(57)【要約】【課題】均一なΔＣＤ分布を示すプラズマソースコイルと、それを用いたプラズマチェンバーを提供すること。【解決手段】プラズマソースコイル３２０は、中央部に配置されるブッシング３３０と、このブッシング３３０を中心に、ブッシング３３０の周りで同心円状に配置される複数個の単位コイル３２１〜３２４とを含む。これら各単位コイル及びブッシングの一側は、電源端子３１６に共通に接続され、これら各単位コイル及びブッシングの他側は、接地端子に共通に接続されるように配置される。【選択図】図１
2007531235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に配置されたブッシングと、
前記ブッシングを中心に、前記ブッシングの周りから同心円状に配置された複数個の単位コイルとを含み、
前記各単位コイル及び前記ブッシングの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各単位コイル及び前記ブッシングの他側は、接地端子に共通に接続されるように配置されたことを特徴とするプラズマソースコイル。
【請求項２】
前記ブッシングは、導電性物質からなることを特徴とする請求項１に記載のプラズマソースコイル。
【請求項３】
前記複数個の単位コイルは、円状であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマソースコイル。
【請求項４】
前記複数個の単位コイルは、前記ブッシングから遠くなるほど下側に向かう凸状を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマソースコイル。
【請求項５】
前記複数個の単位コイルらのうち最も外側に配置される少なくとも２個以上の単位コイルは、同一の平面上に配置されることを特徴とする請求項４に記載のプラズマソースコイル。
【請求項６】
前記複数個の単位コイルは、前記ブッシングから遠くなるほど上側に向かう凹状を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマソースコイル。
【請求項７】
前記複数個の単位コイルのうち最も外側に配置された少なくとも２個以上の単位コイルは、同一の平面上に配置されることを特徴とする請求項６に記載のプラズマソースコイル。
【請求項８】
下部の第１平面上で同心円状に配置された複数個の下部単位コイルと、
上部の第２平面上で同心円状に配置された複数個の上部単位コイルとを含み、
前記各下部単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各下部単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記各上部単位コイルの一側は、共通に前記電源端子に接続され、前記各上部単位コイルの他側は、前記接地端子に共通に接続されていることを特徴とするプラズマソースコイル。
【請求項９】
前記下部単位コイルと前記上部単位コイルとの間の間隔は、０．５〜２cmであることを特徴とする請求項８に記載のプラズマソースコイル。
【請求項１０】
前記下部単位コイル及び前記上部単位コイルは、前記電源端子への接続のための連結ライン、及び前記接地端子への接続のための連結ラインを通して互いに連結されていることを特徴とする請求項８に記載のプラズマソースコイル。
【請求項１１】
中央部から垂直方向に長く並んで柱状に配置されたブッシングと、
前記ブッシングの下面と同一の第１平面上で同心円状に配置された複数個の下部単位コイルと、
前記ブッシングの上面と同一の第２平面上で同心円状に配置された複数個の上部単位コイルとを含み、
前記各下部単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各下部単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記各上部単位コイルの一側は、共通に前記電源端子に接続され、前記各上部単位コイルの他側は、前記接地端子に共通に接続されていることを特徴とするプラズマソースコイル。
【請求項１２】
前記ブッシングは、前記電源端子及び前記接地端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマソースコイル。
【請求項１３】
前記下部単位コイルと上部単位コイルとの間の間隔は、０．５〜２cmであることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマソースコイル。
【請求項１４】
前記下部単位コイル及び前記上部単位コイルは、前記電源端子への接続のための連結ライン、及び前記接地端子への接続のための連結ラインを通して互いに連結されていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマソースコイル。
【請求項１５】
共通の中心部を有し、互いに異なる半径を有して同心円状に配置された複数個の単位コイルを含み、前記各単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記単位コイルは、少なくとも一つ以上の連結線によって互いに連結されていることを特徴とするプラズマソースコイル。
【請求項１６】
中心部に配置されたブッシングを中心に、互いに異なる半径を有して同心円形状に配置された複数個の単位コイルを含み、前記各単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記単位コイルは、少なくとも一つ以上の連結線によって互いに連結されていることを特徴とするプラズマソースコイル。
【請求項１７】
前記複数個の単位コイルは、前記ブッシングから遠くなるほど下側に向かう凸状を有することを特徴とする請求項１６に記載のプラズマソースコイル。
【請求項１８】
前記複数個の単位コイルは、前記ブッシングから遠くなるほど上側に向かう凹状を有することを特徴とする請求項１６に記載のプラズマソースコイル。
【請求項１９】
下部の第１平面上で同心円状に配置された複数個の下部単位コイルと、
上部の第２平面上で同心円状に配置された複数個の上部単位コイルとを含み、
前記各下部単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各下部単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記各上部単位コイルの一側は、共通に前記電源端子に接続され、前記各上部単位コイルの他側は、前記接地端子に共通に接続され、前記下部単位コイルは、少なくとも一つ以上の下部連結線によって互いに連結され、前記上部単位コイルは、少なくとも一つ以上の上部連結線によって互いに連結されていることを特徴とするプラズマソースコイル。
【請求項２０】
中央部で垂直方向に長く並んで柱状に配置されるブッシングと、
前記ブッシングの下面と同一の第１平面上で同心円状に配置された複数個の下部単位コイルと、
前記ブッシングの上面と同一の第２平面上で同心円状に配置された複数個の上部単位コイルとを含み、
前記各下部単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各下部単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記各上部単位コイルの一側は、共通に前記電源端子に接続され、前記各上部単位コイルの他側は、前記接地端子に共通に接続され、前記下部単位コイルは、少なくとも一つ以上の下部連結線によって互いに連結され、前記上部単位コイルは、少なくとも一つ以上の上部連結線によって互いに連結されていることを特徴とするプラズマソースコイル。
【請求項２１】
プラズマが形成される反応空間を限定する外壁及び上部のドームと、
前記反応空間の下部に配置され、処理される半導体ウェハーを載置するための支持台と、
中央部に配置されたブッシングと、前記ブッシングを中心に前記ブッシングの周りに同心円状に配置された複数個の単位コイルとを含み、
前記各単位コイル及び前記ブッシングの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各単位コイル及び前記ブッシングの他側は、接地端子に共通に接続されるように配置されていることを特徴とするプラズマソースコイルを含むことを特徴とするプラズマチェンバー。
【請求項２２】
中心部に配置されたブッシングと、
前記ブッシングから延長され、前記ブッシングの周囲を螺旋状に巻く複数個の単位コイルとを含み、
中心部から所定半径を有する第１ウェハー領域、前記第１ウェハー領域を取り囲む第２ウェハー領域、及び前記第２ウェハー領域を取り囲むコイル縁部領域では、前記単位コイルの表面積が互いに異なって配置されていることを特徴とするプラズマソースコイル。
【請求項２３】
前記単位コイルは、ｎ＝ａ×（ｂ／ｍ）（ここで、ａ及びｂは、正の整数、ｍは、２以上の整数からなる単位コイルの個数）で計算されるｎ回の巻回数を有することを特徴とする請求項２２に記載のプラズマソースコイル。
【請求項２４】
前記単位コイルの表面積は、前記第１ウェハー領域で縁部に行くほど、一定であったり、漸次減少したり、または、漸次増加することを特徴とする請求項２２に記載のプラズマソースコイル。
【請求項２５】
前記単位コイルの表面積は、前記第２ウェハー領域で縁部に行くほど、漸次増加したり、一定であったり、または、漸次減少することを特徴とする請求項２２に記載のプラズマソースコイル。
【請求項２６】
前記単位コイルの表面積は、前記コイル縁部領域で縁部に行くほど、一定であったり、漸次減少したり、または、漸次増加することを特徴とする請求項２２に記載のプラズマソースコイル。
【請求項２７】
前記第１ウェハー領域及び第２ウェハー領域は、処理対象であるウェハー表面と重なる領域であることを特徴とする請求項２２に記載のプラズマソースコイル。
【請求項２８】
前記第１ウェハー領域の中心部からの半径は、ウェハー全体の半径の１０〜３０％未満で、前記第２ウェハー領域の幅は、ウェハー全体の半径の７０〜９０％で、前記コイル縁部領域の幅は、ウェハー全体の半径の３０〜５０％であることを特徴とする請求項２２に記載のプラズマソースコイル。
【請求項２９】
前記第２ウェハー領域は、前記第１ウェハー領域に隣接した最初の第２ウェハー領域と、前記コイル縁部領域に隣接した２番目の第２ウェハー領域とを含むことを特徴とする請求項２２に記載のプラズマソースコイル。
【請求項３０】
前記最初の第２ウェハー領域における単位コイルの表面積の変化程度と、前記２番目の第２ウェハー領域における単位コイルの表面積の変化程度は、同一でないことを特徴とする請求項２９に記載のプラズマソースコイル。
【請求項３１】
前記最初の第２ウェハー領域の幅は、前記第２ウェハー領域の全体幅の６０〜９０％で、前記２番目の第２ウェハー領域の幅は、前記第２ウェハー領域の全体幅の１０〜４０％であることを特徴とする請求項２９に記載のプラズマソースコイル。
【請求項３２】
プラズマが形成される反応空間を限定する外壁及び上部のドームと、
前記反応空間の下部に配置され、処理される半導体ウェハーを載置するための支持台と、
中心部に配置されたブッシングと、前記ブッシングから延長されて前記ブッシングの周囲を取り巻く複数個の単位コイルとを含み、前記ドーム上で中心部から所定半径を有する第１ウェハー領域、前記第１ウェハー領域を取り囲む第２ウェハー領域、及び前記第２ウェハー領域を取り囲むコイル縁部領域で、前記単位コイルの表面積が互いに異なって配置されるプラズマソースコイルと、
前記ブッシングの中心部の所定領域に配置された支持棒と、
前記支持棒に連結されて前記プラズマソースコイルに電力を供給する電源とを含むことを特徴とするプラズマチェンバー。
【請求項３３】
前記単位コイルは、ｎ＝ａ×（ｂ／ｍ）（ここで、ａ及びｂは、正の整数、ｍは、２以上の整数からなる単位コイルの個数）で計算されるｎ回の巻回数を有することを特徴とする請求項３２に記載のプラズマチェンバー。
【請求項３４】
前記単位コイルの表面積は、前記第１ウェハー領域で縁部に行くほど、一定であったり、漸次減少したり、または、漸次増加することを特徴とする請求項３２に記載のプラズマチェンバー。
【請求項３５】
前記単位コイルの表面積は、前記第２ウェハー領域で縁部に行くほど、漸次増加したり、一定であったり、または、漸次減少することを特徴とする請求項３２に記載のプラズマチェンバー。
【請求項３６】
前記単位コイルの表面積は、前記コイル縁部領域で縁部に行くほど、一定であったり、漸次減少したり、または、漸次増加することを特徴とする請求項３２に記載のプラズマチェンバー。
【請求項３７】
前記第１ウェハー領域及び第２ウェハー領域は、処理対象であるウェハー表面と重なる領域であることを特徴とする請求項３２に記載のプラズマチェンバー。
【請求項３８】
前記第１ウェハー領域の中心部からの半径は、ウェハー全体の半径の１０〜３０％未満で、前記第２ウェハー領域の幅は、ウェハー全体の半径の７０〜９０％で、前記コイル縁部領域の幅は、ウェハー全体の半径の３０〜５０％であることを特徴とする請求項３２に記載のプラズマチェンバー。
【請求項３９】
前記第２ウェハー領域は、前記第１ウェハー領域に隣接した最初の第２ウェハー領域、及び前記コイル縁部領域に隣接した２番目の第２ウェハー領域を含むことを特徴とする請求項３２に記載のプラズマチェンバー。
【請求項４０】
前記最初の第２ウェハー領域における単位コイルの表面積の変化程度と、前記２番目の第２ウェハー領域における単位コイルの表面積の変化程度は、同一でないことを特徴とする請求項３９に記載のプラズマチェンバー。
【請求項４１】
前記最初の第２ウェハー領域の幅は、前記第２ウェハー領域の全体の幅の６０〜９０％で、前記２番目の第２ウェハー領域の幅は、前記第２ウェハー領域の全体の幅の１０〜４０％であることを特徴とする請求項３９に記載のプラズマチェンバー。
【請求項４２】
内部にウェハーが装着された工程チェンバーと、
前記ウェハーの後面にバイアスパワーを印加するバイアスパワー部と、
前記工程チェンバーに導入される反応ガスをプラズマ化するために前記工程チェンバーの上側外部に導入されるものであって、中心部のコイルブッシングと、前記コイルブッシングから分岐され、前記コイルブッシングの周囲を取り囲むように螺旋状に巻かれた二つ以上多数個の単位コイルとを含み、前記中心部から放射状外郭に行くほど、前記放射状の一地点のコイルと前記コイルに隣接する他のコイルとの間の間隔が減少した後、再び増加するように、前記単位コイルが螺旋状に巻かれたプラズマソースコイル構造体と、
前記プラズマソースコイル構造体に前記プラズマ発生のためのソースパワーを印加するソースパワー部とを含むことを特徴とするプラズマ装備。
【請求項４３】
前記プラズマソースコイル構造体の前記単位コイルは、少なくとも１以上の巻回数で巻かれていることを特徴とする請求項４２に記載のプラズマ装備。
【請求項４４】
前記プラズマソースコイル構造体の担当領域は、前記ウェハー領域の５０％以内の大きさであることを特徴とする請求項４２に記載のプラズマ装備。
【請求項４５】
前記各コイル間の間隔の最小位置が前記ウェハー領域以内に位置するように、前記各コイルが巻かれていることを特徴とする請求項４４に記載のプラズマ装備。
【請求項４６】
前記各コイル間の間隔が最小になった後、再び増加する領域を、前記各コイル間の間隔の減少領域より小さくするために、前記各コイル間の間隔の最小位置が前記ウェハー領域の縁部に隣接して設定されるように前記各コイルが巻かれていることを特徴とする請求項４５に記載のプラズマ装備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造設備に関するもので、詳しくは、ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）変化率の均一な分布を提供するためのプラズマソースコイル及びこれを採用したプラズマチェンバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超高集積（Ｕｌｔｒａ−Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ；ＵＬＳＩ）回路素子の製造技術は、去る２０余年間目覚ましい発展を繰り返してきた。このような超高集積回路素子の発展は、極限の技術が要求される工程技術をサポート可能な半導体製造設備が開発されたことに起因する。半導体製造設備の一つであるプラズマチェンバーは、エッチング工程のみならず、蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程でも用いられるので、その適用範囲が徐々に広がりつつある。
