(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザーのコストを大幅に節減すると共に、信頼性も高まり、異なるアプリケーションや技術工程を満足させるＲＦパワーソースシステムと該ＲＦパワーソースシステムを使用するプラズマチェンバーの提供。【解決手段】ＲＦ信号発生装置３２５、３３０、３３５はそれぞれ周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３であるＲＦ信号の出力後にコンバイナー３５５より合成を行った上で、ワイドバンドパワーアンプ３６０に伝送する。ワイドバンドパワーアンプ３６０は合成したＲＦ信号を増幅すると共に、合成し増幅した三つの周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を有する一つのＲＦ信号を出力する。前記合成し増幅したＲＦ信号は後に低域フィルター３６５、バンドパスフィルター３７０、高域フィルター３８０を利用して異なる周波数出力を求める。こうして一台のアンプを使用するだけで、システムは三つのＲＦパワー信号を提供する。【選択図】図３
2008263587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦパワーシステムであって、
Ｎが１より大きい整数であるＮ個の周波数を有するＮ個のＲＦ信号を出力するＲＦソースと、
一つの合成したＲＦ信号を出力する前記Ｎ個のＲＦ信号を合成したＲＦパワーコンバイナー と、
一つの増幅されたＲＦ信号を提供するための前記合成したＲＦ信号を増幅したワイドバンドパワーアンプと、
Ｎ個の周波数を有するＮ個の増幅されたＲＦパワー信号を提供するための前記増幅されたＲＦ信号を受信するＲＦパワー分配器を含むことを特徴とするＲＦパワーシステム。
【請求項２】
前記Ｎ個の増幅されたＲＦパワー信号を受信し、前記Ｎ個の増幅されたＲＦパワー信号をプラズマチェンバーに伝送するためのマッチング回路を更に含むことを特徴とする請求項1に記載するＲＦパワーシステム。
【請求項３】
前記ＲＦソースが少なくとも一つの発振器を含むことを特徴とする請求項1に記載するＲＦパワーシステム。
【請求項４】
前記ＲＦソースが少なくとも一つの周波数コンバイナーを含むことを特徴とする請求項1に記載するＲＦパワーシステム。
【請求項５】
前記ＲＦソースがさらに少なくとも一つの周波数逓倍器又は分配器を含むことを特徴とする請求項1に記載するＲＦパワーシステム。
【請求項６】
さらに少なくとも一つの切換スイッチを含み、Ｎ個の周波数の中で事前設定された二個の周波数のうちの一つを選択してマッチング回路に結合させることを特徴とする請求項２に記載するＲＦパワーシステム。
【請求項７】
マッチング回路は若干のマッチングネットワークを含み、各マッチングネットワークにＮ個の周波数のうちの一つを設置受信することを特徴とする請求項２に記載するＲＦパワーシステム。
【請求項８】
Ｎは２であって、且つマッチング回路は少なくとも一つのマッチングネットワークを含み、前記二つの周波数のうちの一つを切換受信可能なように設置することを特徴とする請求項２に記載するＲＦパワーシステム。
【請求項９】
前記切換スイッチの入力端と接続する並列コンデンサーを更に含むことを特徴とする請求項６に記載するＲＦパワーシステム。
【請求項１０】
ＲＦパワーソースシステムであって、第一周波数を有する第一ＲＦ信号を出力する第一ＲＦソースと、
第二周波数を有する第二ＲＦ信号を出力する第二ＲＦソースと、
第一と第二ＲＦ信号を合成し、一つの合成されたＲＦ信号を出力するＲＦパワーコンバイナーと、
前記合成されたＲＦ信号を増幅し、増幅した信号を提供するワイドバンドアンプと、
前記増幅した信号を受信し、第一増幅ＲＦパワーと第二増幅ＲＦパワーを提供するＲＦパワー分配器と、
前記第一増幅ＲＦパワーと前記第二増幅ＲＦパワーを受信するするためのマッチング回路を含むことを特徴とするＲＦパワーソースシステム。
【請求項１１】
前記マッチング回路が第一増幅ＲＦパワーを受信する一つの第一マッチング回路並びに第二増幅ＲＦパワーを受信する一つの第二マッチング回路を含むことを特徴とする請求項1０に記載するＲＦパワーソースシステム。
【請求項１２】
前記ＲＦパワー分配器が少なくとも一台のフィルターを含むことを特徴とする請求項1０に記載するＲＦパワーソースシステム。
【請求項１３】
前記ＲＦパワー分配器が少なくとも一台の低域フィルターと一台のバンドパスフィルターを含むことを特徴とする請求項1０に記載するＲＦパワーソースシステム。
【請求項１４】
前記第一ＲＦソースが一台の周波数コンバイナーを含むことを特徴とする請求項1０に記載するＲＦパワーソースシステム。
【請求項１５】
前記第二ＲＦソースが一台の逓倍器又は分配器を含むことを特徴とする請求項1４に記載するＲＦパワーソースシステム。
【請求項１６】
前記第一ＲＦソースと第二ＲＦソースの励起制御用の制御装置をさらに含むことを特徴とする請求項1０に記載するＲＦパワーソースシステム。
【請求項１７】
少なくとも一つの切換スイッチが前記ＲＦパワー分配器と接続し、前記切換スイッチには前記増幅した信号を受信する入力端を有し、さらに前記入力端と接続する少なくとも一つの並列コンデンサーを含むことを特徴とする請求項1０に記載するＲＦパワーソースシステム。
【請求項１８】
プラズマチェンバーであって、
プラズマをその中で発生させるための真空チェンバーと、
周波数がｆ１であるＲＦパワーを提供できるＲＦパワーソースと、
Ｎ個の異なる周波数を有するＮ個のＲＦ信号を出力することができるＲＦソースであって、Ｎが１より大きい整数であることと、
