(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-03
(54)【発明の名称】分散型プラズマ源アレイ
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20230626BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20230626BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20230626BHJP
C23C 16/509 20060101ALI20230626BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 L
H05H1/46 M
H01L21/31 C
H01L21/302 101B
H01L21/302 101C
C23C16/509
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022572503
(86)(22)【出願日】2021-05-10
(85)【翻訳文提出日】2023-01-13
(86)【国際出願番号】 US2021031490
(87)【国際公開番号】W WO2021242506
(87)【国際公開日】2021-12-02
(31)【優先権主張番号】63/030,644
(32)【優先日】2020-05-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】592010081
【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ベンジャミン・ニール・エム．ピー．
(72)【発明者】
【氏名】パトリック・ロジャー
【テーマコード（参考）】
2G084
4K030
5F004
5F045
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA03
2G084AA05
2G084BB14
2G084CC03
2G084CC04
2G084CC12
2G084CC13
2G084DD03
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2G084FF14
2G084HH21
2G084HH22
2G084HH27
4K030FA01
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4K030KA30
5F004AA01
5F004BA06
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5F045EJ03
5F045EJ09
5F045EK07
5F045EM05
(57)【要約】
【解決手段】基板処理システムは、窓を含む処理チャンバを含む。基板支持体は、処理チャンバ内に配置され、プラズマ処理中に基板を支持する。処理チャンバに隣接してその外側に配置されているＥ個の誘導コイルを含む第１のアレイであって、Ｅは３よりも大きい整数である。第２のアレイは、ＲＦ電力を第１のアレイに出力し、処理チャンバの内側でプラズマを生成するように構成されているＤ個のＲＦ直接駆動回路を含み、Ｄは、３よりも大きい整数である。
【選択図】図２Ａ
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板処理システムであって、窓を含む処理チャンバと、
プラズマ処理中に基板を支持するために、前記処理チャンバ内に配置されている基板支持体と、
前記処理チャンバに隣接してその外側に配置されているＥ個の誘導コイルを含む第１のアレイと、Ｅは３よりも大きい整数であり、
ＲＦ電力を前記第１のアレイに出力し、前記処理チャンバの内側でプラズマを生成するように構成されているＤ個のＲＦ直接駆動回路を含む第２のアレイと、を備え、Ｄは３よりも大きい整数である、基板処理システム。
【請求項2】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記基板支持体の上面と前記窓の底面との間の距離は、０．４インチ～６インチ（１０．１６ｍｍ～１５２．４ｍｍ）の範囲である、基板処理システム。
【請求項3】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記基板支持体の上面と前記窓の底面との間の距離は、１インチ～３インチ（２５．４ｍｍ～７６．２ｍｍ）の範囲である、基板処理システム。
【請求項4】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記Ｅ個の誘導コイルは、円形の外形および六角形の外形のうちの１つを有する、基板処理システム。
【請求項5】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記Ｅ個の誘導コイルは、長方形のアレイおよび六角形のアレイのうちの１つに配置されている、基板処理システム。
【請求項6】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記Ｅ個の誘導コイルは、１インチ～６インチの範囲の外径を有する、基板処理システム。
【請求項7】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記Ｅ個の誘導コイルは、３インチ～６インチの範囲の外径を有する、基板処理システム。
【請求項8】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記第１のアレイは、Ｆ個の誘導コイルをさらに含み、前記Ｅ個の誘導コイルとは異なるサイズおよび形状の少なくとも１つを有し、Ｆは、２よりも大きい整数である、基板処理システム。
【請求項9】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記Ｅ個の誘導コイルの各々は、第２の誘導コイルの内側に配置されている第１の誘導コイルを含む、基板処理システム。
【請求項10】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記Ｅ個の誘導コイルの各々は、第２の誘導コイルと相互に巻かれている第１の誘導コイルを含む、基板処理システム。
【請求項11】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記窓は、誘電体材料で作製されている、基板処理システム。
【請求項12】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記窓は、フレーム部分を含み、Ｅ個の空洞を画定し、前記第１のアレイにおける前記Ｅ個の誘導コイルは、前記フレーム部分の前記Ｅ個の空洞に配置されている、基板処理システム。
【請求項13】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、前記Ｅ個の空洞の基板に面する開口部に配置されているＥ個の窓をさらに備える、基板処理システム。
【請求項14】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、前記フレーム部分の基板に面する側に配置されている誘電体窓をさらに備える、基板処理システム。
【請求項15】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の周波数でクロック信号を生成するクロック発生器と、
前記クロック信号を受信するゲートドライバと、
前記ゲートドライバに接続されている制御端子、第１の端子、および第２の端子を有する第１のスイッチ、
前記ゲートドライバに接続されている制御端子、前記第１のスイッチの前記第２の端子および出力ノードに接続されている第１の端子、ならびに第２の端子を有する第２のスイッチ
を含むブリッジ回路と、
第１の電圧電位を前記第１のスイッチの前記第１の端子に供給する第１のＤＣ電源と、
第２の電圧電位を前記第２のスイッチの前記第２の端子に供給する第２のＤＣ電源と、
を含む、基板処理システム。
【請求項16】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、前記第１の電圧電位および前記第２の電圧電位は、反対の極性を有し、大きさがほぼ等しい、基板処理システム。
【請求項17】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、前記第２の電圧電位は、接地である、基板処理システム。
【請求項18】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、前記出力ノードにおける電流を感知し、電流信号を生成する電流センサと、
前記出力ノードにおける電圧を感知し、電圧信号を生成する電圧センサと、
前記電圧信号と前記電流信号との間の位相オフセットを計算する位相オフセット計算器と
前記位相オフセットに基づいて前記第１の周波数を調整するクロック調整器と
を含むコントローラと
をさらに備える、基板処理システム。
【請求項19】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、前記クロック調整器は、前記電流が前記電圧よりも進んでいるときに前記第１の周波数を増加させ、前記電圧が前記電流よりも進んでいるときに前記第１の周波数を減少させる、基板処理システム。
【請求項20】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の端部および第２の端部を含む第１のインダクタと、
前記第１のインダクタの前記第１の端部と連通する第１の端部および第２の端部を含む第２のインダクタと、
第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第１のスイッチと、
第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第２のスイッチと、
第１の端部および第２の端部を含む第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサの前記第１の端部は、前記第１のインダクタの前記第２の端部および前記第１のスイッチの前記第１の端子と連通し、
第１の端部および第２の端部を含む第２のコンデンサと、前記第２のコンデンサの前記第２の端部は、前記第２のインダクタの前記第２の端部および前記第２のスイッチの前記第２の端子と連通すること
を含み、
前記第１のスイッチの前記第２の端子は、前記第２のスイッチの前記第１の端子、前記第１のコンデンサの前記第２の端部、および前記第２のコンデンサの前記第１の端部と連通する、
基板処理システム。
【請求項21】
