JP2001523883A

JP2001523883A - 静電シールドを有するプラズマ発生装置

Info

Publication number: JP2001523883A
Application number: JP2000521536A
Authority: JP
Inventors: リディア，ジェイ．ヤング，; ヴォジュテックパカック，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2001-11-27
Also published as: KR20010032200A; EP1040500A1; KR100576051B1; WO1999026267A1; AU1589599A; EP1040500A4; TW578449B; US5903106A

Abstract

(57)【要約】半導体集積回路を処理するためのプラズマ発生源（１１）を提供する。このプラズマ発生源（１１）は、電磁エネルギ量（１３）および／またはプラズマに結合された電気的および磁気的エネルギの分布を制御するように構成されている。プラズマ発生源（１１）は、プラズマ含有領域（１８）とプラズマを発生するための電磁エネルギ（１３）源を具備している。静電シールド（１９）は、電磁エネルギ（１３）源とプラズマ含有領域（１８）間に配置されている。静電シールド（１９）は、ソースからプラズマ含有領域（１８）に結合された電磁エネルギ（１３）の量と分布を制御するように構成され、これを通っている複数の開口部（３３）を有している。開口部（３３）はプラズマに結合された静電エネルギ（１３）の量と分布を制御する種々の方法で構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は半導体集積回路を加工するために使用されるプラズマ発生源に関する
。さらに詳しくは、本発明は、電磁エネルギ量および／またはプラズマに結合す
る電気および磁気エネルギの拡散を制御するために形成される静電シールドを有
するプラズマ発生源に関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体ウェハおよび別の集積回路（ＩＣ）の加工には、装置部品、連続ライン
、誘電体、絶縁隔壁などを形成するために、ウェハ表面のエッチングおよびウェ
ハ表面上での物質層の堆積のような臨界製造段階が含まれる。これまで集積回路
の表面上に物質層などを堆積するために種々の方法が利用されており、こうした
層はしばしば化学気相堆積法（ＣＶＤ）により形成されている。ある従来の熱Ｃ
ＶＤ法では、ある気体化学物質の熱反応によりウェハの表面上に安定した化学成
分を堆積する。従来技術では減圧ＣＶＤ法や常圧ＣＶＤ法を含む種々のＣＶＤ反
応器が利用されている。

【０００３】さらに最近では、プラズマ強化（プラズマ補強と呼ばれることもある）ＣＶＤ
法（ＰＥＣＶＤ）が開発されている。ＰＥＣＶＤ法は一般に気体化学物質の分離
およびイオン化により作用する。プラズマに関連する高電子温度がウェハ表面上
の堆積に有効な分離種の密度を増加させる。従って、このような方法は従来の熱
ＣＶＤ法よりも低温度で作用することが可能である。このような低温加工は好適
であり、浅い接点の拡散および集積回路内に含まれる金属の相互拡散を最小に抑
える。さらに、ＰＥＣＶＤ法は装置密度が増加するときに堆積装置構造を絶縁す
るために使用されるよう多重誘電体層を形成するのに適している。このような多
重誘電体層の形成時、良好な填隙性、絶縁性、応力性および段差被膜特性を備え
た層を提供することは好適である。これらの特性は装置寸法が小さくなると達成
するのがより困難となる。

【０００４】より小規模の装置の特徴を増やしながら高品質ウェハを加工することができる
反応器に対する継続的な必要性に取り組むために、高密度プラズマ（ＨＤＰ）Ｃ
ＶＤ（ＨＤＰ−ＣＶＤ）法が開発されている。ＨＤＰ−ＣＶＤ法は一般に１０¹¹ プラズマイオン／ｃｍ³およびそれ以上の位数で高密度イオンを提供することが可能なプラズマ発生源を採用している。従来技術では種々の型のプラズマ発生源
が報告されている。プラズマ発生源の一例が、静電気的にシールドされたＲＦ（
ＥＳＲＦ）プラズマ発生源を開示している米国特許第４，９１８，０３１号に記
載されている。該発生源は一つの縦割れと螺旋コイル内に配置された金属シール
ドを有する。‘０３１号特許の詳細は米国特許第５，２３４，５２９号に記載さ
れており、ここではシールドに形成した複数の縦溝を採用している。従来、シー
ルドは、容量性結合比率に対する導電性結合を最大化しながら、プラズマ源（す
なわちＲＦコイルなど）とプラズマ領域の間の容量性結合量を抑制するために使
用されてきた。シールドはプラズマ領域に対するプラズマ源の小区域のみを暴露
し、そのため電磁エネルギの結合の容量性要素をプラズマ発生領域内で実質的に
制限している。従来技術の教義では容量性結合は半導体加工に対する損傷の可能
性を増加させると考えられており、そのためこれらの教義は純粋もしくはほぼ純
粋誘導結合プラズマの必要性を示している。

【０００５】シールドを介して容量性結合を制限していることにより多数の重要な問題が発
生していることは本発明者らが発見している。第一にプラズマ発生源の点火は非
常に困難であり、しばしば補助点火装置を使用する必要がある。例えば、プラズ
マ発生源を点火するには、スパークコイル、低電力ＲＦバイアスシールド、また
はウェハ補助バイアス電力を使用する低電力始動シーケンスもが必要である。そ
れら電力結合用に必要なマッチング・ネットワークと同様、このような補助点火
装置が加わることによりシステムの複雑性、費用、非効率性が増加するのである
。

【０００６】 ‘５２９号特許は、暴露領域を変化させて容量性結合を増加させるために、二
つの同心円筒形シールドを使用し、一方をもう一方の背後に配置し、溝の領域を
変化させることにより点火問題に取り組むことを試みている。このような配列は
煩雑であり機械的な複雑性や発生源の費用を増加させる。さらに、溝の領域を変
化させる効果により、マッチング・ネットワークが発生源入力インピーダンスお
よび共振振動数の変化を正すことができないという発生源のこうした離調を招く
ことさえ有り得る。

【０００７】一般にプラズマ発生源に関連する別の問題には、加工するウェハ全域における
プラズマの均一拡散が含まれている。従来技術の方法は一般にプラズマを制限し
て拡散するために反応器内のさまざまな点で補助磁気源を採用している。例えば
、プラズマ発生源の下およびウェハ付近に配置した直流コイルや、二コイル法や
、一列の永久磁石を使用することもある。また、このような配置のせいでシステ
ムの複雑性や費用が増加する。さらに本発明者らには、補助磁界が実際には逆効
果となり、堆積の均一性を悪化させてしまう可能性がある、と考える理由がある
。

【０００８】プラズマ発生源に伴うさらなる争点は、発生源により達成されるイオン密度で
ある。装置寸法を縮める断固とした努力に取り組むべく、より高いプラズマ密度
を追求することについて依然として興味はつきない。静電シールドを伴う従来技
術からわかるように従来のプラズマ源は常に発生源により達成されるイオン密度
をある程度に制限している。より高いイオン密度を達成するために、本発明者ら
は、プラズマ発生源が、発生源の高電流領域内に拡がるシールドに有効な放射長
をもつ溝を有することが好ましいことを発見した。そうすることにより、発生源
からプラズマ内への誘導結合は大幅に増加し、その一方で不都合な容量性結合が
変化しないように保たれる。

