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(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】2022-06-27
(45)【発行日】2022-07-05
(54)【発明の名称】半導体プロセス及び機器向けの磁気誘導プラズマ源
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20220628BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20220628BHJP
C23C 16/50 20060101ALI20220628BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 L
H05H1/46 R
H01L21/302 101B
C23C16/50
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020545182
(86)(22)【出願日】2019-02-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-06-24
(86)【国際出願番号】 US2019019873
(87)【国際公開番号】W WO2019169016
(87)【国際公開日】2019-09-06
【審査請求日】2020-10-21
(31)【優先権主張番号】15/909,812
(32)【優先日】2018-03-01
(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】チョ， デスン
(72)【発明者】
【氏名】チョン， スンウク
(72)【発明者】
【氏名】キム， ジョンフン
(72)【発明者】
【氏名】小林 理
(72)【発明者】
【氏名】シャッツ， ケネス ディー．
(72)【発明者】
【氏名】パク， スナム
(72)【発明者】
【氏名】ルボミルスキー， ドミトリー
【審査官】後藤 大思
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５３７４４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００６２２８５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１２－５０６６２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０４５６７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁気誘導プラズマシステムであって、
複数の第１のセクションと複数の第２のセクションとを含む第１のプラズマ源であって、前記第１のプラズマ源の内側で生成されたプラズマ生成物の少なくとも一部分が、前記第１のプラズマ源の内側の前記複数の第１のセクションのうちの少なくとも１つと前記複数の第２のセクションのうちの少なくとも１つを通って循環するように、互いに流体連結されており、前記複数の第２のセクションのそれぞれが、誘電材料を含み、前記複数の第１のセクションが、前記複数の第２のセクションによって、少なくとも部分的に互いから電気的に絶縁されるように、前記複数の第１のセクションと前記複数の第２のセクションが、交互様式で配置されている、第１のプラズマ源と、
複数の第１の磁気要素であって、それぞれが、閉ループを規定し、前記複数の第２のセクションのうちの１つの周りに配置されている、複数の第１の磁気要素とを備え、
前記第１のプラズマ源が、第１の環形状を規定し、前記第１の環形状が、第１の環延伸部と前記第１の環延伸部に垂直な第１の環軸とを有し、前記複数の第１のセクションのそれぞれが、前記第１の環軸に平行な第１の寸法を含み、前記複数の第２のセクションのそれぞれが、前記第１の環軸に平行な第２の寸法を含み、前記複数の第２のセクションが複数の環状凹部を画定するように前記第１の寸法が前記第２の寸法より大きく、前記磁気誘導プラズマシステムが前記磁気誘導プラズマシステムの上流に配置されたガス入口アセンブリを有する半導体処理チャンバに統合可能であるように前記複数の環状凹部のそれぞれが、前記複数の第１の磁気要素のうちの１つを受け入れるように構成され、前記複数の第１のセクションが、前記ガス入口アセンブリの平面を支持するように構成され、前記複数の環状凹部は、前記複数の第１の磁気要素を、前記ガス入口アセンブリの前記平面に接触することなく前記ガス入口アセンブリの前記平面の下に配置することを可能にするように構成される、磁気誘導プラズマシステム。
【請求項2】
前記複数の第１のセクションのそれぞれが、第１の開口部と第２の開口部を備え、前記複数の第１のセクションのそれぞれ及び対応する前記第１の開口部と前記第２の開口部が、前記第１の環軸に平行な流路を画定し、
前記複数の第１のセクションのそれぞれの前記第１の開口が、対応する前記第１のセクション内に前駆体を受け入れ、前記プラズマ生成物を前記第１のプラズマ源の中に生成するように構成され、前記複数の第１のセクションのそれぞれの前記第２の開口は、生成された前記プラズマ生成物が対応する前記第１のセクションから流れるようにアクセスを提供する、請求項１に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項3】
前記磁気誘導プラズマシステムが、前記半導体処理チャンバの中に統合され、前記第１の環軸に沿って前記半導体処理チャンバの金属構成要素の間に配置されたときに、前記複数の第１のセクションが互いから電気的に絶縁されるように、前記複数の第１のセクションのうちの１つの第１のセクションの上縁にそれぞれが位置した複数の第１の誘電体リング部材と前記複数の第１のセクションのうちの１つの第１のセクションの下縁にそれぞれが位置した複数の第２の誘電体リング部材とを更に備える、請求項１に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項4】
前記半導体処理チャンバが、ガス供給アセンブリをさらに備え、前記ガス供給アセンブリが、前記磁気誘導プラズマシステムの下流に配置され、前記複数の第１の誘電体リング部材が、第１の平面的な支持面を画定し、前記ガス入口アセンブリの前記平面を支持するように構成され、前記複数の第２の誘電体リング部材が、第２の平面的な支持面を画定し、前記ガス供給アセンブリの平面によって支持されるように構成されている、請求項３に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項5】
前記複数の第２のセクションのそれぞれが、各第２のセクションの両側において形成され且つ各第２のセクションを２つの隣接する第１のセクションに連結するように構成された、一対のフランジを備える、請求項１に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項6】
前記複数の第１のセクションのそれぞれが、前記第１の環延伸部に沿った第１の延伸長さを含み、前記複数の第２のセクションのそれぞれが、前記第１の環延伸部に沿った第２の延伸長さを含み、前記第１のプラズマ源の内側のプラズマ生成物の少なくとも一部分の循環が促進されるように、前記第１の延伸長さの前記第２の延伸長さに対する比が、約１０：１と約２：１の間である、請求項１に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項7】
第２の環形状を規定する第２のプラズマ源であって、前記第２の環形状が、第２の環延伸部と前記第２の環延伸部に垂直な第２の環軸とを有し、前記第２の環軸が、前記第１の環軸と整列し、前記第２のプラズマ源が、前記第１のプラズマ源から径方向内向きに配置され、第３のセクションと第４のセクションを備え、前記第３のセクション又は前記第４のセクションのうちの少なくとも一方が、誘電材料を含む、第２のプラズマ源、及び閉ループを規定し、前記第３のセクション又は前記第４のセクションのうちの少なくとも一方の周りに配置された、少なくとも１つの第２の磁気要素を更に備える、請求項１に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項8】
前記複数の第１の磁気要素のそれぞれによって生成された電場と、前記少なくとも１つの第２の磁気要素によって生成された電場と、の間の干渉が、低減されるように、前記少なくとも１つの第２の磁気要素が、前記複数の第１の磁気要素のそれぞれの方位角とは異なる方位角において配置されている、請求項７に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項9】
前記第１のプラズマ源を出る前記プラズマ生成物が、基板の第１の領域の上に拡散し、前記第１の領域が、実質的に円環形状を規定し、前記第２のプラズマ源を出る前記プラズマ生成物が、前記基板の第２の領域の上に拡散し、前記第２の領域が、実質的に円形状を規定し、前記第１の領域と前記第２の領域が重なり合うように、前記第１のプラズマ源と前記第２のプラズマ源が構成される、請求項７に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項10】
複数の電気的に接続された第１のコイルであって、それぞれが、前記複数の第１の磁気要素のそれぞれの少なくとも一部分の周りに形成された、複数の電気的に接続された第１のコイル、及び前記少なくとも１つの第２の磁気要素のうちの少なくとも一部分の周りに形成された第２のコイルを更に備え、前記磁気誘導プラズマシステムが、LLC共振ハーフブリッジ回路によって駆動され、
前記LLC共振ハーフブリッジ回路が、第１の電流を、前記LLC共振ハーフブリッジ回路が第２の電流を前記第２のコイルに供給するように構成されるところの周波数に一致する周波数において、前記複数の電気的に接続された第１のコイルに供給するように構成されている、請求項７に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項11】
前記LLC共振ハーフブリッジ回路が、約１００kHzと約２０MHzの間の周波数において、前記第１の電流と前記第２の電流を供給するように構成されている、請求項１０に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項12】
前記LLC共振ハーフブリッジ回路が、第１の電力を前記複数の電気的に接続された第１のコイルに供給し、第２の電力を前記第２のコイルに供給するように構成され、前記第１の電力が前記第２の電力より大きい、請求項１０に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項13】
前記LLC共振ハーフブリッジ回路が、約１００Wと約１，０００Wの間の範囲内の第１の電力を、前記複数の電気的に接続された第１のコイルに供給し、約１００Wと約１，０００Wの間の範囲内の第２の電力を、前記第２のコイルに供給するように構成されている、請求項１０に記載の磁気誘導プラズマシステム。
【請求項14】
請求項１に記載の磁気誘導プラズマシステムを備えた、半導体処理チャンバ。
【請求項15】
前記磁気誘導プラズマシステムが、第２の環形状を有し、前記第１のプラズマ源と同軸に整列された第２のプラズマ源であって、前記第１のプラズマ源から径方向内向きに配置され、前記第２の環形状の第２の環状凹部を画定する、第２のプラズマ源、及び
閉ループを形成し、前記第２のプラズマ源の一部分の周りに配置された、第２の磁気要素であって、少なくとも一部分が、前記第２の環状凹部内に受け入れられる、第２の磁気要素を更に備える、請求項１４に記載の半導体処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、2018年3月1日に出願された米国仮特許出願第15／909,812号の利益を主張し、当該仮特許出願は、あらゆる目的のためにその全体が、参照によって本明細書に組み込まれている。
[0001] 本出願は、2018年3月1日に出願された米国仮特許出願第15／909,812号の利益を主張し、当該仮特許出願は、あらゆる目的のためにその全体が、参照によって本明細書に組み込まれている。
【0002】
