JPH10125663A - 共通のｒｆ端子を有する対称並列多重コイルを備えた誘導結合型プラズマリアクタ - Google Patents

共通のｒｆ端子を有する対称並列多重コイルを備えた誘導結合型プラズマリアクタ

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JPH10125663A
JPH10125663A JP9267404A JP26740497A JPH10125663A JP H10125663 A JPH10125663 A JP H10125663A JP 9267404 A JP9267404 A JP 9267404A JP 26740497 A JP26740497 A JP 26740497A JP H10125663 A JPH10125663 A JP H10125663A
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ceiling
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radially
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Xue-Yu Qian
チェン シュー−ユ
Arthur Sato
サト アーサー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 最小限の容量結合で、高電力時にウェーハ面
上で高度に均一なプラズマを提供するコイルアンテナを
有する誘導結合型プラズマリアクタを実現する。 【解決手段】 本発明は、真空チャンバ内で半導体ウェ
ーハを処理する誘導結合型プラズマリアクタの真空チャ
ンバ内にＲＦ電源によって供給されるＲＦ電力を放射す
るためのコイルアンテナを中心としている。リアクタ
は、処理ガスを真空チャンバ内に供給するガス供給口を
有しており、コイルアンテナは、各巻線のら旋の頂点近
傍に内端を有するとともに各巻線のら旋の周辺部に外端
を有する同心ら旋状導電性巻線を複数有するとともに、
同心ら旋状の複数の巻線の内端に接続される共通端子を
有している。また、ＲＦ電源は、端子と各巻線の外端と
を跨いで接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導結合型ＲＦプ
ラズマリアクタを用いる超小形集積回路の製造に関し、
特に、高度に均一なプラズマ分布を提供するＲＦコイル
アンテナを有するリアクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導結合型プラズマリアクタは、半導体
ウェーハを処理するために高密度の誘導結合プラズマが
必要な場合に使用される。このような処理としては、エ
ッチングや化学的気相成長などが挙げられる。誘導結合
型リアクタは、通常、反応室（reactor chamber）の一
部分の周囲あるいは近傍に巻き付けられＲＦ電源に接続
されたコイルアンテナを使用している。ウェーハの表面
全体にわたって均一なエッチング速度や堆積速度を提供
するためには、コイルアンテナが提供するプラズマ密度
が、半導体ウェーハの表面にわたって均一でなければな
らない。このように均一な場を提供するひとつの試み
は、オグルに与えられた米国特許第４，９４８，４５８
号に開示されているように、ウェーハの上方に平行に重
なる平円板（フラットディスク）状にコイルアンテナを
巻くことである。この考え方を図１に示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１のフラットコイル
アンテナが伴う問題のひとつは、アンテナの中心と周縁
部との間に大きな電位差が存在し、その結果、プラズマ
がウェーハの中心の上方で高いイオン密度、すなわち
「ホットスポット」を有し、ウェーハの周辺で低いイオ
ン密度を有することである。これによって、エッチング
速度−−あるいは堆積速度−−が、ウェーハ面内で不均
一になる。この問題を改善するひとつの方法は、アンテ
ナコイルに加える電力を数百ワットに制限してプラズマ
の不均一性を最小限に抑えることである。このアプロー
チは必ずしも満足すべきものではない。というのは、エ
ッチング速度（または堆積速度）が制限されてしまい、
これによってリアクタのスループットや生産性が低下
し、その上、ウェーハ面内での処理不均一性の問題は解
決しないからである。
【０００４】誘導結合型リアクタに伴う別の問題は、ア
ンテナコイルに誘起される高電圧によってプラズマへの
ＲＦ電力の容量結合がもたらされる点である。つまり、
コイルアンテナからプラズマへのＲＦ電力の容量結合
は、コイルアンテナ上の電圧と共に増加する。このよう
な容量結合はイオンの運動エネルギーを増大させるの
で、利用者は、イオン運動エネルギーを精密に制御する
ことが難しくなり、ひいてはスパッタリング速度やエッ
チング速度を精密に制御することも困難になる。容量結
合は、特に、図１のフラットディスクコイルアンテナで
著しい。
【０００５】従って、最小限の容量結合で、高電力時に
ウェーハ面上で高度に均一なプラズマを提供するコイル
アンテナを有する誘導結合型プラズマリアクタが必要と
されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空チャンバ
内で半導体ウェーハを処理する誘導結合型プラズマリア
クタの真空チャンバ内にＲＦ電源によって供給されるＲ
Ｆ電力を放射するコイルアンテナに具体化されている。
このリアクタは、処理用ガスを真空チャンバ内に供給す
るガス供給口と、同心のら旋導電性巻線であって巻線の
ら旋の頂点近傍に内端を有し、巻線のら旋の周囲に外端
を有する巻線を複数有するコイルアンテナと、これらの
同心ら旋巻線の内端に接続された共通端子と、を有して
いる。また、この端子と各巻線の外端とを跨ぐようにＲ
Ｆ電源が接続されている。好ましい態様では、ＲＦ電源
は２つの端子を備えていて、その２つの端子の一方はＲ
Ｆ電力端子であり、他方の端子は接地されるＲＦリター
ン端子であり、複数の同心ら旋導電性巻線の共通端子は
ＲＦ電源端子の一方に接続され、複数の同心ら旋導電性
巻線の外端は他方のＲＦ電源端子に接続される。
【０００７】一つの態様では、同心ら旋巻線の内端は、
径方向内向きに頂点端子に接続されるのではなく、径方
向外向きに共通の導体に接続される。別の態様では、各
同心ら旋巻線は、径方向内端と径方向外端との中間点で
電力を供給される。この態様の一例では、個別に制御さ
れる複数のＲＦ電源がこれら２つの端部に接続され、中
間点は共通ＲＦリターンである。更に別の態様では、径
方向に分離された複数グループの同心ら旋巻線が存在
し、それぞれが個別制御ＲＦ電源に接続されているの
で、プラズマイオン密度の径方向分布を調節することが
できる。更に別の実施例では、ら旋同心巻線はチャンバ
天井と形状合致しておらず、天井の上方に延在すること
ができる。これに関連する態様では、リアクタがドーム
形の天井を備えており、アンテナコイルもドーム形で、
ドーム形天井から離れるように頂部で上方に延在してい
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】反応室（リアクタチャンバ）に近
接するＲＦアンテナコイルを有する誘導結合型プラズマ
リアクタにおいて、コイルに加わる電圧を低減すること
が本発明の目的である。コイル電圧を低減する可能性の
あるひとつのアプローチは、コイルアンテナの巻線のイ
ンダクタンス量を減らすことである。これにより、各巻
線の両端の電位差Ｖが低減することになり（なぜならＶ
＝Ｌｄｉ／ｄｔだからである。ここで、Ｌは巻線インダ
クタンス、ｉは巻線電流である。）、この電位差の低下
により、プラズマへの容量結合が減少する。図２は、コ
イル巻線１０、１２、１４のすべてを導線２０、２２を
