(57)【要約】【課題】【解決手段】チャンバ壁を有したプラズマ処理チャンバ内で基板を処理する方法が提供されている。この方法はチャンバ壁に接続された誘電ライナ内に封入された筒状電極を有した電極構造物を提供する。この方法は筒状電極とチャンバ壁との間で接続されている誘導回路構造物をも提供する。この方法は、基板を処理するために、電極構造物をプラズマ処理チャンバ内に配置した状態にてプラズマ処理チャンバ内でプラズマを発生させることもさらに含む。【選択図】  図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ壁を有するプラズマ処理チャンバ内で基板を処理する方法であって、
前記チャンバ壁と接続している誘電ライナ内に、封入された筒状電極を有した電極構造物を提供するステップと、
前記筒状電極と前記チャンバ壁との間で接続される誘導回路構造物を提供するステップと、
前記基板を処理するために、前記電極構造物を前記プラズマ処理チャンバ内に配置した状態にて該プラズマ処理チャンバ内でプラズマを発生させるステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
チャンバ壁はアース（接地）されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
誘導回路構造物は並列に接続された複数のインダクタを含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
誘導回路構造物は抵抗と並列に接続された少なくとも１つのインダクタを含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
誘電ライナはチャンバ壁に接着されていることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
誘電ライナは少なくとも１つの非導電性の固定具を使用してチャンバ壁に接続されていることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項７】
電極はアルミニウムを含んだ材料で形成されていることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項８】
プラズマ処理チャンバは容量結合されたプラズマ処理チャンバであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項９】
誘電ライナはプラズマを利用して基板を処理するのに採用された処理法と両立するように選択された誘電材料で形成されていることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１０】
誘導回路構造物は少なくとも１つの可変インダクタを含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１１】
チャンバ壁を有するプラズマ処理チャンバ内でプラズマを利用して基板を処理するように設計されている、プラズマ処理チャンバを有したプラズマ処理システムであって、
前記チャンバ壁と接続している誘電ライナ内に、封入された筒状電極を有した電極構造物と、
前記筒状電極と接地（アース）状態との間で接続されている誘導回路構造物と、
前記電極構造物を前記プラズマ処理チャンバ内に配置した状態にて、前記プラズマを発生させ、前記基板を処理するように設計されているＲＦ電力源に接続された下方電極と、
を含んでいることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
チャンバ壁はアース（接地）されていることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
誘導回路構造物は並列に接続された複数のインダクタを含んでいることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
誘導回路構造物は抵抗と並列に接続された少なくとも１つのインダクタを含んでいることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】
