(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマで加工物を処理する真空チャンバを備え、前記チャンバは、内部の気体にプラズマ励起場を結合させるための第１電極及び第２電極と、前記第１及び第２電極に１番目の周波数を２ＭＨｚとし２番目の周波数を２７ＭＨｚとし３番目の周波数を６０ＭＨｚとする３つの周波数を同時に供給し、前記３つの周波数で発生したプラズマが前記加工物に入射するように前記第１電極と前記第２電極の間に電場を発生するためのプラズマ励起源構成とを有し、前記プラズマ励起場がプラズマに結合される間、加工物を前記第１電極の上に支え、前記３つの周波数によるプラズマの励起がプラズマ内にいくつかの異なる現象を同時に発生させ、該いくつかの現象は、プラズマイオンエネルギー、プラズマ密度、及びプラズマの分子の微細化の程度、に影響を及ぼすものである、真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項２】
前記プラズマ励起源構成は、（ａ）前記３つの周波数のうちの少なくとも１つの周波数を第１電極に供給し且つ第１電極に供給する周波数以外の周波数を第２電極に供給することと、（ｂ）前記３つの周波数を第１電極に供給することを所定の動作時間周期で選択的に行う、請求項１に記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項３】
前記プラズマ励起源構成は、前記３番目の周波数を第２電極に供給する間同時に前記１番目の周波数と前記２番目の周波数を第１電極に供給する請求項１又は２に記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項４】
前記プラズマ励起源構成が、少なくとも１つの可変周波数ＲＦ源を含む請求項１乃至３の何れかに記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項５】
前記プラズマ励起源構成が、（ａ）前記各周波数のための源と前記プラズマとの間のインピーダンス整合を提供し、（ｂ）異なる周波数源に関連する周波数を、他の周波数源のそれぞれから減結合する回路を含む請求項１乃至４の何れかに記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項６】
前記プラズマ励起源構成は、第２電極を基準電位に接続している間、同時に前記３つの周波数を第１電極に供給する請求項１に記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項７】
上記１番目の周波数は主にプラズマイオンエネルギーに影響を与え、上記２番目の周波数は主にプラズマ密度に影響を与え、上記３番目の周波数は主にプラズマの分子の微細化の程度に影響を与える周波数であり、３番目の周波数が２番目の周波数よりも大きく、２番目の周波数が１番目の周波数よりも大きい請求項１乃至６の何れかに記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項８】
加工物を処理する真空プラズマ・プロセッサであって、加工物を処理するためのプラズマに変換されるように適合された気体に応答するように適合されたチャンバの領域にプラズマ励起場を供給するための第１電極と第２電極を含む真空チャンバであって、前記真空チャンバの領域にプラズマ励起場が供給される間、前記第１電極上に前記加工物を支持する構造を含む真空チャンバと、１番目の周波数を２ＭＨｚとし２番目の周波数を２７ＭＨｚとし３番目の周波数を６０ＭＨｚとする３つの周波数を含む周波数セットによって電気エネルギーを発生するために設けられ、前記周波数セットにおけるプラズマ励起電界がプラズマに結合されることを可能にするための第１及び第２電極の間に前記周波数セットを結合するための電気回路を含むプラズマ励起源構成とを備え、前記周波数セットによるプラズマの励起がプラズマ内にいくつかの異なる現象を同時に発生させ、該いくつかの現象は、プラズマイオンエネルギー、プラズマ密度、及びプラズマの分子の微細化の程度、に影響を及ぼすものである、真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項９】
前記プラズマ励起源構成は、（ａ）前記３つの周波数のうちの少なくとも１つの周波数を第１電極に供給し且つ第１電極に供給する周波数以外の周波数を第２電極に供給することと、（ｂ）前記３つの周波数を第１電極に供給することを所定の動作時間周期で選択的に行う、請求項８に記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１０】
前記プラズマ励起源構成は、前記３番目の周波数を第２電極に供給する間同時に前記１番目の周波数と前記２番目の周波数を第１電極に供給する請求項８又は９に記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１１】
前記プラズマ励起源構成が、少なくとも１つの可変周波数ＲＦ源を含む請求項８乃至１０の何れかに記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１２】
前記プラズマ励起源構成が、（ａ）前記各周波数のための源と前記プラズマとの間のインピーダンス整合を提供し、（ｂ）異なる周波数源に関連する周波数を、他の周波数源のそれぞれから減結合する回路を含む請求項８乃至１１の何れかに記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１３】
前記プラズマ励起源構成は、第２電極を基準電位に接続している間、同時に前記３つの周波数を第１電極に供給する請求項８に記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１４】
上記１番目の周波数は主にプラズマイオンエネルギーに影響を与え、上記２番目の周波数は主にプラズマ密度に影響を与え、上記３番目の周波数は主にプラズマの分子の微細化の程度に影響を与える周波数であり、３番目の周波数が２番目の周波数よりも大きく、２番目の周波数が１番目の周波数よりも大きい請求項８乃至１３の何れかに記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１５】
加工物を処理する真空プラズマ・プロセッサであって、前記加工物を処理するプラズマに変換されるように適合された気体に応答するように適合されたチャンバの領域にプラズマ励起場を供給する電極構成を含む真空チャンバであって、前記電極構成が、前記領域の両側のそれぞれ第１および第２の側の第１および第２電極と、前記領域の前記第１の側の第３電極とを含み、前記第３電極が、前記第１電極の周辺にあり、前記第１電極から電気的に絶縁される真空チャンバと、プラズマイオンエネルギー及びプラズマ密度及びプラズマの分子の微細化の程度に影響を及ぼすいくつかの異なる現象をプラズマ内に同時に発生させるプラズマ励起を生じさせる３つの周波数で電気エネルギーを誘導するプラズマ励起源構成であって、１番目の周波数を２ＭＨｚとし２番目の周波数を２７ＭＨｚとし３番目の周波数を６０ＭＨｚとする前記３つの周波数のエネルギーを前記第１、第２、および第３電極に選択的に結合して、すべての前記周波数の電流が前記第３電極を通り抜けて流れることなく、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つの電流を前記第３電極に流入させるように構成されたプラズマ励起源構成とを備え、前記電極構成が、前記領域の前記第２の側に第４電極を含み、前記第４電極が、前記第２電極の周辺にあり、前記第２電極から電気的に絶縁され、前記プラズマ励起源構成が、エネルギーを前記第４電極に選択的に結合し、すべての前記周波数の電流が前記第４電極を通り抜けて流れることなく、複数の周波数のうちの少なくとも１つの電流を前記第４電極に流入させるように構成される真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１６】
