JP2011517832A

JP2011517832A - 外部回路を用いたプラズマ均一性の電気的制御

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Publication number: JP2011517832A
Application number: JP2010550728A
Authority: JP
Inventors: キャロルべラ; シャヒドラウフ; アジトバラクリシュナ; ケネスエスコリンズ; カーティクラマスワミ; 広二塙
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2011-06-16
Also published as: US20090230089A1; KR20100130210A; WO2009114262A2; CN101971713A; TW200948211A; WO2009114262A3

Abstract

プラズマ均一性を制御するための方法及び装置を開示する。基板をエッチングする場合、不均一プラズマが基板の不均一なエッチングを引き起こす可能性がある。インピーダンス回路がプラズマの不均一性を軽減して、より均一なエッチングを可能にするかもしれない。チャンバ側壁と接地の間、シャワーヘッドと接地の間、及び陰極缶と接地の間に、インピーダンス回路を配設してもよい。インピーダンス回路は１つ以上の誘導子及びコンデンサを含んでいてもよい。プラズマが均一であることを確保するために、誘導子のインダクタンスとコンデンサの静電容量とをあらかじめ定めてもよい。更に、処理中に、又は処理ステップと処理ステップの間に、特定のプロセスの要求に合うようにインダクタンスと静電容量とを調節してもよい。

Description

背景

（分野）
本発明の実施形態は、一般に、プラズマ均一性を制御するための方法及び装置に関する。

（関連技術の説明）
プラズマ環境内で基板を処理するとき、プラズマの均一性が処理の均一性に影響を与えることになる。例えば、プラズマ蒸着プロセスでは、基板の中心部に対応するチャンバの領域内でプラズマがより強くなっているときには、基板の縁端部と比較して基板の中心部でより多くの蒸着が行われる可能性が高いであろう。同様に、基板の縁端部に対応するチャンバの領域内でプラズマがより強くなっているときには、中心部と比較して基板の縁端部上でより多くの蒸着が行われる可能性が高いであろう。

エッチングプロセスでは、基板の中心部に対応するチャンバの領域内でプラズマがより強くなっているときには、基板の縁端部と比較して基板の中心部にある基板からより多くの材料が除去されたり、又はエッチングされたりする可能性が高いであろう。同様に、基板の縁端部に対応するチャンバの領域内でプラズマがより強くなっているときには、基板の中心部と比較して基板の縁端部にある基板からより多くの材料が除去されたり、又はエッチングされたりする可能性がある。

プラズマプロセスにおいて不均一性が生じると、蒸着層又はエッチングされた部分が基板全体で均一にならないため、デバイス性能を著しく低下させて、浪費につながる可能性がある。プラズマを均一にすることができれば、均一な蒸着又はエッチングが行われる可能性がより高くなる。したがって、プラズマプロセスにおいてプラズマ均一性を制御するための方法及び装置に対する技術的な必要性が存在する。

概要

本発明の実施形態は、プラズマの均一性を制御するための方法及び装置を一般に含んでいる。一実施形態では、プラズマ処理装置が、チャンバ本体と、チャンバ本体の中に配設された基板支持部と、チャンバ本体の中に配設されており基板支持部に向かい合っているシャワーヘッドと、を含んでいる。電源が基板支持部に接続されている。コンデンサと、誘導子と、それらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの品目が、チャンバ本体、シャワーヘッド、及び基板支持部のうちの少なくとも２つに接続されている。

他の実施形態では、プラズマ処理装置が、チャンバ本体と、チャンバ本体の中に配設された基板支持部と、チャンバ本体の中に配設されており基板支持部に向かい合っているシャワーヘッドと、を含んでいる。電源がシャワーヘッドに接続されている。陰極缶がチャンバ本体の中に配設されている。コンデンサと、誘導子と、それらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの品目が、チャンバ本体、基板支持部、シャワーヘッド、及び陰極缶のうちの少なくとも２つに接続されている。陰極缶は基板支持部を実質的に取り囲んでいる。

