(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ処理室のための選択的に二つの周波数のうちの任意の周波数にRFパワーを提供してプラズマ負荷にマッチングさせるための、二つの周波数入力に適用される単一マッチングネットワークを提供する。【解決手段】単一マッチングネットワーク８００は、マルチ周波数入力ｆ１及びｆ２に接続される入力端子とプラズマ負荷に接続される出力端子を含み、入力端子と出力端子との間には互いに直列接続される容量値Ｃ０を有するコンデンサーとインダクタンス値Ｌ０を有するインダクタンスを含み、且つコンデンサーとインダクタンスはブランチ電路を構成し、ここで、容量値Ｃ０とインダクタンス値Ｌ０は、周波数ｆ１でマッチング状態になるのに必要なブランチ電路のインピーダンスｙ１及び周波数ｆ２でマッチング状態になるのに必要なブランチ電路のインピーダンスｙ２と特定な関係を満足するように設定される。【選択図】図６
2012074361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの周波数のうちの任意の周波数に選択的にRFパワーを提供してプラズマ負荷にマッチングさせるための、少なくとも前記二つの周波数の入力に適用される単一マッチングネットワークであって、
前記単一マッチングネットワークは、マルチ周波数入力に一連に接続される入力端子と前記プラズマ負荷に一連に接続される出力端子を含み、前記入力端子と前記出力端子との間には互いに直列接続されるコンデンサー及びインダクタンスを含み、且つ前記コンデンサーとインダクタンスが一つのブランチ電路を構成し、前記コンデンサーの容量値がC0であり、前記インダクタンスのインダクタンス値がL0であり、ここで、前記容量値C0と前記インダクタンス値L0が以下の関係、
jω1L0+1/jω1C0=jy1
jω2L0+1/jω2C0=jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2で、前記ｆ1とｆ2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、ｙ1は周波数ｆ1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、ｙ2は周波数ｆ2でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスである。）を満足する、
単一マッチングネットワーク。
【請求項２】
前記ブランチ電路とアースとの間に接続される可変コンポーネントを更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項３】
前記可変コンポーネントは可変コンデンサー又は可変インダクタンス、又は可変コンデンサーと可変インダクタンスの組合せである、
ことを特徴とする請求項２に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項４】
前記マッチングネットワークは、Ｌ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、或いは前記各項目の任意の一種の組合せ及び変形である、
ことを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一つの請求項に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項５】
単一マッチングネットワークの入力端子が単一RFパワー供給装置と互いに接続され、ある特定の期間で前記単一RFパワー供給装置が選択的にその中の一つの周波数f1又はf2を出力する、
ことを特徴とする請求項1〜４のうちの何れか一つの請求項に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項６】
前記プラズマ負荷はプラズマ処理室である、
ことを特徴とする請求項1〜５のうちの何れか一つの請求項に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項７】
前記プラズマ処理室は上部電極と下部電極を含み、前記単一マッチングネットワークの出力端子が前記上部電極又は前記下部電極と接続される、
ことを特徴とする、請求項６に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項８】
少なくとも二つの周波数f1又はf2のうちの一つをプラズマ処理室の電極に切り替え可能に結合して接続させるためのRFパワーサプライヤーシステムであって、
前記周波数ｆ1又はｆ2のうちの一つを選択的に出力するためのRFパワーサプライヤー装置と、
前記RFパワーサプライヤー装置に接続される入力端子と前記電極に接続される出力端子を有し、容量値がC0であるコンデンサー及びインダクタンス値がL0であるインダクタンスを含み、前記コンデンサーとインダクタンスが互いに直列接続されてブランチ電路を構成するマッチングネットワークと、を含み、
ここで、前記容量値C0とインダクタンス値L0が以下の関係、
jω1L0+1/jω1C0=jy1
jω2L0+1/jω2C0=jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2である）を満足し、
前記ｆ1とｆ2がそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、ｙ1は周波数ｆ1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、ｙ2は周波数ｆ2でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスである、
RFパワーサプライヤーシステム。
【請求項９】
前記ブランチ電路とアースとの間に接続される可変コンポーネントを更に含む、
ことを特徴とする請求項８に記載のRFパワーサプライヤーシステム。
【請求項１０】
マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前記各項目の任意の一種の組合せ及び変形である、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のRFパワーサプライヤーシステム。
【請求項１１】
前記電極は前記プラズマ処理室の上部電極又は下部電極である、
ことを特徴とする請求項８〜１０のうちの何れか一つの請求項に記載のRFパワーサプライヤーシステム。
【請求項１２】
選択的に二つの周波数のうちの任意の周波数にRFパワーを提供してプラズマ負荷にマッチングさせるための、少なくとも前記二つの周波数の入力に適用される単一マッチングネットワークであって、
マルチ周波数入力に接続される入力端子と前記プラズマ負荷に接続される出力端子を含み、前記入力端子と前記出力端子との間には互いに並列接続されるコンデンサー及びインダクタンスを含み、且つ前記並列接続されるコンデンサーとインダクタンスがブランチ電路を構成し、前記コンデンサーの容量値がC4であり、前記インダクタンスのインダクタンス値がL4であり、ここで、前記容量値C4とインダクタンス値L4は以下の関係、
1/jω1L4+jω1C4=1/jy1
1/jω2L4+jω2C4=1/jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2である。）を満足し、
前記ｆ1とｆ2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、ｙ1は周波数ｆ1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、ｙ2は周波数ｆ2でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスである、
