JPH0883697A - プラズマ生成を増強するための電極を備えた誘導結合プラズマ反応装置 - Google Patents
プラズマ生成を増強するための電極を備えた誘導結合プラズマ反応装置Info
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- JPH0883697A JPH0883697A JP7136831A JP13683195A JPH0883697A JP H0883697 A JPH0883697 A JP H0883697A JP 7136831 A JP7136831 A JP 7136831A JP 13683195 A JP13683195 A JP 13683195A JP H0883697 A JPH0883697 A JP H0883697A
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ反応装置において、一時的な圧力の
増加や一時的なＲＦ電力の増強を行わずに、低圧プラズ
マ処理のための確実なプラズマ生成を達成すること。 【構成】 半導体基板のプラズマ処理を実行するための
本発明のプラズマ反応装置は、内部にガスを導入するた
めの装置を有する真空チャンバと、その真空チャンバの
ある部分に巻き付きＲＦ電源に接続された誘導コイル
と、真空チャンバの誘導コイルが巻き付いている領域の
付近に配置され、前記真空チャンバの内部のガスにＲＦ
電力を容量結合させるためのＲＦ電源に接続された電極
とを有する。この電極は真空チャンバの誘導コイルが巻
き付いている領域に対向する表面領域を有し、その表面
領域は、プラズマの生成を十分に促進するために、真空
チャンバの誘導コイル巻付領域のガスに対してＲＦ電力
を容量結合させるのに十分な大きさを有する。しかし、
この表面領域は、プラズマの安定状態が維持されている
間、ＲＦ電源からプラズマに結合しているＲＦ電力のほ
とんどが容量結合というよりも誘導結合するように十分
に小さい。
増加や一時的なＲＦ電力の増強を行わずに、低圧プラズ
マ処理のための確実なプラズマ生成を達成すること。 【構成】 半導体基板のプラズマ処理を実行するための
本発明のプラズマ反応装置は、内部にガスを導入するた
めの装置を有する真空チャンバと、その真空チャンバの
ある部分に巻き付きＲＦ電源に接続された誘導コイル
と、真空チャンバの誘導コイルが巻き付いている領域の
付近に配置され、前記真空チャンバの内部のガスにＲＦ
電力を容量結合させるためのＲＦ電源に接続された電極
とを有する。この電極は真空チャンバの誘導コイルが巻
き付いている領域に対向する表面領域を有し、その表面
領域は、プラズマの生成を十分に促進するために、真空
チャンバの誘導コイル巻付領域のガスに対してＲＦ電力
を容量結合させるのに十分な大きさを有する。しかし、
この表面領域は、プラズマの安定状態が維持されている
間、ＲＦ電源からプラズマに結合しているＲＦ電力のほ
とんどが容量結合というよりも誘導結合するように十分
に小さい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウエハの製造に用
いられるプラズマ処理反応装置に関するものであり、特
に、非常に低い圧力の下で半導体ウエハのプラズマ処理
を極めて良好に実行するための反応装置において、信頼
性のあるプラズマ生成を行う装置に関するものである。
（ここで、非常に低い圧力というのは、例えば、処理圧
力が１００ミリトール（ｍｉｌｌｉＴｏｒｒ）よりも低
いものであり、０．５ミリトール程度の低さも含むもの
である。）
いられるプラズマ処理反応装置に関するものであり、特
に、非常に低い圧力の下で半導体ウエハのプラズマ処理
を極めて良好に実行するための反応装置において、信頼
性のあるプラズマ生成を行う装置に関するものである。
（ここで、非常に低い圧力というのは、例えば、処理圧
力が１００ミリトール（ｍｉｌｌｉＴｏｒｒ）よりも低
いものであり、０．５ミリトール程度の低さも含むもの
である。）
【０００２】
【従来の技術】物理的気相成長処理は、「事前清浄（ｐ
ｒｅ−ｃｌｅａｎ）」エッチング工程を初めに施すこと
により、非常に良好に行われる。この事前清浄エッチン
グ工程では堆積（気相成長）される表面がエッチングさ
れ、このときのエッチングはアルゴンプラズマスパッタ
処理により行うことが望ましい。この処理においては、
清浄されるべき表面をプラズマ衝撃するあるいはプラズ
マスパッタリングするという方法を用いてアルゴンイオ
ンによりエッチングが行われる。エッチングレートは、
プラズマのイオン密度に直接関係し、適切なエッチング
レートを達成するためには非常に高いイオン密度を必要
とする。誘導結合プラズマは最も高いイオン密度をもた
らすので、このエッチング処理は誘導結合プラズマ反応
装置で行われることが一般的である。誘導結合プラズマ
反応装置では、非常に低い圧力状態、すなわち、典型的
には０．５ミリトールから１００ミリトールの間の圧力
状態での稼働によって、プラズマイオン密度を最高にす
ることができる。上述したアルゴンプラズマスパッタエ
ッチ処理では、理想的な圧力は約０．５ミリトールであ
る。低い圧力、例えば、１ミリトールから１００ミリト
ールの間の圧力で良好に実行される他のプラズマ処理に
は、ポリシリコンエッチング、金属エッチング、酸化物
エッチングおよび高密度プラズマ化学的気相成長などが
含まれる。
ｒｅ−ｃｌｅａｎ）」エッチング工程を初めに施すこと
により、非常に良好に行われる。この事前清浄エッチン
グ工程では堆積（気相成長）される表面がエッチングさ
れ、このときのエッチングはアルゴンプラズマスパッタ
処理により行うことが望ましい。この処理においては、
清浄されるべき表面をプラズマ衝撃するあるいはプラズ
マスパッタリングするという方法を用いてアルゴンイオ
ンによりエッチングが行われる。エッチングレートは、
プラズマのイオン密度に直接関係し、適切なエッチング
レートを達成するためには非常に高いイオン密度を必要
とする。誘導結合プラズマは最も高いイオン密度をもた
らすので、このエッチング処理は誘導結合プラズマ反応
装置で行われることが一般的である。誘導結合プラズマ
反応装置では、非常に低い圧力状態、すなわち、典型的
には０．５ミリトールから１００ミリトールの間の圧力
状態での稼働によって、プラズマイオン密度を最高にす
ることができる。上述したアルゴンプラズマスパッタエ
ッチ処理では、理想的な圧力は約０．５ミリトールであ
る。低い圧力、例えば、１ミリトールから１００ミリト
ールの間の圧力で良好に実行される他のプラズマ処理に
は、ポリシリコンエッチング、金属エッチング、酸化物
エッチングおよび高密度プラズマ化学的気相成長などが
含まれる。
【０００３】プラズマ状態への遷移（ｉｇｎｉｔｉｏｎ
ｏｆ ａ ｐｌａｓｍａ）は、一般的な誘導結合プラ
ズマ反応装置においては不確実である。それは、プラズ
マを励起するために十分に高い印加電圧（ｉｇｎｉｔｉ
ｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）をプラズマに与えることが困難
