JP2018037662A - プラズマ処理中における磁場パターンの制御/調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板支持体アセンブリ100の構成要素(基板支持体またはエッジリングなど)が、基板支持体および/またはエッジリングに組み込まれた複数の電流ループを備える。電流ループは、横方向に離間され、基板支持体またはエッジリングの周囲の半分未満に伸びており、電流ループの各々は、基板のプラズマ処理中に基板支持体に支持された基板の上方に、20ガウス未満の磁場強度の局所DC磁場を誘導するよう動作可能である。DC電力を供給されると、電流ループは、プラズマに局所的に影響を与えて、基板にわたるプラズマ処理の不均一性を補償するために、半導体基板上に局所DC磁場を生成する。
【選択図】図1
Description
表面上の1μm厚の酸化シリコン膜を約400nmの深さまでエッチングされるシリコンウエハが、供給トレースおよび帰還トレースが非平面状である図7の構成と同様の2つの電流ループを備えたエッジリングによって囲まれる。エッチングが、フルオロカーボンエッチングガスを用いて実行されうる。基板は、プラズマエッチング真空チャンバ内にロードされ、約200nmの深さまで部分エッチングされ、その後チャンバから取り出される。干渉法技術を用いて、部分エッチング前後に基板上の膜厚プロファイルを測定することによってエッチング速度の不均一性を決定する。これらの測定値から、アルゴリズムを用いて、エッチング速度パターンを生成する。パターンの分析後、方位角方向のエッチング速度の不均一性に対して実行される補正および/または調整を決定するために用いられるパラメータを決定する。部分エッチングは、19.2nm(10%)の3σ標準偏差で、192.4nmの平均深さまで膜をエッチングしたと決定される。全体の最大値および最小値の間の差は、31.9nm(16.6%)である。エッチング速度パターンの分析について、図13に示す。基板70上の領域190(黒)が、領域180(灰色)よりも速いエッチング速度でエッチングされることが示されている。
エッチング速度のばらつきを補償するための処理スキームにおいて:
a.ウエハが部分エッチングされ、エッチング速度の不均一性が測定される;
b.(過去の知識に基づいて)ウエハ上方のプラズマに磁場パターンを印加する;
c.別のウエハをエッチングして、印加磁場が既知であるので、印加磁場パターンに対するエッチングパターンの感受性を決定する;
d.最適磁場パターンを決定するために、任意選択的に工程a〜cを繰り返す。
後続ウエハの厚さのばらつきを補償する処理スキームにおいて:
a.後続ウエハの厚さのばらつきを測定する;
b.(過去の知識に基づいて)磁場パターンを印加する;
c.ウエハをエッチングして、印加磁場が既知であるので、印加磁場パターンに対するエッチングパターンの感受性を決定する;
d.任意選択的に工程a〜cを繰り返し、必要に応じて印加磁場パターンを調整する。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例1:
プラズマ処理を受ける個々の半導体基板を支持するための基板支持体アセンブリの構成要素であって、
前記プラズマ処理中に前記半導体基板を支持することができる基板支持体、および/または、前記半導体基板を囲むエッジリングと、
前記基板支持体および/または前記エッジリングに組み込まれた複数の電流ループと、
を備え、
前記電流ループは、横方向に離間され、前記基板支持体または前記エッジリングの周囲の半分未満に伸びており、前記電流ループの各々は、前記基板のプラズマ処理中に前記基板支持体に支持された基板の上方に、20ガウス未満の磁場強度の局所DC磁場を誘導するよう動作可能である、構成要素。
適用例2:
適用例1の構成要素であって、前記基板支持体は、ベースプレートと、前記ベースプレート上方の断熱層と、前記断熱層上方の静電チャック電極を埋め込まれたセラミックプレートと、を備え、
前記電流ループは、前記半導体基板の上面と平行な平面内に実質的に存在するように、前記ベースプレートまたは前記セラミックプレート内に埋め込まれている、構成要素。
適用例3:
適用例1の構成要素であって、前記電流ループは、前記半導体基板の上面と平行な平面内に実質的に存在するように、前記エッジリング内に埋め込まれている、構成要素。
適用例4:
適用例1の構成要素であって、200個以下の同じサイズで円形の電流ループが、前記基板支持体または前記エッジリング内に埋め込まれている、構成要素。
適用例5:
適用例1の構成要素であって、前記電流ループの各々は、円形、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、三角形、または、多角形の形状を有する、構成要素。
適用例6:
