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公開番号2025016438
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024161901,2023515299
出願日2024-09-19,2021-08-30
発明の名称単一のチャンバ流動性膜の形成及び処理
出願人アプライドマテリアルズインコーポレイテッド,APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
代理人園田・小林弁理士法人
主分類H01L 21/205 20060101AFI20250128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高品質のデバイス及び構造を製造するために使用できる改善された半導体システム及び処理方法を提供する。
【解決手段】半導体処理システムにおいて、処理チャンバ200は、チャンバ本体205と、半導体基板を支持するペデスタル(基板支持体210)と、チャンバ本体及びペデスタルとともに処理領域を画定する面215と、面板と接続された高周波プラズマ源(第1のプラズマ電源220)と、ペデスタルに接続された低周波プラズマ源(第2のプラズマ電源230)と、を備える。前記低周波プラズマ源は、約1kHz以下のパルス周波数で動作する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ケイ素含有前駆体のプラズマを形成することと、
前記ケイ素含有前駆体のプラズマ放出物を用いて半導体基板上に流動性膜を堆積させることであって、前記半導体基板は半導体処理チャンバの処理領域内に収容され、前記半導体基板は前記半導体基板内にフィーチャを画定し、前記処理領域は、面板と、前記半導体基板が載置される基板支持体との間に少なくとも部分的に画定される、流動性膜を堆積させることと、
前記半導体処理チャンバの前記処理領域内部に処理プラズマを形成することであって、前記処理プラズマは第１の電源から第１の電力レベルで形成され、第２の電源から前記基板支持体に第２の電力レベルが印加される、処理プラズマを形成することと、
前記処理プラズマのプラズマ放出物を用いて、前記半導体基板内部に画定された前記フィーチャ内部の前記流動性膜を高密度化することと
を含む、処理方法。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記半導体チャンバは半導体処理システムの一部であり、該半導体処理システムは、
チャンバ本体と、
半導体基板を支持するように構成されたペデスタルと、
面板であって、前記チャンバ本体、前記ペデスタル、及び前記面板が前記処理領域を画定する、面板と、
前記面板と接続された高周波プラズマ源であって、前記第１の電源である、高周波プラズマ源と、
前記ペデスタルと接続された低周波プラズマ源であって、前記第２の電源である、低周波プラズマ源と
を備える、請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記ペデスタルと接続され、且つ前記ペデスタルを通して前記高周波プラズマ源を実質的に接地するように構成された第１のＬ－Ｃフィルタと、
前記面板と接続され、且つ前記低周波プラズマ源を前記チャンバ本体に実質的に接地するように構成された第２のＬ－Ｃフィルタと
を更に備える、請求項２に記載の処理方法。
【請求項４】
前記第２の電源は、約１ｋＨｚ以下のパルス周波数のパルスモードで動作する、請求項１に記載の処理方法。
【請求項５】
前記第１の電源が前記処理プラズマ中に連続波モードで動作する一方で、前記第２の電源は前記パルスモードで動作する、請求項４に記載の処理方法。
【請求項６】
前記第２の電源は、約５０％以下のデューティサイクルで動作する、請求項４に記載の処理方法。
【請求項７】
前記第１の電源は、前記堆積中の第１の期間内に電力スパイクを発生させるように動作する、請求項１に記載の処理方法。
【請求項８】
前記第１の期間に続いて、前記第１の電源は、前記堆積中の第２の期間にわたって動作する、請求項７に記載の処理方法。
【請求項９】
前記第１の期間は約１秒以下であり、前記第２の期間は約１秒以上である、請求項８に記載の処理方法。
【請求項１０】
前記第１の電源は、約２０％以下のデューティサイクルにおいて、約２００ｋＨｚ以下のパルス周波数で動作し、約１０Ｗ以下の有効プラズマ出力を生成する、請求項９に記載の処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０２０年９月８日に出願された「単一のチャンバ流動性膜の形成及び処理（ＳＩＮＧＬＥＣＨＡＭＢＥＲＦＬＯＷＡＢＬＥＦＩＬＭＦＯＲＭＡＴＩＯＮＡＮＤＴＲＥＡＴＭＥＮＴＳ）」という名称の米国特許出願第１７／０１４，２２４号の利益及び優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
続きを表示（約 2,800 文字）【０００２】
［０００２］本技術は、２０２０年９月８日にすべて同時出願された以下の出願、名称「堆積及びエッチングのための半導体処理チャンバ（ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＣＨＡＭＢＥＲＳＦＯＲＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮＡＮＤＥＴＣＨ）」（代理人整理番号４４０１８２５４ＵＳ０１（１１９２１３７））、並びに「堆積及びエッチングのための半導体処理チャンバ（ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＣＨＡＭＢＥＲＳＦＯＲＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮＡＮＤＥＴＣＨ）」（代理人整理番号４４０１８１５５ＵＳ０１（１１９０４０７））に関連する。これらの出願の各々が、あらゆる目的のためにそれらの全体を参照することにより、本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
