JP4460940B2

JP4460940B2 - 多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ

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Publication number: JP4460940B2
Application number: JP2004134249A
Authority: JP
Inventors: 淳任魏
Original assignee: 株式会社ニューパワープラズマ
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2024-04-28
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Description

本発明は，多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバに関し，さらに詳細には，誘導結合プラズマソースにおける複数個の放電管ブリッジを備える誘導プラズマチャンバに関する。

プラズマは，同じ数の陰イオンと電子を含む高度にイオン化されたガスである。現在，プラズマソースは多様な分野で広く用いられている。半導体チップを生産するための半導体装置の製造，例えば洗浄，腐食，塗布などに使用されている。

ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）またはＴＣＰ（ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）の発生技術に関してはこの応用分野で広く研究されてきている。ＲＦ−ＩＣＰ方式では，プラズマ発生のための電磁気エネルギーを提供する際に，プラズマに接触する電極を有しない，という利点がある。電極を利用するＣＣＰ（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）方式では，プラズマに接触される電極から不純物が発生され最終結果物に悪影響を与えるようになる。

ＩＣＰまたはＴＣＰ発生技術に関しては，この応用分野で広く研究されてきている。電極を利用するＣＣＰ方式はプラズマに接触される電極から不純物が発生され最終結果物に悪影響を与えるようになる。

しかしながら，ＲＦ−ＩＣＰ方式は，プラズマ発生のための電磁気エネルギーを提供するにおいてプラズマに接触する電極を有しないという利点がある。初期ＩＣＰ方式のプラズマソースに関する技術としては，１９８４年２月１４日アランＲ・レインバーグなどに許与された米国特許公報第４，４３１，８９８号にプラズマエッチング及びレジストストリッピングのための誘導結合放電に関する技術が開示されている。

最近，プラズマを利用する技術分野では，作業片が大型化されながらより広いボリュームと均一度及び高密度を有するプラズマソースが要求されている。半導体装置分野の場合，大型サイズのウェハを効果的に加工できるプラズマソースが要求されている。液晶ディスプレーパネルの生産においても大型サイズの液晶ディスプレーパネルの加工ができるようにするプラズマソースが要求されている。しかしながら，ＩＣＰ方式は，広いボリュームのプラズマを得るために，単純に誘導コイルやトランスフォーマのサイズを大きくするだけでは均一度の高い高密度のプラズマを得ることが困難である。

これに関する技術では，２００２年５月２１日イヴジェ二―Ｖ・ションコに許与された米国特許公報第６３９２３５１号に，外部放電ブリッジを有する誘導ＲＦプラズマソースに関する技術が開示されている。また，２００２年８月１３日レオナルドＪ・マホ二―などに許与された米国特許公報第６４３２２６０号にプロセスガス及び材料のための誘導結合リングプラズマソース装置とその方法に関する技術も開示されている。

米国特許第４，４３１，８９８号明細書米国特許第６，３９２，３５１号明細書米国特許第６，４３２，２６０号明細書

しかしながら，上記技術などで制限するトランスフォーマが結合されたＣ状ブリッジだけでは，広いボリュームととともに均一度の向上した高い密度のプラズマを得ることは難しい。例えば，Ｃ状ブリッジと作業チャンバの連結構造はプラズマガスが作業チャンバの内部に高密度を維持しながら均一に拡散するには難しい構造である。しかも，これらの技術のように複数個のＣ状ブリッジを備える場合，工程ガスを供給するためのガス供給構造が複雑に設計されるしかない。

したがって，本発明の目的は，プラズマボリュームを大きくしながらも高密度のプラズマを均一に得ることが可能な新規かつ改良された多重放電管ブリッジを有する誘導プラズマチャンバを提供することにある。

上記課題を解決するため，本発明の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバは，ガスが注入されるガス入口と複数個の開口部を有する中空状放電管ヘッドと，複数個の開口部の間にプラズマ放電ループが形成されるように設けられたガスガイドと，ガスを排出するためのガス出口と放電管ヘッドの複数個の開口部のそれぞれと対応される複数個の開口部が上部面に形成され，内側には作業片の置かれるサセプタが設けられたプロセスチャンバと，放電管ヘッドの複数個の開口部のそれぞれに対応して配置された，プロセスチャンバの複数個の開口部の間に繋がれる複数個の中空状放電管ブリッジと，放電管ブリッジに一つ以上設置されるフェライトコアと，を含み，フェライトコアは電源供給源に繋がれる巻線を備え，放電管ヘッドと放電管ブリッジ及びプロセスチャンバにプラズマ発生のための起電力を発生する。

