JP2000515304A - 誘導結合された高密度マルチゾーンプラズマを発生するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 誘導結合された、高密度のマルチゾーンプラズマソースは、プロセスガスからプラズマを発生するための、個々に制御された第１のＲＦアンテナを含み、このＩＣＰソースにはプロセスガスからプラズマを発生するための、別々に制御された第２のコイルセグメントが含まれる。種々の実施例では、個々に制御されるコイルセグメントの３つ以上の組を使用できる。一実施例では各コイルセグメントに対し別個の電源を別々に使用できる。本発明の別の特徴は、プロセス汚染の可能性を解消し、ソースのハードウェアの信頼性および機能を改善し、プラズマシステムの真空完全性および最終のベース圧力を改善する、ハーメチックシールされた誘導結合されたプラズマソース構造体およびその製造方法にある。

Description

【発明の詳細な説明】 誘導結合された高密度マルチゾーンプラズマを発生するための装置および方法 発明の技術的分野 本発明は、一般的にはプラズマ処理方法およびシステムに関し、より詳細には 半導体、データ記憶装置、フラットパネルディスプレイ、光起電デバイスおよび マルチチップモジュールデバイスを製造するのに使用されるプラズマで補助され た製造プロセスのための誘導結合された高密度のプラズマを発生する装置および 方法に関する。 発明の背景 種々のデバイス製造用途、例えば半導体集積回路、データ記憶デバイス（ヘッ ドおよび媒体）およびフラットパネルディスプレイ製造における多くの製造工程 のためにプラズマプロセスが使用されている。一般に（プロセスエンハンストプ ロセスまたはプラズマで補助されたプロセスとしても知られる）プラズマプロセ スは、物理的蒸着方法（ＰＶＤ）、プラズマ増速化学的気相堆積方法（ＰＥＣＶ Ｄ）、ドライエッチング、ウェーハクリーニング（すなわち表面調製）、現場チ ャンバクリーニングおよび（プラズマドーピングとしても知られる）プラズマ浸 漬イオン注入用途に使用される。従来のプラズマ発生方法はいくつかの技術のう ちの１つまたはそれらの組み合わせを利用している。種々のプラズマ発生技術と してはパラレルプレート容量性放電、（電子サイクロトロン共鳴、すなわちＥＣ Ｒプラズマを含む）マイクロウェーブ放電、中空カソード放電および誘導結合プ ラズマ（ＩＣＰ）ソース等が挙げられる。 誘導結合された高密度プラズマソース、すなわち高密度ＩＣＰソースはプロセ ス性能、処理能力レートおよび制御能力が優れているので、最近多くの注目を集 めている。ＩＣＰソースは極めて簡単な誘導高周波（ＲＦ）励起を使用して、高 密度（１×１０¹¹ｃｍ^-3〜５×１０¹²ｃｍ^-3以上の範囲のｎ_P値）を発生できる 。高度のＩＣＰソース構造は１×１０¹³ｃｍ^-3よりも大きい（プラズマ電子密度 、すなわちｎ_Pに対応する）、極めて高いプラズマ密度を発生できる。ＲＦソー スの周 波数は一般に１〜３０ＭＨｚ（好ましくは１３.５６ＭＨｚ）の範囲内にある。 この範囲の下限におけるＲＦ周波数の結果、ＩＣＰアンテナの周りの誘導ＲＦ電 圧は低下する。これにより誘導結合が生じる危険性だけでなくＩＣＰアンテナの 近くの内側プロセスチャンバおよびＩＣＰソース壁のスパッタリングが発生する 危険性が低下する。しかしながら、ＩＣＰソースの周波数が低下する結果、プラ ズマ密度が小さくなり、ＲＦマッチング用ネットワーク部品が大きくなる。他方 、ＲＦ周波数がより高くなると、優れたプラズマ密度が得られ、よりコンパクト なＲＦマッチング用ネットワーク部品を使って、このより高いＲＦ周波数をプラ ズマ負荷に有効に結合できる。しかしながらアンテナの周りで生じる比較的高い 誘導ＲＦ電圧によるチャンバ壁のスパッタリングが生じないように保証するため に注意を払わなければならない。ＩＣＰソースアンテナの周りの誘導ＲＦ電圧が より高くなると、誘導結合が発生し、プラズマ電位が高まる危険性が高くなる。 従来の平行プレートプラズマに対するＩＣＰの利点として、プラズマ密度と（ プロセス内の基板に到達するイオンフラックスに対する）イオンエネルギーとを 別々に制御できることが挙げられる。プラズマ密度はＩＣＰソースアンテナへ送 られる印加ＲＦ電流または電力によって主に制御されるが、他方、平均イオンエ ネルギーの制御は基板、すなわちウェーハにかけられるＲＦバイアスによって行 われる。基板としては半導体ウェーハ（例えばシリコン）、データ記憶基板（Ａ ｌＳｉＭａｇまたはＡｌＴｉＣ）、光起電基板（例えばポリシリコンまたはシリ コン）またはフラットパネルディスプレイ基板（例えばガラス）が挙げられる。 従来技術では種々のタイプのＩＣＰソース構造が提案されている。これら構造 として螺旋コイルアンテナ構造、ヘリコン壁ソース構造および円筒コイルアンテ ナソース構造が挙げられる。しかしながら従来技術のＩＣＰ構造のいずれも、リ アルタイムでプラズマの均一形状を制御、すなわち調節できないようにする、共 通する限界を有している。従来技術のＩＣＰソースは、主に単一ゾーン構造に基 づいており、単一ＲＦプラズマ励起ソースを備えた単一コイルアンテナソースを 利用している。基本的な従来技術の構造のほとんどは大容積のプラズマを発生す るのに石英チャンバ（例えば石英ベルジャー）の周りに円筒形または円錐形コイ ルを使用するか、またはいわゆる平面状プラズマを発生するのに（真空チャンバ の外の）誘電プレートの上で平面状螺旋コイルのいずれかを使用している。螺旋 コイルＩＣＰ構造は平らな螺旋コイルを使用することが多いが、プラズマの均一 性を改善するためにＩＣＰアンテナの誘電ハウジングおよび／またはアンテナコ イル自体の表面の位相空間の形状を定める種々の選択肢を提供できる。 螺旋コイル構造は所定の技術的利点を有するが、深刻な限界も有している。螺 旋コイル構造は大気側またはエポキシ封入を使って真空チャンバ内にて真空誘電 プレートの上にアンテナを設置できる。螺旋コイルループと直列に数個のコンデ ンサを設置することにより、螺旋コイルの周りにＲＦ電圧を誘導する能力を提供 できる。アンテナコイルは通常、水冷のアルミニウムまたは銅製のチューブから 製造されるので、このような製造は簡単な作業ではない。直列コンデンサを挿入 すると、インラインの金属−セラミックインサートが挿入され、チューブ内の水 の流れが遮断されることがある。不幸なことにこの結果、構造上の複雑性が増し 、機器のコストが高まることとなる。電気絶縁プラズマソースまたはプロセスチ ューブ周りの円筒形コイルを備えたＩＣＰソースでは、電気絶縁プロセスチャン バまたはプラズマソース壁材料、例えばヘリコンプラズマソースのような所定の ソース構造で使用される石英チューブまたは酸化アルミニウムチューブが必要で ある。これらバルクＩＣＰソースはプラズマが不均一となる問題を有しており、 拡大された均一なプラズマを発生するのにプラズマソースチャンバと処理環境と の間に挿入される多極磁気バケットを通常必要とする。しかしながらこの結果、 基板におけるプラズマ密度およびイオンフラックス密度が小さくなるので、処理 能力も低下する。更にこれらソースは励起ＲＦアンテナの近くのプラズマソース チャンバ壁材料のスパッタリングに起因し、汚染物および粒状物質を発生するこ とがある。 ＩＣＰコイルは通常、１３.５６ＭＨｚのＲＦソースによって駆動される。Ｒ Ｆ電流はアンテナコイルの周りにＲＦ電圧も誘導する。電界によって誘導された アークの発生またはチャンバのスパッタリングを解消するには、誘導されるＲＦ 電圧の大きさを最小にしなければならない。このような条件により、励起コイル の最大許容インダクタンス、すなわちコイル巻き回数に所定の限界が生じる。更 に、所定のコイル構造（例えば所定の巻き回数、すなわちインダクタンス）に対 し、許容可能な最大ＲＦソース周波数には上限がある。更に、従来の所定のＩＣ Ｐソース構造４および指定された励起ＲＦ周波数（例えば１３.５６ＭＨｚ）で は、チャンバまたはプラズマソース壁のスパッタリングを最小にし、処理汚染を 小さくするには、ＩＣＰアンテナへ送られる許容可能な最大ＲＦ電力に一定の限 界がある。従って、ＩＣＰコイル用の従来の構造のほとんどは、プラズマ処理が 不均一となる問題を有しており、これら構造はより大きいウェーハ処理に対して 容易に大型化できず、かつ（ＲＦ電力、圧力等の点で）比較的小さい有効処理ウ ィンドしか有していない。従来のＩＣＰ構造は重要な処理状態、すなわち基板状 態のパラメータと妥協することなく、リアルタイムでプラズマの均一性を直接制 御する方法を提供できない。 高度なプラズマ製造プロセスでは、ウェーハの全表面の上のプラズマ密度およ びイオンフラックスの均一性を優れた状態で制御しなければならない。このよう な高密度プラズマソースにおけるプラズマの均一性の条件は、プロセスの均一性 の条件およびデバイスの損傷の双方を考慮することによって定められる。一般に 損傷のない均一な処理を保証するには、プラズマの不均一性を５％（３シグマ値 ）よりも小さくしなければならない。従来のＩＣＰソース構造の多くは、種々の プラズマ処理用途のためのこれら厳密な処理の均一性の条件を満たすことができ なかった。 発明の概要 本発明によれば、これまで開発されたＩＣＰ処理方法およびシステムに関連す る欠点および問題を実質的に解消または低減する、種々のデバイス製造用途のた めの誘導結合されたプラズマ（ＩＣＰ）環境を発生するための方法およびシステ ムが提供される。本発明のＩＣＰ処理方法およびシステムは半導体、データ記憶 装置、フラットパネルディスプレイおよび光起電デバイスを製造するのに利用で きる。 本発明の１つの特徴によれば、プロセスガスから第１プラズマゾーンを発生す るための第１の別々に制御された誘導コイルを含む、誘導結合された高密度マル チゾーンプラズマソース構造体およびそれを使用する方法が提供される。ＩＣＰ ソース内にはプロセスガスから第２プラズマゾーンを発生するための第２の個々 に制御されるコイルが設けられる。種々の実施例では、３つ以上の個々に制御さ れる誘導コイルを使用できる。一実施例では、各ＩＣＰコイルゾーンに別個の１ つのＲＦ電源を使用してもよい。各ＩＣＰコイルゾーンは単一コイルセグメント または少なくとも１つの直列コンデンサを使用する一組の相互に接続されたコイ ルセグメントのいずれかにより製造できる。 本発明の別の特徴は、本発明のマルチゾーンＩＣＰ構造だけでなく、従来の単 一ゾーンのＩＣＰ構造の双方に利用できるハーメチックシールされたＩＣＰソー ス構造体および製造方法にある。単一のハーメチックシールされた構造体として 、ＩＣＰアンテナおよびその封止ハウジングを形成することにより、本発明はＩ ＣＰ励起アンテナおよびそれに関連するハウジングのための種々のシールおよび 封止部を不要にするものである。更に本発明のモノリシックなＩＣＰ構造および 製造方法は、ＩＣＰ構造の完全性、プラズマソースの信頼性およびプロセス環境 における真空の完全性を良好にしている。 本発明のマルチゾーンＩＣＰソースでは、各ゾーンにおいてＲＦ電流の振幅（ および位相）を別々に調節できる。本発明のマルチゾーンＩＣＰソース構造は、 従来の単一ゾーン構造に対する種々の利点を提供するものである。これら利点と して、（１）リアルタイムの均一性制御を配慮した特徴の結果として、プラズマ の均一性（プラズマ密度およびイオン電流密度）が大幅に改善されること、（２ ）多数のゾーンでプラズマ調節を行うことができるので、プロセスウィンドをよ り広くできること、（３）プラズマ密度およびイオンフラックス密度が大きくな ること、（４）大きな基板（例えば３００ｍｍ以上のシリコンウェーハおよびフ ラットパネルディスプレイ基板）のための処理に対し、構造を大型化できること 、（５）電界誘導されたアークまたはチャンバおよびプラズマソース壁の材料の スパッタリングが生じないようにゾーン当たりのコイル巻き回数を少なくできる こと、（６）適当な現場モニタセンサを使用することにより、均一性を含むプラ ズマプロセスパラメータをリアルタイム、または稼働ごとに制御できること、（ ７）デバイスの製造歩留まりを高めるために、製造機器の清浄度を改善できるこ と、（８）プラズマプロセス処理能力を大きくできること、および（９）ＩＣ Ｐソースの完全性を改善できることに起因し、プラズマ機器の信頼性およびプロ セスの反復性／性能を改善できることが挙げられる。 マルチゾーンＩＣＰソース構造は半導体デバイス、データ記憶デバイス、光起 電デバイスおよびフラットパネルディスプレイの製造に利用できる。ＩＣＰゾー ンの数の選択はＩＣＰソースの直径、基板のサイズ、ソース構造のタイプ、総最 大ＲＦ電力、プラズマプロセス処理能力条件を含む種々のパラメータおよび検討 事項に応じて決まる。半導体処理のような実際の用途のほとんどでは、ＩＣＰソ ースゾーンの数を２〜４にすることができるが、極めて大面積の基板を処理する ための異なる用途では、ゾーンの数をこれよりも多くすることが望ましいことが ある。例えば１５０ｍｍまたは２００ｍｍの半導体ウェーハを処理するのに使用 されるプラズマ機器では、エッジと中心との間のプラズマプロセスの相対的均一 性を調節するのに、２ゾーンＩＣＰソース（アンテナ）構造を使用できる。２０ ０ｍｍおよび３００ｍｍシリコンウェーハを処理するのに２つから５つの励起ゾ ーンを備えたＩＣＰソース構造を使用できる。 従って、本発明の技術的な利点は、均一なプラズマ処理をするために少なくと も２つの別々に制御されるコイルセグメントを使用するマルチゾーンの高密度プ ラズマソース構造体を提供できることにある。本発明のマルチゾーンＩＣＰソー ス構造体は、更に従来のＩＣＰソース製造および組み立て方法（例えば誘電真空 プレートに隣接するプロセスチャンバの外に設置されるか、またはＩＣＰ真空プ ロセスチャンバ内の電気絶縁ハウジング内に封入された２つの冷却された、すな わち温度制御されたコイル）を使用するか、または真空環境内に設置されたハー メチックシールされたアンテナ構造体を使用して構成できる。 本発明の別の技術的利点としては、従来の単一ゾーンＩＣＰ構造体だけでなく 、本発明のマルチゾーンＩＣＰソース構造体の双方に利用できるハーメチックシ ールされたＩＣＰソース製造構造体および方法を提供できることが挙げられる。 この新規な方法および構造体は５×１０^-9トール以下の超高真空（ＵＨＶ）ベー ス圧力条件と適合性のある、完全性の高いＩＣＰソース構造体を提供することに より、エラストマーのＯリングシールおよび別個のＩＣＰアンテナエポキシ封入 をする必要性を不要にするものである。 本発明の更に別の技術的利点としては、所定の有効なプラズマ状態およびウェ ーハ状態センサ、例えばフルウェーハの干渉計センサおよび空間解像光学的放出 センサを実現するのに利用できる現場センサビューポート構造が挙げられる。こ のフルウェーハビューの光学的ポートは、ＩＣＰソースの中心の設けられた、ハ ーメチックシールされた光学的（例えばサファイアまたは石英製の）ウィンド、 すなわちプラグを使用するものである。このポートはプロセス均一性モニタセン サ（例えばフルウェーハ干渉計センサ）と共に、本発明のマルチゾーンＩＣＰソ ース構造を使用するリアルタイムの（または稼働ごとの）プラズマプロセスの均 一性の制御を可能にする。 図面の簡単な説明 本発明およびその利点をより完全に理解できるように、添付図面と共に次の説 明を参照する。添付図面では同様な参照番号は同様な特徴を示す。 図１は、２ゾーンＩＣＰソースとして構成された本発明のマルチゾーンＩＣＰ ソースの第１実施例の横断面図を示す。 図２は、図１の実施例（第１実施例）のための中間セラミックＩＣＰ、すなわ ち誘電プレートに埋め込まれた２ゾーン誘導結合プラズマアンテナ部分の図を示 す。 図３は、図１の実施例（第１実施例）の頂部セラミック、すなわち誘電プレー トの横断面図を示す。 図４は、図１のマルチゾーンＩＣＰ実施例（第１実施例）のためのガス分散し 、キャビティおよびそれに関連するガス注入入口を示す中間誘電プレートの底面 図を示す。 