JP2023514548A - プラズマ処理システムのためのｒｆ信号フィルタ構成 - Google Patents

Abstract

【解決手段】可変エッジシース（ＴＥＳ）システムは、プラズマ処理チャンバ内のウェハ支持領域を囲むエッジリングの底面に結合するように構成された結合リングを含む。ＴＥＳシステムは、結合リング内に埋め込まれた環状の電極を含む。また、ＴＥＳシステムは、結合リング内の電極に結合された複数のＲＦ信号供給ピンを含む。複数のＲＦ信号供給ピンは、結合リングの底面を通って形成された対応する孔をそれぞれ通って延びる。ＴＥＳシステムは、複数のＲＦ供給ピンにそれぞれ接続された複数のＲＦ信号フィルタを含む。複数のＲＦ信号フィルタのそれぞれは、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成するために用いられるＲＦ信号に対して高インピーダンスを供給するように構成されている。【選択図】図１０A

Description

１．開示の分野

本開示は、半導体デバイスの製造に関する。

２．関連技術の説明

プラズマエッチングプロセスは、半導体ウェハ上の半導体デバイスの製造にしばしば使用される。プラズマエッチングプロセスでは、製造中の半導体デバイスを含む半導体ウェハが、プラズマ処理領域内で生成されたプラズマに曝露される。プラズマは、半導体ウェハ上の材料と相互作用して、半導体ウェハから材料を除去するか、及び／又は材料を改質してその後半導体ウェハから除去できるようにする。プラズマは、特定の反応ガスを使用して生成でき、これにより、プラズマの成分が、他のウェハ上の除去／改質されない材料と顕著な相互作用を起こすことなく、半導体ウェハから除去されるか或いは改質される材料と相互作用し得る。プラズマは、特定の反応ガスを励起するためのＲＦ（Ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を使用して生成される。これらのＲＦ信号は、反応ガスを含むプラズマ処理領域内を伝送され、プラズマ処理領域には半導体ウェハが曝露可能に所持される。プラズマ処理領域を通るＲＦ信号の伝送経路は、プラズマ処理領域内でプラズマがどのように生成されるかに影響し得る。例えば、より大量のＲＦ信号電力が伝送されるプラズマ処理領域の範囲では、反応ガスがより大きく励起され得るため、プラズマ処理領域全体にわたってプラズマ特性の空間的不均一性をもたらす。プラズマ特性の空間的不均一性は、他のプラズマ特性の中でも、イオン密度、イオンエネルギー、及び／又は反応成分密度の空間的不均一性として現れ得る。プラズマ特性の空間的不均一性に対応して、半導体ウェハ上のプラズマ処理結果にも空間的不均一性が生じ得る。つまり、半導体ウェハ上のプラズマ処理結果の均一性は、ＲＦ信号がプラズマ処理領域を通ってどのように伝送されるかに影響され得る。本開示は、このような文脈において説明される。

例示的一実施形態では、可変エッジシースシステムを開示する。可変エッジシースシステムは、プラズマ処理チャンバ内のウェハ支持領域を囲むエッジリングの底面に結合するように構成された結合リングを含む。また、可変エッジシースシステムは、結合リング内に埋め込まれた電極を含む。電極は、環状形状を有する。また、可変エッジシースシステムは、結合リング内に埋め込まれた電極に結合された複数のＲＦ信号供給ピンを含む。複数のＲＦ信号供給ピンは、結合リングの底面を通って形成された対応する孔をそれぞれ通って延びる。また、可変エッジシースシステムは、複数のＲＦ信号供給ピンにそれぞれに接続された複数のＲＦ信号フィルタを含む。複数のＲＦ信号フィルタのそれぞれは、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成するために用いられる対応するＲＦ信号に対して高インピーダンスを供給するように構成されている。
例示的一実施形態では、プラズマ処理システムを開示する。プラズマ処理システムは、頂面、底面及び外側面によって画定される実質的上円筒形状を有する１次電極を含む。また、プラズマ処理システムは、１次電極の頂面に配置されたセラミック層を含む。セラミック層は、半導体ウェハを受け、かつ支持するように構成されている。また、プラズマ処理システムは、インピーダンス整合システムを介して１次電極に電気的に接続されたＲＦ信号発生器を含む。ＲＦ信号発生器は、ＲＦ信号を発生して１次電極に供給するように構成されている。また、プラズマ処理システムは、導電性材料で形成され、セラミック層を包囲するように構成されたエッジリングを含む。エッジリングは、セラミック層に対して半径方向に隣接して配置される。また、プラズマ処理システムは、エッジリングの底面に結合された結合リングを含む。結合リングは、電気絶縁性材料で形成されている。結合リングは、埋め込み電極を含む。また、プラズマ処理システムは、埋め込み電極と電気的かつ物理的に接続された複数のＲＦ信号供給ピンを含む。複数のＲＦ信号供給ピンは、結合リングの底面を通って形成された対応する孔をそれぞれ通って延びる。また、プラズマ処理システムは、複数のＲＦ信号供給ピンにそれぞれ接続された複数のＲＦ信号フィルタを含む。複数のＲＦ信号フィルタのそれぞれは、ＲＦ信号発生器によって１次電極に供給されるＲＦ信号に対して高インピーダンスを供給するように構成されている。

図１Ａは、いくつかの実施形態に係る、半導体チップ製造に用いるプラズマ処理システムの垂直断面図を示す。

図１Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図１Ａのシステムにおいてカンチレバーアームアセンブリを下方に移動させ、ドアを介したウェハの移動を可能にする様子を示す。

図２は、いくつかの実施形態に係る、セラミック層及び電極の上面図を示す。

図３Ａは、いくつかの実施形態に係る、インピーダンス整合システムの電気的概略図を示す。

図３Ｂは、いくつかの実施形態に係る、ＴＥＳインピーダンス整合システムの電気的概略図例を示す。

図４は、いくつかの実施形態に係る、固定外側支持フランジの垂直断面の拡大図を示す。

図５は、いくつかの実施形態に係る、連結外側支持フランジと固定外側支持フランジの上面図を示し、連結外側支持フランジと固定外側支持フランジとの間に接続された多数の導電性ストラップを示す。

図６は、いくつかの実施形態に係る、連結外側支持フランジと固定外側支持フランジの頂部の斜視図を示し、連結外側支持フランジと固定外側支持フランジとの間に接続された多数の導電性ストラップを示す。

図７は、いくつかの実施形態に係る、導電性ストラップの等角図を示す。

図８Ａは、いくつかの実施形態に係る、上部電極の垂直断面図を示す。

図８Ｂは、いくつかの実施形態に係る、上部電極の上面図を示す。

図９Ａは、いくつかの実施形態に係る、結合リングとエッジリング間の接続の垂直断面拡大図を示す。

図９Ｂは、いくつかの実施形態に係る、結合リングに接続されたホールドダウンロッドの垂直断面拡大図を示す。

図９Ｃは、いくつかの実施形態に係る、結合リングの上面斜視図を示す。

図１０Ａは、いくつかの実施形態に係る、カンチレバーアームアセンブリの内部に配置されるＴＥＳシステムの一部の底面斜視図を示す。

図１０Ｂは、いくつかの実施形態に係る、それぞれが導電性コイルとして構成されたＴＥＳ ＲＦ信号フィルタを有する、図１０Ａに示されるようなＴＥＳシステムの底面斜視図を示す。

図１１は、いくつかの実施形態に係る、すべてのＴＥＳ ＲＦ信号供給ピンに対して単一のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタを使用する代替ＴＥＳシステムの底面斜視図を示す。

図１２Ａは、いくつかの実施形態に係る、図１１のＴＥＳシステムを用いて得られたウェハ全体にわたるプラズマ処理結果のウェハマップを示す。

図１２Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図１Ａ、図１Ｂ、図３Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図１０Ａ、及び図１０ＢのＴＥＳシステムを用いて得られた、ウェハ全体にわたるプラズマ処理結果のウェハマップを示す。

図１２Ｃは、いくつかの実施形態に係る、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピンがそれぞれ対応するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタから切り離された状態で得られた、ウェハ全体にわたるプラズマ処理結果のウェハマップを示す。

図１３Ａは、いくつかの実施形態に係る、エッジリングの斜視図を示す。

図１３Ｂは、いくつかの実施形態に係る、エッジリングの上面図を示す。

図１３Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図１３Ｂの(切断線)Ａ－Ａにおける図として示されるエッジリングの垂直断面図を示す。

図１４は、いくつかの実施形態に係る、図１Ａの制御システムの例示的な概略図を示す。

以下の説明では、本開示の実施形態の理解のために、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、本開示の実施形態が、これらの具体的な詳細の一部又はすべてを除いても実施可能であることは、当業者には明らかである。他の例では、本開示を不必要に曖昧にすることを避けるため、周知の処理操作については、詳細な説明を省略する。

半導体ウェハ製造用のプラズマエッチングシステムにおいて、半導体ウェハ全体にわたるエッチング結果の空間変動は、半径方向エッチング均一性及び方位角エッチング均一性によって特徴付けられる。半径方向エッチング均一性は、半導体ウェハ上の所与の方位角位置において半導体ウェハの中心から半導体ウェハのエッジまで外向きに延びる半導体ウェハ上の半径方向位置の関数としてのエッチングレートの変動によって特徴付けることができる。また、方位角エッチング均一性は、半導体ウェハ上の所与の半径方向位置において、半導体ウェハの中央を中心とした半導体ウェハ上の方位角位置の関数としてのエッチングレートの変動によって特徴付けることができる。本明細書に記載されるシステムのようないくつかのプラズマ処理システムにおいて、半導体ウェハは電極上に配置され、そこからＲＦ信号が放出されて、半導体ウェハを覆うプラズマ生成領域内でプラズマが生成される。プラズマは、半導体ウェハ上に所定のエッチングプロセスを生じさせるように制御された特性を有する。

図１Ａは、いくつかの実施形態に係る、半導体チップ製造に用いるプラズマ処理システム１００の垂直断面図を示す。システム１００は、壁１０１Ａ、上部部材１０１Ｂ、及び底部部材１０１Ｃによって形成されたチャンバ１０１を含む。壁１０１Ａ、上部部材１０１Ｂ、及び底部部材１０１Ｃは、集合的に、チャンバ１０１内の内部領域１０３を形成する。底部部材１０１Ｃは、プラズマ処理動作の排気ガスが導かれる排気ポート１０５を含む。いくつかの実施形態では、動作中に、ターボポンプ又は他の真空装置などによって、吸引力が排気ポート１０５に加えられて、チャンバ１０１の内部領域１０３からプロセス排気ガスを引き出す。いくつかの実施形態では、チャンバ１０１はアルミニウムで形成されている。しかし、様々な実施形態では、チャンバ１０１は、本質的に、十分な機械的強度と許容範囲の熱性能を有し、またチャンバ１０１内のプラズマ処理動作中に接触しかつ曝露対象となる他の材料と化学的適合性を持つ、例えばステンレス鋼などの任意の材料で形成できる。チャンバ１０１の少なくとも１つの壁１０１Ａは、半導体ウェハＷがチャンバ１０１の内外に移送される際に通るドア１０７を含む。いくつかの実施形態では、ドア１０７は、スリットバルブドアとして構成される。

いくつかの実施形態において、半導体ウェハＷは、製造工程における半導体ウェハである。説明を容易にするために、半導体ウェハＷを以下、ウェハＷと称する。なお、しかしながら、様々な実施形態において、ウェハＷは、プラズマベースの製造プロセスに供される、本質的に任意の種類の基板であり得る。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書で言及されるウェハＷは、シリコン、サファイア、ＧａＮ、ＧａＡｓ又はＳｉＣ、或いは他の基板材料から形成された基板であり得ると共に、ガラスパネル／基板、金属箔、金属シート、ポリマー材料などを含み得る。また、様々な実施形態において、本明細書で言及されるウェハＷは、形態、形状、及び／又はサイズが変化し得る。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書で言及されるウェハＷは、その上に集積回路デバイスが製造される円形の半導体ウェハであり得る。様々な実施形態において、円形のウェハＷは、２００ｍｍ（ミリメートル）、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、又は他のサイズの直径を有し得る。また、いくつかの実施形態において、本明細書で言及されるウェハＷは、例えば、フラットパネルディスプレイ用の矩形基板などの非円形基板であり得る。

プラズマ処理システム１００は、ファシリティプレート１１１上に配置された電極１０９を含む。いくつかの実施形態では、電極１０９及びファシリティプレート１１１はアルミニウムで形成されている。しかし、他の実施形態では、電極１０９及びファシリティプレート１１１は、十分な機械的強度を有し、熱的及び化学的性能特性として適合性のある他の導電性材料でも形成可能である。セラミック層１１０は、電極１０９の頂面に形成されている。いくつかの実施形態では、セラミック層は、電極１０９の頂面に対して垂直に測定した場合、約１．２５ミリメートル（ｍｍ）の垂直厚さを有する。しかし、他の実施形態では、セラミック層１１０は、１．２５ｍｍよりも大きいか又は１．２５ｍｍよりも小さい垂直厚さを有し得る。セラミック層１１０は、ウェハＷ上でプラズマ処理動作が実行される間、ウェハＷを受け、かつ支持するように構成されている。いくつかの実施形態では、セラミック層１１０の半径方向外側に位置する電極１９０の頂面及び電極１０９の周囲側面は、セラミックのスプレーコートで覆われる。