請求項２０に記載の基板処理システムであって、前記第１のコンデンサの前記第１の端部と連通する第１の端部、および前記Ｅ個の誘導コイルの少なくとも１つの第１の端部と連通する第２の端部を含む第３のコンデンサと、
前記第２のコンデンサの前記第２の端部と連通する第１の端部、および前記Ｅ個の誘導コイルの前記少なくとも１つの第２の端部と連通する第２の端部を含む第４のコンデンサと
をさらに備える、基板処理システム。
【請求項22】
請求項２０に記載の基板処理システムであって、前記第１のインダクタの前記第１の端部および前記第２のインダクタの前記第１の端部に接続されている一端と、前記第１のスイッチの前記第２の端子および前記第２のスイッチの前記第１の端子に接続されている第２の端部とを有する電圧源をさらに備える、基板処理システム。
【請求項23】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記第１のアレイを囲む誘導コイルをさらに備える、基板処理システム。
【請求項24】
請求項１に記載の基板処理システムであって、さらに、前記第２のアレイを制御するように構成されているコントローラと、
それぞれ前記第２のアレイに対応するＳ個の動作パラメータを感知するように構成されているＳ個のセンサと、を備え、Ｓは３よりも大きい整数であり、
前記コントローラは、それぞれ前記Ｓ個のセンサによって感知された前記Ｓ個の動作パラメータに基づいて、前記Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の動作を変更するように構成されている、
基板処理システム。
【請求項25】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記処理チャンバは、側壁を含み、前記側壁の上部の周りに巻かれている１つまたは複数のターンを各々が含む１つまたは複数の誘導コイルをさらに備え、
前記第１のアレイは、前記窓の上の第１の平面に配置され、前記１つまたは複数の誘導コイルは、前記第１の平面の下に配置されている、
基板処理システム。
【請求項26】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記窓内に埋め込まれているＦ個の誘導コイルを含む第３のアレイをさらに備え、Ｆは３よりも大きい整数であり、前記Ｅ個の誘導コイルは、ＲＦエネルギーを前記Ｆ個の誘導コイルに送給する、基板処理システム。
【請求項27】
請求項２６に記載の基板処理システムであって、前記第１のアレイの前記Ｅ個の誘導コイルは、前記第３のアレイの前記Ｆ個の誘導コイルよりも大きい、基板処理システム。
【請求項28】
請求項２７に記載の基板処理システムであって、Ｆは、Ｅよりも大きい、基板処理システム。
【請求項29】
請求項２７に記載の基板処理システムであって、さらに、前記基板支持体に埋め込まれているＧ個の電極を含む第３のアレイと、Ｇは３よりも大きい整数であり、
ＲＦ電力を前記第１のアレイに出力するように構成されているＨ個のＲＦ直接駆動回路を含む第４のアレイと、を備えＨは３よりも大きい整数である、基板処理システム。
【請求項30】
請求項１に記載の基板処理システムであって、さらに、前記基板支持体に埋め込まれているＧ個の電極を含む第３のアレイでと、Ｇは３よりも大きい整数であり、
ＲＦ電力を前記第１のアレイに出力するように構成されているＨ個のＲＦ直接駆動回路を含む第４のアレイと、を備え、Ｈは３よりも大きい整数である、基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本開示は、２０２０年５月２７日に出願された米国仮特許出願第６３／０３０，６４４号のＰＣＴ国際出願である。上記で参照された出願の全体の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、２０２０年５月２７日に出願された米国仮特許出願第６３／０３０，６４４号のＰＣＴ国際出願である。上記で参照された出願の全体の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、基板処理システムに関し、より詳細には、基板処理システム用の分散型プラズマ源アレイに関する。
【背景技術】
【0003】
背景の説明は、本開示の内容の概略を示す。この背景技術のセクションで説明されている範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
【0004】
基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板に対して処理を実施する。基板処理の例には、堆積、アッシング、エッチング、洗浄、および／または他のプロセスが挙げられる。処理チャンバに供給されるプロセスガス混合物は、基板の露出面を処理する。プラズマを処理チャンバにおいて点火し、処理チャンバ内の化学反応を促進することができる。
【0005】
例えば、基板処理システムを使用して、半導体ウエハなどの基板の露出面をエッチングすることができる。ドライエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）によって生成されたプラズマを使用して実施され得る。処理チャンバの外側に（誘電体窓に隣接して）配置されている１つまたは複数の誘導コイルが、磁場を生成する。送給されたＲＦエネルギーは、処理チャンバ内を流れるプロセスガスを点火してプラズマを生成する。いくつかの用途では、ＲＦバイアス電力を基板支持体における電極に供給することもできる。誘導コイルは、処理チャンバ内の異なる場所で変化する磁場を生成し、これはプロセスの不均一性につながる。
【0006】
容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を使用して他の処理を実施する場合、上部電極が処理チャンバの内側に配置され、ＲＦ電力が上部電極に供給される。別の電極が、基板支持体に配置されている。前駆体ガスおよびキャリアガスなどのプロセスガスは、処理チャンバに供給される。電場が上部電極と下部電極との間に生成され、プラズマを生成する。場合によっては、導電性シャワーヘッドがプロセスガスを分配し、上部電極として作用する。他の場合では、電極はシャワーヘッドとして作用せず、プロセスガスは別の方式で処理チャンバに供給される。電極は、処理チャンバ内の異なる場所で変化する電場を生成し、これはプロセスの不均一性につながる。
【発明の概要】
【0007】
基板処理システムは、窓を含む処理チャンバを含む。基板支持体は、プラズマ処理中に基板を支持するために処理チャンバ内に配置されている。第１のアレイは、処理チャンバに隣接してその外側に配置されているＥ個の誘導コイルを含み、Ｅは３よりも大きい整数である。第２のアレイは、ＲＦ電力を第１のアレイに出力し、処理チャンバの内側でプラズマを生成するように構成されているＤ個のＲＦ直接駆動回路を含み、Ｄは３よりも大きい整数である。
【0008】
他の特徴において、基板支持体の上面と窓の底面との間の距離は、０．４インチ～６インチの範囲である。基板支持体の上面と窓の底面との間の距離は、１インチ～３インチの範囲である。Ｅ個の誘導コイルは、円形の外形を有する。Ｅ個の誘導コイルは、六角形の外形を有する。Ｅ個の誘導コイルは、長方形のアレイに配置されている。Ｅ個の誘導コイルは、六角形のアレイに配置されている。Ｅ個の誘導コイルは、１インチ～６インチの範囲の外径を有する。Ｅ個の誘導コイルは、３インチ～６インチの範囲の外径を有する。
【0009】
他の特徴において、第１のアレイは、Ｆ個の誘導コイルをさらに含み、Ｅ個の誘導コイルとは異なるサイズおよび形状の少なくとも１つを有し、Ｆは、２よりも大きい整数である。Ｅ個の誘導コイルの各々は、第２の誘導コイルの内側に配置されている第１の誘導コイルを含む。Ｅ個の誘導コイルの各々は、第２の誘導コイルと相互に巻かれている第１の誘導コイルを含む。窓は、誘電体材料で作製されている。窓は、フレーム部分を含み、Ｅ個の空洞を画定する。第１のアレイにおけるＥ個の誘導コイルは、フレーム部分のＥ個の空洞に配置されている。
【0010】
他の特徴において、Ｅ個の窓が、Ｅ個の空洞の基板に面する開口部に配置されている。誘電体窓が、フレーム部分の基板に面する側に配置されている。
【0011】
他の特徴において、Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の周波数でクロック信号を生成するクロック発生器を含む。ゲートドライバは、クロック信号を受信する。ブリッジ回路は、ゲートドライバに接続されている制御端子、第１の端子、および第２の端子を有する第１のスイッチ、ゲートドライバに接続されている制御端子、第１のスイッチの第２の端子および出力ノードに接続されている第１の端子、ならびに第２の端子を有する第２のスイッチを含む。第１のＤＣ電源は、第１の電圧電位を第１のスイッチの第１の端子に供給する。第２のＤＣ電源は、第２の電圧電位を第２のスイッチの第２の端子に供給する。
【0012】
他の特徴において、第１の電圧電位および第２の電圧電位は、反対の極性を有し、大きさがほぼ等しい。第２の電圧電位は、接地である。
【0013】
他の特徴において、電流センサは、出力ノードにおける電流を感知し、電流信号を生成する。電圧センサは、出力ノードにおける電圧を感知し、電圧信号を生成する。コントローラは、電圧信号と電流信号との間の位相オフセットを計算する位相オフセット計算器を含む。クロック調整器は、位相オフセットに基づいて第１の周波数を調整する。
【0014】
他の特徴において、クロック調整器は、電流が電圧よりも進んでいるときに第１の周波数を増加させ、電圧が電流よりも進んでいるときに第１の周波数を減少させる。Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の端部および第２の端部を含む第１のインダクタと、第１のインダクタの第１の端部と連通する第１の端部および第２の端部を含む第２のインダクタと、第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第１のスイッチと、第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第２のスイッチと、第１の端部および第２の端部を含む第１のコンデンサとを含む。第１のコンデンサの第１の端部は、第１のインダクタの第２の端部および第１のスイッチの第１の端子と連通する。第２のコンデンサは、第１の端部および第２の端部を含む。第２のコンデンサの第２の端部は、第２のインダクタの第２の端部および第２のスイッチの第２の端子と連通する。第１のスイッチの第２の端子は、第２のスイッチの第１の端子、第１のコンデンサの第２の端部、および第２のコンデンサの第１の端部と連通する。
【0015】
