JP2023543450A - 処理チャンバにおけるデュアル周波数ｒｆ電力の使用方法 - Google Patents

処理チャンバにおけるデュアル周波数ｒｆ電力の使用方法 Download PDF

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Abstract

本開示の実施形態は、一般的に、デュアル周波数の、上部源、側壁源及び底部源を使用して、基板及びチャンバのリッドの表面上に３，０００Åを超える厚さの炭素膜層を堆積させる方法に関する。方法は、チャンバの処理空間にガスを導入することを含む。約４０ＭＨｚ以上の第１の周波数を有する第１の高周波（ＲＦ）電力を、チャンバのリッドに供給する。処理空間内の基板支持体に配置されたバイアス電極に、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を供給する。第２の周波数は、約１０ＭＨｚ～約４０ＭＨｚである。さらに、バイアス電極に約４００ｋＨｚ～約２ＭＨｚの低い周波数を有する第３のＲＦ電力を供給する。【選択図】図１

Description

［０００１］ 本開示の実施形態は概して、半導体デバイスの製造に使用される装置及び方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、半導体デバイスを形成するための基板処理チャンバ、及びその構成要素に関する。
関連技術の説明
［０００２］ 集積回路は、単一チップ上に数百万個ものトランジスタ、コンデンサ、及び抵抗器が搭載されうる複雑なデバイスへと進化を遂げている。チップ設計の進化には、より迅速な回路及びより高い回路密度が継続的に必要とされる。より高い回路密度を有するより高速な回路に対する要求は、このような集積回路の製造に使用される材料についても同様の要求を課している。特に、集積回路構成要素の寸法がサブミクロンレベルまで小さくなると、その構成要素から適切な電気的性能を得るために、低抵抗率導電性材料並びに低誘電率絶縁材料を使用する傾向がある。
［０００３］ より大きな集積回路密度に対する要求は、集積回路構成要素の製造に使用される処理シーケンスにも要求を課す。例えば、従来のフォトリソグラフィ技法を使用する処理シーケンスでは、基板に配置された材料層のスタックの上にエネルギー感受性レジストの層が形成される。このエネルギー感受性レジスト層は、パターンの像に露光され、フォトレジストマスクが形成される。その後、エッチング処理を使用して、マスクパターンがスタックの材料層のうちの１つ又は複数に転写される。このエッチング処理で使用される化学エッチャントは、エネルギー感応性レジストのマスクに対してよりも、スタックの材料層に対してより高いエッチング選択性を有するように選択される。すなわち、この化学エッチャントは、エネルギー感受性レジストよりもはるかに速い速度で材料スタックの１つ又は複数の層をエッチングする。レジスト上のスタックの１つ又は複数の材料層に対するエッチング選択性により、パターン転写が完了する前のエネルギー感受性レジストの消耗が防止される。
［０００４］ パターン寸法が縮小するにつれて、パターン解像度を制御するために、エネルギー感応性レジストの厚さも相応に小さくなる。このような薄いレジスト層は、化学エッチャントによる攻撃により、パターン転写処理中に下層の材料層をマスキングするのに不十分となることがある。ハードマスクと呼ばれる中間層（例えば、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、又は炭素膜）は、エネルギー感受性レジスト層と下層の材料層との間に使用されることが多く、化学エッチャントに対する耐性がより高いので、パターン転写を容易にする。エッチング選択性が高く、かつ堆積速度が速いハードマスク材料がよく使われる。限界寸法（ＣＤ）が小さくなっているため、既存のハードマスク材料は、下層材料（例えば酸化物及び窒化物）と比較して望ましいエッチング選択性が欠如しており、かつ多くの場合、堆積が困難である。さらに厚く、良好な膜特性を有するハードマスクを製造するため、各堆積の間にクリーニングを挟みながら、複数回の反復を用いて層が堆積される。このような処理は、スループットやハードマスクの品質を制限する。したがって、当技術分野では、スループットを向上させるために、シングルショット堆積でさらに厚いハードマスクを形成するための改良された方法及びシステムが必要とされている。
