(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、プラズマをプラズマ処理チャンバ内にて封じ込めるシステム及び方法を有する。プラズマ処理装置は、第一の電極１５２と、発電装置１５４と、第二の電極１５６と、少なくとも１つの封じ込めリング１６６と、第一の電極１５２を取り巻く接地延長部１６０とを備えている。第一の電極１５２は、加工物を受け取り得るような形態とされ、また、関係した第一の電極面積を有する。発電装置１５４は、第一の電極１５２に作用可能に結合され、発電装置１５４は、第一の電極１５２に伝達されるＲＦ電力を発生させ得る形態とされている。第二の電極１５６は、第一の電極１５２からある距離に配置されている。第二の電極１５６は、第一の電極１５２から伝達されたＲＦ電力に対する完全な電気回路を提供し得る形態とされている。更に、第二の電極１５６は、第一の電極面積よりも大きい第二の電極面積を有している。少なくとも１つの封じ込めリング１６６は、プラズマを封じ込めることを助ける形態とされている。
2005526381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を受け入れ得る形態とされたプラズマ処理チャンバにおいて、
加工物を受け入れ得る形態とされ、第一の電極面積を有する電源に接続された第一の電極と、
該第一の電極に作用可能に結合され且つ、電力を前記第一の電極に伝達し得る形態とされた発電装置と、
前記第一の電極からある距離に配置された第二の電極とを備え、前記第一の電極及び第二の電極が前記気体をプラズマに変換し得る形態とされ、前記第二の電極が第二の電極面積を有し、
前記第一の電極に隣接し且つ、前記第一の電極を取り巻く接地延長部を備える、気体を受け入れ得る形態とされたプラズマ処理チャンバ。
【請求項２】
請求項１のプラズマ処理チャンバにおいて、前記プラズマを封じ込める形態とされ、前記電源に接続された第一の電極を取り巻く少なくとも１つの封じ込めリングを更に備える、プラズマ処理チャンバ。
【請求項３】
請求項１のプラズマ処理チャンバにおいて、前記接地延長部が突出部を更に備える、プラズマ処理チャンバ。
【請求項４】
請求項３のプラズマ処理チャンバにおいて、前記接地延長部が、前記第一の電力電極を取り巻く、プラズマ処理チャンバ。
【請求項５】
請求項４のプラズマ処理チャンバにおいて、前記接地延長部が、前記プラズマから電荷を排出し得る形態とされる、プラズマ処理チャンバ。
【請求項６】
請求項１のプラズマ処理チャンバにおいて、前記接地延長部が、前記電源に接続された第一の電極を取り巻く、プラズマ処理チャンバ。
【請求項７】
請求項６のプラズマ処理チャンバにおいて、前記接地延長部が、前記プラズマから電荷を排出し得る形態とされる、プラズマ処理チャンバ。
【請求項８】
請求項１のプラズマ処理チャンバにおいて、前記第二の電極面積を前記第一の電極面積にて割ることにより画成された電極面積の比が１．０以上であり、前記第二の電極面積が前記第一の電極面積よりも大きい、プラズマ処理チャンバ。
【請求項９】
請求項１のプラズマ処理チャンバにおいて、前記第二の電極が、前記第二の電極面積を増大させ得る形態とされた切欠きを更に備える、プラズマ処理チャンバ。
【請求項１０】
請求項９のプラズマ処理チャンバにおいて、前記接地延長部が、前記電源に接続された第一の電極を取り巻く、プラズマ処理チャンバ。
【請求項１１】
請求項１０のプラズマ処理チャンバにおいて、前記接地延長部が、前記プラズマから電荷を排出し得る形態とされる、プラズマ処理チャンバ。
【請求項１２】
請求項１１のプラズマ処理チャンバにおいて、前記第二の電極表面積を前記第一の電極面積にて割ることにより画成された面積の比が１．０以上であり、前記第二の電極表面積が前記第一の電極面積よりも大きい、プラズマ処理チャンバ。
【請求項１３】
気体を受け入れ得る形態とされたプラズマ処理チャンバにおいて、
加工物を受け入れ得る形態とされ、第一の電極面積を有し電源に接続された第一の電極と、
該第一の電極に作用可能に結合され且つ、電力を前記第一の電極に伝達し得る形態とされた発電装置と、
前記第一の電極の上方に配置された第二の電極とを備え、前記第一の電極及び第二の電極が前記気体をプラズマに変換し得る形態とされ、
前記第一の電極に隣接し且つ、前記第一の電極を取り巻く接地延長部であって、誘電体により前記第一の電極から分離された前記接地延長部と、