介してＲＦ電源１６、１８の両端に並列に接続すること
によって上記を達成するひとつの方法を示している。各
巻線の一端１０ａ、１２ａ、１４ａは導線２０に接続さ
れ、他端１０ｂ、１２ｂ、１４ｂは他方の導線２２に接
続されている。問題は、導線２０、２２の間の間隙２４
がウェーハ上のＲＦ場に不連続をもたらすことである。
従って、例えば、図２のコイルアンテナを使用するプラ
ズマエッチングリアクタ内では、コイルのこの不連続
が、ウェーハ表面でのプラズマ密度の方位の非対称性を
引き起こす場合が多い。このため、図２のコイルアンテ
ナは、均一なプラズマ密度を形成しないので、前記のニ
ーズを満たさない。
【０００９】図３（ａ）および図４に示されるように、
コンデンサ６２およびＲＦ電源６４の両端に並列に接続
された複数の同心ら旋巻線３２、３４、３６を有するコ
イルアンテナ３０が、反応室３１の天井の上に重なって
いる。巻線３２、３４、３６は、ら旋の中心近傍に内端
３２ａ、３４ａ、３６ａを有し、ら旋の周囲に外端３２
ｂ、３４ｂ、３６ｂを有している。内端３２ａ、３４
ａ、３６ａは、ともに共通の頂点端子３８に接続されて
いる。好ましい態様では、共通頂点端子３８は接地さ
れ、巻線の外端３２ｂ、３４ｂ、３６ｂは、ＲＦ電源６
４に接続される。図４に示すように、巻線３２、３４、
３６の直線状中央内部アームは、リアクタ上面から頂点
端子３８まで約２ｃｍという垂直距離ｖだけ離れて垂直
上方に延びている。図３（ｂ）は、図３（ａ）のコイル
アンテナの５巻きの形態を示している。このコイルアン
テナは、内端３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ
および外端３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂを
有する同心巻線３２、３３、３４、３５、３６を備えて
いる。
【００１０】図５は、円筒真空チャンバ５０を備えた誘
導結合型プラズマリアクタを示している。このチャンバ
５０は、平円板絶縁天井５２、接地された導電性円筒側
壁５４、ガス供給口５６およびウェーハペデスタル５８
を有している。真空ポンプ６０は、真空チャンバの外へ
ガスを圧送する。図３（ａ）のコイルアンテナ３０は、
天井５２の上に置かれる。ＲＦ電源６４は、コンデンサ
６２を介して巻線外端３２、３４、３６に電力を加える
が、共通端子３８は接地される。バイアスＲＦ電源６
６、６８は、イオン運動エネルギーを制御するために、
ウェーハペデスタル５８に接続される。
【００１１】図５の形態の好適な実施例では、これらの
円形巻線は、頂点端子３８で終わる直線放射状アームと
なり、これらのアームは約２．５ｃｍの半径ｒ（図５）
に沿って延びている。ウェーハ直径ｄ（図５）が約２０
ｃｍの場合、巻線３２、３４、３６の最外巻線は、約３
５ｃｍという半径Ｒ（図５）を有している。ウェーハか
ら上方のコイルアンテナまでの高さｈ（図５）は、約
５．０ｃｍ〜７．５ｃｍが望ましい。コイル巻線３２、
３４、３６は、それぞれ１．５巻きであることが望まし
い。半径の長さ当りの巻線の本数は、図５の実施例では
１．５本／２６ｃｍ-1だが、これはウェーハ面上のプラ
ズマ密度分布を希望通りに調節するために変更すること
ができる。
【００１２】図６は、図３（ａ）のコイルアンテナ３０
の円筒形タイプ６０を示すが、この仕様も、図５のリア
クタの円筒側壁５４の絶縁部分にそれぞれ巻きつけられ
た複数の同心ら旋巻線３２′、３４′、３６′を有して
いる。複数の同心巻線３２′、３４′、３６′は、共通
頂点端子３８ａで終端する内端３２ａ′、３４ａ′、３
６ａ′と、反応室の下部側壁の周囲で相互に等距離で終
端する外端３２ｂ′、３４ｂ′、３６ｂ′とをそれぞれ
有している。図７は、円筒アンテナ６０の別の仕様を示
している。ここで、アンテナ６０の内端３２ａ′、３４
ａ′、３６ａ′は、図５のような形でリアクタ上部を横
切って共通頂点端子３８ｂまでら旋状に連続しており、
このため、円筒壁５４の一定部分を覆うように延在する
ばかりでなくリアクタの天井５２を覆うようにも延在す
る連続した単一の円筒コイルアンテナ７０を形成してい
る。各巻線３２′、３４′、３６′は、天井と円筒側壁
の間のコーナー部で、図示のように滑らかに移行するこ
とが望ましい。図８は、図５のリアクタの天井５２がド
ーム形であるタイプと共に使用するための、図３（ａ）
のコイルアンテナ３０のドーム形タイプを示している。
図９は、ドーム形コイルアンテナ８０が、どのように円
筒形コイルアンテナ６０と一体化されて、図８の形態の
リアクタのドーム形天井および円筒側壁の両者を覆う単
一のアンテナ９０を形成するかを示す。巻線は、ドーム
形天井から円筒側壁まで図示のように滑らかに移行して
いる。図１０は、図８のコイル８０の変形例を示してい
る。ここでは、ドーム形天井は、頂部が平坦となるよう
に切頭されている。図１１は、図９のコイルの変形例を
示している。ここでも、ドーム形天井は、頂部が平坦と
なるように切頭されている。
【００１３】巻線３２、３４、３６は、相互間のアーク
放電を防ぐのに充分な間隔で互いに離間されている。方
位が対称なＲＦ電力供給を実現するとともに、全長にわ
たって隣接する巻線との間に最小の電位差を形成するた
めには、すべての巻線３２、３４、３６が同一の長さを
有していることが望ましい。図示の形態では、各巻線間
の間隔は等しく、アンテナコイル全体にわたって均一で
ある。しかしながら、本発明は、異なる場所で間隔が異
なるように、あるいは異なる巻線対の間で間隔が異なる
ように、巻線間の間隔を変えて変形を加えても良い。
【００１４】ここまで、本発明を３本の同心ら旋巻線３
２、３４、３６を有する好適な形態に関して説明してき
たが、アーク放電の回避に必要な巻線間の間隔が維持さ
れる限り、本発明の他の形態を、希望する任意の数の巻
線を用いて作製することができる。ら旋巻線の本数が多
くなるほど、より均一なＲＦ場が形成され、場合によっ
てはウェーハ面にわたって均一なプラズマイオン密度が
形成される。
【００１５】図１２は、図１０の実施形態の変形を示し
ている。ここで、天井５２は、環状面取り部５２ｂに囲
まれた中央平坦領域５２ａを有している。この環状面取
り部５２ｂは、水平な平坦領域５２ａから垂直側壁５４
への滑らかな移行をもたらす。これは、結果として巻線
３２、３３、３４、３５、３６の滑らかな移行にも同じ
ように役立つ。コイルアンテナの環状部は、コーナー面
取り部を覆うと共にその形状に合致する。更に、図１２
の実施形態は、外端３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、
３６ｂを備える５本の同心巻線３２、３３、３４、３
５、３６を有している。図１３は、図１２の実施形態の
変形例を示している。ここで、同心巻線３２′、３
３′、３４′、３５′、３６′は、コーナー面取り部に
おいて天井５２の平坦部分から円筒側壁まで滑らかに移
行しており、これらの巻線はそれぞれ、天井５２の平坦
中央部分５２ａに重なる第１の部分、天井５２のコーナ
ー面取り部５２ｂに重なる第２の部分、および円筒側壁
５４の周りに巻き付けられた第３の部分を含んでいる。
コイルアンテナの底部を形成する巻線外端３２ｂ′、３
３ｂ′、３４ｂ′、３５ｂ′、３６ｂ′は、ウェーハペ
デスタル５８の上面とほぼ同じ高さに配置され、コンデ
ンサ６２を介してＲＦ電源の出力端子に接続されてい
る。
【００１６】図１４は、平坦化されたドーム形天井を有
する図１２の実施形態の変形例を示しており、その弧は
事実上１８０°未満、例えば約９０°の角度をなしてい
る。これに対し、例えば、図１０のドーム形天井は約１
８０°の弧をなす。図１５は、これも平坦化されたドー
ム形天井を有する図１３の実施形態の変形例を示してお
り、その弧は実質的に１８０°未満、例えば約９０°の
角度をなす。
