JP2023530543A - プラズマソース構成体 - Google Patents

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マイケル リー、レスリー
サルパンガラ ヘグデ、ハリハーラケシャヴァ
ウェスターマン、ラッセル
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プラズマ － サーム、エルエルシー
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Abstract

本発明は、ソースを有する真空チャンバを備える改良されたプラズマソース構成体を提供する。誘電体部材が真空チャンバと連通しており、プラズマソースによって取り囲まれている。フィルムブレーカーと誘電体部材との間に高アスペクト比のギャップが形成される。

Description

本発明の実施形態は、真空チャンバ内でのプラズマ処理のための装置および方法に関するものである。より具体的には、実施形態は、プラズマ処理中に出力源を遮蔽するための装置および方法に関するものである。
多くのプラズマソースは、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）、ヘリコン波源、マイクロ波など、誘電体窓を介して、半導体ウェハをプラズマ処理するための真空チャンバ内のプラズマにＲＦエネルギーを結合する。特定のタイプの真空チャンバでは、チャンバ壁は、ステンレス鋼などの導電性金属で形成される場合がある。チャンバ壁の導電性のために、導電性チャンバ壁がコイルから放射する電磁エネルギーを遮断または実質的に減衰させるため、ＲＦコイルはチャンバ自体の中に配置される。その結果、コイルは堆積フラックスおよびエネルギープラズマ粒子に直接さらされる可能性がある。コイルを保護するために、非導電性セラミックス材料からシールドを作製できる。しかしながら、一部のプラズマプロセスには、製造中の電子デバイス上にアルミニウムなどの導電性材料の堆積が含まれる。導電性材料がセラミックスシールドをコーティングするため、シールドが導電性になり、プラズマへの電磁放射の侵入が大幅に減衰する。
導電膜は、プラズマエッチングプロセス中に堆積することもできる。理想的には、プラズマエッチングプロセスは、気相で真空チャンバから排出され得る揮発性のエッチング副生成物をもたらす。一部のエッチングプロセスでは、不揮発性のエッチング副生成物が生成され得る。その結果、一部のエッチング副生成物が真空チャンバ内に再堆積され得る。用途によっては、再堆積した副生成物が真空チャンバ内で導電膜を形成し得る。例えば、ＳｉＣビア形成中に、金属（例えば、パターニングされたＮｉ）マスクを有するパターニングされたＳｉＣ基板は、ＳＦ６／Ｏ２化学薬品を使用してプラズマエッチングすることができる。ＳｉＣエッチング副生成物は通常揮発性であるが、プラズマエッチング中に消費されたＮｉマスク材料の少なくとも一部は、真空チャンバ内で再堆積し、セラミックスシールド上に導電性膜を形成する。
プラズマ堆積プロセスの結果であれ、プラズマエッチングプロセスの結果であれ、堆積された導電性材料が誘電体窓上に蓄積する可能性があり、誘電体窓を介してプラズマへのＲＦエネルギーの結合を妨げる可能性がある。誘電体窓上に堆積した導電性材料のこの蓄積により、導電性材料内に渦電流が形成される可能性がある。渦電流は、ＲＦアンテナによって生成された電界の方向とは逆方向に流れる。その結果、アンテナからプラズマに結合するために利用できる電界が少なくなり、プラズマ密度が低下する可能性があり、プロセス結果が変わる可能性がある。
誘電体窓上に堆積した導電性材料の蓄積を抑制するために、従来技術は、プラズマチャンバ内の構造を使用して、誘電体窓上に連続的な導電性材料が形成されるのを抑制していた。具体的には、誘電体窓上／内の高アスペクト比（ＨＡＲ）トレンチ構造（フィルムブレーカー）を使用した。ＨＡＲ構造は、導電性材料がフィルムブレーカー表面を横切って連続的な導電性材料を形成することを抑制することによって、導電性材料が誘電体窓上に連続層を形成することを抑制する。ＨＡＲ構造は、誘電体窓に広がり、そこでアンテナと重なり、ＨＡＲ構造は、導電性材料がＨＡＲ構造の底部に堆積する能力を大幅に低下させる。
しかしながら、フィルムブレーカーのＨＡＲ構造上に堆積した導電性材料は、時間の経過とともに蓄積する。最終的に、十分な時間が経過すると、ＨＡＲ構造内に連続的な導電性材料を形成され得る。フィルムブレーカー全体にわたるコーティングが連続的になると、フィルムブレーカーの利点が大幅に低下する。この時点で、フィルムブレーカーの利点を回復するには、ＨＡＲ構造を再加工、クリーニング、または交換する必要がある。フィルムブレーカーの有効性を回復するために、フィルムブレーカーのＨＡＲ構造の少なくとも一部から導電性材料を除去しなければならない。好ましくは、導電性材料は、フィルムブレーカーのＨＡＲ構造から完全に除去される。
ＨＡＲ構造は、堆積物が構造の底部に到達するのを抑制するために好ましいが、またＨＡＲ構造のクリーニングを困難にする（例えば、ＨＡＲ構造の底部から導電性材料を除去することを困難にする）。従来技術は、ビーズブラスト、超音波、化学薬品などによってＨＡＲ構造の底部から導電性材料を物理的に除去することを提供する。しかしながら、これらの方法は困難であり、時間がかかる可能性がある。
したがって、本発明の目的は、以前のＨＡＲ構造の制限に対処し、荷電粒子ソースの進歩に大きく貢献する装置および方法を提供することである。
従来技術には、本発明に伴う利益を提供するものは何もない。