【０００３】
プラズマチェンバーは、その内部にプラズマを形成し、このプラズマを用いてエッチング及び蒸着などの工程を行うための半導体製造設備である。このプラズマチェンバーは、プラズマ発生ソースによって、電子サイクロトロン共振（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ＥＣＲ）プラズマソース、ヘリコン波励起プラズマ（Ｈｅｌｉｃｏｎ−Ｗａｖｅ  Ｅｘｉｔｅｄ  Ｐｌａｓｍａ；ＨＷＥＰ）ソース、容量性結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ；ＣＣＰ）ソース、誘導性結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ；ＩＣＰ）ソースなどの多様な形態に分類される。これらのうち、ＩＣＰプラズマソースは、誘導コイルにＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力を供給して磁場を発生させ、この磁場によって誘導された電気場によりチェンバーの内部中心部に電子を閉じ込め、低い圧力でも高密度プラズマを生成させる。このＩＣＰソースは、ＥＣＲプラズマソースやＨＷＥＰソースに比べると、構造的な面で簡単であり、大面積のプラズマを相対的に容易に得られるという長所のため、広く用いられている。
【０００４】
上記のようなプラズマソースコイルを用いて半導体ウェハーを処理する工程、例えば、エッチング工程において、ＣＤ変化率（以下、ＣＤという）の均一な分布を確保することは非常に重要である。ここで、ＣＤ変化率は、ＣＤ工程が行われる前の予想ＣＤと、工程が行われた後の結果ＣＤとの差を意味する。特に、ウェハーの中心部におけるＣＤと、縁部におけるＣＤとの差が大きく発生するほど、生産量が当然に低下する。一般的に、ウェハーの縁部におけるＣＤは、ウェハーの中心部におけるＣＤより大きいことが知られている。しかし、ウェハーの縁部と中心部におけるＣＤの差は、使用するエッチングガスなどの変数によって変わることもあるので、ウェハーの縁部におけるＣＤと、ウェハーの中心部におけるＣＤとの差を最小化することが要求される。特に、このような要求は、素子の集積度が大きくなるほど一層重要なものとなる。今日までは、ＣＤ分布を調節するために、圧力、ガス供給量、ガス種類、パワー、温度などの工程パラメータを調節する方法が用いられたが、これによるＣＤ分布の調節には限界があり、何れの方法も満足した結果を提供していないのが実情である。
【０００５】
特に、最近、半導体工程が２００mmウェハー工程から３００mmウェハー工程に移動するにつれて、一般的なＩＣＰソースは、その構造的な面によりほぼ限界に達している。一般的にＩＣＰソースを採択しているプラズマチェンバーにおいて、共振回路のインダクタを構成するコイルに大きなＲＦ電流が流れるが、このＲＦ電流量は、チェンバーの内部に生成されるプラズマ分布に大きな影響を及ぼす。インダクタを構成するコイルの内部に自体抵抗が含まれることは、よく知られた事実である。したがって、コイルの内部に沿って電流が流れるとき、電流がコイルに沿って進行するほど自体抵抗によってエネルギー消耗が発生し、この消耗されたエネルギーが熱に変換される。その結果、コイルの内部を流れる電流量が徐々に減少する。このようにコイルの内部を流れる電流量が不均一になると、チェンバーの内部に生成されるプラズマ分布も不均一になる。このような現象は、従来の単一コイルにおいて一層激しく発生する。すなわち、単一コイルによって構成されたプラズマソースコイルの場合、その長さが長くなるほど抵抗が漸次増加し、その結果、プラズマを誘起する電流密度も漸次低くなる。最近は、上記のような問題を解決するために、各コイルが並列に配置された構造のプラズマソースコイルが提案されている。
【０００６】
図３５は、各コイルが並列に配置されるプラズマソースコイルを採用したプラズマチェンバー１００を概略的に示した断面図で、図３６は、図３５のプラズマソースコイルを立体的に示した図である。
【０００７】
図３５及び図３６に示すように、前記プラズマチェンバー１００は、チェンバー外壁１０２及びドーム１１２によって所定の大きさに限定される内部の反応空間１０４を有する。この反応空間１０４の所定領域には、所定条件下でプラズマ１１０が形成される。図面には、プラズマチェンバー１００の下部において反応空間１０４が開放されているが、これは図面を簡単化するためのものに過ぎなく、実際は、プラズマチェンバー１００の下部も外部と隔離されているので、プラズマチェンバー１００の内部は真空状態を維持することができる。プラズマチェンバー１００の下部にはウェハー支持台１０６が配置され、処理が行われる半導体ウェハー１０８がウェハー支持台１０６の上面に載置される。ウェハー支持台１０６は、外部のＲＦ電源１１４に連結されている。一方、図示していないが、ウェハー支持台１０６内にヒーターが配置されることもある。
【０００８】
ドーム１１２の外側表面には、プラズマ１１０を形成のためのプラズマソースコイル１２０が配置される。このプラズマソースコイル１２０は、図３６に示すように、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４単位コイル１２１，１２２，１２３，１２４が並列に連結された構造を有する。ここでは、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より多くまたは少なくすることも当然に可能である。第１、第２、第３及び第４単位コイル１２１，１２２，１２３，１２４は、全て所定半径を有する円状となっている。特に、中心部に配置される第１単位コイル１２１が最も小さい半径を有し、外側に行くほど、第２単位コイル１２２、第３単位コイル１２３及び第４単位コイル１２４の順に半径が漸次大きくなる。その結果、第１単位コイル１２１は第２単位コイル１２２によって取り囲まれ、第２単位コイル１２２は第３単位コイル１２３によって取り囲まれ、第３単位コイル１２３は第４単位コイル１２４によって取り囲まれる。第１、第２、第３及び第４単位コイル１２１，１２２，１２３，１２４は、互いに並列にＲＦ電源１１６に接続される。また、第１、第２、第３及び第４単位コイル１２１，１２２，１２３，１２４は、接地端子とも互いに並列に接続される。
【０００９】
上記のような構造のプラズマチェンバー１００において、第１、第２、第３及び第４単位コイル１２１，１２２，１２３，１２４は、ＲＦ電源１１６によってＲＦ電力をそれぞれ受けるので、第１、第２、第３及び第４単位コイル１２１，１２２，１２３，１２４によって所定の大きさの電気場が発生する。この電気場は、ドーム１１２を通過して反応空間１０４内に誘起される。また、反応空間１０４内に誘起された電気場は、反応空間１０４内のガス中に放電を発生させてガスをプラズマ化し、このプラズマ化したガスによって発生した中性のラジカル粒子と、電荷を帯びたイオンとの間の化学反応を発生させることで、半導体ウェハー１０８の表面が処理される。この過程で、第１、第２、第３及び第４単位コイル１２１，１２２，１２３，１２４が互いに並列に接続されることで、抵抗及びインダクタンスなどのインピーダンスを減少させ、大容量の半導体ウェハーを容易に処理することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記のような長所にもかかわらず、依然として問題点が存在しており、それら問題点の一つとして、エッチング工程時、選択比、エッチング率及びエッチングプロファイルを互いに調節しにくい点が挙げられる。例えば、選択比及びエッチング率が互いにトレード‐オフ（ｔｒａｄｅ‐ｏｆｆ）関係にあることは既に知られているが、エッチングプロファイルも一定でない。一例として、高い選択比及び低いエッチング率では良好なエッチングプロファイルが生成されるが、低い選択比及び高いエッチング率では良好なエッチングプロファイルが生成されない。これは、ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）変化率（ΔＣＤ）（本明細書のΔＣＤは、工程が行われる前の予想ＣＤと、工程が行われた後の結果ＣＤとの差を意味する）が大きいことを意味し、特にウェハーの中心部においてプラズマ密度が相対的に高いため、ΔＣＤの分布が一定でないという問題点がある。
【００１１】
本発明が解決しようとする技術的課題は、大容量の半導体ウェハーを処理するために、均一なΔＣＤ分布を示すプラズマソースコイルを提供することにある。また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記プラズマソースコイルを用いたプラズマチェンバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の技術的課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルは、中央部に配置されるブッシングと、前記ブッシングを中心に、前記ブッシングの周りから同心円状に配置された複数個の単位コイルとを含み、前記各単位コイルと前記ブッシングの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各単位コイルと前記ブッシングの他側は、接地端子に共通に接続されるように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、前記ブッシングは、導電性物質からなることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、前記複数個の単位コイルは、円状であることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、前記複数個の単位コイルは、前記ブッシングから遠くなるほど下側に向かう凸状を有する。この場合、前記複数個の単位コイルらのうち最も外側に配置される少なくとも２個以上の単位コイルは、同一平面上に配置されている。
【００１６】
本発明によれば、前記複数個の単位コイルは、前記ブッシングから遠くなるほど上側に向かう凹状を有する。この場合、前記複数個の単位コイルのうち最も外側に配置される少なくとも２個以上の単位コイルは、同一の平面上に配置されている。
【００１７】
上記の技術的課題を達成するために、本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルは、下部の第１平面上で同心円状に配置された複数個の下部単位コイルと、上部の第２平面上で同心円状に配置された複数個の上部単位コイルとを含み、前記各下部単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各下部単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記各上部単位コイルの一側は、共通に前記電源端子に接続され、前記各上部単位コイルの他側は、前記接地端子に共通に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前記下部単位コイルと前記上部単位コイルとの間の間隔は、０．５〜２cmであることが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、前記下部単位コイル及び前記上部単位コイルは、前記電源端子への接続のための連結ライン、及び前記接地端子への接続のための連結ラインを通して互いに連結されていることが好ましい。
【００２０】
上記の技術的課題を達成するために、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルは、中央部から垂直方向に長く並んで柱状に配置されたブッシングと、前記ブッシングの下面と同一の第１平面上で同心円状に配置された複数個の下部単位コイルと、前記ブッシングの上面と同一の第２平面上で同心円状に配置された複数個の上部単位コイルとを含み、前記各下部単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各下部単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記各上部単位コイルの一側は、共通に前記電源端子に接続され、前記各上部単位コイルの他側は、前記接地端子に共通に接続されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、前記ブッシングも、前記電源端子及び前記接地端子にそれぞれ接続されていることが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、前記下部単位コイルと上部単位コイルとの間の間隔は、０．５〜２cmであることが好ましい。
【００２３】
本発明によれば、前記下部単位コイル及び前記上部単位コイルは、前記電源端子への接続のための連結ライン、及び前記接地端子への接続のための連結ラインを通して互いに連結されていることが好ましい。
【００２４】
上記の技術的課題を達成するために、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルは、共通の中心部を有し、互いに異なる半径を有して同心円状に配置された複数個の単位コイルを含み、前記各単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記単位コイルは、少なくとも一つ以上の連結線によって互いに連結されていることを特徴とする。
【００２５】
上記の技術的課題を達成するために、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルは、中心部に配置されたブッシングを中心に、互いに異なる半径を有して同心円状に配置された複数個の単位コイルを含み、前記各単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記単位コイルは、少なくとも一つ以上の連結線によって互いに連結されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、前記複数個の単位コイルは、前記ブッシングから遠くなるほど下側に向かう凸状を有する。
【００２７】
本発明によれば、前記複数個の単位コイルは、前記ブッシングから遠くなるほど上側に向かう凹状を有する。
【００２８】
上記の技術的課題を達成するために、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルは、下部の第１平面上で同心円状に配置された複数個の下部単位コイルと、上部の第２平面上で同心円状に配置された複数個の上部単位コイルとを含み、前記各下部単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各下部単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記各上部単位コイルの一側は、共通に前記電源端子に接続され、前記各上部単位コイルの他側は、前記接地端子に共通に接続され、前記下部単位コイルは、少なくとも一つ以上の下部連結線によって互いに連結され、前記上部単位コイルは、少なくとも一つ以上の上部連結線によって互いに連結されていることを特徴とする。
【００２９】
