JP2015513758A - 多目的動作及び高効率ｒｆ電力結合用のリボンアンテナ - Google Patents

Abstract

Ｅ動作モードとＨ動作モードとの切り換えを可能にし、ＲＦ電力のプラズマへの結合効率も増加させるプラズマ処理装置及び方法を開示する。この装置は、所定の電力出力に対して、プラズマ密度を約１．２５〜１．６５倍に増加させることができる。同時に、この高い効率により、アンテナを冷却する必要を解消することができる。所定体積に対する表面積を増加させる新たなアンテナの幾何学的形状を用いて、ＲＦ電流に関連する表皮効果を利用する。一部の好適例では、アンテナがシングルターンを有して、近接効果を低減する。アンテナをフェライト材料中に埋め込んで、その性能をさらに最適化することもできる。

Description

プラズマ処理装置はプラズマをチャンバ内に発生させ、このプラズマを用いて、プロセスチャンバ内でプラテンによって支持される加工片（ワークピース）を処理することができる。一部の具体例では、内部にプラズマが発生するチャンバがプロセスチャンバである。こうしたプラズマ処理装置は、ドーピングシステム、エッチングシステム、及び蒸着システムを含むことができるが、これらに限定されない。イオンアシスト蒸着装置のような一部のプラズマ処理装置では、プラズマからイオンが抽出されて、加工片に向けて導かれる。プラズマドーピング装置では、イオンを所望エネルギーまで加速させて、半導体基板のような加工片の物理構造中に特定のドーパント深度プロファイルを生成することができる。

一部の注入装置では、１つのチャンバ内にプラズマを発生させることができ、そこからイオンを抽出して、加工片は異なるプロセスチャンバ内で処理される。こうした構成の一例はビームライン・イオン注入装置とすることができ、ここではイオン源が、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：inductively coupled plasma）源を利用する。

図１を参照すれば、１つの代表的なプラズマ処理装置１００が例示され、これは誘導結合を用いる。プラズマドーピング装置１００は、イオンを発生するために使用されるプラズマチャンバ１０１、及び半導体ウェハーに注入するために使用される処理チャンバ１０４を含む。誘電体窓１０２（通常は石英、アルミナ、またはサファイア製）を用いて、ＲＦ発生器１５１からの電力を作動ガスに結合する。プラズマチャンバ１０１の反対側では、抽出スリット１０５、または異なる幾何学的形状の抽出スリットを有する抽出プレート１０３を用いて、イオンを抽出する。作動ガスは、抽出スリット１０５に対して対称に分布したガス入口１０６を通ってプラズマチャンバ１０１内に導入され、こうした幾何学的形状では、プラズマチャンバ１０１の断面内で均一なガス流が保証される。

プラズマは、ＲＦ発生器１５１からのＲＦ電力を、パンケーキ型または平面アンテナ１５２に結合させることによって、プラズマチャンバ１０１の内部に発生する。可変のプラズマ・インピーダンスが、整合回路網（マッチング・ネットワーク）１５３によって、５０Ωの発生器インピーダンスと整合する。

プラズマの均一性は、磁石１０７で構成される磁気マルチカスプ構成によって改善することができ、これらの磁石は永久磁石とすることができる。磁石１０７の磁界強度は、スチールヨーク１０８によって増強され、スチールヨーク１０８は、プラズマチャンバ１０１外の磁力線を閉じるように作用する。磁石１０７は交互するパターンで配置され、これにより磁化方向が交互に、プラズマチャンバ１０１の内向きと外向きに向く。このようにして、マルチカスプ磁力線の幾何学的形状が、荷電粒子が壁面で失われることを防止し、これにより、プラズマの密度及び均一性を増加させる。壁面のスパッタリングから生じ得るプラズマ中の不純物のレベルを低減するために、ＳｉＣ、石英、またはＳｉを噴霧したＡｌ製の薄いライナー１０９を用いることができる。

