JPH05502971A - 低周波誘導型高周波プラズマ反応装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 低周波誘導型高周波プラズマ反応装置 −棟術圀野一 本発明は一般にウェハ加ニジステムに関し、特にプラズマが主として誘導結合さ れた電力によって発生するウェハ加工プロセス用のプラズマ反応装置に関する。

尚、図面において、参照番号の最初の数字は、その参照番号によって示された構 成要素（部材）が表れている最初の図面を示している。

背景技術 プラズマエツチングや蒸着は、異方性かあり、化学的に選択性かあり、しかも熱 力学的平衡から離れた条件下で加工を行うことができるので、回路製作における プラズマエツチングや蒸着は、魅力的な方法である。異方性プロセスはマスキン グ層の縁からほぼ垂直に延びた側壁を有する集積回路パターンの作製を可能とす る。このことは、エツチング深さ、パターン幅及びパターン間隔が全て同等であ る現在及び将来のＵＬＳＩ装置においては重要である。

図１には、典型的なウェハ加工用のプラズマ反応装置１０か示されている。

この反応装置には、プラズマ反応室１２を囲む絶縁被覆された金属壁ｌｌか設け られている。壁１１は接地されており、プラズマ電極の一方の側として機能する 。ガス供給源１３から反応室１２にガスが供給されており、そのガスは、プラズ マプロセスに適切な低圧状態を持続するために、当該反応装置からカスを強制排 気する排気システムＩ４によって排気される。

第２の電極Ｉ６に接続された高周波電源」５は、反応室Ｉ２内のプラズマに静電 的に電力を供給する。加工のため、ウェハＩ７は電極１６上又はその近傍に配置 される。ウェハ１７は、スリットバルブ１８のようなポートを介して反応室１２ 内に搬入され、又、反応室１２から搬出される。

プラズマ反応装置には、１３．５６ＭＨｚの高周波電源（ＲＦ電源）が広範に用 いられている。というのも、この周波数は、ＩＳＭ基準周波数（ｒｓＭとは、工 業、科学、医療の分野を意味する）であるからであり、ＩＳＭ基準周波数の政府 規制放射限度は、非ＩＳＭ周波数、特に通信帯域の周波数における場合よりも、 規制が緩やかだからである。この２５Ｍ基準のために、その周波数で利用される 設備が多いため、更に１３．５６ＭＨｚの全世界的な使用が助長されている。他 のＩＳＭ基準周波数は、２７．１２ＭＨｚと４０．６８ＭＨｚであり、これらは １３．５６ＭＨｚのＩＳＭ基準周波数の第１次、及び第２次ハーモニクスである 。

プラズマは質的に異なった二つの部位、即ち、準中性で等電位の伝導性プラズマ 体１９とプラズマシース（ｐｌａｓｍａ　５ｈｅａｔｈ）と呼ばれている境界層 １１０とからなっている。プラズマ体は、ラジカルや安定中性分子はもちろん、 はぼ同じ濃度の負電荷及び正電荷を帯びた分子からなっている。反応室に供給さ れた高周波電力は、自由電子にエネルギーを供給する。そして、これら自由電子 の多くに十分なエネルギーを伝え、その結果、この電子がガス分子と衝突するこ とによってイオンが生成される。プラズマシースとは、空間ポテンシャル（即ち 、電界強度）の勾配が太き（、かつ、電子が不足した伝導性の低い領域である。

かかるプラズマシースは、プラズマ体と、プラズマ反応室の壁や電極のような界 面との間に生成する。

電極が高周波電源に静電的に結合されると、この電極における電圧の負極側の直 流成分■、。（即ち、直流バイアス）が生じる（例えば、Ｈ，Ｓ、パトラ−及び Ｇ、Ｓ、キング　流体物理学、６巻、　１３４８頁（１９６３年）を参照）。こ のバイアスは、不均衡な電子及びイオンの移動性と、電極及び壁面におけるシー スキャパシタンス（静電容量）の不均等の結果である。シースキャパシタンスの 大きさは、プラズマ室の形状及び該室内における電極と壁との相対面積と同様に 、プラズマ濃度の関数となる。電極における数百ボルト程度のシース電圧が一般 に作られている（例えば、Ｊ、コバーン及びＥ、ケイ、高周波ダイオードグロー 放電スパッタリングにおける基質の正イオン衝撃　応用物理誌、・１３巻４９６ ５頁（１９７２年）を参照のこと）。

パワー供給された電極におけるンース電位の直流成分は、イオンをその電極に対 してほぼ垂直方向に、より高いエネルギー状態まで加速するのに有益である。そ れ故、プラズマエツチングプロセスにおいては、陽イオンの束がウェハ面に対し てほぼ垂力に投射されるように、エツチングされるべきウェハ１７か当該電極上 又は僅かにその上方に配置される。これにより、ウェハの非保護域のほぼ垂直な エツチングを可能としている。商業的エツチングプロセスに要求されるエツチン グ速度（以下、「エッチレート」という）を生み出すには、幾つかのプロセス（ シリカ（ＳｉＯ□）のエツチング等）において、このような高いシース電圧（及 び高い放電電圧）が不可欠である。

最新のＭＯ３集積回路におけるトランジスタ速度仕様と高集積度は、浅い接合を 用いることと、数千オングストロームの厚さのポリシリコンゲート下にお゛ける 薄い（１００オングストローム程度）のゲート酸化物を要求する。残念なことに 、そのようなＩＣ構造は、図１の従来のプラズマエツチング装置におけるような 高エネルギー（１００電子ボルトを超えるエネルギー）イオンによる衝撃に敏感 であるため、ゲートを形成するポリシリコン層のエツチング工程の間、ゲート酸 化物の損傷を避けるのが難しくなっている。イオンエネルギーと関連するシース 電圧の減少に伴って、ウェハ損傷は減少するので、より少ない放電パワーレベル と放電電圧において操作することは有利となろう。しかしながら、１３．５６Ｍ Ｈｚの静電結合電力では、電圧の低下は、多くのプロセスにおけるエッチレート を比例的に低下させる結果となり、そのためにプロセスの効率を大きく低下させ る。

シリカ及びある種の珪素のエツチングプロセスにおけるエッチレートは、プラズ マからウェハに伝達されるイオン衝撃電力密度の関数である。この電力は電極の シース電圧とウェハのイオン流密度との積に等しいので、低減されたシース電圧 においてほぼ一定したエッチレートを維持するためには、ウェハのイオン流密度 は増大されねばならない。このことは、ウェハ近くのプラズマイオン密度を増や すことを要求する。残念ながら、従来のプラズマエツチング装置では、電極のシ ース電圧と電極近くのイオン密度とは相互に比例的であり、かつ、それらは電極 に印加される高周波電圧の振幅に単調増加な関数である。

