半導体製造装置
【課題】 均一性を改善するための、層をエッチングまたはスパッタ堆積する装置を提供する。
【解決手段】 スパッタされたターゲット材料を基板上に堆積させるためのプラズマ堆積装置において、ＲＦコイルのインピーダンス整合ボックス内のキャパシタンスを、堆積プロセス中に、ＲＦコイルと基板の加熱、及び薄膜の堆積が、ＲＦコイルに沿ったＲＦ電圧分布の「時間平均」によってより均一になるように、変化させる。
【解決手段】 スパッタされたターゲット材料を基板上に堆積させるためのプラズマ堆積装置において、ＲＦコイルのインピーダンス整合ボックス内のキャパシタンスを、堆積プロセス中に、ＲＦコイルと基板の加熱、及び薄膜の堆積が、ＲＦコイルに沿ったＲＦ電圧分布の「時間平均」によってより均一になるように、変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ発生装置に関し、より詳細には、半導体デバイスの製造で、材料の層をスパッタ堆積するために、または材料の層をエッチングするためにプラズマを発生させる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低圧プラズマは、表面処理プロセス、堆積プロセス、及びエッチングのプロセスを含む様々な半導体デバイス製造プロセスに用いることができるエネルギを付与されたイオンと活性原子の便利な源となってきた。例えば、スパッタリング堆積プロセスを利用して材料を半導体ウェーハ上に堆積させるために、負にバイアスされたスパッタリングターゲット材料の近傍にプラズマが生成される。ターゲットに近接して生成されるイオンは、ターゲット面に衝突してターゲットから材料を離脱させる、すなわち「スパッタ」する。次いで、スパッタされた材料は半導体ウェーハ上に運ばれて堆積される。
【０００３】
スパッタされた材料は、ターゲットから堆積される基板まで、基板面に対して斜めの角度で直線路を飛行する傾向がある。その結果、深さ対幅のアスペクト比の大きい開口部を有する半導体デバイスの、トレンチや穴を含む、エッチングされた開口部内に堆積する材料は、開口部の壁、特に底壁を十分に覆うことができない場合がある。多量の材料が堆積される場合、堆積した材料がブリッジでつながり、堆積層内に望ましくないキャビティができることがある。そのようなキャビティを防ぐため、基板に負バイアス（または自己バイアス）をかけ、垂直に向いた適切な電界を基板に隣接して配置することによって、スパッタされた材料をターゲットと基板との間でほぼ垂直な経路に再び向けることは、スパッタされた材料がプラズマによって十分にイオン化されていれば可能である。しかし、低密度プラズマによってスパッタリングされた材料のイオン化の程度は１０％未満であることが多く、これは普通、過剰な数のキャビティの形成を防ぐには不十分である。従って、堆積層中での望ましくないキャビティ形成を減らすため、スパッタされる材料のイオン化率を高めるべく、プラズマの密度を高めることが望ましい。本明細書で用いられる、「高密度プラズマ(dense plasma)」とは、電子とイオンの密度が高く、１０11〜１０13個イオン／ｃｍ3のプラズマを指す。
【０００４】
ＲＦ電界を用いてプラズマを励起するいくつかの公知技術があり、それには容量結合、誘導結合、及びウェーブ加熱が含まれる。標準的な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発生装置においては、プラズマを取り囲むコイル中を流れるＲＦ電流が、プラズマ中に電磁流を誘導する。これらの電流は、オーム加熱によって伝導プラズマを加熱し、その結果、プラズマは定常状態に維持される。例えば、米国特許第4,362,632号明細書に示されているように、コイルを通る電流は、インピーダンス整合ネットワークを介してコイルに結合されているＲＦ発生装置によって供給されており、コイルは変圧器の一次巻き線として作用している。プラズマは変圧器の一巻きの二次巻き線として作用している。
【０００５】
堆積材料をイオン化すれば、高アスペクト比の溝やバイア内への材料の堆積が容易になるが、スパッタされたコンタクト金属の多くは、ウェーハの端よりも中心部により厚く堆積する傾向がある。この「中央が厚い」堆積プロファイルは、均一な堆積厚さが必要な多くの用途において望ましくない。
【０００６】
１９９６年７月１０日に出願され（Attorney Docket #1390-CIP/PVD/DV）、本出願の譲受人に譲渡された、同時係属中の出願である、出願番号第08/680,335号、発明の名称「プラズマ発生用及びスパッタリング用のコイル」（本明細書に全体として援用されている）に記載されているように、コイル自体が、スパッタ材料のソースになって、チャンバの主ターゲットからスパッタされる堆積材料を補うことができることが確認された。ＲＦ信号をコイルに印加すると、コイルが負バイアスを発生し、負バイアスは、陽イオンを引きつけてコイルに衝突させ、材料をコイルからスパッタさせる。コイルからスパッタされる材料はウェーハの周辺により厚く堆積する性向があるので、主ターゲットからスパッタされる材料の中央に厚い性向は、コイルからスパッタされる材料のエッジに厚い性向によって補償されることができる。その結果、均一性が改善され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願の出願人らはまた、基板の不均一加熱の原因となるホットスポットをコイルが生成し得ることを認識している。コイルのこのような不均一加熱は、コイルが部分的に過熱して変形し、またコイルに堆積した微粒子を剥離させ基板を汚染する場合があるという点で、信頼性の問題を引き起こす可能性がある。１回巻きコイルは普通、比較的高レベルの電流を流す必要があるので、この問題はこのような１回巻きコイルにおいて顕著になる。
【０００８】
本発明の目的は、均一性を改善するとともに上記の制約を実用目的に関して回避する、層をエッチングまたはスパッタ堆積する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記及び他の目的と利点は、プラズマ発生装置によって達成され、本発明の一局面によれば、当該装置において、ＲＦコイルに結合されたインピーダンス回路は、ＲＦコイルの長さに沿ってＲＦ電圧分布をシフトさせるためのチューニング可能可変リアクタンスを有する。コイルに沿うＲＦ電圧分布は、プラズマの密度と電位プロファイル、そしてコイル及び被堆積基板のイオン衝突のような電子とイオンの運動等のプラズマ特性に影響を及ぼすことが注目された。更に、コイルに沿う瞬間ＲＦ電圧分布は、コイルの対称軸周りに均一でない、つまり対称でないことも注目された。コイルに沿うこのような不均一で非対称な瞬間ＲＦ電圧分布は、コイルの不均一なスパッタリングリングと基板上への材料の不均一堆積のみならず、コイルと基板双方に不均一で非対称な加熱をモータらす可能性がある。
【００１０】
本発明の一局面によれば、コイルに沿うＲＦ電圧分布の最小値点と最大値点とがＲＦコイル上の特定の領域に固定されないように、ＲＦコイルとアースとの間のリアクタンスを、スパッタリング作業中に、周期的且つ連続的にチューニングして、ＲＦ電圧分布をＲＦコイルに沿ってシフトまたは変動させることができると判明した。代わりに、ＲＦ電圧分布をコイル周りでの回転運動または他の運動で周期的に動かすこともできる。更に、ＲＦ電圧分布に関連するプラズマのイオン化パターンを、ＲＦ電圧分布の動きに連動させて同様に動かすこともできる。その結果、ＲＦコイルと基板は、スパッタリングリングのホットスポットが避けられるので、時間平均的に、より均一に、且つ対称的に加熱することができる。更に、コイル自体も、より均一にスパッタでき、堆積材料をより均一に堆積させることができる。
【００１１】
一実施形態において、チューニング可能可変リアクタンスは、容量値の異なる複数のコンデンサと、各コンデンサを順次周期的にコイルに結合する一つのスイッチとを含む。このようにして、堆積中、コイルとアースとの間のリアクタンスを周期的に変化させ、コイルに沿う電圧分布をシフトさせて均一性を改善する。
【発明の効果】
【００１２】
均一性を改善するとともに上記の制約を実用目的に関して回避する、層をエッチングまたはスパッタ堆積する装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
まず図１と図２を参照すると、本発明の一実施形態に従って用いられるプラズマ発生装置の一例は、真空チャンバ１０２（図２に略図で示す）内に収容されたほぼ円筒形のプラズマチャンバ１００を備えている。この実施形態のプラズマチャンバ１００は、その内部に堆積される材料から真空チャンバ１０２の内壁を保護するチャンバシールド１０６によって、真空チャンバ壁の内側に保持されたヘリカルコイル１０４を有している。本発明の一局面によれば、ＲＦコイル１０４とアースとの間のリアクタンスは、ＲＦコイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布を周期的にシフトまたは回転させるため、及びプラズマの関連イオン化をシフトさせるため、スパッタリング作業中、連続的にまたは繰り返しチューニングすることができる。その結果、ＲＦコイル１０４と基板１１２は、時間平均的に、より均一且つ軸対称に加熱されるとともに、堆積材料はより均一にコイルからスパッタされる。更に、ＲＦコイルインピーダンスが一旦十分に整合されれば、ＲＦコイル１０４に沿って電圧分布をシフトさせるために、ＲＦコイル１０４とアースとの間のリアクタンスをくり返し変化することに抵抗することなしで、ＲＦコイルインピーダンスを再整合させる必要性を排除することができる。
【００１４】
イオン束は、プラズマチャンバ１００の上方に配置されて、負にバイアスされたターゲット１１０に衝突する。プラズマイオンは、プラズマチャンバ１００の底のペデスタル１１４に支持されたウェーハ或いは他のワークピースである基板１１２上に、ターゲット１１０から材料を放出させる。ターゲット１１０の面を掃引する磁界を生成させて、ターゲット１１０のスパッタリングによる均一な浸食を促進するために、ターゲット１１０の上方に回転磁石アセンブリをオプションとして備えることができる。
【００１５】
ＲＦ発生装置３００（図２）からの高周波（ＲＦ）エネルギは、コイル１０４からプラズマチャンバ１００の内部に放射されて、プラズマチャンバ１００内のプラズマにエネルギを与える。ターゲット１１０からスパッタされた堆積材料は、コイル１０４によってエネルギを与えられたプラズマを貫通してから、基板１１２上に堆積する。プラズマ内を貫通した一部の堆積材料は、プラズマによってイオン化される。イオン化された堆積材料は次に、基板１１２上の負電位に誘引される。このようにして、イオン化された堆積材料は、より垂直な経路へと向き直させられて、より多くの材料が基板内の高アスペクト比の開口部内に堆積することを容易にする。図示の実施形態はスパッタ堆積に関連して説明されているが、本発明はエッチングに関しても有用であると考えられる。
【００１６】
図２は、本実施形態のプラズマ発生装置の電気接続の略図である。基板１１２上にターゲット材料をスパッタリングさせるには、可変ＤＣ電源３０２によってターゲット１１０に負のバイアスをかけ、プラズマによって発生するイオンを誘引することが好ましい。同様なやり方で、可変ＲＦ電源でペデスタル１１４に負のバイアスをかけることにより、基板１１２に負のバイアスをかけてイオン化された堆積材料を基板１１２に誘引してもよい。代替実施形態において、高周波ＡＣパワーソースでペデスタル１１４に負のバイアスをかけることにより基板１１２にバイアスをかけ、イオン化された堆積材料をより均一に基板１１２に誘引してもよい。更に別の代替実施形態において、基板１１２に外部からバイアスをかけることを省略してもよい。
【００１７】
コイル１０４の一端ｂは、アンプ３９６及びインピーダンス整合ネットワーク３０６の出力のようなＲＦソースに結合され、後者の入力はＲＦ発生装置３００に結合されている。コイル１０４の他端ｄは、好ましくはコンデンサ３０８を介してアースに結合されるが、このコンデンサは可変コンデンサであってもよい。アンプ３９６及びインピーダンス整合ネットワーク３０６は、ＲＦエネルギがＲＦ発生装置３００に反射されずに、効率よくＲＦ発生装置からＲＦコイル１０４に伝達されるようにＲＦ発生装置３００のインピーダンスを整合させるために、ＲＦコイル１０４とネットワーク３０６との組合せインピーダンスを調節する。
【００１８】
上述のように、コイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布がプラズマの諸特性に影響を及ぼす可能性のあることが注目された。これらのプラズマ諸特性には、プラズマの密度と電位プロファイル、及びコイル１０４と被堆積基板１１２のイオン衝撃が含まれる。コイル１０４に沿う瞬間ＲＦ電圧分布は均一ではなく、コイル１０４の対称軸周りに軸方向非対称であるので、コイルのスパッタリングと基板上への堆積が不均一になるのみならず、コイル１０４と基板１１２の両方の不均一で非対称な加熱が発生する可能性がある。このようにして、コイル１０４の不均一で非対称な加熱は、コイル１０４が部分的に過熱して変形し、ひいてはコイル１０４上に堆積した微粒子の剥離をモータらして基板１１２を汚染する可能性があるという点で、信頼性の問題を生ずる可能性がある。コイル１０４に沿う不均一で非対称な瞬間ＲＦ電圧分布と、その結果としての不均一効果は、コイル１０４が１回巻きコイルである場合に顕著である。
【００１９】
本発明によれば、スパッタリングリング作業時の繰り返しサイクルで、ＲＦコイル１０４とアースとの間のリアクタンスを繰り返し変化させるか、チューニングし、ＲＦ電圧分布をＲＦコイル１０４に沿って変化またはシフトさせ、それによってプラズマのイオン化プロファイルを回転させることができる。コイル周りの電圧の最小値、ピーク値、または他の基準点を、プラズマ領域の周りの軌道または他の経路内で連続的に動かすように、電圧プロファイルが変化させられるので、可変イオン化の比または率を持つプラズマ領域を実質的にプラズマ領域内の軸周りで回転させることができる。その結果、イオン化比（つまりプラズマ密度）の最高値から最低値までの領域がより等しくコイルとターゲットのスパッタリングに貢献するので、ＲＦコイル１０４と基板１１２は、より均一且つ軸対称に加熱され、時間平均的にターゲット材料がより均一に堆積する。
【００２０】
好ましい一実施形態において、Liubo Hong (Attorney Docket No. 1800/PVD/DV)により出願され、本出願の譲受人に譲渡され、本明細書に全体として援用されている、出願日 、出願番号、発明の名称「コイルスパッタ分布制御への可変インピーダンスの使用」で詳しく検討されているように、ＲＦコイルインピーダンスが十分に整合すれば、ＲＦコイル１０４に沿って電圧分布を回転させるために、ＲＦコイル１０４とアースとの間のリアクタンスを周期的に変化させなくとも、ＲＦコイルインピーダンスを再整合させる必要性が排除される。
【００２１】
図３は、インピーダンス整合ネットワーク３０６の一実施形態の略図であって、可変キャバシタンスＣinを有する入力コンデンサ３１０と、可変キャバシタンスＣmatchを有する並列整合コンデンサ３１２と、インダクタンスＬmatchを有するとともに真空チャンバ１０２を介してコイル１０４の一端に結合された直列整合インダクタ３１４とを備える。ブロッキングコンデンサ３０８が、真空チャンバ１０２を介してコイル１０４の他端に結合される。コイル１０４は、等価レジスタ３１６とインダクタ３１７によって示される、関連インダクタンスＬcoilと抵抗Ｒとを有する。インピーダンス整合ネットワーク３０６の入力は、ＲＦ入力３０７を介してＲＦ発生装置３００に結合されている。
【００２２】
ネットワーク３０６の一つの機能は、ネットワーク３０６のインピーダンスに結合された、コイル１０４のインピーダンスを、ＲＦ発生装置３００のインピーダンスに整合させて、発生装置へのＲＦエネルギ反射を最小にし、コイル１０４からチャンバ内のプラズマへのＲＦエネルギの結合を最大にすることである。従って、コイル１０４の特定のコイルインピーダンスＬcoilに関して、入力コンデンサ３１０、整合コンデンサ３１２、整合インダクタ３１４、及びブロッキングコンデンサ３０８の各値は、ＲＦ発生装置インピーダンス（例えば５０オームでよい）に近似するように選ばれる。従来のインピーダンス整合回路と同様な方法で、入力コンデンサＣinと整合コンデンサＣinの各インピーダンスは、入力コンデンサ３１０と整合コンデンサ３１２の各可変キャパシタンスを調節することによって、より精確な整合を達成し維持するため、堆積前と堆積中に細かくチューニングすることができる。
【００２３】
ブロッキングコンデンサ３０８の値Ｃblockも、従来のインピーダンス整合回路のブロッキングコンデンサの値と同様に、コイル１０４が実質的なＤＣバイアスを発生するように、コイル１０４に印加中のＲＦエネルギに大きなインピーダンスを提供するように選ばれる。しかし、それにもかかわらず、本発明の一局面によれば、ブロッキングコンデンサのインピーダンス値Ｃblockは、コイル１０４周りの電圧分布を周期的にシフトさせてコイル１０４の各部のスパッタリングリング率とコイル加熱の均一性を高めるために、繰り返しサイクルで変化させることができる。このことを以下に説明する。
【００２４】
図３の点ａから点ｅまでの、交流（ＡＣ）直列回路の任意の２点間の有効電位差Ｖeffは、各点間のＡＣ回路のインピーダンスＺと有効電流Ｉeffの積に等しい。インダクタンスＬmatchを有する直列インダクタ３１４の両端の点ａ，ｂ間の有効電位差Ｖabは、次式で与えられる。
【００２５】
【数１】
インダクタＬmatchを有する直列インダクタ３１４を通るインピーダンスＺabは、次式で与えられる。
【００２６】
【数２】
インダクタンスＬを有するインダクタの誘導リアクタンスＸLは、ＸL＝ωＬで与えられ、ωは次式で与えられる瞬間電位差ｖの角周波数である。
【００２７】
【数３】
ｆは周波数（単位はＨｚ）であり、瞬間電流ｉは次式で与えられる。
【００２８】
【数４】
インダクタンスＬmatchを有する直列インダクタ３１４を通る瞬間電流ｉと、瞬間電位差ｖabとの間の位相角φabは次式で与えられる。
【００２９】
【数５】
その結果、直列インダクタ３１４を通る瞬間電位差ｖabは、直列インダクタ３１４を通る瞬間電流ｉに９０°先行し、有効電位差Ｖabは、直列インダクタ３１４の両端の点ａ，ｂ間のＩωＬmatchに等しい。
【００３０】
有効抵抗Ｒを有する直列抵抗３１６の両端の点ｂ，ｃ間の有効電位差Ｖbcは、次式で与えられる。
【００３１】
【数６】
有効抵抗Ｒを有する直列抵抗３１６を通るインピーダンスＺbcは次式で与えられる。
【００３２】
【数７】
瞬間電位差ｖbcと、有効抵抗Ｒを有する直列抵抗３１６を通る瞬間電流ｉとの間の位相角φbcは次式で与えられる。
【００３３】
【数８】
その結果、直列抵抗３１６を通る瞬間電位差ｖbcは、直列抵抗３１６を通る瞬間電流ｉと同位相となり、有効電位差Ｖbcは、直列抵抗３１６の両端の点ｂ，ｃ間のＩＲに等しくなる。
【００３４】
インダクタンスＬcoilを有するコイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcdは次式で与えられる。
【００３５】
【数９】
インダクタンスＬcoilを有するコイル１０４を通るインピーダンスＺcdは次式で与えられる。
【００３６】
【数１０】
瞬間電位差ｖcdと、インダクタンスＬcoilを持つコイル１０４を通る瞬間電流ｉとの間の位相角φcdは次式で与えられる。
【００３７】
【数１１】
その結果、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdは、直列インダクタを通る瞬間電流より９０°先行し、有効電位差Ｖcdは、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間でＩωＬcoilに等しい。
【００３８】
可変キャパシタンスＣblockを有するブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖdeは、次式で与えられる。
【００３９】
【数１２】
可変キャパシタンスＣblockを有するブロッキング可変コンデンサ３０８を通るインピーダンスＺdeは、次式で与えられる。
