JP2003510780A

JP2003510780A - 大きい領域を有するプラズマ源における均一ガス分布

Info

Publication number: JP2003510780A
Application number: JP2001527314A
Authority: JP
Inventors: コルポ，パスカル; ロッシ，フランソワ
Original assignee: ユーロピアンコミュニティ（イーシー）
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2003-03-18
Also published as: DE69940260D1; CA2386078A1; KR20020048415A; ES2320501T3; ATE420453T1; CA2386078C; NO20021492D0; US6682630B1; NO20021492L; EP1089319B1; KR100797206B1; WO2001024220A3; EP1089319A1; NO327017B1; WO2001024220A2; IL148912A0; DK1089319T3

Abstract

(57)【要約】本発明の装置は、プラズマ処理チャンバ（２０）内のフィールドアドミッション窓（２２）を介し時間変動する磁場を発生させ、誘導結合によりチャンバ内にプラズマを発生し且つ維持する。装置は、磁極面構造（３８ａ）を有する磁気コア（３８）と、磁気コアに関連付けられる誘導子手段（４０）とを含み、これらは、磁極面構造全体に亘って時間変動する磁場を発生し、装置は更に、磁気コアを通りチャンバ内にガスを注入するための手段（４２、４４、４８、５１）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［本発明の属する技術分野及び関連技術］本発明は一般的に、プラズマアシスト処理を用いる表面加工の装置及びその使
用方法に関し、より詳細には、排他的にではないが、大きい平らな基板の加工に
関する。

【０００２】このような加工には、エッチング、蒸着、洗浄、パシベーション、及び、イオ
ン注入が含まれる。

【０００３】大きい基板をプラズマ処理するための新しい要求は、市場で入手可能なプラズ
マ源に対しより一層重要となってきている。プラズマアシスト処理の成功は、こ
のようなプラズマ源のスケーラビリティに依存する。

【０００４】このような要求を満たすために、例えば、広い圧力範囲に亘って低く且つ制御
可能なエネルギーを有する高密度の反応種の発生、及び、基板全体への最高の均
質性といったプラズマ特性で大きい基板を処理する新しいプラズマ源が考え出さ
れなければならない。

【０００５】プラズマ処理では一般的に、ガス入口に接続される真空チャンバと、ガスフロ
ー及びガス圧力を制御するポンプ装置が使用される。電気エネルギーが真空チャ
ンバに付加され、ガス中の自由電子をガス分子のイオン化のエネルギーまで加速
し、それによりプラズマが発生される。イオン化現象は幾つかの電子を自由にし
、これらの電子もイオン化エネルギーまで加速されることが可能である。

【０００６】ガス中の自由電子に付加されるエネルギーは一般的に、電場、変動磁場、又は
、両方によって達成される。

【０００７】プラズマ処理において、プラズマを発生するために使用される従来の方法の１
つは、いわゆる容量結合型プラズマとして知られる技術によるものである。プラ
ズマは、自由電子を加速する電場を形成する２つの電極間にＡＣ電圧を印加する
ことによりもたらされる。一般的に、２つの電極のうちの１つは、基板ホルダで
ある。２つの電極間に印加されるＡＣ電圧によって発生される印加エネルギーは
、同時にイオンのフラックス及び運動エネルギーも制御する。この２つのパラメ
ータは結合されるので、このプロセスは最適化するのが困難である。

【０００８】プラズマ処理に使用される他のプラズマ源は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）に基づく。この処理法では、マイクロ波電力が定磁場と共にガスに付加され
、電子路を円形の路に変形する。磁場の強度は、電子のジャイレーション周波数
が、電界の周波数と同一となるようにされ、これは、電子加速の効率を向上する
共鳴効果をもたらす。このようなタイプの励起モードは、高いイオンフラックス
及び低いイオンエネルギーを有するプラズマを供給可能である。イオンエネルギ
ーは、基板に独立したバイアスを印加することにより制御可能である。しかし、
このような装置は複雑且つ高価である。更に、特にプラズマ源をスケールアップ
する又はその均質性に関し、プラズマ処理に期待される特徴に関し依然として制
限されている。

【０００９】この何年かの間に新世代プラズマ源が開発され、これらは良好な見込みを有す
る。新世代プラズマ源は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）として知られ、例えば、
米国特許第４，９４８，４５８号及び第５，２７７，７５１号に説明されるもの
が挙げられる。プラズマは、スパイラル状のプレーナコイルによって発生される
変動磁場によって形成される。電子は、コイル面と平行な円形路及びプラズマチ
ャンバの絶縁窓において加速される。この構成は、低い機械エネルギーを有する
高密度のプラズマを供給するが、装置の寸法が大きくなるとコイルの中心及び境
界における均質性に関し固有の不具合を有する。この不具合によって、処理法の
スケーラビリティが制限されてしまう。

【００１０】米国特許第５，４３５，８８１号は、好適な低圧プレーナプラズマを発生する
装置を示す。この装置は、２×２の又はそれより大きい互い違いにされる磁極（
多極）のアレイを含む。この特許に記載される利点は、多くの変動磁極を付加す
ることにより大きいプラズマを発生し、従って、非均等なプラズマ領域は非常に
小さいという可能性である。

【００１１】しかし、このような設計は、２×２の磁極間の間隔及び励起周波数だけでなく
、使用時の動作圧力に依存しなければならなくなる。この間隔は電子の平均自由
行程に依存し、この平均自由行程は圧力が増加すると減少する。従って、処理要
件として高い動作圧力が必要である場合、２×２の磁極間の間隔はかなり小さく
されなければならない。このことは技術的な面から決定的となる。この処理法で
はさらに、様々な処理圧力に対し様々な多極分布を必要とし、これは、この処理
法の産業上の柔軟性及び利用可能性を低下させてしまう。

【００１２】従来技術の装置のいずれも、チャンバ中心におけるガス分布の均一性に問題が
ある。ガス分布は通常、プラズマチャンバの側壁に配置されるリングを用いて行
われるが、これは、チャンバの中心におけるガス分布を均一にすることができな
い。この不均一性は、プラズマチャンバの面積が増加するとより一層深刻になる
。更に、ガス分布手段は通常金属材料から形成され、これは、チャンバ内の磁場
を乱し、従って、プラズマ密度も乱してしまう。

【００１３】文書ＥＰ−７７６６５４に、中心のガスフィードシリコン又は半導体シーリン
グを介しガスを注入することによりウェーハ表面全体に亘って均一なガス分布が
達成されるプラズマ反応炉又はプラズマチャンバが明確に開示される。

【００１４】この装置を図１に概略的に示す。この装置は、半導体シーリング６によって覆
われるプラズマチャンバ２を含み、半導体シーリング６にはガス注入管１２、１
４が通される。ガス注入管１４は中心のガスフィードパイプ１６に接続される。

【００１５】オーバヘッドインダクティブコイルアンテナ４は絶縁アンテナホルダ８内に保
持され、アンテナホルダ８は、インピーダンス整合回路１０を介しプラズマ源電
源に接続される。

【００１６】この装置では、約２０００乃至３０００ボルトの電圧が通常コイルアンテナに
印加される。従って、対応して非常に高い電界が半導体シーリング６によって構
成される誘電窓に発生される。

【００１７】上述の文書は更に、上部のシーリング材料として誘電体又は半導体のいずれか
を選択することを提案する。しかし、誘電体又は半導体材料は、その容量結合に
よりガス注入管１２、１４内でプラズマの形成をもたらし、これはガスを消費し
且つ半導体のシーリングを損傷する可能性がある。

【００１８】［発明の概要］本発明は、誘導結合によりプラズマ処理チャンバ内においてプラズマを形成又
は維持するよう上記チャンバ内に時間的に変動する磁場を発生させる装置に関す
る。本発明の装置は、 −磁極面構造又は単極性の磁極面構造を有する磁気コアと、 −磁気コアに関連付けられ、磁極面又は単極性の磁極面構造全体に略均一に分布
される時間変動する磁場を発生する誘導子手段と、 −磁気コアを通りチャンバ内にガスを注入する手段とを含むことを特徴とする。

