JP2023549786A

JP2023549786A - セラミック電極プレート付きプラズマ源

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Publication number: JP2023549786A
Application number: JP2023528134A
Authority: JP
Inventors: ロバートビー．ムーア，; ジャレッドアーマッドリー，; マークデーヴィッドシャル，; 努田中; アレキサンダーヴィー．ガラチチェンコ，; ドミートリイエー．ジルノ，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2023-11-29
Also published as: WO2022103672A1; KR20230098667A; TW202232571A; US11776793B2; US20220157569A1

Abstract

基板処理チャンバと共に使用するためのプラズマ源アセンブリが記載されている。このアセンブリは、その中に複数の開孔が形成されたセラミック下部プレートを含む。プラズマ源アセンブリを含む基板処理チャンバにおける基板の処理方法も記載されている。【選択図】図５

Description

［０００１］本開示の実施形態は、概して、基板の処理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、基板処理チャンバと共に使用するためのプラズマ源に関する。

［０００２］半導体デバイスの形成は、複数の基板処理チャンバを含む基板処理システム又はプラットフォームで一般的に行われ、これらのシステム又はプラットフォームは、クラスタツールとも称され得る。幾つかの実施例では、マルチチャンバ処理プラットフォーム又はクラスタツールの目的は、制御された環境において、基板に対して２つ以上のプロセスを順次実行することである。しかし、他の実施例では、マルチチャンバ処理プラットフォームが、基板に対して単一の処理ステップのみを実行する場合がある。基板が処理される速度を最大化するために、追加のチャンバを採用する場合がある。後者の場合、基板に対して実行されるプロセスは、通常バッチプロセスであり、比較的多数の基板、例えば２５枚又は５０枚の基板が、所定のチャンバで同時に処理される。バッチ処理は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、及び一部の化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスのように、個々の基板に対して経済的に実行可能な方法で実行するには時間がかかりすぎるプロセスに特に有益である。

［０００３］幾つかの基板処理チャンバでは、容量結合プラズマを使用して、基板に薄膜を堆積させる、又はＡＬＤもしくはＣＶＤによって基板に堆積した膜を処理する。このようなチャンバは、プラズマＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）チャンバ及びプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）チャンバと称され得る。プラズマは、金属から作られ得る上部プレート及び下部プレートの形態の２つの離間した電極間に形成される。プラズマを形成するために適切な導電性を示し、金属下部プレートに関連する金属汚染の問題を最小限に抑える下部プレートを提供する必要がある。また、ＰＥＡＬＤやＰＥＣＶＤのプロセス中に、その中をガスが通過し得る多数の小さい密集した開孔を有する下部プレートを提供する必要がある。

［０００４］本開示の１又は複数の実施形態は、上面、底面、及び外周縁部を有する導電性プレートを含む第１の電極と、上面、底面、及び外周縁部を有する導電性プレートを含む第２の電極と、第１の電極と第２の電極とを分離し、第１の電極の外周縁部及び第２の電極の外周縁部に配置された誘電体スペーサであって、第２の電極は、セラミック材料と、その中に複数の開孔とを含む、誘電体スペーサと、第１の電極に電気的に接続された給電部とを備える、プラズマ源アセンブリを対象とする。

［０００５］本開示の追加の実施形態は、上面、底面、及び外周縁部を有する導電性プレートを含む第１の電極と、上面、底面、及び外周縁部を有する導電性プレートを含む第２の電極と、第１の電極と第２の電極とを分離し、第１の電極の外周縁部及び第２の電極の外周縁部に配置された誘電体スペーサであって、第２の電極は、反応結合炭化ケイ素と、その中の複数の開孔とを含む、誘電体スペーサと、第１の電極に電気的に接続された給電部とを備える、プラズマ源アセンブリを対象とする。

［０００６］本開示の更なる実施形態は、基板処理チャンバにおける基板の処理方法を対象とし、本方法は、基板処理チャンバに基板を載置することであって、基板処理チャンバは、上面、底面、外周縁部、及びガスがそれを通って流れ得る複数の開孔を有する導電性プレートを含む第１の電極と、セラミック材料から作られ、上面、底面、外周縁部、及びガスがそれを通って流れ得る複数の開孔を有する導電性プレートを含む第２の電極と、第１の電極と第２の電極とを分離し、第１の電極の外周縁部及び第２の電極の外周縁部に配置された誘電体スペーサと、第１の電極に電気的に接続された給電部とを備える、基板処理チャンバに基板を載置することを含む。本方法は更に、第１の電極と第２の電極との間にプラズマを形成することを含む。

