特表 2025-505953 基板処理システムのＥＳＣのための下塗り被覆および抵抗制御

(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】2025-03-05

(54)【発明の名称】基板処理システムのＥＳＣのための下塗り被覆および抵抗制御

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20250226BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20250226BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20250226BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/68 R

C23C16/458

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024544642

(86)(22)【出願日】2022-12-13

(85)【翻訳文提出日】2024-09-24

(86)【国際出願番号】 US2022052713

(87)【国際公開番号】W WO2023146648

(87)【国際公開日】2023-08-03

(31)【優先権主張番号】63/304,379

(32)【優先日】2022-01-28

(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・トゥ

(72)【発明者】

【氏名】ジ・チュンハイ

(72)【発明者】

【氏名】チャン・ペンイ

(72)【発明者】

【氏名】ラナ・ニラジ

(72)【発明者】

【氏名】ビ・フェン

(72)【発明者】

【氏名】リー・ミン

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K030GA02

5F045AA08

5F045AA15

5F045AA19

5F045AD01

5F045AE01

5F045BB08

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EB05

5F045EB06

5F045EF05

5F045EK07

5F045EM05

5F131AA02

5F131CA17

5F131DA33

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5F131EA03

5F131EB11

5F131EB15

5F131EB17

5F131EB78

5F131EB79

(57)【要約】

【解決手段】静電チャック（ＥＳＣ）下塗りシステムは、メモリおよびコントローラを備える。メモリは、下塗りアプリケーションを格納する。コントローラは下塗りアプリケーションを実行して、下塗りパラメータを決定し、完全洗浄プロセスを実施して基板処理システムの処理チャンバ内の下塗り堆積物を除去し、下塗りパラメータに基づいて１回以上の堆積プロセスを実施してＥＳＣ上に１層以上の下塗り層を堆積させ、７～１５μｍの全厚を有する全面下塗り層を提供するように構成され、１層以上の下塗り層は、続くＥＳＣにおける基板の堆積処理の間、ＥＳＣの保護を提供する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電チャック（ＥＳＣ）下塗りシステムであって、
下塗りアプリケーションを格納するメモリと、
コントローラであって、前記下塗りアプリケーションを実行して、
下塗りパラメータを決定し、
完全洗浄プロセスを実施して、基板処理システムの処理チャンバ内の下塗り堆積物を除去し、
前記下塗りパラメータに基づいて、１回以上の堆積プロセスを実施して前記ＥＳＣ上に１層以上の下塗り層を堆積させ、７～１５μｍの全厚を有する全面下塗り層を提供し、前記１層以上の下塗り層は、続く前記ＥＳＣにおける基板の堆積処理の間に前記ＥＳＣの保護を提供する、ように構成されたコントローラと、
を備える、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記下塗りパラメータは、無線周波数電力レベル、ガス流量、ガス流圧、ガス種、および堆積プロセスの継続時間を含む、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項3】

請求項１に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記下塗りパラメータは、前記１層以上の下塗り層の堆積中に形成される各下塗り層に対する前記静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップのサイズを含む、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項4】

請求項１に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記完全洗浄プロセスは、前記処理チャンバにアンモニアを供給することを含む、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項5】

請求項１に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記１層以上の下塗り層は、
第１の下塗り層と、
前記第１の下塗り層の上に配置された第２の下塗り層と、
を含む、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項6】

請求項５に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記第１の下塗り層および前記第２の下塗り層の各々は、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかを含む、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項7】

請求項５に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記第１の下塗り層は、酸化シリコンを含み、
前記第２の下塗り層は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを含む、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項8】

請求項５に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記第１の下塗り層および前記第２の下塗り層は、酸化シリコンを含む、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項9】

請求項５に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記第１の下塗り層は、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンを含み、
前記第２の下塗り層は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを含む、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項10】

請求項５に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記第２の下塗り層は、前記第１の下塗り層よりも薄い、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項11】

請求項５に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記コントローラは、前記ＥＳＣとシャワーヘッドとの間のギャップのサイズが、前記第１の下塗り層の堆積よりも前記第２の下塗り層の堆積について大きくなるよう設定するように構成されている、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項12】

請求項５に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記コントローラは、前記第１の下塗り層の堆積に対する前記ＥＳＣとシャワーヘッドの間のギャップのサイズを設定し、前記第２の下塗り層の堆積に対する前記ギャップの前記サイズを変更しないように構成されている、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項13】

請求項１に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記１層以上の下塗り層は、
第１の下塗り層と、
前記第１の下塗り層の上に配置された１層以上の中間下塗り層と、
前記１層以上の下塗り層の上に配置された最終下塗り層と、
を含む、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項14】

請求項１３に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記第１の下塗り層は、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンで形成され、
前記１層以上の中間下塗り層および前記最終下塗り層の各々は、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかで形成される、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項15】

請求項１３に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記コントローラは、前記ＥＳＣとシャワーヘッドとの間のギャップのサイズが、前記第１の下塗り層の堆積よりも、前記１層以上の中間下塗り層および前記最終下塗り層の少なくともいずれかの堆積について大きくなるよう設定するように構成されている、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項16】

請求項１３に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記コントローラは、前記第１の下塗り層の堆積に対する前記ＥＳＣとシャワーヘッドの間のギャップのサイズを設定し、前記１層以上の中間層下塗りおよび前記最終下塗り層の堆積に対するギャップの前記サイズを変更しないように構成されている、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項17】

請求項１に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記コントローラは、処理される基板の推定ボーイング量に基づいて前記全厚を設定するように構成されている、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項18】

請求項１に記載のＥＳＣ下塗りシステムであって、
前記コントローラは、前記１層以上の下塗り層の堆積のために１つ以上の前駆体を前記処理チャンバに導入するように構成され、
前記１つ以上の前駆体は、シレン、亜酸化窒素、および窒素から選択される、ＥＳＣ下塗りシステム。

【請求項19】

請求項１に記載のＥＳＣ下塗りシステムと、
前記処理チャンバと、
前記処理チャンバにガスを供給するように構成されたガス供給システムと、
前記処理チャンバ内でプラズマを生成するように構成された無線周波数生成システムと、
前記基板を前記ＥＳＣに静電気的にクランプするために前記ＥＳＣに電流を供給するように構成された電源回路と、を備え、
前記コントローラは、
前記ＥＳＣ上に前記１層以上の下塗り層を堆積させるように前記ガス供給システムおよび前記無線周波数生成システムを制御し、
前記ＥＳＣにおける前記１層以上の下塗り層の形成に続いて、前記ＥＳＣ上で前記基板の前記堆積処理を実施するように構成されている、基板処理システム。

【請求項20】

静電チャック（ＥＳＣ）上に全面下塗り層を形成するための方法であって、
下塗りパラメータを決定する工程と、
完全洗浄プロセスを実施して、基板処理システムの処理チャンバ内の下塗り堆積物を除去する工程と、
前記下塗りパラメータに基づいて、１回以上の堆積プロセスを実施して前記ＥＳＣ上に１層以上の下塗り層を堆積させ、７～１５μｍの全厚を有する前記全面下塗り層を提供し、前記１層以上の下塗り層は、続く前記ＥＳＣにおける基板の堆積処理の間に前記ＥＳＣの保護を提供する、工程と、
を含む、方法。

【請求項21】

請求項２０に記載の方法であって、
前記下塗りパラメータは、無線周波数電力レベル、ガス流量、ガス流圧、ガス種、および堆積プロセスの継続時間を含む、方法。

【請求項22】

請求項２０に記載の方法であって、
前記下塗りパラメータは、前記１層以上の下塗り層の堆積中に形成される各下塗り層に対する前記静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップのサイズを含む、方法。

