JPH0888220A - プラズマ促進材料処理用の誘導結合型高密度プラズマリアクタ - Google Patents
プラズマ促進材料処理用の誘導結合型高密度プラズマリアクタInfo
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- JPH0888220A JPH0888220A JP7157851A JP15785195A JPH0888220A JP H0888220 A JPH0888220 A JP H0888220A JP 7157851 A JP7157851 A JP 7157851A JP 15785195 A JP15785195 A JP 15785195A JP H0888220 A JPH0888220 A JP H0888220A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コイル状の高周波アンテナとプラズマとの間
の容量結合を抑制すること。 【構成】 本発明における誘導結合型プラズマリアクタ
は、高周波アンテナ（４５）と、それに高周波電力を供
給する高周波電源と、それらの間における容量結合を低
減させるようアンテナを電源と電気的に絶縁する装置と
を有している。好ましくは、アンテナを絶縁する装置と
して、電源に接続された一次巻線（６０）とアンテナに
接続された二次巻線（６５）とを有するトランス（５
５）がよい。また、好ましくは、リアクタには複数の層
を有する導電性のファラデーシールド（８０）であっ
て、アンテナと真空チャンバ天井との間に配置され且つ
隣接する層の導電部分に面する渦電流抑制アパーチャ
（８４）を各層に有するものが含まれているのがよい。
真空チャンバ天井はガス分配マニホールド（９０）とし
て作用し、天井の内側の層はガス分配マニホールドのシ
ャワヘッドとなっている。
の容量結合を抑制すること。 【構成】 本発明における誘導結合型プラズマリアクタ
は、高周波アンテナ（４５）と、それに高周波電力を供
給する高周波電源と、それらの間における容量結合を低
減させるようアンテナを電源と電気的に絶縁する装置と
を有している。好ましくは、アンテナを絶縁する装置と
して、電源に接続された一次巻線（６０）とアンテナに
接続された二次巻線（６５）とを有するトランス（５
５）がよい。また、好ましくは、リアクタには複数の層
を有する導電性のファラデーシールド（８０）であっ
て、アンテナと真空チャンバ天井との間に配置され且つ
隣接する層の導電部分に面する渦電流抑制アパーチャ
（８４）を各層に有するものが含まれているのがよい。
真空チャンバ天井はガス分配マニホールド（９０）とし
て作用し、天井の内側の層はガス分配マニホールドのシ
ャワヘッドとなっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導結合型プラズマリア
クタに関し、あらゆる適当なプラズマ促進材料処理（pl
asma assisted materials processing）、特に、プラズ
マエッチング、化学気相堆積及びプラズマ浸漬イオン注
入などのような半導体ウェハ処理に対する誘導結合型プ
ラズマリアクタに関する。
クタに関し、あらゆる適当なプラズマ促進材料処理（pl
asma assisted materials processing）、特に、プラズ
マエッチング、化学気相堆積及びプラズマ浸漬イオン注
入などのような半導体ウェハ処理に対する誘導結合型プ
ラズマリアクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】多層半導体デバイス構造の作製には通
常、ある材料を別の材料よりも速く選択性エッチングを
行うことが要求される。また、垂直エッチングプロファ
イル転写（vertical etching profile transfer ）には
異方性エッチングが要求される。例えば、サブハーフミ
クロンポリシリコンゲートエッチング（sub-half micro
npolysilicon gate etching）では垂直プロファイル
と、二酸化珪素に対して５０あるいは１００より大きい
エッチング選択比とが要求される。プラズマリアクタに
おいて、反応性化学種では非常に高い選択性を提供する
ことができるが、不十分なエッチング異方性を提供し得
る。高エネルギイオンでは優れた異方性を提供するが、
あまり優れた選択比は提供しない。かなり高い選択性を
有しながら異方性エッチングを達成させるためには、非
常に良く制御されたエネルギ分布を有する高密度イオン
が要求される。このため、近年、様々な高密度プラズマ
リアクタが開発されてきている。
常、ある材料を別の材料よりも速く選択性エッチングを
行うことが要求される。また、垂直エッチングプロファ
イル転写（vertical etching profile transfer ）には
異方性エッチングが要求される。例えば、サブハーフミ
クロンポリシリコンゲートエッチング（sub-half micro
npolysilicon gate etching）では垂直プロファイル
と、二酸化珪素に対して５０あるいは１００より大きい