セラミック層１１０は、ウェハＷをセラミック層１１０の頂面に保持する静電力を生成するための１つ又は複数のクランプ電極１１２の構成を含む。いくつかの実施形態では、セラミック層１１０は、ウェハＷにクランプ力を供給するためにバイポーラ方式で動作する２つのクランプ電極１１２の構成を含む。クランプ電極１１２は、セラミック層１１０の頂面にウェハＷを保持するための制御されたクランプ電圧を生成する直流（ＤＣ）電源１１７に接続されている。電気ワイヤ１１９Ａ、１１９Ｂは、ＤＣ電源１１７とファシリティプレート１１１との間に接続される。電気ワイヤ／導体は、ファシリティプレート１１１及び電極１０９を介して配線され、ワイヤ１１９Ａ、１１９Ｂをクランプ電極１１２に電気的に接続する。ＤＣ電源１１７は、１つ又は複数の信号導線１２１を介して制御システム１２０に接続される。

電極１０９はまた、温度制御流体チャネル１２３の構成を含み、このチャネルを通して温度制御流体が流れ、電極１０９の温度を制御し、さらにウェハＷの温度を制御する。温度制御流体チャネル１２３は、ファシリティプレート１１１上のポートに配管（流体的に接続）されている。温度制御流体供給ライン及び帰還ラインは、矢印１２６で示すように、ファシリティプレート１１１上のこれらのポート及び温度制御流体循環システム１２５に接続されている。温度制御流体循環システム１２５は、温度制御流体供給源、温度制御流体ポンプ、及び熱交換器やその他のデバイスを含み、所定のウェハＷ温度に設定し維持するために、電極１０９を通る温度制御流体の流れを制御する。温度制御流体循環システム１２５は、１つ又は複数の信号導線１２７を介して制御システム１２０に接続されている。様々な実施形態では、水又は冷媒液／ガスなどの様々な種類の温度制御流体を使用できる。また、いくつかの実施形態では、温度制御流体チャネル１２３は、例えばウェハＷ全体の２次元（ｘ及びｙ）において、ウェハＷの温度を空間的に変化させる制御を可能にするように構成されている。

セラミック層１１０はまた、電極１０９内の対応する背面ガス供給チャネルに流体的に接続された背面ガス供給ポート１０８（図２参照）の構成を含む。電極１０９内の背面ガス供給チャネルは、電極１０９を介して、電極１０９とファシリティプレート１１１の間のインターフェースに配線されている。１つ又は複数の背面ガス供給ラインは、矢印１３０で示すように、ファシリティプレート１１１上のポート及び背面ガス供給システム１２９に接続される。ファシリティプレート１１１は、１つ又は複数の背面ガス供給ラインから、電極１０９内の背面ガス供給チャネルに背面ガスを供給するように構成されている。背面ガス供給システム１２９は、背面ガス供給源、マスフローコントローラ、フロー制御バルブや他の装置を含み、セラミック層１１０内の背面ガス供給ポート１０８の構成を介して、制御された背面ガス流を供給する。いくつかの実施形態では、背面ガス供給システム１２９は、背面ガスの温度を制御するための１つ又は複数の構成要素も含む。いくつかの実施形態では、背面ガスはヘリウムである。またいくつかの実施形態では、背面ガス供給システム１２９は、セラミック層１１０内の背面ガス供給ポート１０８の構成に対して、クリーンドライエア（ＣＤＡ）を供給するために使用できる。背面ガス供給システム１２９は、１つ又は複数の信号導線１３１を介して制御システム１２０に接続されている。

３つのリフトピン１３２は、ファシリティプレート１１１、電極１０９、及びセラミック層１１０を通って延び、セラミック層１１０の頂面に対するウェハＷの垂直移動を可能にする。いくつかの実施形態では、リフトピン１３２の垂直移動は、ファシリティプレート１１１に接続された、対応するそれぞれの電気機械式及び／又は空気式リフト装置１３３によって制御される。３つのリフト装置１３３は、１つ又は複数の信号導線１３４を介して制御システム１２０に接続されている。いくつかの実施形態では、３つのリフトピン１３２は、セラミック層１１０の頂面に垂直に延びる電極１０９／セラミック層１１０の垂直中心線に対して実質的に等しい方位角間隔を有するように配置される。なお、リフトピン１３２は、上昇することで、チャンバ１０１内にウェハＷを受け入れ、またチャンバ１０１からウェハＷを取り出す（図１Ｂ参照）。また、リフトピン１３２は、下降することで、ウェハＷの処理中に、ウェハＷをセラミック層１１０の頂面に載置する。

図２は、いくつかの実施形態に係る、セラミック層１１０及び電極１０９の上面図を示す。セラミック層１１０内に、クランプ電極１１２の例示的な配置が示されている。なお、クランプ電極１１２は、セラミック層１１０の垂直方向の厚さ内に配置されるため、セラミック層１１０の一部がクランプ電極１１２の上方に存在している。図２はまた、背面ガス供給ポート１０８の例示的な配置を示す。なお、背面ガス供給ポート１０８の数及び空間的配置は、異なる実施形態においては変化し得る。いくつかの実施形態において、背面ガス供給ポート１０８は、背面ガス供給ポート１０８を通る背面ガス流を可能にし、同時に背面ガス供給ポート１０８の箇所に固体表面を供給する多孔質セラミック材料で充填される。図２はまた、３つのリフトピン１３２の例示的な配置を示す。

また、様々な実施形態において、電極１０９、ファシリティプレート１１１、セラミック層１１０、クランプ電極１１２、リフトピン１３２、また本質的にはそれらに関連する他の任意の構成要素の１つ又は複数は、１つ又は複数のセンサ、例えば、温度測定、電圧測定、及び電流測定のためのセンサなどを含み得る。電極１０９、ファシリティプレート１１１、セラミック層１１０、クランプ電極１１２、リフトピン１３２、また本質的にはそれらに関連する他の任意の構成要素に配置された任意のセンサは、電気ワイヤ、光ファイバ、又は無線接続を介して制御システム１２０に接続される。

ファシリティプレート１１１は、セラミック支持体１１３の開口内にセットされ、セラミック支持体１１３によって支持される。セラミック支持体１１３は、カンチレバーアームアセンブリ１１５の支持表面１１４上に配置される。いくつかの実施形態では、セラミック支持体１１３は、実質的に環状の形状を有し、そのためセラミック支持体１１３はファシリティプレート１１１の半径方向外周を実質的に包囲し、同時に、ファシリティプレート１１１の底外周面が載置される支持表面１１６も提供する。カンチレバーアームアセンブリ１１５は、チャンバ１０１の壁１０１Ａを通って延びる。いくつかの実施形態では、封止機構１３５が、チャンバ１０１の内部領域１０３を封止するために、カンチレバーアームアセンブリ１１５が配置されるチャンバ１０１の壁１０１Ａ内に設けられ、同時にカンチレバーアームアセンブリ１１５が、制御された方法でｚ方向に上下に移動することを可能にしている。

カンチレバーアームアセンブリ１１５は、システム１００の動作をサポートするために、様々なデバイス、ワイヤ、ケーブル、及びチューブが配線される開放領域１１８を有する。カンチレバーアームアセンブリ内の開放領域１１８は、チャンバ１０１の外部の大気条件、例えば、空気組成、温度、圧力、及び相対湿度に曝される。また、カンチレバーアームアセンブリ１１５の内部には、ＲＦ信号供給ロッド１３７が配置されている。より詳細には、ＲＦ信号供給ロッド１３７は、導電性チューブ１３９の内部に配置されており、ＲＦ信号供給ロッド１３７は、チューブ１３９の内壁から離間している。ＲＦ信号供給ロッド１３７とチューブ１３９のサイズは変更可能である。チューブ１３９の内部におけるチューブ１３９の内壁とＲＦ信号供給ロッド１３７との間の領域は、チューブ１３９の全長に沿って空気によって占有される。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７の外径（Ｄ_rod）と、チューブ１３９の内径（Ｄ_tube）は、ｌｎ（Ｄ_tube／Ｄ_rod）＞＝ｅ¹の関係を満たすように設定される。

いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７は、チューブ１３９内で実質的に中心に配置され、実質的に均一な半径方向の厚さの空気が、ＲＦ信号供給ロッド１３７とチューブ１３９の内壁との間に、チューブ１３９の長さに沿って存在している。しかしながら、いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７は、チューブ１３９内の中心には配置されない。それでも、チューブ１３９内では、ＲＦ信号供給ロッド１３７とチューブ１３９の内壁の間のすべての位置に、チューブ１３９の長さに沿った空隙が存在している。ＲＦ信号供給ロッド１３７の送出端は、ＲＦ信号供給シャフト１４１の下端に電気的及び物理的に接続されている。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７の送出端は、ＲＦ信号供給シャフト１４１の下端にボルト固定されている。ＲＦ信号供給シャフト１４１の上端は、ファシリティプレート１１１の底部に電気的及び物理的に接続されている。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給シャフト１４１の上端は、ファシリティプレート１１１の底部にボルト固定されている。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７とＲＦ信号供給シャフト１４１は、どちらも銅で形成されている。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７は、銅、アルミニウム、又は陽極酸化アルミニウムで形成されている。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給シャフト１４１は、銅、アルミニウム、又は陽極酸化アルミニウムで形成されている。他の実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７及び／又はＲＦ信号供給シャフト１４１は、ＲＦ電気信号の伝送を可能にする別の導電性材料で形成されている。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７及び／又はＲＦ信号供給シャフト１４１は、ＲＦ電気信号の伝送を可能にする導電性材料（銀又は他の導電性材料など）でコーティングされている。また、いくつかの実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７は中実ロッドである。しかし、他の実施形態では、ＲＦ信号供給ロッド１３７はチューブである。なお、ＲＦ信号供給ロッド１３７とＲＦ信号供給シャフト１４１の間の接続部を囲む領域１４０は、空気に占有されている。

ＲＦ信号供給ロッド１３７の供給端は、電気的及び物理的にインピーダンス整合システム１４３に接続されている。インピーダンス整合システム１４３は、第１のＲＦ信号発生器１４７及び第２のＲＦ信号発生器１４９に接続されている。インピーダンス整合システム１４３は、１つ又は複数の信号導線１４４を介して制御システム１２０にも接続されている。第１のＲＦ信号発生器１４７も、１つ又は複数の信号導線１４８を介して制御システム１２０に接続されている。第２のＲＦ信号発生器１４９も、１つ又は複数の信号導線１５０を介して制御システム１２０に接続されている。インピーダンス整合システム１４３は、インピーダンス整合を可能にするようなサイズかつ接続を有するインダクタ及びコンデンサの構成を含み、これにより、ＲＦ電力が、ＲＦ信号供給ロッド１３７及びＲＦ信号供給シャフト１４１に沿って、ファシリティプレート１１１及び電極１０９を介して、セラミック層１１０上方のプラズマ処理領域１８２に伝送され得る。いくつかの実施形態では、第１のＲＦ信号発生器１４７は高周波のＲＦ信号発生器であり、第２のＲＦ信号発生器１４９は低周波のＲＦ信号発生器である。いくつかの実施形態では、第１のＲＦ信号発生器１４７は、約５０メガヘルツ（ＭＨｚ）～約７０ＭＨｚの範囲内、又は約５４ＭＨｚ～約６３ＭＨｚの範囲内、又は約６０ＭＨｚで、ＲＦ信号を発生する。いくつかの実施形態では、第１のＲＦ信号発生器１４７は、約５キロワット（ｋＷ）～約２５ｋＷの範囲内、又は約１０ｋＷ～約２０ｋＷの範囲内、又は約１５ｋＷから約２０ｋＷの範囲内、又は約１０ｋＷ或いは約１６ｋＷでＲＦ電力を供給する。いくつかの実施形態では、第２のＲＦ信号発生器１４９は、約５０キロヘルツ（ｋＨｚ）から約５００ｋＨｚの範囲内、又は約３３０ｋＨｚから約４４０ｋＨｚの範囲内、又は約４００ｋＨｚでＲＦ信号を発生する。いくつかの実施形態では、第２のＲＦ信号発生器１４９は、約１５ｋＷから約１００ｋＷの範囲内、又は約３０ｋＷから約５０ｋＷの範囲内、又は約３４ｋＷ或いは約５０ｋＷでＲＦ電力を供給する。例示的一実施形態では、第１のＲＦ信号発生器１４７は、約６０ＭＨｚの周波数のＲＦ信号を発生するように設定され、第２のＲＦ信号発生器１４９は、約４００ｋＨｚの周波数のＲＦ信号を発生するように設定される。

図３Ａは、いくつかの実施形態に係る、インピーダンス整合システム１４３の電気的概略図を示す。インピーダンス整合システム１４３は、第１の分岐３０２Ａ（高周波分岐）及び第２の分岐３０２Ｂ（低周波分岐）を含む。第１の分岐３０２Ａは、インダクタＬ４、コンデンサＣ２、コンデンサＣ７、及びコンデンサＣ３などの回路部品を含む。第２の分岐３０２Ｂは、インダクタＬ１、インダクタＬ２、コンデンサＣ１、コンデンサＣ４、コンデンサＣ５、コンデンサＣ６、及びインダクタＬ３などの回路部品を含む。いくつかの実施形態では、コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３は可変コンデンサである。コンデンサＣ１及びＣ２は主コンデンサであり、コンデンサＣ３は予備コンデンサである。インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４はそれぞれ、導電性材料、例えば銅製のコイルとして形成されている。第１の分岐３０２Ａは、第１のＲＦ信号発生器１４７の出力に接続された入力Ｉ１を有する。第２の分岐３０２Ｂは、第２のＲＦ信号発生器１４９の出力に接続された入力Ｉ２を有する。入力Ｉ２は、インダクタＬ１に接続されている。

