(57)【要約】      （修正有）【課題】上下電極のエッジ部分における電界強度不均一（エッジ効果）を解決する真空反応室及びその処理方法の提供。【解決手段】真空反応室は第一電極１１、第二電極１２、チャンバ筐体１５、及びこれらにより構成されるチャンバを含む。前記チャンバ中には多周波のＲＦ源ＨＦ，ＬＦにより励起されるプラズマ１４が形成され、前記チャンバのチャンバ筐体１５と第一電極間１１には誘電材料により形成される中空リング２１が設置される。中空リング２１内には液体３１を収容可能な環状槽２２が設置され、第一電極１１とアースに接続されたチャンバ筐体１５間の等価誘電率を効果的に変化させることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電極、第二電極、チャンバ筐体、及びこれらにより構成されるチャンバを含み、該チャンバ中には単周波あるいは多周波のＲＦ源により励起されるプラズマが形成され、
チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には少なくとも１個の誘電材料により形成される調節部品が設置され、該調節部品はチャンバ筐体と第一電極間の等価誘電率調整に用いられることを特徴とする真空反応室。
【請求項２】
前記調節部品は固定式であることを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項３】
前記調節部品は移動可能で、チャンバ筐体と第一電極間における空間位置関係を調節可能であることを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項４】
前記調節部品は中実であることを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項５】
前記調節部品上には槽が設置され、該槽内には誘電率を調節可能な物質を注入可能であることを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項６】
前記調節部品上の槽内にはさらに少なくとも１個の調整ブロックが設置され、該調整ブロックは該槽内において移動することができ、槽内物質の槽内での空間位置を調節可能であることを特徴とする請求項５に記載の真空反応室。
【請求項７】
前記調整ブロックは中実リングであることを特徴とする請求項６に記載の真空反応室。
【請求項８】
前記物質は液体であることを特徴とする請求項５に記載の真空反応室。
【請求項９】
前記調節部品はチャンバのチャンバ筐体内壁と第一電極間に位置し、しかも第一電極、調節部品、チャンバ筐体内壁は左、中央、右の位置関係を呈することを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項１０】
前記調節部品はチャンバのチャンバ筐体内壁と第一電極間において上下移動し、位置を調整できるものであることを特徴とする請求項９に記載の真空反応室。
【請求項１１】
前記調節部品と前記第一電極間にはさらに第三電極、第二調節部品が設置され、しかも該第二調節部品上には槽が設置され、該槽内には誘電率を調節可能な物質を注入可能であることを特徴とする請求項９に記載の真空反応室。
【請求項１２】
前記第二調節部品は中空リングで、該リングの中空部分により前記槽を形成することを特徴とする請求項１１に記載の真空反応室。
【請求項１３】
前記調節部品はチャンバのチャンバ筐体頂点と第一電極間に位置し、しかも第一電極、調節部品、チャンバ筐体は上、中、下の位置関係を呈することを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項１４】
前記調節部品はチャンバのチャンバ筐体頂点と第一電極間において左右に移動し、位置を調整できるものであることを特徴とする請求項１３に記載の真空反応室。
【請求項１５】
前記調節部品の一部はチャンバのチャンバ筐体頂点と第一電極間に位置し、別の一部はチャンバのチャンバ筐体内壁と第一電極間に位置することを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項１６】
前記調節部品は中実リングであることを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項１７】
前記調節部品は中空リングであることを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項１８】
前記調節部品と、前記チャンバ筐体と前記第一電極間には槽状空間が形成され、該空間内には誘電率を調節可能な物質を直接注入可能であることを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項１９】
前記チャンバ筐体はアースに接続されることを特徴とする請求項１に記載の真空反応室。
