(57)【要約】  本発明は、基板１７０に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供する。この方法は、プラズマ源１２０に動作可能に接続されているプロセス・チャンバ１００を備えるステップを含む。基板は、プロセス・チャンバ内に設けられた、基板支持体１３０上に提供される。プロセス・チャンバ内に設けられた開口プレート１９０、１９１、１９２に動作可能に接続された、電気バイアス源が提供される。基板支持体上の基板は、プラズマ源を使用して生成される、プラズマを使用して処理される。基板のプラズマ処理の間に、電気バイアス源からの可変バイアス電圧が、開口プレートに印加される。基板のプラズマ処理は更に、基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに基板を晒すステップを含むことができる。
2019536279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン・フィルタリングを使用して、基板に供給されるイオンの数を調整する方法であって、
プロセス・チャンバを提供するステップと、
前記プロセス・チャンバに動作可能に接続されるプラズマ源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、
前記基板支持体上に前記基板を提供するステップと、
複数の電気バイアス源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内の１つの開口プレートを提供するステップであって、前記開口プレートは、複数の開口プレート区域を有し、前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、前記複数の電気バイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続されるステップと、
前記プラズマ源を使用してプラズマを生成するステップと、
前記生成されたプラズマを使用して、前記基板支持体上の前記基板を処理するステップと、
前記複数の電気バイアス源からの別個のバイアス電圧を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は更に、フレーム上のテープ上の半導体ウェハを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記開口プレートは更に、複数の開口を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記開口プレートを、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間能動的に冷却する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの区域を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間接地する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
イオン・フィルタリングを使用して、基板に供給されるイオンの数を調整する方法であって、
プロセス・チャンバを提供するステップと、
前記プロセス・チャンバに動作可能に接続されるプラズマ源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、
前記基板支持体上に前記基板を提供するステップと、
複数の電気バイアス源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内の複数の開口プレートを提供するステップであって、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、複数の開口プレート区域を有し、前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、前記複数の電気バイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続されるステップと、
前記プラズマ源を使用してプラズマを生成するステップと、
前記生成されたプラズマを使用して、前記基板支持体上の前記基板を処理するステップと、
前記複数の電気バイアス源からの別個のバイアス電圧を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加するステップと
を含む、方法。
【請求項８】
前記複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基板は更に、フレーム上のテープ上の半導体ウェハを備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間能動的に冷却する、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間接地する、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平面に位置決めされる、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平行に位置決めされる、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
イオン・フィルタリングを使用して、基板に供給されるイオンの数を調整する方法であって、
プロセス・チャンバを提供するステップと、
前記プロセス・チャンバに動作可能に接続されるプラズマ源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、
前記基板支持体上に前記基板を提供するステップと、
１つの電気バイアス源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内の１つの開口プレートを提供するステップであって、前記開口プレートは、前記電気バイアス源に、動作可能に接続されるステップと、
前記プラズマ源を使用してプラズマを生成するステップと、
前記生成されたプラズマを使用して、前記基板支持体上の前記基板を処理するステップと、
前記電気バイアス源からの可変バイアス電圧を、前記開口プレートに印加するステップであって、前記バイアス電圧は、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、時間の関数として変化するステップと
を含む、方法。
【請求項１６】
前記基板は更に、フレーム上のテープ上の半導体ウェハを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記開口プレートは更に、複数の開口を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記開口プレートを、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間能動的に冷却する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記開口プレートを、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間接地する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板を前記プラズマ処理するステップは更に、前記基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに前記基板を晒すステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
イオン・フィルタリングを使用して、基板に供給されるイオンの数を調整する方法であって、
プロセス・チャンバを提供するステップと、
前記プロセス・チャンバに動作可能に接続されるプラズマ源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、
前記基板支持体上に前記基板を提供するステップと、
１つの電気バイアス源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内の複数の開口プレートを提供するステップであって、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、前記電気バイアス源に、動作可能に接続されるステップと、
前記プラズマ源を使用してプラズマを生成するステップと、
前記生成されたプラズマを使用して、前記基板支持体上の前記基板を処理するステップと、
前記電気バイアス源からの可変バイアス電圧を、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに印加するステップであって、前記バイアス電圧は、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、時間の関数として変化するステップと
を含む、方法。
【請求項２２】
