(57)【要約】プラズマ小室（１２）に自己支持する壁部材となる誘電体窓（４００）を備えたプラズマ小室（１２）を含んで成る誘導結合プラズマ加工装置を提供する。誘電体窓（４００）にはプラズマ小室（１２）に対して外側面と内側面が設けられる。電磁界源（１４０）は、プラズマ小室（１２）内に電磁界を発生させる誘電体窓（４００）の外側面の前に配置される。電磁界源は少なくとも１個の磁心（３０１、３０２、３０３）から構成される。この少なくとも１個の磁心（３０１、３０２、３０３）は、該少なくとも１個の磁心によって誘電体窓（４００）が作動中にプラズマ小室内の負圧によって生ずる崩壊力に耐えることが補助されるように、誘電体窓（４００）の外側面へ取り付けられる。
2008522353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ小室に自己支持する壁部材を形成すると共に、前記プラズマ小室に対して外側面と内側面をもつ誘電体窓を備えたプラズマ小室と、
前記プラズマ小室内に電磁界を発生させるべく、前記誘電体窓の前記外側面の前に配置され、かつ少なくとも１個の磁心を含む電磁界源から成る誘導結合プラズマ加工装置であって、
前記少なくとも１個の磁心によって誘電体窓（４００）が作動中にプラズマ小室内の負圧によって生ずる崩壊力に耐えることが補助されるように、前記少なくとも１個の磁心が前記誘電体窓の外側面へ取り付けられることを特徴とする前記装置。
【請求項２】
前記電磁界源に複数の独立した磁心が前記誘電体窓の外側面へ取り付けられて含まれ、これら磁心のすべてが前記誘電体窓によって直接支持され、かつこれら磁心によって前記誘電体窓が機械的に補強されることを特徴とする請求項１項記載の装置。
【請求項３】
前記独立した磁心が所定のパターンに従って前記誘電体窓の外側面へ取り付けられることを特徴とする請求項２項記載の装置。
【請求項４】
前記独立した磁心が機械的に相互連結されることを特徴とする請求項２項または３項記載の装置。
【請求項５】
誘電材料から成るセパレーターが前記複数の独立した磁心の少なくともいくつかの間に配置され、及びセパレーターが前記誘電体窓によって支持され、かつ前記誘電体窓の機械的補強部材となることができるように、前記誘電体窓の外側面へ取り付けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記磁心及び前記誘電材から成るセパレーターが機械的に相互連結されることを特徴とする請求項５項記載の装置。
【請求項７】
前記磁心が結合剤を用いて前記誘電体窓の外側面へ取り付けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記磁心及び前記誘電体窓を通して前記プラズマ小室中へプロセスガスを注入する注入手段がさらに含まれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記プロセスガス注入手段が前記磁心に接して形成され、及び前記誘電体窓がシャワーヘッド様ガス注入器に接して形成されることを特徴とする請求項８項記載の装置。
【請求項１０】
前記独立した磁心のそれぞれに、それら磁心と連携された独立の誘導手段が設けられることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記独立した磁心の複数のグループが、それらグループと連携された１個の独立の誘導手段によって形成されることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
前記誘導手段の少なくとも２組が作動中独立して制御可能であることを特徴とする請求項１０項または１１項記載の装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２項のいずれかに記載の装置の誘導結合プラズマ加工における電磁界形成への利用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導結合プラズマ加工装置、より詳細には大面積基板加工用の加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ加工は、特に高アスペクト比をもつ微細形状の作製能力から最近１０年間において益々利用される技術となっている。研究及び産業分野においては、高密度プラズマ源の具体的例として、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型プラズマ源が広く利用されている。ＩＣＰ源（ＩＣＰｓ）は、例えば半導体及びＭＥＭＳ産業界においては、蒸着、エッチング、イオン注入、活性化、洗浄、硬化等の表面処理あるいは表面修飾に利用されている。