【００１９】プラズマチャンバ内にガスを注入する手段は、磁気コアを通されて配置又は挿
入されるので、時間変動する磁場を発生する装置を有するプラズマ処理チャンバ
内において、磁場を乱すことなく均一な又は制御されたガス分布が達成される。

【００２０】更に、磁気コアは、ガス注入手段を誘導子手段から静電気的に絶縁する。つま
り、磁気コアは、ガス注入手段と誘導子手段との間で静電気スクリーンとして機
能し、それにより静電結合の危険性を排除する。ガス注入手段自体におけるプラ
ズマ誘導の危険性が減少される。

【００２１】本発明の１つの実施例では、チャンバ内にガスを注入する手段は、シャワーヘ
ッド状のガス注入を形成する。

【００２２】例えば、ガス注入手段は、磁気コアを通され分布される複数の注入パイプを有
利に含む。これらの注入パイプはステンレススチール材料、又は、絶縁材料から
形成される。

【００２３】この実施例の利点は、多数の注入パイプが、磁場を乱すことなく適応可能であ
るということである。つまり、多数のパイプはプラズマチャンバ内の磁場に影響
を与えない。

【００２４】パイプの直径は、同一の磁気コアで異なることが可能である。より多くのガス
が、比較的小さいパイプよりも大きいパイプを通され注入される。従って、プラ
ズマチャンバへの制御されたガス注入が達成可能である。

【００２５】注入パイプは、注入パイプにガスを送るガス分布手段に接続される。

【００２６】これらのガス分布手段は優先的に、上記プラズマ処理チャンバの内側空間とは
反対側の磁気コアの側面に配置される。

【００２７】１つの実施例では、ガス分布手段は共通ガス注入パイプを含み、ガスは共通ガ
ス注入パイプを通り上記注入パイプに送られる。この共通ガス注入パイプは、特
に、腐食性ガスの場合にはステンレススチールから形成されることが好適である
。

【００２８】もう１つの実施例では、ガス分布手段は、プラズマ処理チャンバの内側空間と
は反対側の磁気コアの側面に配置されるカバーと、カバーと磁気コアとの間の空
隙とを含み、注入パイプは空隙内に入り込む。

【００２９】上記カバーと上記磁気コアとの間の空隙にて、１つのガス又は複数のガスが混
合され、それにより、プラズマチャンバの内側空間に分布される又は注入される
ガスの均質性が増加する。従って、空隙は磁気コアの上方にあるガス分布領域を
形成する。

【００３０】更に、この配置は、任意のガス分布パイプ（即ち、ステンレススチール製の共
通ガス注入パイプ）が磁極に接することが阻止される。

【００３１】単極の磁極面構造は、一体構造の単一の磁極面によって構成されることが好適
である。このようにして、プラズマ処理チャンバは略連続的な表面に面するので
、均一性が更に高められる。

【００３２】しかし、磁極面構造を、それぞれプラズマ処理チャンバの一部に面する２つ以
上の磁極面又は単極性の磁極面に分割することが可能である。この代替の解決策
は、磁気コアによって覆われるべき領域が特に大きい場合に考慮され得る。磁極
面は、任意の瞬間において全ての磁極面が同一の極性を有することが保証される
よう同時性を保ちながらそれぞれの誘導子及び電源に関連付けられる。或いは、
磁極面は共通の磁気コア及び誘導子から物理的に懸架されてもよい。

【００３３】好適な構成では、磁極面構造は、磁気コアの端面を構成する。

【００３４】磁気コアは、磁極面と平行な面に沿った路に少なくとも１つの電気的な不連続
性を含み、それにより、渦電流がコアを循環することを阻止する。レンツ（Lenz
）の法則によると、磁気コアを通過する磁束線は渦電流を形成しやすく、これは
磁極面の平面で循環する。これらの電流が自由にコアの周りを循環することが可
能にされると、これらの渦電流は、コイルによって発生される磁束線とは反対の
磁束線を形成し、これは、磁極面から放出されるネット磁場エネルギーの効果を
減少し、且つ、望ましくなくコアを加熱してしまう。

【００３５】不連続性は、１つ以上のラミネーションの形式であってよい。ラミネーション
は、コアの中心又は中心付近の点からコアの外周に半径方向に延在することが好
適である。ラミネーションは、磁極面構造に対し垂直な方向に測定される磁気コ
アの幅全体を占めてもよい。

【００３６】渦電流の上述したような問題は、特に例えば、使用されるコア材料及び動作周
波数に依存して幾つかのコア設計においてより顕著である場合もあるが、そのよ
うな不連続性を常に設けなければならないわけではない。

【００３７】誘導子手段は、磁気コアの少なくとも一部分のまわりで１つ以上の巻回を形成
するよう配置される導体を含む。誘導子手段は、磁気コアの外周に巻きつけられ
てもよい。誘導子手段は、磁気コアの、例えば、磁極面に形成される溝状パター
ン内に入れられるプレーナ状の巻線を含んでもよい。

【００３８】誘導子手段は、約１０ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの周波数範囲、１３．５６ＭＨ
ｚの典型的な動作周波数はで電流を供給する電源によって駆動されることが好適
である。インピーダンス整合及び力率補正のための回路を、必要である場合には
、電源と誘導子の間に設けることが可能である。

【００３９】本発明は、 −少なくとも１つのフィールドアドミッション開口又はウィンドウを有するプラ
ズマ処理チャンバと、 −上記チャンバ内に時間変動する磁場を形成するよう配置され、上述された少な
くとも１つの磁場発生装置と −磁場発生装置を駆動させる電源手段とを含むプラズマ処理装置に関する。

【００４０】フィールドエミッション面とプラズマ環境との間にバリアが形成可能であり、
それにより、表面がチャンバを汚すことを阻止する。

【００４１】このようなバリアは、上記磁極面構造とプラズマ処理チャンバの内側空間との
間に維持される誘電材料のシートを含む。

【００４２】或いは、上記バリアは、上記プラズマ処理チャンバの内側空間と磁場発生装置
との間の少なくとも１つのフィールドアドミッション窓を含む。この場合、チャ
ンバ内にガスを注入する手段は、磁気コア及び窓を通る。

【００４３】この場合、磁気コアは、窓に接するよう又は窓の付近に置かれるよう適応され
る単極の磁極面を有する。

【００４４】磁気コアは、プラズマチャンバの開口又は窓の形状及び寸法に容易に合わせる
ことが可能である。磁気コアは必要に応じて、例えば、円形、矩形、又は、多角
形の磁極面を有することが可能である。

【００４５】処理チャンバの窓は平らである必要はなく、例えば、窓が従属する壁部の形状
に従うよう湾曲していてもよい。磁気コアも同様に、チャンバ内に均一な状態を
供給するよう窓の湾曲に従ってプレーナ状でない磁極面構造を有する。

【００４６】注入パイプの場合、各注入パイプは、窓の対応する孔を通って窓を通され、各
注入パイプの端は、対応する孔の外周に溶接される。

【００４７】プラズマ処理チャンバは、幾つかのフィールドアドミッション窓を含んでもよ
い。例えば、プラズマ処理チャンバは２つの対向する窓が設けられてもよい。チ
ャンバが浅い構成の場合（例えば、円形又は矩形の断面）、窓は、奥行きのない
方の壁の各端に設けられてもよい。チャンバが細長い構成を有する場合（例えば
、円形又は矩形断面）、窓は、細長い方の壁に、例えば、１対の又は複数対の対
向する窓として配置されて形成されてもよい。

【００４８】［好適な実施例の詳細な説明］本発明及びその利点は、添付図面を参照しながら、例示的な例として挙げる好
適な実施例の以下の説明から良好に理解できるであろう。

【００４９】図２Ａに本発明の第１の実施例を示す。本発明の第１の実施例では、処理チャ
ンバ２０は奥行きのない円筒状の容器であり、その内部においてプラズマが発生
又は維持される。従来の処理チャンバと同様に、処理チャンバ２０は、ワークピ
ース２６の支持体２４と、チャンバ内のガス圧力を調節するようポンプ装置（図
示せず）に接続される少なくとも１つのガス出口ポート３０とを含む。

