JP2002538618A

JP2002538618A - 時間変調プラズマによる種の動的制御

Info

Publication number: JP2002538618A
Application number: JP2000603070A
Authority: JP
Inventors: ケニスエスコリンズ
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2002-11-12
Also published as: WO2000052732A3; WO2000052732A2; US6589437B1

Abstract

(57)【要約】時間変調を用いてプラズマ反応器内に生成された種の密度をアクティブに制御する方法及び装置が開示されている。本発明に係る方法は、誘導結合プラズマ反応器を準備すること、プロセスガスを照射すること、そして、ＲＦアプリケータからのエネルギー放射を時間変調することを含んで、プラズマ内に所望密度の種を達成する。時間変調は、変調信号のオンタイム及びオフタイムを変動することを含む。更に、短いオンタイム及び長いオフタイムは解離の度合が最少化させる場合にはより好ましい。先の方法が実行され得る本発明に係る装置は、信号変調器を有する全て半導体であるチャンバーを含む。更には、この装置はソレノイド型アンテナ及び信号変調器の様々な実施例を有する反応器を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連出願の相互参照以下の同時係属中の米国出願は本願と関連主題を開示しており、それら全開示
は引用することでここに合体する。（ａ）ＤｉｍｉｔｒｉｓＰ．Ｌｙｍｂｅｒｏｐｏｕｌｏｓ等の「Ｍｅｔｈ
ｏｄａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒＩｍｐｒｏｖｉｎｇＰｒｏｃｅ
ｓｓｉｎｇａｎｄＲｅｄｕｃｉｎｇＣｈａｒｇｅＤａｍａｇｅｉｎ
ａｎＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａＲｅａｃｔｏ
ｒ」と題された米国特許出願第０９／０４９，７２２号（１９９８年３月２７日
出願）；（ｂ）ＫｅｎｎｅｔｈＳ．Ｃｏｌｌｉｎｓ等の「Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ
ＣｏｕｐｌｅｄＲＦＰｌａｓｍａＲｅａｃｔｏｒＨａｖｉｎｇａｎ
ＯｖｅｒｈｅａｄＳｏｌｅｎｏｉｄａｌＡｎｔｅｎｎａ」と題された米国
特許出願第０８／６４８，２５４号（１９９６年５月１３日出願）であり、これ
は以下の一部継続出願である、（１）１９９１年６月２７日出願の米国特許出願第０７／７２２，３４０号
の継続出願である１９９３年４月１日出願の米国特許出願０８／０４１，７９６
号の継続出願である、ＫｅｎｎｅｔｈＳ．Ｃｏｌｌｉｎｓ等の１９９５年１
２月２０日出願の米国特許出願第０８／５８０，０２６号；（２）１９９３年１０月１５日出願の米国特許出願第０８／１３８，０６０
号の分割出願であるＭｉｃｈａｅｌＲｉｃｅ等の１９９５年７月１８日出願の
米国特許出願第０８／５０３，４６７号；（３）１９９２年１２月１日出願の米国特許出願第０７／９８４，０４５号
（既に放棄済み）の継続出願である１９９４年８月１１日出願の米国特許第０８
／２８９，３３６号の一部継続出願である１９９５年８月３１日出願の米国特許
出願第０８／５２１，６６８号（既に放棄済み）の一部継続出願である、Ｋｅｎ
ｎｅｔｈＳ．Ｃｏｌｌｉｎｓの１９９６年２月２日出願の米国特許出願第０
８／５９７，５７７号；（Ｃ）ＫｅｎｎｅｔｈＳ．Ｃｏｌｌｉｎｓ等の「ＰｌａｓｍａＲｅａｃ
ｔｏｒｗｉｔｈＨｅａｔｅｄＳｏｕｒｃｅｏｆａＰｏｌｙｍｅｒ-
ＨａｒｄｅｎｉｎｇＰｒｅｃｕｒｓｏｒＭａｔｅｒｉａｌ」と題された１９
９６年５月１３日出願の米国特許出願第０８／６４８，２５６号。

【０００２】発明の背景１．発明の分野本発明は一般にはＲＦアプリケータを有するプラズマリアクタ（プラズマ反応
器）に関し、より詳細には時間変調（時変調）を用いてそうしたプラズマ反応器
内で生成される種（化学種）の密度をアクティブ（動的）に制御する方法及び装
置に関する。

【０００３】２．背景技術プラズマ（即ち「ドライ」）エッチ処理は世界における最大の製造業界の幾つ
かにとってきわめて重要である。特にプラズマエッチは、半導体、集積回路、並
びにマイクロエレクトロニクス装置の製造において必要不可欠である。これらの
製品は、コンピュータ、エレクトロニクス、バイオメディカル、並びに、宇宙産
業を含む様々な業界にとって必須である。

【０００４】プラズマエッチ処理は加工片の表面特性を変更すべく使用される。例えば半導
体製造において、加工片としては半導体ウェハーであり、プラズマエッチ・プロ
セスはパターン化された材料をそのウェハーの表面から除去する。エッチ深さ等
のエッチ要件は、例えばホール深さに依存してウェハー間で変動し得る。こうし
て１つのパターンを有するウェハーは、通常、別のパターンを有する別のウェハ
ーとは異なるエッチ要件を有する。

【０００５】これらの異なる要件は、プロセスガス化学、温度、圧力、流量、並びに、電力
等の処理パラメータもエッチ・プロセス毎に異なることを指図する。更には、各
エッチ・プロセスに対するこれら処理パラメータは、通常、精密である。従って
、各エッチ・プロセスは、典型的には、狭いプロセス・ウィンドウを有する。事
実上、幾つかの処理パラメータの特殊化された「秘訣(recipes)」がエッチ・プ
ロセス用に存在するが、これら秘訣の決定には大量の時間及びコストを消費し得
る。それ故にこれら狭いプロセス・ウィンドウを広げる必要性がある。

【０００６】これらプロセス・ウィンドウがそのように狭い１つの理由は、プラズマ内での
競合するエッチ及び堆積の機構のためである。プロセス・ウィンドウは一方の極
限での不充分なエッチ選択性と、他方の極限での不充分なエッチ停止深さとによ
って制限されている。一方の極限であるエッチ選択性が意味することは、エッチ
・プロセスがあるタイプの物質を除去する一方で、他の物質に影響することなく
残存させることである。この選択性は、フォトレジスト或は下方に横たわる基板
に対する選択性等の任意の物質に対するものであり得る。エッチ選択性は、エッ
チされるべきことが意図されていない表面がエッチされる際には不適当である。
更には不充分なエッチ選択性は、ホール深さ或はパターンの過剰エッジや、歩留
まりの低減を引き起こし得る。

【０００７】エッチ選択性は、しばしば、プロセスガス内にポリマー前駆物質を導入するこ
とによって向上させられる。一般に、ポリマー前駆物質はプロセスガス内に含有
されており、そのポリマーは酸素が何等抜け出ていない状態の任意の表面上に堆
積される。逆に酸素が表面から抜け出ている状態の際、酸素がポリマーの正味の
堆積を防止する傾向がある。よって、ポリマーは非酸素含有物質の表面上に堆積
し酸素含有物質の表面に堆積しない。

【０００８】他方の極限で、プロセス・ウィンドウは過剰堆積或は不充分なエッチ停止深さ
によって制限されている。もし余りにも大量のポリマー先駆物質が非酸素物質の
表面に堆積することが許容されれば、ポリマー堆積は酸素含有物質の上部で生じ
得て、エッチ停止を生じ得る。エッチ停止は完全エッチングに先行するエッチン
グの中断であり、通常、加工片におけるホール内におけるポリマーの過剰堆積に
よる該ホールのエッチング中に生ずる。エッチ停止が生ずる深さはエッチ停止深
さと呼称される。不充分なエッチ停止深さは、そのエッチ停止深さが所望エッチ
深さよりも常に小さいことを意味する。

【０００９】これら２つの極限の間で、エッチ・プロセスは充分なエッチ選択性及び充分な
エッチ停止深さを有する。言い換えれば、加工片は非酸素含有表面上にポリマー
の充分な層を有することとなって、該表面がエッチングから充分に保護され、加
工片を所望深さまでエッチする充分なエッチ速度がある。しかしながら、プロセ
ス・ウィンドウは非常に狭いので、そのウィンドウからそれ易い。余りにも少な
いポリマーで不充分なエッチ選択性が生ずる。余りにも大きなポリマー堆積で不
充分なエッチ停止深さが生ずる。

【００１０】狭いプロセス・ウィンドウを伴うエッチ・プロセスの一例は自己整合接触（Ｓ
ＡＣ）エッチ・プロセスである。典型的には、フォトレジスト・マスクがエッチ
されるべき酸化層上に配置される。その酸化物はＢＰＳＧ、アンドープド珪酸塩
ガラス（ＵＳＧ）、或は、他の何等かの酸化物であり得、そして、変動する酸化
物の様々な層を有し得る。更には、シリコン基板であり、該シリコン基板からポ
リ線導体を絶縁するためにそのシリコン基板上に被覆されたボトム窒化層を具備
するシリコン基板がある。そのポリ線は絶縁された基板上に配置され、絶縁窒化
層でキャップされている。加えて、そのポリ線上には他の様々な層があり得る。
ポリ線を被覆する窒化層の厚みは４００オングストロームと薄くすることが可能
である一方、ポリ線絶縁層の全厚みは１ミクロンから２ミクロンの範囲未満であ
ることが可能である。

【００１１】ＳＡＣエッチ・プロセスが必要とすることは、ホールが酸化層内から基板まで
下ってエッチされることである。しかしながら、ホールが基板に近づくと、ポリ
線がそのホールの一部を占有し得る。窒化層や潜在的には他の物質及び各種層を
含むポリ線絶縁層はエッチ停止層である。このエッチ停止層の目的は、エッチャ
ントがそのポリ線導体に吹き抜けてそれを露出させるように保持することである
。その後、導電性材がそのホール内に堆積され、ポリ線（ポリライン）ではなく
基板との接触を取らなければならない。

【００１２】ポリ線上の窒化層はエッチングを防ぐためにポリマーで保護されなければなら
ないが、酸化物はエッチされる必要性があるためにそうした酸化物は保護される
必要性がない。これを達成するために、処理パラメータは相対的に低いソース電
力及びプロセスガス流量を要求する。例えば、Ｃ₄Ｆ₈のプロセスガスの場合、流
量は毎分１２から１４標準立方センチメートル（ＳＣＣＭ）の範囲である。プロ
セス・ウィンドウのサイズはほんの１ＳＣＣＭである。もし流量が２ＳＣＣＭだ
け増大すれば、エッチ停止が生じ、そして、もし流量が２ＳＣＣＭだけ減少すれ
ば、過剰エッチングが生ずることになる。よって、プロセス・ウィンドウは非常
に狭いので、約１０％未満のガス流量そしてほんの１ＳＣＣＭの変化がそのガス
流量をプロセス・ウィンドウ外に為すことになる。

【００１３】狭いプロセス・ウィンドウを伴うエッチ・プロセスの他の例は高アスペクト比
のエッチ・プロセスである。高アスペクト比エッチ・プロセスにおいて、アスペ
クト比、即ちホール深さ対ホール径の比は大きい。一般に、現行の技術で達成可
能な最も大きなアスペクト比は、エッチ停止がより高いアスペクト比で生ずる傾
向があるので、５：１及び６：１の間である。

【００１４】例えば、もしプロセスガスがポリマー先駆物質（例えば、フルオロカーボン及
びフルオロハイドロカーボン）であり、その化学反応が「薄く(lean up）」され
て、より低いカーボン（Ｃ）対フッ素（Ｆ）比となれば、これはより少ないポリ
マーを形成する傾向がある。これが意味することは、より深いホール及びより高
いアスペクト比のホールは加工片内にエッチされ得ることである。しかしながら
問題は、より高いアスペクト比ではフォトレジスト・マスクが浸蝕されホールの
「破裂(blowing out)」に至る。

【００１５】もしこの問題を回避するために流量を増大することによってプロセスガス化学
反応をより「濃く(rich)」して、より大量のカーボンでの濃い化学反応と為すと
共により高い圧力に為せば、薄いポリマー層がフォトレジスト上に形成される。
これはフォトレジストのより良好な不動態化を可能とする。しかしながら、より
大量のポリマーはホール内にも堆積され、ある地点ではこのポリマーの過剰堆積
がホールの漸減及びエッチ停止を生じさせる。典型的には、もしソース電力が１
０〜２０％低ければ、エッチ停止が生じ、そして、もし電力が１０〜２０％高け
れば、エッチ選択性が酷く劣化されることになる。この狭いプロセス・ウィンド
ウはガス流量及び圧力等の他のプロセス・パラメータにも適用される。

【００１６】これらプロセス・ウィンドウを拡張するために、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）
反応器或は容量結合プラズマ（ＣＣＰ）反応器がしばしば使用される。一般に、
これら２つのタイプのプラズマ反応器における共通要素は、反応器チャンバーと
該チャンバー内の加工片支持体とを含む。加工片は支持体上に配置され、プロセ
スガスがそのチャンバー内へ導入される。ＲＦアプリケータ（例えば誘導ＲＦア
ンテナ）を用いて、電磁エネルギー・ソース等からのエネルギー放射でプロセス
ガスを照射することでプラズマが作り出され、プラズマを点火しそれを反応器チ
ャンバー内に持続又は維持する。このエネルギー放射はプロセスガスを幾つかの
化学反応性の種に分解又は解離する。更には、これら種の内の幾つかはイオン化
して、それらに正味の電荷を付与し、加工片に印加されたバイアス信号からの電
場によってそれらにチャンバー内での機動性を与える。この機動性は、例えば、
加工片の表面に直交する角度で破片を衝突させることによって、該加工片に対し
てほぼ完全な垂直方向エッチを可能とする。

【００１７】典型的には、ＩＣＰ反応器は高エッチ速度プラズマが必要な際に用いられる。
これは、ＩＣＰ反応器が一般にはより高いイオン密度を有することでより高いエ
ッチ速度を有するからである。しかしながら一般に、エッチ選択性はより高いエ
ッチ速度で劣化される。よって、ＩＣＰ反応器はより高いプラズマ密度及びより
高いエッチ速度を有する傾向があるが、エッチ選択性は容量結合反応器において
より良好である傾向がある。更にＣＣＰ反応器は、通常、より良好なエッチ選択
性を有するが、プラズマ密度及びエッチ速度はＩＣＰ反応器と比較して非常に低
い傾向がある。

【００１８】誘導結合反応器及び容量結合反応器の間でのエッチ選択性に関するこの違いに
対する１つの理由は、プラズマ内での解離量である。特にＩＣＰ反応器のプラズ
マは典型的にはＣＣＰ反応器より多くの解離を為す。解離が意味することは、プ
ロセスガスの分子を２つ或はそれ以上のその分子の構成部分に分離させることで
あり、一般的には電子との非弾性的な衝突による。これら構成部分即ち種は、解
離の結果として形成され、原子、イオン、或は、遊離基を含み得る。プロセスガ
スの化学反応、ソース電力、並びに、チャンバー圧力を含む幾つかの処理パラメ
ータに依存して、形成された種はより大きな種或はより小さな種となり得る。一
般に、より大きな種が意味することは、その種がより少なく解離された種であり
、より小さな種が意味することは、その種がより多く解離された種であることで
ある。

【００１９】先に述べたように、誘導結合反応器及び容量結合反応器のプラズマは異なる解
離を為す。詳細には、ＩＣＰ反応器におけるプラズマは相対的に小さな種に解離
する傾向がある。更にこれら小さな種は選択性に対して逆の効果を有し得る。例
えば遊離フッ素（Ｆ）は、それが殆どの物質をエッチする傾向があって、エッチ
選択性を劣化するために通常は望ましくない小さい種である。他方、ＣＣＰ反応
器におけるプラズマはより大きな種に解離する傾向がある。それ故に一般にＣＣ
Ｐ反応器において、より大きな種のより大きな密度があり、ＩＣＰ反応器ではよ
り小さな種のより大きな密度がある。これがエッチ選択性に関して通常ＣＣＰ反
応器においてより良好である理由の１つである。

