JPH04287318A - プラズマ処理の方法および装置 - Google Patents
プラズマ処理の方法および装置Info
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- JPH04287318A JPH04287318A JP3304324A JP30432491A JPH04287318A JP H04287318 A JPH04287318 A JP H04287318A JP 3304324 A JP3304324 A JP 3304324A JP 30432491 A JP30432491 A JP 30432491A JP H04287318 A JPH04287318 A JP H04287318A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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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
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般に半導体ウェー
ハのプラズマ処理に関し、特に反応性イオンエッチング
モードにおける半導体ウェーハのプラズマ処理のための
方法および装置に関する。
ハのプラズマ処理に関し、特に反応性イオンエッチング
モードにおける半導体ウェーハのプラズマ処理のための
方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路（ＩＣ）は、半導体ウェーハに
厳密な一連の工程を施すことによって、半導体ウェーハ
上に構成されるものである。これらの工程には、エピタ
キシャル付着、リソグラフィパターニング、ＣＶＤ、ス
パッタ付着、イオン注入およびエッチング処理が含まれ
るが、これらに限定されるものではない。
厳密な一連の工程を施すことによって、半導体ウェーハ
上に構成されるものである。これらの工程には、エピタ
キシャル付着、リソグラフィパターニング、ＣＶＤ、ス
パッタ付着、イオン注入およびエッチング処理が含まれ
るが、これらに限定されるものではない。
【０００３】ＩＣ業界においては、各集積回路に一層多
数の能動および受動デバイスをつめ込むことによって、
より強力な集積回路を製造しようとする確固たる動きが
ある。これは、普通はＩＣ内の各デバイスの大きさを小
さくする方法および各デバイスをもっとつめて配列する
方法の両方で達成される。ＩＣデバイスは、より小さく
且つより高密度にパックされるにしたがって、上記各処
理段階中においてより損傷を受け易くなる。例えば、あ
るＩＣを特徴づける最小の大きさ（線幅等）が約１ミク
ロンに達した場合この集積回路の各デバイスは、２００
ボルトを超える電圧レベルにさらされると損傷を受け易
くなることがある。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
装置等の従来の半導体処理機器においては、動作中にか
なりの電圧レベルを生じることが少なくないことから、
集積回路の各デバイスに対する損傷を防ぐために対策を
講じなければならない。
数の能動および受動デバイスをつめ込むことによって、
より強力な集積回路を製造しようとする確固たる動きが
ある。これは、普通はＩＣ内の各デバイスの大きさを小
さくする方法および各デバイスをもっとつめて配列する
方法の両方で達成される。ＩＣデバイスは、より小さく
且つより高密度にパックされるにしたがって、上記各処
理段階中においてより損傷を受け易くなる。例えば、あ
るＩＣを特徴づける最小の大きさ（線幅等）が約１ミク
ロンに達した場合この集積回路の各デバイスは、２００
ボルトを超える電圧レベルにさらされると損傷を受け易
くなることがある。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
装置等の従来の半導体処理機器においては、動作中にか
なりの電圧レベルを生じることが少なくないことから、
集積回路の各デバイスに対する損傷を防ぐために対策を
講じなければならない。
【０００４】反応性イオンエッチングシステムにおいて
は、プロセス気体をプロセスチャンバに入れ、このプロ
セス気体からプラズマを生成するために高周波（ＲＦ）
電源がチャンバ内に設けられた陰極に接続している。半
導体ウェーハは陰極によって支持することができ、プラ
ズマ内に形成された陽イオンをウェーハの表面に向けて
加速して、ウェーハの表面の良好な異方性エッチングを
もたらすことができる。従来のＲＩＥ装置は、約１０〜
４００キロヘルツの高周波数範囲および約１３〜４０メ
ガヘルツの高周波数範囲を含むいくつかの周波数で運転
されてきた。
は、プロセス気体をプロセスチャンバに入れ、このプロ
セス気体からプラズマを生成するために高周波（ＲＦ）
電源がチャンバ内に設けられた陰極に接続している。半
導体ウェーハは陰極によって支持することができ、プラ
ズマ内に形成された陽イオンをウェーハの表面に向けて
加速して、ウェーハの表面の良好な異方性エッチングを
もたらすことができる。従来のＲＩＥ装置は、約１０〜
４００キロヘルツの高周波数範囲および約１３〜４０メ
ガヘルツの高周波数範囲を含むいくつかの周波数で運転
されてきた。
【０００５】プラズマ内のイオンおよび電子は、１０〜
４００キロヘルツの低周波数範囲で運転される装置にお
いて共に加速されるものであり、ウェーハの表面に対す
る重い高エネルギーのイオンの衝突によって引き起こさ
れるＩＣデバイスへの潜在的損傷のリスクを生じる。１
３〜４０メガヘルツ範囲の高周波動作においては、１キ
ロワットの電力で１０００ボルトを超える大きさを一般
に生じる陰極の近くに定常状態陰極シースが形成される
。前述したように、この大きさの電圧は、高密度ＩＣ回
路に対して損傷を起こし得るものである。これに対し、
電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置等の約９００メ
ガヘルツ乃至２５ギガヘルツのマイクロ波範囲で運転さ
れる装置は、シース電圧が極めて低ことから、商業的に
有用なエッチング速度を得るために陰極に対する補助バ
イアスがしばしば必要となる。
４００キロヘルツの低周波数範囲で運転される装置にお
いて共に加速されるものであり、ウェーハの表面に対す
る重い高エネルギーのイオンの衝突によって引き起こさ
れるＩＣデバイスへの潜在的損傷のリスクを生じる。１
３〜４０メガヘルツ範囲の高周波動作においては、１キ
ロワットの電力で１０００ボルトを超える大きさを一般
に生じる陰極の近くに定常状態陰極シースが形成される
。前述したように、この大きさの電圧は、高密度ＩＣ回
路に対して損傷を起こし得るものである。これに対し、
電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置等の約９００メ
ガヘルツ乃至２５ギガヘルツのマイクロ波範囲で運転さ
れる装置は、シース電圧が極めて低ことから、商業的に
有用なエッチング速度を得るために陰極に対する補助バ
イアスがしばしば必要となる。
【０００６】周波数範囲選定のうち、プラズマエッチン
グ装置においては、１３〜４０メガヘルツの高周波範囲
が最もよく用いられる。ＲＩＥ装置動作周波数としては
っきりと最も一般的なものは１３．５６メガヘルツのＩ
ＭＳ（ｉｎｄｕｓｔｒｙ、ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ｍｅ
ｄｉｃａｌ）標準周波数である。しかしながら、それら
の装置の潜在的に損傷を起こし得るシース電圧が、例え
ば二酸化ケイ素（ｏｘｉｄｅ）上のポリシリコンエッチ
ングといった特定の鋭敏なエッチングプロセスを遂行す
る際のそれらの有用性を限定されたものにしている。
グ装置においては、１３〜４０メガヘルツの高周波範囲
が最もよく用いられる。ＲＩＥ装置動作周波数としては
っきりと最も一般的なものは１３．５６メガヘルツのＩ
ＭＳ（ｉｎｄｕｓｔｒｙ、ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ｍｅ
ｄｉｃａｌ）標準周波数である。しかしながら、それら
の装置の潜在的に損傷を起こし得るシース電圧が、例え
ば二酸化ケイ素（ｏｘｉｄｅ）上のポリシリコンエッチ
ングといった特定の鋭敏なエッチングプロセスを遂行す
る際のそれらの有用性を限定されたものにしている。
【０００７】この陰極シース電圧の削減は、例えばＣｈ
ｅｎｇ その他による「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ
−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈ Ｒｅａ
ｃｔｏｒ 」と題する米国特許４，８４２，６８３ に
おいて開示されるような磁場による閉込め技法を用いる
ことによって行うことができ、この米国特許には、ウェ