単一マッチングネットワーク。
【請求項１３】
前記ブランチ電路とアースとの間に接続される可変コンポーネントを更に含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項１４】
マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前記各項目の任意の一種の組合せ及び変形である、
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のマッチングネットワーク。
【請求項１５】
単一マッチングネットワークの入力端子は単一RFパワー供給装置と接続され、ある特定の期間で前記単一RFパワー供給装置がその中の一つの周波数f1又はf2を選択的に出力する、
ことを特徴とする請求項１２〜１４のうちの何れか一つの請求項に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項１６】
前記プラズマ負荷はプラズマ処理室である、
ことを特徴とする請求項１２〜１５のうちの何れか一つの請求項に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項１７】
前記プラズマ処理室は上部電極と下部電極を含み、前記単一マッチングネットワークの出力端子が前記上部電極又は前記下部電極と接続される、
ことを特徴とする請求項１６に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項１８】
少なくとも二つの周波数ｆ1又はｆ2のうちの一つをプラズマ処理室の電極に切り替え可能に結合して接続させるためのRFパワーサプライヤーシステムであって、
前記周波数ｆ1又はｆ2のうちの一つを選択的に出力するためのRFパワーサプライヤー装置と、
前記RFパワーサプライヤー装置に接続される入力端子と前記電極に接続される出力端子を有し、容量値がC4であるコンデンサー及びインダクタンス値がL4であるインダクタンスを含み、前記コンデンサーとインダクタンスは互いに並列接続され、且つ互いに並列接続される前記コンデンサーとインダクタンスがブランチ電路を構成する、マッチングネットワークと、
を含み、
前記容量値C4とインダクタンス値L4が以下の関係、
1/jω1L4+jω1C4=1/jy1
1/jω2L4+jω2C4=1/jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2である。）を満足し、
前記ｆ1とｆ2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、ｙ1は周波数ｆ1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、ｙ2は周波数ｆ2でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスである、
RFパワーサプライヤーシステム。
【請求項１９】
前記ブランチ電路とアースとの間に接続される可変コンポーネントを更に含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の単一マッチングネットワーク。
【請求項２０】
前記マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前記各項目の任意の一種の組合せ及び変形である、
ことを特徴とする請求項１８又は１９に記載のRFパワーサプライヤーシステム。
【請求項２１】
前記電極は前記プラズマ処理室の上部電極又は下部電極である、
ことを特徴とする請求項１８〜２０のうちの何れか一つの請求項に記載のRFパワーサプライヤーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理室のためのRFパワーサプライヤーとマッチングネットワークに関し、特にマルチ周波数RFパワーの選択応用が実現できるマッチングネットワーク、その構築方法及び当該マッチングネットワークを使用するRFパワーサプライヤーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
既存技術では二つ又は複数のRF周波数を利用したプラズマ処理室が公知である。一般的に、デュアル周波数入力のプラズマ処理室は約15MHzより小さい周波数を有するRFバイアスパワー（RF bias power）とより高い周波数（約27−200MHz）を有するRFソースパワー（RF source power）を受け付ける。本文では、RFバイアスパワーとは通常イオンエネルギーとイオンエネルギーの分布の制御に用いられるRFパワーを指し、RFソースパワーとは通常プラズマイオン解離又はプラズマ密度の制御に用いられるRFパワーを指す。具体的実施例として、通常プラズマ処理室は例え100KHz、2MHz、2.2MHz、又は13.56MHzのRFバイアス周波数で動作し、又は13.56MHz、27 MHz、60 MHz 、100MHz又はもっと高いRFソース周波数で動作する。
【０００３】
最近、業界では一つのRFバイアス周波数と二つのRFソース周波数で動作するプラズマ処理室が提案された。例えば、2MHzのRFバイアス周波数及びそれぞれ27 MHz、60 MHzである二つのRFソース周波数で動作するプラズマエッチング装置を提案する当業者がいる。このような方法では、異なるイオンの解離（dissociation of various ion species）は二つのRFソース周波数で制御することができる。前記の構造配置と関係なく、既存技術において各RF周波数が単一のRFパワーより提供され、かつ前記各単一パワーサプライヤーが一つの単一マッチングネットワークと接続される。
【０００４】
図１は既存技術のマルチ周波数入力を有するプラズマ処理室の構成図を示し、一つのRFバイアスパワー供給器（又はパワー発生器）と二つのRFソースパワー供給器（又はパワー発生器）を有する。更に具体的に、図１に、前記プラズマ処理室100での上部電極105、下部電極110及び前記二つの電極間で生じたプラズマ120を模式的に示す。周知のように、前記電極105は通常前記処理室の頂部に内蔵され、前記下部電極１１０は通常は下部のカソードに内蔵され、プロセスコンポーネント（例えば、半導体シリコンウェハー）が前記下部のカソードの上に配置される。図１に示すように、RFバイアスパワー供給器125はマッチングネットワーク140を介して処理室100にRFパワーを提供する。前記RFバイアスパワーの周波数はf1であり、通常は2MHz又は13MHz（より精確には13.56MHz）で、前記f1のRFバイアスパワーが前記下部電極110に印加される。図１は二つのRFソースパワー供給器130と135も示し、それぞれ周波数f2と周波数f3で動作する。例えば、周波数f2は27MHzに設定することができ、f3は60MHzに設定することができる。前記RFソースパワー供給器130と135はそれぞれ各自のマッチングネットワーク145と150を介してRFパワーを前記処理室110に提供する。前記RFソースパワーを前記下部電極110又は前記上部電極105に印加してもよい。注意すべきことは、本明細書のすべての図面の中で、前記マッチングネットワークの出力は組み合わされて前記処理室へ向かう一つの矢印に示されていることである。前記矢印は一種の符号表記法を代表し、下部電極を経由するか、頂部の電極を経由するか、インダクタ結合コイルなどを経由するかに関係なく、すべてのマッチングネットワークとプラズマとの間の接続方式をカバーすることをその目的とする。例えば、前記RFバイアスパワーは前記下部電極１１０を介して処理室へ結合されてもよく、前記RFソースパワーはガススプレーヘッドにおける電極１０５又はインダクタコイルを介して処理室へ結合される。逆に、前記RFバイアスパワーとRFソースパワーは前記下部電極１１０を介して処理室へ結合されてもよい。
