(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対称的に配置された積層第１ＲＦコイル要素にＲＦ電力を結合するように構成された第１端部と、第１端部とは反対であり、ＲＦ電力を受け取るように構成された第２端部とを有する第１ＲＦ給電部と、
第１ＲＦ給電部の周囲に同軸に配置された導電性チューブを含み、且つ第１ＲＦ給電部とは離間した第２ＲＦ給電部であって、第２ＲＦ給電部が、第１ＲＦコイル要素に対して同軸に配置される複数の対称的に配置された積層第２ＲＦコイル要素にＲＦ電力を結合するように構成された第１端部と、第１端部とは反対であり、ＲＦ電力を受け取るように構成された第２端部とを有する第２ＲＦ給電部とを含むＲＦ給電構造。
【請求項２】
第１及び第２ＲＦ給電部が中心軸を中心として同軸に配置され且つ実質的に線形である請求項１記載のＲＦ給電構造。
【請求項３】
第１ＲＦ給電部が更に、第１ＲＦ給電部の周囲に対称的に且つその第１端部に近接して配置された複数の第１端子を含み、各第１端子が第１ＲＦ給電部を第１コイル要素に連結するためのものであり、第２ＲＦ給電部が更に、第２ＲＦ給電部の周囲に対称的に且つその第１端部に近接して配置された複数の第２端子を含み、各第２端子が第２ＲＦ給電部を第２コイル要素に連結するためのものである請求項１記載のＲＦ給電構造。
【請求項４】
第１ＲＦ給電部が更に、第１ＲＦ給電部の第１端部に連結されたベースを含み、ベースがその上に配置された複数の第１端子を有し、第２ＲＦ給電部が更に、第２ＲＦ給電部を取り巻き且つその第１端部に近接して連結された環状フランジを含み、環状フランジがその上に配置された複数の第２端子を有する請求項３記載のＲＦ給電構造。
【請求項５】
第２ＲＦ給電部が更に、
第２ＲＦ給電部を取り巻き且つその第１端部に近接して連結された環状ディスクを含み、環状ディスクが、ＲＦ電力を第２ＲＦ給電部に結合するように構成される請求項１記載のＲＦ給電構造。
【請求項６】
第２ＲＦ給電部の第１及び第２端部は、第１及び第２ＲＦ給電部にＲＦ電流を流すことによって形成される磁場が、実質的に、第１及び第２ＲＦコイル要素にＲＦ電流を流すことによって形成される電場の対称性に影響を及ぼさないように、５ｃｍ〜２０ｃｍの長さによって分離されている請求項１記載のＲＦ給電構造。
【請求項７】
複数の対称的に配置された積層第１ＲＦコイル要素を含む第１ＲＦコイルと、
第１ＲＦコイルに対して同軸に配置された複数の対称的に配置された積層第２ＲＦコイル要素を含む第２ＲＦコイルと、
ＲＦ電力を第１ＲＦコイル要素に供給するために第１ＲＦコイル要素に連結された第１端部と、第１端部と反対であり、ＲＦ電力を受け取るように構成された第２端部とを有する第１ＲＦ給電部と、
第１ＲＦ給電部に対して同軸に配置され且つ第１ＲＦ給電部から離間した第２ＲＦ給電部であって、第２ＲＦ給電部が、第１ＲＦ給電部の周りに配置された導電性チューブを含み、第２ＲＦコイル要素にＲＦ電力を供給するために第２ＲＦコイル要素に連結された第１端部と、第１端部と反対であり、ＲＦ電力を受け取るように構成された第２端部とを有する第２ＲＦ給電部とを含むプラズマ処理装置。
【請求項８】
第１及び第２ＲＦ給電部に連結され、ＲＦ電力を第１及び第２ＲＦ給電部に結合するように構成された整合回路と、
第１ＲＦ給電部と第２ＲＦ給電部との間でＲＦ電力を望ましい電力比に分割するための、整合回路の一部である又は整合回路の出力とＲＦ給電構造との間に配置される電力分割器と、
整合回路に連結された、ＲＦ電力を第１及び第２ＲＦコイルに供給するためのＲＦ電源とを含む請求項７記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
第１ＲＦコイルが内方コイルであり、第２ＲＦコイルが外方コイルである請求項７記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、プラズマ処理機器に関する。
【背景】
【０００２】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理リアクタは一般に、処理チャンバ内の処理ガスに、この処理チャンバ外部に配置された１つ以上の誘導コイルを介して電流を誘導することよってプラズマを形成する。誘導コイルをチャンバ外部に配置し、例えば誘電性蓋部によってチャンバとは絶縁させる。高周波（ＲＦ）電流を誘導コイルにＲＦ給電構造を介してＲＦ電源から供給すると、誘導結合プラズマを、チャンバ内部で誘導コイルによって発生した電場から形成することができる。
【０００３】
発明者は、ＲＦ給電構造の非対称的な形状によって生じる磁場の非対称性のせいで誘導コイルによって発生する電場が非対称性となり、誘導コイルによって発生させたプラズマが非対称的な分布となることを発見した。
【０００４】