上記の技術的課題を達成するために、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルは、中央部で垂直方向に長く並んで柱状に配置されたブッシングと、前記ブッシングの下面と同一の第１平面上で同心円状に配置された複数個の下部単位コイルと、前記ブッシングの上面と同一の第２平面上で同心円状に配置された複数個の上部単位コイルとを含み、前記各下部単位コイルの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各下部単位コイルの他側は、接地端子に共通に接続され、前記各上部単位コイルの一側は、共通に前記電源端子に接続され、前記各上部単位コイルの他側は、前記接地端子に共通に接続され、前記下部単位コイルは、少なくとも一つ以上の下部連結線によって互いに連結され、前記上部単位コイルは、少なくとも一つ以上の上部連結線によって互いに連結されていることを特徴とする。
【００３０】
上記の技術的課題を達成するために、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルは、中心部に配置されたブッシングと、前記ブッシングから延長され、前記ブッシングの周囲を螺旋状に巻かれた複数個の単位コイルとを含み、中心部から所定半径を有する第１ウェハー領域、前記第１ウェハー領域を取り囲む第２ウェハー領域、及び前記第２ウェハー領域を取り囲むコイル縁部領域では、前記単位コイルの表面積が互いに異なって配置されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、前記単位コイルは、ｎ＝ａ×（ｂ／ｍ）（ここで、ａ及びｂは、正の整数、ｍは、２以上の整数からなる単位コイルの個数）で計算されるｎ回の巻回数を有することが好ましい。
【００３２】
本発明によれば、前記単位コイルの表面積は、前記第１ウェハー領域で縁部に行くほど、一定であったり、漸次減少したり、または、漸次増加したりすることが好ましい。
【００３３】
本発明によれば、前記単位コイルの表面積は、前記第２ウェハー領域で縁部に行くほど、漸次増加したり、一定であったり、または、漸次減少したりすることが好ましい。
【００３４】
本発明によれば、前記単位コイルの表面積は、前記コイル縁部領域で縁部に行くほど、一定であったり、漸次減少したり、または、漸次増加したりすることが好ましい。
【００３５】
本発明によれば、前記第１ウェハー領域及び第２ウェハー領域は、処理対象であるウェハー表面と重なる領域であることが好ましい。
【００３６】
本発明によれば、前記第１ウェハー領域の中心部からの半径は、ウェハー全体の半径の１０〜３０％未満で、前記第２ウェハー領域の幅は、ウェハー全体の半径の７０〜９０％で、前記コイル縁部領域の幅は、ウェハー全体の半径の３０〜５０％であることが好ましい。
【００３７】
本発明によれば、前記第２ウェハー領域は、前記第１ウェハー領域に隣接した最初の第２ウェハー領域、及び前記コイル縁部領域に隣接した２番目の第２ウェハー領域を含んでいる。
【００３８】
本発明によれば、この場合、前記最初の第２ウェハー領域における単位コイルの表面積の変化程度と、前記２番目の第２ウェハー領域における単位コイルの表面積の変化程度は、同一でないことが好ましい。そして、前記最初の第２ウェハー領域の幅は、前記第２ウェハー領域の全体幅の６０〜９０％で、前記２番目の第２ウェハー領域の幅は、前記第２ウェハー領域の全体幅の１０〜４０％であることが好ましい。
【００３９】
上記の技術的課題を達成するために、本発明の一実施形態に係るプラズマチェンバーは、プラズマが形成される反応空間を限定する外壁及び上部のドームと、前記反応空間の下部に配置され、処理される半導体ウェハーを載置するための支持台と、中心部に配置されたブッシングと、前記ブッシングを中心に、前記ブッシングの周りで同心円状に配置された複数個の単位コイルとを含み、前記各単位コイル及び前記ブッシングの一側は、電源端子に共通に接続され、前記各単位コイル及び前記ブッシングの他側は、接地端子に共通に接続されるように配置されていることを特徴とするプラズマコイルを含むことを特徴とする。
【００４０】
上記の技術的課題を達成するために、本発明の他の実施形態に係るプラズマチェンバーは、プラズマが形成される反応空間を限定する外壁及び上部のドームと；前記反応空間の下部に配置され、処理される半導体ウェハーを載置するための支持台と；中心部に配置されたブッシングと、前記ブッシングから延長されて前記ブッシングの周囲を取り巻く複数個の単位コイルとを含み、前記ドーム上で中心部から所定半径を有する第１ウェハー領域、前記第１ウェハー領域を取り囲む第２ウェハー領域、及び前記第２ウェハー領域を取り囲むコイル縁部領域で、前記単位コイルの表面積が互いに異なって配置されるプラズマソースコイルと；前記ブッシングの中心部の所定領域に配置された支持棒と；前記支持棒に接続されて前記プラズマソースコイルに電力を供給する電源とを含むことを特徴とする。
【００４１】
本発明によれば、前記単位コイルは、ｎ＝ａ×（ｂ／ｍ）（ここで、ａ及びｂは、正の整数、ｍは、２以上の整数からなる単位コイルの個数）で計算されるｎ回の巻回数を有することが好ましい。
【００４２】
本発明によれば、前記単位コイルの表面積は、前記第１ウェハー領域で縁部に行くほど、一定であったり、漸次減少したり、または、漸次増加したりすることが好ましい。
【００４３】
本発明によれば、前記単位コイルの表面積は、前記第２ウェハー領域で縁部に行くほど、漸次増加したり、一定であったり、または、漸次減少したりすることが好ましい。
【００４４】
本発明によれば、前記単位コイルの表面積は、前記コイル縁部領域で縁部に行くほど、一定であったり、漸次減少したり、または、漸次増加したりすることが好ましい。
【００４５】
本発明によれば、前記第１ウェハー領域及び第２ウェハー領域は、処理対象であるウェハー表面と重なる領域であることが好ましい。
【００４６】
本発明によれば、前記第１ウェハー領域の中心部からの半径は、ウェハー全体の半径の１０〜３０％未満で、前記第２ウェハー領域の幅は、ウェハー全体の半径の７０〜９０％で、前記コイル縁部領域の幅は、ウェハー全体の半径の３０〜５０％であることが好ましい。
【００４７】
本発明によれば、前記第２ウェハー領域は、前記第１ウェハー領域に隣接した最初の第２ウェハー領域、及び前記コイル縁部領域に隣接した２番目の第２ウェハー領域を含んでいる。
【００４８】
この場合、本発明によれば、前記最初の第２ウェハー領域における単位コイルの表面積の変化程度と、前記２番目の第２ウェハー領域における単位コイルの表面積の変化程度は、同一でないことが好ましい。そして、前記最初の第２ウェハー領域の幅は、前記第２ウェハー領域の全体幅の６０〜９０％で、前記２番目の第２ウェハー領域の幅は、前記第２ウェハー領域の全体幅の１０〜４０％であることが好ましい。
【００４９】
上記の技術的課題を達成するために、本発明の他の実施形態に係るプラズマチェンバーは、内部にウェハーが装着される工程チェンバーと、前記ウェハーの後面にバイアスパワーを印加するバイアスパワー部と、プラズマソース構造体と、前記プラズマソース構造体に前記プラズマ発生のためのソースパワーを印加するソースパワー部とを含んで構成され、前記プラズマソース構造体は、前記工程チェンバーに導入される反応ガスをプラズマ化するために前記工程チェンバーの上側外部に導入されて、中心部のコイルブッシングと、前記コイルブッシングから分岐され、前記コイルブッシングの周囲を取り囲むように螺旋状に巻かれた二つ以上の多数個の単位コイルとを含み、前記中心部から放射方向外側に行くほど、前記放射状の一地点のコイルと前記コイルに隣接する他のコイルとの間の間隔が減少した後、再び増加するように、前記単位コイルが螺旋状に巻かれた形態で構成されている。
【００５０】
本発明によれば、前記プラズマソースコイル構造体の前記単位コイルは、少なくとも１以上の巻回数で巻かれている。
【００５１】
本発明によれば、前記プラズマソースコイル構造体の担当領域は、前記ウェハーの領域の大きさの５０％以内である。
【００５２】
本発明によれば、前記各コイル間の間隔の最小位置が前記ウェハー領域以内に位置するように、前記各コイルが巻かれている。
【００５３】
本発明によれば、前記各コイル間の間隔が最小になった後、再び増加する領域を、前記各コイル間の間隔の減少領域より小さくするために、前記各コイル間の間隔の最小位置が前記ウェハー領域の縁部に隣接して設定されるように前記各コイルが巻かれている。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイル及びこれを用いたプラズマチェンバーによると、コイル内の抵抗が減少し、パワーの増加なしに電流密度を増加させることができて、プラズマ密度を向上させることができる。また、各単位コイルを多様な構造で配置することで、選択比、エッチング率及びエッチングプロファイルの全てが向上するようにプラズマ密度を容易に調節し、ΔＣＤ分布を均一にすることができる。
【００５５】
また、本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイル及びプラズマチェンバーによると、プラズマを発生するためのプラズマソースコイルの表面積を位置別に変化させることで、プラズマチェンバー内の反応空間に形成されるプラズマ密度を位置別に細密に調節し、ウェハーの中心部から縁部に達するまで、全体的に均一なΔＣＤ分布を有することができる。
【００５６】
また、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマチェンバーによると、ウェハー上における実質的なプラズマ工程環境、例えば、エッチング環境をウェハー全体にかけて均一に誘導し、ウェハー領域の全体にかける工程均一度、例えば、ＣＤ均一度を効果的に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルを採用したプラズマチェンバーを示した断面図で、図２は、図１のプラズマソースコイルを立体的に示した図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るプラズマチェンバー３００は、チェンバー外壁３０２及びドーム３１２によって所定の大きさに限定された内部の反応空間３０４を有する。この反応空間３０４の所定領域には、所定条件下でプラズマ３１０が形成される。図面には、プラズマチェンバー３００の下部において反応空間３０４が開放されているが、これは図面を簡単化するためのものに過ぎなく、実際は、プラズマチェンバー３００の下部も外部と隔離されているので、プラズマチェンバー３００の内部は真空状態を維持することができる。プラズマチェンバー３００の下部には、ウェハー支持台３０６が配置され、処理が行われる半導体ウェハー３０８がウェハー支持台３０６の上面に載置される。ウェハー支持台３０６は、外部のＲＦ電源３１４に接続される。一方、図示していないが、ウェハー支持台３０６内にヒーターが配置されることもある。このようなプラズマチェンバーの構造は、後述する多様な実施形態に係るプラズマソースコイルにも適用されうる。
【００５８】
ドーム３１２の外側表面には、プラズマ３１０形成のためのプラズマソースコイル３２０とブッシング３３０が配置される。プラズマソースコイル３２０は、図２に示すように、互いに並列に連結された複数個の単位コイル、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４単位コイル３２１，３２２，３２３，３２４と、ブッシング３３０を含んでいる。ここでは、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。ブッシング３３０は、導電性物質からなり、所定半径を有する円状をなしている。しかし、場合によっては、円状以外の他の形状となることもある。
【００５９】
ブッシング３３０は中心部に配置され、第１単位コイル３２１は、ブッシング３３０から第１間隔ｄ1だけ離隔されてブッシング３３０を取り囲む。第２単位コイル３２２は、第１単位コイル３２１から第２間隔ｄ2だけ離隔されて第１単位コイル３２１を取り囲む。第３単位コイル３２３は、第２単位コイル３２２から第３間隔ｄ3だけ離隔されて第２単位コイル３２２を取り囲む。そして、第４単位コイル３２４は、第３単位コイル３２３から第４間隔ｄ4だけ離隔されて第３単位コイル３２３を取り囲む。前記第１間隔ｄ1、第２間隔ｄ2、第３間隔ｄ3及び第４間隔ｄ4は、全て同一であるか、全て異なっている。場合によっては、前記間隔の一部のみが同一で、残りの部分が異なることもある。
【００６０】
各単位コイル間の間隔によってプラズマチェンバー３００内のプラズマ分布が影響を受け、それによって、エッチング率、選択比及びＣＤなども影響を受ける。第１、第２、第３及び第４単位コイル３２１，３２２，３２３，３２４とブッシング３３０は、ＲＦ電源３１６に互いに並列に接続される。また、第１、第２、第３及び第４単位コイル３２１，３２２，３２３，３２４とブッシング３３０は、接地端子とも互いに並列に接続される。
【００６１】
上記のような構造のプラズマソースコイル及びこれを用いたプラズマチェンバーによると、中心部に配置されたブッシング３３０によって、中心部におけるプラズマ密度が縁部におけるプラズマ密度より減少し、それによって、ΔＣＤの分布を均一にすることができる。より具体的に説明すると、中心部においてプラズマ密度が相対的に高いため、ポリマー性副産物が中心部で一層多く発生するが、これら副産物によってエッチング率が低下することになり、中心部及び縁部におけるΔＣＤの分布が互いに異なっていた。一方、ブッシング３３０の存在によって中心部におけるプラズマ密度が減少し、その結果、ポリマー性副産物の発生が少なくなるので、中心部におけるΔＣＤと縁部におけるΔＣＤの分布を均一にすることができる。また、各単位コイル及びブッシングが電気的に並列に接続されているので、ＲＦ電源３１６のパワーを減少させることができる。
【００６２】
図３は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第２例を示した図である。図３に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイル５２０ａ，５２０ｂは、下部プラズマソースコイル５２０ａ及び上部プラズマソースコイル５２０ｂを含んで構成される。下部プラズマソースコイル５２０ａ及び上部プラズマソースコイル５２０ｂは、垂直方向に所定間隔ｈ1、例えば０．５〜２．０cmだけ離隔配置されている。
【００６３】
下部プラズマソースコイル５２０ａは、複数個の下部単位コイル５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａを含む。具体的に、下部プラズマソースコイル５２０ａは、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４下部単位コイル５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａが並列に接続された構造を有する。ここで、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能であり、これは他の実施形態においても同様である。第１、第２、第３及び第４下部単位コイル５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａは、全て所定半径を有する円状となっているが、場合によっては、円状以外の形状となることもある。第１下部単位コイル５２１ａは、第２下部単位コイル５２２ａによって取り囲まれ、第２下部単位コイル５２２ａは、第３下部単位コイル５２３ａによって取り囲まれ、第３下部単位コイル５２３ａは、第４下部単位コイル５２４ａによって取り囲まれている。
【００６４】
上部プラズマソースコイル５２０ｂは、複数個の上部単位コイル５２１ｂ，５２２ｂ，５２３ｂ，５２４ｂを含む。具体的に、上部プラズマソースコイル５２０ｂは、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４上部単位コイル５２１ｂ，５２２ｂ，５２３ｂ，５２４ｂが並列に接続された構造を有する。第１、第２、第３及び第４上部単位コイル５２１ｂ，５２２ｂ，５２３ｂ，５２４ｂの配置構造は、第１、第２、第３及び第４下部単位コイル５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａの配置構造と同一である。
