(57)【要約】プラズマによって基板を処理するための処理システム（１２）であって、プロセス空間（１４）を規定するとともにこのプロセス空間内に基板（１８）を支持するための基板支持体（１７）を備えた、プロセスチャンバ（１３）と；プロセスガス（２２）を導入するためのガス導入口（２０）と；導入されたプロセスガスを使用してプロセス空間内にプラズマを形成するように動作するプラズマ源と；を具備している。プラズマ源は、誘電体ウィンドウ（２４ａ）と；この誘電体ウィンドウの近くにおいてチャンバの外部に配置された誘電性部材（１０）と、を備えている。誘電性部材（１０）は、誘電体ウィンドウを介してプロセス空間内に電気エネルギー（２６ｂ）を誘導結合するように動作し、これにより、プロセス空間内にプラズマ（２８）を形成するとともに、稠密かつ一様なプラズマを形成するために様々な構成を備えている。
2004532506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマによって基板を処理するための処理システムであって、
プロセス空間を規定するとともに、このプロセス空間内に基板を支持するための基板支持体を備えた、プロセスチャンバと；
前記プロセス空間内にプロセスガスを導入するためのガス導入口と；
導入された前記プロセスガスを使用して前記プロセス空間内にプラズマを形成するように動作するプラズマ源と；
を具備し、
前記プラズマ源が、
略平面状の表面を有しているとともに、前記プロセス空間に近いところにおいて前記プロセスチャンバに関連づけられた、誘電体ウィンドウと；
前記誘電体ウィンドウの近くにおいて前記チャンバの外部に配置されたアンテナ部材であるとともに、両端部を有し、さらに、前記誘電体ウィンドウを介して前記プロセス空間内に電気エネルギーを誘導結合するように動作し、これにより、前記プロセス空間内にプラズマを形成する、アンテナ部材と；
を備え、
前記アンテナ部材が、電気導体から形成されているとともに、前記両端部間において、前記アンテナ部材の長さ部分に連続的に巻かれた複数のターンを有するものとして構成され、
前記複数のターンをなす複数のセグメントが、前記ウィンドウの前記略平面状表面に対してほぼ平行とされた第１平面内に配向しており、
前記セグメントが、前記アンテナ部材の前記各端部に対して凹状または凸状に湾曲しており、
前記複数のターンをなす他の少なくとも１つのセグメントが、前記第１平面に対して角度を形成した第２平面内に配向していることを特徴とする処理システム。
【請求項２】
請求項１記載の処理システムにおいて、
前記第１平面が、前記誘電体ウィンドウの前記略平面状表面に対してほぼ平行とされていることを特徴とする処理システム。
【請求項３】
請求項１記載の処理システムにおいて、
前記アンテナ部材が、前記第１平面および前記第２平面に対して角度を形成した第３平面内に配向した他のセグメントを有していることを特徴とする処理システム。
【請求項４】
請求項１記載の処理システムにおいて、
前記アンテナ部材が、中央線の両サイドに２つの半体を備え、
一方の半体に属するセグメントが、この一方の半体に対応した端部に対して凹状に湾曲しており、
他方の半体に属するセグメントが、この他方の半体に対応した端部に対して凹状に湾曲していることを特徴とする処理システム。
【請求項５】
請求項１記載の処理システムにおいて、
前記アンテナ部材が、中央線の両サイドに２つの半体を備え、
一方の半体に属するセグメントが、この一方の半体に対応した端部に対して凸状に湾曲しており、
他方の半体に属するセグメントが、この他方の半体に対応した端部に対して凸状に湾曲していることを特徴とする処理システム。
【請求項６】
請求項１記載の処理システムにおいて、
さらに、前記アンテナ部材と前記プロセス空間との間に配置されたシールドを具備していることを特徴とする処理システム。
【請求項７】
請求項６記載の処理システムにおいて、
前記シールドが、略平面状であるとともに、前記アンテナ部材と前記誘電体ウィンドウの前記略平面状表面との間に配置されていることを特徴とする処理システム。
【請求項８】
請求項６記載の処理システムにおいて、
前記シールドが、両端間にわたって横断的に形成された複数のスロットを備え、
少なくとも１つのスロットが、前記シールドの端部に対して凹状または凸状に湾曲していることを特徴とする処理システム。
【請求項９】
プロセスチャンバ内に電気エネルギーを結合するように動作しこれにより前記プロセスチャンバ内に導入されたプロセスガスを使用してプラズマを形成するためのアンテナ部材であって、
両端部を具備し、
電気導体から形成され、
この電気導体が、前記両端部間において、前記アンテナ部材の長さ部分に連続的に巻かれた複数のターンを有するものとして構成され、
前記複数のターンをなす複数のセグメントが、第１平面内においてほぼ同一平面的に配向され、
これら同一平面的セグメントが、前記アンテナ部材の前記各端部に対して凹状または凸状に湾曲しており、
前記複数のターンをなす他の少なくとも１つのセグメントが、前記第１平面に対して角度を形成した第２平面内に配向していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項１０】
請求項９記載のアンテナ部材において、
前記第１平面および前記第２平面に対して角度を形成した第３平面内に配向した他のセグメントを具備していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項１１】
請求項９記載のアンテナ部材において、
前記アンテナ部材が、中央線の両サイドに２つの半体を備え、
一方の半体に属するセグメントが、この一方の半体に対応した端部に対して凹状に湾曲しており、
他方の半体に属するセグメントが、この他方の半体に対応した端部に対して凹状に湾曲していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項１２】
請求項９記載のアンテナ部材において、
前記アンテナ部材が、中央線の両サイドに２つの半体を備え、
一方の半体に属するセグメントが、この一方の半体に対応した端部に対して凸状に湾曲しており、
他方の半体に属するセグメントが、この他方の半体に対応した端部に対して凸状に湾曲していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項１３】
プロセスチャンバ内に電気エネルギーを結合するように動作しこれにより前記プロセスチャンバ内に導入されたプロセスガスを使用してプラズマを形成するためのアンテナ部材であって、
両端部を具備し、
電気導体から形成され、
この電気導体が、前記両端部に対して横断方向に延在した複数のセグメントを備えるものとして構成され、
前記複数の横断セグメントのいくつかが、第１平面内において、前記アンテナ部材の前記両端部に対して凹状または凸状に湾曲しており、
他の少なくとも１つのセグメントが、前記第１平面に対して角度を形成した第２平面内に配向していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項１４】
請求項１３記載のアンテナ部材において、
前記第１平面内における前記複数の横断セグメントが、互いにほぼ同一平面的に配向していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項１５】
請求項１３記載のアンテナ部材において、
前記アンテナ部材が、中央線の両サイドに２つの半体を備え、
一方の半体に属するセグメントが、この一方の半体に対応した端部に対して凹状に湾曲しており、
他方の半体に属するセグメントが、この他方の半体に対応した端部に対して凹状に湾曲していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項１６】
請求項１３記載のアンテナ部材において、
前記アンテナ部材が、中央線の両サイドに２つの半体を備え、
一方の半体に属するセグメントが、この一方の半体に対応した端部に対して凸状に湾曲しており、
他方の半体に属するセグメントが、この他方の半体に対応した端部に対して凸状に湾曲していることを特徴とするアンテナ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、１９９９年３月２６日付けで出願された米国特許出願シリアル番号第０９／２７７，５２６号明細書、および、２０００年８月１日付けで出願された米国特許出願シリアル番号第０９／６２９，５１５号明細書、の一部継続出願である。これら文献の記載内容は、参考のため、ここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、広義には、プラズマを使用した半導体処理に関するものであり、より詳細には、誘導結合によって生成されて維持されるプラズマ内におけるプラズマ分布およびプロセス性能の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ガスプラズマ生成は、プラズマエッチングやプラズマ増強化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）やプラズマスパッタ成膜といったような用途を含めた様々な集積回路（ＩＣ）製造プロセスにおいて、広く使用されている。一般に、プラズマは、低圧プロセスガスをチャンバに導入し、次いで電気エネルギーをチャンバに導いて、チャンバ内に電界を生成することによって、プロセスチャンバ内において形成される。電界は、チャンバ内において電子流を生成し、個々の電子−ガス分子衝突を介して運動エネルギーを伝達することによって、個々のガス原子およびガス分子をイオン化する。電子は、電界内において加速されて、効率的にイオン化を起こす。イオン化されたガス粒子および自由電子は、集合的に、ガスプラズマまたは放電と称されるものを形成する。プラズマは、１０−６から完全にイオン化されたプラズマまで、様々なイオン化レベルで存在することができる（粒子の全数に対しての、イオン化した粒子の割合に基づく）。
【０００４】
プラズマ粒子は、全体的に正に帯電し、通常は、チャンバ内の基板の表面をエッチングするためや、このような基板上に材料層を成膜するために、使用される。エッチングプロセス時には、基板は、負にバイアスすることができ、そのため、正のプラズマ粒子が、基板表面に引き付けられて基板表面に衝撃を与え、このようにして表面粒子を除去したり、基板をエッチングしたりすることができる。スパッタ成膜プロセスでは、ターゲットを、チャンバ内において基板に対向させて配置することができる。その場合には、ターゲットが、プラズマ粒子がターゲットに衝撃を与えてターゲットから粒子を移動または『スパッタ（叩き出し）』し得るように、バイアスされる。スパッタされたターゲット粒子は、基板上に成膜して、露出表面上に材料層を形成する。プラズマによって増強されたＣＶＤプロセスにおいては、電気的に中性で活性なラジカルが、露出表面に成膜層を形成する。
【０００５】
一般に、プロセスチャンバ内においてプラズマを形成するには、様々な方法がある。例えば、一対の対向電極を、プラズマに対してエネルギーを容量的に結合させるようにして、チャンバ内において配向させることができる。また、超高周波のマイクロ波電界を使用したマイクロ波共鳴チャンバを、使用することもできる。一方、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置は、制御された磁界をマイクロ波エネルギーと併用することによって、プロセスガス内において円形の電子流を誘導形成し、プラズマを生成して維持する。誘導結合プロセスもまた普及しており、特に、高密度プラズマを生成できることから望ましい。誘導結合プラズマ（inductively coupled plasma，ＩＣＰ）は、一般に、プロセスチャンバに関連付けて配置された形状コイルまたはアンテナを使用することによって、エネルギーをプロセスチャンバに誘導結合し、これにより、チャンバ内においてプラズマを生成して維持する。
【０００６】
例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システムにおけるある特定の構成においては、誘導コイルまたはアンテナを、チャンバの上部部分に近接して配置し、チャンバ内においてプラズマを生成する。より詳細には、アンテナを、プロセスチャンバの上部のところの誘電体プレートまたはウィンドウの片面上に配置し、アンテナからの電気エネルギーを、誘電体ウィンドウを通してプラズマ内に結合させる。このような構成の１つが、本出願人による米国特許第５，５５６，５２１号明細書に示されている。
【０００７】
代替可能なＩＣＰ処理システムにおいては、螺旋形のあるいはソレノイド形状のコイルが、プロセスチャンバの側壁部分の外側に巻回され、チャンバの上部を介するのではなく、チャンバ側壁を介して、エネルギーをプラズマに誘導結合する。このようなシステムにおいては、チャンバ側壁の一部が、誘導結合されたエネルギーを通過させ得るよう、誘電体材料から形成される。ウィンドウまたはチャンバ側壁として適した誘電体材料の１つは、石英である。例えばプラズマの均一性やＲＦマッチングやアンテナまたは他の誘導性部材の性能特性といったような、特定のＩＣＰに関する細部を対象とした様々な発行済み特許文献によって明らかなように、様々なＩＣＰシステムが周知であり、当技術分野で使用されている。
【０００８】
ＩＣＰシステムの形状は、プラズマ密度と均一性との双方を決定し最終的には基板領域全体にわたっての処理均一性を決定する上で、重要な要素である。今日のプロセスにとっては、大きな基板サイズに対応できるように、極めて大きな面積にわたって均一な高密度プラズマを生成することが望ましい。例えば、今日の超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）の製造においては、約２００ｍｍという直径の大型基板にわたって、高密度で均一なプラズマを必要とする。
【０００９】
より詳細には、ＩＣＰシステムにおいては、プラズマは、プロセスチャンバのプラズマ領域内の電子を加熱または励起することによって、励起される。プラズマ電子を加熱する誘導電流は、誘導アンテナまたはコイル内のＲＦ電流によって誘電体ウィンドウまたは側壁の内側に近接して生成する振動磁界から得られる。これら磁界の空間分布は、アンテナまたはコイル導体の各部分または各セグメントによって生成される個々の磁界の合計の関数である。したがって、誘導アンテナまたはコイルの形状が、プラズマの空間分布を決定する。特に、プロセスチャンバ内のプラズマイオン密度の空間分布および均一性を決定する。一例として、例えば米国特許第５，６６９，９７５号明細書に開示されているアンテナといったような『Ｓ』字形状のアンテナは、アンテナの中央領域内に大きなイオン密度を確立する。より大きなＲＦ電力レベルにおいては、アンテナの外側部分も、また、プラズマのイオン化に大きく貢献する。このようなアンテナを使用したＩＣＰシステムの重要な利点は、アンテナに送達される電力に対するシステムの線形性であり、またプロセスチャンバの径方向に関しての線形性でもあり、また現行のＩＣＰシステムとそこに使用されているアンテナの構成は、十分なプラズマ生成をもたらすけれども、このようなシステムは、なおも、ある種の欠点を有している。
