(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体層と、前記強誘電体層に対して両側に位置する第一電極および第二電極を含み、
さらに第一電極および第二電極と絶縁して設置された第一制御電極および第二制御電極を含み、
前記第一制御電極および前記第二制御電極は、前記強誘電体層に電界を提供し、前記電界の電界強度を制御することで前記強誘電体層の誘電率を調整し、それによって前記第一電極と前記第二電極の間の容量値を調節し、
前記強誘電体層の少なくとも一部が、前記第一制御電極と前記第二制御電極の間の電界、および前記第一電極と前記第二電極の間の電界に同時に位置し、
前記第一電極および前記第一制御電極は、いずれも前記強誘電体層の上側に設置され、且つ、前記第一電極が左側に、前記第一制御電極が右側に位置し、
前記第二電極および前記第二制御電極は、いずれも前記強誘電体層の下側に設置され、且つ、前記第二電極が右側に、前記第二制御電極が左側に位置し、
前記第一制御電極と前記第二制御電極との、前記強誘電体層の上面が位置する平面への正投影は重ならず、
前記第一電極と前記第二電極との、前記強誘電体層の上面が位置する平面への正投影は重ならない
ことを特徴とする可変コンデンサ。
【請求項２】
前記第二制御電極の数が２つであり、前記第二電極は前記２つの前記第二制御電極の間に位置し、
前記第一電極の数が２つであり、前記第一制御電極は前記２つの前記第一電極の間に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の可変コンデンサ。
【請求項３】
前記第二制御電極と前記第一電極は対向して設置され、
前記第一制御電極と前記第二電極は対向して設置される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変コンデンサ。
【請求項４】
対向して設置された前記第二制御電極と前記第一電極との、前記強誘電体層上の正投影は完全に重なり合い、
対向して設置された前記第一制御電極と前記第二電極との、前記強誘電体層上の正投影は完全に重なり合う
ことを特徴とする請求項３に記載の可変コンデンサ。
【請求項５】
前記強誘電体層の材料は、ＢａＴｉＯ3、ＢａＯ−ＴｉＯ2、ＫＮｂＯ3、Ｋ2Ｏ−Ｎｂ2Ｏ5、ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｏ−Ｎｂ2Ｏ5、リン酸二水素カリウム、硫酸三グリシン、ロッシェル塩のうちの少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の可変コンデンサ。
【請求項６】
収集ユニットと、ＲＦ電源と反応チャンバとの間に直列接続される整合ネットワークと、制御ユニットと、を含むインピーダンス整合器であって、
前記整合ネットワークは、請求項１〜５のいずれか一項に記載の可変コンデンサを含み、且つ、前記第一電極と前記第二電極が整合ネットワークの回路に組み込まれ、前記第一制御電極と前記制御ユニットが電気的に接続され、前記第二制御電極が接地され、
前記収集ユニットは、前記ＲＦ電源と前記整合ネットワークとの間の伝送線路における電気信号を収集して、前記制御ユニットに送信し、
前記制御ユニットは、前記収集ユニットが収集した電気信号に基づいてインピーダンス整合演算を行い、演算結果に基づいて前記第一制御電極と前記第二制御電極の間に印加される電圧を制御して、前記第一電極と前記第二電極の間の容量値を調節する
ことを特徴とするインピーダンス整合器。
【請求項７】
ローパスフィルタをさらに含み、前記ローパスフィルタは前記制御ユニットと前記第一制御電極の間に設置される
ことを特徴とする請求項６に記載のインピーダンス整合器。
【請求項８】
前記可変コンデンサの数は複数であり、前記ローパスフィルタの数と前記可変コンデンサの数は等しく、且つ両者は一対一で対応して設置される
ことを特徴とする、請求項７に記載のインピーダンス整合器。
【請求項９】
ＲＦ電源と、反応チャンバと、前記ＲＦ電源と前記反応チャンバの間に直列接続されるインピーダンス整合器と、を含む半導体加工装置であって、