【請求項23】

請求項２０に記載の方法であって、
前記完全洗浄プロセスは、前記処理チャンバにアンモニアを供給することを含む、方法。

【請求項24】

請求項２０に記載の方法であって、
前記１層以上の下塗り層は、
第１の下塗り層と、
前記第１の下塗り層の上に配置された第２の下塗り層と、
を含む、方法。

【請求項25】

請求項２４に記載の方法であって、
前記第１の下塗り層および前記第２の下塗り層の各々は、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかを含む、方法。

【請求項26】

請求項２４に記載の方法であって、
前記第１の下塗り層および前記第２の下塗り層は、酸化シリコンを含む、方法。

【請求項27】

請求項２４に記載の方法であって、
前記第１の下塗り層は、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンを含み、
前記第２の下塗り層は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを含む、方法。

【請求項28】

請求項２４に記載の方法であって、
前記第１の下塗り層は、酸化シリコンを含み、
前記第２の下塗り層は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを含む、方法。

【請求項29】

請求項２４に記載の方法であって、
前記第２の下塗り層は、前記第１の下塗り層よりも薄い、方法。

【請求項30】

請求項２４に記載の方法であって、さらに、
前記静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップのサイズが、前記第１の下塗り層の堆積よりも前記第２の下塗り層の堆積について大きくなるように設定する工程を含む、方法。

【請求項31】

請求項２４に記載の方法であって、さらに、
前記第１の下塗り層の堆積に対する前記静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップのサイズを設定し、前記第２の下塗り層の堆積に対する前記ギャップの前記サイズを変更しない工程を含む、方法。

【請求項32】

請求項２０に記載の方法であって、
前記１層以上の下塗り層は、
第１の下塗り層と、
前記第１の下塗り層の上に配置された１層以上の中間下塗り層と、
前記１層以上の中間下塗り層の上に配置された最終下塗り層と、
を含む、方法。

【請求項33】

請求項３２に記載の方法であって、
前記第１の下塗り層は、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンで形成され、
前記１層以上の中間下塗り層および前記最終下塗り層の各々は、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかで形成される、方法。

【請求項34】

請求項３２に記載の方法であって、さらに、
前記静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップのサイズが、前記第１の下塗り層の堆積よりも、前記１層以上の中間下塗り層および前記最終下塗り層の少なくともいずれかの堆積について大きくなるように設定する工程を含む、方法。

【請求項35】

請求項３２に記載の方法であって、さらに、
前記第１の下塗り層の堆積に対する前記静電チャックとシャワーヘッドの間のギャップのサイズを設定し、前記１層以上の中間下塗り層および前記最終下塗り層の堆積に対するギャップの前記サイズを変更しない工程を含む、方法。

【請求項36】

請求項２０に記載の方法であって、さらに、
処理される基板の推定ボーイング量に基づいて前記全厚を選択する工程を含む、方法。

【請求項37】

請求項２０に記載の方法であって、さらに、
前記１層以上の下塗り層の堆積のために１つ以上の前駆体を前記処理チャンバに導入する工程を含み、前記１つ以上の前駆体は、シレン、亜酸化窒素、および窒素から選択される、方法。

【請求項38】

請求項２０に記載の方法と、
前記基板を前記ＥＳＣに静電気的にクランプするために前記ＥＳＣに電流を供給する工程と、
前記ＥＳＣ上に前記１層以上の下塗り層を堆積させるようにガス供給システムおよび無線周波数生成システムを制御する工程と、
前記ＥＳＣにおける前記１層以上の下塗り層の形成に続いて、前記ＥＳＣ上で前記基板の前記堆積処理を実施する工程と、
を含む、基板堆積方法。

【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、２０２２年１月２８日出願の米国仮出願第６３／３０４，３７９号の利益を主張する。上記出願の全ての開示は、本明細書において参照により援用される。

【0002】

本開示は、一般に基板処理システムに関し、特に静電チャックに関する。

【背景技術】

【0003】

本明細書に記載の背景技術は、本開示の内容を一般的に提示するためである。現在名前が挙げられている発明者の発明は、本背景技術欄、および出願時の先行技術に該当しない説明の態様において記載される範囲で、本開示に対する先行技術として明示的にも黙示的にも認められない。

【0004】

基板処理システム（例えば、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理システム）は通常、シャワーヘッドと基板を支持するための基板支持体とを備える。基板支持体は通常、静電チャック（ＥＳＣ）として実装される。ＥＳＣは、処理の間に基板をＥＳＣにクランプするためのクランプ電極を備える。動作時にシャワーヘッドは、基板上方に反応ガスを分配する。プラズマを生成するために、２つの電極（例えば、シャワーヘッドと基板支持体内のＲＦ電極と）の間に無線周波数（ＲＦ）電位が設けられる。エネルギ化電子は、反応ガスをプラズマからイオン化し、または解離させ、化学反応性ラジカルを生成する。これらのラジカルが反応するにつれて、基板上に薄膜が堆積する。

【発明の概要】

【0005】

メモリおよびコントローラを備えるＥＳＣ下塗りシステムが開示される。メモリは、下塗りアプリケーションを格納する。下塗りアプリケーションを実行するように構成されたコントローラは、下塗りパラメータを決定し、完全洗浄プロセスを実施して、基板処理システムの処理チャンバ内の下塗り堆積物を除去し、下塗りパラメータに基づいて１回以上の堆積プロセスを実施して、ＥＳＣ上に１層以上の下塗り層を堆積させ、７～１５μｍの全厚を有する全面下塗り層を提供する。１層以上の下塗り層は、続くＥＳＣ上の基板の堆積処理の間にＥＳＣの保護を提供する。

【0006】

他の特徴では、下塗りパラメータには、無線周波数電力レベル、ガス流量、ガス流圧、ガス種、および堆積プロセスの継続時間が含まれる。他の特徴では、下塗りパラメータには、１層以上の下塗り層の堆積中に形成される各下塗り層に対する静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップサイズが含まれる。他の特徴では、完全洗浄プロセスには、処理チャンバにアンモニアを供給する工程が含まれる。

【0007】

他の特徴では、１層以上の下塗り層は、第１の下塗り層と、第１の下塗り層上に堆積する第２の下塗り層とを含む。他の特徴では、第１の下塗り層および第２の下塗り層の各々は、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかを含む。他の特徴では、第１の下塗り層は酸化シリコンを含み、第２の下塗り層は窒化シリコン、または酸窒化シリコンを含む。他の特徴では、第１の下塗り層および第２の下塗り層は酸化シリコンを含む。

【0008】

他の特徴では、第１の下塗り層は酸化シリコン、または酸窒化シリコンを含み、第２の下塗り層は窒化シリコン、または酸窒化シリコンを含む。他の特徴では、第２の下塗り層は第１の下塗り層よりも薄い。

【0009】

他の特徴では、コントローラは、ＥＳＣとシャワーヘッドとの間のギャップサイズが、第１の下塗り層の堆積よりも第２の下塗り層の堆積で大きくなるよう設定するように構成されている。他の特徴では、コントローラは、第１の下塗り層の堆積に対するＥＳＣとシャワーヘッドとの間のギャップサイズを設定し、第２の下塗り層の堆積に対するギャップサイズを変更しないように構成されている。

【0010】

他の特徴では、１層以上の下塗り層は、第１の下塗り層と、第１の下塗り層上に配置された１層以上の中間下塗り層と、１層以上の中間下塗り層上に配置された最終下塗り層とを含む。他の特徴では、第１の下塗り層は、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンで形成される。１層以上の中間下塗り層および最終下塗り層の各々は、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかで形成される。

【0011】

他の特徴では、コントローラは、ＥＳＣとシャワーヘッドとの間のギャップサイズが、第１の下塗り層の堆積よりも１層以上の中間下塗り層および最終下塗り層の少なくともいずれかの堆積で大きくなるよう設定するように構成されている。

【0012】

他の特徴では、コントローラは、第１の下塗り層の堆積に対するＥＳＣとシャワーヘッドとの間のギャップサイズを設定し、１層以上の中間下塗り層および最終下塗り層の堆積に対するギャップサイズを変更しないように構成されている。

