(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生装置のプラズマ反応チャンバー内にある残留物をその場で除去することが可能なプラズマ発生装置であって、前記プラズマ発生装置は、
プラズマで処理され得る試料をのせるための試料台を有する反応チャンバーと、
前記反応チャンバーへ気体を供給する気体供給手段と、
マグネトロンプラズマ発生が可能な磁界を前記反応チャンバー内で発生させるための少なくとも一つの電磁石コイルを含む電磁石手段と、
局部マグネトロンプラズマを発生させるのに十分な前記電磁石手段が発生する磁気誘導線を横切る形を有する少なくとも一つのパーティクル制御面と、
前記パーティクル制御面に電気的バイアスを提供する手段と、
前記パーティクル制御面と接するように環状マグネトロンプラズマを形成し、前記パーティクル制御面から堆積物を除去すべく前記環状マグネトロンプラズマが前記パーティクル制御面を横切って一掃されるように、調整可能な量の直流電流を前記電磁石手段に供給するための電流供給手段とを含み、
前記パーティクル制御面は、前記反応チャンバー内のホーン上を含むことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記プラズマ発生装置は、プラズマ発生チャンバーと、前記プラズマ発生チャンバー中にマイクロ波電界を発生させる手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つのパーティクル制御面は、前記電磁石手段が発生する２００〜５００Ｇの磁気誘導線を横切る形を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記パーティクル制御面は、前記反応チャンバー内の試料支持体上も含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記電磁石手段は、前記プラズマ発生装置のプラズマ発生チャンバーを囲むメインコイルと、前記反応チャンバーを囲むミラーコイルとを含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記ミラーコイルは、内部コイル及び外部コイルを含み、かつ、前記内部コイルと前記外部コイルとの間に鉄のコアを含むことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記電流供給手段は、前記メインコイル、前記内部コイル及び前記外部コイルに、独立して調整可能な量の電流を提供することを特徴とする請求項６に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記パーティクル制御面は、円錐形の面を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
前記パーティクル制御面は、平面であって、前記試料台を囲むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記プラズマ発生装置は、プラズマ発生チャンバーと、前記プラズマ発生チャンバー内にマイクロ波電界を発生させるための手段とを更に含み、
前記少なくとも一つのパーティクル制御面は、前記プラズマ発生チャンバーの出口から前記反応チャンバーへ伸びている前記ホーン面と、前記試料台がその上に配置されるチャック面とを含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】
プラズマ発生装置から不要な堆積物を除去する方法であって、前記プラズマ発生装置は、反応チャンバーと、プラズマで処理される試料を支持するために前記反応チャンバー内に配置された試料台と、少なくとも一つの電磁石を含む電磁石手段と、前記電磁石手段が発生する磁気誘導線を横切る形を有する少なくとも一つのパーティクル制御面と、前記パーティクル制御面と接するように環状マグネトロンプラズマを形成し、前記環状マグネトロンプラズマが前記パーティクル制御面を横切って一掃されるように、調整可能な量の直流電流を前記電磁石手段に供給するための電流供給手段と、前記環状マグネトロンプラズマによって一掃される前記パーティクル制御面に電気的バイアスを提供する手段とを含み、
前記方法は、
前記反応チャンバーへ反応性気体を導入する工程と、
前記パーティクル制御面へ電気的バイアスを提供する工程と、
前記環状マグネトロンプラズマを前記パーティクル制御面と接するように形成するために、前記電磁石手段に第一の量の直流電流を供給する工程と、
