(57)【要約】【課題】螺旋コイル結合型のリモートプラズマ発生器を提供する。【解決手段】リモートプラズマ源は、低速波構造体の螺旋コイルを使用して、ダウンストリーム型の基板処理、例えば、フォトレジスト除去、アッシング、またはエッチング等の処理のために、プラズマを生じさせて、流れるガスにマイクロ波エネルギーを結合させる。また、このシステムは、プラズマ源構成部品から過度の熱を取り除くための冷却構造を有する。
2006516806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波出力源と、
この出力源に接続され、進行波を生じるように構成されたマイクロ波エネルギー導波管と、
ガス源と処理室が流体連通できるように形作られたプラズマ室と、
このプラズマ室を取巻く螺旋コイルと、
前記導波管からのマイクロ波エネルギーを螺旋コイルに結合するカプラーと、を含むことを特徴とするリモートプラズマ発生器。
【請求項２】
螺旋コイルは、中空金属管を形成していることを特徴とする請求項１記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項３】
前記中空金属管を通って冷却流体が循環するポンプをさらに含むことを特徴とする請求項２記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項４】
前記プラズマ室の回りに冷却ジャケットをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項５】
前記螺旋コイルは、前記冷却ジャケットを取り囲むことを特徴とする請求項４記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項６】
前記マイクロ波出力源は、２４５０ＭＨｚ±５０ＭＨｚの出力を発生することを特徴とする請求項１記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項７】
前記螺旋コイルは、前記プラズマ室を通過するガスに進行波を結合するように形作られていることを特徴とする請求項１記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項８】
前記プラズマ室は、フォトレジストアッシャー室の上流に配置されることを特徴とする請求項１記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項９】
前記プラズマ室と螺旋コイルを取り囲むマイクロ波シールドをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項１０】
前記螺旋コイルの出力端にマイクロ波吸収負荷をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項１１】
前記カプラーは、同軸ケーブルの一部分であることを特徴とする請求項１記載のリモートプラズマ発生器。
【請求項１２】
プラズマを処理室に送出する方法であって、
前記処理室に流体連通しているプラズマ管と流体連通する処理ガス源を設け、
進行波のマイクロ波信号を発生させ、
前記プラズマ管を取り囲む螺旋形部分を有するマイクロ波導入構造体に沿って前記マイクロ波信号を伝搬し、
プラズマが前記処理ガス源のガスで点火されるように前記プラズマ管を通って前記ガスを流入させ、
前記処理室内にプラズマによる生成物を生じさせる、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記マイクロ波導入構造体の螺旋形部分と前記プラズマ管との間に冷却ジャケットを設けて、この冷却ジャケットを通って冷却流体が流れるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記マイクロ波導入構造体に沿って前記マイクロ波信号を伝搬させる前に、前記マイクロ波信号を所望の波形に調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
マイクロ波信号を発生させることは、約２４５０ＭＨｚ±５０ＭＨｚの周波数の信号を発生させることからなる請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
マイクロ波信号を発生させることは、約１３００Ｗと約１５００Ｗの間の出力を有する信号を発生させることからなる請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記マイクロ波導入構造体は、中央中空管からなり、さらに、前記マイクロ波導入構造体を通る冷却流体をくみ上げることを含んでいる請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