【請求項２０】
第一電極、第二電極、チャンバ筐体、及びこれらにより構成されるチャンバを含み、該チャンバ中には単周波あるいは多周波のＲＦ源により励起されるプラズマが形成され、
チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には少なくとも１個の誘電材料により形成される中空リングが設置され、該中空リング内には液体を収容可能な環状槽が設置されることを特徴とする真空反応室。
【請求項２１】
前記誘電材料はセラミックであることを特徴とする請求項２０に記載の真空反応室。
【請求項２２】
前記液体は水であることを特徴とする請求項２０に記載の真空反応室。
【請求項２３】
前記中空リングの上端はチャンバ筐体に沿って該チャンバ外へと上方に延伸することを特徴とする請求項２０に記載の真空反応室。
【請求項２４】
前記中空リングは固定式あるいは移動式であることを特徴とする請求項２０に記載の真空反応室。
【請求項２５】
第一電極、第二電極、チャンバ筐体、及びこれらにより構成されるチャンバを含み、該チャンバ中には単周波あるいは多周波のＲＦ源により励起されるプラズマが形成され、
チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には少なくとも１個の誘電材料により構成される中実リングが設置され、該中実リングは該チャンバ筐体に沿って上下に移動可能であることを特徴とする真空反応室。
【請求項２６】
前記誘電材料はセラミックであることを特徴とする請求項２５に記載の真空反応室。
【請求項２７】
前記誘電材料はケイ酸塩（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）であることを特徴とする請求項２５に記載の真空反応室。
【請求項２８】
第一電極、第二電極、チャンバ筐体、及びこれらにより構成されるチャンバを含み、該チャンバ中には単周波あるいは多周波のＲＦ源により励起されるプラズマが形成され、
チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には誘電材料により構成される２層リングが設置され、その１層は中空リングであり、該中空リング内には液体を収容可能な環状槽が設置され、その他の１層は中実リングであり、該中実リングは該チャンバ筐体に沿って上下に移動可能であることを特徴とする真空反応室。
【請求項２９】
前記誘電材料はセラミックであることを特徴とする請求項２８に記載の真空反応室。
【請求項３０】
前記液体は水であることを特徴とする請求項２８に記載の真空反応室。
【請求項３１】
前記中空リングも該チャンバ筐体に沿って上下に移動可能であることを特徴とする請求項２８に記載の真空反応室。
【請求項３２】
真空反応室に対して単周波あるいは多周波のＲＦエネルギー導入を行い、及び気体を導入し、該反応室中において電界を形成し、該ＲＦエネルギーは導入された気体を励起しプラズマを形成させ、該プラズマは半導体ワークピースに対して処理を行う真空反応室の処理方法であって、
該処理方法は以下のステップを含み、
チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には誘電材料により形成される中空リングを設置し、該中空リング内には液体を収容可能な環状槽が設置され、
該環状槽中に液体を注入し、該チャンバ筐体と該第一電極間の等価誘電率を変化させることを特徴とする真空反応室の処理方法。
【請求項３３】
前記誘電材料はセラミックであることを特徴とする請求項３２に記載の真空反応室の処理方法。
【請求項３４】
前記液体は水であることを特徴とする請求項３２に記載の真空反応室の処理方法。
【請求項３５】
前記中空リングの上端は該チャンバ筐体に沿って該チャンバ外へと上方に延伸することを特徴とする請求項３２に記載の真空反応室の処理方法。
【請求項３６】
前記中空リングは固定式であり、その位置は該チャンバ筐体と該第一電極間にあることを特徴とする請求項３２に記載の真空反応室の処理方法。
【請求項３７】
真空反応室に対して一種あるいは多種のＲＦエネルギー導入を行い、及び気体を導入し、該反応室中において電界を形成し、該ＲＦエネルギーは導入された気体を励起しプラズマを形成させ、該プラズマは半導体ワークピースに対して処理を行う真空反応室の処理方法であって、
該処理方法は以下のステップを含み、
チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には誘電材料により構成される少なくとも１個の中実リングを設置し、該中実リングは中空リングのチャンバ筐体に沿って上下移動が可能であることを特徴とする真空反応室の処理方法。
【請求項３８】
前記誘電材料はセラミックであることを特徴とする請求項３７に記載の真空反応室の処理方法。
【請求項３９】
