(57)【要約】  容量結合プラズマ（ＣＣＰ）ユニットが処理チャンバの内部に位置づけられた基板処理システムが説明される。ＣＣＰユニットは、第１の電極と第２の電極との間に形成されたプラズマ励起領域を含むことができる。第１の電極は、第１のガスがプラズマ励起領域に入ることができるようにするための第１の複数の開口を含むことができ、第２の電極は、活性ガスがプラズマ励起領域を出ることができるようにするための第２の複数の開口を含むことができる。このシステムは、ＣＣＰユニットの第１の電極に第１のガスを供給するためのガス入口と、基板を支持するように動作可能であるペデスタルとをさらに含むことができる。ペデスタルは、活性ガスがＣＣＰユニットから移動して入るガス反応領域より下に位置づけられる。
2014510390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理システムであって、
処理チャンバの内部に位置づけられた容量結合プラズマ（ＣＣＰ）ユニットであって、第１の電極と第２の電極との間に形成されたプラズマ励起領域を含み、前記第１の電極は、第１のガスが前記プラズマ励起領域に入ることができるようにするための第１の複数の開口を含み、前記第２の電極は、活性ガスが前記プラズマ励起領域を出ることができるようにするための第２の複数の開口を含む、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）ユニットと、
前記ＣＣＰユニットの前記第１の電極に前記第１のガスを供給するためのガス入口と、
基板を支持するように動作可能であるペデスタルであって、前記活性ガスが前記ＣＣＰユニットから移動して入るガス反応領域より下に位置づけられる、ペデスタルと
を備えるシステム。
【請求項２】
前記システムは、前記ＣＣＰユニットの前記第２の電極と前記ペデスタルの上の前記ガス反応領域との間に位置づけられたシャワーヘッドをさらに備え、前記シャワーヘッドは、前記活性ガスが前記ガス反応領域に通り抜けできるようにする第１の複数のシャワーヘッドチャネルと、第２のガスが前記ガス反応領域に通り抜けできるようにする第２の複数のチャネルとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２の電極の前記第２の複数の開口が、前記第１の複数のシャワーヘッドチャネルと同心的に位置合わせされる、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムは、前記第２の電極と前記ペデスタルとの間に位置づけられた１つまたは複数の第２のガス入口をさらに備え、前記第２のガス入口が第２のガスを前記ガス反応領域に供給する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記システムは、前記ガス入口に結合され、かつ前記ガス入口を通って前記処理チャンバに入る前記第１のガスを励起するように動作可能である遠隔プラズマシステムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記活性ガスが少なくとも１つの反応性ラジカルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
基板処理システムであって、
第１のガスを処理チャンバに供給するためのガス入口と、
複数の開口を含む電極と、
活性ガスが前記処理チャンバのガス反応領域に通り抜けできるようにする第１の複数のチャネル、および第２のガスが前記ガス反応領域に通り抜けできるようにする第２の複数のチャネルを含むシャワーヘッドであって、前記活性ガスが、前記電極と、第２の電極としても働く前記シャワーヘッドとの間のプラズマ励起領域に形成される、シャワーヘッドと、
基板を支持するように動作可能であるペデスタルであって、前記ガス反応領域より下に位置づけられる、ペデスタルと
を備えるシステム。
【請求項８】
前記シャワーヘッドの前記第１の複数のチャネルは、前記プラズマ励起領域のプラズマが前記ガス反応領域に入るのを抑制し、一方、前記活性ガスが前記シャワーヘッドを通り抜けできるようにする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムは、前記シャワーヘッドと前記ペデスタルとの間に位置づけられた１つまたは複数の第２のガス入口をさらに備え、前記第２のガス入口が第２のガスを前記ガス反応領域に供給する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムは、前記ガス入口に結合され、前記ガス入口を通って前記処理チャンバに入る前記第１のガスを励起するように動作可能である遠隔プラズマシステムをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
基板処理システムであって、
第１のガスを処理チャンバに供給するためのガス入口と、
第１の複数の開口を含む電極と、
活性ガスが前記処理チャンバのガス反応領域に通り抜けできるようにする第２の複数の開口を有する導電性板を含むイオン抑制器であって、前記活性ガスが前記電極と前記イオン抑制器との間のプラズマ励起領域に形成される、イオン抑制器と、
基板を支持するように動作可能であるペデスタルであって、前記ガス反応領域より下に位置づけられる、ペデスタルと
を備えるシステム。
【請求項１２】
前記システムは、前記イオン抑制器と前記ペデスタルとの間に位置づけられたシャワーヘッドをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムは、前記ガス入口に結合され、かつ前記ガス入口を通って前記処理チャンバに入る前記第１のガスを励起するように動作可能である遠隔プラズマシステムをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムは、前記電極と前記イオン抑制器とに結合された電源を備え、前記電源が、前記プラズマ励起領域から前記ガス反応領域に通り抜ける前記活性ガスのイオン濃度を調整するために前記イオン抑制器の調整可能なバイアス電圧を生成するように動作可能である、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年１０月３日に出願された「ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＵＳＩＮＧ  ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥＬＹ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＰＬＡＳＭＡ」という名称の米国特許出願第１３／２５１，６６３号のＰＣＴ出願であり、２０１１年１月１８日に出願された「ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＵＳＩＮＧ  ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥＬＹ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＰＬＡＳＭＡ」という名称の米国特許仮出願６１／４３３，６３３号に関連し、その利益を主張するものであり、それらの両方はすべての目的のためにそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路を製造するためのプラズマ堆積およびエッチングプロセスは数十年間広く使用されてきている。