このように、高周波信号の電圧を低くすることによってシース電圧が減少される ならば、ウェハにおけるイオンビームの電流密度もまた減少し、それによって、 シース電圧又はイオン電流における場合よりもエッチレートにおける更なる割合 の減少を生しさせる。それ故、商業的に十分なエッチレートを有するソフトエツ チングプロセス（ウェハにおける低いシース電圧を有するエツチングプロセス） が実行されるためには、ウェハのシース電圧とイオン密度とを独立して調節可能 であることが有利となろう。

ウェハ近くのプラズマイオン密度を高めることでエッチレートを増大させる１つ の方法は、磁石を利用してウェハの近傍に電子をトラップする磁気的な閉じ込め 場を作り、それにより、ウェハにおけるイオン生成率と関連する密度を増やすこ とである。磁気的な閉し込め場は、磁力線の周りの螺旋軌道に沿って活性電子を うず巻き状に進ませることにより、活性電子を閉じ込めている。

あいにく、例えば「磁気強化されたＪプラズマエツチングシステムの磁気的な閉 じ込め場の不均一性によって、ウェハ表面でのエッチレートの均一性が減じられ ている。シース内及びその近傍の電場によるＥ（電場）×Ｂ（磁場）ドリフトは また、そのようなシステムにおけるエッチレートの均一性を減少させる。かかる システムにおけるウェハ表面上の均一性を改善するために、ウェハは、電極面に 垂直かつその面の中心となる軸線の周りに回転される。これは、ウェハ上の改善 された平均均一性を有する円筒対称な時平均場をウェハに生じさせ、それにより 、エツチングの均一性の向上が図られる。しかしながら、かかる回転は、微粒子 を生じさせて汚染を増大させる好ましからぬ機械的な動きをプラズマ室内に生じ させる。

低いイオン衝撃エネルギーでの許容できる程度のエッチレートを生じさせる可能 性のあるもう一つの技術は、最近開発された電子サイクロトロン共鳴プラダマ生 成法である。この技術には、ウェハのクリ−ニゲ、エツチング、及び蒸着プロセ スに対する適用事例がある。この技術においては、マイクロ波電源と磁気的な閉 し込め構造を用いてプラズマが生成される。残念ながら、エツチングあるいは化 学蒸着法に適用された場合、この方法は、高レベルで微粒子を生成し、放射方向 へのエッチレートの均一性が低く、しかも低効率である。

ラジカルの生成に振り向けられるエネルギーの割合は、約１ミリＴｏｒｒを超え ると急激に増大するので、このシステムの圧力はそのレベル以下に保たなければ ならない。これは、（１）：非常に高速の排気速度（毎秒３．０００　！Ｊソト ル以上であって、これは普通のタイプの１０倍の体積である）を有し、かつこの プロセスに要求される極低圧（０，１〜１．０ミリＴｏ　ｒ　ｒ）を生み出す真 空ポンプンステムと、（２）・時として大きな電磁石を含む巨大な磁気的閉し込 めシステムと、を含んでなる高価な装置を必要とする。

更に、イオン密度を高める別の技術は、ウェハ上部なくともｌＯセンチメートル の領域にイオンを発生させるマイクロ波プラズマ発生装置を使用するものである 。これらイオンは、ウェハ上の空間に流れ込み、ウニノーのイオン密度に貢献す る。しかしながら、この方法は、多量の自由ラジカルを生成させる傾向にあり、 １平方センチメートル当たりほんの数ミリアンペアのイオン流密度をウェハに発 生させるだけである。

ジョセフ・フレノンガー及びホースト・Ｗ、ローブによる［融合炉用の中性分子 注入器ＲＩＧＪ原子核エネルギー・核技術（Ａｊｏｍｋｅｒｎｅｎｅｒｇｉｅ− Ｋｅｒｎｔｅｃｈｎｉｋ）。

４４巻（１９８４年）　Ｎｏ、　Ｉ　、　８１〜８６頁では、粒子の中性ビーム を発生させて、トカマク融合炉のエネルギー生成における均衡点を設けるために 必要とされている追加のパワー量を供給している。このビームは、誘導結合電力 によってイオンビームを発生させることと、融合炉内に入る前にカスを通過させ ることにより、そのビームを中性化することによって作られる。そのイオンビー ムは、この出願における高周波フィールドの代わりに直流フィールドによって抽 出されている。

Ｊ、フレノンガーらの［反応性カスの物質プロセスのための高周波イオン電源と 題された論文（ガス放電とその応用についての第９回国際会議　１９８８年９月 １９〜２３日）に示された反応装置においては、電子を加熱するためにパワーが 反応室内に供給されており、ウェハへのイオンビームは高周波フィールドによる 代わりに直流フィールドによって発生されている。

発明の開示 説明された好ましい実施例に基ついて、プラズマ反応装置が示されている。

そのプラズマ反応装置においては、低周波（０，１〜６ＭＨｚ）の高周波電源（ ＲＦ主電源かウェハを保持する電極近傍のガスのイオン化エネルギーを供給する ためにプラズマに誘導的に結合されており、しかも、より低電力の高周波電圧か 電極に印加されて、その電極上のウェハのイオン衝撃エネルギーを制御している 。ウェハは、加工のために、この電極表面又はその直上方に配置される。

このプラズマ反応装置は、低周波ＲＦ主電源つながれた誘導コイルによって取り 囲まれた非伝導性の反応室壁を備えている。スプリットファラデーシールドは誘 導コイルと反応装置の側壁との間に配置され、その反応装置を取り囲んで、誘導 コイルとプラズマ反応装置との間における変位電流（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）の発生をほぼ取り除いている。実際に、このシールドは、低周 波ＲＦ電場のプラズマへの電気的結合を大幅に削減する（Ｊ、Ｌ、ボッセンによ る「プラズマエツチング及びプラズマ蒸着におけるグロー放電現象」と題する論 文　電気化学会誌　固体状態の科学と技術１２６巻Ｎｏ、２１９７９年２月３１ ９頁）。

その結果、イオン衝撃エネルギー、並びに、反応装置壁の関連するエツチング及 びスパッタリンクかほぼ除かれ、低周波におけるウエハシース電圧の変調か低減 される。

このファラデーシールドは、プラズマと７−ルドとの間のキャパシタンス（静電 容量）を変えることができるように、移動可能となっている。このファラデーシ ールドはほぼ反応室外壁に接触配置され、ウェハ加工プロセスの間、高キャバノ タンスを生み出している。これは高周波プラズマ電位を減少させ、それによって 反応装置の壁のプラズマエツチングを減少させている。ファラデーシールドと反 応室壁との間おける、低減されたキャパシタンスを生み出すところの増大した間 隔は、増大した高周波・時平均プラズマ電位レベルを生み出すためにウェハエン チング時以外でも利用可能であり、これにより、エツチングレベルを制御した状 態で反応装置壁の浄化を可能とするより高いイオン衝撃エネルギーを生しる。