【００４０】
【数１３】
キャパシタンスＣを有するコンデンサの容量リアクタンスＸｃは、Ｘｃ＝（ωＣ）1で与えられ、可変キャパシタンスＣblockを有するブロッキング可変コンデンサを通る、瞬間電位差ｖdeと瞬間電流ｉとの位相角φdeは、次式で与えられる。
【００４１】
【数１４】
その結果、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、ブロッキング可変コンデンサ３０８内の瞬間電流ｉから９０°遅れ、有効電位差Ｖdeは、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ、ｅ間でＩ（ωＣblock）1に等しい。
【００４２】
与えられた角周波数ωに関して、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝Ｉ（ωＣblock）1は、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoilに等しくなるように、ブロッキング可変コンデンサ３０８が可変キャパシタンスＣblockを有するように選択されることができる。そうすると、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdから１８０°遅れることになろう。従って、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdを持つ位相から完全に外れることになろう。コイル上に誘導される、例えばほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣ自己バイアスのような、何らかのバイアスの効果を無視すれば、点ｃにおいて有効電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）するので、点ｃ，ｅ間の電位差を計測する仮想電圧計（図示せず）の読みはゼロになるだろう。
【００４３】
特定の角周波数ωに関して、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝Ｉ（ωＣblock）1が、コイル１０４の両端の点ｃ、ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoil＝２Ｖde＝２Ｉ（ωＣblock）1の半分にほぼ等しくなるように選んでよい。この場合にも、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdから１８０°遅れて、従って同じく、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdを持つ位相から完全に外れることになろう。同じく、ＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスを何れも無視すると、コイル１０４に沿う、点ｃ，ｄ間の実質的中間点における有効電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）するので、（点ｃ，ｄ間のほぼ中間の）点と点ｅとの間に置かれた仮想電圧計（図示せず）の読みはゼロになるであろう。
【００４４】
同様に、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockは、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝Ｉ（ωＣcoil）1が、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoil＝ｎＶde＝ｎＩ（ωＣblock）1のｎ1倍（ｎは任意の正の実数）となるように、選んでよい。この場合にも、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdから１８０°遅れて、従って同じく、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdを持つ位相から完全に外れることになろう。コイル１０４に沿う点ｃ，ｄ間の実質的に（ｎ−１）ｎ1の点で有効電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）するので、（点ｃ，ｄ間の実質的に（ｎ−１）ｎ1の）点と点ｅとの間の電圧計（図示せず）の読みはゼロになると考えられる。ｎが非常に大きくなるに従がい、コイル１０４に沿う有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点は、点ｄに任意に近づく。
【００４５】
代わりに、一定角周波数ωに関しては、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockは、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝Ｉ（ωＣblock）1が、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoil＝（ｎ−１）1ｎＶde＝（ｎ−１）1ｎＩ（ωＣblock）1の（ｎ−１）ｎ1倍（ｎは任意の正の実数）となるように、選ぶことができる。この場合にも、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdから１８０°遅れて、従って同じく、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdを持つ位相から完全に外れることとなろう。ＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスを何れも無視すると、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｄ間のｎ1の点における電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）するので、（点ｃ，ｄ間の実質的にｎ1の）点と点ｅとの間の電圧計（図示せず）の読みはゼロになるであろう。ｎが非常に大きくなるに従って、コイル１０４に沿う有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点は、点ｃに任意に近づく。
【００４６】
上記の例は、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｄ間の任意の点で有効電位Ｖが消滅させられる（Ｖ＝０）ように、選べることを示している。コイル１０４に沿った、有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点を時間と共に変えることができるこの能力を利用して、コイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布をシフトさせ、またプラズマのイオン化をシフトさせることができる。その結果、コイル１０４と基板１１２はより均一且つ軸対称に加熱され、ターゲット１１０からスパッタされる材料は、時間平均的により均一にイオン化され、基板１１２上に堆積される。
【００４７】
コイル１０４に、ほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣ自己バイアスをかけると、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｄ間の任意の点において、有効電位Ｖがほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣセルフバイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくなるように、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを選ぶことができる。コイル１０４に沿った、有効電位Ｖがほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣセルフバイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくなる、コイル１０４に沿った点を時間とともに変化させることのできるこの能力を利用して、コイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布をシフトさせて、またプラズマのイオン化をシフトさせることができる。その結果、コイル１０４と基板１１２はより均一且つ軸対称に加熱されて、ターゲット１１０からスパッタされる材料は、時間平均的により均一に、基板１１２上に堆積される。
【００４８】
図１３は、堆積中にブロッキングコンデンサのインピーダンスＣblockの変化に伴って、ＲＦ電圧分布がコイルに沿ってシフトする様子の一例を示すグラフである。図１３において、コイル１０４上のピークからピークまでのＲＦ電圧Ｖppの分布は１回巻きコイル１０４上の位置の関数として表され、前記位置は、コイル角度α（図２）で表し、コイル角度α＝０°はコイル端ｄ（図３）に対応し、コイル角度α＝３６０°はコイル端ｂに対応し、この端ｂにおいてＲＦフィードスルーがコイルに結合されている。これらの分布は、コイル上の２カ所（α＝０°とα＝３６０°）における電圧測定に基づいている。コイルの残りの位置（０°＜α＜３６０°）について描かれた電圧値は、実測値ではなく期待値である。
【００４９】
一つの分布において、ブロッキングコンデンサのキャパシタンスＣblockの値が０．０４μｆであるとき、ピークからピークまでのＲＦ電圧Ｖppは、α＝０°端において３００ボルトから始まり、ほぼα＝９０°のコイル位置において０ボルトに減少すると考えられる。その後、コイルの他端ｂ（α＝３６０°）に達して、そこでピークからピークまでのＲＦ電圧が約６００Ｖとなるまで、ＲＦ電圧はコイル周りの位置とともに増加する。ピークからピークまでの電圧は、コイル角度α＝３６０°に対応するコイル位置で最大になるので、その点でホットスポットが発生する可能性がある。しかし本発明により、堆積の進行中にブロッキングコンデンサＣblockのキャパシタンスを他の値に変化させれば、ホットスポットをシフトさせることができる。
【００５０】
従って、ブロッキングコンデンサのキャパシタンスＣblockを、例えば０．０２μｆに変化させると、この例における電圧分布がシフトし、図示のように、分布は効果的に逆転する。更に詳細には、このキャパシタンスにおいて、ピークからピークまでのＲＦ電圧Ｖppはα＝０°端において６００ボルトよりやや上から始まり、コイル周りの位置の変化とともに、α＝約２４０°のコイル位置に達するまで連続的に減少し、そこでＶppが０ボルトになると考えられる。その後、ＲＦ電圧はコイルの他端ｂ（α＝３６０°）に達するまで増加し、そこでのピークからピークまでのＲＦ電圧値は約３００ボルトである。従って、ホットスポットはコイル角度α＝０°にあるコイルの他端にシフトする。堆積の進行につれてブロッキングコンデンサのインピーダンスＣblockを適当に変化させることによって、ホットスポットをコイルの円周に沿った中間位置にシフトさせ、ホットスポットをより均一に分布させることによって、より均等にコイルを加熱し、スパッタすることができる。
【００５１】
電圧分布のシフトとともに、コイルに沿った最大値と最小値も変化する。従って、図１３に示したように、ブロッキングコンデンサのキャパシタンスＣblockを、例えば０．０１μｆに変化させると、この例での電圧分布は、ピークからピークまでのＲＦ電圧Ｖppはα＝０°端で０ボルト付近から始まり、コイルの他端ｂ（α＝３６０°）に達するまで連続的に増加し、そこでのピークからピークまでのＲＦ電圧が約８００ボルトであるように、シフトするだろう。従って、堆積の進行につれて、インピーダンスが変化するので、最大値と最小値の位置のみならず電圧分布の最大値と最小値も変化して、コイルがより均等に加熱及びスパッタされる。
【００５２】
高度のインピーダンスの整合性が要求される用途においては、入力コンデンサ３１０または整合コンデンサ３１２のインピーダンスを、コイル１０４周りの電圧分布を回転させるためにブロッキングコンデンサ３０８のインピーダンスの変化に合わせて良好な整合を維持するように調節することができる。しかし、用途によっては、ブロッキングコンデンサ３０８のインピーダンスの変化は、コイル１０４への良好なエネルギスループットを維持するように、この変化を素早く整合させるために困難を感じる程度のこともある。図４は別の実施形態であり、これは、コイル周りの電圧分布をシフトまたは回転させるために、コンポーネントのインピーダンスの変化に応じて整合コンポーネントのインピーダンスをチューニングする必要性を、低減または排除するものである。
【００５３】
図４は、ネットワーク３０６と同様に、直列入力コンデンサ３１０、並列可変整合コンデンサ３１２を含むインピーダンス整合ネットワーク３０６ａの更に別の実施形態の略図である。しかし、このネットワーク３０６ａは、整合インダクタ３１４の代わりに、真空チャンバ１０２を介してコイル１０４ａの一端に結合されたチューニング可能インダクタンスＬtune1を有するチューニング可能直列インダクタ３１８を有する。このネットワークはまた、チューニング可能インダクタンスＬtune2を有するチューニング可能直列インダクタ３２０と、キャパシタンスＣblockを有するブロッキングコンデンサ３０８ａを有するブロックインピーダンス３２１を備える。この実施形態によれば、ブロッキングコンデンサ以外の部品のインピーダンス値は、堆積中、コイル１０４周りの電圧分布をシフトさせるように周期的に変化させることができる。
【００５４】
以下にこれを説明する。
【００５５】
【数１５】
チューニング可能インダクタンスＬtune1を有するチューニング可能直列インダクタ３１８のインピーダンスＺabは次式で与えられる。
【００５６】
【数１６】
従って、チューニング可能インダクタンスＬtune1を有するチューニング可能直列インダクタ３１８を通る瞬間電流ｉと瞬間電位差ｖabとの間の位相角φabは次式で与えられる。
【００５７】
【数１７】
その結果、チューニング可能直列インダクタ３１８を通る瞬間電位差ｖabは、チューニング可能直列インダクタ３１８を通る瞬間電流ｉより９０°進み、チューニング可能インダクタ３１８の両端の点ａ，ｂ間の有効電位差ＶabはＩωＬtune1に等しい。
【００５８】
上記のように、有効抵抗Ｒを有する直列抵抗３１６の両端の点ｂ，ｃ間の有効電位差Ｖbcは次式で与えられる、
【数１８】
そして、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdは、直列インダクタを通る電流ｉより９０°進み、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差ＶcdはＩωＬcoilに等しい。
【００５９】
チューニング可能インダクタンスＬtune2を有するチューニング可能直列インダクタ３２０の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖdeは次式で与えられる。
【００６０】
【数１９】
チューニング可能インダクタンスＬtune2を有するチューニング可能直列インダクタ３２０を通るインピーダンスＺdeは次式で与えられる。
【００６１】
【数２０】
チューニング可能インダクタンスＬtune2を有するチューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電流ｉと瞬間電位差ｖdeとの間の位相角φdeは次式で与えられる。
【００６２】
【数２１】
従って、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeは、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電流ｉより９０°進み、チューニング可能インダクタ３２０の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差ＶdeはＩωＬtune2に等しい。
【００６３】
一定のキャパシタンスＣblockを有するブロッキングコンデンサ３０８ａの両端の点ｅ，ｆ間の有効電位差Ｖefは次式で与えられる。
【００６４】
【数２２】
キャパシタンスＣblockを有するブロッキングコンデンサ３０８ａを通るインピーダンスＺefは次式で与えられる。
【００６５】
【数２３】
キャパシタンスＣblockを有するブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電流ｉと瞬間電位差ｖefとの間の位相角φefは次式で与えられる。
【００６６】
【数２４】
従って、ブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖefは、ブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電流ｉより９０°進み、ブロッキングコンデンサ３０８ａの両端の点ｅ，ｆ間の有効電位差ＶefはＩ（ωＣblock）1に等しい。
【００６７】
特定の角周波数ωに関して、チューニング可能インダクタ３２０の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝ＩωＬtune2が、ブロッキングコンデンサ３０８ａの両端の点ｅ，ｆ間の有効電位差Ｖef＝Ｉ（ωＣblock）1と、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoilとの差に等しくなる、すなわち、Ｖde＝ＩωＬtune2＝Ｖef−Ｖcd＝Ｉ（ωＣblock）1−ＩωＬcoilとなるように、チューニング可能インダクタ３２０のチューニング可能インピーダンスＬtune2を選ぶことができる。そのようにすると、ブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖefは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdと、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeとから１８０°遅れ、従ってブロッキング可変コンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖefは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdと、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeを持つ位相から完全に外れることになろう。ＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスを何れも無視すると、点ｃで有効電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）することにより、点ｃ，ｆ間の電圧計（図示せず）の読みはゼロになるであろう。
【００６８】
同様に、チューニング可能直列インダクタ３２０の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝ＩωＬtune2が、ブロッキングコンデンサ３０８ａの両端の点ｅ，ｆ間の有効電位差Ｖef＝Ｉ（ωＣblock）1の（ｎ−１）1倍と、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoilとの差にほぼ等しくなるように、チューニング可能インダクタ３２０のチューニング可能インピーダンスＬtune2を選ぶことができ、従って、
【数２５】
