KR20030022334A - 링형 고밀도 플라스마 생성 소스 및 방법 - Google Patents

링형 고밀도 플라스마 생성 소스 및 방법 Download PDF

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Abstract

플라스마로 기판을 처리하는 처리 시스템에는, 특히 반도체 웨이퍼 기판을 코팅 또는 에칭하는데 유용한 진공 처리실(12)내에 링형 유도 결합 플라스마를 생성시키는 안테나가 제공된다. 코일(20)의 형태의 3차원 안테나는 특정 물리적 및 공정 조건에 적합할 수 있는 진공 처리실(12) 내부의 링형 영역내에 플라스마 파라미터의 공간 분포를 제공한다. 축 대칭 영구 자석 조립체(33)는, 윈도우의 외부에 인접해 있는 안테나의 세그먼트에 근접해 있는 처리실 벽(1)내에 위치된 유전 윈도우(14)의 내부 근처에서 링형 영역내의 플라스마를 트랩(trap)함으로써, 고밀도 유도 결합 플라스마의 링형 농도를 증진시킨다.

Description

링형 고밀도 플라스마 소스 및 방법{RING-SHAPED HIGH-DENSITY PLASMA SOURCE AND METHOD}
플라스마 에칭, 플라스마 증진 화학 증착법(PECVD) 및 플라스마 스퍼터 증착 애플리케이션을 포함하는 각종 집적 회로(IC)의 제조 공정에는 가스 플라스마 생성법이 널리 사용된다. 일반적으로, 플라스마는, 처리실내에서, 진공 압력 상태의 프로세스 가스를 처리실내에 도입하여, 처리 가스내에 플라스마를 생성 및 유지하도록 전기 에너지를 처리실에 결합함으로써 생성된다. 이런 플라스마는, 10-6에서 완전 이온화된 플라스마까지의 각종 이온화 부분(ionization fraction)에 존재할 수 있다.
플라스마는, 일반적으로 기판의 표면을 에칭하고, 그런 기판상으로 재료층을 증착하기 위한 타겟(target)으로부터 재료를 스퍼터링하기 위해 이용되는 작업 가스(working gas)의 양 전하 이온 및, 이온화된 물리적 증착(iPVD)에 의해 기판상으로의 증발성 코팅 재료의 증착을 제어하는 그런 재료의 이온을 포함한다. 플라스마는, 통상적으로 플라스마내의 정 전하의 수와 동일한 전자를 포함함으로써, 플라스마가 거시적으로 준중성이도록 한다.
처리실내에 플라스마를 생성시키는 다양한 방법이 이용된다. 대향하는 전극은, 처리실내로 지향되어 플라스마에 에너지를 용량성 결합시킬 수 있다. 마이크로파 에너지 및 전자 사이클로트론 공진(ECR) 디바이스도 이용된다. 이런 플라스마에 대한 에너지의 유도 결합은, 고밀도 플라스마, 특히 비교적 저 전자 에너지 또는 플라스마 전위를 가진 고 이온화 부분을 가지는 플라스마를 생성시키는데 특히 바람직하다. 유도 결합 플라스마(ICP)는 종종 처리실에 대해 위치되고 형태를 이룬 코일 또는 안테나를 이용하여, 에너지를 처리실내에 유도적으로 결합시켜 플라스마를 생성 및 지속시킨다.
어떤 ICP 시스템에서, 유도 코일 또는 안테나는, 상기 처리실의 상부의 근처에 위치되어 처리실내에 플라스마를 생성시킨다. 이런 안테나는 상기 처리실의 상부에서 유전판 또는 윈도우의 한 측면상에 위치되고, 이런 안테나로부터의 전자기 에너지는 유전 윈도우를 통해 플라스마에 결합된다. 그런 설계중의 하나는 미국 특허 제5,556,521호에 개시되어 있다. 다른 ICP 시스템에서, 나선형 또는 솔레노이드형 코일은 처리실의 원형 유전 측벽의 외부에 권선되어 에너지를 플라스마에 유도 결합한다. 윈도우 또는 처리실 측벽에 대한 적당한 유전 물질중의 하나는 석영이다.
ICP 시스템의 기하학적 구조는 플라스마 밀도 및 균일도 양자 모두를 결정하는 요소이며, 이는 기판의 영역에 걸친 처리 균일도에 영향을 줄 수 있다. 일반적으로, 큰 기판 사이즈를 수용할 수 있도록 상당히 큰 영역에 걸쳐 균일한 고밀도 플라스마를 생성시키는 것이 바람직하다. 예컨대, 초대규모 집적(ULSI) 회로는 현재 200 mm 및 300 mm의 직경을 가진 웨이퍼 기판상에 형성된다.
ICP 시스템에서, 처리실의 플라스마 영역내의 전자를 가열하거나 여기함으로써 플라스마는 여기된다. 플라스마 전자를 가열하는 유도 전류는, 유도 안테나 또는 코일내의 RF 전류에 의해 유전 윈도우 또는 측벽의 내부 근처에서 생성되는 발진 자계로부터 유도된다. 이런 자계의 공간 분포는, 안테나 또는 코일 도체의 각 부분 또는 세그먼트에 의해 생성된 개별 자계의 합의 함수이다. 그래서, 유도 안테나 또는 코일의 기하학적 구조는, 중요하게도 플라스마의 공간 분포 및, 특히 처리실내의 플라스마 이온 밀도의 공간 분포 및 균일도를 결정한다. 어떤 코일 구성은, 주어진 처리실의 반경내의 광범위한 전력 범위에 걸쳐 전력을 선형적으로 전달하는 목표를 달성하지만, 안테나 또는 코일의 크기를 상당히 증대시키지 않고 더욱 큰 기판을 처리하기 위해 처리실을 더욱 큰 사이즈로 확대하기가 어렵다. ICP 안테나를 더욱 큰 풋프린트(footprint)의 하나로 교체한다는 것은 처리 시스템에 대한 값비싼 변형을 불러오고, 더욱 큰 안테나 및 그의 관련 플라스마는 처리실내에서 프로세스 파라미터에 대한 감도를 더욱 크게 나타난다. 예컨대, 더욱 큰 안테나에 의해, 플라스마 공정은, 기판 대 타겟의 거리, 타겟 재료, 처리실내의 압력과, 처리실의 높이 및 폭 구성에 더욱 민감하게 된다. 더욱이, 큰 코일은, 고 진공실의 벽에 걸친 압력차를 견딜만큼 매우 두꺼워야 하는 큰 유전 윈도우를 필요로 한다.
