(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス・ガスを真空チャンバーに導入するステップと、
前記チャンバー内の電極に高周波電力を印加して、それにより該チャンバー内で容量結合によってプラズマを確立するステップと、
該プラズマを囲む誘導コイルに高周波電力を印加して、処理されるべき被加工物にダメージを与える可能性がある、純粋な磁場増強により誘起された不均一な電荷分布なしで、プラズマ密度を高めるステップと、
を含み、
前記プラズマ密度を高めるために前記誘導コイルに印加された前記電力が、該プラズマを確立し維持するために前記電極に印加された電力より小さいことを特徴とするプラズマ発生方法。
【請求項２】
該チャンバー内の圧力を、３０ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒの範囲内のレベルに維持するステップを更に含む、請求項１記載のプラズマ発生方法。
【請求項３】
前記チャンバー内の圧力が、３０ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒｒの範囲内のレベルに維持される、請求項２記載のプラズマ発生方法。
【請求項４】
前記電極に電力を印加するステップが、その一方が処理されるべき被加工物を支持する一対の平行プレート電極に電力を印加することを含む、請求項１記載のプラズマ発生方法。
【請求項５】
電力が印加される前記誘導コイルが、前記チャンバーの外側に配置される、請求項１記載のプラズマ発生方法。
【請求項６】
前記電極に印加される電力が、５００ワット〜３キロワットの範囲内にあり、且つ、前記誘導コイルに印加される電力が、１００ワット〜１２００ワットの範囲内にある、請求項１記載のプラズマ発生方法。
【請求項７】
プロセス・ガスを導入し除去する手段を含む真空チャンバーと、
前記該真空チャンバー内に配置される複数の電極と、
前記チャンバー中にプラズマを確立・維持する電力を供給するために、前記複数の電極の少なくとも１つに印加されるべき第１の高周波電力源と、
前記チャンバー内の前記プラズマを囲むように位置決めされた誘導コイルと、
前記プラズマ中のイオン密度を高めるために、前記誘導コイルに電力を供給するために選択された第２の高周波電力源と、
を含み、
前記電極上または処理されるべき被加工物上に不必要な電荷蓄積効果を与えることなく、前記イオン密度の向上を達成し、
前記第２の高周波電力源が、前記第１の高周波電力源より低いレベルの電力を供給する、
誘導増強型の反応性イオンエッチングプラズマ発生器。
【請求項８】
前記チャンバー内の圧力が、３０ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒの範囲内のレベルに維持される、請求項７記載の誘導増強型の反応性イオンエッチングプラズマ発生器。
【請求項９】
前記チャンバー内の圧力が、１００ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒｒの範囲内のレベルに維持される、請求項８記載の誘導増強型の反応性イオンエッチングプラズマ発生器。
【請求項１０】
前記複数の電極が、その一方が処理されるべき被加工物を支持する一対の平行プレート電極である、請求項７記載の誘導増強型の反応性イオンエッチングプラズマ発生器。
【請求項１１】
電力が印加される前記誘導コイルが、前記チャンバーの外側に配置される、請求項７記載の誘導増強型の反応性イオンエッチングプラズマ発生器。
【請求項１２】
前記複数の電極に印加される電力が、１〜３キロワットの範囲内にあり、且つ、前記誘導コイルに印加される電力が、１００ワット〜１２００ワットの範囲内にある、請求項７記載の誘導増強型の反応性イオンエッチングプラズマ発生器。
【請求項１３】
基板の誘導増強型の反応性イオンエッチングのためのプラズマ発生方法であって、
プロセス・ガスを真空チャンバーに導入するステップと、
前記チャンバー内の電極上に、基板を支持するステップと、