【０００５】
図２は他のマルチ周波数プラズマ処理室の構造を示し、切り替え可能な二つのRFバイアスパワーと一つのRFソースパワーを有し、且つそれぞれ各自のRFマッチングネットワークに接続される。図２において、二つのRFバイアスパワー供給器225と255はスイッチ232を介して処理室200に切り替え可能なRFバイアスパワーf１とf２を提供する。前記スイッチ232はマッチングネットワーク240と245にそれぞれ接続される。前記RFバイアスパワーの動作周波数f1は通常2MHz又は2.2MHzであり、前記RFバイアスパワーの動作周波数f2は通常13MHz（より精確には13.56MHz）である。通常上述の二つのRFバイアスパワーは共に前記下部電極210に印加される。図2はRFパワー供給器235も示し、それは、例えば、27MHz、60 MHz、100 MHzなどの周波数f3で動作している。前記RFパワー供給器235のパワーはマッチングネットワーク250を介して処理室220に伝送され、且つ前記下部電極210に印加される。前記ソースパワーは前記プラズマ密度の制御、即ち、プラズマのイオン解離に用いられる。
【０００６】
図2で示す構造はデュアルアプリケーションを実現することができ、f1/f3又はf2/f3である周波数を有するパワーを処理室に印加することができる。例えば、f1は400KHz から５MHzまでとすることができ、f2は10 MHz から20MHzまでとすることができるが、通常は15 MHz より小さく、f3は27MHz から100MHzまでか、より高いものとすることができる。具体的な実施例において、f1は2MHzで、f2は13.56MHzで、f3は60MHzである。このような結合方式は高、低周波数のバイアスパワーの間で切り替えを必要とする工程制御プロトコルを簡単に実行することができる。
【０００７】
図2に示すように、スイッチ232は一つの入力端子と二つの選択可能な出力端子を有する。前記入力端子はRFバイアスパワー供給器225及び255と接続される。スイッチ232の一つの出力端子はマッチングネットワーク240と接続され、もう一つの出力端子はマッチングネットワーク245と接続される。コントローラ262は前記スイッチ232の制御に用いられ、RFバイアスパワー供給器225が動作してその出力を前記スイッチ232に提供するときに前記コントローラ262が前記マッチングネットワーク240の出力端子と接続されるように前記スイッチ232を指示し、また、前記RFバイアスパワー供給器255が動作する場合に前記コントローラ262が前記マッチングネットワーク245の出力端子と接続されるように前記スイッチを指示する。注意すべきことは、このシステムでは、一つの単一スイッチが二つの周波数の中の一つを二つのマッチングネットワークのうちの一つに接続させるために用いられることである。前記スイッチはRFパワー真空リレー又はPINダイオードとすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の例から分るように、個々のパワーサプライヤーはその出力周波数に応じて、作業に合わせるために一つのマッチングネットワークを必要とする。それでシステム全体としては幾つのマッチングネットワークが必要になり、これはシステムの複雑さとコストを増加させる。もしコストとシステムの信頼性から考えれば、複数のRF周波数に適応する一つの単一マッチングネットワークがもっと好ましいし、且つこのような設置はRF結合の効率を損なうこともない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するための手段は本発明のいくつかの側面と特徴に関する基本的な理解を提供する。この内容は本発明についての突き詰めた概要ではなく、それは本発明の鍵/重要な要素或いは本発明の範囲を限定することを意図していない。その唯一の目的は単に簡略化した形式で、本発明のいくつかの概念を提供することだけであり、これをその後の論述のより詳しい記述の序文とする。
【００１０】
本発明は、選択的に二つの周波数のうちの任意の周波数にRFパワーを提供してプラズマ負荷にマッチングさせるための、少なくとも前記二つの周波数の入力に適応する単一マッチングネットワークを提供し、前記単一マッチングネットワークは、マルチ周波数入力に接続される入力端子と前記プラズマ負荷に接続される出力端子を含み、前記入力端子と出力端子との間には互いに直列接続されるコンデンサー及びインダクタンスを含み、且つ前記コンデンサーとインダクタンスがブランチ電路を構成し、前記コンデンサーの容量値はC0であり、前記インダクタンスのインダクタンス値はL0であり、ここで、前記容量値C0と前記インダクタンス値L0が以下の関係
jω1L0+1/jω1C0=jy1
jω2L0+1/jω2C0=jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2で、前記f1とf2がそれぞれ前記二つの周波数の大きさで、y1は周波数f1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、y2は周波数f2でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスである。）を満足させる。
【００１１】
前記マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前記各項目の任意の組合せ及び変形である。
【００１２】
前記単一マッチングネットワークの入力端子は単一RFパワー供給装置と接続され、前記単一のRFパワー供給装置は、ある特定の期間で周波数ｆ1又はｆ2のうちの一つを選択的に出力する。
【００１３】
前記プラズマ負荷はプラズマ処理室である。
前記プラズマ処理室は上部電極と下部電極を含み、前記単一マッチングネットワークの出力端子は前記上部電極或いは下部電極と接続される。
【００１４】
前記マッチングネットワークは前記ブランチ電路とアースとの間に接続される一つの可変コンポーネントを更に含む。
【００１５】
前記可変コンポーネントは可変コンデンサー又は可変インダクタンス或いは可変コンデンサーと可変インダクタンスの組合せである。
【００１６】
本発明は、少なくとも二つの周波数f1又はf2のうちの一つをプラズマ処理室の電極に切り替え可能に結合して接続させるためのRFパワーサプライヤーシステムを更に提供し、前記RFパワーソースシステムには、
前記周波数ｆ1又はｆ2のうちの一つを選択的に出力するためのRFパワーサプライヤー装置と、
前記RFパワーサプライヤー装置に接続される入力端子と前記電極に接続される出力端子を有し、容量値がC0であるコンデンサー及びインダクタンス値がL0であるインダクタンスを含み、前記コンデンサーとインダクタンスは互いに直列接続されてブランチ電路を構成する、マッチングネットワークと、を含み、
ここで、前記容量値C0と前記インダクタンス値L0は以下の関係
jω1L0+1/jω1C0=jy1
jω2L0+1/jω2C0=jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2で、前記f1とf2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、y1は周波数f1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、y2は周波数f2でマッチング状態になるのに必要する前記ブランチ電路のインピーダンスである。）を満足させる。
