(57)【要約】【課題】  プラズマ励起において、略均一な磁界分布を行なうことで、発生されるプラズマ密度の均一化を図ることができるプラズマ励起用コイル、プラズマ励起装置、及びプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  上記コイルにおいて、誘電部材に対する当該コイルの配置領域が互いに略均等に分割された偶数の要素領域を夫々周回する偶数の要素コイルからなり、上記夫々の要素コイルに上記高周波電流が流れる時、一の上記要素領域に生じる磁界の方向と、当該一の要素領域に隣接する要素領域に生じる磁界の方向とが互いに逆向きとなるように、上記夫々の要素コイルを配置する。【選択図】  図２
2005158564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電部材（２）を備える容器（１）内部に導入されたガスに対して、高周波電力の印加により、上記誘電部材を介して電磁界（Ｄ）を作用させることで、上記容器内部にプラズマを励起するプラズマ励起用コイル（３）であって、
上記誘電部材に対する当該コイルの配置領域（Ｒ０）が略均等に分割された偶数の要素領域（ｒ１〜ｒ４）を、夫々周回する偶数の要素コイル（ｃ１〜ｃ４）から構成され、ある瞬間に一の上記要素領域に生じる磁界の方向と、当該一の要素領域に隣接する要素領域に生じる電磁界の方向とが互いに逆向きとなるように、上記夫々の要素コイルへ上記高周波電力が印加可能に、上記夫々の要素コイルが配置されることを特徴とするプラズマ励起用コイル。
【請求項２】
一の上記要素コイルにおけるコイル形状及び上記高周波電力の印加方向が、上記一の要素コイルに隣接する上記要素コイルにおけるコイル形状及び上記高周波電力の印加方向と、当該隣接の境界面を対称面として、互いに略面対称に配置される請求項１に記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項３】
上記夫々の要素コイルの周長が略同じとなるように上記配置領域が分割される請求項１又は２に記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項４】
上記夫々の要素コイルは、上記高周波電力を印加可能な略線状の導体部材（３ａ、３ｂ、３ｃ）により形成され、
上記一の要素領域を周回する上記要素コイルと、上記隣接する要素領域を周回する要素コイルとの互いの上記隣接の部分が、共通の導体部材（３ａ、３ｂ）により一体的に形成される請求項１から３のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項５】
上記夫々の要素コイルは、上記高周波電力を印加可能な略線状の導体部材（３ａ、３ｂ、３ｃ）により形成され、
上記一の要素領域を周回する上記要素コイルと、上記隣接する要素領域を周回する要素コイルとの互いの上記隣接の部分が、互いに略近接かつ略平行に配置された２以上の上記導体部材（３ａ、３ｂ）にて形成される請求項１から３のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項６】
上記夫々の要素コイル（ｃ１〜ｃ４）は、上記各々の要素領域（ｒ１〜ｒ４）を１回、周回して形成される請求項１から５のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項７】
上記夫々の要素コイル（ｃ３１〜ｃ３４）は、上記各々の要素領域（ｒ３１〜ｒ３４）を複数回、周回して形成される請求項１から５のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項８】
上記誘電部材に対する上記配置領域（Ｒ０）が略平面状の円形領域であり、上記夫々の要素領域（ｒ１〜ｒ４）は、当該円形領域がその中心回りに半径方向に分割して形成された略扇形状の領域である請求項１から７のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項９】
上記誘電部材に対する上記配置領域（Ｒ０）が略平面状の円形領域又は略平面状の四角形領域であり、上記夫々の要素領域（ｒ１１〜ｒ１４）は、当該円形領域又は当該四角形領域がその中心からその外周に向けて略帯状かつ略渦巻き状に延在するように分割して形成された領域である請求項１から７のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項１０】
上記誘電部材に対する上記配置領域（Ｒ１）が略平面状の四角形領域であり、上記夫々の要素領域（ｒ）は、当該四角形領域がその略中心を共通の頂点として分割された略三角形状又は略四角形状の領域である請求項１から７のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項１１】
上記配置領域の略中心に、上記高周波電力の入出力部（５、５ａ、５ｂ）が配置されている請求項８から１０のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項１２】
上記誘電部材に対する上記配置領域（Ｒ２、Ｒ３）が略半球面状又は略球面状の領域であり、上記夫々の要素領域（ｒ４１〜ｒ４４、ｒ６１〜ｒ６４）は、当該略半球面状又は略球面状の領域が、当該略半球面又は略球面の経線により分割された領域である請求項１から７のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項１３】
上記誘電部材に対する上記配置領域（Ｒ４）が略平面状の四角形領域であり、上記夫々の要素領域（ｒ７１〜ｒ７４）は、略平行に配列されるように分割された略短冊形状の領域である請求項１から７のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項１４】
上記誘電部材に対する上記配置領域（Ｒ５）が略円筒の円筒面領域であり、上記夫々の要素領域（ｒ１０１〜ｒ１０４）は、上記略円筒の軸方向に配列され、かつ、上記略円筒の周方向に巻きつけるように延在された略短冊形状の領域である請求項１から７のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項１５】
上記夫々の要素コイルは、上記配置領域内に配置された一の上記高周波電力の入出力部（５、５ａ、５ｂ）を起点として分割された複数の導体線路（３ａ、３ｂ）が結線されて形成される請求項１から１４のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル。
【請求項１６】
上記誘電部材を有し、その内部にガスを導入可能な容器（１）と、
上記誘電部材の外面の近傍に配置された請求項１から１５のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイル（３）と、
上記プラズマ励起用コイルに高周波電力を印加する高周波電力印加装置（４）とを備えることを特徴とするプラズマ励起装置。
【請求項１７】
複数の上記プラズマ励起用コイルと、
複数の上記高周波電力印加装置（８４）と、
上記夫々の高周波電力印加装置の間の電力印加を同期させる同期装置（８５）とを備える請求項１６に記載のプラズマ励起装置。
【請求項１８】
１又は複数の電磁石又は永久磁石（１５１、１５２、１５３、１５４）を、上記容器の内部又は外部にさらに備える請求項１６又は１７に記載のプラズマ励起装置。
【請求項１９】
請求項１６から１８のいずれか１つに記載のプラズマ励起装置と、
被処理基板（２０６）を保持する上記容器内部に備えられた保持台（２０７）と、
上記容器内部に上記反応ガスを供給するガス供給装置（２１１）と、
上記容器内部を排気する真空排気装置（２０９）とを備え、
上記ガス供給装置により上記容器内部に上記反応ガスを供給しながら、上記排気装置により上記容器内部を排気して、上記容器内部を所定の圧力に保持した状態において、上記プラズマ励起装置により、上記容器内部に発生されたプラズマを用いて、上記保持台に保持された上記基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体部を備える容器内にガスを導入するとともに、上記誘電体部の近傍における上記容器外部に配置されたコイルに高周波電力を印加して、上記容器内部にプラズマを励起するプラズマ励起用コイル及びプラズマ励起装置、並びに、当該励起されたプラズマにより上記容器内部に収容された被処理基板に対して所定の処理を行なうプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のプラズマ励起用コイルが用いられるプラズマ処理装置は、種々構造のものが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。このような従来のプラズマ処理装置の一例として、図３６にプラズマ処理装置７００の模式断面図を示す。
【０００３】
図３６に示すように、プラズマ処理装置７００は、略円筒形状を有する有底の真空容器７１６と、これに連なる真空排気装置（図示せず）と、この真空容器７１６の上部に固定されて、同じ内径を有する略円筒形状に誘電体にて形成された誘電体円筒容器７１５と、この誘電体円筒容器７１５の上部を閉鎖する導体天井７１４とを備えている。また、真空容器７１６の内部には、バイアス用高周波電源７１７に接続された下部電極７１８が設置されており、この下部電極７１８には、プラズマ処理が施される対象（被処理基板）である基板７２０が載置可能となっている。
【０００４】
さらに、誘電体円筒容器７１５の外周面近傍には、その外周面を導体配線が複数回周回して形成されたソレノイド形コイル７１２が配置されており、このソレノイド形コイル７１２は、高周波電圧を印加可能に高周波電源７２２に接続されている。なお、ソレノイド形コイル７１２は、真空容器７１６及び誘電体円筒容器７１５の軸心Ｐ１をその同心として配置されている。また、導体天井７１４には、真空容器７１６内に所定の反応ガスを導入するガス導入ノズル７１１が設けられている。
【０００５】
このような構成のプラズマ処理装置７００においては、下部電極７１８の上面に基板７２０を載置して、真空容器７１６を密閉した後、ガス導入ノズル７１１より真空容器７１６内に所定の反応ガスを導入するとともに、高周波電源７２２よりソレノイド形コイル７１２に、バイアス用高周波電源７１７より下部電極７１８に、夫々高周波電力を印加して、ある瞬間に図３６に示すように、ソレノイド形コイル７１２の周囲に、夫々の導体配線における高周波電流の通過方向に向って時計方向の向きの磁力線Ｇ１を形成する。この磁力線Ｇ１の形成と高周波による磁力線の時間的変動による作用により、真空容器７１６の内部における基板７２０の周囲の空間にプラズマを発生させることができ、当該プラズマを用いて、基板７２０に対する処理が行なわれる。なお、図３６に示すように、真空容器７１６の中心軸Ｐ１は、ソレノイド形コイル７１２の周囲に発生される磁力線Ｇ１の対称軸でもある。
【０００６】
さらに、別の例にかかる従来のプラズマ処理装置８００の模式的な構成を示す模式断面図を図３７に示す。図３７に示すように、プラズマ処理装置８００は、前述のプラズマ処理装置７００とは異なり、真空排気装置（図示せず）に連なる略円筒形状の有底の真空容器８１６の上部に、略半球形状を有する誘電体ドーム天井８１４を備えている。また、真空容器８１６の内部には、基板８２０が載置されるとともに、バイアス用高周波電源８１７により高周波電力が印加される下部電極８１８が備えられている。さらに、誘電体ドーム天井８１４の外周面近傍には、その外周面を導体配線が複数回周回して形成された円錐形コイル８１２が配置されており、この円錐形コイル８１２は、高周波電圧を印加可能に高周波電源８２２に接続されている。なお、８１１は真空容器８１６を貫通するガス導入ノズルである。
