図のいくつかは、概略図として含まれる。図面は例示を目的としており、特に縮尺通りであると述べられていない限り、縮尺通りであると見なされるべきではないと理解すべきである。更に、図は、理解を助けるために概略図として提供されており、現実的な表現と比較してすべての態様又は情報を含まないことがあり、例示目的のために誇張された材料を含むことがある。
添付図面において、類似の構成要素及び/又は特徴は、同一の参照符号を有することがある。更に、同一種類の様々な構成要素は、類似の構成要素間で区別を行う文字を参照符号の後に付けることによって、区別されうる。明細書で第1の参照符号のみが使用される場合、その説明は、文字に関係なく、同じ第1の参照符号を有する類似の構成要素のいずれにも適用可能である。
本技術は、半導体製造システム、チャンバ、及び半導体製造工程を実行するための構成要素を含む。半導体製造中に行われる多くのドライエッチング工程は、複数の前駆体を含みうる。様々な方法でエネルギー供給され、組み合わされると、これらのエッチャントが基板に供給され、基板の側面を除去又は修正することがある。従来の処理システムは、堆積又はエッチングなどのための前駆体を複数の方法で提供しうる。強化された前駆体を提供する1つの方法は、処理のために、処理チャンバを通してウエハなどの基板に前駆体を供給する前に、遠隔プラズマユニットを通して前駆体のすべてを提供することである。しかしながら、このプロセスに関する問題は、様々な前駆体が様々な材料と反応性があり、そのことが前駆体を供給する遠隔プラズマユニット又は構成要素に損傷を引き起こす可能性があることである。例えば、強化フッ素含有前駆体は、アルミニウム表面と反応するが、酸化物表面とは反応しえない。強化水素含有前駆体は、遠隔プラズマユニット内のアルミニウム表面と反応しないが、酸化物コーティングと反応し、酸化物コーティングを除去しうる。したがって、2つの前駆体が遠隔プラズマユニットを通して共に供給される場合、それらは、ユニット内のコーティング又はライナーを損傷する可能性がある。加えて、プラズマが点火される電力は、生成される解離の量によって実行されているプロセスに影響を与える可能性がある。例えば、いくつかのプロセスでは、水素含有前駆体についての大量の解離が有益であるが、フッ素含有前駆体について解離の量がより少なければ、より制御されたエッチングが可能になりうる。
従来の処理はまた、プラズマ処理のために遠隔プラズマデバイスを通して1つの前駆体を供給してもよく、チャンバに直接第2の前駆体を供給してもよい。しかしながら、このプロセスに関する問題は、前駆体の混合が困難であり、エッチャント生成に対する適切な制御を提供せず、ウエハ又は基板において均一なエッチャントを提供しないことがあるということである。これにより、基板の表面にわたってプロセスが均一に実行されない可能性があり、このことにより、パターニング及び形成が継続するにつれ、デバイスの問題を引き起こす可能性がある。
本技術は、前駆体をチャンバ内に供給する前に混合する一方で、遠隔プラズマユニットを通して供給される1つのエッチャント前駆体を有するのみであるが、キャリアガス又は他のエッチャント前駆体といった、複数の前駆体を遠隔プラズマユニットを通して流すこともできるように構成された構成要素及びシステムを利用することによって、これらの問題を克服しうる。特定のバイパス方式は、前駆体を処理チャンバに供給する前に完全に混合し、各前駆体がシステムに加えられる際に中間混合を提供しうる。これにより、遠隔プラズマユニットを保護しながら、均一な処理を実行することができる。本技術のチャンバはまた、チャンバを通る熱伝導率を最大にし、特定の方法で構成要素を結合することによって整備を容易にする構成要素構造を含みうる。
残りの開示は開示された技術を利用して特定のエッチングプロセスを規定通りに識別するだろうが、システム及び方法は、記載されたチャンバで起こりうるような堆積及び洗浄プロセスに等しく適用可能であると容易に理解されよう。したがって、この技術は、エッチングプロセスのみでの使用のために、そのように限定されると考えるべきではない。本開示は、本技術の実施形態によるこのシステムに対する構成要素の態様及び変形を説明する前に、本技術と共に使用されて特定の除去工程を実行することができる1つの可能なシステム及びチャンバを説明することになる。
図1は、実施形態による堆積、エッチング、ベーキング、及び硬化チャンバの処理システム100の一実施形態の上面図を示す。図面では、1対の前方開口型統一ポッド(FOUP)102が、ロボットアーム104によって受け取られ、基板処理チャンバ108a-108fのうちの1つに配置され、タンデム区画109a-109cに位置付けられる前に、低圧保持領域106内に配置される様々なサイズの基板を供給する。第2のロボットアーム110は、基板ウエハを保持領域106から基板処理チャンバ108a-108fに搬送したり戻したりするために使用されうる。各基板処理チャンバ108a-108f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、ガス抜き、配向、及び他の基板処理に加えて、本明細書に記載されるドライエッチング処理を含む、いくつかの基板処理工程を行うように装備することができる。
