JP2024538526A - 静電クランプによるリモートプラズマ堆積 - Google Patents

Abstract

【解決手段】静電チャックを有するリモートプラズマ処理装置は、原子層堆積または化学気相堆積によって半導体基板上に膜を堆積させることができる。リモートプラズマ処理装置は、リモートプラズマ源と、リモートプラズマ源から下流の反応チャンバとを含むことができる。ＲＦ電源は、リモートプラズマ源に高ＲＦ電力を印加するように構成でき、加熱素子は、静電チャックに高温を適用するように構成できる。極性の反転とクランプ電圧の低下を交互に行うデクランプルーチンを用いて、半導体基板を静電チャックからデチャッキングできる。いくつかの実施形態では、窒化ケイ素膜を原子層堆積によって、リモートプラズマ生成用のソースガスとして窒素、アンモニア、および水素ガスの混合物を使用して、コンフォーマルに堆積できる。【選択図】図７

Description

関連出願の相互参照

ＰＣＴ出願願書が、本願の一部として本明細書と同時に提出される。同時に提出されたＰＣＴ出願願書で特定され、本願が利益または優先権を主張する各出願は、参照によりその全体をあらゆる目的で本明細書に組み込むものとする。

本明細書の実装形態は半導体処理装置に関し、より詳細には、気相堆積用のリモートプラズマ源と静電チャックとを含むプラズマ処理装置に関する。

半導体基板処理装置は、半導体基板を、エッチング、物理気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ励起原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、パルス堆積層（ＰＤＬ）、プラズマ励起パルス堆積層（ＰＥＰＤＬ）、およびレジスト除去等の技術によって処理するために使用される。半導体基板処理装置の１つのタイプは、プラズマ処理装置である。多くの半導体プロセスでは、ウエハをプラズマに曝し、ウエハを環境温度または室温を超える温度に曝す。台座等の基板支持構造が、通常、ウエハを所望の温度に加熱するために使用される。さらに、基板支持構造は、静電引力によってウエハを静電チャックにクランプするための静電チャックを含む場合がある。

ここで提供される背景の説明は、本開示の内容を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションで説明される範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。

本明細書において、リモートプラズマ装置が提供される。リモートプラズマ装置は、半導体基板が処理される処理空間を含む反応チャンバと、反応チャンバの上流に流体的に結合されているリモートプラズマ源と、リモートプラズマ源内のプラズマに給電するように構成されているＲＦ電源と、リモートプラズマ源から反応チャンバへプラズマ活性種を送るために、反応チャンバに流体的に結合されているシャワーヘッドと、反応チャンバ内の基板台座と、を含む。基板台座が、半導体基板を支持するように構成されている上面を有し、セラミック材料で作られたプラテンを含む静電チャックを含み、静電チャックは１つまたは複数の静電クランプ電極をさらに含む。

いくつかの実装形態では、シャワーヘッドはイオンフィルタを含む。いくつかの実装形態では、基板台座は、半導体基板を約３００℃～約７５０℃の温度に加熱するように構成されている１つまたは複数の加熱素子をさらに含む。いくつかの実装形態では、ＲＦ電源は、約２ｋＷ～約１０ｋＷのＲＦ電力を、プラズマを生成するためにリモートプラズマ源に供給するように構成されている。いくつかの実装形態では、リモートプラズマ装置は、リモートプラズマ源に流体的に結合され、反応ガスをリモートプラズマ源に供給するように構成されている第１のガスラインと、反応チャンバに流体的に結合され、気相のケイ素含有前駆体を、リモートプラズマ源内の反応ガスと混合することなく半導体基板に供給するように構成されている第２のガスラインと、をさらに含む。いくつかの実装形態では、リモートプラズマ装置は、半導体基板上に吸着させるために第１のドーズ量の気相のケイ素含有前駆体を導入する操作と、半導体基板を、リモートプラズマ源において生成された反応ガスのプラズマ活性種に曝す操作とを実行するための命令が設定されているコントローラを備え、プラズマ活性種はケイ素含有前駆体と反応してケイ素含有膜を形成する。いくつかの実装形態では、コントローラは、反応チャンバ内のチャンバ圧力を、約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒに設定する操作と、基板温度を、約５００℃～約７００℃の上昇温度に設定する操作と、を実行するための命令がさらに設定されている。いくつかの実装形態では、コントローラは、第１の電圧を、反応チャンバ内で半導体基板をクランプするために基板台座の静電チャックに印加する操作と、静電チャックに印加される第１の電圧の極性を反転させる操作と、第１の電圧よりも低い第２の電圧を静電チャックに印加する操作と、静電チャックに印加される第２の電圧の極性を反転させる操作と、半導体基板を静電チャックから取り外す操作と、を実行するための命令がさらに設定されている。いくつかの実装形態では、ケイ素含有前駆体はシランを含む。いくつかの実装形態では、セラミック材料はアルミニウム含有材料を含み、１つまたは複数の静電クランプ電極はプラテンに埋め込まれている。いくつかの実装形態では、リモートプラズマ装置は、基板台座からの放射熱損失を低減するための、基板台座の下の環状熱シールドをさらに含む。

また、本明細書では、リモートプラズマを使用して誘電体膜を堆積させる方法も提供する。この方法は、反応チャンバ内で半導体基板をクランプするために基板台座の静電チャックに電圧を印加し、リモートプラズマ原子層堆積（ＲＰ－ＡＬＤ）またはリモートプラズマ化学気相堆積（ＲＰ－ＣＶＤ）プロセスによって半導体基板上に誘電体膜を堆積させること、を含む。

いくつかの実装形態では、半導体基板上に誘電体膜を堆積させることは、半導体基板上に吸着させるためにあるドーズ量の気相の前駆体を導入し、上記ドーズ量の前駆体を導入した後、気相の反応剤のプラズマ活性種を半導体基板に導入することを含み、反応剤のプラズマ活性種は、反応チャンバから上流のリモートプラズマ源において生成される。いくつかの実装形態では、方法は基板台座内の１つまたは複数の加熱素子を使用して、半導体基板を約５００℃～約７００℃の上昇温度に加熱することをさらに含む。いくつかの実装形態では、方法は、反応チャンバ内に、約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒのチャンバ圧力を確立することをさらに含む。

また、本明細書では、静電チャックから半導体基板をデチャッキングする方法も提供する。方法は、第１の電圧を、反応チャンバ内で半導体基板をクランプするために基板台座の静電チャックに印加し、静電チャックに印加される第１の電圧の極性を反転させ、第１の電圧よりも低い第２の電圧を静電チャックに印加し、静電チャックに印加される第２の電圧の極性を反転させ、半導体基板を静電チャックから取り外すことと、を含む。

いくつかの実装形態では、方法は、半導体基板を取り外すのに先立って静電チャックへの電圧をゼロに低下させることをさらに含む。いくつかの実装形態では、方法は、第２の電圧の極性を反転させた後に、第２の電圧よりも低い第３の電圧を静電チャックに印加することをさらに含む。いくつかの実装形態では、反転させた極性の第１の電圧が少なくとも２秒間印加され、反転させた極性の第２の電圧が少なくとも２秒間印加され、第２の電圧が第１の電圧の３分の１であり、第３の電圧が第２の電圧の３分の１である。いくつかの実装形態では、方法は、第１の電圧の極性を反転させるのに先立って半導体基板を反応チャンバ内の移送圧力に曝すことをさらに含む。

また、本明細書では、窒化ケイ素膜を堆積させる方法も提供する。方法は、反応チャンバ内の半導体基板上に吸着させるために、第１のドーズ量の気相のケイ素含有前駆体を流し、ソースガスから、少なくとも窒素含有ラジカルをリモートプラズマ源において発生させ、第１のドーズ量のケイ素含有前駆体を、リモートプラズマ源より下流の１つまたは複数のガスポートを介して反応チャンバに流し、半導体基板上に窒化ケイ素膜を形成するために半導体基板を少なくとも窒素含有ラジカルに曝して、窒素含有ラジカルとケイ素含有前駆体とを反応させること、を含む。

いくつかの実装形態では、ソースガスは、窒素ガス（Ｎ₂）と、アンモニア（ＮＨ₃）および水素ガス（Ｈ₂）の一方または両方とを含み、窒素含有ラジカルは、窒素ラジカル（Ｎ^*）およびアミンラジカル（ＮＨ^*またはＮＨ₂ ^*）の少なくとも一方を含む。いくつかの実装形態では、窒素ガスの流量は約５０００ｓｃｃｍ～約４００００ｓｃｃｍであり、アンモニアの流量は約０ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍであり、水素ガスの流量は約０ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍである。いくつかの実装形態では、ソースガスから少なくとも窒素含有ラジカルを生成することは、リモートプラズマ源において窒素ラジカルおよびアミンラジカルの少なくとも一方を生成することを含む。いくつかの実装形態では、リモートプラズマ源において生成されるアミンラジカルの濃度は水素ラジカルの濃度よりも実質的に高い。いくつかの実装形態では、リモートプラズマ源内のチャンバ圧力は約０．５Ｔｏｒｒ～約４０Ｔｏｒｒであり、リモートプラズマ源に結合されているＲＦ電源に供給されるＲＦ電力は約２ｋＷ～約１０ｋＷである。いくつかの実装形態では、基板台座の温度は約３００℃～約７５０℃である。いくつかの実装形態では、半導体基板は、少なくとも約１００：１のアスペクト比を有する１つまたは複数の凹状フィーチャを含み、１つまたは複数の凹状フィーチャ内に堆積された窒化ケイ素膜のステップカバレッジは少なくとも約９０％である。いくつかの実装形態では、窒化ケイ素膜が、１つまたは複数の凹状フィーチャに沿って少なくとも実質的に均一な膜特性を有し、窒化ケイ素膜のウェットエッチングレートは約１．４Å／分～約１０．０Å／分であり、膜密度は約２．６ｇ／ｃｍ³～約３．０ｇ／ｃｍ³である。いくつかの実装形態では、ケイ素含有前駆体は１つまたは複数のハロシランを含む。

図１は、いくつかの実装形態による、堆積またはエッチングを実施するための例示的な半導体処理装置の概略図である。

図２は、いくつかの実装形態による、堆積またはエッチングを実行するための例示的なプラズマ処理装置の概略図である。

図３は、半導体基板を保持するためのセラミック台座を利用した例示的なプラズマ処理装置の概略図である。

図４は、いくつかの実装形態による、半導体基板を押さえるための静電チャックを利用した例示的なプラズマ処理装置の概略図である。

図５は、いくつかの実装形態による、ケイ素含有膜を堆積させるためのプラズマ励起原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）サイクルを示す例示的なタイミングシーケンス図である。

図６Ａは、いくつかの実装形態による、静電チャックを含む例示的な基板支持構造の透視概略図である。

図６Ｂは、いくつかの実装形態による、例示的な静電チャックの上面概略図である。

図７は、いくつかの実装形態による、リモートプラズマ源を有する例示的なプラズマ処理装置の概略図である。

図８は、いくつかの実装形態による、ケイ素含有膜を静電チャック上に押さえられた半導体基板上に堆積させるためにリモートプラズマ処理装置を使用する例示的な方法を示すフロー図である。

図９は、いくつかの実装形態による、静電チャックから半導体基板をデチャッキングする例示的な方法を示すフロー図である。

図１０は、いくつかの実装形態による、静電チャック（例えば、双極チャック）から半導体基板をデチャッキングするためのデクランプルーチンの例示的なタイミングシーケンス図である。

図１１は、いくつかの実装形態による、リモートプラズマＡＬＤによって半導体基板上に窒化ケイ素膜を堆積させる例示的な方法のフロー図である。

図１２Ａは、リモートプラズマＡＬＤによって凹状フィーチャ内に堆積された窒化ケイ素膜のステップカバレッジを示すグラフである。

図１２Ｂは、リモートプラズマＡＬＤによって凹状フィーチャ内に堆積された窒化ケイ素膜の側壁ウェットエッチングレートを示すグラフである。

本開示において、「半導体ウエハ」、「ウエハ」、「基板」、「ウエハ基板」、および「部分的に製造された集積回路」という用語は、互いに言い換え可能に使用される。当業者であれば、「部分的に製造された集積回路」という用語が、集積回路製造の多くのステージのいずれかにおけるシリコンウエハを指し得ることを理解するであろう。半導体デバイス産業において使用されるウエハまたは基板は、典型的には、２００ｍｍ、または３００ｍｍ、または４５０ｍｍの直径を有する。以下の発明を実施するための形態では、本開示がウエハに対して実施されることを前提としている。しかし、本開示はそのように限定されない。ワークは様々な形状、サイズ、材質であってよい。半導体ウエハに加えて、本開示の利点を利用し得る他のワークとして、プリント回路基板等の様々な物品が挙げられる。

イントロダクション
半導体処理は、基板上に１層または複数層の膜を堆積させることを要する場合がある。堆積技術の例としては、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、およびＰＥＡＬＤが挙げられるが、これらに限定されない。ＣＶＤプロセスでは、膜前駆体および副生成物を形成する反応チャンバに１つまたは複数のガス反応剤を流入させることにより、基板表面に膜を堆積させてもよい。前駆体は基板表面に運ばれ、そこで基板に吸着され、ガス相化学反応によって基板上に堆積する。ＡＬＤは、複数の膜堆積サイクルを要する堆積技術である。ＡＬＤでは、連続した自己制限反応を用いて材料の薄層を堆積させる。典型的には、ＡＬＤサイクルには、少なくとも１つの前駆体を基板表面に送って吸着させてから、吸着させた前駆体を１つまたは複数の反応剤と反応させて膜の部分的な層を形成する操作を含む。パージステップは、たいていは前駆体の送出と１つまたは複数の反応剤の送出との合間に実行される。複数のＡＬＤサイクルを実行して、所望の厚さまで膜を形成する。

ＰＥＡＬＤおよびＰＥＣＶＤは、吸着した前駆体と反応剤ラジカルとの間の反応を促進するためにプラズマを使用する。プラズマが点火されると、反応ガスのイオンおよび／またはラジカルが発生して、基板上に吸着した前駆体と反応する場合がある。ＰＥＣＶＤでは、基板をプラズマに曝しながら反応ガスを連続的に基板に送ってもよい。ＰＥＡＬＤでは、ＡＬＤサイクルの転換／反応段階の間に反応ガスが活性化され、基板がプラズマに曝される。

ケイ素含有膜を、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、またはＰＥＡＬＤ等の気相堆積技術によって堆積させてもよい。ケイ素含有膜は様々な物理的、化学的、電気的、および機械的な特性を有し、半導体製造プロセスにおいてしばしば使用される。例えば、窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜、または酸窒化ケイ素膜を、拡散バリア、ゲート絶縁体、側壁スペーサ、エッチングストップ層、誘電体膜、および封止層として使用してもよい。例えば、コンフォーマルな窒化ケイ素層を、メモリ構造の製造に使用してもよい。コンフォーマルな窒化ケイ素層は、高アスペクト比を採用し得る垂直ＮＡＮＤフラッシュメモリ構造等の３Ｄメモリ構造において利用されてもよい。窒化ケイ素層を、他の材料特性のうちでもとりわけ、高いコンフォーマル性、低いウェットエッチングレート（ＷＥＲ）および／または低いドライエッチングレート（ＤＥＲ）、ならびに高い密度で堆積させてもよい。