【０００９】半導体加工においては、プラズマ発生源が広い圧力領域で作用することができ
る必要がある。ウェハを加工する間、プラズマ源および反応器は１０ｍＴｏｒｒ
およびそれ以下の位数において非常に低圧で作用する。しかしながら反応器の洗
浄の間、発生源は１．０Ｔｏｒｒおよびそれ以上までの圧力で作用する。反応器
の洗浄はシステムの効果的な作用において重要な役割を果たす。高反応種は基板
の表面と同様にチャンバおよび作用部品の壁上に堆積する。こうした堆積はシス
テムの作用に影響し、システム内のプラズマの潜在能力に影響することもあり、
ウェハ上に堆積するフィルムを最終的に汚染する粒子の重大な源となる。従って
、プラズマ源が広範囲の圧力領域にわたって作用することは好都合である。

【００１０】このように、前述の問題点に取り組むプラズマ発生源を提供することは好まし
い。つまり、自己発火でき、広範囲の圧力領域にわたって作用し、高イオン密度
を達成し、同時に可能なかぎり低電磁エネルギの容量的結合成分を維持し、かつ
誘導結合成分を増加させるような発生源である。均一なプラズマ拡散、その結果
生じる堆積フィルムの均一な品質を促す発生源を提供することは特に有益であろ
う。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

従って、本発明の目的は半導体ウェハおよび集積回路加工用のプラズマ発生装
置を提供することにある。

【００１２】さらに詳しくは、本発明の目的はプラズマに結合する電磁エネルギの総量を制
御し、誘導結合するエネルギ部分を増加させるために形成されるウェハ加工用静
電シールドを有する改良型プラズマ発生装置を提供することにある。

【００１３】本発明の別の目的は、自己発火および広範囲の圧力領域にわたって作用するこ
とが可能な静電シールドを有するプラズマ発生装置を提供することにある。

【００１４】本発明の別の目的は、プラズマ含有領域内でのプラズマ均一性の制御を補助す
るために形成される静電シールドを提供することにある。

【００１５】さらに本発明の別の目的は、増加するイオン密度を表わすプラズマ発生装置を
提供することにある。

【００１６】本発明の関連目的は、ウェハ上に堆積されるフィルムの品質を改良するプラズ
マ発生装置を提供することにある。

【００１７】本発明者らは、発明の背景に記載した前述の問題点が、電磁エネルギ量および
／またはプラズマ領域に結合する電気および磁気エネルギの拡散を制御するため
に形成されるプラズマ発生装置により取り組まれていることを発見した。電磁場
エネルギの大きさと、発生源からプラズマ領域に結合する磁場エネルギに対する
電気比率を制御することにより、本装置はその結果生じる電場（Ｅ）および磁場
（Ｈ）とプラズマ領域内部でのそれらの比率（Ｅ／Ｈ）を形成することが可能で
ある。本発明者らは、プラズマ含有領域内部の（特に領域の壁に沿う）温度、プ
ラズマの拡散、プラズマのイオン密度、および自己発火のための装置容量を含み
、ＨＤＰ−ＣＶＤ法を操作する上で磁場の大きさおよび比率が種々の効果を有す
ることを発見した。

【００１８】これらおよび別の目的は、プラズマ含有領域とプラズマ含有領域内でプラズマ
を発生させるための電磁エネルギ源からなる以下に開示するプラズマ発生装置に
より達成される。静電シールドは電磁エネルギ源およびプラズマ含有領域の間に
配置される。静電シールドは前記源からプラズマ含有領域内に結合する電磁エネ
ルギの量および拡散を制御するために形成される複数の開口部を有する。温度、
システムのプラズマ均一性およびプラズマ密度に影響を与えることにより、プラ
ズマに結合する電磁エネルギの大きさおよび拡散を制御すべく、開口部が種々の
方法において形成される多数の実施形態が提供されている。

【００１９】

【発明の実施の形態】

図面を参照すると、同じ構成部品は図中では同じ参照番号によって図示されて
おり、図１ａと図１ｂは本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置を具備する
典型的なＨＤＰ−ＣＶＤ反応器を表わしている。図１ａは加工チャンバ１６に効
果的に付随するプラズマ発生装置１１を有する反応器１０の部分切欠断面斜視図
を示す。加工チャンバ１６は一般に、ガス送出ライン（図示せず）を経て少なく
とも一気体化学物質を収容するために、加工チャンバ１６に取付けられるガス射
出マニホールド１７を含む。チャンバ１６内に設置されるのはウェハ２４を支持
する水平ウェハ支持体２０（「チャック」ともいう）である。ウェハ２４は、ウ
ェハ２４の表面が上を向いている状態でウェハ支持体２０上に設置される。ウェ
ハ支持体２０はマッチング・ネットワーク（図示せず）を経て発生器（図示せず
）から高周波エネルギを印加することによりバイアスされる。開口部２７を具備
する真空システム２６は反応器１０を排出するために提供される。真空ポンプ（
図示せず）は加工チャンバ１６に効果的に結合される。典型的な反応器を示す一
方、本発明では他の型の反応器を使用してもよいことは当業者には理解されるべ
きである。さらに、本発明のプラズマ発生装置はＨＤＰ−ＣＶＤ法には最適であ
る一方、本発明をＰＥＣＶＤ法やエッチング法のような他のプラズマ法に使用し
てもよい。

【００２０】さらに図１ｂおよび図２を参照すると、一般に「プラズマ源」と言われるプラ
ズマ発生装置１１が示されている。プラズマ発生装置１１は、内壁２７、外壁２
８、上壁３０、底壁３１を含み、その間にキャビティ１２を形成している。内壁
２７は円筒形でありプラズマ含有領域１８を形成する内部を有する。キャビティ
１２内部に配置されるのは、プラズマ含有領域１８内にプラズマを発生させるた
めの電磁エネルギ源１３である。好ましくは電磁エネルギ源は螺旋コイル１３で
ある。カバー１５はプラズマ発生装置の頂点を形成するためにプラズマ含有領域
１８の頂点に配置される。カバー１５は平板であってもドーム型表面であっても
、また別の好適なカバーであってもよい。また、プラズマ発生装置の頂点を形成
するために上部ガス射出マニホールドがプラズマ含有領域１８の頂点に配置され
、プラズマ含有領域１８に少なくとも一気体化学物質を伝達するために使用され
る。好ましくはプラズマ源１１は円筒形であり、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）の
ように従来技術に分類される型のものである。

【００２１】プラズマ源１１はさらに非磁性物質で製造された円筒形の溝付の静電シールド
１９（「シールド」ともいう）を含み、該シールド１９は一般にコイル１３およ
び内壁２７の間のキャビティ１２内に配置される。シールドの接地を行うために
は、シールド１９はスクリューもしくはばね装着接点１４を経てプラズマ源１１
の外壁２８へ取付けられる。実験的に印加するために、シールド１９を周囲の容
器に対する電気的基準とし、一般に該電気基準を接地する。しかしながら、電気
基準があるゼロ以外の電位にセットされる場所では印加が行われることもある。
好ましくは内壁２７は石英もしくは高純度セラミックのような低損失誘導体物質
製のライナーであり、上壁２８、底壁３０、外壁３１、およびシールド１９は非
磁性の高導電性金属からなる。ライナー２７は一般に円筒形であり、プラズマ含
有領域１８へ暴露される壁を形成する。

