(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理容器内で処理ガスと接触する表面を有する誘電体窓と、
前記誘電体窓によって前記処理ガスから分離された３次元ＲＦコイルであって、前記誘電体窓の近傍に全体的に円形の形状のリングを集合的に形成する第１のセグメントと、該第１のセグメントと電気的に接続され該第１のセグメントが存在する面の外に延び出すように形成された第２のセグメントと、を含む複数個のセグメントを備えた前記３次元ＲＦコイルと、
前記誘電体窓の前記表面に隣接して前記処理容器の中にリングの形状の磁気トンネルの形の磁場を生成するための内側磁石リングと外側磁石リングを備えた複数個のリング状の永久磁石であって、前記コイルの前記第１のセグメントによって形成される円形の形状の前記リングからは前記誘電体窓に対し反対側であって前記リングと全体的に整合して配置され、前記コイルの前記第１のセグメントからのＲＦエネルギに結合する一定容積のガスを前記容器の内側に前記磁気トンネルの形の磁場によって封入するようにした前記複数個のリング状の永久磁石と、
を備えた、真空処理容器の中にＲＦエネルギと誘導的に結合されたプラズマを生成する装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記第２のセグメントの少なくとも１つは前記第１のセグメントよりも前記誘電体窓の前記表面から相対的に離れて延在され、該少なくとも１つの第２のセグメントは半円状に形成された２つの第１のセグメントに相互に接続された３次元のコイルに構成して、一部の磁束線が前記誘電体窓を通ることなく第１のセグメントと第２のセグメントとの間を通るようにした、プラズマ生成装置。
【請求項３】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記第２のセグメントの少なくとも１つは前記誘電体窓と交差する平面内で湾曲しており、そして前記第１のセグメントは前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にある、プラズマ生成装置。
【請求項４】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記第２のセグメントの少なくとも１つは、前記誘電体窓と交差する平面内にある２分の１回巻きの湾曲した形状をしており、前記第１のセグメントはおのおのが湾曲しておりそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあるおのおのが２分の１回巻きである複数個のセグメントからなる、プラズマ生成装置。
【請求項５】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記第２のセグメントの少なくとも１つは前記誘電体窓と交差する平面内にある２分の１回巻きの湾曲した形状をしており、
前記ＲＦコイルの前記第１のセグメントの少なくとも１つの対は、湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記第１のセグメントの前記リングに沿って反対方向に流れるように配向され、おのおのが２分の１回巻きであり、かつ前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にある、
プラズマ生成装置。
【請求項６】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記ＲＦコイルは、おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある複数個の湾曲した第２のセグメントと、前記第１のセグメントの少なくとも２つの対とを有し、
前記第１のセグメントのおのおのの対は、湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記第１のセグメントの前記リングに沿って反対の方向に流れるように配向され、おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にある、
プラズマ生成装置。
【請求項７】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記複数個のセグメントはおのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある複数個の湾曲した第２のセグメントと前記第１のセグメントの少なくとも２つの対とを有し、
おのおのの対の前記第１のセグメントは、
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記第１のセグメントの前記リングに沿って反対の方向に流れるように１つは時計回りの方向にそして１つは反時計回りの方向に流れるように配向され、おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあり、そして
前記複数個のセグメントは単一のひと続きの導体で形成され、そして下記のように配列されており、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
少なくとも１つのその他のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、それから
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるプラズマ生成装置。
【請求項８】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記複数個のセグメントが
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある複数個の少なくとも３つの湾曲した第２のセグメントと、
前記第１のセグメントの少なくとも２つの対と、
を有し、ここでおのおのの対の前記第１のセグメントが
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記リングに沿って反対の方向に１つは時計回りの方向にそして１つは反時計回りの方向に流れるように配向し、
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあり、そして
前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
少なくとも１つの第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるプラズマ生成装置。
【請求項９】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記複数個のセグメントが
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある３つの湾曲した第２のセグメントと、
前記第１のセグメントの２つの対と、
を有し、おのおのの対の前記第１のセグメントが、