【００１０】
例えば、既存のＩＣＰシステムとアンテナ構成の範囲内においては、アンテナまたはコイルの寸法を著しく増大させることなく大型基板の取扱い用に大型サイズにプロセスチャンバをスケールアップすることは困難である。大きな設置面積を有するＩＣＰアンテナは、処理システムに高額な改造を加えることによってしか適合することができない。さらに、大型のアンテナとそれに伴うプラズマは、チャンバ内のプロセスパラメータに対して、より過敏なものとなる。例えば、エッチングや成膜プロセスといったようなプラズマプロセスは、スパッタシステム内の基板からターゲットまでの距離や、スパッタシステム内のターゲット材料や、プロセスチャンバ内の圧力や、チャンバの高さおよび幅などの構成、といったようなプロセスパラメータに対して、より過敏なものとなる。
【００１１】
さらに、平面状螺旋アンテナを使用した現行のＩＣＰシステムは、非対称性を示すものであって、プラズマ分布がチャンバの中心軸に位置合わせされていない。このようなプラズマの非対称性は、プラズマの均一性と、成膜またはエッチングプロセスの均一性と、を劣化させ、それによって、システム全体の効率に影響を与える。さらに、平面状アンテナは、プロセスによってはまた対応パラメータセットによっては、リング形状やドーナツ形状のプラズマを形成することがあり得る。また、他のプロセスや他のパラメータにおいては、中央にピークを有したプラズマを生成することがあり得る。したがって、プラズマの形状および均一性は、このようなＩＣＰシステム内において一定しておらず、プロセスに依存することになる。したがって、ＩＣ製造プロセス全体が、あるプラズマプロセスと他のプラズマプロセスとで、整合しなくなる。
【００１２】
Ｓ字形状アンテナまたはコイルを使用した平面状アンテナシステムのさらなる欠点は、コイルの外側部分が、コイルの中央領域によって生成されるプラズマに影響を与え、これにより、プラズマ内に方位角依存性を与え、基板上でエッチングまたは成膜されるフィルムに、それに対応する方位角依存性を与えることである。つまり、コイルによって規定されるある平面の軸に沿って、プラズマが、コイルの他の平面の軸に沿ったものと比較して、異なる均一性および密度を有することになる。
【００１３】
上述した文献やプラズマ処理に関する他の米国特許文献において明らかなように、プラズマ処理に関しては、様々なＩＣＰアンテナ構成が使用されている。
【特許文献１】
米国特許出願シリアル番号第０９／２７７，５２６号明細書
【特許文献２】
米国特許出願シリアル番号第０９／６２９，５１５号明細書
【特許文献３】
米国特許第５，５５６，５２１号明細書
【特許文献４】
米国特許第５，６６９，９７５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
１９９９年３月２６日付けで出願された“Process, Apparatus, and Method forImproved Plasma Distribution and Performance in an Inductively Coupled Plasma” と題する親出願シリアル番号第０９／２７７，５２６号明細書には、従来技術における様々な欠点を克服し得るアンテナ構成を使用したシステムが記載されている。この文献の記載内容は、参考のため、その全体がここに組み込まれる。本発明の目的は、この親出願に記載されたようなアンテナ構成をさらに改良することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、従来技術の欠点を克服し、高密度で均一なプラズマを形成し得るような、プラズマ処理システム特にＩＣＰシステムを提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、現行のプラズマ処理システムと比較して、プロセスチャンバのサイズおよび形状への依存性が少ない均一なプラズマを提供することである。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、プロセスチャンバ内において対称なプラズマを提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、誘導コイルまたはアンテナのコンパクトで安価な構成を維持しつつ、例えば２００ｍｍウェハを取り扱うに際して十分に大きな面積といったような、大面積にわたって均一な高密度プラズマを提供することである。
【００１９】
本発明のさらに他の目的は、整合したプラズマ形成を提供することであり、これにより、例えば圧力および／またはチャンバ形状やチャンバサイズといったようなプロセスパラメータへの依存性がより少なく、例えばエッチングプロセスや成膜プロセスといったようなプロセスに対して整合性を提供することである。
【００２０】
これらの目的および他の目的は、本発明に関する以下の説明により、明瞭となるであろう。
【００２１】
本発明の上記の目的は、プラズマを生成かつ維持するための特有な形状をした誘導性部材を使用しているような、プラズマによる基板処理用の処理システムによって対処される。本発明の原理に従って構成された誘導性部材を使用する本明細書記載のシステムは、その誘導性部材を収容するためにチャンバのサイズを著しく増大する必要なく、チャンバ内の著しい大面積にわたって均一な高密度プラズマを生成する。従来技術のプラズマ処理システムにおいては、プラズマに導入されるエネルギーの増大によって、誘導性部材のサイズならびにそれに対応するプロセスチャンバのサイズの著しい増大を要したのに対し、本発明は、コンパクトな、したがって比較的安価な処理システムを維持しながら、高密度で均一なプラズマを提供する。
【００２２】
具体的には、この処理システムは、プロセス空間を規定するプロセスチャンバを具備し、プロセス空間内において基板を支持するための基板支持体を備えている。ガス導入口は、プロセス空間にプロセスガスを導入し、システムのプラズマ源は、プロセスガスからプラズマを生成するように動作可能である。プラズマ源は、略平面状の表面を有する誘電体ウィンドウであってプラズマが生成されるべきプロセス空間に近接したプロセスチャンバに関連づけて設置された誘電体ウィンドウを、備えている。誘導性部材すなわちアンテナ部材は、チャンバの外部にかつ誘電体ウィンドウに近接して配置され、誘電体ウィンドウを介してプロセス空間に電気エネルギーを誘導結合して、プロセス空間内においてプラズマを生成かつ維持するように動作可能である。
【００２３】
本発明は、本発明の目標を達成するために、誘導性部材の様々な異なる構成を意図している。本発明の一実施形態においては、アンテナ部材は、プロセス空間内に電気エネルギーを誘導結合するために電源に対して接続される両端部を備えて形成される。アンテナ部材は、電気導体から形成されているとともに、両端部間において、アンテナ部材の長さ部分に連続的に巻かれた複数のターンを有するものとして構成されている。複数のターンをなす複数のセグメントは、アンテナ部材の両端部に対して横断的に延在しているとともに、ウィンドウの略平面状表面に対してほぼ平行とされた平面内に配向している。ある実施形態においては、横断セグメントは、アンテナ部材の各端部に対して凹状に湾曲している。他の実施形態においては、それらセグメントは、アンテナ部材の各端部に対して凸状に湾曲している。より詳細には、アンテナ部材は、中央線の両サイドに２つの半体を備えたものと見なすことができる。すなわち、アンテナ部材の両端部は、中央線の両サイドに位置している。一方の半体に属する横断ターン部分は、この一方の半体に対応した端部に対して凹状に湾曲しており、一方、他方の半体に属する横断ターン部分は、この他方の半体に対応した端部に対して凹状に湾曲している。
【００２４】
本発明の他の実施形態においては、誘電性部材（アンテナ部材）は、コイルの長さ部分に沿って誘電体ウィンドウの片面から連続して配置された複数のコイルターンを有するコイルを具備する。コイルターンの少なくとも１つは、第１平面内に配向され、他のコイルターンは、第１平面から角度をなす第２平面内に配向される。具体的には、複数のコイルターンが第１平面内において配向され、複数のコイルターンは、また第１平面から角度をなす平面内において配向される。第１平面は、誘電体ウィンドウの平坦面に略平行に配向される。このような方法で、第１平面内のコイルターンは、誘電体ウィンドウに接して水平に横たわる。第１平面から角度をなすコイルターンは、誘電体ウィンドウに対してある角度で配置される。一実施形態においては、第１平面に対して角度をなすコイルターンは、第１平面にほぼ直交して配向される。他の実施形態においては、コイルターンは、第１平面から９０°未満の角度をなす。好ましくは、複数組のコイルターンが、第１平面内において配向され、第１平面から角度をなすコイルターンは、これらの組のコイルターンの間に配置される。このような方法で、均一なプラズマが生成される。誘導性部材の一部のコイルターンを誘電体ウィンドウに接して平面な一平面内に維持することによって、プラズマの安定性が維持される。平面状の誘電体ウィンドウから角度をなすコイルターンを使用することにより、ほぼ同寸法の略平面状のコイルを使用して達成されるであろうよりも、誘電体ウィンドウに沿ってはるかに多くのコイルターンが得られる。つまり、本発明の誘導性部材は、プロセスチャンバのサイズを著しく増大することを要さないコンパクト構成を使用して、高密度で均一なプラズマを生成する。第１平面内に配向されたコイルターンは同一平面的および同心的であり、内部コイル端部および外部コイル端部を規定する。本発明の代替可能な実施形態においては、平面状の誘電体ウィンドウに対して角度をなすコイルターンが、誘導性部材の構成を変え得るようにして、したがってプラズマへの効果を変え得るようにして、内部コイル端部または外部コイル端部で第１平面内のコイルターンに結合される。
【００２５】
本発明の他の見地に従えば、この処理システムは、本発明の誘導性部材と共に使用されるチャンバ側壁部分の周囲を取り巻く螺旋形コイルといったような第２誘導性部材を具備することができる。このような方法で、電気エネルギーは、チャンバの端部からと、チャンバの側壁からの両方でプラズマに誘導導入される。好ましくは、第１誘導性部材と第２誘導性部材を独立してバイアスするため、誘導性部材のそれぞれが独立した電気エネルギー源に結合される。また、誘導性部材のそれぞれとプラズマとの間にファラデーシールドを配置し、プラズマへの電気エネルギーの誘導結合を高め、容量結合を減少させることが好ましい。
【００２６】
複数で独立にバイアスされた誘導性部材を使用する本発明は、エッチングプロセスおよび成膜プロセスを含む様々な異なるプロセスで使用できる。本発明は、イオン化物理気相成膜（ｉＰＶＤ）で特に有利であることが発見されている。そのために、ターゲット材料を誘電体ウィンドウに近接して配置し、その誘電体ウィンドウに近接した本発明の誘導性部材によって生成するプラズマによってスパッタされるようにすることもある。
【００２７】
本発明の他の見地に従えば、チャンバの端壁にある誘電体ウィンドウと共に使用される誘導性部材は、複数のコイルターンを有するコイルを具備する。しかしながら、コイルターンが、平面状の誘電体ウィンドウに平行な平面内、および平面状の誘電体ウィンドウから角度をなす他の平面内にあるのではなく、代替可能な誘導性部材は、概ね水平な平面内に間隔をおいて配向されて垂直に積み上げたコイルターンを形成する様々なコイルターンの部分を有する。垂直にスタックされたコイルターンは、誘電体ウィンドウに略平行に配向される。ここでも、スタックされたコイルターンを使用することによって、誘導性部材の水平設置面積全体を増大することなく、したがって誘導性部材の収容に必要なプロセスチャンバのサイズを増大することなく、はるかに多数のコイルターンを誘導性部材内において使用することができる。
【００２８】
本発明の他の見地に従えば、誘導性部材は、コイルの形態をなさず、非コイル形式で配列され、誘導性部材の中心の周囲に円形で配置された複数回反復された導体セグメントを具備する。一実施形態においては、誘導性部材の反復された導体セグメントが誘導性部材の中心から外側へ放射状に伸びるように配置される。他の実施形態においては、反復されたセグメント自体が、個々のコイルを形成する。これらコイルは、誘導性部材の中心の周囲に円形で配列され、単なるより大型のコイル誘導性部材の連続した個々のターンではない。複数回反復された導体セグメントを具備する誘導性部材は、単一平面内の反復されたセグメントとして形成することもできるが、反復された導体セグメントの層を具備することもできる。例えば、誘導性部材の反復された導体セグメントが第１層を形成することができ、第２層は、第１層内のセグメントと概ね同一の広がりを有する同様な反復された導体セグメントによって形成することができる。反復された導体セグメントは、また、チャンバの端壁部分と側壁部分との両方からエネルギーをチャンバに結合するために使用されることもある。そのために、反復された導体セグメントは、チャンバ端壁沿いに配向された水平方向セグメントと、側壁沿いに配向された垂直方向セグメントと、を含む。
【００２９】
本発明の他の見地に従えば、処理システムは、チャンバの側壁部分と端壁部分との両方から同時にエネルギーをプロセス空間に結合するように動作可能な誘導性部材を使用することができる。そのために、プロセスチャンバは、誘電体材料から形成された側壁部分と端壁部分とを有する。従来のプロセスチャンバにおいては、誘電体ウィンドウといったような端壁部分が平面状の導体誘導性部材と共に使用されることがある。あるいは、従来のプロセスチャンバは、システムにエネルギーを誘導結合するために螺旋形コイルが側壁の周囲を取り巻き、誘電体材料から形成された側壁を使用することがある。本発明の原理に従えば、プロセスチャンバは、誘電体材料から形成された側壁部分と端壁部分とを含む。誘導性部材は、チャンバの側壁部分と端壁部分とを介してエネルギーをプロセス空間に同時に結合するために、チャンバ側壁部分沿いに配向されたセグメントと、またチャンバ端壁沿いに配向されたセグメントと、を具備する。そのために、誘導性部材は、複数のコイルターンを有するコイルを具備する。コイルターンの複数のセグメントは、チャンバ端壁部分沿いに配向され、コイルターンの他の複数のセグメントは、チャンバ端壁部分沿い配向される。コイルは、側壁沿いに配向されるコイルターンのセグメントの部分が互いに角度をなすように構成することができる。例えば、コイルターンの側壁部分は、コイルターンの他の側壁部分に概ね直交するように配向されることがある。あるいは、側壁部分は、直交配向に伴う直角ではなく、様々な異なる角度で配置されることがある。コイルは、一般に、一組のターンが概ねチャンバの片面沿いに配置され、他の組のターンが概ねチャンバの他面沿いに配置されたコイルターンの組を有する。
