JPS63283024A - 磁場促進プラズマエッチ反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマエツチング及び反応的イオンエツチ
ング（ＲＩＥ）モードプラズマエツチングの両者に適す
る磁場促進エッチ反応器、及び半導体、導体及び誘電体
をエツチングする関連する方法に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

過去数年間にわたって、集積回路におけるより高いデバ
イス密度、より小さな最小図形及びより小さな離隔への
傾向が、ＩＣ構成技術を湿式化学エツチングから乾式又
はプラズマエツチング技術へと移行させてきた。

その技術は、少くとも三つのタイプのプラズマエツチン
グ系を包含する。第１図は、平行プレートプラズマ化学
エツチング系１０を示し、それは室（チャンバー）内を
ある程度真空にする真空ポンプへの接続部１２、及びバ
ルブ導管配置１４を介して室へ反応ガスを導くためのガ
ス供給部１３を備えられた閉鎖反応室１１を含む。系１
０はまた、陰極構造物１７にラジオ周波エネルギーを供
給し、アースされた陽極１８を用いるところのエネルギ
ー源１６を含む。陰極１７に対して平行なプレート配置
で延びるアースされた陽極１８に、ウェハー１９が取付
けられる。真空ポンプへの接続部は、陰極１７に供給さ
れたラジオ周波エネルギーにより形成される反応性ガス
プラズマを閉じ込めるために、陽極１８と陰極１７の間
の領域内に反応ガスを導くように構成される。

第２図は、平行プレート反応的イオンエツチングモード
のプラズマエツチング系２０を示し、それはやはり、室
内をある程度真空にする真空ポンプへの接続部２２、バ
ルブ導管配置２４を介して室へ反応ガスを導くためのガ
ス供給部１３、陰極構造物２７にラジオ周波エネルギー
を供給するエネルギー源２６及びアースされた陽極２８
を備える実質上閉鎖の反応室２１を含む。第１図のプラ
ズマ系１０とは対照的に、反応的イオンエツチング系２
０ではウェハー１９は、陽極２８からシールドされ隔て
られている陰極２７上に取付けられる。

第３図は別のＲＩＥモードエツチング系３０を図式的に
示し、これは反応器１０及び２０と同様に米国カリフォ
ルニア州すンタクララのアプライドマテリアルズ（Ａｐ
ｐｌｉｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社から市販されてい
る。系３０は、円筒形反応室３１、ラジオ周波供給部３
６に接続された六角形陰極３７、及び真空ポンプに接続
された排気端末３２を含む。

反応室３１の壁及び基部板３８が系のアースされた陽極
を形成する。ガス供給部３３は、端末３４、及び室の頂
部のガス分配リング４１への導管３５を介して室と通じ
ている。

平行フツートプラズマ系１０は比較的高い圧力の系であ
り、１００ミリトルないし数トルの圧力範囲で運転され
、従って系への反応ガスのかなりの流速がある。対照的
に、反応的イオンエツチング系２０及び３０は１〜１０
０ミリトルの範囲の低圧で運転され、従ってかなり低い
ガス流速が用いられる。反応的イオンエツチング系２０
及び３０において、陰極近傍の活性化されたイオン種は
、陰極及びそれに取付けられたウェハーに垂直な高い固
有の方向性を持つ。活性化されたイオン種の低い濃度に
も拘らず、かなり高いパワーレベルで高周波のラジオ周
波エネルギーを用いることによって系２０及び３０にお
いてエッチ速度が増加される。なぜなら、ウェハー表面
のイオンが衝突する露出された物体領域の運動量が、活
性化された種とエツチングされるべき物体との間の化学
反応を促進するからである。また、高度に方向性の機械
的イオンボンバードエッチ成分がより等方的な化学成分
を凌駕し、系のエツチング特性に高度の異方性を与える
。従って、ＲＩＥモード系たとえば２０は、ＶＬＳ　Ｉ
及びＵＳＬＩ回路における溝及びトレンチのような極め
て小さい図形をエンチングするために好ましい。

下記は、工業的に有用なＲＩＥモードエンチング反応器
の設計及び選択における重要な因子及び要件である。ま
ず、許容できるデバイス製造歩留りを達成するために、
ＲＩＥモード反応器は、方向性、選択性、均一性、生産
量、低い粒子レベルなどの成るプロセス条件を満さねば
ならない。次に、ＲＩＥモードエッチ反応器が、たとえ
ば自己清掃能力をその場で（インサイン）組込むことに
よって、メンテナンスが全く又はほとんど不要であるこ
とが好ましい。他の望ましい特性としては、工場及び反
応器自動化への適応性、小さな反応器サイズ及び低い製
造コストである。

後者の反応器群は、他の条件が同じなら、バッチタイプ
の系よりも単一ウニバー系の使用を好む傾向がある。ま
た、単一ウニバー系は、プロセス開発のためにより簡便
であり（各プロセス運転のために唯一つの高価なウェハ
ーが用いられる）、またバッチ内のウェハー間の均一性
の問題を起さない。

しかし、単一ウェハーＲＩＥ系は典型的には、エッチ速
度及び生産量を増すために、プラズマモード及びＲＩＥ
モードのどちらかにおいても高い圧力（＞　２００ｍＴ
＞で運転されなければならない。

ところが、高圧運転は、方向性及び選択性を減少させ、
ＶＬＳ　Ｉ及びＵＬＳ　Ｉデバイス製造の厳し１と い要求を満すことを困難にする。すなわち通常そうであ
るように、他の事が等しくない。そして工業的に成立し
うる高い生産量ならびに許容しうる方向性及び選択性を
得るために第２図及び第３図で示すエツチング装置２０
及び３０を含む多（のＲＩＥモードエツチング装置は、
低圧バッチタイプ反応器である。

第４図において、上述の従来技術の例外である単一ウェ
ハーＲＩＥモードエッチ反応器４０を示す。この磁場促
進ＲＩＥモードプラズマエツチング系４０は、１９８５
年１２月３０日に出願され特許許可された米国特許出願
シリアル＆８１４．６３８（出願人：ダン　メイダンら
、名称：マグネトロン促進プラズマエツチング法）に記
載されているものである。

この系４０は、１９８４年１０月２５日に出願され特許
許可された米国特許出願シリアル階６６４．６５７　　
（出願人：フォスターら、名称：マグネトロン促進プラ
ズマ補助化学的蒸着のための装置及び方法）に開示され
た磁場促進ＣＶＤ沈積システムの改変である。ＲＩＥモ
ードエッチ反応器４０は、比較的低い圧力の使用にも拘
らず、比較的高いエッチ速度を与えるために磁場促進エ
ツチングを用い、従って方向性及び選択性を犠牲にする
ことなく高い生産量を与えることができ、又は逆も真で
ある。ＲＩＥモードエッチ反応器４０はまた、磁場促進
ＲＩＥ系における磁場とプラズマとの間の相互作用に由
来する固有のエッチ不均一を減少する。

