特許 6843485 多電極基板支持アセンブリ及び位相制御システム

(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】6843485

(24)【登録日】2021年2月26日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】多電極基板支持アセンブリ及び位相制御システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20210308BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20210308BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20210308BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20210308BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H01L21/302 101B

   H01L21/302 101C

   H01L21/31 C

   H05H1/46 A

   H05H1/46 L

   C23C16/505

   C23C16/458

【請求項の数】12

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-560986(P2017-560986)

(86)(22)【出願日】2016年4月19日

(65)【公表番号】特表2018-526811(P2018-526811A)

(43)【公表日】2018年9月13日

(86)【国際出願番号】US2016028311

(87)【国際公開番号】WO2016204860

(87)【国際公開日】20161222

【審査請求日】2019年4月5日

(31)【優先権主張番号】14/742,142

(32)【優先日】2015年6月17日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100101502

【弁理士】

【氏名又は名称】安齋 嘉章

(72)【発明者】

【氏名】ヤン ヤン

(72)【発明者】

【氏名】ラマスワミー カーティク

(72)【発明者】

【氏名】レーン スティーブン

(72)【発明者】

【氏名】ウォング ローレンス

(72)【発明者】

【氏名】ラウフ シャヒド

(72)【発明者】

【氏名】ヌグエン アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】コリンズ ケネス エス

(72)【発明者】

【氏名】リンドリー ロジャー アラン

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１７６８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６６２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２９２７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

Ｃ２３Ｃ １６／５０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板支持アセンブリであって、
内部に埋設されたチャッキング電極を有する本体であって、チャッキング電極は、本体の基板支持面に隣接して配置された第１の高周波電極を含む本体と、
支持面からより遠い位置で基板支持アセンブリ内に配置された第２の高周波電極と、
基板支持アセンブリに結合された電力印加システムとを含み、電力印加システムは、
第１の整合ネットワークを介して第１の高周波電極に結合された第１の高周波電源と、
第２の整合ネットワークを介して第２の高周波電極に結合された第２の高周波電源と、
整合回路と第１及び第２の高周波電極との間に結合されたセンサと、
センサ並びに第１の高周波電源及び第２の高周波電源の両方と通信するコントローラであって、チャンバ内のプラズマを調整するために、第１の高周波電源及び第２の高周波電源によって印加される電力の一方又は両方を調整するように構成されたコントローラとを含む基板支持アセンブリ。

【請求項2】

基板支持アセンブリであって、
内部に埋設されたチャッキング電極を有する本体であって、チャッキング電極は、本体の基板支持面に隣接して配置された第１の誘電体に埋め込まれた第１の高周波電極を含む本体と、
支持面からより遠い位置で基板支持アセンブリ内に配置された第２の誘電体に埋め込まれた第２の高周波電極と、
基板支持アセンブリに結合された電力印加システムであって、
整合ネットワークを介して第１及び第２の高周波電極の両方に結合された単一の高周波電源と、
整合回路と第１及び第２の高周波電極との間に結合されたセンサとを含む電力印加システムと、
第１の誘電体と第２の誘電体との間に配置された金属接地板であって、第２の高周波電極を第１の高周波電極から電磁的に隔離するように構成された金属接地板と含む基板支持アセンブリ。

【請求項3】

第２の高周波電極は、第１の高周波電極の表面積よりも大きい表面積を含む、請求項１又は２記載の支持アセンブリ。

【請求項4】

第２の高周波電極は、第１の高周波電極の直径よりも大きい直径を含む、請求項１又は２記載の支持アセンブリ。

【請求項5】

高周波電源と第１の高周波電極及び第２の高周波電極の両方との間に結合された電力分割器を含む、請求項２記載の支持アセンブリ。

【請求項6】

チャンバ内のプラズマを調整する方法であって、
基板支持アセンブリの基板支持面に隣接する第１の電極に第１の高周波電力及び直流電力を供給するステップであって、第１の高周波電力は、第１の電源によって供給されるステップと、
支持面からより遠い位置で基板支持アセンブリ内の第２の電極に第２の高周波電力を供給するステップであって、第２の高周波電力は、第２の電源によって供給されるステップと、
第１及び第２の高周波電力のパラメータをセンサによって監視するステップと、
監視されたパラメータに基づいて第１及び第２の高周波電力の一方又は両方を、センサ並びに第１の電源及び第２の電源の両方と通信するコントローラによって調整するステップとを含む方法。

