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JP-2026514698-A - ＣＣＰガス供給ノズル

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Abstract

例示的な構造、方法、及びシステムを開示する。一例示的な構造は、複数の接合構造によって接合された上部電極部及び下部電極部と、上部電極部と下部電極部との間に配置された１つ以上のガス領域分離壁とを含む一体型ガス分配ノズルアセンブリを含む。一体型ガス分配ノズルアセンブリは単一の材料で構成される。複数の接合構造の各々は、上部電極部と下部電極部との間に配置される。複数の接合構造の各々は、上部電極部と下部電極部の間で高周波数（ＲＦ）エネルギー及び熱エネルギーを伝導するように構成される。１つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部の間の領域を２つ以上のプレナムチャンバに分離するように構成される。

Inventors

  • サロデ ビシュワナス ヨガナンダ
  • グエン アンドリュー
  • チョー トム ケイ

Assignees

  • アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240119
Priority Date
20230410

Claims (20)

  1. 設計プロセスで使用される機械可読媒体に具体化された構造であって、構造は一体型ガス分配ノズルアセンブリを含み、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、 上部電極部と、 下部電極部と、 下部電極部と上部電極部を接合する複数の接合構造と、 １つ以上のガス領域分離壁であって、 上部電極部、下部電極部、複数の接合構造、及び１つ以上のガス領域分離壁は同一の材料であり、 複数の接合構造の各々は上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合され、 複数の接合構造の各々は、上部電極部と下部電極部の間で高周波数（ＲＦ）エネルギー及び熱エネルギーを伝導するように構成され、 １つ以上のガス領域分離壁は上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合され、 １つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部の間の領域を２つ以上のプレナムチャンバに分離するように構成されるガス領域分離壁を備えた構造。
  2. 構造は、レイアウトデータの交換に使用されるデータフォーマットとしてストレージ媒体上に存在する、請求項１に記載の構造。
  3. 構造は、テストデータファイル、特性データ、検証データ、又は設計仕様の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の構造。
  4. 同一の材料は金属又は金属合金から形成された電気伝導体である、請求項１に記載の構造。
  5. １つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部の間の領域内で少なくとも内側プレナムチャンバと外側プレナムチャンバを区切る環状壁である、請求項１に記載の構造。
  6. 下部電極部は、２つ以上のプレナムチャンバの１つのプレナムチャンバを下部電極部の外側表面に結合する複数のガス出力孔を備える、請求項１に記載の構造。
  7. 一体型ガス分配ノズルアセンブリは、上部電極部の上方に配置され、上部電極部に結合された冷却部を備え、冷却部は上部電極部に冷却を提供するように構成される、請求項１に記載の構造。
  8. 一体型ガス分配ノズルアセンブリは、冷却部を循環する冷却流体の流量を測定するための埋設型センサを備え、冷却流体はチラーから冷却部へ循環し、上部電極部に冷却を提供する、請求項７に記載の構造。
  9. 一体型ガス分配ノズルアセンブリは、冷却部の上方に配置され、冷却部に結合された高周波数ブロック部を備え、高周波数ブロック部は２つ以上のプレナムチャンバ内のガスに高周波数エネルギーを結合する、請求項７に記載の構造。