本発明の他の特徴によると，多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバは，ガスが注入されるガス入口と複数個の開口部を有する中空状放電管ヘッドと，ガスを排出するためのガス出口と放電管ヘッドの複数個の開口部のそれぞれと対応される複数個の開口部が上部面に形成され，内側には作業片の置かれるサセプタが設けられたプロセスチャンバと，放電管ヘッドの複数個の開口部のそれぞれに対応して配置された，プロセスチャンバの複数個の開口部の間に繋がれる複数個の中空状放電管ブリッジと，各々の放電管ブリッジに一つ以上設置されるフェライトコアと，フェライトコアに巻線され電源供給源に繋がれる誘導コイルと，複数個の放電管ブリッジの間に交互にプラズマ放電パスが形成されるようにする放電パススイッチング手段と，を含む。

本発明のさらに他の特徴によると，多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバは，中空の円盤状を有し，上部中心にガスが注入される円筒形のガス入口と下部に複数個の開口部を有する中空形放電管ヘッドと，ガスを排出するためのガス出口と放電管ヘッドの複数個の開口部のそれぞれと対応される複数の開口部が上部面に形成され，内側には作業片が置かれるサセプタが設けられたプロセスチャンバと，放電管ヘッドの複数個の開口部のそれぞれに対応して配置された，プロセスチャンバの複数個の開口部の間に繋がれる複数の中空形放電管ブリッジと，各々の放電管ブリッジに一つ以上備えられるフェライトコアと，を含み，フェライトコアは電源供給源に繋がれる巻線を備えて放電管ヘッドと放電管ブリッジとプロセスチャンバとにプラズマ発生のための起電力を発生する多重放電管ブリッジと，を備え，放電管ブリッジは円筒状を有し，複数個の放電管ブリッジは全体的に均一な対称構造に配列され，放電管ヘッドの内部には，中心の開口部の周辺に相互に対称される残りの開口部の間にプラズマ放電ループが形成されるようにガスガイドが備えられる。

本発明は，プラズマボリュームを大きくしながらも均一度を高めるとともに高密度のプラズマを得ることができるし，ガス供給構造を簡略にすることが効果がある。また本発明の誘導プラズマチャンバはプラズマ複数個の放電管ブリッジを備えることで，広いボリュームのプラズマを発生しながらもプラズマ放電パスが複数個の放電管の間で交互に形成することで均一なプラズマ発生密度を得ることができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は，第１の実施の形態にかかる誘導プラズマチャンバを利用したプラズマプロセスシステムの構成を概略的に示す図面である。本実施形態にかかる誘導プラズマチャンバ８はガスソース２から放電ガスが注入されるように繋がれ，真空ポンプ４に繋がれて所定の真空状態を維持する。電源供給源６から電源が提供されてプラズマを発生する。

図２は，本実施形態にかかる誘導プラズマチャンバの斜視図である。図３は，図２の誘導プラズマチャンバのＡ−Ａ線矢視断面図である。図２及び図３に示すように，本実施形態にかかる誘導プラズマチャンバは，大略，プロセスチャンバ２０とその上部にプラズマ反応器１０で構成される。プラズマ反応器１０は，中空状放電管ヘッド１２と複数個の中空状放電管ブリッジ１６とから構成される。放電管ヘッド１２と放電管ブリッジ１６は，アルミナでコーティング処理されたアルミニウムを使用することができる。

放電管ヘッド１２は，中空の円盤状を有し，上部中心にガスが注入される円筒状のガス入口１４が設けられる。ガス入口１４を通してガス供給源から工程ガスが提供される。ガス入口１４は，別途のセラミックス材質の絶縁材で絶縁できる。放電管ヘッド１２の下部には複数個の開口部１３が形成される。

プロセスチャンバ２０は，内部底面にガスを排出するための真空ポンプと繋がれるガス出口２６と作業片（例えば，ウェハ）２４が置かれるサセプタ２２が設けられる。サセプタ２２は，バイアス電源供給源３４に電気的に繋がれる。上部面２３には放電管ヘッド１２の開口部１３と対応される複数個の開口部２５が形成される。特に，プロセスチャンバ２０は上側一定領域の縁が上向き中心に傾斜した斜面２１を有する。

放電管ヘッド１２の開口部１３とプロセスチャンバ２０の開口部２５の間には，各々放電管ブリッジ１６が繋がれる。放電管ブリッジ１６は円筒状を有し，複数個の放電管ブリッジ１６は全体的にプロセスチャンバ２０の上部面２３に均一間隔を有する対称構造に配列される。例えば，図４に示すように，四個の放電管ブリッジ１６が配列されることができる。あるいは，図５に示すように，６個の放電管ブリッジ１７ａが上部面２３に円形に並べその中心に一つの放電管ブリッジ１７ｂが位置することができる。この場合には，中心の放電管ブリッジ１７ｂの横断面積は周辺に位置する残りの放電管ブリッジ１７ａの横断面積合計の略１／２にすることが好ましい。

