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特表2024-523852パルスＤＣプラズマチャンバにおけるプラズマ均一性制御
(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】2024-07-02
(54)【発明の名称】パルスＤＣプラズマチャンバにおけるプラズマ均一性制御
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20240625BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20240625BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20240625BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101H
H01L21/302 101B
H01L21/31 C
H05H1/46 R
H05H1/46 M
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023576082
(86)(22)【出願日】2022-05-13
(85)【翻訳文提出日】2024-02-05
(86)【国際出願番号】 US2022029257
(87)【国際公開番号】W WO2022260827
(87)【国際公開日】2022-12-15
(31)【優先権主張番号】63/208,913
(32)【優先日】2021-06-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/537,270
(32)【優先日】2021-11-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/537,328
(32)【優先日】2021-11-29
(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】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】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】サイ， リンイン
(72)【発明者】
【氏名】ロジャーズ， ジェームズ
【テーマコード（参考）】
2G084
5F004
5F045
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA05
2G084AA08
2G084BB02
2G084BB06
2G084BB14
2G084BB29
2G084CC04
2G084CC05
2G084CC12
2G084DD37
2G084DD38
2G084DD55
2G084FF15
2G084FF38
2G084HH19
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2G084HH28
2G084HH32
5F004AA01
5F004AA15
5F004BA04
5F004BB12
5F004BB13
5F004BB18
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5F045AA08
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5F045BB02
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5F045EH14
5F045EH20
5F045EK07
5F045EM05
5F045EM09
(57)【要約】
本明細書で提供される実施形態は、概して、処理チャンバ内で基板をプラズマ処理するための装置、例えばプラズマ処理システム、及び方法を含む。いくつかの実施形態では、本装置及び方法の態様は、基板の表面全体にわたる処理の均一性を向上させること、基板の表面の欠陥率を低減すること、又はこれらの両方を対象とする。いくつかの実施形態では、装置及び方法は、基板のエッジ上に形成されるプラズマの均一性及び／又は基板の表面におけるイオンエネルギーの分布に対する改善された制御を提供する。プラズマの均一性制御の向上は、基板表面の微粒子関連欠陥を低減するために、基板ハンドリング法、例えばチャッキング解除方法と組み合わせて使用することができる。いくつかの実施形態では、プラズマ均一性の改善された制御は、インシトゥ（その場）プラズマチャンバ洗浄プロセス中にエッジリングの一部から蓄積された処理副生成物を優先的に洗浄するために使用される。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板支持アセンブリであって、支持ベース、
前記支持ベース上に配置され、かつ誘電体材料の第１の部分によって前記支持ベースから間隔を置いて配置される第１の電極、
前記第１の電極の上に配置された誘電体材料の第２の部分であって、基板支持面を形成する、誘電体材料の第２の部分、及び
前記第１の電極の中心から距離を置いて配置され、かつ誘電体材料の第３の部分によって前記支持ベースから間隔を置いて配置される、第２の電極
を備える、基板支持アセンブリと、
前記第１の電極及び前記第２の電極に電気的に接続された１つ又は複数のパルス電圧波形発生器と、
前記支持ベースに電気的に接続された高周波（ＲＦ）発生器であって、
前記ＲＦ発生器が、ＲＦ信号を前記支持ベースに供給するように構成され、
前記ＲＦ信号が、前記第１の電極に第１のＲＦ波形を確立する、ＲＦ発生器と、
前記第２の電極に電気的に接続されたエッジ同調回路であって、前記エッジ同調回路が、前記第１の電極で確立された前記第１のＲＦ波形の１つ又は複数の特性に対して、前記第２の電極で確立された第２のＲＦ波形の１つ又は複数の特性を調整するように構成される、エッジ同調回路と
を備える、プラズマ処理システム。
【請求項2】
前記エッジ同調回路が、（ａ）前記第２の電極における前記第２のＲＦ波形と、前記第１の電極における前記第１のＲＦ波形と、の間の電圧振幅比、
（ｂ）前記第２の電極における前記第２のＲＦ波形と、前記第１の電極における前記第１のＲＦ波形と、の間の位相差、及び
（ｃ）前記第２の電極における前記第２のＲＦ波形と、前記第１の電極における前記第１のＲＦ波形と、の間の電力比
の１つ又は組み合わせを変更することによって、前記第１のＲＦ波形の前記１つ又は複数の特性に対して、前記第２のＲＦ波形の前記１つ又は複数の特性を調整するように構成される、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項3】
前記ＲＦ発生器によって供給された前記ＲＦ信号が、処理チャンバの処理領域に供給されるガス又は蒸気からプラズマを点火し維持するように構成される、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項4】
前記ＲＦ発生器が、約１ＭＨｚ以上の周波数で前記ＲＦ信号を供給するように構成される、請求項３に記載のプラズマ処理システム。
【請求項5】
前記基板支持アセンブリが、前記第２の電極を、前記誘電体材料の第３の部分を通して前記支持ベースに容量結合することにより、前記第２のＲＦ波形を前記第２の電極に確立するように構成される、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項6】
導電性エッジリングが前記第２の電極に容量結合される、請求項５に記載のプラズマ処理システム。
【請求項7】
処理チャンバを更に備え、該処理チャンバが、集合的に処理空間を画定するチャンバリッド、１つ又は複数のチャンバ壁、及びチャンバベース
を備え、
前記処理チャンバが、前記プラズマを前記チャンバリッド及び前記基板支持アセンブリに容量結合することを通して、処理領域に供給されるガス又は蒸気のプラズマを点火し維持するように構成される、請求項６に記載のプラズマ処理システム。
【請求項8】
チャンバリッド及び１つ又は複数のチャンバ壁であって、前記チャンバリッドが前記基板支持アセンブリに面し、前記チャンバリッド、前記１つ又は複数のチャンバ壁、及び前記基板支持アセンブリが集合的に処理領域を画定する、チャンバリッド及び１つ又は複数のチャンバ壁と、プロセッサによって実行されると、基板を処理する方法を実行するように構成された、メモリに記憶されるコンピュータ実行命令と
を更に含み、該命令が、
（ｉ）前記処理領域に供給されたガス又は蒸気からプラズマを点火し維持することであって、前記プラズマの第１の部分が、前記チャンバリッドと前記第１の電極との間に形成され、前記プラズマの第２の部分が、前記チャンバリッドと前記第２の電極との間に形成される、プラズマを点火し維持すること、並びに
（ｉｉ）前記プラズマの前記第２の部分におけるプラズマ密度対前記プラズマの前記第１の部分におけるプラズマ密度の比を変化させるために、前記エッジ同調回路を使用することにより、前記第１のＲＦ波形の１つ又は複数の特性に対して、前記第２のＲＦ波形の１つ又は複数の特性を調整することであって、それぞれの前記プラズマ密度が、各々前記プラズマの前記第１の部分及び前記第２の部分の１ｃｍ３あたりの自由電子の数を含む、前記第２のＲＦ波形の１つ又は複数の特性を調整すること
を含む、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項9】
前記第１のＲＦ波形の前記１つ又は複数の特性に対して、前記第２のＲＦ波形の前記１つ又は複数の特性を調整することが、前記プラズマの前記第１の部分における前記プラズマ密度に対して、前記プラズマの前記第２の部分における前記プラズマ密度を増加させ、前記方法が、（ｉｉｉ） （ｉｉ）の前又は後に、前記基板を前記基板支持面から持ち上げること、及び
（ｉｖ） （ｉｉｉ）の後に、前記プラズマを消すこと
を更に含む、請求項８に記載のプラズマ処理システム。
【請求項10】
１つ又は複数のパルス電圧波形発生器が、前記第１の電極及び前記第２の電極にそれぞれの第１のパルス電圧波形及び第２のパルス電圧波形を確立するように構成され、前記第１のパルス電圧波形及び前記第２のパルス電圧波形が各々、一連の繰り返しサイクルを含み、各繰り返しサイクル内の波形が、第１の時間間隔中に発生する第１の部分と、第２の時間間隔中に発生する第２の部分とを有し、
前記波形が、前記第１の時間間隔中に電圧ピークを有し、かつ
前記波形が、前記第２の時間間隔の少なくとも一部の間、実質的に正の傾き、実質的に負の傾きを有するか、又は実質的に一定である、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項11】
前記１つ又は複数のパルス電圧波形発生器のうちの第１のパルス電圧波形発生器を前記第１の電極に電気的に接続する第１の伝送ラインであって、前記第１のパルス電圧波形発生器と前記第１の電極との間に配置される第１のブロッキングキャパシタを備える、第１の伝送ラインと、第１の直流（ＤＣ）電圧源と第１のブロッキング抵抗とを含む第１のクランピングネットワークであって、前記第１のＤＣ電圧源が、前記第１の伝送ラインの第１の点と接地との間に電気的に接続され、前記第１の点が、前記第１のブロッキングキャパシタと前記第１の電極との間にあり、前記第１のブロッキング抵抗が、前記第１の点と前記第１のＤＣ電圧源との間に電気的に接続される、第１のクランピングネットワークと
を更に備える、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項12】
（ｉ）高周波（ＲＦ）発生器からのＲＦ信号を使用することにより、チャンバリッド及び基板支持アセンブリによって画定される処理領域に供給されるガス又は蒸気のプラズマを発生させることであって、前記基板支持アセンブリが、前記ＲＦ発生器に電気的に接続された支持ベース、
前記支持ベース上に配置され、かつ誘電体材料の第１の部分によって前記支持ベースから間隔を置いて配置される第１の電極であって、前記ＲＦ信号が、前記第１の電極において第１のＲＦ波形を確立する、第１の電極、
前記第１の電極の上に配置された誘電体材料の第２の部分であって、基板支持面を形成する、誘電体材料の第２の部分、及び
前記第１の電極の中心から距離を置いて配置され、誘電体材料の第３の部分によって前記支持ベースから間隔を置いて配置され、かつエッジ同調回路に電気的に接続される第２の電極
を備える、ガス又は蒸気のプラズマを発生させることと、
（ｉｉ）前記ＲＦ信号及び前記同調回路を使用することにより、前記第２の電極において第２のＲＦ波形を確立することであって、前記第１のＲＦ波形の１つ又は複数の特性が、前記第２のＲＦ波形の特性とは異なる、第２のＲＦ波形を確立することと
を含む、基板を処理する方法。
【請求項13】
前記第１のＲＦ波形と前記第２のＲＦ波形との間の前記１つ又は複数の異なる特性が、（ａ） 前記第２の電極における前記第２のＲＦ波形と、前記第１の電極における前記第１のＲＦ波形と、の間の電圧振幅比の差、
（ｂ） 前記第２のＲＦ波形と、前記第１のＲＦ波形と、の間の電流振幅比の差、
（ｃ） 前記第２の電極における前記第２のＲＦ波形と、前記第１の電極における前記第１のＲＦ波形と、の間の位相差、又は
（ｄ） （ａ）、（ｂ）若しくは（ｃ）の組み合わせ
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記プラズマの第１の部分が、前記チャンバリッドと前記第１の電極との間に形成され、前記プラズマの第２の部分が、前記チャンバリッドと前記第２の電極との間に形成され、
前記第２のＲＦ波形と前記第１のＲＦ波形との間の前記１つ又は複数の異なる特性が、前記プラズマの前記第１の部分におけるプラズマ密度に対して、前記プラズマの前記第２の部分におけるプラズマ密度を制御するように構成され、前記プラズマ密度が、前記プラズマの前記第１の部分及び前記第２の部分の１ｃｍ３あたりの自由電子の数を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
（ｉｉｉ） 前記プラズマの前記第１の部分における前記プラズマ密度に対して、前記プラズマの前記第２の部分における前記プラズマ密度を増加させるために、前記第１のＲＦ波形に対して、前記第２のＲＦ波形の１つ又は複数の特性を調整すること、（ｉｖ） 前記基板支持面から基板を少なくとも部分的に持ち上げること、及び
（ｖ） （ｉｖ）の後に、前記プラズマを消すこと
を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記第１のＲＦ波形の前記１つ又は複数の特性に対して、前記第２のＲＦ波形の前記１つ又は複数の特性を調整することが、エッジ同調回路の１つ又は複数の可変キャパシタの容量を変化させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記プラズマを生成することが、前記プラズマを前記チャンバリッド及び前記基板支持アセンブリに容量結合させることを通じて、前記処理領域に供給される前記ガス又は蒸気から前記プラズマを点火し維持することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記プラズマが、１つ又は複数の洗浄ガスから形成される洗浄プラズマであり、前記洗浄プラズマの前記第２の部分におけるプラズマ密度が、前記洗浄プラズマの前記第１の部分における前記プラズマ密度よりも大きく、かつ