［０００７］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を単に示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。

本開示の１又は複数の実施形態に係るプラズマ源アセンブリを示す断面図である。本開示の１又は複数の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの一部を示す等角図である。本開示の１又は複数の実施形態に係るプラズマ源アセンブリを含む基板処理チャンバを示す断面図である。Ａ及びＢは、本開示の１又は複数の実施形態に係る底部電極の上面図である。本開示の１又は複数の実施形態に係る方法を示すフロー図である。

［００１４］本開示の実施形態は、本開示の１又は複数の実施形態に係るプラズマ源アセンブリ及びプラズマ源アセンブリを含む基板処理チャンバを提供するものである。本開示の更なる実施形態は、基板処理チャンバにおける基板の処理方法を提供するものである。

［００１５］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する用語「基板」及び「ウエハ」は互換的に使用され、いずれもプロセスが作用する表面、又は表面の一部を指す。また、基板への言及は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、基板の一部のみを指す場合があることが当業者には理解されよう。更に、基板への堆積への言及は、ベア基板と、その上に１又は複数の膜又は特徴が堆積又は形成された基板の両方を意味し得る。

［００１６］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する用語「反応性ガス」、「前駆体」、「反応物」等は互換的に使用され、基板表面と反応する種を含むガスを意味する。例えば、第１の「反応性ガス」は、単に基板の表面に吸着し、第２の反応性ガスとの更なる化学反応に利用可能であってよい。

［００１７］ここで、１又は複数の実施形態に係るプラズマ源アセンブリ１００を示す図１を参照する。図示した実施形態では、プラズマ源アセンブリ１００は、上面１０２ｔ、底面１０２ｂ及び外周縁部１０２ｐを有する導電性プレートを含む第１の電極１０２を備える。プラズマ源アセンブリ１００は更に、上面１０４ｔ、底面１０４ｂ、及び外周縁部１０４ｐを有する導電性プレートを含む第２の電極１０４を備える。本開示に図示し、説明する実施形態では、第１の電極１０２は、第２の電極１０４の上に配置され、間隙１３２によって分離されるため、第１の電極１０２は、上部プレートと称され得、第２の電極１０４は、下部プレートと称され得る。

［００１８］プラズマ源アセンブリ１００は更に、第１の電極１０２と第２の電極１０４とを分離し、第１の電極１０２の外周縁部１０２ｐ及び第２の電極１０４の外周縁部１０４ｐに配置された誘電体スペーサ１０６を備える。第１の電極１０２及び第２の電極に給電部１０８が電気的に接続されている。幾つかの実施形態では、プラズマ源アセンブリは更に、第１の電極の底面１０２ｂと誘電体スペーサ１０６との間に配置された第１のＯリング１１２を備えていてよい。１又は複数の実施形態では、第２の電極１０４の上面１０４ｔと誘電体スペーサ１０６との間に第２のＯリング１１４が配置されていてよい。１又は複数の実施形態によれば、第１の電極１０２及び第２の電極１０４の形状は概ね円形であり、第１の電極１０２及び第２の電極１０４は各々ディスク形状を有する。しかしながら、プラズマ源アセンブリは、特定の形状を有する電極に限定されない。電極がディスク形状である実施形態では、幾つかの実施形態における誘電体スペーサ１０６は、リング形状であり、第１の電極１０２及び第２の電極１０４を取り囲んでいる。図１では、誘電体スペーサ１０６は、互いに当接する２つの別々の部品で構成されたものとして図示したが、図２に示すように、誘電体スペーサ１０６は、図３に示すように、単一部品であり得る。幾つかの実施形態では、第３のＯリング１１３が第１の電極１０２の上面１０２ｔに配置され、外周縁部１０２ｐに隣接していてよい。幾つかの実施形態では、第４のＯリング１１５が第２の電極１０４の底面１０４ｂに接触し、周縁部に隣接していてよい。

