JP2003514386A - プラズマの体積を制御する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ励起処理を使用して処理チャンバ内で基板を処理する際にプラズマの体積を制御するプラズマ閉じ込める。 【解決手段】 開示されたプラズマ閉じ込め装置は、複数の第一の磁気要素を有する第一の磁気バケットを含む。この第一の磁気要素は、処理チャンバ内部で第一の磁界を生成するように構成される。この装置は、更に、複数の第二の磁気要素を有する第二の磁気バケットを含む。この第二の磁気要素は、処理チャンバ内部で第二の磁界を生成するように構成される。第二の磁界は、第一の磁界と結合し、第一の磁気バケットと第二の磁気バケットとの間に合成磁界を生成するように構成される。この合成磁界は、少なくとも処理チャンバと合成磁界とによって画定される体積の内部にプラズマを閉じ込めるとほぼ同時に、処理による副産物ガスの通過を可能にするように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願の説明】

本願は、同時出願された以下の米国特許出願に関連する。 出願番号０９／４３９，６６１、名称「改良したプラズマ処理システム及びそ
の方法」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２２／Ｐ０５２７） 出願番号０９／４７０，２３６、名称「動的ガス分配制御付きプラズマ処理シ
ステム」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２３／Ｐ０５５７） 出願番号０９／４３９，６７５、名称「プラズマ処理装置用温度制御システム
」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２４／Ｐ０５５８） 出願番号０９／４４０，４１８、名称「均一処理速度を生成する方法及び装置
」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２５／Ｐ０５６０） 出願番号０９／４４０，７９４、名称「プラズマ処理システム用材料及びガス
化学物質」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２８／Ｐ０５６１） 上で特定した各特許出願は、出典を明記することによりその開示内容全体を本
願明細書の一部とする。

【０００２】

【発明の背景】

本発明は、ＩＣ製造で使用する半導体基板又はフラットパネルディスプレイ用
途において使用するガラスパネル等の基板を処理する装置及び方法に関する。特
に、本発明は、プラズマ処理チャンバ内部のプラズマの制御に関する。

【０００３】 プラズマ処理システムは、以前から存在している。長年の間に、誘導結合プラ
ズマソース、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）ソース、容量ソース、及びその
他を利用したプラズマ処理システムが、導入され、半導体基板及びガラスパネル
の処理に様々な度合いで使用されてきた。

【０００４】 処理中には、通常、複数の堆積及び又はエッチングステップが利用される。堆
積中、材料は、基板表面（ガラスパネル又はウェーハの表面等）に堆積する。例
えば、ＳｉＯ₂ 等の堆積層を、基板の表面に形成することができる。逆に、エッ
チングは、基板表面上の事前に定められた領域から材料を選択的に除去するため
に利用することができる。例えば、バイア、コンタクト、又はトレンチ等のエッ
チング特徴部を基板の層に形成することができる。

【０００５】 プラズマ処理の特定の一方法では、誘導ソースを使用して、プラズマを生成す
る。図１は、プラズマ処理に使用される従来技術の誘導プラズマ処理リアクタ１
００を例示している。通常の誘導プラズマ処理リアクタは、誘導窓１０６の上に
配置されたアンテナ又は誘導コイル１０４付きのチャンバ１０２を含む。更に、
誘導窓１０６と基板１１２との間の高周波誘導プラズマ領域に、エッチャントソ
ースガス等のガスソース材料を送出するように準備されたガスポート１１０が、
チャンバ１０２内部に設けられる。基板１１２は、チャンバ１０２内に導入され
、チャック１１４上に配置され、このチャック１１４は、一般に底部電極として
機能し、第二の高周波電源１１６と動作的に結合される。

【０００６】 プラズマを形成するために、ガスポート１１０を通じて、チャンバ１０２内に
プロセスガスを流入させる。その後、第一の高周波電源１０８を使用して、誘導
コイル１０４に電力を供給する。供給された高周波エネルギは、誘導窓１０６を
通じて伝えられ、チャンバ１０２内に大きな電界が誘導される。この電界は、チ
ャンバ内部に存在する少数の電子を加速し、プロセスガスのガス分子に衝突させ
る。この衝突により、イオン化及び放出の開始又はプラズマ１１８が生じる。こ
の技術において広く知られているように、プロセスガスの中性ガス分子は、この
ように強い電界にさらされる時、電子を失い、正電荷イオンが残る。結果として
、正電荷イオンと、負電荷電子と、中性ガス分子（及び又は原子）とが、プラズ
マ１１８内部に含まれる。

【０００７】 プラズマが形成されると、プラズマ内部の中性ガス分子は、基板表面に向けて
送られる傾向が生じる。一例として、基板の位置に中性ガス分子が存在すること
を導くメカニズムの一つは、拡散にすることができる（つまり、チャンバ内部の
分子のランダムな移動）。したがって、中性種（中性ガス分子等）の層は、通常
、基板１１２の表面に沿って確認することができる。これに対して、底部電極１
１４に電力を加える時、イオンは、基板に向けて加速される傾向があり、基板に
おいて、イオンは、中性種と共にエッチング反応を活性化する。

【０００８】 プラズマ１１８は、主にチャンバの上部領域（活性領域等）にとどまるが、し
かしながら、プラズマの一部は、チャンバ全体を満たす傾向にある。このプラズ
マは、通常、プラズマを維持可能な場所へと進み、これはチャンバ内の略全域と
なる。例えば、プラズマは、ポンプ装置の下といった基板の下のエリア（非活性
領域）を満たす場合もある。プラズマが、こうしたエリアに到達すると、このエ
リアでのエッチング、堆積、及び又は浸食が発生する場合があり、これは、この
エリアのエッチング又は堆積材料の剥離によって、処理チャンバ内部での微粒子
汚染につながる恐れがある。したがって、チャンバ部品の寿命は、通常、短くな
る。

【０００９】 さらに、閉じ込められていないプラズマは、不均一なプラズマを形成する傾向
にあり、これは、処理性能、つまりエッチング均一性、全体的なエッチング速度
、エッチングプロフィール、マイクロローディング、選択性、及びその他の変動
につながる恐れがある。結果として、プロセス性能の変動は、半導体回路内のデ
バイスの欠陥につながる恐れがあり、これは通常、製造業者のコスト増加に転換
される。

【００１０】 プラズマを制御するための標準的なソリューションは、プラズマリアクタ内に
プラズマスクリーンを設けることである。このプラズマスクリーンは、一般に、
処理チャンバとプラズマスクリーンとによって画定される体積の中にプラズマを
閉じ込める寸法にする。ほとんどのケースでは、このプラズマスクリーンは、更
に、処理中に形成された副産物ガスを、プラズマリアクタの排気ポートへ通すこ
とを可能にする複数の開口部を含む。

【００１１】 図１及び２では、プラズマ処理チャンバ１００と共にプラズマスクリーン２０
２を表示している。プラズマスクリーン２０２は、通常、チャンバ壁１２０の内
周と静電チャック１１４の外周との間で形成される隙間を略満たすように構成さ
れる。さらに、プラズマスクリーン２０２は、通常、複数の穴２０４を含み、こ
れは、処理中に形成された副産物ガスを逃し、排気ポート１２２から排気するこ
とが可能な寸法にする。同時に、穴２０４は、プラズマを処理チャンバ１０２に
よって画定される体積に閉じ込める寸法にする。この穴は、一般に、円、スロッ
ト、同心、及び又はその他の形状で作られる。更に又、このプラズマスクリーン
は、通常、固定位置でチャンバに取り付けられる（ボルト留め等）。

