JP2008535318A