特表 2024-520592 プラズマを生成するためのコイル手段及び半導体プロセス装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-24

(54)【発明の名称】プラズマを生成するためのコイル手段及び半導体プロセス装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240517BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023574146

(86)(22)【出願日】2022-07-06

(85)【翻訳文提出日】2023-11-30

(86)【国際出願番号】 CN2022104110

(87)【国際公開番号】W WO2023280202

(87)【国際公開日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】202110776469.4

(32)【優先日】2021-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510182294

【氏名又は名称】北京北方華創微電子装備有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＮＡＵＲＡ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】ＮＯ．８ Ｗｅｎｃｈａｎｇ Ａｖｅｎｕｅ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｒｅａ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】シュ ジンジー

(72)【発明者】

【氏名】マオ シンフェイ

【テーマコード（参考）】

2G084

【Ｆターム（参考）】

2G084BB02

2G084BB05

2G084BB23

2G084CC13

2G084DD03

2G084DD25

2G084DD38

2G084DD55

2G084FF32

(57)【要約】

本発明は半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段及び半導体プロセス装置を提供し、該手段は、コイル構造と、コイル構造を固定して冷却するための固定冷却アセンブリとを備え、固定冷却アセンブリは絶縁材料で作製された固定本体を備え、固定本体に冷却空間が形成され、コイル構造は冷却空間に固設され、固定本体に冷却空間に連通する給気口と排気口が設けられ、給気口は冷却ガスを冷却空間に輸送することに用いられ、排気口は冷却空間における冷却ガスを排出することに用いられ、冷却空間には、冷却空間におけるガスの流れ方向を変更するためのスポイラー構造がさらに設けられ、冷却空間におけるガス分布均一性を向上させる。本発明に係る上記コイル手段及び半導体プロセス装置は、コイルに対する冷却効率及び冷却均一性を向上させ、コイルの酸化速度を低下させ、それによりコイルの耐用年数を延長することができる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段であって、コイル構造と、前記コイル構造を固定して冷却するための固定冷却アセンブリとを備え、
前記固定冷却アセンブリは絶縁材料で作製された固定本体を備え、前記固定本体に冷却空間が形成され、前記コイル構造は前記冷却空間に固設され、前記固定本体に前記冷却空間に連通する給気口と排気口が設けられ、前記給気口は冷却ガスを前記冷却空間に輸送することに用いられ、前記排気口は前記冷却空間における冷却ガスを排出することに用いられ、
前記冷却空間には、前記冷却空間におけるガスの流れ方向を変更するためのスポイラー構造がさらに設けられ、前記冷却空間におけるガス分布均一性を向上させる、ことを特徴とする半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段。

【請求項2】

前記固定本体は、前記冷却空間を構成する第１固定リング、第２固定リング、第１接続リング及び第２接続リングを備え、前記第１固定リングと前記第２固定リングは対向して設けられ、前記第１接続リングは、前記第１固定リングと前記第２固定リングとの間に接続され、前記第２接続リングは、前記第１固定リングの軸方向に沿って前記第１固定リング及び前記第２固定リングを貫通し、前記第１接続リングは前記第２接続リングの周囲に間隔を空けて周設され、
前記コイル構造は前記第１接続リングと前記第２接続リングとの間に周設され、
前記給気口と排気口は前記第１接続リングに設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のコイル手段。

【請求項3】

前記スポイラー構造は第１スポイラー部材及び第２スポイラー部材を備え、前記第１スポイラー部材は、前記給気口に近い位置に設けられ、前記第１スポイラー部材を流れる冷却ガスの一部を前記冷却空間の周辺領域に向かって流動させることに用いられ、
前記第２スポイラー部材は前記排気口に近い位置に設けられ、前記第２スポイラー部材を流れる冷却ガスの一部を前記冷却空間の中央領域に向かって流動させることに用いられる、ことを特徴とする請求項２に記載のコイル手段。

【請求項4】

前記排気口は１つであり、前記給気口は２つであり、かつ前記排気口の軸方向の両側に対称的に設けられ、
前記第１スポイラー部材は２つの第１円弧状棒を備え、２つの前記第１円弧状棒は、いずれも前記第１接続リングの周方向に沿って延在し、互いに間隔を空けて設けられ、２つの前記第１円弧状棒はそれぞれ２つの前記給気口に対向し、各前記第１円弧状棒の両端は対向する前記給気口の軸方向の両側に位置する、ことを特徴とする請求項３に記載のコイル手段。

【請求項5】

前記第２スポイラー部材は２つの第２円弧状棒を備え、２つの前記第２円弧状棒は、いずれも前記第１接続リングの周方向に沿って延在し、互いに間隔を空けて設けられ、２つの前記第２円弧状棒はそれぞれ前記排気口の軸方向の両側に位置する、ことを特徴とする請求項４に記載のコイル手段。

【請求項6】

前記第１円弧状棒と前記第２円弧状棒は同心に設けられて、前記第１接続リングの周方向の異なる位置に分布し、前記第２円弧状棒の径方向の厚さは前記第１円弧状棒の径方向の厚さより大きい、ことを特徴とする請求項５に記載のコイル手段。

【請求項7】

前記コイル構造は、少なくとも１群のコイル群を備え、前記コイル群は同軸に設けられた第１サブコイル群及び第２サブコイル群を備え、前記第１サブコイル群は第１平面内に位置する少なくとも１つの第１平面コイルを備え、前記第２サブコイル群は前記第１平面に平行な第２平面内に位置する少なくとも１つの第２平面コイルを備え、前記第１平面コイルは前記第２平面コイルに直列接続され、前記第２平面コイルの前記第１平面における正投影は前記第１平面コイルと鏡像対称又は鏡像非対称であり、
前記第１平面コイルと前記第２平面コイルは、前記第１固定リングと第２固定リングにそれぞれ固定される、ことを特徴とする請求項２に記載のコイル手段。

【請求項8】

前記第１サブコイル群は、複数の前記第１平面コイルを備え、複数の前記第１平面コイルは、形状が同じであって互いに間隔を空けて設けられ、複数の前記第１平面コイルの第１端は前記コイル群の円周方向に沿って均等に分布し、複数の前記第１平面コイルの第２端は前記コイル群の円周方向に沿って均等に分布し、
前記第２サブコイル群は、複数の前記第２平面コイルを備え、複数の前記第２平面コイルは、形状が同じであって互いに間隔を空けて設けられ、複数の前記第２平面コイルの第１端は前記コイル群の円周方向に沿って均等に分布し、複数の前記第２平面コイルの第２端は前記コイル群の円周方向に沿って均等に分布し、
複数の前記第１平面コイルと複数の前記第２平面コイルとは１対１で対応し、複数の前記第１平面コイルの第１端は並列接続され、複数の前記第２平面コイルの第１端は並列接続され、複数の前記第１平面コイルの第２端はそれぞれ複数の前記第２平面コイルの第２端に直列接続される、ことを特徴とする請求項７に記載のコイル手段。

