(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンフォーマルに堆積する方法であって、
処理対象物の前面に隣接するプラズマシースを有するプラズマを生成させる段階と、
前記プラズマからの材料を、前記プラズマと前記プラズマシースとの間の境界を通り加速させて、前記処理対象物の前記前面のフィーチャの複数の表面上に堆積層を形成する間に、前記境界の形状を変更して、前記処理対象物の前記前面上の三次元の前記フィーチャに衝突する材料の入射角度の範囲を変化させる段階と
を備え、
前記境界の前記形状は、前記三次元のフィーチャの深さと幅に基づいて変更される方法。
【請求項２】
前記入射角度の範囲は、前記プラズマと前記プラズマシースとの間の前記境界の前記形状に依存している請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プラズマと前記プラズマシースとの間の前記境界の前記形状は、前記フィーチャへの前記層の堆積中に複数回変更される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記プラズマと前記プラズマシースとの間の前記境界の前記形状は、間隙を含む絶縁変更器を前記プラズマと前記処理対象物との間に配置することにより変更される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記入射角度の範囲は、前記間隙の幅を変更することにより変更される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記入射角度の範囲は、前記絶縁変更器と前記処理対象物との間の垂直距離を変更することにより変更される請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記絶縁変更器は、第１の絶縁器と第２の絶縁器とを含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記入射角度の範囲は、前記第１の絶縁器と前記第２の絶縁器との間の垂直距離を変更することにより変更される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記入射角度の範囲には、中央角度と、前記中央角度の周りの分布とが含まれ、前記中央角度は前記処理対象物に垂直であり、前記分布は、前記フィーチャの深さを前記フィーチャの幅で除算した値として定義される前記フィーチャのアスペクト比に基づいている請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記堆積層と前記フィーチャの底面との間に空隙が維持される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記入射角度の範囲には、中央角度と、前記中央角度の周りの分布とが含まれ、前記中央角度は前記処理対象物に垂直ではない請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記入射角度の範囲は、各中央角度の周りに分布が存在する２つの中央角度を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記フィーチャの第１の深さを前記フィーチャの第１の幅で除算した値として定義される前記フィーチャの第１のアスペクト比に基づいて、第１の中央角度および分布を選択する段階と、
前記第１の中央角度および分布を利用して、前記フィーチャに材料を方向付けて、前記フィーチャに前記材料を堆積させることで、前記第１のアスペクト比を第２のアスペクト比に変更する段階と、
前記第２のアスペクト比に基づいて、第２の中央角度および分布を選択する段階と、
前記第２の中央角度および分布を利用して、前記フィーチャに材料を方向付けて、前記フィーチャの上に前記材料を堆積させる段階と
をさらに備える請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
所望の幅、深さ、およびテーパ形状を有する三次元のフィーチャを処理対象物にエッチングする方法であって、
前記処理対象物の前面に隣接するプラズマシースを有するプラズマを生成させる段階と、
前記プラズマからの材料を、前記プラズマと前記プラズマシースとの間の境界を通り加速させて、前記処理対象物の前記前面に前記フィーチャをエッチングする間に、前記境界の形状を変更して、前記処理対象物の前記前面に衝突するイオンの入射角度の範囲を変化させる段階と
を備え、
前記境界の前記形状は、前記三次元のフィーチャのエッチングされる前記所望の深さ、幅、および形状に基づいて変更される方法。
【請求項１５】
前記入射角度の範囲は、前記プラズマと前記プラズマシースとの間の前記境界の前記形状に依存している請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記入射角度の範囲には、中央角度と、前記中央角度の周りの分布とが含まれる請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記フィーチャは、前記処理対象物の前記前面における所望の幅が、前記フィーチャの底部における所望の幅よりも大きくなる内細りのテーパ形状を有し、前記中央角度は前記処理対象物に垂直であり、前記分布はゼロ度より大きい請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記フィーチャは、前記処理対象物の前記前面における所望の幅が、前記フィーチャの底部における所望の幅よりも小さくなる外細りのテーパ形状を有し、前記入射角度の範囲は２つの中央角度を含み、各中央角度について分布が存在する請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記境界を変更する段階は、
所望の前記テーパに基づいて第１の中央角度および分布を選択する段階と、
前記第１の中央角度および分布を利用して、前記フィーチャに材料を方向付けて、前記材料によって前記処理対象物を第１の深さにエッチングする段階と
を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
所望の前記テーパと前記第１の深さとに基づいて第２の中央角度および分布を選択する段階と、
前記第２の中央角度および分布を利用して、前記フィーチャに材料を方向付けて、前記材料によって前記処理対象物を第２の深さにエッチングする段階と
をさらに備える請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記選択する段階と前記方向付ける段階とを、所望の深さにエッチングされるまで複数回繰り返す段階をさらに備える請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記分布を経時的に低下させる請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記入射角度を経時的に低下させる請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
コンフォーマルに堆積されたフィーチャの製造方法であって、
処理対象物の前面に隣接するプラズマシースを有するプラズマを生成させる段階と、
前記プラズマからの材料を、前記プラズマと前記プラズマシースとの間の境界を通り加速させて、前記処理対象物の前記前面の前記フィーチャの複数の表面上に堆積層を形成する間に、前記境界の形状を変更して、前記処理対象物の前記前面上の三次元のフィーチャに衝突する材料の入射角度の範囲を変化させる段階と
を備え、
前記境界の前記形状は、前記三次元のフィーチャの深さと幅に基づいて変更されるフィーチャの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマ処理に係り、より詳しくは、プラズマ処理装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は、処理チャンバにプラズマを生成することで、処理チャンバ内のプラテンに支持される処理対象物を処理する。プラズマ処理装置には、これらに限られはしないが、ドーピングシステム、エッチングシステム、および堆積システムが含まれてよい。プラズマは通常、イオン（通常は正の電荷を有する）と、電子（負の電荷を有する）とによる準中性の集合体である。プラズマは、約０ボルト／ｃｍの電界をバルクのプラズマに有する。プラズマ処理装置によっては、プラズマからイオンが処理対象物に引き付けられる場合がある。プラズマドーピング装置内では、イオンは十分なエネルギーで引き付けられて、処理対象物の物理構造内（一例では半導体基板）に注入される。
【０００３】
プラズマは、処理対象物に近接した領域（通常はプラズマシースと称される）により境界を隔てられる。プラズマシースは、プラズマよりも電子の少ない領域である。このプラズマシースにおける発光の強度は、プラズマのものよりも小さいが、これは、電子の量が少ないために、励起緩和衝突があまり生じないことに起因している。従ってプラズマシースは「ダークスペース」と称される場合もある。
【０００４】
図１を参照すると、公知のプラズマ処理装置の部分的な断面図が示されており、ここでは、プラズマ１４０のプラズマシース１４２が処理対象物１３８の前面に隣接している。処理対象物１３８の前面は、平面１５１を画定しており、処理対象物１３８がプラテン１３４に支持されている。プラズマ１４０とプラズマシース１４２との間の境界１４１は、平面１５１に平行である。プラズマ１４０からのイオン１０２は、プラズマシース１４２を通り処理対象物１３８に引き付けられうる。従って、処理対象物１３８へと加速して引き付けられるイオン１０２は、通常は、平面１５１に対して約０度の入射角度で（つまり、平面１５１に垂直に）処理対象物１３８に衝突する。３度未満程度の僅かな入射角度の角度拡がりは生じうる。加えて、処理チャンバ内の気圧といったプラズマ処理パラメータを制御することで、角度拡がりが５度程度に増加する場合もある。