［０００３］本技術は、半導体処理に関する。より具体的には、本技術は、流動性膜を含む材料を堆積及び処理するためのシステム及び方法に関する。
【０００４】
［０００４］集積回路は、基板表面上に複雑にパターニングされた材料層を生成する処理によって可能になる。基板上にパターニングされた材料を生成するには、露出した材料を形成及び除去する制御された方法が必要である。デバイスの小型化が進むと、材料形成がその後の動作に影響を与えうる。例えば、間隙充填動作では、半導体基板上に形成されたトレンチ又は他のフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）を充填するために、材料が形成又は堆積されうる。フィーチャは、高いアスペクト比及び低減された限界寸法によって特徴付けられうるため、これらの充填動作が困難になりうる。例えば、堆積がフィーチャの上部で且つフィーチャの側壁に沿って行われうるため、堆積を続けると、フィーチャ内の側壁間を含むフィーチャがピンチオフ（ｐｉｎｃｈｏｆｆ）され、フィーチャ内にボイドが生成されうる。このことは、デバイスの性能と後続の処理動作に影響を与える可能性がある。
【０００５】
［０００５］したがって、高品質のデバイス及び構造を製造するために使用できる改善されたシステム及び方法が必要とされている。これらの必要性及び他の必要性は、本技術によって対処される。
【発明の概要】
【０００６】
［０００６］例示的な処理方法は、ケイ素含有前駆体のプラズマを形成することを含みうる。本方法は、ケイ素含有前駆体のプラズマ放出物を用いて半導体基板上に流動性膜を堆積させることを含みうる。半導体基板は、半導体処理チャンバの処理領域に収容されうる。半導体基板は、半導体基板内にフィーチャを画定しうる。処理領域は、面板と、半導体基板が載置される基板支持体との間に少なくとも部分的に画定されうる。方法は、半導体処理チャンバの処理領域内部に処理プラズマを形成することを含みうる。処理プラズマは、第１の電源から第１の電力レベルで形成されうる。第２の電力は、第２の電力レベルで第２の電源から基板支持体に印加されうる。方法は、処理プラズマのプラズマ放出物を用いて、半導体基板内部に画定されたフィーチャ内部の流動性膜を高密度化することを含みうる。
【０００７】
［０００７］いくつかの実施形態では、半導体処理チャンバは、半導体処理システムの一部でありうる。システムは、チャンバ本体を含みうる。システムは、半導体基板を支持するように構成されたペデスタルを含みうる。システムは、面板を含みうる。チャンバ本体、ペデスタル、面板は、処理領域を画定しうる。システムは、面板に接続された高周波プラズマ源を含みうる。高周波プラズマ源は、第１の電源でありうる。システムは、ペデスタルに接続された低周波プラズマ源を含みうる。低周波プラズマ源は、第２の電源でありうる。システムは、ペデスタルに接続され、且つペデスタルを通して高周波プラズマ源を実質的に（ｖｉｒｔｕａｌｌｙ）接地するように構成された第１のＬ－Ｃフィルタを含みうる。システムは、面板に接続され、且つ低周波プラズマ源をチャンバ本体に実質的に接地するように構成された第２のＬ－Ｃフィルタを含みうる。
【０００８】
［０００８］第２の電源は、約１ｋＨｚ以下のパルス周波数においてパルスモードで動作しうる。第１の電源は、処理プラズマ中に（ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｓｍａ）連続波モードで動作されうるが、その一方で、第２の電源は、パルスモードで動作する。第２の電源は、約５０％以下のデューティサイクルで動作しうる。第１の電源は、堆積中の第１の期間内に電力スパイクを発生させるように動作しうる。第１の期間に続いて、第１の電源は、堆積の間、第２の期間にわたって動作しうる。第１の期間は、約１秒以下であり、第２の期間は、約１秒以上でありうる。第１の電源は、約２０％以下のデューティサイクルにおいて、約２００ｋＨｚ以下のパルス周波数で動作し、約１０Ｗ以下の有効プラズマ出力を生成しうる。本方法は、第２のサイクルで繰り返されうる。半導体基板の温度は、方法の間、約０℃以下の温度に維持されうる。
【０００９】
［０００９］本技術のいくつかの実施形態は、半導体処理システムを包含しうる。システムは、チャンバ本体を含みうる。システムは、半導体基板を支持するように構成されたペデスタルを含みうる。システムは面板を含みうる。チャンバ本体、ペデスタル、及び面板は、処理領域を画定しうる。システムは、面板に接続された高周波プラズマ源を含みうる。システムは、ペデスタルに接続された低周波プラズマ源を含みうる。
【００１０】
［００１０］いくつかの実施形態では、ペデスタルは、静電チャックを含みうる。半導体処理システムは、ペデスタルに接続されたＤＣ電源を含みうる。低周波プラズマ源は、約２ＭＨｚ以下で動作するように構成されうる。高周波プラズマ源は、約２００ｋＨｚ以下のパルス周波数において、約１３．５６ＭＨｚ以上で動作するように構成されうる。高周波プラズマ源は、約２０％以下のデューティサイクルにおいて、約２０ｋＨｚ以下又はパルス周波数で動作するように構成されうる。高周波プラズマ源は、約５Ｗ以下の有効電力でプラズマを生成するように構成されうる。システムは、ペデスタルに接続され、且つペデスタルを通して高周波プラズマ源を実質的に接地するように構成された第１のＬ－Ｃフィルタを含みうる。システムは、面板に接続され、且つ低周波プラズマ源をチャンバ本体に実質的に接地するように構成された第２のＬ－Ｃフィルタを含みうる。
（【００１１】以降は省略されています）

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