(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハ表面全体にわたるイオン密度の半径方向分布及びイオンエネルギーの半径方向分布を精密に制御することが可能な物理的気相堆積プラズマリアクタの提供。【解決手段】ウエハを支持することができるペデスタル、可変容量を有する可変コンデンサ１０、可変コンデンサ１０のキャパシタンスを変える可変コンデンサに取り付けられたモータ２８、モータ２８に接続されたモータコントローラ２６、及びペデスタルに接続された可変コンデンサ１０からの出力部１６を含み、可変コンデンサ１０の所望の状態は、プロセスコントローラにおける処理方策に関連づけられている物理的気相堆積プラズマリアクタ。【選択図】図１２
2018035443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁および天井部を有し、前記側壁がＲＦグラウンドに結合するチャンバと、
前記天井部に面する支持体表面および前記支持体表面の下にあるバイアス電極を有するチャンバ内部の加工物支持体と、
前記天井部にあるスパッタターゲットと、
前記スパッタターゲットに結合する第１の周波数のＲＦソース電源、および前記バイアス電極に結合する第２の周波数のＲＦバイアス電源と、
第１の組の周波数において少なくとも第１の調節可能なインピーダンスを提供するマルチ周波数インピーダンスコントローラであって、モータによって２つの状態のうちの少なくとも１つに配置することが可能な可変コンデンサを備え、前記可変コンデンサの前記少なくとも２つの状態が異なるキャパシタンスを有する、マルチ周波数インピーダンスコントローラと
を備える物理的気相堆積プラズマリアクタ。
【請求項２】
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサと直列に接続された誘導性素子をさらに備える、請求項１に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
【請求項３】
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するためのプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
【請求項４】
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するための電流センサをさらに備える、請求項３に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
【請求項５】
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するための電圧センサをさらに備える、請求項３に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
【請求項６】
前記可変コンデンサの状態が、プロセスコントローラにおける処理方策と関連づけられている、請求項１に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
【請求項７】
前記可変コンデンサ用のハウジングをさらに備える、請求項１に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
【請求項８】
前記処理方策が、チャンバ間のばらつきに対して調節された共通の処理方策である、請求項６に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
【請求項９】
ＲＦグラウンドに結合している側壁および天井部を有するチャンバであって、材料堆積のためのプラズマを維持するチャンバと、
前記天井部に面する支持体表面および前記支持体表面の下にあるバイアス電極を有するチャンバ内部の加工物支持体と、
前記天井部にあるソース電力アプリケータと、
前記ソース電力アプリケータに結合する第１の周波数のＲＦソース電源、および前記バイス電極に結合する結合する第２の周波数のＲＦバイアス電源と、
第１の組の周波数において少なくとも第１の調節可能なインピーダンスを提供するマルチ周波数インピーダンスコントローラであって、モータによって２つの状態のうちの少なくとも１つに配置することが可能な可変コンデンサを備え、前記可変コンデンサの前記少なくとも２つの状態が異なるキャパシタンスを有する、マルチ周波数インピーダンスコントローラと
を備えるプラズマリアクタ。
【請求項１０】
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサと直列に接続された誘導性素子をさらに備える、請求項９に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１１】
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するためのプロセッサをさらに備える、請求項９に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１２】
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するための電流センサをさらに備える、請求項９に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１３】
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するための電圧センサをさらに備える、請求項９に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１４】
前記可変コンデンサの状態が、プロセスコントローラにおける処理方策に関連づけられている、請求項９に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１５】
前記処理方策が、チャンバ間のばらつきに対して調節された共通の処理方策である、請求項９に記載のプラズマリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
プラズマ処理は、例えば、集積回路、集積回路のフォトリソグラフィプロセスで使用するマスク、プラズマディスプレイ、およびソーラー技術の製造に用いられる。集積回路の製造において、半導体ウエハは、プラズマチャンバ内で処理される。この処理は、例えば、反応性イオンエッチ（ＲＩＥ）処理、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）処理、またはプラズマ物理的気相堆積（ＰＥＰＶＤ）処理でありうる。集積回路における最近の技術的進歩により、フィーチャサイズが３２ナノメートル未満にまで縮小されている。さらなる縮小には、プラズマイオンエネルギースペクトル、プラズマイオンエネルギー半径方向分布（均一性）、プラズマイオン密度、およびプラズマイオン密度半径方向分布（均一性）を含む、ウエハ表面におけるプロセスパラメータ全体にわたってより精密な制御が必要とされる。加えて、同一設計のリアクタ間で、そうしたパラメータのよりよい一致が必要とされる。例えば、イオン密度は、ウエハ表面におけるイオン密度が、堆積速度および競合するエッチ速度を決定するため、ＰＥＰＶＤ処理において重要である。ターゲット表面において、ターゲットの消費（スパッタリング）速度は、ターゲット表面におけるイオン密度およびターゲット表面におけるイオンエネルギーによって影響を受ける。
【０００２】
ウエハ表面全体にわたるイオン密度半径方向分布およびイオンエネルギー半径方向分布は、スパッタリング周波数依存性電源のインピーダンスチューニングによって制御されうる。測定されたプロセスパラメータに基づいて、繰り返し可能なやり方でインピーダンス制御のために少なくとも１つのチューニングパラメータを設定する必要がある。
【発明の概要】
【０００３】
プラズマリアクタは、半導体ウエハなどの加工物上で物理的気相堆積を行うために提供される。リアクタは、側壁および天井部を有するチャンバを備え、側壁はＲＦグラウンドに結合されている。
【０００４】
加工物支持体は、天井部に面する支持体表面および支持体表面の下にあるバイアス電極を有するチャンバ内部に設けられる。スパッタターゲットは、スパッタターゲットに結合する周波数ｆｓのＲＦソース電源を有する天井部に設けられる。周波数ｆｂのＲＦバイアス電源は、バイアス電極に結合される。第１のマルチ周波数インピーダンスコントローラは、ＲＦグラウンドと（ａ）バイアス電極および（ｂ）スパッタターゲットのうちの１つとの間に結合され、このコントローラは第１の組の周波数において調節可能なインピーダンスを提供し、この第１の組の周波数が、阻止されるべき第１の組の周波数および許可されるべき第１の組の周波数を有する。第１のマルチ周波数インピーダンスコントローラは、並列に接続され、許可されるべき第１の組の周波数にチューニングされた一組のバンドパスフィルタ、および直列に接続され、阻止されるべき第１の組の周波数にチューニングされた一組のノッチフィルタを有する。
