特許 7098654 プラズマ反応器の電極に電力を印加すること

(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】2022-07-01

(45)【発行日】2022-07-11

(54)【発明の名称】プラズマ反応器の電極に電力を印加すること

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20220704BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20220704BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20220704BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20220704BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 M

H05H1/46 L

H01L21/302 101B

H01L21/302 101C

H01L21/31 C

C23C16/509

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019557446

(86)(22)【出願日】2018-04-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-07-16

(86)【国際出願番号】 US2018028936

(87)【国際公開番号】W WO2018200409

(87)【国際公開日】2018-11-01

【審査請求日】2021-04-16

(31)【優先権主張番号】62/489,344

(32)【優先日】2017-04-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/523,759

(32)【優先日】2017-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/523,761

(32)【優先日】2017-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/523,763

(32)【優先日】2017-06-22

(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】コリンズ， ケネス エス．

(72)【発明者】

【氏名】ラーマスワーミ， カーティク

(72)【発明者】

【氏名】クオ， ユエ

(72)【発明者】

【氏名】ラウフ， シャヒッド

(72)【発明者】

【氏名】ベラ， カロル

(72)【発明者】

【氏名】カルドゥッチ， ジェームズ ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ライス， マイケル アール．

【審査官】後藤 大思

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１３３８４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－１２８１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０４９５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０５５６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６１６１４９９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８５７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８４９１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／５０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、
前記プラズマチャンバに処理ガスを供給するガス供給器、
前記チャンバを排気するための前記プラズマチャンバに連結されたポンプ、
加工対象物を保持するための加工対象物支持体、
前記プラズマチャンバの天井と前記加工対象物支持体との間で前記プラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントを備えたチャンバ内電極アセンブリであって、各フィラメントが円筒形状絶縁シェルによって囲まれた導体を含む、チャンバ内電極アセンブリ、及び
第１のＲＦ信号を前記複数のフィラメントの少なくとも一部に印加し、等しい周波数の第２のＲＦ信号を前記複数のフィラメントの少なくとも一部に印加し、前記第１のＲＦ信号と前記第２のＲＦ信号との間の位相オフセットを変調するように構成された、ＲＦ電源を備え、
前記複数のフィラメントが、複数の第１の端部及び複数の第２の端部を有し、各それぞれのフィラメントの第１の端部が、前記それぞれのフィラメントの第２の端部より前記プラズマチャンバの第１の側壁に近く、
前記複数のフィラメントが、第１のフィラメント、複数の中間フィラメント、及び最後のフィラメントを含み、
前記第１のＲＦ信号が前記第１のフィラメントに印加され、前記第２のＲＦ信号が前記最後のフィラメントに印加され、各中間フィラメントが、隣接するフィラメントの第２の端部に電気的に接続された第１の端部、及び別の隣接するフィラメントの第１の端部に電気的に接続された第２の端部を有する、
プラズマ反応器。

【請求項2】

プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、
前記プラズマチャンバに処理ガスを供給するガス供給器、
前記チャンバを排気するための前記プラズマチャンバに連結されたポンプ、
加工対象物を保持するための加工対象物支持体、
前記プラズマチャンバの天井と前記加工対象物支持体との間で前記プラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントを備えたチャンバ内電極アセンブリであって、各フィラメントが円筒形状絶縁シェルによって囲まれた導体を含む、チャンバ内電極アセンブリ、及び
第１のＲＦ信号を前記複数のフィラメントの少なくとも一部に印加し、等しい周波数の第２のＲＦ信号を前記複数のフィラメントの少なくとも一部に印加し、前記第１のＲＦ信号と前記第２のＲＦ信号との間の位相オフセットを変調するように構成された、ＲＦ電源を備え、
前記複数のフィラメントが、複数の第１の端部及び複数の第２の端部を有し、各それぞれのフィラメントの第１の端部が、前記それぞれのフィラメントの第２の端部より前記プラズマチャンバの第１の側壁に近く、
前記複数のフィラメントが、第１の複数のフィラメント、及び前記第１の複数のフィラメントと交互パターンで配置された第２の複数のフィラメントを含み、前記第１のＲＦ信号が、前記第１の複数のフィラメントに印加され、前記第２のＲＦ信号が、前記第２の複数のフィラメントに印加される、
プラズマ反応器。

【請求項3】

前記第１のＲＦ信号が、前記複数のフィラメントの前記第１の端部に印加され、前記第２のＲＦ信号が、前記複数のフィラメントの前記第２の端部に印加される、請求項１又は２に記載のプラズマ反応器。

【請求項4】

前記複数のフィラメントの前記第１の端部が、第１の共通バスに接続されており、前記複数のフィラメントの前記第２の端部が、第２の共通バスに接続されている、請求項３に記載のプラズマ反応器。

【請求項5】

前記加工対象物支持体内に底部電極を更に備える、請求項１又は２に記載のプラズマ反応器。

【請求項6】

前記複数のフィラメントが、第１の複数のフィラメントを備え、前記プラズマ反応器が、前記第１の複数のフィラメントの第１の端部に接続された第１のバスを備える、請求項１又は２に記載のプラズマ反応器。

【請求項7】

前記ＲＦ電源が、経時的に前記導体の電圧の定常波パターンを変動させるように、前記位相オフセットを変調するように構成されている、請求項１又は２に記載のプラズマ反応器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば、半導体ウエハなどの加工対象物上に膜を堆積させ、加工対象物をエッチングし、又は処理するためのプラズマ反応器に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマは、通常、容量結合プラズマ（CCP）源又は誘導結合プラズマ（ICP）源を使用して生成される。基本的なCCP源は、平行板コンデンサに類似した、ガス環境内で小さい距離だけ分離された２つの金属電極を含む。２つの金属電極のうちの一方が、一定の周波数の無線周波数（RF）電源によって駆動されると同時に、他方の電極は、RF接地に接続されており、２つの電極間にRF電界を生成する。生成された電界は、ガス原子をイオン化し、電子を放出する。ガス内の電子は、RF電界によって加速され、直接又は間接に衝突することによってガスをイオン化し、プラズマを生成する。

【0003】

基本的なICP源は、通常、螺旋又はコイル形状の導体を含む。RF電流が導体を通って流れたときに、導体の周りにRF磁界が生成される。RF磁界は、RF電界に付随して生じ、RF電界は、ガス原子をイオン化しプラズマを生成する。

【0004】

集積回路の製造において、様々なプロセスガスのプラズマが広く使用されている。例えば、プラズマは、薄膜堆積、エッチング、及び表面処理において使用することができる。

【0005】

原子層堆積（ALD）は、気相化学プロセスの連続的な使用に基づく、薄膜堆積技法である。あるALDプロセスは、化学反応のために必要な活性化エネルギーを供給するために、プラズマを使用する。プラズマALDプロセスは、プラズマでない（例えば、「熱」）ALDプロセスより低い温度で実行することができる。

【発明の概要】

【0006】

一態様では、プラズマ反応器が、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを供給するガス供給器、チャンバを排気するためのプラズマチャンバに連結されたポンプ、加工対象物を保持するための加工対象物支持体、及びプラズマチャンバの天井と加工対象物支持体との間でプラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントを含むチャンバ内電極アセンブリを含む。各フィラメントは、円筒形状絶縁シェルによって囲まれた導体を含む。複数のフィラメントは、第１の複数のフィラメント、及び第１の複数のフィラメントと交互パターンで配置された第２の複数のフィラメントを含む。RF電源が、第１の複数のフィラメントに第１のRF入力信号を印加するように構成されている。第２の複数のフィラメントは、接地又はRF電源からの第２のRF入力信号に接続されている。

【0007】

実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含み得る。

【0008】

複数のフィラメントは、複数の第１の端部及び複数の第２の端部を有してよい。各それぞれのフィラメントの第１の端部は、それぞれのフィラメントの第２の端部よりプラズマチャンバの第１の側壁に近くてよい。第１の複数のフィラメントの第１の端部は、第１の共通バスに接続されていてよく、第２の複数のフィラメントの第２の端部は、第２の共通バスに接続されていてよい。RF電源は、第１の共通バスと第２の共通バスとの間にRF入力信号を印加するように構成されていてよい。第１の複数のフィラメントの第２の端部は、浮遊していてよく、第２の複数のフィラメントの第１の端部は、浮遊していてよい。第１の複数のフィラメントの第２の端部は、接地されていてよく、第２の複数のフィラメントの第１の端部は、接地されていてよい。第１の複数のフィラメントの第２の端部は、第３の共通バスに接続されていてよく、第２の複数のフィラメントの第１の端部は、第４の共通バスに接続されていてよい。第１の複数のフィラメントの第２の端部は、第２の複数のフィラメントの第１の端部に電気的に接続されていてよい。

【0009】

RF電源は、第１の複数のフィラメントの第１の端部にRF入力信号を印加するように構成されていてよく、第２の複数のフィラメントは接地されていてよい。第２の複数のフィラメントは、第２の複数のフィラメントの第２の端部を介して接地されていてよい。第２の複数のフィラメントの第１の端部は、浮遊していてよい。第２の複数のフィラメントは、第２の複数のフィラメントの第１の端部を介して接地されていてよい。

【0010】

RF電源は、整合ネットワーク及びバラン（balun）を介して、第１の複数のフィラメントと第２の複数のフィラメントにRF電力を差動的に印加するように構成されていてよい。RF電源は、シングルエンド（single-ended）不平衡様態で、第１の複数のフィラメントにRF電力を印加するように構成されていてよい。

【0011】

複数のフィラメントは、複数の同一平面にあるフィラメントを含んでよい。複数の同一平面にあるフィラメントは、直線的なフィラメントを含んでよい。複数の同一平面にあるフィラメントは、プラズマチャンバを通って平行に延在してよい。複数の同一平面にあるフィラメントは、均一に間隔を空けられてよい。

【0012】

第１のRF信号は、第１の共通バスの中心に印加されてよく、第２のRF信号は、第２の共通バスの中心に印加されてよい。第１のRF信号は、第１の共通バスの両側の端部に印加されてよく、第２のRF信号は、第２の共通バスの両側の端部に印加されてよい。

【0013】

第３の共通バスと第４の共通バスの各端部が、接地に接続されていてよい。第３の共通バスと第４の共通バスのそれぞれの中心が、接地に接続されていてよい。第１の複数のフィラメントの第２の端部と第２の複数のフィラメントの第１の端部との間の電気的接続は、チャンバの外側であってよい。

【0014】

別の一態様では、プラズマ反応器が、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを供給するガス供給器、チャンバを排気するためのプラズマチャンバに連結されたポンプ、加工対象物を保持するための加工対象物支持体、プラズマチャンバの天井と加工対象物支持体との間でプラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントを含むチャンバ内電極アセンブリ、及びRF電源を含む。各フィラメントは、円筒形状絶縁シェルによって囲まれた導体を含む。複数のフィラメントは、第１の複数のフィラメント、及び第１の複数のフィラメントと交互パターンで配置された第２の複数のフィラメントを含む。複数のフィラメントは、複数の第１の端部及び複数の第２の端部を有する。各それぞれのフィラメントの第１の端部は、それぞれのフィラメントの第２の端部よりプラズマチャンバの第１の側壁に近い。RF電源は、第１の複数のフィラメントの第１の端部に接続された第１のバス、第２の複数のフィラメントの第１の端部に接続された第２のバス、第１の複数のフィラメントの第２の端部に接続された第３のバス、及び第２の複数のフィラメントの第２の端部に接続された第４のバスを含む。

