(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともウエハを処理するためにプラズマを生成するプラズマ処理システムであって、
前記プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流を伝導する第１のコイルと、
前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルと、
前記第１の電流および前記第２の電流を供給するための電源であって、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに電気接続されている電源と、
前記第１の電流のアンペア数および前記第２の電流のアンペア数の一方を調節するための第１の並列回路であって、前記電源と前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの少なくとも一方との間に電気接続され、少なくとも第１のインダクタと第１の可変コンデンサとを備え、前記第１のインダクタおよび前記第１の可変コンデンサは、互いに並列に電気接続されている、第１の並列回路と、
を備え、
前記プラズマ処理システムは、前記第１の電流の前記アンペア数および前記第２の電流の前記アンペア数の一方または両方を調節するための多くとも１つの可変コンデンサを備え、前記多くとも１つの可変コンデンサは、前記第１の可変コンデンサである、プラズマ処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記第１の電流の前記アンペア数および前記第２の電流の前記アンペア数の一方または両方を調節するための多くとも１つの並列回路を備え、前記多くとも１つの並列回路は、前記第１の並列回路である、プラズマ処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第１の並列回路は、前記第２の電流の前記アンペア数ではなく、前記第１の電流の前記アンペア数を調節するための並列回路であり、
前記第２のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第２の電流の前記アンペア数を下げるための第２のインダクタを備え、前記第２のインダクタは、前記電源と前記第２のコイルとの間に電気接続され、前記第２のインダクタおよび前記第１の並列回路は、互いに異なるコイルに電気接続されている、プラズマ処理システム。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第１の並列回路は、前記第１の電流の前記アンペア数ではなく、前記第２の電流の前記アンペア数を調節するための並列回路であり、
前記第２のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第１の電流の前記アンペア数を下げるための第２のインダクタを備え、前記第２のインダクタは、前記電源と前記第１のコイルとの間に電気接続されている、プラズマ処理システム。
【請求項７】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第１の並列回路を冷却するための冷却器を備える、プラズマ処理システム。
【請求項８】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、さらに、
前記プラズマの少なくとも第３の部分を維持するための第３の電流を伝導する第３のコイルであって、前記電源は前記第３の電流を供給するようにさらに構成されている、第３のコイルと、
前記第２の電流の前記アンペア数を調節するための第２の並列回路であって、前記電源と前記第２のコイルとの間に電気接続され、少なくとも第２のインダクタと第２の可変コンデンサとを備え、前記第２のインダクタおよび前記第２の可変コンデンサは、互いに並列に電気接続されている、第２の並列回路と、
を備え、
前記第１の並列回路は、前記第１の電流の前記アンペア数を調節するために前記電源と前記第１のコイルとの間に電気接続されている、プラズマ処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第３のコイルは前記第２のコイルを取り囲んでおり、
前記第２のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
【請求項１０】
請求項８に記載のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第３の電流のアンペア数を下げるための第３のインダクタを備える、プラズマ処理システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第３のコイルは前記第２のコイルを取り囲んでおり、
前記第２のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第３のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでおり、
前記第２のコイルは前記第３のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
【請求項１３】
請求項１０に記載のプラズマ処理システムであって、
前記第１のコイルは前記第２のコイルを取り囲んでおり、
前記第２のコイルは前記第３のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