【０００５】
一実施形態において、バンドパスフィルタは、直列に接続された誘導性および容量性の素子を備え、ノッチフィルタは、並列に接続された誘導性および容量性の素子を備える。バンドパスフィルタおよびノッチフィルタの容量性素子は、一実施形態によれば可変である。
【０００６】
リアクタは、バイアス電極とＲＦグラウンドとの間に結合され、第２の組の周波数において調節可能なインピーダンスを提供する第２のマルチ周波数インピーダンスコントローラをさらに有することができ、第１の組の周波数が少なくとも電源周波数ｆｓを備える。第１の組の周波数は、一実施形態において、ｆｓの高調波、ｆｂの高調波、およびｆｓとｆｂの相互変調積を有する一組の周波数から選択される。
【０００７】
本発明のさらなる態様によれば、プラズマ処理装置用の自動、モータ駆動、可変容量性チューナ回路が提供される。この回路は、所与の設定点（電圧、電流、位置などの）に対してウエハ上でイオンエネルギーをチューニングし適合させるために設けられたプロセッサ制御されるフィードバック回路を有することができ、これによって処理結果をチャンバ間で一致させることが可能となり、結果としてウエハ処理が改善される。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、側壁および天井部を有し、側壁がＲＦグラウンドに結合するチャンバと、天井部に面する支持体表面および支持体表面の下にあるバイアス電極を有するチャンバ内部の加工物支持体と、天井部にあるスパッタターゲットと、スパッタターゲットに結合する第１の周波数のＲＦソース電源、およびバイアス電極に結合する第２の周波数のＲＦバイアス電源と、ＲＦグラウンドと（ａ）バイアス電極および（ｂ）スパッタターゲットのうちの１つとの間に結合され、第１の組の周波数において少なくとも第１の調節可能なインピーダンスを提供するマルチ周波数インピーダンスコントローラであって、モータによって２つの状態のうちの少なくとも１つに配置することが可能な可変コンデンサを備え、可変コンデンサの少なくとも２つの状態が異なるキャパシタンスを有する、マルチ周波数インピーダンスコントローラとを備える物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によれば、マルチ周波数インピーダンスコントローラが、可変コンデンサと直列に接続される誘導性素子をさらに備える物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、マルチ周波数インピーダンスコントローラが、可変コンデンサのモータを制御するためのプロセッサをさらに備える物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、マルチ周波数インピーダンスコントローラが、可変コンデンサのモータを制御するための電流センサをさらに備える物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、マルチ周波数インピーダンスコントローラが、可変コンデンサのモータを制御するための電圧センサをさらに備える物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、可変コンデンサの状態が、プロセスコントローラ内の処理方策に関連づけられている物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、可変コンデンサ用のハウジングをさらに備える物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【００１５】
本発明のさらに別の態様によれば、可変コンデンサの出力部がハウジングに接続される物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【００１６】
本発明のさらに別の態様によれば、ハウジングがグラウンドに接続される物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【００１７】
本発明のさらに別の態様によれば、処理方策がチャンバ間のばらつきに対してチューニングされる共通の処理方策である物理的気相堆積プラズマリアクタが提供される。
【００１８】
本発明のさらなる態様によれば、側壁および天井部を有し、側壁がＲＦグラウンドに結合し、材料堆積のためのプラズマを維持するチャンバと、天井部に面する支持体表面および支持体表面の下にあるバイアス電極を有するチャンバ内部の加工物支持体と、天井部にあるソース電力アプリケータと、ソース電力アプリケータに結合する第１の周波数のＲＦソース電源、およびバイアス電極に結合する第２の周波数のＲＦバイアス電源と、ＲＦグラウンドとバイアス電極との間に結合され、第１の組の周波数において少なくとも第１の調節可能なインピーダンスを提供するマルチ周波数インピーダンスコントローラであって、モータによって２つの状態のうちの少なくとも１つに配置することが可能な可変コンデンサを備え、可変コンデンサの少なくとも２つの状態が異なるキャパシタンスを有する、マルチ周波数インピーダンスコントローラとを備えるプラズマリアクタが提供される。
【００１９】
本発明のさらなる態様によれば、マルチ周波数インピーダンスコントローラが、可変コンデンサと直列に接続される誘導性素子をさらに備えるプラズマリアクタが提供される。
【００２０】
本発明のさらなる態様によれば、マルチ周波数インピーダンスコントローラが、可変コンデンサのモータを制御するためのプロセッサをさらに備えるプラズマリアクタが提供される。
【００２１】
本発明のさらなる態様によれば、マルチ周波数インピーダンスコントローラが、可変コンデンサのモータを制御するための電流センサをさらに備えるプラズマリアクタが提供される。
【００２２】
本発明のさらなる態様によれば、マルチ周波数インピーダンスコントローラが、可変コンデンサのモータを制御するための電圧センサをさらに備えるプラズマリアクタが提供される。
【００２３】
本発明のさらなる態様によれば、可変コンデンサの状態が、プロセスコントローラ内の処理方策に関連づけられているプラズマリアクタが提供される。
【００２４】
本発明のさらなる態様によれば、可変コンデンサ用のハウジングをさらに備えるプラズマリアクタが提供される。
【００２５】
本発明のさらなる態様によれば、可変コンデンサの出力部がハウジングに接続されるプラズマリアクタが提供される。
【００２６】
本発明のさらなる態様によれば、ハウジングがグラウンドに接続されるプラズマリアクタが提供される。
【００２７】
本発明のさらなる態様によれば、処理方策がチャンバ間のばらつきに対してチューニングされる共通の処理方策であるプラズマリアクタが提供される。
【００２８】
本発明の例示的な実施形態が得られ、詳細に理解されうるように、上記で簡潔にまとめた本発明のより具体的な説明が添付図面に示す本発明の実施形態を参照してなされうる。ある一定のよく知られたプロセスは、本発明を曖昧にしないために本明細書では議論されないことを理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態によるプラズマリアクタを示す図である。
【図２】図１のリアクタにおけるマルチ周波数インピーダンスコントローラの構成を示す図である。
【図３】図２のターゲットのマルチ周波数インピーダンスコントローラを実現する回路を示す図である。
【図４】図２のペデスタルのマルチ周波数インピーダンスコントローラを実現する回路を示す図である。
【図５】ターゲットおよびペデスタルのマルチ周波数インピーダンスコントローラの一実施形態を示す図である。
【図６】一実施形態による第１の方法を示すブロック図である。
【図７】図１のリアクタにおけるターゲットのマルチ周波数インピーダンスコントローラによって制御されるＲＦバイアス電力に対する様々なグラウンドリターン経路を示す図である。
【図８】図１のリアクタにおけるカソードのマルチ周波数インピーダンスコントローラによって制御されるＲＦソース電力に対する様々なグラウンドリターン経路を示す図である。
【図９】図１のリアクタにおけるマルチ周波数インピーダンスコントローラを調節することによって生成することのできる、ウエハまたはターゲット表面全体にわたるイオンエネルギーの様々な半径方向分布を示すグラフである。
【図１０】図１のリアクタにおけるマルチ周波数インピーダンスコントローラを調節することによって生成することのできる、ウエハまたはターゲット表面全体にわたるイオン密度の様々な半径方向分布を示すグラフである。
【図１１】一実施形態による別の方法を示すブロック図である。
【図１２】本発明の一態様によるフィードバック回路を有する可変コンデンサチューニング回路を示す図である。
【図１３】本発明のさらなる態様による選択可能な出力部を有する出力回路を示す図である。
【図１４】可変コンデンサを制御するステッパモータの様々な位置に対する可変コンデンサの電圧出力および電流出力を示す図である。
【図１５】本発明の様々な態様による可変容量性チューナを使用して５０のウエハを処理した結果を示す図である。
