JP2019503077A - 遠隔プラズマ源及びdc電極を伴う原子層エッチングシステム - Google Patents

遠隔プラズマ源及びdc電極を伴う原子層エッチングシステム Download PDF

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Abstract

本書に記載の実行形態は、原子層エッチング(ALE)を実施するための装置及び方法に関する。パルス化プラズマの生成、及び、その後のプラズマ残光へのバイアス印加により、ALE特性の改善がもたらされうる。本書に記載の装置は、一又は複数のプラズマ源からのプラズマ生成、及び、基板からの材料除去を促進するためのプラズマ残光のバイアス印加を提供する。【選択図】図2

Description

本開示の実行形態は概して、原子層エッチング装置に関する。
関連技術の説明
ムーアの法則、及び半導体の継続的な発展により、将来の集積回路におけるデバイスは、原子層1枚分の厚さで原子層数枚分未満の幅になるほど、小型化することが予想される。現在のプラズマエッチングプロセスでは、通常、最新の技術ノード向けの精密なパターン転写を実現することができない。これらの既存のエッチング技法は、基板の下層を損傷することもある。詳細には、従来型のプラズマエッチング技法では、20nm未満の構造物の精密なパターニングに必要とされるレベルの制御ができず、パルスガスを用いる既存の原子層エッチングは、集積回路の大量生産向けの実用には緩慢すぎる。
最新の技術ノード向けの将来性のあるエッチング技術として、原子層エッチング(ALE)が開発されている。ALEは通常、4つの工程を含む。第1に、基板表面への反応ガスの化学吸着を促進するために、清浄基板を反応ガスに曝露することを含む、化学吸着工程である。第2に、後続のステップにおけるガス相反応体によるエッチングを回避するために、不活性ガス流を用いて余剰のClガスがパージされる。第3に、吸着ガスとその下の固体反応との間で、(しばしば不活性ガスプラズマを介して)化学スパッタリングなどの反応ステップが影響を受ける。このプロセスは、イオンが、化学吸着されたガスに結合した基板原子とだけ反応するという点で、自己制御的なものでもありうる。
塩素化層が除去されると、基板の物理スパッタリングによる更なるエッチングは、大幅に低減されるか、又はいらなくなる。最後に、エッチング副生成物を排気するために、反応チャンバの排気が利用される。第1の工程における化学吸着の期間及び第3の工程におけるエッチングの期間が、十分に長い持続時間にわたるものであれば、エッチング速度は1原子層毎サイクルに近づく(この場合、原子層の厚さは塩素化層の厚さであるが、必ずしも基板の1つの単層というわけではない)。加えて、ALEサイクル動作の最中に、基板表面が原子的にほぼなめらかなままに保たれれば、実質的にサイクル毎に基板の1つの単層という、理想的な除去条件を実現することが可能になる。
ALEの最近の発展により、エッチング性能は更に向上している。例えば、商業的に実現可能性があるALEエッチングプロセスを実現するために、一定したガス流などにより、エッチング速度が向上している。しかし、ALEの新たな進歩があっても、問題は依然として存在している。例えば、光促進エッチング(photo−assisted etching:PAE)は、ALEプロセスの実施に利用されるプラズマから光子が放出された結果として、望ましくない基板の追加エッチング、又はフォトレジストの劣化が発生する現象である。そのため、光子への曝露時に望ましくない微小トレンチが形成されることがあり、これにより、最新の技術ノードにおいては、デバイスの歩留りが減少しうるか、又はデバイス不具合が発生しうる。
したがって、当該技術分野において必要とされているのは、ALEプロセスのための改良型の装置である。
一実行形態では、処理チャンバ装置が提供される。この装置は、第1プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックと、プレートスタックの反対側に配置された基板支持アセンブリと、プレートスタックと基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域とを含む。処理領域は、第2プラズマの生成を維持するよう構成されてよく、遠隔プラズマ源が、処理領域に流通可能に連結されることもある。