誘電ライナはチャンバ壁に接着されていることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１６】
誘電ライナは少なくとも１つの非導電性固定具を使用してチャンバ壁に接続されていることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１７】
電極はアルミニウムを含んだ材料で形成されていることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１８】
プラズマ処理チャンバは容量結合プラズマ処理チャンバであることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１９】
誘電ライナはプラズマを利用して基板を処理するのに採用された処理法と両立するように選択された誘電材料で形成されていることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項２０】
誘導回路構造物は少なくとも１つの可変インダクタを含んでいることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項２１】
チャンバ壁を有するプラズマ処理チャンバ内でプラズマを利用して基板を処理するように設計されている、プラズマ処理チャンバを有したプラズマ処理システムであって、
前記チャンバ壁に非接触状態で設置されている導電手段と、
プラズマ処理中に前記導電手段と前記チャンバ壁との間でプラズマが発生するのを阻止するように、該導電手段と該チャンバ壁との間に設置される誘電絶縁手段と、
前記導電手段と接地（アース）状態との間で接続されている誘導回路構造物と、
を含んでいることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
誘導回路構造物は並列に接続された複数のインダクタを含んでいることを特徴とする請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
誘導回路構造物は抵抗と並列に接続された少なくとも１つのインダクタを含んでいることを特徴とする請求項２１記載のシステム。
【請求項２４】
誘導回路構造物は少なくとも１つの可変インダクタを含んでいることを特徴とする請求項２１記載のシステム。
【請求項２５】
プラズマ処理チャンバは容量結合プラズマ処理チャンバであることを特徴とする請求項２１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プラズマ処理技術の進歩は半導体産業の成長に貢献した。プラズマ処理中にプラズマが基板の処理（加工）のために生成（発生）される。しかしながらプラズマはウェハ領域を越えて広がる傾向がある。よってプラズマを封じ込みできなければ基板加工が制御不能になり、少なくとも基準に達しない半導体デバイス（装置）または不良品のいずれかが生産される。
【背景技術】
【０００２】
説明のために提示する図１Ａはプラズマ処理システム１００の概略図である。プラズマ処理システム１００は一般的に単一周波、二重周波（ＤＦＣ）または三重周波ＲＦ容量放電システムである。１例では電波（ＲＦ）あるいは高周波は２ＭＨｚ、２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚを含むであろう。プラズマ処理システム１００は上方電極１０２を含むように設計される。この電極は一般的にアースされ、電位はゼロである。また、プラズマ処理システム１００は下方電極として作用する静電チャック１０４を含む。
【０００３】
例えば基板１２０が加工中であると想定する。プラズマ処理中にＲＦ電力１１６は静電チャック１０４に印加される。ＲＦ電力１１６はガス（気体）１１８と作用し、静電チャック１０４とアース状態の上方電極１０２との間でプラズマ１０６を発生させる。プラズマ１０６は、少なくとも基板１２０をエッチング加工または基板１２０上に物質を堆積させるいずれかを行い、電子デバイス（装置）を製造するのに利用される。
【０００４】
