(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマリアクタであって、
プラズマを収容するチャンバと、
前記チャンバの外周に隣接するポンピング環体と、
前記チャンバに連通する通路と、
前記通路に隣接して置かれた第１及び第２の取り外し可能プラズマ閉じ込め磁石モジュールとを備え、
前記第１の取り外し可能プラズマ閉じ込め磁石モジュールは、第１のライナモジュールハウジングと、前記第１のライナモジュールハウジング内に配置された第１のプラズマ閉じ込め磁石とを備え、
前記第２の取り外し可能プラズマ閉じ込め磁石モジュールは、第２のライナモジュールハウジングと、前記第２のライナモジュールハウジング内に配置された第２のプラズマ閉じ込め磁石とを備え、
前記第１及び第２の取り外し可能プラズマ閉じ込め磁石モジュールは、前記通路の対向両側に配置され、
前記第１及び第２のプラズマ閉じ込め磁石は、前記通路を通るプラズマ輸送又は漏洩の防止に役立つ磁気方位を有し、
前記通路は、（ａ）前記チャンバと前記ポンピング環体との間を連通する通路又は（ｂ）ウェーハスリットバルブを含むことを特徴とするプラズマリアクタ。
【請求項２】
前記第１及び第２のライナモジュールハウジングは、比較的非磁性の熱伝導体を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３】
前記第１及び第２の取り外し可能プラズマ閉じ込め磁石モジュールは、アルミニウムを含むことを特徴とする、請求項２に記載のプラズマリアクタ。
【請求項４】
前記チャンバはチャンバ本体を備え、前記第１及び第２のライナモジュールハウジングは前記チャンバ本体と熱的に接触していることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマリアクタ。
【請求項５】
更に、前記チャンバ本体に熱的に結合された冷却装置を備え、これにより、前記第１及び第２のプラズマ閉じ込め磁石をそのキュリー温度以下に保つことを特徴とする、請求項４に記載のプラズマリアクタ。
【請求項６】
前記ガスフィードインレットは、前記チャンバの天井を通る中央ガスフィードを備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項７】
前記チャンバはチャンバ側壁とチャンバ天井とを備え、
前記第１のライナモジュールハウジングは前記側壁の上に着座し、前記天井は前記第１のライナモジュールハウジングの上に着座することを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項８】
前記第１のライナモジュールハウジングは開口部を備え、
前記第１のプラズマ閉じ込め磁石は前記開口部内に配置され、
前記第１のライナモジュールハウジングは更に、前記第１のプラズマ閉じ込め磁石を前記開口部の内部に取り付ける結合層と、前記開口部を覆って前記第１のプラズマ閉じ込め磁石を前記第１のライナモジュールハウジング内にシールするためのカバープレートとを備えることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマリアクタ。
【請求項９】
更に、前記カバープレートと前記第１のライナモジュールハウジングとの間に溶接結合部を備えることを特徴とする、請求項８に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１０】
前記溶接結合部は、（ａ）Ｅビーム溶接及び（ｂ）レーザー溶接のうちの一方から作られることを特徴とする、請求項９に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１１】
天井を含むリアクタチャンバエンクロージャと、
前記天井の上面に着座する複数の冷却リングと、
前記複数の冷却リングの上に横たわるコールドプレートと、
前記複数の冷却リングの各一つと前記コールドプレートとの間の弾性変形可能な熱伝導層とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１２】
前記弾性変形可能な熱伝導層は、グラフォイルを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１３】
更に、前記弾性変形可能な熱伝導層と前記複数の冷却リングとの間にＲＦ反射体コーティングを備えることを特徴とする、請求項１１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１４】
前記ＲＦ反射体コーティングは、熱伝導性であることを特徴とする、請求項１３に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１５】
前記ＲＦ反射体コーティングは、導電性であることを特徴とする、請求項１４に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１６】
前記ＲＦ反射体コーティングは、アルミニウムを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１７】
更に、前記天井を介してＲＦ電力を前記チャンバに結合可能なＲＦ電力アプリケータを前記コールドプレートと前記天井との間に備え、これにより、前記ＲＦ反射体コーティングは、ＲＦ電力を反射して前記弾性変形可能な熱伝導層によるその吸収を防止することを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１８】
リアクタチャンバと、
前記チャンバ内でワークピースを支持するための静電チャックと、
前記チャックが前記ワークピースを支持できる平面の方向に前記静電チャックを貫通して延びる少なくとも一つの半導体接地ピンであって、前記ワークピースと接触できる伸張位置と引込位置との間で移動可能なピンとを備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１９】
更に、接地電位に接続可能な、前記ピンを支持するフレームを備えることを特徴とする、請求項１８に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２０】
更に、前記フレームを動かすことによって前記ピンを前記伸張位置と前記引込位置との間に移動さるためのアクチュエータを備えることを特徴とする、請求項１９に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２１】
前記ピンはシリコンを含むことを特徴とする、請求項２０に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２２】
前記ピンは炭化ケイ素を含むことを特徴とする、請求項２０に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２３】
更に、前記ワークピースを前記静電チャックから絶縁するための、前記静電チャックの上に横たわる誘導体層を備えることを特徴とする、請求項２０に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２４】
前記静電チャックは接地電位と電圧源とに交互に接続可能で、前記半導体ピンが接地電位に接続されることを特徴とする、請求項２３に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２５】
更に、前記静電チャックの外周の周りに半導体カラーを備えることを特徴とする、請求項２０に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２６】
前記半導体カラーは炭化ケイ素を含むことを特徴とする、請求項２５に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２７】
更に、前記静電チャックを囲む、加熱される半導体リングを備えることを特徴とする請求項２５に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２８】
前記チャンバ内でワークピースを支持するためのワークピースチャックと、
ＲＦ電力アプリケータ兼プロセスガスを前記チャンバに入れるためのガスインレット装置と、
前記ワークピースを囲む半導体リング兼前記半導体リングを加熱するための加熱装置と、
前記半導体リングの熱膨張を許すための前記半導体リング内のスリットとを備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２９】
前記半導体リングは、（ａ）炭化ケイ素及び（ｂ）シリコンのうちの一方を含むことを特徴とする、請求項２８に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３０】
前記加熱装置は、前記半導体リングの下にある複数の放射ヒートランプを備えることを特徴とする、請求項２８に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３１】
前記チャンバ内でワークピースを支持するための静電チャックと、
ＲＦ電力アプリケータ兼プロセスガスを前記チャンバに入れるためのガスインレット装置と、
化学的気相堆積によって形成された、前記静電チャックの周縁部の半導体カラーとを備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３２】
前記半導体カラーは炭化ケイ素を含むことを特徴とする、請求項３１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３３】
前記チャンバ内でワークピースを支持するための静電チャックと、
ＲＦ電力アプリケータ兼プロセスガスインレット装置と、
前記静電チャックの周縁部の炭化ケイ素カラーとを備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３４】
更に、前記静電チャックと前記炭化ケイ素カラーとを囲む半導体リングを備えることを特徴とする、請求項３３に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３５】
前記チャンバ内でワークピースを支持するためのペデスタルと、
プロセスガスインレット装置と、
複数の積み重ね式コイル巻線を有する誘導アンテナとを備え、
前記チャンバは天井を含み、
前記コイル巻線の各々は、概ね複数の平行平面のそれぞれの平面内にあり、隣接する平面内の巻線は各巻線が一平面から次の平面に移行するすべての前記平面に共通する段部で接続され、前記コイル巻線は第１及び第２の接続セクションを有する単一導体から形成され、前記第１の接続セクションは前記巻線の最上部巻線から延びると共に前記第２のセクションの端部は前記巻線の最下部巻線から延び、前記第１の接続セクションは前記最上部巻線から離れて上方に延び、前記第２の接続セクションは前記最下部巻線から前記最上部巻線まで上方に弧状経路を辿ることによって前記段部に沿ってほぼ均一な有効積み重ね巻数を提供することを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３６】
前記弧状経路は、前記第２の接続セクションが前記最下部巻線の近くで前記平行平面に殆ど平行になると共に前記最上部巻線の近くで前記平行平面に殆ど垂直になることを特徴とする、請求項３５に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３７】
前記チャンバ内でワークピースを支持するためのペデスタルと、
プロセスガスインレット装置と、
複数の積み重ね式コイル巻線を有する誘導アンテナとを備え、
前記チャンバは天井を含み、
前記コイル巻線の各々は、概ね複数の平行平面のそれぞれの平面内にあり、隣接する平面内の巻線は各巻線が一平面から次の平面に移行するすべての前記平面に共通する段部において接続され、前記アンテナは更に、前記段部の一方の方位端から前記段部の他方の方位端まで前記巻線の最上部巻線の平面の方向に上方に延びる、前記巻線の最下部巻線に連結された導体を備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３８】
前記上方に延びる導体は、上方に湾曲する弧状経路を辿るように成したことを特徴とする、請求項３７に記載のプラズマリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理されるワークピースの上に横たわるリアクタチャンバ天井と、天井に隣接する誘導コイルアンテナとを有するタイプの誘導結合ＲＦプラズマリアクタ（反応装置）における加熱と冷却に関する。
【０００２】
【従来の技術】
関連出願：
本出願は Kenneth S. Collins 他による１９９６年１０月２１日出願の米国特許出願第 08/733,555 号、名称「オーバーヘッドソレノイドアンテナを有する誘導結合ＲＦプラズマリアクタ用熱制御装置」の一部継続出願であり、同出願は Kenneth S. Collins 他による１９９６年５月１３日出願の米国特許出願第 08/648,254 号、名称「オーバーヘッドソレノイドアンテナを有する誘導結合ＲＦプラズマリアクタ」の一部継続出願であり、同出願は以下の同時係属中米国特許出願の一部継続出願であり、それらの開示は引用によって本明細書に組み込まれている：
（ａ）１９９１年６月２７日出願の第 07/722,340 号の継続出願である１９９３年４月１日出願の第 08/041,796 号の継続出願である、Kenneth S. Collins他による１９９５年１２月２０日出願の第 08/580,026号；
（ｂ）１９９３年１０月１５日出願の第 08/138,060 号の分割出願である、Michael Rice 他による１９９５年７月１８日出願の第 08/503,467 号；及び
（ｃ）１９９２年１２月１日出願の第 07/984,045 号（現在放棄）の継続出願である、１９９４年８月１１日出願の第 08/289,336 号の一部継続出願である、１９９５年８月３１日出願の第 08/521,668 号（現在放棄）の一部継続出願である、Kenneth Collins による１９９６年２月２日出願の第 08/597,577 号。更に、Kenneth S. Collins 他 による１９９６年５月１３日出願の米国特許出願第 08/648,256 号、名称「ポリマー硬化前駆材料の加熱された源を持つプラズマ」は関連主題を開示している。
【０００３】