【００６５】
第１、第２、第３及び第４下部単位コイル５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａは、ＲＦ電源５１６に互いに並列に接続される。また、第１、第２、第３及び第４下部単位コイル５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａは、接地端子とも互いに並列に接続される。これと同様に、第１、第２、第３及び第４上部単位コイル５２１ｂ，５２２ｂ，５２３ｂ，５２４ｂは、ＲＦ電源５１６に互いに並列に接続される。また、第１、第２、第３及び第４上部単位コイル５２１ｂ，５２２ｂ，５２３ｂ，５２４ｂは、接地端子とも互いに並列に接続される。第１下部単位コイル５２１ａ及び第１上部単位コイル５２１ｂは、それぞれ同一の連結ラインを通してＲＦ電源５１６及び接地端子に接続される。これと同様に、第２下部単位コイル５２２ａ及び第２上部単位コイル５２２ｂ、第３下部単位コイル５２３ａ及び第３上部単位コイル５２３ｂ、そして、第４下部単位コイル５２４ａ及び第４上部単位コイル５２４ｂも、それぞれ同一の接続ラインを通してＲＦ電源５１６及び接地端子に接続される。
【００６６】
本実施形態に係るプラズマソースコイル５２０ａ，５２０ｂの場合、多数の単位コイルを上下に分離して配置することで、各単位コイル間の間隔を所定間隔以上に確保することができる。すなわち、多数の単位コイルが上下に分離して配置される場合、各単位コイルが同一平面上に全て配置される場合における各単位コイル間の間隔に比べて、相対的に広い間隔を確保することができる。このように各単位コイル間の間隔が相対的に広くなるので、従来の各単位コイル間の狭い間隔によってアークが発生しうる問題点を解消することができる。
【００６７】
図４は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第３例を示した図である。図４に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイル６２０ａ，６２０ｂは、図３に基づいて説明したプラズマソースコイル５２０ａ，５２０ｂとほぼ類似している。すなわち、下部には、下部プラズマソースコイル６２０ａが配置され、上部には、上部プラズマソースコイル６２０ｂが配置される。下部プラズマソースコイル６２０ａは、第１、第２、第３及び第４下部単位コイル６２１ａ，６２２ａ，６２３ａ，６２４ａを含み、上部プラズマソースコイル６２０ｂは、第１、第２、第３及び第４上部単位コイル６２１ｂ，６２２ｂ，６２３ｂ，６２４ｂを含む。
【００６８】
しかし、本実施形態に係るプラズマソースコイル６２０ａ，６２０ｂは、中心部にブッシング６３０を含むという点で、図３に基づいて説明したプラズマソースコイル５２０ａ，５２０ｂと異なっている。前記ブッシング６３０は、下部プラズマソースコイル６２０ａの中心部と上部プラズマソースコイル６２０ｂの中心部とを連結する円柱状体として配置される。下部プラズマソースコイル６２０ａは、ブッシング６３０の下面と同一の平面上に配置され、上部プラズマソースコイル６２０ｂは、ブッシング６３０の上面と同一の平面上に配置される。
【００６９】
前記ブッシング６３０は、中心部におけるプラズマ密度を減少させ、中心部でのポリマー性副産物の発生を少なくするので、中心部におけるΔＣＤと縁部におけるΔＣＤの分布を均一にすることができる。本実施形態に係るプラズマソースコイル６２０ａ，６２０ｂ，６３０の場合も、下部プラズマソースコイル６２０ａを構成する第１、第２、第３及び第４下部単位コイル６２１ａ，６２２ａ，６２３ａ，６２４ａ間の間隔は、全て同一であるか、全て異なっており、一部のみが同一で、残りの部分が異なることもある。これと同様に、上部プラズマソースコイル６２０ｂを構成する第１、第２、第３及び第４上部単位コイル６２１ｂ，６２２ｂ，６２３ｂ，６２４ｂ間の間隔も、全て同一であるか、全て異なっており、一部のみが同一で、残りの部分が異なることもある。
【００７０】
図５は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第４例を示した図で、図６は、図５のプラズマソースコイルの断面構造を示した図である。図５及び図６に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイル７２０，ブッシング７３０は、図２に基づいて説明したプラズマソースコイル３２０，ブッシング３３０と同一であるが、複数個の単位コイル７２０、すなわち、第１、第２、第３及び第４単位コイル７２１，７２２，７２３，７２４が同一平面上に配置されるのではなく、中心部が突出する凸状に配置される点で異なる。
【００７１】
すなわち、中心部に配置されるブッシング７３０の周りには、第１単位コイル７２１、第２単位コイル７２２、第３単位コイル７２３及び第４単位コイル７２４が順次配置される。各単位コイル７２０間の間隔は、全て同一であるか、全て異なっており、場合によっては、一部のみが同一で、残りの部分が異なることもある。ブッシング７３０と、第１、第２、第３及び第４単位コイル７２１，７２２，７２３，７２４は、ＲＦ電源７１６に互いに並列に接続される。また、ブッシング７３０と、第１、第２、第３及び第４単位コイル７２１，７２２，７２３，７２４は、接地端子とも互いに並列に接続される。
【００７２】
前記ブッシング７３０は、下部のドーム３１２の上面から最も遠く離隔配置される。そして、第１単位コイル７２１、第２単位コイル７２２、第３単位コイル７２３及び第４単位コイル７２４の順に、すなわち、縁部に行くほど、下部のドーム３１２との間隔が漸次小さくなる。このように縁部から中心部に行くほど下部のドーム３１２から遠く離隔される構造を有するので、縁部から中心部に行くほどプラズマ密度が減少する。
【００７３】
図７は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第５例を示した図で、図８は、図７のプラズマソースコイルの断面構造を示した図である。図７及び図８に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイル９２０，ブッシング９３０も、図２に基づいて説明したプラズマソースコイル３２０，ブッシング３３０と同一であるが、プラズマソースコイル９２０の複数個の単位コイル、すなわち、第１、第２、第３及び第４単位コイル９２１，９２２，９２３，９２４が同一平面上に配置されるのではなく、中心部が突出した凸状に配置される点で異なる。
【００７４】
すなわち、中心部に配置されたブッシング９３０の周りに、第１単位コイル９２１、第２単位コイル９２２、第３単位コイル９２３及び第４単位コイル９２４が順次配置される。各単位コイル間の間隔は、全て同一であるか、全て異なっているか、場合によっては、一部のみが同一で、残りの部分が異なることもある。ブッシング９３０と、第１、第２、第３及び第４単位コイル９２１，９２２，９２３，９２４は、ＲＦ電源９１６に互いに並列に接続される。また、ブッシング９３０と、第１、第２、第３及び第４単位コイル９２１，９２２，９２３，９２４は、接地端子とも互いに並列に接続される。
【００７５】
前記ブッシング９３０は、下部のドーム３１２の上部表面から最も近い位置に離隔配置される。そして、第１単位コイル９２１、第２単位コイル９２２、第３単位コイル９２３及び第４単位コイル９２４の順に、すなわち、縁部に行くほど、下部のドーム３１２との間隔が漸次大きくなる。本実施形態に係るプラズマソースコイル９２０，ブッシング９３０の場合、縁部から中心部に行くほど下部のドーム３１２から遠く離隔される構造を有するので、縁部から中心部に行くほどプラズマ密度を増加させることができる。
【００７６】
この場合、エッチングガスとして、フルオリン／カーボン比の高いエッチングガスを用いる。フルオリン／カーボン比の高いエッチングガスは、副産物としてのポリマーを少なく発生させるエッチングガスを意味し、例えば、ＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガス、ＣＨＦ3ガスなどのエッチングガスがあり、フルオリン／カーボン比が２より大きいガスである。この場合、ウェハーの中心部よりもウェハーの縁部でエッチングが過度に行われてΔＣＤ分布が不均一になるが、本実施形態に係るプラズマソースコイル９２０は、縁部におけるプラズマ密度を減少させることで、全体的なΔＣＤ分布を均一にすることができる。
【００７７】
図９は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第６例を示した図で、図１０は、図９のプラズマソースコイルの断面構造を示した図である。図９及び図１０に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイル１１２０，ブッシング１１３０は、図５及び図６に基づいて説明したプラズマソースコイル７２０，ブッシング７３０と同じ構造を有する。
【００７８】
すなわち、中心部に配置されるブッシング１１３０の周りに、第１単位コイル１１２１、第２単位コイル１１２２、第３単位コイル１１２３及び第４単位コイル１１２４が順次配置される。各単位コイル１１２０間の間隔は、全て同一であるか、全て異なるか、場合によっては、一部のみが同一で、残りの部分が異なることもある。ブッシング１１３０と、第１、第２、第３及び第４単位コイル１１２１，１１２２，１１２３，１１２４は、ＲＦ電源１１１６に互いに並列に接続される。また、ブッシング１１３０と、第１、第２、第３及び第４単位コイル１１２１，１１２２，１１２３，１１２４は、接地端子とも互いに並列に接続される。
【００７９】
ただし、本実施形態に係るプラズマソースコイル１１２０，ブッシング１１３０は、凸状を有しており、最外郭に配置される第３及び第４単位コイル１１２３，１１２４が同一平面上に配置される点で、図５及び図６に基づいて説明した実施形態に係るプラズマソースコイルと異なっている。本実施形態に係るプラズマソースコイル１１２０，ブッシング１１３０は、縁部で所定の大きさのプラズマ密度を維持する場合に有用である。
【００８０】
図１１は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第７例を示した図である。図１１に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイル１３２０は、複数個の単位コイル、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４単位コイル１３２１，１３２２，１３２３，１３２４を含んで構成される。第１単位コイル１３２１は、中心部に配置される。第２単位コイル１３２２は、第１単位コイル１３２１から所定間隔だけ離隔されて第１単位コイル１３２１を取り囲む。第３単位コイル１３２３は、第２単位コイル１３２２から所定間隔だけ離隔されて第２単位コイル１３２２を取り囲む。そして、第４単位コイル１３２４は、第３単位コイル１３２３から所定間隔だけ離隔されて第３単位コイル１３２３を取り囲む。前記各単位コイル１３２０間の間隔は、全て同一であるか、全て異なっているか、場合によっては、一部のみが同一で、残りの部分が異なることもある。
【００８１】
第１、第２、第３及び第４単位コイル１３２１，１３２２，１３２３，１３２４は、ＲＦ電源１３１６に接続される。また、第１、第２、第３及び第４単位コイル１３２１，１３２２，１３２３，１３２４は、接地端子にも接続される。第１、第２、第３及び第４単位コイル１３２１，１３２２，１３２３，１３２４は、第１連結線１３４１、第２連結線１３４２、第３連結線１３４３及び第４連結線１３４４によって互いに電気的に接続される。第１連結線１３４１、第２連結線１３４２、第３連結線１３４３及び第４連結線１３４４は、互いに直角をなして配置される。特に、第１連結線１３４１及び第２連結線１３４２は、垂直方向に配置され、第３連結線１３４３及び第４連結線１３４４は、水平方向に配置される。
【００８２】
上記のような構造のプラズマソースコイルは、ＲＦ電源１３１６によって供給される電流の通路を多様に分散させることができる。具体的に、第１単位コイル１３２１に供給される電流は、接地端子に流れる前に、第１、第２、第３及び第４連結線１３４１，１３４２，１３４３，１３４４によって第２単位コイル１３２２、第３単位コイル１３２３及び第４単位コイル１３２４に分岐されて流れる。これらの多様な通路を通した電流の移動は、全体の電気場分布に影響を及ぼし、この電気場分布の変化を調節することで、全体のプラズマ密度分布を調節することができる。
【００８３】
図１２は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第８例を示した図である。図１２に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイル１４２０は、複数個の単位コイル、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４単位コイル１４２１，１４２２，１４２３，１４２４を含んで構成される。第１、第２、第３及び第４単位コイル１４２１，１４２２，１４２３，１４２４の配置構造は、図１１に基づいて説明した通りであるので、それに対する説明は省略することにする。
【００８４】
第１、第２、第３及び第４単位コイル１４２１，１４２２，１４２３，１４２４は、ＲＦ電源１４１６に接続され、接地端子にも接続される。第１単位コイル１４２１及び第２単位コイル１４２２は、第１連結線１４４１，１４４２，１４４３，１４４４によって互いに電気的に接続される。第２単位コイル１４２２及び第３単位コイル１４２３は、第２連結線１４５１，１４５２，１４５３，１４５４によって互いに電気的に接続される。第３単位コイル１４２３及び第４単位コイル１４２４は、第３連結線１４６１，１４６２，１４６３，１４６４によって互いに電気的に接続される。第１連結線１４４１，１４４２，１４４３，１４４４、第２連結線１４５１，１４５２，１４５３，１４５４及び第３連結線１４６１，１４６２，１４６３，１４６４は、直接接続されるのではなく、互い違いに配置される。
【００８５】
上記のような構造のプラズマソースコイル１４２０も、ＲＦ電源１４１６によって供給される電流の通路を多様に分散させることができる。具体的には、第１単位コイル１４２１に供給される電流の一部は、第１連結線１４４１，１４４２，１４４３，１４４４を通して第２単位コイル１４２２に分岐される。また、第２単位コイル１４２２に供給される電流の一部は、第２連結線１４５１，１４５２，１４５３，１４５４を通して第３単位コイル１４２３に分岐される。また、第３単位コイル１４２３に供給される電流の一部は、第３連結線１４６１，１４６２，１４６３，１４６４を通して第４単位コイル１４２４に分岐される。
【００８６】
このような動作は、上記と反対の場合も適用される。例えば、第４単位コイル１４２４に供給される電流の一部は、第３連結線１４６１，１４６２，１４６３，１４６４を通して第３単位コイル１４２３に分岐される。これらの多様な通路を通した電流の移動は、全体の電気場分布に影響を及ぼし、この電気場分布の変化を調節することで、全体のプラズマ密度分布を調節することができる。
【００８７】
図１３は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第９例を示した図である。図１３に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイル１５２０は、中心部にブッシング１５３０が配置され、その周囲に複数個の単位コイル、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４単位コイル１５２１，１５２２，１５２３，１５２４が配置される。第１単位コイル１５２１は、ブッシング１５３０から所定間隔だけ離隔されてブッシング１５３０を取り囲む。第２単位コイル１５２２は、第１単位コイル１５２１から所定間隔だけ離隔されて第１単位コイル１５２１を取り囲む。第３単位コイル１５２３は、第２単位コイル１５２２から所定間隔だけ離隔されて第２単位コイル１５２２を取り囲む。そして、第４単位コイル１５２４は、第３単位コイル１５２３から所定間隔だけ離隔されて第３単位コイル１５２３を取り囲む。