前記基板は更に、フレーム上のテープ上の半導体ウェハを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間能動的に冷却する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間接地する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平面に位置決めされる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平行に位置決めされる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記基板を前記プラズマ処理するステップは更に、前記基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに前記基板を晒すステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
イオン・フィルタリングを使用して、基板に供給されるイオンの数を調整する方法であって、
プロセス・チャンバを提供するステップと、
前記プロセス・チャンバに動作可能に接続されるプラズマ源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、
前記基板支持体上に前記基板を提供するステップと、
複数の電気バイアス源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内の１つの開口プレートを提供するステップであって、前記開口プレートは、複数の開口プレート区域を有し、前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、前記複数の電気バイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続されるステップと、
前記プラズマ源を使用してプラズマを生成するステップと、
前記生成されたプラズマを使用して、前記基板支持体上の前記基板を処理するステップと、
前記複数の電気バイアス源からの別個のバイアス電圧を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加するステップであって、少なくとも１つの前記バイアス電圧は、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、時間の関数として変化するステップと
を含む、方法。
【請求項３０】
前記複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記基板は更に、フレーム上のテープ上の半導体ウェハを備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記開口プレートは更に、複数の開口を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記開口プレートの少なくとも１つの前記開口プレート区域を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間能動的に冷却する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記開口プレートの少なくとも１つの前記開口プレート区域を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間接地する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記基板を前記プラズマ処理するステップは更に、前記基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに前記基板を晒すステップを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
イオン・フィルタリングを使用して、基板に供給されるイオンの数を調整する方法であって、
プロセス・チャンバを提供するステップと、
前記プロセス・チャンバに動作可能に接続されるプラズマ源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、
前記基板支持体上に前記基板を提供するステップと、
複数の電気バイアス源を提供するステップと、
前記プロセス・チャンバ内の複数の開口プレートを提供するステップであって、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、複数の開口プレート区域を有し、前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、前記複数の電気バイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続されるステップと、
前記プラズマ源を使用してプラズマを生成するステップと、
前記生成されたプラズマを使用して、前記基板支持体上の前記基板を処理するステップと、
前記複数の電気バイアス源からの別個のバイアス電圧を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加するステップであって、少なくとも１つの前記バイアス電圧は、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、時間の関数として変化するステップと
を含む、方法。
【請求項３７】
前記複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記基板は更に、フレーム上のテープ上の半導体ウェハを備える、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間能動的に冷却する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、ある期間接地する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平面に位置決めされる、請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、前記基板を前記プラズマ処理するステップの間に、前記複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平行に位置決めされる、請求項３６に記載の方法。
【請求項４４】
前記基板を前記プラズマ処理するステップは更に、前記基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに前記基板を晒すステップを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
プロセス・チャンバと、
前記プロセス・チャンバに動作可能に接続されるプラズマ源と、
前記プロセス・チャンバ内に位置決めされる基板支持体と、
複数の電気バイアス源と、
複数の開口プレート区域を有する、前記プロセス・チャンバ内の開口プレートであって、前記複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、前記複数の電気バイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続される開口プレートと
を備える、イオン・フィルタリング・システム。
【請求項４６】
前記複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有する、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記開口プレートは更に、複数の開口を有する、請求項４５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、共同所有されている、２０１６年１１月１８日に出願した米国仮特許出願第６２／４２４，３６０号、名称「イオン・フィルタ」の優先権を主張し、それに関連するものであり、この仮特許出願は、参照により本明細書に組み入れられている。
【０００２】
本発明は、直接エッチング及び堆積用のプラズマ源、イオン・ビーム堆積及びエッチング用のブロードビーム・イオン源、並びに表面改質用の電子源を含む、荷電粒子源の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
シリコン・ウェハ及び他の基板をエッチングするため、又は様々な材料を様々な基板上に堆積させるために使用されるプラズマ処理装置は、半導体デバイス及び他の関連システムの製造に非常に有効であり得る。その基本的な形態では、プラズマは、プラズマ源の領域内で、ガスの陽イオン、電子及び中性ラジカルを形成する適切な前駆体ガスから生成される。ウェハでは、エッチング処理のために、主に中性ラジカルを利用する、より化学的なエッチング、又は加速イオンを使用する、より物理的なエッチングが必要とされ得る。多くの場合、エッチングはイオンと中性ラジカルの組合せを必要とする。
【０００４】