［０００５］ 本開示の実施形態は概して、半導体デバイスの製造に使用されるシステム及び方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、半導体デバイスに使用されるハードマスクを形成するための基板処理チャンバ、及びその構成要素に関する。
［０００６］ 一実施形態では、方法は、チャンバの処理空間にガスを導入することを含む。約４０ＭＨｚ以上の第１の周波数を有する第１の高周波（ＲＦ）電力を、チャンバのリッドに供給する。処理空間内の基板支持体に配置されたバイアス電極に、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を供給する。第２の周波数は、約１０ＭＨｚ～約２０ＭＨｚである。
［０００７］ 別の実施形態では、チャンバを洗浄する方法は、チャンバの処理空間にガスを導入することを含む。約４０ＭＨｚ以上の第１の周波数を有する第１の高周波（ＲＦ）電力が、チャンバのリッドに供給される。処理空間内の基板支持体に配置された電極に、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を供給する。第２の周波数は、約１０ＭＨｚ～約２０ＭＨｚである。チャンバのチャンバ構成要素の表面に配置された膜の少なくとも一部が除去される。
［０００８］ 別の実施形態では、基板を処理する方法は、チャンバの処理空間にガスを導入することを含む。約４０ＭＨｚ～約６０ＭＨｚの第１の周波数を有する第１の高周波（ＲＦ）電力が、チャンバのリッドに供給される。処理空間内の基板支持体に配置された電極に、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力が供給されるが、ここで、第２の周波数は約１０ＭＨｚ～約２０ＭＨｚである。約５ＫÅ～約３μｍの厚さを有する膜が、基板支持体及びチャンバ構成要素の少なくとも１つの表面上に配置された基板上に堆積される。
［０００９］ 本開示の上述の特徴が詳細に理解できるように、上記で概説した本開示のより具体的な説明が実施形態を参照することにより得られ、それら実施形態のいくつかが添付図面に示されている。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示しており、従って、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
一実施形態による、例示的な処理チャンバの概略側断面図である。 一実施形態による、基板支持体の概略断面図である。 一実施形態による、角度のついたチャネルを有するリッドの拡大概略断面図である。 一実施形態による、垂直チャネルを有するリッドの拡大概略断面図である。 一実施形態による、基板の処理方法のフロー図である。
［００１５］ 理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込まれうると考えられる。
［００１６］ 本開示の実施形態は、電子デバイスの製造における基板処理に利用される基板処理チャンバに関するものである。基板処理には、基板上に電子デバイスを製造するために用いられる低圧処理、プラズマ処理、熱処理を含む堆積処理が含まれる。本開示の例示的な態様から利益を得るように適合されうる処理チャンバ及び／又はシステムの例は、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃから市販されているＰＩＯＮＥＥＲ（商標）ＰＥＣＶＤシステムである。他の製造業者からのものを含む他の処理チャンバ及び／又は処理プラットフォームが、本開示の態様から利益を得るように適合されうることが企図される。
［００１７］ 図１は、堆積処理を行うのに適した例示的な処理チャンバ１００の概略側断面図である。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、処理チャンバ１００は、ハードマスク膜、例えば、アモルファスカーボンハードマスク膜などの基板上に高度なパターニング膜を堆積するように構成されうる。
