(57)【要約】  ガス混合装置の実施形態が本明細書で提示される。いくつかの実施形態では、ガス混合装置は、内部容積を画定する容器であって、閉じられた上部および底部と、上部および底部を貫く容器の中心軸に対して円形の断面を有する側壁とを有する容器と；容器の内部容積に複数のプロセスガスを供給するため、容器の上部近傍で容器に結合される複数の第１の注入口であって、複数の第１の注入口を通る複数のプロセスガスの流路が容器の側壁に対して実質的に接線方向になるように配置される複数の第１の注入口と；複数のプロセスガスが容器の内部容積から取り除かれるように、容器の底部近傍で容器に結合される排出口と、を含んでもよい。【選択図】図１
2015528060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス混合装置であって：
内部容積を画定する容器であって、閉じられた上部および底部と、上部および底部を貫く容器の中心軸に対して円形の断面を有する側壁とを有する容器と；
前記容器の内部容積に複数のプロセスガスを供給するため、前記容器の上部近傍で前記容器に結合される複数の第１の注入口であって、前記複数の第１の注入口を通る複数のプロセスガスの流路が前記容器の側壁に対して実質的に接線方向になるように配置される複数の第１の注入口と；
前記複数のプロセスガスが前記容器の内部容積から取り除かれることを可能にするため、前記容器の底部近傍で前記容器に結合される排出口と
を含むガス混合装置。
【請求項２】
前記複数の第１の注入口にそれぞれ結合される複数のガス源をさらに備える、請求項１に記載のガス混合装置。
【請求項３】
前記複数のガス源の少なくとも１つがプラズマ状態にあるガスを供給するように構成される、請求項２に記載のガス混合装置。
【請求項４】
前記容器に第２のプロセスガスを供給するように前記容器の上部に結合される第２の注入口であって、第２の注入口を通る前記第２のプロセスガスの流路が前記容器の上部に対して実質的に垂直になるよう配置される第２の注入口
をさらに備える、請求項１に記載のガス混合装置。
【請求項５】
前記第２の注入口に結合される第２のガス源をさらに備える、請求項４に記載のガス混合装置。
【請求項６】
前記容器の底部はボウル形であって、内部容積から離れて延在するボウルを有し、前記排出口は底部に結合される、請求項１から５のいずれか一項に記載のガス混合装置。
【請求項７】
前記容器は円錐形を有し、前記容器の上部近傍の前記容器の直径は、前記容器の底部近傍の前記容器の直径よりも大きい、請求項１から５のいずれか一項に記載のガス混合装置。
【請求項８】
前記容器内に配置される複数のバッフルをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のガス混合装置。
【請求項９】
前記複数のバッフルは、実質的に平面でかつ前記容器の上部に対して平行であり、前記複数のバッフルの各バッフルは、前記容器の側壁から前記容器の中心軸に向かって延在する、請求項８に記載のガス混合装置。
【請求項１０】
前記複数のバッフルは、前記容器の上部に対して実質的に垂直であり、前記複数のバッフルの各バッフルは、前記容器の壁から前記容器の中心軸に向かって延在する、請求項８に記載のガス混合装置。
【請求項１１】
前記容器の底部近傍で前記容器に結合される複数の排出口と；
各々が複数の第３のガス排出口を有する複数のガスリングであって、前記容器は前記複数の排出口を介して前記複数のガスリングに流体的に結合される複数のガスリングと
をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のガス混合装置。
【請求項１２】
前記複数のガスリングは、中央注入ポート、前記中央注入ポートの周囲に配置される内側ガスリング、および前記内側ガスリングの周囲に配置される外側ガスリングを備える、請求項１１に記載のガス混合装置。
【請求項１３】
前記複数のガス排出口は、処理チャンバ内に配置される下方マニホルドに流体的に結合され、前記下方マニホルドは、前記処理チャンバの内部容積に前記複数のプロセスガスを供給するため、複数のガス分散孔を有する、請求項１１に記載のガス混合装置。
【請求項１４】
処理容積を有する処理チャンバと；
前記処理容積内に配置される基板支持体と；
前記処理チャンバの前記処理容積にプロセスガスの混合物を供給するために前記処理チャンバに結合されたガス混合装置であって、請求項１から１３のいずれか一項に記載のガス混合装置と
