JP2022533134A - チャンバ残留物を低減する方法 - Google Patents
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Abstract
本開示は、ハードウェア残留物の形成を低減し、処理チャンバ内での基板処理中の二次プラズマの形成を最小限に抑えるためのシステム及び方法に関する。処理チャンバは、第１のガスを処理容積に流し、そこからプラズマを生成するように構成されたガス分配部材を含みうる。第２のガスが処理容積の下部領域に供給される。さらには、処理中又は処理後に処理容積から過剰なガス又は副生成物を除去するために、排気口が下部領域に配置される。【選択図】図１Ａ
Description
本開示の実施形態は、概して、基板堆積プロセス中のチャンバ壁及びハードウェア構成要素上、例えば、半導体基板上への薄膜の堆積中の処理チャンバのハードウェア構成要素上での残留物の形成を最小限に抑えるための方法及び装置に関する。
プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）を使用して、半導体デバイス製造用の基板上に１つ以上の薄膜を形成することができる。半導体デバイスは、それらの寸法の継続的な縮小と、マルチスタック構造の利用とに起因して、より高いメモリ密度が要求されることから、半導体デバイスの膜特性の制御に対する懸念が高まっている。膜形成プロセスにおける欠陥の主とした原因は、堆積チャンバ内の残留物、特にチャンバ底部領域及びスリットバルブ領域などの望ましくない領域に堆積された残留物の存在である。チャンバ内におけるこのような残留物の存在は、欠陥のある半導体デバイスをもたらすだけでなく、堆積サイクル間の洗浄時間が長くなり、したがって全体的な生産量スループットが低下し、製造コストが増加する。チャンバ残留物の蓄積に寄与する要因には、チャンバ全体にわたるプラズマの逸脱した分散及び望ましくない寄生プラズマの形成が含まれる。
したがって、チャンバ構成要素への残留物の堆積及び蓄積を最小限に抑えるための改善された方法及び装置が当技術分野で必要とされている。
一実施形態では、膜を形成する方法は、第１のガスを第１の流量で処理チャンバの処理容積内に導入すること、第１のガスからプラズマを生成して基板支持アセンブリ上に配置された基板上に膜を形成すること、及び第２のガスを第２の流量で処理容積内に導入することを含む。第２のガスは、基板支持アセンブリの下に配置されたガス導入ポートを介して処理容積の下部領域に導入される。第１の流量の第２の流量に対する比は約０．５から約３の間である。
一実施形態では、膜を形成する方法は、第１のガスを第１の流量で処理チャンバの処理容積内に導入すること、第１のガスからプラズマを生成して基板支持アセンブリ上に配置された基板上に膜を形成すること、及び第２のガスを処理チャンバ内の総流量の４０％を占める第２の流量で処理容積内に導入することを含む。第２のガスは、基板支持アセンブリの下に配置されたガス導入ポートを介して処理容積の下部領域に導入される。
一実施形態では、膜を形成する方法は、第１のガスを第１の流量で処理チャンバの処理容積内に導入すること、第１のプロセスガスからプラズマを生成して基板支持アセンブリ上に配置された基板上に膜を形成すること、及び酸素ガスを処理チャンバの総流量の少なくとも４０％を占める第２の流量で処理容積に導入することを含む。第１の流量の第２の流量に対する比は約０．５から約３の間である。酸素ガスは、基板支持アセンブリの下に配置されたガス導入ポートを介して処理容積の下部領域に導入され、自発燃焼反応を促進して基板支持アセンブリの下の未反応のプラズマ核種を消費する。
