JPH0696896A

JPH0696896A - 誘導電力結合により高密度プラズマを発生する源と方法

Info

Publication number: JPH0696896A
Application number: JP5159633A
Authority: JP
Inventors: M Moslehi Mehrdad; エム．モスレヒメールダッド
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1994-04-08
Also published as: US5397962A

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の装置の欠点を除去した誘導無線周波数
電力結合による高密度プラズマの発生源と発生方法を提
供する。【構成】プラズマ形成室とプラズマ形成室内の複数個
のコイル・アンテナ部とを含むプラズマ源を用いてプラ
ズマを発生する半導体ウェファ処理装置を提供する。転
送室がプラズマ形成室に結合されてプラズマを処理室へ
転送し、ここでプラズマは半導体ウェファと反応して蒸
着又はエッチ処理を行う。プラズマ形成室内にはコイル
・アンテナ部が配置され、誘導電力結合により高密度一
様プラズマが発生される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に電子素子処理の分
野に関係し、特に電力エンハンス半導体素子処理用の誘
導電力結合により高密度プラズマを発生する方法と発生
源とに関係する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ使用の応用例は広く拡大してお
り、使用の特別な分野に半導体素子製造がある。例え
ば、ブランケット状とパターン状エッチの両方でプラズ
マはドライ・エンチャントとして使用される。このよう
なエッチは良好な異方性及び選択性エッチング特性を示
し、又反応イオン・エッチのような特定のプラズマ・エ
ッチは良好な寸法制御の微細パターンのエッチングを可
能とする。

【０００３】半導体素子製造の分野では、プラズマは又
材料層蒸着に使用される。例えば、誘電又は電導層はプ
ラズマエンハンス蒸着の使用により蒸着される。化学蒸
着（ＣＶＤ）も又プラズマの使用によりエンハンスさ
れ、例えばプラズマエンハンス化学蒸着（「ＰＥＣＶ
Ｄ」）処理を用いて低基板温度で酸化物や窒化物のよう
な材料層を蒸着する。プラズマは又物理蒸着又はスパッ
タ応用にも使用される。

【０００４】上述の応用例や他の応用例で有効であるた
めには、プラズマは高密度（立方センチ当りの電子又は
イオン数で測定）であり、かつプラズマ中で一様な密度
でなければならない。さらに、例えば、過剰なエネルギ
・イオンはプラズマが反応すべき半導体素子へ損傷を与
えるため、イオンの運動エネルギも又制御すべきであ
る。

【０００５】開発され一般的に使用されるプラズマ源の
１型式は平行板プラズマ源である。このプラズマ源は無
線周波数（ＲＦ）電力源を用いて気体放電によりプラズ
マを発生する。これらの電力源は１３．５６ＭＨｚか、
又は他の周波数を発生する。しかしながら平行板プラズ
マ源は、相対的に低密度である１０⁹ｃｍ³以下の密度
を有するプラズマを標準的に発生する。さらに、これら
のプラズマ源はプラズマ密度とイオン・エネルギの独立
した制御を可能としない。

【０００６】他の型式のプラズマ源、電子サイクロトロ
ン共鳴（「ＥＣＲ」）源はマイクロ波（２．４５ＧＨ
ｚ）を用いて相対的に高密度、１０¹¹ｃｍ³以上のオー
ダーのプラズマを発生する。ＥＣＲ源は良好なプラズマ
密度を与え、イオン・エネルギの良好な制御を与える
が、動作には低圧（．１から数ミリトールのオーダー）
を必要とする。さらに、マイクロ波部品の使用と所要低
圧動作のため、ＥＣＲ源は複雑で高価である。加えて、
大きなウェファ域上に一様なプラズマを発生する際に困
難が生じる。

【０００７】誘導結合プラズマ源として知られる第３の
型式のプラズマ源は誘導結合無線周波数源を用いてプラ
ズマを発生する。この型式のプラズマ源は相対的高密度
プラズマを与え、無線周波数源（標準的には１３．５６
ＭＨｚ）で動作するためＥＣＲ源より複雑でない。しか
しながら、誘導結合プラズマ源により誘導的に発生され
たプラズマは顕著なプラズマ密度分布の非一様性を有し
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】それ故、各種のプラズ
マエンハンスエッチや蒸着応用例に実質的な一様性を有
する相対的高密度プラズマを発生する簡単なプラズマ源
の必要性が発生している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によると、従来の
装置に付随する欠点と問題を実質的に除去する又は減少
させる誘導無線周波数電力結合による高密度プラズマを
発生する方法とプラズマ源が提供される。特に、プラズ
マ形成室とプラズマ形成室内の複数個のコイル・アンテ
ナ部とを含むプラズマ源を用いてプラズマを発生する半
導体ウェファ処理装置が提供される。転送室がプラズマ
形成室に結合されてプラズマを処理室へ転送し、ここで
プラズマは半導体ウェファと反応して蒸着又はエッチ処
理を駆動する。