を備える、基板を処理するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者らは、処理チャンバに複数のプロセスガスを供給する際に利用される多くの従来のガス供給システムが、処理チャンバにプロセスガスの均一な混合物を供給できない場合があることを認めた。プロセスガス混合物に均一性がないと、処理チャンバ内に個々の構成要素が高濃度になったプロセスガスを受け取る領域が生じ、結果的にプロセスの不均一性をもたらす。
【０００３】
そのため、本発明者らは、改善されたガス混合装置を提供した。
【発明の概要】
【０００４】
ガス混合装置の実施形態が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、ガス混合装置は、内部容積を画定する容器であって、閉じられた上部および底部と、上部および底部を貫く容器の中心軸に対して円形の断面を有する側壁とを有する容器と；容器の内部容積に複数のプロセスガスを供給するため、容器の上部近傍で容器に結合される複数の第１の注入口であって、複数の第１の注入口を通る複数のプロセスガスの流路が容器の側壁に対して実質的に接線方向になるように配置される複数の第１の注入口と；複数のプロセスガスが容器の内部容積から取り除かれるように、容器の底部近傍で容器に結合される排出口と、を含んでもよい。
【０００５】
いくつかの実施形態では、基板を処理するための装置は、処理容積を有する処理チャンバと；処理容積内に配置される基板支持体と；処理チャンバの処理容積にプロセスガスの混合物を供給するために処理チャンバに結合されたガス混合装置とを含んでもよい。ガス混合装置は、内部容積を画定する容器であって、閉じられた上部および底部と、上部および底部を貫く容器の中心軸に対して円形の断面を有する側壁とを有する容器と；容器の内部容積に複数のプロセスガスを供給するため、容器の上部近傍で容器に結合される複数の第１の注入口であって、複数の第１の注入口を通る複数のプロセスガスの流路が容器の側壁に対して実質的に接線方向になるように配置される複数の第１の注入口と；複数のプロセスガスが容器の内部容積から取り除かれるように、容器の底部近傍で容器に結合される排出口と、を含んでもよい。
【０００６】
本発明の他のさらなる実施形態については、以下に記載する。
【０００７】
上記で簡単に要約し、以下でより詳細に論じる本発明の実施形態は、添付の図面に示す本発明の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかしながら、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置の概略側面図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置の概略上面図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置の概略側面図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置の概略上面図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置の概略側断面図である。
【図６】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置の概略上部断面図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置の概略上部断面図である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置との併用に適した処理チャンバの概略側面図である。
【図９】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置との併用に適した処理チャンバの一部の上部斜視図である。
【図１０】本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置との併用に適した処理チャンバの一部の上部斜視図である。
【０００９】
理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。これらの図は、縮尺どおりには描かれておらず、分かりやすくするために単純化されていることがある。特段の言及なしに、１つの実施形態の要素および特徴を別の実施形態に有利に組み込み得ることが企図される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ガス混合装置の実施形態が本明細書で提示される。いくつかの実施形態では、本発明のガス混合装置は有利には、従来のガス供給システムと比較して、より均一なプロセスガス混合物および／またはより均一なプラズマを処理チャンバへ供給する。
