JP2017166065A - 高純度でｓｐ３結合を含む化学気相成長（ＣＶＤ）ダイヤモンドコーティングを有するエッジリングのようなプラズマ処理システム用構成部材 - Google Patents

Abstract

【課題】より長期間に亘ってプラズマ浸食に耐え得る環状エッジリングを備えるペデスタルの提供。
【解決手段】プラズマ処理システム用のペデスタル２０は、基板支持面を有し、基板支持面の周縁の周りに、環状エッジリング８０が配置される。環状リング８０のプラズマ暴露面上に、化学気相成長（ＣＶＤ）ダイヤモンドコーティング９０が配される。ＣＶＤダイヤモンドコーティング９０は、ｓｐ３結合を含み、ｓｐ３結合の純度は、９０％よりも高い。
【選択図】図３

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１６年３月３日に出願された米国仮特許出願第６２／３０３，０９１号、および２０１６年３月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／３１０，９９３号の利益を主張するものである。上記出願の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、基板用プラズマ処理システムに関し、より具体的には、基板用プラズマ処理システムの処理チェンバ内で使用されるエッジリングのような構成部材に関するものである。

ここで提示する背景説明は、本開示の文脈について概説する目的のものである。本項の背景技術で記載している範囲の本願の記名発明者らの成果、ならびに記載がなければ出願時の先行技術と認められないような記載の態様は、明示的にも黙示的にも、本開示の先行技術として認めるものではない。

基板処理システムは、半導体ウェハのような基板において、成膜、エッチング、および／または他の処理を実施するために用いられることがある。基板は、基板処理システムの処理チェンバ内でペデスタルの上に配置され得る。例えば、エッチングまたは成膜の際に、１種以上の前駆体を含むガス混合物を処理チェンバ内に導入して、基板におけるエッチングまたは成膜のためにプラズマを点火することがある。

基板の径方向外側エッジ付近のプラズマのプロファイルを調整するために、エッジリングが使用されてきた。例えば、エッチングプロセスでは、エッチング速度またはエッチングプロファイルを調整するために、エッジリングを用いることがある。エッジリングは、典型的には、ペデスタル上で、基板の径方向外側エッジの周りに配置される。エッジリングの位置、エッジリング内縁の形状または輪郭、基板の上面に対するエッジリングの高さ、エッジリングの材質などを変更することによって、基板の径方向外側エッジにおけるプロセス条件を変更することができる。

エッジリングを交換するには、通常、処理チェンバを開ける必要があり、これは望ましくない。つまり、処理チェンバを開けることなく、エッジリングのエッジ効果を改修することはできない。エッチング中にエッジリングがプラズマによって浸食されると、エッジ効果は変化する。

以下、図１〜２を参照して、基板処理システムは、ペデスタル２０およびエッジリング３０を備え得る。エッジリング３０は、１つ以上の部分を含み得る。図１〜２の例では、エッジリング３０は、基板３３の径方向外側エッジ付近に配置された第１の環状部３２を有する。第１の環状部から径方向内側で、基板３３の下方に第２の環状部３４が配置される。第１の環状部３２の下方に、第３の環状部３６が配置される。使用時には、基板３３の露出部分をエッチングするために、基板３３にプラズマ４２を当てる。エッジリング３０は、基板３３で均一なエッチングが生じるようにプラズマを成形するのを助けるように構成される。

図２において、エッジリング３０を使用した後に、エッジリング３０の径方向内側部分の上面は、４８で示すように浸食を呈することがある。結果的に、プラズマ４２は、４４で示すように、基板３３の径方向外側エッジを、その径方向内側部分のエッチングよりも高速でエッチングする傾向を示し得る。

処理チェンバ内のエッジリングおよび他の構成部材の耐浸食性を向上させるために、コーティングが用いられてきた。例えば、ダイヤモンドライクカーボンコーティングが試されてきた。ところが、このコーティングは、酸素プラズマによって極めて急速に浸食を受けた。半導体製造装置産業では、ダイヤモンドライクカーボンコーティングの高い浸食速度に起因するエッジリングの浸食を低減するための他のアプローチを追求してきた。

プラズマ処理システム用のペデスタルは、基板支持面を有する。基板支持面の周縁の周りに、環状エッジリングが配置される。環状リングのプラズマ暴露面上に、ダイヤモンドコーティングが配される。ダイヤモンドコーティングは、ｓｐ３結合を含む。ダイヤモンドコーティングにおけるｓｐ３結合の純度は、９０％よりも高い。

他の特徴では、ダイヤモンドコーティングにおけるｓｐ３結合の純度は、９５％よりも高い。ダイヤモンドコーティングにおけるｓｐ３結合の純度は、９９％よりも高い。ダイヤモンドコーティングは、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、環状エッジリング上に堆積される。

プラズマ処理システムは、処理チェンバを備える。処理チェンバ内に、ペデスタルが配置される。プラズマ源は、処理チェンバ内でプラズマを発生させる。プラズマ源は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源を有する。プラズマ源は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源を有する。