【0015】

実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含んでよい。

【0016】

RF電源は、第１のバス、第２のバス、第３のバス、及び第４のバスのそれぞれにRF信号を印加するように構成されていてよい。RF電源は、第１のバス、第２のバス、第３のバス、及び第４のバスのそれぞれの両側の端部にRF信号を印加してよい。

【0017】

別の一態様では、プラズマ反応器が、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを供給するガス供給器、チャンバを排気するためのプラズマチャンバに連結されたポンプ、加工対象物を保持するための加工対象物支持体、プラズマチャンバの天井と加工対象物支持体との間でプラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントを含むチャンバ内電極アセンブリであって、各フィラメントが円筒形状絶縁シェルによって囲まれた導体を含み、複数のフィラメントが、第１の複数のフィラメント及び第１の複数のフィラメントと交互パターンで配置された第２の複数のフィラメントを含む、チャンバ内電極アセンブリ、並びに、第１のRF入力信号を第１の複数のフィラメントに印加し、第２のRF入力信号を第２の複数のフィラメントに印加するように構成された、RF電源であって、第１のRF入力信号と第２のRF入力信号が、等しい周波数及び位相オフセットを有する、RF電源を含む。

【0018】

実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含んでよい。位相オフセットは、１８０度であってよい。位相オフセットは、制御可能であってよい。

【0019】

別の一態様では、プラズマ反応器が、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを供給するガス供給器、チャンバを排気するためのプラズマチャンバに連結されたポンプ、加工対象物を保持するための加工対象物支持体、プラズマチャンバの天井と加工対象物支持体との間でプラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントを備えるチャンバ内電極アセンブリ、及びRF電源を含む。各フィラメントは、円筒形状絶縁シェルによって囲まれた導体を含む。複数のフィラメントは、第１の複数のフィラメント、及び第１の複数のフィラメントと交互パターンで配置された第２の複数のフィラメントを含む。複数のフィラメントは、複数の第１の端部及び複数の第２の端部を有する。各それぞれのフィラメントの第１の端部は、それぞれのフィラメントの第２の端部よりプラズマチャンバの第１の側壁に近い。RF電源は、第１の複数のフィラメントの第１の端部に接続された第１のバス、第２の複数のフィラメントの第１の端部に接続された第２のバス、第１の複数のフィラメントの第２の端部に接続された第３のバス、及び第２の複数のフィラメントの第２の端部に接続された第４のバスを含む。

【0020】

別の一態様では、プラズマ反応器が、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを供給するガス供給器、チャンバを排気するためのプラズマチャンバに連結されたポンプ、加工対象物を保持するための加工対象物支持体、プラズマチャンバの天井と加工対象物支持体との間でプラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントを含むチャンバ内電極アセンブリ、及びRF電源を含む。各フィラメントは、円筒形状絶縁シェルによって囲まれた導体を含む。RF電源は、複数のフィラメントの少なくとも一部に第１のRF信号を印加し、複数のフィラメントの少なくとも一部に等しい周波数の第２のRF信号を印加し、第１のRF信号と第２のRF信号との間の位相オフセットを変調するように構成されている。

【0021】

実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含んでよい。

【0022】

複数のフィラメントは、複数の第１の端部及び複数の第２の端部を有してよい。各それぞれのフィラメントの第１の端部は、それぞれのフィラメントの第２の端部よりプラズマチャンバの第１の側壁に近くてよい。第１のRF信号は、複数のフィラメントの第１の端部に印加されてよく、第２のRF信号は、複数のフィラメントの第２の端部に印加されてよい。複数のフィラメントの第１の端部は、第１の共通バスに接続されてよく、複数のフィラメントの第２の端部は、第２の共通バスに接続されてよい。

【0023】

複数のフィラメントは、第１のフィラメント、複数の中間フィラメント、及び最後のフィラメントを含んでよく、第１のRF信号は、第１のフィラメントに印加されてよく、第２のRF信号は、最後のフィラメントに印加されてよい。各中間フィラメントは、隣接するフィラメントの第２の端部に電気的に接続された第１の端部を有してよく、第２の端部は、別の隣接するフィラメントの第１の端部に電気的に接続されてよい。接続は、チャンバの外側であってよい。

【0024】

複数のフィラメントは、第１の複数のフィラメント、及び第１の複数のフィラメントと交互パターンで配置された第２の複数のフィラメントを含んでよい。第１のRF信号は、第１の複数のフィラメントに印加されてよく、第２のRF信号は、第２の複数のフィラメントに印加されてよい。RF電源は、第１の複数のフィラメントの第１の端部に第１のRF入力信号を印加し、第２の複数のフィラメントの第２の端部に第２のRF信号を印加するように構成されていてよい。第１の複数のフィラメントの第２の端部は、浮遊していてよく、第２の複数のフィラメントの第１の端部は、浮遊していてよい。第１の複数のフィラメントの第２の端部は、接地されていてよく、第２の複数のフィラメントの第１の端部は、接地されていてよい。第１の複数のフィラメントの第２の端部は、第２の複数のフィラメントの第１の端部に電気的に接続されていてよい。

【0025】

チャンバの天井内の上端電極を保持するための支持体が、含まれてよい。加工対象物支持体内に底部電極が、含まれてよい。

【0026】

複数のフィラメントは、第１の複数のフィラメントを含んでよく、第１のバスは、第１の複数のフィラメントの第１の端部に接続されてよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置に第１のRF信号を印加し、バスの異なる第２の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。第１位置と第２の位置は、バスの両側の端部にあってよい。第１の複数のフィラメントの反対側の第２の端部に接続された第２のバスが、含まれてよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置に第１のRF信号を印加し、第２のバスの異なる第２の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。RF電源は、第１のバスの異なる第３の位置に第１のRF信号を印加し、第２のバスの異なる第４の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。

【0027】

複数のフィラメントは、第２の複数のフィラメントを含んでよく、第３のバスは、第２の複数のフィラメントの第１の端部に接続されてよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置及び第３のバスの第２の位置に第１のRF信号を印加し、第１のバスの異なる第３の位置及び第３のバスの異なる第４の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。第２のバスは、第１の複数のフィラメントの反対側の第２の端部に接続されてよく、第４のバスは、第２の複数のフィラメントの反対側の第２の端部に接続されてよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置及び第２のバスの第２の位置に第１のRF信号を印加し、第３のバスの第３の位置及び第４のバスの第４の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置及び異なる第２の位置並びに第２のバスの第３の位置及び異なる第４の位置に第１のRF信号を印加し、第３のバスの第５の位置及び異なる第６の位置並びに第４のバスの第７の位置及び異なる第８の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。第１、第３、第５、及び第７の位置は、それぞれ、第２、第４、第６、及び第８の位置からそれぞれのバスの反対側の端部にあってよい。

【0028】

RF電源は、経時的に導体の電圧の定常波パターンを変動させるように、位相オフセットを変調するように構成されてよい。複数のフィラメントは、複数の同一平面にあるフィラメントを含んでよい。複数の同一平面にあるフィラメントは、直線的なフィラメントを含んでよい。複数の同一平面にあるフィラメントは、プラズマチャンバを通って平行に延在してよい。複数の同一平面にあるフィラメントは、均一に間隔を空けられてよい。

【0029】

別の一態様では、加工対象物を処理する方法が、加工対象物の前面が、プラズマチャンバの天井と加工対象物支持体との間でプラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントに対面するように、加工対象物を加工対象物支持体上に位置決めすること、プラズマチャンバにプロセスガスを供給すること、プラズマチャンバ内にプラズマを生成するように、複数のフィラメントの少なくとも一部に第１のRF信号を印加し、複数のフィラメントの少なくとも一部に等しい周波数の第２のRF信号を印加することであって、加工対象物がプラズマチャンバからのプラズマに暴露される、RF信号を印加すること、及び第１のRF信号と第２のRF信号との間の位相オフセットを変調することを含む。

【0030】

実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含んでよい。位相オフセットを変調することにより、経時的に導体の電圧の定常波パターンが変動し得る。第１のRF信号と第２のRF信号との間の位相オフセットが、プラズマ密度の均一性を増加させるように変調されてよい。第１のRF信号と第２のRF信号との間の位相オフセットは、基板上の層の不均一性又は層の処理の不均一性の源を補償するために、プラズマ密度の不均一性を誘起するように変調されてよい。第１のRF信号と第２のRF信号を印加することは、整合ネットワーク及びバランを介して、第１の複数のフィラメントと第２の複数のフィラメントにRF電力を差動的に印加することを含んでよい。第１の複数のフィラメントと第２の複数のフィラメントは、プラズマチャンバ内で交互パターンに配置されてよい。

【0031】

別の一態様では、プラズマ反応器が、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを供給するガス供給器、チャンバを排気するためのプラズマチャンバに連結されたポンプ、加工対象物を保持するための加工対象物支持体、プラズマチャンバの天井と加工対象物支持体との間でプラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントを含むチャンバ内電極アセンブリであって、各フィラメントが絶縁シェルによって囲まれた導体を含み、各フィラメントの導体に少なくとも１つのバスが電気的に接続されている、チャンバ内電極アセンブリ、及びRF電源を含む。RF電源は、少なくとも１つのバスの第１の位置の複数のフィラメントに第１の周波数の第１のRF信号を印加し、少なくとも１つのバスの異なる第２の位置の複数のフィラメントに異なる第２の周波数の第２のRF信号を印加するように構成されている。

【0032】

実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含んでよい。

【0033】

第１の整合回路が、第１の位置を第１のサーキュレータ／アイソレータに電気的に接続してよい。第２の整合回路が、第２の位置を第２のサーキュレータ／アイソレータに電気的に接続してよい。第２の位置を疑似負荷に電気的に直接接続する第２の整合回路が、含まれてよい。第１のサーキュレータ／アイソレータは、第１の帯域幅を有してよく、第１の周波数及び第２の周波数は、第１の帯域幅内にあってよい。第１の周波数と第２の周波数との間の差は、第１の周波数と第２の周波数の平均の約５％以下であってよい。

【0034】

複数のフィラメントは、第１の複数のフィラメントを含んでよい。少なくとも１つのバスは、第１の複数のフィラメントの第１の端部に接続された第１のバスを含んでよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置に第１のRF信号を印加し、バスの異なる第２の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。第１位置と第２の位置は、バスの両側の端部にあってよい。第１の複数のフィラメントの反対側の第２の端部に接続された第２のバスが、含まれてよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置に第１のRF信号を印加し、第２のバスの異なる第２の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。RF電源は、第１のバスの異なる第３の位置に第１のRF信号を印加し、第２のバスの異なる第４の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。