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記リングに沿って反対の方向に１つは時計回りの方向にそして１つは反時計回りの方向に流れるように配向し、
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあり、そして
前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるプラズマ生成装置。
【請求項１０】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記ＲＦコイルが
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある複数個の湾曲した第２のセグメントと、
前記第１のセグメントの少なくとも２つの対と、
を有する３次元のコイルであり、ここでおのおのの対の前記第１のセグメントが
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記リングに沿って反対の方向に流れるように配向し、
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあり、そして
少なくとも１つの直線状の中間のセグメントが第１のセグメントの前記対を含む平面の中にあるプラズマ生成装置。
【請求項１１】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記複数個のセグメントが
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある複数個の湾曲した第２のセグメントと、
前記第１のセグメントの少なくとも２つの対と、
を有し、ここでおのおのの対の前記第１のセグメントが
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記リングに沿って反対の方向に流れるように配向し、
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあり、そして
少なくとも１つの直線状の中間のセグメントが第１のセグメントの前記対を含む平面の中にあり、そして
前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
中間のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるプラズマ生成装置。
【請求項１２】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記複数個のセグメントが
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある２つの湾曲した第２のセグメントと、
前記第１のセグメントの２つの対と、
を有し、ここでおのおのの対の前記第１のセグメントが
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記リングに沿って反対の方向に流れるように配向し、
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあり、および
１つの直線状の中間のセグメントが第１のセグメントの前記対を含む平面の中にあり、そしてそれに垂直な平面の中で前記中間のセグメントのまわりを一周する磁力線が同じ平面の中で前記第１のセグメントのまわりを一周する磁力線と反対の方向に巡回するように配向し、そして
前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
前記中間のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるプラズマ生成装置。
【請求項１３】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記複数個のセグメントが
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある複数個の少なくとも４つの湾曲した第２のセグメントと、
前記第１のセグメントの少なくとも２つの対と、
を有し、ここでおのおのの対の前記第１のセグメントが
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記リングに沿って反対の方向に流れるように配向し、
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあり、および
少なくとも１つの直線状の中間のセグメントが第１のセグメントの前記対を含む平面の中にあり、そしてそれに垂直な平面の中で前記中間のセグメントのまわりを一周する磁力線が同じ平面の中で前記第１のセグメントのまわりを一周する磁力線と同じ方向に巡回するように配向し、そして
前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
前記中間のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるプラズマ生成装置。
【請求項１４】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記複数個のセグメントが
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある４つの湾曲した第２のセグメントと、
前記第１のセグメントの２つの対と、
を有し、ここでおのおのの対の前記第１のセグメントが
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記リングに沿って反対の方向に流れるように配向し、
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあり、および
１つの直線状の中間のセグメントが第１のセグメントの前記対を含む平面の中にあり、そしてそれに垂直な平面の中で前記中間のセグメントのまわりを一周する磁力線が同じ平面の中で前記第１のセグメントのまわりを一周する磁力線と同じ方向に巡回するように配向し、そして
前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
前記中間のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるプラズマ生成装置。
【請求項１５】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記容器の内側にあり前記誘電体窓に近接しそしてそれに全体的に平行であるファラディ遮蔽体、
をさらに有するプラズマ生成装置。
【請求項１６】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記容器の内側にあり前記誘電体窓に近接しそしてそれに全体的に平行であるファラディ遮蔽体をさらに有し、前記遮蔽体がそれを貫通する複数個のスロットを有し、前記スロットが前記第１のセグメントからは前記誘電体窓のすぐ反対側で前記第１のセグメントに全体的に垂直な平面の中にあるプラズマ生成装置。