基板処理チャンバ108a-108fは、基板ウエハ上で誘電膜を堆積し、アニーリングし、硬化し及び/又はエッチングするための1つ又は複数のシステム構成要素を含みうる。1つの構成において、2対の処理チャンバ、例えば、108c-108d及び108e-108fが、誘電材料を基板上に堆積するために使用され、第3の対の処理チャンバ、例えば、108a-108bが、堆積された誘電体をエッチングするために使用されうる。別の構成において、3対全てのチャンバ、例えば、108a-108fが、基板上の誘電体膜をエッチングするように構成されうる。記載されたプロセスの任意の1つ又は複数が、種々の実施形態に示した製造システムから分離されたチャンバ(複数可)内で実行されてもよい。誘電体膜のための堆積、エッチング、アニーリング、及び硬化チャンバの更なる構成がシステム100によって企図されると理解されよう。
図2は、本技術の実施形態による例示的処理システム200の概略断面図を示す。システム200は、処理チャンバ205と遠隔プラズマユニット210とを含みうる。遠隔プラズマユニット210は、1つ又は複数の構成要素を用いて処理チャンバ205と結合されうる。遠隔プラズマユニット210は、アイソレータ215、アダプタ220、スペーサ230、及びミキシングマニホールド235のうちの1つ又は複数と結合されうる。ミキシングマニホールド235は、処理チャンバ205の上部と結合されてもよく、処理チャンバ205への入口と結合されてもよい。
アイソレータ215は、第1の端211で遠隔プラズマユニット210と結合され、第1の端211と反対側の第2の端212でアダプタ220と結合されうる。アイソレータ215を通して、1つ又は複数のチャネルが画定されうる。第1の端211では、チャネル213への開口部又はポートが画定されうる。チャネル213は、アイソレータ215内の中心に画定されてもよく、遠隔プラズマユニット210からの流れの方向でありうる、アイソレータ215を通る中心軸に垂直な方向の第1の断面積によって特徴付けられてもよい。チャネル213の直径は、遠隔プラズマユニット210からの出口ポートと等しいか又は共通でありうる。チャネル213は、第1の端211から第2の端212までの長さによって特徴付けられうる。チャネル213は、アイソレータ215の全長、又は第1の端211から第2の端212までの長さより短い長さにわたって延びうる。例えば、チャネル213は、第1の端211から第2の端212までの長さの半分未満まで延び、チャネル213は、第1の端211から第2の端212までの長さの中間まで延び、チャネル213は、第1の端211から第2の端212までの長さの半分を上回るまで延び、又はチャネル213は、アイソレータ215の第1の端211から第2の端212までの長さの約半分まで延びうる。
チャネル213は、アイソレータ215内に画定されたチャネル213の底から第2の端212を通って延びるより小さな開孔214に移行しうる。例えば、そのようなより小さな開孔214の1つを図2に示すが、チャネル213からアイソレータ215を通って第2の端212まで任意の数の開孔214が画定されうると理解すべきである。以下で更に論じられるように、より小さな開孔は、アイソレータ215の中心軸の周りに分布することがある。より小さな開孔214は、チャネル213の直径の約50%以下の直径により特徴付けられ、チャネル213の直径の約40%以下、約30%以下、約20%以下、約10%以下、約5%以下、又はチャネル213の直径未満の直径によって特徴付けられうる。アイソレータ215はまた、アイソレータ215の下に画定された1つ又は複数のトレンチを画定しうる。トレンチは、アイソレータ215内に画定された1つ又は複数の環状凹部であるか、又はそれを含み、Oリング又はエラストマ要素の着座を可能にし、アダプタ220との結合を可能にしうる。
処理システムの他の構成要素は、金属又は熱導電性材料でありうるが、アイソレータ215は、低熱導電性材料でありうる。いくつかの実施形態では、アイソレータ215は、遠隔プラズマユニット210とチャンバ205との間に熱遮断をもたらすように構成された、セラミック、プラスチック、又は他の断熱構成要素でありうるか又はそれらを含みうる。動作中、遠隔プラズマユニット210は、チャンバ205に対してより低い温度で冷却又は動作し、その一方で、チャンバ205は、遠隔プラズマユニット210に対してより高い温度で加熱又は動作しうる。セラミック又は断熱アイソレータ215を設けることは、構成要素間の熱的、電気的、又は他の干渉を防止又は制限しうる。
アダプタ220は、実施形態では、アイソレータ215の第2の端212と結合されうる。アダプタ220は、第1の端217と、第1の端の反対側の第2の端218とによって特徴付けられうる。アダプタ220は、アダプタ220の一部を通して1つ又は複数の中心チャネルを画定しうる。例えば、第1の端217から、中心チャネル219、又は第1の中心チャネルは、少なくとも部分的にアダプタ220を通って第2の端218に向かって延び、アダプタ220の任意の長さを通って延びうる。アイソレータ215の中心チャネル213と同様に、中心チャネル219は、アダプタ220を通る長さの半分未満まで延び、アダプタ220の長さの約半分まで延び、又はアダプタ220の長さの半分を上回るまで延びうる。中心チャネル219は、チャネル213の直径に関連する、等しい、又は実質的に等しい直径によって特徴付けられうる。更に、中心チャネル219は、アイソレータ215の開孔214を囲む形状の直径によって特徴付けられ、実施形態では、中心軸からアイソレータ215を通って画定され、各開孔214の直径の外側エッジまで延びる半径と実質的に類似する又は同等である半径によって特徴付けられるといったことによって、開孔214を正確に囲む形状の直径によって特徴付けられうる。例えば、中心チャネル219は、各開孔214の外側部分と接線方向に延びうる1つ又は複数の直径によって特徴付けられる円形又は卵形の形状によって特徴付けられうる。