前記インピーダンス整合器には、請求項６または７に記載のインピーダンス整合器を用いる
ことを特徴とする半導体加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロエレクトロニクス加工技術分野に属し、具体的には、可変コンデンサ、インピーダンス整合器および半導体加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ技術は、半導体デバイスの製造技術分野において広く応用されている。プラズマス蒸着およびエッチングシステムにおいては、ＲＦ電源を用いて反応チャンバに向けてエネルギーを印加し、チャンバ内のプロセスガスを励起させてプラズマを生成する。プラズマには大量の電子、イオン、励起状態の原子、分子およびフリーラジカルなどの活性粒子が含まれ、これらの活性粒子が、チャンバ内に設置されプラズマ環境に曝露されている基板の表面で、様々な物理的、化学的反応を起こして基板表面を変化させることにより、エッチング、蒸着などのプロセスが行われる。
【０００３】
実際の運用においては、ＲＦ電源の出力インピーダンスは通常５０Ωである。反応チャンバにおいて、ＲＦ電源から最大の出力を得るとともに反応チャンバの反射電力を低減させるため、通常はＲＦ電源と反応チャンバの間にインピーダンス整合器が設けられ、ＲＦ電源の出力インピーダンスと負荷インピーダンスを整合させて、負荷インピーダンスを、インピーダンス整合器のインピーダンスと反応チャンバのインピーダンスの和に等しくするために用いられる。
【０００４】
図１は、従来のインピーダンス整合器を応用した半導体加工装置の原理ブロック図である。図１に示すように、インピーダンス整合器はＲＦ電源１０と反応チャンバ２０との間に直列接続されており、収集ユニット１、制御ユニット２、実行ユニット３、整合ネットワーク４を含む。収集ユニット１は、ＲＦ電源１０と整合ネットワーク４の間に直列接続され、自身が位置する伝送線路の電気信号（電圧Ｖおよび電流Ｉ）を収集して、制御ユニット２に送信する。整合ネットワーク４は、可変コンデンサＣ１、Ｃ２および固定インダクタンスＬを含む。実行ユニット３は、モータＭ１、Ｍ２を含む。制御ユニット２は収集ユニット１から送信された電気信号に基づいて、インピーダンス整合アルゴリズムにより可変コンデンサＣ１、Ｃ２の変化量を求め、当該変化量に応じてモータＭ１、Ｍ２の回動を制御することで、可変コンデンサＣ１、Ｃ２の機械調節端を連動させて、可変コンデンサＣ１、Ｃ２の容量値をそれぞれ調節することができる。つまり、インピーダンス整合器は自身のインピーダンスを調節することで、ＲＦ電源の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１に示すインピーダンス整合器を用いた場合、実際の運用において以下のような避けられない問題が存在する。すなわち、図１に示すインピーダンス整合器は、モータの回動によってコンデンサの容量値の大きさを変更するため、インピーダンス整合速度はモータの回動速度の制約を受け、一般的に整合速度が秒レベルにしかならず、ミリ秒レベルの整合速度を実現することは困難である。
【０００６】
本発明は、従来技術における技術的課題の少なくとも一つを解決することを目的とし、ミリ秒レベルあるいはさらに短い時間内で可変コンデンサの容量値の大きさを調節でき、それによってミリ秒レベルあるいはさらに短い時間での整合速度を達成する可変コンデンサおよびインピーダンス整合器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の一つを解決するために、本発明の提供する可変コンデンサは、強誘電体層と、前記強誘電体層に対して両側に位置する第一電極および第二電極を含み、さらに第一電極および第二電極と絶縁して設置された第一制御電極および第二制御電極を含み、前記第一制御電極および前記第二制御電極は、前記強誘電体層に電界を提供し、前記電界の電界強度を制御することで前記強誘電体層の誘電率を調整し、それによって前記第一電極と前記第二電極の間の容量値を調節する。
【０００８】