【請求項9】

前記第１平面コイルはＮ個であり、Ｎは２以上の偶数であり、Ｎ個の前記第１平面コイルは前記コイル群の円周方向にＮ／２対の第１コイル対に分けられ、各対の前記第１コイル対はいずれも２つの隣接する前記第１平面コイルを備え、２つの隣接する前記第１平面コイルの第１端の間に両者を並列接続するための第１延長セグメントが接続され、前記Ｎ／２対の第１コイル対における前記第１延長セグメント同士は並列接続され、
前記第２平面コイルはＮ個であり、Ｎ個の前記第２平面コイルは前記コイル群の円周方向にＮ／２対の第２コイル対に分けられ、各対の前記第２コイル対はいずれも２つの隣接する前記第２平面コイルを備え、２つの隣接する前記第２平面コイルの第１端の間に両者を並列接続するための第２延長セグメントが接続され、前記Ｎ／２対の第２コイル対における前記第２延長セグメント同士は並列接続される、ことを特徴とする請求項８に記載のコイル手段。

【請求項10】

前記コイル手段は、接続構造をさらに備え、前記接続構造は第１接続アセンブリ及び第２接続アセンブリを備え、前記第１接続アセンブリは前記第１サブコイル群における複数の前記第１平面コイルの第１端に電気的に接続され、前記第２接続アセンブリは前記第２サブコイル群における複数の前記第２平面コイルの第１端を電気的に接続することに用いられ、
前記第１接続アセンブリと前記第２接続アセンブリのうちの一方はＲＦ源の入力端に電気的に接続することに用いられ、前記第１接続アセンブリと前記第２接続アセンブリのうちの他方は前記ＲＦ源の出力端に電気的に接続することに用いられる、ことを特徴とする請求項９に記載のコイル手段。

【請求項11】

前記第１接続アセンブリはＮ／２個の第１接続棒及び第１並列接続用部材を備え、前記Ｎ／２個の第１接続棒の一端はそれぞれ前記Ｎ／２対の第１コイル対における前記第１延長セグメントに電気的に接続され、前記Ｎ／２個の第１接続棒の他端は前記第１固定リングを貫通し、前記第１固定リングの前記冷却空間から離れる側に位置する前記第１並列接続用部材に着脱可能に電気的に接続され、
前記第２接続アセンブリはＮ／２個の第２接続棒及び第２並列接続用部材を備え、前記Ｎ／２個の第２接続棒の一端はそれぞれ前記Ｎ／２対の第２コイル対における前記第２延長セグメントに電気的に接続され、前記Ｎ／２個の第２接続棒の他端は前記第１固定リングを貫通し、前記第１固定リングの前記冷却空間から離れる一側に位置する前記第２並列接続用部材に着脱可能に電気的に接続され、
前記第１並列接続用部材と前記第２並列接続用部材のうちの一方は前記ＲＦ源の入力端に電気的に接続することに用いられ、前記第１並列接続用部材と前記第２並列接続用部材のうちの他方は前記ＲＦ源の出力端に電気的に接続することに用いられる、ことを特徴とする請求項１０に記載のコイル手段。

【請求項12】

前記第１並列接続用部材及び前記第２並列接続用部材はいずれもＮ／２個の棒状分岐部を備え、前記Ｎ／２個の棒状分岐部の第１端は前記冷却空間の中央位置に近い箇所に接続され、互いに電気的に導通し、前記Ｎ／２個の棒状分岐部の第２端はそれぞれの前記第１端に対して前記冷却空間の異なる径方向に沿って延在し、前記第１並列接続用部材におけるＮ／２個の棒状分岐部の第２端は前記Ｎ／２個の第１接続棒の他端に着脱可能に電気的に接続され、前記第２並列接続用部材におけるＮ／２個の棒状分岐部の第２端は前記Ｎ／２個の第２接続棒の他端に着脱可能に電気的に接続される、ことを特徴とする請求項１１に記載のコイル手段。

【請求項13】

各前記第１平面コイルの第２端とそれに対応する前記第２平面コイルの第２端との間に両者を直列接続するための接続セグメントが接続され、前記接続セグメントの延在方向は前記コイル群の軸線と互いに平行である、ことを特徴とする請求項８に記載のコイル手段。

【請求項14】

前記第１固定リングの前記冷却空間に隣接する面に第１コイル溝が設けられ、前記第１コイル溝は、その前記第１平面における正投影が少なくとも１つの前記第１平面コイルに適合し、前記第１平面コイルの少なくとも一部を収容することに用いられ、前記第２固定リングの前記冷却空間に隣接する面に第２コイル溝が設けられ、前記第２コイル溝は、その前記第２平面における正投影が少なくとも１つの前記第２平面コイルに適合し、前記第２平面コイルの少なくとも一部を収容することに用いられる、ことを特徴とする請求項７～１３のいずれか１項に記載のコイル手段。

【請求項15】

前記コイル群は２つであり、２群の前記コイル群は、サイズが異なって互いに嵌め込まれ、前記スポイラー構造は２群の前記コイル群の間に設けられる、ことを特徴とする請求項７～１３のいずれか１項に記載のコイル手段。

【請求項16】

前記絶縁材料はセラミックスを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のコイル手段。

【請求項17】

前記冷却ガスは圧縮空気を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のコイル手段。

【請求項18】

半導体プロセス装置であって、
ＲＦ源、反応チャンバ、請求項１～１７のいずれか１項に記載のコイル手段、給気手段及び抽気手段を備え、前記反応チャンバの頂部に誘電体窓が設けられ、前記コイル手段は前記誘電体窓の上方に設けられ、前記ＲＦ源はＲＦ電力を前記コイル構造に供給することに用いられ、前記給気手段は前記冷却ガスを前記給気口に供給することに用いられ、前記抽気手段は、前記冷却空間内の冷却ガスを排出することを特徴とする半導体プロセス装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体の製造分野に関し、具体的には、半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段及び半導体プロセス装置に関する。

【背景技術】

【0002】

誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）源は半導体分野においてドライエッチング及び薄膜堆積を行うときに一般的に用いられるプラズマ源である。ＩＣＰ源は、高周波電流がコイルを介して生成された高周波電磁界によってガスを励起してプラズマを生成し、比較的低いチャンバ圧力で動作することができ、プラズマの密度が高く、ワークに対する損傷が小さい等の特徴を有する。