プラズマは、たとえば誘導結合型プラズマ源（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  ｓｏｕｒｃｅ）、容量結合型プラズマ源（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  ｓｏｕｒｃｅ）、マイクロ波プラズマ源、又は電子サイクロトロン共鳴源（ＥＣＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｓｏｕｒｃｅ）等での、様々な手段によって発生させることができる。生成されたプラズマは、必要とされる目的に使用可能である一方で、ウェハの最も効果的なプラズマ処理を達成するために理想的なイオンの数と化学反応性ラジカルの数との比率を有していないことがしばしばある。特に、より一層速い速度で材料をエッチングする要求がより強くなるにつれて、プラズマ源へのガスの流れ、及びガスを解離しイオン化するために使用される電力のレベルを単純に増加させることは、中性ラジカルの数に対してイオンが多くなりすぎ、エッチング処理が進行するにつれて、過剰な数のイオンが、エッチングされている構造体に損傷を与える可能性のあるプラズマをもたらすことがある。
【０００５】
前述の問題は、過去２０年以上にわたって様々な個人及びグループによって、その目的のために十分なイオン数の減少をもたらす、概してかなり単純化された手法で、ある程度は対処されてきたが、異なる時間に異なる処理を実行することになるプラズマ処理装置で使用するには、柔軟性がない。永久磁石又は電磁石のいずれかによって発生させることができる磁界を使用して、プラズマ源とウェハとの間の損失面にイオンを向けるための、従来技術の方法が説明されてきた。こうした技術は、そのとき損失面と交差する、磁力線上の電子の捕捉に依存する。局所的に発生した電場により、イオンはまた確実に、損失面で失われる。電磁石を使用すると、イオン損失の程度を多少調整することができるので、この技法の柔軟性が高まる。磁石ベースの技法は、圧力が増加すると、電子が中性ガス原子又は分子との衝突を受けて、ランダムに磁力線を横切って移動するため、電子が磁力線上で捕捉された状態が保持されない可能性が高くなるので、使用できる圧力範囲に制限がある。１０〜２０ミリトルを超える圧力では、この技法はあまり効果的ではなくなる。たとえば、Ｌｅａ等による米国特許出願公開第２００２／０１８５２２６号を参照されたい。
【０００６】
従来技術においてより広く説明されているのは、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウム等の、通常プラズマ処理と適合性のある金属から製造される、多孔プレート又はグリッドの使用である。このグリッド又は多孔プレートは、プラズマ源とウェハとの間で、プロセス・チャンバを横切って配置される。このグリッド又は多孔プレートは、接触時にプレート表面及び開口部の側面で、イオン及び電子対が高い確率で損失することに依存する。多少の中性ラジカルが多孔プレートで失われることになるが、損失の確率は通常、イオン／電子対のそれよりかなり低く、従って多孔プレートを適位置に設けた中性ラジカルに対するイオンの比率は、プレートがない場合の比率と比較して減少する。いくつかの従来技術の実例には、Ｓａｖａｓ等による米国特許第５，８１１，０２２号、Ｌｅａ等による米国特許出願公開第２００２／０１８５２２６号、Ａｎｔｏｎｅｌｌｉ等による米国特許第８，０８４，３３９号、及びＭａｒｔｉｎｅｚ等による米国特許第８，９８０，７６４号がある。
【０００７】
グリッドの透過性が低下すると、イオン損失がより大きくなる。すなわち、プレートの全面積と比較して開口部の面積が減少する。開口部のアスペクト比（深さを直径で割ったもの）が増加する（たとえば、プレートが厚くなる、及び／又は開口直径が小さくなる）と、イオン損失もまた増加することになる。開口部のアスペクト比が大きくなるにつれて、開口部を通過する荷電種は、開口部の側壁に接触して失われる確率が高くなる。Ａｎｔｏｎｅｌｌｉ等による米国特許第８，０８４，３３９号は、開口直径に対するプレート厚が増加するにつれて、予想される典型的なイオン損失を開示している。
【０００８】
このプロセスが、時間の関数としてのイオン対ラジカル数比の調整を必要とする場合、ウェハを横切るイオン対ラジカル数比を変えるか、又は逆に、プラズマ源が、プラズマ源を横切る位置によって変化するイオン対ラジカル数比を生ずるときの、ウェハを横切る同じ又は類似のイオン対ラジカル数比を得るか、又はその両方が必要である。
【０００９】
従来技術には、本発明に付随する利点を提供するものは何もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１８５２２６号
【特許文献２】米国特許第５，８１１，０２２号
【特許文献３】米国特許第８，０８４，３３９号
【特許文献４】米国特許第８，９８０，７６４号
【特許文献５】米国特許第５，４９８，３１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、従来技術の装置の不十分さを克服し、荷電粒子源利用の進歩への著しい貢献となる改良を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することであり、この方法は、プロセス・チャンバを提供するステップと、プロセス・チャンバに動作可能に接続されたプラズマ源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、基板支持体上に基板を提供するステップと、複数の電気バイアス源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に１つの開口プレートを提供するステップであって、前記開口プレートは複数の開口プレート区域を有し、複数の開口区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、複数の電気バイアス源の別個のバイアスに動作可能に接続されるステップと、プラズマ源を使用してプラズマを発生させるステップと、生成されたプラズマを使用して基板を基板支持体上で処理するステップと、基板のプラズマ処理中に、複数の開口区域のうちの少なくとも２つの開口区域へ、複数の電気バイアス源からの別個のバイアス電圧を印加するステップとを含む。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することであり、この方法は、プロセス・チャンバを提供するステップと、プロセス・チャンバに動作可能に接続されたプラズマ源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、基板支持体上に基板を提供するステップと、複数の電気バイアス源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に複数の開口プレートを提供するステップであって、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは複数の開口プレート区域を有し、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、複数の電気バイアス源の別個のバイアスに動作可能に接続されるステップと、プラズマ源を使用してプラズマを発生させるステップと、生成されたプラズマを使用して基板を基板支持体上で処理するステップと、基板のプラズマ処理中に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域へ、複数の電気バイアス源からの別個のバイアス電圧を印加するステップとを含む。
【００１４】
更に本発明の他の目的は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することであり、この方法は、プロセス・チャンバを提供するステップと、プロセス・チャンバに動作可能に接続されたプラズマ源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、基板支持体上に基板を提供するステップと、１つの電気バイアス源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に１つの開口プレートを提供するステップであって、前記開口プレートは電気バイアス源に動作可能に接続されるステップと、プラズマ源を使用してプラズマを発生させるステップと、生成されたプラズマを使用して、基板を基板支持体上で処理するステップと、電気バイアス源からの可変バイアス電圧を開口プレートに印加するステップであって、基板のプラズマ処理中に、前記バイアス電圧は、時間の関数として変化するステップとを含む。
【００１５】
本発明の他の目的は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することであり、この方法は、プロセス・チャンバを提供するステップと、プロセス・チャンバに動作可能に接続されたプラズマ源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、基板支持体上に基板を提供するステップと、１つの電気バイアス源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に複数の開口プレートを提供するステップであって、前記複数の開口プレートのうち少なくとも１つは電気バイアス源に動作可能に接続されるステップと、プラズマ源を使用してプラズマを発生させるステップと、生成されたプラズマを使用して基板を基板支持体上で処理するステップと、電気バイアス源からの可変バイアス電圧を複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに印加するステップであって、基板のプラズマ処理中に、前記バイアス電圧は、時間の関数として変化するステップとを含む。
