JP2005536834A - 複数の周波数に同時に応答する電極を備えたプラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (61)
- (a)チャンバにガスを結合するためのポート、(b)前記チャンバ内のガスに電界を印加するための第1の電極、および(c)DC基準電位にある、前記第1の電極から間隔を隔てた第2の電極を有し、前記電極間の体積を含む領域で前記ガスをプラズマに励起させるようになされた真空チャンバと、前記第1の電極に異なる周波数を有する電界を同時に前記プラズマに供給させるための回路とを備えたプラズマ処理装置であって、前記チャンバが、前記異なる周波数の電力に前記領域を通る実質的に異なる経路を取らせるようになされた構造を備えたプラズマ処理装置。
- 前記チャンバ構造が、第1の周波数の電力のうちの実質的な割合の電力を前記第1の電極と第2の電極の間に結合し、かつ、第2の周波数の電力のうちの実質的な割合の電力の前記第1の電極と第2の電極の間への結合を阻止するようになされた、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の周波数が主として前記プラズマのイオン・エネルギーを制御し、前記第2の周波数が主として前記プラズマのイオン密度を制御する、請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1および第2の周波数がそれぞれ約2MHzおよび27MHzである、請求項3に記載のプラズマ処理装置。
- 前記チャンバ構造が、前記第1の周波数の電力のうちの実質的な割合の電力を前記第1の電極と第2の電極の間に結合し、かつ、前記第2の周波数の電力のうちの実質的な割合の電力の前記第1の電極と第2の電極の間への結合を阻止するようになされた、請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記チャンバ構造が、前記領域の外側に、電流を前記第2の電極から基準電位の端子に結合するようになされ、かつ、実質的にDC基準電位にある、前記第1の周波数におけるインピーダンスが前記第2の周波数におけるインピーダンスより実質的に小さくなるよう、前記第1の周波数における電気的長さが前記第2の周波数における電気的長さより実質的に短い経路を有する分散パラメータ・フィルタ構造を備えた、請求項5に記載のプラズマ処理装置。
- 前記領域の外側の前記経路の前記第1の周波数における前記電気的長さが、前記第1の周波数の波長の数分の一の長さであり、前記領域の外側の前記経路の前記第2の周波数における前記電気的長さが、概ね前記第2の周波数の波長の長さである、請求項6に記載のプラズマ処理装置。
- 前記領域の外側の前記経路が、前記第1の周波数における前記経路の誘導性インピーダンスが前記第2の周波数における前記経路の誘導性インピーダンスより概ね1桁小さくなる構造を有する、請求項6に記載のプラズマ処理装置。
- 前記分散パラメータ・フィルタ構造が、さらに、前記第2の周波数が前記領域を通って、実質的にDC基準電位にあり、かつ、実質的に前記第2の電極よりも前記第1の電極の方に近い前記経路の延長部分まで通過するようになされた、請求項6に記載のプラズマ処理装置。
- 前記延長部分が、前記第1の電極の周辺部分を越えた領域を含み、前記第1の電極から前記周辺部分を越えた前記領域までの電気結合が、前記第2の周波数が前記領域中を、前記第1の周波数が前記領域中を通過する範囲より広い範囲まで通過するようになされた、請求項9に記載のプラズマ処理装置。
- 前記延長部分が、誘電体によって前記第1の電極と間隔を隔てた、請求項10に記載のプラズマ処理装置。
- 前記チャンバ構造が、実質的にDC基準電位の延長構造を備え、前記第1および第2の電極および前記延長構造が、前記第1の電極に印加される第1の周波数の電力のうちの実質的な割合の電力を前記延長構造に結合せず、前記第1の電極に印加される第2の周波数の電力のうちの実質的な割合の電力を前記延長構造に結合するようになされた、請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1および第2の電極および前記延長構造が、前記第1の周波数の電力のうちの実質的な割合の電力を前記第2の電極に結合するようになされた、請求項12に記載のプラズマ処理装置。
- 前記延長構造が、実質的に前記第2の電極よりも前記第1の電極の方に近い、請求項12に記載のプラズマ処理装置。
