(57)【要約】  ワークピースを加工するプラズマプロセッサが、ワークピースを含む真空室において、３つの整合ネットワークによって電極に加えられる周波数２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚを有する源を含む。代替として、６０ＭＨｚが、第４整合ネットワークによって第２電極に加えられる。整合ネットワークは、それらを駆動する源の周波数にほぼ同調され、２ＭＨｚのインダクタンスが２７ＭＨｚのネットワークインダクタンスを超え、２７ＭＨｚネットワークインダクタンスが６０ＭＨｚのネットワークのインダクタンスを超えるように、直列インダクタンスを含む。整合ネットワークは、それらを駆動しない源の周波数を少なくとも２６ＤＢだけ減衰させる。２７ＭＨｚと６０ＭＨｚの源の間のシャントインダクタが、２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚから２ＭＨｚをデカップリングする。直列共振回路（約５ＭＨｚに共振する）が、２ＭＨｚの源を電極に整合させるのを補助するために、２ＭＨｚのネットワークおよび電極を分路する。
2008501224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを加工するための真空プラズマプロセッサであって、
電極を含み、リアクタンスに関連付けられ、電極およびリアクタンスがプラズマ励起場を室内のガスに結合するように構成され、ワークピースを所持するように構成される真空プラズマ加工室と、
Ｎを少なくとも３の値を有する整数としそれぞれが異なる無線周波数を導出するように構成される無線周波数電力のＮの源と、
Ｎの周波数における電力を無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスに供給するための回路とを備え、
Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路が（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）特定の源の無線周波数に関連付けられた周波数以外の周波数においてＮの源のそれぞれに電力を実質的に結合するのを防止するように構成され、
特定の源の無線周波数に関連付けられた周波数以外の周波数においてＮの源のそれぞれに電力を実質的に結合するのを防止するために、少なくとも２６ＤＢの電力減衰が回路によって挿入されるようにＮの周波数および回路が構成される。
【請求項２】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路がＮの周波数の少なくとも３つを電極に供給するように構成される。
【請求項３】
請求項２の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路がＮのインピーダンス整合ネットワークを含み、
各インピーダンス整合ネットワークが源の１つに関連付けられ、各インピーダンス整合ネットワークが（ａ）関連付けられる源の周波数におけるプラズマ励起電力を電極に結合し（ｂ）他の源の周波数における電力が整合ネットワークに関連付けられた源に実質的に結合するのを防止するために他の源の周波数における電力を十分に減衰するように構成される。
【請求項４】
請求項３の真空プラズマプロセッサにおいて、
Ｎ＝３であり、周波数がＦ１、Ｆ２、およびＦ３であり、Ｆ１が最低周波数、Ｆ３が最高周波数で、Ｆ２がＦ１とＦ３との間にあり、第１、第２、および第３周波数がＦ１、Ｆ２、およびＦ３の隣接対間に少なくとも１オクターブの差があるようなものである。
【請求項５】
請求項４の真空プラズマプロセッサにおいて、
Ｆ２が、Ｆ１より少なくとも１０高い。
【請求項６】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路がＮのインピーダンス整合ネットワークを含み、
各インピーダンス整合ネットワークが源の１つに関連付けられ、各インピーダンス整合ネットワークが（ａ）関連付けられる源の周波数におけるプラズマ励起電力を電極に結合し（ｂ）他の源の周波数における電力が整合ネットワークに関連付けられた源に実質的に結合するのを防止するために他の源の周波数における電力を十分に減衰させるように構成される。
【請求項７】
請求項６の真空プラズマプロセッサにおいて、
インピーダンス整合ネットワークのそれぞれがキャパシタンス構成、および整合ネットワークの特定の１つに関連付けられた源の周波数にほぼ同調されたインダクタンスを含む。
【請求項８】
請求項７の真空プラズマプロセッサにおいて、
無線周波数電力の源が周波数の隣接対の周波数間に少なくとも１オクターブの差が存在するようにある範囲内に可変周波数を有し、さらに、
源の周波数のコントローラを含み、
コントローラが源の周波数において源のそれぞれの出力インピーダンスと源によって駆動されたインピーダンスとの間のインピーダンス整合の程度を源の周波数において決定するためのセンサを含み、
コントローラが周波数のそれぞれにおいて決定されたインピーダンス整合の程度に応答して源の周波数を制御するように構成される。
【請求項９】
請求項８の真空プラズマプロセッサにおいて、
インピーダンス整合ネットワークのそれぞれが固定直列キャパシタ、可変シャントキャパシタ、およびインダクタンスを含み、
コントローラが周波数のそれぞれにおいて決定されたインピーダンス整合の程度に応答して可変シャントキャパシタの値を制御するように構成される。
【請求項１０】
請求項９の真空プラズマプロセッサにおいて、
Ｎ＝３であり、周波数が約２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚであり、
２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークがそれぞれの源および電極と直列に接続されたインダクタを含み、
６０ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークが分散インダクタンスを備え、
２ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタが２７ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタよりかなり大きいインダクタンスを有し、
２７ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタが６０ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークの分散インダクタンスよりかなり大きいインダクタンスを有する。
【請求項１１】
請求項１０の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚの源にそれぞれ関連付けられた第１フィルタおよび第２フィルタを含み、
第１フィルタおよび第２フィルタがそれぞれ２７ＭＨｚの源および６０ＭＨｚの源からの電力が大きく減衰されて電極に結合されるのを可能にし、一方、２ＭＨｚの源からの電力を大きく減衰させ２ＭＨｚの源からの電力が２７ＭＨｚの源および６０ＭＨｚの源に結合されるのを防止するように構成される。
【請求項１２】
請求項７の真空プラズマプロセッサにおいて、
無線周波数電力の源が固定周波数を有し、インピーダンス整合ネットワークのそれぞれが可変直列キャパシタ、可変シャントキャパシタ、およびインダクタンスを含み、さらに、
可変キャパシタのコントローラをさらに含み、
コントローラが源の周波数において源のそれぞれの出力インピーダンスと源によって駆動されるインピーダンスとの間のインピーダンス整合の程度を源の周波数において決定するためのセンサを含み、
コントローラが周波数のそれぞれにおいて決定されたインピーダンス整合の程度に応答して可変キャパシタを制御するように構成される。
【請求項１３】
請求項１２の真空プラズマプロセッサにおいて、
Ｎ＝３であり、周波数が約２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚであり、
２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークがそれぞれの源および電極と直列に接続されたインダクタを含み、
６０ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークが分散インダクタンスを含み、
２ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタが２７ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタよりかなり大きいインダクタンスを有し、
２７ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタが６０ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークの分散インダクタンスよりかなり大きいインダクタンスを有する。
【請求項１４】
請求項１３の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚの源にそれぞれ関連付けられた第１フィルタおよび第２フィルタを含み、
第１フィルタおよび第２フィルタがそれぞれ２７ＭＨｚの源および６０ＭＨｚの源からの電力が大きく減衰されて電極に結合されるのを可能にし、一方、２ＭＨｚの源からの電力を大きく減衰させ２ＭＨｚからの電力が２７ＭＨｚの源および６０ＭＨｚの源に結合されるのを防止するように構成される。
【請求項１５】
請求項７の真空プラズマプロセッサにおいて、
Ｎ＝３であり、周波数が約２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚであり、
２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークがそれぞれの源および電極と直列に接続されたインダクタを含み、
６０ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークが分散インダクタンスを含み、
２ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタが２７ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタよりかなり大きいインダクタンスを有し、
２７ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタが６０ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークの分散インダクタンスよりかなり大きいインダクタンスを有する。
【請求項１６】
請求項１５の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚの源にそれぞれ関連付けられた第１フィルタおよび第２フィルタを含み、
第１フィルタおよび第２フィルタがそれぞれ２７ＭＨｚの源および６０ＭＨｚの源からの電力が大きく減衰されずに電極に結合されるのを可能にし、一方、２ＭＨｚの源からの電力を大きく減衰させ２ＭＨｚからの電力を２７ＭＨｚの源および６０ＭＨｚの源に実質的に結合するのを防止するように構成される。
【請求項１７】
請求項１６の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が２ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークと電極との間に分路して接続された直列共振回路を含み、
