(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少くとも部分的に絶縁性の上部を有する真空チャンバーと、
ＲＦ（高周波）電力ターミナルと、ＲＦ接地に接続されたリターン・ターミナルとを有するＲＦ電源と、
前記絶縁性の上部のまわりに巻付けられたＲＦインダクタコイルであって、該ＲＦインダクタコイルは、個々が前記ＲＦ電力ターミナルおよびＲＦ接地を渡って接続された複数のコイルセクションからなり、該コイルセクションの個々が、前記絶縁性の上部のまわりに巻かれており、コイルセクションの少なくとも１つのペアが、そのそれぞれの端において共通のタップ点を通して前記ＲＦ電力ターミナルに接続され、且つ、該ペアが有する個々のコイルセクションが、反対の回転方向に巻かれているものと、
前記真空チャンバーにガスを供給するための手段と、
前記真空チャンバーの内側で処理されるウエハを支持するための該真空チャンバー内のウエハ・ペデスタルとを含むことを特徴とするプラズマ・リアクター。
【請求項２】
前記絶縁性の上部が、頂部円筒状の側壁部を含み、前記真空チャンバーが、下部導電性側壁部を更に含む請求項１記載のリアクター。
【請求項３】
前記真空チャンバーは、前記頂部円筒状の側壁部の上に横たわっているシーリングを含み、該シーリングは導電性の中央部と、前記円筒状の側壁に隣接し、該導電性の中央部を囲む絶縁環とを含む請求項２記載のリアクター。
【請求項４】
前記複数のコイルセクションのうちの１つのコイルセクションの一端が、前記下部導電性側壁部に隣接し、且つ、前記シーリングの導電性の中央部および前記下部導電性側壁部がＲＦ接地に接続されている請求項３記載のリアクター。
【請求項５】
前記真空チャンバーは、ドーム頂部を含むシーリングを有し、
前記ドーム頂部は、絶縁性の第１の部分を含んでおり、
前記第１の部分が前記絶縁性の上部である請求項１記載のリアクター。
【請求項６】
前記ドーム頂部が、該ドーム頂部の頂点での導電性の中央部である第２の部分を更に含み、
前記ドーム頂部の前記第１の部分が該導電性の中央部を囲む絶縁環であり、前記ＲＦインダクタコイルが前記ドーム頂部の前記第１の部分のまわりに巻き付けられている請求項５記載のリアクター。
【請求項７】
前記複数のコイルセクションのうちの１つのコイルセクションの一端が、前記下部導電性側壁部に隣接し、且つ、前記ドーム頂部の導電性の中央部および前記下部導電性側壁部がＲＦ接地に接続されている請求項６記載のリアクター。
【請求項８】
前記真空チャンバーはドーム状のシーリングを有し、
前記ドーム状のシーリングが前記絶縁性の上部である請求項１記載のリアクター。
【請求項９】
前記ＲＦインダクタコイルが、１対の端と中間部とを有する螺旋状に巻かれた導体からなり、該ＲＦインダクタコイルが前記中間部で前記２つのセクションに分割されており、前記中間部が前記共通のタップ点である請求項１記載のリアクター。
【請求項１０】
前記螺旋状に巻かれた導体が円筒形状に巻かれ、且つ前記２つのセクションがミラーコイルである請求項９記載のリアクター。
【請求項１１】
前記絶縁性の上部がセラミック材料からなる請求項１記載のリアクター。
【請求項１２】
前記セラミック材料が酸化アルミニウムである請求項１１記載のリアクター。
【請求項１３】
前記コイルセクションのペアのうちの１つのコイルセクションが有する接地された端に接続される一端と、前記共通のタップ点に接続される他端とを有する第３のコイルセクションを更に含み、
前記第３のコイルセクションと、前記コイルセクションのペアのうちの前記１つのコイルセクションとが、反対の回転方向に巻かれている請求項１記載のリアクター。
【請求項１４】
前記複数のコイルセクションが、コイルセクションのペアであるコイルセクションペアを複数含み、各前記コイルセクションペアが共通のタップ点を有し、各前記コイルセクションペアが有する２つのコイルセクションが反対の回転方向に巻かれており、複数の前記コイルセクションペアのうち１つおきのコイルセクションペアが有する共通のタップ点が前記ＲＦ電力ターミナルに接続されている請求項１記載のリアクター。
【請求項１５】
閉じ込め壁を有する真空チャンバーと、
該真空チャンバー内にガスを導入するための手段と、
