JP4409762B2 - 導電性セグメントを周辺部分に追加したコイルを有する真空プラズマ・プロセッサ - Google Patents
導電性セグメントを周辺部分に追加したコイルを有する真空プラズマ・プロセッサ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般には、真空プラズマ・プロセッサに関し、より詳細には、プロセッサ・プラズマに増加させた高周波（ＲＦ）励起磁場を結合させるための導電性セグメントを有する周辺部分をもつコイルを有するプロセッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空プラズマ処理チャンバ内のイオン化可能なガスに高周波磁場を供給し、このガスを励起してプラズマ状態にするためのさまざまな構造が開発されている。この励起したプラズマは、真空プラズマ処理チャンバ内の被加工物と相互作用し、露出した被加工物の表面から素材をエッチングする、あるいはこの表面上に素材を析出させる。この被加工物は、通常は２次元の円形平面、金属製２次元平面あるいは誘電被加工物を有する半導体ウェハであり、フラット・パネル・ディスプレイ内の場合のように矩形の周辺を有することがある。
【０００３】
誘導結合型平面プラズマ法（ＩＣＰ）により被加工物を処理するためのプロセッサが、とりわけ、本発明と同じ譲受人により、オウグル(Ogle)の米国特許第４９４８４５８号によって開示されている。磁場は、一般に被加工物の２次元平面と平行な方向に延伸する単一の２次元誘電ウィンドウ上に配置されるか或いはこのウィンドウに隣接して配置されたコイルから生成される。商用のデバイスでは通常、このウィンドウは石英製である。その理由は、石英は素材の不純物が低く、また高周波結合に対して最適な結果をもたらすためである。このコイルは、１から１００ＭＨｚの範囲の周波数、しかし典型的には１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波発生源に応答するように接続される。インピーダンス整合網が、このコイルとこの発生源の間に接続され、コイルやプラズマなどの負荷から戻されてこの発生源に結合される高周波反射を最小とする。
【０００４】
バーンズ(Barnes)らの米国特許第５５８９７３７号には、たとえば、矩形のフラット・パネル・ディスプレイを形成する誘電基板など比較的大きな基板を処理するための、高周波プラズマ励起磁場を誘導性に生成するコイルを含むプラズマ・プロセッサを開示している。バーンズ(Barnes)らの特許では、コイルによって生成された高周波磁場は、複数の別々に支持された誘電ウィンドウを介してプラズマに結合する。この第’７３７号特許の好ましい実施形態では、こうしたウィンドウ４つを、４つの異なる四半分に位置させている。コイルからこのウィンドウを通りプラズマへの高周波結合を最大とするために、このウィンドウの厚さは、チャンバ内部の真空とチャンバ外部上の大気圧の間の圧力差に耐えられるようにした、この複数のウィンドウに相当すると同じ結合面積を有する単一のウィンドウの厚さより実質的に小さい。
【０００５】
この第’７３７号特許には、いくつかの異なるコイル構成が開示されている。これらのコイルのいくつかは、整合網を介して高周波励起源と結合する第１と第２の端子の間で、並列に電気的に接続された複数の巻線セグメントを有する。この第’７３７号特許のコイル構成のいくつかは、第１と第２の端子の間の電気的長さが等しい平行のコイル・セグメントを有する。
【０００６】
矩形の周辺を有する比較的大きな２次元フラット・パネル・ディスプレイ表面上で、より均一なプラズマ磁束密度を提供するため、この第’７３７号特許で開示されたさまざまなコイル構成は、再設計したコイルの底面図である図１に示したように設計し直した。図１の従来技術によるコイル１０は、各々がコイルの中心点１６に対して実質的に対称に配置された複数のスパイラル様の巻線を有する２つのスパイラル様で、電気的に並列な銅製の巻線１２および１４を含む。
【０００７】
巻線１２および１４は、同一平面上にあり、かつ正方形（各辺が約１．２５ｃｍの長さを有する）の断面をもつ銅製の導体を有し、４つの矩形の石英製ウィンドウ２１、２２、２３および２４の上側面の上方にほぼ３ｃｍ離隔した底部エッジを含み、かつ非磁性の金属（好ましくは陽極処理アルミニウム）によって製造された一体の剛体フレーム２６により別々に支持される。フレーム２６は、互いに垂直な内部レール２８および３０が、ウィンドウ２１〜２４の最上同一平面と実質的に同一平面上にあること以外は、この第’７３７号特許に図示および記載された方式と同様の方式で製造されることが好ましい。コイル１０は、バーンズ(Barnes)らが第’７３７号特許で開示したタイプの非鉄金属製（好ましくは陽極処理アルミニウム製）の電磁遮蔽カバーのシーリングから誘電ハンガーにより懸架されている。
【０００８】
巻線１２および１４はそれぞれ、レール２８に沿ってコイルの中心点１６から等しく離間した内部端子３２および３４を含む。端子３２および３４は、電気的に並列に駆動され、また高周波発生源４２に応答するように結合された入力端子を有する整合網４０の出力端子３８に、金属製のストラップ３５およびケーブル３６によって結合される。典型的には、ストラップ３５は逆Ｕ字形をしており、そのＵ字の第１の脚は巻線１２および１４と比べウィンドウ２１および２４から実質的により遠くに離隔され、かつその他の脚はこの第１の脚と端子３２および３４との間に巡らされている。このストラップ３５は図面を単純化するため角度を持たせて表示してある。
【０００９】
巻線１２および１４のそれぞれはまた、互いに正反対のコーナーの位置に、それぞれがキャパシタ４８および５０を通して接地される端子４４および４６を含む。また整合網４０の出力端子５２は接地され、巻線１２および１４を通って流れる並列な電流のために、キャパシタ４８および５０を通り整合網の接地端子へ戻る電流経路を提供する。巻線１２および１４の形状およびキャパシタ４８および５０の値は、巻線１２および１４の長さに沿って電気的に見て端子４４および４６のやや近接した位置で最大の定在波電流が生ずるように選択される。典型的には、この最大の定在波電流は、レール２６の近傍の巻線１２および１４の各々の最外殻の巻線で生じる。この定在波電流はコイル１０の周辺の近くで最大となりコイルの周辺での磁束密度を増加させ、これにより被加工物の周辺に隣接したプラズマ磁束密度が増加する。
【００１０】
巻線１２および１４の各々は、スパイラル様の構成を有し、また上記に言及した同時係属の出願に記載されているように、発生源４２の周波数で巻線中に伝送線効果を起こさせるのに十分な長さを有する。巻線１２および１４の各々のこの構成のことを、多くの場合「正方形あるいは矩形」スパイラルと称する。巻線１２および１４の各々は２．１２５ターンの巻線を含み、９つの直線状セグメントを形成する。各巻線は、レール２８と平行に延伸する、４つの直線状で金属製の導電性セグメントと、レール３０と平行に延伸する５つの直線状で金属製の導電性セグメントとを含みその直線状のセグメントの各々は、その隣接するセグメントとほぼ直角をなして交わる。コイル１２の端子３２および４４は、レール３０の一つの側にあり、一方コイル１４の端子３４および４６はレール３０のこれと反対の側にある。巻線１２および１４の巻線ピッチは、端子３２、３４と４４、４６の間のコイルの長さの全体にわたって実質的に同じである。
【００１１】
図１のコイルは、中心部分、中間部分および周辺部分がそれぞれ２巻線、１巻線、２巻線を有するとして考えることができる。中心部分の巻線は、巻線１２に対する直線状で金属製の導電性セグメント６１〜６４と、巻線１４に対する直線状で金属製の導電性セグメント７１〜７４とを含む。中間部分の１巻線は、巻線１２に対する直線状セグメント７５および７６と、巻線１４に対する直線状セグメント７７および７８とを含む。中間部分の巻線は、巻線１２に対する直線状セグメント８１〜８３と、巻線１４に対する直線状セグメント８４〜８６とを含む。
【００１２】
図１に示したコイルは従来、５５０×６５０ｍｍおよび６００×７２０ｍｍの直線状で、矩形の周辺側面を有する矩形の誘電フラット・パネル・ディスプレイ被加工物をエッチングするためのプラズマを励起するために使用されてきた。こうした被加工物は静電チャック上に固定させて、基板の最上面がウィンドウ２１〜２４の底側内部面からほぼ１０ｃｍとなるようにしていた。この従来技術による配置では、コイル１０の矩形の周辺は、矩形の被加工物の周辺よりやや大きくしていた。たとえば、従来技術によるある構成では、コイル１０の寸法は、このコイルの周辺の、直線状で互いに垂直なエッジがほぼ６５０×７５０ｍｍの寸法であり、かつこのコイルが被加工物の矩形の周辺を超えて、ウィンドウ２１〜２４により規定される矩形のエリアの周辺にまで延伸するようにしていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示した構造は、ある状況に対しては満足のいく機能を果たすが、別の状況では大きな面積をもつ被加工物の全体にわたるプラズマ磁束密度の均一性が所望の値ほど大きくない。図１に示したコイルから得られるフラット・パネル・ディスプレイ被加工物上のプラズマ磁束密度は、２次元の矩形の面に露出した被加工物の中心部分および周辺部分では比較的低くなる傾向を有し、またこの中心部分および周辺部分の間にあたる被加工物の中間部分では比較的大きくなる傾向を有する。したがって、被加工物上のプラズマ磁束密度は、コイルの中間部分の下、すなわち、巻線１２および１４の各々の第１の巻線の後半分および第２の巻線の前半分の下で最大となる傾向を有し、またコイル１０の中心部分および周辺部分の下では最小となる傾向を有する。矩形の被加工物の周辺領域のコーナーの位置でのプラズマ磁束密度の低下の原因は、大部分は、円形の周辺を有するコイル１０による励起の結果得られるプラズマのためである。プラズマ生成領域が円形の周辺を有する傾向があるため、コイル・コーナーから除かれた周辺コイル部分の直下の被加工物の周辺領域でのプラズマ磁束密度が、被加工物の周辺コーナー領域でのプラズマ磁束密度と比べ実質的に大きくなる結果となる。処理される被加工物の面の対角線に沿ったプラズマ磁束密度のプロフィールは、完全に均一の場合からほぼ２１％のバラツキを有する。コイル１０の中心部分および周辺部分の下の基板表面部分上でプラズマ磁束密度が比較的低くなるのは、プラズマ磁束がプラズマの中心からプラズマの中間部分に向けて拡散する傾向を有するからである。同時係属の、同じ譲受人によるＨｏｌｌａｎｄらの出願第０８／６６１２０３号（１９９６年６月１０日提出）に開示されているように、真空プラズマ処理チャンバに関連するコイルの金属製の遮蔽構造のために、コイル１０（図１）により生成される磁束がチャンバの周辺からチャンバの中心に向けて移動させられる傾向を有する。
【００１４】
したがって、本発明の目的の１つは、比較的大きな被加工物の表面上に比較的均一なプラズマ磁束密度を提供するための新規で、かつ改良された真空プラズマ・プロセッサを提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的の１つは、その生成する磁束密度が、フラット・パネル・ディスプレイなどの、比較的大きな矩形の被加工物上でのプラズマ磁束密度が比較的均一であり、プラズマ磁束密度が被加工物の中心領域および周辺領域にわたって比較的低くなる傾向を逃れるように特に設計されたコイルを有する、新規で、かつ改良された真空プラズマ・プロセッサを提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的の１つは、比較的大きな被加工物、特に矩形の周辺を有する被加工物の表面上で比較的均一なプラズマ磁束密度を提供するように特に設計された、新規で、かつ改良された真空プラズマ・プロセッサ用のコイルを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、直線状の側面とコーナーを有する被加工物をプラズマで処理するための真空プラズマ・プロセッサであって、被加工物を真空チャンバ内部に配置するようになされ、被加工物を処理するためにプラズマに変換できるガスを真空チャンバ内に導入するための入口を有する真空チャンバと、真空チャンバ内のガスに高周波磁場を結合させ、ガスを励起してプラズマ状態にするように配置され且つ所定の内角をなすコーナーを有する渦巻き状に形成されたコイルとを備えており、前記コイルは、コイル本体を形成する導体セグメントと、追加の導体セグメントとを有し、前記追加の導体セグメントは、前記コイルの外周部の少なくとも１つのコーナー近傍に設けられ、前記コーナーを形成する近傍のコイル本体の導体セグメントに対して並列に配置されている部分を含むとともに、前記追加の導体セグメントは、並列に配置されている前記コーナーを形成する前記コイル本体の導体セグメントに対して連結導体によって並列接続或いは直列接続の何れかで電気的に接続されている。
【００１９】
本発明によれば、追加の導体セグメントをコイルの周辺部分に追加することにより、それだけ大きな磁束密度が達成されることが好ましい。この追加の導体セグメントは、コイル本体の導体セグメントに対して並列に配置された部分を含み、かつコイル本体の導体セグメントと電気的に接続され、コイル本体の導体セグメントによってプラズマと結合された磁場の補助となる磁場をプラズマ内に形成する。
【００２０】
実施の形態のいくつかでは、このコイルは、コーナーと空間的近隣に追加の導体セグメントを含み、この追加の導体セグメントはコーナーを形成するコイル本体の導体セグメントと並列に電気的に接続されている。他の実施の形態では、コーナーと空間的に近接した追加の導体セグメントは、このコーナーを形成するコイル本体の導体セグメントと直列に電気的に接続されている。
【００２１】
優れたプラズマ密度の均一性を達成する補助となる本発明の特徴は、追加の導体セグメントおよびコイル本体の導体セグメントが、被加工物の処理を受ける表面と直角の方向で、プラズマに対して異なる離隔を有することである。追加の導体セグメントはコイル本体の導体セグメントよりプラズマの近くにあることが好ましい。
【００２２】
ある実施の形態では、隣接する導体セグメントは、隣り合って１つのコーナーを形成し、またその追加の構造は、このコーナーと空間的に隣接する導体セグメントを含み、このコーナーを形成する導体セグメントと並列に電気的に接続されている。他の実施の形態では、その隣接する導体セグメントは、ほぼ１つのコーナーを形成するように離隔され、またその追加の構造は、このコーナーと空間的に隣接する導体セグメントを含み、ほぼこのコーナーを形成する隣接する導体セグメントと直列に電気的に接続されている。
【００２３】
本発明の別の一態様では、そのコイルは、その各々が高周波磁場の周波数で伝送線効果を有するのに十分な長さをもつ複数の導電性の巻線を備え、定在波高周波電流がここでピーク値をとり、かつこの巻線の各々はプラズマに露出する被加工物の面と直角の方向に、プラズマからの離隔をさまざまにとった異なる部分を有するようにした。このように複数の平行な巻線と異なる離隔とを組み合わせることにより、プラズマに供給する高周波磁場密度を空間的に調節することができる。各巻線に沿ってこのピークの定在波電流が生ずる位置は、プラズマに最も近い各巻線の部分に近い場合と、この各巻線の部分から遠い場合があり、これは特定の真空チャンバ内のプラズマ磁束密度の状況によって決まる。たとえば、プラズマ磁束の均一性を達成するためには、定在波ピーク電流が異なる巻線で、また各巻線のプラズマに最も近い部分で異なることが通常は望ましい。しかし、他の状況では、最大の定在波電流が各巻線のプラズマに最も近い部分にくることが望ましいことがある。複数の平行な巻線によって、（１）プラズマのさまざまな部分の高周波磁場密度を制御するために、コイルのさまざまな空間部分の位置で複数の最大の定在波電流を提供でき、また（２）プラズマからさまざまな離隔を有する巻線の部分に対して、これらの複数の最大定在波電流を制御することができる。これらの２つの効果により、プラズマのさまざまな部分の高周波磁場密度を実質的に制御でき、また被加工物に入射するプラズマ磁束密度を制御できる。この制御は、空間的に対称なコイル内、たとえば、スパイラル様の構成を有する巻線などの複数の互いに編み合わされた巻線を有するコイル内では向上する。
【００２４】
本発明の別の一態様では、そのコイルは、周辺およびその他の周辺以外の導電性セグメントと、このコイルの周辺部分のみに電気的に接続され、かつこのコイルの周辺部分に空間的に近接して位置する導体セグメントとを備える。このコイルの周辺部分およびこの導体セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２５】
本発明のさらに別の一態様では、そのコイルは、電気的に直列に接続された第１および第２の導電性部分を含む。この第１および第２の導電性部分は、このコイル内の空間的に異なる部分に位置する。このコイルは、第１の導電性部分のみと並列に電気的に接続され、かつ第１の導電性部分の空間的に近隣に配置された導体セグメントを含む。この第１の導電性部分およびこの導体セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２６】
本発明のさらに別の一態様では、そのコイルは、ギャップにより互いに離間した空間的に近接した端部を有する、第１および第２の導電性セグメントを備える。第３の導電性セグメントが、第１および第２の導電性セグメントの端部と直列に電気的に接続され、また第１の導電性セグメントの空間的に近隣に位置する。この第１および第３の導電性セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２７】
本発明のさらに別の一態様では、そのコイルは、電気的に直列に接続されるが、このコイルの空間的に異なる部分に位置する第１および第２の導電性部分を含む。このコイルは、第１の導電性部分のみと並列に電気的に接続され、かつ第１の導電性部分と空間的に近隣に位置する導体セグメントを含む。この第１の導電性部分およびこの導体セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２８】
本発明のまたさらに別の一態様では、そのコイルは、ギャップにより互いに離間した空間的に近接した端部を有する第１および第２の導電性セグメントを含む。第３の導電性セグメントが、第１および第２の導電性セグメントの端部と直列に電気的に接続され、また第１の導電性セグメントの空間的に近隣に位置する。この第１および第３の導電性セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２９】
本発明のまたさらに別の一態様では、そのコイルは、各々多数の巻線を有する中心および他の部分を含み、その中心部分の巻線はこの他の部分の巻線に比べてピッチがより密である。この中心および他の部分は互いに接続されると共に、中心部分から発生した高周波磁場が、この中心部分から発生した高周波磁場とコイルのその他の部分から発生した高周波磁場との実質的な相互結合を起こさずに、有意に自己結合をするように空間的に配置される。
【００３０】
本発明に関する以上のおよびその他の目的、特徴、および利点は、本発明のいくつかの特定の実施形態についての以下の詳細な説明を、特に添付の図面と関連づけて取り上げて、考察することにより明らかになるであろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
ここで図２を参照すると、図１の従来技術によるコイルに対し、（１）被加工物上に入射するプラズマ磁束の中間部分に、中心およびコイルの周辺部分に比して実質的に低い磁束密度を結合させるための中間部分および（２）プラズマに磁束を付加するための、追加の金属製導電性セグメントを有する周辺部分、を含むように変更されている。この追加された磁束は、コイルの主要部すなわち追加セグメントを含まないコイルの部分によってプラズマに供給される磁束を補完してプラズマ周辺部分で磁束密度を増加させ、これにより矩形の被加工物の露出面の位置での磁気プラズマ磁束密度がより均一になる。図２では、この追加セグメントは、コイルの主要部と並列に接続される。
【００３２】
