JP7198228B2 - 電極アセンブリを備えたプラズマチャンバ - Google Patents

Description

本開示は、例えば、半導体ウエハなどのワークピース上に膜を堆積し、エッチングし、又は処理するためのプラズマチャンバを含む処理ツールに関する。

プラズマは、典型的には、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源又は誘導結合プラズママ（ＩＣＰ）源を使用して生成される。基本的なＣＣＰ源には、平行平板コンデンサに似た気体環境において短い距離で分離された２つの金属電極が含まれている。２つの金属電極の一方は固定周波数の無線周波数（ＲＦ）電源で駆動され、他方の電極はＲＦ接地に接続され、２つの電極間にＲＦ電界を生成する。生成された電界はガス原子をイオン化し、電子を放出する。ガス中の電子は、ＲＦ電界によって加速され、衝突によってガスを直接又は間接的にイオン化し、プラズマを生成する。

基本的なＩＣＰ源には、通常、スパイラル又はコイルの形状をした導体が含まれている。ＲＦ電流が導体に流れると、導体の周囲にＲＦ磁場が形成される。ＲＦ磁場はＲＦ電界を伴い、ガス原子をイオン化してプラズマを生成する。

さまざまなプロセスガスのプラズマは、集積回路の製造に広く使用されている。プラズマは、例えば、薄膜の堆積、エッチング、及び表面処理に使用できる。

原子層堆積（ＡＬＤ）は、気相化学プロセスの連続使用に基づく薄膜堆積技術である。一部のＡＬＤプロセスは、プラズマを使用して、化学反応に必要な活性化エネルギーを提供する。プラズマ強化ＡＬＤプロセスは、非プラズマ強化（例えば、「熱」）ＡＬＤプロセスよりも低い温度で行うことができる。

一態様では、プラズマプロセスのための処理ツールは、プラズマチャンバを提供する内部空間を有し、かつ天井及び該天井とは反対側の開口部を有する、チャンバ本体、ワークピースの前面の少なくとも一部が開口部に面するようにワークピースを保持するワークピース支持体、開口部がワークピースにわたって横方向に移動するようにチャンバ本体とワークピース支持体との間に相対運動を生成するアクチュエータ、プラズマチャンバに処理ガスを送給するガス分配器、ワークピース支持体と天井との間にプラズマチャンバを通じて横方向に延びる複数の同一平面上のフィラメントを含む電極アセンブリであって、複数のフィラメントの各々が導体を含む電極アセンブリ、並びに電極アセンブリの導体に第１のＲＦ電力を供給してプラズマを形成する第１のＲＦ電源を含む。

実装形態は、以下の特徴の１つ以上を含みうる。

ワークピース支持体は、回転軸を中心に回転可能であってよく、アクチュエータは、支持体の回転が、開口部を横切るように該ワークピースを運ぶように、ワークピース支持体を回転させることができる。

複数の同一平面上のフィラメントは、楔形の領域にわたって延びうる。ワークピースは、動作中にワークピースの前面全体がプラズマに曝露されるように、楔形の領域内に完全に適合する。ワークピースは、動作中にワークピースの前面の楔形の部分がプラズマに曝露されるように、楔形の領域より大きくなりうる。開口部は楔形をしていてよい。

複数の同一平面上のフィラメントは線形フィラメントであってよく、異なるフィラメントは、楔形の領域を画成するように異なる長さを有しうる。複数の同一平面上のフィラメントは平行に延びうる。複数の同一平面上のフィラメントは等間隔で離間されていてよい。異なるフィラメントは異なる角度で配向されうる。複数の同一平面上のフィラメントは、楔形の領域で生成されるプラズマ密度が楔形の領域の基部よりも楔形の領域の頂点で低くなるように配向されうる。複数の同一平面上のフィラメントは、開口部の下の基板の一部の動きの方向に対して０以外の角度で縦軸を有するように配向されてもよい。０以外の角度は１０°より大きくなりうる。

同一平面上のフィラメント間の間隔は、チャンバ内電極アセンブリの上下の領域間のプラズマ領域の挟み込みを回避するのに十分でありうる。チャンバの底部が開放されていてもよい。ツールは、チャンバの天井に上部電極を含みうる。

複数の同一平面上のフィラメントの導体の端部は、再帰的ＲＦフィード構造によって第１のＲＦ電源に接続されうる。複数の同一平面上のフィラメントの導体の反対側の端部が共通バスに接続されていてもよい。バスは、２つの対向する位置で第１のＲＦ電源に接続されうる。

複数の同一平面上のフィラメントの第１の複数の導体を第１のＲＦ電源に接続することができ、また、複数の同一平面上のフィラメントの第２の複数の導体を浮遊又は接地させることができる。複数の同一平面上のフィラメントの導体の第１の端部は、共通バスによって第１のＲＦ電源に接続されうる。第１の群の導体と第２の群の導体は、フィラメントの縦軸に対して垂直な方向に沿って交互になるように配置することができる。

別の態様では、プラズマリアクタは、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを送給するガス分配器、ワークピースを保持するワークピース支持体、平行な同一平面上のアレイでワークピース支持体から間隔をあけて横方向に延びる複数の導体を含む電極アセンブリ、電極アセンブリに第１のＲＦ電力を供給する第１のＲＦ電源、及び電極アセンブリとワークピース支持体との間の誘電体底板であって、電極アセンブリとプラズマチャンバとの間にＲＦウィンドウを提供する誘電体底板を含む。

実装形態は、以下の特徴の１つ以上を含みうる。

複数の導体は、誘電体天板と誘電体ウィンドウとの間に配置されてもよい。誘電体天板はセラミック体であってよく、誘電体底板は石英又は窒化ケイ素でありうる。

底板の下面は複数の平行な溝を有していてよく、複数の平行な同一平面上の導体は複数の平行な溝に位置づけられうる。複数のフィラメントが複数の溝に配置されていてもよい。各フィラメントは、導体と、該導体を囲む非金属シェルを含みうる。シェルは導管を形成することができ、該導体は、導管に懸架され該導管を通じて延びうる。導体は中空の導管を含みうる。

複数の導体が誘電体天板上にコーティングされていてもよい。複数の導体は、誘電体天板に埋め込まれていてもよい。

複数の導体は、等間隔で離間されていてもよい。ワークピース支持体と複数の導体との間の間隔は、２ｍｍ～５０ｃｍでありうる。

複数の導体は、第１の複数の導体と、該第１の複数の導体と交互のパターンで配置された第２の複数の導体とを含みうる。ＲＦ電源は、第１のＲＦ入力信号を第１の複数の導体に印加し、第２のＲＦ入力信号を第２の複数の導体に印加するように構成されうる。ＲＦ電源は、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とを同じ周波数で生成するように構成されうる。ＲＦ電源は、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号との間の位相差が１８０°になるように、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とを生成するように構成されうる。ＲＦ電源は、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号との間の調整可能な位相差を提供するように構成されうる。

複数の導体は、プラズマチャンバの第１の側に複数の第１の端部を有してよく、プラズマチャンバの反対側の第２の側に複数の第２の端部を有していてもよい。ＲＦ電源は、第１のＲＦ入力信号を第１の複数の導体の第１の端部に印加し、第２のＲＦ入力信号を第２の複数の導体の第２の端部に印加するように構成されうる。第１の複数の導体の第２の端部は浮遊していてもよく、また、第２の複数の導体の第１の端部は浮遊していてもよい。第１の複数の導体の第１の端部は第１の共通バスに接続されてもよく、また、第２の複数の導体の第２の端部は第２の共通バスに接続されていてもよい。第１の複数のフィラメントは接地されてもよく、また、第２の複数のフィラメントの第１の端部は接地されてもよい。

第１の複数の導体の第１の端部は、チャンバの第１の側でプラズマチャンバの外側に位置する第１の共通バスに接続されてもよく、また、第２の複数の導体の第２の端部は、チャンバの第２の側でプラズマチャンバの外側に位置する第２の共通バスに接続されてもよい。第１の複数の導体の第２の端部は、チャンバの第２の側でプラズマチャンバの外側に位置する第３の共通バスに接続されてもよく、また、第２の複数の導体の第１の端部は、チャンバの第１の側でプラズマチャンバの外側に位置する第４の共通バスに接続されてもよい。

別の態様では、プラズマリアクタは、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを送給するガス分配器、チャンバを真空にするためにプラズマチャンバに結合されたポンプ、ワークピースを保持するワークピース支持体、プラズマチャンバの天井とワークピース支持体との間でプラズマチャンバを通って横方向に延びる複数のフィラメントを含むチャンバ内電極アセンブリであって、各フィラメントが円筒形の絶縁シェルによって囲まれた導体を含んでおり、複数のフィラメントが、第１の複数のフィラメント及び該第１の複数のフィラメントと交互のパターンで配置された第２の複数のフィラメントを含んでいる、チャンバ内電極アセンブリ、第１の複数のフィラメントに結合された第１のバス及び第２の複数のフィラメントに結合された第２のバス、ＲＦ信号をチャンバ内電極アセンブリに印加するＲＦ電源、並びに、第１のバスをｉ）グランド、ｉｉ）ＲＦ電源、又はｉｉｉ）第２のバスのいずれかに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つのＲＦスイッチを含む。

実装形態は、以下の特徴の１つ以上を含みうる。

少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバスと、ｉ）グランド、ｉｉ）ＲＦ電源、又はｉｉｉ）第２のバスのいずれかとの間に並列に接続された複数のＲＦスイッチを含みうる。

少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバスを制御可能第２のバスに電気的に結合及び分離するように構成されうる。少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバス及び第２のバス上の異なる位置の対の間に並列に接続されて、第１のバスを第２のバスに制御可能に電気的に結合及び分離する、複数のスイッチを含みうる。

少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバスをグランドに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された第１のスイッチを含んでよく、かつ、第２のバスをグランドに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第２のＲＦスイッチを含みうる。少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバス上の異なる位置とグランドとの間に並列に接続された第１の複数のスイッチを含んでよく、かつ、少なくとも１つの第２のスイッチは、第２のバス上の異なる位置とグランドとの間に並列に接続された第２の複数のスイッチを含みうる。第１のバス上の異なる位置は、第１のバスの対向する端部を含んでよく、第２のバス上の異なる位置は、第２のバスの対向する端部を含みうる。

少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバス上の異なる位置とＲＦ電源との間に並列に接続された第１の複数のスイッチを含んでよく、少なくとも１つの第２のスイッチは、第２のバス上の異なる位置とＲＦ電源との間に並列に接続された第２の複数のスイッチを含みうる。第１のバス上の異なる位置は、第１のバスの対向する端部を含んでよく、第２のバス上の異なる位置は、第２のバスの対向する端部を含みうる。少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバス上の異なる位置とＲＦ電源との間に並列に接続された第１の複数のスイッチを含んでよく、少なくとも１つの第２のスイッチは、第２のバス上の異なる位置とグランドとの間に並列に接続された第２の複数のスイッチを含みうる。第１のバス上の異なる位置は、第１のバスの対向する端部を含んでよく、第２のバス上の異なる位置は、第２のバスの対向する端部を含みうる。

少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバスをＲＦ電源に制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された第１のスイッチを含んでよく、かつ、第２のバスをＲＦ電源に制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第２のスイッチを含みうる。

幾つかの実装形態は、第１の複数のフィラメントに結合された第３のバスと、第２の複数のフィラメントに結合された第４のバスとを含んでよく、ここで、複数のフィラメントは、複数の第１の端部及び複数の第２の端部を有しており、各それぞれのフィラメントの第１の端部は、それぞれのフィラメントの第２の端部よりもプラズマチャンバの第１の側壁に近く、第１のバスは第１の複数のフィラメントの第１の端部に結合されており、第２のバスは第２の複数のフィラメントの第１の端部に結合されており、第３のバスは第１の複数のフィラメントの第２の端部に結合されており、及び第４のバスは第２の複数のフィラメントの第２の端部に結合されている。

少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバスを第２のバスに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成されていてよく、また、第３のバスを第４のバスに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第２のＲＦスイッチを含みうる。

少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバスをグランドに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された第１のスイッチを含んでよく、かつ、第３のバスをグランドに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第２のＲＦスイッチを含んでよい。

ＲＦ源は、第１のタップによって第４のバスに、かつ、第２のタップによって第２のバスに結合することができる。

幾つかの実装形態は、第３のバスをグランドに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第３のＲＦスイッチを含んでよく、かつ、第４のバスをグランドに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第４のＲＦスイッチを含んでよい。少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバスをグランドに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された第１のスイッチを含んでよく、かつ、第２のバスをＲＦ源に制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第２のＲＦスイッチ、第３のバスをグランドに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第３のＲＦスイッチを含んでよく、かつ、第４のバスをＲＦ源に制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第４のＲＦスイッチを含んでよい。

少なくとも１つのＲＦスイッチは、第１のバスをＲＦ源に制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された第１のスイッチを含み、かつ、第２のバスをＲＦ源に制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第２のＲＦスイッチ、第３のバスをＲＦ源に制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第３のＲＦスイッチを含み、かつ、第４のバスをＲＦ源に制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された少なくとも１つの第４のＲＦスイッチを含む。

別の態様では、プラズマリアクタは、プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体、プラズマチャンバに処理ガスを送給するガス分配器、チャンバを真空にするためにプラズマチャンバに結合されたポンプ、ワークピースを保持するワークピース支持体、プラズマチャンバの天井とワークピース支持体との間でプラズマチャンバを通って横方向に延びる複数のフィラメントを含むチャンバ内電極アセンブリであって、各フィラメントが円筒形の絶縁シェルによって囲まれた導体を含んでいるチャンバ内電極アセンブリ、チャンバの外側にあり、複数のフィラメントの両端に結合されたバス、ＲＦ信号をチャンバ内電極アセンブリに印加するＲＦ電源、並びに、バス上の複数の異なる位置をｉ）グランド又はｉｉ）ＲＦ電源のいずれかに制御可能に電気的に結合及び分離するように構成された複数のＲＦスイッチを含む。

ある特定の実装形態は、以下の利点の１つ以上を含みうる。プラズマの均一性を改善することができる。プラズマプロセスの再現性を改善することができる。金属汚染を軽減することができる。粒子の生成を軽減することができる。プラズマ帯電損傷を軽減することができる。プラズマの均一性を、異なるプロセス動作条件で維持することができる。プラズマ電力結合効率を改善することができる。プラズマ領域の大きさを、ワークピースの所与の大きさに対して縮小することができる。プラズマプロセススループットを改善することができる。ワークピースは、支持体上にとどまりつつ、複数のチャンバを連続して搬送することができる。プラズマへの曝露中の相対速度の影響を補償することができ、したがって、ウエハ内均一性を改善することができる。プラズマ領域の局所的な不均一性の影響を切り替えによって軽減することができ、したがって、ウエハ内均一性を改善することができる。低インピーダンスのＲＦ接地を提供することができる。粒子の生成を軽減することができる。プラズマ帯電損傷を軽減することができる。プラズマの均一性を、異なるプロセス動作条件で維持することができる。プラズマ電力結合効率を改善することができる。シャワーヘッドの穴内での望ましくないガス破壊なしに均一な態様でガスを導入するために、ガス分配シャワーヘッドと一体化された接地上部電極を実装することができる。

本発明の１つ以上の実施形態の詳細を、添付の図面及び以下の説明において説明する。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、これらの記述及び図面から、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

プラズマチャンバを含む処理ツールの一例の概略的な側面図 プラズマチャンバを含む処理ツールの一例の概略的な上面図 それぞれ、切断線Ｂ－Ｂ及びＣ－Ｃに沿った図２Ａの処理ツールの断面側面図 チャンバ内電極アセンブリのフィラメントのさまざまな例の概略的な断面斜視図 チャンバ内電極アセンブリの一部の概略的な上面図 異なるプラズマ領域状態を有するチャンバ内電極アセンブリの断面の概略的な側面図 チャンバ内電極アセンブリ構成のさまざまな例の概略的な上面図 チャンバ内電極アセンブリ構成のさまざまな例の概略的な上面図 処理ツールの一例の概略的な上面図 楔形の電極アセンブリの一例の概略的な上面図 楔形の電極アセンブリのフレームの一例の概略的な上面図 楔形の電極アセンブリのフレームの一例の断面側面図 楔形の電極アセンブリの一例の概略的な上面図 楔形の電極アセンブリの電気的構成の例の概念的概略図 楔形の電極アセンブリの電気的構成の例の概念的概略図 電極アセンブリの一例の概略的な上面図 切替電極アセンブリの電気的構成の例の概念的概略図 切替電極アセンブリの電気的構成の例の概念的概略図 切替電極アセンブリの電気的構成の例の概念的概略図 モード選択可能な切替電極システムの例の概念的概略図 切り替え楔形の電極システムの一例の概念的概略図 ＰＩＮダイオードスイッチの一例の概略図 可飽和インダクタスイッチの一例の概略図 周波数ベースのスイッチの一例の概略図 周波数切替電極システムの電気的構成の例の概念的概略図 プラズマリアクタの一例の概略的な側面図 プラズマリアクタの別の例の概略的な上面図 線１４Ｂ－１４Ｂに沿った図１４Ａのプラズマリアクタの概略的な側面図 線１４Ｃ－１４Ｃに沿った図１４Ａのプラズマリアクタの概略的な側面図 電極アセンブリの概略的な断面図

さまざまな図面における類似の参照符号は、類似した要素を指し示している。

従来のプラズマリアクタでは、ワークピースはリアクタチャンバ内で静止したままである。静止ワークピースの上にプラズマ領域が生成され、それがワークピース表面を処理する。しかしながら、一部のプラズマ処理アプリケーションは、ワークピースをプラズマ領域内で移動させること、すなわち、プラズマ領域とワークピースとの間の相対運動の恩恵を受けることができる。加えて、一部のツールでは、基板は、一連の処理ステップのために異なるチャンバ間で移動される。

ワークピースとプラズマ領域との間の相対運動を達成する１つの方法は、直線経路に沿って移動するワークピース支持体、例えばコンベアベルトの上にワークピースを置くことである。このような構成では、ワークピースは、プラズマ領域を一方向に一回通過し、チャンバの他の側から出てもよい。これは、ワークピースが製造プロセスの一部として異なるタイプの複数のチャンバを通過する、幾つかの連続プロセスにとって有利でありうる。