【０００５】
従来のプラズマ処理の欠点は、イオン１０２の角度拡がり制御ができない点である。近年では、処理対象物の構造が小型化する傾向にあり、三次元構造（例えば、トレンチキャパシタ、ＦｉｎＦＥＴ等の垂直チャネルトランジスタ）が普及してきているので、大規模な角度制御を行うことが望ましい。例えば、図１には、明瞭化目的からトレンチ１４４がサイズを強調して描かれている。イオン１０２は約０度の入射角度、または角度拡がりが５度までで方向付けられており、トレンチ１４４の側壁１４７を均一に処理することが難しい。
【０００６】
従って、上述した不都合および欠点を克服することのできるプラズマ処理装置が望まれている。
【発明の概要】
【０００７】
先行技術における課題は、ここに開示されるプラズマ処理法により克服される。一部の実施形態では、プラズマ処理ツールを利用して処理対象物に対して材料を堆積させる。例えば、材料をコンフォーマルに堆積させる方法が開示される。本実施形態では、プラズマシースの形状を変更して、処理対象物に対して材料が入射角度の範囲で衝撃を与えるようにする。この入射角度の範囲を経時的に変更することにより、様々なフィーチャを堆積することが可能となる。別の実施形態では、プラズマ処理ツールを利用して処理対象物をエッチングする。この実施形態では、プラズマシースの形状を変更して、処理対象物に対してイオンが入射角度の範囲で衝撃を与えるようにする。この入射角度の範囲を経時的に変更することにより、様々な形状のフィーチャを作成することが可能となる。
【０００８】
本開示のよりよい理解のために添付図面を参照しながら説明を行うが、図面においては同様の部材に同様の参照番号を付している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】先行技術による、従来のプラズマ処理装置の簡略化ブロック図である。
【図２】本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置のブロック図である。
【図３】本開示の一実施形態におけるプラズマドーピング装置のブロック図である。
【図４】プラズマとプラズマシースとの間の境界の形状を制御する一対の絶縁体の断面図である。
【図５】図４の境界を越えてイオンを加速して移動させた場合の軌跡を示す、図４に基づく断面図である。
【図６】図５のイオンの軌跡の角度分布をプロットした図である。
【図７】一対の絶縁体と処理対象物との間の垂直間隔を制御するシステムのブロック図である。
【図８】異なる垂直間隔を有するイオンの軌跡を示す、図７に基づく断面図である。
【図９】一対の絶縁体間の水平間隔を制御するシステムのブロック図である。
【図１０】異なる水平間隔を有するイオンの軌跡を示す、図９に基づく断面図である。
【図１１】処理対象物に対して一対の絶縁シートを移動させる走査システムを有するプラズマ処理装置のブロック図である。
【図１２】絶縁シートと、ディスク形状の処理対象物との間の相対的な移動を示す、図１１の絶縁シートの平面図である。
【図１３】複数の絶縁体を有する、図１１に基づく走査システムのブロック図である。
【図１４】本開示の第２の実施形態におけるプラズマ処理装置のブロック図である。
【図１５】プラズマとプラズマシースとの間の境界の形状を制御するために利用される２つの絶縁体の断面図である。
【図１６】図１５のイオンの軌跡の角度分布をプロットした図である。
【図１７】一式の絶縁体と処理対象物との間の垂直間隔を制御するシステムのブロック図である。
【図１８】第１の垂直間隔におけるイオンの軌跡を示す、図１７に基づく断面図である。
【図１９】第２の垂直間隔におけるイオンの軌跡を示す、図１７に基づく断面図である。
【図２０】絶縁体間の水平間隔を制御するシステムのブロック図である。
【図２１】負の水平間隔におけるイオンの軌跡を示す、図２０に基づく断面図である。
【図２２】プラズマとプラズマシースとの間の境界の形状を制御するために利用される３つの絶縁体の断面図である。
【図２３】図２２のイオンの軌跡の角度分布をプロットした図である。
【図２４Ａ】絶縁変更器のさらなる実施形態の断面図である。
【図２４Ｂ】絶縁変更器のさらなる実施形態の断面図である。
【図２４Ｃ】絶縁変更器のさらなる実施形態の断面図である。
【図２５】処理対象物に対して絶縁シートを移動させる走査システムを有するプラズマ処理装置のブロック図である。
【図２６】絶縁シートとディスク形状の処理対象物との間の相対的な移動を示す、図２５の絶縁シートの平面図である。
【図２７】複数の絶縁体を有する図２５に基づく走査システムのブロック図である。
【図２８ａ】従来のイオンのプラズマから処理対象物への経路を示す。
【図２８ｂ】幅の狭い三次元のフィーチャのコンフォーマルな堆積を示す。
【図２８ｃ】幅が広く、浅い三次元のフィーチャのコンフォーマルな堆積を示す。
【図２９ａ】図２８ａに関するイオンの角度分布を示す。
【図２９ｂ】図２８ｂに関するイオンの角度分布を示す。
【図２９ｃ】図２８ｃに関するイオンの角度分布を示す。
【図３０】堆積における様々な入射角度の効果を示す。
【図３１ａ】三次元のフィーチャに空隙を有するように材料を堆積する様子を示す。
【図３１ｂ】図３１ａに関するイオンの角度分布を示す。
【図３２ａ】垂直の側壁を有する三次元のフィーチャをエッチングする様子を示す。
【図３２ｂ】内細りのテーパ形状の側壁を有する三次元のフィーチャをエッチングする様子を示す。
【図３２ｃ】図２９ｂのイオンの角度分布を利用して形成することのできるフィーチャの形状を示す。
【図３２ｄ】図２９ｃのイオンの角度分布を利用して形成することのできるフィーチャの形状を示す。
【図３３ａ】外細りのテーパ形状の側壁を有する三次元のフィーチャをエッチングする様子を示す。
【図３３ｂ】図３０ｂのイオンの角度分布を利用して形成することのできるフィーチャの形状を示す。
【図３３ｃ】図３０ｂのイオンの角度分布を利用して形成することのできるフィーチャの形状を示す。
【図３３ｄ】図３０ｂのイオンの角度分布を利用して形成することのできるフィーチャの形状を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図２は、本開示の一実施形態における絶縁変更器２０８を有するプラズマ処理装置200のブロック図である。絶縁変更器２０８は、プラズマシース２４２内の電界を変更して、プラズマ１４０とプラズマシース２４２との間の境界２４１の形状を制御する。こうすることで、プラズマシース２４２を通りプラズマ１４０から引き付けられたイオン１０２は、入射角度の範囲で処理対象物１３８に衝突することとなる。
【００１１】
プラズマ処理装置２００は、ここではさらにプラズマドーピング装置として記載されてよい。しかしプラズマ処理装置２００には、エッチングシステム、堆積システム等が含まれてもよく、これらに限定もされない。さらには、プラズマドーピングシステムが処理対象物に対して様々に異なる材料変更処理を行うこともできる。これら処理の１つに、処理対象物（例えば半導体基板）に、望ましいドーパントをドーピングする処理が含まれる。
【００１２】
プラズマ処理装置２００は、処理チャンバ２０２、プラテン１３４、ソース２０６、および絶縁変更器２０８を含んでよい。プラテン１３４は、処理チャンバ２０２内に載置されて、処理対象物１３８を支持する。処理対象物には、これらに限定はされないが、半導体ウェハ、フラットパネル、太陽パネル、およびポリマー基板が含まれる。半導体ウェハ、一実施形態では、３００ミリメートル（ｍｍ）の直径を有するディスク形状を有してよい。ソース２０６は、当技術分野で知られているように、処理チャンバ２０２内でプラズマ１４０を生成する。図２の実施形態では、絶縁変更器２０８は、間に水平間隔（Ｇ）の間隙が画定された一対の絶縁体２１２および２１４を含む。他の実施形態では、絶縁変更器は絶縁体を１つだけ含んでもよい。一対の絶縁体２１２および２１４は、薄型の平面形状を有する一対のシートであってよい。他の実施形態では、一対の絶縁体２１２および２１４は、管形状、楔形状、および／または、間隙に近接して勾配が付けられたエッジ（beveled edge）等の他の形状であってもよい。
【００１３】
一実施形態では、一対の絶縁体２１２および２１４間に画定される間隙の水平間隔は、約６．０ミリメートル（ｍｍ）であってよい。また、一対の絶縁体２１２および２１４は、処理対象物１３８の前面が画定する平面１５１の上に垂直間隔（Ｚ）を置いて設けられてもよい。一実施形態では、垂直間隔（Ｚ）は約３．０ｍｍであってよい。
【００１４】
動作においては、気体ソース２８８が、イオン化ガスを処理チャンバ２０２に供給する。イオン化ガスの例には、これらに限定はされないが、ＢＦ３、Ｂｌ３、Ｎ２、Ａｒ、ＰＨ３、ＡｓＨ３、Ｂ２Ｈ６、Ｈ２、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、ＳｉＨ４、ＳｉＦ４、ＧｅＨ４、ＧｅＦ４、ＣＨ４、ＣＦ４、ＡｓＦ５、ＰＦ３、およびＰＦ５が含まれる。ソース２０６は、処理チャンバ２０２に提供された気体を励起してイオン化することによりプラズマ１４０を生成することができる。イオンは、様々なメカニズムを利用してプラズマシース２４２を通りプラズマ１４０から引き付けることができる。図２の実施形態では、バイアスソース２９０が、処理対象物１３８にバイアスをかけて、プラズマシース２４２を通りイオン１０２をプラズマ１４０から引き付ける。バイアスソース２９０は、ＤＣ電圧バイアス信号を提供するＤＣ電源、または、ＲＦバイアス信号を提供するＲＦ電源であってよい。
【００１５】
