(57)【要約】基板を処理する為の装置及び方法が提供される。基板を処理する為の装置は、第１電極を有するチャンバと；前記チャンバ内に配置され第２電極を備える基板支持体と；前記第１電極または第２電極の一方に電気的に接続された高周波電源と；前記第１電極または第２電極の一方に電気的に接続された低周波電源と；１以上の前記電極に接続された可変インピーダンス素子と；を備える。可変インピーダンス素子は、第１電極と第２電極との間の自己バイアス電圧の分配を制御する為に同調させることができる。本発明の実施形態は、前記電極の腐食を大幅に減らし、処理の均一性を維持し、高アスペクト比のサブミクロン相互接続特徴部を形成する為にエッチング処理の精度を改善し、さらに、集積回路の生産の時間とコストを減少する高いエッチング速度を提供する。
2005500684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する為の装置であって：
内部に第１電極が配置されたチャンバと；
前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内に第２電極を提供する基板支持体と；
前記第１電極又は第２電極と電気的に接続された高周波電源と；
前記第１電極又は第２電極と電気的に接続された低周波電源と；
前記基板支持体と電気的なグラウンドとの間で、前記第１電極及び／又は第２電極に接続された一以上の可変インピーダンス素子と；
を備える、装置。
【請求項２】
前記第１電極は、ガス分配器を備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１電極および第２電極は、平行板電極を形成する、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記チャンバは、エッチング用チャンバとして構成される、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記高周波電源は、約１３．５６ＭＨｚから約５００ＭＨｚの間で電力を分配するように適合されている、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記低周波電源は、約１００ｋＨｚから約２０ＭＨｚの間で電力を分配するように適合されている、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記可変インピーダンス素子は、少なくとも一つの誘導子と少なくとも一つの可変コンデンサとを備える、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記可変インピーダンス素子は、少なくとも一つの誘導子と少なくとも一つのコンデンサとを備える、請求項１記載の装置。
【請求項９】
可変インピーダンス素子は、第１電極と第２電極との間で、自己バイアス電圧の分配を同調させるように適合されている、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記可変インピーダンス素子は、低周波及び高周波の少なくとも一つから選択された周波数で、少なくとも一つの共振インピーダンスを同調させる、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記可変インピーダンス素子は、低周波で第１共振インピーダンス、高周波で第２共振インピーダンスを同調させるように適合されている、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
高周波電力と低周波電力は、一つの電極に分配され、少なくとも一つの可変インピーダンス素子が他の電極に接続されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記高周波及び低周波電力は、対向する電極に分配され、可変インピーダンス素子が、各電極に接続されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
第１電極と、第２電極を形成する基板とを有する処理チャンバに電力を分配する為の装置であって：
前記第１電極に電気的に接続された高周波電源と；
前記第１電極に電気的に接続された低周波電源と；
前記基板支持体と電気的グラウンドとの間に接続された可変インピーダンス素子と；
を有する装置。
【請求項１５】