一例として、本明細書で参照されるＲＦストラップは、銅などの導電性材料からなる平らで細長い金属片である。したがって、ＲＦストラップは、長さ、幅、及び厚さを有する。ＲＦストラップの長さは、ＲＦストラップの幅よりも大きい。さらに、ＲＦストラップの幅は、ＲＦストラップの厚さよりも大きい。いくつかの実施形態では、ＲＦストラップは、自身の湾曲又は再形成を可能にするため、可撓性を有する。

第１の分岐３０２Ａは、ＲＦストラップ部３０４Ａ（インダクタＬＡとして表される）、ＲＦストラップ部３０４Ｂ（インダクタＬＢとして表される）、ＲＦストラップ３０４Ｃ（インダクタＬＣとして表される）、ＲＦストラップ３０４Ｄ（インダクタＬＤとして表される）、及びＲＦストラップ３０４Ｅ（インダクタＬＥとして表される）を含む。いくつかの実施形態において、ＲＦストラップ部３０４Ａ及び３０４Ｂは、１つのＲＦストラップのそれぞれ別の部分であり、つまりインダクタＬＡ及びＬＢは、１つのＲＦストラップの別個の部分を表す。しかし、いくつかの実施形態においては、２つのＲＦストラップ部３０４Ａ及び３０４Ｂを含む１つのＲＦストラップの代わりに、２つの別個のＲＦストラップが、それぞれ、ＲＦストラップ部３０４Ａ及び３０４Ｂとして使用される。例えば、ＲＦストラップ部３０４Ａのインダクタンスを有する第１のＲＦストラップは、導電性コネクタを介して、ＲＦストラップ部３０４Ｂのインダクタンスを有する第２のＲＦストラップに接続されている。

コンデンサＣ３は、ＲＦストラップ３０４Ｃを介して、ＲＦストラップ部３０４Ａ及び３０４Ｂの両方を含むＲＦストラップ上の所定位置Ｐ１に結合されている。このように、ＲＦストラップ３０４Ｃが、ＲＦストラップ部３０４Ａ及び３０４Ｂの両方を含むＲＦストラップに接続される所定位置Ｐ１が、ＲＦストラップ部３０４Ａ及び３０４Ｂのそれぞれの長さを決定する。また、コンデンサＣ７は、ＲＦストラップ部３０４Ａの、所定位置Ｐ１とは反対側の端部に結合されている。所定位置Ｐ１は、ＲＦストラップ部３０４Ｂを介して、ＲＦ信号供給ロッド１３７に結合されている。ＲＦストラップ３０４Ｄ及び３０４Ｅは、所定位置Ｐ２において互いに結合されている。コンデンサＣ２の端子も所定位置Ｐ２に接続されている。ＲＦストラップ３０４Ｄは、インダクタＬ４及びインピーダンス整合システム１４３の入力Ｉ１に結合されている。各ＲＦストラップ部３０４Ａ及び３０４Ｂ、ならびに各ＲＦストラップ３０４Ｃ、３０４Ｄ及び３０４Ｅは、それぞれインダクタンスを有する。例えば、ＲＦストラップ部３０４ＡはインダクタンスＬＡを有し、ＲＦストラップ部３０４Ｂは別のインダクタンスＬＢを有し、ＲＦストラップ３０４Ｃは別のインダクタンスＬＣを有し、ＲＦストラップ３０４ＤはインダクタンスＬＤを有し、ＲＦストラップ３０４ＥはインダクタンスＬＥを有する。なお、本明細書に記載されるＲＦストラップ３０４Ａ～３０４ＥのようなＲＦストラップのいずれも、コイルに巻かれてインダクタを形成するのではなく、平らな細長い金属片としてなる。

様々な実施形態において、図３Ａに示される任意のコンデンサ及び／又は非ストラップインダクタは、固定又は可変であり得る。例えば、様々な実施形態において、コンデンサＣ４～Ｃ７のいずれか１つ又は複数は、固定コンデンサであり、つまり、そのインダクタンスの変化や調整は可能ではないことを意味する。また、いくつかの実施形態において、コンデンサＣ４～Ｃ７のいずれか１つ又は複数は、可変コンデンサであり、つまり、そのキャパシタンスの変化／調整は可能であることを意味する。様々な実施形態において、インダクタＬ１～Ｌ４のいずれか１つ又は複数は、固定インダクタであり、つまり、そのインダクタンスの変化や調整は可能ではないことを意味する。また、様々な実施形態において、インダクタＬ１～Ｌ４のいずれか１つ又は複数は、可変インダクタであり、つまり、そのインダクタンスの変化や調整は可能であることを意味する。

再び図１Ａを参照すると、結合リング１６１は、電極１０９の半径方向外周の周囲に延びるように構成され、かつ位置決めされる。いくつかの実施形態では、結合リング１６１はセラミック材料で形成されている。石英リング１６３は、結合リング１６１及びセラミック支持体１１３の両方の半径方向外周の周囲に延びるように構成され、かつ位置決めされる。いくつかの実施形態において、結合リング１６１及び石英リング１６３は、石英リング１６３が結合リング１６１及びセラミック支持体１１３の両方の周囲に配置されたときに、実質的に整列した頂面を有するように構成される。また、いくつかの実施形態において、結合リング１６１及び石英リング１６３の実質的に整列した頂面は、セラミック層１１０の半径方向の周囲の外側に存在する電極１０９の頂面と実質的に整列している。また、いくつかの実施形態において、カバーリング１６５は、石英リング１６３の頂面の半径方向外周の周囲に延びるように構成され、かつ位置決めされる。いくつかの実施形態では、カバーリング１６５は石英で形成されている。また、いくつかの実施形態において、カバーリング１６５は、石英リング１６３の頂面の上方に垂直に延びるように構成される。このように、カバーリング１６５は、エッジリング１６７が配置される外周境界となる。

エッジリング１６７は、プラズマシースをウェハＷの周縁部を越えて半径方向外側に伸長させるのを容易にし、ウェハＷの周縁近傍の処理結果を向上させるように構成されている。様々な実施形態において、エッジリング１６７は、導電性材料、例えば、結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）、ホウ素ドープ単結晶シリコン、酸化アルミニウム、石英、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、又は酸化アルミニウム層の上の炭化ケイ素層、又はシリコンの合金、又はこれらの組合せなどやその他の材料から形成されている。なお、エッジリング１６７は、環状構造、例えばリング構造として形成されている。エッジリング１６７は、プラズマ処理領域１８２内に形成されたプラズマ１８０のイオンによる損傷を防ぐために、エッジリング１６７の下にある構成要素を遮蔽することなど、多くの機能を実行できる。また、エッジリング１６７は、ウェハＷの外周縁領域の、及び外周縁領域に沿ったプラズマ１８０の均一性を高める。

固定外側支持フランジ１６９が、カンチレバーアームアセンブリ１１５に取り付けられる。図４は、いくつかの実施形態に係る、固定外側支持フランジ１６９の垂直断面の拡大図を示す。固定外側支持フランジ１６９は、セラミック支持体１１３の外側垂直側面１１３Ａの周囲、石英リング１６３の外側垂直側面１６３Ａの周囲、及びカバーリング１６５の下側外側垂直側面１６５Ａの周囲に延びるように構成される。固定外側支持フランジ１６９は、セラミック支持体１１３、石英リング１６３、及びカバーリング１６５のアセンブリを包囲する環状形状を有する。固定外側支持フランジ１６９は、垂直部１６９Ａ及び水平部１６９Ｂを含むＬ字型の垂直断面を有する。固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の垂直部１６９Ａは、セラミック支持体１１３の外側垂直側面１１３Ａ、石英リング１６３の外側垂直側面１６３Ａ、及びカバーリング１６５の下側外側垂直側面１６５Ａに対して配置された内側垂直表面１６９Ｃを有する。いくつかの実施形態において、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の垂直部１６９Ａは、セラミック支持体１１３の外側垂直側面１１３Ａの全体、石英リング１６３の外側垂直側面１６３Ａの全体、及びカバーリング１６５の下側外側垂直側面１６５Ａに全体にわたって延びている。いくつかの実施形態では、カバーリング１６５は、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の垂直部１６９Ａの頂面１６９Ｅの上方に半径方向外側に延びている。いくつかの実施形態では、カバーリング１６５の上側外側垂直側面１６５Ｂ（固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の垂直部１６９Ａの頂面１６９Ｅの上方に位置する）は、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の垂直部１６９Ａの外側垂直表面１６９Ｄと実質的に垂直に整列している。固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の水平部１６９Ｂは、カンチレバーアームアセンブリ１１５の支持表面１１４上に配置され、固定されている。固定外側支持フランジ１６９は、導電性材料で形成されている。いくつかの実施形態では、固定外側支持フランジ１６９は、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウムで形成されている。しかしながら、他の実施形態において、固定外側支持フランジ１６９は、銅又はステンレス鋼などの他の導電性材料で形成され得る。いくつかの実施形態において、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の水平部１６９Ｂは、カンチレバーアームアセンブリ１１５の支持表面１１４にボルト固定されている。

連結外側支持フランジ１７１は、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の垂直部１６９Ａの外側垂直表面１６９Ｄの周囲に延び、かつカバーリング１６５の上側外側垂直側面１６５Ｂの周囲に延びるように構成され位置決めされる。連結外側支持フランジ１７１は、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型垂直断面の垂直部１６９Ａと、カバーリング１６５の上側外側垂直側面１６５Ｂとの両方を包囲する環状形状を有する。連結外側支持フランジ１７１は、垂直部１７１Ａ及び水平部１７１Ｂを含むＬ字型垂直断面を有する。連結外側支持フランジ１７１のＬ字型断面の垂直部１７１Ａは、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の垂直部１６９Ａの外側垂直側面１６９Ｄと、カバーリング１６５の上側外側垂直側面１６５Ｂの両方に近接し、かつ間隔をあけて配置された内側垂直表面１７１Ｃを有する。このように、連結外側支持フランジ１７１は、矢印１７２で示すように、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型垂直断面の垂直部１６９Ａとカバーリング１６５の上側外側垂直側面１６５Ｂの両方に沿って、垂直方向（ｚ方向）に移動可能である。連結外側支持フランジ１７１は、導電性材料で形成されている。いくつかの実施形態では、連結外側支持フランジ１７１は、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウムで形成されている。しかし、他の実施形態では、連結外側支持フランジ１７１は、銅又はステンレス鋼などの他の導電性材料で形成され得る。

多数の導電性ストラップ１７３が、連結外側支持フランジ１７１と固定外側支持フランジ１６９との間で、連結外側支持フランジ１７１と固定外側支持フランジ１６９の両方の半径方向外周の周囲において接続されている。図１Ａ、図１Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５、及び図６に示す例示的な実施形態において、導電性ストラップ１７３は、「外向き」の構成を有するように示されており、この構成では、導電性ストラップ１７３は、固定外側支持フランジ１６９から離れるように外側に向かって曲がっている。図５は、いくつかの実施形態に係る、連結外側支持フランジ１７１と固定外側支持フランジ１６９の上面図を示し、連結外側支持フランジ１７１と固定外側支持フランジ１６９との間に接続された多数の導電性ストラップ１７３を示す。図６は、いくつかの実施形態に係る、連結外側支持フランジ１７１と固定外側支持フランジ１６９の頂部の斜視図を示し、連結外側支持フランジ１７１と固定外側支持フランジ１６９との間に接続された多数の導電性ストラップ１７３を示す。いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３はステンレス鋼で形成されている。しかしながら、他の実施形態では、導電性ストラップ１７３は、アルミニウム又は銅などの他の導電性材料で形成され得る。

図１Ａ、図１Ｂ、図５、及び図６の例では、４８個の導電性ストラップ１７３が、連結外側支持フランジ１７１及び固定外側支持フランジ１６９の半径方向外周の周囲に実質的に等間隔で分散されている。なお、しかしながら、導電性ストラップ１７３の数は、異なる実施形態においては変更可能である。いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３の数は、約２４から約８０の範囲内、又は約３６から約６０の範囲内、又は約４０から約５６の範囲内である。いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３の数は２４未満である。いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３の数は８０を超える。導電性ストラップ１７３の数は、プラズマ処理領域１８２の周囲付近のＲＦ信号の接地帰還経路に影響を及ぼすため、導電性ストラップ１７３の数は、ウェハＷ全体にわたる処理結果の均一性に影響を及ぼし得る。また、導電性ストラップ１７３のサイズは、異なる実施形態において変化し得る。図７は、いくつかの実施形態に係る、導電性ストラップ１７３の等角図を示す。導電性ストラップ１７３は、幅（ｄ１）、長さ（ｄ２）、及び厚さ（ｄ３）によって定義される矩形プリズム形状を有する。

また、図５は、連結外側支持フランジ１７１と固定外側支持フランジ１６９との間に接続されたときの、隣接する導電性ストラップ１７３間の方位角間隔（ｄ４）を示す。いくつかの実施形態において、導電性ストラップ１７３は、連結外側支持フランジ１７１の外周の周囲に、及び同様に固定外側支持フランジ１６９の外周の周囲に、実質的に等間隔に配置される。したがって、これらの実施形態において、連結外側支持フランジ１７１のＬ字型垂直断面の水平部１７１Ｂの外周の周囲の、隣接する導電性ストラップ１７３間の方位角間隔（ｄ４）は、導電性ストラップ１７３の数、導電性ストラップ１７３の幅寸法（ｄ１）、及び連結外側支持フランジ１７１のＬ字型垂直断面の水平部１７１Ｂの外径に依存する。同様に、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型垂直断面の水平部１６９Ｂの外周の周囲の、隣接する導電性ストラップ１７３間の方位角間隔（ｄ４）は、導電性ストラップ１７３の数、導電性ストラップ１７３の幅寸法（ｄ１）、及び固定外側支持フランジ１６９のＬ字型垂直断面の水平部１６９Ｂの外径に依存する。

いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３は、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の水平部１６９Ｂの頂面１６９Ｆにクランプリング１７５を固定することによって加えられるクランプ力によって、固定外側支持フランジ１６９に接続される。いくつかの実施形態では、クランプリング１７５は固定外側支持フランジ１６９にボルト固定されている。いくつかの実施形態では、クランプリング１７５を固定外側支持フランジ１６９に固定するボルトは、導電性ストラップ１７３の間の位置に配置される。しかしながら、いくつかの実施形態では、クランプリング１７５を固定外側支持フランジ１６９に固定する１つ又は複数のボルトは、導電性ストラップ１７３を通って延びるように配置され得る。いくつかの実施形態では、クランプリング１７５は、固定外側支持フランジ１６９と同じ材料で形成されている。しかしながら、他の実施形態では、クランプリング１７５及び固定外側支持フランジ１６９は、異なる材料で形成され得る。

図４Ａに示すようないくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３は、連結外側支持フランジ１７１のＬ字型断面の水平部１７１Ｂの底面１７１Ｄにクランプリング１７７を固定することによって加えられるクランプ力によって、連結外側支持フランジ１７１に接続される。或いは、いくつかの実施形態では、複数の導電性ストラップ１７３のそれぞれの第１の端部は、連結外側支持フランジ１７１の水平部１７１Ｂの上面１７１Ｆにクランプリング１７７によって接続されている。いくつかの実施形態では、クランプリング１７７は連結外側支持フランジ１７１にボルト固定されている。いくつかの実施形態では、クランプリング１７７を連結外側支持フランジ１７１に固定するボルトは、導電性ストラップ１７３の間の位置に配置される。しかしながら、いくつかの実施形態では、クランプリング１７７を連結外側支持フランジ１７１に固定する１つ又は複数のボルトは、導電性ストラップ１７３を通って延びるように配置され得る。いくつかの実施形態では、クランプリング１７７は、連結外側支持フランジ１７１と同じ材料で形成されている。しかしながら、他の実施形態では、クランプリング１７７と連結外側支持フランジ１７１は、異なる材料で形成され得る。

一組の支持ロッド２０１が、カンチレバーアームアセンブリ１１５の周辺に配置され、固定外側支持フランジ１６９のＬ字型断面の水平部１６９Ｂを通って垂直に延びる。支持ロッド２０１の上端は、連結外側支持フランジ１７１のＬ字型断面の水平部１７１Ｂの底面１７１Ｄと係合するように構成されている。いくつかの実施形態では、支持ロッド２０１のそれぞれの下端は、抵抗機構２０３と係合している。抵抗機構２０３は、対応する支持ロッド２０１に上向きの力を与えるように構成されており、これは、支持ロッド２０１の下方への移動をある程度は許容するものの、支持ロッド２０１の下方への移動に抵抗する。いくつかの実施形態では、抵抗機構２０３は、対応する支持ロッド２０１に上向きの力を与えるためのバネを含む。いくつかの実施形態では、抵抗機構２０３は、対応する支持ロッド２０１に上向きの力を与えるのに十分なバネ定数を有する、例えば、バネ及び／又はゴムなどの材料を含む。なお、連結外側支持フランジ１７１が下方に移動して一組の支持ロッド２０１と係合すると、一組の支持ロッド２０１及び対応する抵抗機構２０３が、連結外側支持フランジ１７１に上向きの力をかける。いくつかの実施形態では、一組の支持ロッド２０１は、３つの支持ロッド２０１及び対応する抵抗機構２０３を含む。いくつかの実施形態では、支持ロッド２０１は、電極１０９の垂直中心線に対して実質的に等しい方位角間隔を有するように配置される。しかし、他の実施形態では、支持ロッド２０１は、電極１０９の垂直中心線に対して不均等な方位角間隔を有するように配置される。また、いくつかの実施形態では、３つより多い支持ロッド２０１及び対応する抵抗機構２０３が、連結外側支持フランジ１７１を支持するために設けられる。

再び図１Ａを参照すると、プラズマ処理システム１００は、さらに、電極１０９の上方に配置されたＣ－シュラウド部材１８５を含む。Ｃ－シュラウド部材１８５は、連結外側支持フランジ１７１とインターフェース接続するように構成されている。具体的には、連結外側支持フランジ１７１のＬ字型断面の水平部１７１Ｂの頂面１７１Ｅにシール１７９を配置することで、連結外側支持フランジ１７１がＣ－シュラウド部材１８５に向かって上方に移動したときに、シール１７９がＣ－シュラウド部材１８５によって係合する。いくつかの実施形態では、シール１７９は導電性であって、Ｃ－シュラウド部材１８５と連結外側支持フランジ１７１との間に電気伝導を確立し易くする。いくつかの実施形態では、Ｃ－シュラウド部材１８５はポリシリコンで形成されている。しかし、他の実施形態では、Ｃ－シュラウド部材１８５は、プラズマ処理領域１８２に形成されるプロセスと化学的に適合し、十分な機械的強度を有する別の種類の導電性材料で形成されている。

Ｃ－シュラウドは、プラズマ処理領域１８２の周囲に延びるように構成され、Ｃ－シュラウド部材１８５内に画定された領域内へプラズマ処理領域１８２の範囲を半径方向に延在させる。Ｃ－シュラウド部材１８５は、下壁１８５Ａ、外側垂直壁１８５Ｂ、及び上壁１８５Ｃを含む。いくつかの実施形態では、Ｃ－シュラウド部材１８５の外側垂直壁１８５Ｂ及び上壁１８５Ｃは、中実の非穿孔部材であり、Ｃ－シュラウド部材１８５の下壁１８５Ａは、プロセスガスをプラズマ処理領域１８２内から流す多数のベント１８６を含む。いくつかの実施形態では、Ｃ－シュラウド部材１８５のベント１８６の下にスロットル部材１９６が配置され、ベント１８６を通じたプロセスガスの流れを制御する。より詳細には、いくつかの実施形態では、スロットル部材１９６は、Ｃ－シュラウド部材１８５に対してｚ方向に垂直に上下移動し、ベント１８６を通じたプロセスガスの流れを制御するように構成されている。いくつかの実施形態では、スロットル部材１９６は、ベント１８６と係合及び／又はベント１８６に入るように構成されている。

Ｃ－シュラウド部材１８５の上壁１８５Ｃは、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂを支持するように構成されている。いくつかの実施形態において、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂは、内側上部電極１８７Ａ及び外側上部電極１８７Ｂを含む。或いは、いくつかの実施形態において、内側上部電極１８７Ａは存在するが、外側上部電極１８７Ｂは存在せず、内側上部電極１８７Ａが、外側上部電極１８７Ｂが占めるべき場所まで半径方向に延びる。いくつかの実施形態において、内側上部電極１８７Ａは単結晶シリコンで形成され、外側上部電極１８７Ｂはポリシリコンで形成されている。しかしながら、他の実施形態では、内側上部電極１８７Ａ及び外側上部電極１８７Ｂは、プラズマ処理領域１８２内で実施されるプロセスと構造的、化学的、電気的及び機械的に適合する他の材料で形成され得る。内側上部電極１８７Ａは、内側上部電極１８７Ａの垂直方向の厚さ全体を貫通する穴として定義された多数のスルーポート１９７を含む。スルーポート１９７は、ｘ－ｙ平面に対して、内側上部電極１８７Ａ全体に分布し、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂの上のプレナム領域１８８から上部電極１８７Ａ／１８７Ｂの下のプラズマ処理領域１８２へのプロセスガスの流れを提供する。

図８Ａは、いくつかの実施形態に係る、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂの垂直断面図を示す。いくつかの実施形態では、内側上部電極１８７Ａは、単結晶シリコンなどの半導体材料で形成されたプレート２１１を含む。いくつかの実施形態では、高導電層２１３がプレート２１１の頂面に形成され、プレート２１１と一体化されている。高導電層２１３は、プレート２１１の半導体材料よりも低い電気抵抗を有する。各スルーポート１９７は、内側上部電極１８７Ａの頂面２１５から内側上部電極１８７Ａの底面２１７まで、内側上部電極１８７Ａの厚さ全体を貫通して延びる。前述のように、内側上部電極１８７Ａは、プロセスガスプレナム領域１８８をプラズマ処理領域１８２から物理的に分離し、プロセスガスプレナム領域１８８からプラズマ処理領域１８２への、スルーポート１９７の分布を通じたプロセスガスの流れを提供するように構成されている。

図８Ｂは、いくつかの実施形態に係る、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂの上面図を示す。図８Ｂは、内側上部電極１８７Ａ全体のスルーポート１９７の例示的な分布を示す。なお、内側上部電極１８７Ａ全体のスルーポート１９７の分布は、別の実施形態においては、異なる形式で構成され得る。例えば、内側上部電極１８７Ａ内のスルーポート１９７の総数及び／又は内側上部電極１８７Ａ内のスルーポート１９７の空間分布は、別の実施形態では、変化し得る。また、スルーポート１９７の直径も、別の実施形態では、変化し得る。一般に、スルーポート１９７の直径を、プラズマ処理領域１８２からスルーポート１９７へのプラズマ１８０の侵入を防止するのに十分に小さいサイズに縮小することが重要である。いくつかの実施形態では、スルーポート１９７の直径が縮小された場合、内側上部電極１８７Ａ内のスルーポート１９７の総数を増やして、プロセスガスプレナム領域１８８から内側上部電極１８７Ａを通じたプラズマ処理領域１８２へのプロセスガスの所定の総流量を維持する。また、いくつかの実施形態では、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂは、基準接地電位に電気的に接続されている。しかし、他の実施形態では、内側上部電極１８７Ａ及び／又は外側上部電極１８７Ｂは、対応するインピーダンス整合回路によって、それぞれの直流（ＤＣ）電源又はそれぞれのＲＦ電源のいずれかに電気的に接続されている。

再び図１Ａを参照すると、プレナム領域１８８は、上部部材１８９によって画定される。１つ又は複数のガス供給ポート１９２が、チャンバ１０１及び上部部材１８９を通じて形成され、プレナム領域１８８と流体連通する。１つ又は複数のガス供給ポート１９２は、プロセスガス供給システム１９１に流体的に接続（配管）される。プロセスガス供給システム１９１は、例えば１つ又は複数のプロセスガス供給源、１つ又は複数のマスフローコントローラ、１つ又は複数のフロー制御バルブや他のデバイスなどを含み、矢印１９３で示すように、１つ又は複数のガス供給ポート１９２を通じたプレナム領域１８８への１つ又は複数のプロセスガスの制御された流れを供給する。いくつかの実施形態では、プロセスガス供給システム１９１は、プロセスガスの温度を制御するための１つ又は複数の構成要素も含む。プロセスガス供給システム１９１は、１つ又は複数の信号導線１９４を介して制御システム１２０に接続されている。

処理ギャップ（ｇ１）は、セラミック層１１０の頂面と内側上部電極１８７Ａの底面との間で測定される垂直（ｚ方向）距離として定義される。処理ギャップ（ｇ１）のサイズは、カンチレバーアームアセンブリ１１５を垂直方向（ｚ方向）に移動させることによって調整できる。カンチレバーアームアセンブリ１１５が上方に移動すると、連結外側支持フランジ１７１は、最終的にＣ－シュラウド部材１８５の下壁１８５Ａに係合し、その時、カンチレバーアームアセンブリ１１５が一式の支持ロッド２０１が連結外側支持フランジ１７１に係合するまで上方に移動し続けるのに従って、連結外側支持フランジ１７１は固定外側支持フランジ１６９に沿って移動し、所定の処理ギャップ（ｇ１）のサイズが実現される。次に、この逆の移動を行ってチャンバからウェハＷを取り外すために、カンチレバーアームアセンブリ１１５は、連結外側支持フランジ１７１がＣ－シュラウド部材１８５の下壁１８５Ａから離れるまで下方に移動する。図１Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図１Ａのシステム１００においてカンチレバーアームアセンブリ１１５を下方に移動させ、ドア１０７を介したウェハＷの移動を可能にする様子を示す。様々な実施形態において、ウェハＷのプラズマ処理中の処理ギャップ（ｇ１）のサイズは、約１０センチメートルまでの範囲、約８センチメートルまでの範囲、又は約５センチメートルまでの範囲で制御される。また、図１Ｂでは、ウェハＷは、リフトピン１３３によって持ち上げられた位置に示されている。なお、図１Ａは、プラズマ処理のためセラミック層１１０上にウェハＷが位置する閉じた構成のシステム１００を示している。

プラズマ処理システム１００内のプラズマ処理動作中、１つ又は複数の処理ガスが、プロセスガス供給システム１９１、プレナム領域１８８、及び内側上部電極１８７Ａ内のスルーポート１９７を介して、プラズマ処理領域１８２に供給される。また、ＲＦ信号は、第１及び第２のＲＦ信号発生器１４７、１４９、インピーダンス整合システム１４３、ＲＦ信号供給ロッド１３７、ＲＦ信号供給シャフト１４１、ファシリティプレート１１１、電極１０９によって、またセラミック層１１０を通じて、プラズマ処理領域１８２内に伝送される。ＲＦ信号は、プラズマ処理領域１８２内でプロセスガスをプラズマ１８０に変換する。プラズマのイオン及び／又は反応性成分は、ウェハＷ上の１つ又は複数の材料と相互作用して、ウェハＷ上に存在する特定の材料の組成及び／又は形状を変化させる。プラズマ処理領域１８２からの排気ガスは、矢印１９５で示すように、排気ポート１０５に加えられた吸引力の影響を受け、Ｃ－シュラウド部材１８５内のベント１８６及びチャンバ１０１内の内部領域１０３を通って、排気ポート１０５に流れる。

