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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】2023-07-10
(45)【発行日】2023-07-19
(54)【発明の名称】プラズマ・熱加工システムを備えたワークピース加工装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20230711BHJP
H01L 21/26 20060101ALI20230711BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20230711BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101G
H01L21/302 101C
H01L21/26 T
H01L21/26 Q
H01L21/26 J
H01L21/68 N
【請求項の数】
19
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021201808
(22)【出願日】2021-12-13
(65)【公開番号】P2022094345
(43)【公開日】2022-06-24
【審査請求日】2021-12-13
(31)【優先権主張番号】202011464609.6
(32)【優先日】2020-12-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】17/238,597
(32)【優先日】2021-04-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】502278714
【氏名又は名称】マトソン テクノロジー インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｍａｔｔｓｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】４７１３１ Ｂａｙｓｉｄｅ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｆｒｅｍｏｎｔ， ＣＡ ９４５３８， ＵＳＡ
(73)【特許権者】
【識別番号】520111187
【氏名又は名称】ベイジン イータウン セミコンダクター テクノロジー カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅ－Ｔｏｗｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ８ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｎｏ． ２８ Ｊｉｎｇｈａｉ Ｅｒ Ｒｄ．， Ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ， １００１７６ Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ディーター ヘツラー
(72)【発明者】
【氏名】ケリー フアン
(72)【発明者】
【氏名】ジァンミン ジー
(72)【発明者】
【氏名】デーチァン ツェン
(72)【発明者】
【氏名】マヌエル ゾーン
【審査官】加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２０－５０２７９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－３３１９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１１－５２７８３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５３６３８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０３３３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１５５３６４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／２６
Ｈ０１Ｌ ２１／６８３
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０５Ｈ １／４６
Ｃ２３Ｃ １６／５０５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークピースを加工するための加工装置であって、加工チャンバと、
前記加工チャンバから分離されていて、該加工チャンバの第１の側に配置されたプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバに１種以上のプロセスガスを送出するように構成されたガス供給システムと、
前記プラズマチャンバ内の前記１種以上のプロセスガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ源と、
前記加工チャンバ内に配置されたワークピース支持体であって、前記ワークピースを支持するように構成されていて、前記ワークピースの裏面に面しているワークピース支持体と、
前記加工チャンバの前記第１の側とは反対側の第２の側に構成された１つ以上の放射熱源であって、前記ワークピースの前記裏面から前記ワークピースを加熱するように構成された１つ以上の放射加熱源と、
前記ワークピース支持体と前記１つ以上の放射熱源との間に配置された誘電体窓と、
前記ワークピースを回転させるように構成されていて、磁気アクチュエータを備える回転システムと、
前記ワークピースの周囲に配置されており、上から下に向かうガスの流れを受け、かつ前記上から下に向かうガスの流れを前記加工チャンバの側壁において配置された排気ポートに向かって指向するように構成されている、前記加工チャンバを通るガスの流れを指向するための１つ以上の通路を備える圧送プレートと、
を備える、加工装置。
【請求項2】
前記回転システムは前記誘電体窓を通過する回転軸を備えており、該回転軸は、前記加工チャンバ内で前記ワークピース支持体を回転させるように構成されており、前記回転軸は、前記磁気アクチュエータに結合されている、請求項１記載の加工装置。
【請求項3】
前記回転軸の第１の部分が前記加工チャンバ内に配置されており、前記回転軸の第２の部分が、前記加工チャンバ内に真空圧を維持することができるように、前記加工チャンバ外に配置されている、請求項２記載の加工装置。
【請求項4】
前記回転軸の前記第２の部分は、前記磁気アクチュエータに結合されている、請求項３記載の加工装置。
【請求項5】
前記磁気アクチュエータは、前記ワークピースの周囲に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の加工装置。
【請求項6】
前記磁気アクチュエータは磁気浮上システムを備える、請求項５記載の加工装置。
【請求項7】
前記磁気浮上システムは、前記ワークピースを鉛直方向に移動させることができる、請求項６記載の加工装置。
【請求項8】
前記プラズマ源は誘導結合プラズマ源である、請求項１から７までのいずれか１項記載の加工装置。
【請求項9】
前記誘導結合プラズマ源と前記プラズマチャンバとの間に、接地されたファラデーシールドが配置されている、請求項８記載の加工装置。
【請求項10】
前記プラズマチャンバと前記加工チャンバとは、１つ以上の分離グリッドを介して分離されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の加工装置。
【請求項11】
前記１つ以上の分離グリッドは、該分離グリッド内に配置された１つ以上の冷却通路を備える、請求項１０記載の加工装置。
【請求項12】
前記１つ以上の分離グリッドを冷却するために、前記１つ以上の冷却通路を通して流体が圧送される、請求項１１記載の加工装置。
【請求項13】
前記流体は水を含む、請求項１２記載の加工装置。
【請求項14】
前記１つ以上の分離グリッドの間にガスを注入するように構成された１つ以上のガス注入ポートをさらに備える、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の加工装置。
【請求項15】
