JP2008135393A - 磁気によるプラズマの閉じ込め - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマを閉じ込めるための方法及び装置を提供する。
【解決手段】一実施形態において、プラズマを閉じ込めるための装置は、基板支持体と、プラズマが形成されるべき、前記基板支持体の少なくとも上部に設けられた第１の領域と、前記プラズマが選択的に抑制されるべき第２の領域との間の境界線の近傍で磁界を形成するための磁界形成デバイスを含む。この磁界は前記プラズマを形成するために用いられるプロセス条件に依存して、前記第１の領域から前記第２の領域へのプラズマの荷電活性種の動きを選択的に抑制する、プラズマの閉じ込めの方向に垂直な所要の磁界成分を有する。
【選択図】図５

Description

発明の背景

（発明の分野）
本発明は、一般に、プラズマを利用した基板の処理に関し、より詳細には、プラズマを利用した基板処理チャンバ内のプラズマの磁気的な閉じ込めに関する。

（従来技術の説明）
プラズマを利用した処理は、例えば、半導体デバイス及び集積回路の製造において、よく用いられる技術である。一般に、そのような処理は、置かれた半導体ウェハーのような基板を有するチャンバに、プロセスガスを導入し、基板の上部にプラズマを形成するために、プロセスガスに十分なエネルギーを加えることを含む。このプラズマは、基板上で行われる（蒸着、エッチングなどのような）プロセスを支援するために動作する中性の成分と共に、解離した、及び、イオン化した成分を含む。プラズマの構成物は、基板上でのプロセスを支援若しくは遂行するために有益であるが、他のプラズマの構成物が、チャンバの基板支持体、側壁若しくは蓋などのプロセスチャンバ内の他の部品に接触することは、好ましくない。そのように、基板が処理されている上部の領域にのみプラズマを含むように、又は、制限することがしばしば望まれている。

この問題は所要の領域にプラズマを物理的に閉じ込めるためのメカニズムを利用することにより従来は解決されてきた。例えば、あるプロセスチャンバでは、プラズマを所要の領域内に物理的に押さえ込むバッフルを含むかもしれない。しかしながら、これらのバッフルは、プラズマによるプロセスチャンバのコンタミネーション若しくはアタックのから、プラズマによるバッフル自体のアタック若しくはコンタミネーションに問題を移すだけである。このように、バッフルは基板上に粒子による欠陥をもたらす消耗材料となり、更に周期的なメインテナンス若しくは交換を必要とする。更に、バッフルを用いたプラズマの物理的閉じ込めは、チャンバからプラズマの廃物を排出する能力を制限し、これにより更にプロセスパフォーマスを劣化させ、潜在的に標準的なプロセススループットを満たさなくなり、基板の欠陥を増加せしめることとなる。
従って、プロセスチャンバ内にプラズマを閉じ込めるための改善された方法及び装置が望まれる。

発明の概要

プラズマを閉じ込めるための方法及び装置が提供される。一実施形態において、プラズマを閉じ込めるための装置は、基板支持体と、基板支持体の少なくとも上部に設けられプラズマが形成されるべき第１の領域と、プラズマが選択的に制限されるべき第２の領域との間の境界近傍に磁界を形成するための磁界形成デバイスとを含む。この磁界は、プラズマを形成するために用いられるプロセス条件に従って、第１の領域から第２の領域にプラズマの荷電した活性種の動きを選択的に制限する、プラズマの閉じ込めの方向に垂直な所要の磁界成分を有する。

別の実施形態において、プラズマを閉じ込めるための装置は、プラズマが形成されるべき第１の領域と、プラズマが選択的に制限されるべき第２の領域とを有するプロセスチャンバを含む。基板支持体はプロセスチャンバ内に設けられる。磁界形成デバイスは、第１及び第２の領域の間の境界線近傍に磁界を形成するために設けられる。この磁界は、第１及び第２の領域との間において、第１のセットのプロセス条件の下で形成されたプラズマの荷電活性種の動きを制限する一方で、第１及び第２の領域との間において、第２のセットのプロセス条件の下に形成されたプラズマの荷電活性種の動きを制限しない。

