(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマおよびエッチングの均一性をウエハに提供するウエハ処理装置を提供する。【解決手段】ウエハ処理装置は、処理チャンバ内の上側電極１０４および下側電極１０８と、第１、第２、第３の高周波電源１１８および第４の高周波電源１２０と、１または複数の共振回路２０２、２０４、２０６とを備える。第１、第２および第３の高周波電源１１８は、下側電極１０８に接続されている。上側電極１０４は、第４の高周波電源１２０、電気的接地、もしくは、１または複数の共振回路２０２、２０４、２０６に接続される。１または複数の共振回路の各々は、上側電極および電気的接地の間に接続されており、共振回路の周波数依存インピーダンスを変化させるよう動作可能な同調素子を備える。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置であって、
前記下側電極に接続された第１の高周波電源、第２の高周波電源、および第３の高周波電源と、
前記上側電極に接続された第４の高周波電源と、
前記上側電極および電気的接地の間に接続された第１の共振回路であって、前記第１の共振回路の周波数依存インピーダンスを変化させるよう動作可能な同調素子を備える第１の共振回路と
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記同調素子は、前記周波数依存インピーダンスの最大値が前記第１の高周波電源の周波数に対応するように、前記第１の共振回路の前記周波数依存インピーダンスを設定するよう動作可能である装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記第１の共振回路は、
インダクタと、
前記電気的接地および前記インダクタの間に直列接続された可変コンデンサと
を備え、
前記チャンバの浮遊容量が前記インダクタおよび前記接地の間に存在する装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、さらに、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第２の共振回路を備える装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、さらに、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第３の共振回路を備える装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、さらに、
システムコントローラを備え、
前記システムコントローラは、前記第１、第２、第３、および第４の高周波電源の各々を、ウエハ処理動作中に独立してオンまたはオフのいずれかに設定するよう動作可能であると共に、前記第１の共振回路を前記上側電極に対して接続または切断するよう動作可能である装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記システムコントローラは、さらに、前記上側電極を前記電気的接地に対して接続または切断するよう動作可能である装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記ウエハ処理装置は、
前記第１の高周波電源は、６０ＭＨｚの周波数に設定可能であり、
前記第２の高周波電源は、２７ＭＨｚの周波数に設定可能であり、
前記第３の高周波電源は、２ＭＨｚの周波数に設定可能であり、
前記第４の高周波電源は、４００ｋＨｚの周波数に設定可能である
構成を備える装置。
【請求項９】
処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置であって、
前記下側電極に接続された第１の高周波電源、第２の高周波電源、および第３の高周波電源と、
第４の高周波電源と、
第１の共振回路と、
第１のスイッチ、第２のスイッチ、および第３のスイッチと
を備え、
前記第１のスイッチは前記上側電極を前記第４の高周波電源に接続するよう動作可能であり、前記第２のスイッチは前記上側電極を前記第１の共振回路に接続するよう動作可能であり、前記第３のスイッチは前記上側電極を第１の電圧に接続するよう動作可能である装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、さらに、
第２の共振回路と、
前記上側電極を前記第２の共振回路に接続するよう動作可能な第４のスイッチと
を備える装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、さらに、
第３の共振回路と、
前記上側電極を前記第３の共振回路に接続するよう動作可能な第５のスイッチと
を備える装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の装置であって、前記第１の高周波電源の周波数は６０ＭＨｚであり、前記第２の高周波電源の周波数は２７ＭＨｚであり、前記第３の高周波電源の周波数は２ＭＨｚであり、前記第４の高周波電源の周波数は４００ｋＨｚである装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の装置であって、さらに、
前記ウエハを処理するためのレシピに基づいて前記第１の高周波電源を有効にするよう動作可能な第１の電力コントローラを備える装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の装置であって、さらに、
前記第１、第２、第３、および第４の高周波電源の電力レベルを設定するよう動作可能なシステムコントローラを備える装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の装置であって、前記第４の高周波電源の周波数は０．１から１０ＭＨｚの範囲にある装置。
【請求項１６】
処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置においてウエハを処理するための方法であって、
前記ウエハを処理するためのレシピを受信する工程と、
前記レシピに基づいて、第１の高周波電源、第２の高周波電源、第３の高周波電源、および第４の高周波電源の各々を有効または無効にする工程であって、前記第１の高周波電源、前記第２の高周波電源、および前記第３の高周波電源は前記下側電極に接続されている工程と、
前記上側電極を前記第４の高周波電源に対して接続または切断するために、前記レシピに基づいて第１のスイッチのポジションを設定する工程と、
前記上側電極を第１の共振回路に対して接続または切断するために、前記レシピに基づいて第２のスイッチのポジションを設定する工程と、
前記上側電極を電気的接地に対して接続または切断するために、前記レシピに基づいて第３のスイッチのポジションを設定する工程と、
前記ウエハを処理する工程と
を備える方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、
前記第１の共振回路の周波数依存インピーダンスの最大値が前記第１の高周波電源の周波数に対応するように、前記周波数依存インピーダンスを設定する工程を備え、
前記周波数依存インピーダンスを設定する工程は、前記第１の共振回路内の同調素子を調整する工程を含む方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、
前記ウエハを処理するための前記レシピ内の次の動作を確認する工程と、
前記次の動作に基づいて、前記第１の高周波電源、第２の高周波電源、および第３の高周波電源の各々を有効または無効にする工程と、
前記次の動作に基づいて前記スイッチの前記ポジションを設定する工程と
を備える方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、
前記ウエハを処理する前に、前記第１、第２、第３、および第４の高周波電源の電力レベルを前記レシピに基づいて設定する工程と、
前記第１の高周波電源の前記周波数で共振を達成するように、前記第１の共振回路の可変コンデンサの静電容量の値を設定する工程と
を備える方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法であって、前記方法の工程は、１または複数のプロセッサによって実施される場合にコンピュータプログラムによって実行され、前記コンピュータプログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体に格納される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本願は、その主題が、２０１１年１１月２１日出願の米国特許出願第１３／３０１，７２５号「ＴＲＩＯＤＥ  ＲＥＡＣＴＯＲ  ＤＥＳＩＧＮ  ＷＩＴＨ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＲＡＤＩＯＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＰＯＷＥＲＳ」に関連しており、そのすべてが参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本実施形態は、ウエハ処理装置に関し、特に、ウエハ処理装置でウエハを処理するための装置、方法、およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
集積回路の製造は、ドープシリコンの領域を含むシリコン基板（ウエハ）を化学反応プラズマに暴露させる工程を含んでおり、その工程で、サブミクロンのデバイスフィーチャ（例えば、トランジスタ、コンデンサなど）が基板上にエッチングされる。第１の層が加工されると、いくつかの絶縁（誘電体）層が第１の層の上に形成され、ホール（ビアとも呼ばれる）およびトレンチが、導電性のインターコネクタを配置するために材料にエッチングされる。