これらのプロセスは、通常、プラズマ発生ガスからのプラズマの形成を含み、プラズマ発生ガスは、そのガスをイオン化させるために処理チャンバの内部で十分な電力の電界にさらされる。これらのガスをプラズマにするのに必要とされる温度は、それらのガスを熱的にイオン化するのに必要とされる温度よりも非常に低くすることができる。したがって、プラズマ発生プロセスを使用して、ガスを単に加熱することによって可能であるよりも著しく低いチャンバ処理温度で開始ガスから反応性のラジカル種およびイオン種を発生させることができる。これにより、基板上の材料を溶融、分解、またはさもなければ損傷することになる閾値より上に基板温度を上げることなしに、プラズマが基板表面に材料を堆積させ、かつ／または基板表面から材料をエッチングすることができるようになる。
【０００３】
例示のプラズマ堆積プロセスは、基板ウエハの露出した表面に酸化ケイ素などの誘電体材料をプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）することを含む。従来のＰＥＣＶＤは、ガスおよび／または堆積前駆体を処理チャンバ内で一緒に混合することと、ガスからプラズマを点火させて反応種を発生させ、反応種が反応し、基板に材料を堆積させることとを含む。プラズマは、通常、反応生成物を効率的に堆積させやすくするために基板の露出した表面の近くに位置づけられる。
【０００４】
同様に、プラズマエッチングプロセスは、基板からの材料と化学的に反応し、かつ／または基板からの材料を物理的にスパッタリングするプラズマ活性化エッチング種に基板の選択した部分をさらすことを含む。プラズマエッチングする材料の除去速度、選択性、および方向は、パラメータの中でとりわけ、エッチングガス、プラズマ励起エネルギー、および基板と帯電したプラズマ種との間の電気バイアスを調整することにより制御することができる。高密度プラズマ化学気相堆積（ＨＤＰ−ＣＶＤ）などのいくつかのプラズマ技法は、基板にフィーチャを生成するために同時に起こるプラズマエッチングおよび堆積に依拠する。
【０００５】
プラズマ環境は、一般に、高温堆積環境よりも基板に対して有害でないが、依然として製造の課題をもたらす。エッチング精度は、エネルギーの大きいプラズマが浅いトレンチおよび間隙をオーバエッチングする場合に問題となることがある。プラズマ中のエネルギーの大きい種、特に、イオン化された種は堆積材料中で不要な反応を引き起し、その不要な反応が材料の性能に悪影響を及ぼすことがある。したがって、製造中に基板ウエハに接触するプラズマ成分に対してより正確な制御を行うシステムおよび方法が必要である。
【発明の概要】
【０００６】
プラズマと、プラズマおよび／またはその流出物にさらされる基板ウエハの表面との間の環境の制御の改善のためのシステムおよび方法が説明される。制御の改善は、プラズマと基板との間に位置づけられ、基板に達するイオン的に帯電した種の数を減少または無くすイオン抑制要素によって少なくとも部分的に実現することができる。基板表面に達するイオン種の濃度を調整すると、基板のプラズマ支援エッチングおよび／または基板への堆積中のエッチング速度、エッチング選択性、および堆積化学作用（パラメータの中でもとりわけ）のより正確な制御が可能になる。
【０００７】
いくつかの例では、イオン抑制要素は、基板処理チャンバのガス／前駆体供給装置の一部とすることができる。例えば、チャンバの内部でプラズマ領域と基板との間に位置づけられたシャワーヘッドは、ガスおよび前駆体のための分配構成要素、ならびにプラズマ領域から基板までシャワーヘッドを通って移動するイオン化された種の量を減少させるイオン抑制器の両方として働くことができる。追加の例では、イオン抑制要素は、プラズマ領域と基板との間の仕切りとすることができ、仕切りは、プラズマ流出物がプラズマ領域から基板に行くことができる１つまたは複数の開口を有する。特徴の中でとりわけ、開口のサイズ、位置、および幾何学的形状、仕切りと基板との間の距離、ならびに仕切りへの電気バイアスは、基板に達する帯電した種の量を制御するように選択することができる。いくつかの事例では、仕切りは、処理チャンバのプラズマ領域の発生および画定に役立つ電極としても働くことができる。
【０００８】
本発明の実施形態は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）ユニットがプロセスチャンバの内部に位置づけられた基板処理システムを含む。ＣＣＰユニットは、第１の電極と第２の電極との間に形成されたプラズマ励起領域を含むことができる。第１の電極は、第１のガスがプラズマ励起領域に入ることができるようにするための第１の複数の開口を含むことができ、第２の電極は、活性ガスがプラズマ励起領域を出ることができるようにするための第２の複数の開口を含むことができる。このシステムは、ＣＣＰユニットの第１の電極に第１のガスを供給するためのガス入口と、基板を支持するように動作可能であるペデスタルとをさらに含むことができる。ペデスタルは、活性ガスがＣＣＰユニットから移動して入るガス反応領域より下に位置づけられる。
【０００９】
本発明の実施形態は、追加の基板処理システムをさらに含む。これらのシステムは、第１のガスを処理チャンバに供給するためのガス入口と、複数の開口を含む電極と、シャワーヘッドとを含むことができる。シャワーヘッドは、活性ガスが処理チャンバのガス反応領域に通り抜けできるようにする第１の複数のチャネルと、第２のガスがガス反応領域に通り抜けできるようにする第２の複数のチャネルとを含むことができる。活性ガスは、電極と、第２の電極としても働くシャワーヘッドとの間のプラズマ励起領域に形成される。このシステムは、ガス反応領域より下に位置づけられ、基板を支持するように動作可能であるペデスタルをさらに含むことができる。
【００１０】
本発明の実施形態は、イオン抑制器を有する基板処理システムをさらに含む。これらのシステムは、第１のガスを処理チャンバに供給するためのガス入口と、第１の複数の開口をもつ電極と、イオン抑制器とを含むことができる。イオン抑制器は、活性ガスが処理チャンバのガス反応領域に通り抜けできるようにする第２の複数の開口を有する導電性板を含むことができる。活性ガスは、電極とイオン抑制器との間のプラズマ励起領域に形成される。これらのシステムは、ガス反応領域より下に位置づけられ、基板を支持するように動作可能であるペデスタルをさらに含むことができる。
【００１１】
追加の実施形態および特徴は、部分的には以下の説明に記載され、部分的には、本明細書を考察する際に当業者には明らかになるはずであり、または本発明の実践によって習得することができる。本発明の特徴および利点は、明細書で説明される手段、組合せ、および方法によって実現および達成することができる。
【００１２】