【００１２】 しかしながら、このプラズマスクリーンには、いくつかの欠点がある。通常、
処理中に処理チャンバ内部に配置される構造物は、基板の汚染を引き起こす傾向
にある。これは、こうした構造物が、エッチング副産物及び堆積物等、吸収され
た材料が付着する部位又は表面を提供する可能性があり、これが基板上に剥離し
、微粒子汚染を引き起こす恐れがあるためである。微粒子汚染は、望ましくない
結果及び又は予測できない結果を生み出す可能性がある。例えば、基板表面の微
粒子は、エッチングする必要がある基板の部分をブロックする場合がある。これ
により、トレンチが、正しく形成されない場合があり、これは、デバイスの欠陥
につながり、生産性が低下する恐れがある。更に、このプラズマスクリーンは、
堆積物及びエッチング副産物の過剰な蓄積を防止するために、処理中の様々な時
点で洗浄する必要がある。洗浄は、不都合なことに、基板のスループットを低下
させ、通常は、生産物の損失によりコストが増加する。

【００１３】 加えて、このプラズマスクリーンは、副産物ガスの伝導経路を減少させる。例
えば、このプラズマスクリーンは、通常、副産物ガスの伝導経路を３０％ないし
６０％減少させる。これは、ポンプ装置の要求を増加させる傾向にある。つまり
、減少した伝導経路を通じて効果的に副産物ガスを除去し、望ましいチャンバ圧
を維持するために、大きなターボ分子ポンプを使用する必要がある。

【００１４】 更に、この穴は、処理中に詰まる可能性があり、これは、伝導性を更に減少さ
せる恐れがある。ここでも、伝導性の低下は、ポンプシステムの正しい機能に悪
影響を与える恐れがあり、つまり流量が減少する。これは、処理の変動につなが
り、ポンプの寿命を短くする恐れがあり、これにより更に、生産性は減少し、通
常は、コストが増加する。更に又、プラズマスクリーンは、プラズマと接触し、
プラズマ内の反応種が衝突する傾向にあるため、消耗アイテムとなりがちである
。

【００１５】 加えて、チャンバにプラズマスクリーンをボルト留めすることから、一般には
、通常の設置の際に破損なく使用可能な材料のタイプは、制限される。更に又、
プラズマスクリーンとチャンバとの間の電気的及び熱的接触は、確保するのが困
難な場合がある。

【００１６】 上述した観点から、処理チャンバ内部のプラズマの体積を制御する改良された
手法及び装置が望まれる。

【００１７】

【発明の概要】

本発明は、一実施形態において、基板を処理するプラズマ処理装置に関する。
この装置は、略円筒形の処理チャンバを含み、その内部では、処理のためにプラ
ズマが点火及び維持される。この装置は、プラズマ閉じ込め装置を更に含む。こ
のプラズマ閉じ込め装置は、処理チャンバの周囲に配置される外側磁気バケット
を含む。この外側磁気バケットは、処理チャンバの軸線に対して半径方向に対称
に配置される複数の第一の磁気要素を有する。この複数の第一の磁気要素は、第
一の磁界を生成するように構成される。

【００１８】 このプラズマ閉じ込め装置は、処理チャンバ内部に配置され、外側磁気バケッ
トよりも小さな直径を有する内側磁気バケットを更に含む。この内側磁気バケッ
トは、処理チャンバの軸線に対して半径方向に対称に配置される複数の第二の磁
気要素を有する。この複数の第二の磁気要素は、第二の磁界を生成するように構
成される。このプラズマ閉じ込め装置は、第一の磁界と第二の磁界とを使用して
、外側磁気バケットと内側磁気バケットとの間にプラズマ閉じ込め磁界を生成す
るように構成され、このプラズマ閉じ込め磁界は、少なくとも略円筒形の処理チ
ャンバとプラズマ閉じ込め磁界とによって画定される体積の内部にプラズマを閉
じ込めるとほぼ同時に、処理による副産物の通過を可能にする。

【００１９】 本発明は、別の実施形態において、プラズマ励起処理を使用して処理チャンバ
内で基板を処理する際に、プラズマの体積を制御する方法に関する。この方法は
、第一の磁気要素により、処理チャンバ内部で第一の磁界を生成することを含む
。この方法は、第二の磁気要素により、処理チャンバ内部で第二の磁界を生成す
ることを更に含む。この方法は、第一の磁界と第二の磁界とを結合させて、第一
の磁気要素と第二の磁気要素との間に合成磁界を生成することを追加として含む
。この方法は、処理チャンバ内部でプラズマを形成すること、及び少なくとも処
理チャンバの一部と合成磁界とによって画定される体積の内部にプラズマを閉じ
込めることを更に含む。

【００２０】 本発明は、別の実施形態において、プラズマ励起処理を使用して処理チャンバ
内で基板を処理する際に、プラズマの体積を制御するプラズマ閉じ込め装置に関
する。この装置は、複数の第一の磁気要素を有する第一の磁気バケットを含む。
この第一の磁気要素は、処理チャンバ内部で第一の磁界を生成するように構成さ
れる。この装置は、複数の第二の磁気要素を有する第二の磁気バケットを更に含
む。この第二の磁気要素は、処理チャンバ内部で第二の磁界を生成するように構
成される。

【００２１】 この第二の磁界は、第一の磁界と結合し、第一の磁気バケットと第二の磁気バ
ケットとの間に合成磁界が生成されるように構成される。この合成磁界は、少な
くとも処理チャンバと合成磁界とによって画定される体積の内部にプラズマを閉
じ込めるとほぼ同時に、処理による副産物の通過を可能にするように構成される
。

【００２２】

【好適な実施形態の詳細な説明】

以下、本発明を、添付図面に例示されるそのいくつかの好適な実施形態に基づ
き、詳細に説明する。以下の説明においては、本発明の完全な理解を提供するた
めに、多数の特定の詳細について述べている。しかしながら、当業者には、本発
明がこうした特定の詳細の一部又は全部がなくとも実施可能であることは明らか
であろう。また、本発明を不必要に曖昧にしないために、周知の処理ステップに
ついては説明していない。

【００２３】 一実施形態において、本発明は、基板を処理するプラズマ処理装置を提供する
。このプラズマ処理装置は、略円筒形の処理チャンバを含み、その内部では、基
板の処理のためにプラズマが点火及び維持される。このプラズマ処理装置は、プ
ラズマ閉じ込め装置を更に含み、このプラズマ閉じ込め装置は、第一の磁界を生
成する外側磁気バケットと、第二の磁界を生成する内側磁気バケットとが付いた
構成となる。この第一の磁界及び第二の磁界は、外側磁気バケットと内側磁気バ
ケットとの間にプラズマ閉じ込め磁界を生成するために使用され、このプラズマ
閉じ込め磁界は、少なくとも略円筒形の処理チャンバとプラズマ閉じ込め磁界と
によって画定される体積の内部にプラズマを閉じ込めるとほぼ同時に、処理によ
る副産物の通過を可能にする。

【００２４】 プラズマ処理は、プラズマ処理チャンバ内部のチャック上に基板が配置されて
いる間に行われる。プロセスガスをプラズマ処理チャンバ内に流入させ、電圧を
加えてプラズマを形成する。このプラズマは、処理チャンバ全体を満たす傾向に
あり、活性エリアと非活性エリアとの両方に移動する。活性エリアにおいて、プ
ラズマのイオンは、基板に向けて加速され、基板の表面で中性反応物と共に基板
表面に配置された材料と反応し、基板が処理される。非活性エリアでは、通常、
例えば、不均一なプラズマ密度、或いは保護されていないチャンバ領域との反応
等、不利な反応条件が形成され、つまり排気ポートとの衝突が発生する可能性が
ある。