【0003】

従来のコイルの本体は一般的に金属銅で作製され、金属銅の外部に金、銀等のめっき層がめっきされ、それは良好な導電性を有し、１００℃の温度条件で長期間動作することができる。しかしながら、コイルを固定するための従来のコイルホルダは、図１に示すように、絶縁板１１を備え、該絶縁板１１は、ネジ１２を介してコイル１３に固定接続される。従来のコイルホルダ（即ち、絶縁板１１）は一般的に樹脂材料を用いて作製され、熱伝導性及び耐温性が悪いため、コイルから発生した熱がタイムリーに放出されず、それによりコイルの酸化を引き起こし、その導電性に影響を与える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、少なくとも従来技術に存在する技術的課題の１つを解決することを目的とし、半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段及び半導体プロセス装置を提供し、それはコイルに対する冷却効率及び冷却均一性を向上させ、コイルの酸化速度を低下させ、それによりコイルの耐用年数を延長することができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の目的を達成するために、半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段を提供し、コイル構造と、前記コイル構造を固定して冷却するための固定冷却アセンブリとを備え、
前記固定冷却アセンブリは絶縁材料で作製された固定本体を備え、前記固定本体に冷却空間が形成され、前記コイル構造は前記冷却空間に固設され、前記固定本体に前記冷却空間に連通する給気口と排気口が設けられ、前記給気口は冷却ガスを前記冷却空間に輸送することに用いられ、前記排気口は前記冷却空間における冷却ガスを排出することに用いられ、
前記冷却空間には、前記冷却空間におけるガスの流れ方向を変更するためのスポイラー構造がさらに設けられ、前記冷却空間におけるガス分布均一性を向上させる。

【0006】

任意選択的に、前記固定本体は、前記冷却空間を構成する第１固定リング、第２固定リング、第１接続リング及び第２接続リングを備え、前記第１固定リングと前記第２固定リングは対向して設けられ、前記第１接続リングは、前記第１固定リングと前記第２固定リングとの間に接続され、前記第２接続リングは、前記第１固定リングの軸方向に沿って前記第１固定リング及び前記第２固定リングを貫通し、前記第１接続リングは前記第２接続リングの周囲に間隔を空けて周設され、
前記コイル構造は前記第１接続リングと前記第２接続リングとの間に周設され、
前記給気口と排気口は前記第１接続リングに設けられる。

【0007】

任意選択的に、前記スポイラー構造は第１スポイラー部材及び第２スポイラー部材を備え、前記第１スポイラー部材は、前記給気口に近い位置に設けられ、前記第１スポイラー部材を流れる冷却ガスの一部を前記冷却空間の周辺領域に向かって流動させることに用いられ、
前記第２スポイラー部材は前記排気口に近い位置に設けられ、前記第２スポイラー部材を流れる冷却ガスの一部を前記冷却空間の中央領域に向かって流動させることに用いられる。

【0008】

任意選択的に、前記排気口は１つであり、前記給気口は２つであり、かつ前記排気口の軸方向の両側に対称的に設けられ、
前記第１スポイラー部材は２つの第１円弧状棒を備え、２つの前記第１円弧状棒は、いずれも前記第１接続リングの周方向に沿って延在し、互いに間隔を空けて設けられ、２つの前記第１円弧状棒はそれぞれ２つの前記給気口に対向し、各前記第１円弧状棒の両端は対向する前記給気口の軸方向の両側に位置する。

【0009】

任意選択的に、前記第２スポイラーは２つの第２円弧状棒を備え、２つの前記第２円弧状棒は、いずれも前記第１接続リングの周方向に沿って延在し、互いに間隔を空けて設けられ、２つの前記第２円弧状棒はそれぞれ前記排気口の軸方向の両側に位置する。

【0010】

任意選択的に、前記第１円弧状棒と前記第２円弧状棒は同心に設けられて、前記第１接続リングの周方向の異なる位置に分布し、前記第２円弧状棒の径方向の厚さは前記第１円弧状棒の径方向の厚さより大きい。

【0011】

任意選択的に、前記コイル構造は、少なくとも１群のコイル群を備え、前記コイル群は同軸に設けられた第１サブコイル群及び第２サブコイル群を備え、前記第１サブコイル群は第１平面内に位置する少なくとも１つの第１平面コイルを備え、前記第２サブコイル群は前記第１平面に平行な第２平面内に位置する少なくとも１つの第２平面コイルを備え、前記第１平面コイルは前記第２平面コイルに直列接続され、前記第２平面コイルの前記第１平面における正投影は前記第１平面コイルと鏡像対称又は鏡像非対称であり、
前記第１平面コイルと前記第２平面コイルは、前記第１固定リングと第２固定リングにそれぞれ固定される。

【0012】

任意選択的に、前記第１サブコイル群は、複数の前記第１平面コイルを備え、複数の前記第１平面コイルは、形状が同じであって互いに間隔を空けて設けられ、複数の前記第１平面コイルの第１端は前記コイル群の円周方向に沿って均等に分布し、複数の前記第１平面コイルの第２端は前記コイル群の円周方向に沿って均等に分布し、
前記第２サブコイル群は、複数の前記第２平面コイルを備え、複数の前記第２平面コイルは、形状が同じであって互いに間隔を空けて設けられ、複数の前記第２平面コイルの第１端は前記コイル群の円周方向に沿って均等に分布し、複数の前記第２平面コイルの第２端は前記コイル群の円周方向に沿って均等に分布し、
複数の前記第１平面コイルと複数の前記第２平面コイルとは１対１で対応し、複数の前記第１平面コイルの第１端は並列接続され、複数の前記第２平面コイルの第１端は並列接続され、複数の前記第１平面コイルの第２端はそれぞれ複数の前記第２平面コイルの第２端に直列接続される。

【0013】

任意選択的に、前記第１平面コイルはＮ個であり、Ｎは２以上の偶数であり、Ｎ個の前記第１平面コイルは前記コイル群の円周方向にＮ／２対の第１コイル対に分けられ、各対の前記第１コイル対はいずれも２つの隣接する前記第１平面コイルを備え、２つの隣接する前記第１平面コイルの第１端の間に両者を並列接続するための第１延長セグメントが接続され、前記Ｎ／２対の第１コイル対における前記第１延長セグメント同士は並列接続され、
前記第２平面コイルはＮ個であり、Ｎ個の前記第２平面コイルは前記コイル群の円周方向にＮ／２対の第２コイル対に分けられ、各対の前記第２コイル対はいずれも２つの隣接する前記第２平面コイルを備え、２つの隣接する前記第２平面コイルの第１端の間に両者を並列接続するための第２延長セグメントが接続され、前記Ｎ／２対の第２コイル対における前記第２延長セグメント同士は並列接続される。

【0014】

任意選択的に、前記コイル手段は、接続構造をさらに備え、前記接続構造は第１接続アセンブリ及び第２接続アセンブリを備え、前記第１接続アセンブリは前記第１サブコイル群における複数の前記第１平面コイルの第１端に電気的に接続され、前記第２接続アセンブリは前記第２サブコイル群における複数の前記第２平面コイルの第１端を電気的に接続することに用いられ、
前記第１接続アセンブリと前記第２接続アセンブリのうちの一方は前記ＲＦ源の入力端に電気的に接続することに用いられ、前記第１接続アセンブリと前記第２接続アセンブリのうちの他方は前記ＲＦ源の出力端に電気的に接続することに用いられる。