ーハの表面の上方でのウェーハ表面とほぼ平行な磁束線
を有する回転磁界の利用が教示されている。Ｃｈｅｎｇ
その他のこの磁界は、エッチング速度を最高で５０パ
ーセント増加させる一方で、陰極シース電圧を２５〜３
０パーセント、即ち約７００ボルトにまで低下させる。
ｅｎｇ その他による「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ
−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈ Ｒｅａ
ｃｔｏｒ 」と題する米国特許４，８４２，６８３ に
おいて開示されるような磁場による閉込め技法を用いる
ことによって行うことができ、この米国特許には、ウェ
ーハの表面の上方でのウェーハ表面とほぼ平行な磁束線
を有する回転磁界の利用が教示されている。Ｃｈｅｎｇ
その他のこの磁界は、エッチング速度を最高で５０パ
ーセント増加させる一方で、陰極シース電圧を２５〜３
０パーセント、即ち約７００ボルトにまで低下させる。
【０００８】Ｃｈｅｎｇ その他によって開示されるよ
うな磁気エンハンスメント装置の問題点の１つは、陰極
シース内に生成される電界（Ｅ）がウェーハ表面とほぼ
垂直であり、したがって印加された磁界（Ｂ）とほぼ垂
直にあることである。これら２つの界の相互作用によっ
てつくり出されるＥ×Ｂの力が、よく知られている電子
／イオンドリフト効果を引き起こし、これが磁気によっ
て強化されたＲＩＥ装置におけるエッチングの不均一性
の主要な原因の１つとなっている。上述した磁界の回転
が、ウェーハの表面にわたって電子／イオンドリフトの
影響を平均化することによって、不均一性を低下させる
が、これをなくすものではない。
うな磁気エンハンスメント装置の問題点の１つは、陰極
シース内に生成される電界（Ｅ）がウェーハ表面とほぼ
垂直であり、したがって印加された磁界（Ｂ）とほぼ垂
直にあることである。これら２つの界の相互作用によっ
てつくり出されるＥ×Ｂの力が、よく知られている電子
／イオンドリフト効果を引き起こし、これが磁気によっ
て強化されたＲＩＥ装置におけるエッチングの不均一性
の主要な原因の１つとなっている。上述した磁界の回転
が、ウェーハの表面にわたって電子／イオンドリフトの
影響を平均化することによって、不均一性を低下させる
が、これをなくすものではない。
【０００９】Ｃｈｅｎｇ その他の装置において生じる
別の問題は、磁場による閉込みを用いても、約７００ボ
ルトの陰極シース電圧が、特定の種類のプロセス中にお
いてＩＣデバイスへの損傷を避けるためには大きすぎる
ということである。ここで、電子／イオンドリフトはＥ
×Ｂの力によって引き起されるから、陰極シース電圧を
低下させるためにＢを引き上げると、対応する幅で電子
／イオンドリフト効果が増大する。このため、Ｃｈｅｎ
ｇ その他の装置は、ウェーハの表面にわたって受容で
きないほど大きなエッチングの不均一性を引き起こすこ
となしに、Ｂ界の強さをさらに増大させることによって
陰極シース電圧を７００ボルトを大きく下回るように低
下させることができない。
別の問題は、磁場による閉込みを用いても、約７００ボ
ルトの陰極シース電圧が、特定の種類のプロセス中にお
いてＩＣデバイスへの損傷を避けるためには大きすぎる
ということである。ここで、電子／イオンドリフトはＥ
×Ｂの力によって引き起されるから、陰極シース電圧を
低下させるためにＢを引き上げると、対応する幅で電子
／イオンドリフト効果が増大する。このため、Ｃｈｅｎ
ｇ その他の装置は、ウェーハの表面にわたって受容で
きないほど大きなエッチングの不均一性を引き起こすこ
となしに、Ｂ界の強さをさらに増大させることによって
陰極シース電圧を７００ボルトを大きく下回るように低
下させることができない。
【００１０】陰極シース電圧を受け入れられる低レベル
に低下させる方法の１つが、１９９０年７月３１日出願
の「ＶＨＦ／ＵＨＦ Ｒｅａｃｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ
」と題するＣｏｌｌｉｎｓ その他による米国特許出願
ＵＳＳＮ０７／５５９，９４７ において開示されてお
り、その開示をこれと一体のものとする。 陰極シース電圧が、以下の関係で表わされるプラズマの
ＲＦインピーダンス（ＺＲＦ）の関数であることが知ら
れている。
に低下させる方法の１つが、１９９０年７月３１日出願
の「ＶＨＦ／ＵＨＦ Ｒｅａｃｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ
」と題するＣｏｌｌｉｎｓ その他による米国特許出願
ＵＳＳＮ０７／５５９，９４７ において開示されてお
り、その開示をこれと一体のものとする。 陰極シース電圧が、以下の関係で表わされるプラズマの
ＲＦインピーダンス（ＺＲＦ）の関数であることが知ら
れている。
【００１１】ＺＲＦ＝Ｒ−ｊｘ
但しＲはプラズマインピーダンスの抵抗分であり、Ｘは
プラズマインピーダンスのリアクタンス分である。した
がってＲＦ周波数の増大がＺＲＦの減小および結果とし
ての陰極シース電圧の低下を引き起こすことになる。Ｃ
ｏｌｌｉｎｓ その他は、ＲＩＥ装置を約５０メガヘル
ツ乃至約８００メガヘルツのＶＨＦ／ＵＨＦ周波数で運
転すると、陰極シース電圧が低くなり、よりソフトで損
傷を起こしにくいエッチングプロセスがもたらされるこ
とを教示している。
プラズマインピーダンスのリアクタンス分である。した
がってＲＦ周波数の増大がＺＲＦの減小および結果とし
ての陰極シース電圧の低下を引き起こすことになる。Ｃ
ｏｌｌｉｎｓ その他は、ＲＩＥ装置を約５０メガヘル
ツ乃至約８００メガヘルツのＶＨＦ／ＵＨＦ周波数で運
転すると、陰極シース電圧が低くなり、よりソフトで損
傷を起こしにくいエッチングプロセスがもたらされるこ
とを教示している。
【００１２】Ｃｏｌｌｉｎｓ その他の装置は、極めて
よく機能するが、可変周波数Ｒ．Ｆ．電源または複数周
波数Ｒ．Ｆ．源を必要とし、ここで求められる電力およ
び周波数に対するそれが極めて大きく且つ高価であると
いう問題点を抱えている。また、それらのインピーダン
ス整合回路網は、ある程度は動作周波数の範囲にわたっ
ての妥協であり、この範囲内のどの周波数においても最
適のインピーダンス整合に及ばなかった。
よく機能するが、可変周波数Ｒ．Ｆ．電源または複数周
波数Ｒ．Ｆ．源を必要とし、ここで求められる電力およ
び周波数に対するそれが極めて大きく且つ高価であると
いう問題点を抱えている。また、それらのインピーダン
ス整合回路網は、ある程度は動作周波数の範囲にわたっ
ての妥協であり、この範囲内のどの周波数においても最
適のインピーダンス整合に及ばなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】このため、安価に且つ
効果的に陰極シース電圧を制御することのできるプラズ
マ処理装置に対する満たされない要求がずっと存在して
いた。
効果的に陰極シース電圧を制御することのできるプラズ
マ処理装置に対する満たされない要求がずっと存在して
いた。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、プラズ
マを形成するために陰極によってプロセス気体に高周波
（ＲＦ）エネルギーを結合し、プラズマ内に磁場を生成
し、陰極シース電圧を変化させるためにその磁場の強さ
を変化する。この磁場強度と陰極シース電圧とは、装置
の任意の動作範囲にわたって反比例する。この磁場（Ｂ
）の磁束線は、Ｅ×Ｂ電子／イオンドリフトをなくすた
めに、陰極シースの電界線（Ｅ）と平行であることが好
ましい。
マを形成するために陰極によってプロセス気体に高周波
（ＲＦ）エネルギーを結合し、プラズマ内に磁場を生成
し、陰極シース電圧を変化させるためにその磁場の強さ
を変化する。この磁場強度と陰極シース電圧とは、装置
の任意の動作範囲にわたって反比例する。この磁場（Ｂ
）の磁束線は、Ｅ×Ｂ電子／イオンドリフトをなくすた
めに、陰極シースの電界線（Ｅ）と平行であることが好
ましい。
【００１５】動作の好ましい周波数は、約５０〜８００
メガヘルツのＶＨＦ／ＵＨＦ高周波帯域のものである。 この範囲において、陰極シース電圧と磁界との関係が、
陰極シース電圧をその最大値から７５％またはそれ以上
低下させることを可能にしており、このことはＲＩＥ装
置のより低い動作周波数においては可能ではないようで
ある。ここで、ＲＦ周波数は、磁界のない場合に異なる
プロセスを実行するために望まれる異なるシース電圧の
最大値より大きいかそれと等しい陰極シース電圧を生成
するものを選択することが好ましい。この最大値より低
い陰極シース電圧を必要とするプロセスは磁界強度を増
大させることによって得ることができる。
メガヘルツのＶＨＦ／ＵＨＦ高周波帯域のものである。 この範囲において、陰極シース電圧と磁界との関係が、
陰極シース電圧をその最大値から７５％またはそれ以上
低下させることを可能にしており、このことはＲＩＥ装
置のより低い動作周波数においては可能ではないようで
ある。ここで、ＲＦ周波数は、磁界のない場合に異なる
