JP5829396B2 - 位相調節可能なコイルアセンブリを備えたデュアルモード誘導結合プラズマ処理システム - Google Patents
位相調節可能なコイルアセンブリを備えたデュアルモード誘導結合プラズマ処理システム Download PDFInfo
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Description
（分野）
本発明の実施形態は概して、半導体処理機器及び、より具体的には、誘導結合プラズマ処理システムに関する。
本発明の実施形態は概して、半導体処理機器及び、より具体的には、誘導結合プラズマ処理システムに関する。
（説明）
一般に、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理リアクタは、処理チャンバ内の処理ガスに、この処理チャンバ外部に配置された１つ以上の誘導コイルを介して電流を誘導することよってプラズマを形成する。誘導コイルをチャンバ外部に配置し、例えば誘電性蓋部によってチャンバとは絶縁させる。一部のプラズマ処理では、ヒータ要素を誘電性蓋部上に配置することによって、処理中及び処理と処理との間で誘電性蓋部の温度を一定に維持する。
一般に、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理リアクタは、処理チャンバ内の処理ガスに、この処理チャンバ外部に配置された１つ以上の誘導コイルを介して電流を誘導することよってプラズマを形成する。誘導コイルをチャンバ外部に配置し、例えば誘電性蓋部によってチャンバとは絶縁させる。一部のプラズマ処理では、ヒータ要素を誘電性蓋部上に配置することによって、処理中及び処理と処理との間で誘電性蓋部の温度を一定に維持する。
コイル、例えば２つのコイルを同軸に配置することによって、内方コイル及び外方コイルを構成する。各コイルは、反時計回り又は時計回りの同一方向に巻回される。両コイルは共通の高周波（ＲＦ）ソースによって駆動される。典型的には、ＲＦ整合回路がＲＦソースからのＲＦ電力をＲＦスプリッタに結合する。ＲＦ電力は、内方コイル及び外方コイルの両方に同時に印加される。
特定の処理条件下、このようなＩＣＰ処理リアクタのエッチング速度はＭ形状となり、ウェハの環状の中央部よりウェハの中心及び縁部のほうがエッチング速度は遅い。処理によっては、このようなエッチング速度プロファイルは大した問題ではない。しかしながら、例えばシャロートレンチアイソレーション（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：ＳＴＩ）処理においては、深さの均一性が重要である。このため、Ｍ形状のエッチング速度プロファイルが、正確な集積回路の形成にとって有害となる場合がある。更に、より微細な特徴部を技術が目指す中、基板全体でのエッチング速度の均一性はより重要となってきている。その他の不均一な処理結果の中でもＭ形状のエッチング速度プロファイルにはこのような精密な制御に限界があるため、デバイスの全体的な電気的性能が低下する。
従って、本発明者は、ＩＣＰソースのＲＦ制御の強化を通して、改善されたエッチング速度均一性を有する誘導結合プラズマリアクタを提供する。
デュアルモード誘導結合プラズマリアクタ及びその使用方法の実施形態を本願において提供する。一部の実施形態において、デュアルモード誘導結合プラズマ処理システムは、誘電性蓋部を有する処理チャンバ及びこの誘電性蓋部の上に配置されたプラズマソースアセンブリを含む。プラズマソースアセンブリは、ＲＦエネルギーを処理チャンバに誘導結合することによってこの処理チャンバ内でプラズマを形成し及び維持するように構成された複数のコイルを含む。プラズマソースアセンブリは更に、各コイルに印加されるＲＦ電流の相対位相を制御するための位相コントローラを備える。
一部の実施形態において、デュアルモード誘導結合プラズマ処理システムは、誘電性蓋部を有する処理チャンバと、この誘電性蓋部に近接して位置決めされた環状ヒータと、誘電性蓋部の上に配置されたプラズマソースアセンブリとを含み、このプラズマソースアセンブリは、第１方向に巻回された第１コイル及び第２方向に巻回された第２コイルを含み、これらの第１及び第２コイルは、ＲＦエネルギーを処理チャンバ内に誘導結合することによって処理チャンバ内でプラズマを形成し及び維持するように構成されており、プラズマソースアセンブリは更に、各コイルに印加されるＲＦ電流の相対位相を制御するための、第１及び第２コイルに連結された位相コントローラと、ＲＦエネルギーを処理チャンバ内に容量結合することによって処理チャンバ内でプラズマを形成するように構成された、１つ以上のコイルの１つに電気的に結合される１つ以上の電極と、位相コントローラに及び中央給電部を介して各コイルに連結されたＲＦ発生器とを含む。一部の実施形態において、第１方向及び第２方向は逆方向である。
一部の実施形態において、プラズマ形成方法は、誘電性蓋部と、この蓋部の上に配置された複数のコイルとを有する処理チャンバの内部容積に処理ガスを供給することを含む。ＲＦ電力を１つ以上のコイルにＲＦ電源から供給する。ＲＦ電源が供給するＲＦ電力を使用して、処理ガスからプラズマを形成する。ＲＦ電力は１つ以上のコイルによって処理ガスに誘導結合される。位相コントローラは、各コイルに印加されるＲＦ電流の相対位相を制御する。
本発明の上記の構成が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約した本発明のより具体的な説明を実施形態を参照して行う。実施形態の一部は添付図面に図示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態しか図示しておらず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得ることから、本発明の範囲を制限すると解釈されないことに留意すべきである。
円滑な理解のために、可能な限り、図に共通する同一の要素は同一の参照番号を使用して表した。図は正確な縮尺で描かれてはおらず、明確にするために簡略化する場合もある。一実施形態における要素及び構成を、特に記載することなくその他の実施形態で便宜上利用することも考えられる。
デュアルモード誘導結合プラズマリアクタ及びその使用方法の実施形態を本明細書において提供する。本発明の誘導結合プラズマリアクタは、有利には、リアクタの各コイルに印加される高周波（ＲＦ）電流の相対位相を制御することを通して、改善された及び／又は制御されたプラズマ処理（例えば、エッチング均一性等）をもたらし得る。更に、本願で提供される本発明の誘導結合プラズマリアクタは、有利には、両コイルの電流が同相である標準モードと、一対の誘導ＲＦコイルを流れるＲＦ電流の位相を制御する位相制御モードで動作し得ることから、例えば、両コイルのＲＦ電流を同相から異相に切り替えることができる。このようなデュアルモード動作は、一部の処理では高い性能を必要とするが、その他の処理をその処理に非対応の新しい機器では実行したくない顧客にとって、また標準動作モードで既に十分な性能が得られる場合に有利である。