［００１９］１又は複数の実施形態によれば、第１のＯリング１１２は、第１の電極１０２の外周縁部１０２ｐに隣接して位置し、第２のＯリング１１４は、第２の電極１０４の外周縁部１０４ｐに隣接して位置する。

［００２０］１又は複数の実施形態によれば、第１のＯリング１１２及び第２のＯリング１１４の各々は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の、処理チャンバの温度に耐えることができる材料を含む。幾つかの実施形態では、第３のＯリング１１３及び第４のＯリング１１５は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の、処理チャンバの温度に耐えることができる材料を含む。

［００２１］図１に示すプラズマ源アセンブリ１００は更に、誘電体スペーサ１０６を取り囲み、それと接触する導電性材料を含むパージリング１２０と、パージリング１２０と電気的に連結している給電部１０８とを備える。１又は複数の実施形態では、パージリング１２０は、アルミニウム又はステンレス鋼等の金属を含み、誘電体スペーサ１０６は、アルミナ又は石英等のセラミックから作られたリングを含む。

［００２２］図示したプラズマ源アセンブリ１００の実施形態では、第１の電極１０２及び第２の電極１０４は、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に間隙１３２を提供するように離間している。１又は複数の実施形態では、第１の電極１０２及び第２の電極１０４は、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間にプラズマを形成することを可能にする材料を含む。幾つかの実施形態では、第１の電極１０２及び第２の電極１０４は、シリコンから作られる、又はシリコンを含む。第１の電極１０２は、ドープされたシリコンを含み得る。特定の実施形態では、第２の電極１０４は、本明細書で更に説明するように、セラミック材料から作られている。

［００２３］図２に示すように、第１の電極は、ガスが第１の電極１０２を通過して間隙１３２に入ることを可能にする複数の開孔１１７を含む。幾つかの実施形態では、第２の電極１０４は、ガスが基板処理チャンバ２００のペデスタル１５２上の基板１５０に向かって通過することを可能にする複数の開孔１１９を含む。

［００２４］幾つかの実施形態では、第１のＯリング１１２は、第１の電極１０２の外周縁部１０２ｐに隣接する第１の電極の下面１０２ｂに接触している円形断面のＯリングを含み、第２のＯリング１１４は、第２の電極１０４の外周縁部１０４ｐに隣接する第２の電極１０４の上面１０４ｔに接触している円形断面のＯリングを含む。

［００２５］本開示の特定の実施形態では、プラズマ源アセンブリは、上面１０２ｔ、底面１０２ｂ及び外周縁部１０２ｐ、並びにガスがそれを通って流れ得る複数の開孔１１７を有する導電性プレートを含む第１の電極１０２を備える。上面１０４ｔ、底面１０４ｂ及び外周縁部１０４ｐ、並びにガスがそれを通って流れ得る複数の開孔１１９を有する導電性プレートを含む第２の電極１０４が存在する。図示の実施形態では、第１の電極１０２と第２の電極１０４とを分離し、第１の電極の外周縁部及び第２の電極の外周縁部に配置された誘電体スペーサ１０６が存在する。第１の電極１０２に電気的に接続された給電部１０８と、第１の電極１０２の底面１０２ｂと誘電体スペーサ１０６との間に配置された円形断面のＯリングの形態の第１のＯリング１１２とがあり、第１のＯリング１１２は、第１の電極の外周縁部１０２ｐと同軸である。第２の電極１０４の上面１１４ｔと誘電体スペーサ１０６との間に配置された円形断面のＯリングの形態の第２のＯリング１１４があり、第２のＯリング１１４は、第２の電極１０４の外周縁部１０４ｐと同軸である。

［００２６］図３に示すように、プラズマ源アセンブリ１００は、例えばＰＥＡＬＤ又はＰＥＣＶＤチャンバ等の基板処理チャンバ２００に組み込むことができる。プラズマ源は、セラミック等の絶縁体材料を含むアイソレータ１４０と、金属を含むリッド１４２とを含み得る。プラズマ源アセンブリは更に、導管の形状のガス入口１６０を含む。ガス入口１６０は、処理ガス、例えばアルゴン又はプラズマを形成するための他の適切なガスを供給するためのガス供給部に接続される。給電部１０８は、無線周波数（ＲＦ）又はマイクロ波電源等の適切な電源に接続される。基板処理チャンバ２００は、エンクロージャ１７０の中にあってよい。基板１８０は、サセプタ又は他の適切な基板支持体であってよい基板支持体１７２上に載置され得る。プラズマの周波数は、使用される特定の反応性種に応じて調整され得る。好適な周波数は、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ及び１００ＭＨｚを含むが、これらに限定されない。

