JP6602370B2 - 均一なプラズマ処理のためのノズル - Google Patents

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Description

［０００１］本出願は、２０１４年８月５日に出願の「ＮＯＺＺＬＥ ＦＯＲ ＵＮＩＦＯＲＭ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」と題する先行米国非仮特許出願第１４／４６１，３１８号の優先権を主張し、その出願全体は、ここで参照することによって本願の一部をなしている。
［０００２］本発明の実施形態は、電子装置の製造分野に関し、より具体的には、均一なプラズマ処理のためのノズルの製造に関する。
［０００３］現在、多くの電子システム、例えば高電圧集積回路（ＩＣ）、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、光電子工学、及び他の電子システムでは、高アスペクト比のビア及びトレンチが必要とされる。一般に、例えばビア、トレンチ、ピラー（ｐｉｌｌａｒ）等の電子部品の製造には、半導体基板のエッチングが伴う。通常、高アスペクト比のＳｉ貫通電極（ＴＳＶ）及びトレンチは、プラズマエッチングと堆積モードとを交互に繰り返すボッシュ法を使用して製造される。通常、ボッシュ法では、プラズマ堆積及びエッチングモードを交互に繰り返し使用して、垂直方向にビアをエッチングしながら、ポリマー側面のパッシベーション層を形成する。
［０００４］現在、堆積されるポリマーのパッシベーション層は、好ましくない非均一形状を有する。ビアの製造は現在、既存の標準ノズルに限定されている。
［０００５］一般に、ウエハ全体での非均一なプラズマエッチング及び堆積は、電子部品（例：ピラー、ビア、及びトレンチ）の形状の変化につながる。つまり、プラズマ堆積及びエッチング工程のいずれかのいかなる非均一性も、ビア深さの均一性だけでなく、ウエハ全体の形状均一性にも大きな影響を与えうるということである。更に、ウエハ全体での非均一なプラズマエッチング及び堆積により、電子装置の欠陥（例：縞、湾曲及び先細り）が生じうる。このため、ウエハ全体でのプラズマエッチング及び堆積の非均一性は、歩留まりに影響を与え、電子装置の製造コストを上げることになる。
［０００６］均一なプラズマ処理のためのノズルを提供する方法及び装置が記載されている。一実施形態では、均一なプラズマ処理のためのノズルは、入口部及び出口部を備える。入口部は、垂直軸に対してほぼ平行に延びている側面を有する。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、入口部に連結されている。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。
［０００７］一実施形態では、均一なプラズマ処理のためのノズルは、入口部と出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、入口部に連結されている。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。少なくとも１つのガスチャネルは、垂直軸に対してある角度をなして延びている。
［０００８］一実施形態では、均一なプラズマ処理のためのノズルは、入口部と出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、入口部に連結されている。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。入口部と出口部との間に空洞がある。
［０００９］一実施形態では、均一なプラズマ処理のためのノズルは、入口部と出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、入口部に連結されている。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、凸形状を有する。
［００１０］一実施形態では、均一なプラズマ処理のためのノズルは、入口部と出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、入口部に連結されている。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、凹形状を有する。
［００１１］一実施形態では、均一なプラズマ処理のためのノズルは、入口部と出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、入口部に連結されている。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、少なくとも１つの段を備える。
［００１２］一実施形態では、均一なプラズマ処理のためのノズルは、入口部と出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、入口部に連結されている。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、垂直軸に対してある角度をなして延びる側面を備える。
［００１３］一実施形態では、均一なプラズマ処理のためのノズルは、入口部と出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、入口部に連結されている。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口の数は、ガスチャネルの数を上回る。
［００１４］一実施形態では、プラズマ処理システムは、処理チャンバと、プラズマ源、及びガスを受け入れて、処理チャンバにおいてプラズマを生成するためにプラズマ源に連結されたノズルとを備える。処理チャンバは、基板を含むワークピースを保持するペデスタルを備える。ノズルは、入口部と、入口部に連結された出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を備える。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。
［００１５］一実施形態では、プラズマ処理システムは、処理チャンバと、プラズマ源、及びガスを受け入れて、処理チャンバにおいてプラズマを生成するためにプラズマ源に連結されたノズルとを備える。処理チャンバは、基板を含むワークピースを保持するペデスタルを備える。ノズルは、入口部と、入口部に連結された出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を備える。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。少なくとも１つのガスチャネルは、垂直軸に対してある角度をなして延びている。
［００１６］一実施形態では、プラズマ処理システムは、処理チャンバと、プラズマ源、及びガスを受け入れて、処理チャンバにおいてプラズマを生成するためにプラズマ源に連結されたノズルとを備える。処理チャンバは、基板を含むワークピースを保持するペデスタルを備える。ノズルは、入口部と、入口部に連結された出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を備える。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。入口部と出口部との間に空洞がある。
［００１７］一実施形態では、プラズマ処理システムは、処理チャンバと、プラズマ源、及びガスを受け入れて、処理チャンバにおいてプラズマを生成するためにプラズマ源に連結されたノズルとを備える。処理チャンバは、基板を含むワークピースを保持するペデスタルを備える。ノズルは、入口部と、入口部に連結された出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を備える。入口部は、複数のガスチャネルを備える。出口部は、複数の出口を備える。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、凸形状を有する。