【００１１】
本発明者らは、ある種の半導体プロセスは、プロセスの非均一性を避けるため、複数のプロセスガスの十分な混合を必要とすることを認めた。例えば、基板の処理のための準備で処理チャンバの洗浄および／または調整に利用されるシーズニング処理では、処理チャンバを適切に洗浄する均一なプラズマを生成するため、一般的にはプロセスガスの均一な混合物が必要とされる。しかしながら、本発明者らは、処理チャンバに複数のプロセスガスを供給する際に利用される従来のガス供給システムが、処理チャンバにプロセスガスの均一な混合物を供給できず、結果的にプロセスが均一でなくなる場合があることを認めた。
【００１２】
したがって、本発明者らは、複数のプロセスガスを処理チャンバへ供給する改良されたガス混合装置の実施形態を提示した。例えば、図１は本発明のいくつかの実施形態に基づくガス混合装置の概略側面図である。いくつかの実施形態では、ガス混合装置１００は一般に容器１０６、複数の注入口（例えば、複数の第１の注入口）および第１の排出口１１１を備える。図１に描かれているように、第１の注入口１２０および第２の注入口１２２が示されている。ガス源および／またはプラズマ源からのガスおよび／またはプラズマの供給を促進するために、導管は複数の注入口の各々に結合されている。例えば、いくつかの実施形態では、図１に示すように、第１の導管１０４は第１の注入口１２０に結合されてもよく、また第２の導管１０２は第２の注入口１２２に結合されてもよい。
【００１３】
いくつかの実施形態では、容器１０６は閉じられた上部１１６と底部１１８を有する側壁を含み、これによって内部容積を画定している。容器１０６は、所望の量のプロセスガスおよび／またはプラズマの混合物が容器１０６に供給されるように、任意の好適な形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、容器１０６の内部容積は円形の断面を有することがある。円形の断面を提供することにより、本発明者らは、容器１０６に供給されるプロセスガスおよび／またはプラズマは輪状または螺旋状に流れることができ、これによりプロセスガスおよび／またはプラズマは第１の排出口１１１を介して容器から流れ出る前に混ざり合うことができることを認めた。いくつかの実施形態では、容器１０６の底部１１８は平らであってもよい。代替的に、いくつかの実施形態では、図１に示すように、容器１０６の底部１１８は湾曲していても、あるいは実質的にボウル形状であってもよい。いくつかの実施形態では、容器１０６は図１に示したように実質的に円筒形であってもよい。代替的に、いくつかの実施形態では、容器１０６は図３に示したように、例えば、円錐形または円錐台形であってもよい。このような実施形態では、容器の上部１１６近傍の容器１０６の直径は、容器１０６の底部１１８近傍の容器１０６の直径よりも大きくなることがある。
【００１４】
再び図１を参照すると、容器１０６は、プロセスガスおよび／またはプラズマの所望の混合を促進するため、容器１０６内のプロセスガスおよび／またはプラズマの好適な滞留時間を提供するように、任意の好適な寸法を有することがある。例えば、いくつかの実施形態では、容器１０６は約１４．３ｍｍから約１８．６ｍｍの内径を有してもよい。いくつかの実施形態では、容器は約３８．３ｍｍから約５８．７ｃｍの高さを有してもよい。
【００１５】
容器１０６は、任意のプロセス互換材料、例えば、容器１０６に供給されるプロセスガスまたはプラズマに対して非反応性の任意の材料から製造されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、容器１０６は、ステンレス鋼、アルミニウム、などの金属から製造されてもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態では、排出口（例えば、第１の排出口１１１）は容器１０６の底部１１８近傍に配置され、プロセスガスおよび／またはプラズマが容器１０６から流れ出ることを可能にする。容器１０６は、処理チャンバ内の対応する複数のガス供給ゾーンへの容器１０６の内容物の供給を促進するため、複数の排出口を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、容器１０６は、図１に示すように３つの排出口（第１の排出口１１１、第２の排出口１１３、および第３の排出口１１５を示す）など、２つ以上の排出口を有してもよい。いくつかの実施形態では、導管は、混合されたプロセスガスおよび／またはプラズマの供給を促進するため各排出口に、例えば、処理チャンバの複数のガス供給ゾーンにそれぞれ結合されてもよい。例えば、第１の導管１１２、第２の導管１１４、および第３の導管１１０は、第１の排出口１１１、第２の排出口１１３、および第３の排出口１１５にそれぞれ結合されてもよい。