プラズマ処理チャンバでは、そして特に高密度プラズマ処理チャンバでは、処理チャンバ内にプラズマを発生、維持するためにＲＦ（高周波）電力を使用する。上記関連出願で詳しく開示されるように、プロセスチャンバ内の表面の温度を、処理条件によって課せられた時の変熱負荷(time varying heat loads) やその他の時変境界条件から独立して制御することがしばしば必要である。窓／電極が半導体材料の場合には、窓／電極の温度をある温度範囲内に制御して窓の適切な電気的特性を得ることが必要になるかもしれない。すなわち、窓／電極が、窓及び電極として同時に機能するためには、半導体では電気抵抗率が温度の関数なので、窓／電極の温度をある温度範囲内で運転することが最も望ましい。プラズマの発生、維持のためにＲＦ電力を加えると、窓（例えば、ＲＦやマイクロウェーブ電力の誘導又は電磁結合のために使用される）又は電極（例えば、ＲＦ電力の容量又は静電結合のために使用されるか、あるいはＲＦ電力の上記容量又は静電結合用の接地又は戻り経路を終結又は提供するために使用される）あるいは窓／電極の組合せを含む、チャンバ内の表面が加熱される。これらの表面の加熱は（１）イオン又は電子ボンバードメント、（２）励起された核種(excited species) ）から放出される光の吸収、（３）電磁界又は静電界からの直接のパワー吸収、（４）チャンバ内の他の表面からの放射、（５）伝導（低い中性ガス圧力では通常、効果が少ない）、（６）対流（低い質量流量では通常、効果が少ない）、（７）化学反応（すなわり、プラズマ中の活性核種(active species)との反応による窓又は電極の表面での反応）によって起こる。
【０００４】
プラズマプロセスチャンバ内で実行されるプロセスによって、窓又は電極を、それらが上記のような内部熱源によって達するであろう温度を超える温度に加熱しなければならないかもしれないし、あるいは窓又は電極を、それらが運転プロセスの他の部分やプロセスシーケンスの間に内部の熱源によって達するであろう温度を下まわる温度まで冷却しなければならないかもしれない。そのような場合、熱を窓や電極に結合する方法、及び熱を窓や電極から取り除く方法が必要である。
【０００５】
プロセスチャンバの外側から窓／電極を加熱するための方式は下記を含む：
１．窓／電極を外部放射源（すなわち、ランプや放射ヒータ、又は誘導熱源）による加熱、
２．窓／電極を外部対流源（すなわち、放射、伝導、又は対流によって加熱された強制流体）による加熱、
３．窓／電極を外部伝導源（すなわち、抵抗ヒータ）による加熱。
【０００６】
上記の加熱方法は、冷却用手段なしで、窓や電極の運転に利用可能な温度範囲を、それらが内部熱源のみによって達するだろう温度よりも高い温度に制限する。
【０００７】
プロセスチャンバの外側から窓／電極を冷却するための方式は下記を含む：
１．窓／電極をより低温の外面への放射による冷却、
２．窓／電極を外部対流源（すなわち、自然又は強制）による冷却、
３．窓／電極を外部ヒートシンクへの伝導による冷却。
【０００８】
上記の冷却方法は、内部熱源以外の加熱用手段なしで、窓や電極の運転に利用可能な温度範囲を、それらが内部熱源のみによって達するであろう温度よりも低い温度に制限する。
【０００９】
更に、上記の冷却方法は次の問題を持つ：
１．放射による窓／電極の冷却は、低温では放射パワーのＴ4依存性によって（Ｔは熱を放射又は吸収する表面の絶対（ケルビン）温度）低い熱伝達率（多くの場合、これは窓又は電極の要求温度範囲及び窓又は電極の内部加熱速度に対して不十分である）に制限される；
２．外部対流源による窓／電極の冷却は、伝導率が高い液体を使用することにより、また大流量を用いるときは密度と比熱の積が大きい液体を使用することによって大きな熱伝達率を提供できるが、液体対流冷却は次の問題を持つ：
Ａ）温度に対する液体の蒸気圧依存性（すなわち、沸点）によって最高の運転温度に制限される（相変化が許されない場合だが、それ自体も問題があり、すなわち、一定の相変化温度は制御範囲がなく、安全性の問題もある）、
Ｂ）液体電気的特性によって、電気的環境に対する液体冷却の不適合性、
Ｃ）リアクタ構造エレメントに接触する液体に対する一般的完全性(general integration) の問題。外部対流源（例えば冷却ガス）による窓や電極の冷却は、窓や電極の必要な温度範囲と窓や電極の内部加熱速度に対してしばしば不充分な低熱伝達率に制限される；
３．外部ヒートシンクへの伝導による窓／電極の冷却は、窓又は電極とヒートシンク間の接触抵抗が充分低い場合は高い熱伝達率を提供するが、低い接触抵抗を得ることは実際には困難である。
【００１０】
プロセスチャンバの外側から窓／電極を加熱、冷却する方式は、外部ヒートシンクへの伝導によって窓／電極を冷却することと組合せて、外部伝導源（すなわち、抵抗ヒータ）によって窓／電極を加熱することを含む。一実施形態では、構造は次の通りであり、窓又は電極は窓電極の外面に隣接してヒータプレート（埋め込み式抵抗ヒータを持ったプレート）を持つ。更に、ヒートシンク（通常は液冷式）は窓又は電極からヒータプレートの反対側の近くに置かれる。接触抵抗は窓又は電極とヒータプレート間と、ヒータプレートとヒートシンク間に存在する。
【００１１】
窓又は電極の温度の自動制御によって統合された上記システムでは、制御すべき窓又は電極の温度測定が（連続又は定期的に）行なわれ、その温度測定値が設定点温度と比較され、測定温度と設定点温度間の差に基づいてコントローラが、抵抗ヒータに加えるべき電力の大きさやヒートシンクに加えるべき冷却量を制御アルゴリズムによって決定し、そしてコントローラが、決定された加熱又は冷却レベルを出力するように出力変換器に命令する。プロセスは、設定点温度に対する窓又は電極温度の所望の収斂が起こるまで（連続又は定期的に）繰り返され、制御システムは、内部加熱又は冷却レベルの変化によるか設定点温度の変化による加熱又は冷却レベルの要件の変化に直ちに対応するように活動的に保たれる。窓又は電極の温度を制御するシステムの冷却能力を制限する接触抵抗問題に加えて、システムは、プラズマリアクタの運転中に内部加熱や冷却負荷が変化するときに要求に応じて窓又は電極からヒートシンクへ熱を伝達する場合にタイムラグを示す。これは一部は、窓又は電極とヒータ間の接触抵抗と、ヒータとヒートシンク間の接触抵抗、ならびにヒータと窓又は電極の熱キャパシタンスに起因する。例えば、内部熱負荷がプロセス又はプロセスシーケンスで増加すると、システムは窓又は電極温度の増加を測定してその増加を検知する。上記のように、システムは、窓又は電極温度の増加に応じてヒータ電力を減少させるか冷却電力を増加させるが、熱が窓又は電極とヒータ間の接触抵抗を横切って窓又は電極を介し、またヒータとヒートシンク間の接触抵抗を横切ってヒータプレートを介して拡散するためのタイムラグが存在する。更に、ヒータに「貯蔵」された「過剰」な熱エネルギーは、ヒータとヒートシンク間の接触抵抗を横切って拡散する。このラグは、内部加熱や冷却負荷が変化するときの窓又は電極の温度の制御に一層の困難をもたらし、通常は窓又は電極温度の設定点まわりに何らかの振動を生じる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
窓又は窓／電極に対する更なる問題（窓又は窓／電極を介してチャンバの外側からチャンバの内側への電磁ＲＦか誘導ＲＦ又はマイクロウェーブ電力の結合を許すタイプ）は熱伝達装置（ヒータ及び／又はヒートシンク）の存在が上記の電磁ＲＦか誘導ＲＦ又はマイクロウェーブ電力の結合を妨げること、及び／又はＲＦ又はマイクロウェーブ電力結合装置の存在がヒータ及び／又はヒータシンクと窓又は窓／電極間の熱伝達を妨げるかもしれないことである。
【００１３】
かくして、プラズマ処理チャンバで使用される窓又は電極又は窓電極を加熱及び／又は冷却することによって窓又は電極又は窓／電極の温度を設定点の充分近くに制御して、チャンバ内の内部加熱又は冷却負荷の変化やその他境界条件の変化と無関係に、所望のプロセスやプロセスシーケンスがプラズマプロセスチャンバ内で実行できるような方法が要求される。
【００１４】
更に、プラズマ処理チャンバで使用される窓又は窓／電極を加熱及び／又は冷却することによって、窓又は窓／電極を介した電磁ＲＦか誘導ＲＦ又はマイクロウェーブ電力の結合を妨げることなく窓又は電極又は窓／電極の温度を設定点温度の充分近くに制御して、チャンバ内の内部加熱又は冷却負荷の変化やその他境界条件の変化と無関係に、所望のプロセスやプロセスシーケンスがプラズマプロセスチャンバ内で実行できるような方法が要求される。
【００１５】
更に、プラズマ処理チャンバで使用される電極又は窓／電極を加熱及び／又は冷却することによって、ＲＦ電力の容量又は静電結合を妨げたりＲＦ電力の上記容量又は静電結合用の接地又は戻り経路の終結又は提供を妨げることなく電極又は窓／電極の温度を設定点温度の充分近くに制御して、チャンバ内の内部加熱又は冷却負荷の変化やその他境界条件の変化と無関係に、所望のプロセスやプロセスシーケンスがプラズマプロセスチャンバ内で実行できるような方法が要求される。
【００１６】
更に、プラズマ処理チャンバで使用される窓又は電極又は窓／電極を加熱及び／又は冷却することによって、ＲＦ電力の容量又は静電結合を妨げたりＲＦ電力の上記容量又は静電結合用の接地又は戻り経路の終結又は提供を妨げることなく、また窓又は窓／電極を介した電磁ＲＦか誘導ＲＦ又はマイクロウェーブ電力の結合を妨げることなく電極又は窓／電極の温度を設定点温度の充分近くに制御して、チャンバ内の内部加熱又は冷却負荷の変化やその他境界条件の変化と無関係に、所望のプロセスやプロセスシーケンスがプラズマプロセスチャンバ内で実行できるような方法が要求される。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面によれば、プラズマを収容するためのチャンバと、チャンバに連通する通路とを有するプラズマリアクタは、第１モジュールハウジングと、ハウジング内の第１プラズマ閉じ込め磁石とを含む、通路に隣接して置かれた第１の取り外し可能プラズマ閉じ込め磁石ライナーモジュールによって強化される。それは更に、第２モジュールハウジングと第２プラズマ閉じ込め磁石とを含む、通路に隣接して置かれた第２の取り外し可能プラズマ閉じ込め磁石ライナーモジュールを含む。第１と第２のモジュールは通路の対向両側に配置されることが望ましい。更に、第１と第２のプラズマ閉じ込め磁石は、通路を通るプラズマの輸送や漏洩を阻止するような磁気方位を持つ。モジュールハウジングはアルミニウム等の比較的非磁性な熱伝導体を含むと共に前記チャンバ本体と熱的に接触していることが望ましい。冷却装置をチャンバ本体に熱的に結合して、第１プラズマ閉じ込め磁石をそのキュリー温度以下に維持することもできる。リアクタが、チャンバの外周に隣接したポンピング環体(pumping annulus) を含む場合は、通路はチャンバとポンピング環体の間を連絡するものでよい。また、通路はウェーハスリットバルブ又はガスフィードインレットでもよい。そのようなガスフィードインレットは、チャンバの天井を通る中央ガスフィードでもよい。モジュールハウジングはチャンバ側壁に着座し、チャンバ天井はモジュールハウジングの上に着座してもよい。
【００１８】
モジュールハウジングは開口部を含み、第１磁石は開口部内に配置され、モジュールハウジングは更に、第１磁石を開口部内の内面に取り付ける結合層と、開口部を覆って第１磁石を第１モジュールハウジング内にシールするカバープレートとを含むことが望ましい。カバープレートと第１モジュールハウジング間に溶接結合部(welding bond)をＥビーム溶接、レーザー溶接等によって形成することが望ましい。
【００１９】
本発明の第２局面によれば、天井、天井の頂部に着座する複数の半導体冷却リング、及び複数の半導体冷却リングの上に横たわるコールドプレートとを含むリアクタチャンバエンクロージャを含むプラズマリアクタは、複数の半導体冷却リングの各一つと Grafoil（グラフォイル）等のコールドプレートとの間の弾性変形可能な熱伝導層によって強化される。更に、ＲＦ反射体コーティング(reflector coating) を弾性変形可能熱伝導層と冷却プレートとの間に置いてもよい。ＲＦ反射体コーティングは熱伝導性で、かつ導電性であることが望ましく、アルミニウムでもよいが、これが冷却プレートへのＲＦ電力の分路を阻止する。
【００２０】
本発明の第３局面によれば、プラズマリアクタは、リアクタチャンバ、ワークピースをチャンバ内で支持するための静電チャック、及びチャックがワークピースを支持できる平面の方向に静電チャックを貫通して延びる複数の半導体接地ピン、を含む。ピンは、ピンがワークピースと接触できる伸張位置と引込位置のとの間で可動である。それは更に、ピンを支持するフレームを含み、フレームは接地電位と、フレームを動かしてピンを伸張と引込位置の間に移動させるためのアクチュエータとに接続可能である。ピンは例えば、シリコン又は炭化ケイ素でよい。
【００２１】
発明の更なる局面によれば、半導体カラーを静電チャックの外周の周りに形成してもよい。半導体カラーは炭化ケイ素で、化学的気相堆積によって静電チャックの外周部に形成してもよい。また、リアクタは更に、静電チャックを囲む被加熱半導体リング(heated semiconductor ring) を含んでもよい。被加熱半導体リングは、その熱膨張を許すためにラジアルスリットを備えてもよい。
【００２２】
発明の更なる局面によれば、プラズマリアクタは、複数の積み重ね式コイル巻線(stacked coil windings) を含む誘導アンテナを含み、各コイル巻線はほぼ、複数の平行平面のそれぞれの平面内にあり、隣接する平面内の巻線は、各巻線が一平面から次の平面に移行する全平面に共通する段部(step region) で接続され、コイル巻線は一対の接続セクションを有する単一導体から形成され、接続セクションの第１セクションは最上部の巻線から延びると共に端部の第２セクションは最下部の巻線から延び、第１接続セクションは最上部巻線から離れて上方に延び、第２接続セクションは最下部巻線から最上部巻線まで上方に弧状経路を辿ることによって、段部に沿ってほぼ均一な有効積み重ね巻数(effective number of stacked windings)を提供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
アンテナ対ワークピースの隙間の小さいプラズマリアクタでは、誘導アンテナパターン中心ヌル(null)に対応するワークピースの中心領域近くのプラズマイオン密度の減少を最小にするために、本発明の目的は、中心領域での誘導電界の大きさを増加させることである。本発明は、天井の上に横たわる誘導コイルの巻きをアンテナの対称軸の近くに集中すると共に、その中心領域でアンテナとプラズマ間の磁束リンケージ(flux linkage)の変化率（ＲＦ電源周波数における）を最大にすることによってこれを達成する。
【００２４】
本発明によれば、対称軸まわりのソレノイドコイルはその誘導コイル巻きを軸の近くに集中すると同時に、ワークピースに隣接する中心領域でアンテナとプラズマとの間の磁束リンケージの変化率を最大にする。これは、中心領域のプラズマに対する強い磁束リンケージと緊密な相互結合の要求に応じて、巻数が大きく、コイル半径が小さいからである。（それと対照的に、従来の平面状コイルアンテナは広い半径区域にわたってその誘導磁界を広げ、半径方向電力分布を外方に周縁方向に押しやる）。本明細書中で理解されるように、ソレノイド状のアンテナは複数の誘導エレメントを有し、エレメントはワークピースの平面又はワークピース支持面又は上に横たわるチャンバ天井に対して非平面状に分布するか、ワークピース支持平面（チャンバ内のワークピース支持ペデスタルによって画成される）に横方向に異なる間隔で離間されるか、上に横たわるチャンバ天井に横方向に異なる間隔で離間される。本明細書で理解されるように、誘導エレメントは、チャンバ内のプラズマ及び／又はアンテナのその他の誘導エレメントと相互に誘導的に結合する通電(current-carrying)エレメントである。