前記プロセス・ガスからのプラズマを前記チャンバー内の内容積内に維持して、前記基板をエッチングするために該プロセス・ガスの反応性の荷電粒子を供給するように、前記チャンバー内の前記電極に高周波電力を印加して、該電力を該チャンバー内に容量結合させるステップと、
前記プラズマが維持されている前記内容積のまわりに配置された誘導コイルに高周波電力を印加して、不均一な電荷分布を最小限としつつ、プラズマイオン密度を高めるステップと、
を含み、
誘導を経由して前記プラズマに印加される前記電力が、容量結合を経由して印加される前記電力より少ない、
プラズマ発生方法。
【請求項１４】
前記誘導コイルが、導体を前記内容積のまわりに１〜１０巻きの間で巻くことによって与えられる、請求項１３記載のプラズマ発生方法。
【請求項１５】
前記容量結合された前記電力が、それらのうちの一方が前記基板を支持する電極である２つの平行な電極の間に印加される、請求項１３記載のプラズマ発生方法。
【請求項１６】
高周波電力が、１００ＫＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲で前記誘導コイルに印加される、請求項１３記載のプラズマ発生方法。
【請求項１７】
高周波電力が、１００ＫＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲で前記電極に印加される、請求項１３記載のプラズマ発生方法。
【請求項１８】
プロセス・ガスを取入れ且つ除去するのに適合した真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内の複数の電極と、
電力を前記チャンバー内に容量結合して、該チャンバーの内容積内でプラズマを維持することを可能とする、前記複数の電極の少なくとも１つに印加するための第１の高周波電力源と、
前記内容積のまわりに位置決めされた誘導コイルと、
電力をチャンバー内に誘導結合して、不均一な電荷分布を最小限のものとしつつ、プラズマのイオン密度を高めることを可能とする、前記コイルに印加するための第２の高周波電力源と、
を含み、
前記第２の高周波電力源が、前記第１の高周波電力源より小さい電力を供給することを特徴とする誘導増強型の反応性イオンエッチングプラズマ発生器。
【請求項１９】
前記チャンバーが間を置いた平行関係で配置された二つの電極を含み、それらの１つが、処理されるべき被加工物を支持するのに適合させられている、請求項１８記載のプラズマ発生器。
【請求項２０】
前記コイルが、前記内容積のまわりに１〜１０の巻きで配置された導体からなる、請求項１８記載のプラズマ発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ発生（plasma generation ）技術一般に関し、特に、集積半導体装置の製作においてドライエッチング・プロセスにおいて用いられるプラズマ発生技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドライエッチングにおいては、プロセス・ガスは真空チャンバーに供給され、そして、高周波（radio-frequency 、ＲＦ）エネルギーは、該チャンバー内でプラズマ雲（plasma cloud）を生成させ、且つ維持する。該プラズマ雲中のイオンは、被加工物（workpiece ）、通常は、該チャンバー内でプラズマに直ちに隣接して配置されるか、あるいは、該プラズマからのイオンが導かれる（drawn ）別のプロセス・チャンバー内に配置されることができる半導体ウエハの形の被加工物、に衝撃を与える（bombard ）。該イオンは該被加工物をエッチングするか、あるいは該エッチングを助け（asist ）、そして該エッチングプロセスは、エッチングに先立ち該被加工物に塗布された（applied ）保護コーティングをパターニングすることによって、選択的なものとされる。
【０００３】