図５は、本発明のマルチゾーンＩＣＰ構造の別の、または第２実施例の第１横 断面図を示す。 図６は、本発明の図５の実施例（第２実施例）の第２横断面図を示す。 図７は、図５の実施例（第２実施例）の中間誘電プレートの横断面図を示す。 図８は、本発明の図５の実施例のハーメチックシールされたコイル構造体、す なわち第２実施例の中間誘電プレートの平面図を示す。 図９は、電気ＲＦ、ガス注入および冷却水のためのフィードスルーを示す、図 ６の実施例の頂部真空プレートの平面図を示す。 図１０は、ＩＣＰプロセス処理能力レートを高めるために、ＩＣＰソースと基 板との間の間隔をより小さい最小値にできるよう、真空プレートとＩＣＰハウジ ングとの間の距離を長くした第２のマルチゾーンＩＣＰ実施例の変形例の横断面 図を示す。 図１１は、高処理能力のプラズマで補助された処理用途のために真空プロセス チャンバに取り付けられた図１０の第２のＩＣＰ実施例の変形例の第２横断面図 を示す。 図１２は、本発明の別の（第３の）実施例の第１横断面図を示す。 図１３は、図１２の実施例（第３実施例）の第２の横断面図を示す。 図１４は、図１２の実施例（第３実施例）の中間誘電プレートの横断面図を示 す。 図１５は、本発明の更に別の実施例（第４実施例）の第１横断面図を示す。 図１６は、本発明の図１５の実施例（第４実施例）の第２横断面図を示す。 図１７は、プロセスガス入口、冷却材の流れおよび電気接続部のための種々の フィードスルーを示す、図１５の実施例（第４実施例）の真空プレートの平面図 を示す。 図１８は、径方向の低リラクタンス磁気ロッド位置を示す、図１７に示された 真空プレートの底面図を示す。 図１９は、本発明の図１５の実施例（第４実施例）のための底部誘電プレート の横断面図を示す。 図２０は、図１９の底部誘電プレートの平面図である。 図２１は、本発明の図１５の実施例（第４実施例）の頂部誘電プレートの底面 図を示す。 図２２は、本発明のマルチゾーンＩＣＰソース構造体を使用する真空プロセス チャンバの全体の略図（例えば３ゾーンＩＣＰ構造）を示す。 図２３は、入力ガスを２つのグループに分けた、図１７のＩＣＰソースのため の２マニホールドガス分配装置の略図を示す。 図２４Ａは、図１７のマルチゾーンＩＣＰソースのための３ゾーンＩＣＰ構造 の略電気配線図を示す。 図２４Ｂは、図１７のマルチゾーンＩＣＰソースのための２ゾーンＩＣＰ構造 の略電気配線図を示す。 図２５Ａは、調節自在なコンデンサアレイに基づく単一のＲＦ電源のための３ ゾーンＩＣＰ構造の略電気配線図を示す。 図２５Ｂは、調節自在なコンデンサアレイに基づく単一のＲＦ電源のための３ ゾーンＩＣＰ構造の略電気配線図を示す。 発明の詳細な説明 図面には本発明の好ましい実施例が示されており、種々の図面の同じ部品およ び対応する部品を示すのに同じ番号が使用されている。 図１〜４に示された本発明の実施例は、プラズマエッチング、ＰＥＣＶＤ、表 面クリーニング、プラズマ水素化およびその他のプラズマで補助された製造プロ セスを含む種々の高密度プラズマ用途のためのハーメチックシールされたマルチ ゾーン（ＨＭＺ）ＩＣＰソースである。本発明の原理は２ゾーンＩＣＰソースに 適用できるだけでなく、任意の数（２、３、４およびそれ以上の数）のＩＣＰ励 起ゾーンを備えたマルチゾーンソースにも適用できる。更に本発明の好ましい実 施例は、チャンバの真空ベース圧力を低下することにより誘電真空ウィンドを不 要にし、かつ真空完全性を改善するよう、全金属製シールＩＣＰソースおよびプ ロセスチャンバの実現を可能にするよう、ＩＣＰ真空プロセスチャンバ内にＨＭ Ｚ ＩＣＰソースを構成することである。しかしながら本発明のＨＭＺ ＩＣＰ ソースはソースをプロセスチャンバから分離するための誘電真空ウィンドを使用 して真空チャンバ外でも構成できると理解される。 図１〜４のＨＭＺ ＩＣＰソースは６ゾーンシャワーヘッドガスインジェクタ と組み合わされた所定の構造となる。しかしながらＨＭＺ ＩＣＰソースは単一 ゾーンのシャワーヘッドまたは任意の数の独立して制御されるシャワーヘッドゾ ーン（例えば１個〜１０個のゾーン）を備えたマルチゾーンシャワーヘッドのい ずれかを使用することとも適合性がある。所定の用途、例えば表面クリーニング は単一ゾーンのシャワーヘッドしか必要としないことがあるが、その他の用途、 例えばＰＥＣＶＤはマルチゾーンガス流調節によりプロセスの均一性の制御を改 善するよう、マルチシャワーヘッドゾーンを使用することから利点を享受できる 。このマルチゾーンシャワーヘッド機能により、特に均一なＰＥＣＶＤ用途に有 効なプロセスガスマス運搬形状を放射状に制御できる。更に、マルチゾーンシャ ワーヘッドを使用すると、ガスをあらかじめ混合することなく、多数のガスを注 入するのにソースを使用できる。この結果、供給ガスライン内またはＩＣＰソー ス内ではなく、プラズマプロセス環境内で多数のガスが混合される。例えばＣＶ Ｄ用途において、２つのガスシステム内で多数のプロセスガスを分離することに より、シャワーヘッド内で気相核形成および粒子の発生する可能を除くことがで きる。例えば二酸化シリコン堆積に使用されるＰＥＣＶＤプロセスでは、プロセ スガスシステム内にはＳｉＨおよびＮＯが含まれることがある。本発明のマルチ ゾーンシャワーヘッド装置を使用すると、これらガスを分離し、バイナリーシス テムとして交互に配置されたシャワーヘッドゾーンに注入することができる。 本明細書の導入部において、特に図１について注目されたい。図１はＨＭＺ ＩＣＰソース１００を示し、このソースは水冷、すなわち温度制御された金属製 頂部真空プレート１０２を含み、このプレートはステンレススチールまたはアル ミニウムから形成でき、頂部誘電プレート１０４に隣接する。この頂部誘電プレ ート１０４は中間誘電プレート１０６にハーメチックシール、すなわち接合され 、プレート１０６自身もシャワーヘッド注入プレート１０８にハーメチック状態 に接合されている。金属製頂部プレート１０２、頂部誘電プレート１０４、中間 誘電プレート１０６およびシャワーヘッド注入プレート１０８を光学的プラグ（ またはウィンド）１１０が貫通しており、このプラグは全製造プロセスにわたっ てウェーハの全表面に対する光学的なビューポートとなっている。この光学的ビ ューポートは適当な光学的センサ、例えば空間分解形プラズマ放出センサを使っ てプラズマのプロセスパラメータをモニタするのにも使用できる。 金属製頂部プレート１０２は多数のフィードスルー、すなわち貫通部を含み、 これらの一部は冷却材（例えば水）を流すためのものであり、一部はＩＣＰガス 注入のためのものであり、残りは電気ＲＦフィードスルーのためのものである。 例えば金属製頂部プレート１０２をシャワーヘッドガス入口１１２、１１４およ び１１６の第１の組が貫通しており、この入口は頂部誘電プレート１０４内の孔 に接合され、プロセスガスをそれぞれのシャワーヘッドゾーン分散キャビティ１ １８、１２０および１２２内に注入するよう、中間誘電プレート１０６内の孔に 供給するようになっている。シャワーヘッドゾーンキャビティ１１８、１２０お よび１２２は、シャワーヘッド注入プレート１０８の注入孔１２４、１２６およ び１２８のリングにプロセスガスを向ける。同様に、シャワーヘッド入口１３０ 、１３２および１３４は金属製頂部プレート１０２も貫通し、頂部誘電プレート １０４内の孔に接合され、プロセスガスをそれぞれのシャワーヘッドゾーン分散 キャビティ１３６、１３８および１４０内に注入するよう、中間誘電プレート１ ０６内の孔に供給するようになっている。プラズマプロセスガスは関連するシャ ワーヘッドゾーンキャビティ１３６、１３８および１４０からシャワーヘッド注 入プレート１０８のガス注入孔１４２、１４４および１４６の数個のリングを通 り、これらリングから出るようになっている。 ＲＦフィードスルー１５０および１５２を含む複数の電気ＲＦフィードスルー も真空ベースプレート１０２を貫通している。これらＲＦフィードスルー１５０ は、例えばＲＦフィードスルー接続部１５４を通るように接続されており、金属 製頂部プレート１０２のチャンネル１５６を貫通し、頂部誘電プレート１０４を 貫通するように延び、ＩＣＰアンテナのＲＦコイルセグメント１７３（このセグ メントは２ゾーンＨＭＺ ＩＣＰソース１００の装置の一部となっている）に接 触するまで、中間誘電プレート１０６の冷却水チャンネル１６０内に延びている 。 ハーメチックシールされたＩＣＰソース１００はＲＦ電力搬送およびＩＣＰプ ラズマ発生プロセスに起因するオーミック電力損失により発生する熱を除くため に、２つの冷却ゾーン（例えば水冷ゾーン）を含む。第１ゾーンは入口チャンネ ル１６２を含み、この入口チャンネル１６２は金属製頂部プレート１０２を貫通 し、中間誘電プレート１０６の冷却水中間１６４に冷却水を与えるよう、頂部誘 電プレート１０４に接合されている。中間誘電プレート１０６は内部に冷却路を 提供しており、この冷却路により水が、例えば冷却チャンネル１６４に進入し、 これを通って冷却チャンネル１６０に流れ、最終的に冷却チャンネル１６６に進 入することができる。冷却チャンネル１６６からの冷却水は出口１６８を通って ＩＣＰソースから出る。出口１６８はゾーン１からの冷却チャンネルから冷却水 を受け、冷却水の入口１６２から連続的に熱を除去する作用をする冷却チャンネ ル１６４、１６０および１６６を通る冷却水の連続流を可能にする。ハーメチッ クシールされたＩＣＰソース１００の第１ゾーンでは、ゾーン１のＲＦ接点１７ ０はゾーン１のメッキされた（または鋳製または挿入された）コイルセグメント １７２、１７３および１７４の各々を通ってＲＦ電流が流れることができる電流 路を構成する。 図１に示されたハーメチックシールされたＩＣＰソース１００の説明を完了す るにあたり、金属製頂部プレート１０２内には冷却水を受けるための冷却チャン ネルフィードスルーが設けられており、このフィードスルーは（インライン絶縁 セラミックチューブインサートを介し）ゾーン１の入口チャンネル１６２に接続 された冷却チャンネル１７６と、（電気絶縁のためのインライン絶縁セラミック チューブインサートを介し）ゾーン１の出口チャンネル１６８に接続された冷却 チャンネル１７８とを含む。冷却水の入口１８２はハーメチックシールされたＩ ＣＰソース１００のゾーン２およびその周りのゾーンの冷却チャンネル１８４に 冷却水を与えるためのインライン絶縁セラミックチューブインサート１８２に接 続されている。中間誘電プレート１０６では冷却材はコイルセグメント１９０お よびその周辺の領域を冷却するよう、冷却水チャンネル１８８まで流れる。冷却 水は冷却チャンネル１８８から中間誘電プレート１０６内を流れ、冷却チャンネ ル１９２まで流れ、ハーメチックシールされたＩＣＰソースおよびその周辺の領 域のゾーン２のコイルセグメント１９４を冷却する。この冷却水はその後、冷却 材アウトライン１９７を通ってゾーン２のコイルから流出する。 中間誘電プレート１０６では次第に深さが増すようになっている冷却水チャン ネル１６４、１６０、１６６、１８４、１８８および１９２が示されている。こ の構造により、それぞれのコイルセグメント１７４、１７３、１７２、１８６、 １９０および１９４の垂直な形状設定が可能となっている。このようなＩＣＰア ンテナの形状設定（凹状または凸状の形状設定）は、ＩＣＰの均一性の性能を最 適化するための別の設計パラメータを提供する。シャワーヘッド１０８は電気的 に絶縁性の、かつ熱伝導性材料から製造され、好ましくはセラミック材料、例え ば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）または窒化ホ ウ素（ＢＮ）から製造することが好ましい。同様に頂部誘電プレート１０４およ び中間誘電プレート１０６も適当な電気絶縁性かつ熱伝導性材料、例えばＡｌＮ 、Ａｌ₂Ｏ₃またはＢＮから製造すべきである。適当な場合、ハーメチックシール されたＩＣＰソース１００のプレートの間の接触境界部を（好ましくは熱接合プ ロセスを使って）ハーメチック接合または溶着し、もしくは他の方法で（例えば 高温硬化ＵＨＶ適合性エポキシを使って）接続し、超クリーンなプラズマ処理を 行うためのシールされたＩＣＰアンテナ封入ハウジングも形成する。例えば金属 製頂部真空プレート１０２と頂部誘電プレート１０４とを（例えばインジウムに よる）熱接合またはエポキシ接合プロセスを使って共に溶着またはハーメチック 接合する。頂部誘電プレート１０４と中間誘電プレート１０６もそれらの接触境 界接合部で共に接合する。同様に、中間誘電プレート１０６とシャワーヘッド注 入プレート１０８もそれらの接触接合部で接合する。インジウムまたは他の適当 な接合材料または鑞付け材料を使う単一の熱接合プロセスにより、４枚のすべて のプレート（金属プレート１０２およびセラミックプレート１０４、１０６およ び１０８）を共に接合できる。 光学的プラグ１１０はプラズマプロセス環境を探針または観察するためのビュ ーポイントを提供する。光学的プラグ１１０の頂部にはビューポート１９８が設 けられており、このビューポート１９８はハーメチックシールされたフランジ２ ００を通し、金属製頂部プレート１０２に（金属またはワイヤシールを使って） 接続またはシールされる。ハーメチックシールされたＩＣＰソースはプラズマプ ロセスチャンバ内にＩＣＰソースを支持し、１×１０^-8トール未満のＵＨＶベー ス圧力の設定を可能にするように、水冷（またはガス冷却）された金属（ステン レススチール）製の頂部真空プレート１０２を使用している。金属製の頂部プレ ート１０２は必要なフィードスルー（ＲＦ、ガス入口、ＩＣＰコイルチャンネル のための水冷入口／出口）も提供し、更にＩＣＰプロセスチャンバに対するバキ ュームシールを（例えば金属シールを使って）提供している。この金属製頂部真 空プレート１０２の冷却はセラミックハウジング内のコイルチャンネルを通って 流れるＩＣＰソース冷却材（水）を間接的に使用するか、または金属製真空頂部 プレート１０２自身の内部の別個に埋め込まれた冷却チャンネルを直接使用する かのいずれかにより行うことができる。 従って、図１の実施例のハーメチックシールされたＩＣＰソース１００は、（ ２ゾーンＩＣＰ構造のための）２つのＲＦ電源、１６個のコイルセグメントおよ び６対の電気接点のための１２個の電気ＲＦフィードスルー、４個の冷却フィー ドスルー（２つの入口および２つの出口を含む）および（６つの注入ゾーンを想 定した）６つのプロセスガス入口から成る。しかしながらハーメチックシールさ れたＩＣＰソース１００の同じ２ゾーンＩＣＰコイル構造に対しては、ＩＣＰセ ラミックハウジングの中間誘電プレート内にゾーン１の水チャンネルとゾーン２ の水チャンネルを直列に接続することにより、外部冷却材フィードスルーの数を ２つに低減できる。 図２は、本実施例のＩＣＰアンテナ２０２のための２ゾーンアンテナ構造を含 む中間誘電、すなわちセラミック絶縁プレートの平面図を示す。このマルチゾー ンＩＣＰアンテナ２０２は、ハーメチックシールされたＩＣＰソース１００の中 間誘電プレート１０６内に製造されており、中間誘電プレート１０６は熱伝導性 、かつ電気絶縁性材料、例えばＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃またはＢＮから製造される。Ｉ ＣＰソース中間誘電プレート１０６内には点線２０６により概念的に区別された ＩＣＰ発生をするための２つのＲＦアンテナゾーンが形成されている。例えばア ンテナセグメント１７２、１７３および１７４に対応する点線１０６外のＩＣＰ アンテナ２０２の部分は、ゾーン１のアンテナ２０８を形成するが、他方、アン テナセグメント１８６、１９０および１９４を含む点線２０６内の部分はゾーン ２のアンテナ２１０を形成する。 図２が更に示すように、ゾーン２のアンテナ２１０の中心には光学的ビューポ ートプラグ１１０のためのフィードスルー孔が設けられている。ゾーン１、すな わち外側のゾーンのアンテナ２０８は図１に最初に説明した、メッキされた（ま たはスパッタリングされ、かつメッキされた、もしくは挿入された割れたリング ）のコイルセグメント１７２に接続された外側ゾーン１のＲＦ接点２１１から始 まる。