JPH10150021A - ポリマー硬化前駆物質材料ソースを有するプラズマリアクタ - Google Patents
ポリマー硬化前駆物質材料ソースを有するプラズマリアクタInfo
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- H01J2237/3382—Polymerising
Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン酸化物対シリコンエッチング選択比
の所望の向上を達成する。 【解決手段】 ポリマー硬化前駆物質又はシリコン片は
リアクタチャンバ壁及び天井部又は分離した拡大可能な
敏速に取除き可能な片又はそのいずれかの統合部品であ
り、また加熱／冷却装置はシリコン片を伝導的に又は遠
隔的に加熱する装置を含むいずれかの適当な形式のもの
である。
の所望の向上を達成する。 【解決手段】 ポリマー硬化前駆物質又はシリコン片は
リアクタチャンバ壁及び天井部又は分離した拡大可能な
敏速に取除き可能な片又はそのいずれかの統合部品であ
り、また加熱／冷却装置はシリコン片を伝導的に又は遠
隔的に加熱する装置を含むいずれかの適当な形式のもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマー前駆ガス
等の選択エッチング促進前駆物質を用いたプロセスによ
り半導体ウエハ等のワークピースを処理するためのプラ
ズマリアクタに関する。
等の選択エッチング促進前駆物質を用いたプロセスによ
り半導体ウエハ等のワークピースを処理するためのプラ
ズマリアクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】二酸化ケイ素層から下層の多結晶シリコ
ン導体層及び半導体ウエハのシリコン基板又はそのいず
れかへコンタクト開口をエッチングする高密度ＲＦプラ
ズマリアクタは、コリンズ（Ｃｏｌｌｉｎｓ）他による
米国特許出願に開示されている。理想的には、このよう
なリアクタはコンタクト開口が形成されるべき箇所では
どこでも、オーバーレイ二酸化ケイ素層を急速にエッチ
ングするエッチングプロセスが実行されるが、プロセス
が高いシリコン酸化物対シリコンエッチング選択比を有
している場合には、下層の多結晶シリコン又はシリコン
材料（又は窒化シリコンなどの他の非酸素含有材料）が
露出されると、どのような場合でもそして直ちに停止す
る。このようなリアクタには代表的には、真空チャン
バ、真空チャンバ内のウエハ支持装置、真空チャンバへ
のプロセスガスフロー吸気口、プラズマソースパワーを
供給するＲＦパワーソースへ接続された真空チャンバに
隣接したプラズマソースコイル、及び通常、ウエハ支持
装置に接続されてプラズマバイアスパワーを供給する別
のＲＦパワーソースが含まれている。シリコン酸化物エ
ッチングプロセスでは、フッ素含有材料などの食刻剤エ
ッチャントを含むプロセスガスが真空チャンバに導入さ
れる。プロセスガス中のフッ素は、基準的な条件下で自
由に多量に分離し、下層の多結晶シリコン又はシリコン
材料がエッチングプロセスに曝されると直ぐに、エッチ
ングプロセスがエッチングされるべきコンタクト開口を
介してシリコン酸化物層を浸食するばかりでなく、下層
の多結晶シリコン又はシリコン材料も浸食する。このよ
うに、このようなリアクタによって実行される基準的な
エッチングプロセスは、要望される理想的なプロセスで
はなく、低いシリコン酸化物対シリコンエッチング選択
比を有している。本明細書において採用するように、術
語「エッチング選択比」とは、シリコン酸化物及びシリ
コン（本明細書において以降「多結晶シリコン」と称す
る結晶質シリコン又は多結晶質シリコンのいずれか）な
どの２つの異なる材料のエッチング速度の比である。低
エッチング選択比は、パンチスルーを生ずることがあ
る。下層シリコン基板への深いコンタクト開口を同時に
エッチングしながらの中間多結晶シリコンの浅いコンタ
クト開口のエッチングにおいては、エッチングプロセス
は、先ず中間シリコン層に到達しシリコン基板に達する
前に中間シリコン層を突抜ける。パンチスルーを防止す
るには、シリコン酸化物を介してシリコン基板と中間シ
リコン層との深さの比によって非常に高いシリコン酸化
物対シリコンエッチング選択比が必要とされる。例え
ば、（a）酸化物を通して基板までの深いコンタクト開
口が深さ１．０ミクロンで、５０％オーバーエッチング
され、（ｂ）中間シリコン層が深さ０．４ミクロン（シ
リコン酸化物層の頂部以下）、（ｃ）中間シリコン層の
０．０１ミクロン以下が除去され（パンチスルーを避け
るため）る場合には、シリコン酸化物対シリコンエッチ
ング選択比は少なくとも１１０：１が必要である。
ン導体層及び半導体ウエハのシリコン基板又はそのいず
れかへコンタクト開口をエッチングする高密度ＲＦプラ
ズマリアクタは、コリンズ（Ｃｏｌｌｉｎｓ）他による
米国特許出願に開示されている。理想的には、このよう
なリアクタはコンタクト開口が形成されるべき箇所では
どこでも、オーバーレイ二酸化ケイ素層を急速にエッチ
ングするエッチングプロセスが実行されるが、プロセス
が高いシリコン酸化物対シリコンエッチング選択比を有
している場合には、下層の多結晶シリコン又はシリコン
材料（又は窒化シリコンなどの他の非酸素含有材料）が
露出されると、どのような場合でもそして直ちに停止す
る。このようなリアクタには代表的には、真空チャン
バ、真空チャンバ内のウエハ支持装置、真空チャンバへ
のプロセスガスフロー吸気口、プラズマソースパワーを
供給するＲＦパワーソースへ接続された真空チャンバに
隣接したプラズマソースコイル、及び通常、ウエハ支持
装置に接続されてプラズマバイアスパワーを供給する別
のＲＦパワーソースが含まれている。シリコン酸化物エ
ッチングプロセスでは、フッ素含有材料などの食刻剤エ
ッチャントを含むプロセスガスが真空チャンバに導入さ
れる。プロセスガス中のフッ素は、基準的な条件下で自
由に多量に分離し、下層の多結晶シリコン又はシリコン
材料がエッチングプロセスに曝されると直ぐに、エッチ
ングプロセスがエッチングされるべきコンタクト開口を
介してシリコン酸化物層を浸食するばかりでなく、下層
の多結晶シリコン又はシリコン材料も浸食する。このよ
うに、このようなリアクタによって実行される基準的な
エッチングプロセスは、要望される理想的なプロセスで
はなく、低いシリコン酸化物対シリコンエッチング選択
比を有している。本明細書において採用するように、術
語「エッチング選択比」とは、シリコン酸化物及びシリ
コン（本明細書において以降「多結晶シリコン」と称す
る結晶質シリコン又は多結晶質シリコンのいずれか）な
どの２つの異なる材料のエッチング速度の比である。低
エッチング選択比は、パンチスルーを生ずることがあ
る。下層シリコン基板への深いコンタクト開口を同時に
エッチングしながらの中間多結晶シリコンの浅いコンタ
クト開口のエッチングにおいては、エッチングプロセス
は、先ず中間シリコン層に到達しシリコン基板に達する
前に中間シリコン層を突抜ける。パンチスルーを防止す
るには、シリコン酸化物を介してシリコン基板と中間シ
リコン層との深さの比によって非常に高いシリコン酸化
物対シリコンエッチング選択比が必要とされる。例え
ば、（a）酸化物を通して基板までの深いコンタクト開
口が深さ１．０ミクロンで、５０％オーバーエッチング
され、（ｂ）中間シリコン層が深さ０．４ミクロン（シ
リコン酸化物層の頂部以下）、（ｃ）中間シリコン層の
０．０１ミクロン以下が除去され（パンチスルーを避け
るため）る場合には、シリコン酸化物対シリコンエッチ
ング選択比は少なくとも１１０：１が必要である。
【０００３】シリコン酸化物対シリコンエッチング選択
比は、シリコン酸化物又は他の酸素含有層より容易にシ
リコン及び多結晶シリコン又は非酸素含有層を形成する
ポリマーフィルムによってに向上されることが知られて
いる。このような選択性向上フィルムを形成するため、
プロセスガスの酸素含有材料をフルオローカーボン又は
フルオローハイドロカーボンとする。プロセスガスのフ
ッ素のあるものは、ウエハ上で二酸化ケイ素層を化学的
にエッチングすると考えられる。フッ素の別の部分は、
プロセスガスに含まれウエハ表面にポリマーを形成する
炭素を含む他の種と反応する。このポリマーは、二酸化
ケイ素（又は他の酸素含有表面）上でよりもいずれかの
露出シリコン及び多結晶シリコン表面（又は他の非酸素
含有表面）上でより急速強固に形成され、このように、
シリコン及び多結晶シリコンを食刻剤エッチャントから
保護しエッチング選択比を向上する。エッチング選択比
は、多結晶シリコン表面に形成されたポリマーの強度を
改善することにより更に向上される。ポリマーは、フッ
素に対してポリマーの炭素の割合を増加することにより
強化され、プラズマ中の自由フッ素量が増加することに
より達成される。この目的のため、シリコン片などのフ
ッ素スカベンジャ(fluorine scavenger)をリアクタチャ
ンバに設けて加熱することにより、ポリマーで覆われる
のを防止し、更に、シリコンイオン、ラジカル及び中性
種をリアクタチャンバから除去でき、またプラズマ中に
取り込ませることができる。フッ素スカベンジャから除
去されたシリコン原子は、プラズマ中の自由フッ素（フ
リーな弗素）と結合することにより、重合に有用なフッ
素量を低減させウエハに形成されたポリマーの炭素の割
合を増加する。
比は、シリコン酸化物又は他の酸素含有層より容易にシ
リコン及び多結晶シリコン又は非酸素含有層を形成する
ポリマーフィルムによってに向上されることが知られて
いる。このような選択性向上フィルムを形成するため、
プロセスガスの酸素含有材料をフルオローカーボン又は
フルオローハイドロカーボンとする。プロセスガスのフ
ッ素のあるものは、ウエハ上で二酸化ケイ素層を化学的
にエッチングすると考えられる。フッ素の別の部分は、
プロセスガスに含まれウエハ表面にポリマーを形成する
炭素を含む他の種と反応する。このポリマーは、二酸化
ケイ素（又は他の酸素含有表面）上でよりもいずれかの
露出シリコン及び多結晶シリコン表面（又は他の非酸素
含有表面）上でより急速強固に形成され、このように、
シリコン及び多結晶シリコンを食刻剤エッチャントから
保護しエッチング選択比を向上する。エッチング選択比
は、多結晶シリコン表面に形成されたポリマーの強度を
改善することにより更に向上される。ポリマーは、フッ
素に対してポリマーの炭素の割合を増加することにより
強化され、プラズマ中の自由フッ素量が増加することに
より達成される。この目的のため、シリコン片などのフ
ッ素スカベンジャ(fluorine scavenger)をリアクタチャ
ンバに設けて加熱することにより、ポリマーで覆われる
のを防止し、更に、シリコンイオン、ラジカル及び中性
種をリアクタチャンバから除去でき、またプラズマ中に
取り込ませることができる。フッ素スカベンジャから除
去されたシリコン原子は、プラズマ中の自由フッ素（フ
リーな弗素）と結合することにより、重合に有用なフッ
素量を低減させウエハに形成されたポリマーの炭素の割
合を増加する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】リアクタチャンバ内部
の加熱シリコン片などのフッ素スカベンジャの使用でウ
エハに形成されたポリマーを強化することによりエッチ
ング選択比を向上する一方、そのように向上したエッチ
ング選択比でも非常に異なる深さのコンタクトホールの
同時エッチングなどの特殊なアプリケーションに対して
比較的適合できない。従って、上記した改善スカベンジ
ャ技術によって達成された強度を越えてポリマー強度を
増加することが望まれる。
の加熱シリコン片などのフッ素スカベンジャの使用でウ
エハに形成されたポリマーを強化することによりエッチ
ング選択比を向上する一方、そのように向上したエッチ
ング選択比でも非常に異なる深さのコンタクトホールの
同時エッチングなどの特殊なアプリケーションに対して
比較的適合できない。従って、上記した改善スカベンジ
ャ技術によって達成された強度を越えてポリマー強度を
増加することが望まれる。
【０００５】別の問題は、ポリマー強度におけるかなり
の増加を達成するのに必要なスカベンジャ片からのシリ
コンの除去速度が非常に急速で、スカベンジャ片の交換
の必要性によって生産性の損失と増加コストの代償が求
められることである。代表的には、スカベンジャ片はリ
アクタチャンバ天井部又は壁のシリコン片又はリアクタ
チャンバ天井部の近くのシリコン片である。リアクタチ
ャンバ天井部からのシリコン除去速度は、シリコン片の
温度が注意深く制御されシリコン片へのポリマーの堆積
を防止してリアクタチャンバ天井部からのシリコン除去
速度を制御しながら、シリコン片へＲＦバイアス電位を
加えることにより向上される。上記参照の米国特許出願
第０８／５４３、０６７号に記載されてるように、シリ
コンは加えられたＲＦバイアスとスカベンジャ片の加熱
の組合せによってプラズマの中に加えられる。温度制御
装置は、シリコン片と共に統合してあるので、シリコン
片の交換（例えば、シリコン天井）は比較的高価であ
る。上記に参照した米国特許出願第０８／５９７、５７
７号では全シリコンリアクタチャンバが開示されてお
り、リアクタチャンバはその天井及び壁がシリコンであ
り、フッ素スカベンジャがシリコン天井又は壁を消費
し、付随する運転コストの増加及び生産性の低下を伴う
周期的間隔でリアクタチャンバの交換が必要とされてい
る。
の増加を達成するのに必要なスカベンジャ片からのシリ
コンの除去速度が非常に急速で、スカベンジャ片の交換
の必要性によって生産性の損失と増加コストの代償が求
められることである。代表的には、スカベンジャ片はリ
アクタチャンバ天井部又は壁のシリコン片又はリアクタ
チャンバ天井部の近くのシリコン片である。リアクタチ
ャンバ天井部からのシリコン除去速度は、シリコン片の
温度が注意深く制御されシリコン片へのポリマーの堆積
を防止してリアクタチャンバ天井部からのシリコン除去
速度を制御しながら、シリコン片へＲＦバイアス電位を
加えることにより向上される。上記参照の米国特許出願
第０８／５４３、０６７号に記載されてるように、シリ
コンは加えられたＲＦバイアスとスカベンジャ片の加熱
の組合せによってプラズマの中に加えられる。温度制御
装置は、シリコン片と共に統合してあるので、シリコン
片の交換（例えば、シリコン天井）は比較的高価であ
る。上記に参照した米国特許出願第０８／５９７、５７
７号では全シリコンリアクタチャンバが開示されてお
り、リアクタチャンバはその天井及び壁がシリコンであ
り、フッ素スカベンジャがシリコン天井又は壁を消費
し、付随する運転コストの増加及び生産性の低下を伴う
周期的間隔でリアクタチャンバの交換が必要とされてい
る。
【０００６】このように、ポリマー強度を増加すること
が望ましいばかりでなく、シリコンがスカベンジャから
除去され所要のエッチング選択比を達成しなければなら
ない、その除去速度を減少させることも望ましい。
が望ましいばかりでなく、シリコンがスカベンジャから
除去され所要のエッチング選択比を達成しなければなら
ない、その除去速度を減少させることも望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】フッ素を単に掃出（スカ
ベンジ）するのに必要とされる温度以上に−−即ち、よ
り高い温度範囲に、リアクタチャンバ内部のシリコンな
どのポリマー硬化前駆物質材料の温度を上昇することに
より、異ったより耐性のあるポリマーが露出されたシリ
コン及び多結晶シリコン表面を覆って形成され、ポリマ
ーは、従来、単にフッ素を掃出することにより可能だっ
た以上にエッチングに対する抵抗を有することは本発明
の発見である。この点において、語「ポリマー硬化前駆
物質」は前駆物質温度が上昇した場合、温度上昇に従っ
て、ウエハに形成されるポリマーのエッチングに対する
抵抗を増大するリアクタチャンバの材料を指している。
前駆物質を高温範囲に保持することにより形成されるポ
リマーは、他の方法で形成されたポリマーよりも耐性が
ありシリコン酸化物対シリコンエッチング選択比が従来
達成されていたもの以上に向上され、シリコン及び多結
晶シリコン表面を保護する。加熱ポリマー硬化前駆物質
（例えば、シリコン）片からの材料は、上昇温度の関数
として炭素対フッ素、水素対フッ素及び炭素対水素のプ
ロセスガス含有比率を変更することによって重合プロセ
スは都合良行われ、その結果、生ずるポリマーはかなり
強化されたものとなる。リアクタチャンバのポリマー硬
化前駆物質は、重合温度（ポリマー硬化前駆物質が表面
に凝縮できる以上の温度）に、より高温範囲に加熱され
るので、エッチング選択比は温度上昇と共に高くなる。
このように、本発明の概略の方法は、フルオロカーボン
又はフルオロハイドロカーボンを用いてエッチングプロ
セス中にポリマー硬化前駆物質片（シリコン、炭素、炭
化ケイ素、窒化シリコン、しかしシリコンが好ましい）
をリアクタチャンバ内に供給してポリマー硬化前駆物質
片を重合温度以上に十分加熱して（即ち、より高温範
囲）従来達成されていた選択比以上の所要のシリコン酸
化物対シリコンエッチング選択比を達成するというもの
である。
ベンジ）するのに必要とされる温度以上に−−即ち、よ
り高い温度範囲に、リアクタチャンバ内部のシリコンな
どのポリマー硬化前駆物質材料の温度を上昇することに
より、異ったより耐性のあるポリマーが露出されたシリ
コン及び多結晶シリコン表面を覆って形成され、ポリマ
ーは、従来、単にフッ素を掃出することにより可能だっ
た以上にエッチングに対する抵抗を有することは本発明
の発見である。この点において、語「ポリマー硬化前駆
物質」は前駆物質温度が上昇した場合、温度上昇に従っ
て、ウエハに形成されるポリマーのエッチングに対する
抵抗を増大するリアクタチャンバの材料を指している。
前駆物質を高温範囲に保持することにより形成されるポ
リマーは、他の方法で形成されたポリマーよりも耐性が
ありシリコン酸化物対シリコンエッチング選択比が従来
達成されていたもの以上に向上され、シリコン及び多結
晶シリコン表面を保護する。加熱ポリマー硬化前駆物質
（例えば、シリコン）片からの材料は、上昇温度の関数
として炭素対フッ素、水素対フッ素及び炭素対水素のプ
ロセスガス含有比率を変更することによって重合プロセ
スは都合良行われ、その結果、生ずるポリマーはかなり
強化されたものとなる。リアクタチャンバのポリマー硬
化前駆物質は、重合温度（ポリマー硬化前駆物質が表面
に凝縮できる以上の温度）に、より高温範囲に加熱され
るので、エッチング選択比は温度上昇と共に高くなる。
このように、本発明の概略の方法は、フルオロカーボン
又はフルオロハイドロカーボンを用いてエッチングプロ
セス中にポリマー硬化前駆物質片（シリコン、炭素、炭
化ケイ素、窒化シリコン、しかしシリコンが好ましい）
をリアクタチャンバ内に供給してポリマー硬化前駆物質
片を重合温度以上に十分加熱して（即ち、より高温範
囲）従来達成されていた選択比以上の所要のシリコン酸
化物対シリコンエッチング選択比を達成するというもの
である。
【０００８】本出願において特許請求された実施例で
は、ワークピース（被加工物）表面の端から端にわたる
プロセス均一性は、リアクタチャンバ内のプラズマイオ
ン密度の半径方向分布を調整することにより最適化でき
る。本発明の次の方法のいずれか一方法によって、又は
いくつかの方法、又はすべて方法によって達成できる。
先ず、頭上式誘導アンテナが、分離され半径方向に配置
されたアンテナ部分に分割され、各部分のＲＦパワーレ
ベルは他の部分に関連して変更される。第２に、頭上式
天井部の温度の半径方向分布が調整される。第３に、リ
アクタチャンバの異なった半径方法位置にある吸気口の
ガス流量が、他の吸気口のガス流量に関連して変更され
る。
は、ワークピース（被加工物）表面の端から端にわたる
プロセス均一性は、リアクタチャンバ内のプラズマイオ
ン密度の半径方向分布を調整することにより最適化でき
る。本発明の次の方法のいずれか一方法によって、又は
いくつかの方法、又はすべて方法によって達成できる。
先ず、頭上式誘導アンテナが、分離され半径方向に配置
されたアンテナ部分に分割され、各部分のＲＦパワーレ
ベルは他の部分に関連して変更される。第２に、頭上式
天井部の温度の半径方向分布が調整される。第３に、リ
アクタチャンバの異なった半径方法位置にある吸気口の
ガス流量が、他の吸気口のガス流量に関連して変更され
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図中において同様の要素に
は同一の符号を付し、重複する説明を省略する。第１図
において、上記に参照した同時係属出願の米国特許出願
第０８／５８０、０２６号に円筒形側壁１２、平坦天井
部１４、半導体ウエハなど処理されるワークピース１７
を支持するウエハ支持台１６、円筒形側壁１２の周囲を
捲いている誘導側部コイル１８及び天井部１４、台１
６、誘導側部コイル１８にそれぞれ接続された独立した
ＲＦパワーソース２０、２２、２４を有するプラズマリ
アクタチャンバ１０が開示されている。特に、コリンズ
（Ｃｏｌｌｉｓ）他による上記参照出願には、天井部１
４はフッ素スカベンジャを供給するためシリコンにより
構成できることが開示されている。この目的のため、Ｒ
Ｆパワーが、ＲＦパワーソース２０によりシリコン天井
部１４へ供給され天井部１４からのシリコン除去性能を
向上させる。なお、図中にポンプを PUMP と表記してい
る（図２、３、４Ａ、６、７においても同様に表記）。
は同一の符号を付し、重複する説明を省略する。第１図
において、上記に参照した同時係属出願の米国特許出願
第０８／５８０、０２６号に円筒形側壁１２、平坦天井
部１４、半導体ウエハなど処理されるワークピース１７
を支持するウエハ支持台１６、円筒形側壁１２の周囲を
捲いている誘導側部コイル１８及び天井部１４、台１
６、誘導側部コイル１８にそれぞれ接続された独立した
ＲＦパワーソース２０、２２、２４を有するプラズマリ
アクタチャンバ１０が開示されている。特に、コリンズ
（Ｃｏｌｌｉｓ）他による上記参照出願には、天井部１
４はフッ素スカベンジャを供給するためシリコンにより
構成できることが開示されている。この目的のため、Ｒ
Ｆパワーが、ＲＦパワーソース２０によりシリコン天井
部１４へ供給され天井部１４からのシリコン除去性能を
向上させる。なお、図中にポンプを PUMP と表記してい
る（図２、３、４Ａ、６、７においても同様に表記）。
【００１０】第２図において、ライス（Ｒｉｃｅ）他に
よる出願には、側壁１２がクオーツであり、クオーツ側
壁１２の温度及びシリコン天井部１４の温度を制御する
温度制御装置を設けことが開示されている。温度制御装
置には、クオーツ側壁１２に結合された冷却源３０(図
中に COLD と指示)及び熱源３２(HOT)及びシリコン天井
部１４へ接続された冷却源３４(COLD)及び熱源３６(HO
T)が含まれている。それぞれ側壁１２及び天井部１４へ
結合された温度センサー３８及び４０は、コントローラ
４２(CONTROLLER)及び４４(CONTROLLER)により監視され
る。コントローラ４４が、シリコン天井部の冷却源３４