該方法が、処理副生成物を除去するために、前記基板支持アセンブリの表面を前記洗浄プラズマに曝露することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項19】
第１のパルス電圧波形発生器を用いて、前記第１の電極における第１のパルス電圧波形を確立することを更に含み、前記第１のパルス電圧波形が、一連の繰り返しサイクルを含み、
各サイクル内の波形が、第１の時間間隔の間に発生する第１の部分、及び第２の時間間隔の間に発生する第２の部分を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項20】
前記基板を前記基板支持アセンブリに静電チャックするために、第１の直流（ＤＣ）電圧源を使用することにより、前記第１の電極にチャッキング電圧を供給することを更に含み、
前記第１のパルス電圧波形発生器が、第１の伝送ラインを使用して前記第１の電極に電気的に接続され、前記第１の伝送ラインが、第１のブロッキングキャパシタを含み、かつ
前記第１のＤＣ電圧源が、前記第１の伝送ラインの第１の点と接地との間に電気的に接続され、前記第１の点が、前記第１のブロッキングキャパシタと前記第１の電極との間にある、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［０００１］本明細書における実施形態は、半導体デバイス製造において使用されるプラズマ生成ガス又は蒸気電気空間放電デバイス、特に、チャンバ空間に供給されるガス又は蒸気材料の容量結合プラズマを生成し、その空間中で半導体基板を処理するように構成された処理チャンバを対象とする。
【背景技術】
【0002】
［０００２］高アスペクト比フィーチャを確実に製造することは、次世代半導体デバイスの重要な技術課題の１つである。高アスペクト比フィーチャを形成する１つの方法は、マスキング層の開口部をその下の基板表面の露出部分に転写するために、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスなどのプラズマ支援エッチングプロセスを使用する。
【0003】
［０００３］典型的なプラズマ支援エッチングプロセスでは、基板は、処理チャンバ内に配置された静電チャック（ＥＳＣ）などの基板支持体上に配置され、基板上にプラズマが形成され、イオンが、プラズマと基板の表面との間に形成されたプラズマシース、すなわち電子が枯渇した領域を横切って、プラズマから基板に向かって加速される。マスク層の開口部は、異方性エッチングを提供するプラズマ生成中性子及び衝突イオンとの化学的及び物理的相互作用の組み合わせを通じて基板表面に転写される。基板表面での処理結果は、特に、その上に形成されるプラズマとプラズマシースの特性に依存する。
【0004】
［０００４］多くの場合、プラズマチャンバは、容量結合プラズマを形成し、２つ以上の高周波（ＲＦ）電力を使用してプラズマシースを制御するように構成される。例えば、高周波成分が、プラズマを点火し維持するために使用され、プラズマ密度、ひいては基板表面でのイオンフラックスを決定する一方で、低周波成分は、プラズマシース全体の電圧降下を制御するために使用される。
【0005】
［０００５］残念なことに、プラズマ密度及び／又はプラズマシースの形状における不均一性は、エッチングされたフィーチャプロファイルにおける望ましくない処理結果のばらつき（基板の中心からエッジまでの不均一な処理結果）を引き起こす可能性がある。過度の処理不均一性は、デバイスの歩留まり（基板上で製造されたデバイスの総数のうち、性能仕様に適合したデバイスの割合）に悪影響を及ぼし、抑制する可能性がある。このような不均一性は、基板エッジ付近で特に顕著であることが多く、特に、不均一な電力分布、チャンバ形状寸法の変化、表面材料特性の違い、及び／又は基板のエッジとそれに近接して配置されるＥＳＣの表面との間の電気的不連続性によって引き起こされうる。
【0006】
［０００６］更に、望ましくない処理副生成物は、処理中に基板のエッジと基板を取り囲むエッジリングとの間の間隙など、チャンバ部品の表面に蓄積することが多い。蓄積された処理副生成物は、基板のベベルエッジに移行し、及び／又は、基板のベベルエッジとエッジリングとの間に望ましくないアーク放電を引き起こす可能性があり、更に、デバイスの歩留まりを抑制し、及び／又は、チャンバの生産性を低下させる。
【0007】
［０００７］従って、プラズマ支援処理中の基板のエッジにおける処理の均一性及び欠陥率を改善する装置及び方法に対する必要性が当技術分野において存在する。また、上述の問題を解決するシステム、デバイス、及び方法が必要とされている。
【発明の概要】
【0008】
［０００８］本明細書で提供される実施形態は、概して、処理チャンバ内で基板をプラズマ処理するための装置、例えばプラズマ処理システム、及び方法を含む。いくつかの実施形態では、本装置及び方法の態様は、基板の表面全体にわたる処理の均一性を向上させること、基板の表面の欠陥率を低減させること、又はこれらの両方を対象とする。
【0009】
［０００９］１つの実施形態では、プラズマ処理システムは、基板支持アセンブリであって、支持ベース、支持ベース上に配置され、かつ誘電体材料の第１の部分によって支持ベースから間隔を置いて配置される第１の電極、第１の電極の上に配置された誘電体材料の第２の部分であって、基板支持面を形成する、誘電体材料の第２の部分、及び第１の電極の中心から距離を置いて配置され、かつ誘電体材料の第３の部分によって支持ベースから間隔を置いて配置される、第２の電極
を備える、基板支持アセンブリと、第１の電極及び第２の電極に電気的に接続された１つ又は複数のパルス電圧波形発生器と、支持ベースに電気的に接続された高周波（ＲＦ）発生器であって、ＲＦ発生器が、ＲＦ信号を支持ベースに供給するように構成され、ＲＦ信号が、第１の電極に第１のＲＦ波形を確立する、ＲＦ発生器と、第２の電極に電気的に接続されたエッジ同調回路であって、エッジ同調回路が、第１の電極で確立された第１のＲＦ波形の１つ又は複数の特性に対して、第２の電極で確立された第２のＲＦ波形の１つ又は複数の特性を調整するように構成される、エッジ同調回路とを含む。
を備える、基板支持アセンブリと、第１の電極及び第２の電極に電気的に接続された１つ又は複数のパルス電圧波形発生器と、支持ベースに電気的に接続された高周波（ＲＦ）発生器であって、ＲＦ発生器が、ＲＦ信号を支持ベースに供給するように構成され、ＲＦ信号が、第１の電極に第１のＲＦ波形を確立する、ＲＦ発生器と、第２の電極に電気的に接続されたエッジ同調回路であって、エッジ同調回路が、第１の電極で確立された第１のＲＦ波形の１つ又は複数の特性に対して、第２の電極で確立された第２のＲＦ波形の１つ又は複数の特性を調整するように構成される、エッジ同調回路とを含む。
【0010】
［００１０］１つの実施形態では、プラズマ処理システムは、集合的に処理領域を画定するチャンバリッド、１つ又は複数のチャンバ壁、及び基板支持アセンブリを含みうる処理チャンバであって、基板支持アセンブリが、支持ベース、支持ベース上に配置され、かつ誘電体材料の第１の部分によって支持ベースから間隔を置いて配置される第１の電極、第１の電極の上に配置された誘電体材料の第２の部分であって、基板支持面を形成する、誘電体材料の第２の部分、及び第１の電極の中心から距離を置いて配置され、かつ誘電体材料の第３の部分によって支持ベースから間隔を置いて配置される、第２の電極を含みうる、処理チャンバと、支持ベースに電気的に接続された高周波（ＲＦ）発生器であって、ＲＦ発生器が、ＲＦ信号を支持ベースに供給するように構成され、ＲＦ信号が、処理領域に供給されるガス又は蒸気のプラズマを点火し維持するように構成され、ＲＦ信号が、第１の電極に第１のＲＦ波形を確立する、ＲＦ発生器と、第２の電極に電気的に接続されたエッジ同調回路であって、エッジ同調回路が、第１の電極で確立された第１のＲＦ波形の１つ又は複数の特性に対して、第２の電極で確立された第２のＲＦ波形の１つ又は複数の特性を調整するように構成される、エッジ同調回路とを含む。
【0011】
［００１１］１つの実施形態では、処理方法は、（ｉ）高周波（ＲＦ）発生器からのＲＦ信号を使用することにより、チャンバリッド及び基板支持アセンブリによって画定される処理領域に供給されるガス又は蒸気のプラズマを発生させることであって、基板支持アセンブリが、ＲＦ発生器に電気的に接続された支持ベース、支持ベース上に配置され、かつ誘電体材料の第１の部分によって支持ベースから間隔を置いて配置される第１の電極であって、ＲＦ信号が、第１の電極において第１のＲＦ波形を確立する、第１の電極、第１の電極の上に配置された誘電体材料の第２の部分であって、基板支持面を形成する、誘電体材料の第２の部分、及び第１の電極の中心から距離を置いて配置され、誘電体材料の第３の部分によって支持ベースから間隔を置いて配置され、かつエッジ同調回路に電気的に接続される第２の電極を含みうる、ガス又は蒸気のプラズマを発生させることと、（ｉｉ）ＲＦ信号及び同調回路を使用することにより、第２の電極において第２のＲＦ波形を確立することであって、第１のＲＦ波形の１つ又は複数の特性が、第２のＲＦ波形の特性とは異なる、第２のＲＦ波形を確立することとを含む。
【0012】
［００１２］他の実施形態は、対応するコンピュータシステム、装置、及び１つ又は複数のコンピュータ記憶デバイス上に記録されたコンピュータプログラムを含み、方法の動作を実行するように各々が構成される。
【0013】
［００１３］しかし、添付図面は、例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。しかし、添付図面は、例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1A】［００１４］本明細書に記載の方法を実行するように構成された、１つ又は複数の実施形態による処理システムの概略断面図である。
【図1B】本明細書に記載の方法を実行するように構成された、１つ又は複数の実施形態による処理システムの概略断面図である。
【図4】［００１９］本明細書に記載の実施形態を使用して確立することができるパルス電圧（ＰＶ）波形の例を示す。
【図5】［００２０］Ａ～Ｃは、本明細書に記載の実施形態を使用して生成することができるパルス電圧（ＰＶ）波形の例を示す。
【図6】［００２１］Ａ～Ｂは、本明細書に記載される実施形態を使用して確立することができる例示的な高周波（ＲＦ）波形を示す。
【図7】［００２２］Ａ～Ｄは、例えば、本明細書の実施形態によるエッジ同調回路構成を用いた、シミュレーション結果のグラフである。
【図8】［００２３］Ａ～Ｃは、本明細書に記載の実施形態を使用して実行することができる処理方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
［００２５］本明細書で提供される実施形態は、処理チャンバ内で基板をプラズマ処理するための装置及び方法を含む。いくつかの実施形態では、本装置及び方法の態様は、基板の表面全体にわたる処理の均一性を向上させること、基板の表面の欠陥率を低減すること、又はこれらの両方を対象とする。いくつかの実施形態では、装置及び方法は、基板のエッジ上に形成されるプラズマの均一性及び／又は基板の表面におけるイオンエネルギーの分布に対する改善された制御を提供する。いくつかの実施形態では、プラズマ均一性に対する改善された制御は、基板表面の微粒子関連の欠陥率を低減するために、基板ハンドリング方法、例えば、チャッキング解除（ｄｅ－ｃｈｕｃｋｉｎｇ）方法と組み合わせて使用される。いくつかの実施形態では、プラズマ均一性の改善された制御は、インシトゥ（その場）プラズマチャンバ洗浄プロセス中にエッジリングの一部から蓄積された処理副生成物を優先的に洗浄するために使用される。
【0016】
［００２６］本開示の実施形態は、プラズマプロセス中に基板を付勢及びクランプしつつ、１つ又は複数のパルス電圧（ＰＶ）発生器から処理チャンバ内の複数の電極に供給されるパルス電圧（ＰＶ）波形を提供するための装置及び方法を含みうる。いくつかの実施形態では、高周波（ＲＦ）発生器から処理チャンバ内の１つ又は複数の電力電極にＲＦが発生されるＲＦ波形が供給され、処理チャンバ内でプラズマを確立及び維持し、一方、１つ又は複数のＰＶ発生器から供給される１つ又は複数のＰＶ波形は、基板の表面及びそれに隣接する基板支持アセンブリの表面にわたってほぼ一定のシース電圧（例えば、プラズマ電位と基板電位との間の一定の差）を確立するように構成される。確立されたほぼ一定のシース電圧は、処理チャンバ内で実行される１つ又は複数のプラズマ処理工程の間、基板の表面で望ましいイオンエネルギー分布関数（ＩＥＤＦ）を提供する。
【0017】
［００２７］本開示のいくつかの実施形態は、例えば、基板の中心に対して基板の外周エッジ領域及び基板支持アセンブリの隣接する表面にわたってバルクプラズマ中の電子密度を制御することによって、プラズマ均一性を制御するための装置及び方法を含む。いくつかの実施形態では、プラズマ均一性は、エッジ制御電極において確立されたＲＦ波形と、バイアス電極において確立されたＲＦ波形と、の間の電圧振幅比、エッジ制御電極とバイアス電極におけるＲＦ波形間の電流振幅比、及びそれぞれの電極におけるＲＦ波形間の位相差の１つ又は組み合わせを制御するために、エッジ同調回路を用いて制御される。
【0018】
［００２８］有利には、本装置及び方法は、反応性中性種濃度、イオンエネルギー及び角度分布、イオンの方向性及び方向性の均一性を制御し、基板のエッジなど基板の表面全体にわたってイオンフラックス及び／又は反応性中性種の均一性を個別に制御するための個々の同調ノブを提供するために、単独で又は組み合わせて使用されうる。例えば、いくつかの実施形態では、プラズマシースの厚さプロファイルと、基板のエッジ領域上に形成される（プラズマシースとプラズマとの間の）シース境界の形状と、したがって基板表面に向かって加速されるイオンのエネルギー及び方向性とを制御するように、エッジ電極及びチャック電極で確立されるＰＶ波形をそれぞれ調整することによって、イオンエネルギー及び方向性の均一性が制御されうる。イオンフラックス及び／又は反応性中性種濃度の均一性は、それぞれの電極で確立されたＲＦ波形を調整することによって、個別に制御されうる。概して、イオンのエネルギーと方向性は、基板の表面に形成されるフィーチャ開口部におけるエッチングプロファイルなど、基板表面でのイオン相互作用に関連する処理結果に影響を与える一方で、イオンフラックスと反応性中性種濃度は、フィーチャ開口部からの材料除去速度など、処理速度に強く影響する。このように、イオンエネルギー、イオンの方向性、イオンフラックス、及び処理表面での反応性中性種を個別に制御する能力は、望ましい調整パラメータを提供する。このパラメータは、次世代の電子デバイスの厳しい公差に必要なエッチングプロファイルと、コスト効率の高い製造に必要な処理スループットの両方を最適化するために使用されうる。
【0019】
プラズマ処理システムの例
［００２９］図１Ａ及び図１Ｂは、本明細書に明記されるプラズマ処理方法の１つ又は複数を実行するように構成された処理システム１０Ａ及び１０Ｂそれぞれの概略断面図である。図２は、処理システム１０Ａ及び１０Ｂの一方又は両方と共に使用することができる処理スキームの簡略化された概略図である。図３Ａ～３Ｃは、プラズマ均一性を制御し調整するために、処理システム１０Ａ及び１０Ｂの一方又は両方と共にエッジ同調回路１７０として使用することができるエッジ同調回路１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃの例である。