【００５０】処理チャンバ２０は更に、ワークピース支持体２４を介しワークピース２６を
加熱する手段を含む。このために、ワークピース支持体２４には、ワークピース
２６に熱的接触するよう適応される加熱抵抗が具備され、制御可能な加熱電流源
３２によって動力が与えられる。加熱電流源３２は、ワークピースの温度に反応
する温度センサ（図示せず）と共に動作し、一定に設定される温度又は要件に従
う所定の時間に依存する温度変動を形成する。図２Ａには示さない冷却手段は、
作業基板２４を冷却するために使用可能である。例えば、基板２４内に埋め込ま
れ、ポンプ及び冷却器に接続される流体循環コンジット内を冷却液が循環する。

【００５１】処理チャンバ２０は更に、ワークピース２６にバイアスをかける手段を含み、
ワークピースにケーブル接続又は物理接触によって接続するワークピース支持体
２６のレベルにおいて、例えば、１つ又は多数の電気接触子（図示せず）を含む
。接触子は、チャンバ２０の外側にあるバイアス源３４によって給電され、この
バイアス源３４はａｃバイアス（無線周波数を含む）、ｄｃバイアス、又は、接
地バイアスを供給するよう設定可能である。

【００５２】本発明の装置は更に、時間変動する磁場発生器としての誘導フィールドエネル
ギーフィールド源３８を含む。磁場は、誘導子巻線４０に関連付けられる磁気コ
ア３８によって発生される。

【００５３】磁気コアは、プラズマチャンバの内側空間５０に面する磁極面３８ａを有する
。誘導子巻線４０は、様々な変形に従って構成されることが可能であるが、その
うちの１つを図２Ａ乃至図２Ｃに示し、それ以外は、図３Ａ乃至図３Ｃを参照し
ながら説明する。

【００５４】コア３８は、コア３８に接続される別個のバイアス源６１によって磁極面３８
ａのレベルにおいて所定の電位を形成するようバイアスがかけられることが可能
である。バイアス源はａｃバイアス（無線周波数を含む）及びｄｃバイアスを供
給するよう設定されるか又はコア３８を接地させるよう設定されてもよい。

【００５５】磁気コアと誘導子とを組合わせることは、誘導子によって発生される磁場を増
強且つ均質にし、磁束線は、磁極面構造全体に亘って均等に分布される。この効
果は、使用可能な典型的なコア材料（例えば、軟鉄、鉄合金、又は、強磁性体）
が、例えば約１０００以上の非常に高い透磁率（μ）を有する場合は特に顕著と
なる。

【００５６】磁気コアと磁極面構造とを組合わせることにより、チャンバ開口２１の面と平
行に形成されスパイラル路を有する誘導子だけに基づいた磁場エネルギー源と比
較すると、誘導子の中心における磁場の「死角」が少なくなる。

【００５７】その結果、大きい開口領域を有するプラズマ処理チャンバが使用可能となり、
それにより、アクティブ領域全体において均質なプラズマ条件下で対応して大き
いワークピースを処理可能となる。例えば、このような種類の装置は、例えば、
約０．５平方メートル以上の寸法を有するＬＣＤといったフラットパネルディス
プレイを処理するために使用可能となる。

【００５８】注入管又は注入パイプ４２、４４は、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように磁気コア
内に開けられる又は通される孔３９、４１を通り磁気コアを通される。図２Ｂに
示すように、注入管は、磁極面３８ａ又は磁気コア自体によって画成される面に
対し垂直であることが好適である。

【００５９】注入管はノッチ４６の間を通過し、ノッチ４６にはコイル又は巻線４０が挿入
される。注入パイプにガスを送るガス分布手段４８は、プラズマ処理チャンバの
内側空間５０とは反対側の磁気コアの側面上に配置される。図示する実施例では
、ガス分布手段は共通のガス注入パイプ４８、５１を含み、この共通のガス注入
パイプを介し、ガスが様々な注入パイプ４２、４４に送られる。パイプ５１は、
ガス供給手段４５に接続され、ガス供給手段４５は、ガスコンテナ、ポンプ手段
、及び、パイプ５１への接続手段を含む。

【００６０】注入パイプ４２、４４は、ステンレススチール又は絶縁材料（例えば、セラミ
ックアルミナ）から形成される。共通のパイプ４８、５１はステンレススチール
から形成される。

【００６１】パイプ５１、４８、４４、及び、４２を通りガスが注入されると、ガスはガス
ジェット５２、５４から内側空間５０内に噴霧され、それにより、シャワーヘッ
ド状のガス注入が形成される。この結果、内側空間内において、特に、ワークピ
ース２６全体に亘って均質なガス雰囲気がもたらされる。

【００６２】図２Ａ及び図２Ｂでは、注入パイプ４２、４４は同一の直径を有するものとし
て概略的に示される。しかし、注入パイプ４２、４４は、異なる直径を有して同
一の磁気コアを通されてもよく、それにより、磁気コアを介してのガスフローの
制御を容易にする。大きい直径を有するパイプの領域では、比較的小さい直径を
有するパイプの領域より多くのガスが注入される。

【００６３】磁気コア３８は、要求される構造仕様に設計可能な任意の強磁性体、又は、例
えば、フェライトのような磁性セラミックから形成可能である。

【００６４】比較的高いフィールド周波数が考慮される（例えば、３０ｋＨｚ乃至５ＭＨｚ
以上）場合、磁性粉末と、例えば、米国ミシガン州のトロイにあるFluxtrol Man
ufacturing, Inc.から「Fluxtrol F（登録商標）」の名称で市販される誘電結合
剤よりなる材料、又は、他の任意の同様の材料から形成可能である。このような
材料は、積層構造を用いる必要なく、最小の渦電流損失を有する最良のフィール
ドの均一性を供給するという利点を有する。

【００６５】図２Ａに示す実施例では、磁気コア３８、従って、その磁極面３８ａは、閉回
路冷凍システムによって冷却される。閉回路冷凍システムは、磁気コア３８内に
埋め込まれ、出口５及び入口６３を介しポンプ６３及び冷却器６４に接続される
流体循環コンジット（図２Ａ及び図２Ｂには図示せず）を含む。

【００６６】図２Ｂに示す構成では、磁気コア３８内に溝状パターン４６が形成され、そこ
に誘導子巻線４０を受容する。本実施例では、溝４６は、処理チャンバ２０の内
側空間に面する磁極面３８ａに露出され、磁極面３８ａ全体に亘って存在する。
このパターンは磁気コアの形状に従うスパイラル状の又は同軸状の閉路を形成可
能である。誘導子巻線４０は溝４６内に完全に入るよう配置され、溝は１つ以上
のスタックされる巻線層を収容するのに十分な深さがある。誘導子４０は、例え
ば、円形又は矩形断面を有する。

【００６７】隣接するノッチ４６−１と４６−２間に配置される突出部３９は、その中を通
る注入管４２の直径より大きい。従って、これらの突出部は、注入管４２と巻線
４０との間に静電シールドを形成し、注入管と巻線との間における任意の結合を
排除する。

【００６８】図２Ｃは、磁気コア３８を示す底面図であり、溝４６はスパイラル状の路を形
成し、磁気コア３８に孔３９、４１があけられるか又は通される。

【００６９】図３Ａに示す変形では、誘導子４０は、それぞれ等しい半径の１つ又は多数の
巻回（一般的には３乃至１０）を有するコイルとして巻かれ、磁気コア３８と同
心であり、磁気コア３８の外周に近い金属管を含む。金属管は、例えば、銅、又
は、銀メッキされた銅から形成可能であり、一般的に約５乃至２５ｍｍ、又はそ
れ以上の断面を有する。図示する実施例では、誘導子巻線は、磁気コア３８の材
料内の溝４７内に入れられる。

【００７０】上述の変形は、以下の更なる利点を提供する。磁気コアが、渦電流損失に対し
影響を受けやすい材料から形成される場合、渦電流の損失は、図３Ａに示す積層
状のコア構造を用いて比較的低い周波数が使用されると排除することができる。
絶縁材料からなるラミネーション３７は、コア３８を中心部から放射状にされる
絶縁性のセグメントに分割し、それにより渦電流が循環することを阻止する。或
いは、セグメント３８ｃは空隙によって分離されてもよい。

【００７１】図３Ａ及び図３Ｂに示す変形では、冷凍システムの流体循環コンジット６５は
、磁気コアの周りのパイピングの幾つかの巻回を含んでもよい。放熱を改善する
には、パイピングにはコアに埋め込まれるフィン又は等価構造物が関連付けられ
ることが可能である。