一つの合成されたＲＦ信号を出力するための前記Ｎ個のＲＦ信号を合成したＲＦパワーコンバイナーと、
一つの増幅したＲＦ信号を提供するための前記合成されたＲＦ信号を増幅したワイドバンドアンプと、
Ｎ個の周波数を有するＮ個の増幅したＲＦパワー信号を提供するための前記増幅したＲＦ信号を受信するＲＦパワー分配器と、
前記周波数ｆ１と前記Ｎ個周波数の中の少なくとも一つの周波数のＲＦパワーを前記真空チェンバー内で結合させるマッチング回路を含むことを特徴とするプラズマチェンバー。
【請求項１９】
周波数ｆ１は２７MHz、６０MHz，１００MHz及び１６０MHzのうちから選択することを特徴とする請求項1８に記載するプラズマチェンバー。
【請求項２０】
Ｎが２であり、Ｎ個の周波数が約２MHzと約１３MHz、約２MHzと約２７MHz、又は約１３MHzと約２７MHzのうちから選び出した二つの周波数であることを特徴とする請求項1８に記載するプラズマチェンバー。
【請求項２１】
Ｎが２であり、ＲＦソースがデジタルコンバイナー若しくはデジタルコンバイナーに逓倍器を増設、又はデジタルコンバイナーに分配器を増設することを特徴とする請求項1８に記載するプラズマチェンバー。
【請求項２２】
前記ＲＦパワー分配器と接続する少なくとも一つの切換スイッチをさらに含み、前記切換スイッチは前記増幅した信号を受信する入力端を有し、また前記入力端と接続する少なくとも一つの並列コンデンサーをさらに含むことを特徴とする請求項1８に記載するプラズマチェンバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマチェンバー内のＲＦパワーソースシステムに関し、特にマルチ周波数を発生させることができるＲＦパワーソースシステムと該ＲＦパワーソースシステムを使用するプラズマチェンバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
現行技術では既に二種類の周波数（ダブル周波数）を使用したプラズマチェンバーがある。一般的にダブル周波数のプラズマチェンバーが受信するＲＦバイアスパワー(RF bias power）の周波数は約１５MHzより低く、ＲＦソースパワー（RF source power）の周波数はやや高く、一般に４０-２００MHzである。ＲＦバイアスパワーはイオンエネルギーとエネルギー分布を制御するためのＲＦパワーを指し、ＲＦソースパワーはプラズマ中のイオン乖離（plasma ion dissociation）やプラズマ密度（plasma density）を制御するためのＲＦパワーを指す。ある特定の使用において、バイアス周波数を２MHz若しくは１３MHzとして運用し、ソース周波数は２７MHz、６０MHz、１００MHz若しくは更に高い周波数でプラズマチェンバー内のエッチング技術処理を行っている。
【０００３】
最近、プラズマチェンバーを一つのバイアス周波数と二つのソース周波数で作業させる方式が提示されている。例えば、プラズマエッチングチェンバーを２MHzバイアス周波数と２７MHz、６０MHzの二つのソース周波数で作業させることが提示されている。こうした方式では、異なるタイプのイオン乖離は二つのソースＲＦ（source RF）を通じて制御することができる。しかし、現行技術でのこうした応用は各周波数ごとに一つの独立したＲＦパワーソース（又はＲＦパワー発生装置）によって提供されるものである。例えば、プラズマエッチングチェンバーが三種類の周波数での作業が必要であれば、現行技術のチェンバーでは三台の独立作業をするＲＦパワーソースでもって作業ニーズを満たさなければならない。周知のように、ＲＦパワーソースの費用は極めて高価で、ユーザーの使用コストが大幅にアップしてしまうこととなる。さらに情報を得ようとするなら、米国特許６,２8１,４６9号並びに７,１４４,5２１号及び米国特許出願公開２００5/０２６４２１8号を参照するとよい。
【０００４】
プラズマチェンバーの実際の作業工程では、チェンバーが２MHzバイアス周波数と６０MHzのソース周波数での同時作業が必要なときもあれば、チェンバーが１３MHzバイアス周波数と６０MHzのソース周波数での同時作業が必要なときもある。現行技術での方法はプラズマチェンバーに三台の独立したＲＦパワーソース（又はＲＦパワー発生装置）を提供するものであり、それぞれ各独立したＲＦパワーソースを制御することで異なる周波数の組合せを提供する。しかしこの種の設計価格は高価で設備スペースも広くとられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的はプラズマチェンバーに運用されるマルチ周波数を発生させるＲＦパワーソースを提供することにあり、これによりユーザーのコストを大幅に節減すると共に、信頼性も高まる。
【０００６】
本発明の別の目的はプラズマチェンバーに運用される切換可能なマルチ周波数のＲＦパワーソースシステムを提供することにあり、これによりユーザーのコストを大幅に節減すると共に、信頼性も高まり、しかもＲＦを切換えることでプラズマチェンバーの作業周波数を選択することができ、異なるアプリケーション（different applications）や技術工程（recipe steps）を満足させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下の技術方法を通じて実現されるものである。
【０００８】