系４０は、円筒形ステンレス鋼真空室４３を有する。フ
ランジ付き陰極アセンブリー４２は、絶縁支柱（図示せ
ず）上で室４３内に取付けられる。

典型的には陰極４２は、多角形であり、アルミニウムの
ような導電性非磁性物質より成る非磁性反射物端部４４
Ａ（第５図）を持つ。外側端部４４Ｂは、１ｌａｙｃｏ
ｒ　（商標）絶縁物質のような物質から形成される。プ
ラズマ運転のために、ＲＦ系４６、典型的には１３．６
ＭＨｚ系によってパワーが供給され、それはＲＦパワー
供給部及び負荷マツチングネットワークを含み、陰極４
２に接続されている。

反応ガスは、ガス貯蔵タンク／貯留槽４９−４９の一以
上の管又はガス供給系４８へのリングマニホールド４７
によって室４３の内部に導かれる。

半導体ウェハー５５は、支柱又はクリップのような手段
５１によって陰極の側面に保持される。

矢印５２で示すように、反応ガスは基体表面を横切りで
流れ、そして次に一以上の搬出口５３を通って、減圧バ
ルブ及びルーツブロワ−を介して機械的ポンプ（図示せ
ず）へと流れる。

典型的には銅コイルから成る電磁石５４及び５６は、室
４３の頂部及び底部近くのその周面に位置される。電磁
石は、コイル電流を逆にすることによって逆にできる北
極及び南極を形成する。

第４図において反応器系４０のＲＩＢモードプラズマエ
ツチング操作の間に、選択されたエツチングガス又は混
合物は、ガス供給部から導入管５２−５２を通り、排気
ポンプ系により真空にされた反応室４３へと入る。第５
図に示すように、パワー供給部４６からのＲＦパワーの
適用は、半導体ウェハー５５の近傍で、低圧反応ガス放
電又は電子のプラズマ５７、イオン、及び解離した種を
作る。電場Ｅは、陽電位エツチングプラズマから電極中
央部の表面５８へと向うプラズマシールド又はダークス
ペースを横切って形成される。この場は、電子を鞘を横
切り電極表面から離れるよう加速し、陽イオンを鞘を横
切り電極及びウェハー５５の方向に加速して、ＲＩＢモ
ードプラズマエンチングの特徴である方向性イオンボン
バードエッチ成分を与える。

第５図の可逆的磁場■は、基体５５に平行に、かつ電場
■に垂直に室４３に適用されて、エッチプロセスの特性
を制御する。電子は磁線により閉じ込められ、これは電
子が陰極面５８から陽極４３へ容易に動くのを妨げる。

また磁場及び電場は、電子がドリフトし、そして陰極表
面に沿って点から点へと動くように電子にＴＸＢドリフ
ト速度を与える。電子は、陰極及び基体に沿う正味のト
リスト速度を持つ帯域中に濃化される。端反射物４４Ａ
と協同して、ＥＸＢドリフト速度は、電子をプラズマ内
に閉込める傾向がある。

上述のように、磁場促進反応器において磁場とプラズマ
の間の相互作用による固有の不均一性の問題がある。プ
ラズマ密度は、■×丁力方向下流でより高く、より高い
エッチ速度を与える。例示のために、第４図のエツチン
グ装置４０の陰極４２の拡大部分断面図である第５図に
おいて、エツチング速度は、磁場の隔測に相当するウェ
ハーの端又は側面５８において、より大きい。二つの円
筒状コイル５４及び５６　（第４図）を通る電流を逆に
すると、Ｂ′で点線で示すようにウェハーを横切る磁場
の方向が逆になる。これはプラズマ流を逆にし、より速
いエツチング速度がウェハーの反対端５９に切換えられ
る。磁場を逆にすることにより、エッチ速度及び合計の
エツチングが静止場の方向に沿ってウェハーにおいて平
均化されるので、固有のエソチング不均一性は部分的に
補償される。

他の磁場促進ＲＩＥエツチング装置は、種々の技術を用
いてエッチ不均一性を最小にすることを試みている。た
とえば一つのアプローチは、ウェバーの下に永久磁石を
取付けて磁場を与え、そしてこれら磁石を機械的に動か
して場を「不鮮明にする。」このアプローチは、不均一
性の問題を実際には解決せず、機械的問題を潜在的に有
し、調節できる磁場強度を与えない。我々に知られてい
る第二のアプローチもまた、磁場を発生するために固定
永久磁石を用い、不均一性を最小にするために極めて低
い圧力を用いる。

従来技術をまとめると、上述の１０．２０及び３０のよ
うなバッチ式反応器が、多くの工業的プラズマエツチン
グ及びＲＩＢモードプラズマエツチング反応器で使用さ
れている。ハツチ反応器は、比較的多数のウェハーを一
度に処理し、従って比較的高い生産量を与える。しかし
、単一ウニバー反応器は、上述したような成る利点、た
とえば自動化への適合性、小さなサイズ、低い製造コス
ト、及びハツチ内のウェハー間の均一性問題のない利点
を有し、これらはそのような反応器を、特に６インチ及
び８インチ直径ウェハーのような大きな高価なウェハー
をエツチングするために魅力的にする。不幸なことに過
去において、エッチ速度、生産量、方向性／選択性及び
ウェハー内均−性に密接に関連した問題が、単一ウニバ
ーエツチングの潜在的利点の完全な利用を妨げていた。

〔発明の目的及び構成〕

本発明は、他のプラズマ要件を満しながら高いエッチ速
度と高いエッチ均一性の両者を与える単一ウニバーエッ
チ反応器を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、その場で（インサイツ）自己清掃
できる能力を組込んだエッチ反応器を提供することであ
る。

本発明はまた、自動化された内部ウェハーハンドリング
能力を組込まれ、外部ウェハー交換ロボットと容易にイ
ンターフェースされる反応器を提供することを目的とす
る。

上記の目的は、ウェハーを加工するのに適合された真空
室を規定するハウジング；ウェハーを支持し選択された
位置と一般に一直線にされた水平上面を持つ電極アセン
ブリー；電極アセンブリー中の垂直穴を通って延る一般
に垂直に配位された一群のビンを含むウェハー交換手段
；ウェハーを電極面上に位置させそしてウェハーを選択
された位置に戻すために上方及び下方にウェハー交換手
段を順次動かすための手段；反応ガスを室に供給するた
めの、電極アセンブリー上に位置されたガスマニホール
ドを含むガス分配系；反応ガスから反応エツチングガス
プラズマを発生させるための、ウェハー支持電極にＲＦ
（ラジオ周波）エネルギーを与える手段；及び電極上に
位置されたウェハーに均一なエツチングを与えるために
強さ及び方向を選択的に変化される、電極面に平行な、
電気的に制御されるＤＣ磁場を与える手段を含むエッチ
反応器において達成される。

好ましくは磁場は、ウェハーを横切る別々の磁場を与え
るための、室の反対側に各々配置される二対以上の電磁
石、及び得られる磁場ヘクトルの強さ及び角方位を独立
に制御するために個々の電磁石における電流を制御する
コンピュータ一手段により与えられる。特に、この対の
電磁石配置により与えられる磁場の強さ及び／又は方向
は、瞬時に変えることができる。この場は、渦流損失な
しに高い圧力で均一エツチングを与えるために１分間当
り数サイクルのゆっくりした速度でウェハーの周囲で段
階状にされることができる。