直列共振回路が、２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚにおいて電極に結合された電力に対して大きな影響を有さず、一方、２ＭＨｚの源のインピーダンスを電極に関連付けられた寄生インピーダンスに整合させるのを補助するように、２ＭＨｚと２７ＭＨｚとの間に共振周波数を有する。
【請求項１８】
請求項１６の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が２ＭＨｚの源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークと電極との間に分路して接続された直列共振回路を含み、
直列共振回路が約５ＭＨｚの共振周波数を有する。
【請求項１９】
請求項７の真空プラズマプロセッサにおいて、
Ｎ＝３であり、第１、第２、および第３源がそれぞれ第１、第２、および第３周波数を導出するように構成され、
第３周波数が第２周波数より大きく、第２周波数が第１周波数より大きく、
第１、第２、および第３源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークが第１、第２、および第３源および電極にそれぞれ直列結合された第１、第２、および第３インダクタンスを含み、
第１源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタンスが第２源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタンスよりかなり大きいインダクタンスを有し、
第２源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタンスが第３源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのインダクタンスよりかなり大きいインダクタンスを有する。
【請求項２０】
請求項１９の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路がそれぞれ第２源および第３源に関連付けられた第１フィルタおよび第２フィルタを含み、
第１フィルタおよび第２フィルタがそれぞれ第２源および第３源からの電力が大きく減衰されずに電極に結合されるのを可能にし、一方、第１源からの電力を大きく減衰させ第１源からの電力が第２源および第３源に結合されるのを防止するように構成される。
【請求項２１】
請求項２０の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が電極と第１周波数に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークとの間に分路して接続された直列共振回路を含み、
直列共振回路が、第２周波数および第３周波数において電極に結合された電力に対して大きな影響を有さず、一方、第１周波数のインピーダンスを電極に関連付けられた寄生インピーダンスに整合させるのを補助するように、第１周波数と第２周波数との間に共振周波数を有する。
【請求項２２】
請求項１９の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が第１周波数に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークと電極との間に分路して接続された直列共振回路を含み、
直列共振回路が、第２周波数および第３周波数において電極に結合された電力に対して大きな影響を有さず、一方、第１周波数のインピーダンスを電極に関連付けられた寄生インピーダンスに整合させるのを補助するように、第１周波数と第２周波数との間に共振周波数を有する。
【請求項２３】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
Ｎ＝３であり、第１、第２、および第３源がそれぞれ第１、第２、および第３周波数を導出するように構成され、
第３周波数が第２周波数より大きく、第２周波数が第１周波数より大きく、
電力を供給するための回路が第２源および第３源にそれぞれ関連付けられた第１フィルタおよび第２フィルタを含み、
第１フィルタおよび第２フィルタがそれぞれ第２源および第３源からの電力が大きく減衰されずに電極に結合されるのを可能にし、一方、第１源からの電力を大きく減衰させ第１源からの電力を第２源および第３源に実質的に結合するのを防止するように構成される。
【請求項２４】
請求項２３の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が第１、第２、および第３源にそれぞれ関連付けられる第１、第２、および第３インピーダンス整合ネットワークを含み、回路が（ａ）関連付けられる源の周波数におけるプラズマ励起電力を電極に結合し（ｂ）他の源の周波数における電力が整合ネットワークに関連付けられた源に結合されるのを防止するために他の源の周波数における電力を十分に減衰させるように構成され、
第１フィルタが第２源と第２インピーダンス整合ネットワークとの間に分路して接続された第１インダクタを含み、
第２フィルタが第３源と第３インピーダンス整合ネットワークとの間に分路して接続された第２インダクタを含む。
【請求項２５】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が第１周波数源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークと電極との間に分路して接続された直列共振回路を含み、
直列共振回路が、第２周波数および第３周波数においてプラズマに結合された電力に対して大きな影響を有さず、一方、第１周波数のインピーダンスを電極に関連付けられた寄生インピーダンスに整合させるのを補助するように、第１周波数と第２周波数との間に共振周波数を有する。
【請求項２６】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路がＮのインピーダンス整合ネットワークを含み、
各インピーダンス整合ネットワークが源の１つに関連付けられ、各インピーダンス整合ネットワークが（ａ）関連付けられる源の周波数におけるプラズマ励起電力を電極またはリアクタンスに結合し（ｂ）他の源の周波数における電力が整合ネットワークに関連付けられた源に実質的に結合するのを防止するために他の源の周波数における電力を十分に減衰させるように構成される。
【請求項２７】
請求項２６の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が最低周波数源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークと電極との間に分路して接続された直列共振回路を含み、
直列共振回路が、最低周波数より大きい周波数のいずれかにおいてプラズマに結合された電極に対して大きな影響を有さず、一方、最低周波数のインピーダンスを電極に関連付けられた寄生インピーダンスに整合させるのを補助するように、最低周波数と次の最低周波数との間に共振周波数を有する。
【請求項２８】
請求項２７の真空プラズマプロセッサにおいて、
ｉを１からＮの連続する各整数とする源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成され、
各インピーダンス整合ネットワークが直列インダクタンスを含み、
源ｉに関連付けられたインピーダンス整合ネットワークの直列インダクタンスがインピーダンス整合ネットワーク１から（ｉ−１）のそれぞれの直列インダクタンスより小さい。
【請求項２９】
請求項２６の真空プラズマプロセッサにおいて、
ｉを１からＮの連続する各整数とする源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成され、
各インピーダンス整合ネットワークが直列インダクタンスを含み、
源ｉに関連付けられたインピーダンス整合ネットワークの直列インダクタンスがインピーダンス整合ネットワーク１から（ｉ−１）のそれぞれの直列インダクタンスより小さい。
【請求項３０】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
リアクタンスが第１という名称の電極から間隔をおいて位置する第２電極を備え、
回路が源の少なくとも１つから第１という名称の電極または第２電極に電力を選択的に供給するための切替え構成を含む。
【請求項３１】
ワークピースを加工するための真空プラズマプロセッサであって、
電極を含み、リアクタンスに関連付けられ、電極およびリアクタンスがプラズマ励起場を室内のガスに結合するように構成され、ワークピースを所持するように構成される真空プラズマ加工室と、
Ｎを少なくとも３の値を有する整数としそれぞれが異なる無線周波数を導出するように構成され、ｉを１からＮの連続する各整数とする源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成され、周波数Ｆ１が最低周波数、周波数ＦＮが最高周波数であり、周波数がＦ１からＦＮまで順番に増加する無線周波数電力のＮの源と、
Ｎの周波数の電力を無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスに供給するための回路とを備え、
Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路が（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）特定の源に関連付けられた周波数以外の周波数においてＮの源のそれぞれに電力を実質的に結合するのを防止するように構成され、
回路がＮのインピーダンス整合ネットワークを含み、各インピーダンス整合ネットワークが源の１つに関連付けられ、各インピーダンス整合ネットワークが（ａ）関連付けられる源の周波数におけるプラズマ励起電力を電極に結合し（ｂ）他の源の周波数における電力が整合ネットワークに関連付けられた源に実質的に結合するのを防止するために他の源の周波数における電力を十分に減衰させるように構成され、各インピーダンス整合ネットワークが直列インダクタンスを含み、源ｉに関連付けられたインピーダンス整合ネットワークの直列インダクタンスがインピーダンス整合ネットワーク１から（ｉ−１）のそれぞれの直列インダクタンスより小さい。
【請求項３２】
請求項３１の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が周波数Ｆ１を有する源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークと電極との間に分路して接続された直列共振回路を含み、
直列共振回路が、Ｆ１より大きい周波数のいずれかにおいてプラズマに結合された電力に対して大きな影響を有さず、一方、Ｆ１のインピーダンスを電極に関連付けられた寄生インピーダンスに整合させるのを補助するように、Ｆ１とＦ２との間の周波数を有する。
【請求項３３】
請求項３２の真空プラズマプロセッサにおいて、
インピーダンス整合ネットワークのそれぞれが直列キャパシタおよびシャントキャパシタを含む。
【請求項３４】
請求項３３の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が源２からＮにそれぞれ関連付けられた（Ｎ−１）のフィルタを含み、
（Ｎ−１）のフィルタがそれぞれ源２からＮの電力が大きく減衰されずに電極またはリアクタンスに結合されるのを可能にし、一方、源１からの電力を大きく減衰させ、源１からの電力が源２からＮに結合されるのを防止するように構成される。
【請求項３５】
請求項３１の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が源２からＮにそれぞれ関連付けられた（Ｎ−１）のフィルタを含み、
（Ｎ−１）のフィルタがそれぞれ源２からＮの電力が大きく減衰されずに電極またはリアクタンスに結合されるのを可能にし、一方、源１からの電力を大きく減衰させ、源１からの電力が源２からＮに結合されるのを防止するように構成される。