[0002] 本技術は、半導体プロセス及び機器に関する。より具体的には、本技術は、半導体プロセス及び機器向けの磁気誘導プラズマ源に関する。
【背景技術】
【0003】
[0003] 集積回路は、基板表面上に複雑なパターンの材料層を形成するプロセスによって可能となる。基板上にパターン形成された材料を作るには、露出した材料を取り除くための制御された方法が必要である。化学エッチングは、様々な目的に使用されており、それには、フォトレジスト内のパターンを下層の中へ転写すること、層を薄くすること、又は表面上に既に存在する特徴の横寸法を細くすることが含まれる。ある材料を別の材料よりも速くエッチングして、例えばパターン転写プロセスを容易にするエッチングプロセスを有することが望ましいことが多い。そのようなエッチングプロセスは、第１の材料に対して選択的であると言われる。材料、回路、及びプロセスに多様性があるために、様々な材料に対する選択性を有するエッチングプロセスが開発されてきた。
【0004】
[0004] エッチング処理は、処理で使用される材料に応じて、湿式又は乾式と呼ばれてよい。湿式HFエッチングは、他の誘電体及び材料よりも酸化ケイ素を優先的に除去する。しかし、湿式プロセスは、幾つかの制約されたトレンチに浸透することが困難であり、また時には残りの材料を変形させる可能性がある。基板処理領域内に形成された局所プラズマ内に生成されたドライエッチングは、より制約されたトレンチに浸透することができ、繊細な残りの構造の変形を抑えることができる。しかし、局部プラズマは、それらが放電するときに電気アークの生成を通じて基板を損傷する可能性がある。
【0005】
[0005] したがって、高品質デバイス及び構造体の製造に使用することができる、改善されたシステム及び方法が必要とされている。これらの必要性及びその他の必要性は、本技術によって対処される。
【発明の概要】
【0006】
[0006] プラズマ生成物を生成するための例示的なシステムは、磁気誘導プラズマシステムを含んでよい。磁気誘導プラズマシステムは、第１のプラズマ源を含んでよい。第１のプラズマ源は、１以上の第１のセクションと１以上の第２のセクションを含んでよい。１以上の第１のセクションと１以上の第２のセクションは、第１のプラズマ源の内側で生成されたプラズマ生成物の少なくとも一部分が、１以上の第１のセクションのうちの少なくとも１つを通って循環し得るように、互いと流体連結してよい。第１のプラズマ源の内側で生成されたプラズマ生成物の少なくとも一部分は、第１のプラズマ源の内側の１以上の第２のセクションのうちの少なくとも１つを通って循環してもよい。１以上の第２のセクションのそれぞれは、誘電材料を含んでよい。１以上の第１のセクションと１以上の第２のセクションは、１以上の第１のセクションが、１以上の第２のセクションによって少なくとも部分的に互いから電気的に絶縁され得るように、交互様式で配置されてよい。
【0007】
[0007] ある実施形態では、磁気プラズマ誘導システムが、１以上の第１の磁気要素を更に含んでよい。１以上の第１の磁気要素のそれぞれは、閉ループを規定してよく、１以上の第２のセクションのうちの１つの周りに配置されてよい。第１のプラズマ源は、第１の環形状を規定してよい。第１の環形状は、第１の環延伸部及び第１の環延伸部に垂直な第１の環軸を含んでよい。１以上の第１のセクションのそれぞれは、第１の環軸に平行な第１の寸法を含んでよい。１以上の第２のセクションのそれぞれは、第１の環軸に平行な第２の寸法を含んでよい。第１の寸法は、１以上の第２のセクションが１以上の凹部を画定し得るように、第２の寸法より大きくてよい。１以上の凹部のそれぞれは、１以上の第１の磁気要素のうちの１つの少なくとも一部分を受け入れるように構成されてよい。
【0008】
[0008] ある実施形態では、１以上の第１のセクションのそれぞれが、第１の開口部及び第２の開口部を含んでよい。１以上の第１のセクションのそれぞれ、及び対応する第１の開口部と第２の開口部は、第１の環軸に平行な流路を画定してよい。それによって、第１のプラズマ源の内側でプラズマ生成物を生成するための前駆体が、第１の開口部を通して各第１のセクションの中に流されてよく、生成されたプラズマ生成物の少なくとも一部分が、第２の開口部を通して各第１のセクションから流し出されてよい。
【0009】
[0009] ある実施形態では、磁気誘導プラズマシステムが、１以上の第１の誘電体リング部材及び１以上の第２の誘電体リング部材を更に含んでよい。１以上の第１の誘電体リング部材は、第１の開口部の上方に配置されてよく、１以上の第２の誘電体リング部材は、第２の開口部の下方に配置されてよい。それによって、１以上の第１のセクションは、磁気誘導プラズマシステムが、半導体処理チャンバの中に統合され、第１の環軸に沿って半導体処理チャンバの金属構成要素の間に配置され得るときに、互いから電気的に絶縁されてよい。
【0010】
[0010] ある実施形態では、半導体処理チャンバが、ガス入口アセンブリ及びガス供給アセンブリを含んでよい。ガス入口アセンブリは、磁気誘導プラズマシステムの上流に配置されてよい。ガス供給アセンブリは、磁気誘導プラズマシステムの下流に配置されてよい。１以上の第１の誘電体リング部材は、第１の平面的な支持面を画定してよく、ガス入口アセンブリを支持するように構成されてよい。１以上の第２の誘電体リング部材は、第２の平面的な支持面を画定してよく、ガス供給アセンブリによって支持されるように構成されてよい。
【0011】
[0011] ある実施形態では、１以上の第１のセクションのそれぞれが、円弧管状本体を含んでよい。ある実施形態では、１以上の第２のセクションのそれぞれが、各第２のセクションの両端において形成された一対のフランジを含んでよく、各第２のセクションを２つの隣接する第１のセクションと連結するように構成されてよい。ある実施形態では、１以上の第１のセクションのそれぞれが、第１の環延伸部に沿った第１の延伸長さを含んでよい。１以上の第２のセクションのそれぞれは、第１の環延伸部に沿った第２の延伸長さを含んでよい。第１の延伸長さの第２の延伸長さに対する比は、第１のプラズマ源の内側のプラズマ生成物のうちの少なくとも一部分の循環が促進され得るように、約１０：１と約２：１の間であってよい。
【0012】
[0012] ある実施形態では、磁気誘導プラズマシステムが、第２のプラズマ源を更に含んでよい。第２のプラズマ源は、第２の環形状を規定してよい。第２の環形状は、第２の環延伸部及び第２の環延伸部に垂直な第２の環軸を含んでよい。第２の環軸は、第１の環軸と整列してよい。第２のプラズマ源は、第１のプラズマ源から径方向内向きに配置されてよい。第２のプラズマ源は、第３のセクション及び第４のセクションを含んでよい。第３のセクション又は第４のセクションの少なくとも一方は、誘電材料を含んでよい。第２のプラズマ源は、少なくとも１つの第２の磁気要素を更に含んでよい。少なくとも１つの第２の磁気要素は、閉ループを規定してよく、第３のセクション又は第４のセクションの少なくとも一方の周りに配置されてよい。ある実施形態では、少なくとも１つの第２の磁気要素が、１以上の第１の磁気要素のそれぞれの方位角とは異なる方位角において配置されてよい。それによって、１以上の第１の磁気要素のそれぞれによって生成された電場と、少なくとも１つの第２の磁気要素によって生成された電場と、の間の干渉が低減され得る。
【0013】
[0013] ある実施形態では、第１のプラズマ源と第２のプラズマ源が、第１のプラズマ源を出るプラズマ生成物が、基板の第１の領域の上に拡散し、第２のプラズマ源を出るプラズマ生成物が、基板の第２の領域の上に拡散し得るように構成されてよい。第１の領域は、実質的に円環形状を規定してよい。第２の領域は、実質的に円形状を規定してよい。第１の領域と第２の領域は、重なり合ってよい。
【0014】
[0014] ある実施形態では、磁気誘導プラズマシステムが、１以上の電気的に接続された第１のコイルと第２のコイルを更に含んでよい。１以上の電気的に接続された第１のコイルのそれぞれは、１以上の第１の磁気要素のそれぞれの少なくとも一部分の周りに形成されてよい。第２のコイルは、少なくとも１つの第２の磁気要素の少なくとも一部分の周りに形成されてよい。磁気誘導プラズマシステムは、LLC共振ハーフブリッジ回路によって駆動されてよい。LLC共振ハーフブリッジ回路は、第１の電流を第１の周波数で１以上の電気的に接続された第１のコイルに供給するように構成されてよい。LLC共振ハーフブリッジ回路は、第２の電流を第２の周波数で第２のコイルに供給するように構成されてよい。第１の周波数は、第２の周波数に一致してよい。ある実施形態では、LLC共振ハーフブリッジ回路が、第１の電流と第２の電流を、約１００kHzと約２０MHzの間の周波数で供給するように構成されてよい。ある実施形態では、LLC共振ハーフブリッジ回路が、第１の電力を１以上の電気的に接続された第１のコイルに供給し、第２の電力を第２のコイルに供給するように構成されてよい。第１の電力は、第２の電力より大きくてよい。
【0015】
[0015] 本技術は、プラズマ生成物を生成する方法も含んでよい。該方法は、前駆体をプラズマ源の中に流すことを含んでよい。該方法は、前駆体からプラズマを生成して、プラズマ生成物を生成することを更に含んでよい。プラズマ源は、第１の環形状を規定してよい。第１の環形状は、第１の環延伸部及び第１の環延伸部に垂直な第１の環軸を含んでよい。プラズマ源は、１以上の第１のセクションと１以上の第２のセクションを含んでよい。１以上の第１のセクションと１以上の第２のセクションは、プラズマ生成物の第１の部分が、プラズマ源の内側の第１の環延伸部に実質的に沿って、１以上の第１のセクションのうちの少なくとも１つを通って循環し得るように、互いと流体連結してよい。プラズマ生成物の第１の部分は、プラズマ源の内側の第１の環延伸部に実質的に沿って、１以上の第２のセクションのうちの少なくとも１つを通って更に循環してよい。１以上の第２のセクションのそれぞれは、誘電材料を含んでよい。１以上の第１のセクションと１以上の第２のセクションは、１以上の第１のセクションが、１以上の第２のセクションによって少なくとも部分的に互いから電気的に絶縁され得るように、交互様式で配置されてよい。
【0016】
[0016] ある実施形態では、プラズマ源が、１以上の第１の磁気要素を更に含んでよい。１以上の第１の磁気要素のそれぞれは、閉ループを規定してよく、１以上の第２のセクションのうちの１つの周りに配置されてよい。１以上の第１のセクションのそれぞれは、第１の環軸に平行な第１の寸法を含んでよい。１以上の第２のセクションのそれぞれは、第１の環軸に平行な第２の寸法を含んでよい。第１の寸法は、１以上の第２のセクションが１以上の凹部を画定し得るように、第２の寸法より大きくてよい。１以上の凹部のそれぞれは、１以上の第１の磁気要素のうちの１つの少なくとも一部分を受け入れるように構成されてよい。
【0017】
[0017] ある実施形態では、プラズマ生成物を生成するための方法が、プラズマ源内の圧力を、約１mTorrと約５００Torrの間に維持することを更に含んでよい。ある実施形態では、プラズマ源が、１以上の電気的に接続されたコイルを更に含んでよい。１以上の電気的に接続されたコイルのそれぞれは、１以上の第１の磁気要素のそれぞれの少なくとも一部分の周りに形成されてよい。ある実施形態では、方法が、電流を約１００kHzと約２０MHzの間の周波数でLLC共振ハーフブリッジ回路によって１以上の電気的に接続されたコイルに供給することを更に含んでよい。ある実施形態では、方法が、プラズマ源の内側で前駆体から生成物を生成するために、約１００Wと約１，０００Wの間の電力をLLC共振ハーフブリッジ回路によって１以上の電気的に接続されたコイルに供給することを更に含んでよい。
【0018】
[0018] 本技術は、磁気誘導プラズマシステムを含む半導体処理チャンバも含んでよい。磁気誘導プラズマシステムは、第１の環形状を有する第１のプラズマ源を含んでよい。第１のプラズマ源は、第１の環形状の第１の環状凹部を画定してよい。磁気誘導プラズマシステムは、第１の磁気要素を更に含んでよい。第１の磁気要素は、閉ループを形成してよく、第１のプラズマ源の一部分の周りに配置されてよい。第１の磁気要素の少なくとも一部分は、第１の環状凹部内に受け入れられてよい。ある実施形態では、第１のプラズマ源が、第１のプラズマ源の内側に、前駆体からプラズマ生成物を生成するための前駆体向けの第１の入口を含んでよい。第１のプラズマ源は、生成されたプラズマ生成物向けの第１の出口を更に含んでよい。第１の入口、第１の出口、及び第１のプラズマ源は、第１の環形状の径方向に沿って測定された共通の幅寸法を含んでよい。
