特許 6001641 半導体処理のための電子ビーム強化式分離型プラズマ源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6001641

(24)【登録日】2016年9月9日

(45)【発行日】2016年10月5日

(54)【発明の名称】半導体処理のための電子ビーム強化式分離型プラズマ源

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20160923BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20160923BHJP

   H01J 37/077 20060101ALI20160923BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101C

   H05H1/46 L

   H01J37/077

【請求項の数】18

【全頁数】37

(21)【出願番号】特願2014-505217(P2014-505217)

(86)(22)【出願日】2012年4月10日

(65)【公表番号】特表2014-513427(P2014-513427A)

(43)【公表日】2014年5月29日

(86)【国際出願番号】US2012032920

(87)【国際公開番号】WO2012142038

(87)【国際公開日】20121018

【審査請求日】2015年4月8日

(31)【優先権主張番号】61/555,639

(32)【優先日】2011年11月4日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/357,044

(32)【優先日】2012年1月24日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/104,923

(32)【優先日】2011年5月10日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/357,003

(32)【優先日】2012年1月24日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/084,325

(32)【優先日】2011年4月11日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/356,962

(32)【優先日】2012年1月24日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100113527

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 研一

(72)【発明者】

【氏名】ホーランド・ジョン・パトリック

(72)【発明者】

【氏名】ベンチェク・ピーター・エル．ジー．

(72)【発明者】

【氏名】シング・ハーミート

(72)【発明者】

【氏名】品川 淳

(72)【発明者】

【氏名】輿石 公

【審査官】 小川 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１３９３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０３８６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０７６６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２２６３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１３０２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３２６９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｊ ３７／０７７

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で基板を支えるように定められた基板サポートと、
前記処理チャンバから切り離して定められたプラズマチャンバであって、プラズマを発生させるように定められたプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバを前記処理チャンバに流体接続する複数の流体伝送経路であって、前記プラズマの反応成分を前記プラズマチャンバから前記処理チャンバに供給するように定められた複数の流体伝送経路と、
電子ビームを発生させ、前記処理チャンバ内を通って前記基板サポートの上方を横断するように電子ビームを伝送するように定められた電子ビーム源であって、前記電子ビーム源は、前記基板サポートの周縁の外側に、かつ前記基板サポートの上方に位置決めされた中空陰極として定められ、前記中空陰極が、前記基板サポートよりも上の前記処理チャンバの一領域の方を向くように方向付けられた出口を備える、前記電子ビーム源と、
前記中空陰極の出口と、前記基板サポートよりも上の前記処理チャンバの前記領域との間に配される伝導性グリッドと、
前記伝導性グリッドに接続されている電力供給部であって、前記伝導性グリッド上の電荷の極性がパルス間で正と負との間で交替し、前記伝導性グリッドが、正電荷パルスを供給されているときは前記中空陰極から電子束を抽出するように、そして負電荷を供給されているときは前記中空陰極からイオンを抽出するように、パルス方式で動作するよう構成される、電力供給部と、
を備える半導体基板処理システム。

【請求項2】

請求項１に記載の半導体基板処理システムであって、
前記電子ビーム源は、前記基板を支えるように定められた前記基板サポートの表面に実質的に平行な軌道に沿って前記電子ビームを伝送するように定められる、半導体基板処理システム。

【請求項3】

請求項１に記載の半導体基板処理システムであって、
前記電子ビーム源は、前記処理チャンバ内を通って前記基板サポートの上方を一共通方向に横断するように、空間的に分離された複数の電子ビームを伝送するように定められる、半導体基板処理システム。

【請求項4】

請求項１に記載の半導体基板処理システムであって、
前記電子ビーム源は、前記処理チャンバ内を通って前記基板サポートの上方をそれぞれの複数の方向に横断するように、空間的に分離された複数の電子ビームを伝送するように定められる、半導体基板処理システム。

【請求項5】

請求項４に記載の半導体基板処理システムであって、
前記電子ビーム源は、前記空間的に分離された複数の電子ビームを順次伝送するように定められる、半導体基板処理システム。

【請求項6】

請求項１に記載の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記基板サポートの周縁の外側かつ前記基板サポートの上方に位置決めされた複数の前記電子ビーム源および対応する複数の伝導性グリッドであって、制御された電圧レベルが前記複数の伝導性グリッドのそれぞれに独立制御方式で印加されるように、前記複数の伝導性グリッドのそれぞれが、対応する電力供給部に電気的に接続された、複数の前記電子ビーム源および対応する複数の伝導性グリッドを備える半導体基板処理システム。

【請求項7】

請求項６に記載の半導体基板処理システムであって、
前記複数の伝導性グリッドのうちの任意の１つは、前記電子ビームが前記複数の伝導性グリッドのうちの前記任意の１つに向けられたとき、前記電子ビームのための電気的シンクとして動作するよう構成される、半導体基板処理システム。

【請求項8】

請求項６に記載の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記複数の伝導性グリッドのぞれぞれの温度を制御するために前記複数の伝導性グリッドのぞれぞれに接続されたヒータを備える半導体基板処理システム。

【請求項9】

請求項１に記載の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記中空陰極の内部領域と流体連通しているガス供給部であって、前記中空陰極の前記内部領域にプロセスガスを供給するように定められたガス供給部と、
前記中空陰極の前記内部領域内の１つ以上の電力伝達コンポーネントと電気的に連通している電力供給部であって、前記中空陰極の前記内部領域内で前記プロセスガスをプラズマに変換するために、直流電力、無線周波数電力、または直流電力と無線周波数電力との組み合わせを前記中空陰極の前記内部領域内の前記１つ以上の電力伝達コンポーネントに供給するように定められた電力供給部と、
を備える半導体基板処理システム。

【請求項10】

半導体基板を処理するための方法であって、
処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くことと、
前記処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させることと、
前記プラズマの反応成分を前記プラズマ発生領域から前記処理領域に供給することと、
中空陰極から前記処理領域内へ前記基板よりも上で電子を入射させ、そうして、前記入射された電子が前記処理領域内におけるイオン密度を変更して前記基板の処理に影響を及ぼすようにすることであって、前記処理領域内へ電子を入射させることは、前記基板の上面に実質的に平行な軌道に沿って前記中空陰極から電子ビームを伝送することを含む、電子の入射と、
伝導性グリッドを、前記中空陰極の出口と、前記基板サポートよりも上の前記処理領域との間に配することと、
前記伝導性グリッドに接続されている電力供給部を、前記伝導性グリッド上の電荷の極性がパルス間で正と負との間で交替し、前記伝導性グリッドが、正電荷パルスを供給されているときは前記中空陰極から電子束を抽出するように、そして負電荷を供給されているときは前記中空陰極からイオンを抽出するように、パルス方式で動作させることと、
を備える方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の半導体基板を処理するための方法であって、
前記電子ビームの軌道は、前記基板サポートの周縁の外側で、かつ前記基板サポートの上方にある第１の場所から前記基板サポートの周縁の外側で、かつ前記基板サポートの上方にある第２の場所に直線状に伸びる、方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の半導体基板を処理するための方法であって、さらに、
前記第２の場所にある伝導性グリッドが、前記軌道に沿って伝送される前記電子ビームのための電気的シンクとして機能するように、前記伝導性グリッドに正電荷を印加することを備える方法。

【請求項13】

請求項１０に記載の半導体基板を処理するための方法であって、
前記電子は、パルス方式で前記処理領域内へ入射される、方法。

【請求項14】

請求項１０に記載の半導体基板を処理するための方法であって、
前記処理領域内へ電子を入射させることは、前記処理領域内を通って前記基板の上面の上方を横断するように、空間的に分離された複数の電子ビームを伝送することを含む、方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の半導体基板を処理するための方法であって、
前記空間的に分離された複数の電子ビームのそれぞれは、前記空間的に分離された複数の電子ビームが実質的に平行な形で前記基板の上面の上方を横断するように一共通方向に伝送される、方法。

【請求項16】

請求項１４に記載の半導体基板を処理するための方法であって、
前記空間的に分離された複数の電子ビームの異なる電子ビームは、前記基板に曝されている前記処理領域の全体にわたり、時間平均された実質的に一様な形で電子が入射されるように、それぞれが異なる時点で伝送される、方法。

【請求項17】

請求項１４に記載の半導体基板を処理するための方法であって、
前記空間的に分離された複数の電子ビームは、前記基板の上面に実質的に平行に前記基板の上面の上方を複数の異なる方向に横断するように伝送される、方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の半導体基板を処理するための方法であって、
前記空間的に分離された複数の電子ビームの異なる電子ビームは、前記基板に曝されている前記処理領域の全体にわたり、時間平均された実質的に一様な形で電子が入射されるように、それぞれが異なる時点で伝送される、方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

半導体デバイス製造の薄膜処理に用いられるプラズマ源は、プラズマ中のイオン濃度とラジカル濃度とを個別に制御することができないゆえに、ドライエッチングに最も望ましい条件を実現できないことが多い。例えば、一部の応用では、プラズマエッチングに望ましい条件は、プラズマ中のラジカル濃度を一定レベルに維持しつつそれと同時にプラズマ中のイオン濃度を増加させることによって実現されるだろう。しかしながら、このタイプのイオン濃度対ラジカル濃度の独立制御は、薄膜処理に一般的に使用されているよくあるプラズマ源を使用して実現することはできない。本発明が想起されたのは、このような背景においてである。

【発明の概要】

【0002】

一実施形態では、半導体基板処理システムが開示される。システムは、処理チャンバと、前記処理チャンバ内で基板を支えるように定められた基板サポートとを含む。システムは、また、処理チャンバから切り離して定められたプラズマチャンバも含む。プラズマチャンバは、プラズマを発生させるように定められる。システムは、また、プラズマチャンバを処理チャンバに流体接続する複数の流体伝送経路も含む。複数の流体伝送経路は、プラズマの反応成分をプラズマチャンバから処理チャンバに供給するように定められる。システムは、さらに、電子ビームを発生させ、前記電子ビームをそれが処理チャンバ内を通って基板サポートの上方を横断するように伝送するように定められた電子ビーム源も含む。

【0003】

一実施形態では、半導体基板を処理するための方法が開示される。方法は、処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くための動作を含む。方法はまた、処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させるための動作も含む。方法は、また、プラズマの反応成分をプラズマ発生領域から処理領域に供給するための動作も含む。方法は、さらに、処理領域内へ基板よりも上で電子を入射させ、そうして、入射された電子が処理領域内におけるイオン密度を変更して基板の処理に影響を及ぼすようにするための、動作も含む。

【0004】

一実施形態では、半導体基板処理システムが開示される。システムは、処理チャンバと、前記処理チャンバ内で基板を支えるように定められた基板サポートとを含む。システムは、また、処理チャンバから切り離して定められたプラズマチャンバも含む。プラズマチャンバは、プラズマを発生させるように定められる。システムは、また、プラズマチャンバを処理チャンバに流体接続する複数の流体伝送経路も含む。複数の流体伝送経路は、プラズマの反応成分をプラズマチャンバから処理チャンバに供給するように定められる。システムは、さらに、基板サポートから切り離して処理チャンバ内に配された電極も含む。電極には、電力供給部が電気的に接続される。電力供給部は、電極から処理チャンバ内へ電子を遊離させるために電極に電力を供給するように定められる。

【0005】

一実施形態では、本発明の一実施形態にしたがった、半導体基板を処理するための方法が開示される。方法は、処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くための動作を含む。方法はまた、処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させるための動作も含む。方法は、また、プラズマの反応成分をプラズマ発生領域から処理領域に供給するための動作も含む。方法は、さらに、基板サポートから切り離して処理領域内に配された１つ以上の電極に電力を供給するための動作も含む。１つ以上の電極に供給された電力は、１つ以上の電極から処理領域内へ電子を入射させ、処理領域内におけるイオン密度を変更して基板の処理に影響を及ぼす。

【0006】

一実施形態では、半導体基板処理システムが開示される。システムは、処理チャンバと、前記処理チャンバ内で基板を支えるように定められた基板サポートとを含む。システムは、また、処理チャンバから切り離して定められたプラズマチャンバも含む。プラズマチャンバは、プラズマを発生させるように定められる。システムは、また、プラズマチャンバを処理チャンバに流体接続する複数の流体伝送経路も含む。複数の流体伝送経路は、プラズマの反応成分をプラズマチャンバから処理チャンバに供給するように定められる。システムは、さらに、複数の流体伝送経路内で補助プラズマを発生させるために複数の流体伝送経路に電力を伝達するように定められた複数の電力伝達コンポーネントも含む。複数の流体伝送経路は、補助プラズマの反応成分を処理チャンバに供給するように定められる。