マイクロ波信号から冷却流体を分離するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
螺旋コイル及びプラズマ管を取り囲むマイクロ波シールドを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
前記マイクロ波シールド及び前記プラズマ管の間の空間を通って冷却ガスを流すステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
１つの層を基板から取り除く方法であって、
プラズマ・リアクター管を通るプラズマ源ガスを流し、
低速波構造体の形状を有して、前記プラズマ・リアクター管を取り囲むマイクロ波導入構造体に沿って進行する波にマイクロ波エネルギーを伝搬させ、
前記プラズマ・リアクター管内でプラズマを点火し、
プラズマによる生成物を処理室内に流して基板上に衝突させ、前記基板上のマスク層を取り除く、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
プラズマ・リアクター管に隣接する導管を通って冷却流体を流すステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記導管は、マイクロ波シールドとプラズマ管の間の空間であることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記導管は、低速波構造体の中央中空材料を通る通路であることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記導管は、前記プラズマ管を同軸配置で取り囲む冷却ジャケットであることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記基板は、半導体ウエハであることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
前記半導体ウエハは、シリコンであることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記マスク層は、フォトレジスト材料であることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジストアッシング及びエッチング処理等の半導体制御工程において用いられるリモートプラズマ源に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理において、リモートプラズマ発生器は、リソグラフィー工程後のフォトレジストをバーニングするために使用するアッシャーとして、処理室の上流側に度々用いられる。
【０００３】
このようなリモートプラズマ発生器は、種々の形状が提供されてきた。一般的に、エネルギーがプラズマ管を介して流れるガスと結合されて、プラズマを作り出す。プラズマ生成物は、プラズマ管を通って処理室内に下流に流れ続けて、加工物上に究極的に衝突する。
【０００４】
流れるガスにエネルギーを結合する１つの一般的方法は、誘導的な結合プラズマ（ＩＣＰ）発生方法として知られている。このＩＣＰリアクターは、一般的に、プラズマ反応室を取り囲む、コイル形状による電気導体からの電磁誘導（及び幾分キャパシタンスによるものも含む）によって、電気エネルギーを流れるガスに付与させる。プラズマ室内で作り出される電磁界は、上記導体を介して流れる電流を交番させることにより繰り返し逆転する。これにより、プラズマ室を介して流れるガス分子にエネルギーを付与させる。この点については、特許文献１を参照してほしい。
【０００５】
流れるガスにエネルギーを結合するもう１つの一般的方法は、より複雑であるが、一般的にコストを低下させるものであり、これは、流れるガスにマイクロ波エネルギーを加える方法である。このような構造の１つは、マグネトロン発生器を用いて、導波管に沿ってマイクロ波エネルギーを伝搬する。この構造において、導波管は、ガス管が導波管を貫通するように配置され、ガス管の一部分にピークを有する定在波を作り出すようになっている。十分なマイクロ波エネルギーをガスに結合することにより、プラズマが点火する。この理由により、流れるガスに結合するエネルギーは、プラズマ・アプリケータとも呼ばれる。
【０００６】