このコイルセグメント１７２は割れたリングとして円形路内に形成されて おり、ＲＦターミナル接点２１２まで延びている。外側ゾーンのコイルセグメン ト１７２上の冷却材の溝１６２は、中間誘電プレート１０６のジャンパー水チ ャンネル２１４を介し、隣接する外側ゾーンのコイルセグメント１７３の冷却材 チャンネル１６２に直列に接続されている。メッキされていない（電気的に絶縁 性の）ジャンパー水チャンネル２１４にはＲＦターミナル接点１５０（図１）が 接続しており、この接点１５０はＩＣＰコイルセグメント１７３にも接続してい る。ＩＣＰコイルセグメント１７３も割れたリングとして形成されており、中間 誘電プレート１０６の周りの円形路に従って、ＲＦターミナル接点２１６に接続 している。外側ゾーンセグメント１７３の冷却材溝１６０はＲＦ接点２１６と２ ２０との間のメッキされていない、すなわち導電体のない冷却材チャンネル２１ ８を通って外側ゾーンセグメント１７４の冷却材溝チャンネル１６６に直列に接 続されている。ＲＦターミナル接点２２０は外側ゾーンのＲＦ接点１７０まで、 割れたリングの円形路をとる外側ゾーンのメッキされた（すなわち導電体で被覆 された）コイルセグメント１７４に接続している。 内側ゾーン、すなわちゾーン２のアンテナ２１０は、内側ゾーンコイルセグメ ント１８６に接続するＲＦ接点２２２で始まり、コイルセグメント１８６は割れ たリングとして円形パターンに延び、ＲＦターミナル接点２２２および２２４に 接続している。内側ゾーンコイルセグメント１８６の冷却材溝チャンネル１８４ は、メッキされていない（導電体のない、すなわち電気的に絶縁性の）冷却材チ ャンネルジャンパー２２６を介し、コイルセグメントの冷却材溝チャンネル１８ ８に接続している。内側ゾーンコイルセグメント１９０はＲＦ接点２２７と２２ ８との間の冷却材溝チャンネル１８８の下で（メッキされた、すなわち挿入され た導電体を使った）割れたリングとして延び、内側ゾーンコイルセグメント１９ ０の冷却材溝チャンネル１８８はメッキされていない（導電体のない、すなわち 電気的に絶縁性の）冷却材チャンネル２３０を介し、コイルセグメント１９４の 内側ゾーン冷却材溝チャンネル１９２に接続している。ＲＦ接点２２４と２２７ とはＲＦコンデンサを介し、外部で共に接続されている。同様にＲＦ接点２２８ と２３２も別の外部ＲＦコンデンサを介し、共に結合されている。（ＩＣＰソー スの大気側の）これら外部コンデンサ接続によって、誘導電圧を低減するよう、 ２つの直列コンデンサを備えた３回巻きの内側ゾーンコイルが形成されている。 内側ゾーンのＲＦ電源の接点はＲＦ接点２２２および２３４である。ＲＦ接点２ ３４はコイルセグメント１９４に接続し、このコイルセグメントは割れたリング として光学的ビューポートプラグ１１０を囲み、内側ゾーンのＲＦ接点２３２に 接続している。ＩＣＰアンテナ２０２から判るように、２つの別個のＲＦ電源を 使用することによりゾーン２のアンテナ部分２０８はゾーン１のアンテナ２１０ と独立して作動できる。 従って、図２のハーメチックシールされたＩＣＰソース１００のアンテナ２０ ２は、各々３回巻線部を有する２つの誘導アンテナを含む。例えば各ゾーンにお いて２つのコイル巻線部を備えた３ゾーンＩＣＰソースを設定するように、この 同じ構造を異なる外部配線構造と共に配置してもよい。本発明の範囲内では、３ ゾーンＩＣＰ構造、またはより多くのゾーンを備えた別の構造も良好であるが、 本明細書の説明の他の部分では２ゾーンＩＣＰソース設計構造を参照する。図１ 〜４の構造はＩＣＰソース構造体内でハードウェアの設計変更をすることなく、 外部から電気的に構成できることにも留意すべきである。 図２が示すように、金属製頂部プレート１０２内の超高真空（ＵＨＶ）と適合 性のある電気ＲＦフィードスルーおよびコイルセグメントに取り付けられたスプ リング力が加えられた（またはハンダ付けされた）電線を使って電気ＲＦ接点の ６対が６回のコイル巻き線にされている。これら１２個の電気接点はマルチゾー ンセグメントターミナル２１１（Ｚ₁₁）、２１２（Ｚ₁₂）、１５０（Ｚ₁₃）、２ １６（Ｚ₁₄）、２２０（Ｚ₁₅）、１７０（Ｚ₁₆）、２２２（Ｚ₂₁）、２２４（Ｚ₂₂ ）、２２７（Ｚ₂₃）、２２８（Ｚ₂₄）、２３２（Ｚ₂₅）および２３４（Ｚ₂₆） に接続している。各ゾーンに３回のコイル巻線部を備えた２ゾーンハーメチック シールされたＩＣＰソース１００の構造の場合、外部電気配線およびコンデンサ 接続は次のとおりである。電気ＲＦターミナル接点２１１（Ｚ₁₁）と１７０（Ｚ₁₆ ）とを第１ゾーンのＲＦ（すなわち１３.５６ＭＨｚ）の電源に接続し、外部 コンデンサターミナル接点２１２（Ｚ₁₂）と１５０（Ｚ₁₃）とを外部ＲＦコンデ ンサを介して接続し、外部コンデンサターミナル接点２１６（Ｚ₁₄）と１７０（ Ｚ₁₅）とを第２ＲＦコンデンサを介して接続する。これにより３回のコイル巻線 部および直列の２つの外部コンデンサを含むＩＣＰゾーン１のアンテナ２０８の 形成が完了する。ＩＣＰゾーン２のアンテナ２１０は電気ＲＦターミナル接点２ ２２（Ｚ₂₁）およ び２３４（Ｚ₂₆）を第２ＲＦ電源に接続することによって構成されている。ＲＦ ターミナル接点２２４（Ｚ₂₂）と２２７（Ｚ₂₃）とを接続するのに、１つの外部 ＲＦコンデンサが使用され、別のＲＦコンデンサがＲＦターミナル接点２２８（ Ｚ₂₄）と２３２（Ｚ₂₅）とを共に接続している。２つの電源の間の位相角を制御 するのに、２つのＩＣＰ ＲＦ電源の間で移相器／コントローラを使用してもよ い。更に、ＩＣＰ ＲＦソースのいずれかと基板のバイアスＲＦ電源との間の位 相角を制御するのに別の移相器を使用してもよい。所望する場合、ｎ個のゾーン （ｎ＝１、２、３、４またはそれ以上）のＩＣＰソースとして作動できるように 、図１〜４のＩＣＰソース１００の構造を外部で実現してもよい。各ゾーンにお けるコイル巻線回数は、外部配線および直列ＲＦコンデンサの構造を設計するこ とによっても選択することが可能である。 図３は、接合されたＩＣＰフィードスルーを含む頂部誘電プレート１０４の構 造をより詳細に示している。この頂部誘電プレート１０４は熱伝導性および電気 的に絶縁性のセラミック材料、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素 または酸化アルミニウムから製造できる。この頂部誘電プレート１０４は本実施 例では２つのアンテナゾーンおよび６つのシャワーヘッドゾーンのための数個の 接合されたフィードスルーを有する。左側のフィードスルー部分２４０では、Ｉ ＣＰアンテナゾーン１の電気フィードスルー１５０は図２のゾーン１のＲＦアン テナ２０８内のＲＦ接点の１つに接続している。ＩＣＰゾーン１のセグメントの ために電気ＲＦフィードスルーが６つ設けられ、ＩＣＰゾーン２のセグメントの ために別の電気ＲＦフィードスルーが６つ設けられている。右側のフィードスル ー部分２４２ではＩＣＰアンテナゾーン２の電気フィードスルー１５２は図２の ゾーン２のＲＦアンテナ２１０内のＲＦ接点の１つに接続している。頂部誘電プ レート１０４はシャワーヘッド注入分散キャビティ（６つのシャワーヘッドゾー ンが示されている）へのガス流接続部のための必要なフィードスルー入力１１２ 、１１４、１１６、１３０、１３２および１３４も含む。同様に、頂部誘電プレ ート１０４は、ゾーン１の冷却材の入口１６２およびゾーン１の冷却材出口１６ ８のための接合されたチューブを通る冷却水の流れを可能にしている。頂部誘電 プレート１０４はゾーン２の冷却材の入口１８０およびゾーン２の冷却材出口１ ９ ７のための２つの接合されたチューブも含む。ＲＦフィードスルーを除き、接合 されたフィードスルーの全て（ガス注入入口および冷却材入口／出口チューブ） は、頂部誘電プレート１０４の底面に面一となっている（すなわちこれらは誘電 プレートの厚みの何分の１かにチューブを部分的に挿入することにより、誘電孔 に接合できる）。 従って、図３は（ガス注入および水冷用の）接合されたチューブおよび電気Ｒ Ｆコネクタのすべてを備えた頂部誘電プレート１０４を示す。マルチゾーンイン ジェクタを備えたＩＣＰソースに対しては、マルチガス注入チューブが使用され 、一方、単一ゾーンシャワーヘッドを備えたＩＣＰソースに対しては単一のガス 注入チューブを使用できる。図３の構造は４本の水冷チューブ１６２、１６８、 １８０および１９７も示している。所望する場合、導電体の溝を含むＩＣＰアン テナ溝を含む中間誘電プレート内の割れたリングの間に冷却溝セグメント（ｗ／ ｏ金属かまたは導線のジャンパー／リンク）を増設することにより、ＩＣＰアン テナの冷却チャンネルを内部で直列に相互接続することにより、水冷フィードス ルーチューブの数を２本に低減できる。 図４は、本実施例の中間誘電プレート１０６の底面図を示す。この誘電プレー トは光学的プラグ１１０を囲み、熱伝導性、かつ電気絶縁性セラミック材料、例 えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）または酸化アルミニウム （Ａｌ₂Ｏ₃）からも形成できる。本実施例ではセラミック製シャワーヘッド１０ ８は６つのガス注入ゾーンを含み、各ゾーンは図４に示されている中間誘電プレ ート１０８に埋め込まれたガス分散キャビティの１つに対応する。これらガス分 散キャビティは中間誘電プレート１０６内に形成された円形の浅い溝であり、ガ ス注入入口に接続されている。特に内側ガス分散キャビティリング１４０は、ガ ス注入入口１３４を介し、プロセスガスを受け、このプロセスガスをシャワーヘ ッド１０８の注入孔１４６の内側ゾーンに均一に向ける。第２のガス分散キャビ ティ１３８はガス注入入口１３２を介し、プロセスガスを受け、このプロセスガ スをシャワーヘッド注入孔１４４の第２ゾーンに均一に分散させる。第３ガス分 散キャビティ１３８はガス注入入口１３０からのプロセスガスを受け、このプロ セスガスをシャワーヘッド注入孔１４２の第３ゾーンに分散させる。第４のガ ス分散キャビティ１２２は入口１１６を介し、プロセスガスを受け、このプロセ スガスをシャワーヘッド注入孔１２８の第４ゾーンにガイドする。第５ガス分散 キャビティ１２０は入口１１４からのプロセスガスを受け、このプロセスガスを シャワーヘッド注入孔１２６の第５ゾーンに分散させる。第６ガス分散キャビテ ィ１１８は入口１１２からのプロセスガスを受け、このプロセスガスをシャワー ヘッド注入孔１２４の外側ゾーンに向ける。 熱接合プロセスを使って形成される接合ジャンクション部またはエラストマー Ｏリングシールを使用して、ハーメチックシールされたＩＣＰソース１００のた めの真空、水およびプロセスガスシールを構成できる。接合された構造体はプロ セスの汚染、ベース圧力の劣化およびエラストマーＯリングに関連するガス漏れ の問題の恐れを解消するので、ＩＣＰソース１００においてハーメチックシール を構成するための好ましい方法は、適当な低溶融点金属または金属合金を使用し て熱接合することである。接合されたＩＣＰ構造を形成するにはインジウム、イ ンジウム合金または他の適当な接合材料を使用できる。金属をベースとする熱接 合の別の方法として、熱硬化するエポキシ材料を使用するハーメチック接合方法 がある。 図１に示されるように、ＩＣＰソース１００のハウジングは金属製頂部プレー ト１０２の他に３枚の電気絶縁性ディスクのスタックを含む。先に述べたように 、これらディスクはセラミック材料、好ましくは熱導電性セラミック材料、例え ば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）ま たは耐プラズマポリマーをベースとする材料、例えばベスペル（Vespel）からも 製造できる。セラミック材料は高温で安定であるので、熱接合プロセスを使って 組み立てるとＩＣＰソース１００構造に対して良好に働く。これは種々の接合材 料を使用する熱接合プロセスが２００℃〜６００℃の範囲の接合温度を必要とす ることによるものである。金属製接合材料として錫（Ｓｎ）またはインジウム（ Ｉｎ）またはそれらの合金を使用する場合、３００℃よりも低い接合温度を使用 できる。更に、エポキシ接合プロセスは通常、３００℃よりも低い熱硬化温度を 使用する。 ＩＣＰソース１００の光学的ビューポート１９８を使用するかどうかは任意で あり、このビューポートはハーメチックシールされたＩＣＰソース１００の中心 に設けることができる。光学的プラグまたは光パイプ１１０は、リアルタイムの 現場センサを構成するのに、適当な光学的に透過性の光パイプ材料、例えば石英 またはサファイアから製造できる。ビューポート１９８はリアルタイムレートお よびプロセスの均一性制御のためのフルウェーハの干渉計センサを一体化するた めの適当なウェーハ観察ポートとなる。このビューポートは他のタイプのプラズ マセンサ、例えば単一波長またはスペクトルプラズマ放出センサを一体化するの にも使用できる。本発明のＩＣＰソース構造の原理は、平面状および有形ＩＣＰ コイル構造の双方に適用できる。２０ｃｍ（８インチ）ウェーハ処理では金属製 の頂部プレート１０２は３５.５６ｃｍ〜５０.８ｃｍ（１４インチ〜２０インチ ）の直径を有することがある。真空プレートの直径は４５.７２ｃｍ（１８イン チ）のチャンバの内径を有する、米国ニューヨーク州ロチェスターのＣＶＣプロ ダクツ社によって製造されているユニバーサルプラズマモジュール（ＵＰＭ）の 場合のように、２０インチにも大きくなることがある。金属製頂部プレート１０ ２は真空プロセスチャンバ上で使用するための十分な機械的強度を得るために、 厚みが０.６３５ｃｍ〜２.５４ｃｍ（１／４インチ〜１インチ）の範囲となり得 る。 頂部誘電プレート１０４、中間誘電プレート１０６およびシャワーヘッド１０ ８は、ＩＣＰソース１００の主要ＩＣＰアンテナハウジングとして３つの接合さ れたセラミック（ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃またはＢＮ）もしくはポリマーをベースとす る（例えばベスペル）ディスクのスタックを形成する。シャワーヘッドプレート １０８は円形孔（０.５ｍｍ〜１ｍｍの直径の孔）のリングのアレイを備えた比 較的薄いプレート（例えば約０.３１８ｃｍ〜０.６３５ｃｍ（１／８インチ〜１ ／４インチ）の厚み）であり、６ゾーンシャワーヘッド構造を形成している。シ ャワーヘッド１０８の中心開口部１０９は、ビューポート光学的プラグ１１０を 受けるのに１.２７ｃｍ〜３.８１ｃｍ（０.５０インチ〜１.５インチ）の範囲の 直径を有することが好ましい。このシャワーヘッド１０８はＩＣＰＲＦアンテナ コイルセグメントおよび冷却水チャンネルを含む中間誘電プレート１０６に熱接 合（またはエラストマーＯリングシールを使って接続）される。 図１〜４に示されたＩＣＰソースの実施例は、ＩＣＰコイルセグメントを形成 するのにＩＣＰアンテナ溝、すなわち冷却材チャンネルの底面しか導線チャンネ ルを含まないことを示している。所望すれば冷却材チャンネルの底面だけでなく 、ＲＦ抵抗を小さくするために溝の側壁もコーティングすることにより導線チャ ンネルを形成するようにメタライゼーションプロセス（例えば電気化学的メッキ またはスパッタリングと電気メッキ堆積の組み合わせ）を使用してもよい。２０ ｃｍ（８インチ）ウェーハの処理を行うにはＩＣＰソースのセラミックハウジン グの最適な直径は２５.４ｃｍ〜３５.５６ｃｍ（１０インチ〜１４インチ）、好 ましくは３０.４８ｃｍ（１２インチ）である。好ましくはＩＣＰアンテナ導線 セグメントはアルミニウムまたは銅のような適当な材料から製造でき、その後、 指定されたアンテナチャンネルに挿入できる。 図５は、ＩＣＰソース１００としての本発明の別の実施例、すなわち第２実施 例の第１横断面図を示す。図５〜９に示されたこの別の実施例は、ＩＣＰアンテ ナまたは誘電ハウジングの形状を設定しない平面状のハーメチックシールされた マルチゾーン（ＨＭＺ）ＩＣＰソース構造を示す。