好ましくは、そのファラデーシールドはキャパシタンスを変えるために半径方向 に移動されるか、キャパシタンスはまたファラデーシールドの垂直方向への移動 によっても変え得る。そのシールドを垂直方向に移動可能とした態様においては 、当該シールドは、反応室と各誘導コイルとの間に存在しなくなるほど垂直方向 へ移動することを許容されるへきでない。反応装置の壁によって提供される有効 な高周波接地電極へのプラズマのキャパシタンスを増大させるために、伝導性シ ートが反応室の上部に含まれてもよい。このプレートもまた、プラズマ体とファ ラデーシールドのこの部分との間のキャパシタンスを変えるために、移動可能で あってよい。

電子を反応室壁から離れて閉し込めることによって、低圧力でのイオン発生を促 進するために直流磁場が含まれてもよい。低圧下において電子は、反応室壁との 衝突により反応室からのロス比率を増加させる、増大した平均自由行程を有する 。この磁場は、壁との衝突前に反応室内でのイオン化衝突の割合を増加させる螺 旋状行路内に電子を進入させる。

電子をプラズマ内へ跳ね返すために、反応室の上部近くほど強くなっている分散 磁場が含まれてもよく、これにより、反応室壁の上部での電子の減損を防ぐこと ができる。この磁場は（反応室上部近くでは数ガウス程度）、反応室上部に配置 され、カリ互い違いの磁場方向を有する永久磁石の配列によってか、直流電流が 流れているソレノイドコイルによってか、あるいは、強磁性のディスクによって 発生される。

誘導結合された高周波電力は、反応室の大きさに応じて、０．１〜６ＭＨｚの範 囲の周波数で１ｏｋＷのレベルまで供給される。電極に印加される電圧はイオン か電極のソースを横切る平均時間の逆数よりも高い周波数にある。この電圧信号 の周波数ｆ、の好ましいものは、全てのＩＳＭ標準周波数、即ち、１３．５６Ｍ Ｈｚ、　２７．１２Ｍｔｌｚ、　４０．６８ＭＨｚである。それほど広く分散さ れないイオン衝撃エネルギーを生しるために、より高密度のプラズマには、より 高い周波数か必要とされるであろう。

電極のシースは、はぼウェハ面に対して垂直な強い電場を持っており、それによ り、はぼ垂直なイオン衝撃と、はぼ垂直な又は制御されたテーパーなウェハエツ チングか生み出される。電極に提供される静電結合電力の量は、プラズマへ誘導 的に供給される電力よりもずっと少ない。それ故、ウニノ＼におけるイオン電流 の平均は、第−義的には誘導結合電力によって決定される。そして、ファラデー シールドにより、ウェハにおける平均イオンエネルギーは、電極への高周波信号 （ｒｆ倍信号の振幅だけの関数にほぼなる。

これとは対照的に、図１に示される典型的なプラズマ反応装置においては、平均 イオン密度（一般には幾分低い）とエネルギーの双方は、電極への高周波信号の 振幅によって制御される。それ故、誘導結合された反応装置は、シース電圧を減 少させ、イオン密度を高くすることを可能にする。また、シース電圧とイオン密 度は別々に変えられ得る。結果として、商業的にみて受け入れ可能なエッチレー トでのソフトエツチングが達成され、そのソフトエツチングは、１００電子ボル ト程度かそれ以上の衝突エネルギーを有するイオンによって損傷され得る最近の 型の集積回路を損傷させることがない。

誘導結合されたプラズマ反応装置における電磁場は、ウニノ＼上における非常に 均一なプラズマイオン密度分布を生じ、非常に均一なウニ／Ｓ加工プロセスを実 現する。誘導的に発生させた電場はほぼ円筒状であり、それ故、反応装置の側壁 にほぼ平行に電子を加速する。プラズマの伝導性のために、この電場の強さは前 記側壁から離れて急速に減少し、電子加速がその側壁近くの領域で主として起こ る。

電子が速度を増すに従い、その慣性によって、分子との一連の弾力衝突、及び／ 又は、側壁のシースとのかすめ接触を包含する軌道か描かれる。そのような衝突 や接触は、電子をプラズマ体の中へはしきとばす。このことは、壁の近傍のみに おいて有意義な電子加速を生ずる結果となるが、また反応室中のいたるところで イオンを発生させることとなる。これら電子及びイオンの拡散、並びに電子の放 射状ＥＸＢドリフトは、ウェハの近傍において、非常に均一な密度を有する放射 対称なイオン密度を生しる。側壁近くで電子がエネルギーを得る領域から離れた 電子の散乱を促進するために、反応室内は、低圧（一般に１〜３０ミリＴｏｒｒ 程度）に保たれる。

このデザインはまた、電力をイオンの生成に結び付ける上で非常に有効であり、 それ故、プラズマ中のイオンによって行なわれるウェハ加工プロセス用の他の反 応装置を超越して重要な利点を提供している（例えば、Ｊ／’フレジンガーらに よる［反応性ガスでの材料加工用のＲＦイオン電＃　ＲｆＭｌｏＪと題された論 文　ガス放電とその応用についての第９回国際会議　１９８８年９月１９〜２３ 日を参照）、、この重要性は下記に述へる通りである。

プラズマへの高周波電力は、中性のランカル、イオン、自由電子、並びに、自由 電子による分子及び原子の励起状態を作る。反応性イオンによる垂直エツチング は、高周波電力の多くをイオン生成へ振り向ける反応室には好都合である。過剰 なラジカル集中のために、ラジカルによるウェハ表面での反応は、目的とされる 製作加工プロセスにとって有害となり得るので、プラズマによる自由ラジカルの 相対生成を減少させることは、多くの応用事例において有益である。それ故、反 応性イオンエツチングプロセス、又は、高イオン集中によって好都合となるか、 あるいは重大な自由ランカル集中によって品位を落とされる他のプロセスに対し て、このプラズマ反応装置は特に適している。

この反応装置はまた、従来のプラズマ反応装置よりもすっと少ない静電結合電力 を必要とするに過ぎない。このシステムは、全電力か静電的に結合されている従 来のプラズマ反応装置用の５００〜１０００ワツトに対して、数百ワット程度の 高周波電力を用いている。このシステムはまた、イオン流とイオン衝突エネルギ ーとを別個に制御する能力を備えている。

図１に示す従来のプラズマ反応装置では、電極１６に印加される高周波信号の振 幅は、プラズマ内のイオン密度だけでなく、その電極のシース電圧をも制御する 。ソフトエツチング（即ち、ウェハのイオン衝撃エネルギー１００ボルト程度か それ以下）を達成するためには、静電的に印加される高周波電力は、そのような 反応装置において伝統的に用いられてきた電力よりも低くされるべきである。

