JP2002510856A - 誘導結合プラズマリアクタにおける処理を向上して放電損傷を低減する方法及び装置 - Google Patents

誘導結合プラズマリアクタにおける処理を向上して放電損傷を低減する方法及び装置

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JP2002510856A
JP2002510856A JP2000541715A JP2000541715A JP2002510856A JP 2002510856 A JP2002510856 A JP 2002510856A JP 2000541715 A JP2000541715 A JP 2000541715A JP 2000541715 A JP2000541715 A JP 2000541715A JP 2002510856 A JP2002510856 A JP 2002510856A
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plasma
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ディミトリス リムベロパウロス，
ピーター ローウェンハルド，
ジョン ヤマルティノ，
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Abstract

(57)【要約】 印加される磁場を調整することにより、ワークピース近傍の電子温度を制御する。不均一な電荷の蓄積によるワークピースへの損傷を生じさせることのないようにワークピース近傍の平均イオン密度を増加させる。印加磁場は、時間不変動にも、時間変動にもでき、いずれの場合でも、磁場の大きさを不均一な電荷の蓄積による損傷が生じるレベルの直下のレベルに調整することにより処理を最適化できる。時間変動磁場では、平均イオン密度を平均電子温度に対して調整でき、ワークピースに対する損傷を生じさせることのないように、ワークピース近傍の平均イオン密度を増加できる。また、磁場を発生するための独立して制御可能なコンダクタを提供し、チャンバ内に調整可能な一様でなく分布された磁場を提供する。このことを用いて、プラズマ密度を選択的に制御、もしくは、処理ガス種を選択的に閉じこめることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導結合プラズマリアクタ内で、半導体ウェーハ等のワークピース
を処理するためのプラズマ制御の分野に関する。
【０００２】 プラズマリアクタにおいては、ワークピースにエッチングする又は成膜するた
めに、イオンを含む気体プラズマをリアクタチャンバ内で形成する。その他に、
プラズマ内のイオン密度及びワークピースに対するイオン束等のプラズマパラメ
ータが、処理速度を制御する。プラズマパラメータを調整することは、処理速度
と処理量とに影響を及ぼす。
【０００３】 ワークピース処理を制限する重要な要因とは、ワークピース表面上に不均一に
電荷が蓄積されることである。不均一に電荷が蓄積されることにより、電位差が
生じてワークピース上にたまる。電位差の大きさがワークピースの降伏電圧を越
えると、静電放電が発生してワークピースを損傷する。損傷を防ぐためには、エ
ッチング速度又はエッチング断面を制限しなければならない。
【０００４】 不均一な電荷の蓄積が生じるのは、電子がワークピース表面上に横方向から速
い速度で衝突する時である。電子が速い横方向速度を有している場合、電子は深
い縦孔及びトレンチを十分に通過することができない。しかしながら、イオンは
このような速い横方向速度が得られないので、イオンはシースにより縦孔及びト
レンチの底部に取り込まれる。
【０００５】 プラズマリアクタにおいては、電子を原子又は分子から分離してイオンを生成
することにより、気体プラズマを形成する。電子及びイオンは、同じ電荷及び反
対の電荷を有している。しかしながら、イオンの質量は、電子の質量よりもずっ
と大きい。それゆえ、電子が分子から分離される際に、電子はイオンよりもずっ
と速い熱運動速度で飛び離れる。電子の熱運動速度、即ちＶtheは、イオンの熱
運動速度、即ちＶth1よりも少なくとも１００倍大きい。電子の熱運動速度及び
イオンの熱運動速度は、これらの式から得られる。
【０００６】 Ｖthe＝（ｅＴe／ｍe）1/2及び Ｖth1＝（ｅＴ1／ｍ1）1/2 この場合、ｅ＝電子の無符号電荷 Ｔe＝ボルトでの電子温度 Ｔ1＝ボルトでのイオン温度 ｍe＝電子の質量 ｍ1＝イオンの質量である。
【０００７】 遅い横方向速度の成分を有する低い熱運動速度のイオンは、電圧シースにより
ワークピース表面に引き寄せられるので、これらのイオンは、ほぼ法線（normal
）又は垂直に表面に衝突する。しかしながら、電子の方向は、電子が速い横方向
速度の成分を有するため、シースによる影響を余り受けない。速い速度の電子は
、垂直よりもずっと急な角度でワークピース表面に衝突する。これにより、不均
一な電荷の蓄積が導かれる。
【０００８】 例えば、不均一な電荷の蓄積が生じるのは、深い縦孔がワークピース表面上に
エッチングされる時である。縦孔の底部表面をエッチングするイオンは、正電荷
を与えるが、方向が余り制御されていない高い温度の電子は、この縦孔を通過で
きない。縦穴の底部表面を通過できない高い温度の電子は、ウェーハ上の隣接す
る表面に衝突して、これらの表面上に負電荷を蓄積する。表面間の電位がワーク
ピースの降伏電圧に達すると、静電放電が生じてワークピースの損傷が発生する
。部品のサイズが小さくなって、より極端なワークピース表面の断面が必要にな
っている。深さが深くなって、幅が狭くなるに従って、不均一な電荷の蓄積によ
る損傷が生じる可能性が更に大きくなり、制御がより困難になる。
【０００９】 電子の速度を低下させる方法の一つは、電源の電力を減少させることである。
残念ながら、これはプラズマ密度をも低下させることになる。プラズマ密度又は
イオン束を犠牲にすることなく、電子の熱運動速度を低下させて不均一な電荷の
蓄積を低減することは、処理の質を向上させるばかりでなく、ワークピースの処
理時間も向上させることになる。プラズマリアクタは、典型的には何千ものワー
クピースを処理するので、処理時間の減少は、リアクタ操業時間を大幅に減少さ
せることにつながる。これは、要求をより効率的に合わせられるばかりでなく、
ワークピース一つ当りの材料費及びリアクタ保守費用をも減らすことになる。プ
ラスマ及び処理ガスを、典型的にはリアクタチャンバ内に収容する。プラズマ及
び他のリアクタチャンバガスに露出することにより、チャンバ表面の劣化が生じ
る。その結果、リアクタを周期的に下ろして、洗浄したり、部品交換をしたりし
なければならない。リアクタの構成部分を限定してプラズマ及び処理ガスに露出
することにより、保守費用を減らす。
【００１０】 本発明の目的は、ワークピースの処理時間を減少させることである。本発明の
もう一つの目的は、イオン密度又はイオン束に実質的に影響を与えることなく、
プラズマ内の温度を低下させることである。本発明の更にもう一つの目的は、不
均一な電荷の蓄積によるワークピースの損傷を低減する誘電結合プラズマリアク
タを提供することである。本発明の更にもう一つの目的は、リアクタ構成要素の
劣化を減少させることである。
【００１１】
【発明の概要】
本発明は、誘導結合プラズマリアクタ内でワークピースを処理するための装置
及び方法を提供する。誘導電力をリアクタに印加して、プラズマを発生する。ワ
ークピース表面に垂直な#力線を有する磁場が、プラズマリアクタ内に生成され
る。本発明の特徴の一つは、印加される磁場を制御することにより、ワークピー
ス表面近傍の電子温度を制御することである。本発明のもう一つの特徴は、不均
一な電荷の蓄積によるワークピースの損傷が生じることのないよう、ワークピー
ス近傍で平均イオン密度を増加することである。
【００１２】 印加される磁場は、時間に不変動であるとすることもできるし、もしくは、時
間に変動であるとすることもできる。どちらの場合でも、不均一な電荷の蓄積に
よる損傷が生じるレベルの直下のレベルに対して磁場の大きさを調整することに