アダプタ220は、アダプタ220内に中心チャネル219の底を画定し、それにより、中心チャネル219から少なくとも部分的にアダプタ220を通って延びる複数の開孔225への移行部を画定しうる。移行部は、アダプタの長さに沿った任意の位置にある、アダプタを通る中間点で発生しうる。例えば、開孔225は、中心チャネル219の基部からアダプタ220の第2の端218に向かって延びてもよく、第2の端218を完全に貫通して延びてもよい。他の実施形態では、開孔225は、アダプタ220の中間部分を通って、中心チャネル219にアクセスする第1の端から、第2の中心チャネル221にアクセスする第2の端まで延び、アダプタ220の第2の端218を通って延びうる。中心チャネル221は、中心チャネル219と類似の直径により特徴付けられ、他の実施形態では、中心チャネル221の直径は、中心チャネル219の直径を上回っても下回ってもよい。開孔225は、中心チャネル219の直径の約50%以下の直径により特徴付けられ、中心チャネル219の直径の約40%以下、約30%以下、約20%以下、約10%以下、約5%以下、又は中心チャネル219の直径未満の直径によって特徴付けられうる。
アダプタ220は、アダプタ220の側壁又は側部分に沿ってなど、アダプタ220の外部を通るポート222を画定しうる。ポート222は、遠隔プラズマユニット210から提供された前駆体と混合されるべき第1の混合前駆体を供給するためのアクセスを提供しうる。ポート222は、アダプタ220を通ってアダプタ220の中心軸に向かって少なくとも部分的に延びるミキシングチャネル223への流体アクセスを提供しうる。ミキシングチャネル223は、アダプタ220内に任意の角度で延び、いくつかの実施形態では、ミキシングチャネル223の第1の部分224は、流れの方向にアダプタ220を通って中心軸に対して垂直に延びうるが、第1の部分224は、アダプタ220を通って中心軸に向かって傾斜角又は下降角で進みうる。第1の部分224は、上述のアイソレータ215の開孔214と同様に、アダプタ220の中心軸の周りに分布する開孔225を越えて交差しうる。この分布によって、第1の部分224は、開孔225を横切ったり交差したりすることなく、開孔225を越えてアダプタ220の中心軸に向かって延びうる。
ミキシングチャネル223の第1の部分224は、アダプタ220を通って垂直に移動するミキシングチャネル223の第2の部分226に移行しうる。いくつかの実施形態では、第2の部分226は、アダプタ220を通る中心軸に沿って延び、かつ中心軸と軸方向に位置合わせされうる。第2の部分226はまた、各開孔225の中心軸を通って延びる円形又は他の幾何学的形状の中間部分を通って延びうる。第2の部分226は、開孔225と共に第2の中心チャネル221まで延び、それと流体的に結合しうる。したがって、ポート222を通して供給される前駆体は、いくつかの実施形態では、アダプタ220の下部分内の遠隔プラズマユニット210を通して供給される前駆体と混合されうる。これは、遠隔プラズマユニット210と処理チャンバ205との間の構成要素内での混合の第一段階を構成しうる。
ミキシングチャネル223の第2の部分226が反対方向に垂直に延びる代替的実施形態が、図2に更に示される。例えば、上述のように、第2の部分226aは、この領域内で混合するために、第2中心チャネル221に向かって垂直に延びうる。代替的には、第2の部分226bは、第1の中心チャネル219に向かって垂直に延びうる。視界が隠れた状態で図示されているが、第2の部分226bは、別個の実施形態として示されており、本技術によるアダプタは、アダプタ220の第1の端217又は第2の端218に向かって延びる任意のバージョンの第2の部分226を含みうる。第1の中心チャネル219に向かう方向に供給されるとき、ポート222を通して供給される第2の前駆体の混合は、アダプタ220の第1の部分内で発生し、ポート222を通して供給される前駆体を、遠隔プラズマユニット210から供給される前駆体と共に複数の開孔225を通して流すことによって、改善された均一性を提供しうる。第2の中心チャネル221に向かって供給されるとき、前駆体の流れのために不完全な混合が発生し、中心チャネル221を通して供給される前駆体の中心濃度を増加させることがある。第1の中心チャネル219に向かって供給されると、ポート222を通る前駆体は、遠隔プラズマユニット210からの下向きの流れ及び/又はチャンバを通る圧力によって強制されるので、第1の中心チャネル内で半径方向に分布し、開孔225を通してより均一に進むことがある。
