(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプラズマ源からなるマルチゾーンプラズマ源であって、
前記複数のプラズマ源は、入れ子構造でかつ同心状に配置され、
前記各プラズマ源は、
リングプラズマチャンバと、
前記リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線と、
複数のフェライトと、を備え、
前記リングプラズマチャンバは、前記複数のフェライトの各々を貫通しており、
前記同心状に配置された各プラズマ源は、前記各リングプラズマチャンバ内の解離ガスの状態を独立に制御可能な制御部にそれぞれ接続された
マルチゾーンプラズマ源。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ源であって、さらに、
前記リングプラズマチャンバを処理チャンバに結合する複数のプラズマチャンバ流出口を備える、マルチゾーンプラズマ源。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ源であって、
前記リングプラズマチャンバは、処理チャンバ上部に含まれ、さらに、前記処理チャンバ上部に複数の流出口を備える、マルチゾーンプラズマ源。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ源であって、
前記複数の流出口の少なくとも１つは、前記処理チャンバ上部の実質的に中心の位置に配置される、マルチゾーンプラズマ源。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ源であって、さらに、
処理ガス源を前記リングプラズマチャンバに結合する少なくとも１つの処理ガス流入口を備える、マルチゾーンプラズマ源。
【請求項６】
請求項１に記載のプラズマ源であって、さらに、
処理ガスプレナムを備え、
前記処理ガスプレナムは、
処理ガス源に結合された少なくとも１つの処理ガス流入口と、
前記処理ガスプレナムおよび前記リングプラズマチャンバの間に結合された複数の流入口と、を含む、マルチゾーンプラズマ源。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ源であって、
前記複数の流入口は、前記リングプラズマチャンバの周囲に分散されている、マルチゾーンプラズマ源。
【請求項８】
請求項１に記載のプラズマ源であって、
前記フェライトは、前記リングプラズマチャンバの周囲に実質的に均等に分散されている、マルチゾーンプラズマ源。
【請求項９】
請求項１に記載のプラズマ源であって、
前記フェライトは、前記リングプラズマチャンバの周囲に複数のグループに分けて配置される、マルチゾーンプラズマ源。
【請求項１０】
請求項１に記載のプラズマ源であって、
前記リングプラズマチャンバは、略円形、略三角形、略長方形、または、略多角形からなる一群の形状の内の１つである、マルチゾーンプラズマ源。
【請求項１１】
プラズマを生成する方法であって、
処理ガスを、入れ子構造でかつ同心状に配置された複数のリングプラズマチャンバ内に供給する工程と、
前記複数のリングプラズマチャンバの外側に巻かれた各一次巻線に一次電流を流す工程と、
前記一次巻線内に磁界を生成する工程と、
複数のフェライトによって前記磁界を集中させる工程であって、前記各リングプラズマチャンバは、前記複数のフェライトの各々を貫通している、工程と、
前記各リングプラズマチャンバ内の前記処理ガスに二次電流を誘導する工程と、
前記二次電流で前記各リングプラズマチャンバの前記処理ガス内にプラズマを生成する工程と、を備え、
少なくとも、前記各リングプラズマチャンバに供給される前記処理ガスの流量、および前記各リングプラズマチャンバの前記各一次巻線に流される一次電流の大きさを、前記同心状に配置された各リングプラズマチャンバ毎に独立に制御する、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、さらに、
前記複数のリングプラズマチャンバを処理チャンバに結合する複数の流出口を通して前記処理チャンバに中性種およびラジカル種の少なくとも一方を供給する工程を備える、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、さらに、
処理チャンバ上部の複数の流出口を通して前記処理チャンバからプラズマ副生成物および再結合生成物の少なくとも一方を除去する工程を備え、
前記複数の流出口の少なくとも１つは、前記処理チャンバ上部の実質的に中心の位置に配置される、方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、
前記処理ガスを前記各リングプラズマチャンバ内に供給する工程は、前記各リングプラズマチャンバへの少なくとも１つの処理ガス流入口に前記処理ガスを入力する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって、
前記処理ガスを前記各リングプラズマチャンバ内に供給する工程は、前記処理ガスを処理ガスプレナムに入力する工程を含み、
前記処理ガスを前記処理ガスプレナムに入力する工程は、前記処理ガスプレナムおよび前記複数のリングプラズマチャンバの間の複数の流入口に前記処理ガスを分配する工程を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記複数の流入口は、前記各リングプラズマチャンバの周囲に分散されている、方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法であって、
前記フェライトは、前記各リングプラズマチャンバの周囲に実質的に均等に分散されている、方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法であって、さらに、
少なくとも１つの処理監視センサから処理フィードバック信号を受信する工程と、
少なくとも１つの設定値を調整する工程と、を備える、方法。
【請求項１９】
プラズマ処理システムであって、
入れ子構造でかつ同心状に配置された複数のリングプラズマチャンバと、
前記各リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線と、
複数のフェライトであって、前記各リングプラズマチャンバが前記複数のフェライトの各々を貫通している、複数のフェライトと、
前記各リングプラズマチャンバを処理チャンバに結合する複数のプラズマチャンバ流出口と、
少なくとも１つの処理監視センサと、
コントローラと、を備え、
前記コントローラは、
処理ガスを前記各リングプラズマチャンバ内に供給するためのロジックと、
前記各リングプラズマチャンバの外側に巻かれた各一次巻線に一次電流を流すためのロジックと、
前記各一次巻線内に磁界を生成するためのロジックと、
前記各リングプラズマチャンバが前記複数のフェライトの各々を貫通している前記複数のフェライトによって前記磁界を集中させるためのロジックと、
前記各リングプラズマチャンバ内の前記処理ガスに二次電流を誘導するためのロジックと、
前記二次電流で前記各リングプラズマチャンバの前記処理ガス内にプラズマを生成するためのロジックと、
前記少なくとも１つの処理監視センサから処理フィードバック信号を受信するためのロジックと、
少なくとも１つの設定値を調整するためのロジックと、を含み、
前記コントローラは、上記各ロジックを、前記同心状に配置された各リングプラズマチャンバ毎に独立に行なう、プラズマ処理システム。
【請求項２０】
基板を処理するためのプラズマシステムであって、
処理チャンバであって、
底部と、
複数の側壁と、
前記底部に近接する基板支持体と、
前記処理チャンバを囲むように前記側壁と結合されたチャンバ上部と、を有する、処理チャンバと、
前記基板支持体の複数の領域に分散されるように前記チャンバ上部の上に配置された複数のフェライトと、を備え、
前記領域は、前記基板支持体の外部と前記基板支持体の中心部との間に少なくとも伸び、