図１は、本発明の一部の実施形態によるデュアルモード誘導結合プラズマリアクタ（リアクタ１００）の概略側面図である。リアクタ１００は単体で又は統合半導体基板処理システムすなわちクラスタツール（カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なセンチュラ（Ｃｅｎｔｕｒａ、商標名）統合半導体ウェハ処理システム等）の処理モジュールとして利用することができる。本発明の実施形態に従った改変が有益となり得る適切なプラズマリアクタの例には誘導結合プラズマエッチリアクタが含まれ、例えば、同じくアプライドマテリアルズ社から入手可能なＤＰＳ（商標名）シリーズの半導体機器（ＤＰＳ（商標名）、ＤＰＳ（商標名） ＩＩ、ＤＰＳ（商標名） ＡＥ、ＤＰＳ（商標名） Ｇ３ポリエッチャ、ＤＰＳ（商標名） Ｇ５その他等）である。半導体機器の上記の一覧は単なる例であって、その他のエッチングリアクタ及び非エッチング機器（ＣＶＤリアクタ、その他の半導体処理機器等）も本発明の教示に従って適切に改変することができる。
プラズマリアクタは、処理チャンバ１１０の上に配置されたプラズマソースアセンブリ１６０も含む。アセンブリ１６０は、整合回路１１９、位相コントローラ１０４及び複数のコイル（例えば、第１又は内方ＲＦコイル１０９及び第２又は外方ＲＦコイル１１１）を備える。アセンブリ１６０は更に、ＲＦ電源１１８を複数のＲＦコイル（例えば、第１及び第２ＲＦコイル１０９、１１１）に連結するためのＲＦ給電構造１０６を含んでいてもよい。一部の実施形態において、複数のＲＦコイルは処理チャンバ１１０に近接して（例えば、処理チャンバの上）同軸に配置され、またＲＦ電力を処理チャンバ１１０に誘導結合することによって処理チャンバ１１０内に供給された処理ガスからプラズマを形成するように構成される。
ＲＦ電源１１８は、整合回路１１９を介してＲＦ給電構造１０６に連結される。位相コントローラ１０４を設置することによって、第１及び第２ＲＦコイル１０９、１１１にそれぞれ供給されるＲＦ電力を調節してもよい。位相コントローラ１０４は整合回路１１９とＲＦ給電構造１０６との間に連結することができる。或いは、位相コントローラが整合回路１１９の一部であってもよく、この場合、整合回路はＲＦ給電構造１０６に連結される２つの出力を有し、出力はＲＦコイル１０９、１１１に各自対応する。
ＲＦ給電構造１０６は、位相コントローラ１０４（又は位相コントローラが組み込まれた整合回路１１９）からのＲＦ電流を各ＲＦコイルに結合する。一部の実施形態において、ＲＦ給電構造１０６は、ＲＦ電流をＲＦコイルに対称的に供給するように構成されていることから、ＲＦ電流は各コイルにＲＦコイルの中心軸に対して幾何学的に対称に結合される。ＲＦ給電構造の一部の実施形態を、図４Ａ〜Ｂに関連して以下でより詳細に説明する。
一般に、リアクタ１００は、導電性本体部（壁部）１３０及び誘電性蓋部１２０（この２つが一緒になって処理容積を画成する）を有する処理チャンバ１１０、処理容積内に配置された基板支持台座部１１６、プラズマソースアセンブリ１６０並びにコントローラ１４０を含む。壁部１３０は典型的にはアース１３４に連結される。一部の実施形態において、支持台座部（カソード）１１６は、第１整合回路１２４を介してバイアス電源１２２に連結される。バイアス電源１２２は、例えば、最高１０００Ｗ、周波数約１３．５６ＭＨｚの電力の供給源であり、連続電力又はパルス電力のいずれかを発生可能である。ただし、特定の用途に合わせて望ましくその他の周波数及び電力を供給することもできる。その他の実施形態において、電源１２２はＤＣ又はパルスＤＣ電源である。
一部の実施形態においては、リンク１７０を設置してＲＦ電源１１８とバイアス電源１２２とを連結することによって、電源同士の動作の同期を円滑に行なう。どちらかのＲＦ電源が主導側、すなわちマスターＲＦ発生器となり、もう一方の発生器が従属する又はスレーブとなる。リンク１７０は更に、ＲＦ電源１１８及びバイアス電源１２２の完全な同期又は望ましいオフセット又は位相差での動作を促進することができる。位相制御は、ＲＦ電源のいずれか若しくは両方又はＲＦ電源間のリンク１７０内に配置された回路によって行なうことができる。ソース／バイアスＲＦ発生器（例えば、１１８、１２２）間のこの位相制御は、ＲＦ電源１１８に連結された複数のＲＦコイルを流れるＲＦ電流についての位相制御とは独立して実行し及び制御することができる。ソース及びバイアスＲＦ発生器間の位相制御についての更なる詳細は、Ｓ．バンナ（Ｂａｎｎａ）らにより２００９年５月１３日に出願された共有の米国特許出願第１２／４６５３１９号「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＵＬＳＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＵＳＩＮＧ Ａ ＴＩＭＥ ＲＥＳＯＬＶＥＤ ＴＵＮＩＮＧ ＳＣＨＥＭＥ ＦＯＲ ＲＦ ＰＯＷＥＲ ＤＥＬＩＶＥＲＹ」に見ることができ、この文献は引用により全て本願に組み込まれる。
一部の実施形態において、誘電性蓋部１２０は実質的に平坦である。チャンバ１１０のその他の変形は、別のタイプの蓋部、例えばドーム型蓋部又はその他の形状の蓋部等を有し得る。プラズマソースアセンブリ１６０は典型的には蓋部１２０上に配置され、またＲＦ電力を処理チャンバ１１０に誘導結合するように構成される。プラズマソースアセンブリ１６０は、複数の誘導コイル及びプラズマ電源を含む。一部の実施形態においては、１つ以上の電極１１２Ａ及び１１２Ｂも、以下でより詳細に説明するように、複数のコイルの１つ以上に連結される。複数の誘導コイルは誘電性蓋部１２０上に配置することができる。図１に示されるように、２つのコイル（内方コイル１０９及び外方コイル１１１）が蓋部１２０上に配置された状態で例示されている。コイルは、例えば、外方コイル１１１内に内方コイル１０９を配置する同心円状の配列である。各コイルの相対位置、直径比及び／又は各コイルの巻きの回数は、例えば、形成するプラズマのプロファイル又は密度を制御するのに望ましいように各自調節可能である。複数の誘導コイル（例えば、図１のコイル１０９、１１１）の各コイルは、第２整合回路１１９を介してプラズマ電源１１８に連結される。プラズマ電源１１８は、例えば、最高４０００Ｗを５０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲の可変周波数で発生させることが可能だが、その他の周波数及び電力を特定の用途に応じて望ましく供給してもよい。