［００２７］ここで、第２の電極１０４の代替実施形態を示す図４Ａ及び図４Ｂを参照する。１又は複数の実施形態によれば、第２の電極１０４（又は下部プレート）は、セラミック材料を含む。１又は複数の実施形態に従って本明細書で使用する「セラミック材料」は、無機質で非金属の材料を指す。セラミック材料の非限定的な例としては、炭化ケイ素、シリコン処理された炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、シリコン処理されたホウ化ケイ素、窒化ケイ素、シリコン処理された窒化ケイ素、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、金属基複合セラミック、例えばＡｌ／ＳｉＣ、ＡｌＳｉＢ、ＡｌＳｉＮ、等が挙げられる。幾つかの実施形態では、第２の電極は、シリコン、モリブデン、レニウム又はタングステン等の耐火金属を含む。

［００２８］１又は複数の実施形態では、下部プレートは、反応結合セラミック材料を含む。１又は複数の実施形態に従って本明細書で使用する「反応結合セラミック材料」は、第１の元素が第２の元素に注入されたセラミック材料を指す。例えば、本明細書で更に説明するように、反応結合炭化ケイ素は、炭素に注入されたシリコンを含む。

［００２９］１又は複数の実施形態に従って本明細書で使用する「反応結合」は、多孔質セラミックプリフォームが２つ以上の元素のインシトゥ化学反応によって緻密化するプロセスを指す。反応結合窒化ケイ素は、下部プレートの形状に形成され、その後、窒素／水素又は窒素／ヘリウムの混合雰囲気中で高温、例えば、１２００℃から１２５０℃で反応させた微細に分割したシリコン粉末から作られる。窒素は多孔質体に浸透し、シリコンと反応して孔内に窒化ケイ素を形成する。次に、この部品はシリコンの融点直下の１４００℃等の第２の高温に加熱される。窒素の流量と加熱速度は厳密に制御され、反応結合の全プロセスは最長で２週間にも及ぶ。窒化処理では、最大で６０％の重量増加が生じるが、窒化処理中の寸法変化は０．１％未満である。反応結合は、「ネットシェイプ」プロセスと呼ばれることもあり、優れた寸法制御を可能にし、焼成後に必要な高価な機械加工及び仕上げの量を削減することができる。１又は複数の実施形態では、反応結合は焼結助剤を利用しないため、反応結合窒化ケイ素部品の高温強度及び耐クリープ性は、プラズマ源下部プレート用途に許容される。

［００３０］幾つかの実施形態によれば、反応結合炭化ケイ素は、炭化ケイ素と炭素の微細に分割した均質混合物から製造される。この混合物から形成された部品は、高温で液体又は蒸気のシリコンに暴露される。シリコンは炭素と反応し、更に炭化ケイ素を形成し、元の粒子を互いに結合させる。シリコンはまた、残っている全ての空孔を埋める。反応結合炭化ケイ素は、焼結時の寸法変化がわずかである。反応結合部品は、シリコンの融点まで温度が上昇しても、ほぼ一定の強度を示す。

［００３１］反応結合炭化ケイ素の製造プロセスには、液体又は蒸気との反応もしくは液体又は蒸気からの堆積によって孔に充填する浸透が含まれる場合がある。液体反応の場合、この技法は溶融浸透と呼ばれ、蒸気相の場合、化学蒸気浸透と呼ばれる。

［００３２］幾つかの実施形態では、反応結合炭化ケイ素は、シリコン処理された炭化ケイ素と呼ばれ、シリコン浸透セラミックと呼ばれることがある。浸透は、材料に、プラズマ源下部プレートの要件に調整され得る機械的、熱的、及び電気的特性の独特の組み合わせを付与する。