このＨＭＺ ＩＣＰソース３ ００は金属製（例えばステンレススチール製）の真空プレート３０２を含み、こ の真空プレート３０２は頂部誘電プレート３０４に取り付けられ、プラズマプロ セスチャンバ（図示せず）に対する真空シールとなっている。頂部誘電プレート ３０４はハーメチック接合された接合部またはエラストマーＯリングシール（３ ０１および３０３）のいずれかを使用して真空プレート３０２に接触している。 頂部誘電プレート３０４はハーメチック接合またはＯリングシールのいずれかを 使って形成された接合部３０５および３０７を介し、中間誘電プレート３０６に 取り付けられている。更に、この中間誘電プレート３０４は接合された接合部３ ０９または単一の外側Ｏリングシールのいずれかを使ってシャワーヘッドプレー ト３０８に対してシールされている。光学的ビューポート３１０は光学的プラグ １１０または光学的ウィンド１９８を含み、このウィンドはフランジ２００にハ ーメチックシールされ、フランジ２００は金属またはワイヤシールを使って真空 プレート３０２に固定されている。更に、真空プレート３０２はＩＣＰ ＲＦア ンテナによるプレート３０２の過熱を防止するために多数の埋め込まれた冷却材 チャンネルを含む。真空プレート３０２内のフィードスルー孔３１２をマルチゾ ーンプロセスガス注入入口３１４が貫通し、この入口は更に頂部誘電プレート３ ０４を貫通し、中間誘電プレート３０６まで延び、プロセスガスをシャワーへッ ドゾーンの分散キャビティ３１６に与えるようになっている。シャワーヘッドゾ ーンの分散キャビティ３１６はシャワーヘッド入口３１４からのプロセスガスを 受け、シャワーヘッド注入孔３１８に均一にガスを分配する。 下部誘電プレート３０６は、ガス分散キャビティ３１６および接合ガス注入入 口３１４の他にＩＣＰソースアンテナセグメント３２８（別個のセグメントが８ 個示されている）も含む。このＩＣＰソースアンテナセグメント３２８はメッキ 、蒸着、スパッタリングまたは鋳造、成形プロセスを使って中間誘電プレートの 頂部表面に形成された溝を満たすことにより形成される。別の方法としては、適 当な材料、例えばアルミニウムまたは銅からＩＣＰソースアンテナセグメントを 製造し、その後、これらセグメントを中間プレートのアンテナキャビティに挿入 する方法がある。ＩＣＰアンテナセグメント３２８は他の金属材料、例えば耐火 性金属からも製造できる。頂部誘電プレート３０４はＩＣＰアンテナコイルセグ メント上に形成された冷却材溝３２０を含む。これら冷却材チャンネルは外部冷 却材入口／出口チャンネルに接続し、稼動中のＩＣＰソースハウジングの加熱を 防止する。図５のＩＣＰ構造は４枚のプレート（１枚の金属プレートと３枚の誘 電プレート）のスタックから成り、これらプレートは（インジウムまたは接着剤 のような別の材料を使用するか、または熱エポキシ接着を使う）Ｏリングを用い ないハーメチック接合プロセスまたはエラストマーＯリングシールのいずれかを 使用することにより共に接続されている。これら誘電プレートは適当なセラミッ ク（ＡＩＮ、ＢＮまたはＡｌ₂Ｏ₃）またはポリマー（すなわちベスペル）材料か ら製造できる。単一ゾーンまたはマルチゾーンのシャワーヘッド作動をするため に、１つ以上のガスマニホールドに（ステンレススチールチユーブ製の）ガス注 入入口３１４が外側から接続されている。 図６は、図５の横断面に垂直な横断面に沿った、図５のマルチゾーンＩＣＰソ ース３００の別の横断面図を示す。図５を参照してこれまで説明した部品は、図 ６に示された部晶と同一である。しかしながら、図６は冷却水チャンネル３２０ に冷却水を向けるための冷却水（または任意の冷却材）入口３２１を更に示して おり、冷却水チャンネル３２０は頂部誘電プレート３０４内の冷却材ジャンパー により冷却水出口３２２に直列に接続されている。本発明は、マルチゾーンＩＣ Ｐソース３００の種々の部品を接続するために、インジウムまたは別の適当な接 合材料を使用したいくつかの接合された接合部３２４を使用している。図６は更 に、種々のＩＣＰアンテナコイルセグメントのためのスプリング押圧された、ま たはハンダ付けされた電気フィードスルーコネクタ３１３を示している。例えば ８個の（アンテナ）コイルセグメントを備えたＩＣＰソース構造体に対して１６ 個の電気コネクタが使用されている。 図７は、図５の実施例に設けられた中間誘電プレート３０６の一実施例を示す 。先に述べたように中間誘電プレート３０６は適当な熱伝導性かつ電気的絶縁性 基板材料から製造され、この誘電プレート３０６はセンサに基づくプロセスモニ タリングおよび制御のための光学的ビューポート１９８の光学的プラグ１１０を 受け入れるための（またはプラズマチャンバおよび／またはウェーハ表面の光学 像を与えるための）通路３２６を含む。円形の割れたリング形状では高周波電力 を受け入れ、マルチゾーンＩＣＰアンテナ部分３２８として働くための多数のア ルミニウムか充填された、または銅が充填された（一般には電気導線で満たされ た）溝またはトレンチが設けられている。中間誘電プレート３０６内にはマルチ シャワーヘッドゾーン分散キャビティ３１６も設けられている。マルチゾーンＩ ＣＰ構造に対するハーメチックシールを確立するために、中間誘電プレート３０ ６の頂部表面および底部表面にプレート接合部３２４が形成されている。中間誘 電プレート３０６は熱伝導性、電気絶縁性セラミックディスク、例えば窒化アル ミニウム、酸化アルミニウムまたは窒化ホウ素の１２インチ直径のディスクから 製造できる。図７の実施例では導線で満たされた（例えばアルミ充填または銅充 填）トレンチ３２８は、割れたリング状をした平面状に８回巻かれたコイルの形 態となっている。ハーメチックシールされたマルチゾーンＩＣＰアンテナセグメ ントは中間誘電プレート３０６の一体的部分となっている。これらアンテナセグ メントは別々に製造され、その後、マルチゾーンＩＣＰ構造をハーメチックシー ルまたは接合する前に、中間誘電プレートのトレンチ３２８に挿入される。シャ ワーヘッドゾーン分散キャビティ３１６は中間誘電プレート３０６の底面にて、 光学的プラグ孔３２６の周りに連続する同心状リングを形成する。ハーメチック シールトレンチ内にはプレート接合部３２４を形成でき、これら接合部は底部表 面上の隣接するガス分散キャビティと、頂部表面上のマルチゾーンＩＣＰアンテ ナセグメントとの間に連続する同心状リングを形成する。接合材料は、例えばア ルミ、錫、アルミニウムシリコン、インジウムまたは他の適合性のある材料、例 えば鑞付け材料、もしくは熱伝導性エポキシ材料から製造できる。 図８は、図５の実施例のハーメチックシールされたアンテナ構造を示すための 中間セラミックプレート３０６の平面図を示す。特に平面状の頂部表面３３０は 図８の実施例では中間誘電プレート３０６と頂部誘電プレート３０４との間にハ ーメチック接合部を形成するためにハーメチック接合ジョイント３２４の９個の 同心状連続リングを含む。各ハーメチック接合ジョイント３２４は好ましくは適 当な接合材料、例えばインジウムで満たされた円形の浅い溝、すなわちトレンチ を含むことが好ましい。図８のマルチゾーンコイル形状を形成するために、ハー メチックシールトレンチ３２４によって互いに分離された同心状の割れたリング 状をした８個の（またはその他の任意の数の）誘導コイルセグメント３２８が使 用されている。マルチゾーンコイルセグメント３２８は指定された基板の溝を満 たしており、アルミニウムまたは他の伝導性材料、例えば銅から製造できる。 図８には、コイルセグメントが８個示されているが、マルチゾーンのＩＣＰの 均一性制御状況および処理すべき基板サイズに応じて特定用途に対し、それ以上 の数の誘導セグメントまたはそれよりも多い数の誘導セグメントも使用できる。 各セグメントの横断面は幅が０.６３５ｃｍ〜１.２７ｃｍ（０.２５インチ〜０. ５インチ）で、厚みが０.００２５４ｍｍ〜３.０４８ｍｍ（０.０００１インチ 〜０.１２０インチ）の大きさにすることができる。各同心状の割れたリング３ ２８は外部の高周波電源に接続するか、またはＲＦコンデンサを介し、アンテナ コイルセグメントを互いに外部から相互接続するための２つの電気接点ターミナ ル３３２および３３６を含む。図８の実施例では、中間セラミックプレート３０ ６は、２０ｃｍ（８インチ）ウェーハ処理のために３０.４８ｃｍ（１２インチ ）の直径および０.２６インチの厚みを有する。このプレートは窒化アルミニ ウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）または他 の適当な材料から製造できる。 図９は、図５の実施例のための金属製真空プレート３０２の平面図を示す。金 属製頂部プレート３０２の頂部表面３４０はマルチゾーンシャワーヘッドプロセ スガス入口３１４を貫通できるようにするフィードスルーチャンネル３１２を示 している。図９に示されたシャワーヘッド入口の表示は次のとおりである。ＳＨ −８１およびＳＨ−８２は、図５のシャワーヘッド注入プレート３０８のための 最も外側の注入ゾーンの孔３１８のための２つのハーフゾーンシャワーヘッドガ ス入口である。ＳＨ−１１およびＳＨ−１２まで下方に続く連続する各表示ＳＨ −７１およびＳＨ−７２、ＳＨ−６１およびＳＨ−６２、ＳＨ−５１およびＳＨ −５２などは光学的プラグ１１０のための開口部に最も近い最も内側のシャワー ヘッド注入ゾーンの孔３１８までの、関連するシャワーヘッド注入ゾーンの溝３ １８のためのシャワーヘッド入口のハーフゾーンのペアを示す。図５に示された 特定の構造では、マルチゾーンのＩＰＣソースのシャワーヘッドが、ｎ個のゾー ン（ｎは１〜８の間で選択可能である）のシャワーヘッドとして作動できるよう に、ガス注入入口（ＳＨ−１１／ＳＨ−１２〜ＳＨ−８１／ＳＨ−８２）はガス マニホールドを使って外側を構成できる。頂部表面３４０に設けられたシャワー ヘッド入口の他に、ＩＣＰソース冷却材入口３２２およびＩＣＰソース冷却材出 口３２１も設けられている。ＩＣＰソース冷却材入口３２２は頂部誘電プレート ３０４の冷却材チャンネル３２０に冷却材（例えば冷却水）の流れを与え、冷却 材入口３４６および冷却材出口３４８は金属製真空プレート３０２内に埋め込ま れた冷却材チャンネルのための冷却材の流れを与えるようになっている。 図９において、金属製頂部プレート３０２は区分されたＩＣＰソースゾーン３ ５０、３５２および３５４（３ゾーンＩＣＰソース構造に対して示された例）に 関連する外部ＲＦコンデンサ部品も頂部表面３４０に含む。これら外部ＲＦコン デンサはRＦコンデンサ３５６〜３６４を含む。図９の実施例ではRF電源ＲＦ₁、 ＲＦ電源ＲＦ₂およびＲＦ電源ＲＦ₃を含む３つの高周波回路は、外部コンデンサ 回路を介し、マルチゾーンＩＣＰソースコイルにＲＦ電力信号を与える。特に、 ＲＦ電源ＲＦ₁は外部ＲＦコンデンサ回路３５０を介して外側のＩＣＰゾ ーンに接続し、ＲＦ電源ＲＦ₂は外部電力ＲＦコンデンサ回路３５２を介して中 間ＩＣＰゾーンに接続し、更に外部ＲＦコンデンサ回路３５４はＲＦ電源ＲＦ３ から内側のＩＣＰゾーンに電力を送る。 従って、図５〜９はこれまで述べた構造に類似する多数の特徴を有するハーメ チックシールされたマルチゾーンのＩＣＰソース３００のための別の実施例を示 す。しかしながら図５〜９の別の構造は、ＩＣＰコイルセグメントまたは誘電ハ ウジングの形状を設定しない、完全に平面状のハーメチックシールされたマルチ ゾーンＩＣＰソースとなっている。この構造では、数種類の誘電材料のうちの１ つ、例えばアルミナまたは窒化アルミニウムから製造できる中間誘電プレート３ ０６は、図８に示された接合されたマルチゾーンコイル構造体を形成する、完全 に金属化された溝を含む。図８の実施例は８個のコイルセグメントを示している が、任意の数（例えば２個〜１０個）のセグメントを使用することもできる。中 間誘電プレート３０６はガス注入のための底部ガス溝３１６も含む。底部溝３１ ６は金属製頂部プレート３０２のフィードスルーからの接合されたガス注入チュ ーブに接続する連続リングとして形成できる。 この構造では、８個のコイルセグメントを備えたハーメチックシールされたマ ルチゾーンＩＣＰソース３００は１６個のガス入口３１４を備えた８ゾーンのシ ャワーヘッド３０８を使用している。各シャワーヘッド３０８のゾーンはプロセ スの均一性を高めるための２つのガス注入入口３１４（例えばシャワーヘッドゾ ーン１に接続されたＳＨ−１１およびＳＨ−１２の入口）を有する。しかしなが らシャワーヘッド３０８のガス溝またはガス分散キャビティ３１６が注入プレー トの孔３１８を通過する軸対称のガス注入をするのに十分なガス流のコンダクタ ンスを与える限り、各シャワーヘッド３０８は１つのガス入口３１４を使用する だけでよい。単一ゾーンのシャワーヘッド（例えば低圧力表面調製／クリ−ニン グ用にＩＣＰが使用される場合）に対し、１つのガス入口だけでよい。これはガ ス入口ＳＨ−１１／ＳＨ−１２〜ＳＨ−８１／ＳＨ−８２の全てに接続するガス マニホールドを使用することによって行うことができる。しかしながらマルチゾ ーンガス入口構造は適当な外部配管を行い、ガスをマニホールドに通過させるこ とにより、単一ゾーンまたはマルチゾーン注入としてガス注入を実行するための フレキシビリティを与える。 図５〜９に示された構造では、頂部誘電プレート３０４内にマルチゾーンＩＣ Ｐソース水冷チャンネルが含まれる。この頂部プレート３０４は全てのＩＣＰア ンテナの電気フィードスルーだけでなく、接合されたガス注入入口および水冷入 口／出口チューブも含む。マルチゾーンＩＣＰソース３００の構造全体がステン レススチール製の真空プレートにハーメチック接合され、ＩＣＰ誘電ハウジング プレート（３枚のプレート）が比較的熱伝導度の高い材料、例えば窒化アルミニ ウム（ＡＩＮ）または窒化ホウ素（ＢＮ）から製造されている場合、頂部誘電プ レートから冷却チャンネルおよび関連する冷却フィードスルーを除いてもよい。 ステンレススチール製の水冷真空プレートを使ってＩＣＰハウジングを効果的に 冷却できるので、このような省略が可能である。金属製真空プレートと頂部誘電 プレートとの間の熱伝導性の、ハーメチックシールされた接合ジャンクション部 は、ＩＣＰアンテナから水冷真空プレートへの熱伝達を促進する。図９に示され ているように、このマルチゾーンＩＣＰソースをｎ個のゾーン（ここでｎ＝１、 ２、３、４またはそれ以上の数（この特定の構造では８個まで））のソースとし て、外側の形状を定めることができる。図９に示された構造は、別々に制御され る３つのＲＦ電源を備えた３ゾーンのＩＣＰ構造を示している。 外側のＲＦコンデンサ３５６〜３６４は、誘導されたリアクティブ（無効）電 圧を低減するので、この結果、チャンバとＩＣＰソース材料の容量結合およびそ れらのスパッタリングを無視できる。図９に示された構造では、８セグメントの ＩＣＰソースは３ゾーンプラズマソースとして外側が仕切られ、構成されている 。外側の３つのコイルセグメントは２つの外部ＲＦコンデンサ３５６および３５ ８と共に（ゾーン１の電源ＲＦ₁を使用する）外側のＩＣＰゾーン３５０を形成 する。３つの中間コイルセグメントが外部ＲＦコンデンサ３６０および３６２の 別のペアと共にグループ分けされており、中間、すなわち第２ＩＣＰソースゾー ン３５２を形成し、ＲＦ電源ＲＦ₂によって給電されるようになっている。内側 の２つのコイルセグメントは外部ＲＦコンデンサ３６４を介して直列に接続され 、内側の、すなわち第３ＩＣＰゾーン３５４を形成する。この内側ゾーンは第３ ＲＦ電源（ＲＦ₃）によって給電される。これら３つのＲＦ（例えば１３.５６ ＭＨｚの電源は、プロセス制御を高め、かつ繰り返しできるようにするための移 相器／コントローラも使用できる。同じＩＣＰソース構造を使用し、他の外部配 線装置およびマルチゾーン区分化（２ゾーン、４ゾーンなど）を採用することも 可能である。 