特許 7069319 垂直プラズマ源からの改良されたプラズマ暴露のために成形された電極

(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】

(24)【登録日】2022-05-09

(45)【発行日】2022-05-17

(54)【発明の名称】垂直プラズマ源からの改良されたプラズマ暴露のために成形された電極

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20220510BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20220510BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20220510BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20220510BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 M

H01L21/31 C

C23C16/455

C23C16/509

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020532636

(86)(22)【出願日】2018-12-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-22

(86)【国際出願番号】 US2018065612

(87)【国際公開番号】W WO2019118808

(87)【国際公開日】2019-06-20

【審査請求日】2020-08-12

(31)【優先権主張番号】62/599,679

(32)【優先日】2017-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ベラ， カロル

(72)【発明者】

【氏名】ジルノ， ドミートリイ エー．

(72)【発明者】

【氏名】スブラマニ， アナンタ ケー．

(72)【発明者】

【氏名】フォスター， ジョン シー．

(72)【発明者】

【氏名】田中 努

【審査官】井海田 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３３８３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－００９８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２６８３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３５４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５３４７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５４１７７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／２４

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｃ２３Ｃ １６／５０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ源アセンブリであって、
内周端面と、外周端面と、前面とを有するハウジングであって、前記ハウジングはガス入口を含み、前記ガス入口からの流路が形成され、ガスの流れが前記ハウジングを通って前記前面に設けられた開口を出ることが可能となる、ハウジングと、
前記ハウジングの内部のＲＦホット電極であって、前記ＲＦホット電極は、細長い本体を有し、前記細長い本体は、内周端が前記ハウジングの前記内周端面の近傍にあり及び外周端が前記ハウジングの前記外周端面の近傍にあって、前記ＲＦホット電極の長さが定められ、前記ＲＦホット電極は前記細長い本体に対して或る一定の角度で延在する脚部を含む、ＲＦホット電極と、
前記ハウジングの前記内周端面と前記外周端面との間に延在する細長い本体を有するリターン電極であって、前記リターン電極は、プラズマが形成可能な間隙を設けるために前記ＲＦホット電極から離間している、リターン電極と、
前記ＲＦホット電極の前記内周端から、前記ＲＦホット電極の前記長さの約２５％以下の距離を取って、前記ＲＦホット電極に接続されたＲＦ供給部と
を備える、プラズマ源アセンブリ。

【請求項2】

前記リターン電極が前記ハウジングである、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項3】

前記ＲＦ供給部は、前記ＲＦホット電極の前記内周端から、前記ＲＦホット電極の前記長さの約５％以下の距離を取って前記ＲＦホット電極に接続されている、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項4】

前記ＲＦホット電極は、前記ＲＦホット電極の前記脚部及び前記細長い本体の近傍の三角形部を含み、前記三角形部は前記間隙内へと延在する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項5】

前記ＲＦホット電極が暴露されないように配置されたＲＦホット電極クラッドをさらに含む、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項6】

前記リターン電極が暴露されないように配置されたリターン電極クラッドをさらに含む、請求項５に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項7】

前記ＲＦホット電極と前記ＲＦホット電極クラッドとの間にＲＦホット電極間隙が存在し、前記ＲＦホット電極間隙は、前記ＲＦホット電極と前記リターン電極との間の前記間隙の前記長さに沿って寸法が変わる、請求項６に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項8】

前記リターン電極と前記リターン電極クラッドとの間にリターン電極間隙が存在し、前記リターン電極間隙は、前記ＲＦホット電極と前記リターン電極との間の前記間隙の前記長さに沿って寸法が変わる、請求項６に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項9】

前記ＲＦホット電極クラッドは、前記ＲＦホット電極と前記リターン電極との間の前記間隙の前記長さに沿って寸法が変わる、請求項６に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項10】

前記リターン電極クラッドは、前記ＲＦホット電極と前記リターン電極との間の前記間隙の前記長さに沿って寸法が変わる、請求項６に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項11】

前記ＲＦホット電極クラッドは、前記ＲＦホット電極と前記リターン電極との間の前記間隙の前記長さに沿って誘電率が変わる、請求項６に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項12】

前記リターン電極クラッドは、前記ＲＦホット電極と前記リターン電極との間の前記間隙の前記長さに沿って誘電率が変わる、請求項６に記載のプラズマ源アセンブリ。

【請求項13】

処理チャンバであって、
前記処理チャンバの内部のサセプタアセンブリであって、前記サセプタアセンブリは、複数の基板を支持して中央軸の周りを回転させるための上面を有する、サセプタアセンブリと、
前記サセプタアセンブリの前記上面に対向する前面を有し、前記サセプタアセンブリの前記上面に向かってガスの流れを方向付けるガス分配アセンブリであって、請求項１から１２のいずれか一項に記載のプラズマ源アセンブリを含むガス分配アセンブリと
を備え、
前記プラズマ源アセンブリの前記ハウジングの前記前面は、前記サセプタアセンブリの前記上面から、約１ｍｍから約５ｍｍの範囲内の距離を取って配置されており、前記ＲＦホット電極の内周端で生成されるイオンフラックスが、前記ＲＦホット電極の外周端で生成されるイオンフラックスよりも少量である、
処理チャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は概して、基板を処理するための装置に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、バッチプロセッサのような処理チャンバと使用するためのモジュール型プラズマ源に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体素子の形成は、複数のチャンバを含む基板処理プラットフォームにおいて行われる。幾つかの場合、マルチチャンバ処理プラットフォーム又はクラスタツールの目的は、制御された環境内で２つ以上のプロセスを１枚の基板に対して順次実行することである。しかしながら、その他の場合には、マルチチャンバ処理プラットフォームは基板に対して単一の処理ステップだけを実行し、追加のチャンバは、このプラットフォームによって基板が処理される速度を最大化することを目的としている。後者の場合、基板に対して実行されるプロセスは、典型的にバッチプロセスであり、比較的多数の基板、例えば２５又は５０個の基板が、所与のチャンバ内で同時に処理される。バッチ処理は、原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセス及び一部の化学気相堆積（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスといった、経済的に実行可能なやり方で個々の基板に対して実施するには時間が掛かりすぎるプロセスにとって、特に有益である。

【0003】

一部のＡＬＤシステム、特に回転式基板プラテンを備えた空間的ＡＬＤシステムにとっては、モジュール型プラズマ源、即ち上記システムに容易に挿入することが可能な供給源が有益である。プラズマ源は、プラズマが生成される容積室と、荷電粒子及び活性化学ラジカル種（ａｃｔｉｖｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒａｄｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ）のフラックスに加工物を暴露するための通路と、から成る。

【0004】

熱的ＡＬＤプロセス及びＣＶＤプロセスには、膜の品質向上のため処理がしばしば組み込まれる。上記の処理は典型的に、エネルギー種又は反応性種を含んでいる。プラズマ源は、このような種のための一次的供給源である。プラズマ源についての懸念には、イオンを通じたエネルギー衝突、及び、スパッタリングに因るプラズマ源からの材料の汚染が含まれることがある。

【0005】

（プラテンとも呼ばれる）回転サセプタを備えた任意のシステム内の線形的なラジアルプラズマ源について、プラズマ暴露（処理）が、ウエハの内径では、外径と比較して約２．７倍大きい。従って、均一なプラズマ暴露のために、外径でのプラズマが内径よりも強度であるべきである。従って、回転プラテン処理システム内での均一なプラズマ暴露を実現するプラズマ源に対する必要性が当該技術分野には存在している。

【発明の概要】

【0006】

本開示の１つ以上の実施形態は、ＲＦホット電極を含むハウジング、リターン電極、及びＲＦ供給部を備えたプラズマ源アセンブリを対象とする。ハウジングは、内周端面と、外周端面と、前面とを有する。ハウジングは、ガス入口を含み、当該ガス入口からの流路が形成され、ガスの流れがハウジングを通って前面に設けられた開口を出ることが可能となる。ＲＦホット電極はハウジングの内部に存在し、細長い本体を有しており、細長い本体は、内周端がハウジングの内周端面の近傍にあり及び外周端がハウジングの外周端面の近傍にあって、ＲＦホット電極の長さが定められる。ＲＦホット電極は、細長い本体に対して或る一定の角度で延在する脚部を含んでいる。リターン電極が、ハウジングの内周端面と外周端面との間に延在する細長い本体を有する。リターン電極は、プラズマが形成可能な間隙を設けるために、ＲＦホット電極から離間している。ＲＦ供給部は、ＲＦホット電極の内周端から、ＲＦホット電極の長さの約２５％以下の距離を取って接続されている。

【0007】

本開示の実施形態の上述の特徴を詳しく理解できるように、上記で簡単に要約されている本開示の実施形態のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面に示されている。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、従って、本開示の範囲を限定するものと見做されず、本開示が他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の１つ以上の実施形態に係る基板処理システムの概略的な断面図を示す。

【図2】本開示の１つ以上の実施形態に係る基板処理システムの斜視図を示す。

【図3】本開示の１つ以上の実施形態に係る基板処理システムの概略図を示す。

【図4】本開示の１つ以上の実施形態に係るガス分配アセンブリの前面の概略図を示す。

【図5】本開示の１つ以上の実施形態に係る処理チャンバの概略図を示す。

【図6】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの概略的な断面図を示す。

【図7】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの部分的な斜視図を示す。

【図8】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの概略的な等角図を示す。

【図9】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。

【図10】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの概略的な側面図を示す。

【図11】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリを備えた処理チャンバの部分的な等角図を示す。