所望の特性を有するケイ素含有膜（例えば、ケイ素酸化物、ケイ素窒化物、ケイ素炭化物、ケイ素酸窒化物、ケイ素炭窒化物、ケイ素酸炭化物、および／またはケイ素酸炭窒化物等）を、プラズマと高い動作温度のアシストを受けて適切な半導体処理装置において得てもよい。プラズマアシストプロセスにより、堆積速度を速め、膜特性（例えば、密度）の向上を可能としてもよい。また、高い温度により、反応完了時間が短縮されることで堆積速度が加速される場合がある。さらに、特定の化学反応は、動作温度が十分に高くなければ生じない場合がある。前駆体には、非常に高い温度で分解するものがあるが、そのような高温での分解を回避し、特定の化学反応を実施する能力のために、他の前駆体を選択してもよい。

本開示の堆積技術はケイ素含有膜に限定されず、窒化物、酸化物、および酸窒化物等の他の種類の膜を堆積させるために用いてもよいことが理解されるであろう。

プラズマアシスト高温気相堆積プロセスを実施するために、プラズマ処理装置を、プラズマ発生源と１つまたは複数の加熱素子を有する設計としてもよい。基板を、台座または静電チャック（「ＥＳＣ」）等の基板支持構造内の１つまたは複数の加熱要素によって加熱してもよい。本明細書において使用するように、「台座」という用語は、静電チャックを含む基板支持構造に総称的に言及するために使用される。加熱素子により、基板に伝導および／または放射される熱を発生させてもよい。さらに、プラズマ発生源により、エネルギーを帯びたイオンおよび／またはラジカルを基板表面に送ってもよい。プラズマ発生源においては、反応ガスが導入され、強い高周波（ＲＦ）電磁場を適用することによりプラズマが生成される。いくつかの実装形態では、プラズマ発生源は容量結合プラズマ（ＣＣＰ）リアクタである。

図１は、いくつかの実装形態による、堆積またはエッチングを実施するための例示的な半導体処理装置の概略図である。図１の半導体処理装置１００は、単一の基板ホルダ１１８（例えば、台座またはＥＳＣ）を有する単一の処理チャンバ１１０を、真空ポンプ１３０によって真空または他の所望のチャンバ圧力下に維持され得る内部容積部内に有する。ガス送出システム１０２およびシャワーヘッド１０４もまた、膜前駆体、キャリアガスおよび／またはパージガスおよび／またはプロセスガス、二次反応剤等を送るために、チャンバ１１０に流体的に結合されている。処理チャンバ１１０内でプラズマを発生させるための機器もまた、図１に示されている。図１に概略的に示す半導体処理装置１００は、ＡＬＤまたはＰＥＡＬＤを実施するために使用されてもよいが、ＣＶＤまたはＰＥＣＶＤを含む他の膜堆積操作を実施するために適合されていてもよい。

半導体処理装置１００は、低圧環境を維持するためのプロセスチャンバ本体１１０を有するスタンドアローンのプロセスステーションとして示されている。しかし、複数のプロセスステーションが、例えば共通の反応チャンバ内などの共通のプロセスツール環境に含まれてもよいことが理解されるであろう。さらに、いくつかの実装形態において、本明細書で詳細に論じられるものを含む半導体処理装置１００の１つまたは複数のハードウェアパラメータを、１つまたは複数のシステムコントローラによってプログラム的に調節してもよいことが理解されるだろう。

半導体処理装置１００は、液体および／または気体を含んでよいプロセスガスを分配シャワーヘッド１０４に送るためのガス送出システム１０２と流体的に連通している。ガス送出システム１０２は、シャワーヘッド１０４へ送るためのプロセスガスをブレンディングおよび／またはコンディショニングするための混合容器１０６を含む。１つまたは複数の混合容器入口弁１０８および１０８Ａにより、混合容器１０６へのプロセスガスの導入を制御してもよい。

いくつかの反応剤は、気化に先立ち処理チャンバ１１０への送出に続いて、液体形態で保存されてもよい。図１の実装形態は、混合容器１０６に供給する液体反応剤を気化させるための気化ポイント１１２を含む。いくつかの実装形態では、気化ポイント１１２が加熱された注液モジュールであってもよい。いくつかの他の実装形態では、気化ポイント１１２が加熱された気化器であってもよい。さらに他の実装形態では、気化ポイント１１２を半導体処理装置１００から除いてもよい。いくつかの実装形態では、気化ポイント１１２の上流にある液体フローコントローラ（ＬＦＣ）を、気化および処理チャンバ１１０への送出のための液体の質量流量を制御するために設けてもよい。

シャワーヘッド１０４は、プロセスガスおよび／または反応剤（例えば、膜前駆体）を基板１１４に向けて分配し、その流れは、シャワーヘッドから上流の１つまたは複数のバルブ（例えば、バルブ１０８、１０８Ａ、および１１６）によって制御される。図１に示す実装形態では、基板１１４は、シャワーヘッド１０４のすぐ下に置かれ、静電チャック１１８の上に載置されている状態で図示されている。シャワーヘッド１０４は、任意の適切な形状を有してよく、基板１１４にプロセスガスを分配するための、任意の適切な数および配置のポートを有してよい。２つ以上のステーションを有するいくつかの実装形態では、ガス送出システム１０２は、シャワーヘッドから上流にバルブまたは他のフローコントロール構造を含むが、これらは、あるステーションにはガスが流されてもよいが他のステーションには流されないように、各ステーションへのプロセスガスおよび／または反応剤の流れを独立して制御することが可能である。さらに、ガス送出システム１０２は、異なるステーションに異なるガス組成が提供されるように、マルチステーション装置内の各ステーションに送られるプロセスガスおよび／または反応剤を独立して制御するように構成されてもよく、例えば、ガス成分の分圧を、ステーション間で同時に変化させてもよい。

チャンバ空間１２０がシャワーヘッド１０４のすぐ下に置かれる。いくつかの実装形態では、静電チャック１１８を、基板１１４をチャンバ空間１２０に露出させ、かつ／またはチャンバ空間１２０の容積を変化させるために、上昇または下降させてもよい。任意選択で、静電チャック１１８を、チャンバ空間１２０内のプロセス圧力や反応剤濃度等を調整するために、堆積プロセスの一部の間に下降および／または上昇させてもよい。

図１において、シャワーヘッド１０４および静電チャック１１８は、プラズマに給電するためにＲＦ電源１２２および整合ネットワーク１２４に電気的に接続されている。いくつかの実装形態では、プラズマエネルギーの（例えば、適切な機械可読命令および／または制御ロジックを有するシステムコントローラを介した）制御が、プロセスステーション圧力、ガス濃度、ＲＦ源電力、ＲＦ源周波数、およびプラズマ電力パルスタイミングのうちの１つまたは複数を制御することによって行われてもよい。例えば、ＲＦ電源１２２および整合ネットワーク１２４は、所望の組成のラジカル種を有するプラズマを形成するために、任意の適切な電力で動作されてもよい。同様に、ＲＦ電源１２２は、任意の適切な周波数および電力のＲＦ電力を提供してもよい。半導体処理装置１００はまた、静電チャック１１８および基板１１４に静電クランプ力を発生させて提供するために、静電チャック１１８に直流電流を提供するように構成されているＤＣ電源１２６も含む。静電チャック１１８はまた、基板１１４を加熱および／または冷却するように構成されている１つまたは複数の温度制御要素１２８も有してよい。

いくつかの実装形態では、半導体処理装置１００は、入力／出力制御（ＩＯＣ）命令のシーケンスを通じて制御命令を提供してもよいシステムコントローラ内の、適切なハードウェアおよび／または適切な機械可読命令を用いて制御される。一例では、プラズマ点火または維持のためのプラズマ条件を設定するための命令が、プロセスレシピのプラズマ活性化レシピの形で提供される。いくつかのケースでは、プロセスレシピを連続して設けて、あるプロセスのためのすべての命令がそのプロセスと同時に実行されるようにしてもよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のプラズマパラメータを設定するための命令が、プラズマプロセスに先行するレシピに含まれてもよい。例えば、第１のレシピは、不活性ガス（例えば、ヘリウム）および／または反応ガスの流量を設定するための命令、プラズマ発生器に電力設定ポイントを設定するための命令、および第１のレシピのための時間遅延命令を含んでもよい。続く第２のレシピは、プラズマ発生器を有効化するための命令、および第２のレシピのための時間遅延命令を含んでもよい。第３のレシピは、プラズマ発生器を無効化するための命令、および第３のレシピのための時間遅延命令を含んでもよい。これらのレシピは、本開示の範囲内の任意の適切な方法においてさらに細分化および／または反復されてもよいことが理解されるだろう。

図２は、いくつかの実装形態による、堆積またはエッチングを実行するための例示的なプラズマ処理装置の概略図である。図２に示すように、プラズマ処理装置２００は、プラズマ処理装置２００の他の構成要素を囲み、プラズマを収容する役割を果たすプロセスチャンバ２２４を含む。プラズマは、接地されているブロック２２０と連動して働くシャワーヘッド２１４を含む容量放電型システムによって生成されてもよい。プロセスチャンバ２２４は、プロセスガスをプロセスチャンバ２２４内に送るためのシャワーヘッド２１４を含む。高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）発生器２０４が、シャワーヘッド２１４に接続されているインピーダンス整合ネットワーク２０２に接続されてもよい。いくつかの実装形態では、低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）発生器２０６が、インピーダンス整合ネットワーク２０２に接続されてシャワーヘッド２１４に接続してもよい。インピーダンス整合ネットワーク２０２によって供給される電力と周波数は、プロセスガスからプラズマを生成するのに十分である。典型的なプロセスでは、ＨＦＲＦ発生器２０４によって生成される周波数は、約２～６０ＭＨｚ（例えば、１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚ）である。ＬＦＲＦ発生器２０６によって生成される周波数は、約２５０～４００ｋＨｚ（例えば、３５０ｋＨｚまたは４００ｋＨｚ）である。

プロセスチャンバ２２４はウエハ支持体または台座２１８をさらに含む。台座２１８はウエハ２１６を支持可能である。台座２１８は、処理中および処理の合間にウエハ２１６を保持するためのチャック、フォーク、および／またはリフトピンを含むことができる。いくつかの実装形態では、チャックは静電チャックであってもよい。台座２１８は、ウエハ２１６を押さえるように構成されている静電クランプ力を提供するための１つまたは複数の電極を含んでもよい。ウエハ２１６の温度を制御するために、加熱素子（不図示）を台座２１８に結合させてもよい。

プロセスガスは入口２１２から導入される。１つまたは複数のソースガスライン２１０をマニホールド２０８に接続できる。プロセスガスは前もって混合されていても、されていなくてもよい。堆積、エッチング、および他のプラズマ加工操作中に的確なガスが確実に送られるように、適切なバルブ機構および質量流量制御機構が採用される。プロセスガスは、出口２２２を介してプロセスチャンバ２２４から出てもよい。真空ポンプ２２６は典型的には、プロセスガスを引き出し、プロセスチャンバ２２４内の圧力を適切に低く維持することができる。

図２に示すように、プラズマ処理装置２００は、接地ブロック２２０と連動して働く電極をシャワーヘッド２１４が含むコンデンサ型システムである。言い換えると、プラズマ処理装置２００はＣＣＰシステムであり、プロセスチャンバ２２４の上部、すなわちシャワーヘッド２１４に高周波ＲＦ電力を供給可能であってよい。プロセスチャンバ２２４の底部、すなわち台座２１８およびブロック２２０は接地されている。

プラズマ処理装置２００は、プラズマ処理装置２００に関連付けられた様々なプロセス操作を制御するための命令を有するコントローラ２３０を含んでもよい。コントローラ２３０は、典型的には、１つまたは複数のメモリデバイスおよび、様々なプロセス制御機器（例えば、バルブ、ＲＦ発生器、基板ハンドリングシステム、加熱素子等）と通信可能に接続され、プラズマ処理装置２００が様々な基板処理操作を実施するよう命令を実行するように構成されている、１つまたは複数のプロセッサを含むこととなる。

プラズマは、ＣＣＰリアクタ内の２つの容量結合プレートを使用して低圧ガスにＲＦ場を適用することによって生成されてもよい。ＲＦ場によりプレート間のガスがイオン化されることにより、プラズマが点火される。ＣＣＰリアクタ内で生成されたプラズマは、基板表面の直上に形成されてもよい。ＣＣＰリアクタの例は、図１および図２にそれぞれ示した装置１００および２００に例示されてもよい。静電チャックは、静電チャックからのウエハのデチャッキングを容易にするために、ＣＣＰリアクタを有する半導体処理装置と連動して採用されることが多い。

静電チャックは、静電チャック内のクランプ電極（複数可）に電圧が印加されたときにウエハを保持するまたは押さえるクランプ力を提供する。印加電圧を除去すると、クランプ力はゼロになることが見込まれ、ゼロになるとウエハを簡単に取り外すことができる。しかし、静電チャックの表面に形成されたプラズマ処理由来の材料または副生成物が蓄積することにより、静電チャックの表面に電荷が捕捉される可能性があり、その結果、印加電圧がオフになった後でもウエハ上に密着力が残る。これにより、ウエハのポッピング、粒子生成、さらにウエハの破損等の多数の問題が引き起こされる可能性がある。ウエハと静電チャックとの間の引力を中和するために、ウエハを接地して放電することができる。ウエハの放電は、ＣＣＰリアクタ内に非プロセスガスまたは低密度のプラズマを流すことによって起こる可能性がある。したがって、静電チャックはしばしば、ＣＣＰリアクタと連動する。

プラズマリアクタは、静電チャックではなくセラミック台座を代わりに使用してもよい。本明細書で使用する「セラミック台座」は、セラミック材料（複数可）から作られたた基板支持構造を指し、基板を押さえるために静電クランプ力を使用しない。例えば、セラミック台座は、機械力、真空力、または基板を押さえるための他の機構を用いてよい。「静電チャック」もまたセラミック材料（複数可）で作られていてもよいが、基板を押さえるために静電クランプ力を用いることが理解されるであろう。リモートプラズマリアクタ等の間接的な非ＣＣＰリアクタは、その他の潜在的問題の中でもとりわけデチャッキングに関連する問題により、静電チャックではなくセラミック台座を採用することが多い。セラミック台座は通常、高い熱伝導性を提供しながら、基板処理中の高温環境および腐食環境（例えば、フッ素等のハロゲンガスを含む環境）に耐えることができる。