だからである。特に、半導体基板の近傍領域において高
いプラズマ密度を達成して、スパッタエッチングの非等
方性を最大にするためには、非常に低いチャンバ圧力、
典型的な例として０．５ミリトール程度の圧力が必要で
あるが、プラズマの生成に必要な印加電圧は、チャンバ
内の圧力の減少と共に増加してしまう。
ｏｆ ａ ｐｌａｓｍａ）は、一般的な誘導結合プラ
ズマ反応装置においては不確実である。それは、プラズ
マを励起するために十分に高い印加電圧（ｉｇｎｉｔｉ
ｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）をプラズマに与えることが困難
だからである。特に、半導体基板の近傍領域において高
いプラズマ密度を達成して、スパッタエッチングの非等
方性を最大にするためには、非常に低いチャンバ圧力、
典型的な例として０．５ミリトール程度の圧力が必要で
あるが、プラズマの生成に必要な印加電圧は、チャンバ
内の圧力の減少と共に増加してしまう。
【０００４】残念ながら、誘導結合プラズマ反応装置で
は、非常に低いチャンバ内圧力と容量性結合の欠如が、
チャンバ内のプラズマ生成を非常に困難なものにしてい
る。図１はプラズマの生成に要求される破壊電圧（ｂｒ
ｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ）を示すグラフであ
り、この破壊電圧は約１．０ｃｍの距離での放電を行う
ために必要な真空チャンバ圧力の関数である。このグラ
フは、プラズマ生成に最適な圧力が約５００ミリトール
であることを示しており、４００ミリトール以下では圧
力の減少と共に破壊電圧が非常に速く増加することを示
している。アルゴンスパッタエッチングに必要な低い圧
力（すなわち、０．５ミリトール）では、必要な破壊電
圧は誘導コイルのＲＦ電源の最大出力に近いかまたはそ
れ以上であると思われ、プラズマ生成を不確実なものと
してしまう。その結果、プラズマの生成を何度か試みる
必要が生じ、プラズマ反応装置の生産能力を大きく低下
させてしまう。
は、非常に低いチャンバ内圧力と容量性結合の欠如が、
チャンバ内のプラズマ生成を非常に困難なものにしてい
る。図１はプラズマの生成に要求される破壊電圧（ｂｒ
ｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ）を示すグラフであ
り、この破壊電圧は約１．０ｃｍの距離での放電を行う
ために必要な真空チャンバ圧力の関数である。このグラ
フは、プラズマ生成に最適な圧力が約５００ミリトール
であることを示しており、４００ミリトール以下では圧
力の減少と共に破壊電圧が非常に速く増加することを示
している。アルゴンスパッタエッチングに必要な低い圧
力（すなわち、０．５ミリトール）では、必要な破壊電
圧は誘導コイルのＲＦ電源の最大出力に近いかまたはそ
れ以上であると思われ、プラズマ生成を不確実なものと
してしまう。その結果、プラズマの生成を何度か試みる
必要が生じ、プラズマ反応装置の生産能力を大きく低下
させてしまう。
【０００５】図２は、従来技術におけるアルゴンプラズ
マスパッタリングエッチ処理に有用な誘導結合プラズマ
反応装置を示している。この装置は、円筒形の石英反応
チャンバ２０と蓋体３０とを取り巻く円形誘導コイル１
０を有し、そのコイルの一端１０ａは適当なＲＦマッチ
ングネットワークを介してＲＦ電源４０に接続され、他
端１０ｂは接地されている。プラズマ生成は、コイル１
０の「熱い（ｈｏｔ）」端部１０ａとこれに最も近いチ
ャンバ内の接地導体、たとえばウエハ台（ｗａｆｅｒ
ｐｅｄｅｓｔａｌ）３５との間の電位差に依存する。し
たがって、放電長は熱いコイル端部１０ａとこれに最も
近いウエハ台３５の表面との間の距離となる。
マスパッタリングエッチ処理に有用な誘導結合プラズマ
反応装置を示している。この装置は、円筒形の石英反応
チャンバ２０と蓋体３０とを取り巻く円形誘導コイル１
０を有し、そのコイルの一端１０ａは適当なＲＦマッチ
ングネットワークを介してＲＦ電源４０に接続され、他
端１０ｂは接地されている。プラズマ生成は、コイル１
０の「熱い（ｈｏｔ）」端部１０ａとこれに最も近いチ
ャンバ内の接地導体、たとえばウエハ台（ｗａｆｅｒ
ｐｅｄｅｓｔａｌ）３５との間の電位差に依存する。し
たがって、放電長は熱いコイル端部１０ａとこれに最も
近いウエハ台３５の表面との間の距離となる。
【０００６】従来技術では、プラズマ生成に要する電力
を得るために、プラズマ生成中に、補助ＲＦ電源をイグ
ニッションコイルに接続している。しかし、これは余分
なハードウエアと費用を必要とする。
を得るために、プラズマ生成中に、補助ＲＦ電源をイグ
ニッションコイルに接続している。しかし、これは余分
なハードウエアと費用を必要とする。
【０００７】他の従来技術では、プラズマ状態に遷移す
るときにチャンバ内圧力を一時的に上昇させ、プラズマ
が生成された後に、所望の処理圧力までチャンバ内圧力
を急速に引き下げている。しかし、プラズマを生成した
後にチャンバ内の圧力をポンプダウン（たとえば、生成
時の１０ミリトールから生成後の０．５ミリトールまで
減圧）するには、かなりの時間を要し、その間にエッチ
ング処理が理想よりも高い圧力で行われてしまう。その
ため、エッチングプロファイルが不適当なものとなって
しまう。また、ポンプダウンに必要な時間は、エッチン
グ反応装置の歩留まりに悪影響を与える。
るときにチャンバ内圧力を一時的に上昇させ、プラズマ
が生成された後に、所望の処理圧力までチャンバ内圧力
を急速に引き下げている。しかし、プラズマを生成した
後にチャンバ内の圧力をポンプダウン（たとえば、生成
時の１０ミリトールから生成後の０．５ミリトールまで
減圧）するには、かなりの時間を要し、その間にエッチ
ング処理が理想よりも高い圧力で行われてしまう。その
ため、エッチングプロファイルが不適当なものとなって
しまう。また、ポンプダウンに必要な時間は、エッチン
グ反応装置の歩留まりに悪影響を与える。
【０００８】さらに他の従来方法として、ウエハ台にＲ
Ｆ電源を付加することにより、プラズマ生成中に一時的
に容量性結合を増大させるものがある。しかし、この方
法はプラズマ生成中にウエハの直流バイアスに大きなス
パイク波形を生じさせてしまい、ウエハに損傷を与える
というリスクが増大する。
Ｆ電源を付加することにより、プラズマ生成中に一時的
に容量性結合を増大させるものがある。しかし、この方
法はプラズマ生成中にウエハの直流バイアスに大きなス
パイク波形を生じさせてしまい、ウエハに損傷を与える
というリスクが増大する。
【０００９】米国特許第４，９１８，０３１号には、上
述した図２の反応装置における誘導コイル１０全体とプ
ラズマとの間のいわゆるファラディーシールドをどのよ
うに導入するかが開示されている。そして、同特許に
は、プラズマの電位を制御するために、あるいは、ファ
ラディーシールドを接地するために、分離電源をファラ
ディーシールドにどのように適用するかが開示されてい
る。なお、ファラディーシールドの接地は、電界からプ
ラズマを遮蔽することによって容量性結合を抑制するこ