【００１０】本発明の重要な技術的利点は、コイル・ア
ンテナ部がプラズマ形成室内に配置されている点であ
る。このため、高密度一様プラズマが誘導電力結合によ
り発生可能である。

【００１１】本発明の他の重要な技術的利点は、コイル
・アンテナ部により発生された磁場は軸方向静磁場に対
して回転されるように出来、従ってさらに一様な高密度
プラズマを与える点にある。

【００１２】

【実施例】図１はプラズマ形成源１２を含む真空処理装
置１０のブロック線図である。図１に示すように、プラ
ズマ源１２により発生されたプラズマは多極磁気バケッ
ト１４のような転送室を介して処理室１６へ転送され
る。例えば処理室１６は、プラズマ源１２により発生さ
れたプラズマとの相互作用により半導体ウェファが処理
される室である。半導体ウェファ１８は処理室１６内に
図示される。半導体ウェファ１８は自動真空装架ロック
２０の使用により処理室１６へ転送出される。自動真空
装架ロック２０は装架ロック室２０と処理室１６内の真
空を保持しつつ半導体ウェファの転送を可能とする。タ
ーボ分子ポンプ２２は処理室１６、転送室１４及びプラ
ズマ源１２内の低圧を保持すると共に消費したプラズマ
気体の排気も行う。

【００１３】図２はプラズマ源１２の断面概略図であ
る。プラズマはプラズマ形成室２４内で発生される。プ
ラズマ形成室２４はステンレス鋼、アルミニウム、金属
合金又は各種セラミックを含む各種材料から構成され
る。ステンレス鋼又はアルミニウムの使用はプラズマ源
の有効な冷却を可能とし、プラズマとプラズマ空間の反
応を減少させる。セラミック材の使用はプラズマ室２４
の壁への無線周波電磁波の消散を減少させる。プラズマ
源１２の特定の応用例の考慮は、どの材料がその応用例
に最も適しているかを指示する。本発明の望ましい実施
例は金属室を用いる。図２は断面概略で、プラズマ形成
室２４は実質的に円筒形であることを認識すべきであ
る。プラズマ形成室２４の壁はプラズマ室２４で発生さ
れた熱を消散させるための冷媒流を可能とするよう中空
部又はチャネルを有する。さらに、プラズマ室２４の内
壁はパッシベーション用に適当なめっきを有する。室の
パッシベーションを改良するため他の適当な処理（例え
ば酸化、フッ化処理）を用いて処理してもよい。

【００１４】プラズマ室２４は磁石２６により囲まれて
いる。磁石２６は永久磁石及び／又は電磁組立体で、プ
ラズマ閉じ込めと強化プラズマ・イオン化用にプラズマ
形成室２４内に軸方向静磁場を形成する。本発明の１実
施例によると、磁石２６により発生された磁束密度は数
百ガウスのオーダーである。

【００１５】複数個のコイル・アンテナ部２８は端板３
０からプラズマ形成室２４へ通過している。端板３０は
プラズマ形成室２４の一部として形成されてもよく、又
は図２に示すように例えばＯリング３１により封止され
た別の部品でもよい。これらのコイル・アンテナ部２８
を用いてプラズマ媒体へ誘導的に結合された電磁場を発
生する。コイル・アンテナ部２８はプラズマ形成室２４
内に同心的に配置され、リング３２で終る。コイル・ア
ンテナ部２８はステンレス鋼又はアルミニウムのような
電導材から構成される。さらに、コイル・アンテナ部２
８は中空で、コイル部からの熱を除去するため水のよう
な冷媒の流れを可能とする。コイル・アンテナ部２８は
コイル・アンテナ部２８によるプラズマ媒体の汚染を防
止するため非反応性管３４内に配置してもよい。非反応
性管３４は石英、サファイヤ又はアルミナのようなセラ
ミック材又はガラスから構成される。さらに、非反応性
管３４とコイル・アンテナ部２８との間の環状空間はア
ルゴン又はヘリウムのような冷媒で満たされ、コイル・
アンテナ部２８とプラズマ媒体により発生された熱を消
散させる。

