JPH09199295A - プラズマを発生する方法および装置 - Google Patents

プラズマを発生する方法および装置

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JPH09199295A
JPH09199295A JP8302771A JP30277196A JPH09199295A JP H09199295 A JPH09199295 A JP H09199295A JP 8302771 A JP8302771 A JP 8302771A JP 30277196 A JP30277196 A JP 30277196A JP H09199295 A JPH09199295 A JP H09199295A
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coil
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chamber
antenna
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JP8302771A
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Ivo Raaijmakers
ラーエイマケルス イーヴォ
Bradley O Stimson
オー スティムソン ブラッドリー
John Forster
フォースター ジョン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁エネルギを誘導結合することによってプ
ラズマを生成する方法および装置を提供する。 【解決手段】 一つの実施例では、第１および第２アン
テナコイル（１０４，１０６）を、プラズマ閉じ込め領
域の周りに配置する。第１および第２アンテナコイル
は、プラズマ閉じ込め領域の長手軸方向に沿って比較的
間隔（Ｌ）を開けられる。電流が、第１および第２アン
テナコイルに流れる。位相シフト調節ネットワーク（１
１６）が、第１アンテナの電流の位相と第２アンテナの
電流の位相のずれを生成する。位相のずれは、プラズマ
中にヘリコン波を発するために必要な位相のずれに相当
する。別の実施例では、チャンバシールドが、導電性材
料より作られ、シールドがＲＦアンテナとして機能する
ようにＲＦ源に結合される。シールドは、シールドを囲
むコイルに直列に結合され、結果としてフラックス密度
を上げる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ発生器に
関し、特に半導体装置の製造工程中にプラズマを発生す
る方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】低圧高周波（ＲＦ）で生成されるプラズ
マが、表面処理、堆積およびエッチングプロセスなどの
半導体装置製造工程で用いられるエネルギの高いイオン
および活性原子の発生に使いやすいソースとなってき
た。例えば、スパッタ堆積プロセスを利用して材料を半
導体ウェハ上に堆積するために、プラズマが、負にバイ
アスされたスパッタターゲット材料の近傍で作られる。
プラズマ内に作られるイオンは、ターゲットの表面に衝
突し、ターゲットから材料を取り除く、すなわち「スパ
ッタ」する。スパッタされた材料は、それから半導体ウ
ェハの表面上に運ばれ、堆積される。スパッタされた材
料は、ターゲットから基板まで、直線経路で動き、基板
の表面に斜めとなる角度で堆積される。結果として、幅
に対する深さの高いアスペクト比のトレンチ又はホール
を有する半導体装置のエッチングされたトレンチおよび
ホールに堆積された材料が、それらの上に架橋し、堆積
層中に望ましくない空洞を形成する。そのような空洞の
形成を阻止するためには、スパッタされた材料が、プラ
ズマにより十分に電離される場合には、基板を負に帯電
し、ほぼ垂直に向けられた電界を基板の近傍に生じさせ
ることによって、スパッタされた材料が、ターゲットと
基板の間でほぼ垂直な経路に「平行化」されることがで
きる。しかしながら、低密度のプラズマによりスパッタ
された材料は、通常は過多の空洞の形成を避けるには不
十分な１％より小さい電離度を有する場合がある。従っ
て、堆積層中に望ましくない空洞を形成する割合を低減
するために、プラズマ密度を上げて、スパッタされた材
料の電離度を大きくすることが望ましい。本明細書で
は、用語「密プラズマ」が、電子とイオンの高い密度を
有するプラズマを示す。
【０００３】容量結合、誘導結合および波加熱などのＲ
Ｆ電界にプラズマを励起する様々な技術が知られてい
る。標準的な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発生器におい
て、プラズマを囲むコイルを流れるＲＦ電流が、プラズ
マ中に電磁電流を誘導する。これらの電流はオーミック
加熱により導電性プラズマを加熱し、定常状態におかれ
る。米国特許第 4,362,632号に例えば示されるように、
コイルを流れる電流が、コイルに結合されたＲＦ発生器
により、インピーダンス適合ネットワークを通って供給
され、コイルが変圧器の一次巻線の役割をする。プラズ
マは、変圧器の単巻きの二次巻線として作用する。プラ
ズマ放電を形成するこの既知の装置は、様々な不利益を
有する。特に、プラズマのパワー吸収が、プラズマの外
縁から表皮深さの数倍（典型的には数cm）の領域に通常
は局所的に集中し、プラズマの内部は一般に、プラズマ
の外縁よりもパワーを吸収しない。結果として、プラズ
マの励起は不均一なものとなり、エッチングまたは堆積
が不均一なものとなる。
【０００４】米国特許第 4,362,623号に示されるヘリカ
ルコイルを用いた従来の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発
生器において、コイルアンテナの各巻から放射される電
磁エネルギが、同位相であることを認識されたい。ま
た、電界は、ほぼ純粋な誘導性モードにおいてプラズマ
と結合される。密度は、≦１０11〜１０12ｃｍ-3に通常
は制限される。対照的に、波加熱（ヘリコンおよびＥＣ
Ｒ放電）を用いて励起されたプラズマが、数１０13ｃｍ
-3の高い密度に励起されることができ、波加熱が、より
密なプラズマが要求される場合に好ましい。そのような
ヘリコン波は、放電を通じて非常に均一に吸収される。
ヘリコン波は、適切に形成されたアンテナにより、弱く
磁化された（典型的にＢ＜500 ガウス）プラズマにおい
て励起される。その最も単純な形態では、ヘリコンｍ＝
０モードが、２つのコイル巻線により励起され、各巻線
の電流が反対を向いている。
【０００５】ヘリコン波を利用して高密度のプラズマを
生成する既知の装置は、例えばキャンベル(Campbell)等
による米国特許第 4,990,229号に示されており、これ
は、プラズマの効率的な生成が、用いられるアンテナの
構成に大きく依存することを教示する。言い換えると、
ヘリコン波結合を最大にするためには、非常に特別で、
ある場合には複雑で大きなアンテナ構成が必要となるこ
とがある。米国特許第 4,990,229号の図２は、ｍ＝０の