前記プラズマを封じ込め得るような形態とされた少なくとも１つの封じ込めリングであって、前記第一の電極を取り巻く前記少なくとも1つの封じ込めリングと、を備える、気体を受け入れ得る形態とされたプラズマ処理チャンバ。
【請求項１４】
請求項１３のプラズマ処理チャンバにおいて、前記接地延長部が、前記プラズマから電荷を排出し得る形態とされる、プラズマ処理チャンバ。
【請求項１５】
請求項１４のプラズマ処理チャンバにおいて、前記第一の電極面積に対する前記第二の電極表面積により画成された面積の比が１．０以上であり、前記第二の電極表面積が前記第一の電極面積よりも大きい、プラズマ処理チャンバ。
【請求項１６】
請求項１５のプラズマ処理チャンバにおいて、前記接地延長部が突出部を含む、プラズマ処理チャンバ。
【請求項１７】
請求項１６のプラズマ処理チャンバにおいて、前記第二の電極が、前記第二の電極面積を増大させ得る形態とされた切欠きを更に備える、プラズマ処理チャンバ。
【請求項１８】
プラズマ処理チャンバ内にて封じ込んだプラズマを発生させる方法において、
気体を前記プラズマ処理チャンバ内に受け入れるステップと、
電源に作用可能に接続された第一の電極が加工物を受け取るようにするステップと、
前記第一の電極からある距離に配置され、前記第一の電極よりも大きい第二の電極面積を有する前記第二の電極が前記第一の電極からＲＦ電力を受け取るようにするステップと、
電源と係合してＲＦ電力を前記第一の電極に伝達しプラズマを発生させるステップと、
前記第一の電極に隣接する接地延長部が前記プラズマから複数の電荷を排出するようにするステップとを備える、プラズマ処理チャンバ内にて封じ込んだプラズマを発生させる方法。
【請求項１９】
請求項１８の方法において、前記複数の電荷を少なくとも１つの封じ込めリングにより画成されたプラズマ境界にて排出するステップを更に備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９の方法において、前記受け入れる前記気体が１５００ｓｃｃｍ以内の流量にて搬送される、方法。
【請求項２１】
請求項１９の方法において、前記電源と係合する前記ステップが、プラズマ容積ｃｍ３当たり２Ｗ以内のＲＦ電力を伝達するステップを更に備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製作に関する。より具体的には、本発明は、半導体を製作する間のプラズマ処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体利用のデバイス（例えば、集積回路又はフラットパネルディスプレイ）の製作において、加工物（例えば、半導体ウェハ又はガラスパネル）の表面に材料層を堆積させ且つ、該表面からエッチングすることを交互に行うことができる。当該技術にて周知であるように、堆積させた層のエッチングは、プラズマ増進エッチング法を含む、多岐に亙る技術により行うことができる。プラズマ増進エッチング法において、加工物の実際のエッチングは、プラズマ処理チャンバ内にて行われる。エッチング過程の間、プラズマは、適宜なエッチング剤源気体から形成されてマスクにより保護されていない加工物の領域をエッチングし、所望のパターンが残るようにする。
【０００３】
プラズマ増進エッチング法にて採用される２型式のプラズマ、即ち封じ込めプラズマ及び非封じ込めプラズマがある。非封じ込めプラズマは、プラズマ処理チャンバの壁に接触し且つ、チャンバ壁から加工物へ原子を再堆積させることにより加工物を汚染する可能性がある。典型的に、プラズマ処理チャンバ壁は、加工物に適合しない材料で出来ている。封じ込めプラズマの場合、プラズマは、何らかの手段によりチャンバ壁に到達することが阻止されるため、汚染は殆ど又は全く無い。このように、封じ込めプラズマは、周知の非封じ込めプラズマにより提供されないレベルの清浄さを提供する。
【０００４】
しかし、封じ込めプラズマはチャンバ壁に対して高電位を有するから、封じ込めプラズマを発生させることは困難であることが判明している。封じ込め手段の外部の反応器における所定の幾何学的形態及び気体圧力と関係したこの高電位は、気体の電気的破壊を生じ、また、封じ込んだ領域外にてプラズマを着火させる可能性がある。更に、チャンバ壁の内面における大きいＲＦ帰電流は、ＲＦエネルギを封じ込め領域外の気体に電磁結合する可能性がある。このことは、気体の電気的破壊につながり、このため、プラズマがチャンバ壁に拡がることを可能にすることになろう。この望ましくない状況は非封じ込め状態と称される。
