JP2017135359A - ラテラルプラズマ／ラジカル源 - Google Patents

ラテラルプラズマ／ラジカル源 Download PDF

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Abstract

【課題】均一なプラズマ密度を維持しながら、スパッタリングされた材料による基板の汚染を最小化するプラズマ源を提供する。【解決手段】ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０を有するハウジング３１０を備えたプラズマ源アセンブリ３００を有する。ハウジングは、流路３１８を画定するガスインレット３１５と前面を含む。ＲＦホット電極は、流路に対してほぼ平行に方向付けられた第１の表面３２２を含む。リターン電極は、流路に対してほぼ平行に方向付けられ、且つ、ＲＦホット電極の第１の表面から間隔を空けられて間隙を形成する、第１の表面３３２を含む。【選択図】図６

Description

本開示の実施形態は、広くは、基板を処理する装置に関する。特に、本開示の実施形態は、バッチ処理装置のような処理チャンバと共に使用されるモジュール式の容量結合されたプラズマ源に関する。
一般的に、半導体デバイスの形成は、複数のチャンバを内包する基板処理プラットフォーム内で行われる。ある事例では、マルチチャンバの処理プラットフォーム又はクラスタツールの目的が、制御された環境内で、順次、２以上の処理を１枚の基板に対して実行することである。しかし、他の事例では、複数のチャンバ処理プラットフォームが、単一の処理ステップを複数の基板に対して実行することのみ可能であり、更なるチャンバは、当該プラットフォームによって基板が処理される速度を最大にすることを意図している。後者の場合に、基板に対して実行される処理は、通常、バッチ処理であり、比較的多数の基板、例えば、２５又は５０枚の基板が、所与のチャンバ内で同時に処理される。バッチ処理は、原子層堆積（ＡＬＤ）処理及び一部の化学気相堆積（ＣＶＤ）処理などの、経済的に実行可能な様態において個々の基板上で実行するには時間がかかり過ぎる処理にとって特に有益である。
あるＡＬＤシステム、殊に、回転する基板プラテンを有する空間的ＡＬＤシステムは、モジュール式のプラズマ源、すなわち、システムの中へ容易に挿入され得る源から利益を得る。プラズマ源は、プラズマが生成される空間、及び加工対象物を荷電粒子及び放射性化学ラジカル種のフラックス（ｆｌｕｘ）に晒す手段から成る。
熱ＡＬＤ処理及び熱ＣＶＤ処理は、頻繁に、膜質を高めるための処理を組み込む。これらの処理は、通常、エネルギー種又は反応性種（ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ ｏｒ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｓｐｅｃｉｅｓ）を含む。プラズマ源は、そのような核種に対する１次源である。プラズマ源の幾つかの懸念は、イオンを介したエネルギー照射及びスパッタリングによるプラズマ源からの材料の汚染を含む。均一なプラズマ密度を維持しながら、スパッタリングされた材料による基板の汚染を最小化するプラズマ源が必要である。
本開示の１以上の実施形態は、ハウジング、ＲＦホット電極、及びリターン電極を備えたプラズマ源アセンブリを対象とする。ハウジングは、流路を画定するガスインレット及び前面を有する。ガスインレットは、ガスの流れが、流路に沿って移動しハウジングを通過して前面から出ることを可能にする。ＲＦホット電極は、ハウジング内にあり、流路に対してほぼ平行に方向付けられた第１の表面を有する。リターン電極は、ハウジング内にあり、流路に対してほぼ平行に方向付けられ且つＲＦホット電極の第１の表面から間隔を空けられて間隙を形成する、第１の表面を有する。
本開示の更なる実施形態は、サセプタアセンブリ及びガス供給アセンブリを備えた処理チャンバを対象とする。サセプタアセンブリは、処理チャンバ内にあり、複数の基板を中心軸の周りで支持し回転させる上面を有する。ガス供給アセンブリは、ガスの流れをサセプタアセンブリの上面へ向けるために、サセプタアセンブリの上面に向き合った前面を有する。ガス供給アセンブリは、楔型のハウジング、少なくとも１つのＲＦホット電極、及び少なくとも１つのリターン電極を備えた、プラズマ源アセンブリを含む。楔型のハウジングは、ハウジングの主要な軸を画定する、内側周縁端部及び外側周縁端部を有する。ハウジングは、第１の側部、第２の側部、ガスインレット、及び前面も有する。ガスインレット及び前面は、流路を画定し、ガスインレットは、ガスの流れが、流路に沿って移動しハウジングを通過して前面から出ることを可能にする。少なくとも１つのＲＦホット電極は、ハウジング内にあり、流路に対してほぼ平行に方向付けられた第１の表面を有する。少なくとも１つのリターン電極は、ハウジング内にあり、流路に対してほぼ平行に方向付けられ且つＲＦホット電極の第１の表面から間隔を空けられて間隙を形成する、第１の表面を有する。プラズマ源アセンブリの楔型のハウジングの前面は、約１ｍｍから約５ｍｍまでの範囲内にある、サセプタアセンブリの上面からの距離において配置される。
本開示の更なる実施形態は、基板を処理する方法を対象とする。基板は、ガス供給アセンブリに隣接するサセプタアセンブリ上に配置される。ガス供給アセンブリは、楔型のハウジング、少なくとも１つのＲＦホット電極、及び少なくとも１つのリターン電極を備えた、プラズマ源アセンブリを含む。楔型のハウジングは、ハウジングの主要な軸を画定する、内側周縁端部及び外側周縁端部を有する。ハウジングは、第１の側部、第２の側部、ガスインレット、及び前面を有する。ガスインレット及び前面は、流路を画定し、ガスインレットは、ガスの流れが、流路に沿って移動しハウジングを通過して前面から出ることを可能にする。少なくとも１つのＲＦホット電極は、ハウジング内にあり、流路に対してほぼ平行に方向付けられた第１の表面を有する。少なくとも１つのリターン電極は、ハウジング内にあり、流路に対してほぼ平行に方向付けられ且つＲＦホット電極の第１の表面から間隔を空けられて間隙を形成する、第１の表面を有する。ガスは、楔型のハウジングのガスインレットを通って、ＲＦホット電極とリターン電極との間の間隙の中へ流される。ＲＦホット電極は、電圧を印加され、間隙内にプラズマを生成し、基板がプラズマに晒される。
本開示の実施形態の上述の特徴を詳細に理解し得るように、上記で簡単に要約されている本開示の実施形態のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は付随する図面に例示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、付随する図面は、この開示の典型的な実施形態しか例示しておらず、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
本開示の１以上の実施形態による、基板処理システムの概略的な断面図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、基板処理システムの斜視図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、基板処理システムの概略図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、ガス供給アセンブリの概略的な前面図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、処理チャンバの概略図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリの概略的な断面図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリの部分的な斜視図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリの部分的な斜視図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリの部分的な概略側面図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、蛇のような形をした電極を有するプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリ電極の部分的な側面断面図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリ電極の部分的な側面断面図を示す。 本開示の１以上の実施形態による、処理チャンバの断面図を示す。