평면 공간 안테나를 이용한 현행 ICP 시스템은, 플라스마의 분산이 처리실의중심축과 정렬되지 않는 비대칭을 나타내며, 이는 기판의 영역에 걸친 증착 또는 에칭 공정의 균일도를 저하시킨다. 더욱이, 평면 안테나는, 종종 한 공정 및 대응 세트의 파라미터에 대한 링형 또는 도넛형 플라스마를 나타내면서, 다른 공정 및 다른 파라미터에 대한 중심 피크형 플라스마를 생성시킨다. 따라서, 플라스마 형태 및 균일도는 그런 ICP 시스템내에서 일치하지 않아, 공정에 의존한다. 그래서, 전체 IC 제조 공정은 한 플라스마 공정과 다른 플라스마 공정 간에 일치하지 않을 것이다.
S형 코일을 이용한 평면 안테나 시스템의 다른 결점은, 코일의 외부가 코일의 중심 영역에 의해 생성된 플라스마에 최저 한도로 영향을 주고, 코일의 평면의 한 축을 따른 것과 코일의 평면의 다른 축을 따른 것과 상이한 플라스마의 균일도 및 밀도에 영향을 미친다.
본 발명은 고밀도 플라스마 생성에 관한 것으로써, 특히 반도체 웨이퍼 처리와 같은 공정에서 유용한 유도 결합 플라스마(ICP)에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 원리를 실시한 이온화 물리적 증착 또는 선택적인 에칭 장치의 간략화된 다이어그램이다.
도 1A는 도 1의 1A로 표시된 영역의 확대 사시도이다.
도 2는 외부 자석을 이용한 본 발명의 원리에 따른 ICP 소스의 일 실시예에 의한 단면도이다.
도 3은 내부 자석을 이용한 도 2의 ICP 소스 실시예 대신에 의한 단면도이다.
도 4A 내지 도 4C는 도 2 및 도 3의 ICP 소스의 다양한 실시예의 3차원 코일의 사시도이다.
도 5A 내지 도 5C는 각각의 도 4A 내지 도 4C의 안테나의 순시 자계 다이어그램이다.
도 6A 내지 도 6E는 각각의 도 4A 내지 도 4C의 각 코일로 이용하기 위한 5개의 선택적인 패러데이 차폐 슬롯 패턴의 평면도이다.
도 7A 내지 도 7C는 도 4A 내지 도 4C의 각 코일의 각각에 대한 플라스마에 침착된(deposited) 전력 밀도 분포의 평면도이다.
도 8은, 도 7B에서 방위각으로 평균된 패러데이 차폐물에 의해서와 그 차폐물없이, 플라스마에 침착된 RF 전력 밀도의 단면 그래프이다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 결점을 극복하여, 조밀하고 균일한 플라스마를 생성시키는 플라스마 처리 시스템, 특히 ICP 시스템를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 다른 목적은 현행 플라스마 처리 시스템보다 처리실의 사이즈 및 형태에 적게 의존하는 균일한 플라스마를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 처리실에서 대칭인 플라스마를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 유도 코일 또는 안테나의 콤팩트 및 값싼 설계를 유지하면서, 200 mm 및 300 mm 웨이퍼를 처리하기에 충분한 영역과 같은 큰 영역에 균일하고 조밀한 플라스마를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 또다른 목적은, 일관성있게 플라스마를 생성시켜, 압력 및 처리실 기하학적 구조 또는 사이즈와 같은 프로세스 파라미터에 적게 의존하는 일관성있는 공정을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 원리에 따르면, 고 밀도의 유도 결합 플라스마(ICP) 생성 소스는 RF 에너지를 진공 처리실내에 결합하기 위해 제공된다. 이런 소스는, 처리실 벽내의 유전 물질의 윈도우를 포함하고, 진공 처리실내의 처리 가스와 접촉해 있는 표면을 가진다. 코일 형태의 RF 안테나는, 유전 물질에 의해 처리 가스로부터 격리되고, 바람직하게는 윈도우와 평행한 평면에 놓여 윈도우의 표면에 근접한 링에서 주변으로 연장하는 제 1 코일 세그먼트를 가진다. 영구 자석 조립체는, 코일 세그먼트로부터 윈도우에 대향한 링형 영역내의 유전 물질의 표면 근처에서 처리실내에 링형 자기 터널을 생성시키도록 구성되고 위치된다.
본 발명의 양호한 실시예에서, RF 코일은, 링에서 보다 윈도우의 표면에서 더 연장한 제 2 코일 세그먼트를 가진 3차원 코일이다. 다른 세그먼트는 바람직하게도 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있다. 바람직하게는, 윈도우에 근접한 하프 턴(half turn) 세그먼트는 2 쌍의 세그먼트를 포함한다. 각 쌍의 턴은 전류가 대향 방향, 즉 하나의 시계 방향 및 하나의 시계 반대 방향으로 흐르도록 링 주변으로 연장한다.