本開示の上記特徴部を詳細に理解することができるように、その一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することにより、上に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は例示的な実施形態を示しているにすぎず、したがって、その範囲を限定するとみなすべきではなく、他の等しく有効な実施形態も許容されうることに留意されたい。
理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込むことができることが想定されている。
本開示は、ハードウェア残留物の形成を低減し、処理チャンバ内での基板処理中の二次プラズマの形成を最小限に抑えるためのシステム及び方法に関する。処理チャンバは、第１のガスを処理容積に流し、そこからプラズマを生成するように構成されたガス分配部材を含みうる。プラズマの逸脱した分散を低減し、ウエハ面の下の活性ラジカル種の存在を低減し、かつ下部領域を積極的に洗浄するために、第２のガスが処理容積の下部領域に供給される。さらには、処理中又は処理後に処理容積から過剰なガス又は副生成物を除去するために、排気口が下部領域に配置される。
図１Ａは、一実施形態による処理チャンバ１００の概略的な断面図である。処理チャンバ１００は、基板１５４などの基板上に化学気相堆積膜（ＣＶＤ）膜を堆積するのに適したプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバでありうる。本明細書に記載される利益を得るように適合させることができる処理チャンバの例には、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＣＶＤ処理装置及びＰＲＥＣＩＳＩＯＮ（商標）処理装置が含まれる。他の製造業者からのもの又は他の用途のためのものを含む、他の適切に構成された処理チャンバもまた、本明細書に記載される実施形態に従って使用することができる。例えば、本明細書に記載される実施形態は、とりわけ、エッチングチャンバ、イオン注入チャンバ、及びストリッピングチャンバに利益をもたらすように使用することができる。
処理チャンバ１００は、堆積プロセス及び除去プロセスを含むさまざまなプラズマプロセスに使用することができる。一態様では、処理チャンバ１００は、高周波（ＲＦ）電源の有無にかかわらず、１つ以上の前駆体ガスを使用してＣＶＤを実行するために用いられる。別の実施形態では、処理チャンバ１００は、ＰＥＣＶＤプロセスに用いられる。
処理チャンバは、処理容積１２０を少なくとも部分的に画成する側壁１０６及びチャンバ底部１０８を有するチャンバ本体１０２を含む。処理チャンバ１００は、リッドアセンブリ１１０及び基板支持アセンブリ１０４をさらに含む。基板支持アセンブリ１０４は、処理容積１２０内に配置され、処理中にその上の基板１５４を支持するように構成される。リッドアセンブリ１１０は、その上端でチャンバ本体１０２に結合され、処理容積１２０内の基板支持アセンブリ１０４を取り囲む。基板１５４は、側壁１０６に形成されたスリットバルブ開口部１２６を介して処理容積１２０に移送される。スリットバルブ開口部１２６は、選択的に開閉して、基板の移送のための基板移送ロボット（図示せず）による処理容積１２０へのアクセスを可能にする。幾つかの実施形態では、１つ以上のプロセスガス及び洗浄ガスが、スリットバルブ開口部１２６を介して処理容積内に導入されうる。
電極１０９が、チャンバ本体１０２に隣接して配置されて、チャンバ本体１０２をリッドアセンブリ１１０の他の構成要素から分離する。電極１０９は、リッドアセンブリ１１０の一部であってもよく、あるいは別個の側壁電極であってもよい。セラミック材料又は金属酸化物材料、例えば酸化アルミニウム及び／又は窒化アルミニウムなどの誘電体材料から形成されうるアイソレータ１０７が電極１０９に接触しており、該電極１０９を、リッドアセンブリ１１０の他の構成要素及びチャンバ本体１０２から電気的及び熱的に分離する。一実施形態では、電極１０９は、アイソレータ１０７が側壁１０６及びリッドアセンブリ１１０と接触するように、対向するアイソレータ１０７の間に挟まれている。