【0035】

複数のフィラメントは、第２の複数のフィラメントを備えてよく、第２の複数のフィラメントの第１の端部に接続された第３のバスを含んでよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置及び第３のバスの第２の位置に第１のRF信号を印加し、第１のバスの異なる第３の位置及び第３のバスの異なる第４の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。

【0036】

第２のバスは、第１の複数のフィラメントの反対側の第２の端部に接続されてよく、第４のバスは、第２の複数のフィラメントの反対側の第２の端部に接続されてよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置及び第２のバスの第２の位置に第１のＲＦ信号を印加し、第３のバスの第３の位置及び第４のバスの第４の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。RF電源は、第１のバスの第１の位置及び異なる第２の位置並びに第２のバスの第３の位置及び異なる第４の位置に第１のRF信号を印加し、第３のバスの第５の位置及び異なる第６の位置並びに第４のバスの第７の位置及び異なる第８の位置に第２のRF信号を印加するように構成されてよい。第１、第３、第５、及び第７の位置は、それぞれ、第２、第４、第６、及び第８の位置からそれぞれのバスの反対側の端部にあってよい。

【0037】

別の一態様では、加工対象物を処理する方法が、加工対象物の前面が、プラズマチャンバの天井と加工対象物支持体との間でプラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントに対面するように、加工対象物を加工対象物支持体上に位置決めすること、プラズマチャンバにプロセスガスを供給すること、導体に接続された少なくとも１つのバスの第１の位置において複数の導体に第１の周波数の第１のRF信号を印加すること、及び少なくとも１つのバスの異なる第２の位置において複数の導体に異なる第２の周波数の第２のRF信号を印加することを含む。

【0038】

実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含んでよい。第１の周波数と第２の周波数との間の差は、プラズマ密度の均一性を増加させるように選択されてよい。第１の周波数と第２の周波数との間の差は、基板上の層の不均一性又は層の処理の不均一性の源を補償するために、プラズマ密度の不均一性を誘起するように選択されてよい。第１のRF信号と第２のRF信号を印加することは、整合ネットワーク及びバランを介して、第１の複数のフィラメントと第２の複数のフィラメントにRF電力を差動的に印加することを含んでよい。第１の複数のフィラメントと第２の複数のフィラメントは、プラズマチャンバ内で交互パターンに配置されてよい。

【0039】

別の一態様では、プラズマ反応器が、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを供給するガス供給器、チャンバを排気するためのプラズマチャンバに連結されたポンプ、加工対象物を保持するための加工対象物支持体、及びプラズマチャンバの天井と加工対象物支持体との間でプラズマチャンバを通って側方に延在する複数のフィラメントを含むチャンバ内電極アセンブリであって、各フィラメントが絶縁シェルによって囲まれた導体を含み、各フィラメントの導体に少なくとも１つのバスが電気的に接続されている、チャンバ内電極アセンブリ、RF電源、少なくとも１つのバスの第１の位置に接続された第１の整合ネットワーク、少なくとも１つのバスの第２の位置に接続された第２の整合ネットワーク、第１の抵抗負荷終端及び第２の抵抗負荷終端、並びに、RF電源を第１の整合ネットワークに電気的に接続するサーキュレータ／アイソレータであって、第１の抵抗負荷終端に更に接続されたサーキュレータ／アイソレータを含み、第２の抵抗負荷終端が第２の整合ネットワークに接続されている。

【0040】

特定の実施態様は、以下の利点のうちの１以上を有し得る。プラズマの均一性が改善され得る。プラズマプロセスの再現性が改善され得る。金属汚染が低減され得る。粒子の生成が低減され得る。プラズマチャージングダメージが低減され得る。プラズマの均一性が、種々のプロセス動作条件にわたり維持され得る。プラズマ電力結合効率が改善され得る。例えば定常波によるプラズマ密度における不均一性が、低減され得る。加工対象物の処理条件又は初期状態による不均一性が、軽減され得る。

【0041】

本発明の１以上の実施形態の詳細が、添付の図面及び以下の記述の中で説明される。本発明の他の特徴、目的及び利点は、これらの記述及び図面から、並びに特許請求の範囲から明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】プラズマ反応器の一実施例の概略側面図である。

【図2A】プラズマ反応器を含む処理ツールの概略的な上面図である。

【図2B】２Ｂ‐２Ｂ線に沿った図２Ａのプラズマ反応器の概略側面図である。

【図2C】２Ｃ‐２Ｃ線に沿った図２Ａのプラズマ反応器の概略側面図である。

【図3】チャンバ内電極アセンブリのフィラメントの様々な実施例の概略断面斜視図である。

【図4】図４Ａは、チャンバ内電極アセンブリの一部分の概略上面図である。図４Ｂ～図４Ｃは、種々のプラズマ領域状態を有するチャンバ内電極アセンブリの断面概略側面図である。

【図5A】電極アセンブリ構成の様々な実施例の概略上面図である。

【図5B】電極アセンブリ構成の様々な実施例の概略上面図である。

【図5C】電極アセンブリ構成の様々な実施例の概略上面図である。

【図5D】電極アセンブリ構成の様々な実施例の概略上面図である。

【図5E】電極アセンブリ構成の様々な実施例の概略上面図である。

【図6A】チャンバ内電極アセンブリの部分の概略上面図である。

【図6B】チャンバ内電極アセンブリの部分の概略上面図である。

【図7A】例示的な電極アセンブリ構成の概略上面図である。

【図7B】時間の関数としての２つの入力信号の位相変調を示す概略図である。

【図7C】時間の関数としての２つの入力信号の位相変調を示す概略図である。

【図7D】時間の関数としての２つの入力信号の位相変調を示す概略図である。

【図7E】更なる例示的な電極アセンブリ構成の概略上面図である。

【図7F】更なる例示的な電極アセンブリ構成の概略上面図である。

【図8A】例示的な電極アセンブリ構成の概略上面図である。

【図8B】時間の関数としての２つの入力信号の位相変調を示す概略図である。

【図8C】別の例示的な電極アセンブリ構成の概略上面図である。

【図9A】時間の関数として位相変調された複数の入力信号を生成するための例示的な回路の概略図である。

【図9B】時間の関数として位相変調された複数の入力信号を生成するための例示的な回路の概略図である。

【図10】種々の周波数の複数の入力信号を生成するための例示的な回路の概略図である。

【図11】１つの周波数の単一の入力信号を生成するための例示的な回路の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

様々な図面における類似の参照符号は、類似した要素を指し示している。

【0044】

従来のCCP源におけるプラズマ均一性は、通常、（１以上の）電極のサイズ及び電極間の距離によって、並びにガス圧力、ガス組成、及び印加されるRF電力によって決まる。より高い無線周波数では、定常波の存在や表皮効果（skin effect）により、更なる効果が著しくなったり、不均一性に影響を及ぼしたりする場合さえある。そのような更なる効果は、より高い周波数及びプラズマ密度でより顕著になる。

【0045】

従来のICP源におけるプラズマ均一性は、通常、（１以上の）ICPコイルの構成（そのサイズ、幾何学的形状、関連するRFウィンドウの位置を含む）によって、並びにガス圧力、ガス組成、及び電力によって決まる。複数のコイル又はコイルセグメントの場合では、（同じ周波数で駆動される場合）電流又は電力分布及びそれらの相対的な位相も、重要な要因となり得る。電力堆積（power deposition）は、表皮効果によりICPコイルの下又はICPコイルに隣接して数センチメートル以内で生じる傾向があり、そのような局所的な電力堆積は、通常、コイルの幾何学的形状を反映したプロセスの不均一性をもたらす。そのようなプラズマの不均一性は、加工対象物にわたる電位差をもたらし、それは、プラズマチャージングダメージ（例えば、トランジスタのゲート誘電破壊）ももたらし得る。

【0046】

通常、ICP源の均一性を改善するためには、大きな拡散距離（diffusion distance）が必要である。しかし、通常、厚いRFウィンドウを有する従来のICP源は、低い電力結合のために高いガス圧力で非効率であり、それは、高い抵抗電力損失をもたらす高い駆動電流を引き起こす。対照的に、チャンバ内電極アセンブリは、RFウィンドウを有する必要はないが、薄い円筒形状シェルだけを有する必要がある。これは、より優れた電力結合及びより優れた効率を提供することができる。

【0047】

細長い導体の配列が使用される場合、不均一性の別の源は、導体に沿ったRFエネルギーの定常波である。様々な回路からの内部反射により、RFエネルギーの定常波が生成する恐れがある。これにより、「ホットスポット」が生成され、したがって、電極に不均一性が生じる可能性がある。

【0048】

チャンバ内電極アセンブリを有するプラズマ源は、以下のうちの１以上を提供することができる。すなわち、加工対象物のサイズにわたり所望の諸特性（プラズマ密度、電子温度、イオンエネルギー、解離など）を有する均一なプラズマを効率的に生成することができ、動作しているウィンドウ（例えば、圧力、電力、ガス組成）にわたり均一性を調整することができ、移動している加工対象物であってさえも安定的であり再現可能な電気性能を有し、過剰な金属汚染又は粒子を生成しない。

【0049】

図１は、プラズマ反応器の一実施例の概略側面図である。プラズマ反応器１００は、プラズマチャンバとして使用されるために内部空間１０４を閉じるチャンバ本体１０２を有する。チャンバ本体１０２は、１以上の側壁１０２ａ及び天井１０２ｂを有してよい。内部空間１０４は、例えば、円形の半導体ウエハを処理するために、円筒形状であってよい。チャンバ本体１０２は、プラズマ反応器１００の天井の近くに位置付けられた支持体１０６を有する。支持体１０６は、上端電極１０８を支持する。上端電極は、内部空間１０４内で宙吊りにされてよく、天井から間隔を空けられ、天井に隣接し、又は天井の一部分を形成してよい。チャンバ本体１０２の側壁のある部分は、独立して接地されていてよい。

【0050】

ガス供給器１１０は、プラズマ反応器１００の天井の近くに位置付けられてよい。ある実施態様では、ガス供給器１１０が、単一の構成要素として上端電極１０８と一体化される。代替的に、ガス供給器１１０は、チャンバの側壁１０２ａ内に１以上のポートを含むことができる。ガス供給器１１０は、ガス源１１２に連結されている。ガス源１１２は、ガス供給器１１０に１以上のプロセスガスを供給し、１以上のプロセスガスの組成は、実行されるプロセス（例えば、堆積やエッチング）に応じて変更され得る。プラズマ反応器を排気するために、真空ポンプ１１３が内部空間１０４に連結されている。あるプロセスでは、チャンバがTorrの範囲内で動作し、ガス供給器１１０は、アルゴン、窒素、酸素、及び／又は他のガスを供給する。

【0051】

チャンバ構成及び供給される処理ガスに応じて、プラズマ反応器１００は、ALD装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、プラズマ化学気相堆積装置、プラズマドーピング装置、又はプラズマ表面洗浄装置を設けることができる。