양호한 코일은 냉각 유체 통로를 가진 단일 중공 도체의 세그먼트로 형성되고, 세그먼트는 RF 발전기에 직렬로 접속된다. 이런 세그먼트의 순서는 바람직하게도, 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 적어도 하나의 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트이다.
어떤 실시예에서, 제 2 코일 세그먼트 중의 적어도 3개에는 다음과 같이 배치된 세그먼트, 즉 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 적어도 하나의 제 2 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트가 제공된다. 이러한 어떤 실시예에서, 코일은, 곡선을 이룬 3개의 제 2 세그먼트 및 2 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하는 단지 7개의 세그먼트를 포함하며, 이는 다른 어떤 개재(intervening) 세그먼트로는 배치되지 않는다. 다른 이러한 실시예에서는, 다른 세그먼트가 포함될 수 있다.
다른 실시예에서, 코일은, 곡선을 이룬 다수의 제 2 세그먼트, 적어도 2쌍의 제 1 세그먼트 및 비교적 직선인 적어도 하나의 중간 세그먼트를 포함하며, 상기 중간 세그먼트는 상기 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하는 평면내에 위치한다. 바람직하게는, 세그먼트는, 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 중간 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로서 배치된다. 이러한 어떤 실시예에서, 코일은, 곡선을 이룬 2개의 제 2 세그먼트, 2 쌍의 제 1 세그먼트 및 비교적 직선인 하나의 중간 세그먼트를 포함하는 단지 7개의 세그먼트를 포함하며, 상기 중간 세그먼트는, 상기 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하는 평면내에 위치하고, 상기 제 1 세그먼트와 수직인 평면내에서 중간 세그먼트를 둘러싸는 자계선이 동일한 평면내에서 제 1 세그먼트를 둘러싸는 자계선과 대향한 방향으로 순환하도록 지향되며, 상기 세그먼트는, 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 중간 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로서 배치된다. 다른 이러한 실시예에서는, 다른 세그먼트가 포함될 수 있다.
예컨대, 곡선을 이룬 다수의 제 2 세그먼트, 적어도 2쌍의 제 1 세그먼트 및, 상기 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하는 평면내에 위치하는 비교적 직선인 적어도 하나의 중간 세그먼트를 가진 코일은, 곡선을 이룬 다수의 적어도 4개의 제 2 세그먼트, 적어도 2 쌍의 제 1 세그먼트 및 비교적 직선인 적어도 하나의 중간 세그먼트를 포함할 수 있으며, 상기 중간 세그먼트는, 상기 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하는 평면내에 위치하고, 상기 제 1 세그먼트와 수직인 평면내에서 중간 세그먼트를 둘러싸는 자계선이 동일한 평면내에서 제 1 세그먼트를 둘러싸는 자계선과 동일한 방향으로 순환하도록 지향되며, 상기 세그먼트는, 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 중간 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트, 그 후 제 2 세그먼트, 그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로서 배치된다. 한 다른 이러한 실시예에서, 코일은 곡선을 이룬 4개의 제 2 세그먼트, 2 쌍의 제 1 세그먼트 및 비교적 직선인 하나의 그런 중간 세그먼트를 포함한다.
다양한 실시예에서, 플라스마 생성 소스는, 유전 물질에 근접해 있고, 일반적으로 그와 평행한 처리실내의 패러데이 차폐물을 포함한다. 이런 차폐물은 제 1 세그먼트로부터의 유전 물질 바로 맞은 편에 있는 다수의 슬롯(slot)을 가진다. 이런 슬롯은, 일반적으로 제 1 세그먼트와 수직인 평면내에 위치하고, 바람직하게는 링으로부터의 유전 물질 바로 맞은 편에 위치하고, 일반적 방사 방향으로 지향되는 슬롯을 포함한다. 중간 세그먼트가 제공되는 곳에, 슬롯은, 일반적으로 중간 세그먼트와 수직인 평면내에 위치하는 각 중간으로부터의 유전 물질 바로 맞은 편에 포함된다.
영구 자석 조립체는, 바람직하게도 링의 방사상 내부로 공간을 이룬 제 1 극을 형성하는 일반적 원형 외부 주변을 가진 내부 자석 및, 링의 방사상 외부로 공간을 이룬 제 1 극에 자기적으로 대향한 제 2 극을 형성하는 내부 주변을 가진 고리형 외부 자석을 포함한다. 영구 자석 조립체는, 여러 위치에 배치될 수 있으며, 한 위치는, 예컨대 처리실 외부의 유전 물질에 인접하고, 다른 위치는 차폐물에 인접하며, 예컨대 차폐물내에 매립된다.
소스는, 진공실내의 기판 지지대를 가진 진공실과 협력하여 에칭 장치에 유용하다. 선택적으로, 소스는, 진공실내의 기판 지지대를 가진 진공실과 협력하여 iPVD 장치에 더 유용하며, 상기 진공실에는 고밀도 유도 결합 플라스마를 포함하는 진공실내의 영역에 재료를 스퍼터링하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드가 장비되어 있다.
본 명세서에 기재된 코일로 형성된 고밀도 플라스마를 지속하기 위한 진공처리실에 에너지를 유도 결합하는 RF 안테나는 또한 본 발명에 의해 제공된다. RF 안테나로 이용하기 위한 패러데이 차폐물은 또한 본 발명에 의해 제공된다. 이러한 차폐물은, 고리형 동심 영역내의 다수의 슬롯을 가지고, 고리형 영역내에서 일반적 방사 방향으로 지향되는 도전 금속 디스크를 포함하고, 고리형 영역내의 중심 영역의 슬롯을 포함할 수 있다. 증착 응용에 대해, 특히 금속 코팅을 포함하는 것에 대해, 슬롯은 바람직하게도 세브론형(chevron shape) 또는 Z-형에서와 같이 각을 이루어, 코팅 재료의 입자를 위한 시정(line-of-sight) 경로가 플라스마에서 유전 물질로 이동하지 못하게 한다.