加えて、ウェハー交換手段は、ウェハーが電極上に位置
されるときウェハーを電極に弾性的にクランプするため
のクランブリングを含むことができる。特別の保護コー
ティング又はカバー、たとえば石英から成るものが、ク
ランプリング及びガスマニホールドに与えられる。

別の実施態様では、電極アセンブリーは液体により冷却
され、ウェハーから液体冷却電極への均一熱伝導を増大
するためにガスはウェハーと電極の間に供給される。こ
のガス促進液体電極冷却は、プロフィール制御及び黒色
シリコンのような現象の回避を容易にするためにウェハ
ーを比較的低温に維持しながらエッチ速度とプラズマ制
御を増大する目的で、極めて高いパワー密度の使用を許
す。

反応器はまた、低圧の電極冷却ガスを、ＲＦを入力され
る陰極に中断することなく接続するための供給装置を含
む。供給装置は、冷却ガスを受取るべく適合されたガス
入口、及び電極に接続された間をあけたガス出口を持つ
ハウジングを含む。

ハウジングは更に、ガスの通路を横方向に間隔をおいた
、内部の、密に接近した穴をあけられた一対のプレート
を含み、ガス流の出口側のプレートは台座と共通に電気
的に接続され、入口側プレートは系アースに接続されて
いる。

別の実施態様において、電気抵抗加熱ユニットのような
加熱手段が、撃沈着物の形成を防ぐために室内壁の制御
された加熱を与えるべくハウジングに取付けられている
。

電気的に制御された多方向磁場、陰極及び反応器壁の温
度制御及び石英のような保護物質の使用を含む上記の特
徴の組合せは、前述した設計目的の達成を可能にする。

種々の対立するプロセス要件、たとえば方向性、選択性
及び均一性が、高圧を含む幅広い圧力にわたって、低メ
ンテナンス費のインサイッ自己清掃される単一ウェハー
系において満たされる。特に、電気的に制御される多方
向場及び特別の保護物質の使用は、運転の間の高い方向
性、高い選択性及び高い均一性を与える。

電気的に制御された多方向場は、高圧を含む約０．００
１〜０．３００）ルの極めて幅広い圧力範囲にわたって
均一エソチングを与え、それにより均一性を犠牲にせず
に高速エツチングを可能にする。

この幅広い圧力範囲は、インサイッの自己清掃を許す。

温度制御された表面及び電気的に制御された多方向磁場
は、清掃操作及びインサイッ清掃を容易にする。電気的
制御された多方向場は独立にエッチ速度を増し、かつ高
圧操作可能性と組合わせて実際的生産量の単一ウェハー
エソチング装置を与える。

下記で添付図面を参照しながら発明を更に説明する。

マグネトロンエッチ反応器６０の概要 第６図及び第７図は各々、本発明の単一ウニバー磁場促
進プラズマエッチ反応器６０の好ましい実施態様の等尺
大図及び反応器６０の垂直断面図である。ここの記載は
、ＲＩＥモードプラズマエツチングに主に向けられるが
、しかし該反応器の能力はプラズマモードエツチングに
も並ぶ。

第６及び７図において、本発明のエッチ反応器系６０は
、典型的にはアルミニウムのような非磁性物質より成り
かつ六角形配置の外壁６４（水平断面図で見うる）を持
・つハウジング６２を含む。

円形の内壁６６は、エッチ室６８を規定する。後記でよ
り詳しく述べるように、反応器系６ｏはまた、独特のガ
ス−及び液体−冷却台座／陰極アセンブリー７０及びウ
ェハー交換系７４（第８〜１０図）を含む。

ウェハー交換系７４は、垂直に動きうるウェハーリフト
フィンガー７９を含み、これは室内に挿入されて外部の
手により保持される又は操作されるブレード７６から又
は好ましくは外部負荷ロソクロボントブレード７６から
ウェハー７５をつまみ上げ、ウェハーを加工のために陰
極７２に移し、加工されたウェハーを室から取出すため
にロボットブレードに戻す。

またウェハー交換系７４は、ウェハークランプリング７
８をウェハーリフトフィンガー７９と一体に組込む。下
記に詳述するように、ウェハー系７４のデザイン、伴わ
れるウェハーリフト及びクランピング構造の組込みは、
室内で一軸ロボｙ）駆動の使用を可能にする。更に、室
ロボットの操作は、外部ロボットが室ロボットによる交
換のために選択されたトランスファー位置にウェハーを
単に与えることを必要とする。

外部ロボットへの要求の単純化は、ロボットが反応器の
多様性に奉仕する複数室負荷ロック系で用いられる場合
でさえ、比較的単純なロボットを可能にする。Ｒ−θ運
動を用いるそのようなロボットは、米国特許出願シリア
ルＮｏ、　９４４８０３（Ａ−４４９７４）（名称：複
数室一体化加工系、１１Ｌ人：ダン　メイダン、セソン
　ソメク、デビントＮ、に、　　ワン、デビット　チェ
ノ、マサトトンマ、アイザック　ハライ及びベーター　
ホンペ）に記載されている。これは、多数室系とも呼ば
れる。

加工ガスは、−以上のガス貯蔵槽／タンクを含むガス供
給系８１からガスマニホールド８０により室の内部に供
給される。ガス供給系８１は、入口接続８４によりマニ
ホールド８０にカップルされる供給ライン８２を介して
マニホールド８０及び６８に通じる。系は、室６８に供
給される種々のエツチングガス、キャリアガスなどの流
速を制御する自動流れ制御系又は他の適当な制御系を含
む。

真空が室に与えられ、消耗されたガス及び同伴される生
成物が環状排出室９０を介して出される。

環状排出室は排出端９２に通じ、排出端９２は典型的に
は真空バルブ系及びルーツブロワ−又は他の慣用の要素
を介して機械的ポンプ（図示せず）を含む慣用の真空ボ
ンピング系９３に接続される。

排出流は、室６８から円筒状陰極アセンブリー７０の上
周面の回りに取付けられた水平環状プレート９６中のホ
ール３４を通して導かれる。穴をあけたプレート９６は
、環状排出室９０内へのプラズマ浸入を禁止する。この
排出配置は、反応ガスによるウェハー７５の均一な被い
及びエツチングを容易にする。排出系の制御は、プロワ
−の速度を制御するための圧力制御システム及びり、Ｃ
。

モーターを通して働くマノメーターセンサー（図示せず
）のような慣用の容量性システム又は他の慣用の制御シ
ステムにより行える。

第７図で矢印１０２〜１０８により示されるように、入
口８４　（矢印１００）に通じるガスがマニホールド８
０に送られ、次にマニホールドから下方に向けられ（矢
印１０４）、ＲＦパワーの適用の間に室加工領域１１０
中でエツチングガスプラズマを形成し、次にウェハー７
５上に流れ、ウェハーを横切って半径方向に外側に流れ
、そして環状排出室中に（矢印１０６）、次に排出端９
２から流れ出る（矢印１０８）。

上述のＲＦパワーは、プラズマ運転のために、即ち加工
領域１１０中で入口ガスからエツチングガスプラズマを
作るために、反応器系６０にＲＦ供給系１１２により供
給される。この系１１２は、ＲＦパワー供給部及び負荷
マソチングネソトワーりを含み、台座７２に接続され、
室壁はアースされる。すなわち、台座はパワーを供給さ
れた陰極である。ＲＦパワーは典型的には、高周波数好
ましくは１３．６ＭＩ（ｚで供給される。しかし、反応
供給系６０は、たとえば数ＫＨｚの低周波数で運転する
ことができる。

