特許 7431296 誘導結合プラズマソースの改善

(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】2024-02-05

(45)【発行日】2024-02-14

(54)【発明の名称】誘導結合プラズマソースの改善

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240206BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022150932

(22)【出願日】2022-09-22

(62)【分割の表示】P 2020531430の分割

【原出願日】2018-07-10

(65)【公開番号】P2022180536

(43)【公開日】2022-12-06

【審査請求日】2022-10-13

(31)【優先権主張番号】15/727,998

(32)【優先日】2017-10-09

(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

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100101502

【弁理士】

【氏名又は名称】安齋 嘉章

(72)【発明者】

【氏名】ロジャーズ ジェームズ

(72)【発明者】

【氏名】ポウローズ ジョン

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５３２０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５２９６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４６７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０１１７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００４－５０９４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６０７６４８２（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／１２９８４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理するための装置であって、
上部プレートと、
内側コイルと外側コイルを含むコイルであって、外側コイルが第1の平面に配置され、内側コイルは、
第１の平面内にあり、外側コイルに結合された内側コイルの第１のセグメントと、
第１のセグメントに直列に結合された第２のセグメントであって、第１のセグメントを第１の平面の外に延在させ、第１のセグメントによって外側コイルから分離された第２のセグメントを含むコイルと、
上部プレートに結合された内側支柱及び外側支柱であって、内側コイルが内側支柱によって支持され、外側コイルが外側支柱によって支持され、内側及び外側支柱は上部プレートから延在し、コイルを上部プレートから離れて支持する内側支柱及び外側支柱を備えた装置。

【請求項2】

第１のセグメントは水平平面配置で構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

第２のセグメントは垂直螺旋配置で構成される、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

第２のセグメントの垂直螺旋配置は内側コイルの中心に形成される円錐台構造を有する、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

第２セグメントが第２セットのコイル部分を含み、第２セットのコイル部分の各々は、外側コイルから離れる方向に距離が増加するにつれて減少する巻径を有する、請求項３に記載の装置。

【請求項6】

内側コイルは垂直円筒配置で構成された第２のセグメントを有する、請求項２に記載の装置。

【請求項7】

第２のセグメントは内側コイルの中心に形成される円錐台構造を有する、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

上部プレートがアルミニウム材料から製造される、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

１つ以上の独立ガイドを備え、１つ以上の独立ガイドの各々は、隣接する１つおきの外側支柱の間に配置され、１つ以上の独立ガイドの各々は第１の平面で外側コイルを支持する、請求項１に記載の装置。

【請求項10】

上部プレートはこれを貫通する複数の通気口を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

内側コイルはコイル短絡部部分で外側コイルに接続される、請求項１に記載の装置。

【請求項12】

内側支柱及び外側支柱は電気絶縁材料で構成されている、請求項１に記載の装置。

【請求項13】

基板を処理するための装置であって、
1つ以上の導体であって、1つ以上の導体の各々は、
第２のセグメントに直列に結合された第１のセグメントを含む内側コイルと、
内側コイルに直列に結合された外側コイルであって、第１の平面に配置され、第１のセグメントと同一平面上にあり、第１のセグメントから半径方向外側に第２の同心平面配列で構成される外側コイルと、
１つ以上の導体の内側コイルから外側コイルまで延在する短絡部であって、第２セグメントは第１平面に対して第１セグメントからある角度で延在し、第１セグメントによって外側コイルから分離される短絡部を備えた導体と、
１つ以上の導体の各々の内側コイルを支持する複数の内側支柱と、
１つ以上の導体の各々の外側コイルを支持する複数の外側支柱を備えた装置。

【請求項14】

複数の内側支柱は４つの内側支柱を含み、
複数の外側支柱は８つの外側支柱を含む、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