【００２２】特別な利点としては、静電シールド１９はその内部に形成される複数の細長い
開口部３３を有する。図１ａ、図２、図３に示すように、開口部３３はシールド
１９の周囲に一定間隔で縦に伸びている。従来技術の教義によると、静電シール
ドはプラズマ源とプラズマ領域の間で電界エネルギを分断するために使用される
。「従来の技術」で述べたように、本発明者らは従来の静電シールドでは不十分
であることに気付いた。発明者らは、プラズマ領域に結合する電磁エネルギの量
および拡散を制御するよう形成される本発明のプラズマ発生装置ならば前述の問
題点に取り組むことを発見した。プラズマ領域に結合する電磁エネルギの量およ
び拡散を制御することにより、発生する電界（Ｅ）および磁界（Ｈ）の大きさ、
および磁界に対する電界（Ｅ／Ｈ）の比率は制御される。発明者らは電界および
磁界の大きさおよび比率には、プラズマ含有領域（特にライナー２７の壁に沿う
）内の温度、プラズマの拡散、プラズマのイオン密度、および自己発火用の装置
容量を含むＨＤＰ−ＣＶＤ法の作用上で種々の効果があることを発見した。この
ような多大な利点により、本発明は電磁エネルギの結合を制御し、それによりプ
ラズマ含有領域内の温度、プラズマ拡散およびプラズマイオン密度を制御し、自
己発火を可能とするよう形成されたプラズマ発生装置を提供する。

【００２３】本発明によれば、これは以下の方法において達成される。つまり、シールド１
９内に非暴露領域に対する暴露区域を形成し、それら暴露および非暴露領域を配
置することにより、シールド１９はプラズマに結合する電磁エネルギの量および
拡散を制御するように形成される。図２〜図６を参照すると、プラズマ発生装置
１１の四つの実施形態が示されている。図２は、「幅広溝」と呼ばれる本発明の
一実施形態によるプラズマ発生装置１１の断面図を示す。ライナー２７はコイル
１３とライナー２７の間に配置されるシールド１９を明確に図示するために切り
欠かれている。シールドはライナー２７の全長と同じ長さであってもよい。また
、シールドはライナー２７の全長の一部もしくは実質部分にそってのみ伸びてい
てもよい。

【００２４】シールド１９は上端２１ａおよび下端２１ｂを有し、シールド１９内に形成さ
れるのは複数の開口部３３である。開口部３３は図２〜図６には共通の尺度で図
示されておらず、詳細を示すために拡大されている。例示の実施形態では、開口
部３３は細長くシールド１９の周囲に伸びている。開口部３３は均等幅であり本
実施形態では等間隔に並んでいるが、以下に詳細に述べるように、開口部は不均
一な幅および間隔で形成されてもよい。開口部３３は実質的にシールド１９の両
端２１ａおよび２１ｂの間に伸びていてもよい。また、開口部３３は実質的に両
端の間のかわりに、シールド１９の全長の一部にそってのみ伸びていてもよい。
開口部が両端を介して伸びていないこの形状は「閉塞端シールド」と呼ばれるこ
とに注目されたい。

【００２５】特別な利点としては、図２に示すプラズマ発生装置は電磁エネルギの増加量を
結合するために形成される。特に、本装置はプラズマ発生装置１２からプラズマ
領域１８へ増加する容量性結合のために形成される。シールドには従来技術の教
義と比較して幅広の開口部が含まれ、これら幅広の開口部はより多大な暴露をコ
イルに提供するため、プラズマ領域１８へ多量の電磁エネルギを容量性結合する
。シールドには、シールド１９の全領域の約２０％〜５０％の範囲の暴露領域（
すなわち開口部３３の領域）があり、好ましくは２０％〜４０％、最適には暴露
領域は３０％である。例示の実施形態では、約３６個の開口部が約１．０インチ
間隔でシールド１９内に形成されている。３６個の各開口部の幅は約０．６３イ
ンチである。一個の開口部の拡大断面図である図４ａには開口部３３がより明確
に例示されている。増加した暴露区域により重要な利点が立証され、それにより
特に本装置の自己発火と、より高圧での作業が可能となる。

【００２６】図３はプラズマ発生装置の他の実施形態を示しており、これは本発明の第二実
施形態によるプラズマ発生装置１１の断面図であり、「砂時計」実施形態と呼ば
れる。ここでもまた、ライナー２７はシールド１９を明確に図示するために切り
欠かれている。シールド１９はコイル１３とライナー２７の間に配置され、その
内部に形成された複数の開口部３３を含む。この砂時計型実施形態では、プラズ
マ発生装置は、図２に示す幅広の実施形態よりも小さな中央領域における容量性
結合のため、より少量の電磁エネルギを結合するよう形成されている。この砂時
計型実施形態では、開口部３３は細長くシールド１９の周囲に伸びている。開口
部３３は等間隔であり、実質的に端部表面２１ａおよび２１ｂの間で伸びている
。また、開口部３３はシールド１９の全長の一部にそってのみ伸びていてもよい
。さらに開口部の配置は方位角的に変化してもよく、つまり、開口部はシールド
１９の周囲に不均等な間隔で並んでいてもよい。しかしながら本実施形態では、
開口部３３は一定幅のものではない。一個の開口部の拡大断面図である図４ｂに
は開口部３３がより明確に図示されている。開口部３３は均一幅のものではなく
、開口部３３の両端の二個の拡大部３５ａおよび３５ｂの間に配置される狭く細
長い中央部３４を有する。本実施形態では、開口部３３の狭い細長い部分３４に
よってシールド１９の中央部のコイルおよびプラズマの間の容量性結合レベルを
減少させることにより、結合する電磁エネルギの拡散が変化する。シールドには
、シールド１９の全領域の約４０％と同等もしくはそれ以下の範囲の暴露区域が
あり、好ましくは１５％から４０％、最適には３０％の暴露区域を備える。例示
の実施形態では、約３６個の開口部がシールド１９に形成され、本実施形態では
約１．０インチの等間隔で並び、３６個の各開口部の寸法は以下のとおりである
。端部３５ａおよび３５ｂの幅は各々約０．６３インチであり、中央部３４の幅
は約０．０６インチである。端部の長さは同じであっても異なっていてもよく、
本実施形態では端部３５ａおよび３５ｂの長さは各々約１．５インチおよび１．
２５インチであり、中央部３４の長さは約１．７５インチである。ある寸法が与
えられる一方で、好ましい効果を達成するシールドを形成するためには、別の寸
法、間隔、開口部の配置を使用してもよいことは理解されるべきである。