前記高周波電源は、約１３．５６ＭＨｚと約５００ＭＨｚとの間で電力を分配するように適合されている、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記低周波電源は、約１００ｋＨｚと約４ＭＨｚとの間で電力を分配するように適合されている、請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記可変インピーダンス素子は、少なくとも一つの誘導子と少なくとも一つのコンデンサとを備える、請求項１４記載の装置。
【請求項１８】
前記可変インピーダンス素子は、少なくとも一つの誘導子と少なくとも一つの可変コンデンサとを備える、請求項１４記載の装置。
【請求項１９】
前記可変インピーダンス素子は、前記第１電極と前記基板支持体との間の自己バイアス電圧の分配を同調させるように適合されている、請求項１４記載の装置。
【請求項２０】
前記可変インピーダンス素子は、低周波及び高周波の少なくとも一つから選択された周波数で少なくとも一つの共振インピーダンスを同調させるように適合されている、請求項１４記載の装置。
【請求項２１】
前記可変インピーダンス素子は、低周波で第１共振インピーダンス、高周波で第２共振インピーダンスを同調させるように適合されている、請求項１４記載の装置。
【請求項２２】
前記第１電極は、ガス分配器を備える、請求項１４記載の装置。
【請求項２３】
前記第１電極と前記基板支持体は、平行板電極を形成するように配置されている、請求項１４記載の装置。
【請求項２４】
前記チャンバは、エッチング用チャンバとして構成されている、請求項１４記載の装置。
【請求項２５】
第１電極と、第２電極を形成する基板支持体とを有する処理チャンバに電力を分配する為の方法であって：
前記電極の一つに電気的に接続された高周波電源から高周波電力を分配するステップと；
前記電極の一つに電気的に接続された低周波電源から低周波電力を分配するステップと；
一以上の電極と電気的グラウンドに１以上の可変インピーダンスを接続するステップと；
を備える、前記方法。
【請求項２６】
前記高周波電力は、約１３．５６ＭＨｚから約５００ＭＨｚの間にある、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記低周波電力は、約１００ｋＨｚから約２０ＭＨｚの間にある、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記１以上の可変インピーダンス素子を同調させ、前記第１電極と前記第２電極との間で自己バイアス電圧の分配を制御するステップを更に備える、請求項２５記載の方法。
【請求項２９】
低周波及び高周波の少なくとも一つから選択された周波数で、少なくとも一つの共振インピーダンスを提供する為に前記１以上の可変インピーダンス素子を同調させるステップを更に備える、請求項２５記載の方法。
【請求項３０】
低周波数で第１共振インピーダンス、高い周波数で第２共振インピーダンスを提供する為に前記１以上の可変インピーダンス素子を同調させるステップを更に備える、請求項２５記載の方法。
【請求項３１】
前記第１電極から処理ガスを分配するステップを更に備える、請求項２５記載の方法。
【請求項３２】
前記第１電極と前記基板支持体は、平行板電極を形成するように配置されている、請求項２５記載の方法。
【請求項３３】
前記処理チャンバは、エッチング処理を実行するように構成されている、請求項２５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の内容】
【０００１】
技術分野
本発明は、一般的に基板処理用チャンバに関する。より具体的には、本発明は、電力を処理用チャンバに分配する為の方法および装置に関する。
【０００２】
背景技術
プラズマエッチング及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）は、半導体デバイスの製造における基板のような一定のワークピースを高精度にエッチングする際に重要な処理になってきた。プラズマエッチングと反応性イオンエッチングの差異は、一般的に同一設備内で実行可能であるが、この差異は、通常、使用される、異なる圧力範囲から生じ、更に、処理チャンバ内の励起された反応種の平均自由行程の必然的な差異から生じる。２つの処理は、本願では集合的に、プラズマエッチングと呼ぶ。プラズマエッチングは、「ドライエッチング」技術であり、従来のウェットエッチングに対し多くの利点を有するが、ウェットエッチングにおいて、ワークピースは一般的に液体のエッチャント材料の容器内に浸される。幾つかの利点には、低コスト、汚染問題の減少、危険化学物質との接触の減少、高い寸法制御、高い均一性、改善されたエッチングの選択性、高い処理のフレキシビリティを含む。