別の実行形態では、処理チャンバ装置が提供される。この装置は、第1プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックを含み、プレートスタックは、第1ディフューザーと、面板と、セラミックリングと、第2ディフューザーと、ガス分配デバイスと、プラズマ遮断スクリーンとを含む。基板支持アセンブリがプレートスタックの反対側に配置され、プレートスタックと基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域は、第2プラズマの生成を維持するよう構成される。遠隔プラズマ源が更に、処理領域に流通可能に連結される。
更に別の実行形態では、処理チャンバ装置が提供される。この装置は、第1プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックを含み、プレートスタックは、第1ディフューザーと、面板と、セラミックリングと、第2ディフューザーと、ガス分配デバイスと、プラズマ遮断スクリーンとを含む。RF電極が、第1ディフューザー及び面板に電気的に連結され、第1プラズマは、面板と第2ディフューザーとの間で生成される遠隔プラズマである。基板支持アセンブリがプレートスタックの反対側に配置され、第2プラズマの生成を維持するよう構成された処理領域が、プレートスタックと基板支持アセンブリとの間に画定される。
本開示の上述の特徴を詳しく理解しうるように、上記で簡単に要約された本開示のより詳細な説明が、実行形態を参照することによって得られる。一部の実行形態は、付随する図面に示されている。しかし、付随する図面は例示的な実行形態だけを示しており、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く、他の等しく有効な実行形態も許容しうることに、留意されたい。
本書に記載の実行形態による原子層エッチングプロセスを実施する方法を示す。 本書に記載の実行形態による処理チャンバの概略断面図を示す。
理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すのに、可能な限り同一の参照番号を使用した。1つの実行形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実行形態に有益に組み込まれうると、想定される。
本書に記載の実行形態は、原子層エッチング(ALE)を実施するための装置及び方法に関する。パルス化プラズマの生成、及び、その後のプラズマ残光(afterglow)へのバイアス印加により、ALE特性の改善がもたらされうる。本書に記載の装置は、一又は複数のプラズマ源からのプラズマ生成、及び、基板からの材料除去を促進するための、プラズマ残光のバイアス印加を提供する。
図1は、本開示の一実行形態による、原子層エッチング(ALE)プロセス100を示している。図1の上部がALEプロセス100を示す一方、図1の下部はプロセスパラメータを示している。ALEプロセス100は、吸着工程102とエッチング工程104という2つの工程を含む。吸着工程102において、吸着質が基板の表面上に吸着しうるように、基板が吸着質に曝露されうる。一部の実行形態では、吸着質は反応体でありうる。例えば、吸着質は、不対電子又は未結合手を有する、解離した反応体原子又は解離した反応体分子を含みうる。反応体は、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、又はヨウ素(I)などのハロゲンを含みうるが、それに限定されるわけではない。水素(H)や酸素(O)などの非ハロゲン材料も、ある種の実行形態では利用されうる。一実行形態では、反応体は、塩素反応ガス(Cl)由来の解離した塩素(Cl)原子でありうる。吸着質には他のハロゲン、ハロゲン化種、又はその他の反応体も使用されることが、想定される。代替的な実行形態では、そのままの又は解離していない反応体も、基板上への吸着質として使用されうる。好適な吸着質前駆体は、数あるうち、CF、CHF、BIO、BI、BCl、H、及びOを含むが、それらに限定されるわけではない。本書で利用されている「ガス(gas)」という語は、室温で、又は標準的な温度と圧力において固体状態又は液体状態の物質から生成された蒸気を含むが、それに限定されるわけではない。