本発明の本質および利点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分および図面を参照することによって達成することができ、同様の参照番号が同様の構成要素を参照するためにいくつかの図面の全体にわたって使用される。いくつかの事例では、サブラベルが参照番号に関連づけられ、多数の同様の構成要素のうちの１つを表すためにハイフンの後に続く。既存のサブラベルを指定することなく参照番号が参照される場合、そのような多数の同様の構成要素のすべてを指すものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による、ＣＣＰユニットとシャワーヘッドとを有する処理チャンバを含む処理システムの簡単化した断面図である。
【図２】本発明の実施形態による、ＣＣＰユニットとシャワーヘッドとを有する処理チャンバを含む処理システムの簡単化した斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による、処理システムを通る１対の混合ガスのガス流経路の簡単化した概略図である。
【図４】イオン抑制要素としても働くシャワーヘッドを有する処理チャンバを含む処理システムの簡単化した断面図である。
【図５】本発明の実施形態により、イオン抑制板がプラズマ領域とガス反応領域とを仕切っている、処理チャンバを含んだ処理システムの簡単化した断面図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態によるイオン抑制要素の簡単化した斜視図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態による、イオン抑制要素としても働くシャワーヘッドの簡単化し斜視図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態によるイオン抑制要素の開口のいくつかの例示の孔幾何学的形状を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態による開口の孔幾何学的形状の概略図である。
【図８】本発明の実施形態による、処理チャンバのプラズマ領域を画定するのに役立つ１対の電極の向かい合った開口の例示の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
半導体処理チャンバの内部でプラズマを発生および制御するためのシステムおよび方法が説明される。プラズマは、処理チャンバの内部で、処理チャンバの外側の遠隔プラズマユニットで、または両方で生じることができる。プラズマは、チャンバの内部に封じ込められ、プラズマと基板ウエハとの間に位置づけられるイオン抑制要素の助けを借りて基板ウエハから隔てられる。いくつかの事例では、このイオン抑制要素は、プラズマ発生ユニット（例えば、電極）、ガス／前駆体分配システム（例えば、シャワーヘッド）、および／または処理システムの別の構成要素の一部としても機能することができる。追加の事例では、イオン抑制要素は、主として、プラズマ発生領域とガス反応領域との間の仕切りを画定するように機能することができ、ガス反応領域は基板ウエハの露出した表面上の材料をエッチングし、かつ／または基板ウエハの露出した表面に材料を堆積させる。
【００１５】
イオン抑制要素は、プラズマ発生領域から基板まで移動するイオン的に帯電した種の量を低減または無くすように機能する。帯電していない中性およびラジカル種は依然としてイオン抑制器の開口を通り抜けて、基板と反応することができる。基板を囲む反応領域でのイオン的に帯電した種を完全に無くすことが、必ずしも所望の目標とは限らないことに留意されるべきである。多くの事例では、イオン種は、エッチングおよび／または堆積プロセスを行うために基板に達することが必要とされる。これらの事例では、イオン抑制器は、反応領域のイオン種の濃度を、プロセスを支援するレベルに制御するのに役立つ。
【００１６】
例示の処理システム構成
例示の処理システム構成は、基板に達するプラズマ励起種のタイプおよび量を制御するために処理チャンバの内部に位置づけられたイオン抑制器を含む。いくつかの実施形態では、イオン抑制器ユニットは、プラズマ発生ユニットの電極としても働くことができる有孔板とすることができる。追加の実施形態では、イオン抑制器は、基板に接触する反応領域にガスおよび励起種を分配するシャワーヘッドとすることができる。さらに多くの実施形態では、イオン抑制は、有孔板イオン抑制器とシャワーヘッドとによって実現することができ、それらの両方をプラズマ励起種は通り抜けて、反応領域に達する。
【００１７】
図１および２は、それぞれ、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）ユニット１０２の一部としてのイオン抑制器１１０と、イオン抑制に寄与することもできるシャワーヘッド１０４との両方を含む処理システムの簡単化した断面図および斜視図を示す。処理システムは、さらに、オプションとして、流体供給システム１１４などの、処理チャンバ１００の外側に配置された構成要素を含むことができる。処理チャンバ１００は周囲の圧力と異なる内部圧力を保持することができる。例えば、処理チャンバの内部の圧力は約１０ｍＴｏｒｒから約２０Ｔｏｒｒとすることができる。
【００１８】
ＣＣＰユニット１０２は処理チャンバ１００の内部にプラズマを発生させるように機能することができる。ＣＣＰユニット１０２の構成要素は、リッドまたは高温電極１０６と、イオン抑制要素１１０（本明細書ではイオン抑制器とも呼ばれる）とを含むことができる。いくつかの実施形態では、リッド１０６およびイオン抑制器１１０は、電極間のガスをプラズマにイオン化するために十分に強い電界を発生するように互いに対して電気バイアスをかけることができる導電性電極である。電気絶縁体１０８はリッド１０６電極とイオン抑制器１１０電極とを分離し、プラズマを発生させるときそれらが短絡しないようにすることができる。リッド１０６、絶縁体１０８、およびイオン抑制器１１０のプラズマにさらされる表面は、ＣＣＰユニット１０２のプラズマ励起領域１１２を画定することができる。
【００１９】
プラズマ発生ガスは、ガス供給システム１１４からガス入口１１６を通ってプラズマ励起領域１１２に移動することができる。プラズマ発生ガスは、励起領域１１２においてプラズマを点火するのに使用することができ、または既に形成されているプラズマを維持することができる。いくつかの実施形態では、プラズマ発生ガスは、処理チャンバ１００の外側に位置づけられた遠隔プラズマシステム（図示せず）においてプラズマ励起種に少なくとも部分的に既に変換されており、その後、入口１１６を通ってＣＣＰユニット１０２まで下流に移動してもよい。プラズマ励起種は、プラズマ励起領域１１２に達すると、ＣＣＰユニット１０２においてさらに励起されるか、またはそれ以上励起されずにプラズマ励起領域を通り抜けることができる。いくつかの操作では、ＣＣＰユニット１０２によって行われる追加の励起の程度は、基板処理シーケンスおよび／または条件に応じてある期間にわたって変えることができる。
【００２０】