ＲＦパワーソースシステムであって、Ｎが１より大きい整数であるＮ個の周波数を有するＮ個のＲＦ信号を出力するＲＦソースと、一つの合成したＲＦ信号を出力する前記Ｎ個のＲＦ信号を合成したＲＦパワーコンバイナーと、一つの増幅されたＲＦ信号を提供するための前記合成したＲＦ信号を増幅するワイドバンドパワーアンプと、Ｎ個の周波数を有するＮ個の増幅されたＲＦパワー信号を提供するための前記増幅されたＲＦ信号を受信するＲＦパワー分配器を含む。
【０００９】
ＲＦパワーソースシステムであって、第一周波数を有する第一ＲＦ信号を出力する第一ＲＦソースと、第二周波数を有する第二ＲＦ信号を出力する第二ＲＦソースと、第一と第二ＲＦ信号を合成し一つの合成されたＲＦ信号を出力するＲＦパワーコンバイナーと、前記合成されたＲＦ信号を増幅して増幅済の信号を提供するワイドバンドアンプと、前記増幅した信号を受信し第一増幅ＲＦパワーと第二増幅ＲＦパワーを提供するＲＦパワー分配器と、前記第一増幅ＲＦパワーと前記第二増幅ＲＦパワーを受信するするためのマッチング回路を含む。
【００１０】
プラズマチェンバーであって、プラズマをその中で発生させるための真空チェンバーと、周波数がｆ１であるＲＦパワーを提供できるＲＦパワーソースと、
Ｎ個の異なる周波数を有するＮ個のＲＦ信号を出力することができるＲＦソースであって、Ｎが１より大きい整数であることと、一つの合成されたＲＦ信号を出力するための前記Ｎ個のＲＦ信号を合成したＲＦパワーコンバイナーと、一つの増幅したＲＦ信号を提供するための前記合成されたＲＦ信号を増幅したワイドバンドアンプと、Ｎ個の周波数を有するＮ個の増幅したＲＦパワー信号を提供するための前記増幅したＲＦ信号を受信するＲＦパワー分配器と、前記周波数ｆ１と前記Ｎ個の周波数のうちの少なくとも一つの周波数のＲＦパワーを前記真空チェンバー内で結合させるマッチング回路を含む。
【００１１】
本発明の異なる面ではシングル周波数のソースＲＦパワーとダブル周波数のＲＦバイアスパワーを有するプラズマチェンバーを提供している。前記発明システムを利用して、イオンの衝撃エネルギーとエネルギー分布は二つの異なる周波数で制御することができる。例えば、高衝撃エネルギーが必要であれば、チェンバーは２MHzのＲＦバイアスパワーで駆動することができ、また穏やかなイオン衝撃が必要な場合、チェンバーは１３MHzのＲＦバイアスパワーでの作業ができる。勿論、チェンバーは同じ又は異なるパワーランクの二種類のＲＦバイアスを同時に伝送することができる。
【００１２】
本発明のその他の面として、切換可能なマルチ周波数のＲＦパワーが実現できる一つのＲＦパワーソースを提供する。前記システムは周波数の合成又はＲＦ信号発振器方式を採用してＮ個のＲＦ信号を発生させ、ワイドバンドパワーアンプを通じて前記Ｎ個のＲＦ信号パワーを増幅させた後、前記増幅した信号を分配する。システムの出力はマルチ周波数を有するＲＦパワーである。これらの周波数は切換可能で、このようにしてユーザーはシステムが出力する周波数を選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は現行技術のマルチ周波数のプラズマチェンバーの概略図であり、一つのＲＦバイアスパワーソース若しくはＲＦバイアスパワー発生装置(one RF bias power generator)と二つのソースＲＦパワーソース若しくはソースＲＦパワー発生装置(two source RF power generators)に接続する。具体的に述べると、図１で示すプラズマチェンバー（以下チェンバーと略称）１００には一つの上電極１０５、下電極１１０と二つの電極間に発生するプラズマ１２０を有する。通常上電極１０５は一般にチェンバー１００のトップカバーに嵌め込まれ、また下電極１１０は一般に下方のカソードユニットに嵌め込まれ、前記カソードユニットには半導体チップのような処理待ちの半導体製品を置く。図１で示すように、ＲＦバイアスパワーソース１２５はマッチング回路１４０を通じてチェンバー１００にＲＦパワーを提供する。ＲＦバイアス周波数はｆ１で、一般に２MHz又は約１３MHz（更に精確には１３.５６MHz）であり、一般に下電極１１０に伝送される。図１は二つのＲＦソースパワー１３０と１３５を同時に表示し、作業周波数はそれぞれｆ２とｆ３である。例えば、ｆ２は２７MHzに設定でき、ｆ３は６０MHzに設定できる。前記ＲＦソースパワー１３０と１３５はそれぞれマッチング回路１４５と１５０を通じてチェンバー１００にパワーを提供する。ＲＦパワーソースは下電極１１０又は上電極１０５に伝送にされる。注意しなければならないのは、本発明における全ての図面表示では、あらゆるマッチングネットワークの出力は何れも一つのチェンバーを指す矢印に合成されることを表示しているが、これは概略表示であり、全てのマッチングネットワークを通じてのプラズマ結合を含み、下電極、トップカバーの電極を通じて、若しくはインダクタンス結合コイルなどを通じて結合するものを問わず全てがその中に含まれる。例えば、バイアスパワーは下電極を通じて結合することができ、またソースパワーはガスノズル内の電極又はインダクタンス結合コイルを通じて結合することができる。反対にバイアスパワーとソースパワーは下電極を通じて結合することもできる。
【００１４】