となる（ｎは任意の正の実数）。そのようにすると、ブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖefは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdと、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeとから１８０°遅れ、従ってブロッキング可変コンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdとチューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeの両方を持つ位相から完全に外れることとなろう。この場合にも、ＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスを何れも無視すると、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｅ間の実質的にｎ1の点において有効電位Ｖが消滅し（Ｖ＝０）することにより、（点ｃ，ｅ間の実質的にｎ1の）点と点ｆとの間の電圧計（図示せず）の読みはゼロになるであろう。ｎが非常に大きくなるのに伴い、コイル１０４に沿った有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点は、点ｃに任意に近づく。
【００６９】
このようにして、チューニング可能直列インダクタ３２０のチューニング可能インダクタンスＬtune2は、有効電位Ｖがコイル１０４に沿った、点ｃ、ｄ間の実質的に任意の点で消滅（Ｖ＝０）するように、選ぶことができる。コイル１０４に沿った有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点を時間と共に変化させることができるこの能力を利用して、コイル１０４に沿ってＲＦ電圧分布をシフトさせ、またプラズマのイオン化パターンをシフトさせることができる。その結果、コイル１０４と基板１１２はより均一且つ軸対称に加熱され、材料はコイル１０４からより均一にスパッタされる。
【００７０】
更に、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０のチューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）がほぼ一定となるように、相補的にチューニングすることができる。そのような構成により、コイル１０４に沿った電圧分布を回転させるためチューニング可能インダクタ３２０のインピーダンスを変化させる際、コイル１０４、ブロッキングインピーダンス３２１、及び整合ネットワーク３０６ａの各インピーダンスを再整合させる必要性を低減またはなくすことができる。図４に示すように、整合ネットワーク３０６ａの整合コンデンサ３１２とインプットコンデンサ３１０とは、図４の点ａから点ｆまで直列に結合されたコンポーネントのインピーダンスであるインピーダンスに結合されている。このインピーダンスは、インピーダンスＺafとして表すことができ、次式のようにコイル１０４を含む上記各コンポーネントの各インピーダンスを用いて次式のように定義することができる。
【００７１】
【数２６】
コイル１０４のインピーダンス（すなわち（Ｒ2＋（ωＬcoil）2）1/2）とブロッキングコンデンサ３０８ａのインピーダンス（すなわち１／（ωＣblock））を固定し、またチューニング可能インダクタンス３１８と３２０のインピーダンスの合計（すなわちωＬtune1＋ωＬtune2）も一定であれば、図４の点ａから点ｆまで直列に結合されたコンポーネントのインピーダンスＺafは、コイル１０４に沿った電圧分布を回転させるためチューニング可能インダクタ３２０のインピーダンスωＬtune2を周期的に変化させても、一定になることが分かる。実際、インピーダンスＺafの時間による変化は次式によって与えられると考えられる。
【００７２】
【数２７】
ここでは、コイル１０４のインピーダンスとブロッキングコンデンサ３０８ａのインピーダンスを固定して、チューニング可能インダクタンス３１８と３２０のインピーダンス（すなわちωＬtune1＋ωＬtune2）が一定であれば、インピーダンスＺafが一定であることが示されている。コイル１０４の抵抗がリアクタンスに比べて無視できれば（すなわちＲ＜＜ωＬtune1＋ωＬcoil＋ωＬtune2−１／（ωＣblock）であれば）、インピーダンスＺafはほぼ次式のようになると考えられる。
【００７３】
【数２８】
従って、インピーダンスＺafの時間的変化はほぼ、
【数２９】
これも同じく、チューニング可能インダクタンス３１８と３２０のインピーダンスの合計（すなわちωＬtune1＋ωＬtune2）がほぼ一定である限り、ほぼ消滅する。
【００７４】
従って、チューニング可能インダクタ３２０への変更の結果として発生装置３００とのインピーダンスの整合を維持するために、入力コンデンサ３１０及び／または整合コンデンサ３１２のインピーダンスを調節する必要はない。むしろ、入力コンデンサ３１０及び／または整合コンデンサ３１２に対する調節は、堆積継続中のプラズマへの変更または他の原因によるコイル１０４の有効インダクタンスの通常の変化の結果として、普通に遭遇する調節に限られる。そのような構成にすれば、コイル１０４に沿った電圧分布を回転させるためチューニング可能インダクタ３２０のインピーダンスを変化させる際、コイル１０４及びインピーダンス整合ネットワーク３０６ａの各インピーダンスを再整合させる必要性を低減または解消することができる。
【００７５】
通常のインピーダンス整合ネットワークを用いてコイル１０４のインピーダンスを再整合させるための通常の時定数は、周波数自動チューニングに関しては数秒程度であり、機械的自動チューニングに関しては数秒を超える程度である。図３の実施形態において、コイル１０４周りのＲＦ電圧分布を回転させるため、またプラズマを回転させるため、可変ブロッキングコンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを時間的に変化させると、時間平均的に、インピーダンス整合ネットワーク３０６を用いたコイル１０４のインピーダンスの再整合に要する時間は比較的長くなり、状況によっては良好な整合が困難になる可能性がある。再整合中、プラズマへのＲＦパワーは、発生装置に対して十分良好に整合していないコイル１０４とブロッキングコンデンサの各インピーダンスに起因するＲＦパワーの反射によって有効に遮断される可能性がある。また、数十秒といった比較的短い堆積プロセスにとっては、再整合に要する時間が長すぎる可能性もある。
【００７６】
図４の実施形態において、チューニング可能インダクタンス（Ｌtune1＋Ｌtune2）をほぼ一定に保持することによって、コイルに沿った電圧分布を回転させるための、ブロッキング回路３２１のブロッキングインピーダンスの（チューニング可能インダクタ３２０のインダクタンスの変更による）変化は、発生装置に対するこの回路の整合を失わせない。従って、図４の実施形態は、発生装置からの不都合なＲＦエネルギの反射を防ぐための良好なインピーダンス整合が必要である用途に最適である。従って、図４の実施形態は、周波数自動チューニングまたは機械的自動チューニングにより、または任意の公知の整合技法により、インピーダンス整合維持を容易に利用することができる。
【００７７】
インダクタ３１８と３２０のインダクダンス（Ｌtune1＋Ｌtune2）の様なチューニング可能インピーダンスの合計は、様々な編成においてほぼ一定に保持することができる。例えば図５は、２個のチューニング可能インダクタ３１８と３２０を結合して、関連するチューニング可能インピーダンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）をほぼ一定にする、２個のチューニング可能インダクタ３１８と３２０を有する実施形態を示す。図５に示すように、２個のほぼ同一のコイル３１８ａと３２０ａが、２個のほぼ同一の金属製の箱３１８ｂと３２０ｂの中に突き合わせ配置されている。２個のほぼ同一のコア部材３１８ｃと３２０ｃは、それぞれほぼ同軸に沿った開口部を有し、それぞれコイル３１８ａと３２０ａ内に配置され、実質的に剛性で、中空の、実質的に電気絶縁性のコネクタ３４０によって結合されている。剛性で電気絶縁性の案内ロッド３５０が、金属製の箱３１８ｂと３２０ｂの中心とコイル３１８ａと３２０ａの軸に沿って配置され、コア部材３１８ｃと３２０ｃの中心開口部と中空コネクタ３４０を貫通している。この案内ロッド３５０は、金属製の箱３１８ｂと３２０ｂ確実に取付けられている。コア部材３１８ｃと３２０ｃ及びコネクタ３４０は、案内ロッド３５０がコア部材３１８ｃと３２０ｃ及びコネクタ３４０の動きを機械的に案内するように案内ロッド３５０に沿って摺動するようになっている。コア部材３１８ｃと３２０ｃはコネクタ３４０によって機械的に一体に接続されているので、コア部材３１８ｃと３２０ｃは図５に矢印Ａで示したように連動する。コア部材３１８ｃと３２０ｃがこのように連動することによって、チューニング可能インダクタ３１８と３２０のそれぞれのインダクタンスＬtune1とＬtune2はほぼ同時にチューニングされる。
【００７８】
コア部材３１８ｃと３２０ｃは、軟磁性コア材料のような強磁性材料またはステンレス鋼のような他の材料を含む様々な材料で製作することができる。従って、コア部材３１８ｃを例えばステンレス鋼１０１０で製作すると、コア部材３１８ｃの透磁率特性がコイル３１８ａのインダクタンスＬtune1を増減させる。この増加は、コア部材３１８ｃがコイル３１８ａのほぼ中心に配置されるとき、最大になる。コイル３１８ａの中心から、コイル３１８ａの中心に最も近いコア部材３１８ｃのエッジまでの距離を、図５に「ｘ」で表す。距離ｘの減少とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加する。逆に、距離ｘの増加とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少する。
【００７９】
図６は、ステンレス鋼１０１０製のコア部材３１８ｃの使用に基づく計算結果を示すグラフである。図示のように、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の変化は、内挿グラフ３６０で示したように、約ｘ＝−０．２インチ（−０．５ｃｍ）から約ｘ＝０．８インチ（２．０ｃｍ）まで、変位ｘの特定区間にわたってほぼ線形であるものとして、変位ｘの関数として計算した。図６の縦軸目盛はマイクロヘンリー（μＨ）である。図６に示したコイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の合計変化は、約０．５μＨ（図示の実施形態においては約２５％）であって、これはＲＦ電圧分布に関連するイオン化パターンを回転させるため、及び１回巻きコイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布を回転させるため、多くの用途にとって十分であると考えられる。しかしまた、距離ｘによるコイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の線形変化の全範囲は、図６に示した範囲より大きいとも考えられる。従って、インダクタのほぼ線形的な変化の利用可能な範囲は、堆積中に大きな変化が必要な用途に関して比較的広い可能性がある。電圧分布を回転させるために必要なインピーダンスの変化量は、スパッタリングコイル１０４の巻き数と、用途によってはコイル１０４の直径も含む、多くの要因に依存する。
【００８０】
有利なＲＦ電圧回転とプラズマイオン化回転、または他の運動を達成するため、低い最大変化を有するインピーダンス変化が使用可能であると考えられる。例えば、０と０．１μＨの間で変化するインピーダンス変化により、有利なシフトを提供するようにしてよい。他方、１．５μＨ以上を含み、０．５μＨよりほぼ大きい最大変化を有するインピーダンス変化も、均一性の改善にとって有利である。また、上記のように、インダクタのインピーダンスを最大０．５μＨ変化させる揺動コアを有するインダクタのような可変インピーダンスも、コアの運動の半サイクル毎にコイルの周囲周り全３６０°にわたって電圧分布をシフトさせるのに十分である。電圧分布は２７０°、１８０°、９０°、４５°、３０°、１５°のようにコイルの周囲のより小さい部分にわたってシフトし、小さいほど有利である。同様に、コイル周囲の全体または一部に重なってインピーダンス変化の各サイクルまたは半サイクル毎に、１巻きを超える周りに電圧分布をシフトする多巻コイル上の電圧分布シフトも有利であると考えられる。従って、例えば、インダクタコアが、コアのシフト経路の一端から他端まで動くと、電圧分布は複数巻きの周りをシフトし、コイルの周囲の周りを数回まわる。従って、電圧分布は、コアの運動の半サイクル毎に３６０°を超える角度距離だけシフトすることができる。
【００８１】
上記のように、コア部材３１８ｃと３２０ｃはコネクタ３４０と案内ロッド３５０によって一体に結合されている。その結果、同じく図５に示したように、コイル３１８ａの中心から、コイル３１８ａの中心に最も近いコア部材３１８ｃのエッジまでの距離ｘが増加すると、それに応じて、同じく図５に示したように、コイル３２０ａの中心と、コイル３２０ａの中心に最も近いコア部材３２０ｃのエッジとの間の距離が減少する。線形領域において、コイル３１８ａと３２０ａのインダクタンスＬtune1とＬtune2はそれぞれ、コイル３１８ａと３２０ａの各中心と、コイル３１８ａと３２０ａの中心に最も近い各コア部材３１８ｃと３２０ｃのエッジとの間の距離ｘの変化とともに、ほぼ線形に且つほぼ対向して変化する。従って、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の増加は、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応するほぼ等しい減少によって実質的に補償される。逆に、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の減少は、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応するほぼ等しい増加によって実質的に補償される。このように、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）は、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を、図５に示したように一体に結合することによって、ほぼ一定のままとなる。コイル３１８ａと３２０ａの個々のインダクタンスＬtune1とＬtune2がそれぞれ変化しても、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）が上記のようにほぼ一定なままであるので、コイル１０４のインピーダンスをＲＦ発生装置３００に再整合させる必要はないと考えられる。
【００８２】
このように、結合されたコア部材３１８ｃと３２０ｃとを、それぞれのコイル３１８ａと３２０ｂ内で前後に周期的にシフトすることによって、インダクタ３１８と３２０の各インダクタンスを、堆積の進行に伴いサイクルを繰り返しコイル１０４の周りのすべてのまたはほぼすべての点にわたってコイル電圧分布をシフトするような方法で連続的且つ周期的に変化させてもよい。その上、コイル３１８と３２０のインダクタンスが変化するとき、コイル３１８と３２０のインダクタンスの合計はほぼ一定のままであるので、インピーダンスの変化の結果としてインピーダンスを再整合させる必要はほぼなくなると考えられる。コア部材３１８ｃと３２０ｃは、モータ３５２または他の適当なアクチュエータによって駆動できる。
【００８３】
代替として、コア部材３１８ｃと３２０ｃを、非強磁性の、好ましくはアルミニウムまたは銅のような良導体材料で製作することができる。例えば銅製のコア部材３１８ｃは、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1を減衰または減少させる。この減少は、コア部材３１８ｃがコイル３１８ａのほぼ中心に配置されるとき最大となる。従って、図５に示したように、コイル３１８ａの中心から、コイル３１８ａの中心に最も近いコア部材３１８ｃのエッジまでの距離をｘで表すと、距離ｘの減少とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少する。逆に、距離ｘの増加とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加する。この場合にも、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の増加は、対応するコイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する減少によってほぼ精確に補償される。逆に、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の減少も同様に、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する等しい増加によって実質的に補償される。この場合にも、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）は、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を図５に示したように一体結合することによって、ほぼ一定のままとなる。導電性がもっと低い亜鉛のような材料も使用可能であるが、そのような材料は、あまり効果的でないと考えられる。
【００８４】
案内ロッド３５０は、かなりの熱を発生するコイル３１８ａと３２０ａの内側に実質的に配設されているので、案内ロッド３５０を、例えばセラミックのような耐熱材料のロッドを成形することにより、耐熱性にしてよい。案内ロッド３５０はまた、水冷にすることもできる。コネクタ３４０に関しては、コイル３１８ａと３２０ａの実質的に外部であってコイル３１８ａと３２０ａとの間に配設されているので、耐熱性の懸念はない。
【００８５】
図７はもうひとつの実施形態を示し、２個の、ほぼ同時にチューニング可能な、チューニング可能直列インダクタ３２２と３２４を有し、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）がほぼ一定のままであるように、２個のチューニング可能直列インダクタ３２２と３２４を有する。図７に示したように、２個のほぼ同一のコイル３１８ａと３２０ａは、同軸ではなく、２個のほぼ同一の金属ボックス３１８ｂと３２０ｂ内に並べて配設されている。２個のほぼ同一のコア部材３１８ｃと３２０ｃは、それぞれほぼ平行な軸に沿った開口部を有し、それぞれコイル３１８ａと３２０ａの内側に配設され、実質的に剛性で、中空の、実質的に電気絶縁性の「Ｓ」型コネクタ３４５によって結合されている。剛性で電気絶縁性の一対の平行な案内ロッド３５５ａと３５５ｂが、金属ボックス３１８ｂと３２０ｂの各中心と、コイル３１８ａと３２０ａの各軸とに沿って配設され、中空コア部材３１８ｃと３２０ｃの軸を貫通して、中空コネクタ３４５の同軸端３４５ａと３４５ｂに入っている。この案内ロッド３５５ａと３５５ｂは、金属ボックス３１８ｂと３２０ｂに固着されている。コア部材３１８ｃ、３２０ｃとコネクタ３４５は、案内ロッドがコア部材３１８ｃ、３２０ｃとコネクタ３４５の動きを機械的に案内するように、案内ロッド３５５ａと３５５ｂに沿って摺動できる。コア部材３１８ｃと３２０ｃがこのようにコイル３１８ａと３２０ａに対して図７の矢印Ａで示したように出入運動することによって、チューニング可能直列インダクタ３１８と３２０のそれぞれのインダクタンスＬtune1とＬtune2がほぼ同時にチューニングされる。
【００８６】
この場合にも、距離をｘは、図７に示すように、コイル３１８ａの中心と、コイル３１８ａの中心に最も近いコア部材３１８ｃのエッジとの間の距離である。距離ｘの減少とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少する。逆に、距離ｘの増加とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加する。この場合にも、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の増加は、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する減少によって実質的に補償される。逆に、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の減少も同様に、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する増加によって実質的に補償される。このようにして、同じくチューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）は、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を、図７に示したように一体結合することによって、ほぼ一定のままとなる。