前記環状マグネトロンプラズマが前記パーティクル制御面を横切って移動して前記パーティクル制御面上の堆積物を除去するように、前記電磁石手段に供給される直流電流の量を変える工程とを含み、
前記電磁石に供給される電流を変える前記工程の間、前記電流供給手段によって前記メインコイルに供給される電流量は増加され、前記環状マグネトロンプラズマは、前記前記パーティクル制御面に沿って半径方向へ移動することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記パーティクル制御面をバイアスする前記工程は、前記パーティクル制御面に直流電流を提供してＤＣマグネトロンプラズマを形成させることによって行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記不要な堆積物は、少なくとも１つの電気的に伝導性のある金属を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記パーティクル制御面をバイアスする前記工程は、前記パーティクル制御面に無線周波電流を提供してＲＦマグネトロンプラズマを形成させることによって行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記不要な堆積物はＳｉＯxを含み、前記反応性気体はフッ素含有気体を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記反応性気体はＮＦ3を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記プラズマ発生装置は、プラズマ発生チャンバーと、前記プラズマ発生チャンバー中にマイクロ波電界を発生させる手段とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも一つのパーティクル制御面は、前記電磁石手段が発生する２００〜５００Ｇの磁気誘導線を横切る形を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記パーティクル制御面は、ほぼ円錐形の面を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記パーティクル制御面は、前記試料台とほぼ同一平面であって、前記試料台を囲んでいることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記プラズマ発生装置は、プラズマ発生チャンバーを含み、前記電磁石手段は、前記プラズマ発生チャンバーを囲むメインコイルと、前記反応チャンバーを囲むミラーコイルとを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】
前記ミラーコイルは、内部コイル及び外部コイルとを含み、かつ、前記内部コイルと前記外部コイルとの間に鉄のコアを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明は、プラズマ発生装置の内部面から堆積物を除去するために、プラズマ発生装置内でマグネトロンプラズマを形成させるための反応チャンバーの設計と方法に関するものである。
従来の技術
ＣＶＤ装置は、半導体集積回路内に様々な薄膜を形成するために通常使用される。このようなＣＶＤ装置は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ等の高純度、高品質の薄膜を形成することができる。薄膜を形成する反応工程では、半導体基板が収容されている反応容器を５００から１０００℃の高温条件下になるまで加熱することができる。堆積させる原材料を気体成分の状態で容器中に供給し、気相中及び試料表面上で気体分子を熱分解し、結合させて、薄膜を形成する。
プラズマエンハンスドＣＶＤ装置は、プラズマ反応を利用して上述のＣＶＤ装置と類似の反応を生じさせる装置であるが、比較的低温で薄膜を形成する点で異なる。プラズマＣＶＤ装置は試料チャンバー、気体導入系、排気系とを含む。例えば、プラズマエンハンスドＣＶＤ装置は、米国特許第4,401,054号に開示されている。電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を通じてマイクロ波が放電することにより、プラズマは上記装置内で発生する。試料テーブルは、試料チャンバー内に備えられ、プラズマ形成チャンバー内で発生するプラズマは、プラズマを取り出すための開口部を通過して、試料チャンバー内でプラズマ流を形成する。プラズマの作用による試料の温度上昇を抑えるために、試料テーブルに冷却装置を備えることもできる。