【００８８】
前記複数の単位コイル間の各間隔は、全て同一であるか、全て異なるか、場合によっては、一部のみが同一で、残りの部分が異なることもある。第１、第２、第３及び第４単位コイル１５２１，１５２２，１５２３，１５２４とブッシング１５３０は、ＲＦ電源１５１６に接続される。また、第１、第２、第３及び第４単位コイル１５２１，１５２２，１５２３，１５２４は、接地端子にも接続される。第１、第２、第３及び第４単位コイル１５２１，１５２２，１５２３，１５２４は、第１連結線１５４１、第２連結線１５４２、第３連結線１５４３及び第４連結線１５４４によって互いに電気的に接続される。第１連結線１５４１、第２連結線１５４２、第３連結線１５４３及び第４連結線１５４４は、互いに直角をなして配置される。特に、第１連結線１５４１及び第２連結線１５４２は、垂直方向に配置され、第３連結線１５４３及び第４連結線１５４４は、水平方向に配置される。
【００８９】
図１４は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１０例を示した図である。図１４に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイル１６２０は、中心部に配置されたブッシング１６３０と、ブッシング１６３０の周囲に配置される複数個の単位コイル、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４単位コイル１６２１，１６２２，１６２３，１６２４を含んで構成される。第１、第２、第３及び第４単位コイル１６２１，１６２２，１６２３，１６２４の配置構造は、図１３に基づいて説明した通りであるので、それに対する説明は省略することにする。
【００９０】
第１、第２、第３及び第４単位コイル１６２１，１６２２，１６２３，１６２４とブッシング１６３０は、ＲＦ電源１６１６に接続され、接地端子にも接続される。第１単位コイル１６２１及び第２単位コイル１６２２は、第１連結線１６４１，１６４２，１６４３，１６４４によって互いに電気的に接続される。第２単位コイル１６２２及び第３単位コイル１６２３は、第２連結線１６５１，１６５２，１６５３，１６５４によって互いに電気的に接続される。第３単位コイル１６２３及び第４単位コイル１６２４は、第３連結線１６６１，１６６２，１６６３，１６６４によって互いに電気的に接続される。第１連結線１６４１，１６４２，１６４３，１６４４、第２連結線１６５１，１６５２，１６５３，１６５４及び第３連結線１６６１，１６６２，１６６３，１６６４は、直接接続されるのではなく、互い違いに配置される。
【００９１】
図１５は、図１１乃至図１４のプラズマソースコイルの断面構造を説明するために示した図である。以下、図１３に示したプラズマソースコイルを例に挙げて説明するが、図１１、図１２及び図１４に示したプラズマソースコイルにも同様に適用される。
【００９２】
図１５に示すように、中央部に配置されたブッシング１５３０の周りに沿って複数個の単位コイルが配置されるが、次の三つの構造を選択的に含む。すなわち、第一の構造は、ブッシング１５３０から縁部に達するまで、同一の平面上に複数の単位コイル１５２１ａ〜１５２４ａ（１５２０ａ）が配置される場合である。第二の構造は、ブッシング１５３０から縁部に行くほど、下部のドーム（図示せず）から漸次遠くなる凸状に複数の単位コイル１５２１ｂ〜１５２４ｂ（１５２０ｂ）が配置される場合である。第三の構造は、ブッシング１５３０から縁部に行くほど、下部のドームに漸次近くなる凸状に複数の単位コイル１５２１ｃ〜１５２４ｃ（１５２０ｃ）が配置される場合である。
【００９３】
具体的には、第一の複数の単位コイル（１５２０ａ）の場合、第１、第２、第３及び第４単位コイル１５２１ａ，１５２２ａ，１５２３ａ，１５２４ａが同一の平面上に配置されるので、下部のドームとの間隔も一定である。第二の複数の単位コイル（１５２０ｂ）の場合、第１、第２、第３及び第４単位コイル１５２１ｂ，１５２２ｂ，１５２３ｂ，１５２４ｂに行くほど、漸次上に向かって下部のドームから遠ざかる。そして、第三の複数の単位コイル（１５２０ｃ）の場合、第１、第２、第３及び第４単位コイル１５２１ｃ，１５２２ｃ，１５２３ｃ，１５２４ｃに行くほど、漸次下に向かって下部のドームに近くなる。
【００９４】
第一の複数の単位コイル（１５２０ａ）の場合、第二の複数の単位コイル（１５２０ｂ）や第三の複数の単位コイル（１５２０ｃ）に比べて、中心部と縁部におけるプラズマ密度の偏差が相対的に小さい。第二の複数の単位コイル（１５２０ｂ）の場合、中心部から縁部に行くほどプラズマ密度が小さくなり、第三の複数の単位コイル（１５２０ｃ）の場合、中心部から縁部に行くほどプラズマ密度が大きくなる。
【００９５】
図１６は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１１例を示した図である。図１６に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイルは、下部プラズマソースコイル１８２０ａ及び上部プラズマソースコイル１８２０ｂを含んで構成される。下部プラズマソースコイル１８２０ａ及び上部プラズマソースコイル１８２０ｂは、垂直方向に所定間隔だけ離隔配置される。
【００９６】
下部プラズマソースコイル１８２０ａは、複数個の下部単位コイル１８２１ａ，１８２２ａ，１８２３ａ，１８２４ａを含む。具体的には、下部プラズマソースコイル１８２０ａは、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４下部単位コイル１８２１ａ，１８２２ａ，１８２３ａ，１８２４ａが接続された構造を有する。ここで、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。第１、第２、第３及び第４下部単位コイル１８２１ａ，１８２２ａ，１８２３ａ，１８２４ａは、全て所定半径を有する円状となっている。第１下部単位コイル１８２１ａは、第２下部単位コイル１８２２ａによって取り囲まれ、第２下部単位コイル１８２２ａは、第３下部単位コイル１８２３ａによって取り囲まれ、第３下部単位コイル１５２３ａは、第４下部単位コイル１５２４ａによって取り囲まれる。
【００９７】
第１、第２、第３及び第４下部単位コイル１８２１ａ，１８２２ａ，１８２３ａ，１８２４ａは、第１下部連結線１８４１ａ、第２下部連結線１８４２ａ、第３下部連結線１８４３ａ及び第４下部連結線１８４４ａによって互いに電気的に連結される。第１下部連結線１８４１ａ、第２下部連結線１８４２ａ、第３下部連結線１８４３ａ及び第４下部連結線１８４４ａは、互いに直角をなして配置される。特に、第１下部連結線１８４１ａ及び第２下部連結線１８４２ａは、第１方向に配置され、第３下部連結線１８４３ａ及び第４下部連結線１８４４ａは、第１方向と垂直である第２方向に配置される。
【００９８】
上部プラズマソースコイル１８２０ｂは、複数個の上部単位コイル１８２１ｂ，１８２２ｂ，１８２３ｂ，１８２４ｂを含む。具体的には、上部プラズマソースコイル１８２０ｂは、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４上部単位コイル１８２１ｂ，１８２２ｂ，１８２３ｂ，１８２４ｂが接続された構造を有する。ここで、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。第１、第２、第３及び第４上部単位コイル１８２１ｂ，１８２２ｂ，１８２３ｂ，１８２４ｂは、全て所定半径を有する円状となっている。第１上部単位コイル１８２１ｂは、第２上部単位コイル１８２２ｂによって取り囲まれ、第２上部単位コイル１８２２ｂは、第３上部単位コイル１８２３ｂによって取り囲まれ、第３上部単位コイル１８２３ｂは、第４上部単位コイル１８２４ｂによって取り囲まれる。
【００９９】
第１、第２、第３及び第４上部単位コイル１８２１ｂ，１８２２ｂ，１８２３ｂ，１８２４ｂは、第１上部連結線１８４１ｂ、第２上部連結線１８４２ｂ、第３上部連結線１８４３ｂ及び第４上部連結線１８４４ｂによって互いに電気的に接続される。第１上部連結線１８４１ｂ、第２上部連結線１８４２ｂ、第３上部連結線１８４３ｂ及び第４上部連結線１８４４ｂは、互いに直角をなして配置される。特に、第１上部連結線１８４１ｂ及び第２上部連結線１８４２ｂは、第１方向に配置され、第３上部連結線１８４３ｂ及び第４上部連結線１８４４ｂは、第１方向と垂直である第２方向に配置される。
【０１００】
図示していないが、前記第１下部連結線１８４１ａ及び第１上部連結線１８４１ｂは、垂直方向に配置される第１連結線（図示せず）によって直接接続されることもある。第２下部連結線１８４２ａ及び第２上部連結線１８４２ｂも、垂直方向に配置される第２連結線（図示せず）によって直接接続されうる。これと同様に、第３下部連結線１８４３ａ及び第３上部連結線１８４３ｂ、第４下部連結線１８４４ａ及び第３上部連結線１８４４ｂも、直接接続されうる。
【０１０１】
図１７は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１２例を示した図である。図１７に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイルは、下部プラズマソースコイル１９２０ａ及び上部プラズマソースコイル１９２０ｂを含んで構成される。下部プラズマソースコイル１９２０ａ及び上部プラズマソースコイル１９２０ｂは、垂直方向に所定間隔だけ離隔配置される。
【０１０２】
下部プラズマソースコイル１９２０ａは、複数個の下部単位コイル１９２１ａ，１９２２ａ，１９２３ａ，１９２４ａを含む。具体的には、下部プラズマソースコイル１９２０ａは、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４下部単位コイル１９２１ａ，１９２２ａ，１９２３ａ，１９２４ａが接続された構造を有する。ここで、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。第１、第２、第３及び第４下部単位コイル１９２１ａ，１９２２ａ，１９２３ａ，１９２４ａの配置は、図１８に基づいて説明した通りであるので、それに対する説明は省略することにする。
【０１０３】
第１、第２、第３及び第４下部単位コイル１９２１ａ，１９２２ａ，１９２３ａ，１９２４ａは、ＲＦ電源１９１６に接続され、接地端子にも接続される。第１下部単位コイル１９２１ａ及び第２下部単位コイル１９２２ａは、第１下部連結線１９４１ａ，１９４２ａ，１９４３ａ，１９４４ａによって互いに電気的に接続される。第２下部単位コイル１９２２ａ及び第３下部単位コイル１９２３ａは、第２下部連結線１９５１ａ，１９５２ａ，１９５３ａ，１９５４ａによって互いに電気的に接続される。第３下部単位コイル１９２３ａ及び第４下部単位コイル１９２４ａは、第３下部連結線１９６１ａ，１９６２ａ，１９６３ａ，１９６４ａによって互いに電気的に接続される。第１下部連結線１９４１ａ，１９４２ａ，１９４３ａ，１９４４ａ、第２下部連結線１９５１ａ，１９５２ａ，１９５３ａ，１９５４ａ及び第３下部連結線１９６１ａ，１９６２ａ，１９６３ａ，１９６４ａは、直接連結されるのではなく、互い違いに配置される。
【０１０４】
上部プラズマソースコイル１９２０ｂは、複数個の上部単位コイル１９２１ｂ，１９２２ｂ，１９２３ｂ，１９２４ｂを含む。具体的には、上部プラズマソースコイル１９２０ｂは、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４上部単位コイル１９２１ｂ，１９２２ｂ，１９２３ｂ，１９２４ｂが接続された構造を有する。ここで、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。第１、第２、第３及び第４上部単位コイル１９２１ｂ，１９２２ｂ，１９２３ｂ，１９２４ｂの配置も、図１８に基づいて説明した通りであるので、それに対する説明は省略することにする。
【０１０５】
第１、第２、第３及び第４上部単位コイル１９２１ｂ，１９２２ｂ，１９２３ｂ，１９２４ｂは、ＲＦ電源１９１６に接続され、接地端子にも接続される。第１上部単位コイル１９２１ｂ及び第２上部単位コイル１９２２ｂは、第１上部連結線１９４１ｂ，１９４２ｂ，１９４３ｂ，１９４４ｂによって互いに電気的に接続される。第２上部単位コイル１９２２ｂ及び第３上部単位コイル１９２３ｂは、第２上部連結線１９５１ｂ，１９５２ｂ，１９５３ｂ，１９５４ｂによって互いに電気的に接続される。第３上部単位コイル１９２３ｂ及び第４上部単位コイル１９２４ｂは、第３上部連結線１９６１ｂ，１９６２ｂ，１９６３ｂ，１９６４ｂによって互いに電気的に接続される。第１上部連結線１９４１ｂ，１９４２ｂ，１９４３ｂ，１９４４ｂ、第２上部連結線１９５１ｂ，１９５２ｂ，１９５３ｂ，１９５４ｂ及び第３上部連結線１９６１ｂ，１９６２ｂ，１９６３ｂ，１９６４ｂは、直接連結されるのではなく、互い違いに配置される。
【０１０６】
図示していないが、前記第２下部連結線１９５１ａ及び第２上部連結線１９５１ｂは、垂直方向に配置される第１連結線（図示せず）によって直接連結されることもある。第３下部連結線１９６２ａ及び第３上部連結線１９６２ｂは、垂直方向に配置される第２連結線（図示せず）によって直接連結されうる。これと同様に、第１下部連結線１９４１ａ，１９４２ａ，１９４３ａ，１９４４ａのうち何れか一つの第１下部連結線と、第１上部連結線１９４１ｂ，１９４２ｂ，１９４３ｂ，１９４４ｂのうち何れか一つの第１上部連結線も直接連結されうる。また、他の下部連結線と他の上部連結線も直接連結されうる。
【０１０７】
図１８は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１３例を示した図である。図１８に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイルは、中心部で垂直方向に長く配置される円柱状のブッシング２０３０と、このブッシング２０３０の下面と同一の平面上に配置された下部プラズマソースコイル２０２０ａと、ブッシング２０３０の上面と同一の平面上に配置された上部プラズマソースコイル２０２０ｂと、を含んで構成される。下部プラズマソースコイル２０２０ａ及び上部プラズマソースコイル２０２０ｂは、垂直方向にブッシング２０３０の長さに該当する間隔だけ離隔される。
【０１０８】
下部プラズマソースコイル２０２０ａは、複数個の下部単位コイル２０２１ａ，２０２２ａ，２０２３ａ，２０２４ａを含む。具体的には、下部プラズマソースコイル２０２０ａは、中心部のブッシング２０３０の周りに配置される複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４下部単位コイル２０２１ａ，２０２２ａ，２０２３ａ，２０２４ａが連結された構造を有する。ここで、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。第１、第２、第３及び第４下部単位コイル２０２１ａ，２０２２ａ，２０２３ａ，２０２４ａは、全て所定半径を有する円状となっている。
【０１０９】
第１、第２、第３及び第４下部単位コイル２０２１ａ，２０２２ａ，２０２３ａ，２０２４ａは、第１下部連結線２０４１ａ、第２下部連結線２０４２ａ、第３下部連結線２０４３ａ及び第４下部連結線２０４４ａによって互いに電気的に接続される。第１下部連結線２０４１ａ、第２下部連結線２０４２ａ、第３下部連結線２０４３ａ及び第４下部連結線２０４４ａは、互いに直角をなして配置される。例えば、第１下部連結線２０４１ａ及び第２下部連結線２０４２ａは、第１方向に配置され、第３下部連結線２０４３ａ及び第４下部連結線２０４４ａは、第１方向と垂直である第２方向に配置される。
【０１１０】