エッチング選択比とが要求される。プラズマリアクタに
おいて、反応性化学種では非常に高い選択性を提供する
ことができるが、不十分なエッチング異方性を提供し得
る。高エネルギイオンでは優れた異方性を提供するが、
あまり優れた選択比は提供しない。かなり高い選択性を
有しながら異方性エッチングを達成させるためには、非
常に良く制御されたエネルギ分布を有する高密度イオン
が要求される。このため、近年、様々な高密度プラズマ
リアクタが開発されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これら新世代のプラズ
マリアクタにおける共通の特徴の一つは、高密度イオン
発生の制御とイオンエネルギの制御とが独立しているこ
とである。非常に興味深いリアクタの一種に誘導結合型
プラズマリアクタがある。このようなリアクタでのプラ
ズマは、コイル状の高周波アンテナにより真空チャンバ
の内部に発生する。イオン密度は、アンテナにおける高
周波電流を調整することにより制御することができる。
イオンエネルギは、ウェハペディスタルに接続された別
の高周波電源（通常、高周波バイアスと呼ばれる）によ
り制御される。しかし、イオンエネルギは単一エネルギ
ではない。イオンエネルギ分布はバイアスパワーや周波
数、イオン種やプラズマ密度のような多くの因子に依存
している。アンテナからプラズマへの容量結合はプラズ
マ電位の振動（plasma potential vibration）を引き起
こし、それによってイオンエネルギ分布を広くしてしま
う。広いイオンエネルギ分布はエッチングの選択性を低
下させる。しかし、最新のプラズマリアクタはすべて多
少の容量結合を有している。容量結合はプラズマの不安
定性だけでなく、望ましくないプラズマモード変化（pl
asma mode change）をももたらす場合がある。さらに、
高周波アンテナに隣接するチャンバ壁上での容量結合に
よりもたらされる過剰なイオン衝撃は、汚染粒子の数又
はチャンバの摩耗を増大させる場合がある。
マリアクタにおける共通の特徴の一つは、高密度イオン
発生の制御とイオンエネルギの制御とが独立しているこ
とである。非常に興味深いリアクタの一種に誘導結合型
プラズマリアクタがある。このようなリアクタでのプラ
ズマは、コイル状の高周波アンテナにより真空チャンバ
の内部に発生する。イオン密度は、アンテナにおける高
周波電流を調整することにより制御することができる。
イオンエネルギは、ウェハペディスタルに接続された別
の高周波電源（通常、高周波バイアスと呼ばれる）によ
り制御される。しかし、イオンエネルギは単一エネルギ
ではない。イオンエネルギ分布はバイアスパワーや周波
数、イオン種やプラズマ密度のような多くの因子に依存
している。アンテナからプラズマへの容量結合はプラズ
マ電位の振動（plasma potential vibration）を引き起
こし、それによってイオンエネルギ分布を広くしてしま
う。広いイオンエネルギ分布はエッチングの選択性を低
下させる。しかし、最新のプラズマリアクタはすべて多
少の容量結合を有している。容量結合はプラズマの不安
定性だけでなく、望ましくないプラズマモード変化（pl
asma mode change）をももたらす場合がある。さらに、
高周波アンテナに隣接するチャンバ壁上での容量結合に
よりもたらされる過剰なイオン衝撃は、汚染粒子の数又
はチャンバの摩耗を増大させる場合がある。
【０００４】このような容量結合を低減するために、コ
イル状アンテナとプラズマとの間にファラデーシールド
を配置することができる。ファラデーシールドは、接地
された薄い導電層である。しかし、ファラデーシールド
に誘起される傾向のあるどんな渦電流も抑制するため
に、ファラデーシールドは、コイル状の高周波アンテナ
の巻線に垂直な方向に位置する薄く細長い開口部を有し
ていなければならない。しかし、これらの開口部はコイ
ル状アンテナからプラズマに多少の電界を導く傾向があ
り、それによって多少の容量結合を許容することとな
る。
イル状アンテナとプラズマとの間にファラデーシールド
を配置することができる。ファラデーシールドは、接地
された薄い導電層である。しかし、ファラデーシールド
に誘起される傾向のあるどんな渦電流も抑制するため
に、ファラデーシールドは、コイル状の高周波アンテナ
の巻線に垂直な方向に位置する薄く細長い開口部を有し
ていなければならない。しかし、これらの開口部はコイ
ル状アンテナからプラズマに多少の電界を導く傾向があ
り、それによって多少の容量結合を許容することとな
る。
【０００５】このことに関連する問題は、コイル状の高
周波アンテナから生じる容量結合が、特にコイル状のア
ンテナが天井それ自体に配置されているプラズマリアク
タの真空チャンバ天井近傍でのガス分布を妨げることで
ある。天井は石英製のドームとすることができ、１９９
３年８月２７日にケヴィン・フェアバーン（Kevin Fair
bairn ）とロムアルド・ノアク（Romuald Nowak ）によ
り出願され本願出願人に譲渡された米国特許願第０８／
１１３，７７６号明細書（発明の名称「高密度プラズマ