一般に、プラズマ発生アプローチ（approach）には、容量的（capacitive）、誘導的（inductive ）、およびマイクロ波の３つのタイプがある: 。より従来の容量的プラズマアプローチにおいては、該プラズマは、一方あるいは両方のプレートに高周波（ＲＦ）エネルギーが印加された１対の平行プレート電極間に形成される。平行プレート・アプローチの変形は、磁気的に増強された（magnetically enhanced ）反応性イオン・エッチング（ＭＥＲＩＥ）プラズマ発生装置であり、該装置においては、磁場が該プラズマ中のイオンの形成を増強する。該平行プレート構成（configuration ）とＭＥＲＩＥ構成の両方とも、典型的には、単一のＲＦパワー発生器（power generator ）を使用する。誘導的なプラズマ発生器は、プラズマ・チャンバー内にＲＦ電力を供給する（deliver ）ために、誘導コイル、平らな（planar）コイル、円筒状コイル、ないしは種々の他のタイプのコイル、のいずれかを使用する。別のＲＦ発生器は、イオンのエネルギーおよび方向を制御するために、該チャンバー内の少くとも１つのプレート電極にエネルギーを供給する。
【０００４】
磁気増強型（ＭＥＲＩＥ）は、種々のタイプのサブミクロンとサブ・ハーフミクロン装置に対して、非常に成功したエッチング技術であった。該プロセスは、よいエッチング・プロファイル（profile ）制御、優れた再現性およびプロセス健全性（robustness）を与える。しかしながら、ＭＥＲＩＥは、該プラズマ中で磁場を使用することに直接的に起因する欠点を有する。該磁場の影響下で、該プラズマの中の電子が、一つの方向にドリフトする傾向があり、他方、該プラズマ中の陽イオンはこれと反対の方向にドリフトする傾向がある。この結果、該プラズマ中の電荷分布は横方向（laterally ）に不均一（non-uniform ）となり、且つ、エッチングされるべきウエハ上の電荷分布も、同様に不均一となる。もし該ウエハ上の蓄積された電荷がしきい値（threshold level ）に達するならば、該ウエハ上に形成されたコンデンサー、あるいは容量的特性を有するウエハ上の他のデバイスが壊れる可能性があるため、このことは、ウエハ・ダメージを引き起こす可能性がある。このデバイス・チャージ（device charging ）効果は、いくつかのＭＥＲＩＥシステムにおける磁場強度を約３０〜５０ガウスに、他のＭＥＲＩＥシステム中において２００ガウスまでに制限する。更に、ダメージを最小にするために、該エッチング・プロセスは、従来の反応性イオン・エッチング  （ＲＩＥ）システムよりも高い圧力体制（regime）で操作される必要があり得る。
【０００５】
ＭＥＲＩＥプロセスのもう一つの不利は、それが平行プレート電極間における比較的高い直流（ＤＣ）バイアスで操作されなければならないということである。この結果、該ウエハに衝突する（impinging on）高エネルギー・イオンは、ヴィア（vias）等の該ウエハ中でエッチングされるべき構造の側壁の上へ、材料を「跳ね返す（splash）」可能性がある。高バイアス・エッチング中で形成された、より厚い側壁は、したがって、ＭＥＲＩＥプロセスの好ましくない結果となる。
【０００６】
誘導結合プラズマ（inductively coupled plasma；ＩＣＰ）リアクターは、一般に、ＲＩＥやＭＥＲＩＥタイプのプラズマ・リアクターと比較して、より新しい技術であると考えられている。該誘導結合プラズマは、低い圧力（＜３０ｍＴｏｒｒ）でより高密度のプラズマ（≧５ｍＡ／ｃｍ2 ）を生成させるために、誘導ＲＦコイル（inductive rf coil ）を用いる。該リアクターは、ウエハがその上に置かれるべき少くとも１つの電極を有し、該電極は、第２のＲＦ発生器により容量的（capacitively）にパワーを供給される。第１の誘導的ＲＦ発生器は該プラズマの密度を規定し、且つ、第２のＲＦ発生器はイオン・エネルギーを制御する。
【０００７】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクターの長所は、イオン・エネルギー制御をイオン密度制御から切り離す（decouple）ことであり、該プラズマの化学的性質、および、イオン・エネルギーとイオン密度との独立の制御に基づき、金属およびポリシリコンのエッチングに対して、通常、より広いプロセス・ラチチュードが得られる。したがって、プロセス「ウィンドウ」は遥かに広くなり、且つ、該被加工物の下層（underlayer）への選択性は、かなり高くなる。しかしながら、フォトマスクに対する選択性（すなわち、フォトリソグラフ的に形成されたパターンを有するマスクを通して、被加工物の選択された領域のみをエッチングする該リアクターの能力）は、高圧ＲＩＥないしＭＥＲＩＥシステムに対してのそれと比べて、通常は、より低い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