【０００３】
ＩＣＰｓにおいては、電力は一般的に変圧器の主巻線として機能する複数巻きｒｆ（無線周波）コイルアンテナを備えた電磁界源を介してプラズマへ電磁的に繋がれる。プラズマは、プラズマ加工装置周辺あるいはそれに隣接して配置される電磁界源へ二次巻線として繋がれる単巻き型の損失のある導体として作用する。
【０００４】
ＩＣＰｓ中のコイルは、主として２つの形状、すなわち円筒型と平面型に区別される。円筒型の場合、コイルは例えば放電小室周囲に例えばヘリックスとして巻きつけられる。材料加工により一般的に用いられる通常螺旋形状とされる平面型コイルの場合には、該コイルは加工小室に隣接して接線に沿って配置され、かつ誘電体によって放電部域から分離される。電磁強度及び等質性等の特性をさらに向上させるため、磁心とコイルアンテナとの併用が提案されている。本発明は、このような平面型コイルを備える磁極補強型ＩＣＰ（ＭａＰＥ−ＩＣＰ）源に関する。
【０００５】
当該産業分野においては例えば大形平面ディスプレイ（ＦＰＤ）、大形ウェハー（≧３００ｍｍ）あるいは光電池等の大形基板へと移行しているため、大有効面積全体に亘って反応体磁束を与える大面積高密度ＭａＰＥ−ＩＣＰプラズマリアクターに対する需要が高まっている。また、並列で多数の複数部品を加工することによって加工小室生産能を増大させることも所望されている。しかしながら、大面積ＭａＰＥ−ＩＣＰｓをこのように設計することにはいくつかの難点があることが明らかとなっている。
【０００６】
ＭａＰＥ−ＩＣＰｓをスケールアップする際の一つの問題点は、電磁エネルギーを前記小室中へ送り込む界磁進入口のサイズが大きくなることである。この進入口を閉じる密閉部材には、必要な負の内圧（０．５〜５０ｍＴｏｒｒ）に起因するかなり大きな機械的応力が作用する。一般論として、作動中に働く圧力勾配に耐えるために必要される機械的強度は前記進入口サイズの関数として表される。
【０００７】
例えばＥＰ１２０９７２１において出願人によって開示されているように、これまで平面コイル構成を備えたＭａＰＥ−ＩＣＰｓには、２種類の進入口密閉部材が一般的に用いられている。第一の実施態様では、密閉機能は誘電材によって与えられる。この実施態様では、進入口の寸法に適合した誘電材から成るプレートが真空密閉に適したジョイントを用いて侵入口へ密閉状態で取り付けられる。磁心を有する電磁界源が加工小室へ取り付けられ、誘電材から成る窓の前に配置される。ＵＳ２００４／０６０５１７にも示されている誘電材から成る窓の態様では、例えば負の圧力に耐える十分な厚さをもつ誘電体窓が必要とされる。しかしながら、このように構成することには重大な難点がある。すなわち、誘電体窓が厚いと効率低下が引き起こされ、その結果として、電力（ｒｆ）消費の増大が引き起こされることである。また、代替可能な第二の実施態様では、密閉機能は電磁界源の一部である磁心によって与えられる。ＥＰ１０８９３１９には同様な技術的取り組みが出願人によって述べられている。この態様では誘電材に密閉機能は求められないため、誘電材の厚さを劇的に薄くすることが可能である。しかしながら、大型の磁心は相当なコストを要するものである。進入口のサイズが一定の限界を超えると、妥当なコストで適する一部品型磁心を得ることは不可能である。さらに、サイズが大きくなればなるほど磁心の機械的耐久性が問題となる。
【０００８】