【００１７】
前記マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は上述の各項目の任意の組合せおよび変形である。
前記電極は前記プラズマ処理室の上部電極或いは下部電極である。
前記ＲＦパワーサプライヤーシステムは前記ブランチ電路とアースとの間に接続する可変コンポーネントを更に含む。
【００１８】
更に、本発明はRFエネルギーを、周波数f1又は周波数f2で動作するパワー出力を選択的に提供することができるRFパワーサプライヤー装置からプラズマ負荷に結合させるためのマッチングネットワークの構築方法も提供し、前記方法には以下の工程が含まれ、
以下の公式に基づいて前記マッチングネットワークにおけるコンデンサーとインダクタンスを選択し、前記コンデンサーとインダクタンスは互いに直列接続されてブランチ電路を構成し、前記コンデンサーの容量値はC0で、前記インダクタンスのインダクタンス値はL0であり、
jω1L0+1/jω1C0=jy1
jω2L0+1/jω2C0=jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2で、前記f1とf2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、y1は周波数f1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、y2は周波数f2でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスである。）、
前記コンデンサーと前記インダクタンスを直列接続させて前記マッチングネットワークを取得し、且つ前記マッチングネットワークを前記RFパワーサプライヤー装置と前記プラズマ負荷との間に直列接続する。
前記マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前記各項目の任意の一種の組合せおよび変形に構築される。
【００１９】
更に、本発明は、選択的に二つの周波数のうちの任意の周波数にRFパワーを提供してプラズマ負荷にマッチングさせるための、少なくとも前記二つの周波数の入力に適応する単一マッチングネットワークも提供し、
前記単一マッチングネットワークは、マルチ周波数入力に接続される入力端子と前記プラズマ負荷に接続される出力端子を含み、前記入力端子と出力端子との間には互いに直列接続されるコンデンサー及びインダクタンスが含まれ、且つ前記コンデンサーとインダクタンスはブランチ電路を構成し、前記コンデンサーの容量値はC４で、前記インダクタンスのインダクタンス値はL４であり、ここで、前記容量値C４と前記インダクタンス値L４は以下の関係
1/jω1L4+jω1C4=1/jy1
1/jω2L4+jω2C4=1/jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2で、前記f1とf2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、y1は周波数f1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、y2は周波数f2でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスである。）を満足させ、
前記マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前記各項目の任意の組合せおよび変形である。
【００２０】
前記単一マッチングネットワークの入力端子は単一RFパワー供給装置と接続され、前記単一RFパワー供給装置は、ある特定の期間で周波数ｆ1又はｆ2のうちの一つを選択的に出力する。
前記プラズマ負荷はプラズマ処理室である。
前記プラズマ処理室は上部電極と下部電極を含み、前記単一マッチングネットワークの出力端子は前記上部電極或いは下部電極と接続される。
【００２１】
更に、本発明は、少なくとも二つの周波数ｆ1又はｆ2のうちの一つをプラズマ処理室の電極に切り替え可能的に結合して接続させるためのRFパワーサプライヤーシステムも提供し、前記RFパワーサプライヤーシステムは、
前記周波数ｆ1又はｆ2のうちの一つを選択的に出力するためのRFパワーサプライヤー装置と、
前記RFパワーサプライヤー装置に接続される入力端子と前記電極に接続される出力端子を有し、容量値がC４であるコンデンサー及びインダクタンス値がL４であるインダクタンスを含み、前記コンデンサーとインダクタンスは互いに並列接続され、且つ互いに並列接続される前記コンデンサーとインダクタンスはブランチ電路を構成する、マッチングネットワークとを含み、
前記容量値C4とインダクタンス値L4は以下の関係
1/jω1L4+jω1C4=1/jy1
1/jω2L4+jω2C4=1/jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2で、前記f1とf2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、y1は周波数f1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、y2は周波数f2でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスである。）を満足させ、
前記マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前記各項目の任意の組合せおよび変形である。
前記電極は前記プラズマ処理室の上部電極或いは下部電極である。
【００２２】
更に、本発明は、RFエネルギーを、周波数f1又は周波数f2で動作するパワー出力を選択的に提供することができるRFパワーサプライヤー装置からプラズマ負荷に結合させるためのマッチングネットワークの構築方法も提供し、前記方法には以下の工程が含まれ、
以下の式に基づいて前記マッチングネットワークにおけるコンデンサーとインダクタンスを選択し、前記コンデンサーとインダクタンスは互いに並列接続されてブランチ電路を構成し、前記コンデンサーの容量値はC4で、前記インダクタンスのインダクタンス値はL4であり、
1/jω1L4+jω1C4=1/jy1
1/jω2L4+jω2C4=1/jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2で、前記f1とf2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、y1は周波数f1でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスであり、y2は周波数f2でマッチング状態になるのに必要な前記ブランチ電路のインピーダンスである。）、
前記コンデンサーと前記インダクタンスを並列接続させて前記マッチングネットワークを取得し、且つ前記マッチングネットワークを前記RFパワーサプライヤー装置と前記プラズマ負荷との間に直列接続する。
【００２３】
前記マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前記各項目の任意の組合せおよび変形に構築される。
前記方法は、可変コンデンサー又は可変インダクタンスをアースと前記マッチングネットワークとの間に接続することを更に含む。