【００２５】 本発明の一態様によれば、処理チャンバ内部に磁界を導入することで、プラズ
マ処理リアクタ内部におけるプラズマの閉じ込めの改良が達成される。この磁界
は、プラズマが処理チャンバの非活性エリアへ移動するのを防止するように構成
される。詳しくは、この磁界は、プラズマが非活性エリアから離れた状態を強制
し、処理チャンバの活性エリア近くにプラズマを集中させるように準備される。
その結果、プラズマは、処理チャンバの事前に定められた領域（活性エリア等）
に閉じ込められる。

【００２６】 理論に束縛されることは望まないが、磁界は、プラズマ内の負電荷電子及び正
電荷イオン等の荷電粒子の方向に影響を与えるように構成可能であると考えられ
ている。この磁界は、プラズマ内の荷電粒子を一時的に捕らえ（力線の周囲で螺
旋状に動く）、最終的には磁界から離れる方向へ向きを変えさせるミラー磁界と
して機能するように準備することができる。言い換えるなら、荷電粒子は、この
磁界を横切ろうとした場合、磁界の影響を感じて、方向転換するか、或いは跳ね
返る傾向が強くなる。これにより、この磁界は、磁界により画定されるエリアを
横切るプラズマの動きを抑制する。

【００２７】 好適な実施形態において、前記の磁界又はプラズマ閉じ込め磁界は、プラズマ
処理システムに外側磁気バケットと内側磁気バケットとを導入することで形成さ
れる。この磁気バケットは、内側磁気バケットと外側磁気バケットとの間のエリ
アをカバーする磁界を形成する。前記のように、この磁界は、プラズマが処理チ
ャンバの非活性エリアへ移動するのを防止し、少なくとも処理チャンバとプラズ
マ閉じ込め磁界によって画定される体積に、プラズマを閉じ込めるように構成さ
れる。好ましくは、外側磁気バケットは、処理チャンバの外周の周りに配置され
、内側磁気バケットは、処理チャンバの外周の内側に配置される。しかしながら
、実際の配置は、プラズマ処理システムそれぞれの特定の設計に応じて変化させ
ることができる。

【００２８】 更に、外側磁気バケットは、好ましくは、複数の第一の磁気要素を有するよう
に構成され、内側磁気バケットは、好ましくは、複数の第二の磁気要素を有する
ように構成され、これらは両方とも、処理チャンバの軸線に対して半径方向に対
称に配置され、磁界を生成するように構成される。第一及び第二の磁気要素の結
合磁界は、合成磁界（プラズマ閉じ込め磁界等）を生成し、この合成磁界は、少
なくとも処理チャンバとプラズマ閉じ込め磁界とによって画定される体積の内部
にプラズマを閉じ込めるとほぼ同時に、処理による副産物の通過を可能にする。
詳しくは、このプラズマ閉じ込め磁界は、中性粒子の通過を可能にし、荷電粒子
の通過をブロックするように構成される。

【００２９】 本発明の本態様の説明を容易にするために、図３及び４では、前記の磁気バケ
ットを使用したプラズマ処理システム３００の例を示している。このプラズマ処
理システム３００の例は、誘導結合プラズマリアクタとして表示されているが、
しかしながら、本発明は、容量結合又はＥＣＲリアクタ等、プラズマを形成する
のに適した任意のプラズマリアクタにおいて実施できる点に注意するべきである
。

【００３０】 プラズマ処理システム３００は、プラズマ処理チャンバ３０２を含み、その一
部は、チャンバ壁３０３によって画定される。製造を容易にし、操作を簡略化す
るために、処理チャンバ３０２は、好ましくは略垂直なチャンバ壁３０３を有す
る略円筒形の形状となるように構成される。しかしながら、注意すべき点として
、本発明は、こうした事柄に制限されず、様々な構成の処理チャンバを使用する
ことができる。

【００３１】 チャンバ３０２の外側には、マッチングネットワーク（表示の簡略化のため図
３には表示なし）を介して第一の高周波電源３０６に結合されるアンテナ装置３
０４（コイルによって表示）が配置される。第一の高周波電源３０６は、アンテ
ナ装置３０４に、約０．４ＭＨｚないし約５０ＭＨｚの範囲の周波数を有する高
周波エネルギを供給するように構成される。更に、誘導窓３０８が、アンテナ３
０４と基板３１２との間に配置される。基板３１２は、処理されるワークを表し
、これは、例えば、エッチング、堆積、その他の処理がなされる半導体基板、或
いは処理によりフラットパネルディスプレイとなるガラスパネルを表す場合があ
る。一例として、このプラズマ処理システムの例において使用可能なアンテナ／
誘導窓装置については、同じ日付で提出され、出典を明記することによりその開
示内容全体を本願明細書の一部とする同時係属出願である「均一処理速度を生成
する方法及び装置」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ０１２５／Ｐ０５６０）におい
て更に詳細に説明されている。

【００３２】 ガス注入器３１０は、通常、チャンバ３０２内に設けられる。ガス注入器３１
０は、好ましくは、チャンバ３０２の内周の周辺に配置され、ガスソース材料、
例えばエッチャントソースガスを、誘導窓３０８と基板３１２との間の高周波誘
導プラズマ領域に放出するように準備される。代わりに、ガスソース材料は、チ
ャンバ自体の壁に組み込まれたポートから放出すること、或いは、誘導窓に配置
したシャワーヘッドを通じて放出することも可能である。一例として、このプラ
ズマ処理システムの例において使用可能なガス分配システムについては、同じ日
付で提出され、出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部
とする同時係属出願である「動的ガス分配制御付きプラズマ処理システム」（代
理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ０１２３／Ｐ０５５７）において更に詳細に説明されて
いる。

【００３３】 基板３１２は、概ね、チャンバ３０２内に導入され、処理中に基板を保持する
ように構成されたチャック３１４上に配置される。チャック３１４は、例えば、
静電気力によってチャックの表面に基板３１２を固定するＥＳＣ（静電）チャッ
クを表すことができる。通常、チャック３１４は、底部電極として機能し、好ま
しくは、第二の高周波電源３１６によってバイアスが加えられる。第二の高周波
電源３１６は、約０．４ＭＨｚないし約５０ＭＨｚの範囲の周波数を有する高周
波エネルギを供給するように構成される。

【００３４】 加えて、チャック３１４は、好ましくは、略円筒形の形状となり、処理チャン
バ３０２と軸線が一致し、処理チャンバとチャックとが円筒として対称になるよ
うに準備される。しかしながら、注意すべき点として、これは、制限事項ではな
く、チャックの配置は、プラズマ処理システムそれぞれの特定の設計に応じて変
化させることができる。チャック３１４は、基板３１２搬入及び搬出用の第一の
位置（図示せず）と、基板処理用の第二の位置（図示せず）との間で移動するよ
うに構成することもできる。

【００３５】 更に図３及び４を参照すると、排気ポート３２０が、チャンバ壁３０３とチャ
ック３１４との間に配置される。しかしながら、注意すべき点として、排気ポー
トの実際の配置は、プラズマ処理システムそれぞれの特定の設計に応じて変化さ
せることができる。好ましくは、排気ポート３２０は、処理中に形成された副産
物ガスを排気するように構成される。更に、排気ポート３２０は、通常はチャン
バ３０２の外側に位置するターボ分子ポンプ（図示せず）に結合される。当業者
に広く知られるように、ターボ分子ポンプは、チャンバ３０２内部を適切な圧力
に維持する。