アダプタ220は、アイソレータ215と類似した材料で作られてもよく、又はアイソレータ215と異なる材料で作られてもよい。いくつかの実施形態では、アイソレータがセラミック又は絶縁材料を含みうる一方で、アダプタ220は、アルミニウムの酸化物を含むアルミニウム、1つ又は複数の表面上の処理されたアルミニウム、又は他の何らかの材料で作られてよい。例えば、アダプタ220の内面は、遠隔プラズマユニット210からのプラズマ放出物によって引き起こされる損傷からアダプタ220を保護するために、1つ又は複数の材料でコーティングされてもよい。アダプタ220の内部表面は、フッ素のプラズマ放出物に対して不活性であり、例えば酸化イットリウム又はチタン酸バリウムを含む材料の範囲で陽極酸化されうる。アダプタ220はまた、環状トレンチであるトレンチ227及び228を画定し、Oリング又は他のシーリング要素を着座させるように構成されうる。
スペーサ230は、アダプタ220と結合されうる。スペーサ230は、セラミックであるか又はセラミックを含み、実施形態におけるアイソレータ215又はアダプタ220のいずれかと類似の材料であってもよい。スペーサ230は、スペーサ230を通る中心開孔232を画定しうる。中心開孔232は、アダプタ220の第2の中心チャネル221に近接した部分からスペーサ230の反対側まで、スペーサ230を通るテーパ形状によって特徴付けられうる。第2の中心チャネル221に近接した中心開孔232の一部は、第2の中心チャネル221の直径と等しい又は類似の直径によって特徴付けられうる。中心開孔232は、スペーサ230の長さに沿って約10%以上のテーパ率によって特徴付けられ、実施形態では、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、約90%以上、約100%以上、約150%以上、約200%以上、約300%以上、又はそれ以上のテーパ率によって特徴付けられうる。
ミキシングマニホールド235は、第1の端236又は第1の表面でスペーサ230と結合され、第1の端236と反対側の第2の端237でチャンバ205と結合されてもよい。ミキシングマニホールド235は、第1の端236から第2の端237まで延び、前駆体を処理チャンバ205内に供給するように構成る中心チャネル238を画定しうる。ミキシングマニホールド235はまた、追加の前駆体を、アダプタ220から供給される混合された前駆体に組み込むように構成されうる。ミキシングマニホールドは、システム内で混合の第2段階を提供しうる。ミキシングマニホールド235は、ミキシングマニホールド235の外部に沿って、例えば、ミキシングマニホールド235の側面又は側壁に沿って、ポート239を画定しうる。いくつかの実施形態では、ミキシングマニホールド235は、ミキシングマニホールド235の両側に複数のポート239を画定し、システムへの前駆体の供給のための更なるアクセスを提供しうる。ミキシングマニホールド235はまた、ミキシングマニホールド235の第1の表面236内に1つ又は複数のトレンチを画定しうる。例えば、ミキシングマニホールド235は、ポート239から中心チャネル238への流体アクセスを提供しうる第1のトレンチ240及び第2のトレンチ241を画定しうる。例えば、ポート239は、図示されたようにトレンチの下からなど、一方又は両方のトレンチへの流体アクセスを提供しうるチャネル243へのアクセスを提供しうる。トレンチ240、241は、以下で更に詳細に説明されることになる。
中心チャネル238は、第1の端236からフレア部246まで延びる第1の部分242によって特徴付けられうる。第1の部分242は、円筒形の輪郭によって特徴付けられ、スペーサ230の中心開孔232の出口と類似又は等しい直径によって特徴付けられうる。フレア部246は、実施形態では、約10%以上、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、約90%以上、約100%以上、約150%以上、約200%以上、約300%以上、又はそれ以上のフレア率によって特徴付けられうる。実施形態では、ミキシングマニホールド235は、アダプタ220に類似の材料で作られてもよく、又は異なる材料で作られてもよい。例えば、ミキシングマニホールド235は、ミキシングマニホールドの全ての部分に接触しうる前駆体に対して適切な保護を提供しうるニッケルを含みうる。従来技術とは異なり、フッ素プラズマ放出物はすでにミキシングマニホールドの上流で混合されている可能性があるので、再結合に関連する問題は生じないかもしれない。例えば、いかなる特定の理論にも束縛されることを望むことなく、ニッケルは、フッ素ラジカルの二原子フッ素への再結合を触媒し、このことは従来技術におけるポリシリコンの損失に寄与しうる。フッ素廃水がニッケル、ニッケルメッキ、又はコーティングされた構成要素に供給される前に混合されるとき、フッ素廃水の濃度が低下し、更に基板レベルでポリシリコン特徴を保護するので、このプロセスが制限されうる。
フレア部246は、出口247を介してミキシングマニホールド235を通り、第2の端237を通って供給される前駆体に出口を提供しうる。ミキシングマニホールド235を通る中心チャネル238の区画は、混合された前駆体をチャンバ205内に提供する前に、ミキシングマニホールドに供給される前駆体の適切な又は完全な混合を提供するように構成されうる。従来技術とは異なり、チャンバへの供給前にエッチャント又は前駆体の混合を行うことによって、本システムは、チャンバ及び基板の周りに分布する前に、均一な特性を有するエッチャントを提供しうる。更に、多段階の混合を提供することによって、前駆体の各々についてより均一な混合が提供されうる。このようにして、本技術を用いて実行されるプロセスは、基板表面にわたってより均一な結果を得られうる。図示された構成要素のスタックはまた、スタックに含まれるエラストマシールの数を減らすことによって粒子の蓄積を制限し、時間とともに劣化し、実行されているプロセスに影響を与える可能性のある粒子を生成しうる。