他の実施形態では、エッチング装置が、チャンバ本体と、チャンバ本体の中に配設された基板支持部と、チャンバ本体の中に配設されており基板支持部に向かい合っているシャワーヘッドと、を含んでいる。電源が基板支持部に接続されている。第１のコンデンサがシャワーヘッドに接続されており、第１の誘導子がシャワーヘッドに接続されている。第２のコンデンサがチャンバ本体に接続されており、第２の誘導子がチャンバ本体に接続されている。

他の実施形態では、プラズマ分布制御方法が、処理チャンバの中に配設されており基板支持部上にある基板に電流を加えるステップを含んでいる。処理チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体の中に配設されており基板に向かい合っているシャワーヘッドと、を有している。方法は、シャワーヘッド、チャンバ本体、及び基板支持部のうちの少なくとも２つを、誘導子と、コンデンサと、それらの組み合わせからなる群から選択された品目に接続して、プラズマ分布を調節するステップを更に含んでいる。

本発明の上記構成を詳細に理解できるように、簡潔に上述した本発明について、実施形態を参照することにより、更に詳しく説明する。これらの実施形態のいくつかについて添付図面で示している。しかしながら、添付図面はあくまで本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがって、これらの添付図面は本発明の範囲を制限するものと解釈されず、本発明は他の同様に効果的な実施形態を含み得ることに留意すべきである。

プラズマ処理装置の模式的断面図である。本発明の一実施形態のエッチング装置の模式的断面図である。本発明の他の実施形態のエッチング装置の模式的断面図である。本発明の一実施形態のプラズマ均一性分布を示す図である。〜本発明の他の実施形態のプラズマ均一性分布を示す図である。〜本発明の他の実施形態のプラズマ均一性分布を示す図である。〜本発明の他の実施形態のプラズマ均一性分布を示す図である。〜本発明の他の実施形態のプラズマ均一性分布を示す図である。〜本発明の他の実施形態のプラズマ均一性分布を示す図である。〜本発明の他の実施形態のプラズマ均一性分示す図である。〜利用することができる付加的なインピーダンス回路を示す図である。

理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素は、可能であれば同一の参照番号を使用して示してある。さらなる説明なしに一実施形態の要素及び機能を他の実施形態に有利に組み込んでもよいということが想定される。

詳細な説明

本発明の実施形態は、プラズマ均一性を制御するための方法及び装置を一般に含んでいる。以下ではエッチング装置及び方法に関する実施形態について説明するが、実施形態は他のプラズマ処理チャンバ及びプロセスにも等しく応用できることを理解すべきである。本発明を実施してもよい１つの例示的装置は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から入手できるイネーブラ（商標名）エッチングチャンバである。他の製造業者が販売しているチャンバを含む他のチャンバで本発明の実施形態を実施してもよいことを理解すべきである。

図１はプラズマ処理装置１００の模式的断面図である。装置１００はチャンバ１０２を含んでおり、チャンバ１０２の中に配設されておりサセプタ１０６上にある基板１０４を有している。サセプタ１０６は、下降位置と上昇位置の間で可動であってもよい。基板１０４とサセプタ１０６とは、チャンバ１０２の中に配設されておりシャワーヘッド１０８に向かい合っていてもよい。チャンバ１０２は、チャンバ１０２の下端１１２に連結された真空ポンプ１１０を用いて排気してもよい。

処理ガスを、ガス源１１４からシャワーヘッド１０８を介してチャンバ１０２に導入してもよい。ガスを、バッキング・プレート１１８とシャワーヘッド１０８の間に配設されたプレナム１１６に導入してもよい。その後、ガスはシャワーヘッド１０８を通り抜けて、電源１２０を用いてシャワーヘッド１０８に加えられる電流によって点火されてプラズマ１２２を生成してもよい。一実施形態では、電源１２０はＲＦ電源を含んでいてもよい。

図２は本発明の一実施形態のエッチング装置２００の模式的断面図である。装置２００は処理チャンバ２０２を含んでおり、処理チャンバ２０２の中に配設された基板２０４を有している。基板２０４は、上昇位置と下降位置の間で可動であるサセプタ２０６上に配設してもよい。基板２０４とサセプタ２０６とは、処理チャンバ２０２の中でシャワーヘッド２０８に向かい合って位置していてもよい。真空ポンプ２１０は、処理チャンバ２０２の中を真空引きしてもよい。真空ポンプ２１０は、サセプタ２０６の下部に配設してもよい。