［００３３］したがって、幾つかの実施形態によれば、反応結合プロセス及び反応結合セラミックの特徴は、出発材料中のポア空間が浸透によって充填されることである。したがって、名目上、処理中に体積変化は生じない。これは、焼結及び熱プレスプロセスで部品の収縮（通常は２０％の線収縮）によってポア空間が閉じられるのと比較して、非常に異なっている。反応結合セラミックの別の特徴は、溶融したＳｉが水と同じように固化すると膨張することである。そのため、完成した反応結合セラミックは、完全な緻密性を持つ。

［００３４］１又は複数の実施形態によれば、セラミック材料、金属マトリックス複合材又は反応結合セラミックは、その後、下部プレートを形成するために複数の開孔を含むように機械加工される。したがって、幾つかの実施形態では、直径Ｄ_ｅ及び厚さＴを有する第２の電極１０４（又は下部プレート）を提供するために、プレートを所望の形状、例えばディスクの形状に形成する。例えばＳｉＣ等のセラミック材料又は本明細書に開示される他の材料のいずれかを反応結合させることによってプレートを形成した後に、図４Ａ及び図４Ｂに示すようにディスクに開孔１１９を機械加工する。図４Ａでは、図示した開孔１１９は丸形又は円形であり、各開孔は直径Ｄ_ａを有する。図４Ｂでは、開孔１１９ｓは、長さＬ及び幅Ｗを有する細長いスロットの形態である。

［００３５］１又は複数の実施形態によれば、第１の電極１０２の開孔１１７及び第２の電極１０４の開孔１１９が丸形である実施形態では、第１の電極の開孔１１７及び第２の電極１０４の開孔は、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満又は０．５ｍｍ未満の直径を有し、開孔１１７により、ガスが第１の電極１０２を通過して間隙１３２に入ることが可能になる。また、図４Ａの開孔１１９の直径Ｄ_ａ又は図４Ｂの第２の電極１０４の開孔１１９ｓの長さＬ及び幅Ｗは、第２の電極１０４の開孔１１９の面積の合計を第２の電極１０４上面の面積で割ったものからなる開口面積率を提供するため、荷電イオンのみが第２の電極１０４の開孔１１９又は１１９ｓを通過する。

［００３６］幾つかの実施形態では、第２の電極１０４のすべての開孔１１９の開口面積率は、すべての開孔１１９又は１１９ｓの開口面積の合計を第２の電極１０４の上面の面積で割ったものと等しい。図４Ａに示すような丸形又は円形の開孔１１９の場合、開孔１１９のおおよその開口面積率は、第２の電極１０４の６７％を超えないように制限される。図４Ｂに示す形態の細長いスロットの開孔１１９ｓは、第２の電極１０４の上面の面積の６７％を超える、６８％を超える、６９％を超える又は７０％を超える第２の電極１０４の開口面積率を提供する。円形電極における第２の電極１０４の上面の面積はπｒ^２に等しく、ｒは第２の電極１０４の直径Ｄ_ｅの１／２であることが理解されよう。１又は複数の実施形態によれば、図４Ｂの開孔１１９は、１ｍｍの幅Ｗと、幅Ｗの２倍から３倍の範囲、例えば２Ｗ、２．１Ｗ、２．２Ｗ、２．３Ｗ、２．４Ｗ、２．５Ｗ、２．６Ｗ、２．７Ｗ、２．８Ｗ、２．９Ｗ、又は３Ｗの長さとを有する細長いスロットの形態である。幾つかの実施形態では、第２の電極１０４の厚さは、１ｍｍから２ｍｍの範囲である。

［００３７］１又は複数の実施形態によれば、開口面積率を最大化するための開孔１１９又は１１９ｓの高密度は、開孔１１９又は１１９ｓの超音波加工により達成される。超音波加工は、微細な研磨粒子の存在下で材料表面に対するツールの高周波、低振幅振動を利用することによって、部品の表面から材料を除去するプロセスである。超音波加工ツールは、０．０５から０．１２５の振幅で部品の表面に対して垂直又は直交方向に移動する。微細な研磨粒子は水と混合されてスラリを形成し、部品及びツールの先端部全体に分配される。図４Ａに示すような丸形の開孔１１９又は図４Ｂに示すような細長いスロットである開孔１１９ｓを形成する従来の機械的プロセスは、マイクロクラックによる第２の電極１０４の脆化を引き起こすことなくシリコンに形成することは困難であると判断された。超音波加工により、セラミック材料、特に反応結合炭化ケイ素等の反応結合セラミック材料から作られた図４Ａ及び図４Ｂに示す第２の電極１０４等のセラミック電極に開孔を形成できることがわかっている。他の実施形態では、図４Ａに示すような丸形である開孔１１９又は図４Ｂに示すような細長いスロットである開孔１１９ｓは、レーザ穿孔又は自由形レーザ切除等のレーザ切除によって形成される。レーザ穿孔及びレーザ切除により、セラミック材料、特に、反応結合炭化ケイ素等の反応結合セラミック材料から作られた図４Ａ及び図４Ｂに示す第２の電極１０４等のセラミック電極に開孔を形成できることがわかっている。