【請求項7】

チャンバ内のプラズマを調整する方法であって、
基板支持アセンブリの基板支持面に隣接して配置された第１の誘電体に埋め込まれた第１の電極に第１の高周波電力及び直流電力を供給するステップと、
支持面からより遠い位置で基板支持アセンブリ内に配置された第２の誘電体に埋め込まれた第２の電極に第２の高周波電力を供給するステップであって、
第１及び第２の高周波電力は、単一の電源によって供給され、
第２の電極は、第１の誘電体と第２の誘電体との間に配置された金属接地板によって第１の電極から電磁的に隔離されているステップと、
第１及び第２の高周波電力のパラメータを監視するステップと、
監視されたパラメータに基づいて第１及び第２の高周波電力の一方又は両方を調整するステップとを含む方法。

【請求項8】

第１及び第２の高周波電力は、単一の整合ネットワークによって分割される、請求項７記載の方法。

【請求項9】

調整するステップは、第１及び第２の高周波電力の一方又は両方を位相シフトするステップを含む、請求項７記載の方法。

【請求項10】

プラズマは、エッチングプロセス、堆積プロセス、又はストリッピングプロセスのために利用される、請求項６又は７記載の方法。

【請求項11】

第２の電極は、第１の電極の表面積よりも大きい表面積を含む、請求項６又は７記載の方法。

【請求項12】

第２の電極は、第１の電極の直径よりも大きい直径を含む、請求項６又は７記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景】

【0001】

（分野）
本明細書に開示される実施形態は、概して、半導体製造に関し、より詳細には、基板支持アセンブリ及びそれを使用する方法に関する。

【0002】

（関連技術の説明）
デバイスパターンのフィーチャサイズが小さくなるにつれて、これらのフィーチャのクリティカルディメンジョン（ＣＤ）要件は、安定した再現性のあるデバイス性能にとってより重要な基準となる。処理チャンバ内で処理される基板全域にわたる許容可能なＣＤ変動は、チャンバの非対称性（例えば、チャンバ及び基板の温度、フローコンダクタンス、及びＲＦフィールド）のために達成することが困難である。

【0003】

現在の半導体製造業界では、トランジスタ構造は、（例えば、ＦｉｎＦｅｔ技術の開発に伴い）ますます複雑化し、困難になってきている。基板処理レベルでは、微細な局所的なプロセス調整ならびに基板全域にわたる全体的な処理調整を可能にするためのプロセス均一性制御の進歩が必要とされている。基板全域にわたるトランジスタ密度は半径の２乗に応じて増加するので、複数の材料界面及び／又は複数の幾何学的形状の存在に起因して電磁場及びプラズマ密度及び化学薬品が変化する基板エッジでプロセスを制御する能力が要求されている。

【0004】

したがって、プロセス調整を改善する態様を提供する改良された基板支持アセンブリが必要とされている。

【概要】

【0005】

本明細書で開示される実施形態は、プラズマチャンバ内のプラズマの調整を可能にする方法及び装置を提供する。一実施形態では、チャンバ内のプラズマを調整する方法が提供される。この方法は、基板支持アセンブリの基板支持面に隣接する第１の電極に第１の高周波電力及び直流電力を供給するステップと、支持面からより遠い位置で基板支持アセンブリ内の第２の電極に第２の高周波電力を供給するステップと、第１及び第２の高周波電力のパラメータを監視するステップと、監視されたパラメータに基づいて第１及び第２の高周波電力の一方又は両方を調整するステップとを含む。

【0006】

別の一実施形態では、チャンバ内のプラズマを調整する方法が提供される。この方法は、基板支持アセンブリの基板支持面に隣接する第１の電極に第１の高周波電力及び直流電力を供給するステップと、支持面からより遠い位置で基板支持アセンブリ内の第２の電極に第２の高周波電力を供給するステップと、第１及び第２の高周波電力のパラメータを監視するステップと、監視されたパラメータに基づいて第１及び第２の高周波電力の一方又は両方の位相をシフトさせるステップとを含む。