【０００７】
このようなプラズマ処理装置８００においては、高周波電源８２２より円錐型コイル８１２に高周波電力を印加することで、図３７に示すように、ある瞬間には、真空容器８１６の中心軸Ｐ２を対称軸として、その図示左右夫々の円錐形コイル８１２の周囲に、夫々の導体配線における高周波電流の通過方向に向って時計方向の向きの磁力線Ｇ２を形成することができ、当該磁力線Ｇ２の形成と高周波による磁力線の時間的変動による作用により、プラズマを発生させ、基板８２０に対するプラズマ処理を行なうことができる。
【０００８】
さらに、別の例にかかる従来のプラズマ処理装置９００の模式的な構成を示す模式断面図を図３８に示し、図３８のプラズマ処理装置９００におけるＡ−Ａ線矢視図を図３９に示す。図３８に示すように、プラズマ処理装置９００は、真空排気装置（図示せず）に連なる略円筒形状の有底の真空容器９１６の上部に、略平板円形状の誘電体天井９１４を備えており、真空容器９１６の内部には、基板９２０が載置される下部電極９１８が備えられている。また、図３８及び図３９に示すように、誘電体天井９１４の上面には、渦巻き形コイル９１２が備えられている。さらに、真空容器９１６の外周面近傍及び渦巻き形コイル９１２の上方近傍には、マグネット９３９が備えられている。
【０００９】
このような構成のプラズマ処理装置９００においては、渦巻き形コイル９１２に高周波電力を印加することで、図３８に示すように、真空容器９１６の中心軸Ｐ３を対称軸として、その図示左右夫々の渦巻き形コイル９１２の周囲に、ある瞬間に夫々の導体配線における高周波電流の通過方向に向って時計方向の向きの磁力線Ｇ３を形成することができ、この磁力線Ｇ３の形成と高周波による磁力線の時間的変動による作用により、プラズマを発生させ、基板９２０に対するプラズマ処理を行なうことができる。
【００１０】
【特許文献１】特公平３−７９０２５号公報
【特許文献２】特公平７−７０５３２号公報
【特許文献３】特開平１１−８７０９６号公報
【特許文献４】米国特許第５５４０８２４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、このようなプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理においては、より高機能化や高精度化された精密かつ微細な構造を有する基板等の非処理対象物に対する安定したプラズマ処理等に対応すべく、均一かつ高精度なエッチングやスパッタリング等のプラズマ処理を安定して行なえることが望まれている。
【００１２】
しかしながら、上記構造のプラズマ処理装置７００、８００、及び９００では、夫々のコイル７１２、８１２、及び９２２の周囲に形成される磁力線Ｇ１、Ｇ２、及びＧ３が、対称軸から離れた位置においては、真空容器７１６の導体壁等に吸収されて、その強度が低下される一方、上記対称軸近傍の位置、すなわち、真空容器７１６の中央付近においては、その強度が低下されることなく、逆に夫々の磁力線が集中してその強度が高められることとなる。そのため、全体として、真空容器７１６等の中央付近のプラズマ密度が高くなり、周辺部のプラズマ密度が低くなるというプラズマ密度の不均一が生じる。このような傾向は、Ｓｉ基板が直径３００ｍｍに達し、ＬＣＤ基板が１ｍ角を超えるというように、近年顕著なものとなっている。このような場合にあっては、均一かつ高精度なプラズマ処理を安定して行なうことができないという問題がある。
【００１３】
また、近年の非処理基板の大型化に伴い、プラズマ励起用コイルは大型化せざるを得ず、このことは、コイルのインピーダンスを増加させて、従来の１３．５６ＭＨｚを主とした高周波のコイル負荷と高周波電源とのマッチングが困難なものとなる。やむを得ぬ適用高周波の低周波化は、本質的プラズマ化学の変化をもたらし、従来可能であった１３．５６ＭＨｚでのプラズマ加工が再現できない場合があるという根本的問題を引き起こしている。
【００１４】
また、近年のプラズマ加工の研究によれば、従来の中波・短波領域（ＲＦ：３００ＫＨｚ以上、３０ＭＨｚ未満）の高周波による加工よりも、超短波領域（ＶＨＦ：３０ＭＨｚ以上、３００ＭＨｚ未満）の高周波を用いれば、０．１μｍオーダー以下の被処理基板上のパターン幅を忠実かつ垂直にエッチング加工できるという報告がある。しかしながら、このような領域の高周波においては、従来の径の大きな複数巻きコイルでは、そのインピーダンスが大きすぎて、十分な超短波電力の投入ができないものであった。
【００１５】
さらに、従来の円筒真空容器や円形被処理基板と略同心の略円形プラズマ励起用コイルは、コイル近傍に存在する環状導体に強い逆方向の環状電流を誘起し、このことは大きな鉄損を生じ、高周波の効率低下や部材の温度上昇による悪影響をもたらすものであった。また、被処理基板内に環状回路があると、この中に励起された電流は、基板内回路を損傷する恐れがあった。
【００１６】
従って、本発明の目的は、
（１）上記問題を解決することにあって、誘電部材を備える容器内部に導入されたガスに対して、高周波電力を印加することにより、上記誘電部材を介して電磁界を作用させることで、上記容器内部にプラズマを励起するプラズマ処理において、均一な磁界形成を行なうことで、発生されるプラズマ密度の均一化を図ることができるプラズマ励起用コイル、プラズマ励起装置、及びプラズマ処理装置を提供することにある。
（２）また、大型化する基板に対しても、従来用いられている周波数の高周波電力を効率よく投入できるプラズマ励起用コイルを提供するという目的がある。
（３）さらには、大型化する基板に対し、従来より微細かつ精密なプラズマ加工を可能とするために、より高い周波数の高周波を効率よく投入できるプラズマ励起用コイルを提供するという目的がある。
（４）加えて、本発明は、高周波の利用効率が高く、同時にプラズマ処理装置の温度上昇が小さく、被処理基板内回路に損傷を与える恐れの少ないプラズマ処理装置を提供するという目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１８】
本発明の第１態様によれば、誘電部材を備える容器内部に導入されたガスに対して、高周波電力の印加により、上記誘電部材を介して電磁界を作用させることで、上記容器内部にプラズマを励起するプラズマ励起用コイルであって、
上記誘電部材に対する当該コイルの配置領域が略均等に分割された偶数の要素領域を、夫々周回する偶数の要素コイルから構成され、ある瞬間に一の上記要素領域に生じる磁界の方向と、当該一の要素領域に隣接する要素領域に生じる電磁界の方向とが互いに逆向きとなるように、上記夫々の要素コイルへ上記高周波電力が印加可能に、上記夫々の要素コイルが配置されることを特徴とするプラズマ励起用コイルを提供する。
【００１９】
本発明の第２態様によれば、一の上記要素コイルにおけるコイル形状及び上記高周波電力の印加方向が、上記一の要素コイルに隣接する上記要素コイルにおけるコイル形状及び上記高周波電力の印加方向と、当該隣接の境界面を対称面として、互いに略面対称に配置される第１態様に記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２０】
本発明の第３態様によれば、上記夫々の要素コイルの周長が略同じとなるように上記配置領域が分割される第１態様又は第２態様に記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２１】
本発明の第４態様によれば、上記夫々の要素コイルは、上記高周波電力を印加可能な略線状の導体部材により形成され、
上記一の要素領域を周回する上記要素コイルと、上記隣接する要素領域を周回する要素コイルとの互いの上記隣接の部分が、共通の導体部材により一体的に形成される第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２２】
本発明の第５態様によれば、上記夫々の要素コイルは、上記高周波電力を印加可能な略線状の導体部材により形成され、
上記一の要素領域を周回する上記要素コイルと、上記隣接する要素領域を周回する要素コイルとの互いの上記隣接の部分が、互いに略近接かつ略平行に配置された２以上の上記導体部材にて形成される第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２３】
本発明の第６態様によれば、上記夫々の要素コイルは、上記各々の要素領域を１回、周回して形成される第１態様から第５態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２４】
本発明の第７態様によれば、上記夫々の要素コイルは、上記各々の要素領域を複数回、周回して形成される第１態様から第５態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２５】
本発明の第８態様によれば、上記誘電部材に対する上記配置領域が略平面状の円形領域であり、上記夫々の要素領域は、当該円形領域がその中心回りに半径方向に分割して形成された略扇形状の領域である第１態様から第７態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２６】
本発明の第９態様によれば、上記誘電部材に対する上記配置領域が略平面状の円形領域又は略平面状の四角形領域であり、上記夫々の要素領域は、当該円形領域又は当該四角形領域がその中心からその外周に向けて略帯状かつ略渦巻き状に延在するように分割して形成された領域である第１態様から第７態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２７】
本発明の第１０態様によれば、上記誘電部材に対する上記配置領域が略平面状の四角形領域であり、上記夫々の要素領域は、当該四角形領域がその略中心を共通の頂点として分割された略三角形状又は略四角形状の領域である第１態様から第７態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２８】
本発明の第１１態様によれば、上記配置領域の略中心に、上記高周波電力の入出力部が配置されている第８態様から第１０態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００２９】
本発明の第１２態様によれば、上記誘電部材に対する上記配置領域が略半球面状又は略球面状の領域であり、上記夫々の要素領域は、当該略半球面状又は略球面状の領域が、当該略半球面又は略球面の経線により分割された領域である第１態様から第７態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００３０】
本発明の第１３態様によれば、上記誘電部材に対する上記配置領域が略平面状の四角形領域であり、上記夫々の要素領域は、略平行に配列されるように分割された略短冊形状の領域である第１態様から第７態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００３１】