【図１６】本発明の様々な態様による可変容量性チューナを使用して５０のウエハを処理した結果を示す図である。
【図１７】本発明の様々な態様による可変容量性チューナを使用して５０のウエハを処理した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を指定するため、可能な場合は同一の参照数値を使用した。一実施形態の要素および特徴は、さらなる説明なしに他の実施形態に都合よく組み込まれうることが意図されている。しかし、本発明は、他の等しく効果的な実施形態を許容しうるので、添付図面は、単に本発明の例示的な実施形態を示すに過ぎず、したがって本発明の範囲を限定していると考えられるべきではないことに留意されたい。
【００３１】
一実施形態において、第１のマルチ周波数インピーダンスコントローラは、ＰＶＤリアクタのスパッタターゲットとＲＦグラウンドとの間に結合される。任意で、および追加で、第２のマルチ周波数インピーダンスコントローラが、ウエハサセプタまたはカソードとＲＦグラウンドとの間に結合される。
【００３２】
（天井部またはスパッタターゲットに接続される）第１のマルチ周波数インピーダンスコントローラは、天井部（スパッタターゲット）を経由する対グラウンド間インピーダンスと側壁を経由する対グラウンド間インピーダンスの割合を支配する。低い周波数では、この割合は、ウエハ全体にわたるイオンエネルギーの半径方向分布に影響を与える。非常に高い周波数では、この割合は、ウエハ全体にわたるイオン密度の半径方向分布に影響を与える。
【００３３】
（カソードまたはウエハサセプタに接続される）第２のマルチ周波数インピーダンスコントローラは、カソードを経由する対グラウンド間インピーダンスと側壁を経由する対グラウンド間インピーダンスの割合を支配する。低い周波数では、この割合は、天井部またはスパッタターゲット全体にわたるイオンエネルギーの半径方向分布に影響を与える。非常に高い周波数では、この割合は、天井部またはスパッタターゲット全体にわたるイオン密度の半径方向分布に影響を与える。
【００３４】
各マルチ周波数インピーダンスコントローラは、例えば、バイアス電力周波数の高調波、ソース電力周波数の高調波、ソース電力周波数とバイス電力周波数の相互変調積、およびそれらの高調波を含む、プラズマ中に存在する様々な周波数の、天井部を経由する（第１のコントローラの場合）またはカソードを経由する（第２のコントローラの場合）対グラウンド間インピーダンスを支配する。高調波および相互変調積は、同一設計のリアクタ間での性能の不一致を最小限に抑えるために、マルチ周波数インピーダンスコントローラによってプラズマから選択的に抑制されてよい。これらの高調波および相互変調積の一部が、同一設計のリアクタ間でのリアクタ性能の不一致に対する原因であると考えられる。
【００３５】
非常に高い周波数に対して、第１のマルチ周波数インピーダンスコントローラの、天井部またはターゲットからグラウンドまでのインピーダンス（接地された側壁からのインピーダンスを基準として）は、ウエハ表面全体にわたるイオン密度の半径方向分布を制御し、微調節のために変更される。低い周波数に対して、第１のマルチ周波数インピーダンスコントローラの、天井部またはターゲットを経由する対グラウンド間インピーダンス（接地された側壁を経由するインピーダンスを基準として）は、ウエハ表面全体にわたるイオンエネルギーの半径方向分布を制御し、微調節するために変更される。
【００３６】
非常に高い周波数に対して、第２のマルチ周波数インピーダンスコントローラの、ウエハまたはカソードを経由する対グラウンド間インピーダンス（接地された側壁を経由するインピーダンスを基準として）は、天井部またはスパッタターゲット全体にわたるイオン密度の半径方向分布を制御する。低い周波数に対して、第２のマルチ周波数インピーダンスコントローラの、ウエハまたはカソードを経由する対グラウンド間インピーダンス（接地された側壁を経由するインピーダンスを基準として）は、スパッタターゲットまたは天井部全体にわたるイオンエネルギーの半径方向分布を制御する。上記の特徴により、リアクタの性能および均一性を規定するプロセス制御メカニズムが実現される。
【００３７】
また、ウエハ表面全体にわたっておよび天井部（ターゲット）表面全体にわたって、イオンエネルギーおよび／またはイオン密度の分布を支配することに加えて、マルチ周波数インピーダンスコントローラは、適切な周波数（例えば、イオンエネルギーに対しては低い周波数、およびイオン密度に対しては非常に高い周波数）で対グラウンド間インピーダンスを支配することによって、これらの表面における複合的な（全体の）イオン密度およびイオンエネルギーを支配する。したがって、コントローラは、ウエハおよびターゲット表面における処理速度を決定する。選択される高調波は、所望の効果に応じて、プラズマ中に高調波が存在することを促進するか、または高調波を抑制するようにチューニングされる。高調波のチューニングは、ウエハにおけるイオンエネルギーに影響を与え、したがって処理の均一性に影響を与える。ＰＶＤリアクタにおいて、イオンエネルギーのチューニングは、ステップカバレッジ、オーバハングの形状寸法、および結晶粒度、結晶配向、膜密度、粗さ、膜組成などの物理的な膜特性に影響を与える。各マルチ周波数インピーダンスコントローラは、本明細書で詳細に説明するように、選択された周波数に対して対グラウンド間インピーダンスを適切に調節することによって、ターゲットもしくはウエハ、または両方の堆積、エッチングまたはスパッタリングを可能にし、またはそれらを防止するためにさらに用いられうる。例えば、一形態において、ターゲットはスパッタされ、一方でウエハ上では堆積が実施される。別の形態では、例えば、ウエハはエッチングされ、一方でターゲットのスパッタリングが防止される。
【００３８】
図１は、第１の実施形態によるＰＥＰＶＤプラズマリアクタを示す。このリアクタは、円筒状の側壁１０２によって密閉された真空チャンバ１００、天井部１０４、および床部１０６を有する。チャンバ１００内部の加工物支持体ペデスタル１０８は、半導体ウエハ１１０などの加工物を支持するための支持体表面１０８ａを有する。支持体ペデスタル１０８は、絶縁性（例えば、セラミック）最上層１１２および絶縁性最上層１１２を支持する導電性基部１１４から構成されうる。
【００３９】
平面の導電性グリッド１１６は、絶縁性最上層１１２内部に封入されて、静電クランプ（ＥＳＣ）電極として働きうる。Ｄ．Ｃ．クランプ電源１１８は、ＥＳＣ電極１１６に接続される。バイアス周波数ｆｂのＲＦプラズマバイアス電力ジェネレータ１２０は、インピーダンス整合器１２２を介して、ＥＳＣ電極１１６または導電性基部１１４のいずれかに結合されうる。導電性基部１１４は、例えば、内部冷媒チャネル（図示せず）などのある一定のユーティリティを収容しうる。バイアスインピーダンス整合器１２２およびバイアスジェネレータ１２０が、導電性基部１１４の代わりにＥＳＣ電極１１６に接続される場合、任意選択のコンデンサ１１９が、インピーダンス整合器１２２およびＲＦバイアスジェネレータ１２０をＤ．Ｃ．チャック用電源１１８から分離するために設けられうる。
【００４０】
プロセスガスは、好適なガス分散装置によってチャンバ１００内に導入される。例えば、図１の実施形態において、ガス分散装置は、側壁１０２内のガス注入器１２４から構成され、このガス注入器は、様々なプロセスガスの種々の供給源（図示せず）を有するガス分配パネル１２８に結合するリング状連結管１２６によって供給される。ガス分配パネル１２８は、連結管１２６に供給されるプロセスガスの混合、およびチャンバ１００内へのガス流量を制御する。チャンバ１００内のガス圧は、床部１０６の排出口１３２を介してチャンバ１００に結合する真空ポンプ１３０によって制御される。
【００４１】
ＰＶＤスパッタターゲット１４０は、天井部１０４の内部表面上に支持される。誘電体リング１０５は、天井部１０４を接地された側壁１０２から絶縁する。スパッタターゲット１４０は、典型的には、ウエハ１１０の表面に堆積される金属などの材料である。高電圧Ｄ．Ｃ．電源１４２は、プラズマスパッタリングを促進するためにターゲット１４０に結合されうる。ＲＦプラズマソース電力は、インピーダンス整合器１４６を介して周波数ｆｓのＲＦプラズマソース電力ジェネレータ１４４からターゲット１４０に印加されうる。コンデンサ１４３は、ＲＦインピーダンス整合器１４６をＤ．Ｃ．電源１４２から分離する。ターゲット１４０は、チャンバ１００内のプラズマにＲＦソース電力を容量的に結合する電極として機能する。
【００４２】
第１（または「ターゲット」）のマルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０は、ターゲット１４０とＲＦグラウンド間に接続される。任意で、第２（または「バイアス」）のマルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０が、バイアス整合器１２２の出力部との間に（すなわち、バイアスジェネレータ１２０によってどちらが駆動されているかに応じて、導電性基部１１４またはグリッド電極１１６のいずれかに）接続される。プロセスコントローラ１０１は、２つのインピーダンスコントローラ１５０、１７０を制御する。プロセスコントローラは、ユーザの指示に応答して、第１および第２のマルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０、１７０のいずれかを介して、選択された周波数の対グラウンド間インピーダンスを増加または減少させることができる。