及び熱源３６を制御すると同時に、コントローラ４２
は、クオーツ側壁１２の冷却源３０及び熱源３２を制御
する。シリコン天井部１４の温度を制御する目的は、少
なくとも、天井部１４はスカベンジャシリコンをプラズ
マへ与えるのを防止するものであるが、天井部１４への
ポリマーの蓄積を幾分防止することである。従って、コ
ントローラ４４はポリマー凝縮（又は重合）温度より幾
分高い温度に、又は処理条件によって約１７０℃以上に
天井部温度を維持する。同時に、十分な速度でプラズマ
によって天井部１４からのシリコンの除去を促進するた
め、ＲＦパワーソース２０によりシリコン天井部へ十分
なＲＦパワーを供給しウエハに形成されるポリマーの炭
素含有率を多くするため所要フッ素量を掃出してエッチ
ング速度を向上する。事実、温度の上昇とＲＦバイアス
の供給との組合せで、プラズマと天井部１４間の相互作
用によってポリマーの堆積が生ずる以下の、その相互作
用が天井部１４のエッチングを生ずる以上のしきい値エ
ネルギーが得られる。
よる出願には、側壁１２がクオーツであり、クオーツ側
壁１２の温度及びシリコン天井部１４の温度を制御する
温度制御装置を設けことが開示されている。温度制御装
置には、クオーツ側壁１２に結合された冷却源３０(図
中に COLD と指示)及び熱源３２(HOT)及びシリコン天井
部１４へ接続された冷却源３４(COLD)及び熱源３６(HO
T)が含まれている。それぞれ側壁１２及び天井部１４へ
結合された温度センサー３８及び４０は、コントローラ
４２(CONTROLLER)及び４４(CONTROLLER)により監視され
る。コントローラ４４が、シリコン天井部の冷却源３４
及び熱源３６を制御すると同時に、コントローラ４２
は、クオーツ側壁１２の冷却源３０及び熱源３２を制御
する。シリコン天井部１４の温度を制御する目的は、少
なくとも、天井部１４はスカベンジャシリコンをプラズ
マへ与えるのを防止するものであるが、天井部１４への
ポリマーの蓄積を幾分防止することである。従って、コ
ントローラ４４はポリマー凝縮（又は重合）温度より幾
分高い温度に、又は処理条件によって約１７０℃以上に
天井部温度を維持する。同時に、十分な速度でプラズマ
によって天井部１４からのシリコンの除去を促進するた
め、ＲＦパワーソース２０によりシリコン天井部へ十分
なＲＦパワーを供給しウエハに形成されるポリマーの炭
素含有率を多くするため所要フッ素量を掃出してエッチ
ング速度を向上する。事実、温度の上昇とＲＦバイアス
の供給との組合せで、プラズマと天井部１４間の相互作
用によってポリマーの堆積が生ずる以下の、その相互作
用が天井部１４のエッチングを生ずる以上のしきい値エ
ネルギーが得られる。
【００１１】第３図において、ケニス（Ｋｅｎｎｅｔｈ
Ｓ Ｃｏｌｌｉｎｓ）による上記参照した同時係属出
願第０８／５９７、５７７号には、天井部１４及び側壁
１２がシリコンなどの半導体であることが、天井部１４
及び側壁１２が窓として作用してそれら自体を介してプ
ラズマへＲＦソースパワーを誘導結合させることが開示
されている。このため、側部コイル１８と頭上式導体５
０のいずれか又は両方が採用されてよく、シリコン側壁
１２及びシリコン天井部１４からプラズマへＲＦソース
パワーを結合してもよい。平面頭上式コイル及びその種
のものが開示されている米国出願特許第０８／５９７、
５７７号は、本発明を実行するのに適当である。しかし
ながら、第３図の実施例の頭上式導体５０には内部及び
外部ソレノイド５０ａ及び５０ｂ（「頭上式ソレノイド
アンテナを有する誘導結合ＲＦプラズマリアクタ」と題
する、ケニス（Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｓ Ｃｏｌｌｉｎｓ）
他による本願と同時出願の米国特許出願に開示された形
式の）が、独立したＲＦパワーソース５２ａ及び５２ｂ
によりそれぞれパワーを供給されてプロセスの均一な制
御を容易にしている。更に、天井部１４及び側壁１２の
両者は、分離電極として採用され、その結果、分離ＲＦ
パワーソース５４によりシリコン側壁１２へＲＦパワー
が供給される。十分なＲＦパワーが、シリコン天井部１
４及びシリコン側壁１２のいずれか又は両方に供給され
てフッ素を掃出するためシリコン天井部１４及びシリコ
ン側壁１２からシリコンの除去が促進される。側壁１２
及び天井部１４は、ポリマー凝縮温度以上に維持される
のが好ましく、側壁１２及び天井部１４がシリコンスカ
ベンジャ前駆物質としての使用が可能となり、頻繁なチ
ャンバのクリーニング作業の通常の要求を回避したう
え、ポリマー及びこれに伴った汚染堆積物を除去する。
なお、図３、図６及び図７においてガス源を GASと表記
した。
Ｓ Ｃｏｌｌｉｎｓ）による上記参照した同時係属出
願第０８／５９７、５７７号には、天井部１４及び側壁
１２がシリコンなどの半導体であることが、天井部１４
及び側壁１２が窓として作用してそれら自体を介してプ
ラズマへＲＦソースパワーを誘導結合させることが開示
されている。このため、側部コイル１８と頭上式導体５
０のいずれか又は両方が採用されてよく、シリコン側壁
１２及びシリコン天井部１４からプラズマへＲＦソース
パワーを結合してもよい。平面頭上式コイル及びその種
のものが開示されている米国出願特許第０８／５９７、
５７７号は、本発明を実行するのに適当である。しかし
ながら、第３図の実施例の頭上式導体５０には内部及び
外部ソレノイド５０ａ及び５０ｂ（「頭上式ソレノイド
アンテナを有する誘導結合ＲＦプラズマリアクタ」と題
する、ケニス（Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｓ Ｃｏｌｌｉｎｓ）
他による本願と同時出願の米国特許出願に開示された形
式の）が、独立したＲＦパワーソース５２ａ及び５２ｂ
によりそれぞれパワーを供給されてプロセスの均一な制
御を容易にしている。更に、天井部１４及び側壁１２の
両者は、分離電極として採用され、その結果、分離ＲＦ
パワーソース５４によりシリコン側壁１２へＲＦパワー
が供給される。十分なＲＦパワーが、シリコン天井部１
４及びシリコン側壁１２のいずれか又は両方に供給され
てフッ素を掃出するためシリコン天井部１４及びシリコ
ン側壁１２からシリコンの除去が促進される。側壁１２
及び天井部１４は、ポリマー凝縮温度以上に維持される
のが好ましく、側壁１２及び天井部１４がシリコンスカ
ベンジャ前駆物質としての使用が可能となり、頻繁なチ
ャンバのクリーニング作業の通常の要求を回避したう
え、ポリマー及びこれに伴った汚染堆積物を除去する。
なお、図３、図６及び図７においてガス源を GASと表記
した。
【００１２】
【実施例】本発明の第１の実施例は１通りのみのプロセ
スで、このプロセスでは炭素−フッ素ポリマーの炭素含
有率を多くするばかりでなく、保護されるべき下層のシ
リコン、多結晶シリコン又は同種の非酸素含有表面に強
固に接着する異なる種類のポリマーが実際に形成され
る。その結果、エッチング選択比における画期的な向上
がをもたらされる。シリコン、炭化ケイ素、グラファイ
ト、窒化シリコンを含む種類のある一定の材料が、高温
範囲まで上昇した場合（例えば、ポリマー凝縮温度以上
十分に）、ある一定の種類の材料がポリマーの化学構造
を変化させ、エッチングに対して従来技術で得られたも
のよりはるかに抵抗性のあるポリマーを生ずるポリマー
硬化前駆物質になる、いう事実は本発明の発見である。
プロセスは、リアクタチャンバ内部のポリマー硬化前駆
物質材料の温度を高温範囲（例えば、その電位がフロー
テイングであり、如何なる場合でも適用可能なポリマー
凝縮温度以上にあるシリコン前駆物質材料に対して１８
０℃から２２０℃）に維持して実行される。この高温範
囲は、ポリマー硬化前駆物質材料にＲＦバイアス電位を
加え又は材料自体の選択で大きく変化する。
スで、このプロセスでは炭素−フッ素ポリマーの炭素含
有率を多くするばかりでなく、保護されるべき下層のシ
リコン、多結晶シリコン又は同種の非酸素含有表面に強
固に接着する異なる種類のポリマーが実際に形成され
る。その結果、エッチング選択比における画期的な向上
がをもたらされる。シリコン、炭化ケイ素、グラファイ
ト、窒化シリコンを含む種類のある一定の材料が、高温
範囲まで上昇した場合（例えば、ポリマー凝縮温度以上
十分に）、ある一定の種類の材料がポリマーの化学構造
を変化させ、エッチングに対して従来技術で得られたも
のよりはるかに抵抗性のあるポリマーを生ずるポリマー
硬化前駆物質になる、いう事実は本発明の発見である。
プロセスは、リアクタチャンバ内部のポリマー硬化前駆
物質材料の温度を高温範囲（例えば、その電位がフロー
テイングであり、如何なる場合でも適用可能なポリマー
凝縮温度以上にあるシリコン前駆物質材料に対して１８
０℃から２２０℃）に維持して実行される。この高温範
囲は、ポリマー硬化前駆物質材料にＲＦバイアス電位を
加え又は材料自体の選択で大きく変化する。
【００１３】本発明の第２の実施例では、ポリマー硬化
前駆物質材料は最高温度に保持され、一様なより高いポ
リマー硬度が達成される。フローテイング電位でのシリ
コン前駆物質の最高温度範囲は、２２０℃以上であり、
約３００℃から約７００℃の範囲にあることが好まし
い。この高温範囲は、ポリマー硬化前駆物質材料に加え
られたＲＦバイアスで大きく変化する。本明細書におい
て、如何なる特殊な理論も利用する必要がないと同時
に、すべての方法を必要とする場合以外は、ポリマー硬
化前駆物質材料、フッ素、炭素及び水素原子が重合する
につれて、フッ素、炭素及び水素原子（フルオロハイド
ロカーボンガスが使用されると仮定して）とのプラズマ
結合によってその最高温度範囲で、側壁及び天井部から
ポリマー硬化前駆物質（例えば、シリコン）が除去さ
れ、このように付加されたポリマー硬化前駆物質材料
（例えば、シリコン）はエッチングに対して最適な抵抗
を有する異なる種類のポリマーを生成することが究明さ
れる。場合によっては、この第２の実施例でこのように
生成されたポリマーは、光沢表面で区別される。
前駆物質材料は最高温度に保持され、一様なより高いポ
リマー硬度が達成される。フローテイング電位でのシリ
コン前駆物質の最高温度範囲は、２２０℃以上であり、
約３００℃から約７００℃の範囲にあることが好まし
い。この高温範囲は、ポリマー硬化前駆物質材料に加え
られたＲＦバイアスで大きく変化する。本明細書におい
て、如何なる特殊な理論も利用する必要がないと同時
に、すべての方法を必要とする場合以外は、ポリマー硬
化前駆物質材料、フッ素、炭素及び水素原子が重合する
につれて、フッ素、炭素及び水素原子（フルオロハイド
ロカーボンガスが使用されると仮定して）とのプラズマ
結合によってその最高温度範囲で、側壁及び天井部から
ポリマー硬化前駆物質（例えば、シリコン）が除去さ
れ、このように付加されたポリマー硬化前駆物質材料
（例えば、シリコン）はエッチングに対して最適な抵抗
を有する異なる種類のポリマーを生成することが究明さ
れる。場合によっては、この第２の実施例でこのように
生成されたポリマーは、光沢表面で区別される。
【００１４】より高温範囲で、加熱ポリマー硬化前駆物
質材料（例えば、本例のシリコン天井部１４）は、
（１）プラズマへのフッ素掃出によりプラズマ中の自由
フッ素を低減させ、（２）プラズマ中のフッ素及び水素
への炭素の相対濃度を変化させ、（３）ウエハ表面近傍
のプラズマ中の食刻剤エッチャント種及びポリマー前駆
物質種の相対濃度を変化させる。最高温度範囲で、加熱
ポリマー硬化前駆物質材料は上記（１）から（３）を行
い、（４）はポリマー硬化前駆物質（シリコン）材料を
ポリマーに与えて、従来技術で達成されてきたもの以上
の、エッチングに対する抵抗を有するポリマーを生成す
る。
質材料（例えば、本例のシリコン天井部１４）は、
（１）プラズマへのフッ素掃出によりプラズマ中の自由
フッ素を低減させ、（２）プラズマ中のフッ素及び水素
への炭素の相対濃度を変化させ、（３）ウエハ表面近傍
のプラズマ中の食刻剤エッチャント種及びポリマー前駆
物質種の相対濃度を変化させる。最高温度範囲で、加熱
ポリマー硬化前駆物質材料は上記（１）から（３）を行
い、（４）はポリマー硬化前駆物質（シリコン）材料を
ポリマーに与えて、従来技術で達成されてきたもの以上
の、エッチングに対する抵抗を有するポリマーを生成す
る。
【００１５】例えば、シリコン対シリコン酸化物エッチ
ング選択比におけるのと同様の向上も達成されるが（本
明細書において後に記載されるように）、本発明によっ
て達成されるフォトレジスト選択比に本発明の効力が見
出される。ポリマー硬化前駆物質材料（シリコン）が３
００℃まで加熱されると、フォトレジスト切子面又はフ
ォトレジストによって被覆された形状の隅部でスパッタ
リング効果が観測され、フォトレジストに対する酸化物
のエッチング選択比（「フォトレジスト選択比」）はた
だの３：１である。ポリマー硬化前駆物質材料が更に約
４３０℃まで加熱されると、フォトレジスト選択比は
５：１へ飛躍し、かなりの向上になる。ポリマー硬化前
駆物質材料が更に約５６０℃にまで加熱されると、フォ
トレジスト選択比は６：１へ増大する。
ング選択比におけるのと同様の向上も達成されるが（本
明細書において後に記載されるように）、本発明によっ
て達成されるフォトレジスト選択比に本発明の効力が見
出される。ポリマー硬化前駆物質材料（シリコン）が３
００℃まで加熱されると、フォトレジスト切子面又はフ
ォトレジストによって被覆された形状の隅部でスパッタ
リング効果が観測され、フォトレジストに対する酸化物
のエッチング選択比（「フォトレジスト選択比」）はた
だの３：１である。ポリマー硬化前駆物質材料が更に約
４３０℃まで加熱されると、フォトレジスト選択比は
５：１へ飛躍し、かなりの向上になる。ポリマー硬化前
駆物質材料が更に約５６０℃にまで加熱されると、フォ
トレジスト選択比は６：１へ増大する。
【００１６】第１図、第２図及び第３図のリアクタチャ
ンバの本発明の実行は、ポリマー硬化前駆物質材料とし
てシリコン天井部１４又はシリコン側壁又はスカート１
２を採用し、第１図、第２図及び第３図（及び第３図の
シリコン側壁１２又はそのいずれか）のシリコン天井部
１４の温度を必要な温度まで上昇することによって達成
できる。シリコン天井部１４（及びシリコン側壁１２又
はそのいずれか）は、本発明のより高温範囲で加熱され
るとポリマー硬化前駆物質となる。
ンバの本発明の実行は、ポリマー硬化前駆物質材料とし
てシリコン天井部１４又はシリコン側壁又はスカート１
２を採用し、第１図、第２図及び第３図（及び第３図の
シリコン側壁１２又はそのいずれか）のシリコン天井部
１４の温度を必要な温度まで上昇することによって達成
できる。シリコン天井部１４（及びシリコン側壁１２又
はそのいずれか）は、本発明のより高温範囲で加熱され
るとポリマー硬化前駆物質となる。
【００１７】シリコン天井部１４（又はシリコン側壁１
２）をフッ素スカベンジャ前駆物質として使用する１つ
の問題は、少なくともシリコン天井部１４（又はシリコ
ン側壁１２）へ結合されたＲＦパワー量によって幾分決
まった速度で、従って、より頻繁な間隔で置換しなけれ
ばならないことであると考えられる。（ＲＦパワーは、
スカベンジャ前駆物質へＲＦパワー発振器から直接か又
はシリコン天井部１４へ供給されるＲＦパワーを有する
他のチャンバ表面から容量結合によって間接的に結合さ
れる）。天井部１４（及びシリコン側壁１２又はそのい
ずれか）は、上記に説明された温度制御装置と共に統合
されているので、シリコン天井部１４の交換には、温度
制御装置へ接続可能な新しいシリコン天井部１４を取得
するための費用と、シリコン天井部１４を取外して置換
するのに要する労力量とのため生産性の損失が伴う。本
発明のプロセスは更に、シリコン天井部（及びシリコン
側壁又はそのいずれか）温度を更に上昇させてＲＦバイ
アスパワーの低減を補償すると同時に、シリコン天井部
１４へのＲＦパワーソース２０から供給されるＲＦバイ
アスを低減する方法（又は第３図のシリコン側壁へのＲ
Ｆパワーソース２２により供給されるＲＦパワーを低減
すること）をとっているため、本発明はこの問題を解決
する。この後者の特徴の利点は、天井部１４の温度が、
約２００℃から２４０℃へ緩やかに上昇すると共に、シ
リコンがシリコン天井部１４（及び側壁１２又はそのい
ずれか）から除去される速度が、天井部への供給ＲＦパ
ワーを低減させるため、減少することである。ある例で
は、シリコン天井部１４へのＲＦパワーソース２０によ
り供給されるＲＦパワーは４倍低減される。このよう
に、本発明は（ａ）エッチングに対するポリマーの抵抗
の画期的な向上及び（ｂ）天井部又は側壁のシリコン材
料の低減消費率の二重の利点を提供する。シリコン消費
率が低減され、生産性における運転費用が低減された、
また損失が低減されると同時に、ポリマー耐久性は向上
し、エッチング選択比は増大する結果を生ずる。
２）をフッ素スカベンジャ前駆物質として使用する１つ
の問題は、少なくともシリコン天井部１４（又はシリコ
ン側壁１２）へ結合されたＲＦパワー量によって幾分決
まった速度で、従って、より頻繁な間隔で置換しなけれ
ばならないことであると考えられる。（ＲＦパワーは、
スカベンジャ前駆物質へＲＦパワー発振器から直接か又
はシリコン天井部１４へ供給されるＲＦパワーを有する
他のチャンバ表面から容量結合によって間接的に結合さ
れる）。天井部１４（及びシリコン側壁１２又はそのい
ずれか）は、上記に説明された温度制御装置と共に統合
されているので、シリコン天井部１４の交換には、温度
制御装置へ接続可能な新しいシリコン天井部１４を取得
するための費用と、シリコン天井部１４を取外して置換
するのに要する労力量とのため生産性の損失が伴う。本
発明のプロセスは更に、シリコン天井部（及びシリコン
側壁又はそのいずれか）温度を更に上昇させてＲＦバイ
アスパワーの低減を補償すると同時に、シリコン天井部
１４へのＲＦパワーソース２０から供給されるＲＦバイ
アスを低減する方法（又は第３図のシリコン側壁へのＲ
Ｆパワーソース２２により供給されるＲＦパワーを低減
すること）をとっているため、本発明はこの問題を解決
する。この後者の特徴の利点は、天井部１４の温度が、
約２００℃から２４０℃へ緩やかに上昇すると共に、シ
リコンがシリコン天井部１４（及び側壁１２又はそのい
ずれか）から除去される速度が、天井部への供給ＲＦパ
ワーを低減させるため、減少することである。ある例で
は、シリコン天井部１４へのＲＦパワーソース２０によ
り供給されるＲＦパワーは４倍低減される。このよう
に、本発明は（ａ）エッチングに対するポリマーの抵抗
の画期的な向上及び（ｂ）天井部又は側壁のシリコン材
料の低減消費率の二重の利点を提供する。シリコン消費
率が低減され、生産性における運転費用が低減された、
また損失が低減されると同時に、ポリマー耐久性は向上
し、エッチング選択比は増大する結果を生ずる。
【００１８】本発明はポリマー硬化前駆物質片（例え
ば、シリコン天井部）の消費率における低減を可能にす
るけれども、少なくとも本発明のポリマー硬化プロセス
によるポリマー硬化前駆物質片の必要な温度を維持する
温度制御装置との統合のため、その置換はそれでも高価
であり時間がかかる。しかしながら、本発明は分離した
安価に作られた敏速な交換ができるポリマー硬化前駆物
質片を用いて実行されるのが好ましく、チャンバ側壁又
はチャンバ天井部などのリアクタチャンバの統合部品の
いずれの消費も回避する。このような交換可能なポリマ
ー硬化前駆物質片は、いずれかの適当な容易に作れる形
状で（例えば、平面状リング形、平面状リング形、立体
状リング形、円筒形、平面、など）、リアクタチャンバ
内のいずれかの適当な位置に配置できる。しかしなが
ら、第４Ａ図の実施例では、伸長性のあるポリマー硬化
前駆物質片がウエハ台１６の周辺部分を包囲するポリマ
ー硬化前駆物質材料（シリコンなど）の薄い平面環状輪
形リング６０になっている。リング６０はリアクタチャ
ンバ内のいずれかの適当な平面に置くことができると同
時に、通常のウエハ転送機構によってウエハへの接近を
可能にするため、シリコンリング６０はウエハ１７の平
面の僅か下方又は近くに置かれ、ウエハ台１６に保持さ
れる。
ば、シリコン天井部）の消費率における低減を可能にす
るけれども、少なくとも本発明のポリマー硬化プロセス
によるポリマー硬化前駆物質片の必要な温度を維持する
温度制御装置との統合のため、その置換はそれでも高価
であり時間がかかる。しかしながら、本発明は分離した
安価に作られた敏速な交換ができるポリマー硬化前駆物
質片を用いて実行されるのが好ましく、チャンバ側壁又
はチャンバ天井部などのリアクタチャンバの統合部品の
いずれの消費も回避する。このような交換可能なポリマ
ー硬化前駆物質片は、いずれかの適当な容易に作れる形
状で（例えば、平面状リング形、平面状リング形、立体
状リング形、円筒形、平面、など）、リアクタチャンバ
内のいずれかの適当な位置に配置できる。しかしなが
ら、第４Ａ図の実施例では、伸長性のあるポリマー硬化
前駆物質片がウエハ台１６の周辺部分を包囲するポリマ
ー硬化前駆物質材料（シリコンなど）の薄い平面環状輪
形リング６０になっている。リング６０はリアクタチャ
ンバ内のいずれかの適当な平面に置くことができると同
時に、通常のウエハ転送機構によってウエハへの接近を
可能にするため、シリコンリング６０はウエハ１７の平
面の僅か下方又は近くに置かれ、ウエハ台１６に保持さ
れる。
【００１９】ポリマー硬化前駆物質リング６０を温度制
御装置に統合するか又は機械的に直接結合するか、いず
れかの必要性を除くため、直接伝導（例えば、輻射加熱
又は誘導加熱）以外の他の方法による加熱を採用するの
が好ましい。タングステンハロゲンランプ又は放電ラン
プなどの輻射加熱源が使用されてもよい。例えば、輻射
又は誘導加熱源は透過窓によってリング６０から分離さ
れた内部にある平面状環状リング６０から分離されるか
又は、加熱源が外部にある。第４Ａ図の実施例では、少
なくとも誘導結合の目的のためほぼ透明なクオーツなど
の材料の窓６４によりポリマー硬化前駆物質リング６０
から分離された誘導コイル６２を構成する外部誘導加熱
体が採用される。最も効率的な誘導加熱を提供するた
め、ポリマー硬化前駆物質リング６０が十分低い固有抵
抗、例えば、０．０１Ω−ｃｍの桁のシリコンから形成
される。次にリング６０のシリコンタイプの固有抵抗を
選択する方法を示す。（ａ）リング６０の厚さＴは、構
造上の機構目的に対して約０．６ｃｍ（０．２５イン
チ）でなければならない。（ｂ）誘導加熱体コイル６２
は、１．８ＭＨｚの周波数で作動される（ｃ）ＲＦの表
皮深さδ＝ΓＴ（例えば、Γ＝１）が、最適吸収効率に
は望まく、また（ｄ）シリコンリング６０は磁気透磁率
μを有している場合、シリコンリング６０の最大固有抵
抗はρ＝δ２・π・ｆ・μによって与えられ、前記の例
では、０．０２９Ω−ｃｍである。本発明では、０．０
１Ω−ｃｍのシリコンを使用して実施されている。シリ
コンなどの半導体の場合は、最小固有抵抗に達しない危
険はなく、この場合最小固有抵抗の計算はここでは挙げ
ない。
御装置に統合するか又は機械的に直接結合するか、いず
れかの必要性を除くため、直接伝導（例えば、輻射加熱