リッドアセンブリ１１０は、１つ以上のプロセスガス、前駆体、又は洗浄ガスを処理容積１２０内に流すための複数の開口部１１８を有するガス分配部材１１２を含む。ガスは、導管１１４を介して第１のガス源１１１から処理チャンバ１００に供給され、該ガスは、開口部１１８を介して処理容積１２０へと流れる前に、混合プレナム１１６内に流される。一例では、アルゴン、窒素、酸素、ヘリウムなど、１つ以上の不活性ガスが、堆積又は洗浄プロセス中に処理容積１２０内に流される。堆積中に処理容積１２０内に流すことができる前駆体ガスの他の適切な例には、プロペン、アンモニア、オルトケイ酸テトラエチル、シランなどが含まれる。この１つ以上のガスは、約１０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）から約２００００ｓｃｃｍの間、例えば約５０００ｓｃｃｍから約１５０００ｓｃｃｍの間、例えば約１００００ｓｃｃｍの総流量で、処理容積１２０内に導入される。
ガス分配部材１１２は、該ガス分配部材１１２に電力を提供するように構成された高周波（ＲＦ）電源などの電源１４２にさらに結合される。一実施形態では、連続した又はパルス化されたＲＦ電力を利用して、処理容積１２０内にプラズマを形成する。他の実施形態では、連続した又はパルス化されたＤＣ電力を利用して、処理容積１２０内にプラズマを形成する。電源１４２は、約５０ｋＨｚから約１３．６ＭＨｚの間の周波数で約１００ワットから約３０００ワットの間の電力を提供する。
動作中、プロセスガス又は前駆体は、第１のガス源１１１から処理容積１２０に供給され、ガス分配部材１１２の複数の開口部１１８を通って流れる。電源１４２によってガス分配部材１１２に供給されるＲＦ電力によるプロセスガス又は前駆体の活性化によって、処理容積１２０内にプラズマが形成される。プラズマは、基板支持アセンブリ１０４によって支持されている基板１５４上に膜を形成するか、又は基板１５４から膜をエッチングする。
基板支持アセンブリ１０４は、金属酸化物材料、金属窒化物材料、金属酸素窒化物材料、又はそれらの任意の組合せなど、金属材料又はセラミック材料から形成される。例えば、基板支持アセンブリ１０４は、アルミニウム含有材料、窒化アルミニウム含有材料、酸化アルミニウム含有材料、又は酸窒化アルミニウム含有材料で形成される。基板支持アセンブリ１０４は、該基板支持アセンブリ１０４の第２の表面に平行であり、かつリッドアセンブリ１１０に面している、その第１の表面上に配置された基板支持面１８０を含む。基板支持面１８０は、処理中に基板１５４を直接支持するように構成される。基板支持アセンブリ１０４は、チャンバ底部１０８の開口部１４６を通じて延びるシャフト１４４を通してリフト機構１４７に結合される。リフト機構１４７により、基板支持面１８０が、処理容積１２０を通って、下部移送位置と１つ以上の上昇処理位置との間で垂直に移動可能となる。
静電チャック（ＥＳＣ）１３０が基板支持アセンブリ１０４に配置される。静電チャック１３０は、１つ以上の電極１２２を含む。電極は、プレート、有孔プレート、メッシュ、ワイヤスクリーン、又は他の任意の分散配置でありうる。１つ以上の電極１２２は、電極電源１２４に結合されて、電極１２２に電力を提供し、基板１５４の処理中に基板支持面１８０への基板１５４のチャッキングを促進する。一実施形態では、電極電源１２４は、チャッキングのために電極１２２にＤＣ電圧を印加する。電極電源１２４は、連続した又はパルス化された電力のいずれか又は両方を生成することができる。