図３は、半導体基板を保持するためのセラミック台座を利用した例示的なプラズマ処理装置の概略図である。図３に示すように、プラズマ処理装置３００は、プラズマを生成するためのリモートプラズマ源３５０と、基板３１０を処理するための反応チャンバ３２０とを含む。プラズマは反応チャンバ３２０の上流で生成され、基板３１０を間接的に（リモートで）プラズマ曝露させる。ガスライン３５４は、リモートプラズマ生成のための反応ガスを供給するためにリモートプラズマ源３５０に流体的に連結されてもよい。プラズマ活性種は、リモートプラズマ源３５０から反応チャンバ３２０へシャワーヘッド３０２を介して供給されてもよい。いくつかの実装形態では、他のプロセスガス（複数可）および／またはキャリアガス（複数可）が、ガスライン３５２から反応チャンバ３２０へシャワーヘッド３０２を通じて送られてもよい。基板３１０は、ステム３０８に接続されているプラテン３０４を含むセラミック台座３０６によって支持されている。基板３１０は、基板処理の間、セラミック台座３０６によって定位置に押さえられて保持される。いくつかの実装形態では、プラズマ処理装置３００は、リモートプラズマＣＶＤまたはリモートプラズマＡＬＤを実施できる。いくつかの実装形態では、プラズマ処理装置３００は、基板３１０を、約４００℃よりも高いか、または約５００℃よりも高い温度などの上昇温度に曝してもよい。セラミック台座３０６は、高温条件をサポートでき、リモートプラズマＣＶＤまたはリモートプラズマＡＬＤによって生まれる過酷な環境に耐えることができる。

しかし、セラミック台座ではいくつかの欠点が支障になる場合がある。１つとしては、プラズマリアクタ内で処理されている半導体基板に、反り、撓み、または歪みが生じる場合がある。製造中に膜の層を互いの上に積層するため、半導体基板に導入される応力が増え、反りを生じさせる。これにより、半導体基板とセラミック台座との間の接触が不均一になる可能性がある。基板の反りは、約±２００μｍ～約±１０００μｍのオーダーになる可能性がある。これにより、基板の領域が台座表面から著しく離れ、結果として熱的な不均一および／または堆積の不均一が生じる可能性がある。さらに、基板の反りは不要な裏面堆積が原因である可能性もある。これは、基板の円周の縁封止が不十分ため、不要な反応ガスまたは前駆体ガスが基板の下に侵入し、基板の裏面に堆積する結果となることで引き起こされる可能性がある。これにより、基板の反りがさらに悪化し、後続の操作においてウエハ処理の問題を引き起こす可能性がある。加えて、セラミック台座がウエハのハンドリングに悪影響を与える可能性がある。いくつかのケースでは、ＡＬＤプロセスの周期的な性質により、ガスとチャンバ圧力が急速かつ常に変化する結果となる可能性がある。これは、半導体基板の下でガス遷移が頻繁に生じていることを意味する。半導体基板は、プロセスチャンバの残りの部分に対して中心がずれたり、横にずれたり、またはセラミック台座から完全に押しやられる場合がある。このウエハの移動により、堆積の不均一が引き起こされるか、または半導体基板上に不要な裏面スクラッチを発生させる可能性さえある。

静電チャッキングによるリモートプラズマ堆積
本開示は、リモートプラズマ処理装置における静電チャックを提供する。リモートプラズマ処理装置の反応チャンバ内の基板台座は半導体基板を支持し、基板台座は静電チャックを含む。リモートプラズマ処理装置は、極性を反転させ、クランプ電圧を低下させるシーケンスを適用することによって、基板をデチャッキングするように構成されてもよい。基板台座は、半導体基板を、約３００℃～約７５０℃、または約５００℃～約７００℃の上昇温度に加熱するための、１つまたは複数の加熱素子を含む。リモートプラズマ処理装置は、プラズマを生成するためのリモートプラズマ源を含み、リモートプラズマ源は、反応チャンバの上流に置かれる。リモートプラズマ処理装置は、リモートプラズマＣＶＤまたはリモートプラズマＡＬＤプロセスにおいて反応ガスおよび／または前駆体ガスを送るための１つまたは複数のガス入口をさらに含む。リモートプラズマ処理装置は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、炭窒化ケイ素、および酸炭窒化ケイ素等のケイ素含有膜を堆積させるように構成されてもよい。リモートＡＬＤプロセスによって窒化ケイ素膜を堆積させる場合、窒化ケイ素の膜特性を最適化するために、リモートプラズマ源において生成されるアミンラジカルの量を、水素ラジカルおよび／または窒素ラジカルの量に対して制御してもよい。窒化ケイ素膜を堆積させるための前駆体は、リモートプラズマ源を経由するのではなく、リモートプラズマ源から下流に送られる。窒化ケイ素膜は、半導体基板のフィーチャ内に、高いステップカバレッジと実質的に均一な膜特性で堆積させてもよい。

いくつかの代替実装形態では、本開示は、熱ＡＬＤ装置における静電チャックを提供する。静電チャックは、半導体基板を、約３００℃～約７５０℃、または約５００℃～約７００℃の上昇温度に加熱するための、１つまたは複数の加熱素子を含んでよい。したがって、本開示の静電チャックは通常、リモートプラズマ堆積の文脈で記載されているが、静電チャックは、ケイ素含有膜等の膜を上昇温度で堆積させるための熱ＡＬＤの文脈で提供されてもよいことが理解されるであろう。

図４は、いくつかの実装形態による、半導体基板を押さえるための静電チャックを利用した例示的なプラズマ処理装置の概略図である。図４に示すように、プラズマ処理装置４００は、プラズマを生成するためのリモートプラズマ源４５０と、基板４１０を処理するための反応チャンバ４２０とを含む。プラズマは反応チャンバ４２０の上流で生成され、基板４１０を間接的に（リモートで）プラズマ曝露させる。プラズマ活性種は、リモートプラズマ源４５０から反応チャンバ４２０へシャワーヘッド４０２を介して供給されてもよい。いくつかの実装形態では、プロセスガス（複数可）および／またはキャリアガス（複数可）が、ガスライン４５２から反応チャンバ４２０へシャワーヘッド４０２を通じて送られてもよい。基板４１０は、プラテン４０４と、プラテン４０４の下面に接続されているステム４０８とを含む基板台座４０６によって支持される。プラテン４０４は台座ベースであってもよく、ステム４０８は支柱であってもよく、台座ベースは支柱の上に位置づけられる。基板台座４０６は、静電引力によって基板４１０を押さえるための静電チャックであってもよい。いくつかの実装形態において、プラズマ処理装置４００は、リモートプラズマＣＶＤまたはリモートプラズマＡＬＤを実施できる。いくつかの実装形態では、プラズマ処理装置４００は、基板４１０を、約３００℃よりも高い温度、約４００℃よりも高い温度、約５００℃よりも高い温度、約３００℃～約７５０℃、または約５００℃～約７００℃などの上昇温度に曝してもよい。基板台座４０６は、高温条件をサポートでき、リモートプラズマＣＶＤまたはリモートプラズマＡＬＤによって生まれる過酷な環境に耐えることができる。

基板支持体４０６は、反応チャンバ４２０の内部に位置づけられる。プラテン４０４は、基板４１０を支持するための表面を含む。プラテン４０４は、プラテン４０４のセラミック本体内に埋め込まれてもよい電極４３０を含む。電極４３０は、１つまたは複数のクランプ電極と、任意選択で１つまたは複数のＲＦ電極とを含んでもよく、１つまたは複数のクランプ電極は、静電引力によって基板４１０をクランプするための電力を受け取ってもよい。電力が、基板台座４０６に埋め込まれた１つまたは複数の電気ライン４２２を介して電極４３０に供給されてもよい。プラテン４０４は、熱を発生させて基板４１０の温度を制御するように構成されている抵抗加熱器等の加熱素子４４０をさらに含む。例えば、加熱素子４４０は、基板４１０を、約４５０℃よりも高い温度、約５００℃よりも高い温度、約５５０℃よりも高い温度、約６００℃よりも高い温度、または約６５０℃よりも高い温度に加熱してもよい。電力が、基板台座４０６に埋め込まれた１つまたは複数の電力ライン４３２を介して加熱素子４４０に供給されてもよい。

いくつかの実施形態では、各電極４３０が同一平面にあるか、または実質的に同一平面にあってもよい。電極４３０は、反対の極性を有する１つまたは複数のペアのクランプ電極を含んでもよい。いくつかの実施形態では、外側リング状ＲＦ電極が、１つまたは複数のペアのクランプ電極を囲んでもよい。外側リング状ＲＦ電極は、外側リング状ＲＦ電極にわたって斜めに放射状に延びるリードまたは給電ストリップをさらに含んでもよい。これにより、プラテン４０４の中心または中心付近に端子を接続して、外側リング状ＲＦ電極に給電することが可能となる。外側リング状ＲＦ電極は、埋め込まれた電力分配回路によって生じる望ましくないインダクタンス影響を最小限に抑える働きをし、また、処理されている基板４１０の上方のＲＦ場に対する外乱による悪影響を最小限に抑える働きをする。いくつかの実施形態では、電極４３０は、ＤＣチャッキング電圧（例えば、約２００Ｖ～約２０００Ｖ）を提供するためにＤＣ電源によって給電される１つまたは複数のクランプ電極を含み、電極４３０は、ＲＦバイアス電圧（例えば、約５０Ｗ～約３０００Ｗの電力レベルにおける約４００ｋＨｚ～約６０ＭＨｚのうちの１つまたは複数の周波数）を提供するためにＲＦ電源によって給電される少なくとも１つの外側リング状ＲＦ電極をさらに含み、電極４３０は、適切な回路を介してＤＣ電源およびＲＦ電源によって給電される少なくとも１つの電極を任意選択で含んでもよい。

いくつかの実施形態では、ステム４０８の内部に電気ライン４２２、４３２を含んでもよい。第１の電気ライン４２２は電極４３０に給電してもよく、第２の電気ライン４３２は加熱素子４４０に給電してもよい。ステム４０８の一部は、電気ライン４２２、４３２を収納するために中空であってもよい。いくつかのケースでは、チャンネルまたはチューブ（不図示）がステム４０８を通って延びて、プラテン４０４の上面にガス通路を提供してもよい。ガス通路が、プラテン４０４上に支持されている基板４１０の下面への、不活性ガス、熱伝達ガス、または他のガスの送出を促進してもよい。

いくつかの実施形態では、基板台座４０６は、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、イットリア、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、または他の適切なセラミック材料等のセラミック材料（複数可）を含む。例えば、基板台座４０６は、アルミニウム含有材料で作ることができ、アルミニウム含有材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、またはそれらの組み合わせを含む。プラテン４０４およびステム４０８は、前述のセラミック材料のいずれかで作られてもよく、プラテン４０４底面は、ろう付け、摩擦溶接、拡散接合、または他の適切な技術によって、ステム４０８の上面に接合されてもよい。

リモートプラズマ源４５０内で生成されるプラズマは、プロセスガスのラジカルおよび／またはイオンを含んでもよい。ＲＦ電源（不図示）が、リモートプラズマ源４５０内でプラズマを点火し持続させるためにリモートプラズマ源４５０に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源は、高周波ＲＦ電源および低周波ＲＦ電源を互いに独立して制御するように構成されてもよい。低周波ＲＦ周波数の例としては、約０ｋＨｚ～約５００ｋＨｚの周波数を挙げてもよいが、これに限定されない。高周波ＲＦ周波数の例としては、約１．８ＭＨｚ～約２．４５ＧＨｚ、または約１３．５６ＭＨｚ以上、約２７ＭＨｚ以上、約３０ＭＨｚ以上、または約６０ＭＨｚ以上の周波数を挙げてもよいが、これらに限定されない。任意の適切なパラメータを離散的または連続的に調整して表面反応のためのプラズマエネルギーを提供してもよいことが理解されるであろう。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源は、ステーションごとに約５００Ｗ～約１５ｋＷ、ステーションごとに約２ｋＷ～約１０ｋＷ、またはステーションごとに約３ｋＷ～約８ｋＷの範囲でプラズマ電力を供給するように構成されてもよい（例えば、ステーションごとに約６．５ｋＷ）。高いプラズマ電力を供給して制御することによって、アミンラジカル、窒素ラジカル、および／または水素ラジカルをリモートプラズマ内で生成してもよい。いくつかの実施形態では、コイル（不図示）をリモートプラズマ源４５０の外壁（例えば、石英ドーム）の周りに位置づけることで、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発生器を提供してもよい。いくつかの例では、ＲＦ電源がインピーダンス整合ネットワークを介してコイルに電気的に結合されている。しかし、リモートプラズマ源４５０を代わりに備えて、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）発生器を提供してもよいことが理解されるであろう。

ガスライン４５２、４５４が、前駆体ガス（複数可）、反応ガス（複数可）、不活性ガス（複数可）、または他のガス（複数可）をプラズマ処理装置４００に供給してもよい。ガスライン４５２、４５４を通じて送られるプロセスガスは、ＡＬＤプロセスまたはＣＶＤプロセスにおける堆積のためのガス相反応に加わる。これらの膜には、例えば、酸化ケイ素または窒化ケイ素等のケイ素含有膜が含まれてもよい。ガスライン４５４は、リモートプラズマ生成のための反応ガスを供給するためにリモートプラズマ源４５０に流体的に結合されてもよく、ガスライン４５２は、前駆体ガスを供給するために反応チャンバ４２０に流体的に結合されてもよい。ガスライン４５２は、リモートプラズマ源４５０の下流に位置づけられてもよい。これにより、反応ガスの送出を前駆体ガスから分離させる。いくつかの実施形態では、前駆体ガスがケイ素含有前駆体ガスを含んでもよい。いくつかの実施形態では、反応ガスが、酸素（Ｏ₂）、オゾン（Ｏ₃）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、一酸化炭素（ＣＯ）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、水（Ｈ₂Ｏ）、メタノール（ＣＨ₃ＯＨ）、ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄）、窒素（Ｎ₂）、アンモニア（ＮＨ₃）、水素（Ｈ₂）、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。例えば、反応ガスは、窒素、水素、およびアンモニアの混合物を含んでもよい。

本開示のいくつかの実装形態では、ケイ素含有膜がＡＬＤによって堆積されてもよい。ＡＬＤは、連続した自己制限反応を用いて材料の薄層を堆積させる技術である。典型的には、ＡＬＤサイクルには、少なくとも１つの前駆体を基板表面に送って吸着させてから、吸着させた前駆体を１つまたは複数の反応剤と反応させて膜の部分的な層を形成する操作を含む。一例として、窒化ケイ素ＡＬＤサイクルは以下の操作を含んでもよい：（ｉ）ケイ素含有前駆体の送出／吸着、（ｉｉ）チャンバからのケイ素含有前駆体のパージ、（ｉｉｉ）窒素含有反応剤（複数可）のプラズマ曝露、および（ｉｖ）チャンバからのプラズマ活性種のパージ。他のタイプの膜を、様々な前駆体および共反応剤のパルスを用いて堆積させてもよい。

図５は、いくつかの実装形態による、ケイ素含有膜を堆積させるためのプラズマ励起原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）サイクルを示す例示的なタイミングシーケンス図である。図５は、キャリアガスまたはパージガスの流れ、プラズマ、ケイ素含有前駆体の流れ、および反応ガスの流れ等の様々なプロセスパラメータについての典型的なＰＥＡＬＤプロセス５００の段階を示している。図５のＡＬＤサイクルのそれぞれがＰＥＡＬＤサイクルを表してもよい。各線は、流れがオンおよびオフされるとき、またはプラズマがオンおよびオフされるときを示す。プロセスパラメータの例としては、不活性種および反応種の流量、プラズマ電力および周波数、ウエハ温度、ならびにプロセスチャンバ圧力が挙げられるが、これらに限定されない。