【０００４】
半導体ウエハ製造に用いられる現行のプラズマ処理システムは、ラジカル分離、ラジカル流束、イオンエネルギ、およびウエハに供給されるイオン流束を制御するために、相互に大きく依存した制御パラメータを利用する。例えば、現行のプラズマ処理システムは、ウエハの存在下で生成された単一のプラズマを制御することによって、必要なラジカル分離、ラジカル流束、イオンエネルギ、およびイオン流束を達成しようとする。残念ながら、化学物質の解離およびラジカルの形成は、イオン生成およびプラズマ密度に結びついており、所望のプラズマ処理条件を達成するために協調しない。
【０００５】
一部の半導体処理装置は、幅広い用途で利用されうる。しかしながら、各用途の要件は、実質的に多様でありうるため、ウエハ処理プロセスを構成するための適切な制御（例えば、チャンバ内のプラズマ化学の制御）なしに同じ処理装置ですべての用途に対応するのは困難な場合がある。チャンバ内のイオンエネルギの制御が欠如していると、所望のプロセス化学の制御が制限される。制御が適切でない場合、ウエハ上で、不均一な蒸着および不均一なエッチングが起こりうる。
実施形態は、このような課題に対処するものである。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の実施形態は、ウエハを処理するための回路、方法、システム、およびコンピュータプログラムを提供する。本実施形態は、処理、装置、システム、デバイス、または、コンピュータ読み取り可能な媒体に記録された方法など、種々の形態で実施できることを理解されたい。以下に、いくつかの実施形態を記載する。
【０００７】
一実施形態において、ウエハ処理装置が、処理チャンバの上側および下側電極と、第１の高周波（ＲＦ）電源、第２のＲＦ電源、第３のＲＦ電源、および第４のＲＦ電源と、１または複数の共振回路とを備える。第１、第２、および第３のＲＦ電源は、下側電極に接続されている。上側電極は、第４のＲＦ電源、電気的接地、もしくは、１または複数の共振回路に接続されうる。１または複数の共振回路の各々は、下側電極に接続されたＲＦ電源の周波数の内の１つで共振する。一実施形態において、第１の共振回路が上側電極および電気的接地の間に接続されており、第１の共振回路の周波数依存インピーダンスを変化させるよう動作可能な同調素子を備える。ウエハ処理装置は、プラズマおよびエッチングの均一性をウエハに提供するために、ウエハ処理動作のためのＲＦ電源と、上側電極への接続とを選択するよう構成可能である。
【０００８】
別の実施形態において、ウエハ処理装置が、処理チャンバの上側および下側電極と、第１の高周波（ＲＦ）電源、第２のＲＦ電源、第３のＲＦ電源、および第４のＲＦ電源と、第１の共振回路と、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第３のスイッチとを備える。第１、第２、および第３のＲＦ電源は、下側電極に接続されている。さらに、第１のスイッチは上側電極を第４のＲＦ電源に接続するよう動作可能であり、第２のスイッチは上側電極を第１の共振回路に接続するよう動作可能であり、第３のスイッチは上側電極を第１の電圧に接続するよう動作可能である。一実施形態において、第１の電圧は、電気的接地である。
【０００９】
さらに別の実施形態において、処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置でウエハを処理するための方法が、ウエハを処理するためのレシピを受信する動作と、レシピに基づいて、第１の高周波（ＲＦ）電源、第２のＲＦ電源、第３のＲＦ電源、および第４のＲＦ電源の各々を有効または無効にする動作とを備える。第１、第２、および第３のＲＦ電源は、下側電極に接続されている。さらに、上側電極を第４のＲＦ電源に対して接続または切断するために、第１のスイッチのポジションがレシピに基づいて設定され、上側電極を第１の共振回路に対して接続または切断するために、第２のスイッチのポジションがレシピに基づいて設定される。方法は、さらに、上側電極を電気的接地に対して接続または切断するために、レシピに基づいて第３のスイッチのポジションを設定する動作と、ウエハを処理する動作とを備える。
【００１０】
添付の図面を参照して行う以下の詳細な説明から、別の態様が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
実施形態は、添付の図面に関連して行う以下の説明を参照することによって最も良好に理解できる。
【００１２】
【図１】一実施形態に従ったエッチングチャンバを示す図。
【００１３】
【図２Ａ】１または複数の共振回路を備えたエッチングチャンバの一実施形態を示す図。
【図２Ｂ】１または複数の共振回路を備えたエッチングチャンバの一実施形態を示す図。
【図２Ｃ】１または複数の共振回路を備えたエッチングチャンバの一実施形態を示す図。
【図２Ｄ】１または複数の共振回路を備えたエッチングチャンバの一実施形態を示す図。
【図２Ｅ】１または複数の共振回路を備えたエッチングチャンバの一実施形態を示す図。
【００１４】
【図３Ａ】一実施形態に従って、共振回路を示す図。
【図３Ｂ】一実施形態に従って、共振回路のインピーダンスを計算するための式を示す図。
【００１５】
【図４Ａ】一実施形態に従って、６０ＭＨｚ共振回路を備えた処理装置の性能について示したグラフ。
【図４Ｂ】一実施形態に従って、６０ＭＨｚ共振回路を備えた処理装置の性能について示したグラフ。
【図４Ｃ】一実施形態に従って、６０ＭＨｚ共振回路を備えた処理装置の性能について示したグラフ。
【００１６】
【図５Ａ】一実施形態に従って、２ＭＨｚ共振回路を備えた処理装置の性能について示したグラフ。
【図５Ｂ】一実施形態に従って、２ＭＨｚ共振回路を備えた処理装置の性能について示したグラフ。
【００１７】
【図６Ａ】一実施形態に従って、２７ＭＨｚ共振回路を備えた処理装置の性能について示したグラフ。
【図６Ｂ】一実施形態に従って、２７ＭＨｚ共振回路を備えた処理装置の性能について示したグラフ。
【００１８】
【図７】一実施形態に従って、半導体ウエハ処理装置を示す図。
【００１９】
【図８Ａ】は、一実施形態に従って、処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置でウエハを処理するためのアルゴリズムを示すフローチャート。
【図８Ｂ】は、一実施形態に従って、処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置でウエハを処理するためのアルゴリズムを示すフローチャート。
【００２０】
【図９】本明細書に記載した実施形態を実施するためのコンピュータシステムを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の実施形態は、ウエハ処理装置でウエハを処理するための装置、方法、およびコンピュータプログラムについて記載したものである。本開示の実施形態は、三電極リアクタ構成における最大で４つの異なるＲＦ電源と、上側電極に接続された１または複数の共振回路とを用いる。本実施形態は、これらの具体的な詳細事項の一部またはすべてがなくとも実施可能であることが明らかである。また、本実施形態が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の詳細な説明は省略した。
【００２２】
図１は、一実施形態に従って、エッチングチャンバを示す。２つの電極の間に電場を励起することが、エッチングチャンバ内でＲＦガス放電を得るための方法の１つである。電極間に振動電圧が印加された時、得られた放電は、容量結合プラズマ（ＣＰＣ）放電と呼ばれる。
【００２３】
プラズマは、電子中性衝突によって起きた様々な分子の解離によって生成される様々な化学反応性の副生成物を得るために、安定した原料ガスを用いて生成されうる。エッチングの化学的側面は、中性ガス分子およびそれらの解離した副生成物と、エッチング対象の表面の分子との化学反応を起こし、揮発性分子を生成することを含んでおり、かかる揮発性分子はポンプ除去されうる。プラズマが生成されると、壁からプラズマを隔てる空間電荷シースを横切って陽イオンがプラズマから加速され、ウエハの表面から材料を除去するのに十分なエネルギでウエハ表面に衝突する。これは、イオン衝撃またはイオンスパッタリングとして知られる。しかしながら、一部の工業用プラズマは、純粋に物理的な手段によって表面を効率的にエッチングするのに十分なエネルギを有するイオンを生成しない。
【００２４】
一実施形態において、異方性および選択エッチング能があることから、ＣＦ４およびＣ−Ｃ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスが誘電体エッチング処理に用いられるが、本明細書に記載の原理は、その他のプラズマ生成ガスにも適用できる。フッ化炭素ガスは容易に解離されて、より小さい分子および原子ラジカルになる。これらの化学反応性副生成物は、誘電材料をエッチング除去する。一実施形態において、誘電材料は低誘電率デバイスのためのＳｉＯ２またはＳｉＯＣＨであってよい。
【００２５】
図１のチャンバは、上側電極１０４および下側電極１０８を有する処理チャンバを示している。上側電極１０４は、接地またはＲＦ発生器１２０に接続されることができ、下側電極１０８は、整合回路網１１４を介してＲＦ発生器１１８に接続される。ＲＦ発生器１１８は、１、２、または、３つのＲＦ周波数でＲＦ電力を供給する。特定の動作のためのチャンバの構成に従って、第１、第２、または、第３のＲＦ周波数のいずれかが、オンまたはオフされてよい。図１に示す実施形態において、ＲＦ発生器１１８は、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚの周波数を提供するが、他の周波数も可能である。