【請求項１７】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記複数個のセグメントが
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある３つの湾曲した第２のセグメントと、
前記第１のセグメントの２つの対と、
を有し、ここでおのおのの対の前記第１のセグメントが
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記リングに沿って反対の方向に１つは時計回りの方向に１つは反時計回りの方向に流れるように配向し、
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面の中にあり、そして
前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列され、および
前記容器の内側にあり前記誘電体窓に近接しそしてそれに全体的に平行なファラディ遮蔽体をさらに有し、前記遮蔽体がそれを貫通する複数個のスロットを有し、前記スロットが前記リングからは前記誘電体窓のすぐ反対側で全体的に半径方向に配向したプラズマ生成装置。
【請求項１８】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記複数個のセグメントが
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓と交差する平面内にある複数個の湾曲した第２のセグメントと、
前記第１のセグメントの少なくとも２つの対と、
を有し、ここでおのおのの対の前記第１のセグメントが
湾曲しておりそして前記対のセグメントの中の電流が前記リングに沿って反対の方向に流れるように配向し、
おのおのが２分の１回巻きでありそして前記誘電体窓に全体的に平行な平面内にあり、および
少なくとも１つの直線状の中間のセグメントが第１のセグメントの前記対を含む平面の中にあり、
前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
中間のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列され、および
前記容器の内側にありそして前記誘電体窓に近接しそしてそれに全体的に平行なファラディ遮蔽体をさらに有し、前記遮蔽体がそれを貫通する複数個のスロットを有し、前記スロットが前記リングからは前記誘電体窓のすぐ反対側で全体的に半径方向に配向しておりそして前記中間のセグメントのおのおのからは前記誘電体窓のすぐ反対側で全体的に前記中間のセグメントに垂直な平面の中にあるプラズマ生成装置。
【請求項１９】
請求項１８記載のプラズマ生成装置であって、
複数個の前記湾曲した第２のセグメントが少なくとも４つの第２のセグメントを有し、および前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
中間のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列され、および
前記容器の内側にあり前記誘電体窓に近接しそしてそれに全体的に平行なファラディ遮蔽体をさらに有し、前記遮蔽体がそれを貫通する複数個のスロットを有し、前記スロットが前記リングからは前記誘電体窓のすぐ反対側で全体的に半径方向に配向しておりそして前記中間のセグメントのおのおのからは前記誘電体窓のすぐ反対側で全体的に前記中間のセグメントに垂直な平面の中にあるプラズマ生成装置。
【請求項２０】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記内側磁石リングは、前記複数個のリング状の永久磁石の半径方向内側に配置され、第１の磁極を形成する全体的に円形の外側周辺を有し、
前記外側磁石リングは、前記複数個のリング状の永久磁石の半径方向外側に前記内側磁石リングと間隔をもって配置され、前記第１の磁極の極性とは磁気的に反対の極性である第２の磁極を形成し内側周辺を有する、
プラズマ生成装置。
【請求項２１】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、前記複数個のリング状の永久磁石が前記容器の外側の前記誘電体窓に隣接して配置されるプラズマ生成装置。
【請求項２２】
請求項１記載のプラズマ生成装置であって、
前記容器の内側にあり前記誘電体窓に近接しそしてそれに全体的に平行なファラディ遮蔽体をさらに有し、前記複数個のリング状の永久磁石が前記容器の内側の前記遮蔽体に隣接して配置されるプラズマ生成装置。
【請求項２３】
請求項１記載のプラズマ生成装置を有するエッチング装置であって、
前記真空容器と、
前記ＲＦコイルに接続されたＲＦ電源と、
前記容器の中の基板支持体と、
をさらに有するエッチング装置。
【請求項２４】
請求項１記載のプラズマ生成装置を有するイオン化物理蒸着装置であって、
前記真空容器と、
前記ＲＦコイルに接続されたＲＦ電源と、
前記容器の中の基板支持体と、
誘導的に結合されたプラズマを含む前記容器の内部の領域の中に材料をスパッタするためのマグネトロン・スパッタリング陰極と、
をさらに有するイオン化物理蒸着装置。
【請求項２５】
リングに配置されおよび第１の平面の中にある２分の１回巻きの半円形の第１のセグメントの少なくとも２つの対であって、前記第１のセグメントが前記リングに沿って反対の方向に１つは時計回りの方向にそして１つは反時計回りの方向に電流を流すように相互に接続された前記２つの対と、
おのおのが２分の１回巻きでありそしておのおのが前記第１の平面の実質的に外側に延在されておりおよび前記第１の平面と交差する平面の中にある複数個の湾曲した第２のセグメントと、
を有する複数個のセグメントを備えた３次元のコイルを有し、そして
前記セグメントが単一のひと続きの導体で形成されそして下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
少なくとも１つのその他のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、
のように配列される、プラズマをその中に保持するために真空処理容器の中にエネルギを誘導的に結合するためのＲＦアンテナ。
【請求項２６】
請求項２５記載のアンテナであって、
時計回りの方向に延長された第１のセグメントと反時計回りの方向に延長された第１のセグメントとの間に配置された少なくとも１つの前記セグメントが少なくとも１つの第２のセグメントを有するアンテナ。
【請求項２７】
請求項２５記載のアンテナであって、
前記第２のセグメントが前記リングの直径の半分の距離だけ前記第１の平面から延長しているアンテナ。
【請求項２８】
請求項２５記載のアンテナであって、
複数個の湾曲した第２のセグメントが少なくとも３つの湾曲した第２のセグメントを有し、および
単一のひと続きの導体で形成された前記セグメントが下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
少なくとも１つの第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるアンテナ。
【請求項２９】
請求項２５記載のアンテナであって、