【００２５】
本発明の好ましい実施態様は、中心部の近くに一つのソレノイドを持つと共に外周半径位置にもう一つのソレノイドを持つ二重ソレノイドコイルアンテナを含む。２つのソレノイドは異なるＲＦ周波数で駆動してもよいし、同一周波数で駆動してもよいが、その場合はソレノイドを位相ロック(phase-locked)することが望ましく、またそれらの電界が建設的に相互作用するように位相ロックすることが更に望ましい。内側と外側のソレノイド間の最大実用間隔(greatest practical displacement) が望ましいのは、それがワークピース外縁部でのエッチング速度に対してワークピース中心部でのエッチング速度の最も多様な制御を提供するからである。熟練作業者なら、ＲＦ電力、チャンバ圧力、及びプロセスガス混合体の電気陰性度(electro-negativity)を（分子及び不活性ガスの適切な割合を選択することによって）容易に変更して、ワークピースを横切るエッチング速度の半径方向均一性を（プラズマリアクタを使用して）最適化するための広範囲のプロセス窓を獲得できる。好ましい実施態様の、独立した内側と外側のソレノイド間の最大間隔は次の利点を提供する：
（１）最高の均一性制御と調節；
（２）一方のソレノイドからの電界の他方のソレノイドの電界に対する干渉を防止する、内側と外側のソレノイド間の最高の絶縁；及び
（３）温度制御エレメントが天井の温度制御を最適化するための天井の（内側と外側のソレノイド間の）最大間隔。
【００２６】
図４（ａ）は、誘導電界の浸透厚さが隙間の寸法のオーダーにあることを意味する短いワークピース対天井隙間を持つ誘導結合ＲＦプラズマリアクタの単一ソレノイド実施態様（好ましい実施態様ではない）を示す。本明細書で理解されるように、隙間寸法のオーダーの浸透厚さとは、隙間寸法の因数１０の範囲内（すなわち、１／１０と１０倍の間）にあるもののことである。
【００２７】
図８は、誘導結合ＲＦプラズマリアクタの二重ソレノイド実施態様を示し、本発明の好ましい実施態様である。二重ソレノイドの形状を除けば、図４（ａ）と８の実施態様のリアクタ構造は殆ど同一なので、ここでは図４（ａ）に関して説明する。リアクタは図１のものと同様の円筒チャンバ４０を含む。ただし、図４（ａ）のリアクタは、巻線４４がアンテナ対称軸４６の近くで非平面状に密集した非平面状コイルアンテナ４２を持つ。図示の実施態様では巻線４４は対称で、その対称軸４６はチャンバの中心軸と一致するが、本発明を別の仕様で実施してもよい。例えば、巻線は対称形でなくてもよく、及び／又はそれらの対称軸は一致しなくてもよい。しかしながら対称形アンテナの場合は、アンテナは、チャンバの中心かワーク中心と一致するその対称軸の近くに放射パターンヌルを持つ。中心軸４６周りの巻線４４の密集がこのヌルを補償すると共に、巻線４４を、それぞれがチャンバ中心軸４６から最小距離にあるようにソレノイド状に垂直に積み重ねることによって達成される。これは、低いワークピース対天井高さのためにプラズマイオン密度が最も弱くなっているチャンバ中心軸４６の近くで、電流（Ｉ）とコイル巻数（Ｎ）の積を増加させるが、これについては図３（ｄ）と３（ｅ）に関して先に説明した。その結果、非平面状コイルアンテナ４２に加わるＲＦ電力はより大きな誘導［ｄ／ｄｔ］［Ｎ・Ｉ］を（周縁領域に対して）ウェーハ中心部、すなわちアンテナ対称軸４６の位置に発生させ、従ってその領域に、より大きなプラズマイオン密度を発生させるので、結果としてのプラズマイオン密度は、小さなワークピース対天井高さにかかわらず、より均一に近くなる。かくして、本発明は、プロセスの均一性を犠牲にすることなく、天井高さを減少させてプラズマプロセス性能を高めるための方法を提供する。
【００２８】
図４（ｂ）の図は、図４（ａ）と図８の実施態様に使用される巻線の好ましい実施形態を最もよく示している。巻線４４をワークピース５６の平面に少なくともほぼ平行にするために、それらを通常の螺旋状に巻くのではなく、巻きの間の（ひとつの水平面から次の水平面への）段部又は移行部を除き、それぞれ個々の巻きがワークピース５６の（水平）面に平行になるように巻くことが望ましい。
【００２９】
円筒チャンバ４０は、円筒側壁５０と、側壁５０に一体に形成された円形天井５２とから構成されるので、側壁５０と天井５２はシリコン等の材料から成る単一ピースを構成する。しかしながら、本発明は、側壁５０と天井５２を別々のピースとして形成するように実施可能であり、これについては本明細書で後から説明する。円形天井５２は任意の適切な断面形状、例えば平面（図４（ａ））、ドーム（図５）、円錐（図６）、円錐台（図７）、円筒又はそれらの形状の任意の組合せ、あるいは回転曲線(curve of rotation) でよい。それらの組合せについては本明細書で後から説明する。通常、ソレノイドの垂直ピッチ（すなわち、その垂直高さをその水平幅で除したもの）は、ドーム、円錐、円錐台等の３次元表面を形成する天井に対してさえも、天井５２の垂直ピッチを超える。この目的は、少なくとも好ましい実施態様では、アンテナ対称軸の近くにアンテナの誘導を集中させることであり、これは本明細書で先に説明した。天井のピッチを超えるピッチを有するソレノイドは本明細書では非形状追随(non-conformal) ソレノイドと呼び、一般に、その形状が天井の形に追従しないこと、より詳細には、その垂直ピッチが天井の垂直ピッチを超えることを意味する。２次元又は平坦な天井の垂直ピッチはゼロだが、３次元天井は非ゼロの垂直ピッチを持つ。
【００３０】
チャンバ４０の底部のペデスタル５４は、処理の間、ワークピース支持平面内の平面状ワークピース５６を支持する。ワークピース５６は通常、半導体ウェーハであり、ワークピース支持平面は一般に、ウェーハかワークピース５６の平面である。チャンバ４０は、環状通路５８を介して、チャンバ４０の下部を囲むポンピング環体６０にポンプ（図示せず）によって減圧排気される。交換可能な金属ライナ６０ａでポンピング環体の内部をライニングしてもよい。環状通路５８は、円筒側壁５０の下端５０ａと、ペデスタル５４を囲む平面リング６２によって画成される。プロセスガスは様々なガスフィードの任意の一つ又は全部を介してチャンバ４０に供給される。ワークピース中心部の近くのプロセスガス流を制御するために、中央ガスフィード６４ａが天井５２の中心部を通ってワークピース５６の中心（又はワークピース支持平面の中心）の方向に下方に延びてもよい。ワークピース周縁部の近く（又はワークピース支持平面の周縁部の近く）のガス流を制御するために、中央ガスフィード６４ａとは独立に制御可能な複数の半径方向ガスフィード６５ｂが側壁５０からワークピース周縁部の方向に（又はワークピース支持平面周縁部の方向に）半径方向内方に延びるか、又はベース軸方向ガスフィード６４ｃがペデスタル５４の近くからワークピース周縁部の方向に上方に延びるか、あるいは天井軸方向ガスフィード６４ｄが天井５２からワークピース周縁部の方向に下方に延びることができる。ワークピース中心部と周縁部におけるエッチング速度を相互に独立に調節して、ワークピース中心と周縁方向へのプロセスガス流量を、それぞれ中央ガスフィード６４ａと外側ガスフィード６４ｂ〜ｄの任意の一つを介して制御することによって、ワークピースを横切る、半径方向により均一なエッチング速度分布を達成できる。本発明のこの特徴は、中央ガスフィード６４ａと、外側ガスフィード６４ｂ〜ｄの中の一つだけを使って実施できる。
【００３１】
ソレノイドコイルアンテナ４２は中央ガスフィード６４を囲むハウジング６６のまわりに巻かれる。プラズマソースＲＦ電源６８はコイルアンテナ４２を跨いで接続され、バイアスＲＦ電源７０はペデスタル５４に接続される。
【００３２】
オーバーヘッドコイルアンテナ４２を天井５２の中心領域に制限することによって、天井５２の上面の大部分を未占拠の状態に置き、従って、例えばタングステンハロゲンランプ等の複数の放射ヒータ７２と、貫通する冷却通路７４を持つ、例えば銅又はアルミニウムから形成された水冷式コールドプレート７４とを含む温度制御装置と直接に接触させることができる。クーラント通路７４ａは、熱伝導率は高いが電気伝導率は低い既知の様々なクーラントを含むことによって、アンテナ又はソレノイド４２の電気的ローディングダウン(loading down)を避けることが望ましい。コールドプレート７４は天井５２を常に冷却する一方、放射ヒータ７２の最大電力を、必要な場合、コールドプレート７４による冷却を圧倒できるように選択して、応答性のある安定した天井５２の温度制御を促進する。ヒータ７２で照射される広い天井面積が、温度制御の、より大きな均一性と効率を提供する。（注目すべきは、本発明の実行には放射加熱を必ずしも必要としないことで、熟練作業者なら、代わりに電気加熱エレメントの使用を選ぶかもしれない。これについては本明細書で後から説明する）。天井５２がシリコンの場合は、Kenneth S. Collins他によって１９９６年２月２日申請の同時係属中の米国特許出願第08/597,577号に開示されているが、天井全体の温度制御の均一性と効率を増大させることによって得られる大きな利点が存在する。具体的には、ポリマー前駆体(polymer precursor) とエッチング剤前駆体プロセスガス（例えばフルオロカーボンガス）が使用されて、かつそのエッチング剤（フッ素）の捕集(scavenge)が望ましい場合、天井５２全体のポリマー堆積速度、及び／又は天井５２がフッ素エッチング剤スカベンジャ材料（シリコン）をプラズマに供給する速度は、温度制御ヒータ７２に対する天井５２の接触面積を増加させることによって、より良く制御される。ソレノイドアンテナ４２は、ソレノイド巻線４４が天井５２の中心軸に集中しているので、天井５２の利用可能接触面積を増加させる。
【００３３】
熱接触のための天井５２の利用可能面積の増加は、底面が天井５２に着座すると共に上面がコールドプレート４２を支持する熱伝導性の高いトーラス７５（窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、又は窒化ケイ素から形成されるか、あるいは軽くドーピングされるかドーピングなしのシリコン又は炭化ケイ素等の非セラミックから形成される）によって、好ましい実施形態で利用される。トーラス７５の一特徴は、それがコールドプレート７４をソレノイド４２の上部の充分に上方に追いやることである。この特徴は、さもなければコールドプレート７４の伝導平面の、ソレノイド４２への近接から生じるであろうソレノイド４２とプラズマ間の誘導結合の減少を実質的に緩和するか、ほぼ除去する。誘導結合のこの減少を防止するために、コールドプレート７４と、ソレノイド４２の上部巻線の間の距離を、少なくとも実質的な分数（例えば１／２）にすることが望ましい。トーラス７５を貫通して延びる複数の軸方向孔７５ａは２つの同心円に沿って離間され、複数の放射ヒータ又はランプ７２を保持し、それらが天井５２を直接に照射できるようにする。最高のランプ効率のために、孔の内面を反射（例えばアルミニウム）層でライニングしてもよい。特定のリアクタ設計とプロセス条件によっては、図４の中央ガスフィード６４ａを放射ヒータ７２で置き換えてもよい（図８に示す通り）。天井温度は、センサ、例えばランプヒータ７２で占拠されない孔７５ａの一つを通って延びる熱電対７６によって検知される。良好な熱接触のために、窒化ホウ素で含浸されたシリコンゴム等の伝導性が高いエラストマー７３をセラミックトーラス７５と銅製コールドプレート７４の間と、セラミックトーラス７５とシリコン天井５２の間に置く。
【００３４】
先に引用した同時係属中の出願に開示されるように、チャンバ４０は完全半導体チャンバでよく、その場合、天井５２と側壁５０は共にシリコン又は炭化ケイ素等の半導体材料である。先に引用した同時係属中の出願に記載されるように、天井５２か壁５０のいずれかの温度とそれに加えられるＲＦバイアスの制御は、それがフッ素捕集前駆体材料（シリコン）をプラズマに供給する程度を調整するか、あるいは、それがポリマーで被覆される程度を調整する。天井５２の材料はシリコンに限定されることはなく、その他に炭化ケイ素、二酸化ケイ素（クオーツ）、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、又は酸化アルミニウム等のセラミックでよい。
【００３５】
先に引用した同時係属中の出願に記載されるように、チャンバ壁又は天井５０、５２をフッ素スカベンジャ材料の源として使用する必要はない。その代わりに、使い捨て半導体（例えばシリコンか炭化ケイ素）部材をチャンバ４０の内部に置いて充分高い温度に保つことによって、半導体部材へのポリマーの凝結を防止すると共に、シリコン材料をそこからフッ素スカベンジャ材料としてプラズマへ移動できるようにする。この場合、壁５０と天井５２は必ずしもシリコンである必要はないが、シリコンの場合は、それらをポリマー凝結温度（及び／又はポリマー凝結ＲＦバイアス域値）に近いかそれ以下の温度（及び／又はＲＦバイアス）に維持できるので、プラズマからのポリマーで被覆されて消費から保護される。使い捨てシリコン部材は任意の適切な形状を取ることができるが、図４の実施態様では、それはペデスタル５４を囲む環状リング６２である。環状リング６２は高純度シリコンが望ましく、その電気的又は光学的特性を変更するためにドーピングしてもよい。シリコンリング６４を、その得意とするプラズマプロセスへの参加（例えば、プラズマ中のシリコン材料の、フッ素捕集に対する寄与）を保証するだけの温度に保つために、環状リング６２の下に円形に配置された複数の放射（例えばタングステンハロゲンランプ）ヒータ７７が、クオーツ窓７８を通してシリコンリング６２を加熱する。先に引用した同時係属中の出願に記載されるように、ヒータ７７は、温度センサ７９（光学的高温計やフッ素光学プローブ等の遠隔センサでよい）によって検知されたシリコンリング６２の測定温度に従って制御される。センサ７９はリング６２の非常に深い孔６２ａの中に部分的に延びてもよく、孔の深さと狭さがシリコンリング６２の熱放射率の温度依存変動を少なくとも部分的にマスキングする傾向があるので、孔はより信頼性のある温度測定用の灰色放射体にむしろ近い動きをする。
【００３６】
先に引用した米国特許売出願第08/597,577号に記載されるように、完全半導体チャンバの利点は、プラズマが、例えば金属等の汚染物質生成材料と接触しないことである。この目的のために、環状開口部５８に隣接するプラズマ閉じ込め磁石８０、８２がポンピング環体６０へのプラズマ流を阻止又は減少させる。引用した同時係属中の出願に記載されるように、ポリマー前駆体及び／又は活性核種(active species)がポンピング環体６０への侵入に成功する限りにおいて、ライナ６０ａを例えばポリマー凝結温度より明らかに低い温度に維持することによって、交換可能な内部ライナ６０ａ上の、結果としてのポリマーや汚染堆積物の、プラズマチャンバへの再侵入を防止することができる。
【００３７】
ポンピング環体６０の外壁を通るウェーハスリットバルブ８４はウェーハの出入に役立つ。チャンバ４０とポンピング環体６０間の環状開口部５８はウェーハスリットバルブ８４に隣接するほど大きく、反対側では円筒側壁５０の下端の傾斜によって最も小さくなるので、非対称ポンプ口位置によってチャンバ圧力分布をより対称形にする。