［００２９］図１Ａ及び図１Ｂは、本明細書に明記されるプラズマ処理方法の１つ又は複数を実行するように構成された処理システム１０Ａ及び１０Ｂそれぞれの概略断面図である。図２は、処理システム１０Ａ及び１０Ｂの一方又は両方と共に使用することができる処理スキームの簡略化された概略図である。図３Ａ～３Ｃは、プラズマ均一性を制御し調整するために、処理システム１０Ａ及び１０Ｂの一方又は両方と共にエッジ同調回路１７０として使用することができるエッジ同調回路１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃの例である。
【0020】
［００３０］いくつかの実施形態では、図１Ａ及び図１Ｂに示される処理システム１０Ａ及び１０Ｂは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プラズマ処理などのプラズマ支援エッチングプロセスのために構成される。しかし、本明細書に記載の複数の実施形態はまた、プラズマ堆積プロセス、例えば、プラズマ支援化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセス、プラズマ支援物理気相堆積（ＰＥＰＶＤ）プロセス、プラズマ支援原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）プロセス、プラズマ処理プロセス、又はプラズマベースのイオン注入プロセス（例えば、プラズマドーピング（ＰＬＡＤ）プロセス）などの、他のプラズマ支援プロセスで使用されるように構成された処理システムと共に使用されてよいことに留意されたい。
【0021】
［００３１］図１Ａ～１Ｂに示すように、処理システム１０Ａ～１０Ｂは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を形成するように構成され、処理チャンバ１００は、処理空間１２９内に配置された上部電極（例えば、チャンバリッド１２３）を含み、また、この上部空間は、処理空間１２９内に配置された下部電極（例えば、基板支持アセンブリ１３６）と対向する。典型的な容量結合プラズマ（ＣＣＰ）処理システムでは、高周波（ＲＦ）源（例えば、ＲＦ発生器１１８）が、上部電極又は下部電極の一方に電気的に接続され、プラズマ（例えば、プラズマ１０１）を点火し維持するように構成されたＲＦ信号を供給し、このＲＦ信号は、上部電極及び下部電極のそれぞれに容量結合され、その間の処理領域に配置される。通常、上部電極又は下部電極の対向する一方は、接地又は第２のＲＦ電源に接続される。図１Ａ～１Ｂにおいて、支持ベース１０７のような基板支持アセンブリ１３６の１つ又は複数の構成要素は、ＲＦ発生器１１８を含むプラズマ発生器アセンブリ１６３に電気的に接続され、チャンバリッド１２３は接地に電気的に接続される。
【0022】
［００３２］図１Ａ～１Ｂに示すように、処理システム１０Ａ及び１０Ｂの各々は、処理チャンバ１００、基板支持アセンブリ１３６、システムコントローラ１２６、及びプラズマ制御スキーム１８を含む。本明細書に記載される実施形態において、処理システム１０Ａの特徴、構成、及び／又は構造的構成要素、例えば、基板支持アセンブリ１３６の構造的構成要素及び／又はプラズマ制御スキーム１８の電気的構成要素のいずれか１つ又は組み合わせが、処理システム１０Ｂにおいて使用されてもよく、逆もまた同様であることが企図される。
【0023】
［００３３］処理チャンバ１００は通常、チャンバリッド１２３、１つ又は複数の側壁１２２、及びチャンバベース１２４を含むチャンバ本体１１３を含み、これらは集合的に処理空間１２９を画定する。１つ又は複数の側壁１２２及びチャンバベース１２４は、概して、処理チャンバ１００の要素用の構造的支持を形成するようにサイズ決定され成形された材料であって、それらに印加される圧力及び更なるエネルギーに耐えるように構成された材料を含む。一方で、プラズマ１０１は、処理中に処理チャンバ１００の処理空間１２９内で維持される真空環境内で生成される。１つの実施例では、１つ又は複数の側壁１２２及びチャンバベース１２４が、アルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス鋼合金などの金属から形成される。
【0024】
［００３４］チャンバリッド１２３を貫通して配置されたガス入口１２８は、流体連結している処理ガス源１１９から処理空間１２９に１つ又は複数の処理ガス又は蒸気を供給するために使用される。いくつかの実施形態では、チャンバリッド１２３はシャワーヘッド（図示せず）を含み、ガス又は蒸気はシャワーヘッドを通して処理空間に分配される。いくつかの実施形態では、ガス又は蒸気は、１つ又は複数の側壁１２２（図示せず）のうちの１つを通って配置されたガス入口を使用して、処理空間１２９に供給される。基板１０３は、１つ又は複数の側壁１２２の一方の側壁内の開口部（図示せず）を通して処理空間１２９に搬入され、かつ処理空間１２９から搬出され、この開口部は、基板１０３のプラズマ処理中にスリット弁（図示せず）で密閉される。
【0025】
［００３５］いくつかの実施形態では、基板支持アセンブリ１３６に形成された開口部を通って移動可能に配置された複数のリフトピン２０が、基板支持面１０５Ａへの、及び基板支持面１０５Ａからの基板の移送を容易にするために使用される。いくつかの実施形態では、複数のリフトピン２０は、上方に配置され、処理空間１２９内に配置されたリフトピンフープ（図示せず）に接続され、及び／又はこれと係合可能である。リフトピンフープは、チャンバベース１２４を貫通して密封的に延びるシャフト（図示せず）に接続されうる。シャフトは、リフトピンフープを昇降させるために使用されるアクチュエータ（図示せず）に接続されうる。リフトピンフープが上昇位置にあるとき、複数のリフトピン２０と係合して、リフトピンの上面を基板支持面１０５Ａの上方に上昇させ、基板１０３をそこから持ち上げ、ロボットハンドラ（図示せず）による基板１０３の非アクティブ（裏側）面へのアクセスを可能にする。リフトピンフープが下降位置にあるとき、複数のリフトピン２０は基板支持面１０５Ａと同一平面にあるか、基板支持面１０５Ａの下方に凹んでおり、基板１０３はその上に載置される。
【0026】
［００３６］本明細書では処理チャンバコントローラとも呼ばれるシステムコントローラ１２６は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３３、メモリ１３４、及びサポート回路１３５を含む。システムコントローラ１２６は、基板１０３を処理するために使用されるプロセスシーケンス（本明細書で説明される基板バイアス方法を含む）を制御するために使用される。ＣＰＵ１３３は、処理チャンバ及び処理チャンバと関連するサブプロセッサを制御するための、産業設定で使用されるように構成された汎用コンピュータプロセッサである。本明細書で説明されるメモリ１３４は、概して不揮発性メモリであり、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フロッピー若しくはハードディスクドライブ、又は他の適切な形態のデジタルストレージ（ローカル若しくはリモート）を含みうる。サポート回路１３５は、従来からＣＰＵ１３３に接続されており、キャッシュ、クロック回路、入／出力サブシステム、電源など、及びこれらの組み合わせを備える。ソフトウェア命令（プログラム）及びデータは、ＣＰＵ１３３内のプロセッサに命令するために、メモリ１３４内にコード化され、記憶されうる。システムコントローラ１２６内のＣＰＵ１３３によって読み取り可能なソフトウェアプログラム（又はコンピュータ指示命令）は、どの作業が処理システム１０Ａ及び／又は１０Ｂ内の構成要素によって実行可能であるかを特定する。
【0027】
［００３７］典型的には、プログラムが、システムコントローラ１２６内のＣＰＵ１３３によって読み取り可能であり、コードが含まれる。このコードは、プロセッサ（ＣＰＵ１３３）によって実行されると、本明細書で説明されるプラズマ処理スキームに関連したタスクを実行する。本プログラムは、命令を含みうる。本命令は、処理システム１０Ａ及び／又は１０Ｂ内の様々なハードウェア及び電気部品を制御するために使用される。それによって、本明細書で説明される方法を実施するために使用される、様々なプロセスタスク及び様々なプロセスシーケンスを実行する。１つの実施形態では、プログラムは、図７及び図８Ａ～８Ｃに関連して後述する工程の１つ以上を実行するために使用される命令を含む。
【0028】
［００３８］図１Ａ～１Ｂに図示されたプラズマ制御スキーム１８８は、概して、プラズマ発生器アセンブリ１６３と、バイアス電極１０４において第１のＰＶ波形を確立するための第１のパルス電圧（ＰＶ）源アセンブリ１９６と、エッジ制御電極１１５において第２のＰＶ波形を確立するための第２のＰＶ源アセンブリ１９７とを含む。いくつかの実施形態では、プラズマ発生器アセンブリ１６３は、ＲＦ信号を支持ベース１０７（例えば、電力電極又はカソード）に供給し、これは、基板支持アセンブリ１３６とチャンバリッド１２３との間に配置された処理領域においてプラズマ１０１を発生させる（維持及び／又は点火する）ために使用されうる。いくつかの実施形態では、ＲＦ発生器１１８は、約４００ｋＨｚより大きい周波数、例えば、約１ＭＨｚ以上、又は約２ＭＨｚ以上、例えば、約１３．５６ＭＨｚ以上、約２７ＭＨｚ以上、約４０ＭＨｚ以上、又は例えば、約３０ＭＨｚと約２００ＭＨｚとの間、例えば、約３０ＭＨｚと約１６０ＭＨｚとの間、約３０ＭＨｚと約１２０ＭＨｚとの間、又は約３０ＭＨｚと約６０ＭＨｚとの間の周波数を有するＲＦ信号を供給するように構成される。
【0029】
［００３９］いくつかの実施形態では、プラズマ制御スキーム１８８は、エッジ同調回路１７０を更に含み、このエッジ同調回路１７０は、基板支持アセンブリ１３６とチャンバリッド１２３との間に形成されるプラズマ１０１の１つ又は複数の特性を調整するために使用されうる。いくつかの実施形態では、エッジ同調回路１７０は、基板支持アセンブリ１３６上に配置された基板１０３の外周エッジ上に形成されたプラズマ１０１の部分の密度を、基板１０３の中心の表面上に形成されたプラズマ１０１の部分の密度に対して、調整するために使用されうる。概して、本明細書で使用されるように、プラズマ密度は、単位体積当たりのバルクプラズマ中の自由電子の数（例えば、自由電子の数／ｃｍ３）を指し、これは、いくつかの実施形態では、約１０８ｃｍ－３～約１０１１ｃｍ－３の範囲内でありうる。エッジ同調回路１７０は、基板支持アセンブリ１３６の中心部分上の領域でプラズマ１０１を維持するために使用されるＲＦ電力に対して、基板支持アセンブリ１３６のエッジ上の領域でプラズマ１０１を維持するために使用されるＲＦ電力の１つ又は複数の特性の操作を可能にする。例えば、エッジ同調回路１７０は、基板支持アセンブリ１３６の中心領域１０３Ａ内のＲＦ電力に対して、基板支持アセンブリ１３６のエッジにおけるＲＦ電力の電圧、電流、及び／又は位相のうちの１つ以上を調整するために使用されうる。
【0030】
［００４０］更に後述するように、エッジ同調回路１７０は、基板支持アセンブリ１３６に配置されたエッジ制御電極１１５に電気的に接続されうる。いくつかの実施形態では、プラズマ１０１を点火及び／又は維持するために使用されるＲＦ信号は、プラズマ発生器アセンブリ１６３から支持ベース１０７に供給され、支持ベース１０７は、その間に配置された誘電体材料の層を介してエッジ制御電極１１５に容量結合される。エッジ同調回路１７０は、例えば、支持ベース１０７に供給されるＲＦ電力に対して、エッジ制御電極１１５におけるＲＦ電力の電圧、電流、及び／又は位相を調整することによって、エッジ制御電極１１５上の領域内にプラズマを維持するために使用されるＲＦ電力の１つ又は複数の特性を調整するために使用されうる。
【0031】
［００４１］いくつかの実施形態では、エッジ制御電極１１５及びバイアス電極１０４上の領域においてプラズマを点火及び／又は維持するために使用されるＲＦ電力の電圧、電流、及び／又は位相間の差は、エッジ制御電極１１５及び／又はバイアス電極１０４におけるＲＦ電力のそれぞれの電圧、電流、及び／又は位相を測定又は決定することによって決定及び／又はモニタされる。いくつかの実施形態では、エッジ制御電極１１５及び／又はバイアス電極１０４におけるＲＦ電力の１つ又は複数の特性は、以下に記載される信号検出モジュール１８７を用いて測定及び／又は決定される。
【0032】
［００４２］上述したように、いくつかの実施形態では、ＲＦ発生器１１８及びＲＦ整合アセンブリ１６０を含むプラズマ発生器アセンブリ１６３は、概して、システムコントローラ１２６から供給される制御信号に基づいて、所望の実質的に固定された正弦波形周波数で所望の量の連続波（ＣＷ）又はパルスＲＦ電力を基板支持アセンブリ１３６の支持ベース１０７に供給するように構成される。処理中、プラズマ発生器アセンブリ１６３は、基板支持体１０５に近接し、基板支持体アセンブリ１３６内に配置された支持ベース１０７にＲＦ電力（例えば、ＲＦ信号）を供給するように構成される。支持ベース１０７に供給されるＲＦ電力は、処理空間１２９内に配置された処理ガスの処理プラズマ１０１を点火し、維持するように構成される。
【0033】
［００４３］いくつかの実施形態では、支持ベース１０７は、ＲＦ整合回路１６２及び第１のフィルタアセンブリ１６１を介してＲＦ発生器１１８に電気的に接続されるＲＦ電極であり、ＲＦ整合回路１６２及び第１のフィルタアセンブリ１６１の両方が、ＲＦ整合アセンブリ１６０内に配置されている。第１のフィルタアセンブリ１６１は、ＰＶ波形発生器１５０の出力によって生成された電流が、ＲＦ電力供給ライン１６７を通って流れ、ＲＦ発生器１１８に損傷を与えることを実質的に防止するように構成された１つ又は複数の電気素子を含む。第１のフィルタアセンブリ１６１は、ＰＶ波形発生器１５０内のＰＶパルス発生器Ｐ１から発生したＰＶ信号に対して高インピーダンス（例えば高Ｚ）として作用し、ＲＦ整合回路１６２とＲＦ発生器１１８への電流の流れを抑制する。
【0034】
［００４４］いくつかの実施形態では、ＲＦ整合アセンブリ１６０及びＲＦ発生器１１８は、処理空間１２９内に配置された処理ガス、及びＲＦ発生器１１８によって支持ベース１０７に供給されたＲＦ電力（ＲＦ信号）によって発生したフィールド（ｆｉｅｌｄ）を使用して、処理プラズマ１０１を点火及び維持するために使用される。処理空間１２９は、真空出口１２０を通して１つ又は複数の専用真空ポンプに流体連通している。１つ又は複数の専用真空ポンプは、処理空間１２９を準大気圧状態に維持し、処理空間１２９から処理ガス及び／又は他のガスを排気する。いくつかの実施形態では、処理空間１２９内に配置された基板支持アセンブリ１３６は、接地され、チャンバベース１２４を通って延びる支持シャフト１３８上に配置される。しかしながら、いくつかの実施形態では、ＲＦ整合アセンブリ１６０は、支持ベース１０７に対して基板支持体１０５内に配置されたバイアス電極１０４にＲＦ電力を供給するように構成される。
【0035】
［００４５］いくつかの実施形態では、エッジ同調回路１７０は、バイアス電極１０４に確立されたＲＦ波形（例えば、図６に示された第１のＲＦ波形６０１）の１つ又は複数の特性に対する、エッジ制御電極１１５に確立されたＲＦ波形（例えば、図６に図示された第２のＲＦ波形６０２）の１つ又は複数の特性を制御及び／又は調整するために使用される。図１Ａ及び図２に示すようないくつかの実施形態では、エッジ同調回路１７０は、エッジ制御電極１１５と接地との間に電気的に接続されている。図１Ｂに示すような、また図２に点線で示すような他の実施形態では、エッジ同調回路１７０は、エッジ制御電極１１５とプラズマ発生器アセンブリ１６３との間に電気的に接続されうるため、ひいては、エッジ制御電極１１５と支持ベース１０７との間に電気的に接続される。