プロセスを実行するために望まれる異なるシース電圧の
最大値より大きいかそれと等しい陰極シース電圧を生成
するものを選択することが好ましい。この最大値より低
い陰極シース電圧を必要とするプロセスは磁界強度を増
大させることによって得ることができる。
【００１６】本発明の装置は、プロセスチャンバと、プ
ロセスチャンバ内に配設されるウェーハ支持陰極と、該
チャンバ内にプロセス気体を放出する機構と、陰極に結
合し５０〜８００メガヘルツ範囲で動作するＲＦ電源と
、該チャンバ内に陰極表面とほぼ垂直な磁束を有する磁
界を生じるようにされた磁石とを含んでいる。プロセス
チャンバ内に可変磁界を設定するために可変電源に結合
する一対のコイルを用いることが好ましい。
ロセスチャンバ内に配設されるウェーハ支持陰極と、該
チャンバ内にプロセス気体を放出する機構と、陰極に結
合し５０〜８００メガヘルツ範囲で動作するＲＦ電源と
、該チャンバ内に陰極表面とほぼ垂直な磁束を有する磁
界を生じるようにされた磁石とを含んでいる。プロセス
チャンバ内に可変磁界を設定するために可変電源に結合
する一対のコイルを用いることが好ましい。
【００１７】動作周波数の選択が、本発明の重要な一面
をなしている。５０〜８００メガヘルツの範囲内の周波
数でこの装置を操作することによって陰極シース電圧を
装置がより低い周波数で操作される場合よりもずっと大
きな範囲にわたって変化させることを可能にする強力な
共振現象がみられる。この発明の効果は、Ｃｏｌｌｉｎ
ｓ その他によって開示されるような比較的高価をＲ．
Ｆ．電源の代わりに比較的安価なＤＣ定電流源を用いて
陰極シース電圧を制御できることにある。別法として、
プロセスチャンバ内のＢ界強度を変化させるために、交
換可能な永久磁石を用いることができる。また、垂直な
Ｂ界は、自由電子の放射状拡散による損失を少なくし、
プラズマ密度およびエッチング速度を増大させる。
をなしている。５０〜８００メガヘルツの範囲内の周波
数でこの装置を操作することによって陰極シース電圧を
装置がより低い周波数で操作される場合よりもずっと大
きな範囲にわたって変化させることを可能にする強力な
共振現象がみられる。この発明の効果は、Ｃｏｌｌｉｎ
ｓ その他によって開示されるような比較的高価をＲ．
Ｆ．電源の代わりに比較的安価なＤＣ定電流源を用いて
陰極シース電圧を制御できることにある。別法として、
プロセスチャンバ内のＢ界強度を変化させるために、交
換可能な永久磁石を用いることができる。また、垂直な
Ｂ界は、自由電子の放射状拡散による損失を少なくし、
プラズマ密度およびエッチング速度を増大させる。
【００１８】本発明のこれらおよび他の効果は、本発明
および図面の各図の詳細な説明を精査することによって
、当業者にとって明らかなものとなる。
および図面の各図の詳細な説明を精査することによって
、当業者にとって明らかなものとなる。
【００１９】
【実施例】図１において、本発明にしたがったプラズマ
処理装置１０は、プロセスチャンバ１４を画定する外囲
い１２と、陰極１６と、陰極１６に結合する高周波（Ｒ
Ｆ）供給システム１８と、チャンバ１４内に磁界を設定
するための磁気エンハンスメントシステム２０とを含ん
でいる。後により詳細に説明するように、このプラズマ
処理装置１０は、表面の高度な異方性エッチングをもた
らすためにウェーハの表面に向けてプロセス気体の陽イ
オンが加速される反応性イオンエッチング（Ｒ．Ｉ．Ｅ
．）モードで一般的に動作するものである。
処理装置１０は、プロセスチャンバ１４を画定する外囲
い１２と、陰極１６と、陰極１６に結合する高周波（Ｒ
Ｆ）供給システム１８と、チャンバ１４内に磁界を設定
するための磁気エンハンスメントシステム２０とを含ん
でいる。後により詳細に説明するように、このプラズマ
処理装置１０は、表面の高度な異方性エッチングをもた
らすためにウェーハの表面に向けてプロセス気体の陽イ
オンが加速される反応性イオンエッチング（Ｒ．Ｉ．Ｅ
．）モードで一般的に動作するものである。
【００２０】外囲い１２は、側壁２２と、ふた２４と、
ベース２６とを含いでいる。穴を開けたプレート２８が
外囲い１２内においてプロセスチャンバ１４を排気マニ
ホルド３０から区分しており、絶縁リング２９はプレー
ト２８を陰極１６から絶縁している。プロセス気体Ｐは
吸気マニホルド３２に注ぎ込まれ、穴開けプレートまた
はシャワーヘッド３４を介してプロセスチャンバ１４内
に拡散される。気体、イオン、微粒子および他の物質を
ポンプ３８によって、排気マニホルド３０および排気管
３６を介してチャンバ１４から排出することができる。 排気管３６を通しての排気の流量を調節するために絞り
弁４０を用いることができる。
ベース２６とを含いでいる。穴を開けたプレート２８が
外囲い１２内においてプロセスチャンバ１４を排気マニ
ホルド３０から区分しており、絶縁リング２９はプレー
ト２８を陰極１６から絶縁している。プロセス気体Ｐは
吸気マニホルド３２に注ぎ込まれ、穴開けプレートまた
はシャワーヘッド３４を介してプロセスチャンバ１４内
に拡散される。気体、イオン、微粒子および他の物質を
ポンプ３８によって、排気マニホルド３０および排気管
３６を介してチャンバ１４から排出することができる。 排気管３６を通しての排気の流量を調節するために絞り
弁４０を用いることができる。
【００２１】外囲い１２のプロセスチャンバ１４に対し
て露出する部分は、プロセスに適合する材料からつくる
必要がある。例えば、側壁２２、プレート２８およびシ
ャワーヘッド３４は、陽極酸化アルミニウムから形成す
ることが好ましい。各側壁、ふた、ベース等の当接する
面の間の多数のシール４２によって、外囲い１２の真空
性が確保されている。
て露出する部分は、プロセスに適合する材料からつくる
必要がある。例えば、側壁２２、プレート２８およびシ
ャワーヘッド３４は、陽極酸化アルミニウムから形成す
ることが好ましい。各側壁、ふた、ベース等の当接する
面の間の多数のシール４２によって、外囲い１２の真空
性が確保されている。
【００２２】陰極１６は、プロセスチャンバ１４に対し
て露出することのできる上面４４を有する細長の導電性
部材である。したがって、陰極１６の少なくとも上面４
４を、上述の陽極酸化アルミニウム等のプロセスに適合
する材料から形成することが重要である。半導体ウェー
ハ４６を、以降の処理のために陰極１６の上面４４によ
って支持することができる。
て露出することのできる上面４４を有する細長の導電性
部材である。したがって、陰極１６の少なくとも上面４
４を、上述の陽極酸化アルミニウム等のプロセスに適合
する材料から形成することが重要である。半導体ウェー
ハ４６を、以降の処理のために陰極１６の上面４４によ
って支持することができる。
【００２３】Ｒ．Ｆ．供給システム１８は、電源４８の
インピーダンスをプラズマ処理装置１０の他の部分のイ
ンピーダンスと整合する整合回路網５０に結合するＲ．
Ｆ．電源４８を含んでいる。一般に、電源４８の出力イ
ンピーダンスとほぼ同じ特性インピーダンスを有する同
軸送電線５１を用いて整合回路網５０にＲ．Ｆ．電源４
８を結合する。陰極１６は、絶縁スリーブ５２および導
電スリーブ５４と共同して、プロセスチャンバ１４に整
合回路網を結合する同軸送電路５６として機能する。ス
リーブ５４は、ベース２６およびプレート２８に電気的
に結合する。各側壁２２は、ふた２４、シャワーヘッド
３４、プレート２８およびベース２６に電気的に結合し
ている。陰極１６にＲ．Ｆ．電源を印加すると、プロセ
スチャンバ１４内のプロセス気体Ｐは、イオン化されて
自由電子の加速によるプラズマを生じ、これらが気体分
子と衝突して、その気体分子の陽イオンおよびさらなる
自由電子を生成する。陰極１６上方の陰極シースＳは、
陰極表面にほぼ垂直な電界Ｅを生成する。電流は、陰極
１６、プロセスチャンバ１４内のプラズマ、シャワーヘ
ッド３４、側壁２２、プレート２８および導電スリーブ
５４で構成される電流路５８に沿って流れる。
インピーダンスをプラズマ処理装置１０の他の部分のイ
ンピーダンスと整合する整合回路網５０に結合するＲ．
Ｆ．電源４８を含んでいる。一般に、電源４８の出力イ
ンピーダンスとほぼ同じ特性インピーダンスを有する同
軸送電線５１を用いて整合回路網５０にＲ．Ｆ．電源４
８を結合する。陰極１６は、絶縁スリーブ５２および導
電スリーブ５４と共同して、プロセスチャンバ１４に整
合回路網を結合する同軸送電路５６として機能する。ス
リーブ５４は、ベース２６およびプレート２８に電気的
に結合する。各側壁２２は、ふた２４、シャワーヘッド
３４、プレート２８およびベース２６に電気的に結合し
ている。陰極１６にＲ．Ｆ．電源を印加すると、プロセ
スチャンバ１４内のプロセス気体Ｐは、イオン化されて
自由電子の加速によるプラズマを生じ、これらが気体分
子と衝突して、その気体分子の陽イオンおよびさらなる
自由電子を生成する。陰極１６上方の陰極シースＳは、
陰極表面にほぼ垂直な電界Ｅを生成する。電流は、陰極
１６、プロセスチャンバ１４内のプラズマ、シャワーヘ