図２のコイル１００は、形が同じで、大きさが被加工物よりやや大きい矩形の周辺を有する。各図のプロセッサは矩形の被加工物、好ましくはクロス型フラット・パネル・ディスプレイの処理を行う。コイル１００は、非接地のおよび接地された整合網４０の出力端子３８および５２と電気的に接続され、一方１３．５６ＭＨｚの高周波発生源４２に感応する２つの電気的に並列な巻線１０２および１０４を有する。巻線１０２および１０４は、コイル１００の全体が、その周りに実質的に対角線で対称（したがって正反対の位置）になるような、コイルの中心点１６に整合した共通の中心端子１０６を有する。端子１０６は、導電性のストラップ（図示しない）により、整合用端子出力端子３８に接続されている。巻線１０２および１０４は、コイル１００の反対の周辺コーナーに、互いに対角線上の位置ある周辺端子１０８および１０９を含む。
【００３３】
端子１０８および１０９はそれぞれ、整合網４０の接地された端子５２にキャパシタ４８および５０を介して接続されている。巻線１０２および１０４の各々は、この巻線で伝送線効果を起こすように、発生源４２の周波数に対応した電気的な長さを有する。巻線１０２および１０４の長さ、並びに発生源４２の周波数は、通常、各巻線に沿った距離が発生源の周波数の半波長よりやや小さくなるようにする。キャパシタ４８および５０の値は、定在波電流のピーク値および最小値が、それぞれ巻線の周辺部分および内部部分で生じるように選択される。実施の一形態では、このピーク定在波電流はほぼ、ウィンドウ２１〜２４を支持するレール３０とほぼ整合する巻線１０２および１０４の最外殻の巻線の地点で生じる。またこの最小の定在波電流はほぼ、定在波電圧がピーク値となる端子１０６の位置に生じる。最大の定在波電流は、端子１０８および１０９の各々から約３／８周した位置に生じるため、コイル１００の主要周辺部分によって比較的大きな磁束密度が被加工物の周辺部分上に入射するプラズマの周辺部分に付与される。
【００３４】
コイル１１０は、（１）３巻線の中心部分１１２（金属製ストラット１１１および１１２による電気的接続先である中心端子１０６から半径方向および円周方向に延伸する、直線状で金属製の導電性セグメント１１３〜１２４を含む）、（２）ほぼ１巻線の中間部分１３０（直線状であって、半径方向および円周方向に延伸する、金属製の導電性セグメント１３１〜１３４を含む）および（３）ほぼ２巻線の周辺部分１４０（直線状であって、半径方向および円周方向に延伸する、金属製の導電性セグメント１４１〜１４６を含む）を含む。この周辺部分１４０の巻線は、中間部分１３０の単一の巻線１３２に比べ実質的により大きなピッチを有する。一方この中間部分は中心部分１１０の密なピッチの巻線に比べ、かなり大きなピッチを有する。中間部分１３０は、実質的に中心部分１１０から半径方向に変位しているが、半径方向で周辺部分１４０のやや近傍にある。
【００３５】
部分１１０、１３０および１４０に対応して同一平面上にある直線状で金属製の導電性セグメント１１３〜１２４、１３１〜１３４および１４１〜１４６の各々は、各辺が１．２５ｃｍである正方形の断面をもつ銅で形成されることが好ましく、またその底部エッジがウィンドウの最上面２１〜２４の上方ほぼ３ｃｍにあり、処理を受ける２次元の被加工物表面の上方約１０ｃｍに底面をもつように離隔させる。コイル１００の巻線は、バーンズ(Barnes)らの特許で開示されたタイプの、非鉄金属製（好ましくは陽極処理アルミニウム製）のコイル遮蔽カバーのシーリングから誘電ハンガーにより懸架される。この中心コイル部分１１０の外部端部は、金属製、好ましくは銅製のストラット１５０および１５２によって、中間コイル部分１２０の内部端部と電気的に接続されている。ストラット１１１、１１２、１５０および１５２によりウィンドウの下のプラズマと結合される磁束の量を最小とするため、これらのストラットは、その第１の脚が部分１１０、１３０および１４０の直線状の導電性セグメント面から認識できる程度に上方の面にあり、下方にぶら下がった２つの脚が第１の脚をコイル１００に電気的および機械的に接続するようにした逆Ｕ字形をなす。これらのストラットは、２．５ｃｍの辺をウィンドウ２１〜２４と平行にした０．３×２．５ｃｍの断面を有する。
【００３６】
図２のコイルは、中心および周辺コイル部分１１０および１４０の電流密度が、中間コイル部分１３０の電流密度より大きいように設計される。これにより、中心および周辺コイル部分で発生させる磁束密度が、中間コイル部分で発生させる磁束の密度より大きくなる。結果的に、真空チャンバ内の被加工物に入射するプラズマ磁束密度が、被加工物の中間部分において被加工物の中心および周辺部分より大きくなる傾向が低減される。プラズマは、プラズマの中心部分から離れて拡散しようとする傾向があるため、図１のコイルを含む従来技術によるプロセッサの中心部分でのプラズマ磁束密度は、比較的低くなる傾向を有する。従来技術においてプラズマ磁束密度がプラズマ周辺部分で比較的低くなる傾向が生じるのは、従来技術によるコイルが生成するプラズマが、コイルの中心と周辺の間の中間距離のどこかの位置で、リング形の領域内の最大プラズマ磁束密度をとるためである。被加工物の中心の位置で必要とするプラズマ磁束密度を確立するためには、被加工物の最上面と誘電ウィンドウの下面との間の距離は、プラズマの拡散を見込んで十分な大きさでなければならない。このプラズマの拡散によって、被加工物の位置でより均一のプラズマ磁束密度となるようにリング形の領域は均一となる。しかし、被加工物とウィンドウの下面の間の距離が比較的大きいため、大面積の被加工物を処理する場合に効率良く利用することができない。というのは、被加工物とウィンドウの間の距離の増大によって、被加工物の周辺コーナー領域の位置でのプラズマ磁束密度の低下がさらに厳しさを増すからである。図２のコイルは、（１）中間プラズマ部分と比較して中心プラズマ部分に対してより大きな磁束密度を供給し、（２）遮蔽構造の影響を少なくとも部分的に克服するため、プラズマの周辺に追加の磁束密度を提供することによって、従来技術に対してプラズマ磁束密度が改善される。この改善結果が得られるのは、とりわけコイル１００の中心および周辺部分（１１０および１４０）が中間部分１３０よりも多くの巻線数を有するからである。
【００３７】
実施の一形態では、この中間部分１３０の巻線は、この中間部分の巻線の径が、中心部分の外部巻線の外側の径のほぼ２倍となるように、中心部分１１０の外部巻線から離隔される。換言すると、この中間部分１３０の単一の巻線によって、中心部分１１０の３巻線によって取り囲まれる面積のほぼ４倍の面積が取り囲まれる。この中間部分の単一の巻線は、中心部分１１０の外側巻線がコイルの中心点から離隔される距離の２倍の距離だけ中心点１６から離隔される。この中間部分１３０の単一の巻線は、周辺部分の巻線同士が図２のコイル内で互いに離隔されている距離とほぼ同じ距離だけ中間部分１４０の巻線から離隔される。特に、直線状の導体セグメント１３１〜１３４は、直線状導体セグメント１４１および１４４が直線状導体セグメント１４６および１４３から離隔されている距離とほぼ同じ距離だけ、直線状の導体セグメント１４１〜１４５から離隔される。
【００３８】
中心コイル部分１１０がこのように密なピッチをもつこと、およびこの部分が中間コイル部分１３０からやや遠くに離隔されていることが、比較的低いプラズマ磁束密度が被加工物の中心上に入射される傾向を克服するのに役立つ。中心コイル部分１１０が密なピッチをもつこと、およびこの部分がコイル１００の残りの部分から分離されていることによって、中心コイル部分で発生した磁束が密な自己鎖交を起こし、中心部分１０から発生した磁束が集中する（すなわち磁束密度を増加させる）。
【００３９】
被加工物の全体にわたって、所望の、実質的に均一なプラズマ磁束密度を実現するため、周辺コイル部分１４０は図１の従来技術によるコイルに対して修正される。換言すると、図２のコイルの主要部分（導体セグメント１１３〜１２８、１３１〜１３４および１４１〜１４６、並びにストラット１１１、１１２、１５０および１５２により構成される）は、その周辺に追加の構造が付加され、プラズマの周辺、特にプラズマのうち矩形の処理用チャンバのコーナー近傍の部分での磁束密度が増加する。
【００４０】
図２の実施の形態では、周辺コイル部分１４０は、コイル周辺端子１０８および１０９の４つの周辺のコーナーと空間的に隣接した、追加の導電性巻線セグメント１６１〜１６８を含む。巻線セグメント１６１〜１６８の奇数番のセグメントは巻線１０２の一部となり巻線１０２に追加され、一方巻線セグメント１６１〜１６８の奇数番のセグメントは巻線１０４の一部となり巻線１０４に追加される。巻線セグメント１６１〜１６８は、導体セグメント１１３〜１２４、１３１〜１３４および１４１〜１４６と同一平面上にあり、またコイル１００の周辺部分、特に、そのままではプラズマ磁束密度が比較的低い傾向となるコイルのコーナーの位置で追加の高周波電流を流させる。巻線セグメント１６１〜１６８を流れるこの高周波電流によって、プラズマ処理チャンバのコーナーに磁束が追加される。セグメント１６１〜１６８により処理用チャンバに追加される磁束によって、主要コイル部分の導体セグメント１４１〜１４６によりこの処理用チャンバに供給される磁束が、コイルのコーナーの下でのプラズマ磁束密度を増加させるのを補助する。またこれにより、矩形の被加工物および真空チャンバのコーナーの位置でのプラズマ磁束密度の不均一性がかなりの程度克服される。直線状で、交わり合う（９０度のコーナーを形成する）導体セグメント１４１〜１４６によって確立される磁束は、実質的に互いに直角をなす長軸を有し、またコイルと真空チャンバおよび被加工物のコーナーの周りで曲げられている。また、導体セグメント１６１〜１６８によって確立される磁束は、これらを空間的に隣接させると共に並列に電気的に接続させている、一般に直線状のセグメント１４１〜１４６と同一の方向に延伸する軸を有する。
【００４１】
図２に示す好ましい実施形態では、追加された、対角線上の位置にあるコイル・セグメント１６１および１６２の各々は、４つの、直線状であり、互いに垂直な銅製導体セグメント１８２〜１８５を含む。コイル・セグメント１６１の導体セグメント１８４および１８５は、直線状セグメント１３２および１４１に対して、それぞれ平行に延伸すると共に、この直線状セグメントから（同じ距離だけ）外側に位置させる。この際、セグメント１８４の延伸が、セグメント１３２と１４１が交わるコーナーからの距離をセグメント１８５の場合より小さくなるようにする。セグメント１８４および１８５はそれぞれ、スタブ・セグメント１８２および１８３によってセグメント１３２および１４１に接続される。セグメント１６２は、直線のセグメント１３４と１４４の交点で規定されるコーナーの位置にあるセグメント１６１の形状と同一の形状を有する。
【００４２】
それぞれ、導体セグメント１４１および１４２の交点および導体セグメント１４４と１４５の交点により規定されるコーナーの位置にあると共に、これらのコーナーと並列に電気的接続される巻線セグメント１６３および１６４の各々は、セグメント１６１あるいは１６２に比べ実質的により大きな面積およびより多い導体数を有する。結果的に、巻線セグメント１６３および１６４は、真空プラズマ処理チャンバの壁面の近傍のプラズマ磁束に、巻線セグメント１６１および１６２が付加するよりもより大きな磁束密度を付加する。巻線セグメント１６３は、それぞれが導体セグメント１４２の外側および内側に位置し、平行に延伸して導体セグメント１４２に到る２つの電気的に並列で空間的に平行な導体セグメント１８７および１８８を含む。セグメント１８７は、外側に位置し延伸して導体セグメント１４１に到る導体セグメント１８９と直列に接続される。セグメント１８７および１８９は、セグメント１８８の長さをやや上回るほぼ同じ長さを有する。主要コイルの導体セグメント１４１および１４２から並列な導体セグメント１８７〜１８９への電気的に並列な接続は、導体セグメント１４１、１４２および１８７〜１８９と直角に延伸し、これらを物理的に接続されるためのスタブ導体セグメント１９１〜１９３により確立される。コーナー巻線セグメント１６３と同一に製作されたコーナー巻線セグメント１６４は、セグメント１６３と正反対の位置にあり、直線状の導体セグメント１４４および１４５と、これらセグメントが形成するコーナーの位置で交わる。
【００４３】
それぞれが導体セグメント１４２と１４３の交点並びにコーナー・セグメント１４５と１４６の交点により規定されるコーナーの位置にあると共に、これらのセグメントと電気的に並列に接続される、追加の、対角線上の位置にある巻線セグメント１６５および１６６の各々は、導体セグメント１９８、２００、２０４および２０６を含む。セグメント１９８、２００、２０２および２０４は、これらに対応するコーナーのやや外側で平行な電流路を提供する。コーナーから遠方の導体セグメント１９８の端部は、巻線セグメント１６２の対応する導体セグメント１８３と比べ、中心レール３０のより近くにあり、真空プラズマ処理チャンバの壁面の近傍の磁束密度をさらに増加させる。
【００４４】
巻線セグメント１６７および１６８は、それぞれ端部端子１０９および１０８を設ける対角線上に位置する周辺コーナーの位置にあり、これらのコーナーと並列に電気的に接続されており、それぞれが、導体セグメント１４３および１４６と平行に延伸し、これらのやや外側にある横長の導体セグメント２０８および２０９を含む。セグメント２０８および２０９は、それぞれスタブ状で直線の導体セグメント２１２および２１３によって、導体セグメント１４３および１４６に接続される。セグメント１６７および１６８の磁束は、セグメント１４３および１４６の磁束を補助し周辺プラズマ磁束密度を増加させる。
【００４５】
追加した周辺巻線セグメント１６３〜１６８、すなわち導体１８７、１８７’、２００、２００’、２０２、２０２’、２０８および２０９の外側導体の各々の外側の辺は、ウィンドウ２１〜２４の外側のエッジからややセットバック（ｓｅｔ ｂａｃｋ）させてあり、これらの導体から発生した磁束が効果的にプラズマに加えられるようにしている。（図２〜４では、記載の中で特に取り上げていない周辺巻線セグメントにｐｒｉｍｅ記号（’）を付加したこと以外は、反対側の周辺巻線セグメントの対応する部分も同じ参照番号を付してある。）セグメント１６１〜１６８を流れる電流によってできる磁束は、コイルの主要部内を流れる電流によってできる磁束に追加される。追加された磁束により、真空プラズマ処理チャンバの周辺、特にチャンバのコーナーの位置の磁束が増加し、被加工物の周辺部分プラズマ磁束密度を増加させ、被加工物上に入射するプラズマ磁束密度が図１の従来技術の場合に比べより均一となる。
【００４６】
図３に示したコイルにより、図２のコイルにより達成したものに比べ、より優れたプラズマ密度の均一性が達成されることが分かっている。図３のコイルでは、中間コイル部分１３０は、金属製の導電性のストラット１５０および１５２、並びに導体１３１および１３３を、金属製の導電性のストラット２２０および２２２並びにコイルの直線状の導電性部分２２４および２２６に置き換えることによって、図２の実施の形態に対して変更がなされている。導電性部分２２４および２２６は、図２および３のコイルの導体の残りの部分と同一の断面寸法を有し、また図３のコイルの導体の残りの部分と同一平面上にある。ストラット２２０および２２２は、ストラット１５０および１５２と同じ寸法並びに同じ幾何学的方向を有しており、逆Ｕ字形に形成されている。これにより、ストラット２２０および２２２によりプラズマに付加される磁束は無視しうる量である。
【００４７】
導電性のセグメント２２４および２２６は、それぞれ導電性のセグメント１３２および１３４から内方に、レール３０に平行に延伸する。導電性のセグメント２２４および２２６のそれぞれの長さは、導電性のセグメント１３２および１３４のレール２８からの離隔の半分未満である。これにより、導電性のセグメント２２４および２２６の各々の、導電性のセグメント１３２および１３４から遠方の端部は、内部のコイル部分１１０の外部巻線の実質的に外側に位置する。ストラット２２０および２２２は、内部コイル部分１１０の端部端子から、それぞれコイル部分２２４および２２６のコイル・セグメント１３２および１３４から遠方の端部まで延伸する。
【００４８】
図２と図３のコイルの間の上で述べた違いによって、図３のコイルは図２の実施の形態に比べ、中心コイル部分１１０により確立された磁束を分離させる程度がより大きい。この結果、図３の実施の形態の方が図２のコイルの場合に比べ中心磁束密度がより大きい。さらに、図３のコイルの中間部分の磁束密度は、図２のコイルに比べより小さい。図２および３のコイルが周辺コア（ｃｏｒｅ）部分１４０で発生させる磁束のパターンは、実質的に同じである。これらの要因のすべてによって、図３のコイルが励起させるプラズマ磁束密度は、図２のコイルが励起させるプラズマ磁束密度に比べより均一となる。
【００４９】
図４、４Ａおよび４Ｂに示す別の実施の形態によれば、図３のコイルは、（１）導電性部分２２４および２２６を除去し、（２）追加した周辺の並列コイル・セグメント１６１〜１６８を残りの導電性コイル・セグメントに比べてプラズマのより近傍に位置させるように変更されている。
【００５０】
図４のコイルでは、中間コイル部分１３０を、導体１３２および１３４のほぼ半分のみを含むように変更する。すなわち、コイル部分１３０が、導体１３２のレール３０の右寄りの部分のみと、導体１３４のレール３０の左寄りの部分のみとを含むように変更する（図４参照）。図４では、図３の導電性部分２２４および２２６は完全に除去され、また導体１３２および１３４の端部は金属製の逆Ｕ字形ストラット２３０および２３２によって中心コイル部分１１０の端部端子と電気的に接続される。ストラット２３０および２３２は、ストラット２３０および２３２がコイル中心部分１１０の導体セグメント１３２および１３４の端部に直接接続されていること以外は、ストラット２２０および２２２と極めて類似している。結果的に、プラズマの中間部分の磁束密度は、図１〜３のコイルと比べ、図４のコイルの方がより小さい。
【００５１】
図４のコイルでは、平行の周辺セグメント１６１〜１６８は、コイルの主要部の導電性セグメント１１３〜１２４、１３２、１３４および１４１〜１４６と同一平面上にない。しかしながら、これらの平行な周辺コイル・セグメントにより、ウィンドウ２１〜２４の最上面までの距離が、コイルの主要部の導電性セグメントに比べより近傍となる結果、最大量の磁束をプラズマに供給する、平行な周辺セグメントのこの部分は、プラズマのより近傍になる。図４のコイルの平行な周辺セグメント１６１〜１６８の各々は、ウィンドウ２１〜２４の面の近傍に、直線状の導体セグメントを含む。異なる面内の導電性セグメントは、ストラット２３０および２３２と同じ断面寸法を有する金属製ストラップにより、機械的かつ電気的に互いに接続される。図４Ａおよび４Ｂに示すように、この金属製ストラップは、コイルの主要面内の導体セグメントから下方に延伸し、そこから平行なセグメント１６１〜１６８の導体セグメントまで水平に延伸する。
【００５２】
図４のコイルでは、平行な導電性セグメント１８４、１８５、１８４’、１８５’、１８７、１８８、１８９、１８７’、１８８’、１８９’、２００、２０２、２００’、２０２’、２０８および２０９の底面は、誘電ウィンドウの上側面２１〜２４の近傍にある。ウィンドウ２１〜２４の近傍にあるこれらの導電性セグメントは、ウィンドウ２１〜２４の面まで平行でありかつこれらの面と直角に延伸する金属製ストラップ１８２、１８３、１８２’、１８３’、１９１、１９２、１９３、１９１’、１９２’、１９３’、１９８、２０４、１９８’、２０４’、２０６、２０７、２０６’、２０７’、２１２、２１３、２１２’および２１３’によって、適宜、導電性セグメント１４１〜１４６に機械的および電気的に接続される。
【００５３】
ウィンドウ２１〜２４の近傍の導電性セグメント１８４、１８５、１８４’、１８５’、１８７、１８８、１８９、１８７’、１８８’、１８９’、２００、２０２、２００’、２０２’、２０８および２０９は、プラズマの周辺に隣接するため、これらの導電性セグメントは、図２および３による同一平面上の平行な周辺セグメントで達成されるよりも、より大きな高周波励起パワーをプラズマ・コーナーに結合させる。高周波励起が増加する理由は、図２および３による同一平面上の平行な周辺導電性のセグメントよりも、ウィンドウ２１〜２４の近傍の導電性セグメントがより接近する結果として磁場密度が増加するためである。さらに、図４の平行の導電性セグメントがより接近することにより、コイル高周波磁場のプラズマへの有効な静電結合、すなわち、容量性結合が可能になるからである。図２および３のコイルでは、コイルのすべての部分からプラズマへの静電結合の量は、プラズマとコイルの間が実質的に分離されるため極めて小さい。これらの効果のため、プラズマが図４のコイルに感応したとき、プラズマ周辺のプラズマ磁束密度が、図１〜３のコイルに比べ認識できる程度に増加する。