誘電体窓の厚さの減少を可能とするさらに別の取り組みでは、比較的小さな磁心が複数取り付けられた補助取付け板あるいは基板が用いられる。例えばＵＳ６，２０４，６０７及びＵＳ６，２７３，０２２に開示されているように、負圧に耐えるために誘電体窓の前に設置された付加的プレートを用いることにより、大型の磁心を必要とせず誘電体窓の厚さを必要程度まで減ずることが可能である。ＵＳ６，２０４，６０７及びＵＳ６，２７３，０２２に記載のプラズマ加工小室には、このようなプレートが磁心と誘電体窓との間に配置されている。しかしながら、この構成では、磁心と誘電体窓との間に中間プレートを介在させることにより、大型磁心と薄型誘電体窓を併用する場合に比較して結合効率に望ましくない減少が生じている。また、ＵＳ５，４３５，８８１には例えばアルミニウム製の取付け板が備えられたプラズマ加工小室が開示されている。ＵＳ５，４３５，８８１には、さらに別の態様として、誘電体窓に要求される厚さを減ずるため、小室の内側へ誘電体窓に接するように取付け板を設けることが提案されている。しかしながら、誘電体窓とプラズマとの間に何らかの導電性部品を設けることは、該部品に誘導電流が生じて加熱が起こる可能性があること、及び例えば所謂「スパッタリング」によってプラズマの汚染が生ずる可能性があることから一般的には望ましいことではない。
【０００９】
もう一つの問題点はプラズマの均質性に関する。高品質かつ信頼性の高い製品を得るためには基板の均質な表面加工が要求されるが、表面加工の均質性はプラズマの均質性に依存する。プラズマの均質性は、とりわけ電磁界源の設計、具体的には磁心、付随するコイルアンテナ、及び誘電体窓の形状に依存する。加工対象品の面積が増加すればするほど、プラズマの均質性は臨界的な問題となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解消することができるＩＣＰ加工用に改良された加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した問題点を解消するため、本発明では、プラズマ小室を自ら支持する壁部材となる誘電体窓を備えたプラズマ小室を含んで構成される誘導結合プラズマ加工装置が提案されている。この誘電体窓には前記小室に対して外側面と内側面が設けられる。プラズマ小室内に電磁界を生ずる誘電体窓の外側の前へ電磁界源が配置される。この電磁界源には少なくとも１個の磁心が含まれる。本発明の重要な観点によれば、前記少なくとも１個の磁心は、それによって誘電体窓が作動中に前記小室内部の負圧に起因する崩壊力に耐えることが補助されるように、誘電体窓の外側へ取り付けられる。一定面積に亘って磁心が誘電体窓の外側と表面結合していることにより、誘電体窓の堅牢性の増大、すなわち誘電体窓の機械的補強が果たされている。磁心によって誘電体窓が補強されるため、十分な機械的耐久性を確保したまま、誘電体窓に必要とされる厚さを大幅に減ずることが可能となる。これにより、プラズマ加工小室への固定を容易とする特有な剛体構造が得られる。磁心の型式、例えば磁心の形状あるいは材料に関して柔軟に選択できるようになる。
【００１２】
本発明に従ったプラズマ加工装置によれば、一定サイズの界磁進入口をもつ磁心を必要とすることなく結合効率を高めることが可能なことが理解されよう。さらに、誘電体窓の外側に隣接して１または２以上の磁心を取り付けることにより、誘電体窓のいずれかの側への磁心用の付加的取付け板の必要性がなくなると同時に、このプラズマ加工装置へ比較的薄い誘電体窓を用いることが可能となる。その結果、上記した付加的な取付け板を用いることによる装置の構成、作動及び維持の煩雑化を回避することができる。従って、１または２以上の磁心及び誘電体窓から、さらなる施策を必要とせず、作動中にプラズマ小室内の負圧に起因する崩壊力に耐えることが可能な結合型密閉装置が作製される。
【００１３】
好ましい実施態様において、電磁界源には誘電体窓の外側面へ取り付けられた複数の独立した磁心が含まれ、これら磁心のすべては誘電体窓によって直接支持され、かつ誘電体窓の機械的補強に寄与している。磁心に関する一部品たる要件を除外すれば、電磁界源のコストは劇的に減じられる。
【００１４】
有利な態様として、前記独立した磁心は所定のパターンに従って誘電体窓の外側面へ取り付けられる。前記独立した磁心をプラズマ加工小室に対して適切に配置することにより、発生プラズマの均質性を向上させることが可能である。誘電体窓上へ磁心を直接取り付ける際には、必要程度の自由度が与えられる。
【００１５】
好ましくは、前記独立した磁心は機械的に相互連結される。磁心の相互固定を通して剛性のある電磁源を作製することにより、誘電体窓はさらに補強される。
【００１６】