より、処理を最適化できる。時間変動の磁場では、平均イオン密度を平均電子温
度に対して調整できる。従って、ワークピース近傍の平均イオン密度を、ワーク
ピースを損傷させることのないように増加することができる。
【００１３】 本発明の更に別の特徴は、磁場を発生させるための独立して制御できるコンダ
クタを提供することと、チャンバ内に調整可能な一様でなく分布された磁場を提
供することである。この特徴を用いて、プラズマ密度を選択的に制御することが
できる、もしくは、処理ガス種を選択的に閉じこめることができる。
【００１４】 本発明をより完全に理解すると共に、本発明の前述の特徴及び更に別の特徴と
、本発明の利点とを、添付の図面と特許請求の範囲と関連して以下の本発明の詳
細な説明を考察することにより、明らかにする。
【００１５】
【詳細な説明】不均一な電荷の蓄積（図１） 図１は、プラズマエッチング中に、ワークピース１４上にどのように電荷の蓄
積が生じるかを示している。プラズマ１０は、正電荷イオン１２と電子１１とを
含む。ＲＦバイアスをワークピース基板１４に印加して、荷電粒子１１、１２を
ワークピース基板表面１５に引き付ける。イオン１２又は電子１１をワークピー
ス表面１５に引き寄せる交流電圧シース１３を、プラズマとワークピース１９と
の間に形成する。
【００１６】 電子１１を処理ガス分子から分離してプラズマ１０を形成する際に、電子１１
はイオン１２を後方に残して飛び離れる。イオン１２は、電子１１より相当大き
な質量を有しているので、電子１１は、イオン１２に比べて速い熱運動速度を得
る。この速い熱運動速度は、一般的に、ワークピース基板表面１５に平行、もし
くは水平の、大きな成分を含んでいる。他方、イオンは、遅い水平速度のベクト
ルを有している。 イオンが遅い熱運動速度を有しているので、シース１３が、ワークピース１９の
表面１５に対してほぼ垂直方向に、イオンを引き寄せる。従って、イオンは、シ
ースによりトレンチ１６の底部表面１８に引き寄せられて、基板１４をエッチン
グできる。電子がこのように速い水平速度成分を有しているので、ワークピース
表面に対する結果として生じたベクトルは、垂直よりもずっと小さい。従って、
電子は、トレンチ１６の底部まで通過することができない。その代わりに、電子
は、トレンチ１６上部近傍で、フォトレジスト又は酸化膜層１７に衝突して、負
電荷２０を蓄積させる。トレンチ底部へ#引き寄せられたイオン１２は正電荷２
２を与えて、正電荷を蓄積させて、電荷勾配を生じさせる。不均一な電荷の蓄積
に起因する勾配が降伏電圧を越える時に、ワークピースを損傷する静電放電が発
生することになる。
【００１７】不均一な電荷の蓄積の防止（図２乃至図４） ワークピース１９近傍で電子温度を制御する方法の一つは、ワークピース１９
に物理的に近接してプラズマ１０を生成することを調整することである。図２に
示されているように、ワークピース１９から離れてプラズマ１０を生成すること
により、ワークピース１９に到達する前に衝突散逸させて、ワークピース１９の
電子温度を低下する。容量電力よりもむしろ誘導電力コイル１１０をプラズマ生
成に使用することにより、ワークピースから離れて、濃密なプラズマを生成させ
ることができるので、ワークピース１９の表面近傍の電子温度を低下する。容量
バイアス１１５を印加して、粒子エネルギー又はワークピースへの粒子束を制御
できる。
【００１８】 プラズマ生成において、誘導電力を、表皮厚さδ内のプラズマ電子に伝送する
。電力を、衝突損又は抵抗損により、電界から直接、電子に伝送する。電子対中
性運動量輸送周波数が、誘導電力周波数よりもずっと大きい場合には、衝突表皮
厚さ即ちδcは、次の式より与えられる。
【００１９】 δc＝（２／ωμ0σ）1/2 ただし、ω＝誘導電力周波数 μ0＝自由空間の透磁率 σ＝プラズマの導電率である。
【００２０】 従って、誘導電力周波数を調整すること、もしくは、チャンバ圧力を制御する
ことでプラズマの導電率を調整することにより、電子温度を、ウェーハ表面近傍
で低下することができる。しかしながら、処理の制約が、これらのパラメータの
調節性を制限することがある。
【００２１】 更に、他の制約が、これらのパラメータの調節性を制限することもある。 例えば、プラズマリアクタは、連邦通信委員会（ＦＣＣ：Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏ
ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）により、１３．５ＭＨｚの周
波数範囲と２ＭＨｚの周波数範囲とが割り当てられている。ＦＣＣの規則では、
１３．５ＭＨｚの周波数範囲及び２ＭＨｚの周波数範囲を越えて、誘導電力を外
部に伝送することを許可していない。従って、これらの周波数範囲を越える誘導
電力を調整するために、精巧な電磁遮蔽を設けねばならない。このため、費用と
リアクタの大きさとを増すことになる。
【００２２】 ワークピース１９に対する誘導コイル１１０の近さを変えることにより、ワー
クピース近傍の電子温度についても調整することができる。例えば、チャンバ天
井１６０の高さ又はペデスタル１３２の位置を移動させることができる。しかし
ながら、これらのオプションは望ましいことではなく、チャンバのサイズと複雑
さとのために、せいぜい制限されている。 プラズマの生成をワークピース表面から離すことで電荷の蓄積を制御するのに役
立つが、ウェーハ近傍のイオン密度を低下させるという不利な点がある。ワーク
ピース近傍に高いイオン密度を有することは望ましい。イオン密度を低下させる
と、処理時間が増え、エッチング停止を引き起こす。より濃密なプラズマが、ワ
ークピース表面近傍に、処理のためのイオンと電子とをより多く供給する。しか
し、ワークピース表面近傍のプラズマ密度は、不均一な電荷の蓄積を導く高温の
電子の問題により、制限されている。
【００２３】 不均一な電荷の蓄積による損傷を低減させる、もう一つの可能な解決方法とは
、誘導電力をパルス化することである。パルスＲＦ電源電力は、電子の熱運動速
度を低下させるために、電子サイクロトロン共鳴装置に用いられてきた。図３に
は、電子温度３５と電子密度４０とに対するパルス電源電力３０の作用が示され
ている。電子の熱運動速度が電子温度に比例するので、電子の熱運動速度を、プ
ラズマ内の電子温度３５を下げることにより、遅くすることができる。電子温度
３５は、印加された電源電力３０に素早く応答するが、電子密度４０はもっとゆ
っくりと応答する。従って、平均電子温度４５を下げることはできるが、平均イ
オン密度又は平均電子密度５０は高く維持されている。係る装置で、欠陥のない
装置はない。
【００２４】 図４に移ると、電源電力をパルス化することに伴う問題の一つとは、プラズマ
への電源電力の伝送を制御することである。図４には、過渡現象の問題６５が示
されている。電源電力が印加されると、プラズマのインピーダンスが変動して、
インピーダンスの不整合を引き起こし、プラズマに結合している電源電力を制御
することが困難になる。これにより、ワークピースを損傷することのある誘導電
力過渡スパイク６５を引き起こす。電源電力の過渡現象６５を減少するためには
、プラズマに結合している電源電力が、電源電力とプラズマとのインピーダンス
を動的に整合する必要がある。係るネットワークピースは高価で、しかも完全に
効果があるわけではない。
【００２５】本発明の現在好適な実施形態（図５乃至図１３） 図５には、リアクタチャンバ１２０内にプラズマを生成するための誘導コイル
１１０を有する誘導結合プラズマリアクタ１００が図示されている。バイアス１
１５をペデスタル１３２に印加して、半導体ウェーハ等のワークピース１９への
プラズマ粒子束を制御する。プラズマ粒子は、ワークピース１９に作用する。前
述のリアクタは、カリフォルニア州サンタクララ、アプライド・マテリアルズ・
インコーポレイテッド社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐ
ｏｒａｔｅｄ）製造の、金属減結合プラズマ源（ＤＰＳ：ｍｅｔａｌ ｄｅｃｏ
ｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｓｏｕｒｃｅ）リアクタ型であってもよい。しかし
ながら、本発明は、この型のリアクタに限定されるわけではない。年月日に米国
特許第 号として発行され、出典を明記することによりその開示内容を本願明
細書の一部とする、１９９７年９月２３日出願の米国特許出願第０８／９３６，
０２８号、「平行平板型電極を介して電力と結合している誘導アンテナを有する
平行平板型電極プラズマリアクタ」に、減結合プラズマ源リアクタの説明が記載
されている。
【００２６】 ウェーハ表面上の電荷の蓄積を低減するために、図５に図示された現在好適な
実施形態により、ウェーハ１３０の表面に対して概ね垂直な磁場１４０を提供す
る。電流が供給されるコンダクタ１５０ａ及び１５０ｂの形状の磁場発生装置が
、磁場１４０を生成する。コンダクタ１５０ａ及び１５０ｂを、ウェーハ表面１
３０に概ね垂直に磁場１４０を与えるように、リアクタチャンバ１２０の周囲を
同心状に配置することが好ましい。磁場１４０は、圧力、周波数又は誘導コイル
の近さを調整することなく、ウェーハ表面の電子温度を低下する手段を提供する
。
【００２７】 図６は、ウェーハに対して垂直な変動磁場を別々に印加して、リアクタチャン
バの中央で測定した、軸方向に沿った時間変動磁気誘導場ＢZの空間分布を示し
ている。入力電源電力は５００ワットで、運転作業圧は５ミリトールである。図
７は、図６と同じ条件下での誘導電界Ｅθの予測される分布を示している。磁場
を印加する際に、リアクタチャンバ内の電力分布を変形する。リアクタチャンバ
内の電力分布を変形することにより、表皮厚さを調整できる。従って、圧力、周
波数又は誘導コイルの近さを調整することなく、電子温度をワークピース近傍で
調整できる。
【００２８】 電子温度を調整する手段を提供することに加えて、磁場が、誘導電力を下げる
手段を提供して、同時に、十分なプラズマ密度を維持して、エッチング停止を防
止する。誘導電力を上げることなく、ウェーハ表面のより近くでプラズマを生成
することができるので、誘導電力を下げることができる。誘導電力を下げること
の利点は、リアクタチャンバの天井又はリアクタチャンバの窓を介する電力損を
減少させられることである。例えば、図７を参照すると、６ガウスの磁場を印加
すると、磁場を全く印加しない場合と比較して、天井近傍の予測の電界Ｅθが減
少し、ワークピース近傍のＥθが増加する。従って、誘導電力を減少させること
ができる。これにより、窓を介する電力損を減少する。
【００２９】 プラズマに結合している電力を調整することの更にもう一つの利点は、天井近
傍のプラズマ密度を低下できることである。これにより、窓へのプラズマ損傷を
低減する。
【００３０】 本発明のもう一つの特徴は、例えば、０ガウスから５ガウスをパルス化するこ
とにより、印加される磁場を時間変動する手段を提供することである。図５を参
照すると、電流を、コンダクタ１５０ａ及び１５０ｂを介してパルス化して、パ
ルス磁場を提供できる。例えばパルス化することで、磁場を時間変動することに
より、イオン密度に大きな影響を与えることなく、ウェーハ表面近傍の電子温度
を下げることができる。図８は、ウェーハ表面近傍の表皮厚さ２１０に対する、
ウェーハ表面に概ね垂直なパルス磁場２００の予測される作用を示している。磁
場パルス２００が、表皮厚さ２１０を変動する。
【００３１】 上述のように、表皮厚さとは、電界電力をプラズマに結合している誘導コイル
からの距離である。表皮厚さが増加すると、誘導コイルから電子へ、電力が更に
移送される。従って、表皮厚さの増加により、ウェーハ表面近傍の電子温度と電
子密度とが増加する。従って、磁場束を制御することで、ウェーハ表面近傍の電
子温度と電子密度とを制御する手段を提供する。
【００３２】 図９に移ると、ウェーハ表面近傍のプラズマに伝送された電力が、電子温度２
２０と密度２３０とを変動する。電子温度２２０は、電子密度２３０よりも、印
加された誘導電力に素早く応答する。従って、時間変動磁場２００を用いて、ウ
ェーハ表面近傍の平均電子温度２４０と平均電子密度２５０とを別々に調整する
ことができる。
【００３３】 図９は、磁場パルス２００に対する電子温度２２０及び電子密度２３０の応答
例を示している。平均電子密度２５０を大幅に低減することなく、平均電子温度
２４０を、低下することができる。大きさ、継続時間及びパルス２００の衝撃係
数を変動することにより、ウェーハ表面近傍の平均電子温度２４０と平均電子密
度２５０とを別々に調整する手段を提供する。これにより、イオン密度とイオン
束とを大幅に低減することなく、電子温度を低下することができる。従って、リ
アクタチャンバ内の時間変動磁場が、ワークピース近傍の平均イオン密度に対す
るワークピース近傍の平均電子温度を調整する手段を提供する。
【００３４】 電子温度を低下することにより、電子の熱運動速度を低下して、シースにより
、電子がワークピース表面に向かってより垂直に引き寄せられることができる。
これにより、電子が深い孔又はトレンチに引き寄せられることができ、不均一な
電荷の蓄積を低減する。従って、ウェーハ表面に垂直な時間変動磁場を応用する
ことにより、処理時間に悪影響を与えることなく、ワークピース表面上に電荷が
不均一に蓄積することを低減する手段を提供する。
【００３５】 図１０及び図１１に移ると、これも本発明の特徴の一つである、コンダクタ１
５０ａ及び１５０ｂを介して、独立して電流を制御することを提供する。電流を
独立して制御することにより、リアクタチャンバ内に一様でない磁場を生成する
ように、リアクタ１００内の磁場１４０の分布を制御できる。図１０及び図１１
は、どのように磁場１４０の分布を調整して、ウェーハ表面１３０近傍に増強し
た磁場の強さ１４４と低減した磁場の強さ１４６とを提供できるかについて示し
ている。従って、コンダクタ１５０ａ及び１５０ｂを用いて、磁場１４０を集束
する又はぼかすことができる。また、磁場の強さを制御できるので、磁場の強さ
が、時間と共に増強した磁場の強さ１４４と低減した磁場の強さ１４６との間で
変動する。図５、図１０及び図１１には、説明の目的で、二つのコンダクタが図
示されているが、いずれの数のコンダクタも用いることができる。
【００３６】 従って、磁場発生装置は、ワークピース近傍のプラズマ密度とワークピースか
ら離れたプラズマ密度とを、同時に且つ別々に調整することを提供できる。コン
ダクタを別々に制御することにより、ＲＦ電界を調整することなく、ワークピー
ス表面近傍のプラズマ密度とワークピース表面から離れたプラズマ密度とを制御
する手段を提供する。
【００３７】 本発明のもう一つの特徴は、プラズマ露出によるリアクタ構成要素に対する損
傷を低減する手段を提供することである。十分な磁場を印加して、リアクタチャ
ンバ壁部の一部又は全部から離してプラズマを閉じこめることにより、これらの
表面に対する損傷を低減できる。更に、例えば、一時の間、プラズマを封じ込め
るのに十分なパルス磁場を印加することにより、プラズマを閉じこめる、もしく
は、リアクタチャンバ構成要素の一部又は全部近傍のプラズマ密度を少なくとも
一時制御することで、リアクタチャンバ構成要素への損傷を低減する。また、磁
場発生装置を用いて、所望のように、選択的に活性種を閉じこめることもできる
。
【００３８】 図１２は、一様でない磁場３４０をリアクタチャンバ３００内に生成するため
の、可能な代替のコンダクタ３５０ａ及び３５０ｂのレイアウトを図示している
。図１２は、リアクタチャンバの下方に配置されたコンダクタ３５０ａ及び３５
０ｂを示している。また、コンダクタ３５０ａが、コンダクタ３５０ｂよりも大
きい半径を有していることも示している。コンダクタ３５０ａ及び３５０ｂは、
図１２に図示されているよりも大きい半径でも小さい半径でも有することができ
る。
【００３９】 図１３は、本発明の一様でない磁場４４０を生成するための、更にもう一つの
可能な代替のコンダクタのレイアウトを図示している。コンダクタ４５０ａは、
コンダクタ４５０ｂよりも大きな半径を有している。入れ子にする、もしくは、