【請求項１４】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、
前記プラズマの少なくとも複数の部分を維持するための複数の電流を伝導する複数のコイルであって、前記電源は前記複数の電流を供給するように構成され、前記複数のコイルは少なくとも前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを含む、複数のコイルと、
前記複数の電流のアンペア数を調節するための複数の並列インダクタ−コンデンサ回路であって、前記並列インダクタ−コンデンサ回路の数は、前記コイルの数よりも１だけ少なく、少なくとも３である、プラズマ処理システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプラズマ処理システムであって、さらに、第３の電流のアンペア数を下げるための第２のインダクタを備え、前記第２のインダクタおよび前記第１のインダクタは互いに異なるコイルに電気接続され、前記第３の電流は第３のコイルによって伝導されるよう構成され、前記第２のインダクタは前記電源と前記第３のコイルとの間に電気接続され、前記電源と前記第３のコイルとの間には、前記並列インダクタ−コンデンサ回路は電気接続されない、プラズマ処理システム。
【請求項１６】
プラズマ処理システムにおいて第２の電流のアンペア数に対する第１の電流のアンペア数の比を調節するための電力分配器であって、前記プラズマ処理システムは、プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための前記第１の電流を伝導する第１のコイルと、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための前記第２の電流を伝導する第２のコイルと、前記第１の電流および前記第２の電流を供給するための電源とを備え、
前記電力分配器は、
前記電源と前記第１のコイルとの間に電気接続された第１のインダクタと、
前記電源と前記第１のコイルとの間に電気接続された第１の可変コンデンサと、
を備え、
前記第１のインダクタおよび前記第１の可変コンデンサは、並列に電気接続されて、第１の並列インダクタ−コンデンサ回路を形成し、
前記電力分配器は、前記第１の電流の前記アンペア数および前記第２の電流の前記アンペア数の一方または両方を調節するための多くとも１つの可変コンデンサを備え、前記多くとも１つの可変コンデンサは、前記第１の可変コンデンサである、電力分配器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電力分配器であって、さらに、前記第２の電流の前記アンペア数を下げるための第２のインダクタを備え、前記第２のインダクタは、前記電源と前記第２のコイルとの間に電気接続され、前記第２のインダクタおよび前記第１のインダクタは、互いに異なるコイルに電気接続されている、電力分配器。
【請求項１８】
請求項１６に記載の電力分配器であって、さらに、第２の並列インダクタ−コンデンサ回路を備え、前記第２の並列インダクタ−コンデンサ回路は、第３のコイルによって伝導される第３の電流のアンペア数を調節するために前記電源と前記第３のコイルとの間に電気接続され、第２のインダクタおよび第２の可変コンデンサを備え、前記第２のインダクタおよび前記第２の可変コンデンサは互いに並列に電気接続され、前記プラズマ処理システムはさらに前記第３のコイルを備える、電力分配器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の電力分配器であって、さらに、前記第２の電流の前記アンペア数を下げるための第３のインダクタを備え、前記第３のインダクタは、前記電源と前記第２のコイルとの間に電気接続され、前記第３のインダクタおよび前記第１のインダクタは、互いに異なるコイルに電気接続されている、電力分配器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理システムに関し、特に、プラズマの均一性を制御するためにコイル電流比を調節できるプラズマ処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理システムは、ウエハ上にデバイスを加工するために様々な業界で利用される。例えば、それらの業界としては、半導体、磁気読み出し／書き込みおよび記憶、光学システム、ならびに、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）業界が挙げられる。プラズマ処理システムは、デバイスフィーチャをウエハ上に形成できるように、ウエハに対してエッチングおよび／または蒸着を実行するために、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成および維持しうる。デバイスの加工において、特定の製品歩留まり要件および／または特定のフィーチャ仕様を満足するには、プラズマの均一性を制御することが重要でありうる。一般に、プラズマ均一性の制御は、図１の例を参照して述べるように、電流調節能力を有する電力分配器の利用を含みうる。
【０００３】
図１は、従来技術のプラズマ処理システム１００の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理システム１００は、プラズマ処理チャンバを備えてよく、プラズマ処理チャンバは、プラズマ１８０によって示すようにプラズマを閉じ込めるために、チャンバ壁１３２、尖塔部（ｐｉｎｎａｃｌｅ）１３０、誘電体窓１２８などの構造要素を備えてよい。プラズマ処理チャンバ内部に、プラズマ処理システム１００は、プラズマ処理中、ウエハ１３４によって示すようにウエハを支持するためのチャック１３６（静電チャックなど）を備えてよい。