【０００３】
集積密度が増加すると、デバイスの特徴部の大きさは０．２５ミクロン以下に減少し、デバイスの特徴部のアスペクト比（すなわち、特徴部の高さと幅の比）は１０：１以上に増加する。エッチング処理の改善された精度は、高いアスペクト比を有する、これらの小さなデバイス特徴部を形成するのに必要である。さらに、高いエッチング速度は、スループットを高め、集積回路を生産するコストを減少する為に望まれる。
【０００４】
プラズマエッチング用チャンバの一つのタイプは、平行板電極を利用し、板電極間に処理ガスのプラズマを発生させて維持する。通常、平行板のプラズマエッチング用チャンバは、頂部電極と底部電極を含む。底部電極は、通常、基板ホルダーとして機能し、基板（又はウエハ）は、その底部電極上に配置される。エッチング処理は、プラズマに晒される基板の表面上で実行される。
【０００５】
通常、一以上の電極が、電源に接続される。特定の平行板リアクタにおいて、これらの電極は、高周波電源に接続される。上部電極に接続される電源は、通常、下部電極に接続される電源より、高い周波数で操作される。この構成は、基板上に配置された材料に対する損傷を避けると考えられている。
【０００６】
他の平行板リアクタは、下部電極に接続された２つの電源を持つ。電源は、それぞれ、異なる周波数で操作され、処理される基板上に結果として生じるエッチング特性を制御する。
【０００７】
また、他の平行板リアクタは、３つの電極を含む。第１電極は、基板を支持するように適合され、低周波ＡＣ電源に接続されている。第２電極は、第１電極と平行な関係にあり、グラウンドに接続されている。第１電極と第２電極との間に配置された第３電極（すなわち、チャンバ本体）は、高周波ＡＣ電源により電力が供給される。
【０００８】
他の従来の装置は、単一電力が供給された電極のリアクタを提供する。高周波電源と低周波電源は、単一電極に結合され、処理の柔軟性、制御、残留物の除去を高めるように作用する。単一電極リアクタは、複数段階の受動フィルタネットワークを含む。ネットワークは、電極に両方の電源を結合させる機能と、高周波電源から低周波電源を隔離する機能と、リアクタにより表された非線形負荷において２つの周波数の混合により生み出された望ましくない周波数を減衰する機能と、を実行するように意図されている。
【０００９】
デュアル周波数平行板リアクタの、より詳細な説明は： Tegal社に譲渡され１９８４年８月７日に発行された「プラズマリアクタ装置および方法」という発明の名称の米国特許第４，４６４，２２３；テキサスインスルメンツ社に譲渡され１９９６年４月３０日に発行された「半導体材料におけるクリーントレンチをエッチングする方法および装置」という発明の名称の米国特許第５，５１２，１３０号； Tegal社に譲渡され１９８６年４月１日に発行された「プラズマリアクタ装置」という発明の名称の米国特許第４，５７９，６１８号；１９９３年１２月２１日に発行され「プラズマ処理の為の装置」という発明の名称の米国特許第５，２７２，４１７号；で見つけることができる。
【００１０】
平行板プラズマエッチングチャンバにおいて通常遭遇する一つの問題は、チャンバ内のプラズマに晒される頂部電極の表面からの材料も、エッチング処理中にエッチされる点である。頂部電極はエッチング処理により浸食されるので、頂部電極の材料特性は、変化し、チャンバ内の処理パラメータの変動を引き起こし、それが、基板の不整合、不均一処理を生じる。さらに、頂部電極は、短い有用寿命を持ち、頻繁に交換される必要があり、半導体デバイスの製造に付随したコストを増加させる可能性がある。
【００１１】
そのため、頂部電極の浸食を大幅に減らし、処理均一性を維持できる平行板プラズマエッチングシステムが必要である。プラズマエッチングシステムが、高アスペクト比のサブクオータ・ミクロンの相互接続特徴部を形成する為のエッチング処理の精度を改善することが望ましいであろう。プラズマエッチングシステムが、集積回路の時間とコストを減少させる高いエッチング速度を提供することが更に望ましいであろう。
【００１２】
発明の開示内容
本発明は、一般的に、大幅に頂部電極の浸食を減らし、処理均一性を維持することができる平行板プラズマエッチングシステムを提供する。プラズマエッチングシステムは、高いアスペクト比のサブクオータ・ミクロンの相互接続特徴部を形成する為のエッチング処理の精度を改善する。プラズマエッチングシステムは、また、集積回路の生産時間とコストを減らす高いエッチング速度を提供する。
【００１３】