【0007】

別の一実施形態では、基板支持アセンブリが提供される。基板支持アセンブリは、内部に埋設されたチャッキング電極を有する本体を含み、チャッキング電極は、本体の基板支持面に隣接して配置された第１の高周波電極を含む。本体はまた、支持面からより遠い位置で基板支持アセンブリ内に配置された第２の高周波電極を含む。基板支持アセンブリはまた、基板支持アセンブリに結合された電力印加システムを含む。電力印加システムは、整合ネットワークを介して第１及び第２の高周波電極の一方又は両方に結合された高周波電源と、整合回路と第１及び第２の高周波電極との間に結合されたセンサとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本開示の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、本明細書に開示される実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。

【図1】基板支持アセンブリの一実施形態を有する例示的なエッチング処理チャンバの断面概略図である。

【図2】基板支持アセンブリ及び電力印加システムの別の一実施形態を有する処理チャンバの別の一実施形態の部分概略断面図である。

【図3】基板支持アセンブリ及び電力印加システムの別の一実施形態を有する処理チャンバの別の一実施形態の部分概略断面図である。

【図4】一実施形態に係る第１の波形及び第２の波形を示す例示的な位相図である。

【0009】

理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態に開示された要素を特定の説明なしに他の実施形態に有益に使用してもよいと理解される。

【詳細な説明】

【0010】

本明細書で開示される実施形態は、処理チャンバ内のプラズマの調整を可能にする基板支持アセンブリ及び電力印加システムを提供する。基板支持アセンブリは、電力印加システムに結合された複数の電極を含むことができ、チャンバ内のプラズマの位相制御を可能にする。位相制御を使用して、チャンバ内のプラズマ均一性及び／又はプラズマ分布を操作することができる。制御されたプラズマ分布を利用して、基板全域にわたって半径方向にプラズマ密度を調整することができる。例えば、プラズマを調整して、基板の中心での密度に対して基板のエッジでより大きな密度を有するプロファイル及びその逆のプロファイルを有することができる。基板支持アセンブリ及び電力印加システムは、エッチング処理チャンバにおいて以下に説明されるが、基板支持アセンブリ及び電力印加システムは、プラズマ処理チャンバの他のタイプ（とりわけ、物理蒸着チャンバ、化学蒸着チャンバ、イオン注入チャンバ、ストリッピングチャンバなど）ならびにプラズマプロファイルの調整が望ましい他のプラズマシステム内で利用することができる。

【0011】

図１は、基板支持アセンブリ１０１を有する例示的なエッチング処理チャンバ１００の断面概略図である。上述したように、基板支持アセンブリ１０１は、他の処理チャンバ（例えば、とりわけ、プラズマ処理チャンバ、化学蒸着チャンバ、イオン注入チャンバ、ストリッピングチャンバ）ならびに基板の表面でプラズマプロファイルを制御する能力が望ましい他のシステム内で利用してもよい。

【0012】

処理チャンバ１００は、接地されたチャンバ本体１０２を含む。チャンバ本体１０２は、内部容積１２４を囲む、壁１０４、底部１０６、及び蓋１０８を含む。基板支持アセンブリ１０１は、内部容積１２４内に配置され、処理中に上で基板１３４を支持する。処理チャンバ１００の壁１０４は開口部（図示せず）を含み、それを通して基板１３４を内部容積１２４の内外へロボット搬送させることができる。ポンピングポート１１０が、チャンバ本体１０２の壁１０４又は底部１０６のうちの１つに形成され、ポンピングシステム（図示せず）に流体接続される。ポンピングシステムを利用して、処理副生成物を除去しながら、処理チャンバ１００の内部容積１２４内の真空環境を維持する。

【0013】

ガスパネル１１２は、チャンバ本体１０２の蓋１０８又は壁１０４のうちの少なくとも１つを貫通して形成された１以上の入口ポート１１４を介して処理チャンバ１００の内部容積１２４に処理ガス及び／又は他のガスを供給する。ガスパネル１１２によって供給される処理ガスは、内部容積１２４内で励起され、プラズマ１１２を形成する。プラズマ１２２を利用して、基板支持アセンブリ１０１上に配置された基板１３４を処理する。処理ガスは、チャンバ本体１０２の外部に位置するプラズマアプリケータ１２０から処理ガスに誘導結合されたＲＦ電力によって励起させることができる。図１に示す例示的な実施形態では、プラズマアプリケータ１２０は、整合回路１１８を介してＲＦ電源１１６に結合された一対の同軸コイルである。他の実施形態（図示せず）では、プラズマアプリケータは、容量結合プラズマシステムで使用することができる電極（例えば、シャワーヘッド）であってもよい。プラズマ１２２はまた、他の技術を利用して形成してもよい。