【００３６】 更に、エッチング処理等の半導体処理の場合、処理チャンバ内の多数のパラメ
ータを厳密に制御し、許容値の高い成果を維持する必要がある。処理チャンバの
温度は、こうしたパラメータの一つである。エッチング許容値（及び結果として
生じる半導体ベースのデバイスの性能）は、システム内の構成要素の温度変化に
対して非常に敏感であるため、正確な制御が必要となる。このプラズマ処理シス
テムの例において温度制御を実現するために使用可能な温度管理システムの例に
ついては、同じ日付で提出され、出典を明記することによりその開示内容全体を
本願明細書の一部とする同時係属出願である「プラズマ処理装置用温度制御シス
テム」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ０１２４／Ｐ０５５８）において更に詳細に
説明されている。

【００３７】 加えて、プラズマ処理の厳密な管理を達成することにおいて重要なもう一つの
考慮事項は、プラズマ処理チャンバに利用する材料で、例えば、チャンバ壁とい
った内部表面に利用する材料である。更に別の重要な考慮事項は、基板の処理に
使用するガス化学物質である。このプラズマ処理システムの例において使用可能
な材料及びガス化学物質の両方の例については、同じ日付で提出され、出典を明
記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とする同時係属出願であ
る「プラズマ処理システム用材料及びガス化学物質」（代理人整理番号ＬＡＭ１
Ｐ０１２８／Ｐ０５６１−１）において更に詳細に説明されている。

【００３８】 プラズマを生成するために、プロセスガスは、ガス注入器３１０を通じて、チ
ャンバ３０２に注入される。その後、第一の高周波電源３０６を使用して、電力
をアンテナ３０４に供給し、チャンバ３０２内部に大きな電界を生成する。この
電界は、チャンバ内に存在する少数の電子を加速し、プロセスガスのガス分子に
衝突させる。この衝突により、イオン化及び放出の開始又はプラズマ３２０が生
じる。この技術では周知であるように、プロセスガスの中性ガス分子は、こうし
た強力な電界にさらされる時、電子を失い、正電荷イオンが残る。結果として、
正電荷イオンと、負電荷電子と、中性ガス分子とが、プラズマ３２０内部に含ま
れる。

【００３９】 プラズマが形成されると、プラズマ内部の中性ガス分子は、基板表面に向けて
送られる傾向が生じる。一例として、基板の位置に中性ガス分子が存在すること
を導くメカニズムの一つは、拡散にすることができる（つまり、チャンバ内部の
分子のランダムな移動）。したがって、中性種（中性ガス分子等）の層は、通常
、基板１１２の表面に沿って確認することができる。これに対して、底部電極３
１４に電力を加える時、イオンは、基板に向けて加速される傾向があり、基板に
おいて、イオンは、中性種と共に基板処理、つまりエッチング、堆積、及び又は
その他を活性化する。

【００４０】 図３及び４には、更にプラズマ閉じ込め装置が表示されており、これは、外側
磁気バケット３５２と内側磁気バケット３５４とを含む。前記のように、外側磁
気バケット３５２と内側磁気バケット３５４とは、結合してプラズマ閉じ込め磁
界３５６を形成するリンクした磁界を生成する。好適な実施形態において、プラ
ズマ閉じ込め磁界３５６は、好ましくは、チャンバ壁３０３とチャック３１４と
の間に配置される。これにより、プラズマが、排気ポート３１８に入るのを防止
するため、プラズマ３２０は、処理チャンバ３０２内部に閉じ込められる。しか
しながら、注意すべき点として、処理チャンバ内でのプラズマ閉じ込め磁界の実
際の配置は、プラズマ処理システムそれぞれの特定の設計に応じて変化させるこ
とができる。

【００４１】 図３及び４では、外側磁気バケット３５２と内側磁気バケット３５４とを同じ
平面で示しているが、これらにはオフセットを付けることができると理解するべ
きである。唯一の要件は、外側磁気バケット３５２の一部と内側磁気バケット３
５４とが、同じ平面に存在することである。重なり合っていない場合、プラズマ
閉じ込め磁界は、プラズマの閉じ込めにおいて有効ではなくなる可能性がある。

【００４２】 図４を参照すると、プラズマ閉じ込め磁界３５６は、基板３１４と略平行に配
置され、基板３１４の最上面によって画定される平面より下に配置されている。
内部及び外側磁気バケットは、好ましくは、基板より約０．２５ないし約１．５
インチ（約０．６３５ないし約３．８１ｃｍ）下に配置される。しかしながら、
注意すべき点として、内部及び外側磁気バケットは、基板に近接する磁界を生成
しない限り、処理チャンバの任意の場所に配置することができる。一例として、
このプラズマ閉じ込め装置は、基板より上に配置し、プラズマを小さな領域に閉
じ込めること、或いは、均一性リングのように、プラズマをチャンバの特定の領
域に送ることが可能である。更に、このプラズマ閉じ込め磁界は、基板に平行な
配置に限定されず、基板によって画定される平面に対して角度をなす位置等、他
の位置に配置することができる。

【００４３】 有利なことに、通常は微粒子汚染を増加させ、消耗部品のコストを増加させ、
洗浄ステップを増加させ、ガス流の伝導性を減少させるプラズマスクリーンの必
要性は存在しない。更に、プラズマは、特定の体積に閉じ込められるため、均一
性の高いプラズマ密度が得られ、これにより均一性の高いエッチングが達成可能
となり、つまり、基板の中心部及びエッジ部での処理速度が略同じになる。

【００４４】 本発明の特徴と、従来技術を上回る利点について更に説明するために、図５及
び６では、本発明の一態様による、プラズマ閉じ込め装置付きのプラズマ処理リ
アクタ３００の平面図を示している。前記のように、プラズマ閉じ込め装置３５
０は、外側磁気バケット３５２と内側磁気バケット３５４とを含む。好ましくは
、外側磁気バケット３５２は、処理チャンバ３０２の外周の周囲に配置される。
一実施形態において、外側磁気バケット３５２は、好ましくは、チャンバ壁の外
側に配置される。しかしながら、注意すべき点として、外側磁気バケットは、チ
ャンバ壁の内側、及び処理チャンバの内部に配置することも可能である。

【００４５】 これに対して、内側磁気バケット３５４は、処理チャンバ３０３の外周の内側
に配置される。好ましくは、内側磁気バケット３５４の直径は、外側磁気バケッ
ト３５２の直径よりも小さい。一実施形態において、内側磁気バケット３５４は
、チャック３１４の内部に配置される。しかしながら、注意すべき点として、こ
れは制限事項ではなく、内側磁気バケットは、処理チャンバ内の様々な位置に置
くことができる。一例として、内側磁気バケットは、チャックの上方に配置され
た均一性リングの内部に配置することができる。

【００４６】 図５及び６を参照すると、外側磁気バケット３５２は、処理チャンバ３０２の
軸線３６２に関して半径方向に対称に配置された複数の第一の磁気要素３６０を
含む。好ましくは、第一の磁気要素３６０は、尖頭の一方（Ｎ又はＳ等）が軸線
３６２を指すように、処理チャンバの外周の周囲で軸線の方向を向く。当業者に
広く知られているように、尖頭は、力線が集まる磁気要素のエリアであり、つま
り、磁気要素の北側の端部又は南側の端部である。更に又、第一の磁気要素３６
０には、第一の磁気要素３６０それぞれの間に間隔３６４が設けられるように、
処理チャンバの外周に沿って、空間的なオフセットが付いている。この間隔の大
きさは、プラズマ処理システムそれぞれの特定の設計に応じて変化させることが
できると理解するべきである。