【００３０】
本発明の誘導性部材を使用する本発明の処理システムは、コンパクトな構成で高密度で均一なプラズマを提供する。本発明の第１誘導性部材は、例えばイオン化物理気相成膜といったようなプラズマプロセスをさらに向上させるため、第２誘導性部材と共に使用することができる。本発明を使用して、誘導性部材を収容するために必要なチャンバのサイズの高額な増大を要せずに、はるかに大量の電気エネルギーを維持されたプラズマに誘導することができる。本発明のこれらの利点およびその他の利点は、下記の詳細な説明で述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本明細書の一部に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を図示しており、本発明に関する以下の一般的説明と合わせて、本発明の原理を説明するように機能する。
【００３２】
図１Ａは、例えば図１Ｄに示すプラズマ処理システムといったようなプラズマ処理システムにおいて使用するための、本発明の原理に従った誘導性部材の一実施形態を示す斜視図である。誘導性部材（１０）は、電気エネルギーをプロセスチャンバに誘導結合して、プラズマを点火して維持し、これにより、基板を処理するために使用される。プラズマ処理は、ＩＣ製造において広く使用されている。例えば、本発明によるシステムは、スパッタエッチングおよび成膜プロセス、プラズマによって増強されたＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセス、イオン化ＰＶＤ（ｉＰＶＤ）プロセス、および、反応性イオンエッチングプロセス（ＲＩＥ）、において使用することができる。
【００３３】
図１Ｄは、内部にプロセス空間（１４）を規定するプロセスチャンバ（１３）を備えている処理システム（１２）を示している。処理システム（１２）は、本明細書に記載する様々な誘導性部材と共に使用するのに適している。空間（１４）内の基板支持体（１７）は、処理対象をなす基板（１８）を支持し得るように構成されている。基板支持体（１７）は、より大きなベース（１６）に関連して使用することができる。ガス導入口（２０）は、プロセスガスをプロセス空間（１４）内に導入してプラズマを形成するために、例えばアルゴンガス供給源といったようなプロセスガス供給源（２２）に対して結合される。基板バイアス電源（１９）は、プラズマ処理に関する当該技術分野で公知なように、基板支持体（１７）および基板（１８）をバイアスする。この処理システムは、さらに、例えば石英やアルミナといったような誘電体材料から形成され、誘導性部材（１０）からの電気エネルギーをプロセス空間（１４）に誘導結合するために使用されるウィンドウまたは上部部分（２４ａ）を備えている。
【００３４】
この目的のために、例えば図１Ａに示す誘導性部材（１０）といったような誘導性部材が、誘電体ウィンドウ（２４ａ）の上部上に配置される。この処理システムは、さらに、プロセス空間（１４）を囲む側壁（２４ｂ，２４ｃ）をさらに備えている。側壁（２４ｃ）のうちの一部は、例えば石英といったような誘電体材料から形成することができ、一方、他の部分（２４ｂ）は、金属から形成される。側壁（２４ｃ）のうちの一部は、詳細に後述するように、電気エネルギーを誘導性部材から空間（１４）に誘導結合するために使用することができる。誘導性部材は、本明細書で開示されている複数の誘導性部材の中の任意のものとすることができ、誘導性部材（１０）は、例示のために、図１Ｄにおいて使用されているにすぎない。誘導性部材（１０）は、マッチングユニット（２６ａ）を介して、例えばＲＦ電源（２６ｂ）といったような電気エネルギー源に対して接続されている。電気エネルギー源が誘導性部材（１０）をバイアスすることにより、プロセス空間（１４）内において、変化するＲＦ磁界が生成され、公知のＩＣＰ原理に従って、プロセス空間（１４）内にプラズマ（２８）が形成される。マッチングユニットは、当業者には周知の電気回路であって、ＲＦ電源（２６ｂ）のインピーダンスと誘導性部材（１０）のインピーダンスとを整合させ、様々な条件下で誘導性部材（１０）およびプラズマに対して最大の供給電力を提供する。その場合、プラズマ（２８）は、プラズマ処理の当業者には周知の原理に従って、例えばプラズマエッチングやスパッタ成膜といったようにして、基板（１８）を処理するために使用される。
【００３５】
誘導性部材（１０）内のＲＦ電流によって生成された誘導磁界は、誘電体ウィンドウ（２４ａ）を介して空間（１４）に結合される。誘電体ウィンドウ（２４ａ）は、略平面状であり、誘導性部材（１０）に当接する平面（３０）を有することになる。当然のことながら、非平面状のウィンドウを使用することもでき、ウィンドウは、当該技術分野で公知の誘電体ウィンドウに従って、凹凸表面や他の形状の表面を有することができる。誘導性部材（１０）の構成と、プロセスチャンバ（１３）および誘電体ウィンドウ（２４ａ）に対しての誘電性部材（１０）の位置は、本発明の原理に従い、プラズマの形状や密度や均一性に影響を及ぼすことになる。本発明は、独自の構成の誘電性部材を使用することにより、そのような誘導性部材によってプロセスチャンバ内に生成されるプラズマを変更することができ、これにより、従来技術によるプラズマ処理システムにおける様々な欠点を克服する。
【００３６】
プロセス空間（１４）への誘導結合を増強するために、ファラデーシールドを使用することができる。図１Ｄにおいては、上部ファラデーシールド（１５）が、誘電体ウィンドウ（２４ａ）に近接して配置され、チャンバ（１３）の内部を向くようにしてかつ基板（１８）を向くようにして、ウィンドウの側面に近接して配置されている。下部ファラデーシールド（２１）は、チャンバ内に配置することができ、誘電体側壁（２４ｃ）の一側面に沿った向きとすることができる。図においては、ファラデーシールド（１５，２１）は、どちらもチャンバ（１３）の内面上に配置されているけれども、チャンバの外面上に配置することもできる。ファラデーシールドは、例えば誘導性部材（１０）といったような任意の誘導性部材と、プラズマが生成されるプロセス空間（１４）と、の間に配置される。下部ファラデーシールド（２１）は、側壁（２４ｃ）の周囲の誘導性部材といったような第２誘導性部材を使用する場合に、特に有効なものとすることができる（図８Ａ〜図８Ｂ参照）。ファラデーシールドは、当該技術分野で公知であり、誘導性部材（１０）から誘電体ウィンドウを横断してプロセス空間内へと到達するエネルギーの誘導結合の改善を効果的にもたらす。ファラデーシールドは、また、誘導性部材とプラズマとの間の望ましくない容量結合を減少させる。
【００３７】
一般に、ファラデーシールドは、図１Ｄのシールド（１５，２１）に図示するように、シールド内に形成された複数のスロットを有することとなる。シールド（１５）においては、図１Ｅに図示するように、複数のスロット（２３）が、シールドの一端から他端へと延在するようにして配列されている。図１Ｅに示すように、シールド（１５）は、金属製プレートの形態とされ、複数の略水平なかつ平行なスロット（２３）が形成されている。シールド（２１）は、側壁（２４ｃ）の内側を取り巻く円筒形の形態とされ、略垂直な複数のスロット（２５）が形成されている。しかしながら、例えばシールド（１５）内の複数のスロット（２３）といったような複数のスロットは、また、誘導性部材の形状に応じて、他の様々な向きでもって構成することもできる。例えば、図６Ａ，図６Ｄ，図７Ｄに図示しておりかつ後述するように、複数のスロットは、他の誘導性部材内の導体の形状に従うことができる。
【００３８】
図１Ａに話を戻すと、アンテナと称することもできる誘導性部材（１０）は、複数のコイルターン（３２）を有したコイルの形態とされている。本明細書においては、『誘導性部材』および『アンテナ』という用語は、互換的に使用される。誘導性部材またはコイルは、当該技術分野で公知の原理により、電気導体から形成されている。例えば延伸された金属ワイヤや金属チューブといったような導体は、本発明の原理に従った形状でもって構成され、誘導性部材を電流が流れる際にエネルギーをプロセスチャンバに誘導結合する誘導性部材を形成する。
【００３９】
図１Ａに示すように、コイル（１０）は、コイルの長さ部分に沿って連続して配置された複数の連続コイルターン（３４ａ，３４ｂ）を備えている。本発明の原理に従って誘電体ウィンドウと共に使用された場合には、図１Ｄに示すように、複数のコイルターンは、誘電体ウィンドウ（２４ａ）の一端から他端へと、あるいは、一方の側面から他方の側面へと、連続して配置される。つまり、本発明の少なくとも１つの実施形態における複数のコイルターンは、誘電体ウィンドウを横切って順次的に配列される。例えばコイルターン（３４ａ）といったような、誘導性部材（１０）の中のコイルターンの少なくとも１つは、図１Ａにおいて破線（３６）によって示されているようなまた図１Ｄにおいて同じ参照符号によって示されているような略水平な平面によって規定されている第１方向または第１平面内に、配向される。他のコイルターン（３４ｂ）は、略垂直な平面（３８）（図１Ａ）によって示すように、第２方向または第２平面に配向される。本発明の原理に従って、コイルターン（３４ａ）は、例えば平面（３８）といったような、コイルターン（３４ｂ）が配向されている第２平面に対して角度をなすような、例えば平面（３６）といったような第１平面内に、配向されている。一実施形態においては、平面（３６）およびコイルターン（３４ａ）は、平面（３８）およびコイルターン（３４ｂ）に対して、ほぼ直交したものとされる。
【００４０】
例えば図１Ｄに示すシステム（１２）といったような処理システムにおいては、誘電性部材（１０）は、第１水平面（３６）が誘電体ウィンドウの平面状上面（３０）に略平行となるようにして、誘電体ウィンドウ（２４ａ）の一面に当接して配置される。つまり、コイルターン（３４ａ）、および、誘導性部材（１０）の他の同様の配向性のコイルターンは、誘電体ウィンドウ（２４ａ）の平面状表面（３０）に略平行な平面内に配向される。このような配向においては、コイルターン（３４ｂ）、および、コイルターン（３４ｂ）と同様に配向性とされるさらなるコイルターンは、図１Ｄおよび図１Ｅに示すように、垂直面（３８）内に、および、同様の向きではあるものの平面（３８）からは横方向に離間した他の垂直面内に、配向される。このようにして、コイルターン（３４ｂ）は、誘電体ウィンドウの平面状の表面（３０）に略直交して配向される。図１Ａの実施形態においては、ターン（３４ａ）のような複数のコイルターンが略水平に配向され、さらに、互いに略同一平面的かつ互いに同心的である。複数のコイルターン（３４ｂ）は、水平面（３６）より大きな角度をなし、図１Ａの実施形態においては、略垂直に配向されている。複数のコイルターン（３４ｂ）は、同一平面的ではなく、互いに離間した複数の垂直面内に位置している。互いに離間した複数の垂直面（鉛直方向面）（３８）は、図１Ａおよび図１Ｄに示すように、互いに略平行である。
【００４１】
複数のコイルターン（３４ｂ）は、略垂直に配向されているけれども、これらのターンは、また、平面（３６）内またはそれに略平行に配向されるセグメント（３９）を有している。複数のセグメント（３９）は、互いに略平行であり、コイルターン（３４ａ）のセグメント（４１）に対して略平行である。誘導性部材（１０）の様々なコイルターンのセグメント（３９，４１）どうしの組合せは、図１Ａにおいて括弧（４３）で示すような領域を形成し、これにより、プラズマ内において有効なイオン化の大領域を形成する。有効イオン化領域（４３）は、ほぼ同様の水平方向設置面積を有する完全な平面状コイルを備えた従来技術において得られる領域と比較して、より大きなものである。
【００４２】
例えば、多数のコイルターン（つまり、複数のターン（３４ｂ））が、ターン（３４ａ）と同一平面的でないことにより、既存の複数のターン（３４ａ）の外側を囲む追加ターンを要することなく、これらターン（３４ｂ）が、プラズマのイオン化のためのセグメント（３９）に貢献することができる。理解されるように、例えば図１Ｆに示すＳ字形コイルといったような従来技術に基づくフラットなコイルにおいては、各追加セグメント（４１）が、既存のターンの外側周囲に、ターン（３４ａ）と同様のさらなる同一平面的かつ同心的ターン（３５）を必要とするであろう。これらの追加ターン（３５）は、コイルの水平方向設置面積を著しく増大させるであろう。より大きなコイル設置面積は、より大きな誘電体ウィンドウ（２４）およびより大きなチャンバ（１３）を必要とし、これがチャンバおよびシステム全体の全体的コストを増加させる。しかしながら、誘導性部材（１０）のイオン化領域（４３）に貢献する各追加セグメント（３９）は、平面（３６）内の最外コイルターンを囲むさらなるコイルを必要としない。逆に、コイルターン（３４ｂ）は、平面（３６）の外側にあり、その水平方向設置面積ではなく、誘導性部材（１０）の鉛直方向高さを増加させるだけである。したがって、水平断面積の小さいプロセスチャンバを使用することができる。誘導性部材（１０）のコイルターンは、図１Ａ，１Ｂ，１Ｄ，１Ｅにおいて略半円形状として示されている。しかしながら、それらコイルターンは、本発明においては、他の形状とすることも可能である。
【００４３】
図１Ａ〜図１Ｅ，図２Ａ〜図２Ｂ，図３Ａ〜図３Ｂ，図４，図５Ａ〜図５Ｂ，図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、本発明の原理に従った誘導性部材は、ほぼ同様の設置面積を有した従来技術による平面状誘導性部材で達成し得るものと比較して、より大きな有効イオン化領域をプラズマプロセスチャンバ内に生成する。
【００４４】
一実施形態においては、図１Ｄおよび図１Ｅに示すように、本発明の誘導性部材は、静電的シールドすなわちファラデーシールドに対して配置され、そのため、領域（４３）を形成するセグメント（３９，４１）が、ファラデーシールドのスロットに直交するように配向されている。図１Ｅに示すように、誘導性部材（１０）は、誘電体ウィンドウ（２４ａ）およびスロット付きシールド（１５）よりも上方に配置されている。複数のスロット（２３）は、領域（４３）内のコイルターンセグメント（３９，４１）に略直交するようにして、シールド（１５）内において配向されている。図１Ｅに示すように、このような構成は、このようなシールドの無いシステムよりも、さらに大きな有効領域の誘導エネルギー結合およびガスイオン化をプラズマ内に確保する。
【００４５】