ここで、前記強誘電体層の少なくとも一部が、前記第一制御電極と前記第二制御電極の間の電界、および前記第一電極と前記第二電極の間の電界に同時に位置する。
【０００９】
ここで、前記第一電極および前記第一制御電極は、いずれも前記強誘電体層の上側に設置され、且つ、前記第一電極が左側に、前記第一制御電極が右側に位置し、前記第二電極および前記第二制御電極は、いずれも前記強誘電体層の下側に設置され、且つ、前記第二電極が右側に、前記第二制御電極が左側に位置し、前記第一制御電極と前記第二制御電極との、前記強誘電体層の上面が位置する平面への正投影は重ならない。
【００１０】
ここで、前記第二制御電極の数が２つであり、前記第二電極は前記２つの前記第二制御電極の間に位置し、前記第一電極の数が２つであり、前記第一制御電極は前記２つの前記第一電極の間に位置する。
【００１１】
ここで、前記第二制御電極と前記第一電極は対向して設置され、前記第一制御電極と前記第二電極は対向して設置される。
【００１２】
ここで、対向して設置された前記第二制御電極と前記第一電極との、前記強誘電体層上の正投影は完全に重なり合い、対向して設置された前記第一制御電極と前記第二電極との、前記強誘電体層上の正投影は完全に重なり合う。
【００１３】
ここで、前記第一電極と前記第二電極は、それぞれ前記強誘電体層の上側と下側に設置され、前記第一制御電極と前記第二制御電極は、それぞれ前記強誘電体層の左側と右側に設置される。
【００１４】
ここで、前記強誘電体層の材料は、ＢａＴｉＯ３、ＢａＯ−ＴｉＯ２、ＫＮｂＯ３、Ｋ２Ｏ−Ｎｂ２Ｏ５、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｏ−Ｎｂ２Ｏ５、リン酸二水素カリウム、硫酸三グリシン、ロッシェル塩のうちの少なくとも一つを含む。
【００１５】
他の一態様として、本発明の提供するインピーダンス整合器は、収集ユニットと、ＲＦ電源と反応チャンバとの間に直列接続される整合ネットワークと、制御ユニットとを含むインピーダンス整合器であって、前記整合ネットワークは、本発明の上記いずれか一項に記載の可変コンデンサを含み、且つ、前記第一電極と前記第二電極が整合ネットワークの回路に組み込まれ、前記第一制御電極と前記制御ユニットが電気的に接続され、前記第二制御電極が接地され、前記収集ユニットは、ＲＦ電源と整合ネットワークとの間の伝送線路における電気信号を収集して、前記制御ユニットに送信し、前記制御ユニットは、前記収集ユニットが収集した電気信号に基づいてインピーダンス整合演算を行い、演算結果に基づいて前記第一制御電極と前記第二制御電極の間に印加される電圧を制御して、前記第一電極と前記第二電極との間の容量値を調節する。
【００１６】
当該インピーダンス整合装置はさらにローパスフィルタを含み、前記ローパスフィルタは前記制御ユニットと前記第一制御電極との間に設置される。
【００１７】
ここで、前記可変コンデンサの数は複数であり、前記ローパスフィルタの数と前記可変コンデンサの数は等しく、且つ両者は一対一で対応して設置される。
【００１８】
別の一態様として、本発明の提供する半導体加工装置は、ＲＦ電源と、反応チャンバと、前記ＲＦ電源と前記反応チャンバの間に直列接続されるインピーダンス整合器と、を含み、前記インピーダンス整合器は、ここで、前記インピーダンス整合器には、本発明の上記いずれか一項に記載のインピーダンス整合器を用いる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は次のような有益な効果を奏する。
【００２０】
本発明実施例が提供する可変コンデンサによれば、第一制御電極と第二制御電極との間の電圧を制御することで、強誘電体層が存在している電界の電界強度を制御するので、電界強度の急速な変化が強誘電体層の誘電率の急速な変化をもたらし、誘電率の急速な変化により第一電極と第二電極との間のコンデンサ容量値の急速な変化をもたらすことができる。そのため、従来技術の機械的調節方式に比べ、本発明によればコンデンサ容量値の調節速度を向上させ、調節時間を短縮することができ、ミリ秒レベルあるいはさらに短い時間内でのコンデンサ容量値の調節を実現できる。
【００２１】