各々の放電管ブリッジ１６には，一つ以上のフェライトコア１８が設置され，フェライトコア１８は電源供給源３０に繋がれる巻線３２を有する。放電管ヘッド１２と放電管ブリッジ１６の間には，図６に示すように，リング状の真空シール４０が設置され内側ではリング状の絶縁部材４２，例えばセラミックスリングが設置される。

このような本実施形態にかかる誘導プラズマチャンバは，ガス入口１４を通して工程ガスが注入され巻線３２に電源供給源３０からＲＦ電源が供給されると，放電管ヘッド１２と放電管ブリッジ１６及びプロセスチャンバ２０の内部で起電力が伝逹されプラズマ放電が行われる。放電パスは，４個の放電管ブリッジ１６を有する場合に，対向する放電管ブリッジの間で行われる。７個の放電管ブリッジ１７ａ，１７ｂで構成される場合には，中心放電管ブリッジ１７ｂを共通で放電パスが形成される。

このように，多重放電管ブリッジ１６により多重放電パスが形成されボリュームの大きい高密度のプラズマがプロセスチャンバ２０の内部に形成される。このとき，発生されたプラズマガスはプロセスチャンバ２０の上側一定領域の縁が上向き中心に傾斜した斜面２１を有しており，サセプタ２２が位置したプロセスチャンバ２０の下部で均一に拡散される。もう少し効率を高めるために誘導プラズマチャンバは，図６に示すように，変形実施することができる。図７は，電管ブリッジ及びプロセスチャンバの構造を変形した例を示す断面図である。

図面を参照すると，放電管ブリッジ１６ａは放電管ヘッド１２の開口部に繋がれる上端部分の直径が漸次的に広くなる拡張構造を有するようにしてガス流入がより容易にできる。これと同時にまたはこれとは別個でプロセスチャンバ２０の上部面２３ａは中心部に傾斜した構造を有することができる。このように構成すれば，ガス排出をさらに容易にでき均一な拡散を助けることができる。

図８は，放電管ヘッドにガスシャワー板を設置した例を示す断面図である，図９は，図８のガスシャワー板の平面図である。図面を参照して，ガス流入時に均一な分布を有するようにするために放電管ヘッド１２に内側へ横方向で複数の通穴５２が形成されたガスシャワー板５０を設置することができる。また，放電管ヘッド１２が過熱されることを防止するために，図１０に示すように，放電管ヘッド１２の周辺に冷却管６０を設置しこのためのブラケット６２を装着することができる。

一方，図１１及び図１２に示すように，放電管ヘッド１２の内部に対称構造に配列された開口部１３の周辺に相互に対称される開口部の間にプラズマ放電ループが形成されるようにガスガイド６５を設置することができる。これと同時に，または別個で，図１３及び図１４に示すように，プロセスチャンバ２０の上部面２３にプロセスチャンバ２０内部に均一にプラズマ放電が行われるように，プラズマ放電経路を誘導するための複数個の永久磁石６８を配置することができる。

本実施形態にかかる誘導プラズマチャンバは，上記のように，放電管ヘッドを設置しないで以下のように複数個の放電管ブリッジだけで変形実施することができる。図１５は，本実施形態にかかる他の実施例による誘導プラズマチャンバの斜視図である。図１６は，図１５の誘導プラズマチャンバの断面図である。

図面を参照すると，誘導プラズマチャンバは，プロセスチャンバ７０は中心部が隆起され上向き中心に傾斜した斜面７２を有し，ガスを排出するためのガス出口７９と，内側には作業片７８が置かれるサセプタ７６が設けられる。サセプタ７６は，バイアス電源供給源１０４に電気的に繋がれる。プロセスチャンバ７０の上部の中心にガス入力管７４が設けられる。ガス入力管７４は，セラミックス管に縁切りされることができる．

プロセスチャンバ７０の周辺に形成される複数個の開口部７５とガス入力管７４の周辺に形成される複数個の開口部７７の間には，複数個の中空状放電管ブリッジ８０が設置される。放電管ブリッジ８０は，略Ｌ字状に折曲され，折曲された両側で各々フェライトコア８２，８４が設置される。フェライトコア８２，８４は電源供給源１００に繋がれる巻線１０２を具備する。

ガス入力管７４とプロセスチャンバ７０の連結部分９２は，上記のように，リング状の真空室と，その内側にはリング状の絶縁部材例えば，セラミックスリングが設置される。そして複数個の放電管ブリッジ８０にも絶縁部材９０が設置される。絶縁部材９０の設置位置はガス入力管７４またはプロセスチャンバ７０との連結部分に設置することもできさらに真空室も設置することができる。