残念なから、この静電印加電力の減少は、このシースを横切っての電圧降下を減 少させるだけでなく、このソースでのイオン密度をも低下させる。電極に対する 高いＲＦ電圧下においてさえ、そのような静電結合電力は相対的に低いイオン密 度だけを生しさせる。ウェハエッチレートは、このシースにおけるイオン密度と 、そのシースを横切っての電圧降下との積に比例するため、ウェハエッチレート は、これら２つのパラメータのいずれかよりも速く減少する。このように、ソフ トエツチングは、商業的な集積回路の作製プロセスと両立し難い効率の減少を生 む。

このシステムにおけるシース電圧が電極に印加される高周波信号の振幅に拘束さ れることは、図２及び図３を参照して示され得る。高周波電源】５と電極１６と の間にあるコンデンサー２１は、このシース電圧が直流成分を持つことを可能と する。この直流成分は、電極の不均等な領域と、電子及びイオンの不均等な移動 性との相乗効果によって生み出されたものである。各プラズマシースは、抵抗体 、コンデンサー及びダイオードの並列的な組合せに電気的に等価である。ソース を横切る電場は、１０’オ一ム程度の大きなシース抵抗を生じるノース領域の外 へ、はとんどの電子をはしきとばす。

周波数を増加させる関数としてのソースインピーダンスの静電成分は、約５００ ｋＨｚにおいて意義を有する程度に十分に小さくなると共に、その周波数以下で は無視され得る。５００　ｋＨｚを超える周波数では、シース抵抗は非常に大き く、それは無視できる。これは、静電結合された電力の周波数における高周波ノ ース電圧成分の場合である。

図２の等価回路において、プラズマ及びシース内のイオンよりもずっと太きい電 子の移動性の影響は、ダイオード２４．２８によって模式化されている。

このように、もし仮にプラズマかそのプラズマに近接した全ての電極に関して負 となるならば、プラズマ中の電子はその電極に対して効果的に短絡するだろう。

故に、ノースインピーダンスは、要素２２〜２４及び２６〜２８によって模式化 される。プラズマ体は、電極に印加されるＲＦ主電圧用いられる高い周波数１． （好ましくは、１３Ｍ周波数１３．５６Ｍｔｌｚ、　２７．１２ＭＨｚ又は４０ ．６８ＭＨｚの一つである）において無視され得る低インピーダンスの抵抗２５ として模式化される。

図３は、電極に印加される周波数ｆ、の２２０ボルトピ一ク対ピーク高周波信号 ３１、プラズマの結果電圧３２、及び電極のシース電圧３６の間の関係を示す。

シースキャパシタンスＣ３Ｉ及びＣ５２は、静電結合電力の周波数ｆ、において 顕著（優勢）であるのて、抵抗Ｒｓ＋及びＲｓ□は無視され得ると共に、信号３ １の各周期における短区間を除いて、ダイオード２４及び２８は無視され得る。

故に、最も働く条件下では、プラズマ等価回路は静電ディバイダーに換算されて 、プラズマ電位Ｖ、とキャパシタンスＣｓ＋及びＣ３２を横切る電圧の高周波成 分はほぼ位相内にあり、大きさはＶ−−Ｖ、＋・Ｃ１１２／　（Ｃ５Ｉ＋Ｃ５２ ）で表される。

電極面積の数倍の壁面積かある典型的な反応装置では、壁でのジ−スキャノ（シ タンスＣ５２は、電極でのシースキャパシタンスＣｓ＋のｌＯ倍程度である。そ れ故、２２０ボルトピ一ク対ピーク高周波信号３１にとっては、プラズマ電位■ 、がピーク対ピーク２０ボルト程度になる。信号３１及び３２は位相内にあるの で、信号３２のピーク３３は信号３Ｉのピーク３４と並んでいる。ダイオード２ ４のために、信号３１と３２の最小電圧差（各ピーク３４において起こる）は、 ｋＴ。／ｅ程度なる。同様に、プラズマの反応装置壁への短絡を防ぐために、Ｖ Ｐはグランド３５よりも正極側で少なくともｋＴ、／ｅはなければならない。

これらの様々な条件により、電極（即ち、高周波信号３１の直流成分）の平均シ ース電圧３６は、はぼ−９０ボルトとなる。ソース電圧の直流成分は、Ｖ、ｔ− Ｃｓ＋／　（Ｃ５Ｉ＋Ｃ５２）／２にほぼ等しく、ここで、Ｖ＋１は高周波電圧 のピーク対ピーク強度である。高周波信号の電場成分はほぼ電極に対して垂直で あるため、ノース電圧は高周波信号強度と共に直接的に変化する。このことは、 電圧３１の直流成分３６が電極に印加される高周波電圧のピーク対ピーク振幅と 直接的に関係があることを意味する。

従来のプラズマ反応装置の電極でのイオン流密度は、電力低下と共に低下するプ ラズマ中のイオン密度に比例しており、シース電圧を下げるために高周波電圧の 振幅が小さくされると、電流密度も低下することになる。それ故、図１のプラズ マ反応装置では、よりソフトなエツチングを行うために電圧か下げられた時でも 、エツチング電力を維持するためにウェハでの電流密度を高くすることはできな い。

電極でのシースを横切る電圧降下は、印加される高周波信号３１とプラズマの電 圧３２との間の差に等しい。この電圧降下は、０ボルトから約−２２０ボルトの 範囲で変化する。イオンが、高周波信号のＬ／ｆ、の周期に比して短い時間間隔 でこのシースを通過したとしても、高周波信号３１のピーク３４付近のシースを 通過するならば、その衝撃エネルギーはほぼ０になる。そのような低エネルギー 衝撃イオンは、必ずしもウェハ面にほぼ垂直な軌跡を描くとは限らず、それ故、 目的とするウェハの垂直エツチングを低下させ得る。

従って、周期１　／　ｆ　ｂが、イオンがこのシースを通過する平均時間の半分 を超えないことが重要である。この通過時間は５０万分のＩ秒程度かそれより短 いため、ｆ、は少なくとも４ＭＨｚはなければならない。より高いイオン密度及 び低シース電圧のためには、周期１／ｆ、は、０．　１マイクロ秒（μＳ）以下 になる。ＩＳＭ周波数に関するゆるやかな規制故に、ｆ、はＩＳＭ周波数である １３．５６Ｍ）Ｉｚ、　２７．１２ＭＨｚ、　４０．６８ＭＨｚのうちの１つに 等しいことが好ましい。