【００１６】
更に本発明の他の目的は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することであり、この方法は、プロセス・チャンバを提供するステップと、プロセス・チャンバに動作可能に接続されたプラズマ源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、基板支持体上に基板を提供するステップと、複数の電気バイアス源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に１つの開口プレートを提供するステップであって、前記開口プレートは複数の開口プレート区域を有し、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、複数の電気バイアス源の別個のバイアスへ動作可能に接続されるステップと、プラズマ源を使用してプラズマを発生させるステップと、生成されたプラズマを使用して基板を基板支持体上で処理するステップと、複数の電気バイアス源からの別個のバイアス電圧を、基板のプラズマ処理中に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加するステップであって、基板のプラズマ処理中に、少なくとも１つのバイアス電圧は、時間の関数として変化するステップとを含む。
【００１７】
更に本発明の他の目的は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することであり、この方法は、プロセス・チャンバを提供するステップと、プロセス・チャンバに動作可能に接続されたプラズマ源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に基板支持体を提供するステップと、基板支持体上に基板を提供するステップと、複数の電気バイアス源を提供するステップと、プロセス・チャンバ内に複数の開口プレートを提供するステップであって、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは複数の開口プレート区域を有し、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、複数の電気バイアス源の別個のバイアスに動作可能に接続されるステップと、プラズマ源を使用してプラズマを発生させるステップと、生成されたプラズマを使用して基板を基板支持体上で処理するステップと、基板のプラズマ処理中に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域へ、複数の電気バイアス源からの別個のバイアス電圧を印加するステップであって、基板のプラズマ処理中に、少なくとも１つのバイアス電圧は、時間の関数として変化するステップとを含む。
【００１８】
本発明の他の目的は、イオン・フィルタリング・システムを提供することであり、イオン・フィルタリング・システムは、プロセス・チャンバと、プロセス・チャンバに動作可能に接続されたプラズマ源と、プロセス・チャンバ内に位置決めされた基板支持体と、複数の電気バイアス源と、複数の開口プレート区域を有する、プロセス・チャンバ内の１つの開口プレートであって、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、複数の電気バイアス源の別個のバイアスに動作可能に接続される開口プレートとを備える。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前述の通り、本発明の関連する目的のいくつかを概説した。これらの目的は、意図された発明のいくつかの、より顕著な特徴及び用途の単なる例示であると解釈されたい。開示された発明を異なるやり方で応用するか、又は開示の範囲内で本発明を修正することによって、他の多くの有益な結果を達成することができる。したがって、添付の図面と共に、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲に加えて、本発明の概要及び好ましい実施例の詳細な説明を参照することによって、本発明の他の目的及びより完全な理解を得ることができる。
【００２０】
本明細書に記載の発明は、ウェハに到達するイオン数の、従来技術の基本設計よりも優れた制御を提供する。本明細書に記載の発明は、ドイツにあるＲｏｂｅｒｔ  Ｂｏｓｃｈの社員であるＬａｅｒｍｅｒ及びＳｃｈｉｌｉｐによって発明された、米国特許第５，４９８，３１２号の「Ｂｏｓｃｈプロセス」の使用に通常適用される、深反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ：Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）への適用を特に意図しているが、他のエッチング又は堆積用途へのその使用を排除するものではない。
【００２１】
Ｂｏｓｃｈ  ＤＲＩＥプロセスにおいて、シリコンの表面上のマスクによって画定されるように、フィーチャをシリコンに異方性エッチングすることは、エッチング及び堆積処理サイクルを何度も繰り返すことによって行われる。プロセスが１サイクル進行するにつれて、堆積工程において、パッシベーション層が全表面上に堆積される。続くエッチング工程の開始時（又は、しばしば第１のエッチングのサブ工程として定義される）、プラズマからのイオンは、ウェハへ加速され、エッチングされているフィーチャのベースから不動態化する材料を除去する。エッチング工程の残りの部分（又は第２のエッチングのサブ工程）では、プラズマ中に生成された中性ラジカルを使用して、シリコンが等方性エッチングされる。このサイクルが繰り返されるにつれて、マスクによって画定されたフィーチャが、シリコン・ウェハ内に更にエッチングされる。第１のエッチングのサブ工程において、イオン・フラックスが複数のパラメータに関して明確に定義されている一方で、第２のエッチングのサブ工程及び堆積工程において、イオンがどちらの工程にも大きく寄与することはなく、またイオンの数が多すぎる場合、マスクに対するエッチング選択性を低下させ、その結果マスクが急速に侵食され、フィーチャが十分な深さを達成する前に、横方向へ画定されなくなるという有害な影響を与え得るので、イオンの数は少なくあるべきということが、工程の有効な運用にとって特に重要である。
【００２２】
Ｂｏｓｃｈ  ＤＲＩＥプロセスに関しては、堆積工程及び第２のエッチングのサブ工程の間に、ウェハに到達するイオンの数を低減させ、したがってマスクの浸食を低減し、それによってマスクに対する工程全体の選択性を高めるよう、開口プレート上又は開口プレート間若しくは開口プレートの部分間の、開口プレートのバイアスを増大させることが望ましい。必要な指向性パッシベーション除去を達成するのに十分な数のイオンを、ウェハへ加速することができるように、開口プレートのバイアスのレベルは、第１のエッチングのサブ工程の間に低減されることになる。環状開口区域又は他の開口区域の幾何形状に分割されたイオン・フィルタでは、各セクタ内の駆動される開口プレートに印加されるバイアスは、第１のエッチングのサブ工程の間に、ウェハ全体にわたって非常に均一なイオン密度を達成するように、また、第２のエッチングのサブ工程及び堆積工程の間に、非常に少数のイオンがウェハに到達するように、適宜変更され得る。イオン・フィルタが複数の環状開口区域に分割されていない場合でも、Ｂｏｓｃｈ  ＤＲＩＥプロセス、又はウェハに到達するイオンの数の時間的な変化を必要とする他の任意の工程に対して使用するために、本発明に記載の手法で、時間変化するバイアスがやはり印加され得る。
【００２３】
本発明の他の特徴は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することである。この方法は、プラズマ源に動作可能に接続されているプロセス・チャンバを備えるステップを含む。基板は、プロセス・チャンバ内に設けられた、基板支持体上に提供される。基板は更に、フレーム上のテープ上に半導体ウェハを有することができる。複数の電気バイアス源が設けられる。複数の開口プレート区域を有する開口プレートがプロセス・チャンバ内に設けられ、ここで複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域が、複数の電気バイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続される。開口プレートは更に、複数の開口を有する。複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有することができる。基板支持体上の基板は、プラズマ源を使用して生成される、プラズマを使用して処理される。複数のバイアス源からの別個のバイアス電圧は、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加される。開口プレートは、基板のプラズマ処理の間に、ある期間能動的に冷却することができる。複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域は、基板のプラズマ処理の間に、ある期間接地することができる。
