(57)【要約】【課題】半導体ウエハの汚染を防止し、複数の処理ガスの解離を独立に制御することが可能で、コンパクトなプラズマCVD装置を与える。【解決手段】デュアル反応チャンバプラズマ処理装置は、異なるガス流入ライン及び異なるRFシステムが取り付けられた２つの反応チャンバから成る。それぞれの反応チャンバは、RF電源からのRF電力を供給するためのRF波エントリーパス及び同一のRF電源へRF電力を戻すためのRF波リターンパスを具備する。【選択図】図１
2006041539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、
真空排気可能な第１反応チャンバと、
第１高周波(RF)電源と、
第１反応チャンバにガスを導入するための第１シャワープレートであって、前記第１RF電源に接続されているところの第１シャワープレートと、
前記第１反応チャンバに存在するガスを通過させるための中間シャワープレートであって、前記第１シャワープレートから絶縁されているところの中間シャワープレートと、
筐体内の第１RFマッチング回路であって、前記第１シャワープレートに接続されており、前記筐体は前記中間シャワープレートに結合されており、前記第１RFマッチング回路を介して前記第１RF電源から前記第１シャワープレートへ印加されたRF電力は、中間シャワープレート及び前記第１RFマッチング回路用の筐体を介して前記第１RF電源に戻る、ところの第１RFマッチング回路と、
排気可能な第２反応チャンバと、
第２RF電源と、
被処理体を支持するための支持体であって、前記第２RF電源に第２マッチング回路を介して接続され、前記第２反応チャンバ内にガスを導入するように構成された前記中間シャワープレートとは絶縁されているところの支持体と、
筐体内の第２RFマッチング回路であって、前記支持体に接続されており、前記筐体は前記中間シャワープレートに結合されており、前記第２RFマッチング回路を介して前記第２RF電源から前記支持体へ印加されたRF電力は、前記中間シャワープレート及び第２RFマッチング回路用の筐体を介して第２RF電源に戻る、ところの第２RFマッチング回路と、
から成る装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、中間シャワープレートは互いに分離された２つのガス流路を有し、一方の流路は中間シャワープレートを貫通する穴から成り、他方は外部ガスラインに結合され前記中間シャワープレート内で区画化された流路であって、その下面に複数の孔を有する、ところの装置。
【請求項３】
請求項１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第２反応チャンバは、被処理体を処理するための位置、及び被処理体を搬入及び搬出するための位置まで移動可能である、ところの装置。
【請求項４】
請求項２に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、中間シャワープレートは上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートから成り、前記上部中間シャワープレートは前記第１反応チャンバと物理的及び電気的に結合されており、前記下部中間シャワープレートは前記第２反応チャンバと物理的及び電気的に結合されており、第２反応チャンバが処理用の位置にあるとき、上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートは気密に結合される、ところの装置。
【請求項５】
請求項４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートはOリングを使ってシールされる、ところの装置。
【請求項６】
請求項４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、中間シャワープレートは互いに分離された２つのガス流路を有し、第１流路は上下部中間シャワープレートを通過する穴から成り、第２流路は外部のガス供給ラインへ結合され、その下部中間シャワープレートの底面に複数の孔を有する区画化された流路から成り、上部中間シャワープレートは下部シャワープレートの第１流路の穴に対応する穴を有し、外部ガス供給ラインは上下部中間シャワープレートのいずれかに結合される、ところの装置。
【請求項７】
請求項１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１シャワープレートは、中間シャワープレートに結合された外部ガス供給ラインと異なる外部ガス供給ラインに結合される、ところの装置。
【請求項８】
請求項１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１反応チャンバは、導電性であって、かつ第１シャワープレートから絶縁された上部中間シャワープレートとつながっている内壁を有する、ところの装置。
【請求項９】
請求項１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第２反応チャンバは、導電性であって、かつ支持体から絶縁された下部中間シャワープレートとつながっている内壁を有する、ところの装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第２反応チャンバは真空排気システムに結合される、ところの装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１RFマッチング回路及び第２RFマッチング回路はRFフィルタを具備しない、ところの装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１シャワープレート及び支持体はヒータを具備する、ところの装置。
【請求項１３】
デュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、
排気可能な第１反応チャンバと、
第１高周波(RF)電源と、
第１反応チャンバ内にガスを導入するための第１シャワープレートであって、前記第１RF電源に接続されているところの第１シャワープレートと、
前記第１反応チャンバ内に存在するガスを通過させるための中間シャワープレートであって、前記第１シャワープレートから絶縁されているところの中間シャワープレートと、
筐体内の前記第１シャワープレートに接続された第１RFマッチング回路であって、前記筐体は前記中間シャワープレートに結合されており、前記第１RFマッチング回路を介して前記第１RF電源から前記第１シャワープレートへ印加されたRF電力は、中間シャワープレート、及び前記第１RFマッチング回路用の筐体を介して前記第１RF電源に戻る、ところの第１RFマッチング回路と、
排気可能な第２反応チャンバと、
第２RF電源と、
被処理体を支持するための支持体であって、前記第２RF電源に接続された支持体と、
第２ガスを導入しかつ第１反応チャンバ内に存在するガスを第２反応チャンバへ通過させるための中間シャワープレートであって、前記支持体から絶縁されているところの中間シャワープレートと、
筐体内の前記支持体に接続された第２RFマッチング回路であって、前記筐体は前記中間シャワープレートに結合されており、前記２RFマッチング回路を介して前記第２RF電源から前記支持体へ印加されたRF電力は、前記中間シャワープレート及び第２RFマッチング回路用の筐体を介して第２RF電源に戻る、ところの第２RFマッチング回路と、
から成る装置。
【請求項１４】
デュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、
ガスが導入されるところの排気可能な第１反応チャンバと、
前記第１反応チャンバ内に配置され、前記第１反応チャンバから絶縁された第１シャワープレートと、
第１RFマッチングボックスを介して第１シャワープレートにRF電力を印加するための第１外部高周波(RF)電源及び第１RFマッチングボックスと、