プラズマ発生ガスおよび／またはプラズマ励起種は、より均一な供給のためのリッド１０６の複数の孔（図示せず）を通り抜けてプラズマ励起領域１１２に入ることができる。例示の構成は、リッド１０６によってプラズマ励起領域１１２から仕切られたガス供給領域１２０に通じている入口１１６を有することを含み、その結果、ガス／種はリッド１０６の孔を通ってプラズマ励起領域１１２に流れ込む。構造および動作機能は、プラズマ励起領域１１２から供給領域１２０、入口１１６、および流体供給システム１１４に戻るプラズマの著しい逆流を防止するように選択することができる。構造機能は、以下で図７Ａおよび７Ｂにおいて説明するように、逆流プラズマを非活性化するリッド１０６の孔の寸法および断面形状の選択を含むことができる。動作機能は、ガス供給領域１２０とプラズマ励起領域１１２との間の圧力差の維持を含み、それにより、イオン抑制器１１０を通るプラズマの一方向流れを維持することができる。
【００２１】
上記のように、リッド１０６およびイオン抑制器１１０は、それぞれ、第１の電極および第２の電極として機能することができ、その結果、リッド１０６および／またはイオン抑制器１１０は電荷を受け取ることができる。これらの構成では、電力（例えば、ＲＦ電力）は、リッド１０６、イオン抑制器１１０、または両方に印加することができる。例えば、電力はリッド１０６に印加され、一方、イオン抑制器１１０は接地することができる。基板処理システムは、リッド１０６および／またはイオン抑制器１１０に電力を供給するＲＦジェネレータ１４０を含むことができる。電気的に帯電したリッド１０６は、プラズマ励起領域１１２内でプラズマを均一に分布させる（すなわち、局所プラズマを減少させる）のを容易にすることができる。プラズマ励起領域１１２でプラズマを形成できるようにするために、絶縁体１０８はリッド１０６およびイオン抑制器１１０を電気的に絶縁することができる。絶縁体１０８はセラミックから製作することができ、スパークしないようにするために高い降伏電圧を有することができる。ＣＣＰユニット１０２は、循環冷却材（例えば、水）を用いてプラズマにさらされる表面を冷却するために１つまたは複数の冷却流体チャネルを含む冷却ユニット（図示せず）をさらに含むことができる。
【００２２】
イオン抑制器１１０は、イオン的に帯電した種がプラズマ励起領域１１２から泳動するのを抑制し、一方、帯電していない中性またはラジカル種がイオン抑制器１１０を通り抜けて活性ガス供給領域１２４に入ることができるようにする複数の孔１２２を含むことができる。これらの帯電していない種は、反応性の少ないキャリアガスにより孔１２２を通って移送される高度に反応性の種を含むことができる。上記のように、孔１２２を通るイオン種の泳動は低減され、事例によっては完全に抑制され得る。イオン抑制器１１０を通り抜けるイオン種の量を制御すると、下にあるウエハ基板と接触させられる混合ガスに対する制御が向上し、その結果として、混合ガスの堆積および／またはエッチング特性の制御が向上する。例えば、混合ガスのイオン濃度を調整すると、エッチング選択性（例えば、ＳｉＯｘ：ＳｉＮｘエッチング比、ポリＳｉ：ＳｉＯｘエッチング比など）をかなり変更することができる。それにより、堆積される誘電材料の共形性対流動性のバランスをシフトさせることもできる。
【００２３】
複数の孔１２２は、活性ガス（すなわち、イオン、ラジカル、および／または中性種）がイオン抑制器１１０を通り抜けるのを制御するように構成することができる。例えば、孔のアスペクト比（すなわち、孔直径対長さ）および／または孔の幾何学的形状は、イオン抑制器１１０を通り抜ける活性ガス中のイオン的に帯電した種の流れが減少するように制御することができる。イオン抑制器１１０の孔は、プラズマ励起領域１１２に面するテーパ部分と、シャワーヘッド１０４に面する円柱部分とを含むことができる。円柱部分はシャワーヘッド１０４に渡すイオン種の流れを制御するように整形および寸法決めすることができる。調整可能な電気バイアスを追加手段としてイオン抑制器１１０にさらに印加して、抑制器を通るイオン種の流れを制御することができる。
【００２４】
シャワーヘッド１０４は、ＣＣＰユニット１０２のイオン抑制器１１０と、ペデスタル１５０に取り付けることができる基板と接触するガス反応領域１３０（すなわち、ガス活性化領域）との間に位置づけられる。ガスおよびプラズマ励起種は、イオン抑制器１１０を通り、イオン抑制器１１０とシャワーヘッド１０４との間に画定された活性ガス供給領域１２４を通り抜けることができる。これらのガスおよび種の一部は、さらに、シャワーヘッド１０４を通り抜けて、基板と接触するガス反応領域１３０に入ることができる。
【００２５】
シャワーヘッドは、プラズマ励起種が通り抜けできるようにするための第１の組のチャネル１２６と、第２のガス／前駆体混合物をガス反応／活性化領域１３０に供給する第２の組のチャネルとを有するデュアルゾーンシャワーヘッドとすることができる。２組のチャネルは、プラズマ励起種と第２のガス／前駆体混合物とがガス反応領域１３０に達するまで結合しないようにする。いくつかの実施形態では、イオン抑制器１１０の孔１２２の１つまたは複数は、シャワーヘッド１０４のチャネル１２６の１つまたは複数と位置合わせすることができ、それにより、プラズマ励起種の少なくともいくらかが飛行の方向を変更することなく孔１２２およびチャネル１２６を通り抜けできるようになる。追加の実施形態では、第２の組のチャネルはガス反応領域１３０に面する開口において環状形状を有することができ、これらの環状開口は第１の組のチャネル１２６の円形開口のまわりに同心的に位置合わせすることができる。
【００２６】
シャワーヘッド１０４の第２の組のチャネルは、プロセスを行うために選択される原料ガス／前駆体混合物（図示せず）に流動的に結合することができる。例えば、処理システムが二酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの誘電材料の堆積を行うように構成される場合、ガス／前駆体混合物は、ケイ素含有材料の中でとりわけ、シラン、ジシラン、ＴＳＡ、ＤＳＡ、ＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳ、ＴＭＤＳＯなどのケイ素含有ガスまたは前駆体を含むことができる。この混合物は、ガス反応領域１３０において、酸化混合ガスと反応することができ、酸化混合ガスは、種の中でとりわけ、プラズマ発生ラジカル酸素（Ｏ）、活性分子酸素（Ｏ２）、およびオゾン（Ｏ３）などのプラズマ励起種を含むことができる。プラズマ励起種中の過度のイオンは、その種がイオン抑制器１１０の孔１２２を通って動くとき減少され、その種がシャワーヘッド１０４のチャネル１２６を通って動くときさらに減少され得る。別の例では、処理システムが基板表面のエッチングを行うように構成される場合、原料ガス／前駆体混合物は、酸化剤などのエッチング剤、ハロゲン、水蒸気、および／またはキャリアガスを含み、それらはガス反応領域１３０においてシャワーヘッド１０４の第１の組のチャネルから分配されるプラズマ励起種と混合することができる。
【００２７】