１つ以上の導体は４つの導体を含む、請求項１３に記載の装置。

【請求項16】

第２のセグメントは、減少する巻径を有する垂直螺旋配置で構成される、請求項１３に記載の装置。

【請求項17】

第２のセグメントは垂直円筒配置で構成される、請求項１３に記載の装置。

【請求項18】

第２のセグメントは内側コイルの中心に形成される円錐台構造を有する、請求項１３に記載の装置。

【請求項19】

基板を処理するための装置であって、
１つ以上の導体であって、各々が短絡部によって外側コイルに直列に結合された内側コイルを備え、短絡部は１つ以上の導体の各々の内側コイルから各々の外側コイルに延在している導体であって、
外側コイル及び短絡部は、第１の平面に配置され、
内側コイルは第２のセグメントに直列に結合された第１のセグメントを含み、第１のセグメントは、第１の平面において第１の同心平面配置で構成され、
第２のセグメントは、下方の第１のセグメントから延在し、第１の平面に対して非平行であり、第１のセグメントによって外側コイルから分離されており、
第２のセグメントは垂直円筒配置で構成され、第２のセグメントは内側コイルの中心に形成される円錐台構造を有する導体と、
内側コイルに結合された１つ以上の内側支柱と、
外側コイルに結合された１つ以上の外側支柱を備える装置。

【請求項20】

第１のセグメントは、第１の平面に配置された少なくとも２つの同心コイルを含む、請求項１９に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【背景】

【0001】

（分野）
本開示の諸実施形態は、概して、基板を処理するための誘導結合プラズマソースに関する。

【0002】

（関連技術の説明）
マイクロエレクトロニクス製造では、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理チャンバが一般的である。そのような反応器では、ガス内のガス原子から電子を分離する傾向があるガス内の電界を使用することにより、ガス内にプラズマが形成され、イオン、自由電子、中性分子、ラジカルのプラズマを生成する。プラズマを形成するＩＣＰ法では、電界は、処理チャンバの外側に配置された１つ以上のコイルを流れるＡＣ電流（例えば、ＲＦ）によって生成され、それにより、隣接するチャンバガス容積内のガスに電流を誘導する。電力伝達効率（すなわち、ガスへ効果的に伝達されてプラズマを形成した、コイルの通過電力量）は、ＩＣＰ処理の重要な要素である。ＩＣＰソースは通常、容量性と誘導性の両方でチャンバ内のガスに結合しているが、容量結合はあまり効率的ではなく、このような理由から、プラズマが開始又は「点火」された後は望ましくない。容量結合により、プラズマの点火と低電力設定での動作が可能になり、この低電力設定では、低密度プラズマ（Ｅモードプラズマ）が生成される。一度プラズマが確立すると、誘導結合によりプラズマは高密度へ移行し（Ｈモードプラズマ）、容量結合の影響が最小限に抑えられる。

【0003】

上記のＩＣＰソースが直面する問題の１つは、Ｅモードプラズマ及びＨモードプラズマには種々の負荷インピーダンスがあり、ＲＦ整合ネットワークがこれらの負荷インピーダンスを調整しなければならないことである。電源とコイルの間でＲＦ整合器を使用して、実効コイル回路インピーダンスをプラズマインピーダンスに「整合させる」。

【0004】

システムが２つのプラズマモードの間で切り替わると、プラズマが不安定になる。さらに、インピーダンスの低振幅振動は、特定のガス化学作用とウェハ型を使用する時に、不安定性を引き起こす可能性がある。プラズマインピーダンスの変化によって電源とコイル回路に加わる突然のインピーダンス変化により、プラズマへの出力電力が変化する。すると今度は、プラズマに供給される電力の変化により、プラズマインピーダンスが変化し、これにより、正のフィードバックループが生じて、プラズマコイルと電源電力結合回路内が不安定になる。

【概要】

【0005】

本開示は、概して、基板を処理するための装置に関する。一実施形態では、この装置は、コイル及びシールド部材に接続された遠隔場電力発生器を備える。シールド部材は、中心から外向きに延びる複数の半径方向スポークと、スポーク間の複数のスロットを含む。コイルは、内側コイル及び外側コイルを備えるように構成されてもよく、ここで、内側コイル及び外側コイルはそれぞれ、実質的に水平な部分を有している。

【0006】

さらなる諸実施形態では、この装置は、コイル及びシールド部材に接続された遠隔場電力発生器を備える。シールド部材は、繰り返しパターンで外径から内向きに延びる様々な長さの複数の半径方向スポークを含む。コイルを、内側コイル及び外側コイルを備えるように構成してもよく、ここで、内側コイル及び外側コイルはそれぞれ、実質的に水平な部分を有している。