本発明の別の側面において、プラズマを閉じ込めるための方法は、プラズマが形成されるべき第１の領域及びプラズマが選択的に制限されるべき第２の領域を有するプロセスチャンバを提供し、第１の領域から第２の領域への方向に垂直な磁界成分を有する磁界を生成し、プラズマが第１のセットのプロセス条件の下に形成された時には、第１の領域から第２の領域へのプラズマの荷電活性種の動きを制限し、プラズマが第２のセットのプロセス条件の下に形成された時には、第１の領域から第２の領域へのプラズマの荷電活性種の動きを制限しない構成を有することを含む。第１のプロセスは、プラズマの荷電活性種の動きが制限されるように、第１のセットのプロセス条件により形成されたプラズマを用いて行われる。また、第２のプロセスはプラズマの荷電活性種の動きが制限されないように、第２のセットのプロセス条件により形成されたプラズマを用いて実行されうる。

詳細な説明

本発明は磁界を用いてプラズマを閉じ込めるための方法及び装置を提供する。更に、本発明は更に磁界を用いたプロセスにより選択的なプラズマ閉じ込めのための方法及び装置を提供する。一実施形態において、本発明の方法及び装置は、閉じ込めの方向に垂直な所要の成分を備えた磁界にプラズマの周辺を曝すことによりプラズマの放電を閉じ込める。磁界の強度、方向、及び場所は、それが第１のサブセットのプロセス条件の下ではプラズマを閉じ込めるよう選択され、第１のサブセットとは異なる第２のサブセットのプロセス条件の下ではプラズマを閉じ込めることはない。

図１は本発明によるプラズマ閉じ込め装置を有するチャンバ１００を概略的に図示する。一般に、チャンバ１００は、それらには限定されないが、容量性結合のプロセスチャンバ、誘導性結合のプロセスチャンバなどを含む本明細書において開示される技術により調整されるようなプラズマを形成するために好適なプロセスチャンバのいかなるタイプのものであっても良い。本発明の恩恵をこうむるようなプロセスチャンバの例は、それには限定されないが、ｅＭａｘ（商標名）、ＭＸＰ（商標名）、及びＥＮＡＢＬＥＲ（商標名）プロセスチャンバであり、それらは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リンクから市販されている。ｅＭａｘ（商標名）プロセスチャンバは２０００年９月５日にシャン等に発行された米国特許第６，１１３，７３１号に記述されている。ＭＸＰ（商標名）プロセスチャンバは、１６６９年７月９日にキアン等に発行された米国特許第５，５３４，１０８号及び、１９９７年１０月７日にプー等に発行された米国特許第５，６７４，３２１号に記述されている。ＥＮＡＢＬＥＲ（商標名）プロセスチャンバは、２００３年３月４日にホフマン等に発行された米国特許第６，５２８，７５１号に記述されている。これらの上述の特許は、各々、本明細書においてその全体が参照され組み込まれる。

図１に示された実施形態において、チャンバ１００は基板１０６を支持するための基板支持体１０４を有する本体１０２を含む。基板支持体１０４は、基板支持ぺデスタル、若しくは、静電チャックなどからなる。チャンバ１００の本体１０２内に、プラズマが形成されるべき（例えば、基板処理が起こるべき）第１の領域１１０、及び、プラズマが選択的に制限される第２の領域１１２がある。第１及び第２の領域１１０、１１２はチャンバ１００内のいかなる所望の場所でありうる。一実施形態において、第１の領域１１０は基板支持体１０４の支持表面よりほぼ上側に位置する上側領域に対応し、第２の領域１１２は基板支持体１０４の基板支持表面よりほぼ下側に（例えば、処理の間、基板１０６のほぼ下側に）位置する下側領域に対応する。