［００１８］一実施形態では、プラズマ処理システムは、処理チャンバと、プラズマ源と、ガスを受け入れて、処理チャンバにおいてプラズマを生成するためにプラズマ源に連結されたノズルとを備える。処理チャンバは、基板を含むワークピースを保持するペデスタルを備える。ノズルは、入口部と、入口部に連結された出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を含む。入口部は、複数のガスチャネルを含む。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、凹形状を有する。
［００１９］一実施形態では、プラズマ処理システムは、処理チャンバと、プラズマ源と、ガスを受け入れて、処理チャンバにおいてプラズマを生成するためにプラズマ源に連結されたノズルとを備える。処理チャンバは、基板を含むワークピースを保持するペデスタルを備える。ノズルは、入口部と、入口部に連結された出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を含む。入口部は、複数のガスチャネルを含む。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、少なくとも１つの段を含む。
［００２０］一実施形態では、プラズマ処理システムは、処理チャンバと、プラズマ源と、ガスを受け入れて、処理チャンバにおいてプラズマを生成するためにプラズマ源に連結されたノズルとを備える。処理チャンバは、基板を含むワークピースを保持するペデスタルを備える。ノズルは、入口部と、入口部に連結された出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を含む。入口部は、複数のガスチャネルを含む。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、垂直軸に対してある角度をなして延びる側面を含む。
［００２１］一実施形態では、プラズマ処理システムは、処理チャンバと、プラズマ源と、ガスを受け入れて、処理チャンバにおいてプラズマを生成するためにプラズマ源に連結されたノズルとを備える。処理チャンバは、基板を含むワークピースを保持するペデスタルを備える。ノズルは、入口部と、入口部に連結された出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を含む。入口部は、複数のガスチャネルを含む。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口の数は、ガスチャネルの数を上回る。
［００２２］一実施形態では、複数のガスチャネルを備えるノズルの入口部が形成される。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部に連結された出口部が形成される。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。
［００２３］一実施形態では、複数のガスチャネルを備えるノズルの入口部が形成される。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部に連結された出口部が形成される。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。少なくとも１つのガスチャネルは、垂直軸に対してある角度をなしている。
［００２４］一実施形態では、複数のガスチャネルを備えるノズルの入口部が形成される。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部に連結された出口部が形成される。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。入口部と出口部との間に空洞が形成される。
［００２５］一実施形態では、複数のガスチャネルを備えるノズルの入口部が形成される。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部に連結された出口部が形成される。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、凸形状を有する。
［００２６］一実施形態では、複数のガスチャネルを備えるノズルの入口部が形成される。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部に連結された出口部が形成される。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、凹形状を有する。
［００２７］一実施形態では、複数のガスチャネルを備えるノズルの入口部が形成される。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部に連結された出口部が形成される。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口の数は、ガスチャネルの数を上回る。
［００２８］一実施形態では、複数のガスチャネルを備えるノズルの入口部が形成される。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部に連結された出口部が形成される。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。出口部は、少なくとも１つの段を含む。
［００２９］本発明の他の特徴は、以下の添付図面及び詳細説明から明らかとなるだろう。
［００３０］同じ要素が同じ参照番号で示される下記の添付図面において、本書に記載される実施形態は単なる例に過ぎず、限定するものではない。
本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。 プラズマ処理の均一性を高めるプラズマシステムの一実施形態を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るプラズマ処理チャンバの三次元図である。 本発明の一実施形態に係るプラズマチャンバに配置されたウエハの上のノズルを通って流れるガスの速度分布を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電子デバイス構造を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る開口部９０４へのパッシベーション層９０８の堆積を示す、図９Ａと同様の図９１０である。 本発明の一実施形態に係る開口部９０４の底部のパッシベーション層を通る素子層の一部のエッチングを示す、図９Ｂと同様の図９２０である。 本発明の一実施形態に従って、図９Ｂ及び図９Ｃに示すエッチング及び堆積工程を多数回繰り返した後の図９３０である。 本発明の一実施形態に係る様々なノズルの設計に対するガス速度を示すグラフである。
［００４４］下記の説明において、本発明の一又は複数の実施形態を詳細に理解することができるようにするために、特定材料、化学的性質、要素の寸法等の多数の詳細情報が記載されている。しかしながら当業者には、本発明の一又は複数の実施形態がこれらの具体的な詳細がなくとも実践可能であることが、明らかになろう。他の例では、本記載内容が無用に曖昧にならないように、半導体の製造プロセス、技法、材料、機器等をあまり詳しく説明していない。本書に含まれた記載内容を用いることで、当業者が必要以上の実験を行うことなく、適切な機能性を実行することが可能になるだろう。