様々な実施形態において、電極１０９は異なる直径を有するように構成され得る。しかしながら、いくつかの実施形態において、エッジリング１６７が載置される電極１０９の表面を大きくするために、電極１０９の直径は延長される。いくつかの実施形態において、導電性ゲル２２６は、エッジリング１６７の底部と電極１０９の頂部との間及び／又はエッジリング１６７の底部と結合リング１６１の頂部との間に配置される。これらの実施形態において、電極１０９の直径が延長されることで、エッジリング１６７と電極１０９との間に配置される導電性ゲルの表面積が大きくなる。

なお、連結外側支持フランジ１７１、導電性ストラップ１７３、及び固定外側支持フランジ１６９の組み合わせは、電気的に基準接地電位にあり、これらは集合的に、電極１０９からセラミック層１１０を通じてプラズマ処理領域１８２に送信されるＲＦ信号のための接地帰還経路を形成する。電極１０９の外周の周囲のこの接地帰還経路の方位角の均一性は、ウェハＷ上の処理結果の均一性に影響を及ぼし得る。例えば、いくつかの実施形態において、ウェハＷ全体のエッチングレートの均一性は、電極１０９の外周の周囲の接地帰還経路の方位角の均一性に影響され得る。なお、そのため、電極１０９の外周の周囲の導電性ストラップ１７３の数、構成、及び配置が、ウェハＷ全体にわたる処理結果の均一性に影響し得る。

再び図１Ａを参照すると、可変エッジシース（ＴＥＳ）システムは、結合リング１６１内に配置された（埋め込まれた）ＴＥＳ電極４１５を含んで実装される。また、ＴＥＳシステムは、ＴＥＳ電極４１５と物理的かつ電気的に接続された多数のＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３を含む。ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３のそれぞれは、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３を周囲の構造、例えばセラミック支持体１１３及びカンチレバーアームアセンブリ１１５構造から電気的に分離するように構成された、対応する絶縁体フィードスルー部材４２１を通って延びている。いくつかの実施形態では、Ｏリング４１７及び４１９は、絶縁体フィードスルー部材４２１の内部の領域がプラズマ処理領域１８２内に存在するいかなる材料／ガスにも曝露されないように配置される。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３は、例えば、銅、アルミニウム、陽極酸化アルミニウムなどで形成されている。

ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３は、カンチレバーアームアセンブリ１１５の内部の開放領域１１８に延びており、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３のそれぞれは、対応するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１を介してＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９に電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、３つのＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３が、電極１０９の中心線に対して実質的に等間隔な方位角位置で、ＴＥＳ電極４１５と物理的かつ電気的に接続するように配置されている。なお、しかしながら、他の実施形態では、ＴＥＳ電極４１５と物理的かつ電気的に接続された３つより多いＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３を有し得る。また、いくつかの実施形態では、ＴＥＳ電極４１５と物理的かつ電気的に接続された、１つ又は２つのＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３を有し得る。ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３のそれぞれは、対応するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１に電気的に接続されており、ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１のそれぞれは、ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９に電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、各ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１は、インダクタとして構成される。例えば、いくつかの実施形態では、各ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１は、誘電体コア構造の周りに巻き付けられた金属コイルなどのコイル状導体として構成される。様々な実施形態において、金属コイルは、例えば、中実銅ロッド、銅管、アルミニウムロッド、又はアルミニウム管などで形成され得る。また、いくつかの実施形態では、各ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１は、誘導性構造と容量性構造の組み合わせとして構成できる。プラズマ処理結果の均一性をウェハＷ全体において向上させるという観点から、ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１のそれぞれは、実質的に同じ構成を有している。

いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９は、カンチレバーアームアセンブリ１１５の内部の開放領域１１８付近まで延びるように、リング状（環状）構造で形成され、方位角的に分布するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１とＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９の物理的かつ電気的接続を可能にする。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９は、中実（非管状）構造で形成されている。あるいは、いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９は、管状構造で形成されている。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９は、例えば、銅、アルミニウム、陽極酸化アルミニウムなどで形成されている。

ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９は、ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７に電気的に接続されている。また、ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９と基準接地電位の間にはコンデンサ４０８が接続されており、例えばカンチレバーアームアセンブリ１１５の構造のようになっている。より具体的には、コンデンサ４０８は、ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７とＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９の両方に電気的に接続される第１の端子を有し、コンデンサ４０８は、基準接地電位に電気的に接続される第２の端子を有する。いくつかの実施形態では、コンデンサ４０８は、可変コンデンサである。いくつかの実施形態では、コンデンサ４０８は、固定コンデンサである。いくつかの実施形態では、コンデンサ４０８は、約１０ピコファラドから約１００ピコファラドまでの範囲内の静電容量を有するように設定されている。ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７は、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１に接続されている。ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１は、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３に接続されている。ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３で発生したＲＦ信号は、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１を介してＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７へ、続いてＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９へ、さらにＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１を介してそれぞれのＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３へ、さらに結合リング１６１内のＴＥＳ電極４１５へ送信される。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３は、約５０キロヘルツから約２７ＭＨｚまでの周波数範囲内でＲＦ信号を生成するように構成され、動作する。いくつかの実施形態において、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３は、約５０ワットから約１０キロワットまでの範囲内でＲＦ電力を供給する。ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３も、１つ又は複数の信号導線４０５を介して制御システム１２０に接続されている。

ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１は、インピーダンス整合を可能にするようなサイズかつ接続を有するインダクタ及びコンデンサの構成を含み、これにより、ＲＦ電力を、ＲＦ信号発生器４０３から、ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７、ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９に沿って、ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１、各ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３を介して、結合リング１６１内のＴＥＳ電極４１５と、エッジリング１６７の上方のプラズマ処理領域１８２内へ送信できる。図３Ｂは、いくつかの実施形態に係る、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１の電気的概略図例を示す。ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１は、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３と電気的に接続された入力ライン３２１を含む。ＴＥＳ入力ライン３２１は、第１インダクタ３２２の入力端子と電気的に接続されている。第１インダクタ３２２の出力端子は、内部ノード３２８に電気的に接続されている。第２のインダクタ３２４は、内部ノード３２８に電気的に接続された入力端子を有する。第２インダクタ３２４の出力端子は、第２内部ノード３２９に電気的に接続されている。第１のコンデンサ３２６は、第２の内部ノード３２９に電気的に接続された入力端子を有する。第１のコンデンサ３２６の出力端子は、第３のインダクタ３２７の入力端子と電気的に接続されている。第３のインダクタ３２７の出力端子は、ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７に電気的に接続されている。また、第２のコンデンサ３２３の入力端子は、第１の内部ノード３２８に電気的に接続されている。第２のコンデンサ３２３の出力端子は、基準接地電位と電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、第２のコンデンサ３２３は、可変コンデンサである。また、第３のコンデンサ３２５の入力端子は、第２の内部ノード３２９に電気的に接続されている。第３のコンデンサ３２５の出力端子は、基準接地電位と電気的に接続されている。なお、図３Ｂに示されるようなＴＥＳインピーダンス整合システム４０１の電気的構成は、例示として示される。他の実施形態では、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１は、図３Ｂに示す例とは異なるインダクタ及び／又はコンデンサの構成を有し得る。ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１は、１つ又は複数の信号導線４０４を介して制御システム１２０にも接続されている。

結合リング１６１内に配置された（埋め込まれた）ＴＥＳ電極４１５を介してＲＦ信号／電力を送信することによって、ＴＥＳシステムは、ウェハＷの周縁部付近のプラズマ１８０の特性を制御できる。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムは、プラズマ１８０シースの形状を制御及び／又はサイズ（シース厚さの増加又は減少のいずれか）を制御するなどによってエッジリング１６７付近のプラズマ１８０シース特性を制御するように動作する。また、いくつかの実施形態では、エッジリング１６７付近のプラズマ１８０シースの形状を制御することによって、ウェハＷ上のバルクプラズマ１８０の様々な特性を制御することが可能である。また、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムは、エッジリング１６７付近のプラズマ１８０の密度を制御するように動作する。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムは、エッジリング１６７付近のプラズマ１８０の密度を増加又は減少させるように動作する。また、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムは、エッジリング１６７上に存在するバイアス電圧を制御するように動作し、これにより、エッジリング１６７の近くのプラズマ１８０内のイオン及び他の荷電構成要素の動きを制御するか影響を与える。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムは、ウェハＷのエッジに向かってプラズマ１８０からより多くのイオンを引き寄せるためにエッジリング１６７上に存在するバイアス電圧を制御するように動作する。さらに、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムは、プラズマ１８０からのイオンを反発させてウェハＷのエッジから離れるようにするためにエッジリング１６７上に存在するバイアス電圧を制御するように動作する。なお、ＴＥＳシステムは、特に上記のような様々な異なる機能を、別々に又は組み合わせて行うように動作可能である。

図９Ａは、いくつかの実施形態に係る、結合リング１６１とエッジリング１６７間の接続の垂直断面拡大図を示す。いくつかの実施形態では、結合リング１６１は、例えば、石英、セラミック、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、又はポリマーなどの誘電体材料で形成されている。

エッジリング１６７の底面には、熱的導電性ゲル９０３の層を介して結合リング１６１の上面と結合し、結合リング１６１をエッジリング１６７に熱的に沈めるための部分Ｐ１がある。また、エッジリング１６７の下面には、熱的導電性ゲル９０５の層を介して電極１０９の上面と結合された別の部分Ｐ２がある。熱的導電性ゲル９０３、９０５の例としては、ポリイミド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、フルオロエチレンプロピレンコポリマー、セルロース、トリアセテート、シリコーン等が挙げられる。いくつかの実施形態では、熱的導電性ゲル９０３、９０５は、両面テープとして形成される。いくつかの実施形態では、エッジリング１６７は、セラミック層１１０の外径に近接するような大きさの内径を有する。

エッジリング１６７は、エッジリング１６７内の周囲にわたり方位角方向に分布する多数のファスナー９０１によって結合リング１６１に固定されている。いくつかの実施形態では、各ファスナー９０１を受け入れるためのネジ穴が、エッジリング１６７内に形成されている。いくつかの実施形態では、各ファスナー９０１を受け入れるためのネジ付きインサートが、エッジリング１６７内に配置されている。例えば、ネジ付きインサートは、ファスナー９０１のネジを受けるためのネジ付き内壁表面を有する管状スリーブとして構成されていてもよく、ネジ付きインサートの管状スリーブは、エッジリング１６７内に形成された対応する孔に（機械的に及び／又は化学的に）固定された外壁面を有する。また、結合リング１６１には、ファスナー９０１を挿入するための孔が形成されている。いくつかの実施形態では、ファスナー９０１は、例えば、鋼、アルミニウム、鋼の合金、又はアルミニウムの合金などの金属で形成されている。或いは、いくつかの実施形態において、ファスナー９０１は、プラスチックで形成されている。いくつかの実施形態では、ファスナー９０１が配置される、結合リング１６１内に形成された孔は、ファスナー９０１のサイズに正確に対応するように形成されている。いくつかの実施形態では、ファスナー９０１を受けるためにエッジリング１６７内に形成された孔は、ファスナー９０１が孔内に完全に着座したときに、ファスナー９０１の端部とエッジリング１６７の上にある部分との間に垂直空間９０７（ｚ方向に測定）が存在できるような深さに穿設される。垂直空間９０７は、空間９０７内でのアーク放電を防止できるようなサイズを有する。また、いくつかの実施形態では、ファスナー９０１の頭部は、結合リング１６１内において皿穴状となっている。

様々な実施形態において、ＴＥＳ電極４１５は、例えば、白金、鋼、アルミニウム、又は銅などの導電性材料で形成されている。動作中、ＴＥＳ電極４１５とエッジリング１６７との間に容量結合が生じ、その結果エッジリング１６７が給電されてウェハＷの外周付近でのウェハＷの処理に影響を与える。

いくつかの実施形態では、結合リング１６１をセラミック支持体１１３に固定するために、多数のホールドダウンロッド９１１が使用される。図９Ｂは、いくつかの実施形態に係る、結合リング１６１に接続されたホールドダウンロッド９１１の垂直断面拡大図を示す。ホールドダウンロッド９１１は、セラミック支持体１１３内に形成された孔を通って延び、結合リング１６１内に形成されたレセプタクル内に固定される。いくつかの実施形態では、ホールドダウンロッド９１１用に結合リング１６１内に形成されたレセプタクルは、ホールドダウンロッド９１１の端部に存在するネジと係合するために形成されたネジ壁を有している。いくつかの実施形態において、ネジ付きインサートは、ホールドダウンロッド９１１の対応するネジ付き端部を受けるために結合リング１６１内に配置される。ホールドダウンロッド９１１は、カンチレバーアームアセンブリ１１５内の開放領域１１８の内部にある取付構造９１５内に配置されたホールドダウン制御機構９１３に固定されている。取付構造９１５は、カンチレバーアームアセンブリ１１５に固定されている。いくつかの実施形態では、カンチレバーアームアセンブリ１１５内の開放領域１１８内の大気環境が、プラズマ処理領域１８２から分離された状態に保たれるように（またその逆も同様）、取付構造９１５とセラミック支持体１１３との間にＯリング９１７が配置されている。