本発明の第１４態様によれば、上記誘電部材に対する上記配置領域が略円筒の円筒面領域であり、上記夫々の要素領域は、上記略円筒の軸方向に配列され、かつ、上記略円筒の周方向に巻きつけるように延在された略短冊形状の領域である第１態様から第７態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００３２】
本発明の第１５態様によれば、上記夫々の要素コイルは、上記配置領域内に配置された一の上記高周波電力の入出力部を起点として分割された複数の導体線路が結線されて形成される第１態様から第１４態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルを提供する。
【００３３】
本発明の第１６態様によれば、上記誘電部材を有し、その内部にガスを導入可能な容器と、
上記誘電部材の外面の近傍に配置された第１態様から第１５態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起用コイルと、
上記プラズマ励起用コイルに高周波電力を印加する高周波電力印加装置とを備えることを特徴とするプラズマ励起装置を提供する。
【００３４】
本発明の第１７態様によれば、複数の上記プラズマ励起用コイルと、
複数の上記高周波電力印加装置と、
上記夫々の高周波電力印加装置の間の電力印加を同期させる同期装置とを備える第１６態様に記載のプラズマ励起装置を提供する。
【００３５】
本発明の第１８態様によれば、１又は複数の電磁石又は永久磁石を、上記容器の内部又は外部にさらに備える第１６態様又は第１７態様に記載のプラズマ励起装置を提供する。
【００３６】
本発明の第１９態様によれば、第１６態様から第１８態様のいずれか１つに記載のプラズマ励起装置と、
被処理基板を保持する上記容器内部に備えられた保持台と、
上記容器内部に上記反応ガスを供給するガス供給装置と、
上記容器内部を排気する真空排気装置とを備え、
上記ガス供給装置により上記容器内部に上記反応ガスを供給しながら、上記排気装置により上記容器内部を排気して、上記容器内部を所定の圧力に保持した状態において、上記プラズマ励起装置により、上記容器内部に発生されたプラズマを用いて、上記保持台に保持された上記基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の上記第１態様によれば、上記プラズマ励起用コイルの配置領域が略均等に分割された偶数の要素領域を周回する偶数の要素コイルから上記プラズマ励起用コイルが形成され、上記夫々の要素コイルへのある瞬間における高周波電力の印加の際に、一の上記要素領域に生じる電磁界の方向と、当該一の要素領域に隣接するこの要素領域に生じる電磁界の方向とが互いに逆向きとなるように、上記夫々の要素コイルが配置される（あるいは結線される）ことにより、上記配置領域に生じる磁界分布が、中央付近に集中することもなく、略均一な分布とすることができる。従って、上記誘電部材を介して励起されるプラズマ密度を均一化することができる。特に、このような磁界分布の均一化は、上記配置領域が略均等な面積にて偶数の要素領域に分割されていること、及び、ある瞬間において互いに隣接する要素領域に発生される電磁界の方向が常に互いに逆向きとされることにより達成されるものである。
【００３８】
本発明の上記第２態様によれば、一の上記要素コイルにおけるコイル形状及び上記高周波電力の印加方向と、上記一の要素コイルに隣接する上記要素コイルにおけるコイル形状及び上記高周波電力の印加方向とが、当該隣接の境界面を対称面として、互いに略面対称に配置されることにより、上記夫々の要素コイルに対応する互いに隣接した要素領域において生じる電磁界の強さと方向を、上記高周波電力が印加されている間は、そのすべての周期で、常に逆向きで均等な状態とすることができ、上記第１態様による効果を具体的に実現することができる。
【００３９】
本発明の上記第３態様によれば、上記夫々の要素コイルの周長が略同じ長さとされることにより、上記高周波電流通過の際のインピーダンスと位相を、上記夫々の要素コイル間で均一化することができ、上記夫々の要素領域に発生される磁界の強度を均一化することができ、上記磁界分布の均一化に寄与することができる。また、逆に、夫々のインピーダンスと位相が略同じとなるように上記夫々の周長を決定するような場合であってもよい。
【００４０】
本発明の上記第４態様によれば、互いに隣接する上記要素コイルにおける当該隣接の部分が、共通の導体部材で一体的に形成されていることにより、上記コイルの構造を簡素化することができる。
【００４１】
本発明の上記第５態様によれば、上記互いに隣接する要素コイルにおける当該隣接の部分が、互いに近接かつ略平行に配置された２以上の上記導体部材にて形成されていることにより、開始端から終端まで略同じ断面積を有する上記導体部材を用いて、上記夫々の要素コイルを形成することができ、上記夫々の要素コイルにおけるインピーダンスと位相の均一化を容易に達成することができる。
【００４２】
本発明の上記第６態様によれば、上記夫々の要素領域を１回のみ周回するように、上記夫々の要素コイルが形成されることにより、上記夫々の要素コイルの構造を簡素化して、インピーダンスの小さなプラズマ励起用コイルを容易に製作可能とすることができる。
【００４３】
本発明の上記第７態様によれば、上記周回数が複数回であることにより、高周波電源に適合したインピーダンスを得ると共に、上記夫々の要素領域にて形成される磁界強度を高めることができる。
【００４４】
本発明の上記第８態様によれば、上記夫々の要素領域が、円形領域をその半径方向に略扇形状に分割された領域であることにより、簡素な構造としながら、円形の被処理基板に適合した汎用性の高いプラズマ励起用コイルを提供することができる。
【００４５】
本発明の上記第９態様によれば、上記夫々の要素領域が、当該コイルの配置領域をその略中心点より帯状かつ渦巻き状に延在するように分割形成する領域であることにより、上記コイルの配置領域をその中心から外周に向って、複数の上記要素領域を任意に配置させることができるため、少ない分割数でも磁界分布をより均一化させることができる。特に、上記配置領域が大面積で円形又は略四角形の領域であるような場合に効果的である。なお、このような上記夫々の要素領域の配置手法は、上記配置領域が、略半球面状又は略球面状の領域であるような場合にも適用することができ、上記同様な効果を得ることができる。
【００４６】
本発明の上記第１０態様によれば、略四角形状の領域をその略中心から共通の頂点を持つ略三角形又は略四角形に分割することにより、上記配置領域が略四角形状の領域であるような場合であっても、略均等に分割して上記夫々の要素領域を形成することができる。特に、略四角形状の液晶用基板に対するプラズマ処理のためのプラズマ励起に有効である。
【００４７】
本発明の上記第１１態様によれば、上記配置領域の略中心に、上記高周波電流の入出力部が配置されていることにより、上記夫々の要素コイルに均等な高周波電力を印加することができ、磁界分布及びプラズマ密度の均一化に寄与することができる。
【００４８】
本発明の上記第１２態様によれば、上記配置領域が略半球面状又は略球面状の領域であるような場合であっても、当該配置領域をその略半球面又は略球面の経線に沿って分割することで、略均等な面積と略均等な要素コイルの周長さを有する上記夫々の要素領域を形成することができる。上記配置領域が略半球面状であるような場合にあっては、例えば、ドーム形の誘電部材を備えるプラズマ処理装置におけるプラズマ励起の用途に有用であり、また、略球面状であるような場合にあっては、例えば、無電極電球におけるプラズマ励起の用途に有用である。
【００４９】
本発明の上記第１３態様によれば、当該コイルの上記配置領域が大面積の略四角形状の領域であるような場合には、その領域表面沿いの一の方向に、偶数の略短冊形状の領域が配列されるように、当該配置領域を分割することで、上記夫々の要素領域を形成することができる。このような分割方法を採用することで、特に、上記配置領域が、大面積であっても上記夫々の要素領域の形成数量を増加させることで、その対応の自由度を高めることができる。
【００５０】
本発明の上記第１４態様によれば、当該コイルの上記配置領域が略円筒の周面状の領域であるような場合であっても、その円筒の周方向に巻きつけるように略短冊状に形成された領域が、上記円筒の軸方向に配列されるように、上記配置領域を分割することで、上記夫々の要素領域を形成することができる。
【００５１】
本発明の上記第１５態様によれば、上記夫々の要素コイルが、上記配置領域内に配置された一の上記高周波電流の入出力部を起点として分割された複数の線路が結線されて形成されていることにより、高周波電源が１台ですみ、上記夫々の要素コイルに通過される高周波電流の同期を容易にとることができ、確実に磁界分布の均一化を達成することができる。
【００５２】
本発明の上記第１６態様によれば、一部分に誘電部材を備える容器内部にガスを導入し、上記第１態様から第１５態様のプラズマ励起用コイルを用いて、高周波電力印加装置により高周波電力を印加可能とすることで、有用なプラズマ励起装置を実現することができる。
【００５３】
本発明の上記第１７態様によれば、プラズマ励起装置が複数の高周波電力印加装置を備えるような場合であっても、上記夫々の高周波電力印加装置間で電力印加を同期させる同期装置が備えられていることで、プラズマ密度の均一化を確実に達成することができる。
【００５４】
また、上記プラズマ励起用コイルの配置領域が大面積化されるような場合であっても、取扱い性に問題のある大型の高周波電力印加装置を採用することなく、高周波電力印加を複数の小型の高周波電力印加装置に分担させて用いることができる。
【００５５】
本発明の上記第１８態様によれば、電磁石や永久磁石を併用して用いるような場合にあっては、上記プラズマ励起用コイルにより得られる効果に加えて、プラズマ密度の増大と、任意の場所へのプラズマの偏在可能といういわゆるマグネトロン効果をも併せて得ることが可能なプラズマ励起装置を得ることができる。
【００５６】
本発明の上記第１９態様によれば、被処理基板の保持台とガス供給装置と真空排気装置とを備えることにより、上記第１６態様から第１８態様のプラズマ励起装置を用いて、任意の形状と大きさの基板に対して、所定の処理を施す有用なプラズマ処理装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
本発明にかかる実施の形態を説明する前に、特許請求の範囲及び本明細書にて用いられる用語の意義について説明する。
【００５８】
（１）用語「誘電部材に対するコイルの配置領域」とは、上記誘電部材を介して上記容器内部の空間と対向するように、当該誘電部材の近傍に配置される上記コイル（当該コイルの集合体を含む）の配置領域のことであって、上記容器内部におけるプラズマ発生に実質的に寄与する電磁界の発生を行なう上記コイルの配置領域のことである。従って、上記プラズマ発生に実質的に寄与しないような部分を上記コイルが含んでいるような場合にあっては、当該部分を除いた上記コイルの配置領域が、上記コイルの配置領域となる。
【００５９】
（２）用語「要素領域」とは、上記コイルの配置領域が分割された個々の面領域のことである。上記配置領域が曲面で構成されるような場合にあっては、上記要素領域も曲面領域となる。また、上記要素領域においては、その周囲に周回するように配置された要素コイルに高周波電力が印加されることで、略要素領域毎にある方向性を有する電磁界が形成されるため、上記要素領域を、磁界形成領域ということもできる。