図１０は、（ＩＣＰハウジングと真空チャンバの蓋との間に溶接された円筒形 の金属製延長部分を挿入することにより）真空プレートとＩＣＰハウジングとの 間の間隔を広くすることにより、プロセスチャンバの真空蓋、すなわちフランジ に対し、マルチゾーンＩＣＰソースハウジングを低下した（図５〜９に示された ）第２マルチゾーンＩＣＰ実施例の変形例の横断面図を示す。この変形された構 造は、特に基板チャックの上下走行レンジが限られているプラズマプロセスチャ ンバ構造においてＩＣＰプロセス処理能力レートを高めるよう、ＩＣＰソースと 基板との間隔をより小さい最小値にするものである。図１１は、大処理能力のプ ラズマで補助された処理用の真空プロセスチャンバに取り付けられた図１０の第 ２マルチゾーンＩＣＰソース実施例の変形例の第２横断面図を示す。図１１に示 されるように、リセス付きＩＣＰハウジングによってプロセス処理能力を高める ように、ＩＣＰソースと基板との間の間隔を狭くすることができる。 図１２〜１４は、本発明の更に別のハーメチックシールされたマルチゾーンＩ ＣＰソース４００の実施例を示す。この好ましい構造は基本的には図５〜９に示 された先の構造と同様であるが、３つの主な点で異なっている。図１２は好まし くは熱接合または鑞付けを使って頂部誘電プレート４０４に取り付けられた金属 製頂部プレート４０２を含む別のハーメチックシールされたマルチゾーンＩＣＰ ソース４００の実施例を横断面図４００で示している。頂部誘電プレート４０４ は中間誘電プレート４０６に取り付けられており、中間誘電プレート４０６はガ ス注入プレート４０８に接合されている。頂部真空プレート４０２はガス注入入 口４１４を受けるための多数のチャンネル４１２を含む。これらガス注入入口４ １４は頂部誘電プレート４０４を貫通し、この頂部誘電プレート４０４に接合さ れ、中間誘電プレート４０６に進入し、ここでシャワーヘッドゾーンキャビティ ４１６に接合している。シャワーヘッドゾーンキャビティ４１６はシャワーヘッ ド注入孔４１８にプロセスガスを与えるようになっている。別のＩＣＰソース１ ００を光学的プラグ１１０（または光学的ビューポート）が貫通しており、この プラグはハーメチック金属シールフランジ４２０を頂部真空プレート４０２に接 続している。中間セラミックプレート４０６はコイルセグメント４２４をそれら の側壁で支持する分散された冷却水チャンネル４２２を含む。これらコイルセグ メントは冷却材チャンネルをメッキすることによって形成してもよい。 図１３は図１２の別のＩＣＰソース４００の別の横断面図を示す。図１３が示 すように、冷却材入口および出口４２６により冷却材が中間誘電プレート４０６ に形成された冷却材チャンネル４２２を通ってＩＣＰソースハウジング４００を 通過するように流れることができる。更に、電気接点リード線４２８によりマル チゾーンＩＣＰソース冷却セグメント４２４を外部コンデンサおよびＲＦ電源に 電気的に接続することが可能となっている。 図１４は、本実施例の中間誘電プレート４０６の構造をより詳細に示す。図１ ４が示すように、ＲＦコイルセグメント４２４は冷却水チャンネル４２２のライ ニングとなっている。これによりＲＦコイルセグメントを冷却するために、より 深い冷却材チャンネルを形成することが不要となっている。更に、底部誘電プレ ート４０８を介し、プロセスガスを均一に分配し、かつ注入するよう、中間誘電 プレート４０６にガス分散キャビティ４１６が形成されている。中間誘電プレー ト４０６の開口部４２６はプラズマプロセスの現場モニタリングおよび制御用の 光学的プラグ１１０を通過させることができるよう十分なサイズとなっている。 従って、図５〜９のハーメチックシールされたマルチゾーンＩＣＰソース３０ ０と図１２〜１４のマルチゾーンＩＣＰソース４００との差異は、全体が満たさ れた金属化された溝と異なり、中間誘電プレート内に設けられたＵ字形の金属化 された溝４２２にある。この差の結果として得られる第２の差異として、マルチ ゾーンＩＣＰソース４００が頂部誘電プレート４０４内に冷却溝を製造すること を不要にしていることが挙げられる。これは、トレンチ４２２が金属化された側 壁および底部表面を含み、コイルセグメント４２４を形成し、ＩＣＰソース冷却 をするために冷却材を流すことも可能となっているからである。この結果、ＩＣ Ｐソース構造および製造プロセスが簡略化される。図５のマルチゾーンＩＣＰソ ース３００と同じように、スパッタリングプロセスと電気メッキ堆積プロセスの 一方またはそれらの組み合わせを使って、マルチゾーンＩＣＰソース４００のた めにＩＣＰコイル金属化プロセスを実行できる。 金属製真空プレートまたはチャンバの真空フランジにＩＣＰソースをハーメチ ック接合する前に、浅いトレンチ４２２の側壁および底面をカバーする金属 （ ＡｌまたはＣｕ）の薄い（例えば１０μｍ〜１０００μｍ）層となるように、Ｉ ＣＰコイルセグメントを形成する。これら金属化された領域は、中間誘電プレー ト４０６の頂部表面に割れたリングの形状に形成される。別の実施例では、頂部 誘電プレート３０４の底面にＩＣＰアンテナの金属化された割れたリングを形成 してもよい。ＩＣＰソース構造で更に冷却を行うように、真空プレートまたはフ ランジ４０２に冷却材チャンネルが埋め込まれている。 マルチゾーンＩＣＰソース４００を用いると、シャワーヘッドプレート４０８ の頂部表面または中間誘電プレート４０６の底部表面のいずれかで、金属化され た浅い溝を使用することにより、シャワーヘッド４０８と中間誘電プレート４０ ６との間にＩＣＰコイルセグメント４２４を設置することも可能である。更に、 マルチゾーンＩＣＰソースの全組立体に対し、ハーメチック接合方法を使用し、 頂部真空プレート４０２内に埋め込まれた冷却チャンネルを設けることにより、 頂部金属製プレート４０２によりＩＣＰソースの冷却を行い、誘電冷却材溝４２ ２を省略することができる。これにより頂部誘電プレート４０４が不要となり、 ＩＣＰハウジングのスタック全体を２つの誘電プレートと金属製真空蓋４０２に 少なくすることができる。このような構造では、ガスシャワーヘッドプレート４ ０８上のガス分配トレンチ４２２の間にＩＣＰコイルセグメント４２４を設置で きる。更に、これらコイルセグメントを隣接する誘電プレート４０６にシャワー ヘッドプレート４０８をハーメチックシールするための接合構造の一部として使 用でき、誘電プレート４０６自身は金属製頂部プレート４０２にハーメチックシ ール／接合される。このような簡略化されたマルチゾーンＩＣＰ構造は図１５〜 ２１に示されている第４実施例である。 金属製頂部プレート４０２への渦電流ＲＦ損失を低減し、プラズマ環境へのＲ Ｆ結合効率を最大にするために、構造上の接合をする前に金属製頂部プレート４ ０２とマルチゾーンＩＣＰソース４００のハウジングとの間に軟透磁性材料また は強磁性材料（例えばニッケル、鉄など）の一連のラジアルストリップを設けて もよい。このことは、電気メッキ技術を使って金属製頂部プレート４０２に高透 磁性材料を堆積することによって行うことができる。または、この方法の代わり に金属製頂部プレート４０２の真空側に浅いラジアル溝を形成し、マルチゾーン ＩＣＰソース４００のハウジングを金属製頂部プレート４０２にシールするため のハーメチック接合プロセス前にこれら溝に高透磁性材料（鉄またはニッケルも しくはその他の強磁性材料）の薄いロッドを挿入してもよい。これら高透磁性材 料製のセグメントはＩＣＰコイルセグメント４２４上で磁界線を閉じるよう、ラ ジアル路を設け、この結果、内側のプラズマ環境に対するＲＦ結合効率が改善さ れる。 従って、図１５〜２１は６つのコイルセグメントおよび６つのシャワーヘッド 注入ゾーンを備えたハーメチックシールされたＩＣＰソース５００を示す。一般 に、本明細書に示された構造は、任意の数のコイルセグメント５１８および任意 の数のシャワーヘッド注入ゾーン５１６に使用できる。コイルセグメントと注入 ゾーンの数が同じまたは異なる種々の構造も可能である。 従って、図１５〜２１は頂部誘電プレート５０４に隣接する真空プレート５０ ２を含む本発明の更に別の実施例を示す。この誘電プレート５０４は変形された シャワーヘッドプレート５０６に隣接し、ＩＣＰソース５００内に光学的プラグ 、すなわちビューポート１１０が嵌合し、このビューポートはビューポート金属 製フランジ５０８を使ってハーメチック金属シールによりシールされる。これに より、光学的プラグ１１０を通し、プラズマプロセスチャンバ内の基板に対する 光学的な観察アクセスが可能となっている。真空プレートまたはフランジ５０２ はマルチゾーンガス入口チューブ５１２を受けるための多数のチャンネル５１０ を含む。頂部誘電プレート５０４内のプロセスガス分配チャンネル５１４までに ガス入口チューブ５１２が延びており、プロセスガス注入孔５１６がプロセスガ ス分配チャンネル５１４に接続し、プロセスガスを変形シャワーヘッドプレート ５０６に通過させるようになっている。別のマルチゾーンＩＣＰソース５００で は、変形されたシヤワーヘッドプレートまたは底部誘電プレート５０６に対し、 ＲＦコイルセグメント５１８が一体的に形成されている。このような構造では、 真空 プレート、すなわちフランジ５０２内の埋め込まれた冷却材チャンネルによって 接合されたＩＣＰ構造の有効な冷却が行われるので、ＲＦセグメント５１８を更 に冷却することは不要となっている。 図１５は、３枚の接合されたプレートから成るスタックを示す。頂部プレート は水冷のステンレススチール製真空プレート、すなわちフランジ（一般に２００ ｍｍウェーハ処理のために直径は３５.５６ｃｍ〜５０.８ｃｍ（１４インチ〜２ ０インチ）（５０.８ｃｍ（２０インチ）の直径はＣＶＣのユニバーサルなプラ ズマモジュール用である）となっている。頂部誘電プレートには図１５の実施例 のガス入口５１２が接合されており、これら入口はマルチゾーンガス分散キャビ ティ５１４に面一にされ、かつ当接されている。１２本のガス入口チューブ５１ ２に沿って６つのキャビティ５１４が示されている。 他方、図１６は下方誘電プレート、すなわちシャワーヘッドプレート５０６上 のマルチゾーンＩＣＰコイルセグメント５１８に接続された１２本の電気ＲＦロ ッド５２０のうちの６本を示す。これらＲＦコネクタロッドは上部誘電プレート の内部で熱接合および／または焼き嵌め組み立てされている。 電気ロッド５２０は上部誘電プレート５０４の底部表面に対して面一とされ、 その後、図１に示されたアンテナコイルセグメント上の電気的ターミナルに溶着 または接合される。底部および頂部誘電プレートはエッジ領域周りの連続リング 上のみならず、隣接するコイルセグメントのペアの間に形成された円形の接着さ れた接合部（連続するリング）上でも共に接合されている。これにより、頂部誘 電プレート５０４と底部誘電プレート５０６との間の優れた熱接触も保証される 。コイルセグメントは熱接触を改善するために更に接合表面積を増すことができ る。 図１７は、マルチゾーンＩＣＰソース５００の真空プレート５０２の平面図で ある。特に真空プレート５０２の平面図はＩＣＰソース５００のための冷却水（ または任意の冷却材）を受ける真空プレート冷却材入口５２２および５２４を含 む。冷却水出口５２６および５２８により、冷却水をマルチゾーンＩＣＰソース ５００から出し、有効に熱を除去することが可能となっている。チャンネル５１ ４内にはガス入口チューブ５１２が示されている。先に説明した実施例と同じよ うに、ＳＨ−６１およびＳＨ−６２のガス入口はシャワーヘッド５０６の最も 外側のガスリングに対応する。ガス入口５１２に関連する、より大きい数のＳＨ は、シャワーヘッドプレート５０６のより内側の注入リングに対応する。真空プ レート５０２の頂部表面はＩＣＰアンテナのＲＦコイルセグメント５１８および シャワーヘッドプレート５０６に接続するための電気フィードスルー５３０も含 む。図１７の実施例では、電気フィードバック５３０は、シャワーヘッドプレー ト５０６に形成された６つのＲＦコイルセグメントに接続する６つのアンテナコ イルセグメントのための１２個のターミナルを含む。 図１５〜２１に示された接合されたモノリシック構造では、水冷真空プレート ５０２はマルチゾーンＩＣＰソース５００全体およびそれに関連する誘電ハウジ ングを有効に冷却する。ＩＣＰハウジング全体は金属製真空プレートに接合して いるので、このような有効な冷却が可能である。構造上の接合により、隣接する 誘電プレート５０４と５０６との間だけでなく、頂部誘電プレート５０４と水冷 真空プレート５０２との間の熱抵抗も最小になっている。更に、マルチゾーンＩ ＣＰ誘電ハウジング材料は１２０Ｗ／ｍ−ｋの大きさの、比較的高い熱伝導性を 有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から製造できる。図１７によれば、金属製（ ステンレススチール製）の真空プレート、すなわちフランジによって種々のマル チゾーンＩＣＰソースフィードスルーに対する多数の貫通孔が提供される。 図１８は図１３の実施例の真空プレート５０２の底面図を示す。特に真空プレ ート５０２の底面図は、貫通チャンネル５１４から開始するガス入口５１２を示 すだけでなく、真空プレート５０２を貫通する電気フィードスルー５３０も示し ている。更に、真空プレート５０２の底面図は高透磁性材料から製造された埋め 込まれたラジアル強磁性ロッド５３２を示す。例えば一実施例では、埋め込まれ たラジアルロッド５３２は鉄またはニッケルもしくは渦電流損失の少ない、より 適当な強磁性材料から製造された、長さが２０ｃｍ（８インチ）、幅が１.２７ ｃｍ（０.５インチ）、厚みが０.６３５ｃｍ（０.２５インチ）のロッドとする ことができ、これらロッドは真空プレート５０２の底部表面に設けられた同じサ イズの溝に挿入される。図１８では真空プレート５０２に１０本のラジアルロッ ド５３２が設けられている。 図１８が示すラジアルロッド５３２は真空プレート５０２内の溝に埋め込まれ ており、これらロッドは磁性材料、例えば高透磁性鉄から製造でき、真空プレー トより下方で磁界線を閉じるラジアル路を提供する。この結果、金属製真空プレ ートへの渦電流損失が低減し、プラズマ環境へのマルチゾーンＩＣＰソース５０ ０のＲＦ電力結合効率全体が改善される。必要であれば、ラジアルロッド５３２ を真空プレート５０２上に設けられた鉄またはニッケル製のブランケットメッキ 層と置換してもよい（この場合、ロッドと溝は不要となる）。 本明細書に示された特定の構造では、真空プレートはシャワーヘッドガス入口 チューブに対し１２個の孔（ＳＨ−１１、ＳＨ−１２、ＳＨ−２１、ＳＨ−２２ 、ＳＨ−３１、ＳＨ−３２、．．．）およびマルチゾーンＩＣＰ電気接続部のた めの１２個の孔の別の組を有する。更に、光学的ビューポイントを挿入するため に使用される中心孔（直径が１.２７ｃｍ〜３.８１ｃｍ（０.５インチ〜１.５イ ンチ））が設けられている。この金属製真空プレート（直径が３５.５６ｃｍ〜 ５０.８ｃｍ（１４インチ〜２０インチ））は、真空機械的強度を与えるために ０.６３５ｃｍ〜１.２７ｃｍ（０.２５インチ〜０.５０インチ））の厚みを有す る。 図１９は、図１５の実施例の変形されたシャワーヘッドプレート５０６を示す 。この変形シャワーヘッドアセンブリ５０６は、誘電材料、例えば窒化アルミニ ウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素または他の適当な材料から形成され、注入 孔５１６およびＩＣＰコイルセグメント５１８を含む。ＩＣＰシャワーヘッドプ レート５０６の頂部部分には６つのモノリシックコイルセグメントとしてＩＣＰ コイルセグメント５１８が接合されている。シャワーヘッド注入孔５１６は孔の ６つのリングを含み、各孔の直径は０.５０８ｍｍ〜１.５２４ｍｍ（０.０２イ ンチ〜０.０６インチ）の範囲内にあり、各注入ゾーン１〜６に対する孔の総数 は５０〜５００個の範囲である（外側リングはより多数の孔を有する）。中心孔 ５３４は光学的プラグ１１０を貫通できるように０.６３５ｃｍ〜２.５４ｃｍ（ ０.２５インチ〜１.０インチ）の直径を有する。