JP2021515361A - 空間プラズマ原子層堆積（ｐｅ−ａｌｄ）処理ツール用のマイクロ波プラズマ源 - Google Patents

空間プラズマ原子層堆積（ｐｅ−ａｌｄ）処理ツール用のマイクロ波プラズマ源 Download PDF

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Abstract

プラズマ源アセンブリ、プラズマ源アセンブリを含むガス分配アセンブリ、およびプラズマを生成する方法の説明である。プラズマ源アセンブリは、第１の側面に隣接する接地電極と、第２の側面に隣接する誘電体とを有する給電電極を含む。第１のマイクロ波ジェネレータは第１のフィードを介して給電電極の第１の端部に電気的に結合され、第２のマイクロ波ジェネレータは第２のフィードを介して給電電極の第２の端部に電気的に結合される。【選択図】図７

Description

［０００１］本開示の実施形態は、概して、プラズマ基板処理のための装置に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、空間原子層堆積バッチプロセッサのような処理チャンバで使用するためのモジュール式マイクロ波プラズマ源に関する。
［０００２］原子層堆積（ＡＬＤ）とプラズマＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）は、高アスペクト比の構造における膜厚とコンフォマリティ（共形性）の制御を提供する堆積技法である。半導体業界ではデバイスの寸法が縮小し続けているため、ＡＬＤ／ＰＥＡＬＤを使用することへの関心および応用が増加している。場合によっては、ＰＥＡＬＤのみが所望の膜厚とコンフォマリティの仕様を満たし得る。
［０００３］半導体デバイスの形成は、通常、複数のチャンバを含む基板処理プラットフォームで行われる。場合によっては、マルチチャンバ処理プラットフォームまたはクラスタツールの目的は、制御された環境で基板に２つ以上のプロセスを順次実施することである。しかしながら、マルチチャンバ処理プラットフォームは、基板上で単一の処理ステップしか実施し得ない場合があり、追加のチャンバにより、基板がプラットフォームによって処理される速度を最大化することが意図される。後者の場合、基板に対して実施されるプロセスは通常バッチプロセスであり、２５または５０などの比較的多数の基板が所定のチャンバで同時に処理される。バッチ処理は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスおよび一部の化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスなどの、経済的に実行可能な方法で個々の基板に対して実施するには時間がかかりすぎるプロセスにおいて、特に有益である。
［０００４］通常、ＰＥＡＬＤツールは、数十ＭＨｚまでのＲＦ／ＶＨＦ周波数帯の容量性プラズマ源を使用する。これらのプラズマは適度な密度を有し、比較的高いイオンエネルギーを有し得る。代わりに、特定の共振または波動伝播電磁モードにおいてＧＨｚ範囲の周波数でマイクロ波フィールドを使用すると、非常に高い電荷とラジカル密度および非常に低いイオンエネルギーのプラズマが生成され得る。プラズマ密度は１０１２／ｃｍ３以上の範囲であり得、イオンエネルギーは約５〜１０ｅＶの低さであり得る。上記プラズマ特徴は、最新のシリコンデバイスの損傷のない処理においてますます重要になりつつある。
［０００５］マイクロ波プラズマの課題の１つは、放電の安定性と均一性の制御である。マイクロ波帯では、通常、電磁（ＥＭ）場の波長は処理中の基板よりも短く、波とプラズマの相互作用は非常に強くなり得る。このため、マイクロ波プラズマは不安定になりやすく、空間的に非常に不均一であり、電源入力（複数可）のみで局所化もあり得、より大きい処理ウエハ／基板では容易には広がらない。
［０００６］したがって、当技術分野において、マイクロ波プラズマを形成する改善された装置および方法が必要である。
［０００７］本開示の１または複数の実施形態は、長さを画定する第１の端部および第２の端部を有し、給電電極の長さに沿って延在する軸を有する給電電極を備えるプラズマ源アセンブリを対象とする。給電電極は幅を有する。接地電極は給電電極の第１の側面にある。接地電極は、給電電極からある距離だけ離間している。誘電体は、給電電極の第２の側面にある。誘電体および接地電極は給電電極を囲む。誘電体は、給電電極に隣接する内面および内面の反対側の外面を有する。第１のマイクロ波ジェネレータは、第１のフィード（ｆｅｅｄ）を介して給電電極の第１の端部に電気的に結合される。第２のマイクロ波ジェネレータは、第２のフィードを介して給電電極の第２の端部に電気的に結合される。
［０００８］本開示の追加の実施形態は、第１の端部および第２の端部を有し、プラズマ源アセンブリの長軸に沿って延在する軸を有する平坦な給電電極を備えるプラズマ源アセンブリを対象とする。給電電極は幅を有する。接地電極は、給電電極の第１の側面にある。接地電極は、第２の誘電体によって給電電極から離間し、ガス入口を含む。誘電体は、給電電極の第２の側面にある。誘電体および第２の誘電体は給電電極を囲み、給電電極と接地電極との間の電気接触を防止する。誘電体は、プラズマ源アセンブリの長軸に沿って延在するガスチャネルを有する。ガス入口は、長軸に沿って延在する１または複数のプレナムと流体連結している。１または複数のプレナムは、１または複数のガス導管を介してガスチャネルと流体連結している。第１のマイクロ波ジェネレータは、第１のフィードを介して給電電極の第１の端部に電気的に結合される。第１のマイクロ波ジェネレータは第１の周波数で動作する。第２のマイクロ波ジェネレータは、第２のフィードを介して給電電極の第２の端部に電気的に結合される。第２のマイクロ波ジェネレータは第２の周波数で動作する。第１の周波数および第２の周波数は、約９００ＭＨｚから約９３０ＭＨｚの範囲または約２．４ＧＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲であり、第１の周波数および第２の周波数は異なる。
［０００９］本開示のさらなる実施形態は、プラズマを提供する方法を対象とする。第１のマイクロ波ジェネレータから給電電極の第１の端部へ第１のマイクロ波電力が提供される。第２のマイクロ波ジェネレータから給電電極の第２の端部へ第２のマイクロ波電力が提供される。第１のマイクロ波電力および第２のマイクロ波電力は、約９００ＭＨｚから約９３０ＭＨｚの範囲または約２．４ＧＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲の周波数で動作する。給電電極は、誘電体と、給電電極の第１の側面の接地電極とに囲まれる。プラズマは、第１の側面とは異なる給電電極の第２の側面の誘電体に隣接して形成される。
［００１０］本開示の追加の実施形態は、長さを画定する第１の端部および第２の端部を有する給電電極を備えるプラズマ源アセンブリを対象とする。給電電極は、給電電極の長さに沿って延在する軸を有する。給電電極は幅を有する。接地電極は給電電極の第１の側面にある。接地電極は、給電電極からある距離だけ離間している。誘電体は、給電電極の第２の側面にある。誘電体および接地電極は給電電極を囲む。誘電体は、給電電極に隣接する内面および内面の反対側の外面を有する。第１のフィードは給電電極に電気的に結合され、第２のフィードは給電電極に電気的に結合される。第１のフィードは第１のマイクロ波ジェネレータに電気的に結合され、第２のフィードは疑似負荷に電気的に結合される。
［００１１］上述した本開示の実施形態の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示の実施形態をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、実施形態の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は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。
本開示の１または複数の実施形態に係る、基板処理システムを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、基板処理システムを示す斜視図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、基板処理システムを示す概略図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、ガス分配アセンブリの前部を示す概略図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、処理チャンバを示す概略図である。 ストリップライン型給電電極プラズマ源における電気的結合を示す概略図である。 ストリップライン型給電電極プラズマ源における電気的結合を示す概略図である。 ストリップライン型給電電極プラズマ源における電気的結合を示す概略図である。 給電電極と設置電極と分離させる機能として、ストリップライン型給電電極プラズマ源において結合された電気的結合を示す概略図である。 給電電極と設置電極と分離させる機能として、ストリップライン型給電電極プラズマ源において結合された電気的結合を示す概略図である。 給電電極の断面幅の機能として、ストリップライン型給電電極プラズマ源において電気的結合を示す概略図である。 給電電極の断面幅の機能として、ストリップライン型給電電極プラズマ源において電気的結合を示す概略図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを示す等角図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 ライン１０−１０’に沿った図８のプラズマ源アセンブリを示す断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係るプラズマ源アセンブリを示す概略底面図である。 図１０の領域１１を示す詳細図である。 図１０の領域１２を示す詳細図である。 図１０の領域１３を示す詳細図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリのガス入口プレートと凹部とを示す部分概略図である。 ライン１５−１５’に沿って切り取った、図８のプラズマ源アセンブリを示す断面図である。 ライン１６−１６’に沿って切り取った、図８のプラズマ源アセンブリを示す断面図である。 １または複数の実施形態に係る、ライン１６−１６’に沿って切り取った、図８のプラズマ源アセンブリを示す断面図である。 ライン１７−１７’に沿って切り取った、図８のプラズマ源アセンブリを示す断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを通るガス流路を示す概略図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、給電電極の長さの中心に向かってフィードが移動している、図２２Ａのプラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、給電電極の長さの中心に向かってフィードが移動している、図２３Ａのプラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリを示す断面図である。 一方の端部から電力供給される給電電極の軸位置の関数としての電力を示すグラフである。 両方の端部から電力供給される給電電極の軸位置の関数としての電力を示すグラフである。 給電電極の両方の端部に加えられた電力の関数として生成されたプラズマを示す概略図である。 給電電極の両方の端部に加えられた電力の関数として生成されたプラズマを示す概略図である。 給電電極の両方の端部に加えられた電力の関数として生成されたプラズマを示す概略図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、異なるプラズマ結合を有するプラズマ源アセンブリを示す概略断面側面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、異なるプラズマ結合を有するプラズマ源アセンブリを示す概略断面側面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、異なるプラズマ結合を有するプラズマ源アセンブリを示す概略断面側面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、異なるプラズマ結合を有するプラズマ源アセンブリを示す概略断面側面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、様々な幅の給電電極を有するプラズマ源アセンブリを示す概略前面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、１つのフィードが疑似負荷と電気的に接続しているプラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。 本開示の１または複数の実施形態に係る、２を上回るフィードを有するプラズマ源アセンブリを示す概略断面図である。