【００２７】プラズマ発生装置のさらに他の実施形態を図５に示し、本発明の第３実施形態
に基づくプラズマ発生装置の部分断面図は「オープンエンド（開口端）」実施形
態として示している。ここでも、ライナ２７はシールド１９を明瞭に示すために
断面としている。このシールドはコイル１３とライナ２７間に配置されている。
この拡張可能実施形態において、複数の長尺開口部３３がシールド内に形成され
、シールド１９の周縁の回りに延長しているが、この例において、開口部の一端
はシールドの底面２１ｂから延長し、開口端シールドを形成している。付加的に
、シールド１９の底面２１ｂはライナ２７の全長部分に沿ってのみ延長でき、こ
れによってコイルの一つまたはそれ以上の全てまたは一部は露呈されたままにさ
れる。重要なのは、「オープン（開口）」されたシールドの一端はコイルの高電
流端（すなわち、コイルの接地端）と対面されなければならないことに注意する
ことである。この場合において、コイルは収容部の低壁３１に接地される。コイ
ルの他端（すなわち、コイルの先端、ないし低電流端）に対面しているシールド
の端部は、室の本体に固定（すなわち、接地）されている。従って、この場合に
おいて、シールドの頂端２１ａは、収容部の頂壁３０に固定されている。シール
ドの開口端の位置は、接地され（高電流）、従って、シールドの底部かまたは頂
部のいずれかに向けられている。結局、このオープン・エンド実施形態において
、プラズマ発生装置は上述した実施形態の電磁エネルギ量より誘導的に大きく結
合されるような形態になっている。特に、シールドは約５％から４０％の範囲の
露出面積を有しており、好ましくは５％から３０％の範囲であり、２０％の露出
面積が最も好ましい。図５に示した実際の実施形態において、開口部３３は約１
／８から１／２インチの一定幅を有している。約３６個の開口部がシールド１９
に形成され、約１．０インチで均一に置かれている。別の方法としては、この開
口部は幅および／または間隔を変えることもでき、この開口部は砂時計の実施形
態の開口部の形状を有し、狭い中央部か、または広い端部のいずれかを有してい
る。端面２１ｂで終了する。さらに他の実施形態において、開口部のいくらかは
一つの端面を通って延長し、一方他の開口部は二つの面の一部または実質的な面
の間のみに延長するようにすることもできる。上述した異なる開口部３３の全て
はプラズマと結合する電磁エネルギの量とロケーションを制御する統一された目
的を有している。

【００２８】オープン・エンド・シールドのアタッチメントは、重要であり、この実施形態
においてシールドの頂端２１ａはプラズマ源１２の外壁２８に接続されている。
それを通って延長している開口部３３を有するシールドの底端２１ｂ、すなわち
、「オープン・エンド」は、吊り下げられており、いずれの面にも固定されてい
ない。従って、シールド１９はその閉止端で、すなわち、この場合コイルのオー
プン（低電流）エンドと対面する頂端２１ａで、プラズマ源１２に接地されてい
る。

【００２９】本発明のこの実施形態は、シールドがその両端で接地されたときに何が生じる
かを説明することによって理解することができる特定する利点を提供する。上述
した広くて砂時計状の実施形態によって教示されたようにその端部の両方で接地
されたシールドは、従来技術に対して相当な利点があるが、両端で接地されてい
ることは、開口部の放射長さを効果的に短縮する効果を有している。これらの開
口部は実際にシールドの両側で短絡されており、またＲＦ面電流が高導電性金属
上のシールドの回りを容易に流れることができる。このことが電磁エネルギのプ
ラズマとの誘導性結合量を制限することになる。発明者らは、開口部の少なくと
も一つを、ヘリカルコイルの高電流（すなわち、接地された）端に対面するシー
ルドの一端をずっと通って延長させること、シールドのこの端と接地との間の電
気的な接続を断つことによってこの効果に的を絞ってきた。この特定するシール
ドの実施形態（すなわち、オープン・エンド・シールド）において、開口部を横
切って発生した方位電界は、開口部（ここでは開している）の端で短絡されてお
らず、従って、電磁エネルギの誘導性結合が増大する。これと同時に、コイルと
プラズマ間の容量性結合で相当な増大はない、これはシールドと源本体間に生じ
た開口空隙が、ヘリカルコイルの「低電位」（すなわち、低電圧）端に近いから
である。発明者らは本発明の実施形態の全てにおいて、ヘリカルコイルの頂部よ
りもウエハ面２４に近接しているコイルの底部にコイルの高電流端を配置するこ
とによって、プラズマ密度の点をウエハ面２４に接近させることによってさらに
大きい利点があることを発見した。これがウエハ上に堆積されたフィルムの質を
改善する。

【００３０】従って、好ましくは、プラズマ源本体に固定されていないシールド１９の開口
端は、コイル１３の高電流（すなわち、接地）端に対する位置に対応して方向付
けられ、この位置はウエハ２４に最も近いシールド１９の底端２１ｂに配置され
ている。コイル１３の高電流（すなわち、接地された）端と一致したシールド１
９の開口端を備えたプラズマ装置１１の形態の特別な利点は、スロット３３の有
効放射長さが長くなるのと等価な効果を有することで、これが源とプラズマ発生
領域間の誘導性結合を増すことになる。装置をこのように構成することで、プラ
ズマ密度を高めるとともに、プラズマ源のプラズマ点火能力を大きく高める。よ
り高いプラズマ密度は、クローズ・エンド（閉止端）シールドによって達成され
る温度と比較したときに、高められたウエハ温度によって現れる。さらに、オー
プン・エンド（開口端）シールドでは、プラズマ源は、閉止端形態を有している
プラズマ源のもっと狭い開口部を点火することが可能である。これがプラズマ源
のプラズマ点火機能と妥協することなくシールドのスクリーニング作用の完全な
利用を許容する。

【００３１】特別な利点として、本発明は、プラズマ源からプラズマ含有領域へ結合された
電磁エネルギの量と分布を制御するように構成されたプラズマ発生装置を提供す
ることである。発明者らは多数の実験を行い、電界と磁界の分布および相対的強
度を評価し、さらにプラズマ発生装置と電磁エネルギを制御し、温度とプラズマ
均一性とイオン密度における最も所望の効果を発揮するフィールド分布と大きさ
が得られる形態とした。

【００３２】多数の実験が実験用プラズマ装置を使用して実行された。電磁エネルギのその
源としてのヘリカルコイルを有するプラズマ発生装置を使用した。この特定実験
において、ヘリカルコイルはその上端（すなわち、上壁３０）で接地されている
。コイルとプラズマ含有領域間に、垂直方向に一致した５個のホールからなる開
口部を有するシールドが配置されている。３６列のホールがシールドの周縁の回
りに形成され、これによって５個の円形ホール・アレイが周縁の回りに形成され
ている。このホール・アレイには１から５の番号が付されている。これらのホー
ルは長尺開口部と対向して使用したので、データはシールドの正確な垂直方向と
方位角的位置で収集された。二つの近接するホール（ひとつの円形ホール・アレ
イにおける）間の方位角的距離は１０度であり、また、ホール間の垂直方向距離
はシールドの垂直方向中央に配置された中間円形ホール・アレイ（アレイ＃３）
において０．９″（インチ）（すなわち、各円形ホール・アレイ間の距離）であ
った。電界、磁界強度を測定するために、簡単なプローブ（アンテナ）とミニチ
ュア・ループが使用された。ループを使用することによって、磁界の方向は強度
の測定に付加して測定することができる。特に、ピックアップ信号が最大になる
ようにプローブを回転させることによって、ループ面は磁界の磁力線と鉛直とな
る方向に向けられる。測定結果はヒューレット−パッカード・ネットワーク・ア
ナライザ・モデル８７５３Ｄを使用して行われた。