코팅 응용을 에칭하는데 사용되는 본 발명의 플라스마 소스는 처리 구역내에 플라스마의 균일도를 생성시켜, 플라스마 소스 효율을 증가시킨다.
본 발명의 이런 및 다른 목적과 이점은 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해진다.
본 발명의 ICP 소스는, 각종 플라스마 처리 시스템, 예컨대 스퍼터 에칭 및 증착 공정, 플라스마-증진 CVD (PECVD) 공정, 이온화 PVD (iPVD) 공정 및 반응 이온 에칭 공정(RIE)을 수행하기 위한 그런 시스템에 사용될 수 있다. ICP 소스 및 그의 구현에 대한 이해를 용이하게 하기 위하여, 그것은 본 출원의 양수인이 소유한 미국 특허 제6,080,287호에 개재된 유형의 iPVD 장치에 기재되어 있다.
도 1은 여기서 참조로 포함되는 미국 특허 제6,080,287호에 기재된 유형의 iPVD 장치(10)의 다이어그램이다. 장치(10)는, 중심 수직축(13) 및 유전 윈도우(14)를 가진 진공실 벽(11)과 접하고 있는 진공실(12)을 포함하며, 상기 유전 윈도우(14)는, 축(13)상에서 중심을 이루고, 진공실(12)의 최상 단부에 있는 개구(15)에 봉인된다. 축(13)상에서 중심을 이루고, 윈도우(14)와 대향하는 진공실(12)의 하부에는, 수직으로 조정 가능한 기판 지지대(16)가 있으며, 지지대(16)는 여기에 접속된 바이어스 회로(17)를 가져, 처리를 위한 기판 홀더(15) 상에 지지되는 반도체 웨이퍼 등의 기판(18)에 제어 DC 또는 RF 전위를 인가할 수 있다.
윈도우(14) 외부의 진공실(12)의 최상부에는, (도시되지 않은) 정합 네트워크를 통해 RF 에너지원(21)에 접속된 3차원 코일 또는 안테나(20)가 있다. 바람직하게는, 선택적으로, 윈도우(15)의 내부 상에는, 이와 평행한 슬롯(23)을 가진 금속 패러데이 차폐물(22)이 있다. 차폐물(22)은, 코일(20)로부터의 RF 에너지를, 진공실(12) 내부에서 진공으로 유지되는 처리 가스에 유도 결합을 용이하게 하면서 용량성 결합을 저지하는데, 이는 플라스마 전위를 낮게 유지하는 바람직한 효과를 갖는다. 코일(20) 및 차폐물(22)은 윈도우(14)와 협력하여 ICP 소스(25)를 구성하도록 형성될 수 있다.
증착을 위해, 진공실(12)의 벽(11)에 지지된 스퍼터링 타겟(32)을 포함하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드 조립체(30)가 제공된다. 타겟(30)은 바람직하게도 고리형이고, 윈도우(16)를 둘러싸고 있다. 타겟(32)과 벽(11) 사이에 접속되고, 접지되는 DC 전원(31)은 부전위를 타겟(32)에 인가하고, 상기 타겟이 전자를 진공실(12)내의 가스로 방전시키도록 하여, 타겟(30)의 표면에 인접한 스퍼터링 플라스마를 형성한다. 타겟(32) 뒤에는 영구 자석 조립체(33)가 있으며, 이런 조립체(33)는, 타겟(32)의 표면에 걸친 스퍼터링 플라스마를 제한(confine)하는 마그네트론 자기 터널(34)을 형성하는 자계선을 생성시킨다.
에칭 시스템에서는, 마그네트론 캐소드 조립체(30)가 없거나 동작하지 않는다. 에칭 또는 비도전 재료의 증착에 대해서는, 차폐물(22)내의 슬롯(23)의 단면이 직사각형 또는 임의의 다른 단면일 수 있는 반면에, 금속 또는 다른 전기 도전 코팅 재료의 증착에 의해서는, 슬롯 단면이 플라스마와 유전 윈도우 사이에는 어떤 시정도 제공하지 않는다. 이러한 차폐물 및 iPVD 장치의 다른 부품의 상세 사항은, 여기서 참조로 포함되는 미국 특허 출원 제09/442,600호에 설명되어 있다.
아래에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 코일(20)은, 진공실(12)내에 일반적 링형의 고밀도 유도 결합 플라스마를 생성시키도록 구성된다. 링형 플라스마의 제한(confinement)을 증진(enhance)시키기 위하여, 영구 자석(40)은 윈도우(14)와 평행한 평면내에서 동심 링(41,42)의 형태로 제공되며, 상기 링(41,42)은 진공실 축(13) 상에서 중심을 이루고, 제각기 윈도우에 근접한 코일(20)의 세그먼트(26)의 방사상 내부 및 외부에 있다. 자석 링(40)은 플라스마에 직면한 안테나 도체(26) 아래의 영역내에 IC 플라스마를 집중시킨다. 어떤 실시예에서, 코일(20)은 진공실(12)내에서 에너지만을 플라스마에 유도 결합시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 유도 결합 대신 또는 그에 부가하여 설계 파마미터를 적당히 선택함으로써, RF 전력은, 플라스마 내부에 전자기파를 생성시키는 RF 전력의 전자 플라스마파 결합 및/또는 다른 공진 결합에 의해, 플라스마에 결합될 수 있다.