【０００５】
典型的に、性質上、電気的又は磁気的の何れかである多岐に亙る反発場を確立することにより、プラズマがチャンバ壁に到達するのを阻止することができる。単に一例として、プラズマは、チャンバ壁内に存在する複数の封じ込めリングにより、また、プラズマが封じ込めリングの内側限界点に到達する直前に、電荷をプラズマ外に排出することにより封じ込まれる。封じ込めリングは絶縁性材料で出来ているから、これらの封じ込めリングは、プラズマのものと同程度の電位に荷電されよう。その結果、プラズマがチャンバ壁に向けて更に突き出すのを阻止する各封じ込めリングの前縁から反発的電界が発することになる。
【０００６】
異なる型式のプラズマエッチングシステムのうち、封じ込めリングを利用するシステムは、半導体の製作に極めて適し且つ効果的であることが判明している。かかるシステムの一例は、その内容を参考として引用し本明細書に含めた同時に譲渡した米国特許明細書ＵＳ５，５３４，７５１及び米国特許明細書ＵＳ６，０１９，０６０に見ることができる。
【０００７】
レンズ（Ｌｅｎｚ）らの米国特許明細書ＵＳ５，５３４，７５１には、プラズマ封じ込めを利用するプラズマエッチング装置が記載されている。プラズマエッチング装置は、封じ込めリングを有しており、該封じ込めリングは、装置が作動する間にプラズマが形成される、装置の２つの電極間の相互作用空間を取り巻くように配置された石英リングを備えている。スロットの寸法は、相互作用空間から出るプラズマ中の消費済み気体の荷電したパーティクルがスロットから出るとき、それらパーティクルが壁と衝突することにより中立化されることを保証し得るように選ばれる。各電圧源を互いに隔離する仕方にて電極に対し電圧を印加するため異なる周波数の２つの電圧源が使用される。レンズの他の米国特許明細書ＵＳ６，０１９，０６０には、加工物の搬送を容易にするためその内部で封じ込めリングの上昇及び下降が行われる封じ込めリングを使用することが記載されている。
【０００８】
封じ込めリングを有するプラズマ処理チャンバの一例が図１に示されている。この図面には、封じ込めリング１０２ａ、１０２ｂを有するプラズマ処理チャンバ１００の断面図が示されている。２つの封じ込めリングのみが示されているが、任意の数の封じ込めリングを提供することが可能であることを理解すべきである。プラズマ処理チャンバ１００内には、エッチングの間、その上に加工物１０６が配置される、加工物ホルダを表わす、第一の電極１０４が示されている。第一の電極１０４は、例えば、静電気型、機械的、締結型、真空等のような任意の適宜なチャック止めシステムにより具体化され且つ、絶縁体１０８により取り巻かれている。エッチングする間、ＲＦ電力供給源１１０は、第一の電極１０４に対して約２ＭＨｚないし約２７ＭＨｚの周波数を有するＲＦ電力を発生させることができる。
【０００９】
加工物１０６の上方には、アルミニウムのような導電性材料で出来た反応器の頂部に結合された上側の第二の電極１１２が配置されている。該反応器の頂部は、封じ込めリング１０２に結合されている。上側の第二の電極１１２は、絶縁体１１８により接地したチャンバ壁１１６から電気的に絶縁されており且つ、ＲＦ電力源１２０により給電されて気体供給管（図示せず）を介して供給されたエッチング剤源気体からプラズマを形成することを容易にする。ＲＦ電力供給源１２０は、２ＭＨｚないし２７ＭＨｚのような任意の適宜な周波数を有することができる。図１のプラズマ処理チャンバは、容量的に結合されたプラズマ処理チャンバを表わすものであるが、封じ込めリングは、電磁結合されたプラズマ処理チャンバのような、その他の型式の処理チャンバに対しても良好に作動することは、当該技術分野の当業者に理解されよう。
【００１０】
プラズマを封じ込めるその他の方策は、磁気封じ込め法を含む。米国特許明細書ＵＳ５，７６７，６２８及び米国特許明細書ＵＳ５，９３６，３５２は、双方共、部分的に封じ込んだプラズマを発生させるため磁気封じ込め法を使用するものであり、これらは参考として引用し本明細書に含めてある。
【００１１】
ケラー（Ｋｅｌｌｅｒ）らの米国特許明細書ＵＳ５，７６７，６２８には、チャンバと、プラズマを発生させるＲＦ誘導の電磁界を提供する誘導コイルと、処理チャンバ内で封じ込めプラズマを発生させる複数の磁気双極子とを有する処理装置が開示されている。
【００１２】