【0036】
［００４６］上で簡単に説明したように、基板支持アセンブリ１３６は、概して、基板支持体１０５（例えば、ＥＳＣ基板支持体）及び支持ベース１０７を含む。いくつかの実施形態では、基板支持アセンブリ１３６が、更に、絶縁体プレート１１１及び接地プレート１１２を含みうるが、これについては以下で更に説明される。支持ベース１０７は、絶縁体プレート１１１によってチャンバベース１２４から電気的に絶縁され、接地プレート１１２は、絶縁体プレート１１１とチャンバベース１２４との間に挿入されている。基板支持体１０５は、支持ベース１０７と熱的結合され、支持ベース１０７上に配置されている。いくつかの実施形態では、支持ベース１０７が、基板処理中に、基板支持体１０５、及び基板支持体１０５上に配置された基板１０３の温度を調節するように構成されている。いくつかの実施形態では、支持ベース１０７が、内部に配置された１つ又は複数の冷却チャネル（図示せず）を含む。１つ又は複数の冷却チャネルは、比較的高い電気抵抗を有する冷媒源又は水源などの冷却剤源（図示せず）に流体連通され、流体連結している。いくつかの実施形態では、基板支持体１０５が、基板支持体１０５の誘電体材料内に埋め込まれた抵抗加熱素子などのヒータ（図示せず）を含む。ここで、支持ベース１０７は、耐食性金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス鋼）などの耐食性熱伝導材料で形成され、接着剤又は機械的手段によって基板支持体に接続されている。
【0037】
［００４７］典型的には、基板支持体１０５は、誘電体材料、例えばバルク焼結セラミック材料（耐腐食性金属酸化物又は金属窒化物材料、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、これらの混合物、又はこれらの組み合わせなど）で形成される。本明細書の実施形態では、基板支持体１０５は、その誘電体材料に埋め込まれたバイアス電極１０４を更に含む。いくつかの実施形態では、バイアス電極１０４上の処理領域においてプラズマ１０１を維持するために使用されるＲＦ電力の１つ又は複数の特性は、バイアス電極１０４において確立されるＲＦ波形（例えば、図６の第１のＲＦ波形６０１）を測定することによって決定及び／又はモニタされる。典型的には、第１のＲＦ波形６０１は、プラズマ発生器アセンブリ１６３から基板支持体１０５にＲＦ信号を供給することによって確立され、基板支持体１０５は、その間に配置された誘電体材料層１０５Ｃ（図１Ｃ）を通してバイアス電極１０４に容量結合される。
【0038】
［００４８］１つの構成では、バイアス電極１０４は、基板１０３を基板支持体１０５の基板支持面１０５Ａに固定し（すなわち、チャックし）、本明細書に記載のパルス電圧バイアススキームの１つ又は複数を使用して、基板１０３を処理プラズマ１０１に対して付勢するために使用されるチャッキングポール（ｃｈｕｃｋｉｎｇ ｐｏｌｅ）である。典型的には、バイアス電極１０４が、１つ又は複数の金属メッシュ、箔、プレート、又はこれらの組み合わせなどの、１つ又は複数の導電性部品で形成される。
【0039】
［００４９］いくつかの実施形態では、バイアス電極１０４は、クランピングネットワーク１１６と電気的に接続される。クランピングネットワーク１１６は、同軸電力供給ライン１０６（例えば、同軸ケーブル）などの電気導体を使用して、約－５０００Ｖと約５０００Ｖとの間の静的ＤＣ電圧などのチャッキング電圧をバイアス電極１０４に供給する。以下で更に検討するように、クランピングネットワーク１１６は、バイアス補償回路要素１１６Ａ、ＤＣ電力供給源１５５、及びバイアス補償モジュールブロッキングキャパシタを含む。バイアス補償モジュールブロッキングキャパシタは、本明細書でブロッキングキャパシタＣ５とも呼ばれる。ブロッキングキャパシタＣ５は、パルス電圧（ＰＶ）波形発生器１５０の出力とバイアス電極１０４との間に配置される。
【0040】
［００５０］図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、基板支持アセンブリ１３６は、エッジ制御電極１１５を更に含みうる。エッジ制御電極１１５は、エッジリング１１４の下方に配置され、バイアス電極１０４を取り囲み、及び／又はバイアス電極１０４の中心から距離を置いて配置されている。概して、回路基板を処理するように構成される処理チャンバ１００では、エッジ制御電極１１５が、環形状であり、導電性材料から作製され、バイアス電極１０４の少なくとも一部を取り囲むように構成されている。図１Ａで示されているようないくつか実施形態では、エッジ制御電極１１５が、基板支持体１０５の領域内に配置される。いくつかの実施形態では、図１Ａに示されるように、エッジ制御電極１１５は、エッジリング１１４から、基板支持体１０５の基板支持面１０５Ａからバイアス電極１０４と同様の距離（すなわち、Ｚ方向）で配置される導電性メッシュ、箔、及び／又はプレートを含む。図１Ｂで示されているようないくつかの他の実施形態では、エッジ制御電極１１５が、誘電体管１１０の領域上に又は誘電体管１１０の領域内に配置された、導電性メッシュ、箔、及び／又はプレートを含む。誘電体管１１０は、バイアス電極１０４及び／又は基板支持体１０５の少なくとも一部分を取り囲む。誘電体管１１０は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、石英などの様々な絶縁体で作ることができる。いくつかの実施形態では、誘電体管１１０は、同じ材料又は異なる材料で作られた、いくつかの部品を含むことができる。代替的に、いくつかの他の実施形態（図示せず）では、エッジ制御電極１１５が、基板支持体１０５上に隣接して配置されるエッジリング１１４内に配置されるか、又はそれと接続される。
【0041】
［００５１］エッジ制御電極１１５は、概して、エッジ同調回路１７０と共に使用されるとき、及び／又はパルスバイアススキーム１４０（図１）を使用して付勢されるとき、基板１０３に対するそれの位置のため、基板１０３の外周エッジの上又は外側にある生成プラズマ１０１の一部に影響を与えうるか又は変更しうるように位置決めされる。いくつかの実施形態では、エッジ制御電極１１５に電気的に接続されたエッジ同調回路１７０を使用して、エッジ制御電極１１５の上の処理領域１２９Ａ内のプラズマを点火及び／又は維持するために使用されるＲＦ電力の１つ又は複数の特性を操作することができる。例えば、いくつかの実施形態では、エッジ同調回路１７０を使用して、エッジ制御電極１１５とチャンバリッド１２３との間に配置された処理領域内のプラズマ１０１を点火及び／又は維持するために使用されるＲＦ電力の電圧、電流、位相及び／又は供給された電力のうちの１つ以上を、調整及び／又は操作することができる。
【0042】
［００５２］いくつかの実施形態では、エッジ制御電極１１５上の処理領域においてプラズマ１０１を維持するために使用されるＲＦ電力の１つ又は複数の特性は、エッジ制御電極１１５及びバイアス電極１０４においてそれぞれ確立される第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間の１つ又は複数の差を測定することによって決定及び／又はモニタされる。いくつかの実施形態では、第２のＲＦ波形６０２及び第１のＲＦ波形６０１の１つ又は複数の特性の違いは、基板１０３の外周方向エッジ上の領域のプラズマ密度を調整するために、エッジ同調回路１７０を使用することによって操作されうる。このように、エッジ同調回路１７０は、有益には、バルクプラズマにおける活性化種の発生を制御するために使用されうる。これにより、基板１０３の中心領域１０３Ａに対する基板１０３のエッジ（エッジ領域１０３Ｂ）におけるイオン及び／又はラジカルのフラックスに対する微細な制御が可能になる。
【0043】
［００５３］エッジ制御電極１１５は、バイアス電極１０４を付勢するために使用されるＰＶ波形発生器１５０とは異なるＰＶ波形発生器１５０を使用して付勢することができる。いくつかの実施形態では、エッジ制御電極１１５が、電力の一部をエッジ制御電極１１５に分割することによってバイアス電極１０４を付勢するためにも使用されるＰＶ波形発生器１５０を使用することにより付勢されうる。ある構成では、第１のＰＶ源アセンブリ１９６の第１のＰＶ波形発生器１５０が、バイアス電極１０４を付勢するように構成され、第２のＰＶ源アセンブリ１９７の第２のＰＶ波形発生器１５０が、エッジ制御電極１１５を付勢するように構成される。
【0044】
［００５４］いくつかの実施形態では、システムコントローラ１２６に通信可能に接続された信号検出モジュール１８７を使用することにより、生成されたＲＦ電力の１つ又は複数の特性が測定及び／又は決定される。信号検出モジュール１８７は、概して、処理システム１０Ａ及び１０Ｂ内の様々な構成要素、例えばノードＮに電気的に接続されている電気信号トレース（図示せず）から電気信号を受信するように構成されている。信号検出モジュール１８７は、それぞれが対応する電気信号トレースから電気信号を受信するように構成された複数の入力チャネル１７２と、データ取得モジュール１６９とを含みうる。受信された電気信号は、限定されるものではないが、支持ベース１０７に供給されるＲＦ信号、バイアス電極１０４及びエッジ制御電極１１５の一方又は両方に確立されるＲＦ波形、バイアス電極１０４及びエッジ制御電極１１５の一方又は両方に確立されるパルス電圧（ＰＶ）波形、及びバイアス電極１０４及びエッジ制御電極１１５の一方又は両方に供給されるチャッキング電圧の１つ又は複数の特性を含むことができる。いくつかの実施形態では、データ取得モジュール１６９は、基板処理中にＲＦ信号、ＲＦ波形、ＰＶ波形、及び／又はチャッキング電圧の１つ又は複数の特性を自動的に制御するために使用される制御信号を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の特性における所望の変化は、システムコントローラによって信号検出モジュール１８７に伝達され、データ取得モジュール１６９は、所望の変化を実施するために使用されうる。
【0045】
［００５５］いくつかの実施形態では、図示されているように、第２のＰＶ源アセンブリ１９７は、同軸電力供給ライン１０６（例えば、同軸ケーブル）のような電気導体を使用してエッジ制御電極１１５に電気的に接続されるクランピングネットワーク１１６を含む。クランピングネットワーク１１６は、約－５０００Ｖと約５０００Ｖとの間などの静的ＤＣ電圧をエッジ制御電極に供給するために使用することができ、１つ又は複数のバイアス補償回路素子１１６Ａ、ＤＣ電源１５５、及びブロッキングキャパシタＣ５を含みうる。ブロッキングキャパシタＣ５は、パルス電圧（ＰＶ）波形発生器１５０の出力とエッジ制御電極１１５との間に配置されている。ここで、第２のＰＶ源アセンブリ１９７のクランピングネットワーク１１６は、第１のＰＶ源アセンブリ１９６のクランピングネットワーク１１６とは独立して制御可能である。第２のＰＶ源アセンブリ１９７のクランピングネットワーク１１６は、バイアス電極に供給されるクランピング電圧と同じ又は異なるクランピング電圧をエッジ制御電極に供給するために使用され、追加のプロセス調整ノブを提供することができる。
【0046】
［００５６］いくつかの実施形態では、処理チャンバ１００は、基板支持アセンブリ１３６の一部を少なくとも部分的に取り囲む誘電体パイプ１１０、又はカラーを更に含む。誘電体パイプ１１０は、ＲＦホット基板支持アセンブリ１３６と接地ライナ１０８との間に誘電バリアをもたらし、また、基板支持体１０５及び／又は支持ベース１０７を、腐食性処理ガス又はプラズマ、洗浄ガス又はプラズマ、又はこれらの副生成物との接触から保護する。典型的には、誘電体管１１０、絶縁体プレート１１１、及び接地プレート１１２にライナ１０８が外接する。いくつかの実施形態では、プラズマスクリーン１０９が、カソードライナ１０８と側壁１２２との間に配置されて、ライナ１０８と１つ又は複数の側壁１２２との間のプラズマスクリーン１０９の下方の空間内にプラズマが発生するのを防止する。
【0047】
基板支持アセンブリの構成
［００５７］図１Ｃは、図１Ａに示す基板支持アセンブリ１３６の一部の近接図であり、基板支持アセンブリ１３６の１つ又は複数の実施形態内の様々な構造要素の電気特性の簡略化された電気概略図を含む。図１Ｃに示される簡略化された電気的概略図は、図１Ｂに描かれた基板支持アセンブリ１３６の対応する構造要素にも等しく適用可能である。ここで、基板支持アセンブリ１３６は、静電チャック（ＥＳＣ）として構成され、クーロン型（Ｃｏｕｌｏｍｂｉｃ ｔｙｐｅ）ＥＳＣ又はジョンセン・ラーベック型（Ｊｏｈｎｓｅｎ－Ｒａｈｂｅｋ ｔｙｐｅ）ＥＳＣのいずれか一方でありうる。クーロン型ＥＳＣとジョンセン・ラーベク型ＥＳＣの簡略化した等価回路モデル１９１が、図３Ｄ及び図３Ｅにそれぞれ示され、後述される。概して、基板支持アセンブリ１３６のいずれのＥＳＣ構成においても、基板１０３は、基板１０３とチャック電極との間に電位を与えることによって基板支持体１０５に固定され、その結果、その間に静電吸引力が生じる。１つの実施形態では、バイアス電極１０４は、本明細書で説明するパルス電圧（ＰＶ）波形のバイアス方式を容易にすることに加えて、チャック電極として使用される。
［００５７］図１Ｃは、図１Ａに示す基板支持アセンブリ１３６の一部の近接図であり、基板支持アセンブリ１３６の１つ又は複数の実施形態内の様々な構造要素の電気特性の簡略化された電気概略図を含む。図１Ｃに示される簡略化された電気的概略図は、図１Ｂに描かれた基板支持アセンブリ１３６の対応する構造要素にも等しく適用可能である。ここで、基板支持アセンブリ１３６は、静電チャック（ＥＳＣ）として構成され、クーロン型（Ｃｏｕｌｏｍｂｉｃ ｔｙｐｅ）ＥＳＣ又はジョンセン・ラーベック型（Ｊｏｈｎｓｅｎ－Ｒａｈｂｅｋ ｔｙｐｅ）ＥＳＣのいずれか一方でありうる。クーロン型ＥＳＣとジョンセン・ラーベク型ＥＳＣの簡略化した等価回路モデル１９１が、図３Ｄ及び図３Ｅにそれぞれ示され、後述される。概して、基板支持アセンブリ１３６のいずれのＥＳＣ構成においても、基板１０３は、基板１０３とチャック電極との間に電位を与えることによって基板支持体１０５に固定され、その結果、その間に静電吸引力が生じる。１つの実施形態では、バイアス電極１０４は、本明細書で説明するパルス電圧（ＰＶ）波形のバイアス方式を容易にすることに加えて、チャック電極として使用される。
【0048】
［００５８］図示されるように、基板支持アセンブリ１３６は、基板支持体１０５、支持ベース１０７、絶縁体プレート１１１、及び接地プレート１１２を含み、これらについてそれぞれ順番に説明する。基板支持体１０５は、誘電体材料で形成され、誘電体材料に埋め込まれたバイアス電極１０４を含む基板支持面１０５Ａを提供する。バイアス電極１０４は、チャック電極として機能し、基板支持面１０５Ａ、ひいては基板１０３から、第１の誘電体材料層１０５Ｂによって、かつ支持ベース１０７から、第２の誘電体材料層１０５Ｃによって、間隔を置いて配置される。
【0049】