【0052】

加工対象物１１５を支持するための加工対象物支持ペデスタル１１４が、プラズマ反応器１００内に位置決めされている。加工対象物支持ペデスタル１１４は、上端電極１０８に対面する加工対象物支持面１１４ａを有する。ある実施態様では、加工対象物支持ペデスタル１１４が、ペデスタル１１４の内側に加工対象物支持電極１１６を含み、加工対象物支持電極１１６に、加工対象物バイアス電圧源１１８が接続されている。電圧源１１８は、加工対象物１１５をペデスタル１１４に固定（chuck）するために電圧を印加することができ、且つ／又は、イオンエネルギーを含む生成されたプラズマの諸特性を制御するためにバイアス電圧を供給することができる。ある実施態様では、RFバイアス発電機１４２が、インピーダンスマッチ１４４を介して、加工対象物支持ペデスタル１１４の加工対象物支持電極１１６にAC接続されている。

【0053】

更に、ペデスタル１１４は、加工対象物１１５を加熱又は冷却するための内部通路１１９を有し、且つ／又は埋め込まれた抵抗加熱器（１１９）を有してよい。

【0054】

チャンバ内電極アセンブリ１２０は、上端電極１０８と加工対象物支持ペデスタル１１４との間の内部空間１０４内に位置決めされている。この電極アセンブリ１２０は、ペデスタル１１４の支持面１１４ａを覆ってチャンバ内で側方に延在する１以上のフィラメントを含む。ペデスタル１１４を覆っている電極アセンブリ１２０のフィラメントの少なくとも一部分は、支持面１１４ａと平行に延在する。上端電極１０８とチャンバ内電極アセンブリ１２０との間に、上側間隙１３０が形成されている。加工対象物支持ペデスタル１１４とチャンバ内電極アセンブリ１２０との間に、底側間隙１３２が形成されている。

【0055】

電極アセンブリ１２０は、RF電源１２２によって駆動される。RF電源１２２は、１MHzから３００MHzを超える周波数で、電極アセンブリ１２０の１以上のフィラメントに電力を印加することができる。あるプロセスでは、RF電源１２０が、周波数６０MHzで約１００Wから２kWを超える全RF電力を供給する。

【0056】

ある実施態様では、プラズマによって生成されたラジカル、イオン、又は電子を、加工対象物の表面と相互作用させるように、底側間隙１３２を選択することが望ましいだろう。間隙の選択は、用途に依存するものであり、動作レジームに依存する。加工対象物の表面にラジカルフラックス（非常に低いイオン／電子フラックスであるが）を供給することが望ましいある用途では、より大きな間隙及び／又はより高い圧力での動作が選択されてよい。加工対象物の表面にラジカルフラックス及びかなりのプラズマイオン／電子フラックスを供給することが望ましい他の用途では、より小さい間隙及び／又はより低い圧力での動作が選択されてよい。例えば、ある低温プラズマALDプロセスでは、ALD膜の堆積又は処理のために、プロセスガスの自由ラジカルが必要である。自由ラジカルは、不対原子価電子（unpaired valence electron）を持つ原子又は分子である。通常、自由ラジカルは、他の物質に向けて高度な化学反応性を有する。自由ラジカルと他の化学種との反応は、しばしば、膜堆積において重要な役割を果たす。しかし、自由ラジカルは、通常、それらの高度な化学反応性のために短命であり、したがって、それらの寿命の範囲内で非常に遠くまで移動することができない。自由ラジカル源、すなわち、プラズマ源として作用するチャンバ内電極アセンブリ１２０を、加工対象物１１５の表面の近くに配置することにより、その表面に対する自由ラジカルの供給を増加させ、堆積プロセスを改善することができる。

【0057】

通常、自由ラジカルの寿命は、周囲環境の圧力に依存する。したがって、満足のいく自由ラジカル濃度を提供する底側間隙１３２の高さは、動作中に期待されるチャンバ圧力に応じて変化し得る。ある実施態様では、チャンバが０．０１～１０Torrの範囲内の圧力で動作する場合、底側間隙１３２は１cm未満である。他の（より）低い温度のプラズマALDプロセスでは、ALD膜の堆積及び処理のために、ラジカルフラックスのみならずプラズマイオンフラックス（及び付随する電子フラックス）への曝露が必要であろう。ある実施態様では、チャンバが１～１０Torrの範囲内の圧力で動作する場合、底側間隙１３２は、０．５cm未満である。より低い動作圧力は、距離に対するより低い体積再結合率（volume recombination rate）のために、より大きな間隙で動作することを可能にする。エッチングなどの他の用途では、通常、より低い動作圧力（１００mTorr未満）が使用され、間隙が増加されてよい。

【0058】

底側間隙１３２が小さいような用途では、電極アセンブリ１２０によって生成されるプラズマが、フィラメント間で大幅な不均一性を有する恐れがある。それは、加工対象物の処理均一性に対して有害であるだろう。空間的な不均一性を有するプラズマを通して加工対象物を移動させることによって、プロセスに対するプラズマの空間的な不均一性の効果が、時間平均効果によって軽減され得る。すなわち、プラズマを通る一回の通過の後で加工対象物の任意の与えられた領域によって受け取られる累積的なプラズマは、実質的に同様である。

【0059】

上側間隙は、チャンバ内電極アセンブリと上端電極（又はチャンバの上端）との間でプラズマが生成されるのに十分な大きさで選択されてよい。ある実施態様では、チャンバが１～１０Torrの範囲内の圧力で動作する場合、上側間隙１３０は、０．５～２cm、例えば１．２５cmであってよい。

【0060】

上側電極１０８は、様々なやり方で構成することができる。ある実施態様では、上端電極が、RF接地１４０に接続されている。ある実施態様では、上端電極が、電気的に孤立している（「浮遊している」）。ある実施態様では、上端電極１０８が、バイアス電圧にバイアスされている。バイアス電圧を使用して、（イオンエネルギーを含む）生成されたプラズマの諸特性を制御することができる。ある実施態様では、上端電極１０８が、RF信号によって駆動される。例えば、接地されてしまった加工対象物支持電極１１６に対して上端電極１０８を駆動することにより、加工対象物１１５におけるプラズマ電位を増加させることができる。プラズマ電位を増加させることにより、イオンエネルギーの増加を所望の値にすることが可能になる。

【0061】

上端電極１０８は、種々のプロセス対応可能な材料から形成することができる。プロセス対応可能性に対する様々な基準は、プロセスガスによるエッチングに対する材料の耐性及びイオン衝撃からのスパッタリングに対する材料の耐性を含む。更に、材料がエッチングされる場合、プロセス対応可能な材料が、揮発性又はガス状の化合物を好適に生成する。その化合物は、真空ポンプ１１３によって排気されてよく、加工対象物１１５を汚染する可能性がある粒子を生成しない。したがって、ある実施態様では、上端電極がシリコンから作成される。ある実施態様では、上端電極が、炭化ケイ素から作成される。

【0062】

ある実施態様では、上端電極１０８を省略することができる。そのような実施態様では、RF接地経路が、加工対象物支持電極によって又は電極アセンブリ１２０の同一平面にあるフィラメントのサブセットによって設けられてよい。

【0063】

ある実施態様では、流体源１４６が、チャンバ内電極アセンブリ１２０内のチャネルを通して流体を循環させる。ある実施態様では、熱交換器１４８が、流体源１４６に連結されて、流体から熱を除去し又は流体に熱を供給する。

【0064】

図２Ａ～図２Ｃは、プラズマ反応器の別の実施例の概略図である。この実施例では、多重チャンバ処理ツール２００が、プラズマ反応器１００を含む。ここで、チャンバ内電極アセンブリ１２０は、上端電極１０８を含むこともできる電極ユニット２０１の部分であってよい。

【0065】

処理ツール２００は、内部空間２０４を閉じる本体２０２を有する。本体２０２は、１以上の側壁２０２ａ、天井２０２ｂ、及びフロア２０２ｃを有してよい。内部空間２０４は、円筒形状であってよい。

【0066】

処理ツール２００は、１以上の加工対象物１１５（例えば、複数の加工対象物）を支持するための、ペデスタルなどの加工対象物支持体２１４を含む。加工対象物支持体２１４は、加工対象物支持面２１４ａを有する。加工対象物支持体２１４は、加工対象物支持電極１１６を含んでよく、加工対象物バイアス電圧源１１８は、加工対象物支持電極１１６に接続されていてよい。

【0067】

加工対象物支持体２１４の上端と天井２０２ｂとの間の空間は、バリア２７０によって複数のチャンバ２０４ａ～２０４ｄへ分割されてよい。バリア２７０は、加工対象物支持体２１４の中心から径方向に延在してよい。４つのチャンバが示されているが、２つ、３つ、又は４つを超える数のチャンバがあってよい。

【0068】

加工対象物は、モータ２６２によって軸２６０の周りで回転可能であってよい。結果として、加工対象物支持体２１４上の任意の加工対象物１１５は、チャンバ２０４ａ～２０４ｄを通して連続的に搬送されることになる。

【0069】

チャンバ２０４ａ～２０４ｄは、ポンプパージシステム２８０によって、互いから少なくとも部分的に孤立していてよい。ポンプパージシステム２８０は、パージガス（例えば、アルゴンなどの不活性ガス）を、隣接するチャンバ同士の間の空間の中へ流し、且つ／又は隣接するチャンバ同士の間の空間からガスを押し出す、バリア２７０を通して形成された複数の通路を含んでよい。例えば、ポンプパージシステム２８０は、例えばポンプによって、そこを通してパージガスがバリア２７０と加工対象物支持体２１４との間の空間２７２に押される、第１の通路２８２を含むことができる。第１の通路２８２は、（加工対象物支持体２１４の動きの方向に対して）両側に、（パージガスと隣接するチャンバ（例えば、チャンバ２０４ａ）からの任意のガスとの両方を含む）ガスを引くためにポンプに連結された第２の通路２８４及び第３の通路２８６を配置することができる。各通路は、概して径方向に沿って延在する細長いスロットであってよい。

【0070】

チャンバ２０４ａ～２０４ｄのうちの少なくとも１つは、プラズマ反応器１００のプラズマチャンバを提供する。プラズマ反応器は、上端電極配列アセンブリ１２０とRF電源１２２とを含み、流体源１４６及び／又は熱交換器を含むこともできる。プロセスガスは、一方又は両方のバリア２７０に沿って位置付けられたポート２１０を通して、チャンバ１０４に供給することができる。ある実施態様では、ポート２１０が、（加工対象物支持体２１４の動きの方向に対して）チャンバ１０４の前側のみに位置決めされている。代替的に又は追加的に、プロセスガスは、ポートを通してツール本体２０２の側壁２０２ａに供給することができる。

【0071】

図１又は図２Ａ～図２Ｃの何れかを参照すると、電極アセンブリ１２０又は２２０は、加工対象物支持体の支持面を覆ってチャンバ内で側方に延在する１以上の同一平面にあるフィラメント３００を含む。加工対象物支持体を覆っている電極アセンブリの同一平面にあるフィラメントの少なくとも一部分は、支持面と平行に延在する。フィラメント３００は、動きの方向に対してゼロではない角度、例えば動きの方向に実質的に垂直であってよい。各フィラメントは、プロセス対応可能な材料の円筒形状シェルによって囲まれた導体を含むことができる。