도 2는 영구 자석 링(41,42)이 윈도우(14) 뒤의 진공실(12) 외부에 있는 ICP 소스(25)의 실시예를 도시한 것이다. 자석(40)의 자석 링(41,42)은, 코일세그먼트(26)에 인접한 윈도우(14) 내부의 진공실의 영역에 걸쳐 아치형을 이루는 자계선(43)을 생성시킨다. 자석 링(41,42)은 도전 차폐물(46,47)에 의해 코일(20)로부터의 전자기장으로부터 차폐된다. 절연 덮개 또는 컵(cup)(48)이 제공되어, 코일(20)을 적소에 유지하고, 코일(20)과 윈도우(14) 간의 공간을 TEFLONTM과 같은 유전 물질로 채운다.
도 3은 영구 자석 링(41,42)이 패러데이 차폐물(22) 내에 매립된 진공실(12) 내부에 있는 ICP 소스(25)의 선택적인 실시예를 도시한 것이다. 자석(40)의 자석 링(41,42)은, 그렇게 위치되어, 마찬가지로 코일 세그먼트(26)에 인접한 윈도우(14) 내부의 진공실의 영역에 걸쳐 아치형을 이루는 자계선(43)을 생성시킨다. 자석 링(41,42)은, 금속 차폐물(45) 및 패러데이 차폐물(22) 자체에 의해 코일(20)로부터의 전자기장으로부터 차폐된다. 절연 컵 또는 디스크(29)는, 코일(20)을 적소에 유지하고, 코일(20)과 윈도우(14) 간의 공간을 유전 물질, 바람직하게는 TEFLONTM으로 채우도록 제공될 수 있다.
도 2 및 도 3의 양 실시예에서, 자석 링(41,42)은, 연속하는 자속 링일 수 있거나, 세그먼트 링 또는 일련의 개별 자석으로 형성될 수 있고, 예컨대, 진공실(12) 내의 플라스마 내부에 환형 자계를 형성할 수 있다. 내부 자석(41)은 또한 디스크형일 수 있다.
도 4A에서, 3차원 코일 또는 안테나(20a)는, 각 완전한 턴(turn)의 거의 절반이 한 평면에 있고, 다른 절반이 다른 평면에 있도록 제각기 2개의 평면각에서의안테나 턴(51,52)으로 도시되어 있다. 이런 평면은 서로 수직으로 도시되지만, 다른 각도 사용될 수 있고, 2이상의 평면각이 사용될 수 있다. 유전 윈도우에 대한 절반 턴의 거리 및 각은 윈도우 및 정전 패러데이 차폐물(22)을 통한 RF 자계 침투에 영향을 미친다. 결과적으로, 코일(20)로부터 결합된 전력의 플라스마 내부의 분포도 영향을 받는다. 따라서, 자계선 분포는 플라스마의 사이즈를 늘리거나 제한하도록 조정될 수 있다.
상이한 코일 구조의 예는 도 4B 및 도 4C의 코일(20b,20c)로 설명된다. 이런 코일(20b,20c)의 양자 모두는 코일 세그먼트(51,52)를 포함한다. 세그먼트(51)는, 링형 플라스마를 형성하기 위해 진공실(12)내의 링형 공간에 결합하는 가장 직접적인 에너지를 제공하기 위한 윈도우(14)에 근접한 세그먼트이다. 게다가, 코일(20b,20c)은 제각기 중심 코일 세그먼트(53,54)를 포함한다. 세그먼트(53)의 전류는 세그먼트(51)의 전류와 동일한 방향이고, 세그먼트(54)의 전류는 세그먼트(51)의 전류와 반대 방향이다.
코일(20a,20b,20c)은 제각기 도 5A 내지 도 5C에 도시된 형상을 가진 순시 자계를 생성시키며, 이때, 안테나는 패러데이 차폐물(22) 또는 영구 자석(40)이 없을 경우에 에너자이즈(energize)된다. 모든 안테나 또는 코일(20)은 윈도우(14)에 근접한 도체(51) 주변에 강한 RF 자계선(58)을 생성시킨다. 이들 자계선(58)은 진공실로 연장하고, 링형 플라스마를 에너자이즈시킨다. 에너지를 플라스마에 효과적으로 유도 결합하도록 설계된 패러데이 차폐물(22)에 의해, 자석(40)은, 영구 자석(40)으로부터의 자계선(43) 아래의 RF 자계선(58)에 에너자이즈된 플라스마를집중하고 제한한다. 자계선(43)은, 타겟(32) 위의 마그네트론 캐소드 자기 터널(34)과 다른 고밀도 ICP를 위한 자기 터널을 생성시킨다.
패러데이 차폐물(22)은, 바람직하게는 코일(30)로부터 플라스마에 용량성 결합을 회피하면서, 코일(20)로부터의 RF 에너지를 플라스마에 유도 결합을 가장 효율적으로 용이하게 하는 패턴에 형성된 슬롯(23)을 가진 도전 금속판이다. 도 6A 내지 도 6E는 상이한 패턴의 슬롯(23a 내지 23e)을 제각기 가진 선택적인 차폐물(22a 내지 22e)을 도시한 것이다. 이러한 결합을 달성하는 슬롯(23)은, 제공되는 경우에, 일반적으로 윈도우(14)에 바로 인접한 도체(51)에 수직이고, 일반적으로 도체(53,54)에 수직인 슬롯을 포함한다. 차폐물(22a)의 슬롯 패턴(23a)은, 임의의 코일(20a 내지 20c)로 이용되고, 바람직하게는 세그먼트(52)에 수직으로 지향된 슬롯(23a)으로 이용되는 경우에 수용 가능하다. 차폐물(22c)의 슬롯 패턴(23c)은, 코일(20a)에 대한 권장(recommended) 패턴이지만, 코일(20b 또는 20c)에 대해서는 아닌데, 그 이유는 이들이 중심 세그먼트(53,54)로부터 진공실(12)에 효율적인 유도 결합을 허용하지 않기 때문이다. 다른 슬롯 패턴(23b,23d,23e)은 코일(20b, 20c)에 대한 권장 패턴이고, 또한 코일(20a)로도 효율적이다.