ッド３４、側壁２２、プレート２８および導電スリーブ
５４で構成される電流路５８に沿って流れる。
【００２４】磁気エンハンスメントシステム２０は、一
対の電磁コイル６０および６２および直流電源６４を含
むことが好ましい。後により詳細に述べるように、コイ
ル６０および６２は、プロセスチャンバ１４内に磁界を
形成して陰極１６上方により多くの自由電子を閉じ込め
、これによって陰極上の直流バイアス電圧を低下させる
。この好ましい実施例のコイル６０および６２は、直径
が１７インチであり、それぞれ高さ約１．５インチおよ
び幅１インチの断面寸法および約１９〜２０ミリヘンリ
ーの非遮蔽時のインダクタンスを有するトロイドを形成
する＃１２角型巻線を１８０回巻いたもので構成される
。これらのコイルを、近くの機器との電磁結合および界
面を最小にし、且つプロセスチャンバを外界の磁気的影
響からプロセスチャンバを遮蔽するために、軟鉄または
炭素鋼等の高透磁率材料で形成される磁気シールド６６
でおおうことが好ましい。コイル６０および６２をシー
ルド６６で覆うと、それぞれのコイルのインダクタンス
は約１４ミリヘンリーにまで低下する。
対の電磁コイル６０および６２および直流電源６４を含
むことが好ましい。後により詳細に述べるように、コイ
ル６０および６２は、プロセスチャンバ１４内に磁界を
形成して陰極１６上方により多くの自由電子を閉じ込め
、これによって陰極上の直流バイアス電圧を低下させる
。この好ましい実施例のコイル６０および６２は、直径
が１７インチであり、それぞれ高さ約１．５インチおよ
び幅１インチの断面寸法および約１９〜２０ミリヘンリ
ーの非遮蔽時のインダクタンスを有するトロイドを形成
する＃１２角型巻線を１８０回巻いたもので構成される
。これらのコイルを、近くの機器との電磁結合および界
面を最小にし、且つプロセスチャンバを外界の磁気的影
響からプロセスチャンバを遮蔽するために、軟鉄または
炭素鋼等の高透磁率材料で形成される磁気シールド６６
でおおうことが好ましい。コイル６０および６２をシー
ルド６６で覆うと、それぞれのコイルのインダクタンス
は約１４ミリヘンリーにまで低下する。
【００２５】直流電源６４は、０乃至約２０アンペアの
範囲で電流を供給することのできる可変、電流調節電源
であることが好ましい。適切な直流電源が、イリノイ州
シカゴのＳｏｒｅｎｓｓｅｎ Ｃｏｍｐａｎｙ からＤ
ＣＳ４０−２５という製品として販売されている。これ
を、つまみからの手動入力またはコンピュータ等の制御
装置からの信号入力であり得る入力６５によって制御す
ることができる。
範囲で電流を供給することのできる可変、電流調節電源
であることが好ましい。適切な直流電源が、イリノイ州
シカゴのＳｏｒｅｎｓｓｅｎ Ｃｏｍｐａｎｙ からＤ
ＣＳ４０−２５という製品として販売されている。これ
を、つまみからの手動入力またはコンピュータ等の制御
装置からの信号入力であり得る入力６５によって制御す
ることができる。
【００２６】磁気エンハンスメントシステム２０を操作
する好ましい方法を、図１、図２および図３を参照して
説明する。図２の上面図において、（陰極１６の上面４
４上に載置される）ウェーハ４６の上部を、コイル６０
の内周６８を通してみることができる。直流電源６４に
よって電力線７０によりコイル６０および６２に電流が
供給される。この好ましい実施例においては、コイル６
０および６２によって生成される磁界は互いに補助し合
い、すなわち、２つのコイルの異なる磁極が向き合う。 これを図３にみることができコイル６０のＮ極がコイル
６２のＳ極と向き合っており、ウェーハ４６の上面７２
とほぼ垂直な磁界Ｂを生じている。この好ましい実施例
において、コイル６０および６２は、ウェーハ４６およ
び陰極１６の両方の対称軸Ａと一致する共通の磁軸Ａを
共有している。なお、コイル６０および６２の磁気極性
を反対にすることができ、すなわちプロセスに対する顕
著な影響なしに、図３においてＢ界を上向きにすること
ができる。
する好ましい方法を、図１、図２および図３を参照して
説明する。図２の上面図において、（陰極１６の上面４
４上に載置される）ウェーハ４６の上部を、コイル６０
の内周６８を通してみることができる。直流電源６４に
よって電力線７０によりコイル６０および６２に電流が
供給される。この好ましい実施例においては、コイル６
０および６２によって生成される磁界は互いに補助し合
い、すなわち、２つのコイルの異なる磁極が向き合う。 これを図３にみることができコイル６０のＮ極がコイル
６２のＳ極と向き合っており、ウェーハ４６の上面７２
とほぼ垂直な磁界Ｂを生じている。この好ましい実施例
において、コイル６０および６２は、ウェーハ４６およ
び陰極１６の両方の対称軸Ａと一致する共通の磁軸Ａを
共有している。なお、コイル６０および６２の磁気極性
を反対にすることができ、すなわちプロセスに対する顕
著な影響なしに、図３においてＢ界を上向きにすること
ができる。
【００２７】コイル６０および６２は、両コイル間の距
離Ｄが各コイルの半径Ｒとほぼ等しくなるヘルムホルツ
構成で配列されることが好ましい。このヘルムホルツ構
成は、Ｂ界の各磁束線ｆが互いに平行であり且つ両コイ
ルの平面に垂直となるような両コイル間の領域Ｘを生じ
る。ウェーハの表面にわたってエッチングの均一性をも
たらすためには、このＢ界がウェーハ４６の近傍におい
て均一であることが重要である。
離Ｄが各コイルの半径Ｒとほぼ等しくなるヘルムホルツ
構成で配列されることが好ましい。このヘルムホルツ構
成は、Ｂ界の各磁束線ｆが互いに平行であり且つ両コイ
ルの平面に垂直となるような両コイル間の領域Ｘを生じ
る。ウェーハの表面にわたってエッチングの均一性をも
たらすためには、このＢ界がウェーハ４６の近傍におい
て均一であることが重要である。
【００２８】図１の磁気エンハンスメントシステム２０
を操作するための別の方法を図４に示す。この実施例に
おいて、コイル６０および６２によって生成される磁界
は互いに対向しており、すなわち、両コイルのＮ極が互
いに向き合っている。これが、プロセスチャンバ内のウ
ェーハ４６のすぐ近くに磁気ミラーをつくり出している
。この磁気ミラーは、ウェーハの表面７２近傍のエネル
ギーを有する電子の濃度を高めるのに効果的であるが、
ウェーハの中心から離れると電子／イオンドリフト効果
の影響が大きくなる。プラズマエッチング装置の磁気に
よる性能向上の方法および装置が、「Ｍａｇｎｅｔｉｃ
ａｌｌｙ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｒｅａｃ
ｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ （ａｓａｍｅｎｄｅｄ
）」と題する本願の出願人に譲渡されたＨａｎｌｅｙそ
の他による８９年８月５日出願の米国特出願Ｓｅｒｉａ
ｌ Ｎｏ．０７／３４９，０１０にみられ、その開示を
参照することによってここに一体化する。
を操作するための別の方法を図４に示す。この実施例に
おいて、コイル６０および６２によって生成される磁界
は互いに対向しており、すなわち、両コイルのＮ極が互
いに向き合っている。これが、プロセスチャンバ内のウ
ェーハ４６のすぐ近くに磁気ミラーをつくり出している
。この磁気ミラーは、ウェーハの表面７２近傍のエネル
ギーを有する電子の濃度を高めるのに効果的であるが、
ウェーハの中心から離れると電子／イオンドリフト効果
の影響が大きくなる。プラズマエッチング装置の磁気に
よる性能向上の方法および装置が、「Ｍａｇｎｅｔｉｃ
ａｌｌｙ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｒｅａｃ
ｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ （ａｓａｍｅｎｄｅｄ
）」と題する本願の出願人に譲渡されたＨａｎｌｅｙそ
の他による８９年８月５日出願の米国特出願Ｓｅｒｉａ
ｌ Ｎｏ．０７／３４９，０１０にみられ、その開示を
参照することによってここに一体化する。
【００２９】プラズマ処理装置のための磁気エンハンス
メント装置を操作するさらに別の方法が図５に示されて
おり、ここでは、ウェーハ４６の平面Ｐに在る単一のコ
イル６０のみを用いて、磁界Ｂを生じている。コイル６
０の直径Ｄがウェーハの直径ｄと比較して大きい場合、
互いにほぼ平行で且ウェーハ４６のウェーハ表面に対し
て垂直な磁束線ｆを有する磁界Ｂが、コイル６０中心の
近傍に生成される。この単一コイル構成の問題点は、Ｄ
がｄよりも例えば少なくとも４倍というふうにずっと大
きく且つ陽極表面が陰極に極めて近くないと、良好なエ
ッチングの均一性をもたらすためにはＢ界の均一性が充
分なものでなくなるということにある。したがって、図
５の単一コイル構成は複数チャンバのエッチング装置に
おいてよりコイル６０の大きさが重要ではない独立した
単一ウェーハエッチング装置に最も良く適合する。
メント装置を操作するさらに別の方法が図５に示されて
おり、ここでは、ウェーハ４６の平面Ｐに在る単一のコ
イル６０のみを用いて、磁界Ｂを生じている。コイル６