ガスが導入されるところの排気可能な第２反応チャンバと、
被処理体を支持するために第２反応チャンバ内に設置された支持体と、
マッチングボックスを介して支持体へRF電力を印加するための第２外部RF電源及び第２RFマッチングボックスと、
から成り、
第１RF電源から第１シャワープレートへ印加されたRF電力及び第２RF電源から支持体へ印加されたRF電力は、それぞれ、第１反応チャンバの内壁表面及び第１RFマッチングボックスの内壁表面を経由して、及び第２反応チャンバの内壁表面及び第２RFマッチングボックスの内壁表面を経由して、第１及び第２RF電源へ戻る、ところの装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１及び第２反応チャンバは異なるガス供給ラインへ接続される、ところの装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１及び第２反応チャンバへ導入されたそれぞれのガスの励起は別々に制御される、ところの装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１シャワープレートは多くのガス吹出し口を有するシャワープレートである、ところの装置。
【請求項１８】
請求項１４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、さらに、第１反応チャンバの底にあって、第１反応チャンバ内の励起ガスが第２反応チャンバへ通過するところの中間シャワープレートを含む、装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、さらに、第２反応チャンバの上部にあって、第１反応チャンバから第２反応チャンバへ励起ガスを放出するための多くの孔及び、外部ソースから第２反応チャンバへ処理ガスを放出するための多くの孔を有する中間シャワープレートを含む装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートは独立したものである、ところの装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートは一体となっている、ところの装置。
【請求項２２】
請求項１４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１RF電源及び第２RF電源は個別に制御可能である、ところの装置。
【請求項２３】
請求項１４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１及び第２反応チャンバは導電体側壁により包囲されている、ところの装置。
【請求項２４】
請求項１４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１シャワープレート及び支持体はヒータを具備する、ところの装置。
【請求項２５】
デュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、
上部電極から印加されるRF波により生成されたプラズマ用の第１反応チャンバであって、ガス供給システムが結合されているところの第１反応チャンバと、
下部電極から印加されるRF波により生成されたプラズマ用の第２反応チャンバであって、被処理体が第２反応チャンバ内に配置され、ガス供給システム及びガス放電システムが第２反応チャンバへ結合されているところの第２反応チャンバと、
第１反応チャンバと第２反応チャンバとを分割するための導電体プレートであって、第１反応チャンバから第２反応チャンバへガスを通過させることができ、上部電極へ印加されたRF波及び下部電極へ印加されたRF波は独立に制御され、かつ導電体プレート、第１及び第２反応チャンバの導電体側壁を介してそれぞれ第１及び第２RF電源に戻るところの導電体プレートと、
から成る装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、上部電極はガス供給システムに接続されたシャワープレートである、ところの装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、下部電極はサセプタである、ところの装置。
【請求項２８】
請求項２５に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、導電体プレートはガス供給システムに結合されたシャワープレートである、ところの装置。
【請求項２９】
流体が通過可能に接続された２つの反応チャンバから成るデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、基板が一方の反応チャンバ内に配置され、前記反応チャンバには異なるガス流入ライン及び異なるRFシステムが取り付けられ、各反応チャンバはRF電源からのRF電力を反応チャンバに供給しかつRF電力を同じRF電源へ戻すためのRF波エントリーパス及びRF波リターンパスを具備する、ところの装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、２つの反応チャンバは上部反応チャンバ及び下部反応チャンバであり、基板は下部反応チャンバ内に配置される、ところの装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、上部反応チャンバはガスを上部反応チャンバ内に導入するための上部シャワープレートを含み、下部反応チャンバは基板が載置されるところのサセプタを含む、ところの装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１反応チャンバと第２反応チャンバは中間シャワープレートにより分離され、該中間シャワープレートは前記上部反応チャンバから前記下部反応チャンバへガスを通過させ、かつ外部ガス供給装置から前記下部反応チャンバへガスを導入する、ところの装置。
【請求項３３】
請求項３１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１反応チャンバ内のRF波エントリーパスは給電部材及び上部シャワープレートであり、前記第１反応チャンバ内のRF波リターンパスは前記第１反応チャンバを形成する中間シャワープレート及び筐体内壁、マッチングボックス筐体により構成される、ところの装置。
【請求項３４】
請求項３１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第２反応チャンバ内のRF波エントリーパスは給電部材及びサセプタであり、前記第２反応チャンバ内のRF波リターンパスは前記第２反応チャンバを形成する中間シャワープレート及び筐体内壁、マッチングボックス筐体により構成される、ところの装置。
【請求項３５】
請求項３３に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１反応チャンバ用のRFシステムは上部RFマッチングボックスを含み、前記上部RFマッチングボックスからRF電力がRF波エントリーパスを介して上部反応チャンバへ供給され、RF電力がRF波リターンパスを経由して前記上部RFマッチングボックスへ戻る、ところの装置。
【請求項３６】
請求項３４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第２反応チャンバ用のRFシステムは下部RFマッチングボックスを含み、前記下部RFマッチングボックスからRF電力がRF波エントリーパスを介して下部反応チャンバへ供給され、RF電力がRF波リターンパスを経由して前記下部RFマッチングボックスへ戻る、ところの装置。
【請求項３７】
請求項３５に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１反応チャンバ用のRFシステムはバンドフィルタを具備しない、ところの装置。
【請求項３８】
