JP2002540582A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【特許請求の範囲】
【請求項１】 真空プラズマ処理チェンバ内で少なくとも１つのワークピースを処理する高周波プラズマを制御する方法であって、ワークピースがワークピースホルダーに載置されるものであり、それぞれパラメータのセットを含んでいる複数のレシピのうちの一つに従って実行される方法であり、それぞれのレシピに関係づけられている各パラメータが、（ａ）チェンバに供給される気体の流量、（ｂ）チェンバ内の圧力、（ｃ）プラズマ用の多重巻回励起コイルに供給される電力、（ｄ）各レシピのために設けられているものであり、且つ、コイルの複数の径方向位置、及び／または、コイルの周方向の複数の角度位置における、プラズマとコイルとの間の間隔、を含んでいる方法であって、
前記各レシピのために設けられている、コイルの複数の径方向位置、及び／または、コイルの周方向の複数の角度位置における、プラズマとコイルとの間のそれぞれの間隔を第１の設定位置とする第１のレシピに従って、ある１つのワークピースを処理することと、
その後に、前記各レシピのために設けられている、コイルの複数の径方向位置、及び／または、コイルの周方向の複数の角度位置における、プラズマとコイルとの間のそれぞれの間隔を第２の設定位置とする第２のレシピに従って、他のワークピースを処理することを含む。
【請求項２】請求項１に記載の方法であって、前記第１の設定位置は、コイル中心からの第１の半径の位置におけるコイルの一部との高周波場の結合が第２の半径の位置における高周波場の結合よりも低くなり、前記第１の半径は前記第２の半径よりも大きい。
【請求項３】請求項１または２に記載の方法であって、コイルにおける複数の径方向位置とプラズマとの間のそれぞれの間隔をコイルの中心軸と実質的に同一の方向に異ならせることにより、前記コイルの位置が調整される。
【請求項４】請求項３に記載の方法であって、ある一方の側におけるコイルの外側巻回を他方の側におけるコイルの外側巻回よりもプラズマから遠くなるように、ある径方向位置での前記間隔が調整される。
【請求項５】真空プラズマ処理チェンバ内で高周波プラズマを励起するためのコイルであって、一対の高周波励起端子間に接続されるとともに径方向及び周方向に延びる多重巻回巻線と、（ａ）前記多重巻回巻線における径方向位置の異なる複数の位置とプラズマとの高周波場結合係数を、多重巻回巻線の前記異なる複数の径方向位置とプラズマとの間隔変更によって異ならせ、及び／または、（ｂ）前記多重巻回巻線の周方向における角度方向位置の異なる複数の位置とプラズマとの高周波場結合係数を、多重巻回巻線の前記異なる複数の角度方向位置とプラズマとの間隔変更によって異ならせる調整装置とを備えた。
【請求項６】請求項５に記載のコイルであって、前記調整装置は、（ａ）多重巻回巻線の前記異なる複数の径方向位置をプラズマに対して近づく方向及び離れる方向に移動させることが可能で、及び／または、（ｂ）多重巻回巻線の周方向における前記異なる複数の角度方向位置をプラズマに対して近づく方向及び離れる方向に移動させることが可能に構成されている。
【請求項７】請求項５または６に記載のコイルであって、前記調整装置は複数のドライブシャフトを有しており、各ドライブシャフトは多重巻回巻線のそれぞれの径方向位置における、多重巻回巻線の周方向のそれぞれの角度方向位置に固定的に取付けられ、これにより、多重巻回巻線における前記それぞれの径方向位置及び周方向における前記それぞれの角度方向位置がプラズマに対してそれぞれ異なる間隔を持ち得るように構成されている。
【請求項８】請求項７に記載のコイルであって、前記ドライブシャフトに取付けられている多重巻回巻線における前記それぞれの径方向位置及び前記それぞれの角度方向位置は、互いに可撓性を有する金属部材によって接続されている。
【請求項９】真空プラズマ処理チェンバと、請求項５〜８のいずれかに記載されているコイルと調整装置とを備えたプラズマプロセッサ。
【請求項１０】 調整装置の動きの制御のための設定位置信号を導き出す信号源と、信号源によって導かれた信号に応じて調整装置を動かすように信号源に応答する信号カップラーをさらに含んでいる請求項９に記載のプラズマプロセッサ。
【請求項１１】 このプラズマプロセッサのための制御装置をさらに備え、制御装置が、プラズマプロセッサによって処理される少なくとも１つのワークピースの異なった処理過程のための複数のレシピを格納しているメモリを含んでおり、各レシピがプラズマプロセッサの様々なパラメータのための設定点を含んでおり、該設定点として（ａ）プロセッサチェンバへ入る気体の流量、（ｂ）プロセッサチェンバ内の真空圧、（ｃ）コイルに供給される電力、（ｄ）ドライブ部材の位置、のための設定点を含んでおり、前記制御装置が、（ａ）プロセッサ・チェンバへ入る気体の流量、（ｂ）プロセッサチェンバ内の真空圧、（ｃ）コイルに供給される電力、（ｄ）ドライブ部材の位置、を制御するために、格納されている設定点信号に応答する、請求項９または１０に記載のプラズマプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に、真空チェンバ内の気体をチェンバ内でワークピースを処理するプラズマへと励起する、電波周波（高周波）応答コイルを備えたプラズマプロセッサに関している。また、本発明は、特に当該プロセッサ、及び、ワークピースにおけるプラズマの密度が、コイルの異なる部分とプラズマの間の高周波場結合係数を変化させることによって制御される処理方法、及び、そのようなコイルに関している。