プラズマ処理システムは、処理チェンバを備える。処理チェンバ内に、ペデスタルが配置される。リモートプラズマ源は、処理チェンバにプラズマを供給する。

プラズマ処理システムは、処理チェンバと、処理チェンバへのプラズマの供給および処理チェンバ内でのプラズマの生成の一方のためのプラズマ源と、を備える。処理チェンバ内に配置された少なくとも１つの構成部材は、ダイヤモンドコーティングを有する。ダイヤモンドコーティングは、ｓｐ３結合を含む。ダイヤモンドコーティングにおけるｓｐ３結合の純度は、９０％よりも高い。

他の特徴では、ダイヤモンドコーティングにおけるｓｐ３結合の純度は、９５％よりも高い。ダイヤモンドコーティングにおけるｓｐ３結合の純度は、９９％よりも高い。ダイヤモンドコーティングは、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、少なくとも１つの構成部材上に堆積される。

他の特徴では、少なくとも１つの構成部材は、エッジリング、チェンバ壁、ガス分配装置、ガスインジェクタ、処理チェンバ内への窓、およびペデスタルの上面、からなる群から選択される。

プラズマ処理システム用のエッジリングは、環状リングと、使用時にプラズマに暴露される環状リングの表面上に配されたダイヤモンドコーティングと、を有する。ダイヤモンドコーティングは、ｓｐ３結合を含む。ダイヤモンドコーティングにおけるｓｐ３結合の純度は、９０％よりも高い。
他の特徴では、ダイヤモンドコーティングにおけるｓｐ３結合の純度は、９５％よりも高い。ダイヤモンドコーティングにおけるｓｐ３結合の純度は、９９％よりも高い。ダイヤモンドコーティングは、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、環状リング上に堆積される。環状リングは、シリコン（Ｓｉ）、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、および二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、からなる群から選択された材料で構成される。

本開示のさらなる適用可能分野は、詳細な説明、請求項、および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および具体例は、単なる例示目的のものにすぎず、本開示の範囲を限定するものではない。

本開示は、詳細な説明および添付の図面から、より良く理解されるであろう。

図１は、先行技術に係るペデスタルおよびエッジリングの側断面図である。

図２は、エッジリングがプラズマによって浸食された後の、先行技術に係るペデスタルおよびエッジリングの側断面図である。

図３は、本開示による、高純度でｓｐ３結合を含むＣＶＤダイヤモンドコーティングを有する、ペデスタルおよびエッジリングの一例の側断面図である。

図４は、処理チェンバと、処理チェンバ内に配置された高純度でｓｐ３結合を含むダイヤモンドコーティングを有する少なくとも１つの構成部材と、を備える種々の基板処理システムの機能ブロック図である。 図５は、処理チェンバと、処理チェンバ内に配置された高純度でｓｐ３結合を含むダイヤモンドコーティングを有する少なくとも１つの構成部材と、を備える種々の基板処理システムの機能ブロック図である。 図６は、処理チェンバと、処理チェンバ内に配置された高純度でｓｐ３結合を含むダイヤモンドコーティングを有する少なくとも１つの構成部材と、を備える種々の基板処理システムの機能ブロック図である。

図面では、類似および／または同等の要素を示すために、参照番号を繰り返し用いている場合がある。

本開示は、プラズマ処理チェンバ内で使用されるエッジリングに関するものである。エッジリングのプラズマ対向面は、化学気相成長（ＣＶＤ）ダイヤモンドコーティングで被覆されている。上述のダイヤモンドライクカーボンコーティングは、ダイヤモンドライクカーボンコーティングにおける高濃度のｓｐ２結合を原因として、プラズマ用途での適用に失敗したものと考えられる。いくつかの例において、本明細書に記載のＣＶＤダイヤモンドコーティングは、高純度でｓｐ３結合を含む。高純度でｓｐ３結合を含むことによって、ＣＶＤダイヤモンドコーティングは、より長期間にわたってプラズマ浸食に耐えることが可能となる。

ｓｐ３結合が高純度であることによって、チェンバ性能および耐浸食性が向上する。高純度でｓｐ３結合を含むＣＶＤダイヤモンドコーティングを用いたエッジリングは、コーティングのプラズマ浸食速度が低いことによって、向上した平均交換間隔（ＭＴＢＣ：Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｈａｎｇｅ）を有する。ＣＶＤダイヤモンドコーティングは、クリーンにエッチングすることが可能であり、これにより、基板上欠陥は低減する。また、ＣＶＤダイヤモンドコーティングは、高熱伝導率を有し、これにより、基板のエッジにおけるエッチング均一性は向上する。一部の例では、ＣＶＤダイヤモンドコーティングは、エレメントシックステクノロジーズユーエスコーポレイション（Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｓｉｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｕ．Ｓ．Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，３９０１ Ｂｕｒｔｏｎ Ｄｒｉｖｅ，米国カリフォルニア州（９５０５４）サンタクララ）から供給されているものである。