［００４９］本開示の実施形態は、スループットを最大化して処理効率を改善する連続基板堆積のための基板処理システムを提供する。本開示の１または複数の実施形態は、空間原子層堆積チャンバに関して説明される。しかしながら、当業者は、これが単に１つの可能な構成であり、他の処理チャンバおよびプラズマ源モジュールが使用可能であることを認識するであろう。
［００５０］本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される「基板」および「ウエハ」という用語は互換的に使用され、両方ともプロセスが作用する表面または表面の一部を指す。また、文脈が明らかにそうでない場合を除き、基板についての言及は基板の一部のみを指し得ることも当業者には理解されよう。さらに、基板上への堆積についての言及は、ベア基板と、その上に堆積または形成された１または複数の膜または特徴を有する基板の両方を意味し得る。
［００５１］本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される「反応性ガス」、「前駆体」、「反応物」などの用語は、基板表面と反応する種を含むガスを意味するように互換的に使用される。例えば、第１の「反応性ガス」は、単に基板の表面に吸着し、第２の反応性ガスとのさらなる化学反応に利用可能であり得る。
［００５２］本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される「パイ形」および「くさび形」という用語は、円のセクタである本体を説明するために互換的に使用される。たとえば、くさび形のセグメントは円または円盤形構造の小部分であってよく、複数のくさび形のセグメントを接続して円形の本体が形成され得る。セクタは、円の２つの半径および交差する円弧で囲まれた円の一部として定義され得る。パイ形セグメントの内側エッジは、尖っていてよい、または先端を切った形の平坦なエッジであってよい、あるいは丸い形であってよい。いくつかの実施形態では、セクタは、リングまたは環の一部として定義され得る。
［００５３］基板の経路は、ガスポートに垂直であり得る。いくつかの実施形態では、ガスインジェクタアセンブリのそれぞれは、基板が横断する経路に実質的に垂直な方向に延在する複数の細長いガスポートを備え、ガス分配アセンブリの前面はプラテンに実質的に平行である。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される「実質的に垂直」という用語は、基板の移動の一般的な方向がガスポートの軸にほぼ垂直な（例：約４５oから９０oの）平面に沿っていることを意味する。くさび形のガスポートの場合、ガスポートの軸は、ポートの長さに沿って延在するポートの幅の中点として定義される線とみなされ得る。
［００５４］図１に、インジェクタまたはインジェクタアセンブリとも称されるガス分配アセンブリ１２０、およびサセプタアセンブリ１４０を含む処理チャンバ１００の断面を示す。ガス分配アセンブリ１２０は、処理チャンバ内で使用されるいずれかの種類のガス送達装置である。ガス分配アセンブリ１２０は、サセプタアセンブリ１４０に面する前面１２１を含む。前面１２１は、ガスの流れをサセプタアセンブリ１４０に向けて送達するために、任意の数または様々な開口部を有し得る。ガス分配アセンブリ１２０はまた、図示した実施形態では、実質的に丸い外周エッジ１２４も含む。
［００５５］使用される特定の種類のガス分配アセンブリ１２０は、使用される特定のプロセスに応じて変化し得る。本開示の実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間の間隙が制御される任意の種類の処理システムで使用され得る。様々な種類のガス分配アセンブリ（例えば、シャワーヘッド）を使用することができるが、本開示の実施形態は、複数の実質的に平行なガスチャネルを有する空間ＡＬＤガス分配アセンブリで特に有用であり得る。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される用語「実質的に平行」とは、ガスチャネルの長軸が同じ一般的な方向に延在することを意味する。ガスチャネルの平行性には若干の欠陥がある場合がある。複数の実質的に平行なガスチャネルは、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡチャネル、少なくとも１つの第２の反応性ガスＢチャネル、少なくとも１つのパージガスＰチャネル、および／または少なくとも１つの真空Ｖチャネルを含み得る。第１の反応性ガスＡチャネル、第２の反応性ガスＢチャネル、およびパージガスＰチャネルから流れるガスは、ウエハの上面に向けて方向づけされる。一部のガス流は、ウエハの表面を横切って水平に移動し、パージガスＰチャネルを通じて処理領域外に出る。ガス分配アセンブリの一方の端部からもう一方の端部に移動する基板は順に各処理ガスに曝露され、基板表面に層が形成される。
［００５６］いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、単一のインジェクタユニットでできた剛性の静止した本体である。１または複数の実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、図２に示すように、複数の個々のセクタ（たとえば、インジェクタユニット１２２）で構成される。単一部品本体またはマルチセクタ本体のいずれかが、記載される本開示の様々な実施形態とともに使用され得る。
［００５７］サセプタアセンブリ１４０は、ガス分配アセンブリ１２０の下に位置づけされる。サセプタアセンブリ１４０は、上面１４１と、上面１４１内の少なくとも１つの凹部１４２とを含む。サセプタアセンブリ１４０は、底面１４３とエッジ１４４も有する。凹部１４２は、処理される基板６０の形状およびサイズに応じて、任意の適切な形状およびサイズとすることができる。図１に示す実施形態では、凹部１４２は、ウエハの底部を支持する平坦な底部を有するが、凹部の底は変化し得る。いくつかの実施形態では、凹部は、凹部の外周エッジの周りに、ウエハの外周エッジを支持するサイズのステップ領域を有する。ステップによって支持されるウエハの外周エッジの量は、例えば、ウエハの厚さおよびウエハの裏面にすでに存在する特徴の存在に応じて変化し得る。
［００５８］いくつかの実施形態では、図１に示すように、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１の凹部１４２は、凹部１４２に支持される基板６０がサセプタ１４０の上面１４１と実質的に同一平面にある上面６１を有するようなサイズである。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される「実質的に同一平面」という用語は、ウエハの上面とサセプタアセンブリの上面が±０．２ｍｍ以内で同一平面にあることを意味する。幾つかの実施形態では、上面は±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、または±０．０５ｍｍ以内で同一平面にある。幾つかの実施形態の凹部１４２は、ウエハの内径（ＩＤ）がサセプタの中心（回転軸）から約１７０ｍｍから約１８５ｍｍの範囲内に位置するようにウエハを支持する。いくつかの実施形態では、凹部１４２は、ウエハの外径（ＯＤ）がサセプタの中心（回転軸）から約４７０ｍｍから約４８５ｍｍの範囲に位置するようにウエハを支持する。
［００５９］図１のサセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０を持ち上げ、下げ、回転させ得る支柱１６０を含む。サセプタアセンブリは、支柱１６０の中心内にヒータ、またはガスライン、または電気部品を含み得る。支柱１６０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の間隙を増加または減少させ、サセプタアセンブリ１４０を適切な位置に移動させる主要な手段であり得る。サセプタアセンブリ１４０はまた、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間に所定の間隙１７０ができるようにサセプタアセンブリ１４０への微調整ができるようにする微調整アクチュエータ１６２も含み得る。いくつかの実施形態では、間隙１７０の距離は、約０．１ｍｍから約５．０ｍｍの範囲、または約０．１ｍｍから約３．０ｍｍの範囲、または約０．１ｍｍから約２．０ｍｍの範囲、または約０．２ｍｍから約１．８ｍｍの範囲、または約０．３ｍｍから約１．７ｍｍの範囲、または約０．４ｍｍから約１．６ｍｍの範囲、または約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲、または約０．６ｍｍから約１．４ｍｍの範囲、または約０．７ｍｍから約１．３ｍｍの範囲、または約０．８ｍｍから約１．２ｍｍの範囲、または約０．９ｍｍから約１．１ｍｍの範囲、または約１ｍｍである。
［００６０］図示した処理チャンバ１００は、サセプタアセンブリ１４０が複数の基板６０を保持し得るカルーセルタイプのチャンバである。図２に示すように、ガス分配アセンブリ１２０は、ウエハがインジェクタユニットの下に移動したときに、各インジェクタユニット１２２がウエハ上に膜を堆積させ得る複数の個別のインジェクタユニット１２２を含み得る。図示した２つのパイ形インジェクタユニット１２２は、サセプタアセンブリ１４０のほぼ反対側およびその上に位置づけされている。この数のインジェクタユニット１２２は、単なる例示目的のために示されている。それより多いまたは少ないインジェクタユニット１２２が含まれ得ることを理解すべきである。いくつかの実施形態では、サセプタアセンブリ１４０の形状に一致する形状を形成するのに十分な数のパイ形インジェクタユニット１２２が存在する。いくつかの実施形態では、個々のパイ形インジェクタユニット１２２のそれぞれは、他のインジェクタユニット１２２のいずれにも影響を与えることなく、独立して移動、除去、および／または交換することができる。例えば、ロボットがサセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の領域にアクセスして基板６０をロード／アンロードすることを可能にするために、１つのセグメントが持ち上げられ得る。
［００６１］複数のガスインジェクタを有する処理チャンバを使用して、複数のウエハを同時に処理し、ウエハが同じプロセスフローを受けるようにすることが可能である。たとえば、図３に示すように、処理チャンバ１００には４つのガスインジェクタアセンブリと４つの基板６０がある。処理の際、基板６０は、インジェクタアセンブリ３０の間に位置づけされ得る。サセプタアセンブリ１４０を４５°回転１７させると、ガス分配アセンブリ１２０の間にある各基板６０が、ガス分配アセンブリ１２０の下の点線の円で示すように、膜堆積のためにガス分配アセンブリ１２０に移動する。さらに４５°回転すると、基板６０がインジェクタアセンブリ３０から離れるように移動する。空間ＡＬＤインジェクタを用いて、インジェクタアセンブリに対するウエハの移動中に膜がウエハ上に堆積される。いくつかの実施形態では、サセプタアセンブリ１４０は増分で回転し、基板６０がガス分配アセンブリ１２０の下で停止するのを防ぐ。基板６０とガス分配アセンブリ１２０の数は、同じでも異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリがあるのと同じ数のウエハが処理される。１または複数の実施形態では、処理されるウエハの数は、ガス分配アセンブリの数の分数または整数倍である。たとえば、４つのガス分配アセンブリがある場合、４ｘウエハが処理され、ここで、ｘは１以上の整数値である。