【請求項３６】
請求項３５の真空プラズマプロセッサにおいて、
フィルタのそれぞれがフィルタに関連付けられた源と源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークとの間に分路して接続されたインダクタを含む。
【請求項３７】
請求項３１の真空プラズマプロセッサにおいて、
リアクタンスが第１という名称の電極から間隔をおいて位置する第２電極を備え、
回路が源の少なくとも１つから第１という名称の電極または第２電極に電力を選択的に供給するための切替え構成を含む。
【請求項３８】
ワークピースを加工するための真空プラズマプロセッサであって、
電極を含み、リアクタンスに関連付けられ、電極およびリアクタンスがプラズマ励起場を室内のガスに結合するように構成され、ワークピースを所持するように構成される真空プラズマ加工室と、
Ｎを少なくとも３の値を有する整数としそれぞれが異なる無線周波数を導出するように構成され、ｉを１からＮの連続する各整数とする源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成され、周波数Ｆ１が最低周波数、周波数ＦＮが最高周波数であり、周波数がＦ１からＦＮまで順番に増加する、無線周波数電力のＮの源と、
Ｎの周波数の電力を無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスに供給するための回路とを備え、
Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路が（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）特定の源に関連付けられた周波数以外の周波数においてＮの源のそれぞれに電力を実質的に結合するのを防止するように構成され、
回路がＮのインピーダンス整合ネットワークを含み、各インピーダンス整合ネットワークが源の１つに関連付けられ、各インピーダンス整合ネットワークが（ａ）関連付けられる源の周波数におけるプラズマ励起電力を電極に結合し（ｂ）他の源の周波数における電力が整合ネットワークに関連付けられた源に実質的に結合するのを防止するために他の源の周波数における電力を十分に減衰させるように構成され、
電力を供給するための回路が電極と周波数Ｆ１を有する源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークとの間に分路して接続された直列共振回路を含み、直列共振回路が、Ｆ１より大きい周波数のいずれかにおいてプラズマに結合された電力に対して大きな影響を有さず、一方、周波数Ｆ１を有する源のインピーダンスを電極に関連付けられた寄生インピーダンスに整合させるのを補助するように、Ｆ１とＦ２との間の周波数を有する。
【請求項３９】
請求項３８の真空プラズマプロセッサにおいて、
電力を供給するための回路が源２からＮにそれぞれ関連付けられた（Ｎ−１）のフィルタを含み、
（Ｎ−１）のフィルタがそれぞれ源２からＮの電力が大きく減衰されずに電極またはリアクタンスに結合されるのを可能にし、一方、源１からの電力を大きく減衰させ、源１からの電力が源２からＮに結合されるのを防止するようにそれぞれ構成される。
【請求項４０】
請求項３８の真空プラズマプロセッサにおいて、
フィルタのそれぞれがフィルタに関連付けられた源と源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークとの間に分路して接続されたインダクタを含む。
【請求項４１】
ワークピースを加工するための真空プラズマプロセッサであって、
電極を含み、リアクタンスに関連付けられ、電極およびリアクタンスがプラズマ励起場を室内のガスに結合するように構成され、ワークピースを所持するように構成される真空プラズマ加工室と、
Ｎを少なくとも３の値を有する整数としそれぞれが異なる無線周波数を導出するように構成され、ｉを１からＮの連続する各整数とする源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成され、周波数Ｆ１が最低周波数、周波数ＦＮが最高周波数であり、周波数がＦ１からＦＮまで順番に増大する無線周波数電力のＮの源と、
Ｎの周波数の電力を無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスに供給するための回路とを備え、
Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路が（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）特定の無線周波数電力源に関連付けられた周波数以外の周波数においてＮの源のそれぞれに電力を実質的に結合するのを防止するように構成され、
回路がＮのインピーダンス整合ネットワークを含み、各インピーダンス整合ネットワークが源の１つに関連付けられ、各インピーダンス整合ネットワークが（ａ）関連付けられる源の周波数におけるプラズマ励起電力を電極に結合し（ｂ）整合ネットワークに関連付けられた源に結合された他の源の周波数における電力を実質的に結合するのを防止するために他の源の周波数における電力を十分に減衰させるように構成され、
電力を供給するための回路が源２からＮにそれぞれ関連付けられた（Ｎ−１）のフィルタを含み、（Ｎ−１）のフィルタが源２からＮの電力が大きく減衰されずに電極またはリアクタンスに結合されるのを可能にし、一方、源１からの電力を大きく減衰させ、源１からの電力が源２からＮに結合されるのを防止するように構成される。
【請求項４２】
請求項４１の真空プラズマプロセッサにおいて、
フィルタのそれぞれがフィルタに関連付けられた源と源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークとの間に分路して接続されたインダクタを含む。
【請求項４３】
ワークピースを加工するための真空プラズマプロセッサであって、
電極を含み、リアクタンスに関連付けられ、電極およびリアクタンスがプラズマ励起場を室内のガスに結合するように構成され、ワークピースを所持するように構成される真空プラズマ加工室と、
Ｎを少なくとも３の値を有する整数としそれぞれが異なる無線周波数を導出するように構成され、ｉを１からＮの連続する各整数とする源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成され、周波数Ｆ１が最低周波数、周波数ＦＮが最高周波数であり、周波数がＦ１からＦＮまで順番に増加する無線周波数電力のＮの源と、
Ｎの周波数の電力を無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスに供給するための回路と、
（ａ）Ｎの源からＮの整合ネットワークを介して電極に、または、（ｂ）ｊを１からｋの任意の整数およびｍを１から（Ｎ−ｋ）の任意の整数として（ｉ）ｋの源のｊから整合ネットワークのｊを介してリアクタンスに、および（ｉｉ）源のｍから整合ネットワークのｍを介して電極に電力を供給するための切替え構成とを備え、
Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路が（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）特定の無線周波数電力源に関連付けられた周波数以外の周波数において電力をＮの源のそれぞれに実質的に結合するのを防止するように構成され、
回路がｋをＮより小さい整数とする（Ｎ＋ｋ）のインピーダンス整合ネットワークを含み、Ｎのインピーダンス整合ネットワークのそれぞれが源の１つに関連付けられ、Ｎのインピーダンス整合ネットワークのそれぞれが（ａ）関連付けられる源の周波数におけるプラズマ励起電力を電極に結合し（ｂ）他の源の周波数における電力を実質的に結合するのを防止するために他の源の周波数における電力を十分に減衰させるように構成され、ｋのインピーダンス整合ネットワークのそれぞれが源のｋの１つに関連付けられ、ｋのインピーダンス整合ネットワークのそれぞれが（ａ）関連付けられる周波数のプラズマ励起電力をリアクタンスに結合し（ｂ）他の（ｋ−１）の源の周波数における電力を整合ネットワークに関連付けられた源に実質的に結合するのを防止するために他の（ｋ−１）の源の周波数の電力を十分に減衰させるように構成される。
【請求項４４】
請求項４３の真空プラズマプロセッサにおいて、
Ｎ＝３、ｊ＝ｋ＝１、ｍ＝２である。
【発明の詳細な説明】
【同時係属出願との関係】
【０００１】
本発明は、Ｄｈｉｎｄｓａ等によって発明され２００３年８月２２日に出願された同時係属で共通譲渡の米国出願１０／６４５６６５「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｅｔｃｈ  Ｒｅａｃｔｏｒ」において開示されている発明に対する改良である。本発明は、同時に行われた共通譲渡のＤｈｉｎｄｓａ等の出願「ＶＡＣＵＵＭ  ＰＬＡＳＭＡ  ＰＲＯＣＥＳＳＯＲ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＩＮ  ＲＥＳＰＯＮＳＥ  ＴＯ  ＤＣ  ＢＩＡＳ  ＶＯＬＴＡＧＥ」、Ｌｏｗｅ  Ｈａｕｐｔｏｍａｎ  Ｇｉｌｍａｎ  ａｎｄ  Ｂｅｒｎｅｒの整理番号２３２８−０６５において開示されている発明にも関連する。本発明は、発明がなされたとき、同時係属出願の所有者によって所有されていた。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般的には、プラズマ加工室においてプラズマでワークピースを加工するための装置に関し、より具体的には、いくつかの周波数において（すなわち、３つを超えるが、多くはない）電気エネルギーに応答するように接続された単一の電極を有するプロセッサに関する。
【背景技術】
【０００３】
ワークピースを加工するプラズマについて２つの異なる周波数のプラズマ励起場を真空室の一領域に加えることが知られており、領域は場が加工プラズマに変換するガスに結合される。ワークピースは、通常、半導体ウエハまたは誘電体プレートであり、プラズマはワークピースの上に集積回路フィーチャを形成することに関与する。高周波数ＲＦ電力（約１０ＭＨｚを超える周波数を有する）が、通常、プラズマの密度、すなわちプラズマフラックスを制御し、一方、低から中間の周波数（１００ｋＨｚから約１０ＭＨｚの範囲にある）を有するＲＦ電力が、通常、プラズマにおいてワークピースに入るイオンのエネルギーを制御する。これらのプロセッサにおける励起プラズマは、通常、ワークピースを乾燥エッチングするが、いくつかの場合、材料はワークピースの上に付着することになる。通常、ＡＣプラズマ励起場は、室の１対の間隔をおいた電極または室の１つの電極ならびに室の外部に位置するコイルによって領域に供給される（「リアクタンス」という用語は、真空プラズマ加工室と関連して本文書において使用されるとき、ＡＣプラズマ励起場を室のプラズマに供給するための電極またはコイルを指すことを理解されたい）。
【０００４】
２００２年６月２７日に出願されたＶａｈｅｄｉ等の共通譲渡で同時係属の出願１０／１８０９７８は、２つの異なる周波数が真空プラズマ加工室の底部電極（すなわち、加工されているワークピースが上において明らかにされる電極）に同時に加えられ、一方、室の上部電極が接地されるプロセッサを開示している。
【０００５】
フィーチャのサイズが減少し続けるにつれ、ワークピースを加工するプラズマの様々なパラメータを精確に制御する必要性が増大した。プラズマのパラメータの中でも、プラズマの化学的性質（すなわち、イオン種およびラジカル種のタイプ）、プラズマフラックス、および基板に入るプラズマのイオンエネルギーは、精確な制御を必要とする。フィーチャのサイズが収縮し、新しい材料が集積回路の製作に使用されることにより、ワークピースの加工に関与するウィンドウは、サイズが減少し、一方、現在利用可能なプラズマプロセッサ、特にエッチングのためのプロセッサに対する制限を課している。フィーチャサイズの収縮および新しい材料に対する要求は、異なるエッチング用途について同じ反応器、すなわち真空加工室を使用することを限定する。