［００５９］いくつかの実施形態では、ＥＳＣ構成は、比較的低圧（例えば、超高真空）の処理環境において、基板１０３を基板支持体１０５に固定するために使用されうる。いくつかの実施形態では、処理中に基板１０３を加熱及び／又は冷却して基板を所望の処理温度に維持することが望ましい場合がある。これらの実施形態では、基板支持アセンブリ１３６は、基板支持体１０５、ひいてはその上に配置された基板１０３を加熱又は冷却することによって、基板１０３を所望の温度に維持するように構成されうる。多くの場合、それらの実施形態では、基板支持面１０５Ａは、基板１０３に接触する隆起部分（例えばメサ）と、基板１０３との間隙領域１０５Ｄを画定する凹部とを有するようにパターニングされる。基板処理中、不活性ガス、例えばヘリウムが、間隙領域１０５Ｄに供給され、基板支持面１０５Ａとその上に配置された基板１０３との間の熱伝達を改善することができる。
【0050】
［００６０］バイアス電極１０４は、ＤＣ電源１５５（図１Ａ～１Ｂで上述されている）に電気的に接続されており、このＤＣ電源１５５は、基板１０３とバイアス電極１０４との間に電位を与え、その結果、その間に静電吸引力（チャッキング力）を発生させるように構成されている。基板支持アセンブリ１３６は、クーロン型ＥＳＣ又はジョンセン・ラーベック型ＥＳＣのいずれか一方として構成されうる。ジョンセン・ラーベック型ＥＳＣは、クーロン型ＥＳＣと比較すると、より高いチャッキング力を提供し、より低いチャッキング電圧を使用しうる。クーロン型ＥＳＣでは、第１の誘電体材料層１０５Ｂに選択される誘電体材料は、通常、ジョンセン・ラーベック型ＥＳＣに選択される誘電体材料よりも高い電気抵抗を有することになる。その結果、図３Ｃ及び図３Ｅにそれぞれ示される簡略化された機能的等価回路モデル１９１ａ、１９１ｂに差が生じる。
【0051】
［００６１］最も簡単な場合（例えば、図３Ｄに示すクーロン型ＥＳＣの回路モデル１９１）では、第１の誘電体層１０５Ｂは、絶縁体として機能すると仮定された誘電体材料（例えば、無限抵抗ＲＪＲを有する）で形成される。したがって、機能的に等価な回路モデル１９１ａは、第１の誘電体層１０５Ｂを介してバイアス電極１０４と基板１０３との間の直接容量Ｃ１を含む。クーロン型ＥＳＣのいくつかの実施形態では、第１の誘電体材料層１０５Ｂの誘電体材料及び厚さＴＤＬ１は、容量Ｃ１が約５ｎＦと約１００ｎＦとの間、例えば約７ｎＦと約２０ｎＦとの間となるように選択される。例えば、誘電体材料層１０５Ｂは、セラミック材料（例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）など）で形成され、約０．１ｍｍと約１ｍｍとの間、例えば、約０．１ｍｍと約０．５ｍｍとの間、例えば、約０．３ｍｍ、の厚さＴＤＬ１を有しうる。
【0052】
［００６２］図３Ｅに示すジョンセン・ラーベック型ＥＳＣの回路モデル１９１ｂに示されるような、より複雑な場合には、回路モデル１９１ｂは、誘電体材料抵抗ＲＪＲ及び間隙容量ＣＪＲと並列に接続される容量Ｃ１を含む。典型的には、ジョンセン・ラーベック型ＥＳＣでは、誘電体材料層１０５Ｂは、完全な絶縁体ではなく、ある程度の導電性を有するという点で、「漏れ性（ｌｅａｋｙ）」とみなされる。というのは、例えば、誘電体材料は、約９の誘電率（ε）を有するドープされた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）でありうるからである。図３Ｄに示すクーロン型ＥＳＣの回路モデル１９１ａと同様に、バイアス電極１０４と基板１０３との間には、誘電体材料層１０５Ｂとヘリウムで満たされた間隙領域１０５Ｄを通して直接容量Ｃ１が存在する。ジョンセン・ラーベック型ＥＳＣ内の誘電体層の体積抵抗は、約１０１２オーム・ｃｍ（Ω・ｃｍ）未満、又は約１０１０Ω・ｃｍ未満、更には１０８Ω・ｃｍと１０１２Ω・ｃｍとの間の範囲内である。したがって、誘電体材料層１０５Ｂは、１０６Ωと１０１１Ωとの間の範囲の誘電体材料抵抗ＲＪＲを有しうる。図３Ｅのモデル１９１ｂでは、基板１０３と基板支持面１０５Ａとの間のガス含有間隙領域１０５Ｄを考慮するために、間隙容量ＣＪＲが使用される。間隙容量ＣＪＲは、容量Ｃ１よりも少し大きな容量を有することが予想される。図１Ｃに戻って、基板支持アセンブリ１３６内に形成された回路の電気概略図は、支持ベース誘電体層容量Ｃ２を含み、これは、第２の誘電体材料層１０５Ｃの容量を表す。いくつかの実施形態では、第２の誘電体材料層１０５Ｃの部分の厚さは、第１の誘電体材料層１０５Ｂの厚さよりも大きい。いくつかの実施形態では、バイアス電極の両側の誘電体層を形成するために使用される誘電体材料は、同じ材料であり、基板支持体１０５の構造本体を形成する。１つの例では、支持ベース１０７とバイアス電極１０４との間に延びる方向で測定される第２の誘電体材料層１０５Ｃ（例えば、Ａｌ２Ｏ３又はＡｌＮ）の厚さは、約１．５ｍｍと約１００ｍｍとの間の厚さを有するなど、１ｍｍより大きい。支持ベース誘電体層容量Ｃ２は、典型的には、約０．５ナノファラッド（ｎＦ）と約１０ｎＦとの間の容量を有する。
【0053】
［００６３］図１Ｃに示すように、基板支持アセンブリ１３６内に形成された回路の電気概略図はまた、支持ベース抵抗ＲＰ、絶縁体プレート容量Ｃ３、及び一端で接地に接続される接地プレート抵抗ＲＧを含む。支持ベース１０７と接地プレート１１２は通常、金属材料で形成されているため、支持ベース抵抗ＲＰと接地プレート抵抗ＲＧは、数ミリオーム未満など非常に低い。絶縁体プレート容量Ｃ３は、支持ベース１０７の底面と接地プレート１１２の上面との間に位置する誘電体層の容量を表す。１つの例では、絶縁体プレート容量Ｃ３は、約０．１ｎＦと約１ｎＦとの間の容量を有する。
【0054】
バイアス及びエッジ制御スキーム
［００６４］図２は、図１Ａ及び図１Ｂに示される処理システム１０Ａ～１０Ｂの一方又は両方と共に使用することができるバイアス及びエッジ制御スキームの簡略化された概略図である。図２に示すように、ＲＦ発生器１１８とＰＶ波形発生器１５０は、それぞれＲＦ波形とパルス電圧波形を、処理チャンバ１００の処理空間１２９内に配置された１つ又は複数の電極に供給するように構成される。１つの実施形態では、ＲＦ発生器１１８とＰＶ波形発生器１５０は、ＲＦ波形とパルス電圧波形を、基板支持アセンブリ１３６内に配置された１つ又は複数の電極に同時に供給するように構成される。
［００６４］図２は、図１Ａ及び図１Ｂに示される処理システム１０Ａ～１０Ｂの一方又は両方と共に使用することができるバイアス及びエッジ制御スキームの簡略化された概略図である。図２に示すように、ＲＦ発生器１１８とＰＶ波形発生器１５０は、それぞれＲＦ波形とパルス電圧波形を、処理チャンバ１００の処理空間１２９内に配置された１つ又は複数の電極に供給するように構成される。１つの実施形態では、ＲＦ発生器１１８とＰＶ波形発生器１５０は、ＲＦ波形とパルス電圧波形を、基板支持アセンブリ１３６内に配置された１つ又は複数の電極に同時に供給するように構成される。
【0055】
［００６５］上述したように、エッジ同調回路１７０は、概して、チャンバリッド１２３と基板支持アセンブリ１３６との間に形成されるプラズマの均一性を、例えば、基板１０３の外周エッジにわたるプラズマ密度（すなわち、バルクプラズマ中の自由電子密度）を制御することによって、制御するように構成される。いくつかの実施形態では、図１Ａ及び図２に示すように、エッジ同調回路１７０は、エッジ制御電極１１５（エッジバイアス電極）と接地との間に電気的に接続される。他の実施形態では、図１Ｂ及び図２の点線で示されるように、エッジ同調回路１７０は、エッジ制御電極１１５とプラズマ発生器アセンブリ１６３との間、例えば、エッジ制御電極１１５とＲＦ整合アセンブリ１６０との間に電気的に接続される。
【0056】
［００６６］いくつかの実施形態では、エッジ同調回路１７０は、エッジ制御電極上の領域にプラズマを維持するために使用されるＲＦ電力の電圧、電流、及び／又は位相を調整するために使用されうるインダクタ及びキャパシタ（例えば、ＬＣ回路）を含む共振回路として構成される。本明細書に記載の実施形態のいずれか１つにおいてエッジ同調回路１７０として使用されうる例示的な電気回路１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃが、図３Ａ～３Ｃに図示されている。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、エッジ同調回路１７０ａ、１７０ｂは、図１Ａに示されるように、エッジ制御電極１１５と接地との間など、電力供給ライン１５８と接地との間に電気的に接続されるものとして示されていることに留意されたい。しかしながら、図３Ａ及び図３Ｂに図示された例示的なエッジ同調回路１７０ａ、１７０ｂはまた、図１Ｂに示されるように、エッジ制御電極１１５とＲＦ整合アセンブリ１６０との間など、電力供給ライン１５８とプラズマ発生器アセンブリ１６３（点線で示される）との間に電気的に接続されうることが企図される。いくつかの他の実施形態では、エッジ同調回路１７０は、図３Ｃのエッジ同調回路１７０ｃなど、同時に電力供給ライン１５８、プラズマ発生器アセンブリ１６３、及び接地に電気的に接続されうる。
【0057】
［００６７］図３Ａに示す１つの実施形態では、エッジ同調回路１７０ａは、並列に配置されたインダクタＬ２と可変キャパシタＣ７とを含む（すなわち、並列ＬＣ共振回路）。図３Ｂに示す別の実施形態では、エッジ同調回路１７０ｂは、直列に配置されたインダクタＬ２と可変キャパシタＣ７を含む（すなわち、直列ＬＣ共振回路）。図３Ｃに示す別の実施形態では、エッジ同調回路１７０ｃは、電力供給ライン１５８とプラズマ発生器アセンブリ１６３との間（すなわち、エッジ制御電極１１５とＲＦ整合アセンブリ１６０との間）に直列に配置されたインダクタＬ２及び可変キャパシタＣ８（すなわち、直列ＬＣ共振回路）と、電力供給ライン１５８と接地との間に直列に配置された第２の可変キャパシタＣ７とを含む。
【0058】
［００６８］いくつかの実施形態では、可変キャパシタＣ７又はＣ８の一方又は両方は、少なくとも約５０ｐＦ～約５００ｐＦ（少なくとも約５０ｐＦ～少なくとも約２００ｐＦなど）、又は少なくとも約２０ｐＦ～約２５０ｐＦで調整可能である。
【0059】
［００６９］エッジ同調回路１７０に選択されるＬＣ共振回路のタイプ、例えば、並列又は直列又は他の構造は、基板支持アセンブリ１３６の機械的寸法、及びエッジリング、エッジ電極、ベースプレート、ウエハ電極、ウエハ、及び接地プレートなどの導電性部品間又は電極間に結果的に生じる電気的結合に依存しうる。
【0060】
［００７０］いくつかの実施形態では、ＬＣ共振回路のタイプは、バイアス電極１０４で確立された第１のＲＦ波形６０１の１つ又は複数の特性に対して、エッジ制御電極１１５で確立された第２のＲＦ波形６０２（図６）の１つ又は複数の特性が調整できるように、ＬＣ共振回路の１つ又は複数のパラメータを調整することによって達成できるプラズマ密度分布を制御する所望の能力に基づいて選択することができる。例示的なエッジ同調回路１７０について達成できる様々な制御特性のシミュレーション結果を、図７Ａ～７Ｄで以下に説明する。
【0061】
［００７１］図２に戻ると、非限定的な一例として、ＲＦ発生器１１８とＰＶ波形発生器１５０は、ＲＦ波形とパルス電圧波形を、基板支持アセンブリ１３６に配置された支持ベース１０７とバイアス電極１０４にそれぞれ供給するように構成されている。別の実施例では、ＲＦ発生器１１８、第１のＰＶ波形発生器１５０、及び第２のＰＶ波形発生器１５０は、ＲＦ波形、第１のパルス電圧波形、及び第２のパルス電圧波形を、それぞれ、基板支持アセンブリ１３６にすべてが配置されている支持ベース１０７、バイアス電極１０４、及びエッジ制御電極１１５に供給するように構成されている。
【0062】
［００７２］図２に示されるように、ＲＦ発生器１１８は、正弦波ＲＦ波形、ここではＲＦ波形６０１、６０２（図６Ａ～６Ｂ）を含む正弦波ＲＦ波形（ＲＦ信号）を、ＲＦ整合回路１６２及び第１のフィルタアセンブリ１６１を含むＲＦ（プラズマ）整合アセンブリ１６０を通して供給することによって、チャンバ本体１１３内に配置された１つ又は複数の電極にＲＦ信号を供給するように構成される。更に、ＰＶ波形発生器１５０の各々は、第２のフィルタアセンブリ１５１を通してバイアス電極１０４又はエッジ電極１１５でＰＶ波形を確立することにより、典型的には一連の電圧パルス（例えば、ナノ秒電圧パルスを含むサブマイクロ秒電圧パルス）を含むＰＶ波形を、チャンバ本体１１３内に配置された１つ又は複数の電極に供給するように構成される。クランピングネットワーク１１６内の構成要素は、オプションで、各ＰＶ波形発生器１５０と第２のフィルタアセンブリ１５１との間に配置することができる。各ＰＶ波形発生器１５０により提供可能なＰＶ波形４０１ａ～ｃの例を図５Ａ～５Ｃに示す。バイアス電極１０４及び／又はエッジ制御電極１１５で確立できるＰＶ波形４０１の例を図４に示す。
【0063】
［００７３］処理中、第１のＰＶ源アセンブリ１９６のＰＶ波形発生器１５０によってバイアス電極１０４に、ＰＶ波形が供給され、第２のＰＶ源アセンブリ１９７のＰＶ波形発生器１５０によってエッジ制御電極１１５に、ＰＶ波形が供給される。パルス電圧波形は、処理チャンバ１００内に配置された負荷（例えば、図３Ｄ～３Ｅに示す複合負荷１３０）に供給される。ＰＶ波形発生器１５０は、それぞれの電力供給ライン１５７及び１５８を通してバイアス電極１０４及びエッジ制御電極１１５に接続されている。ＰＶ波形発生器１５０の各々からのＰＶ波形の供給の制御は、システムコントローラ１２６から供給される信号を用いて行われる。
【0064】
［００７４］１つの実施形態では、ＰＶ波形発生器１５０は、例えば、トランジスタ－トランジスタ論理（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ－ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｌｏｇｉｃ（ＴＴＬ））ソース（図示せず）からの信号を使用して、所定の長さの時間間隔で周期的な電圧関数（ｖｏｌｔａｇｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を出力するように構成される。トランジスタ－トランジスタ論理（ＴＴＬ）ソースによって生成される周期的電圧関数は、所定の負又は正の電圧とゼロとの間の２状態ＤＣパルス（ｔｗｏ－ｓｔａｔｅｓ ＤＣ ｐｕｌｓｅｓ）でありうる。１つの実施形態では、ＰＶ波形発生器１５０は、１つ又は複数のスイッチを所定の割合で繰り返し開閉することにより、所定の長さの時間間隔が定期的に繰り返される間、その出力にわたって（すなわち接地に対して）所定の実質的に一定の負電圧を維持するように構成されている。１つの実施例では、パルス間隔の第１の位相の間、高電圧電源をバイアス電極１０４に接続するために、第１のスイッチが使用され、パルス間隔の第２の位相の間、バイアス電極１０４を接地に接続するために、第２のスイッチが使用される。別の実施形態では、ＰＶ波形発生器１５０は、その内部スイッチ（図示せず）を所定の割合で繰り返し開閉することによって、所定の長さの時間間隔が定期的に繰り返される間、その出力にわたって（すなわち接地に対して）所定の実質的に一定の正電圧を維持するように構成されている。
【0065】
［００７５］１つの構成では、パルス間隔の第１の位相の間、バイアス電極１０４を接地に接続するために、第１のスイッチが使用され、パルス間隔の第２の位相の間、高電圧電源をバイアス電極１０４に接続するために、第２のスイッチが使用される。別の構成では、パルス間隔の第１のフェーズの間、バイアス電極１０４が高電圧電源から切り離され、バイアス電極１０４がインピーダンスネットワーク（例えば、直列に接続されたインダクタと抵抗器）を通して接地に結合されるように、第１のスイッチが開いた状態で配置される。次に、パルス間隔の第２のフェーズの間、第１のスイッチは、高電圧供給源をバイアス電極１０４に接続するために閉じた状態で配置され、一方、バイアス電極１０４は、インピーダンスネットワークを通して接地に接続された状態を維持する。