前記複数個の湾曲した第２のセグメントが３つの湾曲した第２のセグメントから成り、
第１のセグメントの少なくとも２つの対が前記第１のセグメントの２つの対から成り、および
単一のひと続きの導体で形成された前記セグメントが下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるアンテナ。
【請求項３０】
請求項２５記載のアンテナであって、
前記複数個のセグメントが前記第１の平面の中にある少なくとも１つの直線状の中間のセグメントをさらに有するアンテナ。
【請求項３１】
請求項２５記載のアンテナであって、
前記複数個のセグメントが前記第１の平面の中にある少なくとも１つの直線状の中間のセグメントをさらに有し、および
単一のひと続きの導体で形成された前記セグメントが下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
中間のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるアンテナ。
【請求項３２】
請求項２５記載のアンテナであって、
前記複数個のセグメントが前記第１の平面の中にある少なくとも１つの直線状の中間のセグメントをさらに有し、および
複数個の湾曲した第２のセグメントが２つの湾曲した第２のセグメントから成り、
２分の１回巻きの半円形の第１のセグメントの前記少なくとも２つの対が前記第１のセグメントの２つの対から成り、
前記１つの直線状の中間のセグメントが前記第１の平面の中にありそしてそれに垂直な平面の中で前記中間のセグメントのまわりを一周する磁力線が同じ平面の中で前記第１のセグメントのまわりを一周する磁力線と反対の方向に巡回するように配向し、および
単一のひと続きの導体で形成された前記セグメントが下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
前記中間のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるアンテナ。
【請求項３３】
請求項２５記載のアンテナであって、
前記複数個の湾曲した第２のセグメントが少なくとも４つの湾曲した第２のセグメントから成り、
前記１つの直線状の中間のセグメントが前記第１の平面の中にありそしてそれに垂直な平面の中で前記中間のセグメントのまわりを一周する磁力線が同じ平面の中で前記第１のセグメントのまわりを一周する磁力線と同じ方向に巡回するように配向し、および
単一のひと続きの導体で形成された前記セグメントが下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
中間のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるアンテナ。
【請求項３４】
請求項２５記載のアンテナであって、
前記複数個の湾曲した第２のセグメントが少なくとも４つの湾曲した第２のセグメントから成り、
２分の１回巻きの半円形の第１のセグメントの前記少なくとも２つの対が前記第１のセグメントの２つの対から成り、
前記１つの直線状の中間のセグメントが前記第１の平面の中にありそしてそれに垂直な平面の中で前記中間のセグメントのまわりを一周する磁力線が同じ平面の中で前記第１のセグメントのまわりを一周する磁力線と同じ方向に巡回するように配向し、および
単一のひと続きの導体で形成された前記セグメントが下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
前記中間のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されるアンテナ。
【請求項３５】
内側磁石リングと外側磁石リングとを備えた複数個のリング状の永久磁石によって、真空処理容器の中の処理ガスと接触している誘電体窓の表面に隣接して前記処理容器の中にリングの形状の磁気トンネルの形の磁場を生成する段階と、
前記誘電体窓によって処理空間から分離されそして前記誘電体窓の近傍の磁気トンネルの形の磁場の中に全体的に円形の形状のリングを集合的に形成する少なくとも第１のセグメントと該第１のセグメントと電気的に接続され該第１のセグメントが存在する面の外に延び出すように形成された第２のセグメントを有する３次元ＲＦコイルから前記誘電体窓を通して処理ガスの中にＲＦエネルギを結合する段階と、
前記結合したＲＦエネルギでもって前記磁気トンネルの形の磁場の中のリングの形状のプラズマにエネルギを供給する段階と、
を有し真空処理容器の中でＲＦエネルギでもって誘導的に結合されたプラズマを生成する方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法であって、
前記容器の内側に配置されそして前記誘電体窓のすぐ近くでかつ前記誘電体窓に全体的に平行に配置されたファラディ遮蔽体の中においてそれを貫通する複数個のスロットを通して前記ＲＦエネルギを結合する段階、
をさらに有する方法。
【請求項３７】
請求項３５記載の方法であって、
前記コイルは複数個のセグメントを備えた３次元のコイルであって、該複数個のセグメントは、
リングに配置され第１の平面の中にある少なくとも２つの対の２分の１回巻きの半円形の第１のセグメントであって、前記リングに沿って電流を反対の方向に１つは時計回りの方向にそして１つは反時計回りの方向に流れるように相互に接続した前記第１のセグメントと、
おのおのが２分の１回巻きでありそしておのおのが前記第１の平面と交差する平面の中にある複数個の湾曲した第２のセグメントと、
を有し、そして、前記コイルの前記複数個のセグメントは、単一のひと続きの導体で形成され、下記のように配列され、即ち、
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、次に
時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
少なくとも１つのその他のセグメント、次に
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、次に
第２のセグメント、そして
反時計回りの方向に延長する第１のセグメント、
のように配列されている、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は高密度のプラズマの生成に関する。さらに詳細に言えば、本発明は半導体ウエハの処理のような処理工程で有用である誘導的に結合されるプラズマ（ＩＣＰ(inductively coupled plasma)）に関する。
【０００２】
（発明の背景）
ガス・プラズマを生成することは、種々の集積回路（ＩＣ(integrated circuit)）の製造工程において広く用いられている。例えば、プラズマ・エッチング、プラズマで増強された化学蒸着（ＰＥＣＶＤ(plasma enhanced chemical vapor deposition))およびプラズマ・スパッタ沈着の応用に用いられている。全体的に言えばプラズマは、容器の中に真空の圧力で処理ガスを導入し、そして次にこの容器の中に電気エネルギを結合させて処理ガスの中にプラズマを生成しそして保持することによって、処理容器の中に生成される。このプラズマは、イオン化率が10-6から完全にまでイオン化した種々のプラズマが存在することが可能である。