【0015】

任意選択的に、前記第１接続アセンブリはＮ／２個の第１接続棒及び第１並列接続用部材を備え、前記Ｎ／２個の第１接続棒の一端はそれぞれ前記Ｎ／２対の第１コイル対における前記第１延長セグメントに電気的に接続され、前記Ｎ／２個の第１接続棒の他端は前記第１固定リングを貫通し、前記第１固定リングの前記冷却空間から離れる側に位置する前記第１並列接続用部材に着脱可能に電気的に接続され、
前記第２接続アセンブリはＮ／２個の第２接続棒及び第２並列接続用部材を備え、前記Ｎ／２個の第２接続棒の一端はそれぞれ前記Ｎ／２対の第２コイル対における前記第２延長セグメントに電気的に接続され、前記Ｎ／２個の第２接続棒の他端は前記第１固定リングを貫通し、前記第１固定リングの前記冷却空間から離れる一側に位置する前記第２並列接続用部材に着脱可能に電気的に接続され、
前記第１並列接続用部材と前記第２並列接続用部材のうちの一方は前記ＲＦ源の入力端に電気的に接続することに用いられ、前記第１並列接続用部材と前記第２並列接続用部材のうちの他方は前記ＲＦ源の出力端に電気的に接続することに用いられる。

【0016】

任意選択的に、前記第１並列接続用部材及び前記第２並列接続用部材はいずれもＮ／２個の棒状分岐部を備え、前記Ｎ／２個の棒状分岐部の第１端は前記冷却空間の中央位置に近い箇所に接続され、互いに電気的に導通し、前記Ｎ／２個の棒状分岐部の第２端はそれぞれの前記第１端に対して前記冷却空間の異なる径方向に沿って延在し、前記第１並列接続用部材におけるＮ／２個の棒状分岐部の第２端は前記Ｎ／２個の第１接続棒の他端に着脱可能に電気的に接続され、前記第２並列接続用部材におけるＮ／２個の棒状分岐部の第２端は前記Ｎ／２個の第２接続棒の他端に着脱可能に電気的に接続される。

【0017】

任意選択的に、各前記第１平面コイルの第２端とそれに対応する前記第２平面コイルの第２端との間に両者を直列接続するための接続セグメントが接続され、前記接続セグメントの延在方向は前記コイル群の軸線と互いに平行である。

【0018】

任意選択的に、前記第１固定リングの前記冷却空間に隣接する面に第１コイル溝が設けられ、前記第１コイル溝は、その前記第１平面における正投影が少なくとも１つの前記第１平面コイルに適合し、前記第１平面コイルの少なくとも一部を収容することに用いられ、前記第２固定リングの前記冷却空間に隣接する面に第２コイル溝が設けられ、前記第２コイル溝は、その前記第２平面における正投影が少なくとも１つの前記第２平面コイルに適合し、前記第２平面コイルの少なくとも一部を収容することに用いられる。

【0019】

任意選択的に、前記コイル群は２つであり、２群の前記コイル群は、サイズが異なって互いに嵌め込まれ、前記スポイラー構造は２群の前記コイル群の間に設けられる。

【0020】

任意選択的に、前記絶縁材料はセラミックスを含む。

【0021】

任意選択的に、前記冷却ガスは圧縮空気を含む。

【0022】

他の技術的解決手段として、本発明は半導体プロセス装置をさらに提供し、ＲＦ源、反応チャンバ、本発明に係る上記コイル手段、給気手段及び抽気手段を備え、前記反応チャンバの頂部に誘電体窓が設けられ、前記コイル手段は前記誘電体窓の上方に設けられ、前記ＲＦ源はＲＦ電力を前記コイル構造に供給することに用いられ、前記給気手段は前記冷却ガスを前記給気口に供給することに用いられ、前記抽気手段は、前記冷却空間内の冷却ガスを排出する。

【発明の効果】

【0023】

本発明の有益な効果は以下のとおりである。

【0024】

本発明に係る半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段は、固定本体にコイル構造を収容できる冷却空間を形成し、給気口を介して冷却ガスを該冷却空間に輸送し、排気口を介して冷却空間における冷却ガスを排出することにより、冷却ガスが冷却空間を流れることができ、流動中にコイル構造が発生する熱を持ち去ることができ、また、冷却空間にスポイラー構造が設けられることによって冷却空間におけるガス流れ方向を変更することにより、冷却空間におけるガス分布均一性を向上させることができる。それによりコイル構造に対する冷却効率及び冷却均一性を効果的に向上させ、コイル構造の酸化速度を低下させ、コイル構造の耐用年数を延長することができる。

【0025】

本発明に係る半導体プロセス装置は、本発明に係る上記コイル手段を採用することにより、コイル構造に対する冷却効率及び冷却均一性を効果的に向上させ、コイル構造の酸化速度を低下させることができ、それによりコイル構造の耐用年数を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１はコイルを固定するための従来のコイルホルダの分解構造図である。

【図2A】図２Ａは本実施例に採用されるコイル構造の構造概略図である。

【図2B】図２Ｂは本実施例に採用される１つのコイル群の構造概略図である。

【図2C】図２Ｃは本実施例に採用される複数の第１平面コイルの第１平面における正投影の概略図である。

【図2D】図２Ｄは本実施例に採用される複数の第１平面コイルの第１端が第１平面に並列される場合の正投影の概略図である。

【図3】図３は本実施例に採用される固定冷却アセンブリの全体構造図である。

【図4】図４は本実施例に採用される固定冷却アセンブリの径方向断面図である。

【図5】図５は本実施例に採用される固定冷却アセンブリの軸方向断面図である。

【図6】図６は本実施例に採用される第１接続棒と第２接続棒の構造図である。

【図7】図７は本実施例に係るコイル手段の分解構造図である。

【図8】図８は本実施例に係る半導体プロセス装置の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

当業者が本発明の技術的解決手段をよりよく理解するために、以下、図面を参照して本発明に係る半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段及び半導体プロセス装置について詳細に説明する。

【0028】

図２Ａ～図３を併せて参照し、本実施例は半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段を提供し、該手段はコイル構造３及び固定冷却アセンブリ２を備える。コイル構造３は様々な構造であってもよく、例えば、図２Ａに示すように、コイル構造３は２群のコイル群（３ａ、３ｂ）を備え、２群のコイル群（３ａ、３ｂ）は、サイズが異なって互いに嵌め込まれる。当然のことながら、実際の応用には、コイル群の数は１群又は３群以上であってもよく、３群以上のコイル群のサイズはそれぞれ異なり、互いに嵌め込まれる。