又は誘導加熱）以外の他の方法による加熱を採用するの
が好ましい。タングステンハロゲンランプ又は放電ラン
プなどの輻射加熱源が使用されてもよい。例えば、輻射
又は誘導加熱源は透過窓によってリング６０から分離さ
れた内部にある平面状環状リング６０から分離されるか
又は、加熱源が外部にある。第４Ａ図の実施例では、少
なくとも誘導結合の目的のためほぼ透明なクオーツなど
の材料の窓６４によりポリマー硬化前駆物質リング６０
から分離された誘導コイル６２を構成する外部誘導加熱
体が採用される。最も効率的な誘導加熱を提供するた
め、ポリマー硬化前駆物質リング６０が十分低い固有抵
抗、例えば、０．０１Ω−ｃｍの桁のシリコンから形成
される。次にリング６０のシリコンタイプの固有抵抗を
選択する方法を示す。（ａ）リング６０の厚さＴは、構
造上の機構目的に対して約０．６ｃｍ（０．２５イン
チ）でなければならない。（ｂ）誘導加熱体コイル６２
は、１．８ＭＨｚの周波数で作動される（ｃ）ＲＦの表
皮深さδ＝ΓＴ（例えば、Γ＝１）が、最適吸収効率に
は望まく、また（ｄ）シリコンリング６０は磁気透磁率
μを有している場合、シリコンリング６０の最大固有抵
抗はρ＝δ２・π・ｆ・μによって与えられ、前記の例
では、０．０２９Ω−ｃｍである。本発明では、０．０
１Ω−ｃｍのシリコンを使用して実施されている。シリ
コンなどの半導体の場合は、最小固有抵抗に達しない危
険はなく、この場合最小固有抵抗の計算はここでは挙げ
ない。
【００２０】第４Ａ図の実施例に対応する作動例では、
チャンバ圧力を５０ｍＴｏｒｒ、天井部温度を２００
℃、側壁温度を２２０℃に保ちながら、２．０ＭＨｚ、
４０００ワットのソースパワーを誘導コイル１８へ供給
し、１１．８ＭＨｚ、１４００ワットのバイアスパワー
をウエハ台１６へ供給し、ＣＨＦ３及びＣＯ２のプロセ
スガスを、１２０ＳＣＣＭ及び４６ＳＣＣＭの流量でリ
アクタチャンバにそれぞれ導入した。ポリマー硬化前駆
物質リング６０は結晶性シリコンで、２４０℃と５００
℃の間の温度範囲に到達した。シリコン上及びウエハ１
７の多結晶シリコン表面上へ堆積したポリマーは、本発
明のプロセスによって硬化されたポリマーは、そのより
光沢のある見え方で特性が表わされた。
チャンバ圧力を５０ｍＴｏｒｒ、天井部温度を２００
℃、側壁温度を２２０℃に保ちながら、２．０ＭＨｚ、
４０００ワットのソースパワーを誘導コイル１８へ供給
し、１１．８ＭＨｚ、１４００ワットのバイアスパワー
をウエハ台１６へ供給し、ＣＨＦ３及びＣＯ２のプロセ
スガスを、１２０ＳＣＣＭ及び４６ＳＣＣＭの流量でリ
アクタチャンバにそれぞれ導入した。ポリマー硬化前駆
物質リング６０は結晶性シリコンで、２４０℃と５００
℃の間の温度範囲に到達した。シリコン上及びウエハ１
７の多結晶シリコン表面上へ堆積したポリマーは、本発
明のプロセスによって硬化されたポリマーは、そのより
光沢のある見え方で特性が表わされた。
【００２１】この作動例は、処理された半導体ウエハ１
７を有するフォトレジスト層１７ｄを有しており、フォ
トレジスト層１７ｄは第４Ｂ図に示す、シリコン基板１
７ａ、二酸化ケイ素層１７ｂ及び多結晶シリコン導体ラ
イン１７ｃから構成される多層導体構造を有し、エッチ
ングプロセスは二酸化ケイ素層層１７ｂを介して多結晶
シリコン導体１７ｃ及び基板１７ａへ刻み落とされたマ
スク開口１７ｅ、１７ｆ及び１７ｈが形成されされてい
た。非常に高いシリコン酸化物対シリコンエッチング選
択比は、シリコン酸化物を介したシリコン基板と中間多
結晶シリコン層の深さ間の比によってパンチスルーを防
止する必要ある。シリコン酸化物から基板までの深いコ
ンタクト開口１７ｈが、深さ１．０ミクロンで、５０％
オーバーエッチングされる場合は、多結晶シリコン層へ
の中間コンタクト開口１７ｇは深さ０．４ミクロン、除
去されるのは中間多結晶シリコン導体層１７ｃの０．０
１ミクロン以下であり（パンチスルーを回避するた
め）、その場合少なくとも１１０：１のシリコン酸化物
対シリコンエッチング選択比が必要とされる。
７を有するフォトレジスト層１７ｄを有しており、フォ
トレジスト層１７ｄは第４Ｂ図に示す、シリコン基板１
７ａ、二酸化ケイ素層１７ｂ及び多結晶シリコン導体ラ
イン１７ｃから構成される多層導体構造を有し、エッチ
ングプロセスは二酸化ケイ素層層１７ｂを介して多結晶
シリコン導体１７ｃ及び基板１７ａへ刻み落とされたマ
スク開口１７ｅ、１７ｆ及び１７ｈが形成されされてい
た。非常に高いシリコン酸化物対シリコンエッチング選
択比は、シリコン酸化物を介したシリコン基板と中間多
結晶シリコン層の深さ間の比によってパンチスルーを防
止する必要ある。シリコン酸化物から基板までの深いコ
ンタクト開口１７ｈが、深さ１．０ミクロンで、５０％
オーバーエッチングされる場合は、多結晶シリコン層へ
の中間コンタクト開口１７ｇは深さ０．４ミクロン、除
去されるのは中間多結晶シリコン導体層１７ｃの０．０
１ミクロン以下であり（パンチスルーを回避するた
め）、その場合少なくとも１１０：１のシリコン酸化物
対シリコンエッチング選択比が必要とされる。
【００２２】ポリマー硬化前駆物質リング６０の温度
を、次のウエハの処理以上に上昇させることにより、シ
リコン酸化物対シリコンエッチング選択比が概して、温
度と共に第５Ａ図のグラフに示すように上昇することが
見い出された。第５Ａ図では、縦軸にエッチング選択比
(ETCH SELECTIVITY)、横軸に温度(TEMPERATURE)をと
る。第５Ｂ図では、縦軸はポリマーエッチレイト（エッ
チング速度）(POLY ETCH RATE)を、横軸は左と右の距離
を(DISTANCE, LEFT-TO-RIGHT)をとる。第５Ａ図の点Ａ
及び点Ｂの２つのデータは、第５Ｂ図の曲線Ａ及びＢに
対応しており、２４０℃及び５００℃の温度で多結晶シ
リコンのエッチング速度の半径方向分布をオングストロ
ーム／分でそれぞれ示したものである。第５Ａ図の点Ａ
及び点Ｂの２つのデータは、２４０℃で３０：１及び５
００℃で１５０：１のエッチング選択比として両温度で
観測された９０００オングストローム／分のシリコン酸
化物エッチング速度から計算された。このように、温度
を５００℃まで上昇させると、第４Ｂ図の上記の作動例
で必要とされた１１０：１の最低選択比を十分上回る選
択比が提供される。
を、次のウエハの処理以上に上昇させることにより、シ
リコン酸化物対シリコンエッチング選択比が概して、温
度と共に第５Ａ図のグラフに示すように上昇することが
見い出された。第５Ａ図では、縦軸にエッチング選択比
(ETCH SELECTIVITY)、横軸に温度(TEMPERATURE)をと
る。第５Ｂ図では、縦軸はポリマーエッチレイト（エッ
チング速度）(POLY ETCH RATE)を、横軸は左と右の距離
を(DISTANCE, LEFT-TO-RIGHT)をとる。第５Ａ図の点Ａ
及び点Ｂの２つのデータは、第５Ｂ図の曲線Ａ及びＢに
対応しており、２４０℃及び５００℃の温度で多結晶シ
リコンのエッチング速度の半径方向分布をオングストロ
ーム／分でそれぞれ示したものである。第５Ａ図の点Ａ
及び点Ｂの２つのデータは、２４０℃で３０：１及び５
００℃で１５０：１のエッチング選択比として両温度で
観測された９０００オングストローム／分のシリコン酸
化物エッチング速度から計算された。このように、温度
を５００℃まで上昇させると、第４Ｂ図の上記の作動例
で必要とされた１１０：１の最低選択比を十分上回る選
択比が提供される。
【００２３】第４Ａ図の実施例で、ポリマー硬化前駆物
質リング６０の温度はシリコンリング６０には取付けな
い温度検知装置６６により検知される。誘導体６２を介
した電流又はパワーの流れを制御するコントローラ６８
(CONTROLLER)は、ポリマー硬化前駆物質リング６０の温
度を所望温度に保つため温度検知装置６６の出力を監視
する。温度検知装置６６は特定波長範囲内でリング６０
からの輻射に応答する輻射温度センサーが好ましい。こ
のような放射温度検知装置は、光学的パルスエキサイチ
ング放射に応答する熱輻射プローブ或いは蛍光プローブ
に反応する光高温計である。この目的のため、窓６４
は、少なくともセンサー６６の波長範囲で十分に透過
し、リング６０の温度制御を可能にするのに適合する光
信号対雑音比の材料とする。更に、窓６４（動作温度の
波長範囲を越えた）の材料は、センサー６６の波長範囲
内で強く（シリコンリング６０からの輻射に対して）熱
放射を行わず、そのため、シリコンリング温度の測定と
干渉しないように、窓６４の輻射がセンサー６６に対し
て実用上不可視であることが好ましい。
質リング６０の温度はシリコンリング６０には取付けな
い温度検知装置６６により検知される。誘導体６２を介
した電流又はパワーの流れを制御するコントローラ６８
(CONTROLLER)は、ポリマー硬化前駆物質リング６０の温
度を所望温度に保つため温度検知装置６６の出力を監視
する。温度検知装置６６は特定波長範囲内でリング６０
からの輻射に応答する輻射温度センサーが好ましい。こ
のような放射温度検知装置は、光学的パルスエキサイチ
ング放射に応答する熱輻射プローブ或いは蛍光プローブ
に反応する光高温計である。この目的のため、窓６４
は、少なくともセンサー６６の波長範囲で十分に透過
し、リング６０の温度制御を可能にするのに適合する光
信号対雑音比の材料とする。更に、窓６４（動作温度の
波長範囲を越えた）の材料は、センサー６６の波長範囲
内で強く（シリコンリング６０からの輻射に対して）熱
放射を行わず、そのため、シリコンリング温度の測定と
干渉しないように、窓６４の輻射がセンサー６６に対し
て実用上不可視であることが好ましい。
【００２４】ポリマー硬化前駆物質リング６０がシリコ
ンである場合、リング温度の光高温計による測定の困難
さは、シリコンの熱放射率が温度と共に変化することで
ある。（それは、ここで述べるシリコン放射率の温度依
存性であるが、シリコンの放射率はまた、波長及びドー
ピングレベルと共に変化を起こす。）この問題に対する
１つの解答は、窒化シリコンなどの黒体又は灰色体放射
材料の小片７０をリング６０へ結合することである。光
ファイバ７２（破線で表示された）が、センサー６６の
検知部分７４に面する一端７２ａ及びリング６０に結合
された灰色体放射片７０に面する他端７２ｂとに配置さ
れることが好ましい。（黒体又は灰色体放射材料が付加
されない場合、低温（例えば、室温）でシリコンリング
６０から放射される長波長放射は、通常クオーツの光フ
ァイバ材料の代りにサファイヤ又はセレン化亜鉛などの
長波長材料の光ファイバ７２によって搬送される。）セ
ンサー６６による温度測定は、プラズマからのバックグ
ランド輻射によって品位が劣化することがあるので、穴
ぐり６０ａをリング６０に設け光ファイバ端７２ｂをバ
ックグランド輻射から（例えば、加熱チャンバ表面及び
プラズマ自体から）光ファイバ７２とリング６０間のい
ずれかのコンタクトを使用することなく遮蔽することが
好ましい。更に、穴ぐり６０ａを設けプラズマ又はバッ
クグランド輻射から光ファイバ端７２ｂを遮蔽する代わ
りに、センサー６６の波長が選択されプラズマ放射帯域
（４ミクロンから８ミクロン）から外すことができる。
光ファイバ７２は、採用に際して灰色体放射片７０を備
えても又は備えなくてもよい。光ファイバ７２がリング
６０から温度センサー６６へ放射を通過させると同時
に、窓６４はリング６０へ熱を通過させる。
ンである場合、リング温度の光高温計による測定の困難
さは、シリコンの熱放射率が温度と共に変化することで
ある。（それは、ここで述べるシリコン放射率の温度依
存性であるが、シリコンの放射率はまた、波長及びドー
ピングレベルと共に変化を起こす。）この問題に対する
１つの解答は、窒化シリコンなどの黒体又は灰色体放射
材料の小片７０をリング６０へ結合することである。光
ファイバ７２（破線で表示された）が、センサー６６の
検知部分７４に面する一端７２ａ及びリング６０に結合
された灰色体放射片７０に面する他端７２ｂとに配置さ
れることが好ましい。（黒体又は灰色体放射材料が付加
されない場合、低温（例えば、室温）でシリコンリング
６０から放射される長波長放射は、通常クオーツの光フ
ァイバ材料の代りにサファイヤ又はセレン化亜鉛などの
長波長材料の光ファイバ７２によって搬送される。）セ
ンサー６６による温度測定は、プラズマからのバックグ
ランド輻射によって品位が劣化することがあるので、穴
ぐり６０ａをリング６０に設け光ファイバ端７２ｂをバ
ックグランド輻射から（例えば、加熱チャンバ表面及び
プラズマ自体から）光ファイバ７２とリング６０間のい
ずれかのコンタクトを使用することなく遮蔽することが
好ましい。更に、穴ぐり６０ａを設けプラズマ又はバッ
クグランド輻射から光ファイバ端７２ｂを遮蔽する代わ
りに、センサー６６の波長が選択されプラズマ放射帯域
（４ミクロンから８ミクロン）から外すことができる。
光ファイバ７２は、採用に際して灰色体放射片７０を備
えても又は備えなくてもよい。光ファイバ７２がリング
６０から温度センサー６６へ放射を通過させると同時
に、窓６４はリング６０へ熱を通過させる。
【００２５】シリコンから直接温度測定が行われる場合
には（即ち、灰色体放射片７０を介入することなく）、
シリコンの放射波長で高い透過率を有する光ファイバ７
２に対して、サファイヤなどの材料を使用し不透明遮蔽
体で光ファイバ７２を遮蔽するのが好ましい。また、温
度と共に変化するシリコンの放射率の問題は、第４Ｃ図
に示すように、穴ぐり６０ａと共に記される、高アスペ
クト比（例えば、５：１）を備えた比較的深く狭い穴６
０ｂを設けることにより改良されており、それは光ファ
イバ７２が穴ぐり６０ａの中に沈み込み背景光雑音が光
ファイバ７２の残り部分を包囲するファイバ端部及び不
透明遮蔽体７２ｃに入射するのを防止する。このような
深い穴は、シリコンリング６０で軸方向に延びるが、シ
リコンリング６０の円周縁から半径方法に延びるのが好
ましい。これを実施することで、加熱体ランプから又は
プラズマ自体からの光放射成分はは垂直方向にはないた
め、光ファイバ７２に入射できず温度測定に干渉しな
い。
には（即ち、灰色体放射片７０を介入することなく）、
シリコンの放射波長で高い透過率を有する光ファイバ７
２に対して、サファイヤなどの材料を使用し不透明遮蔽
体で光ファイバ７２を遮蔽するのが好ましい。また、温
度と共に変化するシリコンの放射率の問題は、第４Ｃ図
に示すように、穴ぐり６０ａと共に記される、高アスペ
クト比（例えば、５：１）を備えた比較的深く狭い穴６
０ｂを設けることにより改良されており、それは光ファ
イバ７２が穴ぐり６０ａの中に沈み込み背景光雑音が光
ファイバ７２の残り部分を包囲するファイバ端部及び不
透明遮蔽体７２ｃに入射するのを防止する。このような
深い穴は、シリコンリング６０で軸方向に延びるが、シ
リコンリング６０の円周縁から半径方法に延びるのが好
ましい。これを実施することで、加熱体ランプから又は
プラズマ自体からの光放射成分はは垂直方向にはないた
め、光ファイバ７２に入射できず温度測定に干渉しな
い。
【００２６】リング温度が、光ファイバ７２を使用せず
窓６４を介して検知される場合、シリコンリング６０の
温度測定の別の困難は、２００℃以下での熱放射尖頭
（ピーク）波長は、窓６４に使用されるクオーツのよう
な典型的な材料の光通過帯域の外の長波長側へ大きくず
れてしまうことである。シリコンの熱放射尖頭波長が４
００℃で４ミクロンから室温での１０ミクロンまで変化
するのに対し、クオーツは代表的には、約３００ｎｍ
（ナノメータ）と３ミクロン間で透明である。シリコン
は約２００℃以下では、このように、クオーツの光通過
帯域内では明らかに放射しないので、シリコンリング温
度を直接測定できる範囲は制限される。第４Ｄ図に示す
１つの解答は、クオーツ窓６４内に室温までのより低い
温度でシリコンから放射された長い波長に対して透明な
材料そのものである小孔６４ａを採用することである。
窓６４を介して検知される場合、シリコンリング６０の
温度測定の別の困難は、２００℃以下での熱放射尖頭
（ピーク）波長は、窓６４に使用されるクオーツのよう
な典型的な材料の光通過帯域の外の長波長側へ大きくず
れてしまうことである。シリコンの熱放射尖頭波長が４
００℃で４ミクロンから室温での１０ミクロンまで変化
するのに対し、クオーツは代表的には、約３００ｎｍ
（ナノメータ）と３ミクロン間で透明である。シリコン
は約２００℃以下では、このように、クオーツの光通過
帯域内では明らかに放射しないので、シリコンリング温
度を直接測定できる範囲は制限される。第４Ｄ図に示す
１つの解答は、クオーツ窓６４内に室温までのより低い
温度でシリコンから放射された長い波長に対して透明な
材料そのものである小孔６４ａを採用することである。
【００２７】小孔６４ａはサファイヤ又はセレン化亜鉛
である。放射温度センサー６６は、小孔６４ａを通過し
たより長い波長で敏感になるように選択される。あるい
は、窓６４内の小さな長波長孔６４ａの代わりに、窓６
４の外側に第４Ｅ図に示された分離した長波長孔６５が
採用されてよく、サファイヤ又はセレン化亜鉛製であっ
てよい。長波長孔６５は、その同等物、サファイヤ光フ
ァイバーなどの光ファイバ７２の長波長孔タイプで置換
される。
である。放射温度センサー６６は、小孔６４ａを通過し
たより長い波長で敏感になるように選択される。あるい
は、窓６４内の小さな長波長孔６４ａの代わりに、窓６
４の外側に第４Ｅ図に示された分離した長波長孔６５が
採用されてよく、サファイヤ又はセレン化亜鉛製であっ
てよい。長波長孔６５は、その同等物、サファイヤ光フ
ァイバーなどの光ファイバ７２の長波長孔タイプで置換
される。
【００２８】センサー６６が蛍光光学プローブである場
合、リング６０の熱放射率には影響されない。この場
合、蛍光物質又はその粉体が光ファイバ端７２ｂに整合
したリング６０の小範囲の表面に浸けられる。光パルス
が周期的に他のファイバー端７２ａに加えられ、蛍光物
質（リング６０の）から生じた光パルスエキサイチング
放射が、光ファイバ端７２ｂからファイバー端７２ａへ
移動しセンサー６６によって分析されリング温度を決定
する。リング６０の穴ぐりは、光ファイバ端７２ｂをバ
ックグランド輻射から遮蔽する。
合、リング６０の熱放射率には影響されない。この場
合、蛍光物質又はその粉体が光ファイバ端７２ｂに整合
したリング６０の小範囲の表面に浸けられる。光パルス
が周期的に他のファイバー端７２ａに加えられ、蛍光物
質（リング６０の）から生じた光パルスエキサイチング
放射が、光ファイバ端７２ｂからファイバー端７２ａへ
移動しセンサー６６によって分析されリング温度を決定
する。リング６０の穴ぐりは、光ファイバ端７２ｂをバ
ックグランド輻射から遮蔽する。
【００２９】リング６０を輻射冷却するため、窓６４は
通常の方法、例えば、ポリマー硬化前駆物質リング６０
の輻射冷却用冷却シンクを設けることで冷却される。こ
の場合、ポリマー硬化前駆物質リング６０が冷却される
速度は [Ｔｒｉｎｇ]４-[Ｔｗｉｎｄｏｗ]４ の関数で
あり、ここでＴｒｉｎｇ及びＴｗｉｎｄｏｗ はそれぞ
れポリマー硬化前駆物質リング６０及び冷却窓６４の絶
対温度（ケルビン）である。リング６０の効率的な輻射
冷却は、シリコンリング６０と窓６４間の２００℃の温
度差を保つことにより達成され、リング６０が３００℃
と７００℃の好ましい温度範囲内に保たれれば、窓６４
に接触させた通常の液体又は気体冷却装置６７(COLD)に
より容易に達成される。ただし、リングは多数の通常の
技術のいずれかの一方法をその代わりに使用して冷却さ
れる。例えば、ウエハは代表的な冷却方法で冷却されて
よい。
通常の方法、例えば、ポリマー硬化前駆物質リング６０
の輻射冷却用冷却シンクを設けることで冷却される。こ
の場合、ポリマー硬化前駆物質リング６０が冷却される
速度は [Ｔｒｉｎｇ]４-[Ｔｗｉｎｄｏｗ]４ の関数で
あり、ここでＴｒｉｎｇ及びＴｗｉｎｄｏｗ はそれぞ
れポリマー硬化前駆物質リング６０及び冷却窓６４の絶
対温度（ケルビン）である。リング６０の効率的な輻射
冷却は、シリコンリング６０と窓６４間の２００℃の温
度差を保つことにより達成され、リング６０が３００℃
と７００℃の好ましい温度範囲内に保たれれば、窓６４
に接触させた通常の液体又は気体冷却装置６７(COLD)に
より容易に達成される。ただし、リングは多数の通常の
技術のいずれかの一方法をその代わりに使用して冷却さ
れる。例えば、ウエハは代表的な冷却方法で冷却されて
よい。
【００３０】リング６０が通常の冷却板により伝導的に
冷却されるか又は窓６４により輻射冷却されるどうか
は、加熱源（タングステンハロゲンランプなどの）を設
ける場合に関連はない。代わりに、プラズマ自身による
加熱は、伝導又は輻射冷却と共に、リング６０を十分加
熱するには十分過ぎるものであり、リング６０を安定な
温度範囲内に温度制御で維持する。このように、別の実
施例では、加熱源は設けない。
冷却されるか又は窓６４により輻射冷却されるどうか
は、加熱源（タングステンハロゲンランプなどの）を設
ける場合に関連はない。代わりに、プラズマ自身による
加熱は、伝導又は輻射冷却と共に、リング６０を十分加
熱するには十分過ぎるものであり、リング６０を安定な
温度範囲内に温度制御で維持する。このように、別の実
施例では、加熱源は設けない。
【００３１】第６図の実施例では、誘導加熱コイル６２
は、クオーツ窓６４の光透過帯域内（クオーツ窓６４の
加熱を避けるため）及びポリマー硬化前駆物質リング６
０の吸収帯域内の波長の電磁輻射を放射するタングステ
ンハロゲンランプ又は放電ランプなどの輻射加熱体８０
に置換えられている。輻射加熱体８０からの放射波長
は、光高温計６６によって行なわれる温度測定との干渉
を避けるため、ポリマー硬化前駆物質リング６０からの
放射波長とは異なることが好ましい。ただし、光ファイ
バ７２が穴ぐり６０ａの頂部に下がって延びる不透明遮
蔽体７２ｃによって完全に遮蔽される場合、輻射加熱体
放射は温度測定と干渉せず、従って、光ファイバは必要
とされず、この場合、輻射加熱体放射波長は（シリコ
ン）リング６０の放射波長とは異なる。事実、光ファイ
バの出力端に取付けられる市場で入手可能な多数の検出
器がシリコンの短い放射波長範囲（１−２ミクロン）近
くでより安定であるため、これは利点となる。この場
合、温度測定はより短波長で行われ、その結果、長波長
部分６４ａ又は６５、又は長波長光ファイバー（例え
ば、サファイヤ）は必要とされない。
は、クオーツ窓６４の光透過帯域内（クオーツ窓６４の
加熱を避けるため）及びポリマー硬化前駆物質リング６
０の吸収帯域内の波長の電磁輻射を放射するタングステ
ンハロゲンランプ又は放電ランプなどの輻射加熱体８０
に置換えられている。輻射加熱体８０からの放射波長
は、光高温計６６によって行なわれる温度測定との干渉
を避けるため、ポリマー硬化前駆物質リング６０からの
放射波長とは異なることが好ましい。ただし、光ファイ
バ７２が穴ぐり６０ａの頂部に下がって延びる不透明遮
蔽体７２ｃによって完全に遮蔽される場合、輻射加熱体
放射は温度測定と干渉せず、従って、光ファイバは必要
とされず、この場合、輻射加熱体放射波長は（シリコ
ン）リング６０の放射波長とは異なる。事実、光ファイ
