JP2004535039A5 - - Google Patents

Description

本発明は、全体的には真空プラズマ処理装置に関し、より具体的には、どのＲＦ電源も直接的に結合されないような接地への接続部を有する電極間で、一定の非ゼロＲＦ電圧が維持される、真空プラズマ処理方法および装置に関する。

本発明によれば、プラズマ処理装置は、ワークピースを処理するための真空プラズマ・チャンバを含み、このチャンバは、チャンバ内のガスと電気的に結合するためのリアクタンス性インピーダンス要素と、どのＲＦ電源も直接的に結合されないようなＲＦ接地への接続部を有する電極とを含む。電極のＲＦ接地への接続部は、有限の非ゼロＲＦ電圧が電極とＲＦ接地の間に発生するようにされている。十分な電力が、リアクタンス性インピーダンス要素に供給されて、チャンバ内のガスをプラズマに励起し、この間に、一定で有限の非ゼロＲＦ電圧が、接続部内の電極とＲＦ接地との間で維持される。

好ましくは、電極と接地の間のＲＦ電圧、および／または電極と接地との間に流れるＲＦ電流を検出することによって、接続部内の電極とＲＦ接地との間に、一定電圧を維持する。検出された接続部内の電圧および／または電流に応答して、接続部内の電極と接地との間の可変ＲＦインピーダンスを制御し、実質的に一定で、有限の非ゼロＲＦ電圧を提供する。

一つの好ましい実施形態においては、可変ＲＦインピーダンスは、可変リアクタンス、好ましくはインダクタおよび／またはレジスタ、および／または検出された接続部内の電圧および／または電流によって制御される値を有するキャパシタを含む。検出された接続部内の電圧および／または電流は、（１）インダクタ、キャパシタもしくはレジスタのいずれを、またはそれらのどの組合せを、接続部の一部とするか、および（２）接続されたインピーダンス（１つまたは複数）の値、を制御するのに使用される。

前述の結果として、接地インピーダンスが一定の値に維持されて、プラズマに供給される電力を正確に制御するのを補助する。同時に、供給された電力の正確な制御および接地インピーダンスを一定値に維持することによって、処理装置のユーザが処理装置の性能に大きな影響を及ぼす多数のＲＦパラメータを、ほとんど完全に制御することができる。このことは、同一のプロセスを実行する多数の処理装置を整合させたり、長時間にわたって同一の処理装置のプロセス安定性を維持するときに、特に有利である。供給される電力を正確に制御し、かつ接地インピーダンスを一定値に維持するための原理は、同一の名目型式の処理装置を製造するときに、一定の特性を維持するのにも使用することができる。処理装置のＲＦ特性を正確に計測し、調整することによって、末端ユーザに対して処理装置を出荷するに先立ち、処理装置の製造時に性能を保証することができる。

接続部内の電極とＲＦ接地との間で、一定で有限の非ゼロＲＦ電圧を維持するプラズマ処理装置を、リアクタンス性インピーダンスおよびそれが励起するプラズマを含む負荷の両端で、一定の電力を維持するリアクタンス性インピーダンス要素を駆動するＲＦ電源を制御するための装置とともに利用するのが好ましいが、必ずしも必要ではない。

Claims (29)