ワークピースとプラズマ領域との間の相対運動を実現する別の方法は、ワークピースを回転するワークピース支持体上に置くことである。ワークピース支持体を回転させることにより、進行方向を変えずにプラズマ領域を複数回通過できるようになり、これにより、ワークピース支持体が連続的に進行方向を変える必要がないため、スループットが向上する。しかしながら、支持体が回転している場合、ワークピースの異なる領域が、領域プラズマに対して異なる速度で移動している可能性がある。

従来のＣＣＰ源のプラズマ均一性は、通常、電極のサイズと電極間距離、並びにガス圧、ガス組成、及び印加ＲＦ電力によって決まる。より高い無線周波数では、定在波又は表皮効果の存在に起因して、追加の効果が顕著になるか、又は不均一性が支配される可能性がある。このような追加の効果は、より高い周波数及びプラズマ密度で、より顕著になる。

従来のＩＣＰ源のプラズマ均一性は、通常、サイズ、幾何学形状、ワークピースまでの距離、及び関連するＲＦウィンドウ位置を含めたＩＣＰコイルの構成、並びに、ガス圧、ガス組成、及び電力によって決まる。複数のコイル又はコイルセグメントの場合、同じ周波数で駆動される場合、電流又は電力の分布とそれらの相対位相もまた、重要な要因になる可能性がある。電力堆積は、表皮効果に起因して、ＩＣＰコイルの下に又はそれに隣接して数センチメートル以内に発生する傾向があり、このような局所的な電力堆積は通常、コイルの幾何学形状を反映するプロセスの不均一性をもたらす。このようなプラズマの不均一性は、ワークピース全体に電位差を引き起こし、プラズマ帯電損傷（例えば、トランジスタゲート誘電体の破壊）につながる可能性がある。

ＩＣＰ源の均一性を改善するには、通常、大きい拡散距離が必要である。しかしながら、厚いＲＦウィンドウを備えた従来のＩＣＰ源は、通常、高駆動電流につながり、高抵抗電力損失をもたらす低電力結合に起因して、高いガス圧では非効率的である。対照的に、チャンバ内電極アセンブリは、ＲＦウィンドウを有している必要はなく、円筒形シェルのみを必要とする。これにより、より良好な電力結合及びより良好な効率を提供することができる。

可動ワークピース支持体を備えたプラズマチャンバでは、該可動ワークピース支持体は、例えば、回転水銀カプラー、ブラシ、又はスリップリングを介してＤＣ接地することができる。しかしながら、可動ワークピース支持体は、無線周波数で適切に接地されていない可能性がある。ＲＦ接地パスは、適切なＲＦ接地とするために、プラズマよりも大幅に低いインピーダンスを有している必要がある。適切なＲＦ接地パスの欠如は、ワークピースでのイオンエネルギーの制御を困難にし、プロセスの再現性を低下させる可能性がある。

したがって、以下の特性を備えたプラズマ源が所望される：ワークピースのサイズ全体にわたって、所望の特性（プラズマ密度、電子温度、イオンエネルギー、解離など）を有する均一なプラズマを効率的に生成できる；操作ウィンドウ全体の均一性（例えば、圧力、電力、ガス組成）を調整できる；可動ワークピースでも安定した再現性のある電気性能を備えている；及び、過剰な金属汚染物質又は粒子を生成しない。チャンバ内電極アセンブリは、これらの特性の１つ以上をより良好に提供できる可能性がある。

図１は、処理ツールの一例の概略的な側面図である。処理ツール１００は、内部空間１０４を囲むチャンバ本体１０２を有する。内部空間１０４は、例えば円形のワークピース支持体を収容するために、円筒形でありうる。内部空間の少なくとも一部は、プラズマチャンバ又はプラズマリアクタとして使用される。チャンバ本体１０２は、内部空間１０４内のさまざまな構成要素に機械的支持を提供するための支持体１０６を有する。例えば、支持体１０６は、上部電極１０８の支持体を提供することができる。上部電極は、内部空間１０４内に懸架されて天井から離間されるか、天井に隣接するか、あるいは天井の一部を形成することができる。チャンバ本体１０２の側壁の幾つかの部分は、上部電極１０８とは無関係に接地することができる。

ガス分配器１１０は、処理ツール１００のプラズマリアクタ部分の天井近くに配置されている。幾つかの実装形態では、ガス分配器１１０は、単一の構成要素として上部電極１０８と一体化している。ガス分配器１１０は、ガス供給部１１２に接続されている。ガス供給部１１２は、１つ以上のプロセスガスをガス分配器１１０に送給し、その組成は、実行されるプロセス、例えば堆積又はエッチングに依存しうる。

処理ツールを排気するために、減圧ポンプ１１３が内部空間１０４に結合されている。幾つかのプロセスでは、チャンバはＴｏｒｒ範囲で動作し、ガス分配器１１０はアルゴン、窒素、酸素、及び／又は他のガスを供給する。

ワークピース１１５を支持するためのワークピース支持体１１４が、処理ツール１００内に位置づけられる。ワークピース支持体１１４は、処理ツール１００の天井に面するワークピース支持表面１１４ａを有する。例えば、ワークピース支持表面１１４ａは上部電極１０８に面しうる。ワークピース支持体１１４は、軸１５０を中心に回転するように動作可能である。例えば、アクチュエータ１５２は、駆動シャフト１５４を回転させて、ワークピース支持体１１４を回転させることができる。幾つかの実装形態では、軸１５０はワークピース支持体１１４の中心と一致する。

幾つかの実装形態では、ワークピース支持体１１４は、ワークピース支持体１１４の内側にワークピース支持電極１１６を含む。幾つかの実装形態では、ワークピース支持電極１１６は、接地されるか、若しくは、接地されたインピーダンス又は回路に接続されてもよい。幾つかの実装形態では、ＲＦバイアス電力発生器１４２は、インピーダンス整合１４４を介してワークピース支持電極１１６に結合される。ワークピース支持電極１１６は、静電チャックを追加的に含むことができ、ワークピースバイアス電圧供給源１１８をワークピース支持電極１１６に接続することができる。ＲＦバイアス電力発生器１４２を使用して、プラズマを生成し、電極電圧又は電極シース電圧を制御し、若しくはプラズマのイオンエネルギーを制御することができる。

さらに、ワークピース支持体１１４は、ワークピース１１５を加熱又は冷却するための内部通路１１９を有することができる。幾つかの実装形態では、内蔵抵抗加熱器を内部通路１１９内に設けることができる。

幾つかの実装形態では、ワークピース支持体１１４は、底部内部空間１３３内に位置する加熱素子からの放射、対流、又は伝導によって加熱される。

チャンバ内電極アセンブリ１２０は、上部電極１０８とワークピース支持体１１４との間の内部空間１０４に位置づけられる。この電極アセンブリ１２０は、チャンバ内でワークピース支持体１１４の支持表面１１４ａ上を横方向に延びる１つ以上の同一平面上のフィラメント３００を含む。ワークピース支持体１１４上の電極アセンブリ１２０の同一平面上のフィラメントの少なくとも一部は、支持表面１１４ａへと平行に延びる。図１の左側は、フィラメント３００をワークピース１１５の運動方向（ページの内外）に平行に示しているが、フィラメント３００は、運動方向に対して０以外の角度、例えば運動方向に対して実質的に垂直にすることができる。

上部電極１０８とチャンバ内電極アセンブリ１２０との間に上部間隙１３０が形成される。ワークピース支持体１１４とチャンバ内電極アセンブリ１２０との間には底部間隙１３２が形成される。

内部空間１０４は、バリアによって１つ以上のゾーン１０１ａ、１０１ｂにセグメント化することができ、その少なくとも１つはプラズマチャンバとして機能する。バリアは、ワークピース支持体の上に１つ以上の開口部１２３を画成する。幾つかの実装形態では、電極アセンブリ１２０は開口部１２３の内側に位置づけられる。幾つかの実装形態では、電極アセンブリは開口部１２３の上に配置される。幾つかの実装形態では、バリアは支持体１０６によって一体的に形成され、開口部１２３は支持体１０６上に形成される。幾つかの実装形態では、支持体１０６上に形成された開口部１２３は、電極アセンブリ１２０を支持するように構成される。

電極アセンブリ１２０は、ＲＦ電源１２２によって駆動される。ＲＦ電源１２２は、１ＭＨｚから３００ＭＨｚを超える周波数で、電極アセンブリ１２０の同一平面上の１つ以上のフィラメントに電力を印加することができる。幾つかのプロセスでは、ＲＦ電源１２０は、６０ＭＨｚの周波数で１００Ｗから２ｋＷ以上の総ＲＦ電力を供給する。

幾つかの実装形態では、プラズマによって生成されたラジカル、イオン、又は電子がワークピース表面と相互作用するように、底部間隙１３２を選択することが望ましい場合がある。間隙の選択は、アプリケーション依存性であり、かつ、動作形態（operating regime）依存性である。ラジカルフラックス（だが、非常に低いイオン／電子フラックス）をワークピースの表面に送給することが望ましい幾つかの用途では、より大きい間隙及び／又はより高い圧力での動作を選択することができる。ラジカルフラックス及び実質的なプラズマイオン／電子フラックスをワークピースの表面に送給することが望ましい他の用途では、より小さい間隙及び／又はより低い圧力での動作を選択することができる。例えば、一部の低温プラズマ強化ＡＬＤプロセスでは、プロセスガスのフリーラジカルが、ＡＬＤ膜の堆積又は処理に必要である。フリーラジカルは、不対の価電子を有する原子又は分子である。フリーラジカルは通常、他の物質に対して高度に化学的に反応する。フリーラジカルと他の化学種との反応は、膜堆積において、しばしば重要な役割を果たす。しかしながら、フリーラジカルは通常、それらの高い化学反応性に起因して短命であり、したがって、それらの寿命内に遠くまで輸送することはできない。フリーラジカル源、すなわちプラズマ源として作用するチャンバ内電極アセンブリ１２０をワークピース１１５の表面近くに配置することにより、表面へのフリーラジカルの供給が増加し、堆積プロセスを改善することができる。

フリーラジカルの寿命は通常、周囲の環境の圧力に依存する。したがって、満足なフリーラジカル濃度を提供する底部間隙１３２の高さは、動作中に予想されるチャンバ圧力に応じて変化しうる。幾つかの実装形態では、チャンバが１～１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で動作する場合、底部間隙１３２は１ｃｍ未満である。他の（より）低温のプラズマ強化ＡＬＤプロセスでは、プラズマイオンフラックス（及びそれに伴う電子フラックス）並びにラジカルフラックスへの曝露が、ＡＬＤ膜の堆積と処理に必要な場合がある。幾つかの実装形態では、チャンバが１～１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で動作する場合、底部間隙１３２は０．５ｃｍ未満である。距離に対する体積再結合比が低いため、低い動作圧力が、より大きい間隙で動作しうる。エッチングなどの他の用途では、通常、より低い動作圧力が使用され（１００ｍＴｏｒｒ未満）、間隙が増加しうる。

底部間隙１３２が小さいこのような用途では、電極アセンブリ１２０によって生成されるプラズマは、フィラメント間に著しい不均一性を有する可能性があり、これは、ワークピースの処理均一性に有害でありうる。空間的な不均一性を有するプラズマを通してワークピースを移動することにより、プロセスに対するプラズマの空間的不均一性の影響は時間平均効果によって緩和することができる、すなわち、プラズマを１回通過した後にワークピースの任意の所与の領域が受ける累積プラズマ線量は実質的に類似している。

上部間隙は、プラズマがチャンバ内電極アセンブリと上部電極（又はチャンバの上部）の間で発達するのに十分な大きさに選択することができる。幾つかの実装形態では、チャンバが１～１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で動作する場合、上部間隙１３０は、例えば１．２５ｃｍなど、０．５～２ｃｍ未満である。

上部電極１０８は、さまざまな方法で構成することができる。幾つかの実装形態では、上部電極はＲＦ接地１４０に接続されている。幾つかの実装形態では、上部電極は電気的に絶縁されている（「浮遊」）。幾つかの実装形態では、上部電極１０８はバイアス電圧にバイアスされる。バイアス電圧を使用して、イオンエネルギーを含む、生成されたプラズマの特性を制御することができる。幾つかの実装形態では、上部電極１０８はＲＦ信号で駆動される。例えば、接地されているワークピース支持電極１１６に対して上部電極１０８を駆動することにより、ワークピース１１５でのプラズマ電位を高めることができる。プラズマ電位の増加により、イオンエネルギーを所望の値へと増加させることができる。

上部電極１０８は、異なるプロセス適合材料で形成することができる。プロセスの計算可能性のさまざまな基準には、プロセスガスによるエッチングに対する材料の耐性と、イオン衝撃によるスパッタリングに対する耐性とが含まれる。さらには、材料がエッチングされる場合、プロセス適合材料は、減圧ポンプ１１３によって排気することができ、ワークピース１１５を汚染しうる粒子を形成しない、揮発性又はガス状の化合物を形成することが好ましい。したがって、幾つかの実装形態では、上部電極はケイ素でできている。幾つかの実装形態では、上部電極は炭化ケイ素でできている。

幾つかの実装形態では、上部電極１０８は省略されてもよい。このような実装形態では、ＲＦ接地パスは、ワークピース支持電極、電極アセンブリ１２０の同一平面上のフィラメントのサブセット、又はプラズマと通信するチャンバ壁又は他の接地基準面によって提供されてもよい。

幾つかの実装形態では、流体供給部１４６は、チャンバ内電極アセンブリ１２０のチャネルを通して流体を循環させる。幾つかの実装形態では、熱交換器１４８が流体供給部１４６に結合されて、流体に対し熱を除去又は供給する。

チャンバの構成と供給される処理ガスに応じて、処理ツール１００のプラズマリアクタは、ＡＬＤ装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、プラズマ強化化学蒸着装置、プラズマドーピング装置、又はプラズマ表面洗浄装置を提供することができる。

図２Ａは、処理ツール２００の一例の概略的な上面図である。処理ツール２００は、上述のことを除き、処理ツール１００と同様である。処理ツール２００は、円筒形のチャンバ本体２０２、円筒形状を有する内部空間２０４、支持体２０６、電極アセンブリ２２０、及び前駆体ステーション２６０を有する。支持体２０６は、処理ツール２００の中心に位置しており、内部空間２０４を複数の処理ゾーンに分割するために複数の放射状の隔壁２７０が形成されている。例えば、複数の処理ゾーンは、頂点で切り取られる可能性のある、例えば円形の断面又は正三角形などの楔形を有するように構成することができる。処理ゾーンは、処理ツール２００の動作に必要なさまざまな機能を達成するためにさまざまな方法で構成することができる。

前駆体処理ゾーンは、例えばＡＬＤプロセスのために、１つ以上の前駆体でワークピース１１５を処理するように構成される。例えば、前駆体処理ゾーン２８０ａ内に配置された第１の前駆体ステーション２６０ａは、ワークピース１１５が前駆体ステーション２６０ａの下を移動するときに、化学的前駆体Ａを流すか又は圧送して、ワークピース１１５を処理するように構成することができる。次に、前駆体ステーション２６０ａは、化学前駆体Ｂでワークピース１１５を処理することができ、例えば表面のＡＬＤ膜形成プラズマ処理のためにワークピース１１５の表面を調製する。

幾つかの実装形態では、前駆体処理ゾーン２８０は、それぞれの化学的前駆体のためのそれぞれの前駆体ステーション２６０を有する複数のサブゾーンを含む。幾つかの実装形態では、サブゾーンは、ワークピース１１５の経路に沿って連続的に配置される。幾つかの実装形態では、前駆体表面処理中にワークピース１１５の移動が停止される。幾つかの実装形態では、ワークピース１１５は、前駆体処理ゾーン２８０を通って連続的に移動する。

ガス分離ゾーン２８１は、複数の処理ゾーン、例えば、第１の処理ゾーン及び第２の処理ゾーンのそれぞれの処理環境の空間的分離を提供するように構成される。ガス分離ゾーン２８１は、各々がそれぞれの放射状の隔壁２７０によって分離されている、第１の圧送ゾーン２８２、パージゾーン２８３、及び第２の圧送ゾーン２８４を含むことができる。従来のシステムでは、処理環境の分離は、第１及び第２の処理ゾーン間の気密シールによって提供されうる。しかしながら、ワークピース支持体１１４は回転するため、このようなシールを提供することは実際的ではないかもしれない。代わりに、第１及び第２の処理ゾーン間にガス分離ゾーン２８１を挿入することにより、プラズマ処理用途、例えばＡＬＤに十分な分離レベルを提供することができる。

図２Ｂを参照すると、断面線Ｂに沿った処理ツール２００の一部の断面図が示されている。動作中、第１の処理ゾーンに隣接する第１の圧送ゾーン２８２例えば、前駆体処理ゾーン２８０ａ）は、第１の処理ゾーンに対して負圧差を生成する。例えば、負圧差は、減圧ポンプを使用して生成できる。この負圧差により、矢印で示されるように、第１の処理ゾーン漏れるプロセスガスは、第１の圧送ゾーン２８２を通って送り出される。同様に、第２の処理ゾーンに隣接する第２の圧送ゾーン２８４は、第２の処理ゾーン（例えば、プラズマ処理ゾーン２８５ａ）に対して負圧差を提供する。

第１の圧送ゾーン２８２と第２の圧送ゾーン２８４との間に位置づけられたパージゾーン２８３は、パージガスを供給する。パージガスの例には、アルゴン及び窒素などの非反応性ガスが含まれる。第１及び第２の圧送ゾーンによって生成される負圧差により、パージゾーン２８３によって供給されるパージガスは、矢印で示されるように、第１及び第２の圧送ゾーンに送り出される。パージガスの存在は、第１及び第２の処理ゾーンのそれぞれのプロセスガスが互いに混合するのを防ぐことができ、望ましくない堆積、エッチング、又は破片の生成をもたらす望ましくない化学反応を引き起こす可能性がある。

第１の間隙高さＨ_１は、放射状の隔壁２７０とワークピース支持体１１４との間にクリアランスを提供する。第１の間隙高さは、圧送ゾーン２８２及び２８４へのプロセスガスの漏れを低減しつつ、ワークピース１１５が通過するための十分なクリアランスを提供することに基づいて決定することができる。例えば、第１の間隙高さは、２～４ｍｍ、例えば、３ｍｍの範囲でありうる。