【００２６】
図１のチャンバは、チャンバにガスを入力するために上側電極１０４上にガスシャワーヘッドを備えており、チャンバからガスをポンプで排出することを可能にする穴のあいた閉じ込めリング１１２を備える。基板１０６がチャンバ内に存在する時、ウエハ表面上に均一なエッチングをするためにプラズマ１０２の下面に均一なＲＦ場が存在するように、シリコンフォーカスリング１１０が基板に隣接して配置される。
【００２７】
上側電極１０４は、接地またはＲＦ電源１２０に接続されうる。スイッチ１２２は、スイッチが第１のポジションにある時に上側電極１０４を接地に接続し、スイッチが第２のポジションにある時に上側電極１０４をＲＦ電源１２０に接続するよう動作する。整合回路網１１６は、スイッチ１２２が第２のポジションにある時に、上側電極に上側ＲＦ電源１２０を接続するために用いられる。
【００２８】
図１の実施形態は、対称なＲＦ接地電極１２４によって上側電極が囲まれている三電極リアクタ構成を示す。絶縁体１２６は、接地電極１２４を上側電極１０４から絶縁する誘電体である。一実施形態において、ＲＦ電源１２０は４００ｋＨｚの周波数を有するが、他の周波数も可能である。上側電極における低周波ＲＦ電力が、上側チャンバおよびリアクタ壁におけるイオンエネルギを制御する。これは、チャンバ内のプラズマ化学の別の制御を提供し、ウエハ処理のレシピにおける電力設定を動作ごとに調節することを可能にする。
【００２９】
各周波数は、ウエハ製造処理において特定の目的に向けて選択されうる。２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚのＲＦ電源を備えた図１の例において、２ＭＨｚＲＦ電源は、イオンエネルギ制御を提供し、２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚ電源は、プラズマ密度および化学物質の解離パターンの制御を提供する。この構成では、各ＲＦ電源がオンまたはオフされてよく、ウエハに対して超低イオンエネルギを用いる特定の処理、およびイオンエネルギが低い（１００または２００ｅＶ未満）必要がある特定の処理（例えば、低誘電率材料のためのソフトエッチング）が可能になる。
【００３０】
別の実施形態において、６０ＭＨｚＲＦ電源が、超低エネルギおよび超高密度を得るために上側電極で用いられる。この構成は、ＥＳＣ（静電チャック）表面上のスパッタリングを最小限に抑えつつ、ウエハがチャンバ内に存在しない時に高密度プラズマでチャンバを洗浄することを可能にする。ＥＳＣ表面は、ウエハが存在しない時には露出されるため、表面上の任意のイオンエネルギを避ける必要があり、そのため、下側の２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚ電源は洗浄中にオフにされる。
【００３１】
４つのＲＦ電源を備えたチャンバは、プラズマ化学ならびにプラズマ密度および均一性のためのハードウェア制御を提供する。例えば、半径方向の均一性は、上側の独立ＲＦ電源で制御されうる。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｅは、１または複数の共振回路を備えたエッチングチャンバのいくつかの実施形態を示す。実施形態は、上側電極に接続された１または複数の共振回路を追加したチャンバにおいてプラズマの均一性およびエッチング速度の制御を提供する。上側電極のＲＦインピーダンスを制御することにより、下側電極で生成されるＲＦ周波数（例えば、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚ）の半径方向の均一性の制御を行うことができる。
【００３３】
共振とは、システムがいくつかの周波数で他の周波数よりも大きい振幅で振動する傾向のことである。これらは、システムの共振周波数として知られている。これらの周波数では、システムが振動エネルギを蓄積するので、小さい周期的駆動力でも、大きい振幅振動を生じうる。本明細書で用いられているように、共振回路は、１または複数のインダクタと１または複数のコンデンサとを備え、印加された高周波によって異なるインピーダンスを示し、さらに、回路の共振周波数で無限インピーダンスを示す電子回路である。
【００３４】
理想的な共振回路では、抵抗によるエネルギの散逸がないが、実際には、インダクタおよびコンデンサ内の小さい抵抗要素が少量のエネルギ損失につながる。これは、共振周波数でのインピーダンスが無限ではなく、非常に大きな値であるということを意味する。したがって、共振周波数でのインピーダンスは、任意の周波数の回路のインピーダンスの中で最高値（すなわち最大値）になる。共振回路内の素子が完全であれば、インピーダンスは無限になる。
【００３５】
時に、ウエハのエッチングは、チャンバ全体のプラズマ密度の変動により、完全にウエハの表面にわたって均一にはならない。均一性を制御する１つの方法は、ギャップを変化させる方法である。しかしながら、ギャップが狭くなると、プラズマは圧縮され、ウエハ中心からの距離に基づいて、エッチング速度にＷ字パターンが生じうる。さらに、いくつかのレシピは、ギャップの変化に敏感ではなく、ギャップを変化させても、これらのレシピではエッチングの均一性を制御できない。
【００３６】
均一性を制御する別の方法は、ウエハのエッジへのエッチングに影響しうる外側の電極１２４の段を変化させる方法である。しかしながら、処理に含まれる異なる動作に対して何回か段を調整する必要がありうるため、段を変化させることは、スループットの観点で高コストの動作になる。
【００３７】
図２Ａは、下側電極に印加される３つのＲＦ電力と、上側電極に接続された３つの対応する共振回路２０２、２０４、および２０６とを備えたエッチングチャンバの一実施形態である。各共振回路は、下側電極１０８に印加されるＲＦ電力の周波数の内の１つで共振する。各共振回路は高いインピーダンス（完璧な共振回路では無限のインピーダンス）を示すので、下側電極に印加されたＲＦ電力は、接地への別の経路を「探し求めうる」。これは、上側電極のＲＦ電力が影響を受けうることを意味する。一実施形態では、フィルタ２０８が、上側電極と、上側電極１０４に接続されたＲＦ電源１２０に関連する整合回路１１６との間に配置され、上側電極のＲＦ電源に達しないように下側電極からのＲＦ電力をブロックする。
【００３８】
各共振回路（２０２、２０４、または、２０６）は、周波数依存インピーダンスを有しており、インピーダンスの最大値は、共振周波数（例えば、下側電極に印加されるＲＦ電力の内の１電力の周波数）に対応する。例えば、共振回路２０２は、周波数依存インピーダンスを示し、共振回路２０２の周波数依存インピーダンスの最大値は、下側電極のＲＦ電力の周波数（例えば、２メガヘルツ）に対応する。共振回路２０２が理想的な構成要素で構築されている（例えば、抵抗要素がない）場合、共振回路２０２は、共振周波数（例えば、２メガヘルツ）で無限インピーダンスを示す。以下では、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、共振回路のインピーダンスの計算について詳述する。
【００３９】
各共振回路は、下側電極に印加される周波数の１つで共振するよう設計される。共振回路は、上側電極のシース、シースの電圧、およびシースの位相に影響を与える。共振回路は、プラズマ内のＲＦ電流にも影響を与える。
【００４０】
半導体処理システムは、半導体処理動作ごとに構成されてよく、別の電力が上側および下側電極に印加されてもよく、別の共振回路が上側電極に接続されてもよい。これは、各ウエハ処理動作について異なる要件（例えば、電力レベル、エッチング速度、電圧レベルなど）を有しうるウエハの処理に、柔軟性を提供する。
【００４１】
図２Ａ〜図２Ｅは、半導体チャンバの可能な構成の内のいくつかを示す。図２Ａ〜図２Ｅに図示された実施形態は例示的なものであり、すべての可能なチャンバの構成を包括的に示したものではない。各ＲＦ電源（上側および下側）および各共振回路は、特定の動作中に利用されうる。さらに、上側電極は、いくつかの実施形態において、電気的接地に接続されてもよい。さらにまた、上側および下側電極に用いられるＲＦ電源は、本明細書に示した周波数以外の周波数で動作してもよい。したがって、図２Ａ〜図２Ｅに示した実施形態は、排他的または限定的ではなく、例示または説明のためのものと解釈されるべきである。
【００４２】
例えば、図２Ｂは、下側電極に印加される３つのＲＦ電力を備え、上側電極にはＲＦ電力を印加しないチャンバを示す。さらに、チャンバは、上側電極１０４および電気的接地の間で並列に配置された３つの共振回路２０２、２０４、および２０６を備える。
【００４３】
ＲＦ電力が上側電極に印加される場合（例えば、図２Ａのチャンバの場合）、上側電極にＲＦ電力を印加しない図２Ｂのチャンバの場合よりもプラズマに印加されるＲＦ電力が大きい。これにより、図２Ａおよび図２Ｂのチャンバの動作レジームが異なる。処理に応じて、システムは、上側電極に対してＲＦ電力を利用してもよいし、利用しなくてもよい。さらに、いくつかの実施形態において、上側電極のインピーダンスは、共振回路を利用することによって調整され、それにより、上側電極におけるシースのさらなる制御が可能になる。
【００４４】
図２Ｃのチャンバは、下側電極に印加される３つのＲＦ電力と、上側電極に印加される１つのＲＦ電力とを有しており、上側電極には６０メガヘルツの共振回路２０６が１つ接続されている。この構成は、２メガヘルツおよび２７メガヘルツのＲＦ電力が、上側電極上に接地への経路を有することを可能にするが、６０メガヘルツＲＦ電力は、上側電極を経由しない電気的接地への別の経路を辿る必要がある。換言すると、図２Ｃのチャンバは、下側電極に印加されるＲＦ電力の内の１つのみについてプラズマのインピーダンス制御を提供する。
【００４５】