本発明実施例が提供するインピーダンス整合器によれば、本発明実施例による可変コンデンサを採用したため、インピーダンス整合器におけるミリ秒レベルの整合速度を実現できる。
【００２２】
本発明実施例が提供する半導体加工装置によれば、本発明実施例によるインピーダンス整合器を採用したため、ＲＦ電源の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの高速整合を実現でき、それによってプロセス効率とプロセス効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は従来のインピーダンス整合器を応用した半導体加工装置の原理ブロック図である。
【図２】図２は強誘電体層の分極強度Ｐと電界Ｅとの関係を示す模式図である。
【図３】図３は本発明実施例１の可変コンデンサの構造の模式図である。
【図４】図４は本発明実施例１の可変コンデンサの他の構造の模式図である。
【図５】図５は本発明実施例１の可変コンデンサのさらに別の構造の模式図である。
【図６】図６は本発明実施例２のインピーダンス整合器の構造模式図である。
【図７】図７は本発明実施例３の半導体加工装置の構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の技術案を当業者がよりよく理解できるよう、以下、図面を参照しながら本発明の提供する可変コンデンサ、インピーダンス整合器および半導体加工装置を詳細に説明する。
【００２５】
（実施例１）
本発明実施例が提供する可変コンデンサは、強誘電体層と、強誘電体層に対して両側に位置する第一電極および第二電極を含む。当該可変コンデンサは、さらに第一電極および第二電極と絶縁して設置された第一制御電極および第二制御電極を含む。第一制御電極および第二制御電極は、強誘電体層に電界を提供し、電界の電界強度を制御することで強誘電体層の誘電率を調整し、それによって第一電極と第二電極との間のコンデンサの容量値の大きさを調節する。つまり、第一電極および第二電極は、本発明実施例の可変コンデンサの２つの電極であり、第一制御電極および第二制御電極は、可変コンデンサの誘電率を制御し、ひいてはコンデンサ容量値を調節するための制御電極である。
【００２６】
本実施例が提供する可変コンデンサは、第一制御電極と第二制御電極との間の電圧を制御することで、強誘電体層が存在している電界の電界強度を制御し、第一制御電極と第二制御電極との間の電圧の急速な変化により電界強度を急速に変化させ、電界強度の急速な変化によって強誘電体層の誘電率の急速な変化を引き起こすことができる。したがって、本発明実施例の可変コンデンサは、自身が存在している電界を変化させることで、強誘電体層の誘電率等の電気パラメータを変更し、ひいては可変コンデンサの容量値の調節を実現する。つまり、本発明実施例の可変コンデンサは電気パラメータ調節方式を用いてコンデンサ容量値の調節を実現する。すなわち、可変コンデンサの強誘電体層自身の物理性能を利用する（例えば、強誘電体層が存在している電界の変化によって、誘電率の変化を引き起こし、ひいては第一電極と第二電極との間のコンデンサの容量値に変化を起こす）。そのため、従来技術における、モータによってコンデンサの機械調節端を機械的に運動させてコンデンサ容量値の調節を実現する方法と比較して、本発明実施例の可変コンデンサは容量値調節速度が速く、調節時間が短く、ミリ秒レベルあるいはさらに短い時間内でコンデンサ容量値の調節を完了することができる。
【００２７】
理解されやすくなるよう、以下、本実施例が提供する可変コンデンサの容量値調節原理を詳細に説明する。図２は強誘電材料の分極強度Ｐと、印加される電界Ｅとの関係の模式図である。強誘電体層の強誘電材料は、電界の作用のもとで、誘電体（強誘電材料）内部には電界の方向に沿ってマクロな双極子が出現し、誘電体の表面には分極電荷が出現する。分極電荷の分極強度Ｐ（単位体積当たりの誘電体の双極子モーメントのベクトル和）と、電界の大きさおよび電界の方向は、いずれも相関している。誘電体の分極率Ｘ＝Ｐ／Ｅは、図２において曲線の各点の勾配として表され、また、電界が大きいほど誘電体の分極率Ｘは小さくなる。誘電体における、電束強度Ｄ、電界強度Ｅ、および分極強度Ｐの関係は、次の公式によって示される。