絶縁変更器２０８は、プラズマシース２４２内の電界を変更して、プラズマ１４０とプラズマシース２４２との間の境界２４１の形状を制御することができるという利点を有する。図２の実施形態では、絶縁変更器２０８は、一対の絶縁体２１２および２１４を含む。絶縁体２１２、２１４は、石英、アルミナ、窒化ホウ素、ガラス、窒化シリコン等で形成されてよい。プラズマ１４０とプラズマシース２４２との間の境界２４１は、平面１５１に対して凸形状であってよい。バイアスソース２９０が処理対象物１３８にバイアスをかけると、イオン１０２は、大きな入射角度範囲で、プラズマシース２４２から絶縁体２１２および２１４の間の間隙を通って引き付けられる。例えば、軌跡２７１を辿ったイオンは、平面１５１に対して角度＋θ度で処理対象物１３８に衝突する。例えば、軌跡２７０を辿ったイオンは、同じ平面１５１に対して約角度０度で処理対象物１３８に衝突する。例えば、軌跡２６９を辿ったイオンは、平面１５１に対して‐θ度で処理対象物１３８に衝突する。従って、入射角度の範囲は、０度を中心にして＋θ度から‐θ度であってよい。加えて、イオン軌跡の一部が（例えば軌跡２６９と２７１）交差する場合もある。絶縁体２１２および２１４間の水平間隔（Ｇ）、平面１５１上の絶縁体の垂直間隔（Ｚ）、絶縁体２１２および２１４の誘電率、その他のプラズマ処理パラメータを含むがこれらに限定はされない幾つかの要素によっては、入射角度（θ）の範囲は、０度を中心にして＋６０度から−６０度の間であってよい。このようにすることで、イオン１０２は、処理対象物１３８の上の微細な三次元構造に均一に処理を施すことができる。例えば、図示を明瞭に行うためにサイズが強調されているトレンチ２４４の側壁２４７に対して、図１のものと比較してより均一にイオン１０２処理を施すことができる。
【００１６】
図３を参照すると、一実施形態におけるプラズマドーピング装置３００のブロック図が示されている。図２の装置同様に、プラズマドーピング装置３００は、一対の絶縁体２１２および２１４を有することで、プラズマ１４０とプラズマシース２４２との間の境界２４１の形状を制御する。
【００１７】
プラズマドーピング装置３００は、封入される体積３０３を画定する処理チャンバ２０２を含む。気体ソース３０４は、処理チャンバ３０２に封入される体積３０３に対して、マスフローコントローラ３０６を通じて一次ドーパント気体を提供する。気体バッフル３７０を処理チャンバ２０２に設けることで、気体ソース３０４からの気体の流れを偏向させる。圧力計３０８は、処理チャンバ２０２内の圧力を計測する。真空ポンプ３１２は、排気ポート３１０から処理チャンバ２０２内を排気する。排気弁３１４は、排気ポート３１０により排気コンダクタンスを制御する。
【００１８】
プラズマドーピング装置３００はさらに、マスフローコントローラ３０６、圧力計３０８、および排気弁３１４に電気的に接続された気圧コントローラ３１６を含んでよい。気圧コントローラ３１６は、圧力計３０８に呼応するフィードバックループにおいて、排気弁３１４で排気コンダクタンスを制御することにより、または、マスフローコントローラ３０６でプロセスガスの流量を制御することにより、処理チャンバ２０２内に所望の圧力を維持することができる。
【００１９】
処理チャンバ２０２は、誘電材料からなり略水平方向に延在する第１のセクション３２０を含むチャンバ上部３１８を有してよい。チャンバ上部３１８はさらに、誘電材料からなり第１のセクション３２０から略垂直方向に延在する第２のセクション３２２を含む。チャンバ上部３１８はさらに、導電性および熱伝導性のある材料からなり、第２のセクション３２２の上にまたがり水平方向に延在する蓋３２４を含む。
【００２０】
プラズマドーピング装置はさらに、処理チャンバ２０２内にプラズマ１４０を生成するためのソース３０１を含む。ソース３０１は、平面アンテナ３２６および螺旋アンテナ３４６の一方または両方にＲＦ電力を供給してプラズマ１４０を生成させる電源等のＲＦソース３５０を含んでよい。ＲＦソース３５０は、平面アンテナ３２６、螺旋アンテナ３４６のインピーダンスにＲＦソース３５０の出力インピーダンスをマッチングさせてＲＦソース３５０から平面アンテナ３２６、螺旋アンテナ３４６へ送られる電力を最大化させるインピーダンスマッチングネットワーク３５２により、平面アンテナ３２６、螺旋アンテナ３４６に連結されてよい。
【００２１】
プラズマドーピング装置はさらに、プラテン１３４に電気的に連結されたバイアス電源３９０を含んでよい。プラズマドーピング装置はさらに、コントローラ３５６とユーザインタフェースシステム３５８とを含んでよい。コントローラ３５６は、所望の入出力機能を行うようプログラミング可能な汎用コンピュータまたは汎用コンピュータネットワークであってもよいし、または該汎用コンピュータまたは該汎用コンピュータネットワークを含むものとしてもよい。コントローラ３５６はさらに、通信デバイス、データ格納デバイス、およびソフトウェアを含んでよい。ユーザインタフェースシステム３５８は、タッチスクリーン、キーボード、ユーザポインティングデバイス、ディスプレイ、プリンタ等のデバイスを含むことで、ユーザに対してコマンドおよび／またはデータの入力を促したり、および／または、プラズマドーピング装置をコントローラ３５６経由で監視させたりすることができる。プラテン１３４の周りにはシールドリング３９４が設けられて、処理対象物１３８のエッジ付近に注入されたイオンの分布の均一性を向上させることができる。ファラデーカップ３９９等の１以上のファラデーセンサを、シールドリング３９４に設けることでイオンビーム電流を検知することもできる。
【００２２】
動作においては、気体ソース３０４が、処理対象物１３８へ注入するのに適したドーパントを含む一次ドーパントガスを供給する。ソース３０１により、処理チャンバ３０２内にプラズマ１４０が生成される。ソース３０１は、コントローラ３５６の制御を受けてよい。プラズマ１４０を生成する目的のために、ＲＦソース３５０は平面アンテナ３２６、螺旋アンテナ３４６の少なくとも一方でＲＦ電流を共振させて、振動磁界を生成させる。振動磁界によって、ＲＦ電流は処理チャンバ２０２内へと誘導される。処理チャンバ２０２に入ったＲＦ電流は一次ドーパントガスを励起、イオン化して、プラズマ１４０を生成する。
【００２３】
バイアス電源３９０は、パルスのＯＮ／ＯＦＦ期間を有するパルス状のプラテン信号を提供し、プラテン１３４および処理対象物１３８へとバイアスがかかるので、イオンがプラズマ１４０からプラズマシース２４２を通り処理対象物１３８へと加速して到達する。イオン１０２は正の電荷を有するイオンなので、パルス状のプラテン信号のパルスのＯＮ期間には、処理チャンバ２０２に対して負の電圧パルスとなり、正の電荷のイオン１０２を引き付けることができる。パルス状のプラテン信号の周波数および／またはパルスのデューティサイクルは、所望のドーズレートを提供するように選択されてよい。パルス状のプラテン信号の振幅は、所望のエネルギーを提供することができるように選択されてよい。
【００２４】
一対の絶縁体２１２および２１４は、図２を参照して前述したようにプラズマ１４０とプラズマシース２４２との間の境界２４１の形状を制御することができるので好適である。従ってイオン１０２は、大きな範囲の入射角度で、プラズマシース２４２から絶縁体２１２および２１４の間の間隙を通って引き付けられて、処理対象物１３８にドーピングすることができる。
【００２５】
図４を参照すると、一対の絶縁体２１２、２１４および処理対象物１３８の部分的な断面図を示しており、絶縁体２１２および２１４が画定する間隙の周りのプラズマシース２４２の電界線が示されている。電界線、および、プラズマとプラズマシース２４２との間に形成される弓形の境界２４１は、−２０００ボルトでバイアスされた処理対象物１３８とガラス製の絶縁体２１２および２１４とによるコンピュータシミュレーションにより得られる。図示されているように、間隙の周りの弓形の境界２４１はさらに、平面１５１に対して凸形状であってよい。
【００２６】
図５は、プラズマシース２４２から、絶縁体２１２および２１４の間の間隙を通って加速されるイオンの軌跡のシミュレーションを示す、図４に基づく断面図である。プラズマドーピング装置では、イオンが、境界２４１およびプラズマシース２４２内の電界線の形状によって、間隙間隔の中央領域の処理対象物１３８に注入されてよい。例えば、イオンは、絶縁体２１２および２１４の間の水平間隔（Ｇ１）全体のうち、中央水平間隔（Ｇ３）に対応する処理対象物１３８の部分に衝突する。本実施形態では、絶縁体２１２および２１４に近接している周辺の水平間隔（Ｇ２）（Ｇ４）に対応する対象物の部分にはイオンが衝突しない。
【００２７】
図６は、図５のイオンの軌跡に基づいて、処理対象物１３８に衝突するイオンの入射角度分布を示すプロット６０２である。ここに示すように、プロット６０２は、約０度を中心として、約＋６０度から−６０度という大きな角度範囲で変化する入射角度を表している。このように大きな入射角度の範囲によって、三次元構造のコンフォーマルドーピングが可能となる。例えば、トレンチ構造の側壁が、この大きな入射角度の範囲によって、より均一にイオンをドーピングされる。
【００２８】
図７を参照すると、本開示における別の実施形態のブロック図が示されており、ここでは、絶縁変更器と、処理対象物１３８の前面が画定する平面１５１との間の垂直間隔（Ｚ）を調節可能である。絶縁変更器は、他の実施形態で詳述されるように一対の絶縁体２１２および２１４であってよい。一対の絶縁体２１２および２１４には、アクチュエータ７０２が機械的に連結されて、平面１５１に対して矢印７２０、７２２が示す垂直方向に絶縁体を駆動することができる。平面１５１に対する、および互いに対する一対の絶縁体２１２および２１４のＺ位置は、プラズマとプラズマシースとの間の境界の形状、ひいては、処理対象物１３８に衝突するイオンの軌跡に影響を与える。アクチュエータ７０２は、コントローラ３５６等のコントローラにより制御されてよい。
【００２９】