誘電体エッチングに対して、該プロセスは、金属およびポリシリコンエッチングのそれとは全く異なるところの、イオンにより駆動・支配されたエッチング  （ion driven dominated etching）である。低い圧力（およそ数ｍＴｏｒｒ）で動作する、典型的な誘導的ないしマイクロ波により生成されたプラズマ・オキサイド・エッチャーは、金属およびポリシリコン高密度エッチャーと完全に異なる特性を有する。低い圧力で、特に高選択性コンタクト、ヴィアないしセルフアライン・コンタクト（ＳＡＣ）プロセス応用に対しては、副生成物ポリマーが内部チャンバー壁全体にわたって堆積される。該堆積ポリマーは主たるパーティクル源（particle source ）であるのみならず、ベースライン・プロセスかなり変化させて、高い過渡的（transient ）効果を引き起こす。堆積を最小にするため、該チャンバー壁を加熱することはできるが、効果的であるためには該温度はかなり高く（＞２３５℃）なければならない。しかも、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）は高いＲＦ電力入力を必要とし、これはチャンバー温度を高く（≧２００℃〜３００℃）する。プロセス安定性は、この環境下では非常に敏感になる。ＩＣＰの更なる不利は、ＩＣＰのエッチング速度マイクロローディング（microloading）が、ＲＩＥないしＭＥＲＩＥのそれより低い（すなわち、小スペースにおけるエッチング速度が、大スペースにおけるエッチング速度より、通常は低い）ことである。しかも、ＩＣＰ処理による側壁パッシベーションは、通常は、より高い圧力でのＲＩＥないしＭＥＲＩＥに比べて、より薄い。この結果、長いオーバーエッチング（overetch）に対しプロファイル寛容性は乏しい。
【０００９】
上述したように、ＲＩＥ、ＭＥＲＩＥないしＩＣＰプロセスには、なお改良の必要があることが認められるだろう。理想的には、高密度プラズマの全ての欠点を有しない、中間の密度プラズマ（medium density plasma ；ＭＤＰ）を有するシステムで、しかも、伝統的なＭＥＲＩＥおよびＲＩＥエッチャーの全ての長所を保持したシステムを提供することが望ましいだろう。更に後述されるように、本発明は、これらの目的（ends）に向けられている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘導コイル（inductive coil）の助けで増強された中間密度プラズマ（medium density plasma ；ＭＤＰ）を用いるプラズマエッチングのための方法および装置を提供する。簡便に、且つ一般的な用語では、本発明の方法は、プロセス・ガスを真空チャンバーに供給するステップと；該チャンバー内の電極に高周波電力を印加し、それによって該チャンバー中で容量結合（capacitive coupling ）によってプラズマを確立するステップと；該プラズマを囲む（surrounding ）誘導コイルに高周波電力を印加して、処理されるべき被加工物にダメージを与える可能性のある電極または被加工物上の不均一な電荷分布を生ずることなく、プラズマ密度を高めるステップとからなる。プラズマ密度を高めるために誘導コイルに印加される電力は、該プラズマを確立し、維持するために電極に印加される電力より小さいか、あるいは、少なくとも有意に（significantly ）高くはない。該方法は、該チャンバー内の圧力を、典型的な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システムというよりはむしろ、従来の反応性イオンエッチング・プロセスにおいて用いられた圧力と同等のレベル（level comparable）に維持するステップをも含む。該方法の好適な態様においては、該チャンバー内の圧力は、およそ３０ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒの範囲内に維持される。本発明の一つの好適な態様においては、一対の平行プレート電極を通して電力が該プラズマと結合され（coupled to）、該電極のうちの一つは、処理されるべき被加工物を支持する。電力が印加されるコイルは、チャンバーの外側に配置され、該真空チャンバーの少くとも一部は絶縁材料から形成される。