【００６０】
（３）用語「要素コイル」とは、単独でもコイルとして機能し得る部品コイルである。そして、複数の部品コイルにより集合体である上記コイルが構成される。また、上記要素コイルは、上記要素領域を周回するように配置された線状の導体部材により構成されるコイルであり、当該要素コイルで囲まれた領域が上記要素領域となっている。
【００６１】
（４）用語「要素領域に生じる磁界の方向」とは、上記要素領域面に略垂直なマクロ的な電磁界の方向であり、上記要素領域面が曲面で形成されるような場合にも適用される。従って、「一の要素領域に生じる磁界の方向と、隣接する要素領域に生じる磁界の方向とが互いに逆向きとなる」とは、各々の上記要素領域における相対的な磁界の方向が、マクロ的に逆向きであることを意味する。
【００６２】
（５）また、高周波では、電圧波形と電流波形とは、位相差を有するものであるが、以下の説明本文中においては、その説明の簡略化してその理解を容易なものとするために、電圧の印加方向と電流の流れる方向は、同方向・同位相として説明を記すものとする。
【００６３】
（６）また、プラズマ励起用コイルの真空容器中のガス分子に対するプラズマ励起作用の説明においては、本来電磁波の作用は互いに直交する電界と磁界との相互作用により行なわれるものであるが、その説明を簡略化してその理解を容易なものとするために、磁界の作用に代表させて説明を行なうものとする。
【００６４】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００６５】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかるプラズマ励起用コイルを備えるプラズマ励起装置１０の模式的な構成を示す模式断面図を図１に示す。図１に示すように、プラズマ励起装置１０は、略円筒形状の有底の容器の一例である真空容器１と、この真空容器１の上部開口を閉止する誘電部材の一例である誘電体天板２とを備えている。なお、真空容器１は、例えば金属材料で形成され、誘電体天板２は、例えば、石英にて形成される。また、略平板円形形状を有する誘電体天板２の上面には、プラズマ励起用コイルの一例であるコイル３（あるいはコイル本体３）が配置されている。このコイル３は、例えば、導体（例えば金属材料）の線状（あるいは棒状）材料である導体部材（導体配線あるいは導体線路）により形成されており、高周波電力を印加可能に、高周波電源４に接続されている。真空容器１には真空排気装置４０５が連なっており、外部よりガス（反応ガス）を導入するガス導入ノズル４０６が設けられている。さらに、真空容器１の内部には、被処理基板４０７を載置する下部電極４０８があり、バイアス用高周波電源４０９に接続されている。
【００６６】
このようなプラズマ励起装置１０においては、密閉された真空容器１の内部にガスノズル４０６より所定の反応ガスを導入して所定の圧力に保ちながら、高周波電源４によりコイル３に高周波電力を印加することで、反応ガスに誘電体天板２を介して交番磁界を印加することでもって、真空容器１の内部にプラズマを励起させることができる。このようにプラズマを励起させることで、真空容器１の内部に載置された被処理基板４０７に対して、プラズマ処理を行なうことができる。なお、このようなプラズマ処理の一例としては、基板に対するエッチング処理やスパッタリング処理がある。また、図１においては、誘電体天板２の上面における略平面状の円形領域が、コイル３の配置領域Ｒ０となっている。
【００６７】
ここで、このようなプラズマ励起装置１０に用いられ、プラズマ励起を行なうプラズマ励起用コイル３の構造について、以下に図面を用いて詳述する。
【００６８】
このようなプラズマ励起用コイル３の模式的な構造を示す模式構造図（斜視図としている）を図２に示す。図２に示すように、コイル３は、略平面状の円形領域である配置領域Ｒ０の円周状の外周部分を周回する円周方向の線路３ｃと、この円周方向の線路３ｃで囲まれた円形領域（すなわち配置領域Ｒ０）を、偶数個の領域、例えば４つの領域に均等に分割するその半径方向の線路３ａ、３ｂとが互いに接続されることにより構成されている。
【００６９】
また、この配置領域Ｒ０の中心部分には、コイル３への高周波電力の入出力部の一例である入出力端子５が配置されており、夫々の径方向の線路３ａ、３ｂのうちの線路３ａが入出力端子５の端子５ａに接続されており、線路３ｂが入出力端子５の端子５ｂに接続されている。なお、図２においては、ある瞬間に、端子５ａがプラス極であり、端子５ｂがマイナス極である場合について示している。
【００７０】
このようなプラズマ励起用コイル３において、配置領域Ｒ０が略均等に４分割された夫々の領域を要素領域ｒ１、ｒ２、ｒ３、及びｒ４とし、夫々の要素領域ｒ１〜ｒ４を周回し、かつ円周方向の線路３ｃの一部と、複数の半径方向の線路３ａ、３ｂとで形成される線路を要素コイルｃ１、ｃ２、ｃ３、及びｃ４とする。図２に示すように、端子５ａがプラス、端子５ｂがマイナスの高周波電位のとき、コイル３における夫々の要素コイルｃ１〜ｃ４に、夫々の線路上の図示矢印の方向に高周波電流が通過されることとなる。具体的には、端子５ａから外向きに夫々の半径方向の線路３ａを高周波電流が流れ、円周方向の線路３ｃに達すると、左右夫々の方向に分岐して流れ、さらにその後、端子５ｂと接続されている夫々の半径方向の線路３ｂとの合流位置に達すると、高周波電流が合流され、上記夫々の径方向の線路３ｂを通過して、端子５ｂまで流れる。このように夫々の要素コイルｃ１〜ｃ４に高周波電流が流れる場合、夫々の要素コイルｃ１〜ｃ４における高周波電流の通過方向は、互いに隣接する要素領域ｒ１〜ｒ４における隣接の境界面を対称面として、互いに略面対称の方向に配置されている。ここで、上記隣接の境界面とは、上記隣接の境界線を含む仮想平面であって、配置領域Ｒ０と略直交する平面のことである。また、コイル３において、上記隣接の境界は、具体的には、径方向の線路３ａ、３ｂの中心線上にある。
【００７１】
また、上記方向に高周波電流が流れる場合に、夫々の線路に生じる磁力線の方向ｄを、円弧矢印で図２に示す。具体的には、要素コイルｃ１においては、時計回りに高周波電流が流れるので、形成される磁力線の方向ｄは、紙面にて要素コイルｃ１の外側から上方を回って内向きの方向となり、一方、この要素コイルｃ１と隣接する要素コイルｃ２においては、図示反時計回りに高周波電流が流れるため、形成される磁力線の方向ｄは、紙面にて要素コイルｃ２の内側から上方を回って外向きの方向となる。
【００７２】
このような高周波電流の通過により夫々の線路、すなわち要素コイルｃ１〜ｃ４にて形成される磁力線の向きを要素領域毎に統合して磁界（電磁界）の方向として円錐形状矢印にて図４に示す。図４に示すように、夫々の要素領域ｒ１及びｒ３に対して鉛直下方向に磁界Ｄが形成され、夫々の要素領域ｒ２及びｒ４に対して鉛直上方向に磁界Ｄが形成される。すなわち、コイル３のある平面に対し、要素領域ｒ１及びｒ３においては、沈み込むような方向に磁界Ｄが形成され、また、要素領域ｒ２及びｒ４においては、湧き上がるような方向に磁界Ｄが形成される。
【００７３】
また、図２に示すプラズマ励起用コイル３において、入出力端子５における高周波電力の位相が移り、端子５ａがマイナス極、端子５ｂがプラス極となった瞬間の高周波電流の流れ方向及び形成される磁力線の向きｄを図３に示す。図３に示すように、高周波電流の通過方向及び夫々の磁力線の向きｄは、図２の場合と比べて、全て逆向きとなっている。また、このような場合において形成される要素領域毎の磁界Ｄの向きを図５に示すと、磁界Ｄの向きも、図４の場合と全て逆向きとなっている。
【００７４】
従って、上記高周波の半波長毎に、夫々の要素コイルｃ１〜ｃ４において発生される磁界Ｄの向きも、図４及び図５に示す状態が繰り返して可変されることとなる。このように発生される磁界Ｄが、誘電体天板２を介して、真空容器１内に交番磁界を付与することで、内部のガス分子を励起し、プラズマを励起することができる。また、コイル３において、夫々の要素領域ｒ１〜ｒ４における互いに隣接する要素領域にて発生される磁界Ｄの向きは、上記高周波のすべての位相で、常に逆向きとなるように形成されるため、コイル３の配置領域Ｒ０全体に磁界を略均等に分布することができる。従って、上記プラズマ励起用コイル３より誘電体天板２を介して、真空容器１の内部に発生されるプラズマ密度を均一なものとすることができる。
【００７５】
なお、コイル３においてはその構造的な特徴により、夫々の径方向の線路３ａ、３ｂを通過する電流量は、夫々の円周方向の線路３ｃを通過する電流量の略２倍となっているため、夫々の線路を通過する電流の通過抵抗を均一にすべく、夫々の径方向の線路３ａ、３ｂの線断面積又は線表面積を、夫々の円周方向の線路３ｃのものの２倍程度とすることが好ましい。このように線路を設定することで、電流の通過により形成される磁力線の強度を、夫々の線路において均一な強度とすることができ、より均一化された磁界Ｄの形成に寄与することができる。また、通過する高周波電流の位相を揃えるために、夫々の要素コイルｃ１〜ｃ４の線路長さ（周長）も、互いに略同じ長さとすることが好ましい。また、図２のプラズマ励起用コイル３において、夫々の要素コイルｃ１〜ｃ４が、一体的に形成されていることにより、コイル３の構造を簡単なものとすることができ、プラズマ励起装置１０への装備におけるコイル３の支持方法を容易とすることができる。
【００７６】
このようなプラズマ励起用コイル３の構造は、上述のような形態のもののみに限定されるものではなく、その他様々な形態を取り得る。以下、このようなプラズマ励起用コイルのいくつかの変形例について説明する。
【００７７】
これまでは、図６（Ｃ）にも示すように、プラズマ励起用コイル３の略円形の配置領域Ｒ０が放射状に（すなわち、半径方向に）略均等に４分割されるような場合について説明したが、このような分割数は、偶数であれば、さらに増加すること、あるいは、減少させることができる。例えば、図６（Ａ）に示すように、配置領域Ｒ０を８分割として形成されたコイル３Ａ、あるいは、図６（Ｂ）に示すように、配置領域Ｒ０を６分割として形成されたコイル３Ｂのいずれの場合であってもよく、このように分割数を増加させることで、真空容器１内で励起されるプラズマ密度の更なる均一化を実現することができる。このような分割数を増加させることは、特に、配置領域Ｒ０の面積が比較的大きなプラズマ励起用コイルが用いられるような場合に有効である。また、図６（Ｄ）に示すように、配置領域Ｒ０を２分割とするように分割数が減少されて形成されたコイル３Ｃが用いられるような場合にあっては、コイル３Ｃの構造を簡単なものとすると共に、コイルのインピーダンスを増大し、比較的低い周波数の高周波電源に対し、整合を容易にすることができる。
【００７８】