【００２４】
本発明の更に別の特徴は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することである。この方法は、プラズマ源に動作可能に接続されているプロセス・チャンバを備えるステップを含む。基板は、プロセス・チャンバ内に設けられた、基板支持体上に提供される。基板は更に、フレーム上のテープ上に半導体ウェハを有することができる。複数の電気バイアス源が設けられる。複数の開口プレートがプロセス・チャンバ内に設けられ、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、複数の開口プレート区域を有し、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、複数の電気バイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続される。複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有することができる。複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有することができる。基板支持体上の基板は、プラズマ源を使用して生成される、プラズマを使用して処理される。複数の電気バイアス源からの別個のバイアス電圧は、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加される。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、ある期間能動的に冷却することができる。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、ある期間接地することができる。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して、非平面に位置決めすることができる。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して、非平行に位置決めすることができる。
【００２５】
本発明の更に別の特徴は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することである。この方法は、プラズマ源に動作可能に接続されているプロセス・チャンバを備えるステップを含む。基板は、プロセス・チャンバ内に設けられた、基板支持体上に提供される。基板は更に、フレーム上のテープ上に半導体ウェハを有することができる。プロセス・チャンバ内に設けられた開口プレートに動作可能に接続された、電気バイアス源が提供される。開口プレートは更に、複数の開口を有することができる。基板支持体上の基板は、プラズマ源を使用して生成される、プラズマを使用して処理される。基板のプラズマ処理の間に、電気バイアス源からの変化するバイアス電圧が、開口プレートに印加される。開口プレートは、基板のプラズマ処理の間に、ある期間能動的に冷却することができる。開口プレートは、基板のプラズマ処理の間に、ある期間接地することができる。基板のプラズマ処理は更に、基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに基板を晒すことを含むことができる。
【００２６】
本発明の他の特徴は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することである。この方法は、プラズマ源に動作可能に接続されているプロセス・チャンバを備えるステップを含む。基板は、プロセス・チャンバ内に設けられた、基板支持体上に提供される。基板は更に、フレーム上のテープ上に半導体ウェハを有することができる。電気開口プレートのバイアス源が提供される。電気開口プレートのバイアス源に動作可能に接続される複数の開口プレートが、プロセス・チャンバ内に設けられる。複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有することができる。基板支持体上の基板は、プラズマ源を使用して生成される、プラズマを使用して処理される。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに、電気開口プレートのバイアス源からの可変バイアス電圧が印加され、ここでバイアス電圧は、時間の関数として変化する。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、ある期間能動的に冷却することができる。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、ある期間接地することができる。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して、非平面に位置決めすることができる。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して、非平行に位置決めすることができる。基板のプラズマ処理は更に、基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに基板を晒すことを含むことができる。
【００２７】
本発明の更に別の特徴は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することである。この方法は、プラズマ源に動作可能に接続されているプロセス・チャンバを備えるステップを含む。基板は、プロセス・チャンバ内に設けられた、基板支持体上に提供される。基板は更に、フレーム上のテープ上に半導体ウェハを有することができる。複数の電気開口プレートのバイアス源が提供される。複数の開口プレート区域を有する開口プレートがプロセス・チャンバ内に設けられ、ここで複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域が、複数の電気開口プレートのバイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続される。複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有することができる。開口プレートは更に、複数の開口を有することができる。基板支持体上の基板は、プラズマ源を使用して生成される、プラズマを使用して処理される。複数の電気開口プレートのバイアス源からの別個のバイアス電圧は、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加される。基板のプラズマ処理の間に、開口プレートの少なくとも１つの開口プレート区域を、ある期間能動的に冷却することができる。基板のプラズマ処理の間に、開口プレートの少なくとも１つの開口プレート区域を、ある期間接地することができる。基板のプラズマ処理は更に、基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに基板を晒すことを含むことができる。
【００２８】
本発明の更に別の特徴は、基板に供給されるイオンの数を調整するために、イオン・フィルタリングを使用する方法を提供することである。この方法は、プラズマ源に動作可能に接続されているプロセス・チャンバを備えるステップを含む。基板は、プロセス・チャンバ内に設けられた、基板支持体上に提供される。基板は更に、フレーム上のテープ上に半導体ウェハを有することができる。複数の電気開口プレートのバイアス源が提供される。複数の開口プレート区域を有する複数の開口プレートがプロセス・チャンバ内に設けられ、ここで複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域が、複数の電気開口プレートのバイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続される。複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有することができる。複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有することができる。基板支持体上の基板は、プラズマ源を使用して生成される、プラズマを使用して処理される。複数の電気開口プレートのバイアス源からの別個のバイアス電圧は、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加される。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、ある期間能動的に冷却することができる。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、ある期間接地することができる。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して、非平面に位置決めすることができる。基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して、非平行に位置決めすることができる。基板のプラズマ処理は更に、基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに基板を晒すことを含むことができる。