部分的に重複するように、コンダクタ４５０ｂを全部又は一部コンダクタ４５０
ａの中に載置することも本実施形態では可能である。また、コンダクタ４５０ａ
とコンダクタ４５０ｂとを別々に制御することも可能である。説明の目的で、二
つのコンダクタのみを図示しているが、いずれの数のコンダクタを用いて磁場を
提供することができる。図示されていないが、コンダクタをいくつか、リアクタ
チャンバの上部壁部の上又は天井の上に配置することもできる。
【００４０】本発明の動作の方法及び原理 本発明は、リアクタチャンバの構成又は圧力、ＲＦ電源電力の大きさ又は周波
数、処理ガス密度又は温度、又はワークピースバイアスを変更することなく、誘
導結合プラズマリアクタ内のプラズマパラメータを制御する方法を提供する。本
発明の方法は、磁場を用いて、一様でない電荷の蓄積によるワークピースの損傷
を低減して、且つ、リアクタチャンバ構成要素への損傷を低減する。
【００４１】 図５を参照すると、電流を磁場発生装置又はコンダクタ１５０ａ及び１５０ｂ
に供給して、ウェーハ表面に対して概ね垂直な磁力線を有する磁場１４０を提供
する。コンダクタ１５０ａ及び１５０ｂを介して電流を変動することにより、磁
場束を制御する。
【００４２】 本発明の特徴は、印加される磁場の平均の大きさを、不均一な電荷の蓄積によ
る損傷が生じるレベルの直下（just below)のレベルに調整することにより、放
電損傷又は不均一な電荷の蓄積によるワークピースへの損傷を低減する方法を提
供することである。時間不変動又は時間変動磁場を用いて、これを達成できる。
リアクタチャンバ内の印加される磁場を調整する手段を提供する。時間不変動磁
場の場合では、リアクタチャンバ１２０内の静磁場１４０を調整するように、コ
ンダクタ１５０ａ及び１５０ｂを介して直流電流のレベルを調整することにより
、特定の動作規則の放電損傷を制御する。リアクタチャンバ内の磁場の大きさが
増加すると、図７に図示のように、ワークピース表面のより近傍で、誘導電界Ｅ
θの大きさが増加する。誘導電界Ｅθと結果として生じる表皮厚さとが増加する
と、ワークピース近傍の電子温度が概ね増加する。電子温度が増加すると、不均
一な電荷の蓄積の問題が増すことになる。ワークピースに対する損傷を防止する
ためには、ワークピースの損傷を招くことなく、磁場の平均の大きさを調整して
、処理時間又は処理の質を最適化する。例えば、コンダクタ１５０ａ及び１５０
ｂを介して直流電流を調整することにより、これを実行することができる。この
ように、特定の規則により、処理時間を微細に調整して、放電損傷を生じない点
に合わせる。従って、任意のプラズマパラメータの組み合わせによる、不均一な
電荷の蓄積による放電損傷を低減させるために、コンダクタ１５０ａ及び１５０
ｂを介する電流を、放電損傷が生じる点以下に調整する。また、誘導電力を、磁
場平衡放電損傷の平均の大きさ及び処理の効率性と共に等制することができる。
【００４３】 本発明のもう一つの特徴は、磁場１４０を時間変動することにより、放電損傷
を低減することである。方法の一つは、コンダクタ１５０ａ及び１５０ｂを介し
て十分な電流をパルス化して、リアクタチャンバ１２０内にパルス磁場を生成す
ることである。パルスの大きさは、例えば０ガウスから５ガウスの間に選択する
。図９に図示のように、パルス幅２６０と、磁場２００の衝撃係数２７０を調整
するので、平均電子温度２４０を低下して、同時に、十分な平均電子密度２５０
を維持してワークピースの処理を続ける。パルスの大きさ１８０、継続時間２６
０、又は衝撃係数２７０等の、誘導電力と印加される磁場とを調整することによ
り、ワークピース近傍の電子温度を低下でき、同時に、ワークピース近傍のイオ
ン密度を維持できる。例えば、パルス磁場を選択して、あらかじめ印加される磁
場の値でイオン密度と電子密度とを維持するように、誘導電力を調整する。平均
電子温度を低下した結果、平均イオン密度を、放電損傷を生じないようなレベル
まで上げる。
【００４４】 このように、ワークピース上の不均一な電荷の蓄積を制御する手段を提供する
。
【００４５】 誘導電力周波数、ワークピースまでの誘導コイルの距離、リアクタチャンバに
結合している誘導電力、処理ガス成分組成、温度、圧力等のワークピース処理パ
ラメータが、表皮厚さとワークピース表面近傍のイオン密度とに作用する。所望
の結果を達成するために用いられる、パルスの大きさ、継続時間、衝撃係数値の
組み合わせはいくつかある。当業者は、特定の応用に適した値の適切な範囲を経
験的に判定することにより、次の動作原理を用いることができる。
【００４６】 電子温度は、誘導電界パワーＥθ内の変化に対して、電子密度よりも素早く応
答する。時間変動磁場を印加することにより、誘導電界パワーＥθの表皮厚さを
変形することで、図９に図示のように、平均電子温度２４０を低下するが、電子
密度２３０を実質的に低減しない。図７を参照すると、印加磁場を例えば０ガウ
スから６ガウスまでパルス化すると、誘導電界パワーＥθの値を、図示のように
、０ガウスの曲線と６ガウスの曲線の間に切り換える。図８に図示するように、
このように、表皮厚さを振動させることができ、これにより、平均電子温度を低
下するが、図９に図示のように、電子密度を実質的に低減しない。
【００４７】 例えば、約３．５ｃｍの軸線方向距離の電界Ｅθは、印加される磁場が０ガウ
スから６ガウスそして０ガウスに切り換えられるのに応じて、増減することにな
る。天井から軸線方向に離れた距離のリアクタチャンバ内のある点から見ると、
電界Ｅθは、あたかも電源電力をパルス化しているかのようにパルス化している
ように見える。印加される磁場をパルス化することにより、誘導電界内の変化に
対する電子温度と電子密度との所望の応答がワークピース表面近傍の平均電子温
度を調整する、という利点が得られる。
【００４８】 従って、任意のプラズマパラメータの組み合わせによる、不均一な電荷の蓄積
による放電損傷を低減するために、コンダクタを介する電流の平均の大きさを、
放電損傷が生じる以下の点に調整する。これは、印加される磁場の大きさ、パル
ス継続時間又は衝撃係数を調整することにより、達成することができる。
【００４９】 電源電力をパルス化することと違って、磁場発生装置を介して電流をパルス化
することは、重大なインピーダンス不整合の問題を生じさせることがないことに
留意されたい。
【００５０】 磁場の大きさ、パルス継続時間及び衝撃係数は、処理を最適化して、ワークピ
ース近傍の電子温度を低下して、そしてワークピースに対する放電損傷を低減す
るために用いられる調整可能なパラメータである。これらのパラメータは、ワー
クピース上に放電損傷が発生する上のところに閾い値を有していることが特徴で
ある。これらのパラメータをこの閾い値以下に調整する。特定の処理のための閾
い値は、経験的手段により、容易に判定できる。例えば、誘導電力、容量電力、
処理ガス密度、高分子ガス密度、フォトレジストの厚さ及び所望のエッチング断
面等の、任意の処理パラメータは、いくつかのサンプルワークピースを処理しな
がら、放電損傷閾い値を観察するまで、各サンプルの磁場パラメータを調整する
ことにより、判定できる。次に、磁場パラメータを、閾い値の２０％以内に調整
することができる。好ましくは、磁場パラメータを、少なくとも閾い値の１０％
以内に調整するが、最適には、閾い値の５％以内で、より最適にするには、閾い
値の１％以内に調整する。目的は磁場パラメータを調整することなので、少なく
とも処理される９０％のワークピース、もしくは、最適には９９．９％のワーク
ピースについて、放電損傷を回避することができる。
【００５１】 印加される磁場を調整することを介して、本発明は、リアクタチャンバ天井又
は壁部近傍のプラズマ密度を低減すること等により、リアクタチャンバ構成要素
に対するプラズマ損傷を制御するための方法を提供する。例えば、コンダクタを
別々に制御することにより、リアクタチャンバ内の磁場の一様性を制御すること
で、本発明は、リアクタチャンバ内の異なる位置のプラズマ密度を増減する方法
についても提供する。例えば、ワークピース近傍のプラズマ密度を増加して、同