- 前記延長構造が、前記第1の電極の周辺部分を越えた領域を含み、前記第1の電極から前記周辺部分を越えた前記領域までの電気結合が、前記第2の周波数が前記領域中を、前記第1の周波数が前記領域中を通過する範囲より広い範囲まで通過するようになされた、請求項12に記載のプラズマ処理装置。
- 前記延長構造が、誘電体によって前記第1の電極と間隔を隔てた、請求項12に記載のプラズマ処理装置。
- 前記チャンバ構造が、前記プラズマを実質的に前記領域に閉じ込めるための構造を備えた、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記領域が前記第1の電極の周辺部分を超えた体積まで延びた、請求項17に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の電極の前記周辺部分を越えた前記体積が(a)変位電流の流れを可能にし、かつ、実質的なDC電流の流れを阻止する材料と、(b)前記材料の周辺部分を越えた実質的に基準電位の表面からなる、請求項18に記載のプラズマ処理装置。
- 前記材料が真性半導体からなる、請求項19に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマを閉じ込めるための前記構造が、前記体積内のガスの前記領域の外側の前記チャンバ部分への流れを可能にするようになされた複数のルーバを備えた、請求項19に記載のプラズマ処理装置。
- 前記ルーバおよび前記ルーバ間の空間が、前記第2の電極から基準電位への変位電流の流れを可能にし、かつ、実質的なDC電流の流れを阻止するようになされた材料でできた、請求項21に記載のプラズマ処理装置。
- 前記領域内の前記プラズマの圧力を制御するためのコントローラをさらに備えた、請求項22に記載のプラズマ処理装置。
- 前記領域が前記第1の電極の周辺部分を超えた体積まで延びた、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の電極の前記周辺部分を越えた前記体積が(a)前記第1および第2の周波数の変位電流の流れを可能にし、かつ、実質的なDC電流の流れを阻止する材料と、(b)前記材料の周辺部分を越えた基準電位の表面からなる、請求項24に記載のプラズマ処理装置。
- 第1の電極を有するプラズマ処理装置を動作させる方法であって、第1および第2の周波数の電力を前記第1の電極に同時に供給するステップと、前記電極に供給される前記第1および第2の周波数の電力と前記第1の電極近傍のプラズマとの間の相互作用に応じて前記第1の電極にDCバイアス電圧を確立するステップと、いずれか一方の前記周波数の電力に関連するパラメータをもう一方の前記周波数の電力に関連するパラメータに対して変更することによって前記DCバイアス電圧の値を制御するステップとを含む方法。
- いずれか一方の前記周波数の電力に関連する前記パラメータが、前記第1の電極に印加される前記第1の周波数の電力量であり、前記第2の周波数の電力に関連する前記パラメータが前記第2の周波数の電力量である、請求項26に記載の方法。
- 前記第1の周波数が主として前記プラズマのイオン・エネルギーを制御し、前記第2の周波数が主として前記プラズマのイオン密度を制御する、請求項27に記載の方法。
- 前記第1および第2の周波数がそれぞれ約2MHzおよび27MHzである、請求項28に記載の方法。
- 前記処理装置が第2の電極を備え、前記第1および第2の周波数の電力を、前記第1の電極と第2の電極の間の体積を含む領域に実質的に拘束するステップと、前記第1の電極に印加される前記第1および第2の周波数の電力のうちの実質的な割合の電力に前記領域内の実質的に異なる経路を持たせるステップとをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記第1の周波数の前記経路が前記第1および第2の電極を含み、前記第2の周波数の前記経路が前記第2の電極を含まない、請求項30に記載の方法。
- 前記処理装置が、前記第2の電極のDC電位と実質的に同じDC電位の、前記第2の電極よりも前記第1の電極の方に近い延長部分を備え、前記第2の周波数の前記経路が前記第1の電極および前記延長部分を含む、請求項31に記載の方法。
- 前記プラズマを前記領域に閉じ込めるステップをさらに含む、請求項30に記載の方法。
- 前記領域内のプラズマの圧力を制御するステップをさらに含む、請求項33に記載の方法。