図５に示すように、ＰＥＡＬＤサイクル５１０Ａにおいて、プロセスチャンバ内の基板が、ドーズ段階５５７Ａの間にケイ素含有前駆体に曝される。いくつかの実装形態では、ケイ素含有前駆体が、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ₄）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ₃）、または他のハロシラン等のシラン部分に付着した１つまたは複数のハロゲン置換基を有するシラン部分を含む。いくつかの実装形態では、ケイ素含有前駆体がシランまたはジシランを含む。ドーズ段階５５７Ａの間、プラズマがオフにされ、反応ガスの流れがオフにされ、キャリアガスが基板に向けて流されてもよい。しかし、ドーズ段階５５７Ａの間に基板が上昇温度に加熱されてもよいことが理解されるであろう。いくつかの実装形態では、基板がケイ素含有前駆体に、ドーズ段階５５７Ａの間に、流量および基板表面積に応じて、約０．１秒～約１００秒、約０．２秒～約５０秒、または約０．３秒～約１０秒の持続時間、曝されてもよい。いくつかの実装形態では、ケイ素含有前駆体の流量が、約５０ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約２０００ｓｃｃｍ、または約２００ｓｃｃｍ～約１５００ｓｃｃｍであってもよい。いくつかの実装形態では、プロセスチャンバ内のチャンバ圧力が、約０．５Ｔｏｒｒ～約４０Ｔｏｒｒ、または約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒである。ドーズ段階５５７Ａの間、基板が、約３００℃～約７５０℃、または約５００℃～約７００℃の温度等の上昇温度に曝されてもよい。いくつかの実装形態では、活性部位がケイ素含有前駆体によって占有されると追加のケイ素含有前駆体が基板の表面にほとんどまたは全く吸着しないように、ケイ素含有前駆体が自己制限的に基板の表面に吸着する。ケイ素含有前駆体が基板の表面の活性部位に吸着するときに、ケイ素含有前駆体の薄い層が基板上に形成される。

いくつかの実装形態では、基板をケイ素含有前駆体に曝す操作と、基板をリモートプラズマに曝す操作との合間にプロセスチャンバをパージしてもよい。加えて、プラズマ処理チャンバが、基板をリモートプラズマに曝した後にパージされてもよい。パージはスイープガスを要してもよく、スイープガスは他の操作／段階において使用されるキャリアガスであってもよいし、異なるガスであってもよい。パージにより、基板の表面に吸着または反応しなかった、気相の過剰な種を除去してもよい。図５に示すように、プロセスチャンバはパージ段階５５９Ａおよび５６３Ａの間にパージを受ける。ケイ素含有前駆体の流れがオフにされ、プラズマがオフにされ、反応ガスの流れがオフにされる。しかし、キャリアガスは基板に向かって流れ続けてもよい。いくつかの実装形態では、パージ段階５５９Ａおよび５６３Ａがそれぞれ、プロセスチャンバを真空にするための１つまたは複数の排気サブ段階を含んでもよい。あるいは、パージ段階５５９Ａおよび５６３Ａのそれぞれが、いくつかの実装形態において省略されてもよいことが理解されるであろう。各パージ段階５５９Ａおよび５６３Ａは、約０秒～約６０秒、約０．１秒～約２０秒、または約１秒～約１５秒等の適切な持続時間を有してよい。いくつかの実装形態では、各パージ段階５５９Ａおよび５６３Ａで窒素（Ｎ₂）等のパージガスを流してもよい。いくつかの実装形態では、パージガスの流量が、約５００ｓｃｃｍ～約８００００ｓｃｃｍ、約１０００ｓｃｃｍ～約４００００ｓｃｃｍ、または約２０００ｓｃｃｍ～約２００００ｓｃｃｍであってもよい。いくつかの実装形態では、各パージ段階５５９Ａおよび５６３Ａの間のプロセスチャンバ内のチャンバ圧力は、約０．２Ｔｏｒｒ～約５０Ｔｏｒｒ、約０．５Ｔｏｒｒ～約４０Ｔｏｒｒ、または約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒである。しかし、より効果的にプロセスチャンバをパージするために、より低い圧力を使用してもよいことが理解されるであろう。

図５に示すように、ＰＥＡＬＤサイクル５１０Ａにおいて、基板が、反応ガスの供給源から生成されたリモートプラズマにプラズマ曝露段階５６１Ａの間に曝露されてもよい。プラズマ曝露段階５６１Ａを、転換段階と称してもよい。プラズマ曝露段階５６１Ａの間にリモートプラズマ源においてプラズマがオンにされ、プラズマが点火される。リモートプラズマは、反応ガスのイオン、ラジカル、帯電中性子、およびその他の反応種を含んでもよい。反応種は、吸着したケイ素含有前駆体と反応してケイ素含有膜を形成してもよい。例えば、反応種は、吸着したケイ素含有前駆体と反応して窒化ケイ素膜を堆積させる窒素、アンモニア、および／または水素のラジカル種（Ｎ^*、ＮＨ₂ ^*、ＮＨ^*、および／またはＨ^*）を含んでもよい。プラズマ曝露段階５６１Ａの間、ケイ素含有前駆体の流れはオフにされ、その一方で反応ガスの流れはオンにされる。プラズマ曝露段階５６１Ａの間、キャリアガスは流れ続けてもよく、または流れ続けなくてもよい。いくつかの実装形態では、基板は、約０．５秒～約２００秒、約１秒～約１２０秒、または約２秒～約８０秒の持続時間、リモートプラズマに曝されてもよい。いくつかの実装形態では、窒化ケイ素膜を堆積させるとき、窒素の流量が約５０００ｓｃｃｍ～約４００００ｓｃｃｍであってもよく、アンモニアの流量が約０ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍであってもよく、水素の流量が約０ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍであってもよい。いくつかの実装形態では、プロセスチャンバのチャンバ圧力が、約０．１Ｔｏｒｒ～約５０Ｔｏｒｒ、約０．２５Ｔｏｒｒ～約２５Ｔｏｒｒ、または約０．５Ｔｏｒｒ～約２０Ｔｏｒｒであってもよい。いくつかの実装形態では、プラズマ生成のためにリモートプラズマ源に印加されるＲＦ電力が、ステーションごとに約５００Ｗ～約１５ｋＷ、ステーションごとに約１ｋＷ～約１０ｋＷ、またはステーションごとに約２ｋＷ～約１０ｋＷである。プラズマ曝露段階５６１Ａの間、基板が、約３００℃～約７５０℃、または約５００℃～約７００℃の温度等の上昇温度に曝されてもよい。台座温度は通常、ＰＥＡＬＤサイクル５１０Ａの各段階の間に一定であるが、基板温度が圧力、流量、およびシャワーヘッドのギャップの変更の結果として変動してもよい。

操作５５７Ａ、５５９Ａ、５６１Ａ、および５６３Ａを実施することによってＡＬＤサイクル５１０Ａを構成してもよい。操作５５７Ｂ、５５９Ｂ、５６１Ｂ、および５６３Ｂを実施することによって別のＡＬＤサイクル５１０Ｂを構成してもよい。ケイ素含有膜の所望の膜厚を達成するまで、複数のＡＬＤサイクル５１０Ａ、５１０Ｂを繰り返してもよい。

静電チャックを、本開示のリモートプラズマ処理装置に組み込んでもよい。通例、静電チャックは、デチャッキングをアシストするために直接的なプラズマ曝露に依存している。デチャッキングのための直接的なプラズマ曝露は、ＣＣＰベースのプラズマ処理装置において典型的に採用される。しかし、本開示のリモートプラズマ処理装置は静電チャックを含み、直接的なプラズマ曝露なしにデチャッキングルーチンを実施するように構成されている。いくつかの実施形態では、リモートプラズマ処理装置が、ケイ素含有膜を堆積させるため、または酸化膜、窒化膜、もしくは酸窒化膜を堆積させるためのリモートプラズマＡＬＤ操作を実施するように構成され、上昇温度で動作するように構成され、ハロシラン類等の腐食性化学物質を採用するように構成される。静電チャックにより、処理されている基板を確実に固定し、平坦にし、その縁を封止してもよい。半導体の製造中に、互いに積層される層が増えるにつれ、導入される応力が増加し、ウエハの反りを生じさせる場合がある。静電チャックにより、基板を平坦にして固定し、処理中のウエハの反りによる悪影響を軽減してもよい。基板を平坦にすることで、基板台座と基板との接触が改善される。また、多数のガス遷移の間であっても基板が定位置に固定することにより、ウエハの誤ハンドリングが低減される。静電チャックにより不要な裏面スクラッチを防止でき、基板の縁の周囲を封止する静電チャック封止バンドにより不要な裏面堆積を防止できる。

いくつかの代替実装形態では、本開示の静電チャックを熱ＡＬＤ装置に組み込んでもよい。熱ＡＬＤ置が、ケイ素含有膜を堆積させるため、または酸化膜、窒化膜、もしくは酸窒化膜を堆積させるための熱ＡＬＤ操作を実施するように構成され、上昇温度で動作するように構成され、ハロシラン等の腐食性化学物質を採用するように構成される。

図６Ａは、いくつかの実装形態による、静電チャックを含む例示的な基板支持構造の透視概略図である。基板支持構造６００は、ウエハ台座または基板台座と称されてもよい。基板支持構造６００は、半導体基板をその上に保持するプラテンまたは静電チャック６１０を含む。静電チャック６１０はステム６２０に接続されている。いくつかの実施形態では、静電チャック６１０が円盤状であり、管状のステム６２０上に位置づけられる。基板支持構造６００の静電チャック６１０およびステム６２０のそれぞれには、アルミナ、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、イットリア、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、またはその他の適切なセラミック材料等のセラミック材料が組み込まれている。

静電チャック６１０は、セラミック本体内に埋め込まれたクランプ電極（複数可・不図示）を含む。クランプ電極（複数可）と半導体基板が容量性回路として機能して半導体基板を定位置に保持するように、直流（ＤＣ）電圧を印加することによりクランプ電極（複数可）を静電的に帯電させてもよい。クランプ電極（複数可）は典型的には、半導体基板の平面全体に平行な、薄く平面的な構造である。クランプ電極（複数可）と半導体基板との間に、誘電体層またはその他の絶縁体を介在させてもよく、これによって短絡を防止し、クランプ電極（複数可）が処理環境へ曝されないよう保護する。いくつかの実装形態では、静電チャック６１０が、半導体基板を上昇温度に加熱するための加熱素子（不図示）をさらに含む。

電力ライン６３０は、加熱素子および／または電極に給電するために電流を供給してもよい。ステム６２０は、電力ライン６３０を通すように適合された中空の接続管であってもよい。いくつかの例では、セラミックステム６２０が、静電チャック６１０に接続する薄壁小径の管であってもよい。いくつかの実装形態では、ステム６２０の内部または電力ライン６３０の内部（例えば、中空の給電ロッド）が、基板支持構造６００上に支持されている半導体基板の下面にガスを送るための空洞を有してもよい。

図６Ｂは、いくつかの実装形態による、例示的な静電チャックの上面概略図である。静電チャック６１０は本体６６０を有し、本体６６０は上部環状封止面６６２と、半透明のクロスハッチングで示された凹部６６４と、凹部６６４内に配置されている複数のマイクロ接触エリア（「ＭＣＡ」）６６６とを含む。上部環状封止面６６２は、凹部６６４を完全に囲って延びる円周リングまたは封止バンドである。上部環状封止面６６２は、基板の縁および下面または裏面の一部を支持するように構成されている。上側環状封止面６６２は平坦で、平面で、平滑な表面であり、基板の裏面と上部環状封止面６６２との間に少なくとも部分的に封止部を形成することを可能にするものである。

プロセスガスおよび他の材料が基板の下面に流れるのを防止するために、基板の下面と上部環状封止面６６２との間の封止部を、基板の下面の端から始まり、静電チャック６００の本体６６０の垂直中心軸に向かって半径方向内側に延びるエリアに形成してもよい。基板の縁で封止部が生じるため、ガスおよびその他の材料が基板の下に流れることが不可能である。下方向への静電クランプ力の印加により、基板の下面の縁、および基板の下面の一部を上部環状封止面６６２に接触させて封止部を形成させるのをアシストしてもよい。基板は、凹部６６４の上にセンタリングされ、複数のＭＣＡ６６６および上部環状封止面６６２によって支持される。静電クランプ電極に給電されて基板に下方向の静電クランプ力が印加されるときに、上部環状封止面６６２と上部環状封止面６６２に接触する基板の一部との間に封止部が形成される。

本体６６０は、基板が静電チャック６００によって支持され、１つまたは複数の静電クランプ電極に電力が印加されるときに、下方向のクランプ力を基板に印加させるように構成されている１つまたは複数の静電クランプ電極（不図示）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の静電クランプ電極が、約１Ｔｏｒｒ～約４０Ｔｏｒｒ（例えば、約０．０２ｐｓｉ～約０．８ｐｓｉ）の静電クランプ力または圧力を印加するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の静電クランプ電極が、凹部６６４の下部凹面の下方に位置づけられる。

上部環状封止面６６２とともに、複数のＭＣＡ６６６が、静電チャック６００上に位置づけられた基板を支持して、基板が下方向の静電クランプ力を受けたときに望ましくない変形を防止するように構成される。十分な数のＭＣＡ６６６が適正な配置で存在して下方向の静電クランプ力の圧力を均等かつ適正に分配する場合、望ましくない変形は最小限に抑えられる。いくつかの実施形態では、複数のＭＣＡ６６６が凹部６６４の下部凹面から突出する。各ＭＣＡ６６６の上面は、上部環状封止面６６２の上面と同一平面にあってもよい。

図７は、いくつかの実装形態による、リモートプラズマ源を有する例示的なプラズマ処理装置の概略図である。プラズマ処理装置７００は、反応チャンバ７０４から分離されたリモートプラズマ源７０２を含む。リモートプラズマ源７０２は、ガス分配器またはシャワーヘッド７０６を介して反応チャンバ７０４と流体的に連結されている。いくつかの実施形態では、シャワーヘッド７０６は、基板７１２に対するイオン衝撃のダメージを制限するようイオンをフィルタリングするためのイオンフィルタを含む。ラジカル種および／またはイオンはリモートプラズマ源７０２において生成され、そこでラジカル種は反応チャンバ７０４に供給されてもよい。ケイ素含有前駆体等の前駆体が、リモートプラズマ源７０２から下流およびシャワーヘッド７０６から下流に位置づけられたガス出口７０８を通じて反応チャンバ７０４に供給される。しかし、酸化物、窒化物、および酸窒化物等の膜を堆積させるために、他の前駆体をガス出口７０８を通じて反応チャンバ７０４に供給してもよいことが理解されるであろう。前駆体は、反応チャンバ７０４の堆積ゾーン７１０においてラジカル種と反応し、基板７１２の表面に膜を堆積させる。堆積ゾーン７１０は、基板７１２の表面に隣接する環境を含む。

基板７１２は、基板支持構造またはウエハ台座７１４上に支持される。ウエハ台座７１４は、堆積ゾーン７１０内に基板７１２を位置づけるためのリフトピンまたは他の可動支持部材で構成されてもよい。基板７１２を、シャワーヘッド７０６からより近い位置、または遠い位置に移動させてもよい。ウエハ台座７１４は、堆積ゾーン７１０内で基板７１２を上昇させたものとして図７に示されている。