処理ガスを、ガス源２１２から処理チャンバ２０２のシャワーヘッド２０８上方のプレナム２１４に提供してもよい。処理ガスは、ガス流路２１６を介して処理領域２１８に流れ込んでもよい。電源２３０からの電流を用いてシャワーヘッド２０８にバイアスをかけてもよい。スイッチ２２８がオンのときにはいつも、電流はシャワーヘッド２０８に流れてもよい。一実施形態では、電源２３０はＲＦ電源を含んでいてもよい。他の実施形態では、シャワーヘッド２０８は開路になっているか又は浮遊電位であってもよい。

基板２０６にバイアスをかけているときには、基板２０６に加えられるＲＦ電流は、シャワーヘッド２０８から、及び、チャンバ側壁２２０、若しくはそのいずれかを介して、接地に流れることになる。接地までの経路が簡単であればあるほど、より多くのＲＦ電流がその経路を流れることになる。したがって、シャワーヘッド２０８とチャンバ側壁２２０の両方が接地されているとき、チャンバ側壁２２０がＲＦ電流源に近接していることにより、チャンバ側壁２２０の近くにプラズマを引き寄せる可能性がある。プラズマがチャンバ側壁２２０に引き寄せられることにより、基板２０６の縁端部でのエッチングがより促進される可能性がある。チャンバ２０２の中のプラズマが均一であるとき、チャンバ２０２の中のエッチングは均一になるであろう。

処理チャンバ２０２の中のプラズマを制御するために、インピーダンス回路２２２をチャンバ側壁２２０及びシャワーヘッド２０８、若しくはそのいずれかに接続してもよい。コンデンサ２２４がインピーダンス回路の一部であるときには、コンデンサ２２４はコンデンサ２２４を接続してある位置からプラズマを押しのける可能性がある。コンデンサ２２４は品目を接地から切り離す。コンデンサ２２４は電流が接地に流れるのを妨げる。それに対して、誘導子２２６はコンデンサ２２４とは反対の働きをする。誘導子は誘導子２２６に接続された対象物の近くにプラズマを引き寄せる。誘導子の両端間の電圧降下はバイアスされた対象物（すなわち、シャワーヘッド２０８又は基板２０６）と位相がずれているため、誘導子の両端間の電圧降下は接地に対して増加している。その結果、直接接地に流れる電流よりも、誘導子２２６を介して接地に流れる電流の方が多い。誘導子２２６とコンデンサ２２４の両方が存在しているときには、使用者の特定の要求を満たすために静電容量及びインダクタンス、若しくはそのいずれかを調整してもよい。複数のＲＦ応用では、直列回路要素及び並列回路要素の様々な組み合わせ及び伝送線路、若しくはそのいずれかを使用して、所望のインピーダンスを実現してもよい。図１１Ａ〜図１１Ｅは、利用してもよいいくつかのインピーダンス回路を示している。他のインピーダンス回路もまた利用してもよいことが理解されるべきである。

処理チャンバ２０２はチャンバ側壁２２０を有していてもよい。チャンバ側壁２２０は接地に直接接続されたり、又は接地に接続されたインピーダンス回路２２２に接続されていてもよい。インピーダンス回路２２２は、コンデンサ２２４及び誘導子２２６、若しくはそのいずれかを含んでいてもよい。コンデンサ２２４はコンデンサをチャンバ側壁２２０に接続するスイッチ２２８と、コンデンサ２２４を接地に接続するスイッチ２２８と、を有していてもよい。同様に、誘導子２２６は誘導子２２６をチャンバ側壁２２０に接続するスイッチと、誘導子２２６を接地に接続するスイッチ２２８と、を有している。一実施形態では、コンデンサ２２４は誘導子２２６のない状態で存在していてもよい。他の実施形態では、誘導子２２６はコンデンサ２２４のない状態で存在していてもよい。他の実施形態では、コンデンサ２２４と誘導子２２６の両方が存在していてもよい。他の実施形態では、側壁２２０はコンデンサ２２４及び誘導子２２６、若しくはそのいずれかに接続することなく接地に直接接続されていてもよい。