このエッジリングは、シリコン、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、石英、およびプラズマ処理チェンバ内の消耗部品に使用される他の材料で構成されたエッジリングの代わりに用いてよい。いくつかの例に関する試験では、本明細書に記載のＣＶＤダイヤモンドコーティングを有するエッジリングは、ＣＶＤダイヤモンドコーティングを有さず明らかな残渣も有しないＳｉＣを用いたエッジリングと比較して、ＭＴＢＣが向上した。浸食速度がより低いことと、主に炭素を用いていることによって、基板上欠陥は比較的低くなるものと予想される。ダイヤモンドコーティングを有するエッジリングは、機器メーカが、次世代パーティクルスペックを満たし、ＭＴＢＣを向上させる助けとなる。

浸食速度がより低いことによって、エッジリングの幾何学的形状を、より多くのＲＦ時間（ＲＦＨ）にわたって維持することができ、これにより、顧客が、同じＭＴＢＣを維持することを望む場合には、プロセス再現性を向上させることが可能となる。

エッジリングに関して説明しているが、本開示の原理は、基板処理チェンバの他の構成部材で実現してもよい。限定するものではないが、例えば、プラズマ閉じ込めシュラウド／リング、シャワーヘッドまたは上部電極の構成部材、などの構成部材を、ＣＶＤダイヤモンドコーティングで被覆してよい。

以下、図３を参照して、基板処理システムは、ペデスタル２０およびエッジリング８０を備え得る。エッジリング８０は、単一部品または２つ以上の部分を含み得る。図３の例では、エッジリング８０は、基板３３の径方向外側エッジ付近に（またはペデスタル２０の基板支持面の近くに）配置された第１の環状部８２を有する。第１の環状部から径方向内側で、基板３３の下方に、第２の環状部８４が配置される。第１の環状部８２の下方に、第３の環状部８６が配置される。

エッジリング８０の第１の環状部８２の断面形状は、矩形として示しているが、他の形状の断面を用いてもよい。いくつかの例では、エッジリングは、シリコン（Ｓｉ）、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、および二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、からなる群から選択された材料で構成される。本明細書では具体的なエッジリング材料を開示しているが、他の材料を使用することもできる。

エッジリング８０の第１の環状部８２は、ダイヤモンドコーティング９０を有する。いくつかの例では、ダイヤモンドコーティングは、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて堆積される。いくつかの例では、ダイヤモンドコーティングは、１μｍ〜１ｍｍの厚さを有する。他の例では、ダイヤモンドコーティングは、１００μｍ〜１ｍｍの厚さを有する。他の例では、ダイヤモンドコーティングは、２５０μｍ〜１ｍｍの厚さを有する。いくつかの例では、ｓｐ３結合の純度は、９０％よりも高い。他の例では、ｓｐ３結合の純度は、９５％よりも高い。他の例では、ｓｐ３結合の純度は、９９％よりも高い。他の例では、ｓｐ３結合の純度は、９９．５％よりも高い（例えば、＞９９．８５％）。

ダイヤモンドコーティング９０は、第１の環状部８２のプラズマ対向面上に示しているが、ダイヤモンドコーティング９０は、第１の環状部８２、第２の環状部８４、および第３の環状部８６のプラズマ対向面上または外面全体に堆積されてもよい。

使用時には、基板３３の露出部分をエッチングするために、基板３３にプラズマ４２を当てる。エッジリング８０は、基板３３で均一なエッチングが生じるようにプラズマを成形するのを助けるように構成される。

本明細書では、本開示のコーティングは、エッジリング８０に適用されるものとして説明しているが、基板処理システムの他の構成部材（例えば、プラズマエッチングおよび／または成膜プロセスが実施される基板処理チェンバの構成部材）に適用してもよい。単なる例として、本開示のコーティングは、限定するものではないが、エッジリング、窓（例えば、ＲＦ窓、誘電体窓など）、インジェクタ、ライナ、チェンバ壁、およびペデスタルの各種構成部材／ペデスタル（例えば、静電チャックのような、チャック）、などの構成部材に適用してよい。

ここで図４を参照すると、ＲＦプラズマを用いてエッチングを実施するための基板処理システム１００の一例を示している。上述のように、（図４において「ｄ」で示す）ダイヤモンドコーティングで被覆され得る、基板処理システム１００における各種構成部材の例を示している。基板処理システム１００は、処理チェンバ１０２を備え、これは、基板処理システム１００の他の構成部材を封入しているとともに、ＲＦプラズマを格納する。いくつかの例では、処理チェンバ１０２の内壁面は、ダイヤモンドコーティングｄで被覆されている。基板処理システム１００は、上部電極１０４と、下部電極１０７を有するペデスタル１０６と、を備える。いくつかの例では、上部電極は、ダイヤモンドコーティングｄで被覆されている。いくつかの例では、ペデスタル１０６の面の１つ以上は、ダイヤモンドコーティングｄで被覆されている。エッジリング１０３が、ペデスタル１０６によって支持されて、基板１０８の周りに配置されている。いくつかの例では、エッジリング１０３は、ダイヤモンドコーティングｄで被覆されている。動作時には、基板１０８が、上部電極１０４と下部電極１０７との間でペデスタル１０６上に配置される。