［００４５］本発明の特定の例示の実施形態を記載し、添付の図面に示したが、上記実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明を限定するものではなく、当業者が他の変形例を発想することが可能であるため、本発明が、図示し記載した特定の構造物及び配置に限定されないことを理解すべきである。
［００４６］本明細書全体を通じて、「ある実施形態」又は「別の実施形態」、又は「一実施形態」 への言及は、実施形態との関連で述べられる特定の特徴、構造、又は特質が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、「ある実施形態で」又は「一実施形態で」とのフレーズが本明細書の様々な箇所で現れたとしても、必ずしも同じ実施形態をさすものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特質は、一つ又は複数の実施形態において、任意の適当な方法で組み合わされ得る。
［００４７］更に、本発明の態様が、１つの開示の実施形態の全ての特徴を有するわけではない。従って、発明を実施するための形態の後の特許請求の範囲は、これにより明示的にこの発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は、本発明の単独の実施形態として自立するものである。本発明は幾つかの実施形態の観点から記載されているが、当業者には、本発明が記載された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の要旨及び範囲内で、修正及び変更を伴って実施され得ることが認識されよう。従って、本記載内容は例であって、限定的なものではないと見なされるべきである。
［００４８］プラズマ処理のための、ウエハに対してほぼ平行に均一性を高めるシャワーノズルを提供する方法及び装置が記載される。既存のガスノズルが有する水平及び垂直ガスチャネルは数が限定されており、ウエハ全体において均一なガス流速度分布を提供するものではない。
［００４９］一実施形態では、プラズマ処理のための、ウエハに対してほぼ平行に均一性を高めるシャワーノズルは、入口部と出口部とを備える。入口部は、垂直軸にほぼ平行する側面を有する。入口部は、複数のガスチャネルを含む。出口部は、入口部に連結される。出口部は、複数の出口を含む。少なくとも１つの出口は、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。一実施形態では、ノズルは、以下に更に詳しく記載するように、既存のノズル設計のガスのシャワーよりはるかに均一なガスのシャワーをウエハに分配し、ウエハに対してほぼ平行にプラズマ処理の均一性を有利に高める。
［００５０］一実施形態では、ノズルにより、以下に更に詳しく記載するように、ノズルにおける局所的なプラズマ点火が有利に防止される。本書に記載されるノズルの実施形態は以下に更に詳しく記載するように、簡単に組み立てられ、既存のプラズマチャンバリッド上に設置され、製造コストを有利に下げることができる。一実施形態では、以下に更に詳しく記載するように、ノズルにより、ウエハ中心での速度が既存のノズル設計の速度よりも速いガス流が得られる。一実施形態では、以下に更に詳しく記載するように、ノズルは、ウエハ中心での速度が既存のノズル設計の速度よりも速いガス流を有利に放出する。
［００５１］一般に、プラズマ処理用ノズルは、プラズマ処理チャンバにおいてガス流の特性（例：率、速度、方向、質量、形状、圧力、又はこれら任意の組み合わせ）を制御するように設計されたデバイスである。一実施形態では、プラズマの堆積及びエッチングの均一性は、チャンバ内のガス分布によって変化する。一実施形態では、エッチング均一性は、チャンバ内のガス分布よりも誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）電力分布により依存する一方で、ポリマー堆積の均一性は、ＩＣＰ電力分布よりもガス分布からより大きく影響される。一実施形態では、既存のノズルの欠点を特定し、プラズマ処理チャンバ内のウエハ上のガス流分布を均一にするノズルを開発するために、計算流体力学（ＣＦＤ）に基づくモデリングが使用される。
［００５２］一実施形態では、以下の図１〜５に関して記載する入口部と出口部とを備えるノズルは、ノズルの出口部によりウエハ上に均一なガスのシャワーが分配されるという利点を提供する。一実施形態では、図１〜５に関して記載するノズルのガスチャネル設計により、ノズルにおける局所的なプラズマ点火が有利に防止される。一実施形態では、以下の図３〜５に関して記載する２点ノズルは、ウエハにシャワー状の滑らかな流れを放出するために、入口部と出口部との間の空洞内にガスが蓄積することを可能にするという利点を提供する。
［００５３］図１は、本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。図１００は、ノズル上面の三次元図である。図１１０は、ノズル底面の三次元図である。図１２０は、Ａ−Ａ´軸にほぼ平行するノズルの断面図である。図１に示すように、ノズルは入口部１０１と出口部１０６とを備える。出口部１０６と入口部１０１とにより、空洞のない１つの連続的な部品が形成される。入口部１０１は、垂直Ｙ軸１１２にほぼ平行する側面１０４を含む。一実施形態では、入口部１０１は円筒形状を有する。一実施形態では、出口部１０６は円筒形状を有する。入口部は、水平Ｘ軸１１１にほぼ平行する上面１０５を有する。一実施形態では、上面１０５は、処理チャンバの既存のリッド設計との整合性を提供するように構成される。入口部は、上面１０５から下の出口部１０６まで貫通するガスチャネル１０２及び１０３等の複数のガスチャネルを含む。上面１０５を貫通するガスチャネルは、図１００において複数の入口孔として示されている。図１２０に示すように、例えばガスチャネル１０２等の少なくとも１つのガスチャネルが、垂直Ｙ軸に対してある角度１２３をなして延びている。図１２０に示すように、例えばガスチャネル１０３等の少なくとも１つのガスチャネルが、垂直Ｙ軸にほぼ平行して延びている。
［００５４］出口部１０６は、入口部１０１の下にある。出口部１０６は、出口部１０６の底部を貫通するガス出口１０７、ガス出口１０８、及びガス出口１２６等の複数のガス出口とを含む。外側部分５０６の底部を貫通するガス出口は、図１１０の複数の出口孔によって示される。図１１０及び１２０に示すように、ガス出口１０７は、出口部底部の中心周囲に位置決めされたガス出口の１つである。ガス出口１０８及び１２６は、側面１２４を貫通する。図１２０及び１１０に示すように、側面１２４は、垂直Ｙ軸に対してある角度１２５をなして延びている。一実施形態では、少なくとも１つのガス出口が出口部において、垂直Ｙ軸及び水平Ｘ軸に対して直角（９０度）以外の角度をなして延びている。一実施形態では、少なくとも１つのガス出口が出口部において、垂直Ｙにほぼ平行して延びている。図１の図１２０に示すように、ガス出口１０８は、下方向１１４に延びる垂直Ｙ軸に対して鋭角１２１（９０度の角度よりも小さい角度）をなし、上方向１１２に延びる垂直Ｙ軸に対して鈍角１２７（９０度よりも大きい角度）をなしている。ガス出口１０８は、右方向１１１に延びる水平Ｘ軸に対して鋭角１２２をなし、左方向１１５に延びる水平Ｘ軸に対して鈍角１２８をなしている。図１２０に示すように、ガス出口１２６は、垂直Ｙ軸及び水平Ｘ軸に対して９０度以外の角度をなしている。
［００５５］一実施形態では、上面１０５を貫通するガスチャネルに関連付けられる入口孔の数は、出口部１０６の外面を貫通する出口に関連付けられる孔の数と同じである。より具体的な実施形態では、入口孔の数は約１６個であり、出口孔の数は約１６個である。一実施形態では、出口部１０６の出口孔の数は、入口部１０１の入口孔の数を上回る。
［００５６］一実施形態では、入口孔の直径は、出口孔の直径よりも大きい。一実施形態では、入口孔の直径は約０．０８インチから約０．１４インチである。より具体的な実施形態では、入口孔の直径は約０．１２インチである。