パワー供給された台座陰極７２の使用は、ＲＦパワー及
びプラズマをウェハーの表面領域に集中させそしてウェ
ハーを横切るパワー密度を増しながらそれを他の場所で
は減少させる利点を持つ。

このことは、エツチングがウェハー上でのみ起り、室の
他の部分では腐蝕を低減し、従ってウェハー汚染の可能
性を低減させることを確実にする。典型的には、約２．
５〜３．５ワット／ｃｍ２のパワー密度を用いることが
できる。後述のように、この高いパワー密度は冷却を要
する。好ましくは、ＲＦパワーを供給される陰極７２は
、ガス促進されるウェハーから陰極への熱伝導と液体陰
極冷却とを結びつけるべく構成される。しかし、ヘリウ
ムのような冷却ガスをパワー供給される台座７２に低圧
で適用することは、冷却ガスの中断を通常ひき起す。本
反応器は、ガスを高電圧電極にイオジ化なしに供給する
独特のガス供給部１１４（第７図）を含む。

反応器６０はまた、上述の第４図に開示した磁場発生系
の改善を含む。第６図において、水系は、矩形配列に取
付けられた、典型的には銅コイルより成る四つの電磁石
１１６．１１８．１２０及び１２２を用い、その各々は
六角形ハウジングの交互の壁にある。二つのコイル対は
共働して、擬静的多方向場を与え、この場は高圧力及び
低圧力でエッチ均一性を提供すべくウェハーの回りで段
階状にされる又は回転されることができる。また、場の
強さは、エッチ速度を選択しまたイオンボンバードを減
少すべく変えることができる。

電気的に制御される多方向磁場発生器 第１２図は、本発明で用いられる擬静的多方向磁場を発
生しそして制御するための系を示す図である。

主として第１２図、及びまた第６図において、二つのコ
イル対１１６−１１８及び１２０−１２２は各々、互に
垂直中磁場ベクトルＴｙ及びＢ、を形成し、これらは一
般に台座／陰極７２及びウェハー７５に平行である。第
１２図に示す例において、コンピュータ１１３は、線１
０３．１０５．１０７及び１０９を介して慣用のパワー
供給系１１５．１１７．１１９及び１２１に制御信号を
与えて、各々導体１２３．１２５．１２７及び１２９を
越えて電磁石１１６．１１８．１２０及び１２２に供給
される電流の強さ及び方向を制御する。この関連する電
流は、各コイル対により発生される場の方向及び強さを
決定する。

コイル対１１６−１１８及び１２０−１２２により夫々
発生される垂直な場ベクトルＴｙ及びＢｘは、 Ｂｘ＝Ｂｃｏｓ　θ　　　　　　　　　　（１）１３ｙ
＝Ｂｓｉｎ　θ　　　　　　　　　　（２）により定義
される。

場■の望む又は要求される値及びその角力位θが与えら
れると、コンピュータ１１３は、望む場の強さ及び方向
を与える組合せ磁場ヘクトルＢＸ及びＢ、を得るよう式
（１）と（２）を独立に解き、次にこれら場丁、及びＴ
Ｘを与えるべくコイル１１６−１２２への必要な電流の
適用を制御する。

また、このＤＣ磁場の角方位θ及び強さは、コイルの電
流を変えることによって、望むように速く又は遅く独立
に変えることができる。場が各角位置においてオンする
時点及び角ステッピングの方向は、場の強度と同様に変
えることができる。

なぜなら、これらパラメータはただ、電磁石への電流を
変える機能であり、コンピュータ１１３によって容易に
制御されるからである。すなわち、場は、選ばれた方位
及び時増分を用いてウェハーのまわりに段階的にされる
（ｓ　ｔｅｐｐｅｄ）ことができる。もし望むなら、得
られる場■θの強さは、プロセス又は反応器構成が要求
するように変えられることができ、あるいは一定の場強
さを用いることができる。簡単に云えば、電流制御され
る系は、一定の又は変化される角速度の速く又はゆっく
り動く、一定の又は変化する強さの磁場の多様性を提供
する。加えて、場の方位は、段階的にされる又は順次的
に変化される必要はなく、任意の所与の方位（又は場強
さ）から他へ瞬時に切換えることができる。

Ｄ、　Ｃ，磁場の方向及び強さを独立に制御するこの多
様性は、典型的には６０ヘルツの標準速度のような固定
の比較的高い周波数で回転する従来の市販入手できる回
転磁場とは明瞭に異なる。また、たとえば２〜５秒／回
転（２〜３０サイクル／分）の速度でゆっくり「回転す
る」能力は、アルミニウム又は金属室でのより高い周波
数の使用に結びついた渦流損失を避ける。

第４図の従来の反応器４０は、一つの軸に沿って静的磁
場を逆にする。対称的に反応器６０は、電磁石コイルへ
の電流を変える単純な方策によって、好ましくは数ヘル
ツで磁場を効果的に回転する。これはウェハーの回りの
磁場を段階状にし、そしてウェハーを横切る一方向でな
くてウェハーの周囲３６０°のエッチ均一性を増す。結
局、反応器６０は、低い圧力のＲＩＢエツチング装置に
おける方向性、選択性及び均一性さえも越える方向性、
選択性及び均一性をもって、低圧から高圧までの広い範
囲にわたって用いることができる。

たとえば２〜３０サイクル／分の好ましい低速磁場回転
の一つの適用は、後記の臭素／ヨウ素エッチプロセスで
記述される。より詳しくは、臭素化及びヨウ素化エッチ
化学と組合せた磁場の使用は、エッチをコントロールし
、ウェハー損傷を低減する。磁場を増大することはエッ
チ速度を増し、従って所与のエッチ速度は、磁場を増大
しそしてＲＦパワー及び得られるバイアス電圧−Ｖｄｃ
を低減することにより得ることができる。これは、ウェ
ハーのイオンボンバード及びデバイス損傷を減少する。

言及した臭素／ヨウ素シリコンエッチプロセスで用いら
れる臭素及びヨウ素エツチングガス組成は、シリコン物
質がエッチされそれにより側壁プロフィールをコントロ
ールするとき、トレンチ側壁上に無機質の側壁沈積物を
形成するよう注意深く処方される。磁場を増大すること
は、このエッチプロフィールコントロールの有効性を増
す。

一般に、磁場強さが増大されるとき、保護側壁沈積物は
厚くされ（酸素源が存在するとき）、より大きなテーパ
ー及びより小さい曲りをトレンチプロフィールに与える
。磁場を容易に変えることができるので、このことは深
さを増しながらプロフィールを変える能力を与える。た
とえば、極めて狭く深いトレンチにおいて、誘電体によ
りトレンチを続いて充填することを容易にすべく、より
広いドレンチロを持つことが望ましい。磁場を調節する
ことにより与えられるテーパーコントロールは、正にそ
のようなロート形の、広口の、狭い充填された（ｂｏｃ
ｌｉｅｄ）　　）レンチを可能にする。