また、シャワーヘッド２０８は、インピーダンス回路２２２を介して接地に接続されたり、接地に直接接続されたり、電源２３０に接続されたり、又は浮遊電位で開路になっていてもよい。インピーダンス回路２２２は、コンデンサ２２４及び誘導子２２６、若しくはそのいずれかを含んでいてもよい。コンデンサ２２４はコンデンサをシャワーヘッド２０８に接続するスイッチ２２８と、コンデンサ２２４を接地に接続するスイッチ２２８と、を有していてもよい。同様に、誘導子２２６は誘導子２２６をシャワーヘッド２０８に接続するスイッチ２２８と、誘導子２２６を接地に接続するスイッチ２２８と、を有している。一実施形態では、コンデンサ２２４は誘導子２２６のない状態で存在していてもよい。他の実施形態では、誘導子２２６はコンデンサ２２４のない状態で存在していてもよい。他の実施形態では、コンデンサ２２４と誘導子２２６の両方が存在していてもよい。他の実施形態では、シャワーヘッド２０８はコンデンサ２２４及び誘導子２２６、若しくはそのいずれかに接続することなく接地に直接接続されていてもよい。他の実施形態では、シャワーヘッド２０８は浮遊電位で開路になっていてもよい。他の実施形態では、シャワーヘッド２０８は電源２３０に接続されていてもよい。シャワーヘッド２０８はスペーサ２３２を用いてチャンバ側壁２２０から電気的に絶縁されていてもよい。一実施形態では、スペーサ２３２は誘電体を含んでいてもよい。

サセプタ２０６は接地に接続されたり、電源２３８に接続されたり、又は浮遊電位で開路になっていたりしていてもよい。一実施形態では、電源２３８はＲＦ電源を含んでいてもよい。スイッチ２２８を使用してサセプタ２０６を電源２３８又は接地に接続してもよい。

一実施形態では、陰極缶２３６はサセプタ２０６を少なくとも部分的に取り囲んでいてもよい。陰極缶２３６はプラズマ均一性の付加的な制御を提供してもよい。陰極缶２３６はスペーサ２３４を用いてサセプタ２０６から電気的に絶縁されていてもよい。一実施形態では、スペーサ２３４は誘電体を含んでいてもよい。陰極缶２３６を使用して処理チャンバ２０２の中のプラズマを制御してもよい。陰極缶２３６は接地に直接接続されたり、又は接地に接続されたインピーダンス回路２２２に接続されてもよい。インピーダンス回路２２２は、コンデンサ２２４及び誘導子２２６、若しくはそのいずれかを含んでいてもよい。コンデンサ２２４はコンデンサ２２４を陰極缶２３６に接続するスイッチ２２８と、コンデンサ２２４を接地に接続するスイッチ２２８と、を有していてもよい。同様に、誘導子２２６は誘導子２２６を陰極缶２３６に接続するスイッチ２２８と、誘導子２２６を接地に接続するスイッチ２２８と、を有している。一実施形態では、コンデンサ２２４は誘導子２２６のない状態で存在していてもよい。他の実施形態では、誘導子２２６はコンデンサ２２４のない状態で存在していてもよい。他の実施形態では、コンデンサ２２４と誘導子２２６の両方が存在していてもよい。他の実施形態では、陰極缶２３６はコンデンサ２２４及び誘導子２２６、若しくはそのいずれかに接続することなく接地に直接接続されていてもよい。

上述の様々な実施形態は任意の組み合わせで利用してもよいことを理解すべきである。例えば、陰極缶２３６は存在していても存在していなくてもよい。陰極缶２３６が存在しているときに、インピーダンス回路２２２は存在していても存在していなくてもよい。同様に、インピーダンス回路２２２をチャンバ側壁２２０に接続していても接続していなくてもよい。同様に、インピーダンス回路をシャワーヘッド２０８に接続していても接続していなくてもよい。インピーダンス回路２２２が存在しているときに、コンデンサ２２４は存在していても存在していなくてもよく、誘導子２２６は存在していても存在していなくてもよい。シャワーヘッド２０８は接地に直接接続されたり、インピーダンス回路２２２に接続されたり、又は浮遊電位で開路のままであってもよい。サセプタ２０６は接地に直接接続されたり、又は浮遊電位で開路のままであってもよい。更に、側壁２２０は浮遊電位で開路のままであってもよい。