図２は本発明におけるマルチ周波数のプラズマチェンバーの第一実施方法の概略図であり、それは二台のＲＦバイアスパワー発生装置と一台のＲＦソースパワー発生装置を具えている。図では、二つのＲＦバイアスパワーソース２２５と２５５はそれぞれマッチング回路２４０と２４５を通じてチェンバー２００にＲＦバイアスパワーを提供する。ＲＦバイアス周波数はｆ１で、中心周波数は一般に２MHzであるが、ＲＦバイアス周波数ｆ２の中心周波数は一般に１３MHzである。二つのＲＦバイアスは一般に下電極２１０に伝送される。このようにして改良進歩したイオンエネルギーとエネルギー分布の制御を実現することができる。例えば、高めの衝撃エネルギーが必要な場合、例えば、前端のエッチングの使用には２MHzのパワーソースを使用し、また穏やかななイオン衝撃が必要な場合、例えば後端のエッチング使用には１３MHzを採用する。図２では一つのＲＦソースパワーソース２３５を同時に表しており、作業周波数は２７MHz、６０MHz、１００MHzなどのようなｆ３である。ＲＦソースパワー２３５はマッチング回路２５０を通じて直接チェンバー２００に伝送される。パワーソースは下電極２１０又は上電極２０５に伝送される。パワーソースはプラズマ２２０の密度、即ちプラズマ２２０のイオン乖離を制御するのに利用される。
【００１５】
本発明では、マッチング回路２４０、２４５を採用してＲＦパワーをチェンバー２００で結合させる。前記マッチング回路２４０，２４５は一般に若干のマッチングネットワークを含むことができ、また適合するどのマッチングネットワークでも使用できる。然しながら、良好な使用効果を達成し、異なるパワーソース間で少なくとも１５ｄｂ以上のパワーの相互分離を実現するためには、出願人が保有する特許出願番号１１／３５０,０２２、出願日２００６年２月８日の米国特許出願において言及しているマッチング回路を採用することを推薦する。
【００１６】
前文で述べたように、現行技術では各種ＲＦバイアスパワーとソースパワーが独立したＲＦパワーソース（separate RF power suppliers）を通している。しかし、ＲＦパワーソースのパワーアンプは相対的に高価であり、また多数のＲＦパワーソースは製造コストの上昇と信頼性低下の問題を招くことから、本発明の別の面に基づいて、本発明は改良進歩した構造を提供し、多種のＲＦパワーソース生産を実現したことでコストを抑えてシステムの信頼性を高めることができる。
【００１７】
本発明のある面に基づいて、結晶発振器又は周波数コンバイナーのような多数のＲＦ信号発生装置を採用し、これらのＲＦ信号発生装置から発する信号が合成されてワイドバンドパワーアンプ（wide-band amplifier，例：FETアンプ）を通じて増幅される。増幅された信号はさらにセパレートされて適切なＲＦシステムのマッチングネットワークに伝送される。制御装置はどのＲＦ信号発生装置を励起するかを決定すのに用い、システムが出力する周波数を選択することができ、こうしてアンプの数量を節減する。簡潔に述べると、本発明のシステムはシングルＲＦパワー発生装置を採用して切換可能でマルチ周波数のＲＦパワーを提供する。このほか、従来のＲＦアンプは高品質の直流電源でないと正常に作動しない。本発明は一つのＲＦアンプを使用するだけで、多数の直流電源を使用することによってもたらされる支出を節減することができる。
【００１８】
図３はシングルＲＦパワーソース（single RF power）を採用してマルチ周波数のＲＦパワー（multiple-frequency RF power）を提供する実施方法を示している。図３では、ＲＦ信号発生装置３２５、３３０及び３３５はそれぞれ周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３であるＲＦ信号を提供している。ＲＦ信号発生装置３２５、３３０及び３３５は発振器（例：結晶発振器）、周波数コンバイナーでもよく、例えばダイレクト方式のデジタル周波数コンバイナー（Direct digital frequency synthesizer，DDS）やフェーズ・ロックド・ループ周波数コンバイナー（Phase locked loop frequency synthesizers）などである。ある実施方法では、ｆ１は２MHz、ｆ２は１３MHz、ｆ３は６０MHzに設定する。三つの信号発生装置３２５、３３０及び３３５の出力後にコンバイナー３５５より合成を行った上で、ワイドバンドパワーアンプ（wide-band power amplifier, WBPA）３６０に伝送する。ワイドバンドパワーアンプ３６０は合成したＲＦ信号を増幅すると共に、合成し増幅した三つの周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３を有する一つのＲＦ信号を出力する。前記合成し増幅したＲＦ信号は後にＲＦパワーセパレーターを利用して異なる周波数出力を求める。前記ＲＦパワーセパレーターは低域フィルター３６５、バンドパスフィルター３７０又は高域フィルター３８０でもよく、続いてｆ１、ｆ２及びｆ３のような異なるフィルターの出力はそれぞれマッチングネットワーク３４０、３４５、３５０に働きかける。こうして一台のアンプを使用するだけで、システムは三つのＲＦパワー信号を提供することができる。使用の際には、制御装置３８５はＲＦ信号発生装置３２５、３３０及び３３５の励起を制御するのに用いられる。図３では、三つのＲＦ信号発生装置３２５、３３０及び３３５はそれぞれ異なるＲＦ周波数を発生するのに用いられるが、これで読者の理解のために作成した概略図面であり、シングルのＲＦ信号発生装置（例えば、ダイレクト方式のデジタル周波数コンバイナー、又は将来発明されるであろう更に良好なシングルＲＦ信号発生装置）を採用するだけで、三つ又は若干の異なるＲＦ周波数を発生させることができ、前記シングルのＲＦ信号派生装置の採用で信頼性が更に高まることも理解すべき旨説明しておく必要がある。
【００１９】