処理システムは、電力をリッド１０６および／またはイオン抑制器１１０に供給してプラズマ励起領域１１２でプラズマを発生させるために、ＣＣＰユニット１０２に電気的に結合される電源１４０をさらに含むことができる。電源は、行われるプロセスに応じてＣＣＰユニット１０２に調整可能な量の電力を供給するように構成することができる。例えば、堆積プロセスでは、ＣＣＰユニット１０２に供給される電力は堆積される層の共形性を設定するように調整することができる。堆積される誘電体膜は、概して、プラズマ出力が低いほど流動性になり、プラズマ出力が増加すると流動性から共形性にシフトする。例えば、プラズマ励起領域１１２に維持されるアルゴン含有プラズマは、プラズマ出力が約１０００ワットから約１００ワット以下まで減少する（例えば、約９００、８００、７００、６００、または５００ワット以下）につれて、より流動性の酸化ケイ素層を生成し、プラズマ出力が約１０００ワット以上から増加する（例えば、約１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、１７００ワット以上）につれて、より共形性の層を生成することができる。プラズマ出力が低値から高値まで増加するとき、流動性堆積膜から共形性堆積膜への移行が比較的滑らかで連続的であることがあり、または比較的不連続の閾値により進行することがある。プラズマ出力（単独で、または他の堆積パラメータに加えて）は、堆積膜の共形の性質と流動の性質との間のバランスを選択するように調整することができる。
【００２８】
処理システムは、基板（例えば、ウエハ基板）を支持して動かすのに使用できるペデスタル１５０をさらに含むことができる。ペデスタル１５０とシャワーヘッド１０４との間の距離はガス反応領域１３０を画定するのに役立つ。ペデスタルは、処理チャンバ１００内で垂直または軸方向に調整できるようにして、ガス反応領域１３０を増加または減少させ、シャワーヘッド１０４を通り抜けるガスを基準にしてウエハ基板の位置を変えることによってウエハ基板の堆積またはエッチングを達成することができる。ペデスタル１５０は、ウエハ基板の温度を制御するために熱交換流体が流れる熱交換チャネルを有することができる。熱交換流体の循環により、基板温度は比較的低温（例えば、約−２０℃から約９０℃）に維持することができる。例示の熱交換流体はエチレングリコールおよび水を含む。
【００２９】
ペデスタル１５０は、さらに、基板を加熱温度（例えば、約９０℃から約１１００℃）に維持するために加熱要素（抵抗加熱要素など）で構成することができる。例示の加熱要素は、基板支持体プラッタに埋め込まれ、並列同心円の形態で２回以上のフル旋回を行う単一ループヒータ要素を含むことができる。ヒータ要素の外側部分は支持体プラッタの周辺に隣接して進むことができ、一方、内側部分は、より小さい半径の同心円の経路で進むことができる。ヒータ要素への配線はペデスタルのステムを通り抜けることができる。
【００３０】
図３は、イオン抑制器板およびシャワーヘッドの両方を含む処理システムを通る１対の混合ガスのガス流経路の簡単化した概略図３００を示す。ブロック３０５において、プラズマ発生混合ガスなどの第１のガスが処理チャンバにガス入口を介して供給される。第１のガスは、以下のガス、すなわち、ＣＦ４、ＮＨ３、ＮＦ３、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２、Ｏ２などのうちの１つまたは複数を含むことができる。処理チャンバの内部で、第１のガスは、ブロック３１０において、プラズマ放電により励起されて、１つまたは複数のプラズマ流出物を形成することができる。代替として（またはインシトゥプラズマ発生に加えて）処理チャンバに結合された遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）を使用してエクスシトゥプラズマを発生させることができ、エクスシトゥプラズマのプラズマ励起生成物がプロセスチャンバに導入される。ＲＰＳプラズマ励起生成物は、イオン的に帯電したプラズマ種ならびに中性およびラジカル種を含むことができる。
【００３１】
プラズマ流出物がインシトゥプラズマユニット、ＲＰＳユニット、または両方によって発生されるかどうかにかかわらず、プラズマ流出物は、ブロック３１５において、処理チャンバのイオン抑制器を通り抜けることができる。イオン抑制器は、イオン種の通り抜けを阻止および／または制御することができ、一方、プラズマ活性化された第１のガスが処理チャンバのガス反応領域に移動するときラジカル種および／または中性種の通り抜けが可能であるようにする。ブロック３２０において、第２のガスを処理チャンバに導入することができる。上記のように、第２のガスの内容物は行われるプロセスによって決まる。例えば、第２のガスは、堆積プロセス用の堆積化合物（例えば、Ｓｉ含有化合物）と、エッチングプロセス用のエッチング剤とを含むことができる。第１のガスと第２のガスとの間の接触は、ガスがプロセスチャンバのガス反応領域に到達するまで防止することができる。
【００３２】
第１のガスおよび第２のガスがガス反応領域より前で相互作用しないようにする１つの方法は、それらをデュアルゾーンシャワーヘッドの別個のチャネルを通して流すことである。ブロック３３０は、ＤＺＳＨを通り抜ける活性化された第１のガスと第２のガスとを示し、ＤＺＳＨは、活性化された第１のガスが第２の複数のチャネルを通り抜ける第２のガスと相互作用することなくシャワーヘッドを通り抜けできるようにする第１の複数のチャネルを有する。ＤＺＳＨを出た後、第１のガスと第２のガスとは、ブロック３３５において、処理チャンバのガス反応領域で一緒に混合することができる。行われるプロセスに応じて、組み合わされたガスは反応して、基板の露出した表面に材料を堆積する、基板から材料をエッチングする、または両方を行うことができる。
【００３３】
次に、図４を参照すると、イオン抑制要素としても働くシャワーヘッド４０２を有する処理システム４００の簡単化した断面図が示される。図示の構成では、プラズマ発生用の第１のガス源４０２はオプションのＲＰＳユニット４０４に流動的に結合され、ＲＰＳユニット４０４で、第１のプラズマを発生させ、プラズマ流出物をガス入口４０８を通して処理チャンバ４０６に移送することができる。処理チャンバ４０６の内部で、これらのガスは、ガス分配板４１２の孔４１０を通り抜けて、板４１２とシャワーヘッド４０２との間に画定されたガス領域４１４に入ることができる。いくつかの実施形態では、この領域４１４はプラズマ励起／活性化領域とすることができ、ガス分配板４１２およびシャワーヘッド４０２は第１および第２電極として働いて、ガスをさらに励起させ、かつ／または第１のプラズマを発生させる。ガス分配板４１２の孔４１０は、逆流プラズマを非活性化するために寸法的にまたは幾何形状的に構造化することができる。板４１２およびシャワーヘッド４０２は、板４１２およびシャワーヘッド４０２に電荷を供給してガスを励起し、かつ／またはプラズマを発生させるＲＦ電力ジェネレータ４２２に結合することができる。１つの実施形態では、シャワーヘッド４０２は接地され、一方、電荷は板４１２に印加される。
【００３４】
ガス領域４１４の励起ガスまたは活性ガスはシャワーヘッド４０２を通り抜けて基板４１８に隣接するガス反応領域４１６に入り、基板の表面から材料をエッチングし、かつ／または基板の表面に材料を堆積させることができる。シャワーヘッド４０２は、励起ガスがガス領域４１４からガス反応領域４１６に通り抜けることができるようにし、一方、さらに、第２のガス（すなわち前駆体ガス／混合物）が外部源（図示せず）から第２のガス入口（図示せず）を介してガス反応領域４１６に流れ込むことができるようにするデュアルゾーンシャワーヘッド（ＤＺＳＨ）とすることができる。ＤＺＳＨは、活性／励起ガスがガス反応領域４１６に流れ込むまで活性／励起ガスが第２のガスと混合しないようにすることができる。