上述の第１２図はまた、反応器６０のためのコンピュー
タコントロール系全体を示す。ここではコイトローラー
１１３は６８０１０タイプコントローラーである。電磁
石１１６−１２２への電流の適用制御することに加えて
、コンピュータ１１３はまた、供給部８１からのガス流
、供給部１１２からのＲＦパワーの適用、各供給部１６
９及び１７５から陰極への冷却ガス及び水の入口、真空
系９３、シャフト機構１４０のための気体力学的シリン
ダーのためのコントロールバルブ、スリソトハルブ１６
２のための気体力学的シリンダー１６３のコントロール
バルブ、及び水ヒーター電力供給部１８３を制御する。

台座アセンブリー７０ 第６図及び主に第７図において、台座アセンブリー７０
は、ハウジング６２の内部に取付けられた一般に円筒形
の壁構造１２４、及びハウジング６２に取付けられ、そ
の下方に延びる円筒形底ハウジング１２６を含む。環状
排出プレート９６は、ポス１２７及び１２９上でハウジ
ング１２４に周縁的に取付けられる。パワーを供給され
る台座／陰極７２は、環状絶縁部材１３０−１３４をつ
れそわせることにより、アースされたハウジングに取付
けられた、一般に円筒状の基部部材１２８上に取付けら
れる。

一体的つエバー交換アセンブリー７０は、円状に配置さ
れた多数の垂直に延びるウェハー支持ピン／フィンガー
７９−７９　　（４つが図示される）を含む。フィンガ
ー７９は、台座７２及び基部１２８の周縁で穴を通って
延びる。ウェハー支持フィンガー７９−７９及びウェハ
ークランプリング７８の両者は、シャフトリフト機構１
４０及び円筒形リング部材１３９に取付けられた水平に
延びるアーム１３７−１３７を含む支持アーム手段に取
付けられる。アーム１３７−１３７は、後述のように垂
直変位のためにシャフトリフト機構１４０に取付けられ
る。

上述のように、垂直に配位されたウェハー保持ピン７９
−７９は、アームアセンブリーの各アーム１３７−１３
７に取付けられ、台座７２の上方ウェハーを支持面で穴
を通って延びる。ウェハークランプリング７８はまた、
アームアセンブリーに、即ちリング１３９に取付けられ
る。リング１３９は、ハウジング１２４と基部１２８の
間に形成されたチャンネル１４１内で垂直に動きうる。

第８〜１１図に関して後に詳述するように、ウェア バー支持ピン７９及びウェハー把持リング７８（ピンか
ら垂直に転位される）、及び共通の垂直に動きうるアー
ムアセンブリーに結合するそれらのジヨイントの使用は
、−軸運動を用いる外部ロボットブレード７６による単
純なウェハー交換を提供する。

シャフトアセンブリー１４０は、ボルト１４６で結合さ
れるスリーブ１４２及び円筒形スプリング収納部１４４
を含み、基部１５０内に形成された大向でベアリング１
４８上でスライドできるように取付けられる。基部１５
０は、段階状円筒形構成であり、その段階又は肩で基部
１２８の底に結合される。

シャフトリフト機構の横方向運動は、シャフト１４０の
小穴１５３を通して延びる一対の垂直ガイドピン１５１
　（一つのみ図示される）により制御される、即ち阻止
される。調節できるストップナツト１５５が、シャフト
機構１４０及び関連するクランプリング７８及び７９の
上方運動（最上位）を制限すべく、ピン１５１のネジを
切られた下方部に取付けられる。

スプリング１５２は、シャヤト１４０、クランプ７８及
びピン７９を正常な下方位置に下方にかたよらせるべく
基部１５０の底とシャフトのスプリング収納部１４４の
間に保持される。第７図に示すように、このスプリンク
偏位位置において、ピン７９−７９は台座７２のそれら
の穴に引込められ、クランプリング７８は台座７２の周
縁と弾性的にかみ合う。もしウェハー７５が台座上に位
置されるなら、クランプリング７８はウェハーの周縁を
台座の上方表面１５４（第８図）に対して確実にかつ弾
性的に把持する。シャフト１４０、クランプリング７８
及びピン７９−７９の垂直上方運動は、典型的にはハウ
ジング１２６に取付けられてコンピューター１１３　（
第１２図）のコントロール下で操作される気体力学的シ
リンダー１５８の垂直ロッド１５６により行われる。ロ
ッド１５６の上昇運動は、スプリング１５２の偏位動作
に対してシャフト１４０を上方に動かし、クランプリン
グ７８を台座７２／ウエハー７５から解放し、そしてフ
ィンガー７９−７９を台座を通って上方に延してウェハ
ーをつまみあげる。

ウェハー交換系７４の操作 第８〜１０図は、独特の単一クランプ７８／フインガー
７９ウエハー交換システム７４の操作を例示する。得ら
れる単純な一軸ロボット動作は、個々のウェハー７５を
外部ブレード７６（第６図も参照）から台座／電極７２
へ、及びこの逆に移し、下記のようにウェハーを確実に
位置させかっまたウェハーの冷却を促進すべ（ウェハー
を台座に把持する。

第６．７及び８図において反応器ハウジング壁６６は、
室内外における外部ブレード７６の運動を許す閉鎖しう
る長い開口又はスロット１６０を持つ。このスロット１
６０は、ブレード７６がウェハーを室に置く又は抜き出
すために用いられない時に室を密閉するため、枢軸的に
取付けられたバルブ又はドア１６２により閉じられる。

ドア１６２は、気体力学的シリンダー系１６３（第１２
図）により開は閉めされる。クランプ支持りング１３９
は、ブレード７６及びウェハー７５の挿入を許すその反
対上側に形成された一対の凹部１６４−１６４　（第６
図）を持つ。単純な二方向−軸ロボットタイプブレード
７６は、ウェハーを反応器室６０と外部保管器たとえば
カセットの間で移すために必要なもの総てである。適当
なロボットブレード及びドアは、前述の多数室システム
に記載される。

初めに、クランプ及びフィンガー取付はアームアセンブ
リーは、第８図で、及び第６図では点線の、少し上げら
れた位置に置かれ、従ってリングの凹部１６４、ハウジ
ングスロット１６０及びブレード７６は水平に一列にさ
れる。このことは、正面凹部１６４を通してブレード７
６を挿入することを可能にする。ピン７９の頂部とクラ
ンプリング７８の間の分離点は凹部１６４と水平に配列
されることに注目されたい。すなわちフ゛レード７６は
また、ピン７９−７９とクランプリング７８０間を通る
ことができる。そのように配列されたスロット１６０及
び１６４によって、ブレードア６　（その上で支持され
加工されるべきウェハーを伴う）は、開口１６０及び凹
部１６４を経て室６８内へ挿入され、そしてプラズマエ
ツチング領域１１０へ及び台座７２上に置かれる。

次に第９図に示すように、ロッド１５６　（第７図）が
延ばされて、シャフトリフト機構１４０及びウェハー支
持ピン７９−７９を上げて、ブレード７６からウェハー
７５を持ち上げる。

ブレード７６を引込めた後に、ドア１６２を閉じる。第
１０図においてシリンダー１５８　（第７図）が次にロ
ッド１５６を引込めてスプリング１５２がシャフト１４
０を下げ／引込め、そしてクランプリング７８がリング
と台座７２の間でウェハーを弾性的に把持する。