一態様において、本発明は、電極を有するチャンバと、上記チャンバ内に配置された基板支持体と、上記電極に電気的に接続された高周波電源と、上記電極に電気的に接続された低周波電源と、上記基板支持体と上記電気的グラウンドとの間に接続された可変インピーダンス素子と、を備える基板を処理する為の装置を提供する。
【００１４】
一実施形態において、電極は、ガス分配器を備え、電極と基板支持体は平行板電極を形成する。高周波電源は、約１３．５６ＭＨｚと約５００ＭＨｚとの間の周波数で電力を分配するように適合され、低周波電源は、約１００ｋＨｚと約２０ＭＨｚとの間の周波数で電力を分配するように適合されている。可変インピーダンス素子は、電極と基板支持体との間の自己バイアス電圧の分配に同調するように適合され、低周波及び高周波の少なくとも一つから選択された周波数で少なくとも一つの共振インピーダンスを同調させるように適合されている。
【００１５】
他の態様において、本発明は、第１電極と、第２電極を形成する基板支持体を有する処理チャンバに電力を分配する方法であって、第１電極に電気的に接続された高周波電源から高周波電力を分配するステップと、第１電極に電気的に接続された低周波電源から低周波電力を分配するステップと、基板支持体と電気的グラウンドとの間に可変インピーダンス素子を接続するステップと、を備える。一実施形態において、上記方法は、第１電極と基板支持体との間で自己バイアス電圧の分配を制御する為に可変インピーダンス素子を同調するステップを更に備える。可変インピーダンス素子は、低周波数で第１共振インピーダンス、高周波数で第２共振インピーダンスを提供するように同調されてもよい。
【００１６】
上述した本発明の特徴、利点、目的が達成され、詳細に理解可能な方法、簡単に上で要約された、本発明のより具体的な説明は、添付図面内で例示された実施形態を参照して備えられている。
【００１７】
しかし、添付図面は、この発明の単なる典型的な実施形態を例示し、よって、本発明は他にも同様に効果的な実施形態を認めることができ、その範囲を限定するように考慮されるものではない。
【００１８】
発明を実行する為の最良の実施形態
図１は、本発明の平行板処理システム１００の一実施形態の概略図である。処理システム１００は、処理システム用プラットフォームに取り付けられ、特定処理（例えば、エッチング処理）を実行するように構成された多目的用チャンバを備えてもよい。本発明は、特定の構成について説明されているが、本発明は様々な構成及び設計において適用可能であることが分かる。さらに、当該システムは、簡略化された概略的表示であり、処理システム１００の一部であってもよい幾つかの態様が示されていないことが分かる。例えば、アクチュエータ、バルブ、密閉アセンブリ等、は示されていない。当業者は、これら及び他の態様が処理システム１００へと組み込まれてもよいことを容易に認識するであろう。
【００１９】
処理チャンバ１００は、キャビティ２３１を画成するチャンバ本体２０２を一般的に含み、少なくとも、その一部は処理領域である。チャンバ本体２０２は、チャンバ壁２０４とチャンバ底２０６を含む。チャンバ壁２０４は、チャンバ底２０６の縁部から、実質的に直角に延びている。開口２３０は、チャンバ壁２０４に形成され、処理システム１００内外へのチャンバの移送を容易にするように機能する。図示されていないが、スリットバルブは、開口２３０を選択的に密閉する為に備えられてもよい。チャンバ底２０６は、チャンバからガスを排気する為に出口２０８を含む。排気システム２１０は、チャンバ底２０６の出口２０８に取り付けられている。排気システム２１０は、スロットルバルブと真空ポンプのような構成要素を含んでもよい。いったん、開口２３０が密閉されると、排気システム２１０は、キャビティ２３１内に真空を引いて維持する為に動作されてもよい。
【００２０】
板電極２３６は、チャンバ本体２０２の上端部に配置される。一実施形態において、板電極２３６は、保護被膜２４９を含み、保護被膜２４９は、チャンバ内のプラズマに起因する板電極２３６の材料の浸食を防止あるいは減少させる。保護被膜は、石英、サファイヤ、アルミナ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｓｉのような材料を備えてもよい。板電極を有するチャンバが説明されているが、誘導性、容量性、誘導性及び容量性プラズマ源の組合せを有する他のチャンバ設計も同様に利用可能である。
【００２１】