上部プラズマソースコイル２０２０ｂは、複数個の上部単位コイル２０２１ｂ，２０２２ｂ，２０２３ｂ，２０２４ｂを含む。具体的に、上部プラズマソースコイル２０２０ｂは、中心部のブッシング２０３０の周りに配置される複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４上部単位コイル２０２１ｂ，２０２２ｂ，２０２３ｂ，２０２４ｂが連結された構造を有する。ここで、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。第１、第２、第３及び第４上部単位コイル２０２１ｂ，２０２２ｂ，２０２３ｂ，２０２４ｂは、全て所定半径を有する円状となっている。
【０１１１】
第１、第２、第３及び第４上部単位コイル２０２１ｂ，２０２２ｂ，２０２３ｂ，２０２４ｂは、第１上部連結線２０４１ｂ、第２上部連結線２０４２ｂ、第３上部連結線２０４３ｂ及び第４上部連結線２０４４ｂによって互いに電気的に接続される。第１上部連結線２０４１ｂ、第２上部連結線２０４２ｂ、第３上部連結線２０４３ｂ及び第４上部連結線２０４４ｂは、互いに直角をなして配置される。例えば、第１上部連結線２０４１ｂ及び第２上部連結線２０４２ｂは、第１方向に配置され、第３上部連結線２０４３ｂ及び第４上部連結線２０４４ｂは、第１方向と垂直である第２方向に配置される。
【０１１２】
図示していないが、前記第１下部連結線２０４１ａ及び第１上部連結線２０４１ｂは、垂直方向に配置される第１連結線（図示せず）によって直接連結されることもある。第２下部連結線２０４２ａ及び第２上部連結線２０４２ｂは、垂直方向に配置される第２連結線（図示せず）によって直接連結されうる。これと同様に、第３下部連結線２０４３ａ及び第３上部連結線２０４３ｂ、第４下部連結線２０４４ａ及び第３上部連結線２０４４ｂも、直接連結されうる。
【０１１３】
図１９は、本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１４例を示した図である。図１９に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイルは、中心部で垂直方向に長く配置される円柱状のブッシング２１３０と、このブッシング２１３０の下面と同一の平面上に配置される下部プラズマソースコイル２１２０ａと、ブッシング２１３０の上面と同一の平面上に配置される上部プラズマソースコイル２１２０ｂと、を含んで構成される。下部プラズマソースコイル２１２０ａ及び上部プラズマソースコイル２１２０ｂは、垂直方向にブッシング２１３０の長さに該当する間隔だけ離隔される。
【０１１４】
下部プラズマソースコイル２１２０ａは、複数個の下部単位コイル２１２１ａ，２１２２ａ，２１２３ａ，２１２４ａを含む。具体的に、下部プラズマソースコイル２１２０ａは、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４下部単位コイル２１２１ａ，２１２２ａ，２１２３ａ，２１２４ａが連結された構造を有する。ここで、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。第１、第２、第３及び第４下部単位コイル２１２１ａ，２１２２ａ，２１２３ａ，２１２４ａの配置は、図２０に基づいて説明した通りであるので、それに対する説明は省略することにする。
【０１１５】
第１、第２、第３及び第４下部単位コイル２１２１ａ，２１２２ａ，２１２３ａ，２１２４ａは、ＲＦ電源２１１６に接続され、接地端子にも接続される。第１下部単位コイル２１２１ａ及び第２下部単位コイル２１２２ａは、第１下部連結線２１４１ａ，２１４２ａ，２１４３ａ，２１４４ａによって互いに電気的に接続される。第２下部単位コイル２１２２ａ及び第３下部単位コイル２１２３ａは、第２下部連結線２１５１ａ，２１５２ａ，２１５３ａ，２１５４ａによって互いに電気的に接続される。第３下部単位コイル２１２３ａ及び第４下部単位コイル２１２４ａは、第３下部連結線２１６１ａ，２１６２ａ，２１６３ａ，２１６４ａによって互いに電気的に接続される。第１下部連結線２１４１ａ，２１４２ａ，２１４３ａ，２１４４ａ、第２下部連結線２１５１ａ，２１５２ａ，２１５３ａ，２１５４ａ及び第３下部連結線２１６１ａ，２１６２ａ，２１６３ａ，２１６４ａは、直接連結されるのではなく、互い違いに配置される。
【０１１６】
上部プラズマソースコイル２１２０ｂは、複数個の上部単位コイル２１２１ｂ，２１２２ｂ，２１２３ｂ，２１２４ｂを含む。具体的には、上部プラズマソースコイル２１２０ｂは、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４上部単位コイル２１２１ｂ，２１２２ｂ，２１２３ｂ，２１２４ｂが連結された構造を有する。ここで、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。第１、第２、第３及び第４上部単位コイル２１２１ｂ，２１２２ｂ，２１２３ｂ，２１２４ｂの配置も、図２０に基づいて説明した通りであるので、それに対する説明は省略することにする。
【０１１７】
第１、第２、第３及び第４上部単位コイル２１２１ｂ，２１２２ｂ，２１２３ｂ，２１２４ｂは、ＲＦ電源２１１６に接続され、接地端子にも接続される。第１上部単位コイル２１２１ｂ及び第２上部単位コイル２１２２ｂは、第１上部連結線２１４１ｂ，２１４２ｂ，２１４３ｂ，２１４４ｂによって互いに電気的に接続される。第２上部単位コイル２１２２ｂ及び第３上部単位コイル２１２３ｂは、第２上部連結線２１５１ｂ，２１５２ｂ，２１５３ｂ，２１５４ｂによって互いに電気的に接続される。第３上部単位コイル１８２３ｂ及び第４上部単位コイル１８２４ｂは、第３上部連結線２１６１ｂ，２１６２ｂ，２１６３ｂ，２１６４ｂによって互いに電気的に接続される。第１上部連結線２１４１ｂ，２１４２ｂ，２１４３ｂ，２１４４ｂ、第２上部連結線２１５１ｂ，２１５２ｂ，２１５３ｂ，２１５４ｂ及び第３上部連結線２１６１ｂ，２１６２ｂ，２１６３ｂ，２１６４ｂは、直接連結されるのではなく、互い違いに配置される。
【０１１８】
図示していないが、前記第２下部連結線２１５１ａ及び第２上部連結線２１５１ｂは、垂直方向に配置された第１連結線（図示せず）によって直接連結されることもある。第３下部連結線２１６２ａ及び第３上部連結線２１５１ｂは、垂直方向に配置される第２連結線（図示せず）によって直接連結されうる。これと同様に、第１下部連結線２１４１ａ，２１４２ａ，２１４３ａ，１８４４ａのうち何れか一つの第１下部連結線と、第１上部連結線１８４１ｂ，１８４２ｂ，１８４３ｂ，１８４４ｂのうち何れか一つの第１上部連結線が直接連結されうる。また、他の下部連結線と他の上部連結線も直接連結されうる。
【０１１９】
図２０は、本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルを採用したプラズマチェンバーを示した断面図で、図２１は、図２０のプラズマソースコイルを示した平面図である。図２０及び図２１において、図１と同じ図面符号は同じ構成要素を示すので、それに対する説明は省略することにする。図２０及び図２１に示すように、前記プラズマチェンバー３００に適用されるプラズマソースコイル２２００は、複数個、例えば、４個の第１、第２、第３及び第４単位コイル２２０１，２２０２，２２０３，２２０４と、ブッシング２２１０を含んで構成される。
【０１２０】
具体的には、ブッシング２２１０が中心部に配置され、第１、第２、第３及び第４単位コイル２２０１，２２０２，２２０３，２２０４は、ブッシング２２１０から延長され、ブッシング２２１０の周りを螺旋状に巻いている。ここでは、例示的に単位コイルを４個に限定したが、４個より少なくまたは多くすることも当然に可能である。すなわち、各単位コイルの個数ｍは、２以上の整数値で示される。各単位コイル２２０１，２２０２，２２０３，２２０４は、所定の巻回数ｎを有するが、この巻回数ｎは、正の実数値で示される。すなわち、巻回数ｎは、ｎ＝ａ×（ｂ／ｍ）（ここで、ａ及びｂは、正の整数）で計算される。
【０１２１】
ブッシング２２１０は、複数個の単位コイル２２０１，２２０２，２２０３，２２０４と同じ材質からなる。例えば、単位コイル２２０１，２２０２，２２０３，２２０４が銅材質からなる場合、ブッシング２２１０も銅材質からなる。しかし、場合によって、ブッシング２２１０は、各単位コイル２２０１，２２０２，２２０３，２２０４と異なる材質からなることもあるが、この場合も、当然に導電性材質からなるべきである。ブッシング２２１０は、所定半径を有する円状となっているが、場合によっては、円状以外の他の形状となることもある。
【０１２２】
ブッシング２２１０の中央部には、ブッシング２２１０の上面から垂直方向に突出される支持棒２２１１が配置される。この支持棒２２１１も、銅などの導電性材質からなる。支持棒２２１１は、ＲＦ電源３１６の一端子に接続され、ＲＦ電源３１６の他の端子は接地される。ＲＦ電源３１６からのパワーは、支持棒２２１１及びブッシング２２１０を通して第１、第２、第３及び第４単位コイル２２０１，２２０２，２２０３，２２０４に供給される。
【０１２３】
上記のような構造のプラズマソースコイル及びこれを用いたプラズマチェンバーによると、中心部に配置されたブッシング２２１０によって、中心部におけるプラズマ密度が縁部よりも相対的に減少することで、ΔＣＤの分布を均一にすることができる。より具体的に説明すると、中心部におけるプラズマ密度が相対的に高いため、ポリマー性副産物が中心部で一層多く発生し、この副産物によってエッチング率が低下することで、中心部と縁部におけるΔＣＤの分布が互いに異なっていた。一方、ブッシング２２１０の存在により、中心部におけるプラズマ密度が減少し、ポリマー性副産物が少なく発生することで、中心部におけるΔＣＤと縁部におけるΔＣＤの分布を均一にすることができる。しかし、上記のような利点にもかかわらず、中心部から縁部に達するまでのΔＣＤ分布を一層細密に調節するには限界がある。特に、この限界は、ウェハーが漸次的に大容量化される趨勢に伴い、重要な問題として台頭している。
【０１２４】
図２２は、本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルを説明するために、中心部からウェハー及びプラズマソースコイルの縁部までの距離を示した図である。また、図２３は、本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルの中心部から縁部に達するまでの表面積分布の一例を示したグラフである。また、図２４は、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルを構成する単位コイルの一例を示した図である。図２２乃至図２４において、同じ図面符号は同じ構成要素を示している。
【０１２５】
まず、図２２及び図２３に示すように、中心部０からウェハーの縁部までのウェハー半径ｒwfよりも、中心部０からプラズマソースコイルの縁部までのコイル半径ｒcoilが一層大きい。したがって、ウェハー直径ｄwfよりも、プラズマソースコイルのコイル直径ｄcoilが一層大きい。ウェハー領域２４１０は、第１ウェハー領域２４１１及び第２ウェハー領域２４１２に分けられる。第１ウェハー領域２４１１は、中心部０から第１ウェハー半径ｒwf1を有する円状領域である。第２ウェハー領域２４１２は、第１ウェハー領域３１１を取り囲む円状領域であり、所定の幅ｒwf2を有する。そして、コイル縁部領域２４２１は、第２ウェハー領域２４１２を取り囲む円状領域であり、所定の幅ｒcoil1を有する。
【０１２６】
第１ウェハー領域２４１１において、プラズマソースコイルを構成する複数個の単位コイルの各コイル表面積は、中心部０から第１ウェハー領域２４１１の縁部に行くほど変化される。ここで、プラズマソースコイルは、図２１に示した構造を有し、以下、複数個の単位コイルのうち何れか一つのみを例に挙げて説明する。前記単位コイルは、所定領域ごとに異なる表面積を有することもある。前記第１ウェハー領域２４１１において、図面符号"２５１１"で示した線は、コイル表面積が一定である場合を示し、図面符号"２５１２"で示した線は、コイル表面積が漸次減少する場合を示し、図面符号"２５１３"で示した線は、コイル表面積が漸次増加する場合を示している。第２ウェハー領域２４１２においては、図面符号"２５２１"で示すようにコイル表面積が一定である。コイル縁部領域２４２１において、図面符号"２５３１"で示した線は、コイル表面積が一定である場合を示し、図面符号"２５３２"で示した線は、コイル表面積が漸次増加する場合を示し、図面符号"２５３３"で示した線は、コイル表面積が漸次減少する場合を示している。
【０１２７】
第１ウェハー領域２４１１におけるコイル表面積の減少程度（２５１２を参照）及びコイル表面積の増加程度（２５１３を参照）は、それぞれ所定角度（＋α、−α）で示される。前記角度（＋α、−α）が大きい場合は、コイル表面積が大幅に減少または増加することを意味し、前記角度（＋α、−α）が小さい場合は、コイル表面積が小幅に減少または増加することを意味する。これと同様に、コイル縁部領域２４２１におけるコイル表面積の増加程度（２５３２を参照）とコイル表面積の減少程度（２５３３を参照）は、それぞれ所定角度（＋δ、−δ）で示される。この場合も、前記角度（＋δ、−δ）が大きい場合は、コイル表面積が大幅に増加または減少することを意味し、前記角度（＋α、−α）が小さい場合は、コイル表面積が小幅に増加または減少することを意味する。
【０１２８】
次に、図２４に示すように、複数個の単位コイルのうち一つの単位コイル２２０１を例に挙げて具体的に説明すると、第１ウェハー領域２４１１では単位コイル２２０１の表面積が漸次減少し、第２ウェハー領域２４１１では単位コイル２２０１の表面積が一定に維持され、コイルの縁部領域２４２１では単位コイル２２０１の表面積が漸次増加する。このように単位コイル２２０１の表面積を所定領域別に区分して変化させ、プラズマチェンバー内におけるプラズマ密度を多様に変化させることで、ウェハーの中心部から縁部に達するまでのΔＣＤ分布を多様に調節することができる。
【０１２９】
より具体的に説明すると、一般的にＲＦ電源から供給される信号は交流信号であるが、ほとんどの交流信号は、表皮効果（ｓｋｉｎ  ｅｆｆｅｃｔ）によってコイルの表皮に沿って流れる。このとき、信号は、コイルの表面から所定深さでる表皮深さ（ｓｋｉｎ  ｄｅｐｔｈ）に達する領域に沿って流れるが、この表皮深さは、コイルの表面積によって変化する。例えば、コイルの表面積が小さくなると、コイルの表皮深さも小さくなる。電流量は一定であるが、コイルの表皮深さが小さくなると、電流密度は大きくなる。このように電流密度が大きくなると、プラズマチェンバー内のプラズマ密度も大きくなる。その反対に、コイルの表面積が大きくなると、コイルの表皮深さも大きくなり、よって、電流密度は小さくなる。このように電流密度が小さくなると、プラズマチェンバー内のプラズマ密度も小さくなる。このような表面積の変化によって電流密度が変化し、電流密度の変化によってプラズマ密度が変化する。また、このようにプラズマ密度が変化するということは、例えば、エッチング工程のエッチング率が変化することを意味する。
【０１３０】
図２３に示すように、プラズマソースコイルの単位コイルの断面積が図面符号"２５１２"、"２５２１"、"２５３２"のように変化する場合を例に挙げてみる。この場合、単位コイルの表面積は、第１ウェハー領域２４１１では徐々に減少し、第２ウェハー領域２４１２では一定に維持され、コイルの縁部領域２４２１で再び徐々に増加する。また、プラズマ密度は、中心部０から縁部に行くほど徐々に増加し、第２ウェハー領域２４１１で一定に維持され、再び第２ウェハー領域２４１１を抜けて縁部に行くほど徐々に減少する分布を示す。このような分布によって、第１ウェハー領域２４１１では縁部に行くほどエッチング率が増加し、コイル縁部領域２４２１では縁部に行くほどエッチング率が減少し、それらの間の第２ウェハー領域２４１２では一定のエッチング率を示す。したがって、第１ウェハー領域２４１１において縁部に行くほどエッチング率が低下すると同時に、コイル縁部領域２４２１において縁部に行くほどエッチング率が徐々に大きくなる場合に発生しうるΔＣＤの不均一な分布を均一に調節することができる。
【０１３１】