【0066】
［００７６］ＰＶ波形発生器１５０は、ＰＶ発生器と、ＰＶ波形を出力に供給するように構成された高反復率スイッチ（図示せず）、キャパシタ（図示せず）、インダクタ（図示せず）、フライバックダイオード（図示せず）、電力トランジスタ（図示せず）及び／又は抵抗器（図示せず）など（これらに限定されない）の１つ又は複数の電気部品とを含みうる。ナノ秒パルス発生器として構成できる実際のＰＶ波形発生器１５０は、任意の数の内部構成要素を含みうる。
【0067】
［００７７］電力供給ライン１５７は、第１のＰＶ源アセンブリ１９６のＰＶ波形発生器１５０の出力を、オプションのフィルタアセンブリ１５１及びバイアス電極１０４に電気的に接続する。以下の議論では、ＰＶ波形発生器１５０をバイアス電極１０４に接続するために使用される第１のＰＶ源アセンブリ１９６の電力供給ライン１５７について主に説明するが、ＰＶ波形発生器１５０をエッジ制御電極１１５に接続する第２のＰＶ源アセンブリ１９７の電力供給ライン１５８は、同一又は類似の構成要素を含むことになる。電力供給ライン１５７の様々な部分内の１つ又は複数の電気導体は、以下を含みうる。（ａ）硬質同軸ケーブルと直列に接続されたフレキシブル同軸ケーブルなどの同軸ケーブルの１つ又は組み合わせ、（ｂ）絶縁された高電圧耐コロナフックアップワイヤ、（ｃ）裸線、（ｄ）金属棒、（ｅ）電気コネクタ、又は（ｆ）（ａ）～（ｅ）の電気要素の任意の組み合わせ。オプションのフィルタアセンブリ１５１は、ＲＦ発生器１１８の出力によって生成された電流が電力供給ライン１５７を通って流れ、ＰＶ波形発生器１５０に損傷を与えるのを実質的に防ぐように構成された１つ又は複数の電気素子を含む。オプションのフィルタアセンブリ１５１は、ＲＦ発生器１１８によって生成されたＲＦ信号に対して高インピーダンス（例えば高Ｚ）として作用し、ＰＶ波形発生器１５０への電流の流れを抑制する。
【0068】
［００７８］いくつかの実施形態では、図１Ａ～１Ｂに示すように、第１のＰＶ源アセンブリ１９６のＰＶ波形発生器１５０は、生成されたパルス電圧波形を、ブロッキングキャパシタＣ５、フィルタアセンブリ１５１、電力供給ライン１５７、及び容量Ｃ１（図１Ｃ）を通して供給することによって、バイアス電極１０４、ひいては複合負荷１３０（図３Ｄ～３Ｅ）にパルス電圧波形信号を供給するように構成される。いくつかの実施形態では、プラズマ制御スキーム１８８は、クランピングネットワーク１１６を電力供給ライン１５７内のある点に接続する構成要素内に配置されたブロッキング抵抗器（図示せず）を更に含みうる。ブロッキングキャパシタＣ５の主な機能は、ＤＣ電源１５５によって生成されるＤＣ電圧からＰＶ波形発生器１５０を保護することであり、このＤＣ電圧はブロッキングキャパシタＣ５にわたって降下し、ＰＶ波形発生器１５０の出力を乱さない。クランピングネットワーク１１６のブロッキング抵抗器の目的は、ＤＣ電源１５５に誘導される電流を最小化するのに十分な程度まで、ＰＶ波形発生器１５０によって生成されるパルス電圧をブロックすることである。
【0069】
波形例
［００７９］図４は、バイアス電極１０４に確立されうるＰＶ波形４０１と、ＰＶ波形４０１がバイアス電極１０４に供給されるため基板１０３に確立されるＰＶ波形４０２の例を示している。ＰＶ波形４０１は、バイアス電極１０４に電気的に接続されたＰＶ波形発生器１５０によって生成されたＰＶ波形４０１ａ（図５Ａ）に基づいている。ＰＶ波形４０１、４０２はまた、それぞれエッジ制御電極１１５とエッジリング１１４で確立されたＰＶ波形を表しうる。
［００７９］図４は、バイアス電極１０４に確立されうるＰＶ波形４０１と、ＰＶ波形４０１がバイアス電極１０４に供給されるため基板１０３に確立されるＰＶ波形４０２の例を示している。ＰＶ波形４０１は、バイアス電極１０４に電気的に接続されたＰＶ波形発生器１５０によって生成されたＰＶ波形４０１ａ（図５Ａ）に基づいている。ＰＶ波形４０１、４０２はまた、それぞれエッジ制御電極１１５とエッジリング１１４で確立されたＰＶ波形を表しうる。
【0070】
［００８０］ここで、ＰＶ波形４０１は、それぞれのＰＶ源アセンブリ１９６、１９７内のＰＶ波形発生器１５０と、対応するクランピングネットワーク１１６のＤＣ電圧源１５５を使用することにより、バイアス電極１０４及び／又はエッジ制御電極１１５で確立される。図４を見ると、コントローラ１２６のメモリに記憶されたプラズマ処理レシピの設定によって制御されうるＰＶ波形発生器１５０の出力は、本明細書でパルス電圧レベルＶＰＰとも呼ばれるピークツーピーク電圧（ｐｅａｋ－ｔｏ－ｐｅａｋ ｖｏｌｔａｇｅ）を含むＰＶ波形４０１を確立する。ここで、ＰＶ波形４０２は、バイアス電極１０４でのＰＶ波形４０１確立のため基板１０３により見られる波形であり、点４２０と点４２１との間を延びるシース崩壊及び再充電フェーズ４５０（又は、議論を簡単にするために、シース崩壊フェーズ４５０）と、点４２１と点４２２との間を延びるシース形成フェーズ４５１と、点４２２と次に連続的に確立されるパルス電圧波形期間の点４２０に戻る開始点との間（ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｏｉｎｔ ４２２ ａｎｄ ｂａｃｋ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔａｒｔ ａｔ ｐｏｉｎｔ ４２０ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｘｔ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｐｕｌｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｐｅｒｉｏｄ）を延びるイオン電流フェーズ４５２を含むものとして特徴付けられる。シース崩壊フェーズ４５０は、概して、シースの容量が放電され、基板電位が局所プラズマ電位４３３のレベルにもたらされる期間を含む。
【0071】
［００８１］所望のプラズマ処理条件によっては、基板１０３上で望ましいプラズマ処理結果を実現するために、ＰＶ波形周波数（１／ＴＰ）、パルス電圧レベルＶｐｐ、パルス電圧オン時間、及び／又はＰＶ波形４０１の他のパラメータなど、少なくともＰＶ波形特性を制御及び設定することが望ましい場合がある。１つの実施例では、パルス電圧（ＰＶ）オン時間が、イオン電流期間（例えば、図４の点４２２と次の点４２０との間の時間）と波形期間Ｔｐとの比として規定され、５０％を上回る、又は７０％を上回る、例えば８０％と９５％との間である。
【0072】
［００８２］いくつかの実施形態では、ＰＶ波形発生器１５０は、図４及び図５Ａに示されるように、第２の部分４０６の間、概ね一定の負の電圧を有するＰＶ波形４０１ａを提供するように構成される。いくつかの実施形態では、イオン電流フェーズ４５２の間、イオン電流（Ｉｉ）が基板表面に正の電荷を堆積させるため、基板表面の電圧は、点４２２と点４２０との間の直線の正の傾き（図４）によって見られるように、経時的に増加することになる。基板表面での経時的な電圧上昇は、シース電圧を低下させ、イオンエネルギー分布の広がりをもたらすことになろう。そのため、少なくともＰＶ波形周波数（１／ＴＰ）を制御及び設定し（ここでＴＰはＰＶ波形周期である（図５Ａ））、シース電圧の低下やイオンエネルギー分布の広がりの影響を最小限に抑えることが望ましい。
【0073】
［００８３］図５Ａ～５Ｃは、ＰＶ波形発生器に電気的に接続されたバイアス電極１０４又はエッジ制御電極１１５においてＰＶ波形を確立するために使用することができるそれぞれのＰＶ波形４０１ａ～ｃを示す。ＰＶ波形４０１ａ～ｃは、クランピングネットワーク１１６の入力に接続されたノードで確立されるパルス電圧波形を表すものであり、したがって、基板１０３又はエッジリング１１４で確立される対応するパルス電圧波形とは異なる場合がある。各ＰＶ波形４０１ａ～ｃに見られるＤＣオフセットΔＶは、クランピングネットワーク１１６のＤＣ電源１５５によって印加されるバイアス、及びＰＶ波形を確立するために使用されるＰＶ波形発生器１５０の構成の様々な特性に依存する。概して、各ＰＶ波形４０１ａ～ｃの波形周期は、シース崩壊フェーズ４５０に対応する第１の領域４０５と、シース形成フェーズ４５１及びイオン電流フェーズ４５２に対応する第２の領域４０６とを有するものとして特徴付けられる。
【0074】
［００８４］図５Ａは、第２の領域４０６の少なくとも一部にわたって、例えばバイアス電極１０４で確立された波形４０１の対応するイオン電流フェーズ４５２の間などに、一定の負電圧を有するＰＶ波形４０１ａを示す。図５Ｂは、ＰＶ波形発生器１５０によって生成され、バイアス電極１０４及び／又はエッジ制御電極１１５に成形されたＰＶ波形（図示せず）を確立するために使用されうる成形されたパルス電圧波形４０１ｂを示している。いくつかの実施形態では、成形されたパルス波形４０１ｂは、１つ又は複数の内部スイッチ及びＤＣ電源を使用することにより、電圧パルスの１つ又は複数のフェーズ（例えば、第１の領域４０５）の間に正電圧を供給し、電圧パルスの１つ又は複数の位相（例えば、第２の領域４０６）の間に負電圧を供給するように構成されたＰＶ波形発生器１５０によって形成される。ここで、第１の領域４０５は、概して、シース崩壊フェーズ４５０に対応し、第２の領域４０６は、概して、シース形成フェーズ４５１及びイオン電流フェーズ４５２に対応し、第２の領域４０６の電圧は、負の傾きを含みうる。第２の領域４０６における負の傾きは、イオン電流フェーズ中に基板１０３又はエッジリング１１４に流れるイオン電流を補償するため、又は基板表面におけるイオンエネルギー分布の広がりを調整するための制御ノブとして使用されうる。
【0075】
［００８５］いくつかの実施形態では、ＰＶ波形発生器１５０は、バイアス電極１０４及び／又はエッジ制御電極１１５にＰＶ波形（図示せず）を確立するために、図５Ｃに示されるパルス電圧波形４０１ｃを提供するように構成される。この例では、第１の領域４０５は、概して、シース崩壊フェーズ４５０に対応し、第２の領域４０６は、概して、シース形成フェーズ４５１及びイオン電流フェーズ４５２に対応し、第２の領域４０６の電圧は、基板の表面におけるイオンエネルギー分布の広がりを調整するための制御ノブを提供する正の傾きを含みうる。
【0076】
［００８６］図６Ａ～６Ｂは、プラズマ発生器アセンブリ１６３内のＲＦ発生器１１８によって支持ベース１０７に供給されるＲＦ信号の容量性結合による、バイアス電極１０４で確立される第１のＲＦ波形６０１と、エッジ制御電極１１５で確立される第２のＲＦ波形６０２とを示す。第１のＲＦ波形６０１及び第２のＲＦ波形６０２の波形特性は、図３Ａ（並列ＬＣ共振回路）、図３Ｂ（直列共振回路）又は図３Ｃに例示される構成のうちの１つなどのエッジ同調回路１７０の構成を使用することによって制御される。図６Ａ～６Ｂに示された例示的な波形、及び以下の図７Ａ～７Ｄに示されたシミュレーション結果は、本明細書で提供される本開示の範囲を限定することを意図するものではなく、議論を簡単にするために提供されるものである。
【0077】
［００８７］概して、支持ベース１０７に供給されるＲＦ信号は比較的高い周波数を有するので、第１のＲＦ波形６０１及び第２のＲＦ波形６０２は、約１ＭＨｚ以上、例えば約３０ＭＨｚと約６０ＭＨｚとの間、の対応する高い周波数（１／ＴＲＦ）を有する。本明細書で開示される様々な実施形態で説明されるエッジ同調回路１７０は、バイアス電極１０４で確立される第１のＲＦ波形６０１の１つ又は複数の特性に対して、エッジ制御電極１１５で確立される第２のＲＦ波形６０２の１つ又は複数の特性を調整するために使用されうる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の相対特性は、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間のＲＦ波形振幅比（例えば、電圧振幅比ＶＲＦ２／ＶＲＦ１）、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間のＲＦ電流振幅比（例えば、電流振幅比は図示されず）、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間の位相差（ΔΦ）、及び／又は第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間のＲＦ供給電力比（例えば、供給電力比は図示されず）を含む。
【0078】
［００８８］第１のＲＦ波形６０１に対する第２のＲＦ波形６０２の１つ又は複数の特性は、エッジ制御電極１１５及びバイアス電極１０４において確立されたＲＦ波形のそれぞれの電圧、電流、位相、及び／又はそれぞれの電力を測定することによって、決定及び／又はモニタすることができる。第２のＲＦ波形６０２及び第１のＲＦ波形６０１の測定された特性は、それぞれ、プラズマ密度のような、エッジ制御電極１１５及びバイアス電極１０４の上方に形成された部分におけるバルクプラズマの特性に対応する。第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間で決定された差は、エッジリング１１４上に形成されたバルクプラズマの部分の電子密度と、基板１０３の中心部分上に形成されたバルクプラズマの部分の電子密度の差とをモニタ及び制御するために使用することができる。プラズマ密度の均一性及び／又は分布は、可変キャパシタＣ７を調整するためにシステムコントローラ１２６を使用するなど、エッジ同調回路１７０を使用することによって、所望の処理結果を実現するように制御及び／又は調整されうる。
【0079】
［００８９］図３Ａ及び図３Ｂに示されるエッジ同調回路１７０の非限定的なシミュレーション結果を図７Ａ～７Ｂに示し、図３Ｃに示される直列及び並列構成を組み合わせたエッジ同調回路１７０のシミュレーション結果を図７Ｃ～７Ｄに示す。図７Ａ及び図７Ｃにおいて、シミュレーション結果は、約２０ｐＦ～約２５０ｐＦの範囲にわたって容量を変化させること（例えば、それぞれのエッジ同調回路１７０の構成の可変キャパシタＣ７、Ｃ８を調整することにより）が、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間の電圧振幅比（例えば、ＶＲＦ２／ＶＲＦ１）に及ぼす影響を示すＬＣ回路同調曲線の例を提供する。図７Ｂ及び図７Ｄにおいて、シミュレーション結果は、Ｃ７、Ｃ８の容量を変化させることが、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間の位相差（例えば、ΦＲＦ２－ΦＲＦ１）に及ぼす影響を示すＬＣ回路調整曲線の例を提供する。
【0080】
［００９０］図７Ａに示すように、約１７０ｐＦの値を有するエッジ同調回路１７０（図３Ａの構成）の可変容量Ｃ７は、約１．５の対応する電圧振幅比（ＶＲＦ２／ＶＲＦ１）を有している。図７Ｂに示すように、図７Ａと同じ構成を有するエッジ同調回路１７０の１７０ｐＦの容量に対応する位相差は比較的小さく、例えば５度未満であるため、図６Ａに示すように、第１のＲＦ波形６０１に対する第２のＲＦ波形６０２の増幅と、その間の小さな位相差（ΔΦ）が生じる。