一実施形態において、板電極２３６は、ガス分配システムのシャワーヘッドである。このような構成において、板電極２３６は、リッドアセンブリの一部でもよく、リッドアセンブリは、ガスをキャビティ２３１内に分配するのに適合されている。したがって、図１は、板電極２３６に結合されたガス源２４６を示す。ガス源２４６は、チャンバ内の基板を処理する為に利用される前駆体ガスまたは処理ガスを含む。ガス源２４６は、１以上の液体前駆体と、この液体前駆体をガス状態に気化させる為に１以上の蒸発器とを含む、一以上の液体アンプルを含んでもよい。
【００２２】
板電極２３６は、電源２４０に接続され、電源２４６は、板電極にＲＦ電力を供給し、チャンバ内にプラズマを発生させ維持する。電源２４０は、低周波数用ＲＦ電源２５０と、高周波数用ＲＦ電源２５２とを含む。低周波数用ＲＦ電源２５０は、低周波整合回路網２５４を介して電極２３６に接続され、基板でイオンアシストエッチングを高める。高周波数用ＲＦ電源２５２は、高周波整合回路網２５６を介して板電極２３６に接続され、処理ガスとプラズマ密度の解離を高める。各々の整合回路網２５４、２５６は、１以上のコンデンサ、誘導子、他の回路構成要素を含んでもよい。低周波数用ＲＦ電源２５０は、ＲＦ電力を約２０ＭＨｚ以下の周波数で板電極２３６に分配し、高周波数用ＲＦ電源２５２は、ＲＦ電力を約１３．５６ＭＨｚ以上の周波数で板電極２３６に分配してもよい。一実施形態において、低周波数用ＲＦ電源２５０は、ＲＦ電力を約１００ｋＨｚ及び２０ＭＨｚ間の周波数で板電極２３６に分配し、高周波数用ＲＦ電源２５２は、ＲＦ電力を約１３．５６ＭＨｚ及び約５００ＭＨｚ間の周波数で板電極２３６に分配してもよい。好ましくは、高周波数と低周波数は、動作中に重複しない。すなわち、低周波数用ＲＦ電源２５０は、常に、高周波数用ＲＦ電源２５２の周波数以下で操作される。
【００２３】
板電極２３６は、平行板電極プラズマリアクタの頂部電極として機能する一方、基板支持体２１６は下部電極として機能する。基板支持体２１６は、キャビティ２３１内に配置され、ウエハを支持するのに適した構造（例えば、静電チャック又は真空チャック）であれば何でもよい。基板支持体２１６は、基板支持面を画成する支持板２１９を含み、基板支持面は、上部に支持される基板の形に合致するように全体的に形成されている。例示的に、基板支持面は、ほぼ円形になっており、実質的に円形の基板を支持する。一実施形態において、基板支持面は、基板温度制御システム（例えば、抵抗加熱コイル及び／又は加熱又は冷却流体システムに接続された流体通路）と熱的に接続されている。
【００２４】
システム１００は、ライナ又はリングであって、様々な機能の為に構成されたものを含んでもよい。例示的に、処理システム１００は、３つの制限リング２５０Ａ−Ｃを含んでもよい。一実施形態において、各リングは、ニッケル、アルミニウム、他の金属、他の合金であって、プラズマ処理に適合するもので形成されてもよく、また、電気メッキ処理されたアルミニウム面を含んでもよい。リング２５０は、単一個の構成または複数個の構成えもよい。
【００２５】
第１リング２５０Ａは、支持板２１９の周りに配置されている。第２リング２５０Ｂは、頂部電極の周りに配置されている。第３リング２５０Ｃは、第１リング２５０Ａと第２リング２５０Ｂとの間に配置されている。操作において、リングは、板電極２３６と基板支持体２１６間、基板上方の領域内にプラズマを制限するように作用する。リングは、チャンバ内でプラズマを横方向に制限し、チャンバの壁に対する損失を最小にする。
【００２６】
調整可能な頂部電極と底部電極間の電圧分配を提供するため、可変インピーダンス素子２６０が、基板支持体２１６と電気的グラウンド又はグラウンド接続部との間に接続されている。可変インピーダンス素子２６０は、一以上のコンデンサ、誘導子、他の回路構成要素を有してもよい。可変インピーダンス素子２６０の一実施形態は、図２を参照して、以下に説明される。
【００２７】
図２は、可変インピーダンス素子２６０の一実施例の概略図である。図２に示されるように、可変インピーダンス素子２６０は、誘導子ＬとコンデンサＣ２の直列結合と並列に接続されたコンデンサＣ１を含む。一実施形態において、コンデンサＣ１とＣ２は、可変インピーダンス素子２６０の共振周波数と共振インピーダンスを変えるように同調可能な可変コンデンサを備えてもよい。コンデンサＣ１と並列になっている浮遊容量Ｃstrayは、可変インピーダンス素子２６０の共振周波数と共振インピーダンスを決定するときに含まれてもよい。
【００２８】