【００２０】例えばＣＨＦ₃のプロセスガスを伴うＩＣＰ反応器において、照射されたプロ
セスガスはＣ，ＣＨ，Ｆ，Ｃ₂，ＣＦ，ＣＨＦ，ＣＦ₂，及びＣＨＦ₂を含む幾つ
かの種に解離する。より大きいか或はより少なくかの何れかで解離された種は、
ＣＨＦ，ＣＦ₂，及びＣＨＦ₂を含む一方、より小さいか或はより多くかの何れか
で解離した種はＣ，Ｆ，ＣＨ，ＣＦ，及びＣ₂を含む。よって、より大きな種は
プロセスガスの分子構造により類似し、そして、より小さな種はプロセスガスの
原子構成要素により類似している。

【００２１】図１Ａは誘導結合反応器におけるＣＨＦ₃プロセスガスに対する崩壊又は分解
を図示している。最も大きなパーセンテージ（４６％）は比較的小さな種ＣＦ、
第２の最も大きなパーセンテージ（３８％）は比較的大きな種ＣＨＦ₂、そして
残部が７％Ｃ、６％ＣＦ₂、並びに、３％の種々雑多な要素である。比としての
ＣＨＦ₂／ＣＦ＝．８３はより大きな種対より小さな種の比を表している。よっ
てより小さな種ＣＦは支配的な種である。

【００２２】事実上、プロセスガスが誘導結合プラズマ反応器におけるＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ₆，或
は、Ｃ₄Ｆ₈等のフルオロカーボンである場合、全てが解離して、ＣＦが通常支配
的な種となる。遊離Ｆ及び他の種の量が僅かに変化するが、より大きな種対より
小さな種の比は殆ど変化しない。それ故に、必要とされていることはプラズマ内
で生成されるより大きな種とより小さな種の密度をアクティブ即ち動的に制御す
る方法及び装置であって、それら２つの比は増減され得る。勿論、プロセスガス
の原子構成は生成され得る種を制限するが、各種の密度を制御することはその比
に影響することになる。その比を増大することはより良好なエッチ選択性を付与
する傾向があり、その比を減少することはより良好なエッチ停止深さを付与する
ことになる。

【００２３】プラズマ内で生成する種の密度を制御するための幾つかのアプローチが、プロ
セス・ウィンドウを拡張するために試みられたが、単に限られた成功に止まって
いる。例えば、プロセスガスの化学反応を変えることは僅かな成功をもたらした
が、重大な飛躍はなかった。更に、ソース電力、バイアス電力、バイアス周波数
等の他の処理パラメータに関する調整は動作点をシフトしたが、プロセス・ウィ
ンドウを抜本的に拡張しなかった。

【００２４】１つの見込みある技術は、プラズマをパルス、即ち時間変調することである。
この明細書において、時間変調とパルシング(pulsing)（即ち脈動）とは互換性
ある使い方がされている。図１Ｂは図１Ａと同一条件下でのＣＨＦ₃プロセスガ
スの解離を図示し、図１Ａでは連続波（ＣＷ型）プラズマ或は非パルス（型）プ
ラズマであり、図１Ｂでは時間変調（型）プラズマ即ちパルス（型）プラズマで
ある。ソース電力は１０マイクロ秒でオンされ且つ１０マイクロ秒でオフされて
パルス化される。主要な種はＣＨＦ₂（６２％）、次に主要な種はＣＦ（２５％
）であり、残部Ｃ（８％）、ＣＦ₂（４％）、並びに、その他の種々雑多な要素
（１％）を伴う。更にはより大きな種対より小さな種の比、即ちＣＨＦ₂／ＣＦ
＝２．４８が劇的に増大された。

【００２５】プラズマ・パルシング（又はプラズマ脈動）に関して幾つかのアプローチが提
案されてきた。これらアプローチの大多数は容量結合反応器を使用している。先
に述べたように、容量結合反応器に係る１つの問題はそれらが誘導結合反応器の
エッチ速度を有していないことである。結果として、ＣＣＰ反応器はＩＣＰ反応
器と同じような深さまで或はＩＣＰ反応器と同程度の速度でエッチできない短所
を有する。

【００２６】他のパルシング・アプローチは、大きなアンテナ対ウェハ間隙を伴う誘導結合
反応器或は容量結合反応器を使用する。しかしながらそうした大きなアンテナ対
ウェハ間隙に伴う１つの問題は、プラズマ密度が劣化されることである。これは
次いでエッチ速度を劣化する。加えて、殆どのアプローチは金属製のチャンバー
壁を有する反応器を使用している。しかしながら金属製壁は、プラズマがその金
属と接触するとプラズマを汚染する傾向がある。

【００２７】したがって、必要とされていることは、プラズマ内で生成される種をアクティ
ブに制御する方法及び装置である。更には、そうした方法及び装置はＩＣＰ反応
器に関連された高いプラズマ密度及びエッチ速度と、ＣＣＰ反応器に関連された
高いエッチ選択性とを有することが望ましい。そうした方法及び装置は加工片内
に比較的に深いホールをエッチさせて、加工片処理時間を短縮又は低減すること
を可能とする。

【００２８】更に必要とされることは、ＳＡＣ等のエッチ・プロセスや高アスペクト比エッ
チ・プロセスの狭いプロセス・ウィンドウを拡張する方法及び装置である。詳細
には、それら方法及び装置はプラズマ内で生成される種の密度のアクティブな制
御を可能として、エッチ選択性がエッチ停止深さと切り離されることになること
である。これは、一方が増大されるが他方が減少するのではなく、エッチ選択性
及びエッチ停止深さ双方が増大されることを可能とする。より広いプロセス・ウ
ィンドウはプラズマ・エッチ処理に対するコスト及び時間を節約して、プロセス
をより早期に行使させる。

【００２９】更に必要とされていることは、プラズマ内で生成される種の密度にわたる制御
を可能として、その種の密度と解離とが容量結合反応器のものから誘導結合反応
器のものまで変動されるように為すような方法及び装置である。これはユーザが
特定のエッチ選択性を選択することを可能とする。例えば、先に議論されたＳＡ
Ｃエッチ・プロセスにおいて、エッチ選択性はホール・エッチの初期段階で高い
が、ホールの深さが増大するに連れて漸次増大されることになる。よって、エッ
チ停止は回避することが出来、また処理パラメータを変更する必要性があるよう
な任意の遅延やシャットダウンも回避し得る。

【００３０】加えて更に必要とされていることは、反応器がアンテナ対加工片の小さな間隙
を有する場合、プラズマ内で生成される種の密度を制御する方法及び装置である
。この低減された間隙又はギャップは加工片の表面でのプラズマ密度を向上させ
る。更に必要とされていることは、反応器チャンバーが非金属製壁を有すること
になる方法及び装置である。これは、プラズマとの相互作用を為す金属によるプ
ラズマの汚染を削除することになる。

【００３１】プラズマ内で生成される種をアクティブに制御する現行の方法及びプラズマ反
応器のメリットがどのようであろうが、それは本発明の利益を達成しない。

【００３２】発明の概要先に説明した先行技術における制限や、本明細書を読んで理解するに及んで明
らかとなる他の制限を克服するために、本発明は時間変調を用いてプラズマ反応
器内で生成される種の密度をアクティブ又は動的に制御する方法及び装置を含む
。

【００３３】本発明の方法及び装置は、プラズマ内で生成された種の密度をアクティブに制
御することによってプロセスガスの解離を制御することを可能としている。特に
本発明は時間変調又はパルシング（脈動）を用いて、充分なエッチ停止、プラズ
マ密度、或は、エッチ速度を犠牲にすることなしに、この制御を達成する。更に
は、生成された種の密度に対する制御はユーザが容量結合反応器のものから誘導
結合反応器のものまでの範囲にわたるエッチ選択性を選択することを可能として
いる。この発明はエッチ選択性及びエッチ停止深さの競合する機構を切離し、幾
つかのタイプのエッチ・プロセスのプロセス・ウィンドウを拡張する。よって、
本発明は処理時間を短縮又は低減し、現行技術と比べて歩留まりエッチ精度を増
大する。

【００３４】好適実施例において、本発明は非金属製反応器チャンバーを有する装置を含む
。特に反応器は内側面を含む反応器チャンバーと非金属材から成る壁とを有する
。更に反応器は、反応器チャンバー内に加工片を保持する加工片支持体、加工片
支持体上方の天井、並びに、電力ソースから反応器チャンバーへ電力を結合する
ＲＦアプリケータを有する。信号変調器（モジュレータ）は電力ソース、バイア
ス・ソース、或は、それら双方と結合され得て、変調のための手段を提供する。

【００３５】本発明の方法はこの反応器内の加工片を処理する方法を含む。この方法は、Ｒ
Ｆアプリケータからのエネルギー放射でプロセスガスに照射することによって、
反応器チャンバー内にプラズマを生成することを含む。加えてこの方法は、エネ
ルギー放射を変調することでプラズマ内に生成された種の密度を制御する。

【００３６】別の好適実施例はソレノイド型誘導アンテナを有する反応器を含む。この反応
器は、反応器チャンバー、支持平面を有する加工片支持体、反応器エンクロジャ
ー、並びに、前記反応器エンクロジャーに隣接する非平面誘導アンテナを含む。
この非平面誘導アンテナは、支持平面に対して非平面的に空間的に分布された複
数の誘導要素を含む。更には反応器が、変調手段として、電力ソース、バイアス
・ソース、或は、それら双方に結合している信号変調器を含む。

【００３７】この発明の方法は、ソレノイド型誘導アンテナを有する反応器を提供すること
を含む。更にこの方法は非平面誘導アンテナからのエネルギー放射でプロセスガ
スを照射することでプラズマを生成することを含む。この方法は、更に、プラズ
マ内で生成される種の密度を制御するためにエネルギー放射を変調することを含
む。好ましくは、種の制御は変調のオンタイム（オン時間）及びオフタイム（オ
フ時間）を変動することで達成される。

【００３８】本発明の他の局面及び長所は、この発明のより完全な理解と共に、本発明の原
理の例示目的で図示されている添付図面と組み合わせて解釈される以下の詳細な
説明から明らかとなるであろう。更には本発明の範囲は、特許請求の範囲によっ
て制限されることが意図されると共に、発明の概要或は以下の詳細な説明によっ
て制限されないことが意図されている。

【００３９】次に、全体にわたって同様参照番号が対応するパーツを表している図面が参照
する。

【００４０】好適実施例の詳細な説明好適実施例の以下の詳細な説明において、本発明が実施され得ることになる特
定の実施例を例示的に示している添付図面が参照される。理解して頂きたいこと
は、他の実施例も利用され得て、構造的及び機能的な変更が本発明の範囲から逸
脱すること無しに為され得ることである。

【００４１】Ｉ．序論図示の目的のための図面に示されるように、本発明は時間変調を用いることで
プラズマ反応器内に生成される種の密度をアクティブ又は動的に制御する方法及
び装置に具体化される。本方法は、変調信号のオンタイム及びオフタイムを調整
することを含んで、誘導アンテナのエネルギー放射が時間変調される。この変調
は、プラズマ内の解離量を容量結合反応器のものからＣＷ型誘導結合反応器のも
のまで変動する。更に本発明はこの方法を誘導結合反応器に利用する装置に関す
る。

【００４２】本発明は現行の技術を凌ぐ数個の長所を有する。そうした長所の内の幾らかは
、第１に、時間変調が、プラズマ密度からプラズマの解離を本質的に切離すこと
である。よって、プラズマ密度及びエッチ速度を高に保持しながら、（プラズマ
内種の密度を変更することによって）解離量を変更することが可能である。更に
は、解離及びプラズマ密度を相互に切離すことによって、プロセス・ウィンドウ
が拡張される。このより広いプロセス・ウィンドウはプラズマ・エッチ処理の時
間及びコストの双方を短縮又は低減する。

【００４３】第２として本発明は、誘導結合反応器のエッチ速度及びプラズマ密度と、容量
結合反応器の高エッチ選択性とを有する。換言すれば、本発明は両タイプの反応
器における最良の特徴を単一反応器に組み入れるものである。第３として本発明
は、プラズマ内での解離量を制御することで、エッチ選択性をユーザによって選
択させることを可能としている。特により大きな種対より小さな種の比を制御す
ることによって、エッチ選択性の量が決定可能となる。

【００４４】最後に本発明の様々な実施例が、小さなアンテナ対加工片間隙、非金属性反応
器チャンバーを具備する反応器チャンバー、並びに、ソレノイド型アンテナを具
備する反応器を含む。これら様々な実施例は加工片において均一なプラズマ分布
を提供し、プラズマ・エッチ処理性能を向上している。逆に、現行のパルス型プ
ラズマ反応器は、低プラズマ密度、反応器チャンバー内での金属面との相互作用
によるプラズマの汚染、並びに、加工片にわたる不均一プラズマ密度分布を含む
幾つかの短所を有している。

【００４５】先に述べたように、本発明の方法及び装置はプラズマの解離をプラズマ密度か
ら切離す補助を為す。換言すれば、プラズマの解離はプラズマ密度における著し
い劣化無しに低減され得る。更には幾つかのタイプのエッチ・プロセスにおいて
固有の狭いプロセス・ウィンドウが著しく拡張される。プラズマの解離をプラズ
マ密度から切離すことによって、充分なエッチ選択性及び充分なエッチ停止深さ
の間の限界が拡幅される。

【００４６】典型的には、プラズマの解離は厳然としてプラズマ密度と結びついている。例
えば、ＣＣＰ反応器は低解離を達成するが、低いエッチ速度及びプラズマ密度を
も有する。他方、ＩＣＰ反応器は高解離を有するが、高いエッチ速度及びプラズ
マ密度を有する。よってＩＣＰ反応器における解離をかなりの程度に変更すると
、プラズマ密度及びエッチ速度に悪影響を与える。

【００４７】Ａ．時間変調されたプラズマの効能プラズマの時間変調の効能を調査するために、テストが様々なプロセスガスを
用いてテスト反応器内で行われた。このテスト反応器は、２．０２ＭＨｚの固定
周波数で駆動される２５センチメートル径のアンテナを具備するＩＣＰ反応器で
あった。５ＫＷ、１．８〜２．２ＭＨｚのＥＮＩ社製固体ＲＦ電力発生器が増幅
器として動作しＷａｖｅｔｅｋ社製ＲＦ信号発生器によって駆動された。ＲＦ信
号発生器は外部供給された変調信号での１００％振幅変調で動作した。この変調
信号は、ＲＦ信号発生器へのＡＭ入力を飽和するように計画的に選択されたレベ
ルでＬｅＣｒｏｙ社製信号発生器によって供給される５０％デューティサイクル
方形パルス波であった。ＥＮＩ社製電力発生器の変調されたＲＦ出力は標準の固
定されたプラズマ・ソースの「ローカルマッチングネットワーク」へ（５０オー
ムＺＯ伝送線を介して）印加された。アンテナ電流はアンテナ入力におけるＰｅ
ａｒｓｏｎ社製電流変換器を用いてモニタされた。商業的ＲＦ発生器からのバイ
アス電力がセラミックＥＳＣへのインピーダンスマッチングネットワークによっ
て印加された。バイアス電力が全てのテスト稼働に使用されて、接地に対して幾
らかの増大されたプラズマ電位を提供し、それがソースのみの動作の場合よりも
遙かにより安定したイオン測定を為した。電力測定はＥＮＩ社製ＲＦ電力発生器
に対する内部メータを用いて為された。ＣＷ（非パルス）及びパルスモードにお
いて、前方及び反射電力の読みの間における差は、アンテナ電流に基づく（時間
平均）正味電力を示すように現れた。

【００４８】バルクのプラズマは、質量選択或はエネルギー選択を、内部イオン化ソースを
伴って或はそれを伴うこと無しに可能とするＨｉｄｅｎ製質量／エネルギー分析
器を用いてサンプリングされた。Ｈｉｄｅｎ製分析器は正イオン・モード（イオ
ン化の内部ソース無し）は差動ターボポンプ作用を受けて、プロセス領域内で数
１０ミリトルの圧力にわたって動作することを可能とされる。加えてこの分析器
は電気的に接地されて、ＲＦバイアスされた電極ではなく、大量のプラズマから
のイオン・エネルギーを測定する。