【００８７】
図８はもうひとつの実施形態を示し、ほぼ同時にチューニング可能な、２個のチューニング可能直列インダクタ３６２と３６４を有し、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）をほぼ一定のままに保つように、２個のチューニング可能インダクタ３６２と３６４を有する。図８に示すように、２個のほぼ同一なコイル３１８ａと３２０ａが並べて置かれ、コイル３１８ａと３２０ａの巻き線の間に挿入された支持ロッド３８０からブレード３７０が突出している。ブレード３７０と支持ロッド３８０は、図８に矢印Ｂで示すように、垂直方向上下に動かすことができ、それによってチューニング可能直列インダクタ３６２と３６４のそれぞれのインダクタンスＬtune1とＬtune2をほぼ同時にチューニングすることができる。
【００８８】
図８に示すように、距離ｙは、コイル３１８ａとコイル３２０ａとの間の中心と、コイル３１８ａの中心軸に最も近いブレード３７０のエッジとの間の距離である。ブレード３７０が強磁性材料製である場合、距離ｙの増加とともにコイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加すると考えられる。ブレード３７０が強磁性材料製である場合、逆に、距離ｙが減少すれば、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少すると考えられる。
【００８９】
代替として、ブレード３７０が非磁性材料製である場合、距離ｙの増加とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少すると考えられる。ブレード３７０が非強磁性材料製である場合、逆に、距離ｙが減少すれば、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加すると考えられる。
【００９０】
この場合にも、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の増加は、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する減少によって実質的に補償される。逆に、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の減少も同様に、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する増加によって実質的に補償される。このようにして、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）は、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を図８に示したように一体結合することによって、ほぼ一定に維持される。
【００９１】
図５、７、及び８に示す各実施形態において、矢印Ａ及びＢで示す運動は、ほぼ線形である。非線形運動や回転運動を含め、他の運動も用いることができる。しかし、コイル３１８ａ内の運動は、例えば、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を一体結合することによって、コイル３２０ａ内の対応する運動により実質的に補償されることが望ましい。
【００９２】
図９は、インピーダンス整合ネットワークの更にもうひとつの実施形態３０６ｂの略図であって、それぞれキャパシタンスＣ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4を有するブロッキングコンデンサ３２４、３２６、３２８、３３０のセットによりブロックインピーダンス３２１ａが備えられている以外は、図３のインピーダンス整合ネットワーク３０６と類似する。各コンデンサは、スイッチ３２２を介してコイルに選択的に結合することができる。
【００９３】
ここでも、コイル１０４にほぼ一定のＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスＶbiasをかけると、ブロッキングコンデンサ３２４、３２６、３２８、３３０の切替え可能なセットの離散キャパシタンス値は、スイッチ３２２を用いて、周期的に選択されることができ、それによって、繰り返しサイクル時に、点ｃ，ｄ間でコイル１０４に沿って離間した、対応する数の点において、有効電位Ｖを、ほぼ一定のＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくさせることができる。コイルに沿ったこれらの点の数と間隔は、コンデンサの数とそれぞれの容量値によって決まる。有効電位Ｖがほぼ一定のＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくなる、コイルに沿う点を時間とともに変化させることのできるこの能力はまた、ＲＦ電圧分布をコイル１０４に沿うこれらの離散点にシフトするために、またプラズマのイオン化パターンをシフトするために用いることができる。その結果、コイル１０４と基板１１２は、より均一且つ軸対称に加熱され、ターゲット１１０からスパッタされる材料は、時間平均的に、より均一に基板１１２上に堆積される。コンデンサを選ぶためのスイッチ３２２は、機械的、電子機械的、または電子的スイッチとすることができる。堆積の進行につれて繰り返しサイクルで、電圧分布をコイル１０４に沿った４点に順次シフトするため、コンデンサを順次選ぶことができる。容量値を増加（または減少）順にコンデンサの値を選べば、コイル電圧分布は、コンデンサが選ばれる毎に回転させられるだろう。代替として、コイル周りの電圧分布をシフトさせて意図するコイル加熱またはコイル１０４上のコイルスパッタリングパターンを達成するため、コンデンサを、ランダム順序または準ランダム順序を含め、様々な順序すなわちシーケンシャルに選ぶことができる。更に、離散インダクタを、切り替えられた離散コンデンサの代わりに、またはそれらと組み合わせて用いることも考えられる。
【００９４】
図１０は、インピーダンス整合ネットワークの更にもうひとつの実施形態３０６ｃの略図であって、インダクタンスＬmatchを有する直列整合インダクタ３１４の代わりに可変キャパシタンスＣtuneを有する直列可変コンデンサ３３２が備えられている以外は、図３のインピーダンス整合ネットワーク３０６と類似する。この場合にも、コイル１０４にほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣ自己バイアスＶbiasをかけると、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｄ間の任意の点において、有効電位Ｖを、ほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣ自己バイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくするように、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを選ぶことができ、それによってコイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布を回転させて、プラズマイオン化パターンを回転させることができ、その結果、コイル１０４はより均一且つ軸対称に加熱されてスパッタされ、ターゲット１１０からスパッタされる材料は、時間平均的に、より均一に基板１１２上に堆積される。更に、２個の直列可変コンデンサ３３２と３０８を一体に結合することにより、可変容量リアクタンスの合計（ωＣtune）1＋（ωＣblock）1がほぼ一定のままであるように、２個の直列可変コンデンサ３３２と３０８とをほぼ同時にチューニングしてもよく、その結果、一方のコンデンサのキャパシタンスの増加が、他方のコンデンサのキャパシタンスの適切な減少によって補償されるか、またはその逆となるようにすることができる。これは例えば、前後に並んだコンデンサプレート間の各間隔を変更するようにコンデンサプレートを機械的に動かすか、または前後に並んだプレート間で誘電体を動かすか、または両方によって行なうことができる。
【００９５】
その結果、コイル１０４とＲＦ発生装置３００（図２）との間に一旦良好な整合ができれば、インピーダンス整合ネットワーク３０６ｃを用いたコイル１０４のインピータンスを再整合する必要性を低減または排除することができる。
【００９６】
図１１は、インピーダンス整合ネットワークの更にもうひとつの実施形態３０６ｄの略図であって、可変キャパシタンスＣtuneを有する直列可変コンデンサ３３２の代わりにチューニング可能インダクタンスＬmatchを有するチューニング可能直列インダクタ３３４を備えていること以外は、図３のインピーダンス整合ネットワーク３０６ｃに類似している。この実施形態においては、チューニング可能直列インダクタ３３４と可変コンデンサ３０８とを一体に結合することによって、チューニング可能容量リアクタンスと可変容量リアクタンスとの差ωＬtune−（ωＣblock）１をほぼ一定に保持し、コイル１０４とＲＦ発生装置３００（図２）との間に一旦良好な整合ができれば、インピーダンス整合ネットワーク３０６ｄを用いたコイル１０４の再整合は必要がないという利点がある。
【００９７】
図１２は、インピーダンス整合ネットワークのもうひとつの実施形態３０６ｅの略図であって、チューニング可能インダクタンスＬtune1を有するチューニング可能直列インダクタ３１８の代わりに可変キャパシタンスＣtuneを有する直列可変コンデンサ３３６を備え、チューニング可能直列インダクタ３２０のインダクタンスがＬtune2ではなくＬtuneであること以外、図４のインピーダンス整合ネットワーク３０６ａに類似する。この実施形態においても、直列チューニング可能インダクタ３２０と可変コンデンサ３３６とを一体に結合することによって、チューニング可能容量リアクタンスと可変容量リアクタンスとの差ωＬtune−（ωＣtune）1をほぼ一定に保持し、コイル１０４とＲＦ発生装置３００（図２）との間に一旦良好な整合ができれば、インピーダンス整合ネットワーク３０６ｅを用いたコイル１０４の再整合の必要性が排除されるという利点がある。
【００９８】
コイル１０４は、それを支持チャンバシールド１０６から電気的に絶縁する複数のコイルスタンドオフ１２０（図１）によってチャンバシールド１０６上に保持されている。更に、絶縁性コイルスタンドオフ１２０は、コイル１０４からチャンバシールド１０６に至る完全な導電路の形成を防ぎつつ、ターゲット１１０からコイルスタンドオフ１２０上への導体材料の繰り返し堆積を可能にする、内部ラビリンス構造を有する。そのような導電路が完成すると、コイル１０４を、チャンバシールド１０６（普通はアースされている）に短絡させる可能性があるので望ましくない。
【００９９】
ＲＦパワーは、絶縁性フィードスルースタンドオフ１２４によって支持されるフィードスルーボルトによってコイル１０４に供給される。フィードスルースタンドオフ１２４は、コイル支持スタンドオフ１２０と同様に、コイル１０４をチャンバシールド１０６に短絡させる可能性のある導電路を形成することなく、ターゲットからフィードスルースタンドオフ１２４上への導体材料の繰り返し堆積を可能にする。コイルフィードスルースタンドオフ１２４は、コイル支持スタンドオフ１２０と同様に、シールドの壁１２６とコイル１０４との間の短絡発生を防止するための内部ラビリンス構造を有する。フィードスルーは、インピーダンス整合ネットワーク３０６（図２に略図示）を介してＲＦ発生装置３００（同じく図２に略示）に結合されている。
【０１００】
上記のように、コイル１０４により放射されるＲＦパワーは、チャンバ内のプラズマにエネルギを与え、ターゲット１１０からスパッタされるターゲット材料をイオン化する。スパッタされたイオン化ターゲット材料は次に、負（ＤＣまたはＲＦ）電位にある基板１１２に誘引されて、イオン化された堆積材料を基板１１２に誘引する。
【０１０１】
以上図示し検討した実施形態において、１回巻きコイル１０４を用いたが、もちろんその代わりに多数巻コイルを用いることができる。また更に、図示のリボン型コイル１０４の代わりに、コイル１０４の各巻きを水冷チューブ状の螺旋形つまりスパイラル状コイルとすることができる。また、１９９６年７月１０日に出願され（Attorney Docket #1390-CIP/PVD/DV）、この出願の譲受人に譲渡された、出願番号第08/680,335号、同時係属中の出願、発明の名称「プラズマ発生用及びスパッタリングリング用のコイル」（本明細書に全体として援用されている）に記載されているように、平坦な、端部が開いた、環状のリングも用いることができる。
【０１０２】
以上考察した各実施形態は、プラズマチャンバ内の単一のコイルを用いる。本発明は、ＲＦパワーを供給される２個以上のコイルまたはシールドを有するプラズマチャンバにも適用できることを認識すべきである。例えば、本発明は、前記の同時係属中の出願番号第08/559,345号、出願日１９９５年１１月１５日、発明の名称「プラズマ内にヘリコン波を放出する方法と装置」（Attorney Docket No. 938）の出願に記載されているタイプのヘリコン波を放出するための複数コイルチャンバに適用することができる。
【０１０３】
適切なＲＦ発生装置と整合回路には、当業者には周知のコンポーネントが用いられる。例えば、整合回路とアンテナを有し、最適周波数整合を「周波数ハント」する能力のあるＥＮＩ Genesis シリーズのようなＲＦ発生装置が適している。コイル１０４へのＲＦパワーを発生する発生装置の周波数は２ＭＨｚが望ましいが、この範囲は変化することが予想される。例えば、１ＭＨｚから２０ＭＨｚが適していると考えられる。ＲＦパワーの設定は１．５ｋＷが望ましいが、１．５〜５ｋＷでも満足できる。更に、バイアス用ターゲット１１０のＤＣパワー設定は８〜１２ｋＷが望ましいが、更に広い範囲、例えば２〜２４ｋＷでも満足できる。ペデスタル１１４のバイアス電圧−３０Ｖ，ＤＣも適している。上記各パラメータの値は具体的な用途によって異なる。
【０１０４】
Ａｒ（アルゴン）を含む種々のスパッタリングリングガスを利用することができ、ＮＦ３、ＣＦ４、Ｈ２、Ｏ２、及び他の多くの反応ガスを用いることができる。０．１〜１００ｍＴｏｒｒの種々のスパッタリングガス圧力が適している。イオン化ＰＶＤ用には、１０〜５０ｍＴｏｒｒの圧力が、被スパッタ材料のイオン化にしばしば好結果をもたらす。
【０１０５】
もちろん当業者には、本発明の変更がその種々の局面において明らかであり、十分な検討の後に明らかになる変更もあれば、単なる機械的電子的設計の定石の変更もあり得る。具体的な用途による具体的な設計による他の実施形態も可能である。従って、本発明の範囲は、この明細書に記載した特定の実施形態によっては限定されず、添付の請求項及びそれと同等の事項によってのみ定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の一実施形態に従った態様によって、層をスパッタリング堆積させるためのプラズマ発生チャンバの部分断面斜視図である。
【図２】図１のプラズマ発生チャンバとの電気的相互接続の略図である。
【図３】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの一実施形態の略図である。
【図４】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの別の一実施形態の略図である。
【図５】本発明の一実施形態によるチューニング可能な一対のインダクタの一部断面略図である。
【図６】図５の実施形態による誘導値の計算結果を示すグラフである。
【図７】本発明の別の一実施形態によるチューニング可能な一対のインダクタの一部断面略図である。
【図８】本発明の更に別の一実施形態によるチューニング可能な一対のインダクタコイルの部分断面略図である。
【図９】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの更に別の一実施形態の略図である。
【図１０】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの更に別の一実施形態の略図である。
【図１１】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの更に別の一実施形態の略図である。
【図１２】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの更に別の一実施形態の略図である。
【図１３】インピーダンス変化の関数としての、ＲＦ電圧分布のコイルに沿ったシフトを表すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ発生装置に関し、より詳細には、半導体デバイスの製造で、材料の層をスパッタ堆積するために、または材料の層をエッチングするためにプラズマを発生させる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低圧プラズマは、表面処理プロセス、堆積プロセス、及びエッチングのプロセスを含む様々な半導体デバイス製造プロセスに用いることができるエネルギを付与されたイオンと活性原子の便利な源となってきた。例えば、スパッタリング堆積プロセスを利用して材料を半導体ウェーハ上に堆積させるために、負にバイアスされたスパッタリングターゲット材料の近傍にプラズマが生成される。ターゲットに近接して生成されるイオンは、ターゲット面に衝突してターゲットから材料を離脱させる、すなわち「スパッタ」する。次いで、スパッタされた材料は半導体ウェーハ上に運ばれて堆積される。
【０００３】
スパッタされた材料は、ターゲットから堆積される基板まで、基板面に対して斜めの角度で直線路を飛行する傾向がある。その結果、深さ対幅のアスペクト比の大きい開口部を有する半導体デバイスの、トレンチや穴を含む、エッチングされた開口部内に堆積する材料は、開口部の壁、特に底壁を十分に覆うことができない場合がある。多量の材料が堆積される場合、堆積した材料がブリッジでつながり、堆積層内に望ましくないキャビティができることがある。そのようなキャビティを防ぐため、基板に負バイアス（または自己バイアス）をかけ、垂直に向いた適切な電界を基板に隣接して配置することによって、スパッタされた材料をターゲットと基板との間でほぼ垂直な経路に再び向けることは、スパッタされた材料がプラズマによって十分にイオン化されていれば可能である。しかし、低密度プラズマによってスパッタリングされた材料のイオン化の程度は１０％未満であることが多く、これは普通、過剰な数のキャビティの形成を防ぐには不十分である。従って、堆積層中での望ましくないキャビティ形成を減らすため、スパッタされる材料のイオン化率を高めるべく、プラズマの密度を高めることが望ましい。本明細書で用いられる、「高密度プラズマ(dense plasma)」とは、電子とイオンの密度が高く、１０11〜１０13個イオン／ｃｍ3のプラズマを指す。
【０００４】
ＲＦ電界を用いてプラズマを励起するいくつかの公知技術があり、それには容量結合、誘導結合、及びウェーブ加熱が含まれる。標準的な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発生装置においては、プラズマを取り囲むコイル中を流れるＲＦ電流が、プラズマ中に電磁流を誘導する。これらの電流は、オーム加熱によって伝導プラズマを加熱し、その結果、プラズマは定常状態に維持される。例えば、米国特許第4,362,632号明細書に示されているように、コイルを通る電流は、インピーダンス整合ネットワークを介してコイルに結合されているＲＦ発生装置によって供給されており、コイルは変圧器の一次巻き線として作用している。プラズマは変圧器の一巻きの二次巻き線として作用している。