電子サイクロトロン共鳴によるＳｉＯ２の化学気相成長が行われている間、不要なＳｉＯｘ薄膜が反応チャンバー全体にわたって様々な面上に堆積する。以上のような堆積物が厚くなると、堆積物にひびがはいり始め、薄片になってはげ落ちてしまう。このようにして反応チャンバー内にパーティクルが生じると、反応装置で加工されるウェハーが汚れてしまう。
米国特許第5,200,232号では、プラズマエンハンスド化学気相成長反応装置内でのパーティクル生成を最小限に抑えるよう設計された反応チャンバーが開示されている。この特許は本明細書中に参照として取り入れている。特に、ウェハーまでの照準線の経路近くあるいは経路内の全ての面は、パーティクル制御面で置き換えられたり、パーティクル制御面によって保護されている。熱による拡張や収縮によって物理的な圧力が生じ、その結果堆積物にひびが入って剥離し、パーティクルが生じるので、以上のような面を温度制御して、熱サイクリングによる不要な堆積物の生成を抑える。またこのような面は、物理的な圧力が集中してパーティクル生成を触媒するような鋭い縁や角が現れないように設計されている。また、ＳｉＯ２堆積物の場合、パーティクル制御面はアルミニウムから構成されていて、不要なＳｉＯｘが非常に付着しやすい。温度と付着性とを組み合わせて制御することで、効果的にパーティクル生成を除去し、少なくとも不要な薄膜が厚くなりすぎて、本来の材料の重みが付着強度に勝ってパーティクル生成が始まるような状況を避ける。
従来の系では、パーティクル生成が始まると、パーティクル制御面を取り除いて、新しいあるいはクリーニングした部品と交換しなければならない。クリーニング工程には通常、炭化物ビーズで吹き飛ばす方法や、施盤にかける方法が含まれる。パーティクル制御ハードウェアを定期的に取り除くことは、いくつかの理由で好ましくない。最も重要なのは、反応チャンバーを大気開放して、人間による操作と機械的な操作を施さなければならない点である。このことによって、必然的に著しいパーティクル汚染が生じる。さらに、ハードウェアの交換ごとに、訓練された技術者が交換を行い、確実に汚れを取り除いて安全な状態にするために調製を行う必要がある。さらに、訓練された技術者は装置の安全性と機能性を元に戻さなければならない。これは、費用と時間のかかる作業である。さらに、この交換によって装置の非稼動時間が生じるので、かえって、装置における一定時間内の原料処理量に影響がでて、製造費を増やすことになる。また、パーティクル制御ハードウェアが消耗品であって、クリーニング工程後何回かは繰り返して使用されなければならないという事実からも、さらに費用が嵩む結果になる。結局、どんな物理的なクリーニングを行っても、部品は使い古され、定期的に交換しなければならない。したがって、当業界では、反応チャンバー内の面、特に照準線面上と試料を囲む面上の不要な薄膜の堆積物を除去する方法を改善する必要がある。本明細書中で用いられている「照準線面」とは、反応チャンバー内に備え付けられた試料に向かって直接直線が引けるような面を意味する。本明細書中で用いられている「試料を囲む面」とは、反応チャンバー内に備えられた試料を取り囲み、プラズマ流によって直接接触させられる面を意味する。本明細書中で用いられている「試料」という言葉は、ケイ素やその他の材料のウェハーのような半導体基板で、平らあるいは平らでない面を有し、プラズマ反応によって上記の面の上に薄膜が形成されるような半導体基板全てを意味する。
当業界においては、米国特許第4,588,490号で開示されているように、対象あるいは対象の上にあるサンプルの堆積物及びエッチングのためのマグネトロンプラズマ装置を使用する方法が知られている。また、チャンバーの内部面をクリーニングするためにマグネトロンプラズマを利用することが米国特許第4,434,038号で開示されている。
課題を解決するための手段
本発明の目的の一つは、反応チャンバー内のパーティクル制御面の操作上での寿命を延ばすことである。本発明では、パーティクル制御ハードウェアによって集められた不要な堆積物を除去するために、その場でクリーニング工程を行うという方法を用いて、先の目的を達成する。この場合、反応チャンバーを開放する必要性がなくなり、またどの部品も取り除く必要性がなくなる。本発明は、迅速に効果的な方法でこの目的を果たそうとするものであって、どのような場合でもパーティクル制御面を汚染したり、損なったりして、制御面の意図された機能が発揮されなくなることはない。