図２Ａに戻ると、プラズマ処理ゾーン２８５は、ワークピース１１５をプラズマで処理するように構成されている。例えば、プラズマ処理ゾーン２８５ａ内に位置付けられた電極アセンブリ２２０ａは、ワークピース１１５の表面を処理するためのプラズマを生成することができる。ガス分離ゾーン２８１を通って移動したワークピース１１５の前駆体処理した表面は、電極アセンブリ２２０ａによって生成されたプラズマで処理される。幾つかの実装形態では、プラズマ処理は、第１のＡＬＤ膜の単一原子層の堆積サイクルを完了する。

幾つかの実装形態では、電極アセンブリ２２０は、示されるように長方形に形成される。幾つかの実装形態では、電極アセンブリ２２０は、楔形に形成されている。

再び図２Ｂを参照すると、幾つかの実装形態では、プラズマ処理ゾーン２８５用のプロセスガスは、電極アセンブリ２２０に隣接して形成されたガス入口２１０を通して提供される。特に、ガス入口２１０は、プラズマ処理領域２８５ａに隣接するガス分離ゾーン２８１の縁部に設けることができる。例えば、隔壁２７０の１つと電極アセンブリ２２０ａの外壁２２１との間に通路を形成することができる。

第２の間隙高さＨ_２は、電極アセンブリ２２０とワークピース支持体１１４との間にクリアランスを提供する。第２の間隙高さは、ワークピース１１５が圧送ゾーン２８２及び２８４へのプロセスガスの流れを低減しつつ、電極アセンブリ２２０の内部領域を通過するのに十分なクリアランスを提供し、電極アセンブリ２２０の内部領域にプロセスガスを提供することに基づいて決定することができる。例えば、第２の間隙高さは、１～３ｍｍの範囲、例えば２ｍｍでありうる。幾つかの実装形態では、ガス入口はワークピース１１５の進入側に形成される。幾つかの実装形態では、ガス入口は、チャンバ壁２０２の近くの電極アセンブリの半径方向外縁に向かって形成される。幾つかの実装形態では、ガス入口は、ワークピース支持体１１４の中心に向かって、例えば軸１５０の近くに形成される。

幾つかの実装形態では、上部電極２０８は、電極アセンブリ２２０ａの一部として形成されるか、若しくは電極アセンブリ２２０ａによって支持される。例えば、上部電極２０８は、天井板２２１ａによって支持されうる。

図２Ｃを参照すると、断面線Ｃに沿った処理ツール２００の一部の断面図が示されている。幾つかの実装形態では、支持体２０６は、示されるように電極アセンブリ２２０ａ及び２２０ｂに機械的支持を提供するように構成される。

幾つかの実装形態では、処理ツール２００は、第２の前駆体処理ゾーン２８０ｂ及び第２のプラズマ処理ゾーン２８５ｂを含む。ゾーン２８０ｂ及び２８５ｂは第２のＡＬＤ膜を堆積するように構成されうる。幾つかの実装形態では、第２のＡＬＤ膜は、ゾーン２８０ａ及び２８５ａによって堆積された第１のＡＬＤ膜と同じである。このような実装形態は、単一のＡＬＤ膜の改善された堆積速度を提供することができる。幾つかの実装形態では、第２のＡＬＤ膜は第１のＡＬＤとは異なっている。このような実装形態では、２つの異なるＡＬＤ膜を交互に堆積させることができる。一般に、処理ツール２００は、２、３、４、又はそれ以上のタイプのＡＬＤ膜を堆積するように構成することができる。

一般に、ワークピース１１５は、処理ゾーンを１回通過してもよく、あるいは複数回通過する場合がある。例えば、特定の処理ゾーンを複数回通過するように、回転方向を交互に変えることができる。

一般に、処理ゾーンは任意の順序で配置することができる。例えば、前駆体処理ゾーンの後に、同じ又は異なるプラズマ特性を有する２つの異なるプラズマ処理ゾーンが続いてもよい。

図１又は図２Ａ～２Ｃのいずれかに関して、電極アセンブリ１２０又は２２０は、チャンバ内でワークピース支持体の支持表面上に横方向に延びる１つ以上の同一平面上のフィラメント３００を含む。ワークピース支持体上の電極アセンブリの同一平面上のフィラメントの少なくとも一部は、支持表面に対して平行に延びる。フィラメント３００は、運動方向に対して０以外の角度、例えば運動方向に対して実質的に垂直にすることができる。

電極アセンブリは、電極プラズマチャンバ領域を取り囲む側壁２２１を含みうる。側壁は、プロセス適合材料、例えば石英で形成することができる。幾つかの実装形態では、フィラメントは側壁から横方向に突き出ている。幾つかの実装形態では、フィラメント３００の端部は、電極アセンブリの天井から延び、ワークピースの支持表面に対して平行な部分を提供するように回転する（図２Ｃを参照）。

図３Ａ～Ｃは、チャンバ内電極アセンブリのフィラメントのさまざまな例の概略図である。図３Ａを参照すると、チャンバ内電極アセンブリ１２０のフィラメント３００が示されている。フィラメント３００は、導体３１０と、該導体３１０を取り囲み、それに沿って延びる円筒形シェル３２０とを含む。チャネル３３０は、導体３１０と円筒形シェル３２０との間の間隙によって形成される。円筒形シェル３２０は、プロセスに適合する非金属材料で形成される。幾つかの実装形態では、円筒形シェルは半導電性である。幾つかの実装形態では、円筒形シェルは絶縁性である。

導体３１０はさまざまな材料で形成することができる。幾つかの実装形態では、導体３１０は、ソリッドワイヤ、例えば、０．０６３インチの直径を有する単一のソリッドワイヤである。あるいは、導体３１０は、複数の撚り線によって提供されうる。幾つかの実装形態では、導体には、３本の０．０３２インチの平行な撚り線が含まれている。複数の撚り線は、表皮効果によるＲＦ電力損失を低減できる。幾つかの実装形態では、導体３１０はリッツ線から形成され、これにより表皮効果をさらに低減することができる。

抵抗性電力損失を減らすことができる、例えば１０^７ジーメン／ｍを超える高導電率の材料が使用される。幾つかの実装形態では、導体３１０は、銅又は銅合金でできている。幾つかの実装形態では、導体はアルミニウムでできている。

望ましくない材料のスパッタリング又はエッチングは、プロセスの汚染又は粒子の形成につながりうる。チャンバ内電極アセンブリ１２０がＣＣＰ又はＩＣＰ源として使用されるかどうかにかかわらず、望ましくないスパッタリング又はエッチングが発生する可能性がある。望ましくないスパッタリング又はエッチングは、電極表面の過剰なイオンエネルギーによって引き起こされうる。ＣＣＰ源として動作する場合、プラズマ放電を駆動するには円筒形シェルの周りに振動電界が必要である。すべての既知の材料がＣＣＰ源の対応する最小動作電圧よりも低いスパッタリングエネルギー閾値を有しているため、この振動は、材料のスパッタリング又はエッチングにつながる。ＩＣＰ源として動作する場合、フィラメント３００のプラズマへの容量結合は、近くの表面に振動電界を生成し、これは材料のスパッタリングも引き起こす。望ましくない材料のスパッタリング又はエッチングに起因する問題は、内部空間１０４に露出したフィラメント３００の外面（例えば、円筒形シェル３２０）にプロセス適合性材料を使用することにより軽減することができる。

幾つかの実装形態では、円筒形シェル３２０は、ケイ素、例えば高抵抗シリコン、酸化物材料、窒化物材料、炭化物材料、セラミック材料、又はそれらの組合せなどのプロセス適合材料で形成される。酸化物材料の例には、二酸化ケイ素（例えば、シリカ、石英）及び酸化アルミニウム（例えば、サファイア）が含まれる。炭化物材料の例には、炭化ケイ素が含まれる。セラミック材料又はサファイアは、フッ素含有環境又はフルオロカーボン含有環境を含む一部の化学環境にとって望ましい場合がある。アンモニア、ジクロロシラン、窒素、及び酸素を含む化学環境では、ケイ素、炭化ケイ素、又は石英の使用が望ましい場合がある。

幾つかの実装形態では、円筒形シェルは、０．１ｍｍから３ｍｍ、例えば２ｍｍの厚さを有する。

幾つかの実装形態では、チャネル３３０に流体が提供される。幾つかの実装形態では、流体は、導体３１０の酸化を軽減するために酸素をパージする非酸化性ガスである。非酸化性ガスの例は、窒素及びアルゴンである。幾つかの実装形態では、非酸化性ガスは、例えば流体供給部１４６により、チャネル３３０を通じて連続的に流されて、残留酸素又は水蒸気を除去する。

導体３１０を加熱すると、導体は、より酸化を受けやすくなりうる。流体は、供給されるＲＦ電力から加熱されうる導体３１０に冷却を提供することができる。幾つかの実装形態では、流体は、例えば冷却又は加熱などの強制対流温度制御を提供するために、例えば流体供給部１４６により、チャネル３３０を通じて循環される。

幾つかの実装形態では、流体の破壊を防ぐために、流体は大気圧に近いか、又はそれ以上であってもよい。例えば、１００Ｔｏｒｒを超える流体圧力を提供することにより、チューブ内でのガスの破壊又は望ましくないプラズマの形成を防ぐことができる。

図３Ｂを参照すると、フィラメント３００の幾つかの実装形態では、導体３１０はコーティング３２０を有する。幾つかの実装形態では、コーティング３２０は、導体を形成する材料の酸化物である（例えば、アルミニウム導体上の酸化アルミニウム）。幾つかの実装形態では、コーティング３２０は二酸化ケイ素である。幾つかの実装形態では、コーティング３２０は、例えば、二酸化ケイ素コーティングを形成するためのシラン、水素、及び酸素の反応により、処理ツール１００のプラズマリアクタ内でその場形成される。その場コーティングは、エッチング又はスパッタリングされたときに補充できるため、有益でありうる。その場コーティングは、１００ｎｍから１０μｍの範囲の厚さを有することができる。

図３Ｃを参照すると、フィラメント３００の幾つかの実装形態では、導体３１０は中空であり、中空チャネル３４０が導体３１０の内側に形成される。幾つかの実装形態では、中空チャネル３４０は、図３Ａで説明したように流体を運ぶことができる。プロセス適合材料のコーティングは、導体３１０を覆い、円筒形シェル３２０を提供することができる。幾つかの実装形態では、コーティング３２０は、導体を形成する材料の酸化物である（例えば、アルミニウム導体上の酸化アルミニウム）。幾つかの実装形態では、中空の導体３１０は、２ｍｍの外径を有し、０．５ｍｍの壁厚を有する。

図４Ａは、チャンバ内電極アセンブリの一部の概略図である。チャンバ内電極アセンブリ４００は、支持体４０２に取り付けられた複数の同一平面上のフィラメント３００を含む。電極アレイは、複数の同一平面上のフィラメント３００によって形成される。電極アセンブリ４００は、電極アセンブリ１２０を提供することができる。幾つかの実装形態では、少なくともワークピースが処理される場所に対応する領域にわたって、フィラメント３００は互いに平行に延びている。

フィラメント３００は、フィラメント間隔４１０によって互いに分離されている。間隔４１０は、プラズマの均一性に影響を及ぼしうる。間隔が大きすぎると、フィラメントがシャドウイング及び不均一性を生じる可能性がある。他方では、間隔が小さすぎると、プラズマは上部間隙１３０と底部間隙１３２との間を移動できず、不均一性が増加するか、又はフリーラジカル密度が減少する。

一般に、フィラメント間隔４１０の望ましい値は、幾つかの要因に依存する。このような要因の例には、チャンバ圧力、ＲＦ電力、フィラメント３００とワークピース１１５との間の距離、及びプロセスガス組成が含まれる。例えば、より低い圧力、例えば２Ｔｏｒｒ未満で、フィラメントとワークピースとの間の距離が大きく、例えば３ｍｍを超えて作動する場合、フィラメント間隔４１０を増加させることができる。

幾つかの実装形態では、フィラメント間隔４１０はアセンブリ４００全体にわたり均一である。フィラメント間隔４１０は、３ｍｍから２０ｍｍ、例えば８ｍｍの範囲でありうる。

図４Ｂ～Ｃは、異なるプラズマ領域状態を有するチャンバ内電極アセンブリの断面の概略図である。図４Ｂを参照すると、幾つかの動作条件では、プラズマ領域４１２がフィラメント３００を取り囲んでいる。このような動作条件の例には、接地された上部電極で、同じＲＦ信号（すなわち、「単極」）で駆動されるすべてのフィラメントが含まれる。プラズマ領域４１２は、上部プラズマ領域４１４と下部プラズマ領域４１６を有する。上部プラズマ領域４１４は上部間隙１３０に配置することができ、下部プラズマ領域４１６は底部間隙１３２に配置することができる。図４Ｂに示されるように、上部プラズマ領域４１４及び下部プラズマ領域４１６は、フィラメント３００間の間隙を通して接続され、連続プラズマ領域４１２を形成する。領域４１４及び４１６がプラズマの交換を通じて互いに「通信」するため、プラズマ領域４１２のこの連続性は、望ましい。プラズマの交換は、２つの領域の電気的なバランスを保ち、プラズマの安定性と再現性を支援するのに役立つ。

図４Ｃを参照すると、この状態では、上部プラズマ領域４１４と下部プラズマ領域４１６は互いに接続されていない。プラズマ領域４１２のこの「挟み込み」は、プラズマの安定性にとって望ましくない。プラズマ領域４１２の形状は、プラズマ領域の不連続性を除去するか、又はプラズマ均一性を改善するために、さまざまな要因によって修正することができる。

一般に、領域４１２、４１４、及び４１６は、広範囲のプラズマ密度を有することができ、それらは必ずしも均一ではない。さらには、図４Ｃに示される上部プラズマ領域４１４と下部プラズマ領域４１６との間の不連続性は、２つの領域に比べて実質的に低いプラズマ密度を表しており、必ずしも間隙内のプラズマの完全な欠如を表してはいない。

幾つかの動作条件では、例えば、上部電極が存在しないか又は浮遊しており、ワークピース支持電極が接地されているか、プラズマ領域４１４が形成されない場合があるか、あるいは低いプラズマ密度を有する。

幾つかの実装形態では、チャンバ内電極アセンブリ４００は、フィラメント３００の第１の群及び第２の群を含みうる。第１の群及び第２の群は、フィラメントが第１の群と第２の群との間で交互になるように空間的に配置することができる。例えば、第１の群はフィラメント３０２を含んでよく、第２の群はフィラメント３００及び３０４を含んでよい。第１の群は、ＲＦ電源４２２の第１の端子４２２ａによって駆動することができ、第２の群は、ＲＦ電源４２２の第２の端子４２２ｂによって駆動することができる。ＲＦ電源４２２は、端子４２２ａに第１のＲＦ信号を提供し、かつ、端子４２２ｂに第２のＲＦ信号を提供するように構成することができる。第１及び第２のＲＦ信号は、同じ周波数と互いに安定した位相関係とを有しうる。例えば、第１及び第２のＲＦ信号間の位相差は０又は１８０度でありうる。幾つかの実装形態では、ＲＦ電源４２２によって提供される第１及び第２のＲＦ信号間の位相関係は、０から３６０の間で調整可能でありうる。幾つかの実装形態では、ＲＦ供給４２２は、互いに位相ロックされる２つの個別のＲＦ電源を含みうる。

幾つかの動作条件では、例えば、第１及び第２のＲＦ信号間の位相差が１８０である場合、結果として生じるプラズマ領域はフィラメント間に集中する可能性がある。

上部間隙１３０は、プラズマ領域の形状に影響を及ぼす要因である。上部電極１０８が接地されている場合、上部間隙１３０の縮小は、通常、上部プラズマ領域４１４のプラズマ密度の低下につながる。上部間隙１３０の特定の値は、プラズマチャンバのコンピューターモデリングに基づいて決定することができる。例えば、上部間隙１３０は、３ｍｍから８ｍｍ、例えば４．５ｍｍでありうる。

底部間隙１３２は、プラズマ領域の形状に影響を及ぼす要因である。ワークピース支持電極１１６が接地されると、底部間隙１３２の縮小は、通常、下部プラズマ領域４１６のプラズマ密度の低下につながる。底部間隙１３２の特定の値は、プラズマチャンバのコンピューターモデリングに基づいて決定することができる。例えば、底部間隙１３２は、３ｍｍから９ｍｍ、例えば４．５ｍｍでありうる。

一般に、チャンバ圧力は、プラズマ領域の形状に影響を及ぼす要因である。

図５Ａ及び５Ｂは、チャンバ内電極アセンブリ構成のさまざまな例の概略図である。図５Ａ及び５Ｂを参照すると、幾つかの実装形態では、電極アセンブリ１０６は、導体１２０ａの第１の群と導体１２０ｂの第２の群とを含みうる。少なくともラズマチャンバ１０４内では、第１の群及び第２の群の導体１２０ａ、１２０ｂを交互のパターンで配置することができる。第１の群はＲＦ電源１２２の第１の端子１２２ａによって駆動することができ、第２の群はＲＦ電源１２２の第２の端子１２２ｂによって駆動することができる。ＲＦ電源１２２は、端子１２２ａに第１のＲＦ信号を提供し、かつ、端子１２２ｂに第２のＲＦ信号を提供するように構成することができる。第１及び第２のＲＦ信号は、同じ周波数と互いに安定した位相関係とを有しうる。例えば、第１及び第２のＲＦ信号間の位相差は１８０度でありうる。導体１２０ａ、１２０ｂを１８０度の位相差を有するＲＦ信号で駆動することにより、結果として生じるプラズマ分布は、電極１１６の不完全なＲＦ接地の影響を受けにくくなりうる。特定の理論に限定されることなく、これは、駆動信号の差動特性により、ＲＦ電流が隣接する電極を通って戻るためでありうる。幾つかの実装形態では、ＲＦ電源１２２によって提供される第１及び第２のＲＦ信号間の位相関係は、０から３６０の間で調整可能でありうる。

信号を生成するために、ＲＦ電源の発振器からの不平衡出力信号は、端子１２２ａ、１２２ｂに平衡信号を出力するバラン（平衡－不平衡変圧器）１２４に結合されうる。あるいは、ＲＦ供給１２２は、互いに位相ロックされる２つの個別のＲＦ電源を含みうる。

図５Ａを参照すると、電極アセンブリ１２０は、導体１２０ａの第１の群を含む第１の電極サブアセンブリ５１０と、導体１２０ｂの第２の群を含む第２の電極サブアセンブリ５２０とを含む。第１の電極サブアセンブリ５１０の導体１２０ａは、第２の電極サブアセンブリ５２０の導体１２０ｂと互いに噛み合っている。