所望のドーパント種（一般に、ｎ型ドーピング用にはＰ、ｐ型ドーピング用にはＢであるが、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ等のような他の種も用いることができる）に応じて、そのドーパント原子を含むフィードバックガスを、ガス・マニホールド（連結管）１１１によって可変の流量で、プラズマチャンバ１０１内に供給することができる。このガス・マニホールドは、ガスコンテナ１１２、バルブ１１３、及びマスフロー（質量流量）コントローラ１１４で構成される。真空ポンピング（ポンプ動作）は、ロータリーポンプ１１６によって支援されるターボ分子ポンプ１１５によって、抽出スリット１０５を通して行われる。プラズマチャンバ１０１内の流量及び圧力の独立制御が望まれる他の具体例では、プラズマチャンバ１０１用に別個のポンピング・ラインを使用することができる。ウェハー上に存在するフォトレジストが、注入プロセス中に大量の水素を放出するので、ターボ分子ポンプ１１５及びロータリーポンプ１１６に加えて冷凍ポンプ１１７を用いて、水素の排出におけるその高い効率により、処理チャンバをポンプで排気することができる。プラズマチャンバ１０１内及び処理チャンバ１０４内の圧力は、それぞれバラトロン（Baratron）圧力計及びベイヤード・アルパート（Bayard-Alpert）圧力計によって監視される。

正イオンを抽出するために、抽出電源１２１によってプラズマチャンバを正電位に維持し、その間に処理チャンバ１０４は接地電位にすることができる。高電圧ブッシング１２２が、プラズマチャンバ１０１と処理チャンバ１０４との間の電気絶縁を保証する。

イオンビーム１３０は、三極管（三電極の静電レンズ）によってプラズマ源から抽出され、この三極管は、フェースプレート（面板）１０３、サプレッション（抑制）電極１３１、及び接地電極１３２で構成され、これらはセラミック高電圧絶縁体１３３によって互いに電気絶縁されている。他の具体例では、四極管（四電極レンズ）または五極管（五電極レンズ）を、イオンビーム抽出に用いることができる。プラズマチャンバ１０１が正電位であるので、正イオンが接地電極１３２によってチャンバ１０１から引き出される。抽出されるイオンの大部分は、接地電極１３２内のスリット１３４を通過するが、一部は接地電極１３２に当たる。こうした事象が発生すると、二次電子が発生する。二次電子がイオン源に向かって流れ戻ることを防止するために、抽出電極１０３と接地電極１３２との間に挿入されたサプレッション電極１３１を、サプレッション電源１３５によって負電位に分極させる。サプレッション電源１３５のサプレッション電極１３２との接続は、高電圧給電線１３６を通して実現される。

抽出されたイオンビーム１３０は、プラテン１４２上に配置されたウェハー１４３に向けて導かれ、プラテン１４２は接地することができる。プラテン１４２は、往復運動して、ウェハーの全面にイオンビーム１３０を当てることができるように構成することができる。

ＲＦシステム全体は、イオン源側にあるので、抽出電位で浮動（フローティング）状態にある。アンテナ１５２は、一方の脚部が整合回路網（マッチング・ネットワーク）１５３の出力端子に接続され、他方の脚部は昇圧された接地電位にある。一部の具体例では、高電圧コンデンサ（図示せず）を接地脚部内に挿入して、アンテナ１５２の全長にわたって均一な電圧分布にする。一旦、ＲＦ電力が供給されると、ＲＦ電流がアンテナ１５２を通って流れ始める。ＲＦ電流は、時間的に変化する磁界を発生させ、この磁界は、マックスウェルの第３電気力学法則によれば、アンテナ１５２の近傍に電界を誘導する。プラズマチャンバ１０１内のより低い圧力による長い平均自由行程により、電界が自由電子を、気体粒子（原子、分子）との衝突によってイオン化プロセスが生じるようなエネルギーまで加速させることができる。蒸着用のＲＦ電力、及び間接的にイオン化プロセスの大部分は、誘電体窓１０２の付近の、２、３デバイ（Debye）長の表面薄層（スキン層）内で発生する。