従って、発明者は、磁場及び電場の非対称性を克服するための改良されたＲＦ給電構造を発明した。
【概要】
【０００５】
プラズマ処理のための装置を本願において提供する。一部の実施形態において、ＲＦ給電構造は、ＲＦ電力を複数の対称的に配置された積層第１ＲＦコイル要素に結合するための第１ＲＦ給電部と、第１ＲＦ給電部の周囲に同軸に配置され且つ第１ＲＦ給電部とは絶縁された第２ＲＦ給電部とを含み、第２ＲＦ給電部は、ＲＦ電力を、第１ＲＦコイル要素に対して同軸に配置された、複数の対称的に配置された積層第２ＲＦコイル要素に結合する。
【０００６】
一部の実施形態において、プラズマ処理装置は、第１ＲＦコイルと、第１ＲＦコイルに対して同軸に配置された第２ＲＦコイルと、第１ＲＦコイルに連結された、ＲＦ電力を第１ＲＦコイルに供給するための第１ＲＦ給電部と、第１ＲＦ給電部に対して同軸に配置され、第１ＲＦ給電部から絶縁され、第２ＲＦコイルに連結された、ＲＦ電力を第２ＲＦコイルに供給するための第２ＲＦ給電部とを含む。本発明のその他及び更なる実施形態を以下にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
上記で簡単に要約し且つ以下でより詳細に説明する本発明の実施形態は、添付図面の本発明の例示の実施形態を参照して理解することができる。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態しか図示しておらず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得ることから、本発明の範囲を制限すると解釈されないことに留意すべきである。
【０００８】
【図１】本発明の一部の実施形態による誘電結合プラズマリアクタの概略側面図である。
【図２Ａ】〜
【図２Ｂ】本発明の一部の実施形態によるＲＦ給電構造の図である。
【図３Ａ】〜
【図３Ｂ】本発明の一部の実施形態による誘導結合プラズマ装置の概略上面図である。
【図４】本発明の一部の実施形態による誘導結合プラズマリアクタの概略側面図である。
【図５Ａ】〜
【図５Ｄ】慣用の装置及び本明細書に開示された本発明の装置の一実施形態を使用して得た電場のグラフを表す。
【０００９】
円滑な理解のために、可能な限り、図面で共通する同一要素は同一参照番号を使用して表した。図は正確な縮尺で描かれてはおらず、明確にするために簡略化する場合もある。一実施形態における要素及び構成は、矛盾したり明確に相反することが記載されていない限り、特に記載することなく、その他の実施形態で便宜上利用する場合もある。
【詳細な説明】
【００１０】
プラズマ処理のための装置を本願において提供する。一部の実施形態において、本発明の装置は、ＲＦ電力を誘導ＲＦコイルに結合するためのＲＦ給電構造を含む。本発明のＲＦ給電構造は、有利には、誘導ＲＦコイルに近接した磁場の非対称性を軽減することから、ＲＦコイルによって発生する電場が対称的又は慣用のＲＦ給電部の場合より対称的となり、この結果、対称的又はより対称性の高い電場分布を有するプラズマの形成が促進される。
【００１１】
図１は、本発明の一部の実施形態による誘導結合プラズマリアクタ１００の例示的且つ簡略化した概略側面図である。本発明の実施形態との使用に適した例示的なプラズマリアクタのより詳細な図が図４である。プラズマリアクタは、処理チャンバ１０４上に配置された誘導結合プラズマ装置１０２を含む。誘導結合プラズマ装置は、ＲＦ電源１０８を複数のＲＦコイル（例えば、第１ＲＦコイル１１０及び第２ＲＦコイル１１２）に結合するためのＲＦ給電構造１０６を含む。複数のＲＦコイルは、処理チャンバ１０４に近接して同軸に配置され（例えば、処理チャンバ上）、またＲＦ電力を処理チャンバ１０４に誘導結合することによって、処理チャンバ１０４に供給された処理ガスからプラズマを形成するように構成される。
【００１２】
ＲＦ電源１０８は、ＲＦ給電構造１０６に整合回路１０４を介して連結される。電力分割器１１６を設置することによって、第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２にそれぞれ供給されるＲＦ電力を調節してもよい。電力分割器１１６は整合回路１１４とＲＦ給電構造１０６との間に連結することができる。或いは、電力分割器が整合回路１１４の一部であってもよく、この場合、整合回路はＲＦ給電構造１０６に連結される２つの出力を有し、出力はＲＦコイル１１０、１１２に各自対応する。電力分割器については、図４に図示の実施形態に従って以下でより詳細に説明する。
【００１３】
ＲＦ給電構造１０６は、電力分割器１１６（又は電力分割器が組み込まれた整合回路１１４）からのＲＦ電流を各ＲＦコイルに結合する。ＲＦ給電構造１０６は、ＲＦ電流をＲＦコイルに対称的に供給するように構成されていることから、ＲＦ電流は各コイルにＲＦコイルの中心軸に対して幾何学的に対称に結合される。