【０００２】
【従来の技術】
真空チェンバ内において高周波プラズマを用いてワークピースを処理するプロセッサのタイプの一つは、高周波源に応答するコイルを含んでいる。コイルは高周波源に反応し、電磁場を生み出し、チェンバ内のイオン化可能気体をプラズマへと励起させる。通常、コイルは誘電窓に接しているか、あるいは隣接していて、その誘電窓は普通、水平方向に平面状に延びる処理ワークピースの表面に並行な方向に延びている。励起プラズマはチェンバ内でワークピースと相互に作用し、ワークピースをエッチングしたり、ワークピースに物質を堆積したりする。つまり、ワークピースを処理する。ワークピースは概して半導体ウエハで、円形で平らな表面を有しており、あるいは、固形誘電板（例えば、平らなディスプレイに使われている長方形状ガラス基板）または金属板を有している。
【０００３】
Ｏｇｌｅによるアメリカ合衆国特許４，９４８，４５８号は、上記の結果を達成する多巻数螺旋状コイルを開示している。螺旋は一般にアルキメデスタイプで、インピーダンス整合回路網を介して、高周波源に接続された内部端部と外部端部の間を、径方向に円周を取り巻くように延びている。このような一般的タイプのコイルは、振動高周波場を作り出し、その場は、誘電窓を通って伝わる静電容量性磁場の成分を有していて、誘電窓に近いチェンバ中のプラズマの一部の気体中の電子を熱する。誘電窓に近いプラズマ部分内の磁場の空間的分布は、コイルの各巻回によってできた個々の磁場成分の総和とともに変化する。各々の巻回によって生まれた磁場成分は、高周波源の周波数でのコイルの電導線の影響のために、違った巻数では違う性質を示すそれぞれの巻回における高周波電流の大きさとともに変化する。
【０００４】
Ｏｇｌｅにより特許４，９４８，４５８号で開示され、それを基本としている螺旋状コイルでは、コイル内の高周波電流は、誘電窓に近いプラズマの一部で、トロイド状磁場領域を生み出すように分布する。誘電窓は、気体がプラズマに励起するように、電力が気体によって吸収される部位である。低圧、１．０〜１０ｍＴｏｒｒの領域では、リング状領域からのプラズマの拡散のために、チェンバの中心部と周辺部にある、ワークピースのちょうど上にプラズマの密度のピークがくる。よって、ワークピースを処理するイオンや電子の密度のピークは、ワークピースの中心線と周辺に近接している。中間圧力領域、１０〜１００ミリトルの領域においては、プラズマ内での電子、イオン、及び、中性子の気体相衝突が、トロイド領域外でプラズマ性を帯びた粒子が、相当量拡散するのを妨げる。結果的に、ワークピースのリング状領域において、プラズマ束は比較的大きく、一方で、ワークピースの中心部、及び、周辺部分ではプラズマ束は小さい。
【０００５】
これらの異なった稼動条件は、リングとリングの内側と外側の体積の間で、相当大きなプラズマ束（つまりはプラズマ密度）の変形を生み出す。また、それはワークピースに入射するプラズマ束の３を超える実質的標準偏差に帰着する。ワークピースに入射するプラズマ束の実質的標準偏差は、不規則性ワークピース処理の原因となる傾向がある。つまり、ワークピースの異なる部分が異なる程度にエッチングされ、そして、または異なる量の分子を堆積する。
【０００６】
多くのコイルは、プラズマの一様性を改善するように設計されている。Ｈｏｌｌａｎｄらによって１９９８年６月２日に発行され、譲受人に譲受されたアメリカ合衆国特許５，７５９，２８０号は、商業的実施において、直径約３０ｃｍ（１２インチ）で、内部壁の円の直径が約３５ｃｍ（１４インチ）である真空チェンバと共に稼動するコイルを開示している。コイルは、直径約３７ｃｍ（１４．７インチ）で約２ｃｍ（０．８インチ）の一様な厚さを有した石英窓を介して、チェンバの内部に電磁場をもたらす。円形半導体ウエハワークピースは、石英窓の底面の約１２ｃｍ（４．７インチ）下のワークピース・ホルダにあり、それぞれのワークピースの中心は、コイルの中心線と一致している。
【０００７】
５，７５９，２８０号特許のコイルは、４，９４８，４５８号特許のコイルよりもかなり小さい、ワークピースと交差したプラズマ束の変形を提供する。５ｍＴｏｒｒにおいて作動しているチェンバ内の２００ｍｍのウエハで、５，７５９，２８０号特許のコイルによって作り出されるプラズマ束の標準偏差は約２．０で、同じ条件のもとで作動している４，９４８，４５８号特許のコイルの標準偏差約３．０と比べて、かなり改善されている。５，７５９，２８０号特許のコイルは、ワークピースの中心でのプラズマ密度が、ワークピースの中間部でのプラズマ密度よりも大きくなるように、磁場を調節している。同様に、ワークピースの中心でのプラズマ密度は、ワークピース周辺部分のプラズマ密度よりも大きい。５，７５９，２８０号特許のコイルを使用したチェンバの異なる部分でのプラズマ密度の変形は、同じ稼動条件下での４，９４８，４５８号特許のコイルのプラズマ密度の変形よりもかなり小さい。というのは、より低い標準偏差を示すからである。