サブアセンブリ５１０、５２０はそれぞれ、チャンバ１０４にわたって延びる複数の平行な導体１２０ａ、１２０ｂを有する。他のすべての電極１２０、例えば電極１２０ａは、チャンバ１０４の一方の側で第１のバス５３０に接続されている。残りの（交互の）電極１２０、すなわち電極１２０ｂはそれぞれ、チャンバ１０４の他方の側の第２のバス５４０に接続されている。ＲＦ電力供給バスに接続されていない各導体１２０の端部は、接続されないまま、例えば浮遊状態のままでありうる。

第１のバス５３０は第１の端子１２２ａに接続することができ、第２のバスは第２の端子１２２ｂに接続することができる。第１の電極サブアセンブリ５１０及び第２の電極サブアセンブリ５２０は、サブアセンブリ５１０及び５２０の導体が互いに平行になるように、互いに平行に配向されている。

幾つかの実装形態では、導体１２０ａ、１２０ｂを接続するバス５３０、５４０は、内部空間１０４の外側に位置している。これは、チャンバ１０４内の均一性の改善にとって好ましい。しかしながら、幾つかの実装形態では、導体１２０ａ、１２０ｂを接続するバス５３０、５４０は、内部空間１０４内に位置している。

図５Ｂは、図５Ａに示された実装形態と同様の電極アセンブリ１０６を示しているが、ＲＦ電源バスに接続されていない各導体１２０の端部は、例えば接地されたバスに接続することができる。例えば、電極１２０ａは第２のバス５５０としてチャンバ１０４の側で第３のバス５５０に接続することができ、電極１２０ｂは、チャンバ１０４の第１のバス５３０と同じ側の第４のバス５６０に接続することができる。各バス５５０、５６０は、調整可能なインピーダンス５８０、例えばインピーダンス整合ネットワークを介して接地することができる。

図５Ａ又は図５Ｂのいずれについても、任意選択的に、電極サブアセンブリ５１０、５２０間に低周波コモンモードバイアスを印加することができる。これにより、プラズマ電位を制御可能に高めることができる。

図５Ｃは、サブアセンブリ５２２及び５３２のフィラメントが互いに０以外の角度、例えば垂直に延びるように構成された第１の電極サブアセンブリ５２２及び第２の電極サブアセンブリ５３２を含むチャンバ内電極アセンブリ１０６を示している。

チャンバ内電極アセンブリ１０６は、さまざまな方法によってＲＦ信号で駆動させることができる。幾つかの実装形態では、サブアセンブリ５２２及びサブアセンブリ５３２は、ＲＦ接地に対して同じＲＦ信号で駆動される。幾つかの実装形態では、サブアセンブリ５２２及びサブアセンブリ５３２は、差動ＲＦ信号で駆動される。幾つかの実装形態では、サブアセンブリ５２２はＲＦ信号で駆動され、サブアセンブリ５３２はＲＦ接地に接続される。

図５Ｄは、重なり合った第１の電極サブアセンブリ５２４及び第２の電極サブアセンブリ５３４を含むチャンバ内電極アセンブリ１０６を示している。第１の電極サブアセンブリ５２４及び第２の電極サブアセンブリ５３４はそれぞれ、それぞれのバスのそれぞれの端部でバス５３０、５４０、５５０及び５６０によって接続される複数の平行なフィラメント３００を有する。第１の電極サブアセンブリ５２４及び第２の電極サブアセンブリ５３４は、サブアセンブリ５２４及び５３４のフィラメントが互いに平行であり、サブアセンブリ５２４、５３４のフィラメントが交互のパターンで配置されるように構成される。

チャンバ内電極アセンブリ１０６は、さまざまな方法でＲＦ信号で駆動させることができる。幾つかの実装形態では、サブアセンブリ５２４及びサブアセンブリ５３４は、ＲＦ接地に対して同じＲＦ信号で駆動される。幾つかの実装形態では、サブアセンブリ５２４及びサブアセンブリ５３４は、差動ＲＦ信号で駆動される。幾つかの実装形態では、サブアセンブリ５２４はＲＦ信号で駆動され、サブアセンブリ５３４はＲＦ接地に接続される。

幾つかの実装形態では、チャンバ内電極アセンブリ１０６は、中央給電５９０を使用してＲＦ信号でシングルエンド方式で駆動される。中央給電５９０は、中央のＸ字形電流スプリッタ５９２に接続されている。サブアセンブリ５２４及び５３４の４つの隅部は、垂直給電構造を使用してＸ字形電流スプリッタ５９に接続されている。

一般に、サブアセンブリ５１０、５２２、５２４及びそれぞれのサブアセンブリ５２０、５３２、５３４の差動駆動は、適切なＲＦ接地を提供できない場合（例えば、回転水銀カプラー、ブラシ、又はスリップリングを介したＲＦ接地）に、プラズマの均一性又はプロセスの再現性を改善することができる。

図６Ａは、処理ツール６５０の一例の内部領域の概略的な上面図である。処理ツール６５０では、ワークピース支持体１１４は軸１５０を中心に回転しており、ワークピース支持体１１４の回転により、ワークピース１１５は、電極アセンブリ６００によって生成されたプラズマ領域を通して、電極アセンブリ６００の下を移動する。記載されていることを除き、処理ツール６５０は処理ツール２００と同様であり、電極アセンブリ６００は電極アセンブリ４００と同様である。

ワークピース１１５が軸１５０の周りのプラズマ領域を介して回転する場合、ワークピースの異なる表面領域が受ける速度は、軸１５０からの半径方向距離の関数として変化する。例えば、軸１５０からさらに離れたワークピースの領域は、軸１５０に近い領域よりも速く移動する。長方形又は線形のプラズマ領域では、軸１５０からさらに離れているワークピースの領域は、プラズマ領域での対応する短い滞留時間を経験する。滞留時間のこの半径方向の不均一性は、ワークピース全体にわたる受信プラズマ線量の不均一性につながり、望ましくないプロセスの不均一性をもたらす。

前述の滞留時間の不均一性を補償する１つの方法は、ウエハの局所速度に比例してプラズマ領域の局所密度を変化させることである。例えば、局所プラズマ密度は、軸１５０からの半径方向距離に比例して増加させることができる。より高い局所速度の領域でプラズマ密度を増加させることにより、それらの領域は、それぞれのより短い滞留時間にわたって統合された等しい線量のプラズマを受ける。しかしながら、プラズマ密度の空間的な不均一性は、ワークピース表面の不均一な帯電につながり、ワークピース表面に電位差を生じさせる可能性がある。ダイのサイズ及びデバイスの感度に応じて、表面全体の電位差が十分に大きい場合（例えば、２ボルト、５ボルト、１０ボルト、１５ボルト、２５ボルトを超える場合）、ワークピース上に製造されているデバイスの損傷、例えば、薄いトランジスタゲート誘電体層の絶縁破壊が発生する可能性がある。

滞留時間の不均一性を補償する別の方法は、プラズマ領域の幾何学形状を変更することである。プラズマ領域の幾何学形状は、局所速度の高い領域がプラズマ領域の対応する長いセクションを移動して、ワークピース表面の異なる領域の滞留時間を等しくするように修正することができる。図６Ａに示されている構成では、滞留時間の均等化は、楔形のプラズマ領域で実現することができる。このような構成では、軸１５０から離れることによる局所速度の半径方向の増加は、それぞれの領域にわたる楔形のプラズマ領域のアーク長の比例した増加によって相殺することができる。

前述の楔形のプラズマ領域は、電極アセンブリ６００の同一平面上のフィラメントと開口部６２７をさまざまな方法で構成することによって形成することができる。１つの方法は、楔形の電極アセンブリ６００のフィラメントによって形成された電極アレイを構成することである。例えば、電極アレイの個々の同一平面上のフィラメントのそれぞれの長さは、電極アレイの全体的な輪郭が楔を画成するように修正することができる。幾つかの実装形態では、支持体２０６は、電極アレイの同一平面上のフィラメントのそれぞれの２つの端部で支持をもたらすことができる。

楔形のプラズマ領域を形成する別の方法は、楔形を有するように開口部６２７を形成し、開口部６２７より大きい電極アセンブリ６００の電極アレイ（例えば、電極アセンブリ４００）を使用して、開口部６２７のサイズよりも大きいプラズマ領域を形成することによる。次に、生成されたプラズマ領域の一部を楔形の開口部によってブロックして、楔形のプラズマ領域を生成することができる。例えば、支持体２０６は楔形の開口部６２７を提供することができる。

一般に、さまざまな要因が楔形のプラズマ領域のサイジングに影響を与える可能性がある。幾つかの用途では、ワークピースの表面の部分的又は不完全なプラズマカバレッジが有害な結果につながる可能性がある。例えば、ワークピース１１５は、帯電損傷に敏感なデバイス、例えば薄いゲート誘電体層を備えたトランジスタを含むことができる。このような場合、プラズマにさらされるワークピース１１５の領域とプラズマにさらされない領域との間に発生する電位は、ゲート誘電体層の絶縁破壊をもたらし、敏感なデバイスの永久的な損傷をもたらしうる。このような問題は、プラズマ領域をワークピースよりも大きくなるようにサイジングして、ワークピースの表面全体に完全なプラズマカバレッジを達成することによって軽減することができる。幾つかの実装形態では、プラズマ領域は、完全なプラズマカバレッジを維持しつつ、プラズマ領域を通るワークピースの移動を可能にするようにサイジングされる。

幾つかの実装形態では、例えば、プラズマ領域がワークピースよりも大きい場合、ＲＦ電力を電極アセンブリ６００に印加するタイミングをワークピース１１５の動きと調整して、ワークピースの表面全体がプラズマに均一に曝露されるようにすることができる。例えば、プラズマは、ワークピース全体が開口部６２７又は電極アセンブリ６００の下を移動した後に生成（点火）され、ワークピースがプラズマ領域を離れる前に終了（消火）することができる。この場合、プラズマ領域は楔形をしている必要はない。

しかしながら、場合によっては、電極アセンブリ６００を使用して大きいプラズマ領域（例えば、３００ｍｍ×３００ｍｍより大きい）を生成することは困難でありうる。処理されるワークピースがその表面上の不完全なプラズマカバレッジに耐えることができる場合、プラズマ領域は、ワークピースの一方向においてワークピースの表面よりも小さくなるようにサイズ設定することができる。例えば、図６Ａに示されるように、楔形の電極アセンブリ６００（及び、したがってプラズマ領域）は、ワークピース１１５の進行方向においてワークピースの直径よりも小さいが、半径方向の完全なカバレッジを達成するために、軸１５０に関して半径方向に沿ったワークピースの直径よりも大きい。

プラズマ領域のサイジングに関するその他の考慮事項には、ワークピースの移動速度、目標処理速度、及び所望の処理時間又はスループットを達成するための目標プラズマ曝露時間が含まれる。

幾つかの実装形態では、プラズマをワークピースの動きと調和させて、ワークピースがプラズマ領域に入る前に安定したプラズマが確立されることを確実にすることができる。例えば、比較的短いプラズマ曝露時間を必要とするプロセスでは、プラズマを打つ（striking on of the plasma）のに費やされる時間は、全プラズマ曝露時間のかなりの部分になりうる。プラズマは、点弧位相（striking phase）中は比較的不安定であることから、結果として生じるプロセスの再現性が損なわれる可能性がある。ワークピースを導入する前に安定したプラズマを確立することにより、プラズマ領域を通って移動するワークピースの速度を制御することにより、プラズマ曝露時間と線量を正確に制御することができる。このような実装形態では、プラズマ領域がワークピースよりも大きいか小さいかに関係なく、プラズマ領域が楔形であることが曝露時間の差を補償するためには有利である。幾つかの実装形態では、生成されたプラズマは、複数のワークピースの処理中にわたって維持される。

固定されたプラズマ領域サイズを有する処理ツール６５０を所与とすれば、さまざまなプロセスパラメータを制御して、所望のプラズマ処理特性を達成することができる。制御できるプロセスパラメータの例には、処理速度、曝露時間、ワークピースの移動速度プロファイル、プラズマ照射パスの数、及び総プラズマ照射線量が含まれる。例えば、ワークピースは、プラズマ領域を複数回通過するか、あるいは、プラズマ領域内の位置で振動しうる。

図６Ｂは、楔形のプラズマ領域を生成するための楔形の電極アセンブリの一例の概略的な上面図である。楔形の電極アセンブリ６００は、複数の同一平面上のフィラメント６１０とフレーム６２０とを有する。電極アセンブリ６００は、記載されていることを除き、電極アセンブリ１２０、２２０及び４００と同様である。フレーム６２０は、第１の端部６０２、第２の端部６０４、中心角θｃａ、内径Ｒ_１、外径Ｒ_２、及び二等分線６０５を有する。第１の端部６０２は、しばしば頂点と呼ばれる、電極アセンブリ６００の短端部である。第２の端部６０４は、しばしば基部と呼ばれる、電極アセンブリ６００のより長い方の端部である。複数の同一平面上のフィラメント６１０は、記載されていることを除き、フィラメント３００と同様である。各同一平面上のフィラメント６１０は、二等分線６０５に対して、それぞれの長さＬ、それぞれの角度θ（シータ）を有する。長さＬは、ワークピース支持表面、例えば１１４ａに平行かつ隣接する領域内の同一平面上のフィラメント６１０の直線部分であると定義される。同一平面上のフィラメント６１０の各隣接対は、隣接するフィラメント間の中心間距離として定義されるそれぞれの間隔Ｓで分離されている。非平行なフィラメントの場合、間隔Ｓは、隣接するフィラメント対の長さに沿った最小の中心間間隔として定義される。

フィラメント６１０の角度シータを決定するためのさまざまな考慮事項が存在する。角度θを決定するための１つの考慮事項は、ワークピース１１５が電極アセンブリ６００の下を移動するときのワークピース１１５の軌道である。幾つかの状況では、電極アセンブリ６００によって生成されたプラズマは、フィラメント６１０の方向に沿って延びるプラズマに不均一性を有する可能性がある。例えば、ある特定の動作条件では、プラズマ密度が低下した細長い領域が一対のフィラメント６１０の間に存在する可能性がある。ワークピースの表面上の点がプラズマ密度の低下したこのような領域に沿って移動する場合、その点は減少したプラズマ曝露線量を受け、プロセスの不均一性をもたらすであろう。フィラメントを適切なシータ値（たとえば９０°を除いて、９０°より小さい又は大きい値）を有するように配置することにより、プラズマ密度の低下した領域に沿ったこのような接線方向の移動を減らし、プロセスの均一性を向上させることができる。例えば、シータを６０°に設定することにより、ワークピースの表面上の点は、複数のフィラメントの下を通過し、途中で密度が低下し公称密度が低下した局所プラズマ領域に曝され、その結果、プラズマ曝露線量の時間平均化をもたらす。幾つかの実装形態では、複数の同一平面上のフィラメント６１０のそれぞれのシータは等しい、すなわち、フィラメントは平行である。

幾つかの実装形態では、フィラメント６１０のそれぞれのシータは、電極アセンブリ６００内のそれぞれの位置に基づいて異なる。例えば、頂点６０２の近くのフィラメントからアセンブリ６００の基部６０４の近くのフィラメントまで、それぞれのシータは単調に増加して、電極アセンブリ６００にわたってフィラメント６１０の長さを等しく維持する。等しい長さのフィラメントを有することにより、アセンブリ６００がＩＣＰ源として動作するときに均一性を改善することができる。

一般に、同一平面上のフィラメント６１０の数は、プラズマ領域のサイズ、シータ、及び間隔Ｓによって決定され、所望のプラズマ領域特性、例えばプラズマ密度、均一性を達成する。

一般に、間隔Ｓは、フィラメント間隔４１０に関して図４で説明した考慮事項に基づいて決定することができる。

フレーム６２０は、電極アセンブリ６００の形状、及び電極アセンブリ６００によって形成されるプラズマ領域の形状を画成する。内径、外径、及び中心角は楔形の電極のサイズを決定し、それがプラズマ領域のサイズを画成する。フレームのサイズは、図６Ｂに関連したプラズマ領域のサイジングに関する前述の論述に基づいて決定することができる。

フレーム６２０は、異なるプロセス適合材料で形成することができる。適切なプロセス適合材料には、例えば石英など、円筒形シェル３２０に関して説明されたものが含まれる。プロセス適合材料の他の例には、セラミック（例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム）、及びケイ素のさまざまな窒化物（例えば、ＳｉＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４）が含まれる。

フレーム６２０は、楔形の電極アセンブリ６００に関連して説明されているが、フィラメント６１０は、フレーム６２０なしで、記載された楔形を有するように形成及び配置されても同様の結果を達成することができる。

楔形の電極アセンブリの一例は、次の設計特性を有する：Ｒ_１＝９１ｍｍ、Ｒ_２＝４２７ｍｍ、中心角＝３１°、シータ＝６０°、フィラメント中心間分離＝１５ｍｍ、フィラメントの数＝２０、フレーム材料＝石英。

図６Ｃを参照すると、幾つかの実装形態では、フレーム６２０は切り欠き６２２を有する。切り欠き６２２は、楔形の上部電極６２４に適合する形状にすることができる。楔形の上部電極６２４は、接地させるか、又はバイアス電圧にバイアスさせることができる。楔形の上部電極６２４は、さまざまなプロセス適合材料、例えばケイ素で形成することができる。幾つかの実装形態では、楔形の電極は、切り欠き６２２に挿入されて切り欠き６２２を満たすように形作られる。

図６Ｄを参照すると、断面線Ａに沿ったフレーム６２０の一部の断面図が示されている。幾つかの実装形態では、フレームは、上部６２５、内側側壁６２６、及び開口部６２７を有する。

一般に、複数の同一平面上のフィラメント６１０のそれぞれの長さＬは、所望の形状のプラズマ領域を生成するように設定される。フレーム６２０は、同一平面上のフィラメント６１０に支持を提供するように形作ることができる。幾つかの実装形態では、同一平面上のフィラメント６１０の端部は、図６Ｂに示される構成と同様に、フレーム６２０の内側側壁６２６によって支持される。幾つかの実装形態では、同一平面上のフィラメント６１０の端部は、図２Ｂの電極アセンブリ２２０ａに示されるように、フレーム６２０の上部６２５によって支持されるように曲げられる（例えば、９０°）。幾つかの実装形態では、フレーム６２０の開口部６２７は、プラズマ領域の形状を決定することができる。