【0029】

いくつかの任意選択的な実施例では、図２Ｂに示すように、各コイル群は第１サブコイル群及び第２サブコイル群を備え、第１サブコイル群は第１平面内に位置する少なくとも１つの第１平面コイル３１を備え、該第１平面は上記コイル群の軸線に垂直であり、第２サブコイル群は該第１平面に平行な第２平面内に位置する少なくとも１つの第２平面コイル３２を備え、該第１平面コイル３１は第２平面コイル３２に直列接続され、第２平面コイル３２の上記第１平面における正投影は第２平面コイル３２と鏡像対称又は鏡像非対称である。

【0030】

鏡像は、第１平面コイル３１の上記第１平面における正投影（以下、第１投影Ａと略称）と、第２平面コイル３２の上記第１平面における正投影（以下、第２投影Ｂと略称）の形状が同じ又は類似であるが、配列方向が逆であることを指し、具体的には、上記第１投影Ａと第２投影Ｂは、いずれも第１平面に平行な表裏両面を有し、第１投影Ａと第２投影Ｂのうちの一方の表面形状は、第１投影Ａと第２投影Ｂのうちの他方の裏面形状と同じ又は類似である。対称は、第１投影Ａと第２投影Ｂのうちの一方の表面形状と、第１投影Ａと第２投影Ｂのうちの他方の裏面形状との全てのパラメータが完全に同じであることを指し、非対称は、第１投影Ａと第２投影Ｂのうちの一方の表面形状と、第１投影Ａと第２投影Ｂのうちの他方の裏面形状とが類似であるが、一部のパラメータが異なることを指す。

【0031】

第２平面コイル３２の上記第１平面における正投影を、第２平面コイル３２と鏡像対称又は鏡像非対称とすることにより、第１サブコイル群又は第２サブコイル群が１群のみの場合に存在する径方向における電流分布の差を補償し、コイル構造３の下方に生成される結合エネルギーの径方向における分布均一性を向上させることができ、それによりプラズマにおけるラジカル及びイオン密度の径方向における分布均一性を向上させることができる。

【0032】

いくつかの任意選択的な実施例では、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、上記第１サブコイル群は複数の第１平面コイル３１を備え、複数の第１平面コイル３１は、形状が同じであって互いに間隔を空けて設けられ、複数の第１平面コイル３１の第１端３１１はコイル群の円周方向に沿って均等に分布し、複数の第１平面コイル３１の第２端３１２はコイル群の円周方向に沿って均等に分布し、言い換えれば、複数の第１平面コイル３１は円周方向に異なる回転角度で配列され、いずれかの第１平面コイル３１は、コイル群の円周方向に沿って時計回り又は反時計回りに一定の角度だけ回転した後、隣接する別の第１平面コイル３１と重なる。第２サブコイル群は複数の第２平面コイル３２を備え、複数の第２平面コイル３２は、形状が同じであって互いに間隔を空けて設けられ、複数の第２平面コイル３２の第１端３２１はコイル群の円周方向に沿って均等に分布し、複数の第２平面コイル３２の第２端はコイル群の円周方向に沿って均等に分布し、言い換えれば、複数の第２平面コイル３２は円周方向に異なる回転角度で配列され、いずれかの第２平面コイル３２は、コイル群の円周方向に沿って時計回り又は反時計回りに一定の角度だけ回転した後、隣接する別の第２平面コイル３２と重なる。そして、複数の第１平面コイル３１と複数の第２平面コイル３２とは１対１で対応し、複数の第１平面コイル３１の第１端３１１は並列接続され、複数の第２平面コイル３２の第１端３２１は並列接続され、複数の第１平面コイル３１の第２端３１２はそれぞれ複数の第２平面コイル３２の第２端３２２に直列接続される。

【0033】

具体的には、第１平面コイル３１及び第２平面コイル３２の形状は、例えば、いずれもインボリュート形状であり、いずれかの第１平面コイル３１については、その第１端３１１がコイル群の軸線の周りに時計回り又は反時計回りに一定の角度だけ回転した後、隣接する別の第１平面コイル３１の第１端３１１と重なり、複数の第１平面コイル３１の形状が同じであるため、いずれかの第１平面コイル３１は、コイル群の軸線の周りに時計回り又は反時計回りに一定の角度だけ回転した後、隣接する別の第１平面コイル３１と完全に重なり、例えば、図２（ｃ）には、８つの第１平面コイル３１が示されるが、この場合、いずれかの第１平面コイル３１は、コイル群の軸線周りに時計回り又は反時計回りに４５°回転した後、隣接する別の第１平面コイル３１と完全に重なる。

【0034】

複数の第１平面コイル３１の形状が同じであり、複数の第１平面コイル３１が共同で第１平面上において構成する投影が角度方向対称性を有し、すなわち、該投影がコイル群の円周方向に対称であるので、円周方向における電流分布に差が生じることを回避でき、さらにプラズマ密度の角度方向における分布均一性を向上させて、プロセスの均一性を向上させることができる。同様に、複数の第２平面コイル３２が共同で第２平面上において構成する投影も角度方向対称性を有する。

【0035】

いくつかの任意選択的な実施例では、図２Ｂに示すように、各第１平面コイル３１の第２端３１２とそれに対応する第２平面コイル３２の第２端３２２との間に両者を並列接続するための接続セグメント３４が接続され、該接続セグメント３４の延在方向は上記コイル群の軸線と互いに平行である。勿論、実際の応用には、他の任意の方式を用いて第１平面コイル３１とそれに対応する第２平面コイル３２を直列接続することができる。

【0036】

いくつかの任意選択的な実施例では、図２Ｄに示すように、第１平面コイル３１をＮ個とすれば、Ｎは２以上の偶数であり、例えばＮは６以上１０以下である。図２ＤにはＮ＝８である。Ｎ個の第１平面コイル３１はコイル群の円周方向にＮ／２対の第１コイル対に分けられ、例えば、図２Ｄには８つの第１平面コイル２１は４対の第１コイル対（２つずつ）に分けられ、各対の第１コイル対はいずれも２つの隣接する第１平面コイル（３１ａ、３１ｂ）を備え、２つの隣接する第１平面コイル（３１ａ、３１ｂ）の第１端（３１１ａ、３１１ｂ）の間に両者を並列接続するための第１延長セグメント３３が接続され、そして、Ｎ／２対の第１コイル対における第１延長セグメント３３同士は並列接続される。

【0037】

いくつかの好ましい実施例では、各第１延長セグメント３３の中点にＲＦ給電点又はＲＦ出力点を設定し、このようにして、隣接する２つの第１平面コイル（３１ａ、３１ｂ）の長さが同じであることを保証することができ、それにより第１平面コイル（３１ａ、３１ｂ）を流れる電流の経路を同じにすることができる。

【0038】

複数の第２平面コイル３２の第１端３２１が並列接続される態様は、上記の複数の第１平面コイル３１の第１端３１１が並列接続される態様と同様である。具体的には、第２平面コイル３２はＮ個であり、Ｎ個の第２平面コイル３２はコイル群の円周方向にＮ／２対の第２コイル対に分けられ、各対の第２コイル対はいずれも２つの隣接する第２平面コイル３２を備え、２つの隣接する第２平面コイル３２の第１端３２１の間に両者を並列接続するための第２延長セグメントが接続され、Ｎ／２対の第２コイル対における第２延長セグメント同士は並列接続される。

