JP2020537811A - プラズマチャンバ内のプラズマグロー放電を制御するための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】【解決手段】プラズマチャンバ内のグロー放電を制御するための方法およびシステムが開示されている。装置例は、接地に接続されたチャンバ壁を有するチャンバと、高周波(RF)電源と、を備える。上部電極がRF電源に接続され、下部電極がRF電源に接続されている。位相変化制御部が、RF電源によって上部電極に供給されるRF信号の第1位相およびRF電源によって下部電極に供給されるRF信号の第2位相を制御するためにRF電源の出力に接続されている。第1位相と第2位相との間の位相差を調整することで、チャンバ内のプラズマグロー放電の位置を調整するために、コントローラが、位相変化制御部と通信する。【選択図】図2
Description
本実施形態は、プラズマチャンバの電極の間でプラズマのプラズマグロー放電を制御するための方法に関し、特に、プラズマチャンバのシャワーヘッドおよびペデスタルの各々に供給される高周波(RF)電力信号の間で位相を制御するための方法に関する。
プラズマ強化化学蒸着(PECVD)は、気体状態(すなわち、蒸気)から基板(ウエハなど)上での固体状態へ薄膜を蒸着するために用いられるプラズマ蒸着の1タイプである。PECVDシステムは、液体前駆体を蒸気前駆体に変換し、蒸気前駆体は、チャンバに供給される。PECVDシステムは、蒸気前駆体を生成するために制御された方法で液体前駆体を気化させる気化器を備えうる。プラズマチャンバが、プラズマ強化原子層蒸着(PEALD)処理を用いて精密な材料層を蒸着するために用いられる。同様に、プラズマが、基板から材料を除去するために最適化されたチャンバ内で利用される。
これらのシステムは、チャンバに導入されたガスからプラズマを点火する必要性を共有しており、これは、本明細書では、チャンバの1以上の電極へ電力を供給することで起きるプラズマグロー放電と呼ばれる。電極の間でプラズマを点火することに依存する任意のシステムでの現在の課題は、グロー放電の制御である。例えば、グロー放電が電極の間で生み出されると、通例は、チャンバ内の異なる位置または領域におけるプラズマバルク全体の部分部分を位置決めするのに影響を与えることは不可能である。これらの問題に対処するために、現行の技術は、PECVD、PEALD、または、エッチングにおけるグロー放電を制御するために、複数の周波数および/または複数のRF発生器に依存する。
実施形態は、この文脈に起因する。
チャンバ内のプラズマグロー放電を制御する方法およびシステムが提供されている。RF電源から上部電極および下部電極の両方へ供給されるRF信号について、位相差が制御される。位相差の制御部が、実質的に上部および下部電極の間にある状態から、上部および下部電極を離れて、接地されたチャンバのチャンバ壁に近づいた状態へと、プラズマグロー放電の位置を制御する助けとなる。
一実施形態において、プラズマグロー放電の位置決めを制御するための方法が開示されている。高周波(RF)発生器が、チャンバの上部電極に接続されており、チャンバは、接地に接続されたチャンバ壁を有する。RF発生器は、チャンバの下部電極に接続されている。方法は、チャンバ内で実行される蒸着の処理動作を特定する工程を備える。方法は、さらに、第1位相で上部電極に供給されるようにRF発生器からのRF信号を設定する工程と、第2位相で下部電極に供給されるようにRF発生器からのRF信号を設定する工程と、を備える。第1位相および第2位相は、位相差に基づいてチャンバ内で制御可能にプラズマグロー放電を配置させるために、位相差に合わせて調整可能である。
基板を処理するための装置が開示されている。装置は、接地に接続されたチャンバ壁を有するチャンバと、高周波(RF)電源と、を備える。上部電極がRF電源に接続され、下部電極がRF電源に接続されている。位相変化制御部が、RF電源によって上部電極に供給されるRF信号の第1位相およびRF電源によって下部電極に供給されるRF信号の第2位相を制御するためにRF電源の出力に接続されている。第1位相と第2位相との間の位相差を調整することで、チャンバ内のプラズマグロー放電の位置を調整するために、コントローラが、位相変化制御部と通信する。
基板を処理するための装置が開示されている。装置は、接地に接続されたチャンバ壁を有するチャンバと、高周波(RF)電源と、を備える。上部電極がRF電源に接続され、下部電極がRF電源に接続されている。位相変化制御部が、RF電源によって上部電極に供給されるRF信号の第1位相およびRF電源によって下部電極に供給されるRF信号の第2位相を制御するためにRF電源の出力に接続されている。第1位相と第2位相との間の位相差を調整することで、チャンバ内のプラズマグロー放電の位置を調整するために、コントローラが、位相変化制御部と通信する。
添付の図面を参照して行う以下の詳細な説明から、別の態様が明らかになる。
実施形態は、添付の図面に関連して行う以下の説明を参照することによって最も良好に理解できる。