【００１７】図１６は、図１４のような平坦化中央ドー
ム５２ａ′を、図１２のような外側コーナー面取り部５
２ｂ′と組み合せた実施形態を示している。図１７は、
図１６の実施形態の変形例を示している。ここで、巻線
は、コーナー面取り部５２ｂにおいて天井５２から円筒
側壁５４まで滑らかに移行している。図１２〜１７の実
施形態は、図３〜１１の実施形態の３本の同心巻線と対
照的に、それぞれ５本の同心巻線を有するように示され
ている。本発明は、任意の適切な本数の同心巻線を用い
て実施することができる。
【００１８】以下、本発明の利点を説明する。図３
（ａ）のコイルアンテナ３０の巻線３２、３４、３６を
並列に配置することにより、例えば一本の巻線だけを使
用する場合に比べて、各巻線の両端の電位差が減少する
ので、容量結合が減少する（図２に関する上記説明の通
り）。その上、図３（ａ）のコイルアンテナは、例えば
従来技術と比較して、図２に関して上記で検討した類の
不連続が存在しないので、ウェーハ上に均一なプラズマ
密度を形成する。更に、図１と比較して、各巻線の両端
の電位差が減少するばかりでなく、本発明の並列巻線中
の電流の流れは反応容積全体にわたってはるかに均一に
空間分布する。
【００１９】各巻線３２、３４、３６は同じ長さで、こ
れらの外端３２ｂ、３４ｂ、３６ｂが、円対称の反応室
の周りで互いに等距離の位置で終わることが望ましく、
これが均一性を一層向上させる。巻線内端３２ａ、３４
ａ、３６ａは、頂上がコイルの幾何学中心に位置するこ
とから、コイルアンテナの幾何学中心で終わっているこ
とが望ましく、ここで、コイルは、幾何学的円対称性を
有していることが望ましい。また、アンテナの幾何学中
心を、円対称反応室の対称軸に一致させることが望まし
い。また、巻線内端３２ａ、３４ａ、３６ａは、これら
が頂点端子３８ａに近付くにつれて、限られた径方向距
離にわたって互いから等間隔に離間される。更に、少な
くとも図３（ａ）の実施形態のような本発明の平坦構成
では、巻線は、できるだけ均一に互いから離間される。
これに対し、図８の実施形態のような非平坦構成では、
幾何学中心からの半径の変化と間隔をなめらかにするこ
とでチャンバの幾何学的形状を補償することができる。
【００２０】結果として、図１のコイルアンテナの場合
と異なり、図３（ａ）のコイルアンテナに加えるＲＦ電
力を制限する必要がない。実際、図３（ａ）のコイルア
ンテナは、１３．５６ＭＨｚにおいて３０００ワットの
ＲＦ電力で作動できるが、図１のコイルアンテナは、不
均一なフィールドカバレッジによる故障を防ぐために約
３００ワットに制限しなければならない。図３（ａ）の
コイルアンテナによって与えられるＲＦ電力の増加によ
り、プラズマエッチングリアクタではより高いエッチン
グ速度が得られ、化学的気相成長リアクタではより高い
堆積速度が得られる、といった効果が得られる。このよ
うに、本発明は、ウェーハ表面上での処理の均一性を高
めるばかりでなく、スループットや生産性も高める。
【００２１】本発明によれば、ウェーハ面上のイオン密
度の均一性が高まるという重要な利点が得られる。これ
を、図１８の重ね合わせグラフに示す。Ａ１、Ａ２、Ａ
３、Ａ４の符号で示される図１８の曲線は、図３（ａ）
に記載された本発明のコイルアンテナを使用するリアク
タに関して、ウェーハ表面におけるイオン電流の測定値
（単位ｍＡ／ｃｍ2 ）をウェーハ中心からの距離（単位
ｃｍ）の関数として表している。ここで、反応室には、
アンテナコイルに２０００ワットのＲＦ電力レベルを加
えた状態で塩素ガスが供給され、ＲＦバイアス電力を加
えずにチャンバをそれぞれ、2mTorr、6.2mTorr、10mTor
r、および4mTorrの圧力に維持した。イオン密度の最小
偏差、すなわちＡ１で示される曲線での２％、は、２mT
orrで得られた。均一性パーセンテージは、ウェーハ上
の電流密度（縦軸）をその範囲の平均電流密度の２倍で
除した値の変化を表す。これに対して、メーカー＃１が
販売するリアクタ（この性能を符号Ｂの曲線で図１８に
示す）は、同一の印加ＲＦ電力レベルでＲＦバイアス電
力は加えず塩素５０とヘリウム２０の混合ガスを用いた
場合、ウェーハ面上でのプラズマイオン密度の偏差は
４．５％であった。メーカー＃２が販売するリアクタ
（その性能を符号Ｃの曲線で図１８に示す）は、同様の
条件下で９％のプラズマイオン密度偏差を有していた。
メーカー＃３が販売するリアクタ（その性能を符号Ｄの
曲線で図１８に示す）のウェーハ面上でのプラズマイオ
ン密度偏差は１１％であった。メーカー＃４が販売する
リアクタ（その性能を符号Ｅの曲線で図１８に示す）の
ウェーハ面上のプラズマイオン密度の偏差は、アンテナ
コイルに対して９００ワットの電力レベルを加えた場合
に２６％であった。上記のデータを次の表にまとめる。
【００２２】 表１ プラズマリアクタ イオン電流密度 印加電力 圧力 ガス (mA/cm2) (ワット) (mTorr) 偏差 本発明 12.8 2000 2 Cl 2％ メーカー＃１ 17 2000 1.2 50Cl/20He 4.5％ メーカー＃２ 11.4 2000 2 Cl 9％ メーカー＃３ 7.6 1450 2 Cl 11％ メーカー＃４ 11.5 900 5 Cl 26％ 本発明の重要な利点は、広範囲のチャンバ圧力にわたっ
て、より安定したイオン密度を提供することである。メ
ーカー＃２と＃３が販売する従来技術の２つのプラズマ
リアクタの性能を、それぞれ符号ＣおよびＤで表される
重ね合わせ曲線で図１９に示す。縦軸は、ウェーハ表面
における正規化された測定イオン電流値であり、横軸は
チャンバ圧力（単位mTorr）である。メーカー＃２のリ
アクタ（曲線Ｃ）は、２〜５mTorrの圧力範囲にわたっ
てイオン電流で２３％という偏差を有している。メーカ
ー＃３のリアクタ（曲線Ｄ）は、同一の圧力範囲にわた
ってイオン電流で４０％という偏差を有している。図３
（ａ）に係る本発明の性能、および他の従来技術のリア
クタの性能を、図２０の重ね合わせグラフに示す。符号
Ａ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４の曲線は、それぞれウェー
ハ中心から0ｃｍ、2.9ｃｍ、5.9ｃｍおよび8.8ｃｍの距
離で本発明のリアクタ中のウェーハ面において測定され
たイオン電流を示している。これらの曲線が示すよう
に、本発明のリアクタを使用した場合のイオン密度の偏
差は、同一の圧力範囲で１０％以下である。メーカー＃
１が販売するリアクタ（その性能は、符号Ｂの曲線で図
２０に示されている）は、はるかに狭い圧力範囲で２２
％という偏差を有している。メーカー＃５が販売するリ
アクタ（その性能は、符号Ｆの曲線で図２０に示されて
いる）は、同様の圧力範囲（２〜５mTorr）で４５とい
うイオン密度の偏差を有している。メーカー＃４が販売
するリアクタ（その性能は、図２１に符号Ｅで示されて
いる）は、０．５〜２．０mTorrというより狭い圧力範
囲で２５％というイオン密度の偏差を有している。チャ
ンバの圧力変化に対するイオン密度の安定性に関する前
記の実測値を、次の表にまとめる。
【００２３】 表２ プラズマリアクタ イオン電流密度 印加電力 圧力 ガス (mA/cm2) (ワット) (mTorr) 偏差 本発明 10％ 10 2000 2-10 Cl メーカー＃１ 17 2000 0.7-2 50Cl/20He 22％ メーカー＃２ 11.4 2500 2-5 Cl 23％ メーカー＃３ 7.6 1000 2-5 Cl 40％ メーカー＃４ 11.5 300 W (電源) 2-10 Cl 25％ 30 W (ハ゛イアス) メーカー＃５ 15 1000 2-5 N 45％ 上記実験データは、本発明における圧力変化に対するイ
オン密度の安定性が、従来技術の最良のリアクタに比べ
て２倍であり、従来技術の他のリアクタに比べて少なく