【００４７】 図５及び６には、更に、処理チャンバ３０２の軸線３６２に関して半径方向に
対称に配置された複数の第二の磁気要素３６６を含む内側磁気バケット３５４が
表示されている。第一の磁気要素３６０と同じように、第二の磁気要素３６６は
、尖頭の一方（Ｎ又はＳ等）が軸線３６２を指すように、チャックの外周の周囲
で軸線の方向を向く。更に、第二の磁気要素３６６には、第二の磁気要素３６６
それぞれの間に間隔３６８が設けられるように、チャックの外周に沿って、空間
的なオフセットが付いている。ここでも、この間隔の大きさは、プラズマ処理シ
ステムそれぞれの特定の設計に応じて変化させることができると理解するべきで
ある。

【００４８】 更に、第一の磁気要素３６０の合計数は、好ましくは、第二の磁気要素３６６
の合計数と等しく、第一の磁気要素それぞれが、対応する第二の磁気要素を有す
るようになる。一実施において、第一の磁気要素の数は、約３２である。しかし
ながら、チャンバ当たりの磁気要素の実際の数は、プラズマ処理システムそれぞ
れの特定の設計に応じて変化させることができる。一般には、プラズマを効果的
に閉じ込める十分な強さのプラズマ閉じ込め磁界を確保するために、磁気要素の
数は、十分に多くするべきである。磁気要素の数が少なすぎる場合、プラズマ閉
じ込め磁界には低点が生じる可能性があり、その結果、プラズマは、望ましくな
いエリアに到達可能となる恐れがある。しかしながら、磁気要素が多すぎる場合
、密度の増進が低下する可能性があり、これは、通常、力線に沿って尖頭での損
失が最も高くなるためである。

【００４９】 好適な実施形態において、第一の磁気要素３６６の尖頭は、対応する第二の磁
気要素３６０の尖頭と軸線が一致し、好ましくは同じ方向を指す磁気ベクトルを
有する。当業者に広く知られているように、磁気要素の磁気ベクトルは、極（Ｎ
／Ｓ等）の方向を定める。更に、第一の磁気要素と対応する第二の磁気要素との
磁気ベクトルは、好ましくは、処理チャンバの軸線の周囲で方向性が交互になる
（例えば、Ｎ／Ｓ、Ｓ／Ｎ、Ｎ／Ｓ、Ｓ／Ｎ等）。

【００５０】 必須ではないが好ましくは、第一の磁気要素及び第二の磁気要素は両方とも、
略同じサイズで、略同じ磁束を生成する永久磁石で構成される。しかしながら、
同じサイズ及び磁束を有することは、制限事項ではなく、一部の構成においては
、異なる磁束及びサイズである磁気要素を有することが望ましい場合もある。一
例として、プラズマの移動を抑制するのに十分な強さであるプラズマ閉じ込め磁
界３６９を生成するのに適した磁束は、約５０ないし約１５００ガウスである。
必要な磁束の量及び磁石のサイズに影響を与える可能性があるものには、ガス化
学物質、電力、プラズマ密度、その他がある。好ましくは、この永久磁石は、十
分に強力な永久磁性材料から形成され、例えば、ＮｄＦｅＢ又はＳｍＣｏ系の磁
性材料から形成されたものである。一部の小さなチャンバでは、ＡｌＮｉＣｏ又
はセラミックでも、十分に機能する場合がある。

【００５１】 このプラズマ閉じ込め装置の実施には永久磁石が利用されるが、電磁石を使用
して、このプラズマ閉じ込め装置を実施することも可能である。電磁石は、磁束
の量を制御する利点を提供し、優れた処理制御を達成できるようになる。しかし
ながら、電磁石は、システムの製造性を更に複雑にする傾向があり、そのため、
実用的ではない可能性がある。

【００５２】 図６において、第一の磁気要素３６０は、第一の磁界３７０を生成するように
構成され、第二の磁気要素３６６は、第二の磁界３７２を生成するように構成さ
れる。好ましくは、第一の磁界３７０の一部は、第二の磁界３７２の一部と重な
り合う。詳しくは、磁気要素の力線の一部は、結合するように構成され、その結
果として環状の隙間において生じる磁界の強さは、増加する。更に、磁気要素は
、好ましくは、軸線方向を向いた磁気要素３６０、３６６の間の力線３７６を結
合するように構成される。磁界構成要素３７０、３７２及び結合する力線３７６
全体での牽引により、望ましいプラズマ閉じ込め磁界３６９が生成される。磁界
３７０、３７２は、チャンバ壁３０３とチャック３１４との間の環状の隙間又は
排気ポート全体で引っ張られ、環状の隙間をカバーする十分なプラズマ閉じ込め
磁界３６９が提供される。表示では、チャックとチャンバ壁との間のエリアをカ
バーしているが、プラズマ閉じ込め磁界の配置は変化させることが可能であり、
例えば、この磁界は、事前に定められた処理チャンバの任意の領域からプラズマ
を排除するために使用することができると理解するべきである。

【００５３】 大部分において、磁石から離れた位置で十分な磁界の強さを実現し、表示のよ
うな結合された磁界トポロジを達成するために、磁気要素の磁束の強さは、大き
くする必要がある。選択された磁束が弱すぎる場合、プラズマ閉じ込め磁界にお
いて低磁界の領域が大きくなるため、このプラズマ閉じ込め磁界は、プラズマの
抑制において有効ではなくなる可能性がある。したがって、好ましくは、磁界の
重複を最大限にして、磁界を結合し、低磁界領域を最小化する。好ましくは、結
合した第一及び第二の磁界又はプラズマ閉じ込め磁界は、プラズマがプラズマ閉
じ込め磁界を通過するのを防止するのに有効な結合磁界の強さを有する。詳しく
は、このプラズマ閉じ込めフィールドは、約１５ないし約１５００ガウス、好ま
しくは約５０ないし約１０００ガウス、更に好ましくは約１００ないし約８００
ガウスの範囲の磁束を有する。

【００５４】 通常、第一の壁３８０は、第一の磁気要素３６０と処理チャンバ３０２との間
に配置され、第二の壁３８２は、第二の磁気要素３６６と処理チャンバ３０２と
の間に配置される。第一の壁３８０は、例えば、チャンバ壁３０３を表すことが
可能であり、第二の壁３８２は、例えば、チャック３１４の一部を表すことが可
能である。好ましくは、壁（例えば、チャンバ壁及びチャックの一部）は、プラ
ズマ環境に対する十分な耐久性のある非磁性材料から形成される。一例として、
この壁は、ＳｉＣ、ＳｉＮ、石英、陽極酸化Ａｌ、窒化ホウ素、炭化ホウ素、及
びその他から形成することができる。

【００５５】 更に、磁気要素と処理チャンバとの間の距離は、磁気要素によって生成された
磁気エネルギを有効に利用するために、最小化するべきである。つまり、磁気要
素が処理チャンバに近いほど、処理チャンバ内で生成される磁界の強度は大きく
なる。この距離が大きい場合、望ましい磁界を得るには、大きな磁石が必要にな
る可能性がある。好ましくは、この距離は、約１／１６ないし約１インチ（約０
．２２ないし約２．５４ｃｍ）の間である。この距離は、磁気要素と処理チャン
バとの間で使用される特定の材料に応じて変化させることができると理解するべ
きである。

【００５６】 利用される磁界に関して、一般には、基板の近隣では、ゼロ又はゼロに近い磁
界を有することが好ましい。基板表面近くの磁束は、処理の均一性に悪影響を与
える傾向がある。そのため、プラズマ閉じ込め装置によって生成される磁界は、
好ましくは、基板上方では略ゼロの磁界を生成する。