以下の実施形態は、プラズマチャンバ内でのプラズマグロー放電のバルクの配置または位置決めに影響を与えるように、上側電極(例えば、シャワーヘッド)および下側電極(例えば、ペデスタル)の各々に供給されるRF電力の間の位相差を制御または設定するための方法、デバイス、システム、および、コンピュータプログラムについて記載する。本実施形態は、これらの具体的な詳細事項の一部またはすべてがなくとも実施可能であることが明らかである。また、本実施形態が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の詳細な説明は省略した。
一実施形態において、単一のRF発生器が、シャワーヘッドおよびペデスタルの両方に接続される。この構成において、シャワーヘッドは、上部電極として機能し、ペデスタルは、下部電極として機能する。一例において、単一のRF発生器は、供給されるRF電力信号の間の位相差を制御しつつ、シャワーヘッドの電極にRF電力の半分を供給し、ペデスタルの電極にRF電力の半分を供給するよう構成される。一例において、シャワーヘッドの電極に供給されるRF電力信号は、ペデスタルの電極に供給されるRF電力信号と180°位相がずれている。別の例において、シャワーヘッドの電極に供給されるRF電力信号は、ペデスタルの電極に供給されるRF電力信号と0°位相がずれている(例えば、同相である)。さらに別の例において、RF電力信号の位相ずれの量を0〜180°の間で制御することにより、チャンバ内のプラズマのプラズマグロー放電の形状および/または位置決めに影響を与えることが可能である。例として、位相を変化させることにより、システムは、実質的に上部および下部電極の間に、もしくは、上部および下部電極から離れて、接地帰路を提供する接地されたチャンバ壁に向かうように、プラズマグロー放電を集中させることを可能にする。
いくつかの実施形態において、位相差は、RF発生器から電極の各々までのケーブル長を選択することによって設定される。別の実施形態では、チャンバのコントローラに接続された電子機器が、両方の電極へ向かうRFの間の位相変化/シフトを自動的に設定および制御するようにプログラム可能になっている。いくつかの実施形態において、ケーブル長およびコントローラ制御は、所望の位置にプラズマグロー放電を位置決めするための微調整を提供するように一緒に機能しうる。本明細書に記載の実施形態は、どの周波数にも限定されない。本明細書に記載の実施形態のいくつかは、約100kHz〜約100MHzの間の周波数を用いてよく、特に、いくつかの周波数例は、約400kHz、約2MHz、約13.56MHz、約27MHz、約60MHzなどを含む。
図1は、プラズマチャンバ100の一例を示しており、プラズマチャンバ100は、基板を処理するために、チャンバ壁102を有するチャンバを備える。チャンバ壁102は、接地されている110。一実施形態において、下部電極106が、基板を支持するためのペデスタルとして機能する。上部電極104が、材料の蒸着またはエッチングに有用なガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。一構成では、高周波(RF)電源120が、一端で接地108に接続され、上部電極104および下部電極106へ同時に接続されている。図に示すように、位相変化制御部142が、RF電源120の出力に接続され、コントローラ140とインターフェース接続されている。位相変化制御部142は、一実施形態において、RF電源120によって出力されるRF信号の位相を変えるために用いられる。
位相変化制御部142は、RF電源120によって出力される同じRF信号について、上部電極104に供給される第1位相と、下部電極106に供給される第2位相との間の位相差を調整するよう構成される。位相センサ144が、チャンバ壁102のポートを通してチャンバに接続されている。位相センサ144は、プラズマグロー放電の位置または実質的な集中を決定するために、チャンバの内部領域を監視および検知するよう構成される。プラズマグロー放電が上部電極104と下部電極106との間に集中する場合、位相センサ144は、上部電極104および下部電極106に供給されるRF信号の間で位相が実質的に180°ずれていると判定する。
プラズマグロー放電の集中が実質的にチャンバ壁102の近傍にあるとセンサが判定した場合、センサは、上部電極104および下部電極106に供給されるRF信号の間で位相が実質的に0°ずれている(すなわち、実質的に同相である)と判定する。いくつかの実施形態において、位相センサ144は、位相検出器として動作し、これは、チャンバ内の電流および電圧の特性を監視または検知できる。いくつかの実施形態において、位相センサ144は、チャンバの内側を向いて、異なる位置の中で統合された複数の検出器によって規定されうる。このように、処理中または処理前にチャンバ内に存在する位相差を決定または近似するために、位相のより正確な検出を行うことができ、プラズマグロー放電の強度を検出できる。