ＣＶＤ・エッチングリアクタ」）に開示されているよう
に、天井に位置しているコイル状の高周波アンテナはド
ーム形状である。本明細書中では、この米国特許願の開
示を参考として援用している。ガス分布が天井に非常に
近接している場合、容量結合は、ガス分配装置の内部で
ガスをイオン化させ、またガス分配装置の内部で発生し
た粒子によるリアクタ全体にわたる汚染とガス分配装置
の摩耗とを引き起こすであろう。
周波アンテナから生じる容量結合が、特にコイル状のア
ンテナが天井それ自体に配置されているプラズマリアク
タの真空チャンバ天井近傍でのガス分布を妨げることで
ある。天井は石英製のドームとすることができ、１９９
３年８月２７日にケヴィン・フェアバーン（Kevin Fair
bairn ）とロムアルド・ノアク（Romuald Nowak ）によ
り出願され本願出願人に譲渡された米国特許願第０８／
１１３，７７６号明細書（発明の名称「高密度プラズマ
ＣＶＤ・エッチングリアクタ」）に開示されているよう
に、天井に位置しているコイル状の高周波アンテナはド
ーム形状である。本明細書中では、この米国特許願の開
示を参考として援用している。ガス分布が天井に非常に
近接している場合、容量結合は、ガス分配装置の内部で
ガスをイオン化させ、またガス分配装置の内部で発生し
た粒子によるリアクタ全体にわたる汚染とガス分配装置
の摩耗とを引き起こすであろう。
【０００６】通常、天井の上にある高周波アンテナは、
ガス分配装置内部の厳密なイオン衝撃を引き起こすのに
充分な３ｋＶないし７ｋＶの電圧で操作される。このた
め、このようなリアクタ内でのガス分布はウェハの側部
近傍あるいは真空チャンバの側壁近傍の領域に制限され
てきた。このようなガス分布（チャンバの側部からの）
はウェハ全面にわたってイオンや中性粒子の不均一な分
布を引き起こすおそれがある。さらに、ガス分配装置と
真空ポンプアパーチャとが共にチャンバ側面近傍にあ
り、そのためガスの大部分がプラズマの状態で反応する
ことなくガス分配口から真空ポンプまで直接流れるの
で、分配された非常に多くのガスは無駄になる。このよ
うな問題は、真空チャンバの天井全体から分配させるこ
とにより克服されるであろうと考えられた。しかし、天
井におけるコイル状のアンテナから生じる容量結合によ
りガス分配装置内にプラズマが発生し得るため、天井か
らガスを分配させる方法はないように思われた。
ガス分配装置内部の厳密なイオン衝撃を引き起こすのに
充分な３ｋＶないし７ｋＶの電圧で操作される。このた
め、このようなリアクタ内でのガス分布はウェハの側部
近傍あるいは真空チャンバの側壁近傍の領域に制限され
てきた。このようなガス分布（チャンバの側部からの）
はウェハ全面にわたってイオンや中性粒子の不均一な分
布を引き起こすおそれがある。さらに、ガス分配装置と
真空ポンプアパーチャとが共にチャンバ側面近傍にあ
り、そのためガスの大部分がプラズマの状態で反応する
ことなくガス分配口から真空ポンプまで直接流れるの
で、分配された非常に多くのガスは無駄になる。このよ
うな問題は、真空チャンバの天井全体から分配させるこ
とにより克服されるであろうと考えられた。しかし、天
井におけるコイル状のアンテナから生じる容量結合によ
りガス分配装置内にプラズマが発生し得るため、天井か
らガスを分配させる方法はないように思われた。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、内部
でウェハを保持するための真空チャンバを含み、且つプ
ラズマガスを含むことができるようになっている誘導結
合型高密度プラズマリアクタにおいて具現化される。ま
た、このリアクタは、高周波アンテナと、バイアス高周
波電極と、高周波アンテナ及び高周波電極に高周波電力
を供給するための高周波電源と、プラズマに対する容量
結合を低減するよう高周波アンテナを高周波電源から絶
縁させるための装置とを有している。高周波アンテナを
絶縁させるための装置は、好ましくは、高周波電源に接
続された（connected across）一次巻線と高周波アンテ
ナに接続された二次巻線とを有するトランスがよい。好
ましくは、リアクタは、複数層を有する導電性のファラ
デーシールドをさらに含んでおり、このファラデーシー
ルドは高周波アンテナと真空チャンバの天井との間に配
置され、また、ファラデーシールドは各層において、フ
ァラデーシールドに隣接する層の、シールドの導電部分
に面する渦電流抑制アパーチャを有しているのがよい。
でウェハを保持するための真空チャンバを含み、且つプ
ラズマガスを含むことができるようになっている誘導結
合型高密度プラズマリアクタにおいて具現化される。ま
た、このリアクタは、高周波アンテナと、バイアス高周
波電極と、高周波アンテナ及び高周波電極に高周波電力
を供給するための高周波電源と、プラズマに対する容量
結合を低減するよう高周波アンテナを高周波電源から絶
縁させるための装置とを有している。高周波アンテナを
絶縁させるための装置は、好ましくは、高周波電源に接
続された（connected across）一次巻線と高周波アンテ
ナに接続された二次巻線とを有するトランスがよい。好