【0013】

他の特徴では、コントローラは、処理される基板の推定ボーイング量に基づいて全厚を設定するように構成されている。他の特徴では、コントローラは、１層以上の下塗り層の堆積のために処理チャンバに１つ以上の前駆体を導入するように構成されている。１つ以上の前駆体は、シレン、亜酸化窒素、および窒素から選択される。

【0014】

他の特徴では、基板処理システムであって、ＥＳＣ下塗りシステムと、処理チャンバと、処理チャンバにガスを供給するように構成されたガス供給システムと、処理チャンバ内でプラズマを生成するように構成された無線周波数生成システムと、基板をＥＳＣに静電気的にクランプするためにＥＳＣに電流を供給するように構成された電源回路と、を備える基板処理システムが開示される。コントローラは、ＥＳＣ上に１層以上の下塗り層を堆積させるようにガス供給システムおよび無線周波数生成システムを制御し、ＥＳＣにおける１層以上の下塗り層の形成に続いて、ＥＳＣ上で基板の堆積処理を実施するように構成されている。

【0015】

他の特徴では、ＥＳＣ上に全面下塗り層を形成するための方法が開示される。この方法は、下塗りパラメータを決定する工程と、完全洗浄プロセスを実施して、基板処理システムの処理チャンバ内の下塗り堆積物を除去する工程と、下塗りパラメータに基づいて１回以上の堆積プロセスを実施して、ＥＳＣ上に１層以上の下塗り層を堆積させ、７～１５μｍの全厚を有する全面下塗り層を提供する工程と、を含む。１層以上の下塗り層は、続くＥＳＣ上での基板の堆積処理の間にＥＳＣの保護を提供する。

【0016】

他の特徴では、下塗りパラメータには、無線周波数電力レベル、ガス流量、ガス流圧、ガス種、および堆積プロセスの継続時間が含まれる。他の特徴では、下塗りパラメータには、１層以上の下塗り層の堆積中に形成される各下塗り層に対する静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップサイズが含まれる。他の特徴では、完全洗浄プロセスには、処理チャンバにアンモニアを供給する工程が含まれる。

【0017】

他の特徴では、１層以上の下塗り層は、第１の下塗り層と、第１の下塗り層上に堆積する第２の下塗り層とを含む。他の特徴では、第１の下塗り層および第２の下塗り層の各々は、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかを含む。他の特徴では、第１の下塗り層および第２の下塗り層は酸化シリコンを含む。他の特徴では、第１の下塗り層は、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンを含む。第２の下塗り層は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを含む。他の特徴では、第１の下塗り層は酸化シリコンを含み、第２の下塗り層は窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを含む。

【0018】

他の特徴では、第２の下塗り層は第１の下塗り層よりも薄い。他の特徴では、この方法はさらに、静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップサイズが、第１の下塗り層の堆積よりも第２の下塗り層の堆積で大きくなるように設定する工程を含む。他の特徴では、この方法はさらに、第１の下塗り層の堆積に対する静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップサイズを設定し、第２の下塗り層の堆積に対するギャップサイズを変更しない工程を含む。

【0019】

他の特徴では、１層以上の下塗り層は、第１の下塗り層と、第１の下塗り層上に配置された１層以上の中間下塗り層と、１層以上の中間下塗り層上に配置された最終下塗り層とを含む。他の特徴では、第１の下塗り層は、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンで形成される。１層以上の中間下塗り層および最終下塗り層の各々は、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかで形成される。

【0020】

他の特徴では、この方法はさらに、静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップサイズが、第１の下塗り層の堆積よりも、１層以上の中間下塗り層および最終下塗り層の少なくともいずれかの堆積で大きくなるように設定する工程を含む。他の特徴では、この方法はさらに、第１の下塗り層の堆積に対する静電チャックとシャワーヘッドとの間のギャップサイズを設定し、１層以上の中間下塗り層および最終下塗り層の堆積に対するギャップサイズを変更しない工程を含む。

【0021】

他の特徴では、この方法はさらに、処理される基板の推定ボーイング量に基づいて全厚を選択する工程を含む。他の特徴では、この方法はさらに、１層以上の下塗り層の堆積のために処理チャンバに１つ以上の前駆体を導入する工程を含み、１つ以上の前駆体は、シレン、亜酸化窒素、および窒素から選択される。

【0022】

他の特徴では、基板堆積方法であって、ＥＳＣ上に全面下塗り層を形成するための工程と、基板をＥＳＣに静電気的にクランプするためにＥＳＣに電流を供給する工程と、ＥＳＣ上に１層以上の下塗り層を堆積させるようにガス供給システムおよび無線周波数生成システムを制御する工程と、ＥＳＣにおける１層以上の下塗り層の形成に続いて、ＥＳＣ上で基板の堆積処理を実施する工程と、を含む基板処理方法が開示される。

【0023】

本開示のさらなる適用分野は、発明を実施するための形態、特許請求の範囲、および図面から明らかになるだろう。発明を実施するための形態および具体例は例示のみを目的とし、本開示の範囲を制限することを意図しない。

【図面の簡単な説明】

【0024】

本開示は、発明を実施するための形態および添付の図面からより深く理解されるだろう。

【0025】

【図1】本開示の実施形態による、下塗りシステムを備える例示的な基板処理システムの機能ブロック図。

【0026】

【図2】本開示による、下塗り層を表す下塗りシステムの一部を含む、図１の基板処理システムの一部の機能ブロック図。

【0027】

【図3】ＥＳＣの下塗り層の厚さ変化に基づく、ＥＳＣの寿命とＥＳＣのクランプ力との間のトレードオフ関係を表す図。

【0028】

【図4】「Ｄ」字形電極を含む例示的なバイポーラ型ＥＳＣの上部断面図。

【0029】

【図5】全ＥＳＣ電流の例示的な図。

【0030】

【図6】従来の下塗り層を含むＥＳＣの全ＥＳＣ電流に対する、本開示による下塗り層を含むＥＳＣの全ＥＳＣ電流の図。

【0031】

【図7】本開示によるＥＳＣ下塗り方法を含む例示的な基板処理方法。

【0032】

【図8】本開示による複数の下塗り層を含むＥＳＣの一部を示す断面図。

【0033】

図面では、類似および／または同一の要素を識別するために、参照番号は繰り返し用いられてよい。

【発明を実施するための形態】

【0034】

基板処理システムの処理チャンバ内の構成部品は、過酷な動作条件に曝される。構成部品には、シャワーヘッドおよびＥＳＣが含まれる。構成部品は、様々な処理化学物質、高直流（ＤＣ）電圧（例えば、７００～１０００Ｖ）、高交流（ＡＣ）、高無線周波数（ＲＦ）電力レベル（例えば、１０～１５キロワット（ｋＷ））、および高温（例えば、６００～７００℃）に曝される。そのような過酷な化学的、電気的、および熱的条件への曝露は、構成部品を劣化させ損傷する傾向がある。

【0035】

処理チャンバ内の構成部品への損傷を防ぐために、「下塗り層」と呼ばれる保護層がチャンバ壁および内部部品上に堆積される。下塗り層は、保護を提供することに加えて、他の利点（例えば、堆積サイクル中に堆積する材料（例えば、炭素膜）の付着を助け、膜堆積のドリフト問題を予防すること）も提供する。下塗り層がないと、堆積中に不十分な付着が起こり、堆積材料の粒子が処理される基板上に落ち、基板を損傷する可能性がある。膜堆積ドリフトには、堆積膜厚の変化が含まれる。