図６（Ａ）から（Ｄ）に示す夫々のプラズマ励起用コイル３、３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃにおいては、１本の導体配線により一体的にコイルが形成される場合、より具体的には、互いに隣接される要素コイルの隣接部分、すなわち、径方向の線路３ａ、３ｂが、隣接する要素コイル間で共有される１本の導体配線で形成されるような場合について説明したが、このような場合に代えて、例えば、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）に示すように、互いに隣接するコイル間で半径方向の線路３ａ、３ｂが共用されず、各々の要素コイルで別々の線路を形成するような場合であってもよい。すなわち、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、プラズマ励起用コイル３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、及び３Ｇにおいて、夫々の要素コイルが、端子５ａから５ｂの間において、独自の１本の導体配線により形成されているような場合であってもよい。このような構造を採用することにより、図６に示すコイルの構造と比べて、複雑な構造となるものの、容易に各線路上のインピーダンスを一様とすることができ、高周波電力の反射が少なくなり、より効率的な磁界の形成を行なうことができる。
【００７９】
さらに、プラズマ励起用コイルにおける高周波電力の入出力端子５の構造を変形したプラズマ励起用コイル３Ｉの模式的な構造を示す模式構造図を図８に示す。図８示すように、コイル３Ｉにおいては、入出力端子５における端子５ａに平面的な広い電極面５ｃが備えられている。このような電極面５ｃを備えさせることで、真空容器内のガスへの高周波電力の印加の際に、コイル３Ｉによる誘導励起だけでなく、さらに、電極面５ｃの容量成分による静電励起効果が加わり、プラズマの着火性を良好とすることができる。
【００８０】
また、プラズマ励起用コイル３において、複数の半径方向の線路３ａ、３ｂにより、配置領域Ｒ０を偶数の要素領域に分割する場合について説明したが、配置領域Ｒ０の分割方法は、このような場合にのみ限られるものではない。例えば、図９に示すコイル３Ｊのように、半径方向より傾斜された複数の線路３ａ、３ｂにより、配置領域Ｒ０が略均等に偶数、例えば８つの要素領域に分割されるような場合であってもよい。この場合、分割された夫々の要素コイルにおける線路の周長が略同じとなるように、半径方向に対する上記夫々の線路３ａ、３ｂの傾斜の方向が略同じとされることが望ましい。このような構造を採用することにより、コイル３Ｊにおいては、プラズマ密度の均一性に、より効果的なものとすることができる。
【００８１】
さらに、本第１実施形態のコイルの変形例にかかるプラズマ励起用コイル１３の模式平面図を図１０Ａに示す。図１０に示すように、コイル１３は、略円形状の配置領域Ｒ０を、その中心部を起点として、複数条、例えば４条の帯状かつ渦巻き状の要素領域ｒ１１〜ｒ１４に分割して、上記帯状かつ渦巻き状の要素コイルｃ１１〜ｃ１４をその周囲に形成したものである。
【００８２】
このような構造のコイル１３においては、高周波電力を中央の入出力端子１５に印加した時に、端子１５ａがプラス極、端子１５ｂがマイナス極の瞬間には、図示ハッチングが施された領域である要素領域ｒ１１及びｒ１３においては、紙面に鉛直方向下向きの磁界を形成し、その他の要素領域ｒ１２及びｒ１４においては、紙面に鉛直方向上向きの磁界を形成する。従って、略円形状の配置領域Ｒ０内に、少ない分割数（すなわち、少ない要素コイルの個数）で、中心部と周辺部の磁束密度の差が少なく、全体として、磁界分布の均一化を図ることができ、プラズマ密度の更なる均一化を達成することができる。このようなプラズマ励起用コイル１３は、特に、配置領域Ｒ０が大面積であるような場合に効果的である。なお、夫々の要素コイルｃ１１〜ｃ１４における帯状の幅寸法は、発生される磁界分布の均一化を図るため、略同じ寸法とされることが好ましい。また、図１０Ａに示すプラズマ励起用コイル１３においては、互いに隣接する要素コイルｃ１１〜ｃ１４が、独立した線路により形成されている場合について示すが、このような場合に代えて、図１０Ｂに示すように、隣接する夫々の線路を一体化するような場合であってもよい。さらに、プラズマ励起用コイルの配置領域を、偶数の帯状かつスパイラル状の要素領域で分割する方法は、当該コイルの配置領域が、略円形領域Ｒ０の場合のみでなく、後述する略四角形領域Ｒ１、さらには、半球面状領域Ｒ２、球面状領域Ｒ３にも適用できるものである。
【００８３】
これまで主に、プラズマ励起用コイルの配置領域Ｒ０が略円形状である場合について説明したが、このような場合に代えて、略四角形状の配置領域Ｒ１にコイルが配置されるような場合であってもよい。例えば、図１１（Ａ）に示すコイル２３Ａは、略四角形状の配置領域Ｒ１を、その略中心部から放射状に略均等に８分割された夫々の要素領域ｒを周回する要素コイルｃにより形成されている。また、夫々の要素領域ｒは、略同じ面積の三角形状の領域となっており、その周長についても略同じ長さとされている。なお、図１１（Ｂ）に示すプラズマ励起用コイル２３Ｂは、配置領域Ｒ１をその四角形にて４つに等分割したものであり、夫々の要素領域ｒは略四角形状の領域となっている。
【００８４】
また、図１１（Ｃ）に示すコイル２３Ｃは、コイル２３Ａと同じ分割形態であるものの、互いに隣接する線路が一体化されておらず、夫々の要素コイルｃにおいて、独立した線路を有している点において異なっている。また、図１１（Ｄ）に示すコイル２３Ｄと、コイル２３Ｂの関係についても、同様である。
【００８５】
このような夫々のプラズマ励起用コイル２３Ａ〜２３Ｄにおいて、その中心部に配置された夫々の端子２５ａ及び２５ｂから高周波電力を印加した際に、発生される磁界分布は、先に説明した略円形状の配置領域Ｒ０を有する夫々のコイル３等の場合と同様である。特に、これらのコイル２３Ａ〜２３Ｄは、その配置領域Ｒ１が略四角形状であることを利用して、液晶（ＬＣＤ等）用角基板のプラズマ処理に好適なものとなる。
【００８６】
また、プラズマ励起用コイル３等の略円形状の配置領域Ｒ０の分割方法は、その他様々な形態を取り得る。例えば、図１２に示すように、配置領域Ｒ０を偶数個、例えば４つの略円形状の要素領域ｒ３１〜ｒ３４に分割し、当該分割された夫々の要素領域ｒ３１〜ｒ３４を周回する４つの要素コイルｃ３１〜ｃ３４によりコイル３３が形成されるような場合であってもよい。また、この夫々の要素コイルｃ３１〜ｃ３４においては、夫々の要素領域ｒ３１〜ｒ３４を周回する回数が複数回、例えば２回とされている。なお、配置領域Ｒ０の中心部には、端子３５ａ（プラス極）と端子３５ｂ（マイナス極）とが配置されている。
【００８７】
このように夫々の要素コイルの形状は実用上必ずしも配置領域Ｒ０の円を密に等分割した形状でなくてもよい。また、多重巻とすることで、巻数に応じて励起する磁力線密度を増加することができるという効果がある。また、夫々の要素コイルｃ３１〜ｃ３４のインピーダンスを増加させて、高周波電源４との電気的な整合を容易なものとすることができるという効果もある。
【００８８】
上記第１実施形態によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。
【００８９】
まず、プラズマ励起装置１０へのプラズマ励起用コイル３の配置領域Ｒ０を略均等に分割して形成された偶数の要素領域ｒを夫々周回する要素コイルｃによりコイル３を形成して、夫々の要素コイルｃへの高周波電流の通過の際に、互いに隣接する要素領域ｒに形成される磁界Ｄの向きが、互いに逆方向となるように、夫々の要素コイルｃを配置することで、配置領域Ｒ０において発生される磁界分布を略均一なものとすることができる。従って、プラズマ励起装置１０において、誘電体天板２を介して、コイル３より真空容器１内に略均一化された分布を有する磁界を付与することができ、発生されたプラズマのプラズマ密度を均一化することができる。これにより、例えば、発生されたプラズマでもって真空容器１内に配置された基板に対して、所定のプラズマ処理を施すような場合にあっては、当該プラズマ処理を均一かつ高精度なものとすることができ、安定したプラズマ処理を行なうことが可能となる。また、大型化する基板に対しても、適用高周波の低周波化に伴う本質的プラズマ化学の変化を抑制することができ、プラズマ加工の再現性を向上させることができる。
【００９０】
また、このような複数の要素コイルにより構成されるプラズマ励起用コイルを用いることにより、従来の径の大きな複数巻きコイルでは困難であった超短波領域の高周波の投入を可能とし、例えば、線幅０．１μｍ以下のパターン形成を忠実かつ垂直にエッチング形成することが可能となる。
【００９１】
さらに、ある瞬間毎に互いに隣接する要素領域ｒにて形成される磁界Ｄの向きが、互いに逆向きとされていることで、従来の略円形プラズマ励起用コイルのように、隣接する真空容器壁中に周回する電流を生じることなく、大きな鉄損を生じるというようなことを防止することができ、高周波の効率向上や被処理対象基板内の回路損傷の発生防止を図ることができる。
【００９２】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、さらに、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかるプラズマ励起用コイルの一例であるプラズマ励起用コイル４３の模式構成図（斜視図的な図である）を図１３に示す。図１３に示すように、プラズマ励起用コイル４３は、その配置領域Ｒ２が、上記第１実施形態の略平面状の配置領域Ｒ０及びＲ１とは異なり、曲面的、具体的には略半球面状（あるいはドーム状）の領域となっている点において、上記第１実施形態のコイル３等とは異なるものの、基本的な要素領域や要素コイルの構造及び機能は同様な技術的思想に基づいている。以下に、この配置領域Ｒ２が略半球面状に形成されていることに起因する上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９３】
図１３に示すように、コイル４３は、略半球面状の配置領域Ｒ２の略円周状の端部部分を周回する円周方向（あるいは赤道方向）の線路４３ｃと、略半球面状の配置領域Ｒ２を偶数の領域、例えば４つの領域に略均等に分割し、かつ上記略半球面の頂点（北極）を略通過する４本の経線方向の線路４３ａ、４３ａ、４３ｂ、４３ｂとが互いに接続されることにより構成されている。なお、上記経線とは、上記頂点から上記略円周状の端部に向けて、当該略半球面上を最短距離で通過する線のことである。
【００９４】
また、この配置領域Ｒ２の上記頂点（その近傍を含む）には、コイル４３への高周波電力の入出力部の一例である入出力端子４５が配置されており、この入出力端子４５には夫々の経線方向の線路４３ａ、４３ｂが高周波電力を印加可能に接続されている。入出力端子４５は、端子４５ａ及び４５ｂを備えており、端子４５ａに線路４３ａが接続され、線路４３ｂが、端子４５ｂに接続されている。
【００９５】
このようなコイル４３において、略半球面状の配置領域Ｒ２が略均等に４分割された夫々の領域を要素領域ｒ４１、ｒ４２、ｒ４３、及びｒ４４とし、夫々の要素領域ｒ４１〜ｒ４４を周回し、かつ、円周方向の線路４３ｃの一部と、複数の経線方向の線路４３ａ、４３ｂとで形成される線路を要素コイルｃ４１、ｃ４２、ｃ４３、及びｃ４４とする。図１３に示すように、高周波電力を印加したある瞬間に、端子４５ａがプラスで、端子４５ｂがマイナスの時、夫々の要素コイルｃ４１〜ｃ４４に、夫々の線路上の図示矢印の方向に高周波電流が流れることとなる。
【００９６】
夫々の要素コイルｃ４１〜ｃ４４に、矢印方向に高周波電流が流れるような場合に夫々の線路に生じる磁力線の方向ｄを、図１３上の円弧矢印にて示す。
【００９７】