前記１つ以上の分離グリッドは、前記１種以上のプロセスガスを前記１つ以上の分離グリッドを通過させて前記加工チャンバ内に入れ、前記ワークピースの上面を前記１種以上のプロセスガスに曝すことができるように配置されている、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の加工装置。
【請求項16】
前記１つ以上の分離グリッドは、前記プラズマを濾過して前記加工チャンバ内に濾過済み混合物を形成し、前記ワークピースの上面を前記濾過済み混合物に曝すことができるように配置されている、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の加工装置。
【請求項17】
前記誘電体窓は石英を含む、請求項１から１６までのいずれか１項記載の加工装置。
【請求項18】
前記１つ以上の放射加熱源は、広帯域放射を放出して前記ワークピースを加熱するように構成されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の加工装置。
【請求項19】
前記加工チャンバは、真空圧を維持するように構成されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、ワークピースのプラズマ加工および熱加工を実施するように動作させることができる装置などの半導体加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
プラズマ加工は、半導体産業において、半導体ウェーハおよび他の基板への材料の堆積、材料の改質、材料の除去、および関連する加工のために広く用いられている。プラズマ加工には、多くの場合、基板を加工するための高密度プラズマと活性種とを生成するために、プラズマ源（例えば、誘導結合プラズマ源、容量結合プラズマ源、マイクロ波プラズマ源、電子サイクロトロン共鳴プラズマ源など）が使用される。プラズマ中の活性種は、正負に帯電したイオンと、負に帯電した電子と、電荷中性ラジカルと、その他の高エネルギー中性粒子とを含むことができる。材料の電荷損傷を避けるために、リモートプラズマチャンバで生成されたプラズマからの電荷種を濾過して除去する一方、電荷中性ラジカルおよび他の高エネルギー中性粒子は分離グリッドを通過して加工チャンバに入り、半導体ウェーハなどの基板を処理することができる。
【0003】
熱加工は、ワークピースの加工にも使用される。一般に、本明細書で使用される熱加工チャンバは、半導体ワークピースなどのワークピースを加熱する装置を指す。このような装置は、１つ以上のワークピースを支持するための支持プレートと、加熱ランプ、レーザ、または他の熱源など、ワークピースを加熱するためのエネルギー源とを含むことができる。熱処理中、加工レジームに従って制御された条件下でワークピースを加熱することができる。
【0004】
多くの熱処理プロセスでは、ワークピースを装置に製造する際に、様々な化学的な変化および物理的な変化を起こさせるために、ワークピースを一定範囲の温度で加熱する必要がある。例えば、急速熱加工では、支持プレートを通してランプの配列によってワークピースを典型的には数分以内に約３００℃～約１，２００℃の温度に加熱することができる。このようなプロセスでは、ワークピースの温度を確実かつ正確に測定することが重要な目標となる。
【0005】
プラズマ加工と熱処理とは、多くの場合、ワークピースを効果的に加工するために２つの別個の装置が必要になり、製造コストおよび製造時間が増加する。したがって、プラズマ加工と熱処理との両方を実施することができる改良された加工装置が望まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の実施形態の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されるか、または説明から学ぶことができるか、または実施形態の実践を通じて学ぶことができる。
【0007】
本開示の態様は、ワークピースを加工するための加工装置に向けられている。加工装置は、加工チャンバと、加工チャンバから分離されていて、加工チャンバの第１の側に配置されたプラズマチャンバと、プラズマチャンバに１種以上のプロセスガスを送出するように構成されたガス供給システムと、プラズマチャンバ内の１種以上のプロセスガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ源と、加工チャンバ内に配置されたワークピース支持体であって、ワークピースを支持するように構成されていて、ワークピースの裏面に面しているワークピース支持体と、加工チャンバの第１の側とは反対側の第２の側に構成された１つ以上の放射熱源であって、ワークピースの裏面からワークピースを加熱するように構成された１つ以上の放射加熱源と、ワークピース支持体と１つ以上の放射熱源との間に配置された誘電体窓と、ワークピースを回転させるように構成されていて、磁気アクチュエータを備える回転システムと、を含む。
【0008】
様々な実施形態の、これらおよび他の特徴、態様、ならびに利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによって、よりよく理解することができる。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本開示の実施形態を示し、説明と合わせて、関連する原理を説明する働きをする。
【0009】
当業者に向けられた実施形態の詳細な説明は、添付の図を参照する本明細書に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図2】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図3】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図4】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図5】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図6】本開示の例示的な態様による例示的な磁気アクチュエータを示す図である。
【図7】本開示の例示的な態様による例示的な磁気アクチュエータを示す図である。
【図8】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図9】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図10】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図11】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図12】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図13】本開示の例示的な実施形態によるポストプラズマガス注入システムを示す図である。
【図14】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図15】本開示の例示的な態様による例示的な加工システムを示す図である。
【図16】本開示の例示的な態様による例示的な圧送プレートを示す図である。
【図17】本開示の例示的な態様による例示的な方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、１つ以上の例が図面に示されている実施形態について詳細に参照する。各例は、実施形態の説明のために提供されるものであり、本開示を限定するものではない。実際、本開示の範囲または精神から逸脱することなく、実施形態に様々な修正および変形を加えることができることは、当業者には明らかである。例えば、特定の実施形態の一部として図示または説明された特徴は、別の実施形態とともに使用して、更なる実施形態を得ることができる。したがって、本開示の態様は、そのような修正および変形を取り扱うことが意図されている。
【0012】
様々なワークピース加工処理には、プラズマ処理、熱処理、またはその両方が必要になる場合がある。典型的に、プラズマ処理と、急速熱加工などの熱処理とは、プロセスパラメータを正確に制御するために、異なる装置または加工チャンバで実施する必要がある。さらに、プラズマ・熱加工中のワークピースの正確な温度測定値を取得することが困難であった。