一実施形態では、出口孔の直径は約０．０３インチから約０．０７インチである。より具体的な実施形態では、出口孔の直径は約０．０５インチである。
［００５７］図２は、本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。図２００は、ノズルの上面図である。図２１０は、ノズルの底面図である。図２３０は、ノズルの三次元図である。図２２０は、Ａ−Ａ´軸にほぼ平行するノズルの断面図である。
［００５８］図２に示すように、ノズルは、入口部２０１と出口部２０６とを備える。出口部２０６と入口部２０１とにより、空洞のない１つの連続的な部品が形成される。入口部２０１は、水平Ｘ軸２１１にほぼ平行する上面２０５と、上面２０５を貫通するガスチャネル２０２及び２０３等の複数のガスチャネルとを含む。一実施形態では、入口部２０１は円筒形状を有する。入口部２０１は、処理チャンバ（図示せず）の既存のリッド設計との整合性を提供する、もしくはそうでなければ処理チャンバのリッドに連結されるウインドウポケット２３４を上面２０５に有する。
［００５９］上面２０５を貫通するガスチャネル２０２及び２０３等のガスチャネルは、図２００及び２３０において複数の入口孔によって示されている。少なくとも１つのガスチャネルは、垂直Ｙ軸２１２にほぼ平行する側面２０４に対してある角度をなしている。図２２０に示すように、ガスチャネル２０２は、垂直Ｙ軸２１２に対してある角度２２３をなして延びている。図２に示すように、ガスチャネル２０２は、垂直Ｙ軸２１２に対して鋭角２３５をなしている。一実施形態では、入口部２０１の少なくとも１つのガスチャネルは垂直Ｙ軸に平行している。出口部２０６は、入口部２０１の下にある。出口部２０６は、様々な角度で出口部２０６の底面を貫通するガス出口２０７とガス出口２０８等の複数のガス出口を含む。出口部２０６の底面を貫通するガス出口２０７とガス出口２０８等のガス出口は、図２１０において複数の出口孔によって示される。
［００６０］図２に示すように、ノズルの出口部は、例えば第１の段２２４、段２２８、段２２９、及び最後の段２２７等の同心の段を出口部２０６の底部の中心に含む。ガス出口は、出口に関連付けられる孔が各段に位置づけされるように、出口部２０６の壁を通して延びている。図２１０に示すように、出口２０７の孔は段２２８にあり、出口２０８の孔は段２２９にある。一実施形態では、入口部２０１のガスチャネルは、出口部２０６の複数のガス出口に連結される。図２２０に示すように、ガスチャネル２０３はガス出口２４１と２４２に接続される。
［００６１］一実施形態では、少なくとも１つのガス出口が、垂直Ｙ軸及び水平Ｘ軸に対して９０度以外の角度をなして出口部に延びている。一実施形態では、少なくとも１つのガス出口が出口部において、垂直Ｙ軸に対してほぼ平行に延びている。図２２０に示すように、ガス出口２０８は、下方向２１４に延びる垂直Ｙ軸に対して鋭角２２１をなし、上方向２１２に延びる垂直Ｙ軸に対して鈍角２３１をなしている。ガス出口２０８は、右方向２１１に延びる水平Ｘ軸に対して鋭角２３２をなし、左方向２１５に延びる水平Ｘ軸に対して鈍角２３３をなしている。
［００６２］図２２０に示すように、第１の段２２４は、垂直Ｙ軸に対して鋭角２２５をなし、最後の段２２７は、垂直Ｙ軸に対してある角度２２６をなしている。一実施形態では、第１の段２２４は垂直Ｙ軸に対して約３０度の角度をなし、後続の段は１２度ずつ徐々に傾いて形成され、最後の段２２７は、垂直Ｙ軸に対して約９０度の角度をなしている。一実施形態では、各段は４つまたは８つの出口孔を含む。図２１０に示すように、段２２７は４つの出口孔を有し、各段２２８及び２２９は８つの出口孔を有する。
［００６３］一実施形態では、上面２０５を貫通するガスチャネルへの入口孔の数は、出口部２０６の段のついた底面を貫通する出口に関連付けられる孔の数と同じである。より具体的な実施形態では、入口孔の数は約２４であり、出口孔の数は約２４である。一実施形態では、出口部２０６の出口孔の数は、入口部２０１の入口孔の数を上回る。
［００６４］一実施形態では、入口孔の直径は、出口孔の直径よりも大きい。一実施形態では、入口孔の直径は、約０．０８ インチから約０．１４インチである。より具体的な実施形態では、入口孔の直径は約０．１２インチである。
一実施形態では、出口孔の直径は、約０．０３インチから約０．０７インチである。より具体的な実施形態では、出口孔の直径は約０．０５インチである。
［００６５］一実施形態では、図１〜２に示すように、ウエハ上へのシャワー状のガス流の均一な分布を促進するノズルは、例えばセラミック等の誘電材料、又は他の誘電材料でできている。一実施形態では、図１〜２に示すノズルは、焼結、研削及び切削プロセス、又はノズル製造業者に既知の他の技法を介して製造される。一実施形態では、図１に関連して記載されるノズルのガスチャネルと出口は、焼結、研削及び切削プロセス、又はノズル製造業者に既知の他の技法を介して形成される。
［００６６］図３は、本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。図３００は、ノズルの三次元上面図である。図３１０は、ノズルの三次元底面図である。図３２０は、Ａ−Ａ´軸にほぼ平行するノズルの断面図である。
［００６７］図３に示すように、ノズルは２つの部分を備える。第１の部分は入口部３０１を含み、第２の部分は出口部３０６を含む。図３に示すように、出口部３０６は凹形状を有するため、入口部３０１と出口部３０６との間に空洞３２４が形成される。出口部３０６は凹状半径３１３を有する。一実施形態では、出口部３０６の凹状半径は約０．５インチから約１．５インチである。より具体的な実施形態では、出口部３０６の凹状半径は約１インチである。
［００６８］入口部３０１は、水平Ｘ軸３１１にほぼ平行する上面３０５と、上面３０５を貫通するガスチャネル３０２及び３０３等の複数のガスチャネルとを含む。上面３０５を貫通するガスチャネル３０２及び３０３等のガスチャネルは、図３００において複数の入口孔によって示されている。入口部３０１は、垂直軸にほぼ平行する側面３０４を有する。一実施形態では、入口部３０１は円筒形状を有する。入口部３０１は、処理チャンバ（図示せず）の既存のリッド設計との整合性を提供する、もしくはそうでなければ処理チャンバのリッドに連結されるウインドウポケット３４１を有する。
［００６９］一実施形態では、入口部３０１の少なくとも１つのガスチャネルは、側面３０４に対してある角度を有する。一実施形態では、入口部３０１の少なくとも１つのガスチャネルは、垂直Ｙ軸に平行する側面３０４に平行する。図３に示すように、ガスチャネル３０２及び３０３は、垂直Ｙ軸に平行する。
［００７０］出口部３０６は、入口部３０１の下にある。出口部３０６は、図３２０に示すように、様々な角度で出口部３０６の凹状底壁を貫通するガス出口３０７及びガス出口３０８等の複数のガス出口を含む。出口部３０６の凹状底壁を貫通するガス出口３０７及びガス出口３０８等のガス出口は、図３１０及び３２０において複数の出口孔によって示されている。一実施形態では、出口部の凹状底壁を貫通する少なくとも１つのガス出口は、垂直Ｙ軸及び水平Ｘ軸に対して９０度の角度以外の角度をなしている。一実施形態では、出口部の凹状底壁を貫通する少なくとも１つのガス出口は、垂直Ｙ軸にほぼ平行する。一実施形態では、垂直Ｙ軸にほぼ平行する少なくとも１つのガス出口は、出口部の凹状底壁の中心を貫通する。図３２０に示すように、ガス出口３０８は、下方向３１４に延びる垂直Ｙ軸に対して鋭角３２１をなしている。ガス出口３０８は、左方向３１５に延びる水平Ｘ軸に対して鋭角３３１をなしている。
［００７１］一実施形態では、上面３０５を貫通するガスチャネルに関連付けられる入口孔の数は、凹状出口部３０６を貫通する出口に関連付けられる孔の数よりも少ない。より具体的な実施形態では、入口孔の数は約２４個であり、出口孔の数は約８４個である。一実施形態では、入口孔の直径は出口孔の直径よりも大きい。一実施形態では、入口孔の直径は約０．０８インチから約０．１４インチである。より具体的な実施形態では、入口孔の直径は約０．１２インチである。一実施形態では、出口孔の直径は約０．０３インチから約０．０７インチである。より具体的な実施形態では、出口孔の直径は約０．０５インチである。