【0007】

一実施形態では、半導体基板を処理するための方法が開示される。方法は、処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くための動作を含む。方法はまた、処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させるための動作も含む。方法は、また、複数の流体伝送経路を通じてプラズマの反応成分をプラズマ発生領域から処理領域内へ供給し、そうして、プラズマの反応成分が基板の処理に影響を及ぼすようにするための、動作も含む。方法は、さらに、複数の流体伝送経路内で補助プラズマを発生させるための動作も含む。方法は、また、補助プラズマの反応成分を複数の流体伝送経路から処理領域内へ供給し、そうして、補助プラズマの反応成分が基板の処理に影響を及ぼすようにするための、動作も含む。

【0008】

本発明を例として示した添付の図面との関連でなされる以下の詳細な説明から、発明のその他の態様および利点が明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態にしたがった、基板処理チャンバから切り離して定められたプラズマチャンバを用いる半導体基板処理システムの概略図を示している。

【0010】

【図2】本発明の一実施形態にしたがった、基板処理チャンバ内で１．０Ｅ１１ｃｃ^-1イオン密度を得るために必要とされるイオン源領域内におけるイオン密度を管穴径の関数としてプロットしたものであり、管は、イオン源領域と基板処理チャンバとの間の輸送手段を表している。

【0011】

【図3A】本発明の一実施形態にしたがった、プラズマ駆動式基板処理システムの縦断面を示している。

【0012】

【図3B】図３Ａで参照される水平断面図Ａ−Ａを示している。

【0013】

【図3C】本発明の一実施形態にしたがった、トップ板全体にわたって流体伝送経路の経路間の間隔を狭められた図３Ｂの水平断面図の一態様を示している。

【0014】

【図3D】本発明の一実施形態にしたがった、トップ板全体にわたって流体伝送経路の経路間の間隔を広げられた図３Ｂの水平断面図の一態様を示している。

【0015】

【図3E】本発明の一実施形態にしたがった、トップ板全体にわたって流体伝送経路の経路間の間隔が一様でない図３Ｂの水平断面図の一態様を示している。

【0016】

【図3F】本発明の一実施形態にしたがった、空間的に分離された複数の電子ビームをそれらが基板処理領域内を通って基板サポートの上方を一共通方向に横断するように伝送するように電子ビーム源を定められた一システム構成における、基板サポートの上面を示している。

【0017】

【図3G】本発明の一実施形態にしたがった、空間的に分離された複数の電子ビームをそれらが基板処理領域内を通って基板サポートの上方をそれぞれの複数の方向に横断するように伝送するように複数の電子ビーム源を定められた一システム構成における、基板サポートの上面を示している。

【0018】

【図3H】本発明の一実施形態にしたがった、図３Ｇの複数の電子ビーム源の動作のラスタ化時間順序を示している。

【0019】

【図4A】本発明の一実施形態にしたがった、中空陰極機器として定められた電子ビーム源の一例を示している。

【0020】

【図4B】本発明の一実施形態にしたがった、伝導性グリッドの正面図を示している。

【0021】

【図5A】本発明の一実施形態にしたがった、ＤＣバイアス表面電子ビーム源を取り入れたプラズマ駆動式基板処理システムの一態様を示している。

【0022】

【図5B】本発明の一実施形態にしたがった、電極の拡大図を示している。

【0023】

【図6A】本発明の一実施形態にしたがった、平面ＤＣバイアス表面電子ビーム源を取り入れたプラズマ駆動式基板処理システムの一態様を示している。

【0024】

【図6B】本発明の一実施形態にしたがった、平面電極の拡大図を示している。

【0025】

【図7】本発明の一実施形態にしたがった、流体伝送経路を補助イオン発生領域として用いるプラズマ駆動式基板処理システムの一態様を示している。

【0026】

【図8】本発明の一実施形態にしたがった、半導体基板を処理するための方法のフローチャートを示している。

【0027】

【図9】本発明の一実施形態にしたがった、半導体基板を処理するための方法のフローチャートを示している。

【0028】

【図10】本発明の一実施形態にしたがった、半導体基板を処理するための方法のフローチャートを示している。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定されている。しかしながら、当業者にならば、本発明が、これらの一部または全部の詳細を特定しなくても実施されうることが明らかである。また、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス動作の詳細な説明は省略されている。

【0030】

薄膜半導体処理に用いられるプラズマ源は、プラズマ中のイオン濃度とラジカル濃度とを個別に調整することができないゆえに、ドライエッチングに最も望ましい条件を実現できないことが多い。多くの応用において、プラズマエッチングに望ましい条件は、ラジカル濃度を実質的に一定レベルに維持しつつそれと同時にイオン濃度を増加させることによって実現されるだろう。しかしながら、薄膜処理に使用されている従来のプラズマ源を通じてこのタイプの調整を実現することは、たとえ可能だとしても難しい。

【0031】

半導体処理プラズマ中のイオン濃度とラジカル濃度とを個別に制御する概念は、本明細書では、分離型のイオン／ラジカルプラズマ源を提供することとして言及される。分離型のイオン／ラジカルプラズマ源を提供するための概念は、１つには、ラジカルとイオンとを別々のプラズマ源から入射させることである。様々な実施形態において、これら別々のプラズマ源は、空間的に分離されているか、または時間的に分離されているか、すなわち時間によって主にイオンを発生させるか、もしくは主にラジカルを発生させるかが異なるように定められるか、のいずれかであることができる。空間的分離、時間的分離、またはそれらの組み合わせを用いる分離型のイオン／ラジカルプラズマ源の例は、「Semiconductor Processing System Having Multiple Decoupled Plasma Sources（複数の分離型プラズマ源を有する半導体処理システム）」と題された同時継続米国特許出願第１３／１０４，９２３号に記載されている。

【0032】

半導体基板の何らかの処理を提供するためにプラズマのラジカル種に依存するプラズマ駆動式基板処理システムは、プラズマチャンバと基板処理チャンバとの間における環境要件、すなわち圧力、温度、ガス組成、ガス流量、電力供給などの差ゆえに基板処理チャンバから切り離されているプラズマチャンバ内でプラズマを発生させてよい。図１は、本発明の一実施形態にしたがった、基板処理チャンバ１０３から切り離して定められたプラズマチャンバ１０１を用いる半導体基板処理システム１００の概略図を示している。システム１００において、プラズマ発生チャンバ１０１は、複数の流体伝送経路１０５によって基板処理チャンバ１０３に流体接続される。このようにして、プラズマ発生チャンバ１０１内で発生されたプラズマの反応種は、矢印１０７によって示されるように、流体伝送経路１０５を通って移動して基板処理チャンバ１０３内に至る。一実施形態では、流体伝送経路１０５の一部が、補助電子発生を提供してプラズマ発生チャンバ１０１からのイオン抽出を増加させるように定められた活性化可能領域を含むように定められる。基板処理チャンバ１０３に入る際に、プラズマの反応種は、基板１０９と相互作用して基板１０９を所定の方式で処理する。

【0033】

一実施形態において、本明細書で使用される「基板」という用語は、半導体ウエハを言う。しかしながら、その他の実施形態では、本明細書で使用される「基板」という用語は、サファイア、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、またはその他の基板材料で形成された基板を言うことができ、ガラスパネル／基板、金属箔、金属シート、ポリマ材料などを含むことができる。また、様々な実施形態において、本明細書で言う「基板」は、形態、形状、および／またはサイズが様々であってよい。例えば、一部の実施形態では、本明細書で言う「基板」は、２００ｍｍ（ミリメートル）半導体ウエハ、３００ｍｍ半導体ウエハ、または４５０ｍｍ半導体ウエハに相当していてよい。また、一部の実施形態では、本明細書で言う「基板」は、その他の形状のなかでも特に、フラットパネルディスプレイのための矩形基板のような、非円形基板に相当していてよい。本明細書で言う「基板」は、様々な実施形態の例を示した図のなかで、基板１０９として記されている。

【0034】

大半のプラズマ処理応用では、基板１０９を処理するためにプラズマのイオン種およびラジカル種の両方を用いることが望ましい。ラジカル種は、電気的に中性であるので、プロセスガスの流れに併せてプラズマ発生チャンバ１０１から流体伝送経路１０５を通って基板処理チャンバ１０３に移動することができる。しかしながら、イオン種は、電気的に帯電しており、材料表面に接触する際に電気的に中性化される可能性があるので、流体伝送経路１０５を通してプラズマ発生チャンバ１０１から基板処理チャンバ１０３へ制御方式で効率的にイオンを移送することは、難しいだろう。

【0035】

遠隔イオン源から基板処理領域へのイオンの入射は、問題になるかもしれないことがわかるだろう。上記のように、もしイオン源が、基板処理領域から空間的に分離されているならば、イオンは、イオン源と基板処理領域との間で輸送手段を通じて運ばれなければならない。輸送手段は、実施形態ごとに様々に定めることができる。例えば、一実施形態では、イオン源は、基板処理チャンバから物理的に切り離されたチャンバ内で発生し、輸送手段は、管配列によって定められる。別の一実施形態では、イオン源を発生させるためのチャンバは、板アセンブリによって基板処理チャンバから切り離され、輸送手段は、板アセンブリに空けられた複数の貫通孔によって定められる。輸送手段の上記の例は、例として挙げられたに過ぎないことが理解されるだろう。その他の実施形態では、輸送手段は、イオン／ラジカル源、すなわちプラズマが発生される領域と、基板処理領域との間に１つ以上の流体伝送経路を提供する限り、その他の形で定めることができる。

【0036】

最善の状態下において、二次的な基板処理チャンバ内で実現可能なイオン束は、イオン源領域内におけるイオン密度と、ボーム速度との積である。ボーム速度は、イオン源領域内の表面シースの縁におけるイオンの速度を表すものである。表面シースは、材料表面の前面の、イオン源プラズマに接触し、かつ電場の存在下にある領域を表している。単位時間当たりで基板処理チャンバに供給可能なイオンの総数は、すると、イオン源領域内における、すなわちプラズマ発生チャンバ内におけるイオン束を、イオン源領域と基板処理チャンバとの間の輸送手段（流体伝送経路）の総流路面積で乗じた積である。

【0037】

イオン源領域から入射されるイオンゆえの、プラズマ発生チャンバ内における壁への余分なイオン束は、輸送手段を通じてイオン源領域から入射されたイオン束に等しいという、以下のバランス式が存在する。

【数1】

ここで、ｎ_upper＝イオン源領域内におけるイオン数密度であり、Δｎ＝基板処理チャンバ内における、イオン源領域からのイオン数密度の追加分であり、Ｖ_{bohm_upper}＝イオン源領域内におけるイオンのボーム速度であり、Ａ_open＝イオン源領域と基板処理チャンバとの間の輸送手段の総面積であり、Ａ_{loss_lower}＝基板処理チャンバの壁の総面積であり、Ｖ_{bohm_lower}＝基板処理チャンバ内におけるイオンのボーム速度である。

【0038】

ボーム速度は、式２によって与えられる。

【数2】

ここで、ｖ_bohm＝イオンのボーム速度であり、Ｔ_e＝イオンの温度（ｅＶ）であり、ｍ_i＝イオンの質量（ａｍｕ）である。

【0039】

式１にしたがうと、基板処理チャンバ内におけるイオン密度の最大化は、１）イオン源領域内におけるイオン数密度を増加させること、すなわちｎ_upperを増加させること、２）イオン源内における電子温度を増加させること、すなわちＶ_{bohm_upper}を増加させること、および３）イオン源と基板処理チャンバとの間の輸送手段内におけるイオン損失を最小限に抑えることの、１つ以上によって達成することができる。

【0040】

イオン源と基板処理チャンバとの間の輸送手段の総流路面積は、極めて小さいことが可能である。例えば、圧力が高めのイオン源領域と、圧力が低めの基板処理チャンバとの間に適切な圧力差を維持するためには、小さい管径、または小径の少数の穴が必要とされるだろう。したがって、十分な量の電子発生を実現するためには、大きいガス密度、すなわち高いガス圧力がイオン源領域内で必要とされるだろうゆえに、イオン源領域と基板処理チャンバとの間の輸送手段の流路面積を単純に増加させることは、ふさわしくないだろう。