本開示の実施形態は、スループットを最大にして処理効率を改善する、連続基板堆積のための基板処理システムを提供する。この基板処理システムは、堆積前及び堆積後のプラズマ処理のためにも使用され得る。
本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「基板」および「ウエハ」という用語は、共に、処理が行われる表面または表面の部分を指すために交換可能に使用される。更に、基板に対して言及がなされるとき、そうではないことが文脈によって明白に示されない限り、基板の一部分のみに対する言及でもあり得ることを、当業者は理解するだろう。更に、基板上の堆積について言及することによって、裸基板と、上に１以上の膜または特徴が堆積または形成された基板との両方を意味することもあり得る。
本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「反応性ガス」、「前駆体」、「反応物質」などの用語は、基板表面との反応性を有する核種を含むガスを意味するように、交換可能に使用される。例えば、第１の「反応性ガス」は、単に基板の表面上に吸着され、且つ、第２の反応性ガスとの更なる化学反応に利用され得る。
この明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「低減された圧力」という用語は、約１００Ｔｏｒｒ未満、又は約７５Ｔｏｒｒ未満、又は約５０Ｔｏｒｒ未満、又は約２５Ｔｏｒｒ未満の圧力を意味する。例えば、約１Ｔｏｒｒから約２５Ｔｏｒｒまでの範囲であると定義される「中圧」は、低減された圧力である。
回転するプラテンチャンバは、多くの用途に対して考慮されている。そのようなチャンバでは、１以上のウエハが、回転するホルダ（「プラテン」）上に配置される。プラテンが回転すると、ウエハが様々な処理領域の間で移動する。例えば、ＡＬＤでは、処理領域が、ウエハを前駆体及び反応物質に晒す。更に、反応物質としてのプラズマに晒すことは、膜若しくは基板表面を処理して膜の成長を促進し、又は膜の特性を改良するために使用され得る。本開示のある実施形態は、回転するプラテンのＡＬＤチャンバを使用したときに、ＡＬＤ膜の均一な堆積及び後処理（例えば、高密度化）のために提供される。
回転するプラテンのＡＬＤチャンバは、ウエハ全体が第１のガスに晒され、第１のガスがパージされ、その後、第２のガスに晒される、従来型の時間領域処理によって、又はウエハの部分が第１のガスに晒され、第２のガスに晒され、これらのガスの流れを通るウエハの移動が層を堆積させる、空間的ＡＬＤによって、膜を堆積させることができる。
本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「パイ状の」及び「楔型の」という用語は、概して円形のセクターである本体を表現するために交換可能に使用される。例えば、楔型のセグメントは、円形又は円盤形状の構造体の断片であり得る。パイ状のセグメントの内側端部は、先が細くなるか、又は切り取られて平坦な端部となるか若しくは丸められ得る。基板の経路は、ガスポートに対して垂直であってもよい。ある実施形態では、ガス注入器アセンブリの各々が、基板が通過する経路に対してほぼ垂直な方向に延在する、複数の細長いガスポートを備え、ガスポートの前端部はプラテンとほぼ平行である。本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「ほぼ垂直」という用語は、基板の移動の大まかな方向が、ガスポートの軸に対して近似的に垂直な（例えば、約４５度から９０度まで）平面に沿っていることを意味する。楔型のガスポートに対して、ガスポートの軸は、ポートの長さに沿って延在するポートの幅の中間点として画定されたラインであると見なしてもよい。
図１は、注入器若しくは注入器アセンブリとも呼ばれるガス供給アセンブリ１２０と、サセプタアセンブリ１４０とを含む、処理チャンバ１００の断面を示している。ガス供給アセンブリ１２０は、処理チャンバ内で使用される任意のタイプのガス送達デバイスである。ガス供給アセンブリ１２０は、サセプタアセンブリ１４０と向き合った前面１２１を含む。前面１２１は、ガスの流れをサセプタアセンブリ１４０に向けて送達するための任意の数の又は様々な開口部を有し得る。ガス供給アセンブリ１２０は、示されている実施形態ではほぼ丸い外側周縁端部１２４も含む。
使用されるガス供給アセンブリ１２０の特定のタイプは、使用されている特定の処理に応じて変動し得る。本開示の実施形態は、サセプタアセンブリとガス供給アセンブリとの間の間隙が制御される、任意のタイプの処理システムを用いて使用され得る。様々なタイプのガス供給アセンブリ（例えば、シャワーヘッド）が採用され得るが、本開示の実施形態は、複数のほぼ平行なガスチャネルを有する空間的ＡＬＤガス供給アセンブリを用いる場合に特に有用であり得る。本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「ほぼ平行」という用語は、ガスチャネルの細長い軸が同じ概略的な方向に延在することを意味する。ガスチャネルの平行度においては、わずかな不完全性が存在してもよい。複数のほぼ平行なガスチャネルは、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡチャネル、少なくとも１つの第２の反応性ガスＢチャネル、少なくとも１つのパージガスＰチャネル、及び／又は少なくとも１つの真空Ｖチャネルを含み得る。第１の反応性ガスＡチャネル、第２の反応性ガスＢチャネル、及びパージガスＰチャネルから流れているガスは、ウエハの上面に向けられる。ガス流の一部は、ウエハの表面を横断して水平に移動し、パージガスＰチャネルを通して処理領域から出て行く。ガス供給アセンブリの一端から他端へ移動する基板は、順番に、処理ガスの各々に晒され、基板表面上に層が形成される。
ある実施形態では、ガス供給アセンブリ１２０が、単一の注入器ユニットから作られた硬い静止物体である。１以上の実施形態では、図２で示されているように、ガス供給アセンブリ１２０が、複数の個別のセクター（例えば、注入器ユニット１２２）から作られている。単一のピース本体又はマルチセクター本体のうちの一方が、説明される本開示の様々な実施形態と共に使用され得る。
サセプタアセンブリ１４０は、ガス供給アセンブリ１２０の下に配置されている。サセプタアセンブリ１４０は、上面１４１と、上面１４１内の少なくとも１つの凹部１４２とを含む。サセプタアセンブリ１４０は、底面１４３及び端部１４４も有する。凹部１４２は、処理される基板６０の形状及びサイズに応じて、任意の好適な形状及びサイズであり得る。図１で示されている実施形態では、凹部１４２が、ウエハの底部を支持するために平坦な底部を有するが、凹部の底部は変形し得る。ある実施形態では、凹部が、ウエハの外側周縁端部を支持するようにサイズ決定された、凹部の外側周縁端部の周りにステップ領域を有する。ステップによって支持されるウエハの外側周縁端部の量は、例えば、ウエハの厚さ及びウエハの裏側に既にある特徴の存在に応じて変動し得る。