【0072】

電極ユニット２０１は、電極プラズマチャンバ領域を囲む側壁２２１を含むことができる。側壁は、プロセス対応可能な材料、例えば、石英から形成されていてよい。ある実施態様では、フィラメントが、側壁２２１から側方に突出している。ある実施態様では、フィラメント３００が、電極ユニット２０１の天井から例えば垂直に延在し、加工対象物用の支持面と平行な部分を提供するために（図２Ｃ参照）、水平に曲がっている。

【0073】

図３Ａ～図３Ｃは、チャンバ内電極アセンブリのフィラメントの様々な実施例の概略図である。図３Ａを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ１２０のフィラメント３００が示されている。フィラメント３００は、導体３１０、及び導体３１０を囲み導体３１０に沿って延在する環状シェル３２０（例えば、円筒形状シェル）を含む。導管３３０が、導体３１０とシェル３２０との間の間隙によって形成されている。シェル３２０は、プロセス対応可能な非金属材料から形成されている。ある実施態様では、シェルが半導体である。ある実施態様では、シェルが絶縁体である。

【0074】

導体３１０は、様々な材料から形成されてよい。ある実施態様では、導体３１０が、単線、例えば０．０６３インチの直径を有する単一の単線である。代替的に、導体３１０は、複数の撚り線によって設けられてよい。ある実施態様では、導体が、３本の並列した０．０３２インチの撚り線を含む。複数の撚り線は、表皮効果を介したRF電力損失を低減させることができる。

【0075】

（例えば、１０７ジーメンス／mを超える）高導電率を有する材料が使用される。その材料は、抵抗の電力損失を低減させることができる。ある実施態様では、導体３１０が、銅又は銅の合金から作成される。ある実施態様では、導体がアルミニウムから作成される。

【0076】

望ましくない材料スパッタリング又はエッチングは、プロセスの汚染又は粒子の生成をもたらし得る。チャンバ内電極アセンブリ１２０が、CCP又はICP源として使用される場合、望ましくないスパッタリング又はエッチングが生じ得る。望ましくないスパッタリング又はエッチングは、電極面における過剰なイオンエネルギーによって引き起こされ得る。CCP源として動作するときに、プラズマ放電を駆動するために、電極シェルの周りの振動する電界が必要である。全ての既知の材料が、CCP源の対応する最小動作電圧より低いスパッタリングエネルギー閾値を有するので、この振動は、材料のスパッタリング又はエッチングをもたらす。ICP源として動作するときに、プラズマに対するフィラメント３００の容量結合は、近隣の表面において振動する電界を生成する。それも、材料のスパッタリングをもたらす。望ましくない材料のスパッタリング又はエッチングから生じる問題は、内部空間１０４に曝露されるフィラメント３００の外面（例えば、シェル３２０）に対してプロセス対応可能な材料を使用することによって軽減され得る。

【0077】

ある実施態様では、シェル３２０が、シリコン（例えば、高い抵抗性を有するシリコン）、酸化物材料、窒化物材料、炭化物材料、セラミック材料、又はそれらの組み合わせなどの、プロセス対応可能な材料から形成される。酸化物材料の例は、二酸化シリコン（例えば、シリカ、石英）、及び酸化アルミニウム（例えば、サファイア）を含む。炭化物材料の例は、炭化ケイ素を含む。セラミック材料又はサファイアは、フッ素含有環境又はフッ化炭素含有環境を含む、一部の化学環境に対して望ましいだろう。アンモニア、ジクロロシラン、窒素、及び酸素を含有する化学環境では、シリコン、炭化ケイ素、又は石英の使用が望ましいだろう。

【0078】

ある実施態様では、シェル３２０が、厚さ０．１mmから３mm（例えば、１mm）の厚さを有する。

【0079】

ある実施態様では、流体が導管３３０内に供給される。ある実施態様では、流体が、導体３１０の酸化を軽減するように酸素をパージするための非酸化性ガスである。非酸化性ガスの例は、窒素とアルゴンである。ある実施態様では、残余酸素を除去するために、例えば流体源１４６によって、非酸化性ガスが導管３３０を通して連続的に流される。

【0080】

導体３１０の加熱は、導体をより酸化を受け易くし得る。流体は、供給されるRF電力から加熱され得る導体３１０に冷却を提供することができる。ある実施態様では、強制される対流による温度制御（例えば、冷却や加熱）を提供するために、例えば流体源１４６によって、流体が導管３３０を通して循環される。

【0081】

ある実施態様では、流体の機能停止を防止するために、流体が大気圧又はそれより上にあってよい。

【0082】

図３Ｂを参照すると、フィラメント３００のある実施態様では、導体３１０がコーティング３２０を有する。ある実施態様では、コーティング３２０が、導体を形成する材料の酸化物（例えば、アルミニウム導体上の酸化アルミニウム）である。ある実施態様では、コーティング３２０が酸化ケイ素である。ある実施態様では、コーティング３２０が、例えば、二酸化ケイ素コーティングを形成するためのシラン、水素、及び酸素の反応によって、プラズマ反応器１００内でインシトゥで形成される。インシトゥのコーティングは、有益であるだろう。というのも、そのコーティングは、エッチング又はスパッタリングされるときに補充することができるからである。

【0083】

図３Ｃを参照すると、フィラメント３００のある実施態様では、導体３１０が中空であり、中空の導管３４０が、導体３１０の内側に形成される。ある実施態様では、中空の導管３４０が、図３Ａで説明された流体を搬送することができる。プロセス対応可能な材料のコーティング３２０は、円筒形状シェルを提供するために導体３１０をカバーすることができる。ある実施態様では、コーティング３２０が、導体を形成する材料の酸化物（例えば、アルミニウム導体上の酸化アルミニウム）である。

【0084】

図４Ａは、チャンバ内電極アセンブリの一部分の概略図である。チャンバ内電極アセンブリ４００は、支持体４０２に取り付けられた複数の同一平面にあるフィラメント３００を含む。電極アセンブリ４００は、電極アセンブリ１２０を提供することができる。ある実施態様では、加工対象物が処理される場所に対応する領域を少なくとも覆って、フィラメント３００が互いに平行に延在する。

【0085】

フィラメント３００は、フィラメント間隔４１０だけ互いから分離している。フィラメント間隔４１０は、間隔がフィラメントの長手軸と垂直に測定されてよい平行なフィラメントのピッチである。間隔４１０は、プラズマの均一性に影響を与える場合がある。間隔が大き過ぎる場合、フィラメントは、シャドーイング及び不均一性を生成する可能性がある。他方、間隔が小さ過ぎる場合、プラズマが上側間隙１３０と底側間隙１３２との間で移動することができず、不均一性が増大し、且つ／又は自由ラジカル密度が低減されることになる。ある実施態様では、フィラメント間隔４１０が、アセンブリ４００の全体にわたり均一である。

【0086】

フィラメント間隔４１０は、３から２０mm、例えば８mmであってよい。高い圧力（例えば、N₂内で２～１０Torr）では、間隔の範囲が２０mm～３mmであってよい。圧力範囲にわたる妥協点は、５～１０mmであってよい。より低い圧力及び加工対象物までのより長い距離では、より長い間隔が使用されることが効果的であろう。

【0087】

図４Ｂ～図４Ｃは、種々のプラズマ領域状態を有するチャンバ内電極アセンブリの断面概略図である。図４Ｂを参照すると、プラズマ領域４１２が、フィラメント３００を囲んでいる。プラズマ領域４１２は、上側プラズマ領域４１４及び下側プラズマ領域４１６を有する。上側プラズマ領域４１４は、上側間隙１３０に位置付けられてよく、下側プラズマ領域４１６は、底側間隙１３２に位置付けられてよい。図４Ｂで示されているように、上側プラズマ領域４１４及び下側プラズマ領域４１６は、フィラメント３００間の間隙を通じて接続され、連続プラズマ領域４１２を生成する。プラズマ領域４１２のこの連続性は望ましい。というのも、領域４１４と領域４１６は、プラズマの交換を介して互いに「通じている」からである。プラズマの交換は、２つの領域が電気的に平衡であることを維持する助けとなり、プラズマの安定性及び再現性を支援する。

【0088】

図４Ｃを参照すると、この状態では、上側プラズマ領域４１４と下側プラズマ領域４１６は、互いに接続されていない。プラズマ領域４１２のこの「ピンチング（pinching）」は、プラズマ安定性にとって望ましくない。プラズマ領域４１２の形状は、プラズマ領域の不連続性を除去し又はプラズマ均一性を改善するために、様々な要因によって変更することができる。

【0089】

一般に、領域４１２、４１４、及び４１６は、広い範囲のプラズマ密度を有してよく、必ずしも均一ではない。更に、図４Ｃで示されている上側プラズマ領域４１４と下側プラズマ領域４１６の間の不連続（領域）は、２つの領域に対して大幅に低いプラズマ密度を表しており、必ずしも間隙内にプラズマを完全に欠いているわけではない。

【0090】

上側間隙１３０は、プラズマ領域の形状に影響を与える要因である。上端電極１０８が接地されているときに、圧力に応じて、上側間隙１３０を低減させると、通常、上側プラズマ領域４１４内のプラズマ密度の低減がもたらされる。上側間隙１３０に対する特定の値は、プラズマチャンバのコンピュータモデリングに基づいて決定されてよい。例えば、上側間隙１３０は、３mmから８mm、例えば４．５mmであってよい。

【0091】

底側間隙１３２は、プラズマ領域の形状に影響を与える要因である。加工対象物支持電極１１６が接地されているときに、圧力に応じて、底側間隙１３２を低減させると、通常、下側プラズマ領域４１６内のプラズマ密度の低減がもたらされる。底側間隙１３２に対する特定の値は、プラズマチャンバのコンピュータモデリングに基づいて決定されてよい。例えば、底側間隙１３２は、３から９mm、例えば４．５mmであってよい。底側間隙１３２は、上側間隙１３０以下であってよい。

【0092】

ある実施態様では、チャンバ内電極アセンブリ４００が、フィラメント３００の第１の群及び第２の群を含んでよい。第１の群及び第２の群は、第１の群と第２の群との間でフィラメントが交互になるように、空間的に配置され得る。例えば、第１の群はフィラメント３０２を含んでよく、第２の群はフィラメント３０４を含んでよい。第１の群は、RF電源４２２の第１の端子４２２ａによって駆動されてよく、第２の群は、RF電源４２２の第２の端子４２２ｂによって駆動されてよい。

【0093】

RF電源４２２は、端子４２２ａにおいて第１のRF信号を提供し、端子４２２ｂにおいて第２のRF信号を提供するように構成されてよい。第１及び第２のRF信号は、互いに同じ周波数及び安定した位相関係を有してよい。例えば、位相差は、０度又は１８０度であってよい。ある実施態様では、RF電源４２２によって提供される第１及び第２のRF信号の間の位相差が、０と３６０度の間で調整可能であってよい。