【０００３】
プラズマは、全体的に言えば、正に帯電した作業ガスのイオンを含んでいる。この作業ガスの正に帯電したイオンを用いて、基板の表面をエッチングを行うことや、イオン化物理蒸着（ｉＰＶＤ(ionized physical vapor deposition))により基板の上に対する材料の沈着を制御するために、このような基板の上に材料の層および蒸発した被覆材料のイオンの沈着に対してターゲットから材料をスッパタリングすることが行われる。プラズマは、典型的には、その中に正の電荷に対して数において同等である電子を含んでおり、したがってプラズマはマクロに見れば準中性である。
【０００４】
処理容器の中にプラズマを生成するために、種々の方法が用いられる。容器の中に電極を対向して配置することにより、プラズマの中にエネルギを静電容量的に結合させることができる。マイクロ波エネルギ装置および電子サイクロトロン共振（ＥＣＲ(electron cyclotron resonance)）装置がまた用いられる。プラズマにエネルギを誘導的に結合することは、高密度プラズマを生成するにはとりわけ好ましく、特に比較的に低い電子エネルギすなわち比較的に低いプラズマ電位を有し高いイオン化率を有するプラズマを生成するためにはとりわけ好ましい。誘導的に結合されるプラズマ（ＩＣＰ(inductively coupled plasma))では、処理容器の中にエネルギを誘導的に結合するためにしばしばコイルの形状またはアンテナの形状が用いられ、そしてそれが処理容器の中にエネルギを誘導的に結合するように処理容器に対して配置され、それにより処理容器の中にプラズマが生成されおよび保持される。
【０００５】
いくつかのＩＣＰシステムでは、容器の中にプラズマを生成するために、誘導コイルまたは誘導アンテナが容器の頂部の近くに配置される。処理容器の頂部に配置された誘電体の板または誘電体の窓の１つの側面にアンテナが取り付けられ、そしてこのアンテナから放射される電磁エネルギが誘電体の窓を通してプラズマの中に結合される。このような設計の１つが米国特許第 5,556,521号に開示されている。また別のＩＣＰシステムでは、プラズマの中にエネルギを誘導的に結合するために、処理容器の円筒形の誘電体側壁の外側のまわりに、螺旋の形状すなわちソレノイドの形状のコイルが巻かれる。窓または容器の側壁に対して適切である１つの誘電体材料は石英である。
【０００６】
ＩＣＰシステムの形状はプラズマの密度と均一度との両方を決定する１つの因子であり、したがってこれらは、基板上の領域にわたる処理の均一度に影響を与える。通常の場合は、大きな寸法の基板を収容することができるような相当に大きな領域にわたって均一で高密度のプラズマを生成することが好ましい。例えば、現在の超大規模集積（ＵＬＳＩ(ultra large-scale integrated)）回路は、直径が 200ｍｍおよび 300ｍｍのウエハ基板の上に作成されている。
【０００７】
１つのＩＣＰシステムでは、処理容器のプラズマ領域の中の電子を加熱または励起することによって、プラズマが励起される。プラズマの中の電子を加熱する誘導電流は、誘導アンテナまたは誘導コイルの中を流れるＲＦ電流により誘電体の窓または側壁の内側の近傍に生成される振動する磁界によって提供される。これらの磁界の空間的な分布は、アンテナまたはコイルの導電体のおのおのの部分またはおのおののセグメントによって生成される個別の磁界の和で定まる。したがって、誘導アンテナまたは誘導コイルの幾何学的な形状はプラズマの空間分布を大きく決定し、そして特に、処理容器の中のプラズマのイオン密度の空間分布と均一度とを大きく決定する。コイルのいくつかの構成体により、与えられた半径の容器の中で広いパワー領域にわたって線形にパワーを供給するという目標を達成することができるが、しかしアンテナまたはコイルの寸法を大幅に大きくしないで、大きな寸法の基板を処理するために処理容器を大きな寸法にすることは難しい。ＩＣＰアンテナを大きな床面積を有するアンテナで置き換えることは処理システムに対して費用のかかる変更を行うことが必要となり、そして大型のアンテナおよびそれに付随するプラズマは、容器の中における処理パラメータにさらに強く敏感になる。例えば大型のアンテナの場合、基板とターゲット間の距離やターゲットの材料、および処理容器の中の圧力や容器の高さと幅の構造に対して、プラズマ処理が非常に敏感になる。さらに、大型のコイルは大きな誘電体窓を必要とし、このために高真空の容器の壁に加わる圧力差に耐えられるように、誘電体窓の厚さを非常に大きくしなければならない。
【０００８】
平面状の螺旋アンテナを用いた最新のＩＣＰシステムでは、プラズマの分布は容器の中心軸と整合していなくて非対称的である。このことは、基板上の領域にわたっての沈着処理またはエッチング処理の均一度を劣化させる。さらに平面状のアンテナは、１つの処理工程および対応するパラメータの組に対してはリングまたはドーナツの形状のプラズマを示すことがしばしばあり、一方、また別の処理工程およびまた別のパラメータに対しては中央にピークを有するプラズマを示すことがよくある。したがって、このようなＩＣＰシステムの中ではプラズマの形状と均一度とは両立しなく、そして処理工程によっても変化するであろう。したがってＩＣの全製造工程において、プラズマの空間分布と均一度は１つのプラズマ処理工程から次のプラズマ処理工程へと変化することになり、終始一貫したものは得られないであろう。
【０００９】
Ｓ字の形状のコイルを用いた平面状のアンテナ・システムが有するまた別の欠点は、コイルの外側の部分がコイルの中央の領域によって生成されるプラズマに磁気的に影響を与え、そしてプラズマの均一度と密度に関して、コイルの面内の１つの軸に沿ってとコイルの面内の他の軸に沿ってとで異なる影響を与えることである。
【００１０】
（発明の要約）
本発明の１つの目的は先行技術のこれらの欠点を解決し、そして高密度で均一なプラズマを生成するプラズマ処理システム、特にＩＣＰシステムを得ることである。本発明のまた別の目的は、最新のプラズマ処理システムが得られるよりも処理容器の寸法および形状にあまり依存しない均一なプラズマを得ることである。本発明のさらに別の目的は、処理容器の中で対称的であるプラズマを得ることである。
【００１１】
本発明のなおさらに別の目的は、小型で廉価な設計である誘導コイルまたは誘導アンテナを維持したまま、 200ｍｍおよび 300ｍｍのウエハを処理するのに十分であるような大きな領域にわたって均一で高密度のプラズマを得ることである。本発明のさらに別の目的は終始一貫したプラズマの生成を得ることであり、そしてそれにより圧力および容器の形状または容器の寸法のような処理パラメータにあまり依存しない終始一貫した処理工程を得ることである。
【００１２】