도 7A 내지 도 7C는, 진공실(12) 내부, 특히 패러데이 차폐물(22) 내부의 윈도우(14)에 평행하고 근접한 평면내의 플라스마로 침착된 전력 밀도 분포를 나타낸 2차원 그래프이다. 이런 도면에서, 비교적 밝은 영역은 비교적 큰 플라스마 밀도를 나타낸다. 도 7A에서, 코일(20a)에 의해 생성되는 바와 같이, 링형 플라스마는 측면에서 보다 상부 및 하부에서 더 큰 밀도를 갖는 것으로 도시된다. 도 7B에서, 코일(20b)에 의해 생성되는 바와 같이, 링형 플라스마는, 코일(20a)보다 더 명백한 링형 플라스마 뿐만 아니라 중심의 저밀도 플라스마도 갖는 것으로 도시된다. 도 7C에서, 코일(20c)에 의해 생성되는 바와 같이, 링형 플라스마는, 덜 명백하고, 역방향 중심 코일 세그먼트(54)에 의한 중심 요소를 갖는다. 도 8은, 패러데이 차폐물(22)에 의해서와 그 차폐물없이, 도 7B의 코일(20b)로부터의 데이터로부터 방위각으로 평균된 플라스마에 침착된 전력 밀도의 그래프이다.
상술한 설명 및 첨부 도면이 본 발명의 각종 실시예를 설명하였지만, 당업자에게는 본 발명의 원리로부터 벗어남이 없이 첨가 및 수정이 행해질 수 있음이 명백하다.

Claims (39)

  1. 진공 처리실내에 RF 에너지를 가진 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스로서,
    진공 처리실내의 처리 가스와 접촉해 있는 표면을 가진 유전 물질,
    상기 유전 물질에 의해 상기 처리 가스로부터 격리되고, 상기 유전 물질의 표면에 근접한 일반적 원형 링을 공동으로 형성하는 적어도 제 1 세그먼트를 가진 RF 코일 및,
    상기 유전 물질의 표면에 인접하고, 상기 코일의 상기 제 1 세그먼트에 대향한 상기 처리실내에 링형 자기 터널을 생성시키도록 구성되어 위치되는 영구 자석 조립체를 포함하는, 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 어떤 자속선이 유전 물질을 통과시키지 않고 제 1 및 2 세그먼트 사이로 통과할 정도로 제 1 세그먼트 보다 유전 물질의 상기 표면에서 비교적 멀리 연장한 하나 이상의 제 2 세그먼트를 가진 3차원 코일인 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 하나 이상의 곡선형제 2 세그먼트를 가진 3차원 코일이고, 상기 코일의 제 1 세그먼트는 곡선을 이루어 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴(turn)의 하나 이상의 곡선형 제 2 세그먼트를 가진 3차원 코일이고, 다수의 제 1 세그먼트는 제각기 곡선을 이루고, 거의 절반 턴의 상기 제 1 세그먼트는 제각기 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 하나 이상의 곡선형 제 2 세그먼트 및,
    하나 이상의 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하며, 상기 제 1 세그먼트는 곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향으로 흐르도록 지향되며, 거의 절반 턴의 상기 세그먼트의 각각은 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 다수의 곡선형 제 2 세그먼트 및,
    2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하며, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트는,
    곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향으로 흐르도록 지향되며,
    일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 다수의 곡선형 제 2 세그먼트 및,
    2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하며, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트는,
    곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향, 즉 하나의 시계 방향 및 하나의 시계 반대 방향으로 흐르도록 지향되며,
    일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 하나 이상의 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 다수의 3 이상의 곡선형 제 2 세그먼트 및,
    2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하며, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트는,
    곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향, 즉 하나의 시계 방향 및 하나의 시계 반대 방향으로 흐르도록 지향되며,
    일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 하나 이상의 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 3개의 곡선형 제 2 세그먼트 및,
    2 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하며, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트는,
    곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향, 즉 하나의 시계 방향 및 하나의 시계 반대 방향으로 흐르도록 지향되며,
    일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 다수의 곡선형 제 2 세그먼트,
    2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트로서, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트가, 곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향으로 흐르도록 지향되며, 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지는 2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트 및,
    상기 제 1 세그먼트의 쌍을 포함하는 평면내에 놓여 있는 비교적 직선인 하나 이상의 중간 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 다수의 곡선형 제 2 세그먼트,
    2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트로서, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트가, 곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향으로 흐르도록 지향되며, 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지는 2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트,
    상기 제 1 세그먼트의 쌍을 포함하는 평면내에 놓여 있는 비교적 직선인 하나 이상의 중간 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 2개의 곡선형 제 2 세그먼트,
    2 쌍의 제 1 세그먼트로서, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트가, 곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향으로 흐르도록 지향되며, 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지는 2 쌍의 제 1 세그먼트,
    상기 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하는 평면내에 위치하고, 상기 제 1 세그먼트와 수직인 평면내에서 중간 세그먼트를 둘러싸는 자계선이 동일한 평면내에서 제 1 세그먼트를 둘러싸는 자계선과 대향한 방향으로 순환하도록 지향되는 비교적 직선인 하나의 중간 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 다수의 4 이상의 곡선형 제 2 세그먼트,