時に、リアクタチャンバの天井又は誘導窓近傍のプラズマ密度を低減するのは、
望ましいことである。
【００５２】 コンダクタを介して十分な電流を供給することにより、ワークピースに対して
水平に移動する荷電粒子上に力を生成するように、適切に方向づけられた磁場を
生成することができ、これにより、プラズマを封じ込める。コンダクタを別々に
制御することにより、図１０及び図１１に図示のように、リアクタチャンバ内に
一様でない磁場を生成するための手段を提供する。コンダクタを別々に制御する
ことにより、ＲＦ電界又は他のプラズマパラメータを調整することなく、ワーク
ピース表面近傍のプラズマ密度とワークピース表面から離れているプラズマ密度
とを同時に且つ別々に調整できる、リアクタチャンバ内のプラズマ密度を制御す
るための手段を提供する。
【００５３】 また、本発明の特徴の一つは、時間変動又は時間不変動、又はこれら二つを組
み合わせた印加磁場を使用することが、実行できることである。従って、ある特
定の処理を、印加磁場を調整して、リアクタチャンバと結合している誘導電力又
はリアクタチャンバ内に配置されている誘導電力を調整することにより、微細に
調整して、最適化することができる。
【００５４】 本発明の現在好適な実施形態について述べてきたが、本発明の範囲は実施形態
により制限されているのではなく、請求の範囲のみにより制限されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 プラズマエッチング中に、ワークピース上にどのように電荷の蓄積が生じるか
を示す図である。
【図２】 従来技術の誘導プラズマリアクタを示す図である。
【図３】 エッチングされた表面上の重合体の蓄積を示す図である。
【図４】 電子温度及び電子密度に対するパルス化された電源電力の影響を示す図である
。
【図５】 電源電力パルスにおける過渡現象の問題を示す図である。
【図６】 ワークピース表面に垂直な磁力線を有する本発明の誘導プラズマリアクタを示
す図である。
【図７】 ウェーハに垂直な時間不変動磁場を別々に印可して、チャンバ中央で測定した
、軸方向に沿った時間変動磁気誘導場ＢZの空間分布を示す図である。
【図８】 誘導電界Ｅθの予測分布を示す図である。
【図９】 ウェーハ表面近傍の表皮厚さ上へのパルス磁場の予測される作用を示す図であ
る。
【図１０】 磁場パルスに対する電子温度と電子密度との予測される応答例を示す図である
。
【図１１】 磁場分布を、ウェーハ表面近傍の磁場の強さを増すように調整できることを示
す図である。
【図１２】 磁場分布を、ウェーハ表面近傍の磁場の強さを減らすように調整できることを
示す図である。
【図１３】 不均一な磁場を生成するための、可能な代替のコンダクタのレイアウトを示す
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローウェンハルド， ピーター アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ロッスウッド ドライヴ 1882 (72)発明者 ヤマルティノ， ジョン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， パロ アルト， ウェイヴァリー ストリ ート 385 Ｆターム(参考） 5F004 AA16 BA20 BB07 BB13 CA03

Claims (110)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ） イオンを含むプラズマを発生するように誘導電力をリ
    アクタに印加するステップと、 ｂ） プラズマリアクタ内にワークピース表面に対して垂直な磁力線を有する磁
    場を発生するステップと、 ｃ） ワークピース近傍の平均電子温度に対してワークピース近傍の平均イオン
    密度を調整するように磁場をパルス化するステップとを含む誘導プラズマリアク
    タ内でワークピースを処理する方法。
  2. 【請求項２】 ワークピース近傍の平均イオン密度を増加して同時にワーク
    ピース近傍の平均電子温度を低下するように、前記誘導電力と前記磁場とを調整
    する請求項１に記載のワークピースを処理する方法。
  3. 【請求項３】 前記パルスが、大きさ、継続時間及び衝撃係数を有し、大き
    さ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つを調整して前記磁場を調整す
    る請求項２に記載のワークピースを処理する方法。
  4. 【請求項４】 前記パルスが、大きさ、継続時間及び衝撃係数を有し、大き
    さ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つを調整して、ワークピース近
    傍の平均イオン密度を調整する請求項１に記載のワークピースを処理する方法。
  5. 【請求項５】 前記磁場を発生するステップが、リアクタ周囲に位置するコ
    ンダクタに電流を流すことを含む請求項１に記載のワークピースを処理する方法
    。
  6. 【請求項６】 前記電流が、パルス化されている請求項５に記載のワークピ
    ースを処理する方法。
  7. 【請求項７】 前記磁場が、複数のコンダクタにより発生される請求項１に
    記載のワークピースを処理する方法。
  8. 【請求項８】 前記複数のコンダクタが、独立して制御される請求項７に記
    載のワークピースを処理する方法。
  9. 【請求項９】 前記コンダクタが、リアクタ周囲に位置する請求項８に記載
    のワークピースを処理する方法。
  10. 【請求項１０】 前記磁場が独立して制御可能なコンダクタにより発生され
    て、前記コンダクタのうちの少なくともいくつかがワークピースの下方に位置し
    ている請求項７に記載のワークピースを処理する方法。
  11. 【請求項１１】 前記磁場が独立して制御可能なコンダクタにより発生され
    て、前記コンダクタのうちの少なくともいくつかがチャンバの上方に位置してい
    る請求項７に記載のワークピースを処理する方法。
  12. 【請求項１２】 前記磁場が、前記チャンバ全体に一様でなく分布されてい
    る請求項４に記載のワークピースを処理する方法。
  13. 【請求項１３】 前記磁場を用いて、前記リアクタ全体のプラズマ密度を制
    御するステップを更に含む請求項１２に記載のワークピースを処理する方法。
  14. 【請求項１４】 前記磁場を用いて、前記リアクタ全体のプラズマ密度を制
    御するステップを更に含む請求項４に記載のワークピースを処理する方法。
  15. 【請求項１５】 前記リアクタが壁部を備え、前記プラズマをリアクタ壁部
    の少なくとも一部から離して封じ込めるステップを更に含む請求項１４に記載の
    ワークピースを処理する方法。
  16. 【請求項１６】 ａ） イオンを含むプラズマを発生するように誘導電力を
    リアクタに印加するステップと、 ｂ） プラズマリアクタ内にワークピース表面に対して垂直な磁力線を有する磁
    場を発生するステップと、 ｃ） 磁場を時間で変動するステップとを含む誘導プラズマリアクタ内でワーク
    ピースを処理する方法。
  17. 【請求項１７】 ワークピース近傍の平均電子温度に対してワークピース近
    傍の平均イオン密度を調整するように、前記磁場を調整するステップを更に含む
    請求項１６に記載のワークピースを処理する方法。
  18. 【請求項１８】 不均一な電荷の蓄積による損傷をワークピースに生じさせ
    ることなくワークピース近傍の平均イオン密度を増加するように、前記誘導電力
    と前記磁場とを調整するステップを更に含む請求項１７に記載のワークピースを
    処理する方法。
  19. 【請求項１９】 不均一な電荷の蓄積による損傷をワークピースに生じさせ
    ることなくワークピース近傍の平均イオン密度を増加するように、前記誘導電力
    と前記磁場とを調整するステップを更に含む請求項１６に記載のワークピースを
    処理する方法。