バの出力端に取付けられる市場で入手可能な多数の検出
器がシリコンの短い放射波長範囲（１−２ミクロン）近
くでより安定であるため、これは利点となる。この場
合、温度測定はより短波長で行われ、その結果、長波長
部分６４ａ又は６５、又は長波長光ファイバー（例え
ば、サファイヤ）は必要とされない。
【００３２】最適輻射加熱体及び輻射温度検知の要件を
まとめると、（ａ）窓６４の材料は輻射加熱源８０の波
長で高透過性であり、窓６４自体又は窓の小さな指定部
分又は窓を介した光ファイバーのいずれかは、温度セン
サー６６が（その波長に対して）敏感である波長で高透
過性になるが、しかしその波長でそれ自体高い輻射性で
はなく、（ｂ）ポリマー硬化前駆物質リング６０が輻射
加熱体８０の波長で高い吸収性であり、センサー６６が
反応する波長でリング６０自体又はその内に又はその上
に埋め込まれる材料のいずれかが輻射性であり、（ｃ）
輻射加熱体８０の波長が、センサー６６が敏感であるが
ポリマー前駆物質リング６０の吸収スペクトル内にあり
窓６４の吸収スペクトルの外側になる、波長とは一致し
ない。
まとめると、（ａ）窓６４の材料は輻射加熱源８０の波
長で高透過性であり、窓６４自体又は窓の小さな指定部
分又は窓を介した光ファイバーのいずれかは、温度セン
サー６６が（その波長に対して）敏感である波長で高透
過性になるが、しかしその波長でそれ自体高い輻射性で
はなく、（ｂ）ポリマー硬化前駆物質リング６０が輻射
加熱体８０の波長で高い吸収性であり、センサー６６が
反応する波長でリング６０自体又はその内に又はその上
に埋め込まれる材料のいずれかが輻射性であり、（ｃ）
輻射加熱体８０の波長が、センサー６６が敏感であるが
ポリマー前駆物質リング６０の吸収スペクトル内にあり
窓６４の吸収スペクトルの外側になる、波長とは一致し
ない。
【００３３】前記要件は各種方法で、例えば、ポリマー
硬化前駆物質リング６０の材料を先ず特定し、次に、窓
６４と互換性のある材料を選択し、最後に予測プロセス
により輻射加熱及びセンサー６６の波長を選択する、又
はセンサー６６及び輻射加熱体の波長を他に特定し、次
に、予測プロセスにより材料を選択することにより満足
される。前記要件は、所要の温度測定及び温度制御精度
の感度に応じてある程度緩められる。
硬化前駆物質リング６０の材料を先ず特定し、次に、窓
６４と互換性のある材料を選択し、最後に予測プロセス
により輻射加熱及びセンサー６６の波長を選択する、又
はセンサー６６及び輻射加熱体の波長を他に特定し、次
に、予測プロセスにより材料を選択することにより満足
される。前記要件は、所要の温度測定及び温度制御精度
の感度に応じてある程度緩められる。
【００３４】輻射冷却が必要な場合、別の要件が窓６４
に課せられる。即ち、（ａ）センサー６６がリング６０
を見る窓６４の部分において、窓６４が加熱リング６０
によって放射される輻射の波長に対して少なくともほぼ
透明である（前述したように）と同時に、（ｂ）リング
６０を見るセンサー６６によって窓６４の使用されない
他の部分において、リングからの熱を吸収して輻射冷却
を行うため、窓６４が加熱されたポリマー硬化前駆物質
リング６０の輻射波長を含む吸収スペクトルを有する。
に課せられる。即ち、（ａ）センサー６６がリング６０
を見る窓６４の部分において、窓６４が加熱リング６０
によって放射される輻射の波長に対して少なくともほぼ
透明である（前述したように）と同時に、（ｂ）リング
６０を見るセンサー６６によって窓６４の使用されない
他の部分において、リングからの熱を吸収して輻射冷却
を行うため、窓６４が加熱されたポリマー硬化前駆物質
リング６０の輻射波長を含む吸収スペクトルを有する。
【００３５】窓６４の材料に関する多数同時の制約を低
減する１つの方法は、窓６４がリング６０に対する熱及
びセンサー６６に対するリングの熱放射の両方を通過さ
せるのを要求しないことである。これは、いずれの場合
も、窓６４の機能を低減し熱源のみから輻射を透過する
が、長波長小孔６４ａ（セレン化亜鉛又はサファイヤ）
を採用し又はセンサー６６により専用に使用するための
光ファイバ７２を採用することにより達成できる。この
場合、輻射冷却が必要であれば、リング６０からの放射
を吸収するという窓についての他の制約だけが存在す
る。この制約は、輻射加熱源８０の放射波長はできるだ
け長く、リング放射が異なる波長であるということであ
る。更に、センサー６６は輻射加熱源８０によって放射
された波長には敏感ではないことが好ましい。
減する１つの方法は、窓６４がリング６０に対する熱及
びセンサー６６に対するリングの熱放射の両方を通過さ
せるのを要求しないことである。これは、いずれの場合
も、窓６４の機能を低減し熱源のみから輻射を透過する
が、長波長小孔６４ａ（セレン化亜鉛又はサファイヤ）
を採用し又はセンサー６６により専用に使用するための
光ファイバ７２を採用することにより達成できる。この
場合、輻射冷却が必要であれば、リング６０からの放射
を吸収するという窓についての他の制約だけが存在す
る。この制約は、輻射加熱源８０の放射波長はできるだ
け長く、リング放射が異なる波長であるということであ
る。更に、センサー６６は輻射加熱源８０によって放射
された波長には敏感ではないことが好ましい。
【００３６】１つの作動例では、ポリマー硬化前駆物質
リング６０は０．０１Ω−ｃｍの固有抵抗、０．３と
０．７間の平均放射率を有する結晶性シリコン、窓６４
は３００ｎｍ（ナノメータ）と３ミクロン間の光通過帯
域を有するクオーツ、センサー６６は光ファイバーを通
して４−１０ミクロンの波長範囲の輻射を送出する光高
温計であり、及び輻射加熱体８０は０．９−１．０ミク
ロンの尖頭パワー放射波長範囲を有する３０００°ｋの
タングステンハロゲンランプであった。なお、可視又は
不可視波長範囲いずれかの光高温計が本発明を実行する
のに採用される。
リング６０は０．０１Ω−ｃｍの固有抵抗、０．３と
０．７間の平均放射率を有する結晶性シリコン、窓６４
は３００ｎｍ（ナノメータ）と３ミクロン間の光通過帯
域を有するクオーツ、センサー６６は光ファイバーを通
して４−１０ミクロンの波長範囲の輻射を送出する光高
温計であり、及び輻射加熱体８０は０．９−１．０ミク
ロンの尖頭パワー放射波長範囲を有する３０００°ｋの
タングステンハロゲンランプであった。なお、可視又は
不可視波長範囲いずれかの光高温計が本発明を実行する
のに採用される。
【００３７】次に、第７図に示される好ましい実施例に
おいて、シリコンの伸長性のあるポリマー硬化前駆物質
リング６０が第３図の全半導体（シリコン）リアクタチ
ャンバに加えられ、誘導加熱体又は輻射加熱体のいずれ
かである加熱装置９０によって加熱される。更に、任意
で、別のＲＦバイアス源４００(RF SOURCE)がリング６
０の加熱源と共に、リング６０へ接続され、リング６０
をプラズマと反応するように保ちそこからポリマー硬化
前駆物質材料をプラズマの中に供給できる。シリコン窓
電極（例えば、シリコン側壁１２又はシリコン天井部１
４）が、シリコンをポリマー化学作用に供給されず、そ
れによってポリマー硬化前駆物質が加熱されなければな
らない高温（例えば、２００℃以上から７００℃）まで
加熱される必要がなくなることは、利点である。また、
シリコン側壁１２及びシリコン天井部１４に供給された
ＲＦバイアスパワーは、シリコン側壁１２及びシリコン
天井部１４のシリコン材料を消費するほど高温を必要と
しない。事実、壁及び天井部へバイアスを加えないこと
が好ましい。シリコン天井部１４及びシリコン側壁１２
の表面を比較的ポリマーが蓄積しないように保ち頻繁な
チャンバクリーニングをさけながら、シリコン天井部１
４及びシリコン側壁１２の温度及びそれらに加えられる
ＲＦパワーを選択して、エッチング、スパッタリング又
はそれらシリコンのイオン衝突（ボンバードメント）に
よるシリコンの消費を最小にすることが好ましい。これ
を達成する最良のモードには、本明細書において初期に
参照した軽質の堆積モードがある。２つの微細プラズマ
エッチング／ポリマー堆積プロセス中実行される軽堆積
モードでは、シリコン側壁温度は１００℃−１５０℃近
くに保持され、その壁に生ずるポリマー堆積物は十分軽
く、その結果、ウエハのエッチングに続いてチャンバに
一時的に発生する高濃度酸素プラズマに１０から２０秒
曝すことによりかなり除去される。別に、好ましくない
が、シリコンチャンバ壁がエッチング中室温（例えば）
近くに保持される重質の堆積モードが採用される。
おいて、シリコンの伸長性のあるポリマー硬化前駆物質
リング６０が第３図の全半導体（シリコン）リアクタチ
ャンバに加えられ、誘導加熱体又は輻射加熱体のいずれ
かである加熱装置９０によって加熱される。更に、任意
で、別のＲＦバイアス源４００(RF SOURCE)がリング６
０の加熱源と共に、リング６０へ接続され、リング６０
をプラズマと反応するように保ちそこからポリマー硬化
前駆物質材料をプラズマの中に供給できる。シリコン窓
電極（例えば、シリコン側壁１２又はシリコン天井部１
４）が、シリコンをポリマー化学作用に供給されず、そ
れによってポリマー硬化前駆物質が加熱されなければな
らない高温（例えば、２００℃以上から７００℃）まで
加熱される必要がなくなることは、利点である。また、
シリコン側壁１２及びシリコン天井部１４に供給された
ＲＦバイアスパワーは、シリコン側壁１２及びシリコン
天井部１４のシリコン材料を消費するほど高温を必要と
しない。事実、壁及び天井部へバイアスを加えないこと
が好ましい。シリコン天井部１４及びシリコン側壁１２
の表面を比較的ポリマーが蓄積しないように保ち頻繁な
チャンバクリーニングをさけながら、シリコン天井部１
４及びシリコン側壁１２の温度及びそれらに加えられる
ＲＦパワーを選択して、エッチング、スパッタリング又
はそれらシリコンのイオン衝突（ボンバードメント）に
よるシリコンの消費を最小にすることが好ましい。これ
を達成する最良のモードには、本明細書において初期に
参照した軽質の堆積モードがある。２つの微細プラズマ
エッチング／ポリマー堆積プロセス中実行される軽堆積
モードでは、シリコン側壁温度は１００℃−１５０℃近
くに保持され、その壁に生ずるポリマー堆積物は十分軽
く、その結果、ウエハのエッチングに続いてチャンバに
一時的に発生する高濃度酸素プラズマに１０から２０秒
曝すことによりかなり除去される。別に、好ましくない
が、シリコンチャンバ壁がエッチング中室温（例えば）
近くに保持される重質の堆積モードが採用される。
【００３８】第８Ａ図において、分離した独立に制御可
能なポリマー硬化前駆物質リング６１及び６３がウエハ
に対して異なる半径方向位置に配置され、更に非均一処
理条件の補償を可能にする。第８Ａ図の分離した外側及
び内側ポリマー硬化前駆物質リング６１及び６３がそれ
ぞれの誘導又は輻射加熱体８０ａ及び８０ｂ、それぞれ
窓６４ａ、６４ｂを備えたそれぞれのセンサー６６ａ，
６６ｂ及びそれぞれの温度コントローラ６８ａ(CONTROL
LER)、６８ｂ(CONTROLLER)によって独立に制御される。
ウエハ１７の異なる半径方向位置で異なるエッチング選
択比の上昇をもたらす処理条件を是正するため、使用者
は異なる温度コントローラ６８ａ、６８ｂによって維持
される異なるポリマー硬化前駆物質リング温度を選択で
きる。なお、図８Ａにおいて、ガス供給源をGAS SUPPLY
と表示する。図８Ｂ、図９、図１３、図１４、図１
５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０及び図２
２で同様の表示をしている。
能なポリマー硬化前駆物質リング６１及び６３がウエハ
に対して異なる半径方向位置に配置され、更に非均一処
理条件の補償を可能にする。第８Ａ図の分離した外側及
び内側ポリマー硬化前駆物質リング６１及び６３がそれ
ぞれの誘導又は輻射加熱体８０ａ及び８０ｂ、それぞれ
窓６４ａ、６４ｂを備えたそれぞれのセンサー６６ａ，
６６ｂ及びそれぞれの温度コントローラ６８ａ(CONTROL
LER)、６８ｂ(CONTROLLER)によって独立に制御される。
ウエハ１７の異なる半径方向位置で異なるエッチング選
択比の上昇をもたらす処理条件を是正するため、使用者
は異なる温度コントローラ６８ａ、６８ｂによって維持
される異なるポリマー硬化前駆物質リング温度を選択で
きる。なお、図８Ａにおいて、ガス供給源をGAS SUPPLY
と表示する。図８Ｂ、図９、図１３、図１４、図１
５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０及び図２
２で同様の表示をしている。
【００３９】分離して独立に制御される外側及び内側ポ
リマー硬化前駆物質リング６１及び６３を有する実施例
を実行するなかで、いずれかの適当なリアクタ構成が採
用されると同時に、第８図に示される実行では、上記に
参照したＫｅｎｎｅｔｈ Ｓ. Ｃｏｌｌｉｓ他による
「頭上式ソレノイドアンテナを有する誘導結合ＲＦプラ
ズマリアクタ」と題する、基礎出願が本願と同時出願の
米国特許出願に開示されている型式の加熱半導体窓電極
天井部にわたってソレノイドアンテナを有するリアクタ
が採用される。特に、本発明の現在の好ましい実施にあ
っては、外側ポリマー硬化前駆物質リング６１を備える
ことだけは除いた、上記に参照した同時係属の特許を採
用している。上記に参照した同時係属の特許のリアクタ
は、その巻線１４４が円筒形チャンバ１４０の中心軸１
４６近くに非平面様式で密に集中している非平面コイル
アンテナ１４２を有する円筒形チャンバ１４０を含んで
いる。示された実施例では、巻線１４４は対称形で、チ
ャンバの中心軸と一致する対称軸を有する一方、本発明
では異なって実行されてよい。例えば、巻線は対称形で
あるか、あるいはそれらの対称軸がチャンバの中心部又
はワークピース中心部と一致しているかのどちらでもよ
い。中心軸１４６の周囲の巻線１４４の密な集中は、ソ
レノイドの方法で巻線１４４を垂直に積み重ねることに
より達成され、その結果、コイルをそれぞれチャンバ中
心軸１４６から最短距離にする。この密な集中は、電流
（Ｉ）の生成を増加させ、低いワークピース対天井部高
さのためプラズマ密度が最も低くなる箇所のチャンバ中
心軸１４６近辺のコイル巻線数（Ｎ）を増加させる。そ
の結果、非平面コイルアンテナ１４２へ供給されたＲＦ
パワーがチャンバ中心軸１４６の近辺（周辺領域に対し
て）でより大きな誘導[Ｄ／Ｄｔ][Ｎ×Ｉ]を生じ、その
結果、生ずるプラズマイオン密度は低いワークピース対
天井部高さにも係わらずほとんど一様になる。このよう
に本発明は、改良プラズマプロセス性能のためプロセス
の一様さを犠牲にすることなく天井部高さを低減する方
法を提供する。
リマー硬化前駆物質リング６１及び６３を有する実施例
を実行するなかで、いずれかの適当なリアクタ構成が採
用されると同時に、第８図に示される実行では、上記に
参照したＫｅｎｎｅｔｈ Ｓ. Ｃｏｌｌｉｓ他による
「頭上式ソレノイドアンテナを有する誘導結合ＲＦプラ
ズマリアクタ」と題する、基礎出願が本願と同時出願の
米国特許出願に開示されている型式の加熱半導体窓電極
天井部にわたってソレノイドアンテナを有するリアクタ
が採用される。特に、本発明の現在の好ましい実施にあ
っては、外側ポリマー硬化前駆物質リング６１を備える
ことだけは除いた、上記に参照した同時係属の特許を採
用している。上記に参照した同時係属の特許のリアクタ
は、その巻線１４４が円筒形チャンバ１４０の中心軸１
４６近くに非平面様式で密に集中している非平面コイル
アンテナ１４２を有する円筒形チャンバ１４０を含んで
いる。示された実施例では、巻線１４４は対称形で、チ
ャンバの中心軸と一致する対称軸を有する一方、本発明
では異なって実行されてよい。例えば、巻線は対称形で
あるか、あるいはそれらの対称軸がチャンバの中心部又
はワークピース中心部と一致しているかのどちらでもよ
い。中心軸１４６の周囲の巻線１４４の密な集中は、ソ
レノイドの方法で巻線１４４を垂直に積み重ねることに
より達成され、その結果、コイルをそれぞれチャンバ中
心軸１４６から最短距離にする。この密な集中は、電流
（Ｉ）の生成を増加させ、低いワークピース対天井部高
さのためプラズマ密度が最も低くなる箇所のチャンバ中
心軸１４６近辺のコイル巻線数（Ｎ）を増加させる。そ
の結果、非平面コイルアンテナ１４２へ供給されたＲＦ
パワーがチャンバ中心軸１４６の近辺（周辺領域に対し
て）でより大きな誘導[Ｄ／Ｄｔ][Ｎ×Ｉ]を生じ、その
結果、生ずるプラズマイオン密度は低いワークピース対
天井部高さにも係わらずほとんど一様になる。このよう
に本発明は、改良プラズマプロセス性能のためプロセス
の一様さを犠牲にすることなく天井部高さを低減する方
法を提供する。
【００４０】巻線１４４がワークピース１５６の平面に
対して少なくともほぼ平行にするため、巻線及びワーク
ピースは好ましくは、通常の螺旋の方法で捲くのでな
く、巻線間の段差又は移行（１つの水平面から次の面へ
の）箇所以外では、それぞれ個別の巻線がワークピース
１５６の平面に対して平行になるように捲くのが好まし
い。
対して少なくともほぼ平行にするため、巻線及びワーク
ピースは好ましくは、通常の螺旋の方法で捲くのでな
く、巻線間の段差又は移行（１つの水平面から次の面へ
の）箇所以外では、それぞれ個別の巻線がワークピース
１５６の平面に対して平行になるように捲くのが好まし
い。
【００４１】円筒形チャンバ１４０は円筒形側壁１５０
及び円筒形天井部１５２から構成されており、円筒形側
壁１５０及び円形天井部１５２がシリコンなどの材料の
単一部分を構成できるように、天井部１５２は円筒形側
壁１５０と一体的に形成される。しかしながら、第８Ａ
図に示された好ましい実施例は、分離した部品として形
成された円筒形側壁１５０及び天井部１５２を有してい
る。円形天井部１５２は平面、ドーム、円錐形、先頭を
切った円錐形、円筒形又はこのような形状の組合せ又は
回転曲面などの適当な断面形状であってよい。概して、
ドーム、円錐形、先頭を切った円錐形などの三次元的表
面を形成する天井部に対しても、ソレノイド１４２の垂
直方向ピッチ（即ち、その水平方向幅で割った垂直方向
高さ）は天井部１５２の垂直方向ピッチを以上である。
天井部のピッチ以上のピッチを有するソレノイドは、本
明細書において非等角ソレノイドと呼ばれ、一般に、ソ
レノイドの形状が天井部の形状と合致しないことを、更
に特定的には、垂直方向ピッチが天井部の垂直方向ピッ
チを以上であることを意味する。
及び円筒形天井部１５２から構成されており、円筒形側
壁１５０及び円形天井部１５２がシリコンなどの材料の
単一部分を構成できるように、天井部１５２は円筒形側
壁１５０と一体的に形成される。しかしながら、第８Ａ
図に示された好ましい実施例は、分離した部品として形
成された円筒形側壁１５０及び天井部１５２を有してい
る。円形天井部１５２は平面、ドーム、円錐形、先頭を
切った円錐形、円筒形又はこのような形状の組合せ又は
回転曲面などの適当な断面形状であってよい。概して、
ドーム、円錐形、先頭を切った円錐形などの三次元的表
面を形成する天井部に対しても、ソレノイド１４２の垂
直方向ピッチ（即ち、その水平方向幅で割った垂直方向
高さ）は天井部１５２の垂直方向ピッチを以上である。
天井部のピッチ以上のピッチを有するソレノイドは、本
明細書において非等角ソレノイドと呼ばれ、一般に、ソ
レノイドの形状が天井部の形状と合致しないことを、更
に特定的には、垂直方向ピッチが天井部の垂直方向ピッ
チを以上であることを意味する。
【００４２】チャンバ１４０の底部で台１５４は半導体
ウエハなどの処理されるべきワークピース１５６を支持
する。チャンバ１４０はポンプ（図示せず）によって環
状通路１５８からチャンバ１４０の下方部分を包囲する
排気環形体１６０へ排気される。排気環形体１６０の内
部は交換可能な金属ライナー１６０ａで内張りしてあ
る。環状通路１５８は台１５４を包囲する円筒形側壁１
５０及び平面リング１６２の底部縁１５０ａによって形
成される。プロセスガスは各種ガス送り装置のいずれか
１つ又はすべてからチャンバ１４０へ供給される。ワー
クピース中心部付近へプロセスガス流を制御するため、
中心部ガス送り装置１６４ａは天井部１５２の中心部か
らワークピース１５６の中心部へ向て下方へ延びる。ワ
ークピース周辺部付近へプロセスガス流を制御するた
め、中心部ガス送り装置１６４ａから独立に制御される
複数の半径方向ガス送り装置１６４ｂが、側壁１５０か
ら半径方向内方へワークピース周辺に向って延び、、又
はベース軸方向ガス送り装置１６４ｃが台１５４付近か
ら上方へワークピース周辺に向って延び、又は天井部軸
方向ガス送り装置１６４ｄが天井部１５２から下方へワ
ークピース周辺に向って延びる。ワークピース中心部及
び周辺部でのエッチング速度は互いに独立に調整され、
中心部ガス送り装置１６４ａ及び外側ガス送り装置１６
４ｂから１４６ｄのいずれか１つの装置を介してプロセ
スガス流量をワークピース中心部及び周辺部へ向ってそ
れぞれに制御することにより半径方向のより均一なエッ
チング速度分布がワークピースの端から端にわたって得
られる。本発明のこの特徴は、中心部ガス送り装置１６
４ａ及び周辺部ガス送り装置１６４ｂから１６４ｄの１
つの装置で実行される。
ウエハなどの処理されるべきワークピース１５６を支持
する。チャンバ１４０はポンプ（図示せず）によって環
状通路１５８からチャンバ１４０の下方部分を包囲する
排気環形体１６０へ排気される。排気環形体１６０の内
部は交換可能な金属ライナー１６０ａで内張りしてあ
る。環状通路１５８は台１５４を包囲する円筒形側壁１
５０及び平面リング１６２の底部縁１５０ａによって形
成される。プロセスガスは各種ガス送り装置のいずれか
１つ又はすべてからチャンバ１４０へ供給される。ワー
クピース中心部付近へプロセスガス流を制御するため、
中心部ガス送り装置１６４ａは天井部１５２の中心部か
らワークピース１５６の中心部へ向て下方へ延びる。ワ
ークピース周辺部付近へプロセスガス流を制御するた
め、中心部ガス送り装置１６４ａから独立に制御される
複数の半径方向ガス送り装置１６４ｂが、側壁１５０か
ら半径方向内方へワークピース周辺に向って延び、、又
はベース軸方向ガス送り装置１６４ｃが台１５４付近か
ら上方へワークピース周辺に向って延び、又は天井部軸
方向ガス送り装置１６４ｄが天井部１５２から下方へワ
ークピース周辺に向って延びる。ワークピース中心部及
び周辺部でのエッチング速度は互いに独立に調整され、
中心部ガス送り装置１６４ａ及び外側ガス送り装置１６
４ｂから１４６ｄのいずれか１つの装置を介してプロセ
スガス流量をワークピース中心部及び周辺部へ向ってそ
れぞれに制御することにより半径方向のより均一なエッ
チング速度分布がワークピースの端から端にわたって得
られる。本発明のこの特徴は、中心部ガス送り装置１６
４ａ及び周辺部ガス送り装置１６４ｂから１６４ｄの１
つの装置で実行される。
【００４３】ソレノイドコイルアンテナ１４２は、中心
部ガス送り装置１６４を包囲するハウジング１６６の周
囲に捲かれている。プラズマソースＲＦ電源１６８はコ
イルアンテナ１４２に接続され、またバイアスＲＦ電源
１７０は台１５４へ接続される。
部ガス送り装置１６４を包囲するハウジング１６６の周