本発明の別の目的は、内部にプラズマを生成するプラズマソースを有する真空チャンバと、真空チャンバと連通する誘電体窓と、真空チャンバ内に配置されたフィルムブレーカーと、前記フィルムブレーカーと誘電体窓との間に形成された高アスペクト比のギャップとを備える、改良されたプラズマソース構成体を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、内部にプラズマを生成するプラズマソースを有する真空チャンバと、真空チャンバと連通する誘電体窓と、真空チャンバ内に配置されたフィルムブレーカーであって、前記フィルムブレーカーは少なくとも２つの構成要素を有する、フィルムブレーカーと、前記フィルムブレーカーの少なくとも２つの構成要素と誘電体窓との間に形成された高アスペクト比のギャップとを備える、改良されたプラズマソース構成体を提供することである。
本発明のさらにまた別の目的は、プラズマ処理システムで基板を処理する方法であって、プラズマソースを使用して真空チャンバ内にプラズマを生成するステップであって、真空チャンバは、プラズマソースによって取り囲まれた誘電体窓を有する、ステップと、真空チャンバ内に配置されたフィルムブレーカーを提供するステップと、真空チャンバ内で基板を処理するステップと、前記フィルムブレーカーを使用して、誘電体窓の一部の上への薄膜の堆積を抑制するステップとを含む、方法を提供することである。
上記は、本発明の関連する目的のいくつかを概説した。これらの目的は、意図した発明のより顕著な特徴および用途のいくつかを単に例示するものであると解釈されるべきである。開示された本発明を異なる方法で適用すること、または開示の範囲内で本発明を修正することによって、他の多くの有益な結果を達成することができる。したがって、本発明の他の目的およびより十分な理解は、添付の図面と併せて解釈される特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲に加えて、本発明の概要および好ましい実施形態の詳細な説明を参照することによって得ることができる。
本発明の別の特徴は、内部にプラズマを生成するプラズマソースを有する真空チャンバを備える改良されたプラズマソース構成体を提供することである。誘電体窓は、真空チャンバと連通している。真空チャンバ内には、フィルムブレーカーが配置されている。一実施形態では、フィルムブレーカー内にガス入口を配置することができる。フィルムブレーカーと誘電体窓との間に高アスペクト比のギャップが形成される。フィルムブレーカーは、誘電体材料または導電性材料または誘電体材料と導電性材料の組み合わせをさらに含むことができる。複数のフィルムブレーカーを真空チャンバ内に配置することができる。アンテナを誘電体窓に隣接して配置でき、フィルムブレーカーは、アンテナと交差する（例えば、アンテナが真空チャンバの外部に配置されている場合、誘電体窓はアンテナとフィルムブレーカーとの間に配置される、つまりフィルムブレーカーは、真空チャンバ内に配置される）。フィルムブレーカーの一部は、誘電体窓と重なることができ、フィルムブレーカーの重なり部分は誘電体窓と接触していない。
本発明のさらに別の特徴は、内部にプラズマを生成するプラズマソースを有する真空チャンバを備える、改良されたプラズマソース構成体を提供することである。誘電体窓は、真空チャンバと連通している。真空チャンバ内には、フィルムブレーカーが配置されている。フィルムブレーカーは、少なくとも２つの構成要素を有し、高アスペクト比のギャップの少なくとも一部が、フィルムブレーカーの少なくとも２つの構成要素の間に形成される。フィルムブレーカーは、誘電体材料または導電性材料または誘電体材料と導電性材料の組み合わせをさらに含むことができる。プラズマ処理システムは、複数のフィルムブレーカーをさらに備えることができる。誘電体窓に隣接してアンテナを配置することができ、フィルムブレーカーは、アンテナと交差する。アンテナは真空チャンバの外部にあることができる。フィルムブレーカーの一部は、誘電体窓と重なることができ、フィルムブレーカーの重なり部分は、誘電体窓と接触していない。フィルムブレーカー内に、ガス入口を配置することができる。
本発明のさらにまた別の特徴は、以下のステップを含む、プラズマ処理システム内で基板を処理する方法を提供することである。プラズマソースを使用して、真空チャンバ内でプラズマが生成される。真空チャンバは、プラズマソースによって取り囲まれた誘電体窓を有する。真空チャンバ内には、フィルムブレーカーが配置される。基板が、真空チャンバ内で処理される。薄膜の堆積は、フィルムブレーカーを使用して、誘電体窓の一部の上に堆積することを抑制される。基板の処理は、基板上への材料の堆積をさらに含むことができる。基板の処理は、基板からの材料のエッチングをさらに含むことができる。基板の処理は、基板からのＳｉＣのエッチングをさらに含むことができる。フィルムブレーカーは、誘電体材料または導電性材料をさらに含むことができる。プラズマ処理システムは、複数のフィルムブレーカーをさらに備えることができる。誘電体窓に隣接してアンテナを配置することができ、フィルムブレーカーは、アンテナと交差する。フィルムブレーカーの一部は、誘電体窓と重なることができ、フィルムブレーカーの重なり部分は、誘電体窓と接触していない。フィルムブレーカーと誘電体窓との間のギャップにガスを注入することができる。