図２Ｄは、４つのＲＦ電源（１つは上側に、３つは下側にある）と、上側電極に接続された２つの共振回路２０２および２０６とを備えたチャンバの一実施形態を示す。このチャンバには、２メガヘルツＲＦ電力のための共振回路がない。図２Ｅは、上側電極にＲＦ電力を印加せず、２７メガヘルツおよび６０メガヘルツ周波数の共振回路を備える半導体処理チャンバである。２つの共振回路２０４および２０６は、上側電極１０４および電気的接地の間に並列接続されている。この実施形態では、上側電極１０４にＲＦ電力が印加されない。
【００４６】
図３Ａは、一実施形態に従って、共振回路を示す。図３Ａは、６０メガヘルツＲＦ電力のための共振回路を示しており、共振回路内のインダクタおよびコンデンサの値が異なる以外は同様の構成を有する他の周波数のための共振回路が構築されてもよい。さらに、図３Ａに示した実施形態は、例示であることに注意されたい。他の実施形態は、回路が所望の周波数で共振する（例えば、完璧な構成要素が用いられた場合に回路が所望の周波数で無限のインピーダンスを示す）限りは、回路素子の異なる構成および回路素子の異なる値を利用してもよい。したがって、図３Ａに示した実施形態は、排他的または限定的ではなく、例示または説明のためのものと解釈されるべきである。一実施形態では、別個の共振回路を設ける代わりに、２以上の共振周波数を有する１つの回路が利用される。
【００４７】
上側および下側電極はいくつかの実施形態（例えば図２Ａ〜図２Ｅを参照）で絶縁体を介して接地から絶縁されているので、接地および上側電極間に静電容量があり、それを本明細書では浮遊容量Ｃｓと呼ぶこととする。共振回路は、さらに、インダクタンスＬおよび可変静電容量Ｃｘを有する。
【００４８】
可変コンデンサの容量値Ｃｘは、共振回路にとって所望の共振周波数を得るために調整される。Ｃｘの値の計算について、図３Ｂを参照して以下で詳述する。チャンバのインピーダンスが、異なるＣｘの値に対して計算され、所望の周波数で回路を共振させるＣｘの値が利用される。換言すると、Ｃｘの静電容量の値は、所望の共振周波数が得られるまで調整される。共振回路の微調整については、後に図８Ｂを参照して詳述する。
【００４９】
さらに、Ｃｘの値が変化すると、上側および下側電極における電力値も変化する。一実施形態において、インダクタンスＬは、０．１μＨから１μＨの間の値を有するが、他の値も可能である。別の実施形態において、Ｃｘの値は、３から３４ｐＦの範囲にあるが、他の値も可能である。一実地形態において、浮遊容量Ｃｓは、５７７ｐＦの値を有すると測定された。
【００５０】
図３Ｂは、一実施形態に従って、共振回路のインピーダンスを計算するための式３１６を示す。Ｚ１は、浮遊容量Ｃｓに対するインピーダンス値であり、以下の式に従って計算される：
【００５１】
【数１】
2018164093.tif 000003
【００５２】
Ｚ２は、インダクタンスＬおよび可変コンデンサＣｘの直列組み合わせのインピーダンスである。コンデンサおよびインダクタンスが直列接続されているので、その組み合わせのインピーダンスＺ２は、以下の式に従って計算できる：
【００５３】
【数２】
2018164093.tif 000004
【００５４】
Ｚ３は、共振回路のインピーダンスであり、並列の２つのインピーダンスＺ１およびＺ２の計算を行うことによって、以下の式（３）に従って計算される。また、式（１）、（２）、および（３）を組み合わせると、Ｚ３の値は、以下の式（４）により計算できる。
【００５５】
【数３】
2018164093.tif 000005
【００５６】
【数４】
2018164093.tif 000006
【００５７】
式の分母が０に等しい時、Ｚ３は無限の値を有する（または、コンデンサおよびインダクタンスにいくらかの抵抗要素があるために、構成要素が理想的でない場合には、非常に高いインピーダンス値を有する）。同じ共振周波数について、Ｌのインダクタンス値が高いほど、Ｃｘの値が低くなることに注意されたい。換言すると、インダクタンスＬに用いられる値と、コンデンサに必要とされる値Ｃｘとの間にトレードオフの関係がある。
【００５８】
図４Ａ〜図４Ｃは、一実施形態に従って、下側電極に６０ＭＨｚを印加し、上側電極に６０ＭＨｚ共振回路を備える処理装置の性能に関するグラフを示す。図４Ａは、基板の中心からの距離（半径）の関数としてイオン飽和電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を示すグラフである。一実施形態において、基板は、直径３００ｍｍであるが、任意のサイズのウエハに対して同じ原理を適用できる。図４Ａは、２つのラインを有する：上側電極が電気的に浮遊している場合の第１のラインと、上側電極が６０メガヘルツ共振回路を備える場合の第２のラインである。上側電極が浮遊している場合、イオン密度は、約１００ｍｍから１８０ｍｍまで増大する。しかしながら、上側電極が６０ＭＨｚ共振回路を有する場合、イオン密度は、０から１５０ｍｍ超まで実質的に一定である。イオン密度は１５０ｍｍの外側で減少するが、ウエハが１５０ｍｍの半径を有するので、ウエハのエッチングには影響しない。したがって、共振回路を用いれば、ウエハの表面において均一性が確保される。
【００５９】
図４Ｂは、上側電極に対して６０ＭＨｚ共振回路を用いた場合、または、電気的に浮遊した上側電極を用いた場合のエッチング速度を示す。上側電極が浮遊している場合、エッチング速度は、約７５ミリメートルの半径を超えると急激に増大し、これは、エッチング速度が基板の表面にわたって均一でないことを意味する。しかしながら、６０メガヘルツ共振回路が上側電極に接続されている場合、エッチング速度は、基板の表面全体にわたって実質的に均一なエッチング速度となる。
【００６０】
図４Ａおよび図４Ｂに示した測定値は、所定の条件下でエッチングチャンバの特定の構成について測定した例である。測定値は、共振回路を備えたチャンバと備えていないチャンバとの間の差を評価するために得られた。しかしながら、チャンバにおける実際の密度およびエッチング速度は、処理のために様々なレシピを利用する時に他の要素が関与するため、図４Ａおよび図４Ｂに示したグラフとは異なる場合がある。したがって、図４Ａ〜図４Ｂに示した実施形態は、排他的または限定的ではなく、例示または説明のためのものと解釈されるべきである。
【００６１】
図４Ｃは、上側電極で６０メガヘルツ共振回路を用いた時の上側電極のインピーダンスを示す。グラフは、可変コンデンサの容量値Ｃｘの関数として、下側電極に対して６０メガヘルツ電源を用いた時の上側電極インピーダンスと、上側電極のＤＣ電位とを示している。
【００６２】
一実施形態において、コンデンサが約３０ｐＦの値を有する時、インピーダンスは非常に大きくなる。上側電極のＤＣ電位も、約−４０ボルトまで下降する。上側電極インピーダンスの最小値は、６０メガヘルツでの共振点を示す。一実施形態において、ＲＦ信号の位相も共振点で変化することに注意されたい。
【００６３】
共振がある時、インピーダンスは無限に近づき、それにより、ＲＦは上側電極に向かうのを妨げられるため、ＲＦ信号は接地への別の経路を見いだす必要がある。共振点の直前および直後ではインピーダンスのグラフの傾きが急であることから、共振点での動作が困難であることに注意されたい。
【００６４】
共振点で動作するために、静電容量Ｃｘは、電圧の最小値が見いだされるまで変更される。しかし、インピーダンス曲線の急な傾きのために、安定性の問題が生じうる。一実施形態において、回路を共振点で安定させるために、曲線のＱが（共振点における傾きに関して）下げられる。これは、回路にいくつかの抵抗要素を追加してＱの低下を助けることによって達成される。
【００６５】
図５Ａ〜図５Ｂは、一実施形態に従って、下側電極上に２ＭＨｚ電力を印加し、２ＭＨｚ共振回路を用いた場合の処理装置の性能に関するグラフを示す。図５Ａおよび図５Ｂは、チャンバが２メガヘルツの単一のＲＦ電力を利用した結果を示す。図５Ａは、下側電極に２メガヘルツＲＦ電力を用いた場合のプラズマ密度を基板の中心からの距離の関数として示す。上側電極が浮遊している（例えば、電源にも電気的接地にも接続されていない）時、基板の表面全体の密度は均一である。
【００６６】
上側電極で２メガヘルツ共振回路を用いた時、密度は、中央で高く、５０から１５０ｍｍにおいては、ほぼ線形に減少する。通常、上側および下側電極のプラズマシースは、位相がずれる。２メガヘルツでは、シースにおける電圧が高く、共振回路が用いられると２つのシースの位相に変化が生じ、いくつかの物理的効果を引き起こしうる。これは、共振回路を用いた時にプラズマ密度がより高くなるため、電子を捕獲するプラズマおよび密度の増大につながる。共振回路が存在する場合、２つのシースは同相またはほぼ同相であるため、中央におけるエッチング速度が大きい。つまり、２メガヘルツ共振回路は、一部の処理についてはウエハの表面上の処理均一性を実現するのに有効ではないが、他の処理については中央のエッチング速度の遅さを補いうるということを意味する。
【００６７】
図５Ｂは、上側電極が浮遊している時に、ウエハの中央でエッチング速度が高く、ウエハのエッジに向かって徐々に減少することを示している。しかしながら、共振回路が上側電極に接続された場合、その効果は実質的に増大され、ウエハのエッジにおけるエッチング速度は、ウエハの中央におけるエッチング速度よりも大幅に小さくなる。上側のシースから反射されてプラズマに戻る電子が多くなるため、共振回路を用いると密度の増大により、下側で生成される二次電子が多くなる。これは、さらなる電離によってプラズマ密度の増大を引き起こす。さらに、より高いシース電位およびより負の上側電極電圧のために、上側電極で生成される二次電子が多くなり、さらなる電離およびプラズマ密度増大につながる。
【００６８】
図６Ａ〜図６Ｂは、一実施形態に従って、２７ＭＨｚ共振回路を備えた処理装置の性能について示したグラフである。図６Ａおよび図６Ｂは、下側電極で２７メガヘルツの単一ＲＦ電力を用いた時のチャンバにおける性能測定の結果を示す。図６Ａからわかるように、プラズマ密度は、上側電極が共振回路を備える時よりも上側電極が接地されている時の方が高い。