【図12】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの電極の概略的な部分側方断面図を示す。

【図13】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの部分的な断面図を示す。

【図14A】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの断面図を示す。

【図14B】本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリの側方断面図を示す。

【図15】本開示の１つ以上の実施形態に係る脚部を有するＲＦホット電極を備えたプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。

【図16】本開示の１つ以上の実施形態に係る、脚部及び三角形部を含むＲＦホット電極を備えたプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。

【図17A】本開示の１つ以上の実施形態に係る、電極とクラッドとの間の間隙を含むプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。

【図17B】本開示の１つ以上の実施形態に係る、電極とクラッドとの間の間隙を含むプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。

【図18A】本開示の１つ以上の実施形態に係る、クラッドの寸法が可変的なプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。

【図18B】本開示の１つ以上の実施形態に係る、クラッドの寸法が可変的なプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。

【図19A】本開示の１つ以上の実施形態に係る、クラッドの特性が可変的なプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。

【図19B】本開示の１つ以上の実施形態に係る、クラッドの特性が可変的なプラズマ源アセンブリの概略的な底面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態は、スループットを最大化し処理の効率を改善する連続基板堆積のための基板処理システムを提供する。この基板処理システムは、堆積前及び堆積後の処理にも使用することが可能である。

【0010】

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「基板」及び「ウエハ」という用語は交換可能に使用されており、いずれも処理が作用する表面又は表面の一部のことを指す。これも当業者には当然のことであるが、基板に対して言及がなされるとき、文脈上他のことが明示されない限り、基板の一部のみを指すこともあり得る。さらに、基板上への堆積に対して言及がなされるとき、それは、ベア基板と、１つ以上の膜又はフィーチャが堆積又は形成された基板と、の両方を意味しうる。

【0011】

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される、「反応性ガス」、「前駆体」、「反応物」等の用語は、交互可能に使用され、基板表面と反応する種を含むガスを意味する。例えば、第１の「反応性ガス」は、単に基板の表面上に吸着され、第２の反応性ガスとのさらなる化学反応のために利用されうる。

【0012】

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される、「減少圧力」という用語は、約１００トル未満、又は約７５トル未満、又は約５０トル未満、又は約２５トル未満の圧力を意味する。例えば、約１トルから約２５トルの範囲内にあると規定される「中間圧力」は、減少圧力である。

【0013】

数多くの用途について、回転プラテンチャンバが検討されている。このようなチャンバでは、１つ以上のウエハが、回転ホルダー（「プラテン」）の上に置かれる。プラテンが回転するにつれて、ウエハは様々な処理領域の間を移動する。例えば、ＡＬＤでは、処理領域でウエハが前駆体及び反応物に曝露されることになる。さらに、プラズマ曝露は、反応物として使用されてもよく、又は、膜成長の強化又は膜特性の改質のために膜又は基板表面を処理するようために利用されうる。本開示の幾つかの実施形態は、回転プラテンＡＬＤチャンバ（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｐｌａｔｅｎ ＡＬＤ ｃｈａｍｂｅｒ）の利用時に、ＡＬＤ膜の均一な堆積及び後処理（例えば、高密度化）をもたらす。

【0014】

回転プラテンＡＬＤチャンバは、従来の時間領域（ｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎ）プロセス又は空間的ＡＬＤによって膜を堆積させることが可能である。時間領域プロセスでは、ウエハ全体が、第１のガスに曝露され、パージングされ、次いで、第２のガスに曝露される。空間的ＡＬＤでは、ウエハの一部が、第１のガスに曝露され、一部が第２のガスに曝露され、これらのガス流を通るウエハの移動により層が堆積される。

【0015】

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、「パイ形状」及び「くさび形状」という用語は、扇形状体である本体を描写するために交換可能に使用される。例えば、くさび形状のセグメントは、円又はディスク状構造体の一片であってよく、複数のくさび形状のセグメントを繋いて１つの円形体を形成することが可能である。上記扇形状体は、円の２つの半径及びその間に延びる円弧により囲まれた円の一部として定義されうる。パイ形状のセグメントの内周端は尖っていてよく、又は平坦な端面となるよう先端が切れてよく、又は丸みを帯びるように加工されてもよい。幾つかの実施形態では、上記扇形状体は、リング部又は環状体の一部として定義されうる。

【0016】

基板の経路は、ガスポートに対して垂直でありうる。幾つかの実施形態では、各ガス注入アセンブリは、基板が横断する経路に対して実質的に垂直な方向に延在する複数の細長いガスポートを備えており、ガスポートの前端は、プラテンに対して実質的に平行である。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、「実質的に垂直（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」という表現は、基板の移動の概略方向が、ガスポートの軸線に対してほぼ垂直な（例えば、約４５°から９０°）平面に沿っていることを意味する。くさび形状のガスポートについて、ガスポートの軸線は、ポートの長さに沿って延びるポートの幅の中間として定義される線と見做されうる。

【0017】

図１は、ガス分配アセンブリ１２０（注入器又は注入アセンブリとも称される）と、サセプタアセンブリ１４０と、を含む処理チャンバ１００の断面を示している。ガス分配アセンブリ１２０は、処理チャンバ内で用いられる任意の種類のガス供給装置である。ガス分配アセンブリ１２０は、サセプタアセンブリ１４０に対向する前面１２１を含む。前面１２１は、サセプタアセンブリ１４０に向けてガスの流れを伝達するための、任意の数の開口又は様々な開口を有しうる。ガス分配アセンブリ１２０は、図示されている実施形態では実質的に円形である外縁１２４も含む。

【0018】

利用されるガス分配アセンブリ１２０の特定の種類は、利用中の特定のプロセスに従って変わりうる。本開示の実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間の間隙が制御される任意の種類の処理システムと併用することが可能である。様々な種類のガス分配アセンブリ（例えばシャワーヘッド）を用いることが可能であるが、本開示の実施形態は、複数の実質的に平行なガスチャネルを有する空間的ＡＬＤガス分配アセンブリで特に有用であり得る。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、「実質的に平行（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｐａｒａｌｌｅｌ）」という用語は、ガスチャネルの長手方向軸が概ね同じ方向に延在することを意味する。ガスチャネルの平行度は若干不完全であってもよい。複数の実質的に平行なガスチャネルは、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡのチャネル、少なくとも１つの第２の反応性ガスＢのチャネル、少なくとも１つのパージガスＰのチャネル、及び／又は少なくとも１つの真空Ｖのチャネルを含み得る。第１反応性ガスＡのチャネル、第２反応性ガスＢのチャネル、及びパージガスＰのチャネルから流れるガスは、ウエハの上面に向けられる。ガス流の一部は、ウエハの表面に亘って水平に移動し、パージガスＰのチャネルを通って処理領域から出る。基板が、ガス分配アセンブリの一方の端部から他方の端部まで移動することで、処理ガスの各々に順に曝露され、基板表面上に層が形成されることになる。

【0019】

幾つかの実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、単一の注入ユニットで作られた固定の定常物体である。１つ以上の実施形態において、ガス分配アセンブリ１２０は、図２に示すように、複数の個別扇形状体（例えば、複数の注入ユニット１２２）で構成される。単体の物体であっても、又は複数の扇形状体で構成された物体でも、記載される本開示の様々な実施形態と共に利用されうる。

【0020】

サセプタアセンブリ１４０は、ガス分配アセンブリ１２０の下方に位置付けられる。サセプタアセンブリ１４０は、上面１４１と、上面１４１に設けられた少なくとも１つの凹部１４２と、を含む。サセプタアセンブリ１４０は、底面１４３及び縁部１４４も有する。凹部１４２は、処理される基板６０の形状及び大きさに従った任意の適切な形状及び大きさでありうる。図１に示す実施形態では、凹部１４２は、ウエハの底部を支持する平坦な底部を有しているが、凹部の底部は変わりうる。幾つかの実施形態では、凹部の外周端面の周りには、ウエハの外周端面を支持するよう大きさが定められた段差領域がある。段差によって支持されるウエハの外周端面の寸法は、例えば、ウエハの厚さと、ウエハの裏側に既にあるフィーチャの存在とに従って様々でありうる。

【0021】

幾つかの実施形態では、図１に示すように、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１に設けられた凹部１４２は、凹部１４２内で支持される基板６０が、サセプタ１４０の上面１４１と実質的に同一平面の上面６１を有するように、大きさが定められる。本明細書及び添付の特許請求の範囲で利用される場合、「ほぼ同一平面」という用語は、ウエハの上面とサセプタアセンブリの上面とが、±０．２ｍｍの範囲内で同一平面にあることを意味する。幾つかの実施形態では、上面同士が、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、又は±０．０５ｍｍの範囲内で同一平面にある。幾つかの実施形態の凹部１４２は、ウエハの内径（ＩＤ：ｉｎｎｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ）がサセプタの中心（回転軸）から約１７０ｍｍから約１８５ｍｍの範囲内に位置するように、ウエハを支持する。幾つかの実施形態では、凹部１４２は、ウエハの外径（ＯＤ：ｏｕｔｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ）がサセプタの中心（回転軸）から約４７０ｍｍから約４８５ｍｍの範囲内に位置するように、ウエハを支持する。