したがって、本発明による誘導性部材（１０）を使用すれば、誘電体ウィンドウ（２４）およびチャンバ（１３）の同じ断面寸法を維持しながら、従来技術によるコイル誘導性部材およびアンテナによって達成し得るよりも、より大きくかつ高密度のなプラズマを、チャンバ（１３）のプロセス空間（１４）内において生成することができる。さらに、図示され説明したような誘導性部材は、誘電体ウィンドウおよびプロセスチャンバの水平断面寸法によるコイルターン数の制限が、より少ない。これにより、例えば図１Ｆに示すＳ字形アンテナといったような純粋に平面状のコイルアンテナを使用した場合に空間的に可能であるよりも、より多くの数の有効なコイルターンを、本発明の誘導性部材を使用すれば領域（４３）内において利用することができる。主要なプラズマ生成領域（４３）は、誘導性部材の中心にほぼ近接している。そのため、例えば図１Ａ〜図１Ｅ，図２Ａ〜図２Ｂ，図３Ａ〜図３Ｂ，図４，図５Ａ〜図５Ｂ，図９Ａ〜図９Ｃ，図１０Ａ〜図１０Ｃに示すものといったような本発明の構成を使用すると、より多くのコイルターンセグメント（３９，４１）を誘導性部材の中央領域（４３）内に配置することができ、誘導性部材の水平方向設置面積または断面寸法に著しい影響を与えないままで、より高密度なプラズマを生成することができる。また、本発明による誘導性部材（１０）が、誘電体ウィンドウ（２４）の平面（２５）に略平行に配向された平面内において所定のコイルターン（つまり、ターン（３４ａ））を維持することによって、プラズマの安定性をなおも維持することがわかっている。
【００４６】
本明細書においては、概ね、本発明の原理による様々な誘導性部材を説明するに際し、様々なコイルターンやコイルターン部分やコイルターンセグメントやあるいはアンテナセグメントに関しての、様々な向きや方向や平面を、本明細書で説明する処理システムの各種実施形態における誘電体ウィンドウ（２４ａ）から導出される水平基準面（２５）に対して『水平』および『垂直』であるとして説明する。同様に、コイルターンや、コイルターン部分や、コイルターンセグメントも、同じ水平基準面（２５）に対して平行（水平）または直交（鉛直）であるとして示す。しかしながら、『水平』、『鉛直』、『平行』、および『直交』といったような命名は、相対的なものであって、絶対的な制限ではなく、当業者であれば、ある基準面に対して水平であるとして示される部材が、基準面が９０°回転した場合に実際に鉛直に配向することを容易に理解されるであろう。さらに、ある基準面に対して略平行である部材は、その第１基準面に対して約９０°配向することのできる別の基準面に対して、略直交することになる。同様に、本発明の誘導性部材のコイルターンは、コイルのターンであることにより、常に完全に、または絶対に単一平面内にあるわけではない。むしろ、水平、鉛直、平行、または、直交として示されるコイルターンやターン部分やターンセグメントは、本発明の誘導性部材の構成に応じて、適切な箇所において、ターンや部分やセグメントやあるいは配向が、概ね、または大部分が、鉛直、水平、平行、または直交するという意味である。さらに、本明細書においては、平面は、方向または配向を示すために使用され、このことは、コイルターンを常に平面的なものとして規定するという意味ではない。したがって、本発明、具体的には請求の範囲に記載される本発明は、当業者であれば理解されるように、絶対的な配向に限定されない。
【００４７】
図１Ａのコイル（３４ａ）に類似の誘導性部材（１０）のコイルを使用すれば、プラズマ電流は、プロセス空間（１４）内において、プロセス空間内部でプラズマ（２８）を安定化させるような閉ループ内に維持される。この電流ループは、図１Ａにおいては、ループ（３５）として概略的に図示されている。前述のように、例えば誘導性部材（１０）といったような本明細書で開示されるコイル構成と類似のコイル構成における他の利点は、誘導性部材（１０）内のコイルターンの合計数と、誘導性部材の中心に近接したターン数とが、水平面内において互いに同中心的かつ同一平面的な多数のコイルターンを使用しているような従来技術による平面コイルの場合のように誘電体ウィンドウの寸法によって制限されてしまう、ということがないことである。本発明においては、複数のターンは、水平面の上の角度位置に位置し、より多数の直交コイルターン（３４ｂ）を、誘導性部材（１０）の中心に配置することができ、それによって、誘導性部材（１０）および誘電体ウィンドウの全直径または長さ／幅の寸法を著しく増大させることなく、誘導性部材の中央領域（４３）での有効ターンセグメント（３９）の数と、プラズマに結合されるエネルギー量と、を増大させることができる。
【００４８】
再び図１Ａを参照すると、略垂直な各コイルターン（３４ｂ）は、ほぼ水平面（３６）内に配置され、したがって誘電体ウィンドウ（２４）の平面（３０）に略平行なセグメント（３９）を有している。上述したように、誘導性部材またはアンテナ（１０）は、複数のセグメント（３９）どうしも互いに略平行でありかつターンセグメント（４１）に対して略平行となるように、構成される。コイルターンセグメント（３９，４１）の組み合わせにより、誘導性部材（１０）の主プラズマ生成領域が提供される。プロセス空間内にプラズマを拡散させるかまたはプラズマを束縛するために、各セグメント（３９，４１）のそれぞれの間の距離の変更を利用することができる。すなわち、ほぼ同じ水平方向設置範囲内における誘導性部材（１０）内のコイルターン数が増加すると、各セグメント（３９，４１）のそれぞれを、より接近させて配置することになり、したがって、プラズマが、より密になる。コイルターンの数が減少し、コイルターンセグメント（３９，４１）どうしの離間間隔が増大することにより、プラズマはより疎になる。
【００４９】
図１Ｂに示すように、種々の鉛直コイルターン（３４ｂ）は、鉛直基準面（３８）に略平行に配向する。図１Ｂに示すように、鉛直コイルターン（３４ｂ）が、１つのターンから次のターンに移行しなければならないので、鉛直コイルターンは、それぞれ完全には、基準面（３８）に対して厳密に平行な鉛直平面内に位置しているわけではない。しかしながら、本発明を記述する目的においては、複数の鉛直コイルターン（３４ｂ）は、基準面（３８）に略平行であるものと見なされ、基準面（３６）および誘電体ウィンドウ（２４ａ）の平面（３０）に対して略直交しているものと見なされる。
【００５０】
図１Ａに示すような本発明の一実施形態においては、誘導性部材（１０）は、水平コイルターン（３４ａ）がほぼ平面（３６）内に配向するようにして、形成される。複数のターン（３４ａ）は、平面（３６）に略直交している複数の鉛直コイルターン（３４ｂ）の両サイドに配置される。そのようにして、プラズマの全体的対称性が維持される。ＲＦ電源（２６ｂ）からのＲＦ出力は、セグメント（４２）のところにおいてマッチングユニット（２６ａ）を使用して誘導性部材（１０）に結合される。セグメント（４２）は、図１Ｂにおいては、ほぼ直立したものとして図示されている。しかしながら、セグメント（４２）を、平面（３６）内に配向することもできる。セグメント（４２）は、コイルの内部端（２４ａ）のところに位置している。ＲＦ出力は、誘導性部材またはアンテナ部材の両端部において、より詳細には、誘電性部材またはアンテナ部材を形成しているコイルの両端部のところにおいて、図１Ｂ〜図１Ｄ，図２Ａ〜図２Ｂ，図３Ａ〜図３Ｂ，図４，図５Ａ〜図５Ｂ，図９Ａ〜図９Ｃ，図１０Ａ〜図１０Ｃに示すような誘導性部材に同様に結合する。
【００５１】
図１Ａおよび１Ｂの実施形態に示す誘導性部材（１０）は、任意の形状の誘電体ウィンドウ（２４ａ）にも適合し得るように修正することができる。例えば、図１Ａおよび１Ｂに示す実施形態は、円形または楕円形の誘電体ウィンドウに対して適しているような半円形状とされた複数の水平コイルターン（３４ａ）を使用している。図１Ｃに示すような誘導性部材またはアンテナ（１０ａ）は、長方形形状の複数の水平コイルターン（４３ａ）を有しており、これは、長方形誘電体ウィンドウに適していて、ウィンドウ形状を最も効果的に利用することができ、誘導性部材内において多数のコイルターンを保証することができる。同様に、図１Ａ〜図１Ｃおよび本明細書の他の図に示すように、複数の鉛直ターン（３４ｂ）の形状を、半円形ではなく、長方形または他の形状に変更することができる。図４には、半円形の複数の水平コイルターン（５３）と長方形鉛直ターン（５５）とを使用した誘導性部材（１０ｅ）が示されている。当業者であれば容易に理解されるように、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明する誘導性部材のコイルターンの形状に様々な修正を行うことができる。例えば、より多数の、または少数の水平ターン（３４ａ）および／または鉛直ターン（３４ｂ）を本発明の原理に従って使用し、特定のプロセス空間およびチャンバの幾何形状用に構成を調整することができる。
【００５２】
ＩＣＰシステム内において使用される誘導性部材またはアンテナのための代替可能な構成が、図２Ａおよび図２Ｂに示されている。図２Ａおよび図２Ｂにおいては、水平ターンの構成の違いと、ＲＦ電源への結合の違いと、のために、水平コイルターンと鉛直コイルターンとの間の結合が変更されている。
【００５３】
具体的には、図１Ａの誘導性部材（１０）は、螺旋式に巻かれ、内部コイル端（４２ａ）および外部コイル端（４２ｂ）が規定される複数の水平コイルターン（３４ａ）を使用している。図１Ａに示す実施形態においては、ＲＦ出力は、内部コイル端（４２ａ）に近接する水平コイルターンと結合する。しかしながら、図２Ａに示す実施形態においては、ＲＦ出力は、外部コイル端（４６ｂ）のところにおいてアンテナ（１０ｂ）と結合する。内部コイル端（４６ａ）のところにおいては、鉛直コイルターン（４８）は、水平コイルターン（４５）と結合し、一体の誘導性部材（１０ｂ）を提供する。本発明の原理によれば、水平コイルターン（４５）および鉛直コイルターン（４８）の数を変更することができる。例えば、図２Ｂのアンテナ（１０ｃ）は、図２Ａのアンテナ（１０ｂ）よりも少ない数の鉛直コイルターン（４８）を使用する。
【００５４】
図３Ａに示すように、本発明の別の実施形態においては、水平基準面（３６）と鉛直基準面（３８）との中間の平面内に位置するように傾斜した角度をなす直立コイルターンを有する誘導性部材を使用することができる。図３Ａに示すように、誘導性部材（１０ｄ）は、複数の水平コイルターン（５０ａ）と、水平面の外側に位置した複数の直立コイルターン（５０ｂ）と、を有する。水平コイルターン（５０ａ）は、水平基準面（３６）に略平行に配置され、したがって誘電体ウィンドウ表面（３０）に略平行となる（図３Ｂを参照されたい）。コイルターン（５０ｂ）は、水平基準面（３６）よりも上方において角度をなしている。１つまたは複数のコイルターン（５０ｂ）の大部分を、直交または鉛直面（３８）内に配置することができる。しかしながら、本発明の別の見地によれば、例えばコイルターン（５２）といったようなさらなるコイルターン（５０ｂ）は、水平基準面（３６）と鉛直基準面（３８）との中間で傾斜しており、角度を形成している。コイルターン（５２）の傾きまたは角度は、誘電体ウィンドウを貫通する部材１Ｄの磁界形状に影響を与え、したがって、プラズマに送達されるエネルギーに影響を与える。したがって、中央コイルターン（５２）の傾斜は、アンテナ（１０ｄ）のインダクタンス特性に影響を与え、プラズマの形状および密度に対する可変性を提供する。このようにして、誘導性部材またはアンテナの操作を特定のプロセスチャンバや、プラズマに送達されるＲＦ出力のレベルといったような他のパラメータに調整するのに適するようにコイルターン（５２）の傾きを変更することができ、これにより、稠密かつ一様であるような望ましいプラズマを提供することができる。
【００５５】
本明細書で開示されるような誘導性部材またはアンテナを使用した本発明によるシステムの別の利点は、このシステムを、誘導性部材に対する『ホットスポット』をなくするために使用できることである。誘導性部材は、一般に、エネルギーをプラズマに結合することに対して最も大きな役割を担う主要部分または領域を有している。図１Ｆに示すような従来技術のＳ型コイルにおいては、その部分は、概ね、コイルターンの平行セグメントどうしが整列される誘導性部材の中心（４３）にある。しかしながら、図１Ｆの誘導性部材（３７）の主要プラズマ部分（４３）は、しばしば、プラズマのある領域（すなわちホットスポット）に過剰なエネルギーを供給する。その結果、例えば石英製ウィンドウといったような誘電体ウィンドウ（２４ａ）が、実際にＩＣＰシステム内においてスパッタまたは侵食される可能性がある。そのような誘電体ウィンドウ（２４ａ）のスパッタリングは、成膜プロセスであっても、エッチングプロセスであっても、全体のプラズマプロセスを汚染する可能性がある。誘電体ウィンドウのスパッタリングを低減するためにチャンバ内においてファラデーシールドを使用する場合、そのシールド自体がスパッタリングされる可能性があり、それによってもプラズマプロセスが汚染される可能性がある。図１Ａ〜図１Ｅ，図２Ａ〜図２Ｂ，図３Ａ〜図３Ｂ，図９Ａ〜図９Ｃ，図１０Ａ〜図１０Ｃに示すような本発明の誘導性部材においては、誘導性部材の中央領域（４３）のコイルターンは、コイルターンのうちの、例えばセグメント（３９）といったようなあるセグメントが水平面内にあっても、そのコイルターンの大部分が水平面の上にあるように構成され、配列される。そのような構成を用いることにより、本発明者は、プラズマ中の望ましくないホットスポットと、ファラデーシールドまたは誘電体ウィンドウのスパッタリングと、を低減することができることを発見した。そのようなスパッタリングは、基板のプラズマプロセスでの汚染を引き起こす可能性があるので、したがって本発明はそのような汚染を低減する。
【００５６】
図９Ａ〜図９Ｃおよび図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の原理に従ったアンテナ部材または誘電性部材の代替可能なまたは追加の実施形態を示している。アンテナ部材（３００）は、長尺の電気導体（３０１）から形成されており、上述したのと同様に複数のターンを有するものとして構成されている。アンテナ部材（３００）は、両端部（３０２，３０３）を有しており、複数のターンは、両端部（３０２，３０３）間において、アンテナ部材の長さに沿って順次的に形成されている。アンテナ部材（３００）の両端部の近傍においては、ターミナル（３０６，３０７）に対して、電源が接続される。
【００５７】
図１Ａ〜図１Ｆ，図２Ａ〜図２Ｂ，図３Ａ〜図３Ｂにおける各実施形態においては、アンテナ部材の中央領域（４３）内のセグメント（３９，４１）は、アンテナ部材の両端部間において、アンテナ部材をほぼ横方向に横断して延在しているとともに、アンテナと一緒に使用されている誘電体ウィンドウの表面によって規定された面に対して全体的に平行な平面内において、全体的に同一平面的である。これらのアンテナの実施形態における様々なセグメント（３９，４１）は、ほぼ直線状であって、互いに平行である。図９Ａ〜図９Ｃおよび図１０Ａ〜図１０Ｃに示す実施形態においては、アンテナ部材の複数のターンのうちの、ターンセグメントすなわち横方向セグメントは、本発明のある見地に基づき、湾曲している。
【００５８】