このような高周波電流の通過により夫々の要素領域、すなわち各要素コイルｃ４１〜ｃ４４にて囲まれた領域毎の磁力線の向きを統合した磁界Ｄの方向を図１５の円錐形矢印にて示す。図１５に示すように、要素領域ｒ４１及びｒ４３に対して半球の中心に向って磁界Ｄが形成され、要素領域ｒ４２及びｒ４４においては、半球の中心から外に向って磁界Ｄが形成される。
【００９８】
また、図１３に示すプラズマ励起用コイル４３において、入出力端子４５に印加される高周波電力の位相がある瞬間に、端子４５ａがマイナス、端子４５ｂがプラスとなる時の高周波電流の方向及び形成される磁力線の向きｄを図１４に示す。図１４に示すように、高周波電流の方向及び夫々の磁力線の向きｄは図１３の場合と比べて、全て逆向きとなっている。また、このような場合において形成される各要素領域の磁界Ｄの向きを図１６に円錐形矢印で示すと、磁界Ｄの向きも、図１５の場合と全て逆向きとなっている。
【００９９】
このような構造のプラズマ励起用コイル４３を、例えば、その配置領域Ｒ２の形状に合致するような略半球面状の誘電体天板の外部に配置し、高周波電力を印加することで、上記誘電体天板を介して、真空容器内部に交番磁界を付与することができ、真空容器内のガス分子を励起して、プラズマを励起することができる。
【０１００】
このようなプラズマ励起用コイル４３の立体的な構造は、上述のような形態のもののみに限定されるものではなく、その他様々な形態を取り得る。以下、このようなプラズマ励起用コイルのいくつかの変形例について説明する。
【０１０１】
まず、図１７に示すプラズマ励起用コイル５３は、略半球面状の配置領域Ｒ２を、略均等に２分割することにより形成したものである。このように分割数を減少させるような場合にあっては、コイル５３の構造をより簡単なものとすることができ、図１３に比べて、コイルのインピーダンスを増すことができる。また、図１８は、図１７に示すコイル５３における夫々の端子５５ａ及び５５ｂに印加される高周波電力の位相が半波長異なる状態を示している。なお、図１７と図１８とでは、各要素コイルに流れる電流の向きと、これによって生ずる磁力線の向きｄが逆方向であることがわかる。
【０１０２】
さらに、図１９に示すプラズマ励起用コイル６３は、プラズマを励起すべき領域、すなわち、コイル６３が配置される配置領域Ｒ３が略球面状の領域であるコイルである。図１９に示すように、コイル６３は、上記略球面状の配置領域Ｒ３における互いに対向する２つの極を通過する複数、例えば４本の経線方向の線路６３ａ、６３ａ、６３ｂ、６３ｂが互いに接続されることにより形成されている。また、夫々の線路６３ａ、６３ａ、６３ｂ、６３ｂにより、配置領域Ｒ３は、略均等に４分割されており、分割された夫々の領域が要素領域ｒ６１〜ｒ６４となっており、夫々の要素領域ｒ６１〜ｒ６４を周回するように、夫々の要素コイルｃ６１〜ｃ６４が形成されている。なお、夫々の経線方向の線路６３ａ、６３ｂは、図示上方の上記極に配置された端子６５ａ及び６５ｂに高周波電力を印加可能に接続されているとともに、図示下方の極（南極）において互いに接触されて結線されている。
【０１０３】
このような構造のプラズマ励起用コイル６３において、ある瞬間に、端子６５ａ及び６５ｂに高周波電力を印加して、夫々の要素コイルｃ６１〜ｃ６４に高周波電流を流すことで、互いに隣接する要素領域において逆向きの磁界を形成することができる。また、この磁界を略球面状の配置領域Ｒ３に付与することで、配置領域Ｒ３の近傍あるいはその内部にプラズマをそのプラズマ密度が均一化された状態で励起することができる。特にこのようなプラズマ励起用コイルは、無電極電球のプラズマ励起用コイルとして好適である。なお、このコイル６３は、無電極電球の外周又は球内部にも配置することができる。
【０１０４】
また、このような略球面状の配置領域Ｒ３を有するコイルは、図１９に示すように、図示下方の極（南極）において、夫々の経線方向の線路６３ａ、６３ｂが交差接続するような場合に限定されるものではなく、例えば、図２０に示すコイル６３Ａのように、図示下方の極において、夫々の経線方向の線路６３ａが交差しないように接続することも可能である。また、その用途や機能に応じて、配置領域Ｒ３の分割数を偶数の範囲で増減することも可能である。
【０１０５】
上記第２実施形態によれば、誘電体天板が平面状ではなく、曲面状、例えば半球状や球状に形成されているような場合であっても、上記第１実施形態による効果と同様な効果を得ることができるプラズマ励起用コイルを提供することができる。このようなプラズマ励起用コイルは、特に、ドーム形の誘導体天板を有するプラズマ励起装置や、上述した無電極電球用としての用途に適したものである。
【０１０６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかるプラズマ励起用コイルの一例であるプラズマ励起用コイル７３の模式構成図を図２１に示す。図２１に示すように、コイル７３は、略平面状かつ四角形状のコイルの配置領域Ｒ４を有している点においては、上記第１実施形態のコイルと共通する部分を有しているが、その配置領域Ｒ４の分割方法が上記第１実施形態とは異なっている。この異なる点を中心に以下に説明する。
【０１０７】
図２１に示すように、プラズマ励起用コイル７３は、その略四角形状の配置領域Ｒ４を、その表面沿いの一の方向、例えば、上記四角形の一辺沿いの方向に配列された略均等な偶数（例えば４つ）の略短冊形状の要素領域ｒ７１、ｒ７２、ｒ７３、及びｒ７４と、夫々の要素領域ｒ７１〜ｒ７４を周回する線路により構成される４つの要素コイルｃ７１、ｃ７２、ｃ７３、及びｃ７４とを備えている。また、夫々の要素領域ｒ７１〜ｒ７４の配列方向と直交する方向の端部近傍には、コイル７３に高周波電力が印加される入出力端子７５が備えられている。なお、入出力端子７５は、互いに異なる極である端子７５ａと端子７５ｂとを備えている。また、要素コイルｃ７１とｃ７２との隣接部分における２本の線路７３ｂ、７３ｂと、要素コイルｃ７３とｃ７４との隣接部分における２本の線路７３ｂ、７３ｂとは、夫々端子７５ｂに接続されており、要素コイルｃ７２とｃ７３との隣接部分における２本の線路７３ａ、７３ａと、要素コイルｃ７１及びｃ７４におけるいずれの要素コイルにも隣接されない端部の夫々の線路７３ａ、７３ａは、夫々端子７５ａに接続されている。なお、このような構造的特徴により、コイル７３をくし形コイルと呼ぶような場合であってもよい。
【０１０８】
このように夫々の要素コイルｃ７１〜ｃ７４が形成されていることにより、図２１に示すようにある瞬間に、端子７５ａにプラス、端子７５ｂにマイナスの高周波電力が印加される時、夫々の要素コイルｃ７１〜ｃ７４に高周波電流を流すことができる。夫々の要素コイルｃ７１〜ｃ７４の高周波電流の通過方向は、図示上方から見て、要素コイルｃ７１及びｃ７３においては反時計回りとなり、要素コイルｃ７２及びｃ７４においては時計回りとなり、互いに隣接する要素コイル同士が逆向きの方向となる。
【０１０９】
従って、この高周波電力の印加の瞬間には、要素領域ｒ７１及びｒ７３においては、図示上向きの磁界が生じ、要素領域ｒ７２及びｒ７４においては、図示下向きの磁界が生じることとなる。続いて、図２２に示す如く次の瞬間にコイル７３において、端子７５ａにマイナス、端子７５ｂにプラスの、高周波電力が印加される瞬間には、図２１と比べると、夫々の要素領域ｒ７１〜ｒ７４に形成される磁界の向きが逆転することが判る。従って、印加される高周波の半波長毎に発生される磁界の方向が変化し、互いに隣接する要素領域における磁界の向きは常に逆向きとなるため、コイル７３が配置される真空容器７１内に、その磁界分布が均一化された交番磁界を付与して、均一なプラズマを励起することができる。
【０１１０】
なお、コイル７３においては、高周波電力が印加された際の各要素コイルｒ７１〜ｒ７４のインピーダンスと通過する電流の位相を揃えるために、夫々の要素コイルｒ７１〜ｒ７４の線路長を略等しくすることが望ましい。
【０１１１】
このような構成及び機能を有するプラズマ励起用コイル７３は、略四角形状の基板に対するプラズマ処理に対して効果的であり、特に、液晶（ＬＣＤ等）用の角基板に対するプラズマ処理に用いられるプラズマ励起に好適である。
【０１１２】
また、このようなプラズマ励起用コイル７３は、単独でプラズマ励起装置に用いられるような場合のみに限られるものではなく、例えば、図２３に示すプラズマ励起装置８０のように、プラズマ励起用コイル７３と高周波電源が並列して配置されて用いられるような場合であってもよい。図２３に示すように、プラズマ励起装置８０においては、２つのプラズマ励起用コイル７３が、夫々の要素コイルの配列方向の延長上に互いに隣接して、真空容器８１の上方に配置されている。また、夫々のコイル７３には、２台の高周波電源８４に個別に接続されている。さらに、夫々の高周波電源８４と夫々のコイル７３との接続回路の途中には、印加される高周波の整合をとるために高周波電源８４の一部である整合器８４ａが備えられている。さらに、２台の高周波電源８４の間には、高周波の位相を揃えるための同期装置８５が備えられる。
【０１１３】
このような構成のプラズマ励起装置８０においては、同期装置８５により、印加される高周波の位相の同期をとりながら、夫々の高周波電源８４により夫々のプラズマ励起用コイル７３に高周波電力を印加して、真空容器８１内に均一なプラズマを励起することができる。このようなプラズマ励起装置８０は、例えば、その外形寸法が２ｍ×１ｍ等と大型化するＬＣＤ基板に対するプラズマ処理に対応することができるとともに、大型化する高周波電源８４を分散して小型化することができるので、大型のＬＣＤ基板のプラズマ処理装置用として好適である。
【０１１４】
なお、このようなプラズマ励起用コイル７３における分割数は、その用途等に応じて偶数の範囲内で自由に増減することができることは、上記夫々の実施形態と共通である。例えば、その分割数を８分割に増加させ、かつ、隣り合う要素コイルの並行線路を一体化させたプラズマ励起用コイル９３の平面的な模式構成図を図２４に示す。図２４に示すように、コイル９３に高周波電力を印加することで、互いに隣接する夫々の要素領域において、逆向きの磁界を形成することができる。具体的には、ある瞬間に図示ハッチングが施されている要素領域においては、紙面に対し鉛直下向きの方向の磁界が生じ、上記ハッチングが施されていない要素領域においては、紙面に対し鉛直上向きの方向の磁界が生じる。印加される高周波の半波長毎に高周波電流の向きが変化し、次の瞬間には、図２５に示すように、夫々の磁界の向きが逆転することになる。従って、プラズマ励起装置のコイル９３において、真空容器９１内に励起されるプラズマ密度を均一化することができる。
【０１１５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態にかかるプラズマ励起用コイルの一例であるプラズマ励起用コイル１０３の模式構成図を図２６に示す。コイル１０３は、略円筒面状の配置領域Ｒ５を有しており、この配置領域Ｒ５を取り囲むように、コイル１０３が配置されている。すなわち、プラズマ励起用コイル１０３は、上記第３実施形態のくし形コイルであるコイル７３を、夫々の要素コイルの長手方向に曲げることにより、略円筒状の形状とさせたようなコイルである。
【０１１６】