【００４９】１．ＩＣＰ反応器内の様々なプロセスガスの解離図１乃至図８において、ＩＣＰ反応器内の質量選択された種の各々に対する統
合されたイオン・エネルギー分布が図示されている。分布は統合され、エネルギ
ー対フラックスの曲線下方の面積が各種に対して合計されている。更には、図１
乃至図８は共通して次の条件：（１）１０ミリトルの圧力でのプロセスガスの１
００ｃｃ、そして（２）１５０Ｗのバイアス電力での１０００Ｗの平均ソース電
力を有する。

【００５０】再度図１Ａで参照されるように、プロセスガスはＣＨＦ₃であり、ＣＷ（非パ
ルス）型プラズマは様々な種に解離された。特に種の３８％はＣＨＦ₂であり、
より大きな（より少なく解離された）種であった。更に種４６％はＣＦであり、
より小さな（より多く解離された）種であった。種の残りは、７％Ｃ及び６％Ｃ
Ｆ₂を含む相当により小さな密度の種であった。

【００５１】図１Ｂは、プラズマが時間変調されたことを除いて、図１Ａと同一条件の下で
のプラズマの解離を図示している。変調信号は、１０μｓのオンタイム及び１０
μｓオフタイムを有する５０％デューティサイクルであった。パルス化されたプ
ラズマは解離されて、種の６２％がＣＨＦ₂であり、種の２５％がＣＦであり、
そして残りの種が他の種のより小さいな密度であった。よって、プラズマをパル
ス化することがＣＨＦ₂の密度を、ＣＷ型プラズマでの３８％からパルス型プラ
ズマでの６２％まで増大した。更にＣＦの密度はＣＷ型プラズマでの４６％から
パルス型プラズマでの２５％まで低減された。

【００５２】図２Ａ及び図２Ｂは、ＣＦ₄をプロセスガスとして用いた、ＣＷ及びパルス型
プラズマでの統合されたイオン・エネルギー分布を図示している。図２ＡはＣＷ
型プラズマに対する種密度を示している。特に種密度として、ＣＦに対する５７
％、ＣＦ₃に対する３４％、そして、他の種に対するより小さな密度であった。

【００５３】図２Ｂは１０μｓオンタイム及び１０μｓオフタイムでの５０％デューティサ
イクルでプラズマをパルス化させた結果を示している。ＣＦの密度は４４％まで
縮小され、ＣＦ₃の密度は５０％まで増大された。よって、ＣＦ₃はプラズマがパ
ルス化された際にプラズマを支配し始める。同時に、ＣＦの密度は低減される。

【００５４】図３Ａ及び図３Ｂでは、プロセスガスがＣ₂Ｆ₆であることを除いて、先行する
図と同一条件の下でのイオン・エネルギー分布が示されている。この場合、プロ
セスガスがＣＦ₄である際、プラズマがＣＦの更に一層より大きな密度に解離さ
れる。図３ＡはＣＷ型プラズマに対する種の分布を示している。即ち、ＣＦの７
４％、ＣＦ₃の１８％、並びに、他の種のより小さな密度であった。

【００５５】図３Ｂはパルス化されたプラズマに対する分布を示している。密度ＣＦは５９
％まで低減され、ＣＦ₃は３３％まで増大された。脈動パルスにおけるＣＦの密
度は依然高いが、図３Ａ及び図３Ｂはプラズマをパルス化することはＣＦ₃対Ｃ
Ｆの比を改善することを示している。

【００５６】図４Ａ及び４Ｂは、Ｃ₄Ｆ₈のプロセスガスに対するイオン・エネルギー分布を
示している。テスト条件は先行する図のものと同一である。図４ＡはＣＦの８２
％、ＣＦ₃の８％、残部が様々な種のより小さな密度を示している。ＣＦの密度
は、ＣＷでのＣ₂Ｆ₆プラズマに対するものよりもＣＷでのＣ₄Ｆ₈プラズマにおい
て更に一層大きい。図４Ｂはパルス化されたＣ₄Ｆ₈プラズマの分布を示している
。ＣＦ種は７９％まで僅かに低減され、ＣＦ₃は１３％までほぼ倍加された。

【００５７】図１乃至図８は、幾つかのプロセスガスにおける解離がパルスを用いることで
低減され得ることを図示している。脈動即ちパルシングはいくつかの化学反応に
おいてより大きな効果を有する傾向があるが、主要な点はテストされた全てのプ
ロセスガス化学反応において、脈動又はパルシングが解離を低減することである
。特に、以上の結果が示したことは、より大きな種対より小さな種の比はパルシ
ング即ち脈動で増大され得て、それによってプラズマ内の全体的な解離を低減す
ることである。

【００５８】２．ＣＣＰ反応器内での解離純粋な容量結合反応器を誘導結合反応器と比較するために、同一テスト・チャ
ンバーがＣＣＰ反応器として使用された。図５及び図６Ａはその結果を示してい
る。テスト条件は、バイアス電力１０００ＷでのＣＨＦ₃の１００ｃｃとアルゴ
ン（Ａｒ）の１００ｃｃであり、バイアス周波数は１３．５６ＭＨｚ、そしてＣ
ＨＦ₃がプロセスガスであった。これら場合の何れもがパルス型プラズマではな
かった。

【００５９】図５は、１０ミリトルのチャンバー圧力での容量結合反応器に対する統合され
たイオン・エネルギー分布を示している。最も大きな密度はＣＨＦ₃の２５％で
あり、次いで、ＣＨＦ₂の２３％、ＣＦの２２％、並びに、他の種のより低い密
度であった。より大きな種対より小さな種の比、即ちＣＨＦ₂／ＣＦ≒１であっ
た。

【００６０】しかしながら典型的には、ＣＣＰ反応器はそうしたより低い圧力で使用されず
、その理由はエッチ選択性が殆どなく、エッチ速度が殆どないからである。従っ
て、１０ミリトルの圧力でのＩＣＰ反応器と同一圧力でのＣＣＰ反応器を比較す
ることは実際的ではない。そうしたＣＣＰ反応器は、通常、５０及び１００ミリ
トルの間の圧力で稼働される。

【００６１】図６Ａは、５０ミリトルの共通チャンバー圧力でのＣＣＰ反応器に対する統合
されたイオン・エネルギー分布を表している。種の最も大きな密度はＣＨＦ₂の
５１％であり、ＣＦが２４％であり、残部が他の種の集まりであった。よって、
５０ミリトルのこの優遇された動作圧力で、容量結合反応器はＣＨＦ₂／ＣＦ（
より大きな種対より小さな種）≒２での比較的低い解離を示す。

【００６２】３．ＩＣＰ反応器及びＣＣＰ反応器間の比較図６Ｂ及び図６Ｃは、パルス化されたＩＣＰ及びＣＷのＩＣＰの各反応器に対
する統合されたイオン・エネルギー分布を示している。有効な比較を為すために
、テスト条件の殆どは図６ＡのＣＣＰ反応器に対するテスト条件と同等であった
。特にプロセスガスは同一であるＣＨＦ₃の１００ｃｃとＡｒの１００ｃｃであ
った。ＣＣＰ反応器と異なったＩＣＰ反応器に対する条件は、平均ソース電力が
１．６ＭＨｚで１５０Ｗのバイアス電力での２ＭＨｚで１０００Ｗであり、圧力
が先の説明された５０ミリトルの代わりの１０ミリトルであったことである。脈
動パルスの場合、デューティサイクルが１０μｓオンタイム及び１０μｓオフタ
イムでの５０％であった。

【００６３】図６Ｂはパルス化されたＩＣＰ反応器に対する結果を示している。特に、分布
が、４７％のＣＨＦ₂、３２％のＣＦであり、ＣＨＦ₂／ＣＦ≒１．５であった。
図６Ｃは、３４％のＣＨＦ₂と３９％のＣＦを伴うＣＷのＩＣＰ反応器に対する
分布を示している。これはＣＨＦ₂／ＣＦ≒．８７を付与する。

【００６４】ＣＣＰ反応器、パルス型ＩＣＰ反応器、並びに、ＣＷ型ＩＣＰ反応器間のこの
比較が示すことは、ＩＣＰ反応器におけるイオン・エネルギー分布がパルスによ
ってＣＣＰ反応器におけるイオン・エネルギー分布と非常に類似させられている
ことである。それ故にこれらテストが示すことは、パルスがＩＣＰ反応器の解離
を改善又は低減するために使用可能であることである。しかしながら別のゴール
は、プラズマの解離をアクティブ又は動的に制御することができて、解離が良好
なＣＣＰプロセス（図６Ａ９からＣＷ型ＩＣＰプロセス（図６Ｃ）へ、そして何
れの間においても変動させ得ることである。

【００６５】ＩＩ．本発明の方法本発明の方法は、ユーザがプラズマの解離をアクティブに制御することを可能
とさせて、解離がＣＣＰ反応器とＣＷ型ＩＣＰ反応器の間で変動させられるよう
に為す。更には解離が、これら２つの極限の間における何れへにも調整可能であ
る。加えて、解離が改善されている状態で、ＩＣＰ反応器におけるプラズマ密度
及びエッチ速度は維持される。このようにして、本発明の方法はＣＣＰ反応器に
関連する低い解離を可能とすると共に、ＩＣＰ反応器に関連する高いプラズマ密
度及びエッチ速度を可能とする。

【００６６】図７は、本発明の方法のフロープロセス概略図である。図７で参照されるよう
に、第１手順４１０は本方法を行い得るＩＣＰ反応器を準備することである。理
想的には、高いエッチ速度及びプラズマ密度を提供することに加えて、このＩＣ
Ｐ反応器は高度に均一化されたプラズマ密度分布を提供すべきである。更にこの
ＩＣＰ反応器は小さなアンテナ対加工片間隙を提供して、プラズマ密度を高く維
持し、反応器チャンバー内にプラズマを汚染する金属材を有しないように為すべ
きである。プラズマ反応器のこうした要件は以下の「本発明の構造」の項で更に
議論される。

【００６７】手順４２０はプロセスガスをエネルギー放射で照射することである。プロセス
ガスは反応器チャンバー内で或は該チャンバー内へ導入される前のある地点でエ
ネルギー放射によって照射され得る。このエネルギー放射は、誘導アンテナ、バ
イアス電力ソース、或は、エネルギー放射を付与する他の任意の装置から可能で
ある。好ましくは、エネルギー放射はＲＦアンテナ及びＲＦバイアス・ソースか
ら為される。エネルギー放射がＲＦバイアス・ソースから為されると、該エネル
ギー放射は電場となる。更にエネルギー放射は、ソース電力、アンテナ電流、或
は、アンテナ電流の変化率を含み得る。よって、これらソース電力、アンテナ電
流、或は、アンテナ電流の変化率はパルシング或はエネルギー放射の時間変調の
定義内で誘導される。

【００６８】手順４３０は時間変調即ちパルシング手順である。特にエネルギー放射のパル
シング（脈動）は解離の所望度が達成されるまで変動される。勿論、解離の度合
はＣＣＰ反応器とＣＷ型ＩＣＰ反応器の解離間だけで変動し得る。しかしながら
エネルギー放射のパルシングを変動することによって、これら２つの限界間の解
離度合は選択され得る。

【００６９】エネルギー放射のパルシングを変動又は変更する主要な方法は、変調信号のオ
ンタイム及びオフタイムを変更することである。変調信号はエネルギー放射と通
信し、該エネルギー放射のオンタイム及びオフタイムを制御する。オンタイム及
びオフタイムの長さを変動することによって、解離の所望度合が選択され得る。

【００７０】図８は、「オンタイム」及び「オフタイム」の概念を図示している。図８が示
すことは、オンタイム５１０及びオフタイム５２０を含む方形波変調信号５００
である。この例において、オンタイム５１０及びオフタイム５２０は同等である
。よって、図８は５０％のデューティサイクルを表している。しかしながら以下
に更に説明されるように、オンタイム５１０及びオフタイム５２０は相互に異な
らせるることができて、プラズマ内の解離のより大きな制御をもたらす。

【００７１】理想的には、エネルギー放射出力は方形波変調信号に正確に従うことになる。
しかしながら現実的には、オンタイム中、エネルギー放射は電力設定までの途中
でその信号に遅れる傾向があり、オフタイム中、そのより低いレベル電力設定ま
での途中で遅れる傾向がある。図８に示されているように時間５５０での変調信
号は「オン」であり、破線５６０で描かれているエネルギー放射は、漸次、所望
の電力設定へ降下する。しかしながらもしオンタイム５１０が充分に短ければ、
エネルギー放射は所望電力設定に到達し得ない。同様に、もしオフタイム５２０
は充分に短ければ、エネルギー放射は再び上昇する前にゼロ電力に完全に到達し
得ない。よって、エネルギー放射が「オン」であろうが「オフ」であろうがに拘
わらず、全時間で全体的にクリアとなり得ない。それ故に不明瞭を回避するため
に、典型的にはエネルギー放射は、もしエネルギー放射が所望の電力設定の約７
５％より大きければ「オン」と規定され、そしてもし所望電力設定の約２５％よ
り小さければ「オフ」と規定される。しかしながらこれらの値は一例として使用
されるのみであり、ユーザの所望に応じて規定され得る。

【００７２】加えて、エネルギー放射が「オフ」タイム中にゼロまで完全に行く必要性がな
い。事実上、オフタイム中、エネルギー放射はオンタイム中にエネルギー放射未
満であるがゼロより大きい非ゼロ値であり得る。オフタイム中のこの非ゼロのエ
ネルギー放射は、プラズマがオフタイム中により高い濃度で維持されることを可
能とする。オフタイム中にこのより高い濃度のプラズマでの１つの長所はオフタ
イムがより長くなり得ることである。

【００７３】図９Ａ乃至図９Ｄは、デューティサイクルが変動されると共に、プラズマの解
離がどのように変化するかを図示している。特にオンタイムが一定に保持される
一方、オフタイム期間１４０が変動されている。これら図の各々において、統合
イオン分布が各種に対して測定されている。テスト条件は、１０ミリトルでのＣ
ＨＦ₃の１００ｃｃとＡｒの１００ｃｃ、２ＭＨｚでの１０００Ｗ平均のソース
電力、並びに、１．６ＭＨｚでの１５０Ｗのバイアス電力である。エネルギー放
射は、オフタイムを変動しながら、増幅器の最小限界である１０μｓのオンタイ
ムでパルス化即ち脈動された。

【００７４】種ＣＨＦ₂のフラックスは各稼働に対して測定されて、プラズマ密度に対する
パルスの効果を求めた。これは重要なパラメータであり、その理由は先に示され
たように解離の度合は制御され得るがプラズマ密度を高く保持することも重要で
ある。よって、ＣＨＦ₂フラックスは、解離度合が変化されている間にプラズマ
密度がどの程度良好かの印象を付与する。

【００７５】図９Ａは、ＣＷ型（非パルス型）プラズマ、即ち１００％デューティサイクル
のプラズマに対する結果を示している。ＣＨＦ₂の密度が４１％であり、ＣＦの
密度が３８％であり、ＣＨＦ₂／ＣＦ≒１．０６の比をもたらす。更にＣＨＦ₂フ
ラックス≒９．１２Ｅ５である。

【００７６】図９Ｂは、１０μｓのオンタイム及び５μｓのオフタイムでの６７％デューテ
ィサイクルに対する結果を示している。この短いオフタイムはプラズマに非常に
短いクーリング時間を付与した。加えて、１０００Ｗの平均ソース電力を保持す
るために、ピーク・ソース電力は１５００Ｗであった。ＣＨＦ₂の密度は４５％
であり、ＣＦが３７％であり、ＣＨＦ₂／ＣＦ≒１．２４の比をもたらした。Ｃ
ＨＦ₂フラックス≒１１．０Ｅ５であった。よってプラズマの解離は該プラズマ
の密度が実際に僅かに増大されている一方で低減された。