【００２９】
本発明の他の特徴は、プラズマ源に動作可能に接続されるプロセス・チャンバを備える、イオン・フィルタリング・システムを提供することである。基板支持体は、複数の開口プレート区域を有する開口プレートと共に、プロセス・チャンバ内に位置決めされる。複数の電気開口プレートのバイアス源の別個のバイアスは、開口プレートの複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に、動作可能に接続される。開口プレートの複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有することができる。開口プレートは更に、複数の開口を有することができる。
【００３０】
以下の発明の詳細な説明を、よりよく理解することができ、当技術分野への本寄与をより完全に理解できるように、前述の通り、本発明の、より関連する、より重要な特徴を、少々広く概説した。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する、本発明の更なる特徴を以下に説明することにする。当業者は、開示された概念及び特定の実施例が、本発明の同じ目的を実行するために、他の構造を修正又は設計するための基礎として、容易に利用され得ることを理解されたい。当業者は、かかる同等の構成が、添付の特許請求の範囲に示される、本発明の精神及び範囲から逸脱しないこともまた理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来技術のイオン・フィルタリング・システムの概略図である。
【図２】従来技術による、開口の幾何形状の拡大した挿入図を含む、開口プレートの図である。
【図３】本発明の一実施例による、イオン・フィルタリング・システムの概略図である。
【図４】本発明の一実施例による、イオン・フィルタリング・システムの概略図である。
【図５】本発明の一実施例による、開口プレートの図、及び開口プレートの構成の幾何形状に関する選択肢の拡大図である。
【図６】本発明の一実施例による、開口プレートの図、及び開口プレートの構成の幾何形状に関する選択肢の拡大図である。
【図７】本発明の一実施例による、開口プレートの図、及び開口プレートの構成の幾何形状に関する選択肢の拡大図である。
【図８】本発明の一実施例による、開口プレートの図、及び開口プレートの構成の幾何形状に関する選択肢の拡大図である。
【図９】本発明の一実施例による、バイアスされている開口プレートの３つの区域の図である。
【図１０】本発明の一実施例による、バイアスされている開口プレートの３つの区域の図である。
【図１１】本発明の一実施例による、プロセス変数を基準にした、電圧対時間の図である。
【図１２】本発明の一実施例による、プロセス変数を基準にした、電圧対時間の図である。
【図１３】本発明の一実施例による、プロセス変数を基準にした、電圧対時間の図である。
【図１４】本発明の一実施例による、プロセス変数を基準にした、電圧対時間の図である。
【図１５】本発明の一実施例による、プロセス変数を基準にした、電圧対時間の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図面のいくつかの図を通して、類似の参照符号は類似の部分を指す。
【００３３】
本発明は、基板に供給されるイオンの数を調整するためにイオン・フィルタリングを使用する、いくつかの方法の実施例を提供する。本発明のすべての方法の実施例は、プラズマ源に動作可能に接続されるプロセス・チャンバを備え、ここで基板は、プロセス・チャンバ内に設けられた基板支持体上に配置される。本発明のすべての方法の実施例は、フレーム上のテープ上の半導体ウェハを更に具備する、基板を備えることができる。本発明のすべての方法の実施例は、プロセス・チャンバ内で基板を処理するのに使用されるプラズマ源を使用して、プラズマを発生させる。
【００３４】
本明細書に記載の方法の実施例のすべてにおいて、開口プレートが、別個にバイアスされ得る２つ以上の物理的に別個の区域に分割されるとき、バイアス電圧を、２つ以上の開口プレート区域で異なるレベルに調整することによって、イオン・フィルタリングの度合いを、相異なる区域で、より大きい又はより小さい程度に調整し、それによって、物理的に分離された区域のそれぞれにおいて、フィルタを通過するイオンの数を別個に調整することができる。物理的に分離された区域は、適切な座標系、たとえばデカルトｘ、ｙ、ｚ座標系又は円筒形のｒ、シータ、ｚ円筒形座標系において、異なる位置を有するものとして説明され得る。基板に供給されるイオンの数は、異なる開口プレート区域で、イオン・フィルタリングの異なる度合いが選択されているとき、「空間的に調整された」と表現することができる。基板に到達するイオンの数の変更は、１つ又は複数の開口プレート又は開口プレートの区域にかかるバイアス電圧を、時間の関数として調整し、その結果開口プレート、開口プレート組立体、又は開口プレート区域を通過するイオンの数が、時間の関数として変化することによって、実現することができる。これは、基板に供給されるイオンの数の「時間的調整」と呼ばれる。
【００３５】
本発明による一実施例では、複数の電気開口プレートのバイアス源が提供される。複数の開口プレート区域を有する開口プレートがプロセス・チャンバ内に設けられ、ここで複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域が、複数の電気開口プレートのバイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続される。開口プレートは更に、複数の開口を有することができる。複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有することができる。基板に供給されるイオンの数は、複数の開口プレートのバイアス源からの別個のバイアス電圧を、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加することによって、性能を最適にするために、空間的及び／又は時間的に調整することができる。更に開口プレートを、基板のプラズマ処理の間に、ある期間能動的に冷却することができ、且つ／又は複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、基板のプラズマ処理の間に、ある期間接地することができる。
【００３６】
本発明による一実施例では、複数の電気開口プレートのバイアス源が提供される。複数の開口プレートがプロセス・チャンバ内に設けられ、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは、複数の開口プレート区域を有し、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域は、複数の電気開口プレートのバイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続される。複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有することができる。複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有することができる。基板に供給されるイオンの数を、複数の電気開口プレートのバイアス源からの別個のバイアス電圧を、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加することによって、性能を最適にするために、空間的及び／又は時間的に調整することができる。更に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、基板のプラズマ処理の間に、ある期間能動的に冷却することができ、且つ／又は複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、基板のプラズマ処理の間に、ある期間接地することができる。更に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平面に位置決めすることができ、且つ／又は複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平行に位置決めすることができる。
【００３７】
本発明による一実施例では、プロセス・チャンバ内に設けられた開口プレートに動作可能に接続された、電気開口プレートのバイアス源が提供される。開口プレートは更に、複数の開口を有することができる。基板に供給されるイオンの数を、電気開口プレートのバイアス源からの時間可変のバイアス電圧を、基板のプラズマ処理の間に、開口プレートに印加することによって、性能を最適にするために、時間的に調整することができる。「時間可変の」バイアスは、基板のプラズマ処理の間に、時間で変化するバイアス電圧である。このバイアスは、プラズマ処理の間に、直線的に又は非直線的に、増大又は低下するように変化し得る。極性は、一定のままでもよく、又は１回若しくは複数回反転してもよい。バイアスは、ＡＣ波形の瞬時電圧に応じて極性を変えてもよく、又は振幅に追従するだけでもよい。バイアスは、ＤＣのバックグラウンド上に重ね合わされたＡＣ波形を含んでもよい。ＡＣ波形の場合、周波数は一定のままでもよく、又は時間とともに変化してもよい。工程が適時進むにつれて、工程の異なる段階で、プロセス条件が変化するか又は個々のパラメータ値が変化するとき、変化のより複雑な関数として、又は変化によって位相が外れたものとして、開口プレートのバイアスを、変化に揃えて調整することができる。開口プレートのバイアスは、ある期間一定に保たれてもよいが、その後、プロセス中の他の時点で変化してもよい。更に開口プレートを、基板のプラズマ処理の間に、ある期間能動的に冷却することができ、且つ／又は開口プレートを、基板のプラズマ処理の間に、ある期間接地することができる。その上基板のプラズマ処理は更に、基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに基板を晒すことを含むことができる。
