に配置され、かつ支持面上で半導体基板を支持する。半導体基板は、プラズマに曝される。方法は、基板支持体に配置された複数のRF電極にそれぞれの無線周波数(RF)信号を印加することを含む、プラズマを制御することをさらに含む。
【0006】
第5の実施形態は、半導体プロセスのための方法である。方法は、プロセス装置を使用して、第1の複数の基板に対して第1のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することを含む。プロセス装置は、プラズマ半導体プロセス中に基板を支持するように構成された基板支持体を含む。基板支持体は、少なくとも部分的に、プラズマ半導体プロセスのプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(RF)電極を含む。第1のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中に複数のRF電極に印加されるRF信号の振幅および位相に対応する。方法は、プラズマ半導体プロセス中に、複数のRF電極の第1のRF電極の第1の位置に対応する第1の複数の基板のそれぞれの第1の特性を測定することを含む。第1の特性は、プラズマ半導体プロセスによって形成される。方法は、プラズマ半導体プロセス中に、複数のRF電極の第2のRF電極の第2の位置に対応する第1の複数の基板のそれぞれの第2の特性を測定することを含む。第2の特性は、プラズマ半導体プロセスによって形成される。第2の位置は、第1の位置とは異なる。方法は、プロセッサベースのシステムによって、第1の特性および第2の特性に基づいて、第2の複数の基板に対してプラズマ半導体プロセスを実施する間に適用される第2のプロセス条件を決定することを含む。第2のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中に複数のRF電極に印加されるRF信号の振幅および位相に対応する。方法は、プロセス装置を使用して、第2の複数の基板に対して第2のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することを含む。
【0007】
前述の要約は、以下の詳細な説明をより良く理解できるように、本開示の実施形態の様々な特徴をかなり広範に概説したものである。以下では、このような実施形態の追加の特徴および利点を説明する。記載される例は、添付の特許請求の範囲の範囲内にある他の例を変更または設計するための基礎として容易に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【0008】
上記の特徴を詳細に理解できるように、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照する。
【0009】
図1】いくつかの実施形態による半導体プロセス用のプロセス装置の概略図である。
【0010】
図2】いくつかの実施形態による無線周波数(RF)電極の配置のレイアウト図である。
図3】いくつかの実施形態による無線周波数(RF)電極の配置のレイアウト図である。
図4】いくつかの実施形態による無線周波数(RF)電極の配置のレイアウト図である。
図5】いくつかの実施形態による無線周波数(RF)電極の配置のレイアウト図である。
図6】いくつかの実施形態による無線周波数(RF)電極の配置のレイアウト図である。
【0011】
図7A】いくつかの実施形態による図2から6の種々のRF電極のレイアウト図である。
図7B】いくつかの実施形態による図2から6の種々のRF電極のレイアウト図である。
図7C】いくつかの実施形態による図2から6の種々のRF電極のレイアウト図である。
図7D】いくつかの実施形態による図2から6の種々のRF電極のレイアウト図である。
【0012】
図8】いくつかの実施形態による半導体プロセス用のプロセス装置の概略図である。
【0013】
図9】いくつかの実施形態による半導体プロセス用のプロセス装置の概略図である。
【0014】
図10】いくつかの実施形態による図1、8、および9のプロセス装置のRF電力システムの概略図である。
【0015】
図11】いくつかの実施形態による図1、8、および9のプロセス装置と共に実装され得るRF電力システムの概略図である。
【0016】
図12】いくつかの実施形態によるプロセッサベースのシステムである。
【0017】
図13】いくつかの実施形態による半導体プロセスの方法のフローチャートである。
【0018】
図14】いくつかの実施形態による半導体プロセスの方法のフローチャートである。
【0019】
図面および付随する詳細な説明は、様々な例の特徴を理解するために提供されるものであり、添付の特許請求の範囲の範囲を限定するものではない。図面に図示され、付随する詳細な説明に記載された例は、添付の特許請求の範囲の範囲内にある他の例を変更または設計するための基礎として容易に利用され得る。図面間で共通する同一の要素を指定するために、可能な限り同一の参照番号が使用される場合がある。これらの図は関連する要素または特徴を明確に示すために描かれており、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、各図を参照しながら様々な特徴について説明する。実施形態は、示された全ての態様または利点を有するとは限らない。特定の実施形態と共に記載される態様または利点は、その実施形態に必ずしも限定されるものではなく、図示または明確にそのように記載されていない場合であっても、任意の他の実施形態で実施することができる。さらに、本明細書に記載の方法は、特定の順番の動作で説明される場合があるが、他の実施形態による他の方法が、より多いまたはより少ない動作を伴って様々な他の順番で実装される場合がある(例えば、様々な動作の異なる連続的または並行した実施を含む)。
【0021】
本開示は、プラズマ半導体プロセスおよびプラズマ半導体プロセス用のプロセス装置に関する。本明細書に記載のいくつかの実施形態は、プロセス装置の基板支持体を含み、ここで、該基板支持体は、プロセス装置内でプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(RF)電極を含む。基板支持体に複数のRF電極を設けることにより、プラズマのより正確で局所的な制御を可能にすることができ、ゆえに、プラズマ均一性を促進することができる。
【0022】
半導体プロセス中のプラズマ不均一性は、製造される集積回路(Integrated Circuit:IC)ダイの欠陥をもたらす可能性がある。プラズマ不均一性は、半導体基板(例えば、ウエハ)の中心と、半導体基板のエッジ近傍との間で観察されている。著しい数のICダイが半導体基板のエッジの近傍に製造されるため、半導体基板のエッジにおけるプラズマ不均一性は、収率の著しい損失をもたらす可能性がある。
【0023】
様々な要因が、半導体基板の中心とエッジとの間のプラズマ不均一性に関与している場合がある。1つの要因は、通常、プロセス装置の物理的構造である。プロセス装置の物理的構造は、半導体プロセス中のガスの流れに影響を与える可能性があり、かつそのような流れは、プロセス装置のチャンバの全体にわたって不均一である可能性がある。このことにより、異なる位置でのプラズマの反応物質および/または副産物の濃度のばらつきが起こる可能性がある。プロセス装置の物理的構造により、プラズマを発生させるために使用される電磁場が少なくとも部分的に決まる可能性がある。プラズマが発生する電極間の構造により、電磁場が決まる可能性がある。電極の中心で、電磁場は、無限平面から発生するものとしてモデル化され、エッジ効果はないか、ほとんどない。電極のエッジの近くで、エッジ効果はより顕著になり、それにより、電磁場の指向性が低下および/または変化する可能性がある。その結果、プラズマ密度は、基板の中心と半導体基板のエッジでは異なる可能性がある。さらに、電極のエッジは、プロセス装置のチャンバの壁により近いため、低抵抗の電磁ループが生じる場合があり、これにより、中心とエッジとの間で、プラズマ密度およびイオンエネルギーの差が生じる可能性がある。
【0024】
別の要因は、プラズマを発生させるのに使用されるRF信号の周波数、および電極の側面のサイズである可能性がある。RF信号の周波数を下げる(例えば、波長を長くする)ことにより、電磁場が減少する可能性がある。一方で、周波数を上げると、プラズマのRF磁場の均一性に影響を与える可能性がある有限波長効果が生じる場合がある。不均一性の問題は、周波数および基板サイズが大きくなるにつれて大きくなる場合がある。例えば、電磁波の進行方向に沿って、波長の1%の間隔にわたる電磁場強度の差が、最大6.28%になる場合がある。波の最も滑らかな部分であっても、1%よりも良好な磁場均一性を実現するために、RF電極の側面のサイズは、RF信号の波長の2%以下である場合がある。半導体プロセスチャンバにおいて、300mmのウエハサイズに対するRF信号の上限周波数は約60MHzであり得る。しかし、この周波数では、半導体基板上でRF電磁場の著しい不均一性が見られる場合がある。
【0025】
本明細書に記載のいくつかの実施形態によれば、基板支持体は、複数のRF電極を含む。いくつかの実施形態では、各RF電極は、RF電極に印加されるRF信号の波長の2%以下の側面寸法を有する。異なるRF信号が、RF電極に印加される可能性がある。RF電極のそれぞれに対する電磁場をほぼ均一にすることで、RF電極に印加されるRF信号を適切に調節することを通して半導体基板上の電磁場の全体的な均一性を達成可能となり得る。これにより、プラズマプロセス装置内の有限波長効果を解決することができ、より高い密度のプラズマを発生するために、または表面電界および関連する表面侵食を低減するために、より高い周波数RF電力を利用することが可能になる。複数のRF電極を個別に制御することにより、半導体基板上の電磁場の特性を調節して、他のプロセスパラメータによって起こる不均一性を補償することができる。
【0026】
いくつかの実施形態では、RF電極のうち2つ以上は、支持面の中心と周辺部との間に配置され、支持面の半径方向に平行な軸線と側面に沿って交差する。基板支持体は、プラズマ半導体プロセス中に半導体基板を支持するように構成された支持面を含む。RF電極のうち2つ以上をかかる配置に整列させることによって、異なるRF信号が、例えば、中心近傍のRF電極およびエッジ近傍のRF電極に印加され得る。このような異なるRF信号を印加することによって、プラズマは、エッジと中心とで異なるように制御され、それにより、プラズマ均一性が促進され得る。印加されるこのような異なるRF信号は、プラズマの不均一性の原因となるプラズマ半導体プロセスの様々な他の影響に対処することができる。
【0027】
いくつかの実施形態では、それぞれのRF電極に印加される異なるRF信号は、個々の電極より大きな基板にわたって均一な電磁場を得るために、同じ振幅および位相を有する場合があり、その一方で、いくつかの他の実施形態では、それぞれのRF電極に印加される異なるRF信号は、所望の効果(例えば、エッジ効果などの他のプロセスパラメータに起因する不均一性の補償)を実現するために、異なる振幅および/または位相を有する可能性がある。
【0028】
いくつかの実施形態では、基板支持体の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル(mm)以下であり、これは、周波数が27.12MHzの信号の波長のおよそ2%である。いくつかの実施形態では、基板支持体の各RF電極の各側面の寸法は、199.9mm以下であり、これは、周波数が30MHzの信号の波長のおよそ2%である。いくつかの実施形態では、基板支持体の各RF電極の各側面の寸法は、99.9mm以下であり、これは、周波数が60MHzの信号の波長のおよそ2%である。いくつかの実施形態では、基板支持体の各RF電極の各側面の寸法は、50.0mmから221.1mm、50.0mmから199.9mm、または50.0mmから99.9mmの範囲であり、ここで、50.0mmは、周波数が120MHzの信号の波長のおよそ2%である。基板支持体にそのような寸法を有するRF電極を設けることにより、波長の影響により生じるプラズマの不均一性を低減することができ、かつ起こり得る電磁場の振動を低減することができる。他の利点または利益は、本明細書に記載の種々の態様を使用して実現することができる。