サムカワ（Ｓａｍｕｋａｗａ）らの米国特許明細書ＵＳ５，９３６，３５２には、平行な第一の組み及び第二の組みの電磁要素を有するプラズマチャンバを備える処理装置が開示されている。第一の相を有する振動エネルギが平行な第一の組みの電磁要素に印加される。反対相を有する別の振動エネルギが平行な第二の組みの電磁要素に印加されて処理チャンバ内にて反対方向に動くエネルギ界を発生させ、このため、電子は、チャンバ内で発生されたプラズマ中に封じ込まれる。
【００１３】
プラズマを部分的に又は完全に封じ込める周知の方法にも拘らず、封じ込んだプラズマを発生させる新規なシステム及び方法が必要とされている。この必要性は、半導体業界が２００ｍｍウェハから３００ｍｍウェハへと移行することにより生じるものである。３００ｍｍウェハは、２００ｍｍウェハの面積の２倍以上の面積を占める。３００ｍｍウェハが大きいことの結果として、半導体製作の作動条件は著しく変化している。２００ｍｍウェハに対して有効な封じ込んだプラズマを発生させる従来技術の方法は、高気体流量及び高無線周波数（ＲＦ）電力レベルのため、３００ｍｍウェハには有効ではない。
【００１４】
このため、著しくより大きい容積を占める封じ込みプラズマを発生させる装置を提供することが有益であろう。
更に、高気体流量を使用して作動する処理チャンバ内にてプラズマを封じ込める装置を提供することが有益であろう。
【００１５】
また、更に高ＲＦ電力レベルにて作動する処理チャンバ内にてプラズマを封じ込める装置を提供することも有益であろう。
更に、高気体流量を使用して作動する処理チャンバ内にて封じ込めプラズマを発生させる方法を提供することが有益であろう。
【００１６】
更に、高ＲＦ電力レベルを使用して作動する処理チャンバ内にて封じ込めプラズマを発生させる方法を提供することが有益であろう。
【発明の開示】
【００１７】
本発明は、プラズマ処理装置を使用してプラズマを封じ込めるシステム及び方法を含む。プラズマ処理装置は、第一の電極と、少なくとも１つの発電装置と、第二の電極と、少なくとも１つの封じ込めリングと、プラズマ境界から電荷を排出する接地延長部とを備えている。第一の電極は、加工物を受け入れ得る形態とされており、また、関係した第一の電極面積を有している。発電装置は、第一の電極に作用可能に結合され、また、発電装置は、第一の電極に伝達されるＲＦ電力を発生させ得る形態とされている。第二の電極は、第一の電極からある距離に配置されている。第二の電極は、第一の電極から伝達されたＲＦ電力に対する完全な電気回路を提供し得る形態とされている。更に、第二の電極は、第一の電極の面積と寸法の点にて相違する第二の電極面積を有している。少なくとも１つの封じ込めリングは、プラズマを封じ込めることを助け得るような形態とされている。プラズマは、第一の電極と第二の電極との間にて伝達されるＲＦ電力により発生される。接地延長部は、接地した導電性面を有するプラズマ境界から電荷を排出する。
【００１８】
更に、本発明は、プラズマ処理装置内で封じ込んだプラズマを発生させる方法を含む。該方法は、加工物を受け入れ得る形態とされた第一の電極を提供し、第一の電極が第一の電極面積を有するようにするステップを含む。更に、該方法は、第一の電極からある距離に配置された第二の電極を提供するステップを含む。第二の電極は、第一の電極から伝達されたＲＦ電力に対する完全な電気回路を提供し得るような形態とされている。更に、第二の電極は、第一の電極面積と寸法の点にて相違する第二の電極面積を有する。次に、この方法は、第一の電極及び第二の電極から複数の電荷を伝達し得るように電源と係合することを可能にする。該方法は、複数の電荷をプラズマ境界にて排出することも可能にする。プラズマ境界は、封じ込んだプラズマに対する周縁を提供する。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態が添付図面に図示されている。
【実施例】
【００２０】
以下の詳細な説明において、本出願の一部を形成する添付図面に関して説明する。図面は、単に一例として、本発明が実施可能である特定の実施の形態を示す。本発明の範囲から逸脱せずにその他の実施の形態を利用することができ、また構造的変更を加えることができることを理解すべきである。
【００２１】
典型的に、プラズマ処理チャンバ壁は、加工物と適合しない材料で出来ている。封じ込んだプラズマの場合、チャンバ壁に起因する汚染は殆ど又は全く無い。このように、封じ込んだプラズマは、周知の非封じ込めプラズマにより提供されないレベルの清浄さを提供する。