本発明は、直流（「ＤＣ」）電力あるいは無線周波（「ＲＦ」）電力をパーティクル制御面に提供し、不要な堆積物のプラズマエンハンスド化学腐食を生じさせる気体を用いてパーティクル表面上にマグネトロンプラズマを局部的に発生させることによって、以上の目的を成し遂げる。パーティクル制御面は、磁気誘導線が各面の中へ入って外に出られるように形作られている。電界がパーティクル制御面に提供されると、電子は電界と磁界の交差した領域に捕らえられる。この結果、誘導線が面の中へ入って外に出る部分の間の環状領域内に局部的なマグネトロンプラズマが形成される。プラズマ装置の一つ以上の電磁石コイルに供給される電流を変えると、環状マグネトロンプラズマが面を横切るように一掃し、反応チャンバーをその場でクリーニングすることができる。
本発明の一実施形態では、プラズマ発生装置は、プラズマを発生させるプラズマチャンバーと、試料をのせてプラズマで加工できるような試料台を有する反応チャンバーと、プラズマ発生チャンバーに気体を供給するための気体供給手段とを含む。さらにプラズマ発生装置は、パーティクル制御面に接続した一つ以上の無線周波あるいは直流の電力源を含み、また、反応チャンバー内で磁界を発生させて、反応チャンバー内の一つ以上のパーティクル制御面上に環状領域のマグネトロンプラズマを発生させるために、少なくとも一つの電磁石コイルを含む。最後に、本装置には、反応チャンバー内で環状マグネトロンプラズマを閉じこめ、パーティクル制御面の上を走査させて、パーティクル制御面から堆積物を腐食し除去できるような適切な量の電流を電磁石に供給するための電流供給手段が含まれる。
本発明の一実施形態では、磁界発生手段は、プラズマチャンバーを囲むメインコイルと、反応チャンバーを囲むミラーコイルとを含む。ミラーコイルは、内部コイルと外部コイルとを含み、内部コイルと外部コイルの間に鉄の中心体を含む。独立した電流源が、メインコイル、外部コイル、内部コイルのそれぞれに直流を供給する。
本発明の別の実施形態では、本発明は、プラズマ発生装置から不要な堆積物を除去する方法に関したものである。本方法によれば、気体をプラズマ発生チャンバーに導入し、マグネトロンプラズマを反応チャンバー内のパーティクル制御面上に発生させ、マグネトロンプラズマを閉じこめて反応チャンバー内のパーティクル制御面上全体に走査させて、堆積物を腐食させ、堆積物を面から除去する。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付された図面を参照して記載されている。
図１は、本発明によるプラズマエンハンスドＣＶＤ装置の実施形態の一つを例示した図である。
図２Ａ〜Ｂは、マグネトロンプラズマの形成を側面から見た平面図を示している。
図３Ａ〜Ｃは、パーティクル制御面に電気バイアスをかける様々な方法を例示した図である。
図４Ａ〜Ｄは、どのようにしてマグネトロンプラズマがパーティクル制御面を横切って走査するのかを例示したものである。
発明の実施の形態
本発明は、電子サイクロトロン共鳴化学気相成長（ＥＣＲ−ＣＶＤ）反応装置のようなプラズマ発生装置内のパーティクル制御面から、堆積したパーティクルを除去する方法とその装置に関するものである。
図１は、本発明の実施形態の一つに従ったプラズマ発生装置１０を例示したものである。図示されているように、半導体試料２２の加工面Ｓは、反応チャンバー２０内の試料支持面３４上に水平に配置されている。試料支持面３４は、垂直方向に移動することができ、プラズマ発生チャンバー１２に向かって移動したり、プラズマ発生チャンバー１２から遠ざかるように移動することができる。プラズマは、電子サイクロトロン共鳴を通じてマイクロ波が放電することによって、プラズマチャンバー１２内で発生する。このプラズマ発生は、装置に導入される気体や、エッチングのようなウェハー加工処理、あるいは試料上で行われる堆積物処理に依存する。例えば、真空口３０を通じてプラズマ発生チャンバー１２と反応チャンバー２０を通常の方法で真空にして、１種類以上の気体を気体供給管１８を通じてプラズマ発生チャンバー１２に供給し、電磁石１４によって装置内で磁界を発生させ、ウェーブガイド１３とマイクロ波供給窓１５とを通じてマイクロ波をプラズマ発生チャンバー１２に導入し、マイクロ波共鳴空胴として作用するプラズマ発生チャンバー１２内の気体中で共鳴励起を生じさせることによって、プラズマを形成する。プラズマチャンバー１２内で発生したプラズマは、プラズマ開口リング中の開口部を通過し、試料支持面３４に隣接したプラズマ反応領域を形成する。チャック２６の下に位置する電磁石２８は、試料の面Ｓの加工を助ける。