一部の実施形態において、位相コントローラ１０４は、コイル１０９及び１１１に印加されるＲＦ電力を分割することによって、プラズマ電源１１８によって各コイルに供給されるＲＦ電力の相対量を制御し、また印加された電流の相対位相を制御する。例えば、図１に示されるように、位相コントローラ１０４は、各コイルに供給されるＲＦ電力の量及び位相を制御するために、内方コイル１０９及び外方コイル１１１をプラズマ電源１１８に連結しているライン上に配置される（これによって、内方及び外方コイルに対応するゾーンにおけるプラズマ特性並びにエッチング速度均一性の制御が円滑に行なわれる）。プラズマに結合される電力量を最大化するために、整合回路１１９はＲＦ電源１１８と位相コントローラ１０４との間に配置される。
１つ以上の任意の電極は、複数の誘導コイルの１つ（例えば、図１に示されるように、内方コイル１０９又は外方コイル１１１）に電気的に連結される。例示的で非限定的な一実施形態において、また図１に示されるように、プラズマソースアセンブリ１６０の１つ以上の電極は、内方コイル１０９と外方コイル１１１との間に配置され且つ誘電性蓋部１２０に近接する２つの電極１１２Ａ、１１２Ｂである。各電極１１２Ａ、１１２Ｂは、内方コイル１０９又は外方コイル１１１のいずれかに電気的に連結することができる。図１に示されるように、各電極１１２Ａ、１１２Ｂは、各電気コネクタ１１３Ａ、１１３Ｂを介して外方コイル１１１に連結される。ＲＦ電力は１つ以上の電極にプラズマ電源１１８を介して、電極が連結された誘導コイル（例えば、図１の内方コイル１０９又は外方コイル１１１）を介して供給することができる。このような電極の使用については、Ｖ．トドロウ（Ｔｏｄｏｒｏｗ）らにより２００８年６月３０日に出願され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１２／１８２３４２号「Ｆｉｅｌｄ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ（ＦＥ−ＩＣＰ）リアクタ」に記載されている。
一部の実施形態において、また図１に示されるように、位置決め機構１１５Ａ、１１５Ｂを各電極（例えば、電極１１２Ａ、１１２Ｂ）に連結することによって、（縦方向の矢印１０２及び電極１１２Ａ、１１２Ｂの仮想線で描かれた延長状態によって示されるように）その位置及び方向を独立して制御する。一部の実施形態において、位置決め機構は、これら１つ以上の電極のそれぞれの縦方向の位置を独立して制御する。例えば、図４Ａに示されるように、電極１１２Ａの位置は、位置決め機構１１５Ａによって、位置決め機構１１５Ｂによって制御される電極１１２Ｂの位置とは独立して制御される。加えて、位置決め機構１１５Ａ、１１５Ｂは更に、電極（又は１つ以上の電極によって画成される電極面）の角度又は傾きを制御することができる。
ヒータ要素１２１を誘電性蓋部１２０の上に配置することによって、処理チャンバ１１０の内部の加熱を促進してもよい。ヒータ要素１２１は、誘電性蓋部１２０と誘導コイル１０９、１１１、電極１１２Ａ−Ｂとの間に配置することができる。一部の実施形態において、ヒータ要素１２１は抵抗加熱要素を含み、ＡＣ電源等の電源１２３に連結される。この電源は、十分なエネルギーを供給してヒータ要素１２１の温度を約５０〜約１００℃に制御するように構成される。一部の実施形態において、ヒータ要素１２１は開放型の切れ目のあるヒータである。一部の実施形態において、ヒータ要素１２１は環状要素等の切れ目のないヒータを含み、これによって処理チャンバ１１０内での均一なプラズマ形成が促進される。
運転中、基板１１４（プラズマ処理に適した半導体ウェハ又はその他の基板等）は台座部１１６上に載置され、処理ガスはガスパネル１３８からエントリポート１２６を通して供給され、処理チャンバ１１０内でガス混合物１５０が生成される。このガス混合物１５０は、プラズマ電源１１８から誘導コイル１０９、１１１及び、使用する場合は、１つ以上の電極（例えば、１１２Ａ及び１１２Ｂ）に電力を印加することによって、処理チャンバ１１０内で点火されてプラズマ１５５となる。コントローラ１４０は位相コントローラ１０４に指示を出して各コイルへのＲＦ電力の相対位相を調節し、エッチング速度プロファイルを制御する。一部の実施形態においては、バイアス電源１２２からの電力も台座部１１６に供給される。チャンバ１１０内部の圧力は、スロットルバルブ１２７及び真空ポンプ１３６を使用して制御することができる。チャンバ壁部１３０の温度は、壁部１３０を通る液体用導管（図示せず）を使用して制御することができる。
ウェハ１１４の温度は、支持台座部１１６の温度を安定させることによって制御することができる。一実施形態においては、ガス供給源１４８からのヘリウムガスを、ガス導管１４９を介してウェハ１１４の背面と台座部表面に配置された溝（図示せず）との間に画成されたチャネルに供給する。ヘリウムガスは、台座部１１６とウェハ１１４との間の熱伝達を促進するために使用される。処理中、台座部１１６を、台座部内の抵抗ヒータ（図示せず）によって定常温度にまで加熱することができ、ヘリウムガスはウェハ１１４の均一な加熱を促進する。このような熱制御を利用することによって、ウェハ１１４は例えば０〜５００℃に維持される。
コントローラ１４０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４４、メモリ１４２及びＣＰＵ１４４用のサポート回路１４６を備えており、本願で説明したようなリアクタ１００の部品ひいてはプラズマ形成方法の制御を円滑にする。コントローラ１４０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するための、工業環境で使用可能ないずれの形態の汎用コンピュータプロセッサの１つであってもよい。ＣＰＵ１４４のメモリ又はコンピュータ可読媒体１４２は１つ以上の容易に入手可能なメモリ、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク又はその他のいずれの形態のローカル若しくはリモートデジタルストレージであってもよい。サポート回路１４６はＣＰＵ１４４に連結され、慣用のやり方でプロセッサをサポートする。これらの回路はキャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム等を含む。本発明の方法は、実行又は呼び出しによって上述のやり方でリアクタ１００の動作を制御するソフトウェアルーチンとしてメモリ１４２に保存することができる。特に、コントローラ１４０は位相コントローラを制御することによって、コイル１０９、１１１に結合されるＲＦ電力の相対位相を調節する。ソフトウェアルーチンを、ＣＰＵ１４４によって制御されるハードウェアとは離れて位置する第２ＣＰＵ（図示せず）で保存する及び／又は実行してもよい。