【0022】

図１のサセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０を上昇、下降、及び回転させることが可能な支持ポスト１６０を含む。サセプタアセンブリは、支持ポスト１６０の中央内部に、ヒータ又はガスライン又は電気的構成要素を含みうる。支持ポスト１６０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の間隙を広げたり狭めたりしてサセプタアセンブリ１４０を適切な位置へと動かす主たる手段でありうる。サセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間に所定の間隙１７０を生じさせるためにサセプタアセンブリ１４０に対してマイクロ調整を行うことが可能な微調整アクチュエータ１６２も含みうる。幾つかの実施形態では、間隙１７０の距離は、約０．１ｍｍから約５．０ｍｍの範囲内、若しくは約０．１ｍｍから約３．０ｍｍの範囲内、若しくは約０．１ｍｍから約２．０ｍｍの範囲内、若しくは約０．２ｍｍから約１．８ｍｍの範囲内、若しくは約０．３ｍｍから約１．７ｍｍの範囲内、若しくは約０．４ｍｍから約１．６ｍｍの範囲内、若しくは約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲内、若しくは約０．６ｍｍから約１．４ｍｍの範囲内、若しくは約０．７ｍｍから約１．３ｍｍの範囲内、若しくは約０．８ｍｍから約１．２ｍｍの範囲内、若しくは約０．９ｍｍから約１．１ｍｍの範囲内であるか、又は、約１ｍｍである。

【0023】

図に示す処理チャンバ１００は、サセプタアセンブリ１４０が複数の基板６０を保持することが可能なカルーセル型チャンバである。図２に示すように、ガス分配アセンブリ１２０は、複数の別体の注入ユニット１２２を含んでよく、各注入ユニット１２２は、ウエハが注入ユニットの下方で移動する際に、ウエハ上に膜を堆積させることが可能である。サセプタアセンブリ１４０の上方の、おおよそ対向している両側に配置された２個のパイ形状注入ユニット１２２が示されている。注入ユニット１２２の上記数は、例示のためにのみ示されている。より多く又はより少ない数の注入ユニット１２２が含まれうることが分かるであろう。幾つかの実施形態では、サセプタアセンブリ１４０の形状に従った形状を形成するのに十分な数のパイ形状注入ユニット１２２が存在する。幾つかの実施形態では、個別パイ形状注入ユニット１２２の各々が、他の注入ユニット１２２のいずれにも影響を与えることなく個別に動かされ、取り外され、及び／又は交換されうる。例えば、ロボットがサセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の領域にアクセスして、基板６０をロード／アンロードすることを可能にするために、１つのセグメントが上昇しうる。

【0024】

複数のウエハが同じ処理フローを経るように複数のウエハを同時に処理するために、複数のガス注入器を有する処理チャンバが使用されうる。例えば、図３に示すように、処理チャンバ１００は、４個のガス注入アセンブリ及び４個の基板６０を有する。処理開始時に、基板６０は、注入アセンブリ３０の間に配置されうる。サセプタアセンブリ１４０を４５度回転させた（１７）結果、ガス分配アセンブリ１２０の間にある各基板６０が、ガス分配アセンブリ１２０の下に点線円で示されているように、膜堆積のためにガス分配アセンブリ１２０のところに移動させられる。さらに４５°回転させると、基板６０は注入アセンブリ３０から離れるように移動するであろう。空間的ＡＬＤ注入器を用いると、注入アセンブリに対してウエハが移動している間、ウエハ上に膜が堆積される。幾つかの実施形態では、サセプタアセンブリ１４０は、基板６０がガス分配アセンブリ１２０の下で停止しないような増分で、回転される。基板６０の数とガス分配アセンブリ１２０の数は、同じであってもよく、又は異なっていてもよい。幾つかの実施形態では、ガス分配アセンブリと同じ数のウエハが処理される。１つ以上の実施形態では、処理されるウエハの数は、ガス分配アセンブリの数の分数または整数倍である。例えば、４個のガス分配アセンブリが存在する場合、処理されるウエハの数は４ｘとなり、ここでｘは、１以上の整数値である。

【0025】

図３に示す処理チャンバ１００は、可能な一構成を表しているに過ぎず、本開示の範囲を限定すると見なすべきではない。ここでは、処理チャンバ１００は複数のガス分配アセンブリ１２０を含んでいる。図示している実施形態では、処理チャンバ１００の周りに均等に離間した４個のガス分配アセンブリ（注入アセンブリ３０とも言われる）が存在する。図示の処理チャンバ１００は八角形であるが、当業者であれば、これは１つの可能な形状であり、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことを理解されよう。図示されているガス分配アセンブリ１２０は台形であるが、単体の円形構成要素であってよく、又は、図２に示すように、複数のパイ形状セグメントで構成されてよい。

【0026】

図３に示す実施形態は、ロードロックチャンバ１８０、又は、バッファステーションのような補助チャンバを含む。上記チャンバ１８０は、例えば基板（基板６０とも称される）をチャンバ１００にロード／チャンバ１００からアンロードすることを可能にするために、処理チャンバ１００の１つの側面に接続されている。基板をサセプタ上に移動させるため、ウエハロボットをチャンバ１８０内に配置してもよい。

【0027】

カルーセル（例えば、サセプタアセンブリ１４０）の回転は、連続的であってもよく、又は非連続的であってもよい。連続処理においては、ウエハは、注入器の各々に順に曝露されるように常に回転している。非連続処理においては、ウエハを注入器の領域へと移動させて停止させ、次いで、注入器間の領域８４へと移動させて停止させることが可能である。例えば、カルーセルは、ウエハが注入器間領域から注入器を越えて移動し（又は、注入器に隣接して停止し）、そして次の注入器間領域へと移動し、そこでカルーセルが再度休止し得るように、回転することが可能である。注入器間で休止することにより、各層の堆積の間に追加の処理ステップ（例えば、プラズマへの曝露）のための時間が付与されうる。

【0028】

図４は、注入ユニット１２２と称されうる、ガス分配アセンブリ２２０の一セクタ又は一部分を示している。注入ユニット１２２は、個別に使用してもよく、又は他の注入ユニットと組み合わせて使用してもよい。例えば、図５に示すように、図４の注入ユニット１２２が４つ組み合わされて、単一のガス分配アセンブリ２２０が形成される。（分かりやすくするために、４個の注入ユニットを分ける線は示されていない。）図４の注入ユニット１２２は、パージガスポート１５５及び真空ポート１４５に加えて、第１反応性ガスポート１２５と第２ガスポート１３５との両方を有するが、注入ユニット１２２に、これらの構成要素の全てが必要なわけではない。

【0029】

図４と図５の両方を参照すると、１つ以上の実施形態に係るガス分配アセンブリ２２０は、複数のセクタ（又は注入ユニット１２２）を含んでよく、各セクタは全く同一であり又は異なっている。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバの中に配置されており、ガス分配アセンブリ２２０の前面１２１に複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５を備えている。複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５、及び真空ポート１５５は、内周端面１２３に隣接した領域から、ガス分配アセンブリ２２０の外周端面１２４に隣接した領域に向かって延在する。図示の複数のガスポートは、第１の反応性ガスポート１２５、第２の反応性ガスポート１３５、第１の反応性ガスポートと第２の反応性ガスポートそれぞれを取り囲む真空ポート１４５、及びパージガスポート１５５を含む。

【0030】

図４又は図５に示す実施形態を参照すると、ポートは少なくとも内周領域周辺から少なくとも外周領域周辺まで延在すると述べていても、ポートが、単に内側領域から外側領域まで径方向に延在するだけではないことがある。上記ポートは、真空ポート１４５が反応性ガスポート１２５及び反応性ガスポート１３５を取り囲んでいることから、接線方向に延在しうる。図４及び図５に示す実施形態では、くさび形状の反応性ガスポート１２５、１３５は、内周領域及び外周領域に隣接する縁部を含む全ての縁部が、真空ポート１４５によって囲まれている。

【0031】

図４を参照すると、基板が経路１２７に沿って移動するに際に、基板表面の各部分が様々な反応性ガスに曝露される。経路１２７を辿ると、基板は、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第１反応性ガスポート１２５、真空ポート１４５、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第２ガスポート１３５、そして真空ポート１４５に曝露され、又は、それらに「遭遇する（ｓｅｅ）」ことになる。ゆえに、図４に示す経路１２７の終わりには、基板は第１反応性ガス１２５及び第２反応性ガス１３５からのガス流に曝露されて、層が形成されている。図示される注入ユニット１２２は四分円をなしているが、より大きく又はより小さいものである可能性もある。図５に示すガス分配アセンブリ２２０は、順次接続された図４の４個の注入ユニット１２２を組み合わせたものと見做されうる。

【0032】

図４の注入ユニット１２２では、複数の反応性ガスを分離させるガスカーテン１５０が示されている。「ガスカーテン」という用語は、混合しないように反応性ガスを分離するガス流又は真空の任意の組み合わせを描写するために使用されている。図４に示すガスカーテン１５０は、真空ポート１４５の、第１反応性ガスポート１２５と隣り合った部分と、中間のパージガスポート１５５と、真空ポート１４５の、第２ガスポート１３５と隣り合った部分と、を含んでいる。このガス流と真空との組み合わせは、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとの気相反応を防止又は最小化するために利用されうる。

【0033】

図５を参照すると、ガス分配アセンブリ２２０からのガス流と真空との組み合わせにより、複数の処理領域２５０への分離がもたらされる。処理領域は、処理領域２５０間のガスカーテン１５０によって、個々の反応性ガスポート１２５、１３５の周囲で大まかに画定されている。図５に示す実施形態では、８つの別個の処理領域２５０が作られており、それらの間に８つの別個のガスカーテン１５０がある。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有しうる。幾つかの実施形態では、少なくとも３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２個の処理領域が存在する。

【0034】

処理中に、基板はどの時点においても１つより多くの処理領域２５０に暴露されうる。しかし、別々の処理領域に曝露される部分は、その２つを分離するガスカーテンを有することになる。例えば、基板の前端部が第２反応性ガスポート１３５を含む処理領域に入る場合、基板の中央部はガスカーテン１５０の下にあり、かつ、基板の後端部は第１反応性ガスポート１２５を含む処理領域内にあることになる。

