JPH0379025A - プラズマ処理装置、及び、蒸着或いはエッチングの方法 - Google Patents
プラズマ処理装置、及び、蒸着或いはエッチングの方法Info
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- JPH0379025A JPH0379025A JP2205302A JP20530290A JPH0379025A JP H0379025 A JPH0379025 A JP H0379025A JP 2205302 A JP2205302 A JP 2205302A JP 20530290 A JP20530290 A JP 20530290A JP H0379025 A JPH0379025 A JP H0379025A
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-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
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-
- H—ELECTRICITY
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は低圧力のプラズマを生み出すための方法及び装
置に一般的に係わり、特に低圧力の処理装置において半
導体ウェハ群を処理するために使われ得る非常に均一な
平面状プラズマの生成に関する。
置に一般的に係わり、特に低圧力の処理装置において半
導体ウェハ群を処理するために使われ得る非常に均一な
平面状プラズマの生成に関する。
(従来の技術)
従来から、プラズマの生成はエツチング、レジスト除去
、不動態化、蒸着などいろいろな半導体製造過程におい
て有用である。
、不動態化、蒸着などいろいろな半導体製造過程におい
て有用である。
一般に、プラズマは個々の電子−ガス分子間での衝突に
よる運動エネルギの移動を介して個々のガス分子をイオ
ン化する電子の流れを誘導することによって低圧力の加
工用ガスから生成される。
よる運動エネルギの移動を介して個々のガス分子をイオ
ン化する電子の流れを誘導することによって低圧力の加
工用ガスから生成される。
通常、電子は電場内、典型的には半導体ウェハに平行に
向けられた対向する一対の電極間で生み出される無線周
波電場内で加速される。
向けられた対向する一対の電極間で生み出される無線周
波電場内で加速される。
しかしながら、電子を加速するためウェハの法線方向の
電場の使用では、イオン群に運動エネルギを効果的に移
して付与することができない。特に、低周波数及び約0
.1ト一ル未満の圧力下では運動エネルギを付与できな
い。このような条件下では、電子エネルギの大部分は電
子の処理チャンバの壁又は半導体ウェハ自体との衝突に
より消失される。半導体ウェハと電子との直接の衝突は
エネルギ面で無駄であるのみならず、非常な不利益とな
るウェハの加熱を引き起こし得る。
電場の使用では、イオン群に運動エネルギを効果的に移
して付与することができない。特に、低周波数及び約0
.1ト一ル未満の圧力下では運動エネルギを付与できな
い。このような条件下では、電子エネルギの大部分は電
子の処理チャンバの壁又は半導体ウェハ自体との衝突に
より消失される。半導体ウェハと電子との直接の衝突は
エネルギ面で無駄であるのみならず、非常な不利益とな
るウェハの加熱を引き起こし得る。
半導体処理装置において使用中プラズマ生成の効率を増
加するべく幾つかの方法が提案されてきた。例えば、マ
イクロ波共振チャンバにおいて電子の振動幅を短くする
超高周波数を使うことにより、処理槽の壁又は半導体ウ
ェハよりもむしろ処理用ガスの分子に電子のエネルギを
移す傾向が高まる。対称的に、電子サイクロトロン共振
(ECR)では処理用ガス内で円周状の電子流れを誘導
する制御された磁場が使用される。
加するべく幾つかの方法が提案されてきた。例えば、マ
イクロ波共振チャンバにおいて電子の振動幅を短くする
超高周波数を使うことにより、処理槽の壁又は半導体ウ
ェハよりもむしろ処理用ガスの分子に電子のエネルギを
移す傾向が高まる。対称的に、電子サイクロトロン共振
(ECR)では処理用ガス内で円周状の電子流れを誘導
する制御された磁場が使用される。
上記両方の方法では、相対的に高いエネルギ変換効率が
達成できるけれども、非常に非均一のプラズマが生み出
され、このプラズマに半導体ウェハが照射されるに先立
ち均一にしなければならない。通常、ウェハ又はウェハ
群をプラズマに照射するに先立ち、ある距離だけプラズ
マを流すことによっである程度の均一さが達成され得る
。
達成できるけれども、非常に非均一のプラズマが生み出
され、このプラズマに半導体ウェハが照射されるに先立
ち均一にしなければならない。通常、ウェハ又はウェハ
群をプラズマに照射するに先立ち、ある距離だけプラズ
マを流すことによっである程度の均一さが達成され得る
。
しかしながら、プラズマの効果を劣化させるある程度の
イオン再結合が生ずる。また、上記それぞれのシステム
では、動作圧力の範囲を限定せざるを得ない。マイクロ
波共振チャンバは約1ト一ルから760 トールまでの
処理用ガスの圧力に対し一般的に効果的である。一方、
ECRはo、oooi トールから0.1トールまでの
処理用ガスの圧力に対し一般的に効果的である。さらに
、プラズマに余計な流れ距離を4える必要性により、両
システムの値段及び設計の複雑さが増加し、かつECR
システムに要求される磁場は制御が困難である。
イオン再結合が生ずる。また、上記それぞれのシステム
では、動作圧力の範囲を限定せざるを得ない。マイクロ
波共振チャンバは約1ト一ルから760 トールまでの
処理用ガスの圧力に対し一般的に効果的である。一方、
ECRはo、oooi トールから0.1トールまでの