プラズマ１０６はウェハ領域を越えて（例えば、上方電極１０２と静電チャック１０４との間の領域の外側）延び広がる傾向がある。もしプラズマがウェハ領域を越えて広がれば、プラズマ密度は減少し、プラズマ加工はウェハ領域の外側に移動して基板加工が制御不能となる。プラズマ１０６はウェハ領域内で最良に制御されているため、製造業者はプラズマの封じ込みを画策する。１例として、ラムリサーチコーポレーションは、封じ込みリングを採用してプラズマを機械的に封じ込みすることによるプラズマ封じ込みを試行した。
【０００５】
プラズマ処理システム１００は複数のプラズマ封じ込みリング（１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ）を利用している。これは処理チャンバ内の並列リングセットであり、プラズマが外側領域で形成されないようにしている。ここで解説するように、この外側領域とは、封じ込みリングと反応器壁との間の領域を指す。典型的には封じ込みリングは石英のような誘電材料で構築される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電界とガス１１８とが反応して外側領域でプラズマを発生させるぐらいに、電界が高いとなると封じ込みリングは、プラズマの封じ込みには十分ではないであろう。１例として、プラズマ１０６は地面（アース）に対するプラズマの自動誘発ポテンシャルである電位（Ｖｐ）を有する。電界はプラズマ１０６の電位（例えばプラズマの端部１０８における電位）と、典型的にはアースされている反応器壁１１４の電位との間の電位差により誘発され、電位はゼロである。よって、もしこの電位差が十分に大きければ強力な電界１１０が発生し、プラズマを外側領域で発生させる。
【０００７】
プラズマエッジ１０８の電位と反応器壁１１４の電位との間の電位差により誘発された電界は以下の式１で求められる。
2010515232.tif 000003
【０００８】
式１において、電界（Ｅ）はプラズマの端部１０８での電位（Ｖｐ）と反応器壁１１４での電位（Ｖｗ）との間の電位差と比例する。反応器壁がアースされていれば、反応器壁の電位（Ｖｗ）はゼロである。よって、電界（Ｅ）はプラズマの端部１０８と反応器壁１１４との間の距離（ｄ）でプラズマの端部１０８の電位（Ｖｐ）を割ったものとなろう。
【０００９】
式１で示すように、電界（Ｅ）はプラズマエッジ１０８の電位（Ｖｐ）が増加するか、距離（ｄ）（すなわちプラズマエッジと反応器壁との間の距離）が減少すれば高くなる。電界の増加は外側領域でのプラズマ発生を導き、意図せぬ非封じ込み状態を励起する。
【００１０】
競争力を獲得するため製造業者はプラズマ処理効率の向上を目指している。１例では製造業者はエッチング処理速度を増加させることによるエッジ加工効率の向上を望む。エッチング処理速度を増加させるにはプラズマ密度を増加させるためのさらに高いＲＦ電力が必要である。しかし式１で示すようにさらに高いＲＦ電力はさらに高いプラズマポテンシャル（すなわちプラズマの端部における電位）を導き、さらに強力な電界の発生をもたらす。よってＲＦ電力の増加は封じ込みリング領域内でプラズマを発生させるのに十分な強度を有した電界を発生させてしまう。別実施態様では製造業者はエッチング処理速度を増加させるために与えられたＲＦ電力でさらに多いガス流量を利用することで処理効率の制御の向上を求める。しかし、さらに多いガス流量はガス圧を増加させ、その結果、プラズマが外側領域で発生する可能性をも増加させる。外側領域で発生する電界のために、基板処理工程は利用される少なくともＲＦ電力またはガス流量のいずれかの観点で制限されるであろう。
【００１１】
さらに製造業者は１処理サイクルあたりの電子デバイスの製造を多くするために大型基板の処理によって競争力を維持しようとする。しかしながら、基板サイズの増加はプラズマの端部１０８と反応器壁１１４との距離（ｄ）を減少させる。式１から理解されようが距離（ｄ）の減少は電界（Ｅ）の増加を招き、外側領域でのプラズマ発生の可能性を高める。
【００１２】