【００１６】図７と関連して詳細に説明されるリング３
２はコイル・アンテナ部２８の封止終端点を与える。リ
ング３２内でコイル・アンテナ部２８は又電気的に相互
接続され、非反応性管３４又はコイル・アンテナ部２８
を流れる冷媒は戻される。もち論、コイル部に冷媒戻り
路を含ませることも可能である。

【００１７】特定の実施例では、端板３０はプラズマ室
２４への気体の注入用の入口のリング又は単一の入口３
６を含む。入口のリング３６は端板３０のまわりに同心
的に隔置されて気体をプラズマ形成室へ一様に注入する
ことを可能とする。端板３０の送入口のリング３８はコ
イル・アンテナ部２８の電気及び冷媒送入口及びコイル
・アンテナ部２８及び非反応管３４内に流れる冷媒の同
心状リングを与える。

【００１８】動作時、プラズマはプラズマ形成室２４内
に形成される。入口のリング３６を介して注入された気
体は、コイル・アンテナ部２８への超高周波（「ＵＨ
Ｆ」）又は無線周波（「ＲＦ」）電力の印加により発生
された交番電磁場によりイオン化される。図４ａから図
５ｂに関連して説明するように、プラズマ形成室２４内
の高密度かつ一様なプラズマ発生のために各種の電磁場
パターンがコイル・アンテナ部２８により発生される。
コイル・アンテナ部２８により発生される電磁場はプラ
ズマ気体媒体と誘導的に結合されている。これらの誘導
結合場はプラズマ形成室２４内で発生されたプラズマの
密度と一様性を増大させる。

【００１９】プラズマはプラズマ源１２とウェファとの
間に誘導された電場により半導体ウェファ１８へ向けて
案内される。この電場はウェファ１８上に直流又は交流
電位を与え、プラズマ形成室２４を接地することにより
誘起される。

【００２０】操作員又はプラズマ放出センサがプラズマ
形成室２４内のプラズマを見ることを可能とするよう端
板３０内に封止した観測口４０を配置してもよい。図２
に示すように、観測口４０はコネクタ４１により適所に
保持され、０−リング４３，４５，４７により観測口４
０上に封止が保持される。観測口は、発生されるプラズ
マと相対的に非反応性で広範囲の光学的伝送帯域を有す
るサファイヤの様な適切な光学材料から構成される。

【００２１】プラズマ形成室２４の直径はプラズマ源１
２を用いる応用例に応じて変化する。特定の実施例で
は、プラズマ形成室の内形は６インチ（１５．２４ｃ
ｍ）である。この内径は、磁石２６が十分小さくなるよ
う選ばれている。さらに、プラズマ形成室２４の直径
は、発生されるプラズマが処理すべき半導体ウェファの
全部分を覆う程十分大きくなるよう大きくなければなら
ない。例えば、８インチ（２０．３２ｃｍ）半導体ウェ
ファ１８をエッチする場合、プラズマ形成室２４内に発
生されたプラズマは半導体ウェファ１８の全径を覆うこ
とが可能な一様なプラズマを発生するよう十分大きい直
径（例えば６インチ以上）を有していなければならな
い。

【００２２】図３は端板３０とコイル・アンテナ部２８
の等角図である。図３に示した特定の応用例は８個のコ
イル・アンテナ部２８、従ってＲＦ₁からＲＦ₈として
示す送入口のリング３８の８個の送入口を図示する。図
３から解るように、コイル・アンテナ部２８と送入口の
リング３８は端板３０のまわりに同心的に隔置してあ
る。各コイル・アンテナ部の中心は、プラズマ形成室２
４の電導壁へアンテナ・コイル部２８により発生された
無線周波（ＲＦ）電磁場の受容できない消散を避けるよ
う端板３０の周辺から十分離れるべきである。同時に、
最も離れている（コイル直径）コイル・アンテナ部間の
距離が適当な寸法の一様なプラズマを発生するのに十分
な程大きいよう送入口は十分離れていなければならな
い。特定の実施例では、送入口のリング３８の送入口の
各々は端板３０の周辺から１インチ（２．５４ｃｍ）中
央部にある。他の実施例の例では、送入口の各々は端板
３０の周辺から約１／２（１．２７ｃｍ）又は２インチ
（５．０８ｃｍ）の所に配置されてもよい。