【0019】
[0019] ある実施形態では、磁気誘導プラズマシステムが、第２の環形状を有する第２のプラズマ源を更に含んでよい。第２のプラズマ源と第１のプラズマ源は、共通の環軸を有してよい。第２のプラズマ源は、第１のプラズマ源から径方向内向きに配置されてよい。第２のプラズマ源は、第２の環形状の第２の環状凹部を画定してよい。磁気誘導プラズマシステムは、第２の磁気要素を更に含んでよい。第２の磁気要素は、閉ループを形成してよく、第２のプラズマ源の一部分の周りに配置されてよい。第２の磁気要素の少なくとも一部分は、第２の環状凹部内に受け入れられてよい。第２のプラズマ源は、第２のプラズマ源の内側で前駆体からプラズマ生成物を生成するための前駆体向けの第２の入口、及び生成されたプラズマ生成物向けの第２の出口を含んでよい。第２の入口、第２の出口、及び第２のプラズマ源は、第２の環形状の径方向に沿って測定された共通の幅寸法を有してよい。第１の磁気要素は、第１の方位角において配置されてよい。第２の磁気要素は、第２の方位角において配置されてよい。第１の方位角は、第２の方位角とは異なってよい。
【0020】
[0020] 上記技術は、従来のシステム及び技法よりも多数の利点を提供することができる。例えば、本明細書で説明される磁気誘導プラズマシステムは、低い駆動力を可能にし、高い電力伝達効率（high power transfer efficiency）を生み出すことができる。更に、駆動力、周波数、及び電流は、生成されるプラズマの組成及び特性の調節を可能とするために、完全に調整可能であってよい。更に、磁気誘導プラズマシステムは、数十mTorrから数百Torrまでの範囲内の広い動作圧力でプラズマを生成するように動作することができる。これらの実施形態及びその他の実施形態は、その多くの利点や特徴と共に、後述の記載及び添付の図面により詳細に説明されている。
【0021】
[0021] 開示された技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによって更に理解を深めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】[0022] 本技術の実施形態による、例示的な処理システムの一実施形態の上面図を示す。
【図2A】[0023] 本技術の実施形態による、例示的な処理チャンバの概略断面図を示す。
【図3】[0025] 本技術の実施形態による、例示的なシャワーヘッド構成の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0023】
[0031] 幾つかの図面は、概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺通りであると明記されていない限り、縮尺通りであるとみなしてはならないと理解するべきである。更に、概略図として、図面は、理解を助けるために提供されており、現実的な描写に比べて全ての態様又は情報を含まない場合があり、例示を目的として強調された素材を含むことがある。
【0024】
[0032] 添付の図面では、類似の構成要素及び／又は特徴が、同じ参照符号を有し得る。更に、同じ種類の様々な構成要素は、類似の構成要素間を区別する文字により、参照符号に従って区別することができる。本明細書において第１の参照符号のみが使用される場合、その記載は、文字に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちの何れにも適用可能である。
【0025】
[0033] 従来のプラズマ生成システムは、通常、フルブリッジ回路駆動方式を利用し得る。それは、駆動回路内での電力損失により大量の電力を消費し、動作させることが非常の高価であり得る。更に、フルブリッジ回路によって駆動される従来のプラズマ生成システムは、概して、プラズマを生成し維持するために１０，０００W以上の高い電力を必要とし得る。
【0026】
[0034] 本明細書で説明される磁気誘導プラズマシステムの様々な実施形態は、特に構成されたLLC共振ハーフブリッジ回路駆動方式を利用し得る。LLC共振ハーフブリッジ回路は、概して、従来のプラズマ生成用フルブリッジ回路と比較して、より信頼可能であり費用効果に優れているだろう。LLC共振ハーフブリッジ回路は、フルブリッジ回路駆動方式を使用する従来のプラズマ生成システムと比較して、より高い電力伝達効率を生み出すこともできる。フルブリッジ回路駆動方式を使用する従来のプラズマ生成システムでは、駆動回路でのエネルギー損失が重大であり得る。本明細書で説明される磁気誘導プラズマシステムは、LLC共振ハーフブリッジ回路駆動方式が、前駆体ガスの同程度の解離を生み出しながら、プラズマを点火及び／又は維持するためのかなり低い電力を必要とし得るという前提で、電源からプラズマへのより大きなエネルギー伝達効率を生み出し得る。更に、本明細書で説明される磁気誘導プラズマシステムは、０Wから約１，０００W以上までの電力調整を可能にし得る。出力を調整することによって、前駆体ガスの解離速度が、プラズマ生成物の所望の組成を獲得するように調節され得る。本明細書で説明される磁気誘導プラズマシステムは、数十kHZから数十MHz以上までの範囲内の広い動作周波数、数十mTorrから数百Torr以上までの範囲内の広い動作圧力を更に可能にし得る。それらの条件の下では、安定したプラズマが生成され、維持され得る。
【0027】
[0035] 図１は、実施形態による、堆積チャンバ、エッチングチャンバ、ベーキングチャンバ、及び硬化チャンバの処理システム１００の一実施形態の上面図を示している。図面では、一対のFOUP（前面開口型統一ポッド）１０２により様々なサイズの基板が供給され、基板は、ロボットアーム１０４によって受け取られ、タンデムセクション１０９ａ～ｃ内に位置決めされた、基板処理チャンバ１０８ａ～ｆのうちの１つの中に配置される前に、低圧保持エリア１０６の中に置かれる。第２のロボットアーム１１０を使用して、保持エリア１０６から基板処理チャンバ１０８ａ～ｆまで基板ウエハを搬送し、基板処理チャンバ１０８ａ～ｆから保持領域１０６まで戻すことができる。各基板処理チャンバ１０８ａ～ｆは、周期的層堆積（CLD）、原子層堆積（ALD）、化学気相堆積（CVD）、物理的気相堆積（PVD）、エッチング、予洗浄、ガス抜き、方向付け、及び他の基板処理に加えて、本明細書に記載された乾式エッチングプロセスを含む数々の基板処理動作を実施するために装備され得る。
【0028】
[0036] 基板処理チャンバ１０８ａ～ｆは、基板ウエハ上で誘電膜又は金属膜を堆積、アニール、硬化、及び／又はエッチングするために、１以上のシステム構成要素を含み得る。一構成では、２対の処理チャンバ（例えば、１０８ｃ～ｄ及び１０８ｅ～ｆ）が、基板上に材料を堆積するために使用されてもよく、第３の対の処理チャンバ（例えば、１０８ａ～ｂ）が、堆積された材料をエッチングするために使用されてもよい。別の構成において、３対全てのチャンバ（例えば、１０８ａ～ｆ）が、基板上の誘電体膜又は金属膜をエッチングするように構成されてもよい。記載された処理の１以上のうちのいずれかを、種々の実施形態に示した製造システムから分離された１以上のチャンバ内で実行することができる。システム１００において、誘電膜用の堆積チャンバ、エッチングチャンバ、アニールチャンバ、及び硬化チャンバの更なる構成が検討されていることを理解されたい。
【0029】
[0037] 図２Ａは、処理チャンバ内で仕切られたプラズマ生成領域を有する例示的な処理チャンバシステム200の断面図を示している。膜（例えば、窒化チタン、窒化タンタル、タングステン、銅、コバルト、シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、オキシ窒化シリコン、オキシ炭化シリコン等）のエッチングをする間、処理ガスがガス注入口アセンブリ２０５を通って第１のプラズマ領域２１５内に流れることができる。遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１が任意選択的にシステム内に含まれ、第１のガスを処理することある。その後、ガスは、ガス注入口アセンブリ２０５を通って移動する。流入口アセンブリ２０５は、２つ以上の異なるガス供給チャネルを含むことができ、第２のチャネル（図示せず）は、含まれる場合、ＲＰＳ２０１を迂回し得る。
【0030】
[0038] 冷却板２０３、面板２１７、イオンサプレッサ２２３、シャワーヘッド２２５、及び基板２５５が上部に配置された基板支持体２６５が、図示されており、それぞれは実施形態に従って含まれ得る。ペデスタル２６５は、基板の温度を制御するために熱交換流体が通過して流れる熱交換チャネルを有してよい。熱交換チャネルは、処理動作中に基板又はウエハを加熱及び／又は冷却するように操作されてよい。ペデスタル２６５のウエハ支持プラッタは、アルミニウム、セラミック、又はこれらの組み合わせを含んでよく、更に、組込型抵抗加熱要素を用いて、比較的高温（例えば、摂氏約１００度以下から摂氏約６００度以上まで）を実現するために抵抗加熱され得る。
【0031】
[0039] 面板２１７は、最上部が狭く、底部に向けて拡張して広くなっているピラミッド形、円錐形、又は同様の別の構造であってよい。更に、面板２１７は、図示したように平坦であってよく、処理ガスを分配するために使用される複数の貫通チャネルを含んでよい。プラズマ生成ガス及び／又はプラズマ励起種は、ＲＰＳ２０１の使用に応じて、図２Ｂに示す面板２１７の複数の孔を通過し、第１のプラズマ領域２１５の中へより均一に供給され得る。
【0032】
[0040] 例示的な構成には、ガス注入口アセンブリ２０５が、面板２１７によって第１のプラズマ領域２１５から仕切られたガス供給領域２５８に開かれていることにより、ガス／種が、面板２１７内の孔を通って、第１のプラズマ領域２１５へ流れ込むことが含まれ得る。第１のプラズマ領域２１５から、供給領域２５８、ガス注入口アセンブリ２０５、及び流体供給システム２１０へのプラズマの大量逆流を防止するために、構造的及び動作的特徴が選択され得る。面板２１７（又はチャンバの導電性上部）とシャワーヘッド２２５は、それらの特徴の間に位置付けられた絶縁リング２２０を有するように示されており、それにより、シャワーヘッド２２５及び／又はイオンサプレッサ２２３に対して面板２１７にAC電位が印加されることが可能となる。絶縁リング２２０を、面板２１７とシャワーヘッド２２５及び／又はイオンサプレッサ２２３との間に位置決めすることができ、それにより、第１のプラズマ領域内で容量結合プラズマ（CCP）を生成することが可能となる。更に、バッフル（図示せず）が、第１のプラズマ領域２１５内に位置付けられてよく、又はさもなければガス注入口アセンブリ２０５に連結されてよく、ガス注入口アセンブリ２０５を通る領域の中への流体の流れに影響を与えることができる。
【0033】
[0041] イオンサプレッサ２２３は、構造体にわたって複数の開孔を画定する板又はその他の形状を含み得る。これらの孔は、非荷電中性種又はラジカル種が、イオンサプレッサ２２３を通過し、サプレッサとシャワーヘッドとの間の活性化されたガス供給領域の中に入ることを可能にしながら、第１のプラズマ領域２１５から出るイオン帯電種の移動を抑制するように構成されている。実施形態では、イオンサプレッサ２２３が、様々な開孔形状を有する孔開き板を備えてよい。これらの非荷電種には、開孔を通して反応性がより低いキャリアガスと共に搬送される非常に反応性の高い種が含まれ得る。上述したように、孔を通るイオン種の移動を減らすことができ、ある事例では、完全に抑えることができる。イオンサプレッサ２２３を通過するイオン種の量を制御することにより、有利なことに、下位のウエハ基板と接触させられる混合ガスに対する制御を向上させることができ、それにより、混合ガスの堆積特性及び／又はエッチング特性の制御を向上させることができる。例えば、混合ガスのイオン濃度における調整により、そのエッチング選択性（例えば、SiNx：SiOxエッチング比、Si：SiOxエッチング比など）を大幅に変更することができる。堆積が行われる代替的な実施形態では、誘電材料向けの共形～流動可能スタイルの堆積のバランスをシフトすることもできる。