【0035】

ファクトリインターフェース２８０は、例えば、ロードロックチャンバでありうるが、処理チャンバ１００に接続された状態で示されている。基準のフレームを提示するために、基板６０が、ガス分配アセンブリ２２０に重ねた状態で示されている。基板６０はしばしば、ガス分配プレート１２０の前面１２１の近傍で保持されるようにサセプタアセンブリに載置されうる。基板６０は、ファクトリインターフェース２８０を介して、処理チャンバ１００の中へとロードされて、基板支持体又はサセプタアセンブリに載置される（図３参照）。基板６０は、当該基板６０が第１反応性ガスポート１２５の隣に配置され、かつ２つのガスカーテン１５０ａ、１５０ｂの間に配置されているため、処理領域内に配置された状態で示されうる。基板６０を経路１２７に沿って回転させることにより、この基板は、処理チャンバ１００をぐるりと反時計回りに移動することになる。従って、基板６０は、第１処理領域２５０ａから第８処理領域２５０ｈまでの処理領域に曝露される（第１から第８までの領域の間に全ての処理領域が含まれる）。図示されているガス分配アセンブリを使用する、処理チャンバを回る各サイクルでは、基板６０は、第１反応性ガスと第２反応性ガスとの４つのＡＬＤサイクルに暴露されることになる。

【0036】

図５のようなバッチ処理装置における従来のＡＬＤシーケンスでは、空間的に分離された注入器からの化学物質Ａ及びＢの流れがそれぞれ維持され、それらの間にポンプ／パージセクションがある。この従来のＡＬＤシーケンスには、開始パターン及び終了パターンがあり、それゆえに堆積された膜が不均一となることがある。発明者らは、驚くべきことに、空間的ＡＬＤバッチ処理チャンバ内で実施される時間ベースのＡＬＤプロセスが、より均一性の高い膜を提供することを発見した。ガスＡへの曝露、反応性ガスがない状態、ガスＢへの曝露、反応性ガスがない状態という基本プロセスは、基板を注入器の下方でさっと動かし、基板を化学物質Ａと化学物質Ｂのそれぞれで浸して、膜に開始パターン及び終了パターンが形成されることを避けるためのものである。発明者らは、驚くべきことに、ターゲット膜厚が薄く（例えば２０ＡＬＤサイクル未満で）、開始・終了パターンがウエハ均一性性能に大きな影響を与える場合に、時間ベースの手法が特に有利であることを見出した。発明者らは、本明細書に記載されたＳｉＣＮ、ＳｉＣＯ、及びＳｉＣＯＮの膜を生成する反応プロセスは、時間領域プロセスでは達成されないことも発見した。処理チャンバをパージするのに用いられる時間の量によって、基板表面から材料が除去される結果となる。記載されている空間的ＡＬＤプロセスでは、上記除去は生じない。というのは、ガスカーテンの下にいる時間が短いからである。

【0037】

従って、本開示の実施形態は、複数の処理領域２５０ａ～２５０ｈを有し、各処理領域がガスカーテン１５０によって隣の領域から分離されている処理チャンバ１００を含む処理方法を対象とする。例えば、上記処理チャンバが図５に示されている。処理チャンバ内のガスカーテン及び処理領域の数は、ガス流の配設に従った任意の適切な数でありうる。図５に示す実施形態は、８個のガスカーテン１５０と、８個の処理領域２５０ａ～２５０ｈと、を有する。ガスカーテンの数は概して、処理領域の数と等しく、又は当該数より大きい。例えば、領域２５０ａが反応性ガス流を有さず、ローディングエリアとしての役割を果たすにすぎない場合、処理チャンバは７つの処理領域と８つのガスカーテンとを有することになる。

【0038】

複数の基板６０が、図１及び図２に示すサセプタアセンブリ１４０などの基板支持体に載置されている。複数の基板６０は、処理のために処理領域を回って回転させられる。概して、ガスカーテン１５０は、チャンバに反応性ガスが流れ込まない期間を含めて、処理の間ずっと稼働している（ガスが流れ、真空はオンになっている）。

【0039】

第１の反応性ガスＡが処理領域２５０のうちの１つ以上に流れ込んでいる間に、不活性ガスが、第１の反応性ガスＡが流れ込んでいない任意の処理領域２５０に流し込まれる。例えば、第１反応性ガスが処理領域２５０ｂから処理領域２５０ｈまでの処理領域に流れ込んでいる場合は、不活性ガスは、処理領域２５０ａに流れ込むであろう。不活性ガスは、第１反応性ガスポート１２５または第２反応性ガスポート１３５を通じて流し込まれうる。

【0040】

処理領域内の不活性ガス流は一定であり又は変わりうる。幾つかの実施形態では、反応性ガスが不活性ガスと共流する。不活性ガスは、キャリア及び希釈剤として作用する。キャリアガスに対する反応性ガスの量が少ないため、共流することによって隣り合う領域間の圧力差が減少し、処理領域間のガス圧のバランスを取ることが容易になりうる。

【0041】

本開示の幾つかの実施形態は、注入モジュールを対象とする。注入モジュールは、空間的ＡＬＤ処理チャンバに関連して説明されるが、当業者であれば、このモジュールは、空間的ＡＬＤチャンバに限定されるものではなく、ガス流の均一性向上が有益である任意の注入用途に適用することができることを理解されよう。

【0042】

本開示の幾つかの実施形態は、有利には、モジュール型プラズマ源、即ち、容易に処理システム内に挿入し及び処理システムから取り外すことが可能な供給源を提供する。このような供給源は、そのすべての又はほとんどのハードウェアが、原子層堆積プロセスと同じ圧力レベル（典型的に、１から５０トル）で稼働しうる。本開示の幾つかの実施形態は、ウエハ表面全体にわたってイオンフラックスが改善されるプラズマ源を提供する。幾つかの実施形態では、プラズマ源は、ウエハ表面に対して実質的に垂直に位置付けられた３個のプレート間の容量性供給源を含む。幾つかの実施形態では、外側のプレートが接地されて、内側のプレートに電力供給される。ウエハ表面に向かって上記プレート間をガス種が流れる間に、当該プレート間でプラズマが生成されうる。プラズマは、実質的に上記供給源に閉じ込められており、上記電力供給されたプレートからのスパッタ材料がウエハ表面に達することが最小に抑えられる。本開示の幾つかの実施形態は、有利に、ホット電極からのスパッタ材料による基板の汚染を最小限に抑え又は当該汚染を無くすプラズマ源を提供する。幾つかの実施形態はまた、有利に、基板表面を実質的に変えないソフトプラズマを提供する。１つ以上の実施形態が、電気帰還路が基板を通ることを可能とせずにプラズマを生成しうる装置を提供する。本開示の幾つかの実施形態は、ガス分配アセンブリに追加し又は取り外すことが可能なモジュール型遠隔プラズマ源を提供する。遠隔プラズマ源は、基板、又は、電極としての基板支持体を利用することなくプラズマを生成する。

【0043】

ＲＦホット電極（電力供給される電極）と（リターン電極と称される）グランドプレートとの間の間隙は変更されうる。幾つかの実施形態では、間隙は、約３ｍｍから約１５ｍｍの範囲内にあり調整可能でありうるＲＦホット電極の幅は変更されうる。例えば、プレート同士の幅が、イオンを加速させるために狭くなりうる。利用時には、ＲＦホット電極とリターン電極との間の間隙を流れるガス種がイオン化される。その後、イオン化されたガス種が基板表面に接触しうる。幾つかの実施形態では、形成されたプラズマは、基板表面を実質的に変えないソフトプラズマである。

【0044】

図６から図１９Ｂを参照しながら、本開示の１つ以上の実施形態は、モジュール型容量結合プラズマ源３００を対象とする。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「モジュール型（ｍｏｄｕｌａｒ）」という用語は、プラズマ源３００を処理チャンバに取り付け又は処理チャンバから取り外すことができることを意味する。モジュール型の供給源は一般に、一人で移動させ、取り外し、又は取り付けることが可能である。

【0045】

図６は、本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリ３００の断面を示している。図６に示されるプラズマ源アセンブリ３００は、ハウジング３１０を備え、ハウジング３１０は、ガス入口３１５及び前面３１２を含んでいる。ガス入口３１５によって、ガスの流れが、流路３１８に沿ってハウジング３１０を通って、前面３１２に設けられた開口３１３から出ることが可能となる。図示された実施形態では、説明のために中心から外れて描かれたガス入口３１５が示されているが、当業者は、ガス入口３１５がハウジング３１０内の中央に配置されていてもよいことが分かるであろう。さらに、幾つかの実施形態は、流路３１８を通るガス流の均一性を向上させるためのプレナム３１６を含む。幾つかの実施形態のプレナム３１６は、少なくとも部分的に誘電体で満たされており、プラズマのキャビティ（間隙３４０、３４０ｂ）に達することを可能とする複数の貫通孔及び／又はプレナムを有している。上記貫通孔及び／又はプレナムは、プラズマブレイクダウンを防止するために充分小さな寸法を有する。幾つかの実施形態では、上記貫通孔は、直径がおおよそ１ｍｍ未満、０．９５ｍｍ未満、０．９ｍｍ未満、０．８５ｍｍ未満、０．８ｍｍ未満、０．７５ｍｍ未満、０．７ｍｍ未満、０．６５ｍｍ未満、又は０．６ｍｍ未満である。

