【手続補正書】
【提出日】平成16年6月24日(2004.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ワークピースを処理するためのプラズマリアクタであって、
チャンバ壁を有し、前記半導体ワークピースを保持するためのワークピース支持体を含むリアクタチャンバと、
前記ワークピース支持体上にあり、前記チャンバ壁の一部を含むオーバヘッド電極と、
ＲＦ電力発生器の周波数で電力を前記オーバヘッド電極へ供給し、所望のプラズマイオン密度レベルで前記チャンバ内にプラズマを維持することができるＲＦ電力発生器と、
前記発生器の前記周波数である、または前記周波数の近くである電極-プラズマ共振周波数でプラズマとの共振を形成するリアクタンスを有するオーバヘッド電極と、
を有するプラズマリアクタ。
【請求項２】
前記ＲＦ発生器の周波数及び電極-プラズマ共振周波数は、ＶＨＦ周波数であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３】
更に、前記発生器と前記オーバヘッド電極の間に接続された固定されたインピーダンスマッチング素子を有し、前記固定されたインピーダンスマッチング素子は、マッチング素子の共振周波数を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項４】
前記マッチング素子の共振周波数及び前記電極-プラズマ共振周波数は、互いにオフセットされ、前記発生器の周波数は、前記電極-プラズマ共振周波数と前記マッチング素子共振周波数の間にあることを特徴とする請求項３に記載のプラズマリアクタ。
【請求項５】
前記発生器の周波数、前記プラズマ周波数、および前記マッチング素子の共振周波数は、全てＶＨＦ周波数であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマリアクタ。
【請求項６】
前記固定されたインピーダンスマッチング素子は、
前記ＲＦ電極発生器から前記オーバヘッド電極へ電力を結合するための前記オーバヘッド電極に近接して、近い端部を有する同軸スタッブを有し、
前記同軸スタッブは、前記近い端部で前記オーバヘッド電極に接続された内部導体と、
前記内部導体の周りに、前記内部導体から間隔が開けられ、且つ前記近い端部で前記ＲＦ電力発生器のＲＦリターン電位へ接続された外部導体と、
前記スタッブの軸長に沿った選択された位置にあるタップとを備え、前記タップは、前記内部導体と前記ＲＦ電力発生器の出力端子の間で接続を有することを特徴とする請求項３に記載のプラズマリアクタ。
【請求項７】
さらに、前記近い端部とは反対にある前記スタッブの遠い端部に前記内部及び外部導体に接続された短絡導体を有し、それにより、前記スタッブの遠い端部は電気的に短絡することを特徴とする請求項６に記載のプラズマリアクタ。
【請求項８】
前記近い端部と遠い端部の間のスタッブの長さは、スタッブの前記マッチング素子の共振周波数の１/４波長の倍数に等しいことを特徴とする請求項６に記載のプラズマリアクタ。
【請求項９】
前記ＲＦ電力発生器、前記マッチング素子の共振周波数、及び前記電極−プラズマ共振周波数の前記周波数は、全て、互いにオフセットされたＶＨＦ周波数であることを特徴とする請求項８に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１０】
前記選択された位置は、前記スタッブにおける定在波電圧と定在波電流間の比が前記ＲＦ電極発生器の出力インピーダンスに少なくともほぼ等しいことを特徴とする請求項６に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１１】
前記タップの前記選択された位置は、前記比が前記出力インピーダンスに等しい位置からシフトされており、前記シフトは、たとえ前記オーバヘッド電力における負荷インピーダンスが通常のレベル以下に減少しても、前記タップにおける電流の加算を実現し、また、たとえ前記オーバヘッド電力における負荷インピーダンスが通常のレベル以上に増加しても、前記タップにおける電流の減算を実現するのに充分であることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１２】