本発明の原理により、真空処理容器の中にＲＦエネルギを結合するために、高密度の誘導的に結合したプラズマ（ＩＣＰ(inductively coupled plasma)）の生成源が得られる。この生成源は容器の壁に誘電体材料の窓を備え、そして真空処理容器の中の処理ガスと接触を行う表面を有している。コイルの形式のＲＦアンテナは誘電体材料によって処理ガスから分離され、および第１のコイル・セグメントを有する。この第１のコイル・セグメントは窓に平行な平面の中にあることが好ましく、そして窓の表面に接近したリングの円周に沿って延長されていることが好ましい。コイル・セグメントとは窓に対して反対側のリングの形状の領域の中の誘電体材料の表面の近くの処理容器の中に、リングの形状の磁気トンネルを生成するために、永久磁石の組立体が構成されそして配置される。
【００１３】
本発明の好ましい実施例では、ＲＦコイルは３次元のコイルであって、リングの形状に延長されているコイル・セグメントよりも窓の表面からもっと遠くに延長された第２のコイル・セグメントをさらに有している。このさらに備えられているセグメントは、誘電体材料と交差するような平面の中にあることが好ましい。窓に近いセグメントは２分の１回巻きのセグメントであって、これらはセグメントの２つの対を有することが好ましい。これらの対のおのおのの巻線は、電流が反対の方向にすなわち１つは時計回りの方向にそして１つは反時計回りの方向に流れるように、リングに沿って延長される。
【００１４】
好ましいコイルは、その中を冷却液が流れる中空の単一の導電体のセグメントで作成され、そしてこのコイルはＲＦパワー発生器に直列に接続された複数個のセグメントを有している。これらのセグメントの接続の順序は、時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に時計回りに延長する第１のセグメント、次に少なくとも１つのセグメント、次に反時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に反時計回りに延長する第１のセグメントの順序である。
【００１５】
一定の実施例では、少なくとも３つの第２のコイル・セグメントが次のように配列されたセグメントでもって備えられる。すなわち、時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に時計回りに延長する第１のセグメント、次に少なくとも１つの第２のセグメント、次に反時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に反時計回りに延長する第１のセグメント、のように配列されて備えられる。いくつかのこのような実施例では、コイルは、３つの湾曲した第２のセグメントと第１のセグメントの２つの対とを有しそしてその他の介在するセグメントを有しないで配列された、７個のセグメントのみを有する。その他のこのような実施例では、また別のセグメントを備えることができる。
【００１６】
その他の実施例では、コイルは複数個の湾曲した第２のセグメントと、第１のセグメントの少なくとも２つの対と、第１のセグメントの対を含む平面の中にある少なくとも１つの比較的に真直ぐな中間のセグメントとを有する。これらのセグメントは次のように配列されることが好ましい。すなわち、時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に時計回りに延長する第１のセグメント、次に中間のセグメント、次に反時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に反時計回りに延長する第１のセグメント、のように配列されることが好ましい。いくつかのこのような実施例では、コイルは時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に時計回りに延長する第１のセグメント、次に中間のセグメント、次に反時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に反時計回りに延長された第１のセグメントのように配列されたセグメントを備えて、２つの湾曲した第２のセグメントと、第１のセグメントの２つの対と、第１のセグメントの対を含む平面の中にありそしてそれに垂直な平面の中で中間のセグメントのまわりを一周する磁力線が同じ平面の中で第１のセグメントのまわりを一周する磁力線と反対の方向に巡回するよう配向した１つの比較的に真直ぐな中間のセグメントとを含む７つのセグメントのみを有する。その他のこのような実施例では、また別のセグメントを備えることができる。
【００１７】
例えば、複数個の湾曲した第２のセグメントと、第１のセグメントの少なくとも２つの対と、第１のセグメントの対を含む平面の中にある少なくとも１つの比較的に真直ぐな中間のセグメントとを備えたコイルは、複数個の少なくとも４つの湾曲した第２のセグメントと、少なくとも２つの対の第１のセグメントと、第１のセグメントの対を含む平面の中にありそしてそれに垂直な平面の中で中間のセグメントのまわりを一周する磁力線が同じ平面の中で第１のセグメントのまわりを一周する磁力線と同じ方向に巡回するよう配向した少なくとも１つの比較的に真直ぐな中間のセグメントとを有することができる。ここで前記セグメントは、時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に中間のセグメント、次に第２のセグメント、次に反時計回りに延長する第１のセグメント、次に第２のセグメント、次に反時計回りに延長する第１のセグメントのように配列される。このような１つのその他の実施例では、コイルは４つの湾曲した第２のセグメントと、第１のセグメントの２つの対と、１つのこのような比較的に真直ぐな中間のセグメントとを有する。
【００１８】
種々の実施例では、プラズマ生成源は、容器の内側で誘電体材料のすぐ近くにあってこの誘電体材料に全体的に平行であるファラディ遮蔽体を有する。この遮蔽体は、誘電体材料の第１のセグメントのすぐ反対側にそれを貫通する複数個のスロットを有する。これらのスロットは第１のセグメントに全体的に垂直な平面の中にあり、そしてこれらのスロットはリングに対して誘電体材料のすぐ反対側にありそして全体的に半径方向に配向していることが好ましい。中間のセグメントが備えられる場合、これらのスロットは、中間のセグメントに全体的に垂直な平面の中にあるおのおのの中間のセグメントに対して誘電体材料の反対側のすぐ近くに備えられる。
【００１９】
永久磁石組立体は、リングの半径内側方向に間隔距離を有して第１の磁極を形成する全体的に円形の外周を有する内側磁石と、リングの半径外側方向に間隔距離を有して第１の磁極と磁気的に反対の第２の磁極を形成する円形の内周を有する環状の外側磁石とを備えている。この永久磁石組立体は種々の位置に配置することができる。例えば、１つは容器の外側で誘電体材料のすぐ近くに配置することができ、そしてもう１つは遮蔽体に隣接して配置することができる、例えば遮蔽体の中に埋め込んで配置することができる。
【００２０】
この生成源は、容器の中に基板支持体を備えた真空容器と組み合わせて、エッチング装置に用いると有用である。またはそれとは異なって、この生成源は、誘導的に結合された高密度プラズマを含む容器の中の一定の領域にある材料にスパッタリングを行うために、マグネトロン・スッパタリング陰極をさらに備えた容器の中に基板支持体を有する真空容器と組み合わせて、ｉＰＶＤ装置においてさらに有用に用いることができる。
【００２１】