【0013】
したがって、本開示の態様は、多くの技術的効果および利点を提供する。例えば、本明細書で提供されるプラズマ加工装置は、同じ加工チャンバ内でプラズマ処理と熱処理との両方を実施することができるため、半導体加工設備における製造時間および金銭を節約し、設置面積を削減することができる。さらに、本明細書で提供される装置は、加工中にワークピースを効率的に回転させることができる磁気アクチュエータを備える回転システムを含む。
【0014】
本開示のこれらの例示的な実施形態は、変形および修正することができる。本明細書で使用されるように、単数形の「ａ」、「ａｎｄ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他を指示しない限り、複数の参照語を含む。「第１」、「第２」、「第３」などの使用は、識別子として使用されており、暗示的であるか否かにかかわらず、必ずしも任意の順序を示すものではない。例示的な態様は、図示および説明する目的で、「基板」、「ワークピース」、または「ワークピース」を参照して説明されることがある。当業者であれば、本明細書で提供される開示を用いて、本開示の例示的な態様を任意の適切なワークピースで使用することができることを理解されたい。数値と併せて「約」という用語を使用することは、記載された数値の２０％以内を意味する。
【0015】
図１は、本開示の例示的な実施形態による加工を実施するために使用することができる例示的なプラズマ加工装置１００を示す。図示されているように、プラズマ加工装置１００は、加工チャンバ１１０と、加工チャンバ１１０から分離されたプラズマチャンバ１２０とを含む。加工チャンバ１１０は、半導体ウェーハなどの加工されるワークピース１１４を保持するように動作させることができるワークピース支持体１１２または台座を含む。この例示では、誘導結合プラズマ源１３５によってプラズマチャンバ１２０（すなわち、プラズマ生成領域）内にプラズマが生成され、所望の種がプラズマチャンバ１２０から分離グリッドアセンブリ２００を通してワークピース１１４の表面に流される。
【0016】
ワークピース１１４は、シリコンウェーハなどの半導体ワークピースなど、任意の適切なワークピースであるか、またはそれを含むことができる。幾つかの実施形態では、ワークピース１１４は、低濃度にドープされたシリコンウェーハであるか、またはそれを含むことができる。例えば、低濃度にドープされたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの抵抗率が約０．１Ω・ｃｍよりも大きく、例えば約１Ω・ｃｍよりも大きくなるようにドープすることができる。
【0017】
本開示の態様は、図示および説明する目的で、誘導結合プラズマ源を参照して説明される。当業者であれば、本明細書で提供される開示を用いて、本開示の範囲から逸脱することなく、任意のプラズマ源（例えば、誘導結合プラズマ源、容量結合プラズマ源など）を使用することができることを理解されたい。
【0018】
プラズマチャンバ１２０は、誘電体側壁１２２と、天井１２４とを含む。誘電体側壁１２２と、天井１２４と、分離グリッド２００とは、プラズマチャンバ内部１２５を画定する。誘電体側壁１２２は、石英および／またはアルミナなどの誘電体材料から形成することができる。誘電体側壁１２２は、セラミック材料から形成することができる。誘導結合プラズマ源１３５は、プラズマチャンバ１２０の誘電体側壁１２２に隣接して配置された誘導コイル１３０を含むことができる。誘導コイル１３０は、適切なマッチングネットワーク１３２を介して、ＲＦ電力発生器１３４に結合される。誘導コイル１３０は、プラズマチャンバ１２０内にプラズマを誘導するのに適した導電性材料を含む、任意の適切な材料から形成することができる。ガス供給部１５５と、環状ガス分配通路１５１または他の適切なガス導入機構（例えば、シャワーヘッド）とから、プロセスガスをチャンバ内部１２５に供給することができる。誘導コイル１３０をＲＦ電力発生器１３４からのＲＦ電力で励磁させると、プラズマチャンバ１２０内にプラズマを生成することができる。特定の実施形態では、プラズマ加工装置１００は、誘導コイル１３０のプラズマへの容量結合を低減するために、接地されたファラデーシールド１２８を選択的に含むことができる。接地されたファラデーシールド１２８は、誘導コイル１３０と同様のまたは実質的に同様の材料を含む、任意の適切な材料または導体から形成することができる。
【0019】
図１に示すように、分離グリッド２００は、プラズマチャンバ１２０を加工チャンバ１１０から分離する。分離グリッド２００を使用して、プラズマチャンバ１２０内のプラズマによって生成された混合物からイオン濾過を実施し、濾過済み混合物を生成することができる。濾過済み混合物に、加工チャンバ１１０内のワークピース１１４を曝すことができる。
【0020】
幾つかの実施形態では、分離グリッド２００は、マルチプレート分離グリッドとすることができる。例えば、分離グリッド２００は、互いに平行な関係で離隔している第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０とを含むことができる。第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０とは、所定の距離で分離することができる。
【0021】
第１のグリッドプレート２１０は、複数の穴を有する第１のグリッドパターンを有することができる。第２のグリッドプレート２２０は、複数の穴を有する第２のグリッドパターンを有することができる。第１のグリッドパターンは、第２のグリッドパターンと同一であっても、異なっていてもよい。荷電粒子は、分離グリッドの各グリッドプレート２１０，２２０の穴を通る経路において、壁上で再結合することができる。中性種（例えば、ラジカル）は、第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０とに設けられた穴を比較的自由に流れることができる。各グリッドプレート２１０および２２０の穴の大きさと、各グリッドプレート２１０および２２０の厚さとは、荷電粒子と中性粒子との両方に対する透明度に影響を与えることができる。
【0022】
幾つかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０は、金属（例えば、アルミニウム）または他の導電性材料から製造することができ、かつ／または、第２のグリッドプレート２２０は、導電性材料または（例えば、石英、セラミックなどの）誘電体材料のいずれかから製造することができる。幾つかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０および／または第２のグリッドプレート２２０は、シリコンまたは炭化ケイ素などの他の材料から製造することができる。グリッドプレートが金属または他の導電性材料から製造されている場合、グリッドプレートを接地することができる。幾つかの実施形態では、グリッドアセンブリは、１つのグリッドプレートを備える単一のグリッドを含むことができる。
【0023】
幾つかの実施形態では、グリッドプレートは、加工装置の動作中にグリッドプレートを冷却するための、グリッドプレート内に配置された１つ以上の冷却機構を有することができる。例えば、１つ以上の冷却通路をグリッドプレート内に配置することができる。グリッドプレートの温度を下げるために、空気または流体（例えば、水）を冷却通路を通して圧送することができる。グリッドプレートを冷却するために、他の既知の冷却化学物質を冷却通路を通して圧送することができる。
【0024】