【0029】
簡略化および便宜のために、図に示された類似の構成要素は、個別にまたは全体的に、同じ基本参照番号で参照される場合がある。図中、かかる構成要素のインスタンスには、それぞれのインスタンス識別子(「-数」の形)がそれに対して付けられた基本参照番号が付される。例えば、説明が、X個のウィジェットZZZに言及する場合があり、その場合、図中のインスタンスは、ZZZ-1、ZZZ-2、...ZZZ-xといったように番号が付される。本明細書における構成要素の特定のインスタンスへの言及は、基本参照番号および対応するインスタンス識別子(例えば、ウィジェットZZZ-2のインスタンス)への言及を含む。
【0030】
図1は、いくつかの実施形態による半導体プロセス用のプロセス装置100の概略図である。図1は、種々の方向を簡単に説明するためのX-Y-Z軸を含み、そのような軸は、他の図における方向に従って再現される。図1のプロセス装置100は、本明細書に記載の種々の態様を不明瞭なものにしないように簡単に図示されている。当業者であれば、プロセス装置100のその他の態様も容易に理解されるであろう。本実施形態では、プロセス装置100は、容量結合プラズマ(Capacitively Coupled Plasma:CCP)プロセス装置として示される。他の実施形態では、プロセス装置100は、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)プロセス装置、電子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonance:ECR)プロセス装置、または別のプロセス装置として構成され得る。当業者であれば、本明細書に記載の態様が、そのような他のプロセス装置に適用可能であることを容易に理解されるであろう。プロセス装置100は、スパッタリング、物理気相成長(Physical Vapor Deposition:PVD)、変形二重プラズマ(Modified Double Plasma:MDP)、プラズマ化学気相成長(PECVD)、イオンビームエッチング(Ion Beam Etching:IBE)、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)、およびその他のプロセスなど、プラズマ半導体プロセスを実施するためのものであり得る。加工されることになる基板は、半導体ウエハ、ソーラパネル、ディスプレイパネル、および/または他の材料である可能性がある。
【0031】
プロセス装置100は、チャンバ102を含む。チャンバ102は、チャンバ102の内壁によって画定される内部容積104を有する。プロセス装置100は、チャンバ102の内部容積104内に配置された基板支持体106を含む。基板支持体106は、静電チャック(ElectroStatic Chuck:ESC)108、ヒーター110、およびベースプレート112を含む。図示した構成では、ヒーター110は、ベースプレート112の上方にそれと接して配置され、かつESC108は、ヒーター110の上方にそれと接して配置される。基板支持体106は、台座114の上に配置され、それによって支持される。ベースプレート112は、台座114の上方にそれと接して配置される。基板支持体106は、半導体プロセス中に半導体基板120を支持するように構成された支持面116を有する。半導体プロセス中、半導体基板120は、基板支持体106の支持面116上に配置される。図1の図解では、支持面116は、x-y平面である。
【0032】
ESC108は、n個のRF電極130を含む。後に詳述するように、RF電極130は、RF電圧信号がそれに対して印加されるように構成され、さらに、直流(Direct Current:DC)電圧がそれに対して印加される場合がある。ESC108は、RF電極130間の直接的な接触を電気的に絶縁するために、RF電極130を被覆する誘電材料を含む可能性がある。誘電材料は、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化シリコン(SiO2)など、またはこれらの組み合わせであるか、またはそれらを含む可能性がある。RF電極130は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タングステン(W)などの任意の金属、またはこれらの組み合わせであるか、またはそれらを含む可能性がある。RF電極130の様々な配置および構成が、以下の各図にて図示されている。
【0033】
ヒーター110は、誘電性の熱伝導性材料に配置された1つ以上の抵抗加熱素子134を含む。電流は、1つ以上の抵抗加熱素子134を通って流れることができ、これにより、半導体基板120に伝導される熱エネルギーを生成することができる。
【0034】
ベースプレート112は、バイアス電極136および流体チャネル138を含む。本実施形態では、ベースプレート112は、単一のバイアス電極136を含むが、後続の実施形態で詳述するように、ベースプレート112は、複数のバイアス電極も含む場合がある。バイアス電極136は、バイアス電極136と他の構成要素との直接的な接触を電気的に絶縁するために、その上に誘電材料を有する場合がある。流体チャネル138は、バイアス電極136に埋め込まれて配置される。流体チャネル138は、半導体基板120からの熱エネルギーを取り除いて、放散させるために、流体(例えば、液体)がそれを通って流れるように構成される。流体チャネル138は、冷却器と呼ばれることもある。
【0035】
プロセス装置100は、チャンバ102の内部容積104内に配置された、ガス分配プレート140およびガスシャワーヘッド142をさらに含む。ガス分配プレート140は、それを貫通する開口部を有し、かつガスシャワーヘッド142も、それを貫通する開口部を有する。ガス分配プレート140およびガスシャワーヘッド142は、接地ノードに電気的に接続される(例えば、電気的に接地されている)。チャンバ102は、ガス供給システム146に流体的に接続されたガス導入口144を有し、かつ排出システム150に流体的に接続されたガス排出口148を有する。ガス分配プレート140およびガスシャワーヘッド142は、半導体プロセス中、ガス供給システム146からガス導入口144を通り、ガス分配プレート140を貫通する開口部を通り、次に、ガスシャワーヘッド142を貫通する開口部を通って、内部容積104内のプロセス容積152にガスが流れるように、基板支持体106を基準としてチャンバ102の内部容積104内に配置される。プロセス容積152は、ガスシャワーヘッド142と基板支持体106との間に配置され、これは、一般的に、半導体プロセス中に、プラズマが(プロセス容積152内へのガスの流れを用いて)発生させられる場所である。基板支持体106の支持面116上に配置された半導体基板120は、半導体プロセス中にプロセス容積152内でプラズマに曝される。次に、ガスは、ガス排出口148を通って排出システム150に流れ、チャンバ102の内部容積104の中から外へ排出され得る。
【0036】
プロセス装置100は、RF電源システム160を含む電力システム、n個のRF信号制御回路164、DC電源170、n個の絶縁フィルタ172、およびn個のアナログ加算器/加算回路174を含む。RF電源システム160は、RF発生器およびRF整合ネットワークを含んでもよく、かつRF電源システム160の出力ノードで、連続的なRF信号および/またはパルスRF信号である場合があるRF信号を生成および出力するように構成される。RF電源システム160の出力ノードは、RF信号制御回路164の入力ノードに電気的に接続される。後に詳述するように、各RF信号制御回路164は、RF電源システム160から受信したRF信号に基づいて、調節されたRF信号を生成するように、個別にまたは独立して制御可能である。RF信号制御回路164によって生成された調節されたRF信号は、受信したRF信号の調節された振幅を有する場合がある(例えば、RF信号制御回路164の利得によって、1よりも大きい、1以下の大きさを有する場合がある)か、および/または受信したRF信号からの位相オフセットを有する場合がある。利得および/または位相オフセットは、それぞれのRF信号制御回路164がそれを実装するように構成されている、それぞれ、一連の利得および/または位相オフセットから選択可能である場合がある。各RF信号制御回路164は、対応するアナログ加算器/加算回路174の第1の入力ノードに電気的に接続された出力ノードを有する。DC電源170は、DC電源170の出力ノードでDC電圧を生成および出力するように構成される。DC電源170の出力ノードは、絶縁フィルタ172のそれぞれの入力ノードに電気的に接続され、かつ絶縁フィルタ172の出力ノードは、アナログ加算器/加算回路174のそれぞれの第2の入力ノードに電気的に接続される。各絶縁フィルタ172は、RF信号などの時間的に変動する信号を抑制するように構成される。各絶縁フィルタ172は、例えば、ローパスフィルタであってよい。各アナログ加算器/加算回路174は、それぞれのRF信号制御回路164からの調節されたRF信号を、それぞれの絶縁フィルタ172およびDC電源170からのDC電圧に合計または加算し、それぞれのアナログ加算器/加算回路174の出力ノードで結果として生じるRF/DC信号を出力するように構成される。各アナログ加算器/加算回路174は、ESC108のそれぞれのRF電極130に電気的に接続される。
【0037】
動作中、所与のアナログ加算器/加算回路174によって出力されたRF/DC信号は、アナログ加算器/加算回路174が電気的に接続されたそれぞれのRF電極130に印加される。RF/DC信号のDC成分(DC電源170によって生成される)は、基板支持体106の支持面116上に半導体基板120をチャックするために使用することができる。RF/DC信号のRF成分(対応するRF信号制御回路164によって出力される)は、プロセス容積152内でプラズマを発生させ、および/または制御するために使用することができる。RF/DC信号のRF成分を生成するために、対応する独立制御可能なRF信号制御回路164と共に、複数のRF電極130を各々設けることによって、プラズマを発生させ、および制御するためのRF信号を、基板支持体106の異なる位置で異なるものとすることができる。異なる位置での異なるRF信号を可能にすることによって、プラズマを局所的に制御して、均一性の改善を促進することができ、ゆえに、半導体プロセスによって形成される結果として生じる構造物の均一性が改善される。明確にするために、本明細書で使用される場合、RF/DC信号は、RF成分を伴わずにDC成分を含んでよい(逆も同様)。しかし、いくつかの実施形態では、RF/DC信号は、RF成分およびDC成分の両方を含む。
【0038】
プロセス装置100は、RF電源システム180を含む。RF電源システム180は、RF発生器およびRF整合ネットワークを含んでもよく、かつRF電源システム180の出力ノードで、連続的なRF信号および/またはパルスRF信号である場合があるRF信号を生成および出力するように構成される。RF電源システム180の出力ノードは、ベースプレート112のバイアス電極136に電気的に接続される。ベースプレート112は、本実施形態では、ESC108内のRF電極130と強く容量結合される場合がある。それゆえ、いくつかの実施形態によれば、ベースプレート112は、プラズマを発生させるためのRF電極130の操作性を向上させるために、RF電源システム180によって出力されるRF信号によってバイアスをかけられる。
【0039】