【００２３】コイル・アンテナ部へ電磁波を印加するこ
とにより発生される磁場はコイル・アンテナ部がいかに
相互接続されているかに依存する。図４ａから図５ｂは
本発明の各種実施例の接続概略を与える。図４ａに示す
ように、素子ＲＦ₁からＲＦ ₈は端板３０での８個のコ
イル・アンテナ部２８を表わす。図４ａに示すように、
ＲＦ₁は例えばＡｓｉｎ ωｔの電圧波を出力可能な
第１の電磁ＲＦ電力源に結合されている。ＲＦ₂はＡ
ｃｏｓ ωｔに等しい電圧波を出力可能な第２のＲＦ電
力源に結合されている。さらに、ＲＦ₃はＲＦ₇へ直接
接続され、ＲＦ ₄はＲＦ₈へ直接接続されている。最後
にＲＦ₅とＲＦ₆は接地されている。

【００２４】図４ｂを参照すると、リング３２での接続
方式が図４ａで説明した特定の実施例に対して図示され
ている。図４ｂに示すように、８個のコイル・アンテナ
部はＲＦ₁（バー）、ＲＦ₂（バー）、ＲＦ₃（バ
ー）、ＲＦ₄（バー）、ＲＦ₅（バー）、ＲＦ₆（バ
ー）、ＲＦ₇（バー）、ＲＦ₈（バー）に示す点で終端
する。ＲＦ₁（バー）は図４ａでＲＦ₁として示された
端板３０を通過する特定のコイル・アンテナ部に対応す
る。同様に、図４ｂに示す他の点の各々は図４ａに示す
ような端板を通過する特定のコイル・アンテナ部に対応
する。

【００２５】図２と関連して説明したように、コイル・
アンテナ部２８はリング３２内で終端する。従って、図
４ｂに示した接続方式はリング３２内で行われることを
理解すべきである。リング３２内で、ＲＦ₁（バー）は
ＲＦ₃（バー）に接続される。ＲＦ₂（バー）はＲＦ₄
（バー）に接続される。ＲＦ₅（バー）はＲＦ₇（バ
ー）に接続され、ＲＦ₆（バー）はＲＦ₈（バー）に接
続される。従って、ＲＦ ₁でコイル・アンテナ部に結合
されたＲＦ電力はコイル・アンテナ部を通過してリング
３２の点ＲＦ₁（バー）へ、そしてＲＦ₃（バー）へ行
き、そしてプラズマ室２４から端板３０の点ＲＦ₃へ戻
る。ＲＦ₃は図４ａに図示するようにＲＦ ₇へ接続され
ているため、電磁波はＲＦ₇により示すコイル・アンテ
ナ部上から図４ｂに図示するリング３２の点ＲＦ₇（バ
ー）へ続行する。最後に波はＲＦ₇（バー）から図４ｂ
のＲＦ₅（バー）へ、関係するコイル・アンテナ部から
図４ａに示すように接地されているＲＦ₅へ走行する。

【００２６】同様に、図４ａでＲＦ₂として図示したコ
イル・アンテナ部へ結合した電磁ＲＦ電力はＲＦ₂（バ
ー）へ、そしてＲＦ₂（バー）からＲＦ₄（バー）へ、
プラズマ形成室２４を介してＲＦ₄へ、ＲＦ₄からＲＦ
₈へ、次いでＲＦ₈（バー）へ、ＲＦ₈（バー）からＲ
Ｆ₆（バー）へ、そしてＲＦ₆を介して接地部へ伝播す
る。

【００２７】これらの接続方式により、コイル・アンテ
ナ部の各々はプラズマ形成室２４内に磁場を発生するよ
う動作するコイル巻線として作用する。位相が９０°外
れている電力源がＲＦ₁とＲＦ₂に結合されているた
め、プラズマ室２４内に発生された磁場はＲＦ電力源の
周波数で回転する。図４ａと図４ｂに図示する特定の実
施例のこの回転磁場は磁石２４により発生された軸方向
静磁場を横断する。電磁場回転はプラズマ中の電子のサ
イクロトロン回転を、そしてより一様で強化されたイオ
ン化を生じる。この磁場回転はプラズマ形成室２４内に
発生されたプラズマの一様性を増大させる。