【００２２】
３００ｍｍの用途に対する封じ込んだプラズマを発生させることは、エッチング過程の間に印加される高ＲＦ電力及び高気体流量のため、困難である。３００ｍｍの用途に適用可能な複数の実施の形態について以下に説明する。更に、本開示の利益を享受する当該技術分野の当業者は、本明細書に記載した装置及び方法は３００ｍｍの用途に限定されるものではないことが理解されよう。装置及び方法は、高ＲＦ電力レベルを採用する高気体流量の環境にてプラズマを封じ込めることを必要とする用途にて使用し得るよう適応させることができる。本発明において、高気体流量とは、約１５００ｓｃｃｍの流量を意味し、また、高ＲＦ電力レベルとは、プラズマ容積ｃｍ３当たり約２Ｗの電力レベルを意味する。
【００２３】
全体として、本発明は、プラズマをプラズマ処理装置内に封じ込める装置及び方法を含む。該プラズマ処理装置は、発電装置に作用可能に結合された第一の電極と、第二の電極と、少なくとも１つの封じ込めリングと、プラズマ境界から電荷を排出する接地延長部とを備えている。
【００２４】
プラズマ処理装置は、プラズマ処理装置によりプラズマに変換される気体を受け取り得るような形態とされている。単に非限定的な一例として、プラズマ処理チャンバ内に圧送される比較的高気体流量は１５００ｓｃｃｍである。１５００ｓｃｃｍ以下の気体流量も適用可能である。
【００２５】
第一の電極は、加工物を受け入れ得るような形態とされており、また、加工物を受け入れ得るようにされた関係した第一の電極面積を有している。第一の電極は、少なくとも１つの電源に作用可能に結合されている。電源は、第一の電極に伝達されるＲＦ電力を発生させ得る形態とされている。
【００２６】
第二の電極は、第一の電極からある距離に配置されている。第二の電極は、第一の電極から伝達されたＲＦ電力に対する完全な電気回路を提供し得る形態とされている。更に、第二の電極は、第一の電極面積と寸法の点にて相違する第二の電極面積を有する。１つの実施の形態において、第二の電極面積は第一の電極面積よりも大きい。
【００２７】
プラズマ処理装置内にてプラズマを発生させるため、電源を係合させ、第一の電極と第二の電極との間にてＲＦ電力を伝達する。次に、気体を半導体又はガラス基板を処理するために使用されるプラズマに変換する。単に非限定的な一例として、プラズマ容積ｃｍ３当たり２ＷのＲＦ電力レベルが印加される。プラズマ容積ｃｍ３当たり２Ｗ以下のＲＦ電力レベルも適用可能である。
【００２８】
少なくとも１つの封じ込めリングが第一の電極面積及び第二の電極面積付近に配置されており、該少なくとも１つの封じ込めリングは、プラズマを封じ込めるのを助け得る形態とされている。第一の電極と第二の電極との間で伝達されるＲＦ電力によってプラズマが発生される。
【００２９】
接地延長部は、第一の電極に隣接しており、また、第一の電極から誘電体により分離されている。接地延長部は、電荷をプラズマ境界から排出し、また、接地した導電性面を有している。
【００３０】
本発明は、封じ込んだプラズマを発生させる４つの代替的な実施の形態について説明する。４つの代替的な実施の形態は、共通の特徴を共有している、即ち、これらの実施の形態は、少なくとも１つの封じ込めリングに加えて２つの電極及び接地延長部を使用する。第一の電極及び第二の電極は、その表面積の寸法の点にて相違するものとすることができる。１つの実施の形態において、第一の電極は第二の電極よりも小さい面積を有する。第一の電極は加工物を受け取り得るような形態とされ、第一の電極はＲＦ電力電源に作用可能に結合されている。更に、実施の形態の各々は、封じ込んだプラズマの縁部から電荷を排出する接地延長部を提供する。
【００３１】
この特許出願の目的のため、「封じ込め窓部」という用語は、その内部で封じ込んだプラズマを維持することができる過程パラメータ空間を意味する。特に、この用語は、プラズマの封じ込んだ作用が可能であるＲＦ電源及び気体の流量範囲を意味する。このように、本発明は、半導体又はガラス誘電体のような加工物を処理するためプラズマシステムの封じ込め窓部を増大させる装置及び方法を提供する。
【００３２】
以下に説明した４つの実施の形態は、突出部を有する実施の形態、水平な接地延長部の実施の形態、増大した面積の電極の実施の形態、切欠いた電極の実施の形態を備える接地延長部を含み、それぞれ図２、図３、図４及び図５に示されている。上述したように、４つの全ての実施の形態は、封じ込んだプラズマの端縁から電荷を排出し得る形態とされた第一の電極付近に接地延長部を有している。更に、４つの全ての実施の形態は、加工物を受け取り得るような形態とされた第一の電極を含み、また、第二の電極面積よりも大きい第一の電極表面積を有することができる。