上記は、以下の発明の詳細な説明をよりよく理解し、当技術分野への本貢献をより十分に理解できるようにするために、本発明のより適切で重要な構成をかなり大まかに概説した。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の追加の構成を以下に説明する。当業者は、開示された概念および特定の実施形態が、本発明の同じ目的を実行するための他の構造を変更または設計するための基礎として容易に利用できることを理解すべきである。また、当業者は、そのような均等な構造が、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の趣旨および範囲から逸脱しないことを理解すべきである。
（従来技術）ＩＣＰソースを備えたプラズマ真空チャンバを示す概略図である。 （従来技術）ＴＣＰソースを備えたプラズマ真空チャンバを示す概略図である。 （従来技術）高密度ＩＣＰソースを備えたプラズマ真空チャンバを示す概略図である。 （従来技術）従来技術のフィルムブレーカーを備えたＩＣＰソースを示す拡大図である。 （従来技術）従来技術のフィルムブレーカーを備えたプラズマソース誘電体窓の上面図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーを備えたプラズマソースの上面図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーを備えたプラズマソース誘電体窓の詳細な上面図である。 本発明の一実施形態に係る可変幅のギャップを備えたフィルムブレーカーを備えた（フィルムブレーカーは誘電体窓と接触している）プラズマソースの断面図である。 本発明の一実施形態に係る可変幅ギャップを備えたフィルムブレーカーを備えた（フィルムブレーカーは誘電体窓と接触していない）プラズマソースの断面図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーを備えたプラズマソースの断面図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーの詳細図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーを備えたプラズマソースの断面図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーの詳細図である。 本発明の一実施形態に係る、プラズマソース誘電体窓上の複数構成要素フィルムブレーカーの上面図である。 本発明の一実施形態に係る、誘電体窓によってギャップが画定されていない複数構成要素フィルムブレーカーの上面図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーを備えたＴＣＰソースの上面図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーを備えたＴＣＰソースの断面図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーを備えたＩＣＰソースの上面図である。 本発明の一実施形態に係る改良されたフィルムブレーカーを備えたＩＣＰソースの断面図である。 本発明の一実施形態に係る、堆積プロセスからの導電性材料でコーティングされた、誘電体窓および設置された改良されたフィルムブレーカーの上面図である。 本発明の一実施形態に係る、堆積プロセスからの導電性材料でコーティングされた後の、誘電体窓および分解されたフィルムブレーカー（組立体は、一度分解されると、より容易にクリーニングされる）の上面図である。
図面のいくつかの図を通して、同様の符号は同様の部品を指す。
本発明は、一実施形態によれば、ＨＡＲ構造が少なくとも２つの構成要素によって形成されるＨＡＲフィルムブレーカーを提供する。これらの少なくとも２つの構成要素は、薄膜の堆積中にＨＡＲ構造内の導電性材料の堆積を抑制するのに十分である。ＨＡＲフィルムブレーカーのクリーニングが必要な場合、ＨＡＲ構造を分解することができ、クリーニングプロセスのためにＨＡＲ構造の内面への簡単なアクセスを提供する。このように、本発明に係る非常に高いアスペクト比（＞１０：１）を有するフィルムブレーカー構造の製造は、ＨＡＲフィルムブレーカーのクリーニングおよびメンテナンスを容易にする。
また、少なくとも２つの構成要素の設計は、製造がより簡単であり、フィルムブレーカーの製造コストを削減する。さらに、ＨＡＲ表面の一部のみが電気絶縁性である必要がある。しかしながら、すべてのＨＡＲ表面を電気的に絶縁することができる。フィルムブレーカーには、導電性材料（例えば、金属）の構成要素も含めることができる。
本発明の設計を使用すると、高アスペクト比のＨＡＲ構造をフィルムブレーカーに機械加工する必要がない。フィルムブレーカーの少なくとも一部の低アスペクト比の「段差」は、組み立てられたフィルムブレーカー構造にＨＡＲ構造ャを形成するのに十分であり得る。
本発明の少なくとも２つの構成要素の設計は、より複雑なフィルムブレーカーの設計を可能にし、例えば、ＨＡＲ構造は非直線とすることができ、ＨＡＲ構造は湾曲することができ、ＨＡＲ構造は不連続部を含むことができる。
本発明は、誘電体窓上での導電性材料の連続的な形成を抑制する高アスペクト比（ＨＡＲ）ギャップを作製することによって、維持しやすい解決策を提供しながら、プラズマソース内の導電性材料の堆積の影響を最小限に抑えるように設計される。本発明の一実施形態では、ＨＡＲギャップは、フィルムブレーカーと誘電体窓との間に形成される。ＨＡＲギャップの一部は、マルチピース（複数部品）フィルムブレーカー内に形成することができる。フィルムブレーカーには、２つ以上のＨＡＲギャップが含まれ得る。本発明の別の一実施形態では、プラズマソースは、２つ以上のフィルムブレーカーを有する。２つ以上のプラズマソースを有する別の一実施形態では、少なくとも１つのフィルムブレーカーが、２つ以上のプラズマソースと重なる。