    2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트로서, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트가, 곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향으로 흐르도록 지향되며, 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지는 2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트,
    상기 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하는 평면내에 위치하고, 상기 제 1 세그먼트와 수직인 평면내에서 중간 세그먼트를 둘러싸는 자계선이 동일한 평면내에서 제 1 세그먼트를 둘러싸는 자계선과 동일한 방향으로 순환하도록 지향되는 비교적 직선인 하나 이상의 중간 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 4 개의 곡선형 제 2 세그먼트,
    2 쌍의 제 1 세그먼트로서, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트가, 곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향으로 흐르도록 지향되며, 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지는 2 쌍의 제 1 세그먼트,
    상기 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하는 평면내에 위치하고, 상기 제 1 세그먼트와 수직인 평면내에서 중간 세그먼트를 둘러싸는 자계선이 동일한 평면내에서 제 1 세그먼트를 둘러싸는 자계선과 동일한 방향으로 순환하도록 지향되는 비교적 직선인 하나의 중간 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전 물질에 근접해 있고, 일반적으로 그와 평행한 처리실내의 패러데이 차폐물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전 물질에 근접해 있고, 일반적으로 그와 평행한 처리실내의 패러데이 차폐물을 더 포함하고, 상기 차폐물은 제 1 세그먼트로부터의 유전 물질 바로 맞은 편에 있고, 일반적으로 제 1 세그먼트와 수직인 평면내에 위치하는 다수의 슬롯을 가지는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 3 개의 곡선형 제 2 세그먼트 및,
    2 쌍의 제 1 세그먼트로서, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트가, 곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향, 즉 하나의 시계 방향 및 하나의 시계 반대 방향으로 흐르도록 지향되며, 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지는 2 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되며,
    상기 소스는 상기 유전 물질에 근접해 있고, 일반적으로 그와 평행한 처리실내의 패러데이 차폐물을 포함하고, 상기 차폐물은 링으로부터의 유전 물질 바로 맞은 편에 있고, 일반적 방사 방향으로 지향되는 다수의 슬롯을 가지는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 코일은, 3차원 코일이고,
    상기 유전 물질과 교차하는 평면에 놓여있는 거의 절반 턴의 각각의 다수의 곡선형 제 2 세그먼트,
    2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트로서, 각 쌍의 상기 제 1 세그먼트가, 곡선을 이루고, 상기 쌍의 세그먼트내의 전류가 링의 주변에서 대향 방향으로 흐르도록 지향되며, 일반적으로 유전 물질과 평행한 평면에 놓여 있는 각각의 거의 절반 턴을 가지는 2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트 및,
    상기 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하는 평면내에 위치한 비교적 직선인 하나 이상의 중간 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되며,
    상기 소스는 상기 유전 물질에 근접해 있고, 일반적으로 그와 평행한 처리실내의 패러데이 차폐물을 포함하고, 상기 차폐물은, 링으로부터의 유전 물질 바로 맞은 편에 있고, 일반적 방사 방향으로 지향되며, 일반적으로 중간 세그먼트와 수직인 평면내에 위치하는 각 중간으로부터의 유전 물질 바로 맞은 편에 있는 다수의 슬롯을 가지는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    다수의 곡선형 제 2 세그먼트는 4 이상의 제 2 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되며,
    상기 소스는 상기 유전 물질에 근접해 있고, 일반적으로 그와 평행한 처리실내의 패러데이 차폐물을 포함하고, 상기 차폐물은, 링으로부터의 유전 물질 바로 맞은 편에 있고, 일반적 방사 방향으로 지향되며, 일반적으로 중간 세그먼트와 수직인 평면내에 위치하는 각 중간으로부터의 유전 물질 바로 맞은 편에 있는 다수의 슬롯을 가지는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구 자석 조립체는,
    링의 방사상 내부로 공간을 이룬 제 1 극을 형성하는 일반적 원형 외부 주변을 가진 내부 자석 및,
    링의 방사상 외부로 공간을 이룬 제 1 극의 극성에 자기적으로 대향한 극성을 가진 제 2 극을 형성하는 내부 주변을 가진 고리형 외부 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구 자석 조립체는 처리실 외부의 유전 물질에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전 물질에 근접해 있고, 일반적으로 그와 평행한 처리실내의 패러데이 차폐물을 더 포함하고, 상기 영구 자석 조립체는 처리실 내부의 차폐물에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 소스.
  23. 제 1 항의 플라스마의 생성 소스를 포함하는 에칭 장치에 있어서,
    진공실,
    RF 코일에 접속된 RF 전원 및,
    상기 진공실내의 기판 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  24. 제 1 항의 플라스마의 생성 소스를 포함하는 이온화 물리적 증착 장치에 있어서,
    진공실,
    RF 코일에 접속된 RF 전원,
    상기 진공실내의 기판 지지대 및,
    고밀도 유도 결합 플라스마를 포함하는 진공실내의 영역에 재료를 스퍼터링하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온화 물리적 증착 장치.
  25. 고밀도 플라스마를 지속하기 위해 진공 처리실에 에너지를 유도 결합하는 RF 안테나로서,
    다수의 세그먼트를 가진 3차원 코일은,
    링에 배치되고, 제 1 평면에 위치하는 2 이상의 쌍의 절반 턴 반원형의 제 1 세그먼트로서, 상기 링 주변에서 대향 방향, 즉, 하나의 시계 방향 및 하나의 시계 반대 방향으로 전류를 도통시키도록 상호 접속되는 2 이상의 쌍의 절반 턴 반원형의 제 1 세그먼트 및,
    제각기 거의 절반 턴을 가지고, 제각기 제 1 평면과 교차하는 평면내에 위치한 다수의 곡선형 제 2 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 하나 이상의 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는, RF 안테나.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트와 상기 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트 사이에 배치된 하나 이상의 세그먼트는 하나 이상의 제 2 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 안테나.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 세그먼트는 상기 제 1 평면에서 상기 링의 직경의 거의 절반의 거리 만큼 연장하는 것을 특징으로 하는 RF 안테나.