また、プラズマソースコイルの単位コイルの断面積が図面符号"２５１２"、"２５２１"、"２５３２"のように変化される場合を例に挙げてみる。この場合、単位コイルの断面積は、第１ウェハー領域２４１１では徐々に減少し、第２ウェハー領域２４１２では一定に維持され、コイルの縁部領域２４２１で再び徐々に減少する。このとき、プラズマ密度は、中心部０から縁部に行くほど徐々に増加し、第２ウェハー領域２４１１で一定に維持され、再び第２ウェハー領域２４１１を抜けて縁部に行くほど徐々に増加する分布を示す。このような分布によって、第１ウェハー領域２４１１では縁部に行くほどエッチング率が増加し、コイルの縁部領域２４２１でも縁部に行くほどエッチング率が増加し、それらの間の第２ウェハー領域２４１２では一定のエッチング率を示す。したがって、第１ウェハー領域２４１１で縁部に行くほどエッチング率が低下すると同時に、コイルの縁部領域２４２１でも縁部に行くほどエッチング率が漸次低下する場合に発生しうるΔＣＤの不均一な分布を均一に調節することができる。他の場合も、上述した例と同一であるので、それに対する説明は省略することにする。さらに、上記のような原理は、本発明の他の実施形態に対しても適用することができる。
【０１３２】
第１ウェハー領域２４１１の中心部０からの半径ｒwf1は、ウェハーの全体半径の１０〜３０％である。第２ウェハー領域２４１２の幅ｒwf2、すなわち、第１ウェハー領域２４１１の縁部から第２ウェハー領域２４１２の縁部までの間隔は、ウェハーの全体半径のほぼ７０〜９０％である。そして、コイル縁部領域２４２１の幅ｒcoil1、すなわち、第２ウェハー領域２４１２の縁部からコイルの縁部領域２４２１の縁部までの間隔は、ウェハーの全体半径のほぼ３０〜５０％である。例えば、使用するウェハーが２００mmである場合、第１ウェハー領域３１１の中心部０からの半径ｒwf1はほぼ１〜３cmで、第２ウェハー領域２４１２の幅はほぼ７〜９cmで、コイル縁部領域２４２１の幅ｒcoil1はほぼ３〜５cmである。使用するウェハーが３００mmである場合、第１ウェハー領域２４１１の中心部０からの半径ｒwf1はほぼ１．５〜４．５cmで、第２ウェハー領域２４１２の幅ｒwf2はほぼ１０．５〜１３．５cmで、コイル縁部領域２４２１の幅ｒcoil1はほぼ４．５〜７．５cmである。しかし、これら位置は、場合によって変わることもある。
【０１３３】
図２５は、本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルの中心部から縁部に達するまでの表面積分布の他の例を示したグラフである。図２５に示すように、第１ウェハー領域２４１１において、プラズマソースコイルを構成する複数個の単位コイルの各コイル表面積は、中心部０から第１ウェハー領域２４１１の縁部に行くほど変化する。前記単位コイルは、図２３に基づいて説明したように、所定領域ごとに異なる表面積を有することもある。前記第１ウェハー領域２４１１において、図面符号"２７１１"で示した線は、コイル表面積が一定である場合を示し、図面符号"２７１２"で示した線は、コイル表面積が漸次減少する場合を示し、図面符号"２７１３"で示した線は、コイル表面積が漸次増加する場合を示している。第２ウェハー領域２４１２においては、図面符号"２７２１"で示したように、コイル表面積が縁部に行くほど漸次増加する。コイル縁部領域２４２１において、図面符号"２７３１"で示した線は、コイル表面積が一定である場合を示し、図面符号"２７３２"で示した線は、コイル表面積が縁部に行くほど漸次増加する場合を示し、図面符号"２７３３"で示した線は、コイル表面積が縁部に行くほど漸次減少する場合を示している。
【０１３４】
第１ウェハー領域２４１１におけるコイル表面積の減少程度（２７１２を参照）とコイル表面積の増加程度（２７１３を参照）は、それぞれ所定角度（＋α、−α）で示される。前記角度（＋α、−α）が大きい場合は、コイル表面積が大幅に減少または増加することを意味し、前記角度（＋α、−α）が小さい場合は、コイル表面積が小幅に減少または増加することを意味する。これと同様に、第２ウェハー領域２４１２におけるコイル表面積の増加程度（２７２１を参照）は、所定角度（＋β）で示した。前記角度（＋β）が大きい場合は、コイル表面積が大幅に増加することを意味し、前記角度（＋β）が小さい場合は、コイル表面積が小幅に増加することを意味する。これと同様に、コイル縁部領域２４２１におけるコイル表面積の増加程度（２７３２を参照）とコイル表面積の減少程度（２７３３参照）は、それぞれ所定角度（＋δ、−δ）で示される。この場合も、前記角度（＋δ、−δ）が大きい場合は、コイル表面積が大幅に増加または減少することを意味し、前記角度（＋δ、−δ）が小さい場合は、コイル表面積が小幅に増加または減少することを意味する。
【０１３５】
図２６は、本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルの中心部から縁部に達するまでの表面積分布のさらに他の例を示したグラフである。図２６に示すように、第１ウェハー領域２４１１において、プラズマソースコイルを構成する複数個の単位コイルの各コイル表面積は、中心部０から第１ウェハー領域２４１１の縁部に行くほど変化する。例えば、図面符号"２８１１"で示した線は、コイル表面積が一定である場合を示し、図面符号"２８１２"で示した線は、コイル表面積が漸次減少する場合を示し、図面符号"２８１３"で示した線は、コイル表面積が漸次増加する場合を示している。第２ウェハー領域２４１２においては、図面符号"２８２１"で示したように、コイル表面積が縁部に行くほど漸次減少する。コイルの縁部領域２４２１において、図面符号"２８３１"で示した線は、コイル表面積が一定である場合を示し、図面符号"２８３２"で示した線は、コイル表面積が縁部に行くほど漸次増加する場合を示し、図面符号"２８３３"で示した線は、縁部に行くほどコイル表面積が漸次減少する場合を示す。
【０１３６】
第１ウェハー領域２４１１におけるコイル表面積の減少程度（２８１２を参照）とコイル表面積の増加程度（２８１３を参照）は、それぞれ所定角度（＋α、−α）で示される。前記角度（＋α、−α）が大きい場合は、コイル表面積が大幅に減少または増加することを意味し、前記角度（＋α、−α）が小さい場合は、コイル表面積が小幅に減少または増加することを意味する。これと同様に、第２ウェハー領域２４１２におけるコイル表面積の減少程度（２８２１を参照）は、所定角度（−β）で示される。前記角度（−β）が大きい場合は、コイル表面積が大幅に増加することを意味し、前記角度（−β）が小さい場合は、コイル表面積が小幅に増加することを意味する。これと同様に、コイルの縁部領域２４２１におけるコイル表面積の増加程度（２８３２を参照）とコイル表面積の減少程度（２８３３を参照）は、それぞれ所定角度（＋δ、−δ）で示される。この場合も、前記角度（＋δ、−δ）が大きい場合は、コイル表面積が大幅に増加または減少することを意味し、前記角度（＋δ、−δ）が小さい場合は、コイル表面積が小幅に増加または減少することを意味する。
【０１３７】
図２７は、本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルの中心部から縁部に達するまでの表面積分布のさらに他の例を示したグラフである。図２７において図２５と同じ図面符号は、同じ構成要素を示している。図２７に示すように、本実施形態に係るプラズマソースコイルは、第２ウェハー領域２４１２が二つの第２ウェハー領域２４１２−１，２４１２−２に分けられる点で、図２５に基づいて説明したプラズマソースコイルと異なっている。具体的に、最初の第２ウェハー領域２４１２−１は、第１ウェハー領域２４１１の縁部に隣接する円状領域として所定の幅ｒwf2-1を有し、二番目の第２ウェハー領域２４１２−２は、最初の第２ウェハー領域２４１２−１を取り囲む円状領域として所定の幅ｒwf2-2を有する。最初の第２ウェハー領域２４１２−１の幅ｒwf2-1と、二番目の第２ウェハー領域２４１２−２の幅ｒwf2-2との合計は、第２ウェハー領域２４１２の幅ｒwf2と同一である。前記最初の第２ウェハー領域２４２１−１の幅ｒwf2-2は、第２ウェハー領域２４１２の全体幅のほぼ６０〜９０％である。例えば、使用するウェハーが２００mmウェハーである場合、前記幅ｒwf2-2はほぼ４．２〜８．１cmで、使用するウェハーが３００mmウェハーである場合、前記幅ｒwf2-2はほぼ６．３〜１２．２cmである。
【０１３８】
最初の第２ウェハー領域２４１２−１における単位コイルの表面積は、図面符号"２９２１−１"で示したように徐々に増加し、その増加程度は所定角度（＋β）で示される。また、２番目の第２ウェハー領域２４１２−２における単位コイルの表面積も、図面符号"２９２１−２"で示したように徐々に増加するが、このときの増加は、最初の第２ウェハー領域２４１２−１での増加より急激であり、その増加程度は、所定角度（＋γ）で示される。図面には、最初の第２ウェハー領域２４１２−１及び２番目の第２ウェハー領域２４１２−２全ての単位コイルの表面積が縁部に行くほど漸次増加しているが、場合によっては、縁部に行くほど漸次減少することもあり、その増加または減少程度も当然に変化可能である。本実施形態に係るプラズマソースコイルの場合、ＣＤ調節が最も難しいウェハーの縁部におけるプラズマ密度を一層細密に調節することができる。
【０１３９】
図２８は、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルを採用したプラズマチェンバーを示した断面図で、図２９は、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルを説明するために概略的に示した平面図で、図３０は、図２９のＡ−Ａ'線断面図で、図３１は、図２９及び図３３０のプラズマソースコイルのウェハー縁部方向への各コイル間の間隔変化を説明するために示したグラフで、図３２及び図３３は、図２９及び図３０のプラズマソースコイルの回転角度によるコイル半径及びコイル半径変化をそれぞれ示したグラフで、図３４は、本実施形態に係るプラズマソースコイルの導入によるウェハー上のＣＤ分布を説明するために示したグラフである。
【０１４０】
図２８及び図２９に示すように、本実施形態に係る乾式エッチング装置としてのプラズマチェンバーは、その内部にプラズマ工程空間を有する反応チェンバー３０００を備えている。この反応チェンバー３０００の内部空間は、外部と遮断されており、その内部でエッチング工程などが行われるように、大気圧より著しく低い圧力、例えば、真空状態に維持される。
【０１４１】
反応チェンバー３０００内には、工程処理が行われるウェハー３０８などの半導体基板を支持するために、静電チャック（ＥＳＣ）などの基板支持部３０１０が下部空間に配置される。この基板支持部３０１０には、ウェハー３０８の後面にバイアスパワーを印加するためのバイアスパワー部３０３０が電気的に接続される。このバイアスパワー部３０３０は、ＲＦ電源によって構成される。
【０１４２】
反応チェンバー３０００の上部外側には、チェンバー３０００内のプラズマ形成のための本実施形態に係るプラズマソースコイル３１００が配置される。このプラズマソースコイル３１００は、図２９に示すように、中央部に配置されたコイルブッシング３１１０と、このコイルブッシング３１１０から延びて、コイルブッシング３１１０の周りを平面上で螺旋状に巻く少なくとも２個以上の複数個の単位コイル３１０１，３１０２，３１０３を含んで構成される。
【０１４３】
本実施形態では、３個の単位コイル３１０１，３１０２，３１０３束がコイルブッシング３１１０から延びる形態を例示したが、単位コイルを必ず３個に限定する必要は当然ない。すなわち、単位コイル数ｍは、２以上の整数であり、各単位コイル３１０１，３１０２，３１０３は、ｎ回の巻回数で螺旋状にコイルブッシング３１１０の周囲に平面上で巻かれた状態でもある。
【０１４４】
このとき、螺旋の巻回数ｎは、正の実数値である。各単位コイル３１０１，３１０２，３１０３の巻回数ｎは、必ず整数である必要はなく、例えば、１．２５回の巻回数を有することもある。それにもかかわらず、単位コイル数ｍは３以上で、巻回数ｎは３以下であることが好ましい。実質的に、単位コイル数は、コイルブッシング３１１０の周囲に配置が許容される限り、多数個、例えば、５個またはそれ以上で導入される。また、巻回数も、空間が許容する限り、多数回で導入される。それにもかかわらず、説明の便宜上、本発明の実施形態では、単位コイル数ｍが３で、巻回数ｎが７／３である場合を図２９に例示し、図２９に基づいて説明する。
【０１４５】
コイルブッシング３１１０は、複数個の単位コイル３１０１，３１０２，３１０３と同じ材質からなる。例えば、各単位コイル３１０１，３１０２，３１０３が銅材質からなる場合、コイルブッシング３１１０も銅材質からなる。しかし、コイルブッシング３１１０は、場合によって各単位コイル３１０１，３１０２，３１０３と異なる材質からなるが、この場合も導電性材質を用いるべきである。
【０１４６】
コイルブッシング３１１０の中央部には、プラズマ発生のためのプラズマソースパワーを提供するソースパワー部３０２０が電気的に接続される。ソースパワー部３０２０は、ＲＦ電源によって構成される。したがって、ソースパワー部３０２０のＲＦパワーは、コイルブッシング３１１０を通して各単位コイル３１０１，３１０２，３１０３に伝達される。各単位コイル３１０１，３１０２，３１０３の他端は、接地されることが好ましい。
【０１４７】
上記のような構造のプラズマソースコイルを導入した図２８のプラズマチェンバーにおいて、ソースパワー部３０２０によって供給されたＲＦ電流は、コイルブッシング３１１０を通して個々の単位コイル３１０１，３１０２，３１０３に沿って流れ、これによって、各単位コイル３１０１，３１０２，３１０３がＲＦ磁場を発生させる。この磁場によって、ファラデーの誘導法則にしたがって誘導電場がチェンバー３０００内に発生する。この誘導電場と一緒に、チェンバー３０００の内部にエッチング反応気体を注入するとプラズマが発生・維持され、この誘導プラズマを用いてウェハー３０８上に半導体エッチング工程が行われる。このとき、コイルブッシング３１１０の導入は、このようなコイルブッシング３１１０の担当領域によってＣＣＰの固有効果を追加する役割をする。これが、本発明の実施形態に係るＡＣＰ（Ａｄａｐｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌｓａｍａ）の一特徴である。
【０１４８】
従来のIＣＰコイルを採用するプラズマエッチング装備の場合、チェンバー内に発生したプラズマを用いてウェハー上にエッチング工程を行うとき、ウェハー上のＣＤ分布が不均一に発生しうる。図３４において図面符号３６０３で示したグラフは、従来のIＣＰコイルを使用するが、巻かれたコイル間の間隔が一定である場合、ウェハー上に得られたＣＤ分布を示している。この場合、ウェハーの縁部に近づくほどＣＤ分布が変わり、ＣＤ分布が小さくなる傾向を明確に示している。
【０１４９】
このようなＣＤ分布の不均一性を解消するために、従来のIＣＰコイルを変形させ、縁部に行くほどコイル間の間隔を減少させる試みがある。それにもかかわらず、コイル間の間隔が単純に減少した従来のIＣＰコイルの変形の場合、図３４の図面符号３６０２で示すように、ＣＤ分布の不均一性程度は多少弱くなるが、ウェハーの縁部でＣＤが相対的に小さい状態を示し、ＣＤ不均一性を依然として示すようになる。
【０１５０】
このようなウェハー上のＣＤ分布の不均一性を解消するために、本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイル３１００は、コイルブッシング３１１０を導入しており、図３０に示すように、各コイル３１００間の間隔を、コイルブッシング３１１０から遠くなるにつれて減少させ、再びコイル３１００の外郭に隣接して増加させるように設定する。このように各コイル３１００間の間隔を調節することで、図３４の図面符号３６０１で示すように、基準ＣＤ１を充足するＣＤがウェハーの全体にかけて均一に分布されるように誘導する。
【０１５１】