【００２８】特定の１実施例では、コイル部２８により
発生される磁場はプラズマ中の円筒状定在ヘリコン波と
結合する。定在ヘリコン波はプラズマ形成室２４の軸の
まわりに回転する。ヘリコン波の波長は

【数１】に比例し、ここでＢ₀は軸方向静磁場で、ｎは電子密
度、ｆはＲＦ電力源の周波数、ａはコイル径である。定
在ヘリコン波長がアンテナ長に等しくなると共鳴結合が
存在する。アンテナ長はプラズマ形成室２４内のコイル
・アンテナ部の長さに等しい。この共鳴条件はＢ₀、す
なわち静磁場強度を調節することにより満足させること
が可能である。

【００２９】本発明の別の実施例では、横断交流磁場を
発生するため１２個のコイル・アンテナ部を使用してい
る。このような実施例の１つの接続方式は図５ａと図５
ｂに図示されている。図５ａはこの特定の実施例の端板
３０の接続方式を表わし、一方図５ｂはリング３２内の
接続を表わす。図５ａと図５ｂでＲＦ₁はＡｓｉｎω
ｔにより表わされるＲＦ電力源に結合され、ＲＦ₁（バ
ー）はＲＦ₃（バー）に結合される。ＲＦ₅（バー）は
ＲＦ₉に結合され、ＲＦ₉（バー）はＲＦ₇（バー）に
結合される。ＲＦ₇は接地される。さらに、ＲＦ₄はＢ
ｃｏｓ ωｔのＲＦ電力源に結合され、ＲＦ₄（バ
ー）はＲＦ₆（バー）に結合される。ＲＦ ₆はＲＦ₂に
結合され、ＲＦ₂（バー）はＲＦ₈（バー）に結合され
る。ＲＦ₈はＲＦ₁₂に結合され、ＲＦ₁₂（バー）はＲＦ
₁₀（バー）に結合される。ＲＦ₁₀は接地される。

【００３０】ＲＦ₁に接続されたＲＦ電力源により発生
される電磁場は、端板３０上のＲＦ ₅−ＲＦ₁₁径に垂直
であるプラズマ形成室２４内の横断交流磁場を励起す
る。ＲＦ₄に結合されたＲＦ電力源により発生される磁
場は、ＲＦ₂−ＲＦ₈径とＲＦ ₁に結合された第１のＲ
Ｆ源により発生される磁場に対して垂直であるプラズマ
形成室内の横断交流磁場を発生する。これらの磁場は９
０°位相が外れているため、２つの磁場の組合せは無線
周波数源の周波数に等しい回転周波数を有する回転横断
磁場を発生する。

【００３１】本開示で説明した実施例で電磁場を発生す
るために用いたＲＦ電力源の標準的な周波数は例えば１
３．５６ＭＨｚである。さらに、本発明で電磁場を発生
するために用いられるＲＦ電力源の大きさは等しいか又
は異っており、標準的には数ワットからキロワットのオ
ーダーでプラズマ媒体へ電力を転送可能な大きさであ
る。

【００３２】本発明の教示から逸脱することなく他の接
続方式も使用可能である。以下は１２個のコイル・アン
テナ部実施例に関する接続方式の他の２つの例である。

【００３３】１２個のコイル・アンテナ部を用いた第１
の実施例は磁場回転を発生しない。この実施例では、Ｒ
Ｆ₁はＡｓｉｎ ωｔにより表わされるようなＲＦ電
力源に結合され、ＲＦ₁（バー）はＲＦ₂（バー）に結
合される。ＲＦ₂はＲＦ₁₂に結合され、ＲＦ₁₂（バー）
はＲＦ₃（バー）に結合される。ＲＦ₃はＲＦ₁₁に結合
され、ＲＦ₁₁（バー）はＲＦ₄（バー）に結合される。
ＲＦ₄はＲＦ₁₀に結合され、ＲＦ₁₀（バー）はＲＦ
₅（バー）に結合される。ＲＦ₅はＲＦ₉に結合され、
ＲＦ₉（バー）はＲＦ₆（バー）に結合される。ＲＦ₆
はＲＦ₈に結合され、ＲＦ₈（バー）はＲＦ₇（バー）
に結合される。最後にＲＦ₇は接地される。この接続方
式はＲＦ₄−ＲＦ₁₁径に垂直な交流磁場を与える。