前記複数のフェライトは、前記処理チャンバの前記チャンバ上部に入れ子構造でかつ同心状に設けられた複数のプラズマ源からなるマルチゾーンプラズマ源において、前記各プラズマ源に対応して設けられ、
前記同心状に配置された複数のプラズマ源の各々に対応する複数の制御部を設け、前記各制御部により、該制御部に接続された前記各プラズマ源を制御するとで、前記各リングプラズマチャンバ内の解離ガスの状態を独立に制御する、プラズマシステム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のプラズマシステムであって、さらに
前記複数のフェライトに電流を供給する電源を備え、
前記複数のフェライトは、前記基板支持体の前記領域に前記電流を集中させる、プラズマシステム。
【請求項２２】
請求項２０に記載のプラズマシステムであって、
前記チャンバ上部は、複数の処理ガス流入口および複数の処理ガス流出口を含み、
前記複数の処理ガス流入口および前記複数の処理ガス流出口は、前記チャンバ上部において分散されている、プラズマシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、プラズマ反応チャンバに関し、特に、ウエハ処理チャンバから分離されたプラズマ反応チャンバのための方法、システム、および、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａは、典型的な平行板容量性プラズマ処理チャンバ１００の側面図である。図１Ｂは、典型的な平行板容量性プラズマ処理チャンバ１００で処理される基板１０２の上面図である。典型的なプラズマ処理チャンバ１００は、上部電極１０４と、処理される基板１０２を支持するための基板支持体１０６とを備える。基板支持体１０６は、底部電極でもあってよい。上部電極１０４は、通例、複数の流入口１０９を備えたシャワーヘッド型の電極である。複数の流入口１０９は、処理チャンバ１００の幅全体にわたって処理ガス１１０を流入させることを可能にする。
【０００３】
典型的な平行板容量性プラズマリアクタ１００は、円形の平面基板を処理するために用いられる。一般に行われる処理は、誘電体エッチングおよびその他のエッチング処理である。かかるプラズマリアクタは、通例、中心からエッジにかけて中性種が不均一になるという問題を抱えている。
【０００４】
これらのシステムは良好に機能するものの、流速、効果的なガスの滞留時間、ならびに、存在する１または複数のガス化学物質、の内の１または複数が基板の中心とエッジとで異なることから起きる中心からエッジへの中性種の不均一性を生じるシステムもある。１または複数のガス化学物質は、ガス相の解離、交換、および、再結合反応によって生じうる。
【０００５】
例えば、処理ガスが処理チャンバの幅にわたって導入されると、プラズマ１１２が上部電極１０４および底部電極１０６の間に形成され、プラズマが形成される。プラズマ１１２内のラジカルおよび中性種が基板１０２の表面と反応することにより、プラズマ副生成物１１８が形成される。プラズマ副生成物１１８は、基板の側方からポンプ１０８内に引き出される。プラズマ副生成物は、１または複数の解離反応（例えば、ＣＦ4＋ｅ-→ＣＦ3＋Ｆ＋ｅ-）、ならびに／もしくは、１または複数のイオン化（例えば、ＣＦ4＋ｅ-→ＣＦ3+＋Ｆ）、ならびに／もしくは、１または複数の励起（例えば、Ａｒ→Ａｒ+＋ｅ-）、ならびに／もしくは、１または複数の付着（例えば、ＣＦ4＋ｅ-→ＣＦ3＋Ｆ-）、ならびに／もしくは、１または複数の二成分反応（例えば、ＣＦ3＋Ｈ→ＣＦ2＋ＨＦ）を含みうる。
【０００６】
プラズマ副生成物１１８は、エッチャント、Ｆ、ＣＦx、ＳｉＦ2、ＳｉＦ4、Ｃｏ、ＣＯ2を含むエッチング副生成物も含みうる。また、エッチング副生成物は、プラズマ１１２内で解離しうる。
【０００７】
プラズマ処理中には、再結合も起きる。再結合は、再結合生成物１２０を生成する。再結合は、通例、プラズマ１１２由来のラジカルおよび中性種が表面（上部電極１０４の下面など）に衝突した時に起きる。次いで、再結合生成物１２０は、プラズマ副生成物１１８と同様に、基板１０２の側方からポンプ１０８内に引き出される。プラズマ再結合生成物１２０は、１または複数の壁反応または表面反応（例えば、Ｆ＋ＣＦ→ＣＦ2、および／または、Ｈ＋Ｈ→Ｈ2、および／または、Ｏ＋Ｏ→Ｏ2、および／または、Ｎ＋Ｎ→Ｎ2）を含みうる。プラズマ再結合生成物１２０は、ＣＦxがチャンバ１００の壁またはその他の内面上にポリマを形成する蒸着も含みうる。
【０００８】
図１Ａでは、単にわかりやすくするために、プラズマ副生成物が、基板１０２の片側から引き出され、再結合生成物１２０が、基板１０２の反対側から引き出されるように図示されていることに注意されたい。実際の実施においては、当業者にとって明らかなように、再結合生成物１２０およびプラズマ副生成物１１８の両方が混ざり合い、ポンプ１０８またはその他の手段に向かって基板１０２の両側から引き出される。
【０００９】
プラズマ処理が行われる際、再結合生成物１２０およびプラズマ副生成物１１８の濃度は、基板１０２の中心からエッジまで変化する。結果として、プラズマ１１２における処理ガス、ラジカル、中性種の濃度も、それに応じて変化する。したがって、プラズマ処理（この例では、エッチング）の効果が、基板１０２の中心からエッジまでで異なったものになる。しかしながら、プラズマを低減または制御するために実装できる多くのチャンバ構成および構造がある。
【００１０】
かかる制御を行った場合、プラズマのラジカルおよび中性種は、基板１０２の中央部分１０２Ａの上のプラズマ処理領域１１４Ａおよび１１６Ａにおける基板１０２の中心で最も濃度が高くなる。さらに、ラジカルおよび中性種の濃度は、基板１０２の中間部分１０２Ｂの上の中間プラズマ処理領域１１４Ｂおよび１１６Ｂで若干低くなる。さらに、ラジカルおよび中性種の濃度は、基板１０２のエッジ部分１０２Ｃの上のエッジプラズマ処理領域１１４Ｃおよび１１６Ｃでさらに希釈されて低くなる。
【００１１】
したがって、プラズマ処理は、基板１０２の中央部分１０２Ａ上の中央プラズマ処理領域１１４Ａおよび１１６Ａで最も速く、それと比較して、基板１０２の中間部分１０２Ｂ上の中間プラズマ処理領域１１４Ｂおよび１１６Ｂでは若干遅く、基板のエッジ部分１０２Ｃ上のエッジプラズマ処理領域１１４Ｃおよび１１６Ｃのプラズマ処理はさらに遅い。これにより、基板１０２の中心からエッジまでの不均一が生じる。
【００１２】
この中心からエッジまでの不均一性は、非常に大きいアスペクト比を有する小型製品用プラズマ処理チャンバにおいて悪化する。例えば、非常に大きいアスペクト比とは、基板の幅Ｗがプラズマ処理領域の高さＨの約４倍以上である場合として定義される。プラズマ処理領域のアスペクト比が非常に大きいと、プラズマ処理領域１１４Ａ〜１１６Ｃにおけるプラズマ副生成物１１８および再結合生成物１２０の濃度がさらに高くなる。
【００１３】
この中性種の中央からエッジまでの不均一性は、中央からエッジまでのプロセスの不均一性の唯一の原因ではないが、多くの誘電体エッチングの応用例において大きく寄与している。具体的には、ゲートまたはビット線のマスク開口、低誘電率薄膜上のフォトレジストストリップ、高選択性のコンタクト／セルおよびビアのエッチングなど、中性種に依存する処理は、特に、これらの影響を受けやすい場合がある。ウエハ誘電体エッチングに用いられるものに加えて、他の平行板プラズマリアクタでも、同様の問題が起こりうる。
【００１４】
上記に鑑みて、プラズマエッチング処理における中央からエッジまでの均一性を改善することが求められている。
【発明の概要】
【００１５】
概して、本発明は、分散型マルチゾーンプラズマ源を提供することによって、これらの要求を満たす。本発明は、処理、装置、システム、コンピュータ読み取り可能な媒体、または、デバイスなど、種々の形態で実施できることを理解されたい。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。
【００１６】
一実施形態は、プラズマ源を提供しており、プラズマ源は、リングプラズマチャンバと、リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線と、複数のフェライトとを備え、リングプラズマチャンバはフェライトの各々を貫通している。