【００１４】
例えば、図２Ａ〜Ｂは、本発明の一部の実施形態によるＲＦ給電構造１０６を示す。図２Ａに示されるように、ＲＦ給電構造１０６は、第１ＲＦ給電部２０２及びこの第１ＲＦ給電部２０２に対して同軸に配置された第２ＲＦ給電部２０４を含む。第１ＲＦ給電部２０２は第２ＲＦ給電部２０４から絶縁される。一部の実施形態において、ＲＦ給電構造１０６は実質的に線形であり、中心軸２０１を有する。本願において、実質的に線形（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｌｉｎｅａｒ）とは、ＲＦ給電構造の軸長さに沿った形状のことであり、フランジや、ＲＦ給電構造要素の端部付近に形成され得る、例えば整合回路若しくは電力分割器の出力又はＲＦコイルの入力への連結を円滑に進めるためのその他の構成は除外する。一部の実施形態において、また図示されるように、第１及び第２ＲＦ給電部２０２、２０４は実質的に線形であり、第２ＲＦ給電部２０４は第１ＲＦ給電部２０２の周囲に同軸に配置される。第１及び第２ＲＦ給電部２０２、２０４は、ＲＦ電力をＲＦコイルに結合するためのいずれの適切な導電材料から形成してもよい。例示的な導電材料には銅、アルミニウムその他が含まれる。第１及び第２ＲＦ給電部２０２、２０４は１種以上の絶縁材料（例えば、空気、テフロン（商標名）等のフルオロポリマー、ポリエチレンその他）によって絶縁される。
【００１５】
第１ＲＦ給電部２０２及び第２ＲＦ給電部２０４はそれぞれ第１又は第２ＲＦコイル１１０、１１２に別々に連結される。一部の実施形態において、第１ＲＦ給電部２０２は第１ＲＦコイル１１０に連結される。第１ＲＦ給電部２０２は、ＲＦ電力を結合するための導電性ワイヤ、ケーブル、バー、チューブ又はその他の適切な導電性要素の１種以上を含み得る。一部の実施形態において、第１ＲＦ給電部２０２の断面は実質的に円形である。第１ＲＦ給電部２０２は第１端部２０６及び第２端部２０７を含み得る。第２端部２０７は（図示のように）整合回路１１４又は（図１に示されるように）電力分割器に連結することができる。例えば、図２Ａに示されるように、整合回路１１４は、２つの出力２３２、２３４を有する電力分割器２３０を含み、分割されたＲＦ電流はＲＦコイルへとＲＦ給電構造を介して供給される。第１ＲＦ給電部２０２の第２端部２０７は、整合回路１１４の２つの出力の一方（例えば、図２Ａの出力２３２）に連結される。
【００１６】
第１ＲＦ給電部２０２の第１端部２０６は、第１ＲＦコイル１１０に連結することができる。第１ＲＦ給電部２０２の第１端部２０６は第１ＲＦコイル１１０に直接連結しても、介在支持構造（図２Ａにおいてはベース２０８が示される）を介して連結してもよい。ベース２０８は円形又はその他の形状であり、第１ＲＦコイル１１０を連結するための対称的に配置された連結点を含み得る。例えば、図２Ａにおいては、２つの端子２２８がベース２０８の両側に配置された状態で図示されており、例えばネジ２２９を介して第１ＲＦコイルの２つの部位に連結している（ただし、連結はいずれの適切なやり方で行なってもよく、例えば固締具の使用、溶接等である）。
【００１７】
一部の実施形態において、また図３Ａ〜Ｂに関連して以下にて更に説明するように、第１ＲＦコイル１１０（及び／又は第２ＲＦコイル１１２）は、複数のインターライン型（ｉｎｔｅｒｌｉｎｅａｔｅｄ）の対称的に配置された積層コイル（例えば、２つ以上）を含む。例えば、第１ＲＦコイル１１０は、コイル状に巻回された複数の導体を含み、各導体が同じ円筒面を占める。各インターライン型積層コイルは更に、そこから内方向にコイルの中心軸に向かって延びる脚部２１０を有し得る。一部の実施形態において、各脚部はコイルから半径方向内側にコイルの中心軸に向かって延びる。各脚部２１０はベース２０８及び／又は第１ＲＦ給電部２０２を中心として互いに対称的に配置される（例えば、２つの脚部なら１８０°離間され、３つの脚部なら１２０°離間され、４つの脚部なら９０°離間されるその他）。一部の実施形態において、各脚部２１０は各ＲＦコイル導体の一部であり、内方向に延びて第１ＲＦ給電部２０２と電気的に接触する。一部の実施形態において、第１ＲＦコイル１１０は複数の導体を含み、各導体は、コイルから内方向に延びて、対称的に配置された連結点（例えば、端子２２８）のそれぞれでベース２０８に連結される脚部２１０を有する。
【００１８】