【００３３】シールドに沿った種々の垂直位置のための方位角位置の関数としてプラズマ発
生源内の電界の分布は、図７に示される。測定結果によってカバーされるエリア
は、シールドの高さと方位角度的に完全な円とによりほぼ与えられる。フィール
ド強度（ｙ軸）は、デシベルで表された任意の単位による電界強度をプロットし
たものである。電界の最も弱い点はゼロにセットされた。６ｄＢの差はフィール
ド強度（または電圧および電流）の２倍、または電力密度の４倍と等価になる。
カーブ＃１から＃５はシールドの周縁に垂直方向に沿って配置された５個の円形
ホール・アレイの位置を表す。

【００３４】図７の線図は、電界がヘリカルコイルのオープン・エンド（開口端）に最も接
近して設定された最も低い円形ホール・アレイ（すなわち、ホール・アレイない
しカーブ＃５）におけるその最大値ではなく、ホール・アレイ＃４（すなわち、
カーブ＃４）が下部から０．９″（インチ）上方に配置された平面上のその最大
値を有している状態を示している。ホール・アレイ＃１と＃５を除いて、電界は
シールドの回りに方位角的に適度に一定である。図７のポイント「Ａ」における
カーブ＃５上の電界強度の急降下はヘリカルコイルの開口端に対応している。

【００３５】図８において、磁界の分布を示し、また電界の分布と相補的であり、ヘリカル
コイルの接地点近くで絶対最大で、ヘリカルコイルの開口端で最小である（この
特定形態は下部に向けられている）。図７の電界分布とは異なり、磁界は接地点
と１２０°におけるｒｆ入力との間で局部化された際立った最大値で方位角的に
変化する。絶対最大値は、ヘリカルコイルの接地点に最も近いホール・アレイ（
すなわち、ホール・アレイ＃１）の一番上の円に沿っはおらず、むしろ円形ホー
ル・アレイ＃２が位置付けされた平面上のその最大値は頂部から０．９″（イン
チ）下方にある。ヘリカルの最初のターン上のｒｆ入力の位置の作用は、円形ホ
ール・アレイ＃１の回りで不均一な磁界のためであると考えられる。

【００３６】電界および磁界の分布をさらに評価するために、電界と磁界の両方を、変化す
るパラメータとして方位角位置で、シールドに沿って垂直位置（すなわち、円形
ホール・アレイ数）の関数としてプロットした。電界と磁界による結果をそれぞ
れ図９と図１０に示す。発明者らは、電界がホール・アレイ＃４と＃５間のコイ
ルの先端近く（すなわち、この特殊な場合における下方領域で）でピークになる
ことを発見した。比較するために、磁界の同様の測定が、コイルの接地点近く（
コイルの接地がこの特殊な場合における上方領域にある）ではなく、シールドの
水平方向中央の回りに比較的よく中心付けられたものを示す。この発見は、なぜ
シールドがコイルの接地の側部における開口では、プラズマ発生源とプラズマ発
生領域間の誘導結合のレベルが増大するかを説明している。

【００３７】この発見が得られたことで、発明者らは、発生された電界と磁界がプラズマ発
生装置の結合構造、特に静電シールドとコイルの形態が特定されるという結論に
至った。本発明には、電磁エネルギがプラズマ含有領域に結合する方法を選択的
に制御するように構成されたプラズマ発生装置を提供するという大きい利点があ
る。このことが、装置をして得られた電界（Ｅ）と磁界（Ｈ）の形態の形成を許
容せしめ、電界と磁界の大きさと両者の比（Ｅ／Ｈ）を制御することができる。
発明者らは、磁界と電界の大きさと比が、プラズマ含有領域（特にライナ２７の
壁に沿った）の内部の温度、プラズマの分布、プラズマのイオン密度および自己
点火のための装置能力を含めて、ＨＤＰ−ＣＶＤシステムの動作上の効果に変化
を与えることを発見した。本発明の大きな利点は、温度、プラズマ分布およびプ
ラズマ含有領域内のプラズマ・イオン密度を制御し、また自己点火を可能にする
構造とする上述したプラズマ発生装置を提供することである。

【００３８】さらに発見されたことは、この場合ヘリカルコイル内のプラズマ源自体が、あ
る一定のフィールド非対称を有していることである。従って、プラズマ装置、特
にシールドがプラズマ含有領域内でプラズマの均一性を制御するように構成され
ており、これによってウエハのより均一な処理を提供する。これが重大な利点で
ある。なぜらなら本発明によれば、シールドが、付加的な制御装置としてＨＤＰ
−ＣＶＤシステムにプラズマの均一性に影響を及ぼすように構成されているから
である。本発明の種々の実施形態が、方位角と垂直方向両方においてフィールド
の不均一性に向けられるように構成されている。これは、プラズマ源と、従来の
方位角的に均一な静電シールドによって形成されたプラズマとの間の容量結合の
みを制限する簡単な機能とは大きい差異である。

【００３９】上述したように、本発明は得られる電磁界の大きさ、結果とし電磁界の形態を
制御するように構成される。システムの動作中、容量的に結合された電界が（プ
ラズマ）源の室壁の方向に放射状に方向付けられる。これが、プラズマ含有領域
内で得られた温度に対して重要な作用する。なぜなら、イオンが壁に向かうこの
Ｅ−フィールド（電界）ベクトルに沿って運ばれ、壁に衝突して、高い温度とな
るからである。高い電界の大きさにあるエリアにおいて、温度が増大する。これ
らの温度の作用は、プラズマ含有領域１８の壁を形成しているライナ２７の対応
する領域に沿って特に感知される。比較的高い圧力を必要とする反応器のクリー
ニングのようなある一定動作中、プラズマはプラズマ含有領域１８内でより集中
される。これがより高い温度とライナ２７に沿った温度傾斜をもたらす。この問
題は容量結合された電磁エネルギを制御することによって的を絞ることができ、
本発明は、最も高い電界強度の領域内のプラズマとの容量結合を減じるように構
成されたプラズマ発生装置を提供する。図９に示したように、放射状電界はその
最大強度をシールドの水平中央点の回りに有している。本発明の一実施形態（図
３に示した砂時計実施形態）において、プラズマ発生装置は、狭い中間領域と広
い両端領域を有するシールドを提供する。本実施形態において、シールドは、中
間領域おけるプラズマに対する電磁エネルギの容量結合量を制限することによっ
て電界をより均一に分布させ、これによってこの領域の放射状電界を減じるよう
に構成されている。図３に示した砂時計実施形態は、この問題に向けられた好ま
しい実施形態である。砂時計実施形態の広い端の開口部が電磁エネルギの十分な
結合を提供し、補助的な点火手段の必要性なしに装置を自己点火可能にするさら
なる利点がある。

【００４０】多数の実験が種々の処理温度でライナ２７の温度を評価するのに実行された。
結果の一例を図１１に示す、線図は、本発明の砂時計実施形態を使用する室圧力
の急増に対する時間関数としてのライナの垂直長さに沿ったある一定の位置にお
ける温度をプロットしたものである。６個の熱電対（ＴＣ＃１から＃６）が、ラ
イナの底部に配置されたＴＣ＃６でライナの垂直長さに沿って配置された。注意
しなければならないのは、ＴＣ＃１は実験の初めに役立たなくなったことである
。これらの熱電対は垂直方向に約０．９″（インチ）の間隔で配置された。ライ
ナの温度の方位角的依存状態が、ヘリカルに関して埋設された熱電対とともにラ
イナを回転させることによって検査された。圧力はＮＦ₃ガス流を導入することによってプラズマ含有領域内で急増した。図１１に示すように、圧力は１００秒
内で０．１トルから３トルに増大し、次いで０．４トルより低くゆっくり減少し
た。ライナの温度は２００℃より高くは上昇せず、ライナ材料の熱安定性内にう
まく入っている。この提示された結果は、均一に広く開口しているシールドによ
ってえられる温度分布パターンとは逆である。広く開口している実施形態におい
て、ライナ両端の大きい温度傾斜が０．５トルから３トルのずっと広い圧力範囲
で存在した。

