【手続補正書】
【提出日】平成28年5月27日(2016.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバと；
前記プロセスチャンバ内に配置され、ワークピースを支持するプラテンと；
前記ワークピースの前面に近接したプラズマシースを有するプラズマを、前記プロセスチャンバ内に発生するように構成された発生源と；
前記プラズマと前記プラテンとの間に配置された、ギャップを有するプラズマシース・モディファイアであって、前記プラズマと前記プラズマシースとの境界の形状の一部分が、前記プラズマに対面する前記ワークピースの前面によって規定される平面に平行でないように、前記境界の形状を制御するように構成されたプラズマシース・モディファイアと；
前記プラズマシース・モディファイアの、前記プラテンにより近い表面に付加された金属ターゲットであって、前記プラズマシース・モディファイアから電気絶縁された金属ターゲットと
を具えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記金属ターゲットにバイアスをかけて、前記プラズマからのイオンを、前記プラズマシース越しに前記金属ターゲットに向けて誘引して、前記金属ターゲットから金属粒子がスパッタされるように構成された電源を、さらに具えていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記ワークピースにバイアスをかけて、前記金属粒子を前記金属ターゲットに向けて誘引して、前記ワークピース上に金属を堆積させるように構成されたバイアス源をさらに具え、前記金属粒子の、前記平面に対する入射角の範囲が、前記プラズマと前記プラズマシースとの境界の形状によって影響されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記ワークピースが、前記金属ターゲットよりも高い電圧のバイアスをかけられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記電源が、第１のパルスバイアス信号を前記金属ターゲットに供給し、前記バイアス源が、第２のパルスバイアス信号を前記ワークピースに供給し、前記第１のパルスバイアス信号と前記第２のパルスバイアス信号とを協調させて、前記ワークピース上への前記金属粒子のスパッタリングを最適化することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記金属ターゲットが、前記ワークピースに最寄りの当該金属ターゲットの表面が前記ワークピースの前面に平行でないような形状を有することを特徴とする請求項１〜３、５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
側壁及び開口端を有し、プラズマシースを有するプラズマを発生するように構成されたチャンバと；
前記チャンバの前記開口端付近に配置されたプラズマシース・モディファイアであって、抽出開口を有するように構成され、かつ、前記プラズマと前記プラズマシースとの境界の形状を制御するように構成されたプラズマシース・モディファイアと；
前記プラズマシース・モディファイアの、前記チャンバから遠位の側面に付加され、前記プラズマシース・モディファイアから電気絶縁された金属ターゲットと；
ワークピースを保持するように構成されたプラテンであって、前記金属ターゲットが前記チャンバと当該プラテンとの間に配置されるように位置するプラテンと
を具えていることを特徴とするスパッタリングシステム。
【請求項８】
前記ワークピースにバイアスをかけて、前記金属ターゲットからの金属粒子を前記ワークピースに向けて誘引して、前記ワークピース上に金属を堆積させるように構成されたバイアス電源をさらに具え、前記ワークピースに対する前記金属粒子の入射角が、前記プラズマと前記プラズマシースとの境界の形状によって影響されることを特徴とする請求項７に記載のスパッタリングシステム。
【請求項９】
前記側壁に、前記金属ターゲットに対して正のバイアスをかけるための電源をさらに具えていることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリングシステム。
【請求項１０】
前記ワークピースが、前記金属ターゲットよりも高い電圧のバイアスをかけられることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のスパッタリングシステム。
【請求項１１】
前記電源が、第１のパルスバイアス信号を前記側壁に供給し、前記バイアス電源が、第２のパルスバイアス信号を前記ワークピースに供給し、前記第１のパルスバイアス信号と前記第２のパルスバイアス信号とを協調させて、前記ワークピース上への前記金属粒子のスパッタリングを最適化することを特徴とする請求項９に記載のスパッタリングシステム。
【請求項１２】
前記金属ターゲットに、前記側壁に対して負のバイアスをかけて、前記プラズマからのイオンを、前記プラズマシース越しに前記金属ターゲットに向けて誘引して、前記金属ターゲットから金属粒子をスパッタさせるように構成された電源をさらに具えていることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリングシステム。