このような従来のプラズマ発生器の問題の１つは、導波管の一端でグロス・チューニング等の調整および導波管内の１つ以上の同調スタブを用いて動的な微調整によって、定在波が確定されかつ維持される。しかし、プラズマの質量流量及びプラズマに結合するエネルギー量は、処理中、或いは処理手段によって変化することができる。このような変化は、定在波を維持することが難しく、それゆえ、エネルギーをプラズマに加えることを難しくし、その結果、エネルギーコストを増加させ、かつ処理効果が安定しない。従って、定在波の調整に関連した困難性を被らないマイクロ波プラズマ発生器を提供することが望ましい。
【特許文献１】米国特許第５９６４９４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、螺旋コイルの低速波構造体を使用する形式のリモートプラズマ発生器を提供する。プラズマ管を定在波よりも進行波の経路に配置することによって、処理中のマイクロ波信号の動的に調整する必要性を実質的に減少または削除することができる。進行波構造の１つのカテゴリーは、「低速波」構造を含み、この低速波は、特定の方向におけるマイクロ波の位相速度を減少させることが望ましい場合に利用価値がある。
【０００８】
従来の真空管、例えば、進行波のマグネトロン管を用いるマイクロ波装置は、この低速波の構造又は周期的構造であり、空間内を進行するガス及び信号波が相互に作用するように波の伝播の方向におけるマイクロ波信号の速度を減少させる。通常のマイクロ波導波管内に伝搬する電磁波（即ち、ＴＥＭ波）の位相速度は、光の速度よりも大きい。しかし、自由空間又は真空内において、この伝搬するＴＥＭ波の位相速度は、光の速度よりも小さい。小さい信号を増幅しかつ発振させてより大きな信号として用いられる進行波管（ＴＷＴ）およびマグネトロン形装置の動作において、電子雲の速度は、電子エネルギーをマイクロ波信号に効果的に移送するためのマイクロ波信号の位相速度に匹敵しなければならない。電子速度は、光の速度より僅かに遅い速度まで加速することができるので、効果的な相互作用のための電子ビームの速度に近いマイクロ波信号の位相速度を生じさせるため、一般的に、低速波構造体が、ＴＷＴおよびマグネトロン形装置内に包含される。
【０００９】
螺旋状に巻かれたワイヤは、周期的な低速波構造体の一形式であり、進行波管の構造における低速波装置として一般的に用いられる（例えば、サムエル  ワイ.  リアオ氏の「マイクロ波装置およびその回路」における477頁の図9.20に示すＯ形進行波管を参照）。螺旋巻線(helix)を進行する波の位相速度ｖｐは、ＣSinΨによって概略与えられ、ここで、Ｃは、光の速度であり、Ψは、螺旋巻線のピッチ角度である。SinΨの値は、１よりも小さいので、螺旋巻線の軸方向に沿って伝搬するマイクロ波信号の位相速度は、光の速度よりも遅い。
【００１０】
それゆえ、ＴＷＴ内に発生した電子ビームとの相互作用するのに適したマイクロ波信号を作り出す。
【００１１】
従来の真空管において、螺旋構造は、プラズマフラックスと直接接触する電子ビーム中に組み込まれる。出力側に向けて螺旋コイル上を進行する噴射された信号は、一般的に電子ビームからエネルギーを抽出し、そして、電子ビームが螺旋コイル中にあるときに増幅される。
【００１２】
以下に記載の好ましい実施形態では、この原理は、逆の場合にも適用されるもので、即ち、高出力マイクロ波エネルギーが螺旋コイルに運ばれ、さらに、このマイクロ波エネルギーが螺旋構造体に沿って伝搬するように、プラズマ容器内のガスに伝達される。その結果、十分なマイクロ波がガスに伝達されて、プラズマ容器内でプラズマが作り出される。
【００１３】
いくつかに実施形態によれば、ダウンストリーム形のフォトレジスト除去装置およびエッチング利用のためのプラズマを発生するため、好ましくは、（2450±50）ＭＨｚで伝搬する波としてマイクロ波エネルギーを発射しかつ供給するのに、螺旋コイルの低速波構造体を用いることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
１つの実施形態では、リモートプラズマ発生器が提供され、この発生器は、マイクロ波出力源と、この出力源に接続されるマイクロ波エネルギー導波管と、ガス源と処理室が流体連通できるように形作られたプラズマ室とを含む。そして、螺旋コイルは、このプラズマ室を取り囲み、導波管のカプラーが前記導波管からのマイクロ波エネルギーを螺旋コイルに結合させる。
【００１５】