単なる例として、上部電極１０４は、処理ガスを導入および分配するシャワーヘッド１０９を含み得る。シャワーヘッド１０９は、一端で処理チェンバの天面に接続されたステム部を有し得る。ベース部は、略円筒状であって、処理チェンバの天面から離間した位置で、ステム部の反対端から径方向外向きに広がっている。シャワーヘッドのベース部の基板対向面または表板は、処理ガスまたはパージガスが流出する複数の孔を有する。あるいは、上部電極１０４は、導電板を有するものであってよく、処理ガスは、別の手段で導入され得る。下部電極１０７は、非導電性ペデスタル内に配置され得る。あるいは、ペデスタル１０６は、下部電極１０７として機能する導電板を含む静電チャックを有するものであってよい。

ＲＦ発生システム１１０は、ＲＦ電圧を発生させて、上部電極１０４および下部電極１０７のうちの一方に出力する。上部電極１０４および下部電極１０７のうちの他方は、ＤＣ接地、ＡＣ接地、またはフローティングさせてよい。単なる例として、ＲＦ発生システム１１０は、整合・配電ネットワーク１１２によって上部電極１０４または下部電極１０７に供給されるＲＦ電圧を発生させるＲＦ電圧発生器１１１を有し得る。他の例では、プラズマは、誘導生成またはリモート生成されてよい。

ガス供給システム１３０は、１つ以上のガス源１３２−１，１３２−２，．．．，１３２−Ｎ（総称して、ガス源１３２）を有し、ここで、Ｎは、ゼロよりも大きい整数である。ガス源は、１種以上の前駆体およびそれらの混合物を供給する。また、ガス源は、パージガスを供給してもよい。気化させた前駆体を用いてもよい。ガス源１３２は、弁１３４−１，１３４−２，．．．，１３４−Ｎ（総称して、弁１３４）およびマスフローコントローラ１３６−１，１３６−２，．．．，１３６−Ｎ（総称して、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、処理チェンバ１０２に供給される。単なる例として、マニホールド１４０の出力は、シャワーヘッド１０９に供給される。

ペデスタル１０６内に配置されたヒータコイル（図示せず）に、ヒータ１４２を接続してよい。ヒータ１４２は、ペデスタル１０６および基板１０８の温度を制御するために使用されることがある。処理チェンバ１０２から反応物を排出させるために、弁１５０およびポンプ１５２を用いてよい。基板処理システム１００の構成部材を制御するために、コントローラ１６０を用いてよい。

ここで図５を参照すると、本開示による基板処理システム２１０の一例を示している。基板処理システム２１０における各種構成部材は、上述のようにダイヤモンドコーティングｄで被覆されてよい。基板処理システム２１０は、ＴＣＰコイル２１６に接続されたトランス結合容量性同調（ＴＣＣＴ：Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｕｎｉｎｇ）回路２１４に接続されたＲＦ源２１２を備える。ＴＣＣＴ回路２１４は、典型的には、１つ以上の固定コンデンサまたは可変コンデンサ２１５を有する。ＴＣＣＴ回路２１４の一例は、Ｌｏｎｇ等による、本出願と譲受人が同一である米国特許出願公開第２０１３／０１３５０５８号に図示および記載されており、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。ＴＣＰコイル２１６は、一対のコイルまたは内側コイル対および外側コイル対を含み得る。

ＴＣＰコイル２１６は、誘電体窓２２４に隣接して配置される。いくつかの例では、誘電体窓２２４の面の１つ以上は、ダイヤモンドコーティングで被覆されている。誘電体窓２２４は、処理チェンバ２２８の片側に沿って配置されている。いくつかの例では、処理チェンバ２２８の内壁面は、ダイヤモンドコーティングｄで被覆されている。処理チェンバ２２８は、基板２３４を支持するペデスタル２３２をさらに有する。いくつかの例では、ペデスタル２３２の面の１つ以上は、ダイヤモンドコーティングｄで被覆されている。いくつかの例では、ペデスタル２３２は、上述のようにダイヤモンドコーティングで被覆されたエッジリング（図示せず）を有する。ペデスタル２３２は、静電チャック、メカニカルチャック、または他のタイプのチャックを有し得る。処理チェンバ２２８の内部で、プラズマ２４０を発生させる。プラズマ２４０によって、基板２３４の露出面をエッチングする。動作中にペデスタル２３２にバイアスを印加するために、ＲＦ源２５０およびバイアス整合回路２５２を用いてよい。