いくつかの実施形態では、ウエハ台座７１４が静電チャック７１６を含む。静電チャック７１６は、静電チャック７１６の本体内に埋め込まれた１つまたは複数の静電クランプ電極７１８を含む。いくつかの実装形態では、１つまたは複数の静電クランプ電極７１８が、同一平面または実質的に同一平面上にあってもよい。静電クランプ電極７１８はＤＣ電源またはＤＣチャッキング電圧（例えば、約２００Ｖ～約２０００Ｖ）によって給電されてもよく、その結果、基板７１２が静電引力によって静電チャック７１６上に押さえられてもよい。静電クランプ電極７１８への電力は、第１の電気ライン７２０を介して提供されてもよい。静電チャック７１６は、静電チャック７１６の本体内に埋め込まれた１つまたは複数の加熱素子７２２をさらに含んでもよい。１つまたは複数の加熱素子７２２が抵抗加熱器を含んでもよい。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の加熱素子７２２が、１つまたは複数の静電クランプ電極７１８の下方に位置づけられる。１つまたは複数の加熱素子７２２が、基板７１２を約４５０℃よりも高いか、約５００℃よりも高いか、約５５０℃よりも高いか、約６００℃よりも高いか、または約６５０℃よりも高い温度に加熱するように構成されてもよい。１つまたは複数の加熱素子７２２は、基板７１２に選択的な温度制御を提供する。１つまたは複数の加熱素子７２２への電力は、第２の電気ライン７２４を介して提供されてもよい。

ウエハ台座７１４は、静電チャック７１６と、静電チャック７１６の下面に接続されているステム７２６とを含む。静電チャック７１６が台座ベースまたはプラテンとして機能し、ステム７２６が支柱として機能してもよい。ステム７２６の少なくとも一部が、第１の電気ライン７２０および第２の電気ライン７２４がステム７２６内に収容され得るように中空であってもよい。いくつかのケースでは、ステム７２６によって基板７１２の裏面へのガスの通過を促進してもよい。

コイル７２８がリモートプラズマ源７０２の周囲に配置され、リモートプラズマ源７０２は外壁（例えば、石英ドーム）を含む。コイル７２８はプラズマ発生器コントローラ７３２に電気的に結合されているが、プラズマ発生器コントローラ７３２は誘導結合プラズマの生成によりプラズマ領域７３４内にプラズマを形成し持続させるために使用されてもよい。いくつかの実装形態では、プラズマ発生器コントローラ７３２が、コイル７２８に電力を供給するための電源を含んでもよく、電力は、プラズマ生成中に、ステーションごとに約５００Ｗ～約１５ｋＷ、またはステーションごとに約２ｋＷ～約１０ｋＷの範囲であってもよい。いくつかの実装形態では、平行平板型または容量結合型のプラズマ生成用の電極またはアンテナを使用して、連続して供給されるラジカルを、誘導結合プラズマ生成ではなくプラズマ励起によって生成してもよい。プラズマ領域７３４内でプラズマを点火し、かつ持続させるために使用される機構を問わず、ラジカル種が、膜堆積中にプラズマ励起を用いて連続的に生成されてもよい。いくつかの実装形態では、水素ラジカル（Ｈ^*）、窒素ラジカル（Ｎ^*）、アミンラジカル（ＮＨ^*、ＮＨ₂ ^*）、またはそれらの組み合わせが、定常状態の膜堆積中にほぼ定常状態の条件下でプラズマ領域７３４において生成されるが、膜堆積の開始時および終了時に過渡電流が生じてもよい。例えば、窒素含有ラジカルは、プラズマ領域７３４において生成されてもよく、窒素含有ラジカルは、窒素ラジカル（Ｎ^*）およびアミンラジカル（ＮＨ^*、ＮＨ₂ ^*）のうちの少なくとも一方を含む。

イオンおよびラジカルの供給は、ソースガスがリモートプラズマ源７０２に供給されている間にプラズマ領域７３４内で連続的に生成されてもよい。プラズマ領域７３４内で生成されたイオンが、シャワーヘッド７０６のイオンフィルタによってフィルタリングされて除かれてもよい。このようにして、プラズマ領域７３４内で生成されたラジカルが、イオン衝撃を制限しながら反応チャンバ７０４内の基板７１２に供給されてもよい。リモートプラズマ源７０２に提供されるソースガスの組成およびコイル７２８に供給されるＲＦ電力を含む、リモートプラズマ源７０２の条件を制御して、プラズマ領域７３４における所望のラジカル種の生成を最適化してもよい。いくつかの実施形態では、ソースガスが、酸素等の酸素含有反応剤、または窒素等の窒素含有反応剤を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ソースガスが、窒素ガスと、アンモニアおよび水素ガスの一方または両方とを含んでもよい。例を挙げると、窒素ラジカル、アミンラジカル、および水素ラジカルがプラズマ領域７３４内で生成されてもよく、そこで窒素ガス、アンモニア、および水素ガスのソースガス混合物がリモートプラズマ源７０２に提供されてもよい。別の例では、アミンラジカルおよび水素ラジカルの一方または両方とともに、窒素ラジカルが生成されてもよく、窒素ガスと、アンモニアおよび水素ガスの一方または両方とのソースガス混合物が提供されてもよい。アミンラジカルの濃度は、窒化ケイ素膜を堆積させるための水素ラジカルの濃度よりも高いか、または実質的に高くてもよい。窒素ラジカルの濃度は、窒化ケイ素膜を堆積させるための水素ラジカルの濃度よりも高いか、または実質的に高くてもよい。

いくつかの実施形態では、ソースガスが、１つまたは複数の追加ガスと混合されてもよい。これら１つまたは複数の追加ガスがリモートプラズマ源７０２に供給されてもよい。いくつかの実装形態では、ソースガスが１つまたは複数の追加ガスと混合されてガス混合物を形成してもよく、１つまたは複数の追加ガスはキャリアガスを含むことができる。追加ガスの非限定的な例としては、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、およびキセノン（Ｘｅ）を挙げることができる。追加ガスのその他の例としては、水素（Ｈ₂）およびアンモニア（ＮＨ₃）を挙げることができる。１つまたは複数の追加のガスが、リモートプラズマ源７０２内の定常状態のプラズマ条件を支援または安定させるか、あるいは過渡プラズマ点火もしくは消火プロセスを助けてもよい。図７において、ソースガス供給器７３６が、ソースガスを供給するためにリモートプラズマ源７０２と流体的に結合している。加えて、追加のガス供給器７３８が、１つまたは複数の追加ガスを供給するためにリモートプラズマ源７０２と流体的に結合している。図７の実施形態は、ソースガスと１つまたは複数の追加ガスとのガス混合物が別個のガス出口を通じて導入されることを示すが、ガス混合物はリモートプラズマ源７０２に直接導入されてもよいことが理解されるであろう。すなわち、予め混合された希釈ガス混合物を、単一のガス出口を通じてリモートプラズマ源７０２に供給してもよい。

励起された窒素、水素、および／またはアミンラジカル等のプラズマ活性ガス７４２がリモートプラズマ源７０２から流出し、シャワーヘッド７０６を介して反応チャンバ７０４に流入する。シャワーヘッド７０６内および反応チャンバ７０４内のプラズマ活性ガス７４２は、通常、その中で継続したプラズマ励起に供されない。シャワーヘッド７０６は、プラズマ活性ガス７４２の流れを反応チャンバ７０４内に拡散させるための複数のガスポートを有してもよい。いくつかの実装形態では、複数のガスポートが互いに離隔していてもよい。いくつかの実装形態では、複数のガスポートが、リモートプラズマ源７０２と反応チャンバ７０４とを隔てるプレートを通って延びる規則的に離隔したチャネルまたは貫通穴の配列として配置されてもよい。複数のガスポートが、イオンをフィルタリングして除きながら、リモートプラズマ源７０２から反応チャンバ７０４の堆積ゾーン７１０に出るラジカル（プラズマ活性ガス７４２を含む）を円滑に分散および拡散させてもよい。

シャワーヘッド７０６から反応チャンバ７０４へプラズマ活性ガス７４２を送ることによって前駆体７４４（または他のプロセスガス）を反応チャンバ７０４内に導入してもよい。前駆体７４４は、ＤＣＳ、ＨＣＤＳ、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＨＣｌ₃、または他のシラン等のケイ素含有前駆体を含んでもよい。前駆体７４４は、ガス出口７０８を介して導入されてもよく、ガス出口７０８は、前駆体供給源７４０と流体的に連結されていてもよい。ガス出口７０８が互いに離隔した開口を含んで、前駆体７４４の流れがシャワーヘッド７０６から流れるプラズマ活性ガス７４２と平行な方向に導入されるようにしてもよい。いくつかの実施形態では、ガス出口７０８がシャワーヘッド７０６から下流に置かれてもよい。いくつかの実施形態では、ガス出口７０８が、二重プレナムシャワーヘッド等のシャワーヘッド７０６の一部である。二重プレナムシャワーヘッドは、シャワーヘッド７０６内での混合を避けるために、プラズマ活性種７４２および前駆体７４４用の別個の出口／通路を提供してもよい。このようにして、前駆体７４４が、リモートプラズマ源７０２のプラズマに曝されることなく、シャワーヘッド７０６を介して反応チャンバ７０４に流入してもよい。ガス出口７０８は、堆積ゾーン７１０および基板７１２から上流に置かれてもよい。化学気相堆積ゾーン７１０は、反応チャンバ７０４の内部内でガス出口７０８と基板７１２との間に置かれる。

前駆体７４４のかなりの割合を、シャワーヘッド７０６内の、またはシャワーヘッド７０６に隣接するプラズマ活性種７４２と混合しないようにしてもよい。いくつかの実装形態では、前駆体７４４が、ＡＬＤサイクルのプラズマ曝露段階の間に基板７１２に送られるプラズマ活性種７４２とは別に、ＡＬＤサイクルのドーズ段階において基板７１２に送られてもよい。吸着した前駆体７４４が、ＡＬＤサイクルのプラズマ曝露段階の間にプラズマ活性７４２のラジカルと反応して膜を堆積してもよい。いくつかの実装形態では、前駆体７４４が基板７１２に連続した方法で送られて堆積ゾーン７１０においてプラズマ活性種７４２と相互作用することで、ＣＶＤによって膜を堆積させてもよい。プラズマ活性種７４２のラジカルは、膜のＣＶＤ形成中にガス相の前駆体７４４と混合する。

ガスは、ポンプ（不図示）に流体的に連結されている出口７４８を介して反応チャンバ７０４から除去されてもよい。このようにして、過剰なケイ素含有前駆体、反応ガス、ラジカル種、および希釈剤ならびに置換ガスまたはパージガスを反応チャンバ７０４から除去してもよい。

いくつかの実施形態では、熱シールド（不図示）がウエハ台座７１４の下に位置づけられてもよい。熱シールドは、ウエハ台座７１４の下で熱絶縁体として働いて、熱放射による熱損失を軽減することで、ウエハ台座７１４を特定の上昇温度に維持するのに必要な電力の量を低減し、また、ウエハ台座７１４から放射される過剰な熱が原因で反応チャンバ７０４内の他の構成要素が過熱されるのを防ぐ。例えば、熱シールドは、ステム７２６から半径方向にオフセットされてもよく、静電チャック７１６の下面に対して高い形態係数を有する薄い環状の本体を有してもよい。このようにして、環状の熱シールドが、ウエハ台座７１４からの放射熱損失を低減してもよい。

ウエハ台座７１４の静電チャック７１６が、高温で動作するように構成され、リモートプラズマＡＬＤ、リモートプラズマＣＶＤ、または熱ＡＬＤによってケイ素含有膜等の膜を堆積させるように構成され、腐食環境で動作するように構成されている、プラズマ処理装置７００において基板７１２をチャッキング／デチャッキングしてもよい。このような高温は、約４５０℃より高くてもよく、約５００℃より高くてもよく、約５５０℃より高くてもよく、約６００℃より高くてもよく、または約６５０℃より高くてもよい。このような腐食環境は、ＤＣＳおよびＨＣＤＳ等のハロゲン化シラン類への曝露を含んでもよい。

いくつかの実装形態では、システムコントローラ７５０がプラズマ処理装置７００と操作的に通信する。いくつかの実装形態では、システムコントローラ７５０が、データシステム７５４（例えば、メモリ）に保持された命令を実行するように構成されているプロセッサシステム７５２（例えば、マイクロプロセッサ）を含む。いくつかの実装形態では、システムコントローラ７５０が、プラズマ発生器コントローラ７３２と通信して、リモートプラズマ源７０２内のプラズマパラメータおよび／または条件を制御してもよい。いくつかの実装形態では、システムコントローラ７５０がウエハ台座７１４と通信して、台座の昇降、静電チャッキングおよびデチャッキング、ならびに温度を制御してもよい。いくつかの実装形態では、システムコントローラ７５０が他の処理条件を制御してもよい。例えば、他の処理条件の中でもとりわけ、ＲＦ電力設定、周波数設定、デューティサイクル、パルス時間、反応チャンバ７０４内の圧力、リモートプラズマ源７０２内の圧力、ソースガス供給器７３６からのガス流量、追加のガス供給器７３８からのガス流量、前駆体供給源７４０および他の供給源からのガス流量、ウエハ台座７１４の温度、および反応チャンバ７０４の温度等である。

コントローラ７５０は、プラズマ処理装置７００の動作のためのプロセス条件を制御するための命令を含んでもよい。コントローラ７５０は、典型的には、１つまたは複数のメモリデバイスと１つまたは複数のプロセッサを含むことになる。プロセッサは、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入力／出力接続部、ステッピングモータコントローラボード等を含んでもよい。適切な制御操作を実施するための命令がプロセッサ上で実行される。これらの命令は、コントローラ７５０に関連付けられたメモリデバイスに格納されてもよいし、ネットワークを介して提供されてもよい。

特定の実施形態では、コントローラ７５０が、本明細書に記載されたプラズマ処理装置７００のすべてまたはほとんどの活動を制御する。例えば、コントローラ７５０が、ケイ素含有膜の堆積と関連付けられたプラズマ処理装置７００のすべてまたはほとんどの活動および、任意選択で、ケイ素含有膜を含む製造フローにおける他の操作を制御してもよい。コントローラ７５０は、タイミング、ガス組成、ガス流量、チャンバ圧力、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、基板位置、基板温度、ＤＣチャッキング電圧、デチャッキングルーチン、および／または他のパラメータを制御するための命令のセットを含むシステム制御ソフトウェアを実行してもよい。コントローラ７５０に関連付けられたメモリデバイスに格納されている他のコンピュータプログラム、スクリプト、またはルーチンをいくつかの実施形態において採用してもよい。マルチステーションリアクタにおいて、コントローラ７５０が、異なる装置ステーション用の異なるまたは同一の命令を含むことで、装置ステーションを独立または同期して動作可能にしてもよい。