［００６２］図３に示す処理チャンバ１００は、単に１つの可能な構成の描写であり、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。ここで、処理チャンバ１００は、複数のガス分配アセンブリ１２０を含む。図示した実施形態では、処理チャンバ１００の周りに等間隔に配置された４つのガス分配アセンブリ（インジェクタアセンブリ３０とも称される）がある。図示した処理チャンバ１００は八角形であるが、当業者は、これが１つの可能な形状であり、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解するであろう。図示したガス分配アセンブリ１２０は台形であるが、単一の円形構成要素であり得る、または、図２に示すように、複数のパイ形セグメントで構成され得る。
［００６３］図３に示す実施形態は、ロードロックチャンバ１８０、または緩衝ステーションのような補助チャンバを含む。このチャンバ１８０は、例えば基板（基板６０とも称される）の処理チャンバ１００からのロード／アンロードを可能にするために処理チャンバ１００の側面に接続される。ウエハロボットは、基板をサセプタ上に移動するために、チャンバ１８０内に位置づけされ得る。
［００６４］カルーセル（たとえば、サセプタアセンブリ１４０）の回転は、連続的または非連続的であり得る。連続処理では、ウエハは常に回転しているため、各インジェクタに順に曝露される。非連続処理では、ウエハがインジェクタ領域へ移動して停止し、その後にインジェクタ間の領域８４へ移動して停止し得る。例えば、ウエハがインジェクタを横切って（またはインジェクタに隣接して停止して）インジェクタ内領域から次のインジェクタ内領域上へ移動するようにカルーセルが回転し、そしてそこでカルーセルが再び一時停止し得る。インジェクタ間の一時停止により、各層の堆積間の追加の処理ステップ（たとえば、プラズマへの曝露）のための時間が得られる。
［００６５］図４に、インジェクタユニット１２２とも称され得るガス分配アセンブリ２２０のセクタまたは一部を示す。インジェクタユニット１２２は、個々に、または他のインジェクタユニットと組み合わせて使用することができる。例えば、図５に示すように、図４のインジェクタユニット１２２のうちの４つが組み合わされて、単一のガス分配アセンブリ２２０を形成する。（４つのインジェクタユニットを分離する線は、明確にするために示されていない。）図４のインジェクタユニット１２２は、パージガスポート１５５および真空ポート１４５に加えて、第１の反応性ガスポート１２５と第２の反応性ガスポート１３５の両方を有するが、インジェクタユニット１２２は、これらの構成要素をすべて必要とするわけではない。
［００６６］図４および図５の両方を参照すると、１または複数の実施形態に係るガス分配アセンブリ２２０は、各セクタが同一または異なる複数のセクタ（またはインジェクタユニット１２２）を備え得る。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバ内に位置づけされ、ガス分配アセンブリ２２０の前面１２１に複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５を備える。複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５および真空ポート１５５は、内周エッジ１２３に隣接するエリアからガス分配アセンブリ２２０の外周エッジ１２４に隣接するエリアに向かって延在する。図示した複数のガスポートは、第１の反応性ガスポート１２５、第２の反応性ガスポート１３５、第１の反応性ガスポートのそれぞれを囲む真空ポート１４５および第２の反応性ガスポートおよびパージガスポート１５５を含む。
［００６７］図４または図５に示す実施形態を参照すると、ポートが少なくともおおよそ内周領域から少なくともおおよそ外周領域まで延在すると記載されるが、ポートは、内領域から外領域まで半径方向以外にも延在し得る。真空ポート１４５が反応性ガスポート１２５および反応性ガスポート１３５を取り囲むので、ポートは接線方向に延在し得る。図４および図５に示す実施形態では、くさび形反応性ガスポート１２５、１３５は、真空ポート１４５によって、内周領域および外周領域に隣接するものを含むすべてのエッジにおいて取り囲まれる。
［００６８］図４を参照すると、基板が経路１２７に沿って移動すると、基板表面の各部分が様々な反応性ガスに曝される。経路１２７をたどるために、基板はパージガスポート１５５、真空ポート１４５、第１の反応性ガスポート１２５、真空ポート１４５、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第２の反応性ガスポート１３５および真空ポート１４５に曝される、すなわちそれらを「見る」。したがって、図４に示す経路１２７の端部において、基板は、第１の反応性ガスポート１２５および第２の反応性ガスポート１３５からのガス流に曝されて層を形成している。図示のインジェクタユニット１２２は四分円であるが、それより大きくても小さくてもよい。図５に示すガス分配アセンブリ２２０は、直列に接続された図４の４つのインジェクタユニット１２２の組み合わせと考えることができる。
［００６９］図４のインジェクタユニット１２２は、反応性ガスを分離するガスカーテン１５０を示す。用語「ガスカーテン」は、反応性ガスを混合から分離するガス流または真空の任意の組み合わせを説明するために使用される。図４に示すガスカーテン１５０は、第１の反応性ガスポート１２５の隣の真空ポート１４５の一部、中央のパージガスポート１５５、および第２の反応性ガスポート１３５の隣の真空ポート１４５の一部を備える。このガス流と真空の組み合わせは、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスの気相反応を防止または最小化するために使用され得る。
［００７０］図５を参照すると、ガス流とガス分配アセンブリ２２０からの真空との組み合わせにより、複数の処理領域２５０への分離が形成される。処理領域は、ガスカーテン１５０が間にある個々の反応性ガスポート１２５、１３５の周りに大まかに画定される。図５に示す実施形態は、間に８つの分離したガスカーテン１５０を有する８つの分離した処理領域２５０を構成する。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有し得る。幾つかの実施形態では、少なくとも３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２個の処理領域がある。
［００７１］処理中に、基板はいずれかの所定の時点で複数の処理領域２５０に曝露され得る。しかしながら、異なる処理領域に曝露された部分には、２つを分離するガスカーテンがある。例えば、基板の前縁が第２の反応性ガスポート１３５を含む処理領域に入る場合、基板の中央部分はガスカーテン１５０の下にあり、基板の後縁は第１の反応性ガスポート１２５を含む処理領域にある。
［００７２］例えばロードロックチャンバであり得るファクトリインターフェース２８０は、処理チャンバ１００に接続されて示される。基板６０は、基準フレームを提供するためにガス分配アセンブリ２２０の上に重ねて示される。多くの場合、基板６０は、ガス分配アセンブリ１２０（ガス分配プレートとも称される）の前面１２１の近くに保持されるサセプタアセンブリ上に位置し得る。基板６０は、ファクトリインターフェース２８０を介して処理チャンバ１００の基板支持体またはサセプタアセンブリ上（図３を参照）にロードされる。基板が第１の反応性ガスポート１２５に隣接し、２つのガスカーテン１５０ａ、１５０ｂの間にあるため、基板６０を処理領域内に位置づけして示すことができる。経路１２７に沿って基板６０を回転させると、基板が処理チャンバ１００の周りを反時計回りに移動する。したがって、基板６０は、その間のすべての処理領域を含む、第１の処理領域２５０ａから第８の処理領域２５０ｈに曝露される。図示のガス分配アセンブリを使用して、処理チャンバの周りの各サイクルにおいて、基板６０は、第１の反応性ガスおよび第２の反応性ガスの４つのＡＬＤサイクルに曝露される。
［００７３］図５のようなバッチプロセッサの従来のＡＬＤシーケンスは、ポンプ／パージセクションを間に置いて、空間的に分離されたインジェクタからの化学物質ＡとＢの流れをそれぞれ維持する。従来のＡＬＤシーケンスには、堆積膜の不均一性をもたらす可能性のある開始パターンと終了パターンとがある。発明者らは、驚くべきことに、空間ＡＬＤバッチ処理チャンバで実施される時間ベースのＡＬＤプロセスが、より高い均一性の膜を提供することを発見した。ガスＡ、反応性ガスなし、ガスＢ、反応性ガスなしへの曝露の基本プロセスは、インジェクタの下で基板をスイープして、表面を化学物質ＡとＢでそれぞれ飽和させ、膜に開始パターンと終了パターンが形成されないようにする。発明者らは、驚くべきことに、時間ベースのアプローチが、ターゲットの膜厚が薄い（たとえば、２０ＡＬＤサイクル未満）場合に特に有益であり、開始および終了パターンがウエハ内均一性性能に大きな影響を与えることを発見した。本発明者らはまた、本書に記載したように、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯ、およびＳｉＣＯＮ膜を生成する反応プロセスが、時間領域プロセスでは達成できないことを発見した。処理チャンバのパージに使用される時間により、基板表面から材料が剥離してしまう。ガスカーテン下の時間が短いため、記載の空間ＡＬＤプロセスでは剥離は発生しない。
［００７４］したがって、本開示の実施形態は、各処理領域がガスカーテン１５０によって隣接領域から分離された複数の処理領域２５０ａ〜２５０ｈを有する処理チャンバ１００を含む処理方法を対象とする。例えば、図５に示す処理チャンバ。処理チャンバ内のガスカーテンおよび処理領域の数は、ガス流の配置に応じて任意の適切な数であり得る。図５に示す実施形態は、８つのガスカーテン１５０および８つの処理領域２５０ａ〜２５０ｈを有する。ガスカーテンの数は一般に、処理領域の数と等しい、またはそれを上回る。たとえば、領域２５０ａに反応性ガスの流れがなく、単にローディングエリアとして機能する場合、処理チャンバには７つの処理領域と８つのガスカーテンがある。
［００７５］複数の基板６０は、基板支持体、例えば図１および図２に示すサセプタアセンブリ１４０上に位置づけされる。複数の基板６０は、処理のために処理領域の周りを回転する。一般に、反応性ガスがチャンバに流入していない期間を含む処理全体を通してガスカーテン１５０が係合される（ガス流および真空オン）。
［００７６］第１の反応性ガスＡは１または複数の処理領域２５０に流入し、不活性ガスは第１の反応性ガスＡが流入していない、いずれかの処理領域２５０に流入する。例えば、第１の反応性ガスが処理領域２５０ｈを通って処理領域２５０ｂに流入する場合、不活性ガスは処理領域２５０ａに流入する。不活性ガスは、第１の反応性ガスポート１２５または第２の反応性ガスポート１３５を通って流れ得る。
［００７７］処理領域内の不活性ガスの流れは、一定であり得るまたは変化し得る。幾つかの実施形態では、反応性ガスは不活性ガスと一緒に流される。不活性ガスは、キャリアおよび希釈剤として機能する。キャリアガスに対する反応性ガスの量は少ないため、同時に流れることで、隣接する領域間の圧力差を減少させることにより、処理領域間のガス圧力のバランス調整が容易になり得る。
［００７８］本開示のいくつかの実施形態は、マイクロ波プラズマ源を対象とする。マイクロ波プラズマ源を空間ＡＬＤ処理チャンバに関して説明するが、当業者は、モジュールが空間ＡＬＤチャンバに限定されず、マイクロ波プラズマが使用可能ないずれかのインジェクタの状況に適用可能であることを理解するであろう。