【００７２】図３Ｂは、図３Ａに示す構造の断面図である。この図面は、ガス注入パイプ４
２、４４、４８、及び、５１を示し、そのうちパイプ４２、４４は、磁気コア３
８を通されることが分かる。磁気コア３８はここでも、パイプ４２、４４と誘導
子手段又は巻線４０との間の静電スクリーンの役割を果たし、パイプと巻線との
間における任意の結合を排除する。

【００７３】図３Ｃは、本発明に使用可能である磁気コア構造のもう１つの変形の断面図で
ある。導体巻線４０は、磁気コア３８の外周に形成される。この実施例では、導
体は矩形断面を有し、２つの巻線層を形成する。この図面は更に、ガス注入パイ
プ４２、４４、４８、及び、パイプ４２、４４と誘導子手段又は巻線４０との間
に静電スクリーンを示すが、そのうちのパイプ４２、４４は磁気コア３８を通さ
れることが分かる。このスクリーンは、上述した他の実施例及び変形と同様に、
パイプと巻線との間における任意の結合を排除する。

【００７４】上述した実施例及び変形のいずれにおいても、誘導子を形成する巻回の数は決
められ、これは特に電力源６１と整合するインピーダンスによって決められる。

【００７５】電源６１は従来通りの設計であり、無線周波数（ＲＦ）発生器を含み、発生器
の電力出力は、負荷に整合するインピーダンス及び力率（フェーズファクタ）の
容量性素子を有する同調回路（図示せず）を介しコイル４０に接続される。一般
的に発生器６１は、１３．５６ＭＨｚの周波数で動作するが、この値は、設計の
仕様に依存して例えば、数１０ｋＨｚから２、３０ＭＨｚの値であってもよい。

【００７６】高周波電源６１からの電流はコイル４０の周りを循環し磁場を発生させるが、
その磁束線は、コイルの領域内においてコイル面に対し略垂直であり、従って、
磁極面３８ａに対し垂直である。磁束線は、コイルを流れる高周波電流のサイク
ルごとに入れ替わり、サイクルごとに同様に入れ替わる極性を有する磁気コア３
８の磁化を形成する。従って、磁気コアの単極性の磁極面３８ａは、Ｎ極とＳ極
との間で交互に磁化されるが、任意の一瞬において、その領域全体に亘って同一
の極性を有するので、この観点から単極性の磁極面として考えられる。コア材料
は高い透磁率を有するので、単極性の磁極面３８ａからの磁場線は均一な密度で
あることが保証される。プラズマ処理チャンバ２０内の空間５０と、従ってワー
クピース２６は、相当して均一なプラズマ環境を経験する。

【００７７】図２Ｂ及び図３Ｃに示す変形において、磁気コア３８は、渦電流を排除するた
めに電気路が遮断されてもよいが、遮断されなくてもよい。

【００７８】更に、上述の変形におけるコア冷却システムは、コア３８及び誘導子巻線４０
の上面（即ち、磁極面３８ａとは反対側の表面）と熱的接触するよう置かれる冷
却プレート５３を含む。冷却プレート５３は図２Ａに説明されるような冷却シス
テムに接続するコンジットを含み、注入パイプ４２、４４がその内部を通される
。

【００７９】この冷却プレートは、或いは、又は、追加として、熱を発散するよう適応され
るヒートシンク構造を含むことが可能である。この場合、ヒートシンク構造は、
強制エアフローに関連付けられる。

【００８０】更に、上述の実施例及びそれらの変形のいずれにおいて、誘導子４０は、矩形
以外の断面、例えば、円形の断面を有することが可能である。更に、プラズマ処
理チャンバ２０の幾何学形状、従って、磁気コアの幾何学形状は円筒状である。
しかし、同様の概念を他の幾何学形状（例えば、矩形、長楕円形、長円形、又は
、多角形）に容易に置き換え可能である。

【００８１】フィールドエネルギー源は更にプラズマチャンバの内側空間５０に対し密閉カ
バーを形成する。プラズマチャンバの外周と磁気コアとの間に密閉手段が配置さ
れる。

【００８２】上述される実施例及びその変形では、磁気コア３８の外周はショルダ部７０を
画成し、ショルダ部７０は、処理チャンバの開口周りにある対応するリム部７２
に密閉ガスケット７４を介し載せられる。

【００８３】フランジ７６ａ、７６ｂはそれぞれショルダ７０及びリム部７２から外側に突
出し、磁気コア３８をプロセスチャンバ２０に対しナット−ボルト留め具７８に
よって保持且つ締付け、それにより、ガスケット７４による適切なシールを保証
する。磁気コア３８は、チャンバ２０を形成する機械構造から電気的に絶縁され
、それにより、磁気コア３８はチャンバと無関係にバイアス源６１によってバイ
アスがかけられることが可能である。この実施例では電気絶縁は、密閉ガスケッ
ト７４によってもたらされる。より一般的には、上述される密閉手段は更に、磁
気コアをプラズマチャンバから電気的に絶縁する手段としても使用される。

【００８４】例えば、石英、Pyrex（登録商標）といったガラス、セラミック、又は、ポリ
マーよりなる誘電材料シート８０を磁極面３８ａとチャンバ２０内の空間との間
に設けることが可能であり、それにより、磁極面材料によるプラズマガスの可能
な汚染が阻止される。図２Ａに示す実施例では、シート８０は、磁極面３８ａに
接するよう付加され、例えば、適応取付けブラケットによって磁極面３８ａによ
って保持される。

【００８５】或いは、誘電材料シート８０は、例えば、図４に示すように、磁気コア３８の
ショルダ部７０に形成される外周取付け凹部８２によって、磁極面３８ａに接す
ることなく保持されてもよい。

【００８６】この場合、シート８０の外側面と磁極面３８ａとの間の空間と、シートの内側
面とチャンバ２０の内壁との間の空間のそれぞれにおける圧力を等しくする手段
が設けられる。このような手段は、例えば、シートの端における１つの開口又は
開口の集まりであったり又は弁であったりする。

【００８７】弁が使用される場合、チャンバが準備される際に、例えば、ガス排気及び処理
ガス状態を確立する際は圧力均等化を行い、プラズマ処理が行われる際は閉じる
よう弁を制御する手段が設けられ、それにより、エネルギーフィールド源からの
汚染物質が処理ガスに到達することが阻止される。

【００８８】誘電シート８０はその両側において等しい圧力となり、従って、大気圧に耐え
なければならない窓に要求される度合いほどに剛性である必要はない。この場合
、大気圧の力は磁気コア３８によって支持され、そのために磁気コアは通常十分
に剛性である。必要である場合は、コアは強化され、１気圧とは異なる圧力下に
置かれる際に顕著に歪まないことが保証される。

【００８９】作業条件に応じて、誘電シート８０と磁極面３８ａとの間の空間にプラズマが
形成されることを阻止するよう適当な対策を採らなければならない場合もある。
１つの解決策として、誘電シートと磁極面との間の空隙をできるだけ小さく、例
えば、１ｍｍより小さく、可能であるならば、０．５ｍｍより小さく維持するこ
とを保証することがある。

【００９０】シート８０には孔が形成され、その中を注入管又は注入パイプ４２、４４が通
され、注入パイプ４２、４４は内側空間５０内にガスを注入可能となる。注入管
４２、４４の端は、シート８０に溶接される。

【００９１】図５は更なる実施例を示し、ここでは、ワークピース２６は支持構造８４によ
って懸架されて保持される。ワークピース１６は、ワークピースの下にあり、且
つ、赤外線加熱電源９８に接続される赤外線加熱装置８６によって加熱される。

【００９２】基板は、基板バイアス源９２によってバイアスがかけられる。

【００９３】他の参照番号は、図２Ａと同様の特徴を示す。

【００９４】上述の実施例では、プラズマチャンバは１つのエネルギーフィールドアドミッ
ション開口を有する。

【００９５】図６は、上記実施例と類似する別の実施例の部分的な平面図を示し、ここでは
、処理チャンバは、１つ以上（図示する実施例では、２つ）のエネルギーフィー
ルドアドミッション開口を有する。