図２は、本発明の一部の実施形態におけるプラズマソースアセンブリ１６０の概略図である。アセンブリ１６０は、整合回路１１９、位相コントローラ１０４及び複数のコイル（例えば、コイル１０９、１１１）を備える。整合回路１１９は、正弦波の実施形態において、固定インダクタ２０２に直列に連結された可変コンデンサ２００（分岐コンデンサ）を備える慣用の回路であってもよい。コンデンサ２００及びインダクタ２０２は、入力２０４からアース２０６に連結される。直列に接続された可変コンデンサ２０８（直列コンデンサ）は入力を、整合回路１１９の出力に接続する。コンデンサ２００、２０８及びインダクタ２０２は、Ｌ型の回路形態の整合回路１１０を形成する。その他の実施形態では、固定コンデンサ及び／又は可変インダクタをＬ型、Π型又はその他の回路形態で使用する。
整合回路１１９の出力は、コイル１０９、１１１及び位相コントローラ１０４に連結される。回路の抵抗部品は要素２１０、２１２によって表される。本発明の一部の実施形態において、外方コイル１１１及び内方コイル１０９は直列に接続される。外方コイル１１１の第１端子２１４は整合回路１１９に連結される。第２端子２１６は、コンデンサ２１８を通ってアース２０６へと及び内方コイル１０９の第１端子２２０に連結される。内方コイル１０９の第２端子２２２は、可変コンデンサ２２４を介してアース２０６に連結される。可変コンデンサ２２４は内方コイル１０９及び外方コイル１１１のそれぞれを流れるＲＦ電流の電流比を制御する分割コンデンサであってもよい。コンデンサ２１８及び２２４は、各コイル１０９、１１１を流れるＲＦ電流の相対位相を制御する位相コントローラ１０４を構成する。一部の実施形態において、コンデンサ２１８は固定値を有し、コンデンサ２２４は可変である。例えば、一部の実施形態において、コンデンサ２１８は約１００ｐＦ〜約２０００ｐＦの固定値を有し、コンデンサ２２４は約１００ｐＦ〜約２０００ｐＦのいずれかの範囲の値を有する。一部の実施形態において、コンデンサ２１８、２２４は共に可変である。
一部の実施形態においては、外方コイル１１１及び内方コイル１０９が直列で接続される場合、コイル間のコネクタは、リアクタのプラズマ点弧能を強化可能な容量性ＲＦ電極として機能可能である（例えば、コイル間の接続は、上述した電極１１２である）。
図２の実施形態において、コンデンサ２２４の調節によって、各コイルのＲＦ電流の相対位相は変化する。コンデンサ２１８は同相の運転についての設定点を確立し、次にコンデンサ２２４を調節して相対位相を変化させることによって、各コイルへの異相電流の印加を達成する。電流の位相を変化させることによって、コイルによって発生する磁場間の干渉が変化する。干渉は、電流の相対的な電流位相に応じて、建設的干渉又は相殺的干渉となる。干渉を微調整することによって、特殊な処理結果を達成可能である。コイルアセンブリ１６０又はソースアセンブリの電気回路全体の共振又は近共振を引き起こし得るコンデンサ２２４又は２１８のキャパシタンス値の範囲がある。この共振近くで運転するとコンデンサ及び／又はコイルの電圧が高くなるため、その範囲での運転を制限する又は回避すべきである。従って、キャパシタンスを、典型的には、同相の電流の印加又は１８０°異相の電流の印加を引き起こすように選択することによって、特殊な処理結果（例えば、エッチング速度におけるＭ形状パターンの軽減、深さの均一性、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）用途の場合のセルのマイクロローディングの制御）を達成する。
本発明の一部の実施形態において、コイル１０９、１１１は反対方向（それぞれ時計回り及び反時計回り）に巻回される。例示的な一実施形態において、内方コイルは２、４、８又は１６巻き及び直径約５インチを有し、外方コイルは２、４、８又は１６巻き及び直径約１５インチを有する。巻回の数及びコイル直径が、コイルのインダクタンスを決定し、これらは望ましいように選択される。加えて、各コイルは複数の脚部（例えば、共通の給電部に連結された複数の並列接続されたコイル）を備え、各脚部はアースに連結される又はコンデンサを通してアースに連結される（例えば、図５Ａ〜Ｂに関連した以下の説明を参照のこと）。脚部の数は、デザインの幾何学的対称性を維持しながら所望のインダクタンスを達成するように選択することができる。一部の実施形態において、共通給電部は中央給電部（例えば、図４Ａ〜Ｂに関連した以下の説明を参照のこと）である。このような中央給電されるコイルアセンブリは、Ｚ．チェン（Ｃｈｅｎ）らにより２００９年１０月２６日に出願された米国特許出願第６１／２５４８３８号「ＲＦ ＦＥＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」及びＶ．Ｎ．トドロウ（Ｔｏｄｏｒｏｗ）らにより２００９年１０月２６日に出願された米国特許出願第６１／２５４８３３号「ＩＮＤＵＣＴＩＶＥＬＹ ＣＯＵＰＬＥＤ ＰＬＡＳＭＡ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＷＩＴＨ ＰＨＡＳＥ ＣＯＮＴＲＯＬ」に見ることができ、各文献は引用により全て本願に組み込まれる。
一部の実施形態において、ＲＦ電源１１８によって第１又は第２ＲＦコイルのそれぞれに送られるＲＦ信号の位相は、これらのコイルに連結された位相シフト装置を使用して制御可能である。一部の実施形態において、位相コントローラ３０２は、特定のＲＦコイルを流れるＲＦ電流の位相をシフトさせるために、第１又は第２ＲＦコイルに連結可能である。例えば、一部の実施形態において、位相コントローラ３０２は、例えばコンデンサ及びインダクタに基づいた時間遅延回路であり、ＲＦコイルの１つに向かうＲＦ信号を制御して遅延させるのに適している。一部の実施形態において、図３Ａに示されるように、位相コントローラ３０２は、第１コイル１０９を流れるＲＦ電流の位相をシフトさせるために、ＲＦ給電構造１０６と第１コイル１０９との間に配置される。しかしながら、位相コントローラ３０２の実例は単なる例であって、位相コントローラは、第１ＲＦコイル１０９ではなく第２ＲＦコイル１１１にも連結可能である。
運転中、ＲＦ信号はＲＦ電源１１８によって生成される。ＲＦ信号は整合回路１１９（及び、実施形態によっては複数のＲＦコイルのそれぞれに供給されるＲＦ電流の比を制御する電力分割器１０５）を通り、信号は分割され、各ＲＦコイルに送られる。一部の実施形態において、電力分割器は分割コンデンサである。一部の実施形態において、ＲＦ信号はそれ以上変化させられることなく第２ＲＦコイル１１１に進入する。しかしながら、第１ＲＦコイル１０９に結合されるＲＦ信号はまず位相コントローラ３０２に進入し、その位相が、第１ＲＦコイル１０９への進入に先立って制御される。従って、位相コントローラ３０２によって、第１ＲＦコイル１０９を流れるＲＦ電流の相対位相が第２ＲＦコイル１１１に対して０〜３６０°制御される。このようにして、プラズマの電場の建設的干渉又は相殺的干渉の量が制御される。位相を同相（すなわち位相が０°ずれる）に制御する場合、装置は標準モードで運転可能である。一部の実施形態において、第１ＲＦコイル１０９を流れるＲＦ電流は、第２ＲＦコイル１１１を流れるＲＦ電流とは位相が１８０°ずれている。