図１Ｂは図１Ａの等価回路モデルを図示する。プラズマ処理中にＲＦ電力１１６は静電チャック１０４に適用される。上方電極１０２はアースされているため、ＲＦ電流の大部分は上方電極１０２を介して接地（アース）に戻される。プラズマの端部でＲＦ電流は３つの異なる経路を通って接地（アース）に戻される。このＲＦ電流は上方電極延長部１８２と下方電極延長部１８０（コンデンサ２１と２２）と容量結合することで接地（アース）（例：反応器壁）に戻される。残りのＲＦ電流はコンデンサ２３により示されるように封じ込みリングを通過して流れることで接地（アース）に戻される。
【００１３】
一部の製造業者はコンデンサ２３により形成される静電容量を減少させることで電界を減少させようとしている。静電容量はプラズマの端部１０８と反応器壁１１４との間の距離（ｄ）を増加させることで減少する。しかし、距離（ｄ）の増加は反応器サイズの増加を必要とする。反応器サイズの増加は他の部品の改良も必要とする。反応器とそのコンポーネントの変更に関わる費用は莫大である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は１実施態様ではチャンバ壁を有したプラズマ処理チャンバ内で基板を処理する方法に関する。この方法はチャンバ壁と接続している誘電ライナ内に封入された筒状電極を有した電極構造物の提供を含む。この方法はさらに、筒状電極とチャンバ壁との間で接続されている誘導回路構造物の提供をも含んでいる。この方法はさらに、電極構造物がプラズマ処理チャンバ内に提供されている状態で基板を処理するためにプラズマ処理チャンバ内でプラズマを発生させることを含んでいる。
【００１５】
上記の発明の概要はここで開示する本発明の多くの実施例の１実施例にのみ関しており、本発明を限定する意図はない。本発明のこれらおよび他の特徴は添付図面を参照に付して以下においてさらに詳細に解説されている。
【００１６】
本発明は例示的および非限定的に以下の添付図面にて図示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】従来技術によるプラズマ処理システムの概略図である。
【図１Ｂ】従来技術による図１Ａの類似回路モデルである。
【図２Ａ】本発明の１実施例における、誘導回路と接続した誘電ライナの電極配置体の利用形態を示す概略断面図である。
【図２Ｂ】本発明の１実施例における、誘導コイルセットに接続された誘電ライナの電極配置体の概略図である。
【図３Ａ】電気プラズマとアースとの接続の改良した等価回路モデルを示す概略図である。
【図３Ｂ】本発明の１実施例における、可変誘導回路の概略図である。
【図４】本発明の１実施例における、並列ＬＣ回路の共振曲線を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を添付図面で示されるいくつかの実施例に関して解説する。以下の解説では本発明の完全な理解のために様々な特定の詳細が記載されている。しかしながら、本発明はそれらの一部または全部を省略しても実施が可能である。また、場合によっては、本発明を不要に複雑化させないために良く知られた少なくとも方法または構造のいずれかは詳細には解説されていない。
【００１９】
以下では方法と技術を含んで様々な実施例が解説されている。本発明は、本発明技術の実施例を実施するためのコンピュータで読取可能なインストラクションが保存されたコンピュータで読取可能な媒体を含む製造製品も含む。このコンピュータで読取可能な媒体は、例えば、コンピュータで読取可能なコードを保存するための半導体、磁気、光磁気、光学または他の形態のコンピュータで読取可能な媒体を含む。さらに、本発明は本発明の実施態様を実施するための装置にも関する。そのような装置は本発明の実施態様に関するタスクを実施するための少なくとも専用またはプログラム可能ないずれかの回路を含むことができる。そのような装置の例には、適正にプログラムされた少なくとも汎用コンピュータまたは専用コンピュータ装置のいずれかが含まれ、本発明の実施態様に関する様々なタスクのために採用されたコンピュータまたは計算装置および、専用またはプログラム可能回路が含まれる。
【００２０】