前記プラズマ励起源構成が、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つでエネルギーを前記第３電極に印加するように構成される請求項１５に記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１７】
前記プラズマ励起源構成が、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つでエネルギーを前記第４電極に印加するように構成される請求項１５又は１６に記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１８】
前記プラズマ励起源構成が、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つが前記第３電極と基準電位の間で流れるのを防止すると共に、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つの電流が前記第３電極と基準電位の間で流れることを可能にするフィルタ構成を含む請求項１７に記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項１９】
前記プラズマ励起源構成が、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つが前記第４電極と基準電位の間で流れるのを防止すると共に、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つの電流が前記第４電極と基準電位の間で流れることを可能にするフィルタ構成を含む請求項１５乃至１８の何れかに記載の真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項２０】
真空プラズマ・プロセッサで加工物を処理する方法であって、加工物を処理するプラズマに変換される気体に応答してチャンバの領域にプラズマ励起場を供給する電極構成を含む真空チャンバであって、前記電極構成が、前記領域の両側のそれぞれ第１および第２の側の第１および第２電極と、前記領域の前記第１の側の第３電極とを含み、前記第３電極が、前記第１電極の周辺にあり、前記第１電極から電気的に絶縁される真空チャンバを含み、プラズマイオンエネルギー及びプラズマ密度及びプラズマの分子の微細化の程度に影響を及ぼすいくつかの異なる現象をプラズマ内に同時に発生させるプラズマ励起を生じさせる１番目の周波数である２ＭＨｚと２番目の周波数である２７ＭＨｚと３番目の周波数である６０ＭＨｚの３つの周波数のエネルギーを前記第１、第２、および第３電極に結合して、その結果すべての前記周波数の電流が前記第３電極を通り抜けて流れることなく、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つの電流を前記第３電極に流入させることを含み、前記電極構成が、前記領域の前記第２の側に第４電極を含み、前記第４電極が、前記第２電極の周辺にあり、前記第２電極から電気的に絶縁され、エネルギーを前記第４電極に選択的に結合し、すべての前記周波数の電流が前記第４電極を通り抜けて流れることなく、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つの電流を前記第４電極に流入させることをさらに含む方法。
【請求項２１】
前記エネルギーが、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つを有する電源構成を前記第３電極に接続することによって前記第３電極に結合される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記エネルギーが、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つを有する電源構成を前記第４電極に接続することによって前記第４電極に結合される請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記エネルギーが、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つを通過させ、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つをブロックするフィルタ構成を前記第３電極と基準電位の間に接続することによって前記第３電極に結合される請求項２０乃至２２の何れかに記載の方法。
【請求項２４】
前記エネルギーが、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つを通過させ、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つをブロックするフィルタ構成を前記第４電極と基準電位の間に接続することによって前記第４電極に結合される請求項２０乃至２３の何れかに記載の方法。
【請求項２５】
加工物を処理する真空プラズマ・プロセッサであって、前記加工物を処理するプラズマに変換されるように適合された気体に応答するように適合されたチャンバの領域にプラズマ励起場を供給する電極構成を含む真空チャンバであって、前記電極構成が、前記領域の両側のそれぞれ第１および第２の側の第１および第２電極と、前記領域の前記第１の側の第３電極とを含み、前記第３電極が、前記第１電極の周辺にあり、前記第１電極から電気的に絶縁される真空チャンバと、プラズマイオンエネルギー及びプラズマ密度及びプラズマの分子の微細化の程度に影響を及ぼすいくつかの異なる現象をプラズマ内に同時に発生させるプラズマ励起を生じさせる３つの周波数で電気エネルギーを誘導するプラズマ励起源構成であって、１番目の周波数を２ＭＨｚとし２番目の周波数を２７ＭＨｚとし３番目の周波数を６０ＭＨｚとする前記３つの周波数のエネルギーを、第１の期間内と第２の期間内に、前記第１、第２、および第３電極に選択的に結合して、すべての前記周波数の電流が前記第３電極を通り抜けて流れることなく、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つの電流を前記第３電極に流入させるように構成されたプラズマ励起源構成とを備える真空プラズマ・プロセッサ。
【請求項２６】
真空プラズマ・プロセッサで加工物を処理する方法であって、加工物を処理するプラズマに変換される気体に応答してチャンバの領域にプラズマ励起場を供給する電極構成を含む真空チャンバであって、前記電極構成が、前記領域の両側のそれぞれ第１および第２の側の第１および第２電極と、前記領域の前記第１の側の第３電極とを含み、前記第３電極が、前記第１電極の周辺にあり、前記第１電極から電気的に絶縁される真空チャンバを含み、プラズマイオンエネルギー及びプラズマ密度及びプラズマの分子の微細化の程度に影響を及ぼすいくつかの異なる現象をプラズマ内に同時に発生させるプラズマ励起を生じさせる１番目の周波数である２ＭＨｚと２番目の周波数である２７ＭＨｚと３番目の周波数である６０ＭＨｚの３つの周波数のエネルギーを、第１の期間内と第２の期間内に、前記第１、第２、および第３電極に結合して、その結果すべての前記周波数の電流が前記第３電極を通り抜けて流れることなく、前記３つの周波数のうちの少なくとも１つの電流を前記第３電極に流入させることを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には真空プラズマ処理チャンバ内でプラズマを用いて加工物を処理する方法および装置に関する。本発明の特定の一態様によれば、いくつかの（すなわち、多数ではないが３つ以上の）周波数の電気エネルギーをプラズマに印加することができる。本発明の別の態様によれば、チャンバは、ＲＦによって電力が供給され、あるいはプラズマ励起周波数のうちの少なくとも１つを通過させ他の周波数を除外するフィルタによって基準電位に接続される中央の頂部電極および底部電極ならびに周辺の頂部および／または底部電極構成を含む。
【背景技術】
【０００２】