次に、加工装置の例示的な実施形態について、図１～図５および８１２を参照して説明する。図１に示すように、本開示の例示的な態様によれば、装置１００は、例えば、ガス分配通路１５１または他の分配システム（例えば、シャワーヘッド）を介して、プロセスガスをプラズマチャンバ１２０に送出するように構成されたガス送出システム１５５を含むことができる。ガス送出システムは、複数の給送ガスライン１５９を含むことができる。給送ガスライン１５９は、弁１５８および／またはガスフローコントローラ１８５を用いて制御され、所望の量のガスをプロセスガスとしてプラズマチャンバに送出することができる。ガス送出システム１５５は、任意の適切なプロセスガスの送出に使用することができる。例示的なプロセスガスには、酸素含有ガス（例えば、Ｏ２，Ｏ３，Ｎ２Ｏ）、水素含有ガス（例えば、Ｈ２，Ｄ２）、窒素含有ガス（例えば、Ｎ２，ＮＨ３，Ｎ２Ｏ）、フッ素含有ガス（例えば、ＣＦ４，Ｃ２Ｆ４，ＣＨＦ３，ＣＨ２Ｆ２，ＣＨ３Ｆ，ＳＦ６，ＮＦ３）、炭化水素含有ガス（例えば、ＣＨ４）、またはこれらの組み合わせが含まれる。必要に応じて、他のガスを含む他の給送ガスラインを追加することができる。幾つかの実施形態では、プロセスガスは、Ｈｅ，Ａｒ，Ｎｅ，ＸｅまたはＮ２など、「キャリア」ガスと呼ぶことができる不活性ガスと混合することができる。制御弁１５８を使用して、プラズマチャンバ１２０にプロセスガスを流すための各給送ガスラインの流量を制御することができる。実施形態では、ガス送出システム１５５は、ガスフローコントローラ１８５で制御することができる。
【0025】
加工されるワークピース１１４は、ワークピース支持体１１２によって加工チャンバ１１０内で支持される。ワークピース支持体１１２は、熱加工中にワークピース１１４を支持するように動作させることができる（例えば、ワークピース支持プレートである）ワークピース支持体であってよい。ワークピース支持体１１２は、例えば、加工チャンバ１１０内のワークピース１１４を支持するために、ワークピース１１４を支持するように構成された任意の適切な支持構造であるか、またはそれを含むことができる。幾つかの実施形態では、ワークピース支持体１１２は、熱加工システムによる同時熱加工のために複数のワークピース１１４を支持するように構成することができる。幾つかの実施形態では、ワークピース支持体１１２は、熱加工の前、間、および／または後にワークピース１１４を回転させることができる。幾つかの実施形態では、ワークピース支持体１１２は、少なくとも一部の電磁放射がワークピース支持体１１２を少なくとも部分的に通過できるように、透明であり、かつ／またはその他の方法で構成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、ワークピース支持体１１２の材料を選択して、ワークピース１１４によって放出される電磁放射などの所望の電磁放射がワークピース支持体１１２を通過できるようにすることができる。幾つかの実施形態では、ワークピース支持体１１２は、ヒドロキシル不含の石英材料などの石英材料であるか、またはそれを含むことができる。
【0026】
ワークピース支持体１１２は、ワークピース支持体１１２から延在する、少なくとも３つの支持ピンなど、１つ以上の支持ピン１１５を含むことができる。幾つかの実施形態では、ワークピース支持体１１２は、分離グリッド２２０から離隔するなど、加工チャンバ１１０の頂部から離隔することができる。幾つかの実施形態では、支持ピン１１５および／またはワークピース支持体１１２は、熱源１４０から熱を伝達し、かつ／またはワークピース１１４から熱を吸収することができる。幾つかの実施形態では、支持ピン１１５は、石英製とすることができる。
【0027】
加工装置１００は、１つ以上の熱源１４０を含むことができる。幾つかの実施形態では、熱源１４０は、１つ以上の加熱ランプ１４１を含むことができる。例えば、１つ以上の加熱ランプを含む熱源１４０は、電磁放射を放出してワークピース１１４を加熱することができる。幾つかの実施形態では、例えば、熱源１４０は、アークランプ、タングステンハロゲンランプ、任意の他の適切な加熱ランプ、またはそれらの組み合わせを含む広帯域電磁放射源とすることができる。幾つかの実施形態では、熱源１４０は、発光ダイオード、レーザダイオード、他の任意の適切な加熱ランプ、またはそれらの組み合わせを含む単色電磁放射源とすることができる。熱源１４０は、例えば、ワークピース１１４の異なるゾーンを加熱するように位置決めされる、加熱ランプ１４１のアセンブリを含むことができる。ワークピース１１４が加熱されている間に、各加熱ゾーンに供給されるエネルギーを制御することができる。さらに、ワークピース１１４の様々なゾーンに適用される放射の量も、開ループ方式で制御することができる。この構成では、様々な加熱ゾーン間の比率は、手動による最適化の後に予め決定することができる。他の実施形態では、ワークピース１１４の様々なゾーンに適用される放射の量は、閉ループ方式で制御することができる。
【0028】
特定の実施形態では、例えば、リフレクタ８００（例えば、鏡）などの指向要素を、１つ以上の加熱ランプ１４１からの電磁放射をワークピース１１４および／またはワークピース支持体１１２に対して向けるように構成することができる。例えば、１つ以上のリフレクタ８００は、図４～図５および図１１～図１２に示すように、熱源１４０に関して配置することができる。１つ以上の冷却通路８０２は、リフレクタ８００の間または内部に配置することができる。図５および図１２に矢印８０４で示すように、周囲の空気が１つ以上の冷却通路８０２を通過して、加熱ランプ１４１などの１つ以上の熱源１４０を冷却することができる。
【0029】
本開示の例示的な態様によれば、１つ以上の誘電体窓１０８は、熱源１４０とワークピース支持体１１２との間に配置することができる。本開示の例示的な態様によれば、窓１０８は、ワークピース１１４と熱源１４０との間に配置することができる。窓１０８は、熱源１４０によって放出された電磁放射（例えば、広帯域放射）の少なくとも一部が加工チャンバ１１０の一部に入射することを選択的に遮蔽するように構成することができる。例えば、窓１０８は、不透明な領域１６０および／または透明な領域１６１を含むことができる。本明細書で使用される「不透明」とは、一般的に、所定の波長に対して約０．４（４０％）未満の透過率を有していることを意味し、「透明」とは、一般的に、所定の波長に対して約０．４（４０％）を超える透過率を有していることを意味する。
【0030】
不透明な領域１６０は、熱源１４０からの所定の波長での迷走放射を遮蔽し、透明な領域１６１は、装置１００の他の構成要素が、不透明な領域１６０によって遮蔽された波長で、加工チャンバ１１０内の放射と自由に相互作用できるように、不透明な領域１６０および／または透明な領域１６１を位置決めすることができる。このようにして、窓１０８は、熱源１４０がワークピース１１４を加熱することを可能にしながら、所与の波長における熱源１４０による汚染から加工チャンバ１１０を効果的に遮蔽することができる。不透明な領域１６０および透明な領域１６１は、一般に、特定の波長に対してそれぞれ不透明および透明と定義することができ、すなわち、少なくとも特定の波長での電磁放射に対して、不透明な領域１６０は不透明であり、透明な領域１６１は透明である。
【0031】
不透明な領域１６０および／または透明な領域１６１を含む窓１０８は、任意の適切な材料および／または構造から形成することができる。幾つかの実施形態では、誘電体窓１０８は、石英材料であるか、またはそれを含むことができる。さらに、幾つかの実施形態では、不透明な領域１６０は、ヒドロキシルがドープされた石英（例えば、顕著な量のヒドロキシル基を含む石英）などのヒドロキシル（ＯＨ）を含む石英であるか、またはそれを含むことができ、かつ／または透明な領域１６１は、ヒドロキシル不含の石英（例えば、最小量のヒドロキシル基を含む石英）であるか、またはそれを含むことができる。ヒドロキシルがドープされた石英およびヒドロキシル不含の石英材料を選択することの利点は、製造が容易であることを含むことができる。さらに、ヒドロキシルがドープされた石英およびヒドロキシル不含の石英は、本開示による望ましい波長遮蔽特性を示すことができる。例えば、ヒドロキシルがドープされた石英は、約２．７μｍの波長を有する放射を遮蔽することができる一方、ヒドロキシル不含の石英は、約２．７μｍの波長を有する放射に対して透明となることができる。
【0032】
加工チャンバ１１０内の真空圧を維持することができるように、加工チャンバ１１０からガスを圧送するように構成された１つ以上の排気ポート９２１を、加工チャンバ１１０内に配置することができる。例えば、プロセスガスは、プラズマチャンバ１２０から１つ以上の分離グリッド２００を通って流れ、図５および図１２に示されているような矢印に従って加工チャンバ１１０に入ることができる。ワークピース１１４をプロセスガスに曝し、その後、プロセスガスはワークピース１１４のいずれかの面の周囲を流れ、１つ以上の排気ポート９２１を介して加工チャンバ１１０から排気される。プロセスガスの流れは、図５および図１２の矢印８０６で示されている。１つ以上の圧送プレート９１０は、プロセスガスの流れを促進するために、ワークピース１１４の外周に配置することができる。