【0046】

プラズマ源アセンブリ３００は、ＲＦホット電極３２０と、少なくとも１つのリターン電極３３０と、を含んでいる。リターン電極３３０は、ＲＦホット電極３２０と完全な回路を形成する任意の導電性材料である。当業者は、リターン電極３３０が、電子が流れるための経路を提供しうることが分かるであろう。このように使用される「リターン（ｒｅｔｕｒｎ）」という用語は、電極が、プラズマ成分の電気的経路の一部であり、電流又は電子の流れのための方向を暗示しないことを意味している。

【0047】

図６から図８を参照すると、ＲＦホット電極３２０は、第１の表面３２２と、第１の表面３２２に対向する第２の表面３２４と、を有している。図６は、プラズマ源アセンブリ３００の断面図を示しており、図７及び図８は、電極の部分的な斜視図を示している。これに関して、第１の表面３２２と第２の表面３２４とは、ＲＦホット電極３２０の厚さＴの、対向する側面上に存在している。ＲＦホット電極３２０は概して、高さＨ、厚さＴ、及び長さＬを有する矩形の角柱状体として成形されている。ＲＦホット電極３２０は、流路３１８に対して実質的に平行に方向付けられた第１の表面３２２を有する。これに関して、「実質的に平行（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｐａｒａｌｌｅｌ）」という用語は、上記表面が、平行（０oと定義される）に対して±１０oの範囲内であることを意味している。

【0048】

リターン電極３３０は、ＲＦホット電極３２０と同様に成形されている。リターン電極は、流路３１８に対して実質的に平行に方向付けられた第１の表面３３２を有している。リターン電極３３０の第１の表面３３２は、ＲＦホット電極３２０の第１の表面３２２から離間しており、間隙３４０が形成される。

【0049】

リターン電極３３０、３３０ｂは、アルミニウム、ステンレス鋼、及び銅を含む任意の適した材料でありうるが、これらに限定されない。リターン電極３３０、３３０ｂは、任意の適した電気的特徴を有しうる。幾つかの実施形態では、リターン電極３３０、３３０ｂは接地電極である。接地電極は、電気接地と接触する任意の適した導電性材料である。

【0050】

幾つかの実施形態では、リターン電極３３０、３３０ｂは、ＲＦホット電極３２０とは異なる電力供給される電極である。このように使用される「ＲＦホット電極と異なる（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＲＦ ｈｏｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）」とは、電気特性又は電位がＲＦホット電極とは異なることを意味している。例えば、生成されるプラズマの駆動電力は、ウエハとの相互作用が最小に抑えるために、位相調整器を用いて、単一の供給源からプッシュ－プル（ｐｕｓｈ－ｐｕｌｌ）形式で調整することが可能であり、この種の実施形態では、ＲＦホット電極３２０は、例えば、リターン電極３３０の位相とは１８０oずれていてもよい。

【0051】

図７に示すように、プラズマ源アセンブリの幾つかの実施形態は、第２のリターン電極３３０ｂをさらに含んでいる。第２のリターン電極３３０ｂは、流路３１８に対してほぼ平行に方向付けられた第１の表面３３２ｂを有する。第２のリターン電極３３０ｂの第１の表面３３２ｂは、間隙３４０ｂを形成するために、ＲＦホット電極３２０の第２の表面３２４から離間している。間隙３４０と間隙３４０ｂとは、同じ寸法であってよく又は異なる寸法であってもよい。幾つかの実施形態では、ＲＦホット電極源３２０とリターン電極３３０との間の間隙３４０、及び、ＲＦホット電極源３２０とリターン電極３３０ｂとの間の間隙３４０ｂは、約４ｍｍから約１５ｍｍの範囲内、若しくは約５ｍｍから約１４ｍｍの範囲内、若しくは約７ｍｍから約１３ｍｍの範囲内、若しくは約９ｍｍから約１２ｍｍの範囲内にあり、又は、約１１ｍｍである。

【0052】

ＲＦホット電極３２０の厚さＴは、例えば、電極材料に従った任意の適切な厚さでありうる。幾つかの実施形態では、ＲＦホット電極の厚さは、約３ｍｍから約１１ｍｍの範囲内、若しくは約４ｍｍから約１０ｍｍ、若しくは約６ｍｍから約９ｍｍの範囲内にあり、又は約８ｍｍである。

【0053】

電極３２０の高さＨは変更されうる。幾つかの実施形態では、電極３２０の高さＨは、約８ｍｍから約４０ｍｍの範囲、若しくは約９ｍｍから約３５ｍｍの範囲内、若しくは約１０ｍｍから３０ｍｍの範囲内、若しくは約１１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内、若しくは約１２ｍｍから約２０ｍｍの範囲内、若しくは約１３ｍｍから約１５ｍｍの範囲内にあり、又は、約１４ｍｍである。

【0054】

幾つかの実施形態において、プラズマ源アセンブリ３００のハウジング３１０は、くさび形状をしている。図９は、くさび形状のハウジング３１０を組み込んだ一実施形態を示している。図示するように、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０とがハウジング３１０の主軸３０８に沿って延在する。このように使用される主軸３０８は、内周端面１２３を形成する円弧の中間と、外周端面１２４を形成する円弧の中間とを貫通する軸を指している。

【0055】

ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０との空間は、主軸３０８に沿って実質的に同じであってよく、プラズマ源アセンブリは変わっていてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、ＲＦホット電極とリターン電極とは、くさび形状のハウジング３１０の外周端面１２４では、内周端面１２３の近傍よりも離間している。

【0056】

幾つかの実施形態は、ＲＦホット電極３２０の下方端３２９に隣接するクラッド３６０を含む。図１０を参照すると、ＲＦホット電極３２０が、２つのリターン電極３３０の間に図示されている。クラッド３６０によって、ＲＦホット電極３２０の下方端３２９が、基板６０及びサセプタアセンブリ１４０から分離されている。幾つかの実施形態では、クラッド３６０の存在が、ＲＦホット電極３２０のスパッタリングが基板６０を汚染することを防止又は最小化することを支援する。クラッド３６０は、限定するわけではないが、誘電体（例えばセラミック材料）を含む任意の適切な材料で作製されうる。クラッド３６０の大きさは、ＲＦホット電極３２０の下方端３２９を、基板６０のキャビティから動かすために調整されうる。幾つかの実施形態では、クラッド３６０の長さＬｓは、約１０ｍｍから約２５ｍｍの範囲内、若しくは約１３ｍｍから約２０ｍｍの範囲内にあり、又は約１７ｍｍである。

【0057】

図１、図２、図８、及び図１１を参照しながら、本開示の幾つかの実施形態は、サセプタアセンブリ１４０及びガス分配アセンブリ１２０を含む処理チャンバ１００を対象とする。図１１は、本開示の１つ以上の実施形態に係る、処理チャンバ１００の等角図を示している。サセプタアセンブリ１４０は、複数の基板６０を支持して中心軸１６１の周りで回転させる上面１４１を有する。

【0058】

ガス分配アセンブリ１２０は、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１に対向する前面１２１を有し、それにより、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１に向けてガスの流れを方向付ける。幾つかの実施形態のガス分配アセンブリ１２０は、くさび形状のハウジング３１０を備えたプラズマ源アセンブリ３００を含んでいる。くさび形状のハウジングは、ハウジング３１０の主軸３０８を画定する内周端面１２３及び外周端面１２４を有している。ハウジング３１０は、第１の側面３７１と、第２の側面３７２と、ガス入口３１５と、前面３１２と、を有する。流路が、ガス入口３１５からハウジング３１０を通って前面３１２から流れ出るガスが辿る経路として定められる。

【0059】

プラズマ源アセンブリ３００は、少なくとも１つのＲＦホット電極３２０を有し、少なくとも１つのＲＦホット電極３２０は、流路に対して実質的に平行に方向付けられた第１の表面３２２を含む。図示される実施形態では、３個のＲＦホット電極３２０が存在する。少なくとも１つのリターン電極３３０が、ハウジング３１０の内部に存在しており、流路に対して平行に方向付けられＲＦホット電極３２０の第１の表面３２２から離間する第１の表面３３２を有しており、間隙３４０が形成される。プラズマ源アセンブリ３００のくさび形状のハウジング３１０の前面３１２は、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１から、約１ｍｍから約５ｍｍの範囲内、若しくは約１．５ｍｍから約４ｍｍの範囲内、又は約２ｍｍの距離を取って配置されている。図１５に示す実施形態は、プラズマ源アセンブリを備えた処理チャンバの一可能な構成を単に例示しており、本開示の範囲を制限するものとして見做されない。

【0060】

図６に戻って参照すると、幾つかの実施形態は、ハウジング３１０を通る同軸ＲＦ供給ライン３８０を含み、間隙３４０内でプラズマを生成するためにＲＦホット電極３２０のための電力を供給する。同軸ＲＦ供給ライン３８０は、絶縁体３８６によって分離された外側導体３８２及び内側導体３８４を含む。内側導体３８４は、ＲＦホット電極３２０と電気的に連通しており、外側導体３８２は、電気接地と電気的に連通しており又はＲＦホット電極とは異なる位相の電源（図示せず）である。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、「電気的に連通（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」という用語は、構成要素同士が、直接的に接続されているか、又は中間構成要素を介して接続されており、電気抵抗が少ないことを意味する。内側導体３８４と外側導体３８２との間の間隙は誘電体で充填されうるが、誘電体は、セラミックであってもよいが任意の適切な誘電材料でありうる。