図８は、図７に基づく断面図を示しており、全ての他のパラメータを同じにして、平面１５１に対する一対の絶縁体２１２および２１４のＺ位置を異ならせたイオン軌跡を示す。第１の相対的に短いＺ間隙位置８２０では、絶縁体２１２、２１４は、平面１５１の上にＺ間隙距離（Ｚ１）を置いて設けられている。比較的高さの高いＺ間隙位置８４０では、絶縁体２１２、２１４が平面１５１の上にＺ間隙距離（Ｚ２）を置いて設けられており、（Ｚ２）＞（Ｚ１）である。Ｚ間隙位置８２０では、プラズマとプラズマシースとの間の境界８４１は、平面１５１に対して凸形状である。さらに境界８４１は、弓形形状の頂点が絶縁体２１２の上面から距離（Ｚａ）の位置にあるような円の外周の一部の形状に略近い形状を有する。これに対して、Ｚ間隙位置８４０の境界８４３の形状は、弓形形状の頂点が絶縁体２１２の上面からより短い距離（Ｚｂ）の位置にあるような、より浅い形状である（（Ｚｂ）＜（Ｚａ））。境界８４１、８４３の形状と、Ｚ間隙距離（Ｚ１）および（Ｚ２）、およびプラズマシースの電界線との組み合わせが、処理対象物１３８に衝突するイオンの角度拡がりに影響を及ぼす。例えば、相対的に短いＺ間隙位置における処理対象物１３８に衝突するイオンの角度拡がりは、相対的に長いＺ間隙位置８２０における処理対象物１３８に衝突するイオンの角度拡がりより大きい。加えて、イオンが処理対象物１３８に衝突する際の水平間隔は、より高いＺ間隙位置における水平間隔（Ｇ６）よりも、より短いＺ間隙位置８２０における水平間隔（Ｇ５）のほうが大きい（（Ｇ６）＜（Ｇ５））。図８には示されていないが、各絶縁体２１２および２１４の間で、Ｚ間隙位置を互いに異ならせることによっても、プラズマとプラズマシースとの間の境界の形状ひいてはイオンの角度拡がりに影響が出る。
【００３０】
図９を参照すると、本開示における別の実施形態のブロック図が示されており、ここでは絶縁体２１２および２１４の間の水平間隔（Ｇ）を調節可能である。水平間隔の調節は、図８および図９を参照して前述した垂直間隔の調節の代わりに、またはこれに加えて行うことができる。アクチュエータ９０２は、一対の絶縁体２１２および２１４の少なくとも一方に機械的に連結されて、矢印９０６の示す方向に絶縁体を互いに対して駆動させる。アクチュエータ９０２は、コントローラ３５６等のコントローラにより制御されてよい。
【００３１】
図１０は、図９に基づく断面図を示しており、全ての他のパラメータを同じにして、絶縁体２１２と２１４との間の水平間隙の間隔を異ならせたイオン軌跡を示す。第１の相対的に短い水平間隙位置１０２０において、絶縁体２１２、２１４は、互いから第１の水平距離（Ｇａ）を置いて設けられている。相対的に長い水平間隙位置１０４０では、絶縁体２１２、２１４は、互いから第２の水平距離（Ｇｂ）を置いて設けられており、（Ｇｂ）＞（Ｇａ）である。水平間隙位置１０２０では、プラズマとプラズマシースとの間の境界１０４１は、平面１５１に対して凸形状である。さらに境界１０４１は、円の外周の一部の形状に略近い形状を有する。これに対して、水平間隙位置１０４０の境界１０４３の形状は、平面１５１に対して凸形状であり、境界１０４３の中央部分が平面１５１に略平行である。この結果、処理対象物１３８の対応するより大きな中央部分に対して、平面１５１に対する入射角度約０度でイオンを衝突させることができるようになる。
【００３２】
図１１は、処理対象物１３８に対して絶縁変更器２０８を駆動する走査システム１１０２を有するプラズマ処理装置１１００のブロック図である。図１１の実施形態では、絶縁変更器２０８は、図１２にもっともよく示されている一対の正方形の絶縁シート１１１２および１１１４を含む。走査システム１１０２は、絶縁シート１１１２および１１１４に機械的に連結されることで、これらを駆動するアクチュエータ１１０４を含んでよい。アクチュエータ１１０４は、コントローラ３５６等のコントローラにより制御されてよい。
【００３３】
図１２は、正方形の絶縁シート１１１２および１１１４と、ディスク形状の処理対象物１３８とを示す平面図であり、これらの間の相対移動の一例を示す。図１２の実施形態では、走査システム１１０２が、正方形の絶縁シート１１１２および１１１４を、位置Ａ、位置Ｂ、および位置Ｃ等というように移動させて、処理対象物１３８の全ての部分が、一対の正方形の絶縁シート１１１２および１１１４が画定する間隙により露呈するようにする。図１２に詳述するようなデカルト座標系を定義するとき、絶縁シート１１１２および１１１４は、図１２のＸ方向に駆動される。他の実施形態では、絶縁シート１１１２および１１１４、または別の絶縁シートのセットが、Ｙ方向に、または、Ｘ方向およびＹ方向の間の任意の角度で駆動されてもよい。加えて、走査システム１１０２が絶縁シート１１１２および１１１４を一方向に駆動する間に、処理対象物１３８が回転されてもよい。処理対象物１３８は、走査システム１１０２が絶縁シートを一方向に駆動した後で、所定の回転角度分回転されてもよい。一例では、回転は処理対象物の中心軸周りになされてよい（矢印１１２４）。
【００３４】
図１３を参照すると、図１１における走査システム１１０２が示されている。図１１と比較すると、図１３の走査システム１１０２は、間に複数の間隙１３０３−１、１３０３−２、…、１３０３−ｎを画定する複数の絶縁体１３０２−１、１３０２−２、１３０２−３、…、１３０２−（ｎ−１）、および１３０２−ｎを含んでいる。走査システムは、処理対象物１３８に対して複数の絶縁体１３０２−１、１３０２−２、１３０２−３、…、１３０２−（ｎ−１）、および１３０２−ｎを駆動させて、複数の間隙１３０３−１、１３０３−２、…、１３０３−ｎに処理対象物１３８を通過させる。
【００３５】
図１４は、図２のプラズマ処理装置の第２の実施形態を示す。上述したように、プラズマ処理装置２００は、処理チャンバ２０２、プラテン１３４、ソース２０６、および絶縁変更器２４８を含んでよい。図１４の実施形態では、絶縁変更器２４８は、間に水平間隔（Ｇ）の間隙が画定される絶縁体２５２および２５４を含む。他の実施形態では、絶縁変更器２４８は絶縁体を１つだけ含んでもよい。一実施形態では、絶縁体２５２および２５４間に画定される間隙の水平間隔は、シースの厚みおよび所望の角度分布に応じて、約１および６０ミリメートル（ｍｍ）の間であってよい。
【００３６】
絶縁体２５２および２５４は、処理対象物１３８の前面が画定する平面１５１の上にＺ間隙距離（Ｚ１、Ｚ２）を置いて設けられてよい。一実施形態では、近いほうのＺ間隙距離（Ｚ１）は約１および１０ｍｍの間であってよい。一部の実装例では、絶縁体の高さの差（つまりＺ２−Ｚ１）は、シースの厚みおよび所望の角度分布に応じて、約０および４０ｍｍの間であってよい。図１４では、絶縁体２５２の垂直方向の高さが絶縁体２５４のものより大きく示されているが、そのほうが望ましい場合には、絶縁体２５４の垂直方向の高さのほうが絶縁体２５２のものより大きくてもよい。
【００３７】
２つの絶縁体の垂直方向の高さの差によって、平面１５１に対する間隙角度が形成される。間隙角度は、シースに一番近く間隙に近接している絶縁体２５２のエッジおよびシースに一番近く間隙に近接している絶縁体２５４のエッジを通る平面２５７を形成して計測される。平面２５７と平面１５１との間の角度によって間隙角度（Ψ）が画定される。一部の実施形態では、間隙幅（δ）を、水平方向にではなくて、平面２５７沿いに計測する。間隙幅（δ）は水平間隔（Ｇ）と相関しており、δ＝Ｇ／ｃｏｓ（Ψ）で表される式で求められる。本式において、Ψは間隙角度を表す。間隙幅（δ）は、０および４０ｍｍの間であってよい。一部の実施形態では、水平間隔が０または負である場合もある（絶縁体同士が重なる場合にそうなる）。差分Ｚ２―Ｚ１を大きくしつつ、さらに０ｍｍまたは負の水平間隔とすることにより、非常に大きな中央角度（例えば８０度を超える角度）をもたらすことができる。
【００３８】
以下に詳述するように、開示される装置を利用して、イオンの角度分布を生成することができる。これらの角度分布は（例えば図１６および図２３に示す）、２つのパラメータにより特徴づけることができる。第１のパラメータは中央角度であり、これは、角度分布の中央を形成する角度のことである。中央角度は、平面１５１に直交する方向からの角度偏差として定義される。つまり、平面１５１に、中央角度０度で垂直に衝突するイオンのことである。入射角度が平面１５１に対してより平行になるほど、その値は増加する。
【００３９】
図１６においては、中央角度が約４５度である。図２３では、−４５度と＋４５度という２つの中央角度が存在している。第２のパラメータは、角度拡がり、あるいは、角度範囲である。これは、中央角度の周りのイオンの分布のことである。つまり、全てのイオンが同じ角度で処理対象物に衝突するわけではなく、中央角度の周りに角度分布をもって到達する。図１６では、角度分布が大体３５度から５５度であるので、角度拡がり（または範囲）が約２０度ということになる。同様にして、図２３の角度拡がり（または角度分布）も、約２０度である。
【００４０】
間隙角度（Ψ）は中央角度の定義の一助となる。処理対象物平面１５１に垂直ではない中央角度（つまりゼロではない中央角度）を生じさせるために、間隙角度（Ψ）をゼロではない値にすることができる。言い換えると、ゼロではない間隙角度（Ψ）とは、間隙平面２５７が処理対象物平面１５１に平行ではないことを示唆している。間隙角度（Ψ）をゼロではない値にすることにより、中央角度が、処理対象物平面１５１に垂直ではなくなるように変化する。より大きな間隙角度（＞３０度）により、通常は、中央角度にもより大きな偏差が生じる（＞３０度）。間隙角度（間隙平面２５７と処理対象物平面１５１とが略平行である場合）がより小さければ、中央角度（＜１０度）も、より小さくなる。
【００４１】
プラズマ１４０とプラズマシース２４２との間の境界２４１は、平面１５１に対して不規則な形状であってもよい。バイアスソース２９０が処理対象物１３８にバイアスをかけると、イオン１０２は、大きな範囲の中央角度で、プラズマシース２４２から絶縁体２５２および２５４の間の間隙を通って引き付けられる。例えば、イオンは処理対象物１３８に、平面１５１に対してゼロではない中央角度＋θ度で衝突する。絶縁体の垂直間隔が逆になった場合には、イオンは処理対象物１３８に、平面１５１に対してゼロではない中央角度−θ度で衝突する。従って入射角度の範囲が約θ度を中心にして、θは−８０度および＋８０度の間である。絶縁体２５２および２５４の間の水平間隔（Ｇ）、平面１５１の上の各絶縁体のＺ間隙距離（Ｚ１、Ｚ２）、間隙幅（δ）、間隙角度（Ψ）、垂直間隔の差分（Ｚ２−Ｚ１）、絶縁体２５２および２５４の誘電率、絶縁体２５２および２５４の誘電体厚、その他のプラズマ処理パラメータを含むがこれらに限られはしない幾つかの要素に応じて、入射角度（θ）の範囲および中央を変更することができる。例えば、角度分布は＋５度および−５度の間であってよく、中央角度は−８０度および＋８０度の間であってよい。他の実施形態では、角度分布がこれより大きくても（小さくても）よい。同様に、中央角度を変更して、他の値を得ることもできる。このようにすることで、イオン１０２は、処理対象物１３８の上の微細な三次元構造に均一に処理を施すことができる。