［００７９］本開示のいくつかの実施形態は、モジュール式プラズマ源アセンブリ、すなわち、容易に処理システムに挿入および処理システムから取り外すことができる源を有利に提供する。例えば、図５に示すようなマルチパート（多部分）ガス分配アセンブリを変更して、１つのくさび形ガスポートを取り外し、ガスポートをモジュール式プラズマ源アセンブリに交換することができる。
［００８０］本開示のいくつかの実施形態は、プラズマを「電力吸収媒体」としてだけでなく、「導波媒体」の一部としても使用する進行波型プラズマアプリケータを有利に提供する。本開示のいくつかの実施形態は、空間的に拡張されたマイクロ波プラズマを付与するプラズマ給電電極を有利に提供する。プラズマ給電電極の概念は、「表面波プラズマ技術」とも称される。本開示のいくつかの実施形態は、プラズマアプリケータ（またはストリップライン型給電電極）内の反射電力を最小化または除去して、不均一性を引き起こす定在波を最小化または除去する。
［００８１］本開示のいくつかの実施形態は、プラズマがストリップライン型給電電極の２つの「接地電極」の１つとして機能する「ストリップライン型給電電極」を組み込む。例えば、図６Ａは、接地電極３１０から離間しているストリップライン型給電電極３５０を示す。電界線３５２は、単一の接地電極が存在する場合の給電電極３５０と接地電極３１０との間の電子的結合を示すために示されている。図６Ｂは、接地電極３１０と接地電極３１０ａとの間にあり、それらから離間しているストリップライン型給電電極３５０を示す。電介線３５２は、給電電極３５０と接地電極３１０との間の電子的結合を示し、電界線３５２ａは、給電電極３５０と接地電極３１０ａとの間の電子的結合を示す。図６Ｃは、プラズマ３５３が反対側にある、接地電極３１０から離間した給電電極３５０を示す。プラズマ３５３は、接地電極３１０の代わりとして機能し得る。給電電極３５０の寸法、給電電極３５０と接地電極３１０との間の間隔、給電電極３５０とプラズマ３５３との間の間隔、および誘電体材料３５４の組成および寸法は、伝送線路伝搬の定数に影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態では、電極の幅は、電極の長さよりも短い。図示した力線は、説明を目的としたものであり、使用中の特定の電界を表すものではなく、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではない。
［００８２］給電電極に沿った波の伝播（および減衰）は、ストリップラインの形状寸法とプラズマの関数である。図６Ｄおよび図６Ｅは、給電電極３５０と接地電極３１０との間の距離の影響を示す図である。図６Ｄでは、給電電極（給電電極３５０）は、図６Ｅのプラズマと比較して、プラズマ３５３に比較的近い。プラズマへの電力結合（電力損失）は、図６Ｅよりも図６Ｄでより強い（すなわち、波はより速く減衰し、軸方向にそれほど伝播しない）。ストリップが金属接地に近い場合（損失のない電極の場合）、ストリップラインの電圧は低くなり、プラズマへの結合は弱くなる、すなわち、軸方向の電力損失（波の減衰）が弱まり、波はさらに伝播する。
［００８３］さらに、ストリップ（給電電極３５０）の幅は、波の伝播（減衰）定数に影響を与える可能性がある、すなわち、軸方向プラズマプロファイルに影響を与える可能性がある。図６Ｆに、図６Ｇの給電電極３５０よりも狭い幅を有する給電電極３５０を示す。他の考慮事項が等しい場合、図６Ｆのプラズマ３５３は、図６Ｇのプラズマよりも狭い幅に制限される。
［００８４］図７〜図２９を参照すると、本開示の１または複数の実施形態は、モジュール式マイクロ波プラズマ源３００を対象とする。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される「モジュール式」という用語は、プラズマ源３００が処理チャンバに取り付けまたは処理チャンバから取り外し可能であることを意味する。モジュール式源は、通常、１人で移動、取り外し、または取り付けが可能である。
［００８５］いくつかの実施形態のプラズマアプリケータ（ストリップライン型給電電極３５０、ストリップライン型電極または高温電極とも称される）は、図７に示すように、２つのマイクロ波（ＭＷ）ジェネレータ（プラズマアプリケータの各端部に１つのＭＷジェネレータが電気的に結合されている）によって給電される線形プラズマ源である。第１のＭＷジェネレータ３６１と第２のＭＷジェネレータ３６２をわずかに異なる周波数に調整して、定在波の問題を最小限に抑えることができる。特定の動作理論に縛られることなく、２つのジェネレータを使用すれば、２つのプラズマアプリケータの端部間の電力バランスと、両端間のプラズマスキューの制御も可能になると考えられる。ストリップライン型給電電極３５０は、様々な形状寸法（例えば、プラズマ３５３／接地電極３１０までのストリップ型電極の幅／形状および／または距離）を有して、プラズマプロファイルを制御し得る。図７に示すストリップライン型給電電極３５０は、誘電体３２０により、接地電極３１０およびプラズマから分離されている。
［００８６］図８を参照すると、本開示の１または複数の実施形態は、接地電極３１０および誘電体３２０を含むプラズマ源アセンブリ３００を対象とする。図示されたプラズマ源アセンブリ３００は、図５のものと同様に、ガス分配アセンブリで使用可能であり得るくさび形構成要素である。図示したプラズマ源アセンブリ３００は、長軸の境界を形成する内周エッジ３０１および外周エッジ３０２を有する。
［００８７］接地電極３１０および誘電体３２０は、ハウジング（図示せず）内に囲まれ得る、またはアセンブリ３００の外面を形成し得る。図８に示す実施形態では、誘電体３２０は、上部３２２から差し込まれて段状外面を形成する下部３２１を有する。段状外面は、ガス分配アセンブリ内に位置づけされたときにアセンブリ３００を支持し得る（上部３２２の露出した底部上の）支持面を提供し得る。これは、アセンブリ３００がそれ自体の重量を支持することを可能にする１つの可能な構成の描写であり、他の構成は本開示の範囲内である。
［００８８］図９は、接地電極３１０およびハウジング３０７が段状になっているプラズマ源アセンブリ３００の１または複数の実施形態を示す断面図である。接地電極３１０は、Ｏリング３１３とは分離した構成要素である下部３１１および上部３１２として示されている。下部３１１と上部３１２は、取り外し可能なハードウェア（例：ボルト）または永久結合（例：はんだ結合）を含むがこれらに限定されない任意の適切な構成要素で接続され得る。図示した実施形態は、アセンブリ３００がガス分配アセンブリ１２０内に支持され得る２つの領域を提供する。図示した段状ハウジング３０７は、ガス分配アセンブリ１２０内に形成されたレッジ１２８上にあり、接地電極３１０の上部３１２は、ガス分配アセンブリ１２０の上面１２６上にある。図示した実施形態では、アセンブリ３００は、上部３１２を通過してガス分配アセンブリ１２０に入るボルト３１７によって適所に保持される。
［００８９］図９に示す誘電体３２０は、ストリップライン型給電電極３５０を含む内部にアクセスするために誘電体３２０を開くことを可能にする複数の部分を有する。接地電極３１０および誘電体３２０は、Ｏリング３２３と接続して、以下に説明するように、ガス経路３３０の気密シールを形成し得る。説明を簡単にするために、様々なＯリングは他の図面および図示した実施形態には示されていない。しかしながら、当業者は、Ｏリングの一般的な有用性およびＯリングが使用され得る適切な位置を認識するであろう。
［００９０］図１０に、線１０−１０´に沿って切り取った図８のプラズマ源アセンブリ３００の断面図を示す。プラズマ源アセンブリ３００は、第１の端部３５５および第２の端部３５７を備えた給電電極３５０を有する。給電電極３５０は、プラズマ源アセンブリ３００の長軸に沿って延在し、その結果、第１の端部３５５は内周エッジ３０１に隣接し、第２の端部３５７は外周エッジ３０２に隣接している。ここで使用する「隣接する」という用語は、第１の構成要素が第２の構成要素の近くにまたは隣に位置づけされることを意味する。
［００９１］図１０Ａは、内周エッジ３０１および外周エッジ３０２を有するくさび形プラズマアセンブリ３００を示す概略図である。アセンブリ３００の長軸３０３は、内周エッジ３０１および外周エッジ３０２を通って延在する点線でマークされ、第１のエッジ３０４と第２のエッジ３０５の真ん中にある。給電電極３５０は、長さＬおよび幅Ｗを有する。長さＬは、第１の端部３５５から第２の端部３５７まで測定される。幅Ｗは、図９に示すように、アセンブリ３００の前面３２４によって形成される平面と同様の平面において、長軸３０３に垂直に測定される。給電電極３５０は、給電電極の第１の端部から第２の端部までの長さに沿って延びる軸を有する。いくつかの実施形態では、給電電極３５０は、実質的に平行な側面を有する。図１０Ａを参照すると、側面は、給電電極の端部３５５、３５７の間に延在する。「実質的に平行」という用語は、一方の側面によって形成される主平面が、もう一方の側面によって形成される主平面の±１０°以内にあることを意味する。いくつかの実施形態では、給電電極３５０の幅Ｗは、電極３５０の長さＬにわたって実質的に同じまま（例えば、平均の１０％以内）である。いくつかの実施形態では、電極３５０の側面は、電極の上部または下部のいずれかで内側に傾斜し、台形の断面を形成する。
［００９２］給電電極３５０は、動作温度に耐え得る任意の適切な材料でできていてよい。いくつかの実施形態では、給電電極３５０は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、またはタンタル（Ｔａ）の１または複数を含む。幾つかの実施形態では、給電電極３５０は、タングステンを含む、本質的にタングステンからなる、またはタングステンからなる。ここで使用する用語「本質的に〜からなる」は、給電電極３５０が、原子ベースで、記載された材料の約９５％、９８％または９９％以上であることを意味する。いくつかの実施形態では、給電電極３５０は、モリブデンを含む、本質的にモリブデンからなる、またはモリブデンからなる。いくつかの実施形態では、給電電極３５０は、タンタルを含む、本質的にタンタルからなる、またはタンタルからなる。
［００９３］給電電極３５０の幅Ｗは、任意の適切な幅であり得る。いくつかの実施形態では、給電電極３５０は、約２ｍｍから約５０ｍｍの範囲、または約４ｍｍから約４０ｍｍの範囲、または約５ｍｍから約３０ｍｍの範囲、または約７ｍｍから約２０ｍｍの範囲、または約８ｍｍから約１５ｍｍの範囲の幅Ｗを有する。幾つかの実施形態では、給電電極３５０の幅Ｗは約１０ｍｍである。
［００９４］いくつかの実施形態では、給電電極３５０の幅Ｗは、第１の端部３５５から第２の端部３５７に変化する。いくつかの実施形態では、給電電極３５０の幅Ｗの形状は、アセンブリ３００の形状に一致する。例えば、くさび形アセンブリ３００は、外側エッジにおける幅と内側エッジにおける幅との比率が類似しているくさび形給電電極３５０を有し得る。
［００９５］接地電極３１０は、給電電極３５０の第１の側面に位置づけされる。接地電極３１０の位置は、給電電極３５０の上と称され得る。ただし、「上」、「下」等のような相対的用語の使用は特定の物理的関係を表すものではなく、相対的な関係を意図するものである。たとえば、図１０の座標軸は、接地電極３１０がＺ軸において給電電極３５０よりも上に位置づけられていることを示す。幾つかの実施形態では、給電電極３５０の第１の側面は、給電電極３５０の第２の側面とはＺ軸において異なる給電電極３５０の側面である。
［００９６］接地電極３１０は、アルミニウム、ステンレス鋼、および銅を含むがこれらに限定されない任意の適切な材料でできていてよい。接地電極３１０は、任意の適切な電気的特性を有し得る。いくつかの実施形態では、接地電極は、電気的接地と電気的に接触する導電性材料である。