［００３８］１又は複数の実施形態では、第２の電極における開孔は、超音波加工された開孔、例えば、丸形の又は細長いスロットである超音波加工された開孔である。開孔が円形の超音波加工された開孔である実施形態では、電極の開孔は、電極の上面の面積の最大６７％の開口面積を有する。開孔が細長いスロットの超音波加工された開孔である実施形態では、電極の開孔は、電極の上面の面積の６７％を超える、６８％を超える、６９％を超える又は７０％を超える開口面積を有する。

［００３９］１又は複数の実施形態では、第２の電極の開孔は、丸形の又は細長いスロットであるレーザで形成された開孔、例えばレーザで穿孔された開孔又はレーザで切除された開孔である。開孔がレーザで切除された又はレーザで穿孔された開孔等の丸形のレーザで形成された開孔である実施形態では、電極の開孔は、電極の上面の面積の最大６７％の開口面積を有する。開孔がレーザで切除された又はレーザで穿孔された開孔等の細長いスロットのレーザで形成された開孔である実施形態では、電極の開孔は、電極の上面の面積の６７％を超える、６８％を超える、６９％を超える又は７０％を超える開口面積を有する。

［００４０］１又は複数の実施形態によれば、第２の電極材料の選択が、本明細書に記載の材料のうちの１つ、例えばセラミック材料、反応結合炭化ケイ素等の反応結合セラミック材料であることにより、従来の金属電極に関連する金属汚染の問題を最小限に抑えながら、必要な電気的特性を有する電極を製造することができる。本明細書に記載の超音波加工又はレーザ加工の使用は、他の製造方法に固有のコスト及び製造上の制限を緩和し、したがって、電極の上面の面積の６７％を超える、６８％を超える、６９％を超える、７０％を超える等の高い電極の上面の開口面積率を有するより広い範囲の形状寸法の開孔が可能になる。更に、セラミック材料、特に反応結合炭化ケイ素等の反応結合セラミック材料は、プラズマ処理条件中に破損することなく電極の強度及び耐久性を維持しながら、電極の上面の開孔の高い密度及び開口面積率を形成することを可能にする。

［００４１］ここで、基板処理チャンバにおける基板の処理方法５００に関連する別の態様を示す図５を参照する。本方法は、５１０において、基板処理チャンバに基板を載置することを含む。基板処理チャンバは、本明細書に図示し説明するチャンバと同様であってよく、幾つかの実施形態では、上面、底面、外周縁部、及びガスがそれを通って流れ得る複数の開孔を有する導電性プレートを含む第１の電極と；セラミック材料から作られ、上面、底面、外周縁部、及びガスがそれを通って流れ得る複数の開孔を有する導電性プレートを含む第２の電極と；第１の電極と第２の電極とを分離し、第１の電極の外周縁部及び第２の電極の外周縁部に配置された誘電体スペーサと；第１の電極に電気的に接続された給電部とを含む。方法５００は更に、５２０において、ガスをチャンバに流すことと、５３０において、給電部に電力を印加することとを含み得る。５４０において、本方法は、第１の電極と第２の電極との間にプラズマを形成又は衝突させることを含む。

［００４２］１又は複数の方法の実施形態では、セラミック材料は、反応結合セラミック材料を含む。１又は複数の方法の実施形態では、反応結合セラミック材料は、反応結合炭化ケイ素を含む。１又は複数の方法の実施形態では、複数の開孔は、幅と、幅よりも大きい長さとを有する細長いスロットを含む。