他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、基板支持アセンブリ１０４は、基板１５４の処理中にプラズマを生成するために、電極１０９と組み合わせて使用するための追加の電極（図示せず）を含む。プラズマを生成するために基板支持アセンブリ１０４に配置された又は基板支持アセンブリ１０４の近くに配置された電極１０９及び追加の電極の使用は、さまざまな実施形態を有しうる。例えば、処理容積１２０内の容量性プラズマの形成を促進するために、電極１０９及び追加の電極のうちの少なくとも１つを駆動信号で駆動することによって、ＲＦ場を生成することができる。一実施形態では、処理容積１２０内のプラズマにバイアスをかけるために、追加の電極が電極１０９と組み合わせて用いられる。電極電源１２４は、電極１２２又は追加の電極に、約１３．５６ＭＨｚの周波数で最大約１０００ＷのＲＦ電力を提供する。しかしながら、用途に応じて、他の周波数及び電力が提供されてもよいことが想定されている。例えば、電極電源１２４は、１３．５６ＭＨｚ及び２ＭＨｚなどの複数の周波数を提供することができる。
基板支持アセンブリ１０４は、その中に配置され、ヒータ電源１４８に結合されたヒータ装置１４０をさらに含む。ヒータ装置１４０は、基板１５４を加熱するために用いられ、基板１５４の処理中に処理容積１２０を付随的に加熱することができる。一実施形態では、ヒータ装置１４０は抵抗性ヒータである。別の実施形態では、ヒータ装置１４０は、空気、窒素、ヘリウム、水、グリコールなどの加熱流体又は冷却流体の流れを受け取り、それを通して熱を基板１５４に伝導するように適合されたチャネルである。
１つ以上のガス導入ポート１６２は、基板支持アセンブリ１０４の下のチャンバ本体１０２を貫通して配置され、第２のガス源１１３に結合される。一実施形態では、１つ以上のガス導入ポート１６２は、処理容積１２０の下部領域１５０に隣接する側壁１０６を貫通して形成される。別の実施形態では、１つ以上のガス導入ポート１６２は、図１Ａに示されるように、開口部１４６とは別のチャンバ底部１０８を貫通して形成される。さらに別の実施形態では、開口部１４６自体が、１つ以上のガス導入ポート１６２の代わりに、又はそれらと組み合わせて利用することができるガス導入ポートとして機能する。
第２のガス源１１３は、１つ以上のプロセスガス、前駆体、洗浄ガス、又はバリアガスを、ガス導入ポート１６２及び／又は開口部１４６を介して処理容積１２０の下部領域１５０に供給する。代替的に又は追加的に、１つ以上のガスは、スリットバルブ開口部１２６を介して下部領域１５０に供給されてもよい。第２のガス源１１３は、ガスのタイプ、並びに処理容積１２０への、より具体的には下部領域１５０へのガスの流量を制御する。一実施形態では、第２のガス源１１３は、パージガスを下部領域１５０に供給する。パージガスは不活性ガスでありうる。加えて、パージガスは、第１のガス源１１１によって供給されるガスと比較して、比較的低い反応性を有しており（例えば、非反応性核種）、かつ二原子アルゴンの解離エネルギーよりも大きい解離エネルギーを有する核種から形成されうる。例えば、パージガスは、約４．７３ｋＪｍｏｌ－１を超える解離エネルギーを有する核種から形成されうる。例えば、パージガスは、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素、水素、アンモニア、又はそれらの任意の組合せのいずれか１つから形成されうる。このような例では、下部領域１５０における第２のガスのイオン化が軽減又は防止される。
排気口１５２は、処理容積１２０と流体連結しており、チャンバ本体１０２を貫通して延びる。一実施形態では、排気口１５２は、側壁１０６を貫通して配置される。排気口１５２は、処理容積１２０を取り囲む環状ポンプチャネル、又は処理容積１２０に隣接する非環状ポンプポートでありうることが想定されている。別の実施形態では、排気口１５２は、チャンバ底部１０８を貫通して配置される。排気口１５２は、減圧ポンプ１５６に結合されて、基板１５４の処理中又は処理後に、処理容積１２０から過剰なプロセスガス又は副生成物を除去する。