可変インピーダンス素子２６０は、板電極２３６と基板支持体２１６との間の自己バイアス電圧分配を、低周波数及び高周波数の一方または両方で変えるために変更可能である。高周波数（すなわち、高周波電源が作動する時の周波数）における低い共振インピーダンスは、高周波プラズマを発生させ、これは、両方の電極のプラズマシース間と等しいか、頂部電極で僅かに高められる。低周波数（すなわち、低周波電源が作動する時の周波数）における高い共振インピーダンスは、たとえ、基板支持体が電源と直接的に接続されていなくても電源により電力が与えられていなくても、底部電極（すなわち、基板支持体）にて、より多くの自己バイアスを提供する。底部電極において増加された自己バイアスは、底部電極に向かうイオンの加速を高め、これが、改良されたエッチング効果を、基板支持体上に配置された基板上に与える。さらに、底部電極上で増加された自己バイアスは、頂部電極または頂部電極の保護被膜の浸食を著しく減らす。
【００２９】
プラズマエッチング処理を実行するため、基板は処理チャンバ内に移送され、基板支持体２１６上に位置決めされる。基板支持体２１６は、頂部電極と基板支持面との間の所望の処理間隔で処理位置に移動されてもよい。処理／前駆体ガスは、ガス分配器を通ってチャンバ内に導入され、プラズマが発生され所定時間維持され、基板上のエッチング処理を終了する。プラズマエッチング処理は、１以上の不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｈｅ）と共に、反応性ガス（例えば、Ｏ２、Ｎ２、Ｃｌ、ＨＢｒ、ＳＦ６、ＣＦｙ、ＣｘＦｙ、ＣｘＨｙＦｚ、ＮＦ３）と他のエッチング用前駆体を利用して実行されてもよい。その後、基板は、処理チャンバの外に移送される。
【００３０】
以下の表は、本発明の一実施形態に係るチャンバ内で実行されるエッチング処理の為のチャンバ操作条件の例を提示する。
処理パラメータ パラメータ値
頂部電極と底部電極間の距離                      約０．５ｃｍから約１０ｃｍ
チャンバ圧                                    約２０ｍＴから約１Ｔ
電力密度                                      約１Ｗ／ｃｍから約２０Ｗ／ｃｍ
低周波電源の周波数                          ２０ＭＨｚ以下
高周波電源の周波数                          １３．５６ＭＨｚ以上
図３は、チャンバ構成と電力分配システムの他の実施形態を例示する概略横断面図である。この実施形態において、高低周波電力は、高周波整合２５６と低周波整合２５４を介して基板支持部材２１６に、それぞれ分配される。可変インピーダンス素子２６０は、シャワーヘッドアセンブリのような板電極２３６に接続され、板電極２３６用ＲＦグラウンドパスインピーダンスを制御することにより、処理領域２３１に分配されたＲＦ電力を調整する。可変インピーダンスが調整されるので、それに応じて、処理領域２３１を横切る電圧降下も変わる。例えば、可変インピーダンスがインピーダンス値を下げるように調整されると、可変インピーダンス素子２６０を通る電流は増加し、処理領域２３１を横切る電圧降下を増加させ、それによって、送信されるＲＦエネルギーを増やす。可変インピーダンス素子が高いインピーダンス値に調整されると、処理領域２３１を横切る電圧降下は減少し、それによって、より少ないＲＦエネルギーを向かわせる。一態様において、ＲＦ電力発生器２５０、２５２とチャンバ２０２との間で高周波整合２５６と低周波整合２５４に悪影響を与えることなく、所望のプラズマ密度を確立するために、可変インピーダンスは、低周波整合２５４と高周波整合２５６と組み合わせて調整可能である。一態様において、可変インピーダンス素子２６０のインピーダンスの同調は、シースインピーダンスと可変インピーダンス素子２６０が実質的に直列共振にあり、高周波信号または低周波信号のいずれか一方に対し実質的に低インピーダンスパスを提供するように調整されてもよい。あるいは、可変インピーダンス素子２６０は、この電極を通ってグラウンドに流れるＲＦ電流の量を変更する為に、どちらかのＲＦ信号に対し共振を越えるか共振未満で同調可能である。
【００３１】