【００４２】
図１５は、プラズマシース２４２から絶縁体２５２および２５４の間の間隙を通って加速されるイオンの軌跡のシミュレーションを示す断面図である。プラズマドーピング装置では、イオンが、境界２４１およびプラズマシース２４２内の電界線の形状によって、間隙間隔の中央領域の処理対象物１３８に注入されてよい。例えば、２つの絶縁体２５２および２５４の間の垂直間隔の差分によって、イオンはスペース（Ｇ７）に、ゼロではない角度で処理対象物に衝突する。本実施形態では、スペースＧ７の外の絶縁体に近接した処理対象物にはイオンはあまり衝突しない。
【００４３】
図１６は、図１５のイオンの軌跡に基づく、処理対象物１３８に衝突するイオンの入射角度の分布のプロット６０３である。示されているように、プロット６０３により、入射角度が約４５度のゼロではない中央角度を中心としており、この中央角度の周りに約２０度の角度分布であることが分かる。他の実施形態では、中央角度が−８０度から＋８０度の間で変化して、中央角度の周りの角度分布が、約＋２０から−２０度で変化してもよい。この入射角度の範囲によって、三次元構造のコンフォーマルドーピングが可能となる。
【００４４】
間隙幅（δ）を変化させることで、絶縁体間の間隔（Ｚ２−Ｚ１）および処理対象物に対する絶縁体の位置（Ｚ１）、中央角度および角度分布が変更されて、広範囲の値が達成される（大きな中央角度（＞６０度）で小さな角度分布（＜５度）、大きな中央角度（＞６０度）で大きな角度分布（＞１０度）、小さな中央角度（＜４０度）で大きな角度分布（＞１０度）、および、小さな中央角度（＜４０度）で小さな角度分布（＜５度）を含むがこれらに限定はされない）。
【００４５】
図１７を参照すると、本明細書開示における別の実施形態のブロック図が示されており、ここでは、処理対象物１３８の前面が画定する平面１５１と絶縁変更器との間のＺ間隙距離（Ｚ１、Ｚ２）を調節可能である。絶縁変更器は、他の実施形態で詳述されるように一対の絶縁体２５２および２５４であってよい。絶縁体２５２および２５４には、アクチュエータ７０３ａ、ｂがそれぞれ機械的に連結されて、平面１５１に対して矢印７３０、７３２が示す垂直方向に絶縁体を駆動することができる。平面１５１に対する、および互いに対する絶縁体２５２および２５４のＺ位置は、プラズマとプラズマシースとの間の境界の形状、ひいては、処理対象物１３８に衝突するイオンの軌跡に影響を与える。アクチュエータ７０３ａ、ｂは、コントローラ３５６ａ、ｂ等のコントローラにより制御されてよい。他の実施形態では、単一のコントローラを利用してアクチュエータ７０３ａ、ｂを両方とも制御することもできる。
【００４６】
図１８および図１９は、図１７に基づく断面図を示しており、全ての他のパラメータを同じにして、平面１５１に対する絶縁体２５２および２５４のＺ位置を異ならせたイオン軌跡を示す。図１８では、絶縁体２５２、２５４は、垂直方向に（Ｚ２ａ−Ｚ１）の距離に相当する間隔を空けて設けられている。図１９では、絶縁体２５２、２５４は、第２の垂直間隔（Ｚ２ｂ−Ｚ１）で設けられており、ここでＺ２ｂ＞Ｚ２ａである。従って、図１９の間隙角度（Ψ）のほうが大きい。図１８では、プラズマとプラズマシースとの間の境界８６３は、平面１５１に対して実質的に凸形状である。これに対して、図１９では、境界９６３はより浅い形状である。境界８６３、９６３の形状と、Ｚ間隙距離（Ｚ１）および（Ｚ２ａ、Ｚ２ｂ）、間隙角度（Ψ）、およびプラズマシースの電界線との組み合わせが、処理対象物１３８に衝突するイオンの中央角度に影響を及ぼす。例えば、相対的に短い垂直間隔（より小さい間隙角度）で処理対象物１３８に衝突するイオンの中央角度のほうが、相対的に長い垂直間隔（より大きい間隙角度）で処理対象物１３８に衝突するイオンの中央角度よりも、ゼロ度に近い、つまり、処理対象物に対してより垂直角度に近い角度で衝突する（図１９に示す）。
【００４７】
別の実施形態では、絶縁体同士の間の垂直間隔（Ｚ２−Ｚ１）は維持しつつ、Ｚ１を変化させることもできる。これにより、間隙角度（Ψ）を維持しつつ、処理対象物に対して絶縁体を近づけたり遠ざけたりする効果が得られる。この実施形態では、Ｚ１が変化する間、中央角度は一定に保たれて、角度分布は変化する。一部の実施形態では、角度分布はＺ１が小さくなるにつれて増加して、Ｚ１の値が大きくなるにつれて減少する。つまり、例えばＺ１をある値とすることにより、中央角度の周りの角度分布が５−１０となり、Ｚ１の値を小さくすることにより、角度分布が２０−３０度となったりする。この効果は、絶縁体が処理対象物に対して移動するにつれて変化するプラズマとプラズマシースとの間の境界の形状の変化によるものである。
【００４８】
図２０を参照すると、本明細書開示における別の実施形態のブロック図が示されており、ここでは、絶縁体２５２および２５４の間の水平間隔（Ｇ）を調節可能である。水平間隔の調節は、図１８および図１９を参照して前述した垂直間隔の調節の代わりに、またはこれに加えて行うことができる。アクチュエータ９１２は、絶縁体２５２および２５４の少なくとも一方に機械的に連結されて、矢印９１６の示す方向に絶縁体を互いに対して駆動させる。アクチュエータ９１２は、コントローラ３５６等のコントローラにより制御されてよい。水平間隔（Ｇ）を変更すると、間隙幅（δ）および間隙角度（Ψ）の両方に影響が与えられる。
【００４９】
一実施形態では、絶縁体間の水平間隔（Ｇ）を変化させる。水平間隙の間隔の変更を利用することで、中央角度および角度分布の両方に影響を与えることができる。例えば、図２１に示すように絶縁体同士を重ね合わせることにより、水平間隙の間隔を０に低減させる、または負にすることにより、中央角度を非常に大きなものにすることができる。水平間隙の間隔を小さな正の値にすることで、Ｚ１およびＺ２の値によっては間隙角度（Ψ）が大きくなり、中央角度がより大きくなる。水平間隙の間隔を大きな正の値にすることで、間隙角度（Ψ）が小さくなり、中央角度がより小さくなる。
【００５０】
図２３に示すような二相性の角度拡がり１２００は、図２２の構成を利用して生成することができる。二相性の角度拡がりは、第１の中央角度が第１の角度分布を有し、第２の中央角度が第２の角度分布を有することを意味する。二相性の角度拡がりはさらに、図１５に示すような２つの絶縁体のみの相対的な垂直位置を変更することによっても生成することができる。図２２の実施形態では、少なくとも３つの絶縁体１４００、１４０２、１４０４を利用している。外部の２つの絶縁体１４００、１４０４を同じ垂直平面（Ｚ２）上に配置して、同じ水平間隔Ｇ８、Ｇ９を絶縁体同士の間に維持することにより、＋／−θ度を中心とする対称な二相性の角度拡がり１２００が生成される。上述したように、中央角度は、外部の絶縁体１４００、１４０４、および、中間の絶縁体１４０２の間の垂直間隔を変化させることで変更することができ、これにより、間隙角度（Ψ）が変化する。角度拡がりは、絶縁体１４００、１４０２、１４０４の間の水平間隔（Ｇ８、Ｇ９）を変化させることで変更することができ、これにより、間隙幅（δ）が変化する。非対称の分布は、Ｇ９とは異なるようにＧ８を選択することで、またはこれらのアクションの組み合わせにより、Ｚ２ｂとは異なるようにＺ２ａを生成することで生成可能である。
【００５１】
前述した実施形態は、平面絶縁体を示したが、これは本開示の必要要件ではない。図２４Ａ−図２４Ｃは、絶縁体の他の実施形態のいくつかを示す。図２４Ａは、逆「Ｖ」形状の絶縁体構成を示す。上述したように、プラズマシースは、絶縁体の形状をとっている。従ってシースは、対応する逆「Ｖ」形状である。絶縁体１５００の間隙によって、イオンが絶縁体を通ることができる。逆「Ｖ」形状の勾配は、φと定義されており、イオン分布の中央角度を定義している。本実施形態における間隙角度（Ψ）は、φを補完する。間隙Ｇｃ、Ｇｄは、角度拡がりα１、α２をそれぞれ定義している。図２４Ａおよび図２４Ｂを比較すると分かるように、大きな間隙幅（Ｇｃ等）は、小さな間隙幅Ｇｄ（つまりα１＞α２）よりも大きな角度広がりを生じさせる。図２４Ｃは別の実施形態を示しており、ここでは、絶縁体１５０２が非線形であり（つまり、曲線状であり）、間隙幅Ｇｅが処理対象物１３８に対して角度を持っている。上述したように、間隙角度により中央角度が決定され、複数の間隙のそれぞれの幅によって角度拡がりが決定される。
【００５２】
他の実施形態も同様に可能であり、本開示の範囲内に含まれる。例えば一部の実施形態では、互いに分離されて間に間隙が形成された２以上の絶縁体を利用することができる。絶縁体間のこの間隙を通ることで、イオンは処理対象物に到達する。他の実施形態では、少なくとも１つの開口または間隙を有する単一の絶縁体を利用して、イオンを通してもよい。
【００５３】
システム開発には幾つか考慮すべき点がある。より高い間隙角度（Ψ）により、イオン分布の中央角度が大きくなる。平面２５７沿いの開口の長さにより、間隙の幅（δ）が画定される。間隙幅（δ）は、イオン分布の角度拡がりに影響を及ぼす。これら２つの変数は互いに独立している点が重要である。つまり、間隙角度（Ψ）は、間隙幅（δ）を変更することなく変更することができる。同様に、間隙角度（Ψ）に影響を及ぼすことなく間隙幅（δ）を変更することができる。別の変数としては、間隙（または絶縁体）から処理対象物１３８までの距離が挙げられる。この変数も、他の２つの変数とは独立して変化する。独立した水平および垂直アクチュエータ（図１７および図２０参照）を利用することにより、これらパラメータを決定する際の柔軟性が最大になる。
【００５４】