ウェハー３０８上に形成されるパターンのＣＤは、パターニングエッチングのために導入されるプラズマの分布、エッチングガスの種類、工程温度などに影響を受けるようになる。本発明の実施形態では、ＣＤに影響を及ぼす各要素のうち、プラズマ分布に直接的に影響を及ぼすプラズマソースコイル３１００の構造を体系的に変化させることで、ウェハー上に均一なＣＤ分布が実現されるように誘導する。
【０１５２】
具体的に、本実施形態に係るプラズマソースコイル３１００は、中心部にコイルブッシング３１１０を導入することで、コイルブッシング３１１０の占める領域でＣＣＰ効果が誘発されるように誘導する。そして、図３０に示すように、各コイル３１００間の間隔が中心部で最大になり、外郭に行くほど漸次減少した後、再び増加するように各コイル３１００間の間隔を調節する。すなわち、ｄ1＞ｄ2＞ｄ3＞ｄ4の形態で減少した後、ｄ4＜ｄ5＜ｄ6の形態で再び増加するように各コイル３１００間の間隔を調節する。このとき、最外郭では、再び間隔がやや減少してｄ6＞ｄ7になる。これは、コイル３１００の最外郭で、回転角度による対称性がコイル３１００の断絶によって崩れることを最小化するためである。
【０１５３】
コイルブッシング３１１０の中心部から離隔された位置による各コイル３１００間の間隔、すなわち、コイル位置及び各コイル間の間隔を示したグラフは、図３１のような形態である。コイルブッシング３１１０の中心部から最も近い順にコイル位置をＡ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4、Ａ5、Ａ6、Ａ7に設定すると、これらの各コイル位置において、前のコイルとの離隔間隔がそれぞれｄ1、ｄ2、ｄ3、ｄ4、ｄ5、ｄ6、ｄ7に設定され、これらコイル間隔などの変化が図３１のグラフのように示される。
【０１５４】
また、単一コイル３１０１の場合、一つの単一コイル３１０１が螺旋状に巻かれながら、単一コイル３１０１と中心部との離隔間隔が漸次増加する。このとき、何れか一つの単位コイル３１０１の各位置におけるコイル半径ｒの変化推移は、図３２に示すように、極座標上でコイル３１０１が巻かれる回転角度θの増加と共に、初期にはコイル半径ｒが急激に増加するが、この増加趨勢が鈍化した後、再び増加する形態を示すようになる。
【０１５５】
これは、コイル半径変化ｒを回転角度θの変化によって示した図３３でも確認することができる。すなわち、コイル半径変化ｒの程度は、回転角度θの増加と共に急激に減少し、再び緩やかに減少した後、再び増加する趨勢を示すようになる。そして、最外郭では、再び減少する趨勢を示すようになる。図３２のグラフは、回転角度による半径変化を極座標上に表現したものである。図３３のグラフは、回転角度による半径変化の趨勢を一層克明に表現するために、ログ値で表現したグラフである。すなわち、半径変化の値は、微分数値で表示した。
【０１５６】
上記のようにコイル間隔ｄが調節された本実施形態に係るプラズマソースコイル３１００の構造を導入することで、ウェハー３０８上における実質的なエッチング環境をウェハー３０８全体にかけて均一にすることができる。よって、ウェハー３０８上に、ＣＤ分布を図３４の図面符号３６０１のグラフのように均一に実現することができる。
【０１５７】
一方、本実施形態に係るプラズマソースコイル３１００の担当領域、すなわち、コイル領域は、図３０に示すように、ウェハー３０８領域より大きいことが好ましい。これは、ウェハー３０８の縁部でも、実質的なウェハー３０８上におけるエッチング環境の均一性が維持されるように誘導するためである。すなわち、ウェハー３０８領域の外側にもプラズマが到達するようにし、ウェハー３０８領域の最外郭部上の実質的なプラズマ状態を安定化させるためである。このとき、コイル領域は、ウェハー領域よりもほぼ５０％範囲内で大きいことが好ましい。また、コイル間隔ｄが再び増加する地点、例えば、図３０のＡ5コイル位置がウェハー３０８領域内に位置するように、コイル間隔ｄを調節することが好ましい。このとき、コイル間隔ｄの最小地点Ａ5は、ウェハー３０８領域内でウェハー３０８の中心部と縁部との距離の７０％乃至９０％を占める領域内にある。
【０１５８】
本実施形態のように、プラズマソースコイル３１００の中心部から外側に行くにつれてコイル間の間隔を調節することで、ウェハー３０８上における実質的な工程環境、例えば、エッチング環境がウェハー３０８全体にかけて均一になるように誘導することができる。ウェハー３０８上で実質的にウェハー３０８の表面に影響を及ぼす工程環境またはエッチング環境は、工程温度、プラズマ発生密度分布、工程ガス種類などの多様な要素によって影響を受けるようになる。
【０１５９】
しかし、これら要素のうち、特にプラズマ発生密度分布は、エッチング環境を決定するための優先的な要素として考慮される。このプラズマ発生密度分布は、実質的にプラズマが発生する環境、例えば、誘導電場の分布などによって優先的に影響を受ける。本実施形態では、この誘導電場の分布などを、コイルブッシング３１１０の導入、そして、コイルブッシング３１１０から延びて螺旋状に巻かれ、各コイル間の間隔が外郭に行くほど順次減少した後、再び増加する多数の単位コイル３１０１，３１０２，３１０３の導入によって調節することで、ウェハー３０８の表面上の実質的なエッチング環境をウェハー３０８領域全体にかけて均一に誘導し、ウェハー３０８領域全体にかけてＣＤ分布が均一になるように誘導できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明は、プラズマを用いたプラズマチェンバーを使用する半導体、及びこれと類似した分野の装置及び工程に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルを採用したプラズマチェンバーを示した断面図である。
【図２】図１のプラズマソースコイルを立体的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第２例を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第３例を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第４例を示した図である。
【図６】図５のプラズマソースコイルの断面構造を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第５例を示した図である。
【図８】図７のプラズマソースコイルの断面構造を示した図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第６例を示した図である。
【図１０】図９のプラズマソースコイルの断面構造を示した図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第７例を示した図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第８例を示した図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第９例を示した図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１０例を示した図である。
【図１５】図１１乃至図１４のプラズマソースコイルの断面構造を説明するために示した図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１１例を示した図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１２例を示した図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１３例を示した図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係るプラズマソースコイルの第１４例を示した図である。
【図２０】本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルを採用したプラズマチェンバーを示した断面図である。
【図２１】図２０のプラズマソースコイルを示した平面図である。
【図２２】本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルを説明するために、中心部からウェハー及びプラズマソースコイルの縁部までの距離を示した図である。
【図２３】本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルの中心部から縁部に達するまでの表面積分布の一例を示したグラフである。
【図２４】本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルを構成する単位コイルの一例を示した図である。
【図２５】本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルの中心部から縁部に達するまでの表面積分布の他の例を示したグラフである。
【図２６】本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルの中心部から縁部に達するまでの表面積分布のさらに他の例を示したグラフである。
【図２７】本発明の他の実施形態に係るプラズマソースコイルの中心部から縁部に達するまでの表面積分布のさらに他の例を示したグラフである。
【図２８】本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルを採用したプラズマチェンバーを示した断面図である。
【図２９】本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルを説明するために概略的に示した平面図である。
【図３０】図２９のＡ‐Ａ'線断面図である。
【図３１】図３１及び図３２のプラズマソースコイルのウェハー縁部方向への各コイル間の間隔変化を説明するために示したグラフである。
【図３２】図３１及び図３２のプラズマソースコイルの回転角度によるコイル半径及びコイル半径変化をそれぞれ示したグラフである。
【図３３】図３１及び図３２のプラズマソースコイルの回転角度によるコイル半径及びコイル半径変化をそれぞれ示したグラフである。
【図３４】本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマソースコイルの導入によるウェハー上のＣＤ分布を説明するために示したグラフである。
【図３５】従来のプラズマソースコイルを採用したプラズマチェンバーを概略的に示した断面図である。
【図３６】図３５のプラズマソースコイルを立体的に示した図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１００、３００                                  プラズマチェンバー
１０２、３０２                                  チェンバー外壁
１０４、３０４                                  反応空間
１０６、３０６                                  ウェハー支持台
１０８、３０８                                  半導体ウェハー
１１０、３１０                                  プラズマ
１１２、３１２                                  ドーム
１１４、１１６、３１４、３１６、５１６、６１６、７１６、９１６、１１１６、１３１６、１４１６、１５１６、１６１６、１８１６、１９１６、２０１６、２１１６、３０２０                                              ＲＦ電源
１２０、３２０、５２０a、５２０b、６２０a、６２０b、７２０、９２０、１１２０、１３２０、１４２０、１５２０、１６２０、１５２０a、１５２０b、１５２０c、１８２０a、１８２０b、１９２０a、１９２０b、２０２０a、２０２０b、２１２０a、２１２０b、２２００、３１００                              プラズマソースコイル
３３０、６３０、７３０、９３０、１１３０、１５３０、１６３０、２０３０、２１３０、２２１０、３１１０                            ブッシング
１３４１〜１３４４、１４４１〜１４４４、１４５１〜１４５４、１４６１〜
１４６４、１５４１〜１５４４、１６４１〜１６４４、１６５１〜１６５４、１６６１〜１６６４、１８４１a、１８４１b、１８４２a、１８４２b、１８４３a、１８４３b、１８４４a、１８４４b、１９４１a、１９４１b、１９４２a、１９４２b、１９４３a、１９４３b、１９４４a、１９４４b、１９５４a、１９５４b、１９６４a、１９６４b、２０４１a、２０４１b、２０４２a、２０４２b，２０４３a、２０４３b、２０４４a、２０４２b、２１４１a、２１４１b、２１４２a、２１４２b、２１４３a、２１４３b、２１４４a、２１４４b、２１５１a、２１５１b、２１５２a、２１５２b、２１５３a、２１５３b、２１６２a、２１６２b、２１６３a、２１６３b、２１６４a、２１６４b                                                                      連結線
２２１１                                        支持棒
２４１０、２４１１、２４１２                    ウェハー領域
２４２１                                        コイル縁部領域
【図１】
2007531235.tif 000003
【図２】
2007531235.tif 000004
【図３】
2007531235.tif 000005
【図４】
2007531235.tif 000006
【図５】
2007531235.tif 000007
【図６】
2007531235.tif 000008
【図７】
2007531235.tif 000009
【図８】
2007531235.tif 000010
【図９】
2007531235.tif 000011
【図１０】
2007531235.tif 000012
【図１１】
2007531235.tif 000013
【図１２】
2007531235.tif 000014
【図１３】
2007531235.tif 000015
【図１４】
2007531235.tif 000016
【図１５】
2007531235.tif 000017
【図１６】
2007531235.tif 000018
【図１７】
2007531235.tif 000019
【図１８】
2007531235.tif 000020
【図１９】
2007531235.tif 000021
【図２０】
2007531235.tif 000022
【図２１】
2007531235.tif 000023
【図２２】
2007531235.tif 000024
【図２３】
2007531235.tif 000025
【図２４】
2007531235.tif 000026
【図２５】
2007531235.tif 000027
【図２６】
2007531235.tif 000028
【図２７】
2007531235.tif 000029
【図２８】
2007531235.tif 000030
【図２９】
2007531235.tif 000031
【図３０】
2007531235.tif 000032
【図３１】
2007531235.tif 000033
【図３２】
2007531235.tif 000034
【図３３】
2007531235.tif 000035
【図３４】
2007531235.tif 000036
【図３５】
2007531235.tif 000037
【図３６】
2007531235.tif 000038
【国際調査報告】
2007531235.tif 000039
2007531235.tif 000040
2007531235.tif 000041