とを目的とするものである。この技術の欠点は、ファラ
ディーシールドをプラズマ電位の増大のために用いた場
合には、プラズマに対する容量性結合を過度に増大さ
せ、イオンエネルギの制御性を低下させてしまう。ま
た、ファラディーシールドを接地した場合には、いかな
る容量性結合が存在しようとも誘導コイルから切り離し
てしまい、プラズマの生成は一層不確実で困難なものと
なる。
述した図２の反応装置における誘導コイル１０全体とプ
ラズマとの間のいわゆるファラディーシールドをどのよ
うに導入するかが開示されている。そして、同特許に
は、プラズマの電位を制御するために、あるいは、ファ
ラディーシールドを接地するために、分離電源をファラ
ディーシールドにどのように適用するかが開示されてい
る。なお、ファラディーシールドの接地は、電界からプ
ラズマを遮蔽することによって容量性結合を抑制するこ
とを目的とするものである。この技術の欠点は、ファラ
ディーシールドをプラズマ電位の増大のために用いた場
合には、プラズマに対する容量性結合を過度に増大さ
せ、イオンエネルギの制御性を低下させてしまう。ま
た、ファラディーシールドを接地した場合には、いかな
る容量性結合が存在しようとも誘導コイルから切り離し
てしまい、プラズマの生成は一層不確実で困難なものと
なる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、一時的な
圧力の増加や一時的なＲＦ電力の増強を行わずに、低圧
プラズマ処理のための確実なプラズマ生成を達成するこ
とが求められている。
圧力の増加や一時的なＲＦ電力の増強を行わずに、低圧
プラズマ処理のための確実なプラズマ生成を達成するこ
とが求められている。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用】半導体基
板のプラズマ処理を実行するための本発明のプラズマ反
応装置は、内部にガスを導入するための装置を有する真
空チャンバと、その真空チャンバの所定部分に巻回され
たＲＦ電源に接続された誘導コイルと、真空チャンバの
前記所定部分の付近に配置され、前記真空チャンバの内
部のガスにＲＦ電力を容量結合させるためのＲＦ電源に
接続された電極とを有する。この電極は真空チャンバの
前記所定部分に向いた表面領域を有し、その表面領域
は、プラズマの生成を十分に促進するために、真空チャ
ンバの前記所定部分のガスに対してＲＦ電力を容量結合
させるのに十分な大きさを有する。しかし、この表面領
域は、プラズマの安定状態が維持されている間、ＲＦ電
源からプラズマに結合しているＲＦ電力のほとんどが容
量結合ではなくて誘導結合するように十分に小さい。
板のプラズマ処理を実行するための本発明のプラズマ反
応装置は、内部にガスを導入するための装置を有する真
空チャンバと、その真空チャンバの所定部分に巻回され
たＲＦ電源に接続された誘導コイルと、真空チャンバの
前記所定部分の付近に配置され、前記真空チャンバの内
部のガスにＲＦ電力を容量結合させるためのＲＦ電源に
接続された電極とを有する。この電極は真空チャンバの
前記所定部分に向いた表面領域を有し、その表面領域
は、プラズマの生成を十分に促進するために、真空チャ
ンバの前記所定部分のガスに対してＲＦ電力を容量結合
させるのに十分な大きさを有する。しかし、この表面領
域は、プラズマの安定状態が維持されている間、ＲＦ電
源からプラズマに結合しているＲＦ電力のほとんどが容
量結合ではなくて誘導結合するように十分に小さい。
【００１２】この電極の表面領域は、この電極がないと
きと比較して大幅に低いチャンバ圧力、または大幅に低
い誘導コイルのＲＦ電力レベルでプラズマ生成できる容
量結合を提供するのに十分に大きい。しかし、この表面
領域は、かかる結果をもたらすために必要な面積以上で
ないことが望ましい。この表面領域は、（ａ）チャンバ
内圧力が、ウエハのプラズマ処理中に用いられるときと
同じか僅かに大きな場合、または、（ｂ）ＲＦ電力レベ
ルが、ウエハのプラズマ処理中に用いられるときより小
さい場合、のずれか一方または両方を満足させてプラズ
マを生じさせ得る程度に十分に大きいことが望ましい。
特に、チャンバ内圧力が１００ミリトール以下、幾つか
のケースでは０．５ミリトール程度の低さであるとき
に、２２５ワットの電力レベルで、この電極がプラズマ
状態を確実に生成することが判った。
きと比較して大幅に低いチャンバ圧力、または大幅に低
い誘導コイルのＲＦ電力レベルでプラズマ生成できる容
量結合を提供するのに十分に大きい。しかし、この表面
領域は、かかる結果をもたらすために必要な面積以上で
ないことが望ましい。この表面領域は、（ａ）チャンバ
内圧力が、ウエハのプラズマ処理中に用いられるときと
同じか僅かに大きな場合、または、（ｂ）ＲＦ電力レベ
ルが、ウエハのプラズマ処理中に用いられるときより小
さい場合、のずれか一方または両方を満足させてプラズ
マを生じさせ得る程度に十分に大きいことが望ましい。
特に、チャンバ内圧力が１００ミリトール以下、幾つか
のケースでは０．５ミリトール程度の低さであるとき
に、２２５ワットの電力レベルで、この電極がプラズマ
状態を確実に生成することが判った。
【００１３】逆に、この電極の表面領域は、望ましく
は、所望の値に引き下げられたチャンバ内圧力またはＲ
Ｆ電力レベルでプラズマを生成するのに必要な面積より
も小さくすべきである。このような補助電極の表面領域
の最小化は、ＲＦ電力の誘導結合から容量結合への転換
量を減少させるので、プラズマ生成後のウエハ処理中の
プラズマイオン密度の著しい低下が阻止される。
は、所望の値に引き下げられたチャンバ内圧力またはＲ
Ｆ電力レベルでプラズマを生成するのに必要な面積より
も小さくすべきである。このような補助電極の表面領域
の最小化は、ＲＦ電力の誘導結合から容量結合への転換
量を減少させるので、プラズマ生成後のウエハ処理中の
プラズマイオン密度の著しい低下が阻止される。
【００１４】本発明の好適な一実施例においては、この
電極は真空チャンバの周りの導電層である。
電極は真空チャンバの周りの導電層である。
【００１５】
【実施例】図３を参照すると、誘導結合プラズマ反応装
置は、たとえば石英のような絶縁材料からなるドーム型
の天井１００と円筒形の側壁１１０とを有する真空チャ
ンバを備えている。このドームの基部は円筒形側壁１１
０の上に載置されており、その直径は円筒形側壁１１０
と等しい。この反応装置は、半導体ウエハまたは基板１
３０をプラズマ処理のためにチャンバの中央に保持する
ウエハ台１２０を有する。ガス導入口１７０はたとえば
アルゴンのようなガスを真空チャンバの内部に供給す
る。誘導コイルまたは導体１４０は、ドーム１００の外
側に巻回されている。誘導コイル１４０の下端部１４０
ａは接地されている。
置は、たとえば石英のような絶縁材料からなるドーム型
の天井１００と円筒形の側壁１１０とを有する真空チャ
ンバを備えている。このドームの基部は円筒形側壁１１
０の上に載置されており、その直径は円筒形側壁１１０
と等しい。この反応装置は、半導体ウエハまたは基板１
３０をプラズマ処理のためにチャンバの中央に保持する