請求項３６に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第２反応チャンバ用のRFシステムはバンドフィルタを具備しない、ところの装置。
【請求項３９】
請求項３２に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、中間シャワープレートは上部プレート及び下部プレートから成り、それらは分離可能に取り付けられ、第２反応チャンバは処理位置と搬入・搬出位置との間を移動し、前記下部プレートは前記第２反応チャンバとともに移動する、ところの装置。
【請求項４０】
デュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、
排気可能な第１反応チャンバと、
ガスを第１反応チャンバ内へ導入するための第１シャワープレートであって、第１シャワープレートから絶縁された第１導電シャーシにより密閉されているところの第１シャワープレートと、
第１反応チャンバ内に存在するガスを通過させるための中間シャワープレートであって、第１シャワープレートから絶縁されかつ第１導電シャーシへ接続されているところの中間シャワープレートと、
第１導電シャーシに結合されている筐体内の第１RFマッチング回路であって、第１シャワープレートに接続されている、ところの第１RFマッチング回路と、
排気可能な第２反応チャンバと、
被処理体を支持するための支持体であって、中間シャワープレートから絶縁されかつ支持体から絶縁された第２導電シャーシにより密閉されているところの支持体と、
第２導電シャーシに結合されている筐体内の第２RFマッチング回路であって、支持体に接続されているところの第２RFマッチング回路と、
から成る装置。
【請求項４１】
請求項４０に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第１反応チャンバ内において、RF波は、第１RF波マッチング回路、第１シャワープレートの表面、第１シャワープレートと第２中間シャワープレートとの間の空間、中間シャワープレートの表面、第１導電シャーシの内壁表面、及び第１RFマッチング回路用の筐体の内壁表面を順に移動する、ところの装置。
【請求項４２】
請求項４０に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、第２反応チャンバ内において、RF波は、第２RFマッチング回路、支持体の表面、中間シャワープレートと支持体との間の空間、中間シャワープレートの表面、第２導電シャーシの内壁表面、及び第２RFマッチング回路用の筐体の内壁表面を順に移動する、ところの装置。
【請求項４３】
請求項４０に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、中間シャワープレートは上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートから成り、それらは着脱自在であり、下部中間シャワープレートは第２導電シャーシへ取り付けられている、ところの装置。
【請求項４４】
請求項４３に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置であって、下部中間シャワープレート、第２導電シャーシ、及び支持体は、上部中間シャワープレート及び第１シャワープレートに関して移動可能である、ところの装置。
【請求項４５】
請求項１に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を使用するプラズマCVD方法であって、
第１反応チャンバへガスを導入する工程と、
第２反応チャンバへガスを導入する工程と、
第１RFマッチングボックス及び第１シャワープレートを介して第１RF電源から第１反応チャンバへRF電力を印加する工程であって、それにより第１反応チャンバ内のガスが励起されるところの工程と、
中間シャワープレート、第１導電シャーシ及び第１RFマッチングボックスの筐体を介して第１RF電源へRF電力を戻す工程と、
第２RFマッチングボックス及び支持体を介して第２RF電源から第２チャンバへRF電力を印加する工程であって、それにより第２反応チャンバ内のガスが励起されて被処理体が処理されるところの工程と、
第１反応チャンバに印加されたRF電力と干渉することなく、中間シャワープレート及び第２RFマッチングボックスの筐体を介して、第２RF電源へRF電力を戻す工程と、
から成る方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法であって、被処理体の処理は、当該被処理体上への膜の堆積である、ところの方法。
【請求項４７】
請求項４５に記載の方法であって、被処理体の処理は、当該被処理体上に形成された膜のエッチングである、ところの方法。
【請求項４８】
請求項１３に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を使用するプラズマCVD方法であって、
第１反応チャンバへガスを導入する工程と、
第２反応チャンバへガスを導入する工程と、
第１RFマッチング回路及び第１シャワープレートを介して第１RF電源から第１反応チャンバへRF電力を印加する工程であって、それにより第１反応チャンバ内のガスが励起されるところの工程と、
中間シャワープレート及び第１RFマッチングボックスの筐体を介して第１RF電源へRF電力を戻す工程と、
第２RFマッチング回路及び支持体を介して第２RF電源から第２反応チャンバへRF電力を印加する工程であって、それにより第２反応チャンバ内のガスが励起され被処理体が処理されるところの工程と、
第１反応チャンバに印加されたRF電力と干渉することなく、中間シャワープレート及び第２RFマッチングボックスの筐体を介して、第２RF電源へRF電力を戻す工程と、
から成る方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法であって、被処理体の処理は、当該被処理体上への膜の堆積である、ところの方法。
【請求項５０】
請求項４８に記載の方法であって、被処理体の処理は、被処理体上に形成された膜のエッチングである、ところの方法。
【請求項５１】
請求項１４に記載のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を使用するプラズマCVD方法であって、
第１反応チャンバへガスを導入する工程と、
第２反応チャンバへガスを導入する工程と、
第１RFマッチングボックス、給電部材及び第１シャワープレートを介して第１RF電源から第１反応チャンバへRF電力を印加する工程であって、それにより第１反応チャンバ内のガスが励起されるところの工程と、
第１反応チャンバの内側面及び第１RFマッチングボックスの筐体を介して第１RF電源へRF電力を戻す工程と、
第２RFマッチングボックス及び支持体を介して第２RF電源から第２反応チャンバへRF電力を印加する工程であって、それにより第２反応チャンバ内のガスが励起されて被処理体が処理されるところの工程と、
第１反応チャンバに印加されたRF電力と干渉することなく、第２反応チャンバの内側面及び第２RFマッチングボックスの筐体を介して、第２RF電源へRF電力を戻す工程と、
から成る方法。
【請求項５２】
請求項５１に記載の方法であって、被処理体の処理は、当該被処理体上への膜の堆積である、ところの方法。
【請求項５３】
請求項５１に記載の方法であって、被処理体の処理は、被処理体上に形成された膜のエッチングである、ところの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、概して半導体ウエハのような被処理体に対してエッチング及びデポジション処理などのプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置に関する。特に、本願発明は、分割された反応チャンバまたは空間を有するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造用に、ドライエッチング及びプラズマCVDなどのプラズマ処理がしばしば使用される。