連続動作がウェハー電荷の確立をもたらし、その後にウェハー１４３上の特徴に対する壊滅的損傷が生じることがある。従って、一部の具体例では、イオンビーム１３０をパルス化する。パルス変調器１６１が、抽出電源１２１とサプレッション電源１３５の両者を同期させて駆動し、これによりパルス周波数及びデューティサイクルの変化を可能にすることができる。

一部の具体例では、プラズマアンテナ１５２が、図２Ａに示すようなスパイラル（螺旋）形状、あるいは図２Ｂに示すような形状を有することができる。すべての場合に、アンテナ１５２は、アルミニウム、銅、または銀メッキした銅のような導電材料製であり、ウェハー冷却を可能にすべく管状であることが好ましい。他の具体例では、アンテナ１５２の全体が誘電体樹脂中に浸漬され、これにより、アンテナ１５２と誘電体窓１０２との直接接触を可能にする。

誘導結合されたプラズマ源の動作は、ＲＦ電力発生器１５１から、アンテナ１５２を介したプラズマ電子へのエネルギー伝達に基づく。しかし、放電の初期段階では、ＲＦ電力は容量結合され（Ｅモード動作）、従って、アンテナ１５２はコンデンサの極板として機能する。こうした場合に、電子は、アンテナ１５２を含む面に直交する方向の電界から、オーム加熱または確率的加熱のいずれかによってエネルギーを獲得する。より大きな極板面積によって、より良好な誘導結合が生じ、間接的に、より容易な気体絶縁破壊が生じる。一旦、プラズマが点孤されると、ＲＦ結合は誘導結合モード（Ｈモード動作）に向けて進展するが、幾分の容量結合がまだ残る。アンテナ１５２及び整合回路１５３には固有の損失が存在するので、アンテナ１５２の結合効率（η）は通常、０．６〜０．８の範囲内である。より高い結合効率は、より良好な電子加熱、より多数のイオン化事象、そして実際には、より高いプラズマ密度、及び間接的に、より高い抽出イオンビーム電流を意味する。完全なＲＦ整合（即ち、０の反射電力）、及び整合コンデンサにおける損失が無視できるものと仮定すれば、アンテナ効率は、発生器によって供給される電力の総量（Ｐ_G）に対する、プラズマに伝達される電力の量（Ｐ_p）の比率によって与えられる。アンテナ効率は、アンテナにおける電力損失（Ｐ_loss）に関係付けることができる。

式（１）より、電力結合効率を増加させる１つの方法は、電力損失の量（Ｐ_loss）を減少させることによるものであることがわかる。

図３に示すように、Ｈモード動作は、高いプラズマ密度（＞５×１０¹⁰〜１×１０¹²cm^-3）、低いプラズマ電位、及び低い電子温度（＜３eV）によって特徴付けられるのに対し、Ｅモード動作は、低いプラズマ密度（＜１×１０¹⁰cm^-3）、高いプラズマ電位、及び高い電子温度によって特徴付けられる。図３中の三角形がプラズマ電位を表す（電子温度に比例したスケールである）。プラズマ電位の値は、右側の目盛り上で読み取ることができる。図３中の円はプラズマ密度を表し、その値は左側の目盛り上で読み取ることができる。特定用途については、一部のプロセスはＨモードで実行すると共に、他のプロセスはＥモードで実行することが望ましい。

従って、そのままで、ＨモードからＥモードへの切り換え、及びその逆を可能にするシステムが存在すれば有益である。また、Ｈモードで動作する際には、結合効率を増加させ、従ってプラズマ密度を上昇させるシステム及び方法を有することが有益である。こうしたシステムは、アンテナを冷却する必要性を有利に減らすこともできる。