さらに、ＨＦ周波数バイアス電力発生器、及び前記ＨＦ周波数バイアス電極発生器と前記ウエハ支持体の間に接続されたインピーダンスマッチング回路を有し、前記電極に接続された前記ＲＦ電力発生器の周波数、前記電極−プラズマ共振周波数、及び前記マッチング素子共振周波数は、ＶＨＦ周波数であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１３】
前記ワークピース支持体は、前記オーバヘッド電極から前記チャンバへ接続されたＶＨＦ電力用のＲＦリターン経路を備えることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１４】
プラズマリアクタチャンバにおいて半導体ウエハを処理する方法であって、
電極キャパシタンスを有するオーバヘッド電極とＶＨＦ電力発生器を備えるステップと、
前記ＶＨＦ電力発生器を、ＶＨＦスタッブ周波数の約１/４の倍数の長さを有し、スタッブの一方の端部で前記オーバヘッド電極に接続され、また、スタッブに沿うタップ点で前記ＶＨＦ電力発生器に接続されるインピーダンスマッチングスタッブを介して、前記オーバヘッド電極へ接続するステップと、
前記プラズマと電極は、共に、前記ＶＨＦ電力発生器のＶＨＦ周波数の少なくとも近くのＶＨＦ周波数で共振するプラズマ密度を維持するために、前記ＶＨＦ電力発生器からの電力を前記オーバヘッド電極へ与えるステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記ＶＨＦ発生器のＶＨＦ周波数は、前記プラズマのＶＨＦ周波数と前記スタッブのＶＨＦ周波数の間にあることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
半導体ワークピースを処理するためのプラズマリアクタであって、
チャンバ壁を有し、前記半導体ワークピースを保持するためのワークピース支持体を含むリアクタチャンバと、
前記ワークピース支持体に少なくともほぼ面している平坦な電極と、
前記電極に隣接する同軸スタッブの近い端部を有する同軸スタッブであって、前記同軸スタッブは、それらの間の境界面に前記平坦な電極の面に平行でないほぼ対称の円筒状の軸を有している同軸スタッブと、
を備え、
前記同軸スタッブは前記近い端部において前記電極に接続される内部導体と、
前記内部導体の周りに、離間された外部導体と、
前記内部導体と外部導体の両端に接続されたＲＦ発生器と、
を有することを特徴とするプラズマリアクタ。
【請求項１７】
さらに、前記同軸スタッブと前記ＲＦ発生器の間に接続を与える同軸ケーブルを有し、前記同軸ケーブルは、一方の端で前記ＲＦ発生器のＲＦ出力端子に接続され、且つ反対の端で前記電極に接続された中心導体を有し、前記同軸ケーブルは、さらに、一方の端で前記ＲＦ発生器のＲＦリターン電位に接続され、反対の端で前記ウエハ支持体に電気的に接続された前記チャンバの前記部分に接続された外部導体を有することを特徴とする請求項１６に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１８】
前記同軸スタッブと同軸ケーブルのそれぞれの内部導体間の接続は、前記スタッブにおける定在波電圧と定在波電流の比が前記ケーブルの特性インピーダンスに少なくともほぼ等しい前記同軸スタッブの長さに沿うタップ点にあることを特徴とする請求項１７に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１９】
前記同軸スタッブと同軸ケーブルのそれぞれの内部導体間の接続は、前記ＲＦ発生器の周波数において前記スタッブにおける定在波電圧と定在波電流の比が前記ケーブルの特性インピーダンスに等しい前記同軸スタッブの長さに沿う位置から僅かにオフセットされたタップ点であることを特徴とする請求項１８に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２０】
前記タップ点は、前記ＲＦ発生器の周波数の波長の約５％だけ前記位置からオフセットされていることを特徴とする請求項１９に記載のプラズマリアクタ。
【請求項２１】
さらに、前記電極から離れた、前記スタッブの遠い端部において、外部導体と内部導体間に接続された短絡導体を有することを特徴とする請求項１６に記載のプラズマリアクタ。