ある実施形態では、図１で示されるように、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１内の凹部１４２は、凹部１４２内で支持されている基板６０が、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１とほぼ同一平面上にある上面６１を有するようにサイズ決定される。本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「ほぼ同一平面上」という用語は、ウエハの上面とサセプタアセンブリの上面が、±０．２ｍｍ内で同一平面上にあることを意味する。ある実施形態では、上面は、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、又は±０．０５ｍｍ内で同一平面上にある。
図１のサセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０を上昇、下降、及び回転させることが可能な支持ポスト１６０を含む。サセプタアセンブリは、支持ポスト１６０の中心部内に、ヒータ又はガスライン又は電子部品を含み得る。支持ポスト１６０は、サセプタアセンブリ１４０とガス供給アセンブリ１２０との間の間隙を増大又は低減させ、サセプタアセンブリ１４０を適切な位置へと移動させる主たる手段であり得る。サセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０に対してミクロの調整を行い、サセプタアセンブリ１４０とガス供給アセンブリ１２０との間に所定の間隙１７０を生成することができる、微調整アクチュエータ１６２も含み得る。ある実施形態では、間隙１７０の距離が、約０．１ｍｍから約５．０ｍｍまでの範囲内、又は約０．１ｍｍから約３．０ｍｍまでの範囲内、又は約０．１ｍｍから約２．０ｍｍまで範囲内、又は約０．２ｍｍから約１．８ｍｍまでの範囲内、又は約０．３ｍｍから約１．７ｍｍまでの範囲内、又は約０．４ｍｍから約１．６ｍｍまでの範囲内、又は約０．５ｍｍから約１．５ｍｍまでの範囲内、又は約０．６ｍｍから約１．４ｍｍまでの範囲内、又は約０．７ｍｍから約１．３ｍｍまでの範囲内、又は約０．８ｍｍから約１．２ｍｍの範囲内、又は０．９ｍｍから約１．１ｍｍまでの範囲内、或いは約１ｍｍである。
図で示されている処理チャンバ１００は、内部でサセプタアセンブリ１４０が複数の基板６０を保持できる、カルーセル型（ｃａｒｏｕｓｅｌ−ｔｙｐｅ）のチャンバである。図２で示されているように、ガス供給アセンブリ１２０は、複数の別々の注入器ユニット１２２を含んでもよく、各注入器ユニット１２２は、ウエハが注入器ユニットの下方を移動する際に、ウエハ２６０上に膜を堆積させることが可能である。２つのパイ状の注入器ユニット１２２が、サセプタアセンブリ１４０のほぼ反対側に、且つ、サセプタアセンブリ１４０上に配置されるように示されている。示されている注入器ユニット１２２がこの数であるのは、例示目的に過ぎない。注入器ユニット１２２を、より多く又はより少なく含み得ることが理解されよう。ある実施形態では、サセプタアセンブリ１４０の形状に適合する形状を形成するのに十分な数のパイ状の注入器ユニット１２２が存在する。ある実施形態では、個々のパイ状の注入器ユニット１２２の各々が、その他の注入器ユニット１２２の何れかに影響を与えることなく、個別に移動、取り外し、且つ／又は交換することができる。例えば、基板６０の載置／取り出しのために、サセプタアセンブリ１４０とガス供給アセンブリ１２０との間の領域に、ロボットがアクセスできるように、１つのセグメントが上昇し得る。
複数のウエハが同じ処理の流れを経験するように、これらのウエハを同時に処理するために、複数のガス注入器を有する処理チャンバを使用することができる。例えば、図３で示されるように、処理チャンバ１００は、４つのガス注入器アセンブリと４つの基板６０を有する。処理の開始の際に、基板６０は、ガス注入器アセンブリ３０の間に配置され得る。ガス供給アセンブリ１２０の下の点線の円によって示されているように、サセプタアセンブリ１４０を４５度だけ回転させる（１７）と、結果として、ガス供給アセンブリ１２０の間にある各基板６０が、膜堆積のためにガス供給アセンブリ１２０へ移動される。更に４５度回転させることにより、基板６０は、ガス注入器アセンブリ３０から離れるように移動される。空間的ＡＬＤ注入器によって、ウエハが注入器アセンブリに対して移動する間に、ウエハ上に膜が堆積される。ある実施形態では、サセプタアセンブリ１４０が、基板６０がガス供給アセンブリ１２０の下で停止することを妨げるように徐々に回転される。基板６０とガス供給アセンブリ１２０の数は、同一であるか又は異なり得る。ある実施形態では、ガス供給アセンブリと同一の数のウエハが処理される。１以上の実施形態では、処理されるウエハの数が、ガス供給アセンブリの数のフラクション（ｆｒａｃｔｉｏｎ）又は整数倍である。例えば、ガス供給アセンブリが４個であるならば、４ｘ個のウエハが処理され、ｘは１以上の整数値である。
図３で示されている処理チャンバ１００は、単に１つの可能な構成を表すものであり、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではない。本明細書において、処理チャンバ１００は、複数のガス供給アセンブリ１２０を含む。示されている実施形態では、処理チャンバ１００の周囲に、４つのガス供給アセンブリ（注入アセンブリ３０とも呼ばれる）が均等に間隔をあけて配置されている。示されている処理チャンバ１００は八角形であるが、これは１つの可能な形状であり、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではないことが、当業者には理解されよう。示されているガス供給アセンブリ１２０は、多角形であるが、単一の円形構成要素であってもよく、又は図２で示されているように複数のパイ状セグメントから作られていてもよい。
図３で示されている実施形態は、ロードロックチャンバ１８０、又はバッファステーションのような副室（ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｃｈａｍｂｅｒ）を含む。このチャンバ１８０は、処理チャンバ１００の側部に連結されており、例えば、基板（基板６０とも呼ばれる）が、処理チャンバ１００に積み込まれる／処理チャンバ１００から取り出されることを可能にする。基板をサセプタ上に移動させるために、ウエハロボットが、チャンバ１８０内に配置され得る。
カルーセル（例えば、サセプタアセンブリ１４０）の回転は、連続的又は非連続的であり得る。連続処理では、ウエハが注入器の各々に順番に晒されるように、ウエハは常に回転している。非連続処理では、ウエハは注入器領域へと移動して停止し、その後、注入器間の領域８４へと移動して停止し得る。例えば、カルーセルは、ウエハが注入器間の領域から注入器を横断して移動し（又は、注入器に隣接（最接近）して停止し）、それから次の注入器間の領域へと移動し、そこで基板が再度休止し得るように回転し得る。注入器間での休止によって、各層の堆積の間に、更なる処理ステップ（例えば、プラズマへの露出）のための時間が提供され得る。
図４は、注入器ユニット１２２と呼ばれ得る、ガス供給アセンブリ２２０の一セクター又は一部分を示している。注入器ユニット１２２は、個々に又は他の注入器ユニットと組み合わせて使用され得る。例えば、図５で示されているように、単一のガス供給アセンブリ２２０を形成するために、図４の注入器ユニット１２２が４つ組み合わされる。（４つの注入器ユニットを区切る線は、明確に図示されていない。）図４の注入器ユニット１２２は、パージガスポート１５５及び真空ポート１４５に加えて、第１の反応性ガスポート１２５と第２の反応性ガスポート１３５の両方を有しているが、注入器ユニット１２２は、これらの構成要素の全てを必要とするわけではない。