一実施形態において、位相センサ144は、動作中にチャンバから電圧および電流の測定値を取得するために用いられる電圧−電流(VI)プローブであってよい。例として、VIプローブは、例えば、電極(すなわち、シャワーヘッド電極またはペデスタル電極)への電気的結合を介して、チャンバの外側に接続されてもよいし、チャンバの内部領域に向かって、または、一方または両方の電極に向かって、内面、ポート、または、延長部に接続されてもよい。いくつかのプローブの例は、装置供給業者によって製造された特注のプローブまたはVIプローブ(例えば、MKS Instruments社製のVIプローブ、Bird Technologies社製のVIプローブなど)を含む。いくつかの実施形態において、位相センサ144は、位相を検出するために電圧信号および電流信号を受信して処理する振幅位相検出器として実装されてよい。さらに、オシロスコープ、ネットワーク分析器、および、試験装置など、その他のタイプのシステムが、チャンバ内の位相を監視するために用いられてもよい。
いくつかの実施形態において、位相変化制御部142は、上部電極および下部電極の各々に供給されるRF信号の位相を検知するために利用できる。例として、位相は、RF電源120の出力と上部および下部電極104および106の各々との間のケーブル長を選択することによって制御される。したがって、位相変化制御部142は、RF信号を検知して、コントローラ140から受信した制御に基づいて、必要であれば調整を行うことができる。また、コントローラ140は、RF電源120とインターフェース接続されることが図示されており、動作中に制御を提供する。
図2は、RF電源120によって供給されるRF信号によって供給される位相を、上部電極104に供給される第1位相と下部電極106に供給される第2位相との間で変えることによって提供される機能の一例を示す。この例において、第1位相および第2位相が、約180°の位相ずれに設定された場合、プラズマグロー放電204は、上部電極104と下部電極106との間に主に含まれ、その時、チャンバ壁102を接地110に維持する。その一方で、上部電極104および下部電極106に供給されるRF信号が同相で(例えば、0°の位相ずれで)提供される場合、プラズマグロー放電104は、チャンバ壁102に向かわされ、すなわち、シフトされ、これが、接地110への経路を提供する。
一実施形態において、プラズマグロー放電204bをチャンバ壁102に向かってシフトすることは、他の処理用途中に利用されうる。例として、上部電極104に供給されるRF信号の第1位相および下部電極106に供給されるRF信号の第2位相を同相にすることによって、チャンバ壁洗浄を最適化することもできる。この時点で、ヘリウムおよび水素の混合ガスを流しつつ、シフトされたプラズマグロー放電204bを最適化することができる。この混合ガスは、水素ラジカル*H(例えば、in−situ短寿命ラジカル)を生成するために最適化され、それらのラジカルは、プラズマチャンバ、または、チャンバ内の電極を囲むその他の部品、の表面に付着した副生成物をエッチングするように作用する。
これは、電極104と106との間にプラズマを提供せず、プラズマおよび電位はすべて、チャンバ壁の接地110、または、接地されたチャンバ内の構造へ流れる。一実施形態において、このチャンバ洗浄構成は、遠隔プラズマ洗浄(RPC)を、電極の間にダメージを与えない低温処理に置き換えることができる。さらに、これは、RPCがもはや必要なくなるので、チャンバ内のかなりの配管および接合部品の除去を可能にする。いくつかの実施形態において、異なる化学物質が、チャンバまたはチャンバ部品内の洗浄を実行するために利用されてもよい。水素およびヘリウムのガス混合物は、化学物質の組みあわせの一例として提供されているにすぎないことに注意されたい。
180°の位相ずれと0°の位相ずれとの間の或る位相では、プラズマグロー放電204は、周囲プラズマグロー放電204aを有することになりえ、これは、プラズマグロー放電204を引き伸ばすか、または、変形させる。この制御は、蒸着動作中に蒸着処理の均一性調整を提供する。例として、周囲で多かれ少なかれのプラズマグロー放電204が望まれ、基板の中央で実質的にほとんど望まれない場合、位相は、180°の位相ずれから、0°の位相ずれに近い或る値に向かってシフトされる。一例において、90°の位相ずれは、或る程度の周囲プラズマグロー放電204a(これは、処理されている基板上の中央領域におけるプラズマの密度を低減する)と、基板のエッジ付近でより多くの周囲プラズマグロー放電を提供しうる。
理解できるとおり、上部電極104に供給される第1位相と下部電極106に供給される下部位相との位相差を変化させることで、処理中の基板上でのプラズマグロー放電を変形させるのに有用な調整ノブを提供できる。位相差の調整は、処理中にその場でなされてもよいし、特定の処理レシピに対して予め定められてもよい。いくつかの実施形態において、位相センサ144から受信されたフィードバック信号が、蒸着処理またはエッチング処理の最適化を目的に位相を動的かつリアルタイムで調整するために、コントローラ140によって利用される。
図3は、一実施形態に従って、処理チャンバ100の構成例と、上部電極104および下部電極106に供給されるRF電力を分割することによって得られるいくつかの利点と、を示す。図に示すように、複数のポート302が、寄生プラズマ生成および望ましくない領域を減らすために処理中にパージガスを入力できるように提供されている。例として、上部電極104上方の領域は、処理中に寄生プラズマが望ましくない領域であり、したがって、ポート302を用いて、酸素二次パージが提供される。