【００７７】図９Ｃは、１０μｓのオンタイム及び１０μｓのオフタイムでの５０％デュー
ティサイクルに対する結果を図示している。この稼働に対するピーク・ソース電
力は２０００Ｗであった。ＣＨＦ₂の密度は５４％であり、ＣＦが２５％であり
、ＣＨＦ₂／ＣＦ≒２．１７の比をもたらし、ＣＨＦ₂フラックス≒９．８２Ｅ５
であった。よってより大きな種対より小さな種の比、即ちＣＨＦ₂はＣＷ型プラ
ズマを凌ぐ２倍以上を有する。更にＣＨＦ₂フラックス、即ちプラズマ密度は実
験誤差範囲内でほぼ同一に停滞する。

【００７８】図９Ｄは、１０μｓオンタイム及び２０μｓオフタイムでの３３％デューティ
サイクルの結果を示している。これらの条件で、１０００Ｗの平均電力を保持す
るために、ピーク電力は３０００Ｗであり、それは装置のほぼ限界である。３３
％デューティサイクルで、ＣＨＦ₂の密度は６０％であり、ＣＦは２６％であり
、ＣＨＦ₂／ＣＦ比≒２．２７であり、そしてＣＨＦ₂フラックス≒１０．４Ｅ５
であった。このデューティサイクルで、ＣＨＦ₂／ＣＦの比は飽和に近接してい
る。しかしながら、傾向はその比そしてそれ故の解離度合は依然改善している。

【００７９】図１０Ａ乃至図１０Ｃにおいて、デューティサイクルは５０％で保持され（オ
ンタイム及びオフタイム期間が同等）、パルスサイクル時間の変動の効果が試さ
れた。パルスサイクル時間は、それが繰り返されるべきサイクルをどの程度長く
費やすかであり、オンタイム期間及びオフタイム期間を加算することで決定され
る。例えば、１０μｓオンタイム及び２０μｓオフタイムでのパルスは３０μｓ
のパルスサイクル時間を有する。テスト条件は図９Ａ乃至図９Ｄのものと同等で
あった。

【００８０】図１０Ａは、２０μｓのパルスサイクル時間（１０μｓオンタイム及び１０μ
ｓオフタイム）に対する解離の度合（統合されたイオン密度分布）を示している
。ＣＨＦ₂の密度は５０％であり、ＣＦが３０％であり、ＣＨＦ₂／ＣＦの比≒１
．６９であった。更にＣＨＦ₂フラックス≒７．５２Ｅ５であった。

【００８１】図１０Ｂは、４０μｓのパルスサイクル時間（２０μｓオンタイム及び２０μ
ｓオフタイム）に対する結果を図示している。ＣＨＦ₂の密度は５０％であり、
ＣＦが３５％であり、ＣＨＦ₂／ＣＦの比≒１．４０であり、ＣＨＦ₂フラックス
≒６．９４Ｅ５であった。

【００８２】図１０Ｃは、６０μｓのパルスサイクル時間（３０μｓオンタイム及び３０μ
ｓオフタイム）に対する結果を示している。ＣＨＦ₂の密度は４８％であり、Ｃ
Ｆが３５％であり、ＣＨＦ₂／ＣＦの比≒１．３６であり、ＣＨＦ₂フラックス≒
６．８３Ｅ５であった。

【００８３】図１０Ａ乃至図１０Ｃから明らかなことは、より短いパルスサイクル時間を用
いることで長所があることである。図９Ａ乃至９Ｄ及び図１０Ａ乃至図１０Ｃか
らの情報を組み合わせての結論は、最小の度合の解離がより短いオンタイム（少
なくとも１０マイクロ秒まで）及び長いオフタイムで生じることである。しかし
ながら長いオフタイムはプラズマ密度が過剰に低く降下する必要がないという制
約によって制限されている。それ故に現実的には、解離に関する最も大きな低減
は、５〜１５マイクロ秒のオンタイムと３０マイクロ秒以上のオフタイムで生ず
ることになる。

【００８４】再び図７を参照すると、時間変調手順４３０がエネルギー放射をパルス化する
変調信号のオンタイム及びオフタイム双方を変動することによって実行される。
もしＣＣＰ反応器の解離特性（即ち、低い解離）が所望されれば、オンタイムは
短く且つオフタイムは長くすべきである。同様にもし、ＣＷ型ＩＣＰ反応器等内
で）高エッチ速度である一方で低エッチ選択性が所望されれば、パルスは停止さ
れ得る。更には、エネルギー放射のオンタイム及びオフタイムを変動することに
よって解離の度合はこれら２つの限界の間における何れにも設定され得る。更に
は、プラズマをパルス化することは解離をプラズマ密度から係合解除し、プラズ
マ密度に関する著しい変動無しに解離を変化させることを可能とする。

【００８５】好適実施例において、本発明の方法は電場を生成するバイアス・ソースを伴う
ＩＣＰ反応器を提供することを含む。更には、本方法は変調信号を用いてその電
場をパルス化することを含む。この変調信号は、先に説明されたエネルギー放射
を変調すべく使用された信号と同一であっても或は異なっていてもよい。加えて
、この方法はバイアスをパルス化し且つエネルギー放射をパルス化する多数の変
動を含む。

【００８６】バイアス・ソースの電場をパルス化することの長所は、エネルギー放射をパル
ス化する利益が向上されることである。特に、電子密度は電子温度よりも相当に
小さく変動する。バイアスのパルス無しにそしてエネルギー放射をパルス化する
のみで、バイアス包絡線はソース電力包絡線の殆ど逆比例である。

【００８７】たとえもしバイアス・ソースがパルス化されなくとも、エネルギー放射をパル
ス化することはバイアスに対するパルス効果を有する。これはバイアス電力が同
一に維持されていても真である。よってバイアス電圧はプラズマが強力で且つ電
子温度が高い（パルスエネルギー放射オンタイム）時により低くなり、そしてバ
イアス電圧は電子温度が低く且つプラズマが弱い時により高く成る。

【００８８】好適実施例において、バイアス・ソースは何等かの方法でパルスエネルギー放
射と同調される。例えば、バイアス・ソースはパルス化され得て、バイアスのオ
フタイムはエネルギー放射のオンタイムで生じ、バイアスのオンタイムはエネル
ギー放射のオフタイムで生ずる。これはプラズマ中により冷えた種がある最中に
、加工片のアクティブなエッチングと成る。加えて、バイアス変調及びエネルギ
ー放射変調は位相遅延されるか、或は、完全に同調される。

【００８９】ＩＩＩ．本発明の構造上述の方法は本発明のＩＣＰ反応器において実行され得る。一般に、ＩＣＰ反
応器はより大きなプラズマ及びエッチ速度を達成し、よってＣＣＰ反応器よりも
好ましい。更に本発明の方法を用いて、ＩＣＰ反応器に固有の解離の度合は、プ
ラズマ密度及びエッチ速度を著しく劣化すること無しに、プラズマを時間変調す
ることで著しく低減され得る。

【００９０】Ａ．非金属製チャンバーを具備するＩＣＰ反応器ＩＣＰ反応器が反応器チャンバーの内面に既存を有する場合、プラズマ及び金
属の相互作用はプラズマを汚染し得る。この問題を回避するために、プラズマ・
エッチ処理に対しては非金属製反応器チャンバーであることが望ましい。

【００９１】従って図１１は、非金属製反応器チャンバー６１０を有するＩＣＰ反応器６０
０の好適実施例を示している。特に反応器チャンバー６１０は非金属材料で形成
された内面６２０を含む。この材料は半導体材料、より好ましくはシリコンであ
ることが可能である。先に述べたように、全半導体チャンバーを用いることの長
所は、プラズマが金属面との接触で生ずる汚染から解放されることである。

【００９２】反応器６００は加工片６４０を保持する加工片支持体６３０と、該加工片支持
体の上方に横たわる天井６５０とを更に含む。アンテナ６６０は天井２５０の上
方に横たわって、電力ソース６７０と結合されている。好ましくは、電力ソース
６７０はＲＦ電力発生器である。バイアス・ソース６８０、より好ましくはＲＦ
電力発生器は加工片支持体６３０と結合されている。信号変調器（モジュレータ
）９９は電力ソース６７０を制御すべく接続され、アンテナ６６０からのエネル
ギー放射をパルス化するために必要な手段を提供する。信号変調器６９０はバイ
アス・ソース６８０にも接続され得て、バイアス・ソース６８０の電場をパルス
化する。これら信号変調器６９０は、プラズマをパルス化する際に一緒に或は個
別に用いられ得る。

【００９３】Ｂ．ソレノイド型アンテナを具備するＩＣＰ反応器ＩＣＰ反応器における別の所望特徴は高圧で動作する能力である。更に小さな
アンテナ対加工片間隙を有する長所である。特により高い圧力で動作することは
エッチ選択性を増大する。これは、上方に横たわる酸素含有層（例えば二酸化シ
リコン）層のエッチング中に、下方に横たわる非酸素含有（例えば、シリコン、
ポリシリコン、或は、フォトレジスト）層を保護すべく、高密度プラズマ・エッ
チ反応器で典型的に採用される重合化プロセスが低圧よりも高いチャンバー圧力
（例えば、約２０〜５００ミリトル以上）でより効率的であることによる。チャ
ンバー内のポリマー先駆物質ガスは、非酸素含有面上で、特により高いチャンバ
ー圧力で強力に重合化しようとし、酸素含有面上ではほんの僅かに重合化しよう
とする。よって、非酸素含有面はエッチングに対して比較的良好に保護される一
方、酸素含有面は比較的保護されず、エッチされる。そうした重合化プロセスは
より高いチャンバー圧力で良好に酸素対シリコンのエッチ選択性を向上するが、
これは重合化速度が１００ミリトル等のより高い圧力でより高くなるからである
。それ故に、望まれることは、非酸素含有層上方の酸素含有層をプラズマ・エッ
チングしている際に比較的高いチャンバー圧力で動作することである。

【００９４】小さなアンテナ対加工片間隙を提供することはそうすることで、プラズマ密度
及びエッチ速度を増大するので有利である。しかしながらより高い圧力及び小ア
ンテナ対加工片間隙の双方に伴う問題は、加工片の表面にわたるプラズマ密度が
不均一になることである。特にヌル(null)領域が加工片の中心上に作り出されて
、電子がその領域に何等提供されなくなる。更に他の領域に提供された電子は、
一般に、加工片中心領域へ拡散できず、その理由はガス粒子及びチャンバー面と
の再結合である。最終的には小さなアンテナ対加工片距離で中心ヌルを形成し、
許容できないプラズマ均一性をもたらす。

【００９５】本発明は、プラズマ密度分布の均一性を増大するための、先に参照されたＫｅ
ｎｎｅｔｈＳ．Ｃｏｌｌｉｎｓ等の「ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌ
ｅｄＲＦＰｌａｓｍａＲｅａｃｔｏｒｈａｖｉｎｇａｎＯｖｅｒｈ
ｅａｄＳｏｌｅｎｏｉｄａｌＡｎｔｅｎｎａ」と題された米国特許出願番号
第０８／６４８，２５４号に開示されたアプローチを用いて、これら問題を克服
する。特に本発明は、加工片の表面にわたるプラズマ密度分布を構築するために
そうしたプロセス・パラメータを調整する手段を含む。より詳細には、その調整
手段は、アンテナ対加工片間隙が小さい場合に経験されるヌル(null)を補償すべ
くソレノイド型ＲＦ誘導アンテナを用いることを含む。よって、プラズマ密度は
アンテナ対加工片間隙を短縮することによって増大され得る一方、加工片の表面
にわたるより大きなプラズマ密度の均一性を可能としている。

【００９６】図１２Ａは、短いアンテナ対加工片間隙を有する誘導結合ＲＦプラズマ反応器
の単一ソレノイド型実施例を図示しており、誘導場の浸透深さ(skin depth)はお
よそ間隙長であることを意味している。この明細書で理解されるように、およそ
間隙長である浸透深さは、間隙長の１０倍（即ち、約１／１０と１０倍との間）
内である。

【００９７】以下の実施例の各々はＲＦ電力供給源６８と接続された信号変調器１９９を含
む。加えて、信号変調器１９９はＲＦバイアス電力供給源７０とも接続されて、
該ＲＦバイアス電力供給源７０の電場をパルス化する。この信号変調器１９９は
プラズマをパルス化する際に一緒に或は個別に使用され得て、ＲＦバイアス電力
供給源７０の電場とＲＦ電力供給源６８のエネルギー放射が個別に或は同時に使
用され得る。

【００９８】図１３は誘導結合ＲＦプラズマ反応器の二重ソレノイドの実施例を図示してお
り、本発明の一好適実施例である。二重ソレノイドの特徴を除いて、図１２Ａ及
び図１３の実施例の反応器構造はほぼ同一であり、図１２Ａを参照して以下に説
明される。この反応器は図１１と同様な円筒状チャンバー４０を含み、図１２Ａ
の反応器がアンテナ対称軸線４６付近に非平面的に密に集中して巻き線４４を有
する非平面状コイル・アンテナ４２を有すること除く。図示の実施例における巻
き線４４は対称的であり且つそれらの対称軸線４６はチャンバーの中心軸線と一
致しており、本発明は異なるように実行される。例えば、巻き線は対称的ではな
いか、或は、それらの対称の軸線は一致しないかの何れでもよい。しかしながら
対称アンテナの場合、そのアンテナはチャンバーの中心或は加工片中心と一致す
るその対称軸線４６付近に放射パターン・ヌルを有する。中心軸線４６回りの巻
き線４４の密な集中はこのヌルを補償し、巻き線４４をソレノイドのように垂直
方向に積み重ねることによって達成されて、それは各々チャンバー軸線４６から
最小距離となる。これは電流（Ｉ）及びコイル巻数（Ｎ）の積、即ち、短いアン
テナ対加工片高さのためにプラズマ・イオン密度が最も弱くなったチャンバー中
心軸線４６付近での電流（Ｉ）及びコイル巻数（Ｎ）の積を増大する。その結果
、非平面コイル・アンテナ４２に印加されたＲＦ電力は、ウェハー中心で、即ち
アンテナ対称軸線４６で（周辺領域と比べて）、より大きな誘導［ｄ／ｄｔ］［
ＮＣＩ］を作り出し、その結果としてのプラズマ・イオン密度は、小さなアンテ
ナ対加工片間隙にも拘わらず、より略均一となる。よって本発明は、プロセス均
一性を犠牲にすること無しに、向上されたプラズマ・プロセス性能に対する天井
高さを低減する方法を提供する。

【００９９】図１２Ｂは、図１２Ａ及び図１３の実施例に採用された巻き線の好適な具現化
例を最も明示している。巻き線４４が加工片５６の平面と少なくとも略平行であ
るために、それは通常の螺旋状に巻回されず、その代わりに、各個別ターン（巻
き）が、（１つの水平平面から次の水平平面までの）ターン間のステップ或は遷
移４４ａであることを除いて、加工片５６の平面（水平平面）と平行になるよう
に好ましくは巻回される。

【０１００】円筒状チャンバー４０は円筒状側壁５０と該側壁５０と一体的に形成された円
形天井５２とから構成されて、それら側壁５０及び天井５２はシリコン等の材料
から成る一体物を構成している。しかしながら本発明は、この明細書の後で説明
されるように、個別ピースとして形成された側壁５０及び天井５２によって達成
され得る。円形天井５２は任意の適切な断面形状であることが可能であり、例え
ば平面状（図１２Ａ）、ドーム状（図１２Ｃ）、円錐状（図１２Ｄ）、切頭円錐
状（図１２Ｅ）、円筒状、或は、そうした形状の任意の組み合わせ若しくは回転
曲線状が可能である。そうした組み合わせはこの明細書の後で議論される。一般
に、ソレノイド４２の垂直方向ピッチ（即ち、その水平幅によって割った垂直高
さ）は天井５２の垂直ピッチを超えており、しかも天井がドーム、円錐、切頭円
錐等々の３次元ピッチを規定しているためである。少なくともこの好適実施例に
おけるこの目的は、アンテナ対称軸線付近にアンテナの誘導を集中することであ
る。天井５２のピッチを超えているピッチを有するソレノイドは、ここでは、非
合致ソレノイドと呼称され、一般にはその形状が天井の形状とは合致しないこと
、そしてより詳細にはその垂直ピッチが天井の垂直ピッチを超えていることを意
味している。２次元或は平坦天井はゼロの垂直ピッチを有する一方、３次元天応
は非ゼロの垂直ピッチを有する。