加工の後に、シリンダー１５８がシャフトリフト機構１
４０を上げ、ブレードがウェハーの下方に室内に挿入で
きるようにウェハー７５をブレード７６より上に持ち上
げる。シャフト１４０は次に、第８図に示す位置にピン
７９−７９及びクランプ１３８を置くべく、少し下げら
れる。この点で、加工されたウェハー７５を保持するブ
レード７６は室から引出される。新鮮なウェハーをブレ
ード７６の上に置き、やはり第８図に示すようにクラン
プ７８及びピン７９−７９の間で室内に挿入して、次の
ウェハー変換サイクルのスタートを始めることができる
。

上述のように、ウェハー交換システム７４は、鉛直の点
及び周縁接触のみを用いてウェハーをブレードへ及びブ
レードから移し、ウェハーを把持し、ウェハーを台座か
ら取除く。通常の滑り及び／又は回転摩擦接触は、つま
み上げるために必要であり、デポジットウェハーは存在
しない。このことは加工室６８内で粒状物が発生する傾
向を低減することが理解されよう。

また−軸ロボットのための支持及び移行装置は室６８の
下に置かれ、そして取囲む台座アセンブリー７０により
室から隔離される。ベローズ１６６がシャフトアセンブ
リー１４０の上端と基部１５０の間に取付けられて、シ
ャフト１４０及びウェハー９８及び加工室６８の間に追
加的バリヤーを与える。ベローズ１６６の内部は、オリ
フィス１６８によって八うソング１２６内の大気圧に通
気される。このことは、シャフト室１６７の大気圧にお
いてシャフト軸に沿うベローズの膨張及び収縮をその上
昇及び下降の間に容易にする。

ウェハー冷却系 上述のように、電極／台座アセンブリー７０は、液体と
ガスの組合せにより、たとえばガスで促進されるウェハ
ーから陰極への熱伝導により及び液体陰極冷却により冷
却される。典型的には冷水である液体は、コンピュータ
１１３で制御されるバルブ及びポンピング系１６９によ
って入口１７０に供給され、入口１７０は基部１２８内
の下方環状チャンネル１７２及びまた一対の上方円状チ
ャンネル１７４−１７４と通じる。すなわち、冷却水は
入口１７０に流入し、次に下方チャンネル１７２及び上
方チャンネル１７４−１７４を通って出口（図示せず）
へと進む。穴の対１７４−１７４は、冷却ガス入口通路
１７６をバイパスするために、より広い単一チャンネル
の代りに用いられる。

冷却ガスが、把持されｊ４ウェハー７５から水冷される
台座７２への熱伝熱を促進するために用いられる。熱伝
導性ガスは、慣用のコンピュータ１１３制御バルブ系１
７５により供給部１１４を経て人口通路１７６に供給さ
れ、これは後述のように、運転される台座による低圧ガ
スのイオン化を防止する。第６図において、通路１７６
は、台座７２の面において半径方向溝１８０を交差する
オリフィス１７８に接続する。

リンク７８により電極７２に対して把持されたウェハー
７５での運転において、低圧で良好な熱伝導体であるヘ
リウム又は他の適当気体が供給部１１４及び入口１７６
を経てウェハーと台座の間のインターフェースで半径方
向溝１８０−１８０に供給されて、典型的には約１〜１
０）ルのほとんど静的なガス圧を作る。反応器６０のプ
ラズマ運動の間に、このインターフェースガスは熱をウ
ェハー７５から水冷される台座に運び、それにより液体
冷却される陰極アセンブリー７０によるつエバーの均一
冷却を可能にする。

ＲＦ駆動される、高パワー密度の、ガス及び液体冷却さ
れる陰極アセンブ〜’Ｊ７０の重要性は、米国特許出願
シリアルＮｏ、９４４４９１　　（Ａ−４４９７０）、
名称シリコン及びケイ化物のための臭素及びヨウ素エッ
チプロセス、発明者シェリーＹ。

ウォン、デビットＮ、　Ｋ、　　ワン、メイ　チャン、
アルフレッド　マク及びダン　メイダン、に例示されて
いる。これは臭素／ヨウ素エッチプロセスとも呼ばれる
。上述の臭素／ヨウ素エッチプロセスの実施において、
ウェハー支持陰極アセンブリー７０は約２０〜３０℃の
水で冷却される。ヘリウムのようなガスが、約４トルの
実質上静的な圧力でウェハーと水冷される陰極７２の間
に供給される。このことは、ウェハー７５と冷却される
陰極７２の間の高速均一な熱伝導を提供し、それにより
ウェハー表面を約６０℃以下の温度に維持する。この冷
却は、約２．５〜３．５ワツト／ｃ［［Ｉの高パワー密
度が慣用のｔＥエツチング装置で用いられるパワー密度
より約１オーダー高い故に必要とされる。冷却は、シリ
コン又は他の物質をエッチするために上述の臭素〜／ヨ
ウ素エッチプロセスを用いる間に曲り及び黒化シリコン
を除去する、又はさもなくはプロフィールコントロール
を容易にするのを助ける。異化シリコンの現象は、約７
０℃という低い温度でも起りうる。

室表面温度コントロール 第７図において、加熱ユニット１８１、典型的には円筒
形電気抵抗ヒーター又は他の適当なユニ７）は、カバー
６７、及び室６８に対応するハウジング側壁６６−６６
の上部、及び特にハウジンク内側及び室上方壁６７１及
び６６１を加熱する目的で反応器６０のカバー６７に取
付けられる。

第１３図において、電力はパワー供給部１８３によりヒ
ーター１８１に供給され、パワー供給部１８３は制御線
１８５を介してコンピュータ１１３により制御される。

電磁石１１６〜２２２は、壁６６−６６の補助的加熱を
与える。

好ましくは、ヒーター１８１は、反応器運転の間の凝縮
を防ぐために壁６７１及び６６Ｉならびにガス箱８０の
内表面を加熱する必要があるときに選択的に運転される
。たとえば引用した臭素／ヨウ素シリコンエッチプロセ
スで用いられる臭素及びヨウ素エツチングガス組成物に
より形成されるプロフィールコントロール無機質側壁沈
積物は、シリコン、酸素、臭素及び／又はフン素のよう
な成分の種々の組合せ、たとえばＳｉｎｇ　、５ｉＢｒ
ｘ、５ｉＢｒ、　Ｆｙ及び５ｉＯＢｒｘ　Ｆｙより成る
ことができる。

このエッチ工程の間に、コンピュータ１１３で制御され
るヒーター１８１は壁６７１及び６６Ｉを〉７０℃の温
度に加熱して、これら無機沈積物の好ましくは凝縮を防
ぐ。

石英被覆 典型的にはクランプリング７Ｂは、動きを容易にしかつ
損傷なしにウェハー周縁を弾性的に把持するためにＡｒ
ｄｅｌ（商標）又はＬｅｘａｎ　　（商標）のような軽
量弾性物質より成る。またガス箱８０及び室の残部は、
アルミニウムのような非磁性物質により形成される。ク
ランプリング７９に約１／８インチ厚さの石英コーティ
ング又は層８１を与え、またガス箱上張り８０に約１／
８インチ厚さの同様の石英層又はコーティング８３を与
えると、反応器６０の運転の間のシリコンウェハー７５
の汚染が防止されることを我々は見い出した。石英はシ
リコンに類似し、従ってシリコンを汚染しない。