処理用ガスの圧力に対し一般的に効果的である。さらに
、プラズマに余計な流れ距離を4える必要性により、両
システムの値段及び設計の複雑さが増加し、かつECR
システムに要求される磁場は制御が困難である。
半導体処理装置においてプラズマ生成効率を高める他の
アプローチは、共に誘導結合プラズマと呼ばれるが、磁
気的に高められたプラズマ系(例えば、磁気的に高めら
れた反応性イオンエツチング)、及び誘導結合された電
子加速を含む。磁気的に高められたプラズマ系はウェハ
表面に平行な定常磁場、及びウェハ表面に垂直な高周波
数の電場を生み出す。定常磁場と高周波数の電場を組み
合わせて得られる力により、電子はサイクロイドの路に
沿って流れ、電場のみによって誘導される直線路と比較
して流れ距離が増加する。
アプローチは、共に誘導結合プラズマと呼ばれるが、磁
気的に高められたプラズマ系(例えば、磁気的に高めら
れた反応性イオンエツチング)、及び誘導結合された電
子加速を含む。磁気的に高められたプラズマ系はウェハ
表面に平行な定常磁場、及びウェハ表面に垂直な高周波
数の電場を生み出す。定常磁場と高周波数の電場を組み
合わせて得られる力により、電子はサイクロイドの路に
沿って流れ、電場のみによって誘導される直線路と比較
して流れ距離が増加する。
なお、5klda+ore(1989)、Sem1co
nductor Internatlonal Jun
e 1989.pp74−79は、電子サイクロトロン
共振(ECR)及び磁気的に高められた反応性イオンエ
ツチング系(MERIE)を説明する批評記事である。
nductor Internatlonal Jun
e 1989.pp74−79は、電子サイクロトロン
共振(ECR)及び磁気的に高められた反応性イオンエ
ツチング系(MERIE)を説明する批評記事である。
合衆国特許番号4.368.092には、プラズマをエ
ツチングチャンバの外側に生み出すための螺旋形の誘導
共振体を用いるプラズマ生成系が説明されている。プラ
ズマは非均−であり、使用前にチューブを通過する。合
衆国特許番号4゜421.898には、磁芯を有する変
換器が処理用ガスを運ぶ絶縁管内で電子の回転運動を誘
起する誘導的に結合されたプラズマ生成装置が説明され
ている。イオン化されたガスは均一ではなく、ウェハへ
の照射は下流で発生する。合衆国特許番号4,628.
312には、ウェハが下方の電極上に位置付けられ、プ
ラズマが下方の電極及び該電極に平行な上方の電極を構
切って無線周波エネルギを与えることによって生成され
る従来の平行板プラズマエツチング器が説明されている
。合衆国特許番号4,668.338及び4,868,
385には、反応性イオンエツチングに対する磁気的に
高められたプラズマ処理及び化学気相蒸着(CVD)が
それぞれ説明されている。
ツチングチャンバの外側に生み出すための螺旋形の誘導
共振体を用いるプラズマ生成系が説明されている。プラ
ズマは非均−であり、使用前にチューブを通過する。合
衆国特許番号4゜421.898には、磁芯を有する変
換器が処理用ガスを運ぶ絶縁管内で電子の回転運動を誘
起する誘導的に結合されたプラズマ生成装置が説明され
ている。イオン化されたガスは均一ではなく、ウェハへ
の照射は下流で発生する。合衆国特許番号4,628.
312には、ウェハが下方の電極上に位置付けられ、プ
ラズマが下方の電極及び該電極に平行な上方の電極を構
切って無線周波エネルギを与えることによって生成され
る従来の平行板プラズマエツチング器が説明されている
。合衆国特許番号4,668.338及び4,868,
385には、反応性イオンエツチングに対する磁気的に
高められたプラズマ処理及び化学気相蒸着(CVD)が
それぞれ説明されている。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上記のアプローチは良好なイオン生成効
率を提供するが、半導体処理に対し要求される大きく均
一の磁場は保持するに非常に難しいという問題があった
。また、磁気的に高められたプラズマ系の動作は一般的
に約00吋トールから0.1 トールまでの圧力範囲に
限定されるという問題があった。
率を提供するが、半導体処理に対し要求される大きく均
一の磁場は保持するに非常に難しいという問題があった
。また、磁気的に高められたプラズマ系の動作は一般的
に約00吋トールから0.1 トールまでの圧力範囲に
限定されるという問題があった。
また、誘導結合されたプラズマ処理では、延ばされた路
に従って電子が流される。用語「誘導的に結合されたプ
ラズマ」は2つの異なる技術に対し使われ、両方の技術
は結合エネルギを一のガスへ移すため選択次第の電流を
用いる。第1は主要な曲りとガスを介して閉鎖路から成
る第2の曲りとの間で結合する変換器を高めるためフェ
ライトの磁芯を使う。このような技術は、通常550K
Hz未満の低周波数で使う。第2の技術は、イオン化さ
れた円筒状のガスを取り囲むソレノイドのコイルを用い
る。この技術は低周波数、又は13.511MHzの範
囲における周波数のいずれかに使用し得る。これらの技
術のいずれもウニ/%の表面に隣接し平行である均一な
プラズマを与えない。
に従って電子が流される。用語「誘導的に結合されたプ
ラズマ」は2つの異なる技術に対し使われ、両方の技術
は結合エネルギを一のガスへ移すため選択次第の電流を
用いる。第1は主要な曲りとガスを介して閉鎖路から成
る第2の曲りとの間で結合する変換器を高めるためフェ
ライトの磁芯を使う。このような技術は、通常550K
Hz未満の低周波数で使う。第2の技術は、イオン化さ
れた円筒状のガスを取り囲むソレノイドのコイルを用い
る。この技術は低周波数、又は13.511MHzの範
囲における周波数のいずれかに使用し得る。これらの技
術のいずれもウニ/%の表面に隣接し平行である均一な
プラズマを与えない。
このような理由のため、半導体処理装置内に非常に均一