【００３８】
チャンバ中心軸４６近くの最大相互インダクタンスは、垂直積み重ね式ソレノイド巻線４４によって獲得される。図４の実施態様では、追加巻線４５が底部ソレノイド巻き４４ａに近い場合は、巻線４４の垂直スタックの外側で底部ソレノイド巻き４４ａの水平平面内に、もう一つの巻き線４５を追加してもよい。
【００３９】
図８の好ましい二重ソレノイド実施態様によって詳しく説明すると、外側位置にある（すなわち熱伝導トーラス７５の外周面に接した）巻線９２の第２の外側スタック又はソレノイド９０は、ソレノイド巻線４４の内側垂直スタックから半径方向距離δＲだけ離れている。図８では、図４（ａ）の場合と同様に、中心部への内側ソレノイドアンテナ４２の局部限定、及び周縁部への外側ソレノイドアンテナ９０の限定が、天井５２の上面の大きな部分を温度制御装置７２、７４、７５と直接に接触できるようにしていることに注目したい。利点は、天井５２と温度制御装置間の、このより大きな表面積の接触が、天井５２のより効率的でより均一な温度制御を提供することである。
【００４０】
側壁と天井が、例えば内径１２．６インチ（３２ｃｍ）のシリコンの単一ピースから形成されるリアクタでは、ウェーハ対天井の隙間は３インチ（７．５ｃｍ）で、内側ソレノイドの平均径は３．７５インチ（９．３ｃｍ）だったが、外側ソレノイドの平均径は１１．７５インチ（２９．３ｃｍ）で、０．０３厚のテフロン絶縁層で覆われた直径３／１６インチの中空銅チューブを使用しており、各ソレノイドは４巻きから成り、高さは１インチ（２．５４ｃｍ）だった。外側スタック又はソレノイド９０は、第２の独立に制御可能なプラズマソースＲＦ電源９６によって電力供給される。目的は、ユーザーによって選択可能な異なるプラズマ電源レベルを、ワークピース又はウェーハ５６に対して異なる半径方向位置で加えることによってウェーハ表面を横切る既知の処理非均一性を補償することであり、大きな利点となる。独立に制御可能な中央ガスフィード６４ａと周縁ガスフィード６４ｂ〜ｄに協同して、内側ソレノイド４２に加わるＲＦ電力を外側ソレノイド９０に加わるＲＦ電力に対して調節すると共に中央ガスフィード６４ａを通るガス流量を外側ガスフィード６４ｂ〜ｄを通るガス流量に対して調節することによって、ワークピース中心部のエッチング性能を端部のエッチング性能に対して調節してもよい。本プラズマリアクタは、上述のように、インダクタンス電界の中心部ヌル又は落込み(dip) の問題を解決するか少なくとも改善するが、他のプラズマ処理非均一性問題が存在する場合があり、これらは、内側と外側のアンテナに加わる相対ＲＦ電力レベルを調節することによって、図８の多能な実施態様で補償できる。この目的をより便利に達成するために、内側と外側ソレノイド４２、９０に対するそれぞれのＲＦ電源６８、９６を、共通電源９７ａと電力スプリッタ９７ｂ（これは、内側と外側ソレノイド４２、９０の電界間の固定位相関係を維持しながらユーザーによる内側と外側ソレノイド４２、９０間の電力の相対配分の変更を可能にする）によって置き換えてもよい。これは、２つのソレノイド４２、９０が同一周波数のＲＦ電力を受ける場合に特に重要である。その他に、２つの独立電源６８、９６を使用する場合は、それらを異なるＲＦ周波数で電力供給してもよく、その場合は、各ＲＦ電源６８、９６の出力位置でＲＦフィルタを取り付けて、２つのソレノイド間の結合からのオフ周波数(off-frequency) フィードバックを避けることが望ましい。周波数差は２つのソレノイド間の結合を時間平均するだけの大きさでなければならず、また更に、ＲＦフィルタの排除帯域幅(rejection bandwidth) を超えなければならない。好ましい方式は、各周波数をそれぞれのソレノイドに対して独立に共振するように整合させることであり、従来のインピーダンス整合技術の代わりに、各周波数をプラズマインピーダンスの変化に追従するように（それによって共振を維持する）変更してもよい。換言すれば、チャンバ内のプラズマのインピーダンスによって負荷されるときに、アンテナに加えられるＲＦ周波数をアンテナの共振周波数に追従させる。そのような実施形態では、２つのソレノイドの周波数範囲は相互に排他的でなければならない。別の方式では、２つのソレノイドは同一周波数で駆動され、この場合���両者の間の位相関係は、２つのソレノイドの電界の建設的な相互作用や重畳をもたらすようにすることが望ましい。一般に、この要件は、２つのソレノイドが共に同一方向に巻かれている場合、それらに加わる信号間のゼロ位相角によって満たされるだろう。そうではなくて反対方向に巻かれている場合は、位相角は１８０°が望ましい。いずれにしても、内側と外側ソレノイド間の結合は、内側と外側ソレノイド４２、９０間に比較的大きな間隔を取ることによって最小化又は除去できるが、これについては本明細書で以下に説明する。
【００４１】
上記の調節によって得られる範囲は、外側ソレノイド９０の半径を増して内側と外側ソレノイド４２、９０間の間隔を増すことによって増大するので、２つのソレノイド４２、９０の効果は、それぞれワークピース中心部と端部に一層、限定される。これによって、２つのソレノイド４２、９０の効果を重畳する場合の制御範囲をより大きくできる。例えば、内側ソレノイド４２の半径はワークピース半径の約１／２より大きくてはならず、その約１／３で以下であることが望ましい。（内側ソレノイド４２の最小半径は、一部分はソレノイド４２を形成する導体の直径により、また一部分は正確な、例えば円形の電流通路がインダクタンスを発生させるための有限非ゼロ円周を提供するニーズによって影響される）。外側コイル９０の半径は少なくともワークピース半径に等しく、ワークピース半径の１．５倍以上であることが望ましい。上記の構成によって、内側と外側ソレノイド４２、９０のそれぞれの中央部と端部の効果が非常に顕著なので、内側ソレノイドへの電力を増すことによって、均一なプラズマを提供しながらチャンバ圧力を数百ｍＴに上昇させることができるし、また外側ソレノイド９０への電力を増すことによって、均一なプラズマを提供しながらチャンバ圧力を０．０１ｍＴのオーダーに減少させることができる。外側ソレノイド９０のこの大きな半径の別の利点は、それが内側と外側ソレノイド４２、９０間の結合を最小にすることである。
【００４２】
図８は、オプションとして第３ソレノイドを追加できることが破線で示されており、これは、非常に大きなチャンバ直径に望ましい形態である。
【００４３】
図９は、外側ソレノイド９０が平面巻線１００によって置き換えられた、図８の実施態様の変形例を示す。
【００４４】
図１０（ａ）は、中央ソレノイド巻線が巻線４４の垂直スタック４２ばかりでなく、更に第１スタック４２のすぐ近くに隣接した巻線１０４の第２垂直スタック１０２を含むことによって、２つのスタックが二重巻きソレノイド１０４を構成する、図４の実施態様の変形例を示す。図１０（ｂ）によれば、二重巻きソレノイド１０６は２つの独立巻き単一ソレノイド４２、１０２から成り、内側ソレノイド４２は巻線４４ａ、４４ｂ等から成り、外側ソレノイド１０２は巻線１０４ａ、１０４ｂ等から成る。その他に、図１０（ｃ）によれば、二重巻きソレノイド１０６は、少なくともほぼ同平面の巻線の垂直積みペアから構成してもよい。図１０（ｃ）の代わりに、ほぼ同平面の巻線の各対（例えばペア４４ａ、１０４ａ又はペア４４ｂ、１０４ｂ）を単一導体の螺旋巻きによって形成してもよい。本明細書で用いる用語「二重巻き」は、図１０（ｂ）又は図１０（ｃ）のいずれかで示すタイプの巻線のことを言う。更に、ソレノイド巻線は単なる二重巻きでなくて三重巻き以上でもよく、一般に、それは対称軸に沿った各平面の複数の巻線から構成できる。そのような多重巻きソレノイドを、図８の二重ソレノイド実施態様の内側と外側ソレノイド４２、９０の一方又は両方に使用してもよい。
【００４５】
図１１は、内側二重巻きソレノイド１０６と同心の外側二重巻きソレノイド１１０を、内側ソレノイド１０６からδＲの半径方向距離に置いた、図１０（ａ）の実施態様の変形例を示す。
【００４６】
図１２は、外側二重巻きソレノイド１１０を、図８の実施態様で使用された外側ソレノイドに対応する通常の外側ソレノイド１１２によって置き換えた、図１１の実施態様の変形例を示す。
【００４７】
図１３は、図８のソレノイド４２を、中央ガスフィードハウジング６６から半径方向距離δＲだけ離れた位置に置いた、別の好ましい実施態様を示す。図４の実施態様ではδＲはゼロだが、図１３の実施態様ではδＲは円筒側壁５０の半径の明白な分数である。図１３に示す程度までδＲを増加させることは、図３（ｄ）と図３（ｅ）に関して記載したプラズマイオン密度の通常的な中心部落込みに加えて不均一性を補償するために、図４、８、１０、１１の実施態様の代替仕様として役立つであろう。同様に、ソレノイド４２をチャンバ中心軸４１から最小距離に置くと（図４の場合）ウェーハの中心部近くのプラズマイオン密度を大いに増加させる結果、中心部近くのプラズマイオン密度の通常的落込みを過剰修正してプラズマプロセス挙動における更に別の不均一性を発生させるような場合には、図１３の実施態様が役立つであろう。このようなケースでは、δＲがプラズマイオン密度の最高の均一性をもたらす最適値になるように選択される場合に図１３の実施態様が好まれる。この場合の理想は、プラズマイオン密度の通常的な中心部落込みに対する修正不足と過剰修正の両者を避けるようにδＲを選択することである。δＲの最適値の決定は、熟練作業者によって、ソレノイド４２を様々な半径方向位置に置くと共に、従来技術を使って各ステップにおけるプラズマイオン密度の半径方向プロフィールを測定するという試行錯誤のステップによって実行できる。
【００４８】
図１４は、ソレノイド４２が逆円錐形を持つ実施態様を示し、図１５は、ソレノイド４２が直立円錐形を持つ実施態様を示す。
【００４９】
図１６は、ソレノイド４２が平面状螺旋巻線１２０と組み合わされた実施態様を示す。平面状螺旋巻線は、ソレノイド巻線４２が誘導電界をワークピースの中心部の近くに集中させる厳密さを、ＲＦ電力の一部を中心部から若干離して分布させることによって減少させる効果がある。この特徴は、通常の中心部ヌルに対する過剰修正を避ける必要がある場合に役立つであろう。中心部からの誘導電界のこの偏向の程度は、平面状螺旋巻線１２０の半径に対応する。図１７は、ソレノイド４２が図１４と同様の逆円錐形を持つ、図１６の実施態様の変形例を示す。図１８は、ソレノイド４２が図１５の実施態様と同様の直立円錐形を持つ、図１６の実施態様の別の変形例を示す。
【００５０】
天井５２上のＲＦ電位は、例えばその上のポリマー堆積を防ぐために、その有効容量性電極面積をチャンバの他の電極（例えばワークピースと側壁）に対して小さくすることによって、増加させることができる。図１９は、小面積版の天井５２’を外側環体２００（小面積の天井５２’はその環体から絶縁されている）の上に支持することによってこれを達成する方法を示す。環体２００は天井５２と同一の材料（例えばシリコン）から形成してもよいし、円錐台形（実線で示す）あるいは切頭ドーム形（破線で示す）でもよい。ワークピース中心部対端部のより良好な調節を許すために、独立のＲＦ電極２０５を環体２００に接続してもよい。
【００５１】
図２０は、天井５２と側壁５０が、独立制御のＲＦバイアス電力レベルをそれぞれのＲＦソース２１０、２１２からそれらに加えることによって中心部エッチング速度に対する制御を端部に対して選択的に高めるようにした、互いに絶縁された独立の半導体（例えばシリコン）ピースの、図８の実施態様の変形例を示す。先に引用した、Kenneth S. Collins他による１９９６年２月２日申請の米国出願第08/597,577号に一層詳しく記載されるように、天井５２は、それに加えられたＲＦバイアス電力をチャンバに容量結合する電極として働くと同時に、ソレノイド４２に加えられたＲＦ電極がチャンバに誘導結合されるための窓として働くようにドーピングされた半導体（例えばシリコン）材料でよい。このような窓−電極の利点は、ＲＦ電位が（例えばイオンエネルギーの制御のために）ウェーハの直ぐ上に確立されると同時に、ＲＦ電力をウェーハの直上に誘導結合することである。この後者の特徴は、独立に制御された内側と外側ソレノイド４２、９０及び中央と周縁ガスフィード６４ａ、６４ｂと協力して、最適の均一性を達成するためにワークピース端部に対するワークピース中心部のイオン密度、イオンエネルギー、エッチング速度、及びエッチング選択性等の各種のプラズマプロセスパラメータを調節する能力を大いに向上させる。この組合せでは、プラズマプロセスパラメータの上記の最適均一性を達成するために、個々のガスフィードを通るガス流が個々に独立して制御される。
【００５２】
図２０は、ランプヒータ７２を電気加熱エレメント７２’で置き換える方法を示す。図４の実施態様と同様に、使い捨てシリコン部材はペデスタル５４を囲む環状リング６２である。環状リング６２は高純度シリコンが望ましく、その電気的、光学的特性を変更するためにドーピングしてもよい。シリコンリング６４を、そのプラズマプロセスへの有利な関与（例えば、プラズマ中のシリコン材料の、フッ素捕集に対する寄与）を保証するだけの温度に保つために、環状リング６２の下に円形に配置された複数の放射（例えばタングステンハロゲンランプ）ヒータ７７が、クオーツ窓７８を通してシリコンリング６２を加熱する。先に引用した同時係属中の出願に記載されるているように、ヒータ７７は、温度センサ７９（光学的高温計やフッ素光学プローブ等の遠隔センサでよい）によって検知されたシリコンリング６２の測定温度に従って制御される。センサ７９はリング６２の非常に深い孔６２ａの中に部分的に延びてもよく、孔の深さと狭さがシリコンリング６２の熱放射率の温度依存変動を少なくとも部分的にマスキングする傾向があるので、孔は、より信頼性のある温度測定用の灰色放射体にむしろ近い動きをする。
【００５３】
図２１は、天井５２自体が、電気的に互いに絶縁されると共に独立のＲＦ電源２１４、２１６（単一の差別制御式ＲＦ電源の個別の出力でよい）で個別にバイアスされた、内側ディスク５２ａと外側環体５２ｂとに分割される、別の変形例を示す。
【００５４】