【００４１】本発明は、またソースによって達成可能なイオン密度を高めるように構成され
たプラズマ発生装置を提供する。発明者らは、プラズマ源がヘリカルコイルの特
に固有の電気的非対称であるために不均一プラズマを発生するということも分か
った。この不均一性は、発生された電界と磁界の分布から見ることができる。プ
ラズマ含有領域内の最大ＲＦ磁界のエリアは、最大電流を呈するコイルの面積に
対応する。プラズマ源を集合した結合構造を、特に静電シールドを結合構造に形
成してコイルの高電流領域から電磁エネルギの強い誘導結合を達成することによ
り、集合によって生成されたイオン密度を増大させる。この種のプラズマ集合の
例は図５に示した本発明のオープン−エンド実施形態である。特に、シールド１
９の一端（２１ａまたは２１ｂ）は、シールドがこの端で「オープン・エンド」
されるような端面を通って延長している開口部３３を有している。この端はヘリ
カルコイルの高電流領域に対応している。この開口部３３をオープンする形態に
することにより、シールド上に誘導面電流によって発生された開口端近傍の開口
部を横切る電界が大きく増大する。容量性結合によって発生された放射状に向け
られた電界とは異なり、この電界は円筒形（方位角的）であり、プラズマ電子を
外壁２８の方向に向けて加速しない。開口部の開口端が、最大電流のエリア近傍
に配置されているので、このような形態は電磁エネルギをプラズマに誘導結合す
る量を効果的に増大させる。

【００４２】本発明の装置は、プラズマ源の非対称性を否定するか、またはこれを補正する
ように形成できる。特に、図６に示した本発明の実施形態において、プラズマ発
生装置１１は非対称性を補正し、またプラズマ含有領域内の電界（および、従っ
て得られたプラズマ）のより均一な分布を提供する。磁界の独立したソース（例
えば、永久磁石またはｄｃコイル）が使用される場合、プラズマ均一性を制御す
ることが特に重要である。なぜなら、ｄｃ磁界が印加されたときに固有のプラズ
マ源の不均一性がより重要になるからである。再度図６を参照して、シールド１
９は異なる幅、間隔および長さの開口部３３を使用している。より幅の広い開口
部が設置され、これによって露呈面積が増大し、電磁エネルギのより大きい容量
性結合が望まれる。より狭い開口部、すなわち、開口部間のより広い間隔が、よ
り弱い容量性結合が望まれる場所、例えば高い放射状電界の領域内のような場所
に配置される。砂時計形状となる開口部はオープン・エンドとされるか、または
所望の電磁結合の大きさの分布に依存して一定幅がとられる。さらに、シールド
はある領域内で「ブランク・オフ」とされ、これはシールドのある一定領域が開
口部を含んでいないことを意味する。一特定例を示したが、多数の組み合わせが
使用でき本発明の教示に基づいてプラズマをより均一に分布することができるこ
とが理解できるはずである。

【００４３】実験多数のウエハを本発明のプラズマ発生装置を使用して処理した。これらの例は
説明の目的で提供されるのであって、これに限定されるものではない。

【００４４】実験１半導体ウエハが図１ａに示した反応器を使用して処理された。この反応器は本
発明の二つの異なる実施形態、すなわち、（１）広い形状の実施形態と（２）砂
時計型の実施形態に基づくプラズマ発生装置を有している。二酸化珪素（ＳｉＯ ₂ ）層が、次の処理条件を用いてウエハの面上に堆積された。プラズマ発生装置：ヘリカルコイルを備えた広い実施形態と砂時計実施形態シールト゛プラズマ発生源電力：５ｋＷバイアス電力：０、１．２５および２．４５ｋＷ室圧力：５ｍトルガス流：アルゴン（Ａｒ）＠２１３ｓｃｃｍ酸素（Ｏ₂）＠１９０ｓｃｃｍシラン（ＳｉＨ₄）＠９５ｓｃｃｍ堆積結果、湿式エッチング比（ＷＥＥＲ）およびアルゴン（Ａｒ）スパッタ率
が評価された。

【００４５】結果は次のようにまとめられた。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１に示したように、酸化珪素層がｒｆバイアスのない条件下と、ｒｆバイア
スのある条件下の両方でウエハ支持部材２０上に堆積された。堆積率、パーセン
ト均一性および屈折率（ＲＩ）が測定された。望ましい結果が、本発明の広い実
施形態および砂時計実施形態の両方で達成された。

【００４８】ＷＥＥＲが測定され、その結果が次の表２に表される。ＷＥＥＲは、サンプル
・ウエハを固定時間、緩衝酸浴槽に浸漬し、エッチングの均一性を測定すること
によって決定された。結果は、フィルム処理の品質の一つであるフィルム濃度の
表示で示す。

【００４９】

【表２】

【００５０】次に、Ａｒスパッタ率が評価され、その結果が表３に示される。

【００５１】

【表３】

【００５２】示されたように、本発明の二つの実施形態は近接する関係を有する所望の結果
を提供する。

【００５３】実験２第２の一連の実験を実行し、（１）先行技術（米国特許第５，２３４，５２９
号）に開示されたタイプのプラズマ発生装置を使用、（２）本発明の一実施形態
に基づくプラズマ発生装置を使用してウエハ上に堆積したフィルムの堆積均一性
を比較した。この実施形態において、開口部３３はシールド１９の周縁のほぼ半
分の回りのみに延長し、従って、シールドの周縁の他の半分はソリッドであり、
また開口部を含んでいない（すなわち、シールドの半分は「ブランク・オフ」さ
れている）。本実施形態は非対称的に配置された開口部を備えた静電シールド１
９の極端な例と考えることができる。シールド１９の「ブランク・オフ」部分は
コイルの接地とライナ２７間に配置される。二酸化珪素層が、先行技術のシール
ドと本発明の装置の両方につき実験１で説明した処理条件を使用してウエハ上に
堆積された。

【００５４】堆積された層の厚さと均一性が、プロメトリックス・スペクトラマップ（Ｐｒ
ｏｍｅｔｒｉｘＳｐｅｃｔｒａＭａｐ）ＳＭ３００ツールを使用して測定され
た。本発明のプラズマ発生装置を使用して処理されたウエハは、１．５３６％の
パーセント不均一性を呈した。先行技術によるプラズマ発生装置を使用して処理
されたウエハは、２．１３６％のパーセント不均一性を示した。従って、本発明
の装置はウエハ上に堆積されたフィルムの均一性で有利な改善を提供する。