他の特徴において、第３のコンデンサは、第１のコンデンサの第１の端部と連通する第１の端部、およびＥ個の誘導コイルの少なくとも１つの第１の端部と連通する第２の端部を含む。第４のコンデンサは、第２のコンデンサの第２の端部と連通する第１の端部、およびＥ個の誘導コイルの少なくとも１つの第２の端部と連通する第２の端部を含む。
【0016】
他の特徴において、電圧源は、第１のインダクタの第１の端部および第２のインダクタの第１の端部に接続されている一端と、第１のスイッチの第２の端子および第２のスイッチの第１の端子に接続されている第２の端部とを有する。電圧源は、ＤＣ電圧を供給する。
【0017】
他の特徴において、誘導コイルは、第１のアレイを囲む。コントローラは、第２のアレイを制御するように構成されている。Ｓ個のセンサは、それぞれ第２のアレイに対応するＳ個の動作パラメータを感知するように構成され、Ｓは３よりも大きい整数である。
【0018】
他の特徴において、コントローラは、それぞれＳ個のセンサによって感知されたＳ個の動作パラメータに基づいて、Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の動作を変更するように構成されている。処理チャンバは、側壁を含み、側壁の上部の周りに巻かれている１つまたは複数のターンを各々が含む１つまたは複数の誘導コイルをさらに備える。第１のアレイは、窓の上の第１の平面に配置され、１つまたは複数の誘導コイルは、第１の平面の下に配置されている。
【0019】
他の特徴において、第３のアレイは、窓内に埋め込まれているＦ個の誘導コイルを含み、Ｆは３よりも大きい整数である。Ｅ個の誘導コイルは、ＲＦエネルギーをＦ個の誘導コイルに送給する。第１のアレイのＥ個の誘導コイルは、第３のアレイのＦ個の誘導コイルよりも大きい。Ｆは、Ｅよりも大きい。
【0020】
他の特徴において、第３のアレイは、基板支持体に埋め込まれているＧ個の電極を含み、Ｇは３よりも大きい整数である。第４のアレイは、ＲＦ電力を第１のアレイに出力するように構成されているＨ個のＲＦ直接駆動回路を含み、Ｈは３よりも大きい整数である。
【0021】
他の特徴において、第３のアレイは、基板支持体に埋め込まれているＧ個の電極を含み、Ｇは３よりも大きい整数である。第４のアレイは、ＲＦ電力を第１のアレイに出力するように構成されているＨ個のＲＦ直接駆動回路を含み、Ｈは３よりも大きい整数である。
【0022】
基板処理システムは、非平面である外面を含む処理チャンバを含む。基板支持体は、プラズマ処理中に基板を支持するために処理チャンバ内に配置されている。第１のアレイは、処理チャンバの外面に隣接してその外側に配置されているＥ個の誘導コイルを含み、Ｅは３よりも大きい整数である。第２のアレイは、ＲＦ電力を第１のアレイに出力し、処理チャンバの内側でプラズマを生成するように構成されているＤ個のＲＦ直接駆動回路を含み、Ｄは３よりも大きい整数である。
【0023】
他の特徴において、処理チャンバの外面は、ドーム形状である。Ｅ個の誘導コイルは、処理チャンバの外面に一致する非平面の側面断面形状を有する。
【0024】
他の特徴において、Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の周波数でクロック信号を生成するクロック発生器と、クロック信号を受信するゲートドライバとを含む。ブリッジ回路は、ゲートドライバに接続されている制御端子、第１の端子、および第２の端子を有する第１のスイッチを含む。第２のスイッチは、ゲートドライバに接続されている制御端子、第１のスイッチの第２の端子および出力ノードに接続されている第１の端子、ならびに第２の端子を含む。第１のＤＣ電源は、第１の電圧電位を第１のスイッチの第１の端子に供給する。第２のＤＣ電源は、第２の電圧電位を第２のスイッチの第２の端子に供給する。
【0025】
他の特徴において、第１の電圧電位および第２の電圧電位は、反対の極性を有し、大きさがほぼ等しい。第２の電圧電位は、接地である。
【0026】
他の特徴において、電流センサは、出力ノードにおける電流を感知し、電流信号を生成する。電圧センサは、出力ノードにおける電圧を感知し、電圧信号を生成する。コントローラは、電圧信号と電流信号との間の位相オフセットを計算する位相オフセット計算器と、位相オフセットに基づいて第１の周波数を調整するクロック調整器とを含む。
【0027】
他の特徴において、クロック調整器は、電流が電圧よりも進んでいるときに第１の周波数を増加させ、電圧が電流よりも進んでいるときに第１の周波数を減少させる。Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の端部および第２の端部を含む第１のインダクタと、第１のインダクタの第１の端部と連通する第１の端部および第２の端部を含む第２のインダクタと、第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第１のスイッチと、第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第２のスイッチと、第１の端部および第２の端部を含む第１のコンデンサとを含む。第１のコンデンサの第１の端部は、第１のインダクタの第２の端部および第１のスイッチの第１の端子と連通する。第２のコンデンサは、第１の端部および第２の端部を含む。第２のコンデンサの第２の端部は、第２のインダクタの第２の端部および第２のスイッチの第２の端子と連通する。第１のスイッチの第２の端子は、第２のスイッチの第１の端子、第１のコンデンサの第２の端部、および第２のコンデンサの第１の端部と連通する。
【0028】
他の特徴において、第３のコンデンサは、第１のコンデンサの第１の端部と連通する第１の端部、およびＥ個の誘導コイルの少なくとも１つの第１の端部と連通する第２の端部を含む。第４のコンデンサは、第２のコンデンサの第２の端部と連通する第１の端部、およびＥ個の誘導コイルの少なくとも１つの第２の端部と連通する第２の端部を含む。
【0029】
他の特徴において、電圧源は、第１のインダクタの第１の端部および第２のインダクタの第１の端部に接続されている一端と、第１のスイッチの第２の端子および第２のスイッチの第１の端子に接続されている第２の端部とを有する。電圧源は、ＤＣ電圧を供給する。
【0030】
他の特徴において、誘導コイルは、第１のアレイを囲む。コントローラは、第２のアレイを制御するように構成されている。Ｄ個のセンサは、それぞれ第２のアレイに対応するＤ個の動作パラメータを感知するように構成され、Ｄは３よりも大きい整数である。コントローラは、それぞれＤ個のセンサによって感知されたＤ個の動作パラメータに基づいて、Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の動作を変更するように構成されている。
【0031】
基板処理システムは、処理チャンバと、処理チャンバに配置されている基板支持体と、基板支持体の上の処理チャンバに隣接してその内側に配置されているＥ個の電極を含む第１のアレイと、Ｅは３よりも大きい整数であり、ＲＦ電力を第１のアレイに出力するように構成されているＤ個のＲＦ直接駆動回路を含む第２のアレイと、Ｄは３よりも大きい整数であることを含む。
【0032】
他の特徴において、Ｅ個の電極は、円形の外形を有する。Ｅ個の電極は、六角形の外形を有する。Ｅ個の電極は、長方形のアレイに配置されている。Ｅ個の電極は、六角形のアレイに配置されている。Ｅ個の電極は、１インチ～６インチの範囲の外径を有する。第１のアレイは、Ｅ個の電極とは異なるサイズおよび形状の少なくとも１つを有するＦ個の電極をさらに含む。
【0033】
他の特徴において、Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の周波数でクロック信号を生成するクロック発生器と、クロック信号を受信するゲートドライバとを含む。ブリッジ回路は、ゲートドライバに接続されている制御端子、第１の端子、および第２の端子を有する第１のスイッチを含む。第２のスイッチは、ゲートドライバに接続されている制御端子、第１のスイッチの第２の端子および出力ノードに接続されている第１の端子、ならびに第２の端子を含む。第１のＤＣ電源は、第１の電圧電位を第１のスイッチの第１の端子に供給する。第２のＤＣ電源は、第２の電圧電位を第２のスイッチの第２の端子に供給する。
【0034】
他の特徴において、第１の電圧電位および第２の電圧電位は、反対の極性を有し、大きさがほぼ等しい。第２の電圧電位は、接地である。電流センサは、出力ノードにおける電流を感知し、電流信号を生成する。電圧センサは、出力ノードにおける電圧を感知し、電圧信号を生成する。コントローラは、電圧信号と電流信号との間の位相オフセットを計算する位相オフセット計算器と、位相オフセットに基づいて第１の周波数を調整するクロック調整器とを含む。
【0035】
他の特徴において、クロック調整器は、電流が電圧よりも進んでいるときに第１の周波数を増加させ、電圧が電流よりも進んでいるときに第１の周波数を減少させる。Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の端部および第２の端部を含む第１のインダクタと、第１のインダクタの第１の端部と連通する第１の端部および第２の端部を含む第２のインダクタと、第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第１のスイッチと、第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第２のスイッチと、第１の端部および第２の端部を含む第１のコンデンサとを含む。第１のコンデンサの第１の端部は、第１のインダクタの第２の端部および第１のスイッチの第１の端子と連通する。第２のコンデンサは、第１の端部および第２の端部を含む。第２のコンデンサの第２の端部は、第２のインダクタの第２の端部および第２のスイッチの第２の端子と連通する。第１のスイッチの第２の端子は、第２のスイッチの第１の端子、第１のコンデンサの第２の端部、および第２のコンデンサの第１の端部と連通する。
【0036】
他の特徴において、第３のコンデンサは、第１のコンデンサの第１の端部と連通する第１の端部、およびＥ個の電極の少なくとも１つの第１の端部と連通する第２の端部を含む。第４のコンデンサは、第２のコンデンサの第２の端部と連通する第１の端部、およびＥ個の電極の少なくとも１つの第２の端部と連通する第２の端部を含む。
【0037】
他の特徴において、電圧源は、第１のインダクタの第１の端部および第２のインダクタの第１の端部に接続されている一端と、第１のスイッチの第２の端子および第２のスイッチの第１の端子に接続されている第２の端部とを有する。電圧源は、ＤＣ電圧を供給する。
【0038】
他の特徴において、コントローラは、第２のアレイを制御するように構成されている。Ｄ個のセンサは、それぞれ第２のアレイに対応するＤ個の動作パラメータを感知するように構成されている。コントローラは、それぞれＤ個のセンサによって感知されたＤ個の動作パラメータに基づいて、Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の動作を変更するように構成されている。