第１の電源１２０はチャンバの蓋、ガス分散シャワーヘッド、チャンバの蓋の近傍に設けられた誘導性コイルなどのチャンバ１００の第１の領域１１０の近傍の電極（図示せず）に結合されている。第１の電源１２０（しばしば、上部電源若しくはソース電源と言われる）は、一般には所定のパワーの無線周波（ＲＦ）信号であり、チャンバ１００の第１の領域１１０にもたらされるプロセスガスからプラズマを形成するに好適な周波数を生成することができる。一実施形態において、第１の電源１２０は、一般に、５０００ワットの無線周波（ＲＦ）パワー（すなわちソース電力）を約１００メガヘルツの同調可能な周波数で生成することができる。一実施形態において、第１の電源１２０は一般に約５０００ワットのＲＦパワーを約１００キロヘルツから２００メガヘルツの間の同調可能な周波数において生成することができる。

第２の電源１２２は基板支持体１０４の中若しくは下に設けられた電極に接続される。第２の電源１２２（しばしばバイアス電力と呼ばれる）は主に約５０００ワットのＲＦパワー（すなわち、カソードバイアスパワー）を、約５０キロヘルツから１３．６メガヘルツの間の同調可能な周波数で生成することができる。選択的に、第２の電源１２２は、直流電源若しくはパルス状の直流電源であっても良い。選択的に、第２の電源１２２は、二周波のＲＦ電源（若しくは２つのＲＦ電源）を含むかもしれない。その場合、第１の電源１２０はオプションとなる。第１の電源１２０及び第２の電源１２２は、より大きい、若しくは、より小さい周波数において、より大きい、若しくは、より小さい電力を形成することができるかもしれない。

また、支援システム１２４はプロセスチャンバ１００に結合している。支援システム１２４は、プロセスチャンバ１００内の（例えば、プラズマを利用したエッチング、蒸着、アニーリング、クリーニングなどの）所定のプロセスを実行し、モニターするために用いられる。一般に、そのようなコンポーネントは、プロセスチャンバ１００の（例えば、ガスパネル、ガス分散管、真空廃棄サブシステムなどの）様々なサブシステム、及び（例えば、追加の電源、プロセスコントロール装置などの）デバイスを含む。これらのコンポーネントは本技術分野における熟練家によく知られているものであり、明解のために図面からは省略されている。

磁界形成デバイス１１４は、処理の間、第１及び第２の領域１１０、１１２の間のプラズマの構成物の移動を、選択的に少なくとも部分的に閉じ込め、若しくは、抑制するために好適な、第１及び第２の領域１１０、１１２との間の境界に沿った磁界を形成するために設けられる。磁気による閉じ込めは、荷電粒子をそれらの速度に垂直な磁界に曝すことによりプラズマの荷電粒子の移動性を低減する。これは次式の力に等しい荷電粒子の力を生成せしめる。

Ｆは抽出される力、ｑは粒子の電荷、ｖは粒子の速度、Ｂは磁界の強度である。この力の方向は荷電粒子の速度方向に垂直であるので、その実質効果は磁界の方向に垂直な荷電粒子の移動性を削減することである。従って、プラズマが望まれていないプロセスチャンバの領域（例えばチャンバ１００内の第２の領域１１２）に、荷電粒子の流れに垂直となるよう磁界を作ることにより、移動性が削減されて、磁界からの上流及び下流の間の領域にプラズマをいくらかのレベルで閉じ込めることになる。

一実施形態において、磁界形成デバイス１１４は基板支持体１０４を部分的若しくは完全に取り囲む磁界を形成するかもしれない。また、この磁界形成デバイス１１４は、側面の基板支持体１０４の一部及びチャンバ本体１０２との間に設けられた領域１１８を部分的若しくは完全に満たす磁界を形成する。磁界形成デバイス１１４により提供される磁界は、チャンバ１００の第２の領域１１２内に主にもたらされる。一実施形態において、磁界形成デバイス１１４によりもたらされる磁界は更に基板支持体１０４の支持表面の下側に主にもたらされる。磁界形成手段１１４は、プロセスチャンバ内若しくはチャンバ外に設けられ、様々なチャンバコンポーネントの中に組み込まれるか、若しくは、別個の装置でありうる。図１に示される実施形態において、磁界形成デバイス１１４はチャンバ１００内に設けられ、基板支持体１０４内に設けられる。