ＩＣＰコイルセグメント５１８ は変形されたシャワーヘッド５０６の溝５３６内に嵌合しており、これら溝５３ ６の深さは０.０２５４ｍｍ〜２.５４ｍｍ（０.００１〜０.１インチ）であり、 その幅は０.６３５ｃｍ〜１.１７ｃｍ（０.２５〜０.５インチ）である。 図２０は変形シャワーヘッドプレート５０６の平面図を示す。図２０の実施例 では、変形シャワーヘッド５０６は基板の溝５３６を満たす６つのモノリシック コイルセグメント５１８を含み（図１９参照）、外部ＲＦコンデンサ回路への外 部ＲＦ接続のためのターミナル５３８および５４０を含む。図２０が示すシャワ ーヘッド５０６の実施例は種々の基板をプラズマ処理するためのプロセスチャン バにプロセスガスを注入するための注入孔５１６を含む。 底部誘電プレート５０６は２つの目的のために働く。 １つの目的は、マルチゾーンプロセスガスを注入することであり、他方の目的 は、（２枚の誘電プレートの間に挟持すべき、予め形成される金属セグメントに よって形成されるか、または誘電プレート５０６をスパッタリングおよび／また はメッキすることによって形成される）コイルセグメント５１８を収容すること である。コイルセグメント５１８は割れたリング状となっている浅い溝（０.０ ２５４ｍｍ〜２.５４ｍｍ（０.００１インチ〜０.１００インチ））を満たす。 誘電プレート５０６の表面は、例えば浅いトレンチを金属で満たした後に金属研 磨方法を用いて平坦化される。 図２１は、図１５の実施例の頂部誘電プレート５０４の底面図を示す。頂部誘 電プレート５０４にはガス分散キャビティ５１４にプラズマプロセスガスを提供 するためのステンレススチール製チューブ５１２が取り付けられている。これら ステンレススチール製チューブ５１２はガス分散キャビティ５１４を通してマル チゾーンガス注入をするための接合されたステンレススチール製チューブであり 、２本のチューブが各ガス分散キャビティリングに対し１８０度離間されている 。アルミニウム製接合ロッド５２０はコイルセグメント５１８を外部ＲＦコンデ ンサおよびＲＦ電源に電気接続するための６対を形成している。図２１は、光学 的プラグ１１０のを嵌合するための開口部５３４も示す。本発明の先のマルチゾ ーンＩＣＰソース実施例と比較し、この最後に述べた構造は、構造が簡略なこと 、および製造コストが低いことにより、所定の利点を有する。 ガス分散キャビティ５１４はリング状のキャビティ（幅０.６３５ｃｍ〜１.２ ７ｃｍ（０.２５インチ〜０.５０インチ）×深さ０.６３５ｃｍ〜１.２７ｃｍ（ ０.２５インチ〜０.５０インチ））に形成されており、これらキャビティは底部 誘電プレート内のマルチゾーン注入孔５１６に重なる。図２１にはガス分散キ ャビティ内に位置するガス入口チューブ端５２０も示されている（６ゾーンイン ジェクトに対しては１２本のチューブが示されている）。入口チューブの各対は 単一ガス制御マニホールドおよびバルブに外側で共に接続されており、制御され た６ゾーン（またはｎゾーン、ここでｎ＝１、２、３、．．．．）のプロセスガ スインジェクタを形成する。 誘電プレート５０４および変形シャワーヘッド５０６を形成するように良好に 働く材料は多数存在する。しかしながら本実施例については所定の材料が特別に 好ましい。これら材料として窒化ホウ素、窒化アルミニウムおよび酸化アルミニ ウムが挙げられる。これら材料（例えばＡ１ＮおよびＢＮ）が好ましい理由につ いて簡単に述べ、これら材料の利点について説明する。 窒化ホウ素（ＢＮ）は炭素に類似する物理的および化学的性質を備えた、極め て耐火性の高い材料である。グラファイト状窒化ホウ素（ｇ−ＢＮ）、ウルツ鉱 型構造窒化ホウ素（ｗ−ＢＮ）および閃亜鉛鉱型構造窒化ホウ素（ｚ−ＢＮ）は グラファイト（六方晶）およびダイヤモンド（立方晶）に対応するＢＮの公知の 同質多形体である。比較的低温（２３０℃）にて１２ＧＰａよりも高い温度で、 ｇ−ＢＮからｗ−ＢＮへの変態が生じる。１３００℃以上の温度で、かつ５.５ ＧＰａよりも高い温度で、ｗ−ＢＮからｚ−ＢＮへの変態が生じる。閃亜鉛鉱型 構造窒化ホウ素（ｚ−ＢＮ）は５.５ＧＰａよりも高い温度で１１００℃〜１５ ００℃の温度で安定である。 すべての形態のＢＮは数電子ボルト（ｅＶ）のバンドギャップを有する良好な 電気的絶縁体であり六方晶の電気抵抗は２５℃における１.７×１０¹³オームｃ ｍから１０００℃における３×１０⁴オームｃｍに変化し、周波数の影響をほと んど受けない。六方晶ＢＮの誘電率は、オーサル平面に電気ベクトルが平行な場 合は３であり、平面に垂直な場合は５である。短い原子間距離および軽い原子重 量と一致して、すべての形態のＢＮは極めて良好な熱伝導体である。窒化ホウ素 はほとんどの環境内で化学的不活性であり、鉱物酸による侵食に耐え、ガラス、 スラグおよび溶融酸化物、クリオライトおよび溶融塩、およびアルミニウムを含 むほとんどの溶融金属により湿潤状態を保つ。空気中における酸化レートは１１ ００℃より低い温度では無視できる。 六方晶窒化ホウ素は微細粉体として一般に合成される。これら粉体は結晶サイ ズ、凝集物サイズ、残留Ｂ₂Ｏ₃のパーセントを含む純度および密度が変わってい る。ＢＮ粉体は離型剤、高温潤滑剤、誘電化合物の熱コンダクタンスを改善する ためにオイル、ゴムおよびエポキシに添加される添加剤として使用できる。これ ら粉体は熱衝撃を改善し、湿潤特性を変えるために、金属マトリックスおよびセ ラミックマトリックス複合体内でも使用される。 六方晶窒化ホウ素は理論値（２.２５ｇ／ｃｍ³）の密度９０−９５％を有する 軟質（モー２）および容易に機械加工可能な白色またはアイボリー色のビレット となるように熱間プレス加工できる。密度、プレス方向に対する配向および酸化 ホウ素のバインダ相の量に応じて１７〜５８Ｗ／ｍ−Ｋの熱コンダクティビティ および０.４〜５×１０^-6／℃のＣＴＥが得られる。熱間プレス加工された窒化 ホウ素はその多孔度および比較的低い弾性率（５０〜７５ＧＰａ）により顕著な 耐熱衝撃性およびかなりの靭性を有する。加熱された基板上に化学的気相法によ って形成された熱分解窒化ホウ素も六方晶であり、薄い横断面を有する被膜およ び形状とするのに、このプロセスか使用される。 立方晶窒化ホウ素はダイヤモンドに次ぐ第２の硬度を有する。この材料は高性 能の工具ビットおよび特殊な研磨用途に使用される。立方晶ＢＮ製工具はアルミ ナおよびカーバイド製工具よりも一般に長くもち、ダイヤモンドが適当でない用 途、例えばフェラスメタルの研削に好ましい。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は４ ０.９９の分子重量、３.２６ｇ／ｃｍ³の密度、４.６×１０^-6／℃のＣＴＥおよ びＮ₂の４気圧下の２２００℃の溶融点を有し、１気圧で昇華する。ＡｌＮは白 色の六方晶構造であり、その粉体は水または水蒸気と接触して加水分解する。水 性処理を可能にする耐水性粉体は市販されている。ＡｌＮは酸に対して安定であ り、塩基と若干反応するにすぎない。このＡｌＮはアルミニウム金属と窒素とを 反応させるか、窒素またはアンモニアの存在下で炭素により酸化アルミニウムを 還元するか、または四塩化アルミニウムとアンモニアとの間の反応生成物を分解 することによって製造される。ＡｌＮ粉体は焼結用酸、例えばＹ₂Ｏ₃またはＣａ Ｏを添加することにより、Ｎ₂の１気圧で１８００℃よりも高い温度で、フル密 度に焼結できる。焼結された部品では２００Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率が得 られる。この熱伝導率は酸化アルミニウムの５倍である。ＡｌＮの誘電強度は酸 化アルミニウムの１.５倍であり、電気抵抗率および機械的強度は酸化アルミニ ウムのそれらに匹敵する。ＡｌＮの誘電率は酸化アルミニウムの約半分である。 主な用途として、半導体、自動車および交通電カモジュール、移動通信およびマ ルチチップモジュール用の熱伝導性基板およびヒートシンクが挙げられる。次の 表にＡｌＮの他の性質を示す。 窒素アルミニウムの性質 単位 ＡＩＮ 体積抵抗率 オームｃｍ ≧１０¹⁴ 誘電率 ＲＴ−１ＭＨｚ ８.６ 誘電損失 ＲＴ−１ＭＨｚ ０.０００５ 熱伝導率 Ｗ／ｍＫ １７０ 膨張温度係数ＲＴ−４００℃ １０^-6／℃ ４.７ 密度 ｇ／ｃｍ³ ３.３ ヌープ硬度 ＧＰａ １１.８ 曲げ強度 ＭＰａ ２７６ ヤング率 ＧＰａ ３３１ ポアソン比 ０.２５ シェブロンノッチショートバー 技術を使った破砕靭性 ＭＰａ√ｍ ３.４４ 図２２は、本発明のマルチゾーンＩＣＰ構造のうちの１つを含むプラズマ装置 のプロセスチャンバ６００の略図を示す。図２２に示された特定の実施例はＩＣ Ｐソース構造体用の３つのＲＦ電源と組み合わされた３ゾーン構造を示す。マル チゾーンＩＣＰソース構造６０１はＩＣＰアンテナコイルおよびガスシャワーヘ ッド分散キャビティ（図示せず）を含む（例えば比較的高い熱伝導率を有するセ ラミック材料から製造された）誘電プレートのハーメチック接合された構造体を 使用している。ＩＣＰハウジング６０１は金属製真空プレート、すなわちフラン ジ６０３にもハーメチック接合およびシールされている。この真空プレート、す なわちフランジ６０３はプラズマ装置のプロセスチャンバ６０５に載せられ、真 空シール６２２を使用してチャンバの真空を確保している。この構造によりプロ セスチャンバ６０５の真空側６２０にマルチゾーンＩＣＰハウジングが載ってい る。ＩＣＰソース６０１はプラズマプロセス側６２０および／または基板６０７ の状態パラメータをモニタリングすることにより、リアルタイムの現場プロセス モニタリングおよび制御をするための真空シールされた光学的（例えばサファイ アまたは石英製の）プラグ、すなわちビューポート６０４を提供している。例え ば図２２は、基板６０７上のプラズマプロセスの均一性をリアルタイムで現場モ ニタリングおよび制御するための光学的プラグ６０４の頂部に取り付けられたフ ルウェーハの干渉計センサ６１７を示している。プロセスモニタリングおよびプ ロセス制御のために他の現場センサ、例えばプラズマ放出センサおよび空間改造 プラズマ放出センサも使用できる。 処理すべき基板６０７を支持するチャック６０６上にマルチゾーンＩＣＰソー ス６０１が位置決めされる。好ましくはチャック６０６は、プラズマプロセス中 に加熱および／または冷却を制御することにより基板６０７の温度を制御する。 静電手段または機械式手段のいずれかにより温度制御されたチャック６０６に基 板６０７をクランプすることが好ましい。更にチャック６０６はＩＣＰソースハ ウジング６０１に対し上下動および高さ調節するための能力を有することが好ま しい。このような能力により、十分なプロセスの処理能力を維持しながらプラズ マのプロセスパラメータ、例えばプロセスの均一性を最適にするよう、ＩＣＰソ ースと基板との間の間隔を調節するための極めて有効な能力が得られる。例えば 、ＩＣＰソースと基板との間の間隔を減少すると、その結果、ウェーハにおける プラズマ密度およびイオン電流密度が増し、プラズマプロセスレートが高められ る。一方、ＩＣＰソースと基板との間隔が過度に狭くなるとプロセスの均一性が 劣化し、プラズマによって誘導されたデバイスの損傷および基板６０７の過度の 渦電流による加熱に関連した更に別の問題も生じ得る。 プラズマプロセスチャンバは真空プロセスチャンバ６０５に基板６０７を自動 的に装填したり、これから基板６０７を取り出すための真空チャンバアクセスバ ルブを構成している。更に、プラズマプロセスチャンバ６０５はポンプポート６ ２９を介し、真空ポンプ（例えばターボポンプおよび／または機械ポンプ）に接 続している。 チャック６０６は電源６１４および結合コンデンサ６１５を介し、基板６０７ に電気バイアスを加えるためのオプション（例えば１３.５６ＭＨｚのＲＦまた は１０ＫＨｚ〜４００ＫＨｚのＡＣ電源）を提供することが好ましい。この電気 バイアスは基板６０７に衝突するプラズマイオンエネルギーを良好に制御する。 図２２は、ＲＦ電源ＲＦ₁（６０８）、ＲＦ₂（６０９）およびＲＦ₃（６１０ ）によってそれぞれ給電される外側ゾーン、中間ゾーンおよび内側ゾーンを備え た３ゾーンＩＣＰ構造を示す。この図が示すように、好ましくは直列ブロッキン グコンデンサ６３０、６３１および６３２を介し、ＩＣＰアンテナゾーンにＲＦ 電源が接続されている。更に、各ゾーン（外側ゾーン、中間ゾーンおよび内側ゾ ーン）において、外部セグメント間直列コンデンサＣ₁（６１１）、Ｃ₂（６１２ ）およびＣ₃（６１３）が直列にアンテナセグメントに接続している。これら直 列コンデンサはエネルギーソースからプラズマ媒体への誘導プラズマ結合を改善 し、寄生容量結合を低減するように種々のゾーンにおいて誘導されるＲＦ電圧を 小さくすることを保証している。マルチゾーンＩＣＰ６０１ＲＦ電源（６０８、 ６０９、６１０）は、広いレンジ（例えば１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）にわたるソー ス周波数、好ましくは固定された１３.５６ＭＨｚの周波数を使用できる。 更に、これらマルチゾーン電源は負荷マッチング、ＲＦ電力カップリングおよび プラズマプロセスの繰り返し性を改善するよう、ＲＦ電源とＩＣＰアンテンとの 間に設置される外部ＲＦマッチングネットワーク（図２２には示されず）を使用 できる。ＲＦ電源はプロセスの均一性および繰り返し性を改善するよう、種々の ＲＦ電源の間の位相角を制御するために移相器６１６も使用できる。 電源が異なる周波数を使用する場合、移相器６１６は不要となる（例えば基板 バイアスに対し１００ＫＨｚの電源を使用し、マルチゾーンのＩＣＰアンテナに 給電するのに３つの１３.５６ＭＨｚのＲＦ電源を使用する場合、基板の電源と マルチゾーンＩＣＰ電源との間の移相器は不要である。しかしながらＩＣＰＲＦ 電源はＲＦ₁（６０８）、ＲＦ₂（６０９）およびＲＦ₃（６１０）に対する位相 角を制御するのに移相器／コントローラを使用できる。 図２２は金属製真空蓋を通過するように冷却材（例えば冷却水）を流すための 冷却材入口６３３および冷却材出口６３４ラインも示す。（頂部誘電プレートと 金属製真空蓋との間の）熱伝導性の接合され、シールされたインターフェース６ ４０および（下部誘電プレート、すなわちセラミックプレートと上部誘電プレー ト、すなわちセラミックプレートとの間の）熱伝導性の性され、シールされたイ ンターフェース６４１を備えた、ＩＣＰソースのハーメチックシールされ、接合 された構造体により、冷却されている金属製真空プレート／蓋はＩＣＰハウジン グのための有効な熱除去またはヒートシンク媒体としても働く。これによりアン テナセグメントを通して作動される最大ＲＦパワーレベルによるＩＣＰハウジン グの温度が１００℃よりも低く留まることが保証される。 図２２に示されるように、ガスマニホールド６１８および６１９を介し、ＩＣ Ｐシャワーヘッドプレート６０２にＩＣＰプロセスガス６３４が送られる。ＩＣ Ｐガスラインの外部マニホールドは特定のプラズマプロセスの均一性の条件およ び欠陥密度条件を満たすように設計できる。単一ゾーンガス注入またはマルチゾ ーンガス注入（図２２には２つのガスマニホールドを使用した２ゾーン注入が示 されている）のいずれかを行うように、ガス注入システムを設定できる。 図２３は、本発明のマルチゾーンＩＣＰソース構造体と共に使用する２マニホ ールドガス注入構造７００の一例を示す。図２３は、マルチゾーンＩＣＰソース のためのガス入口ライン７０３の６対を示す。図２３の略図は、ＩＣＰ装置ガス ボックスからの６つの異なるプロセスガス７０４および７０５も示している。マ ルチゾーンＩＣＰソース分散キャビティはシャワーヘッド内の孔の各ガス注入リ ングに対応するガス分散キャビティごとに一対の入口を使用している。例えばＳ Ｈ−６１およびＳＨ−６２の双方はマルチゾーンＩＣＰソース構造体内の６番目 （または最も外側）のガス分散キャビティに接続しているが、入口ラインＳＨ− １１およびＳＨ−１２の双方は第１（または最も内側）のガス分散キャビティに 接続している。