Ｅ動作モードとＨ動作モードとの切り換えを可能にし、ＲＦ電力のプラズマへの結合効率も大幅に増加させる、プラズマ処理装置及び方法を開示する。この装置は、所定の電力出力に対して、プラズマ密度を約１．２５〜１．６５倍に増加させることができる。同時に、高い効率により、アンテナを冷却する必要性を解消することができる。所定体積に対する表面積を増加させる新たなアンテナの幾何学的形状を用いて、ＲＦ電流に関連する表皮効果を利用する。一部の好適例では、アンテナをシングルターンにして、近接効果を低減する。このアンテナをフェライト材料に埋め込んで、その性能をさらに最適化することができる。

本発明をより良く理解するために、以下の図面を参照し、図面中では、同様の要素は同様の番号で参照する。

従来技術のプラズマドーピング装置のブロック図である。 従来技術のスパイラル型平面アンテナを例示する図である。 従来技術の蛇行型平面アンテナを例示する図である。 Ｅ及びＨモードにおけるプラズマ密度及びプラズマ電位を、電力の関数として例示する図である。 図４Ａ〜Ｂは、２つの異なるアンテナの構成を示す図である。 図５Ａ〜Ｃは、図４Ａ〜Ｂのアンテナが発生する磁界を例示する図である。 図６Ａ〜Ｂは、図４Ａ〜Ｂのアンテナが発生する磁界強度の二次元等高線マップであり、数字は、磁界強度をガウス単位で表す。 リボンアンテナの他の実施形態を示す図であり、フェライトを用いてプラズマ中の磁界を増強する。 図８Ａ〜Ｂは、アンテナがＨまたはＥモードで選択的に動作することのできる実施形態を示す図である。

上述したように、従来のＩＣＰイオン源は一般に、ＲＦ電力発生器から作動ガスへのアンテナを介したエネルギー伝達を基に、プラズマを生成する。アンテナからプラズマへの電力伝達は、マックスウェルの第３電気力学法則に基づく：

プラズマ中に誘導される電界
は、アンテナが発生する磁界
の時間的変化に比例し、この磁界は、アンテナを通って流れる電流に比例する。従って、非常に低い抵抗を有するアンテナを持つことが好ましいことがある、というのは、アンテナ全体の抵抗が小さくなるからである。通常、ＲＦアンテナは銅管から構成される。銅は、非常に良好な導電性及び熱伝導性を有する。さらに、管の使用は、水冷の可能性をもたらす。管壁を厚さ２、３mmにして、屈曲を可能にし、かつ電気抵抗を減少させる。しかし、よく見落とされることは、ＤＣとは異なり、ＲＦ周波数範囲では、電流が導体の断面全体を通って流れず、深さ
の表層を通って流れることであり、ここに、ρ、ｆ、及びμは、それぞれ抵抗率、ＲＦ周波数、及び透磁率を表す。１３．５６MHzについては、銅の表皮深さは〜１８μmである。従って、表面積が大きい形状の導体は、断面積は大きいが表面積はより小さい導体よりも低い電気抵抗を有する。換言すれば、薄型のアンテナは、より厚いアンテナよりも優れた特性を有する。