【０００４】
プラズマ処理システム１００は、さらに、高周波（ＲＦ）電源１７０と、誘電体窓１２８上に配置され、ＲＦ電源１７０に電気接続された内側コイル１２６と、ＲＦ電源１７０に電気接続され、内側コイル１２６を取り囲む外側コイル１２４と、を備えてよい。内側コイル１２６および外側コイル１２４は、コイル筐体１３８の内部に配置されてよく、コイル筐体１３８は、チャンバ壁１３２に結合されてよい。ＲＦ電源１７０は、プラズマ１８０を生成および維持するために、内側コイル１２６および外側コイル１２４に通すＲＦ電流を生成しうる。例えば、内側コイル１２６は、（内側コイル１２６付近の）プラズマ１８０の内側部分を主に維持するために第１のＲＦ電流を流してよく、外側コイル１２４は、（外側コイル１２４付近の）プラズマ１８０の外側部分を主に維持するために第２のＲＦ電流を流してよい。
【０００５】
プラズマ処理システム１００は、さらに、内側コイル１２６および外側コイル１２４によって伝導されるＲＦ電流を調節することによってプラズマ１８０の均一性を制御するために、電力分配器１１２を備えてよい。電力分配器１１２は、整合回路網１０２を介してＲＦ電源１７０に電気接続されてよい。電力分配器１１２は、第１のＲＦ電流のアンペア数を調節することによってプラズマ１８０の内側部分の密度を調節するために、ＲＦ電源１７０および内側コイル１２６の間に電気接続された可変コンデンサ１１６を備えてよい。電力分配器１１２は、第２のＲＦ電流のアンペア数を調節することによってプラズマ１８０の外側部分の密度を調節するために、ＲＦ電源１７０および外側コイル１２４の間に電気接続された別の可変コンデンサ１２０を備えてよい。プラズマ１８０の異なる部分に対する別個の調節を可能にすることにより、電力分配器１１２は、プラズマの均一性の制御を容易にする。
【０００６】
しかしながら、電力分配器１１２は、いくつかの不利な点を有しうる。例えば、電力分配器１１２に２つの可変コンデンサ１１６および１２０が必要であるとすれば、電力分配器１１２の製造、維持管理、および、動作のコストは、かなり高くなりうる。現在、可変コンデンサ（可変真空コンデンサなど）には、１，０００米ドルを超えるコストが掛かりうるため、電力分配器１１２の製造には、２，０００米ドルを超えるコストが掛かりうる。さらに、可変コンデンサ１１６および１２０の各々は、かなりの維持管理および動作コストが掛かる機械部品を含みうる。また、可変コンデンサ１１６および１２０の各々は、静電容量調節を実行するように機械部品を作動させるためのステッピングモータを必要としうる。２つのステッピングモータも、電力分配器１１２の製造、維持管理、および、動作コストを増大させうる。結果として、電力分配器１１２は、プラズマ処理システム１００の製造、維持管理、および、動作コストを実質的に増大させうる。
【０００７】
２つの可変コンデンサおよび２つのステッピングモータは、実質的に多数の機械的可動部品を含みうる。実施的に多数の機械的可動部品は、プラズマ処理システム１００の動作において重大な信頼性の問題を引き起こしうる。機械的可動部品のいずれかに不具合が起きると、プラズマ処理に悪影響を与え、望ましくない製品歩留まりにつながりうる。
【０００８】
さらに、既存の市販のコンデンサの限界を考えると、電力分配器１１２は、限られた有効電流比範囲しか提供できない。有効範囲外でプラズマ処理システム１００を動作させると、不安定なプラズマ、アーク放電、整合回路網１０２による調整の失敗につながりうるため、製品歩留まり要件および／またはデバイスフィーチャ仕様を満たせない場合がある。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の一実施形態は、少なくともウエハを処理するためにプラズマを生成するプラズマ処理システムに関する。プラズマ処理システムは、プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流を伝導するための第１のコイルを備えてよい。プラズマ処理システムは、さらに、プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導するための第２のコイルを備えてよい。プラズマ処理システムは、さらに、第１の電流および第２の電流を供給するための電源を備えてよい。プラズマ処理システムは、さらに、第１の電流のアンペア数および第２の電流のアンペア数の一方を調節するための並列回路を備えてよい。並列回路は、電源と第１のコイルおよび第２のコイルの少なくとも一方との間に電気接続されてよい。並列回路は、互いに並列に電気接続されたインダクタおよび可変コンデンサを備えてよい。
【００１０】
上述の発明の概要は、本明細書に開示された本発明の多くの実施形態の内の１つのみに関するものであり、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定する意図はない。添付の図面を参照しつつ行う本発明の詳細な説明において、本発明の上述の特徴およびその他の特徴を詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付の図面では、限定ではなく例示を目的として本発明を図示する。なお、これらの添付図面においては、同様の構成要素には同様の符号が付されている。
【００１２】