【０００６】
同時係属のＤｈｉｎｄｓａ等の出願は、いくつかの周波数によってプラズマを励起することにより、いくつかの異なる現象がプラズマにおいて同時に起きるように、いくつかの周波数の電気エネルギーでプラズマを励起することによってこれらの結果を提供する。約２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚなど、３つの異なる周波数の電気エネルギーでプラズマを励起することによって、ワークピースを加工するプラズマの化学的性質、密度、およびイオンエネルギーの精確な制御が提供される。同時係属のＤｈｉｎｄｓａ等の出願の一実施形態では、プラズマ励起源構成が、いくつかの周波数を底部電極に加え、一方、底部電極と対向する上部電極は接地される。同時係属のＤｈｉｎｄｓａ等の出願のプラズマ励起源構成は、（１）周波数の源とプラズマとの間のインピーダンス整合を提供し、（２）互いに異なる源に関連付けられた周波数を減結合するための回路の広範な開示を含む。同時係属のＤｈｉｎｄｓａ等の出願の源構成から得られるプラズマは、少なくとも１つの可変周波数ＲＦ源、少なくとも１つの固定周波数ＲＦ源、および少なくとも１つの可変電力ＲＦ源を含むことができる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の一態様によれば、ワークピースのための真空プラズマプロセッサが、電極を含む真空プラズマ加工室を備える。室は、リアクタンスに関連付けられる。電極およびリアクタンスは、ワークピースを所持するように構成される室のガスにプラズマ励起場を結合するように構成される。プロセッサは、Ｎを少なくとも３の値を有する整数とする無線周波数電力のＮの源を含み、源のそれぞれは異なる無線周波数を導出するように構成される。プロセッサは、無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスにＮの周波数の電力を供給するための回路をも含む。Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路は、（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）源の特定の無線周波数に関連付けられた周波数以外の周波数においてＮの源のそれぞれに電力を実質的に結合するのをほぼ防止するように構成される。Ｎの周波数および回路は、源の特定の無線周波数に関連付けられた周波数以外の周波数において、Ｎの源のそれぞれに電力を実質的に結合するのを防止するために、少なくとも２６ＤＢの電力減衰が回路によって挿入されるように構成される。
【０００８】
我々は、実験により、少なくとも２６ＤＢの電力減衰が、他の源の周波数から源のそれぞれの望ましいデカップリングを可能にするために提供されることが好ましいことを認識した。２６ＤＢの電力減衰は、プラズマの非線形性による高調波成分および相互変調成分（すなわち、様々な異なる周波数源の和および差の周波数）が、源の出力インピーダンスに後方結合されるのを防止する。
【０００９】
本発明の他の態様は、電極を含む真空プラズマ加工室を備えるワークピースのための真空プラズマプロセッサに関する。室は、リアクタンスに関連付けられる。電極およびリアクタンスは、ワークピースを所持するように構成される室のガスにプラズマ励起場を結合するように構成される。プロセッサは、Ｎを少なくとも３の値を有する整数とする無線周波数電力のＮの源を含む。源のそれぞれは異なる無線周波数を導出するように構成され、源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成され、ｉは１からＮの連続する各整数であり、Ｆ１はＦＮより小さく、ｉは１からＮまで単調に増加する。プロセッサは、無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスにＮの周波数の電力を供給するための回路をも含む。Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路は、（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）特定の無線周波数源に関連付けられた周波数以外の周波数において電力がＮの源のそれぞれに実質的に結合されるのを防止するように構成される。回路はＮのインピーダンス整合ネットワークを含み、それぞれは源の１つに関連付けられ、（ａ）それぞれが電極に関連付けられる源の周波数においてプラズマ励起電力を電極に結合し（ｂ）整合ネットワークに関連付けられた源に他の源の周波数の電力を実質的に結合するのを防止するために他の源の周波数の電力を十分に減衰させるように構成される。各インピーダンス整合ネットワークは、直列インダクタンスを有する。源ｉに関連付けられたインピーダンス整合ネットワークの直列インダクタンスは、インピーダンス整合ネットワーク１から（ｉ−１）のそれぞれの直列インダクタンスより小さい。Ｎの整合ネットワークの直列インダクタンスのそのような関係は、他の源の周波数から源のそれぞれの望ましい脱係合を提供するのを補助する。
【００１０】
本発明の他の態様は、電極を含む真空プラズマ加工室を備えるワークピースのための真空プラズマプロセッサに関する。室は、リアクタンスに関連付けられる。電極およびリアクタンスは、ワークピースを所持するように構成される室のガスにプラズマ励起源を結合するように構成される。プロセッサは、Ｎを少なくとも３の値を有する整数とする無線周波数電力のＮの源を含む。源のそれぞれは異なる無線周波数を導出するように構成され、源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成され、ｉは１からＮの連続する各整数であり、Ｆ１はＦＮより小さく、ｉは１からＮまで単調に増加する。プロセッサは、無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスにＮの周波数の電力を供給するための回路をも含む。Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路は、（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）特定の無線周波数源に関連付けられた周波数以外の周波数において電力がＮの源のそれぞれに実質的に結合されるのを防止するように構成される。回路はＮのインピーダンス整合ネットワークを含み、それぞれは源の１つに関連付けられ、（ａ）それぞれが関連付けられる源の周波数のプラズマ励起場を電極に結合し（ｂ）他の源の周波数の電力が整合ネットワークに関連付けられた源に実質的に結合されるのを防止するために他の源の周波数の電力を十分に減衰させるように構成される。電力を供給するための回路は、電極と、周波数Ｆ１を有する源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークとの間に分路して接続された直列共振回路を含む。直列共振回路は、Ｆ１より大きい周波数のいずれかにおいてプラズマに結合された電力に対して大きな影響を有さず、一方、周波数Ｆ１を有する源のインピーダンスを電極に関連付けられた寄生インピーダンスに整合させるのを補助するためにＦ１とＦ２との間の周波数を有する。
【００１１】
本発明の追加の態様は、電極を含む真空プラズマ加工室を備えるワークピースのための真空プラズマプロセッサに関する。室は、リアクタンスに関連付けられる。電極およびリアクタンスは、ワークピースを所持するように構成される室のガスにプラズマ励起場を結合するように構成される。プロセッサは、Ｎを少なくとも３の値を有する整数とする無線周波数電力のＮの源を含む。源のそれぞれは異なる無線周波数を導出するように構成され、源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成され、ｉは１からＮの連続する整数であり、Ｆ１はＦＮより小さく、ｉは１からＮまで単調に増加する。プロセッサは、無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスにＮの周波数の電力を供給するための回路をも含む。Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路は、（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）特定の無線周波数源に関連付けられた周波数以外の周波数において電力がＮの源のそれぞれに実質的に結合されるのを防止するように構成される。回路はＮのインピーダンス整合ネットワークを含み、それぞれは源の１つに関連付けられ、（ａ）それぞれが関連付けられる源の周波数のプラズマ励起場を電極に結合し（ｂ）他の源の周波数の電力が整合ネットワークに関連付けられた源に実質的に結合されるのを防止するために他の源の周波数の電力を十分に減衰させるように構成される。電力を供給するための回路は、源２からＮにそれぞれ関連付けられた（Ｎ−１）のフィルタを含む。（Ｎ−１）のフィルタはそれぞれ源２からＮの電力が大きく減衰されずに電極またはリアクタンスに結合されるのを可能にし、一方、源１からの電力を大きく減衰させ、源１からの電力が源２からＮに結合されるのを防止するように構成される。
【００１２】
本発明の他の態様は、電極を含む真空プラズマ加工室を備えるワークピースのための真空プラズマプロセッサに関する。室は、リアクタンスに関連付けられる。電極およびリアクタンスは、ワークピースを所持するように構成される室のガスにプラズマ励起場を結合するように構成される。プロセッサは、Ｎを少なくとも３の値を有する整数とする無線周波数電力のＮの源を含む。源のそれぞれは、源ｉが無線周波数Ｆｉを導出するように構成されるように、異なる無線周波数を導出するように構成される。ｉは１からＮの連続する整数であり、Ｆ１はＦＮより小さく、ｉは１からＮまで単調に増加する。プロセッサは、無線周波数電力のＮの源から電極およびリアクタンスにＮの周波数の電力を供給するための回路をも含む。Ｎの周波数、Ｎの周波数のそれぞれにおける電力、電極、リアクタンス、および回路は、（ａ）プラズマがＮの周波数のそれぞれに励起され（ｂ）特定の無線周波数源に関連付けられた周波数以外の周波数において電力がＮの源のそれぞれに実質的に結合されるのを防止するように構成される。回路は、ｋをＮより小さい整数とする（Ｎ＋ｋ）のインピーダンス整合ネットワークを含む。Ｎの整合ネットワークのそれぞれは源の１つに関連付けられ、（ａ）それぞれが電極に関連付けられる源の周波数においてプラズマ励起電力を電極に結合し（ｂ）他の源の周波数の電力を整合ネットワークに関連付けられた源に実質的に結合するのを防止するために他の源の周波数の電力を十分に減衰させるように構成される。ｋのインピーダンス整合ネットワークのそれぞれは源のｋの１つに関連付けられ、（ａ）それぞれが関連付けられる源の周波数のプラズマ励起電力がリアクタンスに結合され（ｂ）他の（ｋ−１）の源の周波数の電力を整合ネットワークに関連付けられた特定の源に実質的に結合するのを防止するために他の（ｋ−１）の源の周波数の電力を十分に減衰させるように構成される。切替え構成が、（１）Ｎの源からＮの整合ネットワークを介して電極に、または（２）（ａ）ｋの源のｊから整合ネットワークのｊを介してリアクタンスに、および（ｂ）源のｍから整合ネットワークのｍを介して電極に電力を供給する。ｊは１からｋの任意の整数、ｍは１から（Ｎ−ｋ）の任意の整数である。
【００１３】
回路は、Ｎの周波数の少なくとも３つを電極に供給するように構成することができる。
【００１４】