幾つかの実装形態では、シータは０に近く、例えば＜２０°である。図６Ｅを参照すると、アセンブリ６０１は２つのフィラメントを有し、該フィラメントはシータ＝０°で配置されている、すなわち、フィラメントは二等分線６０５に平行である。アセンブリ６０１のフレーム６２０は、切り欠き６２２と楔形の電極６２４とを有する。楔形の電極６２４は接地することができる。このような構成では、電極アセンブリ６０１によって生成されるプラズマ領域の形状は、フィラメント６１０と楔形の電極６２４との間の相互作用の影響を受け、楔形のプラズマ領域をもたらす。シータが０°に近い構成では、ワークピース１１５の進行方向がフィラメント６１０の配向に対して実質的に９０°に近いため、フィラメント６１０に平行なプラズマの不均一性の影響を低減することができる。

図７Ａ～７Ｄは、楔形の電極アセンブリのさまざまな電気的構成の概念的概略図である。電極アセンブリのフィラメントは、さまざまな異なる構成で電気的に接続できる。図７Ａを参照すると、電極アセンブリ６００と同様の電極アセンブリ７００は、第１のバス７３０及び第２のバス７４０を有する。第１のバス７３０及び第２のバス７４０は、チャンバ本体１０２の反対側、例えばチャンバの外側に配置することができる。

第１のバス７３０は、第１の端部７５０と、該第１の端部７５０の反対側の第２の端部７５１とを有する。第１のバス７３０及び第２のバス７４０は、電極アセンブリ７００の各フィラメント７１０のそれぞれの両端に電気的に接続されている。フィラメント７１０は、記載されていることを除き、フィラメント３００と同様である。電極アセンブリ７００は、１つ以上のＲＦ電源を使用してさまざまな方法で駆動させることができる。

幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源が第１のバス７３０を駆動し、第２のバス７４０がＲＦ接地に接続される。このような構成では、ＲＦ電流はフィラメント７１０を横切って流れ、電極アセンブリは主にＩＣＰプラズマ源として機能しうる。

幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源は第１のバス７３０を駆動し、第２のバス７４０は電気的に浮遊している。このような構成では、電極アセンブリは主にＣＣＰプラズマ源として機能しうる。ＲＦ電流リターンパスは、チャンバ本体１０２、上部電極１０８、楔形の上部電極６２４、又はワークピース支持電極１１６によって提供されうる。

幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源は第１の端部７５０で第１のバス７３０を駆動し、第２のＲＦ電源は第２の端部７５１で第１のバス７３０を駆動し、第２のバス７４０はＲＦ接地に接続される。このような構成では、電極アセンブリは、主にＩＣＰプラズマ源として機能しうる。

幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源は第１のバス７３０を駆動し、第２のＲＦ電源は第２のバス７４０を駆動する。

概して、ＲＦ電源がバスに接続するＲＦ駆動点は、生成されるプラズマの均一性を最適化するために選択される。例えば、駆動点の位置は、個々のフィラメント７１０が受けるＲＦ信号振幅の不均一性を最小限に抑えることに基づいて選択することができる。

幾つかの実装形態では、チャンバ内電極アセンブリは、同一平面上のフィラメントの第１の群及び第２の群を含みうる。第１の群及び第２の群のフィラメントは、それらの縦軸に垂直な方向に沿って交互のパターンで配置することができる。したがって、同一平面上のフィラメントは、第１の群と第２の群との間で交互になる。

図７Ｂを参照すると、電極アセンブリ６００と同様の電極アセンブリ７０２は、同一平面上のフィラメント７１０及び７１４を含みうる第１の群と、同一平面上のフィラメント７１２を含む第２の群とを有する。第１の群は第１のバス７３２に電気的に接続され、第２の群は第２のバス７４２に電気的に接続されている。接続されているバスから遠い各フィラメントの端部は、「浮遊」しているか、あるいは接地することができる。フィラメントの端部が浮遊している場合、フィラメントの２つの群は、互いに噛み合ったアレイを形成していると見なすことができる。

第１のバス７３２は、第１の端部７５２と、該第１の端部７５２の反対側の第２の端部７５３とを有しうる。幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源は第１のＲＦ信号で第１のバス７３２を駆動し、第２のＲＦ電源は第２のＲＦ信号で第２のバス７４２を駆動する。第１及び第２のＲＦ信号は、同じ周波数と互いに安定した位相関係とを有しうる。例えば、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号との間の位相差は、０度又は１８０度でありうる。幾つかの実装形態では、ＲＦ電源４２２によって提供される第１及び第２のＲＦ信号間の位相関係は、０から３６０の間で調整可能でありうる。幾つかの実装形態では、ＲＦ供給４２２は、互いに位相ロックされる２つの個別のＲＦ電源４２２ａ及び４２２ｂを含みうる。

幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源は第１のバス７３２を駆動し、第２のバス７４２はＲＦ接地に接続される。このような場合、第２のバス７４２及び該第２のバス７４２に接続されたフィラメントの偶数群は、ＲＦ電流リターンパスとして機能することができる。

幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源は第１の端部７５２で第１のバス７３２を駆動し、第２のＲＦ電源は第２の端部７５３で第１のバス７３２を駆動し、第２のバス７４２はＲＦ接地に接続される。

幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源は第１のバス７３２を駆動し、第２のＲＦ電源は第２のバス７４２を駆動する。このような場合、電極アセンブリ７０２は主にＣＣＰプラズマ源として機能しうる。ＲＦ電流リターンパスは、チャンバ本体１０２、上部電極１０８、楔形の上部電極６２４、又はワークピース支持電極１１６によって提供されうる。

図７Ｃを参照すると、電極アセンブリ６００と同様の電極アセンブリ７０４は、単一のバス７３４を有する。バス７３４は、フィラメント７１０の両端に電気的に接続されている。

幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源は第１のバス７３４を駆動する。第１のバス７３４は第１の端部７５４及び第２の端部７５５を有することができ、幾つかの実装形態では、第１のＲＦ電源は第１の端部７５４で第１のバス７３４を駆動し、第２のＲＦ電源は第２の端部７５５で第１のバス７３４を駆動する。このような構成では、電極アセンブリは主にＣＣＰプラズマ源として機能しうる。ＲＦ電流リターンパスは、チャンバ本体１０２、上部電極１０８、楔形の上部電極６２４、又はワークピース支持電極１１６によって提供されうる。

図７Ｄを参照すると、電極アセンブリ６００と同様の電極アセンブリ７０６は、第１のバス７３６及び第２のバス７４６を有する。第１のバス７３６及び第２のバス７４６は、電極アセンブリ７０６のフィラメント７１０のそれぞれの両端に電気的に接続されている。第１のＲＦ電源は、駆動点７５６において第１のバス７３６を駆動する。第２のバス７４６はＲＦ接地に接続されうる。

第１のＲＦ電源によって生成される第１のＲＦ信号は、ＲＦ損失のさまざまな源によって減衰されうる。例えば、バス７３６を形成するＲＦ伝送線は、導体の有限の電気伝導率に起因して損失があり、あるいは伝送線を形成する誘電材料に起因して誘電正接がある。別の例として、ＲＦ伝送線のプラズマ負荷はＲＦ損失に影響を及ぼす。したがって、ＲＦ信号の伝播方向に沿った異なる位置で接続されたフィラメント７１０は、異なるＲＦ信号振幅を経験しうる。例えば、図７Ａを参照すると、第１の端部７５０で放たれたＲＦ信号は、第１のバス７３０の長さを伝播するにつれて減衰する。その結果、第２の端部７５１の近くのフィラメント７１０でのＲＦ信号振幅は、ＲＦ信号が放たれている第１の端部７５０の近くのフィラメント７１０でのＲＦ信号振幅よりも小さくなる。

不完全なＲＦインピーダンス整合／終端に起因するＲＦ信号の反射から生じる定在波は、第１のバス７３０の長さに沿ってＲＦ信号振幅に不均一性を生じさせる可能性もある。例えば、第１の端部７５０で放たれたＲＦ信号は、第２の端部７５１に到達すると、インピーダンス整合した終端が欠如しているために、第１の端部７５０に向かって反射し、第１のバス７３０の長さに沿って定在波を作り出す可能性がある。

第１のバス７３０の長さにわたるＲＦ信号振幅のこのような不均一性は、プラズマの不均一性をもたらしうる。

第１のバス７３０にわたるＲＦ信号振幅の不均一性は、再帰的ＲＦ給電構造を使用することによって低減することができる。図７Ｄに戻ると、信号経路長、したがって駆動点７５６から各フィラメント７１０までのＲＦ信号が受ける損失がすべてのフィラメント７１０についてほぼ等しくなるように、第１のバス７３６は、再帰的ＲＦ給電構造を形成して、第１のＲＦ電源によって生成された第１のＲＦ信号をフィラメント７１０に送給するように構成される。このようなほぼ等しい経路長は、フィラメント７１０の駆動端部（すなわち、第１のバス７３６に接続された端部）においてほぼ等しいＲＦ信号振幅を可能にすることができる。幾つかの実装形態では、構造の各分岐がフィラメントのほぼ等しい全長に接続されるように、再帰的ＲＦ給電構造を構成することにより、ＲＦ信号振幅の不均一性がさらに緩和される。例えば、左から右に、７本、６本、５本、４本のフィラメントがそれぞれ、再帰的ＲＦ給電構造の各分岐に接続されている。分岐ごとのこのようなほぼ等しい全長は、電極アセンブリ７０６がＩＣＰ源として動作するときの均一性を改善するのに役立ちうる。幾つかの実装形態では、給電構造の再帰の各レベルは、それぞれの接地面によってシールドされ、接地面を貫通する垂直ビアが構造のそれぞれのレベルに接続されている。

電極アセンブリが２つのＲＦ信号源によって駆動される場合、さまざまな要因が、生成されるプラズマ領域の形状に影響を及ぼす。要因の例には、２つのＲＦ信号の周波数及び位相関係が含まれる。図７Ｂを参照すると、例えば、第１のバス７３２及び第２のバス７４２を駆動する第１及び第２のＲＦ信号の周波数が同じであり、位相差が０度に設定されている場合（「単極」又は「単一端」）、プラズマ領域は、共同一平面上のフィラメント７１０間の間隙から押し出され、例えば、円筒形シェル間の間隔が小さい場合に、不連続性又は不均一性をもたらす。隣接する同一平面上のフィラメント７１０を駆動するＲＦ信号の位相差が１８０度（「差動」）に設定されている場合、プラズマ領域は同一平面上のフィラメント７１０間にさらに強く閉じ込めらる。０から３６０度の位相差を使用して、プラズマ領域の形状に影響を与えることができる。

一般に、ワークピース支持電極１１６の接地は、プラズマ領域の形状に影響を及ぼす要因である。隣接する同一平面上のフィラメントを駆動するＲＦ信号間の位相差が０度での電極１１６の不完全なＲＦ接地により、プラズマ領域が上部間隙に向かって押し出される。しかしながら、隣接する同一平面上のフィラメント、例えば同一平面上のフィラメントが１８０度の位相差を有するＲＦ信号で駆動される場合、結果として生じるプラズマ分布は電極１１６の不完全なＲＦ接地の影響をはるかに受けにくくなる。特定の理論に限定されることなく、これは、駆動信号の差動特性により、ＲＦ電流が隣接する電極を通って戻るためでありうる。

前述の電極アセンブリ（例えば、４００、５００、５０２、５０４、６００、６０１、７００、７０２、及び７０４）の電気的構成及び特性は、さまざまな構成で電極アセンブリのさまざまな位置に結合されたＲＦスイッチを使用して動的に変更することができる。

フィラメント８１０は、記載されていることを除き、フィラメント６１０及び３００と同様である。各フィラメント８１０は、それぞれの第１の端部８１１と、それぞれの第２の端部８１２とを有する。第１のバス８２０及び第２のバス８２４は、チャンバ本体１０２の内側、チャンバ天井内、又はチャンバの外側に配置することができ、フィラメント８１０のそれぞれの端部と、バス８２０及び８２４に沿った（例えば、その長さに沿った）さまざまな位置との間に電気接続を行うことができる。

フィラメント８１０は、第１の複数のフィラメント８１６と第２の複数のフィラメント８１７に分けることができる。幾つかの実装形態では、第１の複数のフィラメント８１６と第２の複数のフィラメント８１７とのフィラメント８１０は、同一平面上のフィラメントが図示されるように第１の群と第２の群との間で交互になるように、それらの縦軸に垂直な方向に沿って交互のパターンで配置することができる。

第１の複数のフィラメント８１６の第１の端部８１１は、第１のバス８２０に結合することができる。第２の複数のフィラメント８１７の第１の端部８１１は、第２のバス８２２に結合することができる。フィラメント８１０とバスとの間の結合は、シンプルなワイヤ又は金属ストラップ（ＲＦ周波数の波長のごく一部に対して長さが短い場合）を使用して、若しくはＲＦ伝送線、例えば同軸ケーブルを使用して、実現することができる。

幾つかの実装形態では、電極アセンブリ８００は、第３のバス８２６及び第４のバス８２８をさらに含む。このような実装形態では、第１の複数のフィラメント８１６の第２の端部８１２は、第３のバス８２４に結合することができる。第２の複数のフィラメント８１７の第２の端部８１２は、第４のバス８２６に結合することができる。

バス８２０、８２４，８２６、及び８２８は、それに結合されるそれぞれのフィラメント８１０を電気的に結合するように構成される。バスを形成するＲＦ伝送線は、ＲＦ周波数の波長のかなりの部分に匹敵するか、又はそれより長い長さを有してよく（例えば、＞１／１０波長）、フィラメントアレイへの意図的なプラズマ負荷、すなわちＲＦ電力の吸収に起因して、損失が大きくなる。したがって、ＲＦ信号の伝播方向に沿った異なる位置で接続されたフィラメント８１０は、異なるＲＦ信号振幅を有しうる。例えば、第１のバス８２０の第３の端部８２１で放たれたＲＦ信号は、第１のバス８２０の長さを伝播するにつれて減衰する。その結果、第２の端部８２２の近くのフィラメント８１０でのＲＦ信号振幅は、ＲＦ信号が放たれている第１の端部８２１の近くのフィラメント８１０でのＲＦ信号振幅よりも小さくなる。第１のバス８２０又は８２４の長さにわたるＲＦ信号振幅のこのような不均一性は、プラズマの不均一性をもたらしうる。

一般に、実質的に広い領域にわたって電極アセンブリ８００によって生成されるプラズマ領域は、プラズマ密度の実質的な不均一性を含みうる。例えば、長さ４０ｃｍ、幅４０ｃｍのプラズマ領域では、１３．５６ＭＨｚと６０ＭＨｚのＲＦ信号周波数間でプラズマの均一性に実質的な差異が見られることがある。例えば１３．５６ＭＨｚのより低い周波数で駆動されると、プラズマ密度は、端部８１１及び８１２から離れたフィラメント８１０の中央部分に向かって減少しうる。しかしながら、フィラメントの縦軸に垂直な方向に沿って、プラズマ密度の時間平均は実質的に空間的に均一のままである。例えば６０ＭＨｚのより高い周波数で駆動されると、プラズマ密度は、フィラメントに沿って、及びフィラメントの縦軸に垂直の両方で均一性が低下する。例えば、２つの方向に沿って、局所的な最大値と最小値の周期的な分布が形成されうる。理論に拘束されることは望まないが、このような不均一性のパターンは、少なくとも部分的には定在波の存在によって引き起こされる可能性がある。

ＲＦスイッチを使用して電極アセンブリ８００の電気特性を動的に変更することにより、このような不均一性を緩和することが可能でありうる。電圧信号に不均一性を意図的に導入して、ワークピースの他の不均一性の原因、例えば不均一な層の厚さ、又はプラズマ密度、例えば不均一なガス分布を補償することも可能でありうる。

図８Ｂを参照すると、切替電極システム８０２は、第１のＲＦスイッチ８３０、第２のＲＦスイッチ８３４、第３のＲＦスイッチ８３６、第４のＲＦスイッチ８３８、第１のタップ８４０、及び第２のタップ８４２を含む。一般に、第１及び第２のタップ８４０及び８４２は、例えば、第１及び第２のＲＦ信号、ＲＦ接地など、プラズマを生成するためにさまざまな信号及び電位に接続することができる。

各ＲＦスイッチは、第１の端子８３１及び第２の端子８３２を含む。一般に、ＲＦスイッチ８３０は双方向に動作し、第１及び第２の端部８３１及び８３２は、ＲＦスイッチの特定の物理的端子に結び付けられるのではなく、むしろＲＦスイッチの２つの異なる端子を指すために使用される。ＲＦスイッチ８３０、８３４、８３６、及び８３８は、さまざまなＲＦ切り替え構成要素を使用して設けることができる。ＲＦ切り替え構成要素の例には、機械式リレー又はスイッチ、ＰＩＮダイオード、可飽和インダクタ／リアクタ、ＭＯＳＦＥＴ、このような構成要素を含む電子回路、及び調整可能なＲＦ信号周波数を有するＲＦ発電機と組み合わせた場合の周波数依存インピーダンス回路が含まれる。

一般に、第１及び第２のタップ８４０及び８４２は、バス８２０、８２４、８２６、及び８２８のそれぞれの長さに沿って、例えばバスの中央に配置することができる。幾つかの実装形態では、第１のタップ８４０は第１のバス８２０の中央に位置し、第２のタップ８４２は第４のバス８２８の中央に位置する。

幾つかの実装形態では、第１及び第２のタップ８４０及び８４２は、同じ周波数（例えば、６０ＭＨｚ）及び１８０度の相対位相差を有する２つのＲＦ信号によって差動的に駆動される。

一般に、ＲＦスイッチの第１及び第２の端子８３１及び８３２は、さまざまな効果を達成するために、さまざまな方法でバスに結合することができる。例えば、ＲＦスイッチ８３０、８３４、８３６、及び８３８のそれぞれの第１の端子は、示されるように、バス８２０、８２４、８２６、及び８２８の端部に接続される。このような構成では、ＲＦスイッチ８３０、８３４、８３６及び８３８のいずれか１つを閉じると、バスのそれぞれの端部（「隅部」）が電気的に接続又は「短絡」する。隅部の短絡は、その位置でのＲＦ反射係数の変化を生じさせ、短絡隅部近くのフィラメント８１０の局所領域でのＲＦ信号振幅と電力結合を減少させ、したがって局所プラズマ生成を減少させることができる。隅部の短絡は、プラズマ密度の最大値と最小値の空間分布を移動及び／又は変更する可能性もある。