【０００３】
ドライエッチング及びプラズマCVDなどのプラズマ処理を実行するための装置として、例えば、特許文献１の図３に示されるようなものがある。
【特許文献１】特開平３−２０４９２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この装置は、同一チャンバ105内部に上部電極102及び下部電極104を設け、それぞれに割り当てられた高周波電源110、111が高周波マッチングボックス108、109を通じて電極と接続する。チャンバの前で混合された複数の処理ガスがチャンバ105に供給される。上部電極102は低電力高周波エネルギーを供給するのに対し、下部電極104は高電力低周波エネルギーを供給する。これにより、基板表面の汚染を避けることができる。この際、複数の処理ガスが同一空間内で解離するため、処理ガスの各々について解離制御するのは困難である。また、例えば、一方の電極に印加される高周波出力が変化すれば、プラズマインピーダンスが変化し、他のマッチングポジションも変化してしまう。さらに、それぞれの電極はそれぞれに対しアースとなっているため、電極間に良好なプラズマを生成するためには高周波フィルタ（またはバンドエリミネータ）113、112等を設けることが必要となり、装置構造が複雑となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明は上記に鑑みて為されたものである。本発明のひとつの態様において、同一チャンバまたは空間へ混合ガスとして処理ガスを供給する代わりに、本発明は、独立の高周波回路を各々有するそれぞれの反応チャンバへ複数の処理ガスを供給しかつ処理ガスの励起を独立に制御することができるプラズマ処理装置を与える。他の態様において、本発明は、簡単な構造でかつ膜堆積及びエッチングに応用可能であって、一方のチャンバ内に配置された基板上に膜を形成するために独立に動作しかつ制御されるデュアル反応プラズマ処理装置を与える。
【０００６】
ひとつの態様において、本発明は、(i)排気可能な第１反応チャンバと、(ii)第１高周波(RF)電源と、(iii)第１反応チャンバ内部へガスを導入するための第１シャワープレートであって、該第１シャワープレートは第１RF電源に接続されているところの第１シャワープレートと、(iv)第１反応チャンバ内に存在するガスを通過させるための中間シャワープレートであって、該中間シャワープレートは第１シャワープレートから絶縁されているところの中間シャワープレートと、(v)筐体内の第１RFマッチング回路であって、該回路は第１シャワープレートと結合し、該筐体は中間シャワープレートと結合し、ここで第１RF電源から第１シャワープレートへ第１RFマッチング回路を通じて供給されたRF電力は、中間シャワープレート及び第１RFマッチングボックスを通じて第１RF電源に戻るところの第１RFマッチング回路と、(vi)排気可能な第２チャンバと、(vii)第２高周波(RF) 電源と、(viii)被処理体を支持するための支持体であって、該支持体は第２RF電源に接続され、第２反応チャンバ内にガスを導入するように構成された中間シャワープレートから絶縁されているところの支持体と、(ix)筐体内の第２RFマッチング回路であって、該回路は支持体に結合され、筐体は中間シャワープレートに結合され、第２RF電源から支持体へ第２RFマッチング回路を通じて供給されたRF電力は、中間シャワープレート及び第２RFマッチングボックスを通じて第２RF電源へ戻るところの第２RFマッチング回路と、から成るデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を与える。
【０００７】
ひとつの態様において、マッチング回路と筐体はマッチングボックスを構成する。マッチングボックスの筐体はマッチングボックスの一部または全体を取り囲む。上記態様において、筐体はマッチング回路から絶縁されている。しかし、アース電位であるマッチング回路近傍の任意部材がリターンパスの一部として使用されるため、筐体は形状及び機能に係らずこのような部材を含む。ある態様において、アース電位となる部材はマッチングボックスとは別に提供される。他の態様において、この部材はマッチングボックスの一部であり、マッチング回路はエントリーパスとして機能しかつ筐体はリターンパスとして機能するが、単にRF波はマッチングボックスへ入出力すると言われる。その場合、筐体及びマッチング回路は、単にマッチングボックスと呼ばれる。また、マッチングボックスがチャンバに接触するところの態様において、RF波はチャンバの内側面と結合しているボックスまたは筐体の内壁表面を通過する。すなわち、RF波はチャンバ内部及びチャンバの内壁表面を通った後、マッチングボックスの内壁表面を通る。上記において、結合とは、直接または電気的結合及び直接または間接的な物理的結合を含む。
【０００８】
上記態様において、第１及び第２RF電源からのRF電力はそれぞれのRF電源に戻るため、RFフィルタが不要となる。また、分割チャンバを使用することでRF干渉が発生せず、マッチングボックスは単純化される。インピーダンスが変化するにしても、ガス種、流量、及び圧力の変化により引き起こされるものであり、異なるRFエネルギー間の干渉によるものではない。この態様において、第１及び第２反応チャンバを独立に制御することにより、制御性の高いデポジションまたはエッチングを実行することが可能である。
【０００９】
上記態様は、これに限定されないが、以下の実施例を含む。
【００１０】
第１シャワープレート及び支持体はヒータを具備し、その結果第１及び第２反応チャンバはより独立して制御される。
【００１１】
中間シャワープレートは互いに独立した２つのガス流路を有し、一方の流路は中間シャワープレートを貫通する穴から成り、他方の流路は外部のガス供給ラインに結合された、底面に複数の穴を有する密閉区画から成る。中間シャワープレートは上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートから成り、上部中間シャワープレートは第１反応チャンバに結合され、下部中間シャワープレートは第２反応チャンバに結合され、第２反応チャンバが処理位置にあるとき、上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートは気密に結合される。上記において、上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートはOリングを使ってシールされる。また、下部中間シャワープレートは互いに独立した２つのガス流路を有し、第１流路は下部中間シャワープレートを貫通する穴から成り、第２流路は上部中間シャワープレートを通じて外部のガス供給ラインへ結合された、底面に複数の穴を有する密閉区画から成り、上部中間シャワープレートは下部中間シャワープレートの第１流路の穴に対応する穴を有し、外部ガス供給ラインが上部シャワープレートに結合されている。
【００１２】
好適には、上記態様は、第２反応チャンバが、処理位置まで及び被処理体の搬入及び搬出用の位置まで移動可能であるような構成にすることが望ましい。
【００１３】
第１シャワープレートは、中間シャワープレートに結合された外部ガス供給ラインと異なる外部ガス供給ラインへ結合される。
【００１４】
第１反応チャンバは、導電性で、かつ第１シャワープレートから絶縁されている中間シャワープレートに結合される内壁を有する。第２反応チャンバは、導電性で、かつ支持体から絶縁されている中間シャワープレートに結合される内壁を有する。また、第２反応チャンバは排気装置に結合されている。
【００１５】
第１RFマッチングボックス及び第２RFマッチングボックスはRFフィルタを有しない。また、ひとつの態様において、RFフィルタは、RFマッチングボックス内だけでなく、装置の他の部分にも設けられない。