【００１７】
図１には２つの注入口（すなわち、第１の注入口１２０と第２の注入口１２２）しか示されていないが、容器１０６は、容器１０６に供給される予定の任意の数のプロセスガスおよび／またはプラズマの収容に適した任意の数の注入口を含んでもよい。例えば、図２を参照すると、いくつかの実施形態では、容器１０６は４つの注入口（すなわち、第１の注入口１２０、第２の注入口１２２、第３の注入口２０６および第４の注入口２０８が示されている）を有することができる。このような実施形態では、上述の第１の注入口１２０および第２の注入口１２２と同様に、第３の注入口２０６および第４の注入口２０８はそれぞれ、ガス源および／またはプラズマ源からのガスおよび／またはプラズマの供給を促進するため、そこへ結合される導管（例えば、第３の注入口２０６および第４の注入口２０８にそれぞれ結合される第３の導管２０２および第４の導管２０４）を有してもよい。
【００１８】
複数の注入口（例えば、第１の注入口１２０、第２の注入口１２２、第３の注入口２０６および第４の注入口２０８）は、容器１０６内部にプロセスガスおよび／またはプラズマの所望の流れをもたらすのに適した任意の構成で、容器１０６の周囲に配置されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第１の注入口１２０、第２の注入口１２２、第３の注入口２０６および第４の注入口２０８の各々は、図２に示すように、プロセスガスおよび／またはプラズマが容器１０６の断面に対して接線方向の流れ（矢印２１０によって示されている）を有するように供給されるよう、容器１０６の周囲に配置されてもよい。このような方法で流れをもたらすことによって、本発明者らは、プロセスガスおよび／またはプラズマが、排出口（例えば、上述の第１の排出口１１１、第２の排出口１１３および第３の排出口１１５）を介して容器から流れ出る前に完全に混ざり合うことを認めた。本発明者らは、容器１０６の円形の断面並びにプロセスガスおよび／またはプラズマの接線方向の流れは、プロセスガスおよび／またはプラズマに輪状または螺旋状の流れを引き起こすと考えている。このような輪状または螺旋状の流れは、容器内でのプロセスガスおよび／またはプラズマの滞留時間並びにプロセスガスおよび／またはプラズマの乱流を増すことができ、これによってプロセスガスおよび／またはプラズマの混合を促進することができる。いくつかの実施形態では、プロセスガスおよび／またはプラズマは１００％混合（すなわち、構成要素の完全な、または均一な混合）まで混合される。
【００１９】
代替的にまたは組み合わせにより、いくつかの実施形態では図３に描かれているように、付加的な注入口３０４（例えば、第２の注入口）は容器１０６の上部３０６に結合され、プロセスガスおよび／またはプラズマの流れを容器１０６上部３０６に対して実質的に垂直な方向に（矢印３０３で示すように）供給するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、付加的な注入口３０４は、付加的な導管３０２を介して容器１０６に遠隔プラズマ源で形成されたプラズマを供給するように利用され、一方、第１の注入口１２０および第２の注入口１２２は、第１および第２の注入口１２０、１２２に結合されたガス源からプロセスガスを供給してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ガス混合装置１００は、処理チャンバ内でシーズニング処理を実行するため、プロセスガスとプラズマの混合物を供給する処理チャンバ（図８に関して以下で説明されるように、非限定的な実施例では、プラズマイオン浸漬注入リアクタなど）に結合されてもよい。このような実施形態では、例えば、シラン（ＳｉＨ４）などのシリコン含有ガスは第１の注入口１２０を介して容器１０６に供給されてもよく、例えば、酸素ガス（Ｏ２）などの酸素含有ガスは第２の注入口１２２を介して容器１０６に供給されてもよく、またプラズマ含有アルゴン（Ａｒ）は付加的な注入口３０４を介して容器１０６に供給されてもよい。