いくつかの実施形態では、RF電源システム180は、RF電源システム160と同じ周波数で動作することができる。RF電源システム180は、動作中、RF電極130に印加されるRF/DC信号のRF成分を基準として目標の振幅および目標の位相オフセットを有するRF信号を出力する。いくつかの実施形態では、RF電源システム180によって出力されるRF信号は、RF電極130に印加されるRF/DC信号のRF成分の平均振幅である振幅を有する。さらに、いくつかの実施形態では、RF電源システム180によって出力されるRF信号は、RF信号がRF/DC信号のRF成分の平均と位相を合わせることを可能にする位相オフセットを有する。ベースプレート112のバイアス電極136にそのようなRF信号を印加させることにより、プラズマを発生させ、および制御するためのRF電極130の操作性を向上させることができる。いくつかの実施形態では、RF電源システム180は、プラズマプロセスの二重周波数操作を提供するために、RF電源システム160の周波数とは異なる周波数で動作することができる。例えば、RF電源システム180は、RF電源システム160の周波数よりも低い周波数で動作する場合がある。より低い周波数のRF電界の電力は、より高い周波数のRFと比較して、よりプラズマシースに結合する場合がある。そのような二重周波数操作により、プラズマシースおよびメインプラズマに供給されるRF電力の分割の調節が可能になる。これにより、基板におけるプラズマ密度およびイオンエネルギーを比較的別々に制御することができる。
【0040】
プロセス装置100は、コントローラ190を含む。コントローラ190は、強化されたプロセッサアーキテクチャ、ソフトプロセッサ(例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)のプログラマブルファブリック上に実装される)、またはこれらの組み合わせであるか、またはこれらであり得る、任意のプロセッサベースのシステムであるか、それを含む可能性がある。例えば、コントローラ190は、コンピュータ、サーバ、プログラマブルロジックコントローラ(Programmable Logic Controller:PLC)など、またはこれらの組み合わせであるか、これらを含む可能性がある。コントローラ190は、プロセス装置100の動作を制御することができ、かつ、本明細書に記載するように、プロセス装置100の動作を実行するようにプログラムされる可能性がある。とりわけ、コントローラ190は、RF信号制御回路164に通信可能に接続される。コントローラ190は、RF信号制御回路164を制御するための様々な設定値を実装するようにプログラムされることがある。
【0041】
図1のプロセス装置100に関してRF電極130を、チャンバ102内でプラズマを発生させるために実装されるものとして説明したが、RF電極130は、ICPプロセス装置などの他のプロセス装置内の基板支持体におけるバイアス電極であってもよい。本明細書に記載の態様は、プラズマを制御するために、他の装置および構成に適用することができる。
【0042】
図2、3、4、5、および6は、それぞれ、いくつかの実施形態によるRF電極230、330、430、530、630の配置200、300、400、500、600のレイアウト図である。図1のESC108内のRF電極130は、図2、3、4、5、および6に示されている配置200、300、400、500、600のいずれか、または任意の他の配置を有する可能性がある。配置200、300、400、500、600は、半導体基板120を支持する支持面116に平行なx-y平面で示されている。それぞれの配置200、300、400、500、600のエッジ202、302、402、502、602は、円形であり、基板支持体106の支持面116のエッジと一致している(例えば、垂直方向で整列している)。エッジ202、302、402、502、602の他の形状も、実装され得る。それぞれの配置200、300、400、500、600の中心204、304、404、504、604が示されており、これは、支持面116の中心と一致している(例えば、垂直方向で整列している)。
【0043】
図2を参照すると、配置200は、RF電極230を含んでいる。いくつかの実施形態では、配置200は、10から200個のRF電極230を含む。配置200は、RF電極230の線形の格子である。本実施形態では、RF電極230は、エッジ202と交差するRF電極230以外は、矩形(例えば、正方形)である。例えば、エッジ202にあるRF電極230-1、230-2は、1つの側面が円弧状であり、他の側面は直線である。その他のRF電極230(例えば、RF電極230-3から230-8)は、矩形(例えば、側面が直線である)。RF電極230-5、230-6、230-7、230-8は、配置200の中心204の近傍に示されている。誘電材料240が、近接するRF電極230間の直接的な電気接触を防ぐために、近接するRF電極230間に配置される。
【0044】
図3を参照すると、配置300は、RF電極330を含んでいる。いくつかの実施形態では、配置300は、6から200個のRF電極330を含む。配置300は、RF電極330の分割された内側円を取り囲む、分割された同心環である。本実施形態では、各RF電極330は、円の分割部分か、または同心環の分割部分である。例えば、中心304近傍のRF電極330-5、330-6のそれぞれは、内側円の分割部分(例えば、半円)であり、かつエッジ302にあるRF電極330-1、330-2のそれぞれは、同心環外側の分割部分である。図3に示すように、RF電極330の5つの同心環は、RF電極330-5、330-6の内側円の分割部分を取り囲んでおり、かつ他の実施形態では、任意数の同心環が、実装され得る。同心環内の各RF電極330は、中心304から半径方向に垂直なそれぞれの方向で、その同心環内の近接するRF電極から分割される。同心環内の各RF電極330は、内側円弧側面、外側円弧側面、および対向する直線側面(例えば、中心304から半径方向に延びた)を有する。誘電材料340が、近接するRF電極330間の直接的な電気接触を防ぐために、近接するRF電極330間に配置される。
【0045】
図4を参照すると、配置400は、RF電極430を含んでいる。いくつかの実施形態では、配置400は、6から200個のRF電極430を含む。配置400は、RF電極430の扇形に分割された内側円を取り囲む、半径方向に整列された分割された同心環である。本実施形態では、各RF電極430は、円の扇形部分か、または同心環の分割部分である。同心環の分割部分は、配置400の内側円の扇形部分と半径方向で整列されている。図4の図示された実施形態では、配置400は、12個の扇形部分(例えば、各扇形部分は30°)を有する。配置400の内側円および各同心環は、12個の扇形部分のそれぞれの中に、扇形部分または分割部分を有する。他の数の扇形部分が、他の実施形態で実装され得る。一例として、中心404近傍のRF電極430-5、430-6のそれぞれは、内側円の扇形部分であり、かつエッジ402にあるRF電極430-1、430-2のそれぞれは、同心環外側の分割部分である。他の配置では、RF電極の内側円は、複数のRF電極の扇形に分割された円とは対照的に、単一のRF電極の完全な円であってもよい。RF電極(例えば、RF電極430-5、430-6)の内側円を中心にしたRF電極430の5つの同心環が図4に示されているが、他の実施形態では、任意数の同心環が、実装され得る。各RF電極430は、中心404から半径方向に垂直なそれぞれの方向で、それぞれの内側円または同心環内の近接するRF電極と分割される。内側円内の各RF電極430は、直線側面(例えば、中心404から半径方向に延びた)、および外側円弧側面を有する。同心環内の各RF電極430は、内側円弧側面、外側円弧側面、および対向する直線側面(例えば、中心404から半径方向に延びた)を有する。誘電材料440が、近接するRF電極430間の直接的な電気接触を防ぐために、近接するRF電極430間に配置される。
【0046】
図5を参照すると、配置500は、RF電極530を含んでいる。いくつかの実施形態では、配置500は、5から200個のRF電極530を含む。配置500は、RF電極530の完全な内側円を取り囲む、分割された同心環である。本実施形態では、完全な内側円のRF電極530-5が、中心504にあり、かつ他のRF電極530のそれぞれは、同心環の分割部分である。完全な内側円のRF電極530-5を中心にしたRF電極530の2つの同心環が図5に示されているが、他の実施形態では、任意数の同心環が、実装され得る。同心環内の各RF電極530は、中心504から半径方向に垂直なそれぞれの方向で、その同心環内の近接するRF電極530から分割される。完全な内側円のRF電極530-5は、外側円周を有する。同心環内の各RF電極530は、内側円弧側面、外側円弧側面、および対向する直線側面(例えば、中心504から半径方向に延びた)を有する。誘電材料540が、近接するRF電極530間の直接的な電気接触を防ぐために、近接するRF電極530間に配置される。
【0047】
図2、3、4、および5の配置200、300、400、500では、所与の半径方向に対して、異なるRF電極が、支持面116の中心から支持面116の周辺部まで、支持面116の半径方向に平行な軸線と交差して配置される。支持面116の半径方向に平行なこのような軸線は、例えば、配置200、300、400、500における、中心204、304、404、504からエッジ202、302、402、502までであってよい。例えば、図2を参照すると、RF電極230-1、230-5は、線250に沿って、中心204からエッジ202までの軸線と交差して配置される。同様に、例えば、図3を参照すると、RF電極330-1、330-6は、線350に沿って、中心304からエッジ302までの軸線と交差して配置される。図4を参照すると、RF電極430-1、430-5は、線450に沿って、中心404からエッジ402までの軸線と交差して配置される。図5を参照すると、RF電極530-1、530-5は、線550に沿って、中心504からエッジ502までの軸線と交差して配置される。支持面116の中心および周辺部に異なるRF電極を配置させることによって、中心および周辺部で異なるRF信号を印加して、プラズマを局所的に制御して、プラズマの均一性を促進することができる。
【0048】
図6を参照すると、配置600は、RF電極630を含んでいる。配置600は、RF電極630の扇形に分割された円である。本実施形態では、各RF電極630は、円の扇形部分である。図6の図示された実施形態では、配置600は、12個の扇形部分(例えば、各扇形部分は30°)を有する。他の数の扇形部分が、他の実施形態で実装され得る。各RF電極630は、中心604の近傍からエッジ602まで延びている。各RF電極630は、中心604から半径方向に垂直なそれぞれの方向で、近接するRF電極と分割される。RF電極630は、直線側面(例えば、中心604から半径方向に延びた)、および外側円弧側面を有する。誘電材料640が、近接するRF電極630間の直接的な電気接触を防ぐために、近接するRF電極630間に配置される。
【0049】
図7A、7B、7C、および7Dは、いくつかの実施形態による図2から6の種々のRF電極のレイアウト図である。図7Aから7DのRF電極は、様々な側面を例示するために示されている。図7Aは、RF電極730-1のレイアウト図であり、これは、図2のエッジ202と交差するRF電極230である場合がある。RF電極730-1は、頂点A1、B1、C1、D1を有する。RF電極730-1は、円弧側面A1-B1、直線側面B1-C1、直線側面C1-D1および直線側面D1-A1を有する。図7Bは、RF電極730-2のレイアウト図であり、これは、図3、4、および5の同心環の分割部分であるRF電極330、430、530である場合がある。RF電極730-2は、頂点A2、B2、C2、D2を有する。RF電極730-2は、外側円弧側面A2-B2、直線側面B2-C2、内側円弧側面C2-D2、および直線側面D2-A2を有する。図7Cは、RF電極730-3のレイアウト図であり、これは、図3の内側円の分割部分であるRF電極330-5、330-6である場合がある。RF電極730-3は、頂点A3、B3および円弧点C3を有する。RF電極は、直線側面A3-B3および円弧側面A3-C3-B3を有する。図7Dは、RF電極730-4のレイアウト図であり、これは、図4および6の円の扇形部分であるRF電極430、630である場合がある。RF電極730-4は、頂点A4、B4、C4を有する。RF電極730-4は、円弧側面A4-B4、直線側面B4-C4、および直線側面C4-A4を有する。