【0014】

基板支持アセンブリ１０１は、一般的に、少なくとも基板支持体１３２を含む。基板支持体１３２は、真空チャック、静電チャック、サセプタ、又は他の基板支持面とすることができる。図１の実施形態では、基板支持体１３２は静電チャックであり、以下、静電チャック１２６として説明する。

【0015】

基板支持アセンブリ１０１は、ヒータアセンブリ１７０を更に含むことができる。基板支持アセンブリ１０１はまた、冷却ベース１３０を含むことができる。あるいはまた、冷却ベース１３０は、基板支持アセンブリ１０１から離れていてもよい。基板支持アセンブリ１０１は、支持ペデスタル１２５に着脱可能に結合させることができる。ペデスタルベース１２８及びファシリティプレート１８０を含むことができる支持ペデスタル１２５は、チャンバ本体１０２に取り付けられる。ペデスタルベース１２８は、基板支持アセンブリ１０１の導電性部分をチャンバ本体１０２から電気的に絶縁する誘電体材料を含むことができる。支持アセンブリ１０１は、支持ペデスタル１２５から定期的に取り外すことができ、基板支持アセンブリ１０１の１以上のコンポーネントの再生（改修）を可能にする。

【0016】

基板支持アセンブリ１０１は、導電性材料のメッシュとすることができるチャッキング電極１３６を含む。静電チャック１２６は、取り付け面１３１と、取り付け面１３１とは反対側の基板支持面１３３とを有する。チャッキング電極１３６は、チャッキング電源１３８に結合され、チャッキング電源１３８は、通電されると基板１３４をワークピース支持面１３３に静電クランプする。静電チャック１２６は、一般的に、誘電パック又は誘電体１５０に埋設されたチャッキング電極１３６を含む。誘電体１５０、ならびに基板支持アセンブリ１０１及び支持ペデスタル１２５の他の部分は、絶縁リング１４３内に配置することができる。絶縁リング１４３は、誘電材料（例えば、石英又はプロセス適合性のある他の誘電材料）とすることができる。フォーカスリング１４５は、誘電体１５０の周辺部の周りに配置することができる。フォーカスリング１４５は、誘電体又は導電性材料とすることができ、基板１３４と同じ材料を含んでいてもよい。フォーカスリング１４５を利用して、プラズマ１２２の電磁場に対して基板１３４の表面を延ばすことができる。フォーカスリング１４５はまた、基板１３４のエッジでの電磁場の増大を最小にするとともに、この界面での材料の変化に起因する化学作用を最小限に抑えることができる。

【0017】

チャッキング電極１３６は、モノポーラ又はバイポーラ電極として構成することができる、又は別の適切な配置を有することができる。チャッキング電極１３６は、基板１３４を誘電体１５０の上面に静電的に固定する直流（ＤＣ）電力を供給するチャッキング電源１３８にＲＦフィルタ１８２を介して結合されている。ＲＦフィルタ１８２は、処理チャンバ１００内でプラズマ１２２を形成するために利用されるＲＦ電力が、電気機器に損傷を与えること、又はチャンバの外部に電気的危険をもたらすことを防止する。誘電体１５０は、セラミックス材料（例えば、ＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３）から製造することができる。あるいはまた、誘電体１５０は、ポリマー（例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトンなど）から製造することができる。