囲に捲かれている。プラズマソースＲＦ電源１６８はコ
イルアンテナ１４２に接続され、またバイアスＲＦ電源
１７０は台１５４へ接続される。
【００４４】天井部１５２の中心部領域へ頭上式コイル
アンテナ１４２を閉じ込めることは、天井部１５２の頂
部表面の大部分を空けたままにしておき、それ故、例え
ば、タングステンハロゲンランプなどの複数の輻射加熱
体１７２と、冷却板を介して延びる冷却剤通路１７４ａ
を備え、銅又はアルミニウムから形成される水冷冷却板
１７４とを含む温度制御装置と直接接触を可能にしてお
く。冷却剤通路１７４ａは高い熱伝導率しかし低電気伝
導率を有する公知の様々の種類の冷却剤を含有すること
が好ましく、アンテナ又はソレノイド１４２をロードダ
ウンするのを回避する。天井部１５２の敏感で安定な温
度制御を容易にしながら、必要であれば、冷却板１７４
による冷却に打ち勝てるように、輻射加熱体１７２の最
大パワーが選択される一方、冷却板１７４は天井部１５
２の一定の冷却を行う。加熱体１７２によって照射され
る大きな天井部面積によって、より優れた一様性と温度
制御の高い効率がもたらされる。（輻射加熱は本発明を
実行するのに必ずしも必要ではなく、本明細書において
後述されるように、当業者は代わりに電気的加熱素子を
選択し採用することができる。）天井部１５２がシリコ
ンの場合、ケニス（Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｓ． Ｃｏｌｌｉ
ｎｓ）他による同時出願の米国特許出願第０８／５９
７、５７７号、出願日１９９６年２月２日に開示されて
いるように、天井部の端から端にわたる温度制御の一様
性と効率をこのように増加させることにより得られるべ
き著しい利点がある。とりわけ、ポリマー前駆物質及び
食刻剤エッチャント前駆物質プロセスガス（例えば、フ
ルオロカーボンガス）が採用される場合、食刻剤エッチ
ャント（例えば、フッ素）が掃出されねばなければなら
ない場合、全天井部にわたるポリマー堆積の速度及び天
井部１５２がフッ素食刻剤エッチャントスカベンジャ材
料（シリコン）をプラズマの中に供給する速度又はその
いずれかが、天井部１５２の輻射加熱体１７２との接触
面積を増加することにより、より良好に制御される。ソ
レノイド巻線１４４が天井部１５２の中心軸で集中され
るので、コイルアンテナ１４２は天井部１５２上の有効
な接触面積を増加させる。
アンテナ１４２を閉じ込めることは、天井部１５２の頂
部表面の大部分を空けたままにしておき、それ故、例え
ば、タングステンハロゲンランプなどの複数の輻射加熱
体１７２と、冷却板を介して延びる冷却剤通路１７４ａ
を備え、銅又はアルミニウムから形成される水冷冷却板
１７４とを含む温度制御装置と直接接触を可能にしてお
く。冷却剤通路１７４ａは高い熱伝導率しかし低電気伝
導率を有する公知の様々の種類の冷却剤を含有すること
が好ましく、アンテナ又はソレノイド１４２をロードダ
ウンするのを回避する。天井部１５２の敏感で安定な温
度制御を容易にしながら、必要であれば、冷却板１７４
による冷却に打ち勝てるように、輻射加熱体１７２の最
大パワーが選択される一方、冷却板１７４は天井部１５
２の一定の冷却を行う。加熱体１７２によって照射され
る大きな天井部面積によって、より優れた一様性と温度
制御の高い効率がもたらされる。（輻射加熱は本発明を
実行するのに必ずしも必要ではなく、本明細書において
後述されるように、当業者は代わりに電気的加熱素子を
選択し採用することができる。）天井部１５２がシリコ
ンの場合、ケニス（Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｓ． Ｃｏｌｌｉ
ｎｓ）他による同時出願の米国特許出願第０８／５９
７、５７７号、出願日１９９６年２月２日に開示されて
いるように、天井部の端から端にわたる温度制御の一様
性と効率をこのように増加させることにより得られるべ
き著しい利点がある。とりわけ、ポリマー前駆物質及び
食刻剤エッチャント前駆物質プロセスガス（例えば、フ
ルオロカーボンガス）が採用される場合、食刻剤エッチ
ャント（例えば、フッ素）が掃出されねばなければなら
ない場合、全天井部にわたるポリマー堆積の速度及び天
井部１５２がフッ素食刻剤エッチャントスカベンジャ材
料（シリコン）をプラズマの中に供給する速度又はその
いずれかが、天井部１５２の輻射加熱体１７２との接触
面積を増加することにより、より良好に制御される。ソ
レノイド巻線１４４が天井部１５２の中心軸で集中され
るので、コイルアンテナ１４２は天井部１５２上の有効
な接触面積を増加させる。
【００４５】熱接触のため天井部１５２上で使用できる
面積の増加が、その底部表面が天井部１５２に残ってお
り頂部表面が冷却板１７４を支持している高い熱伝導ト
ラス１７５（窒化アルミニウム、アルミニウム酸化物又
は窒化シリコン又は軽くドープされた又は非ドープいず
れかの非セラミック状シリコンなどのセラミックから形
成された）により、好ましい実施例において開発されて
いる。トラス１７５の１つの特徴は冷却板１７４をソレ
ノイド１４２の十分上方にずらすことである。この特徴
は、ソレノイド１４２とソレノイド１４２に対して冷却
板１７４の伝導面の密な近接をそれとは別に生ずる、プ
ラズマとの間の誘導結合の減少をかなり和らげるか又は
ほぼ排除する。誘導結合のこのような減少を防止するた
め、冷却板１７４とソレノイド１４２の頂部巻線間距離
が、少なくともソレノイド１４２の全高さのかなりの部
分（例えば、２分の１）であることが好ましい。トラス
１７５を貫通して延びる複数の軸方向穴１７５ａが２つ
の同軸円に沿って間隔を置いて配置され、複数の輻射加
熱体又はランプ１７２を保持し、輻射加熱体又はランプ
が天井部１５２を直接照射することを可能にする。最大
のランプ効率のためには、内面穴が反射性層（例えば、
アルミニウム）で内張りされる。天井部温度はランプ加
熱体１７２に専有されない穴１７５ａの１つを貫通して
延びる熱電対１７６などのセンサーによって検知され
る。良好な熱接触のためには、窒化ホウ素で含浸された
シリコンゴムなどの高熱伝導エラストマー１７３がセラ
ミックトラス１７５と冷却板１７４との間、及びセラミ
ックトラス１７５とシリコン天井部１５２との間に配置
される。
面積の増加が、その底部表面が天井部１５２に残ってお
り頂部表面が冷却板１７４を支持している高い熱伝導ト
ラス１７５（窒化アルミニウム、アルミニウム酸化物又
は窒化シリコン又は軽くドープされた又は非ドープいず
れかの非セラミック状シリコンなどのセラミックから形
成された）により、好ましい実施例において開発されて
いる。トラス１７５の１つの特徴は冷却板１７４をソレ
ノイド１４２の十分上方にずらすことである。この特徴
は、ソレノイド１４２とソレノイド１４２に対して冷却
板１７４の伝導面の密な近接をそれとは別に生ずる、プ
ラズマとの間の誘導結合の減少をかなり和らげるか又は
ほぼ排除する。誘導結合のこのような減少を防止するた
め、冷却板１７４とソレノイド１４２の頂部巻線間距離
が、少なくともソレノイド１４２の全高さのかなりの部
分（例えば、２分の１）であることが好ましい。トラス
１７５を貫通して延びる複数の軸方向穴１７５ａが２つ
の同軸円に沿って間隔を置いて配置され、複数の輻射加
熱体又はランプ１７２を保持し、輻射加熱体又はランプ
が天井部１５２を直接照射することを可能にする。最大
のランプ効率のためには、内面穴が反射性層（例えば、
アルミニウム）で内張りされる。天井部温度はランプ加
熱体１７２に専有されない穴１７５ａの１つを貫通して
延びる熱電対１７６などのセンサーによって検知され
る。良好な熱接触のためには、窒化ホウ素で含浸された
シリコンゴムなどの高熱伝導エラストマー１７３がセラ
ミックトラス１７５と冷却板１７４との間、及びセラミ
ックトラス１７５とシリコン天井部１５２との間に配置
される。
【００４６】第８Ａ図の実施例では、チャンバ１４０は
全半導体チャンバであり、この場合、天井部１５２及び
側壁１５０は両方ともシリコンなどの半導体である。天
井部１５２又は壁１５０のいずれかの温度の制御、及び
天井部１５２又は壁１５０のいずれかに加えられるＲＦ
バイアスパワーは、フッ素スカベンジャ前駆物質（シリ
コン）をプラズマの中へ供給する拡がりを制御するか、
又はポリマーで被覆される拡がりを制御する。天井部１
５２の材料はシリコンに限定されなばかりでなく、それ
にかわって、炭化ケイ素、二酸化ケイ素層（クオー
ツ）、窒化シリコン又はセラミックであってよい。
全半導体チャンバであり、この場合、天井部１５２及び
側壁１５０は両方ともシリコンなどの半導体である。天
井部１５２又は壁１５０のいずれかの温度の制御、及び
天井部１５２又は壁１５０のいずれかに加えられるＲＦ
バイアスパワーは、フッ素スカベンジャ前駆物質（シリ
コン）をプラズマの中へ供給する拡がりを制御するか、
又はポリマーで被覆される拡がりを制御する。天井部１
５２の材料はシリコンに限定されなばかりでなく、それ
にかわって、炭化ケイ素、二酸化ケイ素層（クオー
ツ）、窒化シリコン又はセラミックであってよい。
【００４７】チャンバ壁１５０又は天井部１５２はフッ
素スカベンジャ前駆物質として使用される必要はない。
代わりに、使い捨てのシリコン部材がチャンバ１４０内
部に配置され、十分高温に維持してシリコン部材にポリ
マーの堆積を防止してシリコン材料が使い捨てのシリコ
ン部材からプラズマの中にフッ素スカベンジャ前駆物質
として除去されるのを可能にする。この場合、壁１５０
及び天井部１５２は必ずしもシリコンである必要はな
く、又は壁１５０及び天井部１５２がシリコンである場
合、ポリマー凝縮温度（及びポリマー凝縮ＲＦバイアス
しきい値又はそのいずれか）付近又は以下の温度（及び
ＲＦバイアス又はそのいずれか）に保持され、その結
果、壁１５０及び天井部１５２がポリマーで消費される
のをプラズマから保護されるように、被覆される。使い
捨てのシリコン部材がいずれか適切な形状にされる一
方、第８Ａ図の実施例では、使い捨ての又は伸長性のあ
るシリコン部材は台１５４を包囲す管状リング１６２で
ある。管状リング１６２は高純度シリコンであり、ドー
プされシリコンの電気的及び光学特性を改質することが
好ましい。シリコンリング１６２をプラズマプロセス
（例えば、フッ素を掃出するプラズマの中へのシリコン
材料の投与）への好適な参加を確実にする十分な温度に
保持するため、管状リング１６２の下に円形状に配置さ
れた複数の輻射加熱体１７７（例えば、タングステンハ
ロゲンランプ）が、クオーツ窓１７８を通して管状リン
グ１６２を加熱する。上記参照された同時係属出願に示
されたように、加熱体１７７は光高温計又は蛍光光探針
などの遠隔センサーである温度センサー１７９によって
検知されたシリコンリング１６２の測定温度に従って制
御される。センサー１７９は、その穴の深さ及び狭さが
少なくとも部分的にシリコンリング１６２の熱放射率の
温度依存変化を遮断する傾向にあり、その結果、より信
頼性のある温度測定に対する灰色放射体により似た行動
をする、リング１６２の非常に深い穴１６２ａの中に部
分的に延びている。
素スカベンジャ前駆物質として使用される必要はない。
代わりに、使い捨てのシリコン部材がチャンバ１４０内
部に配置され、十分高温に維持してシリコン部材にポリ
マーの堆積を防止してシリコン材料が使い捨てのシリコ
ン部材からプラズマの中にフッ素スカベンジャ前駆物質
として除去されるのを可能にする。この場合、壁１５０
及び天井部１５２は必ずしもシリコンである必要はな
く、又は壁１５０及び天井部１５２がシリコンである場
合、ポリマー凝縮温度（及びポリマー凝縮ＲＦバイアス
しきい値又はそのいずれか）付近又は以下の温度（及び
ＲＦバイアス又はそのいずれか）に保持され、その結
果、壁１５０及び天井部１５２がポリマーで消費される
のをプラズマから保護されるように、被覆される。使い
捨てのシリコン部材がいずれか適切な形状にされる一
方、第８Ａ図の実施例では、使い捨ての又は伸長性のあ
るシリコン部材は台１５４を包囲す管状リング１６２で
ある。管状リング１６２は高純度シリコンであり、ドー
プされシリコンの電気的及び光学特性を改質することが
好ましい。シリコンリング１６２をプラズマプロセス
（例えば、フッ素を掃出するプラズマの中へのシリコン
材料の投与）への好適な参加を確実にする十分な温度に
保持するため、管状リング１６２の下に円形状に配置さ
れた複数の輻射加熱体１７７（例えば、タングステンハ
ロゲンランプ）が、クオーツ窓１７８を通して管状リン
グ１６２を加熱する。上記参照された同時係属出願に示
されたように、加熱体１７７は光高温計又は蛍光光探針
などの遠隔センサーである温度センサー１７９によって
検知されたシリコンリング１６２の測定温度に従って制
御される。センサー１７９は、その穴の深さ及び狭さが
少なくとも部分的にシリコンリング１６２の熱放射率の
温度依存変化を遮断する傾向にあり、その結果、より信
頼性のある温度測定に対する灰色放射体により似た行動
をする、リング１６２の非常に深い穴１６２ａの中に部
分的に延びている。
【００４８】上記に参照された同時出願の米国特許出願
第０８／５９７、５７７号に開示されているように、全
シリコンリアクタチャンバの利点は、例えば、金属など
の物質を生成する汚染物質との接触がないことである。
この目的のため、環状開口１５８に隣接したプラズマ閉
じ込めマグネット１８０、１８２がプラズマが排気環形
体１６０の中へ流入するのを防止し又は低減する。いず
れかのポリマー前駆物質及び活性種又はそのいずれかが
排気環形体１６０にうまく入る程度まで、かなりポリマ
ー凝縮温度以下の温度（例えば、参照した同時出願に開
示されたような）でライナー１６０ａを保持することに
より内部ライナー１６０ａへの生じたポリマー又は汚染
物質の堆積物がプラズマチャンバ１４０への再流入を防
止される。
第０８／５９７、５７７号に開示されているように、全
シリコンリアクタチャンバの利点は、例えば、金属など
の物質を生成する汚染物質との接触がないことである。
この目的のため、環状開口１５８に隣接したプラズマ閉
じ込めマグネット１８０、１８２がプラズマが排気環形
体１６０の中へ流入するのを防止し又は低減する。いず
れかのポリマー前駆物質及び活性種又はそのいずれかが
排気環形体１６０にうまく入る程度まで、かなりポリマ
ー凝縮温度以下の温度（例えば、参照した同時出願に開
示されたような）でライナー１６０ａを保持することに
より内部ライナー１６０ａへの生じたポリマー又は汚染
物質の堆積物がプラズマチャンバ１４０への再流入を防
止される。
【００４９】排気環形体１６０の外部壁を貫通するウエ
ハスリットバルブ１８４は、ウエハの出入りに適合す
る。チャンバ１４０と排気環形体１６０間の環状開口１
５８は、チャンバ圧力分布を非対称ポンプ孔位置でより
対称にするため、ウエハスリットバルブ１８４に隣接し
てより大きく、円筒形側壁１５０の底部縁の傾斜のため
反対側で最小である。
ハスリットバルブ１８４は、ウエハの出入りに適合す
る。チャンバ１４０と排気環形体１６０間の環状開口１
５８は、チャンバ圧力分布を非対称ポンプ孔位置でより
対称にするため、ウエハスリットバルブ１８４に隣接し
てより大きく、円筒形側壁１５０の底部縁の傾斜のため
反対側で最小である。
【００５０】チャンバ中心軸１４６の近辺の最大インダ
クタンスは、垂直に重ねられたソレノイド巻線１４４で
得られる。
クタンスは、垂直に重ねられたソレノイド巻線１４４で
得られる。
【００５１】外側位置での巻線１１２２の第２外側垂直
スタック又はソレノイド１１２０（即ち、熱接触トラス
１７５の外側円周表面に対して）は、ソレノイド巻線１
４４の内部垂直スタックから半径方向距離δＲだけずら
すされる。内部コイルアンテナ１４２の中心部への及び
外側ソレノイドアンテナ１１２０の周辺部への閉じ込め
が、天井部１５２の頂部表面の大部分を温度制御装置１
７２、１７４及び１７５との直接接触のため残してある
のは注意すべきことである。天井部１５２と温度制御装
置間のより大きな表面面積コンタクトは、天井部１５２
のより効率的より一様な温度制御をもたらすことが利点
である。
スタック又はソレノイド１１２０（即ち、熱接触トラス
１７５の外側円周表面に対して）は、ソレノイド巻線１
４４の内部垂直スタックから半径方向距離δＲだけずら
すされる。内部コイルアンテナ１４２の中心部への及び
外側ソレノイドアンテナ１１２０の周辺部への閉じ込め
が、天井部１５２の頂部表面の大部分を温度制御装置１
７２、１７４及び１７５との直接接触のため残してある
のは注意すべきことである。天井部１５２と温度制御装
置間のより大きな表面面積コンタクトは、天井部１５２
のより効率的より一様な温度制御をもたらすことが利点
である。
【００５２】例えば、１２．６インチ（３２ｃｍ）の内
径を有するシリコンの単一部分の、側壁及び天井部が形
成されているリアクタについて、厚さ０．０３インチの
テフロン絶縁層で被覆された直径３／１６インチ中空銅
管を使用して外部ソレノイドの平均直径は１１．７５イ
ンチ（２９．３ｃｍ）であった一方で、ウエハから天井
部までのギャップは３インチ（７．５ｃｍ）であり、内
部ソレノイドの平均直径は３．７５インチ（９．３ｃ
ｍ）であり、各ソレノイドは４ターン（４回巻き）から
構成され、高さ１インチ（２．５４ｃｍ）であった。外
側スタック又はソレノイド１１２０は、第２の独立して
制御可能なプラズマソースＲＦ電源１９６により付勢さ
れる。その目的は、異なる使用者が選択できるプラズマ
ソースパワーレベルがワークピース又はウエハ５６に対
して異なる半径方向位置で供給されることを可能にしウ
エハ表面の端から端にわたる公知の処理の非均一性に対
する補償を可能にして著しい利点にすることである。独
立して制御可能な中心部ガス送り装置１６４ａ及び周辺
部ガス送り装置の１６４ｂから１６４ｄの組合せでは、
外側ソレノイド１９０に供給されるＲＦパワーに対して
内側ソレノイド１９０に供給されるＲＦパワーを調整す
ることにより、ワークピース中心部でのエッチング性能
が縁部でのエッチング性能に対して調整される。本発明
が、上記したようなインダクタンス場（フィールド）で
の中心のない又は中心沈下の問題を解決又は少なくとも
改善する一方、他のプラズマ処理の非均一性の問題があ
り、内部及び外部アンテナに供給される相対的ＲＦパワ
ーレベルを調整することにより、それらの問題がまた第
８Ａ図の用途の広い実施例において補償される。より大
きな利便性を備えるこの目的を成し遂げるため、内部及
び外部ソレノイド１４２、１９０のインダクタンス場間
の固定位相関係を保存しながら、内部及び外部ソレノイ
ド１４２、１９０に対するそれぞれのＲＦ電源１６８、
１９６が共通の電源１９７ａ及び使用者が内部及び外部
ソレノイド１４２、１９０間のパワーの相対的分配を変
更することを可能にするパワー分配器１９７ｂに置き換
えられる。これは、２つのソレノイド１４２及び１９０
が同一周波数でＲＦパワーを受け取る場合に、特に重要
である。２つの独立電源１６８及び１９６が採用される
場合、これらの電源が異なるＲＦ周波数でエネルギーを
与えられ、この場合、各ＲＦ電源１６８及び１９６の出
力にＲＦフィルターを取付けて２つのソレノイド間の結
合からのオフーフレクエンシィフィードバックを回避す
ることが好ましい。この場合、周波数差は２つのソレノ
イド間結合の時間平均を取るのに十分で、更に、ＲＦフ
ィルターの排除帯域を越えなければならない。好ましい
モードは、各周波数をそれぞれのソレノイドに独立に共
振的に整合させ、各周波数が変化して、通常のインピピ
ーダンス整合技術の代わりにプラズマインピピーダンス
の変化に追随する（それによって共振を維持する）もの
である。このような実装において、２つのソレノイドの
周波数範囲は相互に排他的である。代わりに、２つのソ
レノイドは同一ＲＦ周波数で作動され、この場合、２つ
の周波数間の位相関係を、建設的な相互作用又は重ね合
わせを生ずるようにすることが好ましい。一般に、この
要件は、２つのソレノイドが同様の思慮で捲かれている
場合、２つのソレノイドへ供給される信号間のゼロ位相
角で満足される。さもなければ、２つのソレノイドが反
対に捲かれている場合、位相角は１８０°であることが
好ましい。いずれの場合でも、内部及び外部ソレノイド
間の結合は、本明細書において以下に説明されるよう
に、内部及び外部ソレノイド１４２及び１９０間の比較
的大きな空間を有することにより小さくされるか又は取
り除かれる。
径を有するシリコンの単一部分の、側壁及び天井部が形
成されているリアクタについて、厚さ０．０３インチの
テフロン絶縁層で被覆された直径３／１６インチ中空銅
管を使用して外部ソレノイドの平均直径は１１．７５イ
ンチ（２９．３ｃｍ）であった一方で、ウエハから天井
部までのギャップは３インチ（７．５ｃｍ）であり、内
部ソレノイドの平均直径は３．７５インチ（９．３ｃ
ｍ）であり、各ソレノイドは４ターン（４回巻き）から
構成され、高さ１インチ（２．５４ｃｍ）であった。外
側スタック又はソレノイド１１２０は、第２の独立して
制御可能なプラズマソースＲＦ電源１９６により付勢さ
れる。その目的は、異なる使用者が選択できるプラズマ
ソースパワーレベルがワークピース又はウエハ５６に対
して異なる半径方向位置で供給されることを可能にしウ
エハ表面の端から端にわたる公知の処理の非均一性に対
する補償を可能にして著しい利点にすることである。独
立して制御可能な中心部ガス送り装置１６４ａ及び周辺
部ガス送り装置の１６４ｂから１６４ｄの組合せでは、
外側ソレノイド１９０に供給されるＲＦパワーに対して
内側ソレノイド１９０に供給されるＲＦパワーを調整す
ることにより、ワークピース中心部でのエッチング性能
が縁部でのエッチング性能に対して調整される。本発明
が、上記したようなインダクタンス場（フィールド）で
の中心のない又は中心沈下の問題を解決又は少なくとも
改善する一方、他のプラズマ処理の非均一性の問題があ
り、内部及び外部アンテナに供給される相対的ＲＦパワ
ーレベルを調整することにより、それらの問題がまた第
８Ａ図の用途の広い実施例において補償される。より大
きな利便性を備えるこの目的を成し遂げるため、内部及
び外部ソレノイド１４２、１９０のインダクタンス場間
の固定位相関係を保存しながら、内部及び外部ソレノイ
ド１４２、１９０に対するそれぞれのＲＦ電源１６８、
１９６が共通の電源１９７ａ及び使用者が内部及び外部
ソレノイド１４２、１９０間のパワーの相対的分配を変
更することを可能にするパワー分配器１９７ｂに置き換
えられる。これは、２つのソレノイド１４２及び１９０
が同一周波数でＲＦパワーを受け取る場合に、特に重要
である。２つの独立電源１６８及び１９６が採用される
場合、これらの電源が異なるＲＦ周波数でエネルギーを
与えられ、この場合、各ＲＦ電源１６８及び１９６の出
力にＲＦフィルターを取付けて２つのソレノイド間の結
合からのオフーフレクエンシィフィードバックを回避す
ることが好ましい。この場合、周波数差は２つのソレノ
イド間結合の時間平均を取るのに十分で、更に、ＲＦフ
ィルターの排除帯域を越えなければならない。好ましい
モードは、各周波数をそれぞれのソレノイドに独立に共
振的に整合させ、各周波数が変化して、通常のインピピ