【００５５】実験３第３の一連の実験を実行し、本発明の二つの異なる実施形態に基づく装置を使
用して堆積されたフィルムに対して堆積厚みと均一性を測定した。結果を図１２
に示す。特に、使用した装置は、（１）シールドの周縁の回りに配置された均一
に分散された開口部３３を備えた「オープン・エンド」シールド（結果は図１１
のラインＣで示される）と、（２）複数の広くて均一に分布されたその中（すな
わち、閉止端シールド）に形成されるとともにシールド１９の周縁のほぼ半分の
回りのみに延長し、従ってシールドの周縁の他の半分はソリッドであり、開口部
を含んでいない（すなわち、シールドの半分は「ブランク・オフ」である）開口
部３３を有するシールドを有するプラズマ発生源を含んでいる。

【００５６】二酸化珪素層が、先行技術のシールドと本発明の装置に対して例１に説明され
た処理条件を用いてウエハ上に堆積された。図１２において、位置の関数として
フィルム堆積厚みをプロットした線図を示すが、これはプラズマ発生源のこれら
二つの実施形態を使用してその上に堆積されたフィルムを備えたウエハに対する
ものである。特に興味がるのは、閉止端シールドよりも大きいフィルム厚（図１
２のラインＣ参照）を達成するオープン・エンド・シールドを示す。フィルム厚
みのこの増大は、オープン・エンド・シールド実施形態によって達成されたより
高いイオン密度となる。しかし、閉止端シールドは、オープン・エンド・シール
ドよりも優れた厚み均一性（図１２のラインＣ参照）有しているフィルムを生成
する。従って、開口部の分布は堆積フィルムの均一性を増大させるような形態と
することができる。

【００５７】本発明の特定実施形態のこれまでの解説は、図示と説明の目的で提示されたも
のである。実施形態は本発明を網羅したものでもなく、また説明した正確な形態
に限定することを意図したものでもなく、多くの修正例、実施形態および変形例
も上述の教示の観点から可能である。本発明の範囲はここに添付された請求の範
囲によって規定され、またその等価な範囲とすることを意図している。

【図面の簡単な説明】

本発明の別の目的および利点は、本発明の詳細な説明および下記の添付の請求
の範囲を読み、図面を参照すれば明らかとなる。

【図１ａ】本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置を有する反応器の一部切欠断面斜
視図である。

【図１ｂ】線Ｂ−Ｂ部に沿った図１ａのプラズマ発生装置の断面底面図である。

【図２】本発明の一実施形態による図１ａに示すプラズマ発生装置の半断面切欠図を表
わす。

【図３】本発明の他の実施形態によるプラズマ発生装置の半断面切欠図を表わす。

【図４ａ】本発明の三実施形態による三つの異なる開口パターンの拡大図を表わす。

【図４ｂ】本発明の三実施形態による三つの異なる開口パターンの拡大図を表わす。

【図４ｃ】本発明の三実施形態による三つの異なる開口パターンの拡大図を表わす。

【図５】本発明の他の実施形態によるプラズマ発生装置の半断面切欠図である。

【図６】本発明のさらに別の実施形態によるプラズマ発生装置の半断面切欠図である。

【図７】本発明の一実施形態による円筒形のプラズマ発生装置に沿う方位角位置と相関
関係にあるプラズマ領域内での電界の拡散を表わす実験データの線図である。

【図８】本発明の一実施形態による円筒形のプラズマ発生装置に沿う方位角位置と相関
関係にあるプラズマ領域内での磁界の拡散を表わす実験データの線図である。

【図９】本発明の一実施形態による円筒形のプラズマ発生装置に沿う垂直位置と相関関
係にある実験データをグラフ化し、プラズマ領域内での電界の拡散を示す線図で
ある。

【図１０】本発明の一実施形態による円筒形のプラズマ発生装置に沿う方位角位置と相関
関係にある実験データをグラフ化し、プラズマ領域内での磁界の拡散を示す線図
である。