【００９６】各開口は、ワークピース２６の異なる部分が、エネルギーフィールドのプラズ
マ発生又は増強効果に曝されることが可能であるよう配置される。

【００９７】図６の実施例では、プラズマ処理チャンバ２０は、図２Ａに示す基本構成を有
する。

【００９８】チャンバ２０の各端面に２つの開口９４ａ及び９４ｂがそれぞれ設けられ、各
開口９４ａ及び９４ｂは、チャンバ内にプラズマ状態を形成する誘導エネルギー
源に関連付けられる。この実施例では、誘導エネルギー源は、前述した実施例と
同様に時間変動する磁場発生器である。各誘導エネルギー源は、ガス注入のため
の対応する管又はパイプ４２、４４、４３、及び、４５が通される。注入パイプ
にガスを送るガス分布手段４８、４９は、プラズマ処理チャンバの内側空間５０
とは反対側の磁気コアの側面にそれぞれ配置される。図示する実施例では、ガス
分布手段は共通のガス注入パイプ４８、４９を含み、ガスは共通のガス注入パイ
プ４８を通り様々な注入パイプ４２、４４、４３、及び、４５に送られる。

【００９９】開口９４ａ、９４ｂ、時間変動する磁場発生器３８、３９、及び、開口と発生
器との間の相互配置、コアバイアス手段６０ａ、６０ｂ、及び、コア冷却手段６
２ａ、６２ｂ、６４ａ、及び６４ｂは、第１の実施例及びその変形に関し説明さ
れたものと同一であるので、簡潔にするようここでは繰り返さない。尚、図示す
る実施例では、各時間変動する磁場発生器のそれぞれに対し別個のコアバイアス
手段６０ａ、６０ｂと、別個の冷却システム６２ａ、６２ｂ、６４ａ、及び、６
４ｂが設けられるが、他の配置も可能である。

【０１００】更に、図３Ａ、図３Ｂ、及び、図３Ｃに図示する磁気コアの変形もこの実施例
に適用可能である。

【０１０１】ワークピース２６は、各開口９４ａ、９４ｂの投影面積の略全体を占める上面
及び下面を有する。ワークピース２６は支持構造８４によって、２つの窓の中間
に懸架されて保持され、それにより上面と下面のそれぞれが、それぞれの開口に
対し直接露出される。このようにすることにより、ワークピース２６の両面を同
時に、且つ、開口から発生するプラズマエネルギー発生フィールドに関し同一の
最適な条件下で加工可能となる。更に、２つのワークピースが背中合わせにされ
てそれぞれの１つの面を処理することも可能である。

【０１０２】支持構造８４は、２つの開口９４ａ、９４ｂのいずれにおいてもフィールドエ
ネルギーにシャドーイングを形成しないよう設計される。この実施例では、支持
構造８４は２つの端面の中間点においてチャンバ２０の内壁部から懸架する。支
持構造８４の最も内側の部分には、ワークピース２６用のエッジグリップ又はエ
ッジレスト８５が具備される。

【０１０３】ワークピースの各露出面において改善された均質なガスフロー条件を確保する
ために処理チャンバ２０の上部と下部のそれぞれに別個のガス出口が設けられる
ことが可能である。

【０１０４】上部及び下部は、均一なガスの混合を可能にするよう互いに連通するよう開く
ことが可能である。

【０１０５】或いは、上部及び下部は、気密となるような方法でワークピース２６の周りを
囲むよう適応される密閉パーティションによって分離されてもよく、それにより
、ワークピース２６のそれぞれの面に対し別個のガス条件が確立可能となる。こ
のためにワークピース支持構造８４は、ワークピース２６とともにパーティショ
ンの一部を形成可能である。この場合、エッジグリップ又はエッジレスト８５は
、ワークピース２６の外周全体を囲むよう形成され、ワークピースの端との界面
において気密シールが設けられることが可能である。支持構造８４も同様にチャ
ンバ２０の内壁の外周全体の周りで密閉される。

【０１０６】第１の実施例と同様に、支持構造８４のレベルにおいてワークピースを加熱し
且つバイアスする手段が設けられる。しかし、この実施例の場合は、ワークピー
ス２６は、チャンバ２０の隅において、開口９４ａ、９４ｂからの視野を妨害し
ないよう配置される加熱ランプ１０１、１０１ａによって加熱される。これらの
ランプが開口の視野を妨害しないよう配置されなければ、エネルギーフィールド
がシャドーイングされてしまう。ランプ１０１、１０１ａは、ワークピース２６
上に均一な熱分布をもたらすよう透過オプティクス又は反射器を有する。ワーク
ピース２６の両面は同時に加熱可能である。この図面には、ランプ１０１への電
気接続は図示していない。

【０１０７】ワークピースバイアス手段は、支持構造８４上に設けられる１つの又は１組の
電気接触子を含み、それにより、例えば、エッジグリップ８５のレベルにおいて
ワークピースと接続する。接触子はバイアス源１０２に接続され、このバイアス
源はａｃバイアス（無線周波数を含む）、ｄｃバイアス、又は、接地バイアスの
いずれかを発生可能である。

【０１０８】上述されるようなワークピース加熱及びバイアス手段の配置は、エネルギーフ
ィールドのそれぞれの対向する開口９４ａ、９４ｂからワークピースの表面への
エネルギーフィールドのパッセージを干渉しない。

【０１０９】時間変動する磁場発生器３８、３９のそれぞれの誘導子は、（図６に示すよう
に）共通の電源６１と並列又は直列に接続可能であり、インピーダンス及び力率
整合回路は要求に応じて適応される。或いは、それぞれの誘導子は、別個の電源
に接続されることも可能である。

【０１１０】チャンバ２０のそれぞれの側において、誘電材料シート８０ａ、８０ｂを、対
応する磁極面３８ａとチャンバの内側空間との間、及び、対応する磁極面３９ａ
とチャンバの内側空間との間に設けることが可能である。このようなシートは、
既に上述したものと同一の組成及び同一の目的を有する。

【０１１１】図７は、本発明の別の実施例である。磁気コア及びプラズマチャンバは、第１
の実施例及びその変形の磁気コア及びプラズマチャンバと同一のものである。追
加として、この実施例は、磁気コア３８の上方に配置されるカバー９１を含む。
カバーの底面は磁気コアの上面から距離が置かれて配置され、従って、その間に
は空隙９３が画成される。カバー９１には孔９５が穿孔されるか又は通され、カ
バー９１はステンレススチール、アルミニウム、又は、任意の絶縁材料から形成
可能である。カバーはパイプ４２、４４、又は、パイプ４８、５１（図２Ｂ参照
）と同一の材料から形成可能であり、それによりこれらのパイプをカバー９１に
溶接することが容易となる。

【０１１２】既に上述したように、注入パイプ４２、４４が磁気コア３８を通され供給され
る。これらの注入パイプはそれぞれ内側空間５０に開いている一端と、空隙９３
に開いている他端とを有する。第１の実施例と同様に、注入パイプ４２、４４に
ガスを送るガス分布手段は、プラズマ処理チャンバの内側空間５０とは反対側の
磁気コア３８の側面に配置される。しかし、図７の実施例では、ガス分布手段は
、空隙９３及び孔９５から形成又は構成される。ガスは最初に、孔９５を介し空
隙９３内に注入される。注入されるガスは空隙又は混合チャンバ９３内で混合さ
れ、次にプラズマチャンバ２０に向けてパイプ４２、４４を介し注入される。

【０１１３】この実施例では、ガス注入は大体２つの段階を経て行われる。第１の段階では
、ガスは空隙９３内に注入され、そこで混合される。ガスはパイプ４２、４４の
多数の開放している端全体に均等に分布される。第２の段階では、混合ガスは、
パイプ４２、４４を介し内側空間５０内に注入される。実際には、ガスの一部は
パイプ４２、４４に注入されるが、一方、残りのガスは空隙９３内に残ったまま
である。

【０１１４】２段階方式でガスの注入を行う図７のプラズマガスチャンバの構造は、特にガ
スの混合をよくし、これは、ガス混合体を使用する場合に特に有利である。図７
の構造は更に空隙９３内において最初に均質化が行われるのでガスの均質性を高
める。