このような本実施形態の変形例による誘導プラズマチャンバは，ガス入力管７４を通して工程ガスが注入され巻線１０２に電源供給源１００から電源が供給されると複数個の放電管ブリッジ８０及びプロセスチャンバ７０の内部で起電力が伝逹され，プラズマ放電が行われる。放電パスは，４個の放電管ブリッジ８０を有する場合には，相互対向する放電管ブリッジの間で行われる。

このように多重放電管ブリッジ８０により多重放電パスが形成されボリュームの大きい高密度のプラズマがプロセスチャンバ７０の内部に形成される。このとき，発生されたプラズマガスは，プロセスチャンバ２０の上側が中心に傾斜した斜面７２を有しており，サセプタ２２が位置したプロセスチャンバ２０の下部に均一に拡散される。図面には示されなかったがこの変形例でもわかるように，プロセスチャンバ７０の上部斜面７２にプロセスチャンバの内部に均一にプラズマ放電が行われるように，プラズマ放電経路を誘導するための複数個の永久磁石を配置することができる。

図１７は，本実施形態にかかる更なる他の実施例による誘導プラズマチャンバの斜視図である。図１８及び図１９は，図１７の誘導プラズマチャンバのＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ線矢視断面図及び電源供給系統を示す図面である。図面を参照すると，本実施形態にかかる誘導プラズマチャンバは，円筒状のチャンバハウジング２３０とその上部にプラズマ反応器２１０が構成される。プラズマ反応器２１０は，中空状放電管ヘッド２１２と複数個の中空状放電管ブリッジ２１６を有する。

複数個の放電管ブリッジ２１６は円筒形状を有し，全体的にチャンバハウジング２２０の上部面２２３に均一間隔を有する対称構造として垂直に配列される。放電管ブリッジ２１６は各々誘導コイル２２０が巻線されたフェライトコア２１８が装着され，放電管ヘッド２１２とチャンバハウジング２３０の間に繋がれる。誘導コイル２２０は，ＲＦ電源２２２に電気的に繋がれる。放電管ヘッド２１２と放電管ブリッジ２１６は，アルミニウムやコーティング処理されたアルミニウムを使用することができる。また，放電管ブリッジ２１６は，上端に絶縁部材２１５が設置されることができる。

放電管ヘッド２１２は中空の円盤状を有し，上部中心にガスが注入される円筒状のガス入口２１４が設けられる。ガス入口２１４を通してガスソースから放電ガスが提供される。ガス入口２１４は，別途のセラミックス材質の絶縁材で絶縁できる。放電管ヘッド２１２の下部には，複数個の開口部２１３が形成される。放電管ヘッド２１２の開口部２１３とチャンバハウジング２３０の上部面２３２の開口部２２５の間には，各々放電管ブリッジ２１６が繋がれる。

チャンバハウジング２３０は，内部底面に真空ポンプと繋がれるガス出口２３１が具備され，作業片２３８，例えばウェハが置かれるサセプタ２３６が設けられる。サセプタ２２２は，バイアス電源２３７に電気的に繋がれる。上部面２２３には，放電管ヘッド２１２の開口部２１３と対応される複数個の開口部２２５が形成される。チャンバハウジング２３０の上端縁部位は，内側に傾斜した斜面２３４を有する。

このような本実施形態にかかる誘導プラズマチャンバは，ガス入口２１４を通して放電ガスが注入されて誘導コイル２１８にＲＦ電源が供給されると，放電管ヘッド２１２と複数個の放電管ブリッジ２１６及びチャンバハウジング２３０の内部で起電力が伝逹されプラズマ放電が行われる。本実施形態にかかる誘導プラズマチャンバは放電パスが複数個の放電管ブリッジ２１６の間に組を成して交互に発生されるように放電パススイッチング手段を具備する。

図２０ａ及び図２０ｂは，プラズマ放電パスを交互に誘導するための放電パススイッチング手段として放電管の間に永久磁石を配置した例を示す図面である。図面を参照すると，第１〜第４放電管ブリッジ２１６ａ〜２１６ｄの間に各々固定された永久磁石２４１ａ〜２４１ｄと回転可能な永久磁石２４２ａ〜２４２ｄが組を成して配列される。回転可能な永久磁石２４２ａ〜２４２ｄは，チャンバハウジング２３０の上部面２３２に設置される回転軸２４４に繋がれる。

ここで，固定された永久磁石２４１ａ〜２４１ｄは，いずれかの回転方向に極性が同じく配列される。例えば，時計方向にＳ極とＮ劇が位置するように配列される。一方，回転可能な永久磁石２４２ａ〜２４２ｄは，いずれかの回転方向に極性が相互に異なるように配列される。回転可能な永久磁石２４２ａ〜２４２ｄは，所定時間を周期に９０゜左／右に回転する。