前記周波数f1又はf2は、2MHz 、13.56MHz、27 MHz、60 MHz、100 MHz及び120 MHzの周波数から選択される一種である。
【００２４】
下記図面は本明細書の一部を成し、明細書の記載とともに例を挙げて本発明の好ましい実施例を説明し、本発明の原理と利点を解釈するために用いる。前記図面は図示の方式で本発明の一つの具体的な実施例の主な技術特徴を示す。なお、図面は縮尺に基づいて描画したものではなく、実施例の各技術特徴又は記述する原理の比率に基づいて製図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】既存技術のマルチ周波数プラズマ処理室の構造略図であり、ここで、プラズマ処理室は一つのRFバイアスパワー発生器と二つのRFソースパワー発生器を有する。
【図２】既存技術のマルチ周波数プラズマ処理室の構造略図であり、ここで、プラズマ処理室は一つのRFソースパワー発生器と一つの切り替え可能なRFバイアスパワー発生器を有する。
【図３】本発明の一つの具体的実施例によるプラズマ処理室の構造略図であり、ここで、一つの単一マッチングネットワークHF1は任意の切り替え可能なRFソースパワーへRFマッチングを提供することに用いられる。
【図４】一つのスミスチャート（Smith Chart）であり、第一周波数（60MHz）でどのようにマッチングを形成するかを示す。
【図５】一つのスミスチャートであり、第二周波数（120MHz）でどのようにマッチングを形成するかを示す。
【図６】本発明の提供する第一周波数（60MHz）と第二周波数（120MHz）にマッチングできる単一マッチングネットワークであり、それはL型マッチングネットワークである。
【図７】本発明の一つの具体的実施例を示し、ここで、単一マッチングネットワークLF1は切り替え可能な複数のバイアス周波数の中の任意の一つにマッチングすることに用いられ、もう二つのマッチングネットワークHF1とHF2は切り替え可能な複数のソース周波数の中の任意の一つにマッチングすることに用いられる。
【図８】本発明の周波数f１又はf２にマッチングできるもう一種の単一マッチングネットワークの実施例を示し、それはＴ型マッチングネットワークである。
【図９】本発明の周波数f１又はf２にマッチングできるもう一種の単一マッチングネットワークの実施例を示し、それはπ型マッチングネットワークである。
【図１０】本発明の周波数f１又はf２にマッチングできるもう一種の単一マッチングネットワークの実施例を示し、それはＬ型マッチングネットワークであり、ここで、コンデンサーとインダクタンスは並列接続される。
【図１１】本発明の周波数f１又はf２にマッチングできるもう一種の単一マッチングネットワークの実施例を示し、それはＴ型マッチングネットワークであり、ここで、コンデンサーとインダクタンスは並列接続される。
【図１２】本発明の周波数f１又はf２にマッチングできるもう一種の単一マッチングネットワークの実施例を示し、それはπ型マッチングネットワークであり、ここで、コンデンサーとインダクタンスは並列接続される。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図３は本発明の一つの具体的実施例によるプラズマ処理室の略図を示し、ここで、単一マッチングネットワークHF1は複数の切り替え可能なRFソースパワーのうちの何れかの一つへRFマッチングを提供することに用いられる。図３に示すように、プラズマ処理室は切り替え可能なRFバイアスパワー（switchable RF bias power）と切り替え可能なRFソースパワー（switchable RF source power）を有する。本実施例の中で、第一のRFバイアスパワーの周波数は0.5MHz−10MHzに設置され、第二のRFバイアスパワーの周波数は10MHz−30MHzに設置される。同様に、第一のRFソースパワーの周波数は40 MHz−100MHzに設置され、例えば60 MHzであり、第二のRFソースパワーの周波数は80 MHz−200MHzに設置され、例えば120 MHzである。このようなプラズマ処理室はプラズマ密度とイオンエネルギー制御をよりよく実現することができ、これによって適応性が増強される。図３の左部分には切り替え可能な複数のRFバイアスパワー（即ち、低周波数部分）を提供するためのコンポーネント300を示し、図３の右部分には切り替え可能な複数のRFソースパワー（即ち、高周波数部分）を提供するためのコンポーネント310を示す。図面の太字の矢印は既知の任意の従来の方式でRFバイアスパワーとソースパワーを前記プラズマ処理室へ結合させることを模式的に示し、これらの方式には容量結合、インダクタンス結合、スパイラルカップリングなどを含む。
【００２７】
本実施例において、単一RFパワー供給装置300と310は複数の利用可能な周波数の中の一つの生成に用いられ、本実施例では二つの利用可能な周波数のうちの一つの生成に用いられる。理解すべきことは、このようなRFパワー供給装置の構築にはさまざまな設計を使用することができ、それにより複数の利用可能な周波数を生成するが、ここで示す切り替え可能なRFバイアスパワー又は低周波数パワー発生器300は、複数の利用可能な周波数のうちの一つを有するRF信号を提供するダイレクトデジタル周波数シンセサイザ（direct digital frequency synthesizer, DDS）302を含む。設計の選択に基づいて、前記RF信号はその後一つのブロードバンドアンプ（wide band amplifier）又は二つのナローバンドアンプ（narrow band amplifiers）で増幅段（amplification stage）304により増幅される。前記増幅段304の出力はスイッチ305に接続され、それはダイレクトデジタル周波数シンセサイザ（DDS）302の周波数出力に基づき、当該信号を低周波フィルター（ＬＦ1フィルター）306に接続させるか低周波フィルター（ＬＦ2フィルター）308に接続させる。前記パワー発生器300の出力はスイッチ311の入力端子に接続され、前記スイッチ311はマッチングネットワークＬＦ１とＬＦ２の間で任意に切り替え接続できる。この構造に基づき、マッチングネットワークＬＦ１は二つの切り替え可能な周波数のうちの一つでパワーを伝送するように最適化してもよく、マッチングネットワークＬＦ２は二つの切り替え可能な周波数のうちのもう一つの周波数でパワーを伝送するように最適化してもよい。前記マッチングネットワークの一つの出力は前記プラズマ処理室に印加される。
【００２８】
本実施例では、前記RFソースパワー又は切り替え可能なRFパワー発生器310は複数の利用可能な周波数のうちの一つを生成することに用いられる。一種の実施方式として、それは前記発生器300の“ミラー”（鏡像）であってもよく、複数の利用可能な周波数のうちから選択した周波数を有するRF信号を提供するダイレクトデジタル周波数シンセサイザ（DDS）312を含む。前記信号はデザインの選択に基づいて、一つのブロードバンドアンプ又は二つのナローバンドアンプで、増幅段314により増幅される。前記増幅段314の出力端子は前記スイッチ315に接続され、それはDDS312の周波数出力に基づき、当該信号を高周波フィルター（ＨＦ1フィルター）316又は高周波フィルター（ＨＦ２フィルター）318の中の任意の一つに接続させる。パワー発生器310の出力周波数と関係なく、前記パワー発生器310の出力は単一マッチングネットワークＨＦ１に接続される。前記マッチングネットワークＨＦ１の出力端子は前記プラズマ処理室に接続される。
【００２９】