【００４３】
図２を参照すると、第１のマルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０は、可変バンドリジェクト（「ノッチ」）フィルタのアレイ１５２および可変バンドパス（「通過」）フィルタのアレイ１５４を有する。ノッチフィルタアレイ１５２は、多数のノッチフィルタから構成され、各ノッチフィルタは、狭い周波数帯を阻止し、対象とする各周波数に対して１つのノッチフィルタが設けられている。各ノッチフィルタによって提示されるインピーダンスは、対象とする各周波数に対して完全なインピーダンス制御が実現されるように、可変とすることができる。対象とする周波数には、バイアス周波数ｆｂ、ソース周波数ｆｓ、ｆｓの高調波、ｆｂの高調波、ｆｓとｆｂの相互変調積、および相互変調積の高調波が含まれる。パスフィルタアレイ１５４は、多数のパスフィルタから構成され、各パスフィルタは、狭い周波数帯を通過（狭い周波数帯に対し低インピーダンスを提示）し、対象とする各周波数に対して１つのパスフィルタが設けられている。各ノッチフィルタによって提示されるインピーダンスは、対象とする各周波数に対して完全なインピーダンス制御が実現されるように、可変とすることができる。対象とする周波数には、バイアス周波数ｆｂ、ソース周波数ｆｓ、ｆｓの高調波、ｆｂの高調波、ｆｓとｆｂの相互変調積、および相互変調積の高調波が含まれる。
【００４４】
さらに図２を参照すると、第２のマルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０は、可変バンドリジェクト（「ノッチ」）フィルタのアレイ１７２および可変バンドパス（「通過」）フィルタのアレイ１７４を有する。ノッチフィルタアレイ１７２は、多数のノッチフィルタから構成され、各ノッチフィルタは、狭い周波数帯を阻止し、対象とする各周波数に対して１つのノッチフィルタが設けられている。各ノッチフィルタによって提示されるインピーダンスは、対象とする各周波数に対して完全なインピーダンス制御が実現されるように、可変とすることができる。対象とする周波数には、バイアス周波数ｆｂ、ソース周波数ｆｓ、ｆｓおよびｆｂの高調波、ならびにｆｓとｆｂの相互変調積が含まれる。パスフィルタアレイ１７４は、多数のパスフィルタから構成され、各パスフィルタは、狭い周波数帯を通過（狭い周波数帯に対し低インピーダンスを提示）し、対象とする各周波数に対して１つのパスフィルタが設けられている。各ノッチフィルタによって提示されるインピーダンスは、対象とする各周波数に対して完全なインピーダンス制御が実現されるように、可変とすることができる。対象とする周波数には、バイアス周波数ｆｂ、ソース周波数ｆｓ、ｆｓおよびｆｂの高調波、ならびにｆｓとｆｂの相互変調積が含まれる。
【００４５】
図３は、ノッチフィルタアレイ１５２およびパスフィルタアレイ１５４の一実施形態を有するターゲットのマルチ周波数コントローラを示す。ノッチフィルタアレイ１５２は、一組の直列に接続されたｍ個（ここに、ｍは整数である）の個別のノッチフィルタ１５６−１〜１５６−ｍを有する。各個別のノッチフィルタ１５６は、キャパシタンスＣの可変コンデンサ１５８およびインダクタンスＬのインダクタ１６０から構成され、個別のノッチフィルタは、共振周波数ｆｒ＝１／［２π（ＬＣ）１／２］を有する。各ノッチフィルタ１５６のリアクタンスＬおよびＣは、異なり、特定のノッチフィルタの共振周波数ｆｒが、対象とする周波数の１つに相当し、各ノッチフィルタ１５６が、異なる共振周波数を有するように選択される。各ノッチフィルタ１５６の共振周波数は、ノッチフィルタ１５６が阻止する狭い周波数帯の中心値である。図３のパスフィルタ１５４は、一組の並列に接続されたｎ個（ここに、ｎは整数である）の個別のパスフィルタ１６２−１〜１６２−ｎを有する。各個別のパスフィルタ１６２は、キャパシタンスＣの可変コンデンサ１６４およびインダクタンスＬのインダクタ１６６から構成され、パスフィルタ１６２は、共振周波数ｆｒ＝１／［２π（ＬＣ）１／２］を有する。任意で、各パスフィルタ１６２は、所望の場合はいつでもパスフィルタを無効にすることができる直列のスイッチ１６３をさらに備えうる。各パスフィルタ１６２のリアクタンスＬおよびＣは、異なり、共振周波数ｆｒが、対象とする周波数の１つに相当し、各パスフィルタ１６２が、異なる共振周波数を有するように選択される。各パスフィルタ１６２の共振周波数は、パスフィルタ１６２が通過する、または許可する狭い周波数帯の中心値である。図３の実現形態において、パスフィルタアレイ１５４にはｎ個のパスフィルタ１６２、およびノッチフィルタアレイ１５２にはｍ個のノッチフィルタがある。
【００４６】
第２のマルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０に対するノッチフィルタアレイ１７２およびパスフィルタアレイ１７４は、図４に示すように、同様のやり方で実現されうる。ノッチフィルタアレイ１７２は、一組の直列に接続されたｍ個（ここに、ｍは整数である）の個別のノッチフィルタ１７６−１〜１７６−ｍを有する。各個別のノッチフィルタ１７６は、キャパシタンスＣの可変コンデンサ１７８およびインダクタンスＬのインダクタ１８０から構成され、個別のノッチフィルタは、共振周波数ｆｒ＝１／［２π（ＬＣ）１／２］を有する。各ノッチフィルタ１７６のリアクタンスＬおよびＣは、異なり、特定のノッチフィルタの共振周波数ｆｒが、対象とする周波数の１つに相当し、各ノッチフィルタ１７６が、異なる共振周波数を有するように選択される。各ノッチフィルタ１７６の共振周波数は、ノッチフィルタ１７６が阻止する狭い周波数帯の中心値である。
【００４７】
図４のパスフィルタアレイ１７４は、一組の並列に接続されたｎ個（ここに、ｎは整数である）の個別のパスフィルタ１８２−１〜１８２−ｎを有する。各個別のパスフィルタ１８２は、キャパシタンスＣの可変コンデンサ１８４およびインダクタンスＬのインダクタ１８６から構成され、パスフィルタ１８２は、共振周波数ｆｒ＝１／［２π（ＬＣ）１／２］を有する。任意で、各パスフィルタ１８２は、所望の場合はいつでもパスフィルタを無効にすることができる直列のスイッチ１８３をさらに備えうる。各パスフィルタ１８２のリアクタンスＬおよびＣは、異なり、共振周波数ｆｒが、対象とする周波数の１つに相当し、各パスフィルタ１８２が、異なる共振周波数を有するように選択される。各パスフィルタ１８２の共振周波数は、パスフィルタ１８２が通過する、または許可する狭い周波数帯の中心値である。図４の実現形態において、パスフィルタアレイ１７４にはｎ個のパスフィルタ１８２、およびノッチフィルタアレイ１７２にはｍ個のノッチフィルタ１７６がある。
【００４８】
選択された周波数において、マルチ周波数インピーダンスコントローラのそれぞれを介するＲＦグラウンドリターン経路の精密な制御は、第１のマルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０の各可変コンデンサ１５８、１６４、および第２のマルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０の各可変コンデンサ１７８、１８４を個別に支配するプロセスコントローラ１０１によって実現される。
【００４９】
ここで、図５を参照すると、第１の（ターゲットの）マルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０のパスフィルタアレイ１５４内のｎ個のパスフィルタ１６２−１〜１６２−１１の共振周波数は、高調波であり、ソースおよびバイアス電力の周波数ｆｓおよびｆｂの相互変調積は、以下の周波数を含みうる。２ｆｓ、３ｆｓ、ｆｂ、２ｆｂ、３ｆｂ、ｆｓ＋ｆｂ、２（ｆｓ＋ｆｂ）、３（ｆｓ＋ｆｂ）、ｆｓ−ｆｂ、２（ｆｓ−ｆｂ）、３（ｆｓ−ｆｂ）。
【００５０】
本例では、ｎ＝１１である。第１のマルチ周波数インピーダンスコントローラのノッチフィルタアレイ１５２内のｍ個のノッチフィルタ１５６−１〜１５６−１２の共振周波数も高調波であり、ソースと、バイアス電力の周波数ｆｓおよびｆｂとの相互変調積は、以下の周波数、すなわち、ｆｓ、２ｆｓ、３ｆｓ、ｆｂ、２ｆｂ、３ｆｂ、ｆｓ＋ｆｂ、２（ｆｓ＋ｆｂ）、３（ｆｓ＋ｆｂ）、ｆｓ−ｆｂ、２（ｆｓ−ｆｂ）、３（ｆｓ−ｆｂ）を含みうる。本例では、ｍ＝１２である。共振周波数ｆｓを有するノッチフィルタ１５６−１は、ソース電力ジェネレータ１４４の基本周波数を阻止して、この基本周波数がインピーダンスコントローラ１５０を介して短絡するのを防止する。
【００５１】