ヘリコンモードを励起するために用いられる２つのルー
プアンテナを示す。２つのループ間の距離が、ｍ＝０の
ヘリコン分散の関係に適合するように調整されると信じ
られている。すなわち、
【０００６】
【数１】 ここでｅは、電子電荷であり、μ0 は、誘電率であり、
ωc は、電子サイクロトロン振動数（ｅＢ0 ／ｍe ）で
あり、ωp は、プラズマ周波数√（ｅ2 ｎ0 ／ε
0 ｍe ）であり、ｍe は、電子の質量であり、ｋz ＝２
π／λz は、軸方向の波数であり、ａは、プラズマ半径
であり、Ｌは、ループ間の距離であり、ｎ0 は、プラズ
マ密度であり、ω＝２πｆは、励起角周波数であり、Ｂ
0 は、軸磁界であり、ε0 は、真空誘電率である。
【０００７】特定の状態（ω、ｎ0 、Ｂ0 、ａ）に対し
て、ヘリコン波の効果的な結合用のアンテナのループ間
の距離Ｌが、このばらつきの関係により一定にされる。
ｋz＜＜3.83／ａと近似すると、数式（１）は、
【０００８】
【数２】 と書き換えられ、典型的な状態（Ｂ0 ／ｎ0 ＝５×１０
-10 ，ｆ＝13.6MHz 、ａ＝15cm）に対して、λz ＝75cm
が得られる。２つのループ間の距離が、ｍ＝０ヘリコン
モードの効率的な結合に対しておよそ40cmに制限される
ことを意味する。このことにより、ほぼ均一なリアクタ
のアスペクト比が作られる。ＴＦＴガラス又はシリコン
ウェハのような大きなサイズの基板に対して、このこと
は、不便なほど大きいリアクタとなる。また、ターゲッ
トとウェハの間隔は、効率的にウェハ上に均一な膜を形
成するのがより困難となるチャンバ径にほぼ等しくな
る。ヘリコン波を発するのに必要な電磁界の生成に要求
される別の形状の複雑なアンテナ構造が、米国特許第
4,990,229号の図３および５に例示されている。従来の
システムにおいては、ヘリコン波長に影響を与え、効率
的に結合する様々な変数が別の拘束により定められるた
め、そのような複雑で、大きくなることがある形状が必
要であると考えられている。アンテナの形状は、適切な
電磁界を達成するために、ある程度容易に変更できる数
少ない変数の１つである。波エネルギを電子ガスに効率
的に結合することと、柔軟な形状の両方を実現するため
に、ｋzまたはλz を独立して制御できることが望まし
い。
【０００９】米国特許第 5,146,137号が、ヘリコン波を
用いた様々なプラズマ発生装置について開示する。これ
らの波は、プラズマを閉込める石英チャンバを囲む４つ
又はそれ以上のプレート状電極を用いる１つの装置にお
いて発生される。この電極は、位相シフタを通って電圧
源に結合され、９０°の位相回転をもつ高周波容量結合
電圧を生成する。別の装置において、４つ又はそれ以上
のトロイダルコイルが、電圧源に結合されて、電磁エネ
ルギをチャンバに誘導結合する。この文献の電極および
コイルは、比較的に複雑なように思われる。物理気相成
長チャンバのような多くの堆積チャンバにおいて、チャ
ンバ壁がしばしばステンレス鋼のような導電性金属で形
成される。チャンバ壁が導電性であり、導電性チャンバ
壁が、アンテナから放射する電磁エネルギを阻止又は実
質的に弱めるため、チャンバ自身の中にアンテナコイル
すなわち電極を配置する必要がある場合がある。結果と
して、コイルは、堆積フラックスおよびエネルギの高い
プラズマ粒子に直接曝されることになる。これは、ウェ
ハ上に堆積する膜を汚染する可能性のある原因となり、
望ましくない。コイルを保護するために、セラミックの
ような非導電材料からシールドが生成されることもでき
る。しかしながら、多くの堆積工程が、製造される電子
装置上にアルミニウムのような導電性材料を堆積させ
る。導電性材料がセラミックシールドをコーティングす
るため、それはやがて導電性となり、電磁線のプラズマ
への透過を実質的に弱めることになる。
【００１０】
【発明の概要】本発明は、チャンバ内にプラズマを発生
し、実際の目的に対して上述の制限を取り除く方法およ
び装置を改良することを目的とする。これらの及び別の
目的および利点が、本発明の一態様に従って、プラズマ
発生装置によって達成され、このプラズマ発生装置は、
プラズマ発生領域の周りの第１アンテナコイルから磁化
されたプラズマに電磁エネルギを誘導結合し、プラズマ
発生領域の周りの別の第２アンテナコイルからプラズマ
に電磁エネルギを誘導結合し、第１および第２のコイル
を通る電流（又はそれらに与えられる電圧）が、好まし
くは1/4 πから7/4 πの間の所定の位相のずれを有す
る。適切な設定の下では、２つのアンテナコイルにより
生成される電磁界における位相のずれは、磁化されたプ
ラズマにおいてヘリコン波を発することができる。この
ような装置は多くの利点を有する。例えば、以下に詳細
に説明されるように、このプラズマ発生装置が、プラズ
マ発生器用のアンテナの設計を、実質的に単純化させ、
実質的により低いアスペクト比をもつようにさせる。特
に、チャンバシールド自身をプラズマ発生器用のアンテ
ナとして使用できるため、それによってシステム設計を
単純化できるとされてきた。
【００１１】本発明の別の態様において、第１および第
２コイルの電流の間の位相のずれが、例えば位相シフト
ネットワークによって電気的に変化させられる。結果と
して、チャンバが優れた設計をされ、堆積効率、エッチ
ング速度および堆積速度の均一性などのファクタを最適
化する。（多くの従来の設計がそうであったように、）
チャンバ設計は、アンテナのループ間の間隔が、特定の
アンテナ設計に対しておよそ1/2 λz であるという要求
によっては制限されない。例えば、コイル間の間隔に悪
影響を与えるかもしれないが、チャンバの高さが、実質
的に低くされることができる。コイル間の位相のずれを
電気的に変化することによって、特定の波長のヘリコン
波を発するのに必要な位相のずれが、コイルの間隔の変
化にかかわらず、容易に得ることができる。従って、実
質的にπよりも小さい位相のずれを小さくすることによ
って、コイル距離よりも実質的に大きい半波長を有する
波を発することができる。
【００１２】本発明の別の態様において、チャンバシー
ルドにプラズマを発生するＲＦアンテナが、シールドを
囲むコイルに直列に結合された導電性シールドを含む。
そのような装置は、外部コイルから導電性シールドを通
ってチャンバ内部に結合されるＲＦパワーの減衰を小さ
くすることが分かった。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態が、図面を参
照して以下に説明されている。図１および２を参照する
と、本発明の第１の態様のプラズマ発生器が、真空チャ
ンバ１０１内にほぼ円筒状のプラズマチャンバ１００を
含み、（磁力線１０２により表される）ほぼ均一な軸方
向の磁界が、プラズマを通過する。この磁界は、例えば
チャンバ軸と同軸のヘルムホルツコイル（図示せず）に
より生成されてもよい。少なくとも２つの同軸アンテナ
コイル１０４と１０６が、チャンバ１００の周囲に間隔
を開けて配置される。２つのアンテナコイル１０４と１
０６は、チャンバ１００の軸に沿った距離“Ｌ”だけ離
されている。各アンテナコイルが、少なくとも１つの実
質的に完全な巻きを有し、各アンテナコイルは、電磁エ
ネルギを放射できる。
【００１４】第１アンテナコイル１０２が、第１増幅器