第２ＲＦ給電部２０４は、第１ＲＦ給電部２０２を中心として同軸に配置される導電性チューブ２０３であってもよい。第２ＲＦ給電部２０４は更に、第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２に近接した第１端部２１２及びこの第１端部２１２とは反対側の第２端部２１４を含み得る。一部の実施形態において、第２ＲＦコイル１１２は第２ＲＦ給電部２０４に第１端部２１２でフランジ２１６を介して連結される。或いは、第２ＲＦコイル１１２は直接、第２ＲＦ給電部２０４に連結される（図示せず）。フランジ２１６は円形又はその他の形状であり、第２ＲＦ給電部２０４の周囲に同軸に配置される。フランジ２１６は更に、第２ＲＦコイル１１２を連結するための、対称的に配置された連結点を含んでいてもよい。例えば、図２Ａにおいては、２つの端子２２６が第２ＲＦ給電部２０４の両側に配置された状態で示されており、第２ＲＦコイル１１２の２つの部位に、例えばネジ２２７を介して連結されている（ただし、連結はいずれの適切なやり方で行なってもよく、端子２２８に関して上述した通りである）。
【００１９】
第１ＲＦコイル１１０と同様に、また図３Ａ〜Ｂに関連して以下でより詳細に説明するように、第２ＲＦコイル１１２は、複数のインターライン型の対称的に配置された積層コイルを含み得る。各積層コイルは、そこから延びる、対称的に配置された連結点の１つでもってフランジ２１６へと連結される脚部２１８を有し得る。従って、各脚部２１８はフランジ２１６及び／又は第２ＲＦ給電部２０４を中心として対称的に配置される。
【００２０】
第２ＲＦ給電部２０４の第２端部２１４は、（図示のように）整合回路１１４又は（図１に示されるように）電力分割器に連結することができる。例えば、図２Ａに示されるように、整合回路１１４は２つの出力２３２、２３４を有する電力分割器２３０を含む。第２ＲＦ給電部２０４の第２端部２１４は、整合回路１１４の２つの出力の一方（例えば、２３４）に連結することができる。第２ＲＦ給電部２０４の第２端部２１４は、整合回路１１４に導電性要素２２０（例えば、導電性ストラップ）を介して連結することができる。一部の実施形態において、第２ＲＦ給電部２０４の第１及び第２端部２１２、２１４は、導電性要素２２０によって生じ得る磁場の非対称性の影響を制限するに十分な長さ２２２をもって隔てられている。必要な長さは、処理チャンバ１０４で使用する予定のＲＦ電力に左右され、供給電力が大きければ大きいほど、より長さが必要となる。一部の実施形態において、長さ２２２は約２〜約８インチ（約５〜約２０ｃｍ）である。一部の実施形態において、長さは、第１及び第２ＲＦ給電部にＲＦ電流を流すことによって形成される磁場が、実質的に、第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２にＲＦ電流を流すことによって形成される電場の対称性に影響を及ぼさないようなものである。
【００２１】
一部の実施形態において、また図２Ｂに示されるように、ディスク２２４が、第２ＲＦ給電部２０４にその第２端部２１４に近接して連結される。導電性要素２２０又はその他の適切なコネクタを使用して、ディスク２２４を整合回路（又は電力分割器）の出力に連結する。ディスク２２４を第２ＲＦ給電部２０４と同じ類の材料から作製してもよく、第２ＲＦ給電部２０４と同じ又は異なる材料であってもよい。ディスク２２４を、（図示のように）第２ＲＦ給電部２０４と一体化させても、第２ＲＦ給電部２０４に適切な手段で連結してもよく、この適切な手段はディスク２２４と第２ＲＦ給電部２０４との間でロバストな電気的接続を確立し、第２ＲＦ給電部２０４を中心としたディスクのリップ又は延長部のボルト締め、溶接、プレスばめ等を含むが、これらに限定されない。ディスク２２４は、第２ＲＦ給電部２０４の周囲に同軸に配置することができる。ディスク２２４は、いずれ適切なやり方（導電性ストラップその他を介して等）で整合回路１１４又は電力分割器に連結することができる。ディスク２２４は、有利には、整合回路１１４（又は電力分割器）からのオフセット出力による磁場の非対称性を軽減する又は排除する静電シールドを構成する。従って、ディスク２２４をＲＦ電力の結合に利用する場合、第２ＲＦ給電部２０４の長さ２２２は、導電性要素２２０を直接、第２ＲＦ給電部２０４に連結する場合より短くなる。このような実施形態において、長さ２２２は約１〜約６インチ（約２〜約１５ｃｍ）である。
【００２２】
図３Ａ〜Ｂは、本発明の一部の実施形態による誘導結合プラズマ装置１０２の概略トップダウン図である。上述したように、第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２が単一の連続コイルである必要はなく、それぞれがインターライン型の対称的に配置された複数の（例えば、２つ以上）積層コイル要素であってもよい。更に、第２ＲＦコイル１１２は、第１ＲＦコイル１１２に対して同軸に配置することができる。一部の実施形態において、第２ＲＦコイル１１２は、図３Ａ〜Ｂに示されるように、第１ＲＦコイル１１２を中心に同軸に配置される。
【００２３】