−逐Ｉ反堕鼾町Ｊ炉里一 本発明の詳細は、付属の図面の簡単な説明される。ここで、図１は、典型的なプ ラズマ反応装置の構造を示す。

図２は、電力が反応室に静電結合したプラズマ反応装置の等価回路である。

図３は、電極へ印加される高周波信号と、プラズマの電圧Ｖ、と、ノース電圧Ｖ 。との間の関係を示す。

図４は、誘導結合された反応装置の側面図である。

図５は、図４の誘導結合反応装置の側断面図である。

図６は、図４の反応装置の上面図である。

今日を実施するための形態 図４には、シース電圧及びウェハでのイオン流密度を独立して調整できるプラズ マ反応装置が示されている。この反応装置はまた、ウェハにおけるイオン流密度 及び電圧の非常に均一な分布を生しると共に、純粋に静電的ないし、より高周波 の誘導放電に関するプラズマ中でのイオン生成速度と自由ランカル生成速度との 間の比率を引き上げることを可能とする。故に、このシステムは、自由ランカル に対するイオンの比率が大きい応用事例には特に有益である。

ベース４０上には、プラズマ反応室５０（図５参照）を囲んでいる円筒形の反応 室壁４１かある。反応室壁４１は７〜３０センチメートルの高さであり、加工さ れるウェハの直径に依存する側方直径を有している。直径１５センチのウェハの 加ニジステムにあっては、この反応室壁は２５〜３０センチ程度の側方直径を有 し、直径２０センチのウェハの加ニジステムにあっては、この反応室は３０〜３ ８センチの側方直径を有する。反応室壁４１は、石英やアルミナのような非伝導 性物質からなっている。

包囲している壁４１は、伝統的なインピーダンス整合回路又はトランス（変圧器 ）４４を介して第１の高周波電源４３（以下、ｒＲＦ電源」という）に接続され た誘導コイル４２そのものである。商業的に好都合なりアクタンス値を用いてい る伝統的な整合回路４４によってか、あるいは、誘導インピーダンス（通常、１ ０オーム以下）を電源４３のインピーダンス（通常、５０オーム）に整合させる トランスによって、ＲＦＦ源４３に都合良く整合するインダクタンスを生むため に、このコイルはほんの少しだけ巻き付いている（２〜８巻き程度）。整合回路 は、電源４３へ戻る電力の反射をほぼ取り除くように設計されている。

この誘導コイルは、反応室５０内に、その軸がほぼ垂直である軸対称な高周波磁 場と、はぼ円筒状の電場を生じさせる。これら二つの磁場と電場は、中心軸Ａの 周りに対して回転対称となる。この回転対称性は、ウェハ加工の均一性に貢献す る。

プラズマの高い伝導性のために、誘導結合された場は、誘導結合ＲＦ場の周波数 ｆ、で割られた（除された）プラズマ中の電子密度の平方根に比例する厚さδ（ １センチメートル程度）を有する側壁に隣接した領域に、はぼ限定される。更に 大きなシステムにおいては、電子を加速するこの領域の厚さを増加させるために 、ｆ＋は低くされる。

この領域内では円筒状の電場は電子を円周方向へ加速する。しかしながら、この 加速された電子の慣性のために、電子は側壁でのシースの電場をかすめることに なる。そのようなかすめ的接触は、電子の多くを壁から反射させる。電子のいく らかは壁をたたいて二次電子を生しさせる。ガス分子との弾性衝突は電子を反応 室の至るところへ拡散させる。誘導的に発生した電場は側壁からの距離δ（抵抗 膜厚）に限定されるので、電子加熱はこの領域のみにとどまる。

ウェハを横切るイオン密度をより均一にするためには、圧力は低く保たれ（通常 、１〜３０ミリＴＱｒｒ）、壁付近で加熱された電子は壁から迅速に拡散して、 はぼ均一なイオン化とウェハ表面において結果として表れるイオン密度を実現す る。

反応装置の半径Ｒ１周波数ｆ１、及び誘導結合電力は、ピーク対ピーク振幅か１ −１０ポルｌ−／ｃｍである円筒状の電場を生み出すように選択される。このこ とは、３センチ以上の振幅を有する振動電子経路を生ずる結果となり、これら電 子の平均自由行程は電子振動の振幅程度かそれ以下となる。電源４３は０、　１ 〜６ＭＨｚの範囲の周波数て、かっ１ｏｋＷまでの出力で電力を供給す第２のＲ ＦＦ源５１　（図５に図示）は、ＩＳＭ（工業的、科学的、医学的）標準周波数 （即ち、１３．５６ＭＨｚ、　２７．１２ＭＨｚ、　４０．６８ＭＨｚ）のうち の１−）の周波数で電極５２に高周波電力を供給する。図１の例では、この高周 波電源は、電極５２に並んで直流シース電圧を生み出す。その電力レベルは、１ ００ワツト以下から数百ワット（５００ワツトまで）までの範囲にあり、静電結 合された高周波信号のイオン密度への影響は、電源４３からの誘導結合電力の影 響よりもはるかに少ない。この電力レベルは、プラズマ反応装置の電極へ一般に 供給される電力レベルよりも幾分低い。この電力レベルは、イオンによるウェハ のソフトな衝突（即ち、運動エネルギー１００ｅｖ以下）を生み出すために低く 保たれる。この電極への低い電力レベルはまた、イオン密度かＲＦＦ源４３によ って主として決定されることを意味している。このことは、イオン密度及びシー ス電圧のデカップリング制御に際して有利である。

誘導的に発生された電場の周方向は、プラズマ体から電極までの、電極に対する 法線に沿っての経路積分がセロになるように、この電場を電極と平行にする。こ の結果として、図１のプラズマ反応装置とは異なり、プラズマ体と電極との間の ＲＦＦ間変化電位差を生じるシースの高周波成分が存在しない。このことは、低 周波誘導ＲＦ場の電極の電位への結合をほぼ取り除く。それ故、電極５２のシー ス電圧はＲＦＦ源５１によって決定される。

反応装置の側壁を取り囲むことか、この実施例においては、側壁になる１ダース の伝導性プレート４６からなる接地されたファラデーシールド４５に相当する。

各ファラデー７−ルド伝導性プレート４６は、間隙４８だけ近隣のプレートとの 間隔を置いている。これら間隙は、誘導高周波磁場が反応室５０内を突き抜ける ことを可能とするために必要とされる。ファラデーシールド内における円周方向 の電流の発生を防止するためには、少なくとも１つの間隙が必要とされる。レン ツの法則により、そのような円周方向の電流は反応室５０内の磁場の変化に強く 反発し、その結果、コイル４２の電流の反応室５０ての望まれた作用に本質的に 逆らうことになる。

このファラデーシールドはまた、図１の反応装置の接地された伝導壁と同し機能 を提供する。つまり、静電結合されたＲＦ場か反応室の外側へ外れて他の装置と 干渉しないように、又は連邦放射基準を逸脱しないように、ファラデーシールド は静電結合されたＲＦ場を反応室５０内に制限する。このシールドはまた、静電 結合電源５Ｉによってつくられた電極からの高周波電流の帰還経路を提供する。