図２３の例に示されるように、プロセスガスＡ、ＢおよびＣ（７ ０５）は第１ガスマニホールド７０１を介し、共に混合され、その後、シャワー ヘッド注入リング２、４および６に注入される。他方、プロセスガスＤ、Ｅおよ びＦ（７０４）は第２ガスマニホールド７０２を使って共に混合され、その後、 シャワーヘッド注入リング１、３および５（ＳＨ−１１／ＳＨ−１２、ＳＨ−３ １／ＳＨ−３２およびSＨ−５１／ＳＨ−５３の入口）を介し、プラズマプロセ スチャンバに注入される。このような配置により、マルチゾーンＩＣＰインジェ クタはプロセスガスの第１グループ７０５と、プロセスガスの第２グループ７０ ４とのプリ混合が防止される２ゾーンシャワーヘッドとして有効に構成される。 本発明のマルチゾーンＩＣＰ構造に対し、上記以外の別のガス接続構造およびゾ ーン区分配置も可能であると理解すべきである。 図２４Ａおよび２４Ｂは６つのアンテナセグメントを備えた本発明の一実施例 のための３ゾーンＩＣＰ混合装置および２ゾーンＩＣＰ混合装置をそれぞれ示す 。図２４Ａに示されるように、直列、すなわちブロッキングコンデンサ８１４を 介し、基板にバイアスを加えるのにＲＦ電源８０１が使用されている。更にＩＣ Ｐアンテナセグメント（本例では６つのセグメント）は、３つのＩＣＰゾーン（ エッジゾーン８１１、中間ゾーン８１２および中心ゾーン８１３）を形成するよ うに外部が区分され、配線されている。エッジゾーン８１１では外側の２つのア ンテナセグメント（コネクタノードＣ₁₁／Ｃ₁₂およびＣ₂₁／Ｃ₂₂）は、これら２ つのセグメントをブリッジ接続するために直列コンデンサ８０８を使用している 。第１ＲＦ₁電源８０３は直列ブロッキングコンデンサ８１４を介し、Ｃ₁₁およ びＣ₂₂に接続している。中間ゾーン８１２はノードＣ₃₂とＣ₄₁の間に設置された 直列コンデンサ８０９を使って第３アンテナセグメントおよび第４アンテナセグ メントをブリッジ接続することによって形成されている。直列ブロッキングコン デンサ８１６を介し、中間ゾーン８１２に第２ＲＦ₂電源８０５が給電を行って いる。内側ゾーン８１３はノードＣ₅₂とＣ₆₁との間に設置された直列コンデンサ ８１０を使って第５アンテナセグメントと第６アンテナセグメントとを組み合わ せることによって構成されており、直列ブロッキングコンデンサ８１７を介し、 内側ゾーンに第３ＲＦ₃電源８０７が給電を行っている。プロセスの均一性およ び繰り返し性を得るように、種々のＲＦ電源の相対的位相角を制御するように、 ３つの移相器 ／コントローラ８０２、８０４、８０６を使用できる。所定のマルチゾーンＩＣ Ｐソース構造において、所定の数のゾーンに対し種々のタイプのＩＣＰアンテナ セグメント区分を使用できる。図２４Ａに示された例では、各アンテナゾーンが ２つの隣接するアンテナセグメントを受けている。最適な区分構造はプラズマプ ロセスの均一性を最良に制御できるものでなければならない。 図２４Ｂは第１アンテナセグメントと第２アンテナセグメントとをグループ分 けすることにより外側ゾーンを形成し、第３〜第６アンテナセグメントをグルー プ分けすることにより内側ゾーンを形成した、２ゾーンＩＣＰ装置を示す。外側 ゾーンは直列ブロッキングコンデンサ９１３を介し、ノードＣ₁₁およびＣ₂₂に接 続された第ＩＲＦ電源９０５と共に、ノードＣ₁₂とＣ₂₁との間に直列コンデンサ を使用している。内側ゾーンは（ノードＣ₃₂とＣ₄₁との間に）直列コンデンサ９ ０８を利用しており、（ノードＣ₄₂とＣ₅₁との間に）直列コンデンサ９０９を利 用しており、（ノードＣ₅₂とＣ₆₁との間に）直列コンデンサ９１０を利用してい る。第２ＲＦ₂電源９０６は直列ブロッキングコンデンサ９１４を介し、内側ゾ ーンのノードＣ₃₁およびＣ₆₂に接続している。基板のＲＦバイアスを発生するよ うに、直列ブロッキングコンデンサ９０２を介し、プラズマ装置のチャックにＲ Ｆ電源９０１が接続している。種々のＲＦ電源の相対的位相を制御するように、 移相器／コントローラ９０３および９０４を使用してもよい。 本発明のマルチゾーンＩＣＰ構造および方法の重要な１つの利点として、任意 の所定のソース構造に対し、ソースの外部の電気配線を変えるだけで種々のマル チゾーン配線装置およびアンテナセグメント区分構造が可能となることが挙げら れる。従って、本発明は最も広い可能なプラズマプロセスウィンドおよび最良の プロセスの均一性を設定するよう、マルチゾーンＩＣＰソースのゾーン化および 区分化を最適にするためのかなりの大きさのフレキシビリティを与えるものであ る。更に本発明のマルチゾーンＩＣＰソース構造体および方法は、３００ｍｍの シリコンウェーハおよび大面積のフラットパネルディスプレイ基板のような、よ り大きな基板を均一に処理できるように大型化が可能である。 本発明のマルチゾーンＩＣＰソース構造体を製造するのに好ましく使用される 、ハーメチックシール製造方法の結果、極めて高い真空の完全性、超高真空（Ｕ Ｈ Ｖ）適合性が得られ、ウルトラクリーン度のプラズマ処理が可能となる。例えば 本発明のマルチゾーンＩＣＰソース構造体は、５×１０^-9トールもの低い真空ベ ース圧力と適合性があり、より良好である。 所定のマルチゾーンＩＣＰソース構造および特定のプロセス用途では、種々の 外部配線構造により一連の設計−実験（ＤＯＥ）を行うことにより、アンテナゾ ーンの間の最適なゾーン化およびアンテナセグメントの区分化（すなわちグルー プ分け）を行うことができる。ＲＦ周波数に応じ、種々のゾーン内でアンテナの ＲＦ電圧を最小にするように、マルチゾーンのＩＣＰ直列コンデンサを選択する 。 ほとんどのプラズマプロセスの実用的な応用例では、本発明のマルチゾーンＩ ＣＰ構造は２ゾーンまたは３ゾーン構造（例えば２００ｍｍまでのウェーハ処理 には２ゾーン構造）を使用することにより、プロセス条件を満たすことができる 。ゾーンの数をより多くすれば、より大きな基板（例えば３００ｍｍのシリコン ウェーハ）を処理できるという利点が得られる。プロセスの均一性および繰り返 し性を制御するように、適当なセンサ（例えばフルウェーハの干渉計センサ）と 共にマルチ変数のリアルタイムコントローラを使用できる。 本発明のマルチゾーンＩＣＰ構造は（種々の実施例に対し記載され、図示され ているように）、ＩＣＰアンテナセグメントに対し、直線状に整列された電気接 続フィードスルーを利用できるか、またはスタガー状でない構造における直線状 に整列されたセグメントリングの割れ部に関連して生じ得るプラズマプロセスの 不均一性を防止するように、スタガー状の電気的フィードスルーを利用できる。 例えば８個の円形アンテナセグメントを備えたマルチゾーンＩＣＰ構造では、あ るタイプの構造は、ＩＣＰハウジングの中心領域との間に延びる２本の直線状（ ほぼ径方向）のラインに沿ってラインアップされた８対の電気フィードスルーコ ネクタリード線を利用できる。この構造ではソースの直接下方であって（かつソ ースの極めて近くで）２本のセグメントフィードスルーラインの間で、所定のプ ラズマ密度の不均一性を得ることができる。割れた各アンテナセグメントリング を通る電流の遮断および非スタガー状の、すなわち直線状に整列されたフィード スルーの累積的な不均一効果に起因し、このような可能な不均一性を発生できる 。他方、螺旋パターンのフィードスルーの完全に３６０度の平面状のスタガー 配置を利用するように、隣接するセグメントの各対に対し、例えば４０度〜４５ 度に８つの割れたリングアンテンナセグメントに対し、８対のフィードスルーを スタガー状に配置できる。これにより、種々のアンテナセグメントの割れ部およ び関連するフィードスルーの生じ得る累積的な不均一性の作用を除くことができ る。従って、非スタガー状のフィードスルーパターンと比較したスタガー状の電 気フィードスルー（例えばスタガー状の螺旋フィードスルーパターン）の場合、 許容可能なプラズマプロセスの均一性に対するＩＣＰのソース一基板間の間隔の 許容可能な最小値はより小さくなる。 本発明の種々のＩＣＰ実施例におけるマルチゾーンアンテナセグメントに対す るガス分散キャビティの近接度により、ガス分散キャビティ内でプラズマが形成 される可能性がある。このようなガス分散キャビティ内でプラズマが形成される 可能性は、種々の手段および技術によって防止できる。１つの方法は、適当なセ ラミックファイバーまたはセラミック粉体（例えば制御された球状のセラミック 粒形を備えた粉体）でガス分散キャビティを満たす方法が挙げられる。このよう なガス分散キャビティをセラミック粉体またはセラミック充填材で満たすことは 、マルチゾーンＩＣＰソース構造体の最終組み立ておよびハーメチック接合前に 行うことができる。 本発明のマルチゾーンＩＣＰソース構造体はＩＣＰアンテナゾーンの各々に対 し、別個のＲＦ電源および専用のマッチングネットワーク（例えば３ゾーンＩＣ Ｐソース配線装置に対しては３つのＲＦ電源と３つのＲＦマッチングネットワー ク）を使用できる。しかしながら、別の方法として各ゾーンに関連する有効な負 荷インピーダンスおよび電流を調節するように、ゾーンの各々と直列に接続され た固定コンデンサまたは可変コンデンサのいずれかと並列にゾーンを電気的に配 線する方法が挙げられる。 別の可能性として、単一のＲＦ電源および単一のＲＦマッチングネットワーク （ＲＦマッチングネットワークは必要でない場合もある）に取り付けられた単一 のトランスの一次コイルと共に、種々のゾーンに対し調節自在な（サーバーまた はステップモータにより機械式に調節自在な）トランス結合を使用する方法が挙 げられる。これらの可能性のある装置により、単一のＲＦ電源でマルチゾーンの ＩＣＰプラズマの均一性を有効にリアルタイムで制御することが可能となり、こ の結果、システムのコストおよび複雑さを低減できる。図２５Ａおよび２５Ｂは 、単一ＲＦ電源を使用して３ゾーンのＩＣＰ動作および制御を可能にする２電源 配線装置の例を示す。図２５Ａは並列容量配線装置を示しているが、一方、図２ ５Ｂはマルチゾーン動作を可能にする調節自在なトランス結合構造を示している 。リアルタイムのマルチ変数コントローラが可変コンデンサバルブまたはトラン ス結合比の大きさを制御するステップモータまたはサーボモータに対し、制御信 号を発生する。例えばマルチ変数のリアルタイムコントローラは、リアルタイム のマルチゾーンの均一性制御を行うためにマルチゾーントランス結合比Ｍ₁、Ｍ₂ 、Ｍ₃を調節する。 以上で、図示した実施例を参照し、本発明について説明したが、この説明は単 に例にすぎず、限定的に解釈すべきものではないと理解すべきである。従って、 当業者がこの説明を読めば、本発明の実施例の細部および本発明の別の実施例の 細部を種々に変更することは明らかであり、容易に行うことができると更に理解 すべきである。かかる変更例および別の実施例のすべては、次の請求範囲に記載 の本発明の精神および真の範囲内に入るものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プラズマ媒体を発生するための誘導結合された、マルチゾーンプラズマソ ースにおいて、 前記プラズマ媒体に高周波電力を実質的に誘導結合するための第１アンテナ構 造体と、 前記プラズマ媒体に別の高周波電力を誘導結合するための少なくとも１つの増 設アンテナ構造体とを備え、前記第１アンテナ構造体と前記少なくとも１つの増 設アンテナ構造体とが共に作動され、低圧力プラズマ処理装置におかれた少なく とも１つの基板上で実質的に均一なプラズマ処理を提供するようになっている、 誘導結合されたマルチゾーンプラズマソース。 ２．前記アンテナ構造体に電力を供給するように作動する複数の高周波電源と 、 実質的に均一なプラズマ処理を提供するために複数の高周波電源を制御するよ うに作動できるリアルタイムのマルチ変数コントローラとを更に備えた、請求項 １記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ３．前記アンテナ構造体に電力を供給するように作動する複数の高周波電源と 、 実質的に均一なプラズマ処理を提供するために複数の高周波電源を制御するよ うに作動できる、予め指定された給電比を有するスケーラーコントローラとを更 に備えた、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ４．前記第１アンテナ構造体が導電性材料製の少なくとも１つのアンテナセグ メントを含む、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ５．前記第１アンテナ構造体が導電性材料製の少なくとも２つのアンテナセグ メントを含み、更に前記少なくとも２つのアンテナセグメントが少なくとも１つ の直列コンデンサを介し、直列に接続されている、請求項１記載の、誘導結合さ れたプラズマソース。 ６．前記少なくとも１つの直列コンデンサが前記第１アンテナ構造体の両端で 誘導される高周波電圧を低減するように作動される、請求項５記載の、誘導結合 されたプラズマソース。 ７．前記第１アンテナセグメントが実質的に円形の割れたリング状となってい る、請求項６記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ８．前記少なくとも１つの増設アンテナ構造体が導電性材料製の少なくとも１ つの増設アンテナセグメントを含む、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマ ソース。 ９．前記少なくとも１つの増設アンテナ構造体が導電性材料製の少なくとも２ つのアンテナセグメントを含み、更に前記少なくとも２つのアンテナセグメント が少なくとも１つの直列コンデンサを介して直列に接続されている、請求項１記 載の、誘導結合されたプラズマソース。 １０．前記少なくとも１つの直列コンデンサが前記少なくとも１つの増設アン テナ構造体の両端で誘導される高周波電圧を低減するように作動される、請求項 ９記載の、誘導結合されたプラズマソース。 １１．前記少なくとも１つの増設アンテナセグメントの各々の形状が実質的に 円形の割れたリング状となっている、請求項４記載の、誘導結合されたプラズマ ソース。 １２．前記高周波電力および前記別の高周波電力が単一の高周波電源によって 供給される、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 １３．前記単一の高周波電源に並列に前記アンテナ構造体を接続するように作 動できる、複数の調節自在なコンデンサを更に含む、請求項１２記載の、誘導結 合されたプラズマソース。 １４．前記高周波電源が、前記アンテナ構造体に対する高周波電力結合効率を 最大にするように作動できる高周波マッチングネットワークを更に含む、請求項 １２記載の、誘導結合されたプラズマソース。 １５．単一の高周波電源に結合するように作動できる調節自在なトランス結合 デバイスを更に含み、前記少なくとも１つの基板上で実質的に均一なプラズマ処 理を提供するように、マルチ変数コントローラによって前記調節自在なトランス 結合デバイスの結合パラメータを調節する、請求項１２記載の、誘導結合された プラズマソース。 １６．前記高周波電源が、前記アンテナ構造体に対する高周波電力結合効率を 最大にするように作動できる高周波マッチングネットワークを更に含む、請求項 １５記載の、誘導結合されたプラズマソース。 １７．前記第１アンテナ構造体および前記少なくとも１つの増設アンテナ構造 体が、前記プラズマ媒体の異なる領域におけるプラズマ密度の値を制御する機能 を提供する、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 １８．前記少なくとも１つの基板上で実質的に均一なプラズマ処理を行うよう に、予め指定された値に従って前記調節自在なコンデンサを設定する、請求項１ ３記載の、誘導結合されたプラズマソース。 １９．前記少なくとも１つの基板上で実質的に均一なプラズマ処理を行うよう に、マルチ変数コントローラによって前記調節自在なコンデンサを調節する、請 求項１３記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ２０．