動作中、プロセスガス又はパージガスは、ガス導入ポート１６２、開口部１４６、及び／又はスリットバルブ開口部１２６を介して、第２のガス源１１３から基板支持アセンブリ１０４の下の下部領域１５０に供給される。プロセスガス又はパージガスが第２のガス源１１３によって下部領域１５０に供給されるとともに、プラズマが基板支持アセンブリ１０４の上に形成されて基板１５４上に１つ以上の膜を堆積する。したがって、第１のガス源１１１及び第２のガス源１１３は、処理チャンバ１００の異なる領域からではあるが、処理容積１２０に同時にガスを供給する。
他の実施形態と組み合わせることができるある特定の実施形態では、第２のガス源１１３によって供給されるガス種は、活性化プラズマ種と反応して副生成物を形成し、該副生成物は排気口１５２を通って排出される。これは、例えば、活性化されたプラズマ種が下部領域１５０に拡散する場合、又は第２のガスがプロセス領域１５０の上部領域に拡散する場合に起こりうる。ある特定の実施形態では、第２のガス源１１３によって供給されるガス種は、活性化プラズマ種との反応性を有しない（又は最小限の反応性しか有しない）が、むしろ、排気口１５２を通じて排出される前に、処理容積１２０（又は下部領域１５０）において活性化プラズマ種を希釈する。このような例では、希釈は、下部領域１５０における望ましくない堆積を軽減する。
図１Ｂは、別の実施形態による処理チャンバ１００の概略的な断面図である。図１Ｂに示される処理チャンバ１００は、上記の実施形態に実質的に類似しているが、基板支持アセンブリ１０４の下に配置された放射線シールド１８２をさらに含む。放射線シールド１８２は、基板支持アセンブリ１０４の底面での放射熱損失を変調し、基板支持アセンブリ１０４、したがってその上に位置決めされた基板１５４の温度の不均一性を補償するために利用される。
放射線シールド１８２は、放射線シャフト１８４及び放射線プレート１８６を含む。放射線シャフト１８４は、シャフト１４４を取り囲む管状又は円筒形状の部材である。放射線シャフト１８４とシャフト１４４との間に空間１７６が形成され、そこを通じて、第２のガス源１１３から供給される１つ以上のガスを流すことができる。放射線シャフト１８４は、放射線プレート１８６をさらに支持し、石英材料などの基板処理に適した任意の材料で形成される。
放射線プレート１８６は、基板支持アセンブリ１０４と実質的に同様の横方向寸法を有する、平面状かつ円盤状のプレートである。例えば、放射線プレート１８６は、基板支持アセンブリ１０４の直径と実質的に同様の直径を有する。放射線プレートは、そこを通じてシャフト１４４が延びる中心の孔を含む。放射線プレート１８６は、リフトピン（図示せず）がそこを通して作動することができるようにするためにシャフト１４４の半径方向外側に配置された１つ以上の孔をさらに含むことができる。一実施形態では、放射線プレート１８６は、酸化アルミニウム材料又は窒化アルミニウム材料で形成される。
動作中、放射線シールド１８２は、第２のガス源１１３から供給される１つ以上のガスを、空間１７６を通り、基板支持アセンブリ１０４の底面に沿って、側壁１０６の方へと導くことができる。例えば、放射線シールド１８２は、ガスが、基板支持アセンブリ１０４の底面に沿って半径方向外向きに、基板支持アセンブリ１０４に実質的に平行な流路内を側壁１０６の方へと流れるように、１つ以上のガスの流れを制御することができる。したがって、半径方向外向きに流れるガスは、下部領域１５０と、基板支持アセンブリ１０４に実質的に平行な処理容積１２０の残りの部分との間にガスカーテンを形成することができる。放射線シールド１８２は、下部領域１５０などの処理容積１２０にガスを導入するために、ガス導入ポート１６２及び／又はスリットバルブ開口部１２６の代わりに、又はそれらと組み合わせて使用することができる。