【００３５】
励起ガスはＤＺＳＨの複数の孔４２４を通って流れることができ、ＤＺＳＨは、プラズマ（すなわち、イオン的に帯電した種）の通り抜けを制御または防止するように寸法的におよび／または幾何形状的に構造化され、一方、活性および／または励起ガス（すなわち、反応性ラジカルまたは帯電していない中性種）が通り抜けできるようにする。図７Ａは、ＤＺＳＨで使用することができる孔構成の例示的な実施形態を表示する。孔４２４に加えて、ＤＺＳＨは第２のガスが流れる複数のチャネル４２６を含むことができる。第２のガス（前駆体ガス）は、孔４２４に隣接して位置づけられた１つまたは複数の開孔（図示せず）を通ってシャワーヘッド４０２を出ることができる。ＤＺＳＨは、第２のガス供給システムおよびイオン抑制要素の両方として働くことができる。
【００３６】
上述のように、混合ガスは、プラテン４２０に位置づけることができる基板４１８の表面に材料を堆積させ、かつ／または基板４１８の表面をエッチングすることができる。プラテン４２０は、処理チャンバ４０６内で垂直に移動可能とすることができる。処理チャンバ４０６内の基板４１８の処理は、孔４２４の構成、ガス領域４１４内の圧力、および／または処理チャンバ内の基板４１８の位置によって影響され得る。その上、孔４２４の構成および／またはガス領域４１４内の圧力は、ガス励起領域４１６に入ることができるイオン種（プラズマ）の量を制御することができる。混合ガスのイオン濃度は、エッチング選択性の変更に加えて、堆積される誘電材料の共形性対流動性のバランスをシフトさせることができる。
【００３７】
次に、図５を参照すると、イオン抑制要素として働く板５１２（すなわち、イオン抑制器板）を有する別の処理システム５００の簡単化した断面図が示される。図示の構成では、第１のガス源５０２はＲＰＳユニット５０４に流動的に結合され、ＲＰＳユニット５０４で、第１のプラズマを発生させ、プラズマ流出物をガス入口５０８を通して処理チャンバ５０６に移送することができる。プラズマ流出物は、イオン抑制器板５１２とガス入口５０８との間に画定されたガス領域５１４に移送することができる。ガス領域５１４の内部で、ガスは、イオン抑制器５１２の孔５１０を通り抜け、イオン抑制器５１２と基板５２８との間に画定されたガス反応／活性化領域５１６に入ることができる。基板５１８は、上述のようにプラテン５２０上に支持され、その結果、基板は処理チャンバ５０６内で移動可能とすることができる。
【００３８】
さらに、上述のように、孔５１０は、イオン的に帯電した種（すなわち、プラズマ）の通り抜けが防止および／または制御され、一方、帯電していない中性またはラジカル種（すなわち、活性ガス）の通り抜けが可能にされるように寸法的におよび／または幾何形状的に構造化することができる。イオン種の通り抜けは、ガス領域５１４内のプラズマの圧力を変更することによって制御可能とすることができる。ガス領域５１４の圧力は、ガス入口５０８を通して供給されるガスの量を制御することによって制御することができる。前駆体ガス（すなわち、第２のガス）は、イオン抑制器５１２の垂直下方またはそれと平行に位置づけられたもう１つの第２のガス入口５２２から処理チャンバ５０６に導入することができる。第２のガス入口５２２は処理チャンバ５０６の壁に１つまたは複数の開孔、管など（図示せず）を含むことができ、前駆体ガスを開孔、管などに供給するために１つまたは複数のガス分配チャネル（図示せず）をさらに含むことができる。１つの実施形態では、イオン抑制器５１２は、前駆体ガスが流れる１つまたは複数の第２のガス入口を含む。イオン抑制器５１２の第２のガス入口は、前駆体ガスをガス反応領域５１６に供給することができる。そのような実施形態では、イオン抑制器は、前に説明したようにイオン抑制器５１２およびデュアルゾーンシャワーヘッドの両方として機能する。孔５１０を通り抜ける活性ガスと、処理チャンバ５０６に導入される前駆体ガスとは、エッチングおよび／または堆積プロセスのためにガス反応チャンバ５１６で混合することができる。
【００３９】
今までに処理チャンバの例示的な実施形態を説明したが、次に、イオン抑制器板４１２および５１２などのイオン抑制器と、シャワーヘッド４０２との例示的な実施形態に関心を向ける。
【００４０】
例示的なイオン抑制器
図６Ａは、本発明の実施形態によるイオン抑制要素６００（イオン抑制器）の簡単化した斜視図を示す。イオン抑制要素６００は図４および／または５のイオン抑制器板に対応することができる。この斜視図は、イオン抑制要素または板６００の上部を示す。イオン抑制板６００は、概して、円形に整形され、複数のプラズマ流出物通路６０２を含むことができ、通路６０２の各々は、プラズマ流出物が第１の領域（例えば、プラズマ領域）から第２の領域（例えば、ガス反応領域またはシャワーヘッド）に通り抜けできるようにする１つまたは複数の貫通孔を含む。１つの実施形態では、通路６０２の貫通孔は１つまたは複数の円形パターンを形成するように配列することができるが、他の構成が可能である。以前に説明したように、貫通孔は、イオン種の通り抜けを制御または防止し、一方、帯電していない中性またはラジカル種の通り抜けを可能にするように幾何形状的にまたは寸法的に構成することができる。貫通孔は、イオン抑制板６００の上面に対してより大きい内径およびイオン抑制板の底面に対してより小さい内径を有することができる。その上、貫通孔は、概して、円柱形、円錐形、またはそれらの任意の組合せとすることができる。貫通孔の構成の例示的な実施形態が図７Ａ〜Ｂに表示される。
【００４１】
複数の通路は、イオン抑制板６００の表面にわたって実質的に均等に分布することができ、それにより、中性またはラジカル種がイオン抑制板６００を通って第２の領域に均等に通り抜けることができる。図５の実施形態などのいくつかの実施形態では、処理チャンバはイオン抑制板６００のみを含むことができ、一方、他の実施形態では、処理チャンバはイオン抑制板６００と図６Ｂのシャワーヘッドなどのシャワーヘッドとの両方を含むことができ、または処理チャンバはデュアルゾーンシャワーヘッドおよびイオン抑制板の両方として働く単一板を含むことができる。
【００４２】
図６Ｂは、本発明の実施形態によるシャワーヘッド６２０の斜視の簡単化した下面図を示す。シャワーヘッド６２０は図４に示したシャワーヘッドに対応することができる。以前に説明したように、シャワーヘッド６２０は、ガス反応領域に垂直に隣接し、かつそのガス反応領域の上に位置づけることができる。イオン抑制板６００と同様に、シャワーヘッド６２０は、概して、円形に整形することができ、複数の第１の孔６２２と複数の第２の孔６２４とを含むことができる。複数の第１の孔６２２は、プラズマ流出物がシャワーヘッド６２０を通り抜けてガス反応領域に入ることができるようにし、一方、複数の第２の孔６２４は、ケイ素前駆体などの前駆体ガス、エッチング剤などがガス反応領域に入ることができるようにする。
【００４３】