また、図２６に示すように、プラズマ励起用コイル１０３は、その配置領域Ｒ５を略均等に４分割して形成された４つの要素領域ｒ１０１〜ｒ１０４と、夫々の要素領域ｒ１０１〜ｒ１０４を周回する線路により形成された要素コイルｃ１０１〜ｃ１０４とを備えている。要素コイルｃ１０１とｃ１０２とは互いに周方向に隣接して配置されており、要素コイルｃ１０３とｃ１０４も互いに周方向に隣接して配置されている。また、要素コイルｃ１０１とｃ１０３とは、上記円筒の軸方向に隣接して配置されており、要素コイルｃ１０２とｃ１０４とも、上記軸方向に隣接して配置されている。また、要素コイルｃ１０１とｃ１０３との隣接部分における線路１０３ａ、及び、要素コイルｃ１０２とｃ１０４との隣接部分における線路１０３ａは、夫々の隣接部分において互いに一体化されて共有されており、当該夫々の線路１０３ａ、１０３ａが互いに接合位置において、端子１０５ａに接続されている。また、要素コイルｃ１０１とｃ１０２の隣接部分における線路１０３ｂ、及び、要素コイルｃ１０３とｃ１０４の隣接部分における線路１０３ｂも、夫々の隣接部分において互いに一体化されて共有されており、当該夫々の線路１０３ｂが、端子１０５ｂに接続されている。
【０１１７】
このような構成のプラズマ励起用コイル１０３において、ある瞬間に端子１０５ａにプラス、端子１０５ｂにマイナスの高周波電力が印加されることで、夫々の要素コイルｃ１０１〜ｃ１０４において、互いの隣接境界を対称面として面対称の方向の高周波電流が流れる。従って、夫々の要素領域ｒ１０１〜ｒ１０４において、上記対称面において互いに逆向きの磁界を形成する。さらに、図２７に示すように、印加される高周波の半波長毎に電流の流れ方向と発生する磁界の向きが逆転するため、配置領域Ｒ５の内側に配置される略円筒形の真空容器内に励起されるプラズマ密度を均一化することができる。
【０１１８】
このような構成のプラズマ励起用コイル１０３によれば、磁力線を各要素コイルｃ１０１〜ｃ１０４の近傍に閉じ込めることができることより、プラズマ処理において、被処理基板に与える磁力線（電磁界）の変化を小さくすることができ、図３６に示す従来のソレノイド状コイル７１２を用いたものより、上記被処理基板に与えるダメージを少なくすることができる。
【０１１９】
上記第４実施形態のさらなる変形例として、図２６における高周波印加端子１０５ａ、１０５ｂの取付位置をコイル１０３の中央部からコイル１０３の端部１０３ｃ付近に移した構成が可能である。さらには、図２６に示す上記第４実施形態においては、くし形要素コイルｃ１０１〜ｃ１０４を曲げて円周上に巻き付けたが、くし形要素コイルｃ１０１〜ｃ１０４を、円筒状配置領域の円筒軸線に沿って、伸展させた方向に巻き付けて構成することも可能である。
【０１２０】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態にかかるプラズマ励起用コイルの一例であるプラズマ励起用コイル１１３の模式構成図を図２８に示す。図２８に示すように、コイル１１３は、略円筒の周面状の配置領域Ｒ６を有している点において、上記第４実施形態のコイル１０３と同様であるが、その線路により構成される各要素コイルの形態が上記第４実施形態とは異なっている。以下、この異なる点を中心に説明する。
【０１２１】
図２８に示すように、コイル１１３は、その略円筒周面状の配置領域Ｒ６が略均等に４分割された４つの要素領域ｒ１１１〜ｒ１１４を有しており、夫々の要素領域ｒ１１１〜ｒ１１４は略円形状の領域となっており、上記略円筒の周方向に沿って互いに隣接するように配列されている。また、夫々の要素領域ｒ１１１〜ｒ１１４を周回するように配置された線路１１３ａにより４つの要素コイルｃ１１１〜ｃ１１４が形成されており、夫々の要素コイルｃ１１１〜ｃ１１４は、夫々の要素領域ｒ１１１〜ｒ１１４を２回周回（すなわち２重巻）している。なお、この線路１１３ａの周回数は、１回又は３回以上であってもよい。
【０１２２】
また、図２８に示すように、夫々の要素コイルｃ１１１〜ｃ１１４を形成する夫々の線路１１３ａは、その一端が端子１１５ａに接続されており、その他端が端子１１５ｂに接続されている。さらに、コイル１１３の外側から夫々の要素コイルｃ１１１〜１１４を見た場合に、端子１１５ａから端子１１５ｂへの方向への夫々の線路１１３ａの巻方向が、互いに隣接する要素コイル間で対称の向き（逆向き）となるように夫々の要素コイルｃ１１１〜ｃ１１４の巻方向が決定されている。
【０１２３】
このように構成されたプラズマ励起用コイル１１３において、端子１１５ａ及び１１５ｂに高周波電力を印加することで、夫々の要素コイルｃ１１１〜ｃ１１４に互いに逆向きの方向の交番磁界を発生させることができ、配置領域Ｒ６の内部に置かれた真空容器内に均一なプラズマを励起することができる。
【０１２４】
なお、コイル１１３においては、夫々の要素コイル形状が略円形状の場合について説明したが、このような場合のみに限られるものではなく、その他、略四角形状の要素コイルや、上記円筒周面に密着された鞍形状の要素コイルであってもよい。
【０１２５】
また、コイル１１３等のように、夫々の要素コイルにおける線路１１３ａの両端部が互いに近接して配置されて夫々の端子１１５ａ及び１１５ｂに接続され、夫々の線路１１３ａの一の端部が他の端部に近接して配置されるような場合のみに本実施形態が限られるものではない。このような場合に代えて、例えば、図２９に示すコイル１２３のように、略円筒円周面状の配置領域Ｒ６を取り囲む導体材料で形成された略円筒状のアース筐体１２５ｃ（あるいはアース板等でもよい）に、一方の端子１２５ｂを接続して、端子１２５ａに他端が接続された各要素コイルｃ１２６〜ｃ１２９が上記２つの円筒面の間に配置されるような場合であってもよい。
【０１２６】
このようにプラズマ励起用コイル１２３が構成されることにより、夫々の要素コイルを形成する線路の自由度を高めることができる。また、夫々の要素コイル毎に電気的に略均等なインピーダンスの回路を形成することもできる。このようなアース筐体あるいはアース板を用いた各要素コイルの線路の構成は、上記第５実施形態に限らず、上記第１実施形態〜第４実施形態においても実施可能である。
【０１２７】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態にかかるプラズマ励起装置１３０及びこのプラズマ励起装置１３０に備えられたプラズマ励起用コイルの一例であるプラズマ励起用コイル１３３の模式構成図を図３０に示す。なお、図３０に示すプラズマ励起装置１３０においては、誘電体部等の詳細な構成を省略しているが、これら詳細な構成は図１に示すプラズマ励起装置１０と略同様な構成となっている。
【０１２８】
上記夫々の実施形態におけるプラズマ励起用コイルあるいはプラズマ励起装置の説明においては、コイルの線路により構成される形態に着目して行なってきたが、このようなコイルの近傍や真空容器の近傍に、永久磁石や電磁石をさらに配置させることができる。このような永久磁石１３９を、図１２に示すコイルの夫々の要素領域内に配置させることにより形成されたのが、プラズマ励起装置１３０である。図３０に示すように、プラズマ励起用コイル１３３がその配置領域Ｒ０上の４つの要素領域ｒ１４１〜ｒ１４４に対して、永久磁石１５１〜１５４のＳ極とＮ極とが交互に上向きとなるように配置されている。
【０１２９】
このように夫々の永久磁石１５１〜１５４が併せて配置されることにより、磁石の定常的な磁力線と、夫々の要素コイルにて発生される磁力線との相互作用により、プラズマ密度の均一性を高めながら、その密度を増加させることができる。また、意図的にある部分のプラズマ密度を局部的に高めることもでき、被処理基板へのより強力なプラズマ加工を促進することができる。プラズマ加工における磁石の応用とその効果はこれまでの技術の知るところであり、本発明は、本発明によるプラズマ励起用コイルに何らかの磁石を付加したプラズマ励起装置、あるいはプラズマ処理装置を含むものである。なお、上記永久磁石等の配置は、その用途や対象により様々な形態を採ることができる。図３８に示す従来のプラズマ処理装置における磁石の配列もその一例である。
【０１３０】
（プラズマ処理装置実施例１）
次に、本発明の上記第１実施形態から上記第６実施形態までの夫々のプラズマ励起用コイル及びプラズマ励起装置をプラズマ処理装置の一例であるドライエッチング装置２００に応用した実施例１について説明する。また、このドライエッチング装置２００の構成を示す装置断面図を図３１に示す。
【０１３１】
図３１に示すように、ドライエッチング装置２００は、略円筒形状を有する有底体の容器の一例である真空容器２０１（導体材料で形成されている）と、この真空容器２０１の上部の開口を閉止するように誘電部材の一例である石英により略円盤状に形成された石英天板２０２と、プラズマ処理（エッチング処理）が施される被処理基板２０６を真空容器２０１内で載置する保持台の一例である下部電極２０７とを備えている。この下部電極２０７は、真空容器２０１の底板に絶縁体円筒部材２１０を介して固定されており、さらにバイアス用高周波電源２０８に整合器２０８ａを介して接続されて高周波電力が印加可能とされている。
【０１３２】
さらに、ドライエッチング装置２００の石英天板２０２の上方には、プラズマ励起用コイル２０３が配置されている。ここで、このコイル２０３の平面図を図３２に示す。図３２に示すように、コイル２０３は、円周方向の線路２０３ｃと、この円周方向の線路２０３ｃで囲まれた円を均等に８分割する８本の半径方向の線路２０３ａ及び２０３ｂとにより形成されている。夫々の径方向の線路２０３ａと２０３ｂは、円周方向の線路２０３ｃと外周端で接続されながら、中心部分にて、半径方向の線路２０３ａ同士が互いに接続されている。
【０１３３】
また、図３１に示すように、コイル２０３は、導体で形成されたコイルカバー（アース導体）２０５ｃにより囲まれて配置されており、夫々の半径方向の線路２０３ｂがアース端子２０５ｄを介してコイルカバー２０５ｃに電気的に接続されている。一方、夫々の半径方向の線路２０３ａは、中央位置において絶縁スリーブ２１４を介して支持された端子２０５ａに接続されている。端子２０５ａはさらに高周波電源２０４に整合器２０４ａを介して電気的に接続されている。また、コイルカバー２０５ｃは、高周波電源２０４のアースに接続されている。プラズマ励起用コイル高周波電源２０４とのこのような接続構成を採られていることにより、プラズマ励起用コイル２０３に高周波電力を印加することが可能とされている。
【０１３４】
また、図３１に示すように、真空容器２０１の内壁側面上部近傍には、真空容器２０１内に所定の反応ガスを導入するガス供給装置の一例であるガス導入口２１１が設けられており、さらに、真空容器２０１の内壁側面下部近傍には、内部空間のガスを排気する排気口２０９ａが設けられており、この排気口２０９ａが真空排気装置の一例である真空排気ポンプ２０９に接続されている。また、真空容器２０１内の空間の密閉性を保つため、石英天板２０２と真空容器２０１との間には、Ｏリングシール２１２が設けられている。なお、真空容器２０１の内部における下部電極２０７の上面と、石英天板２０２の下面との間の空間が、プラズマ発生領域２１３となっている。
【０１３５】
このような構成のドライエッチング装置２００において、被処理基板２０６に対してドライエッチング処理を行なうような場合には、下部電極２０７に被処理基板２０６を載置し、真空容器２０１を密閉するとともに、真空排気ポンプ２０９にて真空容器２０１内部を真空排気して、ガス導入口２１１より反応ガスを導入しながら、所定の圧力に保たれた状態とする。
【０１３６】