【0061】

同軸ＲＦ供給ライン３８０は、外側導体３８２がリターン電極３３０で終端するように構成されうる。内側導体３８４は、ＲＦホット電極３２０で終端しうる。幾つかの実施形態では、ガス入口３１５が、同軸供給部の外周の周りのハウジングに供給される。ＲＦ供給部は、同軸伝送線の形態であってもよい。外側導体は、リターン電極に接続／終端されていてもよく、内側導体は、ＲＦホット電極に接続されている。リターン電極３３０は、限定するわけではないが、金属ガスケットを含む任意の適切な方法で金属製ハウジングに接続されうる。このことは、リターン電流の対称的な形態を確保するのに役立つ。すべてのリターン電流は、供給部の外側導体を昇流し、ＲＦノイズを最小に抑える。幾つかの実施形態では、ＲＦ供給部は、ＲＦホット電極への対称的なＲＦ供給電流、及び対称的なリターン電流を供給するよう設計されている。すべてのリターン電流は外側導体を昇流し、ＲＦノイズを最小に抑え、動作に対する供給源設置の影響を最小に抑える。

【0062】

図６～図８に示すような線形的なラジアルプラズマ源について、回転サセプタ（プラテン）を利用する任意の処理システムでは、プラズマ暴露（処理）が、ウエハの外径（ＯＤ：ｏｕｔｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ）と比較して、ウエハの内径（ＩＤ：ｉｎｎｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ）においてより大きい。同軸供給部がホット電極のほぼ中央に接続されたシステムでは、ＩＤ暴露とＯＤ暴露の差は約２．７倍でありうる。ここで、同軸供給部は、電極のほぼ中央でホット電極に接続されている。本接続構成は、ウエハのＩＤ及びＯＤにおける均一なプラズマ暴露を提供しえない。本開示の１つ以上の実施形態は、有利に、シンプルに線形的に設計されたプラズマ源を提供する。幾つかの実施形態は、有利に、高周波による、又は、ウエハのＩＤからＯＤまでプラズマフラックスが増大する非常に高い周波数による内径供給部を提供する。

【0063】

図１１及び図１２を参照すると、垂直なプラズマ源（ＶＰＳ）は、ウエハのＩＤからＯＤへと延在してそれをさらに超えて延在する、電力供給される電極（ホット電極）及びリターン電極を備えた線形的なプラズマ源でありうる。ホット電極とリターン電極との間の間隙は、ＩＤからＯＤへの電極の長さに沿って実質的に均一でありうる。

【0064】

幾つかの実施形態の電極は、金属汚染を最小に抑えるために誘電材料から作製された内側クラッド及び外側クラッドにより包まれている。「内側クラッド（ｉｎｎｅｒ ｃｌａｄｄｉｎｇ）」は、ＲＦホット電極と関連するクラッドを指すために利用され、「外側クラッド（ｏｕｔｅｒ ｃｌａｄｄｉｎｇ）」は、リターン電極と関連するクラッドを指すために利用されうる。間隙が、クラッドの底部と、ウエハ／ウエハにプラズマを暴露するサセプタと、の間で維持される。

【0065】

概して、プラズマアセンブリ内で生成された電界（及びプラズマフラックス）は、ＲＦ供給部の近傍でもっとも大きく、ＲＦ供給部から遠ざかるほど電界強度が下がる。線形的な垂直プラズマ源では、最小の電界及びプラズマ密度が、驚くべきことにＲＦ供給部の下方で生じる。如何なる動作理論に束縛されることなく、このことは、ＲＦ電力の周波数により増大する電磁効果に因るものと考えられる。発明者らは、ＲＦ供給部をホット電極のＩＤ末端の方に向かって移動させることで、暴露の不均一性が補償されうるということを見出した。

【0066】

電源３９０は、任意の適切な周波数で稼働しうる。より高周波の電力によって、サセプタの回転に因るＩＤとＯＤとの間の異なる暴露を補償しうるプラズマ密度の変化を起こしうるということが分かっている。幾つかの実施形態では、電源３９０は、（２０～３０ＭＨｚの）高周波で、又は非常に高い周波数（３０～１００ＭＨｚ）で稼働する。幾つかの実施形態では、電源３９０は６０ＭＨｚで稼働する。

【0067】

図１１から図１３を参照しながら、本開示の１つ以上の実施形態は、モジュール型容量結合プラズマ源３００を対象としている。プラズマ源アセンブリ３００は、図１３に示すようにハウジング３１０を含んでいる。幾つかの実施形態のハウジング３１０は、使用されることもある電源接続又はガス線接続を除いた、プラズマ源アセンブリの構成要素の全てを保持又は支持している。ハウジングに組み込むと、プラズマ源アセンブリはモジュールとなることが可能であり、当該アセンブリを移動させ、処理装置から取り外し又は処理装置に取り付けることが可能となる。幾つかの実施形態のハウジング３１０はくさび形状をしており、図４又は図５に示すようなガス分配アセンブリ１２０にぴったりと合わせられる。ハウジング３１０はくさび形状でありうるが、プラズマがそこで形成されるプラズマキャビティ又は間隙の形状は、線形的でありうる。説明のため、図１１に示す実施形態では、ハウジングが示されていない。

【0068】

図１２は、幾つかの実施形態のプラズマ源アセンブリ３００の部分的な断面側面図を示している。ハウジング３１０は、図４及び図５に示すガス分配アセンブリ１２０に対して位置決めされうる内周端面１２３及び外周端面１２４を有している。図１３に示すように、ハウジング３１０は、ガス入口３１５を含むことが可能であり、ガス入口３１５は、当該ガス入口３１５からの流路３１８を形成し、ガスの流れがハウジング３１０を通って、プラズマ源アセンブリ３００の前面３１２に設けられた開口３１３から出ることを可能とする。前面３１２は、ハウジング３１０、ＲＦホット電極３２０、リターン電極３３０、又は、サセプタアセンブリから或る一定の距離を取って配置可能な任意の適切な材料によって形成されうる。幾つかの実施形態では、前面３１２は、別々の構成要素の組み合わせから形成され、結果的に材料の混合物となる。

【0069】

プラズマ源アセンブリは、ＲＦホット電極３２０を備え、ＲＦホット電極３２０は、細長い本体３２１を有する。細長い本体３２１は、第１の表面３２２と、当該第１の表面３２２に対向する第２の表面３２４と、を含む。第１の表面３２２と第２の表面３２４とが、ＲＦホット電極３２０の幅を定める。幾つかの実装形態では、第１の面３２２と第２の表面３２４とは実質的に平行である。このように使用される「ほぼ平行（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｐａｒａｌｌｅｌ）」という用語は、表面が、平行な状態の±１０o、±９o、±８o、±７o、±６o、±５o、±４o、±３o、±２o、又は±１oの範囲内にある主要平面を形成するということを意味している。幾つかの実施形態では、ＲＦホット電極３２０の幅は、約２ｍｍから約２０ｍｍの範囲内、若しくは約３ｍｍから約１５ｍｍの範囲内、若しくは約４ｍｍから約１０ｍｍの範囲内、若しくは約５ｍｍから約９ｍｍの範囲内、若しくは約６ｍｍから約８ｍｍの範囲内にあり、又は約７ｍｍである。

【0070】

ＲＦホット電極３２０の細長い本体３２１は、内周端３２３と、外周端３２５とを有する。ＲＦホット電極３２０の内周端３２３は、ハウジング３１０の内周端面１２３の近傍のハウジング３１０内に配置されている。ＲＦホット電極３２０の外周端面３２５は、ハウジング３１０の外周端面１２４の近傍のハウジング３１０内に配置されている。内周端３２３と外周端３２５とが、ＲＦホット電極３２０の長さＬを定める。図１２に図示する実施形態は、ＲＦホット電極３２０と同じ長さを有するハウジング３１０を示している。これは単に可能な一構成を示しているにすぎず、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。幾つかの実施形態のハウジングは、ＲＦホット電極の末端を超えて延びて、ＲＦホット電極の少なくとも一部の周りを包みうる。幾つかの実施形態のＲＦホット電極３２０の長さＬは、約１６０ｍｍから約４４０ｍｍの範囲内にある。ＲＦホット電極３２０の長さＬは、処理される基板の幅にわたるよう構成されうる。例えば、処理される基板が、直径が２００ｍｍのウエハである場合には、ＲＦホット電極の長さＬは、約１６０ｍｍから約４４０ｍｍの範囲内、又は約１８０ｍｍから約２２０ｍｍの範囲内、又は約１９０ｍｍから約２１０ｍｍの範囲内、又は、約１９５ｍｍから約２０５ｍｍの範囲内でありうる。処理される基板が、直径が３００ｍｍのウエハである場合には、ＲＦホット電極の長さＬは、約１６０ｍｍから約４４０ｍｍの範囲内、又は約２６０ｍｍから約４４０ｍｍの範囲内、又は約２８０ｍｍから約３２０ｍｍの範囲内、又は、約２９０ｍｍから約３１０ｍｍの範囲内、又は約２９５ｍｍから約３０５ｍｍの範囲内でありうる。

【0071】

リターン電極３３０は、リターン電流が、ＲＦホット電極からの極性が逆の電圧を流し又は供給することを可能とするために適した任意の構成要素でありうる。「リターン電極」という用語は、ＲＦホット電極と共に完全な回路を形成する電気的接続を表すために利用されており、電流や電子の流れの方向を暗示しているものとは見做されない。幾つかの実施形態のリターン電極３３０は、ハウジング３１０である。幾つかの実施形態では、リターン電極３３０は、ハウジング３１０内の別体の構成要素である。リターン電極３３０は、ハウジング３１０と同じ材料で作製されうるが、ハウジング３１０から電気的に絶縁させることが可能であり、又は、リターン電極３３０は、ハウジング３１０とは異なる材料で作製されうる。図示される実施形態において、リターン電極３３０は、ハウジング３１０とは異なる材料である。幾つかの実施形態のリターン電極３３０は、ハウジングの内周端面から外周端面へと延在する細長い本体を有している。リターン電極は、プラズマが形成されうる間隙３４０を設けるために、ＲＦホット電極３２０から離間している。