【０１１５】図７の実施例は図６の構造に対応可能であり、その場合、分布パイプ４８、５
１は、２つのカバーとそれぞれのカバーと対応する磁気コアとの間の空隙によっ
て置き換えられ、図６に関し上述した同一の利点を有する。

【０１１６】図８は、本発明の別の実施例を示す。図２Ａの参照番号と同一の参照番号は、
図２Ａの要素又は特徴と同一又は対応する要素又は特徴を示す。追加として、チ
ャンバの上面には、窓１２２が設けられ、石英又は他の誘電体材料から形成され
、それにより、エネルギーフィールドが誘導結合によりチャンバ内に入ることを
可能にし、それにより、要求されるプラズマ処理条件を形成又は維持する。窓１
２２は、チャンバ２０のリム部１２４に気密シールによって維持される。窓１２
２の剛性及びシールの品質は、チャンバ内に低圧ガス又は不完全真空条件が存在
する場合に気圧のへこみ力に耐え得るものでなければならない。

【０１１７】窓１２２は、内側空間５０と表面３８ａとの間にバリアを形成し、表面３８ａ
がチャンバを汚染することを阻止する。

【０１１８】窓１２２の寸法は、チャンバ２０内においてプラズマ状態が発生且つ維持され
る領域を決定し、従って、最適な条件下で処理可能なワークピース２６の領域も
決定する。この例では、窓１２２は、チャンバの断面の略全体を占め、従って、
ワークピース２６もそれに相当して大きい領域を占めることが可能となる。

【０１１９】フィールドエネルギー発生器３８は、窓１２２を介しチャンバ２０内に時間変
動する磁場を発生させる。発生器３８はチャンバ２０の外側で窓１２２に面し、
且つ、窓１２２から僅かに間隔が置かれて設けられる。

【０１２０】磁場は、磁気コア３８と図２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ、又は３Ｃに示す例に対し
説明したような構造を有する誘導子巻線４０が関連付けられて形成される。巻線
４０は、高周波電源６１からの電流を循環させる。

【０１２１】磁気コア３８は、窓１２２と略同一の寸法及び形状を有する表面３８ａを有し
、この表面は、窓１２２と一直線に配置される。エネルギー損失が最小となるよ
う単極性の磁極面３８ａと窓１２２との間の距離は、小さく（数ミリメートル）
或いはゼロに保たれる。

【０１２２】誘導エネルギー源にはガス注入のための管又はパイプ４２、４４が通される。
ガスを注入パイプに送るためのガス分布手段４８は、プラズマ処理チャンバの内
側空間５０とは反対側の各磁気コアの側面に配置される。上述した実施例と同様
に、誘導エネルギー源の磁気コアは、パイプ４２、４４と誘導子手段又は巻線４
０との間に静電スクリーンを形成する。このスクリーンは、上述した実施例及び
その変形と同様に、パイプと巻線との間における任意の結合を排除する。

【０１２３】図９は、本発明のもう１つの面による別の実施例の部分的な平面図であり、こ
こでは、処理チャンバはフィールドエネルギーを通すために１つ以上の窓、例え
ば、２つの窓を有する。

【０１２４】各窓は、エネルギーフィールドのプラズマ発生又は増強効果にワークピース２
６の異なる部分が露出可能となるよう配置される。

【０１２５】図９に示す実施例では、プラズマ処理チャンバ２０は、図８に示す基本構成を
有し、ただし、２つの窓１２２ａ、１２２ｂが、チャンバ２０のそれぞれの端面
に１つずつ設けられる。

【０１２６】各窓１２２ａ、１２２ｂには、チャンバ内にプラズマ状態を形成する誘導エネ
ルギー源が関連付けられる。誘導エネルギー源は、例えば、図２Ｂ、２Ｃ、３Ａ
、３Ｂ、又は、３Ｃのいずれにおいて図示する実施例に対し説明した実施例と同
様に、時間変動する磁場発生器である。各誘導エネルギー源には、ガス注入のた
めの対応する管又はパイプ４２、４４、４３、及び、４５が通される。注入パイ
プにガスを送るためのガス分布手段４８ａ、４８ｂは、プラズマ処理チャンバの
内側空間５０とは反対側の磁気コアの各側面に配置される。

【０１２７】図８及び図９に示す両方の変形では、注入パイプは窓１２２、１２２ａ、及び
、１２２ｂに配置される孔を通り、各パイプの１つの端の外周は、窓１２２、１
２２ａ、及び１２２ｂの対応する孔の外周に溶接される。

【０１２８】図８及び図９に示す両方の実施例には、ガス注入パイプ４８ａ、４８ｂによっ
て形成されるガス注入手段を有する。しかし、ガス分布手段は、磁気コア３８及
び３８ａのそれぞれの外側の側面上に配置されるカバーを代わりに含んでもよく
、図７に関連して上述したのと同様に磁気コアとともに空隙を形成する。このよ
うなガス分布手段は、上記において既に開示される利点を有し、即ち、注入ガス
の改善される混合及び改善される均質性を有する。

【０１２９】この実施例の残りの部分は、図６及び図８に関連して上述した説明と同一であ
る。

【０１３０】図１０Ａは、本発明の第３の実施例を示し、第３の実施例は、円筒状のプラズ
マ処理チャンバ２０に適応される。チャンバ２０内では、フィールドエネルギー
は、チャンバの側壁２０ａからもたらされる。この実施例では、２つのフィール
ドアドミッション窓１２２ａ、１２２ｂが、正反対の位置で側壁２０ａの対応す
る開口に形成される。窓１２２ａ、１２２ｂは、石英といった誘電材料から形成
され、開口に対し圧力タイトな密閉を与える。各窓は、ワークピースの異なる表
面部分への直接的なアクセスを与える。ワークピースは、この実施例では、２つ
の窓それぞれからのエネルギーフィールドに対しシャドーイング効果を与えない
よう配置されるステージ１４２によってチャンバ内に保持される。

【０１３１】フィールドエネルギーは、図２Ｂ又は図２Ｃに示す第１の実施例又は図３Ａ乃
至図３Ｃに示すその変形による時間変動磁気発生装置１３８ａ、１３８ｂによっ
て供給される。各装置は、対応する窓１２２ａ、１２２ｂに関連付けられる。し
かし、ここでは、磁極片は矩形の円筒状のセグメントであり、その磁極面１３８
ａは窓に面し、プラズマチャンバの円筒壁の主軸と同軸となるよう曲げられる。
磁極片１３８は、それぞれの窓に接するか又は窓から少し距離が置かれていても
よい（図１０Ｂ参照）。磁極片１３８の重量は、プラズマ処理チャンバとは別個
の取付け構造１４１によって支持される。

【０１３２】図１０Ａに示すように、各コア１３８は、図２Ａの実施例に基づいている単独
の冷却手段１６２、１６４によって冷却される。同様に各コア１３８は独立して
バイアスがかけられる。

【０１３３】ワークピース２６は、ワークピースバイアス源１７２に接続されるステージ１
４２上の１つの又は１組の接触子（図示せず）によってバイアスがかけられ、バ
イアス源１７２は上述した実施例と同一の機能を供給する。

【０１３４】ワークピース２６は、ステージ１４２に取付けられ、従来の赤外線ヒータを形
成するよう加熱電源１９８に接続される赤外線ランプ１０１のバンクによって加
熱される。追加の赤外線加熱ランプは、チャンバ２０内において、エネルギーフ
ィールドが様々な窓１２２ａ、１２２ｂからワークピース２６に到達することを
妨害しない位置に設けることが可能である。

【０１３５】この図１０Ａは、２つのエネルギーフィールドアドミッション窓１２２ａ、１
２２ｂを有するチャンバを示すが、要求される場合は、同一の方法で２つ以上の
窓を設けることが可能であることは明らかである。例えば、チャンバ２０には、
例えば、１つのワークピースの直角となる４つの面か又は４つのワークピースの
それぞれ１つの面を処理するために等間隔で配置される４つの窓が設けられても
よい。

【０１３６】本発明では、ガス注入パイプは磁気コア１３８ａ、１３８ｂに通される。これ
らのパイプ１４２、１４４は図１０Ａには示さないが、図１０Ｂに示す。このパ
イプは、他の実施例と同様の目的を有し、磁気コア１３８と共に使用されてプラ
ズマチャンバ内に磁場を発生させる巻線は、磁気コア自体によって形成される静
電スクリーンによって離される。