一般に、電気接続と結合は、導線、同軸ケーブル、導波管、又は物理的接触（例えば、溶接、はんだ付け、一体型製造など）によってもたらされうる。

一般に、ワークピースのプロセス均一性は、プラズマ曝露の時間平均化によって改善することができる。プラズマ曝露の時間平均化を達成する１つの方法は、プラズマ領域の不均一性の空間分布を移動させることによるものである。例えば、電極アセンブリの四隅に結合された（「変調」）ＲＦスイッチを開閉することにより、プラズマ密度分布（不均一性）を動移動させることができる。

ＲＦスイッチ８３０、８３４、８３６、及び８３８は、所望の時間平均化プラズマ密度を達成するために、さまざまな方法で変調することができる。ＲＦスイッチを変調するシーケンスの一例は、異なるバス上の点の対を周期的に接続することである。例えば、システムは次のように動作させることができる：（１）ＲＦスイッチ８３０を第１の持続時間の間、閉じてから開く、（２）ＲＦスイッチ８３４を第２の持続時間の間、閉じてから開く、（３）ＲＦスイッチ８３６を第３の持続時間の間、閉じてから開く、（４）ＲＦスイッチ８３８を第４の持続時間の間、閉じる。第１から第４の持続時間は、シーケンスの所望の繰り返し率に基づいて決定することができる。繰り返し率は、例として、例えばデバイスの充電など、ある特定の効果のタイムスケールよりも実質的に速くなるように設定することができる。例えば、４つの状態を有するシーケンスでは、デッドタイムを含む個々の状態の持続時間を５０μ秒に設定して、５ｋＨｚの繰り返し率を達成することができる。

幾つかの実装形態では、シーケンスのステップ間にデッドタイムが挿入される。デッドタイムは、ある特定の構成で２つ以上の発電機が短絡するのを防ぐための「ブレークビフォーメーク」接触をもたらしうる。幾つかの実装形態では、スイッチの閉じが時間的に重なってもよい。例えば、２つのスイッチは、例えば、対角線上で対向するスイッチの対（８３０－８３８、８３４－８３６）、隣接するスイッチの対（８３０－８３４及び８３６－８３８、８３２－８３６、及び８３４－８３８）を同期して、変調することができる。別の例として、４つのスイッチのすべてを同期して開閉してもよい。

図８Ｃを参照すると、切替電極システム８０４の一例が示されている。切替電極システム８０４は、記載されていることを除き、システム８０２と同様である。切替電極システム８０４は、ＲＦスイッチの第１の群８５０、ＲＦスイッチの第２の群８５４、ＲＦスイッチの第３の群８５６、及びＲＦスイッチの第４の群８５８を含む。ＲＦスイッチの第１の群８５０は副スイッチ８６０ａ及び８６０ｂを含み、ＲＦスイッチの第２の群８５４は副スイッチ８６０ｃ及び８６０ｄを含み、ＲＦスイッチの第３の群８３６は副スイッチ８６０ｅ及び８６０ｆを含み、ＲＦスイッチの第４の群８３８は副スイッチ８６０ｇ及び８６０ｈを含む。副スイッチはＲＦスイッチ８３０と同様である。

副スイッチの第１の端子８３１は、バス８２０、８２４、８２６、及び８２８の端部に接続される。幾つかの実装形態では、副スイッチの第２の端子８３２は、ＲＦ接地に接続される。このような構成では、副スイッチのいずれか１つを閉じると、バスのそれぞれの端部がＲＦ接地に電気的に接続されるか、あるいはバスの端部が接地される。バスの端部の接地は、バスのＲＦ接地された端部の近くのフィラメント８１０の局所領域でのＲＦ信号振幅の減少につながり、その領域の電界の二乗振幅の減少、又はより低い電力結合をもたらしうる。電界の二乗振幅が減少すると、その領域でのプラズマ生成の減少につながりうる。

ＲＦスイッチと個々の副スイッチの群は、プラズマ密度分布の変調を提供するために、さまざまな方法で変調させることができる。例えば、ＲＦスイッチの各群は、ＲＦスイッチの群の副スイッチが単一のユニットとして開閉される単一のユニットとして動作させることができる。別の例として、ＲＦスイッチの各群の副スイッチは、独立して開閉させることができる。

スイッチは、図８Ｂに関連して記載されたさまざまなシーケンスと同様の方法で、さまざまな異なるシーケンスで変調させることができる。例えば、切替電極システムは、一度に１つの群のスイッチを（任意選択的に時間遅延を伴って）周期的に閉じたり、異なるグループが閉じられている時間に重複してスイッチの群を周期的に閉じたり、スイッチの群を交互に切り替えたり、あるいは、すべてのスイッチを同期して開閉したりすることによって、動作させることができる。

別の例として、システムは次のように動作させることができる：（１）ＲＦスイッチの第１及び第３の群８５０及び８５６を第１の持続時間の間閉じてから開く、（２）すべてのスイッチを開く、（３）ＲＦスイッチの第２及び第４の群８５４及び８５８を第２の持続時間の間閉じてから開く。

さらに別の例として、システムは次のように動作させることができる：（１）スイッチの第１の群８５０を第１の持続時間の間閉じてから開く、（２）スイッチ８５４の第２の群を第２の持続時間の間閉じてから開く、（３）スイッチの第３の群８５６を第３の持続時間の間閉じてから開く、（４）スイッチの第４の群８５８を第４の持続時間の間閉じてから開く、（５）スイッチのすべての群を開く、（６）スイッチのすべての群を閉じる。

幾つかの実装形態では、ＲＦスイッチを使用して、バス上のさまざまな位置へのＲＦ信号の供給を動的に再構成させることができる。図８Ｄを参照すると、切替電極システム８０６の一例が示されている。切替電極システム８０６は、記載されていることを除き、システム８０４と同様であり、同様の方法で動作させることができる。

第１の複数のフィラメント８１６は、タップ８４４及び８４６においてＲＦ信号で駆動させることができる。タップ８４４及び８４６を駆動するＲＦ信号は、同じ周波数であっても異なる周波数であってもよい。周波数が同じ場合、２つの信号の位相関係は、０、１８０、又は０から３６０の間の任意の値になりうる。幾つかの実装形態では、位相関係は、経時にともなって変調させることができる。副スイッチ８６０ａ、８６０ｃ、８６０ｆ、及び８６０ｈの第２の端子８３２は、示されるように、それぞれのタップ８４４及び８４６に接続される。

このような構成では、第２の複数のフィラメント８１７の接地特性は、それぞれの副スイッチを使用して変調させることができ、ＲＦ信号は、端部８２１及び８２２など、異なる位置からバス８２０及び８２６に放つことができる。接地特性の変調とＲＦ信号分布との組合せを使用して、プラズマ密度を変調し、時間平均化することによって処理の均一性を向上させることができる。

このような構成では、副スイッチ８６０の少なくとも１つを閉状態に維持して、アセンブリ８００へのＲＦ信号の連続的な供給を提供することが有利でありうる。

図８Ｅを参照すると、切替電極システム８０８の一例が示されている。切替電極システム８０８は、記載されていることを除き、システム８０４と同様であり、同様の方法で動作させることができる。副スイッチの第２の端子８３２は単一のタップ８４８に接続される。示されているような対称分配ネットワークを使用して、システム８０８の四隅に配信されるＲＦ信号の均一性を改善することができる。副スイッチは、前述のさまざまな方法で変調して、プラズマ分布を変更し、プロセスの均一性を向上させることができる。

幾つかの実装形態では、スイッチをバス全体にわたって分散させて、瞬間的なプラズマ均一性をより細かく制御できるようにし、それによって時間平均プラズマ均一性を改善することができる。図８Ｆを参照すると、切替電極システム８０１の一例が示されている。切替電極システム８０１は、記載されていることを除き、システム８０８と同様であり、同様の方法で動作させることができる。第１のバス８２０は、例えば３つ以上の副スイッチなど、ＲＦスイッチの第１の群８７０に結合される。ＲＦスイッチの各群は、複数の副スイッチ８６０を含む。ＲＦスイッチの第１の群８７０の副スイッチ８６０の第１の端子は、第１のバス８２０の長さにわたるさまざまな位置で第１のバスに電気的に結合される。幾つかの実装形態では、結合点は、示されるように、ほぼ等間隔になっている。ＲＦスイッチの第１の群８７０の副スイッチ８６０の第２の端子は、タップ８４８に電気的に結合され、ＲＦ信号を受信する。

第２、第３、及び第４のバス８２４、８２６及び８２８は、各々、第１のバス８２０とＲＦスイッチの第１の群８７０と同様の方法で、それぞれ、第２、第３、及びＲＦスイッチの第４の群８７４、８７６、及び８７８に接続される。

このような構成では、バスの長さに沿ったＲＦ信号の発信位置に対する追加の制御レベルにより、時間平均化されたプラズマの均一性を向上させることができる。

一般に、ＲＦスイッチの１つの群に含まれる副スイッチの数は、例えば、バスの長さ、プラズマ領域のサイズ、ＲＦ信号の周波数及び電力、並びにチャンバ圧力に基づいて決定することができる。

幾つかの実装形態では、ＲＦスイッチを使用してＲＦ信号の供給と接地位置を動的に再構成し、主にＣＣＰモードと主にＩＣＰモードとの間で切り替えることができるモード選択可能なプラズマ源を提供することができる。図９Ａを参照すると、切替電極システム９００の一例が示されている。切替電極システム９００は、記載されていることを除き、システム８０２と同様であり、同様の方法で動作させることができる。示されるように、ＲＦスイッチ８３０及び８３４の第１の端子８３１は、第２のバス８２４のそれぞれの第３の端部８２１及び第４の端部８２２に接続され、ＲＦスイッチ８３６及び８３８の第１の端子８３１は、第３のバス８２６のそれぞれの第３の端部８２１及び第４の端部８２２に接続される。第２の端子８３２はＲＦ接地に接続される。

ＲＦスイッチ８３０、８３４、８３６、及び８３８をさまざまな方法で制御して、切替電極アセンブリ９００によるプラズマ生成の支配的なモードを変更することができる。例えば、４つのＲＦスイッチすべてを閉じることにより、ＲＦ電流がフィラメント８１０の長さに沿って流れ、磁場を生成し、主に誘導結合プラズマを生成する。４つのスイッチすべてを開くことにより、ＲＦ電流が減少し、アセンブリ９００は主に容量結合プラズマを生成する。

幾つかの実装形態では、それぞれのタップ８４０及び８４２を駆動する第１及び第２のＲＦ信号は、１８０度の位相差を有する、すなわち、差動的に駆動される。このような場合、第１及び第２の複数のフィラメント８１６及び８１７に属する交互のフィラメント８１０には、約１８０度の位相差を有するＲＦ信号が両端から供給され、その結果、支援ＲＦ磁場が生成される。幾つかの実装形態では、それぞれのタップ８４０及び８４２を駆動する第１及び第２のＲＦ信号は、約０度の位相差を有する。このような場合、第１及び第２の複数のフィラメント８１６及び８１７に属する交互のフィラメント８１０には、約０度の位相差を有するＲＦ信号が両端から供給され、その結果、反対のＲＦ磁場が生成される。

幾つかの実装形態では、スイッチをバス全体にわたって分散させて、瞬間的なプラズマ均一性をより細かく制御できるようにし、それによって時間平均プラズマ均一性を改善することができる。図９Ｂを参照すると、切替電極アセンブリ９０２の一例が示されている。切替電極アセンブリ９０２、記載されていることを除き、システム８０１と同様である。第１のバス８２０は、複数の副スイッチ８６０を含むＲＦスイッチの第１の群８７０に結合されている。

ＲＦスイッチの第１の群８７０の副スイッチ８６０の第１の端子は、第１のバス８２０の長さにわたるさまざまな位置で第１のバスに電気的に結合される。幾つかの実装形態では、結合点は、示されるように、ほぼ等間隔になっている。ＲＦスイッチの第１の群８７０の副スイッチ８６０の第２の端子は、タップ９４０に電気的に結合されて、第１のＲＦ信号を受信する。

第２のバスは、副スイッチの第１の端子でＲＦスイッチの第２の群８７４に接続され、副スイッチの第２の端子はＲＦ接地に接続される。

第３のバスは、副スイッチ８６０の第１の端子でＲＦスイッチの第３の群８７６に接続され、ＲＦスイッチの第３の群８７６の副スイッチ８６０の第２の端子８３２はＲＦ接地に接続される。

第４のバスは、副スイッチの第１の端子でＲＦスイッチの第４の群８７８に接続され、副スイッチの第２の端子は、タップ９４２に電気的に結合されて、第２のＲＦ信号を受信する。

タップ９４０及び９４２を駆動する第１及び第２のＲＦ信号は、同じ周波数であっても異なる周波数であってもよい。周波数が同じ場合、２つの信号の位相関係は、０、１８０、又は０から３６０の間の任意の値になりうる。幾つかの実装形態では、位相関係は、経時にともなって変調させることができる。

ＲＦスイッチ８７０、８７４、８７６、及び８７８の群をさまざまな方法で制御して、切替電極アセンブリ９０２によるプラズマ生成の支配的なモードを変更することができる。例えば、第１の群８７０及び第４の群８７８の各々からの副スイッチの少なくとも１つを閉じ、ＲＦスイッチ８７４及び８７６の第２及び第３の群を開くことにより、アセンブリ９０２は、主に容量結合プラズマを生成する。

別の例として、第１の群８７０及び第４の群８７８の各々からの副スイッチの少なくとも１つを閉じ、及びＲＦスイッチ８７４及び８７６の第２及び第３の群の副スイッチのすべてを閉じることにより、アセンブリ９０２は、主に誘導結合プラズマを生成する。幾つかの実装形態では、それぞれのタップ９４０及び９４２を駆動する第１及び第２のＲＦ信号は、１８０度の位相差を有する、すなわち、差動的に駆動される。このような場合、第１及び第２の複数のフィラメント８１６及び８１７に属する交互のフィラメント８１０には、約１８０度の位相差を有するＲＦ信号が両端から供給され、その結果、支援ＲＦ磁場が生成される。幾つかの実装形態では、それぞれのタップ９４０及び９４２を駆動する第１及び第２のＲＦ信号は、約０度の位相差を有する。このような場合、第１及び第２の複数のフィラメント８１６及び８１７に属する交互のフィラメント８１０には、約０度の位相差を有するＲＦ信号が両端から供給され、その結果、反対のＲＦ磁場が生成される。

一部の処理用途では、フィラメントにほぼ平行なストリップのプラズマにＲＦ電力を投入できる対向ＲＦ磁場を使用したＩＣＰ生成は、プラズマ、特にワークピースがプラズマ源（例えば、電極アセンブリ）に近い場合、すなわち小さな底部間隙１３２の場合、より均一なプラズマを提供しうる。したがって、第１及び第２のＲＦ信号の位相関係を変更する能力を有することは有益でありうる。

一般に、第１及び第４の群８７０及び８７８の個々の副スイッチは、プラズマ密度分布を変えるために調整することができる。加えて、切替電極アセンブリ９０２が主に誘導結合プラズマを生成するように構成されている場合、第２及び第３の群８７４及び８７６の副スイッチを個別に変調して、プラズマ密度分布をさらに修正することができる。

一般に、図は、アプリケーション、ＲＦ構成、周波数、及び動作領域（プラズマ負荷）に応じて、中心及び端部の浮遊近くで駆動される、又はグランド終端で駆動されるバスを示しているが、他の位置、例えば駆動端部、終端部、又は中心などで駆動又は終端させることは、有利でありうる。

一般に、ＲＦスイッチの第２の端子がＲＦ接地に接続されている場合、可変インピーダンスをＲＦ接地に直列に配置して、可変ＲＦ終端インピーダンスを提供し、プラズマ密度の変更をさらに制御することができる。

一般に、図は、それぞれのバスの中心に接続されたタップを示しているが、電極アセンブリにＲＦ電力を印加するためのタップは、バスの１つ以上の端部、中心、又は他の位置に配置することができる。

スイッチを使用して、楔形の電極アセンブリの時間平均化したプラズマ均一性を改善することができる。図１０を参照すると、切替電極アセンブリ１０００の一例が示されている。切替電極アセンブリ１０００は、楔形の電極アセンブリ１０１０を含む。楔形の電極アセンブリ１０１０は、記載されていることを除き、楔形の電極アセンブリ７０４と同様である。アセンブリ１０１０は、接地可能な楔形の上部電極６２４を含む。切替電極アセンブリ１０００は、第１のＲＦスイッチ１０３０、第２のＲＦスイッチ１０３４、第３のＲＦスイッチ１０３６、第４のＲＦスイッチ１０３８、及びタップ１０４０を含む。ＲＦスイッチはＲＦスイッチ８３０と同様である。ＲＦスイッチ１０３０及び１０３４の第１の端子は、アセンブリ１０１０の第１の端部７５４に接続され、ＲＦスイッチ１０３６及び１０３８の第１の端子は、アセンブリ１０１０の第２の端部７５５に接続される。第１及び第４のＲＦスイッチ１０３０及び１０３８の第２の端子は、互いにかつタップ１０４０に接続され、第２及び第３のＲＦスイッチ１０３４及び１０３６の第２の端子は、ＲＦ接地に接続される。

第１及び第４のＲＦスイッチ１０３０及び１０３８を開閉して、ＲＦ信号をアセンブリ１０１０の第１の端部７５４、第２の端部７５５、又は両端に選択的に供給することができる。第２及び第３のＲＦスイッチ１０３４及び１０３６を開閉して、アセンブリ１０１０の第１の端部７５４又は第２の端部７５５を選択的に接地させることができる。

ＲＦスイッチをさまざまな方法で変調して、時間平均化したプラズマの均一性を改善することができる。シーケンスの例を次に示す：（１）ＲＦスイッチ１０３０を第１の持続時間の間閉じ、かつスイッチ１０３４、１０３６、及び１０３８を開く（例えば、３０マイクロ秒間）、（２）１０３０、１０３６、１０３４、１０３８を開き（例えば、４０マイクロ秒間）、次に（３）１０３６を閉じ、１０３０、１０３４、及び１０３６を開く（例えば、３０マイクロ秒間）。任意選択的に、電源が入っていない端部は、ＲＦ信号をもう一方の端部に印加してから少し遅れて、接地することができ、また、接地端部は、その端部にＲＦ信号を印加する前に、接地されていなくてもよいのどちらかである。