図２５は、処理対象物１３８に対して絶縁変更器２４８を移動させる走査システム１６０２を有するプラズマ処理装置１６００のブロック図である。図２５の実施形態では、絶縁変更器２４８は、図２６にもっともよく示されている正方形の絶縁シート１６１２および１６１４を含む。走査システム１６０２は、絶縁シート１６１２および１６１４に機械的に連結されることで、これらを垂直および水平方向両方に駆動する１以上のアクチュエータ１６０４を含んでよい。アクチュエータ１６０４は、コントローラ３５６等のコントローラにより制御されてよい。
【００５５】
図２６は、正方形の絶縁シート１６１２および１６１４、および、ディスク形状の処理対象物１３８の平面図であり、これらの間の相対的な移動の一例を示す。図２６の実施形態では、走査システム１６０２が、正方形の絶縁シート１６１２および１６１４を、位置Ａ、位置Ｂ、および位置Ｃ等というように移動させて、処理対象物１３８の全ての部分が、正方形の絶縁シート１６１２および１６１４が画定する間隙により露呈するようにする。図２６に詳述するようなデカルト座標系を定義するとき、絶縁シート１６１２および１６１４は、図２６のＸ方向に駆動される。他の実施形態では、絶縁シート１６１２および１６１４、または別の絶縁シートのセットが、Ｙ方向に、または、Ｘ方向およびＹ方向の間の任意の角度で駆動されてよい。加えて、走査システム１６０２が絶縁シート１６１２および１６１４を一方向に駆動する間に、処理対象物１３８が回転されてもよい。処理対象物１３８は、走査システム１６０２が絶縁シートを一方向に駆動した後で、所定の回転角度分回転されてもよい。一例では、回転は処理対象物の中心軸周りなされてよい（矢印１６２４）。
【００５６】
図２５の走査システムは、２つの絶縁板が互いから垂直間隔を置いて設けられているものとして示されているが、他の実施形態も可能である。例えば図２２に示すように、走査システムが３つの絶縁板を利用して形成され、これにより２つの間隙が設けられていてもよい。加えて、別の形状（例えば図２４Ａ-Ｃに示すようなもの）を走査システムに利用することもできる。さらに、これら図面に示すパターンを複製して、多数の間隙を処理対象物の幅または長さ方向に設けることもできる。一部の実施形態では、全ての間隙が生じる角度分布が同じであってもよい（例えば図１５から図１６に示すようなもの）。他の実施形態としては、間隙により＋／−θ度という反対の分布が生じてもよい（例えば図２２から図２３に示すようなもの）。他の実施形態においては、間隙それぞれが異なる角度分布生じてもよい。この実施形態では、処理対象物が経る最後の角度分布は、様々な角度分布を合計したものとなる。
【００５７】
図２７を参照すると、図２５における走査システム１６０２が示されている。図２５と比較すると、図２７の走査システム１６０２は、間に複数の間隙１７０３−１、１７０３−２、…、１７０３−ｎを画定する複数の絶縁体１７０２−１、１７０２−２、１７０２−３、…、１７０２−（ｎ−１）、および１７０２−ｎを含んでいる。走査システムは、処理対象物１３８に対して複数の絶縁体１７０２−１、１７０２−２、１７０２−３、…、１７０２−（ｎ−１）、および１７０２−ｎを駆動して、複数の間隙１７０３−１、１７０３−２、…、１７０３−ｎに処理対象物１３８を通過させる。
【００５８】
間隙角度（Ψ）の変更は、間隙間隔を変更することにより、または、垂直間隔（Ｚ２−Ｚ１）を変更することにより行うことができる。間隙角度の変更により、中央角度が影響される場合がある。角度分布の変更は、絶縁体の高さ（Ｚ１）の変更、または、間隙間隔の変更により行うことができる。これら３つのパラメータ（Ｚ２、Ｚ１、よび間隙間隔）全てを変更することで、所望の角度分布または角度広がりを有する所望の中央角度を生成することができる。
【００５９】
加えて、絶縁体２５２および２５４を冷却すると好適である。一部の実施形態では、これら絶縁体は、埋め込みチャネルを有してよく、ここに流体（液体または気体等）を流して放熱することもできる。他の実施形態では、絶縁体を良好な熱導体として、熱シンクに接触させることもできる。
【００６０】
上述したように、シースを変形させて、様々なプラズマ処理ステップを実行することができる。例えば、堆積またはエッチングにおいてこれらの技術を利用することができる。例えば堆積に関しては、半導体プロセスにおいて、高いアスペクト比の間隙にコンフォーマルな（つまり等しい厚みの）膜を堆積する必要がある場合が多い。
【００６１】
このプロセスにおいては、プラズマから材料を処理対象物の表面に堆積させて、処理対象物の上部に膜を形成する。これを複数回繰り返すことで、異なる厚みの膜を形成することもできる。三次元のフィーチャの堆積は、フィーチャの表面が処理対象物の上面に対して垂直方向となるために、より難しくなる。アスペクト比が大きくなると、堆積も益々難しくなる。アスペクト比は、特定のフィーチャ（スペーサ、トレンチ等）の深さ（または高さ）を幅で除算した値で定義される。デバイスの形状が小さい場合は、高アスペクト比の空間（３.０：１を超えるものを高アスペクト比と定義する）を空隙なく充填することは、既存の堆積プロセスにおける制約から、いっそう難しくなる。
【００６２】
トレンチおよびスペーサにライナーを形成することも、これらの難しいプロセスの一例である。低誘電率の膜を銅のダマシンスタックに集積する際の主要な課題は、多孔質の誘電膜と、トレンチにおける導電性の銅の拡散障壁（特に側壁）との間の界面の封止である。ライナーの形成には、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を利用することもできる。しかし、見通し線のプロセスの性能は、三次元のフィーチャのアスペクト比に制約を受ける。アスペクト比が高くなると、封止プロセスのカバー範囲および性能が低下する。
【００６３】
内張りトレンチ（lining trenches）は、従来のＰＥＣＶＤプロセスに対する修正が必要となるプラズマ処理の一例にすぎない。ドーピングされた（ホウ素またはリンをドーピングされた）シリコン膜を成膜して三次元素子を形成する、という別の方法も可能である。また別の方法としては、空隙を相互接続レベルで形成する、というものもある。
【００６４】
図２８ｂ−図２８ｃは、本開示に記載するＰＥＣＶＤプロセスを利用してコンフォーマルに堆積することのできる様々な三次元のフィーチャを示す。図２８ａは、従来のフラットな処理対象物の表面を示す。このような表面は、全てが処理対象物の表面に対して垂直または略垂直となるイオンまたはニュートラルの堆積には最適である。図２９ａは、最適な堆積のイオンの角度分布を示す。この堆積は、プラズマシースを変化させずに行われる。
【００６５】
図２８ｂは、図２８ｃのトレンチに比べて幅が狭く、深いトレンチを示す。このトレンチは、左の側壁１７２０、右の側壁１７２２、および底面１７２４を有する。均一な被膜または層１７２６を基板表面（基板表面１７２８、側壁１７２０、１７２２、および底面１７２４を含む）に設ける。基板表面１７２８および底面１７２４の被膜には、基板表面１７２８に垂直方向のみに入射するビームのみを利用することができることが明らかである。入射角度は、処理対象物平面１５１に対して垂直な線に対して定義される。従って０度の入射角度とは、処理対象物平面１５１に垂直である。軌跡１７３０は０度の入射角度を有し、軌跡１７３２の入射角度は軌跡１７３４のものより大きい。軌跡１７３４がθ１度の入射角度を有するものとして示されている。
【００６６】
側壁にしっかり均一に材料を堆積するためには、イオンの角度分布を変更する必要がある。入射角度０度のイオン（軌跡１７３０）を利用すると、基板表面１７２８および底面１７２４に材料が堆積される。特定の値より大きい角度を有するイオン（例えば軌跡１７３２を通るもの等）は、側壁１７２０、１７２４の上部のみに材料を堆積させることができるが、これは、基板表面１７２８が遮蔽して、イオンが側壁の下部には到達しないことに起因している。この特定の値より小さい軌跡の入射角度１７３４のイオンは、側壁１７２０、１７２２の全ての箇所に材料を堆積させることができる。従ってフィーチャの深さを変数ｄで表し、フィーチャの幅を変数ｗで表すとき、側壁の底部に材料を堆積することのできる入射角度θ１の最大値は、ｔａｎθ１＝ｗ／ｄ、またはθ１＝ａｒｃｔａｎ（ｗ／ｄ）と定義することができる。
【００６７】
θ１より大きい角度では、側壁の一部のみに材料が堆積されるので、材料層が不均一になる。
【００６８】
図３０のＡは、図２８ｂのフィーチャを示す。様々な点（Ｑ−Ｚ）がフィーチャ内および処理対象物の上に示されている。例えば、Ｑ、Ｒ、Ｓが、フィーチャの左の処理対象物上に示されており、Ｘ、Ｙ、Ｚが、フィーチャの右の処理対象物上に示されている。点Ｔ、Ｗは、フィーチャの側壁に沿って設けられており、点Ｕ、Ｖは、フィーチャの底面に沿って設けられている。
【００６９】
図３０のＢからＦは、様々なタイミング図を示す。上述した間隙を処理対象物に対して走査させて、間隙がフィーチャの左から右に移動するようにする（図３０のＡ参照）。各タイミング図は、時間の関数として堆積される高さを示す。
【００７０】
例えば図３０のＢは、入射角度０度を採用した場合のタイミング図を示す。この実施形態では、材料は、間隙が右に移動する際に、処理対象物の表面に沿って堆積される。開口がフィーチャの真上にある場合（つまり点Ｓ）、堆積の深さは、フィーチャの底面に対応して変化する。間隙が点Ｘの真上にある場合には、今度は堆積が処理対象物の表面の上に行われるので、高さが再度変化する。側壁には入射角度が０度の場合には堆積が行われない。
【００７１】
図３０のＣは、θ１未満の入射角度（逆正接（ｗ／ｄ）で定義される）を採用した場合のタイミング図を示す。この図では、イオンは、処理対象物の間隙の左の部分に到達する。つまり、間隙が点Ｓの真上にある場合には、イオンはＲおよびＳの間の点に方向付けられる。従って図３０のＣの第１の部分が、図３０のＢの遅れたバージョンとなる。イオンが点Ｓに接触する点に間隙が到達すると、間隙がさらに横に移動して、イオンを左の側壁に衝突させて、点ＴおよびＵに到達させる。入射角度はθ１より小さいので、全側壁に対して堆積が行われる。間隙がさらに右に移動すると、最終的には処理対象表面（つまり点Ｘ）がイオンを遮るようになるためにイオンがフィーチャに堆積を続けることができなくなる。この点においては、イオンは処理対象物の上面には堆積をし続け、これも図３０のＢの遅れたバージョンに対応する。イオンは左に傾いているために、右の側壁には堆積は行われない。