別の好ましい実施態様においては、誘電材から成るスペーサが前記複数の独立した磁心の少なくとも数個間に配置され、このスペーサは、該スペーサが誘電体窓によって直接支持され及び誘電体窓の機械的補強に寄与するように、誘電体窓の外側へ取り付けられる。誘電体窓、すなわちプラズマの１または２以上の特定部分の前への磁束の集中を減ずることにより、電磁界の形成にさらに柔軟性が付与され、その結果として、プラズマ均質性を高めることが可能である。この場合において、磁心と誘電材から成るスペーサは機械的に相互連結されていると有利である。
【００１７】
磁心は好ましくは結合剤を用いて誘電体窓の外側面へ取り付けられる。
【００１８】
また別の好ましい実施態様においては、プラズマ加工装置にはさらに磁心及び誘電体窓を通してプロセスガスを小室内へ注入する注入手段が含められる。この場合、前記プロセスガス注入手段は好ましくは磁心及び誘電体窓に付随したシャワヘッド様ガス注入器として作製される。かかる構成により、プラズマ均質性の向上が図れるだけでなく、プラズマ加工小室への着脱が容易に行える斬新な剛体プラズマ源構造体を提供することが可能となる。
【００１９】
磁心を誘電体窓へ取り付ける際には、独立した誘導手段を各磁心あるいはグループ化された磁心と連携させることが可能である。少なくとも２組の誘導手段が作動中独立して制御可能であることが有利である。２以上の独立した誘導子コイルによって、プラズマ発生領域全体に亘った電気的制御が行うことができる。
【００２０】
本発明に従ったプラズマ加工装置は、上述した利点の他、誘導結合プラズマ加工中における電磁界形成が可能である。
【発明を実施するための手段】
【００２１】
本発明は、添付図面を参照しながら説明されている下記の非限定的実施態様によりさらに明らかにされる。
【００２２】
図１に、その全体が符号１０で示された従来技術に従った誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）加工装置を示す。この装置１０には、プラズマ加工小室１２と外部電磁界源１４が含まれている。プラズマ小室１２は密閉状態とすることができ、該小室内においてプラズマが生成あるいは補給され、及び加工対象品、すなわち基板１６がプラズマへ暴露される。公知な方式に従って、プラズマ小室１２には、加工対象品１６用の支持体１８、及び小室１２内部のガスの負圧及び消費を制御するガス吸入口２０及びガス排出口２２が設けられている。
【００２３】
従来技術による装置１０では、外部電磁界源１４には一部品として成る磁心３０が含まれ、この磁心３０は小室１２の上面へ取り付けられる。小室１２の方へ向いた内面上には、複数の窪み３２をもつ磁心３０が設けられ、これら窪み３２中にはコイル巻線３４が収容されている。小室１２のリム部分に対して磁心３０をフランジ支持するため、周辺フレーム部分３６が設けられる。このフレーム部分３６内において、磁心３０には誘電材から成る窓４０が固定され、この窓４０によって窪み３２及びコイル巻線３４が覆われる。この誘電体窓４０はコイル巻線３４とプラズマ間に介在する電気絶縁体である。またこの誘電体窓４０によって、例えば磁心３０あるいは巻線３４からの材料によるプラズマのスパッタリングに起因する汚染が防止される。電気的要求に関して、磁心３０を十分な透磁性をもち導電性の低い材料、例えば積層された強磁性あるいは磁性粉末と誘電性結合剤との複合物から作製することによって逆電流を制限することが可能である。前記誘電体窓４０は、ガラス、石英、ポリエチレン、あるいはいずれか他の適する誘電材料から作製可能である。
【００２４】
図１に示すように、装置１０には電磁界源１４のコイル巻線３４へ電流を供給する電気無線周波（ｒｆ）発生装置４２が含まれている。コイル巻線３４中のｒｆ電流によって、磁心３０によって実質的に閉じ込められ、かつ導かれるｒｆ磁束が生成される。ｒｆ磁束は誘電体窓４０を通してプラズマ領域へと入り込む。小室１２内において時変性磁束密度によってソレノイドｒｆ電界が誘導され、この電界によって自由電子が加速され、それによってプラズマが発生あるいは持続される。図１においては、基板１６の電気的バイアス及び加熱、あるいは磁心３０の冷却等のＩＣＰ加工の他の公知の観点は、図を簡明とする観点から省略されている。
【００２５】