とも４倍であることを示している。
【００２４】図２２に示されるように、図３（ａ）の多
重ら旋コイルは、巻線内端３２ａ、３４ａ、３６ａが径
方向外向きに共通バス１０５に接続されるように変形が
加えられており、これにより頂点端子３８を除去できる
ようになっている。ＲＦ電源６４と整合素子６２は、図
３（ａ）に示されるように巻線外端３２ｂ、３４ｂ、３
６ｂに接続することができるが、図２２に示される別の
変形例によれば、電源６４と整合素子６２を、代わりに
巻線内端３２ａ、３４ａ、３６ａに接続し、巻線外端３
２ｂ、３４ｂ、３６ｂを接地するか、あるいはＲＦ共通
リターンに接続することができる。
【００２５】図２３および図２４は、図４を参照して前
述した頂点端子３８へ向かう巻線３２、３４、３６の内
部アームの垂直上方への延在が、どのようにドーム形天
井およびこれに形状合致する多重ら旋コイルに組み合わ
されるかを示している。図５に示されるように、上方へ
の延在は、頂点端子３８から放射状に広がる径方向アー
ムによって形成される多重ら旋コイル中の半径ｒの中央
開口の機能を拡張する。このような開口は、ウェーハ１
６の表面上のプラズマ密度の径方向分布を調節する一つ
の方法を与える。特に、上記中央開口のないオーバーヘ
ッドコイル構成では、ウェーハ中心上に顕著なピークを
持った、ウェーハ面上でのプラズマ密度の不均一な径方
向分布を生成しがちである。半径ｒの開口が存在するこ
とにより、オーバーヘッドコイル巻線３２、３４、３６
に加わるＲＦプラズマ電力の大きさと半径ｒとに応じ
て、そのピークが好適に低減され、あるいは除去され
る。ＲＦプラズマ電力は、（図４を参照して既に述べた
ように）巻線外端、または図２３および図２４に示され
るように頂点端子３８に印加してもよい。
【００２６】図２５は、図２４に対応する実施形態を示
している。ここで、オーバーヘッド多重巻線３２、３
４、３６は、円筒側部巻線３２′、３４′、３６′とし
て、チャンバの円筒側壁５４に沿って続いている。
【００２７】図２６は、オーバーヘッド導体を全く持た
ず（すなわち、天井の上に重なる導体がない）、円筒多
重ら旋側部巻線３２′、３４′、３６′のみを持つ本発
明の実施形態を示している。図２６の実施形態では、頂
点端子が除去されており、その代わりに巻線３２′、３
４′、３６′の上端３２ａ′、３４ａ′、３６ａ′が径
方向外向きに共通バス１０５に接続されている。上端３
２ａ′、３４ａ′、３６ａ′を接地し、ＲＦ電力を下端
３２ｂ′、３４ｂ′、３６ｂ′に印加してもよいが（図
６と同様）、図２６は、その代わりに、ＲＦ電力がどの
ように上端３２ａ′、３４ａ′、３６ａ′に印加され
て、下端３２ｂ′、３４ｂ′、３６ｂ′が接地されるか
を示している。図２６ではオーバーヘッド導体（すなわ
ち天井５２の上に重なる導体）が存在しないので、天井
５２は、多重ら旋コイルに影響を及ぼすことなく、図２
６に示すフラット形状や、ドーム形状や円錐台形状等を
含む任意の適切な形をとることができる。
【００２８】図２７は、図９に対応する実施形態を示す
が、図９と異なり、平坦な天井および天井と形状合致し
て天井の上に重なる多重ら旋コイルの部分を有してい
る。
【００２９】図２８は、図２４に対応する実施形態を示
すが、そのドーム天井を切頭した中央部分、つまり平坦
な中央部分を有している。図２９は、図２５に対応する
実施形態を示すが、そのドーム天井を切頭した、つまり
平坦な、中央部分を有している。図２８および図２９の
いずれの実施形態でも、巻線３２、３４、３６の上端ま
たは中央端は、（図２８に示されるように）頂点端子３
８に径方向内向きに接続することができ、あるいは（図
２９に示されるように）バス１０５に径方向外向きに接
続することができる。図２８および図２９の実施形態の
いずれにおいても、頂部３８またはバス１０５を（図２
８および図２９に示すように）接地し、あるいはＲＦ電
源に接続することができる。
【００３０】図３０は、天井５２の上に重なる多重ら旋
コイルをどのように２本の多重ら旋コイル、すなわち径
方向内側多重ら旋コイル１１０および径方向外側多重ら
旋コイル１１５、に径方向に分割できるかを示してい
る。２本のコイル１１０、１１５に異なるＲＦ電力レベ
ルを印加できるように、この２本の多重ら旋コイル１１
０、１１５のそれぞれに加えられるＲＦ電力は独立して
制御される。このようにすることの利点は、上記の特徴
によってウェーハ面上におけるプラズマ密度の径方向分
布のより広範な制御または調節が可能になることであ
る。具体的には、例えば、ウェーハ１６の表面上におけ
るプラズマイオン密度の径方向分布は、中心付近で最大
となり、縁部付近で最小となる。このとき、中心部と縁
部との間のプラズマ密度の不均一性を減少させるため
に、外側コイル１１５に加えるＲＦ電力に対して内側コ
イル１１０に加えるＲＦ電力を削減できるので、プラズ
マイオン密度の径方向分布がより均一になる。
【００３１】図３０の実施形態では、各多重ら旋コイル
（内側コイル１１０および外側コイル１１５）は、下記
の３本の同心ら旋導電性巻線からなる。すなわち、内側
多重ら旋コイルは、径方向内側終端１１１ａ、１１２
ａ、１１３ａと、径方向外側終端１１１ｂ、１１２ｂ、
１１３ｂとを持つ同心ら旋巻線１１１、１１２、１１３
を有している。また、外側多重ら旋コイル１１５は、径
方向内側終端１１６ａ、１１７ａ、１１８ａと、径方向
外側終端１１６ｂ、１１７ｂ、１１８ｂとを持つ同心ら
旋巻線１１６、１１７、１１８を有している。各巻線に
ついて言えば、その内側終端および外側終端の一方は接
地されるが、他方は独立して調節可能な２つのＲＦ電源
１２０、１２５の一方に接続される。電源１２０は内側
コイル１１０を駆動し、電源１２５は外側コイル１１５
を駆動する。例えば、内側および外側コイル１１０、１
１５のすべての外側終端が接地される場合は、図３０に
示すように、内側端１１１ａ、１１２ａ、１１３ａが電
源１２０に接続され、内側端１１６ａ、１１７ａ、１１
８ａは電源１２５に接続される。
【００３２】図３１は、チャンバの天井と側壁の両方を
覆う多重ら旋コイルを、どのように２本の個別のコイ
ル、すなわちチャンバ天井を覆うオーバーヘッド多重ら
旋コイル１３０およびチャンバ側壁を覆う側部多重ら旋
コイル１３５、に分割できるかを示している。各コイル
１３０、１３５は、ＲＦ電源１２０、１２５によって個
別に駆動される。図３０の実施形態と同様、これら２本
の別個のコイルは、ウェーハ１８上の異なる径方向区域
におけるプラズマ密度に影響を与え、オーバーヘッドコ
イル１３０は主として中心部上のプラズマ密度に影響を
与え、側部コイル１３５は、ウェーハ１８の周縁部上の
プラズマ密度に影響を与える。このように、２本のコイ
ル１３０、１３５を独立して駆動することにより、ウェ
ーハ面上におけるプラズマ密度の径方向分布を調節、あ
るいは最適化する方法が実現され、図３０の実施形態に
関して既に述べた利点が得られる。
【００３３】図３１に示される概念は様々な形で実施可
能だが、図示の実施例では、オーバーヘッドコイル１３
０が、径方向内側終端１３１ａ、１３２ａ、１３３ａ
と、径方向外側終端１３１ｂ、１３２ｂ、１３３ｂとを
備える３本の同心ら旋導線１３１、１３２、１３３（こ
れらは、互いにほぼ水平方向にずれている）を有してお
り、側部コイル１３５は、内側終端１３６ａ、１３７
ａ、１３８ａと外側終端１３６ｂ、１３７ｂ、１３８ｂ
とを備える３本の同心ら旋導線１３６、１３７、１３８
（これらは、互いに垂直方向にずれている）を有してい
る。個々のら旋導線の各々について、その内側終端およ
び外側終端の一方が接地される場合、他方は２つのＲＦ
電源１２０、１２５のうちの対応するひとつに接続され
る。例えば、すべての外側終端が接地される場合、図示
のように、ＲＦ電源１２０は内側終端１３１ａ、１３２
ａ、１３３ａに接続され、電源１２５は内側終端１３６