【0018】

冷却ベース１３０を使用して、基板支持アセンブリ１０１の温度を制御する。冷却ベース１３０は、熱伝達流体源１４４に結合されてもよい。熱伝達流体源１４４は、冷却ベース１３０内に配置された１以上の導管１６０を通って循環される熱伝達流体（例えば、液体、気体、又はそれらの組み合わせ）を供給する。隣接する導管１６０を通って流れる流体は、静電チャック１２６と冷却ベース１３０の異なる領域との間の熱伝達の局所的制御を可能にするように分離させることができ、これは基板１３４の横方向の温度プロファイルを制御するのを助長する。基板支持アセンブリ１０１はまた、内部に封止された１以上の抵抗ヒータ（図示せず）を含むヒータアセンブリ１７０を含むことができる。ヒータアセンブリ１７０は、抵抗ヒータへの電力を制御するために使用することができるヒータ電源１５６に結合される。ヒータ電源１５６は、ＲＦフィルタ１８４を介して結合されてもよい。ＲＦフィルタ１８４は、ヒータ電源１５６をＲＦエネルギーから保護するために使用することができる。静電チャック１２６は、ヒータ電源１５６によって印加される電力を制御し、冷却ベース１３０の動作を制御するために、温度フィードバック情報をコントローラ１４８に提供するための１以上の温度センサ（図示せず）を含むことができる。

【0019】

静電チャック１２６の基板支持面１３３は、基板１３４と静電チャック１２６の基板面１３３との間に画定された間隙に裏面熱伝達ガスを供給するためのガス流路（図示せず）を含むことができる。静電チャック１２６はまた、基板１３４を静電チャック１２６の基板支持面１３３の上方に持ち上げて、処理チャンバ１００の内外へのロボット搬送を促進するためのリフトピンを収容するためのリフトピン穴（両方とも図示せず）を含むことができる。

【0020】

電力印加システム１３５は、基板支持アセンブリ１０１に結合される。電力印加システム１３５は、チャッキング電源１３８、第１の高周波（ＲＦ）電源１４２、及び第２のＲＦ電源１７８を含むことができる。電力印加システム１３５の実施形態は、コントローラ１４８と、コントローラ１４８と第１のＲＦ電源１４２及び第２のＲＦ電源１７８の両方と通信するセンサ装置１８１とを更に含むことができる。

【0021】

コントローラ１４８は、様々なサブプロセッサ及びサブコントローラを制御するための工業環境で使用可能な汎用データ処理システムの任意の形態の１つとすることができる。一般的に、コントローラ１４８は、他の共通コンポーネントの中でもとりわけ、メモリ１７４及び入出力（Ｉ／Ｏ）回路１７６と通信する中央処理装置（ＣＰＵ）１７２を含む。コントローラ１４８のＣＰＵによって実行されるソフトウェアコマンドは、処理チャンバに、例えば、エッチャントガス混合物（すなわち、処理ガス）を内部容積１２４に導入させる。コントローラ１４８はまた、プラズマアプリケータ１２０、第１のＲＦ電源１４２、及び第２のＲＦ電源１７８からのＲＦ電力の印加による処理ガスからのプラズマ１２２を制御するために利用され、これによって基板１３４上の材料の層をエッチングすることができる。

【0022】

上述したように、基板支持アセンブリ１０１は、１つの態様で基板１３４をチャッキングするように機能するとともに第１のＲＦ電極としても機能することができるチャッキング電極１３６を含む。ヒータアセンブリ１７０はまた、第２のＲＦ電極１５４を含み、チャッキング電極１３６とともに、ＲＦ電力を印加してプラズマ１２２を調整することができる。第１のＲＦ電源１４２は、第２のＲＦ電極１５４に結合することができ、一方、第２のＲＦ電源１７８は、チャッキング電極１３６に結合することができる。第１のＲＦ電源１４２及び第２のＲＦ電源１７８のそれぞれに、第１の整合ネットワーク１５１及び第２の整合ネットワーク１５２を設けることができる。第２のＲＦ電極１５４は、図示のように導電性材料の中実金属板とすることができる。あるいはまた、第２のＲＦ電極１５４は、導電性材料のメッシュであってもよい。