【0094】

信号を生成するために、RF電源からの不平衡出力信号が、バラン（平衡不平衡変換器、図示せず）に接続されて、端子４２２ａ、４２２ｂに平衡（「差動」）信号を出力してよい。代替的に、RF電源４２２が、互いに位相ロックされた２つの個別のRF電源を含んでよい。

【0095】

隣接するフィラメント３０２、３０４を駆動するRF信号の位相は、プラズマ領域の形状に影響を与える要因である。隣接するフィラメント４２２ａ、４２２ｂを駆動する２つのRF信号の位相差が、０度（「単極」又は「シングルエンド（singled-ended）」）に設定されているときに、プラズマ領域は、図４Ｃで示されているように、フィラメント３００の間の間隙から押し出されて、不連続又は不均一をもたらす。隣接するフィラメントを駆動するRF信号の位相差が、１８０度（「差動」）に設定されているときに、プラズマ領域は、フィラメント３００の間により強く留められる。０と３６０度の間の任意の位相差が使用されて、プラズマ領域４１２の形状に影響を与えることができる。

【0096】

加工対象物支持電極１１６の接地は、プラズマ領域の形状に影響を与える要因である。隣接するフィラメントを駆動するRF信号の間の位相差が０度であり、電極１１６のRF接地が不完全である場合、プラズマ領域は、上側間隙に向けて押される。しかし、隣接するフィラメント、例えばフィラメント３０２と３０４が、１８０度の位相差を有するRF信号を用いて駆動される場合、結果として生じるプラズマ分布は、電極１１６の不完全なRF接地に対してより鈍感である。任意の特定の理論に制限されることなく、これは、駆動信号の差動特性（differential nature）により、RF電流が隣接する電極を通って戻るためであり得る。

【0097】

図５Ａ～図５Ｅは、チャンバ内電極アセンブリ構成の様々な実施例の概略図である。電極アセンブリ５００、５０４、５０６、５０８、５０９は、電極アセンブリ１２０を提供することができ、フィラメント３００は、電極アセンブリ１２０のフィラメントを提供することができる。図５Ａを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ５００は、第１の群のフィラメントを含む第１の電極サブアセンブリ５２０、及び第２の群のフィラメントを含む第２の電極サブアセンブリ５３０を含む。第１の電力サブアセンブリ５２０のフィラメントは、第２の電極サブアセンブリ５３０のフィラメントと互い違いに（互いに組み合わされるように）配置されている。

【0098】

サブアセンブリ５２０、５３０は、それぞれ、チャンバ１０４を横断して延在する複数の平行なフィラメント３００を有する。１つ置きのフィラメント３０１が、チャンバ１０４の片側の第１のバス５４０に接続している。残りの（交互の）フィラメント３０２が、それぞれ、チャンバ１０４の片側の第２のバス５５０に接続している。RF電源バスに接続されていない各導体１２０の端部は、接続されない状態で、例えば浮遊していてよい。

【0099】

ある実施態様では、フィラメント３００を接続するバス５４０、５５０が、内部空間１０４の外側に位置付けられている。ある実施態様では、フィラメント３００を接続するバス５４０、５５０が、内部空間１０４内に位置付けられている。第１の電極サブアセンブリ５２０と第２の電極サブアセンブリ５３０は、サブアセンブリ５２０及び５３０のフィラメントが互いに平行になるように、互いと平行に配向される。

【0100】

チャンバ内電極アセンブリ５００は、様々なやり方でRF信号を用いて駆動されてよい。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０が、入力５７０によって駆動され、サブアセンブリ５３０が、入力５８０によって駆動される。あるアセンブリでは、入力５７０と入力５８０が、RF接地に対して同じRF信号で駆動される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０が、差動RF信号で駆動される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０が、同じ周波数であるが、位相差が０と３６０度の間（例えば、０又は１８０度）である、２つのRF信号で駆動される。ある実施態様では、位相差が経時的に変調される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０が、RF信号で駆動され、サブアセンブリ５３０が、RF接地に接続されている。

【0101】

図５Ｂを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ５０４は、第１の電極サブアセンブリ５２４、及び第２の電極サブアセンブリ５３４を含む。第１の電極サブアセンブリ５２４と第２の電極サブアセンブリ５３４は、それぞれ、チャンバ１０４を横断して延在する複数のフィラメント３００を有する。各サブアセンブリのフィラメント３００の組が、両端部でバス５６０とバス５６２によって個別に接続されている。第１の電極サブアセンブリ５２４と第２の電極サブアセンブリ５３４は、サブアセンブリ５２４とサブアセンブリ５３４のフィラメントが、交互パターンになるように構成されている。フィラメント３００は、互いに平行であってよい。

【0102】

ある実施態様では、フィラメント３００を接続するバス５６０、５６２が、内部空間１０４の外側に位置付けられている。ある実施態様では、フィラメント３００を接続するバス５６０、５６２が、内部空間１０４内に位置付けられている。

【0103】

チャンバ内電極アセンブリ５０４は、様々なやり方でRF信号を用いて駆動されてよい。ある実施態様では、サブアセンブリ５２４が、入力５７０によって駆動され、サブアセンブリ５３４が、入力５８０によって駆動される。あるアセンブリでは、入力５７０と入力５８０が、RF接地に対して同じRF信号で駆動される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２４とサブアセンブリ５３４が、差動RF信号で駆動される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２４とサブアセンブリ５３４が、同じ周波数であるが、位相差が０と３６０度の間（例えば、０又は１８０度）である、２つの異なるRF信号で駆動される。ある実施態様では、位相差が経時的に変調される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２４が、RF信号で駆動され、サブアセンブリ５３４が、RF接地に接続されている。

【0104】

図５Ｃを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ５０６は、第１の電極サブアセンブリ５２０、及び第２の電極サブアセンブリ５３０を含む。第１の電極サブアセンブリ５２０と第２の電極サブアセンブリ５３０は、それぞれ、一端でバス５４０、５５０によって接続された複数の平行なフィラメント３００を有する。ある実施態様では、第１の電極サブアセンブリのフィラメント３００が、フィラメントのそれぞれの近位端でバス５４０に接続されており、第２の電極のサブアセンブリのフィラメント３００が、フィラメントの反対側の遠位端でバス５５０に接続されている。

【0105】

バス５４０に接続されていない第１の電極サブアセンブリ５２０の端部は、共通の接地５１１に電気的に接続されており、バス５５０に接続されていない第２の電極サブアセンブリ５３０の端部は、共通の接地５１１に電気的に接続されている。例えば、第１の電極アセンブリのフィラメントの遠位端は、共通の接地５１１に電気的に接続されていてよく、第２の電極アセンブリのフィラメントの近位端は、共通の接地５１１に電気的に接続されていてよい。

【0106】

ある実施態様では、第１の電極サブアセンブリのフィラメントが、共通の接地５１１に接続された別のバスに（例えば、遠位端において）接続され、第２の電極サブアセンブリのフィラメントが、共通の接地５１１に接続された別のバスに（例えば、近位端において）接続されている。

【0107】

第１の電極サブアセンブリ５２０と第２の電極サブアセンブリ５３０は、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０のフィラメントが、交互パターンで配置されるように構成されている。フィラメント３００は、互いに平行であってよい。

【0108】

チャンバ内電極アセンブリ５０６は、様々なやり方でRF信号で駆動されてよい。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０が、（例えば、バス５４０に対する）入力５７０によって駆動され、サブアセンブリ５３０が、（例えば、バス５５０に対する）入力５８０によって駆動される。あるアセンブリでは、入力５７０と入力５８０が、RF接地に対して同じRF信号で駆動される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０が、差動RF信号で駆動される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０が、同じ周波数であるが、位相差が０と３６０度の間である、２つの異なるRF信号で駆動される。ある実施態様では、位相差が経時的に変調される。

【0109】

図５Ｄを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ５０８は、第１の電極サブアセンブリ５２０、及び第２の電極サブアセンブリ５３０を含む。第１の電極サブアセンブリ５２０と第２の電極サブアセンブリ５３０は、それぞれ、複数の平行なフィラメント３００を有する。第１の電極サブアセンブリ５２０と第２の電極サブアセンブリ５３０は、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０のフィラメントが、交互パターンで配置されるように構成されている。フィラメント３００は、互いに平行であってよい。ある実施態様では、交互のフィラメントの対の隣接する端部が電気的に直列に接続され、その接続５１０は、フィラメントの対の遠位端と近位端の間の配置が交互になっている。ある実施態様では、フィラメント３００の端部の間の接続５１０が、内部空間１０４の外側に位置付けられてよい。

【0110】

チャンバ内電極アセンブリ５０８は、様々なやり方でRF信号で駆動されてよい。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０が、フィラメント構造の１つの角部から反対側の角部まで、同じRF信号５７０で駆動される。ある実施態様では、RF信号が、RF接地に対して駆動される。

【0111】

図５Ｅを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ５０９は、第１の電極サブアセンブリ５２０、及び第２の電極サブアセンブリ５３０を含む。第１の電極サブアセンブリ５２０と第２の電極サブアセンブリ５３０は、それぞれ、一端でバス５４０及び５５０によって接続された複数の平行なフィラメント３００を有する。ある実施態様では、第１の電極サブアセンブリのフィラメント３００が、フィラメントの近位端でバス５４０に接続されており、第２の電極のサブアセンブリのフィラメント３００が、フィラメントの反対側の遠位端でバス５５０に接続されている。

【0112】

第１の電極サブアセンブリ５２０と第２の電極サブアセンブリ５３０は、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０のフィラメントが、交互パターンで配置されるように構成されている。フィラメント３００は、互いに平行であってよい。

【0113】

サブアセンブリ５２０及び５３０からの少なくとも幾つかのフィラメントの対が、電気的に並列に接続されている。特に、バス５４０に接続されていない第１のサブアセンブリ５２０のフィラメントの端部が、代わりに、バス５５０に接続されていない第２のサブアセンブリ５３０のフィラメントの端部に接続されている。例えば、サブアセンブリ５２０のフィラメントの遠位端とサブアセンブリ５３０のフィラメントの近位端との間に、電気的な接続５１０が形成されてよい。

【0114】

ある実施態様では、第１のサブアセンブリ５２０の各フィラメントが、このやり方で、第２のサブアセンブリ５３０の単一のフィラメントに電気的に接続されている。フィラメント３００の端部間の接続５１０は、内部空間１０４の外側に位置付けられてよい。

【0115】

チャンバ内電極アセンブリ５０９は、様々なやり方でRF信号で駆動されてよい。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０が、（例えば、バス５４０に対する）入力５７０によって駆動され、サブアセンブリ５３０が、（例えば、バス５５０に対する）入力５８０によって駆動される。あるアセンブリでは、入力５７０と入力５８０が、RF接地に対して同じRF信号で駆動される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０が、差動RF信号で駆動される。ある実施態様では、サブアセンブリ５２０とサブアセンブリ５３０が、同じ周波数であるが、位相差が０と３６０度の間である、２つの異なるRF信号で駆動される。ある実施態様では、位相差が経時的に変調される。