【0034】
[0042] イオンサプレッサ２２３内の複数の開孔は、イオンサプレッサ２２３を通る活性ガス（すなわち、イオン種、ラジカル種、及び／又は中性種）の通過を制御するように構成されてよい。例えば、イオンサプレッサ２２３を通過する活性ガス内のイオン帯電種の流量を低減させるように、孔のアスペクト比（すなわち、孔の長さに対する直径）及び／又は孔の形状寸法を制御することができる。イオンサプレッサ２２３内の孔は、プラズマ励起領域２１５に対面するテーパ部と、シャワーヘッド２２５に対面する円筒部とを含んでよい。円筒部は、シャワーヘッド２２５へと通過するイオン種の流量を制御するように形作られ寸法決定されてよい。イオンサプレッサ２２３を通るイオン種の流量を制御するための追加手段として、調整可能な電気的バイアスをイオンサプレッサ２２３に印加してもよい。
【0035】
[0043] イオンサプレッサ２２３は、プラズマ生成領域から基板まで移動するイオン帯電種の量を減らすか、又はなくすように機能することができる。非荷電中性種及びラジカル種は、未だ、イオンサプレッサ内の開口部を通過して、基板と反応することができる。実施形態では、基板を取り囲んだ反応領域内のイオン帯電種の完全な除去が、実行されない場合があることに留意されたい。特定の事例では、イオン種が、エッチング及び／又は堆積プロセスを実行するために、基板に到達することが意図されている。これらの事例では、イオンサプレッサが、処理を支援する程度に、反応領域内のイオン種の濃度を制御する助けとなり得る。
【0036】
[0044] シャワーヘッド２２５は、イオンサプレッサ２２３との組み合わせにより、未だ、励起種がチャンバプラズマ領域２１５から基板処理領域２３３の中へ移動することを可能にしながら、第１のプラズマ領域２１５内に存在するプラズマが、基板処理領域２３３内のガスを直接的に励起することを回避するのを可能にする。このようにして、チャンバは、エッチングされている基板２５５にプラズマが接触することを防止するように構成され得る。これにより、有利なことに、基板上にパターニングされた様々な複雑な構造及び膜が保護される。これらの複雑な構造及び膜は、生成されたプラズマが直接接触すると、損傷、位置ずれ、又はさもなければ歪みが生じ得る。更に、プラズマが基板に接触するか、又は基板レベルに接近することが許容された場合、酸化物種がエッチングを行う速度が上昇し得る。したがって、材料の露出領域が酸化物である場合、プラズマを基板から遠隔位置に留めることにより、この材料をさらに保護することができる。
【0037】
[0045] 処理システムは、処理チャンバに電気的に接続された電源２４０を更に含み得る。電源２４０は、第１のプラズマ領域２１５又は処理領域２３３内でプラズマを生成するために、面板２１７、イオンサプレッサ２２３、シャワーヘッド２２５、及び／又はペデスタル２６５に電力を供給する。電源は、実行されるプロセスに応じて、チャンバに調整可能な量の電力を供給するように構成され得る。このような構成により、調整可能なプラズマが、実行されているプロセスにおいて使用されることが可能となり得る。しばしば、オン又はオフ機能が提示される遠隔プラズマユニットとは異なり、調整可能なプラズマは、特定の量の電力をプラズマ領域２１５に供給するように構成され得る。この結果、特定のプラズマ特性の発達を可能にすることができ、それにより、特定のやり方で前駆体を解離して、これらの前駆体によって生成されるエッチングプロファイルを強化することができる。
【0038】
[0046] プラズマは、シャワーヘッド２２５の上方のチャンバプラズマ領域２１５、又はシャワーヘッド２２５の下方の基板処理領域２３３の何れかにおいて点火することができる。例えば、フッ素含有前駆体又はその他の前駆体の流入からラジカル前駆体を生成するために、プラズマがチャンバプラズマ領域２１５の中に存在し得る。通常は高周波（RF）範囲内のAC電圧が、面板２１７などの処理チャンバの導電性上部とシャワーヘッド２２５及び／又はイオンサプレッサ２２３との間に印加されてよく、堆積中にチャンバプラズマ領域２１５内でプラズマが点火される。RF電源は、１３．５６MHzの高RF周波数を発生させてよく、単独で又は１３．５６MHzの周波数との組み合わせで他の周波数を発生させることもできる。
【0039】
[0047] 図２Ｂは、面板２１７を通した処理ガスの分配に影響を与える特徴の詳細図２５３を示している。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、面板２１７、冷却板２０３、及びガス注入口アセンブリ２０５が、交差することにより、ガス供給領域２５８が画定される。ガス供給領域２５８の中には、ガス注入口２０５から処理ガスが供給され得る。ガスは、ガス供給領域２５８に充満して、面板２１７内の開孔２５９を通って、第１のプラズマ領域２１５まで流れることができる。開孔２５９は、流れを実質的に一方向へ導くように構成され得る。それにより、処理ガスは、処理領域２３３の中へ流れ得るが、面板２１７を横断した後で、ガス供給領域２５８内に逆流することは、部分的又は完全に防止され得る。
【0040】
[0048] 処理チャンバセクション200で使用されるシャワーヘッド２２５などのガス分配アセンブリは、デュアルチャネルシャワーヘッド（DCSH）と称されてよく、図３に記載された実施形態で更に詳しく説明される。デュアルチャネルシャワーヘッドは、処理領域２３３の外側でエッチング液の分離を可能にして、処理領域の中へ送る前に、チャンバ構成要素及び相互との限られた相互作用をもたらす、エッチング処理を提供することができる。
【0041】
[0049] シャワーヘッド２２５は、上側板２１４と下側板２１６とを含み得る。板を互いに連結させて、板間の容積２１８を画定することができる。板を連結することにより、上側板と下側板を通る第１の流体チャネル２１９と、下側板２１６を通る第２の流体チャネル２２１とを設けることができる。形成されたチャネルは、第２の流体チャネル２２１のみを介して、下側板２１６を通して容積２１８からの流体アクセスをもたらすように構成されてよく、第１の流体チャネル２１９は、（２つの）板の間の容積２１８と第２の流体チャネル２２１とから流体的に分離され得る。容積２１８は、ガス分配アセンブリ２２５の側部を通して流体的にアクセス可能であり得る。
【0042】
[0050] 図３は、実施形態による、処理チャンバと共に使用するためのシャワーヘッド３２５の底面図である。シャワーヘッド３２５は、図２Ａに示されたシャワーヘッド２２５に相当し得る。第１の流体チャネル２１９のビューを示す貫通孔３６５は、シャワーヘッド２２５を通る前駆体の流れを制御して、その流れに影響を与えるために、複数の形状及び構成を有し得る。第２の流体チャネル２２１のビューを示す小さな孔３７５は、シャワーヘッドの表面上に、貫通孔３６５の間でさえも実質的に均等に分布する。他の構成に比べて、これらの小さな孔３７５は、前駆体がシャワーヘッドから流出する際に、より均一な混合をもたらす助けとなり得る。
【0043】
[0051] 図４Ａ～図４Ｃは、上述された処理チャンバ２００内で使用され又は処理チャンバ２００内に統合され得る、磁気誘導プラズマシステム４００の一実施形態の概略上面図を示している。図４Ａは、プラズマが生成され又は点火され得る前の磁気誘導プラズマシステム４００を示し、図４Ｂは、プラズマ点火中の磁気誘導プラズマシステム４００を示し、図４Ｃは、プラズマが磁気誘導プラズマシステム４００によって維持され得るときの、磁気誘導プラズマシステム４００を示している。図４Ａを参照すると、磁気誘導プラズマシステム４００は、円環状断面によって特徴付けられるプラズマ源又は放電管４１０、及びプラズマ源４１０の周りに配置された１以上の磁気要素４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄを含んでよい。プラズマ源４１０は、円環形状によって特徴付けられてよく、環形状の中心において環軸１（図４Ａでは点で示されている）を有し、且つ、図４Ａで示されている平面に垂直に延在する実質的に環形状によって特徴付けられてよい。図４Ａで更に示されているように、説明を容易にするための更なる有用な参照符号は、環軸１に垂直で、プラズマ源４１０の中心軸から径方向外向きに延在する方向を示す径方向２、及び環軸１の周りの回転方向を示す方位方向３を含んでよい。環延伸部又は環方向４は、プラズマ源４１０の延伸部又は方向として規定されてよい。それ（環延伸部又は環方向４）に沿って、プラズマ電流が、プラズマ源４１０の内側に生成されてよい（以下でより詳細に説明されることとなるように）。
【0044】
[0052] 示されているように、図４Ｄ～図４Ｆは、それぞれ、プラズマ点火の前、プラズマ点火中、及びプラズマ維持中の、磁気要素４２０の側面図を概略的に示している。磁気要素４２０は、それぞれ、閉ループを形成し得る。磁気要素４２０は、プラズマ源４１０の一部分がそこを通って延在し得る、中空の中央部４２２を画定してよい。磁気要素４２０は、閉ループを画定し得る磁気本体４２４を含んでよい。磁気本体４２４は、フェライト又は他の磁化可能な材料から形成されてよい。図４Ｄ～図４Ｆにおいて更に示されているように、磁気誘導プラズマシステム４００は、それぞれの磁気要素４２０の磁気本体４２４の少なくとも一部分の周りに巻かれた（図４Ａ～図４Ｃでは示されていない）コイル４３０を更に含んでよい。電気エネルギーが、プラズマ源４１０の内側にプラズマを生成するために各コイル４３０に供給されてよい。具体的には、コイル４３０に供給される電気エネルギーは、各磁気要素４２０の内側に磁場を生成してよく、それによって、図４Ａ及び図４Ｄで示されているように、電場Ｅを誘導することができる。
【0045】
[0053] プラズマ源４１０は、非導電材料、又は、非限定的に、セラミック、石英、サファイヤなどを含む誘電材料などの、非常に低い又は小さい導電性を有する材料から形成されてよい。ある実施形態では、プラズマ源４１０が、非限定的に、アルミニウム、ステンレス鋼などを含む金属などの、導電材料から形成されてよく、磁気誘導プラズマシステム４００は、プラズマ源４１０の１以上のセクションを形成する１以上の誘電セクション又は誘電ブレーク４４０を更に含んでよい。何れの構成でも、プラズマ源４１０は、閉じた導電体を形成しなくてよく、誘導された電場Ｅは、閾値まで高められて、図４Ｂ及び図４Ｅにおいて示されているように、プラズマ源４１０の中に共供され得るガス又はガス混合物を点火又はイオン化して、プラズマを生成することができる。プラズマが点火され得ると、イオン化された又は帯電したプラズマ生成物の少なくとも一部分が、図４Ｃ及び図４Ｆで示されているように、閉ループ電流４５０を生成するプラズマ源４１０の内側を循環してよい。次いで、コイル４３０及びプラズマ電流４５０は、トランス（transformer）の一次コイルと二次コイルが如何にして動作し得るかに類似したやり方で、動作してよい。電気エネルギーが、コイル４３０に継続的に供給され得る際に、供給された電気エネルギーは、プラズマ電流４５０に伝達されてよく、安定したプラズマが維持されてよい。
【0046】
[0054] 図４Ｄを参照すると、磁気本体４２４は、外面４２６と内面４２８を含んでよく、それらのそれぞれは、正方形状の断面を含んでよい。ある実施形態では、外面４２６と内面４２８が、他の多角形の断面、円形、又は卵型の断面などを含んでよい。円形又は卵型の断面を有する磁気本体４２４は、磁気本体４２４の内側で生成される実質的に全ての磁束を含んでよく、磁束の漏れを制限し又は防止し、それによって、磁気誘導プラズマシステム４００の効率を改善する。一方で、コイル４３０によって生成される磁束は、多角形の断面を有する磁気本体４２４の角部で逃げ又は漏れ得る。にもかかわらず、閉ループを形成する磁気本体４２４は、概して、閉ループを形成しない開いた磁気本体と比較して、磁気誘導プラズマシステム４００により高い効率を提供し得る。というのも、後者では、磁束が、閉ループを形成せず、プラズマを生成するための電場を誘導することなしに逃げる可能性があるからである。
【0047】
[0055] 図４Ａ～図４Ｆでは示されていないが、プラズマ源４１０は、磁気要素４２０のものと同様な又は異なる断面形状を含んでよい。ある実施形態では、プラズマ源４１０が、正方形又は他の多角形の断面を含み得る内面及び外面を含んでよい。ある実施形態では、プラズマ源４１０が、円形又は卵型の断面を含み得る内面及び外面を含んでよく、プラズマ源４１０は、円管として形成されてよい。