【0023】

第１のＲＦ電源１４２及び第２のＲＦ電源１７８は、同じ周波数又は異なる周波数で電力を生成することができる。いくつかの実施形態では、第１のＲＦ電源１４２及び第２のＲＦ電源１７８の一方又は両方が、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数又は２ＭＨｚの周波数で電力を生成することができる。他の実施形態では、第１のＲＦ電源１４２が１３．５６ＭＨｚの周波数で電力を生成することができ、第２のＲＦ電源１７８が２ＭＨｚの周波数で電力を生成することができる、又はその逆とすることができる。第１のＲＦ電源１４２及び第２のＲＦ電源１７８の一方又は両方からのＲＦ電力は、プラズマ１２２を調整させるために変えることができる。例えば、センサ装置１８１を使用して、第１のＲＦ電源１４２及び第２のＲＦ電源１７８の一方又は両方からのＲＦエネルギーを監視することができる。センサ装置１８１からのデータは、コントローラ１４８に伝達されることができ、コントローラ１４８を利用して、第１のＲＦ電源１４２及び第２のＲＦ電源１７８によって印加される電力を変えることができる。一実施形態では、第１のＲＦ電源１４２及び第２のＲＦ電源１７８の一方又は両方の位相角が監視され調整され、これによってプラズマ１２２を調整する。

【0024】

位相角を変えることによって、プラズマの均一性を調整することができる。位相角を変えることにより、チャッキング電極１３６及び第２のＲＦ電極１５４全域にわたる電圧／電流分布が変化する。位相角を変えることによって、基板１３４全域にわたるプラズマの空間分布を調整することもできる。例えば、位相角は、エッチング速度が中心で速いか、又はエッジで速いか、又は平坦であるかにかかわらず、プロセスを微調整するために利用することができる。位相角を調整することはまた、処理結果に直接影響を与えるシースの動力学にも影響を与える可能性がある。チャッキング電極１３６は、第２のＲＦ電極１５４に比べてプラズマ１２２及び基板１３４の表面により近いので、この態様によるプラズマの制御は極めて有効となる可能性がある。いくつかの実施形態では、電力印加システム１３５は、チャッキング電極１３６へのＲＦ電力（例えば、周波数及び／又はワット数）の制御、第２のＲＦ電極１５４へのＲＦ電力（例えば、周波数及び／又はワット数）の制御、及びチャッキング電極１３６と第２のＲＦ電極１５４との間の位相の制御を含む３つの制御モードを提供する。この制御スキームは、より大きなプロセス調整能力及び／又は効果的なエッジ制御の能力を提供する。増大したエッジ制御は、２つの同心電極のサイズ差及び／又はそれらに印加されるＲＦ電力の位相制御によることができる。

【0025】

いくつかの実施形態では、第２のＲＦ電極１５４の表面積は、チャッキング電極１３６の表面積より大きくすることができる。例えば、チャッキング電極１３６は、第１の寸法又は直径を含むことができ、一方、第２のＲＦ電極１５４は、第１の直径よりも大きい第２の寸法又は直径を有する。一実施形態では、チャッキング電極１３６は、基板１３４の直径に実質的に等しい第１の直径を有する。第２のＲＦ電極１５４は、第１の直径よりも大きい第２の直径を含むことができる。一実施形態では、第２のＲＦ電極１５４は、チャッキング電極１３６の表面積よりも約５０％大きい表面積を有することができる。他の実施形態では、第２のＲＦ電極１５４は、チャッキング電極１３６の表面積よりも約７０％〜約８０％大きい表面積を有することができる。１以上の実施形態では、表面積の差を利用して、基板１３４の異なる位置で処理速度を制御することができる。例えば、第２のＲＦ電極１５４に供給される電力が増加すると、基板１３４のエッジの処理速度が増加する。チャッキング電極１３６に供給される電力が増加すると、基板１３４の中央領域は、基板１３４のエッジにほとんど影響を与えずにより速い速度でエッチングすることができる。したがって、基板１３４全体の個別の領域に対する差動制御が達成される。

【0026】

図２は、基板支持アセンブリ１０１及び電力印加システム２０５を有する処理チャンバ２００の別の一実施形態の部分概略断面図である。処理チャンバ２００の下部のみが基板支持アセンブリ１０１として示されており、電力印加システム２０５は、多くのタイプの処理チャンバで利用することができる。例えば、処理チャンバ２００の上部は、とりわけ、プラズマエッチング、化学蒸着、イオン注入、ストリッピング、物理蒸着、プラズマアニーリング、及びプラズマ処理のためのハードウェアと共に構成することができる。