【0036】

基板処理の間に、チャンバ部品上の下塗り層は劣化する。これは特に、シャワーヘッドおよびＥＳＣについて当てはまる。このため、チャンバ部品上の下塗り層の残留部分を除去するために完全洗浄プロセスが定期的に実施され、チャンバ部品上に新しい下塗り層が再堆積される。例として、完全洗浄プロセスは、各堆積サイクルセット（または、バッチ）（例えば、１セットあたり１００堆積サイクル）の後に実施されてよく、各サイクルは、それぞれの基板ごとに堆積プロセスを実施することを含む。

【0037】

堆積の間、基板はバイポーラ型ＥＳＣに静電気的にクランプできる。バイポーラ型ＥＳＣは、第１の電圧（例えば、７００Ｖの直流（ＤＣ）電圧）を受け取る第１の電極と、第２の電圧（例えば、－７００ＶのＤＣ電圧）を受け取る第２の電極との２つのクランプ電極を備える。電極は、「Ｄ」字形であってよい。電流は、第１の電極からＥＳＣ上に配置された基板に流れ、次にＥＳＣから第２の電極に流れる。第１の電極に供給される全電流量のわずかな部分（例えば、３０％未満）は、（ｉ）静電クランプ電流または機能ＥＳＣ電流と呼ばれ、（ｉｉ）第１の電極から基板まで垂直に流れ、基板から第２の電極まで垂直に流れる。静電クランプ電流は、基板をＥＳＣ上に保持し、ＥＳＣに対する基板の移動を防ぐ。第１の電極に供給される全電流量の大部分は、（ｉ）Ｄ間漏洩電流または非機能ＥＳＣ電流と呼ばれ、（ｉｉ）基板に流れることなく、電極間に配置されたＥＳＣの一部を通って横方向に流れる。

【0038】

バイポーラ型ＥＳＣは、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ_x）およびＥＳＣクランプ電流への曝露により、高温で高い不具合率を抱える可能性がある。完全洗浄プロセス中に、ＥＳＣは三フッ化窒素（ＮＦ₃）で洗浄できる。ＥＳＣは窒化アルミニウム（ＡｌＮ_x）で形成されてよく、ＮＦ₃に曝されると、ＥＳＣの表面はフッ化アルミニウム（ＡｌＦ_x）に変化できる。基板処理の間にＡｌＦ_xは、ＥＳＣクランプ電流によりＥＳＣの本体にさらに移動する。ＡｌＦ_xは、静電クランプ電流に関連付けられたＥＳＣの電荷に引きつけられ、特に、ＥＳＣの本体から上向きに突出する極小接触領域（ＭＣＡ）に移動する。ＡｌＦ_xへの曝露は粒子の劣化をもたらし、ＭＣＡの表面を変化させる。これにより、ＥＳＣの電荷均衡および基板の静電クランプに悪影響が及ぶ可能性がある。ＥＳＣの電荷均衡は、バイポーラ型ＥＳＣ電極の電荷レベルにおける差を意味する。ＥＳＣ不具合の根本原因は、高い電荷不均衡および／または高いＥＳＣクランプ電流に関連しうる。

【0039】

電荷不均衡がＥＳＣに存在すると、電流は、高圧電位を有するＥＳＣと低圧電位を有する（または、接地された）シャワーヘッドとの間で予想外に流れる可能性がある。その結果、堆積中にシャワーヘッドの孔にアーキングが起こりうる。アーキングはシャワーヘッドを劣化させ、シャワーヘッドから処理基板に落ちる金属球を形成し、クラスタ欠陥を引き起こす。クラスタ欠陥は、大量の金属球がシャワーヘッドの特定領域から基板に落ちることを意味する。クラスタ欠陥の根本原因はシャワーヘッドではなく、ＥＳＣにおける電荷不均衡およびＡｌＦ_xの存在であることが予想外に判明した。

【0040】

例として、下塗り層は２段階で塗布できる。第１段階は、主にシャワーヘッドおよびＥＳＣなどの特定のチャンバ部品を被覆することを含む。第２段階は、主に遠隔領域ならびにシャワーヘッドおよびＥＳＣ以外の構成部品を被覆することを含む。他の構成部品には、チャンバ壁、ＥＳＣスピンドルなどが含まれてよい。従来、下塗り層は適した付着のために設計されていた。例えば、２段階プロセス後のＥＳＣ上の下塗り層の全厚は、付着要件を満たすように設定されてきた。付着要件を満たすため、全厚は５マイクロメートル（μｍ）であってよい。この厚さの下塗り層は付着要件を満たすことができ、新しい基板支持体および低温適用（例えば、２００～４００℃での適用）に適している。しかし、高温適用では、ＭＣＡの粒子損失による下塗り層の劣化および台座における不十分な下塗り被覆は、電荷不均衡量を増加させうる。

【0041】

新しいＥＳＣのバイポーラ型電極の電荷均衡は、わずかに不均衡であり、時間とともにより不均衡になりうる。これはＭＣＡの劣化によるものであり、次にＭＣＡへのＡｌＦ_xの引力増加をもたらし、ＭＣＡのさらなる劣化の原因となる。下塗り層およびＭＣＡの劣化は、クラスタ欠陥を引き起こしうる。加えて、ＭＣＡを被覆するための下塗り層の再適用能力は時間とともに低減し、さらなるアーキングおよびクラスタ欠陥をもたらす。これは、ＭＣＡの表面が粗くなり、時間とともに欠陥が多くなるからである。

【0042】

本明細書に記載の例は、増加した厚さおよび抵抗力、ならびに向上した被覆および平滑特性を有する下塗り層を形成するための下塗りシステムおよび方法を含む。下塗り層は、ＥＳＣを含む内部チャンバ部品に塗布される。下塗り層は、ＥＳＣの保護を提供し、それによりシャワーヘッドの保護を提供しながら、ＥＳＣクランプ力要件を満たす。下塗り層は、ＥＳＣの表面における粒子レベルの欠陥に充填することを含む極小レベルの被覆を提供して、ＭＣＡの表面・ウエハ表面間の接触の向上および段差被覆率向上のために平滑な外面を提供する。段差被覆率は、ＭＣＡの上面と側面との被覆率を意味する。段差被覆率は、（ｉ）ＭＣＡの上面の下塗り層の厚さと、（ｉｉ）ＭＣＡの側面の下塗り層の厚さとの比であってよい。規定の被覆率は基板のクランプ引力を向上させ、基板の設置およびＥＳＣクランプ中の基板のスクラッチを防ぐ。

【0043】

下塗り層は向上した絶縁性を提供して、多くの堆積サイクルにわたってＥＳＣクランプ電流が増加する量を防ぐ、および／または最小限にする。下塗り層は、多くの堆積サイクルにわたって適したＥＳＣクランプ力を保つことも助ける。本明細書に記載の下塗り方法を実施することにより、ＥＳＣの寿命は延び、アーキングが予防され、または低減し、クラスタ欠陥率が大幅に減少する。

【0044】

図１は、ＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４などの処理チャンバ１０２の内部部品に下塗り層を塗布する下塗りシステム１０１を含む基板処理システム１００を示す。図１は容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システムを示すが、本明細書に開示の実施形態は、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）システム、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システム、および／または、加熱できるシャワーヘッドを備える他のシステムおよびプラズマ源に適用可能である。本実施形態は、高温ＰＥＣＶＤプロセスに適用可能であり、高温ＰＥＡＬＤプロセス、高温プラズマ強化化学蒸着（ＣＥＰＶＤ）プロセスに適用されてもよい。

【0045】

ＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４は特定の構造を含むように示されているが、他の構造を有してもよい。例えば、ＥＳＣ１０３はモノリス体１０５を有することが示されているが、複数のプレートを含んでよい。シャワーヘッド１０４は、複数プレートおよび／または積層構造を含んでよい。一実施形態では、ＥＳＣ１０３はＡｌＮ_xで形成され、シャワーヘッド１０４はアルミニウム（Ａｌ）で形成される。