  10. 複数の接合構造の各々の断面形状は、円筒形、角度付き、台形、砂時計形、及び長方形の１つを含む、請求項１に記載の構造。
  11. 一体型ガス分配ノズルアセンブリは、複数の接合構造の１つ以上に埋設された１つ以上のセンサを備える、請求項１に記載の構造。
  12. 一体型ガス分配ノズルアセンブリを備えたプラズマ処理システムであって、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、 上部電極部と、 下部電極部と、 下部電極部と上部電極部を接合する複数の接合構造と、 １つ以上のガス領域分離壁であって、 上部電極部、下部電極部、複数の接合構造、及び１つ以上のガス領域分離壁は同じ材料であり、 複数の接合構造の各々は上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合され、 複数の接合構造の各々は、上部電極部と下部電極部の間で高周波数（ＲＦ）エネルギー及び熱エネルギーを伝導するように構成され、 １つ以上のガス領域分離壁は上部電極部と下部電極部との間に配置され、これらに結合され、 １つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部の間の領域を２つ以上のプレナムチャンバに分離するように構成されるガス領域分離壁を備えたプラズマ処理システム。
  13. 同一の材料は金属又は金属合金から形成された電気伝導体である、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
  14. 一体型ガス分配ノズルアセンブリは、上部電極部の上方に配置され、上部電極部に結合された冷却部を備え、冷却部は上部電極部に冷却を提供するように構成される、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
  15. 一体型ガス分配ノズルアセンブリは、冷却部を循環する冷却流体の流量を測定するための埋設型センサを備え、冷却流体はチラーから冷却部へ循環し、上部電極部に冷却を提供する、請求項１４に記載のプラズマ処理システム。
  16. 一体型ガス分配ノズルアセンブリは、複数の接合構造の１つ以上に埋設される１つ以上のセンサを備える、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
  17. 一体型ガス分配ノズルアセンブリを積層製造する工程を含む方法であって、一体型ガス分配ノズルアセンブリを積層製造する工程は、 下部電極部を含む複数の層を形成する工程と、 下部電極部に結合される複数の接合構造を含む複数の層を形成する工程と、 下部電極部に結合される１つ以上のガス領域分離壁を含む複数の層を形成する工程と、 複数の接合構造及び１つ以上のガス領域分離壁に結合される上部電極部を含む複数の層を形成する工程であって、 上部電極部、下部電極部、複数の接合構造、及び１つ以上のガス領域分離壁は同一の材料であり、 複数の接合構造の各々は上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合され、 複数の接合構造の各々は、上部電極部と下部電極部の間で高周波数（ＲＦ）エネルギー及び熱エネルギーを伝導するように構成され、 １つ以上のガス領域分離壁は上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合され、 １つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部の間の領域を２つ以上のプレナムチャンバに分離するように構成される工程を含む方法。
  18. 一体型ガス分配ノズルアセンブリを積層製造する工程は、上部電極部の上方に配置され、上部電極部に結合される冷却部を含む複数の層を形成する工程を含み、冷却部は上部電極部に冷却を提供するように構成される、請求項１７に記載の方法。
  19. 一体型ガス分配ノズルアセンブリは、冷却部を循環する冷却流体の流量を測定するための埋設型センサを備え、冷却流体はチラーから冷却部へ循環し、上部電極部に冷却を提供する、請求項１８に記載の方法。
  20. 一体型ガス分配ノズルアセンブリは、複数の接合構造の１つ以上に埋設された１つ以上のセンサを備える、請求項１７に記載の方法。