【0039】
基板処理システムは、処理チャンバと、プラズマ処理中に基板を支持するために、処理チャンバ内に配置されている基板支持体とを含む。上部電極は、基板支持体の上に配置されている。第１のアレイは、基板支持体に配置されているＥ個の電極を含み、Ｅは、３よりも大きい整数である。第２のアレイは、ＲＦ電力を第１のアレイに出力するように構成されているＤ個のＲＦ直接駆動回路を含み、Ｄは、３よりも大きい整数である。
【0040】
他の特徴において、基板支持体は、ベースプレートと、ベースプレートの上に配置され、基板を支持するように構成されている層とを含む。第１のアレイは、層に埋め込まれる。層は、複数の静電電極をさらに含む。層は、複数のヒータをさらに含む。上部電極は、基準電位に接続される。
【0041】
他の特徴において、基板処理システムは、ＲＦ源と、整合ネットワークとを含む。ＲＦ源は、整合ネットワークを介してＲＦ電力を上部電極に提供する。上部電極は、シャワーヘッドを含む。上部電極は、Ｐ個の電極を含む第３のアレイを含み、Ｐは、３よりも大きい整数である。第４のアレイは、ＲＦ電力をＰ個の電極を含む第３のアレイに供給するように構成されているＱ個のＲＦ直接駆動回路を含み、Ｑは、３よりも大きい整数である。
【0042】
基板処理システムは、誘電体窓アセンブリを含む処理チャンバを含む。基板支持体は、基板を支持するために、処理チャンバ内に配置されている。Ｅ個の誘導コイルは、誘電体窓アセンブリに埋め込まれ、Ｅは、３よりも大きい整数である。Ｄ個のＲＦ直接駆動回路は、ＲＦ電力をＥ個の誘導コイルに出力し、処理チャンバの内側でプラズマを生成するように構成され、Ｄは、３よりも大きい整数である。
【0043】
他の特徴において、誘電体窓アセンブリは、第１の厚さを有し、処理チャンバの真空側に配置されている第１の誘電体窓を含む。第２の誘電体窓は、第２の厚さを有し、処理チャンバの大気側に配置されている。Ｅ個の誘導コイルは、第１の誘電体窓と第２の誘電体窓との間に配置されている。第１の厚さは、第２の厚さよりも小さい。第１の厚さは、１／１６インチ～３／４インチの範囲であり、第２の厚さは、１／２インチ～３インチの範囲である。導体は、第２の誘電体窓を通過し、Ｄ個のＲＦ直接駆動回路をＥ個の誘導コイルに直接接続する。
【0044】
他の特徴において、Ｇ個の誘導コイルは、大気側に配置され、Ｇは、ゼロよりも大きい整数である。Ｇ個の誘導コイルは、Ｄ個のＲＦ直接駆動回路に直接接続される、Ｇ個の誘導コイルは、Ｄ個のＲＦ直接駆動回路からのＲＦ電力を第２の誘電体窓を通してＥ個の誘導コイルに間接的に供給する。
【0045】
Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の周波数でクロック信号を生成するクロック発生器と、クロック信号を受信するゲートドライバとを含む。ブリッジ回路は、ゲートドライバに接続されている制御端子、第１の端子、および第２の端子を有する第１のスイッチを含む。第２のスイッチは、ゲートドライバに接続されている制御端子、第１のスイッチの第２の端子および出力ノードに接続されている第１の端子、ならびに第２の端子を含む。第１のＤＣ電源は、第１の電圧電位を第１のスイッチの第１の端子に供給する。第２のＤＣ電源は、第２の電圧電位を第２のスイッチの第２の端子に供給する。
【0046】
他の特徴において、第１の電圧電位および第２の電圧電位は、反対の極性を有し、大きさがほぼ等しい。第２の電圧電位は、接地である。
【0047】
他の特徴において、出力ノードにおける電流を感知して電流信号を生成する電流センサ、および出力ノードにおける電圧を感知して電圧信号を生成する電圧センサ。コントローラは、電圧信号と電流信号との間の位相オフセットを計算する位相オフセット計算器と、位相オフセットに基づいて第１の周波数を調整するクロック調整器とを含む。
【0048】
他の特徴において、クロック調整器は、電流が電圧よりも進んでいるときに第１の周波数を増加させ、電圧が電流よりも進んでいるときに第１の周波数を減少させる。Ｄ個のＲＦ直接駆動回路の各々は、第１の端部および第２の端部を含む第１のインダクタと、第１のインダクタの第１の端部と連通する第１の端部および第２の端部を含む第２のインダクタと、第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第１のスイッチと、第１の端子、第２の端子、および制御端子を含む第２のスイッチと、第１の端部および第２の端部を含む第１のコンデンサとを含む。第１のコンデンサの第１の端部は、第１のインダクタの第２の端部および第１のスイッチの第１の端子と連通する。第２のコンデンサは、第１の端部および第２の端部を含む。第２のコンデンサの第２の端部は、第２のインダクタの第２の端部および第２のスイッチの第２の端子と連通する。第１のスイッチの第２の端子は、第２のスイッチの第１の端子、第１のコンデンサの第２の端部、および第２のコンデンサの第１の端部と連通する。
【0049】
他の特徴において、第３のコンデンサは、第１のコンデンサの第１の端部と連通する第１の端部、およびＥ個の誘導コイルの少なくとも１つの第１の端部と連通する第２の端部を含む。第４のコンデンサは、第２のコンデンサの第２の端部と連通する第１の端部、およびＥ個の誘導コイルの少なくとも１つの第２の端部と連通する第２の端部を含む。電圧源は、第１のインダクタの第１の端部および第２のインダクタの第１の端部に接続されている一端と、第１のスイッチの第２の端子および第２のスイッチの第１の端子に接続されている第２の端部とを有する。
【0050】
本開示を適用可能な他の分野は、詳細な説明、特許請求の範囲および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および特定の例は、例示のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0051】
本開示は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
【0060】
【0061】
【0062】
【0063】
【0064】
【0065】
【0066】
【0067】
【0068】
【0069】
【0070】
【0071】
【0072】
【0073】
【0074】
【0075】
【0076】
【0077】
【0078】
これらの図面において、参照番号は、類似の要素および／または同一の要素を指すために再度利用されることがある。
【発明を実施するための形態】
【0079】
プラズマ処理システムは、典型的には、ＲＦ電力を負荷、例えば容量結合プラズマ用途（ＣＣＰ）用のＲＦ電極、および／または誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）用途用の１つまたは複数のＲＦ誘導コイルに供給するＲＦ発生器を含む。ＲＦ発生器は、典型的には、ＲＦ源、整合ネットワーク、および同軸ケーブルなどの接続導体を含む。使用される高電力および高周波数のために、ＲＦ発生器は、典型的には、比較的大きく高価な個別の誘導および容量構成要素を使用する。結果として、特に複数の負荷を駆動する必要がある場合、電極および／または誘導コイルなどの負荷の近くにＲＦ発生器をパッケージすることは困難である。
【0080】
整合ネットワークは、ＲＦ源の出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。ＲＦ源は、２０ＫＨｚ～３ＧＨｚの範囲の周波数で１～１０ｋＷ（または１～５ｋＷ）の範囲のＲＦ電力を提供することができるが、他の電力出力レベルおよび／または周波数を使用することもできる。
【0081】
ＲＦ発生器のサイズが大きくコストが高いことを考慮すると、一般に、１つまたは数個のＲＦ発生器しか商用基板処理システムでは使用されない。いくつかの例では、システム入力を個々に監視されるゾーンおよびコントローラに分割することによって、プロセスの均一性の制御を改善することができる場合がある。このアプローチは、個々のＲＦ発生器（ならびに対応する誘導コイルおよび／または電極）を個々に駆動し、処理チャンバにおけるプラズマの微調節を可能にする。しかし、従来のＲＦ発生器、整合ネットワーク、および伝送ラインのコストおよびパッケージサイズの増加により、このアプローチは商業的に使用されていない。
【0082】
より大きなギャップを基板の上面とＣＣＰ用途における電極の底面（またはＩＣＰ用途における誘電体窓（および誘導コイル）の底面）との間に使用することができるが、プラズマ特性の制御は、ギャップが比較的小さい（例えば、０．４インチ（１０．１６ｍｍ）以上～６インチ（１５２．４ｍｍ）、５インチ（１２７ｍｍ）、４インチ（１０１．６ｍｍ）、３インチ（７６．２ｍｍ）、または２インチ（５０．８ｍｍ）以下）困難な用途において特に重要である。
【0083】
本開示によるシステムおよび方法は、ＲＦ直接駆動回路のアレイを使用して、電力を誘導コイルのアレイ（例えば、ＩＣＰ用途における）または電極のアレイ（例えば、ＣＣＰ用途における）に供給する。本明細書に記載のＲＦ直接駆動回路の設計により、ＲＦ発生器の全体的なサイズおよびコストを大幅に削減することができ、それらを負荷の近くに配置することができる。いくつかの例では、ＲＦ直接駆動回路は、約５０％のデューティサイクルで交互に駆動される２つ以上のスイッチを含む。いくつかの例では、本明細書に記載のＲＦ直接駆動回路は、一般に、低い出力インピーダンス（典型的には１０オーム未満、例えば、約１オーム）を有する。本明細書に記載のＲＦ直接駆動回路は、一般に、個別の構成要素または高インピーダンス同軸伝送ラインとの整合ネットワークを必要としない。ＲＦ直接駆動回路は、集積回路およびプリント回路基板を使用してパッケージすることができ、これにより全体的なコストおよびパッケージサイズを削減する。結果として、プラズマの制御を改善することができる。
【0084】
ここで図１Ａを参照すると、容量結合プラズマを使用して基板を処理するプラズマ処理チャンバの一例が示されている。説明のために特定のタイプのプラズマ処理チャンバが示されているが、他のタイプのプラズマ処理チャンバを使用することもできる。図１Ａでは、基板処理システム１１０を使用して、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を使用するエッチング、堆積、または他の基板処理を実施することが可能である。
【0085】
基板処理システム１１０は、基板処理システム１１０の他の構成要素を取り囲み、ＲＦプラズマを収容する処理チャンバ１２２を含む。基板処理システム１１０は、ＲＦ電極のアレイ１２４と、静電チャック（ＥＳＣ）などの基板支持体１２６とを含む。動作中、基板１２８は、基板支持体１２６上に配置されている。ＲＦ電極のアレイ１２４は、複数のＲＦ電極を含む。