【００３４】接続方式の他の型式として、１２０°離れ
た３相成分を有する回転場を発生するため３相ＲＦ接続
方式が使用可能である。この方式では、ＲＦ₁はＡｓ
ｉｎωｔにより表わされるようなＲＦ電力源に結合さ
れ、ＲＦ₁（バー）はＲＦ₈（バー）に結合される。Ｒ
Ｆ₈はＲＦ₂に結合され、ＲＦ₂（バー）はＲＦ₇（バ
ー）に結合される。ＲＦ₇は接地される。ＲＦ₅はＢ
ｓｉｎ（ωｔ＋１２０°）により表わされる第２のＲＦ
電力源に結合され、ＲＦ₅（バー）はＲＦ₁₂（バー）に
結合される。ＲＦ₁₂はＲＦ₆に結合され、ＲＦ₆（バ
ー）はＲＦ₁₁（バー）に結合される。ＲＦ₁₁は接地され
る。ＲＦ₉はＣｓｉｎ（ωｔ＋２４０°）により表わ
される第３のＲＦ電力源に結合され、ＲＦ₉（バー）は
ＲＦ₄（バー）に結合される。ＲＦ₄はＲＦ₁₀に結合さ
れ、ＲＦ₁₀（バー）はＲＦ₃（バー）に結合される。最
後にＲＦ₃は接地される。ＡはＢに等しく、ＢはＣに等
しくとも良い。この接続方式はプラズマ形成室２４に回
転横断場を発生させ、プラズマ形成室２４の内側でプラ
ズマの回転、強化されたイオン化、改良されたプラズマ
の一様性を生じる。

【００３５】本発明の教示から逸脱することなく他の接
続方式も使用可能であることを認識すべきである。さら
に、本開示で説明したコイル部の数は本発明を教示する
ためのみのものであり、本発明の意図した範囲から逸脱
することなく他の数のアンテナ・コイル部も使用できる
ことも認識すべきである。

【００３６】図６は１２個のコイル・アンテナ実施例に
使用する端板３０の概略図である。図６に示すように、
１２個のＲＦ送入口が送入口のリング３８に設けられ
る。これらの送入口はＲＦ₁からＲＦ₁₂として指示され
ている。気体注入線４２は破線で指示する入口のリング
３６へ気体を注入する。入口のリング３６はチャネル４
４を介して気体注入線４２へ接続される。図６は本発明
を教示するためのもので、本発明の意図した範囲から逸
脱することなく他の端板も使用できることを認識すべき
である。

【００３７】図７は本発明の教示により構成されたリン
グ３２の図で、１２個のコイル・アンテナ部２８を用い
た実施例を図示する。上述したように、コイル・アンテ
ナ部２８は終端しリング内で電気的に相互接続される。
コイル部の端点の各々は一般的にＲＦ₁（バー）からＲ
Ｆ₁₂（バー）として表わされる。コイル・アンテナ部２
８は図７に示され、中空部として示される。上述したよ
うに、この中空部は水のような冷媒を転送しコイル・ア
ンテナ部から熱を除去するために用いられる。さらに、
コイル・アンテナ部２８は非反応管３４内にあるのが図
７に図示される。非反応管３４とコイル・アンテナ部２
８との間の環状空間はジャケット熱を消散させるための
気体により清められる。リング３２はサファイアのよう
な非反応材から構成され、プラズマとの相互作用からの
汚染や劣化を防止する。さらに、コイル・アンテナ部２
８間の電気的接続はリング３２内で行われる。

【００３８】要約すると、コイル・アンテナ部がプラズ
マ室内に配置されているプラズマ源を提供する。ＲＦ電
力源をコイル・アンテナ部に印加することにより各種の
電磁場が誘導的に発生可能である。これらの電磁場はプ
ラズマ媒体と誘導的に結合し、プラズマ形成室の外側に
配置された磁石により発生される軸方向静磁場と関連し
て高密度プラズマを発生する。これらの誘導結合電磁場
はより高密度でより一様なプラズマを発生する。

【００３９】本発明を詳細に記述してきたが、添附の特
許請求の範囲によってのみ定められる本発明の要旨と範
囲から逸脱することなく各種の変更、置換え、修正が可
能であることは理解すべきである。

【００４０】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。（１）半導体処理装置において、プラズマ形成室と、前
記プラズマ形成室内の複数個のコイル・アンテナ部とを
含み、高密度プラズマを発生するよう動作するプラズマ
源を含む半導体処理装置。（２）第１項記載の半導体処理装置において、前記プラ
ズマ形成室に結合され、前記プラズマを処理室へ転送す
る転送室と、前記プラズマが半導体製造物と反応するよ
う前記半導体製造物を受入れ動作する前記処理室と、を
含む半導体処理装置。