［００１８］ 処理チャンバ１００は、リッド１２５と、チャンバ本体１９２上に配置されたスペーサ１１０と、基板支持体１１５と、可変圧力システム１２０とを含む。図１ではリッド１２５は平坦なものとして描かれているが、本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、リッド１２５はドーム形状である。
［００１９］ リッド１２５は、第１の処理ガス源１４０に連結される。第１の処理ガス源１４０は、基板支持体１１５に支持された基板１４５に膜を形成するための前駆体ガスを含む。一実施例として、第１の処理ガス源１４０は、炭素含有ガス、水素含有ガス、及びヘリウムなどの前駆体ガスを含む。具体的な実施例では、炭素含有ガスはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を含む。第１の処理ガス源１４０は、リッド１２５内の１つ又は複数のチャネル１９１を介して前駆体ガスを供給する。１つ又は複数のチャネル１９１は、第１の処理ガス源１４０からの前駆体ガスを処理空間１６０に導く。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、第２の処理ガス源１４２は、スペーサ１１０に取り付けられたノズルを有するガスリングを介して、又はチャンバ側壁を介して配置された流入口１４４を経由して、処理空間１６０に流体連結される。一実施例として、第２の処理ガス源１４２は、炭素含有ガス、水素含有ガス、及びヘリウムなどの前駆体ガスを含み、その中でも、例えば、Ｃ２Ｈ２を含む。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、処理空間１６０への前駆体ガスの総流量は、約１００ｓｃｃｍ～約２ｓｌｍである。第２の処理ガス源１４２を経由する処理空間１６０への前駆体ガスの流れは、処理空間１６０内で均一に分布している。一実施例では、複数の流入口１４４は、スペーサ１１０に対して、又はチャンバ側壁に対して放射状に分布することができる。このような実施例では、処理空間１６０内のガス均一性をさらに促進するため、流入口１４４の各々へのガス流を別々に制御することができる。
［００２０］ リッド１２５はまた、第１の、又は上方の高周波（ＲＦ）電源１６５に連結される。第１のＲＦ電源１６５は、洗浄ガスから生成されるプラズマなどのプラズマの維持又は生成を容易にする。洗浄ガスは、第１のＲＦ電源１６５を介してインシトゥ（その場）でイオン化され、プラズマになる。基板支持体１１５は、第２の、又は下方のＲＦ電源１７０に連結される。第１のＲＦ電源１６５は、例えば、約１３．５６ＭＨｚ～約８０ＭＨｚ（２０ＭＨｚ～約４０ＭＨｚなど）の中・高周波数のＲＦ電源である。第２のＲＦ電源１７０は、例えば、約４００ｋＨｚ～約２７ＭＨｚの低・中周波数のＲＦ電源である。他の周波数も企図されていることに留意されたい。いくつかの実装では、第２のＲＦ電源１７０は、混合周波数ＲＦ電源であり、１３．５６ＭＨｚ周波数電力と組み合わせた２ＭＨｚ又は４００ｋＨｚ周波数電力の低周波数、又は４０ＭＨｚ周波数電力と組み合わせた２ＭＨｚ又は４００ｋＨｚ周波数電力の低周波など、低・中周波数、又は低・高周波を供給する。デュアル周波数ＲＦ電源の使用は、特に、堆積に使用される第２のＲＦ電源１７０の使用は、基板上の膜品質を向上させることができる。第１のＲＦ電源１６５は、リッドなどの処理空間の上部を洗浄するために使用される。理論に縛られるものではないが、第２のＲＦ電源１７０のみを堆積に使用する場合には、リッドに近い処理空間の上方部分のプラズマが弱くなり、その結果、上方部分の膜の品質も低下すると考えられている。第１のＲＦ電源１６５でデュアル周波数のＲＦ電源を使用すると、リッド上の膜品質が向上する。膜品質の向上は、膜の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像で確認することができる。具体的には、膜の断面は非晶質で均質であり、多孔質であることが少ない。また、膜質の向上は、デバイス製造の歩留まりを低下させる原因となる基板上の欠陥数の減少にも表れている。これらの特性は、良質な膜の証である。