図４は、チャンバ構成及び電力分配システムの他の実施形態を例示する概略横断面図である。この実施形態において、高周波電力は、高周波発生器２５２からシャワーヘッドのような板電極２３６に分配され、低周波電力は、低周波発生器２５０から基板支持部材２１６に分配される。上部可変インピーダンス素子２６０Ｂは、上部電極２３６に接続され、下部可変インピーダンス素子２６０Ｃは、基板支持部材２１６に接続されている。この実施形態において、下部可変インピーダンス素子２６０Ｃは、高周波発生器２５２から処理領域２３１に分配された高周波ＲＦ構成要素の為にグラウンドリターンパスを提供し、低周波発生器２５０の為に高インピーダンスパスを提供する。さらに、上部可変インピーダンス素子２６０Ｂは、低周波発生器２５０から処理領域２３１に分配された低周波ＲＦ構成要素の為にグラウンドリターンパスを提供し、高周波発生器２５２の為に高インピーダンスパスを提供する。そのため、分配された低周波ＲＦ電力に対する分配された高周波ＲＦ電力の比は、独立して調整可能であり、所望の処理パラメータに整合可能である。一態様において、低周波用可変インピーダンス素子２６０Ｃのインピーダンスの同調は、シースインピーダンスと可変インピーダンス素子２６０Ｃが実質的に直列共振にあり、低周波ＲＦ信号に対し実質的に低インピーダンスパスを提供するように調整されてもよい。一態様において、高周波用可変インピーダンス素子２６０Ｂのインピーダンスの同調は、シースインピーダンスと高周波用可変インピーダンス素子２６０Ｃが実質的に直列共振にあり、高周波ＲＦ信号に対し実質的に低インピーダンスパスを提供するように調整されてもよい。あるいは、可変インピーダンス素子２６０Ｂ、２６０Ｃは、この電極を通って流れるこれらの周波数で電流を減少させる為に、更に／又は、この周波数に対する自己バイアスを変更する為に、共振を越えるか共振未満で同調可能である。
【００３２】
図５に例示された他の実施形態において、隔離された壁電極２６５が備えられ、壁同調素子２６５に接続されている。板電極２３６は、チャンバ壁２０４に隣接し、絶縁体（セラミクス、ポリマー、ガラス等であって板電極２３６に印加されるＲＦ電力に耐えるように適合されたもの）から選択された絶縁材２６２を用いてチャンバ壁２０４から平行に間隔を開けて配置されている。絶縁材２６２は、板電極２３６をチャンバ壁２０４から電気的に絶縁し、プラズマを板電極２３６の下方へと、実質的に板電極２３６と適合するように導く。アルミニウム、ニッケル、タングステン等であってＲＦエネルギーを受けるのに適合されたものから構成された壁電極２６５は、絶縁材２６２により電気的に壁２０４及び板電極２３６から隔離されている。壁電極２６５は、チャンバ壁２０４に隣接し、処理領域２３１の周りに内壁を形成するチャンバ壁２０４から垂直方向に間隔を開けて配置されている。壁可変インピーダンス素子２６０Ａは、壁電極２６５に結合され、板電極２３６からチャンバ壁２０４に近いＲＦエネルギーの為に、調整可能なグラウンドリターンパスを提供する。壁可変インピーダンス素子２６０Ａは、支持部材２１６に関するＲＦ用の交互のグラウンドパスを提供することにより、支持部材２１６に対するＲＦエネルギーを増減するのに適合されている。一態様において、壁可変インピーダンス素子２６０Ａは、壁電極２６５と協力してプラズマの制限及び制御を提供する。プラズマを制限する為に、壁可変インピーダンス２６０Ａを用いるのに十分に高い数値まで板電極２３６と壁電極２６５との間の有効インピーダンスを増加し、有効にグラウンドに対するＲＦパスを最小にし、それによって、板電極２３６と支持部材２１６との間のプラズマを拘束する。そのため、壁付近のプラズマは最小になり、壁２０４に対するプラズマ損傷の危険性を減らす。
【００３３】
他の態様において、板電極２３６と壁インピーダンスは、グラウンドインピーダンスに対するＲＦパスを有効に減少するのに十分に低い数値まで調整し、板電極２３６と支持部材２１６との間でＲＦ電力の一部を分流し、それにより、プラズマ密度を減らす。さらに、壁電極２６５と板電極２３６及び／又は支持部材２１６との間の間隔は、ＲＦエネルギーの多少の制限及び制御を考慮に入れる為に調整されてもよい。したがって、得られるプラズマの制限及び制御が多くなればなる程、壁電極は板電極及び／又は支持体２１６の近くに置かれる。
【００３４】
図６に例示される他の実施形態において、低周波整合回路網２５４は、板電極２３６に結合され、高周波整合回路網２５６は、支持部材２１６に結合されている。上部可変インピーダンス素子２６０Ｂは、板電極２３６に結合されている。下部可変インピーダンス素子２６０Ｃは、支持部材に結合され、それぞれ、高周波ＲＦ電源２５２と低周波ＲＦ電源２５０に対し可変ＲＦパスを提供する。各可変インピーダンス素子２６０Ｂ−Ｃは、高周波インピーダンスパス又は低周波インピーダンスパスの各々に対し電圧及び電流を調整することが必要なとき、適切なＲＦリターンパスを提供するように調整されてもよい。上部可変インピーダンス素子２６０Ｂは、高周波発生器２５２の高周波ＲＦ構成要素の為にグラウンドリターンパスを提供し、低周波発生器２５０の為に高インピーダンスパスを提供するように適合されている。