フィルムブレーカーを組み立ててプラズマソースに取り付けると、フィルムブレーカーは、誘電体窓に導電性材料が連続的に堆積するのを抑制する高アスペクト比ＨＡＲ構造（例えば、フィルムブレーカーと誘電体窓との間のギャップ）を形成する。クリーニングまたはメンテナンスのためにフィルムブレーカーを分解する場合、フィルムブレーカーの高アスペクト比ＨＡＲ構造の内面は、クリーニングのために簡単にアクセスできる（例えば、フィルムブレーカーを分解すると、クリーニングが必要な高アスペクト比のギャップはない）。換言すれば、堆積した材料を有するギャップの側壁および床部は、クリーニングのためにアクセス可能である。
本発明の別の一実施形態では、フィルムブレーカーは、誘電体窓と接触することなく、フィルムブレーカーと誘電体窓との間に高アスペクト比のギャップを形成する。
本発明の別の一実施形態では、非常に高いアスペクト比のギャップ（例えば、アスペクト比＞２０：１）を有する非常に高いアスペクト比のフィルムブレーカーを、少なくとも２つの構成要素の組立てによって経済的に構築することができる。一方、非常に高いアスペクト比のＨＡＲ構造を誘電体材料に機械加工することは、非常に高価になる可能性がある。
本発明の方法を使用するフィルムブレーカーは、製造コストを下げる導電性材料（セラミックスに対してアルミニウム）を含むことができるか、またはＨＡＲギャップの少なくとも一部が誘電体材料を含むことができる。
誘電体窓上に堆積される導電性材料は、プロセスの反応生成物であり得る。プロセスは、堆積プロセス、エッチングプロセス、またはエッチングプロセスと堆積プロセスとの組み合わせとすることができる。プロセスは、プラズマを利用することができる。導電性材料は、例えば、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｂなどの金属を含むことができる。プロセスは、化学プロセス（例えば、ＨＤＰＥＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ、ＤＲＩＥエッチングなど）および／または物理プロセス（例えば、ＰＶＤ、ＩＢＤ、ＨｉＰＩＭ、スパッタエッチングなど）とすることができる。
誘電体窓上に堆積される導電性材料は、エッチングプロセスの反応副生成物であり得る。エッチングプロセスは、プラズマエッチングプロセスとすることができる。
従来技術のプラズマリアクタが図１～図３に示されている。典型的なプラズマシステムは、真空排気口（２０）およびガス入口（３０）と連通する真空チャンバ（１０）からなる。アンテナ（５０）を有するプラズマソース（４０）が、誘電体窓（６０）を介してＡＣ源（７０）を真空チャンバ（１０）に結合してプラズマ（８０）を形成するために使用される。ＡＣ源（７０）は、典型的には、ｋＨｚからＧＨｚまでの範囲の周波数を有するＡＣ電圧源である。ＡＣ源（７０）は、ＡＣ源（７０）とプラズマ（８０）との間のインピーダンスの不整合を最小化してＡＣ源（７０）からプラズマ（８０）への電力結合を改善するために使用できる整合ネットワーク（図示せず）を有するＲＦ発生器とすることができる。基板支持体（９０）を真空チャンバ（１０）内に配置することができ、基板支持体（９０）は、典型的にはｋＨｚからＧＨｚの範囲の周波数を有するＡＣ電圧源である電圧源（１１０）に接続することができる。ＡＣ電圧源は、整合ネットワーク（図示せず）を使用して電圧源（１１０）と基板支持体（９０）との間のインピーダンスの不整合を最小化できるＲＦ発生器とすることができる。基板（１００）は、基板支持体（９０）上に配置することができ、基板（１００）は、複数の構成要素からなり得る半導体デバイスを含むことができる。基板（１００）は、処理キャリア（図示せず）に一時的に結合されたウェハとすることができる。基板（１００）は、半導体材料、シリコン、炭素、および／または導電性材料を含むことができる。導電性材料は、基板（１００）の露出面上にあり得る。導電性材料は、基板（１００）上のエッチングマスクとすることができる。導電性材料は、プラズマ（８０）にさらすことができる。導電性材料は、プラズマ（８０）によってエッチングすることができる。導電性材料は、真空チャンバ（１０）内で再堆積する少なくとも１つの不揮発性副生成物を形成することができる。基板（１００）は、テープフレームに取り付けられたテープに取り付けられたウェハからなることができる。
図１は、従来技術のヘリカル誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタ構成体を示す。図２は、従来技術のトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）リアクタ構成体を示す。図３は、代替の従来技術の高密度プラズマリアクタ構成体を示す。
図４Ａおよび図４Ｂは、フィルムブレーカー（４００）の使用の従来技術の実装を示す。具体的には、図４Ａ（従来技術）は、フィルムブレーカー（４００）が誘導結合プラズマソース（４０）の誘電体窓（６０）と接触して配置されていることを示す。図４Ｂ（従来技術）は、誘電体窓（６０）と接触しているフィルムブレーカー（４００）の上面図を示す。フィルムブレーカー（４００）は、誘電体窓（６０）の真空側に配置される。フィルムブレーカー（４００）は、プラズマ（８０）と接触している。フィルムブレーカー（４００）は、高アスペクト比（ＨＡＲ）トレンチ（４１０）を含む。プロセスからの導電性材料の堆積は、誘電体窓（６０）およびフィルムブレーカー（４００）の露出面をコーティングする。