本発明の１特徴によれば、本発明は電界の減少が外側領域における電位の電位差を減少させることで達成されることを実現した。電位の電位差の減少はプラズマの電位の低減、あるいは反応器壁の電位の低減により達成できる。プラズマの電位の低減は基板処理の効率を低下させるため、電位の電位差を減少させるには反応器壁の電位が増加しなければならない。よって本発明者は反応器壁の領域で電位を増加させるには静電容量を減少させる（またはインピーダンスを増加させる）メカニズムが提供されなければならないことに気付いた。
【００２１】
本発明の実施例によれば、プラズマ処理チャンバ内へのプラズマ封じ込みのために低減された電界の構造が提供される。本発明の実施例は誘電ライナの電極配置体を含む電界を低減する構造物を可能にする。本発明の実施例は電界を低減させるために誘電ライナの電極配置体を調整可能誘導コイルセットと電気的に接続させることができる。
【００２２】
本発明の１実施例によれば、電界を低減する構造物は誘電ライナの電極配置体を取り付けることで改良される改良反応器壁を含む。誘電ライナ構造物は誘電ライナの内部に封入された電極を含む。１実施例ではこの電極は筒状である。
【００２３】
誘電ライナの電極配置体をプラズマエッジと反応器壁との間に配置した電界は、プラズマエッジと誘電ライナの電極配置体との間の電位差に基づいて計算できる。１実施例では外側領域で形成された電界の強度は電極に誘導電圧（Ｖｉ）を導入することで低減できる。電極で誘導電圧（Ｖｉ）を発生させるため、電極は誘導回路に電気的に接続される。
【００２４】
１実施例では誘導回路は調整可能誘導コイルセットを含む。この調整にはコイルサイズ、コイル巻数、コイル材料、コイル形状、等々の調整が含まれる。１実施例では調整可能な誘導コイルセットは直列の誘導コイルを含む。別実施例では調整可能な誘導コイルセットは静電チャックに適用されているＲＦ電力の周波数に合致できる可変誘導コイルセットを含む。
【００２５】
反応器壁を改良することで外側領域において発生される電界はプラズマの端部の電位と電極での誘導電位との関数により表される。電極での誘導電位はインダクタンスの関数であり、これは静電チャックに適用されているＲＦ電力の周波数の関数であり、電極での誘導電位とプラズマエッジでの電位が近似すると、電位差が減少する。その結果、電界は低下し、プラズマ非封じ込み状態になる可能性は大きく低減または排除され、製造業者にさらに広い処理空間を採用させ、プラズマ処理時にさらに大きな基板を処理できる。
【００２６】
本発明の特徴と利点は以下の図面と説明とでさらに深く理解されよう。
【００２７】
図２Ａは本発明の１実施例における、誘導回路と接続した誘電ライナの電極配置体の利用を示す概略断面図である。プラズマ処理システム２００は、通常はアースされており、電位がゼロである上方電極を含むように設計される。また、プラズマ処理システム２００は下方電極として作用する静電チャック２２２を含む。
【００２８】
例えばシリコンウェハ等の基板２２４が処理されているとする。プラズマ処理中にＲＦ電力２２６は静電チャック２２２に適用される。ＲＦ電力２２６はガスと作用し、静電チャック２２２とアース状態の上方電極２２０との間でプラズマ２０２を発生させる。プラズマ２０２は電子デバイスの製造のために基板２２４を少なくともエッチング加工または基板上に物質を堆積させるいずれかを行うために利用される。プラズマ処理中に、電位（Ｖｐ）を備えたプラズマ２０２は誘電封じ込みリング（２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ、２０４ｅ）のセットで封じ込みされる。前述のようにプラズマ２０２は、ガスが外側領域の電界と作用するときウェハ領域を越えて（例：上方電極２２０と静電チャック２２２との間の領域の外側）広がる傾向にある。
【００２９】
プラズマ非封じ込み状態の発生を阻止するために電界を低減する構造物が提供される。電界を低減する構造物は誘電ライナの電極配置体２０６を取り付けることで改良された改良反応器壁２１８を含む。１実施例においては、誘電ライナの電極配置体２０６は筒状である。誘電ライナの電極配置体２０６は改良反応器壁２１８に取り付けられる。１実施例ではこの取り付けは誘電ライナの電極配置体２０６と改良反応器壁２１８との間の機械的な接着による。別実施例では誘電ライナの電極配置体２０６は誘電具セット（例：誘電ネジ）によって改良反応器壁２１８に取り付けられる。