【0086】
基板支持体１２６は、下部電極として作用するベースプレート１３０を含む。上層１３２がベースプレート１３０の上に配置され、処理中に基板を支持するように構成されている。いくつかの例では、上層１３２は、２つ以上のゾーンに配置され得るヒータ、基板をクランプする静電電極、および／または上層１３２の上面上に配置されている裏面ガスチャネルをさらに含む。接合および／または熱抵抗層１３４が、上層１３２とベースプレート１３０との間に配置されてもよい。ベースプレート１３０は、ベースプレート１３０を通して冷却剤を流すための１つまたは複数のチャネル１３６を含み得る。
【0087】
ＲＦ直接駆動発生器のアレイ１４０は、複数のＲＦ電圧を生成し、ＲＦ電極のアレイ１２４に出力する。ベースプレート１３０は、ＤＣ接地されるか、ＡＣ接地されるか、または浮動とすることができる。いくつかの例では、ＲＦ電極のアレイ１２４は、Ａ個の電極を含み、ＲＦ直接駆動発生器のアレイ１４０は、Ｂ個のＲＦ直接駆動発生器を含み、ＡおよびＢは、１よりも大きい整数である。いくつかの例では、Ｂは、Ａ以下であり、Ｂは１よりも大きい。いくつかの例では、Ａは、Ｂ以下であり、Ａは１よりも大きい。いくつかの例では、Ａ＝Ｂであり、ＲＦ直接駆動回路とＲＦ電極との間に１対１の対応が存在する。他の例では、Ｂ＜Ａであり、単一の直接駆動回路が２つ以上の電極を駆動する。例えば、電極は、Ｚ個のゾーンに配置することができ、Ｚは、２よりも大きい整数であり）、各ＲＦ直接駆動回路は、所与のゾーンにおける電極の一部またはすべてを駆動する。Ｚ個のゾーンの各々は、１つまたは複数の電極を含む。
【0088】
ガス送給システム１５０が、プロセスガス、キャリアガス、エッチングガス、前駆体ガス、不活性ガスなど、およびそれらの混合物を含むガス混合物を処理チャンバに送給する。ガス送給システム１５０は、１つまたは複数のガス源１５２－１、１５２－２、…、および１５２－Ｎ（総称してガス源１５２）を含み、Ｎは、ゼロよりも大きい整数である。ガス源１５２は、弁１５４－１、１５４－２、…、および１５４－Ｎ（総称して弁１５４）ならびにＭＦＣ１５６－１、１５６－２、…、および１５６－Ｎ（総称してＭＦＣ１５６）によってマニホールド１６０に接続される。ＭＦＣ１５６とマニホールド１６０との間では、二次弁が使用されてもよい。単一のガス送給システム１５０が示されているが、２つ以上のガス送給システムを使用することもできる。
【0089】
温度コントローラ１６３が、上層１３２に配置されている複数の熱制御要素（ＴＣＥ）１６４に接続され得る。温度コントローラ１６３を使用して複数のＴＣＥ１６４を制御し、基板支持体１２６および基板１２８の温度を制御することができる。温度コントローラ１６３は、冷却剤アセンブリ１６６と通信し、チャネル１３６を通る冷却剤の流れを制御することができる。例えば、冷却剤アセンブリ１６６は、冷却剤ポンプ、リザーバ、および／または１つまたは複数の温度センサ（例えば、１６８参照）を含むことができる。温度コントローラ１６３は、冷却剤アセンブリ１６６を動作させてチャネル１３６を通して冷却剤を選択的に流し、基板支持体１２６を冷却する。
【0090】
弁１７０およびポンプ１７２を使用して、処理チャンバ１２２から反応剤を排出することができる。以下でさらに説明するように、システムコントローラ１８２を使用して、基板処理システム１１０の構成要素を制御することができる。
【0091】
ここで図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると、ＲＦ電極のアレイ１２４の例が示されている。ＲＦ電極のアレイ１２４におけるＲＦ電極は、任意の適切な形状を有することができ、異なる構成（デカルト、六角形、円形、長方形など）を有するアレイに配置することができる。図１Ｂでは、ＲＦ電極のアレイ１２４は、長方形のアレイに配置されている。ＲＦ電極のアレイ１２４は、電極１８０－１、１８０－２、…、および１８０－Ｔを含み、Ｔは、２以上の整数である（総称してＲＦ電極１８０）。いくつかの例では、電極は長方形の形状、楕円形の形状、または多角形の形状であるが、他の規則的および／または不規則な形状を使用することもできる。ＲＦ電極のアレイ１２４は図１Ｂでは９つの電極を含むが、アレイは、より少ない数の電極（４つなど）またはさらなる数の電極（１６個、２５個など）を含むこともできる。
【0092】
図１Ｃでは、ＲＦ電極のアレイ１２４は、六角形のアレイに配置されている。ＲＦ電極のアレイ１２４は、電極１８４－１、１８４－２、…、および１８４－Ｔを含み、Ｔは、整数である（総称して電極１８４）。いくつかの例では、電極１８４は、六角形の形状である。ＲＦ電極のアレイ１２４は図１Ｂでは７つの電極を含むが、アレイは、より少ない数（３つなど）またはさらなる数の電極（１７個など）を含むこともできる。
【0093】
ここで図１Ｄを参照すると、ＲＦ電極のアレイ１２４は、異なるサイズ、形状、材料、および／または厚さを有する１つまたは複数の電極１９４をさらに含むことができる。他の例では、電極の底面と基板または基板支持体の上面との間のギャップ距離は変化する。例えば、図１Ｄの電極１９４は、ＲＦ電極１８０と比較して小さい外径を有する。電極１９４は、プラズマのさらなる調節を可能にする。電極１８０、１９４は、ＲＦ直接駆動回路によって個々に駆動されてもよく、かつ／またはＲＦ直接駆動回路によってグループ化されて駆動されてもよい。
【0094】
ここで図２Ａを参照すると、本開示による基板処理システム２１０の別の例が示されている。基板処理システム２１０は、誘導結合プラズマを使用してエッチングを実施する。基板処理システム２１０は、ＲＦ直接駆動回路のアレイ２１４と、誘導コイルのアレイ２１６とを含む。
【0095】
いくつかの例では、窓２２４が、処理チャンバ２２８の片側に沿って配置されている。いくつかの例では、窓２２４は、対象の周波数で誘導コイルによって生成される磁場に対して実質的に透明な誘電体材料で作製され得る。誘導コイルのアレイ２１６は、窓２２４に隣接して配置されている。処理チャンバ２２８は、基板支持体（または台座）２３２をさらに備える。基板支持体２３２は、静電チャック（ＥＳＣ）、または機械チャック、または他のタイプのチャックを含んでもよい。プロセスガスが処理チャンバ２２８に供給され、プラズマ２４０が処理チャンバ２２８の内側で生成される。プラズマ２４０は、基板２３４の露出面をエッチングする。
【0096】
ガス送給システム２５６が、プロセスガス混合物を処理チャンバ２２８に供給する。ガス送給システム２５６は、プロセスおよび不活性ガス源２５７と、弁およびマスフローコントローラなどのガス計量システム２５８と、マニホールド２５９とを含むことができる。ヒータ／クーラ２６４を使用して、基板支持体２３２を所定の温度に加熱／冷却することができる。排気システム２６５が、パージまたは排出によって処理チャンバ２２８から反応剤を除去するための弁２６６およびポンプ２６７を含む。コントローラ２５４を使用して、エッチングプロセスを制御することができる。コントローラ２５４は、システムパラメータを監視し、ガス混合物の送給、プラズマの打撃、維持、および消滅、反応剤の除去、冷却ガスの供給などを制御する。
【0097】
ここで図２Ｂ～図２Ｉを参照すると、コイルのアレイで使用することができる誘導コイルの様々な例が示されている。いくつかの例では、アレイにおける誘導コイルは、１インチ～７インチの範囲の外径を有する。他の例では、誘導コイルは、３インチ～６インチの範囲の外径を有する。いくつかの例では、アレイにおける誘導コイルは、２～１０の範囲のターン数を有する。他の例では、アレイにおける誘導コイルは、２～５の範囲のターン数を有する。いくつかの例では、誘導コイルは、ＰＣＢ上に堆積されたトレースによって形成される。他の例では、誘導コイルは、プリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられたエアコイルインダクタを含む。
【0098】
図２Ｂ～図２Ｆでは、誘導コイルは、楕円形／円形の外形を有し、可変数のターンおよびターン間の可変ギャップ距離を含む。図２Ｂでは、誘導コイルは、３インチ～６インチ（例えば、４インチ）の範囲の外径、２つのターン、および０．８インチ（２０．３２ｍｍ）のギャップ距離を有する。誘導コイルは、６９％の均一性を有する。
【0099】
図２Ｃでは、誘導コイルは、４．５インチ（１１４．３ｍｍ）～６．５インチ（１６５．１ｍｍ）（例えば、５．７５インチ（１４６．０５ｍｍ））の範囲の外径、１．５のターン、および０．５インチのギャップ距離を有する。誘導コイルは、３８％の均一性を有する。図２Ｄでは、誘導コイルは、３インチ～６インチ（例えば、５．７５インチ）の範囲の外径および２つのターンを有する。図２Ｅでは、誘導コイルは、３インチ～６インチ（例えば、５．２５インチ（１３３．３５ｍｍ））の範囲の外径、３つのターン、および１．７５インチ（４４．４５ｍｍ）のギャップ距離を有する。誘導コイルは、８．８％の均一性を有する。図２Ｆでは、誘導コイルは、３インチ～６インチ（例えば、５．７５インチ）の範囲の外径、４つのターン、および１．０インチのギャップ距離を有する。誘導コイルは、９．７％の均一性を有する。
【0100】
図２Ｇ～図２Ｉでは、誘導コイルは、六角形の外形を有し、可変数のターンを含む。図２Ｇでは、誘導コイルは、３インチ～６インチ（例えば、５．２５インチ）の範囲の外径、４つのターン、および１．１７５インチ（２９．８４５ｍｍ）のギャップ距離を有する。誘導コイルは、７．６％の均一性を有する。図２Ｈでは、誘導コイルは、３インチ～６インチ（例えば、５．２５インチ）の範囲の外径、４つのターン、および２．５インチのギャップ距離を有する。誘導コイルは、６．９％の均一性を有する。理解され得るように、均一性は、チャンバ圧力、ターン数、コイルの形状、および／またはギャップ距離によって影響を受ける可能性がある。
【0101】
ここで図３Ａ～図３Ｆを参照すると、誘導コイルのアレイ２１６の追加の例が示されている。誘導コイルのアレイ２１６における個々のコイルは、任意の適切な外形を有することができ、誘導コイルは、異なるアレイパターンで配置することができる。図３Ａでは、誘導コイルのアレイ２１６は、長方形のアレイに配置されている。誘導コイルのアレイ２１６は、コイル３１０－１、３１０－２、…、および３１０－Ｔを含み、Ｔは、３以上の整数である（総称して誘導コイル３１０）。いくつかの例では、誘導コイル３１０の外縁は長方形の形状、楕円形の形状、および／または多角形の形状であるが、他の規則的な形状および／または不規則な形状を使用することもできる。
【0102】
図３Ａの例では、誘導コイルは、円形の外形を有し、長方形のアレイに配置されている。誘導コイルのアレイ２１６は図３Ａでは９個のコイルを含むが、アレイは、より少ない数のコイル（４つなど）またはさらなる数のコイル（１６個、２５個、３６個など）を含むこともできる。誘導コイル３１０の配向は、それぞれのコイルの位置に対して調整することができる。