いくつかの実施形態では、ホールドダウン制御機構９１３は、結合リング１６１とセラミック支持体との間、及び／又はエッジリング１６７と結合リング１６１との間に配置される任意のシール（Ｏリング）が完全に係合するように、結合リング１６１をセラミック支持体１１３に向かって下向きに引っ張るように構成かつ操作される。いくつかの実施形態では、ホールドダウン制御機構９１３は、空気圧を使用して、結合リング１６１をセラミック支持体１１３に向かって下向きに引っ張る。他の実施形態では、ホールドダウン制御機構９１３は、電気機械的に生成され印加される力を用いて、結合リング１６１をセラミック支持体１１３に向かって下向きに引っ張る。いくつかの実施形態では、３つのホールドダウンロッド９１１は、結合リング１６１内の周囲にわたり実質的に等間隔な方位角位置において結合リング１６１に接続されている。しかし、他の実施形態では、３本より多いホールドダウンロッド９１１が結合リング１６１に接続されている。また、様々な実施形態において、結合リング１６１に接続される複数のホールドダウンロッド９１１は、結合リング１６１内の周囲において、実質的に等間隔又は非等間隔な方位角位置に配置される。いくつかの実施形態では、ホールドダウンロッド９１１は、例えばプラスチックなどの、導電性でない剛性材料で形成されている。

図９Ｃは、いくつかの実施形態に係る、結合リング１６１の上面斜視図を示す。図９Ｃの例示的な実施形態では、３つのホールドダウンロッド９１１Ａ、９１１Ｂ、９１１Ｃが、それぞれ位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３において結合リング１６１に接続されている。いくつかの実施形態では、位置Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３は、結合リング１６１の底面と共平面な正三角形の頂点である。また、図９Ｃの例示的な実施形態は、それぞれ位置Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で結合リング１６１に接続される３つのＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃを示す。いくつかの実施形態では、位置Ｌ４、Ｌ５、及びＬ６は、結合リング１６１の底面と共平面な正三角形の頂点である。また、図９Ｃの例示的な実施形態は、結合リング１６１の底面に接続された温度プローブフィードスルースリーブ９１９を示す。温度プローブフィードスルースリーブ９１９は、セラミック支持体１１３内に形成された孔を通って延び、結合リング１６１及び／又はエッジリング１６７の温度を測定するために温度プローブが挿入されるチャネルを提供する。図９Ｃの例示的な実施形態はまた、結合リング１６１を貫通して形成された、結合リング１６１をエッジリング１６７に固定するためにファスナー９０１を配置する多数の孔９２１も示す。

図１０Ａは、いくつかの実施形態に係る、カンチレバーアームアセンブリ１１５の内部に配置されるＴＥＳシステム１０００の一部の底面斜視図を示す。ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７は、コンデンサ４０８に電気的に接続されている。また、ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７は、導電性ストラップ１００１によってＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９に電気的に接続されている。ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａは、ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９に電気的に接続されている入力端子を有する。ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａは、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａに電気的に接続されている出力端子を有する。また、ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ｂは、導電性ストラップ１００１によってＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９に電気的に接続されている入力端子を有する。ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ｂは、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ｂに電気的に接続されている出力端子を有する。ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ｃは、ＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９に電気的に接続されている入力端子を有する。ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ｃは、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ｃに電気的に接続されている出力端子を有する。なお、各ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃは、それぞれ対応するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、４１１Ｃを介してＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９に電気的に接続されている。このように、各ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃは、それぞれ対応するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、４１１Ｃを備えることで、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃを介してＴＥＳシステム１０００に結合しようとする高周波ＲＦ信号、例えば６０ＭＨｚの信号などをブロックする。

図１０Ｂは、いくつかの実施形態に係る、それぞれが導電性コイルとして構成されたＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ，４１１Ｂ、４１１Ｃを有する、図１０Ａに示されるようなＴＥＳシステム１０００の底面斜視図を示す。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、及び４１１Ｃのそれぞれに、実質的に同様に構成された導電性コイルが使用される。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、４１１Ｃを形成する各導電性コイルは、実質的に同じインダクタンス値を有する。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、４１１Ｃを形成する各導電性コイルのインダクタンス値は、約１マイクロヘンリーから約５マイクロヘンリーまでの範囲内である。なお、各ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃは、ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、４１１Ｃのうちの対応する１つに、それぞれ直接電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、各ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃと、それらにそれぞれ対応するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、４１１Ｃとの間には、他の電気的構成要素は接続されていない。なお、また、各ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、及び４１３Ｃは、ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７又はＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９のいずれにも直接接続はされておらず、それぞれ対応するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、及び４１１Ｃを介して、ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７及び／又はＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９に電気接続されている。このようにして、プラズマ処理領域１８２内からＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、及び４１３Ｃに到達した高周波ＲＦ信号（例えば６０ＭＨｚの信号）は、ＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、及び４１１Ｃによってそれぞれ実質的にブロックされ、それによってこれらの信号がＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７又はＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９のいずれかに達することが防止される。

図１１は、いくつかの実施形態に係る、すべてのＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ，４１３Ｂ，及び４１３Ｃに対して、単一のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ１１０８を使用する代替ＴＥＳシステム１１００の底面斜視図を示す。代替ＴＥＳシステム１１００では、ＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７がコンデンサ４０８の第１の端子に電気的に接続されている。また、単一のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ１１０８の第１端子は、コンデンサ４０８の第１の端子と電気的に接続されている。また、コンデンサ４０８の第２の端子は、基準接地電位と電気的に接続されている。単一のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ１１０８の第２の端子は、位置１１１０においてＴＥＳスパイダー構造１１０２に電気的に接続されている。ＴＥＳスパイダー構造１１０２は、リング部１１０２Ｄと、リング部１１０２ＤからＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃの位置までそれぞれ伸びる３つの脚部１１０２Ａ、１１０２Ｂ、及び１１０２Ｃを含む。ＴＥＳスパイダー構造１１０２の３つの脚部１１０２Ａ、１１０２Ｂ、及び１１０２Ｃは、それぞれ、位置１１１２Ａ、１１１２Ｂ、及び１１１２Ｃに示すように、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、及び４１３Ｃのうちの対応する１つに電気的に接続されている。ＴＥＳスパイダー構造１１０２は、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、アルミニウムの合金、鋼の合金、又は銅などの導電性材料で形成されている。

図１Ａ、図１Ｂ、図３Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図１０Ａ、及び１０ＢのＴＥＳシステム１０００とは異なり、図１１の代替ＴＥＳシステム１１００は、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、及び４１３Ｃが、対応するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、及び４１１Ｃにそれぞれ直接的かつ独占的に電気的に接続されるのではなく、直接ＴＥＳスパイダー構造１１０２に電気的に接続されている。したがって、図１１の代替ＴＥＳシステム１１００では、プラズマ処理領域１８２内からＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃに到達する高周波信号（例えば、６０ＭＨｚの信号）は、単一のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ１１０８によってブロックされずに、ＴＥＳスパイダー構造１１０２内や周囲を循環可能となる。しかし、単一のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ１１０８は、高周波信号がＴＥＳ ＲＦ供給ケーブル４０７に到達するのを防ぐのに有効である。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、及び４１３Ｃに結合してＴＥＳスパイダー構造１１０２内や周囲を循環する高周波信号が、ウェハＷ全体のプラズマ処理結果の均一性に望ましくない影響を与える可能性がある。

図１Ａ、図１Ｂ、図３Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図１０Ａ、及び図１０Ｂに関して説明したＴＥＳシステム１０００は、図１１に関して説明したＴＥＳシステム１１００と比較して、ウェハＷ全体にわたるプラズマ処理結果の方位角的均一性がより良好となる。一例として、図１２Ａに、いくつかの実施形態に係る、図１１のＴＥＳシステム１１００を用いて得られたウェハＷ全体にわたるプラズマ処理結果のウェハマップを示す。図１２Ａのプラズマ処理結果は、その全体にわたってブランク酸化膜を堆積させたテストウェハに対して所定のエッチングプラズマ処理を行うことによって得られた。図１２Ａのウェハマップは、テストウェハに対しての所定のエッチングプラズマ処理が完了した後、ウェハＷから除去された材料（例えば、層、膜など）の厚さを示している。図１２Ａのウェハマップは、カラースケールやグレースケールを用いて、ウェハＷ全体にわたる処理結果の均一性特性を図示したものである。

一般に、一組のデータ測定点ｚ_iは、ウェハＷの領域を横切る位置（ｘ_i、ｙ_i）に存在し、ウェハＷの領域は、ｘ²＋ｙ²＜＝Ｒ²によって定義され、ＲはウェハＷの半径である。各データ測定点ｚ_iは、ウェハＷ全領域の対応する部分を表す。いくつかの実施形態では、様々な点ｚ_iの座標（ｘ_i、ｙ_i）は、各点ｚ_iがウェハＷ全領域の実質的にほぼ同じ大きさの部分を表すように選択される。なお、しかしながら、様々な点ｚ_iにおける測定データ値は、ウェハレベルの測定基準を演算する際に様々な点ｚ_iに関連付けられた対応するウェハＷ領域によって重み付けされ得る。図１２Ａに示すウェハレベルの均一性基準は、ウェハＷを横切る全ての点ｚ_iで行った測定に基づく膜厚の平均値と、ウェハＷを横切る全ての点ｚ_iで行った測定に基づく膜厚の３標準偏差（３σ）値と、ウェハＷを横切る全ての点ｚ_iで行った測定に基づくウェハＷ全体にわたる膜厚の変動幅の算出値とを含む。ウェハＷ全体にわたる膜厚の３標準偏差（３σ）値は、ウェハ内不均一性（ＷＩＷＮＵ）基準と呼ばれることもある。

図１２Ａに示すように、プラズマ処理結果における格段に高い非均一性は、結合リング１６１内でＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３がＴＥＳ電極４１５に接続する付近の方位角領域に存在する。図１２Ａはまた、ウェハＷの容積全体にわたるプラズマ処理結果の非均一性が、結合リング１６１内でＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３がＴＥＳ電極４１５に接続する場所に存在するプラズマ処理結果の非均一性が高い周辺方位角領域に有意に相関することを示す。結合リング１６１内でＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３がＴＥＳ電極４１５に接続される付近でのウェハＷ上のプラズマ処理結果の格段に高い非均一性は、電極１０９からプラズマ処理領域１８２に（第１のＲＦ信号発生器１４７から）、ＴＥＳ電極４１５とＴＥＳスパイダー構造１１０２との結合を介して送信される高周波ＲＦ信号（６０ＭＨｚ）によって引き起こされる。ＴＥＳシステム１１００内の単一のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ１１０８は、ＴＥＳシステム１１００内のＴＥＳスパイダー構造１１０２への高周波ＲＦ信号（６０ＭＨｚ）の結合を防止できない。

ＴＥＳシステム１１００とは対照的に、各ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃにそれぞれ直接的かつ独占的に電気的に接続されている別々のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、４１１Ｃを有するＴＥＳシステム１０００は、各ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３において高インピーダンスを提供し、プラズマ処理領域１８２内にプラズマ１８０を生成するために用いられる格段に高い高周波ＲＦ信号のＴＥＳシステム１０００への結合をブロックする。プラズマ処理領域１８２内でプラズマ１８０を生成するために使用される高周波ＲＦ信号は、例えば６０メガヘルツなどの、約１メガヘルツから約１００メガヘルツまでの範囲内の１つ又は複数の周波数を有する信号である。そのため、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃに到達した高周波ＲＦ信号は、ＴＥＳシステム１０００内のＴＥＳ ＲＦ信号供給導線４０９内や周辺を循環できない。

図１２Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図１Ａ、図１Ｂ、図３Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図１０Ａ、及び図１０ＢのＴＥＳシステム１０００を用いて得られたウェハＷ全体にわたるプラズマ処理結果のウェハマップを示す。図１２Ｂのプラズマ処理結果は、ＴＥＳシステム１１００を使用して、その全体にわたってブランク酸化膜を堆積させたテストウェハに対して（図１２Ａの結果を得るために行われたのと同じ）所定のエッチングプラズマ処理を行うことによって得られた。したがって、図１２Ｂのプラズマ処理結果は、図１２Ａのプラズマ処理結果と直接比較可能であり、つまりＴＥＳ装置１０００とＴＥＳ装置１１００を直接比較できる。図１２Ｂに示すように、各ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃにそれぞれ直接的かつ独占的に電気的に接続されている別々のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、４１１Ｃを有することにより、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃが結合リング１６１内でＴＥＳ電極４１５と電気的及び物理的に接続している位置付近では、プラズマ処理結果における目立った方位角的非均一性は存在しない。

さらなる比較として、図１２Ｃに、いくつかの実施形態に係る、ＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、及び４１３Ｃがそれぞれ対応するＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ，４１１Ｂ，及び４１１Ｃから切り離された状態で得られたウェハＷ全体にわたるプラズマ処理結果のウェハマップを示す。図１２Ｃのプラズマ処理結果は、その全体にわたってブランク酸化膜を堆積させたテストウェハに対して（図１２Ａと図１２Ｂの結果を得るために行われたのと同じ）所定のエッチングプラズマ処理を行うことによって得られた。したがって、図１２Ｃは、本質的に、ＴＥＳシステム１０００又はＴＥＳシステム１１００のいずれかを接続せずに行った、ウェハＷ全体にわたるプラズマ処理結果を表す。図１２Ｃに示される結果と図１２Ａ及び１２Ｂに示される結果との比較は、別々のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ及び４１１Ｃをそれぞれ独占的かつ直接的にＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ及び４１３Ｃに接続したＴＥＳシステム１０００を使用して得られたウェハＷ全体にわたるプラズマ処理結果の均一性が、ＴＥＳシステム１０００を接続しない場合と同等であることを示している。したがって、別々のＴＥＳ ＲＦ信号フィルタ４１１Ａ、４１１Ｂ、及び４１１ＣをそれぞれＴＥＳ ＲＦ信号供給ピン４１３Ａ、４１３Ｂ、及び４１３Ｃに直接的かつ独占的に接続させることにより、プラズマ１８０からＴＥＳシステム１０００への高周波ＲＦ信号の結合を効果的にブロックできることがわかる。