図４と図５の両方を参照すると、１以上の実施形態によるガス供給アセンブリ２２０は、複数のセクター（又は注入器ユニット１２２）を備えてもよく、各セクターは全く同一であるか又は異なっている。ガス供給アセンブリ２２０は、処理チャンバ内に配置され、ガス供給アセンブリ２２０の前面１２１内に複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５を備える。複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５、１５５は、ガス供給アセンブリ２２０の内側周縁端部１２３に隣接した領域から、ガス供給アセンブリ２２０の外側周縁端部１２４に隣接した領域に向かって延在する。示されている複数のガスポートは、第１の反応性ガスポート１２５、第２の反応性ガスポート１３５、第１の反応性ガスポートと第２の反応性ガスポートの各々を取り囲む真空ポート１４５、及びパージガスポート１５５を含む。
図４又は図５で示されている実施形態を参照すると、ポートは少なくとも内側周縁領域の辺りから少なくとも外側周縁領域の辺りまで延在する、と述べるときに、ポートは単に内側領域から外側領域まで半径方向へ延在するだけではない。ポートは、真空ポート１４５が反応性ガスポート１２５と反応性ガスポート１３５を取り囲む際に、接線方向に延在し得る。図４及び図５で示されている実施形態では、楔型の反応性ガスポート１２５、１３５は、真空ポート１４５によって、内側周縁領域及び外側周縁領域に隣接する端部を含む全ての端部を取り囲まれている。
図４を参照すると、基板が経路１２７に沿って移動する際に、基板表面の各部分は、様々な反応性ガスに晒される。経路１２７を辿ると、基板は、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第１の反応性ガスポート１２５、真空ポート１４５、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第２の反応性ガスポート１３５、そして、真空ポート１４５に晒され、すなわち、それらに「遭遇する（ｓｅｅ）」ことになる。したがって、図４で示されている経路１２７の終わりにおいて、基板は、第１反応性ガス１２５及び第２反応性ガス１３５からのガスの流れに晒されて、層を形成している。示されている注入器ユニット１２２は四分円となっているが、より大きい又はより小さいものである可能性もある。図５で示されているガス供給アセンブリ２２０は、連続的に連結された、図４の注入器ユニット１２２の４つの組み合わせと見なされ得る。
図４の注入器ユニット１２２は、反応性ガスを分離させるガスカーテン１５０を示している。「ガスカーテン（ｇａｓ ｃｕｒｔａｉｎ）」という用語は、反応性ガスを混合しないように分離させるガス流又は真空の任意の組み合わせを説明するために使用される。図４で示されているガスカーテン１５０は、真空ポート１４５の第１の反応性ガスポート１２５に隣接する部分、中間のパージガスポート１５５、及び、真空ポート１３５の第２の反応性ガスポート１３５に隣接する部分を含む。ガス流と真空とのこの組み合わせは、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとの気相反応を防止又は最小化するために使用され得る。
図５を参照すると、ガス供給アセンブリ２２０からのガス流と真空との組み合わせは、複数の処理領域２５０への分離を形成する。処理領域は、複数の処理領域２５０の間のガスカーテン１５０により、個々の反応性ガスポート１２５、１３５の周囲に大まかに画定される。図５で示されている実施形態は、８つの別々のガスカーテン１５０をそれらの間に備えた、８つの別々の処理領域２５０を構成している。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有し得る。ある実施形態では、少なくとも、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０、１１、又は１２個の処理領域が存在する。
処理中に、基板は、いつでも２つ以上の処理領域２５０に晒され得る。しかし、異なる処理領域に晒される部分は、その２つを分離するガスカーテンを有することになる。例えば、基板の前縁端部が第２の反応性ガスポート１３５を含む処理領域に入るならば、基板の中間部はガスカーテン１５０の下にあり、且つ、基板の後縁端部は第１の反応性ガスポート１２５を含む処理領域内にあることになる。
処理チャンバ１００に連結された、例えば、ロードロックチャンバであり得るファクトリインターフェース２８０が、図示されている。参照フレーム（ｆｒａｍｅ ｏｆ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を提供するために、基板６０が、ガス供給アセンブリ２２０上に重ね合わされて図示されている。基板６０は、しばしば、サセプタアセンブリ上に配置され、ガス供給アセンブリ１２０（ガス供給プレートとも呼ばれる）の前面１２１の近くに保持され得る。基板６０は、ファクトリインターフェース２８０を介して、処理チャンバ１００内の基板支持体又はサセプタアセンブリ上に載置される（図３参照）。基板６０は、処理領域内に配置されるように示され得るが、それは、その基板が、第１の反応性ガスポート１２５に隣接（最接近）して、且つ、２つのガスカーテン１５０ａ、１５０ｂの間に配置されているからである。基板６０を経路１２７に沿って回転させることにより、基板は、処理チャンバ１００の周りを反時計回りに移動することになる。したがって、基板６０は、第１の処理領域２５０ａから8番目の処理領域２５０ｈまでを通って、それらに晒されることになるが、その間に全ての処理領域が含まれる。図示されているガス供給アセンブリを使用する、処理チャンバを回る各サイクルでは、基板６０が、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスの４つのＡＬＤサイクルに晒されることになる。
バッチプロセッサ内の従来のＡＬＤシーケンスは、図５のものと同様に、それぞれ、間にポンプ／パージセクションを伴って空間的に分離された注入器からの、化学物質Ａ及びＢの流れを維持する。従来のＡＬＤシーケンスは、不均一な堆積膜をもたらし得る開始及び終了パターンを有する。空間的ＡＬＤバッチ処理チャンバ内で実行される時間ベースのＡＬＤ処理が、より高い均一性の膜を提供することを、発明者たちは意外にも発見した。ガスＡ、非反応性ガス、ガスＢ、非反応性ガスへの露出の基本的な処理は、注入器の下の基板をスイープ（ｓｗｅｅｐ）し、表面をそれぞれ化学物質ＡとＢで満たして、膜内に形成される開始及び終了パターンを有することを避ける。開始及び終了パターンがウエハの均一性性能に大きな影響を与える、ターゲット膜厚が薄い（例えば、２０ＡＬＤサイクル未満）ときに、時間ベースのアプローチは殊に有用であることを、発明者たちは意外にも発見した。本明細書で説明されるように、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯ、及びＳｉＣＯＮの膜を生成する反応処理は、時間領域（ｔｉｍｅ‐ｄｏｍａｉｎ）処理によって達成されることができないことも、発明者たちは発見した。処理チャンバをパージするために使用される時間量は、基板表面から材料を奪うという結果をもたらす。奪うこと（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）は、説明される空間的ＡＬＤプロセスでは生じない。何故ならば、ガスカーテンの下での時間が短いからである。