【００６９】
上側電極が接地されている時、密度は、約１３０ｍｍまでは実質的に均一であるが、１３０ｍｍ以降は急速に減少する。共振回路を用いた場合、密度はいくらか変動するが、上側電極が接地された場合のようにウエハのエッジで急激に減少することはない。
【００７０】
図６Ｂは、基板の表面にわたるエッチング速度の変動を示す。上側電極が接地されている場合、ウエハの中央およびエッジの間でエッチング速度にはっきりした差がある。上側で共振回路を用いる場合、エッチング速度はＷ字形を示し、電極が接地された場合よりもウエハにわたって均一になる。Ｗ字形になる理由は、基本波（２７メガヘルツ）およびその高調波の両方が、エッチング均一性に影響を持つことであると考えられる。
【００７１】
図４Ａ〜図６Ｂを参照して説明した共振回路の異なる効果を比較することによって、６０メガヘルツ共振回路がウエハにわたるエッチング均一性を改善するために利用可能であることがわかる。シース電圧がより小さく、シースにおける電子の捕獲には、かかる影響がないため、２７メガヘルツおよび６０メガヘルツは、エッチング速度に対してかかる強い効果を示さない。
【００７２】
図７は、一実施形態に従って、半導体ウエハ処理装置を示す。図７のチャンバは、それぞれＲＦ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を有するＲＦ電源７２０、７２２、および７２４を備えており、ＲＦ電源は、それぞれ対応する整合回路網Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３を介して下側電極１０８に接続されている。上側電極１０４は、スイッチ１２２および整合回路網１１６を介して、ＲＦ周波数ｆ４を有する第４のＲＦ電源１２０に接続されている。スイッチ１２２は、第４のＲＦ電源を上側電極１０４に対して接続または切断する。一実施形態において、フィルタ２０８は、第４のＲＦ電源１２０に到達しないように、他のＲＦ周波数をフィルタ除去するために用いられる。
【００７３】
さらに、チャンバは、上側電極１０４への接続を構成するためのいくつかのスイッチを備える。スイッチ７２６は、２メガヘルツ共振回路２０２を上側電極に接続または切断するよう動作する。スイッチ７２８は、２７メガヘルツ共振回路２０４を上側電極に接続または切断するよう動作する。さらに、スイッチ７３０は、６０メガヘルツ共振回路２０６を上側電極に接続または切断するよう動作する。また、上側電極は、スイッチ７３２を介して接地されてよく、そのスイッチは、上側電極を電気的接地に対して接続または切断する。
【００７４】
第１のヒータ７１８が上側電極１０４の上方に配置されており、第２のヒータ７１６が接地電極１２４の上方に配置されている。ヒータは、窒化アルミニウム材料の層によって上側電極および接地電極から絶縁されているが、その他の絶縁体が用いられてもよい。ヒータ７１６は、接地電極の外部領域の温度を制御し、ヒータ７１８は、上側電極の温度を制御する。各ヒータは、ウエハ処理動作中に、独立してオンオフされることができる。
【００７５】
上側電極の温度の制御は、チャンバの反応を調節するために利用されてよい。しかしながら、温度制御は、温度を速やかに変化させることができないという制限を有する。したがって、温度制御は、チャンバ内の変化に対する反応が遅い。上側電極の温度制御を用いて各ウエハ処理動作を制御するのは困難である。さらに、チャンバ内のシリコン表面に適用されうる温度には上限がある。
【００７６】
ウエハ処理装置は、さらに、システムコントローラ７０２と、上側電極電力・インピーダンスコントローラ３０２と、それぞれｆ１、ｆ２、およびｆ３のための電力コントローラ７１０、７１２、および７１４とを備える。システムコントローラ７０２は、プラズマレシピ７０４を受信する。プラズマレシピ７０４は、チャンバで実行される様々な動作のための命令を備える。ウエハの処理は、複数の動作で実行される場合があり、各動作が、チャンバにおける異なる設定を必要としうる。例えば、或る動作においては、すべての４つのＲＦ電源がオンにされるが、別の動作においては、３または２または１のＲＦ電源がオンにされる、などである。
【００７７】
上側電極電力・インピーダンスコントローラ３０２は、上側電極に接続されたスイッチ１２２、７２６、７２８、７３０、および７３２のポジションを設定するよう動作可能であり、上側電極がチャンバ内での異なる処理動作に合わせて構成されることを可能にする。さらに、上側電極電力・インピーダンスコントローラ３０２は、ＲＦ電源１２０が所与の動作に必要ない場合に、ＲＦ電源１２０をオフにするよう動作可能である。システムコントローラ７０２は、上側電極電力・インピーダンスコントローラ３０２と相互作用することにより、受信したプラズマレシピ７０４に基づいてチャンバ内の適切なパラメータを設定する。
【００７８】
プラズマレシピ７０４に基づいて、システムコントローラは、チャンバの動作パラメータを設定する。動作パラメータは、ＲＦ電源のオンまたはオフ、それらの電圧および電力の設定、スイッチ１２２、７２６、７２８、７３０、および７３２の設定、ヒータ温度３１６および３１８の設定、チャンバで用いられるガス、チャンバの圧力、ウエハ処理動作の持続時間などを含む。一実施形態において、システムコントローラ７０２は、上側電極への電力を構成するために上側電極電力・インピーダンスコントローラ３０２に命令を送信する。かかる命令は、スイッチのポジションの設定、ＲＦ電源１２０のオンまたはオフ、ならびに、動作中のＲＦ電源１２０の電力レベルの設定を含む。
【００７９】
システムコントローラ７０２は、電力コントローラ７１０、７１２、および７１４とも相互作用する。電力コントローラは、対応するＲＦ電源７２０、７２２、および７２４のオンオフを制御し、電源がオンになった際に電力設定値へ制御する。一実施形態において、ＲＦ電源１２０の周波数は４００ｋＨｚである。別の実施形態では、周波数は４００ｋＨｚから２ＭＨｚの範囲であり、さらに別の実施形態では、周波数は１００ｋＨｚから１０ＭＨｚの範囲である。一部の動作では、３つの下側ＲＦ電源は同時にオンにされることがなく、それにより、上側ＲＦ電源がより高い周波数を有することが可能になる。一実施形態において、ＲＦ電源１２０の周波数は、チャンバ内での共振を避けるために、下側電源の周波数ｆ１〜ｆ３とは異なっている。
【００８０】
一実施形態において、チャンバの圧力は、２０ｍＴｏｒｒから６０ｍＴｏｒｒの間の値を有する。別の実施形態において、上側電源の電圧は、数百ボルトの範囲であってよく（例えば、１００Ｖから２０００Ｖ以上）、下側ＲＦ電源は、６０００Ｖ以上までの電圧を有してよい。一実施形態において、電圧は１０００Ｖである。別の実施形態において、上側ＲＦ電源の電圧は、１００Ｖから６００Ｖの間の値を有し、下側ＲＦ電源の電圧は、１０００Ｖから６０００Ｖの間の値を有する。上側チャンバおよび下側チャンバの圧力は、１０ｍＴｏｒｒから５００ｍＴｏｒｒの間の値を有してよい。一実施形態において、チャンバは、１５ｍＴｏｒｒの圧力で動作する。
【００８１】
図７に示した実施形態は、例示であることに注意されたい。別の実施形態は、異なるタイプのチャンバ、異なる周波数、レシピに基づいたチャンバ構成のための他のタイプの調整、チャンバ内の異なる圧力などを用いてもよい。例えば、一実施形態において、チャンバは、ＣＣＰプラズマチャンバである。さらに、半導体ウエハ処理装置内の上述したモジュールのいくつかが、単一のモジュールに統合されてもよいし、単一のモジュールの機能が、複数のモジュールによって実行されてもよい。例えば、一実施形態において、電力コントローラ７１０、７１２、および７１４は、システムコントローラ３０２内に統合されるが、その他の構成も可能である。したがって、図７に示した実施形態は、排他的または限定的ではなく、例示または説明のためのものと解釈されるべきである。
【００８２】
図８Ａは、一実施形態に従って、処理チャンバ（例えば、図７のチャンバ）の上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置でウエハを処理するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。動作８０２において、ウエハを処理するためのレシピが受信される。動作８０２から、方法は、第１のＲＦ電源を有効にするか否かを判定するためにチェックを行う動作８０４に進む。第１のＲＦ電源を有効にする場合、方法は、第１のＲＦ電源をオンにする動作８０６に進み、第１のＲＦ電源を有効にしない場合、方法は、ＲＦ電源をオフにする動作８０８に進む。
【００８３】
動作８１０において、第２のＲＦ電源を有効にするか否かを判定するためにチェックがなされる。第２のＲＦ電源を有効にする場合、方法は、第２のＲＦ電源をオンにする動作８１２に進み、第２のＲＦ電源を有効にしない場合、方法は、第２のＲＦ電源をオフにする動作８１４に進む。
【００８４】
動作８１６において、第３のＲＦ電源を有効にするか否かを判定するためにチェックがなされる。第３のＲＦ電源を有効にする場合、方法は、第３のＲＦ電源をオンにする動作８１８に進み、第３のＲＦ電源を有効にしない場合、方法は、第３のＲＦ電源をオフにする動作８２０に進む。
【００８５】
動作８２２において、第４のＲＦ電源を有効にするか否かを判定するためにチェックがなされる。第４のＲＦ電源を有効にする場合、方法は、第４のＲＦ電源をオンにする動作８２４に進み、第４のＲＦ電源を有効にしない場合、方法は、第４のＲＦ電源をオフにする動作８２６に進む。
【００８６】
４つのＲＦ電源がオンまたはオフにされた後、方法は、上側電極を第４のＲＦ電源に対して接続または切断するための第１のスイッチのポジションをレシピに基づいて設定する動作８２８に進む。動作８２８から、方法は、上側電極を第１の共振回路に対して接続または切断するための第２のスイッチのポジションをレシピに基づいて設定する動作８３０に進む。