【0103】
図３Ｂに見られるように、誘導コイル３１０は、六角形のアレイに配置することができ、六角形の外形を有することができる。いくつかの例では、誘導コイル３１０は、コイルのアレイの周囲で３６０°／Ｃだけクロックまたは回転される（Ｃは、アレイの外側に沿ったコイルの数である）（例えば、図３ＢではＣ＝６）。図３Ｂの誘導コイルのアレイ２１６は、誘導コイル３１４－１、３１４－２、…、および３１４－Ｔを含み、Ｔは、整数である（総称して誘導コイル３１４）。ＲＦコイルのアレイ３２９は図３Ｂでは７つのコイルを含むが、アレイは、図３Ｃに示すようにさらなる数のコイル（１７個など）を含むこともできる。
【0104】
図３Ｃでは、誘導コイル３１４は、異なるゾーンに関連付けることができる。例えば、３つのゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３が示されているが、さらなる数のまたはより少ない数のゾーンを使用することもできる。ゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３の各々は、１つまたは複数のＲＦ直接駆動回路に関連付けられる。例えば、ゾーンＺ１は、１つのＲＦ直接駆動回路によって駆動される１つの誘導コイルを含む。いくつかの例では、ゾーンＺ２は、１～６つのＲＦ直接駆動回路によって駆動される６つのコイルを含み、ゾーンＺ３は、１～１２個のＲＦ直接駆動回路によって駆動される１２個のコイルを含む。
【0105】
ここで図３Ｄを参照すると、誘導コイルのアレイ２１６は、異なるサイズ、コイル厚さ、ターン数、および／または形状を有する１つまたは複数の誘導コイル３２０をさらに含むことができる。例えば、図３Ｄの誘導コイル３２０は、誘導コイル３１０と比較してより小さい外径およびより多いターン数を有する。誘導コイル３２０は、誘導コイル３１０の別の１つに適合するほど大きくない場所に配置されている。誘導コイル３２０は、プラズマのさらなる調節を可能にする。誘導コイル３２０は、１つまたは複数のＲＦ直接駆動回路によって個々に駆動されてもよく、かつ／または１つまたは複数のＲＦ直接駆動回路によってグループ化されて駆動されてもよい。
【0106】
ここで図３Ｅおよび図３Ｆを参照すると、誘導コイルのアレイ２１６における誘導コイルの各々は、１つまたは複数のコイルを含むことができる。例えば図３Ｅでは、誘導コイルのアレイ２１６は、入れ子にされ、外側コイル３４２および内側コイル３４６を含む２つ以上のコイル３４０を含む。外側コイル３４２および内側コイル３４６は、同じＲＦ直接駆動回路、１つまたは複数のＲＦ直接駆動回路、または異なるＲＦ直接駆動回路によって駆動することができる。いくつかの例では、外側コイル３４２および内側コイル３４６は、１つまたは複数の感知された動作パラメータに応じて、同じ方向に流れる電流、異なる方向に流れる電流、または同じ方向と異なる方向との間で交互に流れる電流で駆動される。いくつかの例では、追加のスイッチが電流の方向を切り替えるために使用される。
【0107】
例えば図３Ｆでは、誘導コイルのアレイ２１６は、相互に巻かれている誘導コイル３５２および３５４を含む２つ以上のコイル３５０を含む。言い換えれば、誘導コイル３５２、３５４のターンは、互いの間で巻かれる。誘導コイル３５２、３５４は、同じＲＦ直接駆動回路または異なるＲＦ直接駆動回路によって駆動することができる。いくつかの例では、外側誘導コイル３５２および内側誘導コイル３５４は、１つまたは複数の感知された動作パラメータに応じて、同じ方向に流れる電流、異なる方向に流れる電流、または同じ方向と異なる方向との間で交互に流れる電流で駆動される。
【0108】
ここで図４Ａ～図４Ｃを参照すると、別の基板処理システム４００は、処理チャンバ４１０を含む。前述の例では、処理チャンバは、長方形の側面断面を有し、コイルのアレイは、一般に、処理中に基板に平行な平面内で処理チャンバの上面に沿って配置されている。しかし、図４Ａの処理チャンバ４１０は、非平面外面４１２を含む。いくつかの例では、チャンバは、動作周波数で誘導コイルによって生成される磁場に対して実質的に透明な（例えば、減衰が低い）材料で作製されている。いくつかの例では、処理チャンバ４１０の非平面外面はドーム形状であるが、円筒、円錐、または他の非平面表面などの他のタイプの表面が使用されてもよい。
【0109】
基板支持体４１４が処理チャンバ４１０に配置され、処理中に基板４１８を支持する。ガス送給システム４３０が、プロセスガス、エッチングガス、キャリアガス、不活性ガス、前駆体ガス、および／または他のガスを処理チャンバ４１０に送給する。いくつかの例では、ガス送給システム４３０は、ガスインジェクタ４３２を使用してガス混合物を処理チャンバ４１０に出力する。
【0110】
ＲＦ直接駆動回路のアレイ４４０は、ＲＦ電力を非平面外面４１２の外面の周りに配置されている誘導コイルのアレイ４４２に出力する。コントローラ４５０を使用して、プロセスを制御することができる。コントローラ４５０は、ガス送給システム４３０と通信してガスの選択、タイミング、およびガスの流れを決定する。コントローラ４５０は、ＲＦ直接駆動回路のアレイ４４０と通信してＲＦ電力、タイミング、およびスイッチの切り替えを制御する。コントローラ４５０は、温度コントローラ４５２、温度センサ４５３、および冷却剤アセンブリ４６４と通信して基板の温度を制御する。コントローラ４５０は、弁４６２およびポンプ４５４と通信してチャンバ圧力または真空を制御し、かつ／または処理チャンバ４１０からの反応剤の排出を制御する。
【0111】
図４Ｂおよび図４Ｃでは、誘導コイルのアレイ４４２における誘導コイル４４４は、処理チャンバ４１０の非平面外面４１２に一致する形状を有し得る。例えば、誘導コイル４４４は、図４Ｃに示すように一方向または二方向に弧状の側面断面を有し、コイルが処理チャンバ４１０の表面に追従して均一な間隔を提供し、かつ／またはプラズマの不均一性を低減することを可能にすることができる。
【0112】
ここで図５Ａ～図５Ｄを参照すると、誘導コイルの各々が全電力の約１／Ｇを生成し、磁場強度が窓によって減衰されるので、処理チャンバ内の磁場は、アレイの誘導コイルと処理チャンバとの間の誘電体窓の厚さを低減することによって増加させることができる。図５Ａでは、誘導コイルのアレイ２１６の誘導コイル３１４－１、３１４－２、…、および３１４－Ｇは、誘電体窓５１０に形成された空洞５１４－１、５１４－２、…、および５１４－Ｇ（総称して空洞５１４）にそれぞれ位置することができる。図５Ｂでは、誘電体窓５１０は、空洞を含まないエリアに厚さＴを有し、空洞を含むエリアに厚さｔを有し、ｔ＜Ｔである。
【0113】
図５Ｃでは、誘電体窓５１０は、フレーム部分５７０と、誘電体窓５７４－１、５７４－２、…、および５７４－Ｇ（５７４－３、５７４－４、および５７４－５のみが示されている）（総称して誘電体窓５７４）とを含む。この例では、フレーム部分５７０は、誘電体材料または別の適切な材料で作製することができる。いくつかの例では、フレーム部分５７０および誘電体窓５７４に使用される材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、同じであるか、または互いの５％、４％、３％、２％、または１％以内である。
【0114】
図５Ｄでは、誘電体窓５１０は、フレーム部分５８０と、フレーム部分５８０の底面に取り付けられた誘電体窓５８４とを含む。この例では、フレーム部分５８０は、誘電体材料または別の適切な材料で作製することができる。いくつかの例では、フレーム部分５８０は、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、および／または誘電体窓５８４と比較して低いグレードもしくは純度を有する誘電体材料で作製されてもよい。いくつかの例では、フレーム部分５８０および誘電体窓５８４に使用される材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、同じであるか、または互いの５％、４％、３％、２％、または１％以内である。ここで図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、１つまたは複数の追加の誘導コイル６１４が、コイルのアレイ６１８の周りに配置されている。図６Ａでは、１つまたは複数の誘導コイル６１４は、コイルのアレイ６１８を囲む単一の円形の形状のコイル６２０を含む。図６Ｂでは、１つまたは複数の誘導コイル６１４は、相互に巻かれ、コイルのアレイ６１８を囲む２つの円形の形状のコイル６２０、６２４を含む。ここで図７を参照すると、ＲＦコイルまたはＲＦ電極などの負荷を駆動するための駆動回路７１０が示されている。電圧源７１４が、電圧を直接駆動回路７１８－１、７１８－２、…、および７１８－Ｄ（総称して直接駆動回路７１８）のアレイに提供し、Ｄは、２よりも大きい整数である。あるいは、ＲＦ直接駆動回路の各々は、別々の電圧源を含んでもよく、および／または２つ以上のＲＦ直接駆動回路は、単一の電圧源を共有してもよい。直接駆動回路７１８－１、７１８－２、・・・、および７１８－Ｄのアレイは、それぞれ負荷７３２－１、７３２－２、…、および７３２－Ｅを駆動する（Ｅは、２よりも大きい整数である）。１：１の対応がＤとＥとの間に示されているが、Ｄは、Ｅ以上または以下であり得る。言い換えれば、複数のＲＦ直接駆動回路の出力を並列に接続し、単一の電極または同じゾーンに配置されているものなどの電極のグループを駆動することができる。
【0115】
コントローラ７２２が、直接駆動回路７１８におけるスイッチの制御端子またはゲートのための駆動信号を生成する。いくつかの例では、１つまたは複数のセンサ７２４－１、７２４－２、…、および７２４－Ｓ（Ｓは、ゼロよりも大きい整数である）（総称してセンサ７２４）は、動作パラメータを感知する。いくつかの例では、Ｓは、Ｄに等しく、および／またはＳは、Ｅに等しい。他の例では、Ｓは、Ｄと等しくなく、および／またはＳは、Ｅと等しくない。センサ７２４は、ＲＦ直接駆動回路のうちの特定の１つに対して固有のプラズマ条件を示す、かつ／または一般的なプラズマ条件を示す、電圧、電流、位相オフセット、または他の測定可能なもしくは推定された動作パラメータなどの動作パラメータを感知する。
【0116】
ここで図８を参照すると、ＲＦプラズマ電力を供給するためのＲＦ直接駆動回路８００の一例が示されている。ＲＦ直接駆動回路８００は、１つまたは複数の選択されたＲＦ周波数で動作するクロック８２０を含む。クロック８２０によって出力されるクロック信号は、ゲートドライバ回路８２２に入力される。いくつかの例では、ゲートドライバ回路８２２は、クロック８２０に接続されているそれぞれの入力を有する増幅器８４４および反転増幅器８４６を含む。
【0117】