1. ワークピースを処理するための真空プラズマ・チャンバであって、このチャンバ内のガスと電気的に結合させるためのリアクタンス性インピーダンス要素を含むチャンバと、
   チャンバ内のガスを、リアクタンス性インピーダンス要素に接続されたプラズマに励起するのに十分な電力を有するＲＦ電源とを含み、
   チャンバが、どのＲＦ電源も直接的に結合されないようなＲＦ接地への接続部を有する電極を含み、この電極のＲＦ接地への接続部が、電極とＲＦ接地との間に有限の非ゼロＲＦ電圧が発生するようにされており、この電極のＲＦ接地への接続部が、電極とＲＦ接地との間に実質的に一定で有限の非ゼロＲＦ電圧が維持されるように配設された可変ＲＦインピーダンスを含む組合せ。
2. 電極と接地との間の接続部における少なくとも１つのＲＦパラメータを検出するための検出装置と、検出装置に応答するように接続されて、可変ＲＦインピーダンスを制御して実質的に一定で有限の非ゼロＲＦ電圧を提供するコントローラとをさらに含む、請求項１に記載の組合せ。
3. 可変ＲＦインピーダンスが、可変リアクタンスを含み、コントローラが、検出装置に応答するように配設されて可変リアクタンスの値を制御する、請求項２に記載の組合せ。
4. 可変リアクタンスが可変インダクタを含む、請求項３に記載の組合せ。
5. 可変リアクタンスが可変キャパシタを含む、請求項３に記載の組合せ。
6. 可変リアクタンスが、可変インダクタンスと可変キャパシタとを含み、コントローラが、検出装置に応答するように配設されて、前記電極のＲＦ接地への接続部における前記可変リアクタンスとして、前記可変インダクタおよび／または可変キャパシタを選択的に接続する、請求項３に記載の組合せ。
7. 検出装置が、前記電極のＲＦ接地への接続部に電気的かつ磁気的に結合された電圧・電流プローブを含む、請求項２乃至６のいずれかに記載の組合せ。
8. 検出装置がチャンバ上に装着されている、請求項２乃至７のいずれかに記載の組合せ。
9. 可変ＲＦインピーダンスが可変レジスタを含み、コントローラが検出装置に応答するように配設されて、前記電極のＲＦ接地への接続部における前記可変ＲＦインピーダンスとして、前記可変レジスタを接続し、かつ前記可変レジスタの値を制御する、請求項２乃至８のいずれかに記載の組合せ。
10. チャンバが、チャンバ内のガスと電気的に結合するためのリアクタンス性インピーダンス要素と、
    チャンバ内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有するＲＦ電源と、
    電源とリアクタンス性インピーダンス要素との間に接続された整合ネットワークと、
    一端をＲＦ電源に接続され、第二端を整合ネットワークに接続されたケーブルと、
    整合ネットワークとリアクタンス性インピーダンス要素との間に接続されて、整合ネットワークによってリアクタンス性インピーダンス要素とリアクタンス性インピーダンス要素に結合されたプラズマ負荷とに適用されるパラメータを示す少なくとも１つの信号を取り出すプローブと、
    前記少なくとも１つの信号に応答するように接続されて、ＲＦ電源がケーブルの一端に印加する電力に影響を与えるパラメータを制御するコントローラとを含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の組合せ。
11. 整合ネットワークがリアクタンス性インピーダンス要素およびリアクタンス性インピーダンス要素に結合されたプラズマ負荷に印加する電圧および電流をそれぞれ示す第１および第２の信号を取り出すように、プローブが配設されているとともに、コントローラが第１および第２の信号に応答するように接続されている、請求項１０に記載の組合せ。
12. プローブが、真空プラズマ・チャンバの、ＲＦ電源周波数の波長の１／８以内に、装着されている請求項１０または１１に記載の組合せ。
13. プローブがチャンバ上に装着されている、請求項１１に記載の組合せ。
14. 整合ネットワークが可変リアクタンスを含み、組合せが、ケーブルが整合ネットワークに供給する電圧および電流を示す信号を取り出す検出装置をさらに含み、コントローラが、ケーブルが整合ネットワークに供給する電圧および電流を示す信号に応答するように接続されて、整合ネットワークの可変リアクタンスを制御する、請求項１０乃至１３のいずれかに記載の組合せ。
15. チャンバ内のガスと電気的に結合させるためのリアクタンス性インピーダンス要素と、どのＲＦ電源も直接的に結合されないようなＲＦ接地への接続部を有する電極とを含む、真空プラズマ処理チャンバ内でワークピースをプラズマで処理する方法であって、