【図１】従来技術のプラズマ処理システムの一例を示す概略断面図。
【００１３】
【図２】本発明の１または複数の実施形態に従って、電力分配器を備えるプラズマ処理システムを示す概略断面図。
【００１４】
【図３】本発明の１または複数の実施形態に従って電力分配器の電気モデルを示す概略図。
【００１５】
【図４】本発明の１または複数の実施形態に従って電力分配器の電気モデルを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、添付図面に例示されたいくつかの実施形態を参照しつつ、本発明の詳細な説明を行う。以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の処理工程および／または構造については、詳細な説明を省略した。
【００１７】
本発明の１または複数の実施形態は、少なくとも基板を処理するためにプラズマを生成するプラズマ処理システムに関する。プラズマ処理システムは、プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流（例えば、ＲＦ電流）を伝導するための第１のコイルを備えてよい。プラズマ処理システムは、さらに、プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流（例えば、ＲＦ電流）を伝導するための第２のコイルを備えてよい。プラズマ処理システムは、さらに、第１の電流および第２の電流を供給するために第１のコイルおよび第２のコイルに電気接続された電源（例えば、ＲＦ電源）を備えてよい。プラズマ処理システムは、さらに、第１の電流と第２の電流との比を調節してプラズマの均一性を制御するために、第１の電流のアンペア数を調節するための電力分配器を備えてよい。
【００１８】
１または複数の実施形態において、第１のコイルおよび第２のコイルは、プラズマの実質的に対称な分布を達成するために、実質的に同軸の配列に配置されてよい。１または複数の実施形態において、第１のコイルおよび第２のコイルは、特定のプラズマ分布要件を満たすために、実質的に偏心の配列に配置されてもよい。
【００１９】
１または複数の実施形態において、第１のコイルは内側コイルであってよく、第２のコイルは、第１のコイルの直径よりも大きい直径を有する外側コイルであってよい。１または複数の実施形態において、第２のコイルの少なくとも一部は、第１のコイルの少なくとも一部を取り囲んでよい。
【００２０】
１または複数の実施形態において、第１のコイルは外側コイルであってよく、第２のコイルは、第１のコイルの直径よりも小さい直径を有する内側コイルであってよい。１または複数の実施形態において、第２のコイルの少なくとも一部は、第１のコイルの少なくとも一部によって取り囲まれてよい。
【００２１】
１または複数の実施形態において、第１のコイルおよび第２のコイルは、同一平面上に配置されてよく、そうすれば、支持のためのハードウエアの設計を単純化することができ、コイルと窓のギャップ公差を一貫して制御することができる。さらに、同一平面上のコイル配置は、いくつかのプラズマ処理システムの設計にとって最適な構成でありえる。１または複数の実施形態において、特定のプラズマ処理システムの設計を考慮した場合に最適なコイル配置のために、第１のコイルが、第１の平面上に配置され、第２のコイルが、第１の平面とは異なる第２の平面上に配置されてもよい。
【００２２】
電力分配器は、第１の電流のアンペア数を調節するために、電源と第１のコイルとの間のインピーダンスを変化させるための並列インダクタ−コンデンサ回路（すなわち、並列ＬＣ回路、または、タンク回路）を備えてよい。並列ＬＣ回路は、整合回路網と第１のコイルとの間、および／または、電源と第１のコイルとの間に電気接続されてよい。並列ＬＣ回路は、インダクタおよび可変コンデンサ（可変真空コンデンサまたは可変エアギャップコンデンサなど）を備えてよく、インダクタおよび可変コンデンサは、互いに並列に電気接続されてよい。
【００２３】
２つの可変コンデンサを必要とする上述の従来技術の構成例とは対照的に、本発明の実施形態では、２つのプラズマ維持コイルを備えるプラズマ処理システムにおいてプラズマの均一性を制御するのに、１つの可変コンデンサだけで足りうる。有利なことに、本発明の実施形態は、実質的に低いコストと実質的に高い信頼性を実現しうる。
【００２４】
さらに、共振効果（すなわち調和振動効果）により、並列ＬＣ回路は、整合回路網と第１のコイルと間のインピーダンスの値の範囲について、従来技術で用いられる可変コンデンサ（図１の例に示した可変コンデンサ１１６など）によって提供される範囲よりも実質的に広い範囲を提供しうる。結果として、本発明の実施形態は、より多い製品歩留まり要件および／またはより多いデバイスフィーチャ要件を満たすために実質的に大きい電流比の範囲を可能にしうる点で有利である。例えば、本発明の実施形態は、連続的に、負の値および正の値の間（例えば、約−０．５から約２．０までの範囲）での電流比の調節を可能にしうる。対照的に、従来技術の構成では、動作の中断、困難、または、不具合を引き起こすことなしに、正の電流比から負の電流比まで連続的に調節を行うことは実現しえない。
【００２５】