【０１３７】図１１は、もう１つの実施例の部分的な平面図を示し、この実施例では、図２
Ａ、図５、又は図７に示す実施例と同様にフィールドエネルギー源によって開口
が閉じられ密閉されている点で、１０Ａに示すプラズマ処理装置と異なる。

【０１３８】図１１では、磁気コア１３８は、外周ショルダ部１５０を有し、ショルダ部１
５０は、ガスケット１５４を介し開口周りでチャンバ壁の一部に接して取付けら
れるよう適応される接触面を有し、これにより気密シールが供給される。磁気コ
ア１３８及びガスケット１５４は、外周マウント１６４によってチャンバ壁に固
定される。磁気コア１３８の重量は、図１０Ａに示すような単独の支持構造１４
１によってさらに支持される。

【０１３９】この実施例では、誘電シート１８０は、磁極面３８ａの湾曲に沿うようにされ
、磁極面３８ａによって支持される。或いは、誘導シートは、例えば、図４に示
すような外周凹部と似たような凹部によって磁極面から間隔が置かれて維持され
てもよい。誘導シートは、図２Ａ、図４、図５、又は図６に示すシート８０と同
一の目的を有する。

【０１４０】図１０Ａ、図１０Ｂ、又は図１１に示す実施例は、図７に関連して上記に開示
したガス分布システムを使用してもよい。この場合、カバーが各磁気コア１３８
ａ、１３８ｂの外側に配置され、カバーは、コア１３８ａ、１３８ｂとともに空
隙を形成し、この空隙は、プラズマチャンバ内への注入の前にガスを混合し均質
化させるためのものである。

【０１４１】当然、図１０Ａ乃至図１１に示す実施例は、他の幾何学形状及び１つのみ、２
つ、又はそれ以上のフィールドエネルギーアドミッション開口を有するチャンバ
に適用可能である。

【０１４２】上述した全ての実施例において、磁気コア及び巻線は、プラズマチャンバ自体
の大きさと略等しい大きさの表面に亘って延在し、大きい表面の加工及び処理を
可能にする利点を有する。

【０１４３】本発明は、磁気コア及び巻線がプラズマチャンバ自体の大きさを有さないプラ
ズマチャンバに対しても良好に適用できる。この場合、プラズマチャンバは、図
２Ａ乃至図１１のうちのいずれにおいても見受けられる同一の特徴を有するが、
ただし、巻線は磁気コアの表面全体に延在しない。

【０１４４】本発明は更に、上記に開示されるようなプラズマ処理チャンバに係り、磁気コ
ア又はその単極性の磁極面構造は、チャンバのフィールドアドミッション開口又
はフィールドアドミッション窓の領域より小さい寸法及び形状のアクティブフィ
ールドエミッション領域を有する。

【０１４５】両方の場合において、ガス注入パイプは磁気コア３８を横断する。コアの中心
領域では、コアは、既に上述されるようにパイプと巻線との間に静電スクリーン
を形成する。

【０１４６】上述した全ての実施例において、パイプ４２、４３、４４、４５、１４２、及
び１４４は、同一の直径を有するものとして概略的に示した。これらのパイプは
ガスフロー制御を容易にするよう異なる直径を有してもよい。大きい直径を有す
るパイプの領域には、比較的小さい直径を有するパイプの領域よりも多くのガス
が注入される。

【０１４７】本発明はいずれの面においても、以下に示す広範な適用範囲において実施可能
である。

【０１４８】エッチング；プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）又はプラズマ補助化学気相成長（ＰＡＣ
ＶＤ）；ワークピースの洗浄及び表面加工；パシベーション；及びプラズマイオン注入

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のプラズマチャンバを示す略図である。

【図２Ａ】本発明の第１の実施例による磁気コアを詳細に示す図である。

【図２Ｂ】本発明の第１の実施例による磁気コアを詳細に示す図である。

【図２Ｃ】本発明の第１の実施例による磁気コアを詳細に示す図である。

【図３Ａ】本発明のプラズマ発生チャンバに使用可能な他の時間変動する磁場発生器を示
す図である。

【図３Ｂ】本発明のプラズマ発生チャンバに使用可能な他の時間変動する磁場発生器を示
す図である。

【図３Ｃ】本発明のプラズマ発生チャンバに使用可能な他の時間変動する磁場発生器を示
す図である。

【図４】図２Ａのプラズマ処理装置の詳細を示す図である。

【図５】本発明の別の実施例によるプラズマ処理装置を示す略断面図である。

【図６】本発明の更なる実施例によるプラズマ処理装置を示す略断面図である。

【図７】ガス分布のためのカバー及び空隙を有する本発明の更なる実施例によるプラズ
マ処理装置を示す略断面図である。

【図８】窓がプラズマチャンバを密閉する本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図９】窓がプラズマチャンバを密閉する本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図１０Ａ】本発明の別の実施例によるプラズマ処理装置を示す略全体図である。