複数の第１の孔６２２は、シャワーヘッド６２０の上面からシャワーヘッドを通って延びる貫通孔とすることができる。１つの実施形態では、複数の第１の孔６２２の各々は、シャワーヘッド６２０の上面に対してより小さい内径（ＩＤ）および底面に対してより大きいＩＤを有することができる。それに加えて、複数の第１の孔６２２の底部エッジは、プラズマ流出物がシャワーヘッドを出るときガス反応領域においてプラズマ流出物を均等に分布させるのに役立つように面取りし６２６、それによって、プラズマ流出物と前駆体ガスとの均等な混合を促進することができる。第１の孔６２２のより小さいＩＤは、約０．５ｍｍから約２０ｍｍの間とすることができる。１つの実施形態では、より小さいＩＤは約１ｍｍから６ｍｍの間とすることができる。第１の孔６２２の断面形状は、概して、円柱形、円錐形、またはそれらの任意の組合せとすることができる。その上、イオン抑制要素６００およびシャワーヘッド６２０の両方が処理チャンバで使用される場合、第１の孔６２２は通路６０２の貫通孔と同心的に位置合わせすることができる。同心位置合わせは、活性ガスが処理チャンバのイオン抑制要素６００およびシャワーヘッド６２０の両方を通り抜けるのを容易にすることができる。
【００４４】
別の実施形態では、複数の第１の孔６２２は、シャワーヘッド６２０の上面からシャワーヘッドを通って延びる貫通孔とすることができ、第１の孔６２２の各々は、シャワーヘッドの上面に対してより大きいＩＤおよびシャワーヘッドの底面に対してより小さいＩＤを有する。その上、第１の孔６２２は、より大きいＩＤとより小さいＩＤとの間にテーパ領域を含むことができる。そのような構成は、プラズマの貫通孔の通り抜けを防止または調節し、一方、活性ガスの通り抜けを可能にすることができる。そのような実施形態は、所定の位置で、またはイオン抑制要素６００に加えて使用することができる。そのような貫通孔の例示的な実施形態が図７Ａに表示される。
【００４５】
複数の第１の孔６２２の数は、約６０から約２０００の間とすることができる。複数の第１の孔６２２は様々な形状を有することもできるが、概して丸い。処理チャンバがイオン抑制板６００およびシャワーヘッド６２０の両方を含む実施形態では、複数の第１の孔６２２は、プラズマ流出物がイオン抑制板およびシャワーヘッドを通り抜けるのを容易にするために通路６０２と実質的に位置合わせすることができる。
【００４６】
複数の第２の孔６２４は、シャワーヘッド６２０の底面からシャワーヘッドを部分的に通って延びることができる。複数の第２の孔は、外部ガス源（図示せず）から第２の孔６２４に前駆体ガス（例えば、堆積化合物、エッチング剤など）を供給する複数のチャネル（図示せず）に結合または接続することができる。第２の孔は、シャワーヘッド６２０の底面により小さいＩＤおよびシャワーヘッドの内部により大きいＩＤを含むことができる。第２の孔６２４の数は、様々な実施形態では、約１００から５０００の間、または約５００から約２０００の間とすることができる。第２の孔のより小さいＩＤの直径（すなわち、底面の孔の直径）は約０．１ｍｍから約２ｍｍの間とすることができる。第２の孔６２４は、概して丸く、やはり、円柱形、円錐形、またはそれらの任意の組合せとすることができる。第１および第２の孔の両方は、プラズマ流出物と前駆体ガスとの均等な混合を促進するためにシャワーヘッド６２０の底面にわたって均等に分布させることができる。
【００４７】
図７Ａを参照すると、貫通孔の構成の例示的な実施形態が示される。図示の貫通孔は、概して、孔の上部端部に対する大きい内径（ＩＤ）領域と、孔の底部または下部端部に対するより小さいＩＤ領域とを含む。より小さいＩＤは約０．２ｍｍから約５ｍｍの間とすることができる。その上、孔のアスペクト比（すなわち、より小さいＩＤ対孔長さ）はほぼ１から２０とすることができる。そのような構成は、プラズマ流出物のイオン種の通り抜けを実質的に阻止および／または制御することができ、一方、ラジカルまたは中性種の通り抜けを可能にする。例えば、アスペクト比の変更により、貫通孔を通り抜けることができるプラズマの量を調節することができる。プラズマの通り抜けは、貫通孔のすぐ上の領域内のプラズマの圧力を変更することによってさらに調節することができる。
【００４８】
次に、特定の構成を参照すると、貫通孔７０２は、孔の上部端部の大きいＩＤ領域７０４と、孔の下部端部の小さいＩＤ領域７０６と、大きいＩＤと小さいＩＤとの間の階段状エッジとを含むことができる。貫通孔７１０は、上部端部の大きいＩＤ領域７１２と、孔の下部端部の大きいＩＤ領域７１６と、それらの間の小さいＩＤ領域７１４とを含むことができる。大きいＩＤ領域と小さいＩＤ領域との間の移行は、領域間に急峻な移行を可能にするために階段状またはブラント（ｂｌｕｎｔ）とすることができる。
【００４９】
貫通孔７２０は、孔の上部端部の大きいＩＤ領域７２２と、孔の下部端部の小さいＩＤ領域７２６と、大きい領域と小さい領域との間を角度θで移行するテーパ領域７２４とを含むことができる。小さいＩＤ領域７２６の高さ７２８は、孔の全高７２７、テーパ領域７２４の角度θ、大きいＩＤ、および小さいＩＤによって決めることができる。１つの実施形態では、テーパ領域７２４は、約１５°から約３０°の間、好ましくは約２２°の角度を含み、全高７２７は約４ｍｍから約８ｍｍの間、好ましくは約６．３５ｍｍであり、大きいＩＤは約１ｍｍから約４ｍｍの間、好ましくは約２．５４ｍｍであり、小さいＩＤは約０．２ｍｍから約１．２ｍｍの間、好ましくは約０．８９ｍｍであり、その結果、小さいＩＤ領域７２６領域の高さ７２８は約１ｍｍから約３ｍｍの間、好ましくは約２．１ｍｍである。
【００５０】
貫通孔７３０は、孔の上部端部の第１のＩＤ領域７３２と、第１のＩＤ領域７３２と同心的に位置合わせされ、第１のＩＤ領域７３２の垂直下方に位置づけられた第２のＩＤ領域７３４と、第２のＩＤ領域７３４と同心的に位置合わせされ、第２のＩＤ領域７３４の垂直下方に位置づけられた第３のＩＤ領域７３６とを含むことができる。第１のＩＤ領域７３２は大きいＩＤを含むことができ、第２のＩＤ領域７３４は小さいＩＤを含むことができ、第３のＩＤ領域７３６は第２のＩＤ領域７３４よりもわずかに大きいＩＤを含むことができる。第３のＩＤ領域７３６は孔の下部端部まで延びることができ、または出口ＩＤ７３７まで外側にテーパ化することができる。第３のＩＤ領域７３６と出口ＩＤ７３７との間のテーパは、約１５°から約３０°の間、好ましくは約２２°とすることができる角度θ３でテーパ化することができる。第２のＩＤ領域７３４は、約１１０°から約１４０°の間とすることができる角度θ１で第１のＩＤ領域７３２から移行する面取りエッジを含むことができる。同様に、第２のＩＤ領域７３４は、やはり約１１０°から約１４０°の間とすることができる角度θ２で第３のＩＤ領域７３６に移行する面取りエッジを含むことができる。１つの実施形態では、第１の領域７３２の大きいＩＤは約２．５ｍｍから約７ｍｍの間、好ましくは約３．８ｍｍとすることができ、第２のＩＤ領域７３４の小さいＩＤは約０．２ｍｍから約５ｍｍの間、好ましくは約０．０４ｍｍとすることができ、第３のＩＤ領域７３６のわずかに大きいＩＤは約０．７５ｍｍから約２ｍｍの間、好ましくは約１．１ｍｍとすることができ、出口ＩＤは約２．５ｍｍから約５ｍｍの間、好ましくは約３．８ｍｍとすることができる。