このような構成で供給される場合、第１の注入口１２０および第２の注入口１２２を介して供給されるガスは、容器１０６の断面に対して接線方向に（図２の矢印２１０、または図４の矢印４０２で示されるように）供給されてもよく、また付加的な注入口３０４を介して供給されるプラズマは、容器１０６の上部３０６に対して実質的に垂直な方向に（図３に表示された矢印３０３で示されるように）供給されてもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の付加的な構成要素は、プロセスガスおよび／またはプラズマの混合を高めるため、容器１０６内に供給されてもよい。例えば、図５を参照すると、いくつかの実施形態では、複数のバッフル５０１が容器１０６内に配置されてもよい。本発明者らは、複数のバッフル５０１が存在する場合には、プロセスガスおよび／またはプラズマの流れの滞留時間と乱流を増大させ、これによってプロセスガスおよび／またはプラズマの混合を高めることができる、と考えている。
【００２１】
複数のバッフル５０１は、前述のプロセスガスおよび／またはプラズマの流れの滞留時間と乱流を増大させるのに十分な任意の数または構成で提供されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、複数のバッフル５０１は、容器１０６の壁５０５から容器１０６の中心５０３に向かって延在する１つまたは複数のバッフル（第１のバッフル５０２、第２のバッフル５０４、第３のバッフル５０６、第４のバッフル５０８および第５のバッフル５１０が示されている）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、バッフルは、例えば容器１０６内のガスの流路を最大化し、それにより滞留時間を有利に最大化するように、容器１０６の軸中心線を超えて延在してもよい。いくつかの実施形態では、バッフルは、図５に示すように、容器１０６の上部３０６と実質的に平行に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、複数のバッフル５０１の各々は、例えば、容器１０６の対向する側面上に配置されることによって、各バッフルが隣接するバッフルと互い違いになるように配置されてもよい。いくつかの実施形態では、複数のバッフル５０１の各々は、約０．５ｍｍから約１ｍｍまでの高さを、あるいはいくつかの実施形態では、約１ｍｍの高さを有してもよい。
【００２２】
代替的にまたは組み合わせにより、いくつかの実施形態では、複数のバッフル５０１の少なくともいくつかは、例えば、図６に示した第１のバッフル６０２、第２のバッフル６０４、第３のバッフル６０６、および第４のバッフル６０８のように、容器１０６の上部に対して実質的に垂直に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、複数のバッフル５０１は、図６に描かれているように平坦であってもよく、例えば、図７に示した第１のバッフル７０２、第２のバッフル７０４、第３のバッフル７０６、および第４のバッフル７０８のように、湾曲した形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、複数のバッフルの各々は、約０．５ｍｍから約１ｍｍまでの高さを、あるいはいくつかの実施形態では、約１ｍｍの高さを有してもよい。
【００２３】
上述のガス混合装置１００は、基板上でのプロセスの実行に使用される任意のタイプの処理機器に、プロセスガスおよび／またはプラズマの混合物を供給するように提供されることがある。例えば、ガス混合装置１００は、限定するものではないが、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＯＮＦＯＲＭＡ（商標）などの、トロイダルソースプラズマイオン浸漬注入リアクタに結合されてもよい。他の製造業者から入手可能なものに加えて、他のプロセス用に構成されたものを含む、他の処理チャンバは、本明細書に記載した教示に従って修正できる利点を享受する。
【００２４】
図８を参照すると、トロイダルソースプラズマ浸漬イオン注入リアクタ８００は一般に、円筒形側壁８０４と円盤形状の天板８０６によって画定される円筒形真空チャンバ８０２を備える。チャンバ８０２の床部の基板支持体ペデスタル８０８は、処理される基板８１０を支持する。天板８０６上のガス供給プレートまたはシャワーヘッド８１２は、ガス混合装置１００からのプロセスガスをガスマニホルド８１４内で受け取る。