【００１１】
本発明の中密度プラズマ（ＭＤＰ）エッチャーは、高密度プラズマシステムの欠点を避けるが、従来のＭＥＲＩＥおよびＲＩＥエッチャーの長所を保持している。このＭＤＰエッチャーの長所は、小さい造作（features）と大きい造作との間のマイクロローディング制御が良好であること、磁場の影響下のイオン／電子密度の不均一によるデバイスのチャージ・アップを除去すること、異方性エッチングのための適切な側壁パッシベーションを与えること、プロセス・ウインドウが広いこと、プラズマとの、より小さい壁／屋根（roof）相互作用での過渡的  （transient ）効果が低いこと、安定して再現性のあるプロセスであること、トータルの電力消費が低いこと、および動作温度（operating temperature ）が中庸（moderate）であること（１００〜１５０℃）である。
【００１２】
本発明の実例となる態様においては、該電極に印加された電力は、およそ５００ワット〜３キロワットの範囲内にあり、誘導コイルに印加された電力は、およそ１００ワット〜１２００ワットの範囲内にある。
【００１３】
本発明の装置は、誘導的に増強された（inductively coupled ）反応性イオンエッチング・プラズマ発生器であり、該装置は、プロセス・ガスを導入・除去するための手段を含む真空チャンバーと；該真空チャンバー内に配置された多重電極（multiple electrodes ）と；該チャンバー内のプラズマを確立・維持するための電力を供給するために、少くとも一つの電極に印加される高周波（ＲＦ）電力の源と；該プラズマを囲むように位置決めされた誘導コイルと；比較的低い電力を誘導コイルに供給して、該プラズマ中のイオン密度を高めるために選択された第２のＲＦ電力源とからなる。イオン密度の向上は、該電極上または処理されるべき被加工物上の不必要な電荷蓄積（build-up）効果なしで達成される。該装置の一つの態様においては、該電極は一対の平行プレート電極であり、そのうちの一つが、処理されるべき被加工物を支持してもいる。電力が印加されるべき誘導コイルは、該チャンバーの外側に配置され、その少なくとも一部は、電気的に絶縁性の材料である。
【００１４】
上記より、本発明がプラズマ発生器の分野における重要な進歩を代表することが認められるだろう。特に、本発明のプラズマ発生器は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システムより有利な点を含む、磁気的に増強された反応性イオンエッチング（ＭＥＲＩＥ）システムと同様の長所を与え、しかもＭＥＲＩＥおよびＩＣＰシステムに伴う不必要な不利益がない。本発明の他の面（aspects ）および長所は、以下のより詳細な説明から明らかとなるだろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面において例示されるように、本発明は、その中でプラズマが生成されて、容量結合によって維持されるが、該プラズマ中のイオン・エネルギーと同様にイオン密度も誘導結合によって高められるＲＩＥ（反応性イオンエッチング）システムに関する。プラズマ・リアクターに導入されたガスは、反応性の化学種（reactive species）に解離して、イオンを含むプラズマを形成し、該イオンは被加工物の方向へ電場によって加速され、該被加工物をエッチングする。従来のプラズマ発生技術においては、該プラズマは、容量結合、誘導結合、あるいは、マイクロ波結合エネルギーのいずれかにより、生成され維持される。はるかに最も共通のアプローチは、平行プレート電極を通して高周波（ＲＦ）エネルギーの容量結合を使用する。該プラズマの密度を高めるために、磁場が使われてもよいが、該磁場の存在は更なる問題、主として不均一な電荷分布によって起こるデバイスダメージ、を提起する。