従来技術のＨＡＲトレンチ（４１０）の幅は、典型的には約０．５ｍｍである。ＨＡＲトレンチ（４１０）の深さは、典型的には数ミリメートルである。導電性材料は、ＨＡＲトレンチ（４１０）内に堆積され得る。トレンチの高アスペクト比により、ギャップの底部にわたる導電性材料の形成による堆積が最小限に抑えられる。
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明に係る実施形態を示す。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（５００）は、誘電体材料を含む。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（５００）は、導体を含む。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（５００）は、金属（例えば、アルミニウム）を含む。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（５００）は、半導体を含む。一実施形態では、フィルムブレーカー（５００）の一部は、誘電体窓（６０）と接触し、誘電体窓（６０）と接触しているフィルムブレーカー（５００）の一部は、アンテナ（図示せず）と交差する。別の一実施形態では、フィルムブレーカー（５００）の一部は、誘電体窓（６０）と接触し、コイル（図示せず）と完全に交差する。すべての実施形態において、フィルムブレーカー（５００）は、誘電体窓（６０）の表面に面するプラズマ（８０）の周りで誘電体窓（６０）と接触する。別の一実施形態では、フィルムブレーカー（５００）は、アンテナ（図示せず）の一部と重なる誘電体窓（６０）の表面の少なくとも一部と接触する。別の一実施形態では、誘電体窓（６０）と重なるフィルムブレーカー（５００）の一部は、誘電体窓（６０）と接触していない。すべての実施形態において、フィルムブレーカー（５００）の一部と誘電体窓（６０）との間に少なくとも１つのギャップ（５１０）が形成される。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、本発明の別の一実施形態では、ギャップ（５１０）は、ギャップ長（５３０）に沿って一定であるギャップ幅（５２０）を有する。
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、本発明の別の一実施形態では、ギャップ（６１０）は、ギャップ長（６３０）の少なくとも一部に沿って変化するギャップ幅（６２０）を有する。ギャップ幅（６２０）は、ギャップ長（６３０）全体に沿って変化し得る。ギャップ（６１０）のギャップアスペクト比は、ギャップ長（６３０）をギャップ幅（６２０）で除算したものである。本発明の別の一実施形態では、ギャップ（６１０）の壁は、ギャップ長（６３０）の少なくとも一部において平行である。本発明の別の一実施形態では、ギャップ（６１０）の壁は、ギャップ長（６３０）全体に沿って平行である。本発明の別の一実施形態では、ギャップ幅（６２０）は、ギャップ長（６３０）に沿って変化する。本発明の別の一実施形態では、ギャップ幅（６２０）は、１０ｍｍ未満である。本発明の別の一実施形態では、ギャップ幅（６２０）は、５ｍｍ未満である。本発明の別の一実施形態では、ギャップ幅（６２０）は、１ｍｍ未満である。本発明の別の一実施形態では、ギャップ幅（６２０）は、０．５ｍｍ未満である。本発明の別の一実施形態では、ギャップ幅（６２０）は、０．２ｍｍ未満である。別の一実施形態では、ギャップのアスペクト比は、１：１よりも大きい。別の一実施形態では、ギャップのアスペクト比は、５：１よりも大きい。別の一実施形態では、ギャップのアスペクト比は、１０：１よりも大きい。別の一実施形態では、ギャップのアスペクト比は、２０：１よりも大きい。別の一実施形態では、ギャップ（６１０）は、フィルムブレーカー（６００）と誘電体窓（６０）との間に形成される。別の一実施形態では、ギャップ（６１０）は、アンテナ（図示せず）と重なる。別の一実施形態では、ギャップ幅（６２０）は、ギャップ長（６３０）に沿って一定ではない。別の一実施形態では、ギャップ（６１０）の側壁は、ギャップ（６１０）の少なくとも一部において平行ではない。別の一実施形態では、ギャップ（６１０）の側壁は、ギャップ（６１０）のどの部分においても平行ではない。別の一実施形態では、ギャップ幅（６２０）は、ギャップがプラズマ（８０）に近いほど広い。より広いギャップ幅（６２０）は、プラズマに近く、プロセスからの堆積がギャップ（６１０）の入口でギャップ（６２０）を塞ぐのを抑制するのに役立つ。
図６Ａに示すように、本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（６００）の一部は、誘電体窓（６０）と接触することができる。
図６Ｂに示すように、本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（６００）は、誘電体窓（６０）と重なるが、誘電体窓（６０）と接触していなくてもよい。
すべての実施形態において、ギャップ内の導電性材料の堆積を最小限に抑えるために、ギャップがＨＡＲ領域を含むことが好ましい。ＨＡＲは、ギャップ長をギャップ幅で除算した値として定義できる。別の一実施形態では、ギャップは、５：１を超えるアスペクト比を有することが好ましい。別の一実施形態では、ギャップは、１０：１を超えるアスペクト比を有することが好ましい。別の一実施形態では、ギャップは、２０：１を超えるアスペクト比を有することが好ましい。