一部の実施形態において、また図３Ａに示されるように、第１ＲＦコイル１１０は２つのインターライン型の対称的に配置された積層第１コイル要素３０２Ａ、３０２Ｂを含み、第２ＲＦコイル１１２は、４つのインターライン型の対称的に配置された積層第２コイル要素３０８Ａ、３０８Ｂ、３０８Ｃ、３０８Ｄを含む。第１ＲＦコイル要素３０２Ａ、３０２Ｂは更に、そこから内方向に延びて第１ＲＦ給電部２０２に連結される脚部３０４Ａ、３０４Ｂを含む。脚部３０４Ａ、３０４Ｂは実質的に上記の脚部２１０と同等である。脚部３０４Ａ、３０４Ｂは、第１ＲＦ給電部２０２を中心に対称的に配置される（例えば、対向する）。典型的には、ＲＦ電流は、第１ＲＦ給電部２０２から脚部３０２Ａ、３０２Ｂを通って第１ＲＦコイル要素３０４Ａ、３０４Ｂに流れ込み、最終的には、第１ＲＦコイル要素３０２Ａ、３０２Ｂの端子端部にそれぞれ連結された接地ポスト３０６Ａ、３０６Ｂに流れ込む。対称性（例えば、第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２における電場の対称性）を維持するために、接地ポスト３０６Ａ、３０６Ｂを、脚部３０２Ａ、３０２Ｂと実質的に同様の対称的な方向でもって第１ＲＦ給電構造２０２周囲に配置することができる。例えば、図３Ａに示されるように、接地ポスト３０６Ａ、３０６Ｂは脚部３０２Ａ、３０２Ｂと直列に配置される。
【００２４】
第１ＲＦコイル要素と同様に、第２ＲＦコイル要素３０８Ａ、３０８Ｂ、３０８Ｃ、３０８Ｄは更に、そこから延びて第２ＲＦ給電部２０４に連結される脚部３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄを含むことができる。脚部３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄは実質的に上述の脚部２１８と同等である。脚部３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄは、第２ＲＦ給電部２０４を中心として対称的に配置される。典型的には、ＲＦ電流は、第２ＲＦ給電部２０４から脚部３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄを通って第２ＲＦコイル要素３０８Ａ、３０８Ｂ、３０８Ｃ、３０８Ｄにそれぞれ流れ込み、最終的には、第２ＲＦコイル要素３０８Ａ、３０８Ｂ、３０８Ｃ、３０８Ｄの端子端部にそれぞれ連結された接地ポスト３１２Ａ、３１２Ｂ、３１２Ｃ、３１２Ｄに流れ込む。対称性（例えば、第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２における電場の対称性）を維持するために、接地ポスト３１２Ａ、３１２Ｂ、３１２Ｃ、３１２Ｄを、脚部３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄと実質的に同様の対称的な方向でもって第１ＲＦ給電構造２０２周囲に配置することができる。例えば、図３Ａに示されるように、接地ポスト３１２Ａ、３１２Ｂ、３１２Ｃ、３１２Ｄは脚部３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄとそれぞれ直列に配置される。
【００２５】
一部の実施形態において、また図３Ａに示されるように、第１ＲＦコイル１１０の脚部／接地ポストは、第２ＲＦコイル１１２の脚部／接地ポストに対してある角度でもって方向付けされる。しかしながら、これは単なる例であって、どのような対称的な方向も考えられ、例えば、第１ＲＦコイル１１０の脚部／接地ポストを、第２ＲＦコイル１１２の脚部／接地ポストと直列に配置する。
【００２６】
一部の実施形態において、また図３Ｂに示されるように、第１ＲＦコイル１１０は、４つのインターライン型の対称的に配置された積層第１ＲＦコイル要素３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄを含む。第１ＲＦコイル要素３０２Ａ、３０２Ｂと同様に、追加の第１ＲＦコイル要素３０２Ｃ、３０２Ｄは更に、そこから延びて第１ＲＦ給電部２０２に連結される脚部３０４Ｃ、３０４Ｄを含むことができる。脚部３０４Ｃ、３０４Ｄは実質的に上述の脚部２１０と同等である。脚部３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃ、３０４Ｄは、第１ＲＦ給電部２０２を中心として対称的に配置される。第１ＲＦコイル要素３０２Ａ、３０２Ｂと同様に、第１ＲＦコイル要素３０２Ｃ、３０２Ｄは、脚部３０４Ｃ、３０４Ｄと直列に配置された接地ポスト３０６Ｃ、３０６Ｄで終端する。