第１〜第４誘導コイル２２０ａ〜２２０ｄは放電管ブリッジ２１６ａ〜２１６ｄに設置された第１〜第４フェライトコア２１８ａ〜２１８ｄが対向するように位置するもの同士相互に同じ方向に磁場Ｂａ，Ｂｃ，Ｂｂ，Ｂｄが誘導されるように巻線される。例えば，第１及び第３フェライトコア２１８ａ，２１８ｃと第２及び第４フェライトコア２１８ｂ，２１８ｄが各々同じ方向に磁場Ｂａ，Ｂｃ，Ｂｂ，Ｂｄが誘導されるように巻線される。それで誘導磁場Ｂａ〜Ｂｄによって誘導される二次電場Ｅａ〜Ｅｄの方向も相互に対向する位置で同じである。

回転可能な永久磁石２４２ａ〜２４２ｄが所定時間を周期で９０゜左／右に回転すると第１〜第４放電管ブリッジ１６ａ〜１６ｄの間に位置する永久磁石組が交互に相互に同じあるいは異なる極性を有するようになる。同じ極性を有する永久磁石組は磁場の付勢が大きくなり相互に異なる極性を有するように配列された永久磁石組は磁場の付勢が減少される。それで同じ極性を有する永久磁石組が配列された放電管の間にプラズマ放電経路が形成される。このように，第１〜第４放電管ブリッジ２１６ａ〜２１６ｄは，相互に回りにある放電管と所定時間周期によって交互にプラズマ放電パスが形成される。

例えば，図２０ａに示すように，相互に同じ方向に永久磁石組が配列されている第１及び第４放電管ブリッジ２１６ａ，２１６ｄ，そして第２及び第３放電管ブリッジ２１６ｂ，２１６ｃの間にプラズマ放電パスが形成される。所定時間後回転軸２４４が９０゜回転すれば図２０ｂに示すように，相互に同じ方向に配列された永久磁石組の位置が変更される。そうすると，第１及び第２放電管ブリッジ２１６ａ，２１６ｂ，また第３及び第４放電管ブリッジ２１６ｃ，２１６ｄの間に各々プラズマ放電パスが形成される。

このようにプラズマ放電パスが複数個の放電管の間で交互に形成されることによって，プラズマボリュームが広く形成されながらも均一なプラズマ発生密度を得ることができる。この実施例で永久磁石を使って見たが電磁石でも同じ効果を得るように構成することができる。

（第２の実施の形態）
図２１ａ及び図２１ｂは，本発明の第２の実施の形態としてプラズマ放電パスが交互に誘導されるようにスイッチング回路と並列で繋がれた誘導コイルを構成した例を示す図面である。図面を参照すると，第２の実施の形態にかかる誘導プラズマチャンバは，プラズマ放電パスを交互に誘導するための放電パススイッチング手段としてスイッチング回路２５０を具備する。スイッチング回路２５０は，入力端Ｔ１を通して入力されるＲＦ信号を所定時間周期で２つの出力端Ｔ２，Ｔ３を通して交互に出力する。

第１〜第４フェライトコア２１８ａ〜２１８ｄには，回りにあるものと組を成すように第１〜第４誘導コイル２６１ａ〜２６１ｄが巻線される。例えば，第１及び第２フェライトコア２１８ａ，２１８ｂ，第３及び第４フェライトコア２１８ａ，２１８ｂが各々組を成すように第１及び第３誘導コイル２６１ａ，２６１ｃが該当のコアに巻線され，これらは，直列で繋がれスイッチング回路２５０の他の出力端Ｔ３に繋がれる。そして，第２及び第３フェライトコア２１８ｂ，２１８ｃ，第４及び第１フェライトコア２１８ｄ，２１８ａが各々組を成すよう該当のコアに第２及び第４誘導コイル２６１ｂ，２６１ｄが巻線され，これらは直列で繋がれスイッチング回路２５０の他の出力端Ｔ２に繋がれる。

このように構成される誘導プラズマチャンバで放電管ブリッジ２１６ａ〜２１６ｄの間に交互にプラズマ放電パスが形成されるのは，以下の通りである。まず，図２１ａを参照すると，スイッチング回路２５０が第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２が繋がれ電流ｉ２が第４及び第２誘導コイル２６１ｄ，２６１ｂに供給されると磁場Ｂａ〜Ｂｄが誘導される。したがって，２次電場Ｅａ〜Ｅｄが誘導される。相互に異なる方向に誘導された２次電場Ｅａ，Ｅｄ，Ｅｂ，Ｅｃが形成される第１及び第４放電管ブリッジ２１６ａ，２１６ｄ，あるいは第２及び第３放電管ブリッジ２１６ｂ，２１６ｃの間にプラズマ放電パスが形成される。