加工物をプラズマ処理するために２つの異なる周波数のプラズマ励起場を真空チャンバの領域に印加することが知られている。その領域は、プラズマ励起場が処理プラズマに変換する気体と結合される。加工物は、通常は半導体ウェハまたは誘電体板であり、加工物上に集積回路フィーチャを形成する際にプラズマが使用される。通常、チャンバ内の１対の間隔を置いて配置された電極、またはチャンバ内の１つの電極とチャンバ外部に配置されたコイルの形態のリアクタンスとにより、その２つの異なる周波数のプラズマ励起場がその領域に供給される。励起されたプラズマは通常、加工物をドライ・エッチングするが、ある場合には、その結果として材料が加工物上に堆積する。（約１０ＭＨｚを超える周波数を有する）高周波数ＲＦ出力は通常、プラズマの密度、すなわちプラズマ・フラックスを制御し、（１００ｋＨｚから約１０ＭＨｚの範囲の）低周波数から中間周波数を有するＲＦ出力は通常、プラズマ中の、加工物に入射するイオンのエネルギーを制御する。
【０００３】
フィーチャのサイズが縮小し続けるにつれて、加工物をプラズマ処理する様々なパラメータの厳密な制御に関する要件が増大する。厳密な制御を必要とするプラズマ・パラメータには、プラズマ化学（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、および基板に入射するプラズマのイオン・エネルギーがある。フィーチャ・サイズが縮小し、集積回路の製造で新しい材料が使用されると、加工物を処理する際に使用されるウィンドウのサイズが縮小すると共に、現在入手可能なプラズマ・プロセッサ、具体的にはエッチング用のプロセッサに対して制限が課せられる。フィーチャ・サイズの縮小と、新しい材料に対する要件により、異なるエッチング応用例に対して同一の反応装置すなわち真空処理チャンバを使用することが制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、加工物をプラズマで処理する、新規かつ改良型の方法および装置を提供することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、加工物を処理するためにプラズマのいくつかのパラメータを正確に制御する、新規かつ改良型の方法および装置を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、加工物を処理するためにプラズマの化学的性質、密度、およびイオン・エネルギーを正確に制御する、新規かつ改良型の方法および装置を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、加工物を処理するためにプラズマの２つ以上のパラメータを正確に制御する、新規かつ改良型の非常に多用途のプラズマ・プロセッサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、いくつかの周波数の電気エネルギーでプラズマを励起し、それによってそのいくつかの周波数によるプラズマの励起がプラズマ中でいくつかの異なる現象を同時に発生させることにより、加工物が真空プラズマ処理チャンバ内のプラズマで処理される。
【０００９】
好ましくは、この方法は、プラズマ密度、プラズマ中のイオンのエネルギー、およびプラズマの分子の微細化の程度の組合せ、すなわちプラズマ化学に影響を及ぼすように、こうした周波数の様々な組合せを選択することをさらに含む。好ましい実施形態では、第１周波数は１００ｋＨｚから１０ＭＨｚの範囲内であり、第２周波数は１０ＭＨｚから１５０ＭＨｚの範囲内であり、第３周波数は２７ＭＨｚから３００ＭＨｚの範囲内である。低周波数、中間周波数、および高周波数がそれぞれ２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚであり、同一の有効電力を有し、特定のプラズマ・ミクスチャ（ｐｌａｓｍａ  ｍｉｘｔｕｒｅ）に選択的に印加される１つの特定の構成では、ガス・ミクスチャに対する各周波数の相対的効果および得られるプラズマは表Ｉに従う。
【００１０】
【表１】
0005265871.tif 000002
表Ｉでは、（ｖ）および（−）はそれぞれ、特定の周波数がプラズマに印加されること、および印加されないことを示す。表Ｉから、２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚの印加により、ある分子の中程度の微細化と他の分子の高い微細化が引き起こされ、２ＭＨｚの印加により、高いイオン・エネルギーが引き起こされ、６０ＭＨｚの印加の結果として高いプラズマ密度が得られ、周波数の様々な他の組合せの結果として３つのプラズマ現象の様々な組合せが得られる。
【００１１】
本発明の別の態様は、加工物をプラズマで処理する装置に関する。この装置は、加工物をプラズマで処理する真空チャンバと、いくつかの周波数の電気エネルギーでプラズマを励起し、それによってそのいくつかの周波数によるプラズマの励起がプラズマ中でいくつかの異なる現象を同時に発生させる手段とを備える。
【００１２】
本発明の別の態様は、電極を含み、リアクタンスと関連付けられる真空チャンバを備える真空プラズマ・プロセッサに関する。電極およびリアクタンスは、加工物を支持するように構成されたプラズマ励起場をチャンバ内の気体に結合するように構成される。プラズマ励起源構成は、電極およびリアクタンスがいくつかの周波数の電気エネルギーをプラズマに結合することを可能にし、それによってその周波数がいくつかの異なる現象をプラズマ中で同時に発生させることができる。
【００１３】
本発明の別の態様は、加工物を処理するプラズマに変換される気体に反応するように適合されたチャンバの領域にプラズマ励起電場を供給する第１および第２電極を含む真空チャンバを備える、加工物のための真空プラズマ・プロセッサに関する。チャンバは加工物を支持するように構成される。プラズマ励起源構成は、いくつかの周波数の電気エネルギーを誘導し、いくつかの周波数を第１および第２電極に結合することを選択的に可能にする回路を含む。
【００１４】
本発明のさらに別の態様は、加工物を処理するプラズマに変換されるように適合された気体に反応するように適合されたチャンバの領域にプラズマ励起場を供給する電極構成を含む真空チャンバを備える、加工物を処理する真空プラズマ・プロセッサに関し、電極構成は、領域の両側のそれぞれ第１の側および第２の側の第１および第２電極と、領域の第１の側の第３電極とを含む。第３電極は、第１電極の周辺にあり、第１電極から電気的に絶縁される。複数の周波数で電気エネルギーを誘導するプラズマ励起源構成は、複数の周波数のエネルギーを第１、第２、および第３電極に選択的に結合して、すべての周波数の電流が第３電極を通り抜けて流れることなく、その複数の周波数のうちの少なくとも１つの電流を第３電極に流入させるように構成される。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、加工物を処理するプラズマに変換される気体に反応してチャンバの領域にプラズマ励起場を供給する電極構成を含む真空チャンバを含む真空プラズマ・プロセッサで加工物を処理する方法に関し、電極構成は、領域の両側のそれぞれ第１の側および第２の側の第１および第２電極と、領域の第１の側の第３電極とを含む。第３電極は、第１電極の周辺にあり、第１電極から電気的に絶縁される。この方法は、複数の周波数のエネルギーを第１、第２、および第３電極に結合し、それによってすべての周波数の電流が第３電極を通り抜けて流れることなく、その複数の周波数のうちの少なくとも１つの電流が第３電極に流入するように構成する。
【００１６】
好ましくは、電極構成は、領域の第２の側に第４電極を含む。第４電極は、第２電極の周辺にあり、第２電極から電気的に絶縁される。エネルギーが第４電極に選択的に結合され、したがってすべての周波数の電流が第４電極に流れることなく、その複数の周波数のうちの少なくとも１つの電流が第４電極に流れる。
【００１７】
ある実施形態では、周波数のうちの少なくとも１つを有する電源構成を第３電極および／または第４電極に接続することにより、エネルギーが、第３電極および／または第４電極に選択的に結合される。別の実施形態では、周波数のうちの少なくとも１つを通過させ、周波数のうちの少なくとも１つをブロックするフィルタ構成を、第３電極および／または第４電極と基準電位の間に接続することにより、エネルギーが、第３電極および／または第４電極に選択的に結合される。