【００５７】 本発明の別の態様によれば、プラズマ閉じ込め装置の第一及び第二の磁気要素
によって生成された漂遊磁界を制御するために、複数の磁束プレートが提供され
る。この磁束プレートは、例えば、通常、磁気要素の使用されない側から突出す
る磁界等、磁界の存在が望ましくないエリアにおいて、磁界を短絡させる。更に
、この磁束プレートは、磁界の一部の方向を変えるため、望ましいエリアに更に
強力な磁界を送ることができる。好ましくは、この磁束プレートは、基板の領域
で、磁界の強さを最小化し、その結果として、磁気要素を基板に近づけて配置す
ることが可能になる。したがって、基板表面の近隣でゼロ又はゼロに近い磁界を
達成することができる。

【００５８】 再び図４を参照すれば、プラズマ閉じ込め装置３５０は、漂遊磁界を制御する
複数の磁束プレートを含む。一実施形態において、内部磁束プレート４００は、
内側磁気バケット３５４の内周及び最上面、つまり基板に最も近い側の周りに、
連続的に配置される。内部磁束プレート４００は、好ましくは、基板３１２に向
けて送られる傾向がある漂遊磁界をブロックし、方向を変えるように準備される
。好ましくは、内部磁束プレート４００は、第一の構成要素４０２と第二の構成
要素４０４とを含む。第一の構成要素４０２は、好ましくは、内側磁気バケット
３５４の最上面に沿って配置され、第二の構成要素４０４は、好ましくは、内側
磁気バケット３５４の内周に沿って配置される。更に、内部磁束プレート４００
は、好ましくは、内側磁気バケット３５４に近接して配置される。更に好ましく
は、内部磁束プレート４００は、内側磁気バケット３５４と密接に接触する。こ
の配置は、磁界の方向を環状領域に向けて変えることにおいて、最も有利となる
傾向にある。

【００５９】 こうした位置は、制限事項ではなく、第一及び第二の構成要素は、漂遊磁界が
基板の近隣で形成されるのを十分に防止する限り、他の位置に配置することがで
きると理解するべきである。更に、内部磁束プレートは、二つの要素に限られず
、単一の構成要素、或いは二つより多くの構成要素として構成することができる
。

【００６０】 別の実施形態においては、外部磁束プレート４０６が、外側磁気バケット３５
２の外周の周りに連続的に配置され、磁界がプラズマ体積の制限に寄与するチャ
ンバ内へと磁界の方向を変え、磁石を有効に利用する。加えて、外部磁束プレー
トは、外部の磁気の混乱が設計に影響を与えるのを制限する。更に、外部磁束プ
レート４０６は、好ましくは、外側磁気バケット３５２に近接して配置される。
更に好ましくは、外部磁束プレート４０６は、外部磁束バケット３５２と密接に
接触する（内部磁束プレートに関して述べたのと同じ理由による）。

【００６１】 一般に、これらの磁束プレートは、漂遊磁界を吸収（例えば、短絡）可能な材
料によって形成される。例えば、これらの磁束プレートは、高い磁気透過性（μ
）を有する材料によって形成することができる。一実施形態において、これらの
磁束プレートは、冷間圧延鋼材によって形成される。別の実施形態において、こ
れらの磁束プレートは、鉄によって形成される。

【００６２】 有利なことに、内部磁束プレートにより、基板表面近くに磁界を形成すること
なく、第二の磁気要素を基板の近くに配置することが可能となる。これにより、
プラズマ閉じ込め磁場を基板の近くに配置することが可能となるため、プラズマ
の閉じ込めを強化することができる。加えて、磁気要素を基板の近くに配置する
ことで、排気ポートの多くの部分をカバーすることができる。

【００６３】 更に、内側磁気バケットが、基板から十分に離れている時には、内部磁束プレ
ートは必要ないと理解するべきである。この場合、内側磁気バケットの最上面と
基板の底面との間の距離は、第一の磁気要素ほどのサイズ又は第一の磁気要素間
の間隔ほどのサイズのいずれか小さい方にするべきである。磁石が小さい場合、
力線は、磁石に近づく傾向にある。間隔が小さい場合、力線は、次の磁石に近づ
く傾向にある。いずれの場合においても、力線は、基板に近接しない傾向にある
。一例として、磁石と基板との間の距離は、磁束プレートを使用しない時、約１
ないし約２インチ（約２．５４ないし約約５．０８ｃｍ）にするべきである。

【００６４】 図３及び４では、外側磁気バケットが、処理チャンバの高さの一部にしか及ば
ない磁気要素を含むように表示されているが、これは要件ではない。一例として
、図７は、大きな外側磁気バケット７００を有する図３のプラズマ処理システム
３００を示している。大きな外側磁気バケットは、複数の長い磁気要素７０２を
含み、この磁気要素７０２は、処理チャンバ３０２の最上部から処理チャンバ３
０２の底部を超えた位置まで延びる。大きな外側磁気バケット７０２は、従来技
術を上回る更に大きな利点を提供する。つまり、長い磁気要素７０２は、チャン
バ壁３０３の近隣でチャンバ壁磁界７０４を生成することで、相当な数のプラズ
マ密度勾配が、基板から離れたチャンバ壁近くに集中する状態を強制する。これ
により、基板３１２全体でのプラズマ密度勾配が最小化されるため、均一性が更
に強化される。プラズマ閉じ込め磁界３５６との組み合わせにより、処理均一性
は、改良されたプラズマ処理システムにおいて、多くのプラズマ処理システムに
おいて可能なものよりも高い度合いまで改善される。こうしたバケット配置の例
については、同じ日付で提出され、出典を明記することによりその開示内容全体
を本願明細書の一部とする同時係属出願である「改良したプラズマ処理システム
及びその方法」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ０１２２／Ｐ０５２７）において更
に詳細に説明されている。

【００６５】 前記から確認できるように、本発明は、従来技術を上回る多数の利点を提供す
る。一例として、本発明は、プラズマを閉じ込めるために構成された磁界を提供
し、同時に処理による副産物ガスの通過を可能にする。これに対応して、この磁
界は、プラズマが処理チャンバの非活性エリアに移動するのを略防止する。更に
重要なことに、このプラズマは、処理チャンバ内部の特定の体積及び特定の位置
で制御することが可能である。これにより、均一性の高いプラズマ密度が得られ
、その結果として、均一性の高い処理を生み出す傾向が生じ、つまり、基板の中
心部及びエッジ部が、エッチング中に略同じエッチング速度を有するようになる
。更に、本発明は、有利なことに、基板表面の近隣に配置されない磁界をチャン
バ内に生成する。その結果、基板表面での処理条件は、安定性が増加する。

【００６６】 有利なことに、通常は微粒子汚染を増加させ、消耗部品のコストを増加させ、
洗浄ステップを増加させ、ガス流の伝導性を減少させるプラズマスクリーンの必
要性は存在しない。これに対応して、本発明は、チャンバの伝導性を全体に増加
させるため、処理ウインドウ、つまりポンプ速度、ガス流、及び圧力の範囲は拡
大する。更に、伝導性を失わないため、この処理システムは、低い圧力で動作可
能であり、小さなポンプを使用することができる。加えて、基板表面の周りで対
称なガス流が生成され、その結果として、更に均一な処理速度が生じる。更に、
本発明は、プラズマ処理システムの寿命を通じて、比較的安価である。