本発明のある実施方法に基づいて、ＲＦ信号発生装置３２５と３３０を運用してＲＦバイアスパワーを提供するが、信号発生装置３３５はＲＦソースパワーの提供用である旨理解することができる。こうした配置で、制御装置３８５は信号発生装置３３５を適当なパワーにまで励起して期待されるイオン乖離を生じさせる。制御装置３８５はさらにＲＦ信号発生装置３２５と３３０の内の一つ又は二つを励起して期待されるイオン衝撃エネルギーを求める。例えば、高衝撃エネルギーを求めようとする場合、制御装置３８５はＲＦ信号発生装置３２５を励起するだけでよく、また低衝撃エネルギーを求めようとする場合、制御装置３８５はＲＦ信号発生装置３３０を励起するだけでよい。
【００２０】
別の面では、この配置は二つのＲＦソースパワーをシステムとして使用してパワーを提供することもできる。こうした配置方法では、ＲＦ信号発生装置３２５は２MHz又は１３MHzのように設定してバイアスパワーを提供することができ、ＲＦ信号発生装置３３０は２７MHzに設定することができ、またＲＦ信号発生装置３３５は６０MHzに設定可能で、このようにして二つの周波数ソースパワーを提供してプラズマ密度を制御することができる。こうした配置方法で、制御装置３８５はＲＦ信号発生装置３２５を励起してバイアスパワーを提供すると共に、ＲＦ信号派生装置３３０と３３５を励起してソースパワーを提供する。
【００２１】
図４Ａは本発明のある実施方法を描いており、一つの合成されたダブル周波数のＲＦシステムと独立した高周波パワーソースを提供している。図４Ａで、周波数ｆ３は、従来の使用方法のように従来のＲＦ信号発生装置４３５を運用して従来のマッチングネットワーク４５０に接続する。然しながら、周波数ｆ１とｆ２は本発明の実施方法で提供されたもので、つまりコンバイナー４５５でＲＦ信号発生装置４２５と４３０の出力を合成すると共に、ワイドバンドパワーアンプ４６０を用い、その後低域フィルター４６５とバンドパスフィルター４７０でセパレートする。増幅したＲＦ信号はさらにマッチングネットワーク４４０と４４５に入力される。
【００２２】
図４Ａの実施方法はシングルバイアスとダブルソース周波数を通じて現行技術にマルチ周波数チェンバーを改善することができる。この設置では、ＲＦ信号発生装置４３５の周波数ｆ３は２MHzのようなバイアス周波数に設定される。ソース周波数はＲＦ信号発生装置４２５と４３０が提供し、また２７MHzや６０MHzのように周波数ｆ１とｆ２を設定する。
【００２３】
反対に、本発明の主旨に基づいて、図４Ａが示す設置はチェンバー４００を駆動するのに用いられ、二つのバイアス周波数とシングルソース周波数は組合わせて使用される。こうした配置方法で、ＲＦ信号発生装置４３５の周波数ｆ３は６０MHzのようなソース周波数に設定される。別の面において、周波数ｆ１とｆ２は２MHzや１３MHzのようなバイアス周波数に設定される。図３で示す実施方法のように、制御装置４８５はＲＦ信号発生装置４２５と４３０及びＲＦ信号発生装置４３５の作業を制御する。
【００２４】
図４Ｂは図４Ａで示す実施方法の一変形を描いている。周波数ｆ１とｆ２間の切換のための切換スイッチ４９０を付加した以外は、図４Ｂの配置は図４Ａとよく似ている。切換スイッチ４９０はＲＦパワー真空中継装置（RF power vacuum relay）又はPINダイオード（PIN diode）であってもよい。この配置を利用して、前記二つの周波数は共同のAC/DCパワーソース、共同のＲＦパワーアンプ及び共同の通信システムで発生させることができるので、コスト低減となる。
【００２５】
図５はシングルＲＦ信号発生装置を利用してマルチ周波数を提供する実施方法を示している。図５では、ＲＦ信号発生装置５２５は周波数がｆ１のＲＦ信号を提供する。ＲＦ信号発生装置５２５は図２乃至図４Ｂで示すＲＦ信号発生装置と似ており、例えば、結晶発振器、周波数コンバイナーなどである。ＲＦ信号発生装置５２５の信号は分割して、一部はコンバイナー５５５に提供し、別の部分は第一ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３０に伝送される。周知のように、ＲＦ周波数逓倍器又は分配器（RF frequency multipliers or dividers）は周波数比を発生させ、且つ相応する入力信号周波数に対応して事前設定した因数を乗じた出力信号を入力する設備である。ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３０の出力信号周波数はｆ２で、その一部はコンバイナー５５５に入力し、他の一部は第二ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３５に入力される。この実施方法では、第二ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３５の出力は同時にコンバイナー５５５に入力もされる。図３で示す実施方法のように、コンバイナー５５５の出力信号はさらに増幅されてフィルターにかけられる。
【００２６】
図５で示す実施方法は現行技術を改良進歩させたマルチソースパワーシステムに使用され、又は本発明のマルチバイアスシステムを駆動させるのに用いられることが理解できる。例えば、マルチソースパワーの配置方法を有するシステムを運行する場合、信号発生装置５２５は２MHzを提供する信号に設定され、第一ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３０の逓倍係数は１３に設定して、周波数が２６MHzの第一ソース出力を提供し、また第二ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３５の逓倍係数を２に設定して、周波数が５２MHzの第二ソース出力を提供する。別の面では、システムがダブルバイアスパワーのプラズマチェンバーを採用する場合、信号発生装置５２５は約２MHz（精確には２.２MHz）を提供する信号に設定し、第一ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３０の逓倍係数を６に設定して、周波数が１３MHzの第二バイアス出力を提供し、第二ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３５の逓倍係数を５に設定して、６６MHzのソース出力を提供する。