なプラズマを生成するための方法及び装置を、エツチン
グ装置、蒸着装置、レジスト除去などを含んで提供する
ことは望ましいことである。
なプラズマを生成するための方法及び装置を、エツチン
グ装置、蒸着装置、レジスト除去などを含んで提供する
ことは望ましいことである。
上記装置は非常に広い圧力範囲に渡って高密度のプラズ
マの流れを生成し得る。また、プラズマはほとんど又は
全く直進されるイオンエネルギを有さないよう生み出さ
れる。
マの流れを生成し得る。また、プラズマはほとんど又は
全く直進されるイオンエネルギを有さないよう生み出さ
れる。
選択次第では、装置は、プラズマ流れの制御から分離さ
れる直進エネルギを制御して直進エネルギをプラズマイ
オンに分は与えることができる。
れる直進エネルギを制御して直進エネルギをプラズマイ
オンに分は与えることができる。
特に、装置の設計が相対的に簡単で、装置の操作及び制
御が容易で、かつ最小限の投資で済むならば望ましいこ
とである。同様に、方法が分かりやすく、実行が容易で
、かつ最小限の出費及び短時間に高い品質の製造物を与
えることができるならば望ましいことである。
御が容易で、かつ最小限の投資で済むならば望ましいこ
とである。同様に、方法が分かりやすく、実行が容易で
、かつ最小限の出費及び短時間に高い品質の製造物を与
えることができるならば望ましいことである。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段及び作用)上記課題を解決
するための本発明テハ、方法及び装置が相対的に広い範
囲に渡って非常に均一で平面状のプラズマを生成するた
めに提供される。
するための本発明テハ、方法及び装置が相対的に広い範
囲に渡って非常に均一で平面状のプラズマを生成するた
めに提供される。
イオン種及び遊離基種がプラズマ経験から非平面的な方
向への加速を最小にして生み出され、得られるプラズマ
は非常に低い運動エネルギを有する。
向への加速を最小にして生み出され、得られるプラズマ
は非常に低い運動エネルギを有する。
特徴的な利点として、本発明では、典型的に10−’ト
ールから5トール及びそれ以上の非常に広い圧力範囲に
渡って均一で平面状のプラズマを生み出すことができる
。この様に広げられた動作圧力範囲は一般に単一のプラ
ズマ生成装置では有効でない。本発明の方法及び装置は
、特にECR及びMERjEの磁場制御要求との比較で
、制作、操作、制御するに相対的に簡単である。
ールから5トール及びそれ以上の非常に広い圧力範囲に
渡って均一で平面状のプラズマを生み出すことができる
。この様に広げられた動作圧力範囲は一般に単一のプラ
ズマ生成装置では有効でない。本発明の方法及び装置は
、特にECR及びMERjEの磁場制御要求との比較で
、制作、操作、制御するに相対的に簡単である。
本発明の装置は、絶縁シールド又は窓によって少なくと
も一部分において仕切られる一の内部を有する囲い部か
ら構成される。平面状のコイルが上記シールドの最も近
くに配置され、一の無線周波電源が上記コイルに結合さ
れる。通常、無線周波電源は、電力変換を最大にするた
めのインピーダンス整合回路と、操作時の周波数、典型
的には13.56 M Hzで共振に備えるための同調
回路とを介して結合される。入口部が、囲い部内に処理
用ガスを供給するため与えられる。コイルを介して無線
周波数電流を共振させるため、絶縁シールドを介して囲
い部内に延びる平面状の磁場が誘導される。このように
して、電子の回転する流れが誘起される。電子の回転す
る流れは、電子が囲い部の壁に衝突する傾向になる前に
通過路を大きく増加させる。さらに、電子が平面状のコ
イルに平行な一平面にしっかりと制限されるにつれて、
非平面方向への運動エネルギの転移が最小化される。
も一部分において仕切られる一の内部を有する囲い部か
ら構成される。平面状のコイルが上記シールドの最も近
くに配置され、一の無線周波電源が上記コイルに結合さ
れる。通常、無線周波電源は、電力変換を最大にするた
めのインピーダンス整合回路と、操作時の周波数、典型
的には13.56 M Hzで共振に備えるための同調
回路とを介して結合される。入口部が、囲い部内に処理
用ガスを供給するため与えられる。コイルを介して無線
周波数電流を共振させるため、絶縁シールドを介して囲
い部内に延びる平面状の磁場が誘導される。このように
して、電子の回転する流れが誘起される。電子の回転す
る流れは、電子が囲い部の壁に衝突する傾向になる前に
通過路を大きく増加させる。さらに、電子が平面状のコ
イルに平行な一平面にしっかりと制限されるにつれて、
非平面方向への運動エネルギの転移が最小化される。
好ましい実施例においては、囲い部は平面状の物品に対
する支持表面、典型的には半導体ウェハを含む。この表
面はコイルの平面に平行で、それからプラズマの平面に
平行である一平面内にウェハを支持する。次いで、半導
体ウェハは非常に均一なプラズマ流れに照射され均一な
プラズマ処理を確実にする。プラズマ種が非平面方向へ
の運動速度を最小にするにつれて、半導体ウェハ上への
運動的な衝突は最小化される。つまり、処理は、半導体
ウェハとのプラズマ種の化学相互作用に一般的に制限さ
れ得る。
する支持表面、典型的には半導体ウェハを含む。この表
面はコイルの平面に平行で、それからプラズマの平面に
平行である一平面内にウェハを支持する。次いで、半導
体ウェハは非常に均一なプラズマ流れに照射され均一な
プラズマ処理を確実にする。プラズマ種が非平面方向へ
の運動速度を最小にするにつれて、半導体ウェハ上への
運動的な衝突は最小化される。つまり、処理は、半導体
ウェハとのプラズマ種の化学相互作用に一般的に制限さ
れ得る。
本発明の方法及び装置は、プラズマエツチング、蒸着処
理、レジスト除去、高められたプラズマによる化学気相
蒸着など、いろいろな半導体処理操作に有用である。
理、レジスト除去、高められたプラズマによる化学気相