【図１１】本発明の一実施形態を利用して示すチャンバ圧の急速な増加時間と相関関係に
ある温度をグラフ化したものである。

【図１２】本発明の二実施形態によるプラズマ発生装置を利用して堆積するフィルムと共
にウェハ上の位置と相関関係にあるフィルム堆積厚をグラフ化したものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者パカック，ヴォジュテックアメリカ合衆国，カリフォルニア州，スコッツヴァレイ，ビーンクリークロード 111 ナンバー６Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 FA04 KA08 KA30 KA45 LA15 5F045 AA08 AB32 AC01 AC11 BB01 EB02 EH06 EH11 EH12 EH19 EH20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁エネルギを提供してプラズマを発生するプラズマ発生装
置であって、内部プラズマ含有領域と外部領域とを有する収容部と、前記外部領域内に配置され、前記プラズマ収容領域内でプラズマを発生する電
磁エネルギ源と、前記電磁エネルギ源と前記プラズマ含有領域間に配置されるとともに、前記収
容部と電気的に接続された静電シールドであって、この静電シールドがこれを通
って形成されるとともに、前記源からプラズマ含有領域に結合された電磁エネル
ギの大きさと分布を制御するように形成された複数の開口部を有する静電シール
ドとを備えるプラズマ発生装置。
【請求項２】シールドが円筒状であり、複数の開口部がシールドの周縁の
回りに実質的に等間隔に置かれ、開口部がシールドの全面積の約５０％までの露
呈面積を作る請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】複数の開口部が実質的に等しい幅である請求項１に記載のプ
ラズマ発生装置。
【請求項４】複数の開口部が０．０６から０．６３インチの範囲の幅を有
する請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】複数の開口部が約０．６２インチの幅を有する請求項１に記
載のプラズマ発生装置。
【請求項６】複数の開口部の少なくとも一つでその幅が異なる請求項１に
記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】複数の開口部の少なくとも一つでその長さが異なる請求項１
に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】シールドが円筒状であり、複数の開口部がシールドの周縁の
回りに異なる間隔に置かれている請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】電磁エネルギ源が螺旋状共振器である請求項１に記載のプラ
ズマ発生装置。
【請求項１０】複数の開口部の少なくとも一つが、二つの拡幅開口部領域
間で狭い幅の開口部中間領域を備え、この開口部の中間部で電磁エネルギの弱い
容量結合を提供する請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】狭い開口部領域が約０．０６インチの幅を有する請求項９
に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１２】二つの拡幅開口部領域が約１．２５から１．５０インチの
範囲の幅を有する請求項９に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１３】電磁エネルギ源が、ヘリカルコイルであり、静電シールド
が二つの端面を有し、これら二つの端面の両方、または一方が接地されている請
求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１４】電磁エネルギ源が、接地端と開口端とを有するヘリカルコ
イルであり、静電シールドが閉止端面と開口端とを有し、複数の開口部の少なく
とも一つが開口端面、接地され、ヘリカルコイルの開口端に対面している前記閉
止端から全体に延長している請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１５】静電シールドが二つの端面を有し、電磁エネルギ源がコイ
ルであり、このコイルが静電シールドの少なくとも一つの端面を越えて軸方向に
延長している請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１６】前記装置がプラズマ含有領域の中間部内の電磁エネルギ源
によって発生された電界の大きさを減じるように形成されている請求項１に記載
のプラズマ発生装置。
【請求項１７】前記装置がプラズマ含有領域内のプラズマのイオン密度を
増大するように形成されている請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１８】前記装置がプラズマ含有領域内でプラズマを実質的に均一
に分布させるように形成されている請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１９】前記装置が自己点火式に形成されている請求項１に記載の
プラズマ発生装置。
【請求項２０】電磁エネルギを提供してプラズマを発生するプラズマ発生
装置であって、プラズマ含有領域と、前記プラズマ含有領域内でプラズマを発生するための電磁エネルギ源と、電気的にゼロ電位に一致され、前記電磁エネルギ源と前記プラズマ含有領域間
に配置された静電シールドであって、これを通って形成された複数の開口部を有
するとともに、電磁エネルギが前記源からプラズマ含有領域に結合されるように
して選択的に制御される静電シールドとを備えるプラズマ発生装置。
【請求項２１】プラズマ処理反応器であって、内部プラズマ含有領域と外部領域を有する収容部を含むプラズマ室と、前記外部領域内に配置されプラズマ含有領域内にプラズマ発生するための電磁
エネルギ源と、前記電磁エネルギ源と前記プラズマ含有領域間に配置されるとともに、前記収
容部と電気的に接続された静電シールドであって、この静電シールドがこれを通
って形成されるとともに、前記源からプラズマ含有領域に結合された電磁エネル
ギの大きさと分布を制御するように形成された複数の開口部を有する静電シール
ドと、プラズマ室と連絡している処理室であって、これによってプラズマが前記処理
室に延長している処理室と、ウエハを支持するウエハ支持部であって、前記処理室内に配置されているウエ
ハ支持部と、前記処理室内に配置され、前記ウエハ支持部を取り巻いており、ガスを前記ウ
エハ支持部に向け、これによってガスがプラズマと反応して前記ウエハ支持部上
に支持されたウエハの面を処理するガス・マニホルドと、前記処理室の底からガスを除去する真空システムとを備えるプラズマ処理反応器。
【請求項２２】シールドが円筒状であり、複数の開口部がシールドの周縁
の回りに実質的に等間隔に置かれ、開口部がシールドの全面積の約５０％までの
露呈面積を作る請求項２１に記載の反応器。
【請求項２３】複数の開口部が実質的に等しい幅である請求項２１に記載
の反応器。
【請求項２４】複数の開口部が０．０６から０．６３インチの範囲の幅を
有する請求項２１に記載の反応器。
【請求項２５】複数の開口部が約０．６２インチの幅を有する請求項２１
に記載の反応器。
【請求項２６】複数の開口部の少なくとも一つでその幅が異なる請求項２
１に記載の反応器。
【請求項２７】複数の開口部の少なくとも一つでその長さが異なる請求項
２１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項２８】シールドが円筒状であり、複数の開口部がシールドの周縁
の回りに異なる間隔に置かれている請求項２１に記載の反応器。
【請求項２９】電磁エネルギ源が螺旋状共振器である請求項２１に記載の
反応器。
【請求項３０】複数の開口部の少なくとも一つが、二つの拡幅開口部領域
間で狭い幅の開口部中間領域を備え、この開口部の中間部で電磁エネルギの弱い
容量結合を提供している請求項２１に記載の反応器。
【請求項３１】狭い開口部領域が約０．０６インチの幅を有する請求項３
０に記載の反応器。
【請求項３２】二つの拡幅開口部領域が約１．２５から１．５０インチの
範囲の幅を有する請求項３０に記載の反応器。
【請求項３３】電磁エネルギ源が、ヘリカルコイルであり、静電シールド
が二つの端面を有し、これら二つの端面の両方、または一方が接地されている請
求項２１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３４】電磁エネルギ源が、接地端と開口端とを有するヘリカルコ
イルであり、静電シールドが閉止端面と開口端とを有し、複数の開口部の少なく
とも一つが開口端面、接地され、ヘリカルコイルの開口端に対面している前記閉
止端から全体に延長している請求項２１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３５】前記反応器がプラズマ含有領域の中間部内で電界を減じる
ように形成されている請求項２１に記載の反応器。
【請求項３６】前記反応器がプラズマ含有領域内のプラズマの密度を減じ
るように形成されている請求項２１に記載の反応器。
【請求項３７】前記反応器がプラズマ含有領域内でプラズマを実質的に均
一に分布させるように形成されている請求項２１に記載の反応器。
【請求項３８】前記反応器が自己点火式に形成されている請求項２１に記
載の反応器。
【請求項３９】静電シールドが二つの端面を有し、複数の開口部の少なく
とも一つが端面の一つの全体を通って延長している請求項２１に記載の反応器。
【請求項４０】静電シールドが二つの端面を有し、電磁エネルギ源がコイ
ルであり、このコイルが静電シールドの端面の少なくとも一つを越えて軸方向に
延長している請求項２１に記載の反応器。
【請求項４１】電磁エネルギを提供してプラズマを発生するプラズマ発生
装置であって、内部プラズマ含有領域と外部領域とを有する収容部と、前記外部領域内に配置され、前記プラズマ含有領域内でプラズマを発生する電
磁エネルギ源と、前記電磁エネルギ源と前記プラズマ含有領域間に配置されるとともに、前記収
容部と電気的に接続された静電シールドであって、この静電シールドがこれを通
って形成されるとともに、前記源からプラズマ含有領域に結合された電磁エネル
ギの大きさと分布を制御するように形成された複数の開口部を有する静電シール
ドとを備え、複数の開口部がシールドの周縁の回りに実質的に等間隔に置かれ、開口部がシ
ールドの全面積の約５０％までの露呈面積を作るプラズマ発生装置。
【請求項４２】電磁エネルギを提供してプラズマを発生するプラズマ発生
装置であって、内部プラズマ含有領域と外部領域とを有する収容部と、前記外部領域内に配置され、前記プラズマ含有領域内でプラズマを発生する電
磁エネルギ源と、前記電磁エネルギ源と前記プラズマ含有領域間に配置されるとともに、前記収
容部と電気的に接続された静電シールドであって、この静電シールドがこれを通
って形成されるとともに、前記源からプラズマ含有領域に結合された電磁エネル
ギの大きさと分布を制御するように形成された複数の開口部を有する静電シール
ドとを具備し、複数の開口部の少なくとも一つが、二つの拡幅開口部領域間で狭い幅の開口部
中間領域を備え、この開口部の中間部で電磁エネルギの弱い容量結合を提供して
いるプラズマ発生装置。
【請求項４３】電磁エネルギを提供してプラズマを発生するプラズマ発生
装置であって、内部プラズマ含有領域と外部領域とを有する収容部と、前記外部領域内に配置され、前記プラズマ含有領域内でプラズマを発生する電
磁エネルギ源と、端面を有し、前記電磁エネルギ源と前記プラズマ含有領域間に配置されるとと
もに、前記収容部と電気的に接続された静電シールドであって、この静電シール
ドがこれを通って形成されるとともに、前記源からプラズマ含有領域に結合され
た電磁エネルギの大きさと分布を制御するように形成された複数の開口部を有す
る静電シールドとを具備し、複数の開口部の少なくとも一つが、静電シールドの前記端面の一つの全体を通
って延長しているプラズマ発生装置。
【請求項４４】電磁エネルギ源が接地端と開口端を有するヘリカルコイル
であって、接地端が処理されるべきウエハ近傍に配置され、前記ウエハ近傍でプ
ラズマ密度を増大させる請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４５】電磁エネルギ源が接地端と開口端を有するヘリカルコイル
であって、接地端が処理されるべき前記ウエハ近傍に配置され、前記ウエハ近傍
でプラズマ密度を増大させる請求項２１に記載のプラズマ発生装置。