Ｎ＝３であり、Ｆ１が最低周波数、Ｆ３が最高周波数、Ｆ２がＦ１とＦ３との間にあるように、第１、第２、および第３周波数（Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３）が存在することが好ましい。Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３は、他の源の周波数から源のそれぞれの望ましいデカップリングを提供するのを補助するために、第１、第２、および第３周波数の隣接対間に少なくとも１オクターブの差が存在するようなものである。さらに、第２周波数は、第１周波数より少なくとも１０高いことが好ましいが、その理由は、第１周波数における電力は、通常、第２周波数における電力よりかなり大きいからである。好ましい実施形態では（Ｎ＝３）、ｊ＝ｋ＝１、ｍ＝２である。
【００１５】
（Ｎ＋ｋ）の整合ネットワークを使用することは、Ｎの整合ネットワークの使用より有利である。（Ｎ＋ｋ）の整合ネットワークにより、源が第１環境下において第１整合ネットワークを介して電極を駆動し、第２環境下において第２整合ネットワークを介してリアクタンスを駆動するのが可能になる。そのような構成により、源はＮの整合ネットワークのみが使用され、源が同じ整合ネットワークを介して電極およびリアクタンスを交互に駆動する場合、より容易かつ迅速に整合させることができる。
【００１６】
インピーダンス整合ネットワークのそれぞれは、キャパシタンス構成、および整合ネットワークの特定の１つに関連付けられた源の周波数にほぼ同調されたインダクタンスを含むことが好ましい。具体的には、インピーダンス整合ネットワークのそれぞれは、シャントキャパシタ、直列キャパシタ、およびインダクタンスを含むことが好ましい。比較的低い周波数の源に関連付けられた整合ネットワークのインダクタンスは、集中パラメータインダクタであり、一方、より高い周波数の源に関連付けられた整合ネットワークのインダクタンスは、通常、分散寄生インダクタンスである。
【００１７】
好ましい実施形態では、源は、約２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚの周波数を有する。この場合、直列共振回路は、２７ＭＨｚまたは６０ＭＨｚのプラズマに結合された電力に対して大きな影響を有さず、一方、２ＭＨｚのインピーダンスを電極に関連付けられた寄生インピーダンスに整合させるのを補助するように約５ＭＨｚの共振周波数を有する。
【００１８】
源は、一実施形態では、比較的狭い範囲内において可変周波数を有する。そのような実施形態では、関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのシャントキャパシタは、望ましいワークピース加工結果を提供するようにある範囲において可変である。可変周波数は、（１）インピーダンス整合ネットワークに関連付けられた源の出力インピーダンスと、（２）源によって駆動されるインピーダンスとの間におけるインピーダンス整合の程度を決定するためのセンサを含むコントローラによって制御される。各源は、通常、そのようなコントローラを含む。第２実施形態では、源は固定周波数を有し、この場合、関連付けられたインピーダンス整合ネットワークのシャントキャパシタおよび直列キャパシタは可変であり、（１）インピーダンス整合ネットワークに関連付けられた源の出力インピーダンスと、（２）源によって駆動されるインピーダンスとの間におけるインピーダンス整合の程度を決定するためのセンサを含むコントローラによって制御される。
【００１９】
フィルタのそれぞれは、フィルタに関連付けられた源と源に関連付けられたインピーダンス整合ネットワークとの間に分路して接続されたインダクタを含む。
【００２０】
好ましい実施形態では、切替え機構が、源の少なくとも１つから最初に述べられた電極またはリアクタンス、好ましくは最初に述べられた電極から間隔をおいて位置する第２電極に電力を選択的に供給する。
【００２１】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点は、特に添付の図面と関連して取入れられるとき、特定の実施形態の以下の詳細な記述を考慮する際に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の態様を含む真空プラズマプロセッサの部分ブロックおよび部分電気外略図である。
【図１Ｂ】本発明の態様を含む真空プラズマプロセッサの部分ブロックおよび部分電気外略図である。
【図２】プロセッサが３つの可変周波数ＲＦ源および３つの整合ネットワークを含む、図１に示されたプロセッサの一部の第１の好ましい実施形態の回路図である。
【図３】プロセッサが３つの固定周波数ＲＦ源およびそれぞれが２つの可変キャパシタを含む３つの整合ネットワークを含む、図１に示されたプロセッサの一部の第２の好ましい実施形態の回路図である。
【図４】図１の真空プラズマプロセッサの一部の回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
ここで、縦軸１１（すなわち中心線）を有するプラズマプロセッサ真空室１０が、導電性金属壁１２、底部電極アセンブリ１３、および上部電極アセンブリ１４を含むとして示されている図面の図１を参照する。壁１２は、軸１１と同軸状の円形内部周囲を有する。壁１２は接地され、すなわち、ＤＣおよびＲＦ基準電位にある。真空ポンプ９が、加工中、０．００１から５００トールの大きさの真空において室１０の内部を維持する。室１０の内部は、底部電極アセンブリ１３の上面に近い底部境界と、上部電極アセンブリ１４の底面に近い上部境界との間に閉込めプラズマ領域８を含む。閉込めプラズマ領域８の側方境界は、壁１２から間隔をおいて位置する。
【００２４】
底部電極アセンブリ１３は、底部電極としばしば呼ばれ、軸１１と同軸状であり、電気絶縁性リング１７に固定され、このリングは室１０の金属の接地されたベース１９に固定される。電極アセンブリ１３は円形の中央金属電極１６を含み、この電極は軸１１と同軸状であり、金属電極１６の直径にほぼ等しい直径を有する通常は半導体ウエハである円形ワークピース１８を受けるための上面を有する。ワークピース１８が適所にあるとき、その中心は軸１１と一致する。電極１６は、静電力を使用してワークピース１８を電極１６にクランプするために、ＤＣチャッキング電圧源（図示せず）に接続することができる。電極１６およびワークピース１８の温度は、コントローラ２４が（１）設定点源２５によって示されたコントローラに供給された温度設定点、および（２）電極１６に埋め込まれている温度モニタ２６によって導出された信号によって示される電極の温度測定値に応答して導出する電気信号に基づいて導管２１およびバルブ２２を介して電極１６の領域（図示せず）にヘリウム源２０を接続する既知の方式で制御される。
【００２５】
底部電極アセンブリ１３は、通常は石英で作成される電気絶縁体リング２８をも含む。リング２８は絶縁体リング１７の上面に固定され、軸１１と同軸状であり、ワークピース１８の直径とほぼ等しい内径を有し、ワークピース１８の周囲はワークピースが適所にあるときリング２８の内周にほぼ隣接する。リング２８の外側のリング１７の上面部分およびリング１７の側壁は、それぞれ、絶縁体リング３３および接地された金属リング３２によって覆われる。絶縁リング３３には、誘電体材料または導電性材料の層（図示せず）で覆う、またはコーティングすることができる金属電極リング３４が重なる。導電性リング３４、およびそれを覆う、またはコーティングする層は、領域８のプラズマの化学的性質を損なわない材料で作成される。そのような材料は、真性シリコンなど、適切な比較的高い導電性の半導体である。代替として、リング３４は、適切な損なわない材料によって覆われた金属である。リング３４は、リング３４が接地されるように、金属ストラップ（図示せず）によって接地リング３２に電気的に接続される。リング３３および３４は、軸１１と同軸状であり、底部電極アセンブリ１３の外縁とリング２８との間において水平に延びる。リング３４は、ワークピースに入るプラズマの的確なイオンエネルギーを有するのを補助するために、電極１６の領域と等しいか、またはそれ以上の領域を領域８に面して有することが好ましい。
【００２６】
上部電極アセンブリ１４は、軸１１と同軸状であり、かつ領域８のプラズマの化学的性質を損なわない導電性真性シリコンで作成された底面３６ａを有する中央電極３６を含む。電極３６は内部通路（図示せず）および多くのシャワーヘッド開口（図示せず）を含み、両方ともワークピース１８を加工するプラズマにガスが変換される領域８の中へシャワーヘッド開口を通って流れるプロセスガスの適切な源３７と流体流れ関係において接続される。電極３６は、加熱および／または冷却構成４５を含み、この構成は、設定点源２５によってコントローラに供給された設定点信号に応答して、コントローラ２４がリード３５を介して構成４５に供給する電気信号、ならびにアセンブリ１４に埋め込まれている温度ゲージ３９によって導出される電極３６の温度を表す信号に応答する。
【００２７】
アセンブリ１４は、絶縁体リング３８および金属リング４０をも含む。リング３８は、軸１１と同軸状であり、好ましくは石英で作成され、リング２８とほぼ位置合わせされる。リング３８は、中央電極３６の外周に隣接する内周を有する。金属リング４０は、軸１１と同軸状であり、絶縁体リング３８の外周および側壁１２の内周とそれぞれ隣接する内周および外周を有し、リング４０はＲＦおよびＤＣ接地電位にある。金属リング４０の下方内面は、導電性電極リング４２を所持する電気絶縁性リング４１によって覆われる。電極リング４２は、領域８のプラズマの化学的性質を損なわない導電性または絶縁性の材料の層（図示せず）でコーティングされる、または覆われる。リング４２は、リング４２が接地されるように、金属ストラップ（図示せず）によってリング４０および壁１２に電気的に接続される。リング４２の領域が電極３６の領域と同じであるか、またはそれより大きくなるように、領域８に面する電極１６および３５の領域は同じであり、接地されたリング３４および４２の領域は同じであることが好ましい。電極１６および３６、ならびにリング３４および４２は、軸１１と同軸状である。
【００２８】
以上から、閉込めプラズマ領域８は、（１）電極３６の底面３６ａ、（２）絶縁体リング３８の底面、および（３）電極リング４２の底面によって決定された上部境界と、（１）ワークピース１８の上面（ワークピースが適所にあるとき）、（２）絶縁体リング２８の上面、および（３）電極リング３４の上面によって決定された底部境界とを有する。モータ４３は、上部電極アセンブリ１４の底面を底部電極アセンブリ１３の上面に対して上下に移動させることによって、領域８の上部境界と底部境界との間の間隔を制御する。モータ４３は、ワークピース１８を加工するプラズマを励起する特定の周波数について実験的に決定された最適値において電極アセンブリ１３と１４の面間の間隔を設定するためにコントローラ２４からの信号に応答する。
【００２９】
閉込めプラズマ領域８の側面は、領域８のプラズマの化学的性質を損なわない材料で作成され間隔をおいて垂直に積み重ねられたルーバー４４によって境界を画定される。ルーバー４４は、ルーバーが電気的に給電される、または電気により浮遊する、あるいは電気的に接地されるように、電気絶縁性（好ましくは石英などの誘電体）、またはいくらか導電性（たとえば、シリコンカーバイド）の材料で作成される。ルーバー４４は、大量のプラズマがルーバー４４間のスロットを通って流れないようなものである。しかし、領域８の非イオン化ガスは、ルーバー４４間のスロットを通って壁１２とリング３２との間の室１０の領域４６に逃げ、ベース１９の適切な開口を経てポンプ９によって室１０の内部からポンピングされる。
【００３０】