［００９７］図１０に示すように、接地電極３１０は、給電電極３５０から距離Ｄ１だけ離間させることができる。距離Ｄ１は、接地電極３１０を給電電極３５０から分離して、それらの間の直接の電気的接触を防ぐための任意の適切な距離であってよい。いくつかの実施形態では、接地電極３１０は、第２の誘電体３２５によって給電電極３５０から離間している。第２の誘電体３２５は、誘電体３２０と同じであり得るか、または異なる材料であり得る。誘電体３２０および／または第２の誘電体３２５は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、セラミック、石英、空気を含むがこれらに限定されない任意の適切な材料でできていてよい。いくつかの実施形態では、誘電体３２０および／または第２の誘電体３２５は、誘電体材料と空隙の組み合わせを含む。給電電極３５０の第２の側面の誘電体３２０は、給電電極３５０に隣接するかまたは対向する内面３２６と、内面３２６の反対側の外面３２７とを有する。
［００９８］図１０に示す実施形態では、誘電体３２０は、支持されるおよび／またはハウジング３０７内にある。誘電体３２０および第２の誘電体３２５は、給電電極３５０を囲み、接地電極３１０、または接地電極３１０の反対側の給電電極３５０の側面のガスまたは構成要素のいずれかとの直接の電気的接触を防止する。図示した実施形態では、誘電体３２０により、ガスチャネル３７０内のガスから給電電極３５０が分離される。
［００９９］第１のマイクロ波ジェネレータ３６１（図７を参照）は、第１のフィード３８１を介して給電電極３５０の第１の端部３５５に電気的に結合される。第１のフィード３８１は、第１のマイクロ波ジェネレータ３６１から給電電極３５０に電力を伝送することができる任意の適切な導電性材料でできている。図１０および図１１の詳細図に示す実施形態では、第１のフィード３８１は、接地電極３１０と電気的に接触することなく、開口部３１４を通って接地電極３１０を通過する。
［００１００］第２のマイクロ波ジェネレータ３６２（図７を参照）は、第２のフィード３８２を介して給電電極の第２の端部３５７に電気的に結合される。第２のフィード３８２は、第２のマイクロ波ジェネレータ３６２から給電電極へ電力を伝送し得る任意の適切な導電性材料でできている。図１０に示す実施形態および図１２の詳細図では、第２のフィード３８２は、接地電極３１０と電気的に接触することなく、開口部３１５を通って接地電極３１０を通過する。
［００１０１］第１のフィード３８１および第２のフィード３８２は、任意の適切な技術によって接地電極３１０との電気的接触から絶縁することができる。図９を再び参照すると、第１のフィード３８１は、同軸フィードライン３８３として示されている。同軸フィードライン３８３は、絶縁体３８４を備えた内部導体（第１のフィード３８１）と、同軸構成で配置された外部導体３８５とを含む。外部導体３８５は完全な電気回路を形成するために接地電極３１０と電気的に接触している。例示の実施形態では、絶縁体３８４は、第２の誘電体３２５で終端する。しかしながら、絶縁体３８４は、給電電極３５０を含むがこれに限定されない任意の適切な点で終端し得る。いくつかの実施形態の第２のフィード３８２は、第１のフィード３８１と同じ構成要素を含む。
［００１０２］図１１の詳細図を参照すると、給電電極３５０は、接地電極３１０から距離Ｄ１だけ分離され、ガスチャネル３７０から距離Ｄ２だけ分離され得る。距離Ｄ１および距離Ｄ２は、同じまたは異なる寸法であり得る。幾つかの実施形態では、距離Ｄ１および距離Ｄ２は、約４ｍｍから約１５ｍｍの範囲、または約５ｍｍから約１４ｍｍの範囲、または約７ｍｍから約１３ｍｍの範囲、または約９ｍｍから約１２ｍｍの範囲、または約１１ｍｍである。
［００１０３］いくつかの実施形態では、距離Ｄ１は、第１の端部３５５と第２の端部３５７との間で実質的に同じままである。ここで使用する「実質的に同じ」という用語は、第１の端部３５５から第２の端部３５７までの平均厚さに対して厚さが１０％、５％、２％または１％を超えて変動しないことを意味する。いくつかの実施形態では、距離Ｄ１は、第１の端部３５５と第２の端部３５７との間で変化する。例えば、幾つかの実施形態では、第２の誘電体３２５は、第１の端部３５５よりも第２の端部３５７の近くの方が厚くなっているので、距離Ｄ１は第１の端部３５５よりも第２の端部３５７の方が大きい。いくつかの実施形態では、第２の誘電体３２５は第１の端部３５５よりも第２の端部３５７の近くの方が薄くなっている。
［００１０４］いくつかの実施形態では、距離Ｄ２は、第１の端部３５５と第２の端部３５７との間で実質的に同じままである。いくつかの実施形態では、距離Ｄ２は、第１の端部３５５と第２の端部３５７との間で変化する。例えば、幾つかの実施形態では、第２の誘電体３２５は、第１の端部３５５よりも第２の端部３５７の近くの方が厚いので、距離Ｄ２は第１の端部３５５よりも第２の端部３５７の方が大きくなっている。いくつかの実施形態では、第２の誘電体３２５は、第１の端部３５５よりも第２の端部３５７の近くの方が薄くなっている。
［００１０５］図１０および詳細図１３を参照すると、プラズマ源アセンブリ３００のいくつかの実施形態は、接地電極３１０の上部にガス入口４１０を含む。ここで使用する接地電極３１０の「上部」は、給電電極３５０から最も遠い接地電極３１０の表面であり、物理的配向を意味しない。いくつかの実施形態のガス入口４１０は、接地電極３１０の上部の反対側に位置するアセンブリ３００の底部でガスチャネル３７０と流体連結しているため、ガスがアセンブリ３００の上部からアセンブリの本体を通って、アセンブリ３００の下に位置する処理チャンバのプロセス領域内に流れることができる。
［００１０６］図１３〜図１７を参照すると、いくつかの実施形態のガス流路４０５が示されている。図１５は、図８の線１５−１５´に沿って切り取った断面図であり、給電電極３５０の第１の端部３５５におけるアセンブリ３００の端部の一部を示す。図１６は、給電電極３５０の第１の端部３５５と中央に位置するガス入口４１０との間の図８の線１６−１６´に沿って切り取った断面図である。図１７は、中央に位置するガス入口４１０における図８の線１７−１７´に沿って切り取った断面図である。図示した実施形態は、給電電極３５０の長さの中心にガス入口４１０を有するが、これは単に１つの可能な構成の描写であることが理解されるであろう。
［００１０７］図１３および図１４に示すように、いくつかの実施形態は、接地電極３１０の凹部３１９、または接地電極３１０から分離されている場合はハウジングに適合し得るガス入口プレート４４０を含む。ガス挿入プレート４４０は、任意の適切な形状またはサイズであり得る。図示した実施形態では、ガス挿入プレート４４０は、中央桁４４１および２つの端桁４４２を備えたＩビームのような形状である。ガス入口４１０は、中央桁４４１の中心に位置しているため、ガス入口４１０を通って流れるガスのコンダクタンスは、各端桁４４２でほぼ同じである。
［００１０８］ガス挿入プレート４４０は、接地電極３１０の上部の下のレッジ４２１上にある。レッジ４２１の幅は、ガス挿入プレート４４０のエッジを支持するための任意の適切な幅であり得る。ガス入口４１０を通って流れるガスは、端桁４４２の端部の下の凹部３１９の底部４２３とガス挿入プレート４４０と貫通孔４２４とによって画定されるガス空間４２０内に流れる。
［００１０９］ガス流路４０５は、図１８の概略図に示されている。孔４２４を通って流れるガスは、チューブ４２６を通過して、長軸に沿って延在する１または複数のプレナム４２８に入る。１または複数のプレナム４２８は、１または複数のガス導管４３０と流体連結して、ガス入口プレート４４０から接地電極３１０および誘電体３２０を通ってプラズマ源アセンブリ３００の長軸に沿って延在するガスチャネル３７０に流れるガス流を提供する。ガスチャネル３７０は、ハウジング３０７の前面３２４または誘電体３２０から測定して、任意の適切な深さとすることができる。いくつかの実施形態では、ガスチャネル３７０は、約５ｍｍから約３０ｍｍの範囲、または約１０ｍｍから約２５ｍｍの範囲、または約１５ｍｍから約２０ｍｍの範囲の深さを有する。
［００１１０］ガス空間４２０およびガス挿入プレート４４０は、図１７の断面図に見ることができる。２つのプレナム４２８および導管４３０は、図１６の断面図に示されている。導管４３０は、ガスチャネル３７０と流体連結している。図１５〜図１７の断面図では、ハウジング３０７および誘電体３２０は、導管４３０への境界を形成する。いくつかの実施形態では、導管４３０は、完全に誘電体３２０内に形成される。幾つかの実施形態では、図１６Ａに示すように、導管４３０、およびオプションのプレナム４２８は、完全に金属ハウジング３０７内に形成される。当業者は、開示された構成のいずれかが完全に金属ハウジング３０７内にある導管４３０を有し得ることを認識するであろう。
［００１１１］図１７を参照すると、給電電極の断面形状が長方形として示されている。給電電極３５０の断面形状は、任意の適切な形状であり得る。例えば、給電電極３５０は、第１の端部から第２の端部まで延在する円筒形であり得、断面形状は、円形または楕円形である。いくつかの実施形態では、給電電極は、平坦な導体である。ここで使用する「平坦な導体」という用語は、図１７のように、断面が長方形である直角プリズム形状の導電性材料を意味する。平坦な導体は、高さまたは厚さＴを有する。厚さＴは、例えば、給電電極３５０の材料に応じた任意の適切な厚さであり得る。いくつかの実施形態では、給電電極３５０は、約５μｍから約５ｍｍ、０．１ｍｍから約５ｍｍの範囲、または約０．２ｍｍから約４ｍｍの範囲、または約０．３ｍｍから約３ｍｍの範囲、または約０．５ｍｍから約２．５ｍｍの範囲、または約１ｍｍから約２ｍｍの範囲の厚さを有する。
［００１１２］いくつかの実施形態では、誘電体３２０および／または第２の誘電体３２５の幅Ｗｄは、同じままであるか、または電極の長さに沿って変化し得る。いくつかの実施形態では、誘電体３２０（オプションとして第２の誘電体３２５を含む）は、給電電極３５０の第１の端部３５５から第２の端部３５７まで均一な幅Ｗｄを有する。いくつかの実施形態では、誘電体３２０は、（図９に示すような）実質的に平行な側面を有する。側面は、給電電極の端部３５５、３５７の間に延在する。「実質的に平行」という用語は、一方の側面によって形成される主平面が他方の側面によって形成される主平面の±１０°であることを意味する。図１５に示すように、主平面は、湾曲した側面の部分を除外する。いくつかの実施形態では、誘電体３２０の幅Ｗｄは、電極３５０の長さＬにわたって実質的に同じまま（例えば、平均の１０％以内）である。いくつかの実施形態では、誘電体３２０の幅Ｗｄはハウジング３０７の幅とともに変化し、その結果、誘電体３２０の幅とハウジング３０７の幅との比は、ハウジングの内側端部から外側端部までほぼ同じままである。いくつかの実施形態では、誘電体３２０の幅Ｗｄは、λ／２を超えず、ラムダ（λ）はマイクロ波波長である。
［００１１３］図７を参照すると、第１のマイクロ波ジェネレータ３６１は、第１のフィード３８１を介して給電電極３５０の第１の端部３５５に電気的に結合され、第２のマイクロ波ジェネレータ３６２は、第２のフィード３８２を介して給電電極３５０の第２の端部３５７に電気的に結合される。第１のフィード３８１および第２のフィード３８２は、図９に関して上記に説明されている。第１のマイクロ波ジェネレータ３６１は、第１の周波数ｆ１で動作し、第２のマイクロ波ジェネレータ３６２は、第２の周波数ｆ２で動作する。幾つかの実施形態では、第１の周波数ｆ１および第２の周波数ｆ２は、約３００ＭＨｚから約３００ＧＨｚの範囲、または約９００ＭＨｚから約９３０ＭＨｚの範囲、または約１ＧＨｚから約１０ＧＨｚの範囲、または約１．５ＧＨｚから約５ＧＨｚの範囲、または約２ＧＨｚから約３ＧＨｚの範囲、または約２．４ＧＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲、または約２．４４ＧＨｚから約２．４７ＧＨｚの範囲、または約２．４５ＧＨｚから約２．４６ＧＨｚの範囲である。幾つかの実施形態では、周波数ｆ１および周波数ｆ２は、それぞれ約９１５ＭＨｚ±１５％、または９１５ＭＨｚ±１０％である。幾つかの実施形態では、周波数ｆ１は周波数ｆ２の０．０５ＧＨｚ以内である。幾つかの実施形態では、周波数ｆ１は周波数ｆ２とは異なる（すなわち、約９００ＭＨｚから約９３０ＭＨｚの範囲では周波数における差が５ＭＨｚを上回る、あるいは１ＧＨｚから１０ＧＨｚの範囲では周波数における差が０．０５ＧＨｚを上回る）。幾つかの実施形態では、周波数ｆ１は周波数ｆ２とは異なり、それぞれが約９００ＭＨｚから約９３０ＭＨｚの範囲、約２．４ＧＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲、または２．４５ＧＨｚ±１０％、または２．４５ＧＨｚ±５％、または９１５ＭＨｚ±１５％、または９１５ＭＨｚ±１０％の範囲である。