【０００５】
堆積材料をイオン化すれば、高アスペクト比の溝やバイア内への材料の堆積が容易になるが、スパッタされたコンタクト金属の多くは、ウェーハの端よりも中心部により厚く堆積する傾向がある。この「中央が厚い」堆積プロファイルは、均一な堆積厚さが必要な多くの用途において望ましくない。
【０００６】
１９９６年７月１０日に出願され（Attorney Docket #1390-CIP/PVD/DV）、本出願の譲受人に譲渡された、同時係属中の出願である、出願番号第08/680,335号、発明の名称「プラズマ発生用及びスパッタリング用のコイル」（本明細書に全体として援用されている）に記載されているように、コイル自体が、スパッタ材料のソースになって、チャンバの主ターゲットからスパッタされる堆積材料を補うことができることが確認された。ＲＦ信号をコイルに印加すると、コイルが負バイアスを発生し、負バイアスは、陽イオンを引きつけてコイルに衝突させ、材料をコイルからスパッタさせる。コイルからスパッタされる材料はウェーハの周辺により厚く堆積する性向があるので、主ターゲットからスパッタされる材料の中央に厚い性向は、コイルからスパッタされる材料のエッジに厚い性向によって補償されることができる。その結果、均一性が改善され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願の出願人らはまた、基板の不均一加熱の原因となるホットスポットをコイルが生成し得ることを認識している。コイルのこのような不均一加熱は、コイルが部分的に過熱して変形し、またコイルに堆積した微粒子を剥離させ基板を汚染する場合があるという点で、信頼性の問題を引き起こす可能性がある。１回巻きコイルは普通、比較的高レベルの電流を流す必要があるので、この問題はこのような１回巻きコイルにおいて顕著になる。
【０００８】
本発明の目的は、均一性を改善するとともに上記の制約を実用目的に関して回避する、層をエッチングまたはスパッタ堆積する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記及び他の目的と利点は、プラズマ発生装置によって達成され、本発明の一局面によれば、当該装置において、ＲＦコイルに結合されたインピーダンス回路は、ＲＦコイルの長さに沿ってＲＦ電圧分布をシフトさせるためのチューニング可能可変リアクタンスを有する。コイルに沿うＲＦ電圧分布は、プラズマの密度と電位プロファイル、そしてコイル及び被堆積基板のイオン衝突のような電子とイオンの運動等のプラズマ特性に影響を及ぼすことが注目された。更に、コイルに沿う瞬間ＲＦ電圧分布は、コイルの対称軸周りに均一でない、つまり対称でないことも注目された。コイルに沿うこのような不均一で非対称な瞬間ＲＦ電圧分布は、コイルの不均一なスパッタリングリングと基板上への材料の不均一堆積のみならず、コイルと基板双方に不均一で非対称な加熱をモータらす可能性がある。
【００１０】
本発明の一局面によれば、コイルに沿うＲＦ電圧分布の最小値点と最大値点とがＲＦコイル上の特定の領域に固定されないように、ＲＦコイルとアースとの間のリアクタンスを、スパッタリング作業中に、周期的且つ連続的にチューニングして、ＲＦ電圧分布をＲＦコイルに沿ってシフトまたは変動させることができると判明した。代わりに、ＲＦ電圧分布をコイル周りでの回転運動または他の運動で周期的に動かすこともできる。更に、ＲＦ電圧分布に関連するプラズマのイオン化パターンを、ＲＦ電圧分布の動きに連動させて同様に動かすこともできる。その結果、ＲＦコイルと基板は、スパッタリングリングのホットスポットが避けられるので、時間平均的に、より均一に、且つ対称的に加熱することができる。更に、コイル自体も、より均一にスパッタでき、堆積材料をより均一に堆積させることができる。
【００１１】
一実施形態において、チューニング可能可変リアクタンスは、容量値の異なる複数のコンデンサと、各コンデンサを順次周期的にコイルに結合する一つのスイッチとを含む。このようにして、堆積中、コイルとアースとの間のリアクタンスを周期的に変化させ、コイルに沿う電圧分布をシフトさせて均一性を改善する。
【発明の効果】
【００１２】
均一性を改善するとともに上記の制約を実用目的に関して回避する、層をエッチングまたはスパッタ堆積する装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
まず図１と図２を参照すると、本発明の一実施形態に従って用いられるプラズマ発生装置の一例は、真空チャンバ１０２（図２に略図で示す）内に収容されたほぼ円筒形のプラズマチャンバ１００を備えている。この実施形態のプラズマチャンバ１００は、その内部に堆積される材料から真空チャンバ１０２の内壁を保護するチャンバシールド１０６によって、真空チャンバ壁の内側に保持されたヘリカルコイル１０４を有している。本発明の一局面によれば、ＲＦコイル１０４とアースとの間のリアクタンスは、ＲＦコイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布を周期的にシフトまたは回転させるため、及びプラズマの関連イオン化をシフトさせるため、スパッタリング作業中、連続的にまたは繰り返しチューニングすることができる。その結果、ＲＦコイル１０４と基板１１２は、時間平均的に、より均一且つ軸対称に加熱されるとともに、堆積材料はより均一にコイルからスパッタされる。更に、ＲＦコイルインピーダンスが一旦十分に整合されれば、ＲＦコイル１０４に沿って電圧分布をシフトさせるために、ＲＦコイル１０４とアースとの間のリアクタンスをくり返し変化することに抵抗することなしで、ＲＦコイルインピーダンスを再整合させる必要性を排除することができる。
【００１４】
イオン束は、プラズマチャンバ１００の上方に配置されて、負にバイアスされたターゲット１１０に衝突する。プラズマイオンは、プラズマチャンバ１００の底のペデスタル１１４に支持されたウェーハ或いは他のワークピースである基板１１２上に、ターゲット１１０から材料を放出させる。ターゲット１１０の面を掃引する磁界を生成させて、ターゲット１１０のスパッタリングによる均一な浸食を促進するために、ターゲット１１０の上方に回転磁石アセンブリをオプションとして備えることができる。
【００１５】
ＲＦ発生装置３００（図２）からの高周波（ＲＦ）エネルギは、コイル１０４からプラズマチャンバ１００の内部に放射されて、プラズマチャンバ１００内のプラズマにエネルギを与える。ターゲット１１０からスパッタされた堆積材料は、コイル１０４によってエネルギを与えられたプラズマを貫通してから、基板１１２上に堆積する。プラズマ内を貫通した一部の堆積材料は、プラズマによってイオン化される。イオン化された堆積材料は次に、基板１１２上の負電位に誘引される。このようにして、イオン化された堆積材料は、より垂直な経路へと向き直させられて、より多くの材料が基板内の高アスペクト比の開口部内に堆積することを容易にする。図示の実施形態はスパッタ堆積に関連して説明されているが、本発明はエッチングに関しても有用であると考えられる。
【００１６】
図２は、本実施形態のプラズマ発生装置の電気接続の略図である。基板１１２上にターゲット材料をスパッタリングさせるには、可変ＤＣ電源３０２によってターゲット１１０に負のバイアスをかけ、プラズマによって発生するイオンを誘引することが好ましい。同様なやり方で、可変ＲＦ電源でペデスタル１１４に負のバイアスをかけることにより、基板１１２に負のバイアスをかけてイオン化された堆積材料を基板１１２に誘引してもよい。代替実施形態において、高周波ＡＣパワーソースでペデスタル１１４に負のバイアスをかけることにより基板１１２にバイアスをかけ、イオン化された堆積材料をより均一に基板１１２に誘引してもよい。更に別の代替実施形態において、基板１１２に外部からバイアスをかけることを省略してもよい。
【００１７】
コイル１０４の一端ｂは、アンプ３９６及びインピーダンス整合ネットワーク３０６の出力のようなＲＦソースに結合され、後者の入力はＲＦ発生装置３００に結合されている。コイル１０４の他端ｄは、好ましくはコンデンサ３０８を介してアースに結合されるが、このコンデンサは可変コンデンサであってもよい。アンプ３９６及びインピーダンス整合ネットワーク３０６は、ＲＦエネルギがＲＦ発生装置３００に反射されずに、効率よくＲＦ発生装置からＲＦコイル１０４に伝達されるようにＲＦ発生装置３００のインピーダンスを整合させるために、ＲＦコイル１０４とネットワーク３０６との組合せインピーダンスを調節する。
【００１８】
上述のように、コイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布がプラズマの諸特性に影響を及ぼす可能性のあることが注目された。これらのプラズマ諸特性には、プラズマの密度と電位プロファイル、及びコイル１０４と被堆積基板１１２のイオン衝撃が含まれる。コイル１０４に沿う瞬間ＲＦ電圧分布は均一ではなく、コイル１０４の対称軸周りに軸方向非対称であるので、コイルのスパッタリングと基板上への堆積が不均一になるのみならず、コイル１０４と基板１１２の両方の不均一で非対称な加熱が発生する可能性がある。このようにして、コイル１０４の不均一で非対称な加熱は、コイル１０４が部分的に過熱して変形し、ひいてはコイル１０４上に堆積した微粒子の剥離をモータらして基板１１２を汚染する可能性があるという点で、信頼性の問題を生ずる可能性がある。コイル１０４に沿う不均一で非対称な瞬間ＲＦ電圧分布と、その結果としての不均一効果は、コイル１０４が１回巻きコイルである場合に顕著である。
【００１９】
本発明によれば、スパッタリングリング作業時の繰り返しサイクルで、ＲＦコイル１０４とアースとの間のリアクタンスを繰り返し変化させるか、チューニングし、ＲＦ電圧分布をＲＦコイル１０４に沿って変化またはシフトさせ、それによってプラズマのイオン化プロファイルを回転させることができる。コイル周りの電圧の最小値、ピーク値、または他の基準点を、プラズマ領域の周りの軌道または他の経路内で連続的に動かすように、電圧プロファイルが変化させられるので、可変イオン化の比または率を持つプラズマ領域を実質的にプラズマ領域内の軸周りで回転させることができる。その結果、イオン化比（つまりプラズマ密度）の最高値から最低値までの領域がより等しくコイルとターゲットのスパッタリングに貢献するので、ＲＦコイル１０４と基板１１２は、より均一且つ軸対称に加熱され、時間平均的にターゲット材料がより均一に堆積する。
【００２０】
好ましい一実施形態において、Liubo Hong (Attorney Docket No. 1800/PVD/DV)により出願され、本出願の譲受人に譲渡され、本明細書に全体として援用されている、出願日 、出願番号、発明の名称「コイルスパッタ分布制御への可変インピーダンスの使用」で詳しく検討されているように、ＲＦコイルインピーダンスが十分に整合すれば、ＲＦコイル１０４に沿って電圧分布を回転させるために、ＲＦコイル１０４とアースとの間のリアクタンスを周期的に変化させなくとも、ＲＦコイルインピーダンスを再整合させる必要性が排除される。
【００２１】
図３は、インピーダンス整合ネットワーク３０６の一実施形態の略図であって、可変キャバシタンスＣinを有する入力コンデンサ３１０と、可変キャバシタンスＣmatchを有する並列整合コンデンサ３１２と、インダクタンスＬmatchを有するとともに真空チャンバ１０２を介してコイル１０４の一端に結合された直列整合インダクタ３１４とを備える。ブロッキングコンデンサ３０８が、真空チャンバ１０２を介してコイル１０４の他端に結合される。コイル１０４は、等価レジスタ３１６とインダクタ３１７によって示される、関連インダクタンスＬcoilと抵抗Ｒとを有する。インピーダンス整合ネットワーク３０６の入力は、ＲＦ入力３０７を介してＲＦ発生装置３００に結合されている。
【００２２】
ネットワーク３０６の一つの機能は、ネットワーク３０６のインピーダンスに結合された、コイル１０４のインピーダンスを、ＲＦ発生装置３００のインピーダンスに整合させて、発生装置へのＲＦエネルギ反射を最小にし、コイル１０４からチャンバ内のプラズマへのＲＦエネルギの結合を最大にすることである。従って、コイル１０４の特定のコイルインピーダンスＬcoilに関して、入力コンデンサ３１０、整合コンデンサ３１２、整合インダクタ３１４、及びブロッキングコンデンサ３０８の各値は、ＲＦ発生装置インピーダンス（例えば５０オームでよい）に近似するように選ばれる。従来のインピーダンス整合回路と同様な方法で、入力コンデンサＣinと整合コンデンサＣinの各インピーダンスは、入力コンデンサ３１０と整合コンデンサ３１２の各可変キャパシタンスを調節することによって、より精確な整合を達成し維持するため、堆積前と堆積中に細かくチューニングすることができる。
【００２３】
ブロッキングコンデンサ３０８の値Ｃblockも、従来のインピーダンス整合回路のブロッキングコンデンサの値と同様に、コイル１０４が実質的なＤＣバイアスを発生するように、コイル１０４に印加中のＲＦエネルギに大きなインピーダンスを提供するように選ばれる。しかし、それにもかかわらず、本発明の一局面によれば、ブロッキングコンデンサのインピーダンス値Ｃblockは、コイル１０４周りの電圧分布を周期的にシフトさせてコイル１０４の各部のスパッタリングリング率とコイル加熱の均一性を高めるために、繰り返しサイクルで変化させることができる。このことを以下に説明する。
【００２４】
図３の点ａから点ｅまでの、交流（ＡＣ）直列回路の任意の２点間の有効電位差Ｖeffは、各点間のＡＣ回路のインピーダンスＺと有効電流Ｉeffの積に等しい。インダクタンスＬmatchを有する直列インダクタ３１４の両端の点ａ，ｂ間の有効電位差Ｖabは、次式で与えられる。
【００２５】
【数１】
インダクタＬmatchを有する直列インダクタ３１４を通るインピーダンスＺabは、次式で与えられる。
【００２６】
【数２】
インダクタンスＬを有するインダクタの誘導リアクタンスＸLは、ＸL＝ωＬで与えられ、ωは次式で与えられる瞬間電位差ｖの角周波数である。
【００２７】
【数３】
ｆは周波数（単位はＨｚ）であり、瞬間電流ｉは次式で与えられる。
【００２８】
【数４】
インダクタンスＬmatchを有する直列インダクタ３１４を通る瞬間電流ｉと、瞬間電位差ｖabとの間の位相角φabは次式で与えられる。
【００２９】
【数５】
その結果、直列インダクタ３１４を通る瞬間電位差ｖabは、直列インダクタ３１４を通る瞬間電流ｉに９０°先行し、有効電位差Ｖabは、直列インダクタ３１４の両端の点ａ，ｂ間のＩωＬmatchに等しい。
【００３０】
有効抵抗Ｒを有する直列抵抗３１６の両端の点ｂ，ｃ間の有効電位差Ｖbcは、次式で与えられる。
【００３１】
【数６】
有効抵抗Ｒを有する直列抵抗３１６を通るインピーダンスＺbcは次式で与えられる。
【００３２】
【数７】
瞬間電位差ｖbcと、有効抵抗Ｒを有する直列抵抗３１６を通る瞬間電流ｉとの間の位相角φbcは次式で与えられる。
【００３３】
【数８】
その結果、直列抵抗３１６を通る瞬間電位差ｖbcは、直列抵抗３１６を通る瞬間電流ｉと同位相となり、有効電位差Ｖbcは、直列抵抗３１６の両端の点ｂ，ｃ間のＩＲに等しくなる。
【００３４】
インダクタンスＬcoilを有するコイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcdは次式で与えられる。
【００３５】
【数９】
インダクタンスＬcoilを有するコイル１０４を通るインピーダンスＺcdは次式で与えられる。
【００３６】
【数１０】
瞬間電位差ｖcdと、インダクタンスＬcoilを持つコイル１０４を通る瞬間電流ｉとの間の位相角φcdは次式で与えられる。
【００３７】
【数１１】
その結果、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdは、直列インダクタを通る瞬間電流より９０°先行し、有効電位差Ｖcdは、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間でＩωＬcoilに等しい。
【００３８】
可変キャパシタンスＣblockを有するブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖdeは、次式で与えられる。
【００３９】
【数１２】
可変キャパシタンスＣblockを有するブロッキング可変コンデンサ３０８を通るインピーダンスＺdeは、次式で与えられる。
【００４０】
【数１３】
キャパシタンスＣを有するコンデンサの容量リアクタンスＸｃは、Ｘｃ＝（ωＣ）1で与えられ、可変キャパシタンスＣblockを有するブロッキング可変コンデンサを通る、瞬間電位差ｖdeと瞬間電流ｉとの位相角φdeは、次式で与えられる。
【００４１】
【数１４】
その結果、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、ブロッキング可変コンデンサ３０８内の瞬間電流ｉから９０°遅れ、有効電位差Ｖdeは、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ、ｅ間でＩ（ωＣblock）1に等しい。
【００４２】
与えられた角周波数ωに関して、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝Ｉ（ωＣblock）1は、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoilに等しくなるように、ブロッキング可変コンデンサ３０８が可変キャパシタンスＣblockを有するように選択されることができる。そうすると、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdから１８０°遅れることになろう。従って、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdを持つ位相から完全に外れることになろう。コイル上に誘導される、例えばほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣ自己バイアスのような、何らかのバイアスの効果を無視すれば、点ｃにおいて有効電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）するので、点ｃ，ｅ間の電位差を計測する仮想電圧計（図示せず）の読みはゼロになるだろう。
【００４３】
特定の角周波数ωに関して、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝Ｉ（ωＣblock）1が、コイル１０４の両端の点ｃ、ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoil＝２Ｖde＝２Ｉ（ωＣblock）1の半分にほぼ等しくなるように選んでよい。この場合にも、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdから１８０°遅れて、従って同じく、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdを持つ位相から完全に外れることになろう。同じく、ＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスを何れも無視すると、コイル１０４に沿う、点ｃ，ｄ間の実質的中間点における有効電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）するので、（点ｃ，ｄ間のほぼ中間の）点と点ｅとの間に置かれた仮想電圧計（図示せず）の読みはゼロになるであろう。
【００４４】