ましくは、リアクタは、複数層を有する導電性のファラ
デーシールドをさらに含んでおり、このファラデーシー
ルドは高周波アンテナと真空チャンバの天井との間に配
置され、また、ファラデーシールドは各層において、フ
ァラデーシールドに隣接する層の、シールドの導電部分
に面する渦電流抑制アパーチャを有しているのがよい。
【０００８】好適な実施態様では、高周波アンテナは真
空チャンバ天井に隣接しており、ファラデーシールドは
高周波アンテナと真空チャンバの天井との間にある。ガ
ス分配マニホールドは天井の内側表面に配置され、真空
チャンバの内部に面するガス分配オリフィスを有してい
る。天井、アンテナ、ファラデーシールド及びガス分配
マニホールドはドーム形状であることが好ましい。
空チャンバ天井に隣接しており、ファラデーシールドは
高周波アンテナと真空チャンバの天井との間にある。ガ
ス分配マニホールドは天井の内側表面に配置され、真空
チャンバの内部に面するガス分配オリフィスを有してい
る。天井、アンテナ、ファラデーシールド及びガス分配
マニホールドはドーム形状であることが好ましい。
【０００９】
【実施例】本発明は、誘導結合型プラズマリアクタにお
ける容量結合を実質的に取り除くことにより前述の問題
を克服しており、また、コイル状の高周波アンテナとガ
ス分配装置とが共に真空チャンバの天井に配置された、
新規な誘導結合型プラズマリアクタ構造を促進してい
る。容量結合は高周波トランスにより低減され、この高
周波トランスは、プラズマやチャンバ壁に対してアンテ
ナの電位が浮遊するようコイル状の高周波アンテナを高
周波電源から絶縁している。容量結合はまた、２層ファ
ラデーシールドによっても低減される。この２層ファラ
デーシールドにおいては、ファラデーシールドの一方の
層における渦電流抑制開口部の各々は、ファラデーシー
ルドの他方の層における導電部分に面しており、もっ
て、ファラデーシールドにおける開口部による直接的な
容量結合を抑制している。
ける容量結合を実質的に取り除くことにより前述の問題
を克服しており、また、コイル状の高周波アンテナとガ
ス分配装置とが共に真空チャンバの天井に配置された、
新規な誘導結合型プラズマリアクタ構造を促進してい
る。容量結合は高周波トランスにより低減され、この高
周波トランスは、プラズマやチャンバ壁に対してアンテ
ナの電位が浮遊するようコイル状の高周波アンテナを高
周波電源から絶縁している。容量結合はまた、２層ファ
ラデーシールドによっても低減される。この２層ファラ
デーシールドにおいては、ファラデーシールドの一方の
層における渦電流抑制開口部の各々は、ファラデーシー
ルドの他方の層における導電部分に面しており、もっ
て、ファラデーシールドにおける開口部による直接的な
容量結合を抑制している。
【００１０】図１を参照すると、誘導結合型プラズマリ
アクタは、円筒状の側壁１５と、底壁２０と、ドーム状
天井２５とを有する真空チャンバ１０を含んでいる。主
として、ドーム状天井２５は石英である。半導体ウェハ
３０は、バイアス電極３５を覆うようにして支持されて
いる。高周波発振器４０は、バイアス電極３５に高周波
電力を供給する。バイアス電極３５は絶縁ブロック４４
により電気的に絶縁されている。真空ポンプ４１は、チ
ャンバ１０の内部で真空を維持するようアパーチャ４２
を介して真空に引くものである。ドーム状天井２５の上
に位置しているコイル状の高周波アンテナ４５は螺旋コ
イル状の導電体であり、ドーム状天井２５のドームの輪
郭に沿うようにしてドーム状天井２５の対称軸周りに巻
かれるものである。また、この高周波アンテナ４５は高
周波発振器５０から高周波電力を受ける。真空チャンバ
１０は、高周波エネルギにより活性化したプラズマとな
るようイオン化されるガスを含む。なお、高周波エネル
ギは、コイル状の高周波アンテナ４５から誘導的に結合
されるものである。ガスをチャンバ１０の中へ導入する
好ましい方法については、本明細書において後述する。
アクタは、円筒状の側壁１５と、底壁２０と、ドーム状
天井２５とを有する真空チャンバ１０を含んでいる。主
として、ドーム状天井２５は石英である。半導体ウェハ
３０は、バイアス電極３５を覆うようにして支持されて
いる。高周波発振器４０は、バイアス電極３５に高周波
電力を供給する。バイアス電極３５は絶縁ブロック４４
により電気的に絶縁されている。真空ポンプ４１は、チ
ャンバ１０の内部で真空を維持するようアパーチャ４２
を介して真空に引くものである。ドーム状天井２５の上
に位置しているコイル状の高周波アンテナ４５は螺旋コ
イル状の導電体であり、ドーム状天井２５のドームの輪
郭に沿うようにしてドーム状天井２５の対称軸周りに巻
かれるものである。また、この高周波アンテナ４５は高
周波発振器５０から高周波電力を受ける。真空チャンバ
１０は、高周波エネルギにより活性化したプラズマとな
るようイオン化されるガスを含む。なお、高周波エネル
ギは、コイル状の高周波アンテナ４５から誘導的に結合
されるものである。ガスをチャンバ１０の中へ導入する
好ましい方法については、本明細書において後述する。
【００１１】コイル状の高周波アンテナ４５は、コイル
状の高周波アンテナ４５の電位が浮遊するよう高周波発