【0007】

さらなる諸実施形態では、この装置は、コイル及びシールド部材に接続された遠隔場電力発生器を備える。シールド部材は、複数の半円形円弧状部材を備えており、これらの半円形円弧状部材は、半径方向部材から時計回りと反時計回りに交互配置で延在している。コイルを、内側コイル及び外側コイルを備えるように構成してもよく、ここで、内側コイル及び外側コイルはそれぞれ、実質的に水平な部分を有している。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本開示の上記の構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、諸実施形態を参照して行う。そして、これら実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は例示的な実施形態を示しているに過ぎず、従ってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、他の同等に有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。

【図1】従来技術のＩＣＰシステムの典型的な断面の概略断面図である。

【図2】一実施形態による誘導結合ソースの概略斜視図である。

【図3】図２の誘導結合ソースの概略断面図である。

【図4】一実施形態のコイル配置の断面図である。

【図5】一実施形態のコイル配置の断面図である。

【図6】一実施形態のシールドの平面図である。

【図7】一実施形態のシールドの平面図である。

【図8】一実施形態のシールドの平面図である。

【図9】誘導結合ソースの回路図である。

【0009】

理解を容易にするため、可能な場合には、同一の符号を使用して、これらの図面に共通の同一の要素を示す。ある実施形態の要素及び構成は、具体的な記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得る。

【詳細な説明】

【0010】

本開示は、概して、誘導結合プラズマソースを使用して基板を処理するための装置に関する。誘導結合プラズマソースは、電源、シールド部材、及び電源に接続されたコイルを利用する。ある種の諸実施形態では、コイルの配置には、水平渦巻きグループと垂直に延びる螺旋グループがある。ある種の諸実施形態によれば、シールド部材は、接地部材を利用してファラデーシールドとして機能する。本明細書の諸実施形態は、基板処理システム内のプラズマにおける寄生損失及び不安定性を低減する。

【0011】

図１は、典型的な処理チャンバ１００の概略断面図である。諸実施形態は、プラズマを利用して基板を処理する任意の処理システムと共に実施され得ることが理解される。チャンバ１００は、本体１０２と誘電体蓋１０４を備える。基板１０６は、本体１０２内の基板支持体１０８上に配置され得る。本明細書では、基板支持体には、ＲＦ整合ネットワーク１１４を介して電源１１２に接続された電極１１０が配置されている。ガス源１２８は、入口ポート１３０を介して処理チャンバ１００に処理ガスを供給する。真空ポンプ１３４及び弁１３６は、処理チャンバ１００内外へのガスの圧力及び外向きの流れを制御する。

【0012】

誘導結合ソース１１６は、蓋１０４に隣接してその上に配置される。誘導結合ソース１１６は、ＲＦ電源１２２に接続されたコイル１１８、１２０を備える。ＲＦ電源１２２はさらに、ＲＦ整合ネットワーク１２４に接続されている。コイル１１８、１２０を、別個に電力供給される独立したコイル、又は直列配置で接続された従属コイルとしてもよい。誘導結合ソース１１６は、本体１０２の処理領域内に遠隔場を生成する。この遠隔場は、そこに導入された処理ガスをイオン化して、その中にプラズマ１３２を形成する。共振回路１２６は、ＲＦ電源１２２とコイル１１８、１２０との間に配置され、各コイルに選択的に電力を分配して、プラズマ１３２の形成と維持の制御性、及びプラズマ１３２に曝された基板１０６の面全体でのプラズマの相対強度を高める。

【0013】

シールド１３８は、誘導結合ソース１１６と蓋１０４との間に配置されている。抵抗加熱素子（図示せず）がシールド１３８内に配置され、電源１４０に接続されている。抵抗加熱素子は熱を供給して、シールド１３８及び蓋１０４の温度を制御する。シールド１３８をファラデーシールドとして構成して、誘導結合ソース１１６により生成されるＲＦ場の制御性を高める。