別の実施態様によれば、例えば、従来のマイクロプロセッサとメモリとを含むプログラマブル電子コントローラ等の、図２０と図２１に示すユーザーアクセス可能な中央コントローラ３００が接続されて、中央と周縁ガスフィード６４ａ、６４を通るガス流量、内側と外側アンテナ４２、９０に加わるＲＦプラズマ電源レベル、及び天井５２と側壁５０にそれぞれ加わるＲＦバイアス電力レベル（図２０の場合）と内側と外側天井部分５２ａ、５２ｂに加わるＲＦバイアス電力レベル（図２１の場合）、天井５２の温度、及びシリコンリング６２の温度を同時に制御する。天井温度コントローラ２１８は、天井温度センサ７６によって測定された温度をコントローラ３００に既知の希望温度と比較することによって、ランプ電源２２０によってヒータランプ７２’に加えられる電力を支配する。リング温度コントローラ２２２は、リングセンサ７９によって測定されたリング温度をコントローラ２２２に既知の希望の記憶済リング温度と比較することによって、シリコンリング６２に面するヒータランプ７７にヒータ電源２２４によって加えられる電力を制御する。マスターコントローラ３００は温度コントローラ２１８、２２２の希望温度、ソレノイド電源６８、９６のＲＦ電力レベル、バイアス電源２１０、２１２（図２０）又は２１４、２１６（図２１）のＲＦ電力レベル、ＲＦ電源７０によって加えられるウェーハバイアスレベル、及び各種ガスソース（又は個別のバルブ）によってガスインレット６４ａ〜ｄに供給されるガス流量を支配する。ウェーハバイアスレベルを制御する鍵は、ウェーハペデスタル５４と天井５２間のＲＦ電位差である。かくして、ペデスタルＲＦ電源７０か天井ＲＦ電源２１２のいずれかは、ＲＦアースに対する単なる短絡でよい。上記のプログラマブル総合コントローラでは、ユーザーはＲＦソース電力、ＲＦバイアス電力、及びワークピースの中心部と周縁部間のガス流量の配分を容易に最適化して、ワークピースの表面を横切る中央部対端部の最高のプロセス均一性（例えば、エッチング速度とエッチング選択性との均一な半径方向分布）を達成できる。また、ソレノイド４２、９０に加わるＲＦ電力をペデスタル５４と天井５２間のＲＦ電力差に対して（コントローラ３００を介して）調節することによって、ユーザーは優勢に誘導結合されたモードか、優勢に容量結合されたモードでリアクタを運転できる。
【００５５】
図２０でソレノイド４２と９０、天井５２、側壁５０（又は図２１では内側と外側天井部分５２ａ、５２ｂ）に接続された各種電源はＲＦ周波数で運転されるように説明したが、本発明は特定範囲の周波数に限定されるものではなく、本発明の実施では熟練作業者はＲＦ以外の周波数を選択してもよい。
【００５６】
本発明の好ましい実施態様では、熱伝導性が高いスペーサ７５、天井５２、及び側壁５０は結晶シリコンの単一ピースから一体に形成される。
【００５７】
再び図８によって説明すると、好ましいプラズマ処理チャンバは窓／電極５２を含む。窓／電極５２は、一つ以上の外部（外側チャンバ）アンテナ又はコイルからチャンバ内のプラズマへの電磁又は誘導電力結合に対する窓として機能すると共に、ＲＦ電力をチャンバ内のプラズマに電磁的又は容量的に結合するための（又はＲＦ電力の上記容量又は静電結合用の接地又は戻り経路を終結又は提供するための）、又はワークピースやウェーハをバイアスするための電極として機能できるように、先に引用した出願に詳しく記載される半導体材料から製作される。
【００５８】
窓／電極５２は先に引用した出願に記載されるように任意の形状でよいが、この例では、先に引用した出願に記載されたプラズマ閉じ込め用の、ディスクから外方に延びる円筒壁又はスカートをオプションで含むほぼ平らなディスクである。
【００５９】
窓／電極５２は、伝熱材料７５を介してヒートシンク７４に接続(interfaced)される。通常、ヒートシンク７４は水冷式金属プレートで、アルミニウムか銅等の良好な熱伝導体が望ましいが、オプションとして非金属でもよい。ヒートシンク７４は通常、好ましくは、水又はエチレングリコール等の液体クーラントを使用するタイプの冷却装置で、クーラントはヒートシンク７４内の充分な表面積を持つ冷却通路を、閉ループ熱交換器かチラーによって強制通過させられる。液体流量又は温度はほぼ一定に保たれる。その他に、液体流量又は温度は温度制御装置の出力変量(output variable) でもよい。
【００６０】
窓／電極に熱を加えるには放射加熱を使用することが望ましい。放射ヒータ７２は、ハロゲンと不活性ガスの混合体で満たされたクオーツエンベロープを利用した複数のタングステンフィラメントランプである。放射ヒータが他のタイプのヒータより好まれるのは熱ラグが最小になるからである。すなわち、タングステンフィラメントランプの熱キャパシタンスは非常に低いので、電力設定の変更に対するフィラメント温度（従ってパワー出力）の時間応答が短く（＜１秒）、またランプフィラメントと負荷の間の熱伝達メカニズムは放射によるために加熱の総熱ラグが最小になる。更に、タングステンフィラメントランプの熱キャパシタンスは非常に低いので、ランプに貯えられる熱エネルギーの量が非常に低く、制御システムによって加熱電力の削減が要求されるときにフィラメント温度が急速に低下し、従ってランプの出力パワーも急速に低下する。図８に示すように、ランプ７２は、可能な最速の応答のために負荷（窓／電極５２）に直接に照射する。しかしながら、別法として、ランプ７２は伝熱材料７５を照射してもよい。ランプ加熱を１つ以上のゾーンで行なう、すなわち窓／電極の熱均一性を改善するために軸から２つ以上の半径位置にランプを設けてもよい。最大の熱的均一性のために、２つ以上のゾーンのランプは独立制御を備え、各ゾーンはそれ自体の温度測定、制御装置、及び出力変換器を利用してもよい。これは、チャンバの内側からの熱流束(heat flux) の空間分布がプロセスパラメータ、プロセス、プロセスシーケンスその他の環境条件によって変化するときに特に役に立つ。
【００６１】
伝熱材料７５は、伝熱材料７５と窓／電極５２が仮に２つの独立部品だったら存在するであろう熱接触抵抗を除去するために、同一材料で形成される窓／電極５２と一体に、単体構造になるように形成してもよい。その他に、伝熱材料７５と窓／電極５２は、一つに結合された（窓／電極５２は誘導アンテナ９０、９２及び／又は４２、４４を使用してＲＦかマイクロ波電力の誘導又は電磁結合に使用されるので高電気抵抗性材料を用いることが望ましい）、伝熱材料７５と窓／電極５２間の熱接触抵抗を最小にする、同一又は異なる材料の２つの部品でもよい。
【００６２】
その他に、伝熱材料７５と窓／電極５２は、接触抵抗を介して一つに接続(interfaced)された同一又は異なる材料の２つの部品でもよい。この場合、伝熱材料７５は高電気抵抗率の熱伝導性の高い材料から作られることが望ましい。更に、密度と比重の積が低いことが望ましい。ＳｉＣ、Ｓｉ、ＡｌＮ、及びＡｌ2Ｏ3がその例である。
【００６３】
ＳｉＣの特徴を以下に示す：
熱伝導率：        １３０Ｗ／ｍ・Ｋ
電気抵抗率：      ＞１０5Ω・ｃｍ
比熱：            ０．６６Ｊ／ｇｒ・Ｋ
密度：            ３．２ｇｒ／ｃｍ3
軽度に（重度ではない）ドーピングされ、以下の特性を持つ場合（すなわち１０14／ｃｍ3）、シリコンも使用可能である：
熱伝導率：        ８０Ｗ／ｍ・Ｋ
電気抵抗率：      ２０〜１００Ω・ｃｍ
比熱：            ０．７Ｊ／ｇｒ・Ｋ
密度：            ２．３ｇｒ／ｃｍ3
窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムはその他の代替材である。
【００６４】
伝熱材料７５は、この技術分野で周知の技術によって（例えば熱可塑性樹脂、エポキシ、その他の有機又は無機の結合材を使って）、ヒートシンク７４に近接した区域に高電気抵抗率の結合材を必要とする制約なしに、ヒートシンク７４に結合してもよい。これは、伝熱材料７５とヒートシンク７４間に非常に低い熱接触抵抗を提供する。
【００６５】
伝熱材料７５は、誘導アンテナ９０、９２及び／又は４２、４４をヒートシンク７４（それが金属の場合は、誘導アンテナ９０、９２及び／又は４２、４４の近傍で作られる誘導電界に対する接地平面又は反射体を形成する）から分離する働きもする。ヒートシンクが金属で、誘導アンテナ９０、９２及び／又は４２、４４に近すぎる場合、渦電流が接地平面に誘導されて電力損失の原因となる。更に、アンテナ９０、９２及び／又は４２、４４を通るＲＦ電流は、所定のＲＦ電力を駆動するために非常に大きくなるので、回路のＩ2Ｒ損失を増加させる。アンテナ９０、９２及び／又は４２、４４はそれぞれ４回巻きで、外径１／４インチのテフロンチューブで絶縁された直径３／１６インチの水冷式銅チューブから構成され、高さ１インチのコイルをなす。窓／電極５２と金属ヒートシンク７４間の許容距離は約２インチで、アンテナ９０、９３及び／又は４２、４４の頂部とヒートシンク７４間の距離は約１インチとなる。
【００６６】
上述のように、伝熱材料７５と窓／電極５２間、及び伝熱材料７５とヒートシンク７４間の熱接触抵抗は、材料を一体に結合することによって最小にできる。また、上記の説明も窓／電極５２と伝熱材料７５を単体の材料から形成する例であって、一方の熱接触抵抗が除去された。しかし、場合によっては、一方又は両方の熱接触抵抗を避けることができない。しかしながら、本プラズマリアクタの特徴によって熱接触抵抗の最小化が可能であり、それについて説明する。
【００６７】
２部品間の熱接触抵抗は２つの並列要素から構成される：すなわち１）部品間の機械的点接触、及び２）部品間の空気（又はその他媒体）を介した伝導である。空気その他の媒体が存在しない場合は、２部品間の熱接触抵抗は非常に高く、プラズマリアクタの通常運転時に課せられる高い熱負荷のために、窓／電極５２の加熱及び／又は冷却のために通常では許容されない。空気の存在は機械的点接触単独より低い熱接触抵抗を生じるが、両部品の表面粗さと平面度の関数である部品間の有効隙間によって通常、二義的である。気体の平均自由行程が部品間の有効隙間に対して小さい高圧連続態(continuum regime)の空気では、空気の熱伝導率はガス圧に対して不変であり、単位面積当りの熱コンダクタンスは、単なる空気の熱伝導率対有効隙間の比となる。大気圧で１００℃の空気では、熱伝導率は約０．０３Ｗ／ｍ・Ｋである。隙間を跨ぐ熱伝達は、低いチャンバ圧力により、また２部品間の機械的接触が単なる点接触であるという事実によって制限される。  本プラズマリアクタの第１実施態様によれば、熱伝達を改善するために、（好ましくは）ヘリウム等の熱伝導性ガスか、アルゴン、クセノン等の不活性ガスである別の熱伝導性ガスを伝熱材料７５とヒートシンク７４間の隙間、及び／又は伝熱材料７５と窓／電極５２間の隙間に置くことができる。隙間の熱伝導性ガスはチャンバ圧力より上に大気圧と同じ高さまで加圧されるのが最良であるが、隙間の伝熱ガスの圧力はチャンバ圧力と大気圧の間にあることが望ましい。ヘリウムは、大気圧で１００℃において約０．１８Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を持つので、熱伝導性ガスとして好ましい選択である。伝熱材料７５とヒートシンク７４間の熱接触抵抗を最小にするために、ヘリウムをそれらの間の各境界面にヒートシンク７４内のヘリウム分配マニホールドを介して提供できるが、これは本明細書で以下に詳しく述べる。これまた以下に詳しく説明するように、小さい断面積と低いデュロメータ硬度のＯ−リングを使って、伝熱材料７５とヒートシンク７４間のヘリウムの漏れを削減できる。伝熱材料又はリング７５の上面からの貫通孔は、ヒートシンク７４と伝熱材料リング７５間の上部境界面から伝熱材料７５と窓／電極５２間の境界面まで、ヘリウム通路を連絡できる。各伝熱リング７５はＲＦ電界を吸収しにくい任意の熱良導体から形成できる（例えば、比較的高い電気抵抗率を持った熱伝導体）。適切な材料の一つは炭化ケイ素だが、半導体性又は誘電性の他の材料、例えば窒化ケイ素、窒化アルミニウム、又は酸化アルミニウムを含むタイプのセラミック材料も使用できる。しかしながら、伝熱リング７５用の材料としては炭化ケイ素が好ましい。前記のヒートシンク７４内に配置されたヘリウム分配マニホールドに大気圧よりやや上の圧力でヘリウムを供給して、さもなければ熱接触抵抗を増加させるであろう空気によるヘリウムの希釈を最小にすることができる。
【００６８】
伝熱材料７５と窓／電極５２の間、及び伝熱材料７５とヒートシンク７４間に他の材料を使用して熱接触抵抗を最小にすることができる。例としては、窒化ホウ素か炭化ケイ素かシリコンか窒化アルミニウムか酸化アルミニウム等の熱伝導性の追従性のあるエラストマーパッド、及び類似の材料である。ヒートシンク７４に隣接する境界面に金属含浸エラストマーパッドを使ってもよいが、一般に導体を窓電極５２に隣接して置いてはならないという上述の同じ理由から、窓／電極５２に隣接して使用しない。１１００シリーズアルミニウム、インジウム、銅、又はニッケル等の軟質金属をヒートシンク７４に隣接する境界面に使用してもよいが、上記の理由から窓／電極５２に隣接して使用してはならない。
【００６９】
冷却能力と加熱パワーの要件は、１）窓／電極の要求温度制御範囲、２）最小と最大熱内部負荷、３）窓／電極、伝熱材料、ヒートシンクプレート、及びヒートシンクプレートと伝熱材料と窓／電極間の境界面の材料特性と物理的寸法、及び４）ヒートシンクの温度によって、最良に選択又は決定される。一般に、冷却能力はまず、最高内部熱負荷を持つ窓／電極の運転の最低必要温度に対して決定され、その後、加熱パワーが、最低内部熱負荷（通常、ゼロ内部熱負荷）を持つ窓／電極の運転の最高要求温度に対する冷却を圧倒するように決定される。
【００７０】
図２２は図８の一部の拡大図に対応するもので、半導体窓電極５２と一体に形成されない熱伝導性スペーサ７５の両面（上、下）における熱伝導性ガス境界面の前記コンセプトの一実施形態を示す。図２２では、図８で示したように、上に横たわるコールドプレート７４が複数の円筒スペーサリング７５を、下にくる半導体窓電極５２で挟み付ける。各スペーサ又はトーラス７５は、上述のように、半導体窓電極５２とは異なる材料でよい。マニホールド１０００をコールドプレート７４内に形成して、その中にヘリウム等の熱伝導性ガスを正圧のガス源（ソース）１０１０から供給してもよい。必ずしも必要ではないが、なるべくソース１０１０の正圧は２部品間の狭い隙間内の圧力を、リアクタチャンバ圧力より明らかに上だが大気圧よりも低く維持するように選択する。ガスオリフィス１０２０は、マニホールド１０００をコールドプレート７４とスペーサ７５間の上部境界面１０３０に連絡するので、熱伝導性ガス（例えばヘリウム）による境界面１０３０内の空隙(voids) の充満を許す。軸方向通路１０４０をスペーサ７５を貫通してその上下面の間に設ける。軸方向通路１０４０は上部境界面１０３０を、スペーサ７５の下面と下にくる半導体窓電極５２との間の下部境界面１０５０に連絡する。軸方向通路１０４０によって、熱伝導性ガスが上部境界面１０３０から下部境界面１０５０へ流れて、下部境界面１０５０内の空隙を充満できるようにするので、熱伝導性ガスは上部と下部の境界面１０３０、１０５０の両者の空隙を充満する。ソース１０１０が熱伝導性ガスマニホールド１０００を正圧に（例えば、チャンバ圧力よりも５ｐｓｉ高く）維持することによって、ガスは両境界面１０３０、１０５０に流れる。境界面１０３０、１０５０からの熱伝導性ガスの漏れを削減又は防止するために、組み立て時に小断面のＯ−リング１０７０、１０８０を上部と下部の境界面にそれぞれ挟み込む。Ｏ−リング１０７０、１０８０は、それぞれのガスマニホールド１０００、１０４０と連通するそれぞれの境界面１０３０、１０５０内の殆ど無限に薄いガス含有容積を形成する。
【００７１】
図２３は、半導体窓電極５２と一体に形成された誘導トーラススペーサ７５のアレイを収容するために図２２の実施態様を変形する方法を示す。この場合は、熱伝導性ガスによって充満される唯一の境界面は上部境界面１０３０である。
【００７２】