プラズマ発生装置が作動している間、副産物の堆積物が反応チャンバー中の様々な表面上に堆積する可能性がある。例えば、ＳｉＯ２の気相成長が行われている間は、不要なＳｉＯｘ薄膜が形成される。また、エッチングや気相成長処理によっては、アルミニウム、チタン、タングステンといった電気的に伝導性のある金属が反応チャンバーの内部面上に堆積する可能性がある。本発明に従えば、局部的マグネトロンプラズマがパーティクル制御面上を一掃する方法によって、以上のような堆積物を反応チャンバー内のパーティクル制御面から除去することができる。
本発明によれば、制御された方法で環状マグネトロンプラズマをパーティクル制御面上で一掃させることによって、パーティクル制御面上の不要な堆積物は腐食し取り除かれる。マグネトロンプラズマは、反応チャンバーへ導入した反応性気体中で発生させることができる。反応性気体の化学的性質は、除去する残留物及び堆積物に依存する。例えば、フッ素含有気体は、タングステンのような金属堆積物や、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素を除去する際に用いることができる。塩素含有気体は、タングステン、アルミニウム、チタン、及びモリブデンといった金属堆積物を除去する際に用いることができる。酸素含有気体は有機堆積物を除去する際に用いられ、固体残留物を気体に変えて堆積物を除去する。さらに、プラズマ反応装置中の残留物を除去する技術の詳細については、共に譲渡された米国特許審査中第08/176,935号中に開示されており、本明細書中で参照として取り入れている。
本発明によれば、腐食されるパーティクル制御面は、このような面へ電気バイアスを提供する手段９０に接続している。例えば、電気的に伝導性のあるパーティクル制御面に接続した、直流バイアスを発生する電力源を用いれば、ＤＣマグネトロンプラズマを形成させることができる。あるいは、ＲＦバイアスを発生する電力源を用いれば、ＲＦマグネトロンプラズマを形成させることができる。４００ｋＨｚあるいは１３．５６ＭＨｚの無線周波を用いれば、ＲＦマグネトロンプラズマを形成させることができる。パーティクル制御面は、電気的に伝導性があって、反応／プラズマチャンバーのその他の部分とは電気的に絶縁されていなければならない。しかしながら、パーティクル制御面の表面を腐食プルーフ（etch-proof）材料でコーティングすることもでき、そのコーティングは、電気的に伝導性があってもなくてもよい。
ＲＦ電力源を用いてマグネトロンプラズマを発生させるとき、腐食を受けるパーティクル制御面とＲＦ電力源との間にＲＦ阻止コンデンサを設けると、電荷プラズマを流出させてＲＦマグネトロンプラズマを不安定にさせる傾向のあるＤＣ電流を防ぐことができる。さらに、阻止コンデンサは、腐食を受ける面上の自己バイアスを促し、正イオンを加速させて面のエネルギー衝撃にすることによって腐食速度を上げる。阻止コンデンサに加えて、整合インピーダンス回路網を阻止コンデンサとＲＦ電力源との間に電気的に接続させると、ＲＦ電力源から可能な最大電力を負荷に対して供給することができ、ＲＦ電力源の損失を防ぐこともできる。
本発明の実施例の一つでは、ＲＦ電力源と、整合インピーダンス回路網と、阻止コンデンサとが、腐食を受ける各面に一続きになるよう接続している。本発明の別の実施形態では、単一のＲＦ電力源が、阻止コンデンサを介して腐食を受ける二つの面に接続させた分相整合インピーダンス回路網に電気的に接続している。ラム  リサーチ  コーポレーション（Lam Research Corporation）から入手できるレインボー（Rainbow）１７４００のように適切な分相整合インピーダンス回路網ならどんな回路網でも使用可能である。この分相整合インピーダンス回路網は、腐食を受ける二つの面に、１８０度位相をずらして、ＲＦバイアスを提供する。
図２Ａ〜Ｂを用いて、どのようにしてマグネトロンプラズマが形成されるのかについて説明する。しかし、本発明による局部的マグネトロンプラズマ形成において、図２Ａ〜Ｂで示される特定の技術を用いることが重要であると理解してはならない。図２Ａ〜Ｂで示されるように、クリーニング工程を受ける面に電気的バイアスをかけ、閉じられた「トンネル」あるいは「レーストラック」のような形状で誘導磁気線がバイアス面を出て入るようにすると、マグネトロンプラズマの環状領域を形成させることができる。図２Ａでは、円形電磁石５０が電気的にバイアスされた面５２の下に位置する。多数の鉄片５４が電磁石５０の周囲に設けられ、電磁石５０によって発生する誘導磁気線Ｂの形状を制御する。さらに補助コイルや永久磁石を用いても磁界を形成することができる。図２Ａで示すように、磁界は、レーストラックの中央で、電界に対して垂直に形成されるのが好ましい。好ましくは、レーストラック領域内の磁界は、レーストラック５６に対してマグネトロンプラズマ５８を閉じ込めるために、２００〜５００ガウスの範囲にある。図２Ａで示すように、誘導磁気線はバイアス面５２を出て入り、これによって、プラズマ５８がバイアス面５２に接するように、発生マグネトロンプラズマ５８をレーストラック５６に閉じ込める。このようにして、プラズマ５８は閉じ込められているので、必要でないところにはプラズマは生じない。これにより、効果、速さ、及び加工制御が向上し、同時に他の反応チャンバー部品が損なわれる可能性を最小限に抑える。