ファラデーシールド４５は、それが反応装置壁と隣り合っている場合、電源４３ のＲＦ周周波数カ１おけるプラズマ電位Ｖ、の時間変化量を大幅に減少させるこ とかできる。これは、イオン密度及び平均シース電圧Ｖｄｃについての第１のＲ ＦＦ源４３及び第２のＲＦＦ源５１の影響を切り離す上で重要である。

コイル４２に印加される電力レベルにおいては、これらコイルの大きなインダク タンス（１−１００マイクロヘンリー程度）は、コイルの一端又は両端での高い 電圧を生しる。ファラデーシールドがないとすれば、コイル４２の高電圧端４７ はプラズマ体に静電結合すると共に、電源４３の周波数ｆ１でのＶｐのＲＦ変化 に影響を与えるであろう（例えば、Ｊ、　Ｌ、　ボッセン［プラズマエツチング 及びプラズマ蒸着におけるグロー放電現象」電気化学学会誌、固体状態の科学と 技術１２６巻Ｎｏ、２．３１９頁を参照）。

間隙４８の幅は、コイル４２がこれら間隙を介してプラズマ体へ静電結合しない ように、伝導性プレート４６とコイル４２との開の最小間隔よりも狭くなってい る（前記ボッセン文献を参照）。もしも、そのようなプラズマ体への静電結合が 妨げられない場合、このＶ、のＲＦ変化は、同じ周波数におけるシース電圧（そ れ故に、イオンエネルギー）の変化として現れることになる。更にまた、ファラ デーシールドによってほとんど排除されないとすれば、この電場はエツチングの 対称性を低下させることになる。

ファラデーシールド４５はまた、プラズマ反応装置の壁４１に隣接したプラズマ シースのシースキャパシタンスＣ５□の値に大きく影響する。もしもこのファラ デーシールドが存在しないならば、静電結合された高周波信号の有効接地は、Ｒ ＦＦ導コイルか又はその反応室を取り囲んでいる環境により提供され、それ故に 、反応装置の近傍に存在する他の物体によって影響されることになろう。更に、 これらの物体は一般に、有効接地状態が無限にあるとして扱われるに十分に大き い距離にある。このことは、側壁及び土壁のＣ５Ｉを、図３の場合のようなＣ３ Ｉの１０倍ではなく、Ｃ３Ｉの１０分のＩ程度かそれ以下にする。結果として、 プラズマ電位■、と高周波信号との関係は、図３に示された関係よりも図７に示 された関係にずっと近くなる。

図７において、高周波電圧（信号７１）は、２２０ボルトのピーク対ピーク振幅 を有するものと再度仮定する。Ｃｓ＋がＣ５２の１０倍に等しい場合、プラズマ 電圧信号７２は２００ボルトのピーク対ピーク振幅を有する。プラズマ電圧Ｖ、 のピーク７３は、高周波電圧信号７１のピーク７・１と再び相並び、両ピークの 間隔は再度、ｋＴ、／ｅの数倍までになる。同様に、Ｖ、のくぼみのグランドと の間隔は、ｋＴ、、、、／ｅ程度（通常、数（ａ　ｆｅｗ）ボルト）である。故 に、プラズマ電圧信号７２は１００ボルト程度の直流成分７６を有する。これは 、プラズマ電圧信号３２か約ＩＯボルトにｋ　Ｔｓ　／　ｅ程度のオフセットを 加えた直流成分を有している図３と対照的である。

この壁とプラズマ体との間での大きく増大したこの直流成分は、プラズマ内イオ ンによる許容できないレベルの壁のエツチング又はスパッタリンクを生ずること となる。このような作用は、反応室壁を損傷するたけてなく、反応性カスを消耗 し、反応室内でのウェハ作製プロセスを妨げる汚染物質をプラズマ内に導き入れ る。しかしながら、壁４１から多少離間配置されているファラデーシールド・１ ５がある場合、有効接地電極のキャパシタンスか増大し、Ｃ５２は再びＣ５１よ りも数倍大きくなり、高周波信号とプラズマ電圧Ｖ、との関係は図７に代わって 図３のようになる。

実際のところ、普通、キャパシタンスＣ３２の二つのプレート（即ち、プラズマ と伝導性壁）の間隔は０．　１センチはとになる。図４の反応装置では、ファラ デーシールドか壁４１の近くに置かれている場合、キャパシタンスＣ５２は、０ ．０７５センチメートルの真空ギャップと等価であるところの、誘電率（，１よ りも犬）で除された壁４１の厚み分たけ増加される。それ故、壁のキャパシタン スＣ５２は、図４の場合に匹敵する大きさを有した図１に示すタイプの反応装置 におけるキャパシタンスの半分の値よりも少し大きくなる。

伝導性プレート４６は、約１センチ以上半径方向に動くことができ、キャパシタ ンスＣ５２は伝導性プレート４６を壁から離間する方向に動かすことによって低 下し、およそ０．１−１０の範囲にわたりＣ３Ｉ／Ｃ３２比率を変化させる。

これら伝導性プレートはウェハ加工プロセス中、壁４１の近くで動かされるので 、反応室壁のエツチングと汚染物質の副産は最小限にとどめられる。ウェハ加工 プロセス以外の時には、定期的に壁のエツチングを行って壁を清浄にするために 、伝導性プレートは１センチ又はそれ以上、壁から離間する方向へ移動される。

この反応室の清浄工程での残り屑は、更なるウェハ加工プロセスか行われる前に 反応装置から取り除かれる。

図５及び図６はそれぞれ、この反応装置４０の顕著な特徴部分を示している側断 面図及び上面図である５反応室５０の上部のすぐ外には、ファラデーシールド４ ５がこの反応室の側面に持たせているのとほぼ同じ機能を反応室５０の上部に持 たせる接地状態の伝導性プレート５３がある。

反応装置の上部には、交互にＮ極を下方へ向けた１セツトの磁石５４が存在して いる。強磁性反射プレート５５は、最も外部にある２つの磁石によって生み出さ れた磁場の磁束を跳ね返すのを助ける。磁石は永久磁石であることが好ましく、 その理由は、この種の磁石は十分な磁場を経済的に提供してくれるからである。

この配列は、電子をプラズマ体へ向けて跳ね返す磁気的な鏡の如く作用するとこ ろの、約１００ガウスの交番方向の磁場の並びを反応室５０の上部に作り出す。

これら磁石による磁場は、これら磁石の間隔（２〜３センチ程度）の２倍程度の 距離だけ反応室内に入り込んでいる。他の実施態様において、前記磁石の直線的 な配列は、同心円状の環状磁石の１セントで置き換えられると共に、それら隣合 う環状磁石のＮ極か垂直方向に対して反対向きにした状態で配置されてもよい。