【００１７】
プラズマチャンバは、さらに、プラズマチャンバを処理チャンバに結合する複数のプラズマチャンバ流出口を備えてよい。プラズマチャンバは、処理チャンバ上部に含まれ、さらに、処理チャンバ上部に複数の流出口を備えてよい。流出口の少なくとも１つは、処理チャンバ上部の実質的に中心の位置に配置されてよい。
【００１８】
プラズマチャンバは、さらに、処理ガス源をプラズマチャンバに結合する少なくとも１つの処理ガス流入口を備えてよい。プラズマチャンバは、さらに、処理ガスプレナムを備えてもよい。処理ガスプレナムは、さらに、少なくとも１つの処理ガス流入口を備えてよく、少なくとも１つの処理ガス流入口は処理ガス源に結合されており、処理ガスプレナムとプラズマチャンバとの間には複数の流入口が結合されている。流入口は、リングプラズマチャンバの周囲に分散されてよい。
【００１９】
フェライトは、リングプラズマチャンバの周囲に実質的に均等に分散されてよい。フェライトは、リングプラズマチャンバの周囲に複数のグループに分けて配置されてよい。
【００２０】
リングプラズマチャンバは、略円形、略三角形、略長方形、または、略多角形からなる一群の形状の内の１つであってよい。
【００２１】
別の実施形態は、プラズマを生成する方法を提供する。方法は、処理ガスをリングプラズマチャンバ内に供給する工程と、リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線に一次電流を印加する工程と、一次巻線内に磁界を生成する工程と、を備える。複数のフェライトが、磁界を集中させる。リングプラズマチャンバは、フェライトの各々を貫通している。リングプラズマチャンバ内の処理ガスに二次電流が誘導され、二次電流でリングプラズマチャンバの処理ガス内にプラズマが生成される。
【００２２】
方法は、さらに、プラズマチャンバを処理チャンバに結合する複数の流出口を通して処理チャンバに中性種およびラジカル種の少なくとも一方を供給する工程を備えてもよい。方法は、さらに、処理チャンバ上部の流出口を通して処理チャンバからプラズマ副生成物および再結合生成物の少なくとも一方を除去する工程を備えてもよく、流出口の少なくとも１つは、処理チャンバ上部の実質的に中心の位置に配置される。
【００２３】
処理ガスをリングプラズマチャンバ内に供給する工程は、リングプラズマチャンバへの少なくとも１つの処理ガス流入口に処理ガスを入力する工程を含んでよい。処理ガスをリングプラズマチャンバ内に供給する工程は、処理ガスを処理ガスプレナムに入力する工程を含んでもよく、処理ガスを処理ガスプレナムに入力する工程は、処理ガスプレナムおよびプラズマチャンバの間の複数の流入口に処理ガスを分配する工程を含む。流入口は、リングプラズマチャンバの周囲に分散されてよい。方法は、さらに、少なくとも１つの処理監視センサから処理フィードバック信号を受信する工程と、少なくとも１つの設定値を調整する工程と、を備えてもよい。
【００２４】
別の実施形態は、プラズマ処理システムを提供する。システムは、リングプラズマチャンバと、リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線と、複数のフェライトであって、リングプラズマチャンバが複数のフェライトの各々を貫通している、複数のフェライトと、プラズマチャンバを処理チャンバに結合する複数のプラズマチャンバ流出口と、少なくとも１つの処理監視センサと、を備える。システムは、さらに、コントローラを備え、コントローラは、処理ガスをリングプラズマチャンバ内に供給するためのロジックと、リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線に一次電流を印加するためのロジックと、一次巻線内に磁界を生成するためのロジックと、リングプラズマチャンバが複数のフェライトの各々を貫通している複数のフェライトによって磁界を集中させるためのロジックと、リングプラズマチャンバ内の処理ガスに二次電流を誘導するためのロジックと、二次電流でリングプラズマチャンバの処理ガス内にプラズマを生成するためのロジックと、少なくとも１つの処理監視センサから処理フィードバック信号を受信するためのロジックと、少なくとも１つの設定値を調整するためのロジックと、を備える。
【００２５】
別の実施形態は、基板を処理するためのプラズマシステムを提供する。プラズマシステムは、処理チャンバと複数のフェライトとを備える。処理チャンバは、底部と、複数の側壁と、底部に近接する基板支持体と、処理チャンバを囲むように側壁と結合されたチャンバ上部と、を備える。フェライトは、基板支持体の複数の領域に分散されるように、チャンバ上部の上に配置され、領域は、基板支持体の外部と基板支持体の中心部との間に少なくとも伸びる。
【００２６】
プラズマシステムは、さらに、フェライトに電流を供給する電源を備えてもよく、フェライトは、基板支持体の領域に電流を集中させる。チャンバ上部は、複数の処理ガス流入口と、複数の処理ガス流出口とを備えてよい。複数の処理ガス流入口および複数の処理ガス流出口は、チャンバ上部において分散されている。
【００２７】
本発明のその他の態様および利点については、本発明の原理を例示した添付図面を参照しつつ行う以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
添付の図面を参照して行う以下の詳細な説明から、本発明を容易に理解することができる。
【００２９】
【図１Ａ】典型的な平行板容量性プラズマ処理チャンバの側面図。
【００３０】
【図１Ｂ】典型的な平行板容量性プラズマ処理チャンバで処理される基板の上面図。
【００３１】
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従って、プラズマ源を示す斜視図。
【００３２】
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従って、プラズマ源を示す上面図。
【００３３】
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に従って、プラズマ源の２Ｃ−２Ｃの部分を示す断面図。
【００３４】
【図２Ｄ】本発明の一実施形態に従って、プラズマ源を示す斜視断面図。
【００３５】
【図２Ｅ】本発明の一実施形態に従って、処理チャンバに取り付けられたプラズマ源を示す斜視図。
【００３６】
【図２Ｆ】本発明の一実施形態に従って、処理チャンバに取り付けられたプラズマ源２００を示すさらなる斜視図。
【図２Ｇ】本発明の一実施形態に従って、処理チャンバに取り付けられたプラズマ源２００を示すさらなる斜視図。
【００３７】
【図２Ｈ】本発明の一実施形態に従って、処理チャンバ２３０に取り付けられたプラズマ源を示す別の斜視図。
【００３８】
【図２Ｉ】本発明の実施形態に従って、複数のプラズマチャンバ流出口を示す断面図。
【００３９】
【図２Ｊ】本発明の実施形態に従って、複数のプラズマチャンバ流出口を処理チャンバ側から示した図。
【００４０】
【図３Ａ】本発明の一実施形態に従って、別のプラズマ源を示す斜視図。
【００４１】
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源を示す上面斜視図。
【００４２】
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源を示す底面斜視図。
【００４３】
【図３Ｄ】本発明の一実施形態に従って、別のマルチゾーンプラズマ源を示す上面斜視図。
【００４４】
【図３Ｅ】本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源を示す底面斜視図。
【００４５】
【図４Ａ】本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源を示す概略図。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源を示す概略図。
【００４６】