  28. 제 25 항에 있어서,
    다수의 곡선형 제 2 세그먼트는 3 이상의 곡선형 제 2 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 하나 이상의 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 RF 안테나.
  29. 제 25 항에 있어서,
    다수의 곡선형 제 2 세그먼트는 3 개의 곡선형 제 2 세그먼트를 포함하고,
    2 이상의 쌍의 제 1 세그먼트는 2 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하며,
    상기 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 RF 안테나.
  30. 제 25 항에 있어서,
    다수의 세그먼트는 상기 제 1 평면에 놓여 있는 비교적 직선인 하나 이상의 중간 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 안테나.
  31. 제 25 항에 있어서,
    다수의 세그먼트는 상기 제 1 평면에 놓여 있는 비교적 직선인 하나 이상의 중간 세그먼트를 더 포함하고,
    상기 단일 시리즈 도체로 형성된 세그먼트는,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 RF 안테나.
  32. 제 25 항에 있어서,
    다수의 세그먼트는 상기 제 1 평면에 놓여 있는 비교적 직선인 하나의 중간 세그먼트를 더 포함하고,
    다수의 곡선형 제 2 세그먼트는 2 개의 곡선형 제 2 세그먼트를 포함하며,
    2 이상의 쌍의 절반 턴 반원형의 제 1 세그먼트는 2 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하고,
    비교적 직선인 하나의 중간 세그먼트는 상기 제 1 평면에 놓여 있고, 상기 세그먼트와 수직인 평면내에서 중간 세그먼트를 둘러싸는 자계선이 동일한 평면내에서 제 1 세그먼트를 둘러싸는 자계선과 대향한 방향으로 순환하도록 지향되며,
    상기 단일 시리즈 도체로 형성된 세그먼트는,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로하는 RF 안테나.
  33. 제 25 항에 있어서,
    다수의 곡선형 제 2 세그먼트는 4 이상의 곡선형 제 2 세그먼트를 포함하며,
    비교적 직선인 하나의 중간 세그먼트는 상기 제 1 평면에 놓여 있고, 상기 세그먼트와 수직인 평면내에서 중간 세그먼트를 둘러싸는 자계선이 동일한 평면내에서 제 1 세그먼트를 둘러싸는 자계선과 동일한 방향으로 순환하도록 지향되며,
    상기 단일 시리즈 도체로 형성된 세그먼트는,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 RF 안테나.
  34. 제 25 항에 있어서,
    다수의 곡선형 제 2 세그먼트는 4 이상의 곡선형 제 2 세그먼트를 포함하며,
    2 이상의 쌍의 절반 턴 반원형의 제 1 세그먼트는 2 쌍의 제 1 세그먼트를 포함하고,
    비교적 직선인 하나의 중간 세그먼트는 상기 제 1 평면에 놓여 있고, 상기 세그먼트와 수직인 평면내에서 중간 세그먼트를 둘러싸는 자계선이 동일한 평면내에서 제 1 세그먼트를 둘러싸는 자계선과 동일한 방향으로 순환하도록 지향되며,
    상기 단일 시리즈 도체로 형성된 세그먼트는,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 중간 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 RF 안테나.
  35. 고밀도 플라스마를 지속하기 위해 진공 처리실에 에너지를 유도 결합하는 RF 안테나용 패러데이 차폐물로서,
    동심 고리형 영역내의 다수의 슬롯을 가지고, 고리형 영역내에서 일반적 방사 방향으로 지향되는 도전 금속 디스크를 포함하는 RF 안테나용 패러데이 차폐물.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 차폐물은 상기 고리형 영역내에서 중심 영역내의 다수의 슬롯을 더 가지는 것을 특징으로 하는 RF 안테나용 패러데이 차폐물.
  37. 진공 처리실내에 RF 에너지를 가진 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 방법으로서,
    영구 자석 조립체에 의해, 진공 처리실내의 처리 가스와 접촉해 있는 유전 물질의 표면에 인접한 처리실내에 링형 자기 터널을 발생시키는 단계,
    상기 유전 물질에 의해 처리 공간으로부터 격리되고, 상기 유전 물질의 표면에 근접한 일반적 원형 링을 공동으로 형성하는 적어도 제 1 세그먼트를 가진 RF 코일로부터 유전 물질을 통해 RF 에너지를 처리 가스에 결합하는 단계 및,
    결합된 RF 에너지에 의해 자기 터널내의 링형 플라스마를 에너자이즈하는 단계를 포함하는, 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 유전 물질에 근접해 있고, 일반적으로 그와 평행한 처리실내부에 위치된 패러데이 차폐물내의 다수의 슬롯을 통해 상기 RF 에너지를 결합하는 단계를 포포함하며, 상기 차폐물은 다수의 슬롯을 가지는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 코일은 다수의 세그먼트를 가진 3차원 코일이며,
    링에 배치되고, 제 1 평면에 위치한 2 이상의 쌍의 절반 턴 반원형의 제 1 세그먼트로서, 상기 링 주변에서 대향 방향, 즉 하나의 시계 방향 및 하나의 시계 반대 방향으로 전류를 도통시키도록 상호 접속되는 2 이상의 쌍의 절반 턴 반원형의 제 1 세그먼트 및,
    제각기 거의 절반 턴을 가지고, 제각기 제 1 평면과 교차하는 평면내에 위치한 다수의 곡선형 제 2 세그먼트를 포함하며,
    상기 코일의 세그먼트는 단일 시리즈 도체로 형성되고,
    시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 하나 이상의 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트,
    그 후 제 2 세그먼트,
    그 후 시계 반대 방향으로 연장한 제 1 세그먼트로 배치되는 것을 특징으로 하는 고밀도의 유도 결합 플라스마의 생성 방법.
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