更に他の実施態様において、反応室の上部近くに数カウス程度の磁場を持つ磁気 鏡を作り上げるために、Ｎ極が垂直方向に向けられた強磁性物質の平らなディス クや、単環直流ソレノイドか使用されてもよい。磁気を帯ひたディスクを使用し た実施態様は好ましく、その理由は、それは簡素カリ安価であり、反応装置の半 径方向の対称性を保持するからである。これとは対照的に図５の磁石５４による 磁場が半径方向の対称性を欠いていることは、ウニノ＼エツチングにおけるの半 径方向の対称性をわずかに低下させるかもしれない。

反応装置壁４１の基端部ないし上部の外側には、任地の直流磁場を生して側壁か ら離れた電子を包含するために、直流型＃、５７に接続された伝導性コイル５６ が存在する。このコイルの磁場の大きさは、１−１００ガウス程度になり得る。

図４〜６のプラズマ反応装置は、他の多くの既存の反応装置と比へてかなり改良 された作用を発揮する。しかるに（発明の背景において述べた）マイクロ波電源 を用いたプラズマ反応装置は、はんの数ミリアンペア７ｃｍ”の電流密度を生じ るに過ぎないのに対して、本反応装置では５０〜１００ミリアンペア／ｃｍ”に までなる。試験は、ＳＦｓ　、ＣＦ２　Ｃｈ　、０２及びアルゴン等の各種の反 応性ガスにおいて前記高電流が生じたことを示している。

このことは、より多くの電力が、１ミリＴｏｒｒ以上の圧力での他のプラズマ製 造法におけるような中性フラグメントの生成に向けられる代わりに、イオンの生 成に向けられていることを示す。かかる中性フラグメントは、電流には寄与しな い。イオンだけがウェハに対する垂直方向の衝撃を与えてほぼ垂直な壁を形成す ることとなるので、このことは重要である。ウェハにおいて非常に低いシース電 圧を生しる能力を有するということは、シース電圧を２０〜３０ボルト以下にま で下げることによって、下層の１００オングストローム厚の５ｉＯｚゲート絶縁 物を損傷したりエツチングしたりすることなく、４０００オングストローム厚の ポリシリコンゲートが垂直にエツチングされ得ることを意味するものである。

反応装置４０は、ガス供給源４９と排気ポート５８とを備えており、その排気ポ ート５８は、プラズマ加工生成物を排出して圧力を所定レベルに維持するための ポンプを含む排気システム５９の一部を構成する。一般に、側壁の近くの電子熱 湯からバルク内への電子拡散を促進するために、圧力は１〜３０ミリＴｏｒｒ程 度に保たれる。この気圧でも、誘導結合電力は主としてイオン生成に向けられる 。

これとは対照的に、マイクロ波プラズマシステムのような池のプラズマシステム は、約１ミリＴｏｒｒ以上の圧力下で相対的により多くの自由ランカルをを生ず る。マイクロ波プラズマ反応装置が主としてイオンを生成するものであるとすれ ば、圧力か数十分の１ミリＴｏｒｒ程度かそれ以下であることを必要とする。こ のことは、反応装置のポンプが毎秒数Ｔｏｒｒリッターよりも遥かに大きい速度 を持つことを要求する。この大きなポンプ速度は、反応室にしつかりつながれた 低温ポンプか、もしくは、反応室に大きなポートを備えたターボポンプを用いる ことをめる。

これに対し、ここで開示された反応装置はより高い圧力下で作動することができ 、毎秒数百Ｔｏｒｒリッター程度のポンプ速度をめるに過ぎない。これは、反応 室の周囲のスペースを乱さず、ウェハ操作を阻害せず、あるいは他の反応室の周 りで邪魔にならないようなずっと小さなポンプで間に合うということである。そ のようなポンプはまた、再生を必要とせず、低温ポンプにおけるような安全性の 問題を抱えていない。