【００２７】
図５で示すカスケード配置方法では、ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３０が同時に作動しない限り、ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３５は作業できないのである。制御をさらに柔軟にするために、システムは図５の配線５９５が示すような方法に設定することができる。こうした状況で、ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３５は逓倍を選択してＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３０が受信する周波数はｆ２の信号とするか、又はＲＦ周波数逓倍器又は分配器５２５が受信する周波数はｆ１の信号とすることができる。この配置では、ＲＦシステムのＲＦ信号発生装置５２５は作業時常にオンにしておかねばならないが、逓倍器又は分配器５３０と５３５のうちの一つ又は二つがオンでもオフでもよい。例えば、ＲＦ信号発生装置５２５が２.２MHz周波数で作動する場合、ＲＦ周波数逓倍器又は分配器５３０の逓倍係数は６に設定され、逓倍器５３５の逓倍係数は１５に設定される。それでは、配線５９０を通じて逓倍器５３５の入力に提供される場合、ｆ３出力は１６５MHzであり、配線５９５を通じて逓倍器５３５の入力に提供される場合、ｆ３出力は３３MHzである。そこで、この配置方法はプラズマチェンバー５００にダブル周波数バイアスパワーとダブル周波数ソースパワーを具備させることができる。勿論、四つの周波数を使用する必要がなければ、配線５９０を省いて三つの周波数を提供することもできる。
【００２８】
図６は、本発明におけるマルチ周波数システムの別の実施方法を提供している。図６では、シングルＲＦ信号発生装置６２５は周波数がｆ１の信号を提供する。前記信号は逓倍器又は分配器６３０及び逓倍器又は分配器６３５に伝送される。逓倍器又は分配器６３５からの信号はパワーアンプ６７５により増幅され、さらにマッチングネットワーク６９０からプラズマチェンバー６００に伝送される。また別の面では、ＲＦ信号発生装置６２５と逓倍器又は分配器６３０の出力はコンバイナー６５５で合成されて、ワイドバンドパワーアンプ６６０で増幅され、低域フィルター６６５とバンドパスフィルター６７０を採用して分離し、さらにマッチングネットワーク６４０と６４５を通じてプラズマチェンバー６００に伝送される。こうして、周波数ｆ２はプラズマチェンバー６００に伝送するか否かを選択することができ、しかも周波数ｆ１とｆ３の伝送とは無関係である。
【００２９】
図７は本発明におけるマルチ周波数システムのまた別の実施方法を提供している。図７で示す実施方法では、ＲＦ信号発生装置７２５は周波数がｆ１の信号を提供し、さらにコンバイナー７５５と逓倍器又は分配器７３０に伝送する。逓倍器又は分配器７３０の信号はコンバイナー７５５に提供することもできる。合成後の信号はワイドバンドパワーアンプ７６０で増幅され、増幅後の信号はさらに低域フィルター７６５とバンドパスフィルター７７０を通じて分離されて、マッチングネットワーク７４０と７４５からチェンバー７００に伝送される。別の面ではさらに、独立したＲＦパワーソース７３５を利用して第三周波数ｆ３を提供することができ、前記パワーソースは従来のＲＦパワーソースでもよい。
【００３０】
本発明の趣旨に基づいて、図８ではコンバイナーを使用しないマルチ周波数システムの実施方法を提供している。図８では、ＲＦ信号発生装置８２５は周波数がｆ１のＲＦ信号を提供する。信号が切換スイッチ８６５を通じてパワーアンプ８５５へ伝送され、さらに逓倍器又は分配器８３０に伝送される。パワーアンプ８５５が出力する増幅後の信号はマッチングネットワーク８４０を通じてプラズマチェンバー８００で結合される。逓倍器又は分配器８３０はＲＦ出力ｆ２を提供し、前記ＲＦ出力ｆ２は周波数ｆ１の逓倍又は分配の一種である。逓倍又は分配された信号ｆ２は切換スイッチ８７０を経てパワーアンプ８６０へ伝送され、前記増幅後の出力信号はさらにマッチングネットワーク８４５を通じてチェンバー８００に接続される。このほか、ＲＦパワーソース８３５は別の周波数がＦ３のＲＦ信号を提供し、マッチングネットワーク８５０よりチェンバー８００へ伝送される。
【００３１】
この配置方法では、一つ、二つ又は三つの周波数信号をチェンバー８００へ伝送することができる。例えば、ＲＦ信号発生装置８２５には２.２MHzを提供するＲＦ信号が設けられ、逓倍器又は分配器８３０の逓倍係数を６に設定すると、ｆ２は１３MHzである。ＲＦパワーソース８３５は周波数が６０MHzのような信号を提供することができる。こうした状況では、二重バイアス（dual bias）構造を採用し、制御装置８８５はＲＦパワーソース８３５を励起してＲＦソースパワーを提供することができ、また切換スイッチ８６５をオンにして２.２MHzのバイアスパワーを制御し、若しくは切換スイッチ８７０をオンにして１３MHzのバイアスパワーを制御し、若しくは二つの切換スイッチ８６５と８７０をオンにして２.２MHzと１３MHzの二重バイアスパワーを制御する。反対に、ダブルソース周波数チェンバー８００を提供するために、逓倍器又は分配器８３０の逓倍係数を１２と設定すると、それによってソース周波数の出力が２６.４MHzであると求める。