【0033】
実施形態では、装置１００は、コントローラ１７５を含むことができる。コントローラ１７５は、加工チャンバ１１０内の様々な構成要素を制御して、ワークピース１１４の加工を指示する。例えば、コントローラ１７５を使用して、熱源１４０を制御することができる。付加的にかつ／または代替的に、コントローラ１７５を使用して、ドア１８０を制御することができる。コントローラ１７５は、例えば、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のメモリデバイスとを含むことができる。１つ以上のメモリデバイスは、コンピュータ可読命令を格納することができ、それは１つ以上のプロセッサによって実行されると、１つ以上のプロセッサに、本明細書に記載されている任意の制御動作などの動作を実行させることができる。
【0034】
特定の実施形態では、装置１００は、ワークピース１１４を回転させることができる回転機構を含むように構成することができる。例えば、ワークピース１１４の加工（例えば、熱加工）中に、１つ以上の熱源１４０によって生成された熱がワークピース１１４を均等に加熱することができるように、ワークピース１１４を継続的に回転させることができる。幾つかの実施形態では、ワークピース１１４の回転は、ワークピース１１４上に放射状の加熱ゾーンを形成し、これは、加熱サイクル中に、ワークピース１１４の均一な加熱を補助し、良好な時間的制御を提供することができる。
【0035】
例えば、図１～図５に示されるように、装置１００は、回転軸９００を有する回転機構を含む。回転軸９００は、誘電体窓１０８を通過し、加工チャンバ１１０に入るように配置されている。回転軸９００は、加工チャンバ１１０内でワークピース支持体１１２を支持するように構成されている。例えば、回転軸９００は、一端でワークピース支持体１１２に結合され、他端で、回転軸９００を３６０°回転させることができる磁気アクチュエータ９２０に結合される。磁気アクチュエータ９２０は、磁力を生成することができる任意の装置とすることができる。例えば、磁気アクチュエータ９２０は、回転軸９００がその中心軸線周りで回転することができるように、回転軸９００に影響を与えることができる磁力場を生成することができる。
【0036】
特定の実施形態では、回転軸９００の一部が加工チャンバ１１０内に配置される一方、回転軸９００の別の部分が、加工チャンバ１１０内の真空圧を維持することができるように加工チャンバ１１０外に配置されることを理解されたい。例えば、ワークピース１１４の加工中には、加工チャンバ１１０内の真空圧を維持する必要がある場合がある。さらに、ワークピース１１４を、加工中に回転させる必要がある。したがって、回転軸９００は、誘電体窓１０８を通って、加工チャンバ１１０内で位置決めされ、回転軸９００が、加工チャンバ１１０内の真空圧を維持しながら、ワークピース１１４の回転を容易にすることができるようになっている。
【0037】
実施形態では、磁気アクチュエータ９２０は、磁極リングによって分離された磁石から形成された動的磁気シールを含む回転軸に回転運動を結合するための回転運動フィードスルー装置を備えることができ、このリングは、軸と一体的に形成されて、軸とともに回転する磁気システムを形成することができる。回転運動フィードスルー装置の適切な例は、米国特許第５，９７５，５３６号明細書に記載されており、この米国特許第５，９７５，５３６号明細書は参照によって本明細書に援用される。
【0038】
強磁性流体封止された回転フィードスルーは、真空チャンバの壁を通って運動を伝達するための装置として当技術分野でよく知られている。典型的な回転運動フィードスルー装置９２３が、図６および図７に示されている。回転運動フィードスルー装置は、ハウジング９１０、軸受９１２および回転軸９００を、ハウジング９１０内に回転不能に固定された磁石システム９１６とともに採用している。磁石システム９１６は、少なくとも１つの環状磁石９１８と、関連する磁極片部品９１７とを備えている。軸の外側と磁極片部品の内側とで画定された小さな環状の隙間９２２には、強磁性流体９２４（低蒸気圧流体中の強磁性粒子のコロイド状懸濁液）が充填されており、磁石システム９１６によって生成された強力な磁場によって所定の位置に保持される。強磁性流体は、回転軸９００が自由に回転することを可能にするが、軸に沿った軸線方向のガスの流れを遮蔽する働きをする。図５および図６に示す特定の設計では、４つの環状磁石９１８と５つの磁極リング９１７とを使用して、８つの封止ギャップ９２２が形成されている。他の磁気設計、例えば、２つの磁極リングを備えた１つの環状磁石がよく知られている。
【0039】
封止は、回転フィードスルーの２つの場所で実現される。第１のシールは、回転軸９００と磁極片９１７との間の強磁性流体によって提供される動的シールである。第２のシールは、ハウジングと磁極片９１７の外径との間の空間をシールするＯリング９３０または他の材料によって提供される静的シールである。
【0040】
回転軸９００は、磁力の影響を受けることができる強磁性体から形成することができる。実施形態では、回転軸９００は、回転軸９００の一端で周囲雰囲気９２６に曝され、反対側の端部で、１つ以上の誘電体窓（例えば、誘電体窓１０８）を通って加工チャンバ１１０内の真空環境に延在する、意図した加工（真空）環境での使用に適した強磁性材料から形成することができる。例えば、磁性ステンレス鋼（例えば、１７－４ＰＨ）は、ほとんどの用途において、回転軸９００用の材料として使用することができる。幾つかの強磁性ステンレス鋼が、強磁性流体の回転フィードスルーに適した材料としてよく知られている。それらのいずれも、本開示に関連して使用することができる。
【0041】
他の実施形態では、回転軸９００は、回転軸９００およびワークピース支持体１１２を鉛直方向に上下に移動させることが可能な並進装置に結合することができる。（図示せず）。例えば、加工チャンバ１１０からワークピース１１４をロードまたはアンロードする際には、取出し装置を使用してワークピース１１４に容易にアクセスし、加工チャンバ１１０からワークピース１１４を取り出すことができるように、ワークピース支持体１１２を介してワークピース１１４を上昇させることが望ましい場合がある。例示的な取出し装置は、ロボットのサセプタを含むことができる。他の実施形態では、加工チャンバ１１０および加工チャンバ１１０に関連する要素の定期的なメンテナンスを行うために、ワークピース支持体１１２を鉛直方向に移動させる必要がある場合がある。回転軸９００に結合することができる適切な並進装置は、ベローズまたは回転軸９００を鉛直移動中に並進させることができる他の機械的装置または電気的装置を含む。
【0042】
ここで図８～図１２を参照すると、実施形態では、磁気アクチュエータ９２０は、ワークピース１１４の周囲に配置された磁気浮上装置９５０を含むことができる。例えば、特定の実施形態では、磁気浮上装置９５０は、加工チャンバ１１０の外壁の周囲のワークピース１１４の周囲に配置される。他の実施形態では、磁気浮上装置を加工チャンバ１１０内に配置することができることが想定されている。さらに他の実施形態では、磁気浮上装置９５０の特定の構成要素、例えばロータを加工チャンバ１１０の内部に配置し、磁気浮上装置９５０の他の構成要素、例えば磁石を加工チャンバ１１０の壁の外側に配置することができる。磁気浮上装置９５０は、ワークピース１１４を浮上および回転させるための磁場を生成することができる。磁気浮上装置９５０は、加工チャンバ１１０の周囲に位置決めされ、固定された位置に固定することができる。例えば、加工中、ワークピース１１４は、ワークピース支持体１１２の上部にある１つ以上のピン１１５上に設置される。磁気浮上装置９５０によって磁場が生成されると、ワークピース支持体１１２が回転し、これによってワークピース１１４が回転するように、磁気浮上装置９５０は、ワークピース支持体１１２に対して位置決めされる。磁気浮上装置９５０は、ワークピース支持体１１２に磁気的に結合することができる。他の実施形態では、磁気浮上装置９５０によって磁場が生成されると、ワークピース１１４が１つ以上のピン１１５から持ち上げられて磁場によって回転するように、磁気浮上装置９５０がワークピース１１４に対して位置決めされることが想定される。このように、特定の実施形態では、磁気浮上装置９５０は、ワークピース１１４を鉛直方向に移動させるように構成される。磁気浮上装置９５０は、スイスのチューリッヒにあるLevitronics社から入手可能なものを含むことができる。