ウエハ台１２０を有する。ガス導入口１７０はたとえば
アルゴンのようなガスを真空チャンバの内部に供給す
る。誘導コイルまたは導体１４０は、ドーム１００の外
側に巻回されている。誘導コイル１４０の下端部１４０
ａは接地されている。
【００１６】ＲＦ電源１５０は、図示していないが、既
存のＲＦマッチング回路を介して接続されることが可能
である。しかし、図示した好適な実施例においては、そ
の代わりに、ＲＦ電源が誘導コイル１４０の中間部分１
４０ｂの端子に接続されている。そして、キャパシタ１
９０がこの誘導コイル１４０に接続されている。キャパ
シタ１９０の容量値は、ＲＦ電源１５０の周波数におい
て共振するように選択される。端子１４０ｂの位置は、
ＲＦ電源１５０の出力インピーダンスとマッチングする
ように選択される。電源１５０からのＲＦ電力は、真空
チャンバ内でのガスのイオン化により生じたプラズマに
誘導結合する。
存のＲＦマッチング回路を介して接続されることが可能
である。しかし、図示した好適な実施例においては、そ
の代わりに、ＲＦ電源が誘導コイル１４０の中間部分１
４０ｂの端子に接続されている。そして、キャパシタ１
９０がこの誘導コイル１４０に接続されている。キャパ
シタ１９０の容量値は、ＲＦ電源１５０の周波数におい
て共振するように選択される。端子１４０ｂの位置は、
ＲＦ電源１５０の出力インピーダンスとマッチングする
ように選択される。電源１５０からのＲＦ電力は、真空
チャンバ内でのガスのイオン化により生じたプラズマに
誘導結合する。
【００１７】ウエハ台１２０は、８インチウエハ１３０
を真空チャンバの中央において支持する。このウエハ台
は導電材料を含み、（例えば、プラズマ生成中に）接地
してもよいし、処理中のウエハ１３０の近傍のプラズマ
の運動エネルギを制御するためにバイアスＲＦ電源１３
５に接続してもよい。
を真空チャンバの中央において支持する。このウエハ台
は導電材料を含み、（例えば、プラズマ生成中に）接地
してもよいし、処理中のウエハ１３０の近傍のプラズマ
の運動エネルギを制御するためにバイアスＲＦ電源１３
５に接続してもよい。
【００１８】プラズマ反応装置の上述した構成要素は従
来からあるものである。本発明に従えば、このチャンバ
はさらに非常に低いチャンバ内圧力でのプラズマ生成の
確実性を高めるための補助電極１８０を備えている。補
助電極１８０は、誘導コイル１４０の最上部の一巻１４
０ｃに接続されている。補助電極１８０は、プラズマ生
成を促進するためにＲＦ電力を真空チャンバ内のガスに
容量結合させるものである。図示した好適実施例では、
補助電極１８０はドーム１００の外側表面に堆積した薄
い導電膜である。
来からあるものである。本発明に従えば、このチャンバ
はさらに非常に低いチャンバ内圧力でのプラズマ生成の
確実性を高めるための補助電極１８０を備えている。補
助電極１８０は、誘導コイル１４０の最上部の一巻１４
０ｃに接続されている。補助電極１８０は、プラズマ生
成を促進するためにＲＦ電力を真空チャンバ内のガスに
容量結合させるものである。図示した好適実施例では、
補助電極１８０はドーム１００の外側表面に堆積した薄
い導電膜である。
【００１９】この電極はチャンバの内側に向いた表面領
域を有し、この表面領域はプラズマ生成を容易にするた
めにアルゴンプロセスガスに対してＲＦ電力の十分な容
量結合を提供するのに十分に広い。しかし、プラズマが
安定状態にあるときは、それは十分に小さく、ＲＦ電源
からプラズマに対して結合するほとんどのＲＦ電力は、
容量的というよりも誘導的に結合されている。
域を有し、この表面領域はプラズマ生成を容易にするた
めにアルゴンプロセスガスに対してＲＦ電力の十分な容
量結合を提供するのに十分に広い。しかし、プラズマが
安定状態にあるときは、それは十分に小さく、ＲＦ電源
からプラズマに対して結合するほとんどのＲＦ電力は、
容量的というよりも誘導的に結合されている。
【００２０】補助電極１８０の表面領域は、補助電極が
ないときと比較して大幅に低いチャンバ圧力、または大
幅に低い誘導コイルのＲＦ電力レベルでプラズマ生成で
きる容量結合を提供するのに十分に大きい。しかし、こ
の表面領域は、かかる結果をもたらすために必要な面積
以上でないことが望ましい。この表面領域は、（ａ）チ
ャンバ内圧力が、ウエハのプラズマ処理中に用いられる
ときと同じか僅かに大きな場合、または、（ｂ）ＲＦ電
力レベルが、ウエハのプラズマ処理中に用いられるとき
より小さい場合、のずれか一方または両方を満足させて
プラズマを生じさせ得る程度に十分に大きいことが望ま
しい。特に、チャンバ内圧力が１００ミリトール以下、
幾つかのケースでは０．５ミリトール程度の低さである
ときに、２２５ワットの電力レベルで、補助電極がプラ
ズマ状態を確実に生成することが判った。
ないときと比較して大幅に低いチャンバ圧力、または大
幅に低い誘導コイルのＲＦ電力レベルでプラズマ生成で
きる容量結合を提供するのに十分に大きい。しかし、こ
の表面領域は、かかる結果をもたらすために必要な面積
以上でないことが望ましい。この表面領域は、（ａ）チ
ャンバ内圧力が、ウエハのプラズマ処理中に用いられる
ときと同じか僅かに大きな場合、または、（ｂ）ＲＦ電
力レベルが、ウエハのプラズマ処理中に用いられるとき
より小さい場合、のずれか一方または両方を満足させて
プラズマを生じさせ得る程度に十分に大きいことが望ま
しい。特に、チャンバ内圧力が１００ミリトール以下、
幾つかのケースでは０．５ミリトール程度の低さである
ときに、２２５ワットの電力レベルで、補助電極がプラ
ズマ状態を確実に生成することが判った。
【００２１】逆に、補助電極１８０の表面領域は、望ま
しくは、所望の値に引き下げられたチャンバ内圧力また
はＲＦ電力レベルでプラズマを生成するのに必要な面積
よりも小さくすべきである。このような補助電極の表面
領域の最小化は、ＲＦ電力の誘導結合から容量結合への
転換量を減少させるので、プラズマ生成後のウエハ処理
中のプラズマイオン密度の著しい低下が阻止される。
しくは、所望の値に引き下げられたチャンバ内圧力また
はＲＦ電力レベルでプラズマを生成するのに必要な面積
よりも小さくすべきである。このような補助電極の表面
領域の最小化は、ＲＦ電力の誘導結合から容量結合への
転換量を減少させるので、プラズマ生成後のウエハ処理
中のプラズマイオン密度の著しい低下が阻止される。
【００２２】補助電極１８０から容量結合を制限するた
めに、好適な実施例においては電極１８０は４本のアー
ム１８４を備えている（図４参照）。アーム１８４のそ
れぞれの幅は、ドーム１００の底部の外周の長さの５％
より短く、そのために補助電極１８０が占める領域は誘
導コイル１４０の領域の１０％以下となっている。この
図示した実施例において、アーム１８４の幅は一定であ
る。これに代わる実施例として、アーム１８４の各々の
幅が、ドーム１００の頂上の接続中心部１８２付近から
徐々に広くなり、各アーム１８４の端部１８４ａで最大
となるものでもよい。この電気等価回路を図５に示す。
以下に示す具体例では、真空チャンバドームは直径約３
０ｃｍの半球体であり、接続中心部１８２の直径は約