【図５】本発明の一実施形態に従って、任意選択的なプラズマ制限部の様々なサイズに対する流量および圧力を示すグラフ。
【００４７】
【図６Ａ】本発明の一実施形態に従って、変圧器の一例を示す概略図。
【００４８】
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に従って、プラズマ源内のフェライトおよびプラズマチャンバの１つのリングを示す概略図。
【００４９】
【図７】本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源内のフェライトおよびプラズマチャンバの１つのリングを示す電気接続図。
【００５０】
【図８】本発明の一実施形態に従って、電源を示す電気接続図。
【００５１】
【図９Ａ】本発明の一実施形態に従って、プラズマ源からの流れを示す図。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態に従って、プラズマ源からの流れを示す図。
【図９Ｃ】本発明の一実施形態に従って、プラズマ源からの流れを示す図。
【００５２】
【図１０】本発明の一実施形態に従って、本明細書に記載のプラズマ源の作動時に実行される方法動作を示すフローチャート。
【００５３】
【図１１】本発明の一実施形態に従って、本明細書に記載のプラズマ源の内の１または複数を含む統合システムを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
ここで、分散型マルチゾーンプラズマ源システム、方法、および、装置のためのいくつかの代表的な実施形態を記載する。当業者にとって明らかなように、本発明は、本明細書に記載する具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施可能である。
【００５５】
図２Ａは、本発明の一実施形態に従って、プラズマ源２００を示す斜視図である。プラズマ源２００は、処理ガス流入口２０６、複数のフェライト２０４、プラズマ源上部２０８、および、チャンバ上部２０２を備える。プラズマ源２００の要素２０２〜２０８の具体的な配置は、図示したものから変更されてもよいことを理解されたい。例えば、チャンバ上部２０２およびプラズマ源上部２０８は、処理チャンバ２３０の単一のカバーに一体化されてもよい。
【００５６】
図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って、プラズマ源２００を示す上面図である。図２Ｃは、本発明の一実施形態に従って、プラズマ源２００の２Ｃ−２Ｃの部分を示す断面図である。図２Ｄは、本発明の一実施形態に従って、プラズマ源２００を示す斜視断面図である。図２Ｅは、本発明の一実施形態に従って、処理チャンバ２３０に取り付けられたプラズマ源２００を示す斜視図である。処理ガスプレナム２１２が、処理ガス流入口２０６から供給される処理ガス用の分配プレナムとして図示されている。
【００５７】
処理ガス１１０が、処理ガスプレナム２１２への流入口２０６に流入する。処理ガスプレナム２１２は、流入口２１２Ａに処理ガス１１０を分配する。流入口ト２１２Ａは、処理ガス１１０をプラズマチャンバ２１０内に方向付ける。処理ガス流入口２１２Ａは、プラズマチャンバ流出口２２０と整列されてもよいし、オフセットされてもよい。処理ガス流入口２１２Ａおよび／またはプラズマチャンバ流出口２２０は、フェライト２０４の間に配置されてもよいし、フェライトと整列されてもよいし、それらを組み合わせた配置であってもよい。
【００５８】
フェライト２０４は、選択された間隔でプラズマチャンバ２１０の周りを囲む。フェライト２０４は、各フェライトの中心に近接する電界を、プラズマチャンバ２１０内の対応する点にプラズマを支持するのに十分な強さにするために、十分な磁界を集中させる。
【００５９】
フェライト２０４は、略正方形として示されているが、以下に示すように、その他の形状であってもよい。フェライト２０４は、複数の部品２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃ、２２４Ｄで形成されているよう図示されているが、１または複数の部品で形成されうる。複数のフェライト部品２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃ、２２４Ｄは、各フェライト２０４の中心に近接する電界を集中させるように実質的に隣接している。図に示すように、フェライト２０４は、チャンバ上部２０２に分散されている。処理チャンバ２３０は、側壁２３０’および底部２３０’’を有する。基板支持体１０６は、底部２３０’’の上に配置されるか、近接または隣接して配置される。
【００６０】
図に示すように、プラズマチャンバ流出口２２０は、プラズマチャンバ２１０をチャンバ上部２０２の下の処理チャンバ２３０に結合する。プラズマチャンバ流出口２２０は、プラズマおよび／またはラジカルおよび／または中性種をプラズマチャンバ２１０から処理チャンバ２３０に送る。
【００６１】
任意選択的なプラズマ制限部２１４も図示されている。任意選択的なプラズマ制限部２１４は、プラズマチャンバ２１０および処理チャンバ２３０の間の所望の圧力差を提供するために利用できる。また、任意選択的なプラズマ制限部２１４は、十分に小さくてもよい、および／または、プラズマがプラズマチャンバ２１０から処理チャンバ２３０に通過するのを実質的に防ぐようにバイアスされてもよい。さらに、プラズマ制限部は、プラズマチャンバ２１０からイオンを引き出して、処理チャンバ内へ、次いでウエハ上へとイオンを引き込むために、バイアスされうる。例として、任意選択的なプラズマ制限部２１４は、プラズマシース厚さの２倍以下の直径を有しうるため、プラズマシースは、プラズマが任意選択的なプラズマ制限部を通過するのを防ぐことができる。任意選択的なプラズマ制限部２１４は、約０．１ｍｍから約２．０ｍｍの間で選択された直径（例えば、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ）を有しうる。任意選択的なプラズマ制限部２１４のアスペクト比を利用して、プラズマ制限部の効果を調節できることに注意されたい。例として、より高いアスペクト比（すなわち、長さ／幅）のプラズマ制限部２１４は、プラズマを実質的に制限しつつ、中性種またはラジカル種の移動への影響が最小限でありうる。また、より大きい直径の流出オリフィスを用いてもよいことを理解されたい。例えば、任意選択的なプラズマ制限部２１４は省かれてもよく、効果的な制限部は、プラズマチャンバ流出口２２０の幅である。プラズマチャンバ流出口２２０の幅は、プラズマチャンバ２１０および処理チャンバ２３０の両方の圧力を実質的に等しくするのに十分なほど実質的に広くてよい。
【００６２】
図２Ｉは、本発明の実施形態に従って、複数のプラズマチャンバ流出口２２０を示す断面図である。図２Ｊは、本発明の実施形態に従って、複数のプラズマチャンバ流出口２２０を処理チャンバ側から示した図である。プラズマチャンバ流出口２２０は、所望の幅を有する略長方形の断面形状を持つ真っ直ぐな略円筒形であってよい。プラズマチャンバ流出口２２０は、任意選択的な円錐台形状２２０Ａを含んでもよい。任意選択的な円錐台形状２２０Ａは、プラズマチャンバ流出口２２０からの流れの円滑化および／または流れの分散を実現しうる。プラズマチャンバ流出口２２０は、その他の任意選択的な形状を備えてもよい。例として、プラズマチャンバ流出口２２０は、より長い幅の同じ形状２２０Ｂを備えてもよいし、より狭い幅の同じ形状２２０Ｆを備えてもよい。プラズマチャンバ流出口２２０は、任意選択的な湾曲流出口すなわちボウル形流出口２２０Ｃ、２２０Ｅを含んでもよい。任意選択的な湾曲すなわちボウル形流出口２２０Ｃ、２２０Ｅは、流出口２２０Ｃのように幅の最も広い箇所に開口部を有してもよいし、流出口２２０Ｅのように幅の最も広い箇所よりも狭い箇所に開口部を有してもよい。任意選択的な円錐台形状は、円錐台形状２２０Ｄであってもよい。
【００６３】