【００３０】
１実施例では誘電ライナの電極配置体２０６は筒状電極２１０を含む。１実施例では筒状電極２１０は厚さが１ｍｍ以下である。電極サイズは反応器チャンバ内で電極が占める空間を減少させることに関与する。又、筒状電極２１０はアルミ等の材料である導電物質で製造される。筒状電極２１０は筒状電極２１０にて電位を発生させるためにＲＦ電力２２６と相互作用するが、そのインピーダンスは比較的に低く、発生した電位は電界を大きく低減させるには不十分である。
【００３１】
インピーダンスを増加させるため、誘導回路が筒状電極２１０と改良反応器壁２１８との間で利用される。図２Ｂで示すように誘導回路２１２は筒状電極２１０と反応器壁２１８との間でコンデンサ２５０と並列である。得られた電気回路は並列ＬＣ回路となる。このような電気回路のＲＦインピーダンス曲線は図４で示すようにＲＦ周波数と共に変動する。１実施例では誘導回路２１２は誘導コイルセットを含む。これらは電気接続要素２０８を介して筒状電極２１０に電気的に接続されている。１実施例では誘導回路２１２は調整可能である。誘導回路２１２のインピーダンスはコイルサイズ、コイル巻数、コイル材料、コイル形状、等々の調整によって調整される。並列ＬＣ回路のインピーダンスも誘導回路２１２とコンデンサ２５０の両方に関係する関数で表現される。よって並列ＬＣ回路のインピーダンスは誘導回路２１２を調整することで変更できる。
【００３２】
１実施例では誘導回路２１２は任意の抵抗２１４と直列に接続される。誘導回路２１２と抵抗２１４は反応器の外側に配置される。１実施例では抵抗２１４はその周波数特性によりインピーダンスの急激な変動を制限する。１実施例では抵抗２１４はインピーダンスのゆるやかな変化が、周波数の微小な変動により発生するように共振曲線（図４参照）を拡張する。従って、抵抗２１４はさらに安定したインピーダンス値を備えた誘導回路を提供する。
【００３３】
このような誘導回路の追加でインピーダンスは大きく増加し、筒状電極２１０での電位を増大させる。その結果、外側領域（すなわちプラズマエッジ２０２と封じ込みリングの領域）の電界は大きく低減される。しかし、筒状電極２１０の電位の増加で、筒状電極２１０と反応器壁２１６との間で第２電界が形成される。第２電界はガスと反応してプラズマを発生させる。
【００３４】
筒状電極２１０と改良反応器壁２１８との間でのプラズマ形成を阻止するために誘電ライナ２１６が採用される。１実施例では筒状電極２１０は誘電ライナ２１６内に封入され、筒状電極２１０と改良反応器壁２１８との間の領域内にガスが流入することを阻止し、第２電界との相互作用が阻止される。１実施例では誘電ライナ２１６はプラズマ処理と共存できる誘電材料で製造される。誘電材料の例にはカプトン、石英、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テフロン（登録商標）、シリコン、および半導体処理条件に合致したプラスチック等が含まれる。
【００３５】
１実施例では、筒状電極２１０のエッジ（例：エリア２２８とエリア２３０）でのプラズマ形成を阻止するため、誘電ライナ２１６の幅は筒状電極２１０の幅よりも広い必要がある。換言すれば、誘電ライナ２１６の上縁は筒状電極２１０の上縁を越えて延び、誘電ラインナ２１６の下縁は筒状電極２１０の下縁を越えて延びる。導電筒状電極２１０は誘電ライナ２１６内に封入されているため、導電筒状電極２１０はエリア２２８とエリア２３０内でプラズマを発生させるガスとの反応が阻止される。
【００３６】