【0116】

一般的に、サブアセンブリ５２０、５２４及びそれぞれのサブアセンブリ５３０、５３４の差動駆動は、適切なRF接地（例えば、回転水銀カプラ、ブラシ、又はスリップリングを介したRF接地）が提供できないときに、プラズマ均一性又はプロセス再現性を改善することができる。

【0117】

ある実施態様では、プラズマ源が、２つ以上の無線周波数発生器によって電力供給されてよい。それらの発生器は、異なる周波数で動作してよい。図６Ａ～図６Ｂは、チャンバ内電極アセンブリの一部分の概略図である。図６Ａを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ６００は、複数のフィラメント３００を含む。電極アセンブリ６００は、電極アセンブリ１２０を提供することができ、フィラメント３００は、電極アセンブリ１２０のフィラメントを提供することができる。

【0118】

電極アセンブリ６００は、２つ以上の無線周波数発生器６２２ａ及び６２２ｂによって電力供給される。ある実施態様では、第１のRF発生器６６２ａが、１２MHzから１４MHz（例えば、１３．５６MHz）の周波数でRF電力を生成するように構成され、第２のRF発生器６６２ｂが、５７MHzから６３MHz（例えば、６０MHz）の周波数でRF電力を生成するように構成されている。任意の特定の理論に束縛されることなく、複数の周波数生成が半導体プラズマ処理において使用される場合、主としてプラズマ生成のために、より高い周波数発生器が使用されてよく、主としてイオンエネルギーを増加させるために又はイオンエネルギー分布関数を変更する（例えば、加工対象物に対するプラズマの電位を調節することによって、関数を広げてより高いエネルギーに拡張する）ために、より低い周波数が使用されてよい。

【0119】

図６Ａで示されているように、ある実施態様では、２つの周波数発生器６２２ａ及び６２２ｂが、二重周波数RFインピーダンス整合回路及び統合されたフィルタを含む回路６２４に入力を提供する。単一の出力６２５が、フィラメント３００の全てに対して並列に印加される。任意の特定の理論に制限されることなく、インピーダンス整合は、干渉又は損傷なしに発生器から負荷への増加された電力伝達を提供する。周波数発生器６２２ａ及び６２２ｂ並びに回路６２４は、図５Ａ～図５Ｅにおいて示されたアセンブリのうちの何れかにおいて入力のうちの１つを供給するために使用されてよい。

【0120】

ある実施態様では、図６Ｂで示されているように、チャンバ内電極アセンブリ６０１が、フィラメント３００の第１の群及び第２の群を含んでよい。第１の群及び第２の群は、第１の群と第２の群との間でフィラメントが交互になるように、空間的に配置され得る。例えば、第１の群はフィラメント３０２を含んでよく、第２の群はフィラメント３０４を含んでよい。ある実施態様では、２つの周波数発生器６２２ａ及び６２２ｂが、二重周波数RFインピーダンス整合回路、統合されたフィルタ、及びバランを含む、回路６２６の中に入力を提供する。回路６２６は、任意選択的に、疑似抵抗負荷を有するサーキュレータを利用して、同じポートに移動して戻る任意の反射信号用の接地への経路を設けてもよい。出力６２７及び６２８が、それぞれ、第１及び第２のフィラメント群に印加される。出力周波数は、同一であり、位相が１８０度離れている。任意の特定の理論に制限されることなく、インピーダンス整合は、干渉又は損傷なしに発生器から負荷への最大電力伝達を提供する。周波数発生器６２２及び回路６２６は、図５Ａ～図５Ｅにおいて示されたアセンブリのうちの何れかにおいて差動入力を供給するために使用されてよい。

【0121】

ある実施形態では、電極アセンブリに印加される複数のRF入力の間の位相差が、時間と共に変調されてよい。

【0122】

図７Ａを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ７００は、電極サブアセンブリ７２４を含む。電極サブアセンブリ７２４は、両側の端部において、バス７６０とバス７６５によって接続された、複数のフィラメント３００を有する。２つのRF入力７１０と７２０は、それぞれ、バス７６０とバス７６５に接続されている。

【0123】

ある実施態様では、RF入力が、同じ周波数で動作するが、入力間の位相差φは、経時的に変調される。例えば、位相差は、単純なのこぎり波関数として駆動されてよいが、三角波関数や正弦波関数などの他の関数も可能である。位相差は、３６０度全体、若しくはより小さい範囲、例えば、＋／－１８０度にわたり、又はより小さい不均一調整範囲＋／－９０度に対して駆動されてよい。範囲は、約０度で対称である必要はない。

【0124】

ある実施態様では、RF入力のうちの１以上が、バスの複数の位置に印加される。ある実施態様では、各RF入力が、同じバスの複数のポイントに印加されるが、２つのRF入力が、フィラメントの両端部に接続されたバスに印加される。例えば、図７Ｅで示されているように、第１の入力７１０が、バス７６０の両端部に印加されてよく、第２の入力７２０が、バス７６５の両端部に印加されてよい。ある実施態様では、各RF入力が、両方のバスに印加される。例えば、図７Ｆで示されているように、第１のRF入力７１０が、各バス７６０、７６５の第１の端部に印加され、第２のRF入力７２０が、各バス７６０、７６５の反対側の第２の端部に印加される。更に、両方の入力が同じ側（左又は右）にあるよりもむしろ、各RF入力は、電極配列の斜め向かいにある位置に接続されてよい。

【0125】

図８Ａを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ８００は、第１の電極サブアセンブリ８２４、及び第２の電極サブアセンブリ８３４を含む。電極アセンブリ８００は、図５Ｂ及び図５Ｅに関して説明された電極アセンブリ又はサブアセンブリのうちの１つであってよい。第１の電極サブアセンブリ８２４と第２の電極サブアセンブリ８３４は、それぞれ、一端部においてそれぞれバス８６０及び８６５によって接続され、他端部においてそれぞれバス８６１及び８６６によって接続されている、複数のフィラメント３００を有する。第１の電極サブアセンブリ８２４と第２の電極サブアセンブリ８３４は、サブアセンブリ８２４とサブアセンブリ８３４のフィラメントが、交互パターンで配置されるように構成されている。フィラメント３００は、互いに平行であってよい。

【0126】

ある実施態様では、フィラメント３００を接続するバス８６０、８６１、８６５、及び８６６が、内部空間１０４の外側に位置付けられている。ある実施態様では、フィラメント３００を接続するバス８６０、８６１、８６５、及び８６６が、内部空間１０４内に位置付けられている。

【0127】

ある実施態様では、RF入力８１０が、バランによって、１８０度だけオフセットされた等しい周波数の２つのRF信号を含む差動信号に分割される。バラン８７０の出力は、バス８６１及び８６５の同じ側の両方の電極サブアセンブリに接続されてよい。RF入力８２０は、バラン８７０によって、１８０度だけオフセットされた等しい周波数の２つのRF信号を含む差動信号に分割される。バラン８７０の出力は、バス８６０及び８６６の同じ側の両方の電極サブアセンブリに接続されている。

【0128】

RF入力８１０、８２０から２つの電極サブアセンブリ８２４、８３４に差動信号を印加するために、多くの他の変形例が可能である。２つの電極サブアセンブリ８２４、８３４のそれぞれ左側と右側に、異なる差動ＲＦ信号が印加されるのではなく、異なる差動ＲＦ信号は、チャンバのそれぞれの両側のバスに印加されてよい。例えば、図８Ｃを参照すると、第１の差動RF信号８１０が、チャンバ１０４の片側のバス８６０、８６１に印加されてよく、第２の差動RF信号８２０が、チャンバ１０４の反対側のバス８６５、８６６に印加されてよい。更に、各バスの単一の位置に接続されるのではなく、RF信号は、例えば各バスの両側において、各バスの複数の位置に印加されてよい。

【0129】

ある実施態様では、RF入力７１０、７２０、又は、８１０、８２０が、同じ周波数で動作するが、入力間の位相差φは、経時的に変調される。例えば、位相差は、単純なのこぎり波関数として駆動されてよいが、三角波関数や正弦波関数などの他の関数も可能である。位相差は、３６０度全体、若しくはより小さい範囲、例えば、＋／－１８０度にわたり、又はより小さい不均一調整範囲＋／－９０度に対して駆動されてよい。範囲は、約０度で対称である必要はない。

【0130】

位相変調のための周波数は、広い範囲にわたり選択されてよい。例えば、時間平均の均一性だけが重要な場合、ハイエンドにおける発生器の変調機能、位相スルーレート、又は帯域幅によって制限される、低い変調周波数（例えば、１Hz、最大で１０kHz、又は１００kHz）が使用されてよい。（デバイスの損傷最小化のために）瞬間的なプラズマの均一性が重要であるときに、より高い変調周波数（例えば、１００Hzから１０kHz又は１００kHz以上、例えば、１kHz～１０kHz又は１００kHz以上）が使用される。

【0131】

様々な位相変調スキームでは、この変調がプラズマ密度の均一性を改善することができる。任意の特定の理論に制限されることなく、位相変調は、電極配列にわたる電圧の不均一性又は電圧定常波率を最小化することができ、したがって、プラズマの不均一性を最小化する。例えば、入力信号の位相差の変調は、フィラメントのRFエネルギーの定常波を経時的にシフトさせることができる。それによって、時間平均電圧（及びしたがってプラズマ密度）がより均一になる。

【0132】

再び任意の特定の理論に束縛されることなく、図７Ｂ～図７Ｄは、図７Ａで示されているアセンブリ内の位相変調のための１つの可能な機構を詳細に説明する。図７Ｂ（１）及び図７Ｃは、アセンブリの両端部に印加される同じ周波数及び位相差φの入力７１０及び７２０からの２つの信号を示している。図７Ｂ（２）および図７Ｃで示されているように、２つの信号が加算されて定常波７３０を生成する。図７Ｄ及び図７Ｂ（３）で示されているように、２つの入力の位相差φは経時的に変調されるので、定常波７３０は、電極アセンブリのフィラメントにわたり空間的に変調される。

【0133】

同様に任意の特定の理論に束縛されることなく、図８Ｂは、図８Ａで示されているアセンブリ内の位相変調のための１つの可能な機構を詳細に説明する。図８Ｂは、アセンブリの両端部に印加される同じ周波数及び位相差φの入力８１０及び８２０からの２つの信号を示している。図８Ｂ（２）で示されているように、２つの信号が加算されて定常波８３０を生成する。図８Ｂ（３）で示されているように、２つの入力の位相差φは経時的に変調されるので、定常波８３０は、電極アセンブリのフィラメントにわたり空間的に変調される。