０の直径Ｄがウェーハの直径ｄと比較して大きい場合、
互いにほぼ平行で且ウェーハ４６のウェーハ表面に対し
て垂直な磁束線ｆを有する磁界Ｂが、コイル６０中心の
近傍に生成される。この単一コイル構成の問題点は、Ｄ
がｄよりも例えば少なくとも４倍というふうにずっと大
きく且つ陽極表面が陰極に極めて近くないと、良好なエ
ッチングの均一性をもたらすためにはＢ界の均一性が充
分なものでなくなるということにある。したがって、図
５の単一コイル構成は複数チャンバのエッチング装置に
おいてよりコイル６０の大きさが重要ではない独立した
単一ウェーハエッチング装置に最も良く適合する。
【００３０】上述したことからわかるように、本発明の
可変磁気エンハンスメントシステムを実施する多数の方
式がある。例えば、円筒状ではないプラズマエッチング
システムチャンバ上において、そのチャンバの外形状に
したがってコイルを作成することできる。Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｔｃ
ｈ ５０００ は８角形のチャンバ形状を有しているこ
とから、電磁コイルを適合する八角形状に形成してチャ
ンバの外側表面に密接に係合するようにすることができ
る。このようなコイルをヘルムホルツ構成に配置する場
合、八角形状のコイルの対向する面の間の距離を、コイ
ルの半径Ｒとして用いる。
可変磁気エンハンスメントシステムを実施する多数の方
式がある。例えば、円筒状ではないプラズマエッチング
システムチャンバ上において、そのチャンバの外形状に
したがってコイルを作成することできる。Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｔｃ
ｈ ５０００ は８角形のチャンバ形状を有しているこ
とから、電磁コイルを適合する八角形状に形成してチャ
ンバの外側表面に密接に係合するようにすることができ
る。このようなコイルをヘルムホルツ構成に配置する場
合、八角形状のコイルの対向する面の間の距離を、コイ
ルの半径Ｒとして用いる。
【００３１】また、磁気エンハンスメントシステムの電
磁コイルの１つまたはそれ以上を、永久磁石と代えるこ
とが可能である。例えば、その開示を一体化したところ
の上述Ｈａｎｌｅｙその他の特許において教示されるよ
うに、図３の磁気コイル６０および６２の一方または両
方を１個またはそれ以上の永久磁石に代えるかまたはそ
れで補助することができる。本発明の永久磁石を用いた
実施例における磁界の強さは、装置１０内の各永久磁石
を、プロセスキットの１部として実際に交換することに
よって変えることができる。例えば、Ｈａｎｌｅｙその
他においては、陰極２１６内の永久磁石２４６を、より
強いまたは弱い磁界強度を有する別の永久磁石と取り換
えることができる。永久磁石の別の可能な配置場所は、
適切に拡大された吸気マニホルド３２内であり、プロセ
ス気体Ｐがチャンバ１４に流入するのを妨げないように
磁石を配置するものである。二酸化ケイ素層にウィンド
ウを形成するプロセスキットが大きなシース電圧を生成
するために弱い永久磁石を用いることができるのに対し
、ポリシリコンをエッチングするためのプロセスキット
は低いシース電圧を生成するために強力な永久磁石を備
えることができる。本発明にしたがった特定のプロセス
について、以下により詳細に述べる。
磁コイルの１つまたはそれ以上を、永久磁石と代えるこ
とが可能である。例えば、その開示を一体化したところ
の上述Ｈａｎｌｅｙその他の特許において教示されるよ
うに、図３の磁気コイル６０および６２の一方または両
方を１個またはそれ以上の永久磁石に代えるかまたはそ
れで補助することができる。本発明の永久磁石を用いた
実施例における磁界の強さは、装置１０内の各永久磁石
を、プロセスキットの１部として実際に交換することに
よって変えることができる。例えば、Ｈａｎｌｅｙその
他においては、陰極２１６内の永久磁石２４６を、より
強いまたは弱い磁界強度を有する別の永久磁石と取り換
えることができる。永久磁石の別の可能な配置場所は、
適切に拡大された吸気マニホルド３２内であり、プロセ
ス気体Ｐがチャンバ１４に流入するのを妨げないように
磁石を配置するものである。二酸化ケイ素層にウィンド
ウを形成するプロセスキットが大きなシース電圧を生成
するために弱い永久磁石を用いることができるのに対し
、ポリシリコンをエッチングするためのプロセスキット
は低いシース電圧を生成するために強力な永久磁石を備
えることができる。本発明にしたがった特定のプロセス
について、以下により詳細に述べる。
【００３２】図６は、磁界なしの、即ちコイル６０およ
び６２に電流が印加されない状態での装置１０のチャン
バ１４内で変化する直流電位を示すグラフである。陽極
として作用するシャワーヘッド３４の内側面において、
電圧はゼロである。チャンバ１４内のプラズマ本体内に
おいてプラズマ電位は、通常は＋２０乃至４０ボルトの
範囲にある。陰極１６の表面近くのシース層は強く負と
なり、５００ボルトの陰極シース電圧を得ることがある
。プラズマ電位と陰極シース電圧との差（即ちプラズマ
電位マイナス陰極シース電圧）がプロセスチャンバ１３
内における直流バイアスである。これからわかるように
、ＲＩＥ装置において、陰極シース電圧は、直流バイア
スに極めて近いものである。図７を参照し次に述べるよ
うに、本発明の磁気による性能向上は、陰極シース電圧
レベルおよび結果として陰極上の直流バイアスを低下さ
せる。
び６２に電流が印加されない状態での装置１０のチャン
バ１４内で変化する直流電位を示すグラフである。陽極
として作用するシャワーヘッド３４の内側面において、
電圧はゼロである。チャンバ１４内のプラズマ本体内に
おいてプラズマ電位は、通常は＋２０乃至４０ボルトの
範囲にある。陰極１６の表面近くのシース層は強く負と
なり、５００ボルトの陰極シース電圧を得ることがある
。プラズマ電位と陰極シース電圧との差（即ちプラズマ
電位マイナス陰極シース電圧）がプロセスチャンバ１３
内における直流バイアスである。これからわかるように
、ＲＩＥ装置において、陰極シース電圧は、直流バイア
スに極めて近いものである。図７を参照し次に述べるよ
うに、本発明の磁気による性能向上は、陰極シース電圧
レベルおよび結果として陰極上の直流バイアスを低下さ
せる。
【００３３】図７は、図１の磁気エンハンスメントシス
テム２０によって生成される磁界Ｂを示す図である。磁
界Ｂの効果は、自由電子ｅをＢ界の磁束線Ｆに沿ってら
旋上に進ませることにある。これらの電子ｅは、磁束に
対して上昇または下降を同等に行い得るが、磁束ｆを横
断することを抑えられている。ところがこれよりずっと
重い陽イオンｉは、本質的には自由にプロセスチャンバ
１４内を動き回り、磁束ｆを横断する。したがって、イ
オンｉが装置の側壁２０に衝突し得るのに対して、電子
ｅは、充分なエネルギーを得ている場合には、シャワー
ヘッド３４およびウェーハ４６に衝するように抑えられ
ている。
テム２０によって生成される磁界Ｂを示す図である。磁
界Ｂの効果は、自由電子ｅをＢ界の磁束線Ｆに沿ってら
旋上に進ませることにある。これらの電子ｅは、磁束に
対して上昇または下降を同等に行い得るが、磁束ｆを横
断することを抑えられている。ところがこれよりずっと
重い陽イオンｉは、本質的には自由にプロセスチャンバ
１４内を動き回り、磁束ｆを横断する。したがって、イ
オンｉが装置の側壁２０に衝突し得るのに対して、電子
ｅは、充分なエネルギーを得ている場合には、シャワー
ヘッド３４およびウェーハ４６に衝するように抑えられ
ている。
【００３４】前述したように、陰極シース電圧は、プラ
ズマのＲ．Ｆ．インピーダンスの低下とともに低くなる
。また、陰極シース電圧が、以下で論ずる運転範囲内に
おいて、磁界Ｂの強度と反比例することも前述した。 これは、プラズマのＲ．Ｆ．インピーダンスＺＲＦが、
運転範囲においてＢ界の強度と反比例するためである。 簡単にいって、ＺＲＦは、プラズマ内の電子およびイオ
ンの密度に比例する。電子は磁束線ｆに沿って動くよう
に抑制されているから側壁２２へと失われる電子の数は
少なくなり、プラズマ内により密度の大きい電子を生成
する。イオンは同様の抑制を受けることはないが、より
高密度の電子は、より頻繁な電子／気体分子の衝突によ
ってより高密度のイオンを生成することにもなる。この
結果、Ｂ界はプラズマの電子およびイオン密度を増大さ
せこれがＺＲＦを低下させ、それが今度は陰極シース電
圧を低下させる。
ズマのＲ．Ｆ．インピーダンスの低下とともに低くなる
。また、陰極シース電圧が、以下で論ずる運転範囲内に
おいて、磁界Ｂの強度と反比例することも前述した。 これは、プラズマのＲ．Ｆ．インピーダンスＺＲＦが、
運転範囲においてＢ界の強度と反比例するためである。 簡単にいって、ＺＲＦは、プラズマ内の電子およびイオ
ンの密度に比例する。電子は磁束線ｆに沿って動くよう
に抑制されているから側壁２２へと失われる電子の数は
少なくなり、プラズマ内により密度の大きい電子を生成
する。イオンは同様の抑制を受けることはないが、より