本発明の電界を低減する構造物がどのように利用できるかを詳細に解説するため、図２Ｂは１実施例にて誘導コイルセットに接続された誘電ライナの電極配置体を概略的に図示する。コンデンサ２５０は、誘電ライナの電極配置体２０６（筒状電極２１０と誘電ライナ２１６とを含む）がアースされている改良反応器壁２１８に取り付けられて形成される。改良反応器壁２１８と誘電ライナの電極配置体２０６との間の電気接続は筒状電極２１０にて比較的に低いインピーダンスを発生させる。筒状電極２１０での誘導電圧（Ｖｉ）は比較的に小さい。１実施例では外側ＲＦ電力は利用される必要がない。なぜなら電位は基板処理時に静電チャックに適用されるＲＦ電力から発生するからである。誘導回路２１２が改良反応器壁２１８に電気的に接続されると、筒状電極２１０の電位は増加する。同時に、第２電界がエリア２５２（筒状電極２１０と改良反応器壁２１８との間）に発生する。プラズマがエリア２５２で発生しないように、誘電ライナ２１６はガスがエリア２５２に流れ込むのを阻止するために追加される。
【００３７】
図２Ａと図２Ｂで示すように、本発明の電界を低減する構造物は電界を低減させるために単純で安価な解決法を提供する。基板処理中に静電チャックに適用されるＲＦ電力を利用することで、誘電ライナの電極配置体を備えた改良反応器壁は外側領域で形成される電界を低減させるために利用される電位を有する。よって、外側領域でのプラズマを発生させる電位は大きく低減される。
【００３８】
１実施例では誘導回路は１体または一連の直列誘導コイルとして利用される。図３Ａは１体の誘導回路の例であり、図３Ｂは可変誘導回路の例である。
【００３９】
図３Ａは電気プラズマとアース（接地）接続の改良回路モデルの概略図である。プラズマ処理中、ＲＦ電力３０６は静電チャック３０８に適用される。上方電極３０４はアースされているため、ＲＦ電流の大部分は上方電極３０４を介してアース（接地）に戻される。プラズマの端部にてＲＦ電流は３つのことなる経路を通過してアースに戻される。ＲＦ電流は上方電極延長部と下方電極延長部（コンデンサ２１と２２）と容量結合することでアース（接地）（例：反応器壁）に戻される。残りのＲＦ電流はコンデンサ２３により示されているように封じ込みリングを通って流れることでアース（接地）に戻される。
【００４０】
１実施例では改良した等価回路モデルは調整可能な誘導コイル３１６（Ｌ）と任意の抵抗３１８（Ｒ）とを含む。これらは封じ込みリング（コンデンサ２３）と直列である。別実施例では、反応器壁３２は誘電ライナの電極配置体を取り付けることで改良される。よって、改良した等価回路モデルはコンデンサ２３２０を含む。これは誘電ライナの電極配置体と反応器壁３２２との間で発生する静電容量である。
【００４１】
図３Ｂは１実施例による可変誘導回路の概略図を示す。コンデンサＣ３５０は筒状電極とアース（接地）との間の静電容量を表す。１実施例では可変誘導回路は静電チャックに適用されているＲＦ周波数である複数のＲＦ周波数（例：ｆ１、ｆ２、ｆ３、等々）に合致する複数の誘導コイルを有することで形成される。例えば、誘導コイル３５２は第１ＲＦ周波数（ｆ１）に合致する第１誘導コイルを表す。誘導コイル３５４は第２ＲＦ周波数（ｆ２）に合致する第２誘導コイルを表す。誘導コイル３５６は第３ＲＦ周波数（ｆ３）に合致する第３誘導コイルを表す。１実施例では複数の誘導コイル間の切り替えはそれら複数のスイッチ（３５８、３６０、３６２）の１つを操作することで実行できる。１実施例では、各インダクタンス値は誘導コイルとコンデンサとによって形成されるそれぞれの並列ＬＣ回路の共振周波数が静電チャックに適用されるＲＦ周波数とほぼ等しくなるように選択される。１実施例ではＲＦ周波数ｆ１は静電チャックに適用される。インダクタンス値は第１誘導コイル３５２とコンデンサ３５０によって形成される第１並列ＬＣ回路の周波数がｆ１の値とほぼ等しくなるように選択される。
【００４２】
従来においては、製造業者は単、二重、または三重周波数ＲＦ電力放電を利用してＲＦ電力を増加させた。ＲＦ電力の増加はプラズマ非封じ込みの原因となる外側領域での高電界をもたらす。１実施例では、誘電回路は特定のＲＦ周波数へインピーダンスが合致するために用いられ、結果的に誘電ライナの電極配置体の筒状電極で発生される誘導電位３１４がもたらされる。
【００４３】
インダクタンス（Ｌ）値は接地静電容量（Ｃ）に対する筒状電極と並列である誘導回路によって形成される並列ＬＣ回路のインピーダンスを最大化するように調整される。インダクタンス（Ｌ）値は式２を使用して計算できる。
2010515232.tif 000004
【００４４】