【００７２】
図３０のＤは、入射角度θ１を採用した場合のタイミング図を示す。この図は図３０のＣによく似ているが、幾つかの重要な違いもある。先ず、この図はさらに、上面（Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｘ、Ｙ、Ｚ）が遅れている。さらに、入射角度が上がったことに起因して、上面（点Ｘ）に遮られる前に、イオンがフィーチャの底部（点Ｕ）に到達しなくなっている。この結果、底面および右の側壁に対して堆積がなされない。
【００７３】
図３０のＥは、−θ１度を超える負の入射角度のタイミング図を示している。この図は図３０のＣに対応しており、イオンが全側壁およびフィーチャの底部の一部にも到達している。イオンは直下および右に向けられているので、右の側壁には堆積されるが、左の側壁には堆積されない。
【００７４】
図３０のＦは、−θ１度よりも負である入射角度のタイミング図を示している。この図においては、イオンはフィーチャの底面には到達せず、右の側壁の一部のみに堆積される。
【００７５】
正確な範囲の入射角度を選択することにより、三次元のフィーチャに所望の堆積を行うことができる。図３０のＢからＦは例示にすぎず、点Ｑ−Ｚの位置は、単に入射角度を変化させた場合の効果を例示することを目的としている。
【００７６】
図２８ｃは、図２８ｂと比べて幅が広く、浅いトレンチを示す。このトレンチは、左の側壁１７４０、右の側壁１７４２、および底面１７４４を有する。均一な被膜または層１７４６を基板表面（基板表面１７２８、側壁１７４０、１７４２、および底面１７４４を含む）に塗布する。以下に示すように、側壁にしっかり均一に材料を堆積するためには、イオンの角度分布を変更する必要がある。入射角度０度のイオン（軌跡１７５０）は、基板上および底面に材料を堆積させる。約７０度より大きい入射角度を有するイオン（例えば軌跡１７５２を通るもの等）は、側壁１７４０、１７４２の上部のみに材料を堆積させることができるが、これは、基板表面１７２８が遮蔽して、イオンが側壁の下部には到達しないことに起因している。比較的小さい入射角度（軌跡１７５４）のイオンは、側壁１７４０、１７４２および底面１７４４の全ての箇所に材料を堆積させることができる。従ってフィーチャの深さを変数ｄで表し、フィーチャの幅を変数ｗで表すとき、側壁の底部に材料を堆積することのできる入射角度θ２の最大値は、ｔａｎθ２＝ｗ／ｄ、またはθ２＝ａｒｃｔａｎ（ｗ／ｄ）と定義することができる。
【００７７】
この場合、幅（ｗ）は幅（ｄ）よりずっと大きいので、θ２＞θ１（図２８ｂ）である。一実施形態では、θ１は３０度であり、θ２は５０度である。従ってより幅の広いイオンの角度分布を利用することができる。
【００７８】
いずれの場合においても、イオンの角度分布の所望の最大値は、堆積させる三次元のフィーチャのアスペクト比に関連している。幅が狭く、深いフィーチャであれば、図２９ｂに示すような小さな角度分布が必要となり、幅が広く、浅いフィーチャであれば、図２９ｃに示すような幅の広い角度分布を利用する必要があろう。
【００７９】
このように、開示した実施形態を利用して、三次元のフィーチャにコンフォーマルに堆積することができる。プラズマシースを操作することで、図２９ｂに示すようなイオンの角度分布を形成することができ、ここでθは堆積させる三次元のフィーチャのアスペクト比に基づいて定義される。図４−図５を参照して記載したように、入力されるイオンの入射角度を操作することで、０度を中心とする、＋／−θ度の角度分布を形成することができる。一部の実施形態では、θは逆正接（ｗ／ｄ）に基づいており、ｗはフィーチャの幅でありｄはフィーチャの深さである。これは、間隙のサイズおよびその処理対象物からの垂直間隔を変更することにより行われ、これは図７から図１０に示したとおりである。
【００８０】
一部の実施形態では、三次元のフィーチャに対する材料の堆積を、空隙を残すように行うことが望ましいことがある。図３１ａは、側壁１９０２、１９０４、および底面１９０５を有する三次元のフィーチャ１９００を示す。材料１９０６は、堆積材料１９０６と底面１９０５との間に空隙１９０８を残すように堆積された。
【００８１】
この構成は、適切にイオンの角度分布を変更することにより可能となる。例えば上述した記載に基づくと、入力されるイオンが処理対象物に対して垂直な入射角度を有すると、底面１９０５を含む全ての水平面に材料が堆積されてしまうので、垂直な入射角度にはしない。さらに、入射角度の小さいイオンは、底面１９０５と、側面１９０２、１９０４の下部とに到達することができる。従って、所望のパターンを得るためには、図３１ｂに示すような異なる角度分布が必要となる。この角度分布は、−θ度および＋θ度をそれぞれ中心とする二相性である。前述したように、好適な角度分布は、フィーチャ１９００のアスペクト比に関連している。この場合に、フィーチャの深さをｄとして、幅をｗとする。さらに、所望の空隙１９０８の高さをｈとする。すると、入射角度は、ｔａｎθ３＝ｗ／（ｄ−ｈ）、またはθ３＝ａｒｃｔａｎ（ｗ／（ｄ-ｈ））が定義する値より小さくてはならない。図３１ｂは、図３１ａに示すパターンを得ることが可能な二相性の角度分布を示している。図２２に示す構成に設けられた絶縁体を利用して、この二相性の角度分布を生成することができる。
【００８２】
上述したように、プラズマシースを操作してその形状を変化させることができる。上述した開示では、特定のシースの形状に基づく時不変の角度分布の利用が示されているが、開示はこの点に限定はされない。例えば、材料を２つの側面に堆積させると、フィーチャの幅は深さより早いレートで低減する。従ってフィーチャのアスペクト比が増加する。従って、この効果を弱めるためには、シースを経時的に操作することで、増加したアスペクト比に基づいて角度分布を低下させるとよい。
【００８３】
従って、三次元のフィーチャをコンフォーマルに堆積させるには、上述したように、最初のアスペクト比に基づいてイオンの角度分布を利用するとよい。材料を側壁と底面とに堆積させると、アスペクト比は必ず増加する。従って、これに対応させて角度分布を低下させる必要がある。このプロセスを繰り返して、側壁および底面に所望の量の材料を堆積させる。上述したように、角度分布は、絶縁体２１２、２１４（図８参照）の分離、または絶縁体２１２、２１４と処理対象物１３８の間の距離（図１０参照）を変化させることにより調節される。この調節は、堆積レートに基づいて継続的に行ってもよいし、必要に応じて別個のステップとして行ってもよい。一部の実施形態では、プラズマパラメータを処理中に変更してもよい。他の実施形態では、注入エネルギーを処理中に変更してもよい。
【００８４】
別の例として、図３１ａに示すフィーチャを例にとる。上述したように、イオンの二相性の角度分布を利用して、底面の上方に間隔を開けられた材料層を生成する。二相性の分布の中央角度は、フィーチャのアスペクト比および所望の空隙の高さに関連している。ひとたび層が形成されると、角度分布を変更することができる。例えば、二相性の２つの中央角度を小さくして、前に堆積された材料の上により多くの材料を堆積させてもよい。このプロセスを、中央角度が０度になるまで繰り返してよい。これにより、図３１ａに示すようにフィーチャに充填を行うことができる。別の実施形態では、材料層を堆積させて、空隙１９０８を形成した後で、従来の入射角度である０度を利用して、前に堆積させた層の上により多くの材料の層を重ねることもできる。
【００８５】
さらに、入射角度を変更させるこの方法の利用法は、コンフォーマルな堆積のみに限られない。そのほうが適切である場合には、不均一なイオン束を生成するようにこの方法を変更することもできる。加えて、変更されたシースの形状に基づく堆積を、他のステップと組み合わせても良い。例えば従来の（直交方向の）堆積を、上述したコンフォーマルな堆積処理の前に、または後に行ってもよい。例えば、図３１ｂに示すイオンの角度分布を利用して、トレンチ内に空隙１９０８を形成する。次いで、従来の直交方向の堆積を行って、被膜を厚くする。または、従来のＰＥＣＶＤを先ず行った後で、指向性の堆積を行うこともできる。
【００８６】
この堆積法は、様々な膜および堆積の前駆体に応用することができる。有機ケイ素の前駆体（メチルシラン、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、オクタメチルテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、およびテトラメチルテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ））を含むがこれらに限られない材料は、ＳｉＣＯＨを堆積させて気孔の封止および空隙の形成を行うために利用することができる。ＳｉＨ４はＳｉＯ２およびＳｉＮのラインおよびスペーサの堆積に利用することができる。有機金属の前駆体を利用して、ライナーおよび拡散障壁をビアおよびライン内に形成することができる。最後に、ＳｉＨ４／Ｂ２Ｈ６／ＰＨ３／ＡｓＨ３の混合物は、三次元堆積に利用することができる。
【００８７】
堆積に加えて、プラズマシースの操作をエッチングプロセスに利用することもできる。プラズマエッチングにおいては、イオンおよびニュートラルを生成および制御することで、エッチングする三次元のフィーチャの側壁のプロフィールに影響を与えることができる。一部の実施形態では、直立（つまり垂直の）側壁が望ましい場合がある。このような構成は、イオンを処理対象物の表面に対して直交方向の異方性エッチングを利用して行うことができる。この種類のエッチングの利用用途には、ゲート積層体、ＢＥＯＬダマシンおよびＦｉｎＦＥＴが含まれる。図３２ａは、直交方向のイオン２０１０によりエッチングされたフィーチャ２００２を示す。基板２００４のエッチングされない各部分は、マスク２０００で保護される。全てのイオンを基板２００４の表面に対して直交に方向付けると、エッチングされたフィーチャ２００２が垂直の側壁を有するようになる。図２９ａは、このフィーチャを作成するために必要なイオンの角度分布を示す。