- 処理チャンバ内の第1の電極と、第1および第2の周波数の電力を前記第1の電極に同時に供給するための回路とを備えたプラズマ処理装置であって、前記電極に供給される前記第1および第2の周波数の電力と前記電極近傍のプラズマとの間の相互作用に応じて前記第1の電極にDCバイアス電圧が確立され、前記チャンバおよび前記第1と第2の周波数が、前記第1の周波数の電力に関連するパラメータを前記第2の周波数の電力に関連するパラメータに対して変更することによって前記DCバイアス電圧が制御可能に変化するようになされたプラズマ処理装置。
- 前記第1の周波数の電力に関連する前記パラメータが前記第1の周波数の電力量であり、前記第2の周波数の電力に関連する前記パラメータが前記第2の周波数の電力量である、請求項35に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の周波数が主として前記プラズマのイオン・エネルギーを制御し、前記第2の周波数が主として前記プラズマのイオン密度を制御する、請求項36に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1および第2の周波数がそれぞれ約2MHzおよび27MHzである、請求項37に記載のプラズマ処理装置。
- 前記チャンバが第2の電極を備え、かつ、前記第1および第2の周波数の電力を、前記第1の電極と第2の電極の間の体積を含む領域に実質的に拘束し、前記第1の電極に印加される前記第1および第2の周波数の電力のうちの実質的な割合の電力に前記領域内の実質的に異なる経路を持たせるようになされた、請求項36に記載のプラズマ処理装置。
- 前記チャンバが(a)前記第2の電極のDC電圧と実質的に同じDC電圧になるようになされた延長部分を備え、かつ、(b)前記第2の周波数の前記経路に前記延長部分を含めるようになされた、請求項39に記載のプラズマ処理装置。
- 前記チャンバが、前記プラズマを前記体積を含む領域に閉じ込めるための構造を備えた、請求項39に記載のプラズマ処理装置。
- 前記チャンバが、前記領域内のプラズマの圧力を制御するためのコントローラを備えた、請求項41に記載のプラズマ処理装置。
- 前記延長部分が(a)第2の電極よりも前記第1の電極の方に近く、かつ、(b)前記第1の電極の周辺部分を越えた、請求項40に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の電極と前記延長部分が、変位電流の流れを可能にし、かつ、実質的なDC電流の流れを阻止する材料で互いに間隔を隔てた、請求項43に記載のプラズマ処理装置。
- 前記材料が真性半導体からなる、請求項44に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマを閉じ込めるための前記構造が、前記領域内のイオン化されていないガスの前記領域の外側の前記チャンバ部分への流れを可能にするようになされた複数のルーバを備えた、請求項41に記載のプラズマ処理装置。
- 前記ルーバおよび前記ルーバ間の空間が、前記第2の電極から基準電位への変位電流の流れを可能にし、かつ、実質的なDC電流の流れを阻止するようになされた材料でできた、請求項46に記載のプラズマ処理装置。
- DC基準電位の導電壁を有する真空チャンバを備えた、ワークピースを処理するためのプラズマ処理装置であって、前記導電壁が前記チャンバの縦軸と同軸の内部円形周囲を有し、前記チャンバが(a)円形ワークピース・ホルダを備えた第1の円形電極(第1の電極およびワークピース・ホルダは、前記チャンバの縦軸と同軸である)と、(b)前記チャンバ内でガスをプラズマに変換するための入口を備えた、前記チャンバの縦軸と同軸の第2の円形電極と、(c)前記プラズマを前記電極間の体積を含む領域に閉じ込め、かつ、前記領域から外側に向かうガスの流れを可能にするための構造であって、前記プラズマの前記導電壁への入射を実質的に阻止するようになされた構造と、(d)前記領域から外側に向かって流れるガスのための出口とを備え、前記領域の下部境界が(i)前記第1の電極と、(ii)前記チャンバの縦軸と同軸のリングと、(iii)実質的にDC基準電位の、前記チャンバの縦軸と同軸の環状表面とを含み、前記リングが、前記第1の電極と前記環状表面の間に挿入され、かつ、RF変位電流の流入を可能にし、実質的な伝導電流の流入を阻止する材料でできているプラズマ処理装置であって、複数の周波数の電力を同時に前記第1の電極に供給するための回路をさらに備え、前記導電壁が前記第2の電極および前記環状表面に導電接続され、かつ、比較的小さいインピーダンスを第1の周波数に提供し、一方、比較的大きいインピーダンスを第2の周波数に提供するよう、前記第2の電極と前記環状表面の間に一定の長さおよび電気インダクタンスを有し、前記第2の周波数が実質的に前記第1の周波数より高いプラズマ処理装置。