吸着質は、反応体を含有するプラズマを生成することによって取得されうる。一実行形態では、不活性ガスが、反応体と共にイオン化されうる。限定するわけではないが、結果として得られたプラズマは、反応体と、反応ガスイオンと、不活性ガスイオンとを含有しうる。一実行形態では、不活性ガスとしてアルゴン(Ar)が利用される。任意の貴ガス種又はその他の不活性ガス種も利用されうることが、想定される。
ある種の実行形態では、反応体が不活性ガスと共にイオン化される場合、反応ガスの濃度は、容積百分率で、0.01%〜約20%であってよく、あるいは約0.01%〜約15%であってよく、ある種の実行形態では、反応ガスの濃度は、複合ガスの容積百分率で約0.01%〜約10%でありうる。一実行形態では、反応ガスは、容積百分率で約1%未満の濃度を含みうる。限定するわけはないが、生成されたプラズマは、Ar種と、若干量のCl反応ガス種とを含みうる。
ある種の実行形態では、反応体を生成するためにプラズマ源が使用される。非限定的で例示的なプラズマ源は、誘導結合プラズマ(ICP)源、容量結合プラズマ(CCP)源、ヘリコン源、マイクロ波源、及び遠隔プラズマ源(RPS)を含みうる。ある種の実行形態では、プラズマ源は遠隔プラズマ源である。稼働中、遠隔プラズマ源は、吸着工程102の間中、RF駆動されうる。方法100を実施するのに好適な装置については、図2に関連してより詳細に説明する。
ある種の実行形態では、吸着工程102の全体を通してプラズマ源が駆動されるわけではない。例えば、吸着段階102の後半部において、プラズマ源に印加されるRF電力は低減されうる。非限定的な例では、プラズマ源は、吸着工程102の冒頭部においてRF駆動されうる。工程102の後半部では、残光をもたらすために、プラズマ源に印加される電力が低減されうるか、又は、プラズマ源がオフにされうる。あるいは、プラズマ源は、吸着工程102の全体を通じて、連続的に駆動されうる。
理論に拘束されるつもりはないが、吸着プロセスは、本書で説明しているように行われうる。パッシべート層を伴わない、清浄表面を備える基板は、不対電子又は未結合手を含みうる。基板表面の付近のプラズマからの反応体は次いで、例えば化学吸着により、表面の未結合手と結合して、生成物層を形成しうる。例えば、生成物層は、反応体の単層、及び、関連する基板原子の単層を含みうる。より具体的には、Cl反応体は例示的なシリコン(Si)基板の表面に吸着されて、SiCl(ここで、Xは1〜4である)を含む生成物層を形成し、この生成物層は、既知の生成物及びイオン種を含みうる。更に、ある種の事例においては、生成物層は、反応種Cl原子の単層、及びSi原子の単層を含みうる。吸着は、基板表面が反応体で飽和するまで継続しうる。限定するわけではないが、飽和は、実質的に全ての利用可能な基板表面部位(不対電子や未結合手など)が反応体に占有された又は関連付けられた時点で、達成される。ある種の事例では、基板表面の一部分は反応体で覆われない。例えば、この基板表面の一部分は、酸化物層などの(ただしそれに限定されるわけではない)パッシべート層を包含しうる。非限定的な例では、パッシべート層は、利用可能な部位、利用可能な不対電子又は未結合手を包含しないことがあり、そのため反応体で覆われない。ある種の実行形態では、基板表面は、生成物層内の化学吸着された反応体で少なくとも部分的に覆われ、かつ、パッシべート層で少なくとも部分的に覆われる。
ある種の実行形態では、吸着工程102において、生成物層を備える基板表面がイオンに曝露されるように、反応ガスイオン及び/又は不活性ガスイオンがプラズマ内に存在しうる。基板をボンバードするイオンのエネルギー(すなわちプラズマ電位)は、望ましくないエッチング、物理スパッタリング又は化学スパッタリングを回避するか、又は最小化するよう、選択的に制御されうる。例えば、SiをエッチングするためにClイオンによって必要とされるエネルギーが約25eV未満でありうる一方、スパッタリングを引き起こすためにArイオンによって必要とされるエネルギーは、約30eV〜約60eVでありうる。一部の実行形態では、吸着工程102において基板をボンバードするイオンのエネルギーは、約15eV以下に制御されうる。このイオンエネルギーは、望ましくないエッチング、物理スパッタリング又は化学スパッタリングを最小化するために、例えば、プラズマ源の電磁遮蔽(ファラデーシールドなど)を提供すること、及び/又は、相対的に高い圧力(例えば50mTorr未満)のもとでプロセスを実施することによって制御されうる。