したがって、本開示の実施形態は、各処理領域がガスカーテン１５０によって隣接する領域から分離される、複数の処理領域２５０ａ〜２５０ｈを有する処理チャンバ１００を備えた処理方法を対象とする。例えば、図５で示されている処理チャンバである。処理チャンバ内のガスカーテンと処理領域の数は、ガス流の配置に応じた任意の適切な数であり得る。図５で示されている実施形態は、８つのガスカーテン１５０と８つの処理領域２５０ａ〜２５０ｈを有する。ガスカーテンの数は、一般に、処理領域の数以上である。例えば、領域２５０ａは、反応性ガス流を有していなかったが、単に載置領域（ｌｏａｄｉｎｇ ａｒｅａ）として働くならば、処理チャンバは、７つの処理領域と８つのガスカーテンを有しているだろう。
複数の基板６０は、基板支持体、例えば、図１及び図２で示されたサセプタアセンブリ１４０上に配置される。複数の基板６０は、処理のために処理領域の周りで回転される。概して、ガスカーテン１５０は、反応性ガスがチャンバの中へ流れていない期間を含む処理の間を通して、（ガスの流れ及び真空として）係合される。
第１の反応性ガスＡは、処理領域２５０のうちの１以上の中へ流れ、一方、不活性ガスが、第１の反応性ガスＡがそこへ流れていないところの、任意の処理領域２５０の中へ流れる。例えば、第１の反応性ガスが、処理領域２５０ｂから処理領域２５０ｈまでの中を通って流れているならば、不活性ガスは、処理領域２５０ａの中を流れているだろう。不活性ガスは、第１の反応性ガスポート１２５又は第２の反応性ガスポート１３５を通って流れることができる。
処理領域内の不活性ガスの流れは、一定であるかもしれないし又は変動するかもしれない。ある実施形態では、反応性ガスが不活性ガスを伴って共に流される。不活性ガスは、搬送ガス及び希釈ガスとして作用する。搬送ガスと比較すると、反応性ガスの量は少ないので、共に流すと、隣接する領域の間の圧力における差異を低減させることによって容易に、処理領域の間のガス圧のバランスを整えることができる。
本開示のある実施形態は、注入器モジュールを対象とする。注入器モジュールが空間的ＡＬＤ処理チャンバに関して説明される一方で、モジュールは、空間的ＡＬＤチャンバに限定されず、高められたガス流の均一性が有用である任意の注入器の状況に適用可能であり得る。
有利なことに、本開示のある実施形態は、モジュール式のプラズマ源アセンブリ、すなわち、処理システムの中へ容易に挿入でき、処理システムから容易に除去することができる源を提供する。そのような源は、通常は１〜５０Ｔｏｒｒである、原子層堆積プロセスと同じ圧力レベルで動作する、そのハードウェアの全て又はほとんどを有し得る。本開示のある実施形態は、ウエア表面を横断する改良されたイオンフラックス（ｉｏｎ ｆｌｕｘ）を有するプラズマ源を提供する。ある実施形態では、プラズマ源が、ウエハ表面にほぼ垂直に位置合わせされた３つのプレートの間の容量性の源（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｓｏｕｒｃｅ）を含む。ある実施形態では、外側プレートが接地され、内側プレートが電力供給される。プラズマがプレートの間で生成され、一方、ガス種（ｇａｓ ｓｐｅｃｉｅｓ）がウエハ表面に向かってプレートの間を流れる。プラズマは、源にほぼ閉じ込められ、ウエハ表面に到達する電力供給されたプレートからのスパッタリングされた材料を最小化する。有利なことに、本開示のある実施形態は、ホット電極からのスパッタリングされた材料による基板の汚染を最小化又は消去するプラズマ源を提供する。有利なことに、ある実施形態は、基板表面をほぼ変化させないソフトプラズマも提供する。１以上の実施形態は、電気復路（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｔｕｒｎ ｐａｔｈ）が基板を通ることを許容することなしに、プラズマを生成することができる装置を提供する。
ＲＦホット電極（電力供給された電極）と接地プレート（リターン電極と呼ばれる）との間の間隙は、変動し得る。ある実施形態では、間隙が、約４ｍｍから約１５ｍｍまでの範囲内にあり、調整可能である。ＲＦホット電極の幅は、変動し得る。例えば、プレートは、イオンを加速させるためにテーパが付けられ得る。使用する際に、ＲＦホット電極とリターン電極との間の間隙内を流れるガス種（ｇａｓｅｏｕｓ ｓｐｅｃｉｅｓ）は、イオン化される。その後、イオン化された核種は、基板表面と接触し得る。様々な実施形態によって生成されるプラズマは、基板表面をほぼ変化させないソフトプラズマである。
図６から図１５を参照すると、本開示の１以上の実施形態は、モジュール式の容量結合プラズマ源３００を対象とする。本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「モジュール式の」という用語は、プラズマ源３００が、処理チャンバに取り付け可能であり又は処理チャンバから除去可能であることを意味する。モジュール式の源は、概して、１人の人間によって、移動可能であり、除去可能であり、又は取り付け可能である。
図６は、本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリ３００の断面を示している。図６で示されているプラズマ源アセンブリ３００は、ガスインレット３１５及び前面３１２を有するハウジング３１０を含む。ガスインレット３１５は、ガスの流れが、流路３１８に沿って移動しハウジング３１０を通過して前面３１２内の開口部３１３から出ることを可能にする。示されている実施形態は、例示目的で中心から外れて示されているガスインレット３１５を有するが、ガスインレット３１５がハウジング３１０の中心に置かれ得ることを、当業者は理解するだろう。更に、ある実施形態は、流路３１８を通るガス流の均一性を高めるプレナム（ｐｌｅｎｕｍ）３１６を含む。
プラズマ源アセンブリ３００は、ＲＦホット電極３２０と少なくとも１つのリターン電極３３０を含む。リターン電極３３０は、ＲＦホット電極３２０を伴って完全な回路を形成する、任意の導電性材料である。リターン電極３３０が、電子が流れるための経路を提供できることを、当業者は理解するだろう。このやり方で使用される「リターン」という用語は、電極がプラズマ構成要素の電気経路の部分であることを意味し、電流又は電子の流れの方向を意味しない。
図６〜図８を参照すると、ＲＦホット電極３２０は、第１の表面３２２及び第１の表面３２２と反対側の第２の表面３２４を有する。図６は、プラズマ源アセンブリ３００の断面を示しており、一方、図７及び図８は、電極の部分的な斜視図を示している。これに関して使用されるように、第１の表面３２２と第２の表面３２４は、ＲＦホット電極３２０の厚さＴの両側にある。ＲＦホット電極３２０は、概して、高さＨ、厚さＴ、及び長さＬを有する矩形状角柱として形作られている。ＲＦホット電極３２０は、流路３１８とほぼ平行に方向付けられた第１の表面３２２を有する。これに関して使用されるように、「ほぼ平行」という用語は、表面が、（０度として規定される）平行の±１０度の範囲内にあることを意味する。
リターン電極３３０は、ＲＦホット電極３２０に類似して形作られている。リターン電極は、流路３１８とほぼ平行に方向付けられた第１の表面３３２を有する。リターン電極３３０の第１の表面３３２は、ＲＦホット電極３２０の第１の表面３２２から間隔を空けられ、間隙３４０を形成する。
リターン電極３３０、３３０ｂは、アルミニウム、ステンレススチール、及び銅を含む任意の適切な材料であり得るが、それらに限定されるものではない。リターン電極３３０、３３０ｂは、任意の適切な電気的特性を有し得る。ある実施形態では、リターン電極３３０、３３０ｂが、接地電極（ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）である。接地電極は、電気的グランドと電気的に接触している任意の導電性材料である。