【００５４】
ここで図５を参照すると、それぞれがシリコンで均一にコーティングされた露出表面を有する扁平で円形の被加工物より得たシリコンのエッチング速度（単位：オングストローム毎分）のプロットを含む。これら被加工物は、図６〜８に関連して以下に記載する矩形の形状を有するプラズマ処理チャンバの対角線に沿って配置させた。エッチング速度は、プラズマ磁束密度と直接依存するため、エッチング速度の計測値はプラズマ磁束密度と直接の相関をもつ。エッチング速度のプロットは次のものに関するものである。（１）図１の従来技術によるコイル（プロット２６０）（２）図１に示した中心、中間および周辺部分を有し、図２の周辺平行コイル・セグメントと組み合わせたコイル（プロット２６２）（３）図２のコイル（プロット２６４）（４）図３のコイル（プロット２６６）および（５）図４のコイル（プロット２６８）。プロット２６０〜２６６は、可能な限り、かつ実地の見地からして同じ条件で稼働させたプラズマ処理チャンバより得たものである。図５では、エッチング速度をＹ軸に沿って示し、一方、被加工物の表面の対角線に沿った距離をＸ軸方向で示す。対角線に沿った、被加工物の中心および周辺のコーナーは、それぞれＸ軸方向の参照番号「２」および「１５」で示す。図５に表された計測値により、プロット２６０、２６２、２６４、２６６および２６８に対するコイルは、プラズマ磁束密度が均一性から、それぞれ２１．５％、１８．９％、１７．９％、１．４７％および１３．０％だけのバラツキをもつことを示している。
【００５５】
図５により、被加工物の半径方向の位置の関数としてのプラズマ磁束密度に関して、いくつかの興味あるデータが提供される。プロット２６０で表された、従来技術のコイルによりエッチングする場合、被加工物の中心位置で、ほぼ１８２５オングストローム毎分の最小のエッチング速度となる。しかし、プロット２６２〜２６８に対しては、Ｘ軸に沿った「３」の点、すなわち、被加工物の中心から変位した点で最小値となる。プロット２６２〜２６８で示すように対称性がなくなる理由は、おそらく図２〜４のコイルから発生した磁束密度が、導体セグメント１８８および１８８’が追加された結果、完全に対称でないためである。プロット２６８で示す、被加工物の中心におけるプラズマ磁束密度のこの最小値は、プロット２６２〜２６６のいずれの中心エッチング速度よりも実質的に大きい。図４の構造により、中間および周辺コイル部分１３０および１４０に比べ、中心コイル部分１１０でより大きな磁束の分離がもたらされるため、プラズマの中心部の磁束が実質的に増加することは明らかである。図２および３のコイルに比べ、図４のコイルでより大きな磁束の分離が生じるのは、（１）中間部分１３０の導電性セグメントの長さが、図１〜３より図４の方が短いことおよび（２）周辺部分１４０のかなりの部分（すなわち、導電性セグメント１８４、１８５、１８４’、１８５’、１８７、１８８、１８９、１８７’、１８８’、１８９’、２００、２０２、２００’、２０２’、２０８および２０９）が、図２および３より図４の方が部分１１０より遠くにあることの理由による。追加された平行の導電性セグメントを主要コイルの面からウィンドウ２１〜２４の上側面に移動させることにより、周辺部のエッチング速度が認識できる程度に増加する。たとえば、図３および４のコイルに対するプロット２６６および２６８のコーナーの位置でのエッチング速度は、エッジ点１５の位置でそれぞれほぼ２２７５および２３１５オングストローム毎分であり、コイルの中心点１６からコイルの外部コーナーまでの途中の約９２％の位置である点１４の位置でそれぞれほぼ２４７５および２５５０オングストローム毎分である。図５のＸ軸方向の参照番号６と１２の間の、被加工物中間部分でのエッチング速度は、プロット２６６および２６８で示すように、図３および４のコイルに対して事実上同一である。プロット２６６および２６８によって示すエッチング速度は、図２のコイル（プロット２６４）およびプロット２６２で示す図示しないコイルに対するエッチング速度よりも、被加工物の中間部分で実質的に大きい。したがって、図２のコイル、図示しないコイルおよび従来技術に対して、図３および４のコイルはより優れたエッチング速度の均一性を有しているにもかかわらず、図３および４のコイルでは、図２の実施の形態および図示しない実施の形態で達成される密度と比べ、より大きなプラズマ磁束密度が達成される。
【００５６】
図５Ａおよび５Ｂは、シリコンで均一にコーティングされた２つのガラス製の６００×７２０ｍｍフラット・パネル・ディスプレイ基板が、それぞれ図１および４のコイルを含む真空チャンバ内にあるという、実現しうる限り同一の条件下で得た、毎分のオングストローム単位で示すシリコンのエッチング速度のプロットである。エッチング速度は、パネル上で等間隔に取ったマトリクスの各点で計測した。パネルのエッジに隣接する計測は、これらのエッジから１５ｍｍの位置で行った。均一からのバラツキは、ほとんど１００％低下し、従来技術に対する２１％から図４のコイルに対する１１％となった。平均エッチング速度の低下は、図１のコイルのプラズマによる場合と比べ、図４のコイルのプラズマによる負荷(loading)の方がより均等であるためである。図１のコイルに比べ発生する磁束がかなり低い図４コイルの中間部分の下で、エッチング速度はかなり低下する。これに関しては、図１のコイルから得られたエッチング速度の値、１９８９、１９０４、２０７１、２０２３、２０３３、２０２８、２０３１、１８９９、１８３１、１９０９、２０６５および２０００が、図４のコイルを用いた場合それぞれ、１７００、１６２９、１５９５、１５７８、１７５５、１６６８、１７６５、１７１０、１７１２、１６４５、１７２４および１６１１と大きく減少している。
【００５７】
ここで図６、７および８を参照すると、図４のコイルは、真空チャンバ６０２と、好ましくは陽極処理アルミニウムにより形成された静電遮蔽カバー６０４とを含む真空プロセッサ６００内に収容されているとして図示してある。真空チャンバ６０２の外部は、ウィンドウ２１〜２４と、レール２８および３０と、陽極処理されたアルミニウム製側壁６１０と、陽極処理アルミニウム製フロア６１４とにより規定される。側壁６１０は、それぞれがイオン化可能なガス源と真空ポンプ（いすれも図示せず）に接続されたポート６１６および６１８を含む。この真空ポンプはチャンバ６０２内に適当な真空状態を確立し、これによりポート６１６を通って流れるイオン化可能なガスを図４のコイルから発生した電磁場によって励起して励起プラズマ状態にすることが可能となる。チャンバ６０２およびカバー６０４は、互いに機械的かつ電気的に接続され、また適当な接点によって接地電位と接続され、かつコイルから発生した電磁場を閉じ込めるための遮蔽を提供する。この遮蔽は、コイルから発生した高周波磁場密度を弱め、この遮蔽の近傍にある電磁場が、プラズマ・プロセッサの中心に向かう電磁場よりもかなり小さくなる。
【００５８】
真空処理チャンバ６０２内には、被加工物６２２が処理されている間被加工物をしかるべき位置に保持する静電チャック６２０を設置する。プロセッサの好ましい使用法の一つでは、基板６２２は静電ディスプレイ・パネル用の矩形のガラス製基板である。静電チャック６２０は、金属製カバー６０４、壁面６１０およびフロア６１４の接地電位から、電気絶縁性のシート６２４によって電気的に絶縁されている。クランピング用電位として、適当な電源からのＤＣ電圧（図示しない）を、整合網を介して静電チャックおよび被加工物６２２に高周波バイアスをかける高周波発生源（図示しない）にも接続される静電チャック６２０に印加する。さらに、被加工物６２２の背面は、チャック６２０内に溝を設けることにより冷却させることが好ましい。好ましい構成では、イオン化可能なガスは、ウィンドウ２１〜２４上に装着したプレナムまたはマニホールドにより真空チャンバ６０２の内部に導入される。また、こうした構造は当業者のよく知るところであるので、表示を簡略化するため、このプレナムまたはマニホールドは図示していない。
【００５９】
チャンバ６０２およびカバー６０４は、プロセッサ６００を正平行六面体として構成し矩形のガラス製フラット・パネル・ディスプレイ被加工物６２２を収容できるように製作される。しかし、このプロセッサ６００の周辺は、被加工物がこれ以外の周辺構成を有する場合には、このプロセッサの周辺の大きさおよび形状が被加工物の周辺と同じになるように変更されることを理解すべきである。
【００６０】
図６および８に図示したように、基板６２２の周辺は図４のコイルの周辺よりやや小さい。また図４のコイルの周辺はウィンドウ２１〜２４の組み合わされた周辺よりやや小さい。このプロセッサおよび基板６２２を、この基板の周辺がチャンバ６０２の内部により定まる矩形のエリアよりほんの僅かだけ小さい寸法とすることによって、大面積の被加工物の位置で十分なプラズマ磁束を発生させる効率が、図１の従来技術より改善され、図４のコイルおよびバイアス用のチャック６２０を付勢する高周波発生源のパワー要件を比較的低いレベルに維持することが可能となる。実施の一形態では、高周波発生源４２は５ｋＷの出力パワーを有する。
【００６１】
図８に図示したように、キャパシタ４８および５０は、ウィンドウ２１〜２４の上側面およびカバー６０４の最上部の間の体積内に、その円形の断面がこれらのウィンドウと平行になるように装着される。キャパシタ４８および５０は、ウィンドウの２１〜２４の上側面と平行な面内で、共にレール２８に平行に延伸する銅製ストラット６３０および６３２によって図４のコイルの出力端子１０８および１０９に接続される。
【００６２】
図７および８に示すように、図４のコイルは、カバー６０４のシーリングからから懸架される電気絶縁用の横長のバー６４０、６４２および６４４を含む構造により支持される。図４のコイルの主要部分は、電気絶縁用の、鉛直に延伸する支持ポスト６４８によってバー６４０、６４２および６４４と機械的に接続され、一方この支持ポストは水平に延伸する電気的に絶縁されたコイル支持プレート６４８および６５０と機械的に接続されている。プレート６５０はこのコイルの周辺部分を支持し、また中心コイル部分１１０は中心ポスト６４６により支持される。
【００６３】
図７に示すように、コイルの周辺コーナー・セグメントの底面は、ウィンドウ２１〜２４の最上面からやや離隔している。図７では、コイル・セグメント１８９および２０９は、ウィンドウ２１の上側面の直近にあるとして図示しており、それぞれ湾曲したストラット１９３および２０６’によりコイル・セグメント１４１および１４６に接続される。また、コイル・セグメント１４１および１４６は、コイル支持面６５０の底面から懸架されているとして図示している。好ましい実施の一形態では、セグメント１８９および２０９の底面は、ウィンドウ２１の最上面からほぼ０．５６ｃｍだけ鉛直に離隔され、また主要コイル・セグメント１４１および１９２の底面は、周辺コイル・セグメント１８９および２０９の底面から約２．２ｃｍ鉛直に離隔されている。
【００６４】
本発明による別のコイルの底面図を図９に示す。図９のコイルでは、コイルの主要部、図２〜４の実施の形態によるコイルの主要部分とある点では同じであるが、これに対して、コイルの主要部の周辺部分にコーナーと直列に接続された周辺セグメントが追加されている。このコーナーは、互いに実質的に直角である導電性セグメントによって形成される。これらは、ほとんど交わり程であるが非接触の隣接する端部を有する。コイルの周辺部分内の追加の直列導体セグメントは、その中を、空間的に隣接する導電性エレメントと同じ空間的方向の電流が流れ、これら追加した導電性セグメントによりプラズマと結合させた磁束をコイルの主要部分から発生した磁束に付加する。
【００６５】
図９のコイルは、対応する図４のコイルの中心および中間部分と同一である中心および中間部分１１０および１３０を含む。図８に示すコイルの周辺部分１４０は、しかし、図２〜４の実施の形態のコイルとかなり異なる。周辺部分１４０の主要部分は、それぞれがレール２８と平行な直線状の導電性セグメント２７０、２７２、２７４および２７６、並びにそれぞれがレール３０と平行な直線状の導電性セグメント２８０、２８２、２８４および２８６を含む。
【００６６】
直線状の導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６はいずれも、直接接触していない。むしろ、４つの内部コーナー２９１〜２９４、並びにセグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６の一対の隣接するセグメントにより形成される２つの外部コーナー２９５および２９６のそれぞれの位置にギャップがある。一対の互いに垂直な補完の、直線状セグメントは、コイル・セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６の隣接しない端部に接続されている。この補完コイル・セグメントは、追加の磁束をプラズマ周辺に供給する。図９では、追加した直列に接続したセグメントが、中心および中間コイル部分１１０および１３０の直線状セグメント、並びに主要コイル部分の周辺部分の直線状セグメント２６０〜２７６および２８０〜２８６と同一平面上にあるように図示してある。しかし、この補完部分は、このコイルの残りの部分よりプラズマに近くできる。たとえば、この補完の直線状導体は、主要コイル部分導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６に比べ、このウィンドウのかなり近傍にあるため、ウィンドウ２１〜２４の上側面のやや上方に位置することになる。この補完導体を導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６の端部に接続させる導体内の磁束と結合しないようにするため、この補完導電性セグメントは、先に図２〜４の導電性ストラットに対して検討したのと寸法的および位置的に同じ特性を有する金属製で導電性のストラット３１０により、コイルの主要周辺部の導電性セグメントのこれらの端部に接続されている。
【００６７】
特に、直線状導体セグメント２７０、２７２、２７４、２７６、２８０、２８２、２８４および２８６がほとんど交わる程であるが完全には交わっていない、このコーナー２９１〜２９６は、対角線方向に延伸にする金属製ストラット３１０により、それぞれ追加の導体セグメント３０１〜３０６に接続されている。追加した導電性セグメント３０１〜３０６の各々は、それぞれがレール２８および３０と平行に延伸する２つの直線状で交わっている導電性エレメント３１２および３１４を含む。補完の導電性部分３０１〜３０６の各々の導電性エレメント３１２および３１４は、ある特定の追加セグメントの隣の、コイルの主要部分の相互に直交する直線状の導体セグメントの突出部により規定されるギャップ内の「コーナー」と実質的に整合する点で交わる。導電性のエレメント３１２および３１４は、コイルの主要部分の導電性セグメントに空間的に近接してあり、コイルの主要部のこれら直線状の導電性セグメントと直列に電気的に接続されている。導体３１２および３１４の空間的配置、並びに主要コイル部分の直線状の導電性セグメントの空間的配置は、エレメント３１２および３１４内の電流が、導電性のエレメント３１２および３１４のこの特定の対が隣接している導電性セグメント２７０、２７２、２７４、２７６、２８０、２８２、２８４および２８６の部分を流れる電流と同一の方向に流れるようにする。これにより、導電性のエレメント３１２および３１４並びに導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６を流れる電流のために生じる磁束が、プラズマの周辺部分に付加され、図１の従来技術の場合に比べプラズマ周辺でのプラズマ磁束密度が増加する。
【００６８】
ストラット３１０内の電流は、エレメント３１０および３１２内を流れる電流の方向と反対方向に流れ、また、この特定のストラットに最も接近させて離間した主要コア（ｃｏｒｅ）導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６内を流れる電流の方向とも反対方向に流れる。ストラット３１０内を流れる電流による磁束が、プラズマの周辺の磁束密度およびプラズマ磁束密度に著しい悪影響を及ぼすことを防ぐため、ストラット３１０の上側脚は、先に検討したように、エレメント３１２および３１４から実質的に変位させる。図９に示す具体的な実施の形態では、導電性のエレメント３１２および３１４は、コイルの主要部の導電性セグメントと同一平面上にあるが、エレメント３１２および３１４をウィンドウ２１〜２４の面にほとんど隣接させること、すなわちコイルの主要部の導電性セグメントと比べてプラズマにより接近するように位置させることも可能であることを理解すべきである。
【００６９】
図９のコイルは、コイルの主要部分と出力端子１０８および１０９との間に、ストラット３１０と同一のストラット３１９により接続された、直列な直線状の追加の金属製導電性エレメント３１６および３１８（レール３０に平行に延伸する）を有する。エレメント３１６の反対側の端部は、端子１０８には直接接続され、また付加コーナー・セグメント３０４に隣接する導体２８４の一端部へはストラット３１９により接続されている。一方エレメント３１８の反対側の端部は、端子１０９には直接接続され、また追加のコーナー・セグメント３０４に隣接する導体２８６の一端部へはストラット３１９により接続されている。ストラット３１９は、逆Ｕ字形を有し、面２１および２４と平行に延伸するＵ字の脚がコイルの主要部の導電性セグメントに比べてプラズマから実質的に遠くに位置するように配置されている。エレメント３１６および導体２８４による磁束は端子１０８に隣接するコイル・コーナーの位置で付加され、またエレメント３１８および導体２８６による磁束は端子１０９に隣接するコイル・コーナーの位置で付加される。ストラット３０９内を流れる電流による磁束のバッキング効果は無視できる程度である。
【００７０】
ここで図１０を参照すると、図４に示したコイルの別の変更例である。図１０のコイルでは、プラズマの周辺のコーナーでの磁束密度およびプラズマ磁束密度は、コイルの周辺部分が、コイルの４つの周辺コーナーのそれぞれに位置する補完の導体セグメント３２１〜３２４を含むように変更することにより、図１の従来技術と比較して実質的に増加する。補完の周辺コーナー・コイル・セグメント３２１〜３２４の各々は、４つの直線状の導体エレメント３３１〜３３４を含み、そのエレメント３３１および３３３はレール２８と平行に延伸し、またそのエレメント３３２および３３４はレール３０と平行に延伸する。エレメント３３１および３３３は、コイルの周辺部内のコーナー３３５の位置で交わり、またエレメント３３３および３３４はコイルの周辺のコーナーでコーナー３３６の位置で交わる。このように、エレメント３３１および３３２は第１の脚を形成し、この第１の脚はエレメント３３３および３３４により形成される第２の脚の内部にあり、かつこの第２の脚とネスト状をなす。コーナー３３５および３３６から離れたコーナーセグメント３２１および３２４の直線状の導電性エレメント３３１および３３３の端部は、直線状の導電性エレメント３３８により互いに接続され、レール３０に平行に延伸する。
【００７１】
図１０に示したコイルの端子３４０および３４２は、それぞれコーナー・セグメント３２１および３２４のエレメント３３３および３３８の交点により規定されるコーナーの位置にある。端子３４０および３４２は、それぞれキャパシタ４８および５０を介して確立された直列接続により、接地電位あるいは整合網（図１０では図示せず）の出力端子に接続されている。このため、図１０に示したコイルの周辺端子は、図１〜４および９の各々のコイル構成と比較して、コイルのコーナーから変位している。
【００７２】
コーナー・セグメント３２１および３２４は、各々が一対の平行な導電性経路を含み、したがってそれぞれコイル出力端子３４０および３４２並びにコイルの残りの部分と電気的に直列にある。この直列の接続は、それぞれがコイルの主要部分から対角線方向の外側に延伸し、かつコーナー３３５および３３６から離れたエレメントの端部３３２および３３４と電気的に接続される金属製ストラット３４４を介して確立され、コーナー・セグメント３２１および３２４の平行な電流経路の確立を補助する。エレメント３３１および３３２は、エレメント３３３および３３４の等しい長さよりやや短い、ほぼ同じ長さを有する。