シーケンスの別の例を次に示す：（１）１０３０＝オン、１０３８、１０３４、１０３６＝３０マイクロ秒間オフ、（２）１０３０、１０３８＝オン、１０３４、１０３６＝４０マイクロ秒間オフ、（３）１０３８＝オン、１０３４、１０３０、１０３６＝３０マイクロ秒間オフ、その後、サイクルは、プロセスステップが完了するか、又は周期的に交互に反転するまで、複数回繰り返される。任意選択的に、電力が供給されていない端部は、他方の端部に電力を供給した後、少し遅れて接地することができ、また、接地された端部は、その端部に電力を供給する前に、接地されていなくてもよいのどちらかである。

一般に、楔形の電極アセンブリ１０１０は電極に類似しうる。一般に、スイッチは、他の電極アセンブリ、例えば、６００、６０１、７００、７０２、７０４に印加されうる。

さまざまな回路実装形態を使用して、プラズマ生成のためにＲＦ信号を切り替えるのに適したＲＦスイッチを提供することができる。切替電極システムで使用されるＲＦスイッチＲＦスイッチ（例えば、ＲＦスイッチ８３０、副スイッチ８６０）を実装するためのさまざまな考慮事項が存在する。このような考慮事項の例には、ＲＦ電力処理能力、切替速度、オン状態インピーダンス、オフ状態インピーダンス、及び双方向性が含まれる。

一般に、スイッチは、該スイッチの２つの端子間に存在するインピーダンスが低いときに「オン」又は閉じた状態にあり、インピーダンスが高いときに「オフ」又は開いた状態にあると考えられる。

ＰＩＮダイオードスイッチを使用して、適切なＲＦスイッチを提供することができる。図１１Ａを参照すると、ＰＩＮダイオードスイッチ１１００は、ＰＩＮダイオード１１１０、キャパシタンスＣ１を有する第１のコンデンサ１１２０、キャパシタンスＣ２を有する第２のコンデンサ１１２２、及びインダクタンスＬ１を有するインダクタ１１４０を含む。スイッチ１１００は、第１の端子１１３１、第２の端子１１３２、及び制御端子１１３４を含む。第１の端子１１３１は第１の端子８３１を提供することができ、第２の端子１１３２はＲＦスイッチ８３０の第２の端子８３２を提供することができる。

第１のコンデンサ１１２０及びインダクタ１１５０は、第１の端子１１３１と第２のコンデンサ１１２２との間に並列に接続することができる。次に、ＰＩＮダイオード１１１０は、第１のコンデンサ１１２０、インダクタ１１５０、並びに第１の端子１１３１と第２の端子１１３２との間の第２のコンデンサ１１２２と並列に接続することができる。制御端子１１３４は、第２のコンデンサ１１２２と第１のコンデンサ１１２０との間に接続することができる。

ＰＩＮダイオード１１１０は、ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域との間に幅広のドープされていない真性半導体領域を有するダイオードであり、高電力ＲＦ信号の高速切替によく適している。ＰＩＮダイオードはアノード（＋）及びカソード（－）を有し、アノードとカソードの間に順方向バイアスが確立される場合（例えば、＞０．７Ｖ及び／又はダイオード電流＞１００ｍＡ）に、ＲＦ信号に例えば＜１オームの低インピーダンスの伝導経路を提供することができる。

ＰＩＮダイオードスイッチ１１００は、次の動作原理に基づいて動作する。ＰＩＮダイオード１１１０のインピーダンスは、制御端子１１３４に制御信号を提供することにより制御することができる。制御信号は、第１レベル（例えば、０．７Ｖ）と第２レベル（例えば、－２ｋＶ）との間の準静的な電圧切り替えである。制御信号の準静的な性質により、制御電圧及び結果として生じるダイオード電流は、インダクタ１１４０を通じて伝導しうる。加えて、第２のコンデンサ１１２２は、制御電圧がカソードに到達するのを阻止する。カソードに対してアノードに十分に大きい負の制御電圧（例えば、－２ｋＶ）を提供することにより、ＰＩＮダイオード１１１０を「オフ」状態に設定し、カソードとアノードとの間に高インピーダンスを提示することができる。十分に大きい正の制御電圧（例えば、０．７Ｖ）が印加されると、ＰＩＮダイオード１１１０を「オン」状態に設定して、端子１１３１及び１１３２間のＲＦ信号に対して低インピーダンス経路（例えば、＜１オーム）を提示することができる。

示されるように、並列に接続された第１のコンデンサ１１２０とインダクタ１１４０は、ＬＣ共振器１１５０を形成する。共振器１１５０の共振周波数は、次式によって決定される：

共振周波数ｆ_０において、共振器１１５０は、該共振器の品質係数に応じて、開回路に近い高インピーダンス（例えば、＞１０００オーム）を示す。共振周波数が端子１１３１又は１１３２に存在するＲＦ信号の周波数と一致するようにＣ１及びＬ１の値を選択することにより、ＲＦ信号が共振器１１５０を通過するのを防ぐことができる。

一般に、第２のコンデンサ１１２２のキャパシタンスＣ２は、ＲＦ信号の周波数で低インピーダンス経路を提供するように設定することができる。

幾つかの実装形態では、第１のコンデンサ１１２０は、第１のコンデンサ１１２０とインダクタ１１４０によって形成される並列ＬＣ回路の共振を最適化して、ＲＦ信号の周波数と整合させることができる調整可能なキャパシタンスＣ１を有する、可変コンデンサ（「バラクタ（varacitor）」）である。

幾つかの実装形態では、制御端子１１３４でＰＩＮダイオード１１１０のアノードに印加される制御信号をバッファリング及び／又は増幅するために、制御信号バッファ増幅器１１３６を提供することができる。

一般に、複数のＰＩＮダイオードスイッチを組み合わせて使用して、第１の端子１１３１と第２の端子１１３２との間のインピーダンス値の範囲を達成することができる。制御信号は、可変インピーダンスを提供するために、第１レベルと第２レベルとの間に設定することもできる。

幾つかの実装形態では、第１の端子１１３１はバス（例えば、バス８２０）に接続され、第２の端子１１３２はＲＦ接地に接続されて、ＲＦ接地への経路を形成する。幾つかの実装形態では、第１の端子は第１のバス（例えば、バス８２０）に接続され、第２の端子１１３２は第２のバス（例えば、バス８２４）に接続され、この場合、スイッチは「浮遊」と見なすことができ、第２の端子１１３２の電位は外部要因によって規定される。

別の例として、可飽和インダクタスイッチを使用して、適切なＲＦスイッチを提供することができる。図１１Ｂを参照すると、可飽和インダクタスイッチ１１０２は、可飽和インダクタ１１６０、キャパシタンスＣ１を有する第１のコンデンサ１１２４、及びキャパシタンスＣ２を有する第２のコンデンサ１１２６を含む。スイッチ１１０２は、第１の端子１１３１、第２の端子１１３２、及び制御端子１１３５を有する。第１の端子１１３１は第１の端子８３１を提供することができ、第２の端子１１３２は第２の端子８３２を提供することができる。

可飽和インダクタ１１６０は、インダクタンスＬ１を有する一次巻線１１６２と、インダクタンスＬ２を有する制御巻線１１６４とを有する。可飽和インダクタは、一部の文献では可飽和リアクタ又は磁気増幅器とも呼ばれうる。可飽和インダクタは、制御巻線１１６４を流れる電流によって意図的に飽和させることができる磁気コアを有するタイプのインダクタである。飽和すると、一次巻線１１６２は、インダクタンスＬ１の大幅な低下を被る。一次巻線のインダクタンスが減少すると、ＲＦ信号に与えられるインピーダンスが低下し、これを使用して切替を実現することができる。

インダクタ１１６０の一次巻線１１６２は、第２のコンデンサ１１２６と直列に接続でき、第１のコンデンサ１１２４は、第１の端子１１３１と第２の端子１１３１との間の一次巻線１１６２及び第２のコンデンサ１１２６と並列に接続できる。制御端子１１３５は制御巻線１１６４に接続され、これは、次に、接地に接続することができる。

可飽和インダクタスイッチ１１０２は、次の動作原理に基づいて動作する。一次巻線１１６２と第２のコンデンサ１１２６との直列の組合せと並列の第１のコンデンサ１１２４は、ＬＣ共振器１１５０と同様に動作する並列ＬＣ共振器を形成する。例えば、Ｃ１、Ｃ２、及びＬ１の値は、制御信号が「オフ」、又は制御巻線１１６４に電流が流れない低い状態に設定されたときに、スイッチ１１０２の共振が例えば６０ＭＨｚのＲＦ信号周波数で発生するように、設定することができる。このような状態では、スイッチ１１０２は「開」状態にあり、第１の端子１１３１と第２の端子１１３２との間に高インピーダンスを提示する。制御端子１１３５に印加される制御信号が「オン」、又は高状態に設定されると、二次巻線１１６４を流れる電流によって生成される磁場は、可飽和インダクタ１１６０の磁気コアを飽和させ、一次巻線１１６２のインダクタンスＬ１を減少させる。インダクタンスＬ１の減少は、スイッチ１１０２の共振周波数を修正し、同じＲＦ信号周波数で第１の端子１１３１と第２の端子１１３２との間に低いインピーダンスを提示する。この低インピーダンス状態は、スイッチ１１０２の閉状態として使用することができる。

幾つかの実装形態では、可飽和インダクタ１１６０を飽和させるのに十分な電流を制御巻線１１６４に印加できるように、制御端子１１３５に印加される制御信号を増幅及び／又はバッファリングする制御信号バッファ増幅器１１３７を提供することができる。

幾つかの実装形態では、制御信号及び／又は該制御信号端子に向かって伝播するＲＦ信号からのノイズ結合を軽減するために、制御信号端子１１３５と制御巻線１１６４との間にローパスフィルタ１１３８を設けることができる。

一般に、第１の端子１１３１と第２の端子１１３２との間に提示されるスイッチのインピーダンスは、制御巻線１１６４に電流の範囲を提供するために制御信号を調整することによって「オン」状態と「オフ」状態との間で制御することができる。

幾つかの実装形態では、第１の端子１１３１はバス（例えば、バス８２０）に接続され、第２の端子１１３２はＲＦ接地に接続される。幾つかの実装形態では、第１の端子は第１のバス（例えば、バス８２０）に接続され、第２の端子１１３２は第２のバス（例えば、バス８２４）に接続される。

前述のスイッチ１１００及び１１０２によって提示されるインピーダンス、したがって切替状態は、制御信号の印加によって制御される。しかしながら、幾つかの実装形態では、スイッチの特性は静的なままであってよく、代わりにＲＦ信号の周波数を変調して、異なる周波数のＲＦ信号に対してスイッチが「開」又は「閉」状態を示すことができる。例えば、回路の周波数依存インピーダンスを使用して、このような周波数ベースのスイッチを提供することができる。

図１２Ａを参照すると、周波数ベースのスイッチ１２００は、キャパシタンスＣ１を有する第１のコンデンサ１２２０、キャパシタンスＣ２を有する第２のコンデンサ１２２２、インダクタンスＬ１を有する第１のインダクタ１２４０、及びインダクタンスＬ２を有する第２のインダクタ１２４２を含む。スイッチ１２００は、第１の端子１２３１と第２の端子１２３２とを有する。

第１のコンデンサ１２２０と第１のインダクタ１２４０とを直列に接続することができ、また、第２のコンデンサ１２２２と第２のインダクタ１２４２とを直列に接続することができる。この一対の回路は、第１の端子１２３１と第２の端子１２３２との間に並列に接続することができる。

Ｌ１、Ｃ１、Ｌ２、及びＣ２の組合せは、第１の周波数、例えば５８ＭＨｚにおいて、第１の端子１２３１と第２の端子１２３２との間に低インピーダンス（例えば、＜０．１オーム）が現れ、かつ、第２の周波数、例えば６２ＭＨｚにおいて、高インピーダンス（例えば、＞１００オーム）が現れるように設定できる。例えば、次のＬ１＝Ｌ２＝０．１μＨ、Ｃ１＝７５．３ｐＦ、Ｃ２ ＝５８．６ｐＦの値は、５８ＭＨｚで低インピーダンス共振、６２ＭＨｚで高インピーダンス共振を提供することができる。

理論に拘束されることを望まないが、低インピーダンス共振は直列ＬＣ共振によって提供することができ、高インピーダンス共振は並列ＬＣ共振によって提供することができる。

キャパシタンス及びインダクタンスを設定して、上記の例にほぼ相補的な応答をする周波数ベースのスイッチを形成することができる。例えば、次のＬ１＝Ｌ２＝０．１μＨ、Ｃ１＝６５．９ｐＦ、Ｃ２＝８７．８ｐＦの値は、６２ＭＨｚで低インピーダンス共振、及び５８ＭＨｚで高インピーダンス共振を提供することができ、これは最初の例に対してほぼ相補的であるか、又は反対の応答を示す。このような相補的な挙動を使用して、さまざまな周波数切替電極システムを形成することができる。

幾つかの実装形態では、ディスクリートコンデンサ及びインダクタには、例えば伝送線セグメント、スタブなどの分散回路要素が実装されうる。

図１２Ｂを参照すると、周波数切替電極システム１２０２は、電極アセンブリ８００、第１の周波数ベースのスイッチ１２００ａ、第２の周波数ベースのスイッチ１２００ｂ、及びタップ１２６０を含む。例えば、整合ネットワークと直列のアイソレータ又はサーキュレータとを備えた可変周波数ＲＦ発生器を使用して、タップ１２６０に異なる周波数のＲＦ信号を提供することができる。

この構成では、タップ１２６０を介して供給されるＲＦ信号の周波数は、第１の周波数から第２の周波数へと交互に変化して、より多くのＲＦ信号を、スイッチ１２００ａを介して電極アセンブリ８００の左側に、又はスイッチ１２００ｂを介して電極アセンブリ８００の右側に結合させることができる。あるいは、タップ１２６０を介して供給されるＲＦ信号の周波数は、例えばランプ機能によって駆動されて、第１の周波数と第２の周波数との間で変化することができる。

例えば、構成要素の値をＬ１ａ＝Ｌ２ａ＝０．１μＨ、Ｃ１ａ＝７５．３ｐＦ、Ｃ２ａ＝５８．６ｐＦに設定することにより、第１のスイッチ１２００は５８ＭＨｚで低インピーダンス共振、６２ＭＨｚで高インピーダンス共振を提供することができる。第２のスイッチ１２００ｂの構成要素の値をＬ１＝Ｌ２＝０．１μＨ、Ｃ１＝６５．９ｐＦ、Ｃ２＝８７．８ｐＦに設定して、６２ＭＨｚで低インピーダンス共振、５８ＭＨｚで高インピーダンス共振を提供することができる。このような構成では、ＲＦ信号の周波数を第１の周波数、例えば５８ＭＨｚに切り替えることにより、ＲＦ信号の大部分は、第１のスイッチ１２００ａを介して電極アセンブリ８００の左側に結合され、ＲＦ信号の周波数を第２の周波数、例えば６２ＭＨｚに切り替えることにより、ＲＦ信号の大部分は、第２のスイッチ１２００ｂを介してアセンブリ８００の右側に結合することができる。周波数が２つの周波数の中間、おおよそ６０ＭＨｚ付近である場合、電力は両端とほぼ同様に結合され、高い中心の不均一性が生じる可能性がある。

幾つかの実装形態では、スイッチ１２００の周波数依存インピーダンスは、伝送線セグメントを使用して修正することができる。例えば、伝送線の速度係数を考慮して長さが４分の１波長である伝送線セグメントを使用して、電極アセンブリ８００の隅部をスイッチ１２００ａ及び１２００ｂの端子に接続することができる。４分の１波長の伝送線を使用することにより、第１の周波数及び第２の周波数で提示されるインピーダンスを交換することができる。例えば、直列共振での低インピーダンスは約１０００オームの高インピーダンスに変換され、並列共振での高インピーダンスは約１オームの低インピーダンスに変換されうる。

幾つかの実装形態では、周波数ベースのスイッチ１２００は、電極アセンブリへのＲＦ信号の結合を制御するために、異なる周波数でインピーダンス整合終端を提供する周波数選択終端として使用することができる。図１２Ｃを参照すると、周波数切替電極システム１２０４は、電極アセンブリ８００、第１の周波数選択終端１２５０ａ、第２の周波数選択終端１２５０ｂ、及びタップ１２６０を含む。周波数選択終端１２５０ａ及び１２５０ｂは、周波数ベースのスイッチ１２００によって提供され、記載されていることを除き、同様の方法で動作させることができる。

幾つかの実装形態では、周波数選択終端１２５０ａ及び１２５０ｂの構成要素の値は、第１の周波数で、終端１２５０ａがＲＦ発生器及び伝送線の特性インピーダンスを示し、終端１２５０ｂが高インピーダンスを示すように設定することができる。このような構成では、終端１２５０ａは、インピーダンス整合された終端をＲＦ接地に提供し、電極アセンブリ８００の左側へのＲＦ信号反射及びＲＦ信号結合を最小限に抑える。同時に、終端１２００ｂによって提示される高インピーダンスにより、ＲＦ信号を電極アセンブリ８００の右側に結合することが可能になる。

幾つかの実装形態では、周波数選択終端１２５０ａ及び１２５０ｂの構成要素の値は、第１の周波数で、終端１２５０ａがＲＦ接地への低インピーダンス経路を示し、終端１２５０ｂが高インピーダンスを示すように設定することができる。このような構成では、終端１２５０ａによってもたらされるＲＦ接地への低インピーダンス経路は、電極アセンブリ８００の左側へのＲＦ信号結合を最小限に抑える。同時に、終端１２００ｂによって提示される高インピーダンスにより、ＲＦ信号を電極アセンブリ８００の右側に結合することが可能になる。

一般に、周波数ベースのスイッチ及び周波数選択終端は、バスに沿ってさまざまな位置に結合されうる。例えば、タップへの結合点の追加の対をバスのほぼ中心に提供することができ、追加のスイッチ又は終端をそれらの結合点に提供することができる。