前記誘電材料はケイ酸塩(Silicate)であることを特徴とする請求項３７に記載の真空反応室の処理方法。
【請求項４０】
真空反応室に対して単周波あるいは多周波のＲＦエネルギー導入を行い、及び気体を導入し、該反応室中において電界を形成し、該ＲＦエネルギーは導入された気体を励起しプラズマを形成させ、該プラズマは半導体ワークピースに対して処理を行う真空反応室の処理方法であって、
該処理方法は以下のステップを含み、
チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には誘電材料により構成される２層リングを設置し、
その１層は環状槽構造を有する中空リングであり、該中空リング内には液体を収容可能な環状槽が設置され、
その他の１層は中実リングであり、該中実リングは該中空リングのチャンバ筐体に沿って上下に移動可能であり、それぞれ該中実リングの位置を移動させ、及び該環状リングに液体を注入することにより、チャンバ筐体と第一電極間の等価誘電率を変化させることができることを特徴とする真空反応室の処理方法。
【請求項４１】
前記誘電材料はセラミックであることを特徴とする請求項４０に記載の真空反応室の処理方法。
【請求項４２】
前記液体は水であることを特徴とする請求項４０に記載の真空反応室の処理方法。
【請求項４３】
前記中空リングの上端はチャンバ筐体に沿って該チャンバ外へと上方に延伸することを特徴とする請求項４０に記載の真空反応室の処理方法。
【請求項４４】
真空反応室に対して単周波あるいは多周波のＲＦエネルギー導入を行い、及び気体を導入し、該反応室中において電界を形成し、該ＲＦエネルギーは導入された気体を励起しプラズマを形成させ、該プラズマは半導体ワークピースに対して処理を行う真空反応室の処理方法であって、
該処理方法は以下のステップを含み、
プラズマエッジの電界強度分布を模擬し、チャンバ筐体と第一電極間に異なる誘電率を有する充填物質の種類及び比率を調節することを特徴とする真空反応室の処理方法。
【請求項４５】
前記充填物質はセラミックと水から一つを選択することを特徴とする請求項４４に記載の真空反応室の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体あるいは集積回路の製造技術に関し、特に、真空反応室及び半導体ワークピースの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ワークピースのプロセス処理において、エッジ効果と呼ばれる現象は既存のプロセス処理技術において重大な問題である。いわゆるエッジ効果とは、特に、プラズマを用いるプロセス処理の過程においては、上下両電極のエッジ部分における電界強度が周囲の影響を受け電界線が湾曲するため、電界エッジ部分の電界強度が不均一となり、プラズマがその電界の影響を受けるため、しいては該部分のプラズマ濃度が不均一になることである。この場合、プラズマ処理された半導体ワークピースの外周エッジ周辺部分には処理が不均一な領域が存在してしまう。
【０００３】
半導体ワークピースは、例えば半導体シリコン・ウェハーの場合、それは円形であるため、外周に向かえば向かうほど、単位あたりの径に対しての面積が大きくなり、エッジ部分の各工程での均一性の悪さにより歩留りは著しく低下してしまう。しかも今日では、直径３００ｍｍのシリコンウェハーが半導体デバイスの生産に採用されているので、半導体ワークピースへのプラズマ処理のエッジ効果がもたらす損失はより大きくなっている。
【０００４】
現在までは、主に以下の方法を用いて半導体ワークピースへのプラズマ処理のエッジ効果の改善を図っている。
【０００５】
すなわち、図１に示すように、上電極１、下電極２、チャンバ筐体５により構成される真空反応室に半導体ワークピース３を入れる。該上電極１は該チャンバ筐体５を介してアースに接続される。該チャンバ筐体５周囲には大型電磁石（図示なし）が設置されている。該真空反応室はさらにＲＦエネルギーを導入しプラズマ４を形成させるための高周波ＲＦ源ＨＦ及び低周波ＲＦ源ＬＦを備える。該プラズマ４が該チャンバ筐体５内において形成されると、電磁石に通電し磁場を形成させ、該チャンバ筐体５内の電界分布を制御する。これにより比較的均一な真空反応室処理効果を獲得する。しかしこのような装置は価格が高く、エネルギー消費量も大きく、特に２個の磁場の隣接部位においては効果も十分理想的ではない。従来のその他の実施例は図２に示すように、上電極１がアースに直接接続していない真空反応室の構造である。
【０００６】
もう一つの方式では気体の真空反応室への導入速度を調節し、異なる系もしくは異なる種の気体が真空反応室に入る速度に差異を生み出す。これにより生じるプラズマ濃度の不均一により、エッジ効果を相殺あるいは減少させる。
【０００７】
さらに別種の方法は半導体ワークピースの表面温度が不一致になるように下電極２の特定位置に冷却水を注入することにより、プラズマ作用効果に影響を及ぼし、均一度を調整するものである。