ルーバー４４は、閉込めプラズマ領域８の圧力を制御するために、適切な間隔構成（図示せず）によって垂直方向において互いから間隔をおいて固定して配置され、モータ４７によって互いにおよび底部アセンブリ１３に対して上下に駆動される。領域８の圧力は、設定点源２５がコントローラ２４に供給する圧力設定点、および領域８の圧力ゲージ４８の出力信号によって制御される。コントローラ２４は、モータ４７を制御し、最低ルーバー４４の底面と電極アセンブリ１３の上面との間の間隔を変化させるために、圧力設定点および圧力ゲージ４８の出力信号に応答する。その結果、領域８の圧力は、圧力設定点に維持される。ルーバー４４は、ルーバーがモータ４３の作動に応答して移動せず、閉込めプラズマ領域８の圧力が電極アセンブリ１３と１４との間の間隔とは関係なく制御されるように構成される。
【００３１】
いくつかのＲＦ源が、電極１４を介していくつかの異なる周波数を領域８に供給する。具体的には、固定または可変周波数とすることができるＲＦ源５０．１…５０．ｉ…５０．Ｎはそれぞれ、整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎに供給されるプラズマ励起電力を導出する。ｉが１からＮまで単調に増加するように、Ｎは２より大きい整数、ｉは１からＮの連続する各整数である（以下の記述では、源５０．２および５０．（Ｎ−１）、ならびにそれらに関連付けられた回路を参照することがある。源５０．２は、源５０．１の次の最高周波数を有し、源５０．（Ｎ−１）は、源５０．Ｎの次の最低周波数を有するが、図面はそのような源および関係する回路を含んでいないことを理解されたい）。コンバイナ回路５３が、出力電力整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎを組合せ、組み合わされた電力をリード５８を介して電極１４に供給する。
【００３２】
ｋのＲＦ源５０．ｐ…５０．Ｎは、それぞれ、ｋの整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎに接続される。ｋはＮより小さく、ｐは１を含む整数である。ｐが１より大きい整数である場合、ｐはその最小値からＮまで単調に増加する。整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎは、電力をコンバイナ回路５７に供給し、コンバイナ回路５７は、ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎからの出力電力をリード６０を介して電極３６に供給する（多くの場合、最高周波数を有する源５０．Ｎのみが電力を電極３６に供給する。そのような場合、コンバイナ回路５７は排除される）。
【００３３】
通常、単一源からの電力は、電極１４および３６の両方に供給されない。源５０．Ｐ…５０．Ｎから電極１４および３６に互いに排他的に電力を供給するために、スイッチ行列５９が、源５０．ｐ…５０．Ｎと整合ネットワーク５２．ｐ…５０．Ｎおよび整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎとの間に接続される。スイッチ行列５９は、源５０．ｐ…５０．Ｎ、整合ネットワーク５２．ｐ…５２．Ｎ、および整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎにそれぞれ関連付けられた２つの位置共軸スイッチ５９．ｐ…５９．Ｎを含む。第１位置において、行列５９の共軸スイッチ５９．ｑは、源５０．ｑから整合ネットワーク５２．ｑに電力を供給し、第２位置において、共軸スイッチ５９．ｑは、源５０．ｑから整合ネットワーク５５．２に電力を供給する。ｑは、ｐ…Ｎのいずれか１つである。
【００３４】
整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎおよび５５．ｐ…５５．Ｎのそれぞれは、少なくとも１つの可変リアクタンスを含む。ＲＦ源が固定周波数を有する場合、整合ネットワークは、２つの可変リアクタンスを含む。ＲＦ源が可変周波数を有する場合、整合ネットワークのそれぞれは、単一の可変リアクタンスを有する。
【００３５】
コントローラ２４は、整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎおよび整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎの可変リアクタンスの値、ならびに源５０．１…５０．Ｎのそれぞれの出力電力の値を制御する。可変周波数の実施形態では、（１）源５０．１…５０．Ｎのそれぞれは、組込み公称中心周波数と、特定の源の出力インピーダンス間の不整合の程度を検出するための回路、および整合を達成するために特定の源の周波数を制御するための回路とを有し、（２）コントローラ２４は、ワークピース１８を加工するレシピに基づいて、整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎおよびネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎの可変リアクタンスの値を開ループ方式で設定する。
【００３６】
固定周波数の実施形態では、整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎおよびネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎのそれぞれは、特定の整合ネットワークに関連付けられた源に反映されるように、ＲＦ電圧、電流、およびそれらの間の位相角度を特定の源の周波数において検出するためのセンサ回路（図１では示さず）に接続される。コントローラ２４は、当業者には周知の方式で各整合ネットワークの可変シャントおよび直列キャパシタを制御するために、検出された電圧、電流、および位相角度に応答し、出力端子においてＲＦ源のそれぞれによって認識されるインピーダンスは、源の周波数において、源のそれぞれの出力インピーダンスにほぼ等しい。
【００３７】
整合条件下において、整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎのインピーダンスは、整合ネットワークが源５０．１…５０．ｉ…５０．Ｎの周波数にそれぞれ同調され、一方、整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎは、源５０．Ｐ…５０．Ｎの周波数にそれぞれ同調されるようなものである。整合ネットワークは、また、特定の整合ネットワークを直接は駆動しないＲＦ源の電力について大きな減衰を導入するように構成される。整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎおよび５５．ｐ…５５．Ｎのそれぞれは、ＲＦ源の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を導入するが、整合ネットワークを直接駆動する特定のＲＦ源の周波数は除く。特定の整合ネットワークを直接駆動しない周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を導入することによって、特定の整合ネットワークを駆動するＲＦ源は、特定のＲＦ源の出力端子に後方結合された他の源からの電力によって悪影響を受けない。たとえば、整合ネットワーク５２．１は、ＲＦ源５０．２…５０．ｉ…５０．Ｎのそれぞれの出力電力について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を導入するので、ＲＦ源５０．２…５０．Ｎからの電力は、ＲＦ源５０．１の動作に悪影響を与えない。
【００３８】
整合ネットワーク５２．ｒ…５２．Ｎ（ｒはｐからＮの任意の整数である）の出力電力が電極３６に結合されるように、スイッチ行列５９が作動されるとき、電極１６に供給され、かつプラズマによって電極３６に結合される源５０．１…５０．（ｒ−１）の周波数における電力は、閉鎖スイッチ６８によってローパスフィルタ６６をグランドに接続することによって、電極３６から整合ネットワーク５０．１…５０．（ｒ−１）に後方結合されるのが防止される。フィルタ６６が、源５０．（ｒ−１）と５０．ｒの周波数との間のカットオフ周波数を有し、源５０．１…５０．（ｒ−１）からの電力は、フィルタ６６によってグランドに結合され、したがって、整合ネットワーク５２．１…５２．（Ｎ−１）の出力端子からデカップリングされ、一方、源５０．ｒ…５０．Ｎからの電力は、それぞれ整合ネットワーク５２．ｒ…５２．Ｎを介して電極３６に結合される。反対に、スイッチ６８は、源５０．Ｎからの電力を整合ネットワーク５２．Ｎを介して電極１６に結合するスイッチ５５．Ｎに応答して開かれる。コントローラ２４は、電極１６および３６に結合される源の関数として、フィルタ６６のカットオフ周波数を変化させる。したがって、源５０．１…５０．ｓからの電力が電極１６に結合され、源５０．（ｓ＋１）…５０．Ｎからの電力が電極３６に結合されるように、スイッチ行列５９が作動される場合、コントローラ２４により、フィルタ６６のカットオフ周波数は、源５０．ｓと５０．（ｓ＋１）の周波数との間にある。
【００３９】
底部アセンブリ１３と上部アセンブリ１４の電極間の電場に対する制御、したがって、ワークピース１８に入るプラズマに対する制御は、とりわけ、ＤＣバイアスディテクター７０および７１で電極１６および３６のＤＣバイアス電圧を検出することによって提供される。ディテクター７０および７１は、それぞれ、ＤＣ回路において電極１６および３６に接続され、それぞれ、電極アセンブリ１３および１４によって領域８のプラズマに結合されたＲＦ電場に応答して、電極１６および３６に対して誘導されるＤＣバイアス電圧をそれぞれ検出する。
【００４０】
ディテクター７０および７１は、それぞれ、電極１６および３６のＤＣバイアス電圧を表す信号をコントローラ２４に供給する。コントローラ２４は、それぞれ、接地回路７２および７３の可変インピーダンスを制御するために、ＤＣバイアスディテクター７０および７１が導出する信号に応答する。接地回路７２および７３のそれぞれは、接地回路が接続される電極と対向する電極を駆動するＲＦ源の１つの周波数に公証的にはほぼ等しい共振周波数を有する別の直列共振回路を含む。たとえば、源５０．Ｎが電極３６を駆動する場合、電極１６に接続された接地ネットワーク７０の公称共振周波数は、源５０．Ｎの周波数に等しい。コントローラ２４は、接地回路７２および７３のそれぞれにおいて直接共振回路の可変リアクタンス（インダクタンスまたはキャパシタ）を制御するために、（１）ディテクター７０および７１が導出するＤＣバイアス電圧の指示、および（２）ＤＣバイアス電圧の設定点に応答する。アセンブリ１３と１４の電極間の電場線の強度および形状、ならびにワークピース１８に入るプラズマの特性は制御される。具体的には、電極１６と３６、電極１６と４２、および電極１６と３４との間の電場線は、ディテクター７０および７１が感知するＤＣバイアス電圧、およびこれらのＤＣバイアス電圧のＤＣバイアス電圧設定点に応答して制御される。
【００４１】
特定のＲＦ源から導出されない周波数の望ましい減衰程度を提供するのを補助するために、ＲＦ源５０．２…５０．Ｎの出力端子は、それぞれ、シャントインダクタ８０．２…８０．Ｎに接続される。インダクタ８０．２…８０．Ｎは、ローパスフィルタとして機能し、インダクタ８０．２…８０．Ｎのそれぞれは、電力が最低周波数ＲＦ源５０．１からグランドに分路される。したがって、整合ネットワーク５２．２…５２．Ｎを経て結合される源５０．１からのあらゆる電力は、それぞれ、ＲＦ源５０．２…５０．Ｎに作用するのが防止される。同様に、インダクタ８０．３…８０．Ｎは、ＲＦ源５０．１および５０．２からの電力をグランドに結合し、ＲＦ源５０．３…５０．Ｎの出力端子が、それらに結合されている源５０．１および５０．２からの電力を有するのを防止する。
【００４２】