【００１６】
他の態様において、本発明は、(i)排気可能な第１反応チャンバと、(ii)第１高周波(RF)電源と、(iii)第１ガスを第１反応チャンバ内へ導入するための第１シャワープレートであって、該第１シャワープレートは第１RF電源に接続されているところの第１シャワープレートと、(iv)第１チャンバ内に存在するガスを通過させるための中間シャワープレートであって、該中間シャワープレートは第１シャワープレートから絶縁されているところの中間シャワープレートと、(v)筐体内の第１RFマッチング回路であって、該回路は第１シャワープレートに接続され、筐体は中間シャワープレートに結合され、第１RF電源から第１シャワープレートへ第１RFマッチングボックスを通じて印加されたRF電力が中間シャワープレート及び第１RFマッチング回路用の筐体を経由して第１RF電源へ戻るところの第１RFマッチング回路と、(vi)排気可能な第２反応チャンバと、(vii)第２RF電源と、(viii)被処理体を支持するための支持体であって、該支持体は第２RF電源に接続されるところの支持体と、(ix)第２ガスを導入しかつ第１反応チャンバ内に存在するガスを第２反応チャンバ内へ通過させるための中間シャワープレートであって、支持体からは絶縁されるところの中間シャワープレートと、(x)筐体内の第２RFマッチング回路であって、該回路は支持体に接続され、筐体は中間シャワープレートに結合され、第２RF電源から支持体へ第２RFマッチングボックスを通じて印加されたRF電力が中間シャワープレート及び第２RFマッチング回路の筐体を経由して第２RF電源へ戻るところの第２RFマッチング回路と、から成るデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を与える。
【００１７】
さらに他の態様において、本発明は、(i)ガスが導入されるところの排気可能な第１反応チャンバと、(ii)第１反応チャンバ内に設置され、前記第１反応チャンバから絶縁された第１シャワープレートと、(iii)第１RFマッチングボックスを介して第１シャワープレートへRF電力を印加するための第１外部高周波(RF)電源及び第１RFマッチングボックスと、(iv)ガスが導入されるところの排気可能な第２反応チャンバと、(v)被処理体を支持するための、第２反応チャンバ内に設置された支持体と、(vi)第２RFマッチングボックスを介して支持体へRF電力を印加するための第２外部RF電源及び第２RFマッチングボックスから成り、第１RF電源から第１シャワープレートへ印加されたRF電力及び第２RF電源から支持体へ印加されたRF電力は、それぞれ、第１反応チャンバの内壁表面及び第１RFマッチングボックスの内壁表面、第２反応チャンバの内壁表面及び第２RFマッチングボックスの内壁表面を経由して、第１及び第２RF電源にそれぞれ戻るところのデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を与える。この態様において、第１シャワープレートは多数の細孔を有するシャワープレートである必要はなく、ガスを第１反応チャンバへ導入するための少なくともひとつのノズルを有するプレートでも良い。好適実施例において、第１シャワープレートは多数のガス噴出孔を有するシャワープレートである。
【００１８】
上記態様は、これに限定されないが、次の実施例を含む。
【００１９】
第１及び第２反応チャンバは、異なるガス供給ラインへそれぞれ接続される。
【００２０】
第１及び第２反応チャンバへ導入されたそれぞれのガスの励起は独立に制御される。また、第１シャワープレート及び支持体はヒータを具備する。
【００２１】
好適実施例において、プラズマ処理装置はさらに、第１反応チャンバの底部にあって、第１反応チャンバ内で励起されたガスが第２反応チャンバへ通過するところの中間シャワープレートを含む。加えて、本デュアル反応チャンバプラズマ処理装置はさらに、第２反応チャンバの上部にあって、第１反応チャンバから第２反応チャンバへ励起ガスを放出するための多数の孔及び外部ソースから第２反応チャンバへ処理ガスを放出するための多数の孔を有する下部中間シャワープレートを含む。他の実施例において、第１反応チャンバ内のガスを通すための少なくとも一つのノズルを有し、ガスを第２反応チャンバ内に導入するための少なくとも一つのノズルを有する中間シャワープレートが使用される。中間シャワープレートつまり上部・下部中間シャワープレートはアルミニウムのような導電体材料で構成される。上記において、上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートは別々に分割されている。他の実施例において、上部中間シャワープレート及び下部中間シャワープレートは一体化されても良い。好適実施例において、第１RF電源及び第２RF電源は独立に制御が可能である。また、第１及び第２チャンバは導電体である側壁に取り囲まれている。これらの実施例において、第１及び第２RF電源からのRF電力は、お互い干渉を起こすことなく、それぞれの電源に効果的に戻る。
【００２２】
さらに他の態様において、本発明は(i)その中に設けられた上部電極から印加されるRF波によりプラズマが励起される第１反応チャンバであって、ガス供給装置が第１反応チャンバに結合されているところの第１反応チャンバと、(ii)下部電極から印加されるRF波によりプラズマが励起される第２反応チャンバであって、被処理体が第２反応チャンバ内に配置され、ガス供給装置及びガス放電装置が第２反応チャンバに結合されるところの第２反応チャンバと、(iii)第１反応チャンバと第２反応チャンバを分割するための導電体プレートであって、該導電体プレートは第１反応チャンバから第２反応チャンバへガスを通すことができ、上部電極から印加されたRF波及び下部電極から印加されたRF波は独立に制御され、プレートを介して上下部RF電源にそれぞれ戻る、ところの導電体プレートと、から成るデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を与える。好適実施例において、上部電極はガス供給装置に結合された第１シャワープレートである。好適実施例において、下部電極はサセプタである。好適実施例において、導電体プレートはガス供給装置に結合された中間シャワープレートである。
【００２３】
さらに他の態様において、本発明は、流体が通過可能に結合された２つの反応チャンバであって、基板はその反応チャンバのひとつに配置され、該反応チャンバは異なるガス導入ライン及び異なるRF電源が取り付けられ、各反応チャンバはRF電力をRF電源から反応チャンバへ供給しかつRF電力を同じRF電源へ戻すためのRF波エントリーパス及びRF波リターンパスを具備する、ところの２つの反応チャンバから成る。この態様は、２つの反応チャンバ及び反応チャンバの各々に設けられたRF波リターンパスに関連する。したがって、各反応チャンバは別々に制御される。この態様は、これに制限されないが、以下の実施例を含む。
【００２４】
２つの反応チャンバは、上部反応チャンバ及び下部反応チャンバから成り、基板は下部反応チャンバ内に配置される。上部反応チャンバはガスを上部反応チャンバ内に導入するための第１シャワープレートを含み、下部反応チャンバは基板が配置されるサセプタを含む。上部反応チャンバ及び下部反応チャンバは中間シャワープレートにより分離され、該中間シャワープレートは上部反応チャンバから下部反応チャンバへガスを通しかつ外部ガスソースから下部反応チャンバ内へガスを導入する。上部反応チャンバ内のRF波エントリーパスは第１シャワープレートにより構成され、上部反応チャンバ内のRF波リターンパスは中間シャワープレート及び上部反応チャンバを包囲する内壁により構成される。下部反応チャンバ内のRF波エントリーパスはサセプタにより構成され、下部反応チャンバ内のRF波リターンパスは中間シャワープレート及び下部反応チャンバを包囲する内壁により構成される。上部反応チャンバ用のRFシステムは上部RFマッチングボックスを含み、RF波はRF波エントリーパスを介して該マッチングボックスを通じて上部反応チャンバへ供給され、RF電力はRF波リターンパスを介して該マッチングボックスへ戻る。下部反応チャンバ用のRFシステムは下部RFマッチングボックスを含み、RF波はRF波エントリーパスを介して該マッチングボックスを通じて下部反応チャンバへ供給され、RF電力はRF波リターンパスを介して該マッチングボックスへ戻る。上部反応チャンバ用のRFシステムはバンドフィルタを具備しない。下部反応チャンバ用のRFシステムもバンドフィルタを具備しない。中間シャワープレートは上部プレート及び下部プレートから成り、それらは分離可能に取り付けられており、下部反応チャンバは処理位置と搬入／搬出位置との間を移動し、下部プレートは下部反応チャンバとともに移動する。