【０００８】
これらの調整方法にはそれぞれ長所と短所があり、エッジ効果がもたらすすべての損失を有効に消去することはできない。
【０００９】
また、さらにもう一つの問題は、真空反応室は一旦製造されると、サイズが固定であるため、このような真空反応室内に形成される電界分布も固定である点である。これではプラズマの均一性も基本的には固定されるため、調整は比較的困難である。電界分布に影響を与える素因は非常に多いため、電界が全く同一の設備を製造することは非常に難しいが、真空反応室は非常に高価なため、解決が待たれる重大な課題となっている。
【００１０】
すなわち、エッジ効果を簡単で効果的に改善可能で、しかも一定の調整が可能な真空反応室により該欠点を克服し、コストを低下させ、歩留りを向上させる技術が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は従来の技術の欠点を克服し、エッジ効果がもたらす半導体ワークピースに対するプラズマ処理の歩留り低下の問題を解決する真空反応室を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の別の目的はエッジ効果がもたらす半導体ワークピースに対するプラズマ処理の歩留り低下の問題を解決する真空反応室の処理方法を提供することにある。
【００１３】
また、本発明のもう一つの目的はその電界を調節可能な真空反応室を提供することにある。
【００１４】
また、本発明のその他の目的はその電界を調節可能な真空反応室の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、真空反応室は第一電極、第二電極、チャンバ筐体、及び上記部品により構成されるチャンバを含み、該チャンバ中には単周波あるいは多周波のＲＦ源により励起されるプラズマが形成され、チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には少なくとも１個の絶縁材料により形成される調節部品が設置され、該調節部品は第一電極とチャンバ筐体間の等価誘電率調整に用いられる。
【００１６】
該調節部品は中実で、固定式あるいは移動式とすることができ、移動の場合は、該チャンバ筐体と該第一電極間における位置関係を調節可能である。さらに、該調節部品上には槽が設置され、該槽内には誘電率を調節可能な物質が収容され、しかも該物質は液体である。また、該調節部品上の槽内にはさらに少なくとも１個の調整ブロックが設置され、該調整ブロックは該槽内において移動することができ、該槽内の物質の該槽内における空間位置を調節可能である。
【００１７】
該調節部品はチャンバのチャンバ筐体内壁と第一電極間に位置し、しかも該第一電極、該調節部品、該チャンバ筐体内壁は左、中央、右の位置関係を呈し、該調節部品はチャンバのチャンバ筐体頂点と第一電極間に位置し、しかも該第一電極、該調節部品、該チャンバ筐体頂点は上、中、下の位置関係をもち、あるいは該調節部品の一部は該チャンバのチャンバ筐体頂点と第一電極間に位置し、別の一部は該チャンバのチャンバ筐体内壁と該第一電極間に位置し、該調節部品は中実リングあるいは中空リングである。
【００１８】
該調節部品は該チャンバのチャンバ筐体内壁と該第一電極間において上下に移動し位置を調節できるものであり、該調節部品は該チャンバのチャンバ筐体頂点と該第一電極間において左右に移動し位置を調節できるものであり、該調整ブロックは中実リングである。
【００１９】
該調節部品と該第一電極間にはさらに第三電極、第二調節部品が設置され、しかも該第二調節部品上には槽が設置され、該槽内には誘電率を調節可能な物質を注入可能で、該第二調節部品は中空リングであり、該リングの中空部分により該槽を形成する。
【００２０】
該調節部品、該チャンバ筐体と該第一電極間には槽状空間が形成され、該空間内には誘電率を調節可能な物質を直接注入することができる。該チャンバ筐体はアースに接続される。
【００２１】
また、本発明によれば、真空反応室は第一電極、第二電極、チャンバ筐体、及びこれらにより構成されるチャンバを含み、該チャンバ中には単周波あるいは多周波のＲＦ源により励起されるプラズマが形成され、該チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には少なくとも１個の誘電材料により形成される中空リングが設置され、該中空リング内には液体を収容可能な環状槽が設置される。
【００２２】
該誘電材料はセラミックであり、該液体は水である。しかも該中空リングの上端はチャンバ筐体に沿って該チャンバ外へと上方に延伸する。該中空リングは固定式あるいは移動式である。
【００２３】