ＲＦ源と、
前記閉じ込め壁の絶縁性の部分のまわりに巻付けられ、且つ複数のコイルセクションを含むＲＦコイルであって、該複数のコイルセクションのうちコイルセクションのペアをなす２つのコイルセクションが反対の回転方向に巻かれて、且つ共通のタップで前記ＲＦ源に接続されたフェーシング端と、接地に接続された他の端とを有するＲＦコイルとを含むことを特徴とするプラズマ・リアクター。
【請求項１６】
前記コイルセクションのペアのうちの１つのコイルセクションが有する接地された端に接続される一端と、前記共通のタップ点に接続される他端とを有する第３のコイルセクションを更に含み、
前記第３のコイルセクションと、前記コイルセクションのペアのうちの前記１つのコイルセクションとが、反対の回転方向に巻かれている請求項１５記載のリアクター。
【請求項１７】
前記複数のコイルセクションが、コイルセクションのペアであるコイルセクションペアを複数含み、各前記コイルセクションペアが共通のタップ点を有し、各前記コイルセクションペアが有する２つのコイルセクションが反対の回転方向に巻かれており、複数の前記コイルセクションペアのうち１つおきのコイルセクションペアが有する共通のタップ点が前記ＲＦ電力ターミナルに接続されている請求項１５記載のリアクター。
【請求項１８】
前記ＲＦコイルは２つのコイルセクションからなり、且つ前記２つのコイルセクションが前記ＲＦ源にミラー配置で接続されている請求項１５記載のプラズマ・リアクター。
【請求項１９】
前記閉じ込め壁の前記絶縁性の部分は円筒状の側壁を有し、前記閉じ込め壁は、前記円筒状の側壁の一端部に配置された導電性の部分と、前記円筒状の側壁の他端部に配置された蓋とを有し、前記蓋は、導電性の中央部と、前記円筒状の側壁の他端部に隣接しており前記導電性の中央部を囲む絶縁環とを有する請求項１５記載のプラズマ・リアクター。
【請求項２０】
前記蓋の前記導電性の中央部、および前記側壁の前記一端部に配置された前記導電性の部分が、共に前記ＲＦ源のＲＦ接地ノードに結合された請求項１９記載のプラズマ・リアクター。
【請求項２１】
前記閉じ込め壁の前記絶縁性の部分がドーム形状を有する蓋を含み、且つ該閉じ込め壁の他の部分が導電性の側壁を含む請求項１５記載のプラズマ・リアクター。
【請求項２２】
前記ＲＦコイルが、前記ドーム形状の蓋に適合する円錐状のヘリックスとして巻かれ、前記ＲＦコイルは２つのコイルセクションからなり、且つ、前記２つのコイルセクションが前記ＲＦ源とミラー配置で接続されている請求項２１記載のプラズマ・リアクター。
【請求項２３】
前記複数のコイルセクションのうちの１つのコイルセクションの一端は、前記ドーム形状の蓋の頂点に位置すると共に、前記ＲＦ源のＲＦ接地ノードに結合されている請求項２２記載のプラズマ・リアクター。
【請求項２４】
個々のコイルセクションが１対の端を有し、一方の端が前記ＲＦ源に接続され、且つ他の端が前記ＲＦ源のＲＦ接地ノードに結合されている請求項２３記載のプラズマ・リアクター。
【請求項２５】
前記ＲＦコイルは２つのセクションを有すると共に、１対の端と中間部とを有する螺旋状に巻かれた導体からなり、該ＲＦコイルが前記中間部で前記２つのセクションに分割されており、該中間部が導体によって前記ＲＦ源に接続され、且つ、前記１対の端が共に前記ＲＦ源のＲＦ接地ノードに結合されている請求項２４記載のプラズマ・リアクター。
【請求項２６】
２つの導電性シェル・セクションおよび該２つの導電性シェル・セクション間の絶縁性シェル・セクションとを含む真空チャンバー・シェルであって、該２つの導電性シェル・セクションがリターン導電性経路に接続されてなる真空チャンバー・シェルと、
該真空チャンバーにプロセス・ガスを導入するための手段と、
前記絶縁性シェル・セクションのまわりに巻き付けられ、且つ前記２つの導電性シェル・セクションのそれぞれに隣接した少なくとも２つのコイル端を有するＲＦコイル・アンテナであって、前記２つのコイル端が前記リターン導電性経路に接続されて、前記２つの導電性シェル・セクションと同じ電位とされているＲＦコイル・アンテナと、
前記ＲＦコイル・アンテナと前記２つのコイル端間のタップ点で接続されたパワーターミナルと、前記リターン導電性経路に接続されたＲＦ接地ターミナルとを有するＲＦ電源とを有し、