【0041】

また、イオン源領域内におけるイオン数密度および電子温度を、イオン源領域と基板処理チャンバとの間の輸送手段の流路面積の小ささを補うのに必要な程度まで増加させることは、難しい可能性がある。図２は、本発明の一実施形態にしたがった、基板処理チャンバ内で１．０Ｅ１１ｃｃ^-1イオン密度を得るために必要とされるイオン源領域内におけるイオン密度を管穴径の関数としてプロットしたものであり、管は、イオン源領域と基板処理チャンバとの間の輸送手段を表している。図２に示されるように、もし、基板処理チャンバ内における基板の上方で、１．０Ｅ１１ｃｃ^-1のイオン密度が必要とされたならば、イオン源領域内では、１．０Ｅ１２ｃｃ^-1程度のイオン密度が必要だろう。直径２ｍｍ（ミリメートル）未満の管輸送手段によって基板処理チャンバ内で１．０Ｅ１１ｃｃ^-1程度のイオン密度レベルを達成することは、非常に特殊で、かつ多くは非現実的な状況でのみ可能だろう。

【0042】

基板処理チャンバ内でイオン束とラジカル束とを別々に制御することのさらなる問題は、特に基板処理チャンバが低圧で動作されるときなどに、低電子温度の存在下でイオン束を発生させることである。例えば、基板に曝される電子温度を超低温に維持することによって基板への「損傷」を最小限に抑える必要があるプロセスでは、イオン束を発生させることが難しいだろう。このようなプロセスには、基板上にエピタキシャル層を形成する原子層堆積プロセスである原子層エッチング（ＡＬＥ）プロセスなどがある。例えば、低電子温度で薄膜が堆積され、次いで、より高い電子温度を必要とする単分子材料層除去のための処理工程が続くような、ＡＬＥプロセスを考える。この例では、先行するＡＬＥプロセス工程の電子温度が低いという前提ゆえに、単分子層除去プロセスを達成するようにイオン束を調整することが難しいだろう。

【0043】

基板処理チャンバ内における電子エネルギ分布関数（ＥＥＤＦ）を制御する能力を有することは、それ自体が、基板処理チャンバ内でイオン密度をラジカル密度に相対的に個別（分離）制御する手段であることが理解されるだろう。より具体的には、低エネルギ解離プロセスを回避し高エネルギイオン化プロセスすなわち解離性イオン化プロセスを好む族の電子を「選択する」ようにＥＥＤＦを制御する能力を有することによって、基板処理チャンバ内においてイオン束をラジカル束に相対的に増加させることができる、または基板処理チャンバ内においてイオン束を有益でないラジカルの束に相対的に増加させることができる。

【0044】

本明細書では、適切で、かつ大きいイオン束をプラズマ源内に提供するための幾つかのプラズマ駆動式基板処理システムの実施形態であって、多重化されたイオン源およびラジカル源をイオン制御およびラジカル制御のために有効活用するような実施形態が開示される。本明細書で開示されるプラズマ駆動式基板処理システムの実施形態は、また、有害でないイオンエネルギおよび電子エネルギを伴うような大きいイオン束を必要とするだろうＡＬＥなどの応用において、そのような大きいイオン束を実現することを可能にする。

【0045】

基板処理チャンバ内への電子ビーム入射は、電荷の追加を通じて「バルク」電子温度およびプラズマ電位を引き下げる働きをする。したがって、基板処理チャンバ内におけるＥＥＤＦは、電子ビーム入射を通じて変更することができる。より具体的には、基板処理領域内への電子ビーム入射は、例えば解離性電子衝突プロセスなどの低エネルギ電子衝突プロセスの速度を落とす効果を有する。約１００ｅＶ（電子ボルト）を超える電子エネルギでは、荷電粒子の発生を含む電子相互作用プロセスが、荷電粒子の発生を伴わない電子相互作用プロセスよりも、大幅に大きい断面積を有する。したがって、高エネルギ電子またはビーム入射電子の族は、高エネルギ電子相互作用プロセスを通じてプラズマ放電を持続させることができる。本明細書で開示されるプラズマ駆動式基板処理システムの実施形態は、基板に利用可能なイオン束を最大にするためにおよび基板処理チャンバ内におけるイオン束制御とラジカル束制御との分離を提供するために、様々なタイプのイオン入射技術を取り入れている。

【0046】

図３Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、プラズマ駆動式基板処理システム３００の縦断面を示している。システム３００は、トップ構造３０１Ｂと、ボトム構造３０１Ｃと、トップ構造３０１Ｂとボトム構造３０１Ｃとの間に広がる側壁３０１Ａとによって形成されるチャンバ３０１を含む。チャンバ３０１は、基板処理領域３０２を囲っており、前記領域内において、基板１０９は、基板サポート３０３上にしっかり保持され、プラズマ３５９の反応成分３２５に曝される。基板処理領域３０２は、トップ板３１５によってプラズマ発生チャンバ３５５から切り離されている。動作中、プラズマ３５９の反応成分３２５は、矢印３６１によって記されるように、トップ板３１５内の複数の流体伝送経路３１６を通って移動して基板処理領域３０２に到る。

【0047】

様々な実施形態において、チャンバ側壁３０１Ａ、トップ構造３０１Ｂ、およびボトム構造３０１Ｃは、チャンバ３０１材料が、プラズマ処理中に曝されるだろう圧力差および温度に構造的に持ちこたえることができ、かつプラズマ処理環境と化学的に適合可能である限り、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの様々な材料で形成することができる。また、一実施形態では、チャンバ側壁３０１Ａ、トップ構造３０１Ｂ、およびボトム構造３０１Ｃは、電気伝導性の材料で形成され、電気接地３５７に電気的に接続される。

【0048】

図３Ａの実施形態では、プラズマ発生チャンバ３５５は、トップ板３１５の上方に形成される。プラズマ発生チャンバ３５５は、プロセスガス源３１９と、そしてトップ板３１５を通じて各流体伝送経路３１６と、流体連通している。システム３００は、また、プラズマ発生チャンバ３５５内のプロセスガスをプラズマ３５９に変換するように配されたコイルアセンブリ３５１も含む。システム３００では、チャンバトップ構造３０１Ｂは、コイルアセンブリ３５１からプラズマ発生チャンバ３５５内へのＲＦ（無線周波数）電力の伝送に適した窓３５３を含む。一実施形態では、窓３５５は、石英で形成される。別の一実施形態では、窓３５３は、炭化ケイ素などのセラミック材料で形成される。

【0049】

一実施形態では、ＲＦ電力は、１つ以上のＲＦ電力源３９１Ａ〜３９１ｎからコイルアセンブリ３５１に供給される。各ＲＦ電力源３９１Ａ〜３９１ｎは、コイルアセンブリ３５１への効率的なＲＦ電力伝送を確実にするために、対応する整合回路網３９３を通じて接続される。複数のＲＦ電力源３９１Ａ〜３９１ｎがある場合は、複数のＲＦ電力源３９１Ａ〜３９１ｎのそれぞれがＲＦ電力周波数および／または振幅に関して独立に制御可能であることが理解されるだろう。一実施形態では、１つ以上のＲＦ電力源３９１Ａ〜３９１ｎは、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、４００ｋＨｚ、またはそれらの組み合わせのいずれかの周波数を有するＲＦ電力を供給するように定められる。

【0050】

図３Ａの誘導電力伝達システムは、例として示されていることが理解されるだろう。その他の実施形態では、プラズマ発生チャンバ３５５は、異なるやり方でプラズマ３５９を発生させるように定めることができる。例えば、一実施形態では、プラズマ発生チャンバ３５５は、容量結合チャンバとして定めることができる。ここでは、チャンバ３５５のプラズマ３５９発生領域は、１つ以上の電力供給部に電気的に接続された１対の相隔てられた電極に曝され、したがって、電力（直流（ＤＣ）、ＲＦ、またはそれらの組み合わせ）は、プロセスガス源３１９から供給されるプロセスガスをプラズマ３５９に変換するために、対をなす電極と電極との間およびチャンバ３５５を経て伝送される。さらに別の一実施形態では、プラズマ発生チャンバ３５５は、マイクロ波駆動式チャンバとして定めることができる。

【0051】

プラズマ３５９を発生させるための特定の電力伝達実施形態の如何を問わず、システム３００の動作中、プロセスガス源３１９によって供給されるプロセスガスは、プラズマ発生チャンバ３５５内でプラズマ３５９に変換されることが理解されるだろう。その結果、プラズマ３５９の反応成分３２５は、プラズマ発生チャンバ３５５から、トップ板３１５の複数の流体伝送経路３１６を通って基板処理領域３０２内の基板サポート３０３上方に移動し、基板サポート３０３上に配された基板１０９上に到る。

【0052】

一実施形態では、トップ板３１５の流体伝送経路３１６から基板処理領域３０２に入る際に、プロセスガスは、矢印３８１によって示されるように、周縁通気孔３２７を通って流れ、排気ポンプ３３１によって排気口３２９を経て排気される。一実施形態では、基板処理領域３０２からのプロセスガスの流量を制御するために、流量絞り３３３が提供される。また、一実施形態では、流量絞り３３３は、矢印３３５によって示されるように周縁通気孔３２７に向かうようにおよび周縁通気孔３２７から離れるように移動可能なリング構造として定められる。

【0053】

一実施形態では、プラズマ発生チャンバ３５５は、最大約１トール（Ｔ）の内部圧力で動作するように定められる。また、一実施形態では、基板処理領域３０２は、約１ミリトール（ｍＴ）から約１００ｍＴに及ぶ圧力範囲内で動作される。例えば、一実施形態では、システム３００は、プロセスガス押出流量が約１０００ｓｃｃ／秒（標準立方センチメートル毎秒）で尚、かつ基板処理領域３０２内における反応成分３２５の滞在時間が約１０ミリ秒（ｍｓ）の状態で、約１０ｍＴの基板処理領域３０２圧力を提供するように動作される。上記の動作条件例は、システム３００において実現可能な原則無制限の動作条件の１つを表わしていることが理解および認識されるだろう。上記の動作条件例は、考えられるシステム３００動作条件に対するいかなる制限も表わしても示唆してもいない。

【0054】

基板サポート３０３は、基板処理領域３０２に曝されるように基板１０９を支えるように配される。基板サポート３０３は、基板１０９に対してプラズマ処理動作が実施されている間にその上に基板１０９を保持するように定められる。図３Ａの実施形態例では、基板サポート３０３は、チャンバ３０１の壁３０１Ａに取り付けられたカンチレバーアーム３０５によって保持される。しかしながら、その他の実施形態では、基板サポート３０３は、チャンバ３０１のボトム板３０１Ｃにまたはチャンバ３０１内に配された別の部材に取り付けることができる。様々な実施形態では、基板サポート３０３は、プラズマ処理中に曝されるだろう圧力差および温度に構造的に持ちこたえることができ、かつプラズマ処理環境と化学的に適合可能である限り、例えばステンレス鋼、アルミニウム、またはセラミックなどの様々な材料で形成することができる。

【0055】

一実施形態では、基板サポート３０３は、イオンを基板サポート３０３におよび前記基板サポート３０３上に保持されている基板１０９に引き付けるための電場を発生させるためのバイアス電極３０７を含む。より具体的には、基板サポート３０３内の電極３０７は、基板サポート３０３とトップ板３１５との間の基板処理領域３０２全体にバイアス電圧を印加するように定められる。電極３０７によって発生するバイアス電圧は、プラズマ発生チャンバ３５５内で形成されるイオンを流体伝送経路３１６を通じて基板処理領域３０２内へおよび基板１０９に向かって引っ張る働きをする。

【0056】

一実施形態では、基板サポート３０３は、基板１０９の温度制御を維持するためにプラズマ処理動作中に冷却流体を流すことができる複数の冷却チャネル３０９を含む。また、一実施形態では、基板サポート３０３は、基板１０９を基板サポート３０３に相対的に上昇および下降させるように定められた複数のリフトピン３１１を含むことができる。一実施形態では、チャンバ３０１への／からの基板１０９の挿入および取り出しを可能にするために、チャンバ壁３０１Ａ内にドアアセンブリ３１３が配される。また、一実施形態では、基板サポート３０３は、プラズマ処理動作中に基板１０９を基板サポート３０３上にしっかり保持するための静電場を発生させるように備えられた静電チャックとして定められる。

【0057】

トップ板３１５は、基板サポート３０３上に位置決めされた基板１０９の上方に基板１０９から離して位置決めされるように、基板サポート３０３の上方に基板サポート３０３から離して配される。基板処理領域３０２は、基板サポート３０３上に位置決めされた基板１０９の上に存在するように、トップ板３１５と基板サポート３０３との間に存在する。