さらに、本発明によれば、真空反応室は第一電極、第二電極、チャンバ筐体、及びこれらにより構成されるチャンバを含み、該チャンバ中には単周波あるいは多周波のＲＦ源により励起されるプラズマが形成され、該チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には少なくとも１個の誘電材料により構成される中実リングが設置され、該中実リングは該チャンバ筐体に沿って上下に移動可能である。該誘電材料はセラミックである。該誘電材料はケイ酸塩(Silicate)である。
【００２４】
また、本発明によれば、真空反応室は第一電極、第二電極、チャンバ筐体、及びこれらにより構成されるチャンバを含み、該チャンバ中には単周波あるいは多周波のＲＦ源により励起されるプラズマが形成され、該チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には誘電材料により構成される２層リングが設置され、１層は中空リングであり、該中空リング内には液体を収容可能な環状槽が設置され、その他の１層は中実リングであり、該中実リングは該チャンバ筐体に沿って上下に移動可能である。該誘電材料はセラミックであり、該液体は水である。しかも該中空リングも該チャンバ筐体に沿って上下に移動可能である。
【００２５】
本発明によれば、真空反応室に対して単周波あるいは多周波のＲＦエネルギー導入を行い及び気体を導入し、該反応室中において電界を形成し、該ＲＦエネルギーは導入された気体を励起しプラズマを形成させ、（該プラズマは半導体ワークピースに対して処理を行う真空反応室の処理方法であって、該処理方法は以下のステップを含み）、チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には誘電材料により形成される中空リングを設置し、該中空リング内には液体を収容可能な環状槽が設置され、該環状槽中に液体を注入し、該チャンバ筐体と該第一電極間の等価誘電率を変化させる。
【００２６】
該誘電材料はセラミックであり、液体は水である。しかも該中空リングの上端はチャンバ筐体に沿ってチャンバ外へと上方に延伸する。該中空リングは固定式であり、その位置はチャンバ筐体と第一電極の間にある。
【００２７】
本発明によれば、真空反応室に対して１種あるいは多種のＲＦエネルギー導入を行い、及び気体を導入し、該反応室中において電界を形成し、該ＲＦエネルギーは導入された気体を励起しプラズマを形成させ、該プラズマは半導体ワークピースに対して処理を行う真空反応室の処理方法であって、該処理方法は以下のステップを含み、チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には誘電材料により構成される中実リングを設置し、該中実リングは該中空リングのチャンバ筐体に沿って上下に移動可能であり、該誘電材料はセラミックあるいはケイ酸塩（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）である。
【００２８】
本発明によれば、真空反応室に対して単周波あるいは多周波のＲＦエネルギー導入を行い、及び気体を導入し、該反応室中において電界を形成し、該ＲＦエネルギーは導入された気体を励起しプラズマを形成させ、該プラズマは半導体ワークピースに対して処理を行う真空反応室の処理方法であって、該処理方法は以下のステップを含み、チャンバのチャンバ筐体と第一電極間には誘電材料により構成される２層リングを設置し、その１層は環状槽を備える中空リングであり、該中空リン内には液体を収容可能な環状槽が設置され、その他の１層は中実リングであり、該中実リングは該中空リングのチャンバ筐体に沿って上下に移動可能であり、それぞれ該中実リング位置を移動させ、及び該環状槽に液体を注入することにより、該チャンバ筐体と該第一電極間の等価誘電率を変化させることができる。
【００２９】
該誘電材料はセラミックであり、液体は水である。しかも該中空リングの上端はチャンバ筐体に沿ってチャンバ外へと上方に延伸する。
【００３０】
本発明によれば、真空反応室に対して単周波あるいは多周波のＲＦエネルギー導入を行い、及び気体を導入し、該反応室中において電界を形成し、該ＲＦエネルギーは導入された気体を励起しプラズマを形成させ、該プラズマは半導体ワークピースに対して処理を行う真空反応室の処理方法であって、該処理方法は以下のステップを含み、プラズマエッジの電界強度分布を模擬し、チャンバ筐体と第一電極間に異なる誘電率を有する充填物質の種類及び比率を調節することを特徴とする真空反応室の処理方法である。該充填物質はセラミックあるいは水である。
【発明の効果】
【００３１】
上記のように、本発明はチャンバ筐体とプラズマ間の誘電率を調節し、即ち、チャンバ筐体と上電極間の寄生容量を調節、変化させ、プラズマ濃度分布に影響を及ぼし、これにより半導体ワークピースのエッジ効果の改善を実現する。本発明は半導体ワークピースのプラズマ処理のエッジ効果を改善可能で、製品の歩留りを向上させることができる。
【００３２】