【００２５】
すべての上記態様において、ある実施例において用いられた全ての構成要件は、実施不可能または悪影響を及ぼさない限り、他の実施例において相互に入れ替えることが可能である。また、本発明は上記装置を使った方法に同様に適用される。
【００２６】
他の態様において、本発明は上記したあらゆる好適なデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を使用するプラズマCVD法を与え、当該方法は、(a)ガスを第１反応チャンバへ導入する工程と、(b)ガスを第２反応チャンバへ導入する工程と、(c)第１RFマッチングボックス及び第１シャワープレートを介して第１RF電源から第１反応チャンバへRF電力を印加し、それにより第１反応チャンバ内のガスを励起させる工程と、(d)中間シャワープレート及び第１RFマッチングボックスを介してRF電力を第１RF電源へ戻す工程と、(e)第２RFマッチングボックス及び支持体を介して第２RF電源から第２反応チャンバへRF電力を印加し、それにより第２反応チャンバ内のガスを励起させ被処理体を処理する工程と、(f)第１RF電源へ戻るRF電力と干渉することなく、中間シャワープレート及び第２RFマッチングボックスを通じて第２RF電源へRF電力を戻す工程と、から成る方法。
【００２７】
他の態様において、本発明は、上記したあらゆる好適なデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を使用するプラズマCVD法を与え、当該方法は、(a)第１反応チャンバへガスを導入する工程と、(b)第２反応チャンバへガスを導入する工程と、(c)第１RFマッチングボックス及び第１シャワープレートを介して第１RF電源から第１反応チャンバへRF電力を印加し、それにより第１反応チャンバ内のガスを励起させる工程と、(d)中間シャワープレート及び第１RFマッチングボックスを介してRF電力を第１RF電源へ戻す工程と、(e)第２RFマッチングボックス及び支持体を介して第２RF電源から第２反応チャンバへRF電力を印加し、それにより第２反応チャンバ内のガスを励起させ被処理体を処理する工程と、(f)第１RF電源へ戻るRF電力と干渉することなく、中間シャワープレート及び第２RFマッチングボックスを介して第２RF電源へRF電力を戻す工程と、から成る。
【００２８】
さらに他の態様において、本発明は、上記したあらゆる任意のデュアル反応チャンバプラズマ処理装置を使用するプラズマCVD方法を与え、当該方法は、(a)第１反応チャンバへガスを導入する工程と、(b)第２チャンバへガスを導入する工程と、(c)第１RFマッチングボックス及び第１シャワープレートを介して第１電源から第１反応チャンバへRF電力を印加し、それにより第１反応チャンバ内のガスを励起する工程と、(d)第１反応チャンバの内壁表面及び第１RFマッチングボックスの内壁表面を介して第１RF電源へRF電力を戻す工程と、(e)第２RFマッチングボックス及び支持体を介して、第２RF電源から第２反応チャンバへRF電力を印加し、それにより第２反応チャンバ内のガスを励起し被処理体を処理する工程と、(f)第１RF電源へ戻るRF電力と干渉することなく、第２反応チャンバの内壁表面及び第２RFマッチングボックスの内壁表面を介して第２RF電源へRF電力を戻す工程と、から成る。
【００２９】
上記方法において、被処理体の処理は被処理体上への成膜である。この処理に対して、ソースガスとしてTEOSまたはシランが使用される。また、被処理体の処理は、被処理体上に形成された膜のエッチングであってもよい。この処理に対して、エッチングガスとしてC2F6またはC3F8が使用される。いずれの場合にも、キャリアガスとして、窒素のような不活性ガス、またはヘリウム若しくはアルゴンのような希ガスが使用される。
【００３０】
上記において、実施例の任意の構成要件は、他の実施例の他の構成要件と置換可能である。
【００３１】
本発明及び従来技術と比較して本発明が達成したいくつかの目的や利点が上述された。このような目的または利点は発明の特定の実施例に従って必ずしも達成されるものではない。よって、発明は、ここに教示されまたは示唆されるような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、ここに教示された利点または利点の集合を達成または最適化するような方法で実施または実行されることは当業者の知るところである。
【００３２】
本発明の他の態様、特徴及び利点は以下の詳細な説明により明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明に従う実施例において、チャンバは、第１反応チャンバから第２反応チャンバへガスを通すことが可能な導電性プレートにより、上部電極から印加されたRF波により生成されるプラズマ用の第１反応チャンバと、下部電極から印加されたRF波により生成されたプラズマ用の第２反応チャンバとに分割され、上部電極から印加されたRF波及び下部電極から印加されたRF波は独立に制御される。複数の処理ガスを個々の反応チャンバへ供給することにより、処理ガスの励起を独立に制御することが可能となる。上記したように、本発明は上記実施例に限定されないさまざまな方法で達成することができる。
【００３４】
発明は特定の実施例を参照してさらに説明されるが、これに限定するものではない。
【００３５】
図１は、本発明の実施例に従うプラズマ処理装置の略示断面図である。図１は、アース電位部材を白抜きで、絶縁部材及びRF電力印加部材を２種類のハッチングにより示している。図１において、符号14はアルミニウムまたはセラミックスのような絶縁材料から作成された大気圧耐圧チャンバを示す。
【００３６】
チャンバ14内部には、被処理体である半導体ウエハWを支持するための支持ステージ15が設置される。支持ステージ15は導電部材であるアルミニウム等または、導電材の電極を埋設したセラミック構造部材から成り、下部電極として機能する。例えば、ステージ15は電極がパターン化されて埋設された窒化アルミニウム本体から成る。内部電極は窒化アルミニウムと同等または近接した熱膨張係数を有するモリブデンやタングステン等により作成されてもよい。
【００３７】
支持ステージ15は、アルミニウム等から作成された導電体から成る反応チャンバシャーシ17上に、絶縁体16を介して載置される。反応チャンバシャーシ17は反応チャンバ11を包囲し、排気口18、ウエハ搬入出口19及びシャワープレート20を有し、それらはネジ等により電気的に接続されている。
【００３８】
さらに、チャンバ14内部には、アルミニウム等から作成された導電体の上部電極22が絶縁部材21上に設けられる。絶縁部材21は反応チャンバシャーシ23上に配置される。反応チャンバシャーシ23は反応チャンバ10を包囲し、天板24及びシャワープレート25を有し、それらはネジ等により電気的に接続されている。
【００３９】
絶縁部材16、21はアルミナセラミックスにより構成される。他の実施例において、それらは石英または、VESPEL（商標）（デュポン社製、芳香族ポリイミド樹脂）若しくはPBI（商標）（通称セラゾール）（クラリアント社製、ポリベンゾイミダゾール）のようなスーパーエンジニアリングプラスチックにより構成されてもよい。