【0058】

一実施形態では、基板サポート３０３は、基板処理領域３０２に垂直に測定されたときのトップ板３１５と基板サポート３０３との間のプロセス隙間距離が約１ｃｍから約１０ｃｍに及ぶ範囲内で調整可能であるように、矢印３８３によって示されるように垂直方向に移動可能である。一実施形態では、基板サポート３０３は、約５ｃｍのプロセス隙間距離を提供するように調整される。また、一実施形態では、プラズマ処理動作の実施中またはプラズマ処理動作とプラズマ処理動作との間のいずれかにおいて、トップ板３１５に相対的な基板サポート３０３の垂直位置が、およびその逆に、基板サポート３０３に相対的なトップ板の垂直位置が調整可能である。

【0059】

プロセス隙間距離の調整は、流体伝送経路３１６から発せられるイオン束の動的範囲の調整を提供する。具体的には、基板１０９に到達するイオン束は、プロセス隙間距離を増加させることによって減少させることができる、およびその逆に、プロセス隙間距離を減少させることによって増加させることができる。一実施形態では、基板１０９におけるイオン束の調整を実現するためにプロセス隙間距離が調整されるときに、プラズマ発生チャンバ３５５を流れるプロセスガス流量も相応して調整することができ、そうして、基板１０９におけるラジカル束の制御に対して或る程度の独立性が与えられる。また、基板１０９におけるおよび基板１０９全体にわたるイオン密度およびラジカル密度を実質的に一様にするために、流体伝送経路３１６から発せられて基板処理領域３０２に入るイオン束およびラジカル束と併せたプロセス隙間距離の制御が行われることがわかるだろう。

【0060】

トップ板３１５を通る流体伝送経路３１６の構成は、プラズマ３５９の反応成分３２５が基板処理領域３０２内でどのように分布されるかに影響しうることがわかるだろう。一実施形態では、流体伝送経路３１６は、その下の基板サポート３０３に相対的に実質的に一様に分布する形でトップ板３１５内に形成される。図３Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、図３Ａで参照される水平断面図Ａ−Ａを示している。図３Ｂに示されるように、流体伝送経路３１６は、その下の基板サポート３０３に相対的に実質的に一様に分布する形でトップ板３１５内に形成される。

【0061】

板３１５全体にわたる流体伝送経路３１６の経路間の間隔は、実施形態ごとに異なってよいことがわかるだろう。図３Ｃは、本発明の一実施形態にしたがった、トップ板３１５全体にわたって流体伝送経路３１６の経路間の間隔を狭められた図３Ｂの水平断面図の一態様を示している。図３Ｄは、本発明の一実施形態にしたがった、トップ板３１５全体にわたって流体伝送経路３１６の経路間の間隔を広げられた図３Ｂの水平断面図の一態様を示している。図３Ｅは、本発明の一実施形態にしたがった、トップ板３１５全体にわたって流体伝送経路３１６の経路間の間隔が一様でない図３Ｂの水平断面図の一態様を示している。

【0062】

一実施形態例では、トップ板３１５を通る流体伝送経路３１６の総数は、約５０から約２００に及ぶ範囲内である。一実施形態例では、トップ板３１５を通る流体伝送経路３１６の総数は、約１００である。しかしながら、トップ板３１５を通る流体伝送経路３１６の数および構成について上で言及された実施形態例は、本発明の説明を促すために例として提供されたものであることが理解されるだろう。その他の実施形態では、基板１０９上で所望のプラズマ処理結果を実現するのに適した混合および分布の反応成分３２５すなわちラジカルおよび／またはイオンを提供する必要に応じ、基本的にあらゆる数および構成の流体伝送経路３１６をトップ板３１５内に形成および配置することができる。

【0063】

図３Ａのプラズマ駆動式基板処理システム３００は、さらに、電子ビーム３６７を発生させるようにおよび電子ビーム３６７をそれが基板処理領域３０２内を通って基板サポート３０３の上方を横断するように伝送するように定められた少なくとも１つの電子ビーム源３６３を含む。各電子ビーム源３６３は、電力が各電子ビーム源３６３に独立制御方式で供給可能であるように、電力供給部３８９から電力を受け取るために電気的に接続される。電子ビーム源３６３のタイプに応じ、電力供給部３８９は、ＤＣ電力、ＲＷ電力、またはそれらの組み合わせを電子ビーム源３６３に伝送するように定めることができる。

【0064】

一実施形態では、各電子ビーム源３６３は、基板１０９を支えるように定められた基板サポート３０３の表面に実質的に平行な軌道に沿って電子ビーム３６７を伝送するように定められる。また、各電子ビーム源３６３は、１つまたは複数の電子ビーム３６７を発生させるおよび伝送するように定めることもできる。動作中、電子ビーム源３６３は、アルゴンなどのイオン発生ガスが基板処理領域３０２を通って流れる間に電子ビーム３６７を基板処理領域３０２内に通らせるように動作される。一実施形態では、イオン発生ガスは、プロセスガス源３１９から供給されるプロセスガス混合の一成分であり、トップ板３１５内の流体伝送経路３１６を通って基板処理領域３０２に流れ込む。

【0065】

電子ビーム源３６３などによる、基板処理領域３０２内への電子ビーム３６７入射は、電子ビーム３６７付近における、基板処理領域３０２内での荷電粒子の発生すなわちイオンの発生を増加させる。基板処理領域３０２内への電子ビーム３６７入射は、プロセスガスの電子衝突解離を通じて形成されるラジカルよりも大幅に多くのイオンが電子衝突イオン化事象を通じて形成されるように最適化される。一実施形態では、解離よりもイオン化を好むこの傾向を確立するための方法は、電子ビーム３６７源の位置の最適化、処理領域３０２内へ入射される電子数の最適化、および／または電子ビーム３６７のエネルギの最適化のうちの、１つ以上を含んでいてよい。したがって、基板処理領域３０２に入るおよび基板処理領域３０２を通る電子ビーム３６７入射は、ラジカル密度に実質的に影響を及ぼすことなくイオン密度の増加を空間的におよび時間的に制御し、そうして、基板処理領域３０２内におけるイオン密度制御をラジカル密度制御から効果的に分離することがわかるだろう。

【0066】

図３Ａの実施形態は、また、基板サポート３０３の周縁の外側に、かつ基板サポート３０３の上方に位置決めされた複数の伝導性グリッド３６５も含む。伝導性グリッド３６５は、制御された電圧レベルが各伝導性グリッド３６５に独立制御方式で印加されるように、電力供給部３８７に電気的に接続される。特定の実施形態に応じて、電力供給部３８７は、ＤＣ電力、ＲＷ電力、またはそれらの組み合わせを伝導性グリッド３６５に伝送するように定めることができる。

【0067】

一実施形態では、伝導性グリッド３６５は、各電子ビーム源３６３の電子ビーム出口に前記出口を覆うように位置決めされる。この実施形態では、伝導性グリッド３６５への電力は、その伝導性グリッド３６５に覆われている電子ビーム源３６３からの電子ビーム３６７の伝送を強化するようにまたは少なくとも阻止しないように制御することができる。そして、基板サポート３０３を挟んでアクティブ電子ビーム源３６３から離れた側に位置決めされた所定の伝導性グリッド３６５には、その所定の伝導性グリッド３６５がアクティブ電子ビーム源３６３によって伝送される電子ビーム３６７のための電気的シンクとして機能するように、正電荷を加えることができる。

【0068】

前述のように、システム３００は、１つ以上の電子ビーム源３６３を含むことができる。図３Ｆは、本発明の一実施形態にしたがった、空間的に分離された複数の電子ビーム３６７をそれらが基板処理領域３０２内を通って基板サポート３０３の上方を一共通方向に横断するように伝送するように電子ビーム源３６３を定められた一システム３００構成における、基板サポート３０３の上面を示している。電子ビーム源３６３は、電子ビーム３６７を連続方式またはパルス方式のいずれかで伝送するように定めるおよび動作させることができる。また、電子ビーム源３６３は、電子ビーム３６７を、それらが所定の時間に基板サポート３０３の一部分の上方を通って単一の共通方向に伝送されるように、空間的に分割された方式で電子ビーム３６７を伝送するように定めるおよび動作させることができる。この場合は、電子ビーム源３６３は、空間的に分割された電子ビーム３６７が総じて、時間平均された実質的に一様な形で伝送されて基板サポート３０３（およびその上に配された基板１０９）の全体を横断するように、時間的に多重化された方式でそれらの電子ビーム３６７を伝送するように定めるおよび動作させることができる。このようにして、電子ビーム３６７は、総じて、基板サポート３０３およびその上に配された基板１０９にわたって実質的に一様なイオン発生効果を提供することができる。

【0069】

図３Ｆの実施形態では、電子ビーム源３６３の電子ビーム出口を覆うように、第１の伝導性グリッド３６５Ａが配されている。この第１の伝導性グリッド３６５Ａは、電子ビーム源３６３からの電子ビーム３６７の伝送を促進する／強化するために通電することができる。また、この実施形態では、基板サポート３０３を挟んで電子ビーム源３６３とは反対側の位置に、第２の伝導性グリッド３６５Ｂが配されている。第２の伝導性グリッド３６５Ｂは、正電荷を受け取るために電力供給部３８７に電気的に接続される。このようにして、第２の伝導性グリッド３６５Ｂは、電子ビーム源３６３から基板処理領域３０２内を通って単一の共通方向に伝送される電子ビーム３６７のための電気的シンクとして機能する。

【0070】

図３Ｇは、本発明の一実施形態にしたがった、空間的に分離された複数の電子ビーム３６７をそれらが基板処理領域３０２内を通って基板サポート３０３の上方をそれぞれの複数の方向に横断するように伝送するように複数の電子ビーム源３６３を定められた一システム３００構成における、基板サポート３０３の上面を示している。各電子ビーム源３６３は、電子ビーム３６７を連続方式またはパルス方式のいずれかで伝送するように定めるおよび動作させることができる。また、電子ビーム源３６３は、電子ビーム３６７を、それらが所定の時間に選択数の電子ビーム源３６３から伝送されるように、空間的にラスタ化された方式で伝送するように定めるおよび動作させることができる。この場合は、所定の時間に１つ以上の電子ビーム源３６３を動作させることができる。また、この実施形態では、電子ビーム源３６３は、空間的にラスタ化された電子ビーム３６７が総じて、時間平均された実質的に一様な形で伝送されて基板サポート３０３（およびその上に配された基板１０９）の全体を横断するように、時間的に多重化された方式でそれらの電子ビーム３６７を伝送するように定めるおよび動作させることができる。一実施形態では、各電子ビーム源３６３は、その電子ビーム３６７が基板サポート３０３の中心位置の上方を通って伝送されるように定められるおよび動作される。

【0071】

また、図３Ｇの実施形態では、各伝導性グリッド３６５は、それぞれが独立制御方式で（正または負のいずれかに）帯電可能であるように、電力供給部３８７に電気的に接続される。一実施形態では、アクティブ電子ビーム源３６３の電子ビーム出口を覆うように配された伝導性グリッド３６５が、電子ビーム３６７の伝送を強化するためにまたは電子ビーム３６７の伝送を阻止しないために帯電される。そして、基板サポート３０３を挟んでアクティブ電子ビーム源３６３とは反対側に位置決めされた別の伝導性グリッド３６５は、それがアクティブ電子ビーム源３６３から基板処理領域３０２内を通って伝送される電子ビーム３６７のための電気的シンクとして機能するように、正電荷を供給される。

【0072】

図３Ｈは、本発明の一実施形態にしたがった、図３Ｇの複数の電子ビーム源３６３の動作のラスタ化時間順序を示している。図３Ｈに示されるように、電子ビーム源３６３は、空間的に分離された複数の電子ビーム３６７を順次伝送するように定められる。例えば、或る時間（時間１）では、第１の電子ビーム源３６３が、その電子ビーム３６７を伝送して基板サポート３０３を横断させるように動作される。次の時間（時間２）では、第１の電子ビーム源の隣りの第２の電子ビーム源３６３が、その電子ビーム３６７を伝送して基板サポート３０３を横断させるように動作される。残る複数の電子ビーム源３６３は、その電子ビーム３６７を伝送して基板サポート３０３の横断させるように連続して順次動作される。最終的には、最後の電子ビーム源３６３が、最後の時間（時間１６）において、その電子ビーム３６７を伝送して基板サポート３０３を横断させるように動作される。次いで、電子ビーム源３６３動作のラスタ化時間順序は、必要に応じて繰り返すことができる。なお、その他の実施形態では、電子ビーム源３６３は、基板処理領域３０２内におけるイオン密度に対して所望の効果を実現するために、例えば非順次などの基本的にあらゆる順序で尚、かつ基本的にあらゆる期間にわたってアクティブにすることができる。