ゲートドライバ回路８２２の出力は、ブリッジ回路８３８に入力される。いくつかの例では、ブリッジ回路８３８はハーフブリッジ回路であるが、フルブリッジ回路を使用することもできる。いくつかの例では、ブリッジ回路は平衡型であるが、不平衡ブリッジ回路を使用することもできる。いくつかの例では、ブリッジ回路８３８は、第１のスイッチ８４０と、第２のスイッチ８４２とを含む。いくつかの例では、第１のスイッチ８４０および第２のスイッチ８４２は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含む。第１のスイッチ８４０および第２のスイッチ８４２は各々、制御端子と、第１および第２の端子とを含む。ゲートドライバ回路８２２の増幅器８４４の出力は、第１のスイッチ８４０の制御端子に入力される。ゲートドライバ回路８２２の反転増幅器８４６の出力は、第２のスイッチ８４２の制御端子に入力される。
【0118】
出力ノード８３０が、第１のスイッチ８４０の第２の端子および第２のスイッチ８４２の第１の端子に接続される。第１のスイッチ８４０の第１の端子は、第１のＤＣ電源８７０に接続される。第２のスイッチ８４２の第２の端子は、接地などの基準電位に接続される。
【0119】
出力ノード８３０は、インダクタ８３２によってカソード８３４に接続される。いくつかの例では、抵抗Ｒpと直列の静電容量Ｃpを使用して、ＲＦ直接駆動回路８００によって見られるインピーダンス（例えば、プラズマ静電容量および抵抗、基板支持体における電極（または別の構成要素）の静電容量および抵抗、ならびに／または他の漂遊もしくは寄生静電容量および抵抗）をモデル化することができる。
【0120】
いくつかの例では、第１のＤＣ電源８７０および接地を使用する代わりに、ＲＦ直接駆動回路は、それぞれ＋ＶDC／２および－ＶDC／２で動作する第１および第２のＤＣ電源を含むことができる。同じ出力ＲＦ電力を達成するために、第１および第２のＤＣ電源の両方が、図８に示す単一のＤＣ電源の半分の電圧で動作する。いくつかの例では、第１のＤＣ電源および第２のＤＣ電源は、ほぼ同じ大きさおよび反対の極性で動作する。本明細書で使用される場合、ほぼ同じとは、第２のＤＣ電源８８０に対する第１のＤＣ電源８７０によって出力されるＤＣ電圧の大きさにおける差が２０％、５％、または２％未満であることを指す。第１のＤＣ電源は、第１のスイッチ８４０の第１の端子に接続される。第２のＤＣ電源は、第２のスイッチ８４２の第２の端子に接続される。
【0121】
いくつかの例では、電流センサ８８２および電圧センサ８８４が、出力ノード８３０における電流および電圧を感知する。位相オフセット計算器８９０が、感知された電流および電圧信号を受信し、クロック周波数調整器８９２に出力される位相オフセット信号を生成する。クロック周波数調整器８９２は、位相オフセット信号に基づいてクロック調整信号を生成する。他の特徴において、クロック周波数調整器８９２は、電流が電圧よりも進んでいるときにクロック８２０の周波数を増加させ、電圧が電流よりも進んでいるときにクロック８２０の周波数を減少させる。図８に記載された直接駆動回路に関する追加の詳細は、２０１９年１２月２４日に発行された「Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｒｉｖｅ ＲＦ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する共通の譲受人に譲渡された米国特許第１０，５１５，７８１号に見出すことができ、上記の出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0122】
ここで図９を参照すると、ＲＦ直接駆動回路９１０の別の例が示されている。ＲＦ直接駆動回路９１０は、電圧を供給する電圧源９２０を含む。いくつかの例では、電圧源９２０はＤＣ電圧を提供するが、他のタイプの電圧源を使用することもできる。いくつかの例では、２つ以上のＲＦ直接駆動回路９１０が電圧源９２０によって供給され得る。あるいは、ＲＦ直接駆動回路またはＲＦ直接駆動回路のサブグループの各々は、電圧バスに接続することができる。
【0123】
インダクタＬ１が、電圧源９２０の第１の端子に接続されている１つの端子と、スイッチＳ１の第１の端子ならびにコンデンサＣ１およびＣ３の第１の端子に接続されている別の端子とを有する。インダクタＬ２が、電圧源９２０の第１の端子に接続されている１つの端子と、スイッチＳ２の第２の端子ならびにコンデンサＣ２およびＣ４の第１の端子に接続されている別の端子とを有する。スイッチＳ１の第２の端子は、第２のスイッチＳ２の第１の端子、電圧源９２０の第２の端子、およびコンデンサＣ１とＣ２との間のノードに接続される。
【0124】
図７のコントローラ７２２は、駆動信号をＲＦ直接駆動回路の各々におけるスイッチＳ１およびＳ２の制御端子に出力する。コンデンサＣ３およびＣ４の第２の端子は、負荷９２８に接続される。負荷９２８は、本明細書で説明するようにＲＦ電極または誘導コイルまたはアレイを含むことができる。
【0125】
いくつかの例では、スイッチＳ１およびＳ２は、スイッチとして動作する半導体デバイスとして実装される。スイッチの各々は、並列に接続されている２つ以上のスイッチによって実装され得る。いくつかの例では、スイッチＳ１およびＳ２は、高電子移動度トランジスタ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）もしくは窒化ガリウム（ＧａＮ）ＦＥＴ、絶縁ゲート型ＢＪＴ（ＩＧＢＪＴ）、ダイオード、ケイ素制御整流器、および／またはそれらの組み合わせとして実装される。
【0126】
いくつかの例では、スイッチＳ１およびＳ２は、所望の動作周波数で１８０度位相をずらして駆動される。言い換えれば、スイッチのデューティサイクルは、一般に約５０％である。しかし、コントローラ７２２は、ＲＦ直接駆動回路の１つまたは複数に関連付けられたセンサ７２４のうちの１つからフィードバックを受信することができる。コントローラ７２２は、フィードバックに基づいてデューティサイクルおよび／または周波数を変更してＲＦ直接駆動回路の１つまたは複数の動作を調整し、対応するＲＦ直接駆動回路に関連付けられたプラズマ特性を変更することができる。
【0127】
図９に記載された直接駆動回路に関する追加の詳細は、２０１９年１月３日に公開された米国特許公開第ＵＳ２０１９／０００７００４号に見出すことができ、上記の出願は、参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの例では、インダクタＬ１およびＬ２は、空芯インダクタで、または金属トレースを有するＰＣＢを使用して実装することができる。
【0128】
ここで図１０Ａ～図１０Ｃを参照すると、コイルのアレイおよび１つまたは複数の他のコイルを含む追加のコイルシステムが示されている。図１０Ａでは、基板処理システムは、大気側における第１の平面内の誘電体窓１０２０に隣接して配置されているコイルのアレイ１０２４を含むコイルシステム１０１０を含む。コイルシステム１０１０は、示すように第１の平面の下の大気側において処理チャンバ１０５０の側壁１０４０の上部の周りに（１回以上）巻かれる１つまたは複数のコイル１０３０をさらに含む。単一のコイル１０３２が２つのターンを有して示されているが、さらなる数のコイル、および／またはコイルごとにさらなる数のもしくはより少ない数のターンを使用することもできる。この例では、側壁１０４０の上部は誘電体材料で作製され、これにより１つまたは複数のコイル１０３０によって生成された磁場が通過することを可能にする。
【0129】
図１０Ｂでは、コイルのアレイ１０２４は、本明細書に記載のＲＦ直接駆動回路のアレイを使用して駆動される。１つまたは複数のコイル１０３０は、ＲＦ源および整合ネットワークによって、または１つまたは複数のＲＦ直接駆動回路によって駆動することができる。図１０Ｃの例では、窓１０７０が、中央部分１０７１およびそこから延びる側面部分１０７２を有する「Ｃ」字形の断面を有する。中央部分１０７１は円筒形であり、側面部分１０７２は、中央部分１０７１の半径方向外縁から処理チャンバ１０５０の側壁１０８０に向かう方向に下向きに延びる。
【0130】
以下でさらに説明するように、プラズマの均一性および／または調整の柔軟性を改善するために、多数のより小さいコイルを使用することができる。例えば、直径が１インチ～３インチ程度の１９個のより小さいコイルを、真空側のより薄い誘電体窓と共に使用することができる。いくつかの例では、コイルは、真空側から１／１６インチ（１．５８７５ｍｍ）～３／４インチ（１９．０５ｍｍ）（例えば、１／４インチ（６．３５ｍｍ））の厚さを有する誘電体窓に埋め込まれる。より薄い誘電体窓は、コイルを間に挟んだ状態でより厚い誘電体窓に接合することができる。誘電体窓の合計厚さは、大気圧および／または爆縮のリスクに耐えるように選択される。いくつかの例では、コイルは、大気側の誘電体窓を通過するワイヤによって通電される。
【0131】
他の例では、より小さいコイルは、誘電体窓の大気側に位置する別のセットのコイルによって間接的に給電される。例えば、大気側のコイルをより大きくすることもできる（例えば、３インチ～７インチ（１７７．８ｍｍ））。電力は大気側のコイルから埋め込まれているコイルに無線で結合され、プラズマを点火して支援するＲＦ電力を送給する。
【0132】
ここで図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、コイルのアレイを含む追加のコイルシステムが示されている。図１１Ａでは、コイルシステム１１０２が、誘電体窓１１０４を含む誘電体窓アセンブリに埋め込まれているＰ個のコイル１１０８を含む第１のアレイ１１０６を含む。図１１Ｂでは、誘電体窓１１０４は、複数の空洞を画定する底面を含む。別の誘電体窓１１１０が、真空側で第１のアレイ１１０６に隣接して配置されている。他の例では、空洞を誘電体窓１１１０上に画定することができ、または誘電体窓１１０４および１１１０が長方形の断面を有することができ、誘電体窓のいずれかに空洞を画定する代わりにスペーサを第１のアレイ１１０６のＰ個のコイル１１０８間に使用して、コストを削減することができる。ＲＦ直接駆動回路のアレイ１１１４は、誘電体窓１１０４を通過する導体１１１６によって第１のアレイ１１０６のＰ個のコイル１１０８に直接接続される。誘電体窓１１１０は、厚さｔ1を有し、誘電体窓１１０４は、厚さｔ2を有し、コイルは、厚さｔ3を有する。いくつかの例では、ｔ1は、ｔ2未満である。
【0133】
ここで図１１Ｃおよび図１１Ｄを参照すると、埋め込まれているコイルのアレイは、直接接続ではなく遠隔で給電することができる。図１１Ｃでは、基板処理システムの上部が示されている。基板処理システムは、処理チャンバの外側の大気側で誘電体窓アセンブリ１１２２に隣接して配置されている複数のコイル１１２８を含む第１のアレイ１１２４を有するコイルシステム１１２０を含む。誘電体窓アセンブリ１１２２は、導体１１１６に対する穴がない図１１Ｂと同様であり得る。コイルシステム１１２０は、誘電体窓アセンブリ１１２２内に埋め込まれている複数のコイル１１３６を含む第２のアレイ１１３４をさらに含む。