【００２８】
【数１】
0006928124.tif 000002
ここで、ε０は真空誘電率、εｒは相対誘電率を表す。
【００２９】
平行平板コンデンサにおいて、容量値Ｃは次の式で示される。
【数２】
0006928124.tif 000003
ここで、Ｓは平行平板コンデンサの電極板の等価正対面積、ｄは平行な２つの電極板間の距離である。
【００３０】
上記の分析によれば、強誘電材料を誘電体とするコンデンサは、コンデンサが存在している電界が急速に変化するとき、それに伴って相対誘電率εｒも急速に変化し、これにより可変コンデンサの容量値の大きさの高速調節が実現されることがわかる。
【００３１】
つまり、誘電体可変コンデンサが存在している電界の電界強度をミリ秒レベルあるいはさらに短い時間内に調整することにより、可変コンデンサの容量値の大きさをミリ秒レベルあるいはさらに短い時間内に変更するという目的を達成できる。
【００３２】
本実施例においては、強誘電体層の少なくとも一部が、第一制御電極と第二制御電極の間の電界、および第一電極と第二電極の間の電界に同時に位置し、これにより、当該強誘電体層の一部は、第一制御電極と第二制御電極の間の電界の変化の影響を受けることによって誘電率を変化させる。当該強誘電体層の一部は、第一電極と第二電極の間の誘電体層である。容量の公式によれば、誘電率に変化が生じれば、第一電極と第二電極の間の容量値も相応に変化が生じるため、第一制御電極と第二制御電極の間の電界に与える電界強度を変更することで、第一電極と第二電極の間のコンデンサ容量値の大きさを調整することが保証でき、可変コンデンサの容量値の大きさの調節が実現できる。
【００３３】
選択可能に、図３に本実施例の可変コンデンサの構造模式図を示す。当該実施例において、可変コンデンサは、強誘電体層１と、強誘電体層１に対して両側に位置する第一電極２１および第二電極２２と、第一電極２１および第二電極２２と絶縁されて設置された第一制御電極３１および第二制御電極３２を含む。第一電極２１および第一制御電極３１は、いずれも強誘電体層１の上側に設置され、第一電極２１が左側に、第一制御電極３１が右側に位置する。第二電極２２および第二制御電極３２は、いずれも強誘電体層１の下側に設置され、第二電極２２が右側に、第二制御電極３２が左側に位置する。第一制御電極３１と第二制御電極３２との、強誘電体層１の上面が位置する平面への正投影は重ならない。本実施例において、当該可変コンデンサをインピーダンス整合器に組み入れる場合、第一電極２１および第二電極２２は整合ネットワークの回路に接続され、第一制御電極３１および第二制御電極３２はインピーダンス整合器における制御ユニットに制御され、第一電極２１と第二電極２２の間の電圧を調節する。具体的な電気的構造模式図は図６を参照されたい。
【００３４】
さらに選択可能に、第二制御電極３２と第一電極２１は対向して設置され、強誘電体層１の上面が位置する平面への両者の正投影は、少なくとも一部が重なり合う。第一制御電極３１と第二電極２２は対向して設置され、強誘電体層１の上面が位置する平面への両者の正投影は、少なくとも一部が重なり合う。第一電極２１と第二電極２２および第一制御電極３１と第二制御電極３２が上記の位置関係を有することで、可変コンデンサの体積を小さくし、構造をシンプルにすることができる。
【００３５】
より選択可能に、対向して設置された第二制御電極３２と第一電極２１との、強誘電体層１の上面が位置する平面への正投影は完全に重なり合い、対向して設置された第一制御電極３１と第二電極２２との、強誘電体層１の上面が位置する平面への正投影は完全に重なり合う。これにより可変コンデンサの各構成部分がより集中し、可変コンデンサの体積をさらに小さくし、構造をよりシンプルにすることができる。
【００３６】