【0014】

図２は、一実施形態による誘導結合プラズマソース２００の概略斜視図である。図２では、理解を容易にするために、ソース２００は、チャンバ内にプラズマを形成するために使用される時の向きとは、上下逆に示されている。誘導結合プラズマソース２００は、図１の誘導結合ソース１１６と同様であってもよく、上部プレート２０２を有する。上部プレート２０２を、アルミニウムなどの金属で製造してもよい。石英などの他の材料、又は誘電体セラミックなどの誘電材料も、上部プレート２０２の材料として使用し得る。上部プレート２０２は、それを貫通する複数の通気口（図示せず）を備える。通気口を、ファンユニット（図示せず）からの空気がコイルを通過してから開口部を通過するように構成して、誘導結合プラズマソース２００を冷却する空気の流路を作り出してもよい。上部プレート２０２は、誘導結合プラズマソース２００の構成要素の取り付け面として機能し、内側及び外側支柱２１２、２１４を備えて、処理チャンバ１００の蓋１０４から離間した位置に相対的に固定してコイルを支持する。

【0015】

複数のコイル２０６（ここでは４つのコイル）が、内側及び外側支柱２１２、２１４によって上部プレート２０２に結合されている。コイル２０６の各々は、内側コイル部２０８（内側コイル部２０８ａ～ｄ）及び外側コイル部２１０（外側コイル部２１０ａ～ｄ）を備え、これらのコイル部は共にコイル短絡部２１１（コイル短絡部２１１ａ～ｄ）によって互いに接続されている。内側コイル部２０８ａ～ｄは、複数（ここでは４つ）の内側支柱２１２によって支持され、外側コイル部２１０ａ～ｄは、複数（ここでは８個）の外側支柱２１４によって支持されている。本明細書の内側支柱２１２及び外側支柱２１４の各々は、電気絶縁体（例えば、デルリン（商標名）などのポリマー）で構成される。本明細書でさらに説明するように、支柱２１２、２１４は、上部プレート２０２に対するコイル部２０６、２０８の位置を支持及び固定する。また、本明細書の図２の構成では、各内側コイル部２０８ａ～ｄは、４つの内側支柱２１２のすべてによって支持されているが、各外側コイル部２１０ａ～ｄは、８つの外側支柱２１４のうちの７つのみによって支持され、各外側支柱は、少なくとも３つ、場合によっては４つの外側コイル部２１０ａ～ｄを支持していることに留意されたい。４つの独立ガイド２１６も用意されている。そのうちの１つが、ほぼ周方向の経路に沿って置かれた、１つおきの隣接する外側支柱２１４の間に配置される。独立ガイド２１６は、上側部材２１８と下側部材２２０を備える。上側部材２１８と下側部材２２０は、ねじ部品２１３などの留め具によって互いに連結されて、独立ガイド２１６を形成する。しかし、部材２１８、２２０を接合するのに適した任意の手段を利用してもよい。上側部材２１８は、上部プレート２０２に面して、ほぼ櫛形の外形を有し、下面から内部に延びる４つの凹部２２２ａ～ｄを備える。各凹部２２２は、外側コイル部２１０ａ～ｄをそれぞれ１つずつその中に受け入れる。凹部２２２ａ～ｄは、下側部材と協働して、各外側コイル部２１０の半径方向の位置を概ね固定し、異なる外側コイル部２１０を互いに電気的に絶縁する。さらに、各独立ガイド２１６は、２つの外側支柱２１４の間に円周方向に配置され、この配置位置は、コイル短絡部２１１（コイル短絡部２１１ａ～ｄ）が各コイル２０６の内側コイル部２０８から外側コイル部２１０へ延びる位置である。それ故、独立ガイド２１６は、固定垂直支持を提供して、外側コイル部２１０ａ～ｄとコイル短絡部２１１ａ～ｄが出会う位置を垂直方向に揃える。ここで、独立ガイド２１６は、外側支柱２１４の周方向の経路の周りに９０度離れて配置され、ここで、コイル短絡部２１１ａ～ｄの各々は、それぞれの内側コイル部２０８ａ～ｄと外側コイル部２１０ａ～ｄとの間に延在する。ある種の諸実施形態では、凹部２２２ａ～ｄは、下側部材２２０に、又は上側部材２１８と下側部材２２０の両方に形成されてもよい。独立ガイド２１６及び支柱２１２、２１０は、ポリマー又はセラミックなどの非導電性材料で構成される。