７．６ｃｍ、各アーム１８４は約５ｃｍの一定幅で長さ
約１５ｃｍとした。
めに、好適な実施例においては電極１８０は４本のアー
ム１８４を備えている（図４参照）。アーム１８４のそ
れぞれの幅は、ドーム１００の底部の外周の長さの５％
より短く、そのために補助電極１８０が占める領域は誘
導コイル１４０の領域の１０％以下となっている。この
図示した実施例において、アーム１８４の幅は一定であ
る。これに代わる実施例として、アーム１８４の各々の
幅が、ドーム１００の頂上の接続中心部１８２付近から
徐々に広くなり、各アーム１８４の端部１８４ａで最大
となるものでもよい。この電気等価回路を図５に示す。
以下に示す具体例では、真空チャンバドームは直径約３
０ｃｍの半球体であり、接続中心部１８２の直径は約
７．６ｃｍ、各アーム１８４は約５ｃｍの一定幅で長さ
約１５ｃｍとした。
【００２３】ＲＦ電界の補助電極１８０への短絡を防ぐ
ために、誘導コイル１４０の外周方向に閉じた導電路が
生じないように補助電極を構成する。特に図４では、補
助電極１８０は、小円形の接続中心部１８２をドーム１
００の頂上部に備えており、接続中心部１８２に接続さ
れそこから対称的に誘導コイル巻線の下に延びる４本の
幅の狭いアーム１８４を有する。円形接続中心部１８２
自体は閉じた導電路なので、円形接続中心部１８２が誘
導コイル巻線と真空チャンバとの間に位置しないよう
に、誘導コイル１４０の開口部１８５があるドーム頂上
部に配置されている。アーム１８４のみが誘導コイル巻
線と真空チャンバとの間に延びている。隣り合ったアー
ム１８４が分離されている領域があることにより、誘導
コイル１４０の外周に閉じた導電路が形成されること防
いでいる（これは、上述したように、ＲＦ電界が誘導コ
イル１４０から短絡することを防いでいる）。
ために、誘導コイル１４０の外周方向に閉じた導電路が
生じないように補助電極を構成する。特に図４では、補
助電極１８０は、小円形の接続中心部１８２をドーム１
００の頂上部に備えており、接続中心部１８２に接続さ
れそこから対称的に誘導コイル巻線の下に延びる４本の
幅の狭いアーム１８４を有する。円形接続中心部１８２
自体は閉じた導電路なので、円形接続中心部１８２が誘
導コイル巻線と真空チャンバとの間に位置しないよう
に、誘導コイル１４０の開口部１８５があるドーム頂上
部に配置されている。アーム１８４のみが誘導コイル巻
線と真空チャンバとの間に延びている。隣り合ったアー
ム１８４が分離されている領域があることにより、誘導
コイル１４０の外周に閉じた導電路が形成されること防
いでいる（これは、上述したように、ＲＦ電界が誘導コ
イル１４０から短絡することを防いでいる）。
【００２４】具体例１ 本発明を実験的に履行した一つの具体例において、真空
チャンバの容積を約３５リットル、チャンバに流れるア
ルゴンガスの流量を毎分５標準立方センチメートル（Ｓ
ＣＣＭ´ｓ）とし、処理中のチャンバ内圧力を０．５ミ
リトールとした。ＲＦ電源１５０からは４００ＫＨｚで
２００ワットの電力が誘導コイル１４０に供給され、そ
の一方で、処理中にバイアスＲＦ電源１３５によって１
３ＭＨｚで２２５ワットの電力がウエハ台１２０に与え
られる。図６は、ＲＦ電力の関数としてプラズマ生成の
ための最小チャンバ内圧力を示すものである。この特性
は、本発明を実験的に履行した一つの具体例から得られ
るデータに従うものであり、この具体例は、プラズマ生
成の際には所望の処理圧力よりも大きなチャンバ内圧力
となっとり、プラズマ生成中に電源１３５を切ることに
より接地されるウエハ台を備えている。破線は、誘導コ
イル１４０に接続された補助電極１８０から得たデータ
点を示しており、これから明らかなように、プラズマの
生成は２０ミリトールと３０ミリトールの間の圧力で達
成される。逆に、図６のグラフの右上隅のデータ点で判
るように、同じプラズマ反応装置で補助電極を使用しな
い場合、同じＲＦ電力レベル（４００ワット）でプラズ
マ状態へ遷移させるためには真空チャンバ内圧力が１０
０ミリトール以上であることが必要であり、そのときの
プラズマ生成は、補助電極を使用した場合にわずか２３
ミリトールでえられたものである。このことは、少なく
とも５つの要因により、本発明がプラズマ生成に必要な
チャンバ内圧力を抑えることができることを示してい
る。
チャンバの容積を約３５リットル、チャンバに流れるア
ルゴンガスの流量を毎分５標準立方センチメートル（Ｓ
ＣＣＭ´ｓ）とし、処理中のチャンバ内圧力を０．５ミ
リトールとした。ＲＦ電源１５０からは４００ＫＨｚで
２００ワットの電力が誘導コイル１４０に供給され、そ
の一方で、処理中にバイアスＲＦ電源１３５によって１
３ＭＨｚで２２５ワットの電力がウエハ台１２０に与え
られる。図６は、ＲＦ電力の関数としてプラズマ生成の
ための最小チャンバ内圧力を示すものである。この特性
は、本発明を実験的に履行した一つの具体例から得られ
るデータに従うものであり、この具体例は、プラズマ生
成の際には所望の処理圧力よりも大きなチャンバ内圧力
となっとり、プラズマ生成中に電源１３５を切ることに
より接地されるウエハ台を備えている。破線は、誘導コ
イル１４０に接続された補助電極１８０から得たデータ
点を示しており、これから明らかなように、プラズマの
生成は２０ミリトールと３０ミリトールの間の圧力で達
成される。逆に、図６のグラフの右上隅のデータ点で判
るように、同じプラズマ反応装置で補助電極を使用しな
い場合、同じＲＦ電力レベル（４００ワット）でプラズ
マ状態へ遷移させるためには真空チャンバ内圧力が１０
０ミリトール以上であることが必要であり、そのときの
プラズマ生成は、補助電極を使用した場合にわずか２３
ミリトールでえられたものである。このことは、少なく
とも５つの要因により、本発明がプラズマ生成に必要な
チャンバ内圧力を抑えることができることを示してい
る。
【００２５】具体例２ 本発明を実験的に履行した同様の具体例を用いて、所望
の圧力（例えば０．５ミリトール）以上にはチャンバ内
圧力を増加させることなくプラズマ生成を行った。ま
た、プラズマ生成中の誘導コイルおよびウエハ台へのＲ
Ｆ電力の供給はウエハ処理中と同じとし、たとえば前者
は４００ＫＨｚで２２５ワットであり、後者は１３ＭＨ
ｚで２２５ワットである。この第２の具体例において、
ＲＦ電力をウエハ台に供給すると、前述の具体例よりも
低いチャンバ内圧力でプラズマ生成を達成することがで
きる。しかし、上述したように、プラズマ生成中にＲＦ
電力をウエハ台に供給すると、ウエハの直流電位（ＤＣ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）にスパイクが発生する虞があ
る。ただし、そのようなリスクは適用例によっては許容
できるものである。
の圧力（例えば０．５ミリトール）以上にはチャンバ内
圧力を増加させることなくプラズマ生成を行った。ま
た、プラズマ生成中の誘導コイルおよびウエハ台へのＲ
Ｆ電力の供給はウエハ処理中と同じとし、たとえば前者
は４００ＫＨｚで２２５ワットであり、後者は１３ＭＨ
ｚで２２５ワットである。この第２の具体例において、
ＲＦ電力をウエハ台に供給すると、前述の具体例よりも