理解すべきことは、図３の中で前記バイアス周波数の部分は二つのマッチングネットワークＬＦ１とＬＦ２を有するように図示され、ソース周波数の部分はただ一つのマッチングネットワークＨＦ１を有するように図示されているが、これは例を通して本発明の特徴を強調するためだけである。つまり、上述の特定の構造配置は二つのマッチングネットワーク又は一つの単一マッチングネットワークの利用の異なる点を明確化させることに役立つ。しかし、実際の適用では、バイアスパワー部分はソースパワー部分を模倣するように設置されてもよく、即ち、それは本発明の精神に基づいて一つの単一マッチングネットワークだけを有するように設置されてもよい。同様に、本発明の精神に基づいて、単一マッチングネットワークを構築して切り替え可能なバイアスパワーのために動作し、一つの単一ソースパワーだけを利用してもよい。逆に、単一マッチングネットワークを構築して切り替え可能なソースパワーのために動作し、一つの単一バイアスパワーだけを利用してもよい。
【００３０】
図３に示すように、本発明の一つの実施例として、一つの単一マッチングネットワークＨＦ１は二つの高周波RFソースパワーのために動作することに用いられる。本発明の特徴に基づき、前記単一マッチングネットワークＨＦ１は切り替え可能な複数の周波数のうちの何れかの一つの周波数に対する効率的なエネルギー結合が実現することができるように設置される。以下ではこのような単一マッチングネットワークＨＦ１をどうように設置するのを解釈する。
【００３１】
目標周波数がf１（例えば、60 MHz）とf２（例えば、120MHz）であると仮設し、図4と図5を参照し、図4は一つのスミスチャート（Smith Chart）で、目標周波数f1（60MHz）でいかにマッチングを形成するかを示し、図5は一つのスミスチャート（Smith Chart）で、目標周波数f2（120MHz）でいかにマッチングを形成するかを示す。周波数がf1の条件で、当該単一マッチングネットワークＨＦ１は一つの直列ブランチ電路Ｓと一つの並列ブランチ電路Ｐ（図6に示すように）を有し、その中で直列ブランチ電路Ｓの目標インピーダンスはj*y1であり、周波数がf2の条件で、当該単一マッチングネットワークＨＦ１は一つの直列ブランチ電路Ｓと一つの並列ブランチ電路Ｐを有し、その中で直列ブランチ電路Ｓの目標インピーダンスはj*y２である。一種の実施方式として、当該マッチングネットワークＨＦ１の直列ブランチ電路Ｓには前記パワーをマッチングするための互いに直列接続される一つのコンデンサー素子と一つのインダクタンス素子を有し、その容量値とインダクタンス値はそれぞれC0とL0である。周波数ｆ1とｆ2のインピーダンスマッチングの要求を満足させるために、C0とL0の値は以下の公式を満足させるように設置すべきである、
jω1L0+1/jω1C0=jy1
jω2L0+1/jω2C0=jy2
ここで、ω1 = 2πf1，ω2 = 2πf2である。
【００３２】
二つの異なる周波数ｆ1とｆ2で動作できる一つの単一マッチングネットワークＨＦ１のパラメーターをいかに設定するのかを明快にするためには、図3に示す具体的実施例の高周波部分を参照されたい。目標周波数がf1=60 MHz、f2=120MHzであると仮設する。周波数f1では、単一マッチングネットワークＨＦ１は一つの直列ブランチ電路Ｓと一つの並列ブランチ電路Ｐを有し、その中で直列ブランチ電路Ｓの目標インピーダンスはj*y1であり、周波数f2では、単一マッチングネットワークＨＦ１は一つの直列ブランチ電路Ｓと一つの並列ブランチ電路Ｐを有し、その中で直列ブランチ電路Ｓの目標インピーダンスはj*y２である。図3で示す具体的実施例から分かるように、C0とL0の値は、
jω1L0+1/jω1C0=jy1
jω2L0+1/jω2C0=jy2
（ここで、ω1 = 2πf1，ω2 = 2πf2である。）を満足させるべきである。
【００３３】
このように、前記単一マッチングネットワークＨＦ１の部分がｆ1とｆ2のマッチング条件を満たすように、Ｃ0とＬ0の値を確定しなければならない。図4を参照されたい。周波数が60 MHzである時に負荷インピーダンスがZL60=21.9+164.0*iだと仮定する。一種の実施例として、当該単一マッチングネットワークＨＦ１がＬ型マッチングネットワークとして設計されていると仮定すると、それは直列ブランチ電路ＳにおけるコンデンサーCs60=19pfと並列ブランチ電路ＰにおけるコンデンサーCp60=60pfが必要になる。なお、y1=1/ω1Cs60=-139.6Ωである。図5を参照されたい。周波数が120 MHzである時に負荷インピーダンスがZL120=3.3+25.4*iだと仮定すると、Ｌ型マッチングは直列ブランチ電路ＳにおけるコンデンサーCs120=102pfと並列ブランチ電路ＰにおけるコンデンサーCp120=100pfが必要となり、従ってy2=1/ω2Cs120=-13.0Ωである。以下の方程式を解くと、
jω1L0+1/jω1C0=jy1 =-139.6*jΩ
jω2L0+1/jω2C0=jy2 =-13.0*jΩ
（ここで、ω1 = 2πf1，ω2 = 2πf2である）
L0 =100nH，C0 =15pfが得られる。
【００３４】
なお、本発明の方法を利用すれば、図6に示すような単一マッチングネットワーク800が構築でき、それはＬ型で、一つのインダクタンス値L0が100 nHであるインダクタンスと容量値C0が15pfであるコンデンサーが直列ブランチ電路Ｓに直列接続されている一つの可変コンデンサーＣｐは並列ブランチ電路Ｐに接続され、60 MHzのときには60pfに設定され、120 MHzのときには100pfに設定される。このように、図６で示す一つの単一マッチングネットワークは切り替え可能な二つの周波数を有するシステムに使用される。
【００３５】
図６に示す可変コンデンサーＣｐは一種の可変コンポーネント又は調整可能なコンポーネントであり、前記直列ブランチ電路Ｓとアースとの間に接続され、その値は単一マッチングネットワーク800の異なる周波数ｆ1とｆ2でマッチングするという要求を満足させるように調整することができる。前記可変コンデンサーＣｐの接続関係には幾つの変種があってもよく、例えば、前記可変コンデンサーＣｐはアースと以下の各項目における一項目、即ち前記マッチングネットワーク800の入力端子、前記コンデンサーとインダクタンスとの間の中点、或いは前記マッチングネットワーク800の出力端子、の間に接続することができる。さらに、本発明の単一マッチングネットワークはＬ型、π型又はＴ型、又は前記Ｌ型、Ｔ型、π型の中の任意の二種の組合せ或いは組み合わせの変形（後で詳細に記述する）であってもよいので、可変コンデンサーＣｐが前記直列ブランチ電路Ｓの一つの端子への接続にも相応した接続方式があってもよい、その接続方式は当業者にとっては周知のことであり、ここでは詳しく述べない。理解すべきことは、当該可変コンポーネントは一つの可変コンデンサーでもよく、一つのインダクタンスでもよく、又は可変コンデンサーとインダクタンスの組合せでもよいことである。
【００３６】