ーダンス整合技術の代わりにプラズマインピピーダンス
の変化に追随する（それによって共振を維持する）もの
である。このような実装において、２つのソレノイドの
周波数範囲は相互に排他的である。代わりに、２つのソ
レノイドは同一ＲＦ周波数で作動され、この場合、２つ
の周波数間の位相関係を、建設的な相互作用又は重ね合
わせを生ずるようにすることが好ましい。一般に、この
要件は、２つのソレノイドが同様の思慮で捲かれている
場合、２つのソレノイドへ供給される信号間のゼロ位相
角で満足される。さもなければ、２つのソレノイドが反
対に捲かれている場合、位相角は１８０°であることが
好ましい。いずれの場合でも、内部及び外部ソレノイド
間の結合は、本明細書において以下に説明されるよう
に、内部及び外部ソレノイド１４２及び１９０間の比較
的大きな空間を有することにより小さくされるか又は取
り除かれる。
【００５３】このような調整により達成可能な範囲は、
外部ソレノイド９１０の半径を大きくすることにより増
大でき内部及び外部ソレノイド１４２及び１９０間の空
間を増大して、その結果、２つのソレノイド１４２及び
１９０の効果がワークピースの中心部及び縁部それぞれ
により制限される。これは２つのソレノイド１４２及び
１９０の効果を重ねる制御の範囲をより大きくすること
を可能にする。例えば、内部ソレノイド１４２はワーク
ピース半径の約半分より大きくてはならないし、ワーク
ピースの３分の１より大きくないことが好ましい。（内
部ソレノイド１４２の最小半径は、ソレノイド１４２及
び必要により一部分を形成する導体の直径に幾分影響さ
れ、弧状ーー例えば、円形ーー電流経路の制限されてい
る（非ゼロ円周）を提供してインダクタンスを生ず
る。）外部コイル１９０の半径は少なくともワークピー
ス半径に等しく、ワークピース半径の１．５倍以上が好
ましい。このような構成では、それぞれの内部及び外部
ソレノイド１４２及び１９０の中心部及び縁部効果は、
内部ソレノイドに対するパワーを増大させることにより
チャンバ圧力が均一なプラズマを生じながら、数百ｍＴ
に上昇するように、外部ソレノイド１９０に対するパワ
ーを増大させることによりチャンバ圧力が均一なプラズ
マを生じながら、０．０１ｍＴの程度に低下するように
表示されている。外部ソレノイド１９０のこのような大
きな半径の別の利点は、その大きな半径により内部及び
外部ソレノイド１４２及び１９０間結合が最小になると
いうことである。
外部ソレノイド９１０の半径を大きくすることにより増
大でき内部及び外部ソレノイド１４２及び１９０間の空
間を増大して、その結果、２つのソレノイド１４２及び
１９０の効果がワークピースの中心部及び縁部それぞれ
により制限される。これは２つのソレノイド１４２及び
１９０の効果を重ねる制御の範囲をより大きくすること
を可能にする。例えば、内部ソレノイド１４２はワーク
ピース半径の約半分より大きくてはならないし、ワーク
ピースの３分の１より大きくないことが好ましい。（内
部ソレノイド１４２の最小半径は、ソレノイド１４２及
び必要により一部分を形成する導体の直径に幾分影響さ
れ、弧状ーー例えば、円形ーー電流経路の制限されてい
る（非ゼロ円周）を提供してインダクタンスを生ず
る。）外部コイル１９０の半径は少なくともワークピー
ス半径に等しく、ワークピース半径の１．５倍以上が好
ましい。このような構成では、それぞれの内部及び外部
ソレノイド１４２及び１９０の中心部及び縁部効果は、
内部ソレノイドに対するパワーを増大させることにより
チャンバ圧力が均一なプラズマを生じながら、数百ｍＴ
に上昇するように、外部ソレノイド１９０に対するパワ
ーを増大させることによりチャンバ圧力が均一なプラズ
マを生じながら、０．０１ｍＴの程度に低下するように
表示されている。外部ソレノイド１９０のこのような大
きな半径の別の利点は、その大きな半径により内部及び
外部ソレノイド１４２及び１９０間結合が最小になると
いうことである。
【００５４】第８Ａ図の実施例では、天井部１５２及び
側壁１５０は互いに絶縁された分離した半導体片（例え
ば、シリコン）であり、半導体片はそれぞれのＲＦソー
ス１２１０及び１２１２から天井部１５２及び側壁１５
０へ加えられる別に制御されたＲＦバイアスパワーレベ
ルを有し、縁部に対する中心部エッチング速度及び選択
比にわたる制御を向上させている。ケニス（Ｋｅｎｎｅ
ｔｈ Ｓ． Ｃｏｌｌｉｎｓ）他による同時出願の米国
特許出願第０８／５９７、５７７号、出願日１９９６年
２月２日よりはるかに詳細に説明されるていように、天
井部１５２は半導体材料（例えば、シリコン）であり、
半導体材料は半導体材料がチャンバの中にプラズマが供
給されるＲＦソースパワーを容量的に結合する電極とし
て、同時にソレノイド１４２に供給されるＲＦパワーが
チャンバの中に容量的に結合される窓として作用するよ
うにドープされている。このような窓ー電極の利点は、
同時にＲＦパワーをウエハ（全体に）わたって直接的に
誘導結合しながら、ＲＦ電位が（例えば、イオンエネル
ギーを制御するための）、ウエハ（全体に）わたって直
接的に確立されることである。分離して制御される内部
及び外部ソレノイド１４２及び１９０及び周辺部ガス送
り装置１６４ａ及び１６４ｂとの組合せの、この後者の
特徴はワークピース縁部に対するワークピース中心部で
のイオン濃度、イオンエネルギー、エッチング速度及び
エッチング選択比などの各種プラズマプロセスパラメー
タを調整する能力を大きく向上させ最適な均一性を達成
する。
側壁１５０は互いに絶縁された分離した半導体片（例え
ば、シリコン）であり、半導体片はそれぞれのＲＦソー
ス１２１０及び１２１２から天井部１５２及び側壁１５
０へ加えられる別に制御されたＲＦバイアスパワーレベ
ルを有し、縁部に対する中心部エッチング速度及び選択
比にわたる制御を向上させている。ケニス（Ｋｅｎｎｅ
ｔｈ Ｓ． Ｃｏｌｌｉｎｓ）他による同時出願の米国
特許出願第０８／５９７、５７７号、出願日１９９６年
２月２日よりはるかに詳細に説明されるていように、天
井部１５２は半導体材料（例えば、シリコン）であり、
半導体材料は半導体材料がチャンバの中にプラズマが供
給されるＲＦソースパワーを容量的に結合する電極とし
て、同時にソレノイド１４２に供給されるＲＦパワーが
チャンバの中に容量的に結合される窓として作用するよ
うにドープされている。このような窓ー電極の利点は、
同時にＲＦパワーをウエハ（全体に）わたって直接的に
誘導結合しながら、ＲＦ電位が（例えば、イオンエネル
ギーを制御するための）、ウエハ（全体に）わたって直
接的に確立されることである。分離して制御される内部
及び外部ソレノイド１４２及び１９０及び周辺部ガス送
り装置１６４ａ及び１６４ｂとの組合せの、この後者の
特徴はワークピース縁部に対するワークピース中心部で
のイオン濃度、イオンエネルギー、エッチング速度及び
エッチング選択比などの各種プラズマプロセスパラメー
タを調整する能力を大きく向上させ最適な均一性を達成
する。
【００５５】この組合せにおいて、個別のガス送り装置
を介した圧力及びガス容積又はそのいずれかは個別に又
は分離して制御され、このようなプラズマプロセスパラ
メータの最適な均一性を達成する。
を介した圧力及びガス容積又はそのいずれかは個別に又
は分離して制御され、このようなプラズマプロセスパラ
メータの最適な均一性を達成する。
【００５６】ランプ加熱体１７２は電気的加熱素子に置
き換えられてよい。使い捨てシリコン部材は台５４を包
囲する管状リング６２である。管状リング６２は高純度
シリコンであり、ドープしてシリコンの電気的及び光学
特性を改質することが好ましい。シリコンリング６２を
プラズマプロセス（例えば、フッ素を掃出するプラズマ
の中へのシリコン材料の投与）への好適な参加を確実に
する十分な温度に保持するため、管状リング１６２の下
に円形状に配置された複数の輻射加熱体１７７（例え
ば、タングステンハロゲンランプ）が、クオーツ窓１７
８を通して管状リング１６２を加熱する。上記参照され
た同時係属出願に示されたように、加熱体１７７は光高
温計又は蛍光探針などの遠隔センサーである温度センサ
ー１７９によって検知されたシリコンリング１６２の測
定温度に従って制御される。センサー１７９は、その穴
の深さ及び狭さが少なくとも部分的にシリコンリング１
６２の熱放射率の温度依存変化を遮断する傾向にあり、
その結果、より信頼性のある温度測定に対する灰色放射
体により似た行動をする、リング１６２の非常に深い穴
１６２ａの中に部分的に延びている。
き換えられてよい。使い捨てシリコン部材は台５４を包
囲する管状リング６２である。管状リング６２は高純度
シリコンであり、ドープしてシリコンの電気的及び光学
特性を改質することが好ましい。シリコンリング６２を
プラズマプロセス（例えば、フッ素を掃出するプラズマ
の中へのシリコン材料の投与）への好適な参加を確実に
する十分な温度に保持するため、管状リング１６２の下
に円形状に配置された複数の輻射加熱体１７７（例え
ば、タングステンハロゲンランプ）が、クオーツ窓１７
８を通して管状リング１６２を加熱する。上記参照され
た同時係属出願に示されたように、加熱体１７７は光高
温計又は蛍光探針などの遠隔センサーである温度センサ
ー１７９によって検知されたシリコンリング１６２の測
定温度に従って制御される。センサー１７９は、その穴
の深さ及び狭さが少なくとも部分的にシリコンリング１
６２の熱放射率の温度依存変化を遮断する傾向にあり、
その結果、より信頼性のある温度測定に対する灰色放射
体により似た行動をする、リング１６２の非常に深い穴
１６２ａの中に部分的に延びている。
【００５７】第８Ｂ図は、天井部１５２自体が電気的に
互いに絶縁され、単一の区別的に制御されるＲＦパワー
ソースの分離した出力である独立したＲＦパワーソース
１２１４及び１２１６によって分離してバイアスされる
内部円板１５２ａと外部環形体１５２ｂとに分割され
る、別の変形を示す。
互いに絶縁され、単一の区別的に制御されるＲＦパワー
ソースの分離した出力である独立したＲＦパワーソース
１２１４及び１２１６によって分離してバイアスされる
内部円板１５２ａと外部環形体１５２ｂとに分割され
る、別の変形を示す。
【００５８】別の実施例によれば、例えば、通常のマイ
クロプロセッサー及びメモリーを含むプログラマブルエ
レクトロニックコントローラなどの、第８Ａ図及び第８
Ｂ図に示される使用者が利用しやすい中央コントローラ
１３００が接続され中心部及び周辺部ガス送り装置１６
４ａ及び１６４、内部及び外部アンテナ１４２及び１９
０に供給されるＲＦプラズマソースパワーレベル、及び
天井部１５２及び側壁１５０それぞれに供給されるＲＦ
バイアスパワーレベル（第８Ａ図における）及び内部及
び外部天井部部分１５２ａ及び１５２ｂに供給されるＲ
Ｆバイアスパワーレベル（第８Ｂ図における）を介して
ガス流量を、同時に天井部１５２の温度及びシリコンリ
ング１６２の温度を制御する。天井部温度コントローラ
１２１８(CONTROLLER)は、ランプ加熱体１７２へのラン
プパワーソース１２２０によって供給されるパワーを天
井部温度センサー１７６によって測定された温度をコン
トローラ１３００には知らされている所要の温度と比較
することにより調節する。マスターコントローラ１３０
０は、温度コントローラ１２１８及び６８ａ、６８ｂ、
ソレノイドパワーソース１６８及び１９６のＲＦパワー
レベル、バイアスパワーソース１２１０、１２１２のＲ
Ｆパワーレベル（第８Ａ図）又は１２１４及び１２１６
（第８Ｂ図）、ＲＦパワーソース１７０によって供給さ
れるウエハバイアスレベル及び各種供給装置（又は分離
バルブ）によりガス吸気口１６４ａから１６４ｄへ供給
されるガス流量を調節する。ウエハバイアスレベルを制
御するための鍵は、ウエハ台１５４と天井部１５２間の
ＲＦ電位差である。
クロプロセッサー及びメモリーを含むプログラマブルエ
レクトロニックコントローラなどの、第８Ａ図及び第８
Ｂ図に示される使用者が利用しやすい中央コントローラ
１３００が接続され中心部及び周辺部ガス送り装置１６
４ａ及び１６４、内部及び外部アンテナ１４２及び１９
０に供給されるＲＦプラズマソースパワーレベル、及び
天井部１５２及び側壁１５０それぞれに供給されるＲＦ
バイアスパワーレベル（第８Ａ図における）及び内部及
び外部天井部部分１５２ａ及び１５２ｂに供給されるＲ
Ｆバイアスパワーレベル（第８Ｂ図における）を介して
ガス流量を、同時に天井部１５２の温度及びシリコンリ
ング１６２の温度を制御する。天井部温度コントローラ
１２１８(CONTROLLER)は、ランプ加熱体１７２へのラン
プパワーソース１２２０によって供給されるパワーを天
井部温度センサー１７６によって測定された温度をコン
トローラ１３００には知らされている所要の温度と比較
することにより調節する。マスターコントローラ１３０
０は、温度コントローラ１２１８及び６８ａ、６８ｂ、
ソレノイドパワーソース１６８及び１９６のＲＦパワー
レベル、バイアスパワーソース１２１０、１２１２のＲ
Ｆパワーレベル（第８Ａ図）又は１２１４及び１２１６
（第８Ｂ図）、ＲＦパワーソース１７０によって供給さ
れるウエハバイアスレベル及び各種供給装置（又は分離
バルブ）によりガス吸気口１６４ａから１６４ｄへ供給
されるガス流量を調節する。ウエハバイアスレベルを制
御するための鍵は、ウエハ台１５４と天井部１５２間の
ＲＦ電位差である。
【００５９】このように、台用ＲＦパワーソース１７０
又は天井部用ＲＦパワーソース１２１２のいずれかが単
にＲＦ接地へ短絡される。このようなプログラマブル統
合コントローラにあっては、使用者はＲＦソースパワ
ー、ＲＦバイアスパワー及びワークピース中心部と周辺
部間のガス流量の分配を容易に最適化できワークピース
の表面の端から端にわたって最高の中心部対縁部プロセ
ス均一性（例えば、エッチング速度及びエッチング選択
比の均一な半径方向分布）を達成する。また、台１５４
と天井部１５２間のＲＦパワー差に対してソレノイド１
４２、１９０に供給されるＲＦパワーを（コントローラ
１３００を介して）調整することにより、使用者は主要
素をなす誘導結合モード又は主要素をなす容量結合モー
ドでリアクタを操作できる。
又は天井部用ＲＦパワーソース１２１２のいずれかが単
にＲＦ接地へ短絡される。このようなプログラマブル統
合コントローラにあっては、使用者はＲＦソースパワ
ー、ＲＦバイアスパワー及びワークピース中心部と周辺
部間のガス流量の分配を容易に最適化できワークピース
の表面の端から端にわたって最高の中心部対縁部プロセ
ス均一性（例えば、エッチング速度及びエッチング選択
比の均一な半径方向分布）を達成する。また、台１５４
と天井部１５２間のＲＦパワー差に対してソレノイド１
４２、１９０に供給されるＲＦパワーを（コントローラ
１３００を介して）調整することにより、使用者は主要
素をなす誘導結合モード又は主要素をなす容量結合モー
ドでリアクタを操作できる。
【００６０】第８Ａ図では、ソレノイド１４２及び１９
０，天井部１５２，側壁１５０（あるいは、第８Ｂ図で
の内部及び外部の天井部分１５２ａ、１５２ｂ）に接続
された各種パワーソースは、ＲＦ周波数で操作するよう
に説明されてきたが、本発明は特定の周波数範囲に制限
されず、本発明を実施する際、ＲＦ以外の周波数が、当
業者によって選択される得る。
０，天井部１５２，側壁１５０（あるいは、第８Ｂ図で
の内部及び外部の天井部分１５２ａ、１５２ｂ）に接続
された各種パワーソースは、ＲＦ周波数で操作するよう
に説明されてきたが、本発明は特定の周波数範囲に制限
されず、本発明を実施する際、ＲＦ以外の周波数が、当
業者によって選択される得る。
【００６１】本発明の好ましい実施例では、高熱伝導ス
ペーサー１７５、天井部１５２及び側壁１５０は、単一
の結晶質シリコンで一体化される。
ペーサー１７５、天井部１５２及び側壁１５０は、単一
の結晶質シリコンで一体化される。
【００６２】伸長性のあるポリマー硬化前駆物質片は、
効率的に加熱されるべき熱源から離れ過ぎない場合、そ
れによってチャンバのプラズマ処理領域を熱源から遮蔽
する場合（チャンバ内でプラズマ発生のため熱源からの
パワーの発散を回避するように）を除いて、ポリマー硬
化前駆物質片はいずれの形状であっても、いずれの場所
にあってもよい。好ましい実施例では、熱源のエネルギ
ーからプラズマを幾分か遮蔽するには、（シリコンリン
グ６０それ自身の他に）チャンバのプラズマ処理領域と
排気環形体間をプラズマが流れないよう一対のリングマ
グネット１００及び１０２を設ける。
効率的に加熱されるべき熱源から離れ過ぎない場合、そ
れによってチャンバのプラズマ処理領域を熱源から遮蔽
する場合（チャンバ内でプラズマ発生のため熱源からの
パワーの発散を回避するように）を除いて、ポリマー硬
化前駆物質片はいずれの形状であっても、いずれの場所
にあってもよい。好ましい実施例では、熱源のエネルギ
ーからプラズマを幾分か遮蔽するには、（シリコンリン
グ６０それ自身の他に）チャンバのプラズマ処理領域と
排気環形体間をプラズマが流れないよう一対のリングマ
グネット１００及び１０２を設ける。
【００６３】必要な遮蔽をし、遠隔熱源へ前駆物質硬ポ
リマー片を近づける別の実施例が第９図に示されるが、
第９図において、伸長性のある片は円筒形チャンバの側
壁内面に隣接する円筒形のシリコンライナー１１０であ
る。円筒形の側壁外面に隣接する周辺熱源１１５は、側
壁を通してシリコン１１０に熱を供給する。周辺熱源１
１５は、誘導加熱体でよい。この場合、円筒形のチャン
バ壁は、クオーツの様な絶緑体か非常に高抵抗のシリコ
ンのような半導体とし、熱源１１５の誘導場からのライ
ナー１１０への吸収は最小となり、伝導は最大となる。
リマー片を近づける別の実施例が第９図に示されるが、
第９図において、伸長性のある片は円筒形チャンバの側
壁内面に隣接する円筒形のシリコンライナー１１０であ
る。円筒形の側壁外面に隣接する周辺熱源１１５は、側
壁を通してシリコン１１０に熱を供給する。周辺熱源１
１５は、誘導加熱体でよい。この場合、円筒形のチャン
バ壁は、クオーツの様な絶緑体か非常に高抵抗のシリコ
ンのような半導体とし、熱源１１５の誘導場からのライ
ナー１１０への吸収は最小となり、伝導は最大となる。
【００６４】または、周辺熱源１１５は、ダングステン
ハロゲンランプか電気放電ランプのような放射型加熱体
とする。温度センサー１６６と温度制御装置１６８は、
周辺加熱体１１５の操作を制御するが、第８Ａ図の実施
例では、センサー６６と制御装置６８を通して温度制御
を実施する。第８Ａ図の実施例では、マスターコントロ
ーラ３００(CENTRAL CONTROLLER)が温度制御装置１６８
を制御する。第１０図のグラフに、第６図の実施例の温
度制御システムの作動状態を示す。水平軸は、定常状態
の摂氏表示の温度(TEMPERATURE)で、温度制御装置６８
は、シリコンリング６０を決められた温度に維持する。
一方、垂直軸は、決められたリング温度を維持するに必
要なワット表示の供給パワーである(HEATS)。第１１図
は、第６図のシステムの閉じられたループ温度応答を示
し、水平軸は秒表示の時間(TIME)、垂直軸は摂氏表示の
リング温度(TEMPERATURE)である。第１１図のグラフで
は、リング６０の初期温度は室温近くである。そして、
コントローラ６８を、約３０秒後、リング温度が４４０
℃になるよう設定する。オーバーシュートせず、ほんの
わずかなシステムノイズだけで、約３１０秒後、この温
度に到達する。約５５０秒で、チャンバ内でプラズマが
点火され(PLASMA-ON 3200W)、約１０００秒で消失する
(PLASMA-OFF)。リング温度への影響は第１１図では殆ど
観測されない。この後者の事実は、温度制御システムの
安定性と信頼性を検証する。第１２図は、（ターゲット
温度が、オーバーシュートせず到達した時間）３０１秒
から（プラズマが一時的に点火する時間）５５０秒を含
めての近辺の、グラフ第１１図の部分の大きく拡大した
図である。第１２図の拡大図は、プラズマが３．２キロ
ワットのソースパワーで５５０秒後に点火し、それと同
時にリング温度に短いスパイクを生じることを明らかに
している。このデータは、センサー６６及び光ファイバ
ー７２の蛍光探針（光プローブ）版（バージョン）を使
用して得られた。
ハロゲンランプか電気放電ランプのような放射型加熱体
とする。温度センサー１６６と温度制御装置１６８は、
周辺加熱体１１５の操作を制御するが、第８Ａ図の実施
例では、センサー６６と制御装置６８を通して温度制御
を実施する。第８Ａ図の実施例では、マスターコントロ
ーラ３００(CENTRAL CONTROLLER)が温度制御装置１６８
を制御する。第１０図のグラフに、第６図の実施例の温
度制御システムの作動状態を示す。水平軸は、定常状態
の摂氏表示の温度(TEMPERATURE)で、温度制御装置６８
は、シリコンリング６０を決められた温度に維持する。
一方、垂直軸は、決められたリング温度を維持するに必
要なワット表示の供給パワーである(HEATS)。第１１図
は、第６図のシステムの閉じられたループ温度応答を示
し、水平軸は秒表示の時間(TIME)、垂直軸は摂氏表示の
リング温度(TEMPERATURE)である。第１１図のグラフで
は、リング６０の初期温度は室温近くである。そして、
コントローラ６８を、約３０秒後、リング温度が４４０
℃になるよう設定する。オーバーシュートせず、ほんの
わずかなシステムノイズだけで、約３１０秒後、この温
度に到達する。約５５０秒で、チャンバ内でプラズマが
点火され(PLASMA-ON 3200W)、約１０００秒で消失する
(PLASMA-OFF)。リング温度への影響は第１１図では殆ど
観測されない。この後者の事実は、温度制御システムの
安定性と信頼性を検証する。第１２図は、（ターゲット
温度が、オーバーシュートせず到達した時間）３０１秒
から（プラズマが一時的に点火する時間）５５０秒を含
めての近辺の、グラフ第１１図の部分の大きく拡大した
図である。第１２図の拡大図は、プラズマが３．２キロ
ワットのソースパワーで５５０秒後に点火し、それと同
時にリング温度に短いスパイクを生じることを明らかに
している。このデータは、センサー６６及び光ファイバ
ー７２の蛍光探針（光プローブ）版（バージョン）を使
用して得られた。
【００６５】ポリマー硬化前駆物質片（例えば、シリコ
ンリング６０）を熱する代わりに、ＲＦバイアスパワー
がソース４００（第７図に点線で示した）からポリマー
硬化前駆物質片に加えられ、エッチングに対してポリマ
ーの抵抗性を増やす好ましい効果が得られる。当業者に
おいては、ＲＦバイアスパワーを増加することにより、
ポリマー推積物がもはや前駆物質硬化重体片（例えば、
シリコンリング６０）上に蓄積せず、ポリマー硬化前駆
物質片の表面がプラズマと相互作用しなくなるＲＦバイ
アスパワーレベルを容易に確かめられる。これは、本発
明の別のモードではあるが、最も好ましいモードではな
い。理由は、（ａ）ポリマー硬化前駆物質片の消耗度が
より高くなる、そして（ｂ）ポリマー硬化前駆物質片へ
の電気的結合（ＲＦ）が与えられ、必要なＲＦバイアス
パワーにＲＦ（電気的結合）を上乗せし、その構成を複
雑化する。他の別のモードでも、ポリマー硬化前駆物質