酸素二次パージは、上部電極104にわたる領域の上方に形成される寄生プラズマに対処するために利用される。一実施形態によると、(180°の位相シフト中に)RF電源120からのRF信号出力を上部電極104および下部電極106の両方に分割することによって、上部電極104に通常供給される電圧の半分が、接地への約1/4の寄生電力(V2/R)に分割される。結果として、領域304は、上部電極104と下部電極106との間で共有されるRF電力を分割することによって、約1/4の寄生電力を有することになる。領域306でも、寄生電力が低減され、これは、上部電極104と下部電極106との間の処理領域の外での粒子の生成も低減する。
1つのさらなる技術的利点は、寄生電力および領域304が減ったために、酸素二次パージも実質的に削減できることである。酸素二次パージは、プラズマの点火を防ぐために用いられるが、寄生電力が領域304および306で低減されると、酸素二次パージガスの実質的な削減が達成されうる。
図4は、一実施形態に従って、処理できる方法のフローチャートの一例を示す。動作402において、RF電力が、蒸着チャンバの上部電極および下部電極に結合される。RF電力は、上部および下部電極の各々に提供されるRF信号を生成するよう構成される。動作404において、チャンバ内で実行される蒸着の処理動作が特定される。例として、異なるタイプの蒸着またはエッジのための異なるタイプの処理動作が、チャンバ100内で実行されうるため、処理動作の特定が、チャンバに対してなされる設定および/またはコントローラ140によって適用される設定を決定するために必要になる。
動作406において、RF信号が、上部電極および下部電極に電力を供給するために設定される。RF信号は、RF電源120から出力され、上部および下部電極の両方にRF信号を提供するために分割される。動作408において、RF信号の第1位相が、上部電極104へRF電力を供給するために設定される。動作410において、RF信号の第2位相が、下部電極106へRF電力を供給するために設定される。上述のように、第1位相と第2位相との間の位相差は、蒸着動作またはレシピのための所望の処理に従って、チャンバ内で所望のプラズマグロー放電を達成するために調整される。動作412において、蒸着チャンバは、設定された第1位相および第2位相で上部および下部電極に供給されたRF電力を用いて作動される。
図5は、上部および下部電極に供給される所望の位相差を制御しつつ、チャンバ内で蒸着動作を処理するための方法のフローチャートの別の例を示す。動作402〜406は、図4を参照して記載したとおりである。動作502において、RF信号の第1位相をRF信号の第2位相と180°の位相ずれになるように設定しつつ、上部電極にRF電力を供給するためにRF信号の第1位相を設定する。上述のように、180°の位相ずれになるよう位相を設定することで、実質的に電極104および106の間にプラズマグロー放電の集中が達成されると考えられる。動作504において、蒸着チャンバは、第1位相と第2位相との間の180°の位相ずれの設定で上部電極および下部電極に供給されたRF電力を用いて作動される。
図6は、上部および下部電極に供給される所望の位相差を制御しつつ、チャンバ内で蒸着動作を処理するための方法のフローチャートの別の例を示す。動作402〜406は、図4を参照して記載したとおりである。動作602において、RF信号の第1位相が、上部電極にRF電力を供給するために設定され、RF電力の第2位相が、下部電極に電力を供給するために設定される。第1位相と第2位相との間の位相差は、180°の位相ずれと0°の位相ずれ(同相)との間で調整可能に設定される中間位相に設定される。これは、実質的に電極の間に存在するように、または、プラズマグロー放電が電極の縁部から外に出て周囲プラズマグロー放電を生成し始めるように、プラズマグロー放電を調整することを可能にする。次いで、蒸着チャンバは、動作604において、中間位相で上部および下部電極に供給されたRF電力を用いて作動される。
図7は、上部および下部電極に供給される所望の位相差を制御しつつ、チャンバ内で蒸着動作を処理するための方法のフローチャートの別の例を示す。動作402〜406は、図4を参照して記載したとおりである。動作702において、上部電極にRF電力を供給するためのRF信号の第1位相が、下部電極にRF電力を供給するために設定されるRF信号の第2位相と0°の位相ずれになるように設定される。
例として、これは、第1位相および第2位相を実質的に同相にして、接地110への経路を求めて、プラズマグロー放電をチャンバ壁102の方にシフトさせる。上述のように、この特定の設定は、例えば、ウエハがペデスタル上に存在しない時に、プラズマ洗浄に利用できる。さらに上述したように、チャンバ内の上部電極104および下部電極106の周りの周囲領域、または、チャンバ壁、または、チャンバ内面の中で接地された部品、を洗浄するのに有効な、プラズマグロー放電および短寿命ラジカル*Hを生成するために、ヘリウムおよび水素の混合ガスがシャワーヘッドを通して供給されうる。
図8は、上部および下部電極に供給される所望の位相差を制御しつつ、チャンバ内で蒸着動作を処理するための方法のフローチャートの別の例を示す。動作402〜410は、図4を参照して記載したとおりである。この方法では、処理シーケンス中に第1および第2位相の間の位相差を制御することが可能である。処理シーケンスは、例えば、メイン蒸着処理の後に蒸着処理の終了が続くものであってよく、ここで、位相は、メイン蒸着処理と、蒸着処理の終了との間で変化する。