前記タップ点は、前記ＲＦコイル・アンテナを２つのコイルセクションに分割しており、前記２つのコイルセクションは反対の回転方向に巻かれていることを特徴とするプラズマ・リアクター。
【請求項２７】
前記リターン導電性経路がＲＦ接地である請求項２６記載のリアクター。
【請求項２８】
導電性シェル・セクションと、該導電性シェル・セクションに隣接する絶縁性シェル・セクションとを含む真空チャンバー・シェルであって、該導電性シェル・セクションがリターン導電性経路に接続されてなる真空チャンバー・シェルと、
該真空チャンバーにプロセス・ガスを導入するための手段と、
前記絶縁性シェル・セクションのまわりに巻き付けられ、且つ２つのコイル端を有するＲＦコイル・アンテナであって、前記２つのコイル端のうちの一方が前記導電性シェル・セクションに隣接し、前記２つのコイル端が前記リターン導電性経路に接続されて、前記一方のコイル端が前記導電性シェル・セクションと同じ電位とされているＲＦコイル・アンテナと、
前記２つのコイル端の間のタップ点で前記ＲＦコイル・アンテナと接続されたパワーターミナルと、前記リターン導電性経路に接続されたＲＦ接地ターミナルとを有するＲＦ電源とを有し、
前記タップ点は、前記ＲＦコイル・アンテナを２つのコイルセクションに分割しており、前記２つのコイルセクションは、反対の回転方向に巻かれていることを特徴とするプラズマ・リアクター。
【請求項２９】
前記リターン導電性経路がＲＦ接地である請求項２８記載のリアクター。
【請求項３０】
前記１つのコイルセクションの一端であって前記下部導電性側壁部に隣接する前記一端は、ＲＦ接地に結合している請求項４又は７に記載のリアクター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空チャンバーと、該チャンバーの上部（upper portion ）のまわりに巻かれた誘導ＲＦ（高周波）コイルと、容量的にＲＦを供給されることができる（capacitively RF powered ）ウエハ・ペデスタル（wafer pedestal）とを有するタイプの、半導体ウエハ処理用のプラズマ・リアクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ処理用の誘導結合ＲＦ（inductively coupled ）プラズマ・リアクターは、一般的に、真空チャンバーと、該チャンバーの上部のまわりに巻かれた誘導ＲＦコイルと、チャンバー内部にガスを供給するためのガス供給入口（gas supply inlet）と、容量的にＲＦを供給されることができるウエハ・ペデスタルとを有する。１つの例は、Ogleへの米国特許第４, ９４８，４５８中に開示されている。チャンバー頂部（top ）を含むチャンバー上部（upper portion ）は、ＲＦコイルからのＲＦパワーがチャンバー内部のプラズマと誘導的に結合できるように、絶縁物材料（insulator material）からなる、ある面積を有する。該頂部が平らなディスク（flat disk ）であってもよい一方で、真空チャンバーの該上部はシリンダーであってもよい。該シリンダーは、誘導ＲＦコイルがそのまわりに巻き付けられた絶縁物である。該チャンバーの平らな頂部は、伝導体（conductor ）であってもよい。
【０００３】
図１は、ヨーロッパ特許第０５２０５１９（Ａ１）、およびヨーロッパ特許第０５５２４９１（Ａ１）の中で開示されたタイプのプラズマ・リアクターの頂部分を図示している。これらの特許の開示は、本明細書にレファレンスとして組込まれている（incorporated by reference ）。図１のプラズマ・リアクターは、一般に、円筒状（cylindrical ）の真空チャンバー１０と、それからプラズマを生成（ignited ）させるためのガスをチャンバー内部に供給するためのチャンバー１０頂部上のガス入口１１と、円筒状チャンバー１０の外部に巻き付けられた円筒状ＲＦコイル１２と、該コイル１２の直上（immediately above ）の接地された頂部導電性の蓋（top conducting lid）１４と、該コイル１２の直下（immediately below ）の接地された側壁１６とを有する。