ある実施形態では、リターン電極３３０、３３０ｂが、ＲＦホット電極３２０とは異なる、電力供給される電極である。このやり方で使用されるように、「ＲＦホット電極とは異なる」は、電気的特性又は電位が、ＲＦホット電極とは異なることを意味する。例えば、生成されたプラズマの駆動電力は、位相シフターを使用して単一源からプッシュプル式（ｐｕｓｈ‐ｐｕｌｌ）のやり方で調整され、ウエハとの相互作用を最小化できる。このタイプの実施形態では、ＲＦホット電極３２０が、例えば、リターン電極３３０とは位相が１８０度だけ異なり得る。
図７で示されているように、プラズマ源アセンブリのある実施形態は、第２のリターン電極３３０ｂを更に備える。第２のリターン電極３３０ｂは、流路３１８とほぼ平行に方向付けられた第１の表面３３２ｂを有する。第２のリターン電極３３０ｂの第１の表面３３２ｂは、ＲＦホット電極３２０の第２の表面３２４から間隔を空けられ、間隙３４０ｂを形成する。間隙３４０と間隙３４０ｂは、同じ又は異なる寸法を有し得る。ある実施形態では、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０、３３０ｂとの間の間隙３４０、３４０ｂが、約４ｍｍから約１５ｍｍまでの範囲内、又は約５ｍｍから約１４ｍｍまでの範囲内、又は約７ｍｍから約１３ｍｍまでの範囲内、又は約９ｍｍから約１２ｍｍまでの範囲内、又は約１１ｍｍである。
図９を参照すると、ある実施形態では、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０、３３０ｂとの間の間隙３４０、３４０ｂが、電極の高さＨに沿って変動する。示されている実施形態では、ガスインレット３１５に隣接する厚さＴが、前面３１２に隣接する厚さよりも大きい。異なるように述べられている間隙３４０、３４０ｂのサイズは、前面３１２に隣接するところよりも、ガスインレットに隣接するところで小さい。動作の任意の特定の理論に束縛されることなく、ＲＦホット電極３２０のテーパが付けられた厚さは、イオンがウエハに向かって加速することをもたらし得ることが信じられている。
ＲＦホット電極３２０の厚さＴは、例えば、電極の材料に応じた任意の適切な厚さであり得る。ある実施形態では、ＲＦホット電極が、約３ｍｍから約１１ｍｍまでの範囲内、又は約４ｍｍから約１０ｍｍまでの範囲内、又は約６ｍｍから約９ｍｍまでの範囲内、又は約８ｍｍの厚さを有する。
ＲＦホット電極３２０の高さＨは、変動し得る。ある実施形態では、ＲＦホット電極３２０の高さＨが、約８ｍｍから約４０ｍｍまでの範囲内、又は約９ｍｍから約３５ｍｍまでの範囲内、又は約１０ｍｍから約３０ｍｍまでの範囲内、又は約１１ｍｍから約２５ｍｍまでの範囲内、又は約１２ｍｍから約２０ｍｍまでの範囲内、又は約１３ｍｍから約１５ｍｍまでの範囲内、又は約１４ｍｍである。
ある実施形態では、プラズマ源アセンブリ３００のハウジング３１０が、楔型である。図１０は、楔型のハウジング３１０を組み込んだ２つの実施形態を示している。図１０Ａでは、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０が、ハウジング３１０の主要な軸３０８に沿って延在する。このやり方で使用されるように、主要な軸３０８は、ハウジング３１０の内側周縁端部１２３と外側周縁端部１２４の中間の軸を指す。図１０Ｂでは、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０が、ハウジング３１０の主要な軸３０８と垂直に延在する。
ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０との間の間隙は、プラズマ源アセンブリを通してほぼ同じであり、又は変動し得る。例えば、ある実施形態では、ＲＦホット電極とリターン電極は、楔型のハウジング３１０の内側周縁端部１２３の近傍よりも外側周縁端部１２４の近傍において、より間隔を空けられている。
図１１は、ＲＦホット電極３２０が、ハウジング３１０内で蛇のような形を有する、本開示の別の一実施形態を示している。これに関して使用されるように、「蛇のような形」という用語は、電極が曲がりくねった形状を有することを意味する。該形状は、ハウジング３１０の形状に順応し得る。例えば、図１１のハウジング３１０は楔型であり、ＲＦホット電極３２０は、内側周縁端部１２３の近くよりも外側周縁端部１２４の近くで大きくうねる、蛇のような形を有する。リターン電極３３０は、ＲＦホット電極３２０を補完するような形状を有し、蛇のような形の長さに沿ってほぼ同じ間隙３４０を維持する。これに関して使用されるように、「ほぼ同じ間隙」という用語は、全体の長さに沿った間隙が、間隙の平均値の１０％以上変動しないことを意味する。端部誘電体３５０が、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０との間に配置され得る。端部誘電体３５０は、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０との間の電気的な接続を最小化することができる、任意の適切な材料であり得る。
図１２は、ＲＦホット電極３２０が、ハウジング３１０の主要な軸３０８と垂直に延在する複数のフィンガ３２８を有する、本開示の別の一実施形態を示している。示されている実施形態が４つのフィンガ３２８を有する一方で、ＲＦホット電極３２０が、例えば、ハウジング３１０のサイズに応じて任意の適切な数のフィンガ３２８を有し得ることを、当業者は理解するだろう。リターン電極３３０は、ＲＦホット電極３２０を補完するような形状を有し、それによって、リターン電極３３０上に複数のフィンガ３３８が存在することになる。ある実施形態では、リターン電極３３０が、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０との間にほぼ同じ間隙を維持するように形作られる。図１２で示されている楔型のハウジング３１０は、最も内側のフィンガ３２８の近くで中間のフィンガの近くの間隙よりも小さい間隙を有し、最も外側のフィンガ３２８の近くで中間のフィンガの近くの間隙よりも大きい間隙を有する。この変動は、ハウジング３１０の形状によるものであり、又はこれらの領域でプラズマ密度を制御するためであり得る。
ある実施形態は、ＲＦホット電極３２０の下側端部３２９に隣接するスペーサ３６０を含む。図１３を参照すると、ＲＦホット電極３２０は、２つのリターン電極３３０の間で示されている。スペーサ３６０は、ＲＦホット電極３２０の下側端部３２９を、基板６０及びサセプタアセンブリ１４０から分離する。ある実施形態では、スペーサ３６０の存在が、ＲＦホット電極３２０のスパッタリングが基板６０を汚染することを妨げ又は最小化する助けとなる。スペーサ３６０は、誘電体（例えば、セラミック材料）を含む任意の適切な材料から作られ得るが、それに限定されるものではない。スペーサ３６０のサイズは、ＲＦホット電極３２０の下側端部３２９を、基板６０の近傍から移動させるように調整され得る。ある実施形態では、スペーサ３６０が、約１０ｍｍから約２５ｍｍまでの範囲内、又は約１３ｍｍから約２０ｍｍまでの範囲内、又は約１７ｍｍの長さＬｓを有する。
図１４は、本開示の別の一実施形態を示している。ＲＦホット電極３２０は、下側端部３２９に隣接するスペーサ３６０を有する。リターン電極３３１（例えば、接地されているか又は電力供給されている）は、スペーサ３６０に隣接し、スペーサを基板６０及びサセプタアセンブリから分離する。動作の任意の特定の理論に束縛されることなく、スペーサ３６０とリターン電極３３１の組み合わせは、ＲＦホット電極３２０の基板との直接的な相互作用を最小化することが信じられている。２つのＲＦホット電極３２０と２つのリターン電極３３０が、図１４で示されているが、任意の適切な数のＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０が存在し得ることを、当業者は理解するだろう。