処理チェンバ２２８にガス混合物を供給するために、ガス供給システム２５６を用いてよい。ガス供給システム２５６は、処理ガス源２５７と、弁およびマスフローコントローラのような計量システム２５８と、マニホールド２５９と、を有し得る。ペデスタル２３２を所定の温度に加熱するために、ヒータ２６４を用いてよい。排気システム２６５は、パージまたは排気によって処理チェンバ２２８から反応物を除去するための弁２６６およびポンプ２６７を有する。

エッチングプロセスを制御するために、コントローラ２５４を用いてよい。コントローラ２５４は、システムパラメータを監視して、ガス混合物の供給、プラズマの点火、維持、および消火、反応物の除去、冷却ガスの供給などを制御する。

ここで図６を参照すると、本開示による、基板のエッチングまたはアッシング用の基板処理チェンバ３００を示している。基板処理システム３００における各種構成部材は、上述のようにダイヤモンドコーティングｄで被覆されてよい。特定のタイプの基板処理チェンバについて図示および説明しているが、本明細書に記載の改良は、他の様々な基板処理チェンバに適用してよい。

基板処理チェンバ３００は、下部チェンバ領域３０２および上部チェンバ領域３０４を有する。下部チェンバ領域３０２は、チェンバ側壁面３０８と、チェンバ底面３１０と、ガス分配装置３１４の下面と、によって画成されている。いくつかの例では、ガス分配装置３１４の面の１つ以上は、ダイヤモンドコーティングで被覆されている。

上部チェンバ領域３０４は、ガス分配装置３１４の上面と、上部チェンバ領域３０４の内面３１８と、によって画成されている。いくつかの例では、上部チェンバおよび下部チェンバの内壁面は、ダイヤモンドコーティングｄで被覆されている。いくつかの例では、上部チェンバ領域３０４は、ドーム形状を有し得るが、他の形状を用いることもできる。いくつかの例では、上部チェンバ領域３０４は、第１の支持体３２１の上に載置されている。いくつかの例では、第１の支持体３２１は、環状形状を有する。いくつかの例では、第１の支持体３２１は、以下でさらに説明するように、処理ガスを上部チェンバ領域３０４に送出するための１つ以上のガス流路３２３を有する。いくつかの例では、処理ガスは、１つ以上のガス流路３２３によって、ガス分配装置３１４を含む平面に対して鋭角をなす上向き方向に送出されるが、他の角度／方向を用いてもよい。いくつかの例では、それらのガス流路３２３は、第１の支持体３２１の周りで、均一な間隔で離間している。

第１の支持体３２１は、第２の支持体３２５の上に載置され得る。いくつかの例では、第１の支持体および第２の支持体は、ダイヤモンドコーティングで被覆されている。いくつかの例では、第２の支持体は、環状形状を有する。第２の支持体３２５は、処理ガスを下部チェンバ領域３０２に送出するための１つ以上のガス流路３２７を画成している。いくつかの例では、それらのガス流路は、第２の支持体３２５の周りで、均一な間隔で離間している。いくつかの例では、ガス分配装置３１４のガス通孔３３１は、ガス流路３２７と位置が揃っている。他の例では、ガス分配装置３１４は、より小さい直径を有し、ガス通孔３３１は不要である。いくつかの例では、処理ガスは、１つ以上のガス流路３２７によって、ガス分配装置３１４を含む平面に対して鋭角をなす下向き方向に、基板に向けて送出されるが、他の角度／方向を用いてもよい。

他の例では、上部チェンバ領域３０４は、平坦な天面を有する円筒状であって、平面誘導コイルを用いてよい。さらに他の例では、シャワーヘッドとペデスタルとの間にスペーサを配置して、単一のチェンバを用いてよい。

下部チェンバ領域３０４に、ペデスタル３２２が配置される。いくつかの例では、ペデスタル３２２は、静電チャック（ＥＳＣ：ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ）を有するが、他のタイプのペデスタルを用いることもできる。エッチングの際には、基板３２６が、ペデスタル３２２の上面に配置される。いくつかの例では、ペデスタルの面の１つ以上は、ダイヤモンドコーティングで被覆されている。いくつかの例では、ヒータプレート、流体流路を有するオプションの冷却プレート、および１つ以上のセンサ（すべて図示せず）によって、基板３２６の温度を制御してよいが、他の任意の適切なペデスタル温度制御システムを用いてもよい。

いくつかの例では、ガス分配装置３１４は、シャワーヘッド（例えば、複数の貫通孔３２９を有するプレート３２８）を有する。複数の貫通孔３２９は、プレート３２８の上面からプレート３２８の下面まで及んでいる。いくつかの例では、貫通孔３２９は、０．４”〜０．７５”の範囲内の直径を有し、シャワーヘッドは、アルミニウムのような導電性材料、または導電性材料で構成された埋め込み電極を有するセラミックのような非導電性材料、で構成されている。