［００４３］１又は複数の方法の実施形態では、スロットの長さは、幅の２倍から３倍の範囲である。１又は複数の方法の実施形態では、第２の電極上面は面積を有し、複数のスロットは、第２の電極上面の面積の６８％を超える開口面積を画定する。

［００４４］１又は複数の方法の実施形態では、開孔は、レーザで形成された開孔である。１又は複数の方法の実施形態では、開孔は、レーザで穿孔された開孔である。１又は複数の方法の実施形態では、開孔は、超音波加工された開孔である。

［００４５］１又は複数の実施形態によれば、基板は、層を形成する前及び／又は層を形成した後に、処理に供される。この処理は、同じチャンバで、又は１又は複数の別個の処理チャンバで実行することができる。幾つかの実施形態では、基板は、更なる処理のために、第１のチャンバから別個の第２のチャンバに移動される。基板は、第１のチャンバから別個の処理チャンバに直接移動させることができる、又は第１のチャンバから１又は複数の移送チャンバに移動させ、その後所望の別個の処理チャンバに移動させることができる。従って、処理装置は、移送ステーションと連結した複数のチャンバを含み得る。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタシステム」等と称され得る。

［００４６］一般に、クラスタツールは、基板の中心探し及び配向、ガス抜き、アニール、堆積及び／又はエッチングを含む種々の機能を実行する複数のチャンバを含むモジュールシステムである。１又は複数の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバと中央移送チャンバとを含む。中央移送チャンバは、処理チャンバとロードロックチャンバとの間で基板を行ったり来たりさせるロボットを収納し得る。移送チャンバは、通常、真空条件に維持され、基板をあるチャンバから別のチャンバへ、及び／又はクラスタツールの前端に位置決めされたロードロックチャンバへ行ったり来たりさせるための中間ステージを提供する。本開示に適合させることができる２つの周知のクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）及びＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、いずれもカリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されている。しかし、チャンバの正確な配置及び組み合わせは、本明細書に記載のプロセスの特定のステップを実行する目的で変更することができる。使用され得る他の処理チャンバには、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、化学洗浄、ＲＴＰ等の熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、水酸化及び他の基板プロセスが含まれるが、これらに限定されない。堆積プロセス、例えばＣＬＤ、ＡＬＤ、ＣＶＤのいずれも、本明細書に記載のプラズマ源アセンブリを含む基板処理チャンバで実行され得る。上記の場合、これらのプロセスは、プラズマＣＬＤ、ＡＬＤ、又はＣＶＤと称され得る。クラスタツール上のチャンバでプロセスを実施することにより、後続の膜を堆積させる前に酸化させることなく、大気中の不純物による基板の表面汚染を回避することができる。

［００４７］１又は複数の実施形態によれば、基板は継続的に真空条件下又は「ロードロック」条件下にあり、１つのチャンバから次のチャンバに移動されるときに周囲空気に暴露されることはない。したがって、移送チャンバは真空下にあり、真空圧力下で「ポンプダウン」される。不活性ガスが、処理チャンバ又は移送チャンバに存在していてよい。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、基板の表面に層を形成した後、反応物の一部又は全部を除去するためのパージガスとして使用される。１又は複数の実施形態によれば、パージガスは、反応物が堆積チャンバから移送チャンバへ及び／又は追加の処理チャンバへ移動するのを防ぐために、堆積チャンバの出口で注入される。したがって、不活性ガスの流れは、チャンバの出口でカーテンを形成する。

［００４８］処理中、基板は加熱又は冷却され得る。そのような加熱又は冷却は、基板支持体（例えば、サセプタ）の温度を変化させること、及び加熱又は冷却されたガスを基板表面に流すことを含むが、これらに限定されない任意の適切な手段によって達成することができる。幾つかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を導電的に変化させるように制御することができるヒータ／クーラを含む。１又は複数の実施形態では、採用されるガス（反応性ガス又は不活性ガスのいずれか）は、基板温度を局所的に変化させるために加熱又は冷却される。幾つかの実施形態では、基板温度を対流的に変化させるために、基板表面に隣接するチャンバ内にヒータ／クーラが位置決めされる。