［００７２］図４は、本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。図４００は、ノズルの三次元図である。図４１０は、ノズルの三次元底面図である。図４２０は、Ａ−Ａ´軸にほぼ平行するノズルの断面図である。
［００７３］図４に示すように、ノズルは２つの部分を備える。第１の部分は入口部４０１を含み、第２の部分は出口部４０６を含む。図４に示すように、出口部４０６は凸形状を有するため、入口部４０１と出口部４０６との間に空洞４２４が形成される。出口部４０６は凸状半径４１３を有する。一実施形態では、凸状半径４１３は約０．８インチから約１．８インチである。より具体的な実施形態では、凸状半径４１３は約１．２４インチから約１．２５インチである。
［００７４］入口部４０１は、水平Ｘ軸４１１にほぼ平行する上面４０５と、上面４０５を貫通するガスチャネル４０２と４０３等の複数のガスチャネルとを含む。上面４０５を貫通するガスチャネル４０２及び４０３等のガスチャネルは、図４００において複数の入口孔によって示されている。入口部４０１は、垂直Ｙ軸４１２にほぼ平行する側面４０４を有する。
［００７５］一実施形態では、入口部４０１は円筒形状を有する。入口部４０１は、処理チャンバ（図示せず）の既存のリッド設計との整合性を提供する、もしくはそうでなければ処理チャンバのリッドに連結されるウインドウポケット４３４を有する。
［００７６］一実施形態では、入口部４０１の少なくとも１つのガスチャネルは、側面４０４に対してある角度を有する。一実施形態では、入口部４０１の少なくとも１つのガスチャネルは、側面４０４に平行する。図４に示すように、ガスチャネル４０２及び４０３は、側面４０４に平行する。
［００７７］出口部４０６は入口部４０１の下にある。出口部４０６は、様々な角度で出口部４０６の凸状底部を貫通するガス出口４０７及びガス出口４０８等の複数のガス出口を含む。出口部４０６の凸状底部を貫通するガス出口４０７及びガス出口４０８等のガス出口は、図４１０及び４２０において複数の出口孔によって示されている。支持体フィーチャ４３１は、入口部４０１と出口部４０６との間の空洞４２４にある。出口部の壁を貫通する少なくとも１つのガス出口は、垂直Ｙ軸及び水平Ｘ軸に対して９０度の角度以外の角度をなしている。図４２０に示すように、ガス出口４０８は、下方向４１４に延びる垂直Ｙ軸に対して鋭角４２１をなしている。ガス出口４０８は、右方向４１１に延びる水平Ｘ軸に対して鋭角４３２をなしている。
［００７８］一実施形態では、上面４０５を貫通するガスチャネルに関連づけられる入口孔の数は、出口部４０６の凸状底部を貫通する出口に関連付けられる孔の数よりも少ない。より具体的な実施形態では、入口孔の数は約２４個であり、出口孔の数は約１１０個である。一実施形態では、入口孔の直径は、出口孔の直径よりも大きい。一実施形態では、入口孔の直径は約０．０８インチから約０．１４インチである。より具体的な実施形態では、入口孔の直径は約０．１０インチから約０．１２インチである。一実施形態では、出口孔の直径は約０．０３インチから約０．０７インチである。より具体的な実施形態では、出口孔の直径は約０．０５インチである。
［００７９］一実施形態における、図４に示す入口部４０１と出口部４０６とを備える２点ノズルの設計では、ノズルの出口部により、ウエハ上にガスのシャワーが均一に分配される。２点ノズルの設計により、ウエハに滑らかなシャワー状の流れが放出される前に、入口部と出口部との間の空洞内にガスが蓄積することが可能になるという利点が得られる。
［００８０］一実施形態では、図３〜４に示すように、ウエハ上へのシャワー状のガス流の均一な分布を促進するノズルは、例えばセラミック等の誘電材料、又はウエハ上へのシャワー状のガス流の均一な分布を促進する他の誘電材料でできている。
［００８１］一実施形態では、図３〜４に示す２点ノズルは、焼結、研削及び切削プロセス、又はノズル製造業者に周知の他の技法を介して製造される。一実施形態では、図３〜４に関連して記載されるガスチャネル及びノズルの出口は、焼結、研削及び切削プロセス、又はノズル製造業者に周知の他の技法を介して形成される。
［００８２］図５は、本発明の一実施形態に係る均一なプラズマ処理のためのノズルを示す図である。図５００は、ノズルの三次元上面図である。図５１０は、Ａ−Ａ´軸にほぼ平行するノズルの断面図である。図５２０は、ノズルの三次元底面図である。図５に示すように、ノズルは２つの部分を備える。内側部分５０１は、外側部分５０６内に配置される。内側部分５０１は入口部を示し、外側部分５０６は出口部を示す。図５に示すように、外側部分５０６の底壁は凸形状を有するため、入口部と出口部との間に空洞５３４が形成される。外側部分５０６の底壁は、凸状半径５１３を有する。一実施形態では、凸状半径５１３は約０．８インチから約１．８インチである。より具体的な実施形態では、凹状半径は約１．２４インチから約１．２５インチである。
［００８３］図５１０に示すように、内側部分５０１は、上部５１８と下部５１９とを含む。上部５１８の直径は、下部５１９の直径よりも大きい。上部５１８には、外側部分５０６の内側側壁から突出する支持体フィーチャ５１７が配置されている。内側部分５０１は、水平Ｘ軸５１１にほぼ平行する上面５０５と、上面５０５を貫通する複数のガスチャネルとを有する。上面５０５を貫通するガスチャネル５０２及び５０３等のガスチャネルは、図５００において複数の入口孔によって示されている。内側部分５０１は、垂直軸５１２にほぼ平行する側面５０４を有する。一実施形態では、内側部分５０１は円筒形状を有する。内側部分５０１は、処理チャンバ（図示せず）の既存のリッド設計との整合性を提供する、もしくはそうでなければ処理チャンバのリッドに連結されるウインドウポケット５３１を有する。
［００８４］図５２０に示すように、各ガスチャネル５０２及び５０３は、側面５０４に対してある角度をなしている。一実施形態では、内側部分５０１の少なくとも１つのガスチャネル（図示せず）は側面５０４に平行である。外側部分５０６は、様々な角度で外側部分５０６の凸状底壁を貫通するガス出口５０７及びガス出口５０８等の複数のガス出口を含む。外側部分５０６の凸状壁を貫通するガス出口５０７及び５０８等のガス出口は、図５２０において複数の出口孔によって示されている。支持体フィーチャ５２２は、内側部分５０１の底面と、外側部分５０６の凸状壁との間の空洞５３４にある。少なくとも１つのガス出口は、垂直Ｙ軸及び水平Ｘ軸に対して９０度の角度以外の角度で延びている。図５２０に示すように、ガス出口５０７は、上方向５１１に延びる垂直Ｙ軸に対して鋭角５２１をなしている。ガス出口５０７は、右方向５１１に延びる水平Ｘ軸に対して鋭角５２４をなしている。ガス出口５１６は、図５２０に示すように、外側部分の底面中心を貫通している。
［００８５］一実施形態では、上面５０５を貫通するガスチャネルに関連づけられる入口孔の数は、外側部分５０６の凸状壁を貫通する出口に関連付けられる孔の数よりも少ない。より具体的な実施形態では、ガスチャネルに関連づけられる入口孔の数は約２４であり、出口孔の数は約１１４である。一実施形態では、入口孔の直径は出口孔の直径よりも大きい。一実施形態では、入口孔の直径は約０．０８インチから約０．１４インチである。より具体的な実施形態では、入口孔の直径は約０．１０インチから約０．１２インチである。一実施形態では、出口孔の直径は約０．０３インチから約０．０７インチである。より具体的な実施形態では、出口孔の直径は約０．０５インチである。
［００８６］一実施形態では、図５に示す内側入口部５０１、及び外側出口部５０６を備える２点ノズルの設計において、ノズルの外側出口部により、ウエハ上に均一なガスのシャワーが分配される。２点ノズルの設計は、ウエハに滑らかなシャワー状の流れが放出される前に、入口部と外側出口部との間の空洞内にガスが蓄積することが可能になるという利点を提供する。