さらに図５を参照すると、第２の（バイアスの）マルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０のパスフィルタアレイ１７４内のｎ個のパスフィルタ１８２−１〜１８２−１１の共振周波数は、高調波であり、ソースおよびバイアス電力の周波数ｆｓおよびｆｂの相互変調積は、以下の周波数を含みうる。２ｆｓ、３ｆｓ、ｆｓ、２ｆｂ、３ｆｂ、ｆｓ＋ｆｂ、２（ｆｓ＋ｆｂ）、３（ｆｓ＋ｆｂ）、ｆｓ−ｆｂ、２（ｆｓ−ｆｂ）、３（ｆｓ−ｆｂ）であり、この場合、ｎ＝１１である。第２の（バイアスの）マルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０のノッチフィルタアレイ１７２内のｍ個のノッチフィルタ１７６−１〜１７６−１２の共振周波数も、高調波であり、ソースおよびバイアス電力の周波数ｆｓおよびｆｂの相互変調積は、以下の周波数を含みうる。ｆｂ、２ｆｓ、３ｆｓ、ｆｓ、２ｆｂ、３ｆｂ、ｆｓ＋ｆｂ、２（ｆｓ＋ｆｂ）、３（ｆｓ＋ｆｂ）、ｆｓ−ｆｂ、２（ｆｓ−ｆｂ）、３（ｆｓ−ｆｂ）。本例では、ｍ＝１２である。共振周波数ｆｂを有するノッチフィルタ１７６−１は、バイアス電力ジェネレータ１２０の基本周波数を阻止して、この基本周波数がインピーダンスコントローラ１７０を介して短絡するのを防止する。
【００５２】
上記したように、各パスフィルタ（１６２、１８２）は、その共振周波数がノッチフィルタによって阻止されるべき場合にパスフィルタを無効にする任意選択のスイッチ（それぞれ１６３、１８３）を有することができる。例えば、図３の各パスフィルタ１６２は、直列のスイッチ１６３を有することがあり、図４の各パスフィルタ１８２は、直列のスイッチ１８３を有することがある。しかし、それぞれのコントローラによって、どの周波数が阻止されるべきか、かつどの周波数が許可されるべきかが予めわかった状態で、マルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０、１７０を実現する場合は、特定のコントローラ内部で、ノッチフィルタが、このコントローラによって阻止されるべき各周波数に対して設けられ、パスフィルタは、この阻止される周波数に対して、このコントローラ内では設けられない。そうした実現形態において、個別のコントローラ内部では、ノッチフィルタは、阻止されるべき周波数に対してのみチューニングされるが、パスフィルタは、許可されるべき周波数に対してのみチューニングされ、この二組の周波数は、一実施形態において相互に排他的である。本実現形態によって、パスフィルタの直列のスイッチ１６３、１８３が必要なくなる。
【００５３】
図６は、図１〜３のリアクタを動作させる方法を示す。本方法において、ウエハからのバイアス電力の電流は、図７に示すように、ターゲットへの中央経路Ｉｃと側壁へのエッジ経路Ｉｓとの間で配分される。また、ターゲットからのソース電力の電流は、図８に示すように、ウエハへの中央経路ｉｃと側壁へのエッジ経路ｉｓとの間で配分される。したがって、ターゲットからのソース電力周波数ｆｓにおけるＲＦソース電力に対しては、本方法は、バイアスのインピーダンスコントローラ１７０を介する、ウエハを経由する中央のＲＦグラウンドリターン経路、および側壁を経由するエッジのＲＦグラウンドリターン経路を確立するステップを含む（図６のブロック２００）。ウエハペデスタルからのｆｂにおけるＲＦバイアス電力に対しては、本方法は、ターゲットのインピーダンスコントローラ１５０を介する、ターゲットを経由する中央のＲＦグラウンドリターン経路、および側壁を経由するエッジのＲＦグラウンドリターン経路を確立するステップを含む（図６のブロック２１０）。
【００５４】
本方法の一態様において、側壁を経由するソース電力周波数ｆｓにおける対グラウンド間インピーダンスに対して、バイアスのマルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０を介してｆｓにおける対グラウンド間インピーダンスを減少させることによって、ウエハ中心上のイオン密度が増加し、ウエハエッジ上でのイオン密度が減少する（図６のブロック２１５）。これにより、図９の実線で示す中央が高いイオン密度分布に向かう傾向が強まる。本ステップは、パスフィルタ１８２−３の共振周波数をソース周波数ｆｓに近づけるように調節することによって実施することができる。
【００５５】
別の態様において、側壁を経由するｆｓにおける対グラウンド間インピーダンスに対して、バイアスのマルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０を介してｆｓにおける対グラウンド間インピーダンスを増加させることによって、イオン密度がウエハ中心上で減少し、ウエハエッジ上でのイオン密度が増加する（図６のブロック２２０）。これにより、図９の点線で示す中央が低くエッジが高いイオン密度分布に向かう傾向が強まる。本ステップは、パスフィルタ１８２−３の共振周波数をソース周波数ｆｓからより遠くなるように（離すように）調節することによって実施することができる。
【００５６】
さらなる態様において、側壁を経由するバイアス電力周波数ｆｂにおける対グラウンド間インピーダンスに対して、ターゲットのマルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０を介してｆｂにおける対グラウンド間インピーダンスを減少させることによって、ウエハ中心上のイオンエネルギーが増加し、ウエハエッジ上でのイオンエネルギーが減少する（図６のブロック２２５）。これにより、図１０の実線で示す中央が高いイオンエネルギー分布に向かう傾向が強まる。本ステップは、パスフィルタ１６２−３の共振周波数をバイアス周波数ｆｂに近づけるように調節することによって実施することができる。
【００５７】
さらなる態様において、側壁を経由するｆｂにおける対グラウンド間インピーダンスに対して、ターゲットのマルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０を介してｆｂにおける対グラウンド間インピーダンスを増加させることによって、ウエハ中心上のイオンエネルギーが減少し、ウエハエッジ上でのイオンエネルギーが増加する（図６のブロック２３０）。これにより、図１０の点線で示す中央が低くエッジが高いイオンエネルギー分布に向かう傾向が強まる。本ステップは、パスフィルタ１６２−３の共振周波数をバイアス周波数ｆｂからより遠く離すように調節することによって実施することができる。
【００５８】
図１１は、ウエハ表面またはターゲット表面のいずれか選ばれた一方において、高調波および／または相互変調積、もしくはそれらの高調波を抑制する方法を示す。様々な周波数が、様々な表面において抑制されうる。これは、一応用例では、例えば、同一設計のリアクタ間でチャンバの一致を最適化するために実施することができる。ウエハ表面上で、ある高調波または相互変調積に相当する特定の周波数成分を抑制するために（図１１のブロック３００）、この周波数におけるプラズマ電流成分を、側壁または天井部もしくはターゲットなどのウエハ表面以外の表面に方向転換させる。望ましくない周波数成分をウエハから天井部に方向転換させるために、ペデスタルのマルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０を介してこの特定の周波数における対グラウンド間インピーダンスを増加させる（図１１のブロック３０５）。これは、もしある場合には、この周波数に最も近い関係にあるパスフィルタアレイ１７４内の１つのパスフィルタを離調するか無効にするかによって達成されうる（ブロック３１０）。加えて、ノッチフィルタアレイ１７２内の対応するノッチフィルタは、この特定の周波数に近づけるようにチューニングされうる（ブロック３１５）。任意で、または追加で、望ましくない周波数成分は、望ましくない周波数成分をターゲット１４０に方向転換させることによって、ウエハ表面から取り去られる。これは、望ましくない成分を、ターゲット１４０を介してグラウンドに方向転換し、ウエハから離れるように、ターゲットのマルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０を介して特定の周波数における対グラウンド間インピーダンスを減少させることによって達成されうる（ブロック３２０）。この後者のステップは、望ましくない成分の周波数により近い対応する共振周波数を有するパスフィルタ１５６の１つをチューニングすることによって達成されうる（ブロック３２５）。
【００５９】
ターゲット表面において、ある高調波または相互変調積に対応する特定の周波数成分を抑制するために（ブロック３３０）、ターゲットのマルチ周波数インピーダンスコントローラ１５０を介してこの特定の周波数における対グラウンド間インピーダンスを増加させる（ブロック３３５）。これは、この周波数に最も近い関係にあるパスフィルタアレイ１５４内の１つのパスフィルタを離調する（または、切断する）ことによって達成されうる（ブロック３４０）。加えて、ノッチフィルタアレイ１５２内の対応するノッチフィルタは、この特定の周波数に近づけるようにチューニングされうる（ブロック３４５）。任意で、および加えて、ペデスタルのマルチ周波数インピーダンスコントローラ１７０を介してこの同じ周波数における対グラウンド間インピーダンスを減少させ、これらの成分をターゲットから離して、グラウンドに方向転換させる（ブロック３５０）。この後者のステップは、パスフィルタアレイ１７４の１つのパスフィルタをこの特定の周波数にチューニングすることによって達成されうる（ブロック３５５）。