【0043】
【0044】
本開示の例示的な態様によれば、加工装置１００は、分離グリッド２００を流れる中性種にガスを注入するように構成された１つ以上のガスポート１０００を含むことができる。例えば、ガスポート１０００は、マルチプレート分離グリッドのグリッドプレート間に、ガス（例えば、冷却ガス）を注入するように動作させることができる。このようにして、分離グリッドは、中性種へのポストプラズマガス注入を提供することができる。ポストプラズマガス注入は、多くの技術的効果および利点を提供することができる。例えば、プロセスの均一性の特性を制御するためにガスを注入することができる。例えば、中性ガス（例えば、不活性ガス）を注入して、ワークピースに対する半径方向の均一性などの均一性を制御することができる。冷却ガスを注入して、分離グリッドを通過するラジカルのエネルギーを制御することができる。
【0045】
分離グリッド２００は、マルチプレート分離グリッド（例えば、図１に示す２プレートグリッド、３プレートグリッド、４プレートグリッドなど）とすることができる。図１３に示すように、加工装置１００は、グリッドプレート２１０とグリッドプレート２２０との間に形成された通路内など、グリッドプレート２１０とグリッドプレート２２０との間にガス１００２を注入するように構成されたガスポート１０００を含むことができる。より詳細には、グリッドプレート２１０を、プラズマで生成されたイオンと中性種との混合物に曝すことができる。ガスポート１０００は、グリッドプレート２１０を通って流れる中性種に、ガス１００２または他の物質を注入することができる。ワークピースを、グリッドプレート２２０を通過する中性種に曝すことができる。幾つかの実施形態では、ガスポート１０００は、分離グリッド２００の下、かつワークピース１１４の表面の上の位置で、加工チャンバ１１０にガス１００２を直接注入することができる。
【0046】
ガスポート１０００からのガス１００２または他の物質は、プラズマチャンバ１２０から来るラジカルよりも高い温度もしくは低い温度とすることができるか、またはプラズマチャンバ１２０からのラジカルと同一の温度とすることができる。ガスを使用して、分離グリッド２００を通過するラジカルのエネルギーを制御することによって、プラズマ加工装置１００内のラジカルの均一性などの、均一性を調整または修正することができる。非プロセスガスは、窒素（Ｎ２）などの希釈ガス、および／またはヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、もしくは他の不活性ガスなどの不活性ガスを含むことができる。幾つかの実施形態では、ガス１００２は、ヘリウム、窒素、および／またはアルゴンなどの不活性ガスとすることができる。
【0047】
実施形態では、加工装置は、図１４～図１５に示すようなデュアル構成を有することができる。例えば、加工装置１２００は、プラズマチャンバ１２０ａ，１２０ｂと、加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂとを含む。実施形態では、加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂは、壁１２０２によって分割することができる。しかしながら、他の実施形態では、加工チャンバ１１０が分割されていない加工チャンバを含むことが想定されている。図示されているように、ワークピース１１４ａ，１１４ｂを支持するためのワークピース支持体１１２ａ，１１２ｂが加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂ内に配置されている。加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂの、プラズマチャンバ１２０ａ，１２０ｂとは反対側には、１つ以上の熱源１４０ａ，１４０ｂが配置されている。１つ以上の分離グリッド２００ａ，２００ｂは、加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂをプラズマチャンバ１２０ａ，１２０ｂから分離する。１つ以上の誘電体窓１０８ａ，１０８ｂは、熱源１４０ａ，１４０ｂとワークピース支持体１１２ａ，１１２ｂとの間に配置されている。
【0048】
装置１２００は、例えば、ガス分配通路１５１ａ，１５１ｂまたは他の分配システム（例えば、シャワーヘッド）を介して、プロセスガスを加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂに送出するように構成されたガス送出システム１５５ａ，１５５ｂを含むことができる。ガス送出システム１５５ａ，１５５ｂは、複数の給送ガスライン１５９ａ，１５９ｂを含むことができる。給送ガスライン１５９ａ，１５９ｂは、弁１５８ａ，１５８ｂおよび／またはガスフローコントローラ１８５ａ，１８５ｂを用いて制御され、所望の量のガスをプロセスガスとしてプラズマチャンバに送出することができる。ガス送出システム１５５ａ，１５５ｂを使用して、任意の適切なプロセスガスを送出することができる。制御弁１５８ａ，１５８ｂを使用して、プロセスガスを加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂに流すための各給送ガスラインの流量を制御することができる。実施形態では、ガス送出システム１５５ａ，１５５ｂは、ガスフローコントローラ１８５ａ，１８５ｂを用いて制御することができる。実施形態では、ガス分配システム１５５は、ガス分配通路１５１（図示せず）を介してプラズマチャンバ１１０ａ，１１０ｂにプロセスガスを送出することができる単一のガス分配ラインに結合された給送ガスライン１５９を含む一元的なシステムとすることができる。
【0049】
図１５に示すように、回転軸９００ａ，９００ｂは、加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂ内でワークピース支持体１１２ａ，１１２ｂを回転させるために、ワークピース支持体１１２ａ，１１２ｂに結合されている。回転軸９００ａ，９００ｂは、磁気アクチュエータ９２０ａ，９２０ｂに結合されている。回転軸９００ａ，９００ｂの一部が加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂ内に配置される一方、回転軸９００ａ，９００ｂの他部分は、加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂ内に真空圧力を維持しながら、回転軸９００ａ，９００ｂがワークピース１１４ａ，１１４ｂを容易に回転させることができるように、加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂ外に配置されている。他の実施形態では、図１６に示すように、回転システムは、加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂ内に配置された磁気浮上装置９５０ａ，９５０ｂを備える磁気アクチュエータを含む。例えば、磁気浮上装置は、ワークピース支持体１１２ａ，１１２ｂおよび／またはワークピース１１４ａ，１１４ｂの周囲に確実に固定することができる。磁気浮上装置９５０ａ，９５０ｂは、加工チャンバ１１０ａ，１１０ｂの内部の固定された位置に固定されている。
【0050】
このようなデュアル構成によって、複数のワークピースを加工することができる。例えば、ワークピースを移送して加工チャンバ１１０ａで加工する一方、別のワークピースを加工チャンバ１１０ｂで同時に加工することができる。例えば、第１の加工チャンバ１１０ａ内のワークピースを、適切なプラズマ処理および／または熱処理を介して加工することができる一方、第２の加工チャンバ１１０ｂ内の別のワークピースを、適切なプラズマ処理および／または熱処理を介して加工することができる。
【0051】