任意選択的なプラズマ制限部は、任意選択的なプラズマ制限部２１４のように、流出口２２０の長さ方向に沿って実質的に中心に配置されてよい。あるいは、任意選択的なプラズマ制限部は、任意選択的なプラズマ制限部２１４’のように、実質的に流出口２２０のプラズマチャンバ２１０側の端部に配置されてもよい。あるいは、任意選択的なプラズマ制限部は、任意選択的なプラズマ制限部２１４’’のように、実質的に流出口２２０の処理チャンバ２３０側の端部に配置されてもよい。任意選択的なプラズマ制限部２１４は、流出口２２０のプラズマチャンバ２１０側の端部および処理チャンバ２３０側の端部の間で流出口２２０の長さ方向に沿って任意の位置に配置できることを理解されたい。
【００６４】
図２Ｊに示すように、プラズマチャンバ流出口２２０は、任意の適切な形状であってよい。例として、略円形２２０、略楕円形２２０Ｈ、略長方形２２０Ｉ、２２０Ｊ、または、その他の幾何学的形状（例えば、三角形２２０Ｋ、任意の数の辺を持つ多角形２２０Ｌ）が挙げられる。プラズマチャンバ流出口２２０は、実質的に尖った頂点を有してもよいし（２２０Ｉ、２２０Ｋ、２２０Ｌ）、実質的に曲線状の頂点および／または辺を有してもよい（２２０Ｊ、２２０Ｍ、２２０Ｎ）。複数の形状の組み合わせが、プラズマチャンバ流出口２２０に備えられてもよい。例として、任意選択的な円錐台形状２２０Ａは、略円形２２０Ａではなく、より楕円形の形状２２０Ａ’を有してもよい。
【００６５】
チャンバ上部２０２は、さらに、１または複数の流出口２３４を備えうる。流出口２３４は、低圧源（例えば、真空ポンプ）に結合される。流出口２３４は、低圧源が、処理チャンバ２３０の中心付近からプラズマ副生成物１１８および再結合生成物１２０を引き出すことを可能にする。結果として、プラズマ副生成物１１８および再結合生成物１２０は、処理チャンバ内でプラズマ４１０とプラズマによって生成される中性種４１２とを妨げない。
【００６６】
処理チャンバ２３０は、ロードポート２３２と、処理される基板を支持するための支持構造とを備える。当業者に周知のように、その他の特徴が、処理チャンバ２３０に備えられてもよい。
【００６７】
図２Ｆおよび図２Ｇは、本発明の一実施形態に従って、処理チャンバ２３０に取り付けられたプラズマ源２００を示すさらなる斜視図である。さらに詳細に説明するために、図面では、プラズマ源上部２０８が持ち上げられ（図２Ｆ）、取り除かれている（図２Ｇ）。プラズマチャンバ２１０は、プラズマ源上部２０８または処理チャンバ２３０とは異なる材料で構成されうる。例として、プラズマチャンバ２１０は、セラミックであってよく、プラズマ源上部２０８または処理チャンバ２３０は、セラミック、金属（例えば、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼など）であってよい。スロット２２６Ａおよび２２６Ｂが、フェライト２０４の支持および設置のために設けられている。
【００６８】
図２Ｇに示すように、フェライト２０４は、プラズマチャンバ２１０の外側の周りを囲んでいる。プラズマチャンバ２１０は、セラミックまたはその他の誘電材料（例えば、石英、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、および／または、同様の材料、ならびに、これらの組み合わせ）などの誘電体で形成されてよい。
【００６９】
図２Ｈは、本発明の一実施形態に従って、処理チャンバ２３０に取り付けられたプラズマ源２００を示す別の斜視図である。図２Ｈに示すように、一次導体２４０が、プラズマチャンバ２１０の周囲に巻かれている。一次導体２４０は、後に図７でより詳細に説明するように、誘電素子の一次巻線である。一次導体２４０は、プラズマチャンバ２１０の周りに１または複数回巻かれている。ここに示すように、一次導体２４０は、プラズマチャンバ２１０の周りに２回巻かれているが、３以上であってもよい。
【００７０】
図３Ａは、本発明の一実施形態に従って、別のプラズマ源３００を示す斜視図である。プラズマ源３００は、選択された間隔でプラズマチャンバを囲む複数のフェライト要素２０４を有するプラズマチャンバ２１０を備える。この例において、フェライト要素２０４は、実質的に等間隔でプラズマチャンバを囲んでいるが、異なる間隔であってもよい。
【００７１】
プラズマチャンバ２１０は、略円形、または、この例におけるように、５つの辺を有する幾何学的形状であってよい。同様に、プラズマチャンバ２１０は、円形または３以上の辺を持つ幾何学的形状であってよい。また、プラズマチャンバ２１０は、略長方形または略円形または丸みを帯びた断面形状を有してよいことに注意されたい。プラズマチャンバ２１０の内面は、滑らかであり、任意の尖った（例えば、略直角またはより鋭角の）縁部または角部を持たなくてよい。例として、内側の角部は、比較的大きい半径（例えば、プラズマチャンバの断面の半径の約１／２から約２倍の間）を有する丸みを帯びた輪郭を有しうる。図では、単一の処理ガス流入口２０６がプラズマチャンバ２１０に結合されているが、プラズマチャンバに処理ガスを供給するために２以上の処理ガス流入口を利用できることにも注意されたい。
【００７２】
図３Ｂは、本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源３２０を示す上面斜視図である。マルチゾーンプラズマ源３２０は、例えば入れ子になったリング内に、複数の個別の同心プラズマチャンバ３１０Ａ〜３１０Ｄを備える。同心プラズマチャンバ３１０Ａ〜３１０Ｄの各々は、対応するフェライトのセット２０４Ａ〜２０４Ｄを有する。
【００７３】
図３Ｃは、本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源３２０を示す底面斜視図である。チャンバ上部２０２は、複数の処理流出口３０４Ａ〜３０４Ｅおよび複数のプラズマ流出口２２０Ａ〜２２０Ｄを有する。複数のプラズマ流出口２２０Ａ〜２２０Ｄは、対応するプラズマチャンバ３１０Ａ〜３１０Ｄに結合されている。
【００７４】
図３Ｄは、本発明の一実施形態に従って、別のマルチゾーンプラズマ源３３０を示す上面斜視図である。図３Ｅは、本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源３３０を示す底面斜視図である。マルチゾーンプラズマ源３３０は、複数の同心プラズマチャンバ３１０Ａ〜３１０Ｅを備える。同心プラズマチャンバ３１０Ａ〜３１０Ｅの各々は、対応するフェライトのセット２０４Ａ〜２０４Ｅを有する。
【００７５】
図によると、隣接するプラズマチャンバ３１０Ａ〜３１０Ｅのフェライト２０４Ａ〜２０４Ｅは、領域３３２Ａ〜３３２Ｄに示すように若干重なっていてよい。例として、フェライト２０４Ｂの内側の縁部は、領域３３２Ａにおいてフェライト２０４Ａの外側の縁部と重なっている。同様に、フェライト２０４Ｂの外側の縁部は、領域３３２Ｂにおいてフェライト２０４Ｃの内側の縁部と重なっている。フェライト２０４Ａ〜２０４Ｅの重なりによって、マルチゾーンプラズマ源３３０内に同心プラズマチャンバ３１０Ａ〜３１０Ｅをより密集させて収容することができる。したがって、同心リング３１０Ａ〜３１０Ｄを４つだけ有する図３Ｂおよび図３Ｃの重なりのないフェライト実施形態と同じ直径に、より多くの同心リング３１０Ａ〜３１０Ｅ（例えば、５つの同心リング）を備えることが可能になる。後述するように、各リング３１０Ａ〜３１０Ｅは、バイアス、ガス流量、濃度、ＲＦ電力などが個別に制御されうる。したがって、より多くの同心リング３１０Ａ〜３１０Ｅを設ければ、処理チャンバ２３０内の基板１０２の直径にわたって処理をより微細に調整制御することができる。
【００７６】
フェライト２０４Ａ〜２０４Ｅは、任意選択的に、マルチゾーンプラズマ源３３０の複数の放射状部分（すなわち、パイの一切れの形状）３３４Ａ〜３３４Ｌ内に配置されてよい。後述するように、各放射状部分３３４Ａ〜３３４Ｌは、バイアス、ガス流量、濃度などが個別に制御されうる。したがって、放射状部分３３４Ａ〜３３４Ｌは、さらに、処理チャンバ２３０内の基板１０２にわたって放射状に、処理を微細に調整制御することを可能にする。