高密度の電子は、より頻繁な電子／気体分子の衝突によ
ってより高密度のイオンを生成することにもなる。この
結果、Ｂ界はプラズマの電子およびイオン密度を増大さ
せこれがＺＲＦを低下させ、それが今度は陰極シース電
圧を低下させる。
【００３５】比較的強力な磁界が比較的弱い磁界よりも
ＺＲＦをより大きく低下させる理由は、旋回する電子の
平均半径とプラズマ内の粒子間の平均自由行程とに関係
している。磁束線の回わりにおける電子の旋回の半径は
、Ｌａｍｏｒ 半径ＲＬ によって以下のようにメート
ルで表わされる。ＲＬ ＝（ｍｖ） ／ｑＢ但し、ｍは
電子の質量をキログラムで表わしＶはその初速をメート
ル／秒で表わし、ｑは電子の電荷をクーロンで表わし、
Ｂは磁束密度の強さをテスラで表わしたものである。こ
の結果、磁束線ｆに沿って旋回する電子の平均半径は、
Ｂ界の強度と反比例する。粒子間の平均自由行程（ＭＦ
Ｐ）が半径ＲＬ よりずっと大きい場合は、旋回する電
子とプラズマ内の粒子との間に衝突は殆んど起こらない
。衝突が比較的少ないということは、磁束線に沿ったそ
の旋回路から除かれてチャンバ壁等へ失われる電子が比
較的少ないということである。したがって、Ｂ界強度の
増大は、プラズマ内の電子およびイオン密度を増大し、
ＺＲＦおよび電極シース電圧の所望の削減を引き起こす
。
ＺＲＦをより大きく低下させる理由は、旋回する電子の
平均半径とプラズマ内の粒子間の平均自由行程とに関係
している。磁束線の回わりにおける電子の旋回の半径は
、Ｌａｍｏｒ 半径ＲＬ によって以下のようにメート
ルで表わされる。ＲＬ ＝（ｍｖ） ／ｑＢ但し、ｍは
電子の質量をキログラムで表わしＶはその初速をメート
ル／秒で表わし、ｑは電子の電荷をクーロンで表わし、
Ｂは磁束密度の強さをテスラで表わしたものである。こ
の結果、磁束線ｆに沿って旋回する電子の平均半径は、
Ｂ界の強度と反比例する。粒子間の平均自由行程（ＭＦ
Ｐ）が半径ＲＬ よりずっと大きい場合は、旋回する電
子とプラズマ内の粒子との間に衝突は殆んど起こらない
。衝突が比較的少ないということは、磁束線に沿ったそ
の旋回路から除かれてチャンバ壁等へ失われる電子が比
較的少ないということである。したがって、Ｂ界強度の
増大は、プラズマ内の電子およびイオン密度を増大し、
ＺＲＦおよび電極シース電圧の所望の削減を引き起こす
。
【００３６】Ｌａｍｏｒ 半径ＲＬ がＭＦＰよりずっ
と大きい場合、実用的なＢ界は、プラズマ内における電
子および他の粒子間の頻繁な衝突のために電子閉込の効
果をほとんどもたない。したがって、本発明は、５００
ミリＴｏｒｒ未満の比較的低いＲＩＥ圧力範囲で行われ
ることが好ましく、数十ミリＴｏｒｒまたはそれ以下が
特に好ましい。図８は、図１の装置が１キロワットのＲ
．Ｆ．電力で動作する場合の、コイル６０および６２を
通るコイル電流に対する陰極１６上の直流バイアス電圧
の関係を示す図である。第１の曲線７４は２０ミリＴｏ
ｒｒにおける関係を示し、第２の曲線７６は３０ミリＴ
ｏｒｒにおける関係を示す。運転範囲Ｏにおいては、直
流バイアス電圧がコイル電流に反比例することがわかる
。コイル電流はコイルによって生成される磁界Ｂと比例
することから、直流陰極バイアスと運転範囲Ｏ内におけ
る磁界の強度との間には明らかな反比例関係が存在する
。
と大きい場合、実用的なＢ界は、プラズマ内における電
子および他の粒子間の頻繁な衝突のために電子閉込の効
果をほとんどもたない。したがって、本発明は、５００
ミリＴｏｒｒ未満の比較的低いＲＩＥ圧力範囲で行われ
ることが好ましく、数十ミリＴｏｒｒまたはそれ以下が
特に好ましい。図８は、図１の装置が１キロワットのＲ
．Ｆ．電力で動作する場合の、コイル６０および６２を
通るコイル電流に対する陰極１６上の直流バイアス電圧
の関係を示す図である。第１の曲線７４は２０ミリＴｏ
ｒｒにおける関係を示し、第２の曲線７６は３０ミリＴ
ｏｒｒにおける関係を示す。運転範囲Ｏにおいては、直
流バイアス電圧がコイル電流に反比例することがわかる
。コイル電流はコイルによって生成される磁界Ｂと比例
することから、直流陰極バイアスと運転範囲Ｏ内におけ
る磁界の強度との間には明らかな反比例関係が存在する
。
【００３７】本発明の装置１０を約５０〜８００メガヘ
ルツのＶＨＦ／ＵＨＦ範囲で運転した場合に、重要な現
象が発生する。図８からわかるように、コイル６０およ
び６２に約７〜１４アンペアが印加されると、曲線７４
および７６に大きなくぼみ７８が生じる。このくぼみ７
８は、磁界と振動する電子との間の共振現象によるもの
と考えられる。このくぼみは、５０〜８００メガヘルツ
の周波数運転範囲においてはっきりとしているが、約４
０メガヘルツ以下の周波数においては明白ではない。こ
の共振は、利用可能な直流バイアスの範囲をかなり拡大
するという点において本発明にとって重要である。例え
ば、曲線７４は、コイル電流を０アンペロから約１１ア
ンペアにまで変化させることによって、直流バイアスを
約６００ボルトから７５％削減の約１５０ボルトにまで
調節できることを示している。運転範囲Ｏの外側の電流
を磁気による閉込めのために用いることはできるが、直
流バイアスは、１１アンペア以上における電流の上昇と
共に増加し始める。
ルツのＶＨＦ／ＵＨＦ範囲で運転した場合に、重要な現
象が発生する。図８からわかるように、コイル６０およ
び６２に約７〜１４アンペアが印加されると、曲線７４
および７６に大きなくぼみ７８が生じる。このくぼみ７
８は、磁界と振動する電子との間の共振現象によるもの
と考えられる。このくぼみは、５０〜８００メガヘルツ
の周波数運転範囲においてはっきりとしているが、約４
０メガヘルツ以下の周波数においては明白ではない。こ
の共振は、利用可能な直流バイアスの範囲をかなり拡大
するという点において本発明にとって重要である。例え
ば、曲線７４は、コイル電流を０アンペロから約１１ア
ンペアにまで変化させることによって、直流バイアスを
約６００ボルトから７５％削減の約１５０ボルトにまで
調節できることを示している。運転範囲Ｏの外側の電流
を磁気による閉込めのために用いることはできるが、直
流バイアスは、１１アンペア以上における電流の上昇と
共に増加し始める。
【００３８】本発明の装置１０は、プロセスチャンバ内
の磁界を変化させることで陰極の直流バイアスを制御で
きるその機能により、多数のプロセスに適用することが
できる。また、これを、可変または複数周波数Ｒ．Ｆ．
電源４８をもたらすことによって、その開示をここに一
体化したところの「ＶＨＦ／ＵＨＦ Ｐｌａｓｍａ Ｐ
ｒｏｃｅｓｓｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ Ｆｏｒｍｉｎｇ
Ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｔｒｕｃ
ｔｕｒｅｓ ｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗａ
ｆｅｒｓ 」と題するＣｏｌｌｉｎｓ その他の１９９
０年７月３１日出願の米国特許出願Ｎｏ． ０７／５６
０，５３０の各プロセスを実行するのにも用いることが
できる。本発明にしたがったプロセスのいくつかの代表
的な例を以下に示す。
の磁界を変化させることで陰極の直流バイアスを制御で
きるその機能により、多数のプロセスに適用することが
できる。また、これを、可変または複数周波数Ｒ．Ｆ．
電源４８をもたらすことによって、その開示をここに一
体化したところの「ＶＨＦ／ＵＨＦ Ｐｌａｓｍａ Ｐ
ｒｏｃｅｓｓｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ Ｆｏｒｍｉｎｇ
Ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｔｒｕｃ
ｔｕｒｅｓ ｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗａ
ｆｅｒｓ 」と題するＣｏｌｌｉｎｓ その他の１９９
０年７月３１日出願の米国特許出願Ｎｏ． ０７／５６
０，５３０の各プロセスを実行するのにも用いることが
できる。本発明にしたがったプロセスのいくつかの代表
的な例を以下に示す。
【００３９】プロセス例Ｎｏ．１−コンタクトウィンド
ウ二酸化ケイ素（ＳｉＯ２） 層を通して下にあるポリ
シリコン層へのコンタクトウィンドウをエッチングする
場合には、陰極１６上の比較的高い直流バイアスが望ま
しい。 このようなステップは、高いエッチング速度選択比およ
びウィンドウ側壁に対するかなり良好な垂直異方性を必
要とする。一般的なプロセスパラメータは以下の通りで
ある。
ウ二酸化ケイ素（ＳｉＯ２） 層を通して下にあるポリ
シリコン層へのコンタクトウィンドウをエッチングする
場合には、陰極１６上の比較的高い直流バイアスが望ま
しい。 このようなステップは、高いエッチング速度選択比およ
びウィンドウ側壁に対するかなり良好な垂直異方性を必
要とする。一般的なプロセスパラメータは以下の通りで
ある。
【００４０】Ｒ．Ｆ．電力＝＞１キロワットＲ．Ｆ．周
