JP2017069540A - プラズマ点源のアレイによってワークピースを処理するためのプラズマリアクタ - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、半導体ウェハ等のワークピースのプラズマ処理、及び処理の不均一性の低減に関する。
従来のプラズマ処理では、処理されるウェハは、異なるエッチング環境に起因する局所的な非均一性(まさに、非均一な応力、(堆積プロセスに対する)非均一な膜組成、非均一なCD(構造のクリティカルディメンジョン))に苦しむ可能性がある。これは、入ってくるウェハ間の違い又は(例えば、回転するウェハが前縁部と後縁部の半径方向の滞留時間差又は異なる局所的温度を見るカルーセルスタイルの処理チャンバ内において)処理チャンバの特性の違いに起因する可能性がある。
プラズマ源は、独立して制御される多数の局所的プラズマ点源又は局所的プラズマ点源のアレイからなり、これはユーザ定義の領域上で荷電粒子種(電子、負イオン及び正イオン)の空間的及び時間的な制御を可能にする。
図1A及び図1Bは、RF周波数を使用して容量結合された複数のプラズマ点源90を有する一実施形態を示す。点源90は、様々な構成(例えば、円形(図2A)又はパイ形状(図2B))で配置することができる。図1Aの実施形態は、円筒形の側壁102、下部天井104、及び床部106によって囲まれる処理ゾーン92を有する処理チャンバ本体100を含む。ワークピース支持体94は、処理ゾーン92内でワークピース96を支持する。真空ポンプ108は、床部106を介して処理ゾーン92に結合することができる。上部円筒側壁126上に支持される上部天井110は、下部天井104の上にあり、ガス分配器112を支持する。下部天井104は、ガス出口孔114のアレイを含む。図1Aの実施形態では、点源90は、誘電体円筒形キャビティ壁116に囲まれた円筒形キャビティ115のアレイであり、誘電体円筒形キャビティ壁116は、各々が円筒形側壁102の対称軸に対して平行で、ガス出口孔114のそれぞれ1つの誘電体と整列されている。円筒形キャビティ壁116は、それぞれの円筒形電極118によって囲まれている。
電源124は、異なるモードで各プラズマ点源90に電力を供給することができる。第1のモードでは、各プラズマ点源90は、電力の一定量を消費し、制御システムは、電気スイッチ262のアレイを用いてプラズマ点源に供給される電力をスイッチオン又はオフする。一例では、各点源は、それがオンのとき、約3ワットの一定量を消費する。電気スイッチ262のアレイは、基本的に命令で個々のプラズマの点源90に電力を印加する。プラズマ密度は、いくつのプラズマ点源90がオンされているかの関数である。このように、各プラズマ点源90へ送出される正味の電力は、パルス幅の変更によって制御することができる。
主な利点は、荷電粒子及び高エネルギーラジカルの生成の空間的・時間的における完全なる制御である。これは、局所的な荷電粒子及び高エネルギーラジカルの分布に対する空間的及び時間的制御を可能にする。
Claims (15)
- プラズマリアクタであって、
処理チャンバ及び前記処理チャンバ内のワークピース支持体であって、前記チャンバは前記ワークピース支持体に対向する下側天井を含む処理チャンバ及びワークピース支持体と、
前記下側天井の上にあり、前記下側天井に対向する上側天井と、前記上側天井の上にあるガス分配器と、
前記上側天井と下側天井との間で複数のキャビティを画定する複数のキャビティ壁であって、前記ガス分配器は、前記複数のキャビティのうちのそれぞれ1つまでの複数のガス流路を含む複数のキャビティ壁と、
前記複数のキャビティのうちのそれぞれ1つと整列された前記下側天井内の複数の出口孔と、
前記複数のキャビティのうちのそれぞれ1つに隣接するそれぞれの電力アプリケータと、電源と、前記電力アプリケータのそれぞれ1つに結合された複数の電力導体と、前記電源と前記複数の電力導体の間に結合された電力分配器とを含むプラズマリアクタ。 - 前記複数のキャビティ壁は、誘電体キャビティ壁を含む、請求項1記載のプラズマリアクタ。
- 前記電源は、RF電力発生器を含み、前記それぞれの電力アプリケータのうちのそれぞれ1つは、前記複数のキャビティ壁のうちの対応する1つの内部から前記複数のキャビティ壁のうちの前記対応する1つによって分離されている、請求項1記載のプラズマリアクタ。
- 前記電力アプリケータは、前記複数のキャビティのうちの対応する1つにRF電力を結合するための電極を含む、請求項3記載のプラズマリアクタ。
- 前記電極は、前記複数のキャビティの対応する1つの一部を取り囲む、請求項4記載のプラズマリアクタ。
- 前記電力アプリケータは、前記複数のキャビティのうちの対応する1つにRF電力を誘導結合するためのコイルアンテナを含む、請求項3記載のプラズマリアクタ。
- 前記コイルアンテナは、前記複数のキャビティのうちの対応する1つの一部の周りでらせん状に巻かれた導体を含む、請求項6記載のプラズマリアクタ。
- 前記電源は、直流電力発生器であり、前記電力アプリケータのうちのそれぞれ1つは、直流放電用の電極を含み、前記キャビティ壁のうちのそれぞれ1つは、対応する電極を前記複数のキャビティのうちの対応する1つの内部に露出させるように構成される、請求項1記載のプラズマリアクタ。
- 前記電力分配器は、前記電源の出力と前記電力導体のうちのそれぞれ1つとの間で結合された複数のスイッチを含む、請求項1記載のプラズマリアクタ。
- ユーザ定義された命令に応じて個別に前記複数のスイッチを制御するプロセッサを含む、請求項9記載のプラズマリアクタ。
- 処理ガス源と、前記処理ガス源と前記複数のキャビティのうちのそれぞれ1つとの間に結合された複数のバルブを含むガス分配器とを含む、請求項1記載のプラズマリアクタ。
- 前記処理ガス源は、異なるガス種の複数のガス源を含み、前記複数のバルブのうちのそれぞれ1つは、前記複数のガス源のうちのそれぞれ1つと前記複数のキャビティのうちのそれぞれ1つとの間に結合される、請求項11記載のプラズマリアクタ。
- ユーザが定義した命令に応じて前記複数のバルブを個別に制御するプロセッサを含む、請求項12記載のプラズマリアクタ。
- 処理ガス源と、前記処理ガス源と前記複数のキャビティのうちのそれぞれ1つとの間に結合された複数のバルブを含むガス分配器とを含む、請求項9記載のプラズマリアクタ。
- 前記処理ガス源は、異なるガス種の複数のガス源を含み、前記複数のバルブのうちのそれぞれ1つは、前記複数のガス源のうちのそれぞれ1つと前記複数のキャビティのうちのそれぞれ1つとの間に結合される、請求項11記載のプラズマリアクタ。
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