下部可変インピーダンス素子２６０Ｃは、低周波発生器２５０の低周波ＲＦ構成要素の為にグラウンドリターンパスを提供し、高周波発生器２５２の為に高インピーダンスパスを提供するように適合されている。上部インピーダンス素子２６０Ｂ及び下部インピーダンス素子２６０Ｃは、各ＲＦ発生器２５０、２５２から処理領域２３１に分配されたエネルギー量を釣り合わせるように別個に調整されてもよい。下部可変インピーダンス素子２６０Ｃのインピーダンスを増加することにより、処理領域を横切る電圧降下を減少させ、低周波整合２５４に関する全チャンバインピーダンスを増加させ、それによって、処理領域２３１に分配される低周波ＲＦ電流及び電力を減少させる。さらに、上部可変インピーダンス素子２６０Ｂのインピーダンスを増加することにより、処理領域２３１を横切る電圧降下を減少させ、高周波整合２５６に関する全チャンバインピーダンスを増加させ、それによって、処理領域２３１に分配される高周波ＲＦ電流及び電力を減少させる。例えば、上部可変インピーダンス素子２６０Ｂのインピーダンスは、基板支持部材２１６に、より高い周波数のＲＦ電力が印加し得るように調整されてもよく、下部可変インピーダンス素子２６０Ｃのインピーダンスは、板電極２３６に分配される低周波電力を減少する為に増加されてもよい。そのため、分配された低周波ＲＦ電力に対する分配された高周波ＲＦ電力の比は、独立して調整可能であり、所望の処理パラメータに整合可能である。一態様において、上部可変インピーダンス素子２６０Ｂのインピーダンスの同調は、シースインピーダンスと上部可変インピーダンス素子２６０Ｂが実質的に直列共振にあり、高周波ＲＦ信号に対し実質的に低いインピーダンスパスを提供するように調整されてもよい。一態様において、下部可変インピーダンス素子２６０Ｃのインピーダンスの同調は、シースインピーダンスと下部可変インピーダンス素子２６０Ｃが実質的に直列共振にあり、低周波ＲＦ信号に対し実質的に低インピーダンスパスを提供するように調整されてもよい。あるいは、可変インピーダンス素子２６０Ｂ、２６０Ｃは、必要なときにチャンバにＲＦ電力を反射する為に共振以上又は以下に同調可能である。
【００３５】
図７に例示されているような他の実施形態において、低周波ＲＦ電源２５０、低周波整合回路網２５４、高周波電源２５２、高周波整合回路網２５６は、単一装置へと組み合わされ、結合及び接続損失を最小にする。高周波／低周波発生器／整合の組合せは、板電極に接続される。壁電極２６５と壁同調素子２６０Ａは、プラズマを制限しチャンバの壁２０４を通るグラウンドに対するプラズマの損失を最小にする為に提供されている。基板同調素子２６０Ｃは、基板支持体２１６に接続されている。
【００３６】
上記は、本発明の一定の実施形態に向けられているが、他の、更なる本発明の実施形態は、本発明の基本的範囲を逸脱することなく案出されてもよく、その範囲は添付請求項により決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の態様による処理チャンバの概略的横断面図である。
【図２】図２は、本発明の可変インピーダンス素子の、一例の概略図である。
【図３】図３は、本発明の態様による他の処理チャンバの概略横断面図である。
【図４】図４は、本発明の態様による他の処理チャンバであって、高周波及び低周波ＲＦ電力の為の代替えグラウンド戻しを含む、概略横断面図である。
【図５】チャンバ整合を備えた低周波及び高周波電源の組合せを含む本発明の態様による処理チャンバの、他の実施形態の概略横断面図である。
【図６】本発明の態様による処理チャンバの、他の実施形態の概略横断面図である。
【図７】本発明の態様による処理チャンバの、他の実施形態の概略横断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００…平行板処理システム、２０２…チャンバ、２０４…チャンバ壁、２０６…チャンバ底、２０８…出口、２１０…排気システム、２１６…基板支持体、２１９…支持板、２３０…開口、２３１…キャビティ、処理領域、２３６…板電極、２４０…電源、２４６…ガス源、２４９…保護被膜、２５０…低周波用ＲＦ電源、２５０Ａ…第１リング、２５０Ｂ…第２リング、２５０Ｃ…第３リング、２５２…高周波用ＲＦ電源、２５４…整合回路、２５６…整合回路、２６０…可変インピーダンス素子、２６０Ａ、２６０Ｂ、２６０Ｃ…可変インピーダンス素子、２６２…絶縁材、２６５…壁同調素子。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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