一般に、周波数の切替は、高インピーダンス状態と低インピーダンス状態に対応する２つの状態に限定されず、有利には、第１及び第２の切替周波数の間、又はそれを超えて連続的に動作させることができる。

一般に、さまざまな共振周波数を有する周波数ベースのスイッチのさまざまな組合せを使用して、周波数ベースの切替を３つ、４つ、又はそれ以上の周波数に拡張することができる。

幾つかのプラズマチャンバでは、ワークピースは、例えば、直線状又は回転するワークピース支持体上のプラズマ処理領域を通じて移動させる。このようなチャンバでは、可動ワークピース支持体は、例えば、回転水銀カプラー、ブラシ、又はスリップリングを介してＤＣ接地することができる。しかしながら、可動ワークピース支持体は、無線周波数で適切に接地されていない可能性がある。ＲＦ接地パスは、適切なＲＦ接地とするために、プラズマよりも大幅に低いインピーダンスを有している必要がある。適切なＲＦ接地パスの欠如は、ワークピースでのイオンエネルギーの制御を困難にし、プロセスの再現性を低下させる可能性がある。

したがって、以下の特性を備えたプラズマ源が所望される：ワークピースのサイズ全体にわたって、所望の特性（プラズマ密度、電子温度、イオンエネルギー、解離など）を有する均一なプラズマを効率的に生成できる；操作ウィンドウ全体の均一性（例えば、圧力、電力、ガス組成）を調整できる；可動ワークピースでも安定した再現性のある電気性能を備えている；及び、過剰な金属汚染物質又は粒子を生成しない。

図１３は、プラズマリアクタの別の例の概略的な側面図である。プラズマリアクタ２１００は、プラズマチャンバとして使用するための内部空間を囲むチャンバ本体２１０２を有する。チャンバ本体２１０２は、１つ以上の側壁２１０２ａ、天井２１０２ｂ、及び床２１０２ｃを有しうる。内部空間２１０４は、例えば、円形の半導体ウエハの処理のために、円筒形でありうる。プラズマリアクタは、プラズマリアクタ２１００の天井に位置する上部電極アレイアセンブリ２１０６を含む。上部電極アレイアセンブリ２１０６は、（図１３に示されるように）天井に接するか、又は内部空間２１０４内に懸架されて天井から離間されるか、又は天井の一部を形成することができる。チャンバ本体２１０２の側壁及び床の幾つかの部分は、別個に接地させてもよい。

ガス分配器は、プラズマリアクタ２１００の天井近くに位置する。ガス分配器は、プロセスガス供給部２１１２に接続された側壁２１０２に１つ以上のポート２１１０を含みうる。代替的又は追加的に、ガス分配器は、単一の構成要素として上部電極アセンブリ２１０６と一体化していてもよい。例えば、プロセスガス供給部２１１２に接続された通路は、プラズマチャンバの天井に開口部を設けるために、アセンブリ２１１２内の誘電体板を通して形成することができる。ガス供給部２１１２は、１つ以上のプロセスガスをガス分配器２１１０に送給し、その組成は、実行されるプロセス、例えば堆積又はエッチングに依存しうる。

プラズマリアクタを排気するために、減圧ポンプ２１１３が内部空間２１０４に結合されている。幾つかのプロセスでは、チャンバはＴｏｒｒ範囲で動作し、ガス分配器はアルゴン、窒素、酸素、及び／又は他のガスを供給する。

チャンバの構成と供給される処理ガスに応じて、プラズマリアクタ１００は、ＡＬＤ装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、プラズマ強化化学蒸着装置、プラズマドーピング装置、又はプラズマ表面洗浄装置を提供することができる。

プラズマリアクタ２１００は、チャンバ２１０４内に形成されたプラズマに曝露される上面を有するワークピースを支持するための、台座などのワークピース支持体２１１４を含む。ワークピース支持体２１１４は、上部電極２１０８に面するワークピース支持表面２１１４ａを有する。幾つかの実装形態では、ワークピース支持体２１１４は、支持体２１１４の内側にワークピース支持電極２１１６を含み、ワークピースバイアス電圧供給源２１１８がワークピース支持電極２１１６に接続される。電圧供給源２１１８は、ワークピース２１１５を支持体２１１４にチャックするための電圧を印加し、及び／又はイオンエネルギーを含む生成されたプラズマの特性を制御するためのバイアス電圧を供給することができる。幾つかの実装形態では、ＲＦバイアス電力発生器２１４２は、インピーダンス整合２１４４を介してワークピース支持体２１１４のワークピース支持電極２１１６にＡＣ結合される。

さらに、支持体２１１４は、ワークピース２１１５を加熱又は冷却するための内部通路２１１９及び／又は内蔵抵抗加熱器（２１１９）を有することができる。

電極アセンブリ２１０６はチャンバ２１０４の天井に位置付けられる。この電極アセンブリ２１０６は、ワークピース支持体２１１４上に横方向に延びる複数の導体２１２０を含む。少なくとも、支持体２１１４上のワークピースの予想位置上の領域では、導体２１２０は同一平面上にある。例えば、この領域では、導体は支持面２１１４ａに平行に延びうる。複数の導体２１２０は、平行線のアレイとして配置されてもよい。幾つかの実装形態では、導体は、チャンバ２１０４の同じ側のそれぞれのバスに両端が接続された「Ｕ字型」を有しうる。あるいは、導体は、交互配置されたスパイラル型（交互配置された円形のスパイラル型又は交互配置された長方形のスパイラル型のいずれか）として配置されてもよい。導体２１２０の縦軸は、電極アセンブリ２１０６の下のワークピース１０の運動方向に対して０以外の角度、例えば、２０度より大きい角度で配置することができる。例えば、導体２１２０の縦軸は、ワークピース１０の運動方向に対して実質的に垂直であってもよい。

ワークピース支持体２１１４と電極アセンブリ２１０６との間に間隙２１３２が形成される。高圧、例えば１～１０ｔｏｒｒでは、間隙２１３２は２～２５ｍｍであってもよい。静止ワークピースは、ソース上の電極間の間隔、及び誘電体カバーの厚さに応じて、例えば約５ｍｍなど、より大きい最小間隙を必要とする場合がある。例えば１００ｍＴｏｒｒ未満などのより低い圧力では、間隙２１３２は１ｃｍから５０ｃｍでありうる。

幾つかの実装形態では、流体供給部２１４６は、電極アセンブリ２１０６を通して流体を循環させる。幾つかの実装形態では、熱交換器２１４８が流体供給部２１４６に結合されて、流体に対し熱を除去又は供給する。

電極アセンブリ２１０６は、ＲＦ電源２１２２によって駆動される。ＲＦ電源２１２２は、例えば１から３００ＭＨｚの周波数で電極アセンブリ２１０６の導体２１２０に電力を印加することができる。幾つかのプロセスでは、ＲＦ電源２１２２は、６０ＭＨｚの周波数で２ｋＷを超える総ＲＦ電力を供給する。

幾つかの実装形態では、ヒートシンク２１５０、例えばアルミニウム板が、チャンバ本体２１０２の天井２１０２ｂに取り付けられる。通路２１５２は、ヒートシンク２１５０を貫通して形成することができ、冷却剤は通路２１５２を循環することができる。熱交換器２１５４を通路１５２に結合して、冷却剤から熱を除去又はそれに熱を供給することができる。

図１４Ａ～１４Ｃは、プラズマリアクタの別の例の概略図である。記載されていることを除き、図１３と同じように動作するこの例では、マルチチャンバ処理ツール２００はプラズマリアクタ１００を含む。

処理ツール２２００は、内部空間２２０４を囲む本体２２０２を有する。本体２１０２は、１つ以上の側壁２２０２ａ、天井２２０２ｂ、及び床２２０２ｃを有しうる。内部空間２２０４は円筒形でありうる。

処理ツール２２００は、１つ以上のワークピース１０、例えば、複数のワークピースを支持するために、例えば台座などのワークピース支持体２２１４を含む。ワークピース支持体２２１４は、ワークピース支持表面２２１４ａを有する。ワークピース支持体２２１４はワークピース支持電極２１１６を含むことができ、ワークピースバイアス電圧供給源２１１８がワークピース支持電極２１１６に接続されうる。

ワークピース支持体２２１４の上部と天井２２０２ｂとの間の空間は、バリア２２７０によって数のチャンバ２２０４ａ～２２０４ｄに分割することができる。バリア２２７０は、ワークピース支持体２２１４の中心から半径方向に延びうる。４つのチャンバが示されているが、２つ、３つ、又は４つより多くのチャンバが存在していてもよい。

ワークピースは、モータ２２６２によって軸２２６０の周りを回転可能であってもよい。結果として、ワークピース支持体２２１４上の任意のワークピース１０は、チャンバ２２０４ａ～２２０４ｄを通して連続的に運ばれる。

チャンバ２２０４ａ～２２０４ｄは、ポンプパージシステム２２８０によって互いに少なくとも部分的に隔離することができる。ポンプパージシステム２２８０は、バリア２２１０を通して形成された複数の通路を含むことができ、これらの通路は、パージガス、例えばアルゴンなどの不活性ガスを隣接するチャンバ間の空間に流し、及び／又はポンプガスを隣接するチャンバ間の空間から出す。例えば、ポンプパージシステム２２８０は、バリア２２７２とワークピース支持体２２１４との間の空間２２０２に、例えばポンプによってパージガスが押し込まれる第１の通路２２８２を含むことができる。第１の通路２２８２は、例えばチャンバ２２０４ａなどの隣接するチャンバから、パージガスと任意のガスの両方を含むガスを引き込むポンプに接続された第２の通路２２８４及び第３の通路２２８６によって、（ワークピース支持体２２１４の運動方向に対して）両側を挟まれうる。各通路は、ほぼ半径方向に沿って延びる細長いスロットでありうる。

チャンバ２２０４ａ～２２０４の少なくとも１つは、プラズマリアクタ２１００のプラズマチャンバを提供する。プラズマリアクタは、上部電極アレイアセンブリ２１０６及びＲＦ電源２１２２を含み、また、流体供給部２１４６及び／又は熱交換器も含みうる。プロセスガスは、バリア２２７０の一方又は両方に沿って位置したポート２２１０を介してチャンバ２１０４に供給されうる。幾つかの実装形態では、ポート２２１０は、（ワークピース支持体２２１４の運動方向に対して）チャンバ２１０４のリーディング側にのみ位置付けられる。代替的に又は追加的に、ツール本体２２０２の側壁２２０２ａのポートを介して、プロセスガスを供給することができる。

図１５Ａは、電極アセンブリ２１０６の一例を示している。電極アセンブリ２１０６は、誘電体天板２１３０、複数の導体２１２０、及び誘電体底板２１３２を含む。上述のように、導体２１２０は、ワークピース支持体２１１４上で横方向に延びる平行な直線ストライプとして配置することができる。誘電体天板２１３０はセラミック材料でありうる。

誘電体底板２１３２は、ＲＦ電力用のウィンドウを提供する、すなわち、プラズマを生成するために用いられる周波数のＲＦ放射に対して実質的に透明である。例えば、底板２１３２は石英又は窒化ケイ素でありうる。底板は、導体又はセラミックがプラズマに曝露された場合にそうでなければ発生する可能性のある金属汚染又は粒子形成からプラズマプロセス及びワークピースの環境を保護することができる。底板２１３２は、定期的に交換される消耗部品でありうる。底板は比較的薄く、例えば０．２５ｍｍ～２ｍｍ、例えば０．５ｍｍでありうる。

導体は１～５ｍｍの幅を有することができ、導体１２０間の間隔Ｗは０．５から３ｍｍとすることができる。導体は、間隔よりも広く、例えば約２倍の幅にすることができる。

下部誘電体板２１３２の厚さＴは、導体２１２０間の間隔Ｗの２倍未満、例えば、導体間の間隔Ｗ未満とすべきである。下部誘電体板２１３２と上部誘電体板２１３０との間の間隙は、プレートの背後でプラズマが発生するのを避けるために、高圧において、例えば０．５ｍｍ未満、例えば０．２５ｍｍ未満など、「小さく」すべきである。

導体２１２０は、誘電体天板表面２１３０の下面に直接形成することができる。例えば、導体２１２０は、底表面全体にわたる薄い層の堆積（例えば、めっき、スパッタリング、又はＣＶ）と、それに続くエッチングによるパターニングによって形成され、ストリップライン構造を形成することができる。導体は、誘電体底部誘電体板２１３２によって覆われうる。

導体２１２０は、誘電体天板に埋設される、すなわち、誘電体天板の表面下に埋め込むこともできる。例えば、天板２１３０は、静電ウエハーチャックと構造が類似したセラミック構造体とすることができる。埋設導体の場合、誘電体底板は任意選択的ではあるが、天板の底表面を保護するために、例えば石英などの誘電体カバーとして使用することができる。

例示的な実装形態では、４５対（合計９０）の平行な導体２１２０が、正方形の構造セラミック天板２１３０上に堆積される。導体２１２０の線幅はそれぞれ３ｍｍであり、間隔は１．５ｍｍである（したがって、導体は４．５ｍｍのピッチで配置される）。導体は４００ｍｍの長さであってよく、セラミック天板２１３０を通る垂直フィードスルーを有し、大気圧において裏面に電気接続を行うことができる。電極は１つおきに片側のバスに接続され、残りの（交互の）電極はそれぞれ他方の側のバスに接続されて、２つのアレイを形成する。６０ＭＨｚと１８０度の位相差のＲＦ電力が２つのアレイに接続される。

図１５Ｂを参照すると、複数の溝２１３６を誘電体天板２１３０の底表面２１３０ａに形成することができ、導体２１２０を溝に収めることができる。溝２１３６、平行な直線ストライプとして配置することができる。

幾つかの実装形態では、各導体２１２０はフィラメント２１５０の一部である。フィラメント２１５０は、そのそれぞれの溝２１３６内に収まりうる。フィラメント２１５０は、導体２１２０を取り囲んで保護するシェルを含みうる。フィラメント２１５０は、図３Ａ～Ｃを参照して説明されたさまざまなフィラメント３００によって提供されうる。

図１５Ｃを参照すると、幾つかの実装形態では、導体２１２０は、天板２１３０上の導電性コーティングによって提供されうる。例えば、導体２１２０は、セラミック天板２１３０にめっきされたストリップライン電極とすることができる。各導体２１２０は、それぞれの溝２１３６の１つ以上の内面上のコーティングでありうる。導体２１２０と底板２１３２との間の空間は、導管２４５０を提供することができる。導管２４５０は、図３Ａについて説明したように流体を運ぶことができる。

２次元モデルを使用したプラズマシミュレーションを行い、ガス圧に対するプラズマパラメータの依存性を調査した。計算領域は電極の２つの半対を超えていた。プロセス条件は、ソースあたり１４５０ｓｃｃｍのアルゴン＋５０ｓｃｃｍのＮ_２、６ｔｏｒｒ、半電極対あたり２００Ｗと想定された。シミュレーションでは、概して、電極の下の領域でプラズマ密度が高くなるであろうことが示唆された。Ａｒ＋密度及び電子密度は類似していた（主にアルゴンとＮ２ガスの供給比率が高いことから、Ｎ２＋密度がはるかに低くなった）。

本発明の特定の実施形態について説明してきた。本明細書には多くの特定の実装形態の詳細が含まれているが、他の多くの変形が可能である。例えば：
・回転するプラットフォームではなく、ワークピースを一連のチャンバを通して、例えばベルト又は直線作動プラットフォーム上で直線的に移動させることができる。加えて、ワークピースは静止していてもよく、例えば、ワークピース支持体はフィラメントに対して相対的に移動しない。
・バスの中心、端部、又は他の位置若しくは位置の組合せでの導体バスへのＲＦ電力の接続。
・電極バスの接地は、バスの中心、端部、又は他の位置若しくは位置の組合せで実行できる。
・ＲＦ電源は、ＲＦ、ＶＨＦ、ＵＨＦ、又はマイクロ波範囲の信号を印加できる。

他の実施形態は以下の特許請求の範囲内にある。

Claims (10)

1. プラズマプロセスのための処理ツールにおいて、
   プラズマチャンバを提供する内部空間を有するチャンバ本体であって、天井及び前記天井の反対側の開口部を有する、チャンバ本体、
   回転軸の周りで回転可能であり、ワークピースの前面の少なくとも一部が前記開口部に面するように前記ワークピースを保持するワークピース支持体；
   前記ワークピース支持体の回転が、前記開口部を横切るように前記ワークピースを運ぶように、前記ワークピース支持体を回転させるアクチュエータ；
   前記プラズマチャンバに処理ガスを送給するガス分配器；
   前記ワークピース支持体と前記天井との間に前記プラズマチャンバを通じて横方向に延びる複数の同一平面上のフィラメントによって形成された電極アレイを含む電極アセンブリであって、前記複数の同一平面上のフィラメントの各々が導体を含む、電極アセンブリ；及び
   第１のＲＦ電力を前記電極アセンブリの前記導体に供給してプラズマを形成する第１のＲＦ電源、を含み、前記電極アレイは前記開口部よりも大きく、前記開口部のサイズよりも大きいプラズマ領域を形成する、処理ツール。
2. 前記複数の同一平面上のフィラメントが楔形の領域にわたって延びる、請求項１に記載の処理ツール。
3. 動作中に前記ワークピースの前記前面の全体がプラズマに曝露されるように、前記ワークピースが前記楔形の領域内に完全に適合する、請求項２に記載の処理ツール。
4. 動作中に前記ワークピースの前記前面の楔形部分がプラズマに曝露されるように、前記ワークピースが前記楔形の領域よりも大きい、請求項２に記載の処理ツール。
5. 前記開口部が楔形をしている、請求項２に記載の処理ツール。
6. 前記複数の同一平面上のフィラメントが線形フィラメントを含んでおり、異なるフィラメントが、前記楔形の領域を画成するように、異なる長さを有している、請求項２に記載の処理ツール。
7. 前記複数の同一平面上のフィラメントが平行に延びる、請求項６に記載の処理ツール。
8. 前記複数の同一平面上のフィラメントが、前記開口部の下の基板の一部の動きの方向に対して０以外の角度で縦軸を有するように配向される、請求項２に記載の処理ツール。
9. 前記チャンバ本体の底部が開放されている、請求項１に記載の処理ツール。
10. 前記複数の同一平面上のフィラメントの導体の端部が再帰的ＲＦフィード構造によって前記第１のＲＦ電源に接続されている、請求項１に記載の処理ツール。

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