【0039】

なお、複数の第２平面コイル３２の第１端３２１が並列接続される態様と、上記複数の第１平面コイル３１の第１端３１１が並列接続される態様とは、他の任意の形態を採用することができ、例えば複数の第２平面コイル３２の第１端３２１が直接並列接続される。

【0040】

固定冷却アセンブリ２はコイル構造３を固定及び冷却することに用いられる。以下、図２Ａに示すコイル構造３を例として、冷却アセンブリ２を固定する具体的な実施形態について詳細に説明する。具体的には、図３～図５を併せて参照し、該固定冷却アセンブリ２は絶縁材料で作製された固定本体２１を備え、該絶縁材料は好ましくはセラミックスを用い、その熱伝導率は一般的に３３Ｗ／ｍｋであり、良好な熱伝導性及び耐温性を有し、それによりコイル構造３の放熱効率を向上させることに有利である。

【0041】

そして、図４に示すように、該固定本体２１に冷却空間２２が形成され、上記コイル構造３は該冷却空間２２に固定して設けられ、そして、固定本体２１には、冷却空間２２に連通する給気口２１５及び排気口２１６が設けられ、給気口２１５は冷却ガスを冷却空間２２に輸送することに用いられ、排気口２１６は、冷却空間２２内の冷却ガスを排出することに用いられる。給気口２１５を介して冷却ガスを該冷却空間２２に輸送し、排気口２１６を介して冷却空間における冷却ガスを排出することにより、冷却ガスが冷却空間２２を流れることができ、流動中にコイル構造３が発生する熱を持ち去り、それによりコイル構造３に対する冷却効率及び冷却均一性を効果的に向上させ、コイル構造３の酸化速度を低下させ、コイル構造３の耐用年数を延長することができる。

【0042】

図４に示すように、上記冷却空間２２にスポイラー構造５がさらに設けられる。該スポイラー構造５により、冷却空間２２におけるガスの流れ方向を変化させることができ、それにより冷却空間２２におけるガス分布均一性を向上させる。

【0043】

いくつかの任意選択的な実施例では、図３に示すように、上記固定本体２１は、上記冷却空間２２を構成する第１固定リング２１２、第２固定リング２１４、第１接続リング２１３、及び第２接続リング２１１を備え、第１固定リング２１２及び第２固定リング２１４は対向して設けられ、具体的には、第１固定リング２１２及び第２固定リング２１４は全体として円盤状を呈し、両者の円盤が位置する平面は互いに平行であり、例えば、上記第１平面と互いに平行であってもよい。図５に示すように、第１接続リング２１３は、第１固定リング２１２と第２固定リング２１４との間に接続され、例えば、両者の外周縁部に位置し、第２接続リング２１１は、第１固定リング２１２の軸方向に沿って第１固定リング２１２及び第２固定リング２１４を貫通し、例えば、第２接続リング２１１は第１固定リング２１２及び第２固定リング２１４のリング孔に貫設され、第１接続リング２１３は第２接続リング２１１の周囲に間隔を空けて周設される。このようにして、第１固定リング２１２、第２固定リング２１４、第１接続リング２１３、及び第２接続リング２１１で構成される冷却空間２２は環状空間であり、コイル構造３は、該第１接続リング２１３と第２接続リング２１４との間の上記環状空間内に周設される。また、第２接続リング２１１が第１固定リング２１２の軸方向に沿って第１固定リング２１２及び第２固定リング２１４を貫通することにより、冷却空間２２における冷却ガスが第１固定リング２１２及び第２固定リング２１４のリング孔から直接流出することを回避できる。また、第２接続リング２１１は冷却ガスが出口に直接流れることを遮断し、冷却ガスをさらに拡散させる作用を果たすこともでき、バリアリングと考えられる。

【0044】

いくつかの任意選択的な実施例では、図５に示すように、上記コイル構造３における第１平面コイル３１及び第２平面コイル３２は、それぞれ上記第１固定リング２１２及び第２固定リング２１４に固定される。このようにして、第１平面コイル３１と第２平面コイル３２の固定の安定性を保証できるだけでなく、第１平面コイル３１と第２平面コイル３２との間に一定の軸方向距離があるようにでき、それにより、第１平面コイル３１と第２平面コイル３２との間の距離が近すぎることによる点火現象を回避し、しかし、上記軸方向距離も大きすぎるべきではなく、そうでなければ、電流分布の差に対する第１平面コイル３１と第２平面コイル３２との間の補償作用が失効する。いくつかの好ましい実施例では、第１平面コイル３１と第２平面コイル３２との間の軸方向距離の範囲は４ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、好ましくは１０ｍｍである。軸方向距離を該数値範囲内に設定することにより、第１平面コイル３１と第２平面コイル３２との間の距離が近すぎることによる点火現象を回避することができるとともに、電流分布の差に対する第１平面コイル３１と第２平面コイル３２との間の補償作用を実現することができる。

【0045】

いくつかの好ましい実施例では、図７に示すように、第１固定リング２１２の上記冷却空間２２に隣接する面に第１コイル溝（図示せず）が設けられ、第２固定リング２１４の冷却空間２２に隣接する面に第２コイル溝２１４ａが設けられる。該第１コイル溝は、その上記第１平面における正投影が各第１平面コイル３１に適合し、第１平面コイル３１の少なくとも一部を収容することに用いられ、例えば、図５に示すように、コイル構造３における第１平面コイル３１の一部は第１コイル溝に内嵌され、残りの部分は第１固定リング２１２の上記冷却空間２２に隣接する面に対して突出する。同様に、第２コイル溝２１４ａは、その上記第２平面における正投影が各第２平面コイル３２に適合し、第２平面コイル３２の少なくとも一部を収容することに用いられる。上記第１コイル溝及び第２コイル溝２１４ａにより、第１平面コイル３１及び第２平面コイル３２の位置を限定することができるとともに、第１平面コイル３１及び第２平面コイル３２の厚さが薄いことによる変形を回避することができる。好ましくは、第１平面コイル３１及び第２平面コイル３２が第１コイル溝２１４ａ及び第２コイル溝２１４ａにそれぞれ嵌め込まれる軸方向の深さは、２.５ｍｍである。

【0046】

いくつかの任意選択的な実施例では、図４に示すように、コイル手段は複数のコイル固定具４をさらに備え、例えば固定棒であり、複数のコイル固定具４はコイル群の円周方向に沿って間隔を空けて分布し、各コイル固定具４はコイル群の径方向に沿って延在することにより、複数の第１平面コイル３１を第１固定リング２１２に押し付け、又は複数の第２平面コイル３２を第２固定リング２１４に押し付け、それにより、コイルと固定リングとの間の固定を実現する。実際の応用には、コイル固定具４の数や分布密度は、各群のコイル群の大きさに応じて選択されてもよい。例えば、２群のコイル群について、内側に位置するコイル群は４つのコイル固定具４を採用してもよく、外側に位置するコイル群は８つのコイル固定具４を採用してもよい。