【図１０Ｂ】本発明の別の実施例によるプラズマ処理装置を詳細に示す図である。

【図１１】図１０Ｂに示す本発明の別の実施例の変形を詳細に示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G075 AA24 AA30 BB10 BC01 BC04 BC06 BC08 BC10 CA03 CA42 CA47 DA18 EC01 FA01 FB02 FC15 4K030 FA01 KA30 LA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘導結合によりプラズマ処理チャンバ（２０）内にプラズマ
を形成又は維持するよう上記チャンバ内に時間的に変動する磁場を発生させる装
置であって、磁極面（３８ａ；３９ａ）を有する磁気コア（３８；１３８）と、上記磁気コアに関連付けられ、上記磁極面全体に時間変動する磁場を発生させ
る誘導子手段（４０）と、上記磁気コアを通り、上記チャンバ内にガスを注入する手段（４２、４３、４
４、４５、４８、４９、５１、９１、９３、９５、１４２、１４４）とを含むこ
とを特徴とする装置。
【請求項２】上記チャンバ内にガスを注入する上記手段は、シャワーヘッ
ド状のガス注入を形成する請求項１記載の装置。
【請求項３】上記チャンバ内にガスを注入する上記手段は、上記磁気コア
を通され分布又は配置される複数の注入パイプ（４２、４３、４４、４５、１４
２、１４４）を含む請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】上記パイプは、上記注入パイプにガスを送るガス分布手段（
４８、４８ａ、４８ｂ、４９、５１、９１、９３、９５）に接続される請求項３
記載の装置。
【請求項５】上記ガス分布手段は、上記プラズマ処理チャンバ（２０）の
内側空間（５０）とは反対側の上記磁気コアの側面に配置される請求項４記載の
装置。
【請求項６】上記ガス分布手段は、共通ガス分布パイプ（４８、４８ａ、
４８ｂ、４９）を含み、ガスは上記共通ガス分布パイプを通り上記注入パイプに
贈られる請求項４又は５記載の装置。
【請求項７】上記注入パイプは、ステンレススチール又は絶縁材料から形
成される請求項３乃至６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項８】上記ガス分布手段は、上記プラズマ処理チャンバ（２０）の
内側空間（５０）とは反対側の上記磁気コアの側面に配置されるカバー（９１）
と、上記カバーと上記磁気コアとの間の空隙（９３）とを含み、上記注入パイプ
（４２、４４）は上記空隙に対し開いている請求項４又は５記載の装置。
【請求項９】上記注入パイプは互いに異なる直径を有する請求項３乃至８
のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１０】上記磁極面構造（１３８ａ）は、湾曲している請求項１乃
至９のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１１】上記磁極面構造（３８）は、一体構造の単一の磁極面（３
８ａ）により構成される請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１２】上記磁極面構造（３８）は、上記プラズマ処理チャンバの
それぞれの部分に面する２つ以上の磁極面に分割される請求項１乃至１０のうち
いずれか一項記載の装置。
【請求項１３】上記分割される磁極面は、任意の瞬間において全ての磁極
面が同一の極性を有することが保証されるよう同時性が保たれつつ、それぞれの
誘導子及び電源に関連付けられる請求項１２記載の装置。
【請求項１４】上記分割される磁極面は、共通の磁気コア及び誘導子から
物理的に懸架される請求項１２記載の装置。
【請求項１５】上記磁極面（３８ａ）は、上記磁気コア（３８）の端面を
構成する請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１６】上記磁気コアは少なくとも１つの不連続性（３７）を含み
、それにより渦電流が上記コアを循環することを阻止する請求項１乃至１５のう
ちいずれか一項記載の装置。
【請求項１７】上記不連続性は、１つ以上のラミネーション（３７）の形
式である請求項１６記載の装置。
【請求項１８】上記ラミネーション（３７）は、上記コア（３８）の中心
又は中心付近の点から上記コアの外周まで半径方向に延在する請求項１７記載の
装置。
【請求項１９】上記コア（３８）は、一体構造を有する請求項１乃至１８
のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２０】上記誘導子手段（４０）は、上記磁気コア（３８）の少な
くとも一部分の周りで１つ以上の巻回を形成するよう配置される導体を含む１乃
至１９記載のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２１】上記誘導子手段（４０）は、上記磁気コア（３８）の上記
外周に巻き付けられる請求項１乃至２０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２２】上記誘導子手段（４０）は、例えば、上記磁極面構造（３
８ａ；３９ａ）上において上記磁気コアに形成される溝（４７）又は溝パターン
（４６）内に入れられるプレーナ状の巻線を含む請求項１乃至２０のうちいずれ
か一項記載の装置。
【請求項２３】上記誘導子手段（４０）は、約１０ｋＨｚ乃至１００ＭＨ
ｚの周波数範囲、好適には１３．５６ＭＨｚの周波数で電力を供給する電源（６
１）によって駆動される請求項１乃至２２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２４】ａｃバイアス（無線周波数を含む）、ｄｃバイアス、及び
、接地バイアスのうちの少なくとも１つのバイアスで上記コアにバイアスをかけ
る手段（６０）を更に含む請求項１乃至２３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２５】上記コア（２６）を冷却する手段（５３、６２、６４；６
２ａ、６２ｂ、６４ａ、６４ｂ）を更に含む請求項１乃至２４のうちいずれか一
項記載の装置。
【請求項２６】プラズマ処理装置であって、少なくとも１つのフィールドアドミッション開口（９４ａ、９４ｂ）を有する
プラズマ処理チャンバ（２０）と、上記チャンバ内に時間変動する磁場を形成するよう配置され、請求項１乃至２
５のうちいずれか一項記載の少なくとも１つの磁場発生装置と、上記磁場発生装置を駆動させる電源手段（６１）とを含む装置。
【請求項２７】フィールドエミッション面と上記プラズマ環境との間に形
成されるバリア（８０、８０ａ、８０ｂ）を更に含み、それにより上記フィール
ドエミッション面が上記チャンバ（２０）を汚すことを阻止する請求項２６記載
の装置。
【請求項２８】上記バリアは、上記磁極面構造と上記プラズマ処理チャン
バ（２０）の内側空間との間に維持される誘電材料（８０、８０ａ、８０ｂ）の
シートを含む請求項２７記載の装置。
【請求項２９】上記バリア（８０）は、上記磁場発生装置のフィールドエ
ミッション面に接触することなく取付けられ、上記バリアは、上記フィールドエミッション面の外周において保持されるか又
は上記処理チャンバ（２０）によって保持される請求項２７又は２８記載の装置
。
【請求項３０】上記バリア（８０）の外側面及び内側面に接する空間の圧
力状態を均衡させるよう圧力調節手段が設けられる請求項２９記載の装置。
【請求項３１】上記圧力調節手段は、上記処理チャンバ（２０）が可変圧
力状態（例えば、真空排気又はガス注入、或いは、ワークピースを搭載する又は
取り除くために大気圧に設定する）に置かれる際は、上記バリア（８０）の上記
外側面に接する空間の圧力が、上記処理チャンバ（２０）の圧力となるよう動作
し、上記チャンバがプラズマ処理を行う際は上記バリアの上記外側面に接する空
間を閉じる弁装置を含み、それにより、上記エネルギーフィールド発生器からの
汚染物質が、上記処理チャンバの上記プラズマ環境に到達しないことを保証する
請求項３０記載の装置。
【請求項３２】上記誘電材料のシートと上記磁極面構造との間の距離は、
１ｍｍより小さい請求項２８乃至３１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３３】上記プラズマチャンバの内側空間（５０）と上記磁場発生
装置との間に少なくとも１つのフィールドアドミッション窓（１２２）を更に含
む請求項２６又は２７記載の装置。
【請求項３４】プラズマ処理装置であって、少なくとも１つのフィールドアドミッション窓（１２２）を有するプラズマ処
理チャンバ（２０）と、対応するフィールドアドミッション窓を通り誘導結合により上記チャンバ内に
時間変動する磁場を形成するよう配置され、請求項１乃至２５のうちいずれか一
項記載の少なくとも１つの磁場発生装置と、上記磁場発生装置を駆動させる電源手段（６１）とを含み、上記磁気コアを通り上記チャンバ内にガスを注入する手段は、上記窓を通る装
置。
【請求項３５】プラズマ処理装置であって、少なくとも１つのフィールドアドミッション窓（１２２、１２２ａ、１２２ｂ
）を有するプラズマ処理チャンバ（２０）と、対応するフィールドアドミッション窓を通り誘導結合により上記チャンバ内に
時間変動する磁場を形成するよう配置され、請求項３乃至９のうちいずれか一項
、又は、請求項３乃至９のうちいずれか一項と組み合わされると請求項１０乃至
２５のうちいずれか一項記載の少なくとも１つの磁場発生装置と、上記磁場発生装置を駆動させる電源手段（６０）とを含み、上記注入パイプのそれぞれは上記窓の対応する孔を通って上記窓を通され、上
記注入パイプのそれぞれの端は、上記対応する穴の外周に溶接される装置。
【請求項３６】上記磁気コアは、上記窓（１２２）に接して又は上記窓の
付近に置かれるよう適応される表面を有する請求項３３乃至３５のうちいずれか
一項記載の装置。
【請求項３７】上記誘導型のプラズマ処理チャンバ（２０）は誘導された
フィールドエネルギーを受容する２つ以上の窓（１２２ａ、１２２ｂ）を有し、各窓はそれぞれの方向から上記チャンバ内に誘導されたフィールドエネルギー
が入ることを可能にする請求項３３乃至３６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項３８】少なくとも１対の対向する窓（１２２ａ、１２２ｂ）が設
けられる請求項３７記載の装置。
【請求項３９】少なくとも１つのワークピース（２６）を保持するよう適
応されるワークピース支持手段（３８、４０；１４２）を更に含み、上記ワークピース支持手段は、上記ワークピースの外側面部分を、上記２つ以
上のフィールドアドミッション窓（１２２ａ、１２２ｂ）からのエネルギーフィ
ールドに露出させる請求項３５又は３７記載の装置。
【請求項４０】上記ワークピース支持手段（３８、４０；１４２）は、少
なくとも１つのワークピース（２６）をその端の部分において保持するよう適応
される請求項３９記載の装置。
【請求項４１】１つの窓又は窓の集まり（１２２ａ、１２２ｂ）それぞれ
に関連付けられる空間を分離するよう１つ以上のパーティションを更に含む請求
項３３乃至４０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４２】上記窓（１２２ａ、１２２ｂ）は、上記窓が従属する壁部
の形状に従うようプレーナ状でない請求項３３乃至４１のうちいずれか一項記載
の装置。
【請求項４３】上記磁気コア又は上記磁極面は、上記フィールドアドミッ
ション開口又は上記フィールドアドミッション窓にぴったりと合う又は略合う寸
法及び形状であるアクティブフィールドエミッション領域を有する請求項２６乃
至４２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項４４】上記磁気コア又は上記磁極面は、上記フィールドアドミッ
ション開口又は上記フィールドアドミッション窓の領域より小さい寸法及び形状
であるアクティブフィールドエミッション領域を有する請求項２６乃至４２のう
ちいずれか一項記載の装置。
【請求項４５】ワークピース（１６）を処理する請求項２６乃至４４のう
ちいずれか一項記載のプラズマ処理チャンバの使用方法。