【００７３】
コーナー・セグメント３２２および３２３がコーナー・セグメント３２１および３２４とやや異なるのは、コーナー・セグメント３２２および３２３の位置には端子がないことである。コーナー・セグメント３２２および３２３は、対角線方向で外方に延伸する金属製ストラット３４６および３４８により、コイルの残りの部分と電気的に接続されている。一方、ストラット３４６は、コーナー３３５および３３６から離れた位置にある（コーナー・セグメント３２２および３２３の）導体エレメント３３１および３３３の端部に接続されている。同様に、金属製ストラット３４８は、その端部がそれぞれコーナー３３５および３３６から離れて位置するコーナー・セグメント３２２および３２３の導体エレメント３３２および３３４の端部と電気的に接続されている。
【００７４】
導電性のストラット３４４および３４８の図１０に示したコイルの内部方向の端部は、共にレール３０の両側でこれと平行に延伸し、レール２８から反対方向に等しい量だけ延伸して離れる直線状導体セグメント３５０により、互いに接続されている。セグメント３５０は、図１０に示したコイルの外側周辺からは除かれているが、ウィンドウ２１〜２４の周辺の十分近くに位置しており、プラズマの周辺部分に磁束を付加し、かつプラズマおよび被加工物のコーナーから除去された領域の位置でのプラズマ周辺部のプラズマ磁束密度を増加させる。
【００７５】
コーナー・セグメント３２２および３２３から離れた位置にある導電性のストラット３４６の内側端部は、共にレール２８に平行に延伸する導体セグメント３５２および３５４のそれぞれの端部に接続されている。導体セグメント３５２および３５４の他端部はそれぞれ、導体セグメント１３０および１３２から離れた位置にある導体セグメント１４１および１４２の端部に接続されている。コイルの周辺部分にある導体セグメント３５２および３５４はそれぞれ、導体セグメント１３２および１３４を含むコイルの中間部分のセグメント１４１および１４４の端部に接続されている。この導体セグメント１３２および１３４の端部はそれぞれ、図４コイルの中間部分が内部部分１１０に接続されているのと同じ方法で、ストラット２３０および２３２によって内部コイル部分１１０に接続されている。
【００７６】
セグメント３５０は、図１０に示したコイルの周辺から内方に位置され、被加工物上に入射するプラズマ磁束密度が、図１の従来技術によるコイルにより達成される密度と比較してより優れた均一性を提供できる。プラズマ磁束密度は、コーナーから除去されたチャンバの周辺部分と比べ、チャンバの周辺コーナーにおいてより低くなる傾向を有する。この影響を低減するため、直線状セグメント３５０は、外側コイル周辺からセットバックさせる。
【００７７】
金属製ストラット３４４、３４６および３４８の各々は、その第１の脚がウィンドウ２１〜２４の面と平行に延伸し、周辺部分３２１〜３２４の導体セグメント３３１〜３３４と比べてウィンドウ２１〜２４から実質的に遠くに位置する４つの脚を有する。ストラット３４４、３４６および３４８の各々の残りの３つの脚は、そのストラットの第１の脚と導体セグメント３３１〜３３４、３５２および３５４のうちの対応する一つとの間を鉛直に延伸する。ストラット３４４、３４６および３４８の構成および位置により、これらストラットのプラズマに対する磁束効果を最小限に抑えるようにする。
【００７８】
しかし、図１０のコイルの導電性セグメントは、周辺部分３２１〜３２４の導電性セグメントがこのコイルの残りの導体セグメントと比べウィンドウ２１〜２４のより近傍にあるように、適宜変更が可能であることを理解すべきである。
【００７９】
ここで図１１を参照すると、本発明によるさらに別のコイルの底面図である。図１１のコイルでは、主要コイルを形成する平行な一対の巻線の巻線のコーナー区域にセグメントを追加することによって、被加工物の周辺領域の位置で、より均一なプラズマ磁束密度が発生する。この追加されたコーナー・セグメントは、各巻線の残りと直列に接続される。各巻線は、コイルの隣接する異なる四半分に位置する一対のコーナー、すなわち、ウィンドウ２１〜２４のうちの隣接するウィンドウの周辺コーナーの位置あるいはこの周辺コーナーの近傍の位置に、この追加されたセグメントの間で直列にある（図２〜４および９の短いセグメントと比較して）短い直線状の導電性セグメントを有する。この短い直線状セグメントにより、コーナー・セグメントと直線状セグメントの間のギャップは、図９のコイルのコーナーと直線状セグメントの間のギャップと比べて比較的大きくなっている。当然のことながら、図１〜４のコイルには、コーナーと直線状セグメントの間のギャップはない。さらに、主要コイルの直線状セグメントの長さは、実質的に減少し、コーナーとコーナーから除去された短い直線状セグメントとの間のギャップが増大する。図１１のコイルは、完全に対称であるということにより特徴付けられ、またコイルの異なる導体セグメントを選択的に使用することにより可撓性が高い。図１１のコイルは、一体となってコイルの内部、中間および周辺部分４０６、４０８および４１０を形成する２つの平行な巻線４０２および４０４を含む。巻線４０２は、内部および外部端子４１２および４１４を含み、一方巻線４０４は、内部および外部端子４１６および４１８を含む。内部端子４１２および４１６は、整合網４０の非接地側の出力端子３８にケーブル４２０およびＵ字形のストラット４２２により接続され、一方端子４１４および４１８は、キャパシタ（すなわち無効インピーダンス）４２４および４２６により整合網４０の接地された出力端子に接続されている。キャパシタ４２４および４２６の値、並びに発生源４２の波長に対する巻線４０２および４０４の長さは、ピークの定在波電流がほぼコイルの外部部分４１０の中心で生じるようにする。内部端子４１２および４１６は、コイルの中心点４２８を通ると共に、レール２８の中心長軸上を延伸する線に沿った位置とする。外部端子４１４および４１８は、コイル中心４２８から等しく離隔すると共に、レール３０の長軸の互いに反対側で対角線上に位置させる。
【００８０】
内部コイル部分４０６は、巻線４０２の直線状のコイル・セグメント４３１、４３２、４３３および４３４を含み、また巻線４０４の直線状のコイル・セグメント４３５、４３６、４３７および４３８を含む。コイル・セグメント４３１、４３３、４３５および４３７は、レール３０と平行に延伸し、一方直線状のコイル・セグメント４３２、４３４、４３６および４３８は、レール・セグメント２８と平行に延伸する、このとき各セグメントは、セグメント４３２がセグメント４３１と４３３に交わり、セグメント４３３と４３４が交わり、セグメント４３６がセグメント４３５と４３７に交わり、またセグメント４３７と４３８が交わるようにする。
【００８１】
周辺コイル部分４１０は、ウィンドウ２１、２２、２３および２４のそれぞれのコーナー４４１、４４２、４４３および４４４の位置に直線状の導電性セグメントを含む。コーナー４４１〜４４４の各々の位置にある直線状の導電性セグメントの各々は同一であるため、コーナー４４１に対する直線状の導電性セグメント４５１〜４５８についてのみ説明してある。
【００８２】
直線状の導電性セグメント４５１〜４５８は、導体セグメント４５１，４５３、４５５および４５７がレール２８と平行に延伸し、また導体セグメント４５２，４５４、４５６および４５８がレール３０と平行に延伸して、４つのネスト状のコーナーを形成する。直線状の導電性セグメント４５１〜４５８は、続いた番号を付した導電性セグメントが一つの対を形成すると共に、コーナーの位置で隣り合う端部を有するように対の単位で配置させる。導電性セグメント４５１〜４５８により形成されるコーナーは、コイルの中心点４２８と交差する線４６０に沿って整列させる。導電性セグメント４５１、４５３、４５５および４５７は、その長さがここに示した順で累進的に増大し、また導電性セグメント４５２、４５４、４５６および４５８は、その長さがここに示した順で累進的に増大する。セグメント４５１〜４５８の長さは、線４６０から離間したセグメント４５１、４５３、４５５および４５７の端部は、レール３０から累進的に遠くなり、一方線４６０から離間したセグメント４５４、４５６および４５８の端部は、レール２８から等しく離隔されるが、線４６０から離間したセグメント４５２の端部は、セグメント４５４、４５６および４５８と比べ、レール２８からより遠くにある。導体よりなるネスト状配列４５１〜４５８により、コイル・コーナー４４１の下のプラズマ周辺のコーナーでの磁束密度が（図１のコイルと比較して）かなり増加する。コーナー４４１〜４４４の各々から発生した磁束密度は、コイルの外部領域の下で最も大きく、コイルの中心に向かうにつれて減少し、これらのコーナーの導電性セグメントにより確立された磁束密度は、長い導電性セグメント４５７、４５８の下のプラズマ部分内に比べ、短い導電性セグメント４５１、４５２の下のプラズマ部分内でやや低下する。プラズマ内の磁束密度のこのバラツキによって、このコーナーでのプラズマ磁束密度は、図１の従来技術の場合と比較してより均一になる傾向を有する。
【００８３】
周辺コイル部分４１０はまた、導電性のセグメントの端部４７１〜４７６がレール２８の軸から等しく離隔されるように、レール２８の長軸と直角をなして延伸する直線状で同一の長さの導体セグメント４７１〜４７６を含む。ここでセグメント４７１〜４７３はレール３０に関し端子３０と同じ側にあり、またセグメント４７４〜４７６はレール３０に関しこれと反対側にある。周辺コイル部分４１０はまた、レール３０の長軸と直角をなして延伸し且つレール３０の長軸から等しく離隔した反対側の端部を有する直線状で同一の長さの導体セグメント４８１〜４８６を含む。導電性セグメント４８１〜４８３は、コイル４００の、中心点４２８と端子４１８の間の側に配置し、また導電性セグメント４８４〜４８６は、コイル４００のこれと反対の側すなわちコイルの中心点４２８と端子４１４の間の側に配置する。
【００８４】
中間コイル部分４０８は、等しい長さのコイル・セグメント４９１および４９３がレール２０に沿ってコイルの中心点４２８から等距離にあり、かつレール２８の長軸と直角をなして延伸し、一方コイル４９１および４９３の各々の互いに反対側の端部がレール２８の長軸から等しく離隔されるような、直線状のコイル・セグメント４９１〜４９４を含む。セグメント４９１および４９３の各々は、コイル・セグメント４７１〜４７６と同じ長さを有しており、これにより、直線状のコイル・セグメント４７１〜４７６、４９１および４９３のすべての端部がレール２８の長軸から等距離となる。直線状のコイル・セグメント４９２および４９４の各々は、コイル・セグメント４８１〜４８６と同じ長さを有すると共に、コイル・セグメント４９２および４９４の中心が、レール３０の長軸と整合し且つコイルの中心点４２８に対して互いに反対側にあるようにレール３０の長軸と直角をなして延伸する。
【００８５】
巻線４０２の導電性セグメントは導電性金属製ストラット５０１〜５１６によって相互接続され、また巻線４０４の導電性セグメントは導電性の金属製ストラット５２１〜５３６によって接続される。導電性セグメントおよびストラットは、平行な巻線４０２および４０４の互いに編み合わされた巻線が、内部端子４１２および４１６と外部端子４１４および４１８との間でスパイラル様の様式で、半径方向および円周方向に延伸するように配置される。ストラット５０１〜５１６および５２１〜５３６の各々は、逆Ｕ字形を有し、図２〜４、９および１０のストラットと基本的に同様に製作し、導電性セグメント４３１〜４３８、４５１〜４５８、４７１〜４７６、４８１〜４８６および４９１〜４９４から発生した高周波磁場に対し認識しうる影響を及ぼさないようにする。後者の導電性セグメントは、図１１に示したコイル内で同一平面上にあるが、その他のコイル周辺の導電性セグメント４５５〜４５８は導電性セグメントの他のものよりもウィンドウ２１〜２４の近くにある。
【００８６】
通常は、巻線４０２および４０４にそれぞれの長さは、高周波発生源４２から発生した高周波励起周波数の波長の半分より短い。キャパシタ４２４および４２６の値、並びに巻線４０２および４０４の長さは、（１）ピークの定在波電流が巻線４０２および４０４の各々で周辺巻線部分４１０の中間部で生じるようにし、かつ（２）巻線４０２および４０４の内部端子４１２および４１６の位置での定在波電流は比較的小さくなるようにする。巻線４０２および４０４内で最大の定在波電流を生じる代表的な点は、導電性部分４７２および４７５の中心の位置である。内部端子４１２および４１６の位置での定在波電圧は比較的高く、外部端子４１４および４１８の位置では比較的低い値にまで減少する。
【００８７】
ストラット５０１〜５１６および５２１〜５３６内を除く、巻線４０２および４０４の導電性セグメント内の瞬時電流の流れは、空間的に隣接する導電性セグメントと同じ方向である。たとえば、導電性セグメント４３７、４９１および４７１〜４７３内の瞬時電流の流れは空間的に同じ方向であり、導電性セグメント４３３、４９３および４７４〜４７６内の瞬時電流の流れとは空間的方向が反対である。各導電性セグメント４３２、４３８および４８４〜４８６内の瞬時電流の流れの空間的方向は同じであり、導電性セグメント４３４、４９４および４８１〜４８３内の瞬時電流の流れとは空間的方向が反対である。同様に、ある特定のコーナーの導電性セグメント４５１〜４５８内の電流の流れは、常に各瞬時で同じ空間的方向である。図２〜４および９〜１１のコイルのキャパシタ４８および５０の値、並びに上記の実施の形態の巻線の長さは、２つの平行な巻線内の定在波電流が不変であるようにする。これらのコイルのすべてにおいて、空間的に隣接する導体セグメント内の瞬時電流の流れの空間的方向は同じである。この結果、図２〜４および９〜１１のコイルの空間的に隣接する導電性セグメントから発生した磁束は付加的に、真空チャンバの中心および周辺部分で磁束密度およびプラズマ磁束密度を増加させる。
【００８８】
セグメント４３１〜４３８は、密なピッチをもつ中心コイル部分４０６を形成し、またセグメント４５１〜４５８（４つのコーナー４４１〜４４４のすべての位置にある）、４８１〜４８６、４９２および４９４は、開いたピッチをもつ中間および周辺部分４０８および４１０を形成する。中心部分４０６の巻線は、中間および周辺部分４０８および４１０の巻線に接続されると共にこれらの巻線から空間的に離れた位置とし、中心コイル部分４０６から発生した高周波磁場が、部分４０８および４１０を含むコイルの残りの部分から発生した高周波磁場と実質的に磁場相互結合をすることなく有意に自己結合するようにする。
【００８９】
これにより、コイル中心部分４０６によりプラズマの中心に結合された磁束密度は、コイルの中心部分を適正に設計することにより容易に制御される。図２〜４および９〜１１のコイルでは、コイルの中心部分によりプラズマの中心に供給される磁束密度は、図１のコイルの中心によりプラズマと結合される磁束密度より実質的に大きくなり、図１の従来技術と比較してプラズマの中心でのプラズマ磁束密度を増加させる。
【００９０】
図１１のコイルから（１）コーナー４４１〜４４４の各々のセグメント４５１〜４５４および（２）セグメント４７６、４７４、４８１、４８４、４９１〜４９４を省くように変更した場合に、図１１のコイルで達成されるエッチングの均一性は図４の３次元コイルで達成される均一性と比較して、２次元平面形式では改善が見られた。この構成では、セグメント４３４および５０９は、第１の導電性ストラットにより接続され、セグメント４３８および５２９は別の導電性ストラットにより接続され、コイルの中心部分は図２〜４、９および１０の場合と同じとし、すべてのコイル・セグメントは１／８インチ×１インチの断面を有し、コイル（ストラットを含む）すべての部分は同一平面上にあるようにした。
【００９１】
本発明に関し、いくつかの特定の実施形態を説明し図示してきたが、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の真の精神および範囲を逸脱することなく、具体的に図示し説明した実施の形態の詳細に変更が加えうることは明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 比較的大面積の被加工物用、特にフラット・パネル・ディスプレイ用の真空プラズマ・プロセッサの、４つの自己支持型ウィンドウを組み合わせた、上記の従来技術による実質的に２次元平面のコイルの底面図である。
【図２】 ４つの自己支持型ウィンドウを組み合わせた、本発明の実施の一形態による修正型コイルの底面図である。
【図３】 ４つの自己支持型ウィンドウを組み合わせた、本発明によるコイルの別の実施の一形態の底面図である。
【図４】 ４つの自己支持型ウィンドウを組み合わせた、本発明によるさらに別のコイルの底面図である。
【図４Ａ】 図４に示したコイルの一部分の側面図である。
【図４Ｂ】 図４に示したコイルの一部分の側面図である。
【図５】 図１〜４に示したコイルに対する、プラズマ磁束密度対被加工物の位置の関数を表す一連のプロットを含む図である。
【図５Ａ】 それぞれ、図１および４に示したコイルにより励起された、２つのフラット・パネル用ガラス基板に対するシリコンのエッチング速度の２次元のプロットを示した図である。
【図５Ｂ】 それぞれ、図１および４に示したコイルにより励起された、２つのフラット・パネル用ガラス基板に対するシリコンのエッチング速度の２次元のプロットを示した図である。
【図６】 図４のコイルを含む真空プラズマ・プロセッサであって、そのプロセッサ部分がウィンドウを含むプラズマ・プロセッサ内の被加工物を透過させて、図７の線６−６から見上げた図である。
【図７】 図６に示す真空プラズマ・プロセッサの内部の側面図である。
【図８】 図６および７に示すプロセッサを、図７の線８−８から見下ろした図である。
【図９】 各コイルが主要コイル部分に接続された一連のセグメントを含む、本発明による２種類のコイルの別の実施の形態を示す図である。
【図１０】 各コイルが主要コイル部分に接続された一連のセグメントを含む、本発明による２種類のコイルの別の実施の形態を示す図である。
【図１１】 本発明によるいくつかのネスト状の導電性コーナー・セグメントを含む別のコイルの上面図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は一般には、真空プラズマ・プロセッサに関し、より詳細には、プロセッサ・プラズマに増加させた高周波（ＲＦ）励起磁場を結合させるための導電性セグメントを有する周辺部分をもつコイルを有するプロセッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空プラズマ処理チャンバ内のイオン化可能なガスに高周波磁場を供給し、このガスを励起してプラズマ状態にするためのさまざまな構造が開発されている。この励起したプラズマは、真空プラズマ処理チャンバ内の被加工物と相互作用し、露出した被加工物の表面から素材をエッチングする、あるいはこの表面上に素材を析出させる。この被加工物は、通常は２次元の円形平面、金属製２次元平面あるいは誘電被加工物を有する半導体ウェハであり、フラット・パネル・ディスプレイ内の場合のように矩形の周辺を有することがある。
【０００３】
誘導結合型平面プラズマ法（ＩＣＰ）により被加工物を処理するためのプロセッサが、とりわけ、本発明と同じ譲受人により、オウグル(Ogle)の米国特許第４９４８４５８号によって開示されている。磁場は、一般に被加工物の２次元平面と平行な方向に延伸する単一の２次元誘電ウィンドウ上に配置されるか或いはこのウィンドウに隣接して配置されたコイルから生成される。商用のデバイスでは通常、このウィンドウは石英製である。その理由は、石英は素材の不純物が低く、また高周波結合に対して最適な結果をもたらすためである。このコイルは、１から１００ＭＨｚの範囲の周波数、しかし典型的には１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波発生源に応答するように接続される。インピーダンス整合網が、このコイルとこの発生源の間に接続され、コイルやプラズマなどの負荷から戻されてこの発生源に結合される高周波反射を最小とする。
【０００４】