適用例1の構成要素であって、前記複数の電流ループに含まれる各電流ループは、約0.5〜10mmの直径を有するループに形成されたワイヤである、構成要素。
適用例7:
適用例1の構成要素であって、前記複数の電流ループに含まれる各電流ループの周囲は、隣接する電流ループから横方向にオフセットされている、構成要素。
適用例8:
適用例1の構成要素を組み込んだプラズマ処理チャンバであって、前記基板支持体は、前記基板支持体にわたって横方向に分布する複数のヒータを有してクリティカルディメンション(CD)制御のために空間的温度プロファイルを調節するよう動作可能であるヒータ層を備え、前記基板支持体は、前記基板支持体にわたって横方向に分布する少なくとも9つの電流ループを備え、前記半導体基板の処理中に局所的な不均一性を補償するよう動作可能である、プラズマ処理チャンバ。
適用例9:
適用例8のプラズマ処理チャンバであって、前記プラズマ処理チャンバは、プラズマエッチングチャンバである、プラズマ処理チャンバ。
適用例10:
適用例8のプラズマ処理チャンバであって、前記電流ループは、同じまたは異なる電力レベルのDC電力を同じまたは異なる時に供給されうるように、コントローラによって制御された1または複数のDC電源に接続され、前記電流ループを流れる電流は、同じ方向または異なる方向である、プラズマ処理チャンバ。
適用例11:
適用例8のプラズマ処理チャンバ内で処理を受ける半導体基板のプラズマ処理中に磁場パターンを制御および/または調整する方法であって、
a)前記基板支持体上に半導体基板を支持する工程と、
b)前記半導体基板をプラズマ処理する工程と、
c)処理の局所的な不均一性を補償するために、前記電流ループの少なくとも1つにDC電力を供給して、前記半導体基板の上方の領域に局所DC磁場を生成する工程と、
を備える、方法。
適用例12:
適用例11の方法であって、前記電流ループは、異なる大きさのDC電力を供給され、前記電流ループの各々に時計回り方向の電流が流れる、方法。
適用例13:
適用例11の方法であって、前記電流ループは、異なる大きさのDC電力を供給され、前記電流ループのいくつかに異なる方向の電流が流れる、方法。
適用例14:
適用例11の方法であって、前記電流ループの各々は、前記半導体基板の上方に、1ガウス未満の磁場強度を有する局所磁場を生成する、方法。
適用例15:
適用例14の方法であって、前記磁場強度は、0.5ガウス未満である、方法。
適用例16:
適用例11の方法であって、前記基板支持体は、少なくとも2つの電流ループを有するエッジリングによって囲まれ、前記電流ループの各々は、前記エッジリングの反対側に配置される、方法。
適用例17:
適用例16の方法であって、前記エッジリングは、少なくとも4つの電流ループを有し、前記電流ループの各々は、前記電流ループの内の別の1つと直径方向反対側に配置され、前記電流ループの各々は、円形、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、三角形、または、多角形の形状を有する、方法。
適用例18:
適用例11の方法であって、前記プラズマ処理は、プラズマエッチングであり、前記方法は、さらに、工程a)およびb)の後、かつ、工程c)の前に、
前記半導体基板を前記チャンバから取り出す工程と、
前記半導体基板上のエッチング速度パターンにおけるエッチング速度の不均一性を検出する工程と、
膜厚によって引き起こされたエッチング速度の不均一性、エッチングチャンバによって引き起こされたエッチング速度の不均一性、または、プラズマによって引き起こされたエッチング速度の不均一性を補償するように、工程c)を修正する工程と、
を備える、方法。
適用例19:
適用例11の方法であって、前記DC電力は、多重電力スキームを含む少なくとも1つのDC電源から供給される、方法。
適用例20:
適用例11の方法であって、前記基板支持体は、少なくとも約200mm、少なくとも約300mm、または、少なくとも約450mmの直径を有する基板を支持するよう適合される、方法。
Claims (20)
- プラズマ処理を受ける個々の半導体基板を支持するための基板支持体アセンブリの構成要素であって、
前記プラズマ処理中に前記半導体基板を支持することができる基板支持体、および/または、前記半導体基板を囲むエッジリングと、
前記基板支持体および/または前記エッジリングに組み込まれた複数の電流ループと、
を備え、
前記電流ループは、横方向に離間され、前記基板支持体または前記エッジリングの周囲の半分未満に伸びており、前記電流ループの各々は、前記基板のプラズマ処理中に前記基板支持体に支持された基板の上方に、20ガウス未満の磁場強度の局所DC磁場を誘導するよう動作可能である、構成要素。 - 請求項1に記載の構成要素であって、前記基板支持体は、ベースプレートと、前記ベースプレート上方の断熱層と、前記断熱層上方の静電チャック電極を埋め込まれたセラミックプレートと、を備え、