図１３Ａは、いくつかの実施形態に係る、エッジリング１６７の斜視図を示す。エッジリング１６７は、頂面１６７Ａと底面１６７Ｂを有する。図９Ａに関して説明したように、複数の孔１６７Ｃが底面１６７Ｂを貫通して形成され、ファスナー９０１を受ける。なお、複数の孔１６７Ｃは、エッジリング１６７の頂面１６７Ａには達していない。なお、図１３Ａの例では３つの孔１６７Ｃを示すが、他の実施形態では、ファスナー９０１を受けるための孔１６７Ｃの数は、例えば、６又は９など、３より多くてもよい。いくつかの実施形態では、エッジリング１６７は消耗的な構成要素であり、そのため、プラズマ処理システム１００内で、ある一定数のプラズマ処理動作が行われると、エッジリング１６７の素材はプラズマ誘導腐食によって失われ、効果的に消耗され得る。したがって、エッジリング１６７は、プラズマ処理システム１００内において取り換え可能な構成要素である。

図１３Ｂは、いくつかの実施形態に係る、エッジリング１６７の上面図を示す。エッジリング１６７は、内径ＩＤ１と外径ＯＤ１を有する。内径ＩＤ１はエッジリング１６７の内側の周縁部の直径に相当し、外径ＯＤ１はエッジリング１６７の外側の周縁部の直径である。様々な実施形態において、内径ＩＤ１の大きさは、エッジリング１６７の内側の周縁部がセラミック層１１０の外側の周縁部に近接するように、セラミック層１１０の直径によって決定される。

図１３Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図１３Ｂの(切断線)Ａ－Ａにおける図として示されるエッジリング１６７の垂直断面図を示す。エッジリング１６７は、エッジリング１６７の内側の周縁部に存在する内面１６７Ｄを有する。また、エッジリング１６７は、エッジリング１６７の外側の周縁部に存在する外面１６７Ｅを有する。いくつかの実施形態では、エッジリング１６７がプラズマ処理システム１００内に配置された時、エッジリング１６７の頂面１６７Ａ及び底面１６７Ｂのそれぞれは、水平の向き（ｘ－ｙ平面と実質的に平行の向き）を有し、内面１６７Ｄ及び外面１６７Ｅは、それぞれ垂直の向き（ｚ方向と実質的に平行の向き）を有する。なお、また、エッジリング１６７は環状形状を有しており、この形状は例えば、リング状や皿状とも呼ばれることがある。

エッジリング２２８は、ステップ部１６２２を有しており、ステップ部１６２２は、傾斜内面１６０６と、水平向き内面１６０８とを有している。傾斜内面１６０６は、垂直向き内面１６７Ｄに対して角度Ａ２を有する。傾斜内面１６０８は、頂面１６７Ａと連続している。いくつかの実施形態では、傾斜内面１６０６と頂面１６７Ａとの間のエッジは、半径Ｒ３を有するように形成されている。水平向き内面１６０８は、傾斜内面１６０６と連続している。いくつかの実施形態では、水平向き内面１６０８と傾斜内面１６０６との間のエッジは、半径Ｒ４を有するように形成されている。水平向き内面１６０８と傾斜内面１６０６との間のエッジは、内径ＩＤ１及び外径ＯＤ１と同心である中間直径（ＭＤ）に従って配置される。内面１６７Ｄは、水平向き内面１６０８と連続している。いくつかの実施態様において、内面１６７Ｄと水平向き内面１６０８との間のエッジは、半径Ｒ５を有するように形成されている。

内面１６７Ｄは、傾斜内面１６１８と連続している。いくつかの実施形態では、内面１６７Ｄと傾斜内面１６１８との間のエッジは、半径Ｒ６を有するように形成されている。傾斜内面１６１８は、底面１６７Ｂと連続している。いくつかの実施形態では、傾斜内面１６１８と底面１６７Ｂとの間のエッジは、半径Ｒ７を有するように形成されている。いくつかの実施形態では、半径Ｒ７は、半径Ｒ６の約２倍の値を有する。

外面１６７Ｅは、底面１６７Ｂと連続している。いくつかの実施形態では、外面１６７Ｅと底面１６７Ｂとの間のエッジは、半径Ｒ２を有するように形成されている。外面１６７Ｅは、頂面１６７Ａと連続している。いくつかの実施形態では、外面１６７Ｅと頂面１６７Ａとの間のエッジは、半径Ｒ１を有するように形成されている。半径Ｒ１によるエッジリング１６７の湾曲は、エッジリング１６７とカバーリング１６５との間でのＲＦ電力のアーキングの確率を低減させる。

図１４は、いくつかの実施形態に係る、図１Ａの制御システム１２０の例示的な概略図を示す。いくつかの実施形態では、制御システム１２０は、プラズマ処理システム１００において実行される半導体製造プロセスを制御するためのプロセスコントローラとして構成されている。様々な実施形態では、制御システム１２０は、プロセッサ１４０１、ストレージハードウェアユニット（ＨＵ）１４０３（例えばメモリ）、入力ＨＵ１４０５、出力ＨＵ１４０７、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１４０９、Ｉ／Ｏインターフェース１４１１、ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）１４１３、及びデータ通信バス１４１５を含む。プロセッサ１４０１、ストレージＨＵ１４０３、入力ＨＵ１４０５、出力ＨＵ１４０７、Ｉ／Ｏインターフェース１４０９、Ｉ／Ｏインターフェース１４１１、及びＮＩＣ１４１３は、データ通信バス１４１５を介して互いにデータ通信する。入力ＨＵ１４０５は、多数の外部装置からのデータ通信を受信するように構成されている。入力ＨＵ１４０５の例としては、データ取得システム、データ取得カードなどが挙げられる。出力ＨＵ１４０７は、多数の外部装置にデータを送信するように構成されている。出力ＨＵ１４０７の例としては、デバイスコントローラが挙げられる。ＮＩＣ１４１３の例としては、ネットワークインターフェースカード、ネットワークアダプタなどが挙げられる。Ｉ／Ｏインターフェース１４０９及び１４１１のそれぞれは、Ｉ／Ｏインターフェースに結合された異なるハードウェアユニット間の互換性を提供するように定義される。例えば、Ｉ／Ｏインターフェース１４０９は、入力ＨＵ１４０５から受信した信号を、データ通信バス１４１５と互換性のある形式、振幅、及び／又は速度に変換するように定義され得る。また、Ｉ／Ｏインターフェース１４０７は、データ通信バス１４１５から受信した信号を、出力ＨＵ１４０７と互換性のある形式、振幅、及び／又は速度に変換するように定義され得る。なお、様々な動作が制御システム１２０のプロセッサ１４０１によって実行されるものとして本明細書に記載されているが、いくつかの実施形態では、様々な動作が制御システム１２０の複数のプロセッサによって、及び／又は制御システム１２０とデータ通信する複数のコンピューティングシステムの複数のプロセッサによって実行され得る。

いくつかの実施形態では、制御システム１２０は、感知された値に部分的に基づいて様々なウェハ製造システム内のデバイスを制御するために使用される。例えば、制御システム１２０は、感知された値及び他の制御パラメータに基づいて、バルブ１４１７、フィルタヒータ１４１９、ウェハ支持構造ヒータ１４２１、ポンプ１４２３、及び他のデバイス１４２５のうちの１つ又は複数を制御可能である。バルブ１４１７は、背面ガス供給システム１２９、プロセスガス供給システム１９１、及び温度制御流体循環システム１２５の制御に関連するバルブを含み得る。制御システム１２０は、例えば圧力計１４２７、流量計１４２９、温度センサ１４３１、及び／又は例えば電圧センサ、電流センサなどの他のセンサ１４３３から感知された値を受信する。制御システム１２０はまた、ウェハＷ上でプラズマ処理動作を実行する間、プラズマ処理システム１００内のプロセス条件を制御するために使用され得る。例えば、制御システム１２０は、プロセスガス供給システム１９１からプラズマ処理領域１８２に供給されるプロセスガスの種類及び量を制御可能である。また、制御システム１２０は、第１のＲＦ信号発生器１４７、第２のＲＦ信号発生器１４９、インピーダンス整合システム１４３、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３、及びＴＥＳインピーダンス整合システム４０１の動作を制御し得る。また、制御システム１２０は、クランプ電極１１２のためのＤＣ電源１１７の動作を制御し得る。制御システム１２０は、リフトピン１３２のためのリフト装置１３３の動作及びドア１０７の動作も制御し得る。制御システム１２０は、背面ガス供給システム１２９及び温度制御流体循環システム１２５の動作も制御する。制御システム１２０はまた、カンチレバーアームアセンブリ１１５の垂直移動を制御する。制御システム１２０はまた、スロットル部材１９６の動作、及び排気ポート１０５での吸引を制御するポンプを制御する。また、制御システム１２０は、ＴＥＳシステム１０００のホールドダウンロッド９１１のホールドダウン制御機構９１３の動作も制御する。また、制御システム１２０は、ＴＥＳシステム１０００の温度プローブからの入力を受ける。なお、制御システム１２０は、プラズマ処理システム１００内の任意の機能をプログラム的及び／又は手動で制御可能とするように装備されている。

いくつかの実施形態では、制御システム１２０は、プロセスタイミング、プロセスガス送出システム温度、圧力差、バルブ位置、プロセスガスの混合、プロセスガス流量、背面冷却ガス流量、チャンバ圧、チャンバ温度、ウェハ支持構造温度（ウェハ温度）、ＲＦ電力レベル、ＲＦ周波数、ＲＦパルス、インピーダンス整合システム１４３の設定、カンチレバーアームアセンブリの位置、バイアス電力、及び特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令セットを含むコンピュータプログラムを実行するように構成されている。いくつかの実施形態では、制御システム１２０に関連付けられたメモリ装置に格納された他のコンピュータプログラムが使用され得る。いくつかの実施形態では、制御システム１２０に関連付けられたユーザインターフェースが存在する。ユーザインターフェースとしては、ディスプレイ１４３５、（例えばディスプレイ画面及び／又は装置のグラフィカルなソフトウェア表示、及び／又はプロセス条件）、並びにポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなどのユーザー入力デバイス１４３７などが挙げられる。

制御システム１２０の動作を指示するソフトウェアは、多くの異なる方法で設計又は構成され得る。プロセスシーケンスにおいて様々なウェハ製造プロセスを実行するように制御システム１２０の動作を指示するコンピュータプログラムは、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語、例えばアセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎなどで記述され得る。コンパイルされたオブジェクトコード又はスクリプトは、プロセッサ１４０１によって実行され、プログラム内で識別されたタスクを実行する。制御システム１２０は、プロセス条件に関連する様々なプロセス制御パラメータ、例えば、フィルタ圧力差、プロセスガス組成及び流量、背面冷却ガス組成及び流量、温度、圧力、ＲＦ電力レベル及びＲＦ周波数などのプラズマ条件、バイアス電圧、冷却ガス／流体圧力、チャンバ壁温度などを制御するようにプログラムされ得る。ウェハ製造プロセス中に監視され得るセンサの例としては、マスフローコントロールモジュール、圧力計１４２７のような圧力センサ、及び温度センサ１４３１が挙げられるが、これらに限定されない。所望のプロセス条件を維持するための１つ又は複数のプロセス制御パラメータを制御／調整するために、適切にプログラムされたフィードバック及び制御アルゴリズムが、これらのセンサからのデータと共に使用され得る。

いくつかの実装形態では、制御システム１２０は、より広範な製造制御システムの一部である。このような製造制御システムは、ウェハ処理用の処理ツール、チャンバ、及び／又はプラットフォーム、及び／又はウェハ台座、ガスフローシステムなどの特定の処理構成要素を含む半導体処理機器を備え得る。これらの製造制御システムは、ウェハの処理前、処理中、及び処理後に、その動作を制御するための電子機器と統合されていてもよい。制御システム１２０は、製造制御システムの様々な構成要素又はサブパーツを制御可能である。制御システム１２０は、ウェハ処理要件に応じて、処理ガスの送出、背面冷却ガスの送出、温度設定（例えば、加熱及び／又は冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送出設定、位置及び動作設定、特定のシステムに接続又はインターフェースされたツール及び他の搬送ツール及び／又はロードロックの内外へのウェハ搬送を含む、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされていてもよい。

概して、制御システム１２０は、様々な集積回路、論理、メモリ、及び／又はソフトウェアを有する電子機器として定義でき、命令を受信・発令し、動作を制御し、ウェハ処理動作を可能にし、終了点測定を可能にする、等を行う。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェア形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、及び／又はプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ又は複数のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含み得る。プログラム命令は、様々な個々の設定（又はプログラム・ファイル）の形態で制御システム１２０に伝達される命令であってもよく、システム１００内でウェハＷに対して特定のプロセスを実行する操作パラメータを定義する。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、ウェハの１つ又は複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、及び／又はダイの製造中に１つ又は複数の処理ステップを達成するためにプロセスエンジニアによって定義されたレシピの一部であり得る。