  20. 【請求項２０】 前記磁場がパルス化されて、パルスが大きさ、継続時間及
    び衝撃係数を有し、大きさ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つが調
    整可能である請求項１６に記載のワークピースを処理する方法。
  21. 【請求項２１】 不均一な電荷の蓄積による損傷をワークピースに生じさせ
    ることなくワークピース近傍の平均イオン密度を増加するように、前記誘導電力
    と前記磁場とを調整するステップを更に含む請求項２０に記載のワークピースを
    処理する方法。
  22. 【請求項２２】 ワークピース近傍の平均イオン密度を増加して同時にワー
    クピース近傍の平均電子温度を低下するように、前記誘導電力と前記磁場とを調
    整するステップを更に含む請求項２０に記載のワークピースを処理する方法。
  23. 【請求項２３】 前記磁場を生成するステップが、リアクタ周囲に位置する
    コンダクタに電流を流すことを含む請求項１６に記載のワークピースを処理する
    方法。
  24. 【請求項２４】 前記電流が、パルス化されている請求項２３に記載のワー
    クピースを処理する方法。
  25. 【請求項２５】 前記磁場が、複数のコンダクタにより生成される請求項１
    ６に記載のワークピースを処理する方法。
  26. 【請求項２６】 前記複数のコンダクタが、独立して制御される請求項２５
    に記載のワークピースを処理する方法。
  27. 【請求項２７】 前記コンダクタが、リアクタ周囲に位置する請求項２６に
    記載のワークピースを処理する方法。
  28. 【請求項２８】 前記磁場が独立して制御可能なコンダクタにより生成され
    て、前記コンダクタのうちの少なくともいくつかがワークピースの下方に位置し
    ている請求項２５に記載のワークピースを処理する方法。
  29. 【請求項２９】 前記磁場が独立して制御可能なコンダクタにより生成され
    て、前記コンダクタのうちの少なくともいくつかがチャンバの上方に位置してい
    る請求項２５に記載のワークピースを処理する方法。
  30. 【請求項３０】 前記磁場が、チャンバ全体に一様でなく分布されている
    請求項１６に記載のワークピースを処理する方法。
  31. 【請求項３１】 前記磁場を用いて、リアクタ全体のプラズマ密度を制御す
    るステップを更に含む請求項３０に記載のワークピースを処理する方法。
  32. 【請求項３２】 前記磁場を用いて、リアクタ全体のプラズマ密度を制御す
    るステップを更に含む請求項１６に記載のワークピースを処理する方法。
  33. 【請求項３３】 前記リアクタが壁部を備え、プラズマをリアクタ壁部の少
    なくとも一部から離して封じ込めるステップを更に含む請求項３２に記載のワー
    クピースを処理する方法。
  34. 【請求項３４】 誘導結合プラズマリアクタ内でプラズマに露出したワーク
    ピースが、ワークピース上に蓄積した電荷により被る損傷を制御する方法であっ
    て、パルス化された磁場をワークピースに対して垂直に印加することにより、ワ
    ークピース近傍の平均電子温度を制御するステップを含む方法。
  35. 【請求項３５】 前記パルスが、大きさ、継続時間及び衝撃係数を有し、大
    きさ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つを不均一な電荷の蓄積によ
    るワークピースへの損傷が生じる閾い値まで調整する請求項３４に記載の損傷を
    制御する方法。
  36. 【請求項３６】 誘導電力を低減してワークピース近傍の平均電子温度を低
    下するステップを更に含む請求項３５に記載の損傷を制御する方法。
  37. 【請求項３７】 不均一な電荷の蓄積によるワークピースへの損傷を生じさ
    せることのないようにワークピース近傍の平均イオン密度を増加するように、前
    記誘導電力と前記磁場とを調整するステップを更に含む請求項３４に記載の損傷
    を制御する方法。
  38. 【請求項３８】 ワークピース近傍の平均イオン密度を増加して同時にワー
    クピース近傍の平均電子温度を低下するように、前記誘導電力と前記磁場とを調
    整するステップを更に含む請求項３４に記載の損傷を制御する方法。
  39. 【請求項３９】 前記磁場を印加するステップが、リアクタ周囲に位置する
    コンダクタに電流を流すことを含む請求項３４に記載のの損傷を制御する方法。
  40. 【請求項４０】 誘導結合プラズマリアクタ内でプラズマに露出したワーク
    ピースが、ワークピース上に蓄積した電荷により被る損傷を制御する方法であっ
    て、 ａ） ワークピースに対して垂直に磁場を印加するステップと、 ｂ） 印加される磁場の平均の大きさを、不均一な電荷の蓄積による損傷が生じ
    る閾い値まで、印加される磁場の平均の大きさを調整するステップとを含む方法
    。
  41. 【請求項４１】 前記磁場が、時間変動される請求項４０に記載のワークピ
    ースに対する損傷を制御する方法。
  42. 【請求項４２】 前記磁場が、パルス化されている請求項４１に記載のワー
    クピースに対する損傷を制御する方法。
  43. 【請求項４３】 前記パルスが、大きさ、継続時間及び衝撃係数を有し、大
    きさ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つを調整して磁場の平均の大
    きさを調整する請求項４２に記載のワークピースに対する損傷を制御する方法。
  44. 【請求項４４】 ワークピースに対する損傷を生じさせることのないように
    、誘導電力と印加される磁場の平均の大きさとをワークピース近傍の平均イオン
    密度を増加させるレベルに調整するように、リアクタ内の誘導電力のレベルを調
    整するステップを更に含む請求項４３に記載のワークピースに対する損傷を制御
    する方法。
  45. 【請求項４５】 ワークピース近傍の平均イオン密度を低減することのない
    ように、誘導電力と印加される磁場の平均の大きさとをワークピース近傍の平均
    電子温度を低下させるレベルに調整するように、リアクタ内の誘導電力のレベル
    を調整するステップを更に含む請求項４３に記載のワークピースに対する損傷を
    制御する方法。
  46. 【請求項４６】 複数のコンダクタを用いて磁場を発生することを更に含む
    請求項４０に記載のワークピースに対する損傷を制御する方法。
  47. 【請求項４７】 前記複数のコンダクタが、独立して制御される請求項４６
    に記載のワークピースに対する損傷を制御する方法。
  48. 【請求項４８】 前記コンダクタが、リアクタ周囲に位置する請求項４７に
    記載のワークピースに対する損傷を制御する方法。
  49. 【請求項４９】 前記磁場が独立して制御可能なコンダクタにより生成され
    て、コンダクタのうちの少なくともいくつかがワークピースの下方に位置してい
    る請求項４６に記載のワークピースに対する損傷を制御する方法。
  50. 【請求項５０】 前記磁場が独立して制御可能なコンダクタにより生成され
    て、コンダクタのうちの少なくともいくつかがチャンバの上方に位置している請
    求項４６に記載のワークピースに対する損傷を制御する方法。
  51. 【請求項５１】 前記磁場が、チャンバ全体に一様でなく分布されている請
    求項４０に記載のワークピースに対する損傷を制御する方法。
  52. 【請求項５２】 前記磁場を用いて、リアクタ全体のプラズマ密度を制御す
    るステップを更に含む請求項５１に記載のワークピースに対する損傷を制御する
    方法。
  53. 【請求項５３】 前記磁場を用いて、リアクタ全体のプラズマ密度を制御す
    るステップを更に含む請求項４０に記載のワークピースに対する損傷を制御する
    方法。
  54. 【請求項５４】 前記リアクタが壁部を備え、プラズマをリアクタ壁部の少