円筒状ＲＦコイル１２はＲＦエネルギーを供給して、誘導結合（inductive coupling）によってチャンバー１０内に高密度プラズマを生成させ、一方、導電性の蓋１４は接地されて、チャンバー１０の底部で半導体ウエハ２０を支持するペデスタル１８に印加されたバイアスＲＦパワー（１７）のための接地経路（grounding path）を確保する。円筒状コイル１２の１つの端１２ａ（例えば、蓋に最も近い端）は、「ホット」である。なぜならば、それはＲＦ源２２の出力に接続されている一方で、その反対側の端が接地されているからである。ヨーロッパ特許第０５５２４９１の図８および図６において、該コイルは、そのＲＦ源への中央部近くでタッピングされた（tapped）１つのセクションであってもよい。
【０００４】
図２は、シーリング１４が絶縁物であり、且つシーリング１４とＲＦコイル１２とがドーム形状である図１の装置の最近の変形を示しており、ＲＦコイルは、図５の中で示されるように、シーリング１４と適合する円錐螺旋（helix ）状に巻かれている。
【０００５】
このようなプラズマ・リアクターにまつわる問題の１つは、接地された蓋１４が、図１に示すように円筒状コイル１２の「ホット」端へ極めて近いこと（close proximity ）、あるいは図２の円錐状の螺旋コイル１２が、コイル１２から接地された蓋１４へのＲＦパワーの有意な散逸（significant dissipation ）を許容してしまうことである。代わりに、もしコイル１２の底端が「ホット」で、且つ頂部端が接地されているならば、ＲＦパワーは、コイル１２から接地された側面壁１６まで散逸される。この結果、円筒状コイル１２のために必要なＲＦパワーレベルは２〜３ワットの程度となり、比較的に高いこととなる。コイル１２上の蓋１４と、コイル１２下の側壁１６とを接地する必要があるため、コイル１２からのこのようなＲＦパワーの散逸は不可避と思われていた。
【０００６】
接地された１つの端と、ＲＦパワーを供給された１つの端とを有する誘導ＲＦコイルにまつわる問題は、該コイルの内のピーク・トゥ・ピーク（peak-to-peak）ＲＦポテンシャルが非常に高く、これがプラズマ中へのＲＦパワーの強い容量結合（capacitive coupling ）を引き起こすことである。高い電位（electric potential）も、チャンバー内部表面の有意（significant ）なスパッタリングを引き起こす。このようなスパッタリングは、それがウエハの処理に有害な汚染を生成するために、好ましくない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
コイル内のＲＦポテンシャルも、処理される半導体ウエハを通して該コイルからウエハ・ペデスタルへのＲＦパワーの容量結合に影響を及ぼす。高いＲＦポテンシャルは、高いプラズマ・ポテンシャルを起こして、処理されるウエハの物理的スパッタリングの速度（rate）を増大させる。ウエハ・ペデスタルに印加されたＲＦバイアス・パワーによって、処理されるウエハのスパッタリング速度を制御することは、望ましい。しかしながら、このような制御は、ＲＦコイルからの高い容量結合によって、ある程度歪められる（distorted ）。ここで用いられているように、「ウエハのスパッタリング」との用語は、除去されるべき材料と衝突しているプラズマ中の重イオンの運動エネルギーによる、ウエハからの材料の除去を言う。これは、エッチングによるウエハからの材料の除去と異なる。エッチングは、除去されるべき材料と、プラズマ中の化学種（chemical species）との間の化学反応を含んでおり、該プラズマ中のイオンまたはラジカルの運動エネルギーに、主には依存しない。スパッタリングは、エッチング・プロセスの中で有益に用いることができる。例えば、アルミニウムのような金属をエッチングする際に、該アルミニウム中の合金不純物（銅のようなもの）は、アルミニウムと比べて非常に遅くエッチングされるが、スパッタリングによればアルミニウムと同様の速度で最も好適に除去される。