吸着工程102の完了後、エッチング工程104が実施されうる。エッチング工程104において、生成物層を除去するためにイオンが基板をボンバードしうる。ある種の実行形態では、イオンは、正電荷を帯びたイオン又は負電荷を帯びたイオンを含む。一実行形態では、生成物層を除去するために正電荷を帯びたイオンが使用される。エッチング工程104において基板をボンバードするイオンのエネルギーは、好ましくは、化学支援スパッタリング向けの閾値を上回りうるが、物理スパッタリング向けの閾値を下回りうることが、想定される。選択されたエネルギーを有するイオンは、プラズマと基板との間の電位差を制御することによって、基板に向けて導かれうる正イオンを基板に向けて導くためには、プラズマ電位を基板電位に対して増大させること、基板電位をプラズマに対して低減すること、又はその両方によって、電位差が増大されうる。負イオンを導くためには、プラズマ電位を基板電位に対して低減すること、基板電位をプラズマに対して増大させること、又はその両方によって、電位差が増大されうる。正又は負のDCバイアス又はRFバイアスが、エッチング工程104において、プラズマ及び/又は基板に印加されうる。加えて、プラズマ及び/又は基板には連続バイアスが加えられうる。あるいは、一連のパルスバイアスが利用されることもある。パルスバイアスの実行形態では、約10μs(10マイクロ秒)〜約500μsの一定時間にわたり、DCバイアスが印加されうる。
ある種の実行形態では、プラズマ源は、エッチング工程104の間中、RF駆動されうる。例えば、プラズマ源はパルスRF電力を伴い、RF電力パルスの各々は、上記のバイアスパルスの合間に提供される。ある種の実行形態では、約50μs〜約200μsの一定時間にわたり、RF電力パルスが印加されうる。そのため、一連のパルスRF電力が、エッチング工程104においてプラズマ源に印加されてよく、一連のパルスDCバイアス又はパルスRFバイアスが、プラズマ及び/又は基板に印加されうる。バイアスパルスの各々は、RF電力パルスの合間に提供されうる。バイアスパルスは、RF電力パルスが停止した後の約20μs〜約200μsの一定時間、遅延しうる。換言すると、バイアスパルスは遅延し、次いでプラズマ残光中に開始しうる。
プラズマと基板との間の電位差を選択的に増大させることによって、(本書に記載のある種の実行形態では塩素化生成物層を含む)生成物層が除去されうる。このプロセスにおいて、生成物に関連する基板原子の単層が、同時に基板から除去されうる。加えて、吸着工程102及びエッチング工程104が、基板原子の追加の層を一度に一層ずつ除去するために反復されうる。
図2は、本書に記載の実行形態による処理チャンバ200の概略断面図を示している。処理チャンバ200は、第1プラズマ源210、及び、後述するように、様々な処理工程において、同じくプラズマを生成しうるか、又は遠隔生成されたプラズマを包含しうる、処理領域212を含む。図2の配向では、ガス及び/又はプラズマ生成物の流れの概括的な方向は下向きであり(すなわち、基板支持アセンブリ218に向かい)、この方向は、本書では「下流(downstream)」と称されうる。一方、図2の配向における、反対向きの上向き方向は、「上流(upstream)」と称されうる。径方向207に沿って流れるガス及び/又はプラズマ生成物は、本書では「横断流(cross−flow)」と称されうる。また、図2に示す装置のかなりの部分は、中心軸201の周囲で円筒形に対称であってよく、それに関連する方向は、径方向207及び方位角方向203と定義されている。本書では方向についてのこの慣例が使用されうるが、本書に記載の原理の多くは円筒形に対称なシステムに限定されるわけではないことが、当業者には理解されよう。