    なくとも一部から離して封じ込めるステップを更に含む請求項５３に記載のワー
    クピースに対する損傷を制御する方法。
  55. 【請求項５５】 ａ） ワークピースと処理ガスとを含むリアクタチャンバ
    と、 ｂ） 処理ガスを励起してイオンと電子とを含むプラズマを生成するための誘導
    アンテナと、 ｃ） 磁場発生装置と、 ｄ） 磁場発生装置によりリアクタチャンバ内に生成される磁場と、 ｅ） ワークピースに対して垂直な磁力線を有する磁場と、 ｆ） 時間変動する磁場とを備える誘導結合プラズマリアクタ。
  56. 【請求項５６】 前記磁場がパルス化されている請求項５５に記載の誘導結
    合プラズマリアクタ。
  57. 【請求項５７】 前記パルスの大きさ、継続時間又は衝撃係数のうちの少な
    くとも一つが調整可能である請求項５６に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  58. 【請求項５８】 前記プラズマが正電荷を有する粒子と負電荷を有する粒子
    とを備え、ワークピース上の不均一な電荷の蓄積により生じるワークピースに対
    する損傷を防止するように、パルスを調整する請求項５７に記載の誘導結合プラ
    ズマリアクタ。
  59. 【請求項５９】 前記プラズマがイオンと電子とを備え、不均一な電荷の蓄
    積によるワークピースに対する損傷を生じさせることのないように、磁場がワー
    クピース近傍の平均イオン密度を増加させる請求項５７に記載の誘導結合プラズ
    マリアクタ。
  60. 【請求項６０】 前記プラズマがイオンと電子とを備え、不均一な電荷の蓄
    積によるワークピースに対する損傷を生じさせることのないように、磁場の印加
    がワークピース近傍の平均イオン密度を増加させる請求項５５に記載の誘導結合
    プラズマリアクタ。
  61. 【請求項６１】 前記プラズマがイオンと電子とを備え、磁場を調整するこ
    とでワークピース近傍の平均イオン密度に対して平均電子温度を調整するように
    、磁場が調整可能である請求項５５に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  62. 【請求項６２】 前記磁場発生装置が、チャンバ周囲に位置するコンダクタ
    を備える請求項５５に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  63. 【請求項６３】 前記磁場発生装置が、複数の独立して制御可能なコンダク
    タを備える請求項６２に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  64. 【請求項６４】 前記誘導アンテナが、チャンバ上方に位置するコイルアン
    テナである請求項６３に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  65. 【請求項６５】 前記磁場の平均の大きさが、チャンバ壁部の少なくとも一
    部から離してプラズマを封じ込めるのに十分である請求項５５に記載の誘導結合
    プラズマリアクタ。
  66. 【請求項６６】 磁場を用いて、少なくとも一時の間、ワークピース上方の
    プラズマを封じ込める請求項５５に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  67. 【請求項６７】 前記磁場の少なくとも一部の平均の大きさが、チャンバ壁
    部の少なくとも一部から離してプラズマを封じ込めるのに十分である請求項６３
    に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  68. 【請求項６８】 少なくとも磁場の一部を用いて、少なくとも一時の間、ワ
    ークピース上方のプラズマを封じ込める請求項６３に記載の誘導結合プラズマリ
    アクタ。
  69. 【請求項６９】 ａ） ワークピースと処理ガスとを含むリアクタチャンバ
    と、 ｂ） 処理ガスを誘導励起してプラズマを生成するようにＲＦ電界を印加するた
    めのアンテナと、 ｃ） 磁場発生装置と、 ｄ） 磁場発生装置によりリアクタチャンバ内に生成される磁場と、 ｅ） ワークピースに対して垂直な磁力線を有する磁場と、 ｆ） 大きさと継続時間と衝撃係数とを有するパルスによりパルス化される磁場
    とを備える誘導結合プラズマリアクタ。
  70. 【請求項７０】 プラズマが密度と温度とを有するイオンと電子とを備え、
    大きさ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つを調整して平均プラズマ
    イオン密度に対してワークピース近傍の平均電子温度を調整するように、大きさ
    、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つが調整可能である請求項６９に
    記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  71. 【請求項７１】 プラズマが正電荷を有する粒子と負電荷を有する粒子とを
    備え、パルスの大きさ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つを調整す
    ることにより、不均一な電荷の蓄積により生じるワークピースに対する損傷を防
    止するように、大きさ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つが調整可
    能である請求項６９に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  72. 【請求項７２】 プラズマがイオンと電子とを備え、不均一な電荷の蓄積に
    よるワークピースへの損傷を生じることなく、磁場の印加によりワークピース近
    傍の平均イオン密度を増加させる請求項６９に記載の誘導結合プラズマリアクタ
    。
  73. 【請求項７３】 前記磁場発生装置が、チャンバ周囲に位置するコンダクタ
    を備える請求項６９に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  74. 【請求項７４】 前記磁場発生装置が、複数の独立して制御可能なコンダク
    タを備える請求項７３に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  75. 【請求項７５】 前記誘導アンテナが、チャンバ上方に位置するコイルアン
    テナである請求項７３に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  76. 【請求項７６】 前記磁場の平均の大きさが、チャンバ壁部の少なくとも一
    部から離してプラズマを封じ込めるのに十分である請求項６９に記載の誘導結合
    プラズマリアクタ。
  77. 【請求項７７】 前記磁場を用いて、少なくとも一時の間、ワークピース上
    方のプラズマを封じ込める請求項６９に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  78. 【請求項７８】 前記磁場の少なくとも一部の平均の大きさが、チャンバ壁
    部の少なくとも一部から離してプラズマを封じ込めるのに十分である請求項７４
    に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  79. 【請求項７９】 少なくとも磁場の一部を用いて、少なくとも一時の間、ワ
    ークピース上方のプラズマを封じ込める請求項７４に記載の誘導結合プラズマリ
    アクタ。
  80. 【請求項８０】 ａ） ワークピースと処理ガスとを含むリアクタチャンバ
    と、 ｂ） 処理ガスを励起してイオンと電子とを備えるプラズマを生成するための誘