チャンバ205は、積み重ねられた配置で多数の構成要素を含みうる。チャンバスタックは、ガスボックス250、ブロッカプレート260、面板270、オプションのイオン抑制要素280、及びリッドスペーサ290を含みうる。チャンバを通して前駆体又は前駆体のセットを分布させ、処理のためにエッチャント又は他の前駆体を基板に均一に供給するために、これらの構成要素が利用されうる。実施形態では、これらの構成要素は、部分的にチャンバ205の外部を各々が少なくとも画定する積層板でありうる。
ガスボックス250は、チャンバ入口252を画定しうる。中心チャネル254は、前駆体をチャンバ205内に供給するために、ガスボックス250を通して画定されうる。入口252は、ミキシングマニホールド235の出口247と位置合わせされうる。実施形態において、入口252及び/又は中心チャネル254は、類似の直径によって特徴付けられうる。中心チャネル254は、ガスボックス250を通って延び、ガスボックス250によって上から画定された空間(volume)257内に1つ又は複数の前駆体を供給するように構成されうる。ガスボックス250は、上面などの第1の表面253と、ガスボックス250の底面などの、第1の表面253の反対側の第2の表面255とを含みうる。実施形態において、上面253は、平面又は実質的に平面の表面でありうる。ヒータ248が、上面253と結合しうる。
実施形態では、ヒータ248は、チャンバ205を加熱するように構成されてもよく、各リッドスタック構成要素を導電的に加熱してもよい。ヒータ248は、流体ヒータ、電気ヒータ、マイクロ波ヒータ、又は熱をチャンバ205に導電的に供給するように構成された他のデバイスを含む任意の種類のヒータでありうる。いくつかの実施形態では、ヒータ248は、ガスボックス250の第1の表面253の周りに環状パターンで形成された電気ヒータであってもよく、又は電気ヒータを含んでもよい。ヒータは、ガスボックス250にわたり、かつミキシングマニホールド235の周りに画定されうる。ヒータは、最大で約2000W以上の熱を供給するように構成されたプレートヒータ又は抵抗素子ヒータであり、約2500W以上、約3000W以上、約3500W以上、約4000W以上、約4500W以上、約5000W以上、又はそれ以上を供給するように構成されてもよい。
ヒータ248は、最大で約50℃以上の可変チャンバ構成要素温度を生成するように構成され、約75℃以上、約100℃以上、約150℃以上、約200℃以上、約250℃以上、約300℃以上、又はそれ以上のチャンバ構成要素温度を生成するように構成されてもよい。ヒータ248は、イオン抑制要素280などの個々の構成要素をこれらの温度のいずれかまで上昇させ、アニールなどの処理工程を容易にするように構成されうる。いくつかの処理工程では、基板を、アニーリング工程のためにイオン抑制素子280に向かって上昇させ、ヒータ248は、ヒータの温度を上記の任意の特定の温度まで、又は記載された温度のいずれかの範囲内若しくはその間の任意の温度範囲内に導電的に上昇させるように調整されてもよい。
ガスボックス250の第2の表面255は、ブロッカプレート260と結合されうる。ブロッカプレート260は、ガスボックス250の直径と等しい又は類似の直径によって特徴付けられうる。ブロッカプレート260は、ブロッカプレート260を通る複数の開孔263を画定し、そのサンプルのみが例示されており、空間257からのエッチャントなどの前駆体の分布を可能にし、基板への均一な分布のためにチャンバ205を通して前駆体の分布を開始しうる。ほんのわずかな開孔263だけしか示されていないが、ブロッカプレート260が構造を通して画定された任意の数の開孔263を有しうると理解すべきである。ブロッカプレート260は、ブロッカプレート260の外径にある上昇環状部265と、ブロッカプレート260の外径にある下降環状部266とによって特徴付けられうる。上昇環状部265は、ブロッカプレート260に構造的剛性を提供し、実施形態において、空間257の側面又は外径を画定しうる。ブロッカプレート260はまた、下方から空間257の底部を画定しうる。空間257は、ブロッカプレート260の開孔263を通過する前に、ガスボックス250の中心チャネル254からの前駆体の分配を可能にしうる。下方環状部266はまた、ブロッカプレート260に構造的剛性を提供し、実施形態において、第2の空間258の側面又は外径を画定しうる。ブロッカプレート260はまた、上方から空間258の上部を画定し、その一方で、空間258の底部は、下方から面板270により画定されうる。
面板270は、第1の表面272と、第1の表面272の反対側の第2の表面274とを含みうる。面板270は、第1の表面272でブロッカプレート260と結合され、ブロッカプレート260の下降環状部分266と係合しうる。面板270は、面板270内又は面板270によって少なくとも部分的に画定された第3の空間275まで延びる、第2の表面274の内部にレッジ273を画定しうる。例えば、面板270は、上方から空間275の上部と同様に第3の空間275の側面又は外径を画定する一方で、イオン抑制要素280は、下方から第3の空間275を画定しうる。面板270は、図2には示されていないが、面板を通る複数のチャネルを画定しうる。