図2に示しているように、第1プラズマ源210は、RF電極215を通じて、プラズマ源ガス255(1)として、ガス、及び/又は上流の遠隔プラズマ源によってイオン化されているガスを導入しうる。ある種の実行形態では、プラズマ源ガス255(1)は、図1に関連して上述した不活性ガスのうちの任意のものでありうる。ガスマニホールド202が、RF電極215に連結され、かつ/又は、RF電極215の近隣に配置されうる。処理ガスは、第1ガス源232からガスマニホールド202に提供されうる。第1ガス源232からの処理ガスは、フィードスルー部材208を通ってガスマニホールド202に進入しうる。一実行形態では、フィードスルー部材208は、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリマー材料から形成されうる。フローセンタリングインサート204が、ガス入口チューブ226の中の、ガスマニホールド202の近隣に配置されうる。フローセンタリングインサート204は、内側に開口部206が形成されている、リング状の装置でありうる。開口部206は、インサート204の中央を通って形成されてよく、単一の開孔でありうるか、又は、複数の開孔でありうる。単一開孔の実行形態では、開口部206の直径は約0.125インチでありうる。フローセンタリングインサート204は、処理チャンバ200内での処理ガスの同心流れ分散を改善しうる。
RF電極215は、第1プラズマ源210全体でガス流が均一に(図2の視点では左から右へと均一に)なるように源ガスの流れを導き直すよう作用する、第1ガスディフューザー220及び面板225に、電気的に連結されうる。本書で後述するディフューザー又はスクリーンは全て電極として特徴付けられうることに、留意すべきである。なぜなら、かかるディフューザー又はスクリーンのいずれもが、特定の電位にひも付けられうるからである。絶縁体230が、電気的接地に保持されている第2ディフューザー235から、面板225を含むRF電極215を電気的に絶縁する。第2ディフューザー235は、RF電極215の面板225に対向している第2電極として作用する。
面板225、第2ディフューザー235、及び絶縁体230の表面が、第1プラズマ生成キャビティを画定する。プラズマ源ガスが存在し、かつ、RFエネルギーがRF電極215を通じて面板225に提供された時に、この第1プラズマ生成キャビティにおいて、第1プラズマ245(すなわち第1遠隔プラズマ)が作り出されうる。RF電極215、面板225、及び第2ディフューザー235は、任意の導体で形成されてよく、実行形態では、アルミニウム(又は、既知の「6061」合金種などのアルミニウム合金)で形成される。
第1プラズマ245に直接面している面板225及び第2ディフューザー235の表面は、プラズマ245内で生成されるエネルギープラズマ生成物よるボンバードに対して耐性を得るために、例えばイットリア(Y)又はアルミナ(Al)のセラミック層でコーティングされうる。このセラミックコーティングは、電子ビームコーティングプロセス、陽極酸化プロセス、及び/又は、無孔性陽極酸化プロセスによって、形成されうる。他の好適なコーティングは、例えば濃縮HNO溶液への曝露による、ニッケルめっきコーティング及び表面酸化プロセスを含む。必ずしもプラズマに直接曝露されるわけではないが、反応性ガス及び/又はプラズマにより生成されたラジカルに曝露される、面板225及び第2ディフューザー235の他の表面は、化学的耐性を得るために、セラミック層(例えばイットリア、アルミナ)、又は好適なパッシべート層(例えば陽極酸化層、又は化学的に生成されたアルミナ層)のいずれかで、コーティングされうる。絶縁体230は、任意の絶縁体であってよく、ある種の実行形態では、セラミック材料から形成される。
第1プラズマ245内で生成されたプラズマ生成物は、第2ディフューザー235を通過する。第2ディフューザー235は、プラズマ生成物の均一分散を促進すことにも役立ち、電子温度制御を支援しうる。プラズマ生成物は、第2ディフューザー235を通過してから、均一性を向上させるガス分配デバイス260を通過する。ガス分配デバイス260は、更に、電気的接地に保持されている。ガス分配デバイス260を貫通している開孔の直径は、概して、第2ディフューザー235内の開孔の直径の少なくとも3倍である。また、ガス分配デバイス260は、一又は複数のガス255(2)が処理領域212に進入する際にそれらのガスをプラズマ生成物に導入するために使用されうる、更なるガスチャネル250を含む(つまり、ガス255(2)は、ガス分配デバイス260の第2ディフューザー235から遠位の側からだけ出てくる)。ガス255(2)は、第2ガス源(図示せず)から提供されうる。ある種の実行形態では、ガス255(2)は、図1に関連して説明している吸着質又は反応ガスでありうる。ガス分配デバイス260は、更に、アルミニウム又はアルミニウム合金で作られてよく、上述の面板225及び第2ディフューザー235と同様に、少なくとも化学的耐性を得るためにパッシべート層でコーティングされうるか、又は、セラミック層でコーティングされうる。