本発明により、高密度プラズマを保持するために真空処理容器の中にエネルギを誘導的に結合するために、前記で説明されたコイルを形成するＲＦアンテナがまた得られる。ＲＦアンテナと共に用いられるファラディ遮蔽体がまた本発明により得られる。このような遮蔽体は、中心を同じくする環状の領域の中でそれを貫通しそしてこの環状の領域の中で全体的に半径方向に配向している複数個のスロットを有する導電性の金属のディスクを備えることができ、およびこの環状の領域の中の中央の領域にそれを貫通するスロットを有することができる。沈着に応用する場合、特に金属の被覆を含む沈着に応用する場合、これらのスロットは、被覆材料の粒子がプラズマから誘電体材料の中に移動する視線経路ができないように、山形の形状またはＺ字の形状のように折れ曲っていることが好ましい。
【００２２】
エッチング被覆の応用に用いられる本発明のプラズマ源は、処理領域の中に均一なプラズマを生成し、そして効率が増大したプラズマの生成源が得られる。
【００２３】
本発明のこれらおよびその他の目的と利点は、下記の詳細な説明から容易に理解されるであろう。
【００２４】
（詳細な説明）
本発明のＩＣＰ生成源は、スパッタ・エッチング処理工程およびスパッタ沈着処理工程やプラズマで増強されたＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ(Plasma-enhanced CVD)）処理工程、イオン化ＰＶＤ（ｉＰＶＤ(ionized PVD))および反応性イオン・エッチング処理工程（ＲＩＥ(reactive ion etching processes)）を実行するためのような種々のプラズマ処理システムに用いることができる。ＩＣＰ生成源とその実施についての理解を容易にするために、本出願の譲渡人に譲渡された米国特許第 6,080,287号に開示されている形式のｉＰＶＤ装置を説明する。
【００２５】
図１は、米国特許第6,080,287号に開示されている形式のｉＰＶＤ装置１０を示した図である。この特許の内容は、本発明の中に特に取り込まれている。装置１０は、容器壁１１によって取り囲まれた真空容器１２と誘電体窓１４とを備えている。容器壁１１は垂直な中心軸１３を有している。誘電体窓１４は軸１３を中心として配置され、そして容器１２の頂部端部において開口部１５を密封している。軸１３を中心としそして窓１４と反対側にある容器１２の底部には、垂直方向に調整可能である支持体１６が配置される。支持体１６は、処理を行うためにその上に保持された半導体ウエハのような基板１８に対して制御されたＤＣ電位またはＲＦ電位を供給するために接続された、バイアス回路１７を有することができる。
【００２６】
容器１２の頂部の窓１４の外側に、３次元のコイルまたはアンテナ２０が配置される。コイル２０は、整合用回路網（図示されていない）を通して、ＲＦエネルギ源２１に接続される。オプションとしてであるが、窓１５の内側にそれと平行に、その中にスロット２３を有している金属のファラディ遮蔽体２２を備えることが好ましい。遮蔽体２２は、容器の内側の真空の領域に保持されている処理ガスに対してコイル２０からのＲＦエネルギの誘導的結合を容易に行い、一方において、容量的結合は阻止される。この容量的な結合の阻止は、プラズマ電位を低く保つという好ましい効果を有している。コイル２０および遮蔽体２２は窓１４と組み合わせて、ＩＣＰ生成源２５を構成すると言うことができる。
【００２７】
沈着を行うために、マグネトロン・スパッタリング陰極組立体３０が備えられる。マグネトロン・スパッタリング陰極組立体３０は、容器１２の壁１１の中に保持されたスパッタリング・ターゲット３２を備えている。ターゲット３０は環状で窓１６を取り囲んでいることが好ましい。ターゲット３２とアースに接続された壁１１との間に接続された直流電源３１は、ターゲット３２に負電位を加える。この負電位を加えることにより、ターゲットは容器１２の中のガスに電子を放出し、それによりスパッタリング・プラズマがターゲット３０の表面の近くに形成される。ターゲット３２の後方には、永久磁石組立体３３が配置される。永久磁石組立体３３はマグネトロン磁気トンネル３４を形成する磁力線を発生する。このマグネトロン磁気トンネル３４は、ターゲット３２の表面の上にスパッタリング・プラズマを閉じ込める。
【００２８】
エッチング・システムの場合には、マグネトロン陰極組立体３０は存在しないまたは動作しない。エッチングの場合または非導電性の材料を沈着する場合には、遮蔽体２２の中のスロット２３の横断面は長方形または他の任意の横断面であることができ、一方、金属または導電性の他の被覆材料を沈着する場合には、スロットの横断面はプラズマと誘電体窓との間に視線が通らない形状でなければならない。ｉＰＤＶ装置のこのような遮蔽体およびその他の部品の詳細については、出願中米国特許シリアル番号第09/442,600号に開示されている。この出願中特許の内容は、本発明の中に特に取り込まれている。
【００２９】
コイル２０は、容器１２の中で誘導的に結合された高密度のプラズマを通常はリングの形状に生成するために、下記で詳細に説明されるように構成される。リングの形状のプラズマの閉じ込めを増強するために、永久磁石４０が窓１４に平行な平面の中で、窓の近傍にあるコイル２０のセグメント２６の半径方向のそれぞれ内側および外側に容器の軸１３を中心とする同心のリング４１、４２の形状に備えられる。永久磁石のリング４０は、プラズマに面するアンテナ導電体２６の下の領域の中にＩＣプラズマを集中させる。一定の実施例では、コイル２０は容器１２の中のプラズマの中に誘導的にだけエネルギを結合することができる。他の実施例では、設計パラメータを適切に選定することにより、誘導的結合の代わりにまたは誘導的結合に加えて、電子プラズマ波結合および／またはプラズマの中に電磁波を生ずるＲＦパワーの他の共振的結合によって、ＲＦパワーをプラズマの中に結合させることができる。
【００３０】
図２は、ＩＣＰ生成源２５の１つの実施例を示した図である。この実施例では、容器１２の外側の窓１４の後方に永久磁石のリング４１、４２が配置される。磁石４０の磁石リング４１、４２は、コイル・セグメント２６に隣接する窓１４の内側の容器の領域にわたって弧を画く磁力線４３を発生する。磁石リング４１、４２は、導電体の遮蔽体４６、４７によって、コイル２０からの電磁界から遮蔽される。絶縁体のカバーまたはカップ（cup)４８が備えられる。このカバーまたはカップ４８はコイル２０を所定の位置に保持し、そしてコイル２０と窓１４との間のスペースをテフロンTM（ＴＥＦＬＯＮTM）のような誘電体材料で充填する。
【００３１】
図３は、ＩＣＰ生成源２５のまた別の実施例を示した図である。このまた別の実施例では、永久磁石のリング４１、４２が容器１２の内側でファラデ遮蔽体２２の中に埋め込まれる。このように配置された磁石４０の永久磁石のリング４１、４２は、コイル・セグメント２６に隣接する窓１４の内側の容器の領域にわたって弧を画く磁力線４３を同じように発生する。磁石のリング４１、４２は、金属の遮蔽体４５によっておよびファラデ遮蔽体２２それ自身によって、コイル２０からの電磁界から遮蔽される。絶縁体のカップまたはディスク２９を備えることができる。このカップまたはディスク２９はコイル２０を所定の位置に保持し、そしてコイル２０と窓１４との間のスペースを誘電体材料で充填する。この誘電体材料はテフロンTMであることが好ましい。