上述のように、本発明は図3で示す具体的実施例に限定されない。当業者は本発明の精神に基づき、一つの単一マッチングネットワークを設計することで任意の切換え可能な周波数にRFマッチングを提供することができるができる。図7は他の具体的実施例を示し、その中で、プラズマ処理室は切換え可能なRFバイアスパワーと切換え可能なRFソースパワーを含む。前記RFソースパワー部分の構造は図3に示すようなバイアスパワー部分に類似し、つまり、二つのマッチングネットワークＨＦ1とＨＦ２を有し、各RF周波数は一つのマッチングネットワークに適合して協調して作用する。しかし、図３の中のRFバイアスパワー部分又は低周波数パワー部分は本発明の方法により設置したものである。切換え可能なパワー発生器700は一つの単一マッチングネットワークＬＦ１と接続される。前記パワー発生器700はRF信号を提供するための一つのダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）702を含み、当該RF信号の周波数は使用できる幾つの周波数から選択した周波数である。その後、設計の選択に基づいて、増幅段704は一つのブロードバンドアンプ又は二つのナローバンドアンプを利用して前記RF信号を増幅させる。前記増幅段704の出力端子はスイッチ705に接続され、ダイレクトデジタル周波数シンセサイザ（ＤＤＳ）702の周波数出力に基づいて、当該RF信号を低周波フィルター（ＬＦ1フィルター）706に接続するか、又は低周波フィルター（ＬＦ２フィルター）708に接続する。前記パワー発生器700の出力端子は一つの単一マッチングネットワークＬＦ１と接続される。前記単一マッチングネットワークＬＦ１のコンデンサー素子とインダクタンス素子のパラメーター値の選択方法は前述の高周波数部分の相応するパラメーター値の選択方法と同じである。前記単一マッチングネットワークＬＦ１の出力端子は前記プラズマ処理室に接続される。
【００３７】
前述のように、図６に示す本発明の単一マッチングネットワークはＬ型であり、それは互いに直列接続されるコンデンサーC0とインダクタンスL0を含む。理解すべきことは、本発明の単一マッチングネットワークは図６に示すマッチングネットワークの各種の等価変形、例えば図６に示すＬ型を、π型かＴ型、又は前述のＬ型、Ｔ型、π型の中の任意の二種の組合せか組合せの変形に変形させたもの、であってもよい。
【００３８】
例えば、図8は本発明の単一マッチングネットワークに基づくもう一つの実施例を示し、当該単一マッチングネットワーク820はＴ型マッチングネットワークであり、切り替え可能なバイアス周波数f1又はf2の中の任意の一つのためにインピーダンスマッチングを提供することに用いられる。当該マッチングネットワーク820では、インダクタンスＬとコンデンサーＣの値はともに二つの特定周波数f1とf2の時のインピーダンスのマッチングの要求、つまり周波数がf1の時に直列ブランチ電路S１のインピーダンスyf1−1、直列ブランチ電路S2のインピーダンスyf1−2と周波数がf2の時に直列ブランチ電路S１のインピーダンスyf2−1、直列ブランチ電路S2のインピーダンスyf2−2  のマッチングの要求を満足させるべきである。このようなマッチングネットワークの設置は前述の図６に示すＬ型ネットワークの設置過程と類似する。もし周波数がf1の時には、負荷インピーダンスはZf1である。Ｔ型マッチングは直列ブランチ電路S1のインダクタンスLs1f1、直列ブランチ電路S2のインダクタンスLs2f1と並列ブランチ電路ＰのコンデンサーCpf1が必要となる。なお、yf1_1=ω1Ls1f1、 yf1_2=ω1Ls2f1である。周波数がf2の時に負荷インピーダンスはZf２である。Ｔ型マッチングは直列ブランチ電路S1のインダクタンスLs1f２、直列ブランチ電路S2のインダクタンスLs2f２と並列ブランチ電路ＰのコンデンサーCpf2が必要となる。なお、yf2_1=ω2Ls1f2、 yf2_2=ω2Ls2f2である。次の二つの方程式をそれぞれ解くと、
jω1L1+1/jω1C1=jyf1_1
jω2L1+1/jω2C1=jyf2_1
及び
jω1L2+1/jω1C2=jyf1_2
jω2L2+1/jω2C2=jyf2_2
（ここで、ω1 = 2πf1，ω2 = 2πf2である。）であり、直列ブランチ電路S1でのL1, C1と直列ブランチ電路S２でのL２, C２の値を得ることができる。
【００３９】
図９は本発明の単一マッチングネットワークに基づくもう一つの実施例を示し、当該単一マッチングネットワーク830はπ型マッチングネットワークであり、切り替え可能なソース周波数f1又はf2の中の任意の一つのためにインピーダンスマッチングを提供することに用いられる。類似的に、もし周波数がf1であれば負荷インピーダンスはZf1である。π型マッチングは直列ブランチ電路SにおけるインダクタンスがLf1で、並列ブランチ電路Ｐ1におけるコンデンサーはCp1-f1であり、及び並列ブランチ電路Ｐ2におけるコンデンサーがCp2-f1であることが必要であり、ここで、yf1=ω1Lf1である。周波数がf2である時には負荷インピーダンスはZf２である。π型マッチングは直列ブランチ電路SにおけるインダクタンスがLf２で、並列ブランチ電路Ｐ1におけるコンデンサーがCp1-f２で、及び並列ブランチ電路Ｐ2におけるコンデンサーがCp2-f２であることが必要であり、なお、yf２=ω２Lf２である。次の方程式を解くと、
jω1L3+1/jω1C3=jyf1
jω2L3+1/jω2C3=jyf2
（ここで、ω1 = 2πf1，ω2 = 2πf2である。）
それによりL３、 C３の値を得ることができる。
【００４０】
図１０、１１及び１２では本発明の周波数f1又はf2にマッチングできる他の単一マッチングネットワークの実施例変形を示す。これらと前述の図６、図８及び図９に示すマッチングネットワークとの相違点は、図６、図８及び図９に示すマッチングネットワークにおけるコンデンサー及びインダクタンスが直列接続され、図１０、図１１及び図１２に示すマッチングネットワークにおけるコンデンサー及びインダクタンスが並列接続されることである。
【００４１】
図１０に示すように、図の中でインダクタンスL４とコンデンサーC４は並列接続され、且つマッチングネットワークはＬ型である。周波数がf1である時には負荷インピーダンスはZf１である。Ｌ型マッチングは直列ブランチ電路SにおけるインダクタンスLf１と並列ブランチ電路ＰにおけるコンデンサーCf１が必要であり、ここで、yf１=ω１Lf１である。周波数がf2である時には負荷インピーダンスはZf２である。L型マッチングは直列ブランチ電路SにおけるインダクタンスLf２、及び並列ブランチ電路ＰにおけるコンデンサーCf２が必要であり、ここで、yf２=ω２Lf２である。コンデンサーC4の値とインダクタンスＬ4の値は以下の公式が満足できるように設置すべきである。
1/jω1L4+jω1C4=1/jyf1
1/jω2L4+jω2C4=1/jyf2
（ここで、ω1 = 2πf1，ω2 = 2πf2である。）
これによりL４、C４の値を得ることができる。
【００４２】
図11に示すように、図の中でインダクタンスL５とコンデンサーC５は並列接続され、L６とC６が並列接続され、且つマッチングネットワークはＴ型である。もし周波数がf1である時には負荷インピーダンスはZf１である。Ｔ型マッチングは直列ブランチ電路S１におけるインダクタンスがLs1f1であり、直列ブランチ電路S２におけるインダクタンスがLs2f1であり、及び並列ブランチ電路ＰにおけるコンデンサーがCpf1であることが必要である。なお、yf1_1=ω1Ls1f1, yf1_2=ω1Ls2f1である。周波数がf2である時には負荷インピーダンスはZf２である。Ｔ型マッチングは直列ブランチ電路S１におけるインダクタンスがLs1f２であり、直列ブランチ電路S２におけるインダクタンスがLs2f２であり、及び並列ブランチ電路ＰにおけるコンデンサーがCpf２であることが必要である。なお、yf2_1=ω2Ls1f2, yf2_2=ω2Ls2f2である。コンデンサーC５の値とインダクタンスＬ５の値は以下の公式が満足できるように設置すべきである。
1/jω1L5+jω1C5=1/jyf1_1
1/jω2L5+jω2C5=1/jyf2_1
コンデンサーC６の値とインダクタンスＬ６の値は以下の公式が満足できるように設置すべきである。
1/jω1L6+jω1C6=1/jyf1_2
1/jω2L6+jω2C6=1/jyf2_2
（ここで、ω1 = 2πf1，ω2 = 2πf2である。）