【００７７】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の一実施形態に従って、マルチゾーンプラズマ源３００、３２０を示す概略図である。チャンバ上部２０２は、マルチゾーンプラズマ源３００、３２０を備える。処理チャンバ２３０は、側壁２３０’および底部２３０’’を有する。基板支持体１０６は、底部２３０’’の上に配置されるか、近接または隣接して配置される。処理流出口３０４Ａ〜３０４Ｅは、基板１０２の幅Ｗにわたって実質的に均等にプラズマ副生成物１１８および再結合生成物１２０を引き出す。結果として、プラズマ副生成物１１８および再結合生成物１２０は、プラズマ４１０とプラズマによって生成される中性種４１２とを妨げない。したがって、中性種４１２は、基板１０２の幅にわたって実質的に均一に分散される。中性種４１２は、基板１０２の表面と反応する。中性種４１２が基板１０２の幅にわたって実質的に均一に分散されるので、処理チャンバ２３０内で提供されるプラズマ処理（例えば、エッチング、ストリッピング、または、その他のプラズマ処理）の中央からエッジへの不均一性も実質的に排除される。
【００７８】
コントローラ４２０は、各リング３１０Ａ〜３１０Ｅのための対応する制御部４２２Ａ〜４２２Ｅ（例えば、ソフトウェア、ロジック、設定値、レシピなど）を備える。処理監視センサ４２４、４２６が、処理フィードバックを提供するためにコントローラ４２０に接続されてもよい。制御部４２２Ａ〜４２２Ｅは、バイアス信号、電力、周波数、処理ガス１１０の圧力、流量、および、濃度などについて、各リング３１０Ａ〜３１０Ｅを別個に制御できる。したがって、処理チャンバ２３０内の基板１０２の直径にわたって解離ガスの放射状のプロファイル制御を提供する。
【００７９】
複数のプラズマチャンバ３１０Ａ〜３１０Ｅの各々を独立的に制御することによって、処理チャンバ２３０の対応する領域内の処理を操作することができる。
【００８０】
同様に、複数の放射状部分３３４Ａ〜３３４Ｌの各々は、複数のプラズマチャンバ３１０Ａ〜３１０Ｅの各放射状部分を独立的に制御して、処理チャンバ２３０の対応する領域内の処理を操作することを可能にする。例えば、プラズマチャンバ３１０Ｂ内の処理ガス１１０の流量および圧力のプロセス変数設定値が、対応する制御部４２２Ｂに入力される。処理監視センサ４２４、４２６の内の少なくとも一方は、対応する制御部４２２Ｂに入力されるプロセス測定値を提供する。処理監視センサ４２４、４２６から入力されたプロセス測定値、ならびに、ロジックおよびソフトウェアに基づいて、対応する制御部４２２Ｂは、フェライト３１０ＢへのＲＦ電力、ならびに、プラズマチャンバ３１０Ｂ内の処理ガス１１０の流量および圧力について、修正された設定値を出力する。
【００８１】
同様に、処理は、同心リングプラズマチャンバ３１０Ａ〜Ｅおよび／またはフェライト２０４Ａ〜Ｅおよび／またはマルチゾーンプラズマ源２００、３００、３１０、３２０、３３０の放射状部分３３４Ａ〜３３４Ｌの内の１または複数もしくはそれらの組み合わせによって規定されたそれぞれの領域の各々において監視および／または制御されうる。また、各ゾーンは、マルチゾーンプラズマ源２００、３００、３１０、３２０、３３０が効果的には単一ゾーンプラズマ源になるように、同じ方法および設定値で作動されうることを理解されたい。さらに、マルチゾーンプラズマ源２００、３００、３１０、３２０、３３０のゾーンのいくつかは、マルチゾーンプラズマ源のゾーンが少なくなるように、同じ方法および設定値で動作されうる。
【００８２】
図５は、本発明の一実施形態に従って、任意選択的なプラズマ制限部２１４の様々なサイズに対する流量および圧力を示すグラフである。グラフ５１０は、０．２ｍｍの直径を有する任意選択的なプラズマ制限部２１４に対して標準立方センチメートル毎分（ＳＣＣＭ）で表した流量である。グラフ５２０は、０．５ｍｍの直径を有する任意選択的なプラズマ制限部２１４に対する流量である。グラフ５３０は、１．０ｍｍの直径を有する任意選択的なプラズマ制限部２１４に対する流量である。図に示すように、様々なサイズの任意選択的なプラズマ制限部２１４により、プラズマチャンバ２１０および処理チャンバ２３０の間の圧力降下を決定できる。チョーク流れがプラズマ制限部２１４にわたって生じるような圧力降下があれば、処理チャンバ２１０への質量流量は、プラズマチャンバ２１０内の圧力が一定である場合、プラズマチャンバ内での減少に伴って増加することがない。
【００８３】
プラズマチャンバ２１０の圧力を増大させれば、プラズマチャンバ内のプラズマを支持するのに十分な処理ガス１１０の密度が提供される。一定のＲＦ電圧では、処理ガス１１０へ誘導される必要のある電流が、処理ガス圧に反比例する。したがって、プラズマチャンバ２１０内の処理ガス１１０の圧力を増大させれば、プラズマを生成するために必要な電流が低減される。さらに、プラズマは、プラズマを支持するための処理ガス圧を必要とするため、プラズマチャンバ２１０内に閉じ込められ、プラズマチャンバから処理チャンバ２３０に流入しない。結果として、プラズマ制限部２１４は、プラズマチャンバ２１０にプラズマを制限することができる。
【００８４】
変圧器は、一次巻線および二次巻線を有する。一次巻線を流れる一次電流が、磁界を生成する。磁界が二次巻線を通過すると、対応する二次電流が二次巻線に誘導される。フェライトコアを備えた変圧器は、磁界をより小さく密度の高い磁界に集結（すなわち、集中）させるため、二次巻線に二次電流をより効率的に誘導する。これは、非常に効率のよい低周波動作を可能にする（例えば、約１３ＭＨｚ未満、より具体的には１０ｋＨｚから約５ＭＨｚ未満の間、より具体的には約１０ｋＨｚから約１ＭＨｚ未満の間）。また、低周波動作によれば、典型的な高周波ＲＦプラズマシステム（例えば、約１３．５６ＭＨｚ以上の周波数）に比べて大幅にコストを下げることができる。
【００８５】
低周波フェライト結合プラズマシステムのさらなる利点は、イオン衝撃エネルギが低いことであり、その結果、高周波ＲＦシステムに比べて、プラズマ腐食が減り、ウエハ上の粒子が少なくなる。プラズマ腐食が少ない結果、プラズマチャンバ２１０の表面および構成要素の摩耗および損傷が少なくなる。
【００８６】
図６Ａは、本発明の一実施形態に従って、変圧器６００の一例を示す概略図である。一次電流Ｉpが、電源から一次巻線６２０に印加される。一次巻線６２０を通る一次電流Ｉpの流れが、フェライト２０４内に磁界６２２を生成する。磁界６２２は、二次巻線６３０の中心のフェライトから生じ、二次巻線内に二次電流Ｉsを誘導する。
【００８７】
図６Ｂは、本発明の一実施形態に従って、プラズマ源２００、３００、３１０、３２０、３３０内のフェライト２０４およびプラズマチャンバ２１０の１つのリングを示す概略図である。図７は、本発明の一実施形態に従って、プラズマ源２００、３００、３１０、３２０、３３０内のフェライト２０４およびプラズマチャンバ２１０の１つのリングを示す電気接続図７００である。本明細書に記載のプラズマ源２００、３００、３１０、３２０、３３０において、一次巻線２４０は、各プラズマチャンバ２１０の周囲、かつ、フェライト２０４のそれぞれのセット２０４Ａ〜Ｅの内側に巻かれる。二次巻線は、プラズマチャンバ２１０内の処理ガス１１０である。
【００８８】
一次電流Ｉpが、電源７０２から一次巻線２４０に印加される。電力はＲＦであってよい（例えば、約１０ｋＨｚから約１ＭＨｚ以上の間、または、約１０ｋＨｚから約５ＭＨｚの間、または、約１０ｋＨｚから約１３ＭＨｚ未満の間）。一次巻線２４０を通る一次電流Ｉpの流れが、フェライト２０４内に磁界６２２を生成する。磁界６２２は、プラズマチャンバ２１０内の処理ガス１１０に二次電流Ｉsを誘導する。結果として、処理ガスは、プラズマ４１０を形成するのに十分に励起される。
【００８９】
図８は、本発明の一実施形態に従って、電源７０２を示す電気接続図である。電源７０２は、電力源８０２からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換するための整流器８０４を備える。フィルタ８０８が、整流器８０４の出力をフィルタリングする。フィルタリングされたＤＣは、フィルタ８０８からインバータ８１０に供給される。インバータ８１０は、フィルタリングされたＤＣを、所望の周波数、電圧、および、電流のＡＣ信号に変換する。共振回路８１２は、共振状態の負荷に所望のＡＣ信号を効率的に供給するために、プラズマチャンバ負荷８１４と共振を一致させる。