【００４１】（３）第２項記載の半導体処理装置におい
て、前記プラズマ形成室、前記転送室、前記処理室内の
低圧を保持するための真空ポンプと、真空ポンプにより
保持されている真空を破ることなく前記半導体製造物を
前記処理室へ転送入する自動装架ロックと、を含む半導
体処理装置。

【００４２】（４）高密度プラズマ源において、プラズ
マ気体を注入する入口を有するプラズマ形成室と、前記
プラズマ形成室のまわりに配置され、前記プラズマ形成
室内に軸方向磁場を発生させるよう動作する磁石と、第
２磁場を発生するよう動作する前記プラズマ形成室内に
配置された複数個のコイル・アンテナ部であって、プラ
ズマが発生され、前記第２磁場が前記プラズマと誘導的
に結合される前記複数個のコイル・アンテナ部と、を含
む高密度プラズマ源。

【００４３】（５）第４項記載のプラズマ源において、
前記磁石は永久磁石を含むプラズマ源。（６）第４項記載のプラズマ源において、前記磁石は電
磁石を含むプラズマ源。

【００４４】（７）第４項記載のプラズマ源において、
前記プラズマ形成室は実質的に円筒形で、前記磁石は前
記プラズマ形成室のまわりに実質的に同心円状に配置さ
れているプラズマ源。（８）第４項記載のプラズマ源において、前記プラズマ
形成室は実質的に円筒形で、前記複数個のコイル・アン
テナ部は前記プラズマ形成室内で隔置され軸方向に配置
されているプラズマ源。

【００４５】（９）第８項記載のプラズマ源において、
前記複数個のコイル・アンテナ部は前記プラズマ形成室
の軸から実質的に等距離にあるプラズマ源。（１０）第４項記載のプラズマ源において、前記複数個
のコイル・アンテナ部は、前記第２磁場が前記軸方向磁
場を横切るように相互接続されているプラズマ源。

【００４６】（１１）第４項記載のプラズマ源におい
て、前記複数個のコイル・アンテナ部は、前記第２磁場
が前記軸方向磁場と前記プラズマ形成室に対して回転す
るよう相互接続されているプラズマ源。（１２）第１１項記載のプラズマ源において、前記第２
磁場は前記軸方向磁場を横切るプラズマ源。

【００４７】（１３）第１１項記載のプラズマ源におい
て、前記複数個のコイル・アンテナ部は、前記第２磁場
がある周波数の速度で回転するような周波数を有する複
数個の無線周波数電力源に結合されているプラズマ源。（１４）第１１項記載のプラズマ源において、前記複数
個のコイル・アンテナ部は複数個の位相を外した無線周
波数電力源に結合されているプラズマ源。

【００４８】（１５）第４項記載のプラズマ源におい
て、前記軸方向磁場と前記第２磁場は前記プラズマ内の
定在ヘリコン波を作成するプラズマ源。（１６）第１５項記載のプラズマ源において、前記第２
磁場が前記定在ヘリコン波と共鳴しているプラズマ源。

【００４９】（１７）第４項記載のプラズマ源におい
て、前記プラズマ形成室はさらに端板を含み、前記端板
は前記複数個のコイル・アンテナ部用の複数個の電気送
入口を有するプラズマ源。（１８）第４項記載のプラズマ源において、前記プラズ
マ形成室はチャネルを含み、前記チャネルは熱を消散さ
せるための冷媒を流すよう動作するプラズマ源。

【００５０】（１９）第４項記載のプラズマ源におい
て、前記コイル・アンテナ部は中空であり、前記中空コ
イル・アンテナ部は熱を消散させるための冷媒を流すよ
う動作するプラズマ源。（２０）第４項記載のプラズマ源において、前記コイル
・アンテナ部の各々は複数個の非反応性管の内の１本の
内部に配置されているプラズマ源。

【００５１】（２１）第４項記載のプラズマ源におい
て、前記コイル・アンテナ部は前記プラズマ形成室内に
配置したコネクタ・リング中で終端しているプラズマ
源。（２２）高密度プラズマ源において、プラズマ形成室内
に軸方向磁場を発生するための磁石を含む軸方向磁場発
生器と、高密度で実質的に一様なプラズマを発生するよ
う前記プラズマ形成室に誘導的に結合する第２磁場を発
生するため、前記プラズマ形成室内に配置した複数個の
コイル・アンテナ部を含む第２磁場発生器と、を含む高
密度プラズマ源。