【００６７】 注意点として、好適な実施形態では、生成される磁界が、プラズマを閉じ込め
る十分な強度を有し、チャンバにプラズマスクリーンを導入する必要がない状態
を考えているが、プラズマの閉じ込めを増強するために、プラズマスクリーンと
共に本発明を利用することが可能である。一例として、プラズマを閉じ込める第
一の手段として、磁界を使用することが可能であり、プラズマを閉じ込める第二
の手段として、プラズマスクリーンを使用することが可能である。

【００６８】 更に、磁石設計の複雑性又はコストが過剰に高く、伝導性の損失については余
裕がある場合、本発明の別の態様による、改良されたプラズマスクリーンを作成
することができる。図８Ａ及び８Ｂに関して、プラズマスクリーン８０２／８０
３は、直接ボルト留めするのではなく、アルミニウム等の適切な材料であるホル
ダ８０４／８０６に接合させることができる。したがって、浸食率が低く、機械
的強度が弱い（つまり、引張応力が低く、脆弱性が高い）物理的なプラズマスク
リーン材料を、こうした更に頑丈なホルダによって、適所に保持することができ
る。プラズマスクリーン８０２／８０３に使用可能な材料には、Ｓｉ及びＳｉＣ
が含まれる。接合材料８０８は、適切な真空適合材料（接着剤等）を使用して、
十分な電気的及び熱的接触を有するものを作成できる。更に、プラズマスクリー
ン８０２／８０３は、（単一又は複数のチャンバにおいて）チャンバ壁３０３又
はチャック３１４に取り付けることができる。

【００６９】 通常とは異なるプラズマスクリーンの材料選択における柔軟性に加え、ホルダ
の設計の柔軟性を高め、非常に再現性の高い電気的及び熱的接触を形成し、再組
立時に再現可能なシステム性能を提供することができる。例えば、高周波ガスケ
ット及びボルト留め面を含む複雑な形状を、頑丈に設計し、ＳｉＣ又はＳｉと比
較して費用効率よく、アルミニウムによって製造することができる。もう一つの
利点として、高周波接地へ戻る低インピーダンスパスを高周波マッチングシステ
ム内にホルダを通じて提供することで、底部電極（チャック３１４等）からの高
周波反流を確実に制御することができる。これにより、ツールの疑わしい接地リ
ターンパスを通じた循環が減少する。追加の利点は、スクリーン材料を、費用効
率よく製造できる小さなサイズに分割し、ホルダを介して取り付けることができ
る点である。更に、これは、基板３１２の搬入及び搬出を可能にするために、プ
ラズマスクリーンの一部を移動させる必要がある場合に有利となる。更に、本発
明により、真空の完全性の問題のため、或いは、プラズマに面するリアクタの内
面を完全に純粋な材料にしたいことから、金属製留め具の存在によって生じる汚
染の問題のため、直接ボルト留めするのが望ましくない位置に、ＳｉＣ又はＳｉ
等の純粋材料のスクリーンを設置することにおいて、柔軟性を高めることができ
る。

【００７０】 更に、前記のプラズマスクリーン及びホルダ組立体は、図７に関して述べた内
容と共に使用することができる。図９では、ホルダ８０４／８０６を使用して、
磁気要素７０２の端部よりも十分に上にプラズマスクリーン８０２／８０３を取
り付け可能であることを示している。以前に述べたプラズマスクリーン８０２／
８０３を実施する時、プラズマ体積を壁に沿って定めるために磁界７０４を使用
すると、問題が生じる可能性がある。表示のように、磁気要素７０２の端部の縁
部力線９００は、チャンバ９０２の低い位置に取り付けられたスクリーンを貫通
する可能性がある。これは、プラズマがスクリーンを突破し、９０２の下方へと
延びる能力を強化する可能性がある。スクリーンの穴は、これを防止できるよう
に小さくすることが可能だが、しかしながら、ある程度の伝導性の損失が発生す
る恐れがある。代わりに、プラズマスクリーンを、縁部磁界から大きく離れた位
置に配置することができる。しかしながら、これにより、場合によっては、プラ
ズマ体積を定める磁気装置が与える利点を無効にする恐れのあるチャンバのエリ
アは、増加する。

【００７１】 本発明の特定の有利な実施形態において、プラズマスクリーン８０２／８０３
は、力線９０６がプラズマスクリーン８０２／８０３の平面を横切るのではなく
、この平面に存在する、磁石構成内の高い位置に配置することが可能である。こ
の構成では、クロスフィールド拡散が減少し、磁気閉じ込めによって、スクリー
ンを通じたプラズマの拡散は局所的に抑制される。これにより、プラズマスクリ
ーンの穴を大きくして、伝導性を増加させることが可能になる。

【００７２】 以上、本発明を、いくつかの好適な実施形態に基づき説明してきたが、本発明
の範囲に属する変形例、置換例、及び均等物が存在する。また、本発明の方法及
び装置を実施する多数の代替方法が存在することにも留意されたい。従って、前
記特許請求の範囲は、本発明の趣旨と範囲内にあるこうしたすべての変形例、置
換例、及び均等物を含むものとして解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

本発明は、同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面の各図において、例示
的かつ非制限的に図示される。

【図１】 プラズマ処理に使用される従来技術の誘導プラズマ処理リアクタを示す説明図
である。

【図２】 図１に示す従来技術の誘導プラズマ処理リアクタの平面図である。

【図３】 本発明の一実施形態としてのプラズマ閉じ込め装置付きプラズマ処理システム
の構成例を示す説明図である。

【図４】 本発明の一実施形態としてのプラズマ閉じ込め装置付きプラズマ処理システム
の構成例を示す破断側面図である。

【図５】 本発明の一実施形態としてのプラズマ閉じ込め装置付きプラズマ処理リアクタ
を示す平面図である。

【図６】 本発明の一実施形態としてのプラズマ閉じ込め装置付きプラズマ処理リアクタ
を示す破断平面図である。

【図７】 本発明の一実施形態としてのチャンバ最上部からチャンバ底部に及ぶ第一の磁
気要素を有する大きな外側バケットを有するプラズマ処理システムの例を示す説
明図である。

【図８Ａ】 本発明の一実施形態としてのプラズマ閉じ込め装置とプラズマスクリーンとを
使用するプラズマ処理システムの例を示す説明図である。

【図８Ｂ】 本発明の一実施形態としての図８Ａのプラズマスクリーンとホルダ組立体とを
示す拡大側面図である。

【図９】 本発明の一実施形態による、プラズマスクリーンを含む図７のプラズマ処理装
置を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 シェップ・アラン・エム． アメリカ合衆国 カリフォルニア州95005 ベン・ロモンド，ハイウェイ ９， 10010 (72)発明者 ブライト・ニコラス アメリカ合衆国 カリフォルニア州95138 サン・ホセ，カントリー・クラブ・パー クウェイ，5950 Ｆターム(参考） 4K030 FA01 FA04 KA30 KA34 LA15 5F004 BA08 BA14 BA20 BB07 BD04 5F045 AA08 AA10 DP02 EC01 EH11 EH12 EH16 EH17 EH19