通常の真空プラズマ加工室では、著しい量の分散キャパシタが底部アセンブリ１３の電極１６とグランドとの間に存在する。電極１６とグランドとの間の分散キャパシタは、最低周波数を有する源５０．１…５０．ｔの出力インピーダンスを整合させることに対して悪影響を有することが判明している。グランドと整合ネットワーク５２．１…５２．ｔの出力との間において分路されて接続されている直列共振回路８２．１…８２．ｔは、源に反映されたインピーダンスに源５０．１…５０．ｔの出力端子を整合させるのを補助する。直列共振回路８２．１…８２．ｔは、それぞれ、固定インダクタ８４．１…８４．ｔおよび固定キャパシタ８６．１…８６．ｔを含む。回路８２．ｕは、ＲＦ源５０．ｕと５０．（ｕ＋１）の周波数間の共振周波数を有する。一例では、ＲＦ源５０．１および５０．２は、２．０ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数を有する。整合ネットワーク５２．１および５２．２の出力電力に悪影響を与えずに、適切なインピーダンス整合を達成するために、インダクタ８４．１およびキャパシタ８６．１は、以上の例において約５．０ＭＨｚの周波数において共振するような値を有する。インダクタ８４．１…８４．ｕの品質ファクタ（Ｑ）は、分路共振回路８２．１…８２．ｕが、整合ネットワーク５２．１…５２．ｔがそれぞれ電極１６に供給する電力の大きな減衰を生じないように十分高い。
【００４３】
源５０．Ｎが整合ネットワーク５２．Ｎを介して電力を電極３６に供給するように、スイッチ行列５９が作動されるとき、電極３６に入る源５０．１…５０．（Ｎ−１）の周波数における電力は、閉鎖スイッチ６８によってローパスフィルタ６６をグランドに接続することによって、コンバイナ回路５６および整合ネットワーク５０．１…５０．Ｎに後方結合されることが防止される。フィルタ６６は、源５０．（Ｎ−１）と５０．Ｎの周波数との間のカットオフ周波数を有し、回路５６からデカップリングされ、一方、源５０．Ｎからの電力は、回路５６から電極３６に結合される。スイッチ６８は、スイッチ５９．Ｎと一まとめにされ、スイッチ６８は、源５０．Ｎからの電力を整合ネットワーク５２．Ｎに結合するスイッチ５９．Ｎに応答して開回路となる。反対に、スイッチ６８は、源５０．Ｎからの電力を整合ネットワーク５５．Ｎに結合するスイッチ５９．Ｎに応答して閉じられる。
【００４４】
ここで、電極１６または電極１６および３６に電力を供給するための特定の回路の部分ブロックおよび部分電気外略図である図面の図２を参照する。図２の回路では、Ｎ＝３であり、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚの中心周波数をそれぞれ有する３つの可変周波数ＲＦ源９１、９２、および９３が存在する。源９１、９２、および９３は、その中心周波数から約±５％だけ周波数を変化させるための回路を含む。源９１、９２、および９３は、源の出力インピーダンスと、源が駆動するインピーダンスとの間のインピーダンス不整合を感知することによって、源の周波数を制御する。源９１および９２の出力電力は、それぞれ、直接接続を介して整合ネットワーク１０１および１０２に加えられる。源９３の出力電力は、共軸状スイッチ１０５によって整合ネットワーク１０３または１０４に選択的に供給される。コンバイナ回路１１８が、整合ネットワーク１０１、１０２、および１０３の出力端子における電力を組合せ、組み合わされた電力をリード５８を介して電極１６に供給し、電極１６は、源９３からの電力を整合ネットワーク１０３に供給するようにスイッチ１０５を作動させるコントローラ２４に応答して、源力源９１、９２、および９３によって駆動される。これらの条件下において、源９１、９２、および９３、ならびに整合ネットワーク１０１、１０２、および１０３は、電力を電極３６に直接供給しない。源９３からの電力が、ネットワーク１０３を除いて整合ネットワーク１０４に供給されるようにスイッチ１０５を作動させるコントローラ２４に応答して、電極３６は、ネットワーク１０４を介して源９３からの電力によって駆動され、一方、源９１および９２は、それぞれ、ネットワーク１０１および１０２ならびにコンバイナ１１８を介して電極１６を駆動する。
【００４５】
整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、それぞれ、源９１、９２、９３、および９３の周波数においてリード１０６、１０７、１０８、および１０９に電力を供給する。以上に基づいて、源９１、９２、および９３の周波数におけるリード１０６、１０７、および１０８のそれぞれに対する電力は、第１シナリオでは電極１６のみに供給される。代替として、第２シナリオでは、リード１０６および１０７に対する電力は、電極１６に供給され、リード１０９に対する電力は、電極３６に供給される。
【００４６】
コントローラ２４は、メモリ（図示せず）に記憶されている信号に応答する。記憶されている信号は、開ループ方式において整合ネットワーク１０１、１０２、および１０３の可変シャントキャパシタを制御するために、ワークピース１８の望ましい特性に依拠する。
【００４７】
特定の整合ネットワークを駆動するエネルギーと同じ周波数にはないエネルギーの２６ＤＢ電力減衰を達成するために、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４のそれぞれは、可変シャントキャパシタ、固定直列キャパシタ、および固定インダクタを含む。整合ネットワーク１０１は、固定直列キャパシタ１２２と固定直列インダクタ１２６との間に接続される可変シャントキャパシタ１２４を含む。整合ネットワーク１０２は、シャントキャパシタ１２８と固定直接インダクタ１３２との間に接続される固定直列キャパシタ１３０を含む。整合ネットワーク１０３は、可変シャントキャパシタ１３４、固定直列キャパシタ１３６、および直列インダクタ１３８によって図２に示される分散インダクタンスの形態にある固定既知量の直列インダクタンスを含む。整合ネットワーク１０４は、可変シャントキャパシタ１３５、固定直列キャパシタ１３７、および直列インダクタ１３９によって図２において示される分散インダクタンスの形態にある固定既知量の直列インダクタンスを含む。
【００４８】
コントローラ２４は、可変シャントキャパシタ１２４、１２８、および１３４の値を制御するために、記憶されているレシピ決定信号に応答する。ＤＣモータ（図示せず）が、通常、キャパシタ１２４、１２８、１３４、および１３５の値を変化させるために使用される、または、可変キャパシタのそれぞれが、スイッチによって回路において接続される多くの固定値を有することができることを理解されたい。コントローラ２４は、源９１、９２、９３のインピーダンス整合を達成するのを補助するために、キャパシタ１２４、１２８、１３４、および１３５の値をそれぞれ変化させる。
【００４９】
キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７の通常値は、それぞれ、６００ピコファラド、１１０ピコファラド、および４０ピコファラド、ならびに１００ピコファラドである。固定インダクタ１２６の通常値は、１５〜２０マイクロヘンリーの範囲にあり、一方、インダクタ１３２の通常値は、５０〜１００ナノヘンリーの範囲にあり、インダクタ１３８および１３９によって示されるように、整合ネットワーク１０３および１０４のそれぞれの通常の分散インダクタンスは、５０ナノヘンリーより小さい。インダクタ１２６および１３２を可変インダクタとしないと必要な整合効果を達成することができない場合、インダクタ１２６および１３２は可変インダクタとすることができることを理解されたい。可変シャントキャパシタ１２４の通常値は、３００〜６００ピコファラドの範囲にあり、可変シャントキャパシタ１２８の通常値は、５０〜１０００ピコファラドの範囲にあり、可変シャントキャパシタ１３４の通常値は、２０〜３３０ピコファラドの範囲にあり、可変シャントキャパシタ１３５の通常値は、２０〜３００ピコファラドの範囲にある。整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４の構成要素の以上の値により、整合ネットワークは、特定の整合ネットワークを駆動する源に望ましくない周波数が後方結合されるのを防止するために、望ましい電力減衰を提供することが可能になる。さらに、以上の値により、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４のそれぞれは、源９１、９２、および９３の周波数にそれぞれほぼ同調される（すなわち、共振する）ことが可能になる。したがって、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、それぞれ、源９１、９２、９３、および９３の周波数について低いインピーダンスを有する。しかし、整合ネットワーク１０１は、源９２および９３の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を挿入し、整合ネットワーク１０２は、源９１および９３の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を挿入し、整合ネットワーク１０３および１０４のそれぞれは、源９１および９２の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を挿入する。
【００５０】
低周波数源９１の比較的高い電力が源９２および９３の出力端子に後方結合されるのを防止するために、シャントインダクタ１４０および１４２が、それぞれ源９２および９３の出力端子の両端に接続される。インダクタ１４０および１４２は、源９２および９３の周波数に対して高いインピーダンスを有するが、源９１の周波数に対して低いインピーダンスを有する。したがって、整合ネットワーク１０２、１０３、および１０４を経て源９２、９３、および９３に向かって結合することが可能である源９１からのあらゆる電力が、シャントインダクタ１４０および１４２によってこれらの源に到達するのが防止される。シャントインダクタ１４０および１４２は、源９２および９３の周波数において高いインピーダンスを有するので、源９２および９３からの電力は、事実上、それぞれインダクタ１４０および１４２を経てグランドに結合されない。
【００５１】
底部電極１６は、グランドに対して大きな寄生キャパシタンス、すなわち分散キャパシタンスを有する。源９１と電極１６のインピーダンスとの間のインピーダンス整合を提供するのを補助するために、直列共振回路１４４が、リード１０４とグランドとの間に接続される。回路１４４は、直列接続されたインダクタ１４６とキャパシタ１４８を含む。回路１４４は、約５ＭＨｚの共振周波数、すなわち、源９１の周波数より約１オクターブ高く、源９２の周波数より約２オクターブ半低い共振周波数を有する。インダクタ１４６は、比較的高いＱを有し、直列共振回路１４４は、比較的狭い帯域幅を有し、源９１または源９２からグランドに著しい電力を分路しない。
【００５２】
図２の回路の全体的な作用は、電極１６または電極１６および３６を駆動する源９１、９２、および９３について望ましい低いインピーダンスを提供し、一方、源９１、９２、および９３に対する損傷を防止し、かつ望ましいインピーダンス整合を達成するために、十分な減衰を導入することである。
【００５３】