および整合ネットワーク１０８に結合される。第２アン
テナコイル１０６が、第２増幅器および整合ネットワー
ク１１２に結合される。第１および第２のＲＦ増幅器１
０８と１１２が、単一のＲＦ発生器１１４に電気的に結
合している。しかしながら、第１増幅器１０８は、位相
シフト調節ネットワーク１１６を通じて発生器１１４に
結合され、第１アンテナコイル１０４内の電流と第２ア
ンテナコイル１０６内の電流が、互いに関連して位相を
シフトさせる。真空チャンバ１０１は、プラズマ先駆物
質ガスがチャンバ内に入る前に、ポンプ２１０により排
気される。所望の状況になるまで、プラズマを磁化し、
第１アンテナコイル１０４と第２アンテナコイル１０６
の間の適切な位相のずれを実現することによって、ヘリ
コン波が発せられる。例えば、図２に示される実施の形
態において、第１アンテナコイル１０４と第２アンテナ
コイル１０６の間の距離Ｌの４倍に等しい波長λを有す
るヘリコン波をチャンバ１００内に発するのが望まし
い。このようなヘリコン波は、コイルを流れる電流（又
は、コイルに与えられる電圧）の間にπ／２の位相のず
れを実現することによって効率的に発せられる。
【００１５】一般に、距離Ｌの間隔を開けた２つのコイ
ル及び所望の波長λz に対して、位相のずれΔφが、 Δφ＝Ｌ／λ2 ・２π として割り当てられるのが好ましい。そのために、第１
のアンテナコイル１０４と第２のアンテナコイル１０６
の間の特定の間隔Ｌに対して、本発明の一態様に従うプ
ラズマ発生器が、位相のずれを調整するため、第１およ
び第２のアンテナコイルから発せられた放射が、波長λ
のヘリコン波を発するのに適している。言い換えると、
プラズマ発生器の位相シフト調節ネットワーク１１６
が、特定の幾何的構成すなわちアンテナコイルの間隔に
対する位相のずれによって、波長を適切に調整し、すな
わち電子的に同調できるようにする。結果として、プラ
ズマ発生器が、プラズマチャンバのハードウェアの設
計、特に幾何学的な設計およびアンテナコイルの配置に
おける柔軟性を高める。本発明のこれらの態様に従う
と、効果的なヘリコン波を発することが、アンテナコイ
ルの形状および配置に主として依存するものではない。
結果的に、ヘリコン波長およびプラズマチャンバのハー
ドウェアが、別の要素（例えば、周波数、プラズマ特
性、チャンバサイズおよび磁界）により最適にされ、位
相のずれが、コイル間の距離とは独立して、波長を調整
するように電子的に同調される。
【００１６】図２に示されるように、チャンバ１００
が、コイル１０４と１０６の間のシールド１１８と、チ
ャンバ１００の壁（図示せず）とを備え、チャンバ壁
を、ターゲットから半導体ウェハ１２８上にスパッタさ
れる材料から保護する。しかしながら、コイルが、堆積
フラックスおよびプラズマのエネルギの高い粒子に曝さ
れるため、コイルがウェハ１２８上に堆積される膜の汚
染源となる。コイルをチャンバ壁と同様に保護するため
に、シールド構造が、コイルとチャンバ壁との間ではな
く、コイルとプラズマとの間に配置される。アンテナシ
ールド構造が、プラズマチャンバ内に配置された２つ又
はそれ以上の円筒状金属リングを有してもよい。アンテ
ナに隣接するシールド部が、１つ又はそれ以上のスロッ
トを含み、アンテナにより放射される電磁エネルギが、
シールドを通って、プラズマを励起するためにチャンバ
の内部に導かれる。これらのシールドは、アンテナおよ
びプラズマチャンバ壁を、スパッタリング中または別の
堆積プロセス中に金属堆積から保護する作用をする。
【００１７】本発明の一態様に従ったプラズマ発生器で
は、アンテナ構造の形状を単純にして、シールド自身が
アンテナコイルとして使用できるようにし、シールドが
二重の機能を実行するようにする。さらに、シールドを
通るエネルギ伝達に予め必要とされるスロットが、大部
分取り除かれることができ、それによってシールドの設
計を実質的に単純化することができる。例えば、シール
ドは、本発明に従って単に単一のスロット又はシールド
の周囲における不連続性を与えることによって、アンテ
ナコイルの内部に形成されることができ、それによって
別に閉じた金属リングにギャップを達成する。このよう
な周囲にスロットを有する円筒シールドが、２つの別個
の端部を有する開ループを形成する。リードが、増幅器
とグランドストラップから、ループの各端部に取り付け
られ、アンテナコイルがそれによって形成される。
【００１８】図３と４を参照すると、本発明の別の実施
例によるプラズマチャンバ１００Ａが例示されている。
示されるように、この実施例の上方コイル１０４Ａは、
コイルシールド１０４Ａの２つの間隔を開けた端部１２
１、１２３の間に形成される単一の垂直スロット１２０
を除いては、連続した閉じ金属シールドリングを形成す
るほぼ円筒形状の壁１１９を有する。ＲＦ発生器１１４
（図１）の出力が、位相調節ネットワーク１１６と整合
回路１０８（図１）を介して、コイルシールド１０４Ａ
のスロット１２０の端部１２１上の接続点Ａ１に結合さ
れる。スロット１２０の別の端部１２３の接続点Ｂ１
が、グランドストラップ１２５（図３）によりグランド
に（直接か又はコンデンサを通じて）接続される。この
コイルシールド１０４Ａが、ＲＦエネルギをＲＦ発生器
からプラズマチャンバ１００Ａの内部に放射するアンテ
ナと、堆積される材料から堆積チャンバの内部を保護す
るシールドとして作用する。
【００１９】第２の下方コイルシールド１０６Ａは、全
体としてボールの形状であって、ほぼ円筒形状であって
垂直向きの壁１２２を備え、例えばウェハ１２８などの
アイテムを支持するチャック１２６を囲む全体的に環状
の床壁１２４（図４）を備える。コイルシールド１０６
Ａが、下方コイルシールド１０６の２つの端部１３２、
１３４を分ける単一のスロット１３０を有する。コイル
シールド１０６Ａは、２つの端部１３２、１３４で２つ
の接続点Ａ２、Ｂ２を各々有し、それらは、第１コイル
シールド１０４Ａと同様の方法で、対応する整合回路１
１２の出力およびグランドに各々結合される。図４は、
ＰＶＤ（物理気相成長）システムの真空チャンバ１４０
に備えられるプラズマチャンバ１００Ａを示す。本発明
のプラズマ発生器が、例証の目的でＰＶＤシステムに関
して示されているが、本発明によるプラズマ発生器は、
プラズマエッチング、化学蒸着法（ＣＶＤ）および様々
な表面処理プロセスなどの別の全てのプラズマ利用半導
体製造プロセスで使用するのに適していることを理解さ
れたい。
【００２０】真空チャンバ１４０は、上方環状フランジ
１４４を含んだチャンバ壁１４２を備える。プラズマチ
ャンバ１００Ａが、真空チャンバ壁フランジ１４４に係
合するアダプタリング１４６により支持される。上方コ
イルシールド壁１１９が、プラズマチャンバ１００Ａの
内部に面する表面１４８を画定する。ターゲット１５０
からスパッタされた堆積材料が、意図されるようにウェ
ハ１２８上に堆積されるが、それは同じくコイルシール
ド１０４Ａの内部表面１４８上にも堆積される。下方コ
イルシールド１０６Ａの垂直壁１２２および床壁１２４
が、ターゲット１５０からスパッタされた材料を堆積さ
れた内部表面１５２を同様に有する。クランプリング１
５４が、ウェハをチャックにクランプし、下方コイルシ
ールド１０６とチャック１２６の間のギャップを覆う。