ａ、１３７ａ、１３８ａに接続される。
【００３４】図３（ａ）〜図３１を参照して上述した実
施形態は、下に位置するチャンバ天井や側壁の形状とほ
ぼ合致する形状の多重ら旋コイルを取り上げて説明した
が、このような形状合致は必ずしも必要ではなく、実
際、本発明の様々な実施形態は、下のチャンバ表面（天
井や側壁）の形状に合致しない形状を持つ多重ら旋同心
コイルを想定している。図３２および図３３に示される
ように、３本の同心ら旋巻線１４１、１４２、１４３か
ら成る略円筒形の多重ら旋コイル１４０がドーム形天井
に隣接するように並置されている。図３２では、巻線１
４１、１４２、１４３の内側終端１４１ａ、１４２ａ、
１４３ａが径方向外向きに共通バス１０５に接続され、
共通バスはＲＦ電源１６４に接続される。外側終端１４
１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂは接地されるが、極性を逆に
して、内側終端を接地し、外側終端をＲＦ電源１６４に
接続してもよい。図３２の有利な特徴のひとつは、バス
１０５と巻線内側終端とを径方向外向きに接続すること
により、これ以外の場合はチャンバ天井を上から覆うこ
とになるすべての導線を排除できることである。図３３
の実施形態は、この点で異なる。というのも、巻線内側
終端が径方向内向きに頂点端子３８に接続されており、
導線経路の何本かがチャンバ天井を覆っているからであ
る。
【００３５】図３４は、図３３に対応する実施形態を示
すが、この実施形態は、天井の上に直接重なるオーバー
ヘッド多重ら旋コイル１５０をさらに含んでいる。この
オーバーヘッド多重ら旋コイル１５０は、平坦形として
ドーム形天井の上に重ねてもよいし（図示の通り）、あ
るいはそれ自体をドーム形状としたり、別の適切な形状
にしても良い。円筒形の側部コイル１４０とオーバーヘ
ッドコイル１５０は共に、同一のＲＦ電源に電気的に接
続してもよいし、図３１の実施形態のように電気的に分
離したコイルとして、別々のＲＦ電源によって独立に駆
動してもよい。図３０の実施形態のように、図３２〜図
３４の非形状合致多重ら旋コイルのそれぞれを、個別に
駆動される内側および外側コイルに分割しても良い。
【００３６】図３Ａ〜図３４を参照して上述した実施形
態は、各巻線の２つの端部の何れか一方にＲＦ電力を加
えているが、図３５に示すように、実際にはＲＦ電力を
２つの端部間の適切な中間点に加えてもよい。図３５の
実施形態は、図９の実施形態に対応しているが、各巻線
の両終端が接地され、３本の同心ら旋巻線３２、３４、
３６の各々に沿った中間点１６０、１６５、１７０でＲ
Ｆ電力が加えられる点が異なる。各中間点１６０、１６
５、１７０の位置は、望ましいＲＦ調整効果やＲＦ整合
効果が得られるように選択することができる。この点
は、ハナワヒロジ（Hiroji Hanawa）らにより出願され
た米国特許出願に開示されている。図３６は、図３５の
実施形態に対応する概略図であり、ＲＦ電力は巻線３
２、３４、３６に沿った中間点１６０、１６５、１７０
に印加され、各巻線の両端は接地されている。図３６の
概略図の多重ら旋コイルは、特定の形状に限定されるも
のではなく、平坦形、ドーム形、円錐形または円筒形の
ようなコイルであってもでよい。
【００３７】図３７は、これらの接続をどのように反転
して、巻線に沿った中間点１６０、１６５、１７０を接
地し、ＲＦ電力を各巻線３２、３４、３６の両端に印加
させるかを示している。接地される中間点１６０、１６
５、１７０は、先に記載した実施形態と同様に、図３７
の多重ら旋コイルを径方向内側および径方向外側セクシ
ョン８０ａ、８０ｂに分割する。図３７では、２つの異
なる電源１２０、１２５を使用することによって、コイ
ルの径方向内側および外側セクションに加わるＲＦ電力
の差分制御が容易になる。これにより、上述したように
ウェーハ面上のプラズマイオン密度の径方向分布の調
節、あるいは最適化が可能になる。
【００３８】チャンバ天井５２は、通常、石英（quart
z）その他の適切な材料から構成される。特に、天井の
上に重なるオーバーヘッドコイルを有し、この天井を貫
通してＲＦ誘導場が結合しなければならないような実施
形態では、これらの材料が使用される。しかしながら、
オーバーヘッドコイルを持たない実施形態では、電力が
天井を貫通して結合する必要がないので、天井はアルミ
ニウム等の導体でよい。導電性の天井の利点は、ウェー
ハ１８の表面全体にわたって均一な電位を形成できるこ
とである。代わって天井が半導体の場合、オーバーヘッ
ドコイルから誘導場を結合することができるし、制御さ
れた電位をウェーハ表面上に形成することもできる。こ
のように、天井の上に重なるオーバーヘッド同心多重ら
旋コイルを有する実施形態（すなわち、図３（ａ）、図
３（ｂ）、図４、図５、図７〜１７、図２２〜２５、図
２７〜３１および図３４〜３７の実施形態）では、天井
を、誘導場の窓および電極として働くシリコン等の半導
体とすることができる。このような特徴的事項は、ケネ
ス・Ｓ・コリンズ（Kenneth S. Collins）による米国特
許出願第０８／５９７，５５７号（１９９６年２月２日
出願）、「平行プレート電極を介して電力を結合する誘
導アンテナを有する平行板電極プラズマリアクタ」に開
示されている。
【００３９】図３８を参照すると、多重同心ら旋コイル
３２、３４、３６は、図１４〜１７の天井と同様に、プ
ラズマ反応室の平坦化天井または多重半径ドーム形天井
５２と形状合致している。コイルは、中心部でのプラズ
マイオン密度の集中を緩和するために、天井の中心の上
方に中央開口３００を有している。図３９では、コイル
アンテナのいずれの導線も天井５２の中心部に接近しな
いように、多重ら旋コイルの内側導線端３２ａ、３４
ａ、３６ａが、大径の環状またはリング状の共通導体３
１０に、径方向外向きに、かつ天井から離れるようにや
や上方に接続されている。共通導体３１０のこの大きな
直径は、天井５２の直径のオーダである。図４０では、
共通導体３１０の直径がより小さく、したがって導体３
１０は開口３００に径方向でより接近しているが、これ
を補償するために、共通導体３１０はチャンバ天井５２
上のより高い位置（図３９よりも高い位置）にあり、そ
れに接続される導線とチャンバ中心部に近いプラズマと
の間の相互作用を減少させている。
【００４０】以上、好適な実施形態に即して本発明を詳
細に説明してきたが、本発明の真の趣旨と範囲から逸脱
することなく変更や修正を加えることが可能であること
は言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の誘導結合型プラズマリアクタ用の
コイルアンテナの概略図である。
【図２】 ＲＦ電源の両端に並列に接続された巻線を有
するコイルアンテナの概略図である。
【図３】 （ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るプ
ラズマリアクタ用のフラットディスクコイルアンテナの
平面図であり、（ｂ）は、図３Ａに対応するフラットデ
ィスクコイルアンテナであって巻線の数が多いものの平
面図である。
【図４】 図３（ａ）に対応する側面図である。
【図５】 図３（ａ）の実施形態のコイルアンテナを使
用する誘導結合型プラズマリアクタの切欠斜視図であ
る。
【図６】 本発明の第２の実施形態に係る円筒コイルア
ンテナの斜視図である。
【図７】 図６の円筒コイルアンテナを変形した本発明
の第３実施形態に係るコイルアンテナの斜視図であり、
ここでは円筒コイルがリアクタの天井を覆うように連続
している。
【図８】 本発明の第４実施形態に係るドーム形コイル
アンテナの斜視図である。
【図９】 図６の円筒コイルアンテナおよび図８のドー
ムアンテナの変形である第５の実施形態に係る変形コイ
ルアンテナの斜視図である。