【００４０】
低い比透磁率を有するあらゆる材料が反応チャンバシャーシ17、23に使用され得るが、処理中の金属汚染、コスト、重量等の観点から好適にはアルミニウムにより構成される。
【００４１】
下部反応チャンバ11に対して、チャンバ14の下側に設置された高周波電源26がマッチングボックス27を介して電力伝達部材28により支持ステージ15へ接続される。電力伝達部材28の周りには、反応チャンバシャーシ17から下方に伸長する導電体部材がネジ等によりマッチングボックス27へ電気的に接続されている。マッチングボックス内のマッチング回路は、ここに参考文献として組み込む特開平３−２０４９２５号に開示されているようなRF波マッチング用のあらゆる適切な回路である。
【００４２】
第２反応チャンバ11の天板にはシャワープレート20が取り付けられており、それは第２反応チャンバ11内で解離されるべき反応ガスを噴射するための細孔30を有する。処理ガスは処理ガス供給ソース13から供給される。
【００４３】
第１反応チャンバ10に対して、RF電源34がマッチングボックス33を通じて電力伝達部材32により電極22へ接続される。反応チャンバシャーシ23は絶縁部材21を介して電極22及び電力伝達部材32を取り囲み、ネジ等によりマッチングボックス33へ電気的に接続される。図において、高周波電源34はチャンバ14の上部付近に示されている。しかし、電源34は任意の場所に配置可能である。同様に、RF給電を容易に確立するためにマッチングボックス33をシャーシ23の近くに配置するのが好ましいが、チャンバ14の上に直接配置する必要はない。上記と同様に、RF電源26及びマッチングボックス27は任意の場所に配置可能である。
【００４４】
反応チャンバ10の天板にはシャワープレート31が取り付けられており、それは反応チャンバ10内で解離されるべき反応ガスを噴射するための細孔43を有する。処理ガスは処理ガス供給ソース12から供給される。
【００４５】
反応チャンバ10の下面にはシャワープレート25が搭載されており、それは反応チャンバ内で解離されるべき反応ガスを反応チャンバ11へ噴射するための細孔29を有する。細孔29、30は互いに独立であり、処理ガスはシャワープレート20及びシャワープレート25の内部で混合されない。
【００４６】
シャワープレート20、25、31はアルミニウムよりなる。シャワープレートの表面は陽極酸化膜または溶射セラミックで被覆されてもよい。
【００４７】
上部反応チャンバ10及び下部反応チャンバ11は穴18及び細孔29を通じて排気装置40に接続され排気される。
【００４８】
ガス種、膜種、反応の種類等によって、上部反応チャンバ10及び下部反応チャンバ11の温度を調節するため、図５に示されるようにサセプタ15にはヒータ41が、また電極22にはヒータ42が取り付けられている。ヒータ41及び42は、Galden（商標）（Solvay Solexis社製）及びFluorinert（商標）（３M社製）のようなフッ素冷媒を使った温調システムへの交換も可能である。
【００４９】
図２はウエハWを搬送する際の反応チャンバシャーシ17の位置を示す。ウエハを搬送する際、チャンバ14内に設置されたゲートバルブ50が降りて、ウエハWは搬送ロボット（図示せず）により開口部51、52を通って搬送される。ウエハが搬送された後、反応チャンバシャーシ17が昇降機構53（略示）により上昇し、シャワープレート25の下面と接触する。反応チャンバ内に各処理ガスをシールするための真空シールがシャワープレート20の上面に設けられる。この構成は、処理ガスが反応チャンバシャーシ17の外周部から排気されないことをより確実にするものである。この場合、昇降機構の上方出力は真空シールの突起部分を十分に潰せるように設定される。この位置において、処理ガスが放出され、プラズマを生成するべく各電極に高周波電力が印加され、半導体ウエハWに対して所与のプラズマ処理が実行される。
【００５０】
シャワープレート20とシャワープレート25との間のシールは、例えばシール部材として使われている、樹脂から成るOリングまたは金属から成るCリングによりなされる。
【００５１】
実施例において、シール部材はフルオロカーボン材料（例えば、三菱電線工業社製のViton（商標））またはパーフルオロカーボンゴム（例えば、ダイキン社製のDupra（商標）、Green Tweed社製のChemraz（商標））のような絶縁材により構成される。他の実施例において、Oリング状ガスケット、C形断面を有する金属により被覆された管状コイルスプリングからなるものも含む。メタリックコーティングには、アルミニウムのような耐熱及び耐食金属材により作成されたものが使用される。
【００５２】
実施例において、シャワープレート20が反応チャンバシャーシ17の代わりに反応チャンバシャーシ23へ取り付けられても良く、その場合シャワープレート25及びシャワープレート20が一体化される。この実施例において、反応チャンバシャーシ17の上部とシャワープレート20は、処理位置において互いに電気的かつ気密に接触することになる。
【００５３】
シャワープレート31とシャワープレート25の間の距離は約５mmから約３００mm（１０mm、５０mm、１００mm、２００mm、及びこれらの任意の２つの間の範囲、好適には約１０mmから約５０mm）の範囲であり、シャワープレート25の直径は約１００mmから約６００mmの範囲、好適には被処理体のサイズに応じて約２００mmから約４００mmの範囲である。シャワープレート20とサセプタ15との間の距離、及びシャワープレート20の直径は好適には上記と同じである。
【００５４】
RF電源34及びRF電源26は、約１００kHzから約１５０MHz（２００kHz、４００kHz、１MHz、１０MHz、３０MHz、１００MHz及びそれらの任意の２つの間の範囲を含む）の周波数のRF波を、約１００Wから約１０kW（２００W、５００W、１kW、５kW及びそれらの任意の２つの間の範囲を含む）の電力で供給する。RF電源34の周波数及び電力は、使用されるガス種、形成される膜種等により、RF電源26のものと同じかまたは異なってもよい。
【００５５】
電極22及びサセプタ15は同時に印加される必要はない。ひとつの実施例において、電極22にのみRF電力が印加され、他の実施例において、サセプタ15にのみRF電力が印加される。
【００５６】
さらに、サセプタ15及び電極22は、必要によりヒータ41、42をそれぞれ具備する。また、ヒータに加えまたはヒータの代わりに、冷却ジャケット（図示せず）のような冷却システムがサセプタ15及び／または電極22内に与えられてもよい。上部反応チャンバ10及び下部反応チャンバ11の各々の温度は、約−５０℃から電極材料の融点以下の温度（例えば、５０℃から５００℃）の間で独立に制御される。例えば、電極がアルミニウムから作成される場合は、上部の温度は５００℃またはそれ以下であり、電極が窒化アルミニウムから作成される場合は、上部の温度は６００℃またはそれ以下である。温度は反応の進行に必要な温度に調節される。他の実施例において、サセプタ15または電極22のいずれかのみがヒータを具備してもよい。また、反応チャンバ10及び11内の圧力は、反応チャンバ11に結合された真空ポンプ40を使って反応の進行に必要な圧力に調節される。
【００５７】
本発明の実施例において、装置はそれぞれの反応チャンバ（例えば、上部及び下部反応チャンバ）内に形成された２つの独立なRF電力のリターンパスを備える。図４はこれら２つのパスを示しており、RF波エントリーパスは矢先の大きい方の矢印で示され、RF波リターンパスは矢先の小さい方の矢印で示されている。
【００５８】