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を処理するプラズマ処理装置であって、 前記処理のために内部でプラズマが点火及び維持される略円筒形の処理チャン
   バと、 プラズマ閉じ込め装置と、 を備え、 前記プラズマ閉じ込め装置が、 前記処理チャンバの外周の周りに配置され、かつ前記処理チャンバの軸線に
   対して半径方向に対称に配置されて第一の磁界を生成するように構成された複数
   の第一の磁気要素を有する外側磁気バケットと、 前記処理チャンバの内部に配置されて前記外側磁気バケットの直径よりも小
   さな直径を有し、かつ前記処理チャンバの軸線に対して半径方向に対称に配置さ
   れて第二の磁界を生成するように構成された複数の第二の磁気要素を有する内側
   磁気バケットと、 を含み、 前記プラズマ閉じ込め装置が、前記第一の磁界と前記第二の磁界とを使用して
   、前記外側磁気バケットと前記内側磁気バケットとの間に、少なくとも前記略円
   筒形の処理チャンバと前記プラズマ閉じ込め磁界とによって画定される体積の内
   部に前記プラズマを閉じ込めると略同時に前記処理による副産物ガスの通過を可
   能にするプラズマ閉じ込め磁界を生成するように構成された プラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記第一の磁界の一部が、前記第二の磁界の一部と結合し、
   該結合によりプラズマ閉じ込め磁界が生成され、前記プラズマ閉じ込め磁界が、
   前記プラズマが前記プラズマ閉じ込め磁界を通過するのを防ぐのに有効な磁界強
   度を有する請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 前記プラズマ閉じ込め磁界が、第一の磁界と第二の磁界とに
   よって生成され、約５０ないし約１０００ガウスの範囲の合成磁束を有する請求
   項１記載のプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 前記処理のために前記処理チャンバ内部に前記基板が配置さ
   れている時は、前記プラズマ閉じ込め装置が、前記基板の表面に近接する磁界を
   生成しない請求項１記載のプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 前記第一の磁気要素が、前記処理チャンバの軸線に沿って空
   間的に離間して設けられており、前記第二の磁気要素が、前記処理チャンバの軸
   線に沿って空間的に離間して設けられている請求項１記載のプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 前記第一の磁気要素のそれぞれが対応する第二の磁気要素を
   有するように、前記複数の第一の磁気要素における第一の磁気要素の合計数が、
   前記複数の第二の磁気要素における第二の磁気要素の合計数と等しい請求項１記
   載のプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 前記第一の磁気要素の尖頭が、前記対応する第二の磁気要素
   の尖頭とその軸線方向を一致されている請求項６記載のプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 前記第一の磁気要素の磁気ベクトルが、前記対応する第二の
   磁気要素と同じ半径方向を指す請求項７記載のプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 前記第一の磁気要素の磁気ベクトルの方向が、前記処理チャ
   ンバの軸線の周囲で交互に逆方向となる請求項８記載のプラズマ処理装置。
10. 【請求項１０】 前記第一の磁気要素及び前記第二の磁気要素が、永久磁石
    である請求項１記載のプラズマ処理装置。
11. 【請求項１１】 前記プラズマ閉じ込め装置が、更に、前記第一の磁気要素
    と前記第二の磁気要素とによって生成される漂遊磁界を制御するように構成され
    た複数の磁束プレートを含む請求項１記載のプラズマ処理装置。
12. 【請求項１２】 前記複数の磁束プレートが、前記外側磁気バケットの外周
    の周囲に連続的に配置されて前記第一の磁気要素に近接する第一の磁束プレート
    を含む請求項１１記載のプラズマ処理装置。
13. 【請求項１３】 前記複数の磁束プレートが、前記内側磁気バケットの一部
    の周囲に配置される第二の磁束プレートを含み、前記第二の磁束プレートが、処
    理中に前記基板が前記処理チャンバ内部に配置されている時、前記漂遊磁界の方
    向を前記基板から離れる方向に変化させるように構成された請求項１２記載のプ
    ラズマ処理装置。
14. 【請求項１４】 前記第二の磁束プレートが、前記内側磁気バケットの頂部
    内周面の周囲に連続的に配置され、前記第二の磁束プレートが、前記第二の磁気
    要素に近接配置された請求項１３記載のプラズマ処理装置。
15. 【請求項１５】 前記複数の磁束プレートが、高磁気透過性を有する材料か
    ら形成された請求項１１記載のプラズマ処理装置。
16. 【請求項１６】 前記複数の磁束プレートが、冷間圧延鋼材から形成された
    請求項１５記載のプラズマ処理装置。
17. 【請求項１７】 請求項１記載のプラズマ処理装置であって、更に、 前記処理チャンバ内部に配置されてプラズマスクリーンとプラズマスクリーン
    支持部とを含み、かつ、前記プラズマスクリーン支持部が前記処理チャンバに取
    り付けられ、前記プラズマスクリーンが前記プラズマスクリーン支持部に接合さ
    れるプラズマスクリーン装置を備えたプラズマ処理装置。
18. 【請求項１８】 請求項１記載のプラズマ処理装置であって、 更に、前記略円筒形の処理チャンバの内周の内側に配置される略円筒形のハウ
    ジングを含み、該略円筒形のハウジングが、前記略円筒形の処理チャンバの内径
    よりも小さな外径を有すると共に、前記略円筒形の処理チャンバと軸線方向に一
    致し、前記略円筒形の処理チャンバの前記内周と前記略円筒形のハウジングの前
    記外周とが、略円筒形の対称性を有する環状の隙間をその間に画定したプラズマ
    処理装置。
19. 【請求項１９】 前記基板が、前記略円筒形のハウジングの上方に配置され
    た請求項１８記載のプラズマ処理装置。
20. 【請求項２０】 前記内側バケットが、前記略円筒形のハウジング内に配置
    された請求項１９記載のプラズマ処理装置。
21. 【請求項２１】 前記プラズマ閉じ込め磁界が、前記処理のために前記処理
    チャンバ内部に前記基板が配置されている状態で前記基板の下方に配置された請
    求項２０記載のプラズマ処理装置。
22. 【請求項２２】 前記略円筒形のハウジングが、処理中に前記基板を保持す
    るチャック装置を表す請求項２１記載のプラズマ処理装置。
23. 【請求項２３】 請求項１８記載のプラズマ処理装置であって、更に、 前記処理チャンバ内部に配置されてプラズマスクリーンとプラズマスクリーン
    支持部とを含み、かつ前記プラズマスクリーン支持部が前記処理チャンバに取り
    付けられ、前記プラズマスクリーンが前記プラズマスクリーン支持部に接合され
    るプラズマスクリーン装置を備えるプラズマ処理装置。
24. 【請求項２４】 プラズマ励起処理を使用して処理チャンバ内で基板を処理
    する際にプラズマの体積を制御する方法であって、 第一の磁気要素により、前記処理チャンバ内部で第一の磁界を生成するステッ
    プと、 第二の磁気要素により、前記処理チャンバ内部で第二の磁界を生成するステッ
    プと、 前記第一の磁界と前記第二の磁界とを結合し、前記第一の磁気要素と前記第二
    の磁気要素との間に合成磁界を生成するステップと、 前記処理チャンバ内で前記プラズマを形成するステップと、 少なくとも前記処理チャンバと前記合成磁界とによって画定される体積の内部
    に前記プラズマを閉じ込めるステップと を備える方法。
25. 【請求項２５】 プラズマ励起処理を使用して処理チャンバ内で基板を処理
    する際にプラズマの体積を制御するプラズマ閉じ込め装置であって、 複数の第一の磁気要素を有し、前記処理チャンバ内部で第一の磁界を生成する
    ように構成された第一の磁気バケットと、 複数の第二の磁気要素を有し、前記処理チャンバ内部で第二の磁界を生成する
    ように構成された第二の磁気バケットと、 を備え、 前記第二の磁界が、前記第一の磁界と結合して前記第一の磁気バケットと前記
    第二の磁気バケットとの間に合成磁界を生成するように構成され、前記合成磁界
    が、少なくとも前記処理チャンバと前記合成磁界とによって画定される体積の内
    部に前記プラズマを閉じ込めると略同時に、前記処理による副産物ガスの通過を
    可能にするように構成されるプラズマ閉じ込め装置。