振器５０から電気的に絶縁されている。このため、従来
の絶縁トランス５５は、高周波発振器５０の出力端子の
両端に接続された一次巻線６０と、アンテナ４５の両端
に接続された二次巻線６５とを有している。一次巻線６
０と二次巻線６５は、円柱コア７０の周囲に巻かれた導
線である。この分野で良く知られた従来の種類の高周波
整合回路７５は、高周波発振器５０の出力インピーダン
スをアンテナ４５の入力インピーダンスに整合させる。
状の高周波アンテナ４５の電位が浮遊するよう高周波発
振器５０から電気的に絶縁されている。このため、従来
の絶縁トランス５５は、高周波発振器５０の出力端子の
両端に接続された一次巻線６０と、アンテナ４５の両端
に接続された二次巻線６５とを有している。一次巻線６
０と二次巻線６５は、円柱コア７０の周囲に巻かれた導
線である。この分野で良く知られた従来の種類の高周波
整合回路７５は、高周波発振器５０の出力インピーダン
スをアンテナ４５の入力インピーダンスに整合させる。
【００１２】図２を参照すると、チャンバ１０における
アンテナからプラズマへの容量結合を抑制するために、
２層ファラデーシールド８０が天井２５とコイルアンテ
ナ４５との間に配置されている。ファラデーシールドと
コイル状の高周波アンテナ４５とを電気的に相互に絶縁
するために従来の絶縁層８１を使用してもよい。ファラ
デーシールド８０は、例えば銅のシートメタルで形成さ
れている。２層ファラデーシールド８０は、ドーム状天
井２５に一致するドーム形状を有した第１の導電層８２
を含んでいる。第１の導電層８２における一連の周方向
に互いに離隔した細長いアパーチャ８４あるいはスロッ
ト８４は渦電流を抑制する。渦電流は、抑制しなければ
ドーム形状の導電層８２の周囲に周方向にあるいは横方
向に流れる傾向がある。構造的に第１の導電層８２に一
致し且つ周方向に互いに離隔した細長い渦電流抑制スロ
ット８８を有する第２のドーム形状の導電層８６は、第
１の導電層８２の上に配置されている。導電層８２，８
６は共に接地されており、共に頂部あるいは底部にて互
いに接続されてもよい。図２に示されるように、これら
の導電層８２，８６は個々独立の銅シートとしてもよ
い。
アンテナからプラズマへの容量結合を抑制するために、
２層ファラデーシールド８０が天井２５とコイルアンテ
ナ４５との間に配置されている。ファラデーシールドと
コイル状の高周波アンテナ４５とを電気的に相互に絶縁
するために従来の絶縁層８１を使用してもよい。ファラ
デーシールド８０は、例えば銅のシートメタルで形成さ
れている。２層ファラデーシールド８０は、ドーム状天
井２５に一致するドーム形状を有した第１の導電層８２
を含んでいる。第１の導電層８２における一連の周方向
に互いに離隔した細長いアパーチャ８４あるいはスロッ
ト８４は渦電流を抑制する。渦電流は、抑制しなければ
ドーム形状の導電層８２の周囲に周方向にあるいは横方
向に流れる傾向がある。構造的に第１の導電層８２に一
致し且つ周方向に互いに離隔した細長い渦電流抑制スロ
ット８８を有する第２のドーム形状の導電層８６は、第
１の導電層８２の上に配置されている。導電層８２，８
６は共に接地されており、共に頂部あるいは底部にて互
いに接続されてもよい。図２に示されるように、これら
の導電層８２，８６は個々独立の銅シートとしてもよ
い。
【００１３】２つのドーム形状の導電層８２，８６は、
第１の導電層８２におけるスロット８４が第２の導電層
８６におけるスロット８８からずれるように、相互に僅
かに回転されていることが重要である。このようにし
て、各導電層８２，８４における相応するスロット８
４，８８を通る開口は、他方の導電層の固体部分（soli
dportion ）により遮断されあるいは覆われ、もって、
ファラデーシールド８０を通過する電界のための開口進
路（open path ）あるいはアンシールド進路がなくなる
こととなる。従って、ファラデーシールド８０は、真空
チャンバ１０内におけるアンテナ４５からプラズマへの
容量結合をさらに大きく抑制することになる。
第１の導電層８２におけるスロット８４が第２の導電層
８６におけるスロット８８からずれるように、相互に僅
かに回転されていることが重要である。このようにし
て、各導電層８２，８４における相応するスロット８
４，８８を通る開口は、他方の導電層の固体部分（soli
dportion ）により遮断されあるいは覆われ、もって、
ファラデーシールド８０を通過する電界のための開口進
路（open path ）あるいはアンシールド進路がなくなる
こととなる。従って、ファラデーシールド８０は、真空
チャンバ１０内におけるアンテナ４５からプラズマへの
容量結合をさらに大きく抑制することになる。
【００１４】２つのファラデーシールド層８２，８４
は、２つの導電層８２，８４の間のアーク発生を防ぐの
に充分な厚さを有する絶縁層８９により電気的に相互に
絶縁されている。このようにして、アパーチャあるいは
スロット８４，８８は、渦電流がコイル状のアンテナの
方向に沿って流れるのを抑制し、このことがファラデー
シールド８２，８４によりコイル状のアンテナからの高