【請求項１３】
前記ワークピースが、前記金属ターゲットよりも高い電圧のバイアスをかけられることを特徴とする請求項７、８、１２のいずれかに記載のスパッタリングシステム。
【請求項１４】
前記電源が、第１のパルスバイアス信号を前記金属ターゲットに供給し、前記バイアス電源が、第２のパルスバイアス信号を前記ワークピースに供給し、前記第１のパルスバイアス信号と前記第２のパルスバイアス信号とを協調させて、前記ワークピース上への前記金属粒子のスパッタリングを最適化することを特徴とする請求項１２に記載のスパッタリングシステム。
【請求項１５】
前記金属ターゲットが、前記ワークピースに最寄りの当該金属ターゲットの表面が前記ワークピースの前面に平行でないような形状を有することを特徴とする請求項７〜９、１１、１２、１４のいずれかに記載のスパッタリングシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】プラズマ処理装置及びスパッタリングシステム
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
プラズマ処理装置及び方法を開示する。このプラズマ処理装置は、プロセスチャンバ、ワークピースを支持するプラテン、ワークピースの前面に隣接したプラズマシースを有するプラズマを、プロセスチャンバ内に発生するように構成された発生源、及びプラズマシース・モディファイア（修正材）を含む。プラズマシース・モディファイアは、プラズマとプラズマシースとの境界の形状の一部分が、プラズマに対面するワークピースの前面によって規定される平面に平行でないように、この境界の形状を制御するように構成されている。金属ターゲットを、プラズマシース・モディファイアから電気絶縁されるように、プラズマシース・モディファイアの後面に付加し、この金属ターゲットにバイアスをかけ、これにより、プラズマを出てプラズマシース・モディファイア内の開口を通過するイオンが、金属ターゲットに向けて誘引される。これらのイオンは、金属ターゲットのスパッタリングを生じさせ、ワークピースの三次元金属堆積を可能にする。また、スパッタリングシステムを開示する。このスパッタリングシステムは、側壁及び開口端を有し、プラズマシースを有するプラズマを発生するように構成されたチャンバと、このチャンバの開口端付近に配置されたプラズマシース・モディファイアであって、抽出開口を有するように構成され、かつ、プラズマとプラズマシースとの境界の形状を制御するように構成されたプラズマシース・モディファイアと、このプラズマシース・モディファイアの、チャンバから遠位の側面に付加され、プラズマシース・モディファイアから電気絶縁された金属ターゲットと、ワークピースを保持するように構成されたプラテンであって、金属ターゲットがチャンバと当該プラテンとの間に配置されるように位置するプラテンとを具えている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図２は、本発明の実施形態による１つのプラズマ処理装置２００のブロック図であり、プラズマ処理装置２００は、プラズマシース・モディファイア２０８、及びこのプラズマシース・モディファイア２０８から電気絶縁された金属ターゲット２０９を有する。プラズマシース・モディファイア２０８は、プラズマシース２４２内の電界を修正して、プラズマ１４０とプラズマシース１４２との境界の形状を制御するように構成されている。プラズマシース・モディファイア２０８は、絶縁体、導体、または半導体材料とすることができる。プラズマシース・モディファイア２０８が絶縁材料であれば、金属ターゲット２０９は、図２に示すように、プラズマシース・モディファイア２０８に直接付加することができる。他の実施形態では、プラズマシース・モディファイア２０８を、半導体または導体材料とすることができる。この場合、図７に示すように、金属ターゲット２０９をプラズマシース・モディファイア２０８に付加して、例えば金属ターゲット２０９とプラズマシース・モディファイア２０８との間に挿入した絶縁材料の層７００によって、プラズマシース・モディファイア２０８から絶線することができる。従って、「付加する」とは、金属ターゲット２０９とプラズマシース・モディファイア２０８との直接の接触、あるいは、絶縁材料の層７００がプラズマシース・モディファイア２０８と金属ターゲット２０９との間に配置された間接的接触を称する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
金属ターゲット２０９は、モディファイア２１２及び２１４の後面上に、上記ギャップに近接して付加される。モディファイア２１２及び２１４が絶縁体であれば、金属ターゲット２０９は、モディファイア２１２及び２１４上に直接配置することができる。その代わりに、金属ターゲット２０９を接着するか、コーティング（被覆）として塗布するか、あるいは機械的に取り付けることができる。金属ターゲット２０９は、２、３ミクロンから数ミリメートルまでに厚さを変化させることができる。ターゲット２０９の厚さが、その有効寿命を決定し得る。モディファイア２１２及び２１４が半導体または導体材料であれば、図７に見られるように、絶縁材料層７００をモディファイア２１２及び２１４上に配置することができる。次に、上述した方法のいずれかを用いて、金属ターゲット２０９を絶縁材料層７００に付加する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