【0073】

図３Ｇおよび図３Ｈに示された電子ビーム源３６３の数は、例として提供されたものであることが理解されるだろう。一実施形態では、基板サポート３０３の周辺に３６個の個別の電子ビーム源３６３が配備され、これら３６個の電子ビーム源３６３は、隣り合う電子ビーム源３６３どうしがそのそれぞれが伝送する電子ビームを基板サポート３０３の中心に相対的に約１０度の角度差（θ）で基板サポート３０３を横断させるように、互いに隔てられている。その他の実施形態では、異なる数の電子ビーム源３６３を、基板サポートの周辺に実質的に等間隔に配備することができる。基板サポート３０３の周辺に配備される電子ビーム源の具体的な数の如何を問わず、電子ビーム源３６３は、そのそれぞれが伝送する空間的にラスタ化された電子ビーム３６７が総じて、時間平均された実質的に一様な形で基板サポート３０３（およびその上に配された基板１０９）の全体を横断するように、時間的に多重化された方式でそれらの電子ビーム３６７を伝送するように配備するおよび動作させることができることが理解されるだろう。このようにして、電子ビーム３６７は、総じて、基板サポート３０３およびその上に配された基板１０９にわたって実質的に一様なイオン発生効果を提供することができる。

【0074】

様々な実施形態において、電子ビーム源３６３は、異なるタイプの電子ビーム源として定めることができる。例えば、一部の実施形態では、電子ビーム源３６３は、中空陰極機器、電子サイクロトロン共鳴機器、レーザ駆動機器、マイクロ波駆動機器、誘導結合型プラズマ発生機器、および容量結合型プラズマ発生機器のうちの、１つ以上として定められる。上で言及されたタイプの電子ビーム源３６３は、例として提供されていることが理解されるだろう。その他の実施形態では、基板処理領域３０２内を通る所要の電子ビーム３６７を発生させて伝送し、基板処理領域３０２内におけるイオン密度に対して所望の効果をおよびそれに相応して基板１０９上で所望のプラズマ処理効果を実現するように定められる限り、基本的にあらゆるタイプの電子ビーム源３６３が、システム３００において利用可能である。

【0075】

図４Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、中空陰極機器４０１として定められた電子ビーム源３６３の一例を示している。中空陰極機器４０１は、基板サポート３０３の周縁の外側に、かつ基板サポート３０３の上方に位置決めされる。中空陰極機器４０１は、基板サポート３０３よりも上の基板処理領域３０２の方を向くように方向付けられた出口領域４０７を有する。中空陰極機器４０１は、周囲のチャンバ材料から電気的に、かつＲＦ的に隔離されるように、システム３００内に配することができる。一実施形態では、中空陰極機器４０１は、中空陰極機器４０１の内部空洞の両側に配された１対の電極４０３Ａ、４０３Ｂを含む。電極４０３Ａ、４０３Ｂの一方または両方は、電子ビーム電力源３８９から電力を受け取るために、電気的に接続される。電子ビーム電力源３８９は、ＤＣ電力供給部３８９Ａ、ＲＦ電力供給部３８９Ｂ、またはそれらの組み合わせを含むように定めることができる。ＲＦ電力供給部３８９Ｂは、インピーダンスを整合させて、電極４０３Ａおよび／または電極４０３Ｂからの伝送ＲＦ電力の反射を最小限に抑えるために、整合回路網３８９Ｃを通じて電極４０３Ａおよび／または電極４０３Ｂに接続される。

【0076】

一実施形態では、電極４０３Ａ、４０３Ｂは、一方の電極４０３Ａが、中空陰極機器４０１内部を挟んで中空陰極機器４０１の電子ビーム３６７出口とは反対側に配され、もう一方の電極４０３Ｂが、中空陰極機器４０１の電子ビーム３６７出口の隣りに配されるように、位置決めされる。しかしながら、その他の実施形態では、電極４０３Ａ、４０３Ｂは、中空陰極機器４０１の内部空洞内でその他の場所および／または向きに配することができることが理解されるだろう。また、その他の実施形態では、中空陰極機器４０１は、中空陰極機器４０１の内部のプロセスガスに電力を伝え、そのプロセスガスをプラズマ４０５に変換することができる限り、電極４０３Ａ、４０３Ｂ以外の電力伝達コンポーネントを取り入れるように定めることができる。例えば、一実施形態では、中空陰極機器４０１の壁が電気伝導性であり、電力伝達コンポーネントの機能を果たしている。別の一実施形態例では、電力伝達コンポーネントは、中空陰極機器４０１に近接して配されたコイルとして取り入れられている。

【0077】

中空陰極機器４０１は、また、そこから、電子ビームを発生させるためのプロセスガスを制御方式で中空陰極機器４０１の内部に流し込むことができるように、電子ビームガス供給部３８８にも接続される。中空陰極機器４０１の内部に入ると、プロセスガスは、電極４０３Ａ、４０３Ｂ、またはその他のタイプの電力伝達コンポーネントから発せられる電力によって、プラズマ４０５に変換される。一実施形態では、プロセスガスをプラズマ４０５に変換するために、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、４００ｋＨｚ、またはそれらの組み合わせのいずれかの周波数を有するＲＦ電力が、電極４０３Ａ、４０３Ｂ、またはその他のタイプの電力伝達コンポーネントに伝送される。

【0078】

また、一実施形態では、中空陰極機器４０１は、中空陰極機器４０１の内部空洞からの電子抽出を強化するために、活性化電子ビーム３６７出口領域４０７を取り入れるように定められる。一実施形態では、活性化可能出口領域４０７自体が、別の中空陰極として定められる。この実施形態の一ヴァージョンでは、出口領域４０７は、ＤＣ電力、ＲＦ電力、またはそれらの組み合わせのいずれかによって通電することができる電極によって周りを囲まれる。プラズマ４０５からの反応成分が活性化可能出口領域４０７を通って流れるのに伴って、電極から発せられる電力が出口領域４０７内で高速電子を遊離させ、これは、中空陰極機器４０１から伝送される電子ビーム３６７を強化する。

【0079】

一実施形態では、中空陰極機器４０１の電子ビーム３６７出口領域４０７を覆うように、伝導性グリッド３６５が配される。より具体的には、伝導性グリッド３６５は、中空陰極機器４０１の内部空洞内におけるプラズマ４０５からの電子抽出を促すために、中空陰極機器４０１の出口領域４０７と、基板サポート３０３よりも上方の基板処理領域３０２との間に配される。図４Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、伝導性グリッド３６５の正面図を示している。一実施形態では、伝導性グリッド３６５は、伝導性グリッド電力供給部３８７から電力を受け取るために、電気的に接続される。電力源３８７は、ＤＣ電力供給部３８７Ａ、ＲＷ電力供給部３８７Ｂ、またはそれらの組み合わせを含むように定めることができる。ＲＦ電力供給部３８７Ｂは、インピーダンスを整合させて、伝導性グリッド３６５からの伝送ＲＦ電力の反射を最小限に抑えるために、整合回路網３８７Ｃを通じて伝導性グリッド３６５に接続される。

【0080】

また、一実施形態では、伝導性グリッド３６５は、伝導性グリッド３６５の独立温度制御を提供するために、ヒータ４０９に接続され、これは、伝導性グリッド３６５の清浄状態を維持するために使用することができる。一実施形態では、伝導性グリッド３６５は、中空陰極機器４０１の内部空洞内でプラズマ４０５から電子束を抽出するための抽出グリッドとして動作する。また、一実施形態では、伝導性グリッド３６５は、伝導性グリッド３６５上の電荷の極性がパルス間で正と負との間で交替するように、パルス方式で動作させることができる。この実施形態では、伝導性グリッド３６５は、正電荷パルスを供給されているときはプラズマ４０５から電子束を抽出するように、そして負電荷を供給されているときはプラズマ４０５からイオンを抽出するように動作する。したがって、この実施形態では、伝導性グリッド３６５は、イオン抽出モードと電子抽出モードとの間で交替する方式でパルスを発することができる。また、伝導性グリッドのこのパルス発信は、期間平均するとヌルの電流と、基板処理領域３０２内におけるイオン駆動イオン化プロセスへのアクセスとを提供する。また、基板サポート３０３を挟んで中空陰極機器４０１の出口領域４０７とは反対側に配された別の伝導性グリッド３６５は、中空陰極機器４０１によって伝送された電子ビーム３６７のための電気的シンクを提供するために、正電荷を有するように動作させることができる。

【0081】

図５Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、ＤＣバイアス表面電子ビーム源５０３を取り入れたプラズマ駆動式基板処理システム３００の一態様を示している。図５Ａのシステム３００は、電子ビーム源３６３および伝導性グリッド３６５の代わりにＤＣバイアス電子ビーム源５０３を含む。説明を容易にするために、ＤＣバイアス電子ビーム源５０３は、以下で、電極５０３として言及される。電極５０３は、電極５０３の表面が基板処理領域３０２に曝されるように、電気絶縁性部材５０１内に配される。また、電極５０３は、基板サポート３０３から切り離して処理チャンバ３０１内に配される。一実施形態では、電極５０３は、処理チャンバ３０１の基板処理領域３０２内で基板サポート３０３の周縁の外側に、かつ基板サポート３０３の上方に配された伝導性バンドとして定められる。一実施形態では、電極５０３は、基板サポート３０３の周囲で基板処理領域３０２の周りを囲むバンドまたはストラップとして定められる。

【0082】

システム３００Ａでは、電極５０３は、電力供給部５０５に電気的に接続される。一実施形態では、電力供給部５０５は、基板処理領域３０２内のイオンを電極５０３に向かって引き付け、電極５０３から基板処理領域３０２内へ電子を遊離させるために、電極５０３に電力を印加するように定められる。様々な実施形態では、電力供給部５０５から電極５０３に供給される電力は、ＤＣ電力、ＲＦ電力、またはＤＣ電力とＲＦ電力との組み合わせであることができる。一実施形態では、電力供給部５０５によって、電極５０３に負の電圧が印加される。しかしながら、その他の実施形態では、電力供給部５０５によって電極５０３に印加される電圧は、負または正のいずれであることもできる。例えば、一実施形態では、電力供給部５０５は、電極５０３に正の電圧を供給し、そうして電子を引き付けるとともに正帯電イオンを反発させるように定められる。また、一実施形態では、電力供給部５０５は、パルス方式および／または極性交替方式で電極５０３に電力を供給するように定められる。

【0083】

図５Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、電極５０３の拡大図を示している。一実施形態では、電極５０３は、基板処理領域３０２の方を向く方向に電極５０３の表面から出て行く電子束（Ｊ_e-）すなわち電子ビームを入射イオン束（Ｊ_ion）から発生させるＤＣバイアス表面を提供する。一実施形態では、電極５０３に入射するイオン束（Ｊ_ion）内のイオンは、Ｓｉイオンのように、不活性で、かつ不動態である。この実施形態では、電極５０３のＤＣバイアス表面は、ラジカル相互作用を通じて発生する不動態種を補うために用いることができる。一実施形態では、電極５０３は、ＤＣ電力、ＲＦ電力、またはそれらの組み合わせのいずれかによって通電することができる。また、一実施形態では、電極５０３に、低周波数ＲＦ電力が供給される。

【0084】

また、一実施形態では、電極５０３は、基板処理領域３０２内に中空陰極効果を生じるようにサイズ決定される。より具体的には、もし、電極５０３のＤＣバイアス表面が、電極５０３から放出された電子が十分なエネルギを持って電極５０３の反対側部分に到達するように、基板処理領域３０２の周りを囲む十分に大きいバンドまたはストラップとして定められるならば、基板処理領域３０２自体のなかに中空陰極構成が形成され、そうして、基板処理領域３０２内におけるイオン化をさらに強化するだろう。

【0085】

図６Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、平面ＤＣバイアス表面電子ビーム源６０１を取り入れたプラズマ駆動式基板処理システム３００の一態様を示している。図３Ａのシステム３００と比べて、図６Ａのシステム３００Ｂは、電子ビーム源３６３および伝導性グリッド３６５の代わりに平面ＤＣバイアス電子ビーム源６０１を含む。説明を容易にするために、ＤＣバイアス電子ビーム源６０１は、以下で、平面電極６０１として言及される。一実施形態では、平面電極６０１は、基板処理領域３０２内で基板サポート３０３の上方に配された平面状の伝導性セグメント６０１として定められる。一実施形態では、平面電極６０１は、図５Ａ〜５Ｂに関連して上述された電極５０３と組み合わせてシステム３００Ｂ内に取り入れられる。