【0046】

ＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４は、処理チャンバ１０２の内部に含まれる。処理チャンバ１０２は、ＲＦプラズマを含んでよい。動作時に、基板１０７はＥＳＣ１０３上に配置され、静電気的にクランプされる。シャワーヘッド１０４は、ガスを導入および分配する。シャワーヘッド１０４は、処理チャンバ１０２の上面に接続された一端を有するステム部１１１を含んでよい。シャワーヘッド１０４は、一般に円筒形であり、処理チャンバ１０２の上面から離れた位置でステム部１１１のもう一端から径方向外向きに延びる。シャワーヘッド１０４の基板対向面は、プロセスガスまたはパージガスが流れる孔を含む。

【0047】

ＲＦ生成システム１２０はＲＦ電圧を生成し、シャワーヘッド１０４の１つ以上の上部電極１１２、および／またはＥＳＣ１０３の下部（または、バイポーラ型）電極１１６に出力する。上部電極１１２は、ＤＣ接地されてよい、ＡＣ接地されてよい、または浮遊電位状態であってよい。例えのみで、ＲＦ生成システム１２０は、ＲＦ電圧を生成する１つ以上のＲＦ発生器１２２（例えば、容量結合プラズマＲＦ電力発生器、バイアスＲＦ電力発生器、および／または他のＲＦ電力発生器）を備えてよい。ＲＦ電圧は、１つ以上の整合分配ネットワーク１２４によって上部電極１１２および／または下部電極１１６に供給される。例として、プラズマＲＦ発生器１２３、バイアスＲＦ発生器１２５、プラズマＲＦ整合ネットワーク１２７、およびバイアスＲＦ整合ネットワーク１２９が示されている。プラズマＲＦ発生器１２３は、例えば１００ワット（Ｗ）～１５キロワット（ｋＷ）の電力を生成する低電力ＲＦ発生器および／または高電力ＲＦ発生器であってよい。バイアスＲＦ整合ネットワーク１２９は、電極１１６などのＲＦ電極に電力を供給する。

【0048】

ガス供給システム１３０は、１つ以上のガス源１３２－１、１３２－２、・・・、および１３２－Ｎ（まとめて、ガス源１３２）を備える（Ｎは、ゼロよりも大きい整数）。ガス源１３２は、１つ以上の前駆体およびそのガス混合物を供給する。ガス源１３２は、堆積ガス、キャリアガス、および／またはパージガスを供給してもよい。気化前駆体が用いられてもよい。ガス源１３２は、弁１３４－１、１３４－２、・・・、および１３４－Ｎ（まとめて、弁１３４）、ならびに、マスフローコントローラ１３６－１、１３６－２、・・・、および１３６－Ｎ（まとめて、マスフローコントローラ１３６）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の出力は、処理チャンバ１０２に供給される。例えのみで、マニホールド１４０の出力は、シャワーヘッド１０４に供給される。

【0049】

電源回路１４４は、高電圧を含む電力を電極１１６に提供して、基板１０７をＥＳＣ１０３に静電気的にクランプする。ＲＦ電圧および静電クランプ電圧が同じ電極１１６に印加されているように示されているが、ＲＦ電圧は、ＥＳＣ１０３に含まれる他の電極に供給されてよい。電源回路１４４は、システムコントローラ１６０によって制御されてよい。例として、電源回路１４４は、第１のＤＣ電圧（例えば、７００Ｖ）を電極１１６の第１の電極に印加し、第２のＤＣ電圧（例えば、－７００Ｖ）を電極１１６の第２の電極に印加してよい。

【0050】

処理チャンバ１０２から反応物を排出するために、弁１５６およびポンプ１５８が用いられてよい。システムコントローラ１６０は、供給ＲＦ電力レベル、供給ガスの圧力および流量、ＲＦの整合などを制御するなどして、基板処理システム１００の構成部品を制御してよい。システムコントローラ１６０は、弁１５６およびポンプ１５８の状態を制御する。ロボット１６４は、基板をＥＳＣ１０３に供給し、基板をＥＳＣ１０３から取り外すために用いられてよい。例えば、ロボット１６４は、基板をＥＳＣ１０３とロードロック１６６との間で搬送してよい。ロボット１６４は、システムコントローラ１６０によって制御されてよい。システムコントローラ１６０は、ロードロック１６６の動作を制御してよい。弁、ガスポンプ、電源、ＲＦ発生器などは、本明細書ではアクチュエータと呼ばれてよい。

【0051】

下塗りシステム１０１は、ＥＳＣ１０３、ＲＦ生成システム１２０、ガス供給システム１３０、電源回路１４４、ギャップ調節システム（図２に例が示されている）、およびシステムコントローラ１６０を備えてよい。コントローラ１６０は、下塗りアプリケーション１６２を実行してチャンバ部品に下塗り層を塗布してよい。これには、下塗り動作時に１層以上の下塗り層を塗布することが含まれてよい。これについては、以下で図２～７に関してさらに説明する。

【0052】

図２は、図１の下塗りシステム１０１の一部分２０２を含む基板処理システム１００の一部分２００を示す。一部分２００は、ＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４を含む。一部分２０２は、ＥＳＣ１０３、電源回路１４４、コントローラ１６０、およびギャップ調節システム２１０を含む。ギャップ調節システム２１０は、ＥＳＣ１０３をシャワーヘッド１０４に対して動かすように構成されてよい。別の実施形態では、ギャップ調節システム２１０は、シャワーヘッド１０４をＥＳＣ１０３に対して動かすように構成されたギャップ調節システム２１２に置き換えられる。ギャップ調節システム２１０および２１２は、１つ以上のモータ（図中のモータ２１４および２１６）ならびに、ＥＳＣ１０３またはシャワーヘッド１０４を動かすための他の作動部品を備えてよい。

【0053】

コントローラ１６０は、ＥＳＣ１０３とシャワーヘッド１０４との間のギャップＧを設定するようにギャップ調節システム２１０または２１２を制御し、ＥＳＣ１０３上に下塗り層を形成するように図１のガス供給システム１３０を制御してよい。シャワーヘッド１０４は下塗り層を有するように示されていないが、下塗り層はシャワーヘッド１０４上にも形成される。ＥＳＣ１０３の本体１０５上に１層の全面下塗り層２２０が示されているが、全面下塗り層２２０は１層以上の下塗り層を含んでよい。全面下塗り層２２０の全厚Ｔが示されている。全面下塗り層２２０は保護誘電体層であり、基板処理を実施する前に形成されるチャンバ準備層と呼ばれてよい。

【0054】

図３は、ＥＳＣの下塗り層（または、保護誘電体層）の厚さの変化に基づく、ＥＳＣの寿命とＥＳＣのクランプ力との間のトレードオフ関係を表す図を示す。厚さが増加するにつれてＥＳＣの寿命は延びるが、抵抗力も同時に増加する。抵抗力が増加するにつれて、ＥＳＣのクランプ力は低下する。ＥＳＣのクランプ力が閾値未満に低下すると、基板は処理中に位置を変える、または動く可能性がある。例として、下塗り層の厚さＴが最大厚さを超えると、基板の移動を防ぐのに十分なＥＳＣクランプ力がなくなる。下塗り層の厚さの減少はＥＳＣの抵抗力を低下させ、それによりＥＳＣのクランプ力を増加させる。下塗り層の厚さＴが最小厚さよりも小さいときは、ＥＳＣの劣化速度は増加し、ＥＳＣの寿命は許容できないレベルまで減少する。そのため下塗り厚さＴは、最小厚さと最大厚さとの間の範囲に設定されてよい。例示的な範囲は、破線の囲み部分３００で表されている。