【図１０】 プラズマリアクタの切頭ドーム形天井に重
なる切頭ドーム形を備えた第６実施形態に係るコイルア
ンテナの斜視図である。
【図１１】 切頭ドーム形リアクタ天井に重なる切頭ド
ーム形部分とリアクタ側壁を囲む円筒部分とを備えた第
７実施形態に係るコイルアンテナの斜視図である。
【図１２】 天井の周囲に沿って面取りコーナーを形成
する切頭ドーム天井を備えた本発明の一実施形態の斜視
図である。
【図１３】 円筒巻線を有する図１２の実施形態の一変
形例の斜視図である。
【図１４】 浅い、つまり部分的にドーム形を成す天井
を備えた本発明の一実施形態の斜視図である。
【図１５】 円筒巻線を有する図１４の実施形態の一変
形例の斜視図である。
【図１６】 天井の周囲に沿って面取りコーナーを持つ
浅いドーム形天井を備えた本発明の一実施形態の斜視図
である。
【図１７】 円筒巻線を有する図１６の実施形態の一変
形例の斜視図である。
【図１８】 従来技術の各種タイプのリアクタについて
ウェーハ中心からの径方向位置の関数としてウェーハ表
面で測定されたイオン電流の重ね合わせグラフと、本発
明を組み込んだリアクタについての同グラフである。
【図１９】 従来技術の種々のリアクタについて反応室
圧力の関数としてウェーハ表面で測定されたイオン電流
の重ね合わせグラフである。
【図２０】 従来技術の各種リアクタについて反応室圧
力の関数としてウェーハ表面で測定されたイオン電流の
重ね合わせグラフと、本発明を組み込んだリアクタにつ
いての同グラフである。
【図２１】 従来技術の各種リアクタについて、反応室
圧力の関数としてウェーハ表面で測定されたイオン電流
の重ね合わせグラフである。
【図２２】 径方向外向きに導体バスに接続された内端
を有する同心多重ら旋コイルを示す概略図である。
【図２３】 頂点終端に向かう上方芯部を有するドーム
形同心多重ら旋コイルの側面図である。
【図２４】 内側頂点端子で電力が供給されるドーム形
多重ら旋同心コイルを示す図である。
【図２５】 内側頂点端子で電力が供給されるドーム形
多重ら旋同心コイルであって、チャンバの円筒側壁に沿
って下方に延在しているコイルを示す図である。
【図２６】 共通導体バスに径方向外向きに接続された
内端を有する円筒形多重ら旋コイルを示す図である。
【図２７】 図２６に対応する実施形態であって、オー
バーヘッド多重ら旋同心コイルを更に有する実施形態を
示す図である。
【図２８】 図２６に対応する実施形態であって、切頭
ドーム形状を有する実施形態の図である。
【図２９】 図２７に対応する実施形態であって、切頭
ドーム形状を有する実施形態の図である。。
【図３０】 個別のＲＦ電源により独立して駆動される
個別の内側および外側多重ら旋コイルに分割された多重
ら旋同心コイルを示す図である。
【図３１】 図３０に対応する実施形態であって、内側
および外側コイルがそれぞれオーバーヘッドコイルとサ
イドコイルである実施形態を示す図である。
【図３２】 ドーム形天井と同形でなく、天井の上方に
導体を何ら持たない円筒同心多重ら旋コイルを示す図で
ある。
【図３３】 図３２に対応する実施形態であって、各巻
線の径方向内端が中央頂点端子で終わる実施形態を示す
図である。
【図３４】 図３３に対応する実施形態であって、円筒
同心多重ら旋コイルをさらに有する実施形態を示す図で
ある。
【図３５】 ＲＦ電力がコイルの各同心ら旋巻線に沿っ
た中間点に印加される実施形態を示す図である。
【図３６】 図３５に対応する概略図である。
【図３７】 図３６に対応する概略図であり、ここで
は、中間点が接地されてＲＦ電力が各巻線の端部に印加
されるように極性が逆になっている。
【図３８】 天井の形状に一致し、チャンバ中央へのプ
ラズマイオン密度の集中を緩和するための中央開口また
は穴を有する同心多重ら旋コイルを備えた実施形態を示
す図である。
【図３９】 図３８の実施形態の実施例であって、多重
ら旋導体の内端が、天井の外径に少なくともほぼ等しい
か、それ以上の直径を有する円環状共通コネクタに径方
向外向きに接続されている実施例を示す図である。
【図４０】 図３８の実施形態の実施例であって、多重
ら旋導体の内端が、天井の外径より小さい直径を有する
円環状共通導体に径方向外向きに、かつ天井から離れる
ように上方へ向かって接続されている実施例を示す図で
ある。
【符号の説明】
３０…コイルアンテナ、３１…反応室、３２、３４およ
び３６…コイル巻線、３２ａ、３４ａおよび３６ａ…巻
線内端、３２ｂ、３４ｂおよび３６ｂ…巻線外端、３８
…頂点端子、６２…整合素子、６４…電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ (72)発明者 アーサー サト アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， イースタス ドライヴ 4733

Claims (56)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェーハを処理するプラズマリア
    クタであって、 真空チャンバと、 前記真空チャンバ内に処理用ガスを導入する手段と、 前記真空チャンバの内側で前記半導体ウェーハを支持す
    るウェーハペデスタルと、 ＲＦ電源と、 前記真空チャンバ近傍のコイルアンテナと、を備え、 前記コイルアンテナは、径方向内端および径方向外端を
    各々が有する複数の同心ら旋導電性巻線と、前記複数の
    同心ら旋巻線の前記径方向内端に接続された第１の共通
    導体、および前記複数の同心ら旋巻線の前記径方向外端
    に接続された第２の共通導体と、を備え、前記ＲＦ電源
    は、前記第１および第２共通導体の一方に接続されてい
    るプラズマリアクタ。
  2. 【請求項２】 前記ＲＦ電源は２つの端子を備えてお
    り、前記２つの端子のうちの一方がＲＦ電力端子であ
    り、前記２つの端子のうちの他方がＲＦグランドに接続
    されたＲＦリターン端子であり、前記第１および第２共
    通導体のうちの一方の共通導体が前記ＲＦ電力端子に接
    続され、他方の共通導体がグランドに接続されている、
    請求項１記載のプラズマリアクタ。
  3. 【請求項３】 前記一方の共通導体が前記第１の共通導
    体であり、前記他方の共通導体が前記第２の共通導体で
    あり、これにより、ＲＦ電力が前記内端に印加され、前
    記外端がＲＦグランドに接続されるようになっている、
    請求項２記載のプラズマリアクタ。
  4. 【請求項４】 前記一方の共通導体が前記第２の共通導
    体であり、前記他方の共通導体が前記第１の共通導体で
    あり、これにより、ＲＦ電力が前記外端に印加され、前
    記内端がグランドに接続されるようになっている、請求
    項２記載のプラズマリアクタ。
  5. 【請求項５】 前記第２の共通導体が前記コイルアンテ
    ナの周囲に隣接しており、前記外端が径方向外向きに前
    記第２の共通導体に接続されている、請求項１記載のプ
    ラズマリアクタ。
  6. 【請求項６】 前記第１の共通導体が前記巻線の周囲付
    近に配置されており、前記内端が径方向外向きに前記第
    １の共通導体に接続されている、請求項１記載のプラズ
    マリアクタ。
  7. 【請求項７】 前記第１共通導体は、前記アンテナコイ
    ルに対して径方向内側に配置された端子を備えており、
    前記内端は、径方向内向きに前記端子に接続されてい
    る、請求項１記載のプラズマリアクタ。
  8. 【請求項８】 前記第２の共通導体は、前記アンテナコ
    イルに対して径方向内側に配置されており、前記外端は
    径方向内向きに前記第２の共通導体に接続されている、
    請求項１記載のプラズマリアクタ。