石英カバー８１及び８３はまた、黒化シリコンの除去を
助ける。あぜなら得られるカバーを用いるプロセス反応
は、もしこのしやへい物質が適当に選択されないと、曝
露されたシリコンにおいてミクロマスキング効果を生み
、そしてこれは黒化シリコンの生成をもたらすからであ
る。また反応器６０の運転の間に石英から酸素が放出さ
れる。放出された酸素は、シリコンのようなエツチング
物質のために用いられる酸化物マスクに物質を追加し、
マスクのエッチ抵抗（選択性）を増大する。

石英からの酸素はエンチ速度を増加する。酸素は、曲げ
を減少するため又はエッチプロフィールをコントロール
するために上記臭素／ヨウ素エッチプロセスで記述され
た物ようなエツチングガス組成物に含められるものに付
加的である。

電気的故障に抗するガス供給 第１１図は、ガス中断又はイオン化なしにＲＦパワーを
与えられた台座７２に冷却ガスを供給するために用いら
れるガス供給装置１１４の拡大垂直断面図である。この
供給装置は、はぼ平行な、近接された、穴を開けられた
、上張り内壁１８６及び１８８を持つ一対の電極部１８
２及び１８４により形成される閉じた円筒より成る。冷
却ガスは、−末端のカバー１９１の入口１９０を経て供
給装置に入り、プレート１８６の穴１９８を通過し、プ
レート間の小さなギャップｄを横切り、次にプレート１
８８の穴１９９を横切り、そして反対端のカバー１９３
の出口１９２を流通する。入口１９０は、冷却ガス供給
部（図示せず）に通じ、一方、出口１９２はライン１９
４　（第７図）によって台座通路１７６に接続される。

環状絶縁スペーサー１９５は、二つの電極１８２と１８
４を物理的かつ電気的に分離する。得られる円筒形アセ
ンブリーは、スクリュー１９５−１９５により連結され
、０リング１９６−１９６でシールされる。入口電極１
８２はアースされ、一方、出口電極１８４はＲＦパワー
を供給される台座７２と共通に接続される。穴１９８及
び１９９の間隔及び大きさ、及びギャップｄの大きさは
、高いガスコンダクタンスを与えかつ低い圧力及びこれ
ら二つの隣接プレート間の高い電位差にも拘らずガスの
イオン化を防ぐべく選択される。たとえば、４トルのガ
ス圧の場合、１〜４０ミルのギャップｄ、及び１０〜４
０ミルの穴直径がガスのイオン化を防ぐ。スペーサー１
９５の高さを変えて、種々のガス及び圧力に適応するよ
うギャップｄを調節できる。装置１１４は事実上、圧力
×距離の積の小さな値に対するガスの敏感さにも拘らず
低圧冷却ガスを台座の電位差にさらすためのコンパクト
な供給装置である。

清潔な操作；自己清掃 加熱要素１８１による制御された反応器壁加熱を含むい
くつかのデザイン特徴は、本エッチ反応器６６の極めて
清潔な操作を与える。これは、引用した臭素／ヨウ素エ
ッチプロセスのような、工ソチプロフィールコントロー
ルなどのために沈積物形成性ガス組成を意図的に用いる
プロセスの使用に拘らず、そうである。平均して、我々
は自己清掃サイクルの間に約１００回反応器を運転した
。

清掃の間の長い運転時間に加えて、反応器６０の自己清
掃能力によって清掃は重荷でなくされる。

周知のように、種々のエッチ部表面を自己清掃すること
はウェハーをエッチするより困難である。

その理由は単に、室の大きな体積及び大きな表面積をカ
バーするようにエツチングガスプラズマを膨張すること
が困難であるからである。

エッチ反応器６０において、電磁石対１１６−１１８．
１２０−１２２により与えられる磁場は、高圧運転が行
うように自己清掃エッチ速度を増大する。反応器は、０
．００１１−ル〜０．３０（ｌルの圧力範囲で稼動する
よう設計され、従って自己清掃の高い圧力要求並びにエ
ツチングのより低いしかしなお比較的高い圧力要求に運
転を合わせる能力を持つ。回転しうる磁場、及び磁場強
さと方位の独立制御は、清掃プラズマを室内くまな（広
げ、そして総ての部表面を効果的に清掃するために要求
される室の特定の領域のエッチ速度を増すことを可能に
する。

また、パワーを供給される陰極の使用、及び陰極アセン
ブリー７０と陰極ガス箱８０の間の狭い間隔は、閉じ込
められた密なプラズマを与える。

約１３リツトルの比較的小さな室サイズ及び総ての要素
の円対称性はまた、自己清掃可能性に寄与する。また、
室内の総ての露出された表面はアルミニウム又は石英で
あり、この両者とも自己清掃に感じず、かつそれと相反
しない。