【0072】

ＲＦ供給部３８０が、電源３９０をＲＦホット電極３２０に接続する。ＲＦ供給部３８０は、図６に示したもののように、同軸ＲＦ供給ラインでありうる。図１２に図示するように、ＲＦ供給部３８０は、ＲＦホット電極３２０の内周端面３２３から距離Ｄｅを取って、ＲＦホット電極に接続している。幾つかの実施形態の距離Ｄｅは、ＲＦホット電極３２０の長さＬの約２５％以下である。幾つかの実施形態では、距離Ｄｅは、ＲＦホット電極３２０の長さＬの約２０％、１５％、１０％、５％、４％、３％、２％、又は１％以下である。

【0073】

図１３に図示するように、幾つかの実施形態において、ＲＦホット電極３２０は、当該ＲＦホット電極３２０が、基板又はサセプタアセンブリに直接的に暴露されないように配置されたＲＦホット電極クラッド３６０を有する。このように使用される「直接的に暴露されない（ｎｏｔ ｅｘｐｏｓｅｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」等の用語は、ＲＦホット電極３２０から出た原子が、真っすぐな経路を移動して基板の表面に影響を与えられないことを意味している。図示される実施形態において、ＲＦホット電極クラッド３６０が、ＲＦホット電極３２０の暴露される全ての側面及び表面を包んでいる。幾つかの実施形態のＲＦホット電極クラッド３６０は、ケイ素又は酸化ケイ素の１つ以上を含む。幾つかの実施形態では、ＲＦホット電極クラッド３６０は、石英を含み、又は実質的に石英から成る。幾つかの実施形態では、ＲＦホット電極クラッド３６０は、処理されるウエハ上の汚染としてスパッタされていない材料から作製される。ＲＦホット電極クラッド３６０の材料は、実施されるプロセス又は堆積に依存しうる。

【0074】

幾つかの実施形態では、リターン電極３３０は、リターン電極クラッド３６１を含む。幾つかの実施形態のリターン電極クラッド３６１は、リターン電極３３０が基板又はサセプタ表面に直接的に暴露されないように配置されている。幾つかの実施形態では、リターン電極クラッド３６１は、ケイ素、酸化ケイ素、又は、酸化アルミニウムの１つ以上を含む。

【0075】

幾つかの実施形態のリターン電極クラッド３６１は、リターン電極クラッド３６０とは異なる材料を含んでいる。幾つかの実施形態では、ＲＦホット電極クラッド３６０及びリターン電極クラッド３６１は、同じ材料で作製される。幾つかの実施形態では、ＲＦホット電極クラッド３６０は石英を含み、リターン電極クラッドは、酸化アルミニウムを含む。幾つかの実施形態では、リターン電極クラッド３６０は、実質的に石英から成り、及び／又は、リターン電極クラッドは、実質的に酸化アルミニウムから成る。このように使用される表現「実質的に～から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、問題のクラッドの組成が、重量単位で約９５％、９８％、又は９９％以上が言及される材料であることを意味する。

【0076】

ＲＦホット電極クラッド３６０及びリターン電極クラッド３６１は、プラズマ源アセンブリ３００の前面３１２を形成しうる。リターン電極クラッド３６０から基板６０までの距離Ｇｈは、リターン電極クラッド３６１から基板６０までの距離Ｇｒと同じであってよく又は異なっていてよい。

【0077】

幾つかの実施形態のプラズマ源アセンブリ３００は、ＲＦホット電極３２０の内周端３２３で生成されるイオンフラックスが、ＲＦホット電極３２０の外周端３２５で生成されるイオンフラックスよりも少量であるプラズマを提供する。

【0078】

本開示の追加的な実施形態は、基板を処理する方法を対象とする。基板６０が、ガス分配アセンブリ１２０の隣のサセプタアセンブリ１４０に配置されている。ガス分配アセンブリ１２０は、本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリを含む。ガスが、ハウジング３１０のガス入口３１５を通って、ＲＦホット電極３２０とリターン電極３３０との間の間隙３４０に流し込まれる。ＲＦホット電極３２０は、間隙３４０においてプラズマを形成するために、内周端３２３から測定されたＲＦホット電極３２０の長さＬの２５％の範囲内に配置されたＲＦ供給部３８０を通じて、稼働させられる。プラズマがハウジング３１０の前面３１２から流れ出て、基板６０がこのプラズマに暴露される。

【0079】

内径に向かってＲＦ供給部を稼働させることで、ＩＤからＯＤに向かうプラズマフラックスの増大がもたらされる。しかしながら、ウエハＯＤ最後の２５～３０ｍｍにおいて低下（より少量のイオンフラックス）があり、このことが、処理性能に不利な影響を与えることが分かっている。従って、本開示の１つ以上の実施形態は、有利に、プラズマフラックスの均一性を上げるための装置及び方法を提供する。

【0080】

図１４Ａ及び図１４Ｂはそれぞれ、本開示の１つ以上の実施形態に係るプラズマ源アセンブリ３００の断面図及び底面図を示している。プラズマ源アセンブリ３００は、ＲＦホット電極３２０及びリターン電極３３０を含んでいる。図示される実施形態では、リターン電極３３０は、プラズマ源アセンブリ３００のハウジングである。ＲＦホット電極は、誘電体３７０によってリターン電極３３０から隔離されている。同軸供給ラインの内側導体３８４が、外径端３２５に対して相対的に、内径端３２３の近傍でＲＦホット電極３２０に接続している。

【0081】

図示される実施形態では、クラッド３６０が、ＲＦホット電極３２０の下方端３２９及び側方端３２８の周りを包んでいる。内径端３２３から外径端３２５へとＲＦホット電極３２０の長さに沿って、クラッド３６０が、ＲＦホット電極３２０と他の構成要素との間に直接的なラインが僅かにも存在しないように、ＲＦホット電極３２０を隣接する構成要素から遮蔽している。

【0082】

外側クラッド３６１が、当該外側クラッド３６１がリターン電極３３０と間隙３４０との間に存在するように、リターン電極３３０上に配置されている。図示するように、外側クラッド３６１は、リターン電極のスパッタリングを防止するために、リターン電極３３０の前部の周りを包みうる。

【0083】

低い電界がＩＤの近傍に現れ高い電界がＯＤの近傍に現れることを観察してきた。電界は、ＯＤの近傍で飽和状態になる。ＩＤの近傍での電源接続のための電力分散の結果として、プラズマ密度及びイオンフラックスが線形的に増大しない。さらに、電力が、より大きな容積室に亘って分散されて、ウエハＯＤの近傍のプラズマ密度がより低くなり、イオンフラックスがより少量になる。このことによって、処理性能に不利な影響を与える端面での低下（ｅｄｇｅ ｒｏｌｌ ｏｆｆ）が引き起こされる。従って、本開示の幾つかの実施形態は、有利に、成形されたＲＦホット電極を利用することでＯＤの近傍での電極への電力分散を向上させるための装置を提供する。

【0084】

図１５は、Ｕ字状のＲＦホット電極３３０を備えたプラズマ源アセンブリ３００の一実施形チアの底面を示している。電力分散の均一性が上がることで、プラズマ密度が上がり、ＯＤ近傍でウエハへのイオンフラックスが増大し、ＩＤからＯＤへとより均一になる。図１５では、ＲＦホット電極３２０は、ＲＦホット電極３２０の主要部に対して或る一定の角度で外側クラッド３６１に向かって延在する脚部４２１を有している。図示される実施形態において、電極３２０の脚部４２１は、外側クラッド３６１に接触している。幾つかの実施形態では、外側クラッド３６１から脚部４２１を隔てる空間又は別の材料が存在する。クラッド３６０は、ＲＦホット電極３２０のスパッタリングを防止するために、脚部４２１が間隙３４０への視線方向から遮蔽されるように、ＲＦホット電極３２０の形状を辿っている。ＩＤ及びＯＤにおける脚部４２１は、長さ及び幅が同じであるものとして示されている。しかしながら、当業者は、ＩＤにおける脚部４２１の長さがＯＤにおける脚部４２１の長さと異なりうることが分かるであろう。

【0085】

幾つかの実施形態では、クラッド３６０又は外側クラッド３６１は石英を含む。クラッド３６０又は外側クラッド３６１の厚さは、約０．２５ｍｍから約２．５ｍｍの範囲内、又は約０．５ｍｍから約２．０ｍｍの範囲内、又は約０．７５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲内にありうる。

【0086】

図１６に図示される実施形態は、ＲＦホット電極３２０の脚部４２１の近傍の三角形部４２２を含んでいる。三角形部４２２は、ＲＦホット電極３２０のＯＤ端部に存在する。しかしながら、三角形部は、電極のＩＤ端部上にも存在しうる。三角形部４２２の近傍のクラッド３６０は、脚部４２１の近傍又は電極の中央の近傍のクラッドと厚さが同じでありうる。幾つかの実施形態では、三角形部４２２の近傍のクラッド３６０は、電極の中央の近傍又は脚部４２１の近傍のクラッドよりも薄い。図示される実施形態では、電極の主要部分に対して角度が約４５度の三角形部４２２が示されているが、上記角度は異なりうると理解されたい。更に、三角形部は非線形的でありうると理解されたい。例えば、三角形部４２２は、電極の主要部分を脚部に接続する湾曲した外見を有しうる。