【００６０】
前記のステップの一部は、ウエハ表面またはターゲット表面において所望の周波数成分を促進するために用いられうる。プラズマ電流周波数成分は、スパッタリング、または堆積、もしくはエッチングなどのプラズマの特定の働きを促進または向上させる周波数成分となるように選ばれうる。例えば、選ばれたプラズマ電流周波数成分は、そうした目的のために、ターゲットに向けられるか、または方向転換される。この方向付け、または方向転換は、ブロック３２５のステップを実施することによって達成することができ、このステップにおいて、選ばれたプラズマ電流周波数成分は、ターゲット１４０に方向転換される。方向転換は、ウエハ表面から、選ばれた周波数成分を跳ね返すようにブロック３１５のステップをさらに実施することによって、より完璧になりうる。
【００６１】
別の選ばれたプラズマ電流周波数成分は、同様のまたは他の目的（例えば、ウエハ表面でのエッチ速度、堆積速度、スパッタ速度を向上させる）のために、ウエハ表面に方向転換されうる。この方向転換は、ブロック３５５のステップを実施することによって達成することができ、このステップにおいて、選ばれたプラズマ電流成分がウエハ表面に方向転換される。この方向転換は、ターゲット表面から、選ばれた周波数成分を跳ね返すようにブロック３４５のステップをさらに実施することによって、より完璧になりうる。一例として、選ばれた周波数成分は、スパッタリングなどの特定のプラズマの働きを促進する周波数（基本周波数または高調波、もしくは相互変調積）である。ターゲットにスパッタせずに、ウエハにスパッタすることが望まれる場合は、この周波数成分は、ターゲットのインピーダンスコントローラ１５０を介してこの周波数におけるインピーダンスを増加させ、同時にバイアスのインピーダンスコントローラ１７０を介する同一の周波数におけるインピーダンスを減少させることによって、ターゲットから離れるように方向転換され、ウエハに向けられる。逆に、ウエハにスパッタせずに、ターゲットにスパッタすることが望まれる場合は、この周波数成分は、ターゲットのインピーダンスコントローラ１５０を介してこの周波数におけるインピーダンスを減少させ、同時にバイアスのインピーダンスコントローラ１７０を介して同一の周波数におけるインピーダンスを増加させることによって、ウエハから離れるように方向転換され、ターゲットに向けられる。所望のプラズマの効果は、特定の一組の複数の周波数成分を用いて得ることができる。そうした場合、複数の周波数成分は、上記に従って同時に動作する複数のノッチおよび／またはパスフィルタを使用して、上記のやり方で制御される。
【００６２】
上記の特徴は、スパッタターゲットのないプラズマリアクタ、例えば、物理的気相堆積以外の処理に適合したプラズマリアクタ内で実施されてよい。そうしたリアクタでは、例えば、図１のターゲット１４０およびＤＣ電源１４２はなく、ＲＦソース電力ジェネレータ１４４および整合器１４６が天井部１０４に結合されうる。そうした場合の天井部１０４は、プラズマソース電力をチャンバ１００内に容量的に結合させるための電極の形態で、プラズマソース電力アプリケータとして機能する。代替の実施形態において、ソース電力ジェネレータ１４４および整合器１４６は、天井部において、例えば、コイルアンテナなどの他のＲＦソース電力アプリケータに結合されてもよい。
【００６３】
本発明のさらなる実施形態では、ペデスタル上の基板のターゲットに対する容量性および誘導性結合のチューニングは、ステッピングモータなどのモータによってある設定値に定められる可変コンデンサを適用することによって達成される。この可変コンデンサは、基板インピーダンスを調節し、それによって基板上に構築されるバイアス量を調節する。
【００６４】
インピーダンスコントローラ１７０のインピーダンスが、インピーダンスコントローラ１７０内の可変コンデンサ１７８および／または１８４によって調節されうることを上で示した。同様の製品または基板を処理するための特定の共通設計の反応チャンバは、同一の動作状態か、または同一の動作状態に近い動作状態に定められうることが望ましい。これは、オペレータもしくはプロセッサ、または両方の連携によって、コントローラに同一の設定値または同一の設定値に近い設定値が提供されることによって達成されうる。これらの設定値には、電源などに対する動作設定値が含まれうる。処理チャンバの一実施形態におけるインピーダンスコントローラ内の共通のインピーダンス設定値は、少なくとも２つの処理チャンバにとって同一の動作状態または同一の動作状態に近い動作状態を達成するための共通の設定値である。さらなる実施形態におけるインピーダンス設定値は、ペデスタルとグラウンド間の可変インピーダンスのインピーダンス設定値に関連する。さらなる実施形態において、インピーダンスは、いくつかの電子的なキャパシタンスまたはある範囲の電子的なキャパシタンスのうちの１つを有するように動作させることが可能な可変コンデンサによって可変とすることができる。
【００６５】
そうした可変コンデンサは既知であり、例えば、Ｃｏｍｅｔ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ’ｓ  Ｏｆｆｉｃｅ  ｉｎ  Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡから入手可能である。
【００６６】
たとえ処理チャンバが同じ設計であっても、チャンバ間にばらつきがあることがあり、個々のパラメータ設定値が、同一の処理結果または同一の処理結果に近い処理結果を達成するために変わりうる。チャンバは、所望の結果のために特定の（共通の）方策を備えることができる。チャンバのコントローラは、標準的な方策における少なくとも１つのパラメータを調節して、既知のばらつきに対する所定の設定値を調節し所望の結果を達成しうる。
【００６７】
一実施形態において、チャンバにおける可変コンデンサの設定値は、所望の処理結果に関連する最適なイオンエネルギー分布またはイオン密度分布のために所望のインピーダンス調節を実現するように、標準的な方策と比較してあるばらつきを有するように決定されうる。さらなる実施形態において、所望のキャパシタンスまたはキャパシタンス設定値は、チャンバのコントローラ内でプログラムされうる。可変コンデンサは、所望のキャパシタンスために特定の位置に設定されうる。所望の設定点に基づいて、プロセッサは、ステッパモータなどのモータを制御して、可変コンデンサを所望の設定値に定めうる。可変コンデンサの所望の設定点は、この設定点における電圧または電流の値によって決定されうる。プロセッサは、この電圧および電流の値が達成されるまで、コンデンサのキャパシタンスを変化させるようにプログラムされる。この場合の可変コンデンサは、プロセッサにフィードバックを行い、感知された電圧または電流について所望の値が達成されるまで可変コンデンサのキャパシタンスを調節し続ける電圧または電流センサと関連づけられている。
【００６８】
上記により、例えば特定の方策に関連する所望の共通の結果のために、可変コンデンサの設定値がチャンバ間のばらつきに対して調節されるが、それでもなお所望の結果を達成することが可能となる。また、チャンバは、メニュー方式の自動コントローラを備えることが可能であって、同様のチャンバが、あるメニュー選択肢が選択されたとき、パラメータ設定値を手動で調節する必要なしに、同一のまたは同一に近い製品を処理し、供給するためにプログラムされ、制御される。一実施形態において、所定の結果を達成するために、どの程度、可変コンデンサの設定値などの設定値を調節しなければならないのかを決める較正ステップを行わなければならないことがある。一旦較正が行われれば、プロセスコントローラをプログラムして、可変コンデンサを所定の位置に定めることができる。さならなる実施形態において、可変コンデンサの位置は、最適な設定値が達成されるように印加される電流または電圧に関連づけられてよい。センサはプロセッサと共同して、可変コンデンサを所望の電圧または電流値に対応する位置に定める。
【００６９】
次に、上記により、チャンバ間のばらつきを考慮して、所望のおよび所定の結果に基づいてチャンバのインピーダンスのチューニングが実現される。
【００７０】
ここで図１２を参照し、可変コンデンサを使用する本発明の１つまたは複数の態様を説明する。
【００７１】
図１２は、本発明の一態様によるフィードバック回路を有する可変コンデンサチューニング回路を示す。この回路は、様々なＲＦ物理的気相堆積タイプのチャンバにおいて使用されうる。例えば、可変コンデンサ１０は、図１、２、および４の箱１７０において使用されうる。したがって、処理を改善するために、知られているように、他の構成要素を含みうることがわかる。しかし、本発明の一態様によれば、図１２に示すように、モータ制御可変コンデンサ１０が含まれている。
【００７２】