【0086】

例えば、一実施形態では、平面電極６０１は、基板処理領域３０２に面するように、基板サポート３０３の方を向く方向でトップ板３１５の底面上に定められる。一実施形態では、平面電極６０１は、絶縁部材６０３によってトップ板３１５から電気的に絶縁される。また、この実施形態では、平面電極６０１および絶縁部材６０３は、ともに、プラズマ発生チャンバ３５５から基板処理領域３０２に入る反応成分の流れを妨害することがないように、それぞれ、トップ板３１５内に存在する複数の流体伝送経路３１６と位置を揃えて形成された複数の貫通孔を含むことが理解されるだろう。

【0087】

システム３００Ｂでは、平面電極６０１は、電力供給部６０５に電気的に接続される。一実施形態では、電力供給部６０５は、基板処理領域３０２内のイオンを平面電極６０１に向かって引き付け、平面電極６０１から基板処理領域３０２内へ電子を遊離させるために、平面電極６０１に負の電圧を印加するように定められる。一実施形態では、電力供給部６０５は、平面電極６０１にパルス方式で電力を供給するように定められる。また、一実施形態では、電力供給部６０５は、平面電極６０１に正の電圧を供給し、そうして電子を引き付けるとともに正帯電イオンを反発させるように定められる。

【0088】

図６Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、平面電極６０１の拡大図を示している。一実施形態では、平面電極６０１は、基板処理領域３０２の方を向く方向に平面電極６０１の表面から出て行く電子束（Ｊ_e-）すなわち電子ビームを入射イオン束（Ｊ_ion）から発生させるＤＣバイアス表面を提供する。一実施形態では、平面電極６０１に入射するイオン束（Ｊ_ion）内のイオンは、Ｓｉイオンのように、不活性で、かつ不動態である。この実施形態では、平面電極６０１のＤＣバイアス表面は、ラジカル相互作用を通じて発生する不動態種を補うために用いることができる。一実施形態では、平面電極６０１は、ＤＣ電力、ＲＦ電力、またはそれらの組み合わせのいずれかによって通電することができる。また、一実施形態では、平面電極６０１に、低周波数ＲＦ電力が供給される。

【0089】

前述のように、プラズマ発生チャンバ３５５と基板処理領域３０２との間の流体伝送経路３１６の総流路面積は、極めて小さいことが可能である。例えば、流体伝送経路３１６は、圧力が高めのプラズマ発生チャンバ３５５と、圧力が低めの基板処理領域３０２との間に適切な圧力差を維持するために、小さい管径、または小径の少数の穴を含むことができる。したがって、十分な量の電子の発生を実現するためには、大きいガス密度、すなわち高いガス圧力がプラズマ発生チャンバ３５５内で必要とされるだろうゆえに、プラズマ発生チャンバ３５５から基板処理領域３０２に入るイオン束を高くするために流体伝送経路３１６の流路面積を単純に増加させることは、ふさわしくないだろう。

【0090】

流体伝送経路３１６に関連したイオン移送効率の幾何学形状的限界を克服するために、本発明の一実施形態は、流体伝送経路３１６を、補助イオン発生領域すなわちプラズマブースタとして用いる。図７は、本発明の一実施形態にしたがった、流体伝送経路３１６を補助イオン発生領域として用いるプラズマ駆動式基板処理システム３００の一態様を示している。図７の実施形態では、図３Ａのシステム３００におけるトップ板３１５が、活性化可能トップ板７０１で置き換えられている。トップ板３１５と同様に、活性化可能トップ板７０１は、プラズマ発生チャンバ３５５から基板処理領域３０２に到るように活性化可能トップ板７０１内に形成された複数の流体伝送経路３１６を含む。しかしながら、活性化可能トップ板７０１は、複数の流体伝送経路３１６のそれぞれに近接して配された複数の電力伝達コンポーネント７０２を含む。電力伝達コンポーネント７０２は、流体伝送経路３１６内で補助プラズマ７０４を発生させるために流体伝送経路３１６に電力を伝達するように定められる。流体伝送経路３１６は、プラズマ３５９および補助プラズマ７０４の両方の反応成分を基板処理領域３０２に供給するように定められる。

【0091】

システム１００Ｃは、また、ＤＣ電力、ＲＷ電力、またはそれらの組み合わせを電力伝達コンポーネント７０２に供給するように定められた電力源７０３も含む。電力伝達コンポーネント７０２は、すると、流体伝送経路３１６内のプロセスガスを補助プラズマ７０４に変換するために、流体伝送経路３１６を通じて電力を伝送する働きをする。一実施形態では、システム３００Ｃは、また、流体伝送経路３１６のそれぞれに二次プロセスガスの供給を提供するために流体伝送経路３１６のそれぞれと流体連通しているプロセスガス源７０９も含むことができる。電力伝達コンポーネント７０２から伝送される電力は、二次プロセスガスを補助プラズマ７０４に変換するために使用することができる。しかしながら、別の一実施形態では、システム３００Ｃは、二次プロセスガス源７０９を用いなくてよい。この実施形態では、電力伝達コンポーネント７０２は、プラズマ発生チャンバ３５５から流体伝送経路３１６を通って流れるプロセスガスを補助プラズマ７０４に変換するように定められる。この実施形態では、流体伝送経路３１６は、プラズマ増幅領域として動作される。

【0092】

システム３００Ｃにおいて、流体伝送経路３１６、電力伝達コンポーネント７０２、および電力源７０３は、流体伝送経路３１６内に様々なタイプの補助プラズマ７０４発生領域を形成するように様々に定めることができることが理解されるだろう。例えば、様々な実施形態において、流体伝送経路３１６、電力伝達コンポーネント７０２、および電力源７０３は、流体伝送経路３１６が流通中空陰極、流通容量結合領域、流通誘導結合領域、流通マグネトロン駆動領域、流通レーザ駆動領域、またはそれらの組み合わせとして動作するように定めることができる。言い換えると、様々な実施形態において、各流体伝送経路３１６は、中空陰極、容量結合源、（誘導コイルが流体伝送経路を包み込んでいる）誘導結合源のいずれかとして、またはマグネトロン効果を通じて、または集中レーザ光によって流体伝送経路内の点を照射することを通じてなどのように別の種類のイオン化手段を通じて動作させることができる。一実施形態では、流体伝送経路３１６は、大量のイオン化を発生させるのに十分な量の高エネルギ電子を実現するために、中空陰極媒体として、または流体伝送経路３１６への直接的な電子ビーム入射によって動作される。

【0093】

流体伝送経路３１６内における補助プラズマ７０４の発生は、補助プラズマ７０４から基板処理領域３０２内への妨げられない見通し伝送を提供し、そうして基板処理領域３０２に入るイオン束の制御増加を提供することが理解されるだろう。また、一実施形態では、電力伝達コンポーネント７０２は、電子ビームを発生させて流体伝送経路３１６内を通らせ、流体伝送経路３１６内で形成される補助プラズマ７０４内におけるイオンの発生を強化するように定められた電子ビーム源を含む。

【0094】

また、一実施形態では、システム３００Ｃは、随意として、流体伝送経路３１６を通じてプラズマ発生チャンバ３５５から基板処理領域３０２内へ荷電種を向かわせるためにプラズマ発生チャンバ３５５内に配された電極７１１を含むことができる。また、電極７１１は、流体伝送経路３１６内の補助プラズマ７０４からの荷電種を基板処理領域３０２内へ向かわせる働きをすることもできる。電極７１１は、ＤＣ電力、ＲＷ電力、またはそれらの組み合わせの供給を受けるために電力源に接続することができることが理解されるだろう。また、電極７１１上の電荷の極性は、所定の方式で制御するおよび変化させることができる。例えば、一実施形態では、パルス方式で電極７１１に電力を供給することができる。

【0095】

また、一実施形態では、システム３００Ｃは、図５Ａおよび図５Ｂに関連して上述されたように、随意として、電極５０３とそれに対応する電力源５０５とを含むことができる。また、一実施形態では、システム３００Ｃは、図３Ａ〜４Ｂに関連して上述されたように、随意として、電子ビーム源３６３と、伝導性グリッド３６５と、電力源３８７および３８９と、電子ビームガス供給部３８８とを含むことができる。そして、一実施形態では、システム３００Ｃは、図６Ａおよび図６Ｂに関連して上述されたように、平面電極６０１と絶縁部材６０３とを含むことができる。この実施形態では、平面電極６０１は、流体伝送経路３１６から基板処理領域３０２内へ荷電種を引き付けるために基板処理領域３０２内に配された抽出グリッドとして動作させることができる。平面電極６０１に供給される電荷の極性に応じて、流体伝送経路３１６から基板処理領域３０２内へ引き付けられる荷電種は、電子または正帯電イオンのいずれかを含むことができる。電極７１１と同様に、電極５０３および平面電極６０１のそれぞれは、ＤＣ電力、ＲＦ電力、またはそれらの組み合わせの供給を受けることができることが理解されるだろう。また、電極７１１と同様に、電極５０３および平面電極６０１のそれぞれは、例えば連続通電方式またはパルス方式などの独立制御方式で動作させることができる。

【0096】

一実施形態では、基板処理領域３０２内におけるイオン束対ラジカル束の制御に影響を及ぼすための電子ビーム源として、プラズマ発生チャンバ３５５内の遠隔プラズマ３５９源を使用することができる。もし、プラズマ発生チャンバ３５５内の遠隔プラズマ３５９源が、基板処理領域３０２に相対的に実質的に負の電位で動作されるならば、電子は、プラズマ発生チャンバ３５５の負電位から流体伝送経路３１６を通って基板処理領域３０２の正電位に到るように加速させることができる。エネルギ電子は、流体伝送経路３１６を通って基板処理領域３０２内へ移動するのに伴って、単純な解離プロセスが好まれないエネルギレジームにおいてイオン化を生じさせる。また、二次電子発生係数は、非常に高いことがあり、多くの場合、電子相互作用プロセスに関連したイオン発生係数よりも高いことがあるゆえに、もし、エネルギ電子が、流体伝送経路３１６を通って移動するのに伴って散乱するならば、それらのエネルギ電子は、さらなる二次電子を発生させることができる。

【0097】

プラズマ発生チャンバ３５５から基板処理領域３０２内への電子ビーム抽出には、様々な種類の遠隔プラズマ３５９源を使用することができることが理解されるだろう。例えば、幾つかの実施形態は、プラズマ発生領域３５５を、ＤＣバイアスと組み合わせた容量結合プラズマ３５９源発生領域、誘導結合プラズマ３５９源発生領域、またはマイクロ波プラズマ３５９源発生領域として動作させることができる。また、もし、プラズマ発生チャンバ３５５と基板処理領域３０２との間の電位差が、プラズマ発生チャンバ３５５から基板処理領域３０２内への電子ビーム抽出に適切でないならば、プラズマ発生チャンバ３５５から例えば流体伝送経路３１６内の二次プラズマ源領域内へ電子を抽出するために、電子抽出グリッドを使用することができる。このような二次プラズマ源領域内では、抽出された電子から、より多くのイオンを発生させることができる

【0098】

以上を鑑みると、基板処理領域３０２内への電子ビーム入射の空間的および／または時間的な多重化は、基板処理領域３０２内におけるラジカル束に対するイオン束の調整を促すことがわかるだろう。また、主としてラジカル成分であるプラズマ源と組み合わせた電子ビーム励起プラズマ源の使用は、その他のどの手段によっても実現することができない動的範囲のイオン束対ラジカル束比制御を提供することができることがわかるだろう。

【0099】

図８は、本発明の一実施形態にしたがった、半導体基板を処理するための方法８００のフローチャートを示している。一実施形態では、図８の方法を実施するために、図３Ａ〜４Ｂのプラズマ駆動式基板処理システム３００を使用することができる。方法８００は、処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くための動作８０１を含む。方法８００は、また、処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させるための動作８０３も含む。方法８００は、また、プラズマの反応成分をプラズマ発生領域から処理領域に供給するための動作８０５も含む。方法８００は、さらに、処理領域内へ基板よりも上で電子を入射させ、そうして、入射された電子が処理領域内におけるイオン密度を変更して基板の処理に影響を及ぼすようにするための、動作８０７も含む。