別の実施形態によれば、プラズマ生産物を処理室に送出する方法が提供される。この方法は、前記処理室と流体連通しているプラズマ管と流体連通状態にある処理ガス源を用意し、マイクロ波信号を発生させ、前記プラズマ管を取り囲む螺旋形部分を有するマイクロ波導入構造体に沿って前記マイクロ波信号を伝搬し、プラズマがガス内で点火されるように前記プラズマ管を通って前記ガスを流入させ、前記処理室内にプラズマによる生成物を生じさせる。
【００１６】
更に別の実施形態では、１つの層を基板から取り除く方法を提供する。この方法は、プラズマ・リアクター管を通るプラズマ源ガスを流し、低速波構造の形状を有して、前記プラズマ・リアクター管を取り囲むマイクロ波導入構造体に沿って進行波にマイクロ波エネルギーを伝搬させ、前記プラズマ・リアクター管内でプラズマを点火し、プラズマによる生成物を処理室内に流して基板上に衝突させ、前記基板上のマスク層を取り除く。
【００１７】
更なる実施形態では、プラズマ・リアクター管に隣接する導管を通って冷却流体を流すことによってこのリアクター管を冷却される。また、上記導管は、低速波構造材料の中央中空体、またはマイクロ波シールドとプラズマ管の間の空間を構成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に示す本発明の実施形態は、アッシング、エッチング、およびストリッピング工程を含む半導体処理に用いるためのリモートプラズマ源を記載する。ここで説明するリモートプラズマ源は、プラズマ管を通して流れるガスにマイクロ波エネルギーを結合させるために、一般的に、螺旋コイルの形式による低速波構造体を用いている。
【００１９】
図１および図２は、本発明の特徴を有するプラズマ源（またはプラズマ発生器１０）を概略的に説明する図である。
【００２０】
１つの実施形態では、プラズマ源１０は、一般的に、マイクロ波発生器およびチューニング構造部１２、複数のガス源１４、プラズマ管２０、およびマイクロ波吸収負荷２２を含んでいる。図示するように、プラズマ管２０は、螺旋コイル２６の形に形成された中央部分を有するマイクロ波導入構造体２４によって取り囲まれている。１つの好ましい実施形態では、螺旋コイル２６とプラズマ管２０が、マイクロ波シールド３０内に閉じ込められている。このマイクロ波シールド３０は、金属シート又はメッシュで作することができ、これらは、マイクロ波エネルギーに対して不伝導体となるように構成される。
【００２１】
また、いくつかの実施形態では、螺旋コイル２６とプラズマ管２０との間にある冷却ジャケット３２を含む。この冷却ジャケットは、システム構成部品から過剰な熱を取り除くために構成されている。
【００２２】
更に、システムは、反応室内にマイクロ波エネルギーの伝達を制限するために、コイル２６と処理室との間に配置されたマイクロ波トラップを含むことができる。このようなトラップの多くの例は、例えば、カマレイ(Kamarehi)に付与され、「マイクロ波トラップを有するプラズマアッシャー」と名付けられた米国特許第5,498,308号明細書が利用可能である。
【００２３】
マイクロ波(出力）源は、マグネトロン又は進行波管形式の発生器等の所望の出力レベルのマイクロ波エネルギーを作り出すのに適当と認められるどのような発生器でもよい。ある実施形態では、マイクロ波チューニング構造を提供することが望ましい。図１および図２に概略示すプラズマ発生器の実施形態では、スライドショーツ３４とチューニングスタブ３６が、マイクロ波導入構造体２４に対するマイクロ波出力の最適化のために、マイクロ波信号の波長が変化するように設けられている。更なる実施形態において、多重スタブ同調器等の他のチューニング構造体を用いることができる。また、更なる実施形態において、この装置は、修理中マイクロ波信号を動的に調整することを避けるように設計上最適化し得る。従来のプラズマ発生器と対比して、図示のシステムの導波管４０では、立上り波が維持されない。このシステムの場合の動的調整も、従来のマイクロ波プラズマシステムがそうであるように重要ではない。
【００２４】
さらに、プラズマ管２０は、マイクロ波導波管４０を貫通しないので、プラズマ発生器は、プラズマ管２０を通るガス／プラズマの流速における変化等の、プロセス処理における変化に対してほとんど感応しない。
【００２５】
このマイクロ波導入構造体２４は、一般的に、その長さ方向にマイクロ波エネルギーを導くように選択された金属材料である。１つの実施形態において、マイクロ波導入構造体２４は、螺旋コイル２６の形状に形成された銅管の部分を有する。この螺旋コイル２６は、その長手方向軸が円筒状のプラズマ管２０と同軸であるように形成され得る。別の実施形態では、螺旋コイルは、その中心がプラズマ管２０に同軸配置されない形で形成することができる。さらに、マイクロ波導入構造体は、固体、またはアルミニウム、スチール、または他の金属あるいはマイクロ波領域における電磁波を伝搬できる複合体等の他の材料から構成することができる。また、マイクロ波導入構造体２４は、適当な固定材料、または円形、矩形、楕円等の中空断面形状の材料で構成される。マイクロ波電流は、螺旋巻線２６に沿って流れ、電磁界がプラズマ管２０内に作り出され、エネルギーがプラズマ管２０を通って流れるガスに結合される。