従って、図４からは、コイルシールド１０４Ａと１０６
Ａが、クランプリング１５４とともに、真空チャンバ１
４０の内部を、プラズマチャンバ１００Ａにおいてウェ
ハ１２８上に堆積された堆積材料から保護することが分
かる。
【００２１】上方コイルシールド１０４Ａが、アダプタ
リング１４６上のセラミックリング１８４に複数の締付
けねじ１６２により締めつけられる水平方向に延びる外
部フランジ部材１６０を備える。シールドの一端１１９
で、コイルシールドが、（図４に示されるように）短絡
ストラップ１６１を通じてアダプタリング１４６に接地
される。別の端部（１２１、図２）が、セラミックフィ
ードスルー（図示せず）を通じて、ＲＦ増幅器および整
合回路１０８に結合される。図４に示される実施例にお
いて、コイルシールド１０４Ａと１０６Ａのスロット１
２０および１３０が、ほぼ同じ方位角である。図４の横
断面図は、またスロット１３０の一側部を画定するコイ
ルシールド１０６Ａの端部１３２を示す。従って、図４
に示されるコイルシールド１０６Ａの端部１３２が、コ
イルシールド１０６Ａに接続点Ａ２を与える。接続点Ａ
２が、アダプタリング１４６を通過するＲＦフィードス
ルー１７０を備え、図４に示された１７２で、コイルシ
ールド１０６Ａの端部１３２に結合される。ＲＦフィー
ドスルー１７０が、セラミックのような絶縁材料からな
る絶縁チューブ１７４によって、アダプタリング１４６
から電気的に絶縁される。ＲＦ発生器１１４から（図１
の位相シフトネットワーク１１６および整合回路１０８
を介して）第１コイルシールド１０４Ａの間の接続点Ａ
１が、接続点Ａ２に対するＲＦフィードスルー１７０と
同様のＲＦフィードスルーで構成される。
【００２２】下方コイルシールド１０６Ａが、複数の締
付けねじ１８２により絶縁リング１８４に締めつける上
方フランジ１８０を備える。絶縁リング１８４が、上方
コイルシールド１０４Ａおよびアダプタリング１４６か
ら下方コイルシールド１０６Ａを絶縁する。アダプタリ
ング１４６が、絶縁リング１８４を支持するシェルフ１
８８を備え、絶縁リング１８４が、上方コイルシールド
１０４Ａおよび下方コイルシールド１０６Ａの両方を支
持する。真空チャンバ１４０外部の周りのヘルムホルツ
コイル１９０が、プラズマチャンバ１００Ａを通じて磁
界を提供する。ターゲット１５０が絶縁リング１９２に
よって支持され、絶縁リング１９２は、アダプタリング
１４６のシェルフ１９４と、上方コイルシールド１０４
Ａのフランジ部材１６０上面により形成されるグルーブ
内に位置される。絶縁リング１９２が、ターゲットをア
ダプタリング１４６と上方コイルシールド１０４Ａから
絶縁する。ターゲット、アダプタおよびセラミックリン
グ１９２が、Ｏリングを与えられ、チャンバフランジ１
４４とターゲット１５０から真空密な組立体を提供する
ために表面をシールする。
【００２３】図４に示されるように、上方コイルシール
ド１０４Ａおよび下方コイルシールド１０６Ａとが、軸
方向に重なっており、プラズマ先駆物質ガスがプラズマ
チャンバ１００Ａの内部に入るギャップ１９８を画定す
るように間隔を開けられている。ＲＦ発生器１１４（図
１）からのＲＦエネルギが、コイルシールド１０４Ａお
よび１０６Ａから放射される。コイルシールド１０４Ａ
によりプラズマチャンバ１００Ａ内部に放射されたＲＦ
エネルギが、下方コイルシールド１０６Ａにより放射さ
れたＲＦエネルギから所定の量だけ位相をシフトされ、
ヘリコン波が、プラズマチャンバ１００Ａ内で生成さ
れ、維持される。このヘリコン波のために、プラズマの
エネルギ分散は、より均一なものとなり、プラズマ密度
は増加する。結果として、ターゲット１５０又は半導体
ウェハ１２８に衝突するプラズマイオンフラックスは、
より高く、より均一に分散され、ターゲット１５０から
射出されたターゲット材料が、より素早く、そしてウェ
ハ材料１２８上により均一に堆積される。より高いプラ
ズマ密度は、ターゲットからスパッタされた材料をイオ
ン化するのに有益である。結果として、スパッタされた
材料は、ウェハ１２８近くの平行化電界（図示せず）と
の反応性が高まり、ウェハ１２８に対する金属フラック
スの垂直性を非常に向上させる。結果として、微細な特
徴がより均一にコーティングされ、高いアスペクト比の
ホールおよびトレンチが、ボイドをほとんど形成せず、
または全く形成せずに充填される。平行電界は、ウェハ
及び／又は台座を、ＲＦ供給１５１（図１）を伴うプラ
ズマに対して電気的に負にバイアスすることによって誘
導され、マッチングネットワークを通じて台座にＨＦ−
ＲＦ信号（例えば13.6Hz）を与える。これらの技術は、
当業者に知られている。
【００２４】図３に示す実施例において、磁石構造１０
０１が、ターゲット後方に配置される。この磁石は、タ
ーゲットの腐食特性を定めるものであり、均一な膜厚さ
すなわちウェハ１２８を与えるように最適にされる。磁
石構造１００１は、ターゲット上の所望の腐食特性を与
えるよう設計された複数の構成のうちの１つを有する。
例えば、構造１００１は、スパッタリング中にターゲッ
トの背面を横切って動く１又はそれ以上の磁石を含んで
もよい。ＲＦ電力がコイルシールドに加えられずに、Ｄ
Ｃによる負のバイアスのみがターゲット１５０に加えら
れると、チャンバ１００Ａが、本出願の譲受人であるア
プライドマテリアル社により製造されたEndulaＰＶＤシ
ステムに現在備えられている従来のＰＶＤチャンバと非
常に似ていることを理解すべきである。
【００２５】図１に例示された実施例において、単一の
位相シフト調節ネットワークだけが、一対のアンテナと
単一のＲＦ発生器の組み合わせにおいて例示されてい
る。本発明の代わりの実施例において、１つ以上の位相
シフタが用いられ、対応する２つ以上のアンテナコイル
と関連する増幅器も用いられる。上述のように、本発明
の１実施例に従ったプラズマ発生器が、高い密度のプラ
ズマを発生する堆積または別の処理チャンバの設計を実
質的に単純化する。ＲＦ発生器のアンテナコイルとして
チャンバのシールドを利用することによって、別のアン
テナ構造および関連する絶縁部材に対する必要性が取り
除かれる。さらに、アンテナの特定の大きさおよび形状
に対する要求が実質的に緩和されるため、チャンバは非
常にコンパクトなものとなる。図４に示されるように、
上方コイルシールド１０４および下方コイルシールド１
０６は、その間隔を非常に密にし、軸方向に重なりさえ
する。この非常に密な間隔にも関わらず、コイルシール
ド１０４と１０６に発生する電流間の位相のずれを適切
に選択することによって、ヘリコン波が、ＲＦ発生器１
１４の周波数と位相のずれにより定められる波長λを有
して発せられる。
【００２６】例示された実施例において、チャンバ壁１
４２は（半径方向に測定された）16インチ(40.6cm)の幅
を有するが、６〜25インチ(15.2cm-63.5cm) の幅で優れ
た結果が得られると予期される。ウェハからターゲット
までの間隔は、好ましくはおよそ２インチ(5.08cm)であ
るが、 1.5から８インチ(3.81cm-20.3cm) までの範囲を
とることができる。発生器１１４の周波数は、好ましく
は13.6MHz であるが、例えば1MHzから100MHzまでの範囲