【０００８】
ワークピースに入射するプラズマ密度の一様性を改善するための他の手段は、幾何学的な原理に集約される。それらの例は、アメリカ合衆国特許５，３０４，２７９号、５，２７７，７５１号、５，２２６，９６７号、５，３６８，７１０号、５，８００，６１９号、５，７３１，５６５号、５，４０１，３５０号、及び、５，８４７，７０４号などがあり、参照されたい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
我々の知る限りでは、異なるプロセスが異なったチェンバ・パラメータを必要とする異なるレシピを必要とするものであっても、全ての一般的に利用しうる従来技術によるコイルは固定された螺旋状の幾何学的形状を有するものだった。しかしながら、異なるプロセスは異なったチェンバ・パラメータを必要とする異なるレシピを要請するものである。その異なったレシピは、ワークピースに実施される異なるプロセスと関係している。過去に開発されたある特定のレシピのためのチェンバ・パラメータは、一般に、気体流量、真空圧、気体の種類、高周波バイアスのような技術に参照されるような物を作り出すために、励起コイルにかけられる高周波電力、及び、静電チャックの電極にかけられる高周波電力に限られていた。ワークピースが同じチェンバ内で処理される間、プラズマに影響するさらなるパラメータの制御が必要とされる。加えて、同じレシピ段階にある間、コイルが時間に応じてプラズマと結合する高周波場を変化させることも、時には好ましい。
【００１０】
プラズマ密度が一様であることは、通常、望ましいことであるが、ある処理過程においては、ワークピースの異なった部分で、プラズマ束密度が異なっていることが好ましい応用もある。第一処理段階、つまりは、一つ目のレシピが実行されている間で、プラズマ密度が一つ目の特有の望ましい非一様性を有していて、第二処理段階で、二つ目の特有の望ましい非一様性を有している他の場合もある。我々の知る限りでは、処理中の同じチェンバ内で、これらのタイプの結果を達成するのに一般的に利用できる先行技術も方法も装置もない。
【００１１】
故に、ワークピースに入射するプラズマ密度が比較的高い一様性を有している新規で改良された真空プラズマプロセッサとその動作方法を提供することがこの発明の目的である。
【００１２】
本発明のもう一つの目的は、従来技術のコイルと同じ幾何的形状の高周波コイルを有しているが、プラズマが比較的高い密度一様性を有することができるような方法で結合される、新規で改良された真空プラズマプロセッサを提供することである。
【００１３】
さらなるこの発明の目的は、高周波励起コイルがその異なる部分でプラズマとの高周波結合係数が違っていて、また、変化しうるように設定された、新規で改良された真空プラズマプロセッサ手段とその装置を提供することである。
【００１４】
処理条件を確立する上での柔軟性を向上した新規で改良型のプラズマプロセッサを提供することも目的の一つである。
【００１５】
また、同一の処理チェンバが、プラズマ密度の異なった望ましい空間的関係を得るために使用されうる、新規で改良されたプラズマプロセッサを提供することも本発明の目的である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの実施の態様によると、真空プラズマ処理チェンバ内に高周波プラズマを励起するコイルは、一組の高周波励起端子の間に接続された径方向且つ周方向に延びている複数の巻回と、コイルの異なる半径方向や周方向における部分とプラズマとの間の高周波場結合係数を変化させる駆動装置からなっている。
【００１７】
本発明の他の実施の態様は、真空プラズマ処理チェンバ内のワークピースホルダ上の一つ、若しくは、それ以上のワークピースを処理する高周波プラズマを制御する方法と関係している。その方法は、それぞれがパラメータの組を含んでいる複数のレシピに従って実行される。それぞれのレシピのパラメータは、（ａ）そのレシピのためにチェンバに供給された気体の流量とチェンバに供給される気体の種類（ｂ）チェンバ内の圧力、（ｃ）プラズマのための多巻数励起コイルに供給される電力、（ｄ）コイルがプラズマの異なる部分に与える高周波場成分の好ましい結合係数によって決定される関数、を含んでいる。その方法は、コイルの異なる部分から導き出された高周波場の成分とプラズマとの間に一つ目の関係ができるように、調節された結合係数を含む一つ目のレシピに従ってワークピースを処理することを含んでいて、また、その後、コイルの異なる部分から導き出された高周波場の成分とプラズマとの間に二つ目の関係ができるように、調節された結合係数を含む二つ目のレシピに従ってワークピースを処理することも含んでいる。一つ目及び二つ目のレシピに従って処理されたワークピースは、同じワークピースになり得、また、異なったワークピースにもなり得る。
【００１８】
ある１つの実施の態様では、前記変化させる装置は、コイルの異なる位置がプラズマから異なった距離だけ離れるように、プラズマの方へ、あるいは、離れる方へ、コイルの異なる部分を動かす。また、第２の実施の態様では、前記変化させる装置は、コイルにより得られるプラズマ励起場の一部分を遮断し、前記遮断された場とプラズマが結合するのを防ぐための少なくとも１つの可動部を有するシールドを含んでいる。異なる位置のシールドがコイルの異なる部分からプラズマへの異なる量のプラズマ励起場の結合を生じるように、ドライブがシールド可動部分をコイルとプラズマに対して動かす。