（高Ｑ）並列ＬＣ回路の共振効果は、共振点周辺で制御性の問題または感度の問題を引き起こしうると一般に考えられている可能性があるため、並列ＬＣ回路の利用は、通例、プラズマ処理システムの設計および製造において避けられうる。しかしながら、インピーダンスは通例、電流の計算および／または調節時に分母に現れるため、共振点における非常に高いインピーダンスは、実際には、非常に小さい値の電流に対応しうる。その結果として、動作は、一般に考えられている制御性の問題も感度の問題も引き起こすことなく、正常な感度で（正の電流比による）通常モードから（負の電流比による）逆電流モードまで連続的に円滑でありうる。非自明な方法で、本発明の実施形態は、並列ＬＣ回路の共振効果を利用して、より広い電流比の範囲を提供し、プラズマ処理システムの制御性をさらに向上させることができる。
【００２６】
１または複数の実施形態において、電力分配器は、さらに、電源と第２のコイルとの間に電気接続されたさらなるインダクタを備えてよい。さらなるインダクタは、第２の電流のアンペア数を下げるためにインピーダンスを導入しうる。有利なことに、電流比の範囲は、さらに多くの製品歩留まり要件および／またはさらに多くのデバイスフィーチャ要件を満足するために、さらに拡大されうる。
【００２７】
本発明の特長および利点は、図面と以下の説明を参照すれば、よりよく理解できる。
【００２８】
図２は、本発明の１または複数の実施形態に従って、電力分配器２０４を備えるプラズマ処理システム２００を示す概略断面図である。プラズマ処理システム２００は、図１の例で説明したプラズマ処理システム１００の１または複数の構成要素と同様であっても異なっていてもよい１または複数の構成要素、例えば、プラズマ処理チャンバ、チャック、電源、コイル、コイル筐体、および／または、整合回路網などを備えてよい。特に、プラズマ処理システム２００は、複数のコイルによって伝導される複数の電流間の比を調節することによってプラズマ均一性の制御を容易にするために、図１の例に示したプラズマ処理システム１００の電力分配器１１２に鑑みて新規性および進歩性を有する電力分配器２０４を備えてよい。
【００２９】
電力分配器２０４は、整合回路網２０６を介してＲＦ電源２７０に電気接続されてよい。電力分配器２０４は、コイル２１６によって伝導される電流（例えば、ＲＦ電流）のアンペア数を調節するために、ＲＦ電源２７０とコイル２１６との間に電気接続された並列インダクタ−コンデンサ回路２０８（すなわち並列回路２０８）を備えてよい。コイル２１６の終端は、インピーダンス２３４であってよい。並列回路２０８は、互いに並列に電気接続されたインダクタ２１０および可変コンデンサ２１２を備えてよい。並列回路２０８は、タンク回路の共振効果が、整合回路網２０６とコイル２１６との間（および／または、ＲＦ電源２７０とコイル２１６との間）に広い範囲のインピーダンス値を導入できるように、タンク回路を形成しうる。したがって、電力分配器２０４は、コイル２１６によって伝導される電流のアンペア数と、コイル２１４として示される別のコイルによって伝導される電流のアンペア数との間の比について、広い範囲の比を実現できる。コイル２１４の終端は、インピーダンス２３４であってよい。１または複数の実施形態において、コイル２１４は、コイル２１６を取り囲んでよい。有利なことに、プラズマ処理システム２００は、プラズマ処理システム１００よりも多くの製品歩留まり要件および／またはデバイスフィーチャ要件を満たしうる。
【００３０】
プラズマ処理システム１００の電力分配器１１２が２つの可変コンデンサおよびそれらに関連する２つのステッピングモータを必要とするのに対し、電力分配器２０４は、１つの可変コンデンサ（すなわち、可変コンデンサ２１２）およびそれに関連する１つのステッピングモータだけでよい。有利なことに、電力分配器２０４に関連する製造、維持管理、および／または、動作のコストは、電力分配器１１２に関連するコストよりも実質的に低くなりうる。さらに、機械的可動部品が少ないため、電力分配器２０４は、電力分配器１１２よりも実質的に高い信頼性を有しうる。
【００３１】
１または複数の実施形態において、整合回路網２０６とコイル２１６との間に電気接続される代わりに、並列回路２０８は、例えば、異なるプラズマ均一性制御要件を満たすために、コイル２１４によって伝導される電流（例えば、ＲＦ電流）のアンペア数を調節するために整合回路網２０６とコイル２１４との間に電気接続されてもよい。
【００３２】
コイル２１６によって伝導される電流とコイル２１４によって伝導される電流との間の比を調節するために、電力分配器２０４（またはプラズマ処理システム２００）は、１つの並列回路すなわち１つの可変コンデンサしか必要としなくてよい。有利なことに、所望のプラズマ均一性制御を実現するに当たって、コストを最小化し、信頼性を最大化することができる。
【００３３】
プラズマ処理システム２００は、さらに、ＲＦ電流比を所望の設定点に調節するために、可変コンデンサ２１２を駆動するための（１または複数の監視デバイスを備えてよい）制御ユニット２４４を備えてよい。
【００３４】
プラズマ処理システム２００は、さらに、電力分配器２０４の最適な性能を保証するために、並列回路２０８を冷却するための冷却器２４２（例えば、冷却ファン）を備えてもよい。１または複数の実施形態において、インダクタ２１０は、電力損失の低い電力分配器２０４の最適な性能を保証するよう放熱を促進するために、銀などの高導電材料でめっきされてもよい。
【００３５】
図３は、本発明の１または複数の実施形態に従って電力分配器３０４の電気モデルを示す概略図である。電力分配器３０４は、図２の例に示したプラズマ処理システム２００と同様のプラズマ処理システム内に実装されてよく、整合回路網３０６を通してＲＦ電源３７０に電気接続されてよい。
【００３６】