【0087】

幾つかの実施形態では、堆積が少ない場合に、電力分散プロファイルが、電力供給される電極（ＲＦホット電極３２０）とグランド（リターン電極３３０）との間のＲＦ結合を増大させることで改善されうる。幾つかの実施形態では、堆積が大きい場合に、電力分散プロファイルが、電力供給される電極とグランドとの間のＲＦ結合を低減することで改善されうる。ＲＦ結合は、様々な技法により変更可能であり、即ち、ＲＦホット電極３２０とクラッド３６０との間の間隔を変更すること、リターン電極３３０と外側クラッド３６１との間隔を変更すること、クラッド３６０の厚さを変更すること、及び／又は、外側クラッド３６１の厚さを変更することにより変更可能であるが、これらに限定されない。

【0088】

図１７Ａ及び図１７Ｂは、ＲＦホット電極３２０又はリターン電極３３０からの、クラッド３６０又は外側クラッド３６１との間隔が変更される実施形態を図示している。図１７Ａでは、ＲＦホット電極３２０とクラッド３６０との間の間隙４４０が変更されている。図示される実施形態では、間隙４４０が、ＲＦホット電極３３０の長さの中央で最も大きく、間隙４４０は、電極のＩＤ及びＯＤの近傍へと狭まって又は細くなって消える。幾つかの実施形態では、間隙４４０は、ＩＤからＯＤへと電極の長さに亘って対称的ではない。間隙４４０の大きさを増大させることによって、クラッド３６０の有効な誘電率を変更し又は変えることが可能である。

【0089】

図１７Ｂでは、リターン電極３３０と外側クラッド３６１との間の間隙４５０が変更されている。図示される実施形態では、間隙４５０は、間隙３４０の長さの中央で最も大きく、間隙４５０は、間隙３４０のＩＤ及びＯＤの近傍へと狭まり又は細くなって消える。幾つかの実施形態では、間隙４５０は、間隙３４０の長さに亘って対称的ではない。間隙４４０は、間隙３４０に対して相対的に測定される。というのは、リターン電極３３０が非常に大きく、間隙３４０及びＲＦホット電極３２０に対して非対称的でありうるからである。

【0090】

間隙４４０又は間隙４５０は、任意の適切な形状及び大きさでありうる。幾つかの実施形態では、間隙４４０又は間隙４５０は、間隙３４０の長さに沿って最も幅が広い点で約０．７５ｍｍ以下である。幾つかの実施形態では、間隙４４０又は間隙４５０は、約０．９ｍｍ以下、約０．８ｍｍ以下、約０．７ｍｍ以下、約０．６ｍｍ以下、又は約０．５ｍｍでありうる。間隙４４０又は間隙４５０が大きすぎる場合には、プラズマが間隙４４０又は間隙４５０内で形成するであろう。

【0091】

図１８Ａ及び図１８Ｂは、クラッド３６０外側クラッド３６１の厚さが間隙３４０の長さに沿って変わり又は可変である本開示の実施形態を示している。図１８Ａでは、クラッド３６０が、間隙３４０の中央の近傍でより厚い。間隙３４０の中央の近傍でのＲＦホット電極３２０の厚さは、より薄いものとして示されている。しかしながら、当業者は、ＲＦホット電極３２０の厚さが、間隙３４０の長さに亘って均一な状態でありえ、クラッド３６０の厚さが変わることが分かるであろう。図１８Ｂでは、外側クラッド３６１は、間隙３４０の中央の近傍でより厚い。

【0092】

図１９Ａ及び図１９Ｂは、クラッド３６０又は外側クラッド３６１の誘電率が間隙３４０の長さに沿って変わり又は可変である本開示の実施形態を示している。誘電率は、クラッドの長さに亘る材料の組成を変えることで、又は、クラッドの長さに亘る材料の何らか特性（例えば密度）を変えることで、変えられ又は変更されうる。図１９Ａでは、クラッド３６０は、間隙３４０の中央領域のクラッド４６０とは異なっている。図１９Ｂでは、外側クラッド３６１は、間隙３４０の中央領域における外側クラッド４６１とは異なっている。示される実施形は、２つの材料を有する。しかしながら当業者は、間隙３４０の長さに亘ってクラッド３６０又は外側クラッド３６１の特性の動的な変化が存在しうることを認識するであろう。

【0093】

図示される実施形態は、間隙３４０の中央で、材料の特性（例えば、誘電率、間隔、又は幅）を変える。しかしながら、これは単に可能な一構成を例示したものであり、変更の位置が変わりうることが分かるであろう。

【0094】

本開示の追加の実施形態は、複数の基板を処理する方法を対象とする。複数の基板が、処理チャンバ内の基板支持体にロードされる。複数の基板のそれぞれがガス分配アセンブリを通り、基板上に膜を堆積するために、基板支持体が回転させられる。容量結合されたプラズマ源に隣接するプラズマ領域に基板を移動させるように、基板支持体が回転させられ、プラズマ領域内で実質的に均一なプラズマが生成される。このことが、所定の厚さの膜が形成されるまで繰り返される。

【0095】

カルーセルの回転は、連続的であるか、又は非連続的でありうる。連続処理においては、ウエハは、注入器の各々に順に曝露されるように常に回転している。非連続処理においては、ウエハは、注入領域に移動してから停止し、次に、注入器間の領域に移動してから停止しうる。例えば、カルーセルは、ウエハが注入器間領域から注入器を越えて移動し（又は、注入器に隣接して停止し）、そして次の注入器間領域へと移動し、そこでカルーセルが再度休止しうるように、回転することが可能である。注入器間で休止することにより、各層の堆積と堆積との間に、追加の処理（例えば、プラズマへの曝露）を行うための時間が設けられうる。

【0096】

プラズマの周波数は、使用されている特定の反応性種に従って調整されうる。適切な周波数は、限定されないが、４００ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、及び１００ＭＨｚを含む。

【0097】

１つ以上の実施形態によれば、基板は、層の形成に先立って及び／又は層の形成の後で処理が施される。上記処理は、同じチャンバ内、又は、１つ以上の別個の処理チャンバ内で実施することが可能である。幾つかの実施形態では、基板が、第１のチャンバから、更なる処理のために別個の第２のチャンバに移動させられる。基板は、第１のチャンバから別個の処理チャンバへと直接的に移動させることが可能であり、又は、第１のチャンバから１つ以上の移送チャンバへと移動させ、次いで別個の処理チャンバへと移動させることが可能である。従って、処理装置は、移送ステーションに通じている複数のチャンバを備えうる。この種の装置は「クラスタツール（ｃｌｕｓｔｅｒ ｔｏｏｌ）」又は「クラスタシステム（ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ｓｙｓｔｅｍ）」等と称されうる。

【0098】

クラスタツールは概して、基板の中心検出及び配向、ガス抜き、アニール処理、堆積、及び／又はエッチングを含む様々な機能を実行する、複数のチャンバを備えたモジュールシステムである。１つ以上の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバ及び中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、処理チャンバとロードロックチャンバの間で基板を往復搬送することが可能なロボットを収容しうる。移送チャンバは典型的に、真空条件で維持されており、基板を、１のチャンバから、他のチャンバ及び／又はクラスタツールの前端に配置されたロードロックチャンバへと往復搬送するための中間ステージを提供する。本開示のために適合されうる二つのよく知られたクラスタツールが、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）及びＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、両方とも、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）から入手可能である。しかしながら、チャンバの実際の配置及び組合せは、本明細書に記載のプロセスの特定のステップを実施するために変更されうる。利用可能な他の処理チャンバには、限定されないが、周期的層堆積（ＣＬＤ：ｃｙｃｌｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学気相堆積（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、エッチング、予洗浄、化学洗浄、ＲＴＰといった熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、及び他の基板処理が含まれる。クラスタツール上のチャンバ内でプロセスを実行することにより、その次の膜を堆積させる前に酸化することなく、空気中の不純物による基板の表面汚染を回避することが可能である。

【0099】

１つ以上の実施形態によれば、基板は、継続的に真空条件又は「ロードロック」条件の下にあり、１のチャンバから次のチャンバへと移動するときに周囲空気に曝露されない。従って、移送チャンバは、真空下にあり、真空圧力下で「ポンプダウン」される。処理チャンバ又は移送チャンバ内に不活性ガスが存在してよい。幾つかの実施形態では、基板の表面上に層を形成した後、反応物の一部又は全部を除去するために、不活性ガスがパージガスとして使用される。１つ以上の実施形態によれば、パージガスが堆積チャンバの出口で噴射され、反応物質が、堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は追加の処理チャンバに移動することが防止される。このようにして、不活性ガスの流れが、チャンバの出口でカーテンを形成する。

【0100】

処理中に、基板は加熱又は冷却されうる。このような加熱又は冷却は、限定されないが、基板支持体（例えば、サセプタ）の温度を変化させることと、加熱又は冷却されたガスを基板表面に流すこととを含む任意の適切な手段によって達成することが可能である。幾つかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を導電的に変化させるよう制御することが可能なヒータ／クーラを含む。１つ以上の実施形態において、基板温度を局所的に変えるために、利用されるガス（反応性ガス又は不活性ガス）が加熱又は冷却される。幾つか実施形態では、ヒータ／クーラが、基板温度を対流によって変えるために、チャンバ内部で基板表面に隣接するように配置される。

【0101】

基板はまた、処理中に静止状態であり又は回転させられうる。回転する基板は、連続的に、又は非連続に段階的に、回転しうる。例えば、処理全体を通して基板を回転させてもよく、又は、様々な反応性ガス又はパージガスへの曝露の合間に基板を少しずつ回転させてもよい。処理中に基板を（連続的にまたは段階的に）回転させることは、例えば、ガス流形状の局所的な変動の影響を最小限に抑えることで、より均一な堆積またはエッチングの生成を支援しうる。

【0102】

以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18A】

【図18B】

【図19A】

【図19B】