【００３８】
本発明による一実施例では、電気開口プレートのバイアス源が提供される。開口プレートのうちの１つ又は複数は、電気開口プレートのバイアス源に動作可能に接続される。複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有することができる。基板に供給されるイオンの数を、電気開口プレートのバイアス源からの可変バイアス電圧を、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに印加することによって、性能を最適にするために、時間的に調整することができ、ここでバイアス電圧は、時間の関数として変化する。更に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、ある期間能動的に冷却することができ、且つ／又は複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、ある期間接地することができる。更に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平面に位置決めすることができ、且つ／又は複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平行に位置決めすることができる。また基板のプラズマ処理は更に、基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに基板を晒すことを含むことができる。
【００３９】
本発明による一実施例では、複数の電気開口プレートのバイアス源が提供される。複数の開口プレート区域を有する開口プレートがプロセス・チャンバ内に設けられ、ここで複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域が、複数の電気開口プレートのバイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続される。複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有することができる。複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有することができる。基板に供給されるイオンの数を、複数の電気開口プレートのバイアス源からの別個のバイアス電圧を、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加することによって、性能を最適にするために、空間的及び／又は時間的に調整することができる。更に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、基板のプラズマ処理の間に、ある期間能動的に冷却することができ、且つ／又は複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、基板のプラズマ処理の間に、ある期間接地することができる。更に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平面に位置決めすることができ、且つ／又は複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平行に位置決めすることができる。また基板のプラズマ処理は更に、基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに基板を晒すことを含むことができる。
【００４０】
本発明による一実施例では、複数の電気開口プレートのバイアス源が提供される。複数の開口プレート区域を有する複数の開口プレートがプロセス・チャンバ内に設けられ、ここで複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域が、複数の電気開口プレートのバイアス源の別個のバイアスに、動作可能に接続される。複数の開口プレート区域のうち少なくとも１つは更に、環状の幾何形状を有することができる。複数の開口プレートのうちの少なくとも１つは更に、複数の開口を有することができる。基板に供給されるイオンの数を、複数の電気開口プレートのバイアス源からの別個のバイアス電圧を、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも２つの開口プレート区域に印加することによって、性能を最適にするために、空間的及び／又は時間的に調整することができる。更に、複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、基板のプラズマ処理の間に、ある期間能動的に冷却することができ、且つ／又は複数の開口プレート区域のうちの少なくとも１つの開口プレート区域を、基板のプラズマ処理の間に、ある期間接地することができる。更に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平面に位置決めすることができ、且つ／又は複数の開口プレートのうちの少なくとも１つを、基板のプラズマ処理の間に、複数の開口プレートのうちの少なくとも１つに対して非平行に位置決めすることができる。また基板のプラズマ処理は更に、基板上に堆積とエッチングとを交互に行う、プラズマ時分割多重プロセスに基板を晒すことを含むことができる。
【００４１】
図１に示すように、従来技術は、プラズマ源１２０に動作可能に接続され、基板１７０を支持するためにプロセス・チャンバ１００内に位置決めされた基板支持体１３０を備える、プロセス・チャンバ１００を教示している。複数の開口１９５を有する開口プレート１９０が、プロセス・チャンバ１００内に位置決めされている。基板バイアス源１４０を、基板支持体１３０に動作可能に接続することができる。ガス供給部１１０が、プロセス・チャンバ１００に動作可能に接続され、また排気部１５０が、プロセス・チャンバ１００に動作可能に接続されている。
【００４２】
従来技術の開口プレートが、開口の幾何形状の拡大図を挿入して、図２に示されている。
【００４３】
図３に示すように、本発明による一実施例において、プロセス・チャンバ１００は、プラズマ源１２０に動作可能に接続されてもよく、基板１７０を支持するためにプロセス・チャンバ１００内に位置決めされ得る基板支持体１３０を備える。更に、互いに整列された複数の開口を有する、複数の開口プレート１９０が示されている。基板バイアス源１４０を、基板支持体１３０に動作可能に接続することができる。ガス供給部１１０が、プロセス・チャンバ１００に動作可能に接続されてもよく、また排気部１５０が、プロセス・チャンバ１００に動作可能に接続され得る。
【００４４】
図４に示すように、本発明による一実施例において、プロセス・チャンバ１００は、プラズマ源１２０に動作可能に接続されてもよく、基板１７０を支持するためにプロセス・チャンバ１００内に位置決めされ得る基板支持体１３０を備える。更に、複数の開口を有する複数の開口プレート１９０、１９１、１９２が示されている。開口プレートを、互いにずらすことができる。開口プレート１９０、１９２は、重なり合うことができる。開口プレート１９０、１９１、１９２が重なり合う領域では、重なり領域内のいくつかの開口が、他の開口と重なり合うことができる。重なり領域内のいくつかの開口は、他の開口と重なり合わないかもしれない。基板バイアス源１４０を、基板支持体１３０に動作可能に接続することができる。ガス供給部１１０が、プロセス・チャンバ１００に動作可能に接続されてもよく、また排気部１５０が、プロセス・チャンバ１００に動作可能に接続され得る。
【００４５】
図５は、開口プレート２２０及び開口プレート区域の幾何形状に関する選択肢の拡大図を示す。本発明の一実施例に従って、開口プレート２２０は複数の開口プレート区域を有する。
【００４６】
図６は、開口プレート２２１及び開口プレート区域の幾何形状に関する選択肢の拡大図を示す。本発明の一実施例に従って、開口プレート２２１は複数の開口プレート区域を有する。
【００４７】
図７は、開口プレート２２２及び開口プレート区域の幾何形状に関する選択肢の拡大図を示す。本発明の一実施例に従って、開口プレート２２２は複数の開口プレート区域を有する。更に図７は、複数の開口プレート区域のうちの１つと動作可能に接続されている、１つの開口プレートのバイアス２２５、及び複数の開口プレート区域のうちの別の１つと動作可能に接続されている、別の開口プレートのバイアス２２６を示す。
【００４８】