Description

背景 本明細書は、半導体システム、プロセス、及び機器に関する。 プラズマエッチングは、半導体プロセスにおいて集積回路の製造に用いられる。集積回路は、複数（例えば、２層以上）の層構造から形成される。処理環境においてプラズマを形成するために、異なるエッチングガスの化学組成（例えば、異なるガス混合物）を用いることができ、これにより、特定のエッチングガスの化学組成において、エッチング対象となる層構造に対する精度と選択性を向上させることができる。集積回路の微細化が進み、微細構造とアスペクト比が増加するにつれて、層構造の精密エッチングに対するニーズが高まっている。 概要 プラズマ処理システムは、エッチングガス混合物をプラズマ処理チャンバ内に供給するガス供給ノズルを含む。このエッチングガス混合物は、プラズマ源によって点火され、プラズマを生成する。プラズマの荷電粒子はチャンバ内の処理領域に保持された基板の露出面に向かって引き寄せられ、基板の露出面にエッチング処理を施す。 プラズマは特定のプラズマ源を用いて生成される。プラズマ源の１つは容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源である。ＣＣＰプラズマ源は、プラズマチャンバ上部の電極に高周波エネルギーを供給する。この電極はコンデンサの第１平行板として機能す。この電極はガス供給ノズルを含むことができる。 ガス供給ノズル（シャワーヘッドとも称される）は、通常、複数のコンポーネントを組み立てて製造される。具体的には、典型的なＣＣＰ源用のガス供給ノズルは、圧入接合され、熱伝導特性を提供するように構成された３つの独立した構造を含むことができる。３つの独立した構造は、上部電極プレート、下部電極プレート、及びこれら２つのプレートを接続する複数のピンを含む。ガス供給ノズルは、エッチングガスを受け入れるための別々の領域を含むことができる。ガス供給ノズルは、これらの領域を分離するために、上部ガス仕切りＯリングと下部ガス仕切りＯリングを含むことができる。これらのＯリングは、電極プレート及び接続ピンと異なる材料で作ることがある。上部ガス仕切りＯリングと下部ガス仕切りＯリングは２つのプレートの間に取り付けることができ、２つのプレートとは熱的に接触しない。同じ材料のピンと異なる材料のＯリングの間の材料の不一致は、ガス供給ノズルの部分間の熱伝導における熱的不均一性につながる可能性がある。 本明細書は、プラズマ処理システムで使用されるガス供給ノズル及び隣接アセンブリに関する技術を説明する。一般的に、これらの技術は、プラズマ処理システムで使用するためのガス供給ノズル（シャワーヘッドとも称される）を積層製造技術を用いて設計、製造することを含む。特に、積層製造を用いて上部電極板及び下部電極板、接合構造、及び１つ以上のガス分離壁を単一の部品に統合した一体型ガス供給ノズルが提供される。特に、１つ以上のガス分離壁をガス供給ノズル構造の一部として製造することにより、ガスシール用Ｏリングが不要となる。更に、本明細書は、積層製造を用いて、冷却プレート及びガスブロックを含むプラズマ処理システムの１つ以上の追加部品とガス供給ノズルを統合することについて説明する。 本明細書に記載される主題の特定の態様は、設計プロセスで使用される機械可読媒体に具体化された構造として実施することができる。この構造は、上部電極部、下部電極部、下部電極部と上部電極部を接合する複数の接合構造、及び１つ以上のガス領域分離壁を含む一体型ガス分配ノズルアセンブリを含む。上部電極部、下部電極部、複数の接合構造、及び１つ以上のガス領域分離壁は、同じ材料で構成される。複数の接合構造の各々は上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合される。複数の接合構造の各々は、上部電極部と下部電極部の間で高周波エネルギー及び熱エネルギーを伝導するように構成される。１つ以上のガス領域分離壁は上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合される。１つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部の間の領域を２つ以上のプレナムチャンバに分離するように構成される。 構造は以下のフィーチャの１つ以上を含むことができる。 幾つかの実施形態では、構造は、レイアウトデータの交換に使用されるデータフォマットとしてストレージ媒体上に存在する。 幾つかの実施形態では、構造は、テストデータファイル、特性データ、検証データ、又は設計仕様の少なくとも１つを含む。 幾つかの実施形態では、１つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部の間の領域内で、少なくとも内側プレナムチャンバと外側プレナムチャンバを区切る環状壁である。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、更に、上部電極部の上方に配置され、上部電極部に結合された冷却部を含み、冷却部は上部電極部に冷却を提供するように構成される。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、更に、冷却部を循環する冷却流体の流量を測定するための埋設型センサを含む。冷却流体はチラーから冷却部まで循環し、上部電極部を冷却する。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、更に、冷却部の上方に配置され、冷却部に結合された高周波数ブロック部を含む。高周波数ブロック部は、２つ以上のプレナムチャンバ内のガスにＲＦエネルギーを結合する。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、更に、複数の接合構造の１つ以上に埋設された１つ以上のセンサを含む。 本明細書に記載される主題の特定の態様は、プラズマ処理システムとして実施することができる。プラズマ処理システムは、上部電極部、下部電極部、下部電極部と上部電極部を接合する複数の接合構造、及び１つ以上のガス領域分離壁を含む一体型ガス分配ノズルアセンブリを含む。上部電極部、下部電極部、複数の接合構造、及び１つ以上のガス領域分離壁は同じ材料で構成される。