図７Ａおよび図７Ｂは、アンテナ（５０）、アンテナ（５０）に隣接する誘電体窓（６０）、アンテナ（５０）と交差するフィルムブレーカー（７００）を有する本発明の実施形態を示す。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（７００）は、アンテナ（５０）と完全に交差する。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（７００）は、誘電体窓（６０）に重なっている。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（７００）は、誘電体窓（６０）と交差する。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（７００）は、誘電体窓（６０）と完全に交差する。本発明のすべての実施形態によれば、フィルムブレーカー（７００）と誘電体窓（６０）との間にギャップ（７４０）が形成される。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（７００）は、誘電体窓（６０）と接触しない。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（７００）は、少なくとも１つの支持体（７１０）を含む。本発明の一実施形態によれば、支持体（７１０）は、真空チャンバ（１０）に接触する。本発明の一実施形態によれば、支持体（７１０）は、真空チャンバ（１０）に取り付けられる。本発明の一実施形態によれば、支持体（７１０）は、フィルムブレーカー（７００）と誘電体窓（６０）との間のギャップ距離（７２０）を画定する。ギャップ（７４０）のアスペクト比は、フィルムブレーカー（７００）と誘電体窓（６０）との間の距離（７２０）で除算したフィルムブレーカーの幅（７３０）として定義される。ギャップ（７４０）の少なくとも２つの対向する側面がプラズマ（８０）にさらされる場合、導電性材料の堆積物が複数の側面からギャップ（７４０）に入ることができるため、有効なギャップのアスペクト比は、計算されたアスペクト比の１／２とすることができる。
図８Ａおよび図８Ｂは、アンテナ（５０）、アンテナ（５０）に隣接する誘電体窓（６０）、フィルムブレーカー（８００）、フィルムブレーカー（８００）と誘電体窓６０）との間のギャップ（８２０）を有する本発明の実施形態を示す。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（８２０）は、少なくとも１つのフィルムブレーカー支持体（８１０）によって画定される。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー支持体（８１０）は、フィルムブレーカー（８００）に取り付けられる。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー支持体（８１０）は、誘電体窓（６０）に取り付けられる。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（８２０）は、２つ以上のフィルムブレーカー支持体（８１０）によって画定される。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（８２０）は、３つのフィルムブレーカー支持体（８１０）によって画定される。本発明の一実施形態によれば、少なくとも２つのフィルムブレーカー支持体（８１０）は同一である。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー支持体（８１０）は、同一高さである。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー支持体（８１０）は、同一形状である。本発明の一実施形態によれば、少なくとも２つのフィルムブレーカー支持体（８１０）は、高さおよび／または形状が異なる。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（８００）のアスペクト比は、ギャップ長（８３０）をギャップ幅（８２０）で除算することによって定義される。本発明の一実施形態によれば、有効ギャップ長（８３０）は、フィルムブレーカー支持体（８１０）からギャップ（８００）のプラズマ曝露エッジまでの最小距離である。本発明の一実施形態によれば、有効ギャップ（８００）は、１：１よりも大きい。本発明の一実施形態によれば、有効ギャップ（８００）は、５：１よりも大きい。本発明の一実施形態によれば、有効ギャップ（８００）は、１０：１よりも大きい。本発明の一実施形態によれば、有効ギャップ（８００）は、２０：１よりも大きい。
図９Ａは、アンテナ（図示せず）に隣接する誘電体窓（６０）、少なくとも２つの構成要素からなるフィルムブレーカー（９０５）を有する本発明の一実施形態を示す。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（９０５）は、２つ以上の材料からなる。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（９０５）は、少なくとも１つの導電性部分を有する。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（９５０）の一部は、フィルムブレーカー（９０５）および誘電体窓（６０）によって画定される。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（９５０）は、不連続部（９２０）を含むことができる。本発明の一実施形態によれば、不連続部（９２０）は、ギャップ（９５０）と同一線上にない。本発明の一実施形態によれば、不連続部（９２０）は、ギャップ（９５０）に対して垂直である。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（９５０）の少なくとも一部は、フィルムブレーカー（９０５）の２つの構成要素（９１０および９２０）によって画定される。