イオン抑制要素280は、面板270の第2の表面274に近接して位置付けられ、第2の表面274で面板270と結合されうる。イオン抑制要素280は、基板を収容するチャンバ205の処理領域内へのイオン移動を減らすように構成されうる。イオン抑制要素280は、図2には示されていないが、構造を通る複数の開孔を画定しうる。実施形態において、ガスボックス250、ブロッカプレート260、面板270、及びイオン抑制要素280は、共に結合されてもよく、実施形態において、共に直接結合されてもよい。構成要素を直接結合することによって、ヒータ248によって生成された熱は、構成要素を通して伝導され、構成要素間の変動がより少ない状態で維持される特定のチャンバ温度を維持しうる。イオン抑制要素280はまた、リッドスペーサ290と接触し、共に、処理中に基板が維持されるプラズマ処理領域を少なくとも部分的に画定しうる。
図3は、本技術のいくつかの実施形態によるアイソレータ215の概略部分底面図を示す。前述のように、アイソレータ215は、中心チャネル213からアイソレータ215の第2の端212まで延びる複数の開孔214を画定しうる。開孔214は、アイソレータ215を通る中心軸の周りに分布され、アイソレータ215を通る中心軸から等距離に分布されうる。アイソレータ215は、アイソレータ215を通って流れる前駆体の移動、分布、及び/又は乱流を増加させる任意の数の開孔214を画定しうる。
図4は、本技術の実施形態によるアダプタ220の概略部分上面図を示す。前述のように、第1の中心チャネル219は、アダプタ220の第1の端217から延び、アダプタを部分的に通って延びうる。アダプタは、円筒形の輪郭を有する中心チャネルの床を画定し、上述のようにアダプタを通って第2の端に向かって延びる複数の開孔225に移行しうる。開孔214と同様に、開孔225は、アダプタ220を通って中心軸の周りに分布し、中心軸の周りに等距離に位置決めされうる。アダプタ220は、アダプタを通る任意の数の開孔を画定し、いくつかの実施形態では、アイソレータ215よりも多くの開孔を画定しうる。追加の開孔は、加えられた前駆体との混合を増加させる可能性がある。前述のように、ミキシングチャネルは、追加の前駆体をアダプタの第1の端に向かって、第1の中心チャネル219内に供給しうる。この実施形態では、図4と図5の図は逆になるだろう。
図5は、本技術のいくつかの実施形態による図2の線A-Aを通るアダプタ220の概略断面図を示す。図5は、前述の第2の部分226を通るミキシングチャネルへの出口を示す、第2の中心チャネル221を通る図を示しうる。図示されるように、第2の部分226は、開孔225の間を延び、アダプタ220の中心軸に沿って、アダプタの第2の端に向かって延びうる。加えて、上述のように、第2の部分226が第1の中心チャネル219に向かって延びる実施形態では、図4及び図5の図が逆になり、遠隔プラズマユニットからの混合前駆体及びアダプタ220のポートを通って導入される前駆体は、予め混合された開孔225から出るだろう。
図6は、本技術のいくつかの実施形態によるミキシングマニホールド235の概略斜視図を示す。前述のように、ミキシングマニホールド235は、ミキシングマニホールドを通る中心チャネル238を画定し、アダプタから処理チャンバへ混合前駆体を輸送することができる。ミキシングマニホールド235はまた、以前に混合された前駆体と混合される更なる前駆体の導入を可能にするいくつかの特徴を含みうる。前述のように、1つ又は複数のポート239は、ミキシングマニホールド235への前駆体の導入のためのアクセスを提供しうる。ポート239は、図2に示すようにチャネルにアクセスし、ミキシングマニホールド235の第1の表面236に画定されたトレンチのうちの1つ又は複数まで延びうる。
トレンチは、ミキシングマニホールド235の第1の表面236に画定され、ミキシングマニホールドが前述のスペーサ230と結合されるときに、少なくとも部分的に分離されるチャネルを形成しうる。第1のトレンチ240は、中心チャネル238の周りに形成されうる。第1のトレンチ240は、環状の形状であり、ミキシングマニホールド235を通る中心軸からの内半径及び外半径によって特徴付けられうる。内半径は、ミキシングマニホールド235を通って延びる中心チャネル238の上部を画定する第1の内側側壁605によって画定されうる。第1のトレンチ240の外半径は、第1の内側側壁605から半径方向外側に位置する第1の外側側壁610によって画定されうる。第1のトレンチ240は、第1の内側側壁605を通って中心チャネル238への流体アクセスを提供しうる。例えば、第1の内側側壁605は、第1の内側側壁605を通るいくつかの開孔606を画定しうる。開孔606は、第1の内側側壁605の周りに分布し、追加の前駆体が中心チャネル238内に供給されるための複数のアクセス位置を提供しうる。
第1の内側側壁605は、第1の表面236から第1のトレンチ240に向かって傾斜又は面取りされた表面により特徴付けられうる。実施形態では、面取りされた輪郭が形成されてもよく、第1の表面236に沿った第1の内側側壁605の少なくとも一部を、前述のスペーサ230との結合に利用可能な状態に維持しうる。面取りはまた、第1のトレンチ240と中心チャネル238との間の第1の表面にわたる漏れを防ぐために、更なる横方向の間隔を提供しうる。開孔606は、面取り部分を通って画定され、面取り部分の平面に対して直角などの角度で、又は第1の内側側壁605を通る他の何らかの角度で画定されうる。