［００８７］一実施形態では、図５に示す均一なプラズマ処理のためのノズルは、ウエハ上へのシャワー状のガス流の均一な分布を促進するために、例えばセラミック等の誘電材料、又は他の誘電材料でできている。
一実施形態では、図５に示す２点ノズルは、焼結、研削及び切削プロセス、又はノズル製造業者に既知の他の技法を介して製造される。一実施形態では、図５に関連して記載されるガスチャネル及びノズルの出口は、焼結、研削及び切削プロセス、又はノズル製造業者に既知の他の技法を介して形成される。
［００８８］図６は、プラズマ処理の均一性を高めるプラズマシステム６００の一実施形態を示すブロック図である。図６に示すように、システム６００は処理チャンバ１０１を有する。ワークピース６０３を保持する可動ペデスタル６０２が、処理チャンバ６０１に配置される。ペデスタル６０２は、静電チャック（「ＥＳＣ」）、ＥＳＣに埋め込まれたＤＣ電極、及び冷却／加熱ベースを備える。一実施形態では、ペデスタル６０２は移動カソードとして機能する。一実施形態では、ＥＳＣはＡｌ２Ｏ３材料、Ｙ２Ｏ３、又は電子デバイス製造業者に周知の他のセラミック材料を含む。ＤＣ電源６０４は、ペデスタル６０２のＤＣ電極に接続される。
［００８９］図６に示すように、ワークピース６０３は開口部６０８を通してロードされ、ペデスタル６０２に配置される。一実施形態では、ワークピース６０３は、水平軸１１１にほぼ平行にペデスタル６０２に配置される。一実施形態では、ワークピースは、図９に関連して以下に更に詳しく記載するように、基板上にマスク層を備える。ワークピースは半導体ウエハ上にマスクを備えていてよい、あるいは、電子デバイス製造業者に周知の他のワークピースであってよい。少なくとも幾つかの実施形態では、ワークピースは集積回路、受動（例：コンデンサ、誘導子）及び能動（例：トランジスタ、光検知器、レーザー、ダイオード）マイクロ電子デバイスのいずれかを形成する任意の材料を含む。
［００９０］ワークピースは、上記能動及び受動マイクロ電子デバイスを、その上に形成された一又は複数の導電層から離す絶縁（例：誘電）材料を含みうる。一実施形態では、ワークピースは、一又は複数の誘電体層、例えば二酸化ケイ素、窒化ケイ素、サファイア、及び他の誘電材料を含む半導体基板の上にマスクを備える。一実施形態では、ワークピースは、一又は複数の層を含むウエハスタックの上にマスクを備える。ワークピースの一又は複数の層は、導電層、半導電層、絶縁層、又はこれらいずれかの組み合わせの層を含みうる。
［００９１］システム６００は、一又は複数のプロセスガス６１２がマスフローコントローラ６１１を通してプラズマ源６１３まで流入する入口を備える。シャワーノズル６１４を備えるプラズマ源６１３は、一又は複数のガス６１２を受け入れて、ガスからプラズマ６１５を生成するために、処理チャンバ６０１に連結される。一実施形態では、シャワーノズル６１４は、図１〜５に関連して上記に記載したシャワーノズルのうちの１つを示すものである。シャワーノズル６１４は、ワークピース６０３の上に位置づけされる。
［００９２］一実施形態では、ノズル６１４は、上述したように、入口部と、入口部に連結された出口部とを備える。入口部は、垂直Ｙ軸６１２にほぼ平行する側面を有する。ワークピース６０３の上に均一に分配するために、一又は複数のガスが、ノズル６１４の入口部の複数のガスチャネルを通ってノズル６１４の出口部の複数の出口まで供給される。一実施形態では、ノズル６１４のガス出口のうちの少なくとも１つが、上述したように、垂直軸に対して直角以外の角度をなしている。
［００９３］プラズマ源６１３は、ＲＦソース電源６１０に連結される。プラズマ源６１３は処理チャンバ６０１において高周波電界を使用して、シャワーノズル６１４を通して一又は複数のプロセスガス６１２からプラズマ６１５を生成する。プラズマ ６１５は、イオン、電子、ラジカル、又はこれらの任意の組み合わせ等のプラズマ粒子を含む。一実施形態では、電源６１０は、プラズマ１１５を生成するために、１３．５６ＭＨｚの周波数において約０Ｗから約７５００Ｗの電力を供給する。プラズマバイアス電力６０５は、プラズマを活性化するために、ＲＦ整合器６０７を介してペデスタル６０２（例：カソード）に連結される。
［００９４］一実施形態では、プラズマバイアス電力６０５は、４００ＫＨｚの周波数において３０００Ｗ以下のバイアス電力を供給する。一実施形態では、例えば約２ＭＨｚから約６０ＭＨｚの周波数において１０００Ｗ以下の別のバイアス電力を供給するために、プラズマバイアス電力６０６も供給されうる。一実施形態では、プラズマバイアス電力６０６とバイアス電力６０５は、二周波バイアス電力を供給するために、ＲＦ整合器６０７に接続される。一実施形態では、ペデスタル６０２に印加される総バイアス電力は、約１０Ｗから約３０００Ｗである。
［００９５］図６に示すように、圧力制御システム６０９は、圧力を処理チャンバ６０１へ加える。図６に示すように、チャンバ６０１は、チャンバ内での処理中に生成された揮発性生成物を排出するために、一又は複数の排気口６１６を介して排気が行われる。一実施形態では、プラズマシステム６００は、誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）システムである。一実施形態では、プラズマシステム６００は、容量結合プラズマ（「ＣＣＰ」）システムである。
［００９６］制御システム６１７は、チャンバ６０１に連結されている。制御システム６１７は、プロセッサ６１８、プロセッサ６１８に連結された温度コントローラ６１９、プロセッサ６１８に連結されたメモリ６２０、及びプロセッサ６１８に連結された入出力デバイス６２１を備える。一実施形態では、プロセッサ６１８は、プラズマ粒子を生成して、ワークピース６０３の上にプラズマ粒子を均一に分配するために、ノズル６１４を介した一又は複数のガスの供給を制御する機器構成を有する。
［００９７］一実施形態では、プロセッサ６１８は、図９に関連して以下に更に詳しく記載するように、プラズマ粒子を使用してワークピースの基板のエッチングを制御する機器構成を有する。一実施形態では、プロセッサ６１８は、図９に関連して以下に更に詳しく記載するように、プラズマ粒子を使用して基板に堆積される一又は複数の層の堆積を制御する機器構成を有する。
［００９８］一実施形態では、メモリ６２０は、以下に更に詳しく記載するように、基板への一又は複数の層の堆積を制御するため、また基板のエッチングを制御するために、圧力、ソース電力、バイアス電力、ガス流、又は温度のうちの少なくとも１つを含む一又は複数のパラメータを保存している。制御システム６１７は、本明細書に記載される方法を実施するように構成され、ソフトウェア、又はハードウェア、又はこの両方の組み合わせのいずれかであってよい。
［００９９］プラズマシステム６００は、当技術分野で周知の、任意の種類の高性能半導体処理プラズマシステム、例えば非限定的に、エッチャー、クリーナー、加熱炉、又は電子デバイスを製造する他の任意のプラズマシステムであってよい。一実施形態では、システム６００は、例えばカリフォルニア州サンタクララに位置するアプライドマテリアルズ社によって製造されたＥｔｃｈ Ｓｉｌｖａチャンバシステム等のプラズマシステム、又は他の任意のプラズマシステムのうちの１つを表しうる。
［００１００］図７は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理チャンバ７００の三次元図である。プラズマ処理チャンバ７００は、ワークピースを保持するＥＳＣが配置されたチャンバ本体７０１を備える。リッド７０３は、チャンバ本体７０１に配置される。一実施形態では、リッド７０３は、絶縁材料、例えばセラミック又は他の絶縁材料でできている。加熱パッド７０４は、リッド７０３の上にある。上述したシャワーノズル（図示せず）をリッド７０５に締め付けて、チャンバ本体７０１のワークピース（図示せず）の上に配置するために、クランプ７０５が使用される。上述したプラズマ処理の均一性を促進するシャワーノズルは、簡単に組み立てて、チャンバリッド７０３の供給ハブ及びウインドウポケット上に設置することができる。チャンバ７００は、揮発性生成物を排出し、チャンバ内の真空を維持するために、チャンバ本体７０１に取り付けられた排気口７０２を備える。