装置２００は可動陰極（図示せず）を含んでいてもよく、切れ目なく処理領域を含んでいてもよい。切れ目なく、処理領域の下方の位置に配設されたスリット・バルブ開口部を含んでいてもよい。更に、複数のＲＦ源を装置２００に接続していてもよい。直列回路要素及び並列回路要素の様々な組み合わせ及び伝送線路、若しくはそのいずれかを使用して、所望のインピーダンスを実現してもよい。図１１Ａ〜図１１Ｅは、利用してもよいいくつかのインピーダンス回路を示している。他のインピーダンス回路もまた利用してもよいことが理解されるべきである。

図３は本発明の他の実施形態のエッチング装置３００の模式的断面図である。装置３００は処理チャンバ３０２を含んでおり、処理チャンバ３０２の中に配設された基板３０４を有している。基板３０４はサセプタ３０６上に配設されておりシャワーヘッド３０８に向かい合っていてもよい。サセプタ３０６は、上昇位置と下降位置の間で可動であってもよい。真空ポンプ３１０は、処理チャンバ３０２を所望圧力に排気してもよい。

図２に示した実施形態と同様に、インピーダンス回路３１２を使用してプラズマ均一性を制御してもよい。インピーダンス回路３１２は誘導子３１４及びコンデンサ３１６、若しくはそのいずれかを有していてもよい。インピーダンス回路３１２は、コンデンサ３１６及び誘導子３１４、若しくはそのいずれかを、接地及び対象物、若しくはそのいずれかに接続してもよい１つ以上のスイッチ３１８を有していてもよい。インピーダンス回路３１２はチャンバ側壁３２０に接続されたり、シャワーヘッド３０８に接続されたり、陰極缶３２２が存在するときには陰極缶３２２に接続されてもよい。陰極缶３２２が存在するときには、スペーサ３２４を用いてサセプタ３０６から陰極缶３２２を離間させてもよい。一実施形態では、スペーサ３２４は誘電体を含んでいてもよい。同様に、シャワーヘッド３０８はスペーサ３２６を用いてチャンバ側壁３２０から電気的に絶縁されていてもよい。一実施形態では、スペーサ３２６は誘電体を含んでいてもよい。

サセプタ３０６は接地に直接接続されたり、電源３２８に接続されたり、又は浮遊電位で開路のままであってもよい。シャワーヘッド３０８は２つ以上の分離領域を有していてもよい。シャワーヘッド３０８は第１の領域３３０と第２の領域３３２とを含んでいてもよい。一実施形態では、第２の領域３３２は第１の領域３３０を取り囲んでいてもよい。第１の領域３３０と第２の領域３３２の両方はそれぞれ、接地に直接接続されたり、インピーダンス回路３１２に接続されたり、又は電源３３４、３３６に接続されてもよい。第１の領域３３０はスペーサ３３８を用いて第２の領域３３２から電気的に絶縁されていてもよい。一実施形態では、スペーサ３３８は誘電体を含んでいてもよい。

上述の様々な実施形態は任意の組み合わせで利用してもよいことを理解すべきである。例えば、陰極缶３２２は存在していても存在していなくてもよい。陰極缶３２２が存在しているときに、インピーダンス回路３１２は存在していても存在していなくてもよい。同様に、インピーダンス回路３１２をチャンバ側壁３２０に接続していても接続していなくてもよい。同様に、インピーダンス回路３１２をシャワーヘッド３０８の第１の領域３３０に接続していても接続していなくてもよい。インピーダンス回路３１２をシャワーヘッド３０８の第２の領域３３２に接続していても接続していなくてもよい。インピーダンス回路３１２が存在しているときに、コンデンサ３１６は存在していても存在していなくてもよく、誘導子３１４は存在していても存在していなくてもよい。シャワーヘッド３０８の第１及び第２の領域３３０、３３２は、接地に直接接続されたり、インピーダンス回路３１２に接続されたり、又は浮遊電位で開路のままであってもよい。サセプタ３０６は接地に直接接続されたり、又は浮遊電位で開路のままであってもよい。更に、側壁３２０は浮遊電位で開路のままであってもよい。