小室１２の気密性は、数個の留め具を用いて共にフランジ形成されたフレーム部分３６とリム部分３８との間に配置されたＯ−リングジョイント４４によって付与される。図１の実施態様において、磁心３０にはプラズマ小室１２の界磁進入口を密閉する機能が備えられている。それゆえ、磁心３０の剛性及び厚さは、小室１２内部に低圧ガスあるいは部分的真空条件が存在する場合には、大気圧による崩壊力に十分耐えられるものでなければならない。なお、作動中における内部負圧は通常０．５〜５０ｍＴｏｒｒの範囲内である。
【００２６】
図１から理解されるように、電磁界源１４の大きさによって、小室１２内部においてプラズマ条件が生じあるいは持続される部分、従って加工対象物１６の加工部分がおおよそ決まる。プラズマ小室１２のスケールアップを行う場合、磁心３０の有効壁厚及び機械的耐久性によって最大加工部分が限定される。さらに、磁心３０の材料組成及び形状の選択も関連する機械的要求に従って制限される。図２は、その全体が符号１００で示されている新規な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）加工装置の第一の実施態様を示した図である。図１と比較した場合、図２に示した装置は大面積加工対象品を加工するためにスケールアップされていることが理解されよう。図２中、図１に示された部品と同一あるいは類似の部品は同一符号で示されている。
【００２７】
図２では、図１の公知の実施態様と異なり、小室１２の自己支持壁部材である誘電体窓４００によって密閉機能が果たされる。誘電体窓４００はその内側の境界部分において留め具４６を用いて小室１２のリム部分３８に対してフランジ支持される。気密性は誘電体窓４００の境界部分とリム部分３８との間に配置されるＯ−リングジョイント４４によって確保される。図２に示す装置１００において、電磁界源１４０には複数の磁心３０１、３０２及び３０３が含まれている。磁心３０１、３０２及び３０３のそれぞれには単誘導子コイル３４０の巻線が数個配置される。誘導子コイル３４０は磁心３０１、３０２及び３０３それぞれの窪み中へ「Ｓ形」の蛇状あるいはいずれか他の適した形状に配置される。誘導子３４０はインピーダンス整合ネットワーク６００を介してｒｆ発生装置へ接続される。
【００２８】
独立した磁心３０１、３０２及び３０３のそれぞれは誘電体窓４００の外側面へ直接取り付けられる、すなわち接合されることが理解されよう。これら磁心は、薄層状の結合剤５００を用いて誘電体窓４００へ取り付けられる。さらに、磁心の近接する側面同士は結合剤から成る層５０１によって相互に連結される。適する結合剤としては、例えば３Ｍ（登録商標）Ｓｃｏｔｃｈ−Ｗｅｌｄ（登録商標）２２１４（金属無配合）等の絶縁性部分構造用エポキシ結合剤を挙げることができる。磁心３０１、３０２及び３０３のための付加的支持構造体は不要である。誘電体窓４４０は、磁心３０１、３０２及び３０３によって、図２の平面に対して平行方向及び垂直方向の両方向に被覆されることが必要である。結合剤層５００は好ましくは誘電体窓４００と磁心３０１、３０２及び３０３との間の接触面の全域に亘って拡げられる。これにより、磁心３０１、３０２及び３０３による誘電体窓４００の機械的補強が両方向に成し遂げられる。その結果、誘電体窓４００の剛性が増大され、作動中に誘電体窓に対して作用する圧力勾配によって生ずる崩壊力に耐えることが可能となる。
【００２９】
誘電体窓へ磁心を補強体として直接取り付けることにより、誘電体窓が密閉機能をもつ公知のプラズマ小室と比べて、誘電体窓に必要とされる厚さを大幅に減ずることが可能となる。誘電体窓４００の厚さを減ずることによって、プラズマとコイルアンテナ間の間隔が減じられる。これによって相互インダクタンスが増加し、その結果として結合効率が高められる。公知の「磁心密閉」プラズマ小室と比較した場合、磁心に対する機械的要求は緩和あるいは除去される。特に、磁心のサイズを界磁進入口のサイズまで広げる必要はない。それゆえ、磁心３０１、３０２及び３０３について例えば材料及び形状等を選択する自由度が増大する。さらに他の効果として、電磁界源１４０に要する全コストが減少する。上記観点からプラズマ小室のスケールアップが明らかに容易化され、その結果大面積製品のプラズマ加工に寄与するところとなる。
【００３０】