【００１８】
好ましい実施形態では、このいくつかの周波数が同時にプラズマに印加される。しかし、このいくつかの周波数のうちの少なくとも１つがパルスオンおよびパルスオフされる場合、いくつかの異なる現象がプラズマ中で同時に発生できることを理解されたい。
【００１９】
一実施形態では、プラズマ励起源構成が、複数の周波数を第１電極に印加し、周波数のうちの少なくとも１つを第２電極に印加するように構成される。
【００２０】
第２の実施形態では、プラズマ励起源構成が、周波数のうちのいくつかを第１電極に印加するように構成される。この実施形態では、好ましくは、第２電極が基準電位、例えばＲＦおよびＤＣグランドに接続される。
【００２１】
好ましくは、プラズマ励起源構成は、（ａ）周波数源とプラズマ源の間のインピーダンス整合を提供し、（ｂ）複数の異なる周波数源に関連する周波数を他の各周波数源から減結合する回路を含む。
【００２２】
プラズマ励起源構成は、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つの可変出力ＲＦ源を含むことができる。
【００２３】
好ましくは、この回路およびチャンバ構成は、実質的な電流が複数の周波数のうちの少なくとも１つで第２電極に流れるのを防止するように構成される。この目的で、この回路およびチャンバでは、複数の周波数のうちの少なくとも１つで電流を第１電極から表面に流れさせるようにチャンバ内の表面が基準電位であり、回路は、（ａ）複数の周波数のうちの少なくとも１つで電流が第２電極と基準電位との間で実質上流れることを防止し、かつ／または（ｂ）複数の周波数のうちの少なくとも１つで電流が電極と基準電位との間で実質上流れることを可能にする、第２電極に接続されたフィルタ構成を含む。
【００２４】
所望の汎用性を提供するのを助けるために、この回路は、第１のタイプのプラズマ処理が行われている間の第１時間枠中に第２電極を基準電位に選択的に接続し、第２のタイプのプラズマ処理が行われている間の第２時間枠中に第１および第２電極に同一の周波数を選択的に供給する制御構成を含む。さらに、この制御構成は、第１電極を選択的に接続して第１時間枠中にいくつかの周波数のそれぞれに応答し、より高い汎用性を得るように構成される。
【００２５】
小さい体積内にプラズマを維持し、それによって高速かつ能動的な圧力制御を提供するために、好ましくは、プラズマが、チャンバの側壁から除去され、両側の第１および第２電極によって境界を画された領域に閉じ込められる。結果としてプラズマ体積が小さくなることにより、チャンバ内の消耗材料のコストが低くなり、チャンバすなわち反応装置の洗浄が容易になる。領域内のプラズマを制御するのを助けるために、好ましくは、領域内のプラズマの圧力がフィードバック構成によって設定値に維持される。
【００２６】
チャンバ内の１対の対向するプラズマ励起電極間の間隔を変更して、異なるプラズマ励起周波数でのプロセス最適化を提供することができる。
【００２７】
好ましくは、プロセス最適化のためのより広いウィンドウを提供し、適切なプラズマ化学、イオン・フラックス、およびイオン・エネルギー分布を生成するために、いくつかの周波数のうちの少なくとも１つの出力が変更される。
【００２８】
好ましくは、１対の対向する電極によってプラズマが励起され、いくつかの周波数のうちの少なくとも１つでの出力が電極のうちの少なくとも１つに結合される。いくつかの周波数のうちの１つで電極のうちの少なくとも１つに結合された出力がＲＦグランドに結合され、各電極上のイオン・エネルギーとプラズマ密度の独立した制御を提供する。
【００２９】
加工物の処理中に、対向する電極の温度を制御することは、特にプラズマでエッチングされるフォトレジストまたは他のフィルム中のポリマーの堆積を調整することにより、結果を最適化することが可能となる。
【００３０】
本発明の上記およびさらに別の目的、特徴、および利点は、以下の本発明のいくつかの特定の実施形態の詳細な説明を考慮する際に、特に添付の図面と共に行う際に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
ここで図面の図１を参照すると、縦軸（すなわち中心線）１１を有するプラズマ・プロセッサ真空チャンバ１０が、導電性金属壁１２、底部電極アセンブリ１３、および頂部電極アセンブリ１４を含むように示されている。壁１２は、軸１１と同軸の円形内周を有する。壁１２は接地され、すなわちＤＣおよびＲＦ基準電位で接地される。真空ポンプ９は、処理の間、チャンバ１０の内部を０．００１から５００トル程度の真空に維持する。チャンバ１０の内部は、底部電極アセンブリ１３の頂面に近い底部境界と、頂部電極アセンブリ１４の底面に近い頂部境界との間の閉じ込めプラズマ領域８を含み、閉じ込めプラズマ領域８の側部境界が壁１２から離間される。
【００３２】
しばしば底部電極とも呼ぶ底部電極アセンブリ１３は、軸１１と同軸であり、電気絶縁リング１７に固定され、電気絶縁リング１７もまた、チャンバ１０の金属の接地された基部１９に固定される。電極アセンブリ１３は、軸１１と同軸である円形の中央金属電極１６を含み、通常は金属電極１６の直径にほぼ等しい直径を有する半導体ウェハである円形の加工物１８を受けるための上面を有する。加工物１８が適切に定位置にあるとき、その中心は軸１１と一致する。電極１６は、静電力を使用して加工物１８を電極１６に留める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および加工物１８の温度は、（１）設定値源２５によってコントローラに供給される温度設定値、ならびに（２）電極１６に埋め込まれた温度モニタ２６によって得られる信号で示される電極中の温度の尺度に応答してコントローラ２４が得る電気信号に応答して、コンジット２１および弁２２によってヘリウム源２０を電極１６中の領域（図示せず）に接続することにより、当業者に周知の方式で制御される。
【００３３】
底部電極アセンブリ１３はまた、水晶製の電気絶縁体リング２８も含む。リング２８は、絶縁体リング１７の頂面に固定され、軸１１と同軸であり、加工物１８の直径にほぼ等しい内径を有し、それによって加工物１８の外周が、加工物が適切に定位置にあるときにリング２８の内周とほぼ当接する。リング２８の外側のリング１７の頂面の部分と、リング１７の側壁は、それぞれ絶縁体リング３３および金属リング３２によって覆われる。絶縁リング３３の上に金属電極リング３４が重ねられ、金属電極リング３４を誘電体または導電性材料の層（図示せず）で覆い、または被覆することができる。導電性リング３４と、それを覆い、または被覆する層とは、領域８中のプラズマの化学的性質を汚染しない材料で作成される。そのような材料は、適切な比較的高い伝導率の半導体、例えば真性シリコンである。あるいは、リング３４は、適切な非汚染材料によって覆われた金属である。リング３４は、一の環境下では、誘電体の絶縁リング３３によって、接地された金属リング３２から電気的に絶縁され、他の環境下では、接地されたリング３２に電気的に接続される。リング３３および３４は、軸１１と同軸であり、底部電極アセンブリ１３の外縁とリング２８の間で水平方向に延びる。
【００３４】
頂部電極アセンブリ１４は、軸１１と同軸であり、領域８中のプラズマの化学的性質を汚染し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、加工物１８を処理するプラズマに気体が変換される領域８にシャワーヘッド開口を通じて流れる処理気体の適切な源３７に流体の流れの関係で共に接続される内部通路（図示せず）および多数のシャワーヘッド開口（図示せず）を含む。電極３６は、設定値源２５によってコントローラに供給される設定値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に埋め込まれた温度計３９によって導出される電極３６の温度を示す信号に応答する加熱および／または冷却構成４５を含む。
【００３５】