【００５２】（２３）高密度プラズマを発生する方法に
おいて、プラズマ気体をプラズマ形成室へ注入する段階
と、軸方向磁場を発生する段階であって、磁場はプラズ
マ形成室内の成分を有する前記発生段階と、高密度プラ
ズマと誘導的に結合する第２磁場を発生する段階であっ
て、第２磁場はプラズマ形成室内で発生される前記発生
段階と、を含む高密度プラズマを発生する方法。

【００５３】（２４）第２３項記載の方法において、第
２磁場は軸方向磁場を横切る方法。（２５）第２３項記載の方法において、第２磁場は軸方
向磁場に対して回転する方法。（２６）第２５項記載の方法において、第２磁場は軸方
向磁場を横切る方法。

【００５４】（２７）第２３項記載の方法において、軸
方向磁場と第２磁場とを調節することによりプラズマ内
に定在ヘリコン波を発生する段階をさらに含む方法。（２８）第２７項記載の方法において、第２磁場は定在
ヘリコン波と共鳴する方法。

【００５５】（２９）第２３項記載の方法において、冷
媒によりプラズマ形成室を冷却する段階をさらに含む方
法。（３０）高密度一様プラズマを発生するためプラズマ源
１２内のコイル・アンテナ部３４を使用する、誘導無線
周波数電力結合による高密度プラズマを発生する源と方
法が提供される。このプラズマは転送室１４へ、そして
処理室１６へ転送される。処理室１６内で、プラズマは
プラズマ強化蒸着又はエッチ処理用の半導体ウェファ１
８又は他の製造物と反応する。

【図面の簡単な説明】

本発明とその利点のより完全な理解のため、同一参照番
号は同一機能を表わす添附図面と関連して行う上記説明
を参照されたい。

【図１】本発明の教示に従って構成された高密度プラズ
マ源と素子製造装置のブロック図。

【図２】本発明の教示に従って構成された誘導無線周波
数電力結合による高密度プラズマ源の概略側面図。

【図３】本発明の教示に従って構成された端板とコイル
・アンテナ部の等角概略図。

【図４】接続概略図であって、４ａは本発明の教示に従
って構成された８個のＲＦ送入口を有する端板の接続概
略図、４ｂは本発明の教示に従って構成された８個のコ
イル・アンテナ部を有する接続リングの接続概略図。

【図５】接続概略図であって、５ａは本発明の教示に従
って構成された１２個のＲＦ送入口を有する端板の接続
概略図、５ｂは本発明の教示に従って構成された１２個
のコイル・アンテナ部を有する接続リングの概略接続
図。

【図６】本発明の教示に従って構成された１２個のＲＦ
送入口を有するＲＦ源に接続した端板の概略図。

【図７】本発明の教示に従って構成された１２個のコイ
ル・アンテナ部用の１２個のＲＦ送入口を有する、ＲＦ
源に接続した端板リングの概略図。

【符号の説明】

１２プラズマ形成源１６処理室１８半導体ウェファ２０自動装架ロック２２ターボポンプ２４プラズマ形成室２６磁石２８コイル・アンテナ部３０端板３２リング３４非反応性管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高密度プラズマ源において、プラズマ気体を注入する入口を有するプラズマ形成室
（２４）と、前記プラズマ形成室のまわりに配置され、前記プラズマ
形成室内に軸方向磁場を発生させるよう動作する磁石
（２６）と、第２磁場を発生するよう動作する前記プラズマ形成室内
に配置された複数個のコイル・アンテナ部（２８）であ
って、プラズマが発生され、前記第２磁場が前記プラズ
マと誘導的に結合される前記複数個のコイル・アンテナ
部と、を含む高密度プラズマ源。
【請求項２】高密度プラズマを発生する方法におい
て、プラズマ気体をプラズマ形成室へ注入する段階と、軸方向磁場を発生する段階であって、磁場はプラズマ形
成室内の成分を有する前記発生段階と、高密度プラズマと誘導的に結合する第２磁場を発生する
段階であって、第２磁場はプラズマ形成室内で発生され
る前記発生段階と、を含む高密度プラズマを発生する方
法。