低いチャンバ内圧力でプラズマ生成を達成することがで
きる。しかし、上述したように、プラズマ生成中にＲＦ
電力をウエハ台に供給すると、ウエハの直流電位（ＤＣ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）にスパイクが発生する虞があ
る。ただし、そのようなリスクは適用例によっては許容
できるものである。
【００２６】この具体例においては、補助電極なしの場
合より補助電極設置の場合のほうが、平均で２０％直流
電圧が高くなることが判った。このことは、ＲＦ電力と
プラズマとの容量結合の増加を示しており、エッチング
レートの減少が予想される。実際に、平均して１０％の
エッチングレートの減少が補助電極の導入により観測さ
れた。このエッチングレートの減少については、互いに
対抗する２つの要因の結果である。（１）容量結合電力
に対する誘導結合電力の比率の減少。これはプラズマイ
オン密度の減少につながる（そしてさらに、エッチング
レートの減少につながる）。（２）容量結合の増加に起
因するウエハの直流バイアス電圧の増加によるイオンエ
ネルギの増加（これは、他のすべての要因が変わらない
と仮定すると、エッチングレートを増加につながる）。
エッチングレートの減少が観測されたことから判定する
と、明らかに、支配的要因はプラズマイオン密度の減少
である。
合より補助電極設置の場合のほうが、平均で２０％直流
電圧が高くなることが判った。このことは、ＲＦ電力と
プラズマとの容量結合の増加を示しており、エッチング
レートの減少が予想される。実際に、平均して１０％の
エッチングレートの減少が補助電極の導入により観測さ
れた。このエッチングレートの減少については、互いに
対抗する２つの要因の結果である。（１）容量結合電力
に対する誘導結合電力の比率の減少。これはプラズマイ
オン密度の減少につながる（そしてさらに、エッチング
レートの減少につながる）。（２）容量結合の増加に起
因するウエハの直流バイアス電圧の増加によるイオンエ
ネルギの増加（これは、他のすべての要因が変わらない
と仮定すると、エッチングレートを増加につながる）。
エッチングレートの減少が観測されたことから判定する
と、明らかに、支配的要因はプラズマイオン密度の減少
である。
【００２７】この実験の実際の結果を要約すると、以下
の通りである。：上述した通り、４００ＫＨｚで２２５
ワットの電源に接続された補助電極およびコイルを用い
た場合、ウエハの平均直流バイアス電圧は約３２７ボル
ト、平均エッチングレートは約３２６オングストローム
／ｍｉｎであり、ウエハを横切るエッチングレートの均
一性は約１．６６であった。補助電極が電源に接続され
ていない場合、ウエハの平均直流バイアス電圧は約２８
４ボルト、エッチングレートは約３４２オングストロー
ム／ｍｉｎであり、ウエハを横切るエッチングレートの
均一性は約２．０７５であった。
の通りである。：上述した通り、４００ＫＨｚで２２５
ワットの電源に接続された補助電極およびコイルを用い
た場合、ウエハの平均直流バイアス電圧は約３２７ボル
ト、平均エッチングレートは約３２６オングストローム
／ｍｉｎであり、ウエハを横切るエッチングレートの均
一性は約１．６６であった。補助電極が電源に接続され
ていない場合、ウエハの平均直流バイアス電圧は約２８
４ボルト、エッチングレートは約３４２オングストロー
ム／ｍｉｎであり、ウエハを横切るエッチングレートの
均一性は約２．０７５であった。
【００２８】この上述の結果は、本発明の利点を示すも
のであり、プラズマ生成に必要なチャンバ内圧力を１／
５に減少することができ、これは、補助電極を導入する
ことによって生じるエッチングレートの僅かな損失（例
えば、１０％）よりも重要なことである。
のであり、プラズマ生成に必要なチャンバ内圧力を１／
５に減少することができ、これは、補助電極を導入する
ことによって生じるエッチングレートの僅かな損失（例
えば、１０％）よりも重要なことである。
【００２９】誘導コイル１４０の巻き付けは、補助電極
を誘導コイル１４０とドーム１００との間に収容するた
めに、ドーム１００の外側表面から十分に離すことが望
ましい。図３にドーム型の誘導コイルを示したが、本発
明は、円筒形のコイルを用いたものでもよい。図３の補
助電極は、天井１００の外表面上の比較的薄い導電膜か
らなるので、誘導コイル１４０と天井１００との間は比
較的狭くてよい。誘導コイル１４０と接続中心部１８２
との間の空間または間隙１９５は、その間に生じるアー
クを十分に防ぐことができる。補助電極１８０の導電薄
膜は、堆積金属層でもよいし、天井１００の外側に固着
した（アルミホイルのような）金属箔でもよい。前述の
具体例では、後者のもの（アルミホイル）を使用した。
を誘導コイル１４０とドーム１００との間に収容するた
めに、ドーム１００の外側表面から十分に離すことが望
ましい。図３にドーム型の誘導コイルを示したが、本発
明は、円筒形のコイルを用いたものでもよい。図３の補
助電極は、天井１００の外表面上の比較的薄い導電膜か
らなるので、誘導コイル１４０と天井１００との間は比
較的狭くてよい。誘導コイル１４０と接続中心部１８２
との間の空間または間隙１９５は、その間に生じるアー
クを十分に防ぐことができる。補助電極１８０の導電薄
膜は、堆積金属層でもよいし、天井１００の外側に固着
した（アルミホイルのような）金属箔でもよい。前述の
具体例では、後者のもの（アルミホイル）を使用した。
【００３０】本発明をドーム型の真空チャンバを使用し
た好適な実施例を参照して説明してきたが、本発明は、
図１に示した円筒形の真空チャンバと誘導コイルを採用
することもできる。その場合、図７に示すように、接続
中心部８２を上部の蓋に配置し、アーム８４を蓋の周辺
端に放射状に延ばし、さらに、円筒形のチャンバ壁と円
筒形に巻いた誘導コイルとの間の円筒チャンバの側面に
沿って真下に延びるように形成する。
た好適な実施例を参照して説明してきたが、本発明は、
図１に示した円筒形の真空チャンバと誘導コイルを採用
することもできる。その場合、図７に示すように、接続
中心部８２を上部の蓋に配置し、アーム８４を蓋の周辺
端に放射状に延ばし、さらに、円筒形のチャンバ壁と円
筒形に巻いた誘導コイルとの間の円筒チャンバの側面に
沿って真下に延びるように形成する。
【００３１】本発明を好適な実施例を特に参照して詳細
に説明してきたが、本発明の真の精神および趣旨から逸
脱することなく種々の変形や変更を行うことができるこ
とは言うまでもない。
に説明してきたが、本発明の真の精神および趣旨から逸
脱することなく種々の変形や変更を行うことができるこ
とは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
反応装置によれば、プラズマ生成に必要なチャンバ内圧
力を１／５程度に減少することができ、そのためにプラ
ズマの生成からプラズマ処理への移行が極めて容易とな
り、プラズマ反応装置の生産能力を大幅に向上させる。
反応装置によれば、プラズマ生成に必要なチャンバ内圧
力を１／５程度に減少することができ、そのためにプラ