この回路によって、ウエハ／基板上に金属または非金属の層を堆積させることができる。以下に議論するように、可変容量性チューニング回路は、所与の設定点に対して自動化されうる。設定点は、電流、電圧、または可変コンデンサのキャパシタンスのフルスケールの割合であってよい。設定点は、所望の処理に依存しうる。
【００７３】
図１２を参照すると、本発明の適応チューナコンデンサ回路１は、可変コンデンサ１０，グラウンドに接続されうる出力部１６、任意選択のセンサ１８、任意選択のインダクタ２０、インターフェース２２、プロセッサ２４、モータコントローラ２６，およびモータ２８を有することができる。回路は、ペデスタルに接続する接続点２７を有する。任意選択のインダクタ２０は、可変インダクタであってよい。モータ２８は、可変コンデンサ１０のキャパシタンスを変えることができる方法で可変コンデンサ１０に取り付けられるステッパモータであることが好ましい。センサ１８は、例えば、コンデンサを通る電流を感知するため回路内に配置されてよい。
【００７４】
可変コンデンサ１０を通る電流は、インダクタ２０を介して供給され、センサ１８を通過しうる。インダクタ２０は任意である。インダクタ２０は、あるバンドパス特性を有する本発明のチューナ回路を生成するために設けられることがある。センサ１８も、任意であって、使用する場合は、回路内の点２７、１２、または１４に配置されてよい。
【００７５】
可変コンデンサは、ハウジング２９内に設置することができる。ハウジングは、任意のグラウンド接続部３１を介して設置されうる。可変コンデンサ１０の出力部１６は、接続部３２を通ってハウジング２９に接続され、したがって１６はハウジングと同じポテンシャルを有する。ハウジングが接地され、接続部３２が存在する場合、１６もグラウンドの電位を有する。
【００７６】
本発明の様々な態様によると、他の構成要素が図１２の回路１内に設けられうることが意図されている。センサ回路１８は任意であり、可変コンデンサ１０の出力を決めるセンサを含みうる。センサは、電圧センサまたは電流センサであってよい。これらのセンサは、以下に説明するように、モータを制御し、可変コンデンサ１０の動作設定点を制御するためのフィードバックを提供するために使用される。
【００７７】
センサ回路１８は、もし含まれる場合は、インターフェース２２にフィードバック信号を供給する。インターフェース２２は、このフィードバック信号をプロセッサ２４に供給する。プロセッサ２４は、専用の電子回路であってよく、またはマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラをベースとする回路であってもよい。インターフェース２２は、任意である。インターフェース２２は、可変コンデンサの位置を設定するため手動のインターフェースを提供しうる。また、インターフェース２２は、可変コンデンサのキャパシタンス設定値を反映する信号を供給しうる。インターフェース２２は、可変コンデンサの実際の設定値を可視的に示す可動目盛りを提供するためモータに接続されうる。
【００７８】
プロセッサ２４は、モード制御信号およびセンサの出力に従ってモータ２８を制御するモータコントローラ２６を制御する。モータコントローラ２６によって、好ましくはステッパモータであるモータ２８は、モード制御信号およびセンサの出力に応じて可変コンデンサ１０のキャパシタンスを変化させるように、その位置をステップしていく。したがって、可変コンデンサは、ある範囲のキャパシタンス値、少なくとも異なるキャパシタンスである第１のキャパシタンスおよび第２のキャパシタンスに定められうる。ある範囲のキャパシタンスにある可変コンデンサの各キャパシタンスは、可変コンデンサの状態に対応する。可変コンデンサの状態は、ある周波数におけるインピーダンス値に相当する。一実施形態において、可変コンデンサは、第１の周波数におけるインピーダンスを実現するため第１の状態に定められる。
【００７９】
一実施形態における可変コンデンサ１０の状態は、インターフェース２２の位置として、またはモータ２８の位置として、もしくはセンサ１８によって測定された電流または電圧として、あるいは可変コンデンサの状態を定義する他の全ての現象において定義されうる。さらなる実施形態における可変コンデンサの状態は、チャンバを処理稼働させたときに所望される結果に関する方策のために、プロセスコントローラにおいてコード化される。可変コンデンサの状態は、所望の結果に関連するチャンバ間のばらつきに対して調節されることが好ましい。したがって、プロセスコントローラがチャンバ内での所定の処理を実施するように開始されたとき、可変コンデンサの所望の状態が、例えば処理方策を格納するメモリから取り出され、例えばモータコンローラ２６からモータ２８を通じて可変コンデンサ１０を所望の位置に置くようにプロセッサ２４に指示する。所望の位置は電流または電圧などの変動する要因に左右されうることを理解されたい。チャンバ処理の間、電流は変化しうる。プロセッサ２４によって、可変コンデンサは、処理期間中、電流もしくは電圧における変動に追従することができ、または所定の制御命令に従って電流もしくは電圧における変動に順応することができる。
【００８０】
さらなる実施形態において、可変コンデンサの状態は、チャンバ内の処理の段階に関連している。プロセスコントローラは、可変コンデンサの状態を、例えば、処理の段階に基づいて新しい状態に変更するように指示を与えることができる。
【００８１】
図１３は、本発明の一態様によるセンサ回路１８の一実施形態を示す。本実施形態において、センサ回路１８は、電流センサ６０、電圧センサ６２、およびスイッチ６４を有する。スイッチ６４は、可変コンデンサ１０から直接的に、または間接的に入力を受け取る。スイッチ６４への入力は、出力部１６にも供給される。
【００８２】
スイッチ６４は、制御入力７０の信号の値に応じて、スイッチ６４の入力部において受け取る電力をスイッチ６４の出力部の１つに選択的に供給する。図１２に示すように、制御入力７０は、モード制御入力信号に応じてプロセッサ２４によって供給される。
【００８３】
プロセッサ２４は、図１２のライン３０の入力に基づいて、どの設定点が望ましいか、スイッチ６４をどのように制御すべきかを決める。設定点は、一定電圧が望ましい場合は電圧であってもよい。モード制御入力が電圧制御モードを指定する場合、プロセッサ２４は、スイッチ６４が電圧センサ６２を可変コンデンサ１０の出力部に接続するようにさせ、さらにプロセッサ２４は、電圧センサ６２の出力に基づいてモータコントローラ２６を制御して、可変コンデンサ１０の出力部で一定電圧を維持する。
【００８４】
モード制御入力信号が電流制御モードを指定する場合、プロセッサ２４は、スイッチ６４が電流センサ６０を可変コンデンサ１０の出力部に接続するようにさせ、さらに電流センサ６０の出力に基づいてモータコントローラ２６を制御して、可変コンデンサ１０の出力部で一定電流を維持する。
【００８５】
モード制御入力信号が設定点モードを指定する場合、プロセッサ２４は、モード制御入力信号によって指定された設定点に基づいてモータコントローラを制御して、指定された設定点に従ってモータに可変コンデンサのキャパシタンスを変えさせる。
【００８６】
プロセッサ２４は、専用のインターフェース回路であってもよい。インターフェース回路またはプロセッサ２４の主な目的は、今し方述べたように、モード制御入力、電圧センサ出力、および電流センサ出力に応じて、モータコントローラを制御することである。モード制御入力が設定点を指定する場合、モータコントローラ２６は、この入力によって指定されるキャパシタンスを生成するように制御される。モード制御入力が電圧モードを指定する場合、モータコントローラ２６は、電圧センサ６２の出力に応じてモータ２８を制御して、コンデンサ１０において一定電圧を維持する。モード制御入力が電流モードを指定する場合、モータコントローラ２６は、モータ２８を制御して、コンデンサ１０において一定電流を維持する。
【００８７】
上記したように、図１３の制御回路は任意選択である。選択可能な設定点のみが所望される場合、プロセッサ２４は、その所望される設定点を受け取り、モータコントローラ２６を介してモータ２８を制御して、その所望される設定点に達することができる。この設定点は、所望される処理に基づいて選択されうる。一定電圧の設定点が所望される場合、電圧センサも供給されうる。一定電流の設定点が所望される場合、電流センサが供給されうる。
【００８８】
よく知られたいずれのタイプの電圧センサも本発明の様々な態様により使用されうる。同様に、よく知られたいずれのタイプの電流センサも本発明の様々な態様により使用されうる。電圧センサおよび電流センサは、両方とも当技術分野ではよく知られている。
【００８９】
図１４は、モータコントローラ２６によってモータ２８がその様々な位置をステップしたときの可変コンデンサ１０の電圧出力Ｖおよび電流出力Ｉを示す。見てわかるように、可変コンデンサ１０は、本発明の様々な態様に従ってモータ２８およびモータコントローラ２６によって十分におよび正確に制御されている。
【００９０】