【0027】

処理チャンバ２００は、整合ネットワーク１５１を介して第１のＲＦ電源１４２に結合された第２のＲＦ電極１５４を有する基板支持アセンブリ１０１を含む。チャッキング電極１３６は、整合ネットワーク１５２を介して第２のＲＦ電源１７８に結合される。第１のＲＦ電源１４２、第１の整合ネットワーク１５１、及び第２のＲＦ電極１５４は、電力印加システム２０５の第１のＲＦシステム２１０を含むことができる。同様に、第２のＲＦ電源１７８、第２の整合ネットワーク１５２、及びチャッキング電極１３６は、電力印加システム２０５の第２のＲＦシステム２１５を含むことができる。

【0028】

電力印加システム２０５は、一実施形態では、第１のセンサ２２０及び第２のセンサ２２５を含むセンサ装置１８１を含む。第１のセンサ２２０及び第２のセンサ２２５の各々は、電圧及び電流センサ（例えば、Ｖ／Ｉセンサ）とすることができる。したがって、第１のＲＦシステム２１０及び第２のＲＦシステム２１５の各々の電圧及び電流は、本明細書に記載の実施形態に従って監視及び調整することができる。第１のセンサ２２０及び第２のセンサ２２５の各々からの信号は、コントローラ１４８に送信することができ、第１のＲＦシステム２１０及び第２のＲＦシステム２１５の各々に印加される電力を変更及び調整して、処理チャンバ２００内のプラズマの分布及び／又は密度を制御することができる。

【0029】

図３は、基板支持アセンブリ１０１及び電力印加システム３０５を有する処理チャンバ３００の別の一実施形態の部分概略断面図である。処理チャンバ３００の下部のみが基板支持アセンブリ１０１として図示されており、電力印加システム３０５は、他の処理チャンバと共に利用することができる。例えば、処理チャンバ２００の上部は、とりわけ、プラズマエッチング、化学蒸着、イオン注入、ストリッピング、物理蒸着、プラズマアニーリング、及びプラズマ処理のためのハードウェアと共に構成することができる。

【0030】

処理チャンバ３００は、第１のＲＦ電源１４２に結合されたチャッキング電極１３６を有する基板支持アセンブリ１０１を含む。しかしながら、この実施形態では、第２のＲＦ電極３１０も第１のＲＦ電源１４２に結合される。第２のＲＦ電極３１０は、冷却ベース１３０と静電チャック１２６の誘電体１５０との間に位置するセラミックスプレート３１５内に配置することができる。第２のＲＦ電極３１０は、金属接地板３２０によってチャッキング電極１３６から分離することができる。金属接地板３２０は、セラミックスプレート３１５と誘電体１５０との間に配置することができる。金属接地板３２０を利用して、チャッキング電極１３６から第２のＲＦ電極３１０を電磁的に隔離する。第２のＲＦ電極３１０は、導電性メッシュ３２５とすることができる。あるいはまた、第２のＲＦ電極３１０は、導電性材料からなる中実プレートであってもよい。金属接地板３２０は、接地電位に結合されたアルミニウム板であってもよい。

【0031】

第１のＲＦ電源１４２は、チャッキング電極１３６と第２のＲＦ電極３１０の両方に操作可能に結合される。単一の整合ネットワーク３３０が、第１のＲＦ電源１４２と、チャッキング電極１３６及び第２のＲＦ電極３１０の各々との間に配置される。したがって、第１のＲＦシステム３３５及び第２のＲＦシステム３４０が提供され、各々のシステムのチャッキング電極１３６及び第２のＲＦ電極３１０は、第１のＲＦ電源１４２及び整合ネットワーク３３０を共有する。センサ装置１８１は、他の実施形態と同様に、第１のセンサ２２０及び第２のセンサ２２５を含むが、センサ装置１８１は、オプションであってもよく、又は初期の及び／又は定期的な較正のためにのみ利用されてもよい。コントローラ３４５及び位相シフタ３５０の一方又は両方もまた、第１のＲＦシステム３３５及び第２のＲＦシステム３４０の各々に含まれてもよい。例えば、位相シフタ３５０を利用して、センサ装置１８１からのフィードバックに基づいて位相角を制御してもよく、これは電力印加システム３０５の動作を制御するために利用されるコントローラ３４５の必要性を無くすことができる。