いくつかの実装形態においては、制御システム１２０は、プラズマ処理システム１００と統合又は結合されるか、システム１００にネットワーク接続されるコンピュータの一部であるか、あるいは結合されていてもよく、またこれらを組み合わせた形態であり得る。例えば、制御システム１２０は、ウェハ処理への遠隔アクセスを可能にするｆａｂホストコンピュータシステムの全体もしくは一部の「クラウド」内にあってもよい。コンピュータは、システム１００への遠隔アクセスを可能にし、製造動作の現在の経過を監視し、過去の製造動作の履歴を調査し、複数の製造動作から傾向若しくは性能メトリックを調査し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に追従する処理ステップを設定するか、又は新たなプロセスを開始してよい。いくつかの例では、遠隔コンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワーク上でプロセスレシピをシステム１００に提供でき、ネットワークには、ローカル・ネットワーク又はインターネットを含み得る。

遠隔コンピュータは、パラメータ及び／又は設定の入力又はプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでいてもよく、これらのパラメータ及び／又は設定は、次いで、遠隔コンピュータからシステム１００に伝達される。いくつかの例では、制御システム１２０は、データの形態で命令を受信し、命令は、１つ又は複数の動作中に実施すべき処理ステップのそれぞれに対するパラメータを指定する。なお、パラメータは、プラズマ処理システム１００内で実施されるプロセスの種類に固有であり得る。従って、上記のように、制御システム１２０は、例えば、１つ又は複数の離散型コントローラなどを用いて分散してもよく、１つ又は複数の離散型コントローラは、まとめてネットワーク接続され、本明細書で説明する処理及び制御等、共通の目的を持って動作する。このような目的のための分散型コントローラの一例は、（プラットフォーム・レベルで、又は遠隔コンピュータの一部として等）遠隔に位置する１つ又は複数の集積回路と通信するプラズマ処理システム１００の１つ又は複数の集積回路であり、プラズマ処理システム１００上で実行されるプロセスを制御するように組み合わせられる。

限定はしないが、制御システム１２０がインターフェース可能なシステムの例には、プラズマ・エッチングチャンバ若しくはモジュール、堆積チャンバ若しくはモジュール、スピンリンスチャンバ若しくはモジュール、金属めっきチャンバ若しくはモジュール、クリーンチャンバ若しくはモジュール、斜縁エッチングチャンバ若しくはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ若しくはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ若しくはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ若しくはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ若しくはモジュール、イオンインプランテーションチャンバ若しくはモジュール、トラックチャンバ若しくはモジュール、並びに半導体半導体ウェハの作製及び／又は製造に関連し得るか若しくは使用できるあらゆる他の半導体処理システムを含み得る。上記のように、ツールによって実施する１つ又は複数のプロセスステップに応じて、制御システム１２０は、１つ又は複数の他のツール回路若しくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタ・ツール、他のツール・インターフェース、近接ツール、近隣ツール、工場全体に配置されるツール、主コンピュータ、別のコントローラ、又は半導体製造工場におけるツール位置及び／又は積載口へ、又はそこからウェハの容器を運ぶ材料輸送において使用されるツールと通信できる。

本明細書に記載される実施形態は、ハンドヘルドハードウェアユニット、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサ型又はプログラム制御型家電、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む様々なコンピュータシステム構成と共に実施できる。また、本明細書に記載された実施形態は、ネットワークを介して接続される遠隔処理ハードウェアユニットによってタスクを実行する分散コンピューティング環境と共に実施できる。なお、本明細書に記載される実施形態、特に制御システム１２０に関連する実施形態は、コンピュータシステムに格納されたデータによって様々なコンピュータが実行する操作を使用し得る。これらの動作は、物理量の物理的操作を必要とするものである。実施形態の一部となる本明細書に記載される任意の動作は、有用な機械動作である。また、実施形態は、これらの動作を実行するためのハードウェアユニット又は装置に関する。装置は、特殊な用途のコンピュータのために特別に構成され得る。特殊用途のコンピュータとして定義される場合、その特殊な用途に対する動作を可能としながらも、特殊用途の一部ではない他の処理、プログラムの実行又はルーチンも実行できる。いくつかの実施形態では、動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに格納された、又はネットワークから取得された１つ又は複数のコンピュータプログラムによって選択的に起動又は構成された汎用コンピュータによって処理され得る。ネットワークからデータを取得した場合、そのデータは、ネットワーク上の他のコンピュータ、例えば、コンピューティングリソースのクラウドによって処理され得る。

本明細書に記載される様々な実施形態は、非一時的コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとしてインスタンス化されたプロセス制御命令を介して実施され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、データを格納し、その後コンピュータシステムによってそのデータを読み取り可能な任意のデータストレージハードウェアユニットである。非一時的なコンピュータによって読み取り可能な媒体の例としては、ハードディスク、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、記録用ＣＤ（ＣＤ－Ｒ）、書き換え可能ＣＤ（ＣＤ－ＲＷ）、磁気テープ、その他の光学及び非光学のデータ格納ハードウェアユニットが挙げられる。非一時的コンピュータ読み取り可能媒体は、ネットワーク結合コンピュータシステム上に分散されたコンピュータ読み取り可能な有形の媒体を含むことができ、コンピュータ読み取り可能なコードの格納と実行を分散方式で行う。

前述の開示は、より明確な理解のため、詳細な記載を含むが、添付の特許請求の範囲内で、ある程度の変更及び修正が許容されることは明らかである。なお、例えば、本明細書に開示された任意の実施形態からの１つ又は複数の特徴は、本明細書に開示された任意の他の実施形態の１つ又は複数の特徴と組み合わせることができる。従って、本実施形態は、あくまで例示であり、制限的なものではないと認識すべきであり、また、特許請求の範囲は本明細書に記載された詳細に限定されず、記載された実施形態及び均等箇所の範囲内において変更可能である。

Claims (27)

1. 可変エッジシースシステムであって、
   プラズマ処理チャンバ内のウェハ支持領域を囲むエッジリングの底面に結合するように構成された結合リングと、
   前記結合リング内に埋め込まれた環状形状を有する電極と、
   前記結合リング内に埋め込まれた前記電極に結合し、それぞれが、前記結合リングの底面を通って形成された対応する孔を通って延びる複数のＲＦ信号供給ピンと、
   それぞれが前記複数のＲＦ供給ピンに接続され、前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成するために使用される対応するＲＦ信号に対して高インピーダンスを供給するように構成されている複数のＲＦ信号フィルタと、
   を含む可変エッジシースシステム。
2. 請求項１に記載の可変エッジシースシステムであって、前記プラズマ処理チャンバ内で前記プラズマを生成するために使用される前記対応するＲＦ信号は、約１メガヘルツから約１００メガヘルツの範囲内の１つ又は複数の周波数を有する、可変エッジシースシステム。
3. 請求項１に記載の可変エッジシースシステムであって、前記複数のＲＦ供給ピンのそれぞれは、前記複数のＲＦ信号フィルタうちの対応するものに独占的に接続されている、可変エッジシースシステム。
4. 請求項１に記載の可変エッジシースシステムであって、
   インピーダンス整合システムを介して電気的に接続され、前記結合リング内に埋め込まれた前記電極に、前記複数のＲＦ信号フィルタと前記複数のＲＦ供給ピンを介して、ＲＦ信号を供給するＲＦ信号発生器をさらに含む、可変エッジシースシステム。
5. 請求項１に記載の可変エッジシースシステムであって、
   前記複数のＲＦ信号フィルタのそれぞれが電気的に接続されたＲＦ信号供給導線をさらに含む、可変エッジシースシステム。
6. 請求項５に記載の可変エッジシースシステムであって、
   前記複数のＲＦ信号フィルタの前記ＲＦ信号供給導線への接続位置は、前記ＲＦ信号供給導線内の周囲にわたり実質的に等間隔に配置される、可変エッジシースシステム。
7. 請求項５に記載の可変エッジシースシステムであって、前記複数のＲＦ信号フィルタと前記ＲＦ信号供給導線が、前記プラズマ処理チャンバ内の前記プラズマから分離された大気環境内に配置されている、可変エッジシースシステム。
8. 請求項５に記載の可変エッジシースシステムであって、
   前記インピーダンス整合システムのＲＦ信号出力と前記ＲＦ信号供給導線との間に電気的に接続されたＲＦ信号供給線をさらに含む、可変エッジシースシステム。
9. 請求項８に記載の可変エッジシースシステムであって、
   前記ＲＦ信号供給導線と前記ＲＦ信号供給線の両方に電気的に接続された第１の端子と、基準接地電位に電気的に接続された第２の端子とを有するコンデンサをさらに含む、可変エッジシースシステム。
10. 請求項１に記載の可変エッジシースシステムであって、前記複数のＲＦ信号フィルタのそれぞれは、導電性コイルとして形成されている、可変エッジシースシステム。
11. 請求項１０に記載の可変エッジシースシステムであって、前記導電性コイルは、アルミニウム又は銅で形成されている、可変エッジシースシステム。
12. 請求項１に記載の可変エッジシースシステムであって、前記複数のＲＦ信号フィルタのそれぞれは、実質的に同じ構成を有する、可変エッジシースシステム。
13. 請求項１に記載の可変エッジシースシステムであって、前記複数のＲＦ信号供給ピンの前記結合リング内の前記電極への接続位置は、前記結合リング内の前記電極内の周囲にわたり実質的に等間隔に配置される、可変エッジシースシステム。
14. 請求項１に記載の可変エッジシースシステムであって、前記複数のＲＦ信号供給ピンの数は３つであり、前記複数のＲＦ信号フィルタの数は３つである、可変エッジシースシステム。
15. プラズマ処理システムであって、
    頂面、底面及び外側面によって画定される実質的上円筒形状を有する１次電極と、
    半導体ウェハを受け、かつ支持するように構成され、前記１次電極の前記頂面に配置されたセラミック層と、
    インピーダンス整合システムを介して前記１次電極に電気的に接続され、ＲＦ信号を生成して前記１次電極に供給するように構成されたＲＦ信号発生器と、
    導電性材料で形成され、前記セラミック層を包囲するように構成され、また前記セラミック層に対して半径方向に隣接して配置されたエッジリングと、
    前記エッジリングの底面に結合され、電気絶縁性材料で形成され、埋め込み電極を含む結合リングと、
    前記埋め込み電極に電気的かつ物理的に接続し、それぞれが、前記結合リングの底面を通って形成された対応する孔を通って延びる複数のＲＦ信号供給ピンと；
    それぞれが前記複数のＲＦ供給ピンに接続され、前記ＲＦ信号発生器によって前記１次電極に供給される前記ＲＦ信号に対して高インピーダンスを供給するように構成されている、複数のＲＦ信号フィルタと、
    を含むプラズマ処理システム。
16. 請求項１５に記載のプラズマ処理システムであって、前記複数のＲＦ供給ピンのそれぞれは、前記複数のＲＦ信号フィルタうちの対応するものに独占的に接続されている、プラズマ処理システム。
17. 請求項１５に記載のプラズマ処理システムであって、前記ＲＦ信号発生器は第１のＲＦ信号発生器であり、前記インピーダンス整合システムは第１のインピーダンス整合システムであり、前記プラズマ処理システムは、第２のインピーダンス整合システムを介して電気的に接続され、前記複数のＲＦ信号フィルタ及び前記複数のＲＦ供給ピンを介して、ＲＦ信号を前記埋め込み電極に供給する第２のＲＦ信号発生器を含む、プラズマ処理システム。
18. 請求項１７に記載のプラズマ処理システムであって、
    前記複数のＲＦ信号フィルタのそれぞれが電気的に接続されたＲＦ信号供給導線をさらに含む、プラズマ処理システム。
19. 請求項１８に記載のプラズマ処理システムであって、前記複数のＲＦ信号フィルタの前記ＲＦ信号供給導線への接続位置は、前記ＲＦ信号供給導線内の周囲にわたり実質的に等間隔に配置される、プラズマ処理システム。
20. 請求項１８に記載のプラズマ処理システムであって、前記複数のＲＦ信号フィルタと前記ＲＦ信号供給導線が、前記セラミック層を覆うプラズマ処理領域から分離された大気環境内に配置されている、プラズマ処理システム。
21. 請求項１８に記載のプラズマ処理システムであって、
    前記第２のインピーダンス整合システムのＲＦ信号出力と前記ＲＦ信号供給導線との間に電気的に接続されたＲＦ信号供給線をさらに含む、プラズマ処理システム。
22. 請求項２１に記載のプラズマ処理システムであって、
    前記ＲＦ信号供給導線と前記ＲＦ信号供給線の両方に電気的に接続された第１の端子と、基準接地電位に電気的に接続された第２の端子と、を有するコンデンサをさらに含む、プラズマ処理システム。
23. 請求項１５に記載のプラズマ処理システムであって、前記複数のＲＦ信号フィルタのそれぞれは、導電性コイルとして形成されている、プラズマ処理システム。
24. 請求項２３に記載のプラズマ処理システムであって、前記導電性コイルは、アルミニウム又は銅で形成されている、プラズマ処理システム。
25. 請求項１５に記載のプラズマ処理システムであって、前記複数のＲＦ信号フィルタのそれぞれは、実質的に同じ構成を有する、プラズマ処理システム。
26. 請求項１５に記載のプラズマ処理システムであって、前記埋め込み電極は実質的に環状形状を有し、前記複数のＲＦ信号供給ピンの前記埋め込み電極への接続位置は、前記埋め込み電極内の周囲にわたり実質的に等間隔に配置される、プラズマ処理システム。
27. 請求項１５に記載のプラズマ処理システムであって、前記複数のＲＦ信号供給ピンの数は３つであり、前記複数のＲＦ信号フィルタの数は３つである、プラズマ処理システム。

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