【0050】
いくつかの実施形態では、配置200、300、400、500、600における各RF電極230、330、430、530、630の各側面の寸法は、それぞれのRF電極に印加されるそれぞれのRF信号(ゆえに、電磁場)の最小波長の2%未満である。いくつかの実施形態では、RF信号は、マルチ周波数RF信号である場合があり、したがって、最小波長は、マルチ周波数RF信号の中で最も周波数が高いRF信号である場合がある。
【0051】
いくつかの実施形態では、配置200、300、400、500、600における各RF電極230、330、430、530、630の各側面の寸法は、221.1mm未満、より詳細には、199.9mm未満、さらに詳細には、99.9mm未満である。いくつかの実施形態では、配置200、300、400、500、600における各RF電極230、330、430、530、630の各側面の寸法は、50.0mm超から221.1mm未満の範囲、より詳細には、50.0mm超から199.9mm未満の範囲、さらに詳細には、50.0mm超から99.9mm未満の範囲である。図7Aから7Dは、例示的なRF電極730の側面を示している。さらに、側面は、存在する場合、図5のRF電極530-5など、完全な円のRF電極の円周側面、および図3のRF電極330-5などの矩形RF電極の直線側面を含む可能性がある。側面をこのような寸法で設けることによって、波長の影響により生じるプラズマの不均一性が低減され得、かつ電磁場の振動も低減され得る。半導体ウエハ以外のプロセス材料の場合、基板支持体のサイズおよび形状、ならびにRF電磁場の周波数は変化する場合がある。波長に起因する不均一性を低減するために、RF波長の2%以下の寸法を有する複数のRF電極を使用する方法は、依然として適用可能である。
【0052】
図8は、いくつかの実施形態による半導体プロセス用のプロセス装置800の概略図である。図8のプロセス装置800は、図1のプロセス装置100の変形形態であり、ゆえに、図中の同じ参照番号は、同じ構成要素を示している。同じ構成要素の説明は、簡潔にするためここでは省略する。
【0053】
プロセス装置800の基板支持体106のベースプレート112は、n個のバイアス電極836を含む。ベースプレート112内のバイアス電極836の配置は、ESC108内のRF電極130の配置と対応している。例えば、各バイアス電極836は、概して、対応するRF電極130と同じ形状を有し、垂直方向で(例えば、z方向で)整列している可能性がある。
【0054】
プロセス装置800は、さらに、n個のRFバイアス制御回路888を含む。各RFバイアス制御回路888は、RF電源システム180の出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有する。RF信号制御回路164と同様に、各RFバイアス制御回路888は、RF電源システム180から受信したRF信号に基づいて、調節されたRF信号を生成するように、個別にまたは独立して制御可能である。RFバイアス制御回路888によって生成された調節されたRF信号は、受信したRF信号の調節された振幅を有する場合がある(例えば、RFバイアス制御回路888の利得によって、1よりも大きい、1に等しい、または1以下の大きさを有する場合がある)か、および/または受信したRF信号からの位相オフセットを有する場合がある。利得および/または位相オフセットは、それぞれのRFバイアス制御回路888がそれを実装するように構成されている、それぞれ、一連の利得および/または位相オフセットから選択可能である場合がある。各RFバイアス制御回路888は、それぞれのバイアス電極836に電気的に接続された出力ノードを有する。
【0055】
動作中、RF電源システム180は、RFバイアス信号をRFバイアス制御回路888に出力する。RFバイアス信号は、RF電源システム180によって出力されたRF信号に基づいて生成され、かつ、例えば、RF電源システム160によって出力されたRF信号に従って、RF電源システム180のRF整合ネットワークによって整合された、周波数、位相、および振幅である可能性がある。RFバイアス制御回路888は、それぞれの調節されたRFバイアス信号が目標利得および目標位相オフセットを有するように、RFバイアス信号を調節する。調節されたRFバイアス信号は、それぞれのRFバイアス制御回路888によって、それぞれのバイアス電極836に出力される。それぞれのRFバイアス制御回路888によって出力された調節されたRFバイアス信号は、対応するRF信号制御回路164によって出力されたRF信号に対応する振幅および位相オフセットを有することができる。例えば、RFバイアス制御回路888-1によって出力された調節されたRFバイアス信号は、RF信号制御回路164-1によって出力されたRF信号に対応する振幅および位相オフセットを有することができ、かつRFバイアス制御回路888-nによって出力された調節されたRFバイアス信号は、RF信号制御回路164-nによって出力されたRF信号に対応する振幅および位相オフセットを有することができる。
【0056】
調節されたRFバイアス信号生成するために、対応する独立制御可能なRFバイアス制御回路888と共に、複数のバイアス電極836を各々設けることによって、基板支持体106にバイアスをかけるためのRFバイアス信号は、基板支持体106の異なる位置で異なるものとすることができる。異なる位置での異なるRFバイアス信号を可能にすることによって、RF電極130の操作性をより正確なものとすることができ、かつ、プラズマの均一性の改善を促進するように向上させることができ、ゆえに、半導体プロセスによって形成される結果として生じる構造物の均一性が改善される。
【0057】
図9は、いくつかの実施形態による半導体プロセス用のプロセス装置900の概略図である。図9のプロセス装置900は、図1のプロセス装置100の変形形態であり、ゆえに、図中の同じ参照番号は、同じ構成要素を示している。同じ構成要素の説明は、簡潔にするためここでは省略する。
【0058】
基板支持体106は、中間プレート902をさらに含む。図示した構成では、ヒーター110は、ベースプレート112の上方にそれと接して配置され、中間プレート902は、ヒーター110の上方にそれと接して配置され、かつESC108は、中間プレート902の上方にそれと接して配置される。ESC108は、チャック電極904を含む。チャック電極904は、チャッキングのために、DC電圧がそれに対して印加されるように構成される。ESC108は、チャック電極904間の直接的な接触を電気的に絶縁するために、チャック電極904を被覆する誘電材料を含む可能性がある。中間プレート902は、n個のRF電極130を含む。前述のように、RF電極130は、RF電圧信号がそれに対して印加されるように構成される。中間プレート902は、RF電極130間の直接的な接触を電気的に絶縁するために、RF電極130を被覆する誘電材料を含む可能性がある。
【0059】
DC電源170の出力ノード(例えば、正出力ノードおよび負出力ノード)は、絶縁フィルタ172の入力ノードに電気的に接続され、かつ絶縁フィルタ172の出力ノードは、それぞれのチャック電極904に電気的に接続される。絶縁フィルタ172は、例えば、ローパスフィルタであってよい。DC電源170は、半導体基板120をチャックおよび解放するために選択的にオンおよびオフにされる可能性がある。
【0060】
各RF信号制御回路164は、対応するRF電極130に電気的に接続された出力ノードを有する。図9のプロセス装置900では、それぞれのRF信号は、RF電極130に印加され得(例えば、プラズマを発生させ、および/または制御するために)、その一方で、DC電圧が、チャック電極904に印加され得る(例えば、半導体基板をチェックするために)。
【0061】
いくつかの実施形態では、プロセス装置は、n個のバイアス電極836を含むベースプレート112を備えることと、図8のプロセス装置800に関して説明したようなRF電源システム180およびRFバイアス制御回路888を備えることを除いて、図9のプロセス装置900に類似するものであってもよい。
【0062】
図10は、いくつかの実施形態によるプロセス装置100、800、900のRF電力システム1000の概略図である。RF電力システム1000は、RF電源システム160、RF信号制御回路164、アナログ加算器/加算回路174、およびRF電極130を含む。各RF信号制御回路164は、それぞれの電圧/電力制御回路1002、およびそれぞれの位相制御回路1004を含む。例えば、RF信号制御回路164-1は、電圧/電力制御回路1002-1および位相制御回路1004-1を含み、かつRF信号制御回路164-nは、電圧/電力制御回路1002-nおよび位相制御回路1004-nを含む。各電圧/電力制御回路1002は、それぞれのRF信号制御回路164の入力ノードであり、かつRF電源システム160の出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有する。各電圧/電力制御回路1002は、それぞれの位相制御回路1004の入力ノードに電気的に接続された出力ノードを有する。各位相制御回路1004は、それぞれのRF信号制御回路164の出力ノードであり、それぞれのアナログ加算器/加算回路174の第1の入力ノードに電気的に接続された出力ノードを有する。それぞれのRF信号制御回路164の電圧/電力制御回路1002および位相制御回路1004は、例えば、それぞれのRF信号制御回路164に関する1つ以上の設定値を受信するコントローラ190に通信可能に接続されている。設定値は、電圧/電力制御回路1002の利得および位相制御回路1004の位相オフセットを選択的に構成するデジタル数値またはコードである。
【0063】
いくつかの実施形態では、電圧/電力制御回路1002は、増幅器、およびRF信号を受信して、受信したRF信号を基準として利得が調節されたRF信号を出力するように構成された選択的に構成可能なインピーダンスネットワークを含み得る。選択的に構成可能なインピーダンスネットワークは、例えば、並列接続されたいくつかのスイッチング抵抗を含むことができる。例えば、スイッチング抵抗は、トランジスタのチャネルと電気的に直列で接続された抵抗を含み得る。設定値のビット、または設定値の復号化によって得られたビットである可能性がある信号は、例えば、選択的にトランジスタのチャネルを導通状態または非導通状態にするために、トランジスタのゲートに印加することができる。抵抗を選択的に電気的に並列接続および/または並列切断することにより、電圧/電力制御回路1002の利得を選択的に構成することができる。当業者であれば、電圧/電力制御回路1002の構成、ならびに、異なる利得を実現するために、かかる電圧/電力制御回路1002を選択的に構成可能にすることができる方法(抵抗、コンデンサ、および/またはインダクタなどのインピーダンス素子の任意の組み合わせを使用することによる場合がある)を容易に理解するであろう。
【0064】
同様に、いくつかの実施形態では、位相制御回路1004は、増幅器、およびRF信号を受信して、受信したRF信号を基準として位相オフセットが調節されたRF信号を出力するように構成された選択的に構成可能なインピーダンスネットワークを含み得る。選択的に構成可能なインピーダンスネットワークは、例えば、抵抗、コンデンサ、および/またはインダクタを含む、並列接続されたいくつかのスイッチングインピーダンス素子を含むことができる。設定値のビット、または設定値の復号化によって得られたビットである可能性がある信号は、例えば、選択的にトランジスタのチャネルを導通状態または非導通状態にするために、トランジスタのゲートに印加することができる。インピーダンス素子を選択的に電気的に並列接続および/または並列切断することにより、位相制御回路1004の位相オフセットを選択的に構成することができる。当業者であれば、位相制御回路1004の構成、および、異なる位相オフセットを実現するために、かかる位相制御回路1004を選択的に構成可能にすることができる方法を容易に理解するであろう。