加熱素子262も処理チャンバ200内に配置されうる。加熱素子262は、例えば抵抗性ヒータなどの、螺旋形状のヒータでありうる。加熱素子262は、図示しているように、ガス分配デバイス260に形成された溝内に配置されうるか、又は、第2ディフューザー235に形成された溝内に配置されうる。あるいは、加熱素子262は、ガス分配デバイス260に形成された溝内に、プラズマ遮断スクリーン270に面して配置されうる。別の実行形態では、加熱素子262は、プラズマ遮断スクリーン270に形成された溝内に、ガス分配デバイス260に面して配置されうる。加熱素子262は、処理チャンバ200全体の熱分布の対称性を改善し、かつ、第1プラズマ245及び/又はプラズマ生成物(すなわちラジカル)の維持を容易にするよう、構成されうる。通常、プレート、ディフューザー、及び/又はシャワーヘッド220、225、230、235、260、270の各々は、集合的に、プレートスタック209と称されうる。プレートスタック209は、通常、処理チャンバ200内の、RF電極215と反対側の基板支持アセンブリ218との間に配置される。
ガス255(1)、255(2)、及び/又は、第1プラズマ245からのプラズマ生成物が、プレナムキャビティ265に進入し、次いで、プラズマ遮断スクリーン270を通過して、処理領域212に至る。プラズマ遮断スクリーン270は、約0.01インチ〜約1.0インチの範囲内の厚さを有してよく、そこには、上流の源からのガス及びプラズマ生成物が通過して処理領域212に入ることを可能にするよう構成されている、多数の小開孔が形成されうる。プラズマ遮断スクリーン270の開孔は、概して高アスペクト比の孔であり、開孔の孔直径は、約0.01インチ〜約0.25インチでありうる。プラズマ遮断スクリーン270は、詳細に後述するように、下流のプラズマ及びプラズマ生成物を上流の構成要素から実質的に遮断する。実行形態において、プラズマ遮断スクリーン270は、有利には、その中央領域に平方インチあたり少なくとも10の開孔が形成されてよく、ある種の実行形態では、平方インチあたり30以上の開孔が形成されうる。一実行形態では、プラズマ遮断スクリーンは、基板支持アセンブリ218が処理位置に配置されている時に、基板支持アセンブリ218から約0.5cm〜約4cmの距離を保って配置されうる。プラズマ遮断スクリーン270と基板支持アセンブリ218との間の距離が相対的に短いことにより、処理領域212の容積が低減される。処理領域212の容積を低減することによって、処理チャンバ200内で実施されるプロセスがより経済的に実施されること、及び、処理領域212の処理条件をより効率的かつ迅速に変化させることが、可能になる。
ガス分配デバイス260と同様にプラズマ遮断スクリーン270も、電気的接地に保持されている。上述の面板225及び第2ディフューザー235と同様に、プラズマ遮断スクリーン270のプラズマに直接曝露される表面が、有利には、セラミック(例えばアルミナ又はイットリア)でコーティングされると共に、プラズマに直接曝露されない表面も、セラミックでコーティングされてよく、有利には、少なくとも、反応性ガス及び活性種に対する化学的耐性を得るためにパッシべート層でコーティングされる。一実施形態では、コーティングが損傷を受けた場合、又はコーティングの作動効率が低下した場合に、コーティングの欠陥性を低減し、かつ効率的な置換を可能にするために、シリコン材料を含有する分離可能コーティングが、プラズマ遮断スクリーン270に配置されうる。
上述のように生成された全てのガス及び/又はプラズマ生成物が、処理領域212の中に配置されうる基板216と相互作用し、第2プラズマ275(すなわち直流プラズマ)が処理領域212の中で生成されうる。処理領域212の中にプラズマが求められる場合、第2ディフューザー235が電気的接地に保持されていることから、第2プラズマ275を作り出すためのRF電力は、基板支持アセンブリ218に印加される。ガスの流れに応じて、吸着質/反応ガスプラズマ又は不活性ガスプラズマが、第2プラズマ275として生成されうる。吸着質/反応ガス及び不活性ガスの流れ、並びに後続のプラズマ生成を交互に行うことで、方法100が可能になりうると想定される。一実行形態では、第1プラズマ245は不活性ガスプラズマを含んでよく、第2プラズマ275は吸着質/反応ガスプラズマを含みうる。