理論に束縛されるものではないが、品質の低下した炭素膜には圧縮応力に引き起こされる不整合や欠陥があり、３，０００Å超、５，０００Å超など、ある厚さを超える膜の不具合の原因になると考えられている。チャンバの上部にある第１のＲＦ電源１６５から電力を供給することで、基板支持体１１５のＤＣバイアス電圧（Ｖｄｃ）は低下する。リッド１２５の表面３０４における膜の品質は向上するが、基板上の膜の膜質が低下する。基板レベル１４５におけるＶｄｃの損失は、バイアスからの中・高周波源（例えば、第２のＲＦ電源１７０）と組み合わせて、低周波源（例えば、第３のＲＦ電源１７１）からの付加的な独立した電力制御を用いることによって補償されることが発見された。低周波ＲＦ電源１７１は、基板上の膜特性を向上させるために、さらなるチューニングを可能にする。第１のＲＦ電源１６５の高周波電力によるＶｄｃの損失を補うために、低周波電力発生装置が高いＶｄｃ（例えば、高いイオン衝突）を提供することで、基板上の膜質を良好に維持しつつ、リッド面の膜質を改善できることが分かっている。このように、本明細書で説明する第２のＲＦ電源１７０及び／又は第３のＲＦ電源１７１によって提供される低いデュアル周波数電力は、低い総電力で全体として良好な品質の膜堆積を可能にする。
［００２１］ 第１のＲＦ電源１６５及び第２のＲＦ電源１７０の一方又は両方は、処理空間１６０内にプラズマを生成又は維持する際に利用される。例えば、第２のＲＦ電源１７０は堆積処理の間に利用され、第１のＲＦ電源１６５は洗浄処理の間に利用されることがある。一部の堆積処理では、第１のＲＦ電源１６５は、第２のＲＦ電源１７０と組み合わせて使用される。堆積処理の間、第１のＲＦ電源１６５及び第２のＲＦ電源１７０の一方又は両方は、前駆体ガスのイオン化を促進するために、処理空間１６０内に約１００ワット（Ｗ）～約２０，０００Ｗの電力を供給する。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、堆積中に、第１のＲＦ電源１６５は、約２００Ｗ～約５ＫＷ、例えば、約７００Ｗ～約３ＫＷ、例えば、約１ＫＷ～約３ＫＷの第１の電力を供給する。第２のＲＦ電源１７０は、約１０００Ｗ～約６ＫＷ、例えば、約１５００Ｗ～約４ＫＷの第２の電力を供給する。第３のＲＦ電源１７１は、約５００Ｗ～約５０００Ｗの第３の電力を供給する。
［００２２］ 本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、前駆体ガスは、ヘリウム及びＣ２Ｈ２を含む。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、Ｃ２Ｈ２は約１０ｓｃｃｍ～約１，０００ｓｃｃｍの流量で提供され、Ｈｅは約５０ｓｃｃｍ～約５，０００ｓｃｃｍの流量で供給される。
［００２３］ 基板支持体１１５は、Ｚ方向への移動を提供するアクチュエータ１７５（すなわち、リフトアクチュエータ）に連結される。基板支持体１１５はまた、第２のＲＦ電源１７０だけでなく他の電力及び流体接続との通信を維持しながら基板支持体１１５の垂直移動を可能にする柔軟性を有する設備ケーブル１７８に連結される。スペーサ１１０は、チャンバ本体１９２の上に配置される。スペーサ１１０の高さは、処理空間１６０内で基板支持体１１５の垂直移動を可能にする。スペーサ１１０の高さは、約０．５インチ～約２０インチである。一実施例では、基板支持体１１５は、リッド１２５に対して第１の距離から第２の距離まで移動可能である。一実施形態では、第２の距離は、第１の距離１８０Ａの約２／３である。例えば、第１の距離１８０Ａと第２の距離の差は、約５インチ～約６インチである。したがって、図１に示す位置から、基板支持体１１５は、リッド１２５の下面に対して約５インチ～約６インチだけ移動可能である。別の実施例では、基板支持体１１５は、第１の距離１８０Ａ及び第２の距離１８０Ｂのうちの１つに固定される。従来のプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）処理とは対照的に、スペーサ１１０は、基板支持体１１５とリッド１２５との間の距離（したがって、両者間の空間）を大きく増加させる。