図９Ｂは、少なくとも１つのギャップ（９６０）の一部がフィルムブレーカー（９７０）の少なくとも２つの構成要素（９３０および９４０）によって画定される、フィルムブレーカー（９７０）を有する本発明の一実施形態を示す。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（９６０）の一部が誘電体窓（６０）によって画定されることなく、少なくとも１つのギャップ（９６０）が形成される。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（９７０）は、誘電体窓（６０）と重なっている。本発明の一実施形態によれば、フィルムブレーカー（９７０）は、誘電体窓（６０）と接触している。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（９６０）は、不連続部（９８０）を含む。本発明の一実施形態によれば、不連続部（９８０）は、ギャップ（９６０）と同一線上にない。本発明の一実施形態によれば、不連続部（９８０）は、ギャップ（９６０）に対して垂直である。本発明の一実施形態によれば、ギャップ（９６０）の少なくとも一部は、フィルムブレーカー（９７０）の２つの構成要素（９３０および９４０）によって画定される。
図１０Ａは、フィルムブレーカー（５００）がＴＣＰ（５０）に適用された本発明の一実施形態を示す。図１０Ａは、ＴＣＰ（５０）の直径に重なるフィルムブレーカー（５００）を示しているが、フィルムブレーカー（５００）がＴＣＰ（５０）の半径に重なれば十分であることに留意されたい。図１０Ｂは、図１０ＡのＴＣＰ（５０）ソースおよびフィルムブレーカー（５００）の断面を示す。
図１１Ａは、高密度誘導プラズマソース（５０）に適用されたフィルムブレーカー（５００）を有する本発明の一実施形態を示す。図１１Ｂは、図１１Ａのソース（５０）およびフィルムブレーカー（５００）の断面を示す。
誘電体窓（６０）は、平面、円筒形、円錐形、ドーム形などを含むがこれらに限定されない、様々な形状をとることができる。
図１２Ａは、誘電体窓（６０）上にフィルムブレーカー（５００）が設置された本発明の一実施形態を示す。設置されたフィルムブレーカー（５００）は、フィルムブレーカー（５００）と誘電体窓（６０）との間に形成された高アスペクト比ギャップ（５１０）を含む。本発明の一実施形態によれば、ＨＡＲギャップ（５１０）は、フィルムブレーカー（５００）内に形成される。導電性材料（１２００）は、フィルムブレーカー（５００）および誘電体窓（６０）上に堆積されている。導電性材料（１２００）は、時間とともにＨＡＲギャップ（５１０）内に電気的に連続したフィルムを形成する（例えば、プロセス中に生成された導電性材料が、プラズマソース内（例えば、誘電体窓およびフィルムブレーカー）に堆積する）。
図１２Ｂは、導電性材料（１２００）でコーティングされた後に誘電体窓（６０）から除去されたフィルムブレーカー（５００）を有する本発明の一実施形態を示す。誘電体窓（６０）およびフィルムブレーカー（５００）上の導電性材料（１２００）を有する表面は、フィルムブレーカーが取り除かれると、クリーニングのために容易にアクセスできることに留意されたい。
フィルムブレーカーおよび誘電体窓の表面のクリーニングは、物理的クリーニング（研磨剤による除去、ビーズブラストなど）および／または化学的クリーニングとすることができる。
本発明のすべての実施形態において、プラズマソースごとに２つ以上のフィルムブレーカーが存在することができる。本発明のすべての実施形態において、誘電体窓ごとに２つ以上のフィルムブレーカーが存在することができる。本発明のすべての実施形態において、アンテナごとに２つ以上のフィルムブレーカーが存在することができる。本発明のすべての実施形態において、フィルムブレーカーは、２つ以上のアンテナを有するソースに適用することができる。本発明のすべての実施形態において、フィルムブレーカーは、２つ以上の誘電体窓を有するプラズマソースに適用することができる。本発明のすべての実施形態において、フィルムブレーカーは、２つ以上のプラズマ生成ゾーンを有するプラズマソースに適用することができる。本発明のすべての実施形態において、フィルムブレーカーは、アンテナと交差することができる。本発明のすべての実施形態において、フィルムブレーカーは、アンテナに対して垂直とすることができる。
本発明のすべての実施形態において、フィルムブレーカーと誘電体窓との間のギャップにガスを注入することができる。本発明のすべての実施形態において、ガスは、フィルムブレーカーによって形成されたＨＡＲギャップから噴出することができる。噴出されるガスは、プロセスチャンバの外側を起源とすることができる（例えば、チャンバの外側からのガス流の少なくとも一部は、ＨＡＲギャップに導入され、ＨＡＲギャップからプロセスチャンバに流れることができる）。本発明のすべての実施形態において、ガスは、フィルムブレーカー内に形成されたＨＡＲギャップから噴出することができる。本発明のすべての実施形態において、ガス入口はフィルムブレーカーの縁部にあることができる。本発明のすべての実施形態において、ガス入口は、フィルムブレーカーと重なることができる。本発明のすべての実施形態において、ガス入口は、フィルムブレーカーと完全に重なることができる。本発明のすべての実施形態において、ガス入口はフィルムブレーカー内に形成することができる。本発明のすべての実施形態において、ガスは、不活性ガス（例えば、希ガス（Ｈｅ、Ａｒなど））を含むことができる。本発明のすべての実施形態において、アンテナの少なくとも一部をプラズマ内に配置することができる。本発明のすべての実施形態において、アンテナは、誘電体コーティングを有することができる。本発明のすべての実施形態において、フィルムブレーカーは、アンテナの少なくとも一部への堆積を抑制するために、アンテナに重なることができる。