【００８８】
また、等方性のエッチングが望ましく、通常は湿式化学エッチングにより行われる他の実施形態も可能である（例えば、重ね合わせを向上させるためにエピタキシャル堆積（epi deposition）の前に行われるＳ／Ｄエッチング）。一部の実施形態では、側壁が垂直ではなくてテーパ形状であるトレンチその他の三次元のフィーチャを有することが望ましい場合がある。図３２ｂは、側壁が僅かにテーパ形状であるフィーチャを示している。イオン分布を増加させることにより、マスクの下で側壁を水平方向にエッチングすることができる。
【００８９】
一実施形態では、広い角度拡がりを有するイオン（例えば、図２９ｃに示すような４０を超えるような角度拡がり）は、処理対象物２０２４上に衝撃を与える。これにより、処理対象物２０２４の、マスク２０２０が保護していない全ての領域をエッチングすることができる。広い角度拡がりを利用することにより、最大の入射角度を有するイオン２０３０が、マスク２０２０の下に位置している材料２０２６をエッチングすることができるようになる。マスク２０２０に保護されている基板の小さな楔２０２８がマスクの下に残る。イオンの角度拡がりを大きくして（つまり、最大入射角度を大きくして）、エッチングにおけるマスクの下の材料２０２６の量を増加させることで、テーパの度合いが増す。材料がエッチングにより除去されると、角度分布が低減して、入射角度の最大値が低下する。角度拡がりの一例を図２９ｂに示す。角度拡がりの低減によって、より幅の狭い領域にエッチングに集中させることになる。このプロセスを続けると、角度拡がりが連続して低下して、図２９ａに示すような従来の拡がりに到達する。角度拡がりが経時的に変化するレートによって側壁の形状が決まる。テーパ２０３１は、一部に最初の角度拡がりと角度拡がりが低下するレートとに基づいている。角度拡がりの低下レートが遅い場合には、僅かなテーパ２０３１のフィーチャが得られる。角度拡がりの低下レートが早い場合には、フィーチャのテーパの度合いが大きくなる。
【００９０】
上述したように、この方法を利用することで図３２ｂのテーパ効果を得ることができる。０度を中心とするような角度分布を利用して、角度拡がりを時間の関数として変化させることによって、図３２ｃおよび図３２ｄに示すようなさらなる形状を得ることもできる。例えば、図３２ｂに示すような形状を形成するには、処理を広い角度から始めるとよい。この角度により、材料を側壁の上部付近までエッチングすることができる。トレンチが深くなると、角度拡がりが低下して、結果生じる側壁がテーパ形状になる。図３２ｃは、図３２ｂのフィーチャを形成する際に利用されたものと同様のプロフィールを利用しているが、入射角度が０度のイオンビーム（図２９ａ参照）の利用期間を図３２ｂに示すプロフィールの形成時のこのビームの利用期間よりも短くしたものである。さらに、開始角度分布が、図３２ｂに示す形状を生成する際のものより大きくなっている。図３２ｄのフィーチャは、図２９ｃに示すような４０度を超えるような広い角度拡がりで、角度拡がりを経時的にあまり、またはまったく低下させずに作成されている。
【００９１】
図３３ａは、側壁２１０２のテーパが９０度を超える三次元のフィーチャ２１００を示す。９０度は、処理対象物の表面に垂直である、として定義される。９０度を超えるテーパとは、フィーチャの幅が深さが増すにつれて増すことを示唆している。フィーチャ２１００をこのようにエッチングするためには、図３１ｂに示すようなイオンの角度分布を利用することができる。入射するイオンの二相性の性質によって、それぞれが中央入射角度の一方に略平行であるような２つのエッチングされた領域２１０４、２１０６が生成される。図３３ａでは、入射角度は、フィーチャ２１００の底面の一部２１１０が完全にはエッチングされない程度に十分大きい。このようにして残存することになる部分２１１０の大きさは、入射角度、マスク２１１２の開口の幅、および、フィーチャ２１００の深さの関数である。
【００９２】
例えば、エッチングされた領域の最も内側のエッジは、イオンビームに対して見通し線を有する基板の第１の部分として定義される。これらの位置は、φ１およびφ２で指定される。φ１は、マスクの右隅からｄ＊ｔａｎ（Θ）に等しい距離であるオフセットであり、ｄはフィーチャ２１００の深さであり、Θは入射角度である。マスク２１１２の開口がｗで与えられる場合、ｄ＊ｔａｎ（Θ）がｗ／２を超えると、エッチングされない部分２１１０が存在する。
【００９３】
エッチングされない部分２１１０をなくすためには、０度を中心にする第２の角度分布、または、従来の直交する分布（図２９ａ参照）を、二相性のイオンの角度分布が完了してから利用することができる。このようなフィーチャの例が図３３ｂである。
【００９４】
さらに、エッチング障壁を２層間に利用するオーバエッチングステップを利用してこの構造を得ることもできる。このエッチングプロセスでは、利用されるプラズマでエッチングされない材料を一部に選択する。こうすることでエッチングプロセスがこの層で終わることになる。
【００９５】
他のフィーチャの形状も、図３１ｂに示す二相性のイオン分布を、０度の周りに入射する角度分布（例えば図２９ａ、図２９ｂ、および図２９ｃに示すようなもの）とともに利用することで形成可能である。図３３ｃおよび図３３ｄは、０を中心とする角度分布と二相性の角度分布とを両方利用して経時的に角度分布を変更することで形成することができる２つのフィーチャの形状を示す。例えば、図３３ｃの形状の形成は、先ず、角度拡がりのないエッチング（図２９ａ参照）から始めるとよい。これにより、先行技術におけるような垂直なトレンチが形成される。この後で、幅広い角度拡がりを利用して、材料をエッチングして所望の形状を形成する。図３３ｄに示す形状は、等方性のエッチングを利用して作成することができる。
【００９６】
「入射角度」「入射の角度」といった用語は、本開示では交換可能な用語として利用され、同じ意味を有する。特に、入射角度とは、イオンが処理対象物に衝突するときの角度のことであり、処理対象物の前面が画定する平面１５１に垂直な線からの偏差として計測される。つまり、処理対象物に垂直に衝突するイオンは、０度の入射角度、または入射の角度を有する。
【００９７】
上述したように、処理対象物のフィーチャに対してプラズマ処理を行う方法が提供される。一部の実施形態では、プラズマシースの形状を変更してから、プラズマの材料をフィーチャに堆積させる。さらなる実施形態では、プラズマシースの変更を、フィーチャのアスペクト比に応じて変化させる。また別の実施形態では、プラズマシースの変更を、材料がフィーチャ上に堆積されるにつれて経時的にも変化させることができる。プラズマシースの変更はさらに、処理対象物のエッチングにおいて行ってもよい。プラズマシースを様々に変更させることで、エッチングされるフィーチャの形状およびプロフィールを変化させることができる。
【００９８】
本開示は、ここに記載した特定の実施形態の範囲に限定されない。前述の記載および添付図面を検討した当業者にとっては、本開示から、ここに記載されたものに加えて、他の様々な実施形態および変形例が明らかである。従って、このような他の実施形態および変形例も本開示の範囲に含むことを意図している。さらに、本開示はここでは特定の目的で特定の環境下で特定の実装例で記載されたが、当業者であれば、有用性はこれに限定されず、本開示は多数の環境下で多数の目的で実装しても同様に効果を奏することを理解する。従って、以下に記載する請求項は、ここに記載された開示の全範囲および精神に鑑みて解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８ａ】
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【図２８ｂ】
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【図２８ｃ】
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【図２９ａ】
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【図２９ｂ】
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【図２９ｃ】
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【図３０】
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【図３１ａ】
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【図３１ｂ】
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【図３２ａ】
0005594547.tif 000040
【図３２ｂ】
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【図３２ｃ】
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【図３２ｄ】
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【図３３ａ】
0005594547.tif 000044
【図３３ｂ】
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【図３３ｃ】
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【図３３ｄ】
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