【０１０１】チャンバー４０の底部における加工片支持体５４は、処理中、加工片支持体平
面内に平面状加工片５６を支持する。加工片５６は、典型的には、半導体ウェハ
ーであり、加工片支持体平面はウェハー或は加工片５６の略平面である。チャン
バー４０はポンプ（図に示されていない）によって環状通路５８を通ってチャン
バー４０の下方部を取り囲んでいるポンピング環帯６０へ真空引きされる。この
ポンピング環帯の内部は入れ替え可能な金属ライナー６０ａで裏打ちされ得る。
環状通路５８は円筒状側壁５０の底部縁５０ａと、加工片支持体５４を取り囲ん
でいる平面状リング６２とで画成されている。プロセスガスは様々なガス供給路
の任意の１つ或はそれらの全てを介してチャンバー４０内へ供給される。加工片
中心付近のプロセスガス流量を制御するために、中心ガス供給路６４ａは加工片
５６の中心（或は加工片支持体平面の中心）に向かって天井５２の中心を通って
下方へ延出できる。加工片周辺（或は加工片支持体平面の周辺付近）のガス流量
を制御するために、中心ガス供給路６４ａとは独立して制御可能な複数の放射状
ガス供給路６４ｂが側壁５０から加工片周辺（或は加工片支持体平面周辺）へ向
けて径方向内側へ延出し、或は、ベース軸線ガス供給路６４は加工片支持体５４
付近から加工片周辺へ向かって上方へ延出、或は、天井軸線ガス供給路６４ｄが
天井５２から加工片周辺へ向かって下方へ延出できる。加工片中心及び周辺での
エッチ速度は相互に独立して調整可能であり、加工片中心及び周辺へ、それぞれ
中心ガス供給路６４ａと外側ガス供給路６４ｂ−ｄの内の任意の１つを介して、
向かうプロセスガス流量を制御することによって加工片にわたる径方向により均
一なエッチ速度分布を達成する。本発明のこの特徴は中心ガス供給路６４ａと周
辺ガス供給路６４ｂ−ｄの内のただ１つとで実行され得る。

【０１０２】ソレノイド型コイル・アンテナ４２は中心ガス供給路６４ａを取り囲んでいる
ハウジング６６回りに巻回されている。プラズマ・ソースＲＦ電力供給源６８は
コイル・アンテナ４２にわたって接続され、バイアスＲＦ電力供給源７０は加工
片支持体５４に接続されている。

【０１０３】オーバーヘッド・コイル・アンテナ４２の天井５２の中央領域への閉じ込めは
、天井５２の上面の大きな部分を未占拠状態のままとして残し、そしてそれ故に
、例えば、タングステン・ハロゲン・ランプ等の複数の放射ヒータ７２や、冷媒
通路７４ａが内部的に延在する例えば銅或はアルミニウムで形成され得る水冷コ
ールドプレート（ｃｏｌｄｐｌａｔｅ）７４を含む温度制御装置と直接接触が
有効である。好ましくは、冷媒通路７４ａは高い熱伝導性を有するが低い電気伝
導性である公知の様々な冷媒を含み、アンテナ或はソレノイド４２を電気的に重
荷を負わせることを回避する。コールドプレート７４は天井５２の一定の冷却を
もたらす一方、放射ヒータ７２の最大電力は圧倒することができるように選択さ
れ、もし必要であれば、コールドプレート７４による冷却は天井５２の反応的及
び安定した温度制御を促進する。コールドプレート７４によって照射された大き
な天井領域は温度制御のより大きな均一性及び効率をもたらす。留意して頂きた
いことは、放射ヒータは本発明の実行に関して必ずしも必要とされておらず、当
業者であればこの明細書の後で説明されるように電気的加熱要素を採用すること
を選択し得る。もし天井５２が、ＫｅｎｎｅｔｈＳ．Ｃｏｌｌｉｎｓ等の同
時係属中の米国特許出願第０８／５９７，５７７号（１９９６年２月２日出願）
に開示されているようにシリコンであれば、天井にわたる温度制御の均一性及び
効率をこのようにして増大することで獲得されるべき重大な長所がある。特にポ
リマー先駆物質及びエッチャント先駆物質プロセスガス（例えば、フルオロカー
ボン・ガス）が採用され且つエッチャント（例えば、フッ素）が掃気されなけれ
ばならない場合、天井５２全体にわたってのポリマー堆積速度、及び／或は、天
井５２がプラズマ内へフッ素エッチャント洗浄物質（シリコン）を供給する速度
は、天井５２の温度制御ヒータ７２との接触面積を増大することでより良好に制
御される。ソレノイド型アンテナ４２は天井５２の有効な接触面積を増大するが
、その理由は、ソレノイド型巻き線４４が天井５２の中央軸線に集中されている
からである。

【０１０４】熱的接触に対する天井５２上の有効面積に関する増大は高い熱伝導性のトーラ
ス７５によって好適具現化例において役立っている。このトーラス７５は、窒化
アルミニウム、酸化アルミニウム、或は、窒化シリコン等のセラミック製、或は
、軽くドープされたか或は未ドープかのシリコン等の非セラミック製である。
トーラス７５の底面が天井部５２の上に置かれ、その上面が冷却板７４を支える
。トーラス７５の１つの特徴は、冷却板７４をソレノイド４２の上部よりもかな
り上に移すことである。この特徴は、ソレノイド４３とプラズマとの間の電磁結
合が減少するのを実質的に和らげるか、もしくはほぼ抑える。さもなければ冷却
板７４の導電面がソレノイド４２に近接することによってそのような減衰が生ず
る。そのような電磁結合の減少を防ぐために、冷却板７４とソレノイド４２の上
部巻線との間の距離がソレノイド４２の全高さの少なくとも相当の部分（例えば
、１／２）であることが好ましい。トーラス７５を貫く軸方向の複数の開口部７
５ａが２つの同心円に沿って離間し、天井部５２を直接照射するために複数の放
射加熱器即ちランプ７２を保持する。最も良好なランプ効率を得るために、開口
部の内面が反射層（例えばアルミ）に沿って並んでいる。図１２Ａの中央ガス供
給６４ａを、特定の反応器設計及びプロセス条件に応じて、放射加熱器７２と置
換してもよい（図１３に示すように）。天井部温度は、ランプ加熱器７２によっ
ては占められていない開口部７５ａの１つに延在する熱電対７６等のセンサによ
って感知される。良好な熱的接触のために、窒化硼素を含むシリコンゴム等、熱
伝導性の高いエラストマー７３をセラミック製のトーラス７５と銅製の冷却板７
４との間、及びセラミック製トーラス７５とシリコン製天井部５２との間に設置
する。

【０１０５】上記の同時係属出願に開示したように、チェンバ４０は全体が半導体からなる
チェンバであってもよく、この場合、天井部５２及び側壁５０は共にシリコン等
の半導体物質である。上記の同時係属出願に開示したように、天井部５２又は壁
５０のいずれかの温度及びそれらのいずれかに印加されるＲＦバイアス電源を制
御することで、それがプラズマ内へフッ素スカベンジャー前駆物質（シリコン）
を供給する限度、又はポリマーに被覆される範囲を制御する。天井部５２の材料
はシリコンに限定されるものではなく、その代わりとして、シリコンカーバイド
、二酸化珪素（石英）、窒化珪素、又はセラミックであってもよい。

【０１０６】上記の同時係属出願に記載したように、チェンバの壁又は天井部５０、５２は
、フッ素スカベンジャー物質の供給源として使用される必要はない。その代わり
、使い捨てのシリコン部材をチェンバ４０の内側に設置し、十分に高い温度で維
持することで重合体の濃縮を防ぎ、そこからシリコン物質が離脱してフッ素スカ
ベンジャーとしてプラズマに入るのを可能とする。この場合、壁５０及び天井部
５２は、シリコンである必要はなく、又はもしそれらがシリコンであるならば、
消費されない用にプラズマからのポリマーによって被覆されるように、ポリマー
濃縮温度（及び／又はポリマー濃縮ＲＦバイアス閾値）近傍又は未満の温度（及
び／又はＲＦバイアス）に維持する。一方、使い捨てシリコン部材は、任意の適
当な形態を取ることが可能で、図１２Ａの実施形態では、使い捨てシリコン部材
は、母材支持体５４を取り囲む円環６２である。好ましくは、円環６２は高純度
シリコンであり、その電気的又は光学的性質を変更するためにドープされたもの
であってもよい。プラズマプロセスでの好ましいパーティシペーションが確実と
なるように十分な温度でシリコン環６２を維持するために（例えば、フッ素スカ
ベンジャーのためのプラズマへのシリコン物質のその貢献）、円環６２の下のサ
ークルに配置した複数の放射（例えば、タングステンハロゲンランプ）加熱器７
７で石英窓７８を介してシリコン環６２を加熱する。上記の同時係属出願に記載
したように、加熱器７７は光高温計又は蛍光光学プローブ等のリモートセンサで
あってもよい温度センサ７９によって感知されたシリコン環６２の測定温度にも
とづいて制御される。センサ７９は、環６２のたいへん深い開口部の中に部分的
に延在したものであってもく、該開口部の深さ及び狭さはシリコン環６２の熱放
射率の温度変化に依存した変動を少なくとも部分的にマスクする傾向にあり、よ
り信頼性の高い温度測定用の灰色放射体のように作用する。

【０１０７】既に説明したように、また上記参照の米国特許一連番号第０８／５９７，５７
７号で説明されたように、全半導体チェンバの利点は、例えば金属等の夾雑物を
生ずる物質とプラズマが接触することがないということである。この目的のため
に、環状開口部５８に隣接したプラズマ閉じこめ磁石８０、８２がポンピング環
６０へのプラズマ流入を防ぐか、もしくは減少させる。任意のポリマー前駆体及
び／又は活性種が有る程度ポンピング環６０へ入り込むことに成功し、交換可能
な内側ライナー６０ａ上の任意の結果として得られるポリマー又は、参照した同
時係属出願に開示されているように、夾雑物堆積がポリマー濃縮温度よりも著し
く低い温度でライナー６０ａを保つことによってプラズマチャンバ４０に再び入
るのを防ぐことができる。

【０１０８】ポンピング環６０の外壁を通るウェハスリットバルブ８４は、ウェハ進入及び
進出に適応する。チェンバ４０とポンピング環６０との間の環状開口部５８は、
ウェハスリットバルブ８４近傍でより大きく、反対側でより小さくなっており、
それは非対称ポンプポート位置とよりいっそう対称的なチェンバ圧力分布が作ら
れるように円筒形の側壁５０の底縁５０ａの傾斜による。チェンバの中心軸４６近傍の最大インダクタンスは、垂直方向に積層されたソ
レノイド巻線４４によって達成される。図１２Ａの実施形態では、別の巻線４５
を垂直方向に積層された巻線４４の外側かつ底部ソレノイド巻線４４ｂの水平方
向に加えることもでき、追加の巻線４５は底部ソレノイド巻線４４ｂに近接する
。

【０１０９】図１３の好ましい二重ソレノイド実施形態をここで特に参照すると、外側の位
置（すなわち、熱伝導製トーラス７５の外側周面に対して）で巻線９２第２の外
側垂直方向積層又はソレノイド９０がソレノイド巻線４４の内側垂直方向スタッ
クか径方向距離δＲで位置がずれている。ここで注目すべきことは、図１３にお
いて内側ソレノイドアンテナから中心へまた外側ソレノイドアンテナ９０から周
囲への閉じ込めは、図１２Ａにあるような温度制御装置７２、７４、７５と直接
接触することが可能な天井部５２の表面の大部分を離す。利点は、天井部５２と
温度制御装置との間のより大きな表面面積接触がより効率的で、かつより均一な
天井部５２の温度制御が提供される。

【０１１０】側壁５０及び天井部５２が、例えば、内径が１２．６インチ（３２ｃｍ）の一
片のシリコンからなる反応器に関して、アンテナと母材との間のギャップは、３
インチ（７．５ｃｍ）であり、内側ソレノイドの平均直径は１１．７５インチ（
２９．３ｃｍ）であり、０．０３インチ厚のテフロン（登録商標）絶縁層によっ
て覆われた３／１６インチで中空の銅製筒状材料を用い、各ソレノイドは４回巻
かれ、高さが１インチ（２．５４ｃｍ）である。外側スタック又はソレノイド９
０は、第２の別個に制御可能なプラズマソースＲＦ電源９６によって出力が印加
される。目的は、ウェハ面を横切る非均一性の周知の処理に対して代償を許容す
るために、母材又はウェハ５６に関連した異なる径方向位置で印加されるユーザ
が選択可能なプラズマ供給電源レベルを可能とすることで、著しく有利である。
個々に制御可能な中心ガス供給路６４ａ及び周辺ガス供給路６４ｂ〜ｄを組み合
わせでは、母材の中心でのエッチング性能は、外側ソレノイド９０に対して印加
されたものに関連して内側ソレノイド４２に印加されたＲＦ電源を調整すること
によって、また外側ガス供給路６４ｂ〜ｄを通る流速に関連して中心ガス供給路
６４ａを通るガスの流速を調整することで、縁でのエッチング性能に関連させて
調整することができる。

【０１１１】本発明は既に記載したように、インダクタンス場での中心ヌル又は浸漬の問題
を解決又は少なくとも改善する一方で、他のプラズマ処理非均一性問題があり、
それらは内側及び外側アンテナ４２、９０に印加された相対的なＲＦ出力を調整
することで図１３の可変的実施形態で補償することができる。より簡便にこの目
的を達成させるために、内側及び外側ソレノイド４２、９０のための各々のＲＦ
電源６８、９６は共通の電源９７ａ及び出力スプリッタ９７ｂによって置き換え
ることができ、それによって内側及び外側ソレノイド４２、９０の電界の間の固
定された位相関係を保ちながら内側及び外側ソレノイド４２，９０の間の出力の
相対的割り当てのユーザによる変更を可能とする。このことは、２つのソレノイ
ド４２、９０が同一の頻度でＲＦ出力をどこで受けるかが特に重要である。さも
なければ、もし２つの独立した電源６８、９６が用いられるならば、それらは、
異なるＲＦ周波数で出力し、この場合、２つのソレノイド間のカップリングから
のオフ周波数フィードバックを避けるために、各電源６８、０６の出力側にＲＦ
フィルタを設けることが好ましい。この場合、周波数の違いは、２つのソレノイ
ド間の時間平均アウトカップリングに十分なものでなければならなず、さらにＲ
Ｆフィルタの領域バンド幅を上回るものでなければならない。