ミキシングマニホールド235は、第1のトレンチ240から半径方向外側に形成される第2のトレンチ241を画定しうる。第2のトレンチ241はまた、環状の形状であり、中心チャネル238、第1のトレンチ240、及び第2のトレンチ241は、いくつかの実施形態では、ミキシングマニホールド235を通る中心軸の周りに同心円状に位置合わせされうる。第2のトレンチ241は、前述のチャネル243を介してポート239と流体的に結合されうる。チャネル243は、第2のトレンチ241内の1つ又は複数の位置まで延び、トレンチの底から第2のトレンチ241にアクセスしうるが、他の実施形態では、チャネル243はトレンチの側壁を通ってトレンチ241にアクセスしうる。第2のトレンチ241の下からアクセスすることによって、第2のトレンチ241の深さが最小になり、それによって、形成されるチャネルの空間を減少させ、供給される前駆体の拡散を制限して供給の均一性を高めることになりうる。
第2のトレンチ241は、代替的に第2の内側側壁である第1の外側側壁610と、ミキシングマニホールド235の本体によって画定される外半径との間に画定されうる。実施形態では、第1の外側側壁610は、ミキシングマニホールド235の第1の表面236に沿って第1のトレンチ240及び第2のトレンチ241の各々を画定しうる。第1の外側側壁610はまた、第1の内側側壁605の輪郭と同様に、第2のトレンチ241に近接する第1の外側側壁の側面の第1の表面236に沿った傾斜した又は面取りされた輪郭によって特徴付けられうる。第1の外側側壁610はまた、第2のトレンチ241と第1のトレンチ240との間に流体アクセスを提供するために、壁を通り画定される複数の開孔608を画定しうる。開孔608は、第1の外側側壁610に沿って又は第1の外側側壁610を通って任意の場所に画定され、第1の内側側壁605を通る開孔と同様に面取り部分を通して画定されうる。したがって、ポート239を通して供給された前駆体は、第2のトレンチ241に流入し、開孔608を通って第1のトレンチ240に入り、開孔606を通って中心チャネル238に入り、そこで前駆体がアダプタ220を通して供給された前駆体と混合されうる。
開孔608は、第1の外側側壁610を通って画定される任意の数の開孔を含み、開孔606は、第1の内側側壁605を通って画定される任意の数の開孔を含みうる。いくつかの実施形態では、各壁を通る開孔の数は、等しくなくてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第1の内側側壁605を通る開孔606の数は、第1の外側側壁を通る開孔608の数よりも多くてもよく、いくつかの実施形態では、開孔606の数は、開孔608の数の2倍又はそれ以上でもよい。更に、開孔608は、ミキシングマニホールド235の中心軸から延びる半径を通って、いずれの開孔606とも一直線上にないように、開孔606から半径方向にずれていてもよい。この開孔及びチャネル設計は、ミキシングマニホールドを通る再帰フローを提供し、追加の前駆体の中心チャネル238内への供給を改善し、各開孔606を通してより均一な供給を提供しうる。ミキシングマニホールド235はまた、第2のトレンチ241の半径方向外側にある追加のトレンチ615を画定し、エラストマ要素又はOリングを受容するように構成されうる。
図7は、本技術のいくつかの実施形態による図6の線B-Bを通るミキシングマニホールド235の概略断面図を示す。断面図は、第2のトレンチ241から第1のトレンチ240への流体アクセスを提供するために、第1の外側側壁610を通って画定される際の開孔608を示す。加えて、図7は、開孔608が第1の外側側壁を通って互いに向かい合って全直径だけ間隔を空け配置されるいくつかの実施形態を示す。開孔608はまた、大まかに間隔を空けているので、ポート239は2つの開孔608の間で等距離に間隔を空けている。前述のチャネル243は、各開孔608から等しい又は実質的に等しい距離になるように、類似の位置で第2のトレンチ241に進入しうる。
図8は、本技術のいくつかの実施形態による図6の線C-Cを通るミキシングマニホールド235の概略断面図を示す。断面図は、第1のトレンチ240から中心チャネル238への流体アクセスを提供するために、第1の内側側壁605を通って画定される際の開孔606を示す。開孔606も開孔608も、それぞれ第1の内側側壁及び第1の外側側壁の面取りされた部分を通って延び、面取りの角度に対して垂直な角度、又は他の何らかの傾斜角度で延びうる。第1の外側側壁610などの特徴部を通る傾斜角度を含めることによって、前駆体が次の組の開孔を通って流れるよう上昇する前に、前駆体を更に分布させる流れを提供しうる。これはまた、開孔を形成する機械加工の影響、又は別の方法で第1の表面236を損傷させる機械加工の影響を制限しうる。ミキシングマニホールド235は、前駆体と、中心チャネル238を通って延びる1つ又は複数の前駆体とのより均一な混合を可能にする設計を提供しうる。