所定時間後，図２１ｂを参照すると，スイッチング回路２５０が第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３が繋がれるようにスイッチングされると電流ｉ３が第１及び第３誘導コイル２６１ａ〜２６１ｃに供給され磁場Ｂａ〜Ｂｄが誘導されるので２次電場Ｅａ〜Ｅｄが誘導される。相互に異なる方向に誘導された２次電場Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄが形成される第１及び第２放電管ブリッジ２１６ａ，２１６ｂそして第３及び第４放電管ブリッジ２１６ｃ，２１６ｄの間にプラズマ放電パスが形成される。

一方，スイッチング回路２５０は，高い全力を伝逹しなければならないのでスイッチング動作時に段落しない回路に具現されなければならない。図２２ａ及び図２２ｂにスイッチング回路の構成を示す図面が図示されている。図面を参照すると，スイッチング回路２５０は，磁束の入／出口が相互に対向して位置する略「Ｕ」状を有する二つのフェライトコア２５１，２５３，２５５，２５７が二つの組に構成され，ここに各々巻線される誘導コイル２５２，２５４，２５６，２５８を具備する。二組のフェライトコア２５１，２５３，２５５，２５７は，各々いずれかが固定され他の一つはモーター２５９に繋がれ所定時間を周期として１８０゜回転／逆回転する。

回転可能なフェライトコア２５３，２５７は，相互に連動して回転する。第１フェライトコア組２５１，２５３に巻線されたコイル２５２，２５４は，第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２の間に直列で繋がれ，第２フェライトコア組２５５，２５７に巻線されたコイル２５６，２５８は，第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３の間に直列で繋がれる。

図２２ａに示すように，初期状態で第１フェライトコアカップル２５１，２５３は，相互に同じ方向に磁場Ｂ１，ＢＢ２が誘導され，第２フェライトコア組２５５，２５７は相互に逆方向に磁場Ｂ３，ＢＢ４が誘導される。それで第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２の間に電流ｉ２が流れて第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３は電流ｉ３の流れが遮られる。

所定時間後，図２２ｂに示すように，回転可能なフェライトコア２５３，２５７が１８０゜回転すると，第１フェライトコア組２５１，２５３は，相互に逆方向に磁場Ｂ１，Ｂ２が誘導され第２フェライトコアカップル２５５，２５７は相互に同じ方向に磁場Ｂ３，Ｂ４が誘導される。第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２の間に電流ｉ２の流れが遮られ，第１端子Ｔ１と第３端子Ｔ３の間に電流ｉ３が流れるようになる。

このようにスイッチング回路２５０が所定時間を周期にスイッチング動作しながらプラズマ放電パスが複数の放電管ブリッジ２１６ａ〜２１６ｄの間で交互に形成されるようになる。それで本発明の誘導プラズマチャンバはプラズマボリュームが広く形成されながらも均一なプラズマ発生密度を得ることができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，半導体チップの生産分野に適用可能である。

第１の実施の形態にかかる誘導プラズマチャンバを利用したプラズマプロセスシステム構成の概略図である。第１の実施の形態にかかる誘導プラズマチャンバの斜視図である。図２の誘導プラズマチャンバのＡ−Ａ線矢視断面図である。図２の誘導プラズマチャンバのＢ−Ｂ線矢視断面図で，四個の放電管ブリッジを配置した例を示す図面である。７個の放電管ブリッジを配置した例を示す平面図である。放電管ヘッドと多重放電管の絶縁構造を示す図面である。放電管ブリッジ及びプロセスチャンバの構造を変形した例の断面図である。放電管ヘッドにガスシャワー板を設置した例を示す断面図である。図８のガスシャワー板の平面図である。放電管ヘッドに冷却管を装着した例を示す図面である。放電管ヘッドにガスガイドを設置した例を示す斜視図及び平面図である。放電管ヘッドにガスガイドを設置した例を示す斜視図及び平面図である。プロセスチャンバの上部面に永久磁石を設置した例の図面である。プロセスチャンバの上部面に永久磁石を設置した例の図面である。本発明の他の実施例に係る誘導プラズマチャンバの斜視図である。図１４の誘導プラズマチャンバのＡ−Ａ線矢視断面図である。本発明のさらに他の実施例に係る誘導プラズマチャンバの斜視図である。図１７の誘導プラズマチャンバのＡ−Ａ線矢視断面図である。図１７の誘導プラズマチャンバのＢ―Ｂ線矢視断面図及び電源供給系統図である。プラズマ放電パスを交互に誘導するため放電管の間に永久磁石を配置した例を示す図面である。プラズマ放電パスを交互に誘導するため放電管の間に永久磁石を配置した例を示す図面である。第２の実施の形態にかかるプラズマ放電パスを交互に誘導するためスイッチ回路と並列で誘導コイルを連結した例を示す図面である。プラズマ放電パスを交互に誘導するためスイッチ回路と並列で誘導コイルを連結した例を示す図面である。スイッチ回路の構成及び動作を示す図面である。スイッチ回路の構成及び動作を示す図面である。