- 前記環状表面が導電部材を覆っている誘電体である、請求項48に記載の処理装置。
- 前記リングが真性半導体からなる、請求項49に記載の処理装置。
- 前記プラズマを閉じ込めるための前記構造が、前記チャンバの縦軸と同軸の内部周囲表面を有する、間隔を隔てた複数のプラズマ閉込めリングを備え、前記第2の電極が前記領域の上部境界を形成している表面を有し、前記プラズマ閉込めリングの各々の前記内部周囲表面が、前記上部境界領域を形成している前記第2の電極の前記表面の周囲と実質的に整列し、前記環状表面が、前記プラズマ閉込めリングの前記内部周囲表面と整列した円の少なくとも円周まで延びた、請求項50に記載の処理装置。
- 前記間隔を隔てた複数のプラズマ閉込めリングが誘電体からなる、請求項51に記載の処理装置。
- 前記第1の周波数が主として前記プラズマのイオン・エネルギーを制御し、前記第2の周波数が主として前記プラズマのイオン密度を制御する、請求項52に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1および第2の周波数がそれぞれ約2MHzおよび27MHzである、請求項53に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ閉込めリングの位置を変更し、それにより前記領域内の前記プラズマの圧力を変化させるためのコントローラをさらに備えた、請求項51に記載の処理装置。
- 前記チャンバおよび前記第1と第2の周波数が、一方の前記周波数の電力に関連するパラメータをもう一方の前記周波数の電力に関連するパラメータに対して変更することによって、前記第1の電極に供給される前記第1および第2の周波数の電力と前記第1の電極近傍のプラズマとの間の相互作用に応じて前記第1の電極に確立されるDCバイアス電圧が制御可能に変化するようになされた、請求項48に記載の処理装置。
- 前記第1の周波数の電力に関連する前記パラメータが前記第1の周波数の電力量であり、前記第2の周波数の電力に関連する前記パラメータが前記第2の周波数の電力量である、請求項56に記載の処理装置。
- 前記第1の周波数が主として前記プラズマのイオン・エネルギーを制御し、前記第2の周波数が主として前記プラズマのイオン密度を制御する、請求項57に記載の処理装置。
- 導電壁を有する真空チャンバを備えた、ワークピースを処理するためのプラズマ処理装置であって、前記導電壁が前記チャンバの縦軸と同軸の内部円形周囲を有し、前記チャンバが(a)円形ワークピース・ホルダを備えた第1の円形電極(第1の電極およびワークピース・ホルダは、いずれも前記チャンバの縦軸と同軸である)と、(b)前記チャンバ内でガスをプラズマに変換するための出口を備えた、前記導電壁の第1の端部に導電接続された、前記チャンバの縦軸と同軸の第2の円形電極と、(c)前記プラズマを前記電極間の体積を含む領域に閉じ込め、かつ、前記領域から外側に向かうイオン化されていないガスの流れを可能にするための構造であって、前記プラズマの前記導電壁への入射を実質的に阻止するようになされた構造と、(d)前記領域から外側に向かって流れるガスのための出口とを備え、前記領域の下部境界が(i)前記第1の電極と、(ii)前記チャンバの縦軸と同軸のリングと、(iii)前記導電壁の第2の端部に導電接続された、前記チャンバの縦軸と同軸の環状表面とを含み、前記リングが、前記第1の電極と前記環状表面の間に挿入され、かつ、RF変位電流の流入を可能にし、実質的な伝導電流の流入を阻止する材料でできているプラズマ処理装置であって、複数の周波数の電力を同時に前記第1の電極に供給するための回路をさらに備え、前記チャンバおよび前記第1と第2の周波数が、前記第1の周波数の電力に関連するパラメータを前記第2の周波数の電力に関連するパラメータに対して変更することによって、前記第1の電極に供給される前記第1および第2の周波数の電力と前記第1の電極近傍のプラズマとの間の相互作用に応じて前記第1の電極に確立されるDCバイアス電圧が制御可能に変化するようになされたプラズマ処理装置。
- 前記第1の周波数の電力に関連する前記パラメータが前記第1の周波数の電力量であり、前記第2の周波数の電力に関連する前記パラメータが前記第2の周波数の電力量である、請求項59に記載の処理装置。
- 前記第1の周波数が主として前記プラズマのイオン・エネルギーを制御し、前記第2の周波数が主として前記プラズマのイオン密度を制御する、請求項60に記載の処理装置。
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