図１に示される実施形態において、磁界形成デバイス１１４は複数の磁石１１６を含む。この磁石１１６は永久磁石、電磁磁石、若しくは、類似のもの、又は、それらの組み合わせであっても良い。図１に示される実施形態において、２つの磁石１１６が示されている。２つ以上の磁石１１６が用いられることも考えられる。磁石１１６は相互に直に隣接するものであるか、若しくは、離間しているものである。離間している場合、磁石１１６の間の距離は磁界の所望の構成（例えば強度、形状など）に従い決定される。一実施形態において、磁石１１６は約０．２５−０．５０インチ離間して置かれる。一実施形態において、磁石１１６は０．２５インチ離れて置かれる。複数の磁石１１６の極性は同じ方向に方向づけられているか、若しくは、交互に切り替えられる。

基板の処理との干渉を低減するために、磁界形成デバイス１１４によりもたらされる磁界は、主にプラズマの周辺、すなわち、チャンバの第１の領域、第２の領域１１０，１１２の境界に沿って形成される。従って、磁石１１６若しくは磁界形成デバイス１１４は、磁石１１６若しくは磁界形成デバイス１１４により形成される磁界が、（例えば、基板支持体１０４の支持表面の主に下側の）チャンバ１００の第２の領域１１２内に主にもたらされるように調整される。一実施形態において、磁石１１６の上側表面は、基板支持体１０４の支持表面の下方、約０から４インチの所に設けられる。一実施形態において、磁石１１６の上側表面は基盤支持体１０４の支持表面の下方、約４インチの所に設けられる。

選択的に、磁石、若しくは、電磁磁石（図示せず）の１つ、若しくは、それ以上が、処理の間、プラズマの特性の制御を行うために（例えば、プラズマの形成、濃度、イオン化、乖離、シースの特性などを制御するために）、チャンバの周りに設けられる、そのような磁石により形成された磁界はチャンバの第１の領域１１０内に主に形成され、磁界形成デバイス１１４により形成される磁界とは独立に制御されうる。処理の間、プラズマを制御するための磁石を有するチャンバの例は、アプライドマテリアルズインクから市販されている、上述のｅＭａｘ（商標名）、ＭＸＰ（商標名）、及びＥＮＡＢＬＥＲ（商標名）プロセスチャンバを含む。

コントローラー１３０は、プロセスチャンバ１００に接続され、（すなわち、支援システム１２４、電源１２０、１２２などの）プロセスチャンバの動作を制御する。また、いくつかの実施形態において、コントローラー１３０は（磁気形成デバイス１１４が電磁磁石を含むときなどのように）、磁気形成デバイス１１４を制御する。コントローラー１３０はＣＰＵ１３２、サポート回路１３４、及びメモリ１３６を主に含む特定又は汎用のコンピュータである。ソフトウェアルーチン１３８はメモリ１３６の中にあり、実行されると本明細書に開示される技術に従って、プロセスチャンバ１００の動作制御のために動作をもたらす。

図２Ａは図１に示された磁界形成デバイス１１４及び磁石１１６の一実施形態の部分的に拡大した図を示している。図２Ａに示された実施形態において、一対の磁石１１６はほぼ並行に離間した関係にある基板支持体１０４の例えば側壁の周辺面に設けられている。磁石１１６は一か所又は複数のセクションにおいて基板支持体１０４を完全に取り囲む。又は、１つ以上の磁石１１６は基板支持体１０４の側壁上の周辺パスに沿って離間して設けられている複数のセクションを含むかもしれない。

磁界形成デバイス１１４の一実施形態の別の例が図２Ｂに示されている。この実施形態において、一対の磁石２１６は基板支持体１０４の近傍に設けられた１つの磁石２１６とチャンバの壁１０２の近傍に設けられた１つの磁石２１６から成る。磁石２１６は基板支持体１０４、及び／又は、チャンバの壁１０２内に設けられるかもしれないし、又は、基板支持体１０４の、及び／又は、チャンバの壁１０２の近傍に設けられるかもしれない。更に、チャンバの壁１０２の近傍に設けられた磁石２１６については、磁石２１６はチャンバの内側若しくは外側に設けられるかもしれない。磁石２１６は１つの若しくは複数のセクションにおいて、基板支持体１０４及び／又はチャンバの壁１０２を完全に取り囲むかもしれない。また、１つ以上の磁石２１６は基板支持体１０４及び／又は壁１０２の側面上の周辺パスに沿って離間して設けられた複数のセクションを含むかもしれない。