【0065】
図11は、いくつかの実施形態によるプロセス装置100、800、900と共に実装される場合があるRF電力システム1100の概略図である。図11のRF電力システム1100は、図10のRF電力システム1000の変形形態である。RF電力システム1100は、マルチ周波数RF電力システムである。RF電力システム1100は、p個のRF電源システムを含み、そのうちの2個(例えば、RF電源システム160-1、160-2)が図示されている。各RF電源システム160は、目標周波数でRF信号を生成するように構成され、RF電源システム160の各目標周波数は、異なる可能性がある。例えば、RF電源システム160-1の目的周波数は、13.56MHzであってもよく、かつRF電源システム160-2の目的周波数は、60MHzであってもよい。
【0066】
RF電力システム1100は、各RF電源システム160に対してn個のRF信号制御回路164を含む。合計で、RF電力システム1100は、(n×p)個のRF信号制御回路164を含む。図中、各RF信号制御回路164は、記号「-ij」が付されており、ここで、iは、どのRF電極130が所与のRF信号制御回路164と関連するかを指定するものであり、かつ、jは、どのRF電源システムが所与のRF信号制御回路164と関連するかを指定するものである。各RF信号制御回路164は、電圧/電力制御回路1002および位相制御回路1004を含み、かつ、図10に関して前述したように構成される。
【0067】
各RF電源システム160に関しては、それぞれのRF電源システム160の出力ノードは、そのRF電源システム160に関連付けられたn個のRF信号制御回路164の入力ノードに電気的に接続される。各RF信号制御回路164は、それぞれのRF絶縁フィルタ1102(RF信号制御回路164と同様に記号が付されている)の入力ノードに電気的に接続された出力ノードを有する。各RF絶縁フィルタ1102は、関連するRF電源システム160によって生成されたRF信号の目標周波数を有するRF信号を通過させるように構成される。各RF絶縁フィルタ1102は、目標周波数での信号以外のいかなる信号も除去または減少させ得る。例えば、RF絶縁フィルタ1102は、関連するRF電源システム160によって生成されたRF信号の周波数を主な対象としたバンドパスフィルタとすることができる。
【0068】
RF電力システム1100は、n個のアナログ加算器/加算回路1074を含む。各アナログ加算器/加算回路1074は、(p+1)個の入力ノードを有し、かつそれぞれのRF電極130に関連付けられる。所与のRF電極130に関連付けられたそれぞれのRF絶縁フィルタ1102の出力ノードは、その所与のRF電極130に関連付けられたアナログ加算器/加算回路1074のそれぞれの入力ノードに電気的に接続される。さらに、各アナログ加算器/加算回路1074のそれぞれの入力ノードは、DC電源170の出力ノードに電気的に接続される。各アナログ加算器/加算回路1074は、それぞれのRF絶縁フィルタ1102から受信したp個のRF信号と、DC電源170から受信したDC電圧とを加算して、RF/DC信号を生成するように構成される。各アナログ加算器/加算回路1074は、そのアナログ加算器/加算回路1074と関連付けられたRF電極130に電気的に接続された出力ノードを有する。アナログ加算器/加算回路1074によって生成されたRF/DC信号は、出力ノードでRF電極130に対して出力される。周波数が異なるRF信号を生成する複数のRF電源システム160を設けることにより、RF/DC信号は、RF電極130に印加される複数のRF成分を含むことができる。RF電力システム1100の他の態様も、図10のRF電力システム1000の説明を含む、これまでの説明に鑑みて当業者には明らかである。
【0069】
図12は、いくつかの実施形態によるプロセッサベースのシステム1200を示している。プロセッサベースのシステム1200は、コンピュータ、サーバ、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)など、またはこれらの組み合わせであるか、これらを含む可能性がある。プロセッサベースのシステム1200は、コントローラ190、または本明細書に記載の任意の動作を実施する任意の他のプロセッサベースのシステムとして実装されてよい。プロセッサベースのシステム1200は、1つ以上のプロセッサ1202、メモリシステム1212、通信バス1222、1つ以上の入力/出力(Input/Output:I/O)インターフェース1232、およびネットワークインターフェース1242を含む。
【0070】
各プロセッサ1202は、1つ以上のプロセッサコア1204を含む可能性がある。各プロセッサ1202および/またはプロセッサコア1204は、例えば、中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)、縮小命令セットコンピューティング(Reduced Instruction Set Computing:RISC)プロセッサ、複合命令セットコンピューティング(Complex Instruction Set Computing:CISC)プロセッサ、グラフィック処理装置(Graphics Processing Unit:GPU)、デジタル信号プロセッサ(Digital Signal Processor:DSP)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)などの強化されたプロセッサ、もしくはこれらの組み合わせ、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)などのプログラマブルロジックで実装されたソフトプロセッサであってよい。
【0071】
メモリシステム1212は、1つ以上のメモリコントローラ1214およびメモリ1216を含む。メモリコントローラ1214は、特定のメモリ1216またはメモリ1216のサブセットへの読み出しおよび/または書き込みアクセスを制御するように構成される。メモリ1216は、主記憶装置、ディスク記憶装置、またはそれらの任意の好適な組み合わせを含む場合がある。メモリ1216は、任意のタイプの揮発性または不揮発性メモリ、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ(Dynamic Random Access Memory:DRAM)、静的ランダムアクセスメモリ(Static Random Access Memory:SRAM)、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(Erasable Programmable Read-Only Memory:EPROM)、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory:EEPROM)、フラッシュメモリ、ソリッドステート記憶装置などを含む場合がある。メモリ1216は、非一時的マシン可読記憶媒体である。命令1218は、メモリ1216に記憶される。命令1218は、マシン実行可能コード(例えば、マシンコード)であってもよく、かつファームウェア、ソフトウェア、プログラム、アプリケーション、または他のマシン実行可能コードを含む場合がある。命令1218は、例えば、ソフトウェアモジュール1220を具現化することができ、これは、1つ以上のプロセッサ1202によって実行されると、本明細書に記載の様々な機能および動作を実施する。
【0072】
1つ以上のI/Oインターフェース1232は、1つ以上のI/Oデバイス1234と電気的におよび/または通信可能に接続されるように構成される。I/Oデバイス1234は、RF信号制御回路164、および、適用可能な場合は、RFバイアス制御回路888を含む。RF信号制御回路164およびRFバイアス制御回路888は、I/Oインターフェース1232を介してそれぞれの設定値を受信することができる。他の例示的なI/Oデバイス1234としては、キーボード、マウス、ディスプレイデバイス、プリンタなどが挙げられる。1つ以上のI/Oインターフェース1232は、産業応用接続、ユニバーサルシリアルバス(Universal Serial Bus:USB)接続、高解像度マルチメディアインターフェース(High-Definition Multimedia Interface:HDMI)接続、Bluetooth(登録商標)回路などのコネクタまたは結合回路を含むことができる。
【0073】
ネットワークインターフェース1242は、ネットワーク1244に通信可能に接続されるように構成される。ネットワークインターフェース1242は、イーサネット接続などの有線通信用の回路を含むことができ、および/またはWi-Fi(登録商標)通信用の回路など、無線通信用の回路を含むことができる。例えば、ネットワーク1244に通信可能に接続された1つ以上のコンピュータおよび/またはサーバは、レシピ、プロセス条件などを、ネットワーク1244およびネットワークインターフェース1242を介して、プロセッサベースのシステム1200に通信する場合がある。
【0074】
通信バス1222は、1つ以上のプロセッサ1202、メモリシステム1212、1つ以上のI/Oインターフェース1232、およびネットワークインターフェース1242に通信可能に接続される。様々な構成要素は、通信バス1222を介して互いに通信することができる。通信バス1222は、通信を仲裁するアービタを含ませることなどによって、通信のフローを制御できる。
【0075】
図13は、いくつかの実施形態による半導体プロセスの方法1300のフローチャートである。方法1300は、前述のプロセス装置100、800、900を使用して実施することができる。方法1300の動作は、コントローラ190によって開始および/または制御され得る(例えば、1つ以上のプロセッサ1202による命令1218の実行によって)。ブロック1302で、半導体基板120は、プロセス装置100、800、900のチャンバ102内に搬送され、チャンバ102内の基板支持体106(例えば、ESC108)上に載せられる。基板支持体106(例えば、ESC108または中間プレート902)は、前述のようにn個のRF電極130を含む。半導体基板120は、図1または8のプロセス装置100、800内で、DC電圧をRF電極130に印加することによって、または図9のプロセス装置900内で、DC電圧をチャック電極904に印加すること(例えば、半導体基板120をチャックするために)によって基板支持体106に固定され得る。図1または8のプロセス装置100、800では、DC電圧は、前述したように、それぞれのRF/DC信号を使用してRF電極130に印加することができるが、この際、RF/DC信号は、半導体基板120が最初にESC108に固定される時点では、RF成分を含んでいない場合もある。
【0076】