いくつかの実施形態では、コントローラ７５０が、第１のドーズ量の気相のケイ素含有前駆体７４４を導入して基板７１２上に吸着させること、および基板７１２をリモートプラズマ源７０２内で生成されたソースガスのプラズマ活性種７４２に曝すことなどの操作を実行するように構成されている命令を含んでもよく、吸着したケイ素含有前駆体７４４がプラズマ活性種７４２と反応してケイ素含有膜を堆積させる。いくつかの実施形態では、コントローラ７５０が、反応チャンバ７０４内のチャンバ圧力を約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒに設定すること、および基板温度を約５００℃～約７００℃の上昇温度に設定することなどの操作を実行するように構成されている命令を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ７５０が、第１の電圧をウエハ台座７１４の静電チャック７１６に、反応チャンバ７０４内で基板７１２を静電的にクランプするために印加すること、静電チャック７１６に印加される第１の電圧の極性を反転させること、第１の電圧よりも低い第２の電圧を静電チャック７１６に印加すること、静電チャック７１６に印加される第２の電圧の極性を反転させること、および基板７１２を静電チャック７１６から取り外すことなどの操作を実行するように構成されている命令を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、装置７００が、コントローラ７５０に関連づけられたユーザインターフェイスを含んでもよい。ユーザインターフェイスは、ディスプレイスクリーン、装置７００および／またはプロセス条件のグラフィックソフトウェアディスプレイ、ならびにポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイク等のユーザ入力デバイスを含んでもよい。

上記操作を制御するためのコンピュータプログラムコードは、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語、例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎ等で記述可能である。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトは、プロセッサによって実行され、プログラム内で特定されたタスクを実施する。

プロセスを監視するための信号が、システムコントローラのアナログおよび／またはデジタル入力接続部によって提供されてもよい。プロセスを制御するための信号が、処理システムのアナログおよびデジタル出力接続部に出力される。

大まかに言えば、コントローラは、例えば、命令を受信し、命令を出し、操作を制御し、クリーニング操作を可能とし、エンドポイント計測等を可能にする各種集積回路、ロジック、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／またはプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つもしくは複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個別設定（またはプログラムファイル）の形でコントローラに伝達される命令であって、半導体ウエハ上もしくは半導体ウエハ用に、またはシステムに対して特定のプロセスを実行する操作パラメータを定めるものであってよい。操作パラメータは、いくつかの実施形態において、１つまたは複数の層、材料（例えば、窒化ケイ素）、面、回路、および／またはウエハの型の製造の際の１つまたは複数の処理ステップを達成するためにプロセスエンジニアによって定められるレシピの一部であってもよい。

コントローラは、いくつかの実装形態において、システムに統合されているか、結合されているか、そうでなければシステムにネットワーク接続されているか、それらの組み合わせであるコンピュータの一部であるか、コンピュータに結合されていてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内、または、ウエハ処理のリモートアクセスを可能とする製造工場のホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であってもよい。このコンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能とすることで、製造操作の現在の進行を監視し、過去の製造操作の履歴を検証し、複数の製造操作からトレンドまたはパフォーマンスメトリクスを検証することで、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理工程を設定し、または新しいプロセスを開始できる。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）が、ローカルネットワークまたはインターネットを含み得るネットワークを通じてシステムにプロセスレシピを提供できる。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能とするユーザインターフェイスを含んでもよく、パラメータおよび／または設定は次にリモートコンピュータからシステムに伝達される。いくつかの例では、コントローラは、１つまたは複数の操作中に行われる各処理ステップのパラメータを定めたデータの形式で命令を受信する。なお、このパラメータは行われるプロセスの種類や、コントローラがインターフェース接続または制御するように構成されているツールの種類に特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述の通り、コントローラは、互いにネットワーク接続されて、本明細書に記載のプロセスや制御等の共通の目的に向かって働く１つまたは複数の別個のコントローラを含めることなどにより、分散されてもよい。そのような目的のために分散されたコントローラの例としては、チャンバ上のプロセスを制御するために組み合わされて、リモート設置（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）された１つまたは複数の集積回路と通信する、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路が挙げられる。

図８は、いくつかの実装形態による、ケイ素含有膜を静電チャック上に押さえられた半導体基板上に堆積させるためにリモートプラズマ処理装置を使用する例示的な方法を示すフロー図である。プロセス８００の操作は、異なる順序で、かつ／または異なるか、より少ないか、もしくは追加の操作において、実施されてもよい。プロセス８００の１つまたは複数の操作が、図４～図７のいずれか１つに記載されたプラズマ処理装置を使用して実施されてもよい。いくつかの実装形態において、プロセス８００の各操作が、１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されているソフトウェアに従って、少なくとも部分的に実施されてもよい。

プロセス８００のブロック８０２では、反応チャンバ内の半導体基板を静電的にクランプするために、ウエハ台座の静電チャックに電圧が印加される。半導体基板は、シリコンウエハ（例えば、２００ｍｍウエハ、３００ｍｍウエハ、または４５０ｍｍウエハ）であってもよく、基板のおもて面上に堆積された材料（誘電体、導電体、または半導電体材料等）の１つまたは複数の層を有するウエハを含む。層のいくつかがパターニングされていてもよい。いくつかの実装形態では、半導体基板が、パターニングされた３Ｄ－ＮＡＮＤ構造と、基板内の１つまたは複数のエッチングされた溝を含む。パターニングされた３Ｄ－ＮＡＮＤ構造は、３２層以上、６４層以上、または９６層以上などの、材料の複数の層を含んでもよい。反りの影響を克服するために、半導体基板が静電チャックによってウエハ台座にチャッキングされてもよい。

いくつかの実装形態では、半導体基板が静電チャックの上面に置かれる。静電チャックは、セラミック材料から作られたトッププレートと、トッププレートに埋め込まれた１つまたは複数の静電クランプ電極とを含んでもよい。１つまたは複数の静電クランプ電極は、半導体基板を静電チャックに静電的に付着させるために静電チャックに印加される電圧を受けるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、電圧が、約２００Ｖ～約２０００Ｖの間のいずれかであってもよい。静電チャックが、半導体基板の温度を制御するために静電チャックのトッププレートに埋め込まれた加熱素子をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、加熱素子が半導体基板を、約３００℃～約７５０℃、または約５００℃～約７００℃の上昇温度に加熱してもよい。静電チャックが、高い動作温度に耐えるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、静電チャックがＭＣＡおよび上部環状封止面を含んで、半導体基板をトッププレートの凹部から垂直にオフセットしてもよい。上部環状封止面は、半導体基板の縁において半導体基板を支持してもよい。上部環状封止面を、封止バンドまたは円周リングと称してもよい。半導体基板を静電的にクランプするときに、基板の縁と上部環状封止面との間に小さなギャップが生じないようにすることで、基板の下面へのガスの流れを抑制し、基板の下面における堆積を制限する。

反応チャンバは、半導体基板をリモートプラズマに曝すためのプラズマ処理装置の一部であってもよい。反応チャンバおよび反応チャンバ内のウエハ台座が、リモートプラズマ源から下流に置かれてもよい。リモートプラズマ源が、ソースガスのプラズマを生成するように構成されてもよい。イオンをリモートプラズマ源と反応チャンバとの間に位置づけられたイオンフィルタによってフィルタリングして除くことで、半導体基板が主としてラジカルに曝されるようにしてもよい。いくつかの実施形態では、プラズマ処理装置が半導体基板をリモートプラズマに曝して、ＡＬＤまたはＣＶＤ等の堆積を実施してもよい。静電チャックが、ＡＬＤまたはＣＶＤによる膜の堆積のために半導体基板をリモートプラズマに曝しながら半導体基板を静電的にチャッキングするために採用されてもよい。

プロセス８００のブロック８０４では、リモートプラズマ原子層堆積（ＲＰ－ＡＬＤ）またはリモートプラズマ化学気相堆積（ＲＰ－ＣＶＤ）プロセスによって、ケイ素含有膜を半導体基板上に堆積させる。このような気相堆積プロセスが、半導体基板が反応チャンバ内で静電チャックによって静電的にクランプされている間に反応チャンバ内で生じてもよい。いくつかの実施形態では、ケイ素含有膜が酸化ケイ素である。いくつかの実施形態では、ケイ素含有膜が窒化ケイ素である。いくつかの実施形態では、ケイ素含有膜が炭化ケイ素である。酸化物、窒化物、または酸窒化物など、他の膜を半導体基板上に堆積させてもよいことが理解されるであろう。

リモートプラズマ曝露中、半導体基板が上昇温度と高圧に曝されてもよい。一般的には、ＲＰ－ＡＬＤプロセスおよびＲＰ－ＣＶＤプロセスでは、膜を堆積させるのに上昇温度と高圧を利用しない。いくつかのケースでは、上昇温度によって前駆体が分解され、高圧によってアーク放電が引き起こされる可能性がある。上昇温度はたいてい、半導体基板内の下層の半導体デバイス構造にダメージを与える可能性がある。また、上昇温度は、機械的な観点から管理が難しい可能性がある。上昇した圧力により、リモートプラズマ源内でプラズマを点火することが困難になる可能性がある。さらに、上昇した圧力により、Ｈ₂／Ｏ₂等の燃料または酸化剤混合物の化学量論的なデトネーションが引き起こされる可能性がある。しかし、ＲＰ－ＡＬＤまたはＲＰ－ＣＶＤプロセスは、反応チャンバ内の静電チャックを用いて比較的高温かつ高圧で実施されてもよい。いくつかの実装形態では、反応チャンバ内のチャンバ圧力が、約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒであってもよい。いくつかの実装形態では、基板温度が約５００℃～約７００℃であってもよい。

リモートプラズマ源におけるプラズマの生成は、高いＲＦ電力を印加することによって得られてもよい。いくつかの実施形態では、リモートプラズマ源に印加されるＲＦ電力が、ステーションごとに約５００Ｗ～約１５ｋＷ、ステーションごとに約２ｋＷ～約１０ｋＷ、またはステーションごとに約３ｋＷ～約８ｋＷであってもよい（例えば、ステーションごとに約６．５ｋＷ）。

いくつかの実装形態では、ケイ素含有膜の堆積がＡＬＤによって生じる可能性がある。これは、あるドーズ量の気相の前駆体を導入して半導体基板の表面上に吸着させることを含むことができる。例えば、前駆体はケイ素含有前駆体を含むことができる。ケイ素含有前駆体の例としては、ＤＣＳ、ＨＣＤＳ、テトラクロロシラン、およびトリクロロシラン等のシラン類が挙げられるが、これに限定されない。静電チャックは、ハロゲン化シラン類への曝露を含む腐食環境に耐えるように構成されてもよい。ＡＬＤによる堆積は、気相の反応剤のプラズマ活性種を半導体基板に導入することをさらに含むことができ、プラズマ活性種はリモートプラズマ源において生成されたリモートプラズマである。例えば、反応剤は、酸素含有反応剤または窒素含有反応剤を含むことができる。反応剤の例としては、酸素、オゾン、二酸化炭素、一酸化炭素、亜酸化窒素、水、メタノール、ヒドラジン、窒素、アンモニア、および水素等が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかのケースでは、反応剤が、窒素と、アンモニアと、水素との組み合わせなど、ガスの組み合わせを含むことができる。半導体基板がリモートプラズマに曝されて、吸着した前駆体がケイ素含有膜の単分子層に変換される。複数のＡＬＤサイクルを実施して、ケイ素含有膜の所望の厚さを達成してもよい。

半導体基板は、複数のＡＬＤサイクルの間、静電チャック上に静電的にクランプされる。ガスは一貫して高頻度に循環され、ガスと圧力は処理を通じて変化するが、半導体基板は静電的にクランプされている状態を保つ。ガスは、半導体基板の縁の周囲であっても、半導体基板の裏面に侵入できない。

半導体基板が、デチャッキングルーチンによって静電チャックからデチャッキングされてもよい。ケイ素含有膜の堆積後、半導体基板が、プラズマ曝露によるアシストなしにデチャッキングルーチンを実施することによって取り外されてもよい。このデチャッキングルーチンについて、図９および図１０を参照して以下で説明する。

図９は、いくつかの実装形態による、静電チャックから半導体基板をデチャッキングする例示的な方法を示すフロー図である。プロセス９００の操作は、異なる順序で、かつ／または異なるか、より少ないか、もしくは追加の操作において、実施されてもよい。プロセス９００の操作は、図１０のタイミングシーケンス図を参照して説明されてもよい。図１０は、いくつかの実装形態による、静電チャック（例えば、双極チャック）から半導体基板をデチャッキングするためのデクランプルーチンの例示的なタイミングシーケンス図である。このタイミングシーケンス図は、双極チャックの位相の半分のみを表す波形を示す一方で、残りの半分は示していないが、逆の極性位相を表すと理解されるであろう。同様に、プロセス９００の操作は、双極チャックの位相の２分の１を参照して説明されており、残りの半分は逆の極性位相によって表されることが理解されるであろう。いくつかの実装形態において、プロセス９００の各操作が、１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されているソフトウェアに従って、少なくとも部分的に実施されてもよい。いくつかの実装形態では、プロセス９００の操作がリモートプラズマ装置において実施される。

プロセス９００のブロック９０２では、反応チャンバ内で半導体基板をクランプするために、ウエハ台座の静電チャックに第１の電圧が印加される。反応チャンバは、ＡＬＤによって膜を堆積させるための、上述したリモートプラズマ装置の一部であってもよい。半導体基板を静電チャックにクランプする態様については上述した。いくつかの実施形態では、第１の電圧は、静電チャックのセラミック本体に埋め込まれたクランプ電極によって受けてもよい。いくつかの実施形態では、第１の電圧は、約＋２００Ｖ～約＋２０００Ｖのいずれでもよい（例えば、約＋９００Ｖ）。第１の電圧を、保持電圧またはクランプ電圧と呼んでもよい。

プロセス９００のブロック９０４では、静電チャックに印加される第１の電圧の極性が反転される。したがって、反対の電圧（例えば、負の電圧）が静電チャックに印加され、反対の電圧は半導体基板をチャッキングするための第１の電圧と同じ大きさである。反対の電圧は約－２００Ｖ～約－２０００Ｖのいずれでもよい。第１の電圧から反対の電圧への極性の切り替えは、瞬間的に生じてもよい。反対の電圧の印加は、ＡＬＤによる堆積プロセスの完了後に生じてもよい。そのため、半導体基板が、膜の堆積が完了した後にデクランプされてもよい。いくつかの実装形態では、反対の電圧が、約１秒～約１０秒、または少なくとも約２秒の持続時間（例えば、約３秒）保持されてもよい。

いくつかの実装形態では、プロセス９００は、第１の電圧の極性を反転させるのに先立って半導体基板を反応チャンバ内における移送に曝すことを含む。移送は、１つまたは複数のステップを含んでもよい。いくつかのケースでは、移送が、半導体基板をリフトピン上に下ろしてから半導体基板をウエハ台座上に下降させることか、または基板を取り外すためにその逆を含んでもよい。半導体基板を下ろす際に、移送圧力が印加されてもよい。移送圧力は、ＡＬＤによる堆積を受けた後に半導体基板に印加されるチャンバ圧力よりも低い。例えば、移送圧力は、約０．０５Ｔｏｒｒ～約１Ｔｏｒｒ、または約０．５Ｔｏｒｒ以下、または約０．０５Ｔｏｒｒ以下であってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ圧力は、Ｘ秒かけて所望の移送圧力まで下降されてもよい（ここでＸは、約０．５秒～約３０秒、または約１秒～約１０秒の期間である）。半導体基板を下ろした後、さらにクランプ前に反応チャンバをさらに減圧してもよい。