【0048】
[0056] 磁気要素４２０は、様々な位置又は方位角で、プラズマ源４１０の周りに配置されてよい。図４Ａ～図４Ｃは、磁気誘導プラズマシステム４００が、４つの磁気要素４２０を含み得ることを示している。磁気誘導プラズマシステム４００は、４つより多い又は少ない磁気要素４２０を含んでよいが、少なくとも１つの磁気要素４２０を含んでよい。磁気要素４２０は、任意の２つの隣の磁気要素４２０の間の方位角が同じになり得るように、互いから等しい距離においてプラズマ源４１０の環延伸部に沿って配置されてよい。例えば、図４Ａ～図４Ｃで示されている実施形態では、磁気誘導プラズマシステム４００が、４つの磁気要素４２０を含んでよく、任意の２つの隣の磁気要素４２０は、互いから約９０度の方位角だけ又はプラズマ源４１０の環延伸部の約四分の一だけ離れて配置されてよい。
【0049】
[0057] 磁気要素４２０の数に応じて、磁気誘導プラズマシステム４００は、９０度より大きい又は小さいかもしれない任意の２つの隣の磁気要素４２０の間の方位角、及びプラズマ源４１０の環延伸部の四分の一より大きい又は小さいかもしれない任意の２つの隣の磁気要素４２０の間の距離を含んでよい。図４Ａ～図４Ｃは、磁気要素４２０が、等しい距離又は等しい方位角において離間してよいことを示しているが、ある実施形態では、磁気要素４２０が、等しくない距離又は等しくない方位角において離間してよい。言い換えると、プラズマ源４１０の環延伸部に沿った２つの隣の磁気要素４２０の間の距離、又は２つの隣の磁気要素４２０の間の方位角は、別の２つの隣の磁気要素４２０の間の距離又は方位角とは異なってよい。しかし、磁気要素４２０を等しい距離又は方位角に配置することは、プラズマ源４１０の内側で生成されるプラズマ生成物の均一性を改善し得る。したがって、ある実施形態では、含まれる磁気要素４２０の数にかからわず、磁気要素は、プラズマ源４１０の周りで等しい距離を空けて配置されてよい。
【0050】
[0058] ただ１つの誘電セクション４４０が、図４Ａ～図４Ｃで示されているが、磁気誘導プラズマシステム４００は、１つより多い誘電セクション４４０を含んでよい。ある実施形態では、磁気誘導プラズマシステム４００が、磁気要素４２０と同じ数の誘電セクション４４０を含んでよい。複数の誘電セクション４４０は、プラズマ源４１０の環延伸部に沿って等しい距離又は等しくない距離で配置されてよい。ある実施形態では、磁気誘導プラズマシステム４００が、磁気要素４２０より多い誘電セクション４４０を含んでよい。図４Ａ～図４Ｃで示されている実施形態では、磁気要素４２０のそれぞれが、誘電セクション４４０から異なる方位角において配置されてよい。ある実施形態では、磁気要素４２０のうちの少なくとも１つが、誘電セクション４４０と同じ方位角に配置され又は整列してよい。磁気誘導プラズマシステム４００が、等しい数の磁気要素４２０と誘電セクション４４０を含み得る実施形態では、各磁気要素４２０は、誘電セクション４４０と整列してよい。
【0051】
[0059] 図５Ａは、上述された処理チャンバ２００内で使用され又は処理チャンバ２００内に統合され得る、磁気誘導プラズマシステム５００の一実施形態の斜視図を概略的に示している。磁気誘導プラズマシステム５００は、実質的に環形状を規定するプラズマ源５１０を含んでよい。図５Ａでは示されていないが、図４Ａで示されているように、環軸、径方向、方位方向、及び環延伸部又は方向を含む同様な参照符号が、図５Ａにおいて示されている実施形態の説明のために使用され得る。径方向に沿って測定された、環延伸部に沿って均一な又は一致した幅寸法、及び環軸に平行に測定された均一で一致した高さ寸法を有する、図４Ａ～図４Ｃで示されているプラズマ源４１０とは異なって、プラズマ源５１０は、環延伸部に沿って変動する幅寸法及び／又は変動する高さ寸法を含んでよい。具体的には、プラズマ源５１０が、金属セクションであり得る又は金属セクションを含み得る１以上の第１のセクション５１５、及び誘電セクション若しくは誘電ブレークであり得る又はそれらを含み得る１以上の第２のセクション５４０を含んでよい。第１のセクション５１５と第２のセクション５４０は、第１のセクション５１５が、第２のセクション５４０によって互いから電気的に孤立又は絶縁され得るように、交互様式で配置されてよい。第１のセクション５１５と第２のセクション５４０は、互いとは異なる幅及び高さ寸法を含んでよい。
【0052】
[0060] 図５Ａで示されているように、第１のセクション５１５は、それぞれ、第１の幅寸法を含んでよく、第２のセクション５４０は、それぞれ、第１の幅寸法より小さくてよい第２の幅寸法を含み得る。第１のセクション５１５は、それぞれ、第１の高さ寸法を更に含んでよく、第２のセクション５４０は、それぞれ、第１の高さ寸法より小さくてよい第２の高さ寸法を更に含み得る。したがって、第２のセクション５４０は、１以上の環状凹部を画定してよく、それらのそれぞれは、図５Ｂで示されているように、磁気要素５２０の少なくとも一部分を内部に受け入れるように構成されてよく、図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ‐５Ｂ線に沿って見られた第２のセクション５４０の断面図を示している。各第２のセクション５４０は、各第２のセクション５４０の両側において（図５Ａで示されている）一対のフランジ５４２ａ、５４２ｂを更に含んでよい。フランジ５４２は、各第２のセクション５４０を２つの隣接する第１のセクション５１５と連結するように構成されてよい。例えば、第１のセクション５１５のそれぞれは、両側において内向きのリップ又はフランジを伴って構成されてよい。第２のセクション５４０のフランジ５４２、及び第１のセクション５１５の内向きのリップ又はフランジは、ボルト、ねじ、糊、接着剤、溶接、ろう付け、及び任意の適切な接合又は連結機構を介して、互いと連結されてよい。
【0053】
[0061] 図５Ａ及び図５Ｂで示されているように、第２のセクション５４０は、それぞれ、円筒本体として形成されてよい。磁気要素５２０も、それぞれ、円筒本体として形成されてよく、それは、第２のセクション５４０と同心に配置されてよい。ある実施形態では、第２のセクション５４０及び／又は磁気要素５２０が、多角形状であり得る断面形状を有するように形成されてよい。上述したように、円形又は卵型に形作られた磁気要素５２０は、磁束の漏れを制限してよく、それによって、磁気誘導プラズマシステム５００の効率を改善する。したがって、磁気要素は、ある実施形態では、楕円形の断面によって特徴付けられてよい。
【0054】
[0062] 図５Ｃは、図５Ａの５Ｃ‐５Ｃ線に沿って見られた第１のセクション５１５の断面図を示している。図５Ｃで示されているように、第１のセクション５１５は、それぞれ、矩形又は正方形の断面を含んでよい。第１のセクション５１５は、それぞれ、第１の壁又は内壁５１２、第２の壁又は外壁５１４、第３の壁又は上壁５１６、及び第４の壁又は下壁５１８を含んでよい。各第１のセクション５１５の幅寸法は、内壁５１２の外面と外壁５１４の外面の間の距離によって規定されてよい。各第１のセクション５１５の高さ寸法は、上壁５１６の外面と下壁５１８の外面の間の距離によって規定されてよい。
【0055】
[0063] ある実施形態では、各第１のセクション５１５の少なくとも高さ寸法が、各磁気要素５２０の外径より大きくなる又はその外径と実質的に同じになるように構成されてよい。それによって、磁気要素５２０が、第２のセクション５４０の周りに配置され、第２のセクション５４０によって画定される環状凹部内に少なくとも部分的に受け入れられ得るときに、磁気要素５２０が、第１のセクション５１５の上壁５１６の上方に延在しない又は下壁５１８の下方に延在しないだろう。この構成では、磁気誘導プラズマシステム５００が、チャンバシステム２００内に統合され得るときに、第１のセクション５１５の上壁５１６と下壁５１８が、他のチャンバ構成要素及び／又は磁気誘導プラズマシステム５００を支持するための支持体又は荷重支持面を提供し得る。一方で、磁気要素５２０は、チャンバシステム２００の隣接した又は近くのチャンバ構成要素に接したり又はそれらのチャンバ構成要素の重量を支えたりしないだろう。更に、磁気要素５２０は、上壁５１６と下壁５１８を越えて延在し得ないので、磁気誘導プラズマシステム５００の最も上の表面プロファイル及び最も下の表面プロファイルは、実質的に上壁１５６と下壁５１８によって画定され得る。上壁１５６と下壁５１８は、それぞれ、実質的に平坦であってよい。このプロファイルは、幾つかの構成要素が、面板２１７、イオンサプレッサ２２３、シャワーヘッド２２５などの、板状構造体又は平面を含み得るという前提で、磁気誘導プラズマシステム５００のチャンバシステム２００との適合性を改善し得る。
【0056】
[0064] 図５Ａでは示されていないが、第１のセクション５１５は、内部でプラズマを生成するべく、１以上の前駆体をプラズマ源５１０の中に導入する又は流すために、上壁５１６内に形成された開口を含んでよい。第１のセクション５１５は、プラズマ源５１０の内側に生成されるプラズマ生成物の少なくとも部分を放出するために、下壁５１８内に形成された開口を更に含んでよい。ある実施形態では、第１のセクション５１５が、上壁５１６と下壁５１８を含まないかもしれない。プラズマ源５１０は、部分的に内壁５１２と外壁５１４によって形成されてよく、部分的にチャンバシステム２００のチャンバ構成要素の隣接する板又は面によって形成されてよい。
【0057】
[0065] 図４Ａ～図４Ｆ及び図５Ａ～図５Ｃで示されている実施形態の説明から見られ得るように、本明細書で使用される環状又は環形状という用語は、環形状の延伸部に沿って均一な又は一致した幅及び／又は高さ寸法を有する輪又は環形状に限定されない。更に、ある実施形態では、環形状が、図４Ａ～図４Ｆで示されている実施形態などの環形状の延伸部に沿って一致した又は同様な断面を含んでよい。一方で、ある実施形態では、環形状が、図５Ａ～図５Ｃで示されている実施形態などの環形状の延伸部に沿って変動する断面を含んでよい。更に、ある実施形態では、環延伸部が、図４Ａで示されている実施形態の環延伸部などの実質的に円形状を規定してよい。一方で、ある実施形態では、環延伸部が、１以上の円弧及び１以上の実質的に直線的なセグメントを含み得る、複数側部形状を規定してよい。例えば、図５Ａ～図５Ｃで示されている実施形態の第１のセクション５１５は、円弧状の延伸部であってよく又はそれを含んでよい。一方で、第２のセクション５４０は、実質的に直線的な延伸部であってよく又はそれを含んでよい。更に、ある実施形態では、プラズマ源が、円弧状のセクションを含まなくてよく、第１及び／又は第２のセクションの両方が、実質的に直線的な延伸部であってよく又はそれを含んでよい。したがって、プラズマ源は、全ての円弧状のセクション、全ての実質的に直線的なセクション、又はそれらの組み合わせを含んでよい。
【0058】
[0066] 図６Ａは、磁気誘導プラズマシステム６１０を含み得る、例示的なプロセスチャンバシステム６００の選択された構成要素を示している。プロセスチャンバシステム６００は、磁気誘導プラズマシステム６１０の上流に配置されたガス入口アセンブリ６０５及び面板６１７、並びに磁気誘導プラズマシステム６１０の下流に配置されたガス供給構成要素６１５を更に含んでよい。プロセスチャンバシステム６００は、図６Ａには示されていないが、図示されている構成要素を組み込むチャンバ内に含まれることが容易に理解され得る、１以上のガス供給構成要素、基板処理領域を画定する様々な構成要素、基板支持体などの、図２Ａを参照しながら説明されたものと同様なガス供給構成要素６１５の下流の更なる構成要素を含んでよい。
【0059】