図１、図２、図８、及び図１５を参照すると、本開示のある実施形態は、サセプタアセンブリ１４０とガス供給アセンブリ１２０を含む、処理チャンバ１００を対象としている。図１５は、本開示の１以上の実施形態による、処理チャンバ１００の断面図を示している。サセプタアセンブリ１４０は、複数の基板６０を中心軸１６１の周りで支持し回転させる上面１４１を有する。
ガス供給アセンブリ１２０は、ガスの流れをサセプタアセンブリ１４０の上面１４１に向けて導く、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１と向き合った前面１２１を有する。ある実施形態のガス供給アセンブリ１２０は、楔型のハウジング３１０を有するプラズマ源アセンブリ３００を含む。楔型のハウジングは、ハウジング３１０の主要な軸３０８を画定する、内側周縁端部１２３及び外側周縁端部１２４を有する。ハウジング３１０は、第１の側部３７１、第２の側部３７２、ガスインレット３１５、及び前面３１２も有する。流路は、ガスインレット３１５からハウジング３１０を通って流れ、前面３１２から出て行くガスによって辿られる経路として画定される。
プラズマ源アセンブリ３００は、流路とほぼ平行に方向付けられた第１の表面３２２を有する少なくとも１つのＲＦホット電極３２０を有する。示されている実施形態では、３つのＲＦホット電極３２０が存在する。少なくとも１つのリターン電極３３０は、ハウジング３１０内にあり、流路に対してほぼ平行に方向付けられ、ＲＦホット電極３２０の第１の表面３２２から間隔を空けられて間隙３４０を形成する、第１の表面３３２を有する。プラズマ源アセンブリ３００の楔型のハウジング３１０の前面３１２は、約１ｍｍから約５ｍｍまでの範囲内、又は約１．５ｍｍから約４ｍｍまでの範囲内、又は約２ｍｍの、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１からの距離において配置される。図１５で示されている実施形態は、プラズマ源アセンブリを有する処理チャンバの１つの可能な構成の単なる例示であり、本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
図６に戻って参照すると、ある実施形態は、ハウジング３１０を通過し、ＲＦホット電極３２０のための電力を提供して間隙３４０内にプラズマを生成させる、同軸ＲＦ給電ライン３８０を含む。同軸ＲＦ給電ライン３８０は、絶縁体３８６によって分離された外側導体３８２と内側導体３８４を含む。内側導体３８４は、ＲＦホット電極３２０と電気的に接続され、外側導体３８２は、電気的グランド又はＲＦホット電極とは異なる位相電源（ｐｈａｓｅ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）と電気的に接続されている。本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「電気的に接続され」という用語は、電気抵抗がほとんど存在しないように、構成要素が直接的に又は中間構成要素を介して接続されていることを意味する。
同軸ＲＦ給電ライン３８０は、外側導体３８２がリターン電極３３０で終端するように構築され得る。内側導体３８４は、ＲＦホット電極３２０で終端し得る。ある実施形態では、ガスインレット３１５が、同軸フィードの外側周縁の周りのハウジングに設けられる。ＲＦフィードは、同軸伝送回線（ｃｏａｘｉａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ）の形態にあり得る。外側導体は、リターン電極に接続され／リターン電極で終端し、内側導体は、ＲＦホット電極に接続され得る。リターン電極３３０は、金属ガスケットを含む任意の適切な方法によって金属ハウジングに接続され得るが、それに限定されるものではない。これは、リターン電流の対称的な形状を保証する助けとなる。全てのリターン電流は、フィードの外側導体を上に向かって流れ、ＲＦノイズを最小化する。ある実施形態では、ＲＦフィードが、ＲＦホット電極に対称的なＲＦフィード電流を提供し、対称的なリターン電流を提供するように設計される。全てのリターン電流は、外側導体を上に向かって流れ、ＲＦノイズを最小化し、且つ、動作に対する電源設置の影響を最小化する。
本開示の更なる実施形態は、基板を処理する方法を対象とする。全体的な方法は、図１５の実施形態に関連して説明されるが、プラズマ源アセンブリは、説明される任意の実施形態又は実施形態の組み合わせであり得ることが理解されるだろう。基板６０は、ガス供給アセンブリ１２０に隣接するサセプタアセンブリ１４０上に配置される。ガス供給アセンブリ１２０は、本開示の１以上の実施形態による、プラズマ源アセンブリを含む。ガスは、楔型のハウジング３１０のガスインレット３１５を通って、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０との間の間隙３４０の中へ流される。ＲＦホット電極３２０は、電圧を印加されて間隙３４０内にプラズマを生成する。プラズマは、ハウジング３１０の前面３１２を出て流れ、基板６０をプラズマに晒す。
本開示のある実施形態は、処理チャンバ内のアーチ形状の経路に沿って配置された少なくとも１つの容量結合された楔型のプラズマ源を備えた、処理チャンバ１００を対象とする。本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用されるように、「アーチ形状の経路」という用語は、円形状又は卵形状の経路の少なくとも一部分を進む任意の経路を意味する。アーチ形状の経路は、少なくとも、約５度、１０度、１５度、２０度の経路の一部分に沿った基板の動きを含み得る。
本開示の更なる実施形態は、複数の基板を処理する方法を対象とする。複数の基板は、処理チャンバ内の基板支持体上に載置される。基板支持体は、回転して、複数の基板の各々をガス供給アセンブリにわたりパスし、基板上に膜を堆積させる。基板支持体は、回転して、基板を、プラズマ領域内にほぼ均一なプラズマを生成する容量結合された楔型のプラズマ源に隣接（最接近）するプラズマ領域へ移動させる。これは、所定の厚さの膜が形成されるまで継続される。
カルーセルの回転は、連続的又は非連続的であり得る。連続処理では、ウエハが注入器の各々に順番に晒されるように、ウエハは常に回転している。非連続処理の場合、ウエハを注入器領域へ移動させて停止させることができ、次いで、注入器間の領域へ移動させて停止させることができる。例えば、カルーセルは、ウエハが注入器間の領域から注入器を横断して移動し（又は、注入器に隣接（最接近）して停止し）、それから次の注入器間の領域へと移動して、そこで基板が再度休止し得るように、回転し得る。注入器間で休止することによって、各層堆積の間に、追加の処理（例えば、プラズマへの露出）のための時間が提供されてもよい。
プラズマの周波数は、使用されている特定の反応性種に応じて調整され得る。適切な周波数は、４００ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、及び１００ＭＨｚを含むが、それらに限定されるものではない。
１以上の実施形態によれば、基板は、層を形成する前及び／又は後に処理を受ける。この処理は、同一のチャンバ内で又は１以上の個別の処理チャンバ内で行なわれ得る。ある実施形態では、基板が、更なる処理のために、第１のチャンバから別の第２のチャンバへ移動される。基板は、第１のチャンバから別の処理チャンバへ直接移動させることができるし、又は基板は、第１のチャンバから１以上の移送チャンバへ移動され、次いで、別の処理チャンバへ移動させることができる。したがって、処理装置は、移送ステーションと連通する複数のチャンバを備え得る。このタイプの装置は、「クラスタツール」または「クラスタシステム」などと呼ばれ得る。