【００２６】
ある好ましい実施形態では、マイクロ波導入構造体２４の螺旋コイル２６は、約0.5〜10インチ（12.7〜254ｍｍ）の間プラズマ管軸に沿って測定された長さＬを有することが好ましい。この螺旋コイル２６の長さＬは、流入するガスに結合されるマイクロ波出力のレベルによって変えることができる。印加されるマイクロ波出力が低い場合は、より短い螺旋コイルが用いられ、一方、印加されるマイクロ波出力が高い場合は、プラズマ管内のガスによって吸収されるエネルギーの同一の比率にするために、長い螺旋コイルが一般的に要求される。同様に、螺旋コイル２６の内径及びその断面積は、伝送されるべき出力の量等のファクターに従って変えることができる。1つの好ましい実施形態では、螺旋コイル２６は、約1.6インチ（40.64ｍｍ）の長さＬで、約１インチ（25.4ｍｍ）のコイル内径、及び約1.25インチ（1ｍｍ）のコイル外径を有する（即ち、導入材料の厚さは、約0.25インチである。）。１つの好ましい実施形態では、螺旋コイルは、７ターンで、１ターンは、各隣接するターンから約0.23インチ（5.84ｍｍ）軸方向に間隔を置いて配置される。このマイクロ波導入構造体材料は、所望であれば、冷却ジャケット３２またはプラズマ管２０の外表面と直接接触する状態にすることができる。
【００２７】
マイクロ波導入構造体２４は、導波管アンテナカプラー４２によってマイクロ波導波管に結合される。代わりに（あるいはさらに）、低出力利用（例えば、約1000ワットより小さい）等の実施形態では、図２及び図６に示すように、同軸ケーブル及びコネクタ４４が、マイクロ波導入構造体２４に導波管カプラー４２の一部として用いることができる。マイクロ波エネルギーを螺旋コイル２６に結合する他の方法もまたは用いることができる。
【００２８】
プラズマ発生器は、進行波を用いるので、マイクロ波導入構造体２４は、入力端４６及び出力端４８を有するように記載される。出力端４８では、マイクロ波導入構造体２４は、プラズマ源１０から離れる残留マイクロ波エネルギーを吸入するように形成されるマイクロ波負荷２２に結合することができる。マイクロ波導入構造体２４は、導波管カプラー４２（図１、図３及び図５）、同軸ケーブル転換部４４（図２及び図６）、または他の適当なマイクロ波結合素子によってマイクロ波負荷２２に結合することができる。
【００２９】
マイクロ波負荷２２は、マイクロ波導入構造体２４のコイル部分２６から離れるマイクロ波エネルギーを消散又は再利用するのに適当な構造を含むことができる。例えば、１つの実施形態において、マイクロ波吸収負荷は、水冷されたセラミック構造からなる。代わりに、剰余マイクロ波エネルギーが、プラズマ発生器１０に戻されるように、マイクロ波発生器及び増幅構造体にフィードバックさせることができる。
【００３０】
プラズマ管２０は、適当な数の材料からなるが、一般的には、水晶、セラミック、サファイアから構成することができる。ここに記載するプラズマ発生器１０の実施形態では、その全長は、約0.5〜10インチ（約12.7〜254ｍｍ）の間である。このプラズマ管の長さは、所望の処理パラメータ、例えば、コイルの長さ、付加される出力の量、あるいは所望の処理性能に従って変えることができる。１つの好ましい実施形態では、プラズマ管２０は、約７インチの長さを有する。もちろん、更なる実施形態において、これらの範囲外の寸法を所望であれば、用いることもできる。
【００３１】
プラズマ管２０及び他のシステム構成部品の温度を制御するために、冷却ジャケット３２を、プラズマ管２０の各部分を取り囲むように設けることができ、このプラズマ管２０は、高い温度のプラズマ生成物に晒されることになる。一般的に、冷却ジャケット３２は、冷却流体が冷却ジャケットの壁とプラズマ管２０との間を循環できる環状空間を含んでいる。図３,５,６に示すように、冷却ジャケット３２は、流体源(図示略)に接続された流体入口５０と、冷却流体によって吸収された熱を消散させるための熱交換器(図示略)と連通する流体出口５２とを含んでいる。冷却流体は、当業者に明らかなように、適当なポンプ(図示略)によって開いたまたは閉じたループで、冷却ジャケット３２と他の冷却システム構成部品を介して移動することができる。冷却ジャケット３２は、逆方向流れの配列で配置することもできる。ここで、冷却液体は、一般的に、冷却ジャケット３２を介して、ホットプラズマの流れ方向に対して反対方向の流れで循環する。代わりに、冷却流体は、冷却ジャケット３２を介して、平行な流れまたは他の所望の配列において循環させることができる。