上部チェンバ領域３０４の外側部分の周りに、１つ以上の誘導コイル３４０が配置されている。１つ以上の誘導コイル３４０は、通電されると、上部チェンバ領域３０４の内部に電磁場を発生させる。ガスインジェクタ３４２によって、ガス供給システム３５０からの１種以上のガス混合物を注入する。いくつかの例では、ガスインジェクタ３４２は、ガスを下向き方向に誘導する中央注入位置と、下向き方向に対して角度をなしてガスを注入する１つ以上の側方注入位置と、を有する。いくつかの例では、ガスインジェクタ３４２の露出面は、ダイヤモンドコーティングで被覆されている。いくつかの例では、ガス供給システム３５０は、ガス混合物の第１の部分を第１の流量で中央注入位置に供給し、ガス混合物の第２の部分を第２の流量でガスインジェクタ３４２の（１つ以上の）側方注入位置に供給する。他の例では、ガスインジェクタ３４２によって、いくつかの異なるガス混合物を送出する。いくつかの例では、ガス供給システム３５０は、ガス流路３２３および３２７に、さらに／または処理チェンバ内の他の場所に、以下で説明するように調整ガスを供給する。いくつかの例では、調整ガスを変化させることで、イオン化種のボリュームの位置を変化させることによって、エッチングまたはアッシングの速度および／もしくは選択性を調整する。

１つ以上の誘導コイル３４０に出力されるＲＦ電力を発生させるために、プラズマ発生器３７０を用いてよい。上部チェンバ領域３０４内で、プラズマを発生させる。いくつかの例では、プラズマ発生器３７０は、ＲＦ発生器３７２および整合ネットワーク３７４を有する。整合ネットワーク３７４は、ＲＦ発生器３７２のインピーダンスを、１つ以上の誘導コイル３４０のインピーダンスに整合させる。いくつかの例では、ガス分配装置３１４は、接地などの基準電位に接続される。下部チェンバ領域３０２および上部チェンバ領域３０４の内部の圧力を制御するため、ならびに、下部チェンバ領域３０２および上部チェンバ領域３０４から反応物を排出させるために、それぞれ、弁３７８およびポンプ３８０を用いてよい。

コントローラ３７６は、処理ガスの流れ、パージガス、ＲＦプラズマ、およびチェンバ圧力を制御するために、ガス供給システム３５０、弁３７８、ポンプ３８０、および／またはプラズマ発生器３７０と通信する。いくつかの例では、１つ以上の誘導コイル３４０によって、上部チェンバ領域３０４の内部でプラズマを維持する。ガスインジェクタ３４２を用いて、チェンバの頂部から１種以上のガス混合物を導入し、接地されている場合があるガス分配装置３１４を用いて、上部チェンバ領域３０４内でプラズマを閉じ込める。

上部チェンバ領域３０４内にプラズマを閉じ込めることによって、プラズマ種と、ガス分配装置３１４を通して流出する所望のエッチャント種との体積再結合が可能となる。いくつかの例では、基板３２６にＲＦバイアスは印加されない。その結果、基板３２６上に活性シースは存在せず、イオンは、何らかの有限エネルギーで基板に衝突はしていない。いくらかの量のイオンが、ガス分配装置３１４を通してプラズマ領域から拡散する。ただし、拡散するプラズマの量は、上部チェンバ領域３０４内に存在するプラズマと比べて１桁小さい量である。プラズマ中のイオンの大部分は、高圧での体積再結合によって失われる。また、ガス分配装置３１４の上面での表面再結合損失によっても、ガス分配装置３１４より下方でのイオン密度は低減する。

他の例では、ＲＦ発生器３８６と整合ネットワーク３８８とを有するＲＦバイアス発生器３８４を設ける。ガス分配装置３１４とペデスタルとの間にプラズマを発生させるため、または、イオンを引き付けるための自己バイアスを基板３２６上に発生させるために、ＲＦバイアスを用いることができる。ＲＦバイアスを制御するために、コントローラ３７６を用いてよい。

上記説明は、本質的に、単なる例示的なものにすぎず、本開示、その用途、または使用を限定するものでは決してない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施することができる。従って、本開示では具体的な例の記載があるものの、本開示の真の範囲は、それらに限定されるべきではなく、他の変形例は、図面、明細書、および添付の請求項を精査することで、明らかになるであろう。本開示の原理を変更することなく、ある方法の範囲内で１つ以上のステップを異なる順序で（または並列に）実行してよいことは、理解されるべきである。さらに、各実施形態は、上記では、いくつかの特定の特徴を有するものとして説明しているが、本開示のいずれかの実施形態に関して記載している特徴のいずれか１つ以上を、他のいずれかの実施形態において、かつ／または他のいずれか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くても実施することができる。つまり、記載の実施形態は相互排他的なものではなく、１つ以上の実施形態で相互に入れ換えても、本開示の範囲から逸脱しない。