より詳細には、図９Ａ〜図９Ｃに示すように、アンテナ部材（３００）の中央領域（３１０）は、平面内において互いに同一平面的とされた複数のセグメント（３１２ａ，３１２ｂ）（総称してセグメント（３１２））を備えている。セグメント（３１２ａ，３１２ｂ）が規定する平面は、アンテナ部材（３００）が、図１Ｂに示すような処理システム内に配置されたときには、誘電体ウィンドウの平面状表面（図示せず）に対して略平行なものとなる。本発明の一見地においては、ターンセグメント（３１２）は、アンテナ部材（３００）の各端部（３０２，３０３）に対して、凹状にまたは凸状に、湾曲している。より詳細には、アンテナ部材は、仮想中央線（３１４）の両サイドに配置された２つの半体を備えてなるものと見なすことができる。例えばアンテナ部材の端部（３０３）に対して対応している半体といったような一方の半体におけるターンセグメント（３１２ａ）は、アンテナ部材の対応端部に対して湾曲している。より詳細には、図９においては、符号（３１２ａ）によって示された複数のターンセグメントは、中央線（３１４）に関する一方サイドにおいて、端部（３０３）に対して凹状に湾曲している。中央線に関する反対サイドにおいては、符号（３１２ｂ）によって示された複数のターンセグメントは、アンテナ部材の端部（３０２）に対して凹状に湾曲している。
【００５９】
本発明者は、図９Ａ〜図９Ｃに示すようなアンテナ部材（３００）が、より小さなインダクタンスによって特徴づけられることを見出した。より小さなインダクタンスは、プラズマ源ハードウェアおよび処理システムにおいては、非常に実用的な利点である。例えば、そのような小さなインダクタンスは、プラズマ源ハードウェア内におけるアーク発生を防止する。さらに、アンテナ部材（３００）によってもたらされる電力分布が、例えば図１Ａに示すアンテナ部材といったようなアンテナ部材によって得られる電力分布よりも、より対称性が大きいことを見出した。
【００６０】
図９Ａ〜図９Ｃに示すように、アンテナ部材（３００）は、上述した様々なアンテナ部材の種々の特徴点を共有している。例えば、符号（３１６）によって示されているターンといったようなターンは、図においては水平面として例示されているような第１平面内に配向しており、一方、符号（３１８）によって示されているターンといったような他のターンは、第１平面に対して角度をなしているような第２平面内に配向している。中央の配向ターン（３２０）は、第３平面内に配向している。すなわち、ターン（３１６，３１８）が規定している第１平面や第２平面に対して角度をなしているような、略鉛直方向を向いた平面内に配向している。詳細に後述するように、アンテナ部材（３００）は、シールドと一緒に使用することができる。例えば図１１Ｂおよび図１１Ｃに図示されたシールドといったようないくつかの適切なシールドは、アンテナ部材（３００）の湾曲セグメント（３１２）に対応した湾曲スロットを有している。
【００６１】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、凸状に湾曲した複数のターンセグメントを使用した代替可能な他のアンテナ部材を示している。より詳細には、アンテナ部材（３３０）は、１つの導体（３０１）から形成されていて、両端部（３３１，３３２）を有している。アンテナ部材は、仮想中央線（３１４）を横断して長手方向に延在している。そのため、アンテナ部材は、仮想中央線（３１４）の両サイドにそれぞれ配置された２つの半体を備えてなるものと見なすことができる。アンテナ部材（３３０）は、同様に、アンテナ部材の両端部（３３１，３３２）のところのターミナル（３０６，３０７）を介して、電源に対して接続される。
【００６２】
図１０Ａ〜図１０Ｃの実施形態においては、アンテナ部材を横方向に横断して延在しているターンセグメントは、アンテナ部材の各端部（３３１，３３２）に対して、凸形状に湾曲している。つまり、セグメント（３３４ａ，３３４ｂ）は、各対応端部（３３１，３３２）に対して凸状に湾曲している。中央線（３１４）の両サイドに位置した各セグメント（３３４）は、アンテナ部材の対応端部に向けて逆向きに凸状に湾曲している。アンテナ部材（３３０）は、さらに、中央ターン（３３８ａ，３３８ｂ）を有している。これら中央ターン（３３８ａ，３３８ｂ）は、セグメント（３３４）がなす平面内に全体的に位置した中央セグメント（３３６）を共有している。中央セグメント（３３６）は、直線状であって湾曲しておらず、この観点においては、セグメント（３３４）とは相違している。付加的な直線状セグメント（３３６）と中央ターン（３３８ａ，３３８ｂ）とが設けられていることにより、中央にピークを有した電力分布がもたらされる。本発明者は、付加的なターンやセグメントを使用しなくても、アンテナ部材は、２つのピーク分布を生成し得ることを見出した。本発明者は、さらに、所定長さの直線状セグメント（３３６）と、このセグメント（３３６）の両サイドに形成された各隣接ターンと、を使用することによって、アンテナ部材を介してプラズマ内に伝達される合計電力を制御し得ること、および、電力分布の方位特性を制御し得ること、を見出した。
【００６３】
個々のターンどうしの間の距離、より詳細には、湾曲したセグメント（３１２，３３４）どうしの間の距離、を変更することにより、プロセスの広がりを増減することができる。図示したアンテナ部材は、例えば円形ウィンドウや長方形ウィンドウといったような様々に相違する誘電体ウィンドウに対して使用することができる。
【００６４】
プラズマに対しての容量結合を低減し得るよう、また、アンテナ部材の誘導結合効率を増強させ得るよう、また、プラズマ電位を低電位に維持し得るよう、また、誘電体ウィンドウを保護して汚染を防止し得るよう、複数のスロットを有した静電シールドを、上述のアンテナ部材の場合と同様に、図９Ａ〜図９Ｃおよび図１０Ａ〜図１０Ｃのアンテナ部材においても、使用することができる。そのような静電シールドは、誘電体ウィンドウと処理システム内のプラズマとの間に、配置される。
【００６５】
さて、図１１Ａ〜図１１Ｃには、図９Ａ〜図９Ｃおよび図１０Ａ〜図１０Ｃのアンテナ部材と一緒に使用可能であるようないくつかの静電シールドが示されている。図１１Ａには、図１Ｅに示したものと同様の静電シールド（３４０）が示されている。この静電シールド（３４０）は、互いに平行な直線状の複数のスロットを使用している。このようなシールドは、中央領域にターンセグメントを有しているとともにセグメントどうしが略直線状でありかつ互いに平行でありさらに極めて尖鋭な湾曲を有していないような、図１Ａ〜図１Ｆ，図２Ａ〜図２Ｂ，図３Ａ〜図３Ｂ，図４，図５Ａ〜図５Ｂ，図９Ａ〜図９Ｃ，図１０Ａ〜図１０Ｃに示すアンテナ部材に対して適切なものである。もっと急峻な激しく湾曲した凸状または凹状の横方向セグメントを有したアンテナ部材に対しては、静電シールドは、アンテナ部材の湾曲ターンセグメントに適合し得るよう、凸状または凹状のスロット構造を有することができる。一般に、複数のスロットが様々なアンテナセグメントに対して約９０°という角度をなすようなすなわち略垂直であるような静電シールドを使用することが、望ましい。
【００６６】
図１１Ｂに示す静電シールド（３４４）の場合には、シールドは、シールドをアンテナ部材と一緒に使用したときにアンテナ部材の両端部に対して９０°という配向をなす両端部（３４５，３４６）を有しているものと見なすことができる。静電シールド（３４４）は、例えばスロット（３４８）といったような複数のスロットを有している。このようなスロットは、静電シールドの両端部（３４５，３４６）に対して凹状に湾曲している。複数の中央スロット（３４９）は、直線状のままであって、かつ、互いに略平行である。
【００６７】
図１１Ｃに示すような他の実施形態においては、静電シールド（３５０）は、静電シールドの両端部（３５３，３５４）に対して凸状に湾曲した複数のスロット（３５２）を使用している。シールド（３５０）をアンテナ部材と一緒に使用したときには、シールド（３５０）の両端部（３５３，３５４）は、アンテナ部材の両端部に対して約９０°だけ回転する。静電シールド（３５０）は、さらに、複数の直線状スロット（３５７）を有している。この場合にも、特定のアンテナと一緒に使用される静電シールドは、スロットと、アンテナのうちの、略垂直であるような複数のターンセグメントと、の間に対応関係が得られるように、選択される。
【００６８】
図５Ａおよび図５Ｂに、本発明の原理による処理システムで使用するための、３次元誘導性部材の追加の実施形態を示す。図５Ａおよび図５Ｂに示す誘導性部材すなわちアンテナは、アンテナ構成の全体的水平方向設置面積を著しく増大させることなくプロセス空間内に密で一様なプラズマを供給するための、略水平面よりも外側に位置するセグメントまたは部分を有するコイルターンを使用する。本発明の別の見地によれば、図５Ａおよび図５Ｂの誘導性部材は、誘導性部材の鉛直高さを低減することもできるコイルターンを使用する。図５Ａおよび図５Ｂの誘導性部材は、ベース面の上方に鉛直に起き上がるが、誘導性部材の全体の鉛直方向高さを制限するために、やはり概ね水平に延びる追加のコイルターンを使用する。
【００６９】
次いで図５Ａを参照すると、誘導性部材（６０）は複数のコイルターン（６２）を備えている。コイルターン（６２）のうちのいくつかは、図に示すような離隔され略平行な平面に配向するターン部分（６４）を有している。この離隔され略平行な平面は、概ね水平に配向するように示されている。すなわち、誘導性部材（６０）が図１Ｄに示すように誘電体ウィンドウの上に配置された場合に、コイルターン（６２）の部分（６４）は、誘電体ウィンドウによって規定される平面（２５）およびその平面よりも上方の空間において平行な、概ね水平な平面にあることになる（図１Ｄを参照）。そのようにして、コイルターン部分は、概ねスタックされたコイルターンを形成する。しかしながら、コイルターン（６２）のうちのいくつかは、さらに、コイルターンの部分の鉛直方向高さを上げるように、すなわち水平に配向するコイルターン部分を鉛直にスタックするように概ね鉛直に配向する、部分またはセグメント（６６）を有している。コイルターン（６２）は、大部分が水平に配向するように構成される。したがって、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、誘導性部材（６０）のコイルターン（６２）のうちのいくつかは、互いに鉛直方向にスタックされた複数のターン部分またはセグメントを有している。誘導性部材（６０）の構成は、鉛直方向に配向する部分（６６）と水平方向に配向する部分（６４）とを有するコイルターンを使用しているものの、コイルターン（６２）は、スタックされた形状で互いに離隔された複数の水平面内に、大部分が概ね水平に配向する。すなわち、各コイルターンのかなりの部分またはセグメントが概ね水平に配向する。コイルターンの鉛直方向部分（６６）により、コイルターン（６２）が図５Ａに示すスタックされた形状を形成するように、水平部分（６４）の間の鉛直方向の間隔が提供される。そのようにして、誘導性部材の水平方向設置面積を著しく増大することなく、誘導性部材の実効的プラズマ生成領域を増大させることができる。さらに、コイルターンの大部分が水平に配向するように構成されているので、誘導性部材の鉛直方向高さも最小化される。具体的には、コイルターン（６２）は、互いに略平行かつ同一平面上にあり、誘導性部材（６０）の中央プラズマ生成領域（７１）を規定する平行部分（６８）を有している。本発明の原理に従って、スタックされたコイルターン（６２）により、誘導性部材の全体の水平方向設置面積を増加させることなく、誘導性部材（６０）の中心（７１）に近接して配置すべきより多数の部分（６８）が提供される。誘導性部材（６０）内の追加のコイルターン（６２）は、より大きな水平方向設置面積ではなく、誘導性部材への追加の鉛直方向高さに変換される。したがって、誘導性部材（６０）は、プラズマ処理システム中のプロセスチャンバの水平断面寸法を著しく増大させることなく、密で一様なプラズマを生成または維持するために使用することができる。図５Ａに示すように、ＲＦ出力は、内部コイル端（７０）のところにおいて誘導性部材（６０）に誘導的に結合される。コイルターン（６２）がスタックされかつ大部分が水平に配向するので、鉛直方向高さは、例えば図１の誘導性部材（１０）の場合ほどは著しく増大しない。このようにして、誘導性部材（６０）により、水平および鉛直的にコンパクトな構成が提供され、通常は実質的により大きな誘導性部材を必要とする、密で一様なプラズマを維持するためにこの誘導性部材（６０）を使用することができる。
【００７０】
図５Ｂは、本発明の原理による誘導性部材の別の実施形態を示している。この実施形態においては、図５Ａの誘導性部材（６０）の様々な特徴点、ならびに図１Ａに示す誘導性部材（１０）の特徴点、の組み合わせを使用する。より具体的には、誘導性部材（７２）は、前述のようなスタックされた形状の、またはスタックされた形状から角度をなすコイルターン（６２）を有している。コイルターン（６２）は、大部分が水平面内に位置する。それは、それらのターンの水平部分（６４）が、鉛直部分（６６）よりも著しく長いからである。そのようにして、コイルターン（６２）は、スタックされた形状で、図５Ａの誘導性部材に類似の鉛直に離隔された水平面内に配向する。誘導性部材（７２）は、スタックされた構成に角度をなして配向する１つまたは複数のコイルターン（７４）も有している。図５Ｂにおいては、コイルターン（７４）は、スタックされたコイルターン（６２）に概ね直交する鉛直面に大部分が配向する。しかしながら、追加のコイルターン（７４）は、水平または鉛直方向の間において角度をなすことができる。ＲＦ出力は、外部コイル端（７６）のところにおいて誘導性部材（７２）に結合する。図５Ａ〜図５Ｂの誘導性部材のコイルターンは、概ね半円形状として示されているけれども、他の形状を有することもできる。同様に、図５Ｂでは概ね鉛直に配向するコイルターン（７４）が示されているけれども、図３Ａおよび図３Ｂに示されるのと同様にコイルターン（７４）を水平と鉛直の間の角度をなすものとすることができる。
【００７１】
図６Ａ〜６Ｄには、本発明の原理によるプラズマ処理システム内において使用するための誘導性部材用の別の代替可能な構成を示す。図６Ａ〜６Ｄの誘導性部材は、比較的接近して隔離された巻きコイルターンを有しているようなコイル形態の従来の誘導性部材からの変形形態である。すなわち、図６Ａ〜６Ｄは、非コイル形式に配列された、反復された導体セグメントを使用する誘導性部材の実施形態を示す。より具体的には、誘導性部材に関して、反復された（繰返しの）導体セグメントは、本明細書で説明する他の実施形態に関して説明したような、単なる反復されたコイルのコイルターンの形態ではない。具体的には、図６Ａ〜６Ｄの実施形態は、プラズマ中にエネルギーを結合するために平面誘電体ウィンドウを使用するように構成される。図６Ａ〜６Ｄの誘導性部材は、誘導性部材の中心の周りに円形パターンに配置される複数の同一の反復された導体セグメントをそれぞれ備える。図６Ａ、６Ｃ、および６Ｄといったような一部の誘導性部材は、誘導性部材の中心から半径方向外側に延びるように配置された反復された導体セグメントを有する。そのような誘導性部材は、プロセスチャンバ内部にリング形状のプラズマを生成し、そのような誘導性部材の中心に近接して配置することがある他の追加のハードウェアと共に使用することができる。例えば、プラズマプロセスのために図６Ａ〜６Ｄの誘導性部材の中心に、マグネトロン装置、ガス注入アセンブリ、測定装置、および他のプロセスハードウェアを配置することができる。図６Ａ〜６Ｄに示す誘導性部材は、隣接する中心を共有する複数のコイルターンを含む従来の巻きコイルまたはアンテナとは幾分異なる。実施形態のうちのいくつかは、図６Ｂの誘導性部材といったような複数の層を使用し、図６Ｂの誘導性部材は、概ね円形パターンに配列された、コイルターンの形態の反復されたセグメントを使用するが、図６Ａ〜６Ｄの誘導性部材は、従来の巻きコイルまたは螺旋コイルアンテナと比較して、概ねアンテナの端部で入力インピーダンスが減少する。さらに、図６Ａ〜６Ｄの誘導性部材は、従来のコイル構成と比較して、より低いインダクタンスを有することができる。