本明細書で論じられるように、膜堆積動作は、基板支持アセンブリ１０４上に位置決めされた基板１５４上での１つ以上の膜の形成を含むことができる。図２は、１つ以上の実施形態による、基板を処理する方法２００のフローチャートを示している。方法２００を使用して、基板１５４上に１つ以上の膜を形成することができる。
動作２１０では、処理チャンバ１００の処理容積１２０内にプラズマが生成される。例えば、第１のガスが、導管１１４を介して第１のガス源１１１から処理容積１２０に導入される。第１のガスは、約１０００ｓｃｃｍから約２００００ｓｃｃｍの間、例えば約８０００ｓｃｃｍから約１２０００ｓｃｃｍの間の流量で、処理容積内に導入される。第１のガスは、少なくとも、プロセスガス、前駆体ガス、イオン化可能なガス、又はキャリアガスを含み、これらは、処理容積１２０内で活性化されてプラズマを形成する。例えば、電源１４２は、連続した又はパルス化されたＲＦ電力などのＲＦ電力をガス分配部材１１２に提供して、第１のガスをプラズマへと活性化する。さらには、第１のガスは、プラズマの存在下で基板１５４上に膜を形成するために利用される。
動作２２０では、プラズマが基板支持アセンブリ１０４の上で生成される際に、第２のガスが、基板支持アセンブリ１０４の下の下部領域１５０に導入される。例えば、第２のガスは、側壁１０６及び／又はチャンバ底部１０８に形成された１つ以上のガス導入ポート１６２を通じて第２のガス源１１３から下部領域１５０に導入される。別の例では、第２のガスは、シャフト１４４とチャンバ底部１０８との間の開口部１４６を通じて下部領域１５０に導入される。さらに別の例では、第２のガスは、放射線シャフト１８４とシャフト１４４との間の空間１７６を通じて下部領域１５０に導入される。第２のガスは、非反応性ガス又は比較的低い反応性を有するガスであり、二原子アルゴンの解離エネルギーよりも大きい解離エネルギーを有する核種で形成することができる。例えば、第２のガスは酸素である。代替的に又は追加的に、第２のガスは、とりわけ、水素、ヘリウム、アルゴン、又はアンモニアのうちのいずれか１つでありうる。
第２のガスは、第１のガスとともに処理容積１２０内に同時に導入され、バリアカーテンとして機能し、処理チャンバ１００全体にわたる、特に下部領域１５０へのプラズマ及び未反応の核種の逸脱した分散の量を低減することができる。例えば、アルゴン又は窒素などの第２のガスは、分散トラップとして機能し、プラズマ及び未反応の核種を基板支持アセンブリ１０４の上に局在化し、他の場所での拡散（例えば、移動）を低減する。逸脱した分散の低減は、次に、下部領域１５０（例えば、基板支持アセンブリ１０４の下）の構成要素などのチャンバ構成要素上での残留物の形成を低減する。ある特定の実施形態では、第２のガスの低い反応性は、第２のガスがプラズマと相互作用又は混合することなく、トラップとして機能することができるようにする。さらには、第２のガスの低い反応性は、下部領域１５０に存在する活性プラズマ種の低減を促進し、したがって、基板支持アセンブリ１０４の下の寄生プラズマによって形成されるチャンバ残留物の堆積を低減する。
別の能力では、第２のガスは、パージガス又は洗浄ガスとして機能し、排気ポート１５２を介して、処理中又は処理後に、処理容積１２０からの過剰なプロセスガス又は副生成物の除去を支援することができる。例えば、第２のガスは、基板支持アセンブリ１０４の下を移動する未反応のプロセスガスの自然燃焼を促進することができる。例えば、酸素が第２のガスとして利用される実施形態では、酸素ガスは、基板支持アセンブリ１０４の下に分散された未反応の炭化水素、例えばＣ３Ｈ６を消費する自発燃焼反応を促進することができ、その結果、その後に排気口１５２を介して除去することができるＣＯ２ガス及びＨ２Ｏガスをもたらす。したがって、第２のガスは、膜が基板１５４上に同時に堆積される際に、処理容積１２０の下部領域を積極的に洗浄することができる。