また、本発明は液体を収容可能な環状槽を備えた中空リング構造を有するため、調節の利便性が高く、しかも調節範囲が広い。よって従来の真空反応室の製造において性能の予測及び調節が不可能な問題を克服し、このような装置を製造する歩留りを向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る詳しい内容および技術的説明を図面を参照しながら説明する。図３は、本発明を適用した真空反応室を示す模式図。該真空反応室は第一電極１１、第二電極１２、チャンバ筐体１５を含み、チャンバ筐体空間を構成する。該チャンバ筐体空間中において半導体ワークピース１３が該第二電極１２上に配置される。該第一電極１１、該第二電極１２に対してＲＦエネルギーを加え、該チャンバ筐体１５内に気体を導入し、該チャンバ筐体１５内に電界を形成する。該電界は導入された気体を励起しプラズマ１４を形成させる。該プラズマ１４は該半導体ワークピース１３に対して成膜、エッチング、あるいは他のプラズマ処理を行う。
【００３４】
該プラズマ１４の濃度と電界分布には密接な関係がある。均一な電界分布は該チャンバ中のプラズマ１４の濃度をも比較的均一にすることができ、延いては該半導体ワークピース１３に対して比較的均一なプラズマ処理を行うことが可能で、より優れた製品品質を実現することができる。但し、背景技術の部分で述べたようなエッジ効果により、該半導体ワークピース１３周辺の電界線は、該半導体ワークピース１３中心部分における電界線のように法線方向（垂直方向）ではない。すなわち該半導体ワークピース１３中心とエッジにおけるプラズマ処理効果は不均一である。
【００３５】
本発明の旨はチャンバ筐体１５と第一電極１１間の寄生容量を変化させるにより、半導体ワークピース１３のエッジ電界密度を変化させ、半導体ワークピース１３のエッジ効果を改善することである。すなわち、プラズマ１４エッジとチャンバ筐体１５間の寄生容量を調節することにより半導体ワークピース１３エッジの電界を再分布させることである。
【００３６】
普通はこの寄生容量に影響を及ぼす素因は、第一電極１１エッジとチャンバ筐体１５との対向面積、第一電極１１エッジとチャンバ筐体１５間の距離、及びプラズマ１４エッジとチャンバ筐体１５により形成する空間の等価誘電率の３つである。図３に示すプラズマ処理チャンバは、一旦製造されると、その第一電極１１エッジとチャンバ筐体１５との対向面積、及び両者間の距離は固定で、寄生容量と電界分布の関係も比較的複雑である。さらに、異なるＲＦエネルギーの導入もこの関係に影響を及ぼすため、技術上の実現可能性を考慮すると、適当な大きさの寄生容量を備える真空反応室を予め計算し、製造することは非常に困難である。
【００３７】
よって唯一変化させる可能性があるのはプラズマ１４とチャンバ筐体１５との対向空間の等価誘電率である。本発明はこの考え方に基づき、該空間の等価誘電率に対して調節を行い、適した寄生容量を獲得し、これにより電界を再分布させ、半導体ワークピースに対するプラズマ処理の効果を均一にする。
【００３８】
以下、図面を参照しながら本発明の最良の実施の形態を説明する。図３に示すように、チャンバのチャンバ筐体１５と第一電極１１間には少なくとも１個の誘電材料により形成させる調節部品２０を設置する。該調節部品２０は該チャンバ筐体１５と該第一電極１１間の等価誘電率の調整に用いられる。該調整部品２０そのものの材料が誘電材料であるため、それが第一電極１１とチャンバ筐体１５間に設置される限り、両者間の等価誘電率を変化させることができる。この基礎において、該調整部品２０と該チャンバ筐体１５及び該第一電極１１間の相対位置を調節することにより、その間の等価誘電率を調整することもできる。
【００３９】
等価誘電率を正確に調節するために、本発明では該調節部品２０上にいくつかの槽状構造を設置し、該槽状構造内には誘電率を調節できる物質を入れることにより、該調節部品２０の等価誘電率を変化させ、最終的にはチャンバ筐体１５と第一電極１１間の等価誘電率を調節する目的に達成する。
【００４０】
次に図４に示すように、真空反応室のチャンバ筐体１５と第一電極１１間には、調節部品２０である少なくとも１個の中空リング２１を設置する。該中空リング２１内には封鎖式あるいは非封鎖式の環状槽２２が設置されている。該環状槽２２中に液体３１の注入によりその誘電率を調節することもできる（図５参照）。該中空リング２１はケイ酸塩(Silicate)により形成され、最適実施例としてはセラミックとすることもできる。該環状槽２２中の調節液体３１は水とすることもできる。
【００４１】