これにより、この場合には、銅不純物のスパッタリング速度がアルミニウムのエッチング速度とほぼ同じとなるようなレベルに、ウエハ・ペデスタルのＲＦポテンシャルを設定すべきことが必要となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、複数のコイルセクション（coil sections ）を採用し、個々のコイルセクションはＲＦ源を渡って接続され（connected across）、隣接するコイルセクション中を流れる電流が同じ方向の磁場を生成するように配置する（arranged）ことにより、ＲＦコイルからの容量結合と、ＲＦパワーの散逸とを好適に減少させている。このことは、隣接するコイルセクションを反対方向に巻き、ＲＦ源または接地である共通ポイント（common point）に隣接するコイルセクションをタッピング（tapping ）することにより達成されることが好ましい。外側の絶縁環（annulus ）と内側の導電性ディスク部とを有する頂部ふた（top lid ）を採用し、該導電性ディスク部を上記環の幅によってコイルからずらす  （displace）か離して置く（spaced）ことにより、容量結合とＲＦパワー散逸とは更に低減される。この変位（displacement）は、該コイルの頂部の巻線（top winding ）から蓋へのＲＦパワー散逸ないし結合（coupling）をかなり減少させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図３を参照して、外側の絶縁環２６と内側の導電性ディスク部２８とを有する頂部蓋２４であって、該導電性ディスク部２８を上記環２６の幅Ｗによってコイル１２からずらすか離して置くことにより、ＲＦパワー散逸は有利に低減される。この変位は、特にコイルの上端（top end ）１２ａがＲＦ源に接続されている場合には、該コイル１２の頂部の巻線から蓋２４へのＲＦパワー散逸ないし結合（coupling）を減少させる。
【００１０】
図３中に示されるように、より明確には図８の回路図に示されるように、コイル１２の頂部および底端１２ａ、１２ｂを接地し、ＲＦパワー源をコイル１２の中間（middle）の１２ｃにミラー配置（mirror configulation）で接続することにより、ＲＦパワー散逸は更に低減される。このようにして、コイル１２の「ホット」な部分は、蓋２４の接地された導電性の部分２８にも、接地された側壁１６の最下部（lower-most portion）にも隣接しないこととなり、したがってＲＦパワー散逸が結果的に減少する。
【００１１】
図４は、図３の概念がどのように図２のドーム・シーリング形状のプラズマ・リアクターに適用されるかを示している。図２中に示されるように、シーリング１４は、絶縁物である。図３の態様と同様に、図４においては、ＲＦパワーがコイル１２の中間の巻線に印加されており、一方、図６に模式的に示されるように、その２つの端は接地されている。多くの場合、この特徴は、導電性の円筒状の側面壁１６への容量結合を有利に引き下げる傾向がある。更には、多くの場合、図示されたような図４のドーム形状のコイル１２のＲＦの頂点（apex）を接地することは、コイルとウエハとの間の電界の容量結合を減少させる傾向があり、これにより誘導結合を有利に増大させる。図７は、ドーム１４の中央（center）を図３の平らな導電性のシーリング２８で置き換え、導電性のシーリング２８の上にコイル巻線が横たわらない（overlie ）ように、該中央の上（over）にその開口（opening ）を有するコイル１２とすることにより、どのように図４の態様が改良されるかを示している。
【００１２】
図３の態様の好ましい実装（implementation）においては、上記にレファレンスとして示したヨーロッパ特許文書中で開示されるように、コイル１２は５つの巻線を有し、電源２２は２. ０ＭＨｚのＲＦシグナルをコイル１２の中間の巻線１２ｃに印加する。更に、操作パラメーターの全ては、上記にレファレンスとして示したヨーロッパ特許文書中に詳細に開示されているため、ここでは繰り返す必要はない。
【００１３】