対称性（例えば、第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２における電場の対称性）を維持するために、接地ポスト３０６Ａ、３０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄを、脚部３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄと実質的に同様の対称的な方向でもって第１ＲＦ給電構造２０２周囲に配置することができる。例えば、図３Ｂに示されるように、接地ポスト３０６Ａ、３０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄは、脚部３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄとそれぞれ直列に配置される。第２ＲＦコイル要素３０８Ａ、３０８Ｂ、３０８Ｃ、３０８Ｄ及びその全ての部品（例えば、脚部／接地ポスト）は、図３Ａ及び上述のように図３Ｂにおいても同じである。
【００２７】
一部の実施形態において、また図３Ｂに示されるように、第１ＲＦコイル１１０の脚部／接地ポストは、第２ＲＦコイル１１２の脚部／接地ポストに対してある角度で方向付けされる。しかしながら、これは単なる例であって、どのような対称的な方向も考えられ、例えば、第１ＲＦコイル１１０の脚部／接地ポストを、第２ＲＦコイル１１２の脚部／接地ポストと直列に配置する。
【００２８】
上記では各コイルにおいて２つ又は４つの積層要素の例を使用したが、第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２の一方又は両方に関して、コイル要素の数はいずれであってもよく、例えば３つ、６つであり、或いは第１及び第２ＲＦ給電部２０２、２０４を中心とした対称性を維持するいずれの適切な数及び配置である。例えば、コイルの３つのコイル要素は、隣接するコイル要素に対してそれぞれ１２０°回転させられる。
【００２９】
図４は、本発明の一部の実施形態による誘導結合プラズマリアクタ４００の概略側面図である。リアクタ４００は単体で又は統合半導体基板処理システムすなわちクラスタツール（カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なセンチュラ（Ｃｅｎｔｕｒａ、商標名）統合半導体ウェハ処理システム等）の処理モジュールとして利用することができる。本発明の実施形態に従った改変が有益となり得る適切なプラズマリアクタの例には誘導結合プラズマエッチリアクタが含まれ、例えば、同じくアプライドマテリアルズ社から入手可能なＤＰＳ（商標名）シリーズの半導体機器（ＤＰＳ（商標名）、ＤＰＳ（商標名）  ＩＩ、ＤＰＳ（商標名）  ＡＥ、ＤＰＳ（商標名）  Ｇ３ポリエッチャ、ＤＰＳ（商標名）  Ｇ５その他等）である。半導体機器の上記の一覧は単なる例であって、その他のエッチングリアクタ及び非エッチング機器（ＣＶＤリアクタ、その他の半導体処理機器等）も本発明の教示に従って適切に改変することができる。本発明で使用し得る適切な誘導結合プラズマリアクタのその他の例には、Ｖ．Ｎ．トドロウ（Ｔｏｄｏｒｏｗ）らにより２００９年１０月２６日に出願された米国特許出願第６１／２５４８３３号「ＩＮＤＵＣＴＩＶＥＬＹ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＰＬＡＳＭＡ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＷＩＴＨ  ＰＨＡＳＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ」及びＳ．バンナ（Ｂａｎｎａ）らにより２００９年１０月２６日に出願された米国特許出願第６１／２５４８３７号「ＤＵＡＬ  ＭＯＤＥ  ＩＮＤＵＣＴＩＶＥＬＹ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＰＬＡＳＭＡ  ＲＥＡＣＴＯＲ  ＷＩＴＨ  ＡＤＪＵＳＴＡＢＬＥ  ＰＨＡＳＥ  ＣＯＩＬ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ」に記載のものが含まれ、各文献は参照により全て本願に組み込まれる。
【００３０】
リアクタ４００は一般に、導電性本体部（壁部）４３０及び誘電性蓋部４２０（この２つが一緒になって処理容積を画成する）を有する処理チャンバ４０４、処理容積内に配置された基板支持台座部４１６、誘導結合プラズマ装置１０２並びにコントローラ４４０を含む。壁部４３０は典型的にはアース４３４に連結される。一部の実施形態において、支持台座部（カソード）４１６は、整合回路４２４を介してバイアス電源４２２に連結される。バイアス電源４２２は、例えば、最高１０００Ｗ、周波数約１３．５６ＭＨｚの電力の供給源であり、連続電力又はパルス電力のいずれかを発生可能である。ただし、特定の用途に合わせて望ましくその他の周波数及び電力を供給することもできる。その他の実施形態において、電源４２２はＤＣ又はパルスＤＣ電源である。