【0081】
［００９１］図７Ｃ～７Ｄにおいて、エッジ同調回路１７０の可変容量Ｃ７（図３Ｃの構成）は、約２５ｐＦの値に設定されうる。その結果、電圧振幅比（ＶＲＦ２／ＶＲＦ１）は、約０．５に等しく（図７Ｃ）、位相差（ΔΦ）は、図６Ｄに示されるように、約ゼロ（ａｂｏｕｔ ｎｕｌｌ）である。
【0082】
［００９２］図７Ａに示すように、図３Ａのエッジ同調回路１７０の構成（例えば、並列ＬＣ共振回路）に基づくシミュレーション結果は、約１００ｐＦと約１２０ｐＦで共振ピークを示す。図７Ｄでは、エッジ同調回路１７０（図示せず）のシミュレーション結果が、６０ｐＦと２５０ｐＦで共振相転移を示している。いくつかの実施形態では、ＲＦプラズマが維持されている期間中、それぞれのエッジ同調回路１７０を共振のいずれかの側で動作させることが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、エッジ同調回路１７０は、例えば、並列及び直列ＬＣ回路を組み合わせた可変キャパシタの使用などによって、共振領域を横切ることなく共振ピークの両側側で（ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｉｔｈｅｒ ｓｉｄｅ ｏｆ ａ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｅａｋ）エッジ同調回路１７０のスイッチング動作を許容するように構成されうる。上述したように、図７Ａ～７Ｄに示されたシミュレーション結果は、限定することを意図していない。というのは、電圧振幅比（ＶＲＦ２／ＶＲＦ１）及び／又は電流振幅比及び／又は第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間の位相差を増幅、低減、及び／又は均等化するための他の所望の動作範囲を提供するために、他のエッジ同調回路１７０の構成が使用されうるからである。
【0083】
［００９３］いくつかの実施形態では、それぞれのＲＦ波形の間に位相差を生じさせる同調回路構成及び／又は可変容量Ｃ７、Ｃ８を選択することが望ましい場合があり、これによりエッジ制御電極１１５とバイアス電極１０４との間の電界が増幅される。増幅された電界は、２つの電極間のある距離において基板支持アセンブリ１３６上に形成されたプラズマ１０１の部分において、対応するプラズマ密度の増加をもたらす。いくつかの実施形態では、プラズマ密度が基板１０３のエッジに及ぶ領域にわたって実質的に均一なままであるように、それぞれの電極で確立されるＲＦ波形間に位相差を生じさせない同調回路構成及び／又は可変容量Ｃ７を選択することが望ましい場合がある。
【0084】
［００９４］有益には、エッジ同調回路１７０は、基板１０３の中心とエッジとの間の異なる点におけるプラズマ密度分布を制御及び／又は調整するために、広範囲の所望のプラズマ処理条件を提供するように構成されうる。エッジ同調回路１７０の特性、ひいては同調曲線（図７Ａ～７Ｄ）上のシステムの位置は、システムコントローラ１２６を使用して、１つ又は複数の可変キャパシタＣ７、Ｃ８を調整することによって、制御されうる。システムコントローラ１２６によるエッジ同調回路の特性の制御された調整により、ハードウェア関連の構成を手動で変更する必要なく、単一の基板プラズマプロセス内、連続する基板プラズマプロセス間、及び／又は異なる種類の基板に対して、プラズマ処理条件を比較的容易に変更することが可能になろう。したがって、本明細書に記載される実施形態は、図８Ａ～８Ｃ及び図９Ａ～９Ｄに関連して以下に記載されるような、改良されたエッジから中心部までの処理均一性制御方法を提供するために使用されうる。
【0085】
［００９５］いくつかの実施形態では、同調回路は、処理チャンバ１００の様々な構成要素の形状寸法及び／又は材料の経時的変化によるプラズマ均一性ドリフトを考慮するなど、所望の処理条件を維持するように自動的に調整される。例えば、本方法は、イオン衝突によるエッジリング１１４から使用される誘電体材料の浸食によって引き起こされうるエッジリング１１４の厚さの変化を考慮して、容量Ｃ７、Ｃ８を変更することなどによって、同調回路を自動的に調整するために使用されうる。例えば、いくつかの実施形態では、システムコントローラ１２６は、信号検出モジュール１８７を使用することによって、処理システム１０Ａ、１０Ｂの対応するノードＮにおける１つ又は複数の電気パラメータの信号を検出し、検出された信号の特性を１つ又は複数の制御限界と比較することによって、処理システム１０Ａ、１０Ｂが所望の処理条件内で動作しているかどうかを判定し、電気信号特性が制御限界外にある場合、エッジ同調回路１７０の１つ又は複数の構成要素を調整するように構成されうる。いくつかの実施形態は、エッジ制御電極１１５とバイアス電極１０４における異なるＲＦ波形の間の所望のＲＦ電圧振幅比、ＲＦ電流振幅比、及び／又はＲＦ位相差を維持するために、容量Ｃ７を調整するなど、エッジ同調回路を自動的に調整することを含む。
【0086】
［００９６］いくつかの実施形態では、システムコントローラ１２６は、１つ又は複数の処理条件及び／又はＲＦ波形を所定の限界、例えば制御限界値と比較し、システムコントローラ１２６のメモリ１３４に記憶されたアルゴリズム又はルックアップテーブルに基づいて、エッジ同調回路１７０の容量Ｃ７、Ｃ８などの１つ又は複数の設定点を変更することによって、エッジ制御電極１１５とバイアス電極１０４とのＲＦ波形間の所望の処理条件及び／又は所望の特性に基づいて、エッジ同調回路１７０を自動的に調整するように構成される。
【0087】
［００９７］いくつかの実施形態では、エッジ同調回路１７０は、エッジ同調回路１７０の１つ又は複数の構成要素を所望の設定点に、及び／又は所望の制御限界内に調整することによって、手動で調整及び／又は制御されうる。所望の設定点及び／又は制御リストは、ユーザによって選択され、処理システム１０Ａ、１０Ｂを制御するために使用される命令に記憶される。例えば、エッジ同調回路１７０の容量Ｃ７は、ユーザによって決定され、システムコントローラ１２６のメモリに記憶された所望の容量に制御されうる。
【0088】
処理応用
［００９８］概して、負のパルス波形４０１、成形されたパルス波形４４１、又は正のパルス波形４３１のいずれかのような、電極１０４及び１１５に確立されたパルス電圧波形は、電圧オフセット（ΔＶ）の上部に、周期ＴＰＤで繰り返される周期的な一連のパルス電圧（ＰＶ）波形を含む。１つの例では、ＰＶ波形の周期ＴＰＤは、約１μｓと約５μｓとの間、約２．５μｓなど、例えば約２００ｋＨｚと約１ＭＨｚとの間、又は約４００ｋＨｚ、約１ＭＨｚ以下など、又は約５００ｋＨｚ以下とすることができる。
［００９８］概して、負のパルス波形４０１、成形されたパルス波形４４１、又は正のパルス波形４３１のいずれかのような、電極１０４及び１１５に確立されたパルス電圧波形は、電圧オフセット（ΔＶ）の上部に、周期ＴＰＤで繰り返される周期的な一連のパルス電圧（ＰＶ）波形を含む。１つの例では、ＰＶ波形の周期ＴＰＤは、約１μｓと約５μｓとの間、約２．５μｓなど、例えば約２００ｋＨｚと約１ＭＨｚとの間、又は約４００ｋＨｚ、約１ＭＨｚ以下など、又は約５００ｋＨｚ以下とすることができる。
【0089】
［００９９］上述したように、いくつかの実施形態では、処理チャンバ１００は、少なくとも、１つ又は複数のＲＦ発生器１１８、及びそれらに関連する第１のフィルタアセンブリ１６１、並びに１つ又は複数のＰＶ発生器３１４、及びそれらに関連する第２のフィルタ１５１を含み、これらはまとめて、基板支持アセンブリ１３６内に配置された１つ又は複数の電極に所望の波形を供給するように構成される。システムコントローラ１２６のメモリに記憶されたソフトウェア命令は、処理チャンバ内に形成されたプラズマの１つ又は複数の態様を確立し、維持し、制御するように構成されるＲＦ波形を生成するように構成される。制御されるプラズマの１つ又は複数の態様は、処理空間１２９内に形成されるプラズマ中のプラズマ密度、プラズマ化学、及びイオンエネルギーを含みうるが、これらに限定されない。
【0090】
［００１００］図８Ａは、１つの実施形態による、基板処理中にプラズマ均一性を制御する方法８００を示すプロセスフロー図である。図９Ａ～９Ｄは、方法８００、８１０、及び８２０の態様を実行するために使用されうる処理システム１０の一部を概略的に示す近接断面図である。図９Ａ～９Ｄに示す処理システム１０の部分は、基板支持アセンブリ１３６のエッジ部分と、処理領域１２９Ａ及びその上に配置されたチャンバリッド１２３の対応する部分である。図９Ａ～９Ｂに図示された処理システム１０は、図１Ａ～１Ｂにそれぞれ記載された処理システム１０Ａ及び１０Ｂのフィーチャのいずれか１つ又は組み合わせを含みうる。
【0091】
［００１０１］工程８０２において、方法８００は、処理チャンバ１００の処理空間１２９内に配置された基板支持アセンブリ１３６の支持ベース１０７に第１の高周波（ＲＦ）信号を供給することを含む。概して、ＲＦ信号は、支持ベース１０７に電気的に接続されたプラズマ発生器アセンブリ１６３を使用して支持ベース１０７に供給される。ここで、ＲＦ信号は、処理チャンバ１００の処理領域１２９Ａにおいて処理プラズマ１０１を点火及び／又は維持するように構成される。処理領域１２９Ａは、基板支持アセンブリ１３６とチャンバリッド１２３との間に配置される。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号は約１ＭＨｚ以上、例えば約２０ＭＨｚ以上の周波数を有する。
【0092】
［００１０２］典型的には、支持ベース１０７に供給されるＲＦ信号は、バイアス電極１０４において第１のＲＦ波形６０１（図６Ａ～６Ｂ）を確立する。このバイアス電極１０４は、その間に配置された誘電体材料の第１の部分（例えば、誘電体材料層１０５Ｃ）を通して支持ベース１０７に容量結合される。バイアス電極１０４は、誘電体材料の第２の部分（例えば、誘電体材料層１０５Ｂ）と、いくつかの実施形態では、基板支持面１０５Ａ上に配置された基板１０３とによって、処理プラズマ１０１から間隔を置いて配置される。基板支持面１０５Ａは、誘電体材料の第２の部分（例えば、誘電体材料層１０５Ｂ）から形成される。
【0093】
［００１０３］いくつかの実施形態では、支持ベース１０７に供給されるＲＦ信号はまた、エッジ制御電極１１５（第２の電極）において第２のＲＦ波形６０２（図６Ａ～６Ｂ）を確立し、これは、その間に配置された誘電体材料の第３の部分を通して支持ベース１０７に容量結合されうる。図１Ａに示すようないくつかの実施形態では、誘電体材料の第３の部分は、バイアス電極１０４を支持ベース１０７から分離する誘電体材料の第１の部分と同じ材料で形成され、同じ厚さを有しうる。図９Ａに示すようないくつかの実施形態では、誘電体材料の第３の部分は、エッジ制御電極１１５を支持ベース１０７から分離する。他の実施形態では、誘電体材料の第３の部分は、誘電体材料の第１の部分とは異なる誘電体材料で形成され、及び／又は、図１Ｂに示すように、複数の誘電体材料の層によって支持ベース１０７から分離されうる。
【0094】
［００１０４］いくつかの実施形態では、方法８００は、電力供給ライン１５７を使用してバイアス電極１０４に電気的に接続されたＤＣ電源１５５からバイアス電極１０４にチャッキング電圧を供給することによって、基板１０３を基板支持体１０５に静電的にクランプすることを更に含む。チャッキング電圧は、基板１０３とバイアス電極１０４との間に電位を生じさせ、その結果、その間に配置された誘電体材料の第１の部分の容量Ｃ１を通して静電吸引力（チャッキング力）を生じさせるために使用される。いくつかの実施形態では、方法８００は、電力供給ライン１５８を使用してエッジ制御電極１１５に電気的に接続されたＤＣ電源１５５からエッジ制御電極１１５にチャッキング電圧を供給することによって、エッジリング１１４を基板支持アセンブリ１３６に静電的にクランプすることを更に含む。いくつかの実施形態では、方法８００は、基板１０３と基板支持面１０５Ａとの間、及び／又はエッジリング１１４と基板支持アセンブリ１３６の表面との間に配置された間隙領域に不活性ガス（例えばヘリウム）を流入させ、その間の熱伝達を促進することを含む。
【0095】
［００１０５］工程８０４において、方法８００は、バイアス電極１０４において確立された第１のＲＦ波形６０１の１つ又は複数の特性に対して、エッジ制御電極１１５において確立された第２のＲＦ波形６０２の１つ又は複数の特性を調整することを含む。いくつかの実施形態では、第１のＲＦ波形６０１の１つ又は複数の特性に対して第２のＲＦ波形６０２の１つ又は複数の特性を調整することは、図６Ａ又は図６Ｂに示すように、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間の電圧振幅比（例えば、図６Ａ又は図６Ｂに示されるように、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間の電圧振幅比（ＶＲＦ２／ＶＲＦ１）を変更することと、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形との間の電流振幅比を調整すること、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間の位相差、例えば、デルタΦを調整すること、第２のＲＦ波形６０２と第１のＲＦ波形６０１との間の供給された電力比を調整すること、又はこれらの組み合わせを含む。第１のＲＦ波形６０１に対して第２のＲＦ波形６０２の１つ又は複数の特性を調整することは、エッジ同調回路１７０内の素子の１つ以上の電気特性を調整することによって実行される。
【0096】
［００１０６］いくつかの実施形態では、第１のＲＦ波形６０１に対して第２のＲＦ波形６０２を調整することは、処理領域１２９Ａの少なくとも一部にわたってプラズマ均一性を変化させる。例えば、１つの実施形態では、処理領域１２９Ａは、チャンバリッド１２３及び基板支持アセンブリ１３６によって画定され、プラズマ１０１は、その間に形成されるバルクプラズマである。いくつかの実施形態では、プラズマ１０１の第１の部分は、チャンバリッド１２３とバイアス電極１０４との間に配置された領域に形成される。プラズマ１０１の第２の部分は、チャンバリッド１２３とエッジ制御電極１１５との間に配置された領域に形成される。それらの実施形態では、第１のＲＦ波形６０１に対する第２のＲＦ波形６０２を調整することは、プラズマ１０１の第１の部分におけるプラズマ密度に対するプラズマ１０１の第２の部分におけるプラズマ密度を変化させる。
【0097】