【0016】

図３は、図２の矢視断面Ａ－Ａに沿って見た誘導結合プラズマソース２００の断面図である。ここで、コイルの部分と、Ａ－Ａ面の背後の内側及び外側支柱２０８、２１０は、説明の簡略化ために図示されていない。上部プレート２０２は、図の下端に示されている。外側コイル部２１０は、外側支柱２１４によって支持されている。内側コイル部２０８は、内側支柱２１２によって支持されている。任意の数及び構成のコイル２０６、並びにそれに合わせた内側コイル部２０８、外側コイル部２１０、及びコイル短絡部２１１を利用してもよいことが理解される。

【0017】

受座３１２が、ねじ部品２１３によって外側支柱２１４の各々に連結されている。しかし、ろう付け又は接着など、任意の手段を利用して支柱２１４と受座３１２を連結してもよい。受座３１２は、外側コイル２１０の巻線の一部を覆うように構成された１つ以上の凹部３１４を備える。１つの外側コイル部２１０が、各凹部３１４の内部に延在している。受座３１２は、支柱２１４と協働して、各外側コイル部の位置を垂直方向に固定し、異なる外側コイル部２１０を互いに電気的に絶縁する。さらなる諸実施形態において、凹部３１４は、支柱２１４に、又は受座３１２と支柱２１４の両方に形成されてもよい。受座３１２は、非導電性ポリマー又は非導電性セラミックなどの非導電性材料を含む。

【0018】

同様に、受座３１６が、ねじ部品２１３（影になって図示されている）によって各内側支柱２１２に連結されている。しかしながら、任意の手段を利用して受座３１６を支柱２１２に連結してもよい。凹部３１８は、受座３１６内に形成され、内側コイル部２０８ａ～ｄの各々を１つずつその中に受け入れるように構成される。受座３１６は、支柱２１２と協働して、内側コイル部２０８ａ～ｄを垂直方向に固定し、それらを互いに電気的に絶縁する。ある種の諸実施形態では、受座３１６は、水平部材及び垂直部材などの複数の部材を備えてもよい。さらなる諸実施形態では、凹部３１８は、支柱２１２に、又は支柱２１２と受座３１６の両方に形成されてもよい。

【0019】

リング３２０、３２２が、それぞれ内側支柱２１２及び外側支柱２１４に連結されている。内側リング３２０を、内側支柱２１２に連結することで、その外径が各内側支柱２１２の側面に当接し、こうして、内側支柱２１２が配置される周の直径を設定するのに役立つ。外側リング３２２は、ボルト円に沿って敷設された、ねじ部品３２６などの留め具によって外側支柱２１４と連結されている。こうして、外側支柱２１４をそこに連結することにより、外側支柱２１４が配置される周の直径を設定するのに役立つ。内側リング３２０及び外側リング３２２は、デルリン（登録商標）などのポリマー、又は他の絶縁材料、又はそれらの組み合わせで構成されてもよい。環状リングを形成するのに適した任意の材料を利用してもよい。内側リング３２０及び外側リング３２２は、それと連結する支柱２１２、２１４を補強するのに役立つ。リング３２０、３２２は、ボルト締め、ろう付け、又は接着などの任意の適切な手段によって支柱２１２、２１４に連結される。

【0020】

図４は、一実施形態による誘導結合ソースのコイル配置の概略図である。図２のコイル２０６などのコイル４００は、内側コイル部４０２及び外側コイル部４０４を備える。外側コイル部４０２は、実質的に水平な面に沿った同心渦巻きとして構成される。内側コイル部４０２は、合わせて２つの面で構成される。内側コイル部４０２の各々の第１部分は、実質的に水平な面内に組重ねられた渦巻きとして延在している。内側コイル部４０２の各々の第２部分は、第１部分から上部プレート２０２の方向に実質的に直立する円筒面に沿って組重ねられて巻きつくように構成される。図４では、外側コイル４０４は、４つの外側コイル部を備える。内側コイル４０２は、４つの内側コイル部を備える。このように巻くコイル部に、他の数を利用してもよいことが理解される。さらに、コイル巻線のグループ（コイル部）は、単一の長さの導体として内側部と外側部の両方を含む、複数の単一連続巻線であってもよいことが理解される。ある種の諸実施形態では、内側コイル部４０２及び外側コイル部４０４を、同じ又は異なるＲＦ電力発生器（図１の電源１２２など）に接続してもよい。同様に、内側と外側のコイル部４０２、４０４の接続部では、調整可能コンデンサなどのコンデンサを設け得る。ここでは、内側及び外側のコイル部は、それに並列に接続されている。