バーンズ(Barnes)らの米国特許第５５８９７３７号には、たとえば、矩形のフラット・パネル・ディスプレイを形成する誘電基板など比較的大きな基板を処理するための、高周波プラズマ励起磁場を誘導性に生成するコイルを含むプラズマ・プロセッサを開示している。バーンズ(Barnes)らの特許では、コイルによって生成された高周波磁場は、複数の別々に支持された誘電ウィンドウを介してプラズマに結合する。この第’７３７号特許の好ましい実施形態では、こうしたウィンドウ４つを、４つの異なる四半分に位置させている。コイルからこのウィンドウを通りプラズマへの高周波結合を最大とするために、このウィンドウの厚さは、チャンバ内部の真空とチャンバ外部上の大気圧の間の圧力差に耐えられるようにした、この複数のウィンドウに相当すると同じ結合面積を有する単一のウィンドウの厚さより実質的に小さい。
【０００５】
この第’７３７号特許には、いくつかの異なるコイル構成が開示されている。これらのコイルのいくつかは、整合網を介して高周波励起源と結合する第１と第２の端子の間で、並列に電気的に接続された複数の巻線セグメントを有する。この第’７３７号特許のコイル構成のいくつかは、第１と第２の端子の間の電気的長さが等しい平行のコイル・セグメントを有する。
【０００６】
矩形の周辺を有する比較的大きな２次元フラット・パネル・ディスプレイ表面上で、より均一なプラズマ磁束密度を提供するため、この第’７３７号特許で開示されたさまざまなコイル構成は、再設計したコイルの底面図である図１に示したように設計し直した。図１の従来技術によるコイル１０は、各々がコイルの中心点１６に対して実質的に対称に配置された複数のスパイラル様の巻線を有する２つのスパイラル様で、電気的に並列な銅製の巻線１２および１４を含む。
【０００７】
巻線１２および１４は、同一平面上にあり、かつ正方形（各辺が約１．２５ｃｍの長さを有する）の断面をもつ銅製の導体を有し、４つの矩形の石英製ウィンドウ２１、２２、２３および２４の上側面の上方にほぼ３ｃｍ離隔した底部エッジを含み、かつ非磁性の金属（好ましくは陽極処理アルミニウム）によって製造された一体の剛体フレーム２６により別々に支持される。フレーム２６は、互いに垂直な内部レール２８および３０が、ウィンドウ２１〜２４の最上同一平面と実質的に同一平面上にあること以外は、この第’７３７号特許に図示および記載された方式と同様の方式で製造されることが好ましい。コイル１０は、バーンズ(Barnes)らが第’７３７号特許で開示したタイプの非鉄金属製（好ましくは陽極処理アルミニウム製）の電磁遮蔽カバーのシーリングから誘電ハンガーにより懸架されている。
【０００８】
巻線１２および１４はそれぞれ、レール２８に沿ってコイルの中心点１６から等しく離間した内部端子３２および３４を含む。端子３２および３４は、電気的に並列に駆動され、また高周波発生源４２に応答するように結合された入力端子を有する整合網４０の出力端子３８に、金属製のストラップ３５およびケーブル３６によって結合される。典型的には、ストラップ３５は逆Ｕ字形をしており、そのＵ字の第１の脚は巻線１２および１４と比べウィンドウ２１および２４から実質的により遠くに離隔され、かつその他の脚はこの第１の脚と端子３２および３４との間に巡らされている。このストラップ３５は図面を単純化するため角度を持たせて表示してある。
【０００９】
巻線１２および１４のそれぞれはまた、互いに正反対のコーナーの位置に、それぞれがキャパシタ４８および５０を通して接地される端子４４および４６を含む。また整合網４０の出力端子５２は接地され、巻線１２および１４を通って流れる並列な電流のために、キャパシタ４８および５０を通り整合網の接地端子へ戻る電流経路を提供する。巻線１２および１４の形状およびキャパシタ４８および５０の値は、巻線１２および１４の長さに沿って電気的に見て端子４４および４６のやや近接した位置で最大の定在波電流が生ずるように選択される。典型的には、この最大の定在波電流は、レール２６の近傍の巻線１２および１４の各々の最外殻の巻線で生じる。この定在波電流はコイル１０の周辺の近くで最大となりコイルの周辺での磁束密度を増加させ、これにより被加工物の周辺に隣接したプラズマ磁束密度が増加する。
【００１０】
巻線１２および１４の各々は、スパイラル様の構成を有し、また上記に言及した同時係属の出願に記載されているように、発生源４２の周波数で巻線中に伝送線効果を起こさせるのに十分な長さを有する。巻線１２および１４の各々のこの構成のことを、多くの場合「正方形あるいは矩形」スパイラルと称する。巻線１２および１４の各々は２．１２５ターンの巻線を含み、９つの直線状セグメントを形成する。各巻線は、レール２８と平行に延伸する、４つの直線状で金属製の導電性セグメントと、レール３０と平行に延伸する５つの直線状で金属製の導電性セグメントとを含みその直線状のセグメントの各々は、その隣接するセグメントとほぼ直角をなして交わる。コイル１２の端子３２および４４は、レール３０の一つの側にあり、一方コイル１４の端子３４および４６はレール３０のこれと反対の側にある。巻線１２および１４の巻線ピッチは、端子３２、３４と４４、４６の間のコイルの長さの全体にわたって実質的に同じである。
【００１１】
図１のコイルは、中心部分、中間部分および周辺部分がそれぞれ２巻線、１巻線、２巻線を有するとして考えることができる。中心部分の巻線は、巻線１２に対する直線状で金属製の導電性セグメント６１〜６４と、巻線１４に対する直線状で金属製の導電性セグメント７１〜７４とを含む。中間部分の１巻線は、巻線１２に対する直線状セグメント７５および７６と、巻線１４に対する直線状セグメント７７および７８とを含む。中間部分の巻線は、巻線１２に対する直線状セグメント８１〜８３と、巻線１４に対する直線状セグメント８４〜８６とを含む。
【００１２】
図１に示したコイルは従来、５５０×６５０ｍｍおよび６００×７２０ｍｍの直線状で、矩形の周辺側面を有する矩形の誘電フラット・パネル・ディスプレイ被加工物をエッチングするためのプラズマを励起するために使用されてきた。こうした被加工物は静電チャック上に固定させて、基板の最上面がウィンドウ２１〜２４の底側内部面からほぼ１０ｃｍとなるようにしていた。この従来技術による配置では、コイル１０の矩形の周辺は、矩形の被加工物の周辺よりやや大きくしていた。たとえば、従来技術によるある構成では、コイル１０の寸法は、このコイルの周辺の、直線状で互いに垂直なエッジがほぼ６５０×７５０ｍｍの寸法であり、かつこのコイルが被加工物の矩形の周辺を超えて、ウィンドウ２１〜２４により規定される矩形のエリアの周辺にまで延伸するようにしていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示した構造は、ある状況に対しては満足のいく機能を果たすが、別の状況では大きな面積をもつ被加工物の全体にわたるプラズマ磁束密度の均一性が所望の値ほど大きくない。図１に示したコイルから得られるフラット・パネル・ディスプレイ被加工物上のプラズマ磁束密度は、２次元の矩形の面に露出した被加工物の中心部分および周辺部分では比較的低くなる傾向を有し、またこの中心部分および周辺部分の間にあたる被加工物の中間部分では比較的大きくなる傾向を有する。したがって、被加工物上のプラズマ磁束密度は、コイルの中間部分の下、すなわち、巻線１２および１４の各々の第１の巻線の後半分および第２の巻線の前半分の下で最大となる傾向を有し、またコイル１０の中心部分および周辺部分の下では最小となる傾向を有する。矩形の被加工物の周辺領域のコーナーの位置でのプラズマ磁束密度の低下の原因は、大部分は、円形の周辺を有するコイル１０による励起の結果得られるプラズマのためである。プラズマ生成領域が円形の周辺を有する傾向があるため、コイル・コーナーから除かれた周辺コイル部分の直下の被加工物の周辺領域でのプラズマ磁束密度が、被加工物の周辺コーナー領域でのプラズマ磁束密度と比べ実質的に大きくなる結果となる。処理される被加工物の面の対角線に沿ったプラズマ磁束密度のプロフィールは、完全に均一の場合からほぼ２１％のバラツキを有する。コイル１０の中心部分および周辺部分の下の基板表面部分上でプラズマ磁束密度が比較的低くなるのは、プラズマ磁束がプラズマの中心からプラズマの中間部分に向けて拡散する傾向を有するからである。同時係属の、同じ譲受人によるＨｏｌｌａｎｄらの出願第０８／６６１２０３号（１９９６年６月１０日提出）に開示されているように、真空プラズマ処理チャンバに関連するコイルの金属製の遮蔽構造のために、コイル１０（図１）により生成される磁束がチャンバの周辺からチャンバの中心に向けて移動させられる傾向を有する。
【００１４】
したがって、本発明の目的の１つは、比較的大きな被加工物の表面上に比較的均一なプラズマ磁束密度を提供するための新規で、かつ改良された真空プラズマ・プロセッサを提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的の１つは、その生成する磁束密度が、フラット・パネル・ディスプレイなどの、比較的大きな矩形の被加工物上でのプラズマ磁束密度が比較的均一であり、プラズマ磁束密度が被加工物の中心領域および周辺領域にわたって比較的低くなる傾向を逃れるように特に設計されたコイルを有する、新規で、かつ改良された真空プラズマ・プロセッサを提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的の１つは、比較的大きな被加工物、特に矩形の周辺を有する被加工物の表面上で比較的均一なプラズマ磁束密度を提供するように特に設計された、新規で、かつ改良された真空プラズマ・プロセッサ用のコイルを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、直線状の側面とコーナーを有する被加工物をプラズマで処理するための真空プラズマ・プロセッサであって、被加工物を真空チャンバ内部に配置するようになされ、被加工物を処理するためにプラズマに変換できるガスを真空チャンバ内に導入するための入口を有する真空チャンバと、真空チャンバ内のガスに高周波磁場を結合させ、ガスを励起してプラズマ状態にするように配置され且つ所定の内角をなすコーナーを有する渦巻き状に形成されたコイルとを備えており、前記コイルは、コイル本体を形成する導体セグメントと、追加の導体セグメントとを有し、前記追加の導体セグメントは、前記コイルの外周部の少なくとも１つのコーナー近傍に設けられ、前記コーナーを形成する近傍のコイル本体の導体セグメントに対して並列に配置されている部分を含むとともに、前記追加の導体セグメントは、並列に配置されている前記コーナーを形成する前記コイル本体の導体セグメントに対して連結導体によって並列接続或いは直列接続の何れかで電気的に接続されている。
【００１９】
本発明によれば、追加の導体セグメントをコイルの周辺部分に追加することにより、それだけ大きな磁束密度が達成されることが好ましい。この追加の導体セグメントは、コイル本体の導体セグメントに対して並列に配置された部分を含み、かつコイル本体の導体セグメントと電気的に接続され、コイル本体の導体セグメントによってプラズマと結合された磁場の補助となる磁場をプラズマ内に形成する。
【００２０】
実施の形態のいくつかでは、このコイルは、コーナーと空間的近隣に追加の導体セグメントを含み、この追加の導体セグメントはコーナーを形成するコイル本体の導体セグメントと並列に電気的に接続されている。他の実施の形態では、コーナーと空間的に近接した追加の導体セグメントは、このコーナーを形成するコイル本体の導体セグメントと直列に電気的に接続されている。
【００２１】
優れたプラズマ密度の均一性を達成する補助となる本発明の特徴は、追加の導体セグメントおよびコイル本体の導体セグメントが、被加工物の処理を受ける表面と直角の方向で、プラズマに対して異なる離隔を有することである。追加の導体セグメントはコイル本体の導体セグメントよりプラズマの近くにあることが好ましい。
【００２２】
ある実施の形態では、隣接する導体セグメントは、隣り合って１つのコーナーを形成し、またその追加の構造は、このコーナーと空間的に隣接する導体セグメントを含み、このコーナーを形成する導体セグメントと並列に電気的に接続されている。他の実施の形態では、その隣接する導体セグメントは、ほぼ１つのコーナーを形成するように離隔され、またその追加の構造は、このコーナーと空間的に隣接する導体セグメントを含み、ほぼこのコーナーを形成する隣接する導体セグメントと直列に電気的に接続されている。
【００２３】
本発明の別の一態様では、そのコイルは、その各々が高周波磁場の周波数で伝送線効果を有するのに十分な長さをもつ複数の導電性の巻線を備え、定在波高周波電流がここでピーク値をとり、かつこの巻線の各々はプラズマに露出する被加工物の面と直角の方向に、プラズマからの離隔をさまざまにとった異なる部分を有するようにした。このように複数の平行な巻線と異なる離隔とを組み合わせることにより、プラズマに供給する高周波磁場密度を空間的に調節することができる。各巻線に沿ってこのピークの定在波電流が生ずる位置は、プラズマに最も近い各巻線の部分に近い場合と、この各巻線の部分から遠い場合があり、これは特定の真空チャンバ内のプラズマ磁束密度の状況によって決まる。たとえば、プラズマ磁束の均一性を達成するためには、定在波ピーク電流が異なる巻線で、また各巻線のプラズマに最も近い部分で異なることが通常は望ましい。しかし、他の状況では、最大の定在波電流が各巻線のプラズマに最も近い部分にくることが望ましいことがある。複数の平行な巻線によって、（１）プラズマのさまざまな部分の高周波磁場密度を制御するために、コイルのさまざまな空間部分の位置で複数の最大の定在波電流を提供でき、また（２）プラズマからさまざまな離隔を有する巻線の部分に対して、これらの複数の最大定在波電流を制御することができる。これらの２つの効果により、プラズマのさまざまな部分の高周波磁場密度を実質的に制御でき、また被加工物に入射するプラズマ磁束密度を制御できる。この制御は、空間的に対称なコイル内、たとえば、スパイラル様の構成を有する巻線などの複数の互いに編み合わされた巻線を有するコイル内では向上する。
【００２４】
本発明の別の一態様では、そのコイルは、周辺およびその他の周辺以外の導電性セグメントと、このコイルの周辺部分のみに電気的に接続され、かつこのコイルの周辺部分に空間的に近接して位置する導体セグメントとを備える。このコイルの周辺部分およびこの導体セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２５】
本発明のさらに別の一態様では、そのコイルは、電気的に直列に接続された第１および第２の導電性部分を含む。この第１および第２の導電性部分は、このコイル内の空間的に異なる部分に位置する。このコイルは、第１の導電性部分のみと並列に電気的に接続され、かつ第１の導電性部分の空間的に近隣に配置された導体セグメントを含む。この第１の導電性部分およびこの導体セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２６】
本発明のさらに別の一態様では、そのコイルは、ギャップにより互いに離間した空間的に近接した端部を有する、第１および第２の導電性セグメントを備える。第３の導電性セグメントが、第１および第２の導電性セグメントの端部と直列に電気的に接続され、また第１の導電性セグメントの空間的に近隣に位置する。この第１および第３の導電性セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２７】
本発明のさらに別の一態様では、そのコイルは、電気的に直列に接続されるが、このコイルの空間的に異なる部分に位置する第１および第２の導電性部分を含む。このコイルは、第１の導電性部分のみと並列に電気的に接続され、かつ第１の導電性部分と空間的に近隣に位置する導体セグメントを含む。この第１の導電性部分およびこの導体セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２８】
本発明のまたさらに別の一態様では、そのコイルは、ギャップにより互いに離間した空間的に近接した端部を有する第１および第２の導電性セグメントを含む。第３の導電性セグメントが、第１および第２の導電性セグメントの端部と直列に電気的に接続され、また第１の導電性セグメントの空間的に近隣に位置する。この第１および第３の導電性セグメントは、これらにより形成された高周波磁場がプラズマの一部分内に付加され、このプラズマの一部分でのプラズマ磁束密度を増加させるように配置する。
【００２９】
本発明のまたさらに別の一態様では、そのコイルは、各々多数の巻線を有する中心および他の部分を含み、その中心部分の巻線はこの他の部分の巻線に比べてピッチがより密である。この中心および他の部分は互いに接続されると共に、中心部分から発生した高周波磁場が、この中心部分から発生した高周波磁場とコイルのその他の部分から発生した高周波磁場との実質的な相互結合を起こさずに、有意に自己結合をするように空間的に配置される。
【００３０】
本発明に関する以上のおよびその他の目的、特徴、および利点は、本発明のいくつかの特定の実施形態についての以下の詳細な説明を、特に添付の図面と関連づけて取り上げて、考察することにより明らかになるであろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
ここで図２を参照すると、図１の従来技術によるコイルに対し、（１）被加工物上に入射するプラズマ磁束の中間部分に、中心およびコイルの周辺部分に比して実質的に低い磁束密度を結合させるための中間部分および（２）プラズマに磁束を付加するための、追加の金属製導電性セグメントを有する周辺部分、を含むように変更されている。この追加された磁束は、コイルの主要部すなわち追加セグメントを含まないコイルの部分によってプラズマに供給される磁束を補完してプラズマ周辺部分で磁束密度を増加させ、これにより矩形の被加工物の露出面の位置での磁気プラズマ磁束密度がより均一になる。図２では、この追加セグメントは、コイルの主要部と並列に接続される。
【００３２】
図２のコイル１００は、形が同じで、大きさが被加工物よりやや大きい矩形の周辺を有する。各図のプロセッサは矩形の被加工物、好ましくはクロス型フラット・パネル・ディスプレイの処理を行う。コイル１００は、非接地のおよび接地された整合網４０の出力端子３８および５２と電気的に接続され、一方１３．５６ＭＨｚの高周波発生源４２に感応する２つの電気的に並列な巻線１０２および１０４を有する。巻線１０２および１０４は、コイル１００の全体が、その周りに実質的に対角線で対称（したがって正反対の位置）になるような、コイルの中心点１６に整合した共通の中心端子１０６を有する。端子１０６は、導電性のストラップ（図示しない）により、整合用端子出力端子３８に接続されている。巻線１０２および１０４は、コイル１００の反対の周辺コーナーに、互いに対角線上の位置ある周辺端子１０８および１０９を含む。
【００３３】
端子１０８および１０９はそれぞれ、整合網４０の接地された端子５２にキャパシタ４８および５０を介して接続されている。巻線１０２および１０４の各々は、この巻線で伝送線効果を起こすように、発生源４２の周波数に対応した電気的な長さを有する。巻線１０２および１０４の長さ、並びに発生源４２の周波数は、通常、各巻線に沿った距離が発生源の周波数の半波長よりやや小さくなるようにする。キャパシタ４８および５０の値は、定在波電流のピーク値および最小値が、それぞれ巻線の周辺部分および内部部分で生じるように選択される。実施の一形態では、このピーク定在波電流はほぼ、ウィンドウ２１〜２４を支持するレール３０とほぼ整合する巻線１０２および１０４の最外殻の巻線の地点で生じる。またこの最小の定在波電流はほぼ、定在波電圧がピーク値となる端子１０６の位置に生じる。最大の定在波電流は、端子１０８および１０９の各々から約３／８周した位置に生じるため、コイル１００の主要周辺部分によって比較的大きな磁束密度が被加工物の周辺部分上に入射するプラズマの周辺部分に付与される。
【００３４】