［００１１４］第１のマイクロ波ジェネレータ３６１および第２のマイクロ波ジェネレータ３６２は、任意の適切な電力で動作し得る。マイクロ波ジェネレータの電力は、プラズマパラメータを調整するために独立して制御され得る。いくつかの実施形態では、マイクロ波ジェネレータの電力は、約１００Ｗから約５ｋＷの範囲、または約５００Ｗから約２ｋＷの範囲、または約１ｋＷである。
［００１１５］使用時は、第１のマイクロ波ジェネレータ３６１と第２のマイクロ波ジェネレータ３６２を使用して、給電電極３５０の両端部にマイクロ波電力が加えられ得る。プラズマ３５３によって電力が吸収されない場合、電力はマイクロ波ジェネレータの出力においてサーキュレータを介して疑似負荷（「整合終端負荷」とも称される）にルーティングされ得る。これは、内蔵または外部サーキュレータを介して行われ得る。幾つかの実施形態では、第２のマイクロ波ジェネレータ３６２は、第１のマイクロ波ジェネレータ３６１の整合終端負荷であるため、１つのジェネレータが第１のフィード３８１と第２のフィード３８２の両方に電力を供給し得る。幾つかの実施形態では、第２のマイクロ波ジェネレータ３６２は疑似負荷である。
［００１１６］図１９に、第１のスライド短絡部４６１が第１のフィード３８１に隣接して位置づけされ、第２のスライド短絡部４６２が第２のフィード３８２に隣接して位置づけされる、本開示の１または複数の実施形態の概略図を示す。いくつかの実施形態のスライド短絡部４６１、４６２は、同軸のフィードの周りに位置づけされた同軸のスライド短絡タイプのチューナである。幾つかの実施形態では、第１の可動短絡部４６３および第２の可動短絡部４６４は、第１のスライド短絡部４６１および第２のスライド短絡部４６２と共に使用され、電源入力において「Ｌタイプ」のマッチングネットワークを形成する。同調セクション（スリーブと短絡部が位置づけされた部分）は、電源接続の大気側に位置し得る。
［００１１７］図２０は、同軸スライド短絡タイプのチューナ４７１、４７２が、第１のフィード３８１に隣接する第１の脚部３９１の第１の端部３５５、および第２のフィード３８２に隣接する第２の脚部３９２の第２の端部３５７に位置づけされている、開示の１または複数の実施形態を示す概略図である。第１の脚部３９１と第２の脚部３９２は、調整可能な長さの短絡された同軸線であってよい。スライド金属短絡部は、可変伝送線同調要素を形成し得る。図示したマイクロ波ジェネレータは、給電電極３５０とほぼ同軸に位置づけされ、脚部３９１、３９２が給電電極３５０の軸に対してある角度をなしている。
［００１１８］図２１に、第１のスタブチューナ４８１が給電電極３５０の第１の端部３５５で第１のフィード３８１に隣接して位置づけされ、第２のスタブチューナ４８２が給電電極３５０の第２の端部３５７で第２のフィード３８２に隣接して位置づけされている、本開示の１または複数の実施形態の概略図を示す。スタブチューナ４８１、４８２は、給電電極３５０の長さに沿った任意の点に位置づけされ得、給電電極３５０に近づけたり、給電電極３５０から遠ざけたりすることができる。例えば、第２のスタブチューナ４８２は、第１のスタブチューナ４８１よりも給電電極３５０の近くに示されている。第１のマイクロ波ジェネレータ３６１および第２のマイクロ波ジェネレータ３６２は、ほぼ同軸配置で給電電極３５０に電気的に結合される。幾つかの実施形態では、１または複数のスタブチューナは、電力反射を最小限に抑えるために、約２０オームから約８０オームの範囲、または約４０オームから約６０オームの範囲、または約５０オームの抵抗を有する。
［００１１９］図２２Ａは、図２０の構成と同様の構成を有する本開示の１または複数の実施形態を示す概略図である。ここで、脚部３９１、３９２は、給電電極３５０とほぼ同軸に示され、同軸のスライド短絡タイプのチューナ４７１、４７２は同軸配向である。第１のフィード３８１および第２のフィード３８２は、給電電極３５０の軸に対して角度をなしている。図２２Ｂは、図２２Ａの実施形態を示す概略図であり、第１のフィード３８１および第２のフィード３８２は、給電電極３５０の長さの中心に向かって移動している。フィードを電極の長さの中心に移動することにより、チューナが給電電極の端部でプラズマプロファイルを制御することが可能になる一方で、プラズマを生成するために利用可能な電力が増加し得る。
［００１２０］図２３Ａに、図２１の構成と同様の構成を有する本開示の１または複数の実施形態の概略図を示す。ここで、脚部３９１、３９２は、給電電極３５０とほぼ同軸として示され、スタブチューナ４８１、４８２は第１のフィード３８１と第２のフィード３８２の外側の脚部３９１、３９２に隣接して位置している。図２３Ｂは、図２３Ａの実施形態を示す概略図であり、図２２Ａおよび図２２Ｂの違いと同様に、第１のフィード３８１および第２のフィード３８２は、給電電極３５０の長さの中心に向かって移動している。図２３Ａおよび図２３Ｂに示すチューナは、図示した垂直配向だけでなく水平配向もあり得る。
［００１２１］いくつかの実施形態では、図２３Ａと同様であるがスタブチューナ４８１、４８２がない場合、給電電極３５０は、第１のフィード３８１および第２のフィード３８２のそれぞれを約１／１６λ、１／８λまたは１／４λだけ越えて延在する。幾つかの実施形態では、給電電極３５０は、約１／１６λ、１／８λまたは１／４λ以下の量だけ、第１のフィード３８１および第２のフィード３８２のそれぞれを越えて延在する。例えば、図２３Ａに示す実施形態は、第１のフィード３８１と第２のフィード３８２のそれぞれの外側に脚部３９１、３９２を有する。フィード間にない給電電極３５０のこれらの部分は、脚部、延在部、またはスタブと称され得る。幾つかの実施形態では、最も近いフィードに対する給電電極３５０の端部の距離は、約０．１ｍｍから約１０ｍｍの範囲、または約０．５ｍｍから約８ｍｍの範囲、または約１ｍｍから約７．５ｍｍの範囲、または約２ｍｍから約６ｍｍの範囲、または約３ｍｍから約４．５ｍｍの範囲である。幾つかの実施形態では、脚部３９１、３９２の長さは、プラズマの均一性を高めるための同調要素として使用され得る。
［００１２２］図２４は、本開示の１または複数の実施形態に係るプラズマアセンブリ３００を示す概略断面図である。ここで、ハウジング３０７は、誘電体３２０と接地電極３１０の両方の周りにある。ハウジング３０７は、導電性または非導電性であり得る。例示の実施形態は、誘電体３２０の長さＤＬ、ガスチャネル３７０内に形成されたプラズマ３５３の長さＰＬ、給電電極３５０の長さＷＬ、および電力入力間の距離ＤＩの測定値を示す。幾つかの実施形態では、長さＤＬは、約１５０ｍｍから約５００ｍｍの範囲、または約２００ｍｍから約４５０ｍｍの範囲、または約２５０ｍｍから約４００ｍｍの範囲、または約３００ｍｍから約３５０ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態では、プラズマの長さＰＬは、長さＤＬ以下である。いくつかの実施形態では、プラズマの長さＰＬは、長さＤＬよりも約１０ｍｍ短い。給電電極３５０の長さＷＬは、ほぼプラズマＰＬの長さである。幾つかの実施形態では、給電電極３５０の長さＷＬは、誘電体の長さＤＬ以下である。入力間の長さＤ１は、給電電極３５０の長さＷＬ以下である。
［００１２３］本開示の追加の実施形態は、プラズマを生成または提供する方法を対象とする。第１のマイクロ波電力は、第１のマイクロ波ジェネレータから給電電極の第１の端部に加えられ、第２のマイクロ波電力は、第２のマイクロ波ジェネレータから給電電極の第２の端部に加えられる。第１のマイクロ波電力と第２のマイクロ波電力は、約２．４ＧＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲の周波数で動作する。給電電極は、給電電極の第１の側面に接地電極がある誘電体に囲まれている。プラズマは、第１の側面とは異なる給電電極の第２の側面の誘電体に隣接して形成される。
［００１２４］プラズマ生成中、プロセスチャンバまたはチャネル３７０内の圧力は、任意の適切な温度であり得る。いくつかの実施形態では、チャネル３７０内の圧力は、約１ｍＴｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒの範囲であるか、または、約１０ｍＴｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒの範囲、または約５０ｍＴである。
［００１２５］実施例
［００１２６］デュアル（２つの）マイクロ波フィードとストリップライン型給電電極を有するプラズマ源アセンブリが構築され、２．４〜２．５ＧＨｚで動作する２つの１ｋＷジェネレータによって電力供給された。ストリップラインは、アルミニウムの本体、銅のストリップ、誘電体としての石英を有した。形状寸法は、回路で約５０オームの特性インピーダンスを維持して、電力反射を最小限に抑えるように構成された。アプリケータの両端部に２つのスタブチューナが装備された。プラズマは、Ｎ２とＡｒ／Ｎ２を使用して、トール範囲のガス圧で３４０ｘ７５ｍｍのプラズマエリアに生成された。
［００１２７］くさび形プラズマ源アセンブリは、くさび形誘電体で構築された。マイクロ波フィードはアセンブリの上部に対してまっすぐであり、スタブチューナの代わりに短絡の調整可能な同軸線が使用され、ストリップ材料はモリブデンであった。パイを覆うプラズマは、最大数トールのＮ２およびＡｒ／Ｎ２ガス混合物で生成された。
［００１２８］図２５Ａは、さまざまな電力プロファイルの軸位置（給電電極の長さに正規化）の関数としての電力（入力電力に正規化）を示すグラフである。電力は、約８００Ｗで給電電極の片側に加えられた。図２５Ｂは、約８００Ｗが給電電極の一方の端部に加えられ、約６００Ｗが給電電極のもう一方の端部に加えられたデュアル電力給電電極の軸位置（給電電極の長さに正規化）の関数としての電力（入力電力に正規化）を示すグラフである。波によって運ばれたエネルギーがプラズマで消散したため、アンテナの電力は波の発射点から反対側のアンテナ端部（またはプラズマ端部）に向かって減少した。
［００１２９］図２６Ａから図２６Ｃに、デュアル給電電極を使用した波の伝播を示す。図２６Ａでは、給電電極３５０の端部に供給される電力は、給電電極の全長にわたってプラズマを形成するのに十分ではない。図２６Ｂでは、給電電極に加えられる電力は、図２６Ａにおけるよりも大きいが、全長にわたってプラズマを形成するにはまだ不十分である。図２６Ｃに、両端部に十分な電力が加えられて給電電極の長さにわたって完全なプラズマを形成する給電電極を示す。いくつかの実施形態では、形成されるプラズマは過剰密度である（電子密度ρｅは限界プラズマ密度ρｃよりも高い）。さらに、形成されるプラズマは、定在波カットオフ密度よりも大きい電子密度ρｅを有し得る。たとえば、２．４５ＧＨｚでは、限界プラズマ密度はρｃ＝７×１０１０ｃｍ−３であり、例えば比誘電率が４（石英）である誘電体に沿った定在波伝搬のカットオフ密度は〜３×１０１１ｃｍ−３である。
［００１３０］当業者は、図２６Ｃのプラズマが、給電電極の全長にわたって生成されるが、プラズマは均一ではない可能性があることを認識するであろう。給電電極の端部に加えられる電力は、給電電極のプラズマへの電子的結合の完全性および均一性、および結果として得られるプラズマ密度（電子密度）に影響を及ぼし得る１つの要因である。
［００１３１］使用される導電性媒体（すなわち、プラズマが点火されるガス源）は、プラズマの均一性と電子密度に影響を与え得る。幾つかの実施形態では、プラズマの電子密度は、アルゴンをプラズマガスに追加することによって調整可能である。例えば、プラズマが窒素プラズマを使用して点火された場合、チャンバ壁への電力損失、イオン化の損失をもたらす原子衝突（すなわち、イオンではない励起原子の生成）、原子の振動状態または回転状態に変化を与えるエネルギーからの損失などにより、電子密度の不均一が起こり得る。窒素にアルゴンの流れを追加すると、アルゴンは窒素ほどの損失を受けないため、均一性を高めることができる。