前記電流ループは、前記半導体基板の上面と平行な平面内に実質的に存在するように、前記ベースプレートまたは前記セラミックプレート内に埋め込まれている、構成要素。 - 請求項1に記載の構成要素であって、前記電流ループは、前記半導体基板の上面と平行な平面内に実質的に存在するように、前記エッジリング内に埋め込まれている、構成要素。
- 請求項1に記載の構成要素であって、200個以下の同じサイズで円形の電流ループが、前記基板支持体または前記エッジリング内に埋め込まれている、構成要素。
- 請求項1に記載の構成要素であって、前記電流ループの各々は、円形、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、三角形、または、多角形の形状を有する、構成要素。
- 請求項1に記載の構成要素であって、前記複数の電流ループに含まれる各電流ループは、約0.5〜10mmの直径を有するループに形成されたワイヤである、構成要素。
- 請求項1に記載の構成要素であって、前記複数の電流ループに含まれる各電流ループの周囲は、隣接する電流ループから横方向にオフセットされている、構成要素。
- 請求項1に記載の構成要素を組み込んだプラズマ処理チャンバであって、前記基板支持体は、前記基板支持体にわたって横方向に分布する複数のヒータを有してクリティカルディメンション(CD)制御のために空間的温度プロファイルを調節するよう動作可能であるヒータ層を備え、前記基板支持体は、前記基板支持体にわたって横方向に分布する少なくとも9つの電流ループを備え、前記半導体基板の処理中に局所的な不均一性を補償するよう動作可能である、プラズマ処理チャンバ。
- 請求項8に記載のプラズマ処理チャンバであって、前記プラズマ処理チャンバは、プラズマエッチングチャンバである、プラズマ処理チャンバ。
- 請求項8に記載のプラズマ処理チャンバであって、前記電流ループは、同じまたは異なる電力レベルのDC電力を同じまたは異なる時に供給されうるように、コントローラによって制御された1または複数のDC電源に接続され、前記電流ループを流れる電流は、同じ方向または異なる方向である、プラズマ処理チャンバ。
- 請求項8に記載のプラズマ処理チャンバ内で処理を受ける半導体基板のプラズマ処理中に磁場パターンを制御および/または調整する方法であって、
a)前記基板支持体上に半導体基板を支持する工程と、
b)前記半導体基板をプラズマ処理する工程と、
c)処理の局所的な不均一性を補償するために、前記電流ループの少なくとも1つにDC電力を供給して、前記半導体基板の上方の領域に局所DC磁場を生成する工程と、
を備える、方法。 - 請求項11に記載の方法であって、前記電流ループは、異なる大きさのDC電力を供給され、前記電流ループの各々に時計回り方向の電流が流れる、方法。
- 請求項11に記載の方法であって、前記電流ループは、異なる大きさのDC電力を供給され、前記電流ループのいくつかに異なる方向の電流が流れる、方法。
- 請求項11に記載の方法であって、前記電流ループの各々は、前記半導体基板の上方に、1ガウス未満の磁場強度を有する局所磁場を生成する、方法。
- 請求項14に記載の方法であって、前記磁場強度は、0.5ガウス未満である、方法。
- 請求項11に記載の方法であって、前記基板支持体は、少なくとも2つの電流ループを有するエッジリングによって囲まれ、前記電流ループの各々は、前記エッジリングの反対側に配置される、方法。
- 請求項16に記載の方法であって、前記エッジリングは、少なくとも4つの電流ループを有し、前記電流ループの各々は、前記電流ループの内の別の1つと直径方向反対側に配置され、前記電流ループの各々は、円形、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、三角形、または、多角形の形状を有する、方法。
- 請求項11に記載の方法であって、前記プラズマ処理は、プラズマエッチングであり、前記方法は、さらに、工程a)およびb)の後、かつ、工程c)の前に、
前記半導体基板を前記チャンバから取り出す工程と、
前記半導体基板上のエッチング速度パターンにおけるエッチング速度の不均一性を検出する工程と、
膜厚によって引き起こされたエッチング速度の不均一性、エッチングチャンバによって引き起こされたエッチング速度の不均一性、または、プラズマによって引き起こされたエッチング速度の不均一性を補償するように、工程c)を修正する工程と、
を備える、方法。 - 請求項11に記載の方法であって、前記DC電力は、多重電力スキームを含む少なくとも1つのDC電源から供給される、方法。
- 請求項11に記載の方法であって、前記基板支持体は、少なくとも約200mm、少なくとも約300mm、または、少なくとも約450mmの直径を有する基板を支持するよう適合される、方法。
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