要素（例えば、モジュール、回路要素、半導体層など）の間の空間的関係および機能的関係について、「接続された」、「係合させた」、「結合された」、「隣接した」、「〜の隣に」、「〜の上に」、「上方」、「下方」、「配置された」などの多様な用語を用いて記述している。上記の開示において、第１と第２の要素間の関係について記述している場合には、「直接的」であると明記していない限り、その関係は、第１と第２の要素間に他の介在要素が存在しない直接的な関係の可能性があるとともに、第１と第２の要素間に（空間的または機能的に）１つ以上の介在要素が存在する間接的な関係の可能性もある。本明細書で使用される場合の、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つ」という表現は、非排他的論理和「または（ＯＲ）」を用いた論理和「ＡまたはＢまたはＣ」を意味するものと解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」を意味するものと解釈されてはならない。

いくつかの実現形態において、コントローラは、上記の例の一部であり得るシステムの一部である。そのようなシステムは、プロセスツールもしくはツール群、チェンバもしくはチェンバ群、処理用プラットフォームもしくはプラットフォーム群、および／または（ウェハペデスタル、ガスフローシステムなどの）特定の処理構成部材、などの半導体処理装置を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウェハまたは基板の処理前、処理中、処理後のそれらのオペレーションを制御するための電子装置と統合されることがある。電子装置は、「コントローラ」と呼ばれることがあり、これにより、そのシステムまたはシステム群の各種構成部材またはサブパーツを制御してよい。コントローラは、プロセス要件および／またはシステムのタイプに応じて、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、パワー設定、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、流体供給の設定、位置および動作設定、ツールとの間および他の移送ツールとの間および／または特定のシステムに接続もしくはインタフェースしているロードロックとの間のウェハ移送など、本明細書に開示のプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされ得る。

コントローラは、広義には、種々の集積回路、ロジック、メモリと、さらに／または、命令を受け取り、命令を発行し、オペレーションを制御し、クリーニング動作を実現し、終点測定を実現するなどのソフトウェアと、を有する電子装置と定義され得る。集積回路には、プログラム命令を格納したファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として規定されるチップ、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、が含まれ得る。プログラム命令は、半導体ウェハ上での特定のプロセスまたは半導体ウェハのための特定のプロセスまたはシステムに対する特定のプロセスを実行するための動作パラメータを規定する様々な個々の設定（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り得る。動作パラメータは、一部の実施形態では、ウェハの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／またはダイの作製において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規定されるレシピの一部であり得る。

コントローラは、いくつかの実現形態において、システムに統合もしくは接続されるか、またはその他の方法でシステムにネットワーク接続されたコンピュータの一部であるか、またはそのようなコンピュータに接続されたものであるか、またはそれらの組み合わせであり得る。例えば、コントローラは、「クラウド」にあるか、またはファブホストコンピュータシステムの全体もしくは一部であってよく、それは、ウェハ処理のためのリモートアクセスを可能とするものであり得る。コンピュータによって、製造オペレーションの現在の進行状況を監視し、過去の製造オペレーションの履歴を調査し、複数の製造オペレーションからの傾向またはパフォーマンスメトリックを調査するため、現在の処理のパラメータを変更するため、現在の処理に従って処理工程を設定するため、または、新たなプロセスを開始するための、システムへのリモートアクセスが実現され得る。いくつかの例において、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含み得るネットワークを介して、システムにプロセスレシピを提供することができる。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能とするユーザインタフェースを有してよく、それらのパラメータおよび／または設定は、その後、リモートコンピュータからシステムに伝達される。一部の例では、コントローラは、１つ以上のオペレーションにおいて実行される各々の処理工程のパラメータを指定するデータの形で命令を受け取る。なお、それらのパラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラがインタフェースまたは制御するように構成されているツールのタイプ、に固有のものであり得ることは、理解されなければならない。その場合、上述のように、相互にネットワーク接続されているとともに、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かって協働する１つ以上の別個のコントローラを備えることなどによって、コントローラを分散させてよい。このような目的の分散コントローラの一例は、チェンバに搭載する１つ以上の集積回路であり、これらは、（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、など）遠隔配置された１つ以上の集積回路と通信し、共同でチェンバにおけるプロセスを制御する。

例示的なシステムは、限定するものではないが、プラズマエッチングチェンバまたはモジュール、成膜チェンバまたはモジュール、スピンリンスチェンバまたはモジュール、金属メッキチェンバまたはモジュール、クリーンチェンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチェンバまたはモジュール、物理気相成長（ＰＶＤ）チェンバまたはモジュール、化学気相成長（ＣＶＤ）チェンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チェンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チェンバまたはモジュール、イオン注入チェンバまたはモジュール、トラックチェンバまたはモジュール、ならびに半導体ウェハの製作および／または製造に関連もしくは使用することがある他の任意の半導体処理システム、を含み得る。