アセンブリ１４はまた、絶縁体リング３８および金属リング４０も含み、リング３８は、軸１１と同軸であり、好ましくは、水晶で作成され、リング２８とほぼ位置合せされる。リング３８は、中央電極３６の外周と当接する内周を有する。軸１１と同軸の金属リング４０は、リング４０がＲＦおよびＤＣグランド電位となるように絶縁体リング３８の外周と側壁１２の内周にそれぞれ当接する内周および外周を有する。金属リング４０の下部の内面は、導電性電極リング４２を支持する電気絶縁リング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汚染しない導電性材料または絶縁材料の層（図示せず）で被覆され、または覆われる。リング４２は、一の環境下では、リング４１およびリング４１の下方依存フランジ（ｄｏｗｎｗａｒｄｌｙ  ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ  ｆｌａｎｇｅ）（図示せず）によってリング４０および壁１２から電気的に絶縁され、他の環境下では、リング４０および壁１２に電気的に接続される。
【００３６】
上記から、閉じ込めプラズマ領域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る頂部境界と、（１）加工物１８の頂面（加工物が定位置にあるとき）、（２）絶縁体リング２８の頂面、および（３）電極リング３４の頂面によって決定される底部境界とを有する。モータ４３は、頂部電極アセンブリ１４の底面を底部電極アセンブリ１３の頂面に対して上方および下方に移動することにより、領域８の頂部境界と底部境界の間の間隔を制御する。モータ４３は、コントローラ２４からの信号に応答して、電極アセンブリ１３と１４の面の間の間隔を、設定値源５０から得られた、加工物１８のプラズマ処理を励起する特定の周波数に対して実験的に求めた最適値に設定する。
【００３７】
閉じ込めプラズマ領域８の側面は、領域８内のプラズマの化学的性質を汚染しない材料で作成され、間隔を置いて配置され、垂直方向に積み重ねたルーバ４４によって境界を画される。ルーバ４４は、ルーバに電源が供給され、またはルーバが電気的に浮遊し、または電気的に接地されるように、電気絶縁性（好ましくは水晶などの誘電体）または幾分導電性（例えば炭化ケイ素）の材料で作成される。ルーバ４４は、ルーバ４４間のスロットを通り抜けるプラズマ流量が実質的に存在しないようにされる。しかし、領域８内の非イオン化ガスが、ルーバ４４間のスロットを通じて壁１２とリング３２の間のチャンバ１０内の領域４６に逃げ、ポンプ９により、チャンバ１０の内部から基部１９内の適切な開口を通じて汲み上げられる。
【００３８】
ルーバ４４は、適切な間隔構成（図示せず）により、互いに垂直方向に固定的に間隔を置いて配置され、モータ４７によって互いに対して、および底部アセンブリ１３に対して上方および下方に駆動され、閉じ込めプラズマ領域８内の圧力を制御する。領域８内の圧力は、設定値源２５がコントローラ２４に供給する圧力設定値と、領域８内の圧力計４８の出力信号とによって制御される。コントローラ２４は、圧力設定値および圧力計４８の出力信号に応答してモータ４７を制御し、それによって最低のルーバ４４の底面と電極アセンブリ１３の頂面との間隔を変更する。したがって、領域８内の圧力が圧力設定値に維持される。ルーバ４４は、モータ４３の活動化に応答して移動しないように構成され、それによって、閉じ込めプラズマ領域８内の圧力が電極アセンブリ１３と１４の間の間隔とは独立して制御される。
【００３９】
コントローラ２４は、設定値源５０に応答して、周波数源構成５１からのいくつかの異なるＲＦ周波数の様々な組合せの、電極１６，３４，３６および４２に対する結合を制御する。電極１６，３４，３６および４２に印加される異なるＲＦ周波数は、異なる出力を有することができ、閉じ込め領域８内のプラズマの異なる現象を制御することができる。図１の実施形態では、コントローラ２４は、周波数源構成５１からの最大３つの周波数を電極１６，３４，３６および４２に印加することができる。周波数源構成５１は、３つの別々の周波数源５２，５４および５６を含むように示されている。周波数源５２，５４および５６は固定周波数源でよいが、好ましくは低出力可変周波数発振器である。あるいは、周波数源構成５１は、選択した３つの周波数を誘導することができる単一低出力シンセサイザを含む。低出力源は、特定の増幅器に関連する周波数源の周波数が変化するときに変化する可変周波数通過帯域を有する、関連する可変電力利得ＲＦ電力増幅器を駆動する。この目的で、周波数源５２，５４および５６のそれぞれは、関連する周波数および出力設定５８および５９を有する。通常、周波数源５２の周波数は、１００ｋＨｚから１０ＭＨｚの間の比較的低い範囲であり、周波数源５４の周波数は、１０ＭＨｚから１５０ＭＨｚの間のミッドレンジであり、周波数源５６の周波数は、２７ＭＨｚから３００ＭＨｚの間の比較的高い範囲である。実際に試験したある構成では、周波源５２，５４および５６の周波数は、それぞれ２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚに設定された。領域８に印加されるＲＦエネルギーの周波数および出力の様々な組合せは、プラズマの密度の分布、閉じ込め領域８内のプラズマのイオン・エネルギーおよびＤＣバイアス電圧、ならびに領域８内のプラズマの化学的性質に影響を及ぼす。
【００４０】
すべての他の重要なプラズマ励起パラメータが一定のままである場合、プラズマ励起周波数が増加するときにプラズマの解離が大きくなるので、周波数源５４および５６の周波数はプラズマの化学的性質を制御する。具体的には、周波数が増加するとき、プラズマ中の軽いエッチング液分子の割合が高くなる。高い周波数がプラズマに印加される結果、分子の微細化が大きくなる。
【００４１】
周波数源５２，５４および５６からの周波数および出力の様々な組合せで駆動電極１６，３４，３６および４２を駆動することにより、様々な目的に対してプラズマを調整することが可能となり、例えば一様または非一様なプラズマ密度、イオン・エネルギー、および分子微細化が得られる。
【００４２】
コントローラ２４は、設定値源５０からの出力信号と、周波数源構成５１のＲＦ出力とに応答し、様々な組合せおよび順列での、周波数源構成５１からのいくつかの周波数の、電極１６，３４，３６および４２への印加を制御する。特定の実施形態では、設定値源５０はコントローラ２４を活動化し、したがって（１）周波数源５２，５４および５６からの周波数のうちの少なくとも１つ、最大で３つの周波数のすべてが電極１６を駆動すると共に、電極３４，３６および４２が接地され、（２）周波数源５２，５４および５６からの周波数のうちの少なくとも２つが電極１６および３６を駆動すると共に、電極３４および４２が接地され、（３）周波数源５４または５６の一方だけが電極１６または３６を駆動し、あるいは周波数源５２だけが電極１６を駆動すると共に、電極３４および４２が接地され、（４）電極３４が周波数源５２および／または周波数源５４によって駆動され、あるいは周波数源５２および／または周波数源５４の周波数（すなわち周波数Ｆ２およびＦ３）に対する通過帯域を有するフィルタを介してグランドに接続されると共に、残りの電極１６，３６および４２が周波数源５２，５４、および５６への様々な接続を有し、（５）電極４２が周波数源５２および／または周波数源５４によって駆動され、あるいは周波数源５２および／または周波数源５４の周波数（すなわちＦ２およびＦ３）に対する通過帯域を有するフィルタを介してグランドに接続されると共に、残りの電極１６，３４および３６が周波数源５２，５４および５６への様々な接続を有する。
【００４３】
次に図面の図２を参照すると、周波数源５２，５４および５６の出力を電極１６，３４，３６および４２に選択的に結合するコントローラ２４の回路のブロック図である。
【００４４】