【0047】

いくつかの任意選択的な実施例では、上記コイル固定具４は、例えばポリエーテルエーテルケトンなどの耐高温、加工しやすく、高い機械的強度などの特徴を有するエンジニアリングプラスチックを用いる。

【0048】

いくつかの任意選択的な実施例では、図４に示すように、上記給気口２１５及び排気口２１６は上記第１接続リング２１３に設けられる。このようにして、冷却ガスは、冷却空間２２の側面から入り、別の側面から排出することができる。いくつかの好ましい実施例では、冷却ガスは圧縮空気（例えば常温）であり、一定の圧力を有する空気を冷却空間２２に導入することにより、ガスの流動速度を向上させることができ、それによりコイル構造３に対する冷却効果をさらに向上させることができる。また、任意選択的に、上記排気口２１６は抽気手段に接続されることにより、冷却空間２２における冷却ガスを抽出することができ、ガスの排出速度が向上し、それにより、ガスの流動速度をさらに向上させることができる。

【0049】

いくつかの任意選択的な実施例では、図４に示すように、上記スポイラー構造５は第１スポイラー部材５１及び第２スポイラー部材５２を備え、第１スポイラー部材５１は給気口２１５に近い位置に設けられ、該第１スポイラー部材５１を流れる冷却ガスの一部を冷却空間２２の周辺領域に向かって流動させることに用いられ、第２スポイラー部材５２は、排気口２１６に近い位置に設けられ、第２スポイラー部材５２を流れる冷却ガスの一部を冷却空間２２の中央領域に向かって流動させることに用いられる。冷却空間２２におけるガスの流れ方向は、具体的には、図４における矢印で示される。上記第１スポイラー部材５１及び第２スポイラー部材５２により、冷却ガスを冷却空間２２の中央領域及び周辺領域に拡散させることができ、それにより冷却空間２２におけるガス分布均一性を向上させることができ、コイル構造２の異なる部分が発生する熱をいずれも持ち去ることが保証される。

【0050】

いくつかの任意選択的な実施例では、図４に示すように、上記排気口２１６は１つであり、上記給気口２１５は２つであり、かつ排気口２１６の軸方向の両側に対称的に設けられる。このようにして、冷却ガスは、２つの給気口２１５から冷却空間２２内に同時に入り、反対側の排気口２１６に向かって流れることができる。そして、上記第１スポイラー部材５１は２つの第１円弧状棒を備え、２つの第１円弧状棒は、いずれも前記第１接続部材２１３の周方向に沿って延在し、互いに間隔を空けて設けられ、２つの第１円弧状棒はそれぞれ２つの給気口２１５に対向し、各第１円弧状棒の両端は対向する給気口２１５の軸方向の両側に位置し、例えば、給気口２１５は各第１円弧状棒の中間に近い位置に対向する。このようにして、図４における矢印で示すように、各第１円弧状棒に近い冷却ガスは第１円弧状棒の遮断作用で２つの岐路に分けられて第１円弧状棒の両端へ個別に流動し、それにより冷却空間２２の周辺領域に拡散する。

【0051】

さらに、任意選択的に、図４に示すように、第２スポイラー部材５２は２つの第２円弧状棒を備え、２つの第２円弧状棒は、いずれも上記第１接続リング２１３の周方向に沿って延在し、互いに間隔を空けて設けられ、２つの第２円弧状棒はそれぞれ排気口２１６の軸方向の両側に位置し、例えば、排気口２１６は、２つの第２円弧状棒間の間隔と対向する。このようにして、図４における矢印で示すように、各第２円弧状棒に近い冷却ガスは、第２円弧状棒の遮断作用で２つの岐路に分けられて第２円弧状棒の内側と外側へ個別に流動し、第２円弧状棒の内側に流動する１つの岐路は、冷却空間２２の中央領域に集まる。

【0052】

いくつかの好ましい実施例では、図４に示すように、上記第１円弧状棒と上記第２円弧状棒は同心に設けられて、第１接続リング２１３の周方向の異なる位置に分布し、第２円弧状棒の径方向の厚さは第１円弧状棒の径方向の厚さよりも大きい。図４における矢印で示すように、第１円弧状棒と第２円弧状棒のガス流れを遮断する位置は異なり、具体的には、第１円弧状棒の外周面はガス流れを遮断することに用いられるが、第２円弧状棒の一端の端面はガス流れを遮断することに用いられ、そのため、その端面の面積を大きくすることができるように、第１円弧状棒よりも第２円弧状棒の径方向の厚さを厚くする必要がある。

【0053】

いくつかの任意選択的な実施例では、コイル手段は接続構造をさらに備え、該接続構造は第１接続アセンブリ及び第２接続アセンブリを備え、第１接続アセンブリは第１サブコイル群における複数の第１平面コイル３１の第１端３１１に電気的に接続され、これにより複数の第１平面コイル３１の第１端３１１の並列接続を実現し、第２接続アセンブリは第２サブコイル群における複数の第２平面コイル３２の第１端３２１を電気的に接続することに用いられ、これにより複数の第２平面コイル３２の第１端３２１の並列接続を実現する。そして、上記第１接続アセンブリと第２接続アセンブリのうちの一方はＲＦ源の入力端に電気的に接続することに用いられ、第１接続アセンブリと第２接続アセンブリのうちの他方はＲＦ源の出力端に電気的に接続することに用いられる。該ＲＦ源は、例えば、ＲＦ電源及び整合器を備えるが、あるいはＲＦ電源のみを設けるようにしてもよい。上記第１接続アセンブリは、複数の第１平面コイル３１の第１端３１１を並列接続した後にＲＦ源の入力端又は出力端に電気的に接続することに用いられ、上記第２接続アセンブリは、複数の第２平面コイル３２の第１端３２１を並列接続した後にＲＦ源の出力端又は入力端に電気的に接続することに用いられる。