［００１０１］図８は、本発明の一実施形態に係るプラズマチャンバに配置されたウエハの上のノズルを通るガス流の速度分布を示す図である。マップ８０１は、ウエハの１ミリメートル（ｍｍ）上の距離におけるガス流速度の分布を示している。マップ８０２は、ウエハの１０ｍｍ上の距離におけるガス流速度の分布を示している。マップ８０３は、ウエハの５ｍｍ上の距離におけるガス流速度の分布を示している。一実施形態では、ＣＦＤモデリング技法を使用して、プラズマ処理チャンバにおけるウエハの上のガス流速度の分布が解析される。一実施形態では、ノズルから供給されたガスは、ＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、又はこれらの任意の組み合わせを含む。一実施形態では、ＳＦ６ガスの流量は、約４００立方センチメートル毎秒（ｓｃｃｍ）である。一実施形態では、Ｃ４Ｆ８ガスの流量は、約４００ｓｃｃｍである。
［００１０２］一実施形態では、プラズマチャンバの圧力は約１４０ｍＴｏｒｒである。一実施形態では、プラズマ源からノズルを通って供給されるガスの温度は摂氏約９５度である。一実施形態では、プラズマチャンバに配置されたＥＳＣのカソードの温度は摂氏約−１０度である。一実施形態では、リッド（例：リッド７０３）の温度は摂氏約９０度である。プラズマチャンバは、上述したいずれかのプラズマチャンバであってよい。ノズルは、上述したいずれかのノズルであってよい。一実施形態では、図５に示すように、ガスはノズルから供給される。
［００１０３］マップ８０１、８０２、及び８０３に示すように、ウエハの１０ｍｍ、５ｍｍ、及び１ｍｍ上の距離におけるガス流の速度は、ほぼ均一に維持される。マップ８０１に示すように、中心部８０８、中間部８０９、及びエッジ部８０７の上の速度は約１．６ｍ／ｓに維持されており、これはガス流分布がほぼ均一であることを示す。既存のノズル設計のウエハの上のガス流速度は、図１０に示すように少なくとも６倍変化する（曲線１００５）。
［００１０４］一般に、ガスデッドゾーンとは、ガスの循環に含まれないガス容量を指している。一実施形態では、図１〜５に関連して記載されたいずれかのノズルを通して供給されたガス流は、制限なくウエハへ流れ、デッドゾーンを示すことはない。一実施形態では、図１〜５に関連して記載されたいずれかのノズルを通して供給されたガス流は、ガス流の均一性を改善するために、ウエハの約１ｍｍ上の距離における再循環ゾーンを含む。
［００１０５］つまり、図１〜５に関連して記載されたシャワーノズル設計を用いた、ウエハの中心より約１ｍｍ上の距離におけるガス分布の均一性は、既存のノズル設計と比べて大幅に改善されるということである。
［００１０６］図１０は、本発明の一実施形態に係る様々なノズル設計のガス速度を示すグラフ表示である。グラフ表示１００１には、異なるノズル設計に対する、ウエハの約１ｍｍ上の距離における速度の大きさ１００４に対する弦長１００３の比較が示されている。グラフ表示１００２には、グラフ表示１００１の一部が示されている。曲線１００５は、既存のノズルのガス速度の大きさを示すものである。曲線１００６は、図１に示すノズルのガス速度の大きさを示すものである。曲線１００７は、図２に示す段のついたノズルのガス速度の大きさを示すものである。曲線１００８は、図３に示す凹状ノズルのガス速度の大きさを示すものである。曲線１００９は、図４に示す凸状ノズルのガス速度の大きさを示すものである。曲線１０１１は、図５に示す凸状ノズルのガス速度の大きさを示すものである。図１０に示すように、ガス速度の大きさの変化は、既存のノズル設計と比べて大幅に改善されている。図１０に示すように、ガス速度の大きさの変化は、既存の設計（曲線１００５）の約６から、図５に記載される設計（曲線１０１１）の約１．５にまで低下している。
［００１０７］一実施形態では、以下に更に詳しく記載するように、ボッシュ法、裏側ビアリビールエッチ（ｂａｃｋｓｉｄｅ ｖｉａ ｒｅｖｅａｌ ｅｔｃｈ）、又は他の堆積及びエッチング工程においてウエハの上のプラズマ分布を均一にするために、図１〜５に関連して上述したシャワーノズルが使用される。
［００１０８］図９は、一実施形態に係る電子デバイス構造９００を示す側面図である。電子デバイス構造９００は基板を備える。一実施形態では、電子デバイス構造９００は、図６に示すワークピース６０３として示される。一実施形態では、基板９０１は、例えば単結晶シリコン（「Ｓｉ」）、ゲルマニウム（「Ｇｅ」）、シリコンゲルマニウム（「ＳｉＧｅ」）等の半導体材料、例えばガリウムヒ素（「ＧａＡｓ」）等のIII−Ｖ材料ベースの材料、又はこれらの任意の組み合わせを含む。一実施形態では、基板９０１は、集積回路用の金属被覆配線層を含む。一実施形態では、基板９０１は、例えばトランジスタ、メモリ、コンデンサ、レジスタ、光電子デバイス、スイッチ、及び例えば層間絶縁膜、トレンチ絶縁層、又は電子デバイス製造業者に周知の他の何らかの絶縁層等の電気絶縁層によって分離された他の任意の能動及び受動電子デバイス等の電子デバイスを含む。少なくとも幾つかの実施形態では、基板９０１は、金属層を接続するように構成された例えばビア等の配線を含む。一実施形態では、基板９０１は、バルク下部基板、中間絶縁層、及び上部単結晶層を含む絶縁膜上に半導体が形成された（ＳＯＩ）基板である。上部単結晶層は、例えばシリコン等の上述したいずれかの材料を含みうる。
［００１０９］基板９０１上に素子層９０２が堆積される。一実施形態では、素子層９０２は、隣接するデバイスを絶縁して、漏洩を防ぐのに好適な絶縁層を含む。一実施形態では、素子層９０２は、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム（「Ａｌ２Ｏ３」）、酸窒化ケイ素（「ＳｉＯＮ」）、窒化ケイ素層、これらの任意の組み合わせ、又は電子デバイスの設計によって決定された他の電気絶縁層等の酸化物層を含む。一実施形態では、素子層９０２は例えば、二酸化ケイ素等の層間絶縁膜（ＩＬＤ）を含む。一実施形態では、素子層９０２は、ポリイミド、エポキシ系、感光性材料、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、及びＷＰＲシリーズ材料、又はスピンオングラス（ｓｐｉｎ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ）を含む。
［００１１０］一実施形態では、素子層９０２は導電層を含む。一実施形態では、素子層９０２は、金属、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、銀（Ａｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、ポリシリコン、電子デバイス製造業者に周知の他の導電層、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。一実施形態では、素子層９０２は、上述した一又は複数の層のスタックである。
［００１１１］素子層９０２は、例えば非限定的に、化学気相堆積法（「ＣＶＤ」）、例えばプラズマ化学気相堆積法（「ＰＥＣＶＤ」）、物理的気相堆積法（「ＰＶＤ」）、分子線エピタキシ法（「ＭＢＥ」）、有機金属化学気相成長法（「ＭＯＣＶＤ」）、原子層堆積法（「ＡＬＤ」）、又は電子デバイス製造業者に周知の他の堆積技法等の堆積技法のうちの１つを使用して堆積されうる。