    電極のＲＦ接地への接続部が、有限の非ゼロＲＦ電圧が電極とＲＦ接地の間で発生するようにされているとともに、接続部内で電極とＲＦ接地との間に一定で有限の非ゼロＲＦ電圧を維持しながら、リアクタンス性インピーダンス要素にチャンバ内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を供給する方法。
16. 電極のＲＦ接地への接続部が可変ＲＦインピーダンスを含み、接続部内の可変ＲＦインピーダンスの両端で一定のＲＦ電圧を維持することによって、電極とＲＦ接地との間に一定で有限の非ゼロＲＦ電圧が供給される、請求項１５に記載の方法。
17. 方法が複数のワークピース上で実施され、複数のワークピースが真空プラズマ・チャンバ内で処理される間に、電極と接地との間で、同一の一定で有限の非ゼロＲＦ電圧が維持される、請求項１５または１６に記載の方法。
18. 実質的に同一の特性を有する複数の真空プラズマ・チャンバ上で実施される方法において、異なる真空プラズマ・チャンバの特性が、異なるチャンバの電極と接地との間の接続部内に異なる非ゼロＲＦ電圧を発生させるほど互いに異なり、同一の条件の下で作動する複数の真空プラズマ・チャンバ内の電極と接地との間で同一の一定の非ゼロＲＦ電圧を維持する、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の方法。
19. 方法が、電極とＲＦ接地との間の接続部内に可変ＲＦインピーダンスを接続するとともに、可変ＲＦインピーダンスの両端で、一定で有限の非ゼロＲＦ電圧を維持することによって実施される、請求項１５乃至１８のいずれかに記載の方法。
20. 電極と接地の間の一定で有限の非ゼロＲＦ電圧が、電極と接地との間のＲＦ電圧および電極と接地との間に流れるＲＦ電流を示す、少なくとも１つのパラメータを検出するとともに、検出された少なくとも１つのパラメータに応答して可変ＲＦインピーダンスを制御することによって維持される、請求項１５乃至１９のいずれかに記載の方法。
21. 可変ＲＦインピーダンスの両端における有限の非ゼロＲＦ電圧が、検出された少なくとも１つのパラメータに応答して、可変ＲＦインピーダンスの値を制御することによって維持される、請求項１９乃至２０に記載の方法。
22. 可変ＲＦインピーダンスが可変キャパシタと可変インダクタとを含み、制御のステップが、電極とＲＦ接地との間の接続部において可変キャパシタおよび可変インダクタの一方または両方を接続するステップを含む、請求項１９乃至２１のいずれかに記載の方法。
23. 可変ＲＦインピーダンスが可変リアクタンスと可変レジスタとを含み、制御のステップが、電極とＲＦ接地との間の接続部において可変リアクタンスと可変レジスタの一方または両方を接続するステップと、かつ可変リアクタンスまたは可変レジスタの値を制御するステップとを含む、請求項１９乃至２１のいずれかに記載の方法。
24. チャンバが、チャンバ内のガスと電気的に結合されたリアクタンス性インピーダンス要素と、電源とリアクタンス性インピーダンス要素との間に接続された整合ネットワークと、一端をＲＦ電源に接続され、第２端を整合ネットワークに接続されたケーブルとを含む方法であって、
    整合ネットワークによってリアクタンス性インピーダンス要素とリアクタンス性インピーダンス要素に結合されたプラズマ負荷とに適用される、少なくとも１つのパラメータを検出するステップと、
    検出された少なくとも１つのパラメータに応答して、ＲＦ電源によってケーブルの一端に印加されるＲＦ電力に影響を与えるパラメータを制御するステップとを含む、請求項１５乃至２３のいずれかに記載の方法。
25. 少なくとも１つのパラメータが電圧および電流を含む、請求項２４に記載の方法。
26. 電圧および電流が、真空プラズマ・チャンバのＲＦ電源周波数の波長の１／８以内で検出される、請求項２４に記載の方法。
27. 電圧および電流がチャンバにおいて検出される、請求項２４に記載の方法。
28. 制御のステップが、ＲＦ電源がケーブルの一端に印加するＲＦ電力に影響を与える、複数のパラメータを制御するステップを含む、請求項２４乃至２７のいずれかに記載の方法。
29. 整合ネットワークが可変リアクタンスを含む方法であって、ケーブルによって整合ネットワークに供給される電圧および電流を検出するステップと、検出された、ケーブルによって整合ネットワークに供給される電圧および電流に応答して、整合ネットワークの可変リアクタンスを制御するステップとをさらに含む、請求項２４乃至２８のいずれかに記載の方法。