一部の実施形態において、例えば、図３Ｂに示されるように、ＲＦコイルのいずれか又は両方は、各コイルとアースとの間に配置されるブロックコンデンサを更に有する。例えば、図３Ｂにおいて、ブロックコンデンサ３０２が、第１ＲＦコイル１０９とアースとの間に連結された状態で図示され、ブロックコンデンサ３０４が、第２ＲＦコイル１１１とアースとの間に連結された状態で図示されている。或いは、ブロックコンデンサをＲＦコイルの一方にだけ連結してもよい。各コイルが複数の導電性要素を備える実施形態において（図５Ａ〜Ｂに関連して以下でより詳細に説明するように）、ブロックコンデンサは各導電性要素とアースとの間に配置される。ブロックコンデンサは固定値を有していても可変であってもよい。可変である場合、ブロックコンデンサは更に、手動又はコントローラ（コントローラ１４０等）を介して調節可能となり得る。一方のＲＦコイルに連結されたブロックコンデンサの値の制御又は両方のコイルに連結されたブロックコンデンサのそれぞれの値の制御によって、ＲＦコイルを流れるＲＦ電流の位相の制御が円滑に行なわれる。
図４Ａ〜Ｂは、例示的なＲＦ給電構造１０６の実施形態を示す。この例示的なＲＦ給電構造に関する更なる詳細は、前出の米国特許出願第６１／２５４８３８号に見つけることができる。例えば、図４Ａ〜Ｂは、本発明の一部の実施形態によるＲＦ給電構造１０６を示す。図４Ａに示されるように、ＲＦ給電構造１０６は、第１ＲＦ給電部４０２及びこの第１ＲＦ給電部４０２に対して同軸に配置された第２ＲＦ給電部４０４を含む。第１ＲＦ給電部４０２は第２ＲＦ給電部４０４から絶縁される。一部の実施形態において、ＲＦ給電構造１０６は実質的に線形であり、中心軸４０１を有する。本願において、実質的に線形（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｌｉｎｅａｒ）とは、ＲＦ給電構造の軸長さに沿った形状のことであり、フランジや、ＲＦ給電構造要素の端部付近に形成され得る、例えば整合回路若しくは位相コントローラの出力又はＲＦコイルの入力への連結を円滑に進めるためのその他の構成は除外する。一部の実施形態において、また図示されるように、第１及び第２ＲＦ給電部４０２、４０４は実質的に線形であり、第２ＲＦ給電部４０４は第１ＲＦ給電部４０２の周囲に同軸に配置される。第１及び第２ＲＦ給電部４０２、４０４は、ＲＦ電力をＲＦコイルに結合するためのいずれの適切な導電材料から形成してもよい。例示的な導電材料には銅、アルミニウム、その合金その他が含まれる。第１及び第２ＲＦ給電部４０２、４０４は１種以上の絶縁材料（例えば、空気、テフロン（商標名）等のフルオロポリマー、ポリエチレンその他）によって絶縁される。
第１ＲＦ給電部４０２及び第２ＲＦ給電部４０４はそれぞれ第１又は第２ＲＦコイル１０９、１１１に別々に連結される。一部の実施形態において、第１ＲＦ給電部４０２は第１ＲＦコイル１０９に連結される。第１ＲＦ給電部４０２は、ＲＦ電力を結合するための導電性ワイヤ、ケーブル、バー、チューブ又はその他の適切な導電性要素の１種以上を含み得る。一部の実施形態において、第１ＲＦ給電部４０２の断面は実質的に円形である。第１ＲＦ給電部４０２は第１端部４０６及び第２端部４０７を含み得る。第２端部４０７は（図示のように）整合回路１１９の出力、（図３に示されるように）電力分割器又は（図１に示されるように）位相コントローラに連結することができる。例えば、図４Ａに示されるように、整合回路１１９は、２つの出力４３２、４３４を有する電力分割器４３０を含み、第１ＲＦ給電部４０２の第２端部４０７はこの２つの出力の一方（例えば、４３２）に連結される。
第１ＲＦ給電部４０２の第１端部４０６は、第１コイル１０９に連結することができる。第１ＲＦ給電部４０２の第１端部４０６は第１コイル１０９に直接連結しても、介在支持構造（図４Ａにおいてはベース４０８が示される）を介して連結してもよい。ベース４０８は円形又はその他の形状であり、第１コイルを連結するための対称的に配置された連結点を含み得る。例えば、図４Ａにおいては、２つの端子４２８がベース４０８の両側に配置された状態で図示されており、例えばネジ４２９を介して第１ＲＦコイルの２つの部位に連結している（ただし、連結はいずれの適切なやり方で行なってもよく、例えば固締具の使用、溶接等である）。
一部の実施形態において、また図５Ａ〜Ｂに関連して以下にて更に説明するように、第１ＲＦコイル１０９（及び／又は第２ＲＦコイル１１１）は、複数のインターライン型（ｉｎｔｅｒｌｉｎｅａｔｅｄ）の対称的に配置された積層コイル（例えば、２つ以上）を含む。例えば、第１ＲＦコイル１０９は、コイル状に巻回された複数の導体を含み、各導体が同じ円筒面を占める。各インターライン型積層コイルは更に、そこから内方向にコイルの中心軸に向かって延びる脚部４１０を有し得る。一部の実施形態において、各脚部はコイルから半径方向内側にコイルの中心軸に向かって延びる。各脚部４１０はベース４０８及び／又は第１ＲＦ給電部４０２を中心として互いに対称的に配置される（例えば、２つの脚部なら１８０°離間され、３つの脚部なら１２０°離間され、４つの脚部なら９０°離間されるその他）。一部の実施形態において、各脚部４１０は各ＲＦコイル導体の一部であり、内方向に延びて第１ＲＦ給電部４０２と電気的に接触する。一部の実施形態において、第１ＲＦコイル１０９は複数の導体を含み、各導体は、コイルから内方向に延びて、対称的に配置された連結点（例えば、端子４２８）のそれぞれでベース４０８に連結される脚部４１０を有する。
第２ＲＦ給電部４０４は、第１ＲＦ給電部４０２を中心として同軸に配置される導電性チューブ４０３であってもよい。第２ＲＦ給電部４０４は更に、第１及び第２ＲＦコイル１０９、１１１に近接した第１端部４１２並びにこの第１端部４１２とは反対側の第２端部４１４を含み得る。一部の実施形態において、第２ＲＦコイル１１１は第２ＲＦ給電部４０４に第１端部４１２でフランジ４１６を介して連結される。或いは、第２ＲＦコイル１１１は直接、第２ＲＦ給電部４０４に連結される（図示せず）。フランジ４１６は円形又はその他の形状であり、第２ＲＦ給電部４０４の周囲に同軸に配置される。フランジ４１６は更に、第２ＲＦコイル１１１を連結するための、対称的に配置された連結点を含んでいてもよい。例えば、図４Ａにおいては、２つの端子４２６が第２ＲＦ給電部４０４の両側に配置された状態で示されており、第２ＲＦコイル１１１の２つの部位に、例えばネジ４２７を介して連結されている（ただし、連結はいずれの適切なやり方で行なってもよく、端子４２８に関して上述した通りである）。