発明の要約 加工時にウェハが配置される基台に対してほぼ垂直な高周波磁場を生み出すため に、反応室（５０）に誘導結合されたｒｆ電！　（４３）を備えたプラズマ反応 装置。その基台は、基台のノース電圧を制御するために、電源（５１）か結合さ れた電極（５２）である。この反応装置は、自由ラジカルの生成よりもイオンの 生成により多くの電力を供給することが有利となるソフトなエノチンク及びプロ セスに、特に好適である。ファラデーノールド（４６）及び磁場源（５３〜５５ ）は、反応室内に電力を包み込むのを手助けする。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成４年７月斗日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プラズマが生成される反応室を取り囲む非伝導性の装置壁と、反応室内にガ スを供給するために前記装置壁に接続されたガス供給源と、反応室からガスを排 出するために反応室に接続された排出システムと、高周波電源と、 前記第１の高周波電源からの電力を反応室に誘導的に結合するために前記装置壁 を取り囲んでいる誘導コイルと、前記誘導コイルと前記装置壁との間におけるフ ァラデーシールドとを備えてなるプラズマ反応装置。 ２．前記ファラデーシールドが、反応室内のプラズマ体と前記ファラデーシール ドとの間のキャパシタンスを変更するために移動可能なプレートを備えている請 求項１に記載のプラズマ反応装置。 ３．前記ファラデーシールドは、前記装置壁に隣接した複数の伝導性プレートを 備え、かつ、各プレートは隣のプレートから、前記誘導コイルと前記装置壁との 間の距離よりも小さな間隔だけ離れた状態で配置されている請求項１に記載のプ ラズマ反応装置。 ４．加工時にウエハが配置されるべき場所に隣接して、静電結合された電極を更 に備えてなる請求項１に記載のプラズマ反応装置。 ５．前記誘導コイルは前記電極にほぼ垂直な磁場を反応室内に生じ、前記誘導コ イルへの信号の時間的変動によって誘導された電場は、その誘導電場がプラズマ 及び前記電極の電位に直接に影響を及ぼさないように、前記電極に対してほぼ平 行になる請求項４に記載のプラズマ反応装置。 ６．前記高周波電源が前記誘導コイルに対するよりも前記電極に対して少ない電 力を供給し、前記反応室内に作り出されたプラズマは、前記誘導コイルへの電力 に応じたイオン密度となる請求項４に記載のプラズマ反応装置。 ７．前記電極への信号電力は、２００ボルト未満のピーク対ピーク電圧幅を有し 、ウエハのソフトエッチングに好適である請求項６に記載のプラズマ反応装置。 ８．Ｃｓ１をプラズマ体と前記電極との間のシースキャパシタンスとし、Ｃｓ２ をプラズマ体と前記装置壁との間のシースキャパシタンスとした場合に、比率Ｃ ｓ１／Ｃｓ２が数値１を含んでなる範囲にわたって変化させることができるよう な距離を前記プレートが移動可能である請求項４に記載のプラズマ反応装置。 ９．誘導結合電力は、０．１ＭＨｚ〜６ＭＨｚの範囲にある周波数ｆ１を有する 請求項１に記載のプラズマ反応装置。 １０．誘導結合電力は周波数ｆ１であり、静電結合電力は前記周波数ｆ１よりも 大きい周波数ｆ２を有する請求項４に記載のプラズマ反応装置。 １１．静電結合電力の周波数ｆｂは、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ及び ４０．６８ＭＨｚから選択される請求項４に記載のプラズマ反応装置。 １２．前記排出システムと前記ガス供給源とは、その相乗作用によって、自由ラ ジカルが生成される速度以上の速度でイオンをプラズマ内に生成するための圧力 を、前記反応室内に発生させる請求項１に記載のプラズマ反応装置。 １３．前記装置壁の上部に隣接した接地状態の伝導性プレートを更に備えてなる 請求項１に記載のプラズマ反応装置。 １４．前記装置壁の上部から離れたエネルギー電子の封じ込めを図るために、前 記装置壁の上部に隣接した直流磁場の発生源を更に備えてなる請求項１に記載の プラズマ反応装置。 １５．装置壁の上部に隣接した直流磁場の前記発生源は、前記装置壁の上部に対 して互いに平行配置された複数の永久的棒磁石を備えており、各磁石のＮ極はす ぐ隣の磁石と反対方向に向けられている請求項１４に記載のプラズマ反応装置。 １６．前記複数の棒磁石の外端部における磁力線を強磁性反射し、磁石を上部に おいて少なくとも覆う強磁性反射プレートを更に備えてなる請求項１５に記載の プラズマ反応装置。 １７．装置壁の上部に隣接した直流磁場の前記発生源は、装置壁の上部に対して 平行な同心状の環状磁石と、復数の棒磁石の外端部における磁力線を強磁性反射 し、磁石を上部において少なくとも覆う強磁性反射プレートとを備え、各々の磁 石のＮ極は、装置壁の上部にほぼ垂直に向けられていると共に、すぐ隣の磁石と 反対方向に向けられている請求項１４に記載のプラズマ反応装置。 １８．装置壁の上部に隣接した直流磁場の前記発生源が、装置壁の上部にほぼ垂 直に向けられたＮ極を有するディスク状磁石を備えている請求項１４に記載のプ ラズマ反応装置。 １９．装置壁の上部に隣接した直流磁場の前記発生源は、Ｎ極が装置壁の上部に 対してほぼ垂直に向けられた磁場を発生させる直流電磁石を備えてなる請求項１ ４に記載のプラズマ反応装置。 ２０．直流電源と、前記電極にほぼ垂直な直流磁場を発生させるために、当該反 応装置を取り囲むと共に、前記直流電源に接続されたコイルとを更に備えてなる 請求項１に記載のプラズマ反応装置。 ２１．プラズマが生成される反応室を取り囲む非伝導性の装置壁と、反応室内に ガスを供給するために前記装置壁に接続されたガス供給源と、反応室からガスを 排出するために反応室に接続された排出システムと、前記第１の高周波電源から の電力を反応室に誘導的に結合するために前記装置壁を取り囲んでいる誘導コイ ルと、加工時にウエハが配置されるべき場所に隣接した電極と、前記誘導コイル に対する周波数ｆ１の高周波電源となり、かつ前記電極に対して別個に調節可能 な周波数ｆｂの電圧を供給する高周波電源とを備えてなるプラズマ反応装置。 ２２．前記誘導コイルは前記電極にほぼ垂直な磁場を反応室内に生じ、前記誘導 コイルへの信号の時間的変動によって誘導された電場は、その誘導電場が前記電 極の電圧に直接に影響を及ぼさないように、前記電極に対してほぼ平行になる請 求項２１に記載のプラズマ反応装置。 ２３．前記高周波電源は前記誘導コイルに対するよりも前記電極に対して少ない 電力を供給し、前記反応室内に作り出されたプラズマは、前記誘導コイルへの電 力に応じたイオン密度となる請求項２１に記載のプラズマ反応装置。 ２４．前記電極への信号は、２００ボルト未満のピーク対ピーク電圧幅を有して おり、ウエハのソフトエッチングに好適である請求項２３に記載のプラズマ反応 装置。 ２５．誘導結合電力は、０．１ＭＨｚ〜６ＭＨｚの範囲にある周波数ｆ１を有す る請求項２１に記載のプラズマ反応装置。 ２６．誘導結合電力は周波数ｆ１であり、静電結合電力は前記周波数ｆ１よりも 大きい周波数ｆ２を有する請求項２１に記載のプラズマ反応装置。 ２７．静電結合電力の周波数ｆｂは、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ及び ４０．６８ＭＨｚから選択される請求項２１に記載のプラズマ反応装置。 ２８．非伝導性の装置壁によって囲まれた反応室にガスを供給する工程と、反応 室からガスを排気する工程と、 反応室に誘導的に電力を供給する工程と、反応室を取り囲むファラデーシールド で反応装置を遮蔽する工程とを備えてなるプラズマ反応装置におけるウエハの加 工方法。 ２９．前記ファラデーシールドは移動可能であると共に、更に、非伝導性の装置 壁とファラデーシールドとの間隔を調整する工程を含んでなる請求項２８に記載 のプラズマ反応装置におけるウエハの加工方法。 ３０．反応室内の電子を上部壁で磁気的に反射する工程を更に含んでなる請求項 ２８に記載のプラズマ反応装置におけるウエハの加工方法。 ３１．反応室内に電力を静電的に供給する工程を更に含んでなる請求項２８に記 載のプラズマ反応装置におけるウエハの加工方法。 ３２．静電結合電力は反応室のプラズマに対してキャパシタンスＣｏｉｏｃｌｒ ｏｄｅを有する電極によって供給され、前記ファラデーシールドは、当該ファラ デーシールドと非伝導性装置壁との結合体と、プラズマとの間にキャパシタンス Ｃｗａｌｉを生じると共に、更にこの方法は、数値１を含む範囲にわたって変化 する比率（Ｃｏｌｅｃｔｒｏｄｅ／Ｃｗａｌｌ）を生じる範囲にわたり、非伝導 性装置壁とファラデーシールドとの間隔を調節する工程を含んでなる請求項３１ に記載のプラズマ反応装置におけるウエハの加工方法。 ３３．誘導結合電力は、０．１ＭＨｚ〜６ＭＨｚの範囲にある周波数で提供され 、静電結合電力は、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ又は４０．６８ＭＨｚ から選択されるの周波数で提供される請求項３１に記載のプラズマ反応装置にお けるウエハの加工方法。 ３４．前記反応室内への静電結合電力に利用される電極にほぼ垂直な方向に、前 記反応室内に直流磁場を生じさせる工程を更に備えてなる請求項３３に記載のプ ラズマ反応装置におけるウエハの加工方法。