蒸着など、いろいろな半導体処理操作に有用である。
選択次第では、半導体ウェハの表面に対し法線方向への
速度成分がプラズマの平面に対し法線方向に無線周波数
電位を印加することによって与えられる。便宜上、その
ような電位は平面状のコイル及び半導体ウェハが支持さ
れる支持表面を横切って無線周波電源を接続することに
よって印加される。
速度成分がプラズマの平面に対し法線方向に無線周波数
電位を印加することによって与えられる。便宜上、その
ような電位は平面状のコイル及び半導体ウェハが支持さ
れる支持表面を横切って無線周波電源を接続することに
よって印加される。
(実施例)
本発明は、平面状のプラズマが生成される一般に空気が
漏れ込まない内部チャンバを定める囲い部を用いる。囲
い部は処理用ガスを導入するための少なくとも一の入口
部と、囲い部の内部内で望ましい動作圧力を保持するべ
く真空系に接続するための少なくとも一の出口部とを含
む。囲い部の内部内に予め選定された処理用ガスを供給
して予め選定された圧力を保持するためのシステムは良
く知られた技術であり、更に説明する必要はない。
漏れ込まない内部チャンバを定める囲い部を用いる。囲
い部は処理用ガスを導入するための少なくとも一の入口
部と、囲い部の内部内で望ましい動作圧力を保持するべ
く真空系に接続するための少なくとも一の出口部とを含
む。囲い部の内部内に予め選定された処理用ガスを供給
して予め選定された圧力を保持するためのシステムは良
く知られた技術であり、更に説明する必要はない。
囲い部の内部には、通常、処理される物品群を支持する
ため一以上の載置面がある。典型的には、載置面は囲い
部内に生成される平面状のプラズマに相対して予め選定
された方向、通常はプラズマの平面に大体平行である方
向へ配置されている。
ため一以上の載置面がある。典型的には、載置面は囲い
部内に生成される平面状のプラズマに相対して予め選定
された方向、通常はプラズマの平面に大体平行である方
向へ配置されている。
望ましい平面状のプラズマを誘導するため、電気的に導
伝性である一のコイルが囲い部の外側に近接して配置さ
れる。コイルは実質的に平面であり、一般的には平面的
な渦巻き又は一連の同心状の輪鮮から形成された単一導
伝要素である。コイル内に無線周波数電流を誘導するこ
とによって、磁場が、コイルの表面に平行な平面領域内
で大体において円形の電子の流れを誘導するよう生み出
される。楕円体のパターン及び他の真の円形からの変位
が許容されるけれども、平面状のコイルは大体において
円形である。さらに、コイルはその径方向に対し真に平
面、又は幾らか平面さがらずれている。平面さからのず
れはコイルの径の0.2未満であり、通常径の0.1未
満である。コイルの輪郭の調整は生成される電場の形を
改善するため成される。コイルの径は生成されるべきプ
ラズマの寸法に大体において対応する。コイルの径は8
cmから20cmまでの範囲であり、通常13cmから
18cmである。個々の半導体ウェハの処理のため、コ
イルの径は大体において約13cmから18cmである
。
伝性である一のコイルが囲い部の外側に近接して配置さ
れる。コイルは実質的に平面であり、一般的には平面的
な渦巻き又は一連の同心状の輪鮮から形成された単一導
伝要素である。コイル内に無線周波数電流を誘導するこ
とによって、磁場が、コイルの表面に平行な平面領域内
で大体において円形の電子の流れを誘導するよう生み出
される。楕円体のパターン及び他の真の円形からの変位
が許容されるけれども、平面状のコイルは大体において
円形である。さらに、コイルはその径方向に対し真に平
面、又は幾らか平面さがらずれている。平面さからのず
れはコイルの径の0.2未満であり、通常径の0.1未
満である。コイルの輪郭の調整は生成される電場の形を
改善するため成される。コイルの径は生成されるべきプ
ラズマの寸法に大体において対応する。コイルの径は8
cmから20cmまでの範囲であり、通常13cmから
18cmである。個々の半導体ウェハの処理のため、コ
イルの径は大体において約13cmから18cmである
。
コイルは、その全ての方向に渡って相対的に均一な磁場
を生み出すため、十分な数の巻数を含む。
を生み出すため、十分な数の巻数を含む。
巻数はコイルの径に依存し、個々の半導体ウェハを処理
するため寸法付けられたコイルは通常約5乃至8個の巻
数を有する。コイルの得られるインダクタンスは通常1
.2μHから3.5μHで、インピーダンスは100オ
ームから300オームまでの範囲内である。
するため寸法付けられたコイルは通常約5乃至8個の巻
数を有する。コイルの得られるインダクタンスは通常1
.2μHから3.5μHで、インピーダンスは100オ
ームから300オームまでの範囲内である。
便宜上、平面状のコイルは電気的に導伝性である金属か
ら形成され、通常、銅から形成される。
ら形成され、通常、銅から形成される。
コイルは約5オーム乃至30オームのインピーダンスの
範囲内で電荷を運ぶ流れを有する。
範囲内で電荷を運ぶ流れを有する。
平面状のコイルは処理用の囲い部内に形成された絶縁シ
ールドに隣り合って配置される。絶縁シールドは、平面
状のコイルによって生み出される磁場の透過を許すけれ
ども、囲い部の内部の絶縁を保持する。囲い部の残り部
は通常金属である。
ールドに隣り合って配置される。絶縁シールドは、平面
状のコイルによって生み出される磁場の透過を許すけれ
ども、囲い部の内部の絶縁を保持する。囲い部の残り部
は通常金属である。
絶縁シールドは通常石英から成り、一方、他の絶縁材料
、特に運転時の周波数でエネルギを吸収しないセラミッ
クスが使用を見出だす。便宜上、絶縁シールドは囲い部
の壁に形成される一出入口に隣接して置かれる。出入口
の形状は平面状のコイルの形状に通常対応し、典型的に
は円形である。
、特に運転時の周波数でエネルギを吸収しないセラミッ
クスが使用を見出だす。便宜上、絶縁シールドは囲い部