【００９０】
コントローラ８２０は、電源７０２を制御する。コントローラ８２０は、システムコントローラまたはより大きいコントロールシステム（図示せず）へのリンク（例えば、ネットワーク）を備えうるユーザインターフェース８２２を備える。コントローラ８２０は、構成要素の動作を監視および制御するために、構成要素８０４、８０８、８１０、８１２と直接的に、または、センサ８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃを介して結合される。例えば、コントローラ８２０は、電源７０２内の電力信号の電圧、電流、電力、周波数、および、位相の内の１または複数を監視する。
【００９１】
図９Ａ〜図９Ｃは、本発明の一実施形態に従って、プラズマ源３００、３１０、３２０、３３０からの流れを示す図である。図に示すように、ラジカルおよび中性種の流れ９０２が、略扇状にプラズマチャンバ３０４Ａ〜Ｆから基板１０２に向かって流れる。扇状は、流出口２２０から始まり、ウエハ１０２に近づくにつれて広がる。プラズマチャンバ３０４Ａ〜Ｆを流れるガスは、流量Ｑおよび圧力Ｐｓを有する。圧力Ｐｃは、処理チャンバ２３０内の圧力である。ＰｓおよびＰｃの間の差により、ラジカルおよび中性種の流れ９０２がウエハ１０２に向かって広がることが可能になる。
【００９２】
図９Ｂによると、ラジカルおよび中性種の流れ９０２の濃度９２０は、流出口２２０の間の距離Ｌおよび処理チャンバ２３０の高さＨの関数である。流出口２２０の間の距離Ｌが大きすぎると、ラジカルおよび中性種の流れ９０２の濃度９２０がウエハ１０２の表面と反応するのに不十分である領域９０４が生じる。同様に、処理チャンバ２３０の高さＨが小さすぎると、ラジカルおよび中性種の流れ９０２の濃度９２０がウエハ１０２の表面と反応するのに不十分である領域９０４が生じる。図９Ｃは、以下のような高さＨおよび距離Ｌの理想的な関係を示す：
【数１】
0006021809.tif 000002
【００９３】
距離Ｌが高さＨの１／２にほぼ等しい場合、ウエハ表面にわたるラジカルおよび中性種の濃度の変動は最小化されうる。あるいは、距離Ｌおよび高さＨの関係を増減させると、ウエハの表面にわたるラジカルおよび中性種の濃度の変動を実現できる。
【００９４】
図１０は、本発明の一実施形態に従って、プラズマ源２００、３００、３１０、３２０、３３０の作動時に実行される方法動作を示すフローチャートである。本明細書に示した動作は、例示を目的としたものであり、いくつかの動作はサブ動作を有してもよく、他の例において、本明細書で述べた特定の動作が図の動作に含まれなくてもよいことを理解されたい。このことを念頭に置いて、方法および動作１０００について説明する。
【００９５】
動作１００５において、処理ガス１１０がプラズマチャンバ２１０に供給される。動作１０１０において、処理ガス１１０はプラズマチャンバ２１０内で第１の圧力に維持される。第１の圧力は、プラズマチャンバの１組の流出口２２０に結合された処理チャンバ２３０の圧力と同じであるか、その２倍以上までであってよい。
【００９６】
動作１０１５において、一次電流Ｉpが、プラズマチャンバ２１０の外周に巻かれた一次巻線２４０に印加される。動作１０２０において、一次電流Ｉpが磁界を生成する。動作１０２５において、１または複数のフェライト２０４が、プラズマチャンバ２１０のほぼ中心部に磁界を集中させる。フェライト２０４は、プラズマチャンバ２３０の周りに形成される。
【００９７】
動作１０３０において、磁界は、プラズマチャンバ２１０内の処理ガス１１０に二次電流Ｉsを誘導する。動作１０３５において、二次電流Ｉsは、プラズマチャンバ２１０の処理ガス１１０内でプラズマを生成する。動作１０４０において、プラズマならびにプラズマによって生成されたラジカルおよび中性種の一部が、プラズマチャンバ２１０からプラズマ流出口２２０を通って処理チャンバ２３０へ移動する。
【００９８】
動作１０４５において、ラジカルおよび中性種は、基板１０２および処理チャンバ２３０と相互作用して、プラズマ副生成物１１８および再結合生成物１２０を生成する。動作１０５０において、プラズマ副生成物１１８および再結合生成物１２０は、１または複数の処理流出口３０４Ａ〜３０４Ｅを通して処理チャンバから引き出される。１または複数の処理流出口３０４Ａ〜３０４Ｅは、処理チャンバ上部２０２の表面にわたって、または、基板支持体１０６の縁部に沿って、または、基板支持体の下（処理チャンバの底部内など）に、もしくは、それらを組み合わせた方法で配置されており、これで、方法動作は終了しうる。
【００９９】
図１１は、本発明の一実施形態に従って、プラズマ源２００、３００、３２０を含む統合システム１１００を示すブロック図である。統合システム１１００は、プラズマ源２００、３００、３２０と、プラズマ源に接続された統合システムコントローラ１１１０とを備える。統合システムコントローラ１１１０は、ユーザインターフェース１１１４を備えるか、もしくは、ユーザインターフェースに（例えば、有線または無線ネットワーク１１１２を介して）接続される。ユーザインターフェース１１１４は、ユーザ読み取り可能な出力および指示を提供し、ユーザ入力を受信して、統合システムコントローラ１１１０へのユーザアクセスを提供する。
【０１００】
統合システムコントローラ１１１０は、専用コンピュータまたは汎用コンピュータを備えうる。統合システムコントローラ１１１０は、プラズマ源２００、３００、３２０について、データ１１１８（例えば、実行履歴、性能または欠陥の分析、オペレータログ、履歴など）を監視、制御、収集、および、格納するために、コンピュータプログラム１１１６を実行できる。例として、統合システムコントローラ１１１０は、収集したデータが、プラズマ源２００、３００，３２０、および／または、それらの構成要素（例えば、同心リングプラズマチャンバ３１０Ａ〜Ｅの１つまたはフェライト２０４、２０４Ａ〜Ｅなど）の動作への調整を決定づけた場合に、それらの動作を調整できる。
【０１０１】
上述の実施形態を念頭に置いて、本発明は、コンピュータシステムに格納されたデータを含め、コンピュータによって実行される様々な動作を用いてよいことを理解されたい。これらの動作は、物理量の物理操作を必要とするものである。通常、必ずしも当てはまるわけではないが、これらの物理量は、格納、転送、合成、比較、および、その他の操作を施すことが可能な電気または磁気の信号の形態を取る。さらに、実行される操作は、生成、特定、決定、または、比較などの用語で呼ばれることが多い。
【０１０２】
本発明の一部を形成する本明細書で説明した動作はいずれも、有用な機械動作である。本発明は、さらに、これらの動作を実行するためのデバイスまたは装置に関する。装置は、必要な目的に対して特別に構成されてもよいし、コンピュータ内に格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または構成される汎用コンピュータであってもよい。特に、本明細書の教示に従って記述されたコンピュータプログラムと共に、様々な汎用マシンを用いてもよいし、必要な動作を実行することに特化された装置を構成して利便性を向上させてもよい。
【０１０３】
本発明は、コンピュータ読み取り可能な媒体上のコンピュータ読み取り可能なコードおよび／またはロジックとして実施されてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータシステムによって読み出し可能なデータを格納できる任意のデータ格納装置である。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、読み出し専用メモリ、論理回路、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、および、その他の光学および非光学式のデータ格納装置が挙げられる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ読み取り可能なコードが、分散的に格納および実行されるように、ネットワーク接続された複数のコンピュータシステムに分散されてもよい。