第１コイル１０９と同様に、また図５Ａ〜Ｂに関連して以下でより詳細に説明するように、第２ＲＦコイル１１１は、複数のインターライン型の対称的に配置された積層コイルを含み得る。各積層コイルは、そこから延びる、対称的に配置された連結点の１つでもってフランジ４１６へと連結される脚部４１８を有し得る。従って、各脚部４１８はフランジ２１６及び／又は第２ＲＦ給電部４０４を中心として対称的に配置される。
第２ＲＦ給電部４０４の第２端部４１４は、（図示のように）整合回路１１９、（図３に示されるように）電力分割器又は（図１に示されるように）位相コントローラに連結することができる。例えば、図４Ａに示されるように、整合回路１１９は２つの出力４３２、４３４を有する電力分割器４３０を含む。第２ＲＦ給電部４０４の第２端部４１４は、整合回路１１９の２つの出力の一方（例えば、４３４）に連結することができる。第２ＲＦ給電部４０４の第２端部４１４は、整合回路１１９に導電性要素４２０（例えば、導電性ストラップ）を介して連結することができる。一部の実施形態において、第２ＲＦ給電部４０４の第１及び第２端部４１２、４１４は、導電性要素４２０によって生じ得る磁場の非対称性の影響を制限するに十分な長さ４２２をもって隔てられている。必要な長さは、処理チャンバ１１０で使用する予定のＲＦ電力に左右され、供給電力が大きければ大きいほど、より長さが必要となる。一部の実施形態において、長さ４２２は約２〜約８インチ（約５〜約２０ｃｍ）である。一部の実施形態において、長さは、第１及び第２ＲＦ給電部にＲＦ電流を流すことによって形成される磁場が、実質的に、第１及び第２ＲＦコイル１０９、１１１にＲＦ電流を流すことによって形成される電場の対称性に影響を及ぼさないようなものである。
一部の実施形態において、また図４Ｂに示されるように、環状ディスク４２４が、第２ＲＦ給電部４０４にその第２端部４１４に近接して連結される。ディスク４２４は、第２ＲＦ給電部４０４の周囲に同軸に配置される。導電性要素４２０又はその他の適切なコネクタを使用して、ディスク４２４を整合回路（又は電力分割器、位相コントローラ）の出力に連結する。ディスク４２４を第２ＲＦ給電部４０４と同じ類の材料から作製してもよく、第２ＲＦ給電部４０４と同じ又は異なる材料であってもよい。ディスク４２４を、（図示のように）第２ＲＦ給電部４０４と一体化させても、第２ＲＦ給電部４０４に適切な手段で連結してもよく、この適切な手段はディスク４２４と第２ＲＦ給電部４０４との間でロバストな電気的接続を確立し、第２ＲＦ給電部４０４を中心としたディスクのリップ又は延長部のボルト締め、溶接、プレスばめ等を含むが、これらに限定されない。ディスク４２４は、有利には、整合回路１１９（又は電力分割器、位相コントローラ）からのオフセット出力による磁場の非対称性を軽減する又は排除する静電シールドを構成する。従って、ディスク４２４をＲＦ電力の結合に利用する場合、第２ＲＦ給電部２０４の長さ４２２は、導電性要素４２０を直接、第２ＲＦ給電部４０４に連結する場合より短くなる。このような実施形態において、長さ４２２は約１〜約６インチ（約２〜約１５ｃｍ）である。
図５Ａ〜Ｂは、本発明の一部の実施形態による誘導結合プラズマ装置１０２の概略トップダウン図である。上述したように、第１及び第２コイル１０９、１１１が単一の連続コイルである必要はなく、それぞれがインターライン型の対称的に配置された複数の（例えば、２つ以上）積層コイル要素であってもよい。更に、第２ＲＦコイル１１１は、第１ＲＦコイル１１１に対して同軸に配置することができる。一部の実施形態において、第２ＲＦコイル１１１は、図５Ａ〜Ｂに示されるように、第１ＲＦコイル１１１を中心に同軸に配置される。
一部の実施形態において、また図５Ａに示されるように、第１コイル１０９は２つのインターライン型の対称的に配置された積層第１コイル要素５０２Ａ、５０２Ｂを含み、第２コイル１１１は、４つのインターライン型の対称的に配置された積層第２コイル要素５０８Ａ、５０８Ｂ、５０８Ｃ、５０８Ｄを含む。第１コイル要素５０２Ａ、５０２Ｂは更に、そこから内方向に延びて第１ＲＦ給電部４０２に連結される脚部５０４Ａ、５０４Ｂを含む。脚部５０４Ａ、５０４Ｂは実質的に上記の脚部４１０と同等である。脚部５０４Ａ、５０４Ｂは、第１ＲＦ給電部４０２を中心に対称的に配置される（例えば、対向する）。典型的には、ＲＦ電流は、第１ＲＦ給電部４０２から脚部５０２Ａ、５０２Ｂを通って第１コイル要素５０４Ａ、５０４Ｂに流れ込み、最終的には、第１コイル要素５０２Ａ、５０２Ｂの端子端部にそれぞれ連結された接地ポスト５０６Ａ、５０６Ｂに流れ込む。対称性（例えば、第１及び第２コイル１０９、１１１における電場の対称性）を維持するために、接地ポスト５０６Ａ、５０６Ｂを、脚部５０２Ａ、５０２Ｂと実質的に同様の対称的な方向でもって第１ＲＦ給電構造４０２周囲に配置することができる。例えば、図５Ａに示されるように、接地ポスト５０６Ａ、５０６Ｂは脚部５０２Ａ、５０２Ｂと直列に配置される。
第１コイル要素と同様に、第２コイル要素５０８Ａ、５０８Ｂ、５０８Ｃ、５０８Ｄは更に、そこから延びて第２ＲＦ給電部２０４に連結される脚部５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄを含むことができる。脚部５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄは実質的に上述の脚部４１８と同等である。脚部５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄは、第２ＲＦ給電部４０４を中心として対称的に配置される。典型的には、ＲＦ電流は、第２ＲＦ給電部４０４から脚部５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄを通って第２コイル要素５０８Ａ、５０８Ｂ、５０８Ｃ、５０８Ｄにそれぞれ流れ込み、最終的には、第２コイル要素５０８Ａ、５０８Ｂ、５０８Ｃ、５０８Ｄの端子端部にそれぞれ連結された接地ポスト５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃ、５１２Ｄに流れ込む。対称性（例えば、第１及び第２コイル１０９、１１１における電場の対称性）を維持するために、接地ポスト５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃ、５１２Ｄを、脚部５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄと実質的に同様の対称的な方向でもって第１ＲＦ給電構造４０２周囲に配置することができる。例えば、図５Ａに示されるように、接地ポスト５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃ、５１２Ｄは脚部５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄとそれぞれ直列に配置される。