周波エネルギの散逸を防止している。絶縁層８９の厚さ
は数ミリメートルのオーダであってもよく、この厚さ
は、コイル状の高周波アンテナに供給される高周波電力
に依存する。
は、２つの導電層８２，８４の間のアーク発生を防ぐの
に充分な厚さを有する絶縁層８９により電気的に相互に
絶縁されている。このようにして、アパーチャあるいは
スロット８４，８８は、渦電流がコイル状のアンテナの
方向に沿って流れるのを抑制し、このことがファラデー
シールド８２，８４によりコイル状のアンテナからの高
周波エネルギの散逸を防止している。絶縁層８９の厚さ
は数ミリメートルのオーダであってもよく、この厚さ
は、コイル状の高周波アンテナに供給される高周波電力
に依存する。
【００１５】コイル状の高周波アンテナ４５が絶縁トラ
ンス５５により絶縁され、且つ、改良されたシールディ
ングが２層ファラデーシールド８０により与えられる状
態において、真空チャンバ１０におけるプラズマに対す
る容量結合は、ガス分配装置の内部でガスをイオン化さ
せるというおそれを殆ど生じさせることなく、ガス分配
装置を天井２５に接触した状態で配置できるという程度
まで抑制される。図２及び図３に示されるように、天井
２５の内側の層はガス分配マニホールド９０となってい
る。ガス分配マニホールド９０は、例えば石英材料で形
成されており、１つのガス吸気口と、ウェハ３０に面す
るガスマニホールドの底面９６に設けられた多数のガス
分配オリフィス９４とを有する。ガス分配オリフィス９
４は、均一なガス分布をウェハの全面に提供するようガ
ス分配マニホールド底面９６全域にわたって分布されて
いる。
ンス５５により絶縁され、且つ、改良されたシールディ
ングが２層ファラデーシールド８０により与えられる状
態において、真空チャンバ１０におけるプラズマに対す
る容量結合は、ガス分配装置の内部でガスをイオン化さ
せるというおそれを殆ど生じさせることなく、ガス分配
装置を天井２５に接触した状態で配置できるという程度
まで抑制される。図２及び図３に示されるように、天井
２５の内側の層はガス分配マニホールド９０となってい
る。ガス分配マニホールド９０は、例えば石英材料で形
成されており、１つのガス吸気口と、ウェハ３０に面す
るガスマニホールドの底面９６に設けられた多数のガス
分配オリフィス９４とを有する。ガス分配オリフィス９
４は、均一なガス分布をウェハの全面に提供するようガ
ス分配マニホールド底面９６全域にわたって分布されて
いる。
【００１６】以上、誘導結合を起こす高周波アンテナが
ドーム形状の天井の上に配置されている誘導結合型プラ
ズマリアクタに関して本発明を説明してきたが、本発明
は他の形状の天井でも有用である。さらに、本発明は、
垂直円柱側壁の周囲に巻かれたコイル状の高周波アンテ
ナを有するリアクタのような、アンテナが天井上あるい
はその上方に配置されていない誘導結合型プラズマリア
クタでも有用である。
ドーム形状の天井の上に配置されている誘導結合型プラ
ズマリアクタに関して本発明を説明してきたが、本発明
は他の形状の天井でも有用である。さらに、本発明は、
垂直円柱側壁の周囲に巻かれたコイル状の高周波アンテ
ナを有するリアクタのような、アンテナが天井上あるい
はその上方に配置されていない誘導結合型プラズマリア
クタでも有用である。
【００１７】また、本発明を好適な実施例を特に参考に
して詳細に説明したが、本発明の真の精神及び発明の範
囲から逸脱することなく、上記実施例の変更又は変形が
なされ得ることは理解されよう。
して詳細に説明したが、本発明の真の精神及び発明の範
囲から逸脱することなく、上記実施例の変更又は変形が
なされ得ることは理解されよう。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、コイル状の高周波アン
テナが絶縁トランスにより絶縁され、改良されたシール
ディングが２層ファラデーシールドにより与えられるの
で、真空チャンバ内のプラズマに対する容量結合を抑制
することができ、ガス分配装置の内部でガスをイオン化
させるおそれが殆どなくなる。
テナが絶縁トランスにより絶縁され、改良されたシール
ディングが２層ファラデーシールドにより与えられるの
で、真空チャンバ内のプラズマに対する容量結合を抑制
することができ、ガス分配装置の内部でガスをイオン化
させるおそれが殆どなくなる。
【００１９】また、上記２層ファラデーシールドにおい
ては、一方の層における渦電流抑制開口部の各々は、他
方の層における導電部分に面しているため、ファラデー
シールドにおける開口部による直接的な容量結合をさら
に抑制することができる。
ては、一方の層における渦電流抑制開口部の各々は、他
方の層における導電部分に面しているため、ファラデー
シールドにおける開口部による直接的な容量結合をさら
に抑制することができる。
【図１】本発明を具現化した誘導結合型プラズマリアク
タの概略図である。
タの概略図である。
【図２】図１の実施例で採用されるファラデーシールド
とガス分配装置の拡大斜視図である。
とガス分配装置の拡大斜視図である。
【図３】図２のガス分配装置の底面図である。
１０…真空チャンバ、１５…円筒側壁、２０…底壁、２