周波数Ｆ１を有する低周波数源５２は、底部電極アセンブリ１３の中心電極１６のみを駆動する。この目的で、周波数源５２の出力が、電圧電流および位相角センサ６０ならびにスイッチ６２および６４を介して整合／可同調グランド・ネットワーク５８に結合される。ネットワーク５８は、周波数源５２の出力インピーダンスと、周波数源５２の周波数に関する領域８内のプラズマの予想インピーダンスとの間の近似的整合を提供するようにプリセットされる値を有する可変リアクタンスを含む。センサ６０は、周波数源５２と整合／可同調グランド・ネットワーク５８との間を流れる電流、周波数源５２の出力とグランド５８の間の電圧、ならびに感知した電圧と電流の間の位相角を示す出力信号を得る。センサ６０はこうした電流信号、電圧信号、および位相角信号をコントローラ６６に供給し、コントローラ６６は、それらに応答して、当業者に周知の方式で、周波数源５２の周波数を制御し、周波数源５２の出力インピーダンスと周波数源５２の周波数でのプラズマのインピーダンスとの間のほぼ厳密なインピーダンス整合を維持する。さらに、周波数源５２の周波数が固定される場合、センサ６０は、こうした電流信号、電圧信号、および位相角信号をコントローラ６６に供給し、コントローラ６６は、それらに応答して、当業者に周知の方式で、整合ネットワーク５８の可変リアクタンスを制御し、周波数源５２の出力インピーダンスと周波数源５２の周波数でのプラズマのインピーダンスとの間のほぼ厳密なインピーダンス整合を維持する。ネットワーク５８の可変リアクタンスは、整合されたとき、周波数源５２の周波数にほぼ同調され、両方向での周波数源５２の周波数に関する低インピーダンス経路と、周波数源５４および５６の周波数に関する高インピーダンス経路とを提供し、その結果、ネットワーク５８によって周波数源５４および５６の周波数がほぼ減衰され、すなわち拒絶される。オペレータによる周波数源５２の設定値の変更に応答して周波数源５２の周波数が変化するとき、コントローラ６６は、それに対応してネットワーク５８のリアクタンスを変更して、周波数源５２の周波数に関する低インピーダンス経路、ならびに周波数源出力インピーダンスと周波数源５２の周波数に関するプラズマのインピーダンスとの間の近似的整合を維持する。
【００４５】
周波数源５２が電極１６を駆動するとき、周波数源５２の周波数の電場が電極１６と３６の間に存在することが通常は望ましい。この目的で、スイッチ６５と、オペレータによって設定される周波数源５２の公称周波数に等しい中心周波数を有する帯域フィルタ６７とを通じて、電極３６が選択的にグランドに接続される。したがって、周波数源５２の周波数の電流が、電極３６からフィルタ６７を通じてグランドに流れ、フィルタ６７は、周波数源５４および５６の周波数に対して高いインピーダンスを有し、したがって周波数源５４および５６の周波数の電流をほぼブロックする。この環境下では、電極３４および４２をＤＣおよびＲＦグランドに接続することがしばしば望ましく、これは、電極３４および４２とグランドとの間にそれぞれ接続されたスイッチ６９および７１をコントローラ２４が閉じることによって達成される。他の目的では、コントローラ２４は、電極１６とグランドの間に接続されたスイッチ７２を閉じることによって電極１６をＲＦおよびＤＣについて接地する。
【００４６】
周波数源５２が電極１６を駆動している間の通常の動作では、スイッチ６２および６４は図示するように接続される。しかし、他の環境下では、周波数源５２が電極１６から減結合される間、スイッチ６２および６４がコントローラ２４によって活動化され、その結果スイッチ６２および６４は、周波数源５２の出力インピーダンスと等しい値を共に有する抵抗器６８および７０の第１端子とそれぞれ係合する。抵抗器６８および７０の第２端子はグランドに接続され、その結果、周波数源５２が電極１６から減結合されたとき、周波数源５２の出力は、周波数源５２の出力インピーダンスに整合された負荷を駆動する。こうした条件下では、ネットワーク５８の入力端子が抵抗器７０の両端間に接続され、したがって電極１６からネットワーク５８の出力端子に戻るインピーダンスは、周波数源５２が電極１６に結合されるときと同じである。さらに、ネットワーク５８が周波数源５８の周波数に近似的に同調されるので、ネットワーク５８は、周波数源５２の周波数では、電極１６からネットワーク５８の同調回路を通じて抵抗器７０を通るグランドまで低インピーダンスを与え、周波数源５４および５６の周波数では、電極１６からネットワーク５８の同調回路を通じて抵抗器７０を通るグランドまで高インピーダンスを与える。
【００４７】
周波数Ｆ２を有する中間周波数周波数源５４は、（１）電極１６のみ、（２）電極３６のみ、（３）電極１６と３６の両方を同時に、（４）電極３４のみ、（５）電極４２のみ、（６）電極３４と３６の両方を同時に、（７）電極３４と４２の両方を同時に、（８）電極３６と４２の両方を同時に駆動することができる。
【００４８】
こうした目的で、周波数源５４の出力が、整合／可同調グランド・ネットワーク７６および７８を別々の時に駆動するように選択的に接続される第１および第２出力端子を有する３位置同軸ＲＦスイッチ７４に結合される。ネットワーク７６および７８は互いに等しく、ネットワーク７６および７８が周波数源５４の周波数に対して整合および可同調グランドを提供することを除いてネットワーク６６と同様である。したがって、ネットワーク７６および７８は、周波数源５４の周波数で電流および電圧を通過させるが、周波数源５２および５６の周波数で電流および電圧をブロックする。スイッチ７４は、周波数源５４の周波数で逆位相出力が誘導される第１および第２出力ポートを有するパワー・スプリッタ８０の入力ポートに接続された第３端子を含む。スプリッタ８０の出力ポートでの出力は、スプリッタの設計および設定に応じて、同一でよく、または異なっていてよい。スプリッタ８０の設定は、オペレータが手動で設定することができ、またはコントローラのメモリが格納する処方プログラムに応答してコントローラ２４が自動的に設定することができる。スプリッタ８０の第１および第２出力ポートでの出力が、それぞれネットワーク７６および７８に同時に供給される。出力が、スイッチ７４の第１出力端子またはスプリッタ８０の第１出力端子からネットワーク７６の入力端子に、電圧、電流および位相角センサ８２、ならびに抵抗器８８および９０を通じてグランドにそれぞれ選択的に接続されるスイッチ８４および８６を介して供給される。出力が、スイッチ７４の第２出力端子またはスプリッタ８０の第２出力端子から、ネットワーク７８の入力端子に、電圧、電流および位相角センサ９２、ならびに抵抗器９８および１００を通じてそれぞれグランドに接続されるスイッチ９４および９６を介して供給される。コントローラ１０２および１０４は、それぞれネットワーク７６および７８ならびにセンサ８２および９２と関連付けられる。コントローラ１０２および１０４は、センサ８２および９２の出力およびオペレータ入力に応答して、コントローラ６６に関して上述したのと同様に、ネットワーク７６および７８のリアクタンスの値および周波数源５４の周波数を制御する。
【００４９】
３位置同軸ＲＦスイッチ１０６は、コントローラ２４からの制御信号に応答して、ネットワーク７６の出力を電極１６または電極３４に選択的に接続し、もしくはネットワーク７６の出力を開放する。３位置同軸ＲＦスイッチ１０８は、コントローラ２４からの制御信号に応答してネットワーク７８の出力を電極３６または電極４２に選択的に接続し、またはネットワーク７８の出力を開放することによってスイッチ１０６と共に動作する。コントローラ２４がスイッチ７４を活動化して周波数源５４の出力をネットワーク７６に結合する間、コントローラは、スイッチ１０６を活動化してネットワーク７６の出力を電極１６または電極３４に接続する。コントローラ２４が、スイッチ７４をスイッチ７４の第１出力端子と係合させることによってネットワーク７６の出力を電極１６に結合させる場合、コントローラは、（１）スイッチ７２を開いて電極１６が接地されるのを防止し、（２）スイッチ６９を開き、または閉じて、それぞれグランドから電極３４を減結合し、または電極３４を接地する。コントローラ２４が、スイッチ７４をスイッチ７４の第１出力端子と係合させることによってネットワーク７６の出力を電極３４に結合させる場合、コントローラは、（１）スイッチ６９を開いて電極３４が接地されるのを防止し、（２）スイッチ７２を開き、または閉じて、それぞれグランドから電極１６を減結合し、または電極１６を接地する。コントローラ２４が、スイッチ７４をスイッチ７４の第２出力端子と係合させることによってネットワーク７８の出力を電極３６に結合させる場合、コントローラは、（１）ＲＦおよびＤＣが電極３６を接地するスイッチ１１０が閉じているときに開き、（２）スイッチ７１を開き、または閉じて、それぞれ電極４２をグランドから減結合し、または電極４２を接地する。コントローラ２４が、スイッチ７４をスイッチ７４の第２出力端子に係合させることによってネットワーク７８の出力を電極４２に結合させる場合、コントローラは、（１）スイッチ７１を開いて電極４２からグランドを減結合し、（２）スイッチ１１０を開き、または閉じて、それぞれグランドから電極３６を減結合し、または電極３６を接地する。スプリッタ８０が出力をネットワーク７６および７８に同時に供給するようにコントローラ２４がスイッチ７４を活動化する場合、コントローラ２４は、スイッチ６９，７１，７２および１１０を活動化して、ネットワーク７６および／または７８の出力端子に接続される電極１６，３４，３６または４２のいずれかが接地されるのを防止する。