実際の運用において、可変コンデンサは図４に示すような構造を採用することもできる。図３との相違点は、第二制御電極３２の数が２つであり、第二電極２２は２つの第二制御電極３２の間に位置すること、および第一電極２１の数が２つであり、第一制御電極３１は２つの第一電極２１の間に位置することである。図４の可変コンデンサと図３の可変コンデンサを比較すると、強誘電体層１のうちより多くの部分が、同時に第一制御電極３１と第二制御電極３２の間の電界、および第一電極２１と第二電極２２の間の電界内に位置するため、図３に比べ、電界の変化が同じ場合でも、可変コンデンサの容量値の変化を増大させることができ、可変コンデンサの容量値の大きさの調節速度を、より向上させることができる。
【００３７】
選択可能に、図５に示すように、当該実施例における可変誘電コンデンサの第一電極２１と第二電極２２は、それぞれ強誘電体層１の上側と下側に設置され、第一制御電極３１と第二制御電極３２は、それぞれ強誘電体層１の左側と右側に設置される。もちろん、可変誘電コンデンサの第一電極２１と第二電極２２が、それぞれ強誘電体層１の左側と右側に設置され、第一制御電極３１と第二制御電極３２が、それぞれ強誘電体層１の上側と下側に設置されてもよい。図５の可変コンデンサは、強誘電体層１の全体が、同時に第一制御電極３１と第二制御電極３２の間の電界、および第一電極２１と第二電極２２の間の電界内に位置するため、電界の変化が同じ場合でも、可変コンデンサの容量値の変化をより一層増大させることができ、可変コンデンサの容量値の大きさの調節速度を、より一層向上させることができる。
【００３８】
ここで、強誘電体層１の強誘電材料は、ＢａＴｉＯ３、ＢａＯ−ＴｉＯ２、ＫＮｂＯ３、Ｋ２Ｏ−Ｎｂ２Ｏ５、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｏ−Ｎｂ２Ｏ５、リン酸二水素カリウム、硫酸三グリシン、ロッシェル塩のうちの少なくとも一つを含むが、これらに限定されない。
【００３９】
（実施例２）
本実施例ではインピーダンス整合器を提供する。図６に示すように、当該インピーダンス整合器は、整合ネットワーク５０、収集ユニット５１、制御ユニット５２を含み、整合ネットワーク５０は上記実施例１の可変コンデンサを含み、第一電極２１および第二電極２２が整合ネットワーク５０の回路に組み込まれ、第一制御電極３１と制御ユニット５２とが電気的に接続され、第二制御電極３２が接地される。
【００４０】
整合ネットワーク５０は、ＲＦ電源１０と反応チャンバ２０の間に直列接続される。収集ユニット５１はＲＦ電源１０と整合ネットワーク５０の間の伝送線路における電気信号を収集し、当該電気信号を制御ユニット５２に送信する。制御ユニット５２は収集ユニット５１が収集した電気信号に基づいてインピーダンス整合演算を行い、演算結果に基づいて、第一制御電極３１と第二制御電極３２の間に印加される電圧を制御して、第一電極２１と第二電極２２の間の容量値を調節する。
【００４１】
ここで、収集ユニットはセンサであることを含むがこれに限定されない。整合ネットワーク５０のタイプは、Ｌ型であることを含むがこれに限定されない。本実施例のインピーダンス整合器における各ユニットの形式は一つに限定されず、例えば、制御ユニット５２はＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）でもよいし、シングルチップコンピュータ等でもよい。制御ユニット５２がインピーダンス整合演算を行うときの具体的なアルゴリズムは、本実施例では具体的に限定しないが、計算結果に基づいて電圧を調整した後、ＲＦ電源１０の出力インピーダンスと負荷インピーダンスが等しくなることが保証されさえすればよい。
【００４２】
本実施例におけるインピーダンス整合器は、整合ネットワークにおけるコンデンサの容量値の大きさの調整を実行ユニットで制御する必要がなく、実施例１の可変コンデンサを用いる。そのため、制御ユニット５２が出力する制御電圧Ｖ１およびＶ２の大きさを制御するだけで、可変コンデンサの容量値の大きさを急速に変化させることができ、高速整合と、ミリ秒あるいはさらに早い整合速度を実現できる。
【００４３】
理解されやすいよう、以下、図６を参照して本実施例におけるインピーダンス整合器を詳細に説明する。
【００４４】