このような状態において、高周波電源２０４より整合器２０４ａ、端子２０５ａ、２０５ｂを介してプラズマ励起用コイル２０３に高周波電力を印加する。また、それとともに、高周波電源２０８より整合器２０８ａを介して下部電極２０７に高周波電力を印加する。このようにしてプラズマ励起用コイルの周囲に発生する交番磁界が、誘電体部である石英天板２０２を介して真空容器２０１内の反応ガス（希薄ガス）の分子を励起し、プラズマ発生領域２１３においてプラズマを発生させる。この発生されたプラズマは、その内部の遊離電子とイオンの運動により良導電体となり、石英天板２０２を介して入射する電磁界は、プラズマの上面近傍にのみに浸透し、深く入り込むことはない。従って、石英天板２０２に接する付近のプラズマのミクロな不均一性は、被処理基板２０６に接するプラズマの下面に現われることはなく、非処理基板２０６のプラズマによる均一な加工が可能となる。
【０１３７】
なお、高周波電源２０４によりコイル２０３に印加される高周波は、半周期毎にその極性が変化されることとなるが、図３１においては、端子２０５ａがプラス極、端子２０５ｂがマイナス極となった状態における電流の流れ方向ｅと磁力線の向きｄ（円弧矢印）を示している。
【０１３８】
（プラズマ処理装置実施例２）
次に、実施例２としてプラズマ処理装置の一例であるドライエッチング装置３００の装置断面図を図３３に示す。また、ドライエッチング装置３００が備えるプラズマ励起用コイル３０３の外観を示すドライエッチング装置３００の外観側面図（一部断面あり）を図３４に示し、コイル３０３の平面図を図３５に示す。
【０１３９】
図３３に示すように、ドライエッチング装置３００は、石英天井３０２及びプラズマ励起用コイル３０３がドーム形の形状を有している点において、上記実施例１のドライエッチング装置２００と異なる構成を有しているものの、その他の構成はその形状等における僅かな相違を除いては略同様な構成となっている。以下、その説明の理解を容易なものとするため、ドライエッチング装置２００と同じ構成の部材には同じ参照番号を付すものとし、上記異なる構成のみについて説明する。
【０１４０】
図３３、図３４、及び図３５に示すように、プラズマ励起用コイル３０３はプラズマ励起用コイル２０３と同様にその配置領域を略均等に８分割して構成されているものの、当該配置領域がドーム状である点において異なっている。また、図３４にその側面外観を、図３５にその平面形状を示すように、このコイル３０３は、ドーム状の石英天板３０２に合致するようにが形成されて、真空容器２０１の上部に備えられている。また、真空容器２０１内においては、このドーム形の石英天板３０２の下面と下部電極２０７の上面で囲まれた空間がプラズマ発生領域３１３とされている。
【０１４１】
このような構成のドライエッチング装置３００においては、上記実施例１のドライエッチング装置２００と同様な動作で、被処理基板２０６に対するプラズマ加工を施すことができる。また、このようにドーム状の石英天板３０２及びプラズマ励起用コイル３０３を採用する場合には、上記実施例１と比べて、石英天板３０２の厚さを薄くできること、プラズマ発生領域３１３に対するコイル３０３の各線路の長さ（コイルの配置領域面積）を大きくできることにより、プラズマ密度をさらに高めることができることという利点がある。また、下部電極２０７の設置位置をドームの内部にまで上昇させれば、図３２の装置より強いプラズマに被処理基板をさらすことができ、高速かつ強力なエッチング処理を行なうことができる。
【０１４２】
なお、高周波電源２０４によりコイル３０３に印加される高周波は、半周期毎にその極性が変化されることとなるが、図３３及び図３４においては、端子２０５ａにプラス極、端子２０５ｂがマイナス極とされた状態における電流の流れ方向ｅと磁力線の向きｄ（円弧矢印）を示している。
【０１４３】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるプラズマ励起装置の模式断面図である。
【図２】図１のプラズマ励起装置が備えるコイルの模式構成図である。
【図３】図２のコイルにおいて、高周波電力の印加極性が反転した状態を示すプラズマ励起用コイルの模式構成図である。
【図４】図１のコイルにおける磁界の向きを示す模式説明図である。
【図５】図３のコイルにおける磁界の向きを示す模式説明図である。
【図６】上記第１実施形態の変形例にかかるプラズマ励起用コイルの模式図であり、（Ａ）は８分割のコイル、（Ｂ）は６分割のコイル、（Ｃ）は４分割のコイル、（Ｄ）は２分割のコイルを示す。
【図７】図６の夫々のプラズマ励起用コイルの変形例を示す模式図であり、各要素コイルが独立して形成されている状態を示し、（Ａ）は８分割のコイル、（Ｂ）は６分割のコイル、（Ｃ）は４分割のコイル、（Ｄ）は２分割のコイルを示す。
【図８】中央端子に平板部が備えられたコイルの模式図である。
【図９】半径方向の線路が傾斜されて形成されたコイルの模式図である。
【図１０Ａ】夫々の配置領域が帯状かつ渦巻き状に配置されたコイルの模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａのプラズマ励起用コイルの変形例であり、相隣り合う要素コイルの平行部を一体化し外周を円形としたコイルの模式図である。
【図１１】上記第１実施形態の変形例にかかる略四角形状のコイルの模式図であり、（Ａ）は８分割のコイル、（Ｂ）は４分割のコイル、（Ｃ）は８分割でありかつ各要素コイルが独立して形成されたコイル、（Ｄ）は４分割でありかつ各線路が独立して形成されたコイルを示す。
【図１２】上記第１実施形態にかかる夫々の要素コイルが略円形状かつ多重巻きに形成されたプラズマ励起用コイルの模式構成図である。
【図１３】本発明の第２実施形態にかかる略半球面状の配置領域を有するプラズマ励起用コイルの模式構成図である。
【図１４】図１３のコイルにおいて、高周波電位の極性を反転させた状態を示すコイルの模式構成図である。
【図１５】図１３のコイルにおける磁界のマクロ的向きを示す模式説明図である。
【図１６】図１４のコイルにおける磁界のマクロ的向きを示す模式説明図である。
【図１７】上記略半球面状の配置領域を２分割にして形成されたプラズマ励起用コイルの模式構成図である。
【図１８】図１７のコイルにおいて、高周波電位の極性を反転させた状態を示すコイルの模式構成図である。
【図１９】上記配置領域が略球面状の領域であるプラズマ励起用コイルの模式構成図である。
【図２０】上記略球面状の配置領域を有する別の例にかかるコイルの模式構成図である。
【図２１】本発明の第３実施形態にかかる略短冊形状の要素領域を有するプラズマ励起用コイルの模式構成図である。
【図２２】図２１のコイルにおいて、高周波電位の極性を反転させた状態を示すコイルの模式構成図である。
【図２３】図２１のコイルを並列して備えさせたプラズマ励起装置の模式構成図である。
【図２４】図２１のコイルに対してさらに要素領域を増加させたコイルの模式図である。
【図２５】図２４のコイルにおいて、高周波電位の極性を反転させた状態を示すコイルの模式図である。
【図２６】本発明の第４実施形態にかかる略円筒周面状の配置領域を有するプラズマ励起用コイルの模式構成図である。
【図２７】図２６のコイルにおいて、高周波電位の極性を反転させた状態を示すコイルの模式構成図である。
【図２８】本発明の第５実施形態にかかる略円筒周面状の配置領域を有するプラズマ励起用コイルの模式構成図である。
【図２９】図２８のコイルの変形例にかかるコイルの模式構成図である。
【図３０】本発明の第６実施形態にかかる磁石を併用したプラズマ励起装置の模式構成図である。
【図３１】本発明の実施例１にかかるドライエッチング装置の断面図である。
【図３２】図３１の装置に備えられるプラズマ励起用コイルの平面図である。
【図３３】本発明の実施例２にかかるドライエッチング装置の断面図である。
【図３４】図３２の装置の外観側面図（一部断面あり）である。
【図３５】図３２の装置に備えられるプラズマ励起用コイルの平面図である。
【図３６】従来のプラズマ処理装置の断面図である。
【図３７】従来の別の例にかかるプラズマ処理装置の断面図である。
【図３８】従来のさらに別の例にかかるプラズマ処理装置の断面図である。
【図３９】図３８の装置におけるＡ−Ａ線矢視図であり、従来のプラズマ励起用コイルの平面矢視図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１  真空容器
２  誘電体天板
３  プラズマ励起用コイル
３ａ  径方向の線路（往き）
３ｂ  径方向の線路（戻り）
３ｃ  周方向の線路
４  高周波電源
５  入出力端子
５ａ、５ｂ  端子
Ｒ（Ｒ０等）  配置領域
ｒ（ｒ１等）  要素領域
ｃ（ｃ１等）  要素コイル
ｄ  磁力線の向き
ｅ  電流の向き
Ｄ  全体磁界の向き
１０  プラズマ励起装置
２００  ドライエッチング装置
【図１】
2005158564.tif 000003
【図２】
2005158564.tif 000004
【図３】
2005158564.tif 000005
【図４】
2005158564.tif 000006
【図５】
2005158564.tif 000007
【図６】
2005158564.tif 000008
【図７】
2005158564.tif 000009
【図８】
2005158564.tif 000010
【図９】
2005158564.tif 000011
【図１０Ａ】
2005158564.tif 000012
【図１０Ｂ】
2005158564.tif 000013
【図１１】
2005158564.tif 000014
【図１２】
2005158564.tif 000015
【図１３】
2005158564.tif 000016
【図１４】
2005158564.tif 000017
【図１５】
2005158564.tif 000018
【図１６】
2005158564.tif 000019
【図１７】
2005158564.tif 000020
【図１８】
2005158564.tif 000021
【図１９】
2005158564.tif 000022
【図２０】
2005158564.tif 000023
【図２１】
2005158564.tif 000024
【図２２】
2005158564.tif 000025
【図２３】
2005158564.tif 000026
【図２４】
2005158564.tif 000027
【図２５】
2005158564.tif 000028
【図２６】
2005158564.tif 000029
【図２７】
2005158564.tif 000030
【図２８】
2005158564.tif 000031
【図２９】
2005158564.tif 000032
【図３０】
2005158564.tif 000033
【図３１】
2005158564.tif 000034
【図３２】
2005158564.tif 000035
【図３３】
2005158564.tif 000036
【図３４】
2005158564.tif 000037
【図３５】
2005158564.tif 000038
【図３６】
2005158564.tif 000039
【図３７】
2005158564.tif 000040
【図３８】
2005158564.tif 000041
【図３９】
2005158564.tif 000042