【００１９】
好ましい実施の態様では、プロセッサの制御装置は、プロセッサによって処理される少なくとも一つのワークピースの異なる複数の処理ステップのための複数のレシピを保存するメモリを含んでいる。それぞれのレシピは、プロセッサの様々なパラメータの複数の設定点を含んでいる。その設定点は、（ａ）プロセッサ・チェンバへの気体流量、（ｂ）プロセッサ・チェンバ内の真空気圧、（ｃ）コイルに与えられる電力、（ｄ）ドライブ部材の位置である。制御装置は、保存されている複数の設定点信号に反応し、（ａ）プロセッサ・チェンバ内への気体流量、（ｂ）プロセッサ・チェンバ内の真空圧、（ｃ）コイルに与えられる電力、（ｄ）高周波結合係数を制御するドライブ部材の位置、を制御する。
【００２０】
本発明の上記の、及び、さらなる目的、特徴、そして、利点は、次のいくつかの特別な実施の態様の詳細な記述を考察することで明らかになるだろう。特に、添え付けの図を参照するとよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１で例示されるワークピース・プロセッサは、真空プラズマ処理チェンバ・アセンブリ１０、チェンバ・アセンブリ１０内で、イオン化可能気体をプラズマ状態へと励起させるコイルを稼動する励起電気回路１２、チェンバ・アセンブリ１０内でワークピース・ホルダに高周波バイアスをかける二つ目の回路１４，チェンバ・アセンブリ１０のプラズマに影響する装置の制御信号を導き出すチェンバ・アセンブリ１０と関係した様々なパラメータに対応するセンサに反応する制御装置１６を含んでいる。制御装置１６は、回路１２，１４、及び、例えばキーボードの形をとってなされるオペレータ入力２２からの信号、チェンバ１０と関係したいろいろなセンサに反応するマイクロプロセッサ２０を含んでいる。マイクロプロセッサ２０は、ハードディスク２６，ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２８、及び、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）３０を含んでいるメモリ・システム２４と結合している。マイクロプロセッサ２０は、与えられた様々な信号に反応して、典型的なコンピュータのモニタであるディスプレイ３２を起動する。
【００２２】
ハードディスク２６とＲＯＭ３０は、マイクロプロセッサ２０の動作を制御するプログラムと、また、チェンバ１０で実行する複数のプロセスのための互いに異なる複数のレシピと関係した予め設定されたデータとを格納している。その異なるレシピは、複数の異なるプロセスの間にチェンバ・アセンブリ１０に適用される気体の種類と流量、回路１２及び１４に含まれる交流電源の出力電力、チェンバ１０の内部に施される真空、回路１２及び１４の整合回路に含まれる可変リアクタンスの最初の値、及び、チェンバ・アセンブリ１０内のプラズマにコイルが供給する高周波場のための結合係数のデータと関係している。
【００２３】
ワークピース５４を処理するプラズマ・チェンバ・アセンブリ１０はチェンバ４０を含んでいる。それは、金属製で、非磁性の円筒状側壁４２，壁４２の上部に延びる非磁性金属でできたシールド・カラー４３，非磁製金属でできた基部４４を含んでおり、それらは全て、電気的に接地されている。典型的には石英が使われる誘電窓４６は、壁４２の上端とカラー４３の間に、固定して設置されている。壁４２，基部４４，及び、窓４６は、適当なガスケットでお互いに精密に接続されていて、チェンバ４０内部が真空になるようにしている。プラズマ励起コイル４８は、径方向及び周方向に延びる複数の巻回を有している。例としては、Ｏｇｌｅによるアメリカ合衆国特許４，９４８，４５８号で開示された構造や、Ｈｏｌｌａｎｄらによりアメリカ合衆国特許５，７５９，２８０号で開示された形状に似ている螺旋形状である。コイル４８は、誘電窓４６の上部表面に非常に近接している。コイル４６は、図１において参照番号５０を付して簡単に例示されているように、反作用的に電場及び磁場をチェンバ４０内部に供給し、チェンバ内のイオン化可能気体をプラズマに励起させる。
【００２４】
電気機械式駆動機構４９は、コイル４８と関係していて、コイル４８がプラズマ５０に与える高周波場の高周波場結合係数を制御するために、マイクロプロセッサ２０が導き出す１つあるいは複数の信号に応答する。前記結合係数は、コイルの径方向または周方向の位置の関数として変動する。異なるレシピの結合係数は、コイル４８の異なる部分がプラズマ５０に供給する高周波電磁場の大きさを調節する。
【００２５】