【0055】

例として、６５０～７５０および－６５０～７５０のＥＳＣクランプ電圧範囲では、下塗り厚さＴは、７μｍ±０．０５μｍの最小厚さと１５μｍ±０．０５μｍの最大厚さとの間に設定されてよい。劣化は、実質的に全面下塗り層の厚さＴが７μｍ±０．０５μｍよりも小さくなったときに増加することが判明している。また、ＥＳＣクランプ力は、全面下塗り層の厚さＴが１５μｍ±０．０５μｍよりも大きくなったときに許容不可能になることが判明している。下塗り層の厚さは、ＥＳＣの本体全面にわたって同じであってよい。最小厚さおよび最大厚さは、ＥＳＣクランプ電極（例えば、図１の電極１１６）に印加される電圧に基づいて図１のコントローラ１６０によって決定されてよい。印加された電圧は、ＥＳＣクランプ電流量に直接関係する。下塗り層の厚さは、以下でさらに説明するように、基板のボーイング量に基づいて設定されてよい。

【0056】

再び図２を参照すると、コントローラ１６０は、ＲＦ電力、ガスの流量および／または圧力、シャワーヘッドとＥＳＣとの間のギャップサイズ、堆積時間などの１つ以上のパラメータを調節することにより下塗り調整を実施してよい。パラメータは、被覆率を向上させ、ＥＳＣの機械的および電気的特性を向上させ、粒子形成およびアーキングを防ぐように調節されてよい。これらパラメータの各々は、結果として生じる下塗り層の厚さを調節するために調節されてよい。各下塗り層の形成中に供給されたガス種は、厚さ、抵抗力、および／または被覆率の特徴を調節するために変更されてもよい。

【0057】

コントローラ１６０は、基板（図２では示されていない）における堆積中に、ＥＳＣクランプ電極１１６Ａおよび１１６Ｂ（まとめて、電極１１６）に設定電圧（例えば、７００Ｖ、－７００Ｖ）を提供するように電源回路１４４を制御してもよい。図４は、「Ｄ」字形電極４０２および４０４を含むバイポーラ型ＥＳＣ４００を示す。図１～２の電極１１６は、「Ｄ」字形電極４０２および４０４として実装されてよい。再び図２を参照すると、ＭＣＡ２３２を通じて提供される静電クランプ電流が矢印２３０で表されている。ＭＣＡの高さＨは同じであってよい、またはアプリケーションに応じて異なってよい。例として、メサの高さＨは２０μｍであってよい。別の例として、ＭＣＡの高さは、本体１０５の中心から径方向距離とともに増加してよい。電極１１６の間を通る非機能電流は、矢印２３４で表されている。

【0058】

例として、電極１１６に供給される全電流量の２～１０％は、矢印２３０で表されるＥＳＣクランプ電流を提供し、全電流量の９０～９８％は、非機能電流として電極１１６Ａから電極１１６Ｂに流れてよい。

【0059】

図５は、基板の堆積プロセスに関するＥＳＣクランプ期間における曲線５００によって表される全ＥＳＣ電流の図を示す。図は、基板上で通常実施されるプロセス工程の例を示す。プロセス工程は、連続的に実施される。クランプ工程Ｃでは、クランプ電極にピーク電圧が印加される。保持工程Ｈでは、クランプ電極に印加された電圧は、ＥＳＣ（図１～２のＥＳＣ１０３）にクランプされた基板を保持するために低減される。工程Ｐでは、１つ以上のプロセスガスがシャワーヘッド（例えば、図１～２のシャワーヘッド１０４）を通じて供給される。工程Ｄでは、シャワーヘッドおよびＥＳＣ全体にＲＦ電力を印加することによりプラズマが生成され、材料が基板上に堆積する、または基板から除去される。工程Ｄは通常、工程Ｃ、Ｈ、およびＰよりも長い。

【0060】

この図は、プラズマがなく、堆積するガス種がないときに提供されうるＤ間漏洩電流量および最小機能電流量を表す。図はさらに、プラズマおよび堆積するガス種が存在する場合に従来の下塗り層を有するＥＳＣに供給される余分な電流量を示す。ＥＳＣの劣化を引き起こしうるのは、この余分な電流である。

【0061】

図６は、従来の下塗り層を含むＥＳＣ（従来型ＥＳＣと呼ばれる）の全ＥＳＣ電流に対する、本明細書に記載の方法を用いて形成された下塗り層を含むＥＳＣ（本開示のＥＳＣと呼ばれる）の全ＥＳＣ電流の図を示す。従来型ＥＳＣの全ＥＳＣ電流は、曲線６００で表されている。本開示のＥＳＣの全ＥＳＣ電流は、曲線６０２で表されている。図から分かるように、本開示のＥＳＣに供給される全電流量（曲線６０２）は、従来型ＥＳＣに供給される全電流量（曲線６００）よりも少ない。両方向矢印Ｍ１によって表されている。また電流は、本開示のＥＳＣでは、従来型ＥＳＣのように保持工程中に跳ね上がらない、および／または実質的に増加しない。例えば、垂直の破線６１０と６１２との間の期間、および両方向矢印Ｍ１で表された差を参照されたい。図のような、保持期間、プロセスガス供給期間、およびプラズマ生成期間中のこの電流量の減少および安定化は、ＥＳＣ表面上の堆積下塗り種の向上した被覆率を提供し、結果としてＥＳＣの抵抗力の上昇をもたらす。

【0062】

図７は、ＥＳＣ下塗り法を含む例示的な基板処理方法を示す。ＥＳＣ下塗り法は、動作７０２、７０４、７０６、７０８、７１０、７１６、７１８、および７２０を含む。以下の動作は繰り返し実施されてよい。この方法は７００で始まってよい。７０２において、コントローラ１６０は下塗りプロセスのパラメータを決定する。これには、下塗り層堆積動作７０６および７１０の各々について、ＲＦ電力レベルを決定する工程と、ガスの流量および／または圧力を決定する工程と、シャワーヘッド１０４とＥＳＣ１０３との間のギャップＧのサイズ、提供される化学物質種、および堆積時間を決定する工程とが含まれてよい。ＲＦ電力レベル、ガスの流量・圧力、ギャップＧのサイズ、化学物質種、および堆積時間は、動作７０６および７１０について同じであってよい、または異なってよい。動作７１０の各繰り返しにおける、ＲＦ電力レベル、ガスの流量・圧力、ギャップＧのサイズ、化学物質種、および堆積時間は、ＥＳＣ下塗り法の各繰り返しについて、および／または、基板堆積プロセスセットのための動作７０２、７０４、７０５、７０６、７０８、７０９、７１０、および７１２に至るサイクルについて同じであってよい、または異なってよい。下塗りプロセスのパラメータは、基板堆積プロセスセットのための動作７０６から７１０のサイクル中に形成されるいくつかの下塗り層を含んでもよい。下塗り層の数は、１層以上であってよい。

【0063】

７０４において、コントローラ１６０は、ガス供給システム１３０の動作を制御し、それまでに形成された既存の、および／または残存する下塗り層堆積物の除去を含む完全洗浄プロセスを実施する。この動作の間、基板はＥＳＣ１０３上に設置されない。アンモニア（ＮＨ₃）などの洗浄種は、処理チャンバ１０２の内部に供給される。

【0064】

７０５において、コントローラ１６０は、第１の下塗り層に対するシャワーヘッド１０４とＥＳＣ１０３との間のギャップＧを設定するようにギャップ調節システム２１０および２１２のいずれかを制御する。ギャップＧは、ＥＳＣ１０３をシャワーヘッド１０４の近くに設置して、主にＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４を第１の下塗り層によって被覆する動作７０５に対して、第１のギャップで設定されてよい。