電力分配器３０４は、コイル３１６によって伝導される電流（例えば、ＲＦ電流）のアンペア数を調節するために、ＲＦ電源３７０と（抵抗およびインダクタンスでモデル化された）コイル３１６との間に電気接続された並列インダクタ−コンデンサ回路３０８（すなわち並列回路３０８）を備えてよい。コイル３１６によって伝導される電流は、プラズマ処理システム内で生成されるプラズマの少なくとも一部を維持しうる。並列回路３０８は、互いに並列に電気接続されたインダクタ３１０および可変コンデンサ３１２を備えてよい。並列回路３０８は、ＲＦ電源３７０とコイル３１６との間の可能なインピーダンス値の範囲を拡大するために、共振効果を持つタンク回路を形成しうる。
【００３７】
電力分配器３０４は、さらに、ＲＦ電源３７０とコイル３１４との間に電気接続されたさらなるインダクタ３３８を備えてよく、インダクタ３３８および並列回路３０８は、互いに並列に電気接続される。インダクタ３３８は、コイル３１４によって伝導される電流のアンペア数を下げるためにインピーダンスを導入してよい（コイル３１４によって伝導される電流は、プラズマの少なくとも別の部分を維持しうる）。結果として、コイル３１４によって伝導される電流に対するコイル３１６によって伝導される電流の比の範囲は、プラズマ処理システムのプラズマ均一性制御能力をさらに向上させるために、さらに拡張されうる。有利なことに、さらに多くの製品歩留まり要件および／またはさらに多くのデバイスフィーチャ要件が満足されうる。
【００３８】
様々なプラズマ処理要件を満足するために、電力分配器３０４およびコイルの様々な接続構成が実装されてよい。１または複数の実施形態において、コイル３１６は、コイル３１４によって取り囲まれた内側コイルであってよく、コイル３１４は、外側コイルであってよい。１または複数の実施形態において、コイル３１６は、コイル３１４を取り囲む外側コイルであってよく、コイル３１４は、内側コイルであってよい。
【００３９】
図４は、本発明の１または複数の実施形態に従って電力分配器４０４の電気モデルを示す概略図である。電力分配器４０４は、図２の例に示したプラズマ処理システム２００と同様のプラズマ処理システム内に実装されてよいが、繊細なプラズマ均一性制御を行うために、より多くのコイルを有する。例えば、コイルは、コイル４５２、コイル４５４、および、コイル４５６を含んでよく、各コイルは、抵抗およびインダクタンスとしてモデル化される。電力分配器４０４は、整合回路網４０６を介してＲＦ電源４７０に電気接続されてよい。
【００４０】
電力分配器４０４は、コイル４５４によって伝導される電流（例えば、ＲＦ電流）のアンペア数を調節するために、ＲＦ電源４７０とコイル４５４との間に電気接続された並列インダクタ−コンデンサ回路４０８（すなわち並列回路４０８）を備えてよく、コイル４５４によって伝導される電流は、プラズマ処理システム内のプラズマの少なくとも第１の部分を維持しうる。電力分配器４０４は、さらに、コイル４５２によって伝導される電流（例えば、ＲＦ電流）のアンペア数を調節するために、ＲＦ電源４７０とコイル４５２との間に電気接続された並列インダクタ−コンデンサ回路４１４（すなわち並列回路４１４）を備えてよく、コイル４５２によって伝導される電流は、プラズマの少なくとも第２の部分を維持しうる。並列回路４０８および並列回路４１４の各々は、図２および図３の例を参照してそれぞれ上述した並列回路２０８および並列回路３０８の内の一方または両方と同様の特徴および利点を有しうる。
【００４１】
電力分配器４０４は、さらに、ＲＦ電源４７０とコイル４５６との間に電気接続されたさらなるインダクタ４３８を備えてよく、インダクタ４３８および少なくとも並列回路４１４は、互いに並列に電気接続される。インダクタ４３８は、コイル４５６によって伝導される電流のアンペア数を下げるためにインピーダンスを導入してよく、コイル４５６によって伝導される電流は、プラズマの少なくとも第３の部分を維持しうる。結果として、コイル４５４によって伝導される電流とコイル４５６によって伝導される電流との間の差は、さらに拡大されて、コイル４５２によって伝導される電流とコイル４５６によって伝導される電流との間の差も、さらに拡大されうる。有利なことに、プラズマ処理システムのプラズマ均一性制御能力は、さらに多くの製品歩留まり要件および／またはさらに多くのデバイスフィーチャ要件を満足するよう、さらに向上されうる。
【００４２】
様々なプラズマ処理要件を満足するために、電力分配器４０４およびコイルの様々な接続構成が実装されてよい。コイルは、様々な実施形態に従って、同一平面上または異なる平面上に配置されてよい。１または複数の実施形態において、コイルは、実質的に同軸の配列で配置されてよい。１または複数の実施形態において、コイル４５２はコイル４５４を取り囲んでよく、コイル４５４はコイル４５６を取り囲んでよい。１または複数の実施形態において、コイル４５６はコイル４５４を取り囲んでよく、コイル４５４はコイル４５２を取り囲んでよい。１または複数の実施形態において、コイル４５２はコイル４５６を取り囲んでよく、コイル４５６はコイル４５４を取り囲んでよい。
【００４３】
１または複数の実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ均一性のさらに繊細な制御を容易にするために、プラズマの様々な部分を維持するための４つ以上のコイルを備えてよい（すなわち、コイル４５２、４５４、および、４５６に加えて１または複数のコイルを含んでよい）。例えば、プラズマ処理システムはＮ個のコイルを備えてよく、ここで、Ｎは４以上の整数を表す。電力分配器４０４は、Ｎ個のコイルの内の（Ｎ−１）個（例えば、コイル４５６を除いたコイル）によって伝導される電流のアンペア数を調節するための（Ｎ−１）個の並列インダクタ−コンデンサ回路を備えてよい。並列インダクタ−コンデンサ回路の各々は、ＲＦ電源４７０と（Ｎ−１）個のコイルの内の一つとの間に電気接続されてよい。並列インダクタ−コンデンサ回路は、図２および図３の例を参照してそれぞれ上述した並列回路２０８および並列回路３０８の内の一方または両方と同様の特徴および利点を有しうる。