で変化可能であると思われる。様々な先駆物質ガスは、
Ａｒ，Ｈ2 ，Ｏ2 またはＮＦ3 ，ＣＦ4 および他の多く
の反応性ガスを含んでプラズマを発生するために利用さ
れる。様々な先駆物質ガス圧は、0.1-50mTの圧力である
のが最適である。イオンＰＶＤに対して、10-20mT 辺り
の圧力は、スパッタされた材料を最良にイオン化するた
めに好ましい。同様に、磁界の強さは、20から1000ガウ
スまで変化するが、およそ200 から500 ガウスの磁界強
さが好ましい。位相のずれは、ヘリコン波のカップリン
グを最適にするように調整されるべきであるが、最適な
性能に対して、それはほぼ1/4 πから7/4 πの範囲であ
る。
【００２７】コイルシールドが、アルミニウムとステン
レス鋼を含んだ様々な導電性材料から製造される。スロ
ット１２０および１３０は、図５において同じ方位角で
ほぼ整列して示されているが、コイルシールドのスロッ
トは、整列される必要がなく、図３に示されるように相
関的な角度であってよい。この点について説明された実
施例のコイル１０４、１０６および１０４ａおよび１０
６ａが、単一巻きコイルとして各々示される。しかしな
がら、各コイルが多重巻きコイルで実施されてもよいこ
とに気付かれたい。コイルにより誘導されるフラックス
が、コイルの巻き数の二乗に比例するため、コイルの巻
き数を多くすることは有益である。本発明の別の実施例
に従うと、コイルシールドが、ヘリカルコイルと直列に
結合され、コイルシールドが、複数の巻きを有するＲＦ
アンテナコイルの１巻きとなる。図５は、本発明の別の
実施例であって、同軸アンテナコイル２０４と２０６の
各々が、コイルシールドを囲む多重巻きヘリカルコイル
に直列に電気的に接続されるコイルシールドを備えるこ
とを除いては図１のプラズマ発生器に似たプラズマ発生
器を示す。この装置は、図６を参照すると容易に理解さ
れ、図６は、多重巻きヘリカルコイル２０４ｂに接続さ
れるコイルシールド２０４ａを含むコイル２０４の電気
的な接続を図式的に示したものである。ヘリカルコイル
２０４ｂの一端が、第１の増幅器と整合ネットワーク１
０８（図５）の出力のようなＲＦ源に結合され、その入
力は、位相シフト調節ネットワーク１１６を通じてＲＦ
発生器１１４に結合される。図３のコイルシールド１０
４のようなコイルシールド２０４ａは、二端２２１と２
２３を画定するスロット２２０を有する。ヘリカルコイ
ル２０４ｂが、コイルシールドコイル２０４ａの端部２
２３でコイルシールド２０４ａと接続する。コイルシー
ルド２０４ａの他端２２１が、好ましくはコンデンサを
通じて接地される。図５によく示されるように、ヘリカ
ルコイル２０４ｂは、取り付けられるとき、コイルシー
ルド２０４ａを囲むように位置される。ヘリカルコイル
２０４ｂの巻きは、コイルシールド２０４ａから間隔を
開けて絶縁され、その周りに巻き付けられて、ヘリカル
コイル２０４ｂを通る電流の循環が、コイルシールド２
０４ａを通る電流と同じ円方向を回る。結果として、ヘ
リカルコイル２０４ｂにより誘導される磁界が、コイル
シールド２０４ａにより誘導される磁界と同位相とな
る。第２のコイル２０６が、コイルシールド２０６ａを
囲むヘリカルコイル２０６ｂに直列して結合されるコイ
ルシールド２０６ａにより同様に構成される。ヘリカル
コイル２０６ｂの巻きは、コイルシールド２０６ａの巻
きと同位相で同様に巻き付けられる。
【００２８】このような装置が多くの利点を有すること
が見出されてきた。例えば、ヘリカルコイルにより放射
されるＲＦパワーは、関連するコイルシールドを通っ
て、チャンバ内部に効果的に結合される。コイルシール
ドにより生じる減衰は、実質的に少なくされる。同時
に、コイルシールドは、ヘリカルコイル及びチャンバ内
部の別の部分が、スパッタリングを含む様々な半導体プ
ロセスによりコーティングされたり、損傷を受けたりす
ることから保護する。更に、各コイルが複数の巻きを有
するために、チャンバ内部に所望のフラックスレベルを
生成するのに必要なパワーが、単一巻きのコイルと比較
して実質的に少なくされることができる。例えばコンポ
ーネントにかかるストレスが増えると、より高い電流支
持容量を有するコンポーネントを使用する必要が生じる
ため、高いパワーレベルは、ある用途に対して適切では
ない。
【００２９】本発明の一態様に従うと、直列に結合され
たコイルシールドとコイルを備えるＲＦアンテナは、高
密度プラズマでヘリカル波を発する必要のある装置より
も、半導体処理装置において使用されることができる。
例えば、図７は、ヘリコン波を使用せずに充分な高密度
プラズマを生成することが確認されたＲＦアンテナを１
つだけ利用するチャンバ４００を示す。高密度を生成す
るＲＦアンテナは、コイルシールド３０４ａを囲むヘリ
カルコイル３０４ｂに直列に電気的に結合されているコ
イルシールド３０４ａを備える。コイルシールド３０４
ａは、ウェハ（図示せず）の頂部よりも下方まで延びて
いることを除けば、図４のコイルシールド１０４に非常
に近似しており、それは、この環境では、チャンバが１
つのコイルシールド、すなわちコイルシールド３０４ａ
しか備えていないからである。クランプリング１５４の
短絡を終了させる水平環状リップ４１０が、コイルシー
ルド３０４ａの底部にある。ヘリコン波を発する前述の
実施例における第２のコイルシールドの代わりに、図７
の実施例は、クランプリング１５４とコイルシールド３
０４ａの環状リップ４１０の間のチャンバを保護するほ
ぼ環状形状の接地された下方シールド４２０を備える。
下方シールド４２０は、コイルシールド３０４ａから間
隔を開けられ、チャンバグランドに接地される。
【００３０】例示された実施例において、ヘリカルコイ
ル３０４ｂは、コイルシールド３０４ａを囲む３つのヘ
リカル巻きに巻き付けられるリボン形状の銅線で形成さ
れる。ヘリカルコイル３０４ｂは、セラミック組立体４
３４の内部セラミック部材４３０と外部セラミック部材
４３２の間に支持される。セラミック組立体４３４は、
ヘリカルコイル３０４ｂを、チャンバ及びコイルシール
ド３０４ａから絶縁する。下方シールド４１０は、下方
シールド４２０を支持する外部セラミック部材４３２に
より受け取られるリップ４４０を有する。図７の実施例
において、コイルシールド３０４ａの二端を分けるスロ
ット４５０が、図７によく示されるように、絶縁性のセ
ラミック隔離絶縁器４５４によりコイルシールド３０４
ａから離されるカバー部材４５２により覆われる。カバ
ー部材４５２は、スロット４５０を、スパッタされる材
料からシールドする。スパッタされた材料が、スロット
すなわちスロットにわたるブリッジングを通って、スロ
ットの二端を短絡する導電性通路を形成させないように
することが重要である。前述した実施例のシールドのス
ロットが、関連するスロットの前部または後部のいずれ
かに同様のカバー部材を有することが好ましい。コイル
シールド３０４ａの一端が、コンデンサ４６４により接
地結合される。コイルシールド３０４ａの他端４６３
が、前述のようにヘリカルコイル３０４ｂの一端に結合
される。コイルシールド３０４ａがヘリカルコイル３０
４ｂに電気的に結合され、コイルシールド３０４ａを流
れる電流が、ヘリカルコイル３０４ｂを流れる電流と同
じ円方向に流れるため、コイルシールド３０４ａとヘリ