【0054】

例えば、図６及び図７に示すように、上記第１接続アセンブリはＮ／２個の第１接続棒６１（図６にはＮ＝８）及び第１並列接続用部材を備え、Ｎ／２個の第１接続棒６１の一端はそれぞれＮ／２対の第１コイル対における第１延長セグメント３３に電気的に接続され、Ｎ／２個の第１接続棒６１の他端は上記第１固定リング２１２を貫通し、第１固定リング２１２の冷却空間２２から離れる側に位置する上記第１並列接続用部材に着脱可能に電気的に接続され、上記第２接続アセンブリはＮ／２個の第２接続棒６２及び第２並列接続用部材を備え、Ｎ／２個の第２接続棒６２の一端はそれぞれＮ／２対の第２コイル対における第２延長セグメントに電気的に接続され、Ｎ／２個の第２接続棒６２の他端は第１固定リング２１２を貫通し、第１固定リング２１２の冷却空間２２から離れる側に位置する第２並列接続用部材に着脱可能に電気的に接続される。言い換えれば、第１接続棒６１及び第２接続棒６２はいずれも第１固定リング２１２の冷却空間２２から離れる側に延在し、それぞれ第１並列接続用部材及び第２並列接続用部材に着脱可能に電気的に接続される。上記第１並列接続用部材と第２並列接続用部材のうちの一方はＲＦ源の入力端に電気的に接続することに用いられ、第１並列接続用部材と第２並列接続用部材のうちの他方はＲＦ源の出力端に電気的に接続することに用いられる。

【0055】

いくつかの任意選択的な実施例では、図７に示すように、上記第１並列接続用部材及び第２並列接続用部材はいずれもＮ／２個の棒状分岐部７１を備え、Ｎ／２個の棒状分岐部７１の第１端は冷却空間２２の中央位置に近い箇所に接続され、互いに電気的に導通し、Ｎ／２個の棒状分岐部７１の第２端はそれぞれの第１端に対して冷却空間２２の異なる径方向に沿って延在する。第１並列接続用部材におけるＮ／２個の棒状分岐部７１については、その第２端がＮ／２個の第１接続棒６１の他端の上方まで延在し、該第２端に接続柱７２が設けられ、対応して第１接続棒６１の他端にプラグ６３が設けられ、接続柱７２を対応してプラグ６３に挿入することにより、棒状分岐部７１と第１接続棒６１との電気的接続を実現することができる。同様に、第２並列接続用部材におけるＮ／２個の棒状分岐部７１については、その第２端がＮ／２個の第２接続棒６２の他端の上方まで延在し、該第２端に接続柱７２が設けられ、対応して第２接続棒６２の他端にプラグ６３が設けられ、接続柱７２を対応してプラグ６３に挿入することにより、棒状分岐部７１と第２接続棒６２との電気的接続を実現することができる。当然のことながら、実際の応用には、他の着脱可能な接続構造を用いて、Ｎ／２個の棒状分岐部の第２端を、Ｎ／２個の第１接続棒６１の他端又はＮ／２個の第２接続棒６２の他端に着脱可能に電気的に接続することを実現することができる。いくつかの任意選択的な実施例では、上記着脱可能な電気的接続方式は様々であってもよく、例えば差し込み接続、係合等である。

【0056】

１つの具体的な実施例では、図７に示すように、Ｎ＝８であり、この場合、８つの第１平面コイル３１の第２端は８つの第２平面コイル３２の第２端に１対１で対応して直列接続され、８つの第１平面コイル３１の第１端３１１は４つの第１延長セグメント３３によって２つずつ並列接続することを実現し、８つの第２平面コイル３２の第１端３２１は４つの第２延長セグメントによって２つずつ並列接続することを実現する。４つの第１接続棒６１は４つの第１延長セグメント３３に１対１で対応して接続され、これにより８つの第１平面コイル３１の第１端３１１の並列接続を実現し、かつ、上記第１並列接続用部材における４つの棒状分岐部７１を介してＲＦ源の入力端又は出力端に電気的に接続される。４つの第２接続棒６２は４つの第２延長セグメントに１対１で対応して接続され、これにより８つの第２平面コイル３２の第１端３２１の並列接続を実現し、かつ、上記第２並列接続用部材における４つの棒状分岐部７１を介してＲＦ源の出力端又は入力端に電気的に接続される。

【0057】

なお、上記実施例は図２Ａに示すコイル構造３を例とし、固定冷却アセンブリ２の具体的な実施形態について詳細に説明する。しかし、固定冷却アセンブリの構造はこれに限定されるものではなく、実際の応用には、異なるコイル構造に基づき、固定冷却アセンブリにおける対応する部材の構造を適宜変更することができ、これらの変更はいずれも本発明の保護範囲に属する。

【0058】

以上により、本発明に係る半導体プロセス装置におけるプラズマを生成するためのコイル手段は、固定本体にコイル構造を収容できる冷却空間を形成し、給気口を介して冷却ガスを該冷却空間に輸送し、排気口を介して冷却空間における冷却ガスを排出することにより、冷却ガスが冷却空間を流れることができ、流動中にコイル構造が発生する熱を持ち去ることができ、また、冷却空間にスポイラー構造が設けられることによって冷却空間におけるガス流れ方向を変更することにより、冷却空間におけるガス分布均一性を向上させることができる。それによりコイル構造に対する冷却効率及び冷却均一性を効果的に向上させ、コイル構造の酸化速度を低下させ、コイル構造の耐用年数を延長することができる。

【0059】

別の技術的解決手段として、本実施例は半導体プロセス装置をさらに提供し、図８に示すように、該半導体プロセス装置は、上部電極のＲＦ源１０５、反応チャンバ１００、コイル手段、給気手段１０４、及び抽気手段１０６を備え、反応チャンバ１００の頂部に誘電体窓１０１が設けられ、コイル手段は誘電体窓１０１の上方に設けられ、本実施例に係る上記コイル手段を採用し、具体的には、該コイル手段は例えば図７におけるコイル構造３及び固定冷却アセンブリを備える。

【0060】

ＲＦ源１０５はＲＦ電力をコイル構造３に供給し、反応チャンバ１００におけるプロセスガスを励起してプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）を形成することに用いられる。ＲＦ電源１０５は、例えば、ＲＦ電源及び整合器を備え、或いは、ＲＦ電源のみを設けるようにしてもよい。また、反応チャンバ１００にウェハを載置するためのベース１０２がさらに設けられ、該ベース１０２は下部電極のＲＦ源１０３に電気的に接続される。ＲＦ電源１０３は、例えば、ＲＦ電源及び整合器を備え、或いは、ＲＦ電源のみを設けるようにしてもよい。該ＲＦ源１０３はＲＦバイアスをベース１０２に印加することに用いられ、プラズマを吸着してウェハ表面に向かって移動させる。

【0061】

上記給気手段１０４は、冷却ガスを給気口２１５に供給することに用いられ、抽気手段１０６は、冷却空間２２内の冷却ガスを排出することに用いられる。

【0062】

本発明に係る半導体プロセス装置は、本発明に係る上記コイル手段を採用することにより、コイル構造に対する冷却効率及び冷却均一性を効果的に向上させ、コイル構造の酸化速度を低下させることができ、それによりコイル構造の耐用年数を延長することができる。

【0063】

理解できるように、以上の実施形態は、本発明の原理を説明するために採用された例示的な実施形態にすぎないが、本発明はこれに限定されない。当業者であれば、本発明の精神及び本質を逸脱せずに様々な変形及び改良を行うことができ、これらの変形及び改良も本発明の保護範囲とみなされる。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】