【００３３】
説明の目的のため、本発明は、プラズマを処理チャンバ内で発生させるため容量結合を採用する。本発明の装置及び方法は、電磁結合したプラズマと共に使用し得るように適用させることが可能であることは、当該技術分野の当業者により理解されよう。
【００３４】
更に、単に説明の目的のために、プラズマを発生させるため気体に印加される高電位を発生させるべく二重周波数の電源が使用される。より具体的には、一例としての電源は、ラム・リサーチ（Ｌａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）が製造するエッチングシステム内に含まれる、２ＭＨｚ及び２７ＭＨｚにて作動する二重電力周波数の電源である。当該技術分野の当業者は、処理チャンバ内でプラズマを発生させることのできるその他の電源も採用可能であることが理解されよう。当該技術分野の当業者には、本発明は２ＭＨｚ及び２７ＭＨｚのＲＦ周波数に制限されず、広範囲の周波数に適用可能であることが理解されよう。
【００３５】
当該技術分野の当業者には、以下に説明する実施の形態の各々に対し追加の代替的な実施の形態が存在することが理解されよう。追加の代替的な実施の形態において、「接地した」第二の電極は、ＲＦ電力を伝達して処理チャンバ内でプラズマを発生させる形態とされている。しかし、第二の電極にてバイアス電圧を減少させ且つ、「電源に接続された」第一の電極におけるバイアス電圧を増大させるという所望の効果を実現するため、第二の電極は、加工物を受け入れ得るようにされた電源に接続された第一の電極よりも少ないＲＦ電力を伝達し得るような形態とされている。この開示の利益を享受する当該技術分野の当業者には、封じ込めリングにおけるバイアス電圧を減少させ且つ、「電源に接続された」第一の電極におけるバイアス電圧を増大させることによりプラズマを封じ込めるという目標がこの追加的な代替的な実施の形態により実現されることが理解されよう。更に、本開示の利益を享受する当該技術分野の当業者には、この追加的な代替的な実施の形態は以下に開示する実施の形態の各々に適用することが可能であることが理解されよう。
【００３６】
突出部を有する接地延長部の実施の形態
図２を参照すると、突出部を有する接地延長部を備えるプラズマ処理装置１５０の断面図が示されている。この実施の形態は、ＲＦ電源１５４に作用可能に結合された導電性材料で出来た第一の電極１５２を有している。上述したように、ＲＦ電源１５４は、二重周波数電源である。単に非限定的な一例として、第一の電極は、３００ｍｍの加工物を受け取り得るようにされた面積を有している。
【００３７】
作動時、電源に接続された第一の電極１５２は、加工物（図示せず）を受け入れ得る形態とされ且つ、加工物を第一の電極１５２に対し締結し得る形態とされている。加工物は、周知のシステム及び方法を使用して第一の電極１５２に静電気により締結され又は「チャック止め」される。これらの周知のシステム及び方法は、チャック止め及びチャック止め解除のため高電圧電極（図示せず）を内蔵する誘電性材料にて第一の電極を被覆することを含む。
【００３８】
第二の電極１５６は、第一の電極１５２の上方に配置されている。全体として、第二の電極は、汚染を回避し得るように加工物と適合する材料で出来ている。第二の電極１５６は、接地部１５８に接続されており且つ、ＲＦ電力に対する完全な電気回路を提供する。更に、第二の電極１５６は、第一の電極１５２の表面積と相違するようにすることのできる表面積を有している。１つの実施の形態において、第二の電極１５６は、第一の電極１５２よりも大きい表面積を有している。別の実施の形態において、第二の電極１５６は第一の電極と同一の面積を有している。単に非限定的な一例として、第二の電極は、ケイ素又は炭化ケイ素のような導電性材料で出来ている。更に、単に非限定的な一例として、第二の電極は、第一の電極から２５ｍｍの位置に配置されている。
【００３９】