装置３００は可動陰極（図示せず）を含んでいてもよく、切れ目なく処理領域を含んでいてもよい。切れ目なく、処理領域の下方の位置に配設されたスリット・バルブ開口部を含んでいてもよい。更に、複数のＲＦ源を装置３００に接続していてもよい。直列回路要素及び並列回路要素のさまざまな組み合わせ及び伝送線路、若しくはそのいずれかを使用して、所望のインピーダンスを実現してもよい。図１１Ａ〜図１１Ｅは、利用してもよいいくつかのインピーダンス回路を示している。他のインピーダンス回路もまた利用してもよいことを理解すべきである。

以下に示す実施例では、プラズマ処理チャンバに接続されたインピーダンス回路の様々な配置について、及びそれらのインピーダンス回路がプラズマ均一性にどのように影響を与えるかについて説明するであろう。一般に、作動圧力範囲は数ｍＴｏｒｒ〜数千ｍＴｏｒｒであってもよい。

（比較例１）
図４は、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは接地に直接接続されており、チャンバ側壁は直接接地に接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図４に示すように、プラズマ密度は基板の縁端部付近で高くなっている。

（実施例１）
図５Ａは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは７０ｐＦの静電容量を有するコンデンサを介して接地に接続されている。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図５Ａに示すように、図４に示したプラズマ密度と比較して基板の縁端部付近のプラズマ密度が増加している。コンデンサは、プラズマをチャンバ側壁の方へ押しやる役割を果たしている。

（実施例２）
図５Ｂは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。チャンバ側壁は７０ｐＦの静電容量を有するコンデンサを介して接地に接続されている。シャワーヘッドは接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図５Ｂに示すように、図４に示したプラズマ密度と比較して基板の縁端部付近のプラズマ密度が減少している。コンデンサは、プラズマをシャワーヘッドの方へ押しやる役割を果たしている。

（実施例３）
図６Ａは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは、１０ｎＨのインダクタンスを有する誘導子と、０．３６ｎＦの静電容量を有するコンデンサとを介して、接地に接続されている。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図６Ａに示すように、図４に示したプラズマ密度と比較して基板の縁端部付近のプラズマ密度が減少している。コンデンサと誘導子とは一緒になって、プラズマをシャワーヘッドの方へ引き寄せる役割を果たしている。

（実施例４）
図６Ｂは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。チャンバ側壁は、１０ｎＨのインダクタンスを有する誘導子と、０．３６ｎＦの静電容量を有するコンデンサとを介して、接地に接続されている。シャワーヘッドは接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図６Ｂに示すように、図４に示したプラズマ密度と比較して基板の縁端部付近のプラズマ密度が増加している。コンデンサと誘導子とは一緒になって、プラズマをチャンバ側壁の方へ引き寄せる役割を果たしている。

(比較例２)
図７Ａは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。内部領域と外部領域の両方は接地に直接接続されている。また、チャンバ側壁も接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図７Ａに示すように、基板の縁端部付近のプラズマ密度は図４に示したプラズマ密度と実質的に同じである。

（実施例５）
図７Ｂは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。内部領域と外部領域の両方は、誘導子とコンデンサとを有するインピーダンス回路に接続されている。誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図７Ｂに示すように、プラズマ密度は図７Ａと比較して側壁から離れて基板の中心部の方へより強く引き寄せられている。

（実施例６）
図７Ｃは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域は接地に直接接続されており、他方、内部領域はインピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。また、チャンバ側壁も接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図７Ｃに示すように、プラズマ密度は図７Ａと図７Ｂの両方と比較して側壁から離れて基板の中心部の方へより強く引き寄せられている。

（実施例７）
図７Ｄは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。内部領域は接地に直接接続されており、他方、外部領域はインピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。また、チャンバ側壁も接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図７Ｄに示すように、プラズマ密度は図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃと比較して外部領域の方へより強く引き寄せられている。

（実施例８）
図８Ａは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域は接地に直接接続されており、他方、内部領域はインピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。また、チャンバ側壁も接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。図８Ａに示すように、プラズマ密度は側壁から離れて基板の中心部の方へより強く引き寄せられている。