図３はＩＣＰ加工装置の第二の実施態様を示した図である。説明を簡明にするため、図２との相違点だけについて以下に説明する。図３から理解されるように、磁心３０１、３０２及び３０３はそれらの背面において端部プレート７００を用いて相互接続される。この端部プレート７００は幅において小室１２を超え、結合剤から成る薄層７１０によって磁心へ固定される。さらに、端部プレート７００は、留め具４６０を用いて、例えば誘電体窓４００の取付けに用いたものと同じ取付け構造をもつ小室１２のハウジングへ取り付けられる。これにより、端部プレート７００によって誘電体窓４００及び磁心３０１、３０２及び３０３から成る密閉装置がさらに補強される。このような「サンドイッチ」構造とすることにより、電磁界源１４０及び特に誘電体窓４００の機械的耐久性がさらに補強される。ＩＣＰ電磁界源に一般的である磁心３０１、３０２及び３０３用の冷却装置が存在する場合には、背面プレート７００が例えば冷却プレートの形態でこの冷却装置の一部を成していると有利である。この場合、結合剤としては好ましくは熱伝導性の高いものが選択される。このように高熱伝導性結合剤を用いることにより、前記密閉装置の十分な剛性を保持しつつ誘電体窓４００の厚さをさらに減ずることが可能となる。端部プレート７００は、磁心３０１、３０２及び３０３に向かって絶縁面をもつ誘電材あるいは導電材から作製されるため、磁束の復路に対して全くあるいは殆ど不利な影響は与えない。
【００３１】
図３に示すように、各磁心３０１、３０２及び３０３にはそれぞれ独立した誘導子コイル３４１、３４２及び３４３が備えられる。誘導子コイル３４１、３４２及び３４３は、インピーダンス整合同調ネットワーク６０１、６０２及び６０３のそれぞれを通してｒｆ発生装置へ独立して電気接続されている。同調ネットワーク６０１、６０２及び６０３と接続した独立した磁心３０１、３０２及び３０３及び付随する誘導子コイル３４１、３４２及び３４３によって、図の平面に沿って電磁界強度を調整することが可能とされる。同調ネットワーク６０１、６０２及び６０３を用いることにより、図３の平面に対して平行方向にプラズマ均質性が高まるように、結合エネルギー分布、従ってプラズマ内イオン密度を制御することが可能である。特に、誘導子コイル３４１、３４２、３４３と連続して接続されている同調インダクタンスを用いてプラズマ領域の全体に亘って誘導結合電力の平衡を図ることが有効なことが見出されている。これは、誘導子コイル３４１、３４２、３４３間における小さなインピーダンスの差異によって重要なプラズマの非均質性が生じ得るからである。さらに、中心誘導子コイル３４２へ接続されたインダクタンスを増大させることにより、誘導子コイル３４１及び３４３からの電磁界の重ね合わせによって生ずる中心領域における過剰な電磁界強度を除去することができる。
【００３２】
図３にさらに示すように、例えばステンレススチールから成るガス注入管８００を磁心３０１、３０２及び３０３内に配置することができる。これらガス注入管８００は背面プレート７００、磁心３０１、３０２あるいは３０３、及び誘電体窓４００を通り抜ける孔中へ挿入される。ガス注入管８００の端部は、例えば適合する螺子あるいはボルトを用いて、誘電体窓４００及び背面プレート７００のそれぞれへ締め付けられる。これにより、誘電体窓４００の機械的耐久性がさらに増強される。加工対象品１６の上方におけるガス分布が本質的に均質となるように、図３の平面に対して垂直な平面にさらに別のガス注入管（図示せず）を配置することも可能である。このように加工対象品１６の上方のガスをシャワーヘッド状態とすることにより、プラズマの均質化が図られる。また、別態様として、特別な管を挿入せずに、前記孔を通してガスを直接注入することも可能である。
【００３３】