【０１１２】別のオプションは、各々のソレノイドに個別に共鳴的に一致した各周波数を作
ることであり、また各周波数は従来のインピーダンスマッチング技術の代わりに
プラズマインピーダンス（したがって維持共鳴）における変化をフォローするた
めに変化する。すなわち、アンテナに印加されたＲＦ周波数は、チェンバ内のプ
ラズマのインピーダンスによってロードしたようなアンテナの共鳴周波数に合わ
せて作られている。そのような実施形態では、２つのソレノイドの周波数範囲は
相互に排他的であるべきである。しかし、好ましくは、２つのソレノイドは同一
ＲＦ周波数で駆動され、この場合、例えば２つの間のフェーズ関係が該２つのソ
レノイド電場のコンストラクティブな相互作用又は重ね合わせであることが好ま
しい。一般に、この要求は、信号が共に同一の意味であるならば２つのソレノイ
ドに印加される信号間のゼロ位相角度によって応じるであろう。さもなければ、
もしそれらが反対方向に巻かれているならば、位相角度は好ましくは１８０Ｅで
ある。いずれにせよ、この明細書で後述するように、内側及び外側ソレノイド４
２、９０間の相対的に大きな空間を持つことによって、内側ソレノイドと外側ソ
レノイドとの間のカップリングが最小限となるか排除される。そのような調整によって達成可能な範囲の増加は、外側ソレノイド９０の半径
を大きくして内側及び外側ソレノイド４２、９０間の空間を増加させることでな
され、それによって２つのソレノイド４２、９０の効果が母材中心及び縁部に対
してそれぞれよりいっそう信頼性が高くなる。このことによって、２つのソレノ
イド４２、９０の効果を重ね合わせる点でより大きな制御範囲を可能とする。例
えば、内側ソレノイド４２の半径は、母材の半径の約半分よりも大きくなっては
ならず、好ましくはその約１／３未満である。内側ソレノイド４２の最小半径は
、部分的にソレノイド４２を形成する導体の直径によって影響され、また部分的
にインダクタンスを生ずるための弓状の、例えば円形の電流経路のための有限の
ノン・ゼロ環境の提供に対する要求によって影響される。外側コイル９０の半径
は、少なくとも母材の半径と等しくすべきであり、好ましくは母材の半径の１．
５倍以上とすべきである。そのような構成によって、内側及び外側ソレノイド４
２、９０の各々の中心及び縁効果が顕著となるもので、内側ソレノイドに対する
電力の増加によって、チャンバ圧力が数百ｍｔｏｒｒに増加し、一方で均一なプ
ラズマが与えられ、さらに外側ソレノイド９０に対する電力を増加することによ
って、チャンバ圧力が０．０１ｍＴのオーダーまで減少し、一方で均一なプラズ
マがプラズマが提供される。外側ソレノイド９０のそのような大きな径の別の利
点は、内側及び外側ソレノイド４２、９０の間のカップリングを最小限にするこ
とである。

【０１１３】図１３は、第３のソレノイド９４をオプションで加えても良いことを破線によ
って示されており、チャンバの直径がたいへん大きな場合に必要である。

【０１１４】図１４は、外側ソレノイド９０は平面巻線１００によって置き換わる図１３の
実施形態の変形例を示す。

【０１１５】図１５Ａは、図１２Ａの実施形態の変形例を示すもので、中心ソレノイド巻線
は巻線４４の垂直方向スタック４２のみならず、２つのスタックが二重巻線ソレ
ノイド１０６を構成するようにして第１のスタック４２に近接した巻線１０４の
第２の垂直方向スタック１０３が加わる。図１５Ｂによれば、二重に巻かれたソ
レノイド１０６は２つの独立して巻かれた単一ソレノイド４２、１０２からなる
ものであってもよく、内側ソレノイド４２は巻線４４ａ、４４ｂ等から構成され
、外側ソレノイド１０２は巻線１０４ａ、１０４ｂ等から構成される。或いは、
図１５Ｃによれば、二重に巻かれたソレノイド１０６は少なくとも略共面巻線の
少なくとも垂直方向に積み重ねられた対から構成されるものであってもよい。図
１５Ｃの別の例では、略共面巻線の各々の対（例えば、対４４ａ、１０４ａ、又
は対４４ｂ、１０４ｂ）は螺旋状に単一の導電体を巻くことによって形成するこ
とができる。ここで使用した「二重巻」という用語は、図１５Ｂ又は１５Ｃのい
ずれかに示すタイプの巻線に言及するものである。また、ソレノイド巻線は、単
に二重に巻かれたものだけではなく、三重、又はそれ以上に巻かれたものであっ
てもよく、一般に対称軸に沿った各面で複数の巻線から構成することができる。
そのような多重巻線ソレノイドは、図１３の二重ソレノイド実施形態の内側及び
外側ソレノイド４２、９０の一方又は両方のいずれかに用いることができる。

【０１１６】図１６は、図１５Ａの実施形態の変形例を示すもので、内側に巻かれたソレノ
イド１０６と同心的である外側に二重に巻かれたソレノイド１１０が内側ソレノ
イド１０６から半径方向にδＲ離れたところに置かれる。

【０１１７】図１７は、図１６の実施形態の変形例を示すもので、外側に二重に巻かれたソ
レノイド１１０が図１３の実施形態で用いられた外側ソレノイドに一致する通常
の外側ソレノイド１１２によって置き換わる。

【０１１８】図１８は、別の好ましい実施形態を示すもので、図１３のソレノイド４２は中
心ガス供給路ハウジング６６から半径方向に距離δＲ離間した位置に置かれる。
図１２に示す実施形態では、δＲはゼロであり、その胃法で図１８の実施形態で
はδＲは円筒状側壁５０の半径の有意な部分である。図１８に示した範囲までδ
Ｒを増加させることで、既に説明したプラズマイオン密度における通常の中心ヌ
ルに加えて非均一性に関して補償するための図１２Ａ、１３、１５Ａ、及び１６
の実施形態に対する別の例として有用である。同様に、図１８の実施形態は、中
心近傍のプラズマイオン密度における通常の浸漬を過補正することに関する限り
、またチェンバの中心軸４６から最小距離のところにソレノイド４２を置換する
ことがプラズマプロセス作用でさらに別の非均一性を生成することに関する限り
、ソレノイド４２をチェンバの中心軸４６（図１２にあるように）から最小限の
距離に置くことで有用であろう。そのような場合、図１８に示す実施形態が好ま
しく、δＲはプラズマイオン密度の均一性を最も高くする最適値として選択され
る。この場合、理想的にδＲは、プラズマイオン密度における通常の中心浸漬に
対して訂正不足又は訂正過剰を避けるために選択される。δＲの最適値の決定は
、ソレノイド４２を異なる半径方向位置に置き、各工程におけるプラズマイオン
密度の半径方向プロファイルを決定するために従来の技術を用いるトライアル及
びエラー工程によって当業者により実施される。

【０１１９】図１９はソレノイドが逆円錐形を有している実施形態を示すもので、一方、図
１２はソレノイド４２が上向きの円錐形状を有する実施形態を示す。

【０１２０】図２１は、ソレノイド４２が平面螺旋状巻線１２０に結合している実施形態で
ある。平面螺旋巻線は、ソレノイド巻線４２が中心から幾分離れたＲＦ電力の有
る程度を分布することで母材の中心近傍の誘導電場を濃縮する強さを弱める効果
を有する。この特徴は、通常の中心ヌルの過補正を避けるためにそれが必要な場
合に有用である。中心から離れた誘導電場のそのような分割の範囲は、平面螺旋
巻線の半径に一致する。図２２は、図２１の実施形態の変形例を示すもので、ソ
レノイド４２が図１０に示すような逆円錐形状を有する。図２３は、図２１の実
施形態の別の変形例を示すもので、ソレノイド４２は図２０の実施形態に示すよ
うな上向きの円錐形状を有する。

【０１２１】例えば天井部上でのポリマー体積を防ぐために、チェンバの他の電極に対して
その有効容量性の電極領域（例えば、母材及び側壁）を減少させることで、天井
部５２上のＲＦ電位が増加してもよい。図２４は、このことが外側の環２００上
のより小さな面積の天井部５２’を支持することによってどのように達成するこ
とができるかを示すもので、外側の環２００によってより小さな面積の天井部５
２’が絶縁される。環２００は天井部５２’と同様の材料（例えば、シリコン）
で形成してもよく、また切頭円錐形状（実線で示す）であってもよく、或いは切
頭ドーム形（破線で示す）であってもよい。分離ＲＦ電源２０５を環２００に接
続してもよく、それによって母材中心対縁のプロセスの調整をよりいっそう可能
とする。

【０１２２】図２５は、図１３の実施形態の変形例を示すもので、天井部５２及び側壁が互
いに「絶縁された複数の半導体（例えばシリコン）断片を分離するもので、それ
らは中心エッチ速度及び縁に関連した選択性の制御を高めるために各々のＲＦ電
源２１０、２１２からそれらに印加される別々に制御されたＲＦバイアス電力を
有する。ケネス・Ｓ・コリン（Kenneth S. Collin)他によって１９９６年２月２
日に出願された上記参照の米国特許一連番号第０８／５９７，５７７号により詳
細に記載されているように、印加されたＲＦバイアス電力をチャンバ４０内に容
量的にカップリングした電極として、また同時にソレノイド４２に印加されたＲ
Ｆ電力がチェンバ４０に誘導結合される窓として作用するように、ドープされた
複数の天井部５２は半導体（例えばシリコン）材料であってもよい。そのような
窓・電極の利点は、ＲＦ電位がウェハ５６（例えば、イオンエネルギーを制御す
るために）上に直接確立されてもよく、一方で同時にウェハ５６上に直接ＲＦ電
力を誘導結合される。この後者の特徴は、別々に制御された内側及び外側ソレノ
イド４２、９０と中心及び周辺ガス供給路６４ａ、６４ｂ〜ｄと組み合わせて、
最適な均一性を達成するために母材縁部に関連して母材中心で、種々のプラズマ
プロセスパラメータ、例えばイオン密度、イオンエネルギー、エッチング速度及
びエッチング選択性を調整するための能力が大きく高められる。この組み合わせ
では、個々のガス供給路を通る各々のガス流速は、個々に、かつ別々に制御され
てプラズマプロセスパラメータのそのような最適な均一を達成する。

【０１２３】図２５Ａは、どのようにしてランプ加熱器７２が電気加熱部材７２’によって
置換することができるかを示す。図１２Ａの実施形態に示すように、使い捨ての
シリコン部材は母材支持体５４を取り巻く円環６２である。

【０１２４】図２５Ｂは別の変形例を示すもので、ここでは天井部５２それ自体が内側ディ
スク５２ａと外側環５２ｂとに分けられてもよく、それらは互いに電気的に絶縁
され、また単一の差動的に制御されたＲＦ電源の別々の出力であってもい個々の
ＲＦ電源２１４、２１６によって分離されていてもよい。

【０１２５】別の実施形態に基づくと、図２５Ａ及び２５Ｂに示したユーザアクセス可能な
中心制御装置３００は、従来のマイクロコンピュータ及びメモリを含むもので、
中心ガス供給路６４ａ及び周辺ガス供給路６４ｂ〜ｄを介して同時にガス流速、
内側及び外側アンテナ４９、９０に印加されたＲＦプラズマ源電力レベル、及び
天井部５２及び側壁５０のそれぞれに印加されたＲＦバイアス電力レベル（図２
５Ａ）、及び内側及び外側天井部部分５２ａ、５２ｂに印加されたＲＦバイアス
電力レベル（図２５Ｂ）、天井部５２の温度及びシリコン環６２の温度を制御す
るために接続されている。天井部温度制御装置２１８は、電源２２０によって加
熱器７２’に印加された電力を天井部温度センサ７６によって測定された温度と
制御装置３００によって知られている所望の温度と比較することによって管理す
る。環温度制御装置２２２は、加熱器電源２２４によってシリコン環６２に向い
ている加熱器ランプ７７に印加された電力を環センサ７９によって測定された環
温度と制御装置２２２によって知られている格納された所望の環温度と比較する
ことによって制御する。主制御装置３００は、温度制御装置２１８及び２２２の
所望温度、ソレノイド電源６８、９６のＲＦ電力レベル、バイアス電源２１０、
２１２（図２５Ａ）又は２１４、２１６（図２５Ｂ）のＲＦ電力レベル、ＲＦ電
力源７０によって印加されたウェハバイアスレベル、ガス注入口６４ａ〜ｄに対
して種々のガス供給源（又は別々のバルブ）によって供給されたガス流速を管理
する。ウェハバイアスレベルを制御するための鍵は、母材支持体５４と天井部５
２との間の電位差である。したがって、母材支持体ＲＦ電源７０又は天井部ＲＦ
電源２１０のいずれか一方は単にＲＦアースへの短絡であってもよい。そのよう
なプログラム可能集中制御装置によって、母材の表面を均一に横切る最も大きい
中心・縁間プロセス（例えば、各速度及びエッチング選択性の均一な半径方向分
布）を達成するために、ユーザは容易に母材中心と周囲との間のＲＦ電源、ＲＦ
バイアス電力、及びガス流速の配分を最適化する。また、母材支持体５４と天井
部５２との間のＲＦ電力差に関連してソレノイド４２，９０に印加されたＲＦ電
力を調整（制御装置３００を介して）、ユーザは主に誘導結合モード又は主に容
量結合モードで反応器を操作することができる。

【０１２６】図２５Ａでソレノイド４２、９０、天井部５２、側壁５０（又は図２５Ｂにあ
るような内側及び外側天井部部分に結合した種々の電源がＲＦ周波数で動作する
ように記載されている一方で、本発明は周波数の任意の特定範囲に制限されず、
ＲＦ以外の周波数は本発明を実施する上で当業者が選択するものであってもよい
。本発明の好ましい実施形態では、高温伝導スペーサ７５、天井部５２、及び側
壁５０が一片の結晶シリコンから一緒に統合的に形成される。

【０１２７】本発明をいくつかの別々のＲＦ源によって実行するものとして説明したが、こ
こに示したＲＦ源のいくつか、又は全てが別々のＲＦジェネレータからの出力又
は共通のＲＦジェネレータからの出力を、適当に、種々の電力デバイダ、周波数
マルチプライヤ及び／又は相デレイによって合成された異なるＲＦ電力レベル、
周波数、及び相で、誘導するものであってもよい。さらに、本発明をいくつかの
別々のプロセスガス供給源を用いて実施するものとして説明したが、いくつかの
、又は全てのプロセスガス供給源を共通のプロセスガス供給源から誘導されたも
のとしてもよく、該共通のガス供給源は複数の別々に制御されたガス注入口６４
の間で分割される。

【０１２８】本発明の好ましい実施形態の前述の説明は、例示及び説明を目的としたもので
ある。それは本発明を開示した詳細な形態に余すことなく含めるものでも、それ
に制限することを意図したものでもない。多くの修飾及び変形が上記の教示から
可能である。本発明の範囲はこの詳細な説明によって制限されるものではなく、
むしろ添付した特許請求の範囲によって制限されることを意図している。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】図１Ａは、非パルス型反応器内での解離種の分布を図示する。

【図１Ｂ】図１Ｂは、ソース電力がパルス化されていることを除いて、図１Ａと同一条件
及び同一反応器の下での解離種の分布を図示する。

【図２Ａ】図２Ａは、ＣＦ₄がプロセスガスの場合の図１Ａと同一条件の下での解離種の
分布を示す。

【図２Ｂ】図２Ｂは、ソース電力がパルス化されていることを除いて、図２Ａと同一条件
及び同一プロセスガスの下での解離種の分布を示す。

【図３Ａ】図３Ａは、Ｃ₂Ｆ₆がプロセスガスの場合の図１Ａと同一条件の下での解離種の
分布を図示する。

【図３Ｂ】図３Ｂは、ソース電力がパルス化されていることを除いて、図３Ａと同一条件
及び同一プロセスガスの下での解離種の分布を図示する。

【図４Ａ】図４Ａは、Ｃ₄Ｆ₈がプロセスガスの場合の図１Ａと同一条件の下での解離種の
分布を表す。

【図４Ｂ】図４Ｂは、ソース電力がパルス化されていることを除いて、図４Ａと同一条件
及び同一プロセスガスの下での解離種の分布を表す。

【図５】図５は、１０ミリトルの圧力での容量結合反応器内における解離種の分布を図
示する。

【図６Ａ】図６Ａは、５０ミリトルの圧力を除いて、図５と同一条件の下での解離種の分
布を図示する。

【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａと同一プロセスガスを有するパルス型誘導結合プラズマ反応
器に対する解離種の分布を図示する。