この異なる結合係数は、ワークピース５４でのプラズマ密度の一様性が異なったレシピに対して、例えば、同じワークピースでの主なステップやエッチングステップを通して、達成されるようにすることができる。主なステップやエッチングステップ全体は、チェンバ４０内の圧力がそれぞれ１０ｍＴｏｒｒ及び６０ｍＴｏｒｒになるようにマイクロプロセッサ２０がポンプ８０を制御するようなメモリ・システム２４内のレシピに応じて、通常、実行される。これらの圧力を異ならせることのために、ワークピース５４におけるプラズマ密度の空間的分布は、ワークピースの異なった部分では異なる傾向にある。駆動機構４９はマイクロプロセッサ２０からの信号に反応し、これらの２つの異なった圧力のもとで実質的に一様なプラズマ束がワークピース４８で形成されるように、コイル４８の異なる部分とプラズマ５０間の高周波結合係数を変化させる。同様に、メモリ２４は、供給源６８がチェンバ４０の内部に供給する違った種類の気体のために違った場の結合係数と関係したデータを格納しており、実質的に一様なプラズマ密度をワークピース４８で実現する。（図１では供給源はひとつのみ例示されているが、ひとつ以上の供給源が含まれ得ると考えるべきであり、レシピはどの気体供給源がチェンバ４０に気体を供給するかを制御し得ると考えるべきである。）さらに、メモリ２４は、ワークピース５４におけるプラズマ密度のある好ましい非一様な空間的関係のための異なる場の結合係数と関係しているデータを格納し得る。
【００２６】
ある実施の態様では、下に図２とともに詳細に説明されているが、駆動機構４９は複数の電気モータ、あるいは、空気圧搾モータを含んでいて、それらはコイル４８の異なる部分を誘電窓４６の異なる高さに持ってくる。つまり、モータはコイルの異なる半径部分、あるいは、周辺部分を、プラズマ５０から異なる距離に持ってくるのである。メモリ２４は、それぞれのレシピのために各モータのシャフトの誘電窓４６に対する好ましい位置を示す信号を格納している。マイクロプロセッサ２０は、メモリ２４からの信号に応答して、モータ・シャフトのモータ制御信号を発する。
【００２７】
また、図３で詳しく説明される第２の実施の態様では、駆動機構４９はコイル４８と誘電窓４９の間に位置した金属アイリスの開閉のためのシャフトを含んでいる。アイリスは、コイル４８の異なった部分がプラズマ５０に供給する高周波場の大きさを制御するように、コイル４８が作り出す高周波場を弱めるための高周波シールドである。アイリスは接地された非磁性体の金属片を含んでいることが望ましい。ある装置では、アイリス、コイル４８，及び、チェンバ４０の中心は、同軸上に固定されている。他の装置（図示せず）では、内部直径が固定された金属板、あるいは、内部直径が変化するアイリスと、接地されたシールドを、概して窓４６と平行なある面内で、コイル４８の中心に対して駆動させる少なくとも二つのモータとを含む駆動機構４９とを採用し得る。
【００２８】
底板４４の上面は、典型的には円形半導体ウエハ、あるいは、フラット・パネル・ディスプレイで使われているような長方形誘電板、あるいは、金属板であるワークピース５４のためのワークピース・ホルダ５２を備えている。ワークピース・ホルダ５２は一般に誘電層５８備え、また、誘電層６０上にある金属板電極５６を含んでおり、その誘電層６０は、基部４４の上面によって保持されている。ワークピース操縦機構（図示せず）は、ワークピース５４を誘電層５８の上面に置く。ワークピース５４は、ヘリウムを適当な供給源６２から導管６４及び電極を５６の溝（図示せず）を介して誘電層５８の下部に供給することによって冷却される。誘電層５８にワークピース５４が載置されることに伴って、直流電源６６は適した電圧をスイッチ（図示せず）を介して、ワークピース５４をワークピース・ホルダ（チャック）５２にクランプ（チャック）するために、電極５６に供給する。
【００２９】
ワークピース５４がチャック５２にしっかりと固定されることに伴って、ひとつあるいは複数の供給源６８から、ひとつあるいは複数のイオン化可能気体が、側壁４２のダクト７０とポート７２を通ってチェンバ４２の内部に流れ込む。便宜上、図１には気体供給源６８はひとつのみ表されている。ダクト７０の内部はポート７２を通る気体の流量をそれぞれ制御するためにバルブ７４と流量メータ７６とを含んでいる。バルブ７４はマイクロプロセッサ２０が導く信号に応答する。一方で、計器７６はマイクロプロセッサにポート７２を通過する気体流量を表示する電気信号を与える。メモリ・システム２４はチェンバ４０で処理されるワークピース５４の各レシピのために、ダクト７０の好ましい気体流量を格納している。即ち、マイクロプロセッサ２０は、格納されている好ましい流量信号と、バルブ７４を制御するためにゲート７６が導き出す流量に応答する。
【００３０】
ダクト８４によってチェンバ４０の基部４４におけるポート８２に接続された真空ポンプ８０は、チェンバ内部を適した圧力、一般的には１〜１００ｍＴｏｒｒの範囲まで排気する。チェンバ４０の内部の圧力計８６は、マイクロプロセッサ２０にチェンバ４０の真空圧を示す信号を与える。
【００３１】
メモリシステム２４は、チェンバ４０の内部の好ましい真空圧を保つ。マイクロプロセッサ２０は、チェンバ４０内の圧力を各レシピの設定点か各レシピのための予め設定された値に維持するために、メモリ・システム２４が導き出す各レシピのための格納された好ましい圧力信号や、圧力計８６からの電気信号に応答し、真空ポンプ８０に電気信号を与る。
【００３２】