【0021】

図５は、一実施形態による誘導結合ソースのさらなる代表的な概略コイル配置である。このコイル５００は、内側コイル部５０４と外側コイル部５０２とを備える。外側コイル部５０２は、実質的に水平な面内で組重ねられた同心渦巻きとして構成される。内側コイル部５０４は、２つの異なる幾何学的レイアウトに沿って構成される。内側コイル部５０４の第１部分は、実質的に水平な面に沿って渦巻き状に組重ねられている。内側コイル部５０４の第２部分は、軸中心の周りの想像上の円錐台表面に沿って上部プレート２０２の方向に延びている。内側コイル部５０４の水平な第１部分から離れて、軸中心に沿った距離Ｄが増加するにつれて、内側コイル部５０４の第２部分の巻き半径Ｒは減少する。したがって、内側コイル部５０４の円錐台は、内側コイル５０４の中心に形成される。

【0022】

このように巻くコイル部に、他の数を利用してもよいことが理解される。さらに、コイル巻線のグループ（コイル部）は、単一の長さの導体として内側部と外側部の両方を含む、複数の単一連続巻線であってもよいことが理解される。ある種の諸実施形態では、内側コイル部５０４及び外側コイル部５０２を、同じ又は異なるＲＦ電力発生器（図１の電源１２２など）に接続してもよい。同様に、内側と外側のコイル部５０４、５０２の接続部では、調整可能コンデンサなどのコンデンサを設け得る。ここでは、内側と外側のコイル部がそれに並列に接続される。

【0023】

図４及び図５の実施形態は、図１の蓋１０４などの処理チャンバ蓋に隣接して配置され得る。このような構成では、蓋又は蓋に配置されたシールドの間の空隙が最小化されて、それにより、誘導結合ソースと処理チャンバ内のプラズマとの間の誘導結合を高める。図４及び図５の実施形態の水平コイルは、電力がコイルからプラズマに伝達されるフラックス領域を増加させる。フラックス領域が増加することで、より大きな電力分布により処理容積内のプラズマの均一性が向上し、誘導結合が高まる。誘導結合ソースとプラズマの間の誘導結合を高めることにより、ＲＦ整合ネットワークのインピーダンスの変動は低減し、それによって、寄生電力損失は低減し、プラズマの均一性はさらに向上する。

【0024】

図６～８は、ある種の諸実施形態による様々なシールドの平面図である。図１のシールド１３８のようなシールドが、誘導結合ソースと処理チャンバとの間に配置される。シールドはＲＦ場に影響を与えて、処理チャンバ内のプラズマに変更を加える。シールドは通常、アルミニウムなどの金属材料で作られている。ある種の諸実施形態では、シールドを電気的に接地してファラデーシールドを形成してもよい。シールドは、電源に接続された加熱素子を備えることができ、それにより、蓋ヒーターとして同時に機能する。加熱素子を用いて、シールド及び処理チャンバの蓋の温度を制御してもよい。シールドは、電気的に接続されてシールドを形成するセグメント（４つ以上のセグメントなど）を備えてもよい。スロットのサイズや幅、貫通する間隙、シールドの厚さ、セグメントの数などのシールドの構成を、ＲＦへの望ましい影響レベルに基づいて調整してもよい。

【0025】

図６は、一実施形態のシールドの平面図である。シールド６００は、４つの同一のセグメント６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄで形成された円盤状の本体を備える。開口６０４がシールド６００の中心に形成されている。間隙６０６が、隣接するシールドのセグメント６０２ａ～ｄの境界面に形成され、開口６０４からシールド６００の幅にわたって半径方向に延びる。スポーク形状のスロット６０８が、開口６０４からシールド６００の幅方向に部分的に、外側へ向かって半径方向に延びる。スロット６１０が、セグメント６０２ａ～ｄを通って延び、隣接するスポーク形状のスロット６０８の中間、並びにスポーク形状のスロット６０８及び隣接する間隙６０６の中間に配置される。スロット６１０は、スポーク形状のスロット６０８及び間隙６０６によって形成されるＶ形形状の区画（すなわち、シールドのセグメント６０２ａ～ｄ内で半径方向の隆起（ｈｅａｖｅ）対向する端部）内に含まれる。