動作802において、蒸着処理は、第1位相および第2位相に実質的に180°の位相ずれがある状態で実行される。蒸着処理は、動作804で蒸着処理が完了したと判定されるまで継続する。蒸着処理が完了したと判定されると、位相は、第1位相および第2位相が実質的に同相(例えば、0°の位相ずれ)になるように切り替えられる。これは、プラズマグロー放電を基板の上から離れさせ、チャンバ壁102に向かわせる。動作806の位相切り替えによって、プラズマがウエハの上から除去されると、蒸着動作は、動作808で終了できる。蒸着動作の終了は、RF電源をオフにすることを含む。
電源をオフにする前に位相の切り替えを実行することにより、ウエハへの過剰な粒子の蒸着を避けると共に、エッチングまたは蒸着動作の終わりに生じる任意の過剰な粒子を、実質的にチャンバ壁、および/または、接地されたチャンバ壁の近くにあるかまたは近接するその他の接地面、に向かわせることが可能である。より具体的には、プラズマグロー放電の位置および位置決めを制御することにより、処理動作の完了時にウエハ上での微粒子生成を低減すると共に、粒子をウエハから遠ざけてチャンバ壁にまたはその近くに向かわせることが可能である。これは、プラズマグロー放電を終了するためにRF電力がオフにされる直前に、プラズマをウエハから遠ざける。理解できるとおり、この処理は、ウエハ蒸着性能を改善できる。
上述のように、開示された構成は、従来技術を超える多くの利点を有する。いくつかの利点の例は、0°位相シフト実施例において電極とチャンバとの間の寄生放電がかなり低いこと(例えば、標準的なRF設定の約25%まで削減される)を含む。本実施形態なしの構成では、PECVDの小粒子が、プラズマ内で浮遊して、プラズマが消された時にウエハ上に着地する。これに対処するために、DCバイアスを追加することで、プラズマを常にかすかに維持し続けるが、余分なコストおよび複雑さにつながる。図8に記載の実施形態によれば、プラズマを電極からすぐに離すことで、ウエハサービスから任意の小粒子を消失させ取り除くことができる。
さらに、0°位相シフト条件において、プラズマ放電は、電極の外側で起こり、チャンバ壁を接地への経路として利用する。図3を参照して論じたように、この条件は、H*ラジカルを局所的に生成するために利用可能であり、ラジカルが電極の間で生成された場合にすぐに再結合する問題を解決する。いくつかの実験において、0°シフト条件を用いて、低温(<50℃)H*ラジカル洗浄によって酸化スズ(SnO2)を除去した。
さらに、PECVDカーボン(AHM)では、リアクタの隅々からCを除去することが困難である。C材料がますますダイヤモンドのようになると、導電性になって、RF挙動に対して悪影響を持ち始める。したがって、リアクタ(すなわち、チャンバ)洗浄は、1ウエハごとに、または、1ウエハおきに、または、定期的に、必要になる。したがって、本明細書に記載の実施形態は、リアクタ内の特定の領域に合わせた非常に高速なC除去を提供する。
一実施形態において、上記の図1を参照して説明したコントローラ140は、プロセッサと、メモリと、ソフトウェアロジックと、ハードウェアロジックと、プラズマ処理システムとの通信、監視、および、制御からの入出力サブシステムと、を備えてよい。コントローラ140は、さらに、例えば、プラズマ処理システムを動作させるために、様々な動作パラメータ(例えば、電圧、電流、周波数、圧力、流量、電力、温度など)の複数の設定点を含む1または複数のレシピの処理を扱ってもよい。さらに、エッチング動作(例えば、エッチングツール)を参照して、より詳細な例を提供したが、動作は蒸着動作(例えば、蒸着ツール)にも同様に利用できることを理解されたい。例えば、検証動作において、エッチング性能を検証する代わりに、蒸着性能の検証を行ってもよい。蒸着性能は、様々な方法で定量化でき、制限なく、様々なタイプの測定方法および/またはツールが用いられてよい。さらに、蒸着性能は、その場またはオフラインで、測定、検知、近似、および/または、試験されてよい。
いくつかの実施例において、コントローラは、システムの一部であり、システムは、上述の例の一部であってよい。かかるシステムは、1または複数の処理ツール、1または複数のチャンバ、処理のための1または複数のプラットフォーム、および/または、特定の処理構成要素(ウエハペデスタル、ガスフローシステムなど)など、半導体処理装置を備えうる。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、処理後に、システムの動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてもよく、システムの様々な構成要素または副部品を制御しうる。コントローラは、処理要件および/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、電力設定、高周波(RF)発生器設定、RF整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ならびに、ツールおよび他の移動ツールおよび/または特定のシステムと接続または結合されたロードロックの内外へのウエハ移動など、本明細書に開示の処理のいずれを制御するようプログラムされてもよい。