一部の実施形態において、また図５Ａに示されるように、第１コイル１０９の脚部／接地ポストは、第２コイル１１１の脚部／接地ポストに対してある角度でもって方向付けされる。しかしながら、これは単なる例であって、どのような対称的な方向も考えられ、例えば、第１コイル１０９の脚部／接地ポストを、第２コイル１１１の脚部／接地ポストと直列に配置する。
一部の実施形態において、また図５Ｂに示されるように、第１コイル１０９は、４つのインターライン型の対称的に配置された積層第１コイル要素５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄを含む。第１コイル要素５０２Ａ、５０２Ｂと同様に、追加の第１コイル要素５０２Ｃ、５０２Ｄは更に、そこから延びて第１ＲＦ給電部４０２に連結される脚部５０４Ｃ、５０４Ｄを含むことができる。脚部５０４Ｃ、５０４Ｄは実質的に上述の脚部４１０と同等である。脚部５０４Ａ、５０４Ｂ、５０４Ｃ、５０４Ｄは、第１ＲＦ給電部４０２を中心として対称的に配置される。第１コイル要素５０２Ａ、５０２Ｂと同様に、第１コイル要素５０２Ｃ、５０２Ｄは、脚部５０４Ｃ、５０４Ｄと直列に配置された接地ポスト５０６Ｃ、５０６Ｄで終端する。対称性（例えば、第１及び第２コイル１０９、１１１における電場の対称性）を維持するために、接地ポスト５０６Ａ、５０６Ｂ、５０６Ｃ、５０６Ｄを、脚部５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄと実質的に同様の対称的な方向でもって第１ＲＦ給電構造４０２周囲に配置することができる。例えば、図５Ｂに示されるように、接地ポスト５０６Ａ、５０６Ｂ、５０６Ｃ、５０６Ｄは、脚部５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄとそれぞれ直列に配置される。第２コイル要素５０８Ａ、５０８Ｂ、５０８Ｃ、５０８Ｄ及びその全ての部品（例えば、脚部／接地ポスト）は、図５Ａ及び上述のように図５Ｂにおいても同じである。
一部の実施形態において、また図５Ｂに示されるように、第１コイル１０９の脚部／接地ポストは、第２コイル１１１の脚部／接地ポストに対してある角度で方向付けされる。しかしながら、これは単なる例であって、どのような対称的な方向も考えられ、例えば、第１コイル１０９の脚部／接地ポストを、第２コイル１１１の脚部／接地ポストと直列に配置する。
上記では各コイルにおいて２つ又は４つの積層要素の例を使用したが、第１及び第２コイル１０９、１１１の一方又は両方に関して、コイル要素の数はいずれであってもよく、例えば３つ、６つであり、或いは第１及び第２ＲＦ給電部４０２、４０４を中心とした対称性を維持するいずれの適切な数及び配置である。例えば、コイルの３つのコイル要素は、隣接するコイル要素に対してそれぞれ１２０°回転させられる。
図５Ａ〜Ｂに図示の第１及び第２コイル１０９、１１１の実施形態は、上述したような第１コイルと第２コイルとの間の位相を変化させるためのいずれの実施形態でも利用可能である。加えて、各第１コイル要素５０２を各第２コイル要素５０８とは反対方向に巻回することが可能であり、これによって第１コイル要素を流れるＲＦ電流は第２コイル要素を流れるＲＦ電流とは異相となる。位相コントローラを使用する場合、第１及び第２コイル要素５０２、５０８は、同一方向にも反対方向にも巻回可能である。
図６は、本発明の一部の実施形態による、上記のリアクタ１００と同様のデュアルモード誘導結合リアクタにおけるプラズマの形成方法６００を示す。本方法は一般に、処理ガスを処理チャンバ１１０に供給する６０２から始まる。処理ガスをガスパネル１３８からエントリポート１２６を介して供給し、チャンバ１１０内でガス混合物１５０を生成する。チャンバ部品（壁部１３０、誘電性蓋部１２０、支持台座部１１６等）を、処理ガスの供給前又は供給後に、望ましい温度にまで加熱する。誘電性蓋部１２０を、電源１２３からヒータ要素１２１に給電することによって加熱する。供給する電力を制御することによって、処理中、処理チャンバ１１０を望ましい温度に維持する。
次に６０４で、ＲＦ電源１１８からのＲＦ電力を、複数の誘導コイル及び、任意で、１つ以上の電極に供給することによって、処理ガス混合物１５０にそれぞれ誘導的及び、任意で、容量的に結合する。ＲＦ電力は例えば最高４０００Ｗ、５０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの可変周波数で供給されるが、その他の電力及び周波数を利用してプラズマを形成してもよい。一部の実施形態において、ＲＦ電力は複数の誘導コイルと１つ以上の電極の両方に同時に供給され、１つ以上の電極は誘導コイルに電気的に結合される。
一部の実施形態においては、第１量のＲＦ電力を、４０６で示すように、複数の誘導コイルを介して処理ガスに誘導結合する。一部の実施形態においては、第２量のＲＦ電力を処理ガスへと、複数の誘導コイルの１つに連結された１つ以上の電極を介して容量結合する。処理ガスに容量結合される第２量のＲＦ電力は、例えば、各電極（例えば、電極１１２Ａ、１１２Ｂ）と誘電性蓋部１２０との距離を伸ば（して容量結合を低下させる）すことによって又は距離を縮め（て容量結合を増大させる）ることによって、制御することができる。上述したように、１つ以上の電極の位置を独立して制御することによって、電極を誘電性蓋部から等間隔又は不等間隔で離間させることができる。各電極とヒーター要素１２１との距離を制御することによって、その間でのアーク放電を防止することもできる。
処理ガスに容量結合される第２量のＲＦ電力もまた、例えば、電極面（例えば、電極１１２Ａ、１１２Ｂの底面）と誘電性蓋部１２０との傾き又は角度を制御することによって制御することができる。１つ以上の電極（例えば、電極１１２Ａ、１１２Ｂ）の面の方向を制御することによって、処理チャンバ１１０の特定の領域において処理ガス混合物１５０に容量結合される第２量のＲＦ電力の調節を円滑に行なうことができる（例えば、電極面を傾けるにつれ、１つ以上の電極の一部はその他の部位より誘電性蓋部１２０に近くなる）。
６１０で、プラズマ１５５を、処理ガス混合物１５０から、誘導コイル１０９、１１１及び任意の電極１１２Ａ、１１２Ｂによってそれぞれ供給される第１及び任意の第２量のＲＦ電力を使用して形成する。
６１２で、複数のコイルに印加されるＲＦ電流の相対位相を調節して処理を最適化する。例えば、位相を同相又は異相（１８０°のシフト）に選択することによって、特定の処理に関して、基板全体でのエッチング速度の均一性を改善する。複数のコイルに印加されるＲＦ電流の相対位相を、（例えば、特定の処理の実行を見越して）ＲＦ電流を複数のコイルに印加する前に調節（又は選択及び設定）することができる。加えて、複数のコイルに印加するＲＦ電流の相対位相を必要に応じて処理中（例えば、プロセスレシピの工程中、処理工程と処理工程との間その他）に変化させることができる。