一実施形態では、アンテナが薄いリボンの形状に構成され、このリボンは、およそ幅１インチ×厚さ１／８インチ（即ち、１”×１／８”）にすることができる。このリボンアンテナは、図４Ａ〜Ｂに示すように、略平行な２つの部分を、半円形の端部と共に含むことができる。一部の実施形態では、半円形端部の一方が不連続部分を有し、これにより、図８Ｂに最も良く示すように、アンテナの２つの脚部を作ることができる。このアンテナは、銅または銀メッキされた銅のような導電材料で構成することができる。広幅のリボン形状は、誘電体窓４００を大きな表面積で露出させ、これは全体積のうちの大きな部分である。この形状は、より低いアンテナ抵抗を可能にし、このことは、より高い電流及び低い消散電力（低熱）を意味する。図４Ａ〜Ｂに示す２つのアンテナについて、シミュレーションをＯＰＥＲＡ（登録商標）で実行した。各アンテナはシングルターンで構成され、同じ外表面積であり、同量の電流を搬送する。図５Ａのリボンアンテナ４１０は、薄い平らな断面を有するのに対し、図５Ｂの方形アンテナ４２０は、四角形の断面を有する。各アンテナ４１０、４２０は、誘電体窓４００に対して配置されている。両シミュレーションにおいて、同一の２０μmのＲＦ表皮深さを考慮した。

図５Ａに、このシミュレーションの結果を示す。この図は、磁界の大きさを、アンテナからの（ｚ方向の）距離の関数として示す。この図５では、アンテナがｚ＝０に（即ち、図４Ａ〜Ｂの誘電体窓４００に対して）配置されているものと仮定し、磁界は、プラズマ源内に移動するように測定した。線４３０は、リボンアンテナ４１０についての磁界を示すのに対し、線４３１は、方形アンテナ４２０についての磁界を示す。図５Ａにおけるシミュレーションは、アンテナからｚ方向に約１．５”〜２”の所（これは、電力集中の大部分が発生する箇所である、というのは、プラズマの表皮深さに相当するからである）で、平面アンテナ４１０が発生する磁界誘導の値が、四角形断面のアンテナ４２０が発生する対応する磁界の値のおよそ２倍であることを示している。

図５Ｂ〜５Ｃに、アンテナからの異なる距離に対する（Ｙ軸に沿った）磁界強度分布を示す。点線は、方形アンテナ４２０に対応する磁界を表す。実線は、リボンアンテナ４１０が発生する磁界を表す。明瞭にするために、図５Ｂは、リボンアンテナ４１０が発生する磁界のみを示す。線４４０は、０インチのｚ（方向の）距離における磁界であるのに対し、線４４１は、リボンアンテナから１インチの磁界を表し、線４４２は、リボンアンテナから２インチの磁界を表す。リボンアンテナの位置も示し、リボンアンテナ４１０のループ内で磁界が最強であり、アンテナから遠ざかると共に減衰することを示している。なお、線４４２によれば、２インチのｚ距離において、磁界は、アンテナの中心（即ち、Ｙ＝０）で５ガウスである。図５Ｃは、方形アンテナ４２０が発生する磁界強度のみを示す。明瞭に比較するために、目盛りの大きさは図５Ｂと同じである。線４４３は、０インチのｚ距離における磁界であるのに対し、線４４４は、方形アンテナから１インチの磁界を表し、線４４５は、方形アンテナから２インチの磁界を表す。方形アンテナ４２０の位置も示し、磁界は方形アンテナ４２０のループ内で最強であり、アンテナから遠ざかると共に減衰することを示している。なお、線４４５によれば、２インチのｚ距離において、磁界はアンテナの中心（即ちＹ＝０）で約２．５ガウスである。換言すれば、同一のＲＦ電力値及び空間位置に対して、リボンアンテナ４１０は、方形アンテナ４２０のおよそ２倍の磁界強度を与える。

図６Ａ〜Ｂは、それぞれ方形アンテナ４２０及びリボンアンテナ４１０が発生する磁界を示す二次元輪郭マップである。これらの輪郭線に数字を付け、それらの数字は磁界強度をガウス単位で表す。図６Ｂは、アンテナのループ内に含まれる領域内で、図６Ａと比べてずっと大きい磁界強度を示している。なお、両アンテナには同じ電力を供給しており、図６Ｂでは、より大きい効率及び結合が達成されていることを示している。