［００１３２］プラズマの電子密度および／または均一性を変更するために、さまざまな要因が変更可能である。図２７Ａに、接地電極３１０と誘電体３２０の外面３２７との間に均一な距離を有する直線状の給電電極３５０を示す。プラズマ３５３は、給電電極３５０の長さにわたって不完全であるように示されている。図の下に示す曲線は、図２７Ａの実施形態の軸方向電力密度（プラズマ）プロファイルを示し、電極の中央付近でのプラズマ密度の減少を示している。
［００１３３］図２７Ｂは、給電電極３５０が給電電極３５０の長さの中央近辺でプラズマ３５３により近くなるように、誘電体３２０の外面３２７との間の給電電極の距離を変化させた実施形態を示す。誘電体３２０の外面３２７に対する給電電極３５０の距離が短くなると、プラズマ３５３への電子的結合が増加する。給電電極３５０の幅または厚さは、電極の長さにわたってほぼ同じままである。図の下に示す曲線は、図２７Ａの軸方向電力密度（プラズマ）プロファイルよりも給電電極の長さにわたってより均一である、図２７Ｂの実施形態の軸方向電力密度（プラズマ）プロファイルを示している。
［００１３４］図示した実施形態はまた、接地電極３１０に対する給電電極の距離を電極の長さにわたって変化させることも考えられ得る。接地電極３１０に対する距離が短くなると、接地への電子的結合が増加することによってプラズマ３５３への電子的結合が減少し得る。この実施形態は、図６Ｄおよび図６Ｅに関して説明したものと同様である。
［００１３５］図２７Ｃに、外面３２７が電極の長さの中央付近で給電電極３５０により近くなるように誘電体３２０の形状が変更された実施形態を示す。この実施形態の給電電極３５０は、平坦な電極であり、プラズマ３５３への電子的結合は、誘電体３２０の厚さによって調整される。
［００１３６］図２７Ｄに、給電電極３５０の形状が電極の長さに沿って変化する実施形態を示す。この実施形態では、給電電極３５０は、中央付近よりも電極の端部付近の方が厚い。電極の厚さを変更することにより、接地電極３１０および／または誘電体３２０のうちの１つまたは複数への電気的結合が変化し得る。
［００１３７］図２７Ｅは、給電電極３５０の幅が電極の長さに沿って変化する実施形態を示す上面図である。ここで、給電電極の幅は、電極の中央部分で最大である。第１のフィード３８１および第２のフィード３８２は、例示の目的のために想像線で示されている。給電電極の長さに沿ったフィードの位置は変更可能である。
［００１３８］図２８は、給電電極３５０との２つの接続ポートが存在するプラズマ源アセンブリの実施形態を示す図であり、１つはマイクロ波源フィードを有し、もう１つは疑似および／または無効負荷で終端されている。第１のフィード３８１と第２のフィード３８２は、給電電極３５０に電気的に結合されている。マイクロ波ジェネレータ３６１は、第１のフィード３８１に電気的に接続され、第２のフィード３８２は、疑似負荷３９７と電気的に結合される。マイクロ波ジェネレータは、固定または可変周波数ジェネレータで、一方のポートを通して電極に電力を供給し、もう一方のポートは「終端」されていてよい。一端または両端部に電力制御とオプションのチューナが含まれ得る。いくつかの実施形態では、チューナを給電電極の両端間に分布させて、変更可能なエンドツーエンドの電力／プラズマ軸方向分布プロファイル制御を得ることができる。いくつかの実施形態では、例えば、図２７Ａから図２７Ｅに示すように、軸方向に変化するアプリケータの形状寸法（ストリップラインの：幅／形状／位置および／または誘電体の寸法または誘電体材料の誘電率）を使用した追加の固定軸方向プラズマ／膜プロファイル制御が含まれる。
［００１３９］疑似負荷３９７は、整合終端負荷または無効負荷（固定または可動短絡）、または疑似負荷と無効負荷との組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、疑似負荷は、第１のマイクロ波ジェネレータからの整合終端負荷である。
［００１４０］図２９に、給電電極に電気的に結合された少なくとも１つの追加のフィード３９８が存在するプラズマ源アセンブリの別の実施形態を示す。少なくとも１つの追加のフィード３９８の位置および数は変更可能である。幾つかの実施形態では、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０の追加のフィード、または１から１０の範囲の追加のフィードが存在する。追加のフィード３９８のそれぞれは、他のどのフィードからも独立して位置づけすることができる。
［００１４１］マイクロ波ジェネレータの数は、フィードの数に応じて変更可能である。たとえば、図示した実施形態には３つのフィードがあり、給電電極に電力を提供する３つのマイクロ波ジェネレータも有し得る。幾つかの実施形態では、マイクロ波ジェネレータはフィードよりも少ない。例えば、第１のフィード３８１はマイクロ波ジェネレータに接続され、他のフィード（第２のフィード３８２および追加のフィード３９８）は疑似負荷および／または無効負荷に接続され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの疑似負荷は、第１のマイクロ波ジェネレータの整合終端負荷である。少なくとも１つのマイクロ波ジェネレータはフィードに接続される。電力制御およびオプションのチューナを各ポートに配置するか、ポート間に分散させて、変更可能なエンドツーエンドの電力／プラズマ軸方向分布プロファイルを得ることができる。追加の（固定）軸方向プラズマ／膜プロファイル制御は、軸方向に変化するアプリケータの形状寸法（給電電極の幅／形状／位置および／または誘電体の寸法または誘電体材料の誘電率）によって可能である。
［００１４２］本開示の第１の実施形態は、長さを画定する第１の端部および第２の端部を有し、厚さおよび幅を有する給電電極の長さに沿って延在する長軸を有する給電電極と、給電電極の第１の側面の接地電極であって、給電電極からある距離だけ離間している接地電極と、給電電極の第２の側面の誘電体であって、誘電体および接地電極は給電電極を囲み、給電電極に隣接する内面および内面の反対側の外面を有する誘電体と、第１のフィードを介して給電電極の第１の端部に電気的に結合された第１のマイクロ波ジェネレータと、第２のフィードを介して給電電極の第２の端部に電気的に結合された第２のマイクロ波ジェネレータとを備えるプラズマ源アセンブリを対象とする。
［００１４３］第２の実施形態では、第１の実施形態が変更され、接地電極は、第２の誘電体によって給電電極から離間している。
［００１４４］第３の実施形態では、第１の実施形態または第２の実施形態のいずれかが変更され、給電電極は平坦な導体である。
［００１４５］第４の実施形態では、第１から第３の実施形態のいずれかが変更され、給電電極の幅の１または複数が第１の端部から第２の端部で変化し、給電電極から接地電極までの距離が第１の端部から第２の端部で変化する、または、給電電極から誘電体の外面までの距離が第１の端部から第２の端部で変化する。
［００１４６］第５の実施形態では、第１から第４の実施形態のいずれかが変更され、給電電極が誘電体の内面からある距離だけ移動して、空隙を形成する。
［００１４７］第６の実施形態では、第１から第５の実施形態のいずれかは、給電電極の長さに沿った１または複数の位置に位置する１または複数のスタブチューナをさらに備えるように変更される。
［００１４８］第７の実施形態では、第１から第６の実施形態のいずれかが変更され、スタブチューナは、第１のフィードおよび第２のフィードに隣接して位置付けされたスライド短絡部を備える。
［００１４９］第８の実施形態では、第１から第７の実施形態のいずれかが変更され、スタブチューナが第１のフィードおよび第２のフィードに隣接して位置づけされる。
［００１５０］第９の実施形態では、第１から第８の実施形態のいずれかが変更され、給電電極は、第１の端部に第１の脚部および第２の端部に第２の脚部をさらに備える。
［００１５１］第１０の実施形態では、第１から第９の実施形態のいずれかが変更され、第１のフィードおよび第２のフィードは給電電極と同軸であり、第１の脚部および第２の脚部は給電電極の軸に対してある角度で延在する。
［００１５２］第１１の実施形態では、第１から第１０の実施形態のいずれかは、給電電極の長さに沿って位置づけされた１または複数のスタブチューナをさらに備えるように変更される。
［００１５３］第１２の実施形態では、第１から第１１の実施形態のいずれかが変更され、スタブチューナは、第１の脚部の端部に位置づけされたスライド短絡部および第２の脚部の端部に位置づけされたスライド短絡部を備える。
［００１５４］第１３の実施形態では、第１から第１２の実施形態のいずれかが変更され、スタブチューナは第１の脚部に隣接して位置づけされ、１つのスタブチューナは第２の脚部に隣接して位置づけされる。
［００１５５］第１４の実施形態では、第１から第１３の実施形態のいずれかが変更され、第１のフィードおよび第２のフィードは、給電電極の軸に対してある角度で延在し、第１の脚部および第２の脚部は、給電電極と同軸である。
［００１５６］第１５の実施形態では、第１から第１４の実施形態のいずれかが、第１の脚部の端部および第２の脚部の端部に位置づけされた１または複数のスタブチューナをさらに備えるように変更される。
［００１５７］第１６の実施形態では、第１から第１５の実施形態のいずれかが変更され、スタブチューナは、第１の脚部に隣接して位置づけされたスライド短絡部および第２の脚部に隣接して位置づけされたスライド短絡部を備える。
［００１５８］第１７の実施形態では、第１から第１６の実施形態のいずれかが変更され、第１のマイクロ波ジェネレータおよび第２のマイクロ波ジェネレータは、約９００ＭＨｚから約９３０ＭＨｚの範囲または約２．４ＧＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲の周波数で動作する。
［００１５９］第１８の実施形態では、第１から第１７の実施形態のいずれかが変更され、第１のマイクロ波ジェネレータと第２のマイクロ波ジェネレータは異なる周波数で動作する。
［００１６０］第１９の実施形態では、第１から第１８の実施形態のいずれかは、接地電極にガス入口をさらに備えるように変更され、ガス入口は、長軸に沿って延在する１または複数のプレナムと流体連結しており、１または複数のガス導管と流体連結している１または複数のプレナムは、ガス入口から、接地電極および誘電体を通ってプラズマ源アセンブリの長軸に沿って延在するガスチャネルまで流れるガスの流れを提供する。
［００１６１］第２０の実施形態では、第１から第１９の実施形態のいずれかが変更され、誘電体の外面に対する給電電極の距離が、給電電極の長さにわたって変化する。
［００１６２］第２１の実施形態では、第１から第２０の実施形態のいずれかが変更され、接地電極に対する給電電極の距離が、給電電極の長さにわたって変化する。
［００１６３］第２２の実施形態では、第１から第２１の実施形態のいずれかが変更され、給電電極の厚さまたは幅の１または複数が、給電電極の長さに沿って変化する。
［００１６４］第２３の実施形態では、第１から第２２の実施形態のいずれかが、第３のフィードを介して給電電極に電気的に結合された第３のマイクロ波ジェネレータをさらに備えるように変更され、第３のフィードは、第１のフィードと第２のフィードとの間の給電電極の長さに沿って位置する。
［００１６５］第２４の実施形態では、第１から第２３の実施形態のいずれかが、第４のフィードを介して給電電極に電気的に結合された第４のマイクロ波ジェネレータをさらに備えるように変更され、第４のフィードは、第１のフィードと第２のフィードとの間の給電電極の長さに沿って位置する。
［００１６６］第２５の実施形態では、第１から第２４の実施形態のいずれかが、第５のフィードを介して給電電極に電気的に結合された第５のマイクロ波ジェネレータをさらに備えるように変更され、第５のフィードは、第１のフィードと第２のフィードとの間の給電電極の長さに沿って位置する。
［００１６７］第２６の実施形態は、第１の実施形態から第２５の実施形態のいずれかのプラズマ源アセンブリを備えるガス分配アセンブリを対象とする。