の壁に形成される一出入口に隣接して置かれる。出入口
の形状は平面状のコイルの形状に通常対応し、典型的に
は円形である。
平面状のコイルは、囲い部内に生み出される磁場の強度
を最大にするため、絶縁シールドに密接、又は接触して
配置される。絶縁シールドの厚みは重大な事ではなく、
通常囲い部内の真空によって作られる差圧に耐えるに十
分であるよう選択される。
を最大にするため、絶縁シールドに密接、又は接触して
配置される。絶縁シールドの厚みは重大な事ではなく、
通常囲い部内の真空によって作られる差圧に耐えるに十
分であるよう選択される。
平面状のコイルは、半導体処理装置の操作において一般
に用いられる型の無線周波(RF)発生器によって作動
される。RF発生器は約13.58 MHz乃至100
MHzの範囲内にある周波数、典型的には13.58M
Hzの周波数で通常操作される。
に用いられる型の無線周波(RF)発生器によって作動
される。RF発生器は約13.58 MHz乃至100
MHzの範囲内にある周波数、典型的には13.58M
Hzの周波数で通常操作される。
RF発生器は通常低いインピーダンスを有し、典型的に
は約50オームであり、少なくとも約50ボルト、通常
少なくとも約70ボルト以上であるRMS電圧器を用い
て約1アンペア乃至6アンペア、通常約2アンペア乃至
3,5アンペアを生み出すことができる。便宜上、RF
発生器は、以下に詳細に説明されるように、本発明の一
実施例に係わる回路に直接結合される同軸ケーブルの形
状の出力端子を有する。
は約50オームであり、少なくとも約50ボルト、通常
少なくとも約70ボルト以上であるRMS電圧器を用い
て約1アンペア乃至6アンペア、通常約2アンペア乃至
3,5アンペアを生み出すことができる。便宜上、RF
発生器は、以下に詳細に説明されるように、本発明の一
実施例に係わる回路に直接結合される同軸ケーブルの形
状の出力端子を有する。
以下に、第1図及び第2図を参照して個々の半導体ウェ
ハをエツチングするため適するプラズマ処理システムが
説明される。
ハをエツチングするため適するプラズマ処理システムが
説明される。
プラズマ処理システム10は、上壁16内に形成される
アクセス部14を有する囲い部12を含む。絶縁シール
ド18が上壁16下方に配置され、アクセス部14を横
切りで延びる。絶縁シールド18は、囲い部12の真空
に耐える内部19を定めるため上壁16に強く密着され
る。
アクセス部14を有する囲い部12を含む。絶縁シール
ド18が上壁16下方に配置され、アクセス部14を横
切りで延びる。絶縁シールド18は、囲い部12の真空
に耐える内部19を定めるため上壁16に強く密着され
る。
平面状コイル20が絶縁シールド18に隣接したアクセ
ス部14内に配置される。平面状コイル20は渦巻状に
形成され、中央タップ22及び外側タップ24を有する
。平面状コイル20の平面は、絶縁シールド18及び半
導体ウェハWを載置する支持載置面13の両方に対し平
行に向けられている。この様にして、平面状コイル20
は半導体ウェハWに平行である囲い部12の内部19内
で平面状のプラズマを生み出すことができ、以下に更に
詳細に説明される。平面状コイル20と支持載置面13
との距離は一般には3cm乃至15cmの範囲内である
が、特有の適用に依存して通常5cm乃至10cmの範
囲内の正確な距離である。
ス部14内に配置される。平面状コイル20は渦巻状に
形成され、中央タップ22及び外側タップ24を有する
。平面状コイル20の平面は、絶縁シールド18及び半
導体ウェハWを載置する支持載置面13の両方に対し平
行に向けられている。この様にして、平面状コイル20
は半導体ウェハWに平行である囲い部12の内部19内
で平面状のプラズマを生み出すことができ、以下に更に
詳細に説明される。平面状コイル20と支持載置面13
との距離は一般には3cm乃至15cmの範囲内である
が、特有の適用に依存して通常5cm乃至10cmの範
囲内の正確な距離である。
第1図乃至第3図を参照するに、平面状コイル20は上
述された型のRF発生器30によって作動される。RF
発生器3oの出力は同軸ケーブル32によって整合回路
34に供給される。整合回路34は、回路の効果的な結
合を調整し、動作時の周波数での回路への負荷を考慮に
入れて、相互に位置付けられる主要コイル36及び第2
ループ38を含む。便宜上、主要コイル36は、結合を
調整するため縦軸42回りに回転されるディスク40上
に載置される。
述された型のRF発生器30によって作動される。RF
発生器3oの出力は同軸ケーブル32によって整合回路
34に供給される。整合回路34は、回路の効果的な結
合を調整し、動作時の周波数での回路への負荷を考慮に
入れて、相互に位置付けられる主要コイル36及び第2
ループ38を含む。便宜上、主要コイル36は、結合を
調整するため縦軸42回りに回転されるディスク40上
に載置される。
また、可変キャパシタ44がR,F発生器30の出力周
波数に回路の共鳴周波数を調整するため、第2ループ3
8に連なって与えられる。インピーダンス整合は平面状
コイル20への電力移送の効果を最大にする。付加キャ
パシタ46が回路内の主要コイル36の誘導リアクタン
スの一部を消すため、主要回路内に辱えられる。
波数に回路の共鳴周波数を調整するため、第2ループ3
8に連なって与えられる。インピーダンス整合は平面状
コイル20への電力移送の効果を最大にする。付加キャ
パシタ46が回路内の主要コイル36の誘導リアクタン
スの一部を消すため、主要回路内に辱えられる。
また、他の回路設計が平面状コイル20の動作を共振に
おいて同調させるため、及びコイル回路のインピーダン
スを整合させるために与えられることは理解されること
である。電気回路機構におけるそのような全ての変化は
本発明の範囲内で考慮される。
おいて同調させるため、及びコイル回路のインピーダン