同様に、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockは、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝Ｉ（ωＣcoil）1が、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoil＝ｎＶde＝ｎＩ（ωＣblock）1のｎ1倍（ｎは任意の正の実数）となるように、選んでよい。この場合にも、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdから１８０°遅れて、従って同じく、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdを持つ位相から完全に外れることになろう。コイル１０４に沿う点ｃ，ｄ間の実質的に（ｎ−１）ｎ1の点で有効電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）するので、（点ｃ，ｄ間の実質的に（ｎ−１）ｎ1の）点と点ｅとの間の電圧計（図示せず）の読みはゼロになると考えられる。ｎが非常に大きくなるに従がい、コイル１０４に沿う有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点は、点ｄに任意に近づく。
【００４５】
代わりに、一定角周波数ωに関しては、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockは、ブロッキング可変コンデンサ３０８の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝Ｉ（ωＣblock）1が、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoil＝（ｎ−１）1ｎＶde＝（ｎ−１）1ｎＩ（ωＣblock）1の（ｎ−１）ｎ1倍（ｎは任意の正の実数）となるように、選ぶことができる。この場合にも、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdから１８０°遅れて、従って同じく、ブロッキング可変コンデンサ３０８を通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdを持つ位相から完全に外れることとなろう。ＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスを何れも無視すると、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｄ間のｎ1の点における電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）するので、（点ｃ，ｄ間の実質的にｎ1の）点と点ｅとの間の電圧計（図示せず）の読みはゼロになるであろう。ｎが非常に大きくなるに従って、コイル１０４に沿う有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点は、点ｃに任意に近づく。
【００４６】
上記の例は、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｄ間の任意の点で有効電位Ｖが消滅させられる（Ｖ＝０）ように、選べることを示している。コイル１０４に沿った、有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点を時間と共に変えることができるこの能力を利用して、コイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布をシフトさせ、またプラズマのイオン化をシフトさせることができる。その結果、コイル１０４と基板１１２はより均一且つ軸対称に加熱され、ターゲット１１０からスパッタされる材料は、時間平均的により均一にイオン化され、基板１１２上に堆積される。
【００４７】
コイル１０４に、ほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣ自己バイアスをかけると、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｄ間の任意の点において、有効電位Ｖがほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣセルフバイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくなるように、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを選ぶことができる。コイル１０４に沿った、有効電位Ｖがほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣセルフバイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくなる、コイル１０４に沿った点を時間とともに変化させることのできるこの能力を利用して、コイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布をシフトさせて、またプラズマのイオン化をシフトさせることができる。その結果、コイル１０４と基板１１２はより均一且つ軸対称に加熱されて、ターゲット１１０からスパッタされる材料は、時間平均的により均一に、基板１１２上に堆積される。
【００４８】
図１３は、堆積中にブロッキングコンデンサのインピーダンスＣblockの変化に伴って、ＲＦ電圧分布がコイルに沿ってシフトする様子の一例を示すグラフである。図１３において、コイル１０４上のピークからピークまでのＲＦ電圧Ｖppの分布は１回巻きコイル１０４上の位置の関数として表され、前記位置は、コイル角度α（図２）で表し、コイル角度α＝０°はコイル端ｄ（図３）に対応し、コイル角度α＝３６０°はコイル端ｂに対応し、この端ｂにおいてＲＦフィードスルーがコイルに結合されている。これらの分布は、コイル上の２カ所（α＝０°とα＝３６０°）における電圧測定に基づいている。コイルの残りの位置（０°＜α＜３６０°）について描かれた電圧値は、実測値ではなく期待値である。
【００４９】
一つの分布において、ブロッキングコンデンサのキャパシタンスＣblockの値が０．０４μｆであるとき、ピークからピークまでのＲＦ電圧Ｖppは、α＝０°端において３００ボルトから始まり、ほぼα＝９０°のコイル位置において０ボルトに減少すると考えられる。その後、コイルの他端ｂ（α＝３６０°）に達して、そこでピークからピークまでのＲＦ電圧が約６００Ｖとなるまで、ＲＦ電圧はコイル周りの位置とともに増加する。ピークからピークまでの電圧は、コイル角度α＝３６０°に対応するコイル位置で最大になるので、その点でホットスポットが発生する可能性がある。しかし本発明により、堆積の進行中にブロッキングコンデンサＣblockのキャパシタンスを他の値に変化させれば、ホットスポットをシフトさせることができる。
【００５０】
従って、ブロッキングコンデンサのキャパシタンスＣblockを、例えば０．０２μｆに変化させると、この例における電圧分布がシフトし、図示のように、分布は効果的に逆転する。更に詳細には、このキャパシタンスにおいて、ピークからピークまでのＲＦ電圧Ｖppはα＝０°端において６００ボルトよりやや上から始まり、コイル周りの位置の変化とともに、α＝約２４０°のコイル位置に達するまで連続的に減少し、そこでＶppが０ボルトになると考えられる。その後、ＲＦ電圧はコイルの他端ｂ（α＝３６０°）に達するまで増加し、そこでのピークからピークまでのＲＦ電圧値は約３００ボルトである。従って、ホットスポットはコイル角度α＝０°にあるコイルの他端にシフトする。堆積の進行につれてブロッキングコンデンサのインピーダンスＣblockを適当に変化させることによって、ホットスポットをコイルの円周に沿った中間位置にシフトさせ、ホットスポットをより均一に分布させることによって、より均等にコイルを加熱し、スパッタすることができる。
【００５１】
電圧分布のシフトとともに、コイルに沿った最大値と最小値も変化する。従って、図１３に示したように、ブロッキングコンデンサのキャパシタンスＣblockを、例えば０．０１μｆに変化させると、この例での電圧分布は、ピークからピークまでのＲＦ電圧Ｖppはα＝０°端で０ボルト付近から始まり、コイルの他端ｂ（α＝３６０°）に達するまで連続的に増加し、そこでのピークからピークまでのＲＦ電圧が約８００ボルトであるように、シフトするだろう。従って、堆積の進行につれて、インピーダンスが変化するので、最大値と最小値の位置のみならず電圧分布の最大値と最小値も変化して、コイルがより均等に加熱及びスパッタされる。
【００５２】
高度のインピーダンスの整合性が要求される用途においては、入力コンデンサ３１０または整合コンデンサ３１２のインピーダンスを、コイル１０４周りの電圧分布を回転させるためにブロッキングコンデンサ３０８のインピーダンスの変化に合わせて良好な整合を維持するように調節することができる。しかし、用途によっては、ブロッキングコンデンサ３０８のインピーダンスの変化は、コイル１０４への良好なエネルギスループットを維持するように、この変化を素早く整合させるために困難を感じる程度のこともある。図４は別の実施形態であり、これは、コイル周りの電圧分布をシフトまたは回転させるために、コンポーネントのインピーダンスの変化に応じて整合コンポーネントのインピーダンスをチューニングする必要性を、低減または排除するものである。
【００５３】
図４は、ネットワーク３０６と同様に、直列入力コンデンサ３１０、並列可変整合コンデンサ３１２を含むインピーダンス整合ネットワーク３０６ａの更に別の実施形態の略図である。しかし、このネットワーク３０６ａは、整合インダクタ３１４の代わりに、真空チャンバ１０２を介してコイル１０４ａの一端に結合されたチューニング可能インダクタンスＬtune1を有するチューニング可能直列インダクタ３１８を有する。このネットワークはまた、チューニング可能インダクタンスＬtune2を有するチューニング可能直列インダクタ３２０と、キャパシタンスＣblockを有するブロッキングコンデンサ３０８ａを有するブロックインピーダンス３２１を備える。この実施形態によれば、ブロッキングコンデンサ以外の部品のインピーダンス値は、堆積中、コイル１０４周りの電圧分布をシフトさせるように周期的に変化させることができる。
【００５４】
以下にこれを説明する。
【００５５】
【数１５】
チューニング可能インダクタンスＬtune1を有するチューニング可能直列インダクタ３１８のインピーダンスＺabは次式で与えられる。
【００５６】
【数１６】
従って、チューニング可能インダクタンスＬtune1を有するチューニング可能直列インダクタ３１８を通る瞬間電流ｉと瞬間電位差ｖabとの間の位相角φabは次式で与えられる。
【００５７】
【数１７】
その結果、チューニング可能直列インダクタ３１８を通る瞬間電位差ｖabは、チューニング可能直列インダクタ３１８を通る瞬間電流ｉより９０°進み、チューニング可能インダクタ３１８の両端の点ａ，ｂ間の有効電位差ＶabはＩωＬtune1に等しい。
【００５８】
上記のように、有効抵抗Ｒを有する直列抵抗３１６の両端の点ｂ，ｃ間の有効電位差Ｖbcは次式で与えられる、
【数１８】
そして、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdは、直列インダクタを通る電流ｉより９０°進み、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差ＶcdはＩωＬcoilに等しい。
【００５９】
チューニング可能インダクタンスＬtune2を有するチューニング可能直列インダクタ３２０の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖdeは次式で与えられる。
【００６０】
【数１９】
チューニング可能インダクタンスＬtune2を有するチューニング可能直列インダクタ３２０を通るインピーダンスＺdeは次式で与えられる。
【００６１】
【数２０】
チューニング可能インダクタンスＬtune2を有するチューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電流ｉと瞬間電位差ｖdeとの間の位相角φdeは次式で与えられる。
【００６２】
【数２１】
従って、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeは、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電流ｉより９０°進み、チューニング可能インダクタ３２０の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差ＶdeはＩωＬtune2に等しい。
【００６３】
一定のキャパシタンスＣblockを有するブロッキングコンデンサ３０８ａの両端の点ｅ，ｆ間の有効電位差Ｖefは次式で与えられる。
【００６４】
【数２２】
キャパシタンスＣblockを有するブロッキングコンデンサ３０８ａを通るインピーダンスＺefは次式で与えられる。
【００６５】
【数２３】
キャパシタンスＣblockを有するブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電流ｉと瞬間電位差ｖefとの間の位相角φefは次式で与えられる。
【００６６】
【数２４】
従って、ブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖefは、ブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電流ｉより９０°進み、ブロッキングコンデンサ３０８ａの両端の点ｅ，ｆ間の有効電位差ＶefはＩ（ωＣblock）1に等しい。
【００６７】
特定の角周波数ωに関して、チューニング可能インダクタ３２０の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝ＩωＬtune2が、ブロッキングコンデンサ３０８ａの両端の点ｅ，ｆ間の有効電位差Ｖef＝Ｉ（ωＣblock）1と、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoilとの差に等しくなる、すなわち、Ｖde＝ＩωＬtune2＝Ｖef−Ｖcd＝Ｉ（ωＣblock）1−ＩωＬcoilとなるように、チューニング可能インダクタ３２０のチューニング可能インピーダンスＬtune2を選ぶことができる。そのようにすると、ブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖefは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdと、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeとから１８０°遅れ、従ってブロッキング可変コンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖefは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdと、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeを持つ位相から完全に外れることになろう。ＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスを何れも無視すると、点ｃで有効電位Ｖは消滅（Ｖ＝０）することにより、点ｃ，ｆ間の電圧計（図示せず）の読みはゼロになるであろう。
【００６８】
同様に、チューニング可能直列インダクタ３２０の両端の点ｄ，ｅ間の有効電位差Ｖde＝ＩωＬtune2が、ブロッキングコンデンサ３０８ａの両端の点ｅ，ｆ間の有効電位差Ｖef＝Ｉ（ωＣblock）1の（ｎ−１）1倍と、コイル１０４の両端の点ｃ，ｄ間の有効電位差Ｖcd＝ＩωＬcoilとの差にほぼ等しくなるように、チューニング可能インダクタ３２０のチューニング可能インピーダンスＬtune2を選ぶことができ、従って、
【数２５】
となる（ｎは任意の正の実数）。そのようにすると、ブロッキングコンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖefは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdと、チューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeとから１８０°遅れ、従ってブロッキング可変コンデンサ３０８ａを通る瞬間電位差ｖdeは、コイル１０４を通る瞬間電位差ｖcdとチューニング可能直列インダクタ３２０を通る瞬間電位差ｖdeの両方を持つ位相から完全に外れることとなろう。この場合にも、ＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスを何れも無視すると、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｅ間の実質的にｎ1の点において有効電位Ｖが消滅し（Ｖ＝０）することにより、（点ｃ，ｅ間の実質的にｎ1の）点と点ｆとの間の電圧計（図示せず）の読みはゼロになるであろう。ｎが非常に大きくなるのに伴い、コイル１０４に沿った有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点は、点ｃに任意に近づく。
【００６９】
このようにして、チューニング可能直列インダクタ３２０のチューニング可能インダクタンスＬtune2は、有効電位Ｖがコイル１０４に沿った、点ｃ、ｄ間の実質的に任意の点で消滅（Ｖ＝０）するように、選ぶことができる。コイル１０４に沿った有効電位Ｖが消滅する（Ｖ＝０）点を時間と共に変化させることができるこの能力を利用して、コイル１０４に沿ってＲＦ電圧分布をシフトさせ、またプラズマのイオン化パターンをシフトさせることができる。その結果、コイル１０４と基板１１２はより均一且つ軸対称に加熱され、材料はコイル１０４からより均一にスパッタされる。
【００７０】
更に、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０のチューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）がほぼ一定となるように、相補的にチューニングすることができる。そのような構成により、コイル１０４に沿った電圧分布を回転させるためチューニング可能インダクタ３２０のインピーダンスを変化させる際、コイル１０４、ブロッキングインピーダンス３２１、及び整合ネットワーク３０６ａの各インピーダンスを再整合させる必要性を低減またはなくすことができる。図４に示すように、整合ネットワーク３０６ａの整合コンデンサ３１２とインプットコンデンサ３１０とは、図４の点ａから点ｆまで直列に結合されたコンポーネントのインピーダンスであるインピーダンスに結合されている。このインピーダンスは、インピーダンスＺafとして表すことができ、次式のようにコイル１０４を含む上記各コンポーネントの各インピーダンスを用いて次式のように定義することができる。
【００７１】
【数２６】
コイル１０４のインピーダンス（すなわち（Ｒ2＋（ωＬcoil）2）1/2）とブロッキングコンデンサ３０８ａのインピーダンス（すなわち１／（ωＣblock））を固定し、またチューニング可能インダクタンス３１８と３２０のインピーダンスの合計（すなわちωＬtune1＋ωＬtune2）も一定であれば、図４の点ａから点ｆまで直列に結合されたコンポーネントのインピーダンスＺafは、コイル１０４に沿った電圧分布を回転させるためチューニング可能インダクタ３２０のインピーダンスωＬtune2を周期的に変化させても、一定になることが分かる。実際、インピーダンスＺafの時間による変化は次式によって与えられると考えられる。
【００７２】
【数２７】
ここでは、コイル１０４のインピーダンスとブロッキングコンデンサ３０８ａのインピーダンスを固定して、チューニング可能インダクタンス３１８と３２０のインピーダンス（すなわちωＬtune1＋ωＬtune2）が一定であれば、インピーダンスＺafが一定であることが示されている。コイル１０４の抵抗がリアクタンスに比べて無視できれば（すなわちＲ＜＜ωＬtune1＋ωＬcoil＋ωＬtune2−１／（ωＣblock）であれば）、インピーダンスＺafはほぼ次式のようになると考えられる。