［００２４］ 可変圧力システム１２０は、第１のポンプ１８２及び第２のポンプ１８４を含む。第１のポンプ１８２は、洗浄処理及び／又は基板搬送処理の際に利用されうる粗引きポンプである。粗引きポンプは、一般的に、より高い体積流量の移動、及び／又は（大気圧以下ではあるが）比較的高い圧力の操作のために構成されている。一実施例では、第１のポンプ１８２は、洗浄処理の間、処理チャンバ内の圧力を５０ｍＴｏｒｒ未満に維持する。別の実施例では、第１のポンプ１８２は、処理チャンバ内の圧力を約０．５ｍＴｏｒｒ～約１０Ｔｏｒｒに維持する。洗浄作業中の粗引きポンプの使用は、（堆積作業と比較して）洗浄ガスの圧力及び体積流量を比較的高める働きをする。洗浄作業中の圧力及び／又は体積流量は比較的高いため、チャンバ表面の洗浄が向上する。
［００２５］ 第２のポンプ１８４は、ターボポンプ及び低温ポンプのいずれかであってもよい。第２のポンプ１８４は、堆積処理中に利用される。第２のポンプ１８４は、一般的に、比較的低い体積流量及び／又は圧力を動作させるように構成される。例えば、第２のポンプ１８４は、処理チャンバの処理領域１６０を約５０ｍＴｏｒｒ未満の圧力に維持するように構成されている。別の実施例では、第２のポンプ１８４は、処理チャンバ内の圧力を約０．５ｍＴｏｒｒ～約１０Ｔｏｒｒに維持する。堆積中に維持される処理領域１６０の圧力が低下することにより、炭素ベースのハードマスクを堆積する際に、圧縮応力が低下した膜、及び／又はｓｐ２－ｓｐ３変換が増加した膜の堆積が容易になる。このように、処理チャンバ１００は、堆積を改善するため比較的低い圧力を利用し、かつ洗浄性を改善するため比較的高い圧力を利用するように構成されている。
［００２６］ バルブ１８６は、第１のポンプ１８２及び第２のポンプ１８４の一方又は両方へのコンダクタンス経路を制御するために利用される。バルブ１８６はまた、処理空間１６０から左右対称にポンピングを行う。
［００２７］ 処理チャンバ１００はまた、基板搬送ポート１８５を含む。基板搬送ポート１８５は、内扉１８６Ａ及び外扉１８６Ｂによって選択的に封止される。扉１８６Ａ、１８６Ｂの各々は、アクチュエータ１８８（すなわち、扉アクチュエータ）に連結されている。扉１８６Ａ及び１８６Ｂは、処理空間１６０の真空封止を容易にする。扉１８６Ａ及び１８６Ｂはまた、処理空間１６０内で対称的なＲＦ適用及び／又はプラズマの対称性を提供する。一実施例では、少なくとも扉１８６Ａは、ステンレス鋼、アルミニウム、又はこれらの合金など、ＲＦ電力の伝導を促進する材料で形成されている。スペーサ１１０とチャンバ本体１９２の界面に配置されたＯリングなどの密封１１６は、処理空間１６０をさらに密閉することができる。処理チャンバ１００に連結されたコントローラ１９４は、処理中に処理チャンバ１００の態様を制御するように構成される。
［００２８］ スペーサ１１０は、処理空間１６０の容積をもたらす高さを含み、その高さは、約０．５インチ～約２０インチ、例えば、約０．５インチ～約３インチ、例えば、約１０インチ～約２０インチ、例えば、約１４インチ～約１６インチである。処理空間１６０の高さは、多くの利点をもたらす。１つの利点は、膜応力の低減で、これは内部で処理される基板に反りを引き起こす応力を低減する。処理空間１６０の高さは、処理空間の上部から底部までのプラズマ密度分布に影響を及ぼす。本明細書で提供される方法は、上部ＲＦ源を使用することによって、リッド１２５の一部など、チャンバ構成要素の一部に炭素膜を堆積させるのに有用な処理空間の上方部分に所定のプラズマ密度をもたらす。さらに、本明細書で提供される方法は、下方ＲＦ源を使用することにより、基板支持体１１５上に配置された基板上の膜堆積に適した処理空間の下方部分のプラズマ密度を維持する。
［００２９］ 図２は、基板支持体１１５の一実施形態を示す概略断面図である。基板支持体１１５は、静電チャック２３０を含む。静電チャック２３０は、パック２００を含む。パック２００は、その中に埋め込まれた１つ又は複数の電極２０５（例えば、第１の電極と第２の電極）を含む。第１の電極はチャック電極で、第２の電極はＲＦバイアス電極である。基板支持体１１５は、約３００ｋＨｚ～約６０ＭＨｚの周波数のＲＦ電力を第２電極に供給することによってバイアスされうる。第２の電極に供給される周波数は、パルス状であってもよい。パック２００は、セラミック材料などの誘電体材料、例えば、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）から形成されている。