光学分光計９０は、プラズマによって放出されスペクトロメータと結合した光学エネルギーに反応して、側壁４２の窓９２を介してプラズマ５０の光学的放出をモニタする。分光計９０は、プラズマ５０によって放出された光学エネルギーに反応して、マイクロプロセッサ２０に電気信号を供給する。マイクロプロセッサ２０は、スペクトロメータ９０が導き出した信号に反応し、プラズマ５０がワークピース５４で実行するプロセス（エッチング、あるいは、蒸着）の終点を感知する。マイクロプロセッサ２０は、レシピが完了したことを示す適当な信号をメモリに供給するために、スペクトロメータ９０が導く信号と、終点と関係する分光計９０の出力性質を示唆するメモリ・システム２４が格納している信号に応答する。マイクロプロセッサ２０は、それからメモリ・システム２４からの信号に反応して、完了したレシピと関連するある動作を停止する。そして、チェンバ４０内のワークピースで以前に処理された新しいレシピを開始する。あるいは、チャック５２からのワークピース５４の脱離、及び、チャックへの新しいワークピースの輸送を命令する。そして、他の処理レシピが連続して続いていく。
【００３３】
起動コイル４８の励起回路１２は一定周波数高周波源１００のを含んでいて、典型的には１３．５６ｍＨｚの周波数である。電源１００は可変利得の電力増幅器１０２を起動させ、通常は１００Ｗ〜３０００Ｗの範囲に出力は設定される。増幅器１０２は一般に５０Ωの出力インピーダンスを示し、その成分は抵抗成分のみで、リアクタンス成分はない。よって、 増幅器１０２の出力端子に入る方向にあらわれるインピーダンスは、一般的に（５０＋ｊ０）で表される。
【００３４】
全ての特定のレシピについて、メモリ・システム２４は、増幅器１１２の望ましい出力信号を蓄える。メモリ・システム２４は、増幅器１０２の望ましい出力信号をマイクロプロセッサ２０によって増幅器に供給する。増幅器１０２の出力は、メモリ・システム２４に蓄えられた信号に応じて、開ループ方法で制御される。あるいは、閉ループ・フィードバック・ベースによっても制御される。
【００３５】
増幅器１０２は、ケーブル１０６と整合回路網１０８を介してコイル４８を起動させる。整合回路網１０８はＴ構造で、ふたつの直列支脈を有し、それぞれ可変容量コンデンサ１１２と１１６をふくんでいる。また、固定容量コンデンサ１１４を備えた分岐支脈も有している。コイル４８は、入力端子１２２と出力端子１２４を含んでいて、それぞれコンデンサ１１２の片側電極と連続しているコンデンサ１２６の第一電極に接続されている。コンデンサ１２６の第二電極は接地されている。コンデンサ１２６の値は、譲受人に譲受された前述のＢａｒｎｅｓら、そして、または、Ｈｏｌｌａｎｄらによる特許で説明されているように決定する。
【００３６】
電気モータ１１８と１２０は、ステップ・タイプのものがよく、マイクロプロセッサ２０からの信号に反応し、比較的小さな増分でコンデンサ１１２と１１６の値を制御する。そして、増幅器１０２の出力端子からケーブル１０６の方を見て観察されたインピーダンスと、ケーブル１０６から増幅器１０２の出力端子の方を見て観察されたインピーダンスの整合を維持する。よって、前述の増幅器１０２の（５０＋ｊ０）Ωの出力インピーダンスで、マイクロプロセッサ２０はモーター１１８と１２０を制御し、増幅器１０２から、方向性結合器１０４の方へ見て得られたインピーダンスは、（５０＋ｊ０）オームに可能なかぎり近くなる。
【００３７】
増幅器１０２の出力端子の方へみて得られるインピーダンスと、増幅器１０２が駆動するインピーダンスの整合状態を維持するモータ１１８と１２０を制御するために、マイクロプロセッサ２０は、ケーブル１０６がケーブル１０６に再結合する反射電圧あるいは反射電流を示唆する信号に反応する。センサ１０４は反射電圧・反射電流とそれらの位相角度を示唆する信号を導く回路（図示せず）を含む。あるいは、センサ１０４は、増幅器１０２が出力端子に供給する電力と、整合回路網１０８によってケーブル１０６に反射された電力を示唆する信号を導く回路（図示せず）を含む。マイクロプロセッサ２０はセンサ１０４の出力信号に応答し、整合状態を達成するように、モータ１１８，及び、１２０を制御する。
【００３８】
プラズマ５０に影響を与えるチェンバ４０内の状態の変動のために、プラズマは可変のインピーダンスを有している。その状態は、流量とポート７２に流入する気体の種類によって変化し、チェンバ４０内の圧力、他の要因によっても変化する。さらに、時にノイズがモータ１１８と１２０に与えられる。これらの要因の全ては、増幅器１０２の出力端子に反射される、プラズマ５０を含む負荷による、インピーダンスに影響を及ぼす。マイクロプロセッサ２０は、センサ１０４に含まれた回路の出力信号に応答して、モータ１１８及び１２０を制御し、コンデンサ１１２と１１６の容量を変化させ、増幅器１０２の出力によって生み出されたインピーダンスを比較的一定に維持する。
【００３９】
電極５６を介してワークピース５４に高周波バイアスを供給する回路１４は、回路１２に似た構成をしている。回路１４は一定周波数高周波源１３０を備えており、一般的に周波数は４００ｋＨｚ、２．０ｍＨｚ、若しくは、１３．５６ｍＨｚである。源１３０の一定周波数出力は可変利得の電力増幅器１３２を駆動し、順にケーブル１３６と整合回路網１３８を含んだカスケード装置を駆動する。整合回網路１３８は、固定されたインダクタ１４０と可変コンデンサ１４２の連続連結からなる直列支脈をもち、また、固定されたインダクタ１４４と可変コンデンサ１４６を含んでいる分岐支脈も持っている。モータ１４８と１５０は、望ましくはステップ・モータなのであるが、コンデンサ１４２及び１４６の値をそれぞれマイクロプロセッサ２０からの信号に応答して変化させる。