複数の接合構造の各々は上部電極部と下部電極部との間に配置され、これらに結合される。複数の接合構造の各々は、上部電極部と下部電極部の間で高周波エネルギー及び熱エネルギーを伝導するように構成される。１つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合される。１つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部の間の領域を２つ以上のプレナムチャンバに分離するように構成される。 構造は以下の１つ以上のフィーチャを含むことができる。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、更に、上部電極部の上方に配置され、上部電極部に結合された冷却部を含み、冷却部は上部電極部に冷却を提供するように構成される。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、冷却部を循環する冷却流体の流量を測定するための埋設型センサを更に含む。冷却流体はチラーから冷却部まで循環して上部電極部を冷却する。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、複数の接合構造の１つ以上に埋設された１つ以上のセンサを更に含む。 本明細書に記載される主題の特定の側面は、方法として実施することができる。この方法は、一体型ガス分配ノズルアセンブリを積層製造することを含む。一体型ガス分配ノズルアセンブリの積層製造は、下部電極部を含む複数の層を形成することを含む。下部電極部に結合される複数の接合構造を含む複数の層が形成される。下部電極部に結合される１つ以上のガス領域分離壁を含む複数の層が形成される。複数の接合構造及び１つ以上のガス領域分離壁に結合される上部電極部を含む複数の層が形成される。上部電極部、下部電極部、複数の接合構造、及び１つ以上のガス領域分離壁は、同じ材料である。複数の接合構造の各々は上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合される。複数の接合構造の各々は、上部電極部と下部電極部の間で高周波エネルギー及び熱エネルギーを伝導するように構成される。１つ以上のガス領域分離壁が上部電極部と下部電極部の間に配置され、これらに結合される。１つ以上のガス領域分離壁は、上部電極部と下部電極部との間の領域を２つ以上のプレナムチャンバに分離するように構成される。 方法は、以下の１つ以上のフィーチャを含むことができる。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリを積層製造することは、更に、上部電極部の上方に配置され、上部電極部に結合される冷却部を含む複数の層を形成することを含む。冷却部は、上部電極部に冷却を提供するように構成される。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、冷却部を循環する冷却流体の流量を測定するための埋設型センサを更に含む。冷却流体はチラーから冷却部まで循環して上部電極部に冷却を提供する。 幾つかの実施形態では、一体型ガス分配ノズルアセンブリは、複数の接合構造の１つ以上に埋設された１つ以上のセンサを更に含む。 本明細書に記載された主題は、これらの実施形態及び他の実施形態に実施することができ、以下の利点のうちの１つ以上を実現することができる。積層製造されたガス供給ノズルは、個別に製造された部品を有するガス供給ノズルの機能及び性能を維持することができる。また、積層製造されたガス供給ノズルは、ガス供給ノズルの他の部分とは異なる材料で作られたガス仕切りＯリングを排除することにより、熱伝導率を向上させることができる。個別に製造された部品を有するガス供給ノズルの上部ガス仕切りＯリング及び下部ガス仕切りＯリングは、積層製造されたガス供給ノズルの他の部分と同じ材料、例えば、アルミニウム合金又はその他の導電性材料で作られたガス分離壁に置換することができる。これにより、上部及び下部ガス仕切りＯリングに関連する熱の不均一性を低減することができる。ガス供給ノズルを積層製造によって形成することにより、組み立て時の位置合わせの問題を軽減することができる。更に、積層製造されたガス供給ノズルは、電子ビーム検査及びリークチェックを不要にし、機械加工の無駄に関連するコストを削減し、複雑な形状に対応し、ターンアラウンドタイム及び製造工程を短縮することができる。更に、積層製造法を用いることにより、ガス供給ノズル、チルプレート、及びオプションでＲＦブロックを一体化した、ソース・ガス供給ノズルアセンブリ全体を製造することができる。これにより、組み立てが簡素化され、アライメントの問題が軽減され、エッチングガスをガス供給ノズルに供給するためのＯリング等の各種ガスシールが不要になる。 以下の開示では、開示された技術を用いて積層製造された具体的な構造を特定するが、これらの構造は、記載されたソース・シャワーヘッド電極アセンブリに見られるような様々な他の構造にも同様に適用可能であることが容易に理解される。従って、本技術は記載された構造のみに限定されるものと解釈されるべきではない。本開示では、本技術の幾つかの実施形態に従った構造を説明する前に、本技術で使用可能な１つの可能な構造について説明する。本技術は記載された構造に限定されず、記載された構造は任意の数のソース・シャワーヘッド電極アセンブリに使用できることを理解すべきである。 プラズマチャンバの概略断面図の一例を示す。容量結合プラズマ源用の例示的なソース・ガス供給ノズルアセンブリの断面図を示す。ガス供給ノズルの一例の断面図を示す。上部電極板のないガス供給ノズルの一例の上面図を示す。上部電極板のないガス供給ノズルの他の例の上面図を示す。ガス供給ノズルにおける接合構造の断面形状の一例を示す図である。図６Ａの断面形状を、上部電極板と下部電極板を接続する接合構造に用いたガス供給ノズルの構造例を示す。チラーとともに積層製造されたソース・ガス供給ノズルアセンブリの一例の断面図を示す。一体型ガス分配ノズルアセンブリを製造するための例示的なプロセスのフロー図を示す。本開示の実施態様を実行するために使用することができる例示的なコンピューティングシス