［００１６８］第２７の実施形態は、第１の端部および第２の端部を有し、プラズマ源アセンブリの長軸に沿って延在する軸を有する平坦な給電電極であって、幅を有する給電電極と、給電電極の第１の側面の接地電極であって、第２の誘電体によって給電電極から離間し、ガス入口を含む接地電極と、給電電極の第２の側面の誘電体であって、誘電体および第２の誘電体とは給電電極を囲んで給電電極と接地電極との間の電気的接触を防止し、誘電体はプラズマ源アセンブリの長軸に沿って延在するガスチャネルを有し、ガス入口は、長軸に沿って延在する１または複数のプレナムと流体連結しており、１または複数のプレナムは、１または複数のガス導管を介してガスチャネルと流体連結している、誘電体と、第１のフィードを介して給電電極の第１の端部に電気的に結合され、第１の周波数で動作する第１のマイクロ波ジェネレータと、第２のフィードを介して給電電極の第２の端部に電気的に結合され、第２の周波数で動作する第２のマイクロ波ジェネレータとを備えるプラズマ源アセンブリであって、第１の周波数および第２の周波数は、約９００ＭＨｚから約９３０ＭＨｚの範囲内、または約２．４ＧＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲内であり、第１の周波数と第２の周波数とは異なる、プラズマ源アセンブリを対象とする。
［００１６９］第２８の実施形態は、プラズマを提供する方法を対象とし、本方法は、第１のマイクロ波ジェネレータから第１のマイクロ波電力を給電電極の第１の端部に、第２のマイクロ波電力を第２のマイクロ波ジェネレータから給電電極の第２の端部に提供することを含み、第１のマイクロ波電力と第２のマイクロ波電力は、約９００ＭＨｚから約９３０ＭＨｚの範囲、または約２．４ＧＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲の周波数で動作し、給電電極は、誘電体と給電電極の第１の側面の接地電極に囲まれ、給電電極の第１の側面とは異なる第２の側面の誘電体に隣接して形成され、プラズマ源アセンブリは、長さを画定する第１の端部および第２の端部を有し、幅を有する給電電極の長さに沿って延びる軸を有する給電電極と、給電電極の第１の側面の接地電極であって、給電電極からある距離だけ離間している接地電極と、給電電極の第２の側面の誘電体であって、誘電体および接地電極は給電電極を囲み、給電電極に隣接する内面および内面の反対側の外面を有する誘電体と、給電電極に電気的に結合された第１のフィードと、給電電極に電気的に結合された第２のフィードとを備え、第１のフィードは第１のマイクロ波ジェネレータと電気的に結合され、第２のフィードは疑似負荷と電気的に結合される。
［００１７０］第２９の実施形態では、第２８の実施形態が変更され、疑似負荷は第１のマイクロ波ジェネレータの整合終端負荷である。
［００１７１］第３０の実施形態では、第２８から第２９の実施形態のいずれかは、給電電極に電気的に結合された少なくとも１つの追加のフィードをさらに備えるように変更される。
［００１７２］第３１の実施形態では、第２８から第３０の実施形態のいずれかが変更され、給電電極の長さに沿った点で給電電極に電気的に結合される１から１０の範囲の追加のフィードが存在する。
［００１７３］第３２の実施形態では、第２８から第３１の実施形態のいずれかが、追加のフィードの少なくとも１つに電気的に結合された少なくとも１つの追加のマイクロ波ジェネレータをさらに備えるように変更される。
［００１７４］第３３の実施形態では、第２８から第３２の実施形態のいずれかが変更され、第１のマイクロ波ジェネレータが第１のフィードに電気的に結合され、疑似負荷が他のフィードに電気的に結合される。
［００１７５］第３４の実施形態では、第２８から第３２の実施形態のいずれかが変更され、疑似負荷の少なくとも１つは、第１のマイクロ波ジェネレータの整合終端負荷である。
［００１７６］１または複数の実施形態によれば、基板は、層を形成する前および／または後に処理を受ける。この処理は、同じチャンバで、または１または複数の分離した処理チャンバで実施され得る。いくつかの実施形態では、さらなる処理のために、基板を、第１のチャンバから分離した第２の処理チャンバに直接移動させる。基板は、第１のチャンバから分離した処理チャンバへ直接移動させ得る、または基板は、第１のチャンバから１または複数の移送チャンバへ移動させてから、分離した処理チャンバへ移動させ得る。したがって、処理装置は、移送ステーションと連通する複数のチャンバを備え得る。この種の装置は、「クラスタツール」または「クラスタシステム」などと称され得る。
［００１７７］一般に、クラスタツールは、基板の中心の検出と配向、脱ガス、アニーリング、堆積、および／またはエッチングを含むさまざまな機能を実施する複数のチャンバを備えるモジュール式システムである。１または複数の実施形態によれば、クラスタツールは少なくとも第１のチャンバと、中央の移送チャンバとを含む。中央の移送チャンバは、処理チャンバとロードロックチャンバ間で基板を往復させ得るロボットを収容し得る。移送チャンバは、通常、真空状態に維持され、基板をあるチャンバから別のチャンバへ、および／またはクラスタツールの前端に位置づけされたロードロックチャンバへ往復させるための中間段階を提供する。ただし、チャンバの正確な配置と組み合わせは、本書に記載のプロセスの特定のステップを実施する目的で変更され得る。使用できる他の処理チャンバは、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、脱ガス、配向、水酸化、およびその他の基板プロセスを含むが、これに限定されない。クラスタツールのチャンバでプロセスを実行することによって、後続の膜が堆積する前に酸化することなく、大気中の不純物による基板の表面汚染が回避され得る。
［００１７８］１または複数の実施形態によれば、基板は、継続的に真空または「ロードロック」状態にあり、あるチャンバから次のチャンバに移動するときに周囲空気に曝露されない。したがって、移送チャンバは真空下にあり、真空圧下で「ポンプダウン」される。処理チャンバまたは移送チャンバに、不活性ガスが存在し得る。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、基板の表面に層を形成した後、反応物の一部またはすべてを除去するためのパージガスとして使用される。１または複数の実施形態によれば、反応物が堆積チャンバから移送チャンバおよび／または追加の処理チャンバに移動するのを防ぐために、堆積チャンバの出口にパージガスが注入される。従って、不活性ガスの流れは、チャンバの出口でカーテンを形成する。
［００１７９］処理中、基板は加熱または冷却され得る。このような加熱または冷却は、基板支持体（サセプタなど）の温度の変更、および基板表面に加熱または冷却されたガスを流すことを含むがこれに限定されない任意の適切なパラメータを変更することによって達成され得る。いくつかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を導電的に変化させるように制御できるヒータ／クーラを含む。１または複数の実施形態では、使用されるガス（反応性ガスまたは不活性ガス）は、加熱または冷却されて基板温度を局所的に変化させる。いくつかの実施形態では、ヒータ／クーラは、基板表面に隣接するチャンバ内に位置づけされ、対流により基板温度を変化させる。
［００１８０］基板は、処理中に固定する、または回転させることも可能である。回転する基板は、連続的または個別のステップで回転させることができる。たとえば、基板をプロセス全体で回転させたり、異なる反応性ガスまたはパージガスへの曝露の間に基板を少しだけ回転させたりすることができる。処理中に基板を（連続的または段階的に）回転させて、例えばガス流の形状寸法の局所的な変動などの影響を最小限に抑えることによって、より均一な堆積またはエッチングが実現されやすくなり得る。
［００１８１］上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、その範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

  1. プラズマ源アセンブリであって、
    長さを画定する第１の端部および第２の端部を有し、厚さおよび幅を有する給電電極の前記長さに沿って延在する長軸を有する給電電極と、
    前記給電電極の第１の側面の接地電極であって、前記給電電極からある距離だけ離間している接地電極と、
    前記給電電極の第２の側面の誘電体であって、前記誘電体および前記接地電極は前記給電電極を囲み、前記誘電体は前記給電電極に隣接する内面および前記内面の反対側の外面を有する、誘電体と、
    第１のフィードを介して前記給電電極の前記第１の端部に電気的に結合された第１のマイクロ波ジェネレータと、
    第２のフィードを介して前記給電電極の前記第２の端部に電気的に結合された第２のマイクロ波ジェネレータと
    を備えるプラズマ源アセンブリ。
  2. 前記接地電極は、第２の誘電体によって前記給電電極から離間している、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  3. 前記給電電極は平坦な導体である、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  4. 前記給電電極の前記幅の１または複数が前記第１の端部から前記第２の端部まで変化し、前記給電電極から前記接地電極までの距離が前記第１の端部から前記第２の端部まで変化する、または、前記給電電極から前記誘電体の前記外面までの距離が前記第１の端部から前記第２の端部まで変化する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  5. 前記給電電極が、前記誘電体の前記内面からある距離だけ移動して空隙を形成する、請求項４に記載のプラズマ源アセンブリ。
  6. 前記給電電極が、前記第１の端部に第１の脚部と、前記第２の端部に第２の脚部とをさらに備える、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  7. 前記第１のフィードおよび前記第２のフィードは、前記給電電極の前記軸に対してある角度で延在し、前記第１の脚部および前記第２の脚部は前記給電電極と同軸である、請求項６に記載のプラズマ源アセンブリ。
  8. 前記第１の脚部の端部および前記第２の脚部の端部に位置づけされた１または複数のスタブチューナをさらに備える、請求項７に記載のプラズマ源アセンブリ。
  9. 前記スタブチューナが、前記第１の脚部に隣接して位置づけされたスライド短絡部と、前記第２の脚部に隣接して位置づけされたスライド短絡部とを備える、請求項８に記載のプラズマ源アセンブリ。
  10. 前記第１のマイクロ波ジェネレータおよび前記第２のマイクロ波ジェネレータが、約９００ＭＨｚから約９３０ＭＨｚの範囲または約２．４ＧＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲の周波数で動作する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  11. 前記第１のマイクロ波ジェネレータおよび前記第２のマイクロ波ジェネレータは、異なる周波数で動作する、請求項１０に記載のプラズマ源アセンブリ。
  12. 前記誘電体の前記外面に対する前記給電電極の前記距離が、前記給電電極の前記長さにわたって変化する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  13. 前記接地電極に対する前記給電電極の前記距離が、前記給電電極の前記長さにわたって変化する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  14. 前記給電電極の前記厚さまたは幅の１または複数が、前記給電電極の前記長さに沿って変化する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
  15. 請求項１に記載のプラズマ源アセンブリを備えるガス分配アセンブリ。
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