ズマの生成からプラズマ処理への移行が極めて容易とな
り、プラズマ反応装置の生産能力を大幅に向上させる。
【図１】プラズマ反応装置内の真空チャンバ内圧力と放
電長の結果の関数としての破壊電圧のパッシェン曲線ま
たはグラフ。
電長の結果の関数としての破壊電圧のパッシェン曲線ま
たはグラフ。
【図２】円筒形の誘導コイルを有する従来技術による誘
導結合プラズマ反応装置の簡略化した構成図。
導結合プラズマ反応装置の簡略化した構成図。
【図３】本発明の一実施例であるプラズマ反応装置の一
部を示した簡略化した側断面図。
部を示した簡略化した側断面図。
【図４】図３のプラズマ反応装置の一部を示す上部斜視
図。
図。
【図５】図６および図７のプラズマ反応装置の誘導コイ
ルおよび補助電極に相当する等価回路図。
ルおよび補助電極に相当する等価回路図。
【図６】図３の反応装置におけるプラズマ生成に要する
誘導コイルＲＦ電力を示すグラフであり、補助電極に電
力を供給したとき（破線）と、電力を供給しないときに
おけるチャンバ内圧力の関数として示したグラフ。
誘導コイルＲＦ電力を示すグラフであり、補助電極に電
力を供給したとき（破線）と、電力を供給しないときに
おけるチャンバ内圧力の関数として示したグラフ。
【図７】円筒形真空チャンバに巻回された円筒形誘導コ
イルを有する本発明の一実施例を示す側断面図。
イルを有する本発明の一実施例を示す側断面図。
１００…ドーム、１１０…側壁、１２０…ウエハ台、１
３０…半導体ウエハ、１４０…誘導コイル、１５０…Ｒ
Ｆ電源、１７０…ガス導入口、１８０…補助電極、１８
２…中央接続部、１８４…アーム、１８５…開口部。
３０…半導体ウエハ、１４０…誘導コイル、１５０…Ｒ
Ｆ電源、１７０…ガス導入口、１８０…補助電極、１８
２…中央接続部、１８４…アーム、１８５…開口部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 (72)発明者 バーニー エム． コーエン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95051， サンタ クララ， マリエッタ ドライヴ 2931 (72)発明者 ブラドリー オー． スティムソン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94040， マウンテン ヴュー， ドイル プレイス 1105 (72)発明者 ジョージ プルース アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94043， マウンテン ヴュー， ユニッ ト ナンバー200， サイプレス ポイン ト ドライヴ 505
Claims (33)
- 【請求項１】 半導体基板のプラズマ処理を実行するた
めのプラズマ反応装置において、 内部にガスを導入するための手段を含む真空チャンバ
と、 前記真空チャンバの所定の領域に巻回され、ＲＦ電源に
接続された誘導コイルと、 前記所定領域の近傍にあり、ＲＦ電力を前記真空チャン
バ内の前記ガスに容量結合させるために前記ＲＦ電源に
接続された補助電極とを備え、 前記補助電極は前記所定領域に向いた表面領域を有する
と共に、プラズマの生成を十分に促進するために必要な
前記真空チャンバ内の前記ガスとＲＦ電力との容量結合
を制限するのに適する前記所定領域の範囲を覆ってお
り、これによりプラズマの安定状態が維持されている間
において前記ＲＦ電源から前記プラズマに結合している
ＲＦ電力のほとんどが容量結合よりも誘導結合するよう
にしたことを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のプラズマ反応装置にお
いて、 前記補助電極の第１の部分は前記誘導コイルと前記真空
チャンバとの間に設けられ、前記第１の部分は前記誘導
コイルの周りに閉じた導電路が形成されないように少な
くとも一つの隙間を有することを特徴とするプラズマ反
応装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載のプラズマ反応装置にお
いて、 前記誘導コイルは前記ＲＦ電源の出力端子に接続された
第１端子と、接地された第２端子とを備え、前記補助電
極はさらに前記第１端子と前記第２端子との間の前記誘
導コイルに接続された第２の部分を備えていることを特
徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載のプラズマ反応装置にお
いて、 前記補助電極の前記第２の部分は接続中心部を備え、前
記補助電極の前記第１の部分は複数のアームを備え、各
アームはその間にある隙間によって分離されており、さ
らに前記接続中心部から外方向に放射状に延びて前記誘
導コイルを横切っていることを特徴とするプラズマ反応
装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載のプラズマ反応装置にお
いて、 前記接続中心部は閉じた円形導電板であり、前記誘導コ
イルは自己の中心部の近傍を通る開口部を有し、前記接
続中心部は前記誘導コイルと前記真空チャンバの内部と
の間に位置しないように前記誘導コイルの開口部に配置
されていることを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載のプラズマ反応装置にお
いて、 前記真空チャンバは円形の横断面形状とこの横断面形状
の対称軸上に中心上部とを有する閉鎖容器を備え、前記
誘導コイルはこの誘導コイルの前記開口部が前記閉鎖容
器の前記上部と一致するように前記閉鎖容器に巻回され
ており、前記補助電極の前記接続中心部は前記閉鎖容器
の前記上部の上において前記対称軸に中心がくるように
配置されていることを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載のプラズマ反応装置にお
いて、 前記補助電極は前記閉鎖容器の外側表面に堆積した膜で
あることを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項８】 請求項６に記載のプラズマ反応装置にお
いて、 前記閉鎖容器はドームを有し、前記閉鎖容器の前記上部
は前記ドームの頂部を有し、前記補助電極のアームは前
記頂部から下方に延びていることを特徴とするプラズマ
反応装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載のプラズマ反応装置にお
いて、 前記アームのそれぞれは前記ドームの基部の周囲の５％
未満の幅を有することを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項１０】 請求項８に記載のプラズマ反応装置に
おいて、 前記誘導コイルは前記ドームの頂部においてその中心が
通る前記開口部を残すように前記ドームの下部周囲に巻
回されていることを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載のプラズマ反応装置
において、 前記誘導コイルは前記ドームと離隔しており、これによ