【００７２】
図６Ａを参照すると、誘電体ウィンドウの水平面に略平行な平面に配向するように構成される誘導性部材（８０）が示されている（図１Ｄを参照）。誘導性部材（８０）は、誘導性部材の中心（８４）から半径方向外側に延びるように配置される複数の反復されたセグメント（８２）を形成する。反復される各セグメント（８２）は、プラズマの生成に寄与し、セグメントが中心（８４）の周りに半径方向に配置されるので、そのような誘導性部材によって円形またはリング形状のプラズマが生成される。誘導性部材（８０）は、基準円（８７）によって示すように大部分が円形形状である外部部分（８６）を含む反復された導体セグメント（８２）を有している。本発明の原理によれば、誘導性部材（８０）は、誘導性部材の中心（８４）に近接して配置することができるマグネトロン、ガス注入アセンブリ、または測定装置といったような他のプロセス構成誘導性部材と共に組み合わせて使用することができるような、密で一様なリング形状のプラズマを生成する。それは、プラズマ生成が、反復されたセグメント（８６）に近接した中心から半径方向外側に大部分は維持されるからである。誘導性部材（８０）は、誘導性部材の概ね一方の側が時計方向といったような一方向に電流を導通し、誘導性部材の他方の側が反時計方向といったような反対方向に電流を導通するように、概ね誘導性部材の中心（８４）を通って延びるクロスオーバセグメント（８８）を含む。そのようにして、リング形状プラズマ内においてより整合性のあるプラズマ密度が達成される。ＲＦ出力は、端子（８１）のところにおいて誘導性部材（８０）に結合する。
【００７３】
図６Ｂには、平面状誘電体ウィンドウに略平行な平面に配向するようにやはり構成され（図１Ｄを参照）、個々のコイルを形成する、反復された導体セグメント（９２）を含む誘導性部材（９０）を示す。セグメント（９２）は、コイルを形成するが、反復された導体セグメントは、コイル形式には配列されない。すなわち、個々のコイル（９２）は、単により大きなコイル構造のコイルターンではない。各コイル（９２）は、約１プラス２分の１のターンを含み、誘導性部材の中心（９４）の周りに概ね円形パターンで配列される。図６Ｂの実施形態は、螺旋形状のコイルを有する。図６Ｂに示すように、各コイルセグメント（９２）は、概ね鉛直な軸（９３）の周りに巻かれ、その結果反復された各コイルセグメント（９２）の１プラス２分の１ターンにより、鉛直に離隔されるが、水平に配向する平面に位置付けられるセグメントを有する複数の層の誘導性部材が提供される。各コイルセグメントは、各コイルセグメントが下側部分（９６）と上側部分（９８）との間で同様に巻かれるように、種々のコイルセグメント（９２）の間に配置される移行セグメント（９５）を含む。各コイルセグメント（９２）は、誘導性部材（９０）の中心（９４）の周りに同様に配列される。ＲＦ出力は、端子（９１）のところにおいて誘導性部材（９０）に結合する。
【００７４】
図６Ｃの誘導性部材（１００）も平面誘電体ウィンドウに略平行な水平面に配向するように構成され、誘導性部材の中心（１０４）から半径方向外側に延びるように配置されたような、反復された導体セグメント（１０２）を形成する。反復されたセグメント（１０２）は、それぞれが概ね直線状の外側部（１０１）と円形または丸まった端部（１０３）を有するような、概ね楕円形の部分を含む。誘導性部材（１００）は、図６Ｂに示す誘導性部材に類似の複数のレベルまたは層も有する。しかしながら、参照符号（１０６）によって示される第１層および参照符号（１０８）によって示される第２層として存在する複数の層は、２つの鉛直方向に離隔された水平面のパターンを反復することによって形成される。より具体的には、誘導性部材（１００）は、略ポイント状部分（１０５）で始まる第１層（１０６）中で、複数の反復された導体セグメントを形成する。略ポイント状部分（１０７）で、移行が行われ、その移行において、誘導性部材（１００）を形成するために使用される導体が、レベル（１０８）に鉛直上方に延び、次いでパターンを反復し、下の層（１０６）の反復されたセグメントと重なるようなまたは同じように延びる反復されたセグメントが形成される。ＲＦ出力は、端子（１０９）において誘導性部材（１００）に結合する。
【００７５】
図６Ｄには、本発明の原理によるプラズマ処理システムで使用するための誘導性部材用の別の代替可能な構成を示す。誘導性部材（１１０）は、誘電体ウィンドウに略平行な水平面に配向するように構成され、誘導性部材（１１０）の中心（１１４）から半径方向外側に延びる反復されたセグメント（１１２）を形成する。セグメント（１１２）は、図６Ｃに示すセグメント（１０２）と同様の形式で配向する。しかしながら、誘導性部材（１１０）は、単一レベルまたは単一層のみを使用し、反復されたセグメント（１１２）は、異なる形態をとる。図６Ｃに示すような楕円形状部分を形成するのではなく、この反復されたセグメントは、多数の角度をなすコーナー（１１６）を有し、それらコーナー（１１６）は、概ね、誘導性部材（１１０）の中心（１１４）に対して半径を有するように形成される湾曲した長方形とみなすことができる形である。この湾曲した長方形は、半径方向に配向するセグメント（１１７）によって互いに接続されるような、曲線状の内側部（１１３）と曲線状の外側部（１１５）とを含む。ＲＦ出力は、端子（１０１）のところにおいて誘導性部材に結合する。
【００７６】
本発明の別の見地によれば、プロセスチャンバのプロセス空間中に電気エネルギーを結合するために、プロセスチャンバの側壁部分と同時にプロセスチャンバの端壁部分との両方を介して、誘導性部材を構成し、使用することができる。従来においては、典型的な誘電体ウィンドウは、図１Ｄに示すように、チャンバの端部またはチャンバの端壁に近接して配置され、通常は、チャンバの上端に配置される。そのようにして、従来の平面コイルアンテナからの電気エネルギーは、チャンバのプロセス空間中に下方に配向する。あるいは、チャンバの側壁を誘電体材料から形成することができ、螺旋コイルまたはソレノイドコイルを側壁の周りに巻いてチャンバ中にエネルギーを結合することができる。本発明の別の見地によれば、コイルターンのセグメントがチャンバの側壁部分に沿うと同時にチャンバの端壁にも沿って配置され、または配向するようにして、複数のコイルターンを有する全体的に非平面的な誘導性部材が構成される。これにより、誘導性部材からの電気エネルギーが、側壁および端壁部分を同時に介して結合する。すなわち一実施形態においては、誘導性電気エネルギーは、チャンバの側部ならびに上端からプラズマ中に結合する。この目的のために、そのような誘導性部材を使用する処理システムは、石英といったような誘電体材料から形成される側壁部分および端壁部分を有する。
【００７７】
次いで図７Ａを参照すると、コイルの形態の誘導性部材（１２０）が、側壁部分（１２１）および端壁部分（１２２）を含むプロセスチャンバの区間（１２３）の周りに形成され、構成されることが示されている。プロセスチャンバ区間（１２３）は、図８Ｂに示すチャンバといったようなより大きなチャンバ中に組み込むことができる。区間（１２３）は、一般に、基板に近接してプラズマを形成するようにして、処理すべき基板に対向して配置される。図７Ａ〜７Ｃに示す区間（１２３）は、略平面状の端壁部分（１２２）および円筒形の側壁部分（１２１）を有する概ね円筒形であるように示されているけれども、この区間は、図８Ｂに示す幾分の円錐形状といったような他の形状をとることもできる。誘導性部材（１２０）は、参照符号（１２４）によって集合的に示される複数のコイルターンを含むコイルとして形成され、各ターンは、チャンバ側壁部分（１２１）の周りに沿って配向するセグメント（１２６）を含む。コイルターン（１２４）は、また、端壁部分（１２２）に沿って配向するセグメント（１２７）も含む。そのようにして、誘導性部材（１２０）のコイルターン（１２４）は、チャンバの側壁部分と端壁部分の両方を介してエネルギーをプラズマ中に結合する。側壁部分（１２１）および端壁部分（１２２）は、電気エネルギーを、それを介してプラズマに結合することを可能とするための、石英といったような適切な誘電体材料から形成される。
【００７８】
複数のコイルターン（１２４）は、誘電体チャンバ区間（１２３）の概ねすべての側部からエネルギーをプラズマ中に結合するように、区間（１２３）の周りに巻かれ、配列される。すなわち、誘導性部材（１２０）は、概ねチャンバ側壁部分（１２１）に沿って配向するコイルターンのセグメントと、チャンバ端壁部分（１２２）に沿って配向するコイルターンのセグメントと、を含む。この目的のために、端部（１３０）においてＲＦ電源の端子に結合する誘導性部材（１２０）は、複数のコイルターンを含み、各コイルターンは、端壁部分を横切って巻かれるセグメントと、側壁部分（１２２）の周りに巻かれるセグメントと、を有する。コイルターンの複数の側壁セグメントは、互いに角度をなして配向する区間を含む。具体的には、側壁部分（１２１）に沿って配置されるコイルターンの側壁セグメントは、それぞれ側壁部分の下方に延びる区間（１３２）と、水平区間（１３３）によって示されるような、側壁部分（１２１）の周りに延びる区間と、を含む。各コイルターンの側壁セグメントは、さらに、鉛直区間（１３４）によって示されるような、側壁部分（１２１）を超えて後方に延びる区間を含む。次いでコイルターンは、端壁部分（１２２）を超えて後方に延びる。図７Ａに示すように、このパターンは、種々のコイルターン（１２４）に対して反復され、チャンバ区間（１２３）の一方の側の下方に進む。下部のコイル（１２４ａ）においては、セグメント（１３５）においてコイルターン（１２４ｂ）の上への移行が行われ、次いでそのコイルターン（１２４ｂ）は、側壁部分（１２１）の周囲と上方に向かって巻かれ、端壁部分（１２２）の上に巻かれ、端部（１３６）で終端するまでチャンバ区間（１２３）の他方の側に沿って反復する。端部（１３６）は、ＲＦ電源の他端に結合する。図に示すように、コイル（１２０）は、基本的にコイルターンの組を有し、ターンの１つの組が、概ねチャンバの一方の側に沿って配置され、別のターンの組が、概ねチャンバの別の側に沿って配置される。
【００７９】
図７Ａに示す誘導性部材の実施形態においては、側壁部分に沿ったコイルターンセグメントは、図７Ａに示すように鋭い９０°の曲がりを含む。参照符号（１３２，１３４）によって示されるような、側壁部分（１２２）の上方および下方に向かって巻かれる種々のコイルターン区間は、概ね鉛直な向きに配向する。区間（１３３）を含む誘導性部材の別の区間は、概ね水平に配向する。コイルターン区間（１３２，１３４）と区間（１３３）との間に約９０°の曲がりがある。あるいは、コイルターンの種々の区間に対して他の配向も使用することもできる。
【００８０】
例えば図７Ｂを参照すると、誘導性部材（１２０）に類似の誘導性部材の代替可能な実施形態が示されている。誘導性部材（１４０）は、図７Ａの誘導性部材（１２０）に類似のプロセスチャンバ区間（１２３）の側壁部分（１２１）の周りと端壁部分（１２２）の上とに延びる複数のコイルターン（１４２）を含む。しかしながら、コイルターン（１４２）の区間（１３４）と区間（１３３）との間の移行は、個々の区間（１３４，１３３）が互いに概ね直交しないように、９０°よりも大きい角度となる。側壁区間（１３３，１３４）との間の角度は、チャンバ区間（１２３）の特定の形状を収容するように変更することができる。例えば、この角度を９０°未満にすることもできる。誘導性部材（１４０）は、チャンバの端壁および側壁の両方を介してエネルギーをプラズマ中に結合する。
【００８１】
図７Ｃには、電気エネルギーをチャンバの端壁部分および側壁部分からプロセスチャンバ中に結合するために使用される誘導性部材の別の代替可能な実施形態を示す。図７Ｃの実施形態は、図７Ａ，７Ｂに示すような、複数の角度をなす区間を有するコイルターンを使用しない。誘導性部材（１５０）は、概ね円形の巻きコイルターンを使用する。そのコイルターンは、ターンの区間がチャンバ区間（１２３）の周りにあり、ターンの区間が同時に端壁部分（１２２）を横切り、側壁部分（１２１）を横切るように巻かれる。前述と同様に、この誘導性部材は、区間（１２３）の対向する側部に配置されるコイルターンの２つの組を形成する。
【００８２】
図７Ａ，７Ｂ，７Ｃの誘導性部材（１２０，１４０，１５０）は、それぞれ様々な角度から電気エネルギーをプラズマ中に誘導的に結合するために使用することができ、プラズマ中への電気エネルギーの貫通を変化させるために使用することができる。それによって、誘導性部材は、平面状コイルでは達成不可能な方式でプラズマの安定性および一様性に影響を与える。例えば、平面状コイルにおいては、コイルとプラズマとの間の結合インターフェースの寸法に影響を与える能力はほとんどなく、したがって、ＲＦ出力がプラズマ中に伝達される領域を拡大する能力はほとんどない。一般に、ＩＣＰ出力は、アンテナに対向するプラズマ層中に伝達され、誘電体ウィンドウから表皮厚さの数倍にわたってしか延びない。図７Ａ〜図７Ｃに示すようなアンテナ構成は、プロセスチャンバの側壁部分（１２１）に沿って配向するコイルターンのセグメントの配向を変化させることにより変動可能性を生成し、その結果、エネルギーは、チャンバの上端からプラズマ中に向けて送られるだけでなく、側部からも送られる。
【００８３】
図７Ｄには、本発明の原理によるプロセスチャンバの端壁および側壁を介してエネルギーをプラズマ中に誘導的に結合するために使用することができる非平面状誘導性部材の別の実施形態を示す。誘導性部材（１６０）は、図７Ａ〜７Ｃに示す誘導性部材に類似の、反復された巻きコイルターンを使用しない。むしろ、誘導性部材（１６０）は、図６Ａ〜図６Ｄに示される誘導性部材の変形形態であり、誘導性部材の反復されたセグメントが、非コイル形式に配列され、中心軸の周りに円形パターンに半径方向に配列される。これらセグメントは、誘導性部材の中心から半径方向外側に延びるように配置される。しかしながら、誘導性部材（１６０）は、図６Ａ〜図６Ｄに示すように略平面状または平面状になるようには構成されず、誘導性部材（１６０）は、チャンバの上端に沿って配向するセグメントと、チャンバの側部に沿うように配向するセグメントと、を有する。
【００８４】