【0032】

いくつかの実施形態では、整合ネットワーク３３０は、第１のＲＦ電源１４２からチャッキング電極１３６及び第２のＲＦ電極３１０の各々への電力を変える電力分割器として利用することができる。１つのＲＦ発生器を電力分割回路３６０及び位相制御／遅延回路（例えば、位相シフタ３５０）と共に利用して、複数の電極駆動を実施することは、所有コストを低減することができる。他の実施形態では、整合ネットワーク３３０の回路は、２つの機能を果たす。第１の機能は、インピーダンス整合とすることができ、一方、第２の機能は、チャッキング電極１３６と第２のＲＦ電極３１０との間の電力分割とすることができる。電力分割の方法は、チャッキング電極１３６又は第２のＲＦ電極３１０のいずれかに結合された可変インピーダンス回路３５５を介して制御可能とすることができる。可変インピーダンス回路３５５を利用して、チャッキング電極１３６及び第２のＲＦ電極３１０の相対インピーダンスを変えることができる。いくつかの実施形態では、チャッキング電極１３６及び第２のＲＦ電極３１０の相対インピーダンスを変化させることによって、チャッキング電極１３６と第２のＲＦ電極３１０との間の電力分配が変化する。第２のＲＦ電極３１０とチャッキング電極１３６との間の電力分配を変化させることを利用して、プラズマを調整することができる。

【0033】

いくつかの実施形態では、分割及び整合後の第１のＲＦ電源１４２からのＲＦ信号の位相は、第１のセンサ２２０及び第２のセンサ２２５によって検出される。信号は、コントローラ３４５に送信することができる。コントローラ３４５を利用して、位相シフタ３５０を制御して、チャッキング電極１３６と第２のＲＦ電極３１０との間の位相差を制御することができる。位相シフタ３４５は、位相遅延回路又はより高度な装置（例えば、高ＲＦ電力ベクトル変調器）とすることができる。この実施形態では、２つのＲＦホットの電極、チャッキング電極１３６、及び第２のＲＦ電極３１０は、互いに電気的に分離されている。チャッキング電極１３６又は第２のＲＦ電極３１０の結合分離（デカップリング）は、複数のＲＦ発生器間のクロストークが低減されるので、より容易な位相及び／又は電力制御を生成することができる。結合分離はまた、より敏感な及び／又はより効果的なエッジ調整を提供することができる。より大きな電極は、基板１３４の中心領域に与える影響をより小さくできるので、改善されたエッジ調整は、第２のＲＦ電極３１０及びチャッキング電極１３６の相対的なサイズに起因することができる。更に、結合分離はまた、位相角操作レジームを増加させることができる。更に、システム全体が同じ規格に従って製造される場合、第１のセンサ２２０及び第２のセンサ２２５は、初期較正の後にチャンバに必要でないかもしれない。

【0034】

図４は、第１の波形４０５及び第２の波形４１０を示す例示的な位相図４００である。第１の波形４０５は、第１のＲＦシステム２１０（図２）又は３３５（図３）からのＲＦ信号を示すことができ、第２の波形４１０は、第２のＲＦシステム２１５（図２）又は３４０（図３）からのＲＦ信号を示すことができる。第１の波形４０５及び第２の波形４１０は、整合ネットワークの下流の第１のセンサ２２０及び第２のセンサ２２５（図２又は図３）によって測定することができる。この例では、第１の波形４０５及び第２の波形４１０が同じ周波数及び振幅を有するものとして図示されているが、第１の波形４０５及び第２の波形４１０は、異なる周波数及び／又は振幅を有してもよい。

【0035】

第１の波形４０５と第２の波形４１０との間の位相差θは、プラズマの所望の特性に基づいて要望通りに変えることができる。位相角は、約０度〜約３６０度の間で変えることができる。第１の波形４０５及び第２の波形４１０は、プラズマの所望の特性に基づいて建設的又は破壊的とすることができる。

【0036】

ＲＦ位相差及び／又は位相角の制御は、微細なプロセス調整のための強力なノブを提供する。例えば、ＲＦ位相差及び／又は位相角の制御を利用して、平均エッチング速度、エッチング速度の均一性、エッチング速度のスキュー、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）の均一性、ＣＤのスキュー、ＣＤの範囲、及びプラズマ均一性及び／又はプラズマ密度のうちの１以上を制御することができる。

【0037】

上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は本開示の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】