第１パスは第１エントリーパス151及び第１リターンパス152により構成される。第１エントリーパスは、RFマッチングボックス33、電力伝達部材32、電極22及びシャワープレート31により構成される。RF波は図４の矢印で示されるように各部材の表面を伝播する（表皮効果として知られる）。よって、表面が結合されている限り、RF波は進むことができる。その後RF波は上部反応チャンバ10内部に入り、シャワープレート25に到達する。第１リターンパスは、シャワープレート25、上部反応チャンバシャーシ23、天板24、及びRFマッチングボックス33の筐体により構成される。電極22及び上部反応チャンバシャーシ23は絶縁部材21により絶縁される。第２エントリーパス153は、RFマッチングボックス27、電力伝達部材28、及びサセプタ15により構成される。その後RF波は下部反応チャンバ11内に入り、シャワープレート20に到達する。第２リターンパス154は、シャワープレート20、上部反応チャンバシャーシ17、及びRFマッチングボックス27の筐体により構成される。サセプタ15及び下部反応チャンバシャーシ17は絶縁部材16により絶縁される。シャワープレート25及びシャワープレート20は絶縁されてもされなくても良い。RF波は概して同一のRFマッチングボックスに独立した経路で戻るため、上部及び下部RF電力を独立で制御することが容易となり、安定したプラズマをそれぞれの反応チャンバで生成することができる。バンドフィルタは必要ない。
【００５９】
RF波の経路が導電体であって、かつ反応チャンバを介して接続されたエントリーパス及びリターンパスにより構成される限り、RFの経路は装置構成に応じて変化する。例えば、上記実施例において、下部反応チャンバシャーシ17はリターンパスとして機能するが、チャンバ14自身の内壁がリターンパスとして機能するのであれば下部反応シャーシ17を使用する必要はない。また、上部反応シャーシ23及び天板24は箱形であるが、電力伝達部材32を包囲する下部反応チャンバシャーシ17と同様に円筒形であってもよい。さらに、RF波が伝播する限り、パスの面積は変化し、表面全体が使用される必要はない。パスはさまざまな形状のひとつまたは集合体から成る。上記において、シャーシ17及び23を使用する場合のリターンパスは別の場所でリターンパスを構成する場合よりも短く、その結果インピーダンスの低減が図れる。さらに、この構成により、予期せぬ場所での放電の発生を避けることが可能である。
【００６０】
また、シャワープレート25及びシャワープレート20は別個のプレートである必要はない。シャーシとシャワープレートとの間に電気的結合が確立される限り、シャワープレート25及びシャワープレート20はひとつのシャワープレートとして一体化され、上部反応シャーシ23または下部反応シャーシ17のいずれかに取り付けられるか、または固定してチャンバ14に取り付けられる。上記実施例において、便利で確実な電気的結合のために、好適には、シャワープレート25及びシャワープレート20が別々に使用され、それらはそれぞれ上部反応シャーシ17及び下部反応シャーシ23へ取り付けられる。その場合、シャワープレート20と下部反応シャーシ17との間、及びシャワープレート25と上部反応シャーシ23との間には、常に電気的結合が確立される。シャワープレート20及びシャワープレート25は電気的に結合される必要はない。
【００６１】
上記において、上部RF電力及び下部RF電力は同時に動作させる必要はない。それらは独立に動作させることができる。熱反応ガスを使用する場合、RF電力を起動する必要はない。ひとつの実施例において、上部または下部RF電力の一方のみが起動され、励起のためにプラズマエネルギーを必要とするガスを処理する。ガスソース13からシャワープレート20を通じて下部反応チャンバ11へ導入されるガスBは、上部反応チャンバ10内には進入しない。ガスソース12からシャワープレート31を通じて上部反応チャンバ10へ導入されるガスAは、ガスAが上部反応チャンバ10内で所望の処理（例えば、励起用のプラズマ処理または熱処理）に晒された後、下部反応チャンバ11へ進入する。ガスA及びガスBは上部反応チャンバ10内では互いに接触せず、下部空間内で初めて接触する。ガスA及びガスBの反応性が高い場合であっても、下部反応チャンバ11内に入るまではそれらは分離されているため、不所望の反応またはデポジションが有効に避けられる。各反応チャンバは個々に所望の励起条件（例えば、RF周波数、RF電力、温度等）を与えることができる。図５の実施例において、ひとつの排気装置40が使用されそれが上部及び下部反応チャンバの両方を排気するが、独立の排気装置が上部反応チャンバ10に対して与えられてもよい。
【００６２】
シャワープレート31は細孔43を備え、シャワープレート25は細孔29を有し、シャワープレート20は細孔29及び30を有する。シャワープレート20の細孔29はシャワープレート20を貫通し、かつシャワープレート20の内部で接続している細孔30とは接続しない。シャワープレート25及びシャワープレート20が互いに接触し、それによってそれらの間にシールが達成されている場合には、シャワープレート25及びシャワープレート20を通じて細孔29が確立される。細孔の数は制限されないが、少なくともひとつから数千個の細孔が与えられる。細孔の数、サイズ、位置、レイアウト及び形状は、均一なガス流が達成される限り、変更することが可能である。これらのパラメータは細孔43、29及び30に対して個々に決定される。
【００６３】
本発明の実施例に従い、チャンバ内に独立の反応チャンバが与えられ、処理ガスはそれぞれの反応チャンバへ導入される。各反応チャンバに対して独立の高周波回路を設けることにより、相互の高周波の干渉を抑制することが可能となり、複数の処理ガスの解離を独立に制御することが可能となる。
【００６４】
従来の容量結合型プラズマソースの場合、複数の処理ガスが同じ容器内に導入されかつ複数の高周波が印加されるため、処理ガスの解離を個々に独立に制御することは困難であった。
【００６５】
本発明は膜形成及びエッチング処理に応用可能である。
【００６６】
ある例において、プラズマCVDは例えば図１または図５に示される装置を使って実行される。解離エネルギーを考慮してさまざまなソースガスがプラズマCVD用に選択される。例えば、H−H結合の解離エネルギーは４３２kJ/molであり、C=C結合の解離エネルギーは７１９kJ/molである。ソースガス（液体材料を含む）がこれらの結合を有し、目標の原子結合のみが解離されかつ高い解離エネルギーを有する部分が解離されないような所望の条件の下で活性種が生成される場合、装置は効果的に利用される。すなわち、ソースガス及びRF電力が個々にかつ独立に与えられるところの２つの別々の反応チャンバが存在するため、各ソースガスに適したRF電力及び周波数を個々に選択することにより解離処理を制御することが可能である。
【００６７】
他の例において、例えば図１または図５に示される装置を使ってエッチングが実行される。絶縁膜をエッチングするために、エッチング種として働くラジカルを生成するためのガス及び内壁を保護するためのデポジションガスを含む複数のガスが使用される。その場合、エッチング種を生成するガスは上部反応チャンバ内に導入されるが、デポジションガスは下部反応チャンバ内に導入される。各ガスは、各反応チャンバへ個々に導入される、そのガスに特に適したRF電力及び周波数を使って励起される。
【００６８】
本発明の思想から離れることなくさまざまな修正が可能であることは当業者の知るところである。したがって、本発明の形式は例示に過ぎず、発明の態様を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明の実施例に従うプラズマ処理装置の略示断面図である。
【図２】図２は、図１に示された装置の半導体ウエハ処理位置での略示断面図である。
【図３】図３は、従来のプラズマ処理装置の略示断面図である。
【図４】図４は、図１に示された装置におけるプラズマリターンパスを示す。
【図５】図５は、本発明の他の実施例に従うプラズマ処理装置の略示断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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