図１５〜１７は、物理的気相堆積処理において本発明の様々な態様によるフィードバックを有する可変容量性チューナを使用した５０のウエハにわたる処理結果を示す。ＲＳはシート抵抗である。これは当技術分野でよく知られている用語である。これは面積で規格化した抵抗であって、その結果このシート抵抗は材料の抵抗および厚さのみに依存する。図１５は、５０のウエハ全てにわたるＲＳを示す。この図は、本発明の可変容量性チューナを使用するＲＳにおける許容可能なばらつきを示す。
【００９１】
図１６は、物理的気相堆積処理において本発明の可変容量性チューナ回路を使用した５０のウエハ全体にわたって得られた厚さのばらつきを示す。再度、図１６は、本発明の可変チューナ回路を使用するウエハの厚さにおける許容可能なばらつきを示す。
【００９２】
図１７は、物理的気相堆積処理において本発明の可変容量性チューナ回路を使用した５０のウエハ全体にわたって得られた抵抗のばらつきを示す。再度、図１７は、本発明の可変チューナ回路を使用するウエハの抵抗における許容可能なばらつきを示す。
【００９３】
また、ペデスタル上に支持されたウエハへの物理的気相堆積またはエッチングなどのプラズマ処理を行う新規な方法が提供される。本方法は、ペデスタル上にウエハを支持するステップ、およびペデスタルに、可変コンデンサのキャパシタンスに基づいてある周波数範囲において電力を供給するステップを含む。
【００９４】
入力信号は、可変コンデンサに対するキャパシタンスを指定する回路に対して動作設定点を指定する。また、本方法は、センサを用いて電圧または電流を感知するステップ、およびセンサの出力を、可変コンデンサを所望の位置に配置するモータコントローラを制御するフィードバック回路に供給するステップを含む。
【００９５】
上記したように、センサは電圧センサであってよく、フィードバック回路は、可変コンデンサの出力部において電圧を監視し、モータコントローラを制御して、可変コンデンサの出力部における電圧を一定値に維持する。また、センサは、電流センサであってよく、フィードバック回路は可変コンデンサの出力部において電流を監視し、モータコントローラを制御して、可変コンデンサの出力部における電流を一定値に維持する。
【００９６】
上記したことは、本発明の実施形態を対象としているが、本発明には他の実施形態およびさらなる実施形態が、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考案可能であり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2018035443.tif 000003
【図２】
2018035443.tif 000004
【図３】
2018035443.tif 000005
【図４】
2018035443.tif 000006
【図５】
2018035443.tif 000007
【図６】
2018035443.tif 000008
【図７】
2018035443.tif 000009
【図８】
2018035443.tif 000010
【図９】
2018035443.tif 000011
【図１０】
2018035443.tif 000012
【図１１】
2018035443.tif 000013
【図１２】
2018035443.tif 000014
【図１３】
2018035443.tif 000015
【図１４】
2018035443.tif 000016
【図１５】
2018035443.tif 000017
【図１６】
2018035443.tif 000018
【図１７】
2018035443.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月6日(2017.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明細書に記載された発明。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
上記したことは、本発明の実施形態を対象としているが、本発明には他の実施形態およびさらなる実施形態が、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考案可能であり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。  また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
側壁および天井部を有し、前記側壁がＲＦグラウンドに結合するチャンバと、
前記天井部に面する支持体表面および前記支持体表面の下にあるバイアス電極を有するチャンバ内部の加工物支持体と、
前記天井部にあるスパッタターゲットと、
前記スパッタターゲットに結合する第１の周波数のＲＦソース電源、および前記バイアス電極に結合する第２の周波数のＲＦバイアス電源と、
第１の組の周波数において少なくとも第１の調節可能なインピーダンスを提供するマルチ周波数インピーダンスコントローラであって、モータによって２つの状態のうちの少なくとも１つに配置することが可能な可変コンデンサを備え、前記可変コンデンサの前記少なくとも２つの状態が異なるキャパシタンスを有する、マルチ周波数インピーダンスコントローラと
を備える物理的気相堆積プラズマリアクタ。
（態様２）
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサと直列に接続された誘導性素子をさらに備える、態様１に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
（態様３）
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するためのプロセッサをさらに備える、態様１に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
（態様４）
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するための電流センサをさらに備える、態様３に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
（態様５）
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するための電圧センサをさらに備える、態様３に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
（態様６）
前記可変コンデンサの状態が、プロセスコントローラにおける処理方策と関連づけられている、態様１に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
（態様７）
前記可変コンデンサ用のハウジングをさらに備える、態様１に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
（態様８）
前記処理方策が、チャンバ間のばらつきに対して調節された共通の処理方策である、態様６に記載の物理的気相堆積プラズマリアクタ。
（態様９）
ＲＦグラウンドに結合している側壁および天井部を有するチャンバであって、材料堆積のためのプラズマを維持するチャンバと、
前記天井部に面する支持体表面および前記支持体表面の下にあるバイアス電極を有するチャンバ内部の加工物支持体と、
前記天井部にあるソース電力アプリケータと、
前記ソース電力アプリケータに結合する第１の周波数のＲＦソース電源、および前記バイス電極に結合する結合する第２の周波数のＲＦバイアス電源と、
第１の組の周波数において少なくとも第１の調節可能なインピーダンスを提供するマルチ周波数インピーダンスコントローラであって、モータによって２つの状態のうちの少なくとも１つに配置することが可能な可変コンデンサを備え、前記可変コンデンサの前記少なくとも２つの状態が異なるキャパシタンスを有する、マルチ周波数インピーダンスコントローラと
を備えるプラズマリアクタ。
（態様１０）
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサと直列に接続された誘導性素子をさらに備える、態様９に記載のプラズマリアクタ。
（態様１１）
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するためのプロセッサをさらに備える、態様９に記載のプラズマリアクタ。
（態様１２）
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するための電流センサをさらに備える、態様９に記載のプラズマリアクタ。
（態様１３）
前記マルチ周波数インピーダンスコントローラが、前記可変コンデンサの前記モータを制御するための電圧センサをさらに備える、態様９に記載のプラズマリアクタ。
（態様１４）
前記可変コンデンサの状態が、プロセスコントローラにおける処理方策に関連づけられている、態様９に記載のプラズマリアクタ。
（態様１５）
前記処理方策が、チャンバ間のばらつきに対して調節された共通の処理方策である、態様９に記載のプラズマリアクタ。
【外国語明細書】
2018035443000001.pdf