５…ドーム天井、３０…ウェハ、３５…バイアス電極、
４０…高周波発振器、４１…真空ポンプ、４２…アパー
チャ、４４…絶縁ブロック、４５…アンテナ、５０…高
周波発振器、５５…トランス、６０…一次巻線、６５…
二次巻線、７０…円柱コア、７５…高周波整合回路、８
０…ファラデーシールド、８１…絶縁層、８２…導電
層、８４…スロット、８６…導電層、８８…スロット、
８９…絶縁層、９０…ガス分配マニホールド、９２…吸
気口、９４…オリフィス、９６…底面。
５…ドーム天井、３０…ウェハ、３５…バイアス電極、
４０…高周波発振器、４１…真空ポンプ、４２…アパー
チャ、４４…絶縁ブロック、４５…アンテナ、５０…高
周波発振器、５５…トランス、６０…一次巻線、６５…
二次巻線、７０…円柱コア、７５…高周波整合回路、８
０…ファラデーシールド、８１…絶縁層、８２…導電
層、８４…スロット、８６…導電層、８８…スロット、
８９…絶縁層、９０…ガス分配マニホールド、９２…吸
気口、９４…オリフィス、９６…底面。
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/205 21/265 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ 9216−2Ｇ
Claims (19)
- 【請求項１】 ウェハを内部に保持するための真空チャ
ンバを含み、且つプラズマガスを含むことができる誘導
結合型プラズマリアクタであって、 高周波アンテナと、前記高周波アンテナに高周波電力を
供給するための高周波電源と、 前記高周波アンテナを前記高周波電源と電気的に絶縁す
るための手段とを備えるリアクタ。 - 【請求項２】 前記絶縁するための手段は、前記高周波
電源に接続された（connected across）一次巻線と前記
高周波アンテナに接続された二次巻線とを有するトラン
ス（transformer ）を備える請求項１記載のリアクタ。 - 【請求項３】 複数の層を有する導電性のファラデーシ
ールドであって、 前記高周波アンテナと前記真空チャンバとの間に配置さ
れ、前記ファラデーシールドの各層に、前記ファラデー
シールドに隣接する（adjacent）層の前記シールドの導
電部分に面する渦電流抑制アパーチャを有しているもの
をさらに備える請求項１記載のリアクタ。 - 【請求項４】 前記真空チャンバの上に位置する天井
と、前記天井に隣接する前記高周波アンテナと、前記高
周波アンテナ及び前記真空チャンバの天井の間に配置さ
れた前記ファラデーシールドと、 前記真空チャンバの内側に面するガス分配オリフィスを
有する前記天井の内側表面上のガス分配マニホールドと
をさらに備える請求項３記載のリアクタ。 - 【請求項５】 前記天井は、前記真空チャンバの内側に
面する凹型側部のドーム形状を有し、 前記高周波アンテナは、前記ドーム形状の天井の周囲に
巻かれた螺旋コイル状の導電体を備え、前記渦電流抑制
アパーチャは、前記螺旋コイル状の導電体にほぼ垂直に
位置しており、 前記ファラデーシールドは、前記天井のドーム形状に一
致するドーム形状の導電性のシート（sheet ）を備え、 前記ガス分配マニホールドは、前記天井のドーム形状に
一致するドーム形状を有しており、前記ガス分配マニホ
ールド、前記ファラデーシールド、前記高周波アンテナ
及び前記天井は共に入れ子である（being nested toget
her ）請求項４記載のリアクタ。 - 【請求項６】 前記ファラデーシールドは、一対の薄い
ドーム形状の導電シートを備える請求項５記載のリアク
タ。 - 【請求項７】 ウェハを内部で保持するための真空チャ
ンバを含み、且つプラズマを含むことができる誘導結合
型プラズマリアクタであって、 前記チャンバに隣接し且つ高周波電源に接続されるよう
になっている高周波アンテナであって、前記チャンバの
内部に電力を放射する（irradiating ）ことのできるも
のと、 複数の層を有し且つ前記高周波アンテナ及び前記真空チ
ャンバの間に配置された導電性ファラデーシールドであ
って、前記ファラデーシールドの各層に、前記ファラデ
ーシールドに隣接する層における前記シールドの導電部
分に面する渦電流抑制アパーチャを有しているものとを
備えるリアクタ。 - 【請求項８】 前記真空チャンバの上に位置する天井
と、前記天井に隣接する前記高周波アンテナと、前記高
周波アンテナ及び前記真空チャンバの前記天井の間に配
置された前記ファラデーシールドと、 前記真空チャンバの内側に面するガス分配オリフィスを
有する前記天井の内側表面上のガス分配マニホールドと
をさらに備える請求項７記載のリアクタ。 - 【請求項９】 前記天井は、前記真空チャンバの内側に
面する凹型側部のドーム形状を有し、 前記高周波アンテナは、前記ドーム形状の天井の周囲に
巻かれた螺旋コイル状の導電体を備え、前記渦電流抑制
アパーチャは、前記螺旋コイル状の導電体にほぼ垂直に
位置し、 前記ファラデーシールドは、前記天井のドーム形状に一
致するドーム形状の導電シートを備え、 前記ガス分配マニホールドは、前記天井のドーム形状に
一致するドーム形状を有し、前記ガス分配マニホール