［００３０］ パックは、誘電体プレート２１０とベースプレート２１５とで支持されている。誘電体プレート２１０は、石英などの電気絶縁性材料、又はＲＥＸＯＬＩＴＥ（登録商標）という商品名で販売されている高性能プラスチックなどの熱可塑性材料から形成することができる。ベースプレート２１５は、アルミニウムなどの金属材料から作られてもよい。動作中、ベースプレート２１５は、パック２００がＲＦホットである間、接地に連結されるか、又は電気的にフローティング状態にある。少なくともパック２００と誘電体プレート２１０は、絶縁体リング２２０で囲まれている。絶縁体リング２２０は、石英、シリコン、又はセラミック材料などの誘電体材料で作られてもよい。ベースプレート２１５及び絶縁体リング２２０の一部は、アルミニウムからなる接地リング２２５によって囲まれている。絶縁体リング２２０は、動作中にパック２００とベースプレート２１５との間のアーク放電を防止又は最小化する。設備ケーブル１７８の端部は、パック２００、誘電体プレート２１０及びベースプレート２１５に形成された開口部内に示されている。パック２００の電極への電力、並びに基板支持体１１５へのガス供給からの流体は、設備ケーブル１７８によって供給される。
［００３１］ エッジリングは、絶縁体リング２２０の内周に隣接して配置される。エッジリングは、石英、シリコン、架橋ポリスチレンとジビニルベンゼン（例えば、ＲＥＸＯＬＩＴＥ（登録商標））、ＰＥＥＫ、Ａｌ２Ｏ３、ＡＩＮなどの誘電体材料で構成されうる。このような誘電体材料からなるエッジリングを利用することは、プラズマ結合を変調させ、プラズマ出力を変えることなく、基板支持体上の電圧（Ｖｄｃ）などのプラズマ特性を変調させ、基板上に堆積するハードマスク膜の特性を改善することに役立つ。エッジリングの材料を通してウエハや基板とのＲＦ結合を変調させることによって、膜の弾性率と膜の応力を切り離すことができる。
［００３２］ 図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示すリッド１２５の拡大概略断面図である。１つ又は複数のチャネル１９１は、リッド１２５内の中央に位置し、図３Ａにおいて角度のついたチャネル３０２として描かれる、角度つき配向を有する。代替的に、１つ又は複数のチャネル１９１は、図３Ｂに描かれているように、実質的に垂直なチャネル３０２を有する。その他の角度、間隔、配向も想定される。
［００３３］ 図４は、本開示の実施形態による基板を処理するための方法のフロー図である。操作４０２において、ガスがチャンバの処理空間に導入される。ガスは、炭化水素ガス（例えば、Ｃ２Ｈ２）などの炭素含有ガスである。操作４０４において、約４０ＭＨｚ～約６０ＭＨｚ、例えば、約４０ＭＨｚ、又は約６０ＭＨｚの第１の周波数を有する第１の高周波（ＲＦ）電力が、チャンバのリッド１２５に供給される。第１のＲＦ源１６５は、上部ＲＦ源である。操作４０６において、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力が、処理空間内の基板支持体に配置された電極に供給される。第２の周波数は、約１０ＭＨｚ～約４０ＭＨｚ、例えば、約１３．５６ＭＨｚの周波数である。さらに、約４００ｋＨｚ～約５ＭＨｚのような低周波発生器を有する基板支持体に配置された電極に、第３のＲＦ電力が供給される。第１のＲＦ源、第２のＲＦ源、及び／又は第３のＲＦ源は、堆積中に同時かつ連続的に電力を供給する。