図２Ａ−Ｂのそれぞれに示された磁石１１６、２１６は北極２０２及び南極２０４を含む。それぞれの磁石１１６、２１６の北極及び南極２０２及び２０４は相互に関し反転しているかもしれない。（すなわち、それぞれの磁石１１６、２１６のいかなる極も隣接する磁石の反対側の極に隣接している。）又は、各磁石１１６、２１６の南極及び北極２０２及び２０４は同じ方向に方向付けられているかもしれない。この磁石１１６、２１６は磁界２００Ａ及び２００Ｂにより図に示されるように磁界を形成する。明確化のために、チャンバの基板支持体１０４及び本体１０２との間に形成される磁界２００Ａ、２００Ｂの部分のみが示されている。磁界２００Ａ、２００Ｂはプラズマ１０８（図１に図示）からの荷電活性種２０８の速度方向に垂直な磁界成分を含む。そのような構成は、荷電活性種２０８が磁界２００Ａ、２００Ｂを横切り、チャンバの第２の領域１１２に入り込む能力を制限し、第１の領域１１０内のプラズマの荷電活性種２０８を閉じ込める。

プラズマの荷電活性種の閉じ込め及び抑制は、中性種２１０などの中性種に影響を及ぼさないので、それらは磁界２００Ａ、２００Ｂを横切り、プロセスチャンバ１００の第２の領域１１０に入りこむかもしれない。このように、中性種の動きは、高度な重合化学反応を用いるプロセスの間のように、綴じ込めが強く望まれるプロセスにおいてさえも起き得、ポリマーの生成及び堆積の閉じ込め若しくは抑制が、周期的なチャンバクリーニングの必要性を効果的に最小化し、クリーニングサイクルの間の時間を増加せしめる。

従って、いくつかのプロセスの間に、プラズマの閉じ込めをもたらすことは効果的ではあるが、またプラズマの閉じ込めが望まれていないプロセスもある。例えば、ポリマーの除去化学反応が汚れのない状態にチャンバを戻すのに用いられる場合のチャンバクリニーングステップの間のような場合である。そのようなプロセスの間、例えば、処理領域からポリマーが除去されるように、プロセス領域から離れたところに堆積したポリマーの除去を行うために（例えば、図１に示されたプロセスチャンバ１００の第２の領域１１２内においても）、クリーニングの化学反応がチャンバ全体を満たすように、チャンバ全体にプラズマを満たすことが効果的である。

（ソース電力、バイアスパワー、電源周波数、バイアス周波数、プロセスガスの選択、チャンバ圧力、チャンバプロセスの量など）プラズマに影響を及ぼすプロセスパラメータ、及び／又は、（磁石の強度、磁界の方向、場所、形状、磁石の数など）磁界に影響を及ぼすプロセスパラメータ次第で、第１の領域１１０内のプラズマの荷電活性種の閉じ込めの量及びレベルは制御されうる。

例えば、磁界の閉じ込めのレベルを測定する１つの方法は、（図１に示されるように）プロセスチャンバ１００の第１の領域１１０及び第２の領域１１２内のプラズマ１０８から本体１０２へのイオンフラックス（ion flux）を測定し、上側のイオンフラックスと下側のイオンフラックスとの間の割合（以下、本明細書においてイオンフラックスレイショ（ion flux ratio）と言う。）を計算することである。イオンフラックスレイショが大きくなればなるほど、プラズマのフラックスは第２の領域１１２に比べ第１の領域１１０内で構成される、これは第１の領域内においてプラズマの荷電活性種が抑制されていることを示している。イオンフラックスレイショが１に近づくと、それは第１の領域１１０のイオンフラックスが第２の領域１１２に測定されたものと等しいことを示し、第１の領域１１０内にプラズマの荷電活性種が閉じ込められていないことを示している。