【００３１】
一部の実施形態において、誘電性蓋部４２０は実質的に平坦である。チャンバ１０４のその他の変形は、別のタイプの蓋部、例えばドーム型蓋部又はその他の形状の蓋部等を有し得る。誘導結合プラズマ装置１０２は典型的には蓋部４２０上に配置され、またＲＦ電力を処理チャンバ４０４に誘導結合するように構成される。誘導結合プラズマ装置１０２は、誘電性蓋部４２０上に配置された上述したような第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２を含む。各コイルの相対位置、直径比及び／又は各コイルの巻きの回数は、例えば、形成するプラズマのプロファイル又は密度を制御するのに望ましいように各自調節可能である。第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２のそれぞれは、ＲＦ給電構造を介した整合回路１１４を通してＲＦ電源１０８に連結される。ＲＦ電源１０８は、例えば、最高４０００Ｗを５０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲の可変周波数で発生させることが可能だが、その他の周波数及び電力を特定の用途に応じて望ましく供給してもよい。
【００３２】
一部の実施形態において、電力分割器（分割コンデンサ等）がＲＦ給電構造１０６との間に配置され、ＲＦ電源１０８によって第１及び第２ＲＦコイルのそれぞれに供給されるＲＦ電力の相対量を制御する。例えば、図４に示されるように、電力分割器４０４は、各コイルに供給されるＲＦ電力の量を制御するために、ＲＦ給電構造１０６をＲＦ電源１０８に連結しているライン上に配置される（これによって、第１及び第２ＲＦコイルに対応するゾーンにおけるプラズマ特性の制御が円滑に行われる）。
【００３３】
任意で、１つ以上の電極（図示せず）を、第１又は第２ＲＦコイル１１０、１１２の１つ（例えば、第１ＲＦコイル１１０等の内方コイル）に電気的に結合してもよい。１つ以上の電極は、第１ＲＦコイル１１０と第２ＲＦコイル１１２との間に、誘電性蓋部４２０に近接して配置された２つの電極であってもよい。各電極は、第１ＲＦコイル１１０又は第２ＲＦコイル１１２のいずれかに電気的に結合することができ、ＲＦ電力を１つ以上の電極にＲＦ電源１０８から電極を連結した誘導コイル（例えば、第１ＲＦコイル１１０、第２ＲＦコイル１１２）に供給することができる。
【００３４】
一部の実施形態においては、１つ以上の電極を１つ以上の誘導コイルの１つに移動可能に連結することによって、１つ以上の電極の誘電性蓋部４２０及び／又は互いに対する相対的な位置決めを円滑に行なう。例えば、１つ以上の位置決め機構を１つ以上の電極に連結することによって、その位置を制御する。位置決め機構はいずれの適切な装置であってもよく、手動又は自動であり、１つ以上の電極の位置決めを望ましく円滑に行なうことが可能であり、例えば親ネジ、リニア軸受、ステッパモータ、ウェッジその他を含む装置である。１つ以上の電極を特定の誘導コイルに連結する電気コネクタは、このような相対運動を促進するために可撓性であってもよい。例えば、一部の実施形態において、電気コネクタは１つ以上の可撓性の機構を含み、例えば編組線又はその他の導体である。電極及びプラズマ処理装置におけるその利用についてのより詳細な記載は、２００８年７月３０日に出願された米国特許出願第１２／１８２３４２号「Ｆｉｅｌｄ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ（ＦＥ−ＩＣＰ）Ｒｅａｃｔｏｒ」に見つけることができ、この文献は参照により全て本願に組み込まれる。
【００３５】
ヒータ要素４２１を誘電性蓋部４２０の上に配置することによって、処理チャンバ１０４の内部の加熱を促進してもよい。ヒータ要素４２１は、誘電性蓋部４２０と第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２との間に配置することができる。一部の実施形態において、ヒータ要素４２１は抵抗加熱要素を含み、ＡＣ電源等の電源４２３に連結される。この電源は、十分なエネルギーを供給してヒータ要素４２１の温度を約５０〜約１００℃に制御するように構成される。一部の実施形態において、ヒータ要素４２１は開放型の切れ目のあるヒータである。一部の実施形態において、ヒータ要素４２１は環状要素等の切れ目のないヒータを含み、これによって処理チャンバ１０４内での均一なプラズマ形成が促進される。
【００３６】