他の実施形態と組み合わせることができるある特定の実施形態では、第２のガスは、該第２のガスと、下部処理領域１５０の第１のガス（例えば、活性化核種）のいずれかとの間の反応を積極的に誘発すると同時に、第１のガスが下部領域１５０に入ることに対するバリアを提供するために、下部処理領域１５０に提供される。第１のガス及び第２のガスは、反応してガス状の副生成物を形成し、これが処理チャンバ１００から排出されて、処理容積１２０の下部領域１５０における材料の堆積を軽減又は回避することができる。このような例では、第２のガスは、反応性ガス（例えば、過剰の前駆体材料と反応するガス）でありうる。例えば、第１のガスプロセスは炭化水素であってよく、一方、第２のガスは酸素又はオゾンである。このような例では、第１のガスと第２のガスとの間の反応は燃焼反応である。燃焼反応は、下部処理領域１５０において起こりうる。一例では、燃焼反応は、基板１５４の上の処理容積１２０では起こらないか、又は最小限しか起こらない。
第２のガスの流量及びタイプは、第１のガスの流量、第１のガスの核種、生成されるプラズマの量、堆積される膜の特性、第２のガスと反応する第１のガスの量、及び／又は防止するプラズマ分散の量に基づくことができる。例えば、第２のガスは、第１のガスを希釈するために、第２のガスが処理容積１２０の総ガス流量の約２５％超を占めるように、処理容積１２０内に流れる。例えば、第２のガスは、総流量の約４０％など、処理容積１２０の総流量の約３０％超を占める。ある特定の実施形態では、第２のガスの流量は、堆積される膜中の第２のガス種（例えば、窒素又は酸素）の濃度に基づいて決定される。幾つかの実施形態では、第２のガスの流量は、第１のガスの流量とは異なっている。例えば、第１のガスの流量の第２のガスの流量に対する比は約０．５から約３の間である。例えば、第１のガスの流量の第２のガスの流量に対する比は約１から約２の間である。一実施形態では、第２のガスは、約５０標準立方センチメートル／分から約５０００ｓｃｃｍの間、例えば約５００ｓｃｃｍから約４０００ｓｃｃｍの間の流量で、処理容積１２０内に流れる。例えば、第２のガスは、約１０００ｓｃｃｍから約３０００ｓｃｃｍの間、例えば約２０００ｓｃｃｍの流量で、処理容積１２０内に流れる。
動作２３０では、プラズマ及び第２のガスは、排気口１５２を通じて処理チャンバ１００から排出される。例えば、排気口１５２は、減圧ポンプ１５６に結合することができ、該減圧ポンプ１５６は、基板１５４の処理中又は処理後に、処理容積１２０から過剰なプロセスガス又は副生成物を除去することができる。
上に記載されるシステム及び方法を利用することにより、基板処理動作に多くの改善がもたらされる。特に、上記の方法は、基板支持体の下のプラズマ種及び活性プラズマ種の逸脱した分散を低減することによって、処理チャンバ構成要素上での残留物の望ましくない形成及び蓄積を低減又は排除するための予防的アプローチを提供する。このように、プラズマプロセスによって形成された膜における欠陥の発生及びプラズマ処理動作間の洗浄時間が減少し、その結果、全体的な生産量スループットが改善され、製造コストが低減される。本明細書に開示される方法は、炭素ハードマスク又は炭素をベースとしたハードマスクの堆積において特に有利である。本明細書の方法は、基板支持面のガス／活性化核種インターフェースに、処理チャンバの下部領域の活性化された前駆体種を軽減するためのガスバリアを提供することを含めた、望ましくない堆積を低減するための複数の利点を提供する。加えて、本明細書の方法は、燃焼反応を誘発することによって望ましくない堆積を促進する。さらには、本明細書の方法は、処理チャンバの下部領域で反応性核種を希釈することによって望ましくない堆積を促進する。