片に熱と、ＲＦバイアスを複合作用させ得る。
ンリング６０）を熱する代わりに、ＲＦバイアスパワー
がソース４００（第７図に点線で示した）からポリマー
硬化前駆物質片に加えられ、エッチングに対してポリマ
ーの抵抗性を増やす好ましい効果が得られる。当業者に
おいては、ＲＦバイアスパワーを増加することにより、
ポリマー推積物がもはや前駆物質硬化重体片（例えば、
シリコンリング６０）上に蓄積せず、ポリマー硬化前駆
物質片の表面がプラズマと相互作用しなくなるＲＦバイ
アスパワーレベルを容易に確かめられる。これは、本発
明の別のモードではあるが、最も好ましいモードではな
い。理由は、（ａ）ポリマー硬化前駆物質片の消耗度が
より高くなる、そして（ｂ）ポリマー硬化前駆物質片へ
の電気的結合（ＲＦ）が与えられ、必要なＲＦバイアス
パワーにＲＦ（電気的結合）を上乗せし、その構成を複
雑化する。他の別のモードでも、ポリマー硬化前駆物質
片に熱と、ＲＦバイアスを複合作用させ得る。
【００６６】第１３図は、第８Ａ図の実施例が改良され
ドーム形状のモノシリック天井部を用いた実施例を提供
する方法を示す。特に、天井部１５２は、多重半径ドー
ム形状をしているが、例示した実施例では、半球状であ
る。第１４図は、第８Ｂ図の実施例である。そこでは、
ドーム形状の天井部１５２は複数の円板及び環状部分１
５２ａ、１５２ｂに分割される。それらは、電気的に分
離され、別々のＲＦソースパワーに接続される。第１５
図は、第９図の実施例である。そこでは、ドーム形状の
天井部分は、消耗用のポリマー硬化前駆物質片の特徴と
結びつき、垂直円筒形のチャンバ側壁に隣接した垂直円
筒形のライナー２１０の形状となる。電気加熱体等の加
熱体２１５(HEAT)がライナー２１０に熱を供給し、必要
な温度にポリマー硬化前駆物質片ライナーを維持する。
温度センサー２６６はライナー２１０の温度を監視す
る。コントローラ２６８は加熱体２１５に供給する電流
を制御し、センサー２６６の出力に接続している。コン
トローラ２６８(CONTROLLER)は通常の形式のもので、決
められた温度でプログラムされる。コントローラ２６８
は、センサー２６６がライナー温度が決められた温度以
下か以上かを感知し、ヒーター２１５に供給する電流を
増減する。
ドーム形状のモノシリック天井部を用いた実施例を提供
する方法を示す。特に、天井部１５２は、多重半径ドー
ム形状をしているが、例示した実施例では、半球状であ
る。第１４図は、第８Ｂ図の実施例である。そこでは、
ドーム形状の天井部１５２は複数の円板及び環状部分１
５２ａ、１５２ｂに分割される。それらは、電気的に分
離され、別々のＲＦソースパワーに接続される。第１５
図は、第９図の実施例である。そこでは、ドーム形状の
天井部分は、消耗用のポリマー硬化前駆物質片の特徴と
結びつき、垂直円筒形のチャンバ側壁に隣接した垂直円
筒形のライナー２１０の形状となる。電気加熱体等の加
熱体２１５(HEAT)がライナー２１０に熱を供給し、必要
な温度にポリマー硬化前駆物質片ライナーを維持する。
温度センサー２６６はライナー２１０の温度を監視す
る。コントローラ２６８は加熱体２１５に供給する電流
を制御し、センサー２６６の出力に接続している。コン
トローラ２６８(CONTROLLER)は通常の形式のもので、決
められた温度でプログラムされる。コントローラ２６８
は、センサー２６６がライナー温度が決められた温度以
下か以上かを感知し、ヒーター２１５に供給する電流を
増減する。
【００６７】本発明の方法論によれば、ウエハ表面の処
理の均一性は、プラズマ中で食刻剤エッチャント前駆物
質種及び堆積物前駆物質種のいずれか又は両方のウエハ
表面にわたる半径方向密度分布の調整によって最適化さ
れる。本発明においてはこれが、多数の方法の中のいず
れかひとつ、或いは幾つか、またはすべての方法によっ
て達成される。
理の均一性は、プラズマ中で食刻剤エッチャント前駆物
質種及び堆積物前駆物質種のいずれか又は両方のウエハ
表面にわたる半径方向密度分布の調整によって最適化さ
れる。本発明においてはこれが、多数の方法の中のいず
れかひとつ、或いは幾つか、またはすべての方法によっ
て達成される。
【００６８】最初の方法は、天井部１５２を、（第８Ｂ
図に例示したが）複数の放射状に配置された分離した部
分に分割し、ある部分にかかるＲＦパワーを他との比較
で変化させる。第二の方法は、天井部の温度の放射状分
布を変化させることである。上述したように、これは、
種々の放射状方向の位置に配置されたヒーター１７２を
分離コントロールすることによりなされる。第三番目の
方法は、半径方向内部及び外部ガス流吸気口１６４ａ、
１６４ｂ及び１６４ｄの処理ガス流割合を別々に調整す
る。
図に例示したが）複数の放射状に配置された分離した部
分に分割し、ある部分にかかるＲＦパワーを他との比較
で変化させる。第二の方法は、天井部の温度の放射状分
布を変化させることである。上述したように、これは、
種々の放射状方向の位置に配置されたヒーター１７２を
分離コントロールすることによりなされる。第三番目の
方法は、半径方向内部及び外部ガス流吸気口１６４ａ、
１６４ｂ及び１６４ｄの処理ガス流割合を別々に調整す
る。
【００６９】伸長性のある温度制御ポリマー硬化前駆物
質片は、誘導結合プラズマリアクタと組合せで開示され
ているが、他の方法も有益である。例えば、容量的に結
合されたプラズマリアクタではポリマー硬化前駆物質片
が使われる。この様な応用を第１６図に示す。第１６図
では、天井部１５２は、ＲＦソースパワー１２１０によ
って運転され、プラズマソースパワーをチャンバに供給
する。優勢な容量結合モードでリアクタが作動していて
も誘導アンテナは存在するが、誘導アンテナ（例えば、
ソレノイドアンテナ１４２及び１９０）は、必ずしも必
要ではない。もし天井部１５２に誘導アンテナがなけれ
ば、本明細書の上記した理由に基づき、例えこの様な特
徴がいかなる場合でも有利であるにせよ、天井部が半導
体物質であることは絶対的必要条件ではない。事実、天
井部が半導体でない場合、加熱体１７２とそれに関連し
たコントロール装置は、要望であれば、除外される。容
量結合モードでは、プラズマソースパワーは、主に天井
部１５２とウエハ台１５４間に加えられる。その結果、
二つのＲＦソースパワー１２１０及び１７０のうちの一
つは余分であるとして除外できる。（誘導結合モードで
は、二つの分離ソース１２１０及び１７０を持つことは
必ずしも無駄ではない。その理由は、ソース１２１０は
天井部１５２の衝撃や活性化をコントロールするのに対
し、ソース１７０は、独立したＲＦバイアスを供給し、
ウエハ近くのイオンエネルギーを制御する。第１７図
は、チャンバ側壁内部の垂直円筒形のライナー２１０の
形での伸長性のあるポリマー硬化前駆物質片の特徴が容
量結合プラズマリアクタとどのように結びついているか
を示す。
質片は、誘導結合プラズマリアクタと組合せで開示され
ているが、他の方法も有益である。例えば、容量的に結
合されたプラズマリアクタではポリマー硬化前駆物質片
が使われる。この様な応用を第１６図に示す。第１６図
では、天井部１５２は、ＲＦソースパワー１２１０によ
って運転され、プラズマソースパワーをチャンバに供給
する。優勢な容量結合モードでリアクタが作動していて
も誘導アンテナは存在するが、誘導アンテナ（例えば、
ソレノイドアンテナ１４２及び１９０）は、必ずしも必
要ではない。もし天井部１５２に誘導アンテナがなけれ
ば、本明細書の上記した理由に基づき、例えこの様な特
徴がいかなる場合でも有利であるにせよ、天井部が半導
体物質であることは絶対的必要条件ではない。事実、天
井部が半導体でない場合、加熱体１７２とそれに関連し
たコントロール装置は、要望であれば、除外される。容
量結合モードでは、プラズマソースパワーは、主に天井
部１５２とウエハ台１５４間に加えられる。その結果、
二つのＲＦソースパワー１２１０及び１７０のうちの一
つは余分であるとして除外できる。（誘導結合モードで
は、二つの分離ソース１２１０及び１７０を持つことは
必ずしも無駄ではない。その理由は、ソース１２１０は
天井部１５２の衝撃や活性化をコントロールするのに対
し、ソース１７０は、独立したＲＦバイアスを供給し、
ウエハ近くのイオンエネルギーを制御する。第１７図
は、チャンバ側壁内部の垂直円筒形のライナー２１０の
形での伸長性のあるポリマー硬化前駆物質片の特徴が容
量結合プラズマリアクタとどのように結びついているか
を示す。
【００７０】第１８図は、第１８Ａ図のプラズマリアク
タがいかに改良されたかを示す。改良の結果、前駆物質
硬化重合リング６３は、チャンバ天井部近くで、ポリマ
ー硬化前駆物質チャンバライナー６３’で置き換えられ
る。この実施例では、ライナー６３’は、平坦な天井部
１５２と円筒形側壁１５０間の四隅に合う外部表面６
３’ａと、三次元的形状をしており、、プラズマ処理領
域を、三次元的形状に閉じこめる内部表面６３’ｂとを
有している。実施例第１８図では、ライナー内部の表面
６３’ｂは、少なくともチャンバの天井部を形成し、頂
部が三次元的形状（例えば、ドーム形状）の容積にプラ
ズマを閉じこめる。第１８図の図面では、この三次元的
形状が多重半径ドーム形状であり、多重半径ドームは、
ライナー６３’の円周部周辺での最少半径値から、中心
部での最大半径値まで増加する曲率半径を有する。しか
しながら、その形状は、単一半径の形状か半径の形状で
ある。第１９図では、実施例第１８図を改良し、第８ｂ
図の特徴を取り入れてある。第１８図では、天井部分１
５２は放射状に内部と外部（円盤と円環）の部分１５２
ａ、１５２ｂに分割され、それぞれが、独立したＲＦパ
ワーレベル及びＲＦ周波数又はそのいずれかで運転され
る。
タがいかに改良されたかを示す。改良の結果、前駆物質
硬化重合リング６３は、チャンバ天井部近くで、ポリマ
ー硬化前駆物質チャンバライナー６３’で置き換えられ
る。この実施例では、ライナー６３’は、平坦な天井部
１５２と円筒形側壁１５０間の四隅に合う外部表面６
３’ａと、三次元的形状をしており、、プラズマ処理領
域を、三次元的形状に閉じこめる内部表面６３’ｂとを
有している。実施例第１８図では、ライナー内部の表面
６３’ｂは、少なくともチャンバの天井部を形成し、頂
部が三次元的形状（例えば、ドーム形状）の容積にプラ
ズマを閉じこめる。第１８図の図面では、この三次元的
形状が多重半径ドーム形状であり、多重半径ドームは、
ライナー６３’の円周部周辺での最少半径値から、中心
部での最大半径値まで増加する曲率半径を有する。しか
しながら、その形状は、単一半径の形状か半径の形状で
ある。第１９図では、実施例第１８図を改良し、第８ｂ
図の特徴を取り入れてある。第１８図では、天井部分１
５２は放射状に内部と外部（円盤と円環）の部分１５２
ａ、１５２ｂに分割され、それぞれが、独立したＲＦパ
ワーレベル及びＲＦ周波数又はそのいずれかで運転され
る。
【００７１】第２０図では、第１８図の実施例を改良
し、ソレノイドアンテナコイル１４２及び１９０を第３
図の実施例の平板アンテナコイル５０ａ、５０ｂと置き
換えてある。
し、ソレノイドアンテナコイル１４２及び１９０を第３
図の実施例の平板アンテナコイル５０ａ、５０ｂと置き
換えてある。
【００７２】第２１図では、第２０図の実施例を改良
し、第８Ｂ図の特徴を取り入れたが、第８Ｂ図では、天
井部１５２は放射状に内部及び外部（円盤と円環）部
分、１５２ａ及び１５２ｂに分割され、それぞれが独立
したＲＦパワーレベル及びＲＦ周波数又はそのいずれか
で運転される。
し、第８Ｂ図の特徴を取り入れたが、第８Ｂ図では、天
井部１５２は放射状に内部及び外部（円盤と円環）部
分、１５２ａ及び１５２ｂに分割され、それぞれが独立
したＲＦパワーレベル及びＲＦ周波数又はそのいずれか
で運転される。
【００７３】第２０図及び第２１図の実施例では、加熱
及び冷却装置は天井部の頂部表面の大部分を横切って配
置されている。その結果、フラットコイル５０ａ、５０
ｂでは、比較的少ない数の巻線が収容される。より単純
な加熱及び冷却装置が第３図の方法では取り入れられ、
フラットコイル巻線の数を増加させ、フラットコイルの
より多くの数の巻線が収容される。
及び冷却装置は天井部の頂部表面の大部分を横切って配
置されている。その結果、フラットコイル５０ａ、５０
ｂでは、比較的少ない数の巻線が収容される。より単純
な加熱及び冷却装置が第３図の方法では取り入れられ、
フラットコイル巻線の数を増加させ、フラットコイルの
より多くの数の巻線が収容される。
【００７４】
【発明の効果】本明細書において開示された実施例のそ
れぞれにおいて、そこでは、天井部１５２はＲＦパワー
で運転されるが、記述では、ＲＦプラズマソースパワー
は、内部又は外部ソレノイドアンテナ１４２及び１９０
のような一つの誘導体或いは複数の誘導体によって誘導
結合されるとしてきた。しかしながら、ＲＦプラズマソ
ースパワーは、かわりに、ウエハ支持装置又は台１５４
を備える天井部１５２へ充分なＲＦパワーを供給する天
井部１５２（又は天井部１５２ａ及び１５２ｂ）から容
量的に結合されており、ウエハ支持装置又は台１５４は
天井部１５２へ供給されるパワーのＲＦ帰還経路として
接続されるが、同時にＲＦパワーは誘導体１４２及び１
９０に殆ど又はまったく加えられず、この様な誘導体は
削除される。
れぞれにおいて、そこでは、天井部１５２はＲＦパワー
で運転されるが、記述では、ＲＦプラズマソースパワー
は、内部又は外部ソレノイドアンテナ１４２及び１９０
のような一つの誘導体或いは複数の誘導体によって誘導
結合されるとしてきた。しかしながら、ＲＦプラズマソ
ースパワーは、かわりに、ウエハ支持装置又は台１５４
を備える天井部１５２へ充分なＲＦパワーを供給する天
井部１５２（又は天井部１５２ａ及び１５２ｂ）から容
量的に結合されており、ウエハ支持装置又は台１５４は
天井部１５２へ供給されるパワーのＲＦ帰還経路として
接続されるが、同時にＲＦパワーは誘導体１４２及び１
９０に殆ど又はまったく加えられず、この様な誘導体は
削除される。
【００７５】本発明が本発明の好ましい実施例の特定的
な参照によって詳細に説明されてきた一方で、本発明の
真の精神と範囲から逸脱することなく本発明の変化及び
変形がなされ得ることが理解される。
な参照によって詳細に説明されてきた一方で、本発明の
真の精神と範囲から逸脱することなく本発明の変化及び
変形がなされ得ることが理解される。
【図１】プラズマリアクタの簡略化した破断側面図であ
る。
る。
【図２】プラズマリアクタの簡略化した破断側面図であ
る。
る。
【図３】プラズマリアクタの簡略化した破断側面図であ
る。
る。
【図４】Ａは、伸長性のあるポリマー硬化前駆物質片の
誘導加熱体を採用する本発明の好ましい実施例によるプ
ラズマリアクタの破断側面図である。Ｂは、ワークピー
スの多層導体構造を説明する、第４図の実施例の動作例
における処理されたワークピースの拡大断面図である。
Ｃは、光ファイバが挿入されるスリーブ及び穴ぐりを説
明する第４Ａ図に対応する拡大図である。Ｄは、加熱透
明窓内部の長波長光学窓を説明する第４Ａ図に対応する
拡大図である。Ｅは、加熱透明窓から長波長光学窓分離
部分を説明する第４Ａ図に対応する拡大図である。
誘導加熱体を採用する本発明の好ましい実施例によるプ
ラズマリアクタの破断側面図である。Ｂは、ワークピー
スの多層導体構造を説明する、第４図の実施例の動作例
における処理されたワークピースの拡大断面図である。
Ｃは、光ファイバが挿入されるスリーブ及び穴ぐりを説
明する第４Ａ図に対応する拡大図である。Ｄは、加熱透
明窓内部の長波長光学窓を説明する第４Ａ図に対応する
拡大図である。Ｅは、加熱透明窓から長波長光学窓分離
部分を説明する第４Ａ図に対応する拡大図である。
【図５】Ａは、シリコン酸化物対シリコンエッチング選
択比をポリマー硬化前駆物質リングの温度の関数として
示すグラフである。Ｂは、それぞれ２４０℃及び５００
℃での多結晶シリコンエッチング速度の半径方向分布を
オングストローム／分で示すグラフである。
択比をポリマー硬化前駆物質リングの温度の関数として
示すグラフである。Ｂは、それぞれ２４０℃及び５００
℃での多結晶シリコンエッチング速度の半径方向分布を
オングストローム／分で示すグラフである。
【図６】伸長性のあるポリマー硬化前駆物質片の輻射又
は赤外線加熱を採用する本発明の別の好ましい実施例に
よるプラズマリアクタの破断図である。
は赤外線加熱を採用する本発明の別の好ましい実施例に
よるプラズマリアクタの破断図である。
【図７】伸長性のあるポリマー硬化前駆物質片が、全半
導体リアクタチャンバ内で加熱される本発明の別の好ま
しい実施例によるプラズマリアクタの破断側面図であ
る。
導体リアクタチャンバ内で加熱される本発明の別の好ま
しい実施例によるプラズマリアクタの破断側面図であ
る。
【図８】Ａは、処理されているウエハに対して離れた半
径方向位置で加熱されたポリマー硬化前駆物質片を採用
する本発明の好ましい実施例によるプラズマリアクタの
破断側面図である。Ｂは、天井部が内部及び外部部分と
に分割される第８Ａ図の実施例に対応する図である。
径方向位置で加熱されたポリマー硬化前駆物質片を採用
する本発明の好ましい実施例によるプラズマリアクタの
破断側面図である。Ｂは、天井部が内部及び外部部分と
に分割される第８Ａ図の実施例に対応する図である。
【図９】伸長性のあるポリマー硬化前駆物質片が、円筒
形リアクタチャンバ側壁に隣接する取外し可能なライナ
ーである本発明の実施例を示す図である。
形リアクタチャンバ側壁に隣接する取外し可能なライナ
ーである本発明の実施例を示す図である。
【図１０】本発明を具体化するリアクタの温度制御方式
の動作例の性能を示すグラフである。
の動作例の性能を示すグラフである。
【図１１】その性能が第１０図に描かれる温度方式の閉
ループ応答をを示すグラフである。
ループ応答をを示すグラフである。
【図１２】第１１図のグラフの一部の拡大図である。
【図１３】ドーム形状の天井部を有することを除いた第
８Ａ図に対応する実施例を示す図である。
８Ａ図に対応する実施例を示す図である。
【図１４】ドーム形状の天井部を有することを除いた第
８Ｂ図に対応する実施例を示す図である。
８Ｂ図に対応する実施例を示す図である。
【図１５】ドーム形状の天井部を有することを除いた第
９図に対応する実施例を示す図である。
９図に対応する実施例を示す図である。
【図１６】プラズマソースパワーが誘導的に結合するよ
りむしろ容量的に結合される第８Ａ図に対応する実施例
を示す図である。
りむしろ容量的に結合される第８Ａ図に対応する実施例
を示す図である。
【図１７】プラズマソースパワーが誘導的に結合するよ
りむしろ容量的に結合される第９図に対応する実施例を
示す図である。
りむしろ容量的に結合される第９図に対応する実施例を
示す図である。
【図１８】ポリマー硬化前駆物質リングがリアクタチャ
ンバ天井部を覆ってポリマー硬化前駆物質チャンバライ
ナーに置換される第８Ａ図の実施例の変形実施例を示す
図である。
ンバ天井部を覆ってポリマー硬化前駆物質チャンバライ
ナーに置換される第８Ａ図の実施例の変形実施例を示す
図である。
【図１９】天井部が内部及び外部部分（円板又は環状）
とに半径方向に分割される第８Ｂ図の特徴を採用する第
１８図の実施例の変形実施例を示す図である。
とに半径方向に分割される第８Ｂ図の特徴を採用する第
１８図の実施例の変形実施例を示す図である。
【図２０】ソレノイドアンテナコイルを第３図の実施例
のフラットアンテナコイルに置換える第１８図の実施例
の変形実施例を示す図である。
のフラットアンテナコイルに置換える第１８図の実施例
の変形実施例を示す図である。
【図２１】天井部が内部及び外部部分（円板又は環状）
とに半径方向に分割される第８Ｂ図の特徴を採用する第
２０図の実施例の変形実施例を示す図である。
とに半径方向に分割される第８Ｂ図の特徴を採用する第
２０図の実施例の変形実施例を示す図である。
１０…ソース回路、１２…シリコン側壁、１４…シリコ
ン天井部、１６…ウエハ台、１７…半導体ウエハ、１８
…側部コイル、２２…ＲＦパワーソース、２４…ＲＦパ
ワーソース 、６０…ポリマー硬化前駆物質リング、６
２…管状リング、６４…窓、６４ａ…小孔、６６…セン
サ、６８…コントローラ、７０…灰色体放射片、７２…
光ファイバ、７２ａ…光ファイバー端、７２ｂ…光ファ
イバ端、７４…検知部。
ン天井部、１６…ウエハ台、１７…半導体ウエハ、１８
…側部コイル、２２…ＲＦパワーソース、２４…ＲＦパ
ワーソース 、６０…ポリマー硬化前駆物質リング、６
２…管状リング、６４…窓、６４ａ…小孔、６６…セン
サ、６８…コントローラ、７０…灰色体放射片、７２…
光ファイバ、７２ａ…光ファイバー端、７２ｂ…光ファ
イバ端、７４…検知部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ライス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， プレザントン， クラレット コート 675 (72)発明者 デイヴィッド グルーチェル アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， マルベリー レーン 801 (72)発明者 ジェラルド ゼヤオ イン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， ビリチ プレイス 10132 (72)発明者 ジョン モーン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， パセオ プレサダ 13179 (72)発明者 クレイグ ロデリック アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， パインヴュー ドライヴ 776 (72)発明者 ダグラス ブクバーガー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， トレーシー， ジャーニー ストリート 421 (72)発明者 チャン−ロン ヤング アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス ガトス， カメリア テラス 16569 (72)発明者 ジェリー ウォング アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， クーガー サークル 44994 (72)発明者 ジェフリー マークス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， シエロ ヴィスタ ウェイ 4730 (72)発明者 ピーター ケスウィック アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ニューアーク， ジョアクイン ムリエタ アヴェニュー 6371−エー
Claims (100)
- 【請求項１】 リアクタチャンバの内部に面し、三次元
的な形を有する内部表面を有する天井部を有する前記リ
アクタチャンバと；前記天井部の周囲に配置されたプラ
ズマソースパワー結合装置とＲＦパワーを前記プラズマ