カルコイル３０４ｂの磁界が同位相となる。
【００３１】図７の実施例のチャンバ４００が、チャン
バグランドに結合されるソースアダプタ部材４７０を更
に備える。ＤＣ戻しリング４７２が、ソースアダプタリ
ング４７０に隣接し、また接地結合される。コイルシー
ルド３０４ａは、セラミック組立体４３４の内部セラミ
ック部材４３２により支持され、ＤＣ戻しシールド４７
２とソースアダプタ４７０から絶縁リング４７４により
絶縁される。図７に示されるように、コイルシールド３
０４ａが、高いＲＦエネルギを発するＲＦアンテナの一
部であって、高密度プラズマを生成するために、コイル
シールド３０４ａは、望ましくないアークを防ぐため
に、全ての導電性コンポーネントから離される。プラズ
マを生成するためのＲＦアンテナの一部または全部とし
てコイルシールドを利用する別の利点として、コイルシ
ールドに与えられるＲＦ電位が、先駆物質ガスに容量結
合され、プラズマ生成の開始を補助する。しかしなが
ら、ＲＦ電位は、チャンバのターゲットとともに、コイ
ルシールド自身をスパッタする。従って、コイルシール
ドからスパッタされる材料によりウェハが汚染されるの
を防ぐために、ウェハが処理のためにチャンバに運び込
まれる前に、チャンバが、ＲＦエネルギを利用せずにタ
ーゲットのスパッタリングを開始することによって予め
調整されることが好ましい。この方法によると、ターゲ
ット材料は、スパッタされ、コイルシールド上に充分な
厚さを堆積されることができ、ウェハがチャンバ内にあ
るときに、コイルシールドの下層材料がスパッタされる
ことを防ぐ。代わりに、ターゲット材料が導電性材料か
ら作られ、１種類だけの材料がスパッタされる場合に
は、コイルシールドがスパッタされるターゲットと同じ
材料から製造されてもよい。
【００３２】本発明の別の態様によると、コイルシール
ドのスパッタリングは、直列共振点がコイルシールド３
０４ａの垂直壁の中心線４８０で又はその近くで作られ
るように回路コンポーネントを選択することによって少
なくされることができる。この共振状況は、コイルシー
ルド３０４ａの一端４６１を接地するコンデンサ４６４
（図８）の容量を調整することによって達成されるのが
好ましい。好適な実施例において、コンデンサ４６４の
容量は、コンデンサ４６４の容量が調整されている間、
コイルシールド３０４ａの壁の頂部および底部で電圧を
測定することによって経験的に定められる。コイルシー
ルド３０４ａの頂部および底部での電圧が、位相が 180
°ずれ、大きさが実質的に等しいものであれば、共振点
すなわち最小電圧電位の点が、中心４８０がＲＦグラン
ドで維持可能となるようにコイルシールド３０４ａの壁
の中心１８０で作られる。このような装置は、コイルシ
ールドのスパッタリングを対応的に減らすと思われるコ
イルシールド３０４ａに印加される電圧の大きさを最小
にする。例えば、およそ４メガヘルツのＲＦ周波数でお
よそ４〜５マイクロヘンリーのインダクタンスを有する
アンテナに対して、およそ0.025 マイクロファラドの容
量が最適であると思われている。これらの値は、様々な
コンポーネントの特定の形状に依存して当然のことでは
あるが変化する。
【００３３】コイルシールドが、上述のようにスパッタ
されるターゲット材料と同じ材料で生成されるのでなけ
れば、ステンレス鋼のような高い導電性材料で生成され
るのが好ましい。別の材料が使用されてもよい。コイル
シールド材料は、しかしながら、高い導電性材料であっ
て、コイルシールドからウェハ上にスパッタされた材料
が落ちるのを減らすため、スパッタされる材料の熱膨張
係数に非常に近い熱膨張係数を有する材料であるべきで
ある。さらに、単純化のため、コイルシールド３０４ａ
が、シールド壁の頂部および底部を除いて全体として平
らな環状形状を有する壁部材として示されてきた。しか
しながら、コイルシールド３０４ａおよびヘリカルコイ
ル３０４ｂの比較的小さいアスペクト比のために、コイ
ルシールド３０４ａの近くの磁束線が、曲面を有すると
期待される。従って、コイルシールド内でロスを作る渦
電流が少なくされ、システム性能が、磁束線の曲率に非
常に適合する全体として凹面（すなわち内方の湾曲）の
横断面を有するコイルシールド３０４ａの壁を曲げるこ
とによって改良される。
【００３４】特に、磁界は、コイルシールドを含むコイ
ルの巻線を流れる電流により作られる。チャンバ内部の
特定の点での全磁界は、コイルのアスペクト比（高さ対
幅）とコイルの巻きの間隔を含んだコイルの形状の関数
である。完全なソレノイドに対しては、磁界は、コイル
の中心軸に平行となる。しかしながら、例示された実施
例のコイルの低いアスペクト比のために、磁束線が、シ
ールドコイルの近くでいくらか曲げられると思われる。
導電性シールドに交わる磁束線は、渦表面電流を作り、
交わっている磁界と反対の磁界を誘導し、少なくともシ
ールドに交わっている磁界の部分を事実上キャンセルす
る。導電性シールドが抵抗を有するため、渦電流は、パ
ワーを消費し、ロスを生成する。先駆物質ガスを含むチ
ャンバ内に誘導されるＲＦ磁界は、先駆物質ガスの原子
と衝突して先駆物質ガスをイオン化する自由電子を励起
する。イオン化された先駆物質ガスから解放された電子
は、先駆物質ガスの別の原子と衝突し続け、先駆物質を
急速にイオン化して自由電子およびイオン化したガスの
密なプラズマを作り出す電子なだれの状況を作り出す。
【００３５】続いてプラズマを通過するスパッタ材料の
中性原子が、励起した自由電子と激突して、イオン化さ
れる。上述のように、スパッタされた材料との衝突を容
易にして、スパッタされた材料を可能な限り多くイオン
化するのが望ましい。磁界を効率的に生成するために、
渦電流によるロスは、最小にされるべきである。従っ
て、磁束線が望ましくない渦電流のロスを低減する場合
に、コイルシールドが適切に曲率に適合するように湾曲
するのが好ましい。チャンバ４００が、別の実施例に関
連して上述の材料および寸法と同様の材料および寸法
で、特定の用途に対して適切に変更されて形成される。
例示された実施例のコイル３０４ｂは、1/8 インチ(3.1
8mm)の耐久性の高い銅リボンで、3/8インチ(9.53mm)の
３巻きのヘリカルコイルに形成される。しかしながら、
別の高い導電性材料および形状が用いられてもよい。例
えば、特に水冷が望ましい場合には、中空の銅チューブ
が利用されてもよい。ＲＦ発生器１１４、整合回路１０
８および１１２、位相調節ネットワーク１１６および調
整可能コンデンサ４６４は、当業者によく知られるコン
ポーネントである。例えば、整合回路およびアンテナに
最高に周波数整合するための「周波数乱調」に対する容
量を有するENI Genesis シリーズなどのＲＦ発生器が適
している。
【００３６】当然のことであるが、様々な形態の本発明
の変更が、当業者に明らかであり、慣例の機械的および
電子的な設計的事項を検討しただけで、いくつかの変更
が明らかとなる。別の実施例も可能であって、それらの
特定の設計は、特定の用途による。本発明の範囲は、こ
の特別な実施例に限定するものではなく、特許請求の範
囲およびそれに均等なものによってのみ定められるべき
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施例によるプラズマ発生装置