運転中、基板４１４（プラズマ処理に適した半導体ウェハ又はその他の基板等）を台座部４１６上に載置し、処理ガスをガスパネル４３８からエントリポート４２６を通して供給し、処理チャンバ１０４内でガス混合物４５０を生成することができる。このガス混合物４５０を、プラズマ電源４１８から第１及び第２ＲＦコイル１１０、１１２並びに、任意で１つ以上の電極（図示せず）に電力を印加することによって、処理チャンバ１０４内で点火してプラズマ４５５にすることができる。一部の実施形態においては、バイアス電源４２２からの電力も台座部４１６に供給される。チャンバ１０４内部の圧力は、スロットルバルブ４２７及び真空ポンプ４３６を使用して制御することができる。チャンバ壁部４３０の温度は、壁部４３０を通る液体用導管（図示せず）を使用して制御することができる。
【００３７】
ウェハ４１４の温度は、支持台座部４１６の温度を安定させることによって制御することができる。一実施形態においては、ガス供給源４４８からのヘリウムガスを、ガス導管４４９を介してウェハ４１４の背面と台座部表面に配置された溝（図示せず）との間に画成されたチャネルに供給する。ヘリウムガスは、台座部４１６とウェハ４１４との間の熱伝達を促進するために使用される。処理中、台座部４１６を、台座部内の抵抗ヒータ（図示せず）によって定常温度にまで加熱することができ、ヘリウムガスはウェハ４１４の均一な加熱を促進する。このような熱制御を利用することによって、ウェハ４１４は例えば０〜５００℃に維持される。
【００３８】
コントローラ４４０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）４４４、メモリ４４２及びＣＰＵ４４４用のサポート回路４４６を備えており、本願で説明したようなリアクタ４００の部品ひいてはプラズマ形成方法の制御を円滑にする。コントローラ４４０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するための、工業環境で使用可能ないずれの形態の汎用コンピュータプロセッサの１つであってもよい。ＣＰＵ４４４のメモリ又はコンピュータ可読媒体４４２は１つ以上の容易に入手可能なメモリ、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク又はその他のいずれの形態のローカル若しくはリモートデジタルストレージであってもよい。サポート回路４４６はＣＰＵ４４４に連結され、慣用のやり方でプロセッサをサポートする。これらの回路はキャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム等を含む。本発明の方法は、実行又は呼び出しによって上述のやり方でリアクタ４００の動作を制御するソフトウェアルーチンとしてメモリ４４２に保存することができる。ソフトウェアルーチンを、ＣＰＵ４４４によって制御されるハードウェアとは離れて位置する第２ＣＰＵ（図示せず）で保存する及び／又は実行してもよい。
【００３９】
図５Ａ〜Ｄは、慣用の装置及び本願で開示の本発明の装置のある実施形態を使用して得られた電場のグラフの図である。これらのグラフは、発明者が実行した実際の試験及び観察のデータを表す。図５Ａ及び５Ｂはそれぞれ、慣用のＲＦ給電部を利用したプラズマにおける電場分布の動径及び方位角成分を示す。図５Ａは、処理チャンバ５１０における電場の動径成分のグラフ５０２Ａを表す。基板５１２の輪郭線を参考のために記す。図５Ｂは、処理チャンバ５１０における電場の方位角成分のグラフ５０４Ａを表す。グラフから見て取れるように、プラズマにおける電場分布は、コイル電流及び非対称的なＲＦ給電ワイヤ電流によって発生する磁場の非対称的な干渉により対称的ではない。
【００４０】
対照的に、図５Ｃ及び５Ｄはそれぞれ、本願で開示の本発明のＲＦ給電装置の実施形態を利用したプラズマにおける電場分布の動径及び方位角成分を表す。図５Ｃは、処理チャンバ５１０における電場の動径成分のグラフ５０２Ｂを表す。図５Ｄは、処理チャンバ５１０における電場の方位角成分のグラフ５０４Ｂを表す。グラフから見て取れるように、プラズマにおける電場分布は大幅に改善され、実質的に対称である又は対称に近い。
【００４１】
従って、プラズマ処理のための装置を本願において提供した。一部の実施形態において、本発明の装置は、ＲＦ電力を誘導ＲＦコイルに連結するためのＲＦ給電構造を含む。本発明のＲＦ給電構造は、有利には、誘導ＲＦコイル付近での磁場の非対称性を軽減することから、ＲＦコイルによって発生する電場が対称的であり、従って対称的な電場分布を有するプラズマの形成が促進される。
【００４２】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明のその他及び更なる実施形態も本発明の基本的な範囲から逸脱することなく創作することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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