【0026】

図７は、一実施形態のシールドの平面図である。シールド７００は、シールド７００の外周を画定する、概ね平坦な円形本体７０２を備える。様々な長さの複数のスポーク７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃ、７０４ｄが第１、第２、第３、及び第４の長さの繰り返しパターンで、シールド７００の本体７０２の外周から半径方向内側に延びる。スポーク７０４ａは、シールド７００の外周から中心に向かって測定された第１長さを有する。スポーク７０４ｂは、スポーク７０４ａの長さよりも短い、外周から中心に向かって測定された長さを有する。スポーク７０４ｃは、スポーク７０４ｂの長さよりも短い、外周からシールド本体７０２の中心に向かって測定された長さを有する。スポーク７０４ｄは、スポーク７０４ｃの長さよりも短い、シールド本体７０２の外周から中心に向かって測定された長さを有する。

【0027】

図８は、別の一実施形態のシールドの平面図である。シールド８００は、半径方向部材８０４及び半円形の円弧状部材８０２ａ、８０２ｂを備える。半径方向部材８０４は、シールド６００の中心８０６から半径方向に延びる。円弧状部材８０２ａは、半径方向部材８０４から時計回り方向に、様々な曲率半径で延びている。円弧状部材８０２ｂは、半径方向部材８０４から反時計回り方向に、様々な曲率半径で半径方向部材８０４から延びている。円弧状部材８０２ａ、８０２ｂは、中心８０６から外向きに、交互に織り交ぜて又は入れ子になって構成されている。

【0028】

図９は、図１の整合ネットワーク１２４及び誘導結合ソース１１６のような典型的な整合ネットワーク及びソース回路の回路図である。図９では、電源１１２は整合回路１１４に接続されている。整合回路１１４は、分岐点９２０に接続された２つの足に可変コンデンサ９０２及び可変コンデンサ９０４を備える。コンデンサ９０４を備える足は、ソース回路９００に接続されている。ソース回路９００は、第１インダクタ９１０と、第２インダクタ９１２とを備え、この第１インダクタ９１０を、外側コイル部（例えば、図２及び図３の２１０ａ～ｄのうちの１つ）としてもよい。第２インダクタ９１２は、可変コンデンサ９１４に直列に接続されている。固定コンデンサ９１８が、第１インダクタ９１０と第２インダクタ９１２との間の回路に接続されている。インダクタ９１２を、内側コイル部（例えば、図２及び図３の２０８ａ～ｄのうちの１つ）としてもよい。インダクタ９１０、９１２は、チャンバ蓋１０４を介して処理チャンバ９２８に電力を誘導結合し、その中に配置されたプラズマと電磁的に連通する。プラズマは、第１インダクタ９１０に接続された第１インダクタンス９２２と、第２インダクタ９１２に接続された第２インダクタンス９２６と、抵抗９２４とを有する。

【0029】

図９の回路は、ソースと負荷の間の電力伝達を最大化するために、ソース電力インピーダンスを負荷のインピーダンスに「整合させる」ように機能する。さらに、可変コンデンサ９０２、９０４、９１４を利用することにより、電力を、内側コイルセグメント（インダクタ９１２）と外側コイルセグメント（インダクタ９１０）に対して個別に制御し得る。個々のコイルセグメントへの電力を制御することにより、処理チャンバ内で形成されるプラズマの均一性が向上する。ある種の諸実施形態では、内側コイル及び外側コイルへの電力は同相であってもよい。他の諸実施形態では、内側コイル及び外側コイルへの電力は位相がずれていてもよい。図９の回路を、上記の諸実施形態で実施してもよい。図９の回路を、インダクタへの電力の制御性が高まると有利になる任意のコイルソースで実施できることを、さらに理解すべきである。

【0030】

本明細書に記載される諸実施形態は、有益にもプラズマ処理システムにおいてより均一なプラズマ場を生成する。誘導結合を増加させ、容量結合を減少させることで、整合ネットワークによって整合されるインピーダンスの変動が小さくなり、これにより、プラズマへ伝達される電力の変動が減少する。さらに、システムの寄生損失を減らすことにより、電力伝達効率が向上する。

【0031】

上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のさらなる実施形態を、その基本的な範囲から逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】