（実施例９）
図８Ｂは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。内部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。プラズマ密度は図８Ａと比較して内部領域と外部領域の間で均等に分布している。

（実施例１０）
図８Ｃは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。内部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、誘導子は３５ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。プラズマ密度は外部領域の方へより強く引き寄せられている。

（実施例１１）
図８Ｄは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。内部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、誘導子は４０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。プラズマ密度は図８Ａと比較して外部領域の方へより強く引き寄せられている。

（実施例１２）
図８Ｅは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。内部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、誘導子は４５ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。プラズマ密度は図８Ｄと比較して、より均等に分布している。

（実施例１３）
図８Ｆは、１ｋＷのＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。内部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、誘導子は４００ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴンプラズマである。プラズマ密度は内部領域の方へより強く引き寄せられている。

（実施例１４）
図９Ａは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。内部領域は接地に直接接続されており、他方、外部領域はインピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。プラズマ密度は外部領域の方へより強く引き寄せられている。

（実施例１５）
図９Ｂは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。内部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。プラズマ密度は内部領域と外部領域の間で実質的に均等に分布している。

（実施例１６）
図９Ｃは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。内部領域では、誘導子は３５ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。プラズマ密度は内部領域の方へより強く引き寄せられている。

（実施例１７）
図９Ｄは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路は、誘導子とコンデンサの両方を含んでいる。内部領域では、誘導子は４０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、誘導子は３０ｎＨのインダクタンスを有しており、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。プラズマ密度は内部領域の方へより強く引き寄せられている。

（実施例１８）
図１０Ａは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路はコンデンサだけを含んでいる。内部領域では、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴンプラズマである。プラズマ密度は外部領域の方へより強く押しやられている。

（実施例１９）
図１０ＢはＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路はコンデンサだけを含んでいる。内部領域では、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、コンデンサは１．０ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴンプラズマである。プラズマ密度は外部領域の方へより強く押しやられている。

（実施例２０）
図１０Ｃは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路はコンデンサだけを含んでいる。内部領域では、コンデンサは１．０ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、コンデンサは０．１ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴンプラズマである。プラズマ密度は内部領域の方へより強く押しやられている。

（実施例２１）
図１０Ｄは、ＲＦ電流を用いて基板にバイアスをかけている処理チャンバのプラズマ分布を示している。シャワーヘッドは内部領域と、内部領域を囲む外部領域との両方を有している。外部領域と内部領域の両方は、インピーダンス回路に接続されている。インピーダンス回路はコンデンサだけを含んでいる。内部領域では、コンデンサは１．０ｎＦの静電容量を有している。外部領域では、コンデンサは１．０ｎＦの静電容量を有している。チャンバ側壁は接地に直接接続されている。シャワーヘッドは基板から数センチメートル離間している。プラズマは圧力約１００ｍＴｏｒｒのアルゴン・プラズマである。プラズマ密度は内部領域の方へより強く押しやられている。

プラズマ均一性を制御するためにインピーダンス回路をあらかじめ選択してもよい。例えば、誘導子が存在しているときには、処理前にインダクタンスをあらかじめ選択してもよい。処理中に、プロセスの要求に合うようにインダクタンスを変更してもよい。インダクタンスの変更は処理中のどの時点に行ってもよい。同様に、コンデンサが存在するときには、プラズマ均一性を制御するためにコンデンサの静電容量をあらかじめ選択してもよい。例えば、処理前に静電容量をあらかじめ選択してもよい。処理中に、プロセスの要求に合うように静電容量を変更してもよい。静電容量の変更は処理中のどの時点に行ってもよい。

チャンバ側壁及びシャワーヘッド及び陰極缶（陰極缶が存在するとき）、若しくはそのいずれかに接続されたインピーダンス回路を選択的に利用することにより、使用者の要求に合うようにプラズマ均一性を制御してもよい。更に、シャワーヘッドを少なくとも２つの分離領域に分割することにより、プラズマ均一性に対する付加的レベルの制御を提供してもよい。プラズマ均一性を制御することにより、エッチングの好ましくない過不足を低減しながらエッチングプロセスを実行してもよい。