コイル１１０は、（１）３巻線の中心部分１１２（金属製ストラット１１１および１１２による電気的接続先である中心端子１０６から半径方向および円周方向に延伸する、直線状で金属製の導電性セグメント１１３〜１２４を含む）、（２）ほぼ１巻線の中間部分１３０（直線状であって、半径方向および円周方向に延伸する、金属製の導電性セグメント１３１〜１３４を含む）および（３）ほぼ２巻線の周辺部分１４０（直線状であって、半径方向および円周方向に延伸する、金属製の導電性セグメント１４１〜１４６を含む）を含む。この周辺部分１４０の巻線は、中間部分１３０の単一の巻線１３２に比べ実質的により大きなピッチを有する。一方この中間部分は中心部分１１０の密なピッチの巻線に比べ、かなり大きなピッチを有する。中間部分１３０は、実質的に中心部分１１０から半径方向に変位しているが、半径方向で周辺部分１４０のやや近傍にある。
【００３５】
部分１１０、１３０および１４０に対応して同一平面上にある直線状で金属製の導電性セグメント１１３〜１２４、１３１〜１３４および１４１〜１４６の各々は、各辺が１．２５ｃｍである正方形の断面をもつ銅で形成されることが好ましく、またその底部エッジがウィンドウの最上面２１〜２４の上方ほぼ３ｃｍにあり、処理を受ける２次元の被加工物表面の上方約１０ｃｍに底面をもつように離隔させる。コイル１００の巻線は、バーンズ(Barnes)らの特許で開示されたタイプの、非鉄金属製（好ましくは陽極処理アルミニウム製）のコイル遮蔽カバーのシーリングから誘電ハンガーにより懸架される。この中心コイル部分１１０の外部端部は、金属製、好ましくは銅製のストラット１５０および１５２によって、中間コイル部分１２０の内部端部と電気的に接続されている。ストラット１１１、１１２、１５０および１５２によりウィンドウの下のプラズマと結合される磁束の量を最小とするため、これらのストラットは、その第１の脚が部分１１０、１３０および１４０の直線状の導電性セグメント面から認識できる程度に上方の面にあり、下方にぶら下がった２つの脚が第１の脚をコイル１００に電気的および機械的に接続するようにした逆Ｕ字形をなす。これらのストラットは、２．５ｃｍの辺をウィンドウ２１〜２４と平行にした０．３×２．５ｃｍの断面を有する。
【００３６】
図２のコイルは、中心および周辺コイル部分１１０および１４０の電流密度が、中間コイル部分１３０の電流密度より大きいように設計される。これにより、中心および周辺コイル部分で発生させる磁束密度が、中間コイル部分で発生させる磁束の密度より大きくなる。結果的に、真空チャンバ内の被加工物に入射するプラズマ磁束密度が、被加工物の中間部分において被加工物の中心および周辺部分より大きくなる傾向が低減される。プラズマは、プラズマの中心部分から離れて拡散しようとする傾向があるため、図１のコイルを含む従来技術によるプロセッサの中心部分でのプラズマ磁束密度は、比較的低くなる傾向を有する。従来技術においてプラズマ磁束密度がプラズマ周辺部分で比較的低くなる傾向が生じるのは、従来技術によるコイルが生成するプラズマが、コイルの中心と周辺の間の中間距離のどこかの位置で、リング形の領域内の最大プラズマ磁束密度をとるためである。被加工物の中心の位置で必要とするプラズマ磁束密度を確立するためには、被加工物の最上面と誘電ウィンドウの下面との間の距離は、プラズマの拡散を見込んで十分な大きさでなければならない。このプラズマの拡散によって、被加工物の位置でより均一のプラズマ磁束密度となるようにリング形の領域は均一となる。しかし、被加工物とウィンドウの下面の間の距離が比較的大きいため、大面積の被加工物を処理する場合に効率良く利用することができない。というのは、被加工物とウィンドウの間の距離の増大によって、被加工物の周辺コーナー領域の位置でのプラズマ磁束密度の低下がさらに厳しさを増すからである。図２のコイルは、（１）中間プラズマ部分と比較して中心プラズマ部分に対してより大きな磁束密度を供給し、（２）遮蔽構造の影響を少なくとも部分的に克服するため、プラズマの周辺に追加の磁束密度を提供することによって、従来技術に対してプラズマ磁束密度が改善される。この改善結果が得られるのは、とりわけコイル１００の中心および周辺部分（１１０および１４０）が中間部分１３０よりも多くの巻線数を有するからである。
【００３７】
実施の一形態では、この中間部分１３０の巻線は、この中間部分の巻線の径が、中心部分の外部巻線の外側の径のほぼ２倍となるように、中心部分１１０の外部巻線から離隔される。換言すると、この中間部分１３０の単一の巻線によって、中心部分１１０の３巻線によって取り囲まれる面積のほぼ４倍の面積が取り囲まれる。この中間部分の単一の巻線は、中心部分１１０の外側巻線がコイルの中心点から離隔される距離の２倍の距離だけ中心点１６から離隔される。この中間部分１３０の単一の巻線は、周辺部分の巻線同士が図２のコイル内で互いに離隔されている距離とほぼ同じ距離だけ中間部分１４０の巻線から離隔される。特に、直線状の導体セグメント１３１〜１３４は、直線状導体セグメント１４１および１４４が直線状導体セグメント１４６および１４３から離隔されている距離とほぼ同じ距離だけ、直線状の導体セグメント１４１〜１４５から離隔される。
【００３８】
中心コイル部分１１０がこのように密なピッチをもつこと、およびこの部分が中間コイル部分１３０からやや遠くに離隔されていることが、比較的低いプラズマ磁束密度が被加工物の中心上に入射される傾向を克服するのに役立つ。中心コイル部分１１０が密なピッチをもつこと、およびこの部分がコイル１００の残りの部分から分離されていることによって、中心コイル部分で発生した磁束が密な自己鎖交を起こし、中心部分１０から発生した磁束が集中する（すなわち磁束密度を増加させる）。
【００３９】
被加工物の全体にわたって、所望の、実質的に均一なプラズマ磁束密度を実現するため、周辺コイル部分１４０は図１の従来技術によるコイルに対して修正される。換言すると、図２のコイルの主要部分（導体セグメント１１３〜１２８、１３１〜１３４および１４１〜１４６、並びにストラット１１１、１１２、１５０および１５２により構成される）は、その周辺に追加の構造が付加され、プラズマの周辺、特にプラズマのうち矩形の処理用チャンバのコーナー近傍の部分での磁束密度が増加する。
【００４０】
図２の実施の形態では、周辺コイル部分１４０は、コイル周辺端子１０８および１０９の４つの周辺のコーナーと空間的に隣接した、追加の導電性巻線セグメント１６１〜１６８を含む。巻線セグメント１６１〜１６８の奇数番のセグメントは巻線１０２の一部となり巻線１０２に追加され、一方巻線セグメント１６１〜１６８の奇数番のセグメントは巻線１０４の一部となり巻線１０４に追加される。巻線セグメント１６１〜１６８は、導体セグメント１１３〜１２４、１３１〜１３４および１４１〜１４６と同一平面上にあり、またコイル１００の周辺部分、特に、そのままではプラズマ磁束密度が比較的低い傾向となるコイルのコーナーの位置で追加の高周波電流を流させる。巻線セグメント１６１〜１６８を流れるこの高周波電流によって、プラズマ処理チャンバのコーナーに磁束が追加される。セグメント１６１〜１６８により処理用チャンバに追加される磁束によって、主要コイル部分の導体セグメント１４１〜１４６によりこの処理用チャンバに供給される磁束が、コイルのコーナーの下でのプラズマ磁束密度を増加させるのを補助する。またこれにより、矩形の被加工物および真空チャンバのコーナーの位置でのプラズマ磁束密度の不均一性がかなりの程度克服される。直線状で、交わり合う（９０度のコーナーを形成する）導体セグメント１４１〜１４６によって確立される磁束は、実質的に互いに直角をなす長軸を有し、またコイルと真空チャンバおよび被加工物のコーナーの周りで曲げられている。また、導体セグメント１６１〜１６８によって確立される磁束は、これらを空間的に隣接させると共に並列に電気的に接続させている、一般に直線状のセグメント１４１〜１４６と同一の方向に延伸する軸を有する。
【００４１】
図２に示す好ましい実施形態では、追加された、対角線上の位置にあるコイル・セグメント１６１および１６２の各々は、４つの、直線状であり、互いに垂直な銅製導体セグメント１８２〜１８５を含む。コイル・セグメント１６１の導体セグメント１８４および１８５は、直線状セグメント１３２および１４１に対して、それぞれ平行に延伸すると共に、この直線状セグメントから（同じ距離だけ）外側に位置させる。この際、セグメント１８４の延伸が、セグメント１３２と１４１が交わるコーナーからの距離をセグメント１８５の場合より小さくなるようにする。セグメント１８４および１８５はそれぞれ、スタブ・セグメント１８２および１８３によってセグメント１３２および１４１に接続される。セグメント１６２は、直線のセグメント１３４と１４４の交点で規定されるコーナーの位置にあるセグメント１６１の形状と同一の形状を有する。
【００４２】
それぞれ、導体セグメント１４１および１４２の交点および導体セグメント１４４と１４５の交点により規定されるコーナーの位置にあると共に、これらのコーナーと並列に電気的接続される巻線セグメント１６３および１６４の各々は、セグメント１６１あるいは１６２に比べ実質的により大きな面積およびより多い導体数を有する。結果的に、巻線セグメント１６３および１６４は、真空プラズマ処理チャンバの壁面の近傍のプラズマ磁束に、巻線セグメント１６１および１６２が付加するよりもより大きな磁束密度を付加する。巻線セグメント１６３は、それぞれが導体セグメント１４２の外側および内側に位置し、平行に延伸して導体セグメント１４２に到る２つの電気的に並列で空間的に平行な導体セグメント１８７および１８８を含む。セグメント１８７は、外側に位置し延伸して導体セグメント１４１に到る導体セグメント１８９と直列に接続される。セグメント１８７および１８９は、セグメント１８８の長さをやや上回るほぼ同じ長さを有する。主要コイルの導体セグメント１４１および１４２から並列な導体セグメント１８７〜１８９への電気的に並列な接続は、導体セグメント１４１、１４２および１８７〜１８９と直角に延伸し、これらを物理的に接続されるためのスタブ導体セグメント１９１〜１９３により確立される。コーナー巻線セグメント１６３と同一に製作されたコーナー巻線セグメント１６４は、セグメント１６３と正反対の位置にあり、直線状の導体セグメント１４４および１４５と、これらセグメントが形成するコーナーの位置で交わる。
【００４３】
それぞれが導体セグメント１４２と１４３の交点並びにコーナー・セグメント１４５と１４６の交点により規定されるコーナーの位置にあると共に、これらのセグメントと電気的に並列に接続される、追加の、対角線上の位置にある巻線セグメント１６５および１６６の各々は、導体セグメント１９８、２００、２０４および２０６を含む。セグメント１９８、２００、２０２および２０４は、これらに対応するコーナーのやや外側で平行な電流路を提供する。コーナーから遠方の導体セグメント１９８の端部は、巻線セグメント１６２の対応する導体セグメント１８３と比べ、中心レール３０のより近くにあり、真空プラズマ処理チャンバの壁面の近傍の磁束密度をさらに増加させる。
【００４４】
巻線セグメント１６７および１６８は、それぞれ端部端子１０９および１０８を設ける対角線上に位置する周辺コーナーの位置にあり、これらのコーナーと並列に電気的に接続されており、それぞれが、導体セグメント１４３および１４６と平行に延伸し、これらのやや外側にある横長の導体セグメント２０８および２０９を含む。セグメント２０８および２０９は、それぞれスタブ状で直線の導体セグメント２１２および２１３によって、導体セグメント１４３および１４６に接続される。セグメント１６７および１６８の磁束は、セグメント１４３および１４６の磁束を補助し周辺プラズマ磁束密度を増加させる。
【００４５】
追加した周辺巻線セグメント１６３〜１６８、すなわち導体１８７、１８７’、２００、２００’、２０２、２０２’、２０８および２０９の外側導体の各々の外側の辺は、ウィンドウ２１〜２４の外側のエッジからややセットバック（ｓｅｔ ｂａｃｋ）させてあり、これらの導体から発生した磁束が効果的にプラズマに加えられるようにしている。（図２〜４では、記載の中で特に取り上げていない周辺巻線セグメントにｐｒｉｍｅ記号（’）を付加したこと以外は、反対側の周辺巻線セグメントの対応する部分も同じ参照番号を付してある。）セグメント１６１〜１６８を流れる電流によってできる磁束は、コイルの主要部内を流れる電流によってできる磁束に追加される。追加された磁束により、真空プラズマ処理チャンバの周辺、特にチャンバのコーナーの位置の磁束が増加し、被加工物の周辺部分プラズマ磁束密度を増加させ、被加工物上に入射するプラズマ磁束密度が図１の従来技術の場合に比べより均一となる。
【００４６】
図３に示したコイルにより、図２のコイルにより達成したものに比べ、より優れたプラズマ密度の均一性が達成されることが分かっている。図３のコイルでは、中間コイル部分１３０は、金属製の導電性のストラット１５０および１５２、並びに導体１３１および１３３を、金属製の導電性のストラット２２０および２２２並びにコイルの直線状の導電性部分２２４および２２６に置き換えることによって、図２の実施の形態に対して変更がなされている。導電性部分２２４および２２６は、図２および３のコイルの導体の残りの部分と同一の断面寸法を有し、また図３のコイルの導体の残りの部分と同一平面上にある。ストラット２２０および２２２は、ストラット１５０および１５２と同じ寸法並びに同じ幾何学的方向を有しており、逆Ｕ字形に形成されている。これにより、ストラット２２０および２２２によりプラズマに付加される磁束は無視しうる量である。
【００４７】
導電性のセグメント２２４および２２６は、それぞれ導電性のセグメント１３２および１３４から内方に、レール３０に平行に延伸する。導電性のセグメント２２４および２２６のそれぞれの長さは、導電性のセグメント１３２および１３４のレール２８からの離隔の半分未満である。これにより、導電性のセグメント２２４および２２６の各々の、導電性のセグメント１３２および１３４から遠方の端部は、内部のコイル部分１１０の外部巻線の実質的に外側に位置する。ストラット２２０および２２２は、内部コイル部分１１０の端部端子から、それぞれコイル部分２２４および２２６のコイル・セグメント１３２および１３４から遠方の端部まで延伸する。
【００４８】
図２と図３のコイルの間の上で述べた違いによって、図３のコイルは図２の実施の形態に比べ、中心コイル部分１１０により確立された磁束を分離させる程度がより大きい。この結果、図３の実施の形態の方が図２のコイルの場合に比べ中心磁束密度がより大きい。さらに、図３のコイルの中間部分の磁束密度は、図２のコイルに比べより小さい。図２および３のコイルが周辺コア（ｃｏｒｅ）部分１４０で発生させる磁束のパターンは、実質的に同じである。これらの要因のすべてによって、図３のコイルが励起させるプラズマ磁束密度は、図２のコイルが励起させるプラズマ磁束密度に比べより均一となる。
【００４９】
図４、４Ａおよび４Ｂに示す別の実施の形態によれば、図３のコイルは、（１）導電性部分２２４および２２６を除去し、（２）追加した周辺の並列コイル・セグメント１６１〜１６８を残りの導電性コイル・セグメントに比べてプラズマのより近傍に位置させるように変更されている。
【００５０】
図４のコイルでは、中間コイル部分１３０を、導体１３２および１３４のほぼ半分のみを含むように変更する。すなわち、コイル部分１３０が、導体１３２のレール３０の右寄りの部分のみと、導体１３４のレール３０の左寄りの部分のみとを含むように変更する（図４参照）。図４では、図３の導電性部分２２４および２２６は完全に除去され、また導体１３２および１３４の端部は金属製の逆Ｕ字形ストラット２３０および２３２によって中心コイル部分１１０の端部端子と電気的に接続される。ストラット２３０および２３２は、ストラット２３０および２３２がコイル中心部分１１０の導体セグメント１３２および１３４の端部に直接接続されていること以外は、ストラット２２０および２２２と極めて類似している。結果的に、プラズマの中間部分の磁束密度は、図１〜３のコイルと比べ、図４のコイルの方がより小さい。
【００５１】
図４のコイルでは、平行の周辺セグメント１６１〜１６８は、コイルの主要部の導電性セグメント１１３〜１２４、１３２、１３４および１４１〜１４６と同一平面上にない。しかしながら、これらの平行な周辺コイル・セグメントにより、ウィンドウ２１〜２４の最上面までの距離が、コイルの主要部の導電性セグメントに比べより近傍となる結果、最大量の磁束をプラズマに供給する、平行な周辺セグメントのこの部分は、プラズマのより近傍になる。図４のコイルの平行な周辺セグメント１６１〜１６８の各々は、ウィンドウ２１〜２４の面の近傍に、直線状の導体セグメントを含む。異なる面内の導電性セグメントは、ストラット２３０および２３２と同じ断面寸法を有する金属製ストラップにより、機械的かつ電気的に互いに接続される。図４Ａおよび４Ｂに示すように、この金属製ストラップは、コイルの主要面内の導体セグメントから下方に延伸し、そこから平行なセグメント１６１〜１６８の導体セグメントまで水平に延伸する。
【００５２】
図４のコイルでは、平行な導電性セグメント１８４、１８５、１８４’、１８５’、１８７、１８８、１８９、１８７’、１８８’、１８９’、２００、２０２、２００’、２０２’、２０８および２０９の底面は、誘電ウィンドウの上側面２１〜２４の近傍にある。ウィンドウ２１〜２４の近傍にあるこれらの導電性セグメントは、ウィンドウ２１〜２４の面まで平行でありかつこれらの面と直角に延伸する金属製ストラップ１８２、１８３、１８２’、１８３’、１９１、１９２、１９３、１９１’、１９２’、１９３’、１９８、２０４、１９８’、２０４’、２０６、２０７、２０６’、２０７’、２１２、２１３、２１２’および２１３’によって、適宜、導電性セグメント１４１〜１４６に機械的および電気的に接続される。
【００５３】
ウィンドウ２１〜２４の近傍の導電性セグメント１８４、１８５、１８４’、１８５’、１８７、１８８、１８９、１８７’、１８８’、１８９’、２００、２０２、２００’、２０２’、２０８および２０９は、プラズマの周辺に隣接するため、これらの導電性セグメントは、図２および３による同一平面上の平行な周辺セグメントで達成されるよりも、より大きな高周波励起パワーをプラズマ・コーナーに結合させる。高周波励起が増加する理由は、図２および３による同一平面上の平行な周辺導電性のセグメントよりも、ウィンドウ２１〜２４の近傍の導電性セグメントがより接近する結果として磁場密度が増加するためである。さらに、図４の平行の導電性セグメントがより接近することにより、コイル高周波磁場のプラズマへの有効な静電結合、すなわち、容量性結合が可能になるからである。図２および３のコイルでは、コイルのすべての部分からプラズマへの静電結合の量は、プラズマとコイルの間が実質的に分離されるため極めて小さい。これらの効果のため、プラズマが図４のコイルに感応したとき、プラズマ周辺のプラズマ磁束密度が、図１〜３のコイルに比べ認識できる程度に増加する。
【００５４】
ここで図５を参照すると、それぞれがシリコンで均一にコーティングされた露出表面を有する扁平で円形の被加工物より得たシリコンのエッチング速度（単位：オングストローム毎分）のプロットを含む。これら被加工物は、図６〜８に関連して以下に記載する矩形の形状を有するプラズマ処理チャンバの対角線に沿って配置させた。エッチング速度は、プラズマ磁束密度と直接依存するため、エッチング速度の計測値はプラズマ磁束密度と直接の相関をもつ。エッチング速度のプロットは次のものに関するものである。（１）図１の従来技術によるコイル（プロット２６０）（２）図１に示した中心、中間および周辺部分を有し、図２の周辺平行コイル・セグメントと組み合わせたコイル（プロット２６２）（３）図２のコイル（プロット２６４）（４）図３のコイル（プロット２６６）および（５）図４のコイル（プロット２６８）。プロット２６０〜２６６は、可能な限り、かつ実地の見地からして同じ条件で稼働させたプラズマ処理チャンバより得たものである。図５では、エッチング速度をＹ軸に沿って示し、一方、被加工物の表面の対角線に沿った距離をＸ軸方向で示す。対角線に沿った、被加工物の中心および周辺のコーナーは、それぞれＸ軸方向の参照番号「２」および「１５」で示す。図５に表された計測値により、プロット２６０、２６２、２６４、２６６および２６８に対するコイルは、プラズマ磁束密度が均一性から、それぞれ２１．５％、１８．９％、１７．９％、１．４７％および１３．０％だけのバラツキをもつことを示している。
【００５５】