【００４０】
整合回路網１３８の出力端子１５２は、連続的に結合したコンデンサ１５４によって高周波バイアス電圧を電極５６に供給する。コンデンサ１５４は、直流電源６６のチャッキング電圧から整合回路網１３８を分離する。回路１４が電極５６に加える高周波エネルギーは、誘電層４８，ワークピース５４、及び、ワークピースとプラズマの間のプラズマの覆いを介して、チャック５２と近接しているプラズマの一部と容量的に結合する。チャック５２がプラズマ５０と結合する高周波エネルギーは、プラズマ内に直流バイアスを生み出す。その直流バイアスは、一般的には、５０〜１０００Ｖの間の値をとる。回路１４が電極５２に加える高周波エネルギーに起因する直流バイアスは、プラズマ５０のイオンをワークピース５４へと加速する。
【００４１】
マイクロプロセッサ２０は、センサ１３４に含まれた回路（図示せず）によって導かれた信号に応答し、モータ１４８及び１５０、コンデンサ１４２及び１４６の値を、整合回路網１０８のコンデンサ１１２及び１１６の制御に関して上述しているのと同じような様式で制御する。それに応じて、センサ１３４に含まれた回路は、ケーブル１３６が増幅器１３２の出力端子に反射する電流や電圧や、反射した電圧及び電流の間の位相角度を示唆する信号を導く。
【００４２】
図２に例示された高周波係数結合装置は、チェンバ４０内のワークピースの各処理レシピのためにメモリ・システム２４がマイクロプロセッサ２０に供給する各信号にそれぞれ応答するステップ・モータ２０１，２０２，及び、２０３を含んでいる。モータ２０１，２０３，及び、２０４は、リードネジ２１１，２１２，及び、２１３を鉛直方向、つまり、窓４６の方または窓４６から離れる方向に動かすために信号に応答する。各リードネジ２１１〜２１３の端は、螺旋状で径方向及び周方向に延びているコイル（巻線）２１６の異なる部分に、しっかりと固定されている。略図を図１のコイル４８のように例示する。（図２を簡略化するために、シールド４３は図示されていない） マイクロプロセッサ２０が各モータ２０１〜２０３に供給する信号は、このように、コイル２１６の異なる部分をチェンバ４０の窓４６及びプラズマ５０に対して異なる距離だけ移動可能である。
【００４３】
コイル２１６は、四つの一定直径の伝導性巻回２２１〜２２４を含んでいる。それらは、銅バンドでできているのが望ましい。巻回２２１〜２２４は、コイル２１６の中心軸２２５と同心である。内部巻回２２１は、整合回路網１０８の出力端子に固定された銅ストラップ（図示せず）によって接続された内部端子部分２２６を含んでいる。一方で、外側の巻回２１４は、可撓性を有するとともに上方に延びているコンダクタ２３０によってコンデンサ１２６の一方の電極に接続された外部端子部分２２８を含んでいる。コンダクタ２０３は銅で編まれたストラップが理想的である。径方向及び周方向に延びる導電性金属（銅が望ましい）ストラップ２３１，２３２，及び、２２３は、巻回２２１〜２２４の近接している端部を互いに接続している。
【００４４】
絶縁性のブロック２４１〜２４６は、巻回２２１〜２２４を構成しているストラップの上端に固定され、隣接する巻回を互いに径方向に結合している。各ブロック２４１〜２４３は、互いに１２０度の角度で離れていて、内部巻回２２１〜２２２の異なる三つの部分を固定的に接続し、ブロック２４４〜２４６は、ブロック２４１〜２４３とそれぞれ等しい角度位置に配置され、外側の巻回２２３及び２２４を固定的に接続している。誘電窓４６に対してブロック２４１〜２４３の移動を防ぐように、固定ロッド（図示せず）が各ブロックに取付けられた板（図示せず）に固定的に取付けられていて、それにより、内部巻回２２１及び２２２を誘電窓４６に対して固定的に取り付けることが出来る。ブロック２４１〜２４３に取付けられたロッドを備えている板は、モータ２０１〜２０３をも持ち合わせている。
【００４５】
各リードネジ２１１〜２１３の各末端は、ブロック２４４〜２４６にそれぞれ固定的に取付けられており、ブロック２４４〜２４６及びブロック２４４〜２４６に接続されている巻線の部分を鉛直方向に動かす。径方向に延びている巻線部分２３２及び２３３は、それらに接している巻回部分２２２，２２３及び２２４と同様に可撓性を有する編まれた伝導性のストラップである。結果として、マイクロプロセッサ２０がモータ２０１〜２０３に供給する信号は、窓４８の上表面に対して、外部巻回２２３及び２２４を上下させる。
【００４６】
モータ２０１〜２０３は、巻回２２３及び２２４を、これらのすべての部分が内部巻線２２１，２２２及び窓４８に対して同じ間隔だけ上方に移動するように動かすことができる。あるいは、モータ２０１〜２０３は外部巻回２２３及び２２４を動かすことができる。例えば、（１）ブロック２２４に接続されている外部巻回２２３及び２２４の部分が、ブロック２４５と接続されているこれらの巻回の部分よりも窓４６に近いところにあり、（２）ブロック２４６に接続されている巻回２２３及び２２４の部分が、ブロック２４５に接続されているこれらの外部巻回の部分よりも窓４８から遠いところにあるようにすることができる。
【００４７】