【００５１】
大きいＩＤ領域と小さいＩＤ領域との間の移行（ブラント、階段状、テーパ状など）は、イオン種が孔を通り抜けるのを実質的に阻止することができ、一方、ラジカルまたは中性種の通り抜けを可能にする。例えば、次に、図７Ｂを参照すると、大きいＩＤ領域７２２と小さいＩＤ領域７２６との間に移行領域７２４を含む貫通孔７２０の拡大図が示される。テーパ領域７２４は、プラズマ７２５が貫通孔７２０を通って入り込むのを実質的に防止することができる。例えば、プラズマ７２５が貫通孔７２０に入り込むとき、イオン種は、テーパ領域７２４の壁に接触することによって非活性化またはグラウンドアウト（ｇｒｏｕｎｄ  ｏｕｔ）し、それによって、プラズマの貫通孔の通り抜けが制限され、プラズマが貫通孔７２０の上の領域内に封じ込められ得る。しかし、ラジカルまたは中性種は貫通孔７２０を通り抜けることができる。したがって、貫通孔７２０はプラズマ７２５をフィルタ処理して、不要な種の通り抜けを防止または制御することができる。例示的な実施形態では、貫通孔の小さいＩＤ領域７２６は１ｍｍ以下のＩＤを含む。かなりの濃度のラジカルおよび／または中性種が貫通孔に入り込むのを維持するために、小さいＩＤ領域の長さおよび／またはテーパ角度を制御することができる。
【００５２】
プラズマの通り抜けを防止することに加えて、本明細書で説明する貫通孔は、所望のレベルのプラズマが貫通孔を通り抜けられるようにプラズマの通り抜けを調節するのに使用することができる。貫通孔を通るプラズマの流れを調節することには、プラズマの所望のごく一部分が非活性化またはグラウンドアウトすることなしにイオン抑制器を通り抜けることができるようにイオン抑制器板の上のガス領域のプラズマの圧力を増加させることを含むことができる。
【００５３】
次に、図８を参照すると、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）ユニット８００の簡単化した図が示される。具体的には、図示のＣＣＰユニット８００は、プラズマが封じ込められるプラズマ発生領域８１０を画定する上板８０２および底板８０４を含む。以前に説明したように、プラズマはＲＰＳ（図示せず）で発生させて、貫通孔８０６を介してプラズマ発生領域８１０に供給することができる。代替としてまたは追加として、プラズマは、ＣＣＰユニット８００において、例えば、電力発生ユニット（図示せず）に結合された第１および第２電極としての上板８０２および底板８０４を利用することによって発生させることができる。
【００５４】
上板８０２は貫通孔８０６を含むことができ、貫通孔８０６により、処理ガスおよび／またはプラズマがプラズマ発生領域８１０に供給され、一方、上板８０２を通るプラズマの逆流が防止されるようになる。貫通孔８０６は、貫通孔７３０と同様に、第１、第２、および第３のＩＤ領域（それぞれ、８２０、８２２、および８２４）と、隣接する領域間の面取りエッジ（８２８および８２９）と、第３のＩＤ領域８２４と出口ＩＤとの間で移行するテーパ領域８２６とを有するように構成することができる。第３のＩＤ領域８２４と出口ＩＤとの間のテーパ領域８２６、および／または第２のＩＤ領域と第３のＩＤ領域と（それぞれ、８２２と８２４と）の間の面取りエッジは、プラズマが貫通孔８０６に入り込むとき、イオン種を非活性化または接地することによってプラズマの逆流を防止することができる。
【００５５】
同様に、底板８０４は、ラジカルまたは中性種が貫通孔を通り抜けできるようにし、一方、イオン種の通り抜けを防止または制御する貫通孔８０８を含むことができる。貫通孔８０８は、貫通孔７２０と同様に、大きいＩＤ領域８３０と、小さいＩＤ領域８３２と、大きいＩＤ領域８３０と小さいＩＤ領域８３２との間で移行するテーパ領域８３４とを有するように構成することができる。テーパ領域８３４は、以前に説明したように、イオン種を非活性化または接地することによって、貫通孔８０８を通るプラズマの流れを防止することができ、一方、ラジカルまたは中性種がそれを通り抜けできるようにする。
【００５６】
プラズマの貫通孔８０２および／または８０４の通り抜けをさらに防止するために、上板８０２および／または底板８０４は電荷を受け取って、プラズマに電気的バイアスをかけ、プラズマを発生領域８１０内に封じ込め、かつ／または底板を通り抜ける活性ガスのイオン濃度を調整する。ＣＣＰユニット８００の上板８０２および底板８０４を使用して、プラズマは、プラズマ発生領域８１０で実質的に発生および／または維持することができ、一方、ラジカルおよび中性種は、基板表面から材料をエッチングするか、または基板表面に材料を堆積させるために１つまたは複数の前駆体ガスと混合されるようにガス反応領域に供給される。
【００５７】
いくつかの実施形態を説明したが、本発明の趣旨から逸脱することなく様々な変更、代替構造、および均等物を使用することができることが当業者には認識されよう。さらに、いくつかのよく知られたプロセスおよび要素は、本発明を不必要に不明瞭にしないために説明されていない。その結果、上述の説明は本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではない。
【００５８】
ある範囲の値が与えられる場合、その範囲の上限と下限との間の各介在値は、文脈上別途明示しない限り下限の単位の１０分の１まで明確に開示されていることを理解されたい。提示範囲における任意の提示値または介在値と、その提示範囲における任意の他の提示値または介在値との間のより小さい各々の範囲が包含される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立してその範囲内に含まれても除外されてもよく、そのより小さな範囲内に限度のいずれかを含む範囲、またはどちらも含まない範囲、または両方を含む範囲は各々提示範囲内で明確に除外された限度に従ってやはり本発明内に包含される。提示範囲が限度の一方または両方を含む場合、これらの含まれた限度のいずれかまたは両方を除外する範囲も含まれる。
【００５９】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上別途明示しない限り複数の指示物を含む。したがって、例えば、「プロセス」への言及は複数のそのようなプロセスを含み、「電極開口」への言及は当業者には知られている１つまたは複数の電極開口およびその均等物への言及を含む、などである。
【００６０】
さらに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という語は、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるとき、提示した特徴、整数、構成要素、またはステップの存在を明記するものであるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、構成要素、ステップ、作用、または群の存在または追加を排除しない。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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