【００８７】
動作８３０から、方法は、上側電極を電気的接地に対して接続または切断するための第１のスイッチのポジションをレシピに基づいて設定する動作８３２に進む。動作８３４では、基板が処理される。
【００８８】
図８Ｂは、一実施形態に従って、共振回路（例えば、図３Ａの可変コンデンサＣｘを備えた共振回路を参照）を調整する方法を示す。動作８５２において、プラズマが、処理チャンバ内で生成される。プラズマが生成された後、動作８５４において、上側電極で最小電圧が得られるまで、共振回路の可変コンデンサが調整される。このような可変コンデンサの第１の調整を粗調整と呼ぶこととする。
【００８９】
動作８５４から、方法は、上側電極の電圧を共振点から離して、安定したレジームでの動作を実現するために、可変コンデンサを再調整する動作８５６に進む。共振回路が共振点付近にあるため、共振ＲＦ周波数のインピーダンスは非常に高いままであるが、インピーダンスの小さい変動が上側電極の電圧の大きい変化を引き起こすことがないので、回路は、より安定する。このような可変コンデンサの第２の調整を微調整と呼ぶこととする。
【００９０】
可変コンデンサの値が粗調整および微調整の動作で設定された後、基板は、微調整された共振回路を備えたチャンバ内で処理される。
【００９１】
図９は、本明細書に記載した実施形態を実施するためのコンピュータシステムを示す概略図である。本明細書に記載の方法は、従来の汎用コンピュータシステムなどのデジタル処理システムを用いて実行されてよいことを理解されたい。あるいは、１つの機能のみを実行するよう設計またはプログラムされた専用コンピュータが用いられてもよい。コンピュータシステムは、中央処理装置（ＣＰＵ）９０４を備えており、ＣＰＵは、バス９１０を介して、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９２８、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）９１２、およびマスストレージデバイス９１４に接続されている。電力・インピーダンス制御プログラム９０８が、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９２８に格納されているが、マスストレージデバイス９１４またはＲＯＭ９１２に格納されてもよい。
【００９２】
マスストレージデバイス９１４は、フレキシブルディスクドライブまたは固定ディスクドライブなどの永続データ記憶装置であり、ローカルであってもリモートであってもよいネットワークインターフェース９３０が、ネットワーク９３２を介して接続を提供し、他のデバイスとの通信を可能にする。ＣＰＵ９０４は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、または、特別にプログラムされた論理デバイスとして実装されうることを理解されたい。入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースが、様々な周辺機器との通信を提供しており、バス９１０を介して、ＣＰＵ９０４、ＲＡＭ９２８、ＲＯＭ９１２、およびマスストレージデバイス９１４に接続されている。周辺機器の例は、ディスプレイ９１８、キーボード９２２、カーソルコントロール９２４、リムーバブルメディアデバイス９３４などである。
【００９３】
ディスプレイ９１８は、本明細書に記載のユーザインターフェースを表示するよう構成される。キーボード９２２、カーソルコントロール９２４、リムーバブルメディアデバイス９３４、およびその他の周辺機器は、ＣＰＵ９０４に命令選択の情報を通信するために、Ｉ／Ｏインターフェース９２０に接続される。外部デバイスとのデータのやりとりは、Ｉ／Ｏインターフェース９２０を介して通信されてよいことを理解されたい。実施形態は、有線または無線ネットワークを通して接続された遠隔処理デバイスによってタスクが実行される分散コンピューティング環境で実施されてもよい。
【００９４】
本明細書に記載の実施形態は、ハンドヘルドデバイス、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家電、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなど、様々なコンピュータシステム構成で実施されてもよい。実施形態は、ネットワークを通して接続された遠隔処理デバイスによってタスクが実行される分散コンピューティング環境で実施されてもよい。
【００９５】
上述の実施形態を念頭に置いて、本実施形態は、コンピュータシステムに格納されたデータを含め、コンピュータに実装された様々な動作を利用できることを理解されたい。これらの動作は、物理量の物理操作を必要とするものである。本実施形態の一部を形成する本明細書で説明した動作はいずれも、有用な機械動作である。本実施形態は、さらに、これらの動作を実行するためのデバイスまたは装置に関する。装置は、専用コンピュータなど、必要とされる目的向けに特別に構築されてよい。専用コンピュータとして規定された場合、コンピュータは、特殊目的に含まれない他の処理、プログラム実行、または、ルーチンも実行しつつ、特殊目的のために動作することができる。あるいは、動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに格納されたまたはネットワークを介して取得された１または複数のコンピュータプログラムによって選択的にアクティベートまたは構成された汎用コンピュータで処理されてもよい。データがネットワークを介して取得されると、そのデータは、ネットワーク上の他のコンピュータ（例えば、クラウドのコンピューティング資源）によって処理されてよい。
【００９６】
１または複数実施形態は、コンピュータ読み取り可能な媒体上にコンピュータ読み取り可能なコードとして製造されてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータシステムによって読み出し可能であるようにデータを格納できる任意のデータ記憶装置である。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、およびその他の光学および非光学式のデータ記憶装置が挙げられる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ読み取り可能なコードが分散的に格納および実行されるように、ネットワーク接続されたコンピュータシステム上に分散されたコンピュータ読み取り可能なタンジブル媒体を含みうる。
【００９７】
方法の動作は特定の順番で記載されているが、オーバーレイ動作の処理が望ましく実行される限りは、他のハウスキーピング動作が動作の合間に実行されてもよいし、動作が若干異なる時間に実行されるように調整されてもよいし、処理に関連した様々な間隔で処理動作が起きることを許容するシステムに分散されてもよいことを理解されたい。
【００９８】
理解を深めるために、本実施形態について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更および変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、実施形態は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。
【図１】
2018164093.tif 000007
【図２Ａ】
2018164093.tif 000008
【図２Ｂ】
2018164093.tif 000009
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
2018164093.tif 000013
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2018164093.tif 000015
【図４Ｂ】
2018164093.tif 000016
【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2018164093.tif 000018
【図５Ｂ】
2018164093.tif 000019
【図６Ａ】
2018164093.tif 000020
【図６Ｂ】
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【図７】
2018164093.tif 000022
【図８Ａ】
2018164093.tif 000023
【図８Ｂ】
2018164093.tif 000024
【図９】
2018164093.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月28日(2018.6.28)
【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】
処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置であって、
前記下側電極に接続された第１の高周波電源、第２の高周波電源、および第３の高周波電源と、
前記上側電極に接続され、接地および前記上側電極の間に規定される浮遊容量を有する第４の高周波電源と、