好ましい実装において、図３のプラズマ・リアクターは、８インチ直径の半導体ウエハを処理し、円筒状のリアクター・チャンバー１０は、約１４インチの直径を有し、絶縁環２６の幅Ｗが約６インチであるため、導電性のディスク部２８は約８インチの直径を有する。該絶縁環２６は、好ましくは、酸化アルミニウム、石英（quartz）等のセラミックから形成されており、一方、導電性のディスク部２８および導電性の側面壁１６は、陽極処理された（anodized）アルミニウムから形成されている。コイル１２は、蓋２４と側壁１７の導電性の下部との間に配置された絶縁円筒状の側面壁部３０のまわりに巻き付けされている。絶縁円筒状の側面壁部３０の垂直高さ（vertical height ）は、約３。７５インチである。絶縁側面壁部は、好ましくは、酸化アルミニウムか石英から形成されている。
【００１４】
図９は、図３の蓋２４の好ましい設計を図示している。ガス入口１１は、該蓋の導電性ディスク部２８の中央の穴を通して、その導電性のディスク部２８が上記シーリングであるガス分配マニホールドに及んでいる（extend）。導電性のディスク部２８は、絶縁環２６の環状のリッジ（ridge ）の上に座している（seated）。
【００１５】
図８は、コイル１２がＲＦ源２２と平行して接続されているコイルの２つのグループを構成している態様を示す一方で、ＲＦパワーは、誘導コイルのｎ個のグループに伝達することができる（ここに、ｎは１より大きい整数である）。コイルの個々のグループは、ある巻数（number of turns ）を有しているが、この巻数はグループ間（from group to group ）で同じでなくともよい。例えば、図１０は、図１のコイル１２の代わりに使われるべきｎ＝３のコイルを示している。コイル１２の中で、１を超えるグループのコイルを有することの長所は、所定の印加されたＲＦパワーレベルのためのプラズマへの容量結合を、単一の誘導コイル構成と比較して、かなり減少させるということである。例えば、７コイル巻を有する単一の誘導コイル構成（図１に対応する）は、印加パワーレベル２ｋＷでコイルを横切る６ｋＶＲＭＳの電圧降下を起こすことが観測され、キャパシタＣ1 は２０００ピコファラッド、キャパシタＣ2 は２７５ピコファラッドのキャパシタンスを有していた。これに対して、同一の印加ＲＦパワーレベル（２ｋＷ）で、２つのグループの個々が３コイル巻を有する図２および図８のミラーコイル（ｎ＝２）は、それぞれ、３ｋＶＲＭＳおよび２３ｋＶＲＭＳの電圧降下を示しただけであった。
【００１６】
図８に関連して上述したように、ＲＦ誘導コイル１２は、好ましくは、図６、図８および図１０に示されるようにｎ個の平行の複数コイルセクションに分けられており、ここに、ｎは１より大きい整数（例えば、２、３、４等）である。ＲＦコイル１２が円筒状の形を有するならば、該ｎ個のコイルセクションは、互いの鏡像（mirror image）である。すべての場合において、ｎ個のコイルセクションは、すべてのセクション中の電流が同じ方向に回転して同じ方向の磁界を与え、プラズマに対して誘導的に結合するＲＦパワーにおいて互いを補強する（reinforoce）するように、巻かれていることが好ましい。隣接するコイルが共通のタップ点（tap point ）、すなわちＲＦ源に接続されている際はいつでも、図６、図８および図１０に示されるように、隣接する反対方向にコイルセクションを巻くことにより、達成されることが好ましい。
【００１７】
例えば図８を参照して、上部のコイルセクションを通して、共通のタップ点１２ｃからコイル端（coil end）１２ａへと流れる電流が上向きであり、一方、下部のコイルセクションを通して、共通のタップ点１２ｃからコイル端（coil end）１２ｂへと流れる電流が下向きである。しかしながら、２つのコイルセクションが反対方向に巻かれているので、コイル・ループを通しての電流の回転は、両方のセクションにおいて同じ回転方向となる。このように、両方のコイルセクションによって生成された磁界は同じ極性を持っており、そして互いを補強する。
【００１８】
「Ａ」、「Ｂ」および「Ｃ」とラベルされたｎ＝３の３つのコイルセクションがある図１０を参照して、上部の２つのコイルセクション「Ａ」および「Ｂ」は図８の２つのコイルセクションに対応しており、反対側の回転方向に巻き付けれれたコイル巻き導体から成る。図１０中、コイルセクション「Ｂ」に隣接する「Ｃ」とラベルされた下部のコイルセクションは、コイルセクション「Ａ」の回転方向に巻き付けられ、接地されたコイルセクション「Ｂ」下端と、ＲＦ源が接続されているコイルセクション「Ａ」と「Ｂ」との間の共通のタップとの間に接続されている。