ここで図１６を参照すると、提供される実施形態で使用することができる例示的な圧送プレート９１０が図示されている。圧送プレート９１０は、加工チャンバ１１０を通るガスの流れのための１つ以上の圧送通路９１２、９１３を含む。例えば、圧送プレート９１０は、ワークピース１１４の周囲に構成された連続圧送通路９１２を含むことができる。連続圧送通路９１２は、ガスがワークピース１１４の上面などの第１の面から、ワークピースの底面などの第２の面に通過できるように構成された環状の開口を含むことができる。連続圧送通路９１２は、保護リング１０９の周囲に同心円状に配置することができる。付加的な圧送通路９１３は、加工チャンバ１１０内のガス移動を促進するために、圧送プレート９１０に配置することができる。保護リング１０９を使用して、ワークピース１１４の１つ以上の縁部からの放射の縁部効果を軽減することができる。保護リング１０９は、ワークピース１１４の外周に位置決めすることができる。
【0052】
圧送プレート９１０は、石英材料であるか、または石英材料を含むことができる。さらに、幾つかの実施形態では、圧送プレート９１０は、ヒドロキシルがドープされた石英であるか、またはそれを含むことができる。ヒドロキシルがドープされた石英は、本開示による望ましい波長遮蔽特性を示すことができる。
【0053】
図１７は、本開示の例示的な態様による１つの例示的な方法（７００）の流れ図を示している。方法（７００）は、例として、図１の加工装置１００を参照して説明される。方法（７００）は、任意の適切なプラズマ加工装置で実施することができる。図１７は、図示および説明する目的で、特定の順序で実施されるステップを示している。当業者は、本明細書で提供される開示内容を利用して、本明細書で説明した方法のいずれかの様々なステップを、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な方法で省略、拡大、同時に実施、再配置、および／または修正することができることを理解されたい。さらに、本開示の範囲から逸脱することなく、様々なステップ（図示せず）を実施することができる。
【0054】
（７０２）において、本方法は、プラズマ加工装置１００の加工チャンバ１１０内にワークピース１１４を設置することを含むことができる。加工チャンバ１１０は、プラズマチャンバ１２０から分離することができる（例えば、分離グリッドアセンブリによって分離する）。例えば、本方法は、図１の加工チャンバ１１０内のワークピース支持体１１２上にワークピース１１４を設置することを含むことができる。ワークピース１１４は、シリコン、二酸化シリコン、炭化シリコン、１種以上の金属、１種以上の誘電体材料、またはそれらの組み合わせからなる１つ以上の層を含むことができる。
【0055】
（７０４）において、本方法は、プラズマチャンバ内にプロセスガスを入れることを含む。例えば、プロセスガスを、ガス分配通路１５１を含むガス送出システム１５５を介してプラズマチャンバ１２０に入れることができる。ガス送出システム１５５を使用して、ワークピース１１４から少なくとも１つの材料層をエッチング可能なプロセスガスを送出することができる。例えば、プロセスガスは、酸素含有ガス（例えば、Ｏ２，Ｏ３，Ｎ２Ｏ）、水素含有ガス（例えば、Ｈ２，Ｄ２）、窒素含有ガス（例えば、Ｎ２，ＮＨ３，Ｎ２Ｏ）、フッ素含有ガス（例えば、ＣＦ４，Ｃ２Ｆ４，ＣＨＦ３，ＣＨ２Ｆ２，ＣＨ３Ｆ，ＳＦ６，ＮＦ３）、炭化水素含有ガス（例えば、ＣＨ４）、またはこれらの組み合わせを含むことができる。幾つかの実施形態では、プロセスガスは、Ｈｅ，Ａｒ，Ｎｅ，ＸｅまたはＮ２など、「キャリア」ガスと呼ぶことができる不活性ガスと混合することができる。制御弁１５８を使用して、プラズマチャンバ１２０にプロセスガスを流すための各給送ガスラインの流量を制御することができる。ガスフローコントローラ１８５を使用して、プロセスガスの流れを制御することができる。
【0056】
（７０６）において、本方法は、プラズマチャンバ１２０内で誘導されたプラズマを用いて、プロセスガスから１種以上の種を生成することを含む。例えば、１種以上の種またはラジカルを生成するために、誘導コイル１３０をＲＦ電力発生器１３４からのＲＦ電力で励磁して、プラズマチャンバ１２０内のプロセスガスからプラズマを生成することができる。生成されたプラズマは、ラジカルを含む１種以上の種を含むことができる。適切なラジカルは、ワークピースから、材料の一部または材料層の一部を除去することができるエッチングラジカルを含むことができる。ワークピース１１４の表面特性を改質することができる他のラジカルを生成することができる。例えば、ワークピースの一部に材料層を選択的に堆積させることができるラジカルを生成することができる。表面の洗浄、表面の平滑化、材料の酸化、材料の窒化、材料のドープなどを含むが、これらに限定されない、ワークピース上の材料層の化学組成または材料組成を改質することができるラジカルを生成することができる。適切なラジカルの例としては、水素ラジカル、酸素ラジカル、フッ素ラジカル、およびこれらの組み合わせが挙げられる。幾つかの実施形態では、プラズマチャンバ内で生成されたプラズマは、水素ラジカル、フッ素ラジカル、酸素ラジカル、およびそれらの組み合わせなどの１種以上のラジカルを含むリモートプラズマである。
【0057】
（７０８）において、本方法は、濾過済み混合物を生成するために、１種以上の種を濾過することを含む。濾過済み混合物を生成するために、プラズマチャンバ１２０を加工チャンバ１１０から分離する分離グリッド２００を介して１種以上の種を濾過し、所望のラジカルを生成することができる。分離グリッド２００を使用して、濾過済み混合物を生成するために、プラズマチャンバ１２０内のプラズマによって生成された混合物からイオン濾過を実施することができる。濾過済み混合物は、１種以上のラジカルを含んでよい。
【0058】
幾つかの実施形態では、分離グリッド２００は、約９０％以上の効率、例えば約９５％以上の効率でイオンを濾過するように構成することができる。イオン濾過のパーセント効率は、混合物中のイオンの総数に対する、混合物から除去されたイオンの量を指す。例えば、約９０％の効率は、濾過中に約９０％のイオンが除去されることを示している。約９５％の効率は、濾過中に約９５％のイオンが除去されることを示す。
【0059】
幾つかの実施形態では、分離グリッドは、マルチプレート分離グリッドとすることができる。マルチプレート分離グリッドは、並列した複数の分離グリッドプレートを有することができる。グリッドプレートの穴の配置および配列は、約９５％以上など、イオン濾過のための所望の効率を提供するように選択することができる。
【0060】
幾つかの実施形態では、１つ以上の分離グリッドプレートは、分離グリッドプレート内に配置された１つ以上の冷却通路を含むことができる。本方法は、１つ以上の冷却通路を通して流体を圧送することによって、１つ以上の分離グリッドを冷却することを含むことができる。
【0061】
さらに、幾つかの実施形態では、本方法は、分離グリッドを通過するラジカルのエネルギーを調整するために、分離グリッドに設けられたかまたは分離グリッドの下に設けられた１つ以上のガス注入ポートを通して非プロセスガスを入れることを含む。
【0062】
（７１０）において、本方法は、ワークピースを濾過済み混合物に曝すことを含む。濾過済み混合物は、ワークピース１１４の表面を改質することができる１種以上のラジカルを含むことができる。例えば、濾過済み混合物は、ワークピース１１４から材料を剥離することができる１種以上のラジカルを含むことができる。他の実施形態では、濾過済み混合物は、ワークピースに材料層を堆積させることができる１種以上のラジカルを含むことができる。他の実施形態では、濾過済み混合物は、ワークピースの表面上の１つ以上の材料層の化学組成または化学的特性もしくは機械的特性を改質することができる１種以上のラジカルを含むことができる。
【0063】
（７１２）において、本方法は、加工チャンバ１１０内でワークピース１１４を回転させることを含む。例えば、放射が熱源１４０から放出されている間に、ワークピース１１４を加工チャンバ内で回転させることができる。図１に示すように、回転軸９００はワークピース支持体１１２に結合されており、また、磁気アクチュエータ９２０に結合されている。磁気アクチュエータ９２０は、回転軸９００を回転させるために使用することができ、それによって、ワークピース支持体１１２、およびその上のワークピース１１４を回転させることができる。他の実施形態では、ワークピース１１４は、磁気浮上装置９５０によって回転させることができる。例えば、図８に示すように、磁気浮上装置９５０によって生じる磁力が加工チャンバ１１０内でワークピース支持体１１２およびその上のワークピース１１４を回転させることができるように、磁気浮上装置９５０をワークピース支持体１１２に磁気的に結合することができる。他の実施形態では、磁気浮上装置９５０によって生じる磁力がワークピース支持体１１２からワークピース１１４を持ち上げ、ワークピース１１４を回転させることができるように、磁気浮上装置９５０をワークピース１１４に磁気的に結合することができる。