接地延長部１６０は、第一の電極１５２に近い位置にある。接地延長部１６０は、接地延長部１６０の平面から突き出す突出部１６１を有している。該突出部は、導体で出来ており且つ、接地延長部と電気的に接触する。接地延長部１６０は、第一の誘電性リング１６２により第一の電極から分離されている。第一の誘電性リング１６２は、第一の電極１５２及び接地延長部１６０を受け入れ得るような形態とされている。第二の誘電性リング１６４は、第一の電極１５２を接地延長部１６０から分離させる。第二の誘電性リング１６４は、接地延長部１６０と同一の平面内に位置している。
【００４０】
単に非限定的な一例として、接地延長部１６０は、アルミニウム又はケイ素のような導電性材料で出来ている。更に、単に非限定的な一例として、突出部１６１は、接地電極１６０の平面の上方約５ｍｍの位置にある。更に、単に非限定的な一例として、接地延長部１６０は、第一の電極１５２から５ｍｍの位置に配置されている。更に、単に非限定的な一例として、第一の誘電性リング１６２及び第二の誘電性リング１６４の双方は、石英で出来ている。また、単に非限定的な一例として、第二の誘電性リング１６４は、第一の電極１５２を接地延長部１６０から分離する５ｍｍの幅を有している。
【００４１】
封じ込めリングにより画成された容積にプラズマを封じ込めるため、少なくとも１つの封じ込めリング１６６が使用される。追加的な封じ込めリング１６８ａ、１６８ｂも示されている。封じ込めリングは、処理チャンバ内で発生されたプラズマを封じ込める。単に一例として、封じ込めリング１６６、１６８ａ、１６８ｂは石英で出来ている。
【００４２】
作動時、気体が気体入口（図示せず）により処理チャンバ内に送り込まれる。単に非限定的な一例として、気体の流量は１５００ｓｃｃｍまでとする。ＲＦ電力が第一の電極１５２から処理チャンバ内の気体に伝達されたとき、プラズマが発生される。電源は、プラズマ容積ｃｍ３当たり２ＷまでのＲＦ電力レベルを伝達する。
【００４３】
封じ込めリング１６６、１６８ａ、１６８ｂに加えて、接地延長部１６０からの突出部１６１は、プラズマを処理チャンバ内に封じ込める。突出部１６１及び接地延長部１６０は、加工物を受け取る電源に接続された第一の電極１５２の真上にあるプラズマ電荷の密度に影響を与えずに、プラズマから電荷を排出することによりプラズマを封じ込める。このようにして、突出部１６１及び接地延長部１６０は、プラズマを封じ込めるのを助ける。
【００４４】
接地した第二の電極１５６が電源に接続された第一の電極１５２よりも大きい表面積を有する１つの実施の形態においても、プラズマは封じ込められる。面積比、すなわち第二の電極面積を第一の電極面積で割ることにより規定された比が電源に接続されたＲＦ電極１５２に締結された加工物におけるバイアス電圧を決定するから、プラズマは封じ込まれるという仮説が成り立つ。接地した第二の電極１５６と電源に接続された第一の電極１５２との間の面積比が大きければ大きい程、電源に接続された第一の電極１５２におけるバイアス電圧はより大きくなる。同じ表現として、上述した面積比が大きくなるならば、接地した第二の電極１５６、特に、封じ込めリング１６６、１６８ａ、１６８ｂにおけるバイアス電圧は減少する。封じ込めリングにおけるバイアス電圧の減少は、これらリングがプラズマと同一の電位に荷電し、従って、プラズマをリングからより一層良く追い払うことを可能にする。このように、電源に接続された第一の電極１５２付近に配置された接地延長部１６０と、第一の電極に対して接地した第二の電極の表面積が増大することが組み合わさってプラズマ処理チャンバに対する封じ込め窓部の寸法を増大させる。
【００４５】
水平な接地延長部の実施の形態
図３を参照すると、水平な接地延長部を有する１つの代替的なプラズマ処理装置の断面図が図示されている。水平な接地延長部１７０の実施の形態は、上述した突出部１５０を有する実施の形態と同様である。しかし、水平な接地延長部の実施の形態１７０は、水平な接地延長部１７２を備えている。水平な接地延長部１７２は、図２に示すように、接地延長部１６０から伸びる突出部１６１を有している。更に、水平な接地延長部１７２は、突出部を有する接地延長部１６０の幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２を有している。
【００４６】
作動時、水平な接地延長部１７２は、プラズマの周縁から電荷を排出する。このため、水平な接地延長部は、突出部を有する接地延長部１６０と同様の仕方にて機能する。
水平な接地延長部の実施の形態１７０に対する表面積は、突出部を有する実施の形態１５０の表面積よりも小さいが、水平な接地延長部の実施の形態は製作がより容易である。接地部１６０から伸びる突出部１６１は構築し、フライス削りし、組み立て又は製作が不要であるから、水平な接地延長部の実施の形態１７０の製作は簡略化される。