気体の誘電率は１．０００５４で、セラミックの誘電率は9であるが、水の誘電率は80.4にも達する。該中空リング２１の上端は、該液体３１の注入、取出の便を図るように該チャンバ筐体１５に沿って上向きにチャンバ外まで延伸する。セラミックの中空リング２１を上から下へと該チャンバ筐体１５と該第一電極１１間の対向空間に挿入すると、該空間内の誘電率は、元の全体で気体により構成されていた状態から、徐々に気体とセラミックが一定の比率で構成する均一値になり、すなわち誘電率は約１から9より小さなある数値まで徐々に上昇する。このように寄生容量の微調整を行うことができる。このような調節によっても適した容量値を得ることができない場合には、粗調整を行う。すなわち該環状槽２２に対して注水する。これにより誘電率は、元のセラミックと気体との混合の比率値からセラミックと水との比率値に変化する。水の誘電率は80.4であるため、この値の調整範囲は非常に大きい。
【００４２】
本発明の中空リング２１の実施例では、該中空リング２１を固定し、調節のために注入される液体の液面により調節を行うことができる。より大きな寄生容量値の調節範囲を獲得するため、該中空リング２１の壁を比較的薄くすることができる。該中空リング２１の位置を変化させることによってのみ、適した誘電率に調節することができる場合に、該中空リング２１の位置を調節することによってのみ第一電極１１とチャンバ筐体１５間の誘電率を変化させてもよく、該環状槽２２中に液体を注入する必要はない。
【００４３】
また、図６に示すように、該調節部品２０、チャンバ筐体１５と第一電極１１間に槽状空間４０を形成してもいい。この空間内には誘電率を調節する物質を直接注入することができる。誘電率を調節する物質は液体でも固体でもよい。最適実施例では水である。ある実施例では、図７に示すように、真空反応室のチャンバ筐体１５と第一電極１１間に充填される部品は比較的大きな誘電率を持つ材料により構成される中実リング３２であってもよい。このような高い誘電率を持つ材料はケイ酸塩（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とすることができる。
【００４４】
続いて図８に示すように、該中実リング３２の位置を変更することにより、該第一電極１１とチャンバ筐体１５間の誘電率を変化させる最適実施例は、図４に示す実施例構造を応用したものである。該環状槽２２中に調整ブロック２３として中実リングを挿入する。該調整ブロック２３は槽内において移動可能である。該調整ブロック２３を上下に移動させると、該第一電極１１とチャンバ筐体１５間の誘電率を変化させることができる。
【００４５】
さらに該リングは内外２層とすることができ、その１層は上記実施例中の環状リング２２を備えた構造の中空リング２１で、その中に液体を注入することにより、比較的に大きな幅での寄生容量調節を行うことができる。また、その他の１層は中実リングで、位置調節を通して比較的に小さな幅での寄生容量調節を行うことができる。こうして両者の結合により、粗調整と微調整を行うことができ、正確な寄生容量を得ることができる。
【００４６】
本発明の装置を利用することにより、真空反応室を設計する時に、該環状槽２２中に液体を注入し調節を行うことができる。プラズマ１４のエッジ電界強度の分布が比較的均一であることが測定され、あるいは実際の製造過程でエッジ効果が比較的小さい半導体ワークピース製品が得られると、この時のリングの位置あるいは液面の位置を確定し、これにより均一性に優れた真空反応室を製造することができる。
【００４７】
本発明は電界強度測定装置を利用し、プラズマエッジの電界強度分布を類比し、チャンバ筐体と電極間に異なる誘電率を備える充填物質の種類及び比率を調節し、プラズマエッジの電界強度分布を調節することにより、異なる真空反応室であっても共同のエッジ効果を有することができる。ここでいう充填物質はセラミックあるいは水である。
【００４８】
本発明の目的を実現するために、チャンバのチャンバ筐体１５と第一電極１１間に誘電材料により製作されるリングを設置する以外に、その他の実施の形態をとしてもよい。すなわち、チャンバのチャンバ筐体１５とプラズマ１４間のみに少なくとも１個の誘電材料により製作されるリングを設置する、あるいは同時に上記２種の方法を採用することができる。また、リングは中実リングであるが、中空リングでもいい。該中空リング内には液体を収容可能な環状槽が設置されている。しかも該リングは固定式とし、あるいはチャンバ筐体に沿って上下に移動することもできる。
【００４９】
説明すべきのは、本発明の調節部品２０は異なる位置関係とすることもできる点である。例えば、該調節部品２０はチャンバのチャンバ筐体１５内壁と第一電極１１の間に位置し、しかも該第一電極１１と、該調節部品２０と該チャンバ筐体１５内壁は左、中央、右の位置関係を呈することができる（前図参照）。あるいは図９に示すように、該調節部品２０はチャンバのチャンバ筐体１５の頂点と上電極１５間に位置し、しかも該第一電極１１と、該調節部品２０と該チャンバ筐体１５内壁は上、中、下の位置関係を呈する。あるいは図１０に示すように、該調節部品２０の一部はチャンバのチャンバ筐体１５の頂点と第一電極１１間に位置し、別の一部はチャンバのチャンバ筐体１５内壁と第一電極１１間に位置する。例えば、調節部品２０は斜めに該第一電極１１とチャンバ筐体１５間に設置されている。該調節部品２０の形態は前記実施例の形態とすることができる。