を図式的に表す。
【図２】二つのコイル巻線がシールド内に取りつけられ
た本発明の実施例によるＰＶＤチャンバの部分横断斜視
図である。
【図３】シールドをコイル巻線として使用するＰＶＤチ
ャンバの分解図である。
【図４】図３に示された真空チャンバに取り付けられる
ＰＶＤチャンバの横断面図である。
【図５】各アンテナが、別のコイルに直列に結合される
コイルシールドを備える本発明の別の実施例によるプラ
ズマ発生装置を図式的に示す。
【図６】図５のアンテナを図式的に電気的に表す。
【図７】コイルがシールドに直列に結合される本発明の
別の実施例によるＰＶＤチャンバの部分横断斜視図であ
る。
【図８】電気的な接続を有する図７に示されたシールド
のスロットの横断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ａ (72)発明者 ブラッドリー オー スティムソン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95126 サン ホセ ハンチェット アベ ニュー 1257 (72)発明者 ジョン フォースター アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94103 サン フランシスコ ハーラム ストリート 41

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体製造チャンバ内の磁化されたプラ
    ズマに、電磁エネルギを結合することによってヘリコン
    波を発する装置であって、 長手方向に軸を有し、その周りに周を有するプラズマ生
    成領域を形成するプラズマチャンバと、 プラズマ生成領域の周の周りのコイル状の第１アンテナ
    と、 プラズマ生成領域の周の周りのコイル状の第２アンテナ
    とを備え、 前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルは、
    プラズマ生成領域の長手軸に沿って間隔を開け、電気的
    に互いに絶縁されており、 また、第１アンテナコイルに位相を有する電流を、第２
    アンテナコイルに位相を有する電流を流す手段と、 第１アンテナコイルを流れる電流の位相と第２アンテナ
    コイルを流れる電流の位相のずれを生成する手段であっ
    て、その位相のずれは、所望の波長を有するヘリコン波
    をプラズマ内に発するのに必要な位相のずれに対応す
    る、位相のずれを生成する手段と、 プラズマに、軸方向に実質的に一様な磁界を生成する手
    段とを備える装置。
  2. 【請求項２】 前記第１および第２アンテナコイルの少
    なくとも１つが、プラズマチャンバを金属の堆積から保
    護するシールドを有する請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記位相のずれを生成する手段が、第１
    アンテナコイルに流れる電流の位相と、第２アンテナコ
    イルに流れる電流の位相の間のずれを変化させる手段を
    有する請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記第１および第２アンテナコイルの少
    なくとも１つが、堆積材料からチャンバ壁の少なくとも
    一部を保護するチャンバ内に位置する第１導電性シール
    ドを有し、コイルが前記シールドに電気的に直列に結合
    されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 壁を有する半導体処理チャンバ用のＲＦ
    アンテナであって、 チャンバ壁の少なくとも一部を堆積材料から保護する、
    チャンバ内に位置する第１導電性シールドと、 前記シールドに電気的に直列に結合されるコイルとを備
    えるＲＦアンテナ。
  6. 【請求項６】 前記コイルが導電性シールドを取り囲む
    請求項５に記載のＲＦアンテナ。
  7. 【請求項７】 前記コイルが、複数の巻きを有するヘリ
    カルコイルである請求項５に記載のＲＦアンテナ。
  8. 【請求項８】 前記コイルおよび前記シールドが、それ
    ぞれ電流の流れ方向を定め、前記コイルは前記シールド
    に直列に結合し、それぞれの電流の流れ方向が同じにな
    ることを特徴とする請求項５に記載のＲＦアンテナ。
  9. 【請求項９】 電磁エネルギをプラズマに結合すること
    によってプラズマ内にヘリコン波を発する装置であっ
    て、 チャンバ壁を有するチャンバと、 チャンバ内に軸方向の磁界を生成する手段と、 チャンバ壁の少なくとも一部を堆積材料から保護する、
    チャンバ内に位置する第１導電性シールドと、 前記第１導電性シールドに結合され、前記第１導電性シ
    ールドから第１ＲＦ信号を放射する第１ＲＦ源と、 チャンバ壁の少なくとも一部を堆積材料から保護する、
    チャンバ内に配置される第２導電性シールドと、 前記第２導電性シールドに結合され、前記第２導電性シ
    ールドから第２ＲＦ信号を放射する第２ＲＦ源とを備え
    る装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１ＲＦ源と前記第１導電性シー
    ルドに直列に結合され、前記第１ＲＦ信号と同位相のＲ
    Ｆ信号を放射する第１アンテナコイルを備える請求項９
    に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記第２ＲＦ源と前記第２導電性シー
    ルドに直列に結合され、前記第２ＲＦ信号と同位相のＲ
    Ｆ信号を放射する第２アンテナコイルを備える請求項１
    ０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１ＲＦ信号および前記第２ＲＦ
    信号が、プラズマに誘導結合されることを特徴とする請
    求項９に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記チャンバが長手軸を有し、前記第
    １および第２シールドが、チャンバの長手軸に沿って間
    隔を開けて位置することを特徴とする請求項９に記載の
    装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１および第２シールドにより放
    射された前記第１および第２ＲＦ信号が、プラズマに所
    望の波長λz のヘリコン波を発するために必要な所定の
    位相のずれを有する請求項９に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１シールドにより放射された前
    記第１ＲＦ信号と前記第２シールドにより放射された前
    記第２ＲＦ信号の間の位相をシフトする可変位相シフタ
    を備える請求項９に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記第１および第２シールドの各々
    が、材料の堆積を防ぐために、チャンバ内部に面するほ