【００４７】
面積が増大した実施の形態
図４には、増大した面積を有する接地した電極を備える１つの代替的なプラズマ処理装置の断面図が図示されている。図４の面積が増大した実施の形態１８０は、上述した図２の突出部を有する実施の形態１５０を備える接地延長部と同様である。しかし、面積が増大した実施の形態１８０は、図２の接地した電極１５６の表面積と比較して、大きい表面積、すなわち「増大した」面積を有する接地した第二の電極１８２を備えている。接地した第二の電極１８２に対する表面積が大きい結果、絶縁体１８４の内径は、突出部を有する実施の形態１５０の接地延長部に対する絶縁体１５９の内径よりも大きい。更に、封じ込めリング１８６ａ、１８６ｂ、１８６ｃに対する内径は、封じ込めリング１６６、１６８ａ、１６８ｂに対する内径よりも大きい。別の相違点は、面積が増大した実施の形態１８０は、図３に関して説明した水平な接地延長部１７２と同様の水平な接地延長部１８９を有する点である。単に非限定的な一例として、接地した第二の電極１８２は、水平な接地延長部を有する実施の形態の外径よりも５０ｍｍだけ大きい外径を有する。
【００４８】
作動時、面積が増大した実施の形態１８０は、上述した突出部を有する実施の形態１５０を備える接地延長部と同様の仕方にて作動する。しかし、接地した電極１８２に対する表面積は、接地した電極１５６に対する面積よりも著しく大きい。面積が増大した実施の形態において、接地した電極１８２に対する表面積が大きい結果、接地した電極１８２と電源に接続された電極１８８との間の面積比が増大する。この増大した面積比の結果、電源に接続された電極１８８におけるバイアス電圧が増大し、接地した電極１８２及び封じ込めリング１８６ａ、１８６ｂ、１８６ｃにおけるバイアス電圧が減少する。封じ込めリング１８６ａ、１８６ｂ、１８６ｃにおけるバイアス電圧が減少することは、上述したようにプラズマを封じ込める機器の能力を向上させ且つ、より大きい封じ込め窓部を許容する。
【００４９】
切欠き電極の実施の形態
図５を参照すると、切欠いた接地電極を有するプラズマ処理装置の断面図が図示されている。切欠いた電極の実施の形態１９０は、図４に関して説明した面積が増大した実施の形態１８０と同様である。しかし、切欠いた電極の実施の形態は、接地した電極１９４内に切欠き１９２を有している。接地した電極１９４における切欠き１９２を除いて、接地した電極は図４の接地した電極１８２と同一である。切欠き１９２は、接地した電極１９４と電源に接続された電極１９６との間の面積比を更に増大させる。上記に説明したように、面積比が増大する結果、電源に接続された電極１９６におけるバイアス電圧が増大し、接地した電極１９４及び封じ込めリングにおけるバイアス電圧が減少する。接地した電極１９４における切欠き１９２はまた、封じ込めリングの前方にて動くプラズマを希釈させることになろう。更に減少したバイアス電圧及び封じ込めリング前方にてプラズマを希釈させることは、封じ込め窓部を更に増大させることにつながる。単に非限定的な一例として、切欠き１９２は、１０ｍｍの幅及び１５ｍｍの深さを有する。
【００５０】
上記の説明は多くの特定値を含むが、これらは、本発明の範囲を制限するものではなく、単に本発明の現在の好ましい実施の形態の幾つかを示すものであると解釈すべきである。このように、本発明の範囲は、上述した一例としての実施例ではなくて、特許請求の範囲及びその法的な等価物によって判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来技術のプラズマ処理チャンバの断面図である。
【図２】接地延長部に突出部を有するプラズマ処理装置の断面図である。
【図３】大きい接地延長部を有するプラズマ処理装置の断面図である。
【図４】加工物電極よりも著しく大きい面積を有する第二の電極を備えるプラズマ処理装置の断面図である。
【図５】切欠いた第二の電極を有するプラズマ処理装置の断面図である。
【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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【国際調査報告】
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