【0064】
（７１４）において、本方法は、ワークピースを加熱するために、ワークピースの１つ以上の表面に向けて放射を放出することを含む。例えば、１つ以上の熱源１４０は、１つ以上の加熱ランプ１４１を含むことができる。例えば、１つ以上の加熱ランプを含む熱源１４０は、ワークピース１１４を加熱するために電磁放射を放出することができる。本明細書に記載の例示的な熱源１４０を使用することができる。特定の実施形態では、例えば、リフレクタ（例えば、鏡）などの指向要素は、１つ以上の加熱ランプ１４１からの電磁放射をワークピース１１４および／またはワークピース支持体１１２に対して向けるように構成することができる。
【0065】
ワークピース１１４を濾過済み混合物に曝すことと、ワークピースを回転させることと、ワークピースに放射を放出することとを、ワークピースの所望の加工が達成されるまで交互に行うことができる。他の実施形態では、ワークピース１１４を濾過済み混合物に曝すと同時に、ワークピースに放射を放出してワークピースを加熱することが望まれる場合がある。加工パラメータに応じて、プロセスガスは、１つ以上のガス排気ポート９２１を介して加工チャンバ１１０から除去することができる。
【0066】
幾つかの実施形態では、図１０の様々な矢印によって示されるように、本方法は、様々な順序または組み合わせでリストされたステップを含むことができる。例えば、特定の実施形態では、ワークピース１１４をプラズマ処理する前に、加工チャンバ１１０内にワークピース１１４を設置して、放射に曝すことができる。ワークピース１１４を濾過済み混合物に曝すことと、ワークピース１１４に放射を放出することと、ワークピース１１４を回転させることとを、ワークピース１１４の所望の加工が達成されるまで交互に行うことができる。他の実施形態では、ワークピース１１４を濾過済み混合物に曝すと同時に、ワークピース１１４に放射を放出してワークピース１１４を加熱することが望まれる場合がある。実際、ワークピース１１４の均一な加熱のために、ワークピース１１４を放射に曝しながら回転させることができる。本明細書で提供されるステップは、所望の加工パラメータに応じて任意の方法で交互にまたは繰り返し行うことができる。
【0067】
他の実施形態では、加工チャンバ１１０内にワークピース１１４を設置し、その後、例えば、ワークピース１１４を所定の加工温度または前加工温度に加熱するために、ワークピース１１４を、放射に曝すことができることが想定されている。ワークピース１１４が前加工温度に達した後、ワークピース１１４は、所望の熱処理および／またはプラズマ処理を受けることができる。
【0068】
（７１６）において、プラズマの生成を停止し、プラズマチャンバおよび／または加工チャンバの両方またはいずれかへのガスの流入を停止し、放射の放出を停止して、したがって、ワークピースの加工が終了する。
【0069】
（７１８）において、本方法は、加工チャンバ１１０からワークピースを取り出すことを含む。例えば、ワークピース１１４を、プラズマ加工チャンバ１１０内のワークピース支持体１１２から取り出すことができる。その後、プラズマ加工装置を、付加的なワークピースの将来の加工のために調節することができる。
【0070】
本発明の更なる態様は、以下の条項の主題によって提供される。
【0071】
加工装置内でワークピースを加工するための方法であって、加工チャンバ内に配置されたワークピース支持体上にワークピースを設置することと、プラズマチャンバ内に１種以上のプロセスガスを入れることと、プラズマチャンバに設けられた誘導結合プラズマ源を使用してプラズマ内に１種以上のプロセスガスから１種以上の種を生成することと、１種以上のラジカルを含む濾過済み混合物を生成するために、１つ以上の分離グリッドによって１種以上の種を濾過することと、ワークピースを１種以上のラジカルを含む濾過済み混合物に曝すことと、ワークピースの表面の少なくとも一部を加熱するために、１つ以上の放射熱源によって、ワークピースの１つ以上の表面に向けられた放射を放出することと、磁気アクチュエータを含む回転システムを介して加工チャンバ内でワークピースを回転させることと、を含む方法。
【0072】
回転システムは、磁気アクチュエータに結合されていて、少なくとも部分的に加工チャンバ内に配置された回転軸を含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0073】
回転軸の第１の部分が、加工チャンバ内に配置されており、回転軸の第２の部分が、加工チャンバ内に真空圧を維持することができるように、加工チャンバ外に配置されている、前項のいずれか１項記載の方法。
【0074】
磁気アクチュエータは、加工チャンバ内の固定された位置に配置されている、前項のいずれか１項記載の方法。
【0075】
磁気アクチュエータは、ワークピースを回転させるための磁場を生成することができる磁気浮上システムを備える、前項のいずれか１項記載の方法。
【0076】
加工チャンバ内の真空圧を維持することをさらに含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0077】
１つ以上の排気ポートを使用して加工チャンバからガスを除去することをさらに含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0078】
加工チャンバを通るプロセスガスの流れを指向するための１つ以上の通路を提供する圧送プレートをワークピースの周囲に配置することをさらに含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0079】
プロセスガスは、酸素含有ガス、水素含有ガス、窒素含有ガス、炭化水素含有ガス、フッ素含有ガスまたはこれらの組み合わせを含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0080】
ワークピースを１種以上のラジカルを含む濾過済み混合物に曝すことと、ワークピースの表面の少なくとも一部を加熱するために、１つ以上の熱源によって、ワークピースの１つ以上の表面に向けられた放射を放出することとを交互に行うことを含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0081】
１つ以上の排気ポートを使用して加工チャンバからプロセスガスを除去することを含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0082】
１つ以上の分離グリッド内に配置された１つ以上の冷却通路を通して流体を圧送することによって１つ以上の分離グリッドを冷却することを含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0083】
プラズマ生成、プロセスガスの流れまたは放射を放出することを停止することをさらに含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0084】
加工チャンバからワークピースを取り出すことをさらに含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0085】
分離グリッドを通過するラジカルのエネルギーを調整するために、分離グリッドに設けられたかまたは分離グリッドの下に設けられた１つ以上のガス注入ポートを通して非プロセスガスを入れることをさらに含む、前項のいずれか１項記載の方法。
【0086】
本発明の主題は、その特定の例示的な実施形態に関して詳細に説明されてきたが、当業者は、前述の理解を得た上で、そのような実施形態に対する修正、変形、および等価物を容易に製造することができることを理解されたい。したがって、本開示の範囲は、限定ではなく例示によるものであり、本開示は、当業者に容易に明らかになるような修正、変形、および／または付加を本主題に含めることを排除するものではない。
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】