スを整合させるために与えられることは理解されること
である。電気回路機構におけるそのような全ての変化は
本発明の範囲内で考慮される。
第2図乃至第4図を参照するに、処理用ガスは囲い部1
2の側壁を貫通して形成される入口部50を介して囲い
部12の内部19内に導入される。
2の側壁を貫通して形成される入口部50を介して囲い
部12の内部19内に導入される。
入口部50の位置は重要なことではなく、内部19を貫
通して均一に分配して与えられるいかなる地点からガス
が導入されても良い。
通して均一に分配して与えられるいかなる地点からガス
が導入されても良い。
ガス分配の均一さを更に高めるために、分配リング52
が与えられても良い。分配リング52は、便宜上支持載
置面13上方に配置され、アクセス部14の周囲を囲む
。分配リング52は環状の高圧部54、及び該高圧部5
4から分配リング52の開口した中央部58へ延びる一
連のノズル56群を含む。この様にして、入ってくる処
理用ガスは平面状コイル20によって誘導される磁場の
最大強度の領域の回りに等しく分配される。好ましくは
、ノズル56は、入ってくる処理用ガスに渦巻状の流れ
パターンを分は与えるため、分配リング52の半径方向
から外れた方向へ向けられ一部も良い。
が与えられても良い。分配リング52は、便宜上支持載
置面13上方に配置され、アクセス部14の周囲を囲む
。分配リング52は環状の高圧部54、及び該高圧部5
4から分配リング52の開口した中央部58へ延びる一
連のノズル56群を含む。この様にして、入ってくる処
理用ガスは平面状コイル20によって誘導される磁場の
最大強度の領域の回りに等しく分配される。好ましくは
、ノズル56は、入ってくる処理用ガスに渦巻状の流れ
パターンを分は与えるため、分配リング52の半径方向
から外れた方向へ向けられ一部も良い。
第5図を参照するに、平面状コイル20は絶縁シールド
18を貫通する磁場を誘導し、破線で示されるように、
磁場強度を示す曲線60を有する。
18を貫通する磁場を誘導し、破線で示されるように、
磁場強度を示す曲線60を有する。
プラズマチャンバ内の可変磁場は渦巻状のコイルからの
各磁場ベクトルの合成であり、磁場はプラズマ内の電子
の流れによって引き起こされる。プラズマからの磁場は
コイルからの磁場に対向するので、結果として均一な磁
場はコイルからの磁場が中央へ向けてより強くなるよう
要求する。渦巻状のコイルは結果として均一な磁場、即
ち均一なプラズマを与えるため、このような特徴ある形
状の磁場を与える。磁場の強さは平面状コイル20の全
ての径方向に対し非常に均一であり、平面状コイル20
及び絶縁シールド18の両方に平行な一部に平面領域内
で回転する電子群の非常に均一な流れを生み出すことが
できる。そのような電子群の平面的な回転は、引き続い
て電子群が処理用ガスの個々の分子と衝突することによ
って形成されるプラズマ内にイオン群及び/又は遊離基
群の非常に均一な流れを誘導することができる。プラズ
マイオン群及び遊離基群は小さな選択的な回転速度成分
を有するに反し、平面状コイル20の平面に対し法線方
向へはほとんど又はいかなる速度成分をも有さない。ウ
ェハW(又は他の物品が処理される)が平面状コイル2
0に平行に向けられる限り、反応性プラズマ種は処理さ
れる表面に相対して非常に低い速度を有する。この様に
して、処理される物品に相対して実質的に速度成分を有
する高いエネルギのプラズマを用いることに関連する問
題が避けられ得る。
各磁場ベクトルの合成であり、磁場はプラズマ内の電子
の流れによって引き起こされる。プラズマからの磁場は
コイルからの磁場に対向するので、結果として均一な磁
場はコイルからの磁場が中央へ向けてより強くなるよう
要求する。渦巻状のコイルは結果として均一な磁場、即
ち均一なプラズマを与えるため、このような特徴ある形
状の磁場を与える。磁場の強さは平面状コイル20の全
ての径方向に対し非常に均一であり、平面状コイル20
及び絶縁シールド18の両方に平行な一部に平面領域内
で回転する電子群の非常に均一な流れを生み出すことが
できる。そのような電子群の平面的な回転は、引き続い
て電子群が処理用ガスの個々の分子と衝突することによ
って形成されるプラズマ内にイオン群及び/又は遊離基
群の非常に均一な流れを誘導することができる。プラズ
マイオン群及び遊離基群は小さな選択的な回転速度成分
を有するに反し、平面状コイル20の平面に対し法線方
向へはほとんど又はいかなる速度成分をも有さない。ウ
ェハW(又は他の物品が処理される)が平面状コイル2
0に平行に向けられる限り、反応性プラズマ種は処理さ
れる表面に相対して非常に低い速度を有する。この様に
して、処理される物品に相対して実質的に速度成分を有
する高いエネルギのプラズマを用いることに関連する問
題が避けられ得る。
しかしながら、ある場合には処理される物品に相対して
制御されたイオン速度を有することが望ましい。
制御されたイオン速度を有することが望ましい。
第6図を参照するに、ウェハWに対し法線方向への速度
成分は平面状コイル20及び電気的に導伝性であるウェ
ハ支持台70を横切ってRF?!!位を印加することに
よって達成され得る。第2RF発生器72は低い周波数
(約550KHz未満)、又は高い周波数(約13.5
6MHz以上)で動’、、’ L 19f、平面状コイ
ル20内の共振電流を誘導すj、発生器′−30と異な
・)だ周波数で動作12得る。便’−i U:、RF発
生器30は13.56MHzで動作され、第2RF発生
器72は400 K II zで動作される。第6図に
示されたシステムの特有の利点は、(RF発生器30を
介してシステムへ導き入れられたエネルギ量を制御する
ことによって)ブタズ7内でのイオ゛/流れ、及び(第
2RF発生器72の出力を制御することによって)反応
種に分りL−j、えられた法線方向の速度を独立して制
御することが可能であるこ2Sに起因する。