式２によれば、インダクタンス（Ｌ）値は接地静電容量に対する筒状電極の関数および共振周波数の関数である。共振周波数が静電チャックに適用されているＲＦ周波数の１つと等しければ、その共振周波数は既知の値である。また、接地静電容量（Ｃ）への筒状電極は固定値であり、筒状電極と反応器壁との間の静電容量を表す。
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【００４５】
インダクタンス（Ｌ）値を調整することで筒状電極の電位（Ｖｉ）はプラズマの電位（Ｖｐ）に対して大きく増加する。式３で示すように、電位（Ｖｐ）に対する電位（Ｖｉ）の増加は、電位差を減少させる。その結果、封じ込みリング内の電界は低減される。よって、プラズマが外側領域で発生する可能性は大きく減少し、プラズマはウェハ領域内に封じ込みされる。
【００４６】
図４は本発明の１実施例による並列ＬＣ回路４００の共振曲線を図示する。並列ＬＣ回路４００の共振曲線はインピーダンスＺＬＣ４０２と周波数４０４との間の関係を表すグラフである。換言すれば、インピーダンスＺＬＣ４０２は周波数４０４の関数である。１実施例ではインダクタンス（Ｌ）値を決定するため、インピーダンスＺＬＣが最大（例：ポイント４０８）である値が選択される。この最大インピーダンスは筒状電極で電位を増大させるために選択される。式２を適用することで電流のＲＦ周波数と最良に合致するインダクタンス（Ｌ）値が計算される。インダクタンス（Ｌ）値が決定されると、利用できる誘導コイルのタイプが決定される。１実施例では、インダクタンス（Ｌ）値はコイルサイズ、コイル巻数、コイル材料、コイル形状、等々を決定する。
【００４７】
１実施例では、並列ＬＣ回路内に抵抗を加えることで共振曲線の幅４０１は広げられ、共振曲線の勾配は鈍くなる。１実施例では共振曲線は周波数の関数としてさらにゆるやかなインピーダンス変化を反映する。抵抗を備えた並列ＬＣ回路によって発生される最大インピーダンスは抵抗を備えない並列回路よりも小さいであろうが、実際には抵抗は共振周波数の周辺で誘導回路によりさらに安定した値を提供する。
【００４８】
前述から理解されようが、本発明の実施例は製造業者に処理空間を増大させることができる。なぜなら、電界は大きく低減され、プラズマが外側領域で発生するリスクを減少させているからである。電界を制御することで少なくともＲＦ電力またはガス流量のいずれかは増加し、プラズマの非封じ込み状態を引き起こすことなくプラズマ密度を増強する。有利なことに電界を低減する構造物はコスト的に効果的な解決策を提供する。なぜなら、材料は容易に入手でき、比較的に安価だからである。また、電界を低減する構造物をプラズマツールのサイズを増加させることなく利用させる。その代わり、電界を低減する構造物が現行プラズマツールに匹敵するキットとして提供され、コストをさほど増加させずにツールの所有者にプラズマツールを追加させる。
【００４９】
本発明はいくつかの好適実施例を利用して解説されているが、本発明の範囲内でそれらの変更、置換、および均等物利用が可能である。また、「発明の名称」、「発明の概要」、および「要約」は読者に便宜を図るために提供されており、「請求の範囲」の解釈に利用されるべきではない。本発明に利用できる多数の代替方法および代替装置が存在する。１例として、誘電ライナは実施例で解説されているように反応器壁に取り付けられる必要はない。その代わり、誘電ライナと反応器壁との間のスペースにプラズマを発生させないようにスペースが設計されていれば、誘電ライナと反応器壁（例；チャンバ壁）との間にスペースを存在させることができる。さらに、誘電ライナは複数部材で形成でき、それらは異なる材料であってもよい。様々な実施例を解説したが、これら実施例は本発明の説明のためにだけ提供されており、本発明を限定するものではない。さらに、本願で使用する“ｎ”個とはゼロ以上の数を表す。よって「請求の範囲」は本発明の真の精神および範囲内のこれら全ての変更、置換および均等物を含むものとして解釈されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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