  9. 【請求項９】 前記第２の共通導体は、前記コイルアン
    テナの周囲に隣接し、前記外端は、径方向外向きに前記
    第２の共通導体に接続され、 前記第１の共通導体は、前記巻線の周囲付近に配置さ
    れ、前記内端は、径方向外向きに前記第１の共通導体に
    接続されている、請求項１記載のプラズマリアクタ。
  10. 【請求項１０】 前記コイルアンテナは、前記チャンバ
    の隣接する表面の形状と合致している、請求項９記載の
    プラズマリアクタ。
  11. 【請求項１１】 前記コイルアンテナは、前記チャンバ
    の隣接する表面の形状と非合致である、請求項９記載の
    プラズマリアクタ。
  12. 【請求項１２】 前記チャンバは、三次元形状を有する
    天井を備えており、前記コイルアンテナは、前記天井を
    包囲するとともに、前記天井から離れるように上方にず
    れた三次元形状を有している、請求項１１記載のプラズ
    マリアクタ。
  13. 【請求項１３】 前記チャンバ天井はドーム形であり、
    前記コイルアンテナは円筒形であって前記天井を包囲し
    ている、請求項１２記載のプラズマリアクタ。
  14. 【請求項１４】 前記天井の上に重なる前記コイルアン
    テナの導線が存在しないように、前記内端が径方向外向
    きに前記第１の共通導体に接続されている、請求項１３
    記載のプラズマリアクタ。
  15. 【請求項１５】 前記反応室は平面天井を備えており、
    前記アンテナコイルは平面円板形状であって前記天井の
    外面上に配置されている、請求項１記載のプラズマリア
    クタ。
  16. 【請求項１６】 前記反応室は円筒側壁を備えており、
    前記アンテナコイルは円筒形であって前記円筒壁の一部
    分の上に配置されている、請求項１記載のプラズマリア
    クタ。
  17. 【請求項１７】 前記リアクタはドーム形天井を備えて
    おり、前記アンテナコイルはドーム形であって、前記ド
    ーム形天井の少なくとも一部分の上に配置されてこの部
    分に形状合致している、請求項１記載のプラズマリアク
    タ。
  18. 【請求項１８】 前記第１の共通導体は、前記ドーム形
    天井の中心軸の上方に頂点端子を備えており、この頂点
    端子は、前記ドーム形天井の頂点から垂直上方に配置さ
    れ、前記同心ら旋巻線の前記内端は、径方向内向きに、
    かつ前記ドーム天井から離れて上方で前記頂上端子に接
    続されていて、これにより、前記ドームの頂点を包囲し
    前記コイルアンテナの導線を含まない前記ドームの中央
    領域が形成されている、請求項１７記載のプラズマリア
    クタ。
  19. 【請求項１９】 前記天井の前記ドーム形状は切頭形状
    であり、これにより前記ドーム形天井の中央領域が平面
    となっている、請求項１７記載のプラズマリアクタ。
  20. 【請求項２０】 前記反応室は天井および円筒側壁を備
    えており、前記アンテナコイルの一部が前記天井の上に
    重なるとともに、前記アンテナコイルの他の部分は円筒
    形であって前記円筒側壁の少なくとも一部分の上に位置
    している、請求項１記載のプラズマリアクタ。
  21. 【請求項２１】 前記内端が周方向で互いに等間隔に離
    間されており、前記外端が周方向で互いに等間隔に離間
    されている、請求項２記載のプラズマリアクタ。
  22. 【請求項２２】 前記チャンバは、側壁およびこの側壁
    の上に重なる天井を備えており、前記コイルアンテナの
    第１の部分は、前記側壁の上に形状合致して重なり、前
    記アンテナの第２の部分は、前記天井の上に形状合致し
    て重なり、前記アンテナの前記第１の部分と前記第２の
    部分との間が滑らかに移行している、請求項１記載のプ
    ラズマリアクタ。
  23. 【請求項２３】 前記リアクタは、前記コイルアンテナ
    の下に位置するドーム形天井を備えており、複数の前記
    の巻線の前記内端は、前記天井の対称軸から径方向外向
    きに離間されていて、対称的に離間された対応する直線
    状導体によって前記第１の共通導体に接続されている、
    請求項２記載のプラズマリアクタ。
  24. 【請求項２４】 前記第１の共通導体は、複数の前記巻
    線の前記内端からなる平面の垂直上方に配置されてお
    り、前記直線状導体は、前記共通端子に向かって前記内
    端から離れるように上方に延在している、請求項２３記
    載のプラズマリアクタ。
  25. 【請求項２５】 前記コイルアンテナは、径方向内側コ
    イルアンテナを備えており、前記リアクタは、前記径方
    向内側コイルアンテナと同心の径方向外側コイルアンテ
    ナをさらに備えており、前記径方向内側および径方向外
    側コイルアンテナは互いに電気的に分離しており、前記
    プラズマリアクタは、前記内側および外側コイルアンテ
    ナの対応するアンテナに個々に接続された独立ＲＦ電源
    を備えていて、これにより、前記各コイルアンテナに送
    られるＲＦ電力が個別に制御可能になっている、請求項
    １記載のプラズマリアクタ。
  26. 【請求項２６】 前記反応室は天井を備えており、前記
    径方向内側コイルアンテナおよび前記径方向外側コイル
    アンテナが前記天井を包囲している、請求項２５記載の
    プラズマリアクタ。
  27. 【請求項２７】 前記反応室は天井および円筒側壁を備
    えており、前記径方向内側コイルアンテナは前記天井の
    上に重なっており、前記径方向外側コイルアンテナは前
    記円筒側壁を包囲している、請求項２６記載のプラズマ
    リアクタ。
  28. 【請求項２８】 前記内側コイルアンテナは、前記天井
    と形状合致しており、前記外側コイルアンテナは、前記
    側壁と形状合致している、請求項２７記載のプラズマリ
    アクタ。
  29. 【請求項２９】 前記径方向内側および外側コイルアン
    テナは、前記天井と非形状合致である、請求項２７記載
    のプラズマリアクタ。
  30. 【請求項３０】 前記天井は三次元形状を有し、前記径
    方向内側および外側コイルアンテナは、前記天井の三次
    元形状と非形状合致の対応する三次元形状を有してい
    る、請求項２９記載のプラズマリアクタ。
  31. 【請求項３１】 前記天井はドーム形であり、前記内側
    および外側コイルアンテナは、それぞれ平面形および円
    筒形である、請求項３０記載のプラズマリアクタ。
  32. 【請求項３２】 前記ＲＦ電源は２つの端子を備えてお
    り、前記２つの端子のうちの一方がＲＦ電力端子であ
    り、前記２つの端子のうちの他方がＲＦグランドに接続
    されたＲＦリターン端子であり、前記第１および第２共
    通導体のうちの一方の共通導体が前記２つの端子の一方
    に接続され、他方の共通導体が前記２つの端子の他方に
    接続されている、請求項１記載のプラズマリアクタ。
  33. 【請求項３３】 半導体ウェーハを処理するプラズマリ
    アクタであって、 真空チャンバと、 前記真空チャンバ内に処理用ガスを導入する手段と、 前記真空チャンバの内部で前記半導体ウェーハを支持す
    るウェーハペデスタルと、 第１のＲＦ電源と、 前記真空チャンバ付近のコイルアンテナと、を備え、 前記コイルアンテナは、 径方向内端および径方向外端を各々が有する複数の同心
    ら旋導電性巻線と、前記複数の同心ら旋巻線の前記径方
    向内端に接続された第１の共通導体、前記複数の同心ら
    旋巻線の前記径方向外端に接続された第２の共通導体、