図２４は図８の一部の拡大図に対応するもので、半導体窓電極５２と一体に形成されない熱伝導性スペーサ７５の両面（上、下）における熱伝導性固体境界面材料の前記コンセプトの一実施形態を示す。図２２では、図８で示したように、上に横たわるコールドプレート７４が複数の円筒スペーサリング７５を、下にくる半導体窓電極５２で挟み付ける。各スペーサ又はトーラス７５は、上述のように、半導体窓電極５２とは異なる材料でよい。熱伝導固体境界面材料層１０８５、１０９０がそれぞれ上部と下部境界面１０３０、１０５０の一方又は両方に置かれる。固体材料層が上部と下部境界面１０３０、１０５０の一方だけに置かれる場合は、残りの境界面を図２２の方法で熱伝導性ガスで充満してもよい。しかしながら、図２４は、熱伝導性固体境界面材料層が両境界面１０３０、１０５０に存在する場合を示す。上述のように、上部境界面１０３０の固体境界面材料層１０８５は軟質金属でよいが、下部境界面１０５０の固体境界面材料層１０９０は、電極５２の隣にあるので高い導電性を持つことができない。上部層１０８５は軟質アルミニウム、インジウム、銅、又はニッケル、あるいは上記金属の粉末か粒子で含浸されたエラストマーでよい。上部層と下部層１０８５、１０９０のいずれか一方は、窒化ホウ素、高電気抵抗率（例えばバルク(bulk)）炭化ケイ素かシリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の熱伝導性の電気絶縁材料の粉末か粒子で含浸されたエラストマーでよい。その他に、材料層１０８５、１０９０のいずれか一方又は両方は、結合材料、例えば熱可塑性樹脂、エポキシ、又は有機か無機の結合材料でよい。
【００７３】
図２５は、半導体窓電極５２と一体に形成された誘導トーラススペーサ７５のアレイを収容するために図２４の実施態様を変形する方法を示す。この場合は、充満される唯一の境界面は上部境界面１０３０である。
【００７４】
本発明は、冷却が難しいリアクタチャンバ内部の加熱部品、例えば図８に関して上述したポリマー硬化前駆体材料の加熱使い捨てリング６２、に伴う厳しい冷却問題も解決する。（リング６２は、ヒータを備えていない場合に、プラズマ加熱によってのみ加熱されるかもしれないが、それでも冷却が必要である）。それは、直接の加熱が難しいリアクタチャンバ内部の加熱部品の問題も解決する。
【００７５】
図２６、２７を参照すると、リング６２の直下の、熱接触するコールドプレート１１００は、クーラント循環ポンプ１１２０からのクーラントを受け入れる内部クーラントジャケット１１１０を持つ。コールドプレート１１１０とリング６２間の境界面１１３０は、熱伝導性ガス（図２６の場合）又は熱伝導固体材料層１１４０（図２７の場合）等の熱伝導率強化物質で充満される。熱伝導性ガスは熱伝導が可能な任意のガス、例えば不活性ガスや、リアクタチャンバで使用されるプロセスガスに類似したガスでもよいが、ヘリウム等の不活性ガスが望ましい。熱伝導性ガスを使用する図２６の実施態様の場合は、コールドプレート１１００を通るマニホールド１１５０が、マニホールド１１６０を介して境界面１１３０に熱伝導性ガスを供給する熱伝導性ガスソース１１６０に接続される。境界面１１３０からのガス漏れを制御して、リングのはめ込み時に低断面積のＯ−リング１０７０’をコールドプレート１１００とシリコンリング６２間に挟むことによって損失を削減又は防止することが望ましい。
【００７６】
ヘリウムは隙間内の熱伝導性ガスとして好ましいが、大気圧以下のリアクタチャンバ内部の加熱又は冷却部品に適用する場合は、チャンバ圧力より大きいが大気圧よりも低い圧力の、処理ガスを含む任意のガスで充分である。その場合は、チャンバへのガス漏れが許されるので、Ｏ−リングやエラストマー等の外周シールの使用を必要としない。熱伝導性ガス（又は「伝熱ガス」）はチャンバ圧力よりも上に加圧されるので、何らかのクランプ力を加える必要がある。そのようなクランプ力は機械的でもよいし、プレート１１００とリング６２間に静電的に導いてもよい。このような静電クランプの特徴は、少なくとも部分的に絶縁性の材料をプレート１１００とリング６２間に置くことを要求するだろう。この特徴が、熱伝導性ガスの漏れを制御するための外周シールのニーズを除去できる。上記の静電クランプの特徴を本明細書で図３０に関して以下に説明する。
【００７７】
熱伝導性ガスは任意の適切なソースから導くことができる。例えば、ウェーハペデスタルがウェーハの下面の冷却にヘリウムを使用する場合は、ウェーハと共にチャンバ内の他の部品（リング６２等）を冷却するために共通ヘリウムソースを使用してもよい。
【００７８】
図２７の実施態様では、固体熱伝導性材料１１４０は軟質アルミニウム、インジウム、銅かニッケル、又は上記金属の粉末か粒子で含浸されたエラストマーでよいし、窒化ホウ素、高抵抗率（例えばバルク）の炭化ケイ素かシリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の熱伝導性の電気絶縁材料の粉末か粒子で含浸されたエラストマーでもよい。
【００７９】
本プラズマリアクタは冷却チャンバ壁とチャンバライナにも同様に関心を持つ。図２８によれば、上記のいずれのリアクタのチャンバ側壁５０も、壁５０の外部の一部に隣接する外部コールドプレート１２１０によって冷却できる。コールドプレートは、内部クーラントジャケット１２２０を含み、その中をクーラントがクーラントポンプ１２３０によって再循環される。コールドプレート１２１０と側壁５０間の境界面１２４０は、ガスを正圧に保つガス源１２５０から、コールドプレートを通るマニホールド１２４５を介して、境界面１２４０に供給される熱伝導性ガス（ヘリウム等）で充満される。境界面１２４０からの熱伝導性ガスの漏れは、組立時にコールドプレート１２１０と側壁５０間に置かれたＯ−リング１２６０によって削減又は防止される。Ｏ−リング１２６０は、殆ど無限に薄い、マニホールド１２４５と連通する境界面１２４０のガス含有容積を画成する。
【００８０】
内部チャンバライナ１３００は、側壁５０等の冷却された本体への熱伝導によって冷却してもよい。本プラズマリアクタによれば、そのような冷却は、ライナ１３００と側壁５０の内面の間の境界面１３１０をヘリウム等の熱伝導性ガスで充満することによって高められる。この目的のために、狭い半径方向ガスチャンネル１３２０を側壁５０を通して設けて、外側壁面上の境界面１２４０と内側壁面上の境界面１３１０間にガス流を提供する。マニホールド１２４５を介して供給される熱伝導性ガスは、外面境界面１２４０を満たし、チャンネル１３２０を通してライナ１３００と側壁５０間の内面境界面１３１０を充満する。ガスの漏れを削減又は防止するために、組立時にＯ−リング１３７０を側壁５０とライナ１３００間にはめる。Ｏ−リング１３７０は側壁５０内のガスチャンネル１２４５と連通する境界面１３１０内の殆ど無限に薄いガス含有容積を画成する。
【００８１】
図２９は、熱伝導ガスの代わりに、境界面１２４０と１３１０のそれぞれに固体材料層１３７０、１３８０を代用することによって、図２８の実施態様を変形する方法を示す。図２９の実施態様では、固体熱伝導材料の各層１３７０、１３８０は軟質アルミニウム、インジウム、銅かニッケル、又は上記金属の粉末か粒子で含浸されたエラストマーでよいし、窒化ホウ素、高抵抗率（例えばバルク）の炭化ケイ素かシリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の熱伝導性の電気絶縁材料の粉末か粒子で含浸されたエラストマーでもよい。
【００８２】
図３０は、リング６２を静電的にクランプする特徴をコールドプレート１１００に含めるように図２６の実施態様を変形する方法を示す。図３０では、誘電体層１４１０がポリマー硬化前駆体リング６２とコールドプレート１１００間に挿入され、静電クランプ用電圧がクランプ用スイッチ１４３０によってＤＣ電圧ソース１４２０から印加される。絶縁又は誘電体層１４１０の導入は、コールドプレート１１００と絶縁層１４１０間の隙間１１３０ａと、リング６２と絶縁層１４１０間の隙間１１３０ｂとを作り出す。絶縁層１４１０は貫通する通路１４１２を持つので、通路１１５０から隙間１１３０ａに供給されるガスは他方の隙間１１３０ｂに流れることができる。図３０は、Ｏ−リング１０７０’が両隙間１１３０ａ、１１３０ｂをシールする状態を示すが、誘導される静電クランプ力によっては、それらのＯ−リングを必要としなくてもよい。
【００８３】
本プラズマリアクタは、チャンバの内側（チャンバライナ、使い捨てシリコンリング等）とチャンバの外側（窓電極、側壁等）の両リアクタの受熱エレメントと冷却プレート又はコールドシンク間の境界面を横切る熱伝導率の大きな改善（ヘリウムを導入した場合は約６倍）をもたらす。その結果、本プラズマリアクタの多くの重要部品の温度の自動制御は、従来技術のそれを超える新しい能力まで改善される。本発明はこれを、各種境界面における次の２つの特性モードのうちの一方か、その組合せで達成する：すなわち（ａ）境界面への熱伝導性ガスの導入及び（ｂ）境界面の熱伝導性固体層の導入。これは効率的に制御された同一エレメントの加熱と協力して、このように加熱、冷却された上記の各エレメントの温度の正確なフィードバック制御を可能にする。
【００８４】
伝熱材料及び／又はリアクタの物理的寸法の選択では、必要な冷却コンダクタンス（Ｇ）は次のように決定される：
Ｇ＝総最大内部熱負荷（Ｗ）／△Ｔ１（℃）
ここで、△Ｔ１＝ヒートシンク温度と最小窓／電極温度間の差。
【００８５】
その他に、伝熱材料と物理的寸法がすでに選択されている場合は、必要ヒートシンク温度を、△Ｔ１用の上式をＧの関数として再構成することによって普通に計算できる。
【００８６】
次に、加熱パワーは以下のように決定される：
Ｐ＝制御表面に供給される必要総外部加熱パワー（Ｗ）
Ｐ＝（Ｇ・△Ｔ２）−Ｐmin
ここで、
Ｇは上記からの冷却コンダクタンス（Ｗ／℃）、
△Ｔ２＝ヒートシンク温度と最大窓／電極温度間の差
Ｐmin は窓／電極に対する最小内部熱負荷である。
【００８７】
実施例１
窓／電極５２と伝熱リング７５とはモノリシックピースとして一体に形成され、窓／電極５２は直径１２．８１インチ、厚さ０．８５インチの平らな円形ディスクである。窓／電極５２と一体に形成されるのは下記の内、外径を持つ高さ２インチの４つの同心円筒伝熱リング（７５）のアレイである：
１．外側伝熱リング−−外径１２．８０インチ、内径１０．７９インチ、
２．中間伝熱リング−−外径９．０１０インチ、内径７．５９５インチ、
３．内側伝熱リング−−外径５．７１５インチ、内径３．９４０インチ、
４．中央伝熱リング−−外径２．２６０インチ、内径０．９４０インチ。
【００８８】
窓／電極５２、及び同心円筒伝熱リング７５の一体式アレイは、下記の熱的、電気的特性を持つ多結晶シリコンの単一インゴットから一体に製作される：
ドーピングレベル：    １０14／ｃｍ3、ホウ素又はリン
熱伝導率：            ８０Ｗ／ｍ・Ｋ
電気抵抗率：          ２０ないし１００Ω・ｃｍ
比重：                ０．７Ｊ／ｇｒ・Ｋ
密度：                ２．３ｇｒ／ｃｍ3
複数の１２０Ｖｒｍｓで７５０Ｗのタングステンフィラメントランプ７２が使用される。ランプの数は、測定された７３％効率（出力パワー／ＡＣ入力パワー）と８０Ｖｒｍｓで４００Ｗの最高運転レベル（ランプ寿命を長くするため）に基づいて選択される。２つのヒートゾーンが使用され、外側円上のランプが一方の（外側）ゾーンを構成し、内側円上と中心のランプが第２（内側）ゾーンを構成する。各ゾーンはそれ自体の温度測定装置（窓／電極表面に接してスプリング装填されたタイプＫの熱電対）と、それ自体の出力変換器（位相角コントローラ）とを持つ。Sylvania製のランプは次のように配備される：
直径１３．５５インチの円上に等角度間隔（２４度）でランプ１５個、
直径６．６５５インチの円上に等角度間隔（２４度）でランプ１５個、
中心軸上にランプ１個。
【００８９】
外側ランプ円は、ヒートシンク７４と一体の円筒研磨アルミニウム反射体によって外側を囲まれている。
【００９０】
外側ソレノイドアンテナ９０は４巻きで、高さ１インチ、平均径１０インチのコイルをなす外径１／４インチのテフロンチューブで絶縁された直径３／１６インチの水冷式銅チューブから構成され、先に引用した特許出願に記載されるように巻かれている。
【００９１】
内側ソレノイドアンテナ４２は４巻きで、高さ１インチ、平均径３．２５インチのコイルをなす外径１／４インチのテフロンチューブで絶縁された直径３／１６インチの水冷式銅チューブから構成され、先に引用した特許出願に記載されるように巻かれている。
【００９２】
ヒートシンクプレート７４は水冷式アルミニウムプレートで、流量２ガロン／分の５０／５０％水／エチレングリコール混合液を使って、閉ループ熱交換器によって７５℃に維持される。ヒートシンク７４はランプソケットを備え、ソケットへの固有のランプ損失（約２７％）のために必要なランプ７２用の冷却を提供する。ヒートシンクプレート７４は内側と外側のソレノイドアンテナ４２、９０用のフィードスルーを含む。ヒートシンク７４はアンテナ４２、９０用の接地平面としても働く。ヒートシンクプレート７４は、各伝熱リング７５の外径の直ぐ内側と各伝熱リング７５の内径の直ぐ外側に配備される直径０．１３９インチ、デュロメータ硬度３０の軟質Ｏ−リングを収容するためのＯ−リング溝を含む。ヒートシンク７４は同心円筒伝熱リング７５の一体式アレイの上面に取り付けられる。両表面（ヒートシンク７４の下面と伝熱リング７５の上面）の表面粗さは１マイクロインチよりも小さい。各表面の平面度は０．０００５インチより小さい。ヒートシンクの下面と伝熱リングの上面間の有効隙間は０．００１インチよりも小さい。
【００９３】
実施例２
窓／電極５２と伝熱リング７５とは、異なる材料で形成された独立ピースである。窓／電極５２は直径１４．５２インチ、厚さ０．８５インチの平らな円形ディスクである。下記の内、外径を持つ高さ２インチの４つの同心円筒伝熱リング７５の独立アレイがヒートシンクプレートと窓電極の間に置かれる：
１．外側伝熱リング−−外径１２．７０インチ、内径１０．６７インチ、
２．中間伝熱リング−−外径８．８８３インチ、内径７．６７６インチ、
３．内側伝熱リング−−外径５．５７６インチ、内径３．９２０インチ、
４．中央伝熱リング−−外径２．０８０インチ、内径１．０５０インチ。
【００９４】
窓／電極５２は、下記の熱的、電気的特性を持つ多結晶シリコンの単一インゴットから一体に製作される：
ドーピングレベル：    １０14／ｃｍ3、ホウ素又はリン
熱伝導率：            ８０Ｗ／ｍ・Ｋ
電気抵抗率：          ２０ないし１００Ω・ｃｍ
比重：                ０．７Ｊ／ｇｒ・Ｋ
密度：                ２．３ｇｒ／ｃｍ3
同心円筒伝熱リング７５は下記の熱的、電気的特性を持つＳｉＣ（炭化ケイ素）から製作される：
熱伝導率：            １３０Ｗ／ｍ・Ｋ
電気抵抗率：          １０５Ω・ｃｍ
比重：                ０．６５５Ｊ／ｇｒ・Ｋ
密度：                ３．２ｇｒ／ｃｍ3
複数の１２０Ｖｒｍｓで７５０Ｗのタングステンフィラメントランプが使用される。ランプの数は、測定された７３％効率（出力パワー／ＡＣ入力パワー）と８０Ｖｒｍｓで４００Ｗの最高運転レベル（長いランプ寿命のため）に基づいて選択される。２つのヒートゾーンが使用され、外側円上のものが一方の（外側）ゾーンを構成し、内側円上と中心にあるものが第２（内側）ゾーンを構成する。各ゾーンはそれ自体の温度測定装置（窓／電極表面に接してスプリング装填されたタイプＫの熱電対）と、それ自体の出力変換器（位相角コントローラ）とを持つ。Sylvania製のランプ７２は次のように配備される：