【００３２】
上記の実施方法は全てプラズマチェンバーを制御するものであり、第一バイアス周波数(a first bias frequency)での作業を有する第一段階と第二バイアス周波数(a second bias frequency)での作業の第二段階の加工技術を行う。例えば、チェンバーは低目のバイアス周波数（例：約２MHz）で主要エッチング工程作業をすることができる。然しながら、エッチングが完了した際にエッチング速度が緩慢となる効果を現わすために、システムは高めのバイアス周波数（例：１３MHz）に切換えて作業することができる。本発明のある実施方法に基づいて、図９では二個のバイアス周波数を採用して技術を実現した実施方法を提供している。この技術プロセスは半導体チップのエッチングでもよい。工程Ｓ９００では、ソースパワーが励起され、それによってプラズマを衝撃する。ソースＲＦパワーの周波数は２７MHz、６０MHz、１００MHz、１６０MHz等でもよい。工程ｓ９１０では、第一周波数バイアスパワーを励起すると共にそれをチェンバーに伝送して、イオンを乖離させて第一処理工程（工程Ｓ９２０）でチップを衝撃する。第一処理工程完了後、工程Ｓ９３０を行い、第一バイアスパワーを解除し、工程Ｓ９４０では、第二周波数バイアスパワーを励起して工程Ｓ９５０の第二次処理を行う。こうした状況で、第一バイアス周波数は２MHzでもよいが、第二バイアス周波数は約１３MHzである。
【００３３】
図１０で示しているのは本発明におけるマルチ周波数システムのさらなる実施方法である。マッチング回路とフィルターの間に切換回路３９０を付加した以外は図１０の配置は図３とよく似ている。図１１を併せて参照すると、図１１で示しているのは図１０に示した切換回路３９０とマッチングネットワーク３４０と３４５の具体的回路接続方法である。図１１で示すように、切換回路３９０は切換スイッチ１０９０と並列コンデンサー（shunt capacitor）１０４２を含み、二つのマッチングネットワーク３４０、３４５の直列部分と接続し、二つの周波数ｆ１、ｆ２の間の切換及びＲＦ発生装置とプラズマチェンバーの間のマッチングを実現し、ＲＦパワー発生装置のパワーを最小の反射パワーの方法でプラズマチェンバーとプラズマに伝送する。図１０では、切換回路３９０の作用を通じて、プラズマ反応時の実際使用若しくは技術工程のニーズにより、ｆ１とｆ３又はｆ２とｆ３の異なる周波数の組合わせを求める。図１１では、シングルの並列コンデンサー１０４２と切換スイッチ１０９０は接続している。切換スイッチ１０９０の各出力ピンはマッチングネットワーク３４０又は３４５と接続している。マッチングネットワーク３４０は少なくともコンデンサーユニット１０６１とインダクタンスユニット１０６２を含み、またマッチングネットワーク３４５は少なくともコンデンサーユニット１０７１とインダクタンスユニット１０７２を含む。二つのマッチング回路の出力は一緒に接続してプラズマチェンバー３００の下電極３１０と接続する。こうした接続方法は切換スイッチ１０９０と並列コンデンサー１０４２を通じて実現され、それによってエネルギーが分離された回路（disconnected circuit）からロスするのを防止する。図１１で示すように、切換スイッチ１０９０がネットワーク３４５と接続すると、ネットワーク３４５を通じてロスするエネルギーがないのは、並列コンデンサー１０４２がスイッチ入力端の前端に接続されるためである。従って、エネルギーは全てプラズマチェンバー３００の下電極３１０へ伝送される。前記実施方法が本発明の図面におけるその他の実施方法にも応用でき、例えば、図４Ａ、図４Ｂ、図５、図６、図７、図８と接続することが理解できる。このほか、図１０では、概略的に切換回路３９０を低域フィルター３６５、バンドパスフィルター３７０及びマッチングネットワーク３４０、３４５間に接続するに過ぎないので、本発明の技術分野における当業者も容易に考えつき、切換回路３９０はその他のフィルターやマッチング回路の間で選択して接続することもでき、或いは切換回路３９０はマッチング回路の一部に変形させることもできる。
【００３４】
実際の応用では、本発明の図面の各種フィルター、ワイドバンドパワーアンプ、コンバイナー、逓倍器又は分配器、ＲＦ信号発生装置は何れもシングルのＲＦ発生装置（RF generator）に集約することができるので、本発明はシングルのＲＦ発生装置を通じてマルチ周波数の出力を生み出すことができると共に、さらにＲＦ発生装置内部の切換スイッチ又は切換回路の配置を通して、ＲＦ発生装置内部作業ユニットを共用することによってＲＦ発生装置を大幅に節減できるだけでなく、プラズマ反応時の実際の応用又は技術工程のニーズに基づいて、出力の異なる作業周波数の組合わせの選択を有する。従って、現行技術で周波数が独立したＲＦパワーソースに提供される配置と比べて、本発明はコスト面や使用面での多くの優位性を具えている。
【００３５】
このほか、本発明の図面におけるＲＦパワーソースの各種周波数出力は何れもプラズマチェンバーの下電極に接続しており、本発明のＲＦパワーソースの各種周波数出力は実用ニーズに応じて部分的に又は全面的にプラズマチェンバーの上電極に接続することもでき、或いは同時に部分的に上電極と下電極に接続もできることが理解できる。