［００４９］基板は、処理中に静止していてもよい、又は回転していてもよい。回転する基板は、連続的に又は不連続なステップで回転させることができる。例えば、基板は、プロセス全体を通して回転させることができる、又は異なる反応性ガス又はパージガスへの曝露の間に基板を少量だけ回転させることができる。処理中に基板を（連続的又は段階的に）回転させることで、例えば、ガス流形状の局所的な変動の影響を最小限に抑えて、より均一な堆積又はエッチングを行うことができる。

［００５０］前述の内容は本発明の実施形態を対象としているが、以下の特許請求の範囲によって決定されるその基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することが可能である。

Claims

プラズマ源アセンブリであって、
上面、底面、及び外周縁部を有する導電性プレートを含む第１の電極と、
上面、底面、及び外周縁部を有する導電性プレートを含む第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極とを分離し、前記第１の電極の外周縁部及び前記第２の電極の外周縁部に配置された誘電体スペーサであって、前記第２の電極はその中に複数の開孔を含み、セラミック材料を含む、誘電体スペーサと、
前記第１の電極に電気的に接続された給電部と
を備える、プラズマ源アセンブリ。
前記セラミック材料は、反応結合セラミック材料を含む、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
前記反応結合セラミック材料は、反応結合炭化ケイ素を含む、請求項２に記載のプラズマ源アセンブリ。
複数の開孔は、幅と、前記幅より大きい長さとを有する細長いスロットを含む、請求項２に記載のプラズマ源アセンブリ。
前記長さは、前記幅の２倍から３倍の範囲である、請求項４に記載のプラズマ源アセンブリ。
第２の電極の上面は面積を有し、複数の細長いスロットは、前記第２の電極の上面の面積の６８％を超える開口面積を画定する、請求項５に記載のプラズマ源アセンブリ。
前記開孔は、レーザで形成された開孔である、請求項４に記載のプラズマ源アセンブリ。
前記開孔は、レーザで穿孔された開孔である、請求項７に記載のプラズマ源アセンブリ。
前記開孔は、超音波加工された開孔である、請求項４に記載のプラズマ源アセンブリ。
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に間隙を提供するように離間している、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
プラズマ源アセンブリであって、
上面、底面、及び外周縁部を有する導電性プレートを含む第１の電極と、
上面、底面、及び外周縁部を有する導電性プレートを含む第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極とを分離し、前記第１の電極の外周縁部及び前記第２の電極の外周縁部に配置された誘電体スペーサであって、前記第２の電極は、反応結合炭化ケイ素と、その中の複数の開孔とを含み、前記複数の開孔は、幅と、前記幅の２倍から３倍大きい範囲の長さを有する細長いスロットを含む、誘電体スペーサと、
前記第１の電極に電気的に接続された給電部と
を備える、プラズマ源アセンブリ。
基板処理チャンバにおける基板の処理方法であって、
前記基板処理チャンバに基板を載置することであって、前記基板処理チャンバは、
上面、底面、外周縁部、及びガスがそれを通って流れ得る複数の開孔を有する導電性プレートを含む第１の電極と、
セラミック材料から作られ、上面、底面、外周縁部、及びガスがそれを通って流れ得る複数の開孔を有する、導電性プレートを含む第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極とを分離し、前記第１の電極の外周縁部及び前記第２の電極の外周縁部に配置された誘電体スペーサと、
前記第１の電極に電気的に接続された給電部と
を備える、前記基板処理チャンバに基板を載置することと、
前記第１の電極と前記第２の電極との間にプラズマを形成することと
を含む方法。
前記セラミック材料は、反応結合セラミック材料を含む、請求項１２に記載の方法。
前記反応結合セラミック材料は、反応結合炭化ケイ素を含む、請求項１３に記載の方法。
複数の開孔は、幅と、前記幅より大きい長さとを有する細長いスロットを含む、請求項１３に記載の方法。
前記長さは、前記幅の２倍から３倍の範囲である、請求項１５に記載の方法。
第２の電極の上面は面積を有し、複数の細長いスロットは、前記第２の電極の上面の面積の６８％を超える開口面積を画定する、請求項１６に記載の方法。
前記開孔は、レーザで形成された開孔である、請求項１５に記載の方法。
前記開孔は、レーザで穿孔された開孔である、請求項１８に記載の方法。
前記開孔は、超音波加工された開孔である、請求項１５に記載の方法。