概して、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、エンドポイント測定を可能にすることなどを行う様々な集積回路、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、プログラム命令を格納する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または複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含みうる。プログラム命令は、様々な個々の設定(またはプログラムファイル)の形態でコントローラに伝えられて、半導体ウエハに対するまたは半導体ウエハのための特定の処理を実行するための動作パラメータ、もしくは、システムへの動作パラメータを定義する命令であってよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態において、ウエハの1または複数の層、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、ダイの加工中に1または複数の処理工程を達成するために設計された処理によって規定されるレシピの一部であってよい。
コントローラは、いくつかの実施例において、システムと一体化されるか、システムに接続されるか、その他の方法でシステムとネットワーク化されるか、もしくは、それらの組み合わせでシステムに結合されたコンピュータの一部であってもよいし、かかるコンピュータに接続されてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全部または一部であってもよい。コンピュータは、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に従って処理工程を設定する、または、新たな処理を開始するために、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の現在の進捗を監視する、過去の製造動作の履歴を調べる、もしくは、複数の製造動作からの傾向または性能指標を調べうる。いくつかの例では、リモートコンピュータ(例えば、サーバ)が、ネットワーク(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)を介してシステムに処理レシピを提供してよい。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にするユーザインターフェースを備えてよく、パラメータおよび/または設定は、リモートコンピュータからシステムに通信される。
一部の例において、コントローラは、データの形式で命令を受信し、命令は、1または複数の動作中に実行される処理工程の各々のためのパラメータを指定する。パラメータは、実行される処理のタイプならびにコントローラがインターフェース接続するまたは制御するよう構成されたツールのタイプに固有であってよいことを理解されたい。したがって、上述のように、コントローラは、ネットワーク化されて共通の目的(本明細書に記載の処理および制御など)に向けて動作する1または複数の別個のコントローラを備えることなどによって分散されてよい。かかる目的のための分散コントローラの一例は、チャンバでの処理を制御するために協働するリモートに配置された(プラットフォームレベルにある、または、リモートコンピュータの一部として配置されるなど)1または複数の集積回路と通信するチャンバ上の1または複数の集積回路である。
限定はしないが、システムの例は、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、蒸着チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属メッキチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着(PVD)チャンバまたはモジュール、化学蒸着(CVD)チャンバまたはモジュール、原子層蒸着(ALD)チャンバまたはモジュール、原子層エッチング(ALE)チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの加工および/または製造に関連するかまたは利用されうる任意のその他の半導体処理システムを含みうる。
上述のように、ツールによって実行される1または複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近くのツール、工場の至る所に配置されるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、もしくは、半導体製造工場内のツール位置および/またはロードポートに向かってまたはそこからウエハのコンテナを運ぶ材料輸送に用いられるツール、の内の1または複数と通信してもよい。