    ぼ円筒形状の表面を有することを特徴とする請求項９に
    記載の装置。
  17. 【請求項１７】 ほぼディスク形状のチャックを備え、
    前記第２シールドが、前記チャックの周囲を取り囲むほ
    ぼ環状の表面を有することを特徴とする請求項９に記載
    の装置。
  18. 【請求項１８】 チャックと、該チャックおよび前記第
    ２シールドの周囲をカバーするカバーリングを備える請
    求項９に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記第１シールド近傍のターゲット
    と、前記第１シールドから該ターゲットを絶縁する絶縁
    リングを備える請求項９に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 ターゲット後方の磁界源と、プラズマ
    に対してターゲットを負にバイアスするパワー供給源と
    を備える請求項９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 プラズマに対して負にバイアスされる
    チャックを備える請求項９に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 半導体製造チャンバ内でプラズマを発
    生する方法であって、 チャンバ内に軸方向の磁界を生成し、 プラズマ生成領域の周の周りの第１導電性シールドか
    ら、電磁エネルギをプラズマに結合し、 プラズマ生成領域の周の周りの第２導電性シールドか
    ら、電磁エネルギをプラズマに結合し、 前記第１および第２導電性シールドからの前記電磁エネ
    ルギは、所定の位相のずれを有することを特徴とする方
    法。
  23. 【請求項２３】 電磁エネルギが、プラズマに誘導結合
    されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 位相のずれが０である請求項２３に記
    載の方法。
  25. 【請求項２５】 軸方向の磁界が０である請求項２４に
    記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記第１および第２導電性シールドか
    らの電磁エネルギの間の位相のずれを変化させる請求項
    ２２に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 半導体製造チャンバ内のプラズマにヘ
    リコン波を発する方法であって、 プラズマに軸方向の磁界を生成し、 プラズマ生成領域の周の周りの第１アンテナコイルから
    電磁エネルギをプラズマに結合し、 プラズマ生成領域の周の周りの別の第２アンテナコイル
    から電磁エネルギをプラズマに結合し、 前記第１および第２アンテナコイルからの前記電磁エネ
    ルギが、所定の位相のずれを有することを特徴とする方
    法。
  28. 【請求項２８】 所定の位相のずれが、プラズマ内で波
    長λz のヘリコン波を発するように選択されることを特
    徴とする請求項２７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 電磁エネルギが、プラズマに誘導結合
    される請求項２７に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 位相のずれが０である請求項２７に記
    載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記第１および第２アンテナコイルか
    らの電磁エネルギの間の位相のずれを変化させる請求項
    ２７に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 半導体製造チャンバ内のプラズマにヘ
    リコン波を発する方法であって、 プラズマに軸方向の磁界を生成し、 チャンバ内に位置する第１導電性シールドからプラズマ
    にＲＦ信号を放射して、堆積材料からチャンバ壁の少な
    くとも一部を保護し、 チャンバ内に位置する第２導電性シールドからプラズマ
    にＲＦ信号を放射して、堆積材料からチャンバ壁の少な
    くとも一部を保護し、 前記第１および第２ＲＦ信号が、プラズマにヘリコン波
    を発するために必要な位相のずれを有することを特徴と
    する方法。
  33. 【請求項３３】 第１導電性シールドを取り囲み、また
    それに直列に接続するコイルから、プラズマにＲＦ信号
    を放射する請求項３２に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 第２導電性シールドを取り囲み、また
    それに直列に接続するコイルから、プラズマにＲＦ信号
    を放射する請求項３３に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 第１および第２ＲＦ信号の位相のずれ
    を変化させる請求項３４に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 半導体製造チャンバ内のプラズマに、
    電磁エネルギを誘導結合することによってヘリコン波を
    発する方法であって、 周および長手軸を有するプラズマ生成領域を形成するプ
    ラズマチャンバを提供し、 プラズマに軸方向の磁界を生成し、 プラズマ生成領域の周の周りに第１アンテナコイルを形
    成し、 プラズマ生成領域の周の周りに第２アンテナコイルを形
    成し、 プラズマ生成領域の長手軸に沿って、第１アンテナコイ
    ルと第２アンテナコイルを間隔を開けて配置し、 第１アンテナコイルと第２アンテナコイルにそれぞれ位
    相を有する電流を流し、 第１アンテナコイルの電流の位相と第２アンテナコイル
    の電流の位相のずれを形成し、 その位相のずれは、プラズマにヘリコン波を発するのに
    必要な位相のずれに対応することを特徴とする方法。
  37. 【請求項３７】 壁を有する半導体処理チャンバ用のプ
    ラズマ発生器であって、 チャンバ壁の少なくとも一部を堆積材料から保護するた
    めに、チャンバ内に位置する導電性シールド壁と、 シールド壁に結合されるＲＦ源を備えるプラズマ発生
    器。
  38. 【請求項３８】 ＲＦ源とシールド壁に直列に結合さ
    れ、シールド壁を取り囲んでいるコイルを備える請求項
    ３７に記載のプラズマ発生器。
  39. 【請求項３９】 コイルが磁束線を生成し、シールド壁
    が、磁束線の曲率に一致する曲面を有することを特徴と
    する請求項３８に記載のプラズマ発生器。
  40. 【請求項４０】 シールド壁に直列に結合され、シール
    ド壁のインダクタンスと直列共振するために所定の容量
    を有するコンデンサを備え、シールド壁の中央にＲＦグ
    ランドを形成することを特徴とする請求項３７に記載の
    プラズマ発生器。
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