第1プラズマ又は第2プラズマ245、275内で生成されるイオンを誘導して、基板216の方向性(異方性)ALEを促進するために、基板支持アセンブリ218にDCバイアスも印加されうる。基板支持体アセンブリ218は、処理中に基板216が固定される静電チャックも含みうる。別の実行形態では、バイアスリング282が、処理チャンバ200の基板支持アセンブリ218の近隣に連結されうる。バイアスリング272は、処理領域212内に配置された基板216に向かうプラズマ又はプラズマ残光のバイアス印加を提供する、任意の形状寸法で、任意の材料から作られうる。基板支持アセンブリ218及び/又はバイアスリング272は、RF及び/又はDCのバイアス源274に、選択された時に処理領域212の中でプラズマ電位及び/又はバイアス電位を生成し、それ以外の時には生成しないように、切り替え可能に接続されうる。基板支持アセンブリ218は、面板225と第2ディフューザー235との間で第1プラズマ245を作り出すために使用されるのと同じRF電源に接続されうるか、又は、別のRF電源に接続されうる。
ある種の実行形態では、遠隔プラズマ源276は、処理領域212に流通可能に連結されうる。図示していないが、遠隔プラズマ源276は、第3ガス源(又は、生成されるべき所望のプラズマの種類に応じて、第2ガス源)に連結されうる。この実行形態では、第3プラズマが処理領域212から遠隔で生成され、処理領域212に送られうる。分かりやすく言うと、(遠隔プラズマ源276で生成された)第3プラズマは、第2プラズマ275と同じエリアを占有しうる。しかし、第3プラズマは、処理領域212を通り、処理領域212に流通可能に連結されている排気部278へと、径方向207に沿って横断的に流れうる。一実行形態では、排気部278は、遠隔プラズマ源276の反対側で処理領域212に連結されうる。一実行形態では、吸着質/反応ガスは、遠隔で第3プラズマに生成され、処理領域212に送られうる。一実行形態では、遠隔プラズマ源276によって生成された第2プラズマ275と第3プラズマの両方が、吸着質/反応プラズマ又はプラズマ生成物を生成するために利用されうる。あるいは、遠隔プラズマ源276によって生成される第2プラズマ275又は第3プラズマの一方が、吸着質/反応プラズマ又はプラズマ生成物を生成するために利用されうる。
稼働中、基板支持アセンブリ218は、曝露均一性、及び、基板表面の活性部位の、吸着質/反応プラズマ及び/又はプラズマ生成物との反応を向上させるために、基板216の第3プラズマ/プラズマ生成物への曝露時に回転しうる。吸着質/反応プラズマ又はプラズマ生成物を処理領域212から遠隔で生成することによって、望ましくない光促進エッチング(PAE)が低減しうるか又はなくなると、考えられている。遠隔プラズマ生成により、処理領域212内の基板216によって「知覚される(seen)」第3プラズマ又はプラズマ生成物の中にある光子の存在が、低減するか又はなくなることが想定される。したがって、PAEの悪影響を伴わないALEプロセスが可能になりうる。
以上の説明は本開示の実行形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱しなければ、本開示の他の実行形態及び更なる実行形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決まる。

Claims (15)

  1. 第1プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックと、
    前記プレートスタックの反対側に配置された基板支持アセンブリと、
    前記プレートスタックと前記基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域であって、第2プラズマの生成を維持するよう構成されている、処理領域と、
    前記処理領域を通るプラズマ生成物の横断流を提供するために前記処理領域に流通可能に連結された、遠隔プラズマ源とを備える、処理チャンバ装置。
  2. 前記プレートスタックが、