図５により、被加工物の半径方向の位置の関数としてのプラズマ磁束密度に関して、いくつかの興味あるデータが提供される。プロット２６０で表された、従来技術のコイルによりエッチングする場合、被加工物の中心位置で、ほぼ１８２５オングストローム毎分の最小のエッチング速度となる。しかし、プロット２６２〜２６８に対しては、Ｘ軸に沿った「３」の点、すなわち、被加工物の中心から変位した点で最小値となる。プロット２６２〜２６８で示すように対称性がなくなる理由は、おそらく図２〜４のコイルから発生した磁束密度が、導体セグメント１８８および１８８’が追加された結果、完全に対称でないためである。プロット２６８で示す、被加工物の中心におけるプラズマ磁束密度のこの最小値は、プロット２６２〜２６６のいずれの中心エッチング速度よりも実質的に大きい。図４の構造により、中間および周辺コイル部分１３０および１４０に比べ、中心コイル部分１１０でより大きな磁束の分離がもたらされるため、プラズマの中心部の磁束が実質的に増加することは明らかである。図２および３のコイルに比べ、図４のコイルでより大きな磁束の分離が生じるのは、（１）中間部分１３０の導電性セグメントの長さが、図１〜３より図４の方が短いことおよび（２）周辺部分１４０のかなりの部分（すなわち、導電性セグメント１８４、１８５、１８４’、１８５’、１８７、１８８、１８９、１８７’、１８８’、１８９’、２００、２０２、２００’、２０２’、２０８および２０９）が、図２および３より図４の方が部分１１０より遠くにあることの理由による。追加された平行の導電性セグメントを主要コイルの面からウィンドウ２１〜２４の上側面に移動させることにより、周辺部のエッチング速度が認識できる程度に増加する。たとえば、図３および４のコイルに対するプロット２６６および２６８のコーナーの位置でのエッチング速度は、エッジ点１５の位置でそれぞれほぼ２２７５および２３１５オングストローム毎分であり、コイルの中心点１６からコイルの外部コーナーまでの途中の約９２％の位置である点１４の位置でそれぞれほぼ２４７５および２５５０オングストローム毎分である。図５のＸ軸方向の参照番号６と１２の間の、被加工物中間部分でのエッチング速度は、プロット２６６および２６８で示すように、図３および４のコイルに対して事実上同一である。プロット２６６および２６８によって示すエッチング速度は、図２のコイル（プロット２６４）およびプロット２６２で示す図示しないコイルに対するエッチング速度よりも、被加工物の中間部分で実質的に大きい。したがって、図２のコイル、図示しないコイルおよび従来技術に対して、図３および４のコイルはより優れたエッチング速度の均一性を有しているにもかかわらず、図３および４のコイルでは、図２の実施の形態および図示しない実施の形態で達成される密度と比べ、より大きなプラズマ磁束密度が達成される。
【００５６】
図５Ａおよび５Ｂは、シリコンで均一にコーティングされた２つのガラス製の６００×７２０ｍｍフラット・パネル・ディスプレイ基板が、それぞれ図１および４のコイルを含む真空チャンバ内にあるという、実現しうる限り同一の条件下で得た、毎分のオングストローム単位で示すシリコンのエッチング速度のプロットである。エッチング速度は、パネル上で等間隔に取ったマトリクスの各点で計測した。パネルのエッジに隣接する計測は、これらのエッジから１５ｍｍの位置で行った。均一からのバラツキは、ほとんど１００％低下し、従来技術に対する２１％から図４のコイルに対する１１％となった。平均エッチング速度の低下は、図１のコイルのプラズマによる場合と比べ、図４のコイルのプラズマによる負荷(loading)の方がより均等であるためである。図１のコイルに比べ発生する磁束がかなり低い図４コイルの中間部分の下で、エッチング速度はかなり低下する。これに関しては、図１のコイルから得られたエッチング速度の値、１９８９、１９０４、２０７１、２０２３、２０３３、２０２８、２０３１、１８９９、１８３１、１９０９、２０６５および２０００が、図４のコイルを用いた場合それぞれ、１７００、１６２９、１５９５、１５７８、１７５５、１６６８、１７６５、１７１０、１７１２、１６４５、１７２４および１６１１と大きく減少している。
【００５７】
ここで図６、７および８を参照すると、図４のコイルは、真空チャンバ６０２と、好ましくは陽極処理アルミニウムにより形成された静電遮蔽カバー６０４とを含む真空プロセッサ６００内に収容されているとして図示してある。真空チャンバ６０２の外部は、ウィンドウ２１〜２４と、レール２８および３０と、陽極処理されたアルミニウム製側壁６１０と、陽極処理アルミニウム製フロア６１４とにより規定される。側壁６１０は、それぞれがイオン化可能なガス源と真空ポンプ（いすれも図示せず）に接続されたポート６１６および６１８を含む。この真空ポンプはチャンバ６０２内に適当な真空状態を確立し、これによりポート６１６を通って流れるイオン化可能なガスを図４のコイルから発生した電磁場によって励起して励起プラズマ状態にすることが可能となる。チャンバ６０２およびカバー６０４は、互いに機械的かつ電気的に接続され、また適当な接点によって接地電位と接続され、かつコイルから発生した電磁場を閉じ込めるための遮蔽を提供する。この遮蔽は、コイルから発生した高周波磁場密度を弱め、この遮蔽の近傍にある電磁場が、プラズマ・プロセッサの中心に向かう電磁場よりもかなり小さくなる。
【００５８】
真空処理チャンバ６０２内には、被加工物６２２が処理されている間被加工物をしかるべき位置に保持する静電チャック６２０を設置する。プロセッサの好ましい使用法の一つでは、基板６２２は静電ディスプレイ・パネル用の矩形のガラス製基板である。静電チャック６２０は、金属製カバー６０４、壁面６１０およびフロア６１４の接地電位から、電気絶縁性のシート６２４によって電気的に絶縁されている。クランピング用電位として、適当な電源からのＤＣ電圧（図示しない）を、整合網を介して静電チャックおよび被加工物６２２に高周波バイアスをかける高周波発生源（図示しない）にも接続される静電チャック６２０に印加する。さらに、被加工物６２２の背面は、チャック６２０内に溝を設けることにより冷却させることが好ましい。好ましい構成では、イオン化可能なガスは、ウィンドウ２１〜２４上に装着したプレナムまたはマニホールドにより真空チャンバ６０２の内部に導入される。また、こうした構造は当業者のよく知るところであるので、表示を簡略化するため、このプレナムまたはマニホールドは図示していない。
【００５９】
チャンバ６０２およびカバー６０４は、プロセッサ６００を正平行六面体として構成し矩形のガラス製フラット・パネル・ディスプレイ被加工物６２２を収容できるように製作される。しかし、このプロセッサ６００の周辺は、被加工物がこれ以外の周辺構成を有する場合には、このプロセッサの周辺の大きさおよび形状が被加工物の周辺と同じになるように変更されることを理解すべきである。
【００６０】
図６および８に図示したように、基板６２２の周辺は図４のコイルの周辺よりやや小さい。また図４のコイルの周辺はウィンドウ２１〜２４の組み合わされた周辺よりやや小さい。このプロセッサおよび基板６２２を、この基板の周辺がチャンバ６０２の内部により定まる矩形のエリアよりほんの僅かだけ小さい寸法とすることによって、大面積の被加工物の位置で十分なプラズマ磁束を発生させる効率が、図１の従来技術より改善され、図４のコイルおよびバイアス用のチャック６２０を付勢する高周波発生源のパワー要件を比較的低いレベルに維持することが可能となる。実施の一形態では、高周波発生源４２は５ｋＷの出力パワーを有する。
【００６１】
図８に図示したように、キャパシタ４８および５０は、ウィンドウ２１〜２４の上側面およびカバー６０４の最上部の間の体積内に、その円形の断面がこれらのウィンドウと平行になるように装着される。キャパシタ４８および５０は、ウィンドウの２１〜２４の上側面と平行な面内で、共にレール２８に平行に延伸する銅製ストラット６３０および６３２によって図４のコイルの出力端子１０８および１０９に接続される。
【００６２】
図７および８に示すように、図４のコイルは、カバー６０４のシーリングからから懸架される電気絶縁用の横長のバー６４０、６４２および６４４を含む構造により支持される。図４のコイルの主要部分は、電気絶縁用の、鉛直に延伸する支持ポスト６４８によってバー６４０、６４２および６４４と機械的に接続され、一方この支持ポストは水平に延伸する電気的に絶縁されたコイル支持プレート６４８および６５０と機械的に接続されている。プレート６５０はこのコイルの周辺部分を支持し、また中心コイル部分１１０は中心ポスト６４６により支持される。
【００６３】
図７に示すように、コイルの周辺コーナー・セグメントの底面は、ウィンドウ２１〜２４の最上面からやや離隔している。図７では、コイル・セグメント１８９および２０９は、ウィンドウ２１の上側面の直近にあるとして図示しており、それぞれ湾曲したストラット１９３および２０６’によりコイル・セグメント１４１および１４６に接続される。また、コイル・セグメント１４１および１４６は、コイル支持面６５０の底面から懸架されているとして図示している。好ましい実施の一形態では、セグメント１８９および２０９の底面は、ウィンドウ２１の最上面からほぼ０．５６ｃｍだけ鉛直に離隔され、また主要コイル・セグメント１４１および１９２の底面は、周辺コイル・セグメント１８９および２０９の底面から約２．２ｃｍ鉛直に離隔されている。
【００６４】
本発明による別のコイルの底面図を図９に示す。図９のコイルでは、コイルの主要部、図２〜４の実施の形態によるコイルの主要部分とある点では同じであるが、これに対して、コイルの主要部の周辺部分にコーナーと直列に接続された周辺セグメントが追加されている。このコーナーは、互いに実質的に直角である導電性セグメントによって形成される。これらは、ほとんど交わり程であるが非接触の隣接する端部を有する。コイルの周辺部分内の追加の直列導体セグメントは、その中を、空間的に隣接する導電性エレメントと同じ空間的方向の電流が流れ、これら追加した導電性セグメントによりプラズマと結合させた磁束をコイルの主要部分から発生した磁束に付加する。
【００６５】
図９のコイルは、対応する図４のコイルの中心および中間部分と同一である中心および中間部分１１０および１３０を含む。図８に示すコイルの周辺部分１４０は、しかし、図２〜４の実施の形態のコイルとかなり異なる。周辺部分１４０の主要部分は、それぞれがレール２８と平行な直線状の導電性セグメント２７０、２７２、２７４および２７６、並びにそれぞれがレール３０と平行な直線状の導電性セグメント２８０、２８２、２８４および２８６を含む。
【００６６】
直線状の導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６はいずれも、直接接触していない。むしろ、４つの内部コーナー２９１〜２９４、並びにセグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６の一対の隣接するセグメントにより形成される２つの外部コーナー２９５および２９６のそれぞれの位置にギャップがある。一対の互いに垂直な補完の、直線状セグメントは、コイル・セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６の隣接しない端部に接続されている。この補完コイル・セグメントは、追加の磁束をプラズマ周辺に供給する。図９では、追加した直列に接続したセグメントが、中心および中間コイル部分１１０および１３０の直線状セグメント、並びに主要コイル部分の周辺部分の直線状セグメント２６０〜２７６および２８０〜２８６と同一平面上にあるように図示してある。しかし、この補完部分は、このコイルの残りの部分よりプラズマに近くできる。たとえば、この補完の直線状導体は、主要コイル部分導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６に比べ、このウィンドウのかなり近傍にあるため、ウィンドウ２１〜２４の上側面のやや上方に位置することになる。この補完導体を導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６の端部に接続させる導体内の磁束と結合しないようにするため、この補完導電性セグメントは、先に図２〜４の導電性ストラットに対して検討したのと寸法的および位置的に同じ特性を有する金属製で導電性のストラット３１０により、コイルの主要周辺部の導電性セグメントのこれらの端部に接続されている。
【００６７】
特に、直線状導体セグメント２７０、２７２、２７４、２７６、２８０、２８２、２８４および２８６がほとんど交わる程であるが完全には交わっていない、このコーナー２９１〜２９６は、対角線方向に延伸にする金属製ストラット３１０により、それぞれ追加の導体セグメント３０１〜３０６に接続されている。追加した導電性セグメント３０１〜３０６の各々は、それぞれがレール２８および３０と平行に延伸する２つの直線状で交わっている導電性エレメント３１２および３１４を含む。補完の導電性部分３０１〜３０６の各々の導電性エレメント３１２および３１４は、ある特定の追加セグメントの隣の、コイルの主要部分の相互に直交する直線状の導体セグメントの突出部により規定されるギャップ内の「コーナー」と実質的に整合する点で交わる。導電性のエレメント３１２および３１４は、コイルの主要部分の導電性セグメントに空間的に近接してあり、コイルの主要部のこれら直線状の導電性セグメントと直列に電気的に接続されている。導体３１２および３１４の空間的配置、並びに主要コイル部分の直線状の導電性セグメントの空間的配置は、エレメント３１２および３１４内の電流が、導電性のエレメント３１２および３１４のこの特定の対が隣接している導電性セグメント２７０、２７２、２７４、２７６、２８０、２８２、２８４および２８６の部分を流れる電流と同一の方向に流れるようにする。これにより、導電性のエレメント３１２および３１４並びに導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６を流れる電流のために生じる磁束が、プラズマの周辺部分に付加され、図１の従来技術の場合に比べプラズマ周辺でのプラズマ磁束密度が増加する。
【００６８】
ストラット３１０内の電流は、エレメント３１０および３１２内を流れる電流の方向と反対方向に流れ、また、この特定のストラットに最も接近させて離間した主要コア（ｃｏｒｅ）導電性セグメント２７０〜２７６および２８０〜２８６内を流れる電流の方向とも反対方向に流れる。ストラット３１０内を流れる電流による磁束が、プラズマの周辺の磁束密度およびプラズマ磁束密度に著しい悪影響を及ぼすことを防ぐため、ストラット３１０の上側脚は、先に検討したように、エレメント３１２および３１４から実質的に変位させる。図９に示す具体的な実施の形態では、導電性のエレメント３１２および３１４は、コイルの主要部の導電性セグメントと同一平面上にあるが、エレメント３１２および３１４をウィンドウ２１〜２４の面にほとんど隣接させること、すなわちコイルの主要部の導電性セグメントと比べてプラズマにより接近するように位置させることも可能であることを理解すべきである。
【００６９】
図９のコイルは、コイルの主要部分と出力端子１０８および１０９との間に、ストラット３１０と同一のストラット３１９により接続された、直列な直線状の追加の金属製導電性エレメント３１６および３１８（レール３０に平行に延伸する）を有する。エレメント３１６の反対側の端部は、端子１０８には直接接続され、また付加コーナー・セグメント３０４に隣接する導体２８４の一端部へはストラット３１９により接続されている。一方エレメント３１８の反対側の端部は、端子１０９には直接接続され、また追加のコーナー・セグメント３０４に隣接する導体２８６の一端部へはストラット３１９により接続されている。ストラット３１９は、逆Ｕ字形を有し、面２１および２４と平行に延伸するＵ字の脚がコイルの主要部の導電性セグメントに比べてプラズマから実質的に遠くに位置するように配置されている。エレメント３１６および導体２８４による磁束は端子１０８に隣接するコイル・コーナーの位置で付加され、またエレメント３１８および導体２８６による磁束は端子１０９に隣接するコイル・コーナーの位置で付加される。ストラット３０９内を流れる電流による磁束のバッキング効果は無視できる程度である。
【００７０】
ここで図１０を参照すると、図４に示したコイルの別の変更例である。図１０のコイルでは、プラズマの周辺のコーナーでの磁束密度およびプラズマ磁束密度は、コイルの周辺部分が、コイルの４つの周辺コーナーのそれぞれに位置する補完の導体セグメント３２１〜３２４を含むように変更することにより、図１の従来技術と比較して実質的に増加する。補完の周辺コーナー・コイル・セグメント３２１〜３２４の各々は、４つの直線状の導体エレメント３３１〜３３４を含み、そのエレメント３３１および３３３はレール２８と平行に延伸し、またそのエレメント３３２および３３４はレール３０と平行に延伸する。エレメント３３１および３３３は、コイルの周辺部内のコーナー３３５の位置で交わり、またエレメント３３３および３３４はコイルの周辺のコーナーでコーナー３３６の位置で交わる。このように、エレメント３３１および３３２は第１の脚を形成し、この第１の脚はエレメント３３３および３３４により形成される第２の脚の内部にあり、かつこの第２の脚とネスト状をなす。コーナー３３５および３３６から離れたコーナーセグメント３２１および３２４の直線状の導電性エレメント３３１および３３３の端部は、直線状の導電性エレメント３３８により互いに接続され、レール３０に平行に延伸する。
【００７１】
図１０に示したコイルの端子３４０および３４２は、それぞれコーナー・セグメント３２１および３２４のエレメント３３３および３３８の交点により規定されるコーナーの位置にある。端子３４０および３４２は、それぞれキャパシタ４８および５０を介して確立された直列接続により、接地電位あるいは整合網（図１０では図示せず）の出力端子に接続されている。このため、図１０に示したコイルの周辺端子は、図１〜４および９の各々のコイル構成と比較して、コイルのコーナーから変位している。
【００７２】
コーナー・セグメント３２１および３２４は、各々が一対の平行な導電性経路を含み、したがってそれぞれコイル出力端子３４０および３４２並びにコイルの残りの部分と電気的に直列にある。この直列の接続は、それぞれがコイルの主要部分から対角線方向の外側に延伸し、かつコーナー３３５および３３６から離れたエレメントの端部３３２および３３４と電気的に接続される金属製ストラット３４４を介して確立され、コーナー・セグメント３２１および３２４の平行な電流経路の確立を補助する。エレメント３３１および３３２は、エレメント３３３および３３４の等しい長さよりやや短い、ほぼ同じ長さを有する。
【００７３】
コーナー・セグメント３２２および３２３がコーナー・セグメント３２１および３２４とやや異なるのは、コーナー・セグメント３２２および３２３の位置には端子がないことである。コーナー・セグメント３２２および３２３は、対角線方向で外方に延伸する金属製ストラット３４６および３４８により、コイルの残りの部分と電気的に接続されている。一方、ストラット３４６は、コーナー３３５および３３６から離れた位置にある（コーナー・セグメント３２２および３２３の）導体エレメント３３１および３３３の端部に接続されている。同様に、金属製ストラット３４８は、その端部がそれぞれコーナー３３５および３３６から離れて位置するコーナー・セグメント３２２および３２３の導体エレメント３３２および３３４の端部と電気的に接続されている。
【００７４】
導電性のストラット３４４および３４８の図１０に示したコイルの内部方向の端部は、共にレール３０の両側でこれと平行に延伸し、レール２８から反対方向に等しい量だけ延伸して離れる直線状導体セグメント３５０により、互いに接続されている。セグメント３５０は、図１０に示したコイルの外側周辺からは除かれているが、ウィンドウ２１〜２４の周辺の十分近くに位置しており、プラズマの周辺部分に磁束を付加し、かつプラズマおよび被加工物のコーナーから除去された領域の位置でのプラズマ周辺部のプラズマ磁束密度を増加させる。
【００７５】
コーナー・セグメント３２２および３２３から離れた位置にある導電性のストラット３４６の内側端部は、共にレール２８に平行に延伸する導体セグメント３５２および３５４のそれぞれの端部に接続されている。導体セグメント３５２および３５４の他端部はそれぞれ、導体セグメント１３０および１３２から離れた位置にある導体セグメント１４１および１４２の端部に接続されている。コイルの周辺部分にある導体セグメント３５２および３５４はそれぞれ、導体セグメント１３２および１３４を含むコイルの中間部分のセグメント１４１および１４４の端部に接続されている。この導体セグメント１３２および１３４の端部はそれぞれ、図４コイルの中間部分が内部部分１１０に接続されているのと同じ方法で、ストラット２３０および２３２によって内部コイル部分１１０に接続されている。