前記上側電極および電気的接地に直接接続された第１の共振回路であって、前記第１の共振回路は、単一の実際の容量素子を備え、前記上側電極に接続されたインダクタおよび前記実際の容量素子としての可変コンデンサを備え、前記可変コンデンサは、電気的接地に直接接続され、前記インダクタに直列に直接接続され、前記可変コンデンサは、前記第１の共振回路の周波数依存インピーダンスを変化させるよう動作可能な同調素子であり、かつ前記第１の共振回路の前記周波数依存インピーダンスは、前記第１の高周波電源の周波数での最大値を示すように規定され、前記可変コンデンサは、前記第１の共振回路の前記周波数依存インピーダンスを、前記可変コンデンサおよび前記インダクタの組み合わせとのみ並列に接続された前記浮遊容量のインピーダンスに基づいて設定するよう調整される第１の共振回路と、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第２の共振回路であって、前記第２の共振回路の周波数依存インピーダンスは、前記第２の高周波電源の周波数で最大値を示すように規定された第２の共振回路と、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第３の共振回路であって、前記第３の共振回路の周波数依存インピーダンスは、前記第３の高周波電源の周波数で最大値を示すように規定され、前記第１，第２，第３の高周波電源が並列に接続された第３の共振回路と、
前記上側電極と前記第４の高周波電源との間に接続されたフィルタであって、前記フィルタの第１端は、前記上側電極と前記第１，第２および第３の共振回路とに接続され、前記フィルタの第２端は、前記第４の高周波電源に接続され、前記下側電極からの電力を前記第４の高周波電源に到達させないようにブロックするフィルタと、
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、さらに、
システムコントローラを備え、
前記システムコントローラは、前記第１、第２、第３、および第４の高周波電源の各々を、ウエハ処理動作中に独立してオンまたはオフのいずれかに設定するよう動作可能であると共に、前記第１の共振回路を前記上側電極に対して接続または切断するよう動作可能である装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記システムコントローラは、さらに、前記上側電極を前記電気的接地に対して接続または切断するよう動作可能である装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記ウエハ処理装置は、
前記第１の高周波電源は、６０ＭＨｚの周波数に設定可能であり、
前記第２の高周波電源は、２７ＭＨｚの周波数に設定可能であり、
前記第３の高周波電源は、２ＭＨｚの周波数に設定可能であり、
前記第４の高周波電源は、４００ｋＨｚの周波数に設定可能である
構成を備える装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記周波数依存インピーダンスＺ３は、以下の式において、
【数１】
2018164093.tif 000026
Ｌが前記インダクタのインダクタンス、Ｃsが前記浮遊容量、Ｃxが前記可変コンデンサの容量であるとして計算される装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、さらに、
前記周波数依存インピーダンスが前記第１の高周波電源の前記周波数で前記最大値を有するようにするため、前記可変コンデンサの容量の値を設定するよう規定されたシステムコントローラを備える装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置であって、
前記第２の共振回路は、単一の実際の容量素子を備え、前記上側電極に接続された第２のインダクタおよび前記実際の容量素子としての第２の可変コンデンサを備え、前記第２の可変コンデンサは、電気的接地に直接接続され、直列に前記第２のインダクタに直接接続され、前記第２の可変コンデンサは、前記第２の共振回路の周波数依存インピーダンスを変化させるよう動作可能な同調素子であり、
前記第３の共振回路は、単一の実際の容量素子を備え、前記上側電極に接続された第３のインダクタおよび前記実際の容量素子としての第３の可変コンデンサを備え、前記第３の可変コンデンサは、電気的接地に直接接続され、直列に前記第３のインダクタに直接接続され、前記第３の可変コンデンサは、前記第３の共振回路の周波数依存インピーダンスを変化させるよう動作可能な同調素子であり、
前記フィルタの第１端は、前記上側電極と、前記可変コンデンサとは反対側の前記インダクタの端部において前記第１の共振回路の前記インダクタと、前記第２の可変コンデンサの反対側の前記第２のインダクタの端部において前記第２の共振回路の前記第２のインダクタと、前記第３の可変コンデンサの反対側の前記第３のインダクタの端部において前記第３の共振回路の前記第３のインダクタと、に同時に直接接続され、前記フィルタの第２端は、前記第４の高周波電源に接続されている
装置。
【請求項８】
処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置であって、
前記下側電極に接続された第１の高周波電源、第２の高周波電源、および第３の高周波電源と、
第４の高周波電源であって、接地および前記上側電極の間に規定される浮遊容量を有する第４の高周波電源と、
前記上側電極および電気的接地に直接接続された第１の共振回路であって、前記第１の共振回路は、単一の実際の容量素子を備え、前記上側電極に接続されたインダクタおよび前記実際の容量素子としての可変コンデンサを備え、前記可変コンデンサは、電気的接地に直接接続され、直列に前記インダクタに直接接続され、前記可変コンデンサは、前記第１の共振回路の周波数依存インピーダンスを変化させるよう動作可能な同調素子であり、前記第１の共振回路の前記周波数依存インピーダンスは、前記第１の高周波電源の周波数で最大値を示すように規定され、前記可変コンデンサは、前記第１の共振回路の前記周波数依存インピーダンスを、前記可変コンデンサおよび前記インダクタの組み合わせとのみ並列に接続された前記浮遊容量のインピーダンスに基づいて設定するよう調整される第１の共振回路と、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第２の共振回路であって、前記第２の共振回路の周波数依存インピーダンスは、前記第２の高周波電源の周波数で最大値を示すように規定された第２の共振回路と、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第３の共振回路であって、前記第３の共振回路の周波数依存インピーダンスは、前記第３の高周波電源の周波数で最大値を示すように規定され、前記第１，第２，第３の高周波電源が並列に接続された第３の共振回路と、
前記上側電極と前記第４の高周波電源との間に接続されたフィルタであって、前記フィルタの第１端は、前記上側電極と前記第１，第２および第３の共振回路とに接続され、前記フィルタの第２端は、前記第４の高周波電源に接続され、前記下側電極からの電力を前記第４の高周波電源に到達させないようにブロックするフィルタと、
第１のスイッチ、第２のスイッチ、および第３のスイッチであって、前記第１のスイッチは前記上側電極を前記第４の高周波電源に接続するよう動作可能であり、前記第２のスイッチは、前記上側電極を前記第１の共振回路，前記第２の共振回路または前記第３の共振回路に接続するよう動作可能であり、前記第３のスイッチは前記上側電極を第１の電圧に接続するよう動作可能である、第１のスイッチ、第２のスイッチ、および第３のスイッチと
を備える装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、前記第１の高周波電源の周波数は６０ＭＨｚであり、前記第２の高周波電源の周波数は２７ＭＨｚであり、前記第３の高周波電源の周波数は２ＭＨｚであり、前記第４の高周波電源の周波数は４００ｋＨｚである装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の装置であって、さらに、
ウエハを処理するためのレシピに基づいて前記第１の高周波電源を有効にするよう動作可能な第１の電力コントローラを備える装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の装置であって、さらに、
前記第１、第２、第３、および第４の高周波電源の電力レベルを設定するよう動作可能なシステムコントローラを備える装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の装置であって、前記第４の高周波電源の周波数は０．１から１０ＭＨｚの範囲にある装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の装置であって、さらに、
前記周波数依存インピーダンスが前記第１の高周波電源の前記周波数で前記最大値を有するようにするため、前記可変コンデンサの容量の値を設定するよう規定されたシステムコントローラであって、前記周波数依存インピーダンスＺ３は、以下の式において、
【数１】
2018164093.tif 000027
Ｌが前記インダクタのインダクタンス、Ｃsが前記浮遊容量、Ｃxが前記可変コンデンサの容量であるとして計算されるシステムコントローラを備える装置。
【請求項１４】
処理チャンバの上側電極および下側電極を備え、ウエハを処理するウエハ処理装置であって、
前記下側電極に接続された第１の高周波電源、第２の高周波電源、および第３の高周波電源と、
第４の高周波電源であって、接地および前記上側電極の間に規定される浮遊容量を有する第４の高周波電源と、