【0134】
図１１Ｄでは、第１のアレイ１１２４の複数のコイル１１２８は、誘電体窓アセンブリ１１２２の上面を含む第２の平面に平行かつその上にある第１の平面に概して位置する。第２のアレイ１１３４における複数のコイル１１３６は、第２の平面の下の第３の平面に位置する。ＲＦ直接駆動回路（またはＲＦ源および整合ネットワーク）によって給電されると、第１のアレイ１１２４の複数のコイル１１２８は、第２のアレイ１１３４における複数のコイル１１３６と結合してＲＦエネルギーを送給する磁場を生成する。次に、第２のアレイ１１３４における複数のコイル１１３６は、ＲＦエネルギーをチャンバの内側のプロセスガスに送給し、プラズマを点火および維持する。
【0135】
いくつかの例では、複数のコイル１１２８は、誘電体窓アセンブリ１１２２に埋め込まれている複数のコイル１１３６よりも大きい外寸を有する。いくつかの例では、第１のアレイ１１２４は、第２のアレイ１１３４よりも少ない数のコイルを含む。ほんの一例として、第１のアレイ１１２４は４フィート（１０００ｍｍ）～７インチ（例えば、６インチ）の外寸を有する７個のコイルを含み、第２のアレイ１１３４は１インチ～３インチ（例えば、２インチ）の外寸を有する１９個のコイルを含むが、コイルの他の直径、形状、および数を使用することもできる。図１１Ｂでは、コイル１１２８の背後に通常現れる複数のコイル１１２８のうちの２つが、明瞭化のために断面から省略されていることに留意されたい。さらに他の例では、図１０Ａ～図１０Ｃに示すように追加のコイルのセットを処理チャンバの上部の周りに巻き付け、ＲＦエネルギーを第２のアレイ１１３４に送給することができる。
【0136】
ここで図１２Ａを参照すると、基板支持体は、セラミックマルチゾーン加熱層に対応し得る層１２３２を支持するベースプレート１２３０を含む。接合層１２３４が、層１２３２とベースプレート１２３０との間に配置され得る。ベースプレート１２３０は、ベースプレート１２３０を通して冷却剤を流すための１つまたは複数のチャネル１２３６を含み得る。
【0137】
電極１２５２のアレイ１２５０は、層１２３２に配置することができる。電極１２５２のアレイ１２５０は、ＲＦ直接駆動回路のアレイ１２７０によって駆動され、ＲＦバイアスを基板に提供する。基板支持体１２２６の上に配置されている上部電極１２６０は、給電されなくてもされてもよい。給電されていない場合、上部電極１２６０は、（図示のように）接地などの基準電位に接続され得る。ＲＦ直接駆動回路のアレイ１２７０は、本明細書に記載のようにＲＦ電力を電極１２５２のアレイ１２５０に供給し、ＲＦバイアスを基板に提供する。１２６４で概して識別されるヒータおよび／または静電電極は、電極１２５２のアレイ１２５０の上または下の層１２３２に配置することができる。
【0138】
ここで図１２Ｂを参照すると、上部電極にも給電することができる。基板処理システムは、ガス送給システム１２６６によって供給されるシャワーヘッド１２６５（内部プレナムおよびガススルーホール（図示せず）を有する）を含む。シャワーヘッド１２６５は、導電性材料（または埋め込まれている導電性電極を有する非導電性材料）で作製することができる。ＲＦ電力は、ＲＦ源１２６８および整合ネットワーク１２６７によって（または１つまたは複数のＲＦ直接駆動回路によって）シャワーヘッド１２６５に供給される。図１２Ｃでは、基板支持体１２２６の層１２３２が、内部に埋め込まれている電極１２５２のアレイ１２５０のアレイと共に示されている。
【0139】
ここで図１２Ｄを参照すると、上部電極は、直接駆動回路のアレイ１２８０によって駆動される電極１２７２の第２のアレイ１２７０を含むことができる。電極１２５２のアレイ１２５０は、ＲＦ直接駆動回路１２８４によって駆動され、ＲＦバイアスを基板に提供する。
【0140】
ここで図１３Ａを参照すると、基板処理システムは、誘電体窓に隣接して配置されているコイルのアレイと、基板支持体に埋め込まれ、ＲＦ直接駆動回路によって駆動される電極のアレイとを含む。基板処理システムは、処理チャンバの誘電体窓１３１０に隣接して配置されている複数のコイル１３２４を含むアレイ１３２０を含む。アレイ１２５０の複数のコイル１３２４は、本明細書に記載のＲＦ直接駆動回路１３４０によって駆動され、ＲＦエネルギーを送給して基板処理チャンバ内のプロセスガスに点火する。上述の電極１２５２のアレイ１２５０は、処理中にＲＦ基板バイアスを生成する。
【0141】
ここで図１３Ｂを参照すると、基板処理システムは、誘電体窓１３１０に隣接して配置されているコイル１３６０を含む。コイル１３６０は、１つまたは複数のＲＦ源および整合ネットワークならびに／または１つまたは複数のＲＦ直接駆動回路によって駆動することができる。基板処理システムは、基板支持体に埋め込まれ、ＲＦ直接駆動回路のアレイ１２７０によって駆動される複数の電極１２５２を有するアレイ１２５０をさらに含む。コイル１３６０は、各々が１つまたは複数のターンを有する１つまたは複数のコイルを含むことができる。図１３Ｂの例では、コイル１３６０は、外側コイル１３６４と、外側コイル１３６４内に配置されている内側コイル１３６６とを含む。いくつかの例では、外側コイル１３６４および／または内側コイル１３６６は、上述のように２つ以上の相互に巻かれているコイルを含む。
【0142】
前述の説明は、本質的に単に例示的であり、本開示、その適用、または使用を決して限定する意図はない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施することができる。したがって、本開示は具体的な例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すると他の変更態様が明白となるので、本開示の真の範囲はそのような例に限定されるべきではない。方法における１つまたは複数のステップは、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で（または同時に）実行してもよいことを理解されたい。さらに、各実施形態は特定の特徴を有するものとして上に説明されているが、本開示のいずれかの実施形態に関して説明したこれらの特徴のいずれか１つまたは複数を、他の実施形態において実施すること、および／または、他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることが（たとえそのような組み合わせが明示的に説明されていないとしても）可能である。言い換えれば、説明された実施形態は相互に排他的ではなく、１つまたは複数の実施形態を互いに入れ替えることは本開示の範囲に含まれる。
【0143】
要素同士（例えば、モジュール同士、回路要素同士、半導体層同士など）の空間的および機能的関係は、「接続されている」、「係合された」、「結合された」、「隣接した」、「隣に」、「上に」、「上方に」、「下方に」、および「配置されている」などの様々な用語を使用して説明される。また、上記開示において第１の要素と第２の要素との間の関係が説明されるとき、「直接」であると明示的に説明されない限り、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係の可能性があるが、第１の要素と第２の要素との間に１つまたは複数の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的な関係の可能性もある。本明細書で使用する場合、Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを使用した論理（ＡまたはＢまたはＣ）の意味で解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」の意味で解釈されるべきではない。
【0144】
いくつかの実施態様では、コントローラはシステムの一部であり、そのようなシステムは上述した例の一部であってもよい。そのようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理機器を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のシステム動作を制御するための電子機器と一体化されてもよい。そのような電子機器は「コントローラ」と呼ばれることがあり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。そのようなプロセスとしては、処理ガスの送給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、ツールに対するウエハの搬入と搬出、ならびに、特定のシステムに接続または連動する他の搬送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。
【0145】
広義には、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてもよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。
【0146】
コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと統合または結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに結合されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始してもよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのためのパラメータを特定するものである。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラが連動または制御するように構成されているツールのタイプに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを備えることによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられるであろう。
【0147】
例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用されてもよい任意の他の半導体処理システムを含むことができるが、これらに限定されない。
【0148】
上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図2H】
【図2I】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図13A】
【図13B】
【国際調査報告】