プラズマを点弧し、プラズマが安定したら、方法６００は、所望の通りにプラズマ処理を継続する。例えば、処理は、少なくとも部分的に、標準的なプロセスレシピに従ったＲＦ電力設定及びその他の処理パラメータを使用して継続する。或いは又はそれに加えて、１つ以上の電極を誘電性蓋部１２０から更に離すことによって、処理中に、処理チャンバ１１０内へのＲＦ電力の容量結合を低下させる。或いは又はそれに加えて、１つ以上の電極を誘電性蓋部１２０に近づける又はある角度に傾けることによって、処理チャンバ１１０へのＲＦ電力の容量結合を増大させる又は処理チャンバ１１０の領域に容量結合されるＲＦ電力の相対量を制御する。加えて、コイル電流の位相を制御することによって、処理最適化を更に制御することができる。
図７は、典型的なエッチング速度プロファイルのグラフ７００と、１８０°異相のコイル電流を使用して得られたエッチング速度プロファイルのグラフ７０２とを比較した図である。グラフ７００のエッチング速度プロファイルはＭ形状を有し、一方、グラフ７０２のプロファイルは、電流位相の変化に反応して、より平坦なプロファイルを有することに留意すべきである。より具体的には、プロファイルグラフ７００は複数のプロファイルを含み、それぞれがコイル間の特定の電流比でのウェハ全体でのエッチング速度を表し、これらの電流は同相である。ウェハの縁部付近及び中央部でエッチング速度が遅い、様々な電流比でのはっきりとしたＭ形状プロファイルに留意すべきである。対照的に、プロファイルグラフ７０２は、各コイルへの電流が異相（例えば、負の電流比）の場合の様々な電流比で生じる複数のプロファイルを示す。プロファイルがすでにＭ形状ではなく、電流比の調節によって実質的に様々なプロファイルが得られることに留意すべきである。このため、処理中に位相及び電流の両方を制御することによって、処理の制御を実質的に改善可能である。
従って、デュアルモード誘導結合プラズマリアクタ及び使用方法を本願において提供した。本発明のデュアルモード誘導結合プラズマリアクタは、有利には、コイル電流の位相を選択的に変化させることによって、エッチング速度の均一性を改善することができる。本発明のデュアルモード統合プラズマリアクタは更に、有利には、処理中に均一性及び／又は密度等のプラズマ特性を制御及び／又は調節することができる。
上記は本発明の実施形態についてのものであるが、本発明のその他及び更なる実施形態も本発明の基本的な範囲から逸脱することなく創作することができる。
Claims (12)
- デュアルモード誘導結合プラズマ処理システムであって、
誘電性蓋部を有する処理チャンバと、
誘電性蓋部の上に配置されたプラズマソースアセンブリとを含み、
プラズマソースアセンブリが、
ＲＦエネルギーを処理チャンバ内に誘導結合することによって処理チャンバ内でプラズマを形成し及び維持するように構成された複数のコイルであって、複数のコイルは、１つ以上のコネクタを介して電気的に直列に結合された外方コイルと内方コイルを更に含み、１つ以上のコネクタは、内方コイルと外方コイルの間に配置され、処理チャンバのプラズマ点孤能を強化する１つ以上の容量性ＲＦ電極として機能する複数のコイルと、
複数のコイルに連結された、その各コイルに印加されるＲＦ電流の相対位相を制御するための位相コントローラと、
位相コントローラに連結されたＲＦ発生器とを含み、
デュアルモードは、外方コイルと内方コイルのＲＦ電流が同相である標準モードと、外方コイルと内方コイルを流れるＲＦ電流の位相を制御する位相制御モードを含み、
デュアルモード誘導結合プラズマ処理システムは、外方コイルと内方コイルのＲＦ電流を同相から異相に切り替えることができるシステム。 - １つ以上の容量性ＲＦ電極が更に、
等距離で離間され且つ内方コイルと外方コイルとの間に配置された２つの電極を含み、各電極が外方コイル及び内方コイルに電気的に結合される請求項１記載のシステム。 - 位相コントローラが更に、
固定コンデンサ及び可変コンデンサを有する容量分割器を含む請求項１記載のシステム。 - 複数のコイルが第１方向に巻回された内方コイルと、第２方向に巻回された外方コイルを含み、第１及び第２方向が逆方向である請求項３記載のシステム。
- 誘電性蓋部とプラズマソースアセンブリの１つ以上の電極との間に配置されたヒータ要素を更に含む請求項１記載のシステム。
- 位相コントローラが選択的に同相のＲＦ電流及び１８０°異相のＲＦ電流を複数のコイルに供給する請求項１記載のシステム。
- 位相コントローラが更に、
ＲＦ発生器と複数のコイルとの間に配置された電力分割器とを含む請求項１記載のシステム。 - デュアルモード誘導結合プラズマ処理システムであって、
誘電性蓋部を有する処理チャンバと、
誘電性蓋部に近接して位置決めされた環状ヒータと、
誘電性蓋部の上に配置されたプラズマソースアセンブリとを含み、
プラズマソースアセンブリが、
第１方向に巻回された第１コイル及び第２方向に巻回された第２コイルを含み、第１及び第２コイルが、ＲＦエネルギーを処理チャンバ内に誘導結合することによって処理チャンバ内でプラズマを形成し及び維持するように構成され、
プラズマソースアセンブリが更に、
第１及び第２コイルに連結された、各コイルに印加されるＲＦ電流の相対位相を制御するための位相コントローラと、
ＲＦエネルギーを処理チャンバ内に容量結合することによって処理チャンバ内でプラズマを形成するように構成された、１つ以上のコイルの１つに電気的に結合される１つ以上の電極であって、第１コイル及び第２コイルは、１以上の電極を介して電気的に直列に結合され、１つ以上の電極は、第１コイルと第２コイルの間に配置され、処理チャンバのプラズマ点孤能を強化する容量性ＲＦ電極として機能する１つ以上の電極と、
位相コントローラに及び中央給電部を介して各コイルに連結されたＲＦ発生器とを含み、
デュアルモードは、第１コイルと第２コイルのＲＦ電流が同相である標準モードと、第１コイルと第２コイルを流れるＲＦ電流の位相を制御する位相制御モードを含み、
デュアルモード誘導結合プラズマ処理システムは、第１コイルと第２コイルのＲＦ電流を同相から異相に切り替えることができるシステム。 - 第１方向及び第２方向が逆方向である請求項８記載のシステム。
- 第１コイル及び第２コイルが、第１コイルと第２コイルとの間に連結されたアースへと続くブロックコンデンサに直列に連結される請求項８記載のシステム。
- １つ以上の電極が、第１コイル及び第２コイルを連結するコネクタによって形成される請求項１０記載のシステム。
- ＲＦ発生器と第１及び第２コイルとの間に連結された整合回路を含み、整合回路が分割コンデンサを有し、分割コンデンサとブロックコンデンサとが一緒になって位相コントローラを構成し、位相コントローラが、第１コイル及び第２コイルを流れるＲＦ電流の相対位相に加えて電流比を制御する請求項１０記載のシステム。
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