図８は、開口プレート２２２及び開口プレート区域の幾何形状に関する選択肢の拡大図を示す。本発明の一実施例に従って、開口プレート２２２は複数の開口プレート区域を有する。更に図８は、複数の開口プレート区域のうちの複数と動作可能に接続されている、１つの開口プレートのバイアス２２５、及び複数の開口プレート区域のうちの別の１つと動作可能に接続されている、別の開口プレートのバイアス２２６を示す。
【００４９】
図９に示すように、複数の電気開口プレートのバイアス源は、そのそれぞれが、別個の開口プレート区域に動作可能に接続される。図９は、本発明の一実施例による、開口プレートの複数の開口区域の別個の開口プレート区域２０２、２０３、２０４に動作可能に接続された、複数の電気開口プレートのバイアス源２０６、２０７、２０８を示す。開口プレート間又は開口プレートの区域間に、電位差を印加することを可能にしながら、開口プレートを支持し、且つ開口プレート間の間隔を維持するために使用され得る、典型的な電気絶縁構成要素２０９が示されている。
【００５０】
図１０に示すように、１群の開口プレートであって、少なくとも１つの開口プレートは、複数の開口プレート区域２０２、２０３、２０４を有する。複数の電気開口プレートのバイアス源２０６、２０７、２０８は、そのそれぞれが、本発明の一実施例に従って、複数の開口区域を有する開口プレートの少なくとも１つの開口プレート区域と動作可能に接続される。図１０はまた、接地された開口プレートを示す。開口プレート間又は開口プレートの区域間に、電位差を印加することを可能にしながら、開口プレートを支持し、且つ開口プレート間の間隔を維持するために使用され得る、典型的な電気絶縁構成要素２０９、２１０が示されている。
【００５１】
図１１〜図１５は、プロセス変数の変化を基準にした、開口プレートのバイアス電圧対時間の図を示す。具体的には、１つの開口プレート、又は複数の開口プレートのうちの１つ、又は開口プレートの開口プレート区域に印加されるバイアスは、プロセス・パラメータの変化と同期するように、又はプロセス・パラメータの変化に対して時間的にシフトされるように、又はプロセス・パラメータの変化の一部だけを反映するように、適時印加され得る。図１１〜図１５のそれぞれの図は、本発明による一実施例を示す。プロセス変数は、プロセス設定値及び／又はシステム応答を含むことができる。プロセス設定値は、ＲＦ電力、プロセス圧力、ガス流量、及び／又はガスの組成を含むことができる。プロセス設定値は、レシピで設定され得る。システム応答は、システムからの測定可能な応答であり得る。システム応答は、スロットル・バルブ位置、整合ネットワーク可変コンデンサ位置、ＲＦ反射電力等を含むことができる。システム応答はまた、プラズマ密度、プラズマ強度、プラズマ組成（たとえば発光分光法による）等のプロセス測定値、及び／又は基板特性の測定値（たとえば、膜厚、エッチング深さ等）も含むことができる。プロセス測定は、プロセス中にその場で行うことができる。開口プレートのバイアス電圧は、プロセス変数と同期又は非同期であり得る。開口プレートのバイアス電圧は、プロセス変数と同位相又は位相外れであり得る。図は、プロセス変数と同様の周波数の電圧曲線を示しているが、電圧曲線は、任意の又はすべてのプロセス変数と異なる周波数であり得る。
【００５２】
本発明のいずれの実施例においても、開口プレートの少なくとも１つは、平面又は非平面であり得る。開口プレートは、基板に対して平行であり得るか、又は開口プレートは、基板に対して非平行であり得る。開口プレートは、ドーム型であり得る。開口プレートは、単一の材料又は複数の材料からなることができる。開口プレートは、部分的若しくは完全に導電性であってもよく、且つ／又は部分的若しくは完全に誘電性であってもよく、且つ／又は部分的若しくは完全に半導体であってもよい。
【００５３】
本発明のいずれの実施例においても、すべての開口プレートは、同じサイズであってもよく、又は少なくとも１つの開口プレートは、他の開口プレートとは異なるサイズであってもよい。すべての開口プレートは、同じ形状であってもよく、又は少なくとも１つのプレートは、他の開口プレートとは異なる形状であってもよい。２つの開口プレートの少なくとも一部は、非同一平面上にあってもよく、又はすべての開口プレートは、非同一平面上にあってもよい。２つの開口プレートの少なくとも一部は、同一平面上にあってもよく、又はすべてのプレートは、同一平面上にあってもよい。２つの開口プレートの少なくとも一部は、平行であってもよく、又は２つの開口プレートの少なくとも一部は、非平行であってもよい。どの開口プレートも、重なり合うことができないか、又は２つの開口プレートの少なくとも一部は、重なり合うことができる。プレート内の少なくとも１つの開口は、第２のプレート内の１つの開口と重なり合うことができるか、又は複数の開口が重なり合うことができるか、又はすべての開口が互いに重なり合うことができる。プレート内の少なくとも１つの開口は、第２のプレート内の１つの開口と重なり合うことができないか、又は複数の開口が互いに重なり合うことができないか、又はいずれの開口も互いに重なり合うことができない。少なくとも１つの開口プレートは、第２の開口プレートと完全に重なり合うことができるか、又はすべての開口プレートが重なり合うことができる。
【００５４】
本発明のいずれの実施例においても、少なくとも１つの開口プレートを、第２のプレートから電気的に絶縁することができ、又は３つ以上の開口プレートを、互いに電気的に絶縁することができ、又はすべての開口プレートを、互いに電気的に絶縁することができる。少なくとも１つの開口プレートを、第２のプレートに電気的に接続することができ、又は３つ以上の開口プレートを、互いに電気的に接続することができ、又はすべての開口プレートを、互いに電気的に接続することができる。少なくとも１つの開口プレートを、接地から絶縁することができ、又は複数の開口プレートを、接地から絶縁することができ、又はすべての開口プレートを、接地から絶縁することができる。少なくとも１つの開口プレートを、接地することができ、又は複数の開口プレートを、接地することができ、又はすべての開口プレートを、接地することができる。少なくとも１つの開口プレートを、複数の開口プレート区域に分割することができ、又は複数の開口プレートが、複数の区域を有することができ、又はすべての開口プレートが、複数の区域を有することができる。
【００５５】
本発明のいずれの実施例においても、相異なる開口プレート内、１つの開口プレート内、相異なる開口プレート区域間、及び／又は１つの開口プレート区域内の開口は、同じサイズ、形状、及び／又はアスペクト比、或いは様々なサイズ、形状、及び／又はアスペクト比であり得る。
【００５６】
本発明のいずれの実施例においても、電圧を、少なくとも１つの開口プレートに印加することができる。電圧は、ＡＣ又はＤＣ、或いはその両方の組合せであり得る。相異なる開口プレート、１つの開口プレート内、相異なる開口プレート区域間、及び／又は１つの開口プレート区域内に印加される電圧は、同じであり得るか、又は処理のある部分の間に、振幅、周波数及び／又は位相に関して異なり得る。プロセスのある部分では、任意の開口プレート、又は任意の開口プレート区域を接地することができる。
【００５７】
本発明のいずれの実施例においても、複数の開口を、基板と重ね合わせることができる。開口プレートを、互いに電気的に絶縁されている、複数の開口プレート区域又は少なくとも２つの開口プレート区域に分割することができるか、又はすべての開口プレート区域を、互いに電気的に絶縁することができる。少なくとも２つの開口プレート区域を、互いに電気的に接続することができ、又はすべての開口プレート区域を、互いに電気的に接続することができる。少なくとも２つの開口プレート区域は、同じ形状であり得るか、又はすべての開口プレート区域は、同じ形状であり得る。少なくとも２つの開口プレート区域は、異なる形状であり得るか、又はすべての開口プレート区域は、異なる形状であり得る。すべての開口プレート区域は、同じサイズであり得るか、又は少なくとも２つの開口プレート区域は、異なるサイズであり得る。少なくとも１つの開口プレート区域は、電気的に接地することができる。少なくとも１つの開口プレート区域に、電圧を印加することができるか、又は複数の開口プレート区域に、電圧を印加することができるか、又はすべての開口プレート区域に、電圧を印加することができる。すべての開口プレート区域に、同じ電圧を印加することができるか、若しくは少なくとも２つの開口プレート区域が、異なる電圧を有するか、又はプラズマ処理の少なくとも一部に対して異なる電圧を有するか、若しくはプラズマ処理全体に対して異なる電圧を有することができる。
【００５８】
本開示は、添付の特許請求の範囲に含まれるもの、並びに前述の通り説明したものを含む。本発明は、ある程度の特殊性を有するその好ましい形態で説明されてきたが、好ましい形態の本開示は、ただ実例としてなされたものであり、構造の詳細並びに部品の組合せ及び配置における多数の変更が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、なされ得ることが理解されよう。
【００５９】
以上、本発明を説明した。
【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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【国際調査報告】
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