【００７３】
【数２８】
従って、インピーダンスＺafの時間的変化はほぼ、
【数２９】
これも同じく、チューニング可能インダクタンス３１８と３２０のインピーダンスの合計（すなわちωＬtune1＋ωＬtune2）がほぼ一定である限り、ほぼ消滅する。
【００７４】
従って、チューニング可能インダクタ３２０への変更の結果として発生装置３００とのインピーダンスの整合を維持するために、入力コンデンサ３１０及び／または整合コンデンサ３１２のインピーダンスを調節する必要はない。むしろ、入力コンデンサ３１０及び／または整合コンデンサ３１２に対する調節は、堆積継続中のプラズマへの変更または他の原因によるコイル１０４の有効インダクタンスの通常の変化の結果として、普通に遭遇する調節に限られる。そのような構成にすれば、コイル１０４に沿った電圧分布を回転させるためチューニング可能インダクタ３２０のインピーダンスを変化させる際、コイル１０４及びインピーダンス整合ネットワーク３０６ａの各インピーダンスを再整合させる必要性を低減または解消することができる。
【００７５】
通常のインピーダンス整合ネットワークを用いてコイル１０４のインピーダンスを再整合させるための通常の時定数は、周波数自動チューニングに関しては数秒程度であり、機械的自動チューニングに関しては数秒を超える程度である。図３の実施形態において、コイル１０４周りのＲＦ電圧分布を回転させるため、またプラズマを回転させるため、可変ブロッキングコンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを時間的に変化させると、時間平均的に、インピーダンス整合ネットワーク３０６を用いたコイル１０４のインピーダンスの再整合に要する時間は比較的長くなり、状況によっては良好な整合が困難になる可能性がある。再整合中、プラズマへのＲＦパワーは、発生装置に対して十分良好に整合していないコイル１０４とブロッキングコンデンサの各インピーダンスに起因するＲＦパワーの反射によって有効に遮断される可能性がある。また、数十秒といった比較的短い堆積プロセスにとっては、再整合に要する時間が長すぎる可能性もある。
【００７６】
図４の実施形態において、チューニング可能インダクタンス（Ｌtune1＋Ｌtune2）をほぼ一定に保持することによって、コイルに沿った電圧分布を回転させるための、ブロッキング回路３２１のブロッキングインピーダンスの（チューニング可能インダクタ３２０のインダクタンスの変更による）変化は、発生装置に対するこの回路の整合を失わせない。従って、図４の実施形態は、発生装置からの不都合なＲＦエネルギの反射を防ぐための良好なインピーダンス整合が必要である用途に最適である。従って、図４の実施形態は、周波数自動チューニングまたは機械的自動チューニングにより、または任意の公知の整合技法により、インピーダンス整合維持を容易に利用することができる。
【００７７】
インダクタ３１８と３２０のインダクダンス（Ｌtune1＋Ｌtune2）の様なチューニング可能インピーダンスの合計は、様々な編成においてほぼ一定に保持することができる。例えば図５は、２個のチューニング可能インダクタ３１８と３２０を結合して、関連するチューニング可能インピーダンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）をほぼ一定にする、２個のチューニング可能インダクタ３１８と３２０を有する実施形態を示す。図５に示すように、２個のほぼ同一のコイル３１８ａと３２０ａが、２個のほぼ同一の金属製の箱３１８ｂと３２０ｂの中に突き合わせ配置されている。２個のほぼ同一のコア部材３１８ｃと３２０ｃは、それぞれほぼ同軸に沿った開口部を有し、それぞれコイル３１８ａと３２０ａ内に配置され、実質的に剛性で、中空の、実質的に電気絶縁性のコネクタ３４０によって結合されている。剛性で電気絶縁性の案内ロッド３５０が、金属製の箱３１８ｂと３２０ｂの中心とコイル３１８ａと３２０ａの軸に沿って配置され、コア部材３１８ｃと３２０ｃの中心開口部と中空コネクタ３４０を貫通している。この案内ロッド３５０は、金属製の箱３１８ｂと３２０ｂ確実に取付けられている。コア部材３１８ｃと３２０ｃ及びコネクタ３４０は、案内ロッド３５０がコア部材３１８ｃと３２０ｃ及びコネクタ３４０の動きを機械的に案内するように案内ロッド３５０に沿って摺動するようになっている。コア部材３１８ｃと３２０ｃはコネクタ３４０によって機械的に一体に接続されているので、コア部材３１８ｃと３２０ｃは図５に矢印Ａで示したように連動する。コア部材３１８ｃと３２０ｃがこのように連動することによって、チューニング可能インダクタ３１８と３２０のそれぞれのインダクタンスＬtune1とＬtune2はほぼ同時にチューニングされる。
【００７８】
コア部材３１８ｃと３２０ｃは、軟磁性コア材料のような強磁性材料またはステンレス鋼のような他の材料を含む様々な材料で製作することができる。従って、コア部材３１８ｃを例えばステンレス鋼１０１０で製作すると、コア部材３１８ｃの透磁率特性がコイル３１８ａのインダクタンスＬtune1を増減させる。この増加は、コア部材３１８ｃがコイル３１８ａのほぼ中心に配置されるとき、最大になる。コイル３１８ａの中心から、コイル３１８ａの中心に最も近いコア部材３１８ｃのエッジまでの距離を、図５に「ｘ」で表す。距離ｘの減少とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加する。逆に、距離ｘの増加とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少する。
【００７９】
図６は、ステンレス鋼１０１０製のコア部材３１８ｃの使用に基づく計算結果を示すグラフである。図示のように、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の変化は、内挿グラフ３６０で示したように、約ｘ＝−０．２インチ（−０．５ｃｍ）から約ｘ＝０．８インチ（２．０ｃｍ）まで、変位ｘの特定区間にわたってほぼ線形であるものとして、変位ｘの関数として計算した。図６の縦軸目盛はマイクロヘンリー（μＨ）である。図６に示したコイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の合計変化は、約０．５μＨ（図示の実施形態においては約２５％）であって、これはＲＦ電圧分布に関連するイオン化パターンを回転させるため、及び１回巻きコイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布を回転させるため、多くの用途にとって十分であると考えられる。しかしまた、距離ｘによるコイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の線形変化の全範囲は、図６に示した範囲より大きいとも考えられる。従って、インダクタのほぼ線形的な変化の利用可能な範囲は、堆積中に大きな変化が必要な用途に関して比較的広い可能性がある。電圧分布を回転させるために必要なインピーダンスの変化量は、スパッタリングコイル１０４の巻き数と、用途によってはコイル１０４の直径も含む、多くの要因に依存する。
【００８０】
有利なＲＦ電圧回転とプラズマイオン化回転、または他の運動を達成するため、低い最大変化を有するインピーダンス変化が使用可能であると考えられる。例えば、０と０．１μＨの間で変化するインピーダンス変化により、有利なシフトを提供するようにしてよい。他方、１．５μＨ以上を含み、０．５μＨよりほぼ大きい最大変化を有するインピーダンス変化も、均一性の改善にとって有利である。また、上記のように、インダクタのインピーダンスを最大０．５μＨ変化させる揺動コアを有するインダクタのような可変インピーダンスも、コアの運動の半サイクル毎にコイルの周囲周り全３６０°にわたって電圧分布をシフトさせるのに十分である。電圧分布は２７０°、１８０°、９０°、４５°、３０°、１５°のようにコイルの周囲のより小さい部分にわたってシフトし、小さいほど有利である。同様に、コイル周囲の全体または一部に重なってインピーダンス変化の各サイクルまたは半サイクル毎に、１巻きを超える周りに電圧分布をシフトする多巻コイル上の電圧分布シフトも有利であると考えられる。従って、例えば、インダクタコアが、コアのシフト経路の一端から他端まで動くと、電圧分布は複数巻きの周りをシフトし、コイルの周囲の周りを数回まわる。従って、電圧分布は、コアの運動の半サイクル毎に３６０°を超える角度距離だけシフトすることができる。
【００８１】
上記のように、コア部材３１８ｃと３２０ｃはコネクタ３４０と案内ロッド３５０によって一体に結合されている。その結果、同じく図５に示したように、コイル３１８ａの中心から、コイル３１８ａの中心に最も近いコア部材３１８ｃのエッジまでの距離ｘが増加すると、それに応じて、同じく図５に示したように、コイル３２０ａの中心と、コイル３２０ａの中心に最も近いコア部材３２０ｃのエッジとの間の距離が減少する。線形領域において、コイル３１８ａと３２０ａのインダクタンスＬtune1とＬtune2はそれぞれ、コイル３１８ａと３２０ａの各中心と、コイル３１８ａと３２０ａの中心に最も近い各コア部材３１８ｃと３２０ｃのエッジとの間の距離ｘの変化とともに、ほぼ線形に且つほぼ対向して変化する。従って、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の増加は、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応するほぼ等しい減少によって実質的に補償される。逆に、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の減少は、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応するほぼ等しい増加によって実質的に補償される。このように、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）は、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を、図５に示したように一体に結合することによって、ほぼ一定のままとなる。コイル３１８ａと３２０ａの個々のインダクタンスＬtune1とＬtune2がそれぞれ変化しても、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）が上記のようにほぼ一定なままであるので、コイル１０４のインピーダンスをＲＦ発生装置３００に再整合させる必要はないと考えられる。
【００８２】
このように、結合されたコア部材３１８ｃと３２０ｃとを、それぞれのコイル３１８ａと３２０ｂ内で前後に周期的にシフトすることによって、インダクタ３１８と３２０の各インダクタンスを、堆積の進行に伴いサイクルを繰り返しコイル１０４の周りのすべてのまたはほぼすべての点にわたってコイル電圧分布をシフトするような方法で連続的且つ周期的に変化させてもよい。その上、コイル３１８と３２０のインダクタンスが変化するとき、コイル３１８と３２０のインダクタンスの合計はほぼ一定のままであるので、インピーダンスの変化の結果としてインピーダンスを再整合させる必要はほぼなくなると考えられる。コア部材３１８ｃと３２０ｃは、モータ３５２または他の適当なアクチュエータによって駆動できる。
【００８３】
代替として、コア部材３１８ｃと３２０ｃを、非強磁性の、好ましくはアルミニウムまたは銅のような良導体材料で製作することができる。例えば銅製のコア部材３１８ｃは、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1を減衰または減少させる。この減少は、コア部材３１８ｃがコイル３１８ａのほぼ中心に配置されるとき最大となる。従って、図５に示したように、コイル３１８ａの中心から、コイル３１８ａの中心に最も近いコア部材３１８ｃのエッジまでの距離をｘで表すと、距離ｘの減少とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少する。逆に、距離ｘの増加とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加する。この場合にも、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の増加は、対応するコイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する減少によってほぼ精確に補償される。逆に、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の減少も同様に、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する等しい増加によって実質的に補償される。この場合にも、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）は、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を図５に示したように一体結合することによって、ほぼ一定のままとなる。導電性がもっと低い亜鉛のような材料も使用可能であるが、そのような材料は、あまり効果的でないと考えられる。
【００８４】
案内ロッド３５０は、かなりの熱を発生するコイル３１８ａと３２０ａの内側に実質的に配設されているので、案内ロッド３５０を、例えばセラミックのような耐熱材料のロッドを成形することにより、耐熱性にしてよい。案内ロッド３５０はまた、水冷にすることもできる。コネクタ３４０に関しては、コイル３１８ａと３２０ａの実質的に外部であってコイル３１８ａと３２０ａとの間に配設されているので、耐熱性の懸念はない。
【００８５】
図７はもうひとつの実施形態を示し、２個の、ほぼ同時にチューニング可能な、チューニング可能直列インダクタ３２２と３２４を有し、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）がほぼ一定のままであるように、２個のチューニング可能直列インダクタ３２２と３２４を有する。図７に示したように、２個のほぼ同一のコイル３１８ａと３２０ａは、同軸ではなく、２個のほぼ同一の金属ボックス３１８ｂと３２０ｂ内に並べて配設されている。２個のほぼ同一のコア部材３１８ｃと３２０ｃは、それぞれほぼ平行な軸に沿った開口部を有し、それぞれコイル３１８ａと３２０ａの内側に配設され、実質的に剛性で、中空の、実質的に電気絶縁性の「Ｓ」型コネクタ３４５によって結合されている。剛性で電気絶縁性の一対の平行な案内ロッド３５５ａと３５５ｂが、金属ボックス３１８ｂと３２０ｂの各中心と、コイル３１８ａと３２０ａの各軸とに沿って配設され、中空コア部材３１８ｃと３２０ｃの軸を貫通して、中空コネクタ３４５の同軸端３４５ａと３４５ｂに入っている。この案内ロッド３５５ａと３５５ｂは、金属ボックス３１８ｂと３２０ｂに固着されている。コア部材３１８ｃ、３２０ｃとコネクタ３４５は、案内ロッドがコア部材３１８ｃ、３２０ｃとコネクタ３４５の動きを機械的に案内するように、案内ロッド３５５ａと３５５ｂに沿って摺動できる。コア部材３１８ｃと３２０ｃがこのようにコイル３１８ａと３２０ａに対して図７の矢印Ａで示したように出入運動することによって、チューニング可能直列インダクタ３１８と３２０のそれぞれのインダクタンスＬtune1とＬtune2がほぼ同時にチューニングされる。
【００８６】
この場合にも、距離をｘは、図７に示すように、コイル３１８ａの中心と、コイル３１８ａの中心に最も近いコア部材３１８ｃのエッジとの間の距離である。距離ｘの減少とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少する。逆に、距離ｘの増加とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加する。この場合にも、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の増加は、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する減少によって実質的に補償される。逆に、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の減少も同様に、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する増加によって実質的に補償される。このようにして、同じくチューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）は、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を、図７に示したように一体結合することによって、ほぼ一定のままとなる。
【００８７】
図８はもうひとつの実施形態を示し、ほぼ同時にチューニング可能な、２個のチューニング可能直列インダクタ３６２と３６４を有し、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）をほぼ一定のままに保つように、２個のチューニング可能インダクタ３６２と３６４を有する。図８に示すように、２個のほぼ同一なコイル３１８ａと３２０ａが並べて置かれ、コイル３１８ａと３２０ａの巻き線の間に挿入された支持ロッド３８０からブレード３７０が突出している。ブレード３７０と支持ロッド３８０は、図８に矢印Ｂで示すように、垂直方向上下に動かすことができ、それによってチューニング可能直列インダクタ３６２と３６４のそれぞれのインダクタンスＬtune1とＬtune2をほぼ同時にチューニングすることができる。
【００８８】
図８に示すように、距離ｙは、コイル３１８ａとコイル３２０ａとの間の中心と、コイル３１８ａの中心軸に最も近いブレード３７０のエッジとの間の距離である。ブレード３７０が強磁性材料製である場合、距離ｙの増加とともにコイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加すると考えられる。ブレード３７０が強磁性材料製である場合、逆に、距離ｙが減少すれば、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少すると考えられる。
【００８９】
代替として、ブレード３７０が非磁性材料製である場合、距離ｙの増加とともに、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は減少すると考えられる。ブレード３７０が非強磁性材料製である場合、逆に、距離ｙが減少すれば、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1は増加すると考えられる。
【００９０】
この場合にも、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の増加は、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する減少によって実質的に補償される。逆に、コイル３１８ａのインダクタンスＬtune1の減少も同様に、コイル３２０ａのインダクタンスＬtune2の、対応する増加によって実質的に補償される。このようにして、チューニング可能インダクタンスの合計（Ｌtune1＋Ｌtune2）は、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を図８に示したように一体結合することによって、ほぼ一定に維持される。
【００９１】
図５、７、及び８に示す各実施形態において、矢印Ａ及びＢで示す運動は、ほぼ線形である。非線形運動や回転運動を含め、他の運動も用いることができる。しかし、コイル３１８ａ内の運動は、例えば、２個のチューニング可能直列インダクタ３１８と３２０を一体結合することによって、コイル３２０ａ内の対応する運動により実質的に補償されることが望ましい。
【００９２】