概して、クラスタツールは、基板の中心測定及び配向、ガス抜き、アニール、堆積、及び／又はエッチングを含む、様々な機能を実行する複数のチャンバを備えたモジュール式のシステムである。１以上の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバと中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、複数の処理チャンバ及び複数のロードロックチャンバの間で基板を往復搬送することができるロボットを収納し得る。移送チャンバは、通常、真空状態に維持され、１つのチャンバから別のチャンバへ、及び／又はクラスタツールの前端に置かれたロードロックチャンバへ、基板を往復搬送するための中間段階を提供する。本開示に対して適合され得る２つのよく知られたクラスタツールは、両方とも、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から購入することが可能な、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）とＥｎｄｕｒａ（登録商標）である。しかし、チャンバの正確な配置及び組み合わせは、本明細書で説明されたプロセスの具体的なステップを実行するという目的のために変形され得る。使用可能な他の処理チャンバは、限定されないが、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチ、予洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、及びその他の基板処理を含み得る。クラスタツールのチャンバ内で処理を実行することにより、その次の膜を堆積させる前に酸化することなく、空気中の不純物による基板の表面汚染を回避することができる。
１以上の実施形態によれば、基板は、連続的に真空又は「ロードロック」条件下にあり、１つのチャンバから次のチャンバへ移動されるときに、周囲空気に晒されない。移送チャンバは、このように真空下にあり、真空圧力下で「ポンプダウン」される。不活性ガスが、処理チャンバまたは移送チャンバ内に存在し得る。ある実施形態では、基板の表面上に層が形成された後に、反応物の一部または全部を除去するために、不活性ガスがパージガスとして使用される。１以上の実施形態によれば、反応物が堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は処理チャンバへ移動するのを防止するために、堆積チャンバの出口でパージガスが注入される。こうして、不活性ガスの流れが、チャンバの出口でカーテンを生成する。
処理の間、基板は加熱又は冷却され得る。こうした加熱または冷却は、限定するものではないが、基板支持体（例えばサセプタ）の温度を変化させること、及び基板表面へ加熱された又は冷却されたガスを流すことを含む、任意の適切な手段により、達成することができる。ある実施形態では、基板支持体が、伝導的に基板温度を変化させるように制御することができるヒータ／クーラを含む。１以上の実施形態では、基板温度を局所的に変化させるために、使用されるガス（反応性ガスまたは不活性ガスの何れか）が加熱又は冷却される。ある実施形態では、基板温度を対流によって変化させるために、ヒータ／クーラが、チャンバ内部で基板表面に隣接するように配置される。
基板は、処理の間に、静止又は回転させることもできる。回転する基板は、連続的に又は不連続なステップで回転され得る。例えば、基板は処理全体を通じて回転してもよく、又は基板は種々の反応性ガス又はパージガスへの露出の間に少しずつ回転してもよい。処理中に基板を（連続的に又は段階的に）回転させることは、例えば、ガス流形状における局所的可変性の影響を最小化することにより、より均一な堆積又はエッチングを生成することに役立ち得る。
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく本開示の他の及び更なる実施形態を考案することができ、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。

Claims (15)

  1. 流路を画定するガスインレット及び前面を有するハウジングであって、前記ガスインレットが、ガスの流れを前記流路に沿って移動させ前記ハウジングを通過させて前記前面から排出することを可能にする、ハウジング、
    前記ハウジング内のＲＦホット電極であって、前記流路とほぼ平行に方向付けられた第１の表面を有する、ＲＦホット電極、及び
    前記ハウジング内のリターン電極であって、前記流路とほぼ平行に方向付けられ且つ前記ＲＦホット電極の前記第１の表面から間隔を空けられて間隙を形成する、第１の表面を有する、リターン電極を備える、プラズマ源アセンブリ。
  2. 前記流路とほぼ平行に方向付けられ且つ前記ＲＦホット電極の第２の表面から間隔を空けられて第２の間隙を形成する、第１の表面を有する、第２のリターン電極であって、前記ＲＦホット電極の前記第２の表面が、前記ＲＦホット電極の前記第１の表面の反対側にある、第２のリターン電極を更に備える、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  3. 前記リターン電極は、接地電極である、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  4. 前記リターン電極は、前記ＲＦホット電極とは異なる、電力供給される電極である、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  5. 前記ＲＦホット電極と前記リターン電極との間の前記間隙が、約４ｍｍから約１５ｍｍまでの範囲内にある、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  6. 前記ＲＦホット電極と前記リターン電極との間の前記間隙が、前記ガスインレットに隣接するより狭い間隙から前記前面に隣接するより広い間隙へ変動する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  7. 前記ＲＦホット電極の厚さが、前記前面に隣接するところよりも前記ガスインレットに隣接するところで大きい、請求項６に記載のプラズマ源アセンブリ。
  8. 前記ＲＦホット電極が、約３ｍｍから約１１ｍｍまでの範囲内にある厚さを有する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  9. 前記ＲＦホット電極が、約８ｍｍから約４０ｍｍまでの範囲内にある高さを有する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  10. 前記ハウジングが、楔型の形状を有する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  11. 前記ＲＦホット電極と前記リターン電極が、前記ハウジングの主要な軸に沿って延在する、請求項１０に記載のプラズマ源アセンブリ。
  12. 前記ＲＦホット電極と前記リターン電極が、前記ハウジングの主要な軸と垂直に延在する、請求項１０に記載のプラズマ源アセンブリ。
  13. 前記ＲＦホット電極が、蛇のように曲がりくねった形を有し、前記リターン電極が、前記蛇のように曲がりくねった形の長さに沿ってほぼ同じ間隙を維持するような補完的形状を有する、請求項１０に記載のプラズマ源アセンブリ。
  14. 前記ＲＦホット電極が、前記ハウジングの主要な軸と垂直に延在する複数のフィンガを有する、請求項１０に記載のプラズマ源アセンブリ。
  15. 前記ＲＦホット電極の下側端部に隣接するスペーサを更に備える、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
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