従って、リボンアンテナの設計により、発生する磁界の強度が大幅に増加する。このことは、上述したように、アンテナが電流を、その表皮深さ内のみで搬送するからである。従って、表皮深さを超える追加的な厚さは有益でない。これに加えて、ＲＦ誘電体窓４００に接する電流搬送材料の量を最適化することが重要になり得る。例えば、銅管は電流を搬送する内径を有するが、内径は絶縁窓に接していない。さらに、管の形状も、外径のうち少ししか実際に絶縁窓に接していないことを意味する。リボン形状を利用することによって、誘電体窓に実際に接触するアンテナの量が最大になる。さらに、リボンの幅がリボンの厚さよりもずっと大きくなるようにリボンを構成することによって、電流搬送材料の比率が最適化される。リボンの厚さは、周波数及び材料の電気抵抗率に依存する表皮深さによって設定される。２MHzの駆動周波数及び銅については、表皮深さは約４６ミクロンであり、より高い周波数に対してより小さくなる。９０％の減衰について、２×（表皮深さ）をとれば、約２００ミクロンの厚さとなる。しかし、誘電ポッティング（樹脂）内に埋め込まれていなければ、こうした薄い構造は、広幅のアンテナを支持するのに十分な機械的強度を有しないことがある。従って、必要な機械的強度が与えられれば、表皮深さ／リボンの厚さの比率の最適値は、約０．０５〜０．１となり得る。

一実施形態では、リボンアンテナが大きな平坦面を有して誘電体窓に接すると共に、アンテナの厚さを最小化することによって電流搬送能力を最適化することができる。

上述したように、重要な考慮事項は、誘電体窓に接するアンテナによって搬送される電流である。従って、大径の管状アンテナは低効率であり得る、というのは、アンテナが実際には少ししか誘電体窓に近接していないからである。従って、電力伝達を最大にするためには、アンテナの総断面積に対する、誘電体窓に接する有効な電流搬送断面積（誘電体窓に直交する面内）の比率を最大にすることが有利であり得る。異なる表現をすれば、有効な電流搬送断面積は、アンテナが誘電体窓に接している幅に表皮深さを乗じた値として定義することができる。この比率からわかるように、円形断面を有するアンテナは非常に低い比率を達成するのに対し、平らなアンテナはずっと高い比率を達成する。理想的には、最良の電力伝達は、総断面積に対する有効な電流搬送断面積の比率が約１である際に達成される。しかし、およそ４６ミクロンの表皮深さでは、このことは不可能である。従って、一実施形態では約０．００１を超える比率を用い、他の実施形態では約０．０１を超える比率を用い、他の実施形態では約０．０５を超える比率を用いる。アンテナがポッティング材料中に埋め込まれている場合には、アンテナ構造を支持するための機械的強度を必要としないことがある。従って、リボンの厚さは、約２〜３の表皮深さにまで小さくすることができ、この値は、約０．３〜０．５の、表皮深さ／リボンの厚さの比率を意味する。

プラズマチャンバ断面の大部分をカバーし、従って、比較的均一な電力集中及び結果的に均一なプラズマ密度及び均一な抽出イオンビーム電流を可能にするために、通常は、図２Ａに示すように、２〜３ターンを有するアンテナを使用する。なお、図２Ａでは、複数のターン２０１ａ、２０１ｂ、及び２０１ｃが存在する。複数のターンは均一性を増加させるが、２つ以上のターンは、いわゆる「近接」効果も生じさせる。２０１ｂのような隣接する分枝内に同方向に流れる電流によって２０１ａのようなアンテナ分枝内に誘導される渦電流は、他の分枝に対面する側に流れる全電流を減少させ、反対側（誘導分枝に対面しない側）に流れる電流を増加させる。抵抗の意味では、この効果は、導体断面積の減少、及び間接的に、より高いアンテナ抵抗として見られる。