【００１９】
一般に、ｎ＞２では、複数のコイルセクションはコイルセクションのペア（pair）にグループ分けされ、個々のコイルセクションはコイルセクションの隣接する２つのペアの範囲内にあり、コイルセクションの個々のペアは、該ペアにおいて個々のコイルセクションの一方の端への共通のタップを有しており、個々のペアの範囲内のコイルセクションは互いに反対方向に巻かれており、該ペアの交互（alternate ）の共通タップはＲＦパワー・ターミナルに接続され、該ペアの残りの共通タップはＲＦ接地に接続されている。このようにして、図１０中では、「Ａ」および「Ｂ」とラベルされたコイルセクションはＲＦ源に接続された共通のタップを有する１つのペアであり、「Ｂ」および「Ｃ」とラベルされたコイルセクションはＲＦ接地に接続された共通のタップを有する第２のペアであり、個々のペアのコイルセクションは反対の回転方向に巻かれている。
【００２０】
図１１および図１２は、それぞれ、プラズマがない時に、以下の条件下において従来のミラーコイルによりカソードないしウエハ・ペデスタル上の誘導された交流電圧（波形「Ａ」）および電流（波形「Ｂ」）を示す。この際の条件は、チャンバー圧力は所望のないしベースライン作動圧にポンプで減圧し、ガス流がなく、そしてプラズマがないものとする。ミラーコイル（図１２）によってウエハ・ペデスタル上に誘導された交流電流（容量結合のしるし（indicia ））は、従来のコイル（図１１）によって誘導された交流電流より低い。しかしながら、その絶対値は、測定するためにはあまりに小さい。
【００２１】
図１３および図１４は、それぞれ、真空チャンバー中にアルゴンガスを存在させてプラズマを生成させつつ、従来のコイルとミラーコイルとによってウエハ・ペデスタル上に誘導された交流電圧（波形「Ａ」）および電流（波形「Ｂ」）を示す。ミラーコイルによってウエハ・ペデスタル上に誘導された交流電流は、従来のコイルによって誘導されたそれよりも約１５％小さく、これはミラーコイルによるより少ない容量結合を示している。ミラーコイルからのより小さい容量結合は、より多くのＲＦエネルギーが誘導的に結合されてより大きい密度（density ）のプラズマを生成すること、および、ユーザーは、ウエハ・ペデスタル上のＲＦパワーを変化させることによりイオン・エネルギーないしスパッタリング速度をより好適に制御ないし減らすことを意味するため、これは重要な利点である。このようなテストの間に測定された交流電流は、必ずしも容量結合のみからから生ずるものではないが、容量および誘導結合の両者の混合から生じていてもよい。
【００２２】
図１５は、従来のＲＦコイルから得られるＲＦパワーについてのイオン電流密度と、ミラーコイルから得られるそれとを比較している。「Ａ」とラベルされ、ダイヤモンド形の印を有するカーブは、従来のコイルの端（edge）での測定を示している。「Ｂ」とラベルされ、黒いベタの正方形印を有するカーブは、ミラーコイルの央での測定を示している。「Ｃ」とラベルされ、三角形の印を有するカーブは、従来のコイルの端での測定を示している。「Ｄ」とラベルされ、白い正方形の印を有するカーブは、ミラーコイルの端での測定を示している。大きい不規則変動（random variation）により、ミラーコイルと従来のコイルとの間のこれらの測定には、顕著な差異はない。この比較において、従来のコイルおよびミラーコイルは、ともに円筒形状である。
【００２３】
図１６は、従来のＲＦコイルから得られるＲＦパワーの関数（function）たるアルゴンプラズマ中の酸化物（oxide ）スパッタリング速度と、ミラーコイルから得られるそれを比較している。「Ａ」および「Ｃ」とラベルされ、それぞれダイヤモンドおよび三角形の印を有するカーブは、ミラーコイルの２つの異なるテストから得られた測定を示している。「Ｂ」とラベルされ、四角形の印を有するカーブは、従来のコイル上の測定を示している。図１５の比較に示したように、大きい不規則変動のため、顕著な差異はない。図１６のテストにおいては、６００ワットのＲＦバイアス・シグナルが、ウエハ・ペデスタルに印加された。スパッタリング速度は、主に、ウエハ・ペデスタルに印加されたＲＦバイアスパワーに依存し、ＲＦコイルから容量的に結合されたＲＦバイアスには依存しない。このような容量結合は、上述したように、重要な利点たるミラーコイル中で、かなり減少させることができる。