波数＝＞９０メガヘルツ プロセス気体＝＞ＣＨＦ３＠５０ｓｃｃｍおよびＡｒ＠
１２０ｓｃｃｍチャンバ圧力＝＞３０ミリＴｏｒｒ 直流コイル電流を０〜７アンペアの範囲に設定して、陰
極の直流バイアスを直流５００ボルトと直流３５０ボル
トとの間に設定する。実際の望ましい直流バイアスは、
エッチングされるデバイスの望ましい特性によって左右
される。例えば、比較的高い直流バイアスは、比較的大
きな選択比を有するが、ポリシリコン層への損傷の増大
につながる。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐ
ｒｅｃｉｓｉｏｎ ５０００ Ｅｔｃｈ チャンバにお
いてエッチングされる一般的な５または６インチウェー
ハに対して、上に明記したプロセスパラメータは、６０
００〜７０００Ａ／分のエッチング速度を生じる。
波数＝＞９０メガヘルツ プロセス気体＝＞ＣＨＦ３＠５０ｓｃｃｍおよびＡｒ＠
１２０ｓｃｃｍチャンバ圧力＝＞３０ミリＴｏｒｒ 直流コイル電流を０〜７アンペアの範囲に設定して、陰
極の直流バイアスを直流５００ボルトと直流３５０ボル
トとの間に設定する。実際の望ましい直流バイアスは、
エッチングされるデバイスの望ましい特性によって左右
される。例えば、比較的高い直流バイアスは、比較的大
きな選択比を有するが、ポリシリコン層への損傷の増大
につながる。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐ
ｒｅｃｉｓｉｏｎ ５０００ Ｅｔｃｈ チャンバにお
いてエッチングされる一般的な５または６インチウェー
ハに対して、上に明記したプロセスパラメータは、６０
００〜７０００Ａ／分のエッチング速度を生じる。
【００４１】プロセス例Ｎｏ．２−ビアホールアルミニ
ウム等の下にある金属層に接続するために二酸化ケイ素
にビア（経路）を形成する場合、陰極１６におけるより
中程度の直流バイアスが望ましい。これは、アルミニウ
ムが、ビアホール側壁やウェーハ表面に再付着を引き起
こし得る高エネルギーイオンによって衝撃を受けた際に
極めて容易にスパッタされるためである。したがって、
二酸化ケイ素を通してアルミニウムへのビアホールを形
成する際には陰極直流バイアスを約２００ボルトまでに
抑えることが望ましい。一般的なプロセスパラメータは
以下の通りである。
ウム等の下にある金属層に接続するために二酸化ケイ素
にビア（経路）を形成する場合、陰極１６におけるより
中程度の直流バイアスが望ましい。これは、アルミニウ
ムが、ビアホール側壁やウェーハ表面に再付着を引き起
こし得る高エネルギーイオンによって衝撃を受けた際に
極めて容易にスパッタされるためである。したがって、
二酸化ケイ素を通してアルミニウムへのビアホールを形
成する際には陰極直流バイアスを約２００ボルトまでに
抑えることが望ましい。一般的なプロセスパラメータは
以下の通りである。
【００４２】Ｒ．Ｆ．電力＝＞１キロワットＲ．Ｆ．周
波数＝＞９０メガヘルツ プロセス気体＝＞ＣＨＦ３＠２５ｓｃｃｍ、ＣＦ４ ＠
２５ｓｃｃｍおよびＡｒ＠１２０ｓｃｃｍチャンバ圧力
＝＞３０ミリＴｏｒｒ直流コイル電流を８〜９アンペア
に設定して、陰極の直流バイアスを約直流２００ボルト
までに設定する。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ５０００ Ｅｔｃｈ チャンバに
おいてエッチングされる一般的な５または６インチウェ
ーハに対して、上に明記したプロセスパラメータは、５
０００〜６０００Ａ／分のエッチング速度を生じる。
波数＝＞９０メガヘルツ プロセス気体＝＞ＣＨＦ３＠２５ｓｃｃｍ、ＣＦ４ ＠
２５ｓｃｃｍおよびＡｒ＠１２０ｓｃｃｍチャンバ圧力
＝＞３０ミリＴｏｒｒ直流コイル電流を８〜９アンペア
に設定して、陰極の直流バイアスを約直流２００ボルト
までに設定する。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ５０００ Ｅｔｃｈ チャンバに
おいてエッチングされる一般的な５または６インチウェ
ーハに対して、上に明記したプロセスパラメータは、５
０００〜６０００Ａ／分のエッチング速度を生じる。
【００４３】プロセス例Ｎｏ．３−ポリシリコンエッチ
ング二酸化ケイ素上のポリシリコンをエッチングする場
合は、陰極１６における比較的低い直流バイアスが望ま
しい。前述したように、ポリシリコンは、活動的なイオ
ンによる衝撃に対して傷つき易く、したがって、ソフト
プロセスが望ましい。また、二酸化ケイ素は低イオンエ
ネルギーにおいてはさほどエッチングされないから、こ
の低エネルギーにおいて、極めて良好なエッチング選択
比が可能となる。一般的なプロセスパラメータは以下の
通りである。
ング二酸化ケイ素上のポリシリコンをエッチングする場
合は、陰極１６における比較的低い直流バイアスが望ま
しい。前述したように、ポリシリコンは、活動的なイオ
ンによる衝撃に対して傷つき易く、したがって、ソフト
プロセスが望ましい。また、二酸化ケイ素は低イオンエ
ネルギーにおいてはさほどエッチングされないから、こ
の低エネルギーにおいて、極めて良好なエッチング選択
比が可能となる。一般的なプロセスパラメータは以下の
通りである。
【００４４】Ｒ．Ｆ．電力＝＞０．４キロワットＲ．Ｆ
．周波数＝＞９０メガヘルツ プロセス気体＝＞Ｃｌ２ ＠８０ｓｃｃｍ、Ｈｅ＠８０
ｓｃｃｍ、およびＯ２＠０〜４ｓｃｃｍ チャンバ圧力＝＞３０ミリＴｏｒｒ 陰極に直流５０〜７５ボルトの直流バイアスを生成する
ために、コイル電流を約１０〜１１アンペアに調節し、
これが、３５００〜４５００Ａ／ｍｉｎｕｔｅのエッチ
ング速度を生じる。この電力レベルにおいては、低エネ
ルギーイオンおよびラジカルの両方がエッチメカニズム
に含まれている。
．周波数＝＞９０メガヘルツ プロセス気体＝＞Ｃｌ２ ＠８０ｓｃｃｍ、Ｈｅ＠８０
ｓｃｃｍ、およびＯ２＠０〜４ｓｃｃｍ チャンバ圧力＝＞３０ミリＴｏｒｒ 陰極に直流５０〜７５ボルトの直流バイアスを生成する
ために、コイル電流を約１０〜１１アンペアに調節し、
これが、３５００〜４５００Ａ／ｍｉｎｕｔｅのエッチ
ング速度を生じる。この電力レベルにおいては、低エネ
ルギーイオンおよびラジカルの両方がエッチメカニズム
に含まれている。
【００４５】本発明の好ましい実施例にしたがってプラ
ズマを形成する方法を、図９を参照して説明する。第１
のステップ８０において、例えば上述した各プロセス気
体の１つであるプロセス気体をプロセスチャンバに入れ
る。第２ステップ８２において、陰極によってこの気体
にＲ．Ｆ．電源を結合し、プロセス気体からプラズマを
そして陰極近傍にシースを形成する。ステップ８４にお
いてプラズマ内に磁界を生成しステップ８６において磁
界の強度を変化させてシースの電位を変化させる。この
気体を約５００ミリＴｏｒｒ以下の圧力とし、Ｒ．Ｆ．
電源の周波数は約５０〜８００メガヘルツの範囲とする
ことが好ましい。この磁界は、永久磁石または電磁石に
よって生成することができる。
ズマを形成する方法を、図９を参照して説明する。第１
のステップ８０において、例えば上述した各プロセス気
体の１つであるプロセス気体をプロセスチャンバに入れ
る。第２ステップ８２において、陰極によってこの気体
にＲ．Ｆ．電源を結合し、プロセス気体からプラズマを
そして陰極近傍にシースを形成する。ステップ８４にお
いてプラズマ内に磁界を生成しステップ８６において磁
界の強度を変化させてシースの電位を変化させる。この
気体を約５００ミリＴｏｒｒ以下の圧力とし、Ｒ．Ｆ．
電源の周波数は約５０〜８００メガヘルツの範囲とする
ことが好ましい。この磁界は、永久磁石または電磁石に
よって生成することができる。
【００４６】なお、これらのプロセスステップを、必ず
しも図９に示した順序で実行する必要のないことは重要
である。例えば、磁界を生成するステップ８４を、Ｒ．
Ｆ．エネルギーを気体に結合するステップ８２に先行さ
せることができる。このように、上記プロセス例におい
て示される各ステップの順序は、単に例示のためのもの
であり、本発明の範囲を限定するものとして解釈すべき
ではない。
しも図９に示した順序で実行する必要のないことは重要
である。例えば、磁界を生成するステップ８４を、Ｒ．
Ｆ．エネルギーを気体に結合するステップ８２に先行さ
せることができる。このように、上記プロセス例におい
て示される各ステップの順序は、単に例示のためのもの
であり、本発明の範囲を限定するものとして解釈すべき
ではない。
【００４７】この発明をいくつかの好ましい実施例によ
って説明してきたが、その多数な変更および変換は当業
者にとっては明白であるものと想定している。したがっ
て、添付の請求の範囲が、本発明の真の主旨および範囲
の内にあるそのような総ての変更および変換を含むこと
を意図している。
って説明してきたが、その多数な変更および変換は当業
者にとっては明白であるものと想定している。したがっ
て、添付の請求の範囲が、本発明の真の主旨および範囲
の内にあるそのような総ての変更および変換を含むこと