    第1ディフューザーと、
    面板と、
    セラミックリングと、
    第2ディフューザーと、
    ガス分配デバイスと、
    プラズマ遮断スクリーンとを備える、請求項1に記載の装置。
  3. 第1プラズマが、前記面板と前記第2ディフューザーとの間で生成される遠隔プラズマである、請求項2に記載の装置。
  4. 前記第1ディフューザー、前記面板、前記セラミックリング、前記第2ディフューザー、前記ガス分配デバイス、及び、前記プラズマ遮断スクリーンの各々が、イットリア又はアルミナを含有するセラミックコーティングでコーティングされる、請求項2に記載の装置。
  5. 前記プラズマ遮断スクリーンが、基板支持アセンブリが処理位置に配置されている時に、前記基板支持アセンブリから0.5cm〜4.0cmの距離を保って配置される、請求項2に記載の装置。
  6. 前記プラズマ遮断スクリーンが0.01インチ〜1.0インチの厚さを有する、請求項2に記載の装置。
  7. 前記プラズマ遮断スクリーンが、0.01インチ〜0.25インチの直径を有する開孔を備える、請求項6に記載の装置。
  8. 第1プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックであって、
    第1ディフューザー、
    面板、
    セラミックリング、
    第2ディフューザー、
    ガス分配デバイス、及び、
    プラズマ遮断スクリーンを備える、プレートスタックと、
    前記プレートスタックの反対側に配置された基板支持アセンブリと、
    前記プレートスタックと前記基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域であって、第2プラズマの生成を維持するよう構成されている、処理領域と、
    前記処理領域を通るプラズマ生成物の横断流を提供するために前記処理領域に流通可能に連結された、遠隔プラズマ源とを備える、処理チャンバ装置。
  9. 前記第1プラズマが、前記面板と前記第2ディフューザーとの間で生成される遠隔プラズマである、請求項8に記載の装置。
  10. 前記第1ディフューザー、前記面板、前記セラミックリング、前記第2ディフューザー、前記ガス分配デバイス、及び、前記プラズマ遮断スクリーンの各々が、イットリア又はアルミナを含有するセラミックコーティングでコーティングされる、請求項8に記載の装置。
  11. 前記プラズマ遮断スクリーンが、前記基板支持アセンブリが処理位置に配置されている時に、前記基板支持アセンブリから0.5cm〜4.0cmの距離を保って配置される、請求項8に記載の装置。
  12. 前記プラズマ遮断スクリーンが0.01インチ〜1.0インチの厚さを有する、請求項8に記載の装置。
  13. 第1プラズマを生成するよう構成されたプレートスタックであって、
    第1ディフューザー、
    面板、
    セラミックリング、
    第2ディフューザー、
    ガス分配デバイス、及び、
    プラズマ遮断スクリーンを備える、プレートスタックと、
    前記第1ディフューザー及び前記面板に電気的に連結されたRF電極であって、前記第1プラズマが、前記面板と前記第2ディフューザーとの間で生成される遠隔プラズマである、RF電極と、
    前記プレートスタックの反対側に配置された基板支持アセンブリと、
    前記プレートスタックと前記基板支持アセンブリとの間に画定された処理領域であって、第2プラズマの生成を維持するよう構成されている、処理領域と、
    前記処理領域を通るプラズマ生成物の横断流を提供するために前記処理領域に流通可能に連結された、遠隔プラズマ源とを備える、処理チャンバ装置。
  14. 前記第1ディフューザー、前記面板、前記セラミックリング、前記第2ディフューザー、前記ガス分配デバイス、及び、前記プラズマ遮断スクリーンの各々が、イットリア又はアルミナを含有するセラミックコーティングでコーティングされる、請求項13に記載の装置。
  15. 前記プラズマ遮断スクリーンが、前記基板支持アセンブリが処理位置に配置されている時に、前記基板支持アセンブリから0.5cm〜4.0cmの距離を保って配置される、請求項13に記載の装置。
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