【００５０】
周波数Ｆ３を有する高周波数源５６は、（１）電極１６のみ、（２）電極３６のみ、（３）電極１６と３６の両方を同時に、（４）電極３４のみ、（５）電極４２のみ、（６）電極３４と３６の両方を同時に、（７）電極３４と４２の両方を同時に、（８）電極３６と４２の両方を同時に駆動することができる。
【００５１】
こうした目的で、周波数源５４の出力は、周波数源５６に関連する整合／可同調グランド・ネットワーク１１２および１１４が周波数源５６の公称周波数に同調されるようにプリセットされ、したがってネットワーク１１２および１１４が周波数源５６からの電流および電圧を通過させるが周波数源５２および５４の電流および電圧をブロックすることを除いて、周波数源５４が駆動する回路と同一の回路を駆動する。したがって、周波数源５６の出力は、ネットワーク１１２および１１４と、ネットワーク１１２および１１４の入力端子を駆動するように接続される第１および第２出力端子を有するスプリッタ１１８とを駆動するようにそれぞれ接続された第１、第２、および第３出力端子を有する３位置同軸ＲＦスイッチ１１６に結合される。スイッチ１１６およびスプリッタ１１８の第１出力端子は、電圧、電流および位相角センサ１２０ならびにスイッチ１２２および１２４を介して整合ネットワーク１１２の入力端子に選択的に接続されると共に、スイッチ１１６およびスプリッタ１１８の第２出力端子は、電圧、電流および位相角センサ１２６ならびにスイッチ１２８および１３０を介して整合ネットワーク１１４の入力端子に選択的に接続される。スイッチ１２２，１２４，１２８，および１３０はそれぞれ、周波数源５６の出力インピーダンスに等しい値をそれぞれ有する抵抗器１３１〜１３４によってグランドに選択的に接続される。コントローラ１３６および１３８は、それぞれネットワーク１１２および１１４ならびにセンサ１２０および１２６に関連付けられ、ネットワーク１１２および１１４ならびに周波数源５６の周波数を制御する。
【００５２】
コントローラ２４は、（１）ネットワーク１１２の出力を電極１６または電極３４に選択的に接続し、あるいは電極１６と電極３４のどちらにも接続しない３位置同軸スイッチ１４０を活動化し、（２）整合ネットワーク１１４の出力を電極３６または電極４２に選択的に接続し、あるいは電極３６と電極４２のどちらにも接続しない３位置同軸スイッチ１４２を活動化する。周波数源５４に関連する回路に関して上述したのと同様に、コントローラ２４は、スイッチ１１６および１４２の活動化と共に、スイッチ６９，７２および１１０を活動化して、ネットワーク１１２および１１４の出力端子に接続される電極１６，３４，３６または４２が接地されるのを防止する。
【００５３】
コントローラ２４は、図２の様々なスイッチを活動化して、電極１６，３４，３６および４２に印加することのできるいくつかの周波数の様々な組合せおよび順列に対する高い汎用性を提供する。例えば、スイッチ６９，７１および１１０が閉じられ、電極３４，３６および４２が接地される間、周波数源５２，５４および５６の低周波数、中間周波数、および高周波数を同時に電極１６に印加することができる。こうした環境下では、電極１６から電極３４，３６および４２のグランド電位への電場結合の結果として、周波数源５２，５４および５６の各周波数のエネルギーの異なる部分がプラズマ閉込め領域８内のグランドに分流する。電極１６から電極３４，３６および４２のグランド電位に結合される各周波数Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３のエネルギー量は、（１）３つの各周波数に関連する波長、（２）電極１６と３６の間の距離、（３）電極１６と３４の間の距離、および（４）電極３６と４２の間の距離の関数である。チャンバ１０内の電極の様々な組合せの間の距離は、特に電極の幾何形状とモータ４７によって制御される。
【００５４】
第２の例示的状況は、頂部電極３６に高周波数を印加し、電極３４および４２を接地してスイッチ６５を閉じる間、底部電極１６に低周波数および中間周波数を印加し、したがって、低周波数のみに関して電極３６から帯域フィルタ６７を通じてグランドまで低インピーダンス経路が提供されるものである。さらに、スイッチ９６および１４２が活動化され、電極３６がネットワーク７８の出力端子およびネットワーク７８の入力端子に接続されて、抵抗器１００を通じて接地され、その結果、周波数源５４の中間周波数に関して、電極３６からネットワーク７８を通じて接地する低インピーダンス経路が得られる。周波数源５６が高周波数であり、電極３６および４２の間の間隔が比較的狭いため、高周波数での電場は、領域８の主に上部に留まる傾向があり、気体源３７から領域８に流れる気体を解離させる目的で比較的高い電場密度を提供する。高周波数では電極１６からグランドへの低インピーダンス経路が存在しないので、高周波数の電場は、電極１６に結合される傾向はない。ネットワーク５８および７６は実質上、高周波数の電流を拒絶する低周波数および中間周波数用の帯域フィルタである。ネットワーク５８および７６は、高周波数に対して高インピーダンスを有するので、ネットワーク５８および７６は高周波数を電極１６から減結合する。
【００５５】
高周波数Ｆ３に関連する電場とは対照的に、周波数源５２の低周波数Ｆ１に関連する電場は、電極１６から（１）電極３４、（２）電極３６、および（３）電極４２に延びる。電極３６で得られる周波数Ｆ１の電流は、フィルタ６７の低インピーダンス経路を通じてグランドに流れる。したがって、周波数Ｆ１に関連する電場は、領域８全体にわたってイオン・エネルギーに影響を及ぼす。
【００５６】
周波数源５４の中間周波数Ｆ２に関連する電場は、主に電極１６から電極３４ならびに電極３６に延び、より小さい範囲で電極４２に延びる。電極３６で得られる周波数Ｆ２の電流は、ネットワーク７８の低インピーダンス経路を通じて、スイッチ１０８および９６および抵抗器１００を介してグランドに流れる。
【００５７】
第３の例示的状況は、電極３４および４２を接地し、スイッチ６５を閉じる間、低周波数および中間周波数を底部電極１６に印加し、中間周波数を頂部電極３６に印加し、したがって低周波数だけに関して電極３６から帯域フィルタ６７を通じてグランドまで低インピーダンス経路が提供されるものである。それによって、第２の例示的状況に関して上述したのと同様に、周波数源５２の低周波数が領域８内のプラズマに結合される。周波数源５６の高周波数は、この第３の例示的状況に関する因子ではない。コントローラ２４は、スイッチ１４０および１４２にその開回路端子を係合させるからである。周波数源５４の中間周波数は、その第３出力端子を係合するスイッチ７４の効力によって電極１６および３６に結合され、その結果スプリッタ８０は、周波数源５４からの出力に応答する。コントローラ２４はスイッチ１０６および１０８を活動化し、その結果、ネットワーク７６および７８の出力がそれぞれ電極１６および３６を駆動する。したがって、中間周波数の電場が（１）電極１６と３６、（２）電極１６と３４、ならびに（３）電極３６と４２の間で結合される。その結果、中間周波数の電場が、領域８全体にわたってイオン・エネルギー、プラズマ密度、および分子解離に影響を及ぼす。
【００５８】