[0067] 膜エッチング、堆積、及び／又は他の半導体プロセス中に、１以上の前駆体が、ガス入口アセンブリ６０５を通してガス供給領域６５８の中に流されてよい。前駆体は、非限定的に、プロセスガス、処理ガス、キャリアガス、又は半導体処理のための任意の適切なガス若しくはガス混合物を含む、半導体処理に有用であり得る任意のガス又は流体を含んでよい。面板６１７は、ガス供給領域６５８から磁気誘導プラズマシステム６１０の中への前駆体の均一な分散を促進し得る。図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら上述された面板２１７と同様に、面板６１７は、実質的に単一方向のやり方で流れを導くように構成された開口６５９を含んでよい。それによって、前駆体は、磁気誘導プラズマシステム６１０の中に流され得るが、面板６１７を横断した後で、ガス供給領域６５８に逆流することは部分的に又は完全に防止され得る。図６Ａで示されているように、磁気誘導プラズマシステム６１０は、面板６１７の部分又は選択されたエリア若しくは領域だけに整列し得る又は交差し得る１以上の流路６１２を画定してよい。したがって、ある実施形態では、開口６５９が、図６Ａで示されているように、画定された流路６１２に対応する面板６１７の選択されたエリアにおいてのみ形成されてよい。
【0060】
[0068] ある実施形態では、開口６５９が、面板６１７の中央エリア又は実質的に全体の表面エリアにわたり又はその全体を通してなど、選択されたエリアの外側に形成されてよい。前駆体の流れを磁気誘導プラズマシステム６１０の中に導くために、又は磁気誘導プラズマシステム６１０の外側に前駆体が流れることを制限し若しくは防止するために、プロセスチャンバ６００が、任意選択的に中間板６１４を含んでよい。中間板６１４は、選択されたエリアの外側に形成された開口６５９を通って前駆体が流れることを防止し又はブロックするために、面板６１７の下流で面板６１７に当接する関係で配置されてよい。中間板６１４は、前駆体が磁気誘導プラズマシステム６１０の中に流れることを可能にするために、磁気誘導プラズマシステム６１０によって画定された流路６１２の開口部と整列し得る１以上の切り欠き６１６を含んでよい。ある実施形態では、中間板６１４が、構成要素にわたる開口のより均一な分布を規定する面板設計との据え付け作業を容易にし得るが、中間板６１４は、ある実施形態では省略されてよい。
【0061】
[0069] 単一の板が、図６Ａで示されているが、ガス供給構成要素６１５は、磁気誘導プラズマシステム６１０の内側で生成されたプラズマ生成物の下流の基板処理領域の中への供給を制御し得る１以上の板を含んでよい。ある実施形態では、ガス供給構成要素６１５が、図２を参照しながら上述されたイオンサプレッサ２２３と同様なイオンサプレッサを含んでよい。それは、磁気誘導プラズマシステム６１０からの活性化されたガスの通過を制御するように構成されている。活性化されたガスは、イオン、ラジカル、及び／又は中性種を含んでよい。それらは、集合的にプラズマ生成物とも称され得る。イオンサプレッサ２２３と同様に、ガス供給構成要素６１５のイオンサプレッサは、帯電していない中性種又はラジカル種が、イオンサプレッサを通過することを可能にしながら、磁気誘導プラズマシステム６１０からの帯電した粒子又は種の移動を制御又は抑制するための様々な開口形状を有する孔開き板を含んでよい。ある実施形態では、ガス供給構成要素６１５が、図２を参照しながら上述されたガス供給アセンブリ又は二重チャネルシャワーヘッド２２５と同様なガス供給アセンブリ又はシャワーヘッドを更に含んでよい。ガス供給構成要素６１５のシャワーヘッドは、様々な前駆体がシャワーヘッドを出る際に（それらの前駆体を）更に混合することを促進しながら、様々な前駆体が、基板処理領域の中に供給される前に、基板処理領域の外側で分離されることを可能にし得る。
【0062】
[0070] イオンサプレッサとシャワーヘッドの両方が、ガス供給構成要素６１５が含み得る例示的な部品として本明細書で説明されているが、ある実施形態では、ガス供給構成要素６１５が、イオンサプレッサ若しくはシャワーヘッドのうちの一方のみを含んで他方は含まなくてよく、又はイオンサプレッサ又はシャワーヘッドの何れも含まなくてよい。ある実施形態では、ガス供給構成要素６１５が、他の適切な板又はガス供給制御機構を含んでよい。ある実施形態では、ガス供給構成要素６１５が、任意のガス供給制御機構を含まなくてよい。ある実施形態では、プロセスチャンバシステム６００が、ガス供給構成要素６１５を全く含まなくてよい。言い換えると、磁気誘導プラズマシステム６１０の内側で生成されるプラズマは、任意の供給制御又はフィルタリング機構を通過することなしに、基板処理領域の中へ直接的に供給されてよい。
【0063】
[0071] 図６Ｂ及び図６Ｃを参照しながら、磁気誘導プラズマシステム６１０が、より詳細に説明されることとなる。図６Ｂは、磁気誘導プラズマシステム６１０の上面斜視図を示しており、図６Ｃは、図６Ｂの６Ｃ‐６Ｃ線に沿って見られた、磁気誘導プラズマシステム６１０の断面図を示している。図６Ｂ及び図６Ｃでは示されていないが、図４Ａで示されているように、環軸、径方向、方位方向、及び環延伸部又は方向を含む同様な参照符号が、図６Ｂ及び図６Ｃにおいて示されている実施形態の説明のために使用され得る。図６Ｂ及び図６Ｃで示されている実施形態と図４Ａ～図５Ｃで示されている実施形態との間の１つの違いは、磁気誘導プラズマシステム６１０が、２つのプラズマ源、すなわち、第１のプラズマ源６２０と第２のプラズマ源６３０を含み得ることである。ある実施形態では、第１のプラズマ源６２０が、以前に説明された源であってよく、以前に説明された源の特性のうちの何れかを含んでよく、第２のプラズマ源６３０を第１のプラズマ源６２０の内側管状半径内に組み込んでよい。第１のプラズマ源６２０と第２プラズマ源６３０は、共通の中心及び共通の環軸を有する２つの環形状を規定してよい。第２のプラズマ源６３０は、第１のプラズマ源６２０から径方向内向きに配置されてよい。したがって、第１のプラズマ源６２０は、外側プラズマ源６２０とも称されてよく、第２のプラズマ源６３０は、内側プラズマ源６３０とも称されてよい。
【0064】
[0072] 図６Ｂを参照すると、第１のプラズマ源６２０と第２のプラズマ源６３０のそれぞれは、複数のセクションを含んでよい。第１のプラズマ源６２０は、導電セクションであってよく又はそれらを含んでよい、１以上の第１のセクション６２２、及び、誘電セクション又は誘電ブレークであってよく又はそれらを含んでよい、１以上の第２のセクション６２４を含んでよい。それらは、第１のセクション６２２が、第２のセクション６２４によって互いから電気的に孤立又は絶縁され得るように、交互方式で配置されてよい。第１のセクション６２２と第２のセクション６２４は、第１のプラズマ循環チャネルを画定するために、互いと流体連結されてよい。プラズマ生成物のイオン化された又は帯電した種の少なくとも一部分は、第１のプラズマ循環チャネルの内側で循環してよく、第１のプラズマ源６２０の環延伸部に沿って第１のセクション６２２の少なくとも一部分若しくは複数の部分及び／又は第２のセクション６２４の一部分若しくは複数の部分を通過してよい。
【0065】
[0073] 同様に、第２のプラズマ源６３０は、導電セクションであってよく又はそれらを含んでよい、１以上の第３のセクション６３２、及び、誘電セクション又は誘電ブレークであってよく又はそれらを含んでよい、１以上の第４のセクション６３４を含んでよい。それらは、第３のセクション６３２が、第４のセクション６３４によって互いから電気的に孤立又は絶縁され得るように、交互方式で配置されてよい。第３のセクション６３２と第４のセクション６３４は、第２のプラズマ循環チャネルを画定するために、互いと流体連結されてよい。第２のプラズマ源６３０の内側で生成されたプラズマ生成物のイオン化された又は他の帯電した種の少なくとも一部分は、第２のプラズマ源６３０の環延伸部に沿って第３のセクション６３２の少なくとも一部分若しくは複数の部分及び／又は第４のセクション６３４の一部分若しくは複数の部分を通って循環してよい。
【0066】
[0074] 図６Ｂで示されている実施形態では、第１のプラズマ源６２０が、４つの第１のセクション６２２と４つの第２のセクション６２４を含んでよく、第２のプラズマ源６３０は、２つの第３のセクション６３２と２つの第４のセクション６３４を含んでよい。４つの第１のセクション６２２と４つの第２のセクション６２４が、第１のプラズマ源６２０向けに示されたが、第１のプラズマ源６２０は、第１のセクション６２２及び／又は第２のセクション６２４より多い又は少ないものを含んでよい。同様に、２つの第３のセクション６３２と２つの第２のセクション６３４が、第２のプラズマ源６３０向けに示されたが、第２のプラズマ源６３０は、第３のセクション６３２及び／又は第４のセクション６３４より多い又は少ないものを含んでよい。
【0067】
[0075] 第１のプラズマ源６２０の４つの第２のセクション６２４は、第１のプラズマ源６２０の環軸に沿って互いから等しい距離で配置されてよく、約９０度の方位角によって互いから間隔を空けて配置されてよい。第２のプラズマ源６３０の２つの第４のセクション６３４は、第２のプラズマ源６３０の環軸に沿って互いから等しい距離で配置されてよく、約１８０度の方位角によって互いから間隔を空けて配置されてよい。更に、第２のプラズマ源６３０の第４のセクション６３４のそれぞれは、第１のプラズマ源６２０の第２のセクション６２４のそれぞれから異なる方位角で配置されてよい。第２のプラズマ源６３０の第４のセクション６３４は、第１のプラズマ源６２０の２つの近傍の第２のセクション６２４の方位角から（約４５度又は任意の他の適切な角度だけ）異なる方位角で配置されてよい。第１のプラズマ源６２０の第２のセクション６２４と第２のプラズマ源６３０の第４のセクション６３４を異なる方位角で配置することによって、殊に、高い電圧がプラズマ点火期間中に印加され得るときに、第１のプラズマ源６２０の第１のセクション６２２と第２のプラズマ源６３０の第３のセクション６３２との間の干渉又はアーク放電の問題を抑制することができる。
【0068】
[0076] それぞれ、第１のプラズマ源６２０と第２のプラズマ源６３０の環延伸部に沿った各第１のセクション６２２の延伸長さと各第３のセクション６３２の延伸長さは、円弧形状によって特徴付けられ、一方で、各第２のセクション６２４の延伸長さと各第４のセクション６３４の延伸長さは、実質的に直線的であってよい。第１のプラズマ源６２０に関して、各第１のセクション６２２の延伸長さの各第２のセクション６２４の延伸長さに対する比は、１．５：１、２：１、２．５：１、３：１、３．５：１、４：１、４．５：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１、１０：１、又はそれ以上、より大きくて若しくはそれらと実質的に同じであってよい。第２のプラズマ源６３０に関して、各第３のセクション６３２の延伸長さの各第４のセクション６３４の延伸長さに対する比は、１．５：１、２：１、２．５：１、３：１、３．５：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１、１０：１、又はそれ以上、より大きくて若しくはそれらと実質的に同じであってよい。円弧状の第１のセクション６２２の実質的に直線的な第２のセクション６２４に対する延伸長さの比が大きくなると、又は円弧状の第３のセクション６３２の実質的に直線的な第４のセクション６３４に対する延伸長さの比がより大きくなると、プラズマ電流のための第１のプラズマ源６２０と第２のプラズマ源６３０の内側の循環チャネルが、より円に近くなってよく、プラズマ電流の循環を促進し、それらの内部で生成されるプラズマが、より安定的又は均一であってよい。しかし、第２のセクション６２４及び／又は第４のセクション６３４の延伸長さは、第２のセクション６２４と第４のセクション６３４の何れかの側に連結された第１のセクション６２２及び／又は第３のセクション６３２の間の潜在的なアーク故障、又は特にプラズマ点火中に高電圧によって引き起こされ得る他のアーク放電の問題が、制限されるか排除されるように、少なくとも閾値より上に維持されてよい。
【0069】