【図６Ｃ】図６Ｂと同一条件での非パルス型ＩＣＰ反応器に対する解離種の分布を図示す
る。

【図７】図７は、本発明の方法でのフロープロセス概略図である。

【図８】図８は、本発明に対する脈動（パルシング）手段を提供するために使用される
脈動（パルシング）信号を示す。

【図９Ａ】図９Ａは、１００％のデューティサイクル（非パルス）を有するＩＣＰ反応器
における解離種の分布を表す。

【図９Ｂ】図９Ｂは、６７％のデューティサイクルを除いて、図９Ａと同一条件の下での
解離種の分布を表す。

【図９Ｃ】図９Ｃは、５０％のデューティサイクルを除いて、図９Ａ及び図９Ｂと同一条
件の下での解離種の分布を表す。

【図９Ｄ】図９Ｄは、３３％のデューティサイクルを除いて、図９Ａ、図９Ｂ、並びに、
図９Ｃと同一条件の下での解離種の分布を表す。

【図１０Ａ】図１０Ａは、１０μｓオンタイム及び１０μｓオフタイムを有する、図９と同
一条件の下での解離種の分布を図示する。

【図１０Ｂ】図１０Ｂは、２０μｓオンタイム及び２０μｓオフタイムを有するが、図１０
Ａと同一条件の下での解離種の分布を図示する。

【図１０Ｃ】図１０Ｃは、３０μｓオンタイム及び３０μｓオフタイムを有するが、図１０
Ａ及び１０Ｂと同一条件での解離種の分布を図示する。

【図１１】図１１は、非金属チャンバーを有する、本発明に係るプラズマ・反応器のカッ
タウェイ断面図である。

【図１２Ａ】図１２Ａは、単一の３次元中心非平面ソレノイド型巻き線を採用している、本
発明に係るプラズマ反応器に従ったプラズマ反応器のカッタウェイ断面図である
。

【図１２Ｂ】図１２Ｂは、前記ソレノイド型巻き線を巻回する好適方法を図示する、図１２
Ａの反応器における一部の拡大図である。

【図１２Ｃ】図１２Ｃは、ドーム形状天井を有するが、図１２Ａと一致するプラズマ反応器
の剪断側面図である。

【図１２Ｄ】図１２Ｄは、円錐天井を有するが、図１２Ａと一致するプラズマ反応器の剪断
側面図である。

【図１２Ｅ】図１２Ｅは、切頭円錐天井を有するが、図１２Ｄと一致するプラズマ反応器の
カッタウェイ断面図である。

【図１３】図１３は、内側及び外側垂直ソレノイド型巻き線を採用している、本発明に係
る代替実施例に従ったプラズマ反応器のカッタウェイ断面図である。

【図１４】図１４は、外側巻き線が平坦である図１３と一致する本発明の第２代替実施例
に従ったプラズマ反応器のカッタウェイ断面図である。

【図１５Ａ】図１５Ａは、中心ソレノイド型巻き線が複数の直立円筒状巻き線から構成され
ている、図１２Ａと一致する本発明の第３代替実施例に従ったプラズマ反応器の
カッタウェイ断面図である。

【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａの実施例における第１具現化例の詳細図である。

【図１５Ｃ】図１５Ｃは、図１５Ａの実施例における第２具現化例の詳細図である。

【図１６】図１６は、内側及び外側の両巻き線が複数の直立円筒状巻き線から構成されて
いる、図１３と一致する本発明の第４代替実施例に従ったプラズマ反応器のカッ
タウェイ断面図である。

【図１７】図１７は、内側巻き線が複数の直立円筒状巻き線から構成され且つ外側巻き線
が単一の直立円筒状巻き線から構成されている、図１３と一致する本発明の第５
代替実施例に従ったプラズマ反応器のカッタウェイ断面図である。

【図１８】図１８は、最大限のプラズマ・イオン密度均一性のために単一ソレノイド型巻
き線が最適径方向位置に配置されている、本発明の第６代替実施例に従ったプラ
ズマ反応器のカッタウェイ断面図である。

【図１９】図１９は、ソレノイド型巻き線が逆転円錐形状である、図１２Ａと一致する本
発明の第７代替実施例に従ったプラズマ反応器のカッタウェイ断面図である。

【図２０】図２０は、ソレノイド型巻き線が直立円錐形状である、図１２Ａと一致する本
発明の第８代替実施例に従ったプラズマ反応器のカッタウェイ断面図である。

【図２１】図２１は、ソレノイド型巻き線が内側直立円筒状部と外側平坦部とから構成さ
れている、図１２Ａと一致する本発明の第９代替実施例に従ったプラズマ反応器
のカッタウェイ断面図である。

【図２２】図２２は、ソレノイド型巻き線が逆転円錐部及び平坦部の双方を含んでいる、
図１８と一致する本発明の第１０代替実施例に従ったプラズマ反応器のカッタウ
ェイ断面図である。

【図２３】図２３は、ソレノイド型巻き線が直立部及び平坦部の双方を含んでいる、図２
０と一致する本発明の第１１代替実施例に従ったプラズマ反応器のカッタウェイ
断面図である。