【０１０４】
上述の図面における動作によって表される命令は、図示した順序で実行される必要はなく、それらの動作によって表される処理すべてが、必ずしも本発明の実施に必要なわけではない。さらに、上述の図面のいずれかに記載された処理は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、または、ハードディスクドライブのいずれか、もしくは、それらを組み合わせたものに格納されたソフトウェアとして実施されてもよい。
【０１０５】
理解を深めるために、上述の発明について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内で、ある程度の変更や変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。例えば以下に示す適用例として実施されて良い。
［適用例１］プラズマ源であって、
リングプラズマチャンバと、
前記リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線と、
複数のフェライトと、を備え、
前記リングプラズマチャンバは、前記複数のフェライトの各々を貫通している、プラズマ源。
［適用例２］適用例１に記載のプラズマチャンバであって、さらに、
前記プラズマチャンバを処理チャンバに結合する複数のプラズマチャンバ流出口を備える、プラズマチャンバ。
［適用例３］適用例１に記載のプラズマチャンバであって、
前記プラズマチャンバは、処理チャンバ上部に含まれ、さらに、前記処理チャンバ上部に複数の流出口を備える、プラズマチャンバ。
［適用例４］適用例３に記載のプラズマチャンバであって、
前記複数の流出口の少なくとも１つは、前記処理チャンバ上部の実質的に中心の位置に配置される、プラズマチャンバ。
［適用例５］適用例１に記載のプラズマチャンバであって、さらに、
処理ガス源を前記プラズマチャンバに結合する少なくとも１つの処理ガス流入口を備える、プラズマチャンバ。
［適用例６］適用例１に記載のプラズマチャンバであって、さらに、
処理ガスプレナムを備え、
前記処理ガスプレナムは、
処理ガス源に結合された少なくとも１つの処理ガス流入口と、
前記処理ガスプレナムおよび前記プラズマチャンバの間に結合された複数の流入口と、を含む、プラズマチャンバ。
［適用例７］適用例６に記載のプラズマチャンバであって、
前記複数の流入口は、前記リングプラズマチャンバの周囲に分散されている、プラズマチャンバ。
［適用例８］適用例１に記載のプラズマチャンバであって、
前記フェライトは、前記リングプラズマチャンバの周囲に実質的に均等に分散されている、プラズマチャンバ。
［適用例９］適用例１に記載のプラズマチャンバであって、
前記フェライトは、前記リングプラズマチャンバの周囲に複数のグループに分けて配置される、プラズマチャンバ。
［適用例１０］適用例１に記載のプラズマチャンバであって、
前記リングプラズマチャンバは、略円形、略三角形、略長方形、または、略多角形からなる一群の形状の内の１つである、プラズマチャンバ。
［適用例１１］プラズマを生成する方法であって、
処理ガスをリングプラズマチャンバ内に供給する工程と、
前記リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線に一次電流を印加する工程と、
前記一次巻線内に磁界を生成する工程と、
複数のフェライトによって前記磁界を集中させる工程であって、前記リングプラズマチャンバは、前記複数のフェライトの各々を貫通している、工程と、
前記リングプラズマチャンバ内の前記処理ガスに二次電流を誘導する工程と、
前記二次電流で前記リングプラズマチャンバの前記処理ガス内にプラズマを生成する工程と、を備える、方法。
［適用例１２］適用例１１に記載の方法であって、さらに、
前記プラズマチャンバを処理チャンバに結合する複数の流出口を通して前記処理チャンバに中性種およびラジカル種の少なくとも一方を供給する工程を備える、方法。
［適用例１３］適用例１１に記載の方法であって、さらに、
処理チャンバ上部の複数の流出口を通して前記処理チャンバからプラズマ副生成物および再結合生成物の少なくとも一方を除去する工程を備え、
前記複数の流出口の少なくとも１つは、前記処理チャンバ上部の実質的に中心の位置に配置される、方法。
［適用例１４］適用例１１に記載の方法であって、
前記処理ガスを前記リングプラズマチャンバ内に供給する工程は、前記リングプラズマチャンバへの少なくとも１つの処理ガス流入口に前記処理ガスを入力する工程を含む、方法。
［適用例１５］適用例１１に記載の方法であって、
前記処理ガスを前記リングプラズマチャンバ内に供給する工程は、前記処理ガスを処理ガスプレナムに入力する工程を含み、
前記処理ガスを前記処理ガスプレナムに入力する工程は、前記処理ガスプレナムおよび前記プラズマチャンバの間の複数の流入口に前記処理ガスを分配する工程を含む、方法。
［適用例１６］適用例１５に記載の方法であって、
前記複数の流入口は、前記リングプラズマチャンバの周囲に分散されている、方法。
［適用例１７］適用例１１に記載の方法であって、
前記フェライトは、前記リングプラズマチャンバの周囲に実質的に均等に分散されている、方法。
［適用例１８］適用例１１に記載の方法であって、さらに、
少なくとも１つの処理監視センサから処理フィードバック信号を受信する工程と、
少なくとも１つの設定値を調整する工程と、を備える、方法。
［適用例１９］プラズマ処理システムであって、
リングプラズマチャンバと、
前記リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線と、
複数のフェライトであって、前記リングプラズマチャンバが前記複数のフェライトの各々を貫通している、複数のフェライトと、
前記プラズマチャンバを処理チャンバに結合する複数のプラズマチャンバ流出口と、
少なくとも１つの処理監視センサと、
コントローラと、を備え、
前記コントローラは、
処理ガスを前記リングプラズマチャンバ内に供給するためのロジックと、
前記リングプラズマチャンバの外側に巻かれた一次巻線に一次電流を印加するためのロジックと、
前記一次巻線内に磁界を生成するためのロジックと、
前記リングプラズマチャンバが前記複数のフェライトの各々を貫通している前記複数のフェライトによって前記磁界を集中させるためのロジックと、
前記リングプラズマチャンバ内の前記処理ガスに二次電流を誘導するためのロジックと、
前記二次電流で前記リングプラズマチャンバの前記処理ガス内にプラズマを生成するためのロジックと、
前記少なくとも１つの処理監視センサから処理フィードバック信号を受信するためのロジックと、
少なくとも１つの設定値を調整するためのロジックと、を含む、プラズマ処理システム。
［適用例２０］基板を処理するためのプラズマシステムであって、
処理チャンバであって、
底部と、
複数の側壁と、
前記底部に近接する基板支持体と、
前記処理チャンバを囲むように前記側壁と結合されたチャンバ上部と、を有する、処理チャンバと、
前記基板支持体の複数の領域に分散されるように前記チャンバ上部の上に配置された複数のフェライトと、を備え、
前記領域は、前記基板支持体の外部と前記基板支持体の中心部との間に少なくとも伸びる、プラズマシステム。
［適用例２１］適用例２１に記載のプラズマシステムであって、さらに
前記複数のフェライトに電流を供給する電源を備え、
前記複数のフェライトは、前記基板支持体の前記領域に前記電流を集中させる、プラズマシステム。
［適用例２２］適用例２１に記載のプラズマシステムであって、
前記チャンバ上部は、複数の処理ガス流入口および複数の処理ガス流出口を含み、
前記複数の処理ガス流入口および前記複数の処理ガス流出口は、前記チャンバ上部において分散されている、プラズマシステム。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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