上述の実施形態を念頭に置いて、本実施形態は、コンピュータシステムに格納されたデータを含め、コンピュータに実装された様々な動作を利用できることを理解されたい。これらの動作は、物理量の物理操作を必要とするものである。本実施形態の一部を形成する本明細書で説明した動作はいずれも、有用な機械動作である。本実施形態は、さらに、これらの動作を実行するためのデバイスまたは装置に関する。装置は、専用コンピュータなど、必要とされる目的向けに特別に構築されてよい。専用コンピュータとして規定された場合、コンピュータは、特殊目的に含まれない他の処理、プログラム実行、または、ルーチンも実行しつつ、特殊目的のために動作することができる。あるいは、動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに格納されたまたはネットワークを介して取得された1または複数のコンピュータプログラムによって選択的にアクティベートまたは構成された汎用コンピュータで処理されてもよい。データがネットワークを介して取得されると、そのデータは、ネットワーク(例えば、コンピューティングリソースのクラウド)上の他のコンピュータによって処理されてもよい。
1または複数実施形態は、コンピュータ読み取り可能な媒体上にコンピュータ読み取り可能なコードとして製造されてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータシステムによって読み出し可能なデータを格納できる任意のデータ格納装置である。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ(NAS)、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、CD−ROM、CD−R、CD−RW、磁気テープ、および、その他の光学および非光学式のデータ記憶装置が挙げられる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ読み取り可能なコードが分散的に格納および実行されるように、ネットワーク接続されたコンピュータシステム上に分散されたコンピュータ読み取り可能な有形の媒体を含みうる。
方法の動作は特定の順番で記載されているが、オーバーレイ動作の処理が望ましく実行される限りは、他のハウスキーピング動作が動作の合間に実行されてもよいし、動作が若干異なる時間に実行されるように調整されてもよいし、処理に関連した様々な間隔で処理動作が起きることを許容するシステムに分散されてもよいことを理解されたい。
理解を深めるために、本実施形態について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更および変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、実施形態は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。
Claims (20)
- プラズマグロー放電の位置決めを制御するための方法であって、
チャンバの上部電極に接続された高周波(RF)発生器を備え、
前記チャンバは、接地に接続されたチャンバ壁を有し、
前記RF発生器は、前記チャンバの下部電極に接続され、
前記方法は、
前記チャンバ内で実行される蒸着の処理動作を特定する工程と、
第1位相で前記上部電極に供給されるように前記RF発生器からのRF信号を設定する工程と、
第2位相で前記下部電極に供給されるように前記RF発生器からの前記RF信号を設定する工程と、
を備え、
前記第1位相および前記第2位相は、位相差に基づいて前記チャンバ内で制御可能に前記プラズマグロー放電を配置させるために、前記位相差に合わせて調整可能である、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記第1位相および前記第2位相の前記設定は、前記位相差に適合するためにコントローラ入力に応じてなされる、方法。
- 請求項2に記載の方法であって、実質的に前記上部電極と前記下部電極との間に含まれるように前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記上部電極に供給される前記RF信号が前記下部電極に供給される前記RF信号と180°の位相ずれを有するように、前記位相差は、前記第1位相が前記第2位相と180°の位相ずれを有するように設定される、方法。
- 請求項2に記載の方法であって、実質的に前記上部電極と前記下部電極との間から離れて、実質的に前記チャンバ壁に向かって集中するように、前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記上部電極に供給される前記RF信号が前記下部電極に供給される前記RF信号と0°の位相ずれを有するように、前記位相差は、前記第1位相が前記第2位相と0°の位相ずれを有するように設定される、方法。
- 請求項2に記載の方法であって、実質的に前記上部電極および下部電極の間にある状態と、実質的に前記上部電極および下部電極から離れて、実質的に前記チャンバ壁に向かって移動された状態との間になるように、前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記位相差は、前記第1位相が約180°の位相ずれないし0°の位相ずれを有するように設定される、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第1位相は、前記RF発生器と前記上部電極との間の第1ケーブル長によって設定され、前記第2位相は、前記RF発生器と前記下部電極との間の第2ケーブル長によって設定される、方法。