ド、前記ファラデーシールド、前記高周波アンテナ及び
前記天井は共に入れ子である請求項８記載のリアクタ。 - 【請求項１０】 前記ファラデーシールドは、一対の薄
いドーム形状の導電シートを備える請求項８記載のリア
クタ。 - 【請求項１１】 アンテナとファラデーシールドとの間
に絶縁層をさらに備える請求項７記載のリアクタ。 - 【請求項１２】 前記ファラデーシールドは、複数の導
電層と、隣接する導電層の間に１つの絶縁層とを含む請
求項１１記載のリアクタ。 - 【請求項１３】 エネルギをリアクタの内部へ誘導的に
結合させるためのアプリケータ（applicator）、及び交
流電力の電源と共に使用するためのプラズマリアクタに
おいて、 エネルギをリアクタの内部へ誘導的に結合させるための
アプリケータ、及び交流電力の電源の間に接続された電
気絶縁器であって、電力が電源からアプリケータまで伝
わることを可能にすると共に容量結合を最小にするもの
と、 リアクタに隣接して又はリアクタ及びアプリケータの間
にアプリケータから離隔して配置されている導電性のフ
ァラデーシールドであって、離隔配置された複数の導電
層を有し、各導電層は、隣接する層の固体部分（solid
portion ）に面するアパーチャを備え、前記アパーチャ
は、層内における渦電流を抑制するように配列されてい
る（being oriented）ものを備えるリアクタ。 - 【請求項１４】 リアクタ内で、ファラデーシールドと
反対側の内壁に隣接するガス分配マニホールドであっ
て、リアクタの内側に向けられたオリフィスを有するも
のをさらに備える請求項１３記載のリアクタ。 - 【請求項１５】 交流電力は高周波であり、電気絶縁器
はトランスである請求項１３記載のリアクタ。 - 【請求項１６】 リアクタは、ドーム形状の上部壁を備
え、アプリケータは、前記上部壁の周囲に巻かれたコイ
ル状の導電体として備えられており、ファラデーシール
ドは、リアクタの上部壁の湾曲部（curvature ）にほぼ
一致している請求項１３記載のリアクタ。 - 【請求項１７】 ファラデーシールドの導電層内にある
アパーチャは、アプリケータ導電体の隣接部分の配列
（orientation ）に対して垂直方向に長くなっている請
求項１６記載のリアクタ。 - 【請求項１８】 絶縁層が、ファラデーシールドとアプ
リケータとの間の空間を占める請求項１３記載のリアク
タ。 - 【請求項１９】 絶縁層が、ファラデーシールドの、隣
接する導電層の間の空間を占める請求項１３記載のリア
クタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/265,596 US5540800A (en) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Inductively coupled high density plasma reactor for plasma assisted materials processing |
| US08/265596 | 1994-06-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888220A true JPH0888220A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=23011102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7157851A Withdrawn JPH0888220A (ja) | 1994-06-23 | 1995-06-23 | プラズマ促進材料処理用の誘導結合型高密度プラズマリアクタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5540800A (ja) |
| JP (1) | JPH0888220A (ja) |
| KR (1) | KR100378468B1 (ja) |
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| JP2008251830A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理装置 |
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| JP2015076092A (ja) * | 2013-10-08 | 2015-04-20 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | タッチ入力装置 |
Families Citing this family (71)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3426382B2 (ja) * | 1995-01-24 | 2003-07-14 | アネルバ株式会社 | プラズマ処理装置 |
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