図４は第三の実施態様に従った電磁界源を示した図である。電磁界源１４０には、誘電体窓４００の上方に２列に対称的に配列され、該誘電体窓へ接合された複数の磁心３０１、３０２、３０３、３０４、３０５及び３０６が含まれている。前記２列の間には、３個のセパレーター８０１、８０２及び８０３が配列されている。これらのセパレーターは、誘電材、例えばテフロン（登録商標）で作製される。磁心３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６及びセパレーター８０１、８０２、８０３は結合剤から成る比較的薄い層５００によって誘電体窓へ取り付けられる。さらに、磁心３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６及びセパレーター８０１、８０２、８０３は、機械的剛性をもつ構造が形成されるように好ましくは相互連結される。このような相互連結は、例えば前記結合剤を用いてセパレーターそれぞれの隣接面同士を結合させることによって成し遂げられる。その結果、電磁界源１４０及び誘電体窓４００の剛性がさらに増大される。前述したように、独立した誘導子コイル及び付随同調ネットワークを用いることにより、図２あるいは図３の平面に対して平行方向あるいはコイル長（図４におけるＸ軸）に対して垂直方向におけるプラズマ均質性が増大される。磁心３０１、３０２、３０３の列と磁心３０４、３０５、３０６の列との間の空間によって、コイル長（図４におけるｙ軸）に対して平行方向におけるプラズマ均質性を順に増大させることが可能である。中心領域にある磁極を取り除くことにより、前記ｙ軸方向において電磁界を減少させることが可能となる。図４に示したような二次元構造の電磁界源１４０の場合、磁束濃度を減じることにより、中心プラズマ領域における過剰な電磁界強度を低下させることが可能である。
【００３４】
図５は図４の（ｘ，ｙ）軸に対して正規化（常態の）イオン電流密度を例示的にプロットした図である。図５には、上述した「界磁形成」方法及び電磁界源の形状によって得られたプラズマの均質性状態を示した図である。周辺領域における非均質性は、プラズマからのイオンの溜まり場として働く小室１２の壁に一部起因している。通常３０〜４０％のオーダーのプラズマ非均質性である公知のＩＣＰ源に対して、図５に明瞭に示されるように、約１５％程度のプラズマ非均質性であることが可能である。結論として、上記構成により、大面積加工対象品のＩＣＰ加工に大きく役立つことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術に従ったプラズマ加工装置の略断面図である。
【図２】本発明の第一の実施態様に従ったプラズマ加工装置の略断面図である。
【図３】本発明の第ニの実施態様に従ったプラズマ加工装置の略断面図である。
【図４】本発明の第三の実施態様に従った電磁界源装置の透視断面図である。
【図５】図４に示した電磁界源装置を用いて得られた正規化イオン電流密度の二次元プロット図である。
【図１】
2008522353.tif 000003
【図２】
2008522353.tif 000004
【図３】
2008522353.tif 000005
【図４】
2008522353.tif 000006
【図５】
2008522353.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月24日(2007.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導結合プラズマ装置であって、
界磁進入開口と、誘電体窓（４００）とを備えたプラズマ室（１２）、前記誘電体窓は、前記プラズマ室（１２）に対して自己支持壁をなしていて、前記界磁進入開口を気密に閉鎖かつ密封しており、前記誘電体窓（４００）は、前記プラズマ室（１２）に関して、外側面と内側面を有しており、及び
前記誘電体窓（４００）の前記外側面の前面に配置されていて、前記プラズマ室（１２）内に電磁界を発生するため電磁界源（１４０）、前記電磁界源は複数の離隔した磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）からなり、
前記磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）は、前記誘電体窓（４００）の外側面に、側面相互が隣接して、あるいは、二つの磁心（３０１と３０４、３０２と３０５、３０３と３０６）間に誘電体材料のセパレーター（８０１，８０２，８０３）を介して配置されてこれらが前記誘電体窓を覆うようになっていること、及び