を意図している。
【図１】本発明にしたがったプラズマ処理装置の横断面
図である。
図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置の電磁コイルおよびウ
ェーハの方向付けを示す上面図である。
ェーハの方向付けを示す上面図である。
【図３】図２の線２−２に沿った第１の垂直磁界コイル
対構成の前面図である。
対構成の前面図である。
【図４】図２の線２−２に沿った第２の垂直磁界コイル
対構成の前面図である。
対構成の前面図である。
【図５】図２の線２−２に沿った単一垂直磁界コイル構
成の前面図である。
成の前面図である。
【図６】図１の装置の直流バイアスを示すグラフである
。
。
【図７】図１の装置の磁束線を示す図である。
【図８】図１の装置のコイル電流と陰極の直流バイアス
電圧との関係を示すグラフである。
電圧との関係を示すグラフである。
【図９】本発明にしたがってプラズマを形成する方法の
フローチャートである。
フローチャートである。
１０ プラズマ処理装置
１２ 外囲い
１４ プロセスチャンバ
１６ 陰極
１８ 高周波供給システム
２０ 磁気エンハンスメントシステム２２ 側壁
２４ ふた
２６ ベース
２８ 穴開きプレート
２９ 絶縁リング
３０ 排気マニホルド
３２ 吸気マニホルド
３４ シャワーヘッド
３６ 排気管
３８ ポンプ
４０ 絞り弁
４２ シール
４４ 上面
４６ 半導体ウェーハ
４８ 電源
５０ 整合回路網
５２ 絶縁スリーブ
５４ 導電スリーブ
５６ 同軸送電路
５８ 電流路
６０ 電磁コイル
６２ 電磁コイル
６４ 直流電源
６６ シールド
Ｐ プロセス
Ｅ 電界
Ｂ 磁界
Claims (28)
- 【請求項１】 プラズマを形成する方法において、気
体を供給し、前記気体の陽イオンおよび自由電子からな
るほぼ電気的に中性な本体部分を有するプラズマを形成
するために、陰極によって前記気体に高周波エネルギー
を結合し、前記プラズマが前記陰極の近くに電子空乏シ
ース部分をさらに有し前記シース部分が電位を有するよ
うにし、前記プラズマ内に磁界を生成し、前記シース部
分の電位を変化させるために前記磁界の強度を変化し、
望ましい運転範囲内において前記電位が前記磁界の前記
強度と反比例するようにする各段階を含むことを特徴と
するプラズマを形成する方法。 - 【請求項２】 前記高周波エネルギーは、５０メガヘ
ルツ乃至８００メガヘルツの範囲の周波数を有すること
を特徴とする請求項１記載のプラズマを形成する方法。 - 【請求項３】 前記陰極は前記シース部分に隣接して
被加工対象を支持する面を備えており、前記陰極の前記
面の近くの前記磁界の磁束は、前記陰極の前記面の少な
くとも一部に対してほぼ垂直であることを特徴とする請
求項２記載のプラズマを形成する方法。 - 【請求項４】 プラズマ加工機械においてある範囲の
陰極シース電圧を生成する方法において、プラズマ加工
機械に対する陰極シース電圧の上限を定め、前記プラズ
マ加工機械の陰極近くにプロセス気体を供給し、前記陰
極がウェーハを支持するようにされた表面を備え且つ前
記表面の少なくとも一部に対してほぼ垂直な軸を有する
ようにし、前記気体からプラズマを形成し且つ前記陰極
の前記表面近くに陰極シースを生成するために前記陰極
に高周波電源を印加し、陰極シース電圧が前記上限より
高くならないように前記高周波を選択し、前記陰極の前
記表面の近くで前記陰極の前記表面とほぼ垂直な磁束を
有する磁界を前記プラズマ内に生成し、前記陰極シース
電圧を、前記磁界強度が最小である場合の前記上限より
大きくない最大値から前記磁界強度が最大である場合の
陰極シース電圧下限までの間で変化させるために前記磁
界の強度を変化させる各段階を含むことを特徴とする前
記方法。 - 【請求項５】 前記高周波は、５０メガヘルツ乃至８
００メガヘルツの範囲内の固定周波数であることを特徴
とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記上限は約５００ボルトであり、前
記下限は約５０ボルトてあることを特徴とする請求項５
記載の方法。 - 【請求項７】 チャンバ内においてウェーハをプラズ
マ処理する方法において、処理チャンバ内の陰極近傍に
ウェーハを配置し、前記チャンバにプロセス気体を入れ
、前記チャンバ内にプラズマを発生させ且つ前記陰極近
傍に陰極シースを生成するのに充分で約５０メガヘルツ
から約８００メガヘルツまでの範囲にある周波数を有す
る高周波電源を前記陰極に印加し、前記ウェーハの表面
にほぼ垂直な磁束線を有する磁界を前記チャンバ内に生
成し、所望の陰極シース電圧レベルが得られるまで前記
磁界の強度を変化させる各段階を含むことを特徴とする
前記方法。 - 【請求項８】 前記プロセス気体は、約５００ミリＴ
ｏｒｒ未満の圧力のエッチング気体であることを特徴と
する請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記磁界は、電磁コイル手段によって
生成されることを特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】 前記電磁コイル手段は、共通の磁軸
を有する一対のコイルを含むことを特徴とする請求項９
記載の方法。 - 【請求項１１】 前記一対の電磁コイルは、反発する
極性の磁界を生成することを特徴とする請求項１０記載
の方法。 - 【請求項１２】 前記一対の電磁コイルは、引き合う
極性の磁界を生成することを特徴とする請求項１０記載
の方法。 - 【請求項１３】 前記一対のコイルは、ヘルムホルツ
形状に配列されていることを特徴とする請求項１０記載
の方法。 - 【請求項１４】 前記磁界の前記強度は、前記電磁コ
イル手段へ供給される電流を変化させることによって変
化させられることを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１５】 前記磁界は、少なくとも部分的には
永久磁石手段によって生成されることを特徴とする請求
項８記載の方法。 - 【請求項１６】 前記永久磁石手段の少なくとも一部
は、前記磁界の前記強度を変化させるために交換可能で
あることを特徴とする請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】 チャンバと、前記チャンバ内に配置
され、ウェーハ支持面を有する陰極と、前記チャンバ内
にプロセス気体を供給する手段と、前記陰極に結合する
高周波電源手段であって、５０メガヘルツ乃至８００メ
ガヘルツの周波数範囲内の周波数を有する前記高周波電
源手段と、前記チャンバと連係し且つ前記チャンバ内に
磁界を設定するようにされた磁石手段であって、前記磁
界が前記ウェーハ支持面にほぼ垂直な磁軸を有するよう
な前記磁石手段とを含むことを特徴とするプラズマ処理
のための装置。 - 【請求項１８】 前記高周波電源は、前記周波数範囲
内の複数の周波数に設定することのできる可変のもので
あることを特徴とする請求項１７記載の装置。 - 【請求項１９】 前記高周波電源の周波数は前記周波
数範囲内の単一の固定周波数に設定されていることを特
徴とする請求項１７記載の装置。 - 【請求項２０】 前記高周波電源手段を前記陰極に結
合する送電手段であって、前記高周波電源手段と前記陰
極におけるインピーダンス負荷との間のインピーダンス
整合をなす前記送電手段をさらに含むことを特徴とする
請求項１９記載の装置。 - 【請求項２１】 前記磁石手段は、永久磁石手段を含
むことを特徴とする請求項１７記載の装置。 - 【請求項２２】 前記永久磁石手段は交換可能であり
、前記チャンバ内の磁界の強度を、前記永久磁石手段を
交換することによって変えることができることを特徴と
する請求項２１記載の方法。 - 【請求項２３】 前記磁石手段は少なくとも１個の電
磁コイルを含み、前記磁界を生成するために前記コイル
に結合する電源手段をさらに含むことを特徴とする請求
項２１記載の装置。 - 【請求項２４】 前記電源手段は可変電源手段であり
、前記磁界の強度を前記コイルに供給される電流を変化
させることによって変化させることができることを特徴
とする請求項２３記載の装置。 - 【請求項２５】 前記コイルは、共通の磁軸を有する
一対のコイルの１つであることを特徴とする請求項２４
記載の装置。 - 【請求項２６】 前記対のコイルは、互いに反発し合
う磁界を生じ、したがって前記プラズマ内にカスプタイ
プの磁気ミラーを生成することを特徴とする請求項２５
記載の装置。 - 【請求項２７】 前記対のコイルは、互いに引き合う
磁界を生じることを特徴とする請求項２５記載の装置。 - 【請求項２８】 前記対のコイルは、ヘルムホルツ構
成に配置されることを特徴とする請求項２５記載の装置
。
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| A02 | Decision of refusal |
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