【0065】

７０６において、コントローラ１６０は、ガス供給システム１３０およびＲＦ生成システム１２０の動作を制御し、主にＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４の上に第１の下塗り層を堆積させる。一実施形態では、１つ以上の前駆体が処理チャンバ１０２に導入されて、ＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４上に誘電体材料層が形成される。前駆体は、シレン（ＳｉＨ₄）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、窒素（Ｎ₂）、および／または他の適した前駆体を含んでよい。誘電体材料（または、第１の下塗り）層は、酸化シリコン（ＳｉＯ_x）、窒化シリコン（ＳｉＮ_x）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、および／または他の高抵抗力誘電体材料を含んでよい。ＳｉＯ_xは、被覆率の向上を提供するために形成されてよい。ＳｉＮ_xは、高抵抗力を有する下塗り層を提供するために形成されてよい。一実施形態では、ＳｉＨ₄は、Ｎ₂ＯおよびＮ₂のいずれかまたは両方と組み合わせて導入される。別の実施形態では、ＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、およびＮ₂が導入される。ＳｉＯ_x下塗り層が形成されるときは、処理チャンバ１０２に供給される全ガス量の重量比または容量比で高割合のＮ₂Ｏが供給されてよい。コントローラ１６０は、Ｎ₂ＯおよびＮ₂の割合を調節して、結果として生じる下塗り層の抵抗力および／または平滑特性を調節してよい。

【0066】

一実施形態では、第１の下塗り層はＳｉＯ_xで形成され、次の下塗り層はＳｉＯ_xで形成される。別の実施形態では、第１の下塗り層はＳｉＯ_xで形成され、次の下塗り層はＳｉＮ_xで形成される。ＳｉＯ_xは、ＳｉＮ_xよりも優れた被覆率を提供する。ＳｉＮ_xは、ＳｉＯ_xよりも高抵抗力を有する。

【0067】

７０８において、コントローラ１６０は、別の下塗り層が形成されるべきか否かを決定する。Ｙｅｓであれば動作７１０が実施され、そうでない場合は動作７１２が実施される。７０９において、コントローラ１６０は、次の下塗り層に対するシャワーヘッド１０４とＥＳＣ１０３との間のギャップを設定するようにギャップ調節システム２１０および２１２のいずれかを制御する。一実施形態では、２層の下塗り層の合計がＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４を含むチャンバ部品上に堆積される。第１の下塗り層は７０６で堆積され、第２の下塗り層は７１０で堆積される。第２の下塗り層のギャップＧは、第１の下塗り層のギャップＧよりも大きくてよい。一実施形態では、ギャップＧは、第１および第２の下塗り層について同じである。ギャップＧは、例えば、主にＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４以外のチャンバ部品を被覆するために、第２の下塗りでは増加されてよい。

【0068】

別の実施形態では、チャンバ部品上に３層以上の下塗り層が堆積される。３層の下塗り層を含むＥＳＣの例は、図８に示されている。第２の（または、第１の中間）下塗り層および／または他の中間下塗り層のギャップＧは、第１の下塗り層のギャップＧと同じであってよい、または異なってよい。最終下塗り層のギャップＧは、第１の下塗り層および１層以上の中間下塗り層と同じであってよい、または異なってよい。一実施形態では、１層以上の中間層のギャップＧは、第１の下塗り層のギャップＧよりも大きい。この実施例では、最終下塗り層のギャップＧは、（ｉ）１層以上の中間層のギャップＧよりも小さく、（ｉｉ）第１の下塗り層と同じであってよい、または異なってよい。一実施形態では、ギャップＧは、第１の下塗り層、中間下塗り層、および最終下塗り層について同じである。

【0069】

７１０において、コントローラ１６０はガス供給システム１３０の動作を制御し、次の下塗り層を堆積させる。次の下塗り層は、主にＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４に堆積されてよい、または、主に処理チャンバ１０２内の他の構成部品に堆積されてよい。一実施形態では、１つ以上の前駆体および１つ以上の誘電体材料種が処理チャンバ１０２に導入される。前駆体は、ＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、Ｎ₂、および／または他の適した前駆体を含んでよい。動作７１０の間に形成された各誘電体（または、下塗り）層は、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ_x、ＳｉＯＮ、および／または他の高抵抗力誘電体材料を含んでよい。

【0070】

一実施形態では、ＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４を含むチャンバ部品上に２層の下塗り層の合計が堆積される。第１の下塗り層は７０６で堆積され、第２の下塗り層は７１０で堆積される。第１の下塗り層はＳｉＯ_xまたはＳｉＯＮで形成され、第２の下塗り層はＳｉＯ_xおよび／またはＳｉＮ_xで形成されてよい。一実施形態では、下塗り層はいずれもＳｉＯ_xで形成される。さらに別の実施形態では、下塗り層はいずれもＳｉＯＮで形成される。さらなる実施形態では、第１の下塗り層はＳｉＯ_xで形成され、第２の下塗り層はＳｉＯＮで形成される。

【0071】

別の実施形態では、ＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４を含むチャンバ部品上に３層以上の下塗り層の合計が堆積される。第１の下塗り層は７０６で堆積され、続く下塗り層は、動作７１０のそれぞれの繰り返しで堆積される。第１の下塗り層はＳｉＯ_xまたはＳｉＯＮで形成され、続く下塗り層はＳｉＯ_x、ＳｉＮ_x、またはＳｉＯＮで形成されてよい。別の実施形態では、全ての下塗り層はＳｉＯ_xまたはＳｉＯＮで形成される。第１および第３（または、最終）の形成された下塗り層のギャップＧは、同じであってよい、または異なってよい。１層以上の中間下塗り層のギャップＧは、第１および第３（または、最終）の形成された下塗り層のギャップＧよりも大きくてよい。大きいギャップは、主にＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４以外のチャンバ部品上における下塗り層の形成に関係するが、ＥＳＣ１０３およびシャワーヘッド１０４上には薄い下地層が形成される。

【0072】

一実施形態では、動作７０６および動作７１０の０回以上の繰り返しの間に形成された下塗り層は、ＥＳＣ１０３上で全厚Ｔを有する。全厚は、７μｍ±０．０５μｍの最小厚さと１５μｍ±０．０５μｍの最大厚さとの間であってよい。一実施形態では、全厚Ｔは８～１２μｍである。別の実施形態では、全厚Ｔは９～１１μｍである。別の実施形態では、全厚Ｔは７～１０μｍである。別の実施形態では、全厚Ｔは１０～１５μｍである。一実施形態では、全厚Ｔは１０μｍである。形成された下塗り層の厚さは、全厚Ｔの合計になる。

【0073】

一実施形態では全厚が決定され、上記動作は、処理される基板のボーイング量に基づいて、コントローラ１６０によって制御される。ボーイングは、例えば、基板が異なる材料で形成された複数の積層を含むときに起こりうる。基板が加熱されると、異なる材料が熱くなり、および／または異なる比率で膨張し、ボーイングが生じうる。シリコンなどの単一材料で形成された基板は、平坦のままでボーイングを生じないだろう。ボーイング量は、基板の径方向外周端に対する基板の中心部のたわみ量を意味する。ボーイング量は、（ｉ）基板の中心部と（ｉｉ）水平に延びて基板の外周端に接触する平面との間の垂直位置における差である。例として、ボーイングがない、および／または、ボーイング量が設定量よりも少ないときに、動作７０６および７１０の間に形成された下塗り層によって提供される全面下塗り層の全厚Ｔは、１０～１５μｍ±０．０５μｍであってよい。例として、ボーイング量が設定量以上であるときは、静電クランプ力の増加を提供するために、全厚Ｔは７～１２μｍ±０．０５μｍであってよい。別の例として、設定量は３ミリメートル（ｍｍ）であってよく、０～３ｍｍが低ボーイング量とみなされ、３ｍｍより大きいと高ボーイング量とみなされる。設定量は、異なる適用（例えば、異なる基板、ＥＳＣなど）で異なってよい。

【0074】

動作７０６および７１０の全堆積時間は、全面下塗り層の厚さに応じて１０～３０分であってよい。形成される全面下塗り層が厚くなるほど全堆積時間は長くなる。堆積時間は、ガス組成、ガス流量、およびガス圧にも依存する。