ターン数（Ｎ）を減少させることは、Ｑ値Ｑを減少させることにも役立ち得る。インダクタンスはＮ²に対応し、抵抗はＮに対応するので、全体のＱ値はより小さくなり、より広範囲のアンテナ調整能力を可能にする。このことは、プラズマ整合が広範囲の電力、圧力、及びガス種にわたって必要である際に、特に有用である。

従って、一部の実施形態では、リボンアンテナが１ターンのみを有する。このことはＸ方向に沿った対称な電圧降下を可能にする、というのは、給電脚部と接地脚部とが同じ空間位置にあるからである。さらに、このことは、有害な「近接」効果の大幅な低減を可能にする。

こうしたアンテナの推定抵抗値は０．０５Ω未満であり得る。こうした低い抵抗値については、４〜５kW以上のような高電力の動作レベルでも、アンテナは少量の熱（約５〜１０W）を消散する。従って、一部の実施形態では、アンテナを能動的に冷却する必要がない。しかし、＞１０kWといった極めて高い電力レベルのような他の実施形態では、リボンアンテナへの冷却ブラケットの取り付けを実行して、過剰な熱を排除することができる。

他の実施形態では、図７に示すように、リボンアンテナ４１０をフェライト材料４８０中に埋め込むことができる。誘電体窓４００上のリボンアンテナ４１０は、ポッティング材料４７０中に封入することができる。ポッティング材料４７０は、アンテナ４１０をフェライト材料４８０から絶縁する働きをする。この構成では、プラズマと逆の方に向かう磁力線４７１がフェライト材料４８０によって捕捉されて、プラズマに向けて方向転換され、これにより、より高い電力集中効率を可能にし、さもなければ、こうした磁力線は消失する。フェライト材料４８０は、Ｍ６１またはＭ６７のような、１０^-4未満の損失係数及び少なくとも２０の透磁率を有する材料とすることができる。フェライト材料４８０は、アンテナ形状に追従し、かつ誘電体窓４００上に適合すべきである。ポッティング材料４７０は、ダウケミカル社の伝熱性接着剤３−６７５１のような材料とすることができ、高い絶縁耐力（＞１０kV/mm）、低い誘電損失（＜１×１０^-4）を有し、気泡なしに硬化することができる。

図１に示すように、プラズマチャンバは仮想的な（昇圧された）電気接地であり、これは、抽出電源１２１が発生する出力電位である。ＲＦ発生器１５１からのＲＦ電力を供給することによってアンテナ１５２上に展開するＲＦ電圧は、この電位を上回る。従って、イオン源として動作するためには、プラズマチャンバ１０１、ガス・マニホールド１１１、及びアンテナ１５２がアース接地（ＧＮＤ）から絶縁されているべきである。

一部の実施形態では、アンテナをＥモードでもＨモードでも動作可能にすることが有益であり得る。図８Ａに示すように、Ｈモードで動作することを望む際には、アンテナ１５２の一方の脚部１５４は、整合回路網１５３のホット線（図８Ａ中にＲＦで表す太線）から給電するのに対し、他方の脚部１５５は仮想接地にする（ＶＧＮＤで表す細線、抽出電源１２１の出力ＤＣ電位である）。スイッチ１５５は、遠隔操作することができ、他方の脚部１５５を仮想接地（抽出電源１２１の電位）に接続するか、仮想接地から切り離すことができる。図８Ａに示すように、脚部１５５が仮想電位である際には、アンテナ１５２がＩＣＰモードで動作する。他のモードでは、図８Ｂに示すように、脚部１５５が給電脚部１５４に電気的に短絡され、システムは容量結合プラズマ（ＣＣＰ：capacitively coupled plasma）モードで動作する。遠隔操作スイッチ１５６は、「接地」脚部１５５を抽出電源１２１から切り離して、他方の脚部１５４に接続することができる。このようにして、アンテナ１５２は給電電極として機能し、チャンバ壁は接地電極として機能する。