【００３２】
図２の実施例と図３の実施例との両方において、磁石のリング４１、４２は連続した磁石のリングであることができる、またはセグメントに区分されたリングまたは一連の個別の磁石の形式であることができる。磁石のリング４１、４２は、容器１２の中のプラズマの中に例えばトロイダル(toroidal)状の磁界を形成することができる。内側の磁石４１はまた、ディスクの形状であることもできる。
【００３３】
図４Ａは、３次元のコイルまたはアンテナ２０ａを示した図である。この３次元のコイルまたはアンテナ２０ａは、角度をなす２つの平面の中にアンテナ巻線の第１および第２のセグメント５１、５２をそれぞれ備え、それぞれの巻線の１巻のほぼ半分の巻線が１つの平面内にあり、そして他のほぼ半分の巻線が他の平面内にある。図に示されているこれらの平面は相互に直角をなすように示されているが、しかしまた別の角度を用いることも可能であり、そして角度をなす３個以上の平面を用いることも可能である。これらの２分の１回巻の巻線の誘電体窓に対する距離および角度は、窓と静電的ファラディ遮蔽体２２とを貫くＲＦ磁界に影響を与える。したがって、コイル２０から結合されるパワーのプラズマ内部における分布がまた影響を受ける。したがって、磁力線の分布を調整することにより、プラズマの寸法を拡大または縮小するの両方を行うことができる。
【００３４】
異なるコイル構造体の例が、図４Ｂおよび図４Ｃのコイル２０ｂ、２０ｃに示されている。これらのコイル２０ｂ、２０ｃはいずれもコイルの第１および第２のセグメント５１、５２を有している。セグメント５１は窓１４に接近しているセグメントであり、リングの形状のプラズマを作成するために、このセグメントは容器１２の中のリングの形状の空間の中にエネルギを最も直接的に供給する。それに加えてコイル２０ｂ、２０ｃは、中央コイル・セグメント５３、５４をそれぞれ有している。セグメント５３の中の電流の方向はセグメント５１の中の電流の方向と同じであり、一方、セグメント５４の中の電流の方向はセグメント５１の中の電流の方向と反対である。
【００３５】
ファラディ遮蔽体２２がない場合または永久磁石４０がない場合にアンテナにエネルギが供給される時、コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃはそれぞれ図５Ａ〜図５Ｃに示された形状を有する瞬間の磁界を生ずる。これらのアンテナまたはコイル２０のすべては、窓１４に近接している導電体５１のまわりに強いＲＦ磁力線５８を生ずる。これらの磁力線５８は容器の中に延長され、そしてリングの形状のプラズマにエネルギを供給する。プラズマの中に誘導的に効率よくエネルギを結合するように設計されたファラディ遮蔽体２２がある場合には、磁石４０はＲＦ磁力線５８で付勢されたプラズマを永久磁石４０からの磁力線４３の下に集中させ、そして閉じ込める。磁力線４３は高密度ＩＣＰに対して、ターゲット３２の上のマグネトロン陰極磁気トンネルとは別個の磁気トンネルを生ずる。
【００３６】
ファラディ遮蔽体２２は導電性の金属板であり、そしてこの金属板にはそれを貫通するスロット２３が作成されている。これらのスロット２３の形状は、コイル２０からのＲＦエネルギをプラズマの中に最も効率よく誘導的に結合させるように、しかし一方において好ましくはコイル２０からプラズマの中に容量的な結合が避けられるようなパターンを有している。図６Ａ〜図６Ｅは異なる遮蔽体２２ａ〜２２ｅをそれぞれ示した図である。遮蔽体２２ａ〜２２ｅのおのおのは、異なるパターンのスロット２３ａ〜２３ｅを有している。このような結合を達成するスロット２３は、窓１４に直接的に隣接している導電体５１に全体的に垂直であって、そして導電体５３、５４がもし存在するならばこれらの導電体に全体的に垂直であるスロットを有している。遮蔽体２２ａのスロット・パターン２３ａは、もしコイル２０ａ〜２０ｃのいずれかと共に用いられるならばそして好ましくはセグメント５２に垂直に配向したスロット２３ａと共に用いられるならば、受入れ可能である。遮蔽体２２ｃのスロット・パターン２３ｃはコイル２０ａに対して推薦されるパターンであるが、しかしコイル２０ｂまたはコイル２０ｃに対しては推薦されるパターンではない。それは、これらのパターンは中央のセグメント５３、５４から容器１２の中に効果的な誘導結合を許容しないからである。その他のスロット・パターン２３ｂ、２３ｄ、２３ｅはコイル２０ｂ、２０ｃに対して推薦されるパターンであり、そしてコイル２０ａに対してもまた効果的である。
【００３７】
図７Ａ〜図７Ｃは、容器１２の内側において、特にファラディ遮蔽体２２の内側において、窓１４に平行でそして窓１４に近接した平面の中のプラズマの中に供給されるエネルギ密度の分布を表した２次元のグラフである。これらの図において、相対的に明るい領域はプラズマ密度が相対的に大きいことを表している。図７Ａでは、コイル２０ａによって生成されるようなリングの形状のプラズマが、側辺におけるよりも頂部および底部において大きな密度を有していることが示されている。図７Ｂでは、コイル２０ｂによって生成されるようなリングの形状のプラズマが、コイル２０ａよりももっと明瞭なリングの形状のプラズマを有し、そして中央において低密度のプラズマを有することが示されている。図７Ｃでは、コイル２０ｃによって生成されるようなリングの形状のプラズマはあまり明瞭ではなく、そして逆方向の中央のコイル・セグメント５４により中央の成分を有している。図８は、ファラディ遮蔽体２２がある場合とない場合について、プラズマの中に供給されるパワー密度を、図７Ｂのコイル２０ｂからのデータから方位角について平均して表したグラフである。
【００３８】
本発明の種々の実施例を前記の説明および添付図面により開示したが、当業者には容易に理解できるように、本発明の範囲内において種々の付加および変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理を実施するイオン化物理蒸着装置またはまた別のエッチング装置の単純化された図。
【図１Ａ】  図１の２５で示された領域の拡大立体図。
【図２】  外部磁石を用いた本発明の原理によるＩＣＰ生成源の１つの実施例の横断面図。
【図３】  内部磁石を用いたＩＣＰ生成源のまた別の実施例の横断面図。
【図４Ａ〜図４Ｃ】  図２および図３のＩＣＰ生成源の種々の実施例の３次元のコイルの立体図。
【図５Ａ〜図５Ｃ】  図４Ａ〜図４Ｃのそれぞれのアンテナによる瞬間の磁界の図。
【図６Ａ〜図６Ｅ】  図４Ａ〜図４Ｃのそれぞれのコイルと共に用いられるまた別のファラディ遮蔽体のスロットのパターンの平面図。
【図７Ａ〜図７Ｃ】  図４Ａ〜図４Ｃのそれぞれのコイルのおのおのに対してプラズマの中に供給されるパワー密度分布の平面図。
【図８】  ファラディ遮蔽体がある場合とない場合とについて、プラズマの中に供給されるＲＦパワー密度を図７Ｂにおいて方位角について平均化した横断面図。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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