前記上側電極および電気的接地に直接接続された第１の共振回路であって、前記第１の共振回路は、単一の実際の容量素子を備え、前記上側電極に接続されたインダクタおよび前記実際の容量素子としての可変コンデンサを備え、前記可変コンデンサは、電気的接地に直接接続され、前記インダクタに直列に直接接続され、前記可変コンデンサは、前記第１の共振回路の周波数依存インピーダンスを変化させるよう動作可能な同調素子であり、前記第１の共振回路の前記周波数依存インピーダンスは、前記第１の高周波電源の周波数で最大値を示すよう規定され、前記可変コンデンサは、前記第１の共振回路の前記周波数依存インピーダンスを、前記可変コンデンサおよび前記インダクタの組み合わせとのみ並列に接続された前記浮遊容量のインピーダンスに基づいて設定するよう調整される第１の共振回路と、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第２の共振回路であって、前記第２の共振回路の周波数依存インピーダンスは、前記第２の高周波電源の周波数で最大値を示すよう規定される第２の共振回路と、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第３の共振回路であって、前記第３の共振回路の周波数依存インピーダンスは、前記第３の高周波電源の周波数で最大値を示すように規定され、前記第１，第２，第３の高周波電源が並列に接続された第３の共振回路と、
前記上側電極と前記第４の高周波電源との間に接続されたフィルタであって、前記フィルタの第１端は、前記上側電極と前記第１，第２および第３の共振回路とに接続され、前記フィルタの第２端は、前記第４の高周波電源に接続され、前記下側電極からの電力を前記第４の高周波電源に到達させないようにブロックするフィルタと、
第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ、および第５のスイッチであって、前記第１のスイッチは前記上側電極を前記第４の高周波電源に接続するよう動作可能であり、前記第２のスイッチは前記上側電極を前記第１の共振回路に接続するよう動作可能であり、前記第３のスイッチは前記上側電極を第１の電圧に接続するよう動作可能であり、前記第４のスイッチは前記上側電極を前記第２の共振回路に接続するよう動作可能であり、前記第５のスイッチは前記第３の共振回路の前記上側電極に接続するよう動作可能である、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ、および第５のスイッチと
を備える装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、さらに、
前記周波数依存インピーダンスが前記第１の高周波電源の前記周波数で前記最大値を有するようにするため、前記可変コンデンサの容量の値を設定するよう規定されたシステムコントローラであって、前記周波数依存インピーダンスＺ３は、以下の式において、
【数１】
2018164093.tif 000028
Ｌが前記インダクタのインダクタンス、Ｃsが前記浮遊容量、Ｃxが前記可変コンデンサの容量であるとして計算されるシステムコントローラを備える装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
【数２】
2018164093.tif 000029
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
理解を深めるために、本実施形態について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更および変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、実施形態は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。例えば、本発明は、以下の適用例としても実施可能である。
［適用例１］処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置であって、
前記下側電極に接続された第１の高周波電源、第２の高周波電源、および第３の高周波電源と、
前記上側電極に接続された第４の高周波電源と、
前記上側電極および電気的接地の間に接続された第１の共振回路であって、前記第１の共振回路の周波数依存インピーダンスを変化させるよう動作可能な同調素子を備える第１の共振回路と
を備える装置。
［適用例２］適用例１に記載の装置であって、前記同調素子は、前記周波数依存インピーダンスの最大値が前記第１の高周波電源の周波数に対応するように、前記第１の共振回路の前記周波数依存インピーダンスを設定するよう動作可能である装置。
［適用例３］適用例１に記載の装置であって、前記第１の共振回路は、
インダクタと、
前記電気的接地および前記インダクタの間に直列接続された可変コンデンサと
を備え、
前記チャンバの浮遊容量が前記インダクタおよび前記接地の間に存在する装置。
［適用例４］適用例１に記載の装置であって、さらに、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第２の共振回路を備える装置。
［適用例５］適用例４に記載の装置であって、さらに、
前記上側電極および前記電気的接地の間に接続された第３の共振回路を備える装置。
［適用例６］適用例１に記載の装置であって、さらに、
システムコントローラを備え、
前記システムコントローラは、前記第１、第２、第３、および第４の高周波電源の各々を、ウエハ処理動作中に独立してオンまたはオフのいずれかに設定するよう動作可能であると共に、前記第１の共振回路を前記上側電極に対して接続または切断するよう動作可能である装置。
［適用例７］適用例６に記載の装置であって、前記システムコントローラは、さらに、前記上側電極を前記電気的接地に対して接続または切断するよう動作可能である装置。
［適用例８］適用例１に記載の装置であって、前記ウエハ処理装置は、
前記第１の高周波電源は、６０ＭＨｚの周波数に設定可能であり、
前記第２の高周波電源は、２７ＭＨｚの周波数に設定可能であり、
前記第３の高周波電源は、２ＭＨｚの周波数に設定可能であり、
前記第４の高周波電源は、４００ｋＨｚの周波数に設定可能である
構成を備える装置。
［適用例９］処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置であって、
前記下側電極に接続された第１の高周波電源、第２の高周波電源、および第３の高周波電源と、
第４の高周波電源と、
第１の共振回路と、
第１のスイッチ、第２のスイッチ、および第３のスイッチと
を備え、
前記第１のスイッチは前記上側電極を前記第４の高周波電源に接続するよう動作可能であり、前記第２のスイッチは前記上側電極を前記第１の共振回路に接続するよう動作可能であり、前記第３のスイッチは前記上側電極を第１の電圧に接続するよう動作可能である装置。
［適用例１０］適用例９に記載の装置であって、さらに、
第２の共振回路と、
前記上側電極を前記第２の共振回路に接続するよう動作可能な第４のスイッチと
を備える装置。
［適用例１１］適用例１０に記載の装置であって、さらに、
第３の共振回路と、
前記上側電極を前記第３の共振回路に接続するよう動作可能な第５のスイッチと
を備える装置。
［適用例１２］適用例９に記載の装置であって、前記第１の高周波電源の周波数は６０ＭＨｚであり、前記第２の高周波電源の周波数は２７ＭＨｚであり、前記第３の高周波電源の周波数は２ＭＨｚであり、前記第４の高周波電源の周波数は４００ｋＨｚである装置。
［適用例１３］適用例９に記載の装置であって、さらに、
前記ウエハを処理するためのレシピに基づいて前記第１の高周波電源を有効にするよう動作可能な第１の電力コントローラを備える装置。
［適用例１４］適用例９に記載の装置であって、さらに、
前記第１、第２、第３、および第４の高周波電源の電力レベルを設定するよう動作可能なシステムコントローラを備える装置。
［適用例１５］適用例９に記載の装置であって、前記第４の高周波電源の周波数は０．１から１０ＭＨｚの範囲にある装置。
［適用例１６］処理チャンバの上側電極および下側電極を備えたウエハ処理装置においてウエハを処理するための方法であって、
前記ウエハを処理するためのレシピを受信する工程と、
前記レシピに基づいて、第１の高周波電源、第２の高周波電源、第３の高周波電源、および第４の高周波電源の各々を有効または無効にする工程であって、前記第１の高周波電源、前記第２の高周波電源、および前記第３の高周波電源は前記下側電極に接続されている工程と、
前記上側電極を前記第４の高周波電源に対して接続または切断するために、前記レシピに基づいて第１のスイッチのポジションを設定する工程と、
前記上側電極を第１の共振回路に対して接続または切断するために、前記レシピに基づいて第２のスイッチのポジションを設定する工程と、
前記上側電極を電気的接地に対して接続または切断するために、前記レシピに基づいて第３のスイッチのポジションを設定する工程と、
前記ウエハを処理する工程と
を備える方法。
［適用例１７］適用例１６に記載の方法であって、さらに、
前記第１の共振回路の周波数依存インピーダンスの最大値が前記第１の高周波電源の周波数に対応するように、前記周波数依存インピーダンスを設定する工程を備え、
前記周波数依存インピーダンスを設定する工程は、前記第１の共振回路内の同調素子を調整する工程を含む方法。
［適用例１８］適用例１６に記載の方法であって、さらに、
前記ウエハを処理するための前記レシピ内の次の動作を確認する工程と、
前記次の動作に基づいて、前記第１の高周波電源、第２の高周波電源、および第３の高周波電源の各々を有効または無効にする工程と、
前記次の動作に基づいて前記スイッチの前記ポジションを設定する工程と
を備える方法。
［適用例１９］適用例１６に記載の方法であって、さらに、
前記ウエハを処理する前に、前記第１、第２、第３、および第４の高周波電源の電力レベルを前記レシピに基づいて設定する工程と、
前記第１の高周波電源の前記周波数で共振を達成するように、前記第１の共振回路の可変コンデンサの静電容量の値を設定する工程と
を備える方法。
［適用例２０］適用例１６に記載の方法であって、前記方法の工程は、１または複数のプロセッサによって実施される場合にコンピュータプログラムによって実行され、前記コンピュータプログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体に格納される方法。
【外国語明細書】
2018164093000001.pdf