【0134】

位相変調用の同じ周波数の信号は、幾つかの方法で生成されてよい。図９Ａ～図９Ｂは、図７Ａの入力７１０及び７２０又は図８Ａの入力８１０及び８２０を提供することができる、出力９１０及び９２０を生成するための２つの例示的な回路９００及び９０２を示している。回路９００及び９０２用の信号入力は、RF基準信号発生器９３０で生じる。発生器９３０からの信号は、マスターRF増幅器９３５によって増幅されて、第１の出力９１０を生成する。発生器９３０からの信号は、位相シフター９３９にも送られる。位相シフター９３９は、スレーブRF増幅器によって増幅された位相シフトされた出力を生成して、第２の出力９２０を生成する。マスターRF増幅器９３５及びスレーブRF増幅器の出力は、位相検出器９３７に供給される。位相検出器９３７は、位相差を表す信号を出力する。位相検出器９３７からの信号は、位相コントローラ９３８に供給される。位相コントローラ９３８は、位相シフター９３９を制御し、したがって、フィードバックループを提供する。位相コントローラ９３８及びシフター９３７は、上述されたように時間の関数として、マスター９２０とスレーブ９１０からの出力の位相差を変調することができる。

【0135】

図９Ａでは、インピーダンス整合回路９４０及び９４２が、それぞれ、マスター９３５及びスレーブ９３６発生器の出力と位相検出器９３７との間に置かれている。インピーダンス整合回路９４０及び９４２は、出力９１０又は９２０において接続された電極アセンブリから、例えば、電極アセンブリ７００又は８００から、信号の反射が回路９００の中へ入って来ることを防止する。特定の理論に制限されることなく、回路９００からの反射は、電極アセンブリにおける望ましくない定常波又は他の干渉の生成をもたらし得る。

【0136】

図９Ｂでは、疑似負荷９５０及び９５２に接続されたサーキュレータが、それぞれ、マスター９３５及びスレーブ９３６発生器の出力と位相検出器９３７との間に置かれている。サーキュレータ及び負荷回路９５０及び９５２は、出力９１０又は９２０において接続された電極アセンブリから、例えば、アセンブリ７００又は８００から、回路９０２の中に入って来る信号が、信号発生器９３０に伝播し又はプラズマ源領域の中へ反射して戻る代わりに、疑似負荷終端内に吸収されることを可能にする。代替的に、アイソレータは、疑似負荷９５０及び９５２に接続されたサーキュレータに代わることができる。アイソレータは、同様に、信号がアセンブリから信号発生器９３０に向けて移動することを防止することができる。第１の整合ネットワークが、ポイント９１０と電極配列の第１の入力タップとの間に接続されてよく、第２の整合ネットワークが、ポイント９２０と電極配列の第２の入力タップとの間に接続されてよい。特定の理論に制限されることなく、この機構は、発生器に対する損傷及び信号干渉を防止する。

【0137】

ある実施態様では、位相変調が使用されて、プラズマ密度の中へ不均一性を意図的に導入することができる。例えば、基板上の層の不均一性又は層の処理の不均一性の源を補償するために、プラズマ密度の不均一性を誘起することが望ましいだろう。そのような実施態様では、位相差を駆動するために歪んだ（skewed）波関数が印加されてよい。それによって、プラズマ密度が普通であれば高過ぎるはずの領域で、ノードの滞留時間がより長くなり、プラズマ密度が普通であれば低すぎるはずの領域で、波腹（anti-node）の滞留時間がより長くなる。

【0138】

ある実施態様では、図５Ａ～図５Ｃの入力５７０及び５８０などの、変調した位相を有する信号９１０及び９２０が、（互いが）電気的に接続されていない（複数の）電極アセンブリに印加されてよい。この場合では、２つの入力信号の間の位相変調が使用されて、時間に対してチャンバ１０４内のプラズマの位置を制御することができる。したがって、処理条件は、時間で制御されてよい。

【0139】

任意の特定の理論に制限されることなく、位相変調が使用されて、例えば、インピーダンス不整合又はシステムの物理的制約による反射によって引き起こされる、加工対象物上のプラズマの固有の不均一性を制御することができる。例えば、電圧パターンの時間的な変調は、加工対象物に印加されるプラズマの時間平均された均一性を改善することができ、潜在的に、固有のプラズマの不均一性の効果を低減させる。

【0140】

ある実施態様では、位相変調された定常波信号を実施形態に印加するよりもむしろ、進行波の入力が電極アセンブリに印加されてよい。任意の特定の理論によって束縛されることなく、進行波を生成するために終端された電極配列の異なる部分に複数の入力が印加される場合、２つの入力が干渉して定常波を形成することを防止するために、入力間で周波数が異なっていなければならない。

【0141】

図１０は、図７Ａ、図７Ｅ、若しくは図７Ｆの入力７１０及び７２０、又は図８Ａ若しくは図８Ｃの入力８１０及び８２０を提供することができる、出力１０１０及び１０２０を生成するための例示的な回路１０００を示している。２つの周波数発生器１０３０及び１０３１は、２つの異なる周波数の信号を提供する。第１の発生器１０３０からの信号は、第１の疑似負荷１０５０及び第１のインピーダンス整合１０４０を有するサーキュレータを通って移動し、第１の出力１０１０を生成する。同様に、第２の発生器１０３１からの信号は、第２の疑似負荷１０５２及び第２のインピーダンス整合１０４２を有する第２のサーキュレータを通って、第２の出力１０２０を生成する。サーキュレータ及び負荷回路１０５０及び１０５２は、出力１０１０又は１０２０において接続された電極アセンブリから、例えば、アセンブリ７００又は８００から、回路１０００の中に入って来る任意の信号が、信号発生器１０３０若しくは１０３１に伝播し又はプラズマ源領域の中へ反射して戻る代わりに、疑似負荷終端内に吸収されることを可能にする。

【0142】

代替的に、アイソレータは、疑似負荷１０５０及び１０５２に接続されたサーキュレータに代わることができる。アイソレータは、同様に、信号がアセンブリから信号発生器１０３０、１０３１に向けて移動することを防止することができる。特定の理論に制限されることなく、サーキュレータ並びに負荷１０５０及び１０５２又は代替的にアイソレータが、発生器に対する損傷及び信号干渉を防止する。

【0143】

インピーダンス整合回路１０４０及び１０４２は、出力１０１０又は１０２０において接続された電極アセンブリから、例えば、電極アセンブリ７００又は８００から、信号の反射が回路１０００の中へ入って来ることを防止する。特定の理論に制限されることなく、回路１０００からの反射は、電極アセンブリにおける望ましくない定常波又は他の干渉の生成をもたらし得る。

【0144】

ある実施態様では、発生器１０３０及び１０３１の出力間の周波数の差は、両方の周波数がサーキュレータ（又はアイソレータ）ユニット１０５０、１０５２の帯域幅内にあり、整合回路１０４０及び１０４２の帯域幅内にあるように選択されてよい。ある実施態様では、周波数の差が、１Hzから数MHzまでであり、好適には、１kHzから数十kHz又は数百kHzまでである。例えば、周波数は、５９．９GHz及び６０．１GHzであってよい。ある実施形態では、周波数の差が、進行波内に望ましくない不均一性を生成し得る、ビートパターン（beat pattern）を生成することを避けるように選ばれる。

【0145】

複数の周波数発生器が利用可能でない場合、進行波は、図１１で示されているように、単一の入力を用いて生成されてよい。図１１は、２つの出力ポート１１１０及び１１２０を有する例示的な回路１１００を示している。これらのポートは、図７Ａ、図７Ｅ、若しくは図７Ｆの入力７１０及び７２０、又は、図８Ａ若しくは図８Ｃの入力８１０及び８２０に接続されてよい。１つの周波数発生器１１３０が、単一のRF周波数信号を提供する。発生器１１３０からの信号は、第１の疑似負荷１１５０及び第１のインピーダンス整合１１４０を有するサーキュレータを通って移動し、ポート１０１０で出力を生成する。このポートからの信号は、接続された電極アセンブリ（例えば、７００又は８００）を通って移動し、電極アセンブリの他方の側でポート１１２０に入り、そこで、第２のインピーダンス整合１１４２及び第２の疑似負荷１１５２に遭遇する。サーキュレータ及び負荷回路１１５０及び１１５２は、ポート１１１０又は１１２０において接続された電極アセンブリから、例えば、アセンブリ７００又は８００から、回路１１００の中に入って来る任意の信号が、信号発生器１１３０に伝播し又はプラズマ源領域の中へ反射して戻る代わりに、疑似負荷終端内に吸収されることを可能にする。

【0146】

代替的に、アイソレータは、疑似負荷１１５０及び１１５２に接続されたサーキュレータに代わることができる。アイソレータは、同様に、信号がアセンブリから信号発生器１１３０に向けて移動することを防止することができる。特定の理論に制限されることなく、サーキュレータ並びに負荷１１５０及び１１５２又は代替的にアイソレータが、発生器に対する損傷及び信号干渉を防止する。

【0147】

インピーダンス整合回路１１４０及び１１４２は、出力１１１０又は１１２０において接続された電極アセンブリから、例えば、電極アセンブリ７００又は８００から、信号の反射が回路１１００の中へ入って来ることを防止する。特定の理論に制限されることなく、回路１１００からの反射は、電極アセンブリにおける望ましくない定常波又は他の干渉の生成をもたらし得る。

【0148】

任意の特定の理論に制限されることなく、単一又は複数の入力を使用して、電極アセンブリにわたる進行波を生成することは、例えば、インピーダンス不整合又はシステムの物理的制約による反射によって引き起こされる、加工対象物上のプラズマの固有の不均一性の効果を軽減する助けとなる。例えば、進行波は、電極にわたる電圧の時間的及び空間的変動をもたらし、加工対象物に印加されるプラズマの時間平均された均一性を改善し、潜在的に固有のプラズマ不均一性の効果を低減させる。複数の進行波は、単一の進行波より均一な時間平均された電圧プロファイルを生成できるので、複数の入力は、改善された性能をもたらすことができる。

【0149】

任意の特定の理論に制限されることなく、位相変調により、ユーザは、電極アセンブリにわたる電圧プロファイルを調整することにおいてより大きな制御が可能となる。というのも、位相差は、時間の関数として任意のパターンによって駆動することができるからである。しかし、位相変調は、位相ロッキングフィードバック機構を必要とするので、設定するためにより時間がかかり、より高価である。対照的に、進行波の生成は、フィードバック機構を必要としないので、より単純であり安価である。しかし、進行波の設定は、信号の時間的な制御を可能にしない。

【0150】

特定の実施形態が説明されたが、他の実施形態も可能である。例えば、
ある実施態様では、RF電力がバスの中央に印加されるように示されているが、RF電力は、バスの一端若しくは両端又は他の場所に印加することができる。
複数の周波数が、位相変調と併せて印加され得る。例えば、２つの異なる周波数を有するRF信号の第１の対が、第１の電極サブアセンブリに印加されてよく、２つの同じ周波数を有するRF信号の第２の対が、他の電極サブアセンブリ又は第１の電極サブアセンブリの異なる位置に印加されてよい。その後、第２のRF対からの一方又は両方のRF信号が、第１のRF対内のそれぞれのRF信号に対して位相変調されてよい。

【0151】

他の実施形態が、下記の特許請求の範囲内にある。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】