プロセス９００のブロック９０６では、第１の電圧よりも低い第２の電圧が静電チャックに印加される。極性の切り替えは、反対の電圧（ブロック９０４）から第２の電圧に、第２の電圧の極性が第１の電圧と同じになるように生じる。極性の切り替えは、瞬間的に生じてもよい。いくつかの実装形態ではでは、第２の電圧は第１の電圧の３分の１の大きさである。例示すると、第１の電圧が＋９００Ｖであると、第２の電圧は約＋３００Ｖである。いくつかのケースでは、第２電圧の印加が、（ブロック９０４における）反対の電圧から第１の電圧への極性の切り替えの後に生じてもよく、第１の電圧は第２の電圧まで徐々に下降される。いくつかの実装形態では、第２の電圧が、約１秒～約１０秒、または少なくとも約２秒の持続時間（例えば、約３秒）保持されてもよい。

プロセス９００のブロック９０８では、静電チャックに印加される第２の電圧の極性が反転される。したがって、第２の電圧と反対の電圧（例えば、負の電圧）が静電チャックに印加され、反対の電圧は第２の電圧と同じ大きさである。第２の電圧から第２の電圧と反対の電圧への極性の切り替えは、瞬間的に生じてもよい。いくつかの実装形態では、第２の電圧と反対の電圧が、約１秒～約１０秒、または少なくとも約２秒の持続時間（例えば、約３秒）保持されてもよい。

いくつかの実装形態では、プロセス９００が、第２の電圧よりも小さい第３の電圧を静電チャックに印加することをさらに含んでもよい。極性の切り替えは、反対の電圧（ブロック９０８）から第３の電圧に、第３の電圧の極性が第２の電圧と同じになるように生じてもよい。極性の切り替えは、瞬間的に生じてもよい。いくつかの実装形態では、第３の電圧は第２の電圧の３分の１の大きさである。例示すると、第２の電圧が＋３００Ｖであると、第３の電圧は約＋１００Ｖである。いくつかの実装形態では、第３の電圧が、約１秒～約１０秒、または少なくとも約２秒の持続時間（例えば、約３秒）保持されてもよい。

いくつかの実装形態では、プロセス９００が、静電チャックに印加される電圧を上昇させるか、そうでなければゼロ（０Ｖ）に低下させることをさらに含んでもよい。これは徐々に生じてもよいし、または瞬間的に生じてもよい。これにより、静電チャックへのクランプが効果的にオフにされる。いくつかの実装形態では、静電チャックへのクランプをオフに切り替えるのに先立って、極性切替と電圧低下の追加サイクルを繰り返してもよい。言い換えると、静電チャックは、電圧をゼロに低下させる前に、第４の電圧（第３の電圧よりも小さい）、極性切替、第５の電圧（第４の電圧よりも小さい）、極性切替、などの適用を行ってもよい。

プロセス９００のブロック９１０では、半導体基板が静電チャックから取り外される。静電的にクランプされている半導体基板をリモートプラズマ処理装置において気相堆積プロセスを受けた直後に取り外すのでなく、半導体基板を上述したデクランプルーチンに供する。スタックした電荷が半導体基板上に長く残ると、クランプ電圧がオフされた後であっても半導体基板上に残留密着力が生じる結果となる場合があるため、本開示のデクランプルーチンは、ウエハの放電を促進し、残留密着力を最小限に抑えることができる。このようにして、半導体基板を、ウエハのポッピング、粒子生成、またはウエハの破損なしに静電チャックから取り外すことができる。

図１０は、いくつかの実装形態による、静電チャック（例えば、双極チャック）から半導体基板をデチャッキングするためのデクランプルーチンの例示的なタイミングシーケンス図である。図１０の双極チャックの波形は、位相の半分のみを表しており、残りの半分（逆極性の位相）は示されていない。図１０に示すように、処理中の半導体基板を静電的にクランプするためにクランプ電圧が印加される。例示的なタイミングシーケンス図では、クランプ電圧が＋９００Ｖから始まる。半導体基板の処理は、半導体基板をリモートプラズマに曝してケイ素含有膜等の膜を堆積させることを要してもよい。いくつかのケースでは、処理中に半導体基板が上昇温度と高圧に曝されてもよい。処理後に半導体基板上にスタック電荷がある可能性があるため、静電チャック上の半導体基板がデクランプルーチンを受けてもよい。デクランプルーチンにおいてデクランプを開始するために、極性をクランプ電圧から反転させる。したがって、－９００Ｖの電圧を静電チャックに印加し、数秒間（例えば、約３秒）保持する。その後、極性を、元のクランプ電圧よりも低い低下した保持電圧に反転させる。低下した保持電圧は＋３００Ｖであってもよく、これは元のクランプ電圧の約３分の１である。低下した保持電圧を、数秒間（例えば、約３秒）保持してもよい。そこから、極性を、低下した保持電圧から反転させる。このように、－３００Ｖの電圧を静電チャックに印加し、数秒間（例えば、約３秒）保持する。その後、極性を、低下電圧よりも低い、より低下した保持電圧に再び反転させる。より低下した保持電圧は＋１００Ｖであってもよく、これは元のクランプ電圧の約９分の１である。より低下した電圧を、数秒間（例えば、約３秒）保持してもよい。その後、極性を、より低下した保持電圧から低下させる。したがって、－１００Ｖの電圧を静電チャックに印加し、数秒間（例えば、約３秒）保持する。静電チャックがオフにされてもよい。あるいは、静電チャックにおけるクランプをオフにする前に、極性を反転させ、保持電圧を低下させる複数のステップを繰り返してもよい。いくつかの実装形態では、半導体基板を取り外す前に、静電チャックを数秒間（例えば、約１０秒）オフにしてもよい。前述のデクランプルーチンのステップを経た後に、半導体基板を取り外してもよい。

本開示におけるリモートプラズマＡＬＤによってコンフォーマルな窒化ケイ素膜を堆積させてもよい。コンフォーマルな窒化ケイ素膜を、高アスペクト比のフィーチャ内で均一な膜特性を有して、高アスペクト比のフィーチャ内に堆積させてもよい。高アスペクト比のフィーチャにおいて高いステップカバレッジと膜特性の均一性を得るために、様々な堆積条件およびパラメータが制御される。このような制御可能な堆積条件は、ガス混合物組成、流量比、圧力、ＲＦ電力、および温度等を含んでよいが、これらに限定されない。コンフォーマルな窒化ケイ素膜を、リモートプラズマ生成において使用される窒素、アンモニア、および水素ガスの流量を制御することにより、ＡＬＤによって堆積させてもよい。これにより、リモートプラズマ源において生成されるアミンラジカル（ＮＨ^*またはＮＨ₂ ^*）、水素ラジカル（Ｈ^*）、および窒素ラジカル（Ｎ^*）の量を制御できる。いくつかの実施形態では、アミンラジカルの濃度が、リモートプラズマ内の水素ラジカルの量よりも実質的に高い。適切な圧力、温度、ＲＦ電力、およびその他の堆積条件で、窒化ケイ素膜を半導体基板上に膜特性を向上させて堆積させてもよい。

図１１は、いくつかの実装形態による、リモートプラズマＡＬＤによって半導体基板上に窒化ケイ素膜を堆積させる例示的な方法のフロー図である。プロセス１１００の操作は、異なる順序で、かつ／または異なるか、より少ないか、もしくは追加の操作において、実施されてもよい。プロセス１１００の態様を、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して説明してもよい。いくつかの実装形態において、プロセス１１００の各操作が、１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されているソフトウェアに従って、少なくとも部分的に実施されてもよい。

プロセス１１００のブロック１１０２では、第１のドーズ量の気相のケイ素含有前駆体を流して、反応チャンバ内の半導体基板上に吸着させる。半導体基板は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、または４５０ｍｍの基板等のケイ素基板であってもよく、１つまたは複数の材料層を有する基板を含む。１つまたは複数の材料層は、３Ｄ－ＮＡＮＤ構造等のメモリ構造の一部であってもよい。いくつかの実装形態では、半導体基板が複数のフィーチャを有してもよく、フィーチャとは半導体基板の非平面構造を指してよい。フィーチャの例としては、溝、コンタクトホール、凹部、ピラー、ドーム等が挙げられる。凹状フィーチャ等のフィーチャは典型的にはアスペクト比（横方向寸法に対する奥行き）を有する。いくつかの実装形態では、複数のフィーチャが、少なくとも約１０：１、少なくとも約１５：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約３０：１、少なくとも約５０：１、または少なくとも約１００：１のアスペクト比を有する複数の高アスペクト比フィーチャであってもよい。いくつかの実装形態では、半導体基板が、ケイ素含有前駆体への曝露の間に反応チャンバ内の静電チャック上に支持されて押さえられる。

いくつかの実装形態では、ケイ素含有前駆体が、アミノシラン等のシランを含む。いくつかの実装形態では、ケイ素含有前駆体が、ＤＣＳ、ＨＣＤＳ、ＳｉＣｌ₄、またはＳｉＨＣｌ₃等のハロシランを含む。半導体基板が上昇温度に加熱されている間に、半導体基板がケイ素含有前駆体に曝されてもよい。上昇温度は、約３００℃～約７５０℃、または約５００℃～約７００℃であってもよい。アミノシランまたはハロシランは、そのような高温に分解することなく耐えることができる場合がある。さらに、半導体基板が高いチャンバ圧力に曝されてもよい。反応チャンバ内の圧力および、その点に関してリモートプラズマ源が、約０．５Ｔｏｒｒ～約４０Ｔｏｒｒ、約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒ、または約２Ｔｏｒｒｋ～約２０Ｔｏｒｒになるように制御されてもよい。

半導体基板は、ＡＬＤサイクルのドーズ段階の間に、第１のドーズ量のケイ素含有前駆体に曝されてもよい。ドーズ段階の持続時間は、流量および基板表面積に応じて、約０．１秒～約１００秒、約０．２秒～約５０秒、または約０．３秒～約１０秒であってもよい。ドーズ段階の間、プラズマはオフにされ、プラズマ活性種が半導体基板に向けて流されることはないが、キャリアガスが任意選択で半導体基板に向けて流されてもよい。

プロセス１１００のブロック１１０４において、少なくとも窒素含有ラジカルがリモートプラズマ源においてソースガスから生成され、第１のドーズ量のケイ素含有前駆体が、リモートプラズマ源から下流にある１つまたは複数のガス出口を介して反応チャンバに流入される。リモートプラズマ源が、反応チャンバおよび静電チャックの上流に位置づけられてもよい。リモートプラズマ源が、シャワーヘッドを介して反応チャンバに流体的に結合されてもよい。シャワーヘッドが、半導体基板に向けて流されているプラズマ活性種からイオンをフィルタリングして除くためのイオンフィルタを含むことで、プラズマ活性種のかなりの割合がラジカル種を含むようにしてもよい。リモートプラズマ源において生成された窒素含有ラジカルは、シャワーヘッドを通じて反応チャンバに送られる。ケイ素含有前駆体は、混合を避けるために、窒素含有ラジカルとは別の流路の１つまたは複数のガス出口を通じて反応チャンバに流される。１つまたは複数のガス出口が、いくつかの実装形態では、シャワーヘッドとは別に、かつシャワーヘッドから下流に置かれてもよい。または、ケイ素含有前駆体が、窒素含有ラジカルとは別の開口においてシャワーヘッドを通じて流され、１つまたは複数のガス出口はシャワーヘッドの一部である。

ソースガスから少なくとも窒素含有ラジカルを生成することが、リモートプラズマ源においてアミンラジカルを生成することを含む。いくつかのケースでは、ソースガスから少なくとも窒素含有ラジカルを生成することが、水素ラジカルを生成することおよび／または窒素ラジカルを生成することをさらに含む。リモートプラズマ源において生成されるアミンラジカルの濃度が、水素ラジカルの濃度よりも実質的に高くてもよい。いくつかの実装形態では、リモートプラズマ源において生成される窒素ラジカルの濃度が、水素ラジカルの濃度よりも実質的に高くてもよい。本明細書で使用する場合、アミンラジカルまたは窒素ラジカルの濃度に関する「実質的に高い」という用語は、水素ラジカルの濃度よりも少なくとも２倍高い濃度を指すことができる。リモートプラズマ源のプロセス条件を、水素ラジカルおよび／または窒素ラジカルに対してアミンラジカルの濃度を制御するように指定してもよい。窒化ケイ素膜の特性は、リモートプラズマ源において生成されるアミンラジカル、水素ラジカル、および窒素ラジカルの相対量を制御することによって最適化可能である。

ソースガスはリモートプラズマ源に供給される。いくつかの実施形態では、ソースガスがヘリウム等のキャリアガス内に提供される。リモートプラズマ内の窒素含有ラジカルおよびその他のラジカル種を、水素、アンモニア、窒素、またはそれらの混合物を含むソースガスから生じさせてもよい。いくつかのケースでは、ソースガスが水素と、アンモニアと、窒素との混合物を含む。いくつかのケースでは、ソースガスが窒素とアンモニアとの混合物を含む。いくつかのケースでは、ソースガスがアンモニアと水素との混合物を含む。いくつかの実装形態では、窒素の流量が約５０００ｓｃｃｍ～約４００００ｓｃｃｍであり、アンモニアの流量が約０ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍであり、水素の流量が約０ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍである。ソースガス中のガス（複数可）の流量が、アミンラジカル、窒素ラジカル、および水素ラジカルの相対濃度に影響を与える可能性がある。具体的には、窒素と水素の流量比、アンモニアと水素の流量比、または窒素とアンモニアの流量比を修正するか、そうでなければ調整することで、所望の相対濃度のアミンラジカル、窒素ラジカル、および水素ラジカルを生成できる。ソースガスから少なくとも窒素含有ラジカルを生成することは、ソースガスの化学種を解離させ、ソースガスのイオンおよびラジカルを生成することを含むことができる。

いくつかの実装形態では、窒素含有ラジカル（例えば、アミンラジカルおよび窒素ラジカル）とその他のラジカル（例えば、水素ラジカル）の生成に影響を与えるように、ＲＦ電力を修正するか、そうでなければ調整することができる。いくつかのケースでは、リモートプラズマ源に結合されているＲＦ電源に供給されるＲＦ電力が、約５００Ｗ～約１５ｋＷまたは約２ｋＷ～約１０ｋＷ（例えば、約６．５ｋＷ）である。ＲＦ電力が高いほど、窒素含有ラジカルの密度が高くなり、窒素含有ラジカルのエネルギーも高くできる。

プロセス１１００のブロック１１０６において、半導体基板を少なくとも窒素含有ラジカルに曝して、窒素含有ラジカルとケイ素含有前駆体とを反応させて、半導体基板上に窒化ケイ素膜を形成する。具体的には、半導体基板は、リモートプラズマ源から生成されたリモートプラズマに曝される。リモートプラズマは、吸着したケイ素含有前駆体と反応して窒化ケイ素を形成するソースガスのプラズマ活性種（例えば、窒素含有ラジカル）を含む。いくつかの実装形態では、パージ操作が、ブロック１１０２におけるドーズステップとブロック１１０６におけるプラズマ曝露ステップとの合間に実施されてもよい。