より具体的には、中心軸（１６１）の周りに半径方向に配列される反復された各セグメント（１６２）は、コーナー（１６３）で曲がり、概ね水平な上端セグメント（１６４）と、概ね鉛直なセグメント（１６６）と、を形成する。上端セグメント（１６４）は、プロセスチャンバの端壁または上端壁部分（１２２）に沿って概ね配向し、鉛直セグメント（１６６）は、プロセスチャンバの側壁部分（１２１）に沿って概ね配向する。例えば、図６Ａの誘導性部材（８０）中の種々の反復されたセグメントを、図７Ｄに示すような方式で曲げることによって、誘導性部材（１６０）に類似の誘導性部材を形成することができる。各側部セグメント（１６６）は、概ね水平に配向するが、側壁部分（１２１）に沿って配置される区間（１６７）を含む。誘導性部材（１６０）は、電気エネルギーをチャンバの上から、かつチャンバの側部を介してプロセスチャンバ中に結合する。
【００８５】
本発明の一見地によると、本明細書に開示したＩＣＰシステムおよび誘導性部材は、プラズマエッチングまたはプラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）に対して使用できる。本発明の別の見地によると、本発明による誘導結合プラズマは、スパッタ成膜プロセスまたはスパッタエッチングプロセスに対して使用できる。本発明の別の見地によると、本明細書で開示した誘導性部材は、第２の独立したバイアス誘導性部材と組み合わせて、プロセスチャンバ内のプラズマにさらに作用し、またはスパッタ粒子をイオン化させるためにスパッタ成膜に使用できる。
【００８６】
その目的のために、プロセス空間（２０４）を規定するプロセスチャンバ（２０２）を使用した処理システム（２００）を、図８Ａに示す。プロセス空間（２０４）は、処理される基板（２０６）を保持する。システム（２００）においては、本発明の原理に従って本明細書で先に示した誘導性部材を用いており、このシステムは、ターゲットからスパッタされる粒子を基板上に成膜する以前にイオン化するイオン化ＰＶＤ法に特に適するものである。基板（２０６）は、基板（２０６）およびプロセス空間（２０４）を囲む誘電体チャンバ部分（２１０）の下方に配置されたウェハ支持体（２０８）上に載置されている。支持体（２０８）は、適切な電源（２０６ａ）でバイアスすることができる基板ホルダ（２０６ｂ）を含んでいる。アパチャプレート（２１２）、ならびにスパッタ成膜ターゲット（２１４）および関連するマウント（２１５）は、誘電体チャンバ部分（２１０）の上面上に配置されている。アパチャプレート（２１２）は、アパチャすなわち開口（２１３）を有し、ターゲット（２１４）は、リングターゲットの形態とすることができ、アパチャ（２１３）を囲んでいる。ターゲット（２１４）は、適切なＤＣ電源（２２６ｂ）に結合されている。誘電体ウィンドウ（２１６）は、アパチャプレート（２１２）およびターゲット（２１４）の上面上に配置されている。誘導性部材（２２０）は、誘電ウィンドウ（２１６）の上面上に配置されている。
【００８７】
本発明の原理によると、誘導性部材（２２０）は、適切に構成されたいくつかの誘導性部材のいずれか１つとすることができる。誘導性部材は、図１Ａおよび図８Ａに示した誘導性部材（１０）のように、平面状誘電体ウィンドウと組み合わせて動作可能である。図１Ｄのシステムに関して考察したように、ファラデーシールド（２３４，２３６）を、システム（２００）で用いる場合もある。誘導性部材（１０）は、垂直コイルターン（２２２）および水平コイルターン（２２４）を含んでいる。水平コイルターン（２２４）は、概ね、誘電体ウィンドウ（２１６）の平面状頂部表面（２２５）に対して平行な平面内に位置している。誘導性部材（２２０）は、電気エネルギーをプロセス空間（２０４）に結合させるものであり、具体的には、ウィンドウ（２１６）を介してエネルギーをプロセス空間（２０４）内のプラズマに結合させる。プラズマは、ターゲット（２１４）から材料をスパッタし、ターゲット材料のスパッタ原子をイオン化するのに用いられており、スパッタ原子は、公知のイオン化スパッタ成膜技法に従って基板（２０６）上に成膜される。誘導性部材（２２０）は、マッチングユニット（２２６ａ）を介してＲＦ電源（２２６）に結合されている。ターゲット（２１４）は、ターゲットをバイアスするためにＤＣ電源（２２６ｂ）に結合されている。図８Ａに示す誘導性部材（２２０）は、構成上、図１Ａおよび１Ｂに示した誘導性部材と同様のものではあるけれども、本発明の原理による他の誘導性部材を、平面状誘電ウィンドウ（２１６）と組み合わせてシステム（２００）において使用することもできる。例えば、図１Ｃ，図２Ａ〜図２Ｂ，図３Ａ〜図３Ｂ，図４，図５Ａ〜図５Ｂ，図６Ａ〜図６Ｄ，図９〜図１０に示した誘導性部材も、また、平面状ウィンドウ（２１６）に近接して使用できる。
【００８８】
本発明に一見地によりプロセス空間（２０４）に形成されたプラズマをさらに制御してこれに作用させるために、第２誘導性部材（２３０）を、誘電体チャンバ部分（２１０）の周辺に配置する。この目的のために、第２誘導性部材（２３０）は、図８Ａに示すように、部分（２１０）の周りに巻かれた円筒状コイル誘導性部材の形状とすることができる。誘導性部材（２３０）は、マッチングユニット（２３２ａ）を介してＲＦ電源（２３２）に結合されている。電源（２３２）は、ＲＦ電源（２２６）とは独立に動作する。このようにして、第１誘導性部材（２２０）および第２誘導性部材（２３０）は、互いに独立にバイアスされ、動作するものである。互いに２つの独立なＲＦ電源（２２６，２３２）は、プラズマに伝達される電力量を調整するために使用できる。
【００８９】
互いに独立にバイアスされる２つの誘導性部材を用いる本発明のシステム（２００）のある特定の利点は、イオン化ＰＶＤプロセスで実現される。例えばイオン化金属ＰＶＤプロセスといったようなイオン化ＰＶＤ（ｉＰＶＤ）プロセスにおいては、第１誘導性部材によって生成および維持されたプラズマを用いて金属粒子（例えばＡｌ粒子）がスパッタされ、スパッタ後に粒子が第２誘導性部材によってイオン化される。イオン化ＰＶＤプロセスによって、アスペクト比が高いフィーチャが用いられた基板上に金属膜を成膜することが可能になる。電子温度および電子密度を最大限に上げることが、ｉＰＶＤプロセスにおいて金属粒子のイオン化を最適化するための重要な課題である。しかしながら、ｉＰＶＤプロセスでしばしば起こるのは、第１プラズマ内に存在する金属粒子の密度増大によって、第１プラズマ内の電子温度が冷却または低下し、これによって達成可能な総合的金属イオン化率が低下することである。さらに、スパッタ金属粒子に関連するエネルギーは、例えばアルゴンといったようなプロセスガスによって吸収されることが多く、その結果、アルゴンプロセスガスの密度が低下または希薄化する。次いで、このアルゴンガスの希薄化によって、スパッタ原子の高温化効果が低下し、これによって金属イオン化率がさらに低下する。
【００９０】
図８Ａに示されたような本発明の原理によるシステムを用いることにより、金属原子は、別個の誘導性部材（２２０，２３０）からの誘導結合エネルギーによって規定されるように、プロセス空間の２つの異なる領域で高密度プラズマと相互作用することになる。上記で考察した本発明の原理により、第１誘導性部材（２２０）によってターゲット（２１４）に近接した高密度で均一のプラズマが供給される。基板（２０６）上に成膜される材料は、ターゲット（２１４）からスパッタされ、第１プラズマによってイオン化される。スパッタされた材料のいくらかは、局所ガス温度まで完全には冷却することなく第１プラズマ領域を通過するもので、したがって、プラズマ粒子と衝突してイオン化する可能性がない。第２誘導性部材（２３０）によりスパッタ材料のイオン化が大幅に強化されるが、それは、スパッタ原子が第２プラズマに達するまでにある熱的状態まで冷却される可能性がある、すなわちプラズマ粒子と衝突してイオン化される可能性があるからである。さらに、先にイオン化され、プラズマ電子と再結合して中性状態になったスパッタ原子のあらゆる部分が、第２プラズマによって再びイオン化される。この再イオン化は、誘導性部材（２３０）に近接したプロセス空間、すなわち基板（２０６）のすぐ上方の空間の領域で行われることになる。第２誘導性部材（２３０）によって、第１誘導性部材（２２０）の効果とは独立にプロセスチャンバ（２０２）のプラズマにエネルギーが供給される。このようにして、大量のエネルギーが、プラズマならびにターゲット（２１４）からスパッタされた金属粒子に伝達され、したがって、これにより金属粒子の所望のイオン化が増大し、イオン化金属の流速の均一性を改善する。さらに、第２誘導性部材（２３０）は、プラズマ領域の外周縁部に対してＲＦエネルギーを追加する。この場所は、大量のイオン化金属流速が誘電体チャンバ部分（２１０）に関連した再結合および側壁吸着で失われるところである。本発明の一実施形態においては、第１誘導性部材は、約１３．５６ＭＨｚで動作するＲＦ電源（２２６）に結合することができ、一方、第２ＲＦ電源（２３２）は、約２ＭＨｚで動作できる。電源（２２６，２３２）は、互いに独立に動作する。一般に、誘導性部材は、４００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚまでの励起周波数範囲にある電源によって給電される。ＲＦ電源は、プラズマに最大ＲＦ電力を伝達するために、マッチングユニット（２２６ａ，２３２ａ）を介して誘導性部材に結合される。
【００９１】
図８Ａに示されたように、２つの誘導性部材を用いて生成したプラズマは、電力が２つの独立したエネルギー源からプラズマに伝達されるために、ターゲット電力およびガス圧力パラメータを広範囲にわたってより適切に制御される。さらに、図８Ａに示したシステム（２００）は、金属粒子イオン化領域の大きさを増大させるが、この増大は、基板（２０６）のすぐ上にある領域のプラズマに対する独立な制御、したがってターゲット（２１４）からスパッタされる粒子とプラズマとの相互作用に対する独立な制御を可能にすることによって行われる。さらに、本発明者は、システム（２００）と同様のシステムを、例えばイオン音響波や電子プラズマ波や他の波動結合機構といったような、電気エネルギーをプラズマに導入するための他の物理的機構に関して、使用可能であることを見出した。さらに、本明細書で考察した本発明のシステムに関する別の利点は、プラズマに伝達される総電力を２つの部分に分割して、プラズマに、より高い累積電力レベルを伝達する場合に備えることが可能なことである。さらに、第１および第２誘導性部材間で電力要件を２つに分けることによって、これらの誘導性部材の加熱が低減され、誘導性部材の冷却が容易になる。
【００９２】
システム（２００）は、ターゲット（２１４）からスパッタされた粒子の空間イオン化効率を高めるためにも使用することができる。アパチャプレート（２１２）にある中央開口部（２１３）のサイズは、基板に衝突するスパッタ原子を冷却およびイオン化する前に制限するものである。中央開口部のサイズは、イオン化するために第１誘導性部材（２２０）からプラズマに送り返すスパッタ粒子をより多くまたは少なくために変更することができる。これによって、基板表面に衝撃する前のスパッタ粒子のイオン化確率が高められる。図８Ａのシステムによって、イオン化プロセスの、プロセス空間（２０４）内のガス圧力に対する依存性が弱まり、かつ、ターゲット（２１４）に伝達されそこからスパッタ粒子に達するエネルギー量に対する依存性も弱まる。したがって、システムの総合的な『プロセスウィンドウ』は大きくなる。このことは、単一の平面上誘導性部材を用い、プロセスガス圧力範囲および電力制約がある程度に限定されていた従来技術のシステムに対する重要な利点である。
【００９３】
上述のように、ガスプラズマに対するエネルギーの誘導結合をさらに高めるために、システム（２００）においては、誘電体ウィンドウ（２１６）の内面に近接したスロットシールド（２３４）の形態で、ならびに、第２誘導性部材（２３０）に近接したチャンバ部分（２１０）を囲むシールド（２３６）の形態で、ファラデーシールドを使用できる。ファラデーシールドは、チャンバ内部の誘電体表面上に蓄積して内部部品とプラズマの間で電気的短絡を引き起こす可能性のある金属材料を用いるイオン化ＰＶＤシステムで有効である。ファラデーシールドにより、誘導性部材（２３０）からプラズマへのエネルギー誘導結合も強化される。ファラデーシールドは、一般に、接地され、公知の原理によって動作して、上述のように誘導性部材（２２０，２３０）から生成した容量性電界を低減する。
【００９４】
図８Ｂには、システム（２００）に類似し、上述のような第１非平面状誘導性部材、および第２誘導性部材を用いた本発明の代替形態を示す。システム（２４５）では、第１誘導性部材（２５０）を用いている。この誘導性部材は、図７Ａ〜７Ｄに関して本明細書で上述した誘導性部材に類似しており、チャンバの端壁部分（２５１）および側壁部分（２５２）の双方から電気エネルギーをプロセスチャンバ（２４６）に結合させている。この目的のために、図８Ａに示した平面状の誘電体ウィンドウではなく、端壁部分（２５１）および側壁部分（２５２）を有する誘電体チャンバ部分（２４８）を、アパチャプレート（２４７）の上方で使用している。リング形状のターゲット（２５４）およびマウント（２５５）は、チャンバ部分（２４８）の周囲に配置され、誘導性部材（２５０）がチャンバ部分（２４８）の周囲に巻かれて、ターゲット（２５４）に近接するチャンバ（２４６）にエネルギーを誘導結合させ、これによって、公知のプラズマ原理に従ってターゲットから材料粒子をスパッタする。ターゲット（２５４）は、ターゲットをバイアスするためにＤＣ電源（２５５ｂ）に結合されている。図７Ｂで開示した誘導性部材と形状が類似する誘導性部材を図８Ｂに示している。しかしながら、本発明の原理に従って同様に構成された別の誘導性部材が使用可能である。例えば、図７Ａ，７Ｃ，７Ｄに示した誘導性部材が、やはり図８Ｂに示したシステム（２４５）と共に使用できる。誘導性部材（２５０）は、マッチングユニット（２５５ａ）およびＲＦ電源（２５５）に動作可能に結合される。ＲＦ電源（２５５）は、第２誘導性部材（２５７）に結合された別のＲＦ電源（２５６）およびマッチングユニット（２５６ａ）とは独立に動作する。ファラデーシールド（２５８）が、システム（２４５）内において示されている。ファラデーシールド（２５８）を使用して、支持体（２６１）上のチャンバ（２４６）内に配置された基板（２６０）を処理するための、第２誘導性部材（２５７）を介したチャンバ（２４６）へのエネルギー誘導結合を改善することができる。支持体（２６１）は、基板ホルダ（２６０ｂ）を含み、このホルダは、電源（２６０ａ）からバイアスされて、プロセス電圧と、基板（２６０）に関するパラメータと、を制御することができる。
【００９５】
図８Ｂに示したシステム（２４５）に類似のプラズマ処理システムを用いて、誘導性部材（２５０）の個々のコイルターン間にある誘電体チャンバ部分（２４８）の領域にターゲット（２５４）をマウントすることにより、プロセスチャンバの構成を変更する場合がある。図８Ｂを参照すると、ターゲット（２５４）は、誘導性部材（２５０）の隣接コイルターン間の符号（２５９）で示された領域に配置されることがある。