ブロック1304で、プラズマ半導体プロセスが、プロセス装置100、800、900のチャンバ102内で実施される。プラズマ半導体プロセスは、例えば、エッチングプロセス、蒸着プロセス、または任意の他の適用可能なプロセスとすることができる。例示的なプラズマ半導体プロセスとしては、スパッタリング、PVD、MDP、PECVD、IBE、およびRIEが上げられる。ブロック1304は、ブロック1306の、チャンバ102のプロセス容積152内でプラズマを発生させることを含む。半導体基板120は、プロセス容積152内でプラズマに曝され得る。プラズマは、ガスをチャンバ102内に流して(例えば、ガス供給システム146から、ガス導入口144、ガス分配プレート140、およびガスシャワーヘッド142を通して)、それぞれのRF/DC信号(それぞれがRF成分を含む)またはそれぞれのRF信号をRF電極130に印加することによって発生させることができる。プラズマは、RF電極130およびガスシャワーヘッド142が接地される場合に、RF成分またはRF信号の結果として発生させることができる。ブロック1304は、ブロック1308の、基板支持体106のRF電極130に印加されるRF信号の振幅および/または位相を調節することによるプラズマを制御することをさらに含む。参照を容易にするために別々に説明するが、ブロック1306、1308は、同じ動作によって実施することができる。いくつかの実施形態では、プラズマを制御することにより、半導体基板120の中心と比較して、半導体基板120の周辺部のプラズマを制御できる。いくつかの実施形態では、プラズマは、半導体基板120のエッジの、かつ近くの、および半導体基板120の中心近傍の、異なるRF電極130に、異なるそれぞれのRF成分を有するRF/DC信号または異なるそれぞれのRF信号を印加することによって、半導体基板120の中心と周辺部の間で異なるように制御することができる。異なるRF成分または信号は、異なる振幅、位相オフセット、または任意のそれらの順列を有する可能性がある、それぞれの調節されたRF信号を生成するようにRF信号制御回路164を選択的に構成することによって実装することができる。RF信号制御回路164は、コントローラ190からRF信号制御回路164に通信される設定値に従って選択的に構成することができる。加えて、バイアス電極136、836にバイアスをかけることが、ブロック1306,1308の間に実施され得る。バイアスをかけることは、RFバイアス信号を、プロセス装置100におけるような単一のバイアス電極136に印加することか、それぞれのRFバイアス信号を、プロセス装置800におけるような複数のバイアス電極836に印加することを含む可能性がある。
【0077】
ブロック1310では、プラズマ半導体プロセスが終了して、半導体基板120は、プロセス装置100、800、900のチャンバ102の中から外へ搬送される。プラズマ半導体プロセスの終了時に、DC/RF信号またはRF信号のRF成分は、RF電極130への印加が停止され得(例えば、RF電源システム160がオフにされる)、ガスは、チャンバ102内の供給が停止され得、かつチャンバ102の中から外へ排出され得る。加えて、RFバイアス信号は、バイアス電極136、836への印加が停止され得る。RF/DC信号のDC成分もまた、ESC108から半導体基板120を解放するために、停止され得る(例えば、DC電源170をオフにすることによって)。その後、半導体基板120は、チャンバ102の中から外へ搬送され得る。
【0078】
図14は、いくつかの実施形態による半導体プロセスのための方法1400のフローチャートである。ブロック1402で、図13に関して説明したようなプラズマ半導体プロセスが、プロセス装置100、800、900を使用して、第1の複数の半導体基板(例えば、半導体基板の1つ以上のロット)に対して実施される。プラズマプロセスは、第1のプロセス条件で実施される。第1のプロセス条件は、RF信号制御回路164の設定値、および、適用可能な場合は、RFバイアス制御回路888の設定値を含む。これらの設定値に基づいて、RF/DC信号またはRF信号のRF成分が、プラズマ半導体プロセス中にそれぞれのRF電極130に印加され、RF信号が、プラズマ半導体プロセス中にバイアス電極136、836に印加される。
【0079】
ブロック1404で、プラズマ半導体プロセス中にRF電極130の第1の1つ以上のRF電極130のそれぞれの位置に対応する第1の複数の半導体基板のそれぞれの第1の特性が測定され、かつブロック1406で、プラズマ半導体プロセス中にRF電極130の第2の1つ以上のRF電極130のそれぞれの位置に対応する第1の複数の半導体基板のそれぞれの第2の特性が測定される。第1の1つ以上のRF電極130の位置は、第2の1つ以上のRF電極130の位置とは異なる。いくつかの実施形態では、第1の位置は、プラズマ半導体プロセス中、第1の複数の半導体基板のそれぞれの中心の近傍であり得、かつ第2の位置は、プラズマ半導体プロセス中、第1の複数の半導体基板のそれぞれのエッジの近傍である。第1の特性および第2の特性は、同じ特徴または成分であり得、「第1」および「第2」は、参照を容易にするために使用される。測定は、計測装置によって実施することができる。いくつかの実施形態では、第1および第2の特性は、プラズマ半導体プロセスによってエッチングされる凹部の輪郭角度であるか、またはそれらを含む可能性がある。いくつかの実施形態では、第1および第2の特性は、プラズマ半導体プロセスによってエッチングされる凹部の深さであるか、またはそれらを含む可能性がある。いくつかの実施形態では、第1および第2の特性は、プラズマ半導体プロセスによって堆積されるフィルムの厚さであるか、またはそれらを含む可能性がある。その他の特性が測定されてよい。第1の特性と第2の特性とのばらつきは、第1の複数の基板が加工される際の、プラズマ半導体プロセス中のプラズマの不均一性を意味する可能性がある。
【0080】
ブロック1408で、1つ以上のプロセッサベースのシステムを使用して、プラズマ半導体プロセスが第2の複数の半導体基板に対して実施される間にプロセス装置内で適用される第2のプロセス条件が決定される。第2のプロセス条件は、ブロック1404、1406で測定された第1の特性および第2の特性、例えば、第1の特性と第2の特性との差などに基づいて決定される。第2のプロセス条件は、第1のプロセス条件と同じタイプのそれぞれのプロセス条件であるが、第1のプロセス条件および第2のプロセス条件の値またはデータは、異なる場合がある。一例として、高度プロセス制御(Advanced Process Control:APC)アルゴリズムを動作させるプロセッサベースのシステムは、それぞれのRF電極130に印加されるDC/RF信号またはRF信号のRF成分の振幅および位相オフセット、ならびに、それぞれのバイアス電極136、836に印加されるRFバイアス信号の振幅および位相オフセットを決定する場合がある。次に、APCアルゴリズムを動作させるプロセッサベースのシステムは、RF信号制御回路164、および、適用可能な場合は、RFバイアス制御回路888を設定する設定値を決定する場合がある。
【0081】
ブロック1410で、第2のプロセス条件が、プラズマ半導体プロセス用のプロセス装置に適用される。例えば、APCアルゴリズムを動作させるプロセッサベースのシステムは、第2のプロセス条件をコントローラ190に通信する(例えば、ネットワーク1244を介して)場合がある。コントローラ190は、第2のプロセス条件を有するようにプラズマ半導体プロセスのレシピをリセットすることができ、かつ、第2のプロセス条件(例えば、設定値)をRF信号制御回路164、および、適用可能な場合は、RFバイアス制御回路888に通信し、これにより、これらの回路が第2のプロセス条件に基づいて選択的に構成されるようになる。
【0082】
ブロック1412で、プロセス装置100、800、900を使用して、プラズマ半導体プロセスが、第2の複数の半導体基板に対して実施される。プラズマプロセスは、第2のプロセス条件で実施される。第2のプロセス条件の設定値に基づいて、RF/DC信号のRF成分が、プラズマ半導体プロセス中にRF電極130に印加され、RFバイアス信号が、プラズマ半導体プロセス中にバイアス電極136、836に印加される。
【0083】
第1の実施形態は、半導体プロセス用のプロセス装置である。プロセス装置は、チャンバおよび基板支持体を含む。チャンバは、チャンバ内に内部容積を有する。基板支持体は、チャンバの内部容積内に配置される。基板支持体は、チャンバの内部容積内で半導体基板を支持するように構成された支持面を含む。基板支持体は、複数の無線周波数(Radio Frequency:RF)電極を含む。複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、それぞれのRF電極に印加されるRF信号の波長の2%以下である。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にある。複数のRF電極は、チャンバの内部容積内で、少なくとも部分的にプラズマを制御するように構成される。
【0084】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極は、複数のRF電極の他の各RF電極に印加される他の各電圧とは独立して、電圧がそれに対して印加されるように構成される場合がある。
【0085】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、支持面上に半導体基板をチャックするために、直流(DC)電圧がそれに対して印加されるようにさらに構成される場合がある。
【0086】
第1の実施形態のプロセス装置において、基板支持体は、静電チャックを含む場合がある。静電チャックは、複数のRF電極を含むことができる。基板支持体は、静電チャックの下にベースプレートをさらに含む場合があり、かつベースプレートは、バイアスRF信号がそれに対して印加されるように構成された単一のバイアス電極を有する場合がある。
【0087】
第1の実施形態のプロセス装置において、基板支持体は、静電チャックを含む場合があり、かつ静電チャックは、複数のRF電極を含む場合がある。基板支持体は、静電チャックの下にベースプレートをさらに含む場合があり、かつベースプレートは、複数のバイアス電極を含む場合がある。複数のバイアス電極の各バイアス電極は、複数のバイアス電極の他の各バイアス電極に印加される他の各バイアス信号とは独立して、それぞれのバイアス信号がそれに対して印加されるように構成される場合がある。
【0088】
第1の実施形態のプロセス装置は、RF電源システムおよび複数のRF信号制御回路をさらに含む場合がある。RF電源システムは、RF電源システムの出力ノードでRF信号を出力するように構成される場合がある。複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、RF電源システムの出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有する場合があり、かつ複数のRF電極のそれぞれの1つのRF電極に電気的に接続された出力ノードを有する場合がある。複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、RF信号の振幅および位相を調節して、それぞれのRF信号制御回路の出力ノードで対応する調節されたRF信号を出力するように制御可能である場合がある。加えて、プロセス装置は、コントローラを含む場合がある。コントローラは、1つ以上のプロセッサおよび非一時的メモリを含む場合がある。非一時的メモリは、記憶された命令を含むことができ、該命令は、1つ以上のプロセッサによって実行されると、該1つ以上のプロセッサに、複数のRF信号制御回路がそれぞれの振幅およびそれぞれの位相を調節するように制御させる。
【0089】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、線形の格子で配列されてよい。
【0090】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、分割された内側円を取り囲む、分割された同心環で配列されてよい。
【0091】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、扇形に分割された内側円を取り囲む、半径方向に整列された分割された同心環で配列されてよい。
【0092】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、完全な内側円を取り囲む、分割された同心環で配列されてよい。
【0093】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極が、扇形に分割された円で配列されてよい。