［００１１２］一実施形態では、素子層９０２の厚さは、約２ナノメートル（「ｎｍ」）から約５ミクロン（「μｍ」）である。素子層９０２上にパターンマスク９０３が堆積される。一実施形態では、マスク９０３は、例えば酸化膜マスク、レジストマスク、アモルファス炭素層（ＡＣＬ）マスク、又は下層の素子層９０２をエッチングするための他の何らかのマスク等のハードマスクである。一実施形態では、マスク９０３は、カリフォルニア州サンタクララに位置するアプライドマテリアルズ社によって製造されたホウ素をドープしたアモルファス炭素層（ＢＡＣＬ）、又は他のＢＡＣＬである。一実施形態では、マスク層９０３の厚さは約２ｎｍから約５μｍである。パターンマスク９０３は、電子デバイス製造業者に周知の堆積及びパターニング技法を使用して形成されうる。
［００１１３］図９Ａに示すように、プラズマ粒子９０６を生成して、マスク９０３によってむき出しになった素子層９０２の一部をエッチングして開口部９０４を形成するために、ノズル９０５を通してガスが処理チャンバに供給される。プラズマ粒子９０６は、イオン、電子、ラジカル、又はこれらの任意の組み合わせを含む。一実施形態では、ノズル９０５は、図１〜５に関連して上述したノズルのうちの１つとして示される。プラズマチャンバは、上述したプラズマチャンバのうちの１つ、あるいは他のプラズマチャンバであってよい。一実施形態では、プラズマ粒子９０６を生成するためのガスは、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｏ２、又はこれらいずれかの組み合わせを含む。一実施形態では、エッチングした開口部９０４の深さは、約１０ｎｍから約３００ｎｍである。
［００１１４］図９Ｂは、一実施形態に係る開口部９０４にパッシベーション層９０８を堆積させているところを示す、図９Ａと同様の図９１０である。パッシベーション層９０８は、プラズマ粒子９０７を使用して堆積される。プラズマ粒子９０７は、イオン、電子、ラジカル、又はこれらの任意の組み合わせを含む。プラズマ粒子９０７を生成するために、ノズル９０５を通してガスが供給される。パッシベーション層９０８は、プラズマ粒子９０７を開口部９０４の側壁及び底部９１１に化学結合させることによって堆積される。パッシベーション層９０８により、基板の開口部９０４の側壁が更にエッチングされることが防止される。一実施形態では、プラズマ粒子９０７を生成するガスは、（ＣＦｘ）ｎ、ＳｉＦｘ、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＨＦ３、ＳｉＦ４又はこれらいずれかの組み合わせを含む。一実施形態では、パッシベーション層９０７は、フッ化炭素（（ＣＦｘ）ｎ）層である。一実施形態では、パッシベーション層９０７の厚さは、約１ｎｍから約１００ｎｍである。
［００１１５］図９Ｃは、本発明の一実施形態に係る開口部９０４の底部のパッシベーション層を通して素子層の一部をエッチングしているところを示す、図９Ｂと同様の図９２０である。エッチング工程の間に、素子層に衝突する例えばイオン、電子、ラジカル、又はこれらいずれかの組み合わせ等の指向性プラズマ粒子が、開口部９０４の底部９１１においてパッシベーション層にぶつかるが、開口部９０４の側壁上のパッシベーション層９０７は保たれる。プラズマ粒子９０９がパッシベーション層９０７と衝突して、開口部の底部９１２がむき出しになる。一実施形態では、むき出しになった部分９１２が、約１０ｎｍから約３００ｎｍの深さまでエッチングされる。
［００１１６］図９Ｄは、本発明の一実施形態に従って、図９Ｂ及び９Ｃに記載されるエッチング及び堆積工程を多数回繰り返し行った後の図９３０である。図９Ｂ及び９Ｃに記載されるエッチング及び堆積工程は、開口部９１３を形成するために、その側壁を保ちながら開口部の底部が基板９０２まで徐々にエッチングされるように繰り返し行われる。一実施形態では、開口部９１３の深さは、約数オングストローム（Å）から約何百ミクロンである。
［００１１７］上述の明細書では、本発明の特定の例示の実施形態を参照しながら本発明の実施形態を説明してきた。以下の特許請求の範囲に記載されるように、本発明の実施形態のより広い主旨及び範囲から逸脱しない限り、本発明に様々な修正を加えることができることが明らかになろう。従って、本明細書及び図面を限定的と捉えるのではなく、例として見なすべきである。

Claims (12)

  1. 均一なプラズマ処理のためのノズルであって、
    複数のガスチャネルを含み、垂直軸にほぼ平行する側面を有する入口部と、
    前記複数のガスチャネルの下方に配された空洞と、
    前記空洞の下方に配され、複数の出口と最外表面とを含む出口部であって、前記出口のうちの少なくとも１つは、前記垂直軸に対して直角以外の角度をなす出口部と、
    前記入口部と前記出口部との間の前記空洞内にある支持体フィーチャであって、該支持体フィーチャは、前記出口部の前記複数の出口よりも内側の中心部に位置しており、該支持体フィーチャは、前記出口部の前記最外表面に延在する湾曲表面を有する、支持体フィーチャと、
    を備えるノズル。
  2. 前記ガスチャネルのうちの少なくとも１つが、前記垂直軸に対してある角度をなして延びている、請求項１に記載のノズル。
  3. 前記出口部は、凸形状、凹形状及び段のうちの１つを有する、請求項１または２に記載のノズル。
  4. 前記出口の数が、前記ガスチャネルの数を上回る、請求項１から３のいずれか１項に記載のノズル。
  5. 基板を備えるワークピースを保持するペデスタルを備える処理チャンバと、
    プラズマ源と、
    ガスを受け入れて、前記処理チャンバ内でプラズマを生成するために前記プラズマ源に連結されたノズルと、
    を備えたプラズマ処理システムであって、
    前記ノズルは、
    複数のガスチャネルを含み且つ垂直軸にほぼ平行する側面を含む入口部と、
    前記複数のガスチャネルの下方に配された空洞と、
    前記空洞の下方に配され、且つ複数の出口と最外表面とを含む出口部であって、前記出口のうちの少なくとも１つが前記垂直軸に対して直角以外の角度をなしている出口部と、
    前記入口部と前記出口部との間の前記空洞内にある支持体フィーチャであって、該支持体フィーチャは、前記出口部の前記複数の出口よりも内側の中心部に位置しており、該支持体フィーチャは、前記出口部の前記最外表面に延在する湾曲表面を有する、支持体フィーチャと、
    を備えたノズルである、システム。
  6. 前記ガスチャネルのうちの少なくとも１つが、前記垂直軸に対してある角度をなして延びている、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記出口部が、凸形状、凹形状及び段のうちの１つを有する、請求項５または６に記載のシステム。
  8. 前記出口の数が、前記ガスチャネルの数を上回る、請求項５から７のいずれか１項に記載のシステム。
  9. 均一なプラズマ処理のためのノズルを製造する方法であって、
    複数のガスチャネルを含み、垂直軸にほぼ平行する側面を有する入口部を形成することと、
    前記入口部の下方に連結され、複数の出口と最外表面とを含む出口部であって、前記出口のうちの少なくとも１つが、前記垂直軸に対して直角以外の角度をなしている出口部を、該出口部と前記入口部との間に空洞が形成されるように形成することと、
    前記入口部と前記出口部との間の前記空洞内にある支持体フィーチャであって、該支持体フィーチャは、前記出口部の前記複数の出口よりも内側の中心部に位置し、該支持体フィーチャは、前記出口部の前記最外表面に延在する湾曲表面を有する、支持体フィーチャを形成することと、
    を含む方法。
  10. 前記ガスチャネルのうちの少なくとも１つが、前記垂直軸に対してある角度をなしている、請求項９に記載の方法。
  11. 前記出口部が、凸形状、凹形状、及び段のうちの１つを有する、請求項９または１０に記載の方法。
  12. 前記出口の数が前記ガスチャネルの数を上回る、請求項９から１１のいずれか１項に記載の方法。
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