巻回２２１と２２２と比較した際の、窓４８から巻回２２３と２２４までの距離の前記違いのために、コイル２１６における巻線の互いに異なる部分とプラズマとの間のそれぞれの高周波場結合係数は互いに異なっている。よって、内部巻線２２１と２２２からのプラズマへの高周波電磁場結合は、外部巻線２２３と２２４からのプラズマへの高周波電磁場結合より強い。コイル２１６の異なる部分とプラズマ５０との間の高周波場結合を制御することによって、前に説明したような望ましい結果を得ることができるようになる。
【００４８】
図３は、励起コイルの異なる部分がプラズマ５０に供給する高周波場を制御する別の実施の態様における上面図を表したものである。図３に描かれたコイル２５０（図１ではコイル４８として簡単に図示している）は、譲受人に譲受されたＨｏｌｌａｎｄらによるアメリカ合衆国特許５，７５９，２８０号によるコイルと同じ構成をしている。
【００４９】
特に、コイル２５０は、同心で一定半径で静止した巻回２５１，２５２，２５３，２５４を含んでいて、それらは伝導性（銅が望ましい）ストラップであり、また、それらがお互いに、かつ、窓４６に関して強固に位置づけられている。巻回２５１〜２５４では、コイル２５０の中心軸２５６に関して、次第に半径は大きくなっていく。内部巻線２５１は、ふたつの離れた対称的に配置した部分を有し、同じ長さで弓状である。部分２５８と２５９は、内部端子２６２と２６４を含んでおり、鉛２６６と２６８によって、整合回路網１０８の出力端子、及び、コンデンサ１２６の電極、それぞれに接続している。部分２５８と２５９はまた、端子２７０と２７２を含んでおり、径方向に、また、周辺を取り囲むように延びる金属製でＵ字型をしたバー２７４、及び、まっすぐなストラップ２７６によって、最外部巻回２５４の端子２７８と巻回２５２の隣接した端子２８０のそれぞれに接続している。径方向及び周辺へ取り囲むように延びている真っ直ぐの金属ストラップ２８２と２８４はそれぞれ、巻回２５２と２５３の隣接する端子を互いに接続し、巻回２５３と２５４の隣接した端子を互いに接続する。外側の巻回２５４はスリーブ状シールド４３の内部壁に比較的近接している。
【００５０】
伝導性で非磁性、かつ、接地した金属アイリスは、巻線２５１〜２５４の底端と誘電窓４６の間に位置しており、コイル２５０とプラズマ５０の間の高周波電磁場の結合係数を制御する。アイリス２９８は、コイル２５０の中心軸２５６と同心の中心軸３００を有している。アイリス２９８は九つの同一の金属片（銅が望ましい）３０１〜３０９を有しており、それぞれスタブ・シャフト３１０によって誘電板（図示せず）の固定点と接続された、幾分か中心に位置している中心軸を含んでいる。誘電板は回転２５１〜２５４の底端に並行で近傍にある板に、強固に取り付けられている。金属ピン３１２は機械的にまた電気的に隣接する片３０１〜３０９の組をともに接続する。そして、ピン３１２を軸として旋回する。片３０１〜３０９の隣接組は、バネ状のバイアスをかけられた平らな表面の接触を有していて、全ての片を接地エネルギーに維持するのを助ける。それによって、それらはコイル２５８とプラズマ５０による電磁場と静電場の高周波シールドとして、ともに働く。
【００５１】
電気機械ドライブ４９の回転式の出力シャフト３１４は、片３０１の外部端３１６にぴったりと接続していて、マイクロプロセッサ２０からの信号に反応する。そして、回転軸３１０に関して片３１０を回転させる。片３０１は順々にピン３１２を通して片３０２を駆動する。そして、片３０２の回転は、片３０３を回転させる。この様式で、シャフトの回転３１４はすべての片３０１〜３０９の回転を導き、アイリスの開閉を行う。また、コイル２５０がプラズマに結合する高周波電磁場を変化させる。アイリスの開口部は、その全ての直径に関して円形で、典型的には、巻回２２２の直径とおよそ等しい最小の直径、あるいは、巻回２２４の直径を少し超えた最大の直径を有している。
【００５２】
図３で例示されているようなアイリス２９８は、コイル２５０の中心軸２５６に関して対称で、アイリスの遮蔽効果は対称的である。遮蔽効果を非対称的にする必要があり、コイル２５０の片側が反対側のコイルよりも強い量の高周波束を供給するならば、アイリス２９８は、互いに垂直な軸（ｘ及びｙ）の方向へ、鉛ネジの組（図示せず）によって動かせることができる。それらの鉛ネジの組は、窓４６の上面に並行な面を延びていて（つまり、片３０１〜３０９とほぼ同じ面）、片３０１〜３０９のスタブ・シャフト３１０を有している誘電板の互いに垂直な末端に強固に接続している。
【００５３】
発明の具体的な実施の態様を説明し、図示してきたが、具体的に例証し描写してきた実施例の詳細の変形が、添付している請求項において明示されるように、発明の真の趣旨と範囲から離れないことによって、行うことができるのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空プラズマプロセッサの略図で、処理チェンバ内でコイルがプラズマに供給する高周波場の結合係数を変化させる装置を含んでいる。
【図２】第一の実施の態様の透視図で、プラズマに関してコイルの異なった部分の間隔を変化させることによって結合係数を変化させる機構を表している。
【図３】コイルとプラズマの間に設置されたシールドのアイリスの直径を変えることで、結合係数を変化させる機構の２番の実施の態様の上面図である。