直径１３．５５インチの円上に等角度間隔（２４度）でランプ１５個、
直径６．６２６インチの円上に等角度間隔（２４度）でランプ１５個、
中心軸上にランプ１個。
【００９５】
外側ランプ円は、ヒートシンク７４と一体の円筒研磨アルミニウム反射体によって外側を囲まれている。
【００９６】
外側ソレノイドアンテナ９０は４巻きで、高さ１インチ、平均径１０インチのコイルをなす外径１／４インチのテフロンチューブで絶縁された直径３／１６インチの水冷式銅チューブから構成され、先に引用した特許出願に記載されるように巻かれている。
【００９７】
内側ソレノイドアンテナ４２は４巻きで、高さ１インチ、平均径３．２５インチのコイルをなす外径１／４インチのテフロンチューブで絶縁された直径３／１６インチの水冷式銅チューブから構成され、先に引用した特許出願に記載されるように巻かれている。
【００９８】
ヒートシンクプレート７４は水冷式アルミニウムプレートで、流量２ガロン／分の５０／５０％水／エチレングリコール混合液を使って、閉ループ熱交換器によって７５℃に維持される。ヒートシンクはランプソケットを備え、ソケットへの固有のランプ損失（約２７％）のために必要なランプ用の冷却を提供する。ヒートシンクプレート７４は前述の内側と外側ソレノイドアンテナ４２、９０用のフィードスルーを含む。ヒートシンク７４はアンテナ用の接地平面としても機能する。ヒートシンクプレート７４と窓／電極５２とは、各伝熱リング７５の外径の直ぐ内側と各伝熱リング７５の内径の直ぐ外側に配備される直径０．１３９インチ、デュロメータ硬度３０の軟質Ｏ−リングを収容するためのＯ−リング溝を含む。ヒートシンク７４は同心円筒伝熱リング７５のアレイの上面に取り付けられる。全表面（ヒートシンクの下面と伝熱リングの上面、伝熱リングの下面と窓／電極の上面）の表面粗さは１マイクロインチより小さい。各表面の平面度は０．０００５インチより小さい。ヒートシンクの下面と伝熱リングの上面間の有効隙間は０．００１インチよりも小さい。伝熱リングの下面と窓／電極の上面間の有効隙間は０．００１インチより小さい。
【００９９】
「取り外し可能なプラズマ閉じ込め磁石モジュール」
ここで図３１について説明すると、ポンピング環体６０を保護するプラズマ閉じ込め磁石８０、８２は、それぞれ、モジュール式（取り外し可能）磁石ライナモジュールの中に収容することができる。かくして、磁石ライナモジュール２０１０はプラズマ閉じ込め磁石８０を保持し、磁石ライナモジュール２０２０はプラズマ閉じ込め磁石８２を保持する。各磁石ライナモジュール２０１０、２０２０はアルミニウム等の非磁性材料で形成することが望ましい。シリコン天井５２はライナモジュール２０１０の上に着座し、ライナモジュール２０１０はチャンバ側壁又は本体５０の上に着座する。ＲＦガスケット２０１２とＯ−リング２０１４はライナモジュール２０１０と天井５２の間に押し付けられる。別のＲＦガスケット２０１６と別のＯ−リング２０１８はライナモジュール２０１０とチャンバ本体５０の間に押し付けられる。図３２によれば、各ライナモジュール２０１０、２０２０は磁石（例えば磁石８０）が存在する開口部また長方形凹部２０３０を持つ。磁石８０は、磁石８０と磁石ライナモジュール間の結合層２０４０（例えば、エポキシ材料でよい）によって開口部２０３０の外向きの表面に接着される。磁石８０は、開口部をシールするために磁石ライナモジュールにレーザー溶接又はＥビーム溶接されるアルミニウムカバー２０５０によって、開口部２０３０の内側に保護的にシールされる。これは、カバー２０５０とライナモジュール間に溶接層２０６０を形成する。ライナモジュール２０１０、２０２０は、磁石８０、８２がプラズマとのそれらの相互作用区域にできるだけ接近するように、ポンピング環体６０の内部壁上に置かれる。本実施態様の一利点は、磁石８０、８２が、それらのプラズマ相互作用区域から最小距離にあるにもかかわらず、それぞれのライナモジュール２０１０、２０２０の内側でシールされることによって、プラズマから保護されることである。別の利点は、磁石が、壁に対する熱伝導性（アルミニウム）ライナモジュールの接触によって冷却本体（すなわち、チャンバ壁）に熱的に結合されるので、磁石８０、８２が冷却されることである。これによって、閉じ込め磁石をそれらのキュリー温度の充分下に保ち、従って有効性を維持することができる。この目的のために、冷却プレートを通るクーラント通路７４ａに加えて、プラズマ閉じ込め磁石ライナモジュール２０１０、２０２０との接触区域の近くのチャンバ壁に、追加のクーラント通路２０７０を設けてもよい。磁石ライナモジュールからチャンバ壁への熱伝達を更に向上するために、各ライナモジュール２０１０、２０２０をファスナ２０８０によって隣接チャンバ壁に締め付けてもよい。磁石ライナモジュール２０１０、２０２０の一特徴は、容易な清掃のための、チャンバアセンブリからのそれらの容易な取り外し性である。
【０１００】
プラズマ閉じ込め磁石ペア８０、８２によるポンプ環体６０の保護に加えて、リアクタは、それぞれが図３２に関して上述した特徴を使用する類似ペアのプラズマ閉じ込め磁石ライナモジュール２０８８、２０９０内に収容された別のペアのプラズマ閉じ込め磁石２０８４、２０８６によって保護できるウェーハスリットバルブ２０８２を持ってもよい。
【０１０１】
プラズマ閉じ込め磁石のペアを使用して、物理的バリヤ（チャンバ壁）内の隙間、例えばウェーハスリットバルブ、チャンバへのガスインレット、ポンピング環体、チャンバの窓、又はチャンバ壁自体さえも通るプラズマの漏れを防止できる。チャンバのガスインレットを通るプラズマの漏れをプラズマ閉じ込め磁石によって防止できる方法の一例を、オーバーヘッド中央ガスフィード２０９２に関して図３１に示す。中央ガスフィード２０９２は、ガスフィード２０９２を跨いで互いに対面する少なくとも一対のプラズマ閉じ込め磁石２０９６ａ、２０９６ｂを保持するライナモジュール２０９４を備えている。その他に、ライナモジュール２０９４は、それぞれがプラズマ閉じ込め磁石２０９６ａ、２０９６ｂのペアの一方を保持する２つの独立モジュールに分割することができる。中央ガスフィードライナモジュール２０９４はアルミニウムでよいが、一つのオプションとして、シリコン天井５２との適合性のためにライナモジュール２０９４にシリコンを使用できる。リアクタの各オリフィスやガスインレットは、類似のプラズマ閉じ込め磁石ライナモジュールを持つことができる。
【０１０２】
中央ガスフィードプラズマ閉じ込め磁石を天井内のライナモジュールの内部に置く代わりに、ライナモジュールを使用せずに、磁石を天井の上面に置くことも可能である。
【０１０３】
本明細書に記載するライナモジュールは必ずしもチャンバのライナ（例えば、チャンバ内面を覆う取り外し可能ピース）によるものではなく、ライナとしての働きなしに、単にプラズマ閉じ込め磁石用の保護ハウジングとして機能するだけでもよい。
【０１０４】
上記のプラズマ閉じ込め磁石ペアの磁気方位は、先に引用した同時係属中の出願の一つ、すなわち米国特許出願第08/597,577号の開示に対応する、図３５（ａ）〜３５（ｅ）で示したオプションのいずれかによるものでよい。
【０１０５】
「天井の不均一な加熱／冷却の克服」
図３１を再び参照すると、各熱伝導リング７５を介した天井５２からコールドプレート７４への熱伝達は、冷却プレート７４と熱伝導リング７５間の隙間７４’を横切る熱抵抗に依存する。この抵抗は隙間７４’に大きく依存し、それは結果的に表面の平面度、及び冷却プレート７４に対してリング７５を保持する力に依存する。熱伝導リング７５と冷却プレート７４間の隙間７４’のすべてを横切る熱抵抗が少なくともほぼ等しくない限り、同心熱伝導リング７５の異なるリングからの冷却プレート７４への熱伝達は異なるだろう。各リング７５の異なる部分が天井５２の異なる部分に接触するので、異なるリング７５による熱伝達の不同は、天井の表面全体の熱伝達の空間的な不均一分布を発生させる。かくして、分散したヒータランプ７２による天井５２の均一加熱を仮定すると、天井５２全体の熱伝達の不均一分布は、天井５２全体の温度差という重要な問題をもたらすだろう。この問題を避けることは殆ど不可能に思われる。すなわち、直径１５インチの天井５２全体のまずまずの均一な温度分布のためには、冷却プレート７４とリング７５間の隙間を、冷却プレートの直径全体にわたって１ｍｉｌ（１／１０００インチ）の１／１０〜２／１０の公差内に保つことが必要となるだろう（隙間が空気で満たされる場合）。実際には、炭化ケイ素材料では、公差はせいぜい２／１０〜３／１０で、アルミニウムの場合は５／１０以上に過ぎない。従って、冷却プレート７４と熱伝導ング７５がどれだけ互いに締め付けられるかによって、天井５２は、その直径全体に過剰な温度差を経験することになる。
【０１０６】
必要なのは、冷却プレート７４を熱伝導リング７５から上方にヒンジ回転させると共に（電気的又はガスやクーラントの接続又は結合を破壊する必要なしに）均一な熱接触抵抗を提供する、冷却プレート７４と各熱伝導リング７５間の境界面である。上記の迅速な取り外し性は、天井の定期的メンテナンスや交換のために必要である。従って、熱伝導リング７５をコールドプレート７４に結合することによって均一な熱接触抵抗を持つ境界面を提供する試みは、これが取り外し性を妨げるので実行可能な解決ではない。熱接触抵抗の均一性は、隙間７４’に軟質アルミニウム材料を使用することによって高められるかもしれないが、これはコールドプレート７４と熱伝導リング７５間の過大な圧縮力を必要とするだろう（コールドプレート７４全体における隙間７４’の幅の大きな変動による）。接触抵抗の均一性は、隙間７４’に熱伝導性グリースを使用することによって高められるかもしれないが、これはあまりにも扱いが厄介であり、高い汚染レベルのリスクをプラズマプロセスにもたらすだろう。
【０１０７】
Grafoil 等の熱伝導性弾性変形材料を隙間７４’内の熱伝導層３０１０として使用すると、それが、コールドプレート７４と熱伝導リング７５間の過大な圧縮力を必要とすることなく、天井５２の直径全体に比較的均一な熱接触抵抗を提供するので、上記の不満足な隙間公差を補償することを我々は発見した。（Grafoil はP.O. Box 94364, Cleveland, Ohio 44101 のUCAR Carbon Co., Inc. によって販売される製品）。必要な圧縮力は、隙間７４’の内部に置かれた弾性変形型熱伝導層３０１０の厚さを減らすことによって削減される。層３０１０は、コールドプレート７４と熱伝導リング７５間の圧縮によって弾性変形する。しかしながら、層３０１０の厚さは、層３０１０の弾性変形可能な熱伝導材料が隙間厚さの大きな公差を補償できるようにするのに必要な最小厚さを超えて減らすことはできない。かくして、厚さとスティフネス間のトレードオフが存在する。このトレードオフを最適にするために、我々は、弾性変形型熱伝導層３０１０の好ましい厚さを約０．０４ないし０．１６インチ、より好ましくは約０．０６ないし０．１２５インチの範囲内にすべきことを発見した。
【０１０８】
弾性変形型熱伝導層３０１０に関して我々が遭遇した一つの問題は、それが誘導コイル４２、９０からのＲＦ電力を吸収して冷却プレート７４への熱を分路することである。我々はこの問題を、コイル４２、９０からのＲＦ誘導電界を反射することによって熱伝導層３０１０によるＲＦ電力の吸収を妨げる導電層３０２０を、熱伝導３０１０と熱伝導リング７５間に置くことで解決した。導電層３０２０はアルミニウムで、ほぼ１〜１０ｍｉｌ（ミル）のオーダーの、好ましくは約２〜３ｍｉｌの間の厚さを持つことが望ましい。便利なことに、上記のGrafoil の供給業者は、片側にアルミニウムを被覆した Grafoil テープを供給している。アルミニウム以外の適切な材料、例えば銅、ニッケル、銀、又は金等も反射層３０２０として使用できる。上記の材料は充分な熱伝導率と、コイル４２、９０からの誘導ＲＦ電界に対する高い反射率の二重の要件を満たさなければならない。
【０１０９】
熱伝導層３０１０用の好ましい材料であるアルミニウム層付き Grafoil テープの利点は、それが弾性変形可能で、薄く、冷却プレート７４と熱伝導リング７５の両者から容易に分離できる熱伝導材料に対する要件を満たすと同時に、そのアルミニウムコーティングがＲＦ誘導電界に対する良好な反射体を提供することである。
【０１１０】
一つの可能な代案によれば、冷却プレート７４と熱伝導リング７５間に弾性変形型熱伝導層３０１０を置くことに加えて、各熱伝導リング７５と半導体天井５２間の隙間７５’を跨ぐ熱接触抵抗は、天井５２と各熱伝導リング７５間の隙間７５’に類似の弾性変形可能な熱伝導材料層を使用することによって改善できるだろう。かくして、弾性変形型熱伝導層３０３５（Grafoil 等）を各熱伝導リング７５と天井５２間の隙間７５’に置くことができる。しかしながら、半導体天井５２と熱伝導リング７５は、リング７５と天井５２が熱伝達の最適化のために一体に結合されるので、リング７５が天井５２からなるべく分離できないように単一モジュールのアセンブリを構成することが望ましい。
【０１１１】
「モジュール性と生産性の向上」
モジュール性（分離性）は容易なメンテナンスのために重要である。冷却プレート７４、ソースパワーコイル４２、９０、及びヒータランプ７２を含む上部アセンブリ３０４０は、熱伝導リング７５と半導体天井５２とを含む下部アセンブリ３０５０から分離的にヒンジ回転できる。下部アセンブリ３０５０自体はチャンバからヒンジ回転できる。上部アセンブリ３０４０と下部アセンブリ３０５０の分離性は、流体と電気の接続を破壊することなく半導体天井５２の交換を可能にする。上記の交換は１００，０００枚のオーダーのウエーハ処理後に必要となる。下部アセンブリ３０５０の分離性（上部アセンブリをそれに取り付けたままで）は、流体や電気の接続を破壊する必要なしに、拭き取りのためのチャンバ内部表面へのアクセスと共に、取り外しと清掃のためにプラズマ閉じ込め磁石モジュール２０１０、２０２０へのアクセスを可能にする。これは３，０００枚ないし４，０００枚のオーダーのウエーハ処理後に必要となるだろう。
【０１１２】
図３１の図面に示されていないのがヒンジ回転装置（冷却プレート７４のヒンジ回転用と天井５２のヒンジ回転用）、及び冷却プレート７４を熱伝導リング７５にクランプするためとシリコン天井５２を磁石ライナモジュール２０１０にクランプするためのクランプ装置である。
【０１１３】
「半導体リフトピンを持つ静電チャック」
本発明の別の局面によれば、静電チャックは、ウェーハのチャック解放時にプラズマによるウェーハの放電の必要性を除去する特徴によって品質が高められる。従来は、ウェーハを静電チャックから解放するために次のステップを実行しなければならなかった：
（１）ウェーハと静電チャックとの間のＨｅガス真空を解除する、
（２）静電チャックの裏側を接地する、
（３）ウェーハがプラズマを介して放電するまで待った後、ウェーハを取り外す。
【０１１４】
この方法に伴う問題は、厚い誘電体コーティングを持つウェーハが、プラズマによるウェーハの放電を遅らせるか、完全な放電を妨げるので、ウェーハの取り外しに過大な力が必要なことである。あるいは、過剰な電荷がウェーハに蓄積された場合は、ウェーハを実用的な時間内に完全に放電することができない。