金属ターゲット２０９は、あらゆる適切な金属または化合物半導体とすることができ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｚｎ、ＺｎＴｅ、及びＣｕＴeを含むが、これらに限定されず、要求される堆積層の組成に基づいて選択することができる。金属ターゲット２０９は、スパッタリングプロセスを効率的に制御するようなテクスチャ（組織）にすることができる。これらのテクスチャは、ピラミッド形、多孔質、波形、またはあらゆる適切な形状を含む。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
一部の実施形態では、金属ターゲット２０９を、上記ギャップまたは開口の周囲全体に配置することができる。他の実施形態では、金属ターゲット２０９を、周囲または開口の一部分のみに配置することができる。金属ターゲット２０９に、バイアス源２２１を用いて電気的バイアスをかけて、ギャップを通過するイオン１０２を誘引することができる。これらのイオン１０２は、金属ターゲット２０９に当たって、この金属ターゲットにスパッタリングを行わせる。そして、これらのスパッタされた金属粒子２１１を、プラテン１３４に向けて誘引して、ワークピース１３８上の広い角度範囲に堆積させる。これらの金属粒子２１１は、イオンにすることも中性にすることもできる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
動作中には、ガス源２８８が、イオン化可能なガスをプロセスチャンバ２０２に供給する。イオン化可能なガスの例は、ＢＦ3、ＢＩ3、Ｎ2、Ａｒ、ＰＨ3、ＡｓＨ3、Ｂ2Ｈ6、Ｈ2、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、ＳｉＨ4、ＧｅＨ4、ＧｅＦ4、ＣＨ4、ＣＦ4、ＡｓＦ5、ＰＦ3、及びＰＦ5を含むが、これらに限定されない。上記スパッタリングの効果に加えて、ＨＣｌ、Ｃｌ2、塩素系分子、及びターゲット２０９との化学反応を生じさせる他の化合物を用いることもできる。これに加えて、Ｎ2、Ｈｅ、Ｈ2、及びＡｒを含む混合物を用いることができる。発生源２０６は、プロセスチャンバ２０２に供給されるガスを励起してイオン化することによって、プラズマ１４０を発生することができる。イオン１０２は、種々の異なるメカニズムによって、プラズマ１４０からプラズマシース２４２越しに誘引することができる。図２の実施形態では、バイアス源２２１が、金属ターゲット２０９に負のバイアスをかけて、イオン１０２をプラズマ１４０からプラズマシース２４２越しに誘引するように構成されている。バイアス源２２１は、ＤＣ電源にしてＤＣ電圧のバイアス信号を供給するか、あるいは、ＲＦ電源にしてＲＦバイアス信号を供給することができる。さらに、バイアス源２２１は、定電圧出力にするか、あるいはパルス化することができる。この動作は、要望に応じて室温でも高温でも実行することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
プラズマドーピング装置３００は、密閉容積空間３０３を規定するプロセスチャンバ２０２を含む。ガス源３０４は、一次ドーパントガスを、マスフロー（質量流量）コントローラ３０６を通してプロセスチャンバ２０２の密閉容積空間３０３に供給する。ガスバッフル３７０をプロセスチャンバ２０２内に配置して、ガス源３０４からのガスの流れを偏向させることができる。圧力計３０８が、プロセスチャンバ２０２内部の圧力を測定する。真空ポンプ３１２が、排気を、プロセスチャンバ２０２から排気ポート３１０を通して真空排気する。排気バルブ３１４が、排気ポート３１０を通る排気コンダクタンス（伝導性）を制御する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
他の実施形態では、ワークピース１３８に負のバイアスをかけることができる。この負のバイアスは、金属ターゲット２０９に印加する電圧よりも高くして、イオン１０２が金属ターゲット２０９に一層誘引されるようにすることができる。例えば、一実施形態では、ワークピース１３８に−１kVのバイアスをかけつつ、金属ターゲット２０９には−２kVのバイアスをかける。この場合、プラズマ１４０を出るイオン１０２は、同時にワークピース１３８及び金属ターゲット２０９に向けて加速される。従って、上記に挙げたパラメータに加えて、イオン１０２と、金属ターゲット２０９及びワークピース１３８によって生成される電界との相互作用が、イオン１０２が金属ターゲット２０９に当たる角度に影響を与える。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2015531025.tif 000001
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2015531025.tif 000002