図9は、本技術のいくつかの実施形態による、処理チャンバを通して前駆体を供給する方法900の工程を示す。方法900は、システム200内で実行され、構成要素をエッチャントの損傷から保護しながら、チャンバの外部で改善された前駆体混合を可能にしうる。チャンバの構成要素は、経時的に摩耗を引き起こすエッチャントにさらされる可能性があるが、本技術は、これらの構成要素を、より容易に交換及び修理することができるものに限定しうる。例えば、本技術は、遠隔プラズマユニットの内部構成要素の露出を制限し、それにより、遠隔プラズマユニットに特定の保護を加えられるようにすることがある。
方法900は、工程905において、フッ素含有前駆体の遠隔プラズマを形成することを含みうる。前駆体は、解離されてプラズマ放出物を生成するために遠隔プラズマユニットに供給されうる。実施形態では、遠隔プラズマユニットは、フッ素含有廃水との接触に耐えうる酸化物又は他の材料でコーティング又は裏打ちされうる。実施形態では、キャリアガスを除いて、他のエッチャント前駆体は、遠隔プラズマユニットを通して供給されないので、ユニットを損傷から保護し、実行されている特定のプロセスに有益であるよう、前駆体の特定の解離をもたらすために、プラズマ電力の調整を可能にしうる。異なるエッチャントのプラズマ放出物を生成するように構成された他の実施形態は、その前駆体又は前駆体の組み合わせに対して不活性である異なる材料で裏打ちされてもよい。
工程910において、フッ素含有前駆体のプラズマ放出物は、遠隔プラズマユニットと結合されたアダプタに流入されうる。工程915で、水素含有前駆体が、アダプタに流入されうる。アダプタは、アダプタ内でフッ素含有前駆体と水素含有前駆体とを混合して、工程920で第1の混合物を生成するように構成されうる。工程925で、第1の混合物は、アダプタからミキシングマニホールドに流入されうる。工程930で、第3の前駆体が、ミキシングマニホールドに流入されうる。第3の前駆体は、更なる水素含有前駆体、更なるハロゲン含有前駆体、又は他の前駆体の組み合わせを含みうる。ミキシングマニホールドは、第3の前駆体と第1の混合物との混合の第2段階を実行するように構成され、第2の混合物を生成しうる935。
続いて、3つ全ての前駆体を含む第2の混合物が、ミキシングマニホールドから半導体処理チャンバ内に供給されうる。前述のようにエッチャントの供給及び分布を制御するために、他の場所に記載されている追加の構成要素が使用されてもよい。特定された前駆体は、記載されたチャンバでの使用に適した前駆体の例にすぎないと理解すべきである。本開示を通して論じられるチャンバ及び材料は、前駆体を分離し、それらを処理チャンバ内に供給する前に混合することから利益を得る任意の数の他の処理工程に使用されてもよい。
前記述では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を提供するために、多数の詳細が述べられてきた。しかしながら、これらの詳細のいくつかを含まずに又は更なる詳細と共に、特定の実施形態を実施しうることが、当業者には明らかだろう。
いくつかの実施形態を開示してきたが、当業者であれば、実施形態の主旨から逸脱することなく様々な変更例、代替構造、及び等価物が使用されうることを理解するだろう。更に、本技術を不必要にあいまいにすることを避けるために、いくつかの周知のプロセス及び要素については説明しなかった。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきでない。
値の範囲が提示される場合、文脈上明らかに別段の指示がない限り、その範囲の上限と下限との間の各介在値はまた、下限の単位の最小単位まで具体的に開示されると理解される。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意の狭い範囲、そしてその記載範囲のその他任意の記載された又は介在する値も包含される。これら小さい範囲の上限及び下限は、その範囲に個々に含まれ、又はその範囲から除外される場合があり、小さい範囲に限界値のいずれかが含まれる、どちらも含まれない、又は両方が含まれる各範囲もまた、記載された範囲における明確に除外される任意の限界値を条件として、この技術範囲に包含される。記載された範囲に1つ又は複数の限界値が含まれる場合、これらの含有限界値のいずれか又は両方を除外する範囲もまた含まれる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「1つの(a、an)」、及び「その(the)」は、文脈上別途明示しない限り複数の指示物を含む。したがって、例えば、「1つの層(a layer)」への言及は、複数のそのような層を含み、「その前駆体(the precursor)」への言及は、1つ又は複数の前駆体及び当業者に既知のその等価物への言及を含む、等々である。
また、「備える/含む(comprise(s))」、「備えている/含んでいる(comprising)」、「含有する(contain(s))」、「含有している(containing)」、「含む(include(s))」、及び「含んでいる(including)」という単語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又は工程の存在を特定することを意図しているが、1つ又は複数のその他の特徴、整数、構成要素、工程、作用、又は群の存在又は追加を除外するものではない。