【００３２】
冷却ジャケット３２は、好ましくは、マイクロ波エネルギーを実質的に透過させる材料から作られる。１つの実施形態によれば、冷却ジャケット３２は、プラズマ管２０（例えば、水晶、セラミック、またはサファイア）と同一または類似の材料から作ることができる。このように実施形態において、冷却流体は、マイクロ波エネルギーに対して実質的に透過となるように選択することができ、これにより、マイクロ波エネルギーが冷却流体を直に熱する度合いを制限する。
【００３３】
高出力利用等のある実施形態において、上述したような冷却ジャケットは、中空管を形成するマイクロ波導入構造体２４によって補足又は置き換えることができ、この構造体を介して、冷却流体を循環させることができる。マイクロ波エネルギーは、マイクロ波導入構造体２４の外表面上を移動し、そして、１０-4インチ程度の深さ（表面深さ）でマイクロ波導入材料内に進行するので、マイクロ波導入構造体２４を介して移動する流体は、マイクロ波放射によってほぼ影響を受けないであろう。
【００３４】
図４に示すように、修正されたクロスバーの終端部６０は、マイクロ波導入構造体２４の両端部と導波管カプラー４２との間に隣接する接合部を設けることができる。この修正されたクロスバー終端部６０は、導波管カプラー４２からマイクロ波導入構造体２４に（及びその逆に）エネルギー信号を結合し、さらに、冷却流体がマイクロ波エネルギー信号に直に露出するのを防止しながら、内部冷却チャンネルを冷却流体流路６２に結合するように形作られる。これは、クロスバー終端部６０の一方側に存在する固体のマイクロ波導体６４を有し、かつクロスバー終端部６０の反対側に存在する流体出口６６を有するクロスバー終端部６０を設けることによって達成される。流体出口６６は、流体流路６２に沿ってマイクロ波エネルギーが伝搬するのを防止するために、非導電性部分６８を含む。
【００３５】
図５に示すような別の実施形態において、例えば、プラズマ源１０は、マイクロ波シールド３０とプラズマ管２０との間の空間７０を介して空気（または別の冷却ガス）を循環させることによって空冷され得る。このような実施形態に従って、冷却ジャケット３２（図１,３,６）は、所望であれば、省略することができる。
【００３６】
冷却システム（即ち、冷却ジャケット、中空のマイクロ波導入材料、またはマイクロ波シールド内のエア空間）を介して流れる流体の流速は、一般的に、望ましい熱交換の比率等の多数のファクター、流体経路の大きさ、冷却システムの構成部品間の接触領域、及び他のものによる。当業者であれば、システム構成部品を受入れ可能な温度範囲内に維持するために、冷却システムをどのように最適に形作るべきかを理解しているであろう。
【００３７】
図１〜図６をさらに参照すると、本発明の特徴及び利点を有するプラズマ発生器１０の作動方法が、以下に記載される。１つの実施形態によれば、マグネトロンアセンブリ（または他の適当なマイクロ波発生装置）によって生じるマイクロ波エネルギーは、導波管４０に供給され、次に、冷却ジャケット３２（存在するならば）およびプラズマ管２０を取り囲む螺旋コイル部分２６を含んでいるマイクロ波導入構造体２４に沿って伝搬される。
【００３８】
マイクロ波エネルギーが螺旋コイル２６に沿って伝搬するとき、エネルギーの大部分の量は、ガス源１４からプラズマ管２０を通って流れるガスに伝達されて結合する。エネルギーは、螺旋コイルとプラズマ管の空間に沿って伝搬するマイクロ波信号によってガス分子の直接的な励起によって流れるガスに結合される。プラズマ生成物は、プラズマ管２０を介して流れ続け、基板支持体８２上に支持される加工物を処理するために処理室８０内に流れる。バッフル板８４が、プラズマ減から放出された紫外線放射から加工物を遮蔽し、さらに、処理室の中のプラズマ生成物を均一に分配するために設けることができる。残留するマイクロ波エネルギーは、螺旋コイル２６に沿って伝搬し続け、そして、マイクロ波負荷２２によって吸収される。
【００３９】
本発明のある実施形態において、フォトレジスト除去及びエッチング等のダウンストリーム形での利用に対してプラズマを発生させるために、螺旋コイルの低速波構造体が用いられ、この構造体は、好ましくは、2450±50MHｚかつ約4.8インチ（122ｍｍ）の波長である伝搬波としてマイクロ波エネルギーを発射させて配給する。