    導アンテナと、 ｃ） ワークピース近傍の平均イオン密度に対してワークピース近傍の平均電子
    温度を調整する手段と、 ｄ） チャンバ内に磁場を備える手段とを備える誘導結合プラズマリアクタ。
  81. 【請求項８１】 手段が、時間変動磁場を備える請求項８０に記載の誘導結
    合プラズマリアクタ。
  82. 【請求項８２】 前記磁場が、パルス化されている請求項８１に記載の誘導
    結合プラズマリアクタ。
  83. 【請求項８３】 パルスの大きさ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくと
    も一つが調整可能である請求項８２に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  84. 【請求項８４】 前記磁場が、ワークピースに対して垂直である請求項８３
    に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  85. 【請求項８５】 前記磁場が、ワークピースに対して垂直である請求項８０
    に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  86. 【請求項８６】 プラズマが負電荷粒子と正電荷粒子とを備え、ワークピー
    ス上の不均一な電荷の蓄積により生じるワークピースへの損傷を防止するように
    、手段が調整可能である請求項８０に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  87. 【請求項８７】 前記手段が、チャンバ周囲に位置するコンダクタを備える
    請求項８０に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  88. 【請求項８８】 前記手段が、複数の独立して制御可能なコンダクタを備え
    る請求項８７に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  89. 【請求項８９】 前記磁場の平均の大きさが、チャンバ壁部の少なくとも一
    部から離してプラズマを封じ込めるのに十分である請求項８８に記載の誘導結合
    プラズマリアクタ。
  90. 【請求項９０】 前記手段が、複数の独立して制御可能なコンダクタを備え
    る請求項８１に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  91. 【請求項９１】 前記磁場を用いて、少なくとも一時の間、ワークピース上
    方のプラズマを封じ込める請求項９０に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  92. 【請求項９２】 少なくとも磁場の一部を用いて、少なくとも一時の間、ワ
    ークピース上方のプラズマを封じ込める請求項９１に記載の誘導結合プラズマリ
    アクタ。
  93. 【請求項９３】 前記磁場を用いて、少なくとも一時の間、ワークピース上
    方のプラズマを封じ込める請求項８１に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  94. 【請求項９４】 ａ） ワークピースと処理ガスとを含むリアクタチャンバ
    と、 ｂ） 処理ガスを誘導励起してプラズマを生成するようにＲＦ電界を印加するた
    めのアンテナと、 ｃ） ワークピース上の不均一な電荷の蓄積を制御するための手段と、 ｄ） 対応する印加される磁場を有し、不均一な電荷の蓄積を制御するための手
    段と、 ｅ） ワークピースに対して垂直な磁力線を有する印加される磁場とを備える誘
    導結合プラズマリアクタ。
  95. 【請求項９５】 前記制御手段が、チャンバ内の磁場を調整する手段を更に
    備える請求項９４に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  96. 【請求項９６】 前記調整手段が、印加される磁場を時間変動することを含
    む請求項９５に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  97. 【請求項９７】 前記磁場がパルス化されていて、大きさ、継続時間又は衝
    撃係数のうちの少なくとも一つを調整することにより、不均一な電荷の蓄積を防
    止するように、大きさ、継続時間又は衝撃係数のうちの少なくとも一つが調整可
    能である請求項９６に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  98. 【請求項９８】 前記調整手段が、一様でない印加磁場を生成する手段を備
    える請求項９５に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  99. 【請求項９９】 一様でない印加磁場を生成する手段が、複数の独立して制
    御可能なコンダクタを備える請求項９８に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  100. 【請求項１００】 前記磁場の少なくとも一部の平均の大きさが、チャンバ
    壁部の少なくとも一部から離してプラズマを封じ込めるのに十分である請求項９
    ８に記載の誘導結合プラズマリアクタ。
  101. 【請求項１０１】 前記磁場の印加により、少なくとも一時の間、ワークピ
    ース上方のプラズマを封じ込める請求項９６に記載の誘導結合プラズマリアクタ
    。
  102. 【請求項１０２】 少なくとも磁場の一部を用いて、少なくとも一時の間、
    ワークピース上方のプラズマを封じ込める請求項９５に記載の誘導結合プラズマ
    リアクタ。
  103. 【請求項１０３】 ａ） ワークピースと処理ガスとを含むリアクタチャン
    バと、 ｂ） 処理ガスを誘導励起して荷電粒子を含むプラズマを生成するようにＲＦ電
    界を印加するためのアンテナと、 ｃ） 磁場発生装置と、 ｄ） 磁場発生装置によりリアクタチャンバ内に生成される磁場と、 ｅ） ワークピース表面に対して垂直な磁力線を有するチャンバ内の磁場とを備
    えるプラズマリアクタ。
  104. 【請求項１０４】 前記磁場発生装置が、ＲＦ電界を調整することなく、ワ
    ークピース近傍のプラズマ密度とワークピースから離れたプラズマ密度とを同時
    に且つ独立して調整可能である請求項１０３に記載のプラズマリアクタ。
  105. 【請求項１０５】 前記磁場発生装置が、リアクタチャンバを取り囲む別々
    の独立して制御可能なコンダクタを備える請求項１０４に記載のプラズマリアク
    タ。
  106. 【請求項１０６】 前記磁場発生装置が別々の独立して制御可能なコンダク
    タを備え、コンダクタのうちの少なくともいくつかがワークピースの下方に位置
    している請求項１０４に記載のプラズマリアクタ。
  107. 【請求項１０７】 前記磁場発生装置が別々の独立して制御可能なコンダク
    タを備え、コンダクタのうちの少なくともいくつかがチャンバの上方に位置して
    いる請求項１０４に記載のプラズマリアクタ。
  108. 【請求項１０８】 前記磁場発生装置が、リアクタチャンバを取り囲む別々
    の独立して制御可能なコンダクタを備える請求項１０３に記載のプラズマリアク
    タ。
  109. 【請求項１０９】 前記磁場発生装置が別々の独立して制御可能なコンダク
    タを備え、コンダクタのうちの少なくともいくつかがワークピースの下方に位置
    している請求項１０３に記載のプラズマリアクタ。
  110. 【請求項１１０】 前記磁場発生装置が別々の独立して制御可能なコンダク
    タを備え、コンダクタのうちの少なくともいくつかがチャンバの上方に位置して
    いる請求項１０３に記載のプラズマリアクタ。
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