    および前記巻線の各々の前記内端と外端の中間に位置す
    る中間点に接続された第３の共通導体と、を備え、前記
    第１のＲＦ電源が、前記第３共通導体と、前記第１およ
    び第２共通導体の少なくとも一方とを跨いで接続されて
    いる、プラズマリアクタ。
  34. 【請求項３４】 前記第１のＲＦ電源は、ＲＦグランド
    と前記第３共通導体との間に接続されており、前記第１
    および第２共通導体は、ＲＦ接地されている、請求項３
    ３記載のプラズマリアクタ。
  35. 【請求項３５】 前記第１のＲＦ電源は、前記第１およ
    び第２共通導体のうちの少なくとも一方とＲＦグランド
    とを跨いで接続されており、前記第３共通導体は、ＲＦ
    グランドに接続されている、請求項３３記載のプラズマ
    リアクタ。
  36. 【請求項３６】 前記第１および第２共通導体のうちの
    他方とＲＦグランドとを跨いで接続された第２のＲＦ電
    源をさらに備え、前記第１および第２のＲＦ電源は独立
    して制御可能であり、これにより、前記コイルアンテナ
    が、前記第３共通導体に接続された前記中間点によって
    内側コイルアンテナ部および外側コイルアンテナ部に分
    割されている、請求項３５記載のプラズマリアクタ。
  37. 【請求項３７】 真空チャンバ内で半導体ウェーハを処
    理するプラズマリアクタの前記真空チャンバ内に電源か
    らの電力を放射するコイルアンテナであって、前記リア
    クタは、前記真空チャンバ内へ処理用ガスを供給するガ
    ス供給口を有しており、 前記コイルアンテナは、第１グループの複数の同心ら旋
    導電性巻線を備えており、この第１グループの前記巻線
    の各々は内端および外端を有し、各前記巻線は前記内端
    から前記外端まで径方向外向きにら旋に巻いているコイ
    ルアンテナ。
  38. 【請求項３８】 前記第１グループの複数の同心ら旋導
    電性巻線と同軸である第２グループの複数の同心ら旋導
    電性巻線をさらに備え、前記第２グループの前記巻線の
    各々は、外端と、前記第１グループの周囲に位置する内
    端とを有しており、各前記巻線は、前記内端から前記外
    端まで径方向外向きにら旋を巻いており、前記第１およ
    び第２グループの巻線は電気的に分離していて独立に制
    御可能になっている請求項３７記載のコイルアンテナ。
  39. 【請求項３９】 半導体ウェーハを処理するプラズマリ
    アクタであって、三次元形状の天井を有する真空チャン
    バと、 前記真空チャンバへの処理用ガス供給口と、 前記真空チャンバの内部で前記半導体ウェーハを支持す
    るウェーハペデスタルと、 ＲＦ電源と、 前記ＲＦ電源から電力を受け取り、かつ、前記天井の上
    に重なるコイルアンテナと、を備え、 前記コイルアンテナは、径方向内端および径方向外端を
    各々が有する複数の同心ら旋導電性巻線と、前記複数の
    同心ら旋巻線の前記径方向内端に接続された第１の共通
    導体、および前記複数の同心ら旋巻線の前記径方向外端
    に接続された第２の共通導体と、を備えており、前記第
    １共通導体は、前記複数の同心ら旋導電性巻線の中心付
    近に中心端子を備えており、前記中心端子は、前記天井
    の中央部分の上に一定の高さをもって配置されており、
    前記内端は、径方向内向き上方に前記中心端子に接続さ
    れており、これにより、前記天井の中央部分が前記コイ
    ルアンテナの導線から離間されているプラズマリアク
    タ。
  40. 【請求項４０】 前記コイルアンテナは、前記中央部分
    の付近を除いて、前記天井とほぼ形状合致している、請
    求項３９記載のプラズマリアクタ。
  41. 【請求項４１】 前記ＲＦ電源は、前記第１および第２
    共通導体の少なくとも一方に結合されている、請求項３
    ９記載のプラズマリアクタ。
  42. 【請求項４２】 前記ＲＦ電源は、前記第１および第２
    共通導体を跨いで結合されている、請求項４１記載のプ
    ラズマリアクタ。
  43. 【請求項４３】 前記ＲＦ電源は、前記第１および第２
    共通導体のうちの一方と、各巻線の前記内端と外端の中
    間点と、を跨いで結合されている、請求項４１記載のプ
    ラズマリアクタ。
  44. 【請求項４４】 前記中間点と、前記第１および第２共
    通導体のうちの他方と、を跨いで接続された第２の電源
    をさらに備えている請求項４３記載のプラズマリアク
    タ。
  45. 【請求項４５】 放射中心領域に開口を有する複数の並
    列ら旋同心巻線からなる放射対称三次元形状アレイを備
    えた誘導結合型プラズマリアクタ。
  46. 【請求項４６】 前記巻線のアレイはドーム形である、
    請求項４５記載のプラズマリアクタ。
  47. 【請求項４７】 前記ドーム形は多重半径ドーム形であ
    る、請求項４６記載のプラズマリアクタ。
  48. 【請求項４８】 半導体ウェーハを処理するプラズマリ
    アクタであって、 多重半径ドーム形天井を有する真空チャンバと、 前記真空チャンバ内への処理用ガス供給口と、 前記真空チャンバの内部で前記半導体ウェーハを支持す
    るウェーハペデスタルと、 ＲＦ電源と、 前記ＲＦ電源から電力を受け取り、前記多重半径ドーム
    形天井の上に重なるとともにその天井と形状が少なくと
    もほぼ合致するコイルアンテナと、を備え、 前記コイルアンテナは、径方向内端および径方向外端を
    各々が有する複数の同心ら旋導電性巻線を備えており、
    前記径方向内端は、前記コイルアンテナが内部に導線が
    存在しない中央開口を有するように配置されているプラ
    ズマリアクタ。
  49. 【請求項４９】 前記径方向内端が接続される共通導体
    をさらに備える請求項４８記載のプラズマリアクタ。
  50. 【請求項５０】 前記共通導体は、前記開口の直径より
    も大きい直径を有す環状導体を備えており、これによ
    り、前記径方向内端が径方向外向きに前記環状導体に接
    続されるようになっている請求項４９記載のプラズマリ
    アクタ。
  51. 【請求項５１】 前記共通導体は、前記天井のオーダの
    直径を有している、請求項５０のプラズマリアクタ。
  52. 【請求項５２】 前記共通導体は、前記天井から垂直上
    方に離間した位置に配置されており、これにより、前記
    径方向内端は、径方向外向きでかつ垂直上向きに前記共
    通導体に接続されるようになっている、請求項５１記載
    のプラズマリアクタ。
  53. 【請求項５３】 前記共通導体への前記径方向内端の前
    記接続は、垂直上向きの経路に沿った後、径方向外向き
    の経路に沿って進む、請求項４８記載のプラズマリアク
    タ。
  54. 【請求項５４】 前記共通導体は、前記天井のオーダの
    直径を有している、請求項５２記載のプラズマリアク
    タ。
  55. 【請求項５５】 前記共通導体は、前記天井の直径より
    小さな直径を有している、請求項５３記載のリアクタ。
  56. 【請求項５６】 前記共通導体は、前記径方向内端が径
    方向内向きに接続される頂点端子を備えている、請求項
    ４８記載のリアクタ。
JP9267404A 1996-09-30 1997-09-30 共通のｒｆ端子を有する対称並列多重コイルを備えた誘導結合型プラズマリアクタ Withdrawn JPH10125663A (ja)

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