この周波数帯域において、螺旋コイルは、このような利用に対して多くの特徴及び利益を与えることができる。螺旋コイルは、マイクロ波エネルギーの伝搬を支え、プラズマ管内に公平に分配されたプラズマを形成する。ある実施形態では、螺旋低速波構造を有するプラズマ源１０は、約３KWまでの印加出力で作動させることができる。１つの好ましい実施形態では、プラズマ源は、約1300W〜1500Wの出力を有するマイクロ波信号を作動される。
【００４０】
螺旋コイルは、共振素子に対抗する進行波構造であるので、プラズマガスに結合するマイクロ波は、プラズマ負荷条件の状態に作られる変化に対して敏感ではないかあるいはこの変化に左右される。これは、最大出力の配給及び結合に対する、その場の又は手動によるインピーダンス調整の必要をなくす。これは、フォトレジストの除去及びエッチング利用に対して重要な利点となり、圧力、流速、出力、ガスの形式等の処理パラメータが、処理条件を最適にするように変化する。
【００４１】
公平に分配されたプラズマは、サファイア管が割れることを防止するために有効である。サファイア管は、プラズマ容器としてしばしば用いられるが、フッ素処理を必要とし、こう不均等な温度分布及び温度ショックに晒されるとき、こわれやすい。それゆえ、螺旋構造によるプラズマ源の別の利点は、局部的な温度勾配を減少させる分布と均一なパターンを有し、冷却が単純化されることである。
【００４２】
実験では、水晶プラズマ管、７ターンの螺旋コイル、１インチ（25.4ｍｍ）の内径及び約５インチ（127ｍｍ）の長さ（図１）を有するプラズマ源が組み立てられた。この螺旋コイルは、高出力の同軸ケーブルカップリングを用いるマイクロ波源に結合され、そして、1300W及び2450Hzでのマイクロ波信号が螺旋コイルに沿って伝搬された。酸素ガス及び窒素ガスが、6000sccmでプラズマ管を通過して、1.5トルに維持された処理室内に流れた。この処理室では、フォトレジスト層を有するウエハが配置された。処理は、5.9μｍ／分のアッシング率で処理された。この実験は、螺旋コイル等の低速波構造体を用いるガスにマイクロ波出力を結合することにより、プラズマを作り出す動作が可能であることを示している。
【００４３】
ある実験および例示をここに記載してきたが、本発明の開示において、例示されかつ記載された本発明の方法及び装置の多くの構成は、さらなる実施形態を形成するために異なる組み合わせおよび／または修正が可能であることは、当業者には理解できるであろう。例えば、更なる実施形態において、他の低速波構造体が螺旋コイルの代わりに用いることができる。さらに、ここに記載した方法は、さらなるステップを実行するための適当な装置を用いて実行することができることがわかるであろう。上述した方法及び装置の別の実施形態および／または使用、更に明らかな変形例、及びその等価物は、本発明の開示範囲内にあることを意図している。このように、本発明の請求の範囲は、上記特定の実施形態によって制限されるものではなく、添付の請求項に記載の内容によって決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に従う特徴を有するプラズマ発生器の1つの実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に従う特徴を有するプラズマ発生器の別つの実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明に従う特徴を有するプラズマ発生器の１つの実施形態において、一部切断した概略的な斜視図である。
【図４】図１、図２のプラズマ発生器のクロスバー端子の概略説明図である。
【図５】エアー冷却されるように構成されたプラズマ発生器の１つの実施形態を示す概略斜視図である。
【図６】同軸ケーブル結合を用いるプラズマ発生器の実施形態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  プラズマ発生器（プラズマ源）
１４  ガス源
２０  プラズマ管
２２  マイクロ波吸収負荷
２４  マイクロ波導入構造体
２６  螺旋コイル
３２  冷却ジャケット
４０  マイクロ波導波管
４２  導波管カプラー
６０  クロスバー終端部                                                        
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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