第４の例示的状況は、電極３４および４２が接地される間、低周波数を電極１６に印加し、中間周波数および高周波数を電極３６に印加するものである。この状況では、コントローラ２４は、（１）スイッチ７４および１１６をその第２位置に活動化し、（２）スイッチ１０８および１４２を活動化し、したがってネットワーク７８および１１４の出力端子が電極３６に接続され、（３）スイッチ９４および９６を活動化し、したがってネットワーク７８の入力端子がセンサ９２に接続され、（４）スイッチ１２８および１３０を活動化し、したがってネットワーク１１４の入力端子がセンサ１２６に接続され、（５）スイッチ１０６および１４０を活動化し、したがってネットワーク７６および１１２の出力端子がそれぞれ、電極１６および開回路に接続され、（６）スイッチ８６および１２４を活動化し、したがってネットワーク７６および１１２の入力端子がそれぞれ抵抗器９０および１３２を通じてグランドに接続される。したがって、周波数源５２の低周波数は、電極３６から帯域フィルタ６７を通じてグランドまでの低インピーダンス経路を有するが、周波数源５４および５６の周波数は電極３６からグランドまでのそのような低インピーダンス経路を有さない。その結果、第２の例示的状況に関して上述したのと同様に、周波数源５２の低周波数が領域８内のプラズマに結合される。低インピーダンス経路は、ネットワーク７８の出力端子からスイッチ１０８を通じて電極３６に存在し、そこから、領域８内のプラズマを通じて（１）電極１６へ、ネットワーク７６、スイッチ８６、および抵抗器９８を通じてグランドへと流れ、（２）電極４２からグランドに流れる。したがって、中間周波数のかなりの電場が、領域８内の電極３６と４２の間ならびに電極１６と３６の間にある。その結果、領域８の上部、ならびに電極１６と３６の間の領域８の中心部分にわたってイオン分布の主な制御が存在する。この状況では周波数源５６の高周波数に関して低インピーダンス経路のみが電極３６と４２の間にある。周波数源５６の高周波数に関する電極１６と３６の間の低インピーダンス経路は存在しない。電極１６が、開回路であるスイッチ１４０の効力によってネットワーク１１２の出力端子から減結合されるからである。周波数源５６の高周波数に関する電極３６と３４の間の間隔は、電極３４と３６の間のプラズマを通る高周波数に関するインピーダンスが電極３６と４２の間のインピーダンスよりもかなり大きくなるようにされる。したがって、周波数源５６の高周波数は、第２の例示的状況に関して上述したのと同様に、領域８内のプラズマに影響を及ぼす。
【００５９】
第５の例示的状況では、電極３４，３６および４２のそれぞれが接地されると共に、周波数源５２および５４の低周波数および中間周波数が底部電極１６に印加される。この目的で、スイッチ６９、７１、および１１０のそれぞれを閉じると共に、コントローラ２４は、スイッチ１０６を活動化してネットワーク７６の出力を電極１６に接続する。それによって領域８内のプラズマは、第１の例示的状況に関する低周波数および中間周波数に関して説明したのと同様に、周波数源５２および５４の低周波数および中間周波数によって影響を受ける。領域８内のプラズマは、第３の例示的状況で説明したのと同じ理由で、周波数源５６の高周波数によって影響を受けない。
【００６０】
他の例示的状況では、コントローラ２４は、図２の様々なスイッチを制御することができ、したがって周波数源５２の低周波数のみが電極１６に接続され、周波数源５４と周波数源５６はどちらもいずれの電極にも接続されない。そのような状況では、コントローラ２４はスイッチ１１０を閉じ、チャンバ１０は、幾分原始的に加工物を処理する。あるいは、コントローラ２４は、周波数源５４と５６の一方または両方の出力を電極１６，３４，３６または４２のいずれかに接続することができる。例えば、電極３６と３４の間の周波数源５４の中間周波数を結合すると共に、電極１６と３６の間で周波数源５６の高周波数を結合することが望ましいことがある。そのような状況では、コントローラ２４は、（１）スイッチ６９，７１，７２および１１０を開き、（２）スイッチ７４，９４および９６ならびにスイッチ１１６，１２８および１３０を活動化し、したがって周波数源５４および５６の出力がそれぞれネットワーク７８および１１４の入力端子に印加され、（３）スイッチ１０８および１４２を活動化し、したがってネットワーク７８および１１４の出力が電極３６に接続され、（４）スイッチ１０６および８６を活動化し、したがって周波数源５４の中間周波数に関して電極３４からネットワーク７６および抵抗器９４を通じてグランドまでの低インピーダンス経路が存在し、（５）スイッチ１４０および１２４を活動化し、したがって周波数源５６の高周波数に関して電極１６からネットワーク１１２および抵抗器１３２を通じてグランドまで低インピーダンス経路が存在する。したがって、（１）電極１６と３６の間で周波数源５６の高周波数、および（２）電極３４と３６の間で周波数源５４の中間周波数だけに関して、電場が領域８内に確立される。周波数源５４の中間周波数に関して電極１６からグランドまでの低インピーダンス経路が存在しないので、中間周波数に関して領域８内で電極１６と３６の間で実質的な電場が確立されない。周波数源５６の高周波数に関して電極３４からグランドまでの低インピーダンス経路が存在しないので、領域８内で電極３４と３６の間で高周波数に関する実質的な電場が確立されない。説明し、図示したのと同様の適切な帯域フィルタ回路を利用して、周波数源５６の高周波数だけに関して電極３６と４２の間の低インピーダンス経路を提供できることも理解されたい。
【００６１】
次に図面の図３を参照すると、チャンバ１０の第２実施形態の概略図である。図３の実施形態は、図１の実施形態と同様であるが、図３の実施形態は、チャンバの壁１２および基部１９まで延びるずっと大きな体積のプラズマ閉じ込め領域を有する。したがって、図３の実施形態はルーバ４４を含まず、加工物１８を処理するプラズマの圧力が真空ポンプ９に関する圧力制御を使用することによって排他的に制御される。金属リング４０の底面全体、リング３２の側壁、および側壁１２の内面はすべて接地され、図３の実施形態でのプラズマ閉じ込め領域の境界の各部を画定する。金属リング４０の底面、リング３２の側壁、または側壁１２の内面のいずれかのプラズマによる化学汚染を防止するために、これらの表面のすべてが、領域８内のプラズマの化学的性質を汚染しない導電性材料または真性シリコンなどの誘電体材料で作成されたプレート１００で覆われる。側壁１２は図３の実施形態でのプラズマ閉じ込め領域の一部であるので、側壁の温度は、図１の実施形態で電極アセンブリ１４の制御について説明したのと同様に制御される。
【００６２】
図３の実施形態での電極はいくつのＲＦ周波数に応答し、図１および２に関連して上述したのと同様に制御される。図３の実施形態でのプラズマ閉じ込め領域の体積が大きく、形状が複雑であるので、図３のチャンバ内の電場は、図１のチャンバ内の電場とはかなり異なる。しかし、図３の実施形態でのプラズマに関する電場の効果は、図１および２の実施形態に関連して述べたのと幾分類似する。
【００６３】
本発明の特定の実施形態を説明し図示したが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、具体的に図示し説明した実施形態の細部の変形形態を作成できることは明らかであろう。例えば、図２の回路は、加工物の処理中に周波数源５２，５４、および５６の出力が電極１６および／または３６に同時かつ継続的に供給されることを示すが、周波数源５２，５４、および／または５６のうちの少なくとも１つをパルスオンおよびパルスオフできることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の好ましい実施形態による真空プラズマ・プロセッサの部分概略図である。
【図２】図１に示す真空プロセッサ・チャンバの電気部品の略図表現に関連する、図１のコントローラに含まれる電子回路のブロック図である。
【図３】本発明の別の実施形態による真空プラズマ・プロセッサの部分概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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