【００３６】
本発明の図面におけるＲＦパワーソースはＲＦパワーソースに働きかける必要がある各種チェンバーに運用され、例えば、プラズマチェンバーはプラズマエッチングチェンバー（plasma etching reactor）、プラズマ増強タイプの化学蒸着法チェンバー（plasma enhanced chemical vapor deposition reactor）、プラズマ補助タイプの化学蒸着法チェンバー（plasma assisted chemical vapor deposition reactor）を含むがこの限りではない。
【００３７】
最後に、ここで記述した技術は如何なる特定の装置とも直接的関連はなく、それは如何なる適当な素子と組合わせても実現できることを理解しておくべきである。このほか、本発明が教示する内容に基づき、各種タイプの共通装置は何れも使用可能である。専用装置を製作して本特許で述べる方法並びに工程を実現することもできると共に、また一定の優位性を具えている。本発明は具体的な実施方法を参照して記述したもので、全ての面で概略的な解釈をすべきで限定されないものである。当業者は異なるハードウェア、ソフトウェアやファームウエアの組合せが本発明の実施に適用できる旨理解する。例えば、前記ソフトウェアは、編集、C/C++、perl、shell、PHP、Java(登録商標)等の多種類のプログラムやインストラクション・コード言語で記述できる。
【００３８】
以上本発明を詳細に説明したが、上記の内容は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。また、本発明の請求範囲に基づいて行った等価変更若しくは補正等は、全て本発明における特許の範囲内に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】現行技術におけるマルチ周波数のプラズマチェンバーの概略図である。
【図２】本発明におけるマルチ周波数のプラズマチェンバーの第一実施方法の概略図である。
【図３】シングルＲＦパワーソースを利用した切換可能なマルチ周波数のＲＦパワーを提供する実施方法の概略図である。
【図４Ａ】本発明で一つの合成されたダブル周波数のＲＦシステムと独立したＲＦパワーソースを提供する実施方法の概略図である。
【図４Ｂ】本発明で一つの合成されたダブル周波数のＲＦシステムと独立したＲＦパワーソースを提供する実施方法の概略図である。
【図５】シングルＲＦ信号発生装置を採用してマルチ周波数を提供する実施方法の概略図である。
【図６】本発明におけるマルチ周波数システムの別の実施方法の概略図である。
【図７】本発明におけるマルチ周波数システムのまた別の実施方法の概略図である。
【図８】本発明におけるマルチ周波数システムの別のコンバイナーを使用しない実施方法の概略図である。
【図９】本発明のある実施方法に基づいて二個のバイアス周波数を採用して技術処理を行った実施方法の概略図である。
【図１０】本発明におけるマルチ周波数システムのさらなる実施方法の概略図である。
【図１１】図１０に示した切換回路とマッチング回路の回路接続方法を示した概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００、２００、４００、５００、６００、７００、８００   プラズマチェンバー
１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５、７０５、８０５ 上電極
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０ 下電極
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０ プラズマ
１２５、２２５、２５５       RFバイアスパワーソース
１３０、１３５、２３５       RFソースパワーソース
３２５、３３０、３３５、４３５、４２５、４３０、５２５、６２５、７２５、８２５               RF信号発生装置
５３０、５３５、６３０、６３５、７３０、８３０  周波数逓倍器または分配器
７３５、８３５         RFパワーソース
１４０、２４０、２４５       マッチング回路
１４５、１５０、２５０、３４０、３４５、３５０、４４０、４４５、４５０、５４０、５４５、５５０、６４０、６４５、６９０、７４０、７４５、７５０、８４０、８４５、８５０               マッチングネットワーク
３５５、４５５、５５５、６５５、７５５              コンバイナー
３６０、４６０、５６０、６６０、７６０              ワイドバンドパワーアンプ
３６５、４６５、５６５、６６５、７６５              低域フィルター
３７０、４７０、５７０、６７０、７７０    バンドパスフィルター
６７５、８５５、８６０       パワーアンプ
３８０           高域フィルター
３８５、４８５、５８５、６８５、７８５、８８５  制御装置
３９０           切替回路
４９０、８６５、８７０、１０９０     切替スイッチ
５９０、５９５         配線
１０４２           並列コンデンサー
１０６１、１０７１        コンデンサーユニット
１０６２、１０７２        インダクタンスユニット
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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