［００３４］ 操作４０８において、約５ＫÅ～約３μｍ、例えば、約１μｍ～約２μｍの厚さを有する膜が、基板支持体上に配置された基板上に堆積される。さらに、リッド１２５の表面３０４など、少なくとも１つのチャンバ構成要素の少なくとも一部の上方に膜が堆積される。膜は、膜堆積の間に洗浄を行わずに、１回の連続堆積で堆積される。従来の堆積処理では、基板上に炭素膜を３，０００Å以上の厚さまで堆積させる場合、所望の厚さになるまで堆積を交互に繰り返す断続的な洗浄プラズマが使用される。厚い炭素膜の中間層間における従来の洗浄処理は、膜の欠陥を最小限に抑え、チャンバ構成要素上の膜品質を管理するために使用されている。リッドの膜品質不良には、凝集力低下及び構造体との間隙形成による膜の粒状性、非均質性、多孔性の増加などがある。応力によって膜が破壊されると、粒子が膜から脱落して、基板の汚染を引き起こすことがある。追加の洗浄処理及び基板の取り外し・交換のたびに膜品質の管理を行うため、基板の処理に必要な時間が長くなり、デバイスの歩留まりに悪影響を及ぼす。さらに、厚い炭素の膜堆積中に定期的に洗浄が行われないと、リッド１２５上の膜は炭素同士の凝集が不十分となり、リッド表面３０４の膜品質が低下する。本明細書に記載の方法４００では、基板上に堆積された各中間層の後にチャンバを洗浄する必要性がなくなる。それどころか、良質な膜が、３，０００Åを超える、例えば、約５，０００Å～約３μｍ、例えば、約１．５μｍの厚さで堆積される。本明細書において、「良質な膜」とは、クラックなどの応力に誘起された不具合がない膜を指す。
［００３５］ 理論に縛られるものではないが、底部のみのＲＦ源堆積処理では、基板とリッド１２５との間に大きな間隙を有するチャンバのリッド表面３０４上の膜品質が悪くなると考えられている。大きな間隙を有するチャンバでの底部ＲＦ源構成は、チャンバの上部領域にかなり弱いプラズマ密度をもたらす。このように、底部ＲＦ源堆積処理は、基板上に良質な膜を堆積させるが、リッド面３０４上に堆積された膜は、柱状の特徴及び多孔性を有する品質の悪い炭素であり、ある厚さの堆積後には凝集不良を引き起こす。底部ＲＦ源に少量の高周波の上部ＲＦ源を加えると、処理空間の上方部分のプラズマ密度を高めることによって、リッド１２５上の膜品質を改善する。具体的には、第１のＲＦ電源は、堆積中に約２００Ｗ～約５ＫＷ、例えば、約１ＫＷ～約３ＫＷのＲＦ電力をリッド１２５に供給し、第２のＲＦ電源は、約１５００Ｗ～約６０００Ｗ、例えば、約１５００Ｗ～約４０００ＷのＲＦ電力を電極に供給する。
［００３６］ 本明細書に記載のデュアル周波数は、酸素含有ガスを用いてチャンバを洗浄するなどの、インシトゥ（その場）洗浄処理にも適している。洗浄中、第１のＲＦ源は約１ＫＷ～約３ＫＷのＲＦ電力をリッドに供給し、第２のＲＦ 電源は約１５００Ｗ～約６０００ＷのＲＦ電力を電極に供給している。また、上部ＲＦ源は処理空間の上方部分の洗浄に適しており、遠隔プラズマ源を用いた空間の洗浄が不要になる。堆積処理と同様に、本開示の洗浄処理は、約４０ＭＨｚ以上の第１の周波数を有する第１のＲＦ電力がチャンバのリッドに供給されることを含む。洗浄処理は、処理空間内の基板支持体に配置された電極に供給される第２の周波数を有する第２のＲＦ電力をさらに含む。第２の周波数は、約１０ＭＨｚ～約２０ＭＨｚであり、例えば、低周波発生装置からの約２ＭＨｚの周波数と第２の低周波発生装置からの１３．５６ＭＨｚの周波数とが組み合わされている。
［００３７］ 以上の記述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から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及び追加の実施形態を考案してもよい。本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (20)

  1. チャンバの処理空間にガスを導入することと、
    約４０ＭＨｚ以上の第１の周波数を有する第１の高周波（ＲＦ）電力を、前記チャンバのリッドに供給することと、
    前記処理空間内の基板支持体に配置されたバイアス電極に、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を供給することであって、前記第２の周波数が約１０ＭＨｚ～約４０ＭＨｚである、第２のＲＦ電力を供給することと、
    前記基板支持体上に配置された基板上に膜を堆積させることであって、前記膜が約３，０００オングストローム以上の厚さからなる、膜を堆積させることと、
    を含む方法。
  2. 前記膜は、連続堆積処理で前記基板上に堆積される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記チャンバのチャンバ構成要素の表面上の前記膜は、５，０００オングストローム以上の厚さからなる、請求項２に記載の方法。