ここで、電極１６および３６を駆動するための回路のブロック図である図面の図３を参照する。源９１、９２、および９３は、それぞれ、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚの固定周波数を有し、インピーダンス整合が、固定キャパシタ１２２、１３０、および１３６を可変キャパシタに変更することによって達成される。図３の回路は、センサ１１１、１１２、および１１３を含み、それぞれ、源９１、９２、および９３の出力端子に直接接続される。センサ１１１、１１２、および１１３は、それぞれ、源９１、９２、および９３に反映される電圧および電流の大きさ（特定の源を直接駆動する特定の源の周波数における）、ならびに反映された電圧と電流との間の位相角度を検出する。コントローラ２４は、望ましいインピーダンス整合を達成するために、可変直列キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７の値を制御するように、ディテクター１１１、１１２、および１１３からの信号に応答する。望ましいインピーダンス整合を達成するために、キャパシタ１２２は、通常、５０〜１０００ピコファラドの範囲の値を有し、キャパシタ１３０は、通常、５０〜１０００ピコファラドの範囲の値を有し、キャパシタ１３６および１３７のそれぞれは、通常、２０〜３３０ピコファラドの範囲の値を有する。モータ（図示せず）が、キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７の値を変化させるために、コントローラ２４からの信号に応答する。キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７について述べられた値の範囲により、インピーダンス整合を達成するのが可能になる。さらに、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、それぞれ、源９１、９２、９３、および９３の周波数にほぼ等しい共振周波数を有する。整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、整合ネットワークを直接駆動しない周波数について望ましい減衰をも提供する。
【００５４】
ここで、ルーバー４４を含む真空プラズマ加工室１０において電極１６、３４、３６、および４２間の電場線を制御するための回路の概略図である図面の図４を参照する。図４の回路は、図２または図３の源によって駆動される。図４に概略的に示されるように、電極１６および３６は、中央電極であり、電極１６は、ワークピースを所持するように配置される。電極１６および３６は、互いに同軸状であり、室１０において中央に配置され、一方、電極３４は、リングとして形成され、電極１６の周囲を囲み、電極１６から間隔をおいて配置される。電極１６および３４の上面は、同一平面上にある。電極３６は、電極１６の直径より約３分の１大きい直径を有し、リング電極４２によって囲まれ、リング電極４２から間隔をおいて配置される。電極３４および４２は接地される。電極３６に関連付けられた大きな寄生キャパシタンスのために、特に源９２の周波数について、電極３６を接地するのは難しい。電極１６に関連付けられた大きな寄生キャパシタンスのために、源９３の周波数について電極１６を接地するのは難しい。整合ネットワーク１０４を駆動するためにスイッチ１０５によって源９３が接続される直接的な結果として、源９３が電極３６を駆動するとき、源９３の周波数について電極１６を接地することがしばしば望ましい。
【００５５】
接地回路７２は、ＤＣバイアスディテクター７０によってコントローラ２４に結合された、電極１６のＤＣバイアス電圧に応答する。接地回路７２は、電極１６、３４、３６、および４２間の電場を６０ＭＨｚにおいて制御するために、電極１６のＤＣバイアス電圧によって制御される可変インピーダンスを含む。具体的には、回路７２は、約６０ＭＨｚを中心とする可変共振周波数を有する直列共振回路を有する。直列共振回路は、電極１６とグランドとの間に接続される。
【００５６】
接地回路７３は、ＤＣバイアス電圧７１によってコントローラ２４に結合された、電極３６のＤＣバイアス電圧に応答する。接地回路７３は、電極３６、３４、１６、および４２の間の電場を２７ＭＨｚにおいて制御するために、電極１６のＤＣバイアス電圧によって制御される可変インピーダンスを含む。具体的には、回路７３は、約２７ＭＨｚを中心とする可変共振周波数を有する直列共振回路を有する。直列共振回路は、電極３６とグランドとの間に接続される。
【００５７】
ＤＣバイアスディテクター７０は、通常は１０メガオームおよび１０キロオームの値をそれぞれ有する抵抗１６２および１６４を含めて、抵抗電圧分割器１６０を含む。抵抗１６２と１６４との間のタップ１６６が、キャパシタ１６８によってグランドに接続され、キャパシタ１６８は、タップ１６６における電圧が実質的なＡＣ成分を含まず、領域８における閉込めプラズマの励起に応答して電極１６において発生されたＤＣバイアス電圧の精確な指示であるように、通常、約１マイクロファラドの値を有する。タップ１６６におけるＤＣ電圧は、コントローラ２４に結合される。
【００５８】
接地回路７２は、電極１６とグランドとの間に接続されたシャント回路１７０を含む。シャント回路１７０は、受動素子からなり、すべて互いに直列に接続されている固定インダクタ１７２、固定キャパシタ１７４、および可変キャパシタ１７６を含む。インダクタ１７２ならびにキャパシタ１７４および１７６の値は、回路１７０が源９１および９２の２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数について比較的固定されたインピーダンスを有するが、源９３の６０ＭＨｚの周波数の周波数について可変インピーダンスを有するようなものである。通常、キャパシタ１７４は、約１００ピコファラドの値を有し、一方、キャパシタ１７６は、タップ１６６におけるＤＣバイアス電圧およびＤＣバイアス電圧の設定点値に応じて、２０〜４００ピコファラドの範囲の値を有する。コントローラ２４は、ＤＣバイアス電圧の設定点値を達成することを可能にするために、キャパシタ１７６の値を変化させるようにタップ１６６における電圧に応答する。コントローラ２４は、キャパシタ１７６の値を変化させるために、モータ（図示せず）を駆動する。
【００５９】
ＤＣバイアス電圧の設定点値は、電極１６、３４、３６、および４２間の電場線についての望ましい関係によって決定される。６０ＭＨｚにおける電場線が主に電極１６と３６との間にあることが望ましい場合、ＤＣバイアス設定点は、回路１７０が６０ＭＨｚに等しい共振周波数を有する直列共振回路であるようなものである。非常に低いインピーダンスが、電極１６とグランドとの間に存在し、６０ＭＨｚにおける電流のかなりのパーセンテージが、電極３６から電極１６に流れ、次いで回路１７０を経てグランドに流れ、強い６０ＭＨｚの電場線が、電極３６と１６との間に存在する。これらの条件下において、比較的弱い６０ＭＨｚの電場線が、電極１６と４２との間、および電極１６と３４との間に存在し、いくらかより強い６０ＭＨｚの電場線が、電極３６と３４との間に存在する。しかし、電極３６と４２との間の６０ＭＨｚの電場線が、電極３６と１６との間の電場線より強いことが望ましい場合、ＤＣバイアス電圧の設定点は、回路１７０が源９３の６０ＭＨｚの周波数に共振するとき、回路１７０のインピーダンスと比較して、６０ＭＨｚにおける回路１７０のインピーダンスが相対的に高くなるように、キャパシタ１７６が変化される値にある。キャパシタ１７６の値により、回路１７０が源９３の６０ＭＨｚの出力に対して高いインピーダンスを有するようにキャパシタ１７６が駆動されるのに応答して、電極３６と電極３４との間の電場線と同様であるが、電極３６と１６との間の電場線は比較的弱く、一方、電極３６と電極３４との間の電場線は比較的強い。
【００６０】
ＤＣバイアスディテクター７１は、通常は１０メガオームおよび１０キロオームの値をそれぞれ有する抵抗１６３および１６５を含めて、抵抗電圧分割器１６１を含む。抵抗１６３と１６５との間のタップ１６７が、キャパシタ１６９によってグランドに接続され、キャパシタ１６９は、通常、タップ１６７における電圧が実質的なＡＣ成分を含まず、領域８の閉込めプラズマの励起に応答して電極３６において発生されたＤＣバイアス電圧の精確な指示であるように、約１マイクロファラドの値を有する。タップ１６７におけるＤＣ電圧は、コントローラ２４に結合される。
【００６１】
接地回路７３は、電極３６とグランドとの間に接続されたシャント回路１７１を含む。シャント回路１７１は、受動素子からなり、すべて互いに直列に接続されている固定インダクタ１７３、固定キャパシタ１７５、および可変キャパシタ１７７を含む。インダクタ１７３、ならびにキャパシタ１７５および１７７の値は、回路１７１が、源９１および９３の２ＭＨｚおよび６０ＭＨｚについて比較的固定されたインピーダンスを有するが、源９２の２７ＭＨｚの周波数について可変インピーダンスを有するようなものである。通常、キャパシタ１７５は、約１２０ピコファラドの値を有し、一方、キャパシタ１７７は、タップ１６７におけるＤＣバイアス電圧およびそのＤＣバイアス電圧の設定点値に応じて、５０〜１０００ピコファラドの範囲の値を有する。コントローラ２４は、ＤＣバイアス電圧の設定点を達成することを可能にするために、キャパシタ１７７の値を変化させるようにタップ１６７における電圧に応答する。コントローラ２４は、キャパシタ１６７の値を変化させるために、モータ（図示せず）を駆動する。
【００６２】
ＤＣバイアス電圧の設定点値は、電極３６、３４、１６、および４２間の電場線についての望ましい関係によって決定される。２７ＭＨｚにおける電場線が、電極３６と１６との間に主にあることが望ましい場合、ＤＣバイアス設定点は、回路１７１が２７ＭＨｚに等しい共振周波数を有する直列共振回路であるようなものである。非常に低いインピーダンスが、電極３６とグランドとの間に存在し、２７ＭＨｚにおける電流のかなりのパーセンテージが、電極１６から電極３６に流れ、次いで回路１７１を経てグランドに流れ、強い２７ＭＨｚの電場線が、電極１６と３６との間に存在する。これらの条件下において、比較的弱い２７ＭＨｚの電場線が、電極３６と４２との間、および電極３６と３４との間に存在し、いくらかより強い２７ＭＨｚの電場線が、電極１６と３４との間に存在する。しかし、電極１６と４２の間の２７ＭＨｚの電場線が電極１６と３６との間の電場線より強いことが望ましい場合、ＤＣバイアス電圧の設定点は、回路１７１が源９２の２７ＭＨｚの周波数に共振するとき、回路１７１のインピーダンスと比較して、２７ＭＨｚにおける回路１７１のインピーダンスが相対的に高くなるように、キャパシタ１７７が変化される値にある。キャパシタ１７７の値により、回路１７１が源９２の２７ＭＨｚの出力に対して高いインピーダンスを有するように、キャパシタ１７７が駆動されるのに応答して、電極１６と３４との間の電場線と同様であるが、電極１６と３６との間の電場線は比較的弱く、一方、電極１６と３４との間の電場線は比較的強い。
【００６３】
電極３６に入る２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚのエネルギーをデカップリングし、一方、源９２の６０ＭＨｚの出力が電極３６に結合されるように、スイッチおよびコンバイナ回路１１８が作動されるのをさらに補助するために、フィルタ６６が、継電器６８によって電極３６と分路して接続される。図４に示されるように、フィルタ６６は、高周波数源９３の出力がリード６０を介して電極３６に結合されるように、回路１１８のスイッチを作動するのと同時にコントローラ２４が作動させる電極３６に接続されるインダクタ１８０を備える。インダクタ１８０は、６０ＭＨｚエネルギーがグランドに結合されるのを防止するために、源９３の６０ＭＨｚ周波数において十分に高い値および大きなインピーダンスを有する。しかし、インダクタ１８０の値は、電極３６に入る２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚのエネルギーが回路１１８に後方結合されるのを防止するために、源９１および９２の２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数に対して比較的低いインピーダンスを呈示するようなものである。
【００６４】
本発明の特定の実施形態を記述し図示したが、添付の請求項において特定される本発明の真の精神および範囲から逸脱せずに具体的に図示および記述された実施形態の詳細について変更を行うことは可能であることが明らかであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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