【００４４】
上記からわかるように、本発明の実施形態は、プラズマ処理システムにプラズマ均一性制御機構を実装する際に必要となる高価な可変コンデンサの数を低減することができる。有利なことに、プラズマ処理システムの製造、維持管理、および、動作コストが削減されうる。
【００４５】
本発明の実施形態は、さらに、プラズマ処理システムの機械部品の数を効果的に削減しうる。有利なことに、プラズマ処理システムの信頼性が向上されうる。
【００４６】
本発明の実施形態は、さらに、並列ＬＣ回路の共振効果を利用して、プラズマ均一性を制御する際の電流比を大きくすることができる。有利なことに、より多い製品歩留まり要件および／またはより多いデバイスフィーチャ要件が満足されうる。
【００４７】
本発明の実施形態は、さらに、プラズマの異なる部分を個別に維持するために、より多くのコイルを実装することを容易にする。有利なことに、より高度なプラズマ処理システムを満足させるために、プラズマ均一性制御の精度を向上させることができる。
【００４８】
以上、いくつかの実施形態を参照しつつ本発明について説明したが、本発明の範囲内で、代替物、置換物、および、等価物が存在する。また、本発明の方法および装置を実施する他の態様が数多く存在することにも注意されたい。さらに、本発明の実施形態は、別の用途で利用されてもよい。要約書が、便宜上、提供されており、文字数の制限に従って、読み手の便宜のために記載されたもので、特許請求の範囲を限定するために用いるべきではない。したがって、以下に示す特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲内に含まれる代替物、置換物、および、等価物の全てを網羅するものとして解釈される。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１
少なくともウエハを処理するためにプラズマを生成するプラズマ処理システムであって、
前記プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流を伝導する第１のコイルと、
前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルと、
前記第１の電流および前記第２の電流を供給するための電源であって、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに電気接続されている電源と、
前記第１の電流のアンペア数および前記第２の電流のアンペア数の一方を調節するための第１の並列回路であって、前記電源と前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの少なくとも一方との間に電気接続され、少なくとも第１のインダクタと第１の可変コンデンサとを備え、前記第１のインダクタおよび前記第１の可変コンデンサは、互いに並列に電気接続されている、第１の並列回路と、
を備える、プラズマ処理システム。
適用例２
適用例１のプラズマ処理システムであって、前記第１の電流の前記アンペア数および前記第２の電流の前記アンペア数の一方または両方を調節するための多くとも１つの可変コンデンサを備え、前記多くとも１つの可変コンデンサは、前記第１の可変コンデンサである、プラズマ処理システム。
適用例３
適用例１のプラズマ処理システムであって、前記第１の電流の前記アンペア数および前記第２の電流の前記アンペア数の一方または両方を調節するための多くとも１つの並列回路を備え、前記多くとも１つの並列回路は、前記第１の並列回路である、プラズマ処理システム。
適用例４
適用例１のプラズマ処理システムであって、
前記第１の並列回路は、前記第２の電流の前記アンペア数ではなく、前記第１の電流の前記アンペア数を調節するための並列回路であり、
前記第２のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
適用例５
適用例４のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第２の電流の前記アンペア数を下げるための第２のインダクタを備え、前記第２のインダクタは、前記電源と前記第２のコイルとの間に電気接続され、前記第２のインダクタおよび前記第１の並列回路は、互いに並列に電気接続されている、プラズマ処理システム。
適用例６
適用例１のプラズマ処理システムであって、
前記第１の並列回路は、前記第１の電流の前記アンペア数ではなく、前記第２の電流の前記アンペア数を調節するための並列回路であり、
前記第２のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
適用例７
適用例６のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第１の電流の前記アンペア数を下げるための第２のインダクタを備え、前記第２のインダクタは、前記電源と前記第１のコイルとの間に電気接続されている、プラズマ処理システム。
適用例８
適用例１のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第１の並列回路を冷却するための冷却器を備える、プラズマ処理システム。