【００２５】
プロセスガスおよび／またはプラズマをガス混合装置１００に供給し、混合された後、チャンバ８０２に供給されるように、複数のガス源および／またはプラズマ源（３つの源８５２、８５４、８５６が示されている）がガス混合装置１００に結合されていてもよい。いくつかの実施形態では、ガス混合装置１００は、所望のガス供給ゾーンまたは処理チャンバの領域に混合されたプロセスガスおよび／またはプラズマを分布させるため、上方に配置された上方マニホルド８０１に結合されてもよく、また、チャンバ８０２に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、上方マニホルド８０１は、処理チャンバの内部に直接、あるいはチャンバ８０２内に配置された下方マニホルド（例えば、ガス供給プレートまたはシャワーヘッド８１２）に結合されてもよい。
【００２６】
図９を参照すると、いくつかの実施形態では、上方マニホルド８０１は複数のマニホルドを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、複数のマニホルドは、内側ガスリング９０４と外側ガスリング９０２、並びに中央注入ポート９０８など、複数のガスリングを含むことがある。内側ガスリング９０４と外側ガスリング９０２はそれぞれ、複数のガス排出口（例えば、複数の第３のガス排出口）を備える。図９では、外側ガスリング９０２に対してガス排出口９１０、および内側ガスリング９０４に対してガス排出口９１２が示されている。ガス排出口９１０、９１２はチャンバ８０２に結合されており、内側ガスリング９０４および外側ガスリング９０２からチャンバ８０２の内部へのプロセスガスおよび／またはプラズマの供給（例えば、上述のガス供給プレートまたはシャワーヘッド８１２を介して）を促進する。
【００２７】
ガス混合装置１００は、チャンバ８０２内の所望の位置にプロセスガスおよび／またはプラズマの所望の混合物を供給するのに適した上方マニホルド８０１に対して任意の位置で、上方マニホルド８０１に結合されてもよい。
【００２８】
例えば、いくつかの実施形態では、図９に示したように、ガス混合装置１００は内側ガスリング９０４の上方に配置されてもよく、第１の導管１１２は内側ガスリング９０４に結合され、第２の導管１１４は外側ガスリング９０２に結合され、さらに第３の導管１１０は中央注入ポート９０８に結合されている。このような実施形態では、例えば、遠隔プラズマ源からのプラズマの分離供給を促進するため、付加的な導管９０８は中央注入ポート９０８に結合されてもよい。
【００２９】
代替的に、いくつかの実施形態では、図１０に示したように、ガス混合装置１００は中央注入ポート９０８の上方に配置されてもよく、第１の導管１１２は中央注入ポート９０８に結合され、第２の導管１１４は内側ガスリング９０４に結合され、さらに第３の導管１１０は外側ガスリング９０２に結合されている。このような実施形態では、遠隔プラズマ源からのプラズマは、付加的な導管３０２を介してガス混合装置１００に供給されてもよい。
【００３０】
再び図８を参照すると、真空ポンプ８２０は基板支持体ペデスタル８０８と側壁８０４との間に画定されたポンピング環帯８２２に結合されている。処理領域８２４は、基板８１０とガス供給プレートまたはシャワーヘッド８１２との間に画定される。
【００３１】
１対の外部リエントラント導管８２６、８２８は、処理領域８２４をプラズマ電流が通過するリエントラントトロイダル経路、および処理領域８２４と交差するトロイダル経路を確立する。各導管８２６、８２８は、チャンバの反対側に結合された１対の端部８３０を有する。各導管８２６、８２８は、中空の導電性管である。各導管８２６、８２８は、導管の両端間の閉ループ導電経路の形成を防止するＤ．Ｃ．絶縁リング８３２を有する。
【００３２】
各導管８２６、８２８の環状部分は環状磁気コイル８３４によって囲まれている。コイル８３４を取り囲む励起コイル８３６は、インピーダンス整合デバイス８４０を経由してＲＦ電源８３８に結合されている。コイル８３６のそれぞれに結合される２つのＲＦ電源８３８は、わずかに異なる２つの周波数からなるものであってもよい。ＲＦ電源８３８から結合されるＲＦ電力は、各導管８２６、８２８および処理領域８２４を通って延在する閉トロイダル経路内に、プラズマイオン電流を生成する。これらのイオン電流は、それぞれのＲＦ電源８３８の周波数で振動する。バイアス電力は、インピーダンス整合回路８４４を経由してＲＦバイアス電力発生器８４２によって基板支持体ペデスタル８０８に印加される。
【００３３】