【００１６】
従来の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）技術は、プラズマを生成し維持するためのパワーを供給するために容量結合を用いる。典型的な作動圧力は、２００ミリＴｏｒｒ（ｍＴｏｒｒ）〜約２Ｔｏｒｒの範囲内にある。より低い圧力、特に２００ｍＴｏｒｒ未満では、プラズマ密度は通常は低くなり過ぎ、且つ、エッチング速度は多くの目的のためには低くなり過ぎる。したがって、伝統的なＲＩＥモードは多くの応用において、固定ないしは回転する磁場を使用する、磁気増強型ＲＩＥないしＭＥＲＩＥ技術によって取って代わられた。電力が未だプラズマに主に容量結合によって結合されている一方で、磁場は主にプラズマ密度を高めるために用いられる。このようなＭＥＲＩＥシステムは、より高いプラズマ密度を与え、且つ、より低い圧力で動作することができる。しかしながら、デバイスの電荷蓄積（build-up）の問題は、増強のために用いられる可能性がある磁場の強度を制限し、且つ、高いＤＣバイアスの効果を比較的低いプラズマ密度と釣り合わせるために、エッチング・プロセスは、より高い圧力体制でしばしば実行される。
【００１７】
更なる背景によれば、プラズマからウエハ上へ加速されるイオンに起因するエッチング速度は、パワー（powered ）電極に印加されるべき電力または電圧、該電極に印加されるべきＲＦ電力の周波数、チャンバー内の圧力、プロセス・ガスの選択および流量、エッチングされるべき表面の温度、エッチングされるべき特定の材料、等の相互に関連する（interrelated）種々のパラメータに依存することが理解されるだろう。印加された電力は、電子エネルギー分布に影響を及ぼし、それは、衝突プロセスの結果として、該プラズマ中のイオンの生成にも影響を及ぼす。したがって、エッチング速度は、一般に、印加された電力とともに増加する。プロセス・ガスの一定の流量において、圧力が増大するならば、滞留時間（residence time）とパーティクル衝突割合は増加し、且つ、電子エネルギーは減少するだろう。電子エネルギーがイオン発生の速度を決定するため、プラズマ密度および結果として生ずるエッチング速度は、圧力を増やすことで減少するだろう。エッチング速度は、プラズマ密度（エッチングのために利用できるイオンの密度）と、該プラズマから加速されるイオンのエネルギーとの両方に依存する。平均イオン・エネルギーは、該ウエハを支持している下方電極（lower electrode ）上に生成するＤＣバイアスとプラズマ・ポテンシャルとによって決定される。該ＤＣバイアスは、印加電圧ないし電力の増大に伴って増加し、且つ、アノード（上方電極、upper electrode ）面積の、カソード（下方電極）の面積への割合の累乗（power ）に、おおよそ比例する。特に、この比例は、ＶDC＝ｆ（ＡA ／Ａc ）n 、ｆは周波数、ｎは通常３〜４の範囲内の定数、で与えられる。従来のＲＩＥシステムおよび磁気増強型ＲＩＥ中システムにおいて、上方電極は、接地された真空チャンバーに電気的に連結されているため、面積割合および結果として生ずるＤＣバイアスは比較的大きい。
【００１８】
不必要な結果を生ずることなく、所望のエッチング速度を達成するため適切なパラメータを選ぶことは単純な事柄と考えられるかもしれないが、実際問題としては、理想的なプラズマ発生システムを提供することは困難であることが証明されている。ＭＥＲＩＥ技術は、増大されたプラズマ密度を提供するが、処理されるべきウエハ中に磁場が不必要な電荷蓄積を生じさせるため、該増強の程度は制限され、したがって、該ウエハ上の高いＤＣバイアスおよび磁気増強型システムの高いイオン・エネルギーが、処理されたウエハ上のヴィアや他の構造上の造作上に、厚くされた側壁を引き起こす。
【００１９】