これによりL５、C５及びL６、C６の値を得ることができる。
【００４３】
図１２に示すように、図の中でインダクタンスL７とコンデンサーC７は並列接続され、且つマッチングネットワークはπ型である。周波数がf1である時には負荷インピーダンスはZf１である。π型マッチングは直列ブランチ電路SにおけるインダクタンスLf１、並列ブランチ電路Ｐ１におけるコンデンサーCp1-f1および並列ブランチ電路Ｐ２におけるコンデンサーCp２-f1が必要である。ここで、yf１=ω１Lf１である。周波数がf2である時には負荷インピーダンスはZf２である。π型マッチングは直列ブランチ電路SにおけるインダクタンスLf２、並列ブランチ電路Ｐ１におけるコンデンサーCp1-f２および並列ブランチ電路Ｐ２におけるコンデンサーCp２-f２が必要である。ここで、yf２=ω２Lf２である。コンデンサーC７の値とインダクタンスＬ７の値は以下の公式が満足できるように設置すべきである。
1/jω1L7+jω1C7=1/jyf1
1/jω2L7+jω2C7=1/jyf2
（ここで、ω1 = 2πf1，ω2 = 2πf2である。）
これによりL７、C７の値を得ることができる。
【００４４】
また、本発明の発明精神及び実質に基づき、本発明はマッチングネットワークの構築方法を更に提供し、前記マッチングネットワークはRFエネルギーをRFパワーサプライヤー装置からプラズマ処理室に結合させることに用いられ、前記RFパワーサプライヤー装置は選択的に周波数f1又はf2で動作する出力パワーを提供することができ、前記方法には以下のステップ：
以下の公式：
jω1L0+1/jω1C0=jy1
jω2L0+1/jω2C0=jy2
（ここで、ω1 = 2πf1，ω2 = 2πf2、前記ｆ1とｆ2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、ｙ1は周波数ｆ1でマッチング状態になるのに必要なブランチ電路のインピーダンスであり、ｙ２は周波数ｆ２でマッチング状態になるのに必要なブランチ電路のインピーダンスである。）
に基づき前記マッチングネットワークにおけるコンデンサーとインダクタンスを選択すること（前記コンデンサーとインダクタンスは互いに直列接続して前記ブランチ電路を構成し、前記コンデンサーの容量値はＣ0で、前記インダクタンスのインダクタンス値はＬ0である）と、
前記コンデンサーと前記インダクタンスを直列接続させて前記マッチングネットワークを取得し、且つ前記マッチングネットワークを前記RFパワーサプライヤー装置と前記プラズマ負荷との間に直列接続させること、
を含む。
【００４５】
前記マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前述の各項目の任意の一種の組合せ及び変形に構築されてもよい。
【００４６】
本発明では、本明細書で記述したすべての実施例を含み、前記周波数ｆ1又はｆ2は任意の一種の周波数であってもよく、好ましくは、2MHz、13.56 MHz、 27MHz、60 MHz、100 MHz 及び120MHzの周波数から選出される一種であってもよい。
【００４７】
更に、前述の方法は、マッチングネットワークが異なる周波数ｆ1とｆ2でマッチングの要求を満足させるように、可変コンポーネントを前記ブランチ電路とアースとの間に接続することを含む。当該可変コンポーネントは可変コンデンサーでもよく、可変インダクタンスでもよく、又は可変コンデンサーと可変インダクタンスの組合せでもよい。
【００４８】
更に、本発明の発明精神と実質に基づき、本発明はRFエネルギーをRFパワーサプライヤー装置からプラズマ負荷へ結合させるためのマッチングネットワークの構築方法を更に提供し、前記RFパワーサプライヤー装置は周波数f1又はf2で動作するパワー出力を選択的に提供することができ、前記方法は、以下のステップ：
以下の公式：
1/jω1L4+jω1C4=1/jy1
1/jω2L4+jω2C4=1/jy2
（ここで、ω1 = 2πf1、ω2 = 2πf2、前記ｆ1とｆ2はそれぞれ前記二つの周波数の大きさであり、ｙ1は周波数ｆ1でマッチング状態になるのに必要なブランチ電路のインピーダンスであり、ｙ２は周波数ｆ２でマッチング状態になるのに必要なブランチ電路のインピーダンスである。）、
に基づき前記マッチングネットワークにおけるコンデンサーとインダクタンスを選択すること（前記コンデンサーとインダクタンスは互いに並列接続されて前記ブランチ電路を構成し、前記コンデンサーの容量値はC４で、前記インダクタンスのインダクタンス値はL4である）と、
前記コンデンサーと前記インダクタンスを並列接続させて前記マッチングネットワークを取得し、且つ前記マッチングネットワークを前記RFパワーサプライヤー装置と前記プラズマ負荷との間に直列接続させること、
を含む。
【００４９】
前記マッチングネットワークはＬ型又はＴ型又はπ型ネットワーク、又は前述の各項目の任意の一種の組合せ及び変形として構築することができる。
【００５０】
前記周波数ｆ1又はｆ2は任意の一種の周波数であってもよく、好ましくは、2MHz、13.56 MHz、 27MHz、60 MHz、100 MHz 及び120MHzの周波数から選出される一種であってもよい。
【００５１】
更に、前述の方法には、マッチングネットワークが異なる周波数ｆ1とｆ2でマッチングの要求を満足させるように、可変コンポーネントを前記ブランチ電路とアースとの間に接続することを更に含む。当該可変コンポーネントは可変コンデンサー、可変インダクタンス、又は可変コンデンサーと可変インダクタンスの組合せであってもよい。
【００５２】
最後に、理解すべきことは、ここで記述した工程と技術は任意の特定のデバイスと直接関連せず、任意の適切なコンポーネントの組合せで実現することができることである。また、本発明で提示した内容に基づいて、各種の一般的なデバイスはいずれも適用することができる。専門のデバイスを作って本公開の前記方法と工程を実現することができ、且つ一定の利点も有する。本発明は具体的な実施形態を参照して記述し、そのすべては概念的な解釈であり限定的なものではない。異なるハード、ソフト及びファームウェアの組合せはいずれも本発明の実施に適用可能であることを、当業者は意識する。
【００５３】
本発明は具体的な実施形態を参照して記述しているが、そのすべては概念的なもので、限定的なものではない。多くの異なるハード、ソフト及びファームウェアの組合せはいずれも本発明の実施に適用可能であることを、当業者は理解すべきである。なお、当業者にとって、本発明のここで公開する明細書と実施例を通して、本発明の他の実施方式は自明である。本文で記述した異なる側面及び/又はコンポーネントはプラズマ処理室の関係の既存技術において、単一又は任意の組合せの方式で使用することができる。明細書と図面の中に説明した特徴及び実施形態はただ例示的なものと理解すべきであり、本発明の本当の保護範囲と精神は以下の特許請求の範囲より定義されるものである。
【符号の説明】
【００５４】
100  プラズマ処理室
105  上部電極
110  下部電極
125  RFバイアスパワー供給器
130、135  RFソースパワー供給器
140、145、150  マッチングネットワーク
【図１】
2012074361.tif 000003
【図２】
2012074361.tif 000004
【図３】
2012074361.tif 000005
【図４】
2012074361.tif 000006
【図５】
2012074361.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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