好ましくは、インサイッ自己清掃のためにフッ素化ガス
組成物が用いられる。ＮＦ、　、ＳＦ、のような非簡素
のフッ素含有ガス組成物は、エッチ生成物の高い揮発性
、汚染のなさなどの故に好ましく、しかしＣ２Ｆ６．　
ＣＦ、のような他の物又は他のフッ素含有フレオンも用
いうる。ここで好ましい自己清掃プロセスは、６０ｓｅ
ｃｍの流速で室６８に供給されるガスＮＦ３．１分間当
り３０サイクルで回転する０〜４５ガウスの磁場強さ、
４５０ＷのＲＦ発信パワー及び１００ｍＴの室圧力を用
いるフッ素ガス化学を利用する。これらパラメータは、
室内部表面における均一エッチを与え、１０回の運転（
各運転で１０ミクロンのシリコンが除去される）の後に
約１０分間で反応器６０を効果的かつ完全に清掃するで
あろう。対称的に、慣用のプラズマエッチ反応器は、典
型的には約５回の運転間隔で清掃され、湿式エツチング
剤中での清掃のために分解を必要とする。インサイツ自
己清掃能力、本質的に清潔な運転及び清掃サイクル間の
長い時間の組合せは、清掃のために必要な休止時間を減
少し、生産量を増大させる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は、従来のプラズマエツチング系の三つのタ
イプを図式的に示す断面図である。 第４図ぽ、本発明の磁気的に促進されるＲＩＥモードプ
ラズマエッチ系の原形である磁気的に促進されるＲＩＥ
モードプラズマエッチ系の、部分的に図式化した断面図
である。 第５図は、第４図で示す室のウェハー保持電極を通る垂
直断面図であり、Ｂ反転を示す。 第６図は、本発明の磁場促進プラズマ反応器の好ましい
実施態様の等尺大図である。 第７図は、第６図の線７−７に沿う垂直断面図である。 第８〜ｌＯ図は、ウェハーを反応器台座に置き、そして
そこから取去るウェハー交換系の動作を示す連続図であ
る。 第１１図は、第７図に示すガス供給系の拡大垂直断面図
である。 第１２図は、本発明で用いられる電気的に制御される擬
静的大方向ＤＣ磁場を発生させ制御する系、及び本発明
の反応器の全運転を制御するのに適するコンピュータ系
を示すフロー図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、室内に位置されたウェハーを高速でかつ圧力に実質
   上独立のエッチング均一性でエッチングすべく適合され
   た真空室を規定するハウジングを持つ真空加工反応器に
   おいて、ウェハーを支持する台座、室に反応ガスを供給
   するためのガスマニホールド、ウェハーエッチングプラ
   ズマを発生するためにウェハー支持台座とガスマニホー
   ルドとの間にＲＦエネルギーを与える手段、ウェハー表
   面に一般に平行なＤＣ磁場を形成するための電流制御さ
   れる磁場、及びウェハーの表面に均一なエッチプラズマ
   を与えるべく磁場の強さ及び方向を独立に制御するため
   に磁場発生手段に電流を選択的に与える手段を含む反応
   器。 ２、室内に位置されたウェハーを高速でかつ圧力に実質
   上独立のエッチング均一性でエッチングすべく適合され
   た真空室を規定するハウジングを持つ真空加工反応器に
   おいて、ウェハーを支持する台座、室に反応ガスを供給
   するためのガスマニホールド、ウェハーエッチングプラ
   ズマを発生するためにウェハー支持電極とガスマニホー
   ルドとの間にＲＦエネルギーを与える手段、ウェハー表
   面に平行な磁場を形成するためにハウジングの周縁のま
   わりに配置された少くとも第一及び第二の電磁石対を含
   むＤＣ磁場発生手段、及び均一エッチングプラズマを与
   るべくウェハーの周囲の角方向にＤＣ磁場を段階状にす
   るために磁石に選択された電流を与える手段を含む反応
   器。 ３、室内に置かれたウェハーを加工すべく適合された真
   空室を規定するハウジングを有し、該ハウジングが水平
   に配位されたウェハーを室内に挿入して第一の選択され
   た位置に置くこと及びウェハーを室から取出すことを許
   す開口を持つところの真空加工反応器において、 ウェハーを支持するための水平上面を持つ台座アセンブ
   リー、但し該台座表面は第一の選択された位置とほぼ一
   列に配置されていること、台座内の垂直な穴を通って延
   びるほぼ垂直なピンの群を含むウェハー交換手段、及び ウェハーを第一の選択された位置から動かし、ウェハー
   を台座に把持し、そしてウェハーを選択された位置に戻
   すために、ウェハー交換手段を選択された位置に上方及
   び下方に順次動かす手段 を含む反応器。 ４、室内に置かれたウェハーを加工すべく適合された真
   空室を規定するハウジングを有し、該ハウジングが水平
   に配位されたウェハーを室内に挿入して第一の選択され
   た位置に置くこと及びウェハーを室から取出すことを許
   す開口を持つところの真空加工反応器において、 ウェハーを支持するための水平上面を持つ台座アセンブ
   リー、但し該台座表面は第一の選択された位置とほぼ一
   列に配置されていること、台座にほぼ平行に配位された
   軸を持つクランプリング、及びクランプリング直径より
   小さい直径の円形に配置されたほぼ垂直に配位されたピ
   ンの群を含むウェハー交換手段、但しピンの上端は上記
   クランプリングの下方に垂直に間隔を置かれること、及
   び ウェハーを第一の選択された位置から動かし、ウェハー
   を台座に把持し、そしてウェハーを選択された位置に戻
   すために、ウェハー交換手段を選択された位置に上方及
   び下方に順次動かす手段 を含む反応器。 ５、ウェハー交換手段が更に、台座又は電極にほぼ平行
   な軸を持つクランプリングを含み、ウェハーを支持ピン
   の群はクランプリング直径より小さい直径に配列され、
   該クランプリングはウェハー支持ピンの群の上方に垂直
   に間隔を置かれているところの特許請求の範囲第１〜３
   項のいずれか一つに記載の反応器。 ６、台座にＲＦエネルギーを与える手段を更に含む特許
   請求の範囲第３項又は第４項記載の反応器。 ７、台座内で冷却液体を循環させる手段、及びウェハー
   と台座の間の熱伝導を促進するために台座の表面とウェ
   ハークランプの間に低圧でガスを適用する手段を更に含
   む特許請求の範囲第１項、第２項又は第４項記載の反応
   器。 ８、反応器内表面を所定の温度に加熱して該表面上への
   沈積物を防ぐための、反応器外部に配置された手段を更
   に含む特許請求の範囲第７項記載の反応器。 ９、イオン化なしでパワー供給される台座に低圧で冷却
   ガスを接続する供給デバイスを含み、冷却ガスを受取る
   べく適合されたガス入口及び台座に接続された間隔を置
   かれたガス出口を持つハウジングを含み、該ハウジング
   は更にガス通路を横方向に間隔を置かれた、内部の、密
   に接近した穴を開けられたプレートの一対を含み、ガス
   流の出口側の上記プレートの一つは台座と共通に電気的
   に接続され、他のプレートは系アースに接続されている
   ところの特許請求の範囲第７項記載の反応器。 １０、ガスマニホールド及びクランプリングに石英のよ
   うなエッチ不浸透物質のコーティングを持つ特許請求の
   範囲第１項、第２項又は第４項記載の反応器。 １１、室内に置かれたウェハーを加工すべく適合された
   真空室を規定するハウジングを有し、該ハウジングは、
   ウェハーブレードを台座上に位置させ、ウェハーをブレ
   ード位置から取去り、そしてウェハーをブレード位置に
   戻すことを行うための開口を有し、 室に反応ガスを供給するためのガスマニホールド、 ウェハーをエッチングするために反応ガスからエッチン
   グプラズマを形成すべく台座にＲＦエネルギーを供給す
   る手段、及び ウェハー表面に平行なＤＣ磁場を形成するためにハウジ
   ングのまわりに配置された少くとも第一及び第二の電磁
   石対、及び均一エッチングプラズマを与るべくウェハー
   の表面にわたってＤＣ場を段階状にするために電磁石に
   電流を与える手段を含む磁場発生手段を含むところの真
   空加工反応器。 １２、台座内で冷却液体を循環させる手段及びウェハー
   と台座の間の熱伝導を促進するために台座表面と台座上
   のウェハーとの間に低圧でガスを適用する手段を更に含
   む特許請求の範囲第１１記載の反応器。 １３、イオン化なしでパワー供給される台座に低圧で冷
   却ガスを接続する供給デバイスを含み、冷却ガスを受取
   るべく適合されたガス入口及び台座に接続された間隔を
   置かれたガス出口を持つハウジングを含み、該ハウジン
   グは更にガス通路を横方向に間隔を置かれた、内部の、
   密に接近した穴を開けられたプレートの一対を含み、ガ
   ス流の出口側の上記プレートの一つは台座と共通に電気
   的に接続され、他のプレートは系アースに接続されてい
   るところの特許請求の範囲第１２項記載の反応器。 １４、反応器内表面を所定の温度に加熱して該表面上へ
   の沈積物を防ぐための、反応器外部に配置された手段を
   更に含む特許請求の範囲第１３項記載の反応器。 １５、ガスマニホールド及びクランプリングに石英のよ
   うなエッチ不浸透物質のコーティングを持つ特許請求の
   範囲第１３項又は第１４項記載の反応器。