一部の実施形態では、コントローラ（図示せず）を用いて、スイッチ１５６を作動させる。一部の実施形態では、動作中に、コントローラがＨモードからＥモードへ切り換えること、またはその逆を行うことができる。換言すれば、プラズマを発生しながら、プラズマ発生モードを変更することができる。この変更は、そのままで、例えば、プラズマ点孤段階では一方のモードが好ましいのに対し、一旦、プラズマが高い電力レベルで動作すると他方のモードが好ましい場合に用いることができる。上述したことは、リボンアンテナを説明用の例として用いているが、本発明は、この実施形態に限定されない。２つの端部を有するあらゆるアンテナを用いて、上述したように、一方の端部をＲＦ電源に電気接続し、他方の端部を、少なくとも２つの位置を有するスイッチに電気接続することができる。

本発明は、本明細書に記載した特定実施形態による範囲内に限定されない。実際に、本明細書に記載したものに加えて、本発明の他の種々の変形例、及び本発明に対する他の種々の変更は、以上の説明及び添付した図面より、当業者にとって明らかである。従って、こうした他の実施形態及び変更は実際に、本発明の範囲内に入る。さらに、本明細書では、本発明を、特定環境における特定目的での特定の実現に関連して説明してきたが、本発明の有用性はそれらに限定されず、本発明は、多数の環境において多数の目的で有益に実現できることは、通常の当業者の認める所である。従って、以下に記載する特許請求の範囲は、本明細書に記載する本発明の範囲及び精神全体を考慮して解釈すべきものである。

Claims (12)

1. 誘電体窓を有するチャンバと；
   前記誘電体窓に接するアンテナと；
   ある周波数で動作し、前記アンテナと通信する電源とを具え、
   前記アンテナは、ある材料で構成され、厚さ、幅、及び前記厚さと前記幅との積として定義される断面積を有し、
   前記材料、及び前記周波数が表皮深さを定め、この表皮深さにおいて、前記アンテナ内の電流の大部分が搬送され、
   前記表皮深さと前記幅との積が、０．００１に前記アンテナの前記断面積を乗じた値よりも大きいことを特徴とするプラズマ発生装置。
2. 前記積が、０．０１に前記断面積を乗じた値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
3. 前記積が、０．０５に前記断面積を乗じた値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
4. 前記アンテナを包囲するフェライト材料をさらに具えていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
5. 前記アンテナと前記フェライト材料との間に配置されたポッティング材料をさらに具えていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ発生装置。
6. 前記アンテナが、略平行な２つの部分、及び２つの半円形端部を具えていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
7. 前記半円形端部の一方が不連続部分を具え、これにより、前記アンテナの２つの脚部を構成することを特徴とする請求項６に記載のプラズマ発生装置。
8. 前記脚部のうち第１の脚部が、前記電源と通信し、前記脚部のうち第２の脚部が、スイッチと通信し、前記スイッチの第１位置において、前記第１の脚部と前記第２の脚部とが電気接続され、前記スイッチの第２位置において、前記第２の脚部が前記第１の脚部とは異なる電位に電気接続されることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ発生装置。
9. プラズマを発生している間に、前記スイッチを、前記第１位置と前記第２位置との間で作動させることができることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ発生装置。
10. 前記アンテナがリボン形状のアンテナから成ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
11. 誘電体窓を有するチャンバと；
    第１端部及び第２端部を有するアンテナと；
    ある周波数で動作し、前記アンテナの前記第１端部と通信する電源と；
    前記アンテナの前記第２端部と通信する出力端子を有するスイッチとを具え、
    前記スイッチが第１位置及び第２位置を有し、前記第１位置において、前記出力端子が前記電源に接続され、前記第２位置において、前記出力端子が前記電源の接地端子に接続されることを特徴とするプラズマ発生装置。
12. プラズマを発生させている間に、前記スイッチを、前記第１位置と前記第２位置との間で作動させることができることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ発生装置。