ＭＥＲＩＥないしＲＩＥシステムにおけるように、容量結合によるよりは、むしろ誘導によってエネルギーをプラズマに結合させることは、これらの問題のいくつかを避けるが、それがプラズマに高い電力を供給することができる誘導コイルを必要とするため、より高価なものとなり；更に、真空チャンバーは、より低い圧力で操作されなければならない。
【００２０】
本発明によれば、プラズマを生成・維持するために従来の容量結合アプローチが用いられる、且つ、これが誘導結合と組み合わされて、ＩＣＰシステムの密度と、ＲＩＥおよびＭＥＲＩＥシステムのそれとの間のレベルに、プラズマ密度を高めている。この理由により、本発明のプラズマエッチングシステムは、中間密度プラズマ（ＭＤＰ）エッチャーと称される。図１は、プラズマを生成し、維持するために容量結合を用いる典型的な平行プレート構成において、本発明がどのように実施されるか概略的に示している。参照符号１０で示されるプロセス真空チャンバーは、上方プレート電極１２および下方プレート電極１４を内包する。該下方電極１４は、典型的には、機械的なチャック、静電的なチャック、または他の手段（いずれも図示せず）により、半導体ウエハないし基板１５を支持する。エネルギーは、プレート１２と１４との少くとも一方に接続された第１の高周波（ＲＦ）発生器１６から、チャンバー１０に容量的に結合される。プロセス・ガスは適当なポート（図示せず）を通してチャンバー１０に入れられ、且つ、他の従来のポート（図示せず）を通して、ガスは該チャンバーから抜かれる。概略的に雲形１８によって示されるプラズマは、ＲＦ発生器１６が動作される際に、プレート１２と１４との間に形成される。該プラズマからのパーティクルはウエハ１５の表面中まで加速されて、該ウエハ上で所望のエッチング・プロセスを実行する。典型的にはプロセス・ガスから形成されたイオンである、これらのパーティクルのエネルギーは、主に、下方プレート１４上に発生した直流（ＤＣ）バイアスによって決定される。該ＤＣバイアスは、下方電極面積に対する上方電極面積の割合の累乗に依存する。従来の容量結合構成においては、上方電極１２は接地され、且つ、チャンバー１０全体も接地される。したがって、下方電極１４上には比較的大きいＤＣバイアスがある。上述したように、高いバイアスは、典型的には、エッチング・プロセスの間、厚くされた側壁を招く。
【００２１】
本発明において、電力が誘導的に該チャンバー内に結合されるべきチャンバー１０の壁の部分は、絶縁体である。該チャンバーの残りの部分は導電材料からなるが、これは、ある種の応用のためのＤＣバイアス電圧要件に依存して、電気的に浮いて（floating）いても接地されていてもよい。誘導コイル２０は、プレート１２と１４の間の領域で、チャンバー１０を囲み、この領域はチャンバー１０の絶縁性の部分を含む。コイル２０は、第２のＲＦ発生器２２から電力を供給され、導電性のワイヤの数巻き（turns ）（例えば３〜７巻き）のみを有し、且つ、該プラズマに対して比較的小さいパワーレベル（例えば数百ワット）を供給する。第１のＲＦ発生器１６は、典型的には、６インチかより大きい直径のウエハに対して、１００ワット〜１２００ワットの電力を供給して、一般に反応性イオンエッチングにおいて用いられる、１３. ５６ＭＨｚ、２ＭＨｚないし４００ＫＨｚ等のどのような周波数でも操作されることができる。誘導コイル２０も、都合のよい利用可能な周波数を使用することができる。
【００２２】
更なる例によれば、本発明は、８インチウエハを処理するためのシステムで具体化される。この態様においては、第１のＲＦ発生器１６が１３. ５６ＭＨｚの周波数で動作し、第２のＲＦ発生器２２が４００ＫＨｚの周波数で動作し、誘導コイル２０が（４＋１／２）巻きを有している。他の典型的な態様においては、第１のＲＦ発生器１６は２ＭＨｚの周波数で動作し、且つ、第２のＲＦ発生器２２は１. ８ＭＨｚの周波数で動作する。もちろん、これらのパラメーターは例に過ぎず、且つ、本発明の原則は、幅広い範囲の値から選ばれた操作パラメーターを用いて実行されてもよい。
【００２３】