適用例９
適用例１のプラズマ処理システムであって、さらに、
前記プラズマの少なくとも第３の部分を維持するための第３の電流を伝導する第３のコイルであって、前記電源は前記第３の電流を供給するようにさらに構成されている、第３のコイルと、
前記第２の電流の前記アンペア数を調節するための第２の並列回路であって、前記電源と前記第２のコイルとの間に電気接続され、少なくとも第２のインダクタと第２の可変コンデンサとを備え、前記第２のインダクタおよび前記第２の可変コンデンサは、互いに並列に電気接続されている、第２の並列回路と、
を備え、
前記第１の並列回路は、前記第１の電流の前記アンペア数を調節するために前記電源と前記第１のコイルとの間に電気接続されている、プラズマ処理システム。
適用例１０
適用例９のプラズマ処理システムであって、
前記第３のコイルは前記第２のコイルを取り囲んでおり、
前記第２のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
適用例１１
適用例９のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第３の電流のアンペア数を下げるための第３のインダクタを備える、プラズマ処理システム。
適用例１２
適用例１１のプラズマ処理システムであって、
前記第３のコイルは前記第２のコイルを取り囲んでおり、
前記第２のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
適用例１３
適用例１１のプラズマ処理システムであって、
前記第３のコイルは前記第１のコイルを取り囲んでおり、
前記第２のコイルは前記第３のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
適用例１４
適用例１１のプラズマ処理システムであって、
前記第１のコイルは前記第２のコイルを取り囲んでおり、
前記第２のコイルは前記第３のコイルを取り囲んでいる、プラズマ処理システム。
適用例１５
適用例１のプラズマ処理システムであって、
前記プラズマの少なくとも複数の部分を維持するための複数の電流を伝導する複数のコイルであって、前記電源は前記複数の電流を供給するように構成され、前記複数のコイルは少なくとも前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを含む、複数のコイルと、
前記複数の電流のアンペア数を調節するための複数の並列インダクタ−コンデンサ回路であって、前記並列インダクタ−コンデンサ回路の数は、前記コイルの数よりも１だけ少なく、少なくとも３である、プラズマ処理システム。
適用例１６
適用例１５のプラズマ処理システムであって、さらに、第３の電流のアンペア数を下げるための第２のインダクタを備え、前記第２のインダクタおよび前記第１のインダクタは互いに並列に電気接続され、前記第３の電流は第３のコイルによって伝導されるよう構成され、前記第２のインダクタは前記電源と前記第３のコイルとの間に電気接続され、前記電源と前記第３のコイルとの間には、前記並列インダクタ−コンデンサ回路は電気接続されない、プラズマ処理システム。
適用例１７
プラズマ処理システムにおいて第２の電流のアンペア数に対する第１の電流のアンペア数の比を調節するための電力分配器であって、前記プラズマ処理システムは、プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための前記第１の電流を伝導する第１のコイルと、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための前記第２の電流を伝導する第２のコイルと、前記第１の電流および前記第２の電流を供給するための電源とを備え、
前記電力分配器は、
前記電源と前記第１のコイルとの間に電気接続された第１のインダクタと、
前記電源と前記第１のコイルとの間に電気接続された第１の可変コンデンサと、
を備え、
前記第１のインダクタおよび前記第１の可変コンデンサは、並列に電気接続されて、第１の並列インダクタ−コンデンサ回路を形成する、電力分配器。
適用例１８
適用例１７の電力分配器であって、さらに、前記第２の電流の前記アンペア数を下げるための第２のインダクタを備え、前記第２のインダクタは、前記電源と前記第２のコイルとの間に電気接続され、前記第２のインダクタおよび前記第１のインダクタは、互いに並列に電気接続されている、電力分配器。
適用例１９
適用例１７の電力分配器であって、さらに、第２の並列インダクタ−コンデンサ回路を備え、前記第２の並列インダクタ−コンデンサ回路は、第３のコイルによって伝導される第３の電流のアンペア数を調節するために前記電源と前記第３のコイルとの間に電気接続され、第２のインダクタおよび第２の可変コンデンサを備え、前記第２のインダクタおよび前記第２の可変コンデンサは互いに並列に電気接続され、前記プラズマ処理システムはさらに前記第３のコイルを備える、電力分配器。
適用例２０
適用例１９の電力分配器であって、さらに、前記第２の電流の前記アンペア数を下げるための第３のインダクタを備え、前記第３のインダクタは、前記電源と前記第２のコイルとの間に電気接続され、前記第３のインダクタおよび前記第１のインダクタは、互いに並列に電気接続されている、電力分配器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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