成分は平面状コイル20及び電気的に導伝性であるウェ
ハ支持台70を横切ってRF?!!位を印加することに
よって達成され得る。第2RF発生器72は低い周波数
(約550KHz未満)、又は高い周波数(約13.5
6MHz以上)で動’、、’ L 19f、平面状コイ
ル20内の共振電流を誘導すj、発生器′−30と異な
・)だ周波数で動作12得る。便’−i U:、RF発
生器30は13.56MHzで動作され、第2RF発生
器72は400 K II zで動作される。第6図に
示されたシステムの特有の利点は、(RF発生器30を
介してシステムへ導き入れられたエネルギ量を制御する
ことによって)ブタズ7内でのイオ゛/流れ、及び(第
2RF発生器72の出力を制御することによって)反応
種に分りL−j、えられた法線方向の速度を独立して制
御することが可能であるこ2Sに起因する。
第7図を参照するに、本発明の他の実施例に係わる([
・1面状フィル80に対する選択次第の形状が示されて
いる。平面状コイル80は一連の同心状の輪82群から
構成され、それぞれの続いた輪821よ短い横断部材8
4によって接続される。甲面状コイル80は中央タップ
86及び外側タップ88を含み、上述した本発明の一実
施例に係わる残りの電気回路機構に接続される。
・1面状フィル80に対する選択次第の形状が示されて
いる。平面状コイル80は一連の同心状の輪82群から
構成され、それぞれの続いた輪821よ短い横断部材8
4によって接続される。甲面状コイル80は中央タップ
86及び外側タップ88を含み、上述した本発明の一実
施例に係わる残りの電気回路機構に接続される。
動作時には、予め選定された処理用ガスが、上述したよ
うに、入口部50を介し、て内部1()内・−1導入さ
れる。動作時の圧力は遂行される特イイの処理に依存す
る。
うに、入口部50を介し、て内部1()内・−1導入さ
れる。動作時の圧力は遂行される特イイの処理に依存す
る。
本発明の特有の利点は、プラズマが生成される非常に広
い圧力範囲に見出だされる。平面状フィル20内に共振
電流を誘導することによっT、プラズマは10″′ト一
ル程度の低い圧力及び5ト一ル程度の高い圧力で生成さ
れる。
い圧力範囲に見出だされる。平面状フィル20内に共振
電流を誘導することによっT、プラズマは10″′ト一
ル程度の低い圧力及び5ト一ル程度の高い圧力で生成さ
れる。
上述の発明は理解を明確にする目的で詳細に述べられた
けれども、いかなる改良も請求項の@部内で実行できる
ことは明らかである。
けれども、いかなる改良も請求項の@部内で実行できる
ことは明らかである。
[発明の効果]
以上説明したように本発明の磁気結合されり・上面状の
プラズマを生成するための装置によれば、一の絶縁シー
ルドによって少なくとも一部分を仕切られた該囲い部の
内部に処理用のガスを導ペケる手段と、前記絶縁シール
ドに最も近い前、記囲い部の外側に配置された電気的に
導伝性であイ、2実質的に平面状の一のコイルと、該コ
イルに一の無線周波電源を結合する手段とを備え、前記
結;′)4する手段は、前記:1イルに前記無線周波電
源のインピーダンスを整合させる手段と、共振に備える
ため共振回路を同調させる手段とを含むので、半導体処
理に対1.要求される大きく均一の磁場を保持すること
ができ、かつ非常に広い圧力範囲に渡って高密度のプラ
ズマの流れを生成し得る。
プラズマを生成するための装置によれば、一の絶縁シー
ルドによって少なくとも一部分を仕切られた該囲い部の
内部に処理用のガスを導ペケる手段と、前記絶縁シール
ドに最も近い前、記囲い部の外側に配置された電気的に
導伝性であイ、2実質的に平面状の一のコイルと、該コ
イルに一の無線周波電源を結合する手段とを備え、前記
結;′)4する手段は、前記:1イルに前記無線周波電
源のインピーダンスを整合させる手段と、共振に備える
ため共振回路を同調させる手段とを含むので、半導体処
理に対1.要求される大きく均一の磁場を保持すること
ができ、かつ非常に広い圧力範囲に渡って高密度のプラ
ズマの流れを生成し得る。
また、本発明のプラズマで物品を処理するための装置に
よれば、一の絶縁シールドによって少なくとも一部分を
仕切られた一の内部を有する一の囲い部と、該囲い部内
にあって予め選定された平面内で処理される一の物品を
支持するための手段と、前記絶縁シールドに最も近い前
記囲い部の外側に配置された電気的に導伝性である平面
状の一のコイルと、該平面状コイルに一の無線周波電源
を結合する手段と、制御された圧力下で前記囲い部内に
処理用のガスを導入する手段とを備え、前記平面状のコ
イルは予め選定された平面に平行に向けられたので、装
置の設計が相対的に簡単で、装置の操作及び制御が容易
で、かつ最小限の投資で済む。
よれば、一の絶縁シールドによって少なくとも一部分を
仕切られた一の内部を有する一の囲い部と、該囲い部内
にあって予め選定された平面内で処理される一の物品を
支持するための手段と、前記絶縁シールドに最も近い前
記囲い部の外側に配置された電気的に導伝性である平面
状の一のコイルと、該平面状コイルに一の無線周波電源
を結合する手段と、制御された圧力下で前記囲い部内に
処理用のガスを導入する手段とを備え、前記平面状のコ
イルは予め選定された平面に平行に向けられたので、装
置の設計が相対的に簡単で、装置の操作及び制御が容易
で、かつ最小限の投資で済む。
さらに、本発明のプラズマで物品群を処理するための方
法によれば、一の囲い部内に物品群8置き、制御された
圧力下で前記囲い部に処理用のガスを導入し、前記囲い
部内に形成された一の絶縁シールドに最も近い前記囲い
部の外側に配置された実質的に平面状の一のコイル内に
無線周波数電流を共振させ、前記コイルに実質的に平行
である一の平面状のプラズマが前記囲い部内に形成され
たので、方法が分かりやすく、実行が容易で、かつ最小
限の出費及び短時間に高い品質の製造物を与えることが