り前記補助電極の前記第２の部分が前記誘導コイルと前
記ドームとの間に収容されるようになっていることを特
徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項１２】 請求項１に記載のプラズマ反応装置に
おいて、 さらにキャパシタが設けられており、このキャパシタは
その一端に前記補助電極が接続されていることを特徴と
するプラズマ反応装置。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載のプラズマ反応装置
において、 前記キャパシタの他端は前記ＲＦ電源の接地端子に接続
されていることを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項１４】 請求項１に記載のプラズマ反応装置に
おいて、 前記半導体基板を支持するために前記真空チャンバの内
部に設けられたウエハ台と、前記ウエハ台に選択された
電位を与える手段とをさらに備えていることを特徴とす
るプラズマ反応装置。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載のプラズマ反応装置
において、 前記電位付与手段はプラズマ生成中に前記ウエハ台に接
地電位を与えるための手段を有することを特徴とするプ
ラズマ反応装置。 - 【請求項１６】 請求項１４に記載のプラズマ反応装置
において、 前記電位付与手段はプラズマ生成中に前記ウエハ台にＲ
Ｆバイアス電力を与えるための手段を有することを特徴
とするプラズマ反応装置。 - 【請求項１７】 請求項１に記載のプラズマ反応装置に
おいて、 前記補助電極の前記表面領域は前記誘導コイルの表面領
域の１０％以下であることを特徴とするプラズマ反応装
置。 - 【請求項１８】 請求項６に記載のプラズマ反応装置に
おいて、 前記真空チャンバは円筒形であり、前記誘導コイルは前
記真空チャンバの少なくとも一部に円筒状に巻回されて
いることを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項１９】 請求項１に記載のプラズマ反応装置に
おいて、 前記補助電極の前記表面は選択された前記真空チャンバ
内圧力と前記ＲＦ電源の選択されたＲＦ電力レベルとに
おいてプラズマ生成のために十分な量の容量結合を制限
するのに適した範囲を覆っていることを特徴とするプラ
ズマ反応装置。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載のプラズマ反応装置
において、 前記選択されたＲＦ電力レベルおよび前記選択された真
空チャンバ内圧力の少なくとも一組が、前記補助電極を
接地していない場合のプラズマ生成に必要な電力レベル
および圧力よりも実質的に小さいことを特徴とするプラ
ズマ反応装置。 - 【請求項２１】 請求項１９に記載のプラズマ反応装置
において、 前記選択されたＲＦ電力レベルおよび前記選択された真
空チャンバ内圧力の少なくとも一組が、前記ウエハのプ
ラズマ処理中に用いられる電力レベルおよび圧力よりも
実質的に大きくないことを特徴とするプラズマ反応装
置。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載のプラズマ反応装置
において、 前記選択された圧力は０．５ミリトールと５０ミリトー
ルの間の範囲であることを特徴とするプラズマ反応装
置。 - 【請求項２３】 請求項２２に記載のプラズマ反応装置
において、 前記選択された電力は２２５ワット程度であることを特
徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項２４】 半導体基板のプラズマ処理を実行する
ためのプラズマ反応装置において、 内部にガスを導入するための手段を含む真空チャンバ
と、 前記真空チャンバの一部に巻回され、ＲＦ電源に接続さ
れた誘導コイルと、 前記真空チャンバの前記内部のガスにＲＦ電力が容量結
合するように前記真空チャンバの前記内部に向いている
表面領域を有するＲＦ電力補助電極とを備え、 前記補助電極の前記表面領域は、前記真空チャンバ内の
選択された圧力でプラズマ生成するために十分な量にな
るまで前記ガスに対する容量結合を制限するために前記
チャンバを覆う広さが制限されていることを特徴とする
プラズマ反応装置。 - 【請求項２５】 請求項２４に記載のプラズマ反応装置
において、 前記補助電極は前記誘導コイルによって覆われている部
分の１０％以下の領域を覆うように大きさが制限されて
いることを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項２６】 請求項２４に記載のプラズマ反応装置
において、 前記選択された圧力は１００ミリトール未満であること
を特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項２７】 請求項２４に記載のプラズマ反応装置
において、 前記選択された圧力は約０．５ミリトールと３０ミリト
ールの間の範囲であることを特徴とするプラズマ反応装
置。 - 【請求項２８】 請求項２４に記載のプラズマ反応装置
において、 前記補助電極は前記誘導コイルと前記真空チャンバとの
間に置かれる第１の部分を有し、この第１の部分は少な
くとも前記誘導コイルの周りに閉じた導電路が形成され
るの防ぐ隙間を有していることを特徴とするプラズマ反
応装置。 - 【請求項２９】 請求項２８に記載のプラズマ反応装置
において、 前記誘導コイルは前記誘導コイルの巻線がない開口を有
し、前記開口は前記真空チャンバの内部に向いており、
前記補助電極は前記第１の部分から放射状に外方に延び
る第２の部分を有し、前記第２の部分は閉じた面であり
前記誘導コイルの前記開口部に置かれていることを特徴
とするプラズマ反応装置。 - 【請求項３０】 請求項２９に記載のプラズマ反応装置
において、 前記第２の部分は前記ＲＦ電源に接続されていることを
特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項３１】 請求項２４に記載のプラズマ反応装置
において、 前記補助電極は前記誘導コイルが接続されているのと同
じＲＦ電源によって電力供給されるように前記誘導コイ
ルに接続されていることを特徴とするプラズマ反応装
置。 - 【請求項３２】 請求項３１に記載のプラズマ反応装置
において、 一端が前記補助電極に接続され他端が前記ＲＦ電源の接
地端子に接続されているキャパシタをさらに備え、前記
キャパシタは前記誘導コイルと一体となって前記ＲＦ電
源の周波数で共振するものであることを特徴とするプラ
ズマ反応装置。 - 【請求項３３】 請求項２４に記載のプラズマ反応装置
において、 前記半導体基板を支持するために前記真空チャンバの内
部に配置されたウエハ台と、前記ウエハ台に選択された
電位を与える手段とをさらに備えていることを特徴とす
るプラズマ反応装置。
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