本発明の実施例の一つでは、ホーン２４のようなパーティクル制御面と試料を囲む面２７とが電気的に絶縁状態であって、ＲＦバイアスがかけられている。さらに、上記の面は、メインコイル１４とミラーコイル２８によって生じる磁界に適した形に特に形成されている。例えば、ホーン２４は、形成された２００〜５００Ｇの磁界が試料２２に面するホーンの面２５上に環状マグネトロンプラズマを形成するような形を有している。また、基盤ホルダーすなわちチャック２６は試料を囲む面２７を含み、２００〜５００Ｇの形成された磁界が別の環状マグネトロンプラズマを面２７の上に形成する。このように、上述の方法で磁界に適した面２５、２７を形成するだけで、コイル、磁石、鉄片などの補助備品をプラズマ反応装置のプラズマチャンバーや反応チャンバーの内側あるいは外側に加えなくても、マグネトロンプラズマの環状ゾーンが面２５、２７上に発生させることができる（すなわち、プラズマ反応装置に設けた電磁石を使用すれば、マグネトロンを発生させ、パーティクル制御面を横切って一掃させることができる）。しかし、所望するならば、本発明の目的を達成させるために、上述の補助備品をプラズマ反応装置に加えることもできる。
図３Ａ〜Ｃを参照して、さらに電気的バイアス手段９０について説明する。図３Ａは、直流電力源９１を用いてプラズマを発生させることが可能な実施形態を示す。図３Ｂ〜Ｃは、パーティクル制御面を絶縁コーティングしているので、パーティクル制御面にバイアスをかけるためにＲＦ電力を要する実施形態を示す。この場合、図３Ｂで示されるように、ホーン２４と試料を囲む面２７は、個別にＲＦ発生器９２と９３、整合回路網９４と９５、及び阻止コンデンサ９８によって動力を供給されるか、図３Ｃで示されているように、ＲＦ発生器９６、分相整合器９７、及び阻止コンデンサ９８を用いて一緒に動力を供給される。
図３Ｂでは、各パーティクル制御面と該当するマグネトロンプラズマはＲＦ負荷であって、パーティクル制御面とチャンバーとの大きさと幾何学的配列、及びマグネトロンプラズマの特性とに依存するインピーダンスを有する。この負荷インピーダンスはＲＦ発生器の標準インピーダンス（standard impedance）に整合させなければならない。もちろんこの整合は、負荷インピーダンス範囲にはもちろん、用いられるＲＦ周波数及び電力にも適合させなければならない。この整合器は、出力に内蔵してもよいし、追加してもよい。また、この整合器は、パーティクル制御面がＤＣ自己バイアス電圧をマグネトロンプラズマから得ることができるようにＤＣ阻止コンデンサを有する。これはプラズマの安定性には必要であって、ここでは過剰なＤＣ電流が電荷プラズマを「流出」させる傾向にある。また、正イオンを加速させて面のエネルギー衝撃にすると同時に、自己バイアス電圧の結果としてパーティクル制御面の腐食速度を向上させるためにも必要である。
図３Ｃでは、分相整合によって、二つの部分に単一の整合器と発生器から同時に動力が供給される。この場合、整合器は接地するためのＤＣ経路を含み、外部コンデンサを出力に追加して、ＤＣ阻止機能を実行させる必要がある。ＲＦ周波数に関しては、周波数を低くすると高エネルギーイオン衝撃が生じ、これによって腐食速度が速くなる傾向にあるので、４００ｋＨｚが望ましい。異なるパーティクル制御面上で他の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚをかわりに用いることも、同時に用いることもできる。
本発明の実施形態の一つによれば、メインコイル１４に供給される直流を増やすだけで、マグネトロンプラズマを面２５に沿って下方向に、そして面２７を横切って内部方向に一掃させることができる。マグネトロンプラズマがパーティクル制御面２５、２７を横切って動くとき、プラズマはあらゆる不要な堆積物と反応し、パーティクル制御面上の堆積物を揮発させる。この工程を図４Ａ〜Ｄに示した。図４Ａ〜Ｄでは、マグネトロンプラズマは、ホーン２４とチャック２６上に形成されている。電磁石１４に供給される電流を変えることによって、マグネトロンプラズマ８０は、ホーン２４の面２５を横切って下方向に動くことができ、一方ではマグネトロンプラズマ８２がチャック２６の面２７を横切って内部方向に動く。さらに、図４Ｄでは、電磁石２８の外部コイルに少量の電流を追加することによって、マグネトロンプラズマ８２は、チャック２６の面２７上の半径方向の最も内側の位置まで動くことができる。