  4. 前記膜がアモルファスカーボン膜である、請求項３に記載の方法。
  5. 前記膜の所定の堆積速度に基づいて、前記第１のＲＦ電力を調整することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
  6. 前記ガスが炭素含有ガスである、請求項１に記載の方法。
  7. 前記第１のＲＦ電力を供給することは、約２００Ｗ～約１ＫＷのＲＦ電力を供給することを含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記第２のＲＦ電力を供給することは、前記バイアス電極に約１ｋＷ～６ｋＷのＲＦ電力を供給することを含む、請求項１に記載の方法。
  9. 前記第１のＲＦ電力が第１のＲＦ源によって供給され、前記第２のＲＦ電力が第２のＲＦ源によって供給され、第３のＲＦ電力が第３のＲＦ源によって供給され、前記第２のＲＦ源が約４０ＭＨｚ以下の第２のＲＦ周波数を含み、前記第３のＲＦ源が約４００ｋＨｚ～２ＭＨｚの第３のＲＦ周波数を含み、前記第１のＲＦ電力、前記第２のＲＦ電力、及び前記第３のＲＦ電力が互いに同時に供給される、請求項１に記載の方法。
  10. チャンバを洗浄するための方法であって、
    前記チャンバの処理空間にガスを導入することと、
    約４０ＭＨｚ以上の第１の周波数を有する第１の高周波（ＲＦ）電力を、前記チャンバのリッドに供給することと、
    前記処理空間内の基板支持体に配置された電極に、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を供給することであって、前記第２の周波数が約１０ＭＨｚ～約２０ＭＨｚである、第２のＲＦ電力を供給することと、
    前記チャンバのチャンバ構成要素の表面上に配置された膜の少なくとも一部を除去することと、
    を含む、方法
  11. 前記ガスが酸素含有ガスである、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記第１のＲＦ電力を供給することは、約１Ｗ～約３ＫＷのＲＦ電力を供給することを含む、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記第２のＲＦ電力を供給することは、約１５００Ｗ～約６０００ＷのＲＦ電力を前記電極に供給することを含む、請求項１０に記載の方法。
  14. 前記基板支持体の上面から前記チャンバのリッドの最上方内面までの距離が約１インチ～約１５インチである、請求項１０に記載の方法。
  15. 前記チャンバの圧力が、前記除去中に、約０．５ｍＴｏｒｒ～約１０Ｔｏｒｒである、請求項１０に記載の方法。
  16. 基板を処理する方法であって、
    チャンバの処理空間にガスを導入することと、
    約４０ＭＨｚ以上の第１の周波数を有する第１の高周波（ＲＦ）電力を、前記チャンバのリッドに供給することと、
    前記処理空間内の基板支持体に配置された電極に、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を供給することであって、前記第２の周波数が約１０ＭＨｚ～約４０ＭＨｚである、第２のＲＦ電力を供給することと、
    前記基板支持体上に配置された前記基板と、チャンバ構成要素の少なくとも１つの表面の上に、約５ＫÅ～約３μｍの厚さを有する膜を堆積させることと、
    を含む、方法。
  17. 前記第１のＲＦ電力及び前記第２のＲＦ電力は、互いに同時に供給される、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記ガスがアセチレンを含む、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記膜がアモルファスカーボンを含む、請求項１６に記載の方法。
  20. システムのメモリに記憶されたアルゴリズムを含むシステムであって、前記アルゴリズムは、プロセッサによって実行されると、請求項１６の方法を実行させるいくつかの命令を含む、システム。
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