【0075】

７１２において、コントローラ１６０は、基板プロセスレシピおよびプロセスパラメータ（例えば、ＲＦ電力レベル、ガスの流量および圧力、供給されるガス種、実施される動作の順序およびタイミングなど）を決定する。これには、基板上に堆積層を形成するための以下の堆積プロセスの間に供給される反応ガス（例えば、プロペン（Ｃ₃Ｈ₆）（プロピレンとも呼ばれる）またはアセチレン（Ｃ₂Ｈ₂））ならびに１つ以上の不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、および窒素（Ｎ₂））を選択することが含まれる。堆積層は、炭素で形成されてよい。

【0076】

７１４において、コントローラ１６０は基板を処理する。図７は１つの堆積処理を示すが、複数のエッチングおよび／または堆積プロセスが動作７１４の間に実施されてよい。７１４Ａでは、基板がＥＳＣ１０３上に設置され、ＥＳＣ１０３に静電気的にクランプされる。７１４Ｂにおいて、コントローラ１６０はＰＥＣＶＤプロセスを実施して、基板上に堆積層を堆積させる。例として、基板上に炭素層が堆積されてよい。７１４Ｃにおいて、基板は処理チャンバ１０２から取り出される。

【0077】

７１６において、コントローラ１６０は部分洗浄プロセスを実施して、処理チャンバ１０２内のチャンバ部品上の炭素堆積物を除去する。これには、酸素（Ｏ₂）などの洗浄種を導入して炭素堆積物を除去することが含まれてよい。部分洗浄は、下塗り堆積物および下塗り層を除去しない。

【0078】

７１８において、コントローラ１６０は、別の基板が処理されるべきか否かを決定する。Ｙｅｓであれば動作７２０が実施され、そうでなれば、この方法は７２２で終了する。７２０において、コントローラ１６０は、設定数（例えば、１００）の基板堆積プロセスが実施されたか否かを決定する。Ｙｅｓであれば動作７０２が実施され、そうでなければ動作７１２が実施されてよい。

【0079】

図８は、３層の下塗り層８０４、８０６、および８０８を含むＥＳＣ８０２の一部分８００を示す。下塗り層８０４、８０６、および８０８は、それぞれ厚さＴ１、Ｔ２、およびＴ３を有する。下塗り層８０４、８０６、および８０８は、全厚Ｔを有する全面下塗り層を提供する。全厚Ｔは、７～１５μｍ±０．０５μｍであってよい。厚さＴ１、Ｔ２、およびＴ３は異なってよい。一実施形態では、厚さＴ１およびＴ３は同じであり、厚さＴ３は厚さＴ１およびＴ３よりも小さい。

【0080】

３層の下塗り層が示されているが、ＥＳＣ８０２は２層以上の下塗り層を有してよい。ＥＳＣ８０２が２層の下塗り層を有するときは、第２の下塗り層は第１の下塗り層よりも薄くてよい。単一の中間下塗り層８０６が示されているが、１層以上の中間下塗り層が形成されてよい。

【0081】

本明細書に記載の実施例は、ＥＳＣクランプ電流レベルおよびＥＳＣ表面粗さを低減する厚さおよび抵抗力レベルを有する下塗り層の形成を含む、ＥＳＣ下塗り層プロセスを提供する。ＥＳＣ下塗り層プロセスは、アーキングおよびクラスタ欠陥を防止および／または最小化しながら基板クランプ実施要件を満たす、高品質な誘電体層を提供する。ＥＳＣクランプ電流の減少は、ＡｌＦ_xの引きつけを低減し、ＭＣＡおよび他のＥＳＣ表面の劣化を低減する。ＥＳＣクランプ電流レベルの低減は、ＥＳＣ本体の劣化を最小限にし、基板の堆積処理中のＭＣＡの劣化を最小限にすることを含む。その結果、ＥＳＣの健全状態は向上し、ＥＳＣの寿命（または、使用寿命）が延びる。粒子形成およびアーキングの低減のために、フッ素攻撃により耐性があり、段差被覆率の向上、ならびに機械的および電気的特性を提供する下塗り層が形成される。

【0082】

前記は本質的に単なる説明であり、本開示、その適用、または使用を限定する意図はない。本開示の広義の教示は、様々な形態で実施されうる。よって、本開示は特定の実施例を含むが、本図面、本明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すると他の変更形が明らかになるため、本開示の真の範囲はそれほど限定されるべきでない。方法内の１つ以上の工程は、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で（または、同時に）実行されてよいことを理解されたい。さらに、各実施形態は特定の特徴を有するように上記されているが、本開示の実施形態に関して説明されたそれらの特徴の任意の１つ以上は、他の実施形態において実施されうる、および／または、他の実施形態の特徴と組み合わせて（その組み合わせが明記されていない場合でも）実施されうる。つまり、記載の実施形態は互いに排他的でなく、１つ以上の実施形態の相互の並べ替えは、本開示の範囲内に留まる。

【0083】

要素間（例えば、モジュール間、回路素子間、半導体層間など）の空間的関係および機能的関係は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「近接する」、「上に」、「上方」、「下方」、および「配置された」などの様々な用語を用いて説明される。上記開示において第１の要素と第２の要素との関係が説明されるときは、「直接的」であると明記されない限り、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関係でありうるが、同時に、第１の要素と第２の要素との間に１つ以上の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的関係でもありうる。本明細書で用いられる、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを用いる論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味すると解釈されるべきであり、「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」を意味すると解釈されるべきでない。

【0084】

いくつかの実施形態では、コントローラは、上記実施例の一部でありうるシステムの一部である。そのようなシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理構成部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を備える半導体処理装置を含みうる。これらのシステムは、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一体化されてよい。この電子機器は「コントローラ」と呼ばれ、システムの様々な構成部品または副部品を制御してよい。

【0085】

コントローラは、処理要件および／またはシステムの種類に応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、ツールおよび他の搬送ツールおよび／または特定のシステムに接続もしくは結合されたロードロックに対するウエハ搬入出を含む、本明細書に開示されたあらゆるプロセスを制御するようにプログラムされてよい。

【0086】

概して、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、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されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェア形式のチップ、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つ以上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んでよい。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向けに、またはシステムに対して特定のプロセスを実行するための動作パラメータを定義する様々な個別設定（または、プログラムファイル）の形でコントローラに伝達される命令であってよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１つ以上の層、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、ウエハ金型の製作時における１つ以上の処理工程を実現するために、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。

【0087】

いくつかの実施形態では、コントローラは、システムと一体化もしくは接続された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であってよい、またはそのコンピュータに接続されてよい。例えば、コントローラは、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする「クラウド」内にあってよい、またはファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であってよい。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の進捗状況を監視し、過去の製作動作の経歴を調査し、複数の製作動作から傾向または性能の基準を調査して、現在の処理のパラメータを変更してよい、現在の処理に続く処理工程を設定してよい、または新しいプロセスを開始してよい。

【0088】

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うるネットワークを通じて、システムにプロセスレシピを提供できる。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでよい。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の動作中に実施すべき処理工程の各々についてパラメータを特定する命令をデータ形式で受信する。パラメータは、実施されるべきプロセスの種類、および、コントローラが接続または制御するツールの種類に固有であってよいことを理解されたい。

【0089】

よって、上記のように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続された１つ以上の別々のコントローラを含むことと、本明細書に記載のプロセスおよび制御などの共通の目的に向けて協働することとによって分散されてよい。そのような目的のために分散されたコントローラの例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）位置し、組み合わされてチャンバにおけるプロセスを制御する１つ以上の集積回路と通信する、チャンバの１つ以上の集積回路だろう。

【0090】

制限するものではないが、例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバまたは堆積モジュール、スピンリンスチャンバまたはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバまたは金属めっきモジュール、洗浄チャンバまたは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはベベルエッチングモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバまたはイオン注入モジュール、トラックチャンバまたはトラックモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／または製造において関連または使用できる任意の他の半導体処理システムを含んでよい。

【0091】

上記のように、ツールによって実施される処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール部品、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１つ以上と通信してよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】