符号の説明

２ガスソース
８プラズマチャンバ
１０反応器
１２放電管ヘッド
１３開口部
１４ガス入口
１６放電管ブリッジ
１７ａ放電管ブリッジ
１７ｂ放電管ブリッジ
１８コア
２０チャンバ
２２サセプタ
２４作業片
３０電源供給源
３２巻線
７４ガス入力管
７６サセプタ
９０絶縁部材
２１０反応器
２２０ハウジング
２５１，２５３，２５５，２５７フェライトコア

Claims

ガスが注入されるガス入口と複数個の開口部を有する中空状放電管ヘッドと，
前記複数個の開口部の間にプラズマ放電ループが形成されるように設けられたガスガイドと，
ガスを排出するためのガス出口と前記放電管ヘッドの前記複数個の開口部のそれぞれと対応される複数個の開口部が上部面に形成され，内側には作業片の置かれるサセプタが設けられたプロセスチャンバと，
前記放電管ヘッドの前記複数個の開口部のそれぞれに対応して配置された，前記プロセスチャンバの前記複数個の開口部の間に繋がれる複数個の中空状放電管ブリッジと，及び
前記放電管ブリッジに一つ以上設置されるフェライトコアと，を含み，
前記フェライトコアは電源供給源に繋がれる巻線を備え，前記放電管ヘッドと前記放電管ブリッジ及び前記プロセスチャンバにプラズマ発生のための起電力を発生する，
ことを特徴とする多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電管ヘッドと前記放電管ブリッジの間にリング状の絶縁部材とリング状の真空シールが繋がれる，
ことを特徴とする請求項１に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記プロセスチャンバの上側一定領域の縁は，上向き中心に傾斜した斜面を有する，ことを特徴とする請求項１に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電管ブリッジは，前記放電管ヘッドの前記複数個の開口部に繋がれる上端部分の直径が漸次的に広くなる拡張構造を有し，
ことを特徴とする請求項１に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電管ヘッドは，内側に横方向に設置される複数の通穴が形成されたガスシャワー板を含む，
ことを特徴とする請求項１に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電管ヘッドは，冷却チャンネルを含む，ことを特徴とする請求項１に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電管ブリッジは円筒状を有し，複数個の放電管ブリッジは前記プロセスチャンバの中心に対して全体的に均一な対称構造に配列される，ことを特徴とする請求項１に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記複数個の放電管ブリッジは，中心に一つの放電管ブリッジが位置され，その周りに残りの放電管ブリッジは前記プロセスチャンバの中心に対して半径が一定の円上において，方位角方向に等間隔に配列される，ことを特徴とする請求項７に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
中心の放電管ブリッジの横断面積は，周辺に位置する残りの放電管ブリッジの横断面積の合計の略１／２である，ことを特徴とする請求項８に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記ガスガイドは，前記プロセスチャンバの中心に対して，相互に対称される前記複数個の開口部の間にプラズマ放電ループが形成されるように設けられたことを特徴とする請求項７に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記プロセスチャンバの上部面には，前記プロセスチャンバの内部に均一にプラズマ放電が行われるようにプラズマ放電経路を誘導するための複数個の永久磁石が配置された，ことを特徴とする請求項１に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
ガスが注入されるガス入口と複数個の開口部を有する中空状放電管ヘッドと，
ガスを排出するためのガス出口と前記放電管ヘッドの前記複数個の開口部のそれぞれと対応される複数個の開口部が上部面に形成され，内側には作業片の置かれるサセプタが設けられたプロセスチャンバと，
前記放電管ヘッドの前記複数個の開口部のそれぞれに対応して配置された，前記プロセスチャンバの前記複数個の開口部の間に繋がれる複数個の中空状放電管ブリッジと，
前記各々の放電管ブリッジに一つ以上設置されるフェライトコアと，
前記フェライトコアに巻線され電源供給源に繋がれる誘導コイルと，及び
前記複数個の放電管ブリッジの間に交互にプラズマ放電パスが形成されるようにする放電パススイッチング手段と，を含む，
ことを特徴とする多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電パススイッチング手段は，前記複数個の放電管ブリッジの間に配置される複数個の磁石組を含み，
前記各々の磁石組の中で一つは一方向の回転方向に同じ極性を有するように固定され，
他の一つは回転可能だが一つの回転方向に相互に異なる極性を有するように配列され全体的に同じ極性に配列される磁石組と相互に異なる極性を有するように配列された磁石組が交互に位置し，
回転可能な磁石が所定週期に回転することによって複数個の放電管ブリッジは隣接したいずれかの放電とブリッジと交互にプラズマ放電パスを形成する，