できる。
法によれば、一の囲い部内に物品群8置き、制御された
圧力下で前記囲い部に処理用のガスを導入し、前記囲い
部内に形成された一の絶縁シールドに最も近い前記囲い
部の外側に配置された実質的に平面状の一のコイル内に
無線周波数電流を共振させ、前記コイルに実質的に平行
である一の平面状のプラズマが前記囲い部内に形成され
たので、方法が分かりやすく、実行が容易で、かつ最小
限の出費及び短時間に高い品質の製造物を与えることが
できる。
第1図は本発明の一実施例に係わる7面状のプラズマを
生成するための装置の等角投影図、第2図は第1図に示
された装置の断面図、第3図は第1図に示された装置の
概略回路図、第4図は第1図に示された装置に用いられ
る処理用ガス導入リングの詳細図、 第5図は第1図に示された装置によって作られる磁場強
度を示す曲線の説明図、 第6図は、共振コイルに対し法線方向の無線周波数電位
に備えるため第3図に示された回路を改善した回路図、 第7図は本発明の他の実施例に係わる共振コイルの選択
的な構成を示す斜視図である。 10・・・プラズマ処理システム 12・・・囲い部 13・・・支持載置面1
4・・・アクセス部 16・−・土壁18・・・
絶縁シールド 19・・・内部20・・・平面状コ
イル 22・・・中央タップ24・・・外側タップ 30・・・RF発生器 32・・・同軸ケーブル
34・・・整合回路 36・・・主要コイル3
8・・・第2ループ 40・・・ディスク44・
・・可変キャパシタ 46・・・付加キャパシタ52
・・・分配リング 54・・・高圧部56・・・
ノズル 58・・・中央部FIG、3 FIG、4 FIG、5 bU′ FIG、6 FIG、7
生成するための装置の等角投影図、第2図は第1図に示
された装置の断面図、第3図は第1図に示された装置の
概略回路図、第4図は第1図に示された装置に用いられ
る処理用ガス導入リングの詳細図、 第5図は第1図に示された装置によって作られる磁場強
度を示す曲線の説明図、 第6図は、共振コイルに対し法線方向の無線周波数電位
に備えるため第3図に示された回路を改善した回路図、 第7図は本発明の他の実施例に係わる共振コイルの選択
的な構成を示す斜視図である。 10・・・プラズマ処理システム 12・・・囲い部 13・・・支持載置面1
4・・・アクセス部 16・−・土壁18・・・
絶縁シールド 19・・・内部20・・・平面状コ
イル 22・・・中央タップ24・・・外側タップ 30・・・RF発生器 32・・・同軸ケーブル
34・・・整合回路 36・・・主要コイル3
8・・・第2ループ 40・・・ディスク44・
・・可変キャパシタ 46・・・付加キャパシタ52
・・・分配リング 54・・・高圧部56・・・
ノズル 58・・・中央部FIG、3 FIG、4 FIG、5 bU′ FIG、6 FIG、7
Claims (10)
- (1)一の絶縁シールドによって少なくとも一部分を仕
切られた一の内部を有する一の囲い部と、該囲い部の内
部に処理用のガスを導入する手段と、 前記絶縁シールドに最も近い前記囲い部の外側に配置さ
れた電気的に導伝性である実質的に平面状の一のコイル
と、 該コイルに一の無線周波電源を結合する手段とを備え、 前記結合する手段は、前記コイルに前記無線周波電源の
インピーダンスを整合させる手段と、共振に備えるため
共振回路を同調させる手段とを含むことを特徴とする磁
気結合された平面状のプラズマを生成するための装置。 - (2)一の絶縁シールドによって少なくとも一部分を仕
切られた一の内部を有する一の囲い部と、該囲い部内に
あって予め選定された平面内で処理される一の物品を支
持するための手段と、前記絶縁シールドに最も近い前記
囲い部の外側に配置された電気的に導伝性である平面状
の一のコイルと、 該平面状コイルに一の無線周波電源を結合する手段と、 制御された圧力下で前記囲い部内に処理用のガスを導入
する手段とを備え 前記平面状のコイルは予め選定された平面に平行に向け
られたことを特徴とするプラズマで物品を処理するため
の装置。 - (3)平面状コイルは渦巻状に配置されたことを特徴と
する請求項(2)記載のプラズマで物品を処理するため
の装置。 - (4)平面状コイルは同心状の輪の群として配置された
ことを特徴とする請求項(2)記載のプラズマで物品を
処理するための装置。 - (5)無線周波電源を結合する手段は、平面状コイルに
前記無線周波電源のインピーダンスを整合する手段と、
共振に備えるため回路を同調させる手段とを備えたこと
を特徴とする請求項(2)記載のプラズマで物品を処理
するための装置。 - (6)処理用のガスを導入する手段は絶縁シールドの周
囲を取り囲む複数の入口部を備えたことを特徴とする請
求項(2)記載のプラズマで物品を処理するための装置
。 - (7)一の囲い部内に物品群を置き、 制御された圧力下で前記囲い部に処理用のガスを導入し
、 前記囲い部内に形成された一の絶縁シールドに最も近い
前記囲い部の外側に配置された実質的に平面状の一のコ
イル内に無線周波数電流を共振させ、 前記コイルに実質的に平行である一の平面状のプラズマ
が前記囲い部内に形成されたことを特徴とするプラズマ
で物品群を処理するための方法。 - (8)物品は平面状コイルに平行である一の平面に向け
られた一の平面状物品であることを特徴とする請求項(
7)記載の物品群をプラズマで処理するための方法。 - (9)処理用ガスはエッチング用試薬であることを特徴
とする請求項(7)記載の物品群をプラズマで処理する
ための方法。 - (10)平面状コイル及び物品が支持される囲い部内の
一の表面を横切って無線周波数電位を与え、プラズマイ
オン群及び遊離基群が平面状物品の法線方向へ加速され
ることを特徴とする請求項(7)記載の物品群をプラズ
マで処理するための方法。
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