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、本開示の他の実施形態及びさらなる実施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定される。
Claims (15)
- 膜を形成する方法であって、
第１のガスを第１の流量で処理チャンバの処理容積内に導入すること、
前記第１のガスからプラズマを生成して基板支持アセンブリ上に配置された基板上に膜を形成すること、及び
第２のガスを第２の流量で前記処理容積内に導入することであって、前記第２のガスが前記基板支持アセンブリの下に配置されたガス導入ポートを介して前記処理容積の下部領域に導入され、前記第１の流量の前記第２の流量に対する比が約０．５から約３の間である、導入すること
を含む、方法。 - 前記第２のガスが、二原子アルゴンの解離エネルギー以上の解離エネルギーを有する核種で形成される、請求項１に記載の方法。
- 前記第２のガスが、アルゴン、アンモニウム、ヘリウム、水素、及び酸素からなる群より選択される、請求項２に記載の方法。
- 前記第２のガスが、前記基板支持アセンブリの下での前記プラズマの分散を防止するためのバリアを提供する、請求項１に記載の方法。
- 前記処理容積の下部領域内の前記第１のガスと反応して反応副生成物を形成し、前記反応副生成物が前記処理チャンバから排出される、請求項１に記載の方法。
- 前記第２のガスが、自発燃焼反応を促進して、前記基板支持アセンブリの下に分散された未反応のＣ３Ｈ６を消費する、請求項５に記載の方法。
- 前記第２のガスが、前記第１のガスと同時に前記処理容積内に導入され、かつ前記処理容積の総ガス流量の２５％超を占める、請求項１に記載の方法。
- 前記第２のガスが、約５００ｓｃｃｍから約４０００ｓｃｃｍの間の流量で前記処理容積内に流れる、請求項１に記載の方法。
- 膜を形成する方法であって、
第１のガスを第１の流量で処理チャンバの処理容積内に導入すること、
前記第１のガスからプラズマを生成して基板支持アセンブリ上に配置された基板上に膜を形成すること、及び
第２のガスを第２の流量で前記処理容積内に導入することであって、前記第２のガスが前記基板支持アセンブリの下に配置されたガス導入ポートを介して前記処理容積の下部領域に導入され、前記第２の流量が前記処理チャンバの総流量の約４０％を占める、導入すること
を含む、方法。 - 前記第２のガスが、４．７３ｋＪｍｏｌ－１以上の解離エネルギーを有する非反応性ガスである、請求項９に記載の方法。
- 前記第２のガスが、アルゴン、アンモニウム、ヘリウム、水素、及び酸素からなる群より選択される、請求項１０に記載の方法。
- 前記第２のガスが、前記第１のプロセスガスと同時に前記処理容積内に導入される、請求項１１に記載の方法。
- 前記第１のガスの流量の前記第２のガスの流量に対する比が、約１から約２の間である、請求項９に記載の方法。
- 前記第２のガスが、自発燃焼反応を促進して、前記基板支持アセンブリの下に分散された未反応のＣ３Ｈ６を消費する、請求項１０に記載の方法。
- 膜を形成する方法であって、
第１のプロセスガスを第１の流量で処理チャンバの処理容積内に導入すること、
前記第１のガスからプラズマを生成して基板支持アセンブリ上に配置された基板上に膜を形成すること、及び
酸素を第２の流量で前記処理容積内に導入することであって、前記酸素が前記基板支持アセンブリの下に配置されたガス導入ポートを介して前記処理容積の下部領域に導入され、前記第１の流量の前記第２の流量に対する比が約０．５から約３の間であり、前記第２の流量が前記処理チャンバの総流量の少なくとも４０％を占め、前記酸素が自発燃焼反応を促進して、前記基板支持アセンブリの下の前記プラズマの未反応の核種を消費する、導入すること
を含む、方法。
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