【００９６】
図８Ｃには、本発明の原理による第１および第２誘導性部材を用いる別のシステム（２７０）を示す。システム（２７０）においては、略平面状の第１誘導性部材（２８０）、例えば、図４，図５Ａ〜図５Ｂ，図６Ａ〜図６Ｄに示した誘導性部材のいずれか、を使用する。システム（２７０）においては、基板（２７４）が支持体（２７５）により支持されたチャンバ（２７２）を用いている。支持体（２７５）は、基板ホルダ（２７４ｂ）を含み、このホルダは、電圧と基板（２７４）に関するプロセスパラメータとを制御するために電源（２７４ａ）によりバイアスできる。基板（２７４）上に材料層をスパッタ成膜するために、ターゲット（２７７）、マウント（２７９）、および誘電体ウィンドウ（２７８）を、アパチャプレート（２７６）の上方に配置している。ＤＣ電源（２８２ｂ）は、ターゲット（２７７）をバイアスする。誘導性部材（２８０）を平面状誘電体ウィンドウ（２７８）の一方の側に対して結合してチャンバ（２７２）内のプラズマに電気エネルギーを供給する。誘導性部材（２８０）は、マッチングユニット（２８２ａ）を介してＲＦ電源（２８２）に結合されている。ファラデーシールド（２８３）を、誘電体ウィンドウ（２７８）の内面上で用いて、上述のように、誘導性部材（２８０）からの電気エネルギーの誘導結合を強化することがある。
【００９７】
図８Ａおよび８Ｂに示すように、チャンバ誘電体部分（２８６）の周囲で使用されている第２誘電誘導性部材（２８５）は、その周囲に巻かれた円筒状コイルの形態にはなっていない。代りに、誘導性部材（２８５）は、反復して横に並べられた複数のセグメント部（２８８）を含み、これらセグメント部は、チャンバ部（２８６）の外壁に対して垂直方向に配向している。反復セグメント部（２８８）は、図８Ｃに示すように概ね垂直方向に配向し、チャンバ（２７２）の周囲に総体として円筒形状の誘導性部材を形成する。本発明の原理に従ってプロセスチャンバ（２７２）にエネルギーを誘導結合するために、誘電誘導性部材（２８５）は、適切なＲＦ電源（２９０）にマッチングユニット（２９０ａ）を介して結合されている。本発明の好ましい一実施形態においては、図８Ｃに示すように、反復セグメント部（２８８）は、Ｕ字形状をしている。ただし、他の形状の反復セグメント部を使用する場合がある。さらに、図８Ａ，８Ｂに示す円筒状コイルを、本発明の原理によるシステム（２７０）で使用する場合もある。
【００９８】
本発明についていくつかの実施形態に関して例示して詳細に説明したけれども、本出願人の意図は、特許請求の範囲を、そのような細部にまで限定するものではない。さらなる利点や変更は、当業者には容易に明らかであろう。したがって、本発明は、広義な観点においては、図示して説明したような代表的な装置や方法や実施例に関する特定の細部に限定されるものではない。したがって、出願人の全般的発明概念の精神または範囲から逸脱することなく、そのような細部から逸脱することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１Ａ】本発明によるプラズマ処理システム内において使用される誘導性部材を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの誘導性部材を示す正面図である。
【図１Ｃ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図１Ｄ】本発明の原理に従ったプラズマ処理システムを一部断面でもって示す概略的な側面図である。
【図１Ｅ】ファラデーシールドを有して使用される図１の誘導性部材を示す斜視図である。
【図１Ｆ】誘導性部材を示す斜視図である。
【図２Ａ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図２Ｂ】中央領域内のインダクタの数を低減させた図２Ａの誘導性部材を示す斜視図である。
【図３Ａ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの誘導性部材を示す正面図である。
【図４】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図５Ａ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図６Ａ】本発明の原理に従った平面状をなす誘導性部材の代替可能な実施形態を示す平面図である。
【図６Ｂ】本発明の原理に従った略平面状をなす誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図６Ｃ】本発明の原理に従った略平面状の誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図６Ｄ】本発明の原理に従った略平面状の誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図７Ａ】電気エネルギーをプロセスチャンバ内へと側部および端部から結合するために使用される本発明の誘導性部材の実施形態を示す側面図である。
【図７Ｂ】電気エネルギーをプロセスチャンバ内へと側部および端部から結合するために使用される本発明の代替可能な誘導性部材の実施形態を示す側面図である。
【図７Ｃ】電気エネルギーをプロセスチャンバ内へと側部および端部から結合するために使用される本発明の代替可能な誘導性部材の実施形態を示す側面図である。
【図７Ｄ】電気エネルギーをプロセスチャンバ内へと側部および端部から結合するために使用される本発明の代替可能な誘導性部材の実施形態を示す概略的な斜視図である。
【図８Ａ】本発明の原理に従ったスパッタ成膜処理システムを一部断面でもって示す概略的な側面図である。
【図８Ｂ】本発明の原理に従ったスパッタ成膜処理システムを一部断面でもって示す概略的な側面図である。
【図８Ｃ】本発明の原理に従ったスパッタ成膜処理システムを一部断面でもって示す概略的な側面図である。
【図９Ａ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図９Ｂ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す平面図である。
【図９Ｃ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す側面図である。
【図１０Ａ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す平面図である。
【図１０Ｃ】本発明の原理に従った誘導性部材の代替可能な実施形態を示す側面図である。
【図１１Ａ】誘導性部材と一緒に処理システム内において使用するのに適したシールド部材を示す平面図である。
【図１１Ｂ】誘導性部材と一緒に処理システム内において使用するのに適したシールド部材を示す平面図である。
【図１１Ｃ】誘導性部材と一緒に処理システム内において使用するのに適したシールド部材を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１２    処理システム
１３    プロセスチャンバ
１４    プロセス空間
１７    基板支持体
１８    基板
２０    ガス導入口
２２    プロセスガス
２４ａ  誘電体ウィンドウ
２６ｂ  電気エネルギー
２８    プラズマ
３００    アンテナ部材
３０１    電気導体
３０２    端部
３０３    端部
３１２    セグメント
３１２ａ  セグメント
３１２ｂ  セグメント
３１４    仮想中央線
３１６    ターン（セグメント）
３１８    ターン（セグメント）
３２０    配向ターン（セグメント）
３３０    アンテナ部材
３３１    端部
３３２    端部
３３４    セグメント
３３４ａ  セグメント
３３４ｂ  セグメント
３３６    中央セグメント
３３８ａ  中央ターン（セグメント）
３３８ｂ  中央ターン（セグメント）
３４０    静電シールド
３４４    静電シールド
３４８    スロット
３５０    静電シールド
３５２    スロット
【図１Ｄ】
2004532506.tif 000003
【図８Ａ】
2004532506.tif 000004
【図８Ｂ】
2004532506.tif 000005
【図８Ｃ】
2004532506.tif 000006
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年3月20日(2003.3.20)
【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】
プロセスチャンバ（１３）内に電気エネルギーを結合するように動作しこれにより前記プロセスチャンバ内に導入されたプロセスガスを使用してプラズマを形成するためのアンテナ部材（３００，３３０）であって、
長さを具備しているとともに長手方向両端部（３０２，３０３，３３１，３３２）を具備し、
電気導体から形成され、
この電気導体が、前記両端部（３０２，３０３，３３１，３３２）間において、前記アンテナ部材の長さ部分に連続的に巻かれた複数のターン（３１６，３１８，３２０，３３８ａ，３３８ｂ）を有するものとして構成され、
前記アンテナ部材に沿って順次的に位置した各ターンは、隣接したターンとは異なる平面内に配向しており、
前記アンテナ部材（３００，３３０）が、順次的なものとされた複数の導体ターンを備え、
これら導体ターンが、第１平面内において互いに同一平面的に配向している横断方向セグメント（３１２ａ，３１２ｂ，３３４ａ，３３４ｂ）と、前記第１平面に対して角度を形成している他の平面内に配向している他の複数のセグメントと、を有し、
前記導体ターン（３１６，３１８，３２０，３３８ａ，３３８ｂ）の前記横断方向セグメント（３１２ａ，３１２ｂ，３３４ａ，３３４ｂ）が、前記各端部（３０２，３０３，３３１，３３２）に対して凹状または凸状に湾曲していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ部材において、
前記他の複数のセグメントが、前記第１平面に対して角度を形成した第２平面および第３平面内に配向していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項３】
プロセスチャンバ（１３）内に電気エネルギーを結合するように動作しこれにより前記プロセスチャンバ内に導入されたプロセスガスを使用してプラズマを形成するためのアンテナ部材（３００，３３０）であって、
長さを具備しているとともに長手方向両端部（３０２，３０３，３３１，３３２）を具備し、
電気導体から形成され、
この電気導体が、前記両端部（３０２，３０３，３３１，３３２）に対して横断方向に延在した複数のセグメント（３１２ａ，３１２ｂ，３３４ａ，３３４ｂ）を有した順次的な複数のターン（３１６，３１８，３２０，３３８ａ，３３８ｂ）を備えるものとして構成され、
前記横断方向セグメント（３１２ａ，３１２ｂ，３３４ａ，３３４ｂ）が、第１平面内において互いに同一平面的なものとされ、
少なくとも１つの他のセグメントが、前記第１平面に対して角度を形成している第２平面内に配向しており、
前記横断方向セグメント（３１２ａ，３１２ｂ，３３４ａ，３３４ｂ）のいくつかが、前記第１平面内において、前記各端部（３０２，３０３，３３１，３３２）に対して凹状または凸状に湾曲していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ部材において、
前記アンテナ部材（３００）が、中央線の両サイドに２つの半体を備え、
一方の半体に属するセグメント（３１２ａ）が、この一方の半体に対応した端部（３０２）に対して凹状に湾曲しており、
他方の半体に属するセグメント（３１２ｂ）が、この他方の半体に対応した端部（３０３）に対して凹状に湾曲していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ部材において、
前記アンテナ部材（３３０）が、中央線の両サイドに２つの半体を備え、
一方の半体に属するセグメント（３３４ａ）が、この一方の半体に対応した端部（３３１）に対して凸状に湾曲しており、
他方の半体に属するセグメント（３３４ｂ）が、この他方の半体に対応した端部（３３２）に対して凸状に湾曲していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナ部材において、
前記アンテナ部材に沿った前記各順次的ターン（３１６，３１８，３２０，３３８ａ，３３８ｂ）が、隣接するターンとは異なる平面内に配向していることを特徴とするアンテナ部材。
【請求項７】
プラズマによって基板を処理するための処理システム（１２）であって、
プロセス空間（１４）を規定するとともに、このプロセス空間（１４）内に基板（１８）を支持するための基板支持体（１７）を備えた、プロセスチャンバ（１３）と；
前記プロセス空間（１４）内にプロセスガスを導入するためのガス導入口（２０）と；
導入された前記プロセスガスを使用して前記プロセス空間（１４）内にプラズマを形成するように動作するプラズマ源と；
を具備し、
前記プラズマ源が、
略平面状の表面を有しているとともに、前記プロセス空間に近いところにおいて前記プロセスチャンバに関連づけられた、誘電体ウィンドウ（２４ａ）と；
請求項１〜６のいずれか１項に記載されたアンテナ部材（３００，３３０）と；
を備え、
これらアンテナ部材（３００，３３０）が、前記誘電体ウィンドウ（２４ａ）の近くにおいて前記チャンバ（１３）の外部に配置され、
前記第１平面内においては、前記横断方向セグメント（３１２ａ，３１２ｂ，３３４ａ，３３４ｂ）が、前記ウィンドウの前記略平面状表面に対してほぼ平行に配向されていることを特徴とする処理システム。
【請求項８】
請求項７記載の処理システムにおいて、
さらに、前記アンテナ部材と前記プロセス空間（１４）との間に配置されたシールド（３４０，３４４，３５０）を具備していることを特徴とする処理システム。
【請求項９】
請求項８記載の処理システムにおいて、
前記シールド（３４０，３４４，３５０）が、略平面状であるとともに、前記アンテナ部材と前記誘電体ウィンドウ（２４ａ）の前記略平面状表面との間に配置されていることを特徴とする処理システム。
【請求項１０】
請求項８または９記載の処理システムにおいて、
前記シールド（３４４，３５０）が、このシールドの両端間にわたって横断的に形成された複数のスロット（３４８，３４９，３５２，３５７）を備え、
少なくとも１つのスロット（３４８，３５２）が、前記シールドの端部（３４５，３４６，３５３，３５４）に対して凹状または凸状に湾曲していることを特徴とする処理システム。
【国際調査報告】
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