プラズマ形成は、プロセスガス、またはプロセスガス混合物を、ガス供給プレートまたはシャワーヘッド８１２を経由してチャンバ８０２に導入すること、並びにＲＦ電源８３８からリエントラント導管８２６、８２８へ十分なソース電力を印加することによって実行され、導管および処理領域８２４内にトロイダルプラズマ電流を生成する。
【００３４】
ウエハ表面近傍のプラズマフラックスは、ＲＦバイアス電力発生器８４２によって印加されるウエハバイアス電圧によって決定される。プラズマ速度またはプラズマフラックス（１平方センチメートルのウエハ表面上で毎秒サンプリングされるイオンの数）はプラズマ密度によって決定されるが、プラズマ密度はＲＦ電源８３８によって印加されるＲＦ電力レベルによって制御される。基板８１０での累積イオン線量（イオン／平方センチメートル）は、フラックスとフラックスが維持される合計時間によって決定される。
【００３５】
基板支持体ペデスタル８０８は静電チャックで、埋設電極８４６はウエハ支持体ペデスタルの絶縁プレート８４８内部に準備され、さらに埋設電極８４６はインピーダンス整合回路８４４および／またはＤＣ電圧源８５０を経由してＲＦバイアス電力発生器８４２に結合される。
【００３６】
動作中には、例えば、基板８１０は基板支持体ペデスタル８０８上に配置されてもよく、１つまたは複数のガスはチャンバ８０２に導入されて、プロセスガスからのプラズマに衝突する。例えば、プラズマは、上述のように基板８１０の表面を選択的に修正するため、リアクタ８００内部のプロセスガスから生成されることがある。プラズマは、上述のプロセスに従って、ＲＦ電源８３８から十分なソース電力をリエントラント導管８２６、８２８に印加することによって、処理領域８２４内に形成され、導管８２６、８２８内および処理領域８２４内にプラズマイオン電流を生成する。いくつかの実施形態では、ＲＦバイアス電力発生器８４２によって供給されるウエハバイアス電圧は、ウエハ表面へのイオンのフラックス、および場合によりウエハ上に形成される１つまたは複数の層の厚さあるいはウエハ表面に埋め込まれるプラズマ核種の濃度を制御するように調整可能である。
【００３７】
コントローラは中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、およびＣＰＵ用のサポート回路を備え、以下でさらに詳細に説明するように、チャンバ８０２、およびエッチングプロセスの構成要素の制御を促進する。チャンバ８０２の制御を促進するため、例えば、以下で説明されるように、コントローラは、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するために産業用の設定で使用できる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの１つとすることができる。ＣＰＵのメモリまたはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、または任意の他の形態のローカルもしくは遠隔デジタルストレージなど、容易に入手可能なメモリの１つまたは複数であってもよい。サポート回路は、従来の方式でプロセッサを支持するためにＣＰＵに結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、およびサブシステムなどを含む。本発明の方法、あるいはその中の一部は、本明細書に記載されているように、ソフトウェアルーチンとしてメモリの中に保存されてもよい。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵによって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶および／または実行することもできる。
【００３８】
したがって、有利には１つまたは複数のガス供給ゾーンに提供されるプロセスガスおよび／またはプラズマの混合を高めるガス混合装置の実施形態が、本明細書に提供されている。
【００３９】
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することもできる。
【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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【国際調査報告】
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