【図２４】図２４は、平面形状、円錐形状、並びに、ドーム形状の天井要素の組み合わせ
を採用している本発明の別の実施例を図示する。

【図２５Ａ】図２５Ａは、個別にバイアスされたシリコン側壁及び天井を採用すると共に電
気ヒータを採用している、本発明の代替実施例を図示する。

【図２５Ｂ】図２５Ｂは、個別にバイアスされた内側及び外側のシリコン天井部を採用する
と共に電気ヒータを採用している、本発明の代替実施例を図示する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工片を処理するための方法において、（ａ）内面及び反応器壁部を有する反応器チェンバ、前記加工片を保持するため
の加工片支持体、前記加工片支持体上に横たわり、かつ反応壁部に隣接した天井
部、及び電源から前記反応器チェンバへの結合電力に適応したＲＦアプリケータ
からなり、前記反応器チェンバの内面と前記天井部が非金属材料からなる誘導結
合プラズマ反応器を設ける工程と、（ｂ）種を含むプラズマを生成するために前記ＲＦアプリケータからのエネルギ
ー放射によって前記反応質チェンバ内にプロセスガスを照射する工程と、（ｃ）生成された前記種の密度を制御するように第一の変調信号によって前記エ
ネルギー放射を変調する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】生成された前記種の密度は、より小さな種に対するより大きな種
の比率によって表される請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記より小さな種に対する前記より大きな種の前記比率は、約０
．２５と５．０との間であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】前記非金属材料は、半導体物質を含むことを特徴とする請求項１
に記載の方法。
【請求項５】前記半導体物質は、シリコンを含むことを特徴とする請求項４に
記載の方法。
【請求項６】前記第１の変調信号は、第１のオンタイム領域と第１のオフタイ
ム領域とを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】前記エネルギー放射を変調する工程は、（ａ）前記第１のオンタ
イム領域、（ｂ）前記第１のオフタイム領域の少なくとも１つの持続時間を調整
する工程が含まれることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】前記エネルギー放射を変調する工程は、さらに（ａ）前記電源、
（ｂ）前記非平面誘導アンテナの電流、（ｃ）前記非平面アンテナからの前記電
流の変化率の少なくとも１つを含む工程を特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】前記エネルギー放射は、前記オフタイム持続時間の間、ゼロであ
ることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】前記オフタイム持続時間の間の前記エネルギー放射は、ゼロよ
りも大きく、かつ前記オンタイム持続時間の間の前記エネルギー放射よりも少な
いことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】さらに変調する工程は、前記電源の平均電力が一定となるよう
に、前記電源を変調し、前記電源の電力レベルを調整する工程が含まれることを
特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】さらに、前記エネルギー放射を変調する一方で、プラズマ密度
をほぼ一定に保つ工程が含まれることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】前記電源は、前記誘導アンテナに結合したＲＦ電力供給源を有
することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１４】前記誘導アンテナ及び前記加工片支持体は、前記誘導アンテナ
の誘導場の前記プラズマの浸透深さの程度の距離によって分離されていることを
特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１５】さらに、前記加工片支持体を横切り、前記加工片支持体近傍に
電場を形成するバイアス源をさらに含むプラズマ反応器を設ける工程と、第２の変調信号によって前記電場を変調する工程とをさらに有することを特徴
とする請求項７に記載の方法。
【請求項１６】前記第２の変調信号は、第２のオンタイム領域と第２のオフタ
イム領域とを有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】前記電場を変調する工程は、（ａ）第２のオンタイム領域、（
ｂ）第２のオフタイム領域の少なくとも１つの持続時間を変調する工程を含むこ
とを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】前記電場を変調する工程は、（ａ）前記バイアス源の電力、（
ｂ）前記バイアスの電圧、（ｃ）前記バイアス源の電流、（ｄ）前記バイアス源
の前記電流の変化率の少なくとも１つを変調する工程をさらに有することを特徴
とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】第１の変調信号と第２の変調信号とを、前記第１のオフタイム
領域が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致し、前記第１のオフタイム領域
が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致するように、同期させる工程をさら
に有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】前記第１の変調信号と前記第２の変調信号とを、前記第１のオフタイム領域と前記第２のオンタイム領域とが前記プラズマがそ
の実質的に最も冷い温度にある場合に生ずるように、また前記第１のオンタイム領域と前記第２のオフタイム領域とが前記プラズマがそ
の実質的に最も温かい温度にある場合に生ずるように、同期させることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】さらに、前記エネルギー放射及び前記電場を変調する一方で、
前記プラズマ密度をほぼ一定に保つ工程を有することを特徴とする請求項２０に
記載の方法。
【請求項２２】加工片を加工する方法において、（ａ）反応器チェンバと、前記反応チェンバ内の支持体平面近傍に前記加工片
を保持するための加工片支持体と、前記加工片支持体に対向した反応器エンクロ
ージャ部分と、前記反応器エンクロージャ部分に隣接した非平面誘導アンテナと
を含み、また前記反応器エンクロージャ部分と非相似の形状を有し、前記非平面
誘導アンテナが前記支持体平面に関連した非平面的様式で空間的に分布した誘導
素子を含み、前記誘導アンテナが電源から前記反応チェンバへの電力を結合する
のに適している誘導結合プラズマ反応器を設ける工程と、（ｂ）種を含むプラズマを生成するために前記非平面誘導アンテナからのエネ
ルギー放射によって前記反応質チェンバ内にプロセスガスを照射する工程と、（ｃ）生成された前記種の密度を制御するように第一の変調信号によって前記エ
ネルギー放射を変調する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２３】前記第１の変調信号は、第１のオンタイム領域と第１のオフタ
イム領域とを有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】前記エネルギー放射を変調する工程は、（ａ）前記第１のオン
タイム領域、（ｂ）前記第１のオフタイム領域の少なくとも１つの持続時間を調
整する工程が含まれることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】前記エネルギー放射を変調する工程は、さらに（ａ）前記電源
、（ｂ）前記非平面誘導アンテナの電流、（ｃ）前記非平面アンテナからの前記
電流の変化率の少なくとも１つを含む工程を特徴とする請求項２４に記載の方法
。
【請求項２６】前記エネルギー放射は、前記オフタイム持続時間の間、ゼロで
あることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】前記オフタイム持続時間の間の前記エネルギー放射は、ゼロよ
りも大きく、かつ前記オンタイム持続時間の間の前記エネルギー放射よりも少な
いことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】さらに変調する工程は、前記電源の平均電力が一定となるよう
に、前記電源を変調し、前記電源の電力レベルを調整する工程が含まれることを
特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】さらに、前記エネルギー放射を変調する一方で、プラズマ密度
をほぼ一定に保つ工程が含まれることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】前記誘導素子は、前記非平面誘導アンテナの照射パターンがヌ
ルに対して補正するように空間的に分布することを特徴とする請求項２４に記載
の方法。
【請求項３１】前記非平面誘導アンテナは、ソレノイド様アンテナを有するこ
とを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】前記誘導素子は、導電性巻線からなる垂直方向スタックを有す
ることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】前記非平面誘導アンテナは対称軸を有し、また前記巻線は前記
対称軸から最小の半径距離を有することを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】前記巻線は、前記反応チェンバの半径の実質的部分に一致する
半径方向の位置にあることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】さらに、前記ソレノイド様アンテナに関連した外側半径方向の位置にある前記反応器エ
ンクロージャ部分に隣接した第２の誘導アンテナを有することを特徴とする請求
項３３に記載の方法。
【請求項３６】さらに、第２の誘導アンテナに結合した第２の電源を有することを特徴とする請求項３
５に記載の方法。
【請求項３７】前記第２の誘導アンテナは、第２の非平面誘導アンテナを有す
ることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】前記第２の非平面誘導アンテナは、ソレノイド様アンテナを有
することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】前記ソレノイド様アンテナは、二重に巻かれたソレノイド巻線
を有することを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】前記二重に巻かれたソレノイド巻線は、１対の同心的な単一ソ
レノイド巻線を有することを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】前記二重に巻かれたソレノイド巻線は、少なくともほぼ平面な
対からなる巻線の垂直方向スタックを有することを特徴とする請求項３９に記載
の方法。
【請求項４２】さらに、前記二重に巻かれたソレノイド巻線に関連した外側半径方向の位置にある前記
反応器エンクロージャ部分に隣接した第２のソレノイド巻線を有することを特徴
とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】さらに、前記第２のソレノイド巻線に結合した第２の電源を有することを特徴とする請
求項４２に記載の方法。
【請求項４４】前記第２のソレノイド巻線は、二重に巻かれたソレノイド巻線
を有することを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、正円筒形状を有するこ
とを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項４６】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、上向円錐形状を有する
ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項４７】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、逆円錐形状を有するこ
とを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項４８】さらに、前記導電性巻線の垂直方向スタックの底部巻線から半径方向外側に延びる平面
コイル導電体を有することを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項４９】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、上向き円錐形状を有す
ることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、逆円錐形状を有するこ
とを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】前記電源は、前記非平面誘導アンテナに結合したＲＦ電源を有
することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項５２】前記非平面誘導アンテナの非相似形は、前記反応器エンクロー
ジャ部分の勾配を超える前記支持体面から遠ざかる勾配を有することを特徴とす
る請求項２４に記載の方法。
【請求項５３】前記反応器エンクロージャ部分は、前記加工片支持体に被さる
前記反応器チェンバの天井部を有し、また前記非平面誘導アンテナの前記非相似形状を前記天井部の垂直方向の勾配を超
える垂直方向の勾配を有することを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】前記天井部は、（ａ）平面、（ｂ）ドーム、（ｃ）円錐、（ｄ
）切頭円錐のうちの１つからなる形状を有することを特徴とする請求項５３に記
載の方法。
【請求項５５】前記非平面誘導アンテナと前記加工片支持体とが前記非平面ア
ンテナの誘導場の前記プラズマにおける浸透度の程度の距離に分かれていること
を特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項５６】さらに、前記加工片支持体を横切り、前記加工片支持体近傍に電場を形成するバイアス
源をさらに含むプラズマ反応器を設ける工程と、第２の変調信号によって前記電場を変調する工程とをさらに有することを特徴
とする請求項２４に記載の方法。
【請求項５７】前記第２の変調信号は、第２のオンタイム領域と第２のオフタ
イム領域とを有することを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】前記電場を変調する工程は、（ａ）第２のオンタイム領域、（
ｂ）第２のオフタイム領域の少なくとも１つの持続時間を変調する工程を含むこ
とを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】前記電場を変調する工程は、（ａ）前記バイアス源の電力、（
ｂ）前記バイアスの電圧、（ｃ）前記バイアス源の電流、（ｄ）前記バイアス源
の前記電流の変化率の少なくとも１つを変調する工程をさらに有することを特徴
とする請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】第１の変調信号と第２の変調信号とを、前記第１のオフタイム
領域が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致し、前記第１のオフタイム領域
が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致するように、同期させる工程をさら
に有することを特徴とする請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】前記第１の変調信号と前記第２の変調信号とを、前記第１のオフタイム領域と前記第２のオンタイム領域とが前記プラズマがそ
の実質的に最も冷い温度にある場合に生ずるように、また前記第１のオンタイム領域と前記第２のオフタイム領域とが前記プラズマがそ
の実質的に最も温かい温度にある場合に生ずるように、同期させることを特徴とする請求項５８に記載の方法。
【請求項６２】さらに、前記エネルギー放射及び前記電場を変調する一方で、
前記プラズマ密度をほぼ一定に保つ工程を有することを特徴とする請求項６１に
記載の方法。
【請求項６３】加工片を加工する方法において、（ａ）反応器チェンバと、加工中、前記反応チェンバ内の支持体平面近傍に前
記加工片を保持するための加工片支持体と、前記加工片支持体に対向した反応器
エンクロージャ部分と、前記反応器エンクロージャ部分に隣接した非平面誘導ア
ンテナとを含み、また前記反応器エンクロージャ部分と非相似の形状を有し、前
記非平面誘導アンテナが前記支持体平面に関連した非平面的様式で空間的に分布
した誘導素子を含み、前記誘導アンテナが電源から前記反応チェンバへの電力を
結合するのに適している誘導結合プラズマ反応器を設ける工程と、（ｂ）照射ガスを生成するために前記非平面誘導アンテナからのエネルギー放
射によって前記反応質チェンバ内にプロセスガスを照射する工程と、（ｃ）時間が経つにつれて前記エネルギー放射が変化する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項６４】第１のオンタイム領域と第２のオフタイム領域とを有する第１
の変調信号を用いて前記エネルギー放射が時間経過にともなって変化することを
特徴とする請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】前記エネルギー放射を変調する工程は、（ａ）前記第１のオン
タイム領域、（ｂ）前記第１のオフタイム領域の少なくとも１つの持続時間を調
整する工程が含まれることを特徴とする請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】前記エネルギー放射を変調する工程は、さらに（ａ）前記電源
、（ｂ）前記非平面誘導アンテナの電流、（ｃ）前記非平面アンテナからの前記
電流の変化率の少なくとも１つを含む工程を特徴とする請求項６５に記載の方法
。
【請求項６７】前記エネルギー放射は、前記オフタイム持続時間の間、ゼロで
あることを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】前記オフタイム持続時間の間の前記エネルギー放射は、ゼロよ
りも大きく、かつ前記オンタイム持続時間の間の前記エネルギー放射よりも少な
いことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】さらに変調する工程は、前記電源の平均電力が一定となるよう
に、前記電源を変調し、前記電源の電力レベルを調整する工程が含まれることを
特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項７０】前記照射ガスはプラズマであることを特徴とする請求項６５に
記載の方法。
【請求項７１】さらに、前記エネルギー放射を変調する一方で、プラズマ密度
をほぼ一定に保つ工程が含まれることを特徴とする請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】前記誘導素子は、前記非平面誘導アンテナの照射パターンがヌ
ルに対して補正するように空間的に分布することを特徴とする請求項６５に記載
の方法。
【請求項７３】前記非平面誘導アンテナは、ソレノイド様アンテナを有するこ
とを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】前記誘導素子は、導電性巻線からなる垂直方向スタックを有す
ることを特徴とする請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】前記非平面誘導アンテナは対称軸を有し、また前記巻線は前記
対称軸から最小の半径距離を有することを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】前記巻線は、前記反応チェンバの半径の実質的部分に一致する
半径方向の位置にあることを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項７７】さらに、前記ソレノイド様アンテナに関連した外側半径方向の位置にある前記反応器エ
ンクロージャ部分に隣接した第２の誘導アンテナを有することを特徴とする請求
項７５に記載の方法。
【請求項７８】さらに、第２の誘導アンテナに結合した第２の電源を有することを特徴とする請求項７
７に記載の方法。
【請求項７９】前記第２の誘導アンテナは、第２の非平面誘導アンテナを有す
ることを特徴とする請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】前記第２の非平面誘導アンテナは、ソレノイド様アンテナを有
することを特徴とする請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】前記ソレノイド様アンテナは、二重に巻かれたソレノイド巻線
を有することを特徴とする請求項７３に記載の方法。
【請求項８２】前記二重に巻かれたソレノイド巻線は、１対の同心的な単一ソ
レノイド巻線を有することを特徴とする請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】前記二重に巻かれたソレノイド巻線は、少なくともほぼ平面な
対からなる巻線の垂直方向スタックを有することを特徴とする請求項８１に記載
の方法。
【請求項８４】さらに、前記二重に巻かれたソレノイド巻線に関連した外側半径方向の位置にある前記
反応器エンクロージャ部分に隣接した第２のソレノイド巻線を有することを特徴
とする請求項８１に記載の方法。
【請求項８５】さらに、前記第２のソレノイド巻線に結合した第２の電源を有することを特徴とする請
求項８４に記載の方法。
【請求項８６】前記第２のソレノイド巻線は、二重に巻かれたソレノイド巻線
を有することを特徴とする請求項８４に記載の方法。
【請求項８７】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、正円筒形状を有するこ
とを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項８８】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、上向円錐形状を有する
ことを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項８９】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、逆円錐形状を有するこ
とを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項９０】さらに、前記導電性巻線の垂直方向スタックの底部巻線から半径方向外側に延びる平面
コイル導電体を有することを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項９１】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、上向き円錐形状を有す
ることを特徴とする請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、逆円錐形状を有するこ
とを特徴とする請求項９０に記載の方法。
【請求項９３】前記電源は、前記非平面誘導アンテナに結合したＲＦ電源を有
することを特徴とする請求項６５に記載の方法。
【請求項９４】前記非平面誘導アンテナの非相似形は、前記反応器エンクロー
ジャ部分の勾配を超える前記支持体面から遠ざかる勾配を有することを特徴とす
る請求項６５に記載の方法。
【請求項９５】前記反応器エンクロージャ部分は、前記加工片支持体に被さる
前記反応器チェンバの天井部を有し、また前記非平面誘導アンテナの前記非相似形状を前記天井部の垂直方向の勾配を超
える垂直方向の勾配を有することを特徴とする請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】前記天井部は、（ａ）平面、（ｂ）ドーム、（ｃ）円錐、（ｄ
）切頭円錐のうちの１つからなる形状を有することを特徴とする請求項９５に記
載の方法。
【請求項９７】前記非平面誘導アンテナと前記加工片支持体とが前記非平面ア
ンテナの誘導場の前記プラズマにおける浸透度の程度の距離に分かれていること
を特徴とする請求項６５に記載の方法。
【請求項９８】さらに、前記加工片支持体を横切り、前記加工片支持体近傍に電場を形成するバイアス
源をさらに含むプラズマ反応器を設ける工程と、第２の変調信号によって前記電場を変調する工程とをさらに有することを特徴
とする請求項６５に記載の方法。
【請求項９９】前記第２の変調信号は、第２のオンタイム領域と第２のオフタ
イム領域とを有することを特徴とする請求項９８に記載の方法。
【請求項１００】前記電場を変調する工程は、（ａ）第２のオンタイム領域、
（ｂ）第２のオフタイム領域の少なくとも１つの持続時間を変調する工程を含む
ことを特徴とする請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】前記電場を変調する工程は、（ａ）前記バイアス源の電力、
（ｂ）前記バイアスの電圧、（ｃ）前記バイアス源の電流、（ｄ）前記バイアス
源の前記電流の変化率の少なくとも１つを変調する工程をさらに有することを特
徴とする請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】第１の変調信号と第２の変調信号とを、前記第１のオフタイ
ム領域が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致し、前記第１のオフタイム領
域が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致するように、同期させる工程をさ
らに有することを特徴とする請求項１００に記載の方法。
【請求項１０３】プラズマであり、かつ種を含む照射ガスをさらに有し、前記第１の変調信号と前記第２の変調信号とを、前記第１のオフタイム領域と前記第２のオンタイム領域とが前記プラズマがそ
の実質的に最も冷い温度にある場合に生ずるように、また前記第１のオンタイム領域と前記第２のオフタイム領域とが前記プラズマがそ
の実質的に最も温かい温度にある場合に生ずるように、同期させることを特徴とする請求項１００に記載の方法。
【請求項１０４】さらに、前記エネルギー放射及び前記電場を変調する一方で
、前記プラズマ密度をほぼ一定に保つ工程を有することを特徴とする請求項１０
３に記載の方法。
【請求項１０５】誘導結合プラズマ反応器において、反応器壁部及び内面部とを有する反応器チェンバと、加工片を保持するための加工片支持体と、前記加工片支持体を被い、かつ前記反応器壁部に隣接する天井部と、電源から前記反応チェンバへ電力を結合するのに適した誘導アンテナと、前記誘導アンテナと通信し、かつ第１の変調信号を持つ信号変調器とを備え、前記反応器チェンバの前記内面及び前記天井部が非金属材料からなることを特
徴とする誘導結合プラズマ反応器。
【請求項１０６】前記非金属材料は、半導体材料を含むことを特徴とする請求
項１０５に記載の反応器。
【請求項１０７】前記半導体材料は、シリコンを含むことを特徴とする請求項
１０６に記載の反応器。
【請求項１０８】前記第１の変調信号は、第１のオンタイム領域及び第１のオ
フタイム領域を有することを特徴とする請求項１０５に記載の反応器。
【請求項１０９】前記電源は、前記誘導アンテナに結合したＲＦ電源を有する
ことを特徴とする請求項１０８に記載の反応器。
【請求項１１０】前記天井部は、（ａ）平面、（ｂ）ドーム、（ｃ）円錐、（
ｄ）切頭円錐のうちの１つからなる形状を有することを特徴とする請求項１０８
に記載の反応器。
【請求項１１１】前記非平面誘導アンテナと前記加工片支持体とが前記非平面
アンテナの誘導場の前記プラズマにおける浸透度の程度の距離に分かれているこ
とを特徴とする請求項１０８に記載の反応器。
【請求項１１２】さらに、前記加工片支持体を横切るバイアス源と、前記加工片支持対を横切る第２の源をさらに有し、前記バイアス源が前記加工
片支持体近傍に電場を形成する信号変調器とを備え、また第２の変調信号によって前記電場を変調することを特徴とする請求項１０８に
記載の反応器。
【請求項１１３】前記第２の変調信号は、第２のオンタイム領域と第２のオフ
タイム領域とを有することを特徴とする請求項１１３に記載の反応器。
【請求項１１４】前記第１の変調信号及び前記第２の変調信号は、前記第１の
オフタイム領域が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致し、前記第１のオフ
タイム領域が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致するようになっているこ
とを特徴とする請求項１１３に記載の反応器。
【請求項１１５】誘導結合プラズマ反応器において、反応器チェンバと、処理の間、前記反応チェンバ内の支持体面近傍に加工片を保持するための加工
片支持体と、前記加工片支持体に対向した反応器エンクロージャ部分と、前記反応器部分と非相似形の形状を有し、前記支持体面に関して非平面的なか
たちで空間的に分布した誘導素子を有し、さらに前記反応器チェンバに電源から
の電力を結合させるのに適合している非平面誘導アンテナと、前記非平面誘導アンテナと通信し、かつ第１の変調信号を有する信号変調器と
、を備えることを特徴とする誘導結合プラズマ反応器。
【請求項１１６】前記第１の変調信号は、第１のオンタイム領域と第１のオフ
タイム領域とを有することを特徴とする請求項１１５に記載の反応器。
【請求項１１７】前記誘導素子は、前記非平面誘導アンテナの照射パターンが
ヌルに対して補正するように空間的に分布することを特徴とする請求項１１６に
記載の反応器。
【請求項１１８】前記非平面誘導アンテナは、ソレノイド様アンテナを有する
ことを特徴とする請求１１７に記載の反応器。
【請求項１１９】前記誘導素子は、導電性巻線からなる垂直方向スタックを有
することを特徴とする請求項１１８に記載の反応器。
【請求項１２０】前記非平面誘導アンテナは対称軸を有し、また前記巻線は前
記対称軸から最小の半径距離を有することを特徴とする請求項１１９に記載の反
応器。
【請求項１２１】前記巻線は、前記反応チェンバの半径の実質的部分に一致す
る半径方向の位置にあることを特徴とする請求項１１９に記載の反応器。
【請求項１２２】さらに、前記ソレノイド様アンテナに関連した外側半径方向の位置にある前記反応器エ
ンクロージャ部分に隣接した第２の誘導アンテナを有することを特徴とする請求
項１２０に記載の反応器。
【請求項１２３】さらに、第２の誘導アンテナに結合した第２の電源を有することを特徴とする請求項１
２２に記載の反応器。
【請求項１２４】前記第２の誘導アンテナは、第２の非平面誘導アンテナを有
することを特徴とする請求項１２３に記載の反応器。
【請求項１２５】前記第２の非平面誘導アンテナは、ソレノイド様アンテナを
有することを特徴とする請求項１２４に記載の反応器。
【請求項１２６】前記ソレノイド様アンテナは、二重に巻かれたソレノイド巻
線を有することを特徴とする請求項１１８に記載の反応器。
【請求項１２７】前記二重に巻かれたソレノイド巻線は、１対の同心的な単一
ソレノイド巻線を有することを特徴とする請求項１２６に記載の反応器。
【請求項１２８】前記二重に巻かれたソレノイド巻線は、少なくともほぼ平面
な対からなる巻線の垂直方向スタックを有することを特徴とする請求項１２６に
記載の反応器。
【請求項１２９】さらに、前記二重に巻かれたソレノイド巻線に関連した外側半径方向の位置にある前記
反応器エンクロージャ部分に隣接した第２のソレノイド巻線を有することを特徴
とする請求項１２６に記載の反応器。
【請求項１３０】さらに、前記第２のソレノイド巻線に結合した第２の電源を有することを特徴とする請
求項１２９に記載の反応器。
【請求項１３１】前記第２のソレノイド巻線は、二重に巻かれたソレノイド巻
線を有することを特徴とする請求項１２９に記載の反応器。
【請求項１３２】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、正円筒形状を有する
ことを特徴とする請求項１１９に記載の反応器。
【請求項１３３】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、上向円錐形状を有す
ることを特徴とする請求項１１９に記載の反応器。
【請求項１３４】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、逆円錐形状を有する
ことを特徴とする請求項１１９に記載の反応器。
【請求項１３５】さらに、前記導電性巻線の垂直方向スタックの底部巻線から半径方向外側に延びる平面
コイル導電体を有することを特徴とする請求項１１９に記載の反応器。
【請求項１３６】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、上向き円錐形状を有
することを特徴とする請求項１３５に記載の反応器。
【請求項１３７】前記導電性巻線の垂直方向スタックは、逆円錐形状を有する
ことを特徴とする請求項１３５に記載の反応器。
【請求項１３８】前記電源は、前記非平面誘導アンテナに結合したＲＦ電源を
有することを特徴とする請求項１１６に記載の反応器。
【請求項１３９】前記非平面誘導アンテナの非相似形は、前記反応器エンクロ
ージャ部分の勾配を超える前記支持体面から遠ざかる勾配を有することを特徴と
する請求項１１６に記載の反応器。
【請求項１４０】前記反応器エンクロージャ部分は、前記加工片支持体に被さ
る前記反応器チェンバの天井部を有し、また前記非平面誘導アンテナの前記非相似形状を前記天井部の垂直方向の勾配を超
える垂直方向の勾配を有することを特徴とする請求項１３９に記載の反応器。
【請求項１４１】前記天井部は、（ａ）平面、（ｂ）ドーム、（ｃ）円錐、（
ｄ）切頭円錐のうちの１つからなる形状を有することを特徴とする請求項１４０
に記載の反応器。
【請求項１４２】前記非平面誘導アンテナと前記加工片支持体とが前記非平面
アンテナの誘導場の前記プラズマにおける浸透度の程度の距離に分かれているこ
とを特徴とする請求項１１６に記載の反応器。
【請求項１４３】さらに、前記加工片支持体を横切るバイアス源と、前記バイアス源と通信する第２の変調信号をさらに有する信号変調器とを備え
ることを特徴とする請求項１１６に記載の反応器。
【請求項１４４】前記第２の変調信号は、第２のオンタイム領域と第２のオフ
タイム領域とを有することを特徴とする請求項１４３に記載の反応器。
【請求項１４５】前記第１の変調信号及び前記第２の変調信号は、前記第１の
オフタイム領域が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致し、前記第１のオフ
タイム領域が一時的に前記第２のオフタイム領域と一致するようになっているこ
とを特徴とする請求項１４４に記載の反応器。