【００２４】
前述した比較は、ｎ＝２である本発明のミラーコイル態様のみを包含していた。しかしながら、ｎ＞２である本発明の他のすべての他の態様においては、コイル中でいっそう大きいポテンシャルの分割があるため、これらの利点は一般的により強く断言される。
【００２５】
本発明中で実現されるもう１つの利点は、チャンバー内部表面（interior surface）からの材料のスパッタリングに関連する。ＲＦパワー源（source RF power ）を非常に高いレベル（例えば、５ｋＶ〜６ｋＶのピーク・トゥ・ピーク電圧（peak-to-peak voltage）で２〜３ｋＷで動作させることは、ごく通常のことである。このような高電圧のレベルでは、プラズマは有意（significant ）なスパッタリング速度でチャンバー材料をスパッタリングする傾向がある。しかしながら、ミラーコイルあるいは複数のセクションコイルはピーク・トゥ・ピーク電圧を減少させる。これはチャンバー材料のスパッタリングを減少さ、チャンバー壁のスパッタリングからの粒子の発散によるウエハの汚染の速度を減少させる。これは、このような高いＲＦポテンシャルから生じる処理されるべきウエハ上のデバイスの損害を最小限のものとする。
【００２６】
好ましい態様を参照しつつ本発明を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から外れなることなく、本発明の変形ないし修正が可能であると理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のプラズマ・リアクターの一部の簡略化された図面である。
【図２】ドームシーリングと、該シーリング上の円錐状ヘリカルＲＦコイルとを有する最近開発のプラズマ・リアクターの一部の簡略化された図面である。
【図３】本発明を具体化したプラズマ・リアクターの一部の簡略化された図面である。
【図４】図３に対応し、そのまわりに巻き付けられたドーム形状の蓋とＲＦコイルとを有する態様を説明する図である。
【図５】図２のＲＦコイルを示す図である。
【図６】図４のＲＦコイルを示す図である。
【図７】図４の態様の変形を示す図である。
【図８】図３のプラズマ・リアクターに用いられたミラーコイルの回路図である。
【図９】本発明の１つの側面を具体化している導電性蓋の好ましい実装のを示す詳細な図面である。
【図１０】本発明の他の態様に従う３−セクション・コイルの模式図である。
【図１１】図５の従来のＲＦコイル上のＲＦシグナル、およびプラズマ生成（iginition ）前のウエハ・ペデスタル上の誘導された容量性のＲＦ電流の時間領域（time domain ）波形を説明するためのグラフである。
【図１２】図６のミラーＲＦコイル上のＲＦシグナル、およびプラズマ生成前のウエハ・ペデスタル上の誘導された容量性のＲＦ電流の時間領域波形を説明するためのグラフである。
【図１３】図５の従来のＲＦコイル上のＲＦシグナル、およびプラズマ生成後（following ）のウエハ・ペデスタル上の誘導されたＲＦ電流の時間領域波形を説明するためのグラフである。
【図１４】図４のミラーＲＦコイル上のＲＦシグナル、およびプラズマ生成後のウエハ・ペデスタル上の誘導されたＲＦ電流の時間領域波形を説明するためのグラフである。
【図１５】図５の従来のＲＦコイルで得られたイオン電流密度と、図６のミラーＲＦコイルで該コイル上のＲＦパワーの関数として得られたイオン電流密度とを比較しているグラフである。
【図１６】図５の従来のＲＦコイルで得られた酸化物スパッタリング速度と、図６のミラーＲＦコイルで、ウエハ・ペデスタル上の６００ワットのＲＦバイアス・パワーでのＡｒプラズマ中の該コイル上のＲＦパワーの関数として得られた酸化物スパッタリング速度とを比較しているグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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