反応チャンバ内のプロセス条件を、窒化ケイ素膜の堆積を最適化するために制御してもよい。いくつかの実装形態では、半導体基板を上昇温度に維持してもよく、上昇温度は約３００℃～約７５０℃、または約５００℃～約７００℃である。より高い温度により、より高品質な窒化ケイ素膜と、より向上した窒化ケイ素膜の成長を促進してもよい。いくつかの実装形態では、反応チャンバ内のチャンバ圧力を高圧に維持してもよく、この場合チャンバ圧力は約０．５Ｔｏｒｒ～約４０Ｔｏｒｒ、約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒ、または約２Ｔｏｒｒ～約２０Ｔｏｒｒである。圧力が高いほど、半導体基板に達する窒素含有ラジカルの密度がより高くなり得る。

リモートプラズマへの曝露は、ＡＬＤサイクルのプラズマ曝露段階の間に生じる。プラズマ曝露段階の持続時間は、約０．５秒～約２００秒、約１秒～約１２０秒、または約２秒～約８０秒であってもよい。プラズマ曝露段階の間、プラズマがオンにされ、窒素含有前駆体は半導体基板に向けて流されないが、キャリアガスが任意選択で半導体基板に向けて流されてもよい。いくつかの実装形態では、ブロック１１０６におけるプラズマ曝露ステップの後にパージ操作が実施されてもよい。

窒化ケイ素膜は、半導体基板におけるステップカバレッジおよび膜特性の均一性を最適化する条件下で、ＡＬＤによってコンフォーマルに堆積されてもよく、窒化ケイ素膜を、半導体基板の高アスペクト比フィーチャ内に堆積させてもよい。いくつかの実装形態では、窒化ケイ素膜のステップカバレッジは、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、または少なくとも約９９％である。いくつかの実装形態では、窒化ケイ素膜のウェットエッチングレートが、約１．４Å／分～約１０．０Å／分である。いくつかの実装形態では、窒化ケイ素膜の膜密度が、約２．６ｇ／ｃｍ³～約３．０ｇ／ｃｍ³である。いくつかの実装形態では、窒化ケイ素膜の固有応力が、約－３００ＭＰａ～約－１０００ＭＰａである。窒化ケイ素膜の膜特性（上述のステップカバレッジ、ウェットエッチングレート、膜密度、および固有応力の膜特性のいずれかを含む）は、半導体基板の高アスペクト比フィーチャの側壁に沿って実質的に均一である。本明細書で使用する場合、高アスペクト比フィーチャの側壁に沿った膜特性に関する「実質的に均一」という用語は、提示された値の５０％より逸脱しない値を指すことができる。窒化ケイ素膜の他の膜特性（例えば、屈折率）は、ＡＬＤプロセス条件によって調整されてもよく、高アスペクト比フィーチャの側壁に沿って実質的に均一であってもよいことが理解されるであろう。

図１２Ａは、リモートプラズマＡＬＤによって凹状フィーチャ内に堆積された窒化ケイ素膜のステップカバレッジを示すグラフである。半導体基板の凹状フィーチャは約１８０：１である。窒化ケイ素は、リモートプラズマＡＬＤによって、凹状フィーチャ内に本開示に記載の条件下で堆積される。図１２Ａに示すように、窒化ケイ素膜は、凹状フィーチャの側壁に沿って約９０％のステップカバレッジを有する。ステップカバレッジは、深さが変わってもほとんど同じである。

図１２Ｂは、リモートプラズマＡＬＤによって凹状フィーチャ内に堆積された窒化ケイ素膜の側壁ウェットエッチングレートを示すグラフである。半導体基板の凹状フィーチャは約１８０：１である。あるプロセスでは、リモートではなく＜その場で＞生成される容量結合プラズマに半導体基板を曝す標準的なＰＥＡＬＤプロセスによって、窒化ケイ素が堆積される。別のプロセスでは、窒化ケイ素は、リモートプラズマＡＬＤによって、凹状フィーチャ内に本開示に記載の条件下で堆積される。図１２Ｂに示すように、標準的なＰＥＡＬＤプロセスによって堆積された窒化ケイ素の側壁ウェットエッチングレートは、深さが増すと大幅に変化する。しかし、リモートプラズマＡＬＤプロセスによって堆積された窒化ケイ素の側壁ウェットエッチングレートは、深さが変わってもほとんど同じである。

窒化ケイ素は、リモートプラズマＡＬＤ環境における静電チャックを利用したツールにおいてコンフォーマルに堆積される。半導体基板の直上でプラズマを発生させるのではなく、イオンをフィルタリングして除くイオンフィルタを使用するリモートプラズマ源においてリモートプラズマを発生させることで、イオン衝撃を最小限に抑える。また、前駆体ガスはリモートプラズマ源を流れずに半導体基板に送られる。前駆体ガスは、リモートプラズマが通るのとは別の穴を介してシャワーヘッドから送られるか、またはシャワーヘッドから下流に位置づけられたガスポートから送られてもよい。リモートプラズマ生成用のソースガスとして、窒素と、アンモニアと、水素ガスとの混合物を使用し、適切な圧力およびＲＦ電力を使用することで、アミンラジカル、窒素ラジカル、および水素ラジカルの相対濃度を制御して、半導体基板のフィーチャ内で均一な膜特性を有するコンフォーマルな窒化ケイ素膜を得ることができる。

結論
上記の説明では、提示された各実施形態を完全に理解できるように、多数の具体的な詳細が記載されている。開示された実施形態は、これらの具体的な詳細の一部または全てが欠けている場合も実施し得る。他の例では、開示された実施形態を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス操作を詳細には説明していない。開示された実施形態は具体的な実施形態と共に説明されるが、開示された実施形態を限定する意図はないと理解されるであろう。

前述の実施形態は、理解を明確にするためにある程度詳細に説明されているが、添付の特許請求の範囲内で特定の変更および修正が実施され得ることは明らかであろう。本実施形態のプロセス、システム、および装置を実現する多くの代替方法が存在することに留意すべきである。したがって、本実施形態は例示であって制限的なものではないと考えられ、本実施形態は本明細書に示された詳細に限定されるものではない。

Claims (30)

1. リモートプラズマ装置であって、
   半導体基板が処理される処理空間を含む反応チャンバと、
   前記反応チャンバの上流に流体的に結合されているリモートプラズマ源と、
   前記リモートプラズマ源内のプラズマに給電するように構成されているＲＦ電源と、
   前記リモートプラズマ源から前記反応チャンバへプラズマ活性種を送るために、前記反応チャンバに流体的に結合されているシャワーヘッドと、
   前記反応チャンバ内の基板台座と、を備え、前記基板台座は、前記半導体基板を支持するように構成されている上面を有し、セラミック材料からなるプラテンを含む静電チャックを含み、前記静電チャックは１つまたは複数の静電クランプ電極をさらに備える、リモートプラズマ装置。
2. 請求項１に記載のリモートプラズマ装置であって、前記シャワーヘッドはイオンフィルタを含む、リモートプラズマ装置。
3. 請求項１に記載のリモートプラズマ装置であって、前記基板台座は、前記半導体基板を約３００℃～約７５０℃の温度に加熱するように構成されている１つまたは複数の加熱素子をさらに含む、リモートプラズマ装置。
4. 請求項１に記載のリモートプラズマ装置であって、前記ＲＦ電源は、約２ｋＷ～約１０ｋＷのＲＦ電力を、プラズマを生成するために前記リモートプラズマ源に供給するように構成されている、リモートプラズマ装置。
5. 請求項１に記載のリモートプラズマ装置であって、さらに、
   前記リモートプラズマ源に流体的に結合され、反応ガスを前記リモートプラズマ源に供給するように構成されている第１のガスラインと、
   前記反応チャンバに流体的に結合され、気相のケイ素含有前駆体を、前記リモートプラズマ源内の前記反応ガスと混合することなく前記半導体基板に供給するように構成されている第２のガスラインと、を備える、リモートプラズマ装置。
6. 請求項５に記載のリモートプラズマ装置であって、さらに、コントローラであって、
   前記半導体基板上に吸着させるために、第１のドーズ量の前記気相のケイ素含有前駆体を導入する操作と、
   前記半導体基板を、前記リモートプラズマ源において生成された前記反応ガスのプラズマ活性種に曝す操作と、実行するための命令が設定されているコントローラを備え、前記プラズマ活性種は、前記ケイ素含有前駆体と反応してケイ素含有膜を形成する、リモートプラズマ装置。
7. 請求項６に記載のリモートプラズマ装置であって、
   前記コントローラは、
   前記反応チャンバ内のチャンバ圧力を、約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒに設定する操作と、
   基板温度を、約５００℃～約７００℃の上昇温度に設定する操作と、
   を実行するための命令がさらに設定されている、リモートプラズマ装置。
8. 請求項６に記載のリモートプラズマ装置であって、前記コントローラは、
   第１の電圧を、前記反応チャンバ内で前記半導体基板をクランプするために前記基板台座の前記静電チャックに印加する操作と、
   前記静電チャックに印加される前記第１の電圧の極性を反転させる操作と、
   前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を前記静電チャックに印加する操作と、
   前記静電チャックに印加される前記第２の電圧の極性を反転させる操作と、
   前記半導体基板を前記静電チャックから取り外す操作と、
   を実行するための命令がさらに設定されている、リモートプラズマ装置。
9. 請求項５に記載のリモートプラズマ装置であって、前記ケイ素含有前駆体はシランを含む、リモートプラズマ装置。
10. 請求項１に記載のリモートプラズマ装置であって、前記セラミック材料はアルミニウム含有材料を含み、前記１つまたは複数の静電クランプ電極は前記プラテンに埋め込まれている、リモートプラズマ装置。
11. 請求項１に記載のリモートプラズマ装置であって、
    前記基板台座からの放射熱損失を低減するために前記基板台座の下の環状熱シールドをさらに備える、リモートプラズマ装置。
12. リモートプラズマを使用して誘電体膜を堆積させる方法であって、
    反応チャンバ内で半導体基板をクランプするために基板台座の静電チャックに電圧を印加し、
    リモートプラズマ原子層堆積（ＲＰ－ＡＬＤ）またはリモートプラズマ化学気相堆積（ＲＰ－ＣＶＤ）プロセスによって前記半導体基板上に誘電体膜を堆積させること、を備える、方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、前記半導体基板上に前記誘電体膜を堆積させることは、
    前記半導体基板上に吸着させるために、あるドーズ量の気相の前駆体を導入し、
    前記ドーズ量の前記前駆体を導入した後、気相の反応剤のプラズマ活性種を前記半導体基板に導入することを備え、前記反応剤のプラズマ活性種は、前記反応チャンバから上流のリモートプラズマ源において生成される、
    方法。
14. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記基板台座内の１つまたは複数の加熱素子を使用して、前記半導体基板を約５００℃～約７００℃の上昇温度に加熱することをさらに備える、方法。
15. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記反応チャンバ内に、約１Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒのチャンバ圧力を確立することをさらに備える、方法。
16. 静電チャックから半導体基板をデチャッキングする方法であって、
    反応チャンバ内で半導体基板をクランプするために、第１の電圧を基板台座の静電チャックに印加し、
    前記静電チャックに印加される前記第１の電圧の極性を反転させ、
    前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を前記静電チャックに印加し、
    前記静電チャックに印加される前記第２の電圧の極性を反転させ、
    前記半導体基板を前記静電チャックから取り外すこと、
    を備える方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記半導体基板の取り外しに先立って前記静電チャックへの電圧をゼロに低下させることをさらに備える、方法。
18. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記第２の電圧の極性を反転させた後に、前記第２の電圧よりも低い第３の電圧を前記静電チャックに印加することをさらに備える、方法。
19. 請求項１８に記載の方法であって、前記反転させた極性の前記第１の電圧は少なくとも２秒間印加され、前記反転させた極性の前記第２の電圧は少なくとも２秒間印加され、前記第２の電圧は前記第１の電圧の３分の１であり、前記第３の電圧は前記第２の電圧の３分の１である、方法。
20. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記第１の電圧の前記極性を反転させるのに先立って前記半導体基板を前記反応チャンバ内の移送圧力に曝すことをさらに備える、方法。
21. 窒化ケイ素膜を堆積させる方法であって、
    反応チャンバ内の半導体基板上に吸着させるために第１のドーズ量の気相のケイ素含有前駆体を流し、
    リモートプラズマ源において、ソースガスから少なくとも窒素含有ラジカルを発生させ、前記第１のドーズ量の前記ケイ素含有前駆体は、前記リモートプラズマ源より下流の１つまたは複数のガスポートを介して前記反応チャンバに流され、
    前記半導体基板上に窒化ケイ素膜を形成するために、前記半導体基板を少なくとも前記窒素含有ラジカルに曝し、前記窒素含有ラジカルと前記ケイ素含有前駆体とを反応させること、を備える、方法。
22. 請求項２１に記載の方法であって、前記ソースガスは、窒素ガス（Ｎ₂）と、アンモニア（ＮＨ₃）および水素ガス（Ｈ₂）の一方または両方とを含み、前記窒素含有ラジカルは、窒素ラジカル（Ｎ^*）およびアミンラジカル（ＮＨ^*またはＮＨ₂ ^*）の少なくとも一方を含む、方法。
23. 請求項２２に記載の方法であって、前記窒素ガスの流量は、約５０００ｓｃｃｍ～約４００００ｓｃｃｍであり、アンモニアの流量は、約０ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍであり、水素ガスの流量は、約０ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍである、方法。
24. 請求項２１に記載の方法であって、前記ソースガスから少なくとも窒素含有ラジカルを生成することは、前記リモートプラズマ源において窒素ラジカルおよびアミンラジカルの少なくとも一方を生成することを備える、方法。
25. 請求項２４に記載の方法であって、前記リモートプラズマ源において生成されるアミンラジカルの濃度は、水素ラジカルの濃度よりも実質的に高い、方法。
26. 請求項２１に記載の方法であって、前記リモートプラズマ源内のチャンバ圧力は約０．５Ｔｏｒｒ～約４０Ｔｏｒｒであり、前記リモートプラズマ源に結合されているＲＦ電源に供給されるＲＦ電力は約２ｋＷ～約１０ｋＷである、方法。
27. 請求項２１に記載の方法であって、基板台座の温度は、約３００℃～約７５０℃である、方法。
28. 請求項２１に記載の方法であって、前記半導体基板は、少なくとも約１００：１のアスペクト比を有する１つまたは複数の凹状フィーチャを含み、前記１つまたは複数の凹状フィーチャ内に堆積された前記窒化ケイ素膜のステップカバレッジは少なくとも約９０％である、方法。
29. 請求項２８に記載の方法であって、前記窒化ケイ素膜は、前記１つまたは複数の凹状フィーチャに沿って少なくとも実質的に均一な膜特性を有し、前記窒化ケイ素膜のウェットエッチングレートは、約１．４Å／分～約１０．０Å／分であり、膜密度が約２．６ｇ／ｃｍ³～約３．０ｇ／ｃｍ³である、方法。
30. 請求項２１に記載の方法であって、前記ケイ素含有前駆体は、が１つまたは複数のハロシランを含む、方法。

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