ソースパワー結合装置へ供給するＲＦパワーソースと；
プロセスガス吸気装置及び食刻剤エッチャント及びポリ
マー前駆物質を含有するプロセスガスを供給する前記吸
気装置に結合されたプロセスガス供給装置と；前記リア
クタチャンバ内部で処理されるべき物品を保持する支持
装置と；前記チャンバ内部のポリマー硬化前駆物質片と
を備えるプラズマリアクタ。 - 【請求項２】 前記チャンバが円筒形側壁を有する請求
項１に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項３】 前記内部表面がドーム形状である請求項
１に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項４】 前記内部表面が半球形状である請求項３
に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項５】 前記内部表面がドーム形状の周辺部で最
大半径をドーム形状の中心部で最小半径を有する多重半
径ドーム形状を有する請求項３に記載のプラズマリアク
タ。 - 【請求項６】 前記プラズマソース結合装置が前記天井
部の周囲に配置された誘導アンテナを備えた請求項１に
記載のリアクタ。 - 【請求項７】 前記誘導アンテナが、電気的に分離した
部分に分割され、前記夫々の部分に別個に制御されるＲ
Ｆパワーレベルが印加される請求項６に記載のプラズマ
リアクタ。 - 【請求項８】 前記天井部が半導体窓電極である請求項
６に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項９】 前記半導体窓電極がＲＦパワーソースへ
接続される請求項８に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項１０】 前記半導体窓電極が、複数の電気的に
分離した同軸の部分に分割され、夫々の部分に別個に制
御されるＲＦパワーレベルが印加されること請求項８に
記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項１１】 前記半導体窓電極が分離して制御され
る温度を備える複数の同軸部分に分割される請求項１に
記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項１２】 前記複数の同軸天井部部分のための複
数の独立した温度制御装置を更に備えた請求項１０に記
載のプラズマリアクタ。 - 【請求項１３】 前記天井部の前記複数の同軸部分のた
め独立して温度を制御する温度制御装置を更に備えた請
求項１１に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項１４】 前記プロセスガス吸気装置が独立して
制御可能なガス流量を備える前記チャンバのそれぞれの
半径位置で複数のプロセスガス吸気口を備えた請求項１
２に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項１５】 前記ポリマー硬化前駆物質片が前記チ
ャンバの構造上の部品から分離した取除ける伸長性のあ
る片である請求項１に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項１６】 前記取除ける伸長性のある片が前記支
持装置の直径を越える内径を有する管状リングである請
求項１５に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項１７】 前記リングが前記支持装置に隣接する
請求項１６に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項１８】 前記伸長性のある片が前記天井部に隣
接する管状リングである請求項１５に記載のプラズマリ
アクタ。 - 【請求項１９】 前記伸長性のある片がポリマー硬化前
駆物質材料を前記チャンバの中に供給できる温度範囲ま
で前記伸長性のある片を加熱できる加熱体をリアクタが
更に備えた請求項１５に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項２０】 前記ポリマー硬化前駆物質がポリマー
硬化前駆物質材料を前記チャンバの中に供給できる温度
まで前記ポリマー硬化前駆物質片を加熱できる加熱体を
リアクタが更に備えた請求項１に記載のプラズマリアク
タ。 - 【請求項２１】 前記ポリマー前駆物質片が前記天井部
の少なくとも一部分を備えた請求項１に記載のプラズマ
リアクタ。 - 【請求項２２】 前記ポリマー硬化前駆物質片がポリマ
ー硬化前駆物質材料を前記チャンバの中に供給できる温
度まで、前記ポリマー硬化前駆物質片から構成される前
記天井部の少なくとも一部分を加熱する加熱体をリアク
タが更に備えた請求項２１に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項２３】 前記三次元的に形作られた表面が前記
チャンバの内部に面する前記天井部の内部天井部表面で
ある請求項１に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項２４】 前記ポリマー硬化前駆物質片が前記チ
ャンバ内に前記チャンバの内部に面する内部ライナー表
面を有する前記ライナーを備えた請求項２３に記載のプ
ラズマリアクタ。 - 【請求項２５】 前記ライナーの内側表面が前記天井部
の内側表面の少なくとも一部分を含む請求項２４に記載
のプラズマリアクタ。 - 【請求項２６】 前記ライナーの内側表面が半球形に形
作られた請求項２５に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項２７】 前記ライナーの内側表面がドーム形状
の周辺部で最小半径をドーム形状の中心部で最大半径を
有する多重半径ドーム形状を有する請求項２６に記載の
プラズマリアクタ。 - 【請求項２８】 リアクタチャンバと；前記チャンバの
内側部分に面する容量結合電極及びプラズマソースパワ
ーを前記容量電極へ供給するＲＦパワーソースと；プロ
セスガス吸気装置及び食刻剤エッチャント及びポリマー
前駆物質を含有するプロセスガスを供給する前記吸気装
置に結合されたプロセスガス供給装置と；前記リアクタ
チャンバ内部で処理されるべき物品を保持する支持装置
と；前記チャンバ内部のポリマー硬化前駆物質片とを備
えた容量結合プラズマリアクタ。 - 【請求項２９】 前記容量結合電極が前記支持装置に面
する前記チャンバの頭上式天井部を備え、前記支持装置
が前記容量電極の容量対向電極を備えた請求項２８に記
載のプラズマリアクタ。 - 【請求項３０】 前記天井部が円筒形である請求項２９
に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項３１】 前記天井部が前記チャンバの内側に面
する三次元的に形作られた内表面を有する、請求項２９
に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項３２】 前記天井部が前記チャンバの内部に面
するドーム形に形作られた内表面を有する請求項２９に
記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項３３】 前記内部表面が半球形状である請求項
３２に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項３４】 前記内部表面がドーム形状の周辺部で
最小半径をドーム形状の中心部で最大半径を有する多重
半径ドーム形状を有する請求項３２に記載のプラズマリ
アクタ。 - 【請求項３５】 前記天井部が、同軸部分に供給され分
離して制御されるプラズマソースＲＦパワーレベルによ
って電気的に別箇分離した複数の同軸部分に分割される
請求項２９に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項３６】 前記天井部が別個分離して制御される
温度によって複数の同軸部分に分割される請求項２９に
記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項３７】 前記天井部の前記同軸部分のそれぞれ
のため独立した温度制御装置を更に備えた請求項３５に
記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項３８】 前記プロセスガス吸気装置が前記チャ
ンバの異なる半径位置間に分布され、ガス流量が独立し
て制御可能な複数の吸気口を備えた請求項３７に記載の
プラズマリアクタ。 - 【請求項３９】 前記ポリマー硬化前駆物質片が、前記
チャンバの構成部品から分離した取除ける伸長性のある
片である請求項２８に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項４０】 除去可能な前記伸長性のある片が、前
記支持装置の直径以上の内径を有する管状リングである
請求項３９に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項４１】 前記伸長性のある片がポリマー硬化前
駆物質材料を前記チャンバの中に供給できる温度範囲ま
で前記伸長性のある片を加熱できる加熱体をリアクタが
更に備えた請求項３９に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項４２】 前記ポリマー硬化前駆物質がポリマー
硬化前駆物質材料を前記チャンバの中に供給できる温度
まで、前記ポリマー硬化前駆物質片を加熱する加熱体を
リアクタが更に備えた請求項２８に記載のプラズマリア
クタ。 - 【請求項４３】 前記ポリマー前駆物質片が前記天井部
の少なくとも一部分を含む請求項２９に記載のプラズマ
リアクタ。 - 【請求項４４】 前記三次元的に形作られた表面が前記
チャンバの内部に面する前記天井部の内部表面である請
求項２９に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項４５】 前記ポリマー硬化前駆物質片が前記チ
ャンバの内部に面する内部ライナー表面を有するライナ
ーを前記チャンバ内に備えた請求項４４に記載のプラズ
マリアクタ。 - 【請求項４６】 前記ライナーの内側表面が前記天井部
の内側表面の少なくとも部分を備えた請求項４５に記載
のプラズマリアクタ。 - 【請求項４７】 天井部の周囲に配置されたプラズマソ
ースパワー結合装置とＲＦパワーを前記プラズマソース
パワー結合装置へ供給するＲＦパワーソースと；プロセ
スガス吸気装置及び食刻剤エッチャント及びポリマー前
駆物質を含むプロセスガスを供給する前記吸気装置に結
合されたプロセスガス供給装置と；前記リアクタチャン
バ内部で処理されるべき物品を保持する支持装置と；前
記チャンバの内側表面に隣接する外部表面及び前記チャ
ンバの内部に面するの内側表面とを有しているチャンバ
ライナーであって、前記チャンバ内部のポリマー硬化前
駆物質片を備えた前記チャンバライナーとを備えたプラ
ズマリアクタ。 - 【請求項４８】 前記ライナーは前記リアクタの頂部に
隣接しており、前記ライナーの前記内面が前記チャンバ
の天井部を備えた請求項４７に記載のプラズマリアク
タ。 - 【請求項４９】 前記天井部が三次元的形状を有する請
求項４８に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項５０】 前記天井部が円筒形である請求項４８
に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項５１】 前記天井部が前記チャンバの内部に面
するドーム形に形作られた内側表面を有する請求項４８
に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項５２】 前記内部表面が半球形状である請求項
５１に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項５３】 前記内部表面がドーム形状の周辺部で
最大半径をドーム形状の中心部で最小半径を有する多重
半径ドーム形状を有する請求項５１に記載のプラズマリ
アクタ。 - 【請求項５４】 前記プラズマソース結合装置が前記
天井部の周囲に配置された誘導アンテナを備えた請求項
４７に記載のリアクタ。 - 【請求項５５】 前記誘導アンテナが、夫々同軸の部分
に分割され、分離して夫々ＲＦパワーレベルに制御され
る請求項５４に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項５６】 前記天井部が半導体窓電極である請求
項５４に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項５７】 前記半導体窓電極がＲＦパワーソース
へ接続される請求項５６に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項５８】 前記半導体窓電極が、夫々同軸の部分
に分割され、分離して夫々ＲＦパワーレベルに制御され
る請求項５６に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項５９】 前記天井部が、複数の同軸の分離した
部分に分割され、夫々分離して温度制御される請求項４
８に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項６０】 前記複数の同軸天井部部分のための複
数の独立した温度制御装置を更に備えた請求項５９に記
載のプラズマリアクタ。 - 【請求項６１】 前記天井部が、複数の同軸の分離した
部分に分割され、夫々分離して温度制御される請求項４
８に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項６２】 前記プロセスガス吸気装置が、前記チ
ャンバの異なる半径位置間に分布され、独立してガス流
量を制御可能な複数の吸気口を備えた請求項６０に記載
のプラズマリアクタ。 - 【請求項６３】 前記ポリマー硬化前駆物質片が、前記
チャンバの構造上の部品から分離した除去可能な伸長性
のある片である請求項４７に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項６４】 前記取除ける伸長性のある片が、前記
支持装置の直径を越える内径を有する管状リングである
請求項６３に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項６５】 前記リングが前記支持装置に隣接する
請求項６４に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項６６】 前記伸長性のある片が前記天井部に隣
接する管状リングである請求項６３に記載のプラズマリ
アクタ。 - 【請求項６７】 前記伸長性のある片がポリマー硬化前
駆物質材料を前記チャンバの中に供給できる温度範囲ま
で前記伸長性のある片を加熱できる加熱体をリアクタが
更に備えた請求項６３に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項６８】 前記ポリマー硬化前駆物質がポリマー
硬化前駆物質材料を前記チャンバの中に供給できる温度
まで前記ポリマー硬化前駆物質片を加熱できる加熱体を
リアクタが更に備えた請求項４７に記載のプラズマリア
クタ。 - 【請求項６９】 前記ポリマー前駆物質片が少なくとも
前記天井部の一部分を含む請求項４８に記載のプラズマ
リアクタ。 - 【請求項７０】 前記ポリマー硬化前駆物質片がポリマ
ー硬化前駆物質材料を前記チャンバの中に供給できる温
度まで前記ポリマー硬化前駆物質片から構成された前記
天井部の少なくとも一部分を加熱できる加熱体をリアク
タ更に備えた請求項６９に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項７１】 前記三次元的に形作られた表面が前記
チャンバの内部に面する前記天井部の内部天井部表面で
ある請求項４８に記載のプラズマリアクタ。 - 【請求項７２】 前記ポリマー硬化前駆物質片が、前記
チャンバの内部に面する内部ライナー表面を有するライ
ナーを前記チャンバ内に備えた請求項７１に記載のプラ
ズマリアクタ。 - 【請求項７３】 前記ライナーの内側表面が前記天井部
の内側表面の少なくとも一部分を含む請求項７２に記載
のプラズマリアクタ。 - 【請求項７４】 前記プロセスを実行するチャンバを設
け；チャンバ内で支持装置に処理されるべき物品を支持
し；少なくとも食刻剤エッチャント及びポリマー前駆物
質材料を含有するプロセスガスを供給し；前記プロセス
ガスに加えて、前記チャンバにシリコン又は炭素のソー
ス材料を供給し；前記チャンバ内にプラズマを発生さ
せ；前記ソース材料を十分に加熱して少なくとも敏感な
前記ソースの表面を前記プラズマで維持し；処理される
べき前記物品の端から端にわたってプラズマイオン密度
の半径方向分布を調整するプラズマエッチングプロセ
ス。 - 【請求項７５】 前記プラズマ生成の工程が前記チャン
バの中にＲＦプラズマソースパワーを加え、前記調整の
工程が前記チャンバの半径方向ＲＦパワー分布を調整す
る請求項７４に記載のプロセス。 - 【請求項７６】 前記リアクタが、同軸の電気的に分離
したアンテナ部分に分割されたアンテナであって、ＲＦ
プラズマソースパワーを加えるための前記誘導アンテナ
を備え、前記チャンバ内の半径方向ＲＦパワー分布の調
整が前記分離したアンテナ部分へ加えられる別個のＲＦ
パワーレベルの調整である請求項７５に記載のプロセ
ス。 - 【請求項７７】 プラズマイオン密度の半径方向分布を
調整することが前記チャンバ内のプロセスガスの半径方
向分布を調整する請求項７４に記載のプロセス。 - 【請求項７８】 前記リアクタが、異なる半径方向位置
に配置されたプロセスガスの供給のため複数のプロセス
ガス吸気口を備え、前記チャンバ内のプロセスガスの半
径方向分布に対する調整は、異なる半径方向位置に配置
された前記ガス吸気口の夫々に対し異なるガス流量を調
整することである請求項７７に記載のプロセス。 - 【請求項７９】 前記チャンバが前記支持装置に面する
半導体天井部を備え、プラズマイオン密度の半径方向の
分布に対する整は、前記天井部の異なる半径方向領域の
温度を調整する請求項７４に記載のプロセス。 - 【請求項８０】 前記チャンバが前記支持装置に面する
天井部を備え、前記天井部は複数の電気的に分離した同
軸の天井部部分を備え、プラズマイオン密度の半径方向
の分布に対する調整は、前記天井部の前記複数の同軸部
分の夫々に対して加えられる異なるＲＦパワーレベルを
調整する請求項７４に記載のプロセス。 - 【請求項８１】 前記チャンバが、複数の電気的に分離
した同軸の包囲体部分を備え、プラズマイオン密度の半
径方向の分布に対する調整は、前記複数の同軸の包囲体
部分の１つに対して加えられる異なるＲＦパワーレベル
を調整することである請求項７４に記載のプロセス。 - 【請求項８２】 加熱ステップが少なくともポリマー凝
縮温度まで前記ソース材料を加熱を含む請求項７４に記
載のプロセス。 - 【請求項８３】 前記エッチングプロセスが、第１及び
第２エッチング速度でそれぞれ前記物品上の第１及び第
２の異なる材料をエッチングし、前記第１のエッチング
速度は、前記第１及び第２エッチング速度の関数である
前記第２の材料に対するエッチング選択性に対応する前
記第２エッチング速度より大きく、前記加熱ステップ
が、更に、前記ソース材料の温度を前記ポリマー凝縮温
度の温度範囲に上昇させ前記エッチング選択性を増大す
ることを更に含む請求項８２に記載のプロセス。 - 【請求項８４】 前記第１材料が前記第２材料を覆い前
記食刻剤エッチャントの使用が前記第１材料を貫通して
前記第２材料の露出部分までの開口を作る請求項８３に
記載のプロセス。 - 【請求項８５】 前記ポリマー前駆物質材料が第２材料
の露出部分のポリマー堆積物用材料を生成し、前記食刻
剤エッチャント前駆物質材料が前記物品をエッチング用
材料を生成し、前記ポリマー堆積物が前記第２材料のエ
ッチングを低減してエッチング選択性を向上する請求項
８４に記載のプロセス。 - 【請求項８６】 前記第１材料上のフォトレジストマス
ク層が前記第１材料によって規定される開口を有し、こ
の開口は前記第１材料を貫通し、前記ポリマー堆積物が
前記第２材料の及び前記フォトレジスト材料のエッチン
グを低減してエッチング選択性を向上する請求項８５に
記載のプロセス。 - 【請求項８７】 前記第１材料が酸素含有材料を備え前
記第２材料が非酸素含有材料を備えた請求項８５に記載
のプロセス。 - 【請求項８８】 前記加熱ステップが前記ソース材料の
温度を前記ポリマー凝縮温度以上の温度範囲まで加熱す
ることを更に含む請求項８３に記載のプロセス。 - 【請求項８９】 前記温度範囲が、前記ウエハに形成さ
れたポリマーが前記ソース材料の量を含む温度範囲であ
る請求項８８に記載のプロセス。 - 【請求項９０】 前記第１材料が酸化物を備え、前記第
２材料がシリコン又は多結晶シリコンを備え、前記プロ
セスガスの食刻剤エッチャント前駆物質がフッ素を備
え、前記プロセスガスのポリマー前駆物質が少なくとも
フッ素及び炭素を備え前記ソース材料がシリコンを備え
た請求項８４に記載のプロセス。 - 【請求項９１】 前記温度範囲が約１００℃以上にある
請求項８４に記載のプロセス。 - 【請求項９２】 前記温度範囲が約２２０℃以上にある
請求項８４に記載のプロセス。 - 【請求項９３】 前記温度範囲が約１００℃以上にある
請求項９０に記載のプロセス。 - 【請求項９４】 前記温度範囲が約２２０℃以上にある
請求項９０に記載のプロセス。 - 【請求項９５】 ＲＦパワーの前記ソース材料への印加
を更に含む請求項７４に記載のプロセス。 - 【請求項９６】 前記ソース材料に加えられる前記ＲＦ
パワー及び前記ソース材料に対する前記加熱は共に、前
記ソースの表面を前記プラズマで活性状態に維持するの
に十分である請求項９５に記載のプロセス。 - 【請求項９７】 前記ソース材料が前記食刻剤エッチャ
ント前駆物質から導出される食刻剤エッチャント用のス
カベンジャを備え、前記ソース材料に加えられる前記Ｒ
Ｆパワーが前記食刻剤エッチャントの著しい掃出を促進
する請求項９６に記載のプロセス。 - 【請求項９８】 前記ソース材料の温度を上昇させＲＦ
パワーの低下の補償をしながら、前記ポリマー凝縮温度
付近で前記ソース材料が著しい量のフッ素スカベンジャ
材料を前記プラズマの中に生成するような基準パワーレ
ベルより大幅に低いレベルのＲＦパワーを前記ソース材
料に印加することを更に含む請求項９７に記載のプロセ
ス。 - 【請求項９９】 前記目標温度が端数的に上昇しなが
ら、前記ＲＦパワーレベルが少なくとも前記参照パワー
レベルより整数的に低下される請求項９８に記載のプロ
セス。 - 【請求項１００】 前記ＲＦパワーレベルが約４倍低減
され前記目標温度が約２４０℃に上昇する請求項９９に
記載のプロセス。
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