前記少なくとも１つの基板上で実質的に均一なプラズマ処理を確立する ように、予め指定された値に従って前記調節自在なトランスの結合デバイスの結 合パラメータを設定する、請求項１５記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ２１．前記高周波電力および前記別の高周波電力が少なくとも２つの別個の高 周波電源によって供給される、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマソース 。 ２２．前記少なくとも１つの基板上で実質的に均一なプラズマ処理を提供する ように、予め指定された電力設定ポイントに従って前記少なくとも２つの別個の 高周波電源を調節する、請求項２１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ２３．前記少なくとも１つの基板上で実質的に均一なプラズマ処理を提供する ように、マルチ変数コントローラによって前記少なくとも２つの別個の高周波電 源を調節する、請求項２１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ２４．前記プラズマ処理装置が半導体デバイス製造装置である、請求項１記載 の、誘導結合されたプラズマソース。 ２５．前記プラズマ処理装置がデータ記憶デバイス製造装置である、請求項１ 記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ２６．前記第１アンテナ構造体が実質的に平面状のアンテナを含む、請求項１ 記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ２７．前記少なくとも１つの増設アンテナ構造体が実質的に平面状のアンテナ を含む、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ２８．前記第１アンテナ構造体が円筒形アンテナを含み、前記少なくとも１つ の増設アンテナ構造体が円筒形アンテナを含む、請求項１記載の、誘導結合され たプラズマソース。 ２９．前記第１アンテナ構造体が円錐形アンテナを含み、前記少なくとも１つ の増設アンテナ構造体が円錐形アンテナを含む、請求項１記載の、誘導結合され たプラズマソース。 ３０．前記第１アンテナ構造体がグレード付加構造アンテナを含み、前記少な くとも１つの増設アンテナ構造体がグレード付加構造アンテナを含む、請求項１ 記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ３１．前記第１アンテナ構造体および前記少なくとも１つの増設アンテナ構造 体が電気的に絶縁性の材料から成る保護ハウジング内に埋め込まれている、請求 項１記載の誘導結合されたプラズマソース。 ３２．前記保護ハウジングが前記プラズマ処理装置のプロセスチャンバに真空 を与える真空支持部品に結合されている、請求項３１記載の、誘導結合されたプ ラズマソース。 ３３．前記保護ハウジングが熱伝導性材料から成る、請求項３１記載の、誘導 結合されたプラズマソース。 ３４．前記電気絶縁性材料がセラミックをベースとする材料である、請求項３ １記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ３５．前記セラミックをベースとする材料が窒化アルミニウムから成る、請求 項３４記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ３６．前記電気絶縁性材料がポリマーをベースとする材料である、請求項３１ 記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ３７．前記第１アンテナ構造体にＲＦ電力を供給するための第１ＲＦ電源と、 前記少なくとも１つの増設アンテナ構造体にＲＦ電力を供給するための、少な くとも１つの別個のＲＦ電源とを更に備え、 前記第１ＲＦ電源と前記少なくとも１つの別個のＲＦ電源とが関連し、前記プ ラズマ処理装置内で前記少なくとも１つの基板上で均一なプラズマ処理を提供す るようになっている、請求項１記載の装置。 ３８．前記第１ＲＦ電源と前記少なくとも１つの増設ＲＦ電源とがプラズマ製 造プロセス中にマルチＲＤＭＰプロセス制御のフレキシビリティおよび均一性の 調節を行うように別々に作動する、請求項３７記載の装置。 ３９．前記第１アンテナ構造体にＲＦ電力を供給するための第１ＲＦ電源と、 前記少なくとも１つの増設アンテナ構造体にＲＦ電力を供給するための、少な くとも１つの別個のＲＦ電源とを更に備え、 前記第１ＲＦ電源と前記少なくとも１つの別個のＲＦ電源とが関連し、前記プ ラズマ処理装置内で空間的に均一なプロセス密度およびイオン電流密度を得るよ うになっている、請求項１記載の装置。 ４０．前記アンテナ構造体が指定された基板サイズを有する前記少なくとも１ つの基板上で実質的に均一なプラズマ処理を提供するように選択された空間的位 置に、種々のサイズを有する複数の誘導コイルセグメントを含む、請求項１記載 の、誘導結合されたプラズマソース。 ４１．前記誘導コイルセグメントが種々の直径を有する、実質的に同心状の円 形の割れたライトとして形成されている、請求項１記載の、誘導結合されたプラ ズマソース。 ４２．前記誘導コイルセグメントの割れたリングが回転角方向にスタガー状と なっている、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ４３．前記プラズマ処理装置内でインサイトセンサーを使用してリアルタイム でプラズマプロセスのモニタを行うための光学的ビューポートを更に含む、請求 項１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ４４．前記インサイトセンサーがプラズマ放出センサーである、請求項４３記 載の、誘導結合されたプラズマソース。 ４５．前記インサイトセンサーがフルウェーハの干渉計センサーである、請求 項４３記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ４６．前記保護ハウジングが上部誘電プレートと下部誘電プレートとを含む、 請求項３１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ４７．前記上部誘電プレートが前記アンテナ構造体に電気接続するためのフィ ードスルーを含む、請求項４６記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ４８．前記上部誘電プレートが少なくとも１つのプロセスガス入口フィードス ルーと、該プロセスガス入口フィードスルーに関連した少なくとも１つのガス分 散キャビティとを含む、請求項４７記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ４９．前記下部誘電プレートが前記アンテナ構造体を収容するキャビティを含 む、請求項４８記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ５０．前記下部誘電プレートが前記少なくとも１つのガス分散キャビティから プロセスガスを注入するための複数の小径の孔を含む、請求項４９記載の、誘導 結合されたプラズマソース。 ５１．前記保護ハウジングが実質的に平面状のアセンブリである、請求項３１ 記載の誘導結合されたプラズマソース。 ５２．前記保護ハウジングが前記少なくとも１つの基板のサイズよりも大きい 直径を有する、実質的に円筒形のアセンブリである、請求項５１記載の、誘導結 合されたプラズマソース。 ５３．前記少なくとも２つのアンテナセグメントを接続する前記少なくとも１ つの直列コンデンサが、前記プラズマ処理装置の真空チャンバの外に置かれてい る請求項９記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ５４．前記アンテナ構造体が円形のアンテナセグメントを有する、請求項１記 載の、誘導結合されたプラズマソース。 ５５．前記アンテナ構造体が螺旋アンテナセグメントを有する、請求項１記載 の、誘導結合されたプラズマソース。 ５６．前記高周波電力および前記別の高周波電力が１ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの範 囲内の電気周波数を有する、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ５７．前記高周波電力および前記別の高周波電力が等しい電気周波数を有する 、請求項１記載の、誘導結合されたプラズマソース。 ５８．前記アンテナ構造体が前記少なくとも１つの基板にて、プラズマプロセ スパラメータをマルチゾーンで調節する能力を設定するように、前記プラズマ媒 体内で空間分解および制御能力を提供する、請求項１記載の、誘導結合されたプ ラズマソース。 ５９．プラズマ処理装置において、誘導結合された、マルチゾーンのプラズマ を発生するための方法であって、 誘導結合された第１アンテナ構造を使用してプラズマプロセスガスからプラズ マを発生する工程と 少なくとも１つの増設された誘導結合されたアンテナ構造体を使用し、プラズ マプロセスガスからプラズマを別個に発生する工程と、 前記プラズマ処理装置内で少なくとも１つの基板上で、実質的に均一なプラズ マプロセスを確立するように、少なくとも１つの増設アンテナ構造体と調和させ て前記第１アンテナ構造体を作動する工程とを備えた、誘導結合されたプロセス を発生するための方法。 ６０．第１高周波電源を使用し、前記誘導結合された第１アンテナ構造体に高 周波電力を供給する工程と、 少なくとも１つの別個の高周波電源を使用し、前記少なくとも１つの増設され た誘導結合されたアンテナ構造体に高周波電力を供給する工程と、 前記少なくとも１つの基板上で均一なプラズマ処理を達成するよう、前記第１ 高周波電源と前記少なくとも１つの別個の高周波電源とを連動させる工程とを更 に備えた、請求項５９記載の方法。 ６１．プラズマ処理中にプロセス制御のフレキシビリティおよび均一性を調節 するよう、前記第１高周波電源および前記少なくとも１つの別個の高周波電源を 別々に作動させ、調節する工程を更に含む、請求項６０記載の方法。 ６２．単一の高周波電源を使用して前記第１の誘導結合されたアンテナ構造体 および前記少なくとも１つの増設された誘導結合されたアンテナ構造体に高周波 電力を供給する工程と更に含む、請求項５９記載の方法。 ６３．単一の高周波電源を使用して高周波電力を提供する工程が、少なくとも ２つの調節自在な受動形電気部品を介し、前記単一の高周波電源からの電力レベ ルを調節自在に送ることを更に含む、請求項６２記載の方法。 ６４．実質的に均一なプラズマプロセスを確立するよう、前記調節自在な受動 形電気部品を別々に作動させ、これら部品の設定ポイントを調節する工程を更に 含む、請求項６３記載の方法。 ６５．単一の高周波電源を使用して高周波電力を供給する工程が、前記単一の 高周波電力と前記第１の誘導結合されたアンテナ構造体との間に調節自在な結合 部を有するトランスを挿入することを更に含む、請求項６２記載の方法。 ６６．実質的に均一なプラズマプロセスを確立するよう、前記トランスを別々 に作動させ、前記調節自在な結合部分を調節する工程を更に含む、請求項６５記 載の方法。 ６７．前記プラズマ処理装置内の前記少なくとも１つの基板のサイズに従った 大きさの、誘導結合されたアンテナセグメントの複数の個々の組として作動する ように前記少なくとも１つの増設された誘導結合されたアンテナ構造体を制御す る工程を更に含む、請求項５９記載の方法。 ６８．前記誘導結合された第１アンテナ構造体および前記少なくとも１つの増 設されたアンテナ構造体内の分布された共振コンデンサにより、前記誘導結合さ れた第１アンテナ構造体と前記少なくとも１つの増設されたアンテナ構造体との 間の高周波電圧を低減することにより、前記プラズマ処理装置内の電界によって 誘導されたアークの発生を最小にする工程を更に含む、請求項５９記載の方法。 ６９．前記プラズマ処理装置を探査し、実質的に均一なプラズマプロセスを確 立するために少なくとも１つの現場センサーを使用し、前記誘導結合された第１ アンテナ構造体および前記少なくとも１つの誘導結合された増設アンテナ構造体 をリアルタイムでマルチゾーン制御する工程を更に含む、請求項５９記載の方法 。 ７０．稼働ごとに第１の高周波電源により供給される電力および少なくとも１ つの増設された高周波電源により供給される電力を調節するよう、センサーによ って供給される制御信号をマルチ変数コントローラに送る工程を更に含む、請求 項６０記載の方法。 ７１．リアルタイムベースで第１の高周波電源により供給される電力および少 なくとも１つの増設された高周波電源により供給される電力を調節するよう、セ ンサーによって供給される制御信号をマルチ変数コントローラに送る工程を更に 含む、請求項６０記載の方法。 ７２．誘導結合された高密度のマルチゾーンプラズマソースを形成するための 方法において、プラズマプロセスガスからプラズマを発生するための誘導結合さ れたコイルセグメントの第１の組を形成する工程と、 プラズマプロセスガスから別個にプラズマを発生するための誘導結合されたコ イルセグメントの少なくとも１つの別個の組を形成する工程を更に備え、個々に 制御された誘導結合されたコイルセグメントの前記第１の組と誘導結合されたコ イルセグメントの前記少なくとも１つの別個の組とが関連し、実質的に均一なプ ラズマプロセスを実行するように空間的に改造されたマルチゾーン動作を行う、 誘導結合された高密度のマルチゾーンプラズマソースを形成するための方法。 ７３．誘導結合されたコイルセグメントの前記第１の組に高周波電力を供給す るための第１の高周波電源を形成する工程と、 誘導結合されたコイルセグメントの前記少なくとも１つの別個の組に高周波電 力を供給するための少なくとも１つの別個の高周波電源を形成する工程とを備え 、 前記第１高周波電源および前記少なくとも１つの別個の高周波電源が、少なく とも１つの基板に作用する半導体デバイスのプラズマ製造装置のプロセス環境に おける均一なプラズマ密度およびイオン電流密度を形成するように形成されてい る、請求項７２記載の方法。 ７４．プラズマ形成プロセス中にプロセス制御のフレキシビリティおよび均一 性の調節をするために別々に作動させるよう、前記第１の高周波電源および前記 少なくとも１つの別個の高周波電源を利用する工程を更に含む、請求項７４記載 の方法。 ７５．誘導結合されたコイルセグメントの前記第１の組に高周波電力を供給す るための第１の高周波電源を利用する工程と、 誘導結合されたコイルセグメントの前記少なくとも１つの別個の組に高周波電 力を供給するための少なくとも１つの別個の高周波電源を利用する工程とを備え 、 前記第１高周波電源および前記少なくとも１つの別個の高周波電源が、プラズ マ形成プロセス環境内で十分な大きさのプラズマ密度およびイオン電流密度を達 成するように作動する、請求項７３記載の方法。 ７６．所定の基板サイズに従った大きさの複数の誘導結合されたコイルの割れ たリングを含むように、誘導結合されたコイルセグメントの前記少なくとも１つ の別個の組を形成する工程を更に含む、請求項７３記載の方法。 ７７．プラズマ形成プロセス環境内での、電界によって誘導されるアークの発 生を最小にするよう、少なくとも１つの直列コンデンサを使用し、前記誘導結合 されたコイルセグメントを相互に接続する工程を更に含む、請求項７３記載の方 法。 ７８．誘導結合されたコイルセグメントの前記第１の組および誘導結合された コイルセグメントの前記少なくとも１つの別個の組のマルチゾーン制御を可能に するよう、プラズマ形成プロセス環境内との関連のために、少なくとも１つの現 場センサーを利用する工程を更に含む、請求項７３記載の方法。