前記各磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）及びセパレーター（８０１，８０２，８０３）は、前記誘電体窓（４００）の前記外側面に薄い層の接着剤によって付設されることによって、前記誘電体窓（４００）が、稼動中の前記プラズマ室（１２）の負圧によって生じる崩壊力に抗するのを助けることを特徴とする誘導結合プラズマ装置。
【請求項２】
前記各磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）は、前記誘電体窓（４００）の外側面に、少なくとも前記二つの磁心（３０１と３０４、３０２と３０５、３０３と３０６）間に間隔を有し、この間隔が誘電体材料のセパレーター（８０１，８０２，８０３）で充填されるように付設されていることを特徴とする請求項１項記載の装置。
【請求項３】
前記離隔した磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）が、それらの隣接した側面を接着剤層で機械的に結合されていることを特徴とする請求項１又は２項記載の装置。
【請求項４】
前記離隔した磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）及び前記誘電体材料のセパレーター（８０１，８０２，８０３）が各隣接面を接合されることによって、機械的に強固な構造をなしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）を後面に機械的に結合するための後面プレート（７００）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記後面プレート（７００）は、前記磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）の後面に薄い層の接着剤（７００）によって固定されたサンドイッチ構造をなしていることを特徴とする請求項５項記載の装置。
【請求項７】
前記後面プレート（７００）が冷却系の一部をなす冷却プレートを構成することを特徴とする請求項６項記載の装置。
【請求項８】
前記磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）は、前記誘電体窓（４００）の外側面に付設されていて、それらが全て前記誘電体窓に直接支持され、そしてそれを機械的に保護し、それによって前記磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）の補足的支持を必要としないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）及び前記誘電体材料のセパレーター（８０１，８０２，８０３）は、前記誘電体窓（４００）の外側面に付設され、それらが全て前記誘電体窓に直接的に支持され、誘電体窓の機械的補強をなし、それによって、前記磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）及びセパレーター（８０１，８０２，８０３）は、補足的支持を必要としないことを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）及び前記誘電体窓（４００）を通して、前記プラズマ室内に加工ガスを注入するための手段を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記加工ガスを前記プラズマ室内に注入するための手段は、加工材上に一様なガス分布を提供するようにされたガス注入管（８００）であることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記ガス注入管は、前記磁心（３０１，３０２、３０３、３０４、３０５，３０６）及び前記誘電体窓（４００）と、シャワーヘッドのような注入装置を形成することを特徴とする請求項１１項記載の装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２項のいずれかに記載の装置の誘導結合プラズマ加工における電磁界形成への利用。
【国際調査報告】
2008522353.tif 000008
2008522353.tif 000009
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