[0077] 図５Ａ及び図５Ｂで示されているプラズマ源５１０の第２のセクション５４０と同様に、第２のセクション６２４及び／又は第４のセクション６３４のそれぞれは、（図６Ｂ及び図６Ｃでは示されていない）磁気要素の少なくとも一部分を内部に受け入れるための環状凹部を画定してよい。上述のように、環状凹部は、磁気要素が内部に受け入れられ得るときに、磁気要素が、（磁気誘導プラズマシステム６１０が、チャンバシステム６００内に統合され得るときに）上側及び下側チャンバ構成要素と接触し得ないように、構成されてよい。コイルが、各磁気要素の少なくとも一部分の周りに巻かれてよい。第１のプラズマ源６２０と第２のプラズマ源６３０のそれぞれの内側でプラズマを生成するために、電気エネルギーがコイルに供給されてよい。プラズマが、第１のプラズマ源６２０と第２のプラズマ源６３０の内側で生成され得ると、プラズマ生成物のイオン化された又は帯電した種の少なくとも一部分が、第１のプラズマ源６２０と第２のプラズマ源６３０の環延伸部に沿って、誘導された電場の下で第１のプラズマチャネル及び第１のプラズマチャネルの内側で循環してよい。一方で、生成物の中性又はラジカル種は、イオン化された又は帯電した種の一部分と同様に、流路６１２を通って基板処理領域の中に流れてよい。
【0070】
[0078] 図６Ｂを参照し、第１のプラズマ源６２０の第１のセクション６２２と第２のセクション６２４を一実施例として使用して、第１のセクション６２２と第２のセクション６２４の間の連結、及び第３のセクション６３２と第４のセクション６３４の間の連結が、より詳細に説明されることとなる。第２のセクション６２４のそれぞれは、第１のプラズマ源６２０の環延伸部に沿って方向付けられた中空円筒本体６４０、及び中空円筒本体６４０の両側に形成された２つのフランジ６４２ａ、６４２ｂを含んでよい。第１のセクション６２２のそれぞれは、第１のプラズマ源６２０の環軸と平行に延在する円弧管状本体６４４を含んでよい。円弧管状本体６４４は、図６Ａを参照しながら上述された流路６１２のうちの１以上を画定してよい。流路６１２は、実質的に一致した幅寸法を含んでよい。したがって、前駆体が第１のプラズマ源６２０の中に流れるための各第１のセクション６２２の開口部、及び生成されたプラズマ生成物を放出するための各第１のセクション６２２の開口部は、円弧管状本体６４４と実質的に同じ幅寸法を含んでよい。幅寸法は、径方向に沿って測定される。
【0071】
[0079] 第１のセクション６２２は、円弧状の第１の又は内壁６４６、円弧状の第２の又は外壁６４８、及び内壁６４６と外壁６４８の端部を連結する２つの側壁６５０（図６Ｂでは１つのみに符号が付けられている）。内壁６４６、外壁６４８、及び側壁６５０は、共に管状本体６４４を形成してよい。側壁６５０のそれぞれは、そこを通って形成された開口６５２を含んでよく、開口６５２は、隣接する第２のセクション６２４の円筒本体６４０の中空の中央部と整列してよい。それによって、第１のセクション６２２と第２のセクション６２４の間の流体連通が確立されてよい。ある実施形態では、第１のセクション６２２の側壁６５０が、第２のセクション６２４のフランジ６４２との連結用の十分な表面積を提供するために、フランジ付けされた又は外向きにテーパ付けされた部分６５４を含んでよい。第１のセクション６２２の側壁６５０、及び第２のセクション６２４のフランジ６４２は、ボルト、ねじ、糊、接着剤、溶接、ろう付け、及び任意の適切な接合又は連結機構を介して、互いと連結されてよい。ガス漏れを防止するために、各側壁６５０の外面が、Ｏリング又は任意の他の適切な密封要素などの、密封リングを受け入れるための環状凹部６５６（図６Ｃで示されている）を伴って形成されてよい。該密封リングは、フランジ６４２に対して圧されてよく、第１のセクション６２２と第２のセクション６２４が、互いに連結され得るときに、それらの間の密封を生成することができる。
【0072】
[0080] 図６Ｃを参照すると、第１のセクション６２２のそれぞれが、径方向に沿った内壁６４６と外壁６４８の内面の間の距離として規定され得る、内側幅寸法を含んでよい。第２のセクション６２４のそれぞれは、円筒本体６４０の内径として規定され得る、内側寸法を含んでよい。各第１のセクション６２２の内側幅寸法は、各第２のセクション６２４の内側寸法と実質的に同じ又は同様であってよい。それによって、第１のプラズマ源６２０の内側のプラズマ生成物のイオン化された又は帯電した種の流れが、内部で生成されたプラズマを維持することを容易にし得る。第１のセクション６２２のそれぞれは、環軸に平行な第１のセクション６２２の延伸長さとして規定され得る、高さ寸法を含んでよい。各第１のセクション６２２の高さ寸法は、各第１のセクション６２２の内側幅寸法又は各第２のセクション６２４の内径と同様であるか又はそれより大きくてよい。各第１のセクション６２２の高さ寸法の各第１のセクション６２２の内側幅寸法に対する又は各第２のセクション６２４の内径に対する比は、１：１、１．５：１、２：１、２．５：１、３：１、又はそれより上、より大きいか若しくはそれらと実質的に同じであってよい。第２のプラズマ源６３０の第３のセクション６３２のそれぞれは、第１のプラズマ源６２０の第１のセクション６２２のものと同じか又は同様な内側幅寸法及び高さ寸法を伴って形成されてよく、第２のプラズマ源６３０の第４のセクション６３４は、第１のプラズマ源６２０の第２のセクション６２４の内径と同じか又は同様な内径を伴って形成されてよい。したがって、各第３のセクション６３２の高さ寸法は、各第３のセクション６３２の内側幅寸法又は第２のプラズマ源６３０の各第４のセクション６３４の内径と同様であるか又はそれより大きくてよい。各第３のセクション６３２の高さ寸法の各第３のセクション６３２の内側幅寸法に対する又は各第４のセクション６３４の内径に対する比は、１：１、１．５：１、２：１、２．５：１、３：１、又はそれより上、より大きいか若しくはそれらと実質的に同じであってよい。
【0073】
[0081] 各第１のセクション６２２及び／又は第３のセクション６３２の内側幅寸法、したがって、各第２のセクション６２４及び／又は第４のセクション６３４の内径より大きいそれらの高さ寸法を形成することによって、内部に磁気要素を受け入れるための第２のセクション６２４及び／又は第４のセクション６３４の周りの環状凹部が形成されるのみならず、第１のプラズマ源６２０及び第２のプラズマ源６３０の環延長部に沿って、円筒本体６４０並びに第１のセクション６２２及び第３のセクション６３２を通って循環しているプラズマ電流を維持する助けともなり得る。これは、部分的に、電流を駆動する電場のみならずプラズマ電流を、上方の面板６１７から距離を離して維持し得ること、及び下方のガス供給構成要素６１５から距離を離して維持し得ることによるものである。それらのそれぞれは、金属から構築され得るものであり、プラズマ電流又は電場に悪影響を与え得るからである。
【0074】
[0082] ある実施形態では、磁気誘導プラズマシステム６１０が、円弧管状本体６４４の両側の縁（例えば、上と下）に連結された誘電体リング部材６６０ａ、６６０ｂ（図６Ｂ参照）を更に含んでよい。誘電体リング部材６６０ａ、６６０ｂは、磁気誘導プラズマシステム６１０が、チャンバシステム６００に組み込まれ得るときに、磁気誘導プラズマシステム６１０に隣接する他の金属チャンバ構成要素から、第１のセクション６２２と第３のセクション６３２を電気的に孤立させ又は絶縁することができる。誘電体リング部材６６０ａ、６６０ｂは、更に、磁気誘導プラズマシステム６１０が、チャンバシステム６００に組み込まれ得るときであって、チャンバシステム６００の他の金属構成要素と接触し得るときに、互いから第１のセクション６２２を電気的に孤立させ又は絶縁し、互いから第３のセクション６３２を絶縁することを可能にする。円弧管状本体６４４の上部に連結された誘電体リング部材６６０ａは、第１の平面的な支持面を画定してよく、磁気誘導プラズマシステム６１０が、チャンバシステム６００の中に組み込まれ得るときに、第１の平面的な支持面においてガス入口アセンブリ６０５又は面板６１７のうちの少なくとも一方を支持するように構成されてよい。円弧管状本体６４４の下部に連結された誘電体リング部材６６０ｂは、第２の平面的な支持面を画定してよく、磁気誘導プラズマシステム６１０は、第２の平面的な支持面においてガス供給構成要素６１５によって支持されてよい。
【0075】
[0083] 図６Ｂ及び図６Ｃを更に参照すると、第１のプラズマ源６２０は、第１のセクション６２２の外壁６４８において形成された１以上のモニタリング窓又は開口６６２を含んでよい。図示されていないが、第２のプラズマ源６３０も、第３のセクション６３２の壁において形成された１以上のモニタリング窓又は開口を含んでよい。第１のプラズマ源６２０及び第２のプラズマ源６３０の内側で生成されたプラズマの特性をモニタリングするために、光学的な、電気的な、化学的な、又は他の適切なプローブ又はモニタリング機構が、モニタリング窓６６２に接続されてよい。モニタリング機構によって集められたデータを利用して、コイルに供給される電力、電流などを自動的に調整するための閉ループ又はフィードバック制御を設定して、生成されるプラズマ生成物の所望の特性及び／又は組成を有する安定したプラズマを生成することができる。
【0076】
[0084] 図７Ａ～図７Ｃは、本技術の実施形態による、動作中の例示的なプラズマシステムの概略図を示す。図７Ａは、図５を参照しながら上述されたものと同様な磁気誘導プラズマシステム７１０を組み込んだプロセスチャンバシステム７００の上面図を概略的に示している。図７Ｂは、直接プラズマ源として磁気誘導プラズマシステム７１０ｂを組み込んだプロセスチャンバシステム７００ｂの断面図を概略的に示している。図７Ｃは、遠隔プラズマ源として磁気誘導プラズマシステム７１０ｃを組み込んだプロセスチャンバシステム７００ｃの断面図を概略的に示している。
【0077】
[0085] 図７Ｂを参照すると、磁気誘導プラズマシステム７１０ｂは、その範囲内で基板がペデスタル７３０によって支持され得る、基板処理領域７２０の直上方に配置されてよい。１以上の前駆体が、ガス入口アセンブリ７０５を介して、磁気誘導プラズマシステム７１０ｂの中に流されてよい。プラズマを前駆体から生成するために電気エネルギーを磁気誘導プラズマシステム７１０ｂに供給するために、電源７１５が、磁気誘導プラズマシステム７１０ｂに接続されてよい。磁気誘導プラズマシステム７１０ｂは、開いた底部を有するように構成され得るプラズマ源を含んでよい。それによって、イオン、ラジカル、及び／又は中性種は、任意のキャリアガスと共に、処理される基板の上に直接的に流されてよい。磁気誘導プラズマシステム７１０ｂを出るプラズマ生成物は、錐体形状の空間の中に拡散し得る。それによって、プラズマ生成物がペデスタル７３０に到達し得る時間までに、プラズマ生成物は、処理される基板の全体の表面エリアの上に拡散し得る。
【0078】
[0086] 磁気誘導プラズマシステム７１０ｂとペデスタル７３０との間の距離、処理される基板のサイズ、及び他の要因に応じて、磁気誘導プラズマシステム７１０ｂは、適正な幅寸法を有するように構成され得る。それによって、処理される基板をプラズマ生成物で完全にカバーすることが確実となり、プラズマ生成物を生成するための前駆体の無駄は、最小化され得る。上述されたように、幅寸法は、内壁と外壁の内面の間の距離として規定されてよく、図７ＡではＷとして指定されてよい。ある実施形態では、幅寸法が、処理チャンバ７００の半径（図７ＡではＲとして指定されている）の１０％より大きくてよく又はそれと実質的に同じであってよい。ある実施形態では、幅寸法が、処理チャンバ７００の半径Ｒの２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、又はそれより上、より大きくてよく若しくはそれらと実質的に同じであってよい。
【0079】
[0087] 図７Ｃを参照すると、磁気誘導プラズマシステム７１０ｃは、遠隔プラズマ源としてチャンバシステム７００ｃの中に統合されてよい。チャンバシステム７００ｃは、生成されたプラズマ生成物の通過を制御するように構成されたイオンサプレッサ７４０を含んでよい。図２を参照しながら上述されたイオンサプレッサ２２３と同様に、イオンサプレッサ７４０は、帯電していない中性種又はラジカル種が、イオンサプレッサ７４０を通過することを可能にしながら、磁気誘導プラズマシステム７１０ｃからの帯電した粒子又は種の移動を制御又は抑制するための様々な開口形状を有する孔開き板を含んでよい。チャンバシステム７００は、図２を参照しながら上述されたガス供給アセンブリ又は二重チャネルシャワーヘッド２２５と同様なガス供給アセンブリ又はシャワーヘッド７５０を更に含んでよい。シャワーヘッド７５０は、処理領域７２０の中への及び処理される基板の上への中性種又はラジカル種の更なる分散を促進し得る。ある実施形態では、シャワーヘッド７５０が、様々な前駆体がシャワーヘッド７５０を出る際に更に混合することを促進しながら、様々な前駆体が、基板処理領域７２０の中に供給される前に、基板処理領域の外側で分離されることを更に可能にし得る。イオンサプレッサ７４０及び／又はシャワーヘッド７５０が、選択されたプラズマ生成物の処理領域７２０の中及び基板の上への更なる分散を促進し得ることを前提にすると、磁気誘導プラズマシステム７１０ｃは、直接プラズマ源として構成されたときの磁気誘導プラズマシステム７１０ｂの幅寸法と同様又はそれ未満であり得る幅寸法を含んでよい。様々な実施形態では、磁気誘導プラズマシステム７１０ｃの幅寸法が、処理チャンバ７００の半径Ｒの２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、又はそれより上、より大きくてよく若しくはそれらと実質的に同じであってよい。