本発明による方法が多数の電磁石によって実行され得ることは当業者なら理解できるであろう。例えば、本発明の一実施形態によれば、マイクロ波プラズマ発生装置の反応チャンバーとプラズマチャンバーの周囲に多数の電磁石を設けることができる。図１で示すように、二つの同軸の電磁石１４と２８とを用いて、マグネトロンプラズマを発生させる。注目すべき点は、マグネトロンプラズマを形成させる際に、マイクロ波エネルギーを少しも供給する必要がないという点である（すなわち、ＲＦあるいはＤＣバイアスを面２５と２７に供給し、電磁石１４と２８で磁界を発生させるだけで、マグネトロンプラズマを形成させることができる）。このような構成では、パーティクル制御面２５、２７をそれぞれ横切って前後に走査され得る二つの環状レーストラックにマグネトロンプラズマを閉じ込めて、少なくとも一つの電磁石に供給する直流を変え、不要な堆積物を腐食によって排除する。
本発明によれば、電磁石１４のコイルに直流を供給することによって、局部的なマグネトロンプラズマをホーン２４上に形成させることができる。さらに、電磁石１４に供給される電流の量を変えることによって、マグネトロンプラズマをホーン２４の面２５を横切って走査させて、あらゆる不要な堆積物を腐食させて取り除くことができる。同時に、電磁石２８に供給される電流を変えても変えなくても、チャック２６上にマグネトロンプラズマを形成させることによって、チャック２６もクリーニングされる。好ましくは、マグネトロンプラズマは、チャック２６の面２７を横切って走査され、マグネトロンプラズマが面２５を横切って走査されるのと同時に、あらゆる不要な堆積物を腐食し除去する。つまり、コイル１４に供給される電流の量を変えるだけで、パーティクル制御面２５、２７に入って出る２００〜５００Ｇの磁気誘導線が移動し、これによってマグネトロンプラズマを上述の面を横切るように一掃させることができる。
パーティクル制御面２５、２７をその場でクリーニングすることは、以下のように実施される。パーティクル制御面２５、２７には、無線周波エネルギー源手段が４００ｋＨｚのＲＦエネルギーを供給することによって、ＲＦバイアスを与えることができる。図４Ａで示されるように、メインコイル１４には＋１０アンペアの直流を供給し、コイル２８の内部コイル２８Ａには−１７アンペアの直流を供給し、コイル２８の外部コイル２８Ｂをオフにすると、それによって、第一の環状マグネトロンプラズマ８０を面２５上の半径方向の最も内側の部分で発生させ、第二の環状マグネトロンプラズマ８２を面２７上の半径方向の最も外側の部分で発生させることができる。図４Ｂで示されるように、コイル１４に対する電力が＋１０アンペアから＋２０アンペアに増えると、環状マグネトロンプラズマ８０が面２５に沿って半径方向の外側に動き、環状マグネトロンプラズマ８２は面２７に沿って半径方向の内側に動く。図４Ｃで示されるように、コイル１４に対する電力が＋２０アンペアから＋３０アンペアにまで増えると、環状マグネトロンプラズマ８０、８２はさらに移動する。図４Ｄで示されるように、外部コイル２８Ｂに少量（すなわち＋２アンペア）供給すると、環状マグネトロンプラズマ８０、８２をさらに移動させることができる。以上のように、コイル１４、２８Ａ、及び又は２８Ｂに供給される電流の量及び又は極性を変えることによって、マグネトロンプラズマがパーティクル制御面を横切って走査され得る。
上記では、本発明の原理、好ましい実施形態、及び操作方法について記載してきた。しかしながら、本発明は、先に論じた特定な実施形態に制限されて構成されるべきものではない。従って、上述の実施形態は限定というよりも例示としてみなすべきである。また、以下の請求項によって定義されるような本発明の範囲を外れることなく、当業者が変形型の実施形態を作成できることも認識されなければならない。
【図１】
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【図２Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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