上記説明は本発明の実施形態に関するが、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作され得る。本発明の範囲は下記の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims

チャンバ本体と、
前記チャンバ本体の中に配設された基板支持部と、
前記チャンバ本体の中に配設されており前記基板支持部に向かい合っているシャワーヘッドと、
前記基板支持部に接続された電源と、
コンデンサと、誘導子と、それらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの品目を含み、前記少なくとも１つの品目は、前記チャンバ本体、前記シャワーヘッド、及び前記基板支持部のうちの少なくとも２つに接続されているプラズマ処理装置。
前記少なくとも１つの品目が前記シャワーヘッドと前記チャンバ本体とに接続されている請求項１記載の装置。
前記シャワーヘッドが、第１の領域と、前記第１の領域から電気的に絶縁された第２の領域とを含み、前記少なくとも１つの品目が前記第１の領域に接続されており、前記第２の領域は、コンデンサと、誘導子と、それらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの品目に接続されている請求項２記載の装置。
前記少なくとも１つの品目が前記チャンバ本体と前記基板支持部とに接続されており、前記少なくとも１つの品目は前記シャワーヘッドに接続されたコンデンサと誘導子とを含む請求項１記載の装置。
前記チャンバ本体及び前記シャワーヘッドのうちの少なくとも１つが浮遊電位にある請求項１記載の装置。
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体の中に配設された基板支持部と、
前記チャンバ本体の中に配設されており前記基板支持部に向かい合っているシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドに接続された電源と、
前記チャンバ本体の中に配設された陰極缶を含み、前記陰極缶は前記基板支持部を実質的に取り囲んでおり、
コンデンサと、誘導子と、それらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの品目を含み、前記少なくとも１つの品目は、前記チャンバ本体、前記陰極缶、前記シャワーヘッド、及び前記基板支持部のうちの少なくとも２つに接続されているプラズマ処理装置。
前記少なくとも１つの品目が前記チャンバ本体と前記陰極缶とに接続されており、前記少なくとも１つの品目はコンデンサと誘導子とを含む請求項６記載の装置。
前記少なくとも１つの品目が前記陰極缶と前記シャワーヘッドとに接続されており、前記少なくとも１つの品目はコンデンサと誘導子とを含む請求項６記載の装置。
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体の中に配設された基板支持部と、
前記チャンバ本体の中に配設されており前記基板支持部に向かい合っているシャワーヘッドと、
前記基板支持部に接続された電源と、
前記シャワーヘッドに接続された第１のコンデンサと、
前記シャワーヘッドに接続された第１の誘導子と、
前記チャンバ本体に接続された第２のコンデンサと、
前記チャンバ本体に接続された第２の誘導子とを含むエッチング装置。
前記シャワーヘッドが、第１の領域と、前記第１の領域から電気的に絶縁された第２の領域とを含み、前記第１のコンデンサと前記第１の誘導子とが前記第１の領域に接続されており、第３のコンデンサと第３の誘導子とが前記第２の領域に接続されている請求項９記載の装置。
前記第１の誘導子のインダクタンスが前記第２の誘導子のインダクタンスよりも大きい請求項９記載の装置。
前記第１のコンデンサの静電容量が前記第２のコンデンサの静電容量よりも大きい請求項９記載の装置。
プラズマ分布制御方法であって、
処理チャンバの中に配設されており基板支持部上にある基板に電流を加えるステップを含み、前記処理チャンバは、チャンバ本体と、前記チャンバ本体の中に配設されており前記基板に向かい合っているシャワーヘッドとを有しており、
前記プラズマ分布を調節するために、前記シャワーヘッド、前記チャンバ本体及び前記基板支持部のうちの少なくとも２つを、誘導子と、コンデンサと、それらの組み合わせからなる群から選択された品目に接続するステップを含むプラズマ分布制御方法。
前記シャワーヘッド及び前記チャンバ本体のうちの１つを、接地に直接接続するステップを更に含む請求項１３記載の方法。
エッチングプロセス中に前記プラズマ分布制御が行われ、層をエッチングしている間に前記接続ステップが行われる請求項１３記載の方法。