図３はプラズマを用いたプロセスチャンバ内のバイアス電力（軸３０４）及びソース電力（軸３０６）に関してイオンフラックスレイショ（軸３０２）の図説グラフを示している。このグラフのデータは、変化するパワーレベルにおいて、６０メガヘルツのＲＦ信号に接続された上部（ソース電源）電極、及び、１３．５６メガヘルツのＲＦ信号に接続された下部（バイアス）電極を有する容量性結合のプロセスチャンバ内において取得された。上述に説明されたように、イオンフラックスレイショが大きくなればなるほど、プラズマはチャンバの第１の領域内により多く閉じ込められる。

図４はバイアス電力（軸３０４）及びソース電力（軸３０６）に関してイオンフラックスレイショのグラフ３００を示す図３のグラフの平面図を示している。図４のグラフに分かるように、領域４１０は、イオンフラックスレイショが１より大きいところに存在し、それはチャンバの第１の領域内でのプラズマの閉じ込めの変化するレベルを示している。第２の領域４１２はプラズマの閉じ込めが存在しないことを示している。このように、図４に示されるグラフ３００は選択的なプラズマの閉じ込めを取得するための、（上部及び下部のＲＦパワーに関して）プロセスのスペースを表すプロセスマップである。従って、様々なプロセスの間に変化されるバイアス電力及び／又はソース電力を制御することにより、様々なプラズマのプロセスにとって望まれるように、磁気の閉じ込めを効果的に取得するか、又は、回避するために、プラズマの磁気的な閉じ込めは同様に制御されうる。

同様なプロセスマップは、プラズマ及び／又は磁界に影響を及ぼす他のプロセスパラメータに関しても生成されうる。選択的に、又は、組み合わされて、プラズマに影響するプロセスパラメータに加えて、変化する磁界の強度を含むように、プロセスのウィンドウを延長して、変化する強度の磁界により行われる上述のアプローチにより、三次元のプロセスマップも構成され得る。更に、プロセスの濃度、シース電圧、電子温度、プロセスの化学反応など他のプラズマのパラメータは、プラズマのボリュームによりも影響され得、それらは本明細書に開示されたプラズマ閉じ込めメカニズムにより制御されうるかもしれない。従って、これらのパラメータもまた、この発明性あるプラズマ閉じ込め装置を有するプラズマプロセスチャンバのためのプロセスウィンドウを効果的に更に広げるために、特定のプロセスのために必要とされるプロセス条件を決定するためにマップ化されるかもしれない。

図５はプロセスチャンバ１００に類似するプロセスチャンバ５００内で行われる２つのプロセスの概説的な両側の各々の側の部分を図示する。チャンバ５００の第１の側５３０は、チャンバ５００内に形成されるプラズマ５０８が磁界５２０によってチャンバ５００の第１の領域５１０に閉じ込められるように、プロセス実行条件を示している。チャンバ５００の第２の側５３２は、実質的にチャンバ５００を満たすに十分な条件の下に形成されたプラズマ５１８を概略的に図示する（すなわち、プラズマがチャンバ５００の第１の領域５１０及び第２の領域５１２の両者に存在する）。

２つのプロセスのパラメータは図５に示される選択的なプラズマの閉じ込めを取得するために望まれるよう制御される。例えば、図３及び４からのデータを用いて、あるプロセスにおいてプラズマの閉じ込めが望まれるならば、バイアス及び／又はソースの電力が図４の領域４１０内に入るよう選択される。また、あるプロセスにおいてプラズマの閉じ込めが望まれないのであれば、バイアス及び／又はソースの電力が図４の領域４１２内に選択される。

別の実施形態において、典型的に、基板の処理は約０ワット−１０００ワットの間の上部ソース電力及び約５００ワット−５０００ワットの間のバイアス電力で起こる。プラズマの閉じ込めは一般にプロセスパフォーマンスを改善するためにそのような基板の処理の間に望まれている。しかしながら、典型的には、チャンバのクリーニングプロセスは約２０００ワットより大きい電源で約０ワット−１０００ワットの間のバイアス電力のところで起こる。上述したように、プラズマの閉じ込めは一般にチャンバのクリーニングプロセスの間には望まれていない。従って、図４に示されるようなプロセスマップを用いて、ソース及びバイアスの電力が、所望のレベルのプラズマの閉じ込めにより、それぞれのプロセスを動作せしめるよう選択的に制御されるかもしれない。