【0094】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル以下であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0095】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、199.9ミリメートル以下であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0096】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから221.1ミリメートルの範囲であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0097】
第1の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから199.9ミリメートルの範囲であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0098】
第2の実施形態は、半導体プロセス用のプロセス装置である。プロセス装置は、チャンバおよび基板支持体を含む。チャンバは、チャンバ内に内部容積を有する。基板支持体は、チャンバの内部容積内に配置される。基板支持体は、チャンバの内部容積内で半導体基板を支持するように構成された支持面を含む。基板支持体は、チャンバの内部容積内で、少なくとも部分的にプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(RF)電極を含む。複数のRF電極の第1のRF電極は、支持面の中心の近傍に配置され、複数のRF電極の第2のRF電極は、支持面の周辺部の近傍に配置される。第1のRF電極および第2のRF電極は、支持面の中心と周辺部との間で、支持面の半径方向に平行な軸線と側面に沿って交差する。
【0099】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極は、複数のRF電極の他の各RF電極に印加される他の各電圧とは独立して、電圧がそれに対して印加されるように構成される場合がある。
【0100】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、支持面上に半導体基板をチャックするために、直流(DC)電圧がそれに対して印加されるようにさらに構成される場合がある。
【0101】
第2の実施形態のプロセス装置において、基板支持体は、静電チャックを含む場合があり、かつ静電チャックは、複数のRF電極を含む場合がある。基板支持体は、静電チャックの下にベースプレートをさらに含む場合があり、かつベースプレートは、バイアスRF信号がそれに対して印加されるように構成された単一のバイアス電極を有する場合がある。
【0102】
第2の実施形態のプロセス装置において、基板支持体は、静電チャックを含む場合があり、かつ静電チャックは、複数のRF電極を含む場合がある。基板支持体は、静電チャックの下にベースプレートをさらに含む場合があり、かつベースプレートは、複数のバイアス電極を含む場合がある。複数のバイアス電極の各バイアス電極は、複数のバイアス電極の他の各バイアス電極に印加される他の各バイアス信号とは独立して、それぞれのバイアス信号がそれに対して印加されるように構成される場合がある。
【0103】
第2の実施形態のプロセス装置は、RF電源システムおよび複数のRF信号制御回路をさらに含む場合がある。RF電源システムは、RF電源システムの出力ノードでRF信号を出力するように構成される場合がある。複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、RF電源システムの出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有する場合があり、かつ複数のRF電極のそれぞれの1つのRF電極に電気的に接続された出力ノードを有する場合がある。複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、RF信号の振幅および位相を調節して、それぞれのRF信号制御回路の出力ノードで対応する調節されたRF信号を出力するように制御可能である場合がある。加えて、プロセス装置は、コントローラを含む場合がある。コントローラは、1つ以上のプロセッサおよび非一時的メモリを含む場合がある。非一時的メモリは、記憶された命令を含むことができ、該命令は、1つ以上のプロセッサによって実行されると、該1つ以上のプロセッサに、複数のRF信号制御回路がそれぞれの振幅およびそれぞれの位相を調節するように制御させる。
【0104】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、線形の格子で配列されてよい。
【0105】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、分割された内側円を取り囲む、分割された同心環で配列されてよい。
【0106】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、扇形に分割された内側円を取り囲む、半径方向に整列された分割された同心環で配列されてよい。
【0107】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、完全な内側円を取り囲む、分割された同心環で配列されてよい。
【0108】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル以下であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0109】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、199.9ミリメートル以下であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0110】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから221.1ミリメートルの範囲であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0111】
第2の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから199.9ミリメートルの範囲であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0112】
第3の実施形態は、半導体プロセス用のプロセス装置である。プロセス装置は、チャンバおよび基板支持体を含む。チャンバは、チャンバ内に内部容積を有する。基板支持体は、チャンバの内部容積内に配置される。基板支持体は、チャンバの内部容積内で半導体基板を支持するように構成された支持面を含む。基板支持体は、チャンバの内部容積内で、少なくとも部分的にプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(RF)電極を含む。複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル以下であり、それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にある。
【0113】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極は、複数のRF電極の他の各RF電極に印加される他の各電圧とは独立して、電圧がそれに対して印加されるように構成される場合がある。
【0114】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、支持面上に半導体基板をチャックするために、直流(DC)電圧がそれに対して印加されるようにさらに構成される場合がある。
【0115】
第3の実施形態のプロセス装置において、基板支持体は、静電チャックを含む場合があり、かつ静電チャックは、複数のRF電極を含む場合がある。基板支持体は、静電チャックの下にベースプレートをさらに含む場合があり、かつベースプレートは、バイアスRF信号がそれに対して印加されるように構成された単一のバイアス電極を有する場合がある。
【0116】
第3の実施形態のプロセス装置において、基板支持体は、静電チャックを含む場合があり、かつ静電チャックは、複数のRF電極を含む場合がある。基板支持体は、静電チャックの下にベースプレートをさらに含む場合があり、かつベースプレートは、複数のバイアス電極を含む場合がある。複数のバイアス電極の各バイアス電極は、複数のバイアス電極の他の各バイアス電極に印加される他の各バイアス信号とは独立して、それぞれのバイアス信号がそれに対して印加されるように構成される場合がある。
【0117】
第3の実施形態のプロセス装置は、RF電源システムおよび複数のRF信号制御回路をさらに含む場合がある。RF電源システムは、RF電源システムの出力ノードでRF信号を出力するように構成される場合がある。複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、RF電源システムの出力ノードに電気的に接続された入力ノードを有する場合があり、かつ複数のRF電極のそれぞれの1つのRF電極に電気的に接続された出力ノードを有する場合がある。複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、RF信号の振幅および位相を調節して、それぞれのRF信号制御回路の出力ノードで対応する調節されたRF信号を出力するように制御可能である場合がある。加えて、プロセス装置は、コントローラを含む場合がある。コントローラは、1つ以上のプロセッサおよび非一時的メモリを含む場合がある。非一時的メモリは、記憶された命令を含むことができ、該命令は、1つ以上のプロセッサによって実行されると、該1つ以上のプロセッサに、複数のRF信号制御回路がそれぞれの振幅およびそれぞれの位相を調節するように制御させる。
【0118】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、線形の格子で配列されてよい。
【0119】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、分割された内側円を取り囲む、分割された同心環で配列されてよい。
【0120】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、扇形に分割された内側円を取り囲む、半径方向に整列された分割された同心環で配列されてよい。
【0121】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極は、完全な内側円を取り囲む、分割された同心環で配列されてよい。
【0122】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極が、扇形に分割された円で配列されてよい。
【0123】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートル超であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0124】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、199.9ミリメートル以下であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0125】
第3の実施形態のプロセス装置において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから199.9ミリメートルの範囲であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0126】