本開示は、添付の特許請求の範囲に含まれるもの、ならびに前述の説明のものを含む。本発明は、ある程度の特殊性を備えたその好ましい形態で説明されてきたが、好ましい形態の本開示は、例としてのみ行われたものであり、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、構造の詳細、および部品の組み合わせおよび配置における多数の変更が採用され得ることが理解される。

Claims (24)

  1. 内部にプラズマを生成するプラズマソースを有する真空チャンバと、
    前記真空チャンバと連通する誘電体窓と、
    前記真空チャンバ内に配置されたフィルムブレーカーと、
    前記フィルムブレーカーと前記誘電体窓との間に形成された高アスペクト比のギャップとを備える、改良されたプラズマソース構成体。
  2. 前記フィルムブレーカーは、誘電体材料をさらに含む、請求項１に記載のプラズマソース構成体。
  3. 前記フィルムブレーカーは、導電性材料をさらに含む、請求項１に記載のプラズマソース構成体。
  4. 複数のフィルムブレーカーをさらに備える、請求項１に記載のプラズマソース構成体。
  5. 前記誘電体窓に隣接するアンテナをさらに備え、前記フィルムブレーカーは、前記アンテナと交差する、請求項１に記載のプラズマソース構成体。
  6. 前記フィルムブレーカーの一部が前記誘電体窓に重なり、前記フィルムブレーカーの前記重なり部分は、前記誘電体窓と接触していない、請求項１に記載のプラズマソース構成体。
  7. 前記フィルムブレーカー内にガス入口をさらに備える、請求項１に記載のプラズマソース構成体。
  8. 内部にプラズマを生成するプラズマソースを有する真空チャンバと、
    前記真空チャンバと連通する誘電体窓と、
    前記真空チャンバ内に配置され、少なくとも２つの構成要素を有する、フィルムブレーカーと、
    前記フィルムブレーカーの前記少なくとも２つの構成要素の間に形成された高アスペクト比のギャップと
    を備える、改良されたプラズマソース構成体。
  9. 前記フィルムブレーカーは、誘電体材料をさらに含む、請求項８に記載のプラズマソース構成体。
  10. 前記フィルムブレーカーは、導電性材料をさらに含む、請求項８に記載のプラズマソース構成体。
  11. 複数のフィルムブレーカーをさらに備える、請求項８に記載のプラズマソース構成体。
  12. 前記誘電体窓に隣接するアンテナをさらに備え、前記フィルムブレーカーは、前記アンテナと交差する、請求項８に記載のプラズマソース構成体。
  13. 前記フィルムブレーカーの一部が前記誘電体窓に重なり、前記フィルムブレーカーの前記重なり部分は、前記誘電体窓と接触していない、請求項８に記載のプラズマソース構成体。
  14. 前記フィルムブレーカー内にガス入口をさらに備える、請求項８に記載のプラズマソース構成体。
  15. プラズマ処理システムで基板を処理する方法であって、
    プラズマソースを使用して真空チャンバ内にプラズマを生成するステップであって、前記真空チャンバは、前記プラズマソースによって取り囲まれた誘電体窓を有する、ステップと、
    前記真空チャンバ内に配置されたフィルムブレーカーを提供するステップと、
    前記真空チャンバ内で前記基板を処理するステップと、
    前記フィルムブレーカーを使用して、前記誘電体窓の一部の上への薄膜の堆積を抑制するステップと
    を含む、方法。
  16. 前記基板を処理するステップは、前記基板上に材料を堆積させるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記基板を処理するステップは、前記基板から材料をエッチングするステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記基板を処理するステップは、前記基板からＳｉＣをエッチングするステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  19. 前記フィルムブレーカーは、誘電体材料をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  20. 前記フィルムブレーカーは、導電性材料をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  21. 複数のフィルムブレーカーをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
  22. 前記誘電体窓に隣接するアンテナをさらに備え、前記フィルムブレーカーは、前記アンテナと交差する、請求項１５に記載の方法。
  23. 前記フィルムブレーカーの一部が前記誘電体窓に重なり、前記フィルムブレーカーの前記重なり部分は、前記誘電体窓と接触していない、請求項１５に記載の方法。
  24. 前記フィルムブレーカーと誘電体窓との間のギャップにガスを注入するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
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