- 請求項6に記載の方法であって、前記第1ケーブル長は、前記第2ケーブル長とは異なる、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第1および第2位相は、コントローラとインターフェース接続された位相変化制御部によって設定され、前記コントローラは、前記チャンバからの位相情報を位相センサから受信するよう構成され、前記位相情報は、前記位相差を調整するために、前記コントローラによって利用される、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記RF発生器のRF電力を前記上部電極と前記下部電極との間で分割した結果として前記チャンバ内で低減された電力寄生に基づいて、二次酸素パージ流を調整する工程を備える、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、さらに、
水素ラジカルを生成するために水素/ヘリウムガス流を前記チャンバ内に供給しつつ、前記位相差を0°の位相ずれに設定する工程を備え、
前記水素ラジカルは、蒸着微粒子または残留物を前記チャンバ壁の少なくとも一部から洗浄するために用いられる、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記処理動作は蒸着動作であり、前記方法は、さらに、
前記位相差が180°の位相ずれに設定された状態で、前記蒸着動作を実行する工程と、
前記蒸着動作の終了を決定する工程と、
前記位相差を0°の位相ずれに切り替える工程と、
前記切り替える工程の後に、前記蒸着動作を停止する工程と、
を備える、方法。 - 基板を処理するための装置であって、
接地に接続されたチャンバ壁を有するチャンバと、
高周波(RF)電源と、
前記RF電源に接続された上部電極と、
前記RF電源に接続された下部電極と、
前記RF電源によって前記上部電極に供給されるRF信号の第1位相および前記RF電源によって前記下部電極に供給される前記RF信号の第2位相を制御するために前記RF電源の出力に接続された位相変化制御部と、
を備え、
前記第1位相と前記第2位相との間の位相差を調整することで、前記チャンバ内のプラズマグロー放電の位置を調整するために、コントローラが、前記位相変化制御部と通信する、装置。 - 請求項12に記載の装置であって、実質的に前記上部電極と前記下部電極との間に含まれるように前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記上部電極に供給される前記RF信号が前記下部電極に供給される前記RF信号と180°の位相ずれを有するように、前記位相差は、前記第1位相が前記第2位相と180°の位相ずれを有するように設定される、装置。
- 請求項12に記載の装置であって、実質的に前記上部電極と前記下部電極との間から離れて、実質的に前記チャンバ壁に向かって集中するように、前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記上部電極に供給される前記RF信号が前記下部電極に供給される前記RF信号と0°の位相ずれを有するように、前記位相差は、前記第1位相が前記第2位相と0°の位相ずれを有するように設定される、装置。
- 請求項12に記載の装置であって、実質的に前記上部電極および下部電極の間にある状態と、実質的に前記上部電極および下部電極から離れて、実質的に前記チャンバ壁に向かって移動された状態との間になるように、前記プラズマグロー放電に影響を与えるために、前記位相差は、前記第1位相が約180°の位相ずれないし0°の位相ずれを有するように設定される、装置。
- 請求項12に記載の装置であって、前記コントローラは、前記チャンバからの位相情報を位相センサから受信するよう構成され、前記位相情報は、処理中に前記チャンバ内での蒸着の均一性に影響を与えるように前記位相差を調整するために、前記コントローラによって利用される、装置。
- 請求項12に記載の装置であって、さらに、
前記RF電源が前記上部電極と前記下部電極との間で分割された結果として前記チャンバ内で低減された電力寄生に基づいて、二次酸素パージ流を調整することを含む、装置。 - 請求項12に記載の装置であって、さらに、
水素ラジカルを生成するために水素/ヘリウムガス流を前記チャンバ内に供給しつつ、前記位相差を0°の位相ずれに設定することを含み、
前記水素ラジカルは、蒸着微粒子または残留物を前記チャンバ壁の少なくとも一部から洗浄するために用いられる、装置。 - 請求項12に記載の装置であって、前記コントローラは、蒸着動作中に180°の位相ずれになるように前記位相差を設定し、前記蒸着動作の完了後かつ前記RF電源の停止前に0°の位相ずれになるように前記位相差を切り替えることによって、前記蒸着動作を管理するよう構成されている、装置。
- 請求項12に記載の装置であって、前記上部電極はシャワーヘッドであり、前記下部電極はペデスタルである、装置。
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