図６はプロセスの応じて選択される磁界によるプラズマの閉じ込めを実行するための方法６００の一実施形態を図示する。一実施形態において、方法６００はステップ６０２において開始し、そこで、プラズマが生成されるべき第１の領域と、プラズマが選択的に抑止される第２の領域との間の境界線に沿って磁界が形成される。一実施形態において、磁界は基板支持体の周辺にもたらされる。磁界の強度、方向、及び／又は、場所は（例えば第１の領域から第２の領域への）閉じ込めの方向に垂直な所望の磁界成分を形成するよう選択される。

次に、ステップ６０４において、第１の領域から第２の領域へのプラズマの荷電活性種の移動が制限されるように、プロセスパラメータの第１のセットを用いてチャンバの第１の領域内においてプラズマが形成される。一実施形態において、この荷電活性種はチャンバの上側領域に閉じ込められる。一実施形態において、この第１のセットのプロセスパラメータは、ソース電力、バイアス電力、電源周波数、バイアス周波数、プロセスガスの選択、チャンバの圧力、チャンバプロセスボリュームのうちの少なくも１つを含む。一実施形態において、第１のセットのプロセスパラメータは電力及びバイアス電力のうちの少なくとも１つを含む。

次に、ステップ６０６において第２のプラズマが、第１の領域から第２の領域へのプラズマの荷電活性種の動きが制限されないように、第２のセットのプロセスパラメータを用いてチャンバ内の第１の領域内に形成される。一実施形態において、この荷電活性種はチャンバの上側領域に閉じ込められない。一実施形態において、第２のセットのプロセスパラメータはソース電力、バイアス電力、ソース周波数、バイアス周波数、プロセスガスの選択、チャンバ圧力、チャンバプロセスボリュームのうちの少なくとも１つを含む。一実施形態において、第２のセットのプロセスパラメータはソース電力及びバイアス電力のうちの少なくとも１つを含む。

磁界を用いたプロセスの選択的なプラズマ閉じ込めのための方法及び装置の実施形態が提供されてきた。一実施形態において、本発明の方法及び装置は閉じ込めの方向に垂直な成分を有する所要の磁界にプラズマの周辺をさらすことによりプラズマ放電を閉じ込める。磁界の強度、方向、及び場所は、それが第１のセットのプロセス条件の下ではプラズマを閉じ込めるように選択され、第１のセットとは異なる第２のセットのプロセス条件の下ではプラズマを閉じ込めることはない。

上述の説明は本発明の実施形態に基づいてなされてきたが、本発明の他の、又は、更なる実施形態は本発明の基本範囲を逸脱することなく考えることができ、その範囲は特許請求の範囲に基づいて定められる。

本発明の上述された特徴が詳細に理解されるように、上述に短く要約された本発明のより具体的な説明が実施形態を参照してなされ、それら実施形態のいくつかは添付図面に図説されている。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを図説するものであり、本発明の範囲を制限するものと考えられるべきではなく、本発明は他の同等に効果的な実施形態をも含みうる。

本発明の一実施形態に従ったプラズマを利用したプロセスチャンバの概略図である。 〜 図１に示された磁界閉じ込め装置の実施形態の詳細を示す図である。 バイアス電力及びソース電力に関してプラズマのイオンフラックスの割合のグラフである。 図３のグラフから作り出されたバイアス電力及びソース電力に関してのプロセススペースのグラフである。 本発明の実施形態に従ったプロセスにより選択される磁気閉じ込め装置を有するプロセスチャンバの図解説明図である。 プロセスにより選択的な磁気プラズマ閉じ込めの方法の一実施形態を示す図である。

可能な限り、本明細書において、各図に共通な同等な要素を示すために同じ参照番号が用いられている。図面は説明のために簡略化されており、原寸で示されているものではない。

Claims (16)