第4の実施形態は、半導体プロセスのための方法である。方法は、プロセス装置のチャンバのプロセス容積内でプラズマを発生させることを含む。基板支持体は、チャンバ内に配置され、かつ支持面上で半導体基板を支持する。半導体基板は、プラズマに曝される。方法は、基板支持体に配置された複数のRF電極にそれぞれの無線周波数(RF)信号を印加することを含む、プラズマを制御することをさらに含む。
【0127】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、それぞれのRF電極に印加されるそれぞれのRF信号の波長の2%以下であってよい。
【0128】
第4の実施形態の方法は、基板支持体上に半導体基板をチャックすることをさらに含む場合があり、これは、複数のRF電極に直流(DC)電圧を印加することを含む。
【0129】
第4の実施形態の方法は、バイアスRF信号をベースプレートのバイアス電極に印加することをさらに含む場合がある。基板支持体は、静電チャックを含む場合があり、かつ静電チャックは、複数のRF電極を含む場合がある。基板支持体は、静電チャックの下に配置されたベースプレートをさらに含む場合があり、かつベースプレートは、単一のバイアス電極を有する場合がある。
【0130】
第4の実施形態の方法は、複数のバイアスRF信号をベースプレートのそれぞれのバイアス電極に印加することをさらに含む場合がある。基板支持体は、静電チャックを含む場合があり、かつ静電チャックは、複数のRF電極を含む場合がある。基板支持体は、静電チャックの下に配置されたベースプレートをさらに含む場合があり、かつベースプレートは、バイアス電極を含む場合がある。
【0131】
第4の実施形態の方法は、RF電源システムによって初期RF信号を生成することと、複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路によって、初期RF信号の振幅、位相オフセット、またはこれらの組み合わせを調節して、複数のRF電極に印加されるRF信号のそれぞれのRF信号を生成することと、をさらに含む場合がある。
【0132】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極の第1のRF電極は、半導体基板の中心の近傍に配置されてよく、複数のRF電極の第2のRF電極は、半導体基板の周辺部の近傍に配置されてよい。第1のRF電極および第2のRF電極は、支持面の中心と周辺部との間で、支持面の半径方向に平行な軸線と側面に沿って交差する場合がある。
【0133】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極は、線形の格子で配列されてよい。
【0134】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極は、分割された内側円を取り囲む、分割された同心環で配列されてよい。
【0135】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極は、扇形に分割された内側円を取り囲む、半径方向に整列された分割された同心環で配列されてよい。
【0136】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極は、完全な内側円を取り囲む、分割された同心環で配列されてよい。
【0137】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極が、扇形に分割された円で配列されてよい。
【0138】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、221.1ミリメートル以下であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0139】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、199.9ミリメートル以下であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0140】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから221.1ミリメートルの範囲であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0141】
第4の実施形態の方法において、複数のRF電極の各RF電極の各側面の寸法は、50.0ミリメートルから199.9ミリメートルの範囲であってよい。それぞれの寸法は、支持面に平行な平面内にあってよい。
【0142】
第5の実施形態は、半導体プロセスのための方法である。方法は、プロセス装置を使用して、第1の複数の基板に対して第1のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することを含む。プロセス装置は、プラズマ半導体プロセス中に基板を支持するように構成された基板支持体を含む。基板支持体は、少なくとも部分的に、プラズマ半導体プロセスのプラズマを制御するように構成された複数の無線周波数(RF)電極を含む。第1のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中に複数のRF電極に印加されるRF信号の振幅および位相に対応する。方法は、プラズマ半導体プロセス中に、複数のRF電極の第1のRF電極の第1の位置に対応する第1の複数の基板のそれぞれの第1の特性を測定することを含む。第1の特性は、プラズマ半導体プロセスによって形成される。方法は、プラズマ半導体プロセス中に、複数のRF電極の第2のRF電極の第2の位置に対応する第1の複数の基板のそれぞれの第2の特性を測定することを含む。第2の特性は、プラズマ半導体プロセスによって形成される。第2の位置は、第1の位置とは異なる。方法は、プロセッサベースのシステムによって、第1の特性および第2の特性に基づいて、第2の複数の基板に対してプラズマ半導体プロセスを実施する間に適用される第2のプロセス条件を決定することを含む。第2のプロセス条件は、プラズマ半導体プロセス中に複数のRF電極に印加されるRF信号の振幅および位相に対応する。方法は、プロセス装置を使用して、第2の複数の基板に対して第2のプロセス条件を有するプラズマ半導体プロセスを実施することを含む。
【0143】
第5の実施形態の方法において、第1の特性は、第1の複数の基板の各基板の、第1の位置に対応するそれぞれの基板にエッチングされる凹部の第1の輪郭角度を含む場合があり、第2の特性は、第1の複数の基板の各基板の、第2の位置に対応するそれぞれの基板にエッチングされる凹部の第2の輪郭角度を含む場合がある。
【0144】
第5の実施形態の方法において、第1の特性は、第1の複数の基板の各基板の、第1の位置に対応するそれぞれの基板にエッチングされる凹部の第1の深さを含む場合があり、第2の特性は、第1の複数の基板の各基板の、第2の位置に対応するそれぞれの基板にエッチングされる凹部の第2の深さを含む場合がある。
【0145】
第5の実施形態の方法において、第1の特性は、第1の複数の基板の各基板の、第1の位置に対応するそれぞれの基板上に堆積されるフィルムの第1の厚さを含む場合があり、第2の特性は、第1の複数の基板の各基板の、第2の位置に対応するフィルムの第2の厚さを含む場合がある。
【0146】
第6の実施形態は、半導体プロセス用の電力システムである。電力システムは、第1のRF電源システムおよび第1の複数のRF信号制御回路を含む。第1の複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、(i)第1のRF電源システムの出力ノードに電気的に接続された入力ノード、および(ii)プロセス装置の静電チャックのそれぞれのRF電極に電気的に接続されるように構成された出力ノードを有する。第1の複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、それぞれの入力ノードで受信されるRF信号の振幅および位相を変化させて、それぞれの入力ノードで受信されたRF信号に基づいて、それぞれのRF信号制御回路の出力ノードで出力RF信号を出力するように制御可能なように構成される。第1の複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、第1の複数のRF信号制御回路の他の各RF信号制御回路から独立して制御可能である。
【0147】
第6の実施形態において、電力システムは、複数のアナログ加算器/加算回路をさらに含む場合がある。アナログ加算器/加算回路の各アナログ加算器/加算回路は、第1の入力ノード、第2の入力ノード、および出力ノードを含む。それぞれのアナログ加算器/加算回路の第1の入力ノードは、第1の複数のRF信号制御回路のそれぞれのRF信号制御回路の出力ノードに電気的に接続される。アナログ加算器/加算回路の第2の入力ノードは、DC電源に電気的に接続されるように構成される。複数のアナログ加算器/加算回路の各アナログ加算器/加算回路の出力ノードは、静電チャックのそれぞれのRF電極に電気的に接続されるように構成される。
【0148】
第6の実施形態において、電力システムは、第2のRF電源システム、第2の複数のRF信号制御回路、第1の複数の絶縁フィルタ、第2の複数の絶縁フィルタ、および複数のアナログ加算器/加算回路をさらに含む場合がある。第2の複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、(i)第2のRF電源システムの出力ノードに電気的に接続された入力ノード、および(ii)プロセス装置の静電チャックのそれぞれのRF電極に電気的に接続されるように構成された出力ノードを有する。第2の複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、それぞれの入力ノードで受信されるRF信号の振幅および位相を変化させて、それぞれの入力ノードで受信されたRF信号に基づいて、それぞれのRF信号制御回路の出力ノードで出力RF信号を出力するように制御可能なように構成される。第2の複数のRF信号制御回路の各RF信号制御回路は、第2の複数のRF信号制御回路の他の各RF信号制御回路から独立して制御可能である。第1の複数の絶縁フィルタの各絶縁フィルタは、入力ノードおよび出力ノードを有する。第1の複数の絶縁フィルタのそれぞれの絶縁フィルタの入力ノードは、第1の複数のRF信号制御回路のそれぞれの1つのRF信号制御回路の出力ノードに電気的に接続される。第2の複数の絶縁フィルタの各絶縁フィルタは、入力ノードおよび出力ノードを有する。第2の複数の絶縁フィルタのそれぞれの絶縁フィルタの入力ノードは、第2の複数のRF信号制御回路のそれぞれの1つのRF信号制御回路の出力ノードに電気的に接続される。複数のアナログ加算器/加算回路の各アナログ加算器/加算回路は、第1の入力ノード、第2の入力ノード、および出力ノードを含む。複数のアナログ加算器/加算回路のそれぞれの加算器/加算回路の第1の入力ノードは、第1の複数の絶縁フィルタのそれぞれの絶縁フィルタの出力ノードに電気的に接続される。複数のアナログ加算器/加算回路のそれぞれの加算器/加算回路の第2の入力ノードは、第2の複数の絶縁フィルタのそれぞれの絶縁フィルタの出力ノードに電気的に接続される。複数のアナログ加算器/加算回路の各アナログ加算器/加算回路の出力ノードは、静電チャックのそれぞれのRF電極に電気的に接続されるように構成される。
【0149】
種々の例について詳細に記載してきたが、種々の変化、置換、および変更が、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲を逸脱することなく行われ得ることを理解すべきである。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7A
図7B
図7C
図7D
図8
図9
図10
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図13
図14
【国際調査報告】