【００５０】
前記３種の位置関係において、該調節部品２０は固定式でも移動式でもいい。もし移動式に設置された場合には、上記の左、中央、右の位置関係にある時に、チャンバのチャンバ筐体１５内壁と第一電極１１間において上下に移動し位置を調節することができる。一方、上記の上、中、下の位置関係にある時には、チャンバのチャンバ筐体１５の頂点と第一電極１１間において左右に移動し位置を調節することができる。その一部がチャンバのチャンバ筐体１５の頂点と第一電極１１間に位置し、かつ別の一部がチャンバのチャンバ筐体１５内壁と第一電極１１間に位置する時には、上下及び左右に移動を同時に行うことができる。
【００５１】
図１１に示すように、本発明は上記実施例の基礎をして、以下の改良を加えることができる。すなわち調節部品２０と第一電極１１の間にはさらに第三電極１６と第二調節部品２０ａを設置することができる。しかも該第二調節部品２０ａ上には槽を設置し、槽内には誘電率を調節可能な物質を入れることができる。一種の最適実施例では、該第二調節部品２０ａは中空リング２１ａであり、リングの中空部分はちょうど環状槽２２ａに形成する。該環状槽２２ａ内の調節液体３１は水とすることができる。
【００５２】
本発明は真空反応室の処理方法も提供する。該方法は真空反応室に対する単周波あるいは多周波のＲＦエネルギー導入及び気体導入を含み、反応室内において電界を形成する。該ＲＦエネルギーは導入された気体を励起しプラズマを形成させ、プラズマは半導体ワークピースに対して処理を行う。さらに以下の電界調節ステップを含む。即ち、プラズマと真空反応室のチャンバ筐体間の対向空間の等価誘電率を調節し、これにより真空反応室内の半導体ワークピースのエッジの電界を再分布させる。
【００５３】
上記の電界調節ステップは以下の方式を通して実現したものである。すなわち真空反応室のチャンバ筐体とプラズマ間に少なくとも１個の誘電材料により製作されるリングを設置し、両者間の対向空間の等価誘電率を変化させ、これにより真空反応室のチャンバ筐体と真空反応室の電極間の寄生容量を変化させる。さらに、真空反応室内の半導体ワークピースのエッジの電界分布を変化させる。
【００５４】
上記の電界調節ステップはさらに以下のステップを含む。すなわち、リングを液体を収容可能な環状槽が設置された中空リングとし、該環状槽には液体を注入する。
【００５５】
本発明でいう真空反応室はプラズマを使用し半導体ワークピースを処理する各種設備で、例えば、半導体ワークピースに対するプラズマ処理の成膜設備、半導体ワークピースに対するプラズマエッチング設備などである。
【００５６】
以上、本発明の最良の実施例のみである。本発明の範囲はこれら実施例に限定されることではない。本発明の装置に対する本技術分野における公知の入替え、組合せ、分立、および本発明の実施ステップに対する本技術分野における公知の同等な変更又は入替えを行うのは本発明の開示及び保護の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の技術の上電極がアースに直接接続された真空反応室の構造原理を示す模式図である。
【図２】従来の技術の上電極がアースに直接接続されていない真空反応室の構造原理を示す模式図である。
【図３】本発明に係る真空反応室の第一実施例の構造を示す模式図である。
【図４】本発明に係る真空反応室の第二実施例の構造を示す模式図である。
【図５】図４の実施例の液体注入の模式図である。
【図６】本発明に係る真空反応室の第三実施例の構造を示す模式図である。
【図７】本発明に係る真空反応室の第四実施例の構造を示す模式図である。
【図８】本発明に係る真空反応室の第五実施例の構造を示す模式図である。
【図９】本発明に係る真空反応室の第六実施例の構造を示す模式図である。
【図１０】本発明に係る真空反応室の第七実施例の構造を示す模式図である。
【図１１】本発明に係る真空反応室の第八実施例の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１  第一電極
１２  第二電極
３、１３  半導体ワークピース
４、１４  プラズマ
５、１５  チャンバ筐体
１６  第三電極
２０  調節部品
２０ａ  第二調節部品
２１、２１ａ  中空リング
２２、２２ａ  環状槽
２３  調整ブロック
３１  液体
３２  中実リング
４０  槽状空間
１  上電極
２  下電極
ＨＦ  高周波のＲＦ源
ＬＦ  低周波のＲＦ源
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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