【0080】
[0088] 図８Ａ～図８Ｃは、本技術の実施形態による、動作中の例示的なプラズマシステムの概略図を示す。図８Ａは、図６を参照しながら上述された磁気誘導プラズマシステム６１０と同様な磁気誘導プラズマシステム８１０を組み込んだプロセスチャンバシステム８００の上面図を概略的に示している。図８Ｂは、直接プラズマ源として磁気誘導プラズマシステム８１０ｂを組み込んだプロセスチャンバシステム８００ｂの断面図を概略的に示している。図８Ｃは、遠隔プラズマ源として磁気誘導プラズマシステム８１０ｃを組み込んだプロセスチャンバシステム８００ｃの断面図を概略的に示している。
【0081】
[0089] プロセスチャンバシステム８００ｂ、８００ｃの構成は、それぞれ、プロセスチャンバシステム７００ｂ、７００ｃのものと同様であり得る。但し、磁気誘導プラズマシステム８１０ｂ、８１０ｃが、それぞれ、２つの環形状プラズマ源、すなわち、内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４を含み得ることを除けばの話である。内側プラズマ源８１２ｂ、８１２ｃによって生成されるプラズマ生成物は、処理される基板の円形中央領域の上に流されてよい。そして、外側プラズマ源８１４ｂ、８１４ｃによって生成されるプラズマ生成物は、中央領域の少なくとも周縁部分を取り囲み且つ重なり合う基板の環状又は外側領域の上に流されてよい。
【0082】
[0090] 内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４から放出されたプラズマ生成物によって基板を完全にカバーすることを確実にするために、内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４の幅寸法は、それぞれ、処理チャンバ８００の半径の約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、又はそれより上、より大きくてよく若しくはそれらと実質的に同じであってよい。図８Ｃの実施形態では、イオンサプレッサ８４０及び／又はシャワーヘッド８５０が、プラズマ生成物の基板の上への更なる分散を促進し得るので、内側プラズマ源８１２ｃと外側プラズマ源８１４ｃの幅寸法は、図８Ｂの実施形態の内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４ｂの幅寸法未満であってよい。プラズマ源８１２、８１４は、プラズマ生成物による基板の完全なカバーを確実にするために、より大きな幅寸法を有するように構成されてよいが、幅寸法は、内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４の内側のプラズマ電流によって生成される磁場の間の干渉が最小化され得るように、特定の値より下に維持されてよい。そのような干渉を更に制限するために、内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４の間で、十分な距離が維持されてもよい。ある実施形態では、内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４が、それぞれ、処理チャンバ８００の半径の約１０％と約３０％の間の幅寸法を有するように構成されてよい。内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４の間の距離は、プラズマ源８１２、８１４の幅寸法の約５０％以上に維持されてよい。内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４は、実質的に同様な幅寸法を有するように図示されているが、内側プラズマ源８１２と外側プラズマ源８１４は、同様ではない又は異なる幅寸法を有してよい。
【0083】
[0091] 上述された磁気誘導プラズマシステムの様々な実施形態は、LLC共振ハーフブリッジ回路駆動方式を利用し得る。従来のプラズマ生成システムは、典型的には、フルブリッジ回路駆動方式を利用し得る。LLC共振ハーフブリッジ回路は、概して、従来のプラズマ生成用フルブリッジ回路と比較して、より信頼可能であり費用効果に優れているだろう。LLC共振ハーフブリッジ回路は、本明細書で説明される磁気誘導プラズマシステムに対して、より高い電力伝達効率を生み出し得る。フルブリッジ回路駆動方式を使用する従来のプラズマ生成システムと比較して、磁気誘導プラズマシステム用のLLC共振ハーフブリッジ回路は、前駆体ガスの同様な解離を生み出しながら、プラズマを点火及び／又は維持するためにかなり低い電力を必要とし得る。例えば、本明細書で説明される磁気誘導プラズマシステムは、約１，０００W、８００W、６００W、４００W、２００W、又はそれより下のプラズマ点火電力を必要としてよく、点火電力の二分の一、三分の一、若しくはそれより下のプラズマ維持電力を必要としてよい。対照的に、フルブリッジ回路駆動方式を利用するプラズマ生成システムは、部分的には駆動回路でのエネルギー損失により、プラズマ点火及び／又は維持のために１０，０００W以上を必要とし得る。
【0084】
[0092] 更に、フルブリッジ回路駆動方式を利用する従来のプラズマ生成システムでは、制限された電力調整のみが可能であり得る。LLC共振ハーフブリッジ回路駆動方式を利用する磁気誘導プラズマシステムは、０Wから約１，０００W以上までの電力調整を可能にし得る。例えば、その電力は、駆動電圧、電流、及び／又は周波数を調整することによって、調節され得る。駆動電圧及び／又は電流を高めることによって、出力を高めることができ、一方で、駆動周波数を低減させることによって、出力を高めることができる。概して、より高い出力は、前駆体ガスのより高い解離速度を生み出すことができる。プラズマ生成物の所望の組成を獲得するために、出力を調整することによって、前駆体ガスの解離速度が調節され得る。
【0085】
[0093] 更に、磁気誘導プラズマシステムが、内側環状プラズマ源及び外側環状プラズマ源を含み得る実施形態では、種々の出力レベルが、内側環状プラズマ源及び外側環状プラズマ源に供給され得る。例えば、約３００Wから約１，０００Wまでなどの比較的高い電力が、外側環状プラズマ源に供給され得る一方で、約１００Wから約６００Wまでなどの比較的低い電力が、内側環状プラズマ源に供給され得る。種々のレベルの電力が、内側及び外側環状プラズマ源に供給され得るが、内側及び外側プラズマ源向けの駆動周波数は、内側及び外側環状プラズマ源内又はその近くで誘導された電場が、互いに相殺され得ないように適合され得る。
【0086】
[0094] 本明細書で説明される磁気誘導プラズマシステムは、約５０kHzから約５００MHzまでの範囲内の広い周波数でプラズマを生成するように動作し得る。しかし、より低い周波数は、より高い電力伝達効率を生み出し得る。というのも、高い周波数は、磁気要素内での電力損失をもたらし得るからである。ある実施形態では、LLC共振ハーフブリッジ回路が、約１００kHzと約２０MHzの間、約２００kHzと約１０MHzの間、約４００kHzと約１MHzの間、又は任意の適切な範囲内の周波数で、複数のコイルに電流を供給してよい。磁気誘導プラズマシステムは、非常に広い圧力範囲内においても動作し得る。環状プラズマ源の内側の動作圧力は、約１mTorrと約５００Torrの間又は更に高い圧力に維持されてよい。前駆体は、プラズマ源の中に様々な流量で流されてよい。それによって、プラズマ源内の圧力は、約１mTorrと約５００Torrの間、又は約１０mTorrと約３００Torrの間、又は約１５mTorrと約２００Torrの間、又は任意の適切な範囲内に維持されてよい。本明細書で説明される磁気誘導プラズマシステムによって、様々な電力レベル、周波数範囲、及び／又は圧力範囲内において、非常に安定したプラズマが、生成され維持されてよい。これは、プラズマが点火され得ると、安定した状態で生成されたプラズマを維持するために、コイル及びプラズマ電流が、トランスの一次コイル及び二次コイルと類似したやり方で動作し得るからである。
【0087】
[0095] 上記の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すために、数々の詳細が提示されてきた。しかし、当業者には、これらの詳細のうちの一部がなくても、或いは、追加の詳細があれば、特定の実施形態を実施することができることは明らかであろう。
【0088】
[0096] 幾つかの実施形態を開示したが、当業者は、実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造物、及び均等物を使用できることを認識されよう。更に、幾つかの周知の処理及び要素は、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために説明されていない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきでない。さらに、方法又は処理は、連続的又は段階的に説明され得るが、工程は、同時に行われてもよく、又は、記載よりも異なる順序で行われてもよいことを理解するべきである。
【0089】
[0097] 値の範囲が提供されている場合、文脈上そうでないと明示されていない限り、当然ながら、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限値の最も小さい単位まで具体的に開示されていると理解される。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意の小さい範囲、そしてその記載範囲のその他の任意の記載された値又は介在する値も含まれる。これら小さい範囲の上限及び下限は、その範囲に個々に含まれ、又はその範囲から除外される場合があり、小さい範囲に限界値の何れかが含まれる、どちらも含まれない、又は両方が含まれる各範囲もまた、記載された範囲における明確に除外される任意の限界値を条件として、この技術範囲に包含される。記載された範囲に一方又は両方の限界値が含まれる場合、これらの含有限界値の何れか又は両方を除外する範囲もまた含まれる。
【0090】
[0098] 本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が他のことを明らかに示していない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「ある前駆体（a precursor）」への言及は、複数のこのような前駆体を含み、「その層（the layer）」への言及は、当業者に知られている１つ又は複数の層及びその均等物への言及を含み、その他の形にも同様のことが当てはまる。
【0091】
[0099] 更に、「備える（comprise(s)）」、「備えている（comprising）」、「含有する（contain(s)）」、「含有している（containing）」、「含む（include(s)）」、及び「含んでいる（including）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を特定することを意図しているが、１以上のその他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又はグループの存在又は追加を除外するものではない。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】