図６に示すように、本実施例において、インピーダンス整合器における収集ユニット５１は整合ネットワーク５０の前端に位置し、ＲＦ電源１０の伝送線路における電圧Ｖ、電流Ｉ等の電気信号を検出する。制御ユニット５２は、特定の振幅・位相弁別アルゴリズムを利用して、整合ネットワーク５０の入力端から出力端に向かって見た負荷インピーダンスの係数｜Ｚ｜と位相θを取得するとともに、整合制御アルゴリズムの計算に必要な制御量を提供する。整合ネットワーク５０が用いるデバイスは、可変コンデンサＣ１、Ｃ２およびインダクタンスＬからなり、ここでコンデンサＣ１、Ｃ２は前述の実施例１に記載の可変コンデンサである。可変コンデンサＣ１、Ｃ２は、それぞれ制御電極から提供される電界Ｅ１、Ｅ２の環境下にあり、ここでＥ１、Ｅ２の電界強度は、制御ユニット５２が制御電極に印加される制御電圧Ｖ１、Ｖ２を制御することによって実現される。制御ユニット５２は、収集ユニット５１によって提供される電気信号に基づいて、整合制御アルゴリズムにより、制御電極に印加される制御電圧Ｖ１、Ｖ２を調整し、それによって可変コンデンサＣ１、Ｃ２の容量値の大きさに対する高速調整を実現し、ひいては整合ネットワーク５０の負荷インピーダンスをＲＦ電源１０の出力インピーダンス（通常は５０Ω）と等しくして、両者の急速な共役整合を実現する。このとき、ＲＦ電源１０の伝送線路における反射電力はゼロまたは非常に小さくなり、ＲＦ電源１０で発生した出力はすべて反応チャンバ２０に伝送される。
【００４５】
選択可能に、図６に示すように、インピーダンス整合器はさらにローパスフィルタ５３を含む。ローパスフィルタ５３は制御ユニット５２と第一制御電極３１の間に設置される。ローパスフィルタ５３の具体的な構成については、本実施例では具体的に限定しない。例えば、ローパスフィルタ５３はインダクタンスとコンデンサを含む。ここで、インダクタンスの一端は制御ユニット５２の出力端と接続され、他端はコンデンサの一端と接続される。コンデンサの他端はグラウンドおよび制御電極と接続される。制御ユニット５２は、２つの制御電極の電圧Ｖ１、Ｖ２を調整した後、それぞれローパスフィルタＦ１、Ｆ２を介してＥ１、Ｅ２の大きさを制御するとともに、ローパスフィルタによって一部の信号の干渉を除去することができる。
【００４６】
選択可能に、可変コンデンサの数は複数であり、ローパスフィルタと可変コンデンサは一対一で対応して設置され、数量が等しい。例えば、図６に示すように、２つの可変コンデンサ、Ｃ１、Ｃ２を備え、ローパスフィルタもＦ１、Ｆ２の２つを備える。可変コンデンサＣ１はローパスフィルタＦ１を介して制御ユニット５２と接続され、可変コンデンサＣ２はローパスフィルタＦ２を介して制御ユニット５２と接続される。
【００４７】
尚、本実施例におけるインピーダンス整合器は、プラズマシステムへの応用に限定されず、その他、例えば通信、核磁気共鳴、送電線などのシステムへの応用も可能である。
【００４８】
実施例３
本実施例では半導体加工装置を提供する。図７に示すように、当該半導体加工装置は、ＲＦ電源１０、インピーダンス整合器６０、反応チャンバ２０を含む。インピーダンス整合器６０は、ＲＦ電源１０と反応チャンバ２０の間に直列接続され、ＲＦ電源１０の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合を実現する。ここで、インピーダンス整合器６０には上記実施例２で提供されるインピーダンス整合器を用いる。
【００４９】
本実施例における半導体加工装置は、実施例２で提供されるインピーダンス整合器を採用し、ＲＦ電源の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの高速整合を実現することで、プロセス効率とプロセス効果を向上させることができる。
【００５０】
尚、以上の実施例は本発明の原理を説明するためだけに用いられる例示的な実施形態であり、本発明はこれに限定されない。当業者であれば、本発明の主旨と実質的状況を逸脱せずに各種の変形や改善が可能であるが、これら変形や改善も本発明の保護範囲であるとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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