［００１０７］いくつかの実施形態では、バイアス電極１０４において確立された第１のＲＦ波形６０１の１つ又は複数の特性に対して、エッジ制御電極１１５において確立された第２のＲＦ波形６０２の１つ又は複数の特性を調整することは、図９Ａに示され、上述されたエッジ同調回路１７０のような、エッジ制御電極１１５に電気的に接続されたエッジ同調回路を使用することを含む。いくつかの実施形態では、エッジ同調回路１７０は、１つ又は複数の可変キャパシタＣ７、Ｃ８を含み、第１のＲＦ波形６０１の１つ又は複数の特性に対して第２のＲＦ波形６０２の１つ又は複数の特性を調整することは、１つ又は複数の可変容量Ｃ７、Ｃ８を変更することを含む。エッジ同調回路１７０の調整は、システムコントローラ１２６が、ＲＦ波形６０１、６０２の所望の特性及び／又はその間の所望の差に基づいて、容量Ｃ７、Ｃ８などのエッジ同調回路１７０の１つ又は複数の構成要素の電気特性を調整するように、自動的に行われうる。例えば、いくつかの実施形態では、システムコントローラ１２６は、信号検出モジュール１８７を使用することによって、１つ又は複数のノードＮでとられた電気信号の１つ又は複数の特性を測定することによって、それぞれの波形の特性を決定し、決定された特性を所望の特性と比較し、その比較に基づいて、エッジ同調回路１７０の構成要素の出力を変更するように構成されうる。いくつかの実施形態では、ユーザが可変キャパシタＣ７、Ｃ８の容量又は回路のインダクタンスＬなど、エッジ同調回路１７０の構成要素の設定点を変更する場合に、エッジ同調回路１７０が手動で調整されうる。ユーザは、システムコントローラ１２６及び／又は信号検出モジュール１８７を使用して、例えば、処理システム１０Ａ、１０Ｂを動作させるためにシステムコントローラ１２６によって使用される命令における構成要素又は別の設定に対応するレシピパラメータ（ｒｅｃｉｐｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を変更することによって、設定点を変更しうる。
【0098】
［００１０８］概して、比較的一定のＲＦ電力がプラズマ発生器アセンブリ１６３から支持ベース１０７に供給されると仮定すると、エッジ同調回路１７０の使用により、ＶＲＦ２／ＶＲＦ１比が増加すると、基板の中心付近のプラズマ密度に対する基板のエッジ付近のプラズマ密度の比が増加することになる。プラズマ密度の相対的な増加により、バルクプラズマ中のプラズマ生成種も対応して増加し、したがって、その下の基板表面のエッジにおけるイオンフラックス及び活性化された中性ガス分子フラックスの相対的な増加をもたらす。同様に、ＶＲＦ２／ＶＲＦ１比が低下すると、基板のエッジ付近のプラズマ密度対基板中心付近のプラズマ密度の比が低下し、基板のエッジにおけるイオンフラックスと活性化された中性ガス分子フラックスが対応するように低下する。
【0099】
［００１０９］プラズマの第１の部分と第２の部分との間の相対的なプラズマ密度を制御することによって、処理領域１２９Ａ内の活性種の対応する分布もまた制御され、ウエハ内処理不均一性のような全体的な処理不均一性を改善するために使用されうる。有利には、方法８００は、容量Ｃ７、Ｃ８を調整するためにシステムコントローラ１２６を使用してエッジ同調回路１７０を制御することによるなどして、処理パラメータ調整として実施されうる。従って、方法８００は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システムにおけるバルクプラズマ分布を調整するために通常必要とされ、従ってその微細制御を妨げる、機械的調整又はハードウェア構成の変更に頼ることなく実施されうる。
【0100】
［００１１０］工程８０６において、方法８００は（オプションで）、バイアス電極１０４及びエッジ制御電極１１５の一方又は両方においてパルス電圧（ＰＶ）波形を確立することを含む。ここで、第１のＰＶ電圧波形は、第１のＰＶ源アセンブリ１９６を用いてバイアス電極１０４に確立さうる。第２のＰＶ波形は、第２のＰＶ源アセンブリ１９７を用いてエッジ制御電極１１５に確立されうる。上述したように、ＰＶ波形発生器１５０は、基板表面に向かって加速されるイオンに対して単一のピークＩＥＤＦを提供するほぼ一定のシース電圧（例えば、基板電位とプラズマ電位との間のほぼ一定の差）を確立するために使用することができ、及び／又は、基板表面におけるイオンエネルギーの所望のＩＥＤＦプロファイルを提供するように操作することができる。
【0101】
［００１１１］いくつかの実施形態では、第１及び／又は第２のＰＶ波形は、一連の繰り返しサイクルを含み、各サイクル内の波形は、第１の時間間隔、例えば、シース形成フェーズ４５１及びイオン電流フェーズ４５２（図４）の間に発生する第１の部分と、第２の時間間隔、例えば、シース崩壊フェーズ４５０の間に発生する第２の部分とを有する。いくつかの実施形態では、基板の表面で確立される波形は、第２の時間間隔の少なくとも一部の間、実質的に一定であり、第２の時間間隔は、第１の時間間隔よりも長い。いくつかの実施形態では、第１及び／又は第２のＰＶ波形はそれぞれ、第１の時間間隔に電圧ピークを有しており、第２の時間間隔の少なくとも一部の間、実質的に正の傾き又は実質的に負の傾きを有している。いくつかの実施形態では、第２の時間間隔は第１の時間間隔より長い。他の実施形態では、第２の時間間隔は第１の時間間隔より短いか、ほぼ同じである。
【0102】
［００１１２］工程８０８において、方法８００は、オプション的で、バイアス電極１０４において確立された第１のＰＶ波形及びエッジ制御電極１１５において確立された第２のＰＶ波形の一方又は両方を調整することを含む。いくつかの実施形態では、それぞれの電極における第１及び第２のＰＶ波形は、基板の中心とエッジとの間の所望の相対シース電圧の微調整を許容するように、独立して制御可能であり、その結果、その間の基板表面における相対イオンエネルギーの微調整が可能になる。このように、いくつかの実施形態では、工程８０８は、第２のＰＶ波形の１つ又は複数の特性に対して、第１のＰＶ波形の１つ又は複数の特性を調整することを含む。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の特性を調整することは、バイアス電極１０４及びエッジ制御電極１１５にそれぞれ確立された第１及び／又は第２のＰＶ波形のＰＶ波形周波数（１／ＴＰ）、パルス電圧レベルＶｐｐ、パルス電圧オン時間の１つ又は組み合わせを調整することを含む。
【0103】
［００１１３］バイアス電極１０４及びエッジ制御電極１１５における第１及び第２のＰＶ波形をそれぞれ独立して制御する能力により、基板１０３のエッジにおける基板１０３の露出表面へのイオン衝突の方向性が制御可能なる。例えば、いくつかの実施形態では、１つ又は複数の特性は、プラズマシースの境界が、エッジ領域を横切って延びるように基板１０３の表面に対して概ね平行であるように、基板の中心領域１０３Ａとエッジ領域１０３Ｂとの間に均一な厚さを有するプラズマシースを提供するように制御されうる。プラズマシースの厚さが均一であるため、概して、イオン入射角は基板表面に対して垂直となる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の特性は、バイアス電極１０４上のシースの高さに対してエッジ制御電極１１５上のシースの高さを増加又は減少させ、基板のエッジ領域におけるイオン軌道及びイオンエネルギーの微調整を可能にするために、基板エッジにおいてプラズマシースを屈曲させるように制御されうる。
【0104】
［００１１４］有利には、バイアス電極１０４及びエッジ制御電極１１５それぞれにおける独立したＰＶ波形バイアススキームは、エッジ同調回路１７０によって提供されるプラズマ密度の均一性及び分布制御とは別に、及び／又はこれらと組み合わせて使用されうる。したがって、方法８００は、有利には、ＰＶバイアススキームを使用して、基板表面にわたるイオンエネルギー及び方向性の均一性に対する微細なプロセス制御、並びに高周波（ＲＦ）エッジ同調スキームを使用して、プラズマ密度の均一性及び／又はプラズマ密度分布に対する微細な制御を提供する。
【0105】
［００１１５］図８Ｂは、基板１０３の表面における微粒子関連の欠陥率及び／又は処理空間１２９内の表面に微粒子関連の残留物が蓄積するのを低減するために、例えばエッジ同調回路１７０の使用によって、プラズマ密度の分布を制御する方法８１０を示すプロセスフロー図である。このような微粒子に関連する欠陥率は、材料が基板表面からスパッタされるエッチングプロセス中のプロセス生成微粒子、処理空間内の表面からの微粒子物質、基板搬送中に処理空間に導入された微粒子物質、及び／又はシステムメンテナンス中に処理空間に導入された微粒子物質を含む、任意の数の供給源に由来する可能性がある。多くの場合、図９Ａ～９Ｃに粒子状物質３０として示されているそのような粒子は帯電しており、プラズマ１０１が消滅したときに基板１０３の表面に沈殿するのみで、基板処理中にプラズマ１０１中に浮遊したままである。したがって、いくつかの実施形態では、方法８１０は、浮遊粒子が基板１０３の表面上に沈降する代わりに、基板表面上の位置から掃引され、真空出口１２０を通って処理空間１２９から排気されうるように、プラズマ１０１を消滅させる前に、基板支持アセンブリ１３６の外周エッジに向かってプラズマ密度を優先的に調整するために使用されうる。方法８１０は、本明細書に記載される他の方法、例えば方法８００及び８２０と組み合わせて使用されてもよく、又はこれらとは独立して使用されてもよい。
【0106】
［００１１６］工程８１２において、方法８１０は、ＲＦ信号を支持ベース１０７に供給することを含み、ＲＦ信号は、処理空間１２９の処理領域１２９Ａ内に形成されたプラズマ１０１を点火及び／又は維持するように構成される。ここで、ＲＦ信号は、バイアス電極１０４において第１のＲＦ波形６０１を確立し、エッジ制御電極１１５において第２のＲＦ波形６０２を確立する。
【0107】
［００１１７］工程８１４において、方法８１０は、図９Ｂに示されるような、バイアス電極１０４上に形成されたプラズマの部分におけるプラズマ密度に対して、エッジ制御電極１１５上に形成されたプラズマの部分におけるプラズマ密度を増加させるために、エッジ同調回路１７０内の要素のうちの１つ以上の電気特性を調整することによって、第２のＲＦ波形６０２及び第１のＲＦ波形６０１のうちの１つ又は両方を調整することを含む。バイアス電極１０４上のプラズマ密度に対してエッジ制御電極１１５上のプラズマ密度を増加させると、プラズマの中心部分に浮遊する粒子が基板支持アセンブリ１３６の周辺エッジに向かって半径方向外側に移動する。
【0108】
［００１１８］工程８１６において、方法８１０は、複数のピン２０を使用するなどして、基板支持面１０５Ａから基板１０３を持ち上げることを含む。典型的には、基板支持面１０５Ａから基板１０３を持ち上げることは、基板支持面１０５Ａの上方に基板を延ばすために複数のピン２０を延ばす前に、バイアス電極１０４へのチャッキング電圧の供給を停止することによって、基板をチャッキング解除し、基板１０３とバイアス電極１０４との間の静電チャッキング力の発生を停止することを含む。いくつかの実施形態では、基板１０３は、工程８１４の前に基板支持面１０５Ａから持ち上げられる。いくつかの実施形態では、間隙領域１０５Ｄ（図１Ｃ）へのヘリウムの流入は、基板１０３がチャック解除される前に停止又は低減される。他の実施形態では、ヘリウムの流入は、基板１０３が基板支持面１０５Ａから持ち上げられる際に、基板１０３の外周エッジとエッジリング１１４の半径方向内向きの表面との間に配置された領域から粒子状物質を除去する、例えば、外に向かって吹き飛ばすために継続される。いくつかの実施形態では、チャンバ内に流入するプロセスガスの流量及び／又は真空ポンプによって提供される真空は、チャンバ内の半径方向の流れを増大させて、粒子状物質を基板表面から半径方向外側に吹き飛ばすか又は移送するように調整されうる。
【0109】
［００１１９］工程８１８において、方法８１０は、例えば、支持ベース１０７へのＲＦ信号の供給を停止し、基板１０３を処理空間１２９から移送することによって、処理プラズマ１０１を消滅させることを含む。いくつかの実施形態では、プラズマは、工程８１６において、基板１０３が基板支持面１０５Ａから持ち上げられる前に消滅する。有利には、処理領域１２９Ａ（浮遊粒子状物質３０が真空出口１２０を通って処理領域１２９Ａから排気されうる）の１つ又は複数の側壁１２２に向かって半径方向外側に浮遊粒子状物質３０を移動させるように、エッジ同調回路１７０内の素子の１つ以上の電気的特性を調整することにより、基板１０３の外周エッジに向かってプラズマ密度を優先的に調整すると、図９Ｃに示されるように、処理プラズマ１０１が消滅する際に基板１０３の表面上への沈殿の可能性が少なくとも低下する。
【0110】
［００１２０］図８Ｃは、基板支持表面１０５Ａの中心領域に対するインシトゥ（その場）プラズマベースの損傷を低減しつつ、エッジリング１１４、及び／又はそれに隣接する基板支持表面１０５Ａの部分から蓄積された処理副生成物を洗浄するために使用されうる、インシトゥプラズマチャンバ洗浄方法、ここでは方法８２０を示すプロセスフロー図である。図９Ｄに示すように、方法８２０は、基板処理間に、例えば、基板が基板支持体１０５上に配置されていない状態などで、実行されうる。
【0111】
［００１２１］工程８２２において、方法８２０は、処理領域１２９Ａ内のプラズマ１０１を点火し維持するために、支持ベース１０７に高周波（ＲＦ）信号を供給することを含む。図９Ｄに示されるように、処理プラズマ１０１は、ガス入口１２８を通して処理領域１２９Ａに流入される１つ又は複数の洗浄ガスで形成されうるインシトゥ洗浄プラズマである。いくつかの実施形態では、洗浄ガスは、ハロゲン系ガス、例えばフッ素及び／又は塩素系ガス、並びに酸化性ガス、例えば酸素系ガスを含む。概して、プラズマ活性化洗浄ガスのラジカル種は、処理空間１２９内の表面に蓄積した処理副生成物と反応して揮発性反応生成物を形成する。この揮発性反応生成物は次いで、処理空間１２９を通って真空出口１２０から排出されうる。
【0112】
［００１２２］工程８２４において、方法８２０は、エッジ同調回路１７０内の素子の１つ以上の電気的特性を調整することによって、バイアス電極１０４上に形成されたプラズマの部分のプラズマ密度に対して、エッジ制御電極１１５上に形成されたプラズマ１０１の部分に向かってプラズマ密度を優先的に調整することを含む。プラズマ密度を優先的に調整することにより、エッジリング１１４の表面及び基板支持面１０５Ａの半径方向に隣接する部分、例えば、基板１０３とエッジリング１１４との間の外周間隙を画定する基板支持アセンブリ１３６の部分で、かつ基板処理中に、洗浄ガスラジカルのフラックスが増加した。この間隙は、基板支持面１０５Ａの他の部分よりも早く処理副生成物残留物（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｂｙｐｒｏｄｕｃｔ ｒｅｓｉｄｕｅ）を蓄積し、基板支持面１０５Ａは、その上に基板１０３が配置されているため、プラズマ処理中に露出されない。したがって、方法８２０は、基板支持面１０５Ａのより大きな中心部分を形成する誘電体材料のイオンフラックス、したがって浸食などのイオンに基づく損傷を低減しつつ、処理副生成物残留物の蓄積がより高い領域に洗浄ガスラジカルを集中させるために使用されうる。
【0113】
［００１２３］上述の実施形態は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバの処理領域内の活性種の生成及び分布に対する微細な制御を提供するために、単独で又は組み合わせて使用されうる。有利には、本実施形態は、個々のチャンバ部品を調整又は変更することなく、システムコントローラを使用することにより実行されうる。したがって、単一の基板の処理中及び／又は連続的に処理される基板間で容易に調整可能である処理レシピパラメータが提供される。ＲＦプラズマ密度制御方法は、従来のＲＦバイアスＣＣＰシステムと比較すると、イオンエネルギー、ＩＥＤＦ、イオンの方向性、イオンフラックス、及び基板表面における活性化中性ガス分子フラックスを独立かつ微細に制御するために、独立して及び／又はパルス電圧（ＰＶ）波形バイアス方法と組み合わせて実施されうる。
【0114】
［００１２４］以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【国際調査報告】