【０１１５】
本発明は、従来の静電チャックに伴う上記の問題を、ウェーハの取り外しやチャックからの解放を望むときは常にウェーハの裏側に接するように持ちあげられる接地式半導体ピン、又はリフトピン、をチャック内に設けることによって克服する。ウェーハは、オームコンタクトまたトンネリング(tunneling) あるいはウェーハの裏側から半導体ピンへの表面漏洩によって放電される。図３１によれば、静電チャック５４は、ウェーハ５６とチャック５４間の静電チャック誘電層５４ａを横切って加えられる電界による静電力によってウェーハを保持する。静電力は、図示のように、電圧源に一時的に接続して静電チャック５４を帯電させることによって発生させることができる。静電チャック５４は、チャック５４を貫通してウェーハの裏側の方向に上方に延びる一つ以上の複数の半導体リフトピン４０１０の追加によって品質が高められる。半導体ピン４０１０の反対側端部を支えるリフトスパイダ４０２０をアクチュエータ４０３０によって上下に動かして、半導体リフトピン４０１０を希望に応じて上下に移動させる。ウェーハをチャックから解放するには、半導体リフトピンが接地され、アクチュエータ４０３０は、半導体リフトピンがウェーハの裏側に接触するまで、リフトスパイダ４０２０を上方に動かす。次にウェーハは極めて急速に放電するので、その後、ウェーハを取り外すことができる。利点は、厚い誘電体コーティングを持つか、大きな蓄積電荷を持つかにかかわらずウェーハが完全に放電されるので、チャック解放時のウェーハ破壊のリスクが殆ど存在しないことである。半導体リフトピン４０１０は炭化ケイ素であることが望ましいが、例えばシリコン等の任意の適切な半導体でもよい。炭化ケイ素材料は化学的気相堆積によって形成できる。多くの場合、単一の上記ピンで充分である。
【０１１６】
半導体接地、又は金属ピンに対するリフトピンの利点は、金属の伝導性が非常に大きいので、抵抗器を使ってウェーハ裏面のアーク発生を避けなければならないことであり、そのような抵抗器を付けても、金属ピンはその長さに沿って、アーク発生又はガス分解のための、そしてそれによって生じる電流をリアクタの他の場所へ分路するための、ポイントを提供することである。更に、金属ピンの方が磨耗を受けやすい。それと対照的に、半導体（例えば、炭化ケイ素）リフトピンは、より高い電気抵抗率を持ち、従ってアークに対する同様の大きなリスクを呈することがなく、より耐久性がある。
【０１１７】
「静電チャック炭化ケイ素カラー」
静電チャック５４は、その外周まわりの炭化ケイ素カラー４０５０の追加によって更に品質を高めることができる。炭化ケイ素カラー４０５０は化学的気相堆積によって形成できる。炭化ケイ素カラー４０５０は、静電チャック５４と加熱シリコンリング６２との間にある。カラー４０５０は、図示のように、静電チャック５４と高さの程度が同一であることが望ましい。しかしながら、カラー４０５０は、実施態様によっては、チャック５４の平面の上に延びて、チャック５４に支持されるウェーハの端部を覆う場合がある。
【０１１８】
半導体カラー４０５０は、静電チャックのエッチングを防止し、さもなければ汚染を招いて静電チャックの高価で頻繁な交換を余儀なくされるかもしれない。更に、カラー４０５０の半導体材料は、他の材料、例えばクオーツ等よりもエッチングを受けにくい（又はエッチングの速度が遅い）。
【０１１９】
「加熱シリコンリングのスリット」
加熱シリコンリング６２は、図３３でよく分かるように、貫通する半径方向スリット４０６０を設けて品質を高めることができる。スリット４０６０は、シリコンリング６２のより大きな熱膨張を、破壊することなく許容する。
【０１２０】
「方位的に均一な巻数を持つＲＦ誘導コイル」
同時係属中の出願で先に開示されるように、誘導アンテナを多重同平面円形巻線から形成してもよい（単一螺旋巻線と区別して）。各巻線は隣接平面間の導体の段部によって隣接巻線に接続される。これを図３４に示すが、積み重ね式多重平面円形巻線５０１０は、隣接平面から下降する一端５０２０で始まり、次の隣接平面に下降する他端の５０４０で終結する。上昇端と下降端５０２０、５０４０は、多重巻線５０１０を形成するモノリシック導体５０６５の段部５０６０を画成する。スタック内の巻数は、導体５０６５の段部５０６０のために元来不均一である。これは一部には、巻線５０１０の平面に平行な方向から垂直な方向へのその鋭い方向転換による、スタックからの上部巻線５０１０ａの急激な立上り（departure)に起因する。上記の急激な立上りは下から上に積み重ねられた巻数の不具合をもたらし、これが不均一性をもたらす。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明によれば、この不均一性は、導体５０６５の下部戻り脚５０７０を、導体５０６５の段部５０６０の一端５０６０ａから他端５０６０ｂに延びる上向きの弧状経路（例えば円形経路）に沿って走らせることによって補償される。下部戻り脚５０７０の円形経路の半径は、それが巻線５０１０の平面に殆ど平行な段端部５０６０ａの近くで最大インダクタンスを与え、巻線５０１０の平面に殆ど垂直な他方の段端部５０６０ｂの近くで最小インダクタンスを与えるようにする。下部戻り脚５０７０のインダクタンス付与における円滑な移行は、最小の積み重ね巻数（戻り脚５０７０を除く）を持つ一端５０６０ａから最大の積み重ね巻数を持つ他端５０６０ｂまでの、導体５０６５の段部５０６０の長さに沿う移行に対応する。これが有効巻数の最適な均一性を提供する。
【０１２２】
本発明を、好ましい実施態様を具体的に参照して詳細に説明したが、発明の真の精神と範囲から逸脱することなく、その変更と修正が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ほぼ平面状のコイルアンテナを使用する、先に引用した同時係属中の米国特許出願で使用されたタイプの誘導結合プラズマリアクタの側断面図である。
【図２】圧力（水平軸、単位ｔｏｒｒ）の関数としてのプラズマ中の誘導電界浸透厚さ(skin depth)（実線、単位ｃｍ）及び電子対中性粒子(electron-to-neutral) 弾性衝突平均自由行程長（破線）の対数−対数目盛りグラフである。
【図３】（ａ）は、ワークピースから天井までの高さが４インチの場合、図１のリアクタ内のワークピース中心に対する半径方向位置の関数としてのプラズマイオン密度のグラフで、Ａ、Ｂと表示した曲線はそれぞれ外側と内側のコイルアンテナによって作られたプラズマイオン密度に対応する。
（ｂ）は、ワークピースから天井までの高さが３インチの場合、図１のリアクタ内のワークピース中心に対する半径方向位置の関数としてのプラズマイオン密度のグラフで、Ａ、Ｂと表示した曲線はそれぞれ外側と内側のコイルアンテナによって作られたプラズマイオン密度に対応する。
（ｃ）は、ワークピースから天井までの高さが２．５インチの場合、図１のリアクタ内のワークピース中心に対する半径方向位置の関数としてのプラズマイオン密度のグラフで、Ａ、Ｂと表示した曲線はそれぞれ外側と内側のコイルアンテナによって作られたプラズマイオン密度に対応する。
（ｄ）は、ワークピースから天井までの高さが１．２５インチの場合、図１のリアクタ内のワークピース中心に対する半径方向位置の関数としてのプラズマイオン密度のグラフで、Ａ、Ｂと表示した曲線はそれぞれ外側と内側のコイルアンテナによって作られたプラズマイオン密度に対応する。
（ｅ）は、ワークピースから天井までの高さが０．８インチの場合、図１のリアクタ内のワークピース中心に対する半径方向位置の関数としてのプラズマイオン密度のグラフで、Ａ、Ｂと表示した曲線はそれぞれ外側と内側のコイルアンテナによって作られたプラズマイオン密度に対応する。
【図４】（ａ）は、単一の三次元中央非平面状ソレノイド巻線を使用したプラズマリアクタの側断面図である。
（ｂ）は、図４（ａ）のリアクタの一部の拡大図であり、ソレノイド巻線を巻く好ましい方法を示す。
【図５】図４（ａ）に対応するプラズマリアクタの側断面図であり、ドーム形天井を持つ。
【図６】図４（ａ）に対応するプラズマリアクタの側断面図であり、円錐天井を持つ。
【図７】図４（ｄ）に対応するプラズマリアクタの側断面図であり、円錐台天井を持つ。
【図８】内側と外側の垂直ソレノイド巻線を使用したプラズマリアクタの側断面図である。
【図９】外側巻線が平坦な、図８に対応するプラズマリアクタの側断面図である。
【図１０】（ａ）は、中央ソレノイド巻線が複数の直立円筒巻線から成る、図４に対応するプラズマリアクタの側断面図である。
（ｂ）は、図１０（ａ）の実施態様の第１実施形態の詳細図である。
（ｃ）は、図１０（ａ）の実施態様の第２実施形態の詳細図である。
【図１１】内側と外側の両巻線が複数の直立円筒巻線から成る、図８に対応するプラズマリアクタの側断面図である。
【図１２】内部巻線が複数の直立円筒巻線から成ると共に外側巻線が単一の直立円筒巻線から成る、図８に対応するプラズマリアクタの側断面図である。
【図１３】単一ソレノイド巻線が最高のプラズマイオン密度均一性のための最適半径方向位置に置かれたプラズマリアクタの側断面図である。
【図１４】ソレノイド巻線が逆円錐形である、図４に対応するプラズマリアクタの側断面図である。
【図１５】ソレノイド巻線が直立円錐形である、図４に対応するプラズマリアクタの側断面図である。
【図１６】ソレノイド巻線が内側直立円筒部分と外側平坦部分とから成るプラズマリアクタの側断面図である。
【図１７】ソレノイド巻線が逆円錐部分と平坦部分の両者を含む、図１３に対応するプラズマリアクタの側断面図である。
【図１８】ソレノイド巻線が直立円錐部分と平坦部分の両者を含む、図１５に対応するプラズマリアクタの側断面図である。
【図１９】平面、円錐、及びドーム形天井エレメントの組合せを示す。
【図２０】独立にバイアスされたシリコン側壁と天井を示し、電気ヒータを使用している。
【図２１】独立にバイアスされた内部と外部のシリコン天井部分を示し、電気ヒータを使用している。
【図２２】図８の熱伝導トーラスの各面に熱伝導性ガス境界面(thermally conductive gas interface)を有するプラズマリアクタの第１実施態様を示す切り抜き断面図である。
【図２３】半導体窓電極と一体に形成された熱伝導トーラスの一つの面に熱伝導性ガス境界面を有するプラズマリアクタの第２実施態様を示す切り抜き断面図である。
【図２４】図８の熱伝導トーラスの各面に熱伝導性固体境界面材料を有するプラズマリアクタの第３実施態様を示す切り抜き断面図である。
【図２５】半導体窓電極と一体に形成された熱伝導トーラスの一つの面に熱伝導性固体境界面材料を有するプラズマリアクタの第４実施態様を示す切り抜き断面図である。
【図２６】図８の使い捨てシリコン含有リング(disposable silicon-containing ring) がコールドプレートと使い捨てシリコンリング間の熱伝導性ガス境界面を持つコールドプレートによって冷却されるプラズマリアクタの第５実施態様を示す切り抜き断面図である。
【図２７】図８の使い捨てシリコン含有リングがコールドプレートと使い捨てシリコンリング間の熱伝導性固体境界面材料を持つコールドプレートによって冷却されるプラズマリアクタの第６実施態様を示す切り抜き断面図である。
【図２８】チャンバ壁と内部チャンバライナが熱伝導路を横切る境界面内で熱伝導性ガスを使って冷却されるプラズマリアクタの第７実施態様を示す。
【図２９】境界面がそれぞれ熱伝導性ガスの代わりに固体熱伝導層で充満される、図２８の実施態様の変形例を示す。
【図３０】リングを静電的にクランプして熱伝導性ガスをシールする、図２６の実施態様を示す。
【図３１】モジュール式プラズマ閉じ込め磁石ライナを含むプラズマリアクタの様々な局面を表すプラズマリアクタを示す。
【図３２】モジュール式プラズマ閉じ込め磁石ライナの一部の拡大図であり、磁石がライナ内でシールされる方式を示す。
【図３３】熱膨張を許すための貫通するスリットを有する、図３１のリアクタで使用される加熱シリコンリングを示す。
【図３４】その方位のまわりに均一な有効巻数(uniform number of effective windings)を有する、図３１のリアクタで使用される誘導アンテナを示す。
【図３５】（ａ）〜（ｅ）は、図３１のリアクタで使用される一対のプラズマ閉じ込め磁石のための様々な磁気方位を示す。
【符号の説明】
４０…円筒チャンバ、４２…非平面状コイルアンテナ、４４，４４ａ，４４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ…巻線、４６…アンテナ対称軸（チャンバ中心軸）、５０…円筒側壁、５０ａ…下端、５２…円形天井、５４…ペデスタル、５６…ワークピース、５８…環状通路、６０…ポンピング環体、６２…平面リング、６２ａ…孔、６４…シリコンリング、６４ａ…中央ガスフィード、６５ｂ…半径方向ガスフィード、６５ｄ…天井軸方向ガスフィード、６６…ハウジング、６８…プラズマソースＲＦ電源、７２…放射ヒータ、７２’…電気加熱エレメント、７４…水冷式コールドプレート、７４ａ…クーラント通路、７５…セラミックトーラス、７６…熱電対、７７…ヒータ、７８…クオーツ窓、７９…温度センサ、８４…ウェーハスリットバルブ、９０，９２…誘導アンテナ、１０６…内側二重巻きソレノイド、１１０…外側二重巻きソレノイド、１１２…外側ソレノイド、１２０…平面状螺旋巻線、２００…外側環体、２１０，２１２…ＲＦソース、２１４，２１６…ＲＦ電源、２２２…コントローラ、２２４…ヒータ電源、３００…中央コントローラ、１０００，１１５０…マニホールド、１０３０…上部境界面、１０４０…軸方向通路、１０５０…下部境界面、１０７０，１０７０’，１０８０，１２６０，２０１８…Ｏ−リング、１０８５…上部層、１０９０…固体境界面材料層、１１００，１１１０…コールドプレート、１１３０，１２４０…境界面、１１３０ａ…隙間、１１４０…熱伝導固体材料層、１１６０…熱伝導性ガスソース、１２１０…外部コールドプレート、１２２０…内部クーラントジャケット、１２４５…マニホールド、１３００…内部チャンバライナ、１３７０，１３８０…固体材料層、１４１０…絶縁層、１４３０…クランプ用スイッチ、１１５０…通路、２０１０，２０２０…ライナモジュール、２０３０…開口部、２０１２…ＲＦガスケット、２０４０…結合層、２０５０…アルミニウムカバー、２０６０…溶接層、２０７０…クーラント通路、２０８２…ウェーハスリットバルブ、２０８４，２０８６…プラズマ閉じ込め磁石、２０８８，２０９０…プラズマ閉じ込め磁石ライナモジュール、２０９２…オーバーヘッド中央ガスフィード、２０９４…ライナモジュール、２０９６ａ，２０９６ｂ…プラズマ閉じ込め磁石、４０１０…半導体ピン、４０２０…リフトスパイダ、４０３０…アクチュエータ、４０５０…炭化ケイ素カラー、４０６０…スリット、５０１０…積み重ね式多重平面円形巻線、５０２０…上昇端、５０３０…下降端、５０４０…他端、５０６０…段部、５０６０ａ…一端、５０６０ｂ…他端、５０６５…モノリシック導体、５０７０…戻り脚。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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