【００７６】
セグメント３５０は、図１０に示したコイルの周辺から内方に位置され、被加工物上に入射するプラズマ磁束密度が、図１の従来技術によるコイルにより達成される密度と比較してより優れた均一性を提供できる。プラズマ磁束密度は、コーナーから除去されたチャンバの周辺部分と比べ、チャンバの周辺コーナーにおいてより低くなる傾向を有する。この影響を低減するため、直線状セグメント３５０は、外側コイル周辺からセットバックさせる。
【００７７】
金属製ストラット３４４、３４６および３４８の各々は、その第１の脚がウィンドウ２１〜２４の面と平行に延伸し、周辺部分３２１〜３２４の導体セグメント３３１〜３３４と比べてウィンドウ２１〜２４から実質的に遠くに位置する４つの脚を有する。ストラット３４４、３４６および３４８の各々の残りの３つの脚は、そのストラットの第１の脚と導体セグメント３３１〜３３４、３５２および３５４のうちの対応する一つとの間を鉛直に延伸する。ストラット３４４、３４６および３４８の構成および位置により、これらストラットのプラズマに対する磁束効果を最小限に抑えるようにする。
【００７８】
しかし、図１０のコイルの導電性セグメントは、周辺部分３２１〜３２４の導電性セグメントがこのコイルの残りの導体セグメントと比べウィンドウ２１〜２４のより近傍にあるように、適宜変更が可能であることを理解すべきである。
【００７９】
ここで図１１を参照すると、本発明によるさらに別のコイルの底面図である。図１１のコイルでは、主要コイルを形成する平行な一対の巻線の巻線のコーナー区域にセグメントを追加することによって、被加工物の周辺領域の位置で、より均一なプラズマ磁束密度が発生する。この追加されたコーナー・セグメントは、各巻線の残りと直列に接続される。各巻線は、コイルの隣接する異なる四半分に位置する一対のコーナー、すなわち、ウィンドウ２１〜２４のうちの隣接するウィンドウの周辺コーナーの位置あるいはこの周辺コーナーの近傍の位置に、この追加されたセグメントの間で直列にある（図２〜４および９の短いセグメントと比較して）短い直線状の導電性セグメントを有する。この短い直線状セグメントにより、コーナー・セグメントと直線状セグメントの間のギャップは、図９のコイルのコーナーと直線状セグメントの間のギャップと比べて比較的大きくなっている。当然のことながら、図１〜４のコイルには、コーナーと直線状セグメントの間のギャップはない。さらに、主要コイルの直線状セグメントの長さは、実質的に減少し、コーナーとコーナーから除去された短い直線状セグメントとの間のギャップが増大する。図１１のコイルは、完全に対称であるということにより特徴付けられ、またコイルの異なる導体セグメントを選択的に使用することにより可撓性が高い。図１１のコイルは、一体となってコイルの内部、中間および周辺部分４０６、４０８および４１０を形成する２つの平行な巻線４０２および４０４を含む。巻線４０２は、内部および外部端子４１２および４１４を含み、一方巻線４０４は、内部および外部端子４１６および４１８を含む。内部端子４１２および４１６は、整合網４０の非接地側の出力端子３８にケーブル４２０およびＵ字形のストラット４２２により接続され、一方端子４１４および４１８は、キャパシタ（すなわち無効インピーダンス）４２４および４２６により整合網４０の接地された出力端子に接続されている。キャパシタ４２４および４２６の値、並びに発生源４２の波長に対する巻線４０２および４０４の長さは、ピークの定在波電流がほぼコイルの外部部分４１０の中心で生じるようにする。内部端子４１２および４１６は、コイルの中心点４２８を通ると共に、レール２８の中心長軸上を延伸する線に沿った位置とする。外部端子４１４および４１８は、コイル中心４２８から等しく離隔すると共に、レール３０の長軸の互いに反対側で対角線上に位置させる。
【００８０】
内部コイル部分４０６は、巻線４０２の直線状のコイル・セグメント４３１、４３２、４３３および４３４を含み、また巻線４０４の直線状のコイル・セグメント４３５、４３６、４３７および４３８を含む。コイル・セグメント４３１、４３３、４３５および４３７は、レール３０と平行に延伸し、一方直線状のコイル・セグメント４３２、４３４、４３６および４３８は、レール・セグメント２８と平行に延伸する、このとき各セグメントは、セグメント４３２がセグメント４３１と４３３に交わり、セグメント４３３と４３４が交わり、セグメント４３６がセグメント４３５と４３７に交わり、またセグメント４３７と４３８が交わるようにする。
【００８１】
周辺コイル部分４１０は、ウィンドウ２１、２２、２３および２４のそれぞれのコーナー４４１、４４２、４４３および４４４の位置に直線状の導電性セグメントを含む。コーナー４４１〜４４４の各々の位置にある直線状の導電性セグメントの各々は同一であるため、コーナー４４１に対する直線状の導電性セグメント４５１〜４５８についてのみ説明してある。
【００８２】
直線状の導電性セグメント４５１〜４５８は、導体セグメント４５１，４５３、４５５および４５７がレール２８と平行に延伸し、また導体セグメント４５２，４５４、４５６および４５８がレール３０と平行に延伸して、４つのネスト状のコーナーを形成する。直線状の導電性セグメント４５１〜４５８は、続いた番号を付した導電性セグメントが一つの対を形成すると共に、コーナーの位置で隣り合う端部を有するように対の単位で配置させる。導電性セグメント４５１〜４５８により形成されるコーナーは、コイルの中心点４２８と交差する線４６０に沿って整列させる。導電性セグメント４５１、４５３、４５５および４５７は、その長さがここに示した順で累進的に増大し、また導電性セグメント４５２、４５４、４５６および４５８は、その長さがここに示した順で累進的に増大する。セグメント４５１〜４５８の長さは、線４６０から離間したセグメント４５１、４５３、４５５および４５７の端部は、レール３０から累進的に遠くなり、一方線４６０から離間したセグメント４５４、４５６および４５８の端部は、レール２８から等しく離隔されるが、線４６０から離間したセグメント４５２の端部は、セグメント４５４、４５６および４５８と比べ、レール２８からより遠くにある。導体よりなるネスト状配列４５１〜４５８により、コイル・コーナー４４１の下のプラズマ周辺のコーナーでの磁束密度が（図１のコイルと比較して）かなり増加する。コーナー４４１〜４４４の各々から発生した磁束密度は、コイルの外部領域の下で最も大きく、コイルの中心に向かうにつれて減少し、これらのコーナーの導電性セグメントにより確立された磁束密度は、長い導電性セグメント４５７、４５８の下のプラズマ部分内に比べ、短い導電性セグメント４５１、４５２の下のプラズマ部分内でやや低下する。プラズマ内の磁束密度のこのバラツキによって、このコーナーでのプラズマ磁束密度は、図１の従来技術の場合と比較してより均一になる傾向を有する。
【００８３】
周辺コイル部分４１０はまた、導電性のセグメントの端部４７１〜４７６がレール２８の軸から等しく離隔されるように、レール２８の長軸と直角をなして延伸する直線状で同一の長さの導体セグメント４７１〜４７６を含む。ここでセグメント４７１〜４７３はレール３０に関し端子３０と同じ側にあり、またセグメント４７４〜４７６はレール３０に関しこれと反対側にある。周辺コイル部分４１０はまた、レール３０の長軸と直角をなして延伸し且つレール３０の長軸から等しく離隔した反対側の端部を有する直線状で同一の長さの導体セグメント４８１〜４８６を含む。導電性セグメント４８１〜４８３は、コイル４００の、中心点４２８と端子４１８の間の側に配置し、また導電性セグメント４８４〜４８６は、コイル４００のこれと反対の側すなわちコイルの中心点４２８と端子４１４の間の側に配置する。
【００８４】
中間コイル部分４０８は、等しい長さのコイル・セグメント４９１および４９３がレール２０に沿ってコイルの中心点４２８から等距離にあり、かつレール２８の長軸と直角をなして延伸し、一方コイル４９１および４９３の各々の互いに反対側の端部がレール２８の長軸から等しく離隔されるような、直線状のコイル・セグメント４９１〜４９４を含む。セグメント４９１および４９３の各々は、コイル・セグメント４７１〜４７６と同じ長さを有しており、これにより、直線状のコイル・セグメント４７１〜４７６、４９１および４９３のすべての端部がレール２８の長軸から等距離となる。直線状のコイル・セグメント４９２および４９４の各々は、コイル・セグメント４８１〜４８６と同じ長さを有すると共に、コイル・セグメント４９２および４９４の中心が、レール３０の長軸と整合し且つコイルの中心点４２８に対して互いに反対側にあるようにレール３０の長軸と直角をなして延伸する。
【００８５】
巻線４０２の導電性セグメントは導電性金属製ストラット５０１〜５１６によって相互接続され、また巻線４０４の導電性セグメントは導電性の金属製ストラット５２１〜５３６によって接続される。導電性セグメントおよびストラットは、平行な巻線４０２および４０４の互いに編み合わされた巻線が、内部端子４１２および４１６と外部端子４１４および４１８との間でスパイラル様の様式で、半径方向および円周方向に延伸するように配置される。ストラット５０１〜５１６および５２１〜５３６の各々は、逆Ｕ字形を有し、図２〜４、９および１０のストラットと基本的に同様に製作し、導電性セグメント４３１〜４３８、４５１〜４５８、４７１〜４７６、４８１〜４８６および４９１〜４９４から発生した高周波磁場に対し認識しうる影響を及ぼさないようにする。後者の導電性セグメントは、図１１に示したコイル内で同一平面上にあるが、その他のコイル周辺の導電性セグメント４５５〜４５８は導電性セグメントの他のものよりもウィンドウ２１〜２４の近くにある。
【００８６】
通常は、巻線４０２および４０４にそれぞれの長さは、高周波発生源４２から発生した高周波励起周波数の波長の半分より短い。キャパシタ４２４および４２６の値、並びに巻線４０２および４０４の長さは、（１）ピークの定在波電流が巻線４０２および４０４の各々で周辺巻線部分４１０の中間部で生じるようにし、かつ（２）巻線４０２および４０４の内部端子４１２および４１６の位置での定在波電流は比較的小さくなるようにする。巻線４０２および４０４内で最大の定在波電流を生じる代表的な点は、導電性部分４７２および４７５の中心の位置である。内部端子４１２および４１６の位置での定在波電圧は比較的高く、外部端子４１４および４１８の位置では比較的低い値にまで減少する。
【００８７】
ストラット５０１〜５１６および５２１〜５３６内を除く、巻線４０２および４０４の導電性セグメント内の瞬時電流の流れは、空間的に隣接する導電性セグメントと同じ方向である。たとえば、導電性セグメント４３７、４９１および４７１〜４７３内の瞬時電流の流れは空間的に同じ方向であり、導電性セグメント４３３、４９３および４７４〜４７６内の瞬時電流の流れとは空間的方向が反対である。各導電性セグメント４３２、４３８および４８４〜４８６内の瞬時電流の流れの空間的方向は同じであり、導電性セグメント４３４、４９４および４８１〜４８３内の瞬時電流の流れとは空間的方向が反対である。同様に、ある特定のコーナーの導電性セグメント４５１〜４５８内の電流の流れは、常に各瞬時で同じ空間的方向である。図２〜４および９〜１１のコイルのキャパシタ４８および５０の値、並びに上記の実施の形態の巻線の長さは、２つの平行な巻線内の定在波電流が不変であるようにする。これらのコイルのすべてにおいて、空間的に隣接する導体セグメント内の瞬時電流の流れの空間的方向は同じである。この結果、図２〜４および９〜１１のコイルの空間的に隣接する導電性セグメントから発生した磁束は付加的に、真空チャンバの中心および周辺部分で磁束密度およびプラズマ磁束密度を増加させる。
【００８８】
セグメント４３１〜４３８は、密なピッチをもつ中心コイル部分４０６を形成し、またセグメント４５１〜４５８（４つのコーナー４４１〜４４４のすべての位置にある）、４８１〜４８６、４９２および４９４は、開いたピッチをもつ中間および周辺部分４０８および４１０を形成する。中心部分４０６の巻線は、中間および周辺部分４０８および４１０の巻線に接続されると共にこれらの巻線から空間的に離れた位置とし、中心コイル部分４０６から発生した高周波磁場が、部分４０８および４１０を含むコイルの残りの部分から発生した高周波磁場と実質的に磁場相互結合をすることなく有意に自己結合するようにする。
【００８９】
これにより、コイル中心部分４０６によりプラズマの中心に結合された磁束密度は、コイルの中心部分を適正に設計することにより容易に制御される。図２〜４および９〜１１のコイルでは、コイルの中心部分によりプラズマの中心に供給される磁束密度は、図１のコイルの中心によりプラズマと結合される磁束密度より実質的に大きくなり、図１の従来技術と比較してプラズマの中心でのプラズマ磁束密度を増加させる。
【００９０】
図１１のコイルから（１）コーナー４４１〜４４４の各々のセグメント４５１〜４５４および（２）セグメント４７６、４７４、４８１、４８４、４９１〜４９４を省くように変更した場合に、図１１のコイルで達成されるエッチングの均一性は図４の３次元コイルで達成される均一性と比較して、２次元平面形式では改善が見られた。この構成では、セグメント４３４および５０９は、第１の導電性ストラットにより接続され、セグメント４３８および５２９は別の導電性ストラットにより接続され、コイルの中心部分は図２〜４、９および１０の場合と同じとし、すべてのコイル・セグメントは１／８インチ×１インチの断面を有し、コイル（ストラットを含む）すべての部分は同一平面上にあるようにした。
【００９１】
本発明に関し、いくつかの特定の実施形態を説明し図示してきたが、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の真の精神および範囲を逸脱することなく、具体的に図示し説明した実施の形態の詳細に変更が加えうることは明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 比較的大面積の被加工物用、特にフラット・パネル・ディスプレイ用の真空プラズマ・プロセッサの、４つの自己支持型ウィンドウを組み合わせた、上記の従来技術による実質的に２次元平面のコイルの底面図である。
【図２】 ４つの自己支持型ウィンドウを組み合わせた、本発明の実施の一形態による修正型コイルの底面図である。
【図３】 ４つの自己支持型ウィンドウを組み合わせた、本発明によるコイルの別の実施の一形態の底面図である。
【図４】 ４つの自己支持型ウィンドウを組み合わせた、本発明によるさらに別のコイルの底面図である。
【図４Ａ】 図４に示したコイルの一部分の側面図である。
【図４Ｂ】 図４に示したコイルの一部分の側面図である。
【図５】 図１〜４に示したコイルに対する、プラズマ磁束密度対被加工物の位置の関数を表す一連のプロットを含む図である。
【図５Ａ】 それぞれ、図１および４に示したコイルにより励起された、２つのフラット・パネル用ガラス基板に対するシリコンのエッチング速度の２次元のプロットを示した図である。
【図５Ｂ】 それぞれ、図１および４に示したコイルにより励起された、２つのフラット・パネル用ガラス基板に対するシリコンのエッチング速度の２次元のプロットを示した図である。
【図６】 図４のコイルを含む真空プラズマ・プロセッサであって、そのプロセッサ部分がウィンドウを含むプラズマ・プロセッサ内の被加工物を透過させて、図７の線６−６から見上げた図である。
【図７】 図６に示す真空プラズマ・プロセッサの内部の側面図である。
【図８】 図６および７に示すプロセッサを、図７の線８−８から見下ろした図である。
【図９】 各コイルが主要コイル部分に接続された一連のセグメントを含む、本発明による２種類のコイルの別の実施の形態を示す図である。
【図１０】 各コイルが主要コイル部分に接続された一連のセグメントを含む、本発明による２種類のコイルの別の実施の形態を示す図である。
【図１１】 本発明によるいくつかのネスト状の導電性コーナー・セグメントを含む別のコイルの上面図である。
Claims (7)
- 直線状の側面とコーナーを有する被加工物をプラズマで処理するための真空プラズマ・プロセッサであって、
被加工物を真空チャンバ内部に配置するようになされ、被加工物を処理するためにプラズマに変換できるガスを真空チャンバ内に導入するための入口を有する真空チャンバと、
真空チャンバ内のガスに高周波磁場を結合させ、ガスを励起してプラズマ状態にするように配置され且つ所定の内角をなすコーナーを有する渦巻き状に形成されたコイルとを備えており、
前記コイルは、コイル本体を形成する導体セグメントと、追加の導体セグメントとを有し、
前記追加の導体セグメントは、前記コイルの外周部の少なくとも１つのコーナー近傍に設けられ、前記コーナーを形成する近傍のコイル本体の導体セグメントに対して並列に配置されている部分を含むとともに、
前記追加の導体セグメントは、並列に配置されている前記コーナーを形成する前記コイル本体の導体セグメントに対して連結導体によって並列接続或いは直列接続の何れかで電気的に接続されている
ことを特徴とする真空プラズマ・プロセッサ。 - 前記コーナー近傍に設けられた追加の導体セグメントは、所定の内角をなすようにそれぞれの一端が電気的に接続された２つの直線導体からなり、
前記２つの直線導体のそれぞれの他端は、該他端の近傍に位置する前記コイル本体を形成する導体セグメントの所定位置に連結導体によって電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の真空プラズマ・プロセッサ。 - 前記コーナー近傍に設けられた追加の導体セグメントは、所定の内角をなすようにそれぞれの一端が電気的に接続された２つの直線導体からなり、
前記コイル本体を形成する導体セグメントは、前記外周部のコーナーにおいて所定の間隙を有し、
前記間隙を挟む２つの導体セグメントの端点の間に、前記追加の導体セグメントをなす２つの直線導体が連結導体によって電気的に直列接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の真空プラズマ・プロセッサ。 - 前記コイル本体は被加工物のコーナー上に揃ったコイルの周辺部分に端点を有し、該端点近傍のコイル本体を形成する導体セグメントに対して並列に配置された追加の導体セグメントを備え、
前記コイル本体の端点の近傍に位置する追加の導体セグメントの一端は、該一端の近傍に位置する前記コイル本体を形成する導体セグメントの所定位置に連結導体によって電気的に接続され、
前記追加の導体セグメントの他端は、該他端の近傍に位置する前記コイル本体を形成する導体セグメントの所定位置に連結導体によって電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１，２または３に記載の真空プラズマ・プロセッサ。 - 前記コイル本体は被加工物のコーナー上に揃ったコイルの周辺部分に端点を有し、該端点近傍のコイル本体を形成する導体セグメントに対して並列に配置された追加導体セグメントを備え、
前記コイル本体の端点の近傍に位置する追加導体セグメントの一端は外部端子に電気的に接続され、
前記コイル本体の端点は前記追加導体セグメントの他端に連結導体によって電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１，２または３に記載の真空プラズマ・プロセッサ。 - 処理される被加工物の表面と直角の方向において、前記追加の導体セグメントと前記被加工物の表面との間の距離が、前記コイル本体の導体セグメントと前記被加工物の表面との間の距離よりも短くなるように、前記追加の導体セグメントが設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の真空プラズマ・プロセッサ。 - 処理される被加工物の表面と直角の方向において、前記追加の導体セグメントと前記被加工物の表面との間の距離が、前記コイル本体の導体セグメントと前記被加工物の表面との間の距離と等しくなるように、前記追加の導体セグメントが設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の真空プラズマ・プロセッサ。
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