上述のように、コントローラは、ツールによって実行される処理工程または工程群に応じて、他のツール回路またはモジュール、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、近隣のツール、工場の至るところに配置されたツール、メインコンピュータ、他のコントローラ、または半導体製造工場においてツール場所および／もしくはロードポートとの間でウェハの容器を移動させる材料搬送で使用されるツール、のうちの１つ以上と通信し得る。

Claims (20)

1. プラズマ処理システム用のペデスタルであって、
   基板支持面と、
   前記基板支持面の周縁の周りに配置された環状エッジリングと、
   前記環状リングのプラズマ暴露面上に配されたダイヤモンドコーティングと、を備え、
   前記ダイヤモンドコーティングは、ｓｐ３結合を含み、
   前記ダイヤモンドコーティングにおける前記ｓｐ３結合の純度は、９０％よりも高い、ペデスタル。
2. 請求項１に記載のペデスタルであって、前記ダイヤモンドコーティングにおける前記ｓｐ３結合の前記純度は、９５％よりも高い、ペデスタル。
3. 請求項１に記載のペデスタルであって、前記ダイヤモンドコーティングにおける前記ｓｐ３結合の前記純度は、９９％よりも高い、ペデスタル。
4. 請求項１に記載のペデスタルであって、前記ダイヤモンドコーティングは、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、前記環状エッジリング上に堆積される、ペデスタル。
5. プラズマ処理システムであって、
   処理チェンバであって、その中に請求項１に記載のペデスタルが配置されている、処理チェンバと、
   前記処理チェンバ内でプラズマを発生させるためのプラズマ源と、を備えるプラズマ処理システム。
6. 請求項５に記載のプラズマ処理システムであって、前記プラズマ源は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源を有する、プラズマ処理システム。
7. 請求項５に記載のプラズマ処理システムであって、前記プラズマ源は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源を有する、プラズマ処理システム。
8. プラズマ処理システムであって、
   処理チェンバであって、その中に請求項１に記載のペデスタルが配置されている、処理チェンバと、
   前記処理チェンバにプラズマを供給するためのリモートプラズマ源と、を備えるプラズマ処理システム。
9. プラズマ処理システムであって、
   処理チェンバと、
   前記処理チェンバへのプラズマの供給と、前記処理チェンバ内でのプラズマの生成と、のうちの一方を行うためのプラズマ源と、
   前記処理チェンバ内に配置され、ダイヤモンドコーティングを有する、少なくとも１つの構成部材と、を備え、
   前記ダイヤモンドコーティングは、ｓｐ３結合を含み、
   前記ダイヤモンドコーティングにおける前記ｓｐ３結合の純度は、９０％よりも高い、プラズマ処理システム。
10. 請求項９に記載のプラズマ処理システムであって、前記ダイヤモンドコーティングにおける前記ｓｐ３結合の前記純度は、９５％よりも高い、プラズマ処理システム。
11. 請求項９に記載のプラズマ処理システムであって、前記ダイヤモンドコーティングにおける前記ｓｐ３結合の前記純度は、９９％よりも高い、プラズマ処理システム。
12. 請求項９に記載のプラズマ処理システムであって、前記ダイヤモンドコーティングは、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、前記少なくとも１つの構成部材上に堆積される、プラズマ処理システム。
13. 請求項９に記載のプラズマ処理システムであって、前記少なくとも１つの構成部材は、
    エッジリングと、
    チェンバ壁と、
    ガス分配装置と、
    ガスインジェクタと、
    前記処理チェンバ内への窓と、
    ペデスタルの上面と、からなる群から選択される、プラズマ処理システム。
14. プラズマ処理システム用のエッジリングであって、
    環状リングと、
    使用時にプラズマに暴露される前記環状リングの表面上に配されたダイヤモンドコーティングと、を有し、
    前記ダイヤモンドコーティングは、ｓｐ３結合を含み、
    前記ダイヤモンドコーティングにおける前記ｓｐ３結合の純度は、９０％よりも高い、エッジリング。
15. 請求項１４に記載のエッジリングであって、前記ダイヤモンドコーティングにおける前記ｓｐ３結合の前記純度は、９５％よりも高い、エッジリング。
16. 請求項１４に記載のエッジリングであって、前記ダイヤモンドコーティングにおける前記ｓｐ３結合の前記純度は、９９％よりも高い、エッジリング。
17. 請求項１４に記載のエッジリングであって、前記ダイヤモンドコーティングは、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて、前記環状リング上に堆積される、エッジリング。
18. 請求項１４に記載のエッジリングであって、前記環状リングは、シリコン（Ｓｉ）、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、および二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、からなる群から選択された材料で構成される、エッジリング。
19. 請求項１４に記載のエッジリングであって、前記ダイヤモンドコーティングは、１μｍ〜１ｍｍの厚さを有する、エッジリング。
20. 請求項１４に記載のエッジリングであって、前記ダイヤモンドコーティングは、１００μｍ〜１ｍｍの厚さを有する、エッジリング。

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