ことを特徴とする請求項１２に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記誘導コイルは，相互に隣接したフェライトコアが相互に逆方向に磁場が誘導されるよう巻線される，
ことを特徴とする請求項１３に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電パススイッチング手段は，電源供給源に繋がれる第１端子と所定周期にスイッチングされ第１端子と電流の流れが交互に形成される第２及び第３端子を有するスイッチング回路を含み，
複数個の放電管ブリッジに設置されるフェライトコアに巻線されるが隣接したいずれかのフェライトコアと組を成すように巻線され第２端子に電気的に繋がれる第１誘導コイルと，複数個の放電管ブリッジに設置されるフェライトコアに各々巻線されるが隣接したいずれかのフェライトコア組を成すように巻線され第３端子に電気的に連結される第２誘導コイルとを含み，
前記スイッチング回路が所定周期にスイッチング動作することによって，複数個の放電管ブリッジは，隣接したいずれかの放電とブリッジと交互にプラズマ放電パスを形成することを特徴とする請求項１２に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記スイッチング回路は，磁束の入口／出口が対向するように位置する略Ｕ字状を有する二つのフェライトコアを有する第１及び第２フェライトコア組と，
前記第１フェライトコア組に巻線され第１端子と第２端子に電気的に繋がれる第１誘導コイル，前記第２フェライトコア組に巻線され第１端子と第３端子に電気的に繋がれる第２誘導コイルと，
前記第１及び第２フェライトコア組は，各々固定されたフェライトコアと回転可能なフェライトコアで構成され，前記回転可能なフェライトコアを１８０゜回転／逆回転させるための駆動手段と，を含み，
前記第１及び第２フェライトコア組の中でいずれかのフェライトコア組が同じ方向に磁場が誘導された場合に，両方いずれかのフェライトコア組は逆方向に磁場が誘導されるように第１及び第２誘導コイルが巻線された，
ことを特徴とする請求項１２に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
中空の円盤状を有し，上部中心にガスが注入される円筒形のガス入口と下部に複数個の開口部を有する中空形放電管ヘッドと，
ガスを排出するためのガス出口と放電管ヘッドの前記複数個の開口部のそれぞれと対応される複数の開口部が上部面に形成され，内側には作業片が置かれるサセプタが設けられたプロセスチャンバと，
前記放電管ヘッドの複数個の開口部のそれぞれに対応して配置された，前記プロセスチャンバの複数個の開口部の間に繋がれる複数の中空形放電管ブリッジ，及び
前記各々の放電管ブリッジに一つ以上備えられるフェライトコアと，を含み，
前記フェライトコアは電源供給源に繋がれる巻線を備えて前記放電管ヘッドと前記放電管ブリッジと前記プロセスチャンバとにプラズマ発生のための起電力を発生する多重放電管ブリッジと，
を備え，
前記放電管ブリッジは円筒状を有し，複数個の放電管ブリッジは全体的に均一な対称構造に配列され，
前記放電管ヘッドの内部には，中心の開口部の周辺に相互に対称される残りの開口部の間にプラズマ放電ループが形成されるようにガスガイドが備えられることを特徴とする，多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電管ヘッドと前記放電管ブリッジの間にリング状の絶縁部材とリング状の真空シールが繋がれる，
ことを特徴とする請求項１７に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記プロセスチャンバの上側一定領域の縁は，上向き中心に傾斜した斜面を有する，ことを特徴とする請求項１７に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電管ブリッジは，前記放電管ヘッドの前記複数個の開口部に繋がれる上端部分の直径が漸次的に広くなる拡張構造を有し，
前記プロセスチャンバの上部面は，中心部に傾斜した構造を有する，
ことを特徴とする請求項１７に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電管ヘッドは，内側に横方向に設置される複数の通穴が形成されたガスシャワー板を含む，
ことを特徴とする請求項１７に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記放電管ヘッドは，冷却チャンネルを含む，ことを特徴とする請求項１７に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記複数個の放電管ブリッジは，中心に一つの放電管ブリッジが位置され，その周りに残りの放電管ブリッジは前記プロセスチャンバの中心に対して半径が一定の円上において，方位角方向に等間隔に配列される，ことを特徴とする請求項１７に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
中心の放電管ブリッジの横断面積は，周辺に位置する残りの放電管ブリッジの横断面積の合計の略１／２である，ことを特徴とする請求項２３に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。
前記プロセスチャンバの上部面には，前記プロセスチャンバの内部に均一にプラズマ放電が行われるようにプラズマ放電経路を誘導するための複数個の永久磁石が配置された，ことを特徴とする請求項１７に記載の多重放電管ブリッジを備えた誘導プラズマチャンバ。