図９は、インピーダンス整合ネットワークの更にもうひとつの実施形態３０６ｂの略図であって、それぞれキャパシタンスＣ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4を有するブロッキングコンデンサ３２４、３２６、３２８、３３０のセットによりブロックインピーダンス３２１ａが備えられている以外は、図３のインピーダンス整合ネットワーク３０６と類似する。各コンデンサは、スイッチ３２２を介してコイルに選択的に結合することができる。
【００９３】
ここでも、コイル１０４にほぼ一定のＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアスＶbiasをかけると、ブロッキングコンデンサ３２４、３２６、３２８、３３０の切替え可能なセットの離散キャパシタンス値は、スイッチ３２２を用いて、周期的に選択されることができ、それによって、繰り返しサイクル時に、点ｃ，ｄ間でコイル１０４に沿って離間した、対応する数の点において、有効電位Ｖを、ほぼ一定のＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくさせることができる。コイルに沿ったこれらの点の数と間隔は、コンデンサの数とそれぞれの容量値によって決まる。有効電位Ｖがほぼ一定のＤＣオフセットバイアスまたはＤＣ自己バイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくなる、コイルに沿う点を時間とともに変化させることのできるこの能力はまた、ＲＦ電圧分布をコイル１０４に沿うこれらの離散点にシフトするために、またプラズマのイオン化パターンをシフトするために用いることができる。その結果、コイル１０４と基板１１２は、より均一且つ軸対称に加熱され、ターゲット１１０からスパッタされる材料は、時間平均的に、より均一に基板１１２上に堆積される。コンデンサを選ぶためのスイッチ３２２は、機械的、電子機械的、または電子的スイッチとすることができる。堆積の進行につれて繰り返しサイクルで、電圧分布をコイル１０４に沿った４点に順次シフトするため、コンデンサを順次選ぶことができる。容量値を増加（または減少）順にコンデンサの値を選べば、コイル電圧分布は、コンデンサが選ばれる毎に回転させられるだろう。代替として、コイル周りの電圧分布をシフトさせて意図するコイル加熱またはコイル１０４上のコイルスパッタリングパターンを達成するため、コンデンサを、ランダム順序または準ランダム順序を含め、様々な順序すなわちシーケンシャルに選ぶことができる。更に、離散インダクタを、切り替えられた離散コンデンサの代わりに、またはそれらと組み合わせて用いることも考えられる。
【００９４】
図１０は、インピーダンス整合ネットワークの更にもうひとつの実施形態３０６ｃの略図であって、インダクタンスＬmatchを有する直列整合インダクタ３１４の代わりに可変キャパシタンスＣtuneを有する直列可変コンデンサ３３２が備えられている以外は、図３のインピーダンス整合ネットワーク３０６と類似する。この場合にも、コイル１０４にほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣ自己バイアスＶbiasをかけると、コイル１０４に沿った、点ｃ，ｄ間の任意の点において、有効電位Ｖを、ほぼ一定なＤＣオフセットバイアス、またはＤＣ自己バイアス（Ｖ＝Ｖbias）に等しくするように、ブロッキング可変コンデンサ３０８の可変キャパシタンスＣblockを選ぶことができ、それによってコイル１０４に沿ったＲＦ電圧分布を回転させて、プラズマイオン化パターンを回転させることができ、その結果、コイル１０４はより均一且つ軸対称に加熱されてスパッタされ、ターゲット１１０からスパッタされる材料は、時間平均的に、より均一に基板１１２上に堆積される。更に、２個の直列可変コンデンサ３３２と３０８を一体に結合することにより、可変容量リアクタンスの合計（ωＣtune）1＋（ωＣblock）1がほぼ一定のままであるように、２個の直列可変コンデンサ３３２と３０８とをほぼ同時にチューニングしてもよく、その結果、一方のコンデンサのキャパシタンスの増加が、他方のコンデンサのキャパシタンスの適切な減少によって補償されるか、またはその逆となるようにすることができる。これは例えば、前後に並んだコンデンサプレート間の各間隔を変更するようにコンデンサプレートを機械的に動かすか、または前後に並んだプレート間で誘電体を動かすか、または両方によって行なうことができる。
【００９５】
その結果、コイル１０４とＲＦ発生装置３００（図２）との間に一旦良好な整合ができれば、インピーダンス整合ネットワーク３０６ｃを用いたコイル１０４のインピータンスを再整合する必要性を低減または排除することができる。
【００９６】
図１１は、インピーダンス整合ネットワークの更にもうひとつの実施形態３０６ｄの略図であって、可変キャパシタンスＣtuneを有する直列可変コンデンサ３３２の代わりにチューニング可能インダクタンスＬmatchを有するチューニング可能直列インダクタ３３４を備えていること以外は、図３のインピーダンス整合ネットワーク３０６ｃに類似している。この実施形態においては、チューニング可能直列インダクタ３３４と可変コンデンサ３０８とを一体に結合することによって、チューニング可能容量リアクタンスと可変容量リアクタンスとの差ωＬtune−（ωＣblock）１をほぼ一定に保持し、コイル１０４とＲＦ発生装置３００（図２）との間に一旦良好な整合ができれば、インピーダンス整合ネットワーク３０６ｄを用いたコイル１０４の再整合は必要がないという利点がある。
【００９７】
図１２は、インピーダンス整合ネットワークのもうひとつの実施形態３０６ｅの略図であって、チューニング可能インダクタンスＬtune1を有するチューニング可能直列インダクタ３１８の代わりに可変キャパシタンスＣtuneを有する直列可変コンデンサ３３６を備え、チューニング可能直列インダクタ３２０のインダクタンスがＬtune2ではなくＬtuneであること以外、図４のインピーダンス整合ネットワーク３０６ａに類似する。この実施形態においても、直列チューニング可能インダクタ３２０と可変コンデンサ３３６とを一体に結合することによって、チューニング可能容量リアクタンスと可変容量リアクタンスとの差ωＬtune−（ωＣtune）1をほぼ一定に保持し、コイル１０４とＲＦ発生装置３００（図２）との間に一旦良好な整合ができれば、インピーダンス整合ネットワーク３０６ｅを用いたコイル１０４の再整合の必要性が排除されるという利点がある。
【００９８】
コイル１０４は、それを支持チャンバシールド１０６から電気的に絶縁する複数のコイルスタンドオフ１２０（図１）によってチャンバシールド１０６上に保持されている。更に、絶縁性コイルスタンドオフ１２０は、コイル１０４からチャンバシールド１０６に至る完全な導電路の形成を防ぎつつ、ターゲット１１０からコイルスタンドオフ１２０上への導体材料の繰り返し堆積を可能にする、内部ラビリンス構造を有する。そのような導電路が完成すると、コイル１０４を、チャンバシールド１０６（普通はアースされている）に短絡させる可能性があるので望ましくない。
【００９９】
ＲＦパワーは、絶縁性フィードスルースタンドオフ１２４によって支持されるフィードスルーボルトによってコイル１０４に供給される。フィードスルースタンドオフ１２４は、コイル支持スタンドオフ１２０と同様に、コイル１０４をチャンバシールド１０６に短絡させる可能性のある導電路を形成することなく、ターゲットからフィードスルースタンドオフ１２４上への導体材料の繰り返し堆積を可能にする。コイルフィードスルースタンドオフ１２４は、コイル支持スタンドオフ１２０と同様に、シールドの壁１２６とコイル１０４との間の短絡発生を防止するための内部ラビリンス構造を有する。フィードスルーは、インピーダンス整合ネットワーク３０６（図２に略図示）を介してＲＦ発生装置３００（同じく図２に略示）に結合されている。
【０１００】
上記のように、コイル１０４により放射されるＲＦパワーは、チャンバ内のプラズマにエネルギを与え、ターゲット１１０からスパッタされるターゲット材料をイオン化する。スパッタされたイオン化ターゲット材料は次に、負（ＤＣまたはＲＦ）電位にある基板１１２に誘引されて、イオン化された堆積材料を基板１１２に誘引する。
【０１０１】
以上図示し検討した実施形態において、１回巻きコイル１０４を用いたが、もちろんその代わりに多数巻コイルを用いることができる。また更に、図示のリボン型コイル１０４の代わりに、コイル１０４の各巻きを水冷チューブ状の螺旋形つまりスパイラル状コイルとすることができる。また、１９９６年７月１０日に出願され（Attorney Docket #1390-CIP/PVD/DV）、この出願の譲受人に譲渡された、出願番号第08/680,335号、同時係属中の出願、発明の名称「プラズマ発生用及びスパッタリングリング用のコイル」（本明細書に全体として援用されている）に記載されているように、平坦な、端部が開いた、環状のリングも用いることができる。
【０１０２】
以上考察した各実施形態は、プラズマチャンバ内の単一のコイルを用いる。本発明は、ＲＦパワーを供給される２個以上のコイルまたはシールドを有するプラズマチャンバにも適用できることを認識すべきである。例えば、本発明は、前記の同時係属中の出願番号第08/559,345号、出願日１９９５年１１月１５日、発明の名称「プラズマ内にヘリコン波を放出する方法と装置」（Attorney Docket No. 938）の出願に記載されているタイプのヘリコン波を放出するための複数コイルチャンバに適用することができる。
【０１０３】
適切なＲＦ発生装置と整合回路には、当業者には周知のコンポーネントが用いられる。例えば、整合回路とアンテナを有し、最適周波数整合を「周波数ハント」する能力のあるＥＮＩ Genesis シリーズのようなＲＦ発生装置が適している。コイル１０４へのＲＦパワーを発生する発生装置の周波数は２ＭＨｚが望ましいが、この範囲は変化することが予想される。例えば、１ＭＨｚから２０ＭＨｚが適していると考えられる。ＲＦパワーの設定は１．５ｋＷが望ましいが、１．５〜５ｋＷでも満足できる。更に、バイアス用ターゲット１１０のＤＣパワー設定は８〜１２ｋＷが望ましいが、更に広い範囲、例えば２〜２４ｋＷでも満足できる。ペデスタル１１４のバイアス電圧−３０Ｖ，ＤＣも適している。上記各パラメータの値は具体的な用途によって異なる。
【０１０４】
Ａｒ（アルゴン）を含む種々のスパッタリングリングガスを利用することができ、ＮＦ３、ＣＦ４、Ｈ２、Ｏ２、及び他の多くの反応ガスを用いることができる。０．１〜１００ｍＴｏｒｒの種々のスパッタリングガス圧力が適している。イオン化ＰＶＤ用には、１０〜５０ｍＴｏｒｒの圧力が、被スパッタ材料のイオン化にしばしば好結果をもたらす。
【０１０５】
もちろん当業者には、本発明の変更がその種々の局面において明らかであり、十分な検討の後に明らかになる変更もあれば、単なる機械的電子的設計の定石の変更もあり得る。具体的な用途による具体的な設計による他の実施形態も可能である。従って、本発明の範囲は、この明細書に記載した特定の実施形態によっては限定されず、添付の請求項及びそれと同等の事項によってのみ定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の一実施形態に従った態様によって、層をスパッタリング堆積させるためのプラズマ発生チャンバの部分断面斜視図である。
【図２】図１のプラズマ発生チャンバとの電気的相互接続の略図である。
【図３】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの一実施形態の略図である。
【図４】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの別の一実施形態の略図である。
【図５】本発明の一実施形態によるチューニング可能な一対のインダクタの一部断面略図である。
【図６】図５の実施形態による誘導値の計算結果を示すグラフである。
【図７】本発明の別の一実施形態によるチューニング可能な一対のインダクタの一部断面略図である。
【図８】本発明の更に別の一実施形態によるチューニング可能な一対のインダクタコイルの部分断面略図である。
【図９】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの更に別の一実施形態の略図である。
【図１０】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの更に別の一実施形態の略図である。
【図１１】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの更に別の一実施形態の略図である。
【図１２】図２のプラズマ発生チャンバとインピーダンス整合ネットワークの更に別の一実施形態の略図である。
【図１３】インピーダンス変化の関数としての、ＲＦ電圧分布のコイルに沿ったシフトを表すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に材料をスパッタリングする半導体製造装置であって、
スパッタリング用の前記材料のターゲットを有し、内部にプラズマ生成領域を有する半導体製造チャンバと、
前記チャンバに保持され、且つ、前記スパッタされたターゲット材料をイオン化して前記基板上に前記スパッタされたターゲット材料の層を形成するために前記プラズマ生成領域にエネルギを結合するように配置されたコイルと、
前記コイルに沿った電圧分布を時間平均化するためのチューニング可能可変リアクタンスを有し、前記コイルに結合されたインピーダンス整合ボックスと、を備える半導体製造装置。
【請求項２】
前記チューニング可能可変リアクタンスは、複数のコンデンサと、前記コンデンサを前記コイルに選択的に結合するためのスイッチとを含む請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
半導体製造装置であって、
内部にプラズマ生成領域を有する半導体製造チャンバと、
前記チャンバに保持され、且つ、前記プラズマ生成領域内にプラズマを維持するため、前記プラズマ生成領域にエネルギを結合するように配置されたコイルであって、前記コイルに沿って複数の電圧が分布しているコイルと、
前記コイルに沿って電圧分布をシフトさせる手段と、を備える半導体製造装置。
【請求項４】
前記シフト手段が、前記電圧分布を前記コイルに沿って周期的にシフトさせる請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記シフト手段が、複数のコンデンサと、前記コンデンサを前記コイルとアースとの間で選択的に結合するためのスイッチとを備える請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記シフト手段が、前記電圧分布の電圧値を所定の順序で前記コイルに沿った複数の点にシフトさせ、前記各点の位置は、選択されたコンデンサのキャパシタンスの関数である請求項５に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記シフト手段が、前記電圧分布を少なくとも１５°の角距離だけシフトさせる請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記シフト手段が、前記電圧分布を少なくとも９０°の角距離だけシフトさせる請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記シフト手段が、前記電圧分布を少なくとも１８０°の角距離だけシフトさせる請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
半導体製造装置であって、
内部にプラズマ生成領域を有する半導体製造チャンバと、
前記チャンバに保持され、且つ、前記プラズマ生成領域内にプラズマを維持するために、前記プラズマ生成領域にエネルギを結合するように配置されたコイルであって、前記コイルに沿って複数の電圧が分布しているコイルと、
複数のコンデンサと、
複数の結合状態を有し、各状態は前記複数のコンデンサの選択されたコンデンサを前記コイルとアースとの間で結合しているスイッチと、を備える半導体製造装置。
【請求項１】
基板上に材料をスパッタリングする半導体製造装置であって、
スパッタリング用の前記材料のターゲットを有し、内部にプラズマ生成領域を有する半導体製造チャンバと、
前記チャンバに保持され、且つ、前記スパッタされたターゲット材料をイオン化して前記基板上に前記スパッタされたターゲット材料の層を形成するために前記プラズマ生成領域にエネルギを結合するように配置されたコイルと、
前記コイルに沿った電圧分布を時間平均化するためのチューニング可能可変リアクタンスを有し、前記コイルに結合されたインピーダンス整合ボックスと、を備える半導体製造装置。
【請求項２】
前記チューニング可能可変リアクタンスは、複数のコンデンサと、前記コンデンサを前記コイルに選択的に結合するためのスイッチとを含む請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
半導体製造装置であって、
内部にプラズマ生成領域を有する半導体製造チャンバと、
前記チャンバに保持され、且つ、前記プラズマ生成領域内にプラズマを維持するため、前記プラズマ生成領域にエネルギを結合するように配置されたコイルであって、前記コイルに沿って複数の電圧が分布しているコイルと、
前記コイルに沿って電圧分布をシフトさせる手段と、を備える半導体製造装置。
【請求項４】
前記シフト手段が、前記電圧分布を前記コイルに沿って周期的にシフトさせる請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記シフト手段が、複数のコンデンサと、前記コンデンサを前記コイルとアースとの間で選択的に結合するためのスイッチとを備える請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記シフト手段が、前記電圧分布の電圧値を所定の順序で前記コイルに沿った複数の点にシフトさせ、前記各点の位置は、選択されたコンデンサのキャパシタンスの関数である請求項５に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記シフト手段が、前記電圧分布を少なくとも１５°の角距離だけシフトさせる請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記シフト手段が、前記電圧分布を少なくとも９０°の角距離だけシフトさせる請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記シフト手段が、前記電圧分布を少なくとも１８０°の角距離だけシフトさせる請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
半導体製造装置であって、
内部にプラズマ生成領域を有する半導体製造チャンバと、
前記チャンバに保持され、且つ、前記プラズマ生成領域内にプラズマを維持するために、前記プラズマ生成領域にエネルギを結合するように配置されたコイルであって、前記コイルに沿って複数の電圧が分布しているコイルと、
複数のコンデンサと、
複数の結合状態を有し、各状態は前記複数のコンデンサの選択されたコンデンサを前記コイルとアースとの間で結合しているスイッチと、を備える半導体製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−５７６３９（Ｐ２００９−５７６３９Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８６６４０（Ｐ２００８−２８６６４０）
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【分割の表示】特願平１０−１７３７７０の分割
【原出願日】平成１０年５月１８日（１９９８．５．１８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【分割の表示】特願平１０−１７３７７０の分割
【原出願日】平成１０年５月１８日（１９９８．５．１８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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