図１に示されたものと同様の構造は、極めて低い圧力（１〜２０ｍＴｏｒｒ）で、且つ、プラズマ生成のためにチャンバー内にエネルギーを誘導的に結合するために、本発明におけるより遥かに高い電力（５００ワット〜３ｋｗ）を供給された誘導コイルとともに、ＩＣＰプラズマ・リアクターとして動作させることができる。底プレート１４に印加されたＲＦ電力は、ウエハのエッチングに使用されるイオンのエネルギーを制御する。低い圧力と誘導的に結合されたプラズマ生成電力の結果として、高いプラズマ密度が得られる。
【００２４】
ＩＣＰシステムにおけるように、プラズマ発生のための誘導結合の使用は多くの応用に対して満足できるものではあるが、本発明は、従来のＲＩＥ技術を基礎として使用し、且つ、誘導結合を通してのプラズマを増強させる代替（alternative ）解決法を提供する。本発明において用いられるプロセス体制は、有利なことに、伝統的なＲＩＥ技術のそれに非常に近い。使用される圧力は、およそ３０ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒの範囲、好ましくは３０〜３００ｍＴｏｒｒの範囲内にある。これは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発生器において用いられる、遥かに低い圧力（１〜２０ｍＴｏｒｒ）と対照的である。
【００２５】
誘導結合を用いるプラズマ増強は、磁場増強と同様の効果を有し、従来のＲＩＥモードでの動作と比較して、少なくとも２ないし３倍にプラズマ密度を増大させる。ＲＩＥとＭＥＲＩＥエッチャーに対するプラズマ密度は、１０9 〜１０10イオン／ｃｍ3 （立方センチメートル）の程度（on the order of ）である。ＩＣＰシステムに対しては、プラズマ密度が１０12イオン／ｃｍ3 の程度であり、そして、本発明のＭＤＰエッチャーに対しては、プラズマ密度は１０11イオン／ｃｍ3 の程度である。固定ないし回転する磁場を用いるプラズマ増強（ＭＥＲＩＥ）と異なり、本発明において誘導コイルにより生成された電磁場の方向は、そのＲＦ電力供給によって交替（alternate ）し、そして、磁場によって誘発されたプラズマ・ドリフトないしプラズマ中の電荷分布の不均一性はない。
【００２６】
磁気増強型プラズマ発生器に伴う電荷蓄積の問題を排除することに加えて、本発明は更なる利点を有する。従来の平行プレートＲＩＥ構成を維持することが可能性であるため、均一で平行化された（collimated）電場が、容易に且つ有利に与えられる。また、誘導コイルがより少ない電力を扱う必要があるため、主要なプラズマ電力源として誘導結合を使用するシステムに比べ、本発明はより安価に実施できる。もう一つの利点は、比較的高い作動圧が、チャンバーを排気するための高キャパシティー真空ポンプの必要性を排除し、これがコストおよび複雑さを最小にするのを助ける。更に、本発明は比較的高い圧力で高いエッチング速度を与え、且つ、磁気増強型プラズマ発生器に比べて低いＤＣバイアスで動作する。
【００２７】
上述の記載から、本発明がプラズマ発生技術における重要な改良を代表することが認められるであろう。特に、本発明は、従来のＲＩＥ技術におけると同様の操作体制を使用するプラズマ発生を与えるのみならず、誘導結合を使用し、且つ、磁気増強型システムの不利を避けるプラズマ密度増強をも与える。本発明の更なる利点は、それが該プラズマ中のイオン化を増進させるが、過大な熱を生成しないということである。更に他の利点は、誘導増強型の動作モードと、従来のＲＩＥ動作モードとの間で相互に切り換える（switch back and fourth）ように、システムを容易に構築することができることである。本発明の特定の態様が例示として記述されたけれども、本発明は例示された態様の変形（modified versions ）をも包含することが認められるだろう。例えば、水平プレートに代わる垂直プレートの対（pairs ）のような、平行プレートの他の構成によって、上記プラズマが生成されてもよい。したがって、特許請求の範囲による以外には、本発明は制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う誘導増強型の反応性イオンエッチングシステムの概略図である。
【図１】
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