1. 基板支持体と、
   プラズマが形成されるべき、少なくとも前記基板支持体の上部に設けられた第１の領域と、前記プラズマが選択的に抑制される第２の領域との間の境界線の近傍に磁界を形成するための磁界形成デバイスを含み、
   前記磁界は前記プラズマを形成するのに用いられるプロセス条件に依存して、前記第１の領域から前記第２の領域へのプラズマの荷電活性種の動きを選択的に抑制するプラズマ閉じ込めの方向に垂直な所要の磁界成分を有するプラズマを閉じ込めるための装置。
2. プラズマが形成されるべき第１の領域とプラズマが選択的に抑制されるべき第２の領域とを有するプロセスチャンバと、
   前記プロセスチャンバ内に設けられた基板支持体と、
   前記第１及び第２の領域の間の境界線の近傍に磁界を形成するための磁界形成デバイスとを含み、
   前記磁界は、前記第１及び第２の領域の間において、第１のセットのプロセス条件の下で形成されたプラズマの荷電活性種の動きを抑制し、前記第１及び第２の領域の間において、第２のセットのプロセス条件の下で形成されたプラズマの荷電活性種の動きを抑制しない磁界を閉じ込めるための装置。
3. 前記磁界形成デバイスは１つ若しくはそれ以上の電磁磁石を含む請求項１又は２記載の装置。
4. 前記磁界形成デバイスは１つ若しくはそれ以上の永久磁石を含む請求項１又は２記載の装置。
5. 前記磁界形成デバイスは前記基板支持体の中に、若しくは、前記基板支持体に結合されている請求項１〜４のいずれか１項記載の装置。
6. 前記磁界形成デバイスは前記基板支持体の側面の近傍及び前記基板支持体の支持表面の主に下部に磁界を形成する請求項１〜５のいずれか１項記載の装置。
7. 前記第１の領域は前記基板支持体の前記基板支持表面の上部に設けられた前記プロセスチャンバの上側領域を含み、前記第２の領域は前記基板支持体の前記支持表面の下側に設けられた前記プロセスチャンバの下側領域を含む請求項２〜６のいずれか１項記載の装置。
8. 前記磁界形成デバイスは複数の磁石を含み、この複数の磁石は、少なくとも、前記基板支持体の側面に沿った第１の周辺パス及び前記プロセスチャンバの側壁の側面に沿った第２の周辺パスに沿って設けられている請求項２〜７のいずれか１項記載の装置。
9. 前記磁界形成デバイスは複数の磁石を含み、この複数の磁石は前記基板支持体の側面に沿った少なくとも２列の離間した周辺パスに沿って設けられている請求項２〜７のいずれか１項記載の装置。
10. 前記周辺パスは０．２５及び０．５インチの間離間している請求項９記載の装置。
11. 前記磁石の上側部分は前記基板支持体の前記支持表面の下４インチまでのところに設けられている請求項９記載の装置。
12. 前記磁界形成デバイスは前記基板支持体の側面と前記プロセスチャンバの壁との間に設けられた領域内に磁界を形成するようになっている請求項２〜１１のいずれか１項記載の装置。
13. 前記プロセスチャンバの周りに設けられ、前記プラズマの特性を制御するよう構成された１つ以上磁石を更に含む請求項２〜１２のいずれか１項記載の装置。
14. プラズマが形成されるべき第１の領域とプラズマが選択的に抑制されるべき第２の領域とを有するプロセスチャンバを提供し、
    前記第１の領域から前記第２の領域への方向に垂直な磁界成分を有する磁界を生成し、
    前記プラズマが、第１のセットのプロセス条件の下で形成されるときに、前記第１の領域から第２の領域へのプラズマの荷電活性種の移動を抑制し、第２のセットのプロセス条件の下でプラズマが形成されるときに、前記第１の領域から前記第２の領域へのプラズマの荷電活性種の移動を制限しないように選択された構成を有するプラズマを閉じ込めるための方法。
15. 前記プラズマの荷電活性種の動きが抑制されるように、前記第１のセットのプロセス条件により形成されたプラズマを用いて第１のプロセスを実行することを更に含む請求項１４記載の方法。
16. 前記プラズマの荷電活性種の動きが抑制されないように、前記第２のセットのプロセス条件により形成されたプラズマを用いて第２のプロセスを実行することを更に含む請求項１５記載の方法。

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