【0100】

方法８００の一実施形態では、処理領域内へ基板を入射させることは、基板の上面に実質的に平行な軌道に沿って電子ビームを伝送することを含む。この実施形態の一例では、電子ビームの軌道は、基板サポートの周縁の外側で、かつ基板サポートの上方にある第１の場所から基板サポートの周縁の外側で、かつ基板サポートの上方にある第２の場所に直線状に伸びる。この実施形態の別の一例では、方法８００は、電子ビームの軌道が、操舵電場による制御を受けて非直線状に処理領域内を通って伸びるように、処理領域内に操舵電場を形成することを含むことができる。また、一実施形態では、方法８００は、第２の場所すなわち電子ビーム終結場所にある伝導性グリッドが、軌道に沿って伝送される電子ビームのための電気的シンクとして機能するように、その伝導性グリッドに正電荷を印加するための動作も含む。方法８００の様々な実施形態において、電子は、パルス方式または連続方式で処理領域内へ入射させることができる。

【0101】

一実施形態では、処理領域内へ電子を入射させるための動作８０７は、空間的に分離された複数の電子ビームを、それらが処理チャンバ内を通って基板の上面の上方を横断するように伝送することを含む。この実施形態の一例では、空間的に分離された複数の電子ビームのそれぞれは、それらが実質的に平行な形で基板の上面の上方を横断するように、一共通方向に伝送される。この実施形態の別の一例では、空間的に分離された複数の電子ビームは、基板の上面に実質的に平行に基板の上面の上方を複数の異なる方向に横断するように伝送される。また、一実施形態では、空間的に分離された複数の電子ビームは、基板に曝されている処理領域の全体にわたり、時間平均された実質的に一様な形で電子が入射されるように、それぞれが異なる時間に伝送される。方法８００は、また、入射された電子が基板に向かう結果として発生するイオンを引き付けるために、基板サポートから処理領域全体にバイアス電圧を印加するための動作も含むことができる。

【0102】

図９は、本発明の一実施形態にしたがった、半導体基板を処理するための方法９００のフローチャートを示している。一実施形態では、図９の方法を実施するために、図５Ａ〜６Ｂのプラズマ駆動式基板処理システム３００Ａ、３００Ｂ、またはそれらの組み合わせを使用することができる。方法９００は、処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くための動作９０１を含む。方法９００は、また、処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させるための動作９０３も含む。方法９００は、また、プラズマの反応成分をプラズマ発生領域から処理領域に供給するための動作９０５も含む。方法９００は、さらに、基板サポートから切り離して処理領域内に配された１つ以上の電極に電力を供給し、そうして、１つ以上の電極に供給された電力が１つ以上の電極から処理領域内へ電子を入射させ、処理領域内におけるイオン密度を変更して基板の処理に影響を及ぼすようにするするための、動作９０７も含む。

【0103】

一実施形態では、１つ以上の電極は、図５Ａの電極５０３のように、処理領域に曝されるように基板サポートの周縁の外側に、かつ基板サポートの上方に配された伝導性バンドを含む。一実施形態では、伝導性バンドは、基板サポートの周縁の周りを囲む連続構造として形成される。また、一実施形態では、１つ以上の電極は、図６Ａの平面電極６０１のように、処理領域に曝されるように基板サポートの上方に、かつ基板サポートを覆うように配された平面状の伝導性セグメントを含む。また、一実施形態では、１つ以上の電極は、処理領域に曝されるように基板サポートの周縁の外側に、かつ基板サポートの上方に配された伝導性バンド、および処理領域に曝されるように基板サポートの上方に、かつ基板サポートを覆うように配された平面状の伝導性セグメントの両方を含む。

【0104】

一実施形態では、動作９０７において１つ以上の電極に電力を供給することは、直流電力、無線周波数電力、または直流電力と無線周波数電力との組み合わせを１つ以上の電極に供給することを含む。また、一実施形態では、電力は、パルス方式で１つ以上の電極に供給される。一実施形態では、電力は、連続方式で１つ以上の電極に供給される。また、一実施形態では、動作９０７において１つ以上の電極に電力を供給することは、１つ以上の電極上の電荷の極性を交替させることを含む。また、一実施形態では、方法は、入射された電子が基板に向かう結果として発生するイオンを引き付けるために、基板サポートから処理領域全体にバイアス電圧を印加するための動作も含むことができる。

【0105】

図１０は、本発明の一実施形態にしたがった、半導体基板を処理するための方法１０００のフローチャートを示している。一実施形態では、図１０の方法を実施するために、プラズマ駆動式基板処理システム３００Ｃを使用することができる。一実施形態では、プラズマ駆動式基板処理システム３００Ｃは、図１０の方法を実施するために、プラズマ駆動式基板処理システム３００、３００Ａ、および３００Ｂの１つ以上の、コンポーネントと組み合わせることができる。方法１０００は、処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くための動作１００１を含む。方法１０００は、また、処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させるための動作１００３も含む。方法１０００は、また、プラズマの反応成分を複数の流体伝送経路を通じてプラズマ発生領域から処理領域内へ供給し、そうして、プラズマの反応成分が基板の処理に影響を及ぼすようにするための、動作１００５も含む。方法１０００は、さらに、複数の流体伝送経路内で補助プラズマを発生させるための動作１００７も含む。方法１０００は、さらに、補助プラズマの反応成分を複数の流体伝送経路から処理領域内へ供給し、そうして、補助プラズマの反応成分が基板の処理に影響を及ぼすようにするための、動作１００９も含む。

【0106】

一実施形態では、動作１００７において補助プラズマを発生させることは、複数の流体伝送経路を、流通中空陰極、流通容量結合領域、流通誘導結合領域、流通マグネトロン駆動領域、流通レーザ駆動領域、またはそれらの組み合わせのいずれかとして動作させることを含む。また、一実施形態では、動作１００７において複数の流体伝送経路内で補助プラズマを発生させることは、複数の流体伝送経路に直流電力、無線周波数電力、または直流電力と無線周波数電力との組み合わせを伝送することを含む。一実施形態では、電力は、複数の流体伝送経路にパルス方式で伝送される。別の一実施形態では、電力は、複数の流体伝送経路に連続方式で伝送される。また、一実施形態では、動作１００７において複数の流体伝送経路内で補助プラズマを発生させることは、複数の流体伝送経路のそれぞれの内部にプロセスガスを供給することを含む。

【0107】

一実施形態では、動作１００５においてプラズマの反応成分を複数の流体伝送経路を通じてプラズマ発生領域から処理領域内へ供給することは、複数の流体伝送経路を通じてプラズマ発生領域から処理領域内へ荷電種を向かわせるためにプラズマ発生領域内に配された電極を動作させることを含む。また、一実施形態では、動作１００９において補助プラズマの反応成分を複数の流体伝送経路から処理領域内へ供給することは、複数の流体伝送経路から処理領域内へ荷電種を引き付けるために処理チャンバ内に配された抽出グリッドを動作させることを含む。

【0108】

一実施形態では、方法１０００は、さらに、処理領域内へ基板よりも上で電子を入射させ、そうして、入射された電子が処理領域内におけるイオン密度を変更して基板の処理に影響を及ぼすようにするための、動作も含む。また、一実施形態では、方法１０００は、基板サポートから切り離して処理領域内に配された１つ以上の電極に電力を供給し、そうして、１つ以上の電極に供給された電力が１つ以上の電極から処理領域内へ電子を入射させ、処理領域内におけるイオン密度を変更して基板の処理に影響を及ぼすようにするための、動作も含む。

【0109】

この発明は、幾つかの実施形態の観点から説明されてきたが、当業者ならば、先の明細書を読むことによっておよび図面を吟味することによって、様々な代替、追加、置換、および均等物を認識するだろうことがわかるだろう。本発明は、このようなあらゆる代替、追加、置換、および均等物を、発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとして含んでいる。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。

適用例１：
半導体基板処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で基板を支えるように定められた基板サポートと、
前記処理チャンバから切り離して定められたプラズマチャンバであって、プラズマを発生させるように定められたプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバを前記処理チャンバに流体接続する複数の流体伝送経路であって、前記プラズマの反応成分を前記プラズマチャンバから前記処理チャンバに供給するように定められた複数の流体伝送経路と、
電子ビームを発生させ、前記処理チャンバ内を通って前記基板サポートの上方を横断するように電子ビームを伝送するように定められた電子ビーム源と、
を備える半導体基板処理システム。

適用例２：
適用例１の半導体基板処理システムであって、
前記電子ビーム源は、前記基板を支えるように定められた前記基板サポートの表面に実質的に平行な軌道に沿って前記電子ビームを伝送するように定められる、半導体基板処理システム。

適用例３：
適用例１の半導体基板処理システムであって、
前記電子ビーム源は、前記処理チャンバ内を通って前記基板サポートの上方を一共通方向に横断するように、空間的に分離された複数の電子ビームを伝送するように定められる、半導体基板処理システム。

適用例４：
適用例１の半導体基板処理システムであって、
前記電子ビーム源は、前記処理チャンバ内を通って前記基板サポートの上方をそれぞれの複数の方向に横断するように、空間的に分離された複数の電子ビームを伝送するように定められる、半導体基板処理システム。

適用例５：
適用例４の半導体基板処理システムであって、
前記電子ビーム源は、前記空間的に分離された複数の電子ビームを順次伝送するように定められる、半導体基板処理システム。

適用例６：
適用例１の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記基板サポートの周縁の外側に、かつ前記基板サポートの上方に位置決めされた複数の伝導性グリッドであって、制御された電圧レベルが前記複数の伝導性グリッドのそれぞれに独立制御方式で印加されるように電力供給部に電気的に接続された複数の伝導性グリッドを備える半導体基板処理システム。

適用例７：
適用例６の半導体基板処理システムであって、
前記電子ビーム源は、前記基板サポートの周縁の外側に、かつ前記基板サポートの上方に位置決めされた中空陰極として定められ、前記中空陰極は、前記基板サポートよりも上の前記処理チャンバの一領域の方を向くように方向付けられ、
前記複数の伝導性グリッドのうちの所定の１つは、前記中空陰極からの電子の抽出を促すために、前記中空陰極の出口と、前記基板サポートよりも上の前記処理チャンバの前記領域との間に配される、半導体基板処理システム。

適用例８：
適用例７の半導体基板処理システムであって、
前記複数の伝導性グリッドのうちの別の１つは、前記中空陰極によって伝送される前記電子ビームのための電気的シンクを提供するために、前記基板サポートを挟んで前記中空陰極の前記出口とは反対側に配される、半導体基板処理システム。

適用例９：
適用例７の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記複数の伝導性グリッドの温度を制御するために前記複数の伝導性グリッドに接続されたヒータを備える半導体基板処理システム。

適用例１０：
適用例７の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記中空陰極の内部領域と流体連通しているガス供給部であって、前記中空陰極の前記内部領域にプロセスガスを供給するように定められたガス供給部と、
前記中空陰極の前記内部領域内の１つ以上の電力伝達コンポーネントと電気的に連通している電力供給部であって、前記中空陰極の前記内部領域内で前記プロセスガスをプラズマに変換するために、直流電力、無線周波数電力、または直流電力と無線周波数電力との組み合わせを前記中空陰極の前記内部領域内の前記１つ以上の電力伝達コンポーネントに供給するように定められた電力供給部と、
を備える半導体基板処理システム。

適用例１１：
半導体基板を処理するための方法であって、
処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くことと、
前記処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させることと、
前記プラズマの反応成分を前記プラズマ発生領域から前記処理領域に供給することと、
前記処理領域内へ前記基板よりも上で電子を入射させ、そうして、前記入射された電子が前記処理領域内におけるイオン密度を変更して前記基板の処理に影響を及ぼすようにすることと、
を備える方法。

適用例１２：
適用例１１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記処理領域内へ電子を入射させることは、前記基板の上面に実質的に平行な軌道に沿って電子ビームを伝送することを含む、方法。

適用例１３：
適用例１２の半導体基板を処理するための方法であって、
前記電子ビームの軌道は、前記基板サポートの周縁の外側で、かつ前記基板サポートの上方にある第１の場所から前記基板サポートの周縁の外側で、かつ前記基板サポートの上方にある第２の場所に直線状に伸びる、方法。

適用例１４：
適用例１３の半導体基板を処理するための方法であって、さらに、
前記第２の場所にある伝導性グリッドが、前記軌道に沿って伝送される前記電子ビームのための電気的シンクとして機能するように、前記伝導性グリッドに正電荷を印加することを備える方法。

適用例１５：
適用例１１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記電子は、パルス方式で前記処理領域内へ入射される、方法。

適用例１６：
適用例１１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記処理領域内へ電子を入射させることは、処理チャンバ内を通って前記基板の上面の上方を横断するように、空間的に分離された複数の電子ビームを伝送することを含む、方法。

適用例１７：
適用例１６の半導体基板を処理するための方法であって、
前記空間的に分離された複数の電子ビームのそれぞれは、前記空間的に分離された複数の電子ビームが実質的に平行な形で前記基板の上面の上方を横断するように一共通方向に伝送される、方法。

適用例１８：
適用例１６の半導体基板を処理するための方法であって、
前記空間的に分離された複数の電子ビームの異なる電子ビームは、前記基板に曝されている前記処理領域の全体にわたり、時間平均された実質的に一様な形で電子が入射されるように、それぞれが異なる時点で伝送される、方法。

適用例１９：
適用例１６の半導体基板を処理するための方法であって、
前記空間的に分離された複数の電子ビームは、前記基板の上面に実質的に平行に前記基板の上面の上方を複数の異なる方向に横断するように伝送される、方法。

適用例２０：
適用例１１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記空間的に分離された複数の電子ビームの異なる電子ビームは、前記基板に曝されている前記処理領域の全体にわたり、時間平均された実質的に一様な形で電子が入射されるように、それぞれが異なる時点で伝送される、方法。

適用例２１：
半導体基板処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で基板を支えるように定められた基板サポートと、
前記処理チャンバから切り離して定められたプラズマチャンバであって、プラズマを発生させるように定められたプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバを前記処理チャンバに流体接続する複数の流体伝送経路であって、前記プラズマの反応成分を前記プラズマチャンバから前記処理チャンバに供給するように定められた複数の流体伝送経路と、
前記基板サポートから切り離して前記処理チャンバ内に配された電極と、
前記電極に電気的に接続された電力供給部であって、前記電極から前記処理チャンバ内へ電子を遊離させるために前記電極に電力を供給するように定められた電力供給部と、
を備える半導体基板処理システム。

適用例２２：
適用例２１の半導体基板処理システムであって、
前記電極は、前記処理チャンバ内で前記基板サポートの周縁の外側に、かつ前記基板サポートの上方に配された伝導性バンドとして定められる、半導体基板処理システム。

適用例２３：
適用例２２の半導体基板処理システムであって、
前記伝導性バンドは、前記基板サポートの周縁の周りを囲む連続構造として形成される、半導体基板処理システム。

適用例２４：
適用例２３の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記電極を前記処理チャンバの周囲構造から電気的に絶縁するために前記電極の周囲に形成されて配された絶縁部材を備える半導体基板処理システム。

適用例２５：
適用例２１の半導体基板処理システムであって、
前記電極は、前記処理チャンバ内で前記基板サポートの上方に、かつ前記基板サポートを覆うように配された平面状の伝導性セグメントとして定められる、半導体基板処理システム。

適用例２６：
適用例２５の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記プラズマチャンバを前記処理チャンバから切り離すために前記基板サポートの上方に配されたトップ板アセンブリであって、前記複数の流体伝送経路は、前記トップ板アセンブリ内に定められ、前記平面状の伝導性セグメントは、前記基板サポートの方を向く向きで前記トップ板アセンブリの底面上に定められる、トップ板アセンブリを備える半導体基板処理システム。

適用例２７：
適用例２６の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記平面状の伝導性セグメントを前記トップ板アセンブリおよび前記処理チャンバの周囲構造から電気的に絶縁するために前記平面状の伝導性セグメントと前記トップ板アセンブリとの間に形成され配された絶縁部材を備える半導体基板処理システム。

適用例２８：
適用例２１の半導体基板処理システムであって、
前記電力供給部は、直流電力、無線周波数電力、または直流電力と無線周波数電力との組み合わせを前記電極に供給するように定められる、半導体基板処理システム。

適用例２９：
適用例２１の半導体基板処理システムであって、
前記電力供給部は、パルス方式または連続方式のいずれかで前記電極に電力を供給するように定められる、半導体基板処理システム。

適用例３０：
適用例２１の半導体基板処理システムであって、
前記電極は、前記処理チャンバ内で前記基板サポートの周縁の外側に、かつ前記基板サポートの上方に配された伝導性バンド、および前記処理チャンバ内で前記基板サポートの上方に、かつ前記基板サポートを覆うように配された平面状の伝導性セグメントの両方を含む、半導体基板処理システム。

適用例３１：
半導体基板を処理するための方法であって、
処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くことと、
前記処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させることと、
前記プラズマの反応成分を前記プラズマ発生領域から前記処理領域に供給することと、
前記基板サポートから切り離して前記処理領域内に配された１つ以上の電極に電力を供給し、そうして、前記１つ以上の電極に供給された電力が前記１つ以上の電極から前記処理領域内へ電子を入射させ、前記処理領域内におけるイオン密度を変更して前記基板の処理に影響を及ぼすようにすることと、
を備える方法。

適用例３２：
適用例３１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記１つ以上の電極は、前記処理領域に曝されるように前記基板サポートの周縁の外側に、かつ前記基板サポートの上方に配された伝導性バンドを含む、方法。

適用例３３：
適用例３２の半導体基板を処理するための方法であって、
前記伝導性バンドは、前記基板サポートの周縁の周りを囲む連続構造として形成される、方法。

適用例３４：
適用例３１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記１つ以上の電極は、前記処理領域に曝されるように前記基板サポートの上方に、かつ前記基板サポートを覆うように配された平面状の伝導性セグメントを含む、方法。

適用例３５：
適用例３１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記１つ以上の電極は、前記処理領域に曝されるように前記基板サポートの周縁の外側に、かつ前記基板サポートの上方に配された伝導性バンド、および前記処理領域に曝されるように前記基板サポートの上方に、かつ前記基板サポートを覆うように配された平面状の伝導性セグメントの両方を含む、方法。

適用例３６：
適用例３１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記１つ以上の電極に電力を供給することは、直流電力、無線周波数電力、または直流電力と無線周波数電力との組み合わせを前記１つ以上の電極に供給することを含む、方法。

適用例３７：
適用例３１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記電力は、パルス方式で１つ以上の電極に供給される、方法。

適用例３８：
適用例３１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記電力は、連続方式で１つ以上の電極に供給される、方法。

適用例３９：
適用例３１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記１つ以上の電極に電力を供給することは、前記１つ以上の電極上の電荷の極性を交替させることを含む、方法。

適用例４０：
適用例３１の半導体基板を処理するための方法であって、さらに、
前記入射された電子が前記基板に向かう結果として発生するイオンを引き付けるために、前記基板サポートから前記処理領域全体にバイアス電圧を印加することを備える方法。

適用例４１：
半導体基板処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で基板を支えるように定められた基板サポートと、
前記処理チャンバから切り離して定められたプラズマチャンバであって、プラズマを発生させるように定められたプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバを前記処理チャンバに流体接続する複数の流体伝送経路であって、前記プラズマの反応成分を前記プラズマチャンバから前記処理チャンバに供給するように定められた複数の流体伝送経路と、
前記複数の流体伝送経路内で補助プラズマを発生させるために前記複数の流体伝送経路に電力を伝達するように定められた複数の電力伝達コンポーネントであって、前記複数の流体伝送経路は、前記補助プラズマの反応成分を前記処理チャンバに供給するように定められる、複数の電力伝達コンポーネントと、
を備える半導体基板処理システム。

適用例４２：
適用例４１の半導体基板処理システムであって、
前記複数の電力伝達コンポーネントは、前記複数の流体伝送経路のそれぞれの内部に曝されるように配された１つ以上の電極を含む、半導体基板処理システム。

適用例４３：
適用例４１の半導体基板処理システムであって、
前記複数の電力伝達コンポーネントは、前記複数の流体伝送経路のそれぞれの内部に電流を誘導するように配された１つ以上のコイルを含む、半導体基板処理システム。

適用例４４：
適用例４１の半導体基板処理システムであって、
前記複数の電力伝達コンポーネントは、前記複数の流体伝送経路のそれぞれの内部にレーザエネルギを向かわせるように配された１つ以上のレーザを含む、半導体基板処理システム。

適用例４５：
適用例４１の半導体基板処理システムであって、
前記複数の電力伝達コンポーネントは、電子ビームを発生させ、前記電子ビームを前記複数の流体伝送経路を通って伝送するように定められた電子ビーム源を含む、半導体基板処理システム。

適用例４６：
適用例４１の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記複数の電力伝達コンポーネントのそれぞれに電気的に接続された電力供給部であって、直流電力、無線周波数電力、または直流電力と無線周波数電力との組み合わせを前記複数の電力伝達コンポーネントのそれぞれに供給するように定められた電力供給部を備える半導体基板処理システム。

適用例４７：
適用例４１の半導体基板処理システムであって、
前記複数の流体伝送経路は、流通中空陰極、流通容量結合領域、流通誘導結合領域、流通マグネトロン駆動領域、流通レーザ駆動領域、またはそれらの組み合わせとして定められる、半導体基板処理システム。

適用例４８：
適用例４１の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記複数の流体伝送経路のそれぞれの内部と流体連通するように接続されたプロセスガス供給部であって、前記補助プラズマの発生のために前記複数の流体伝送経路のそれぞれの内部にプロセスガスを供給するように定められたプロセスガス供給部を備える半導体基板処理システム。

適用例４９：
適用例４１の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記複数の流体伝送経路を通じて前記プラズマチャンバから前記処理チャンバに荷電種を向かわせるために前記プラズマチャンバ内に配された電極を備える半導体基板処理システム。

適用例５０：
適用例４１の半導体基板処理システムであって、さらに、
前記流体伝送経路から前記処理チャンバ内へ荷電種を引き付けるために前記処理チャンバ内に配された抽出グリッドを備える半導体基板処理システム。

適用例５１：
半導体基板を処理するための方法であって、
処理領域に曝されるように基板を基板サポート上に置くことと、
前記処理領域から切り離されたプラズマ発生領域内でプラズマを発生させることと、
複数の流体伝送経路を通じて前記プラズマの反応成分を前記プラズマ発生領域から前記処理領域内へ供給し、そうして、前記プラズマの反応成分が前記基板の処理に影響を及ぼすようにすることと、
前記複数の流体伝送経路内で補助プラズマを発生させることと、
前記補助プラズマの反応成分を前記複数の流体伝送経路から前記処理領域内へ供給し、そうして、前記補助プラズマの反応成分が前記基板の処理に影響を及ぼすようにすることと、
を備える方法。

適用例５２：
適用例５１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記補助プラズマを発生させることは、前記複数の流体伝送経路を、流通中空陰極、流通容量結合領域、流通誘導結合領域、流通マグネトロン駆動領域、流通レーザ駆動領域、またはそれらの組み合わせのいずれかとして動作させることを含む、方法。

適用例５３：
適用例５１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記補助プラズマの反応成分を前記複数の流体伝送経路から前記処理領域内へ供給することは、前記複数の流体伝送経路から前記処理領域内へ荷電種を引き付けるために前記処理チャンバ内に配された抽出グリッドを動作させることを含む、方法。

適用例５４：
適用例５１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記プラズマの反応成分を前記複数の流体伝送経路を通じて前記プラズマ発生領域から前記処理領域内へ供給することは、前記複数の流体伝送経路を通じて前記プラズマ発生領域から前記処理領域内へ荷電種を向かわせるために前記プラズマ発生領域内に配された電極を動作させることを含む、方法。

適用例５５：
適用例５１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記複数の流体伝送経路内で補助プラズマを発生させることは、前記複数の流体伝送経路に直流電力、無線周波数電力、または直流電力と無線周波数電力との組み合わせを伝送することを含む、方法。

適用例５６：
適用例５５の半導体基板を処理するための方法であって、
前記電力は、前記複数の流体伝送経路にパルス方式で伝送される、方法。

適用例５７：
適用例５５の半導体基板を処理するための方法であって、
前記電力は、前記複数の流体伝送経路に連続方式で伝送される、方法。

適用例５８：
適用例５１の半導体基板を処理するための方法であって、
前記複数の流体伝送経路内で補助プラズマを発生させることは、前記複数の流体伝送経路のそれぞれの内部にプロセスガスを供給することを含む、方法。

適用例５９：
適用例５１の半導体基板を処理するための方法であって、さらに、
前記処理領域内へ前記基板よりも上で電子を入射させ、そうして、前記入射された電子が前記処理領域内におけるイオン密度を変更して前記基板の処理に影響を及ぼすようにすることを備える方法。

適用例６０：
適用例５１の半導体基板を処理するための方法であって、さらに、
前記基板サポートから切り離して前記処理領域内に配された１つ以上の電極に電力を供給し、そうして、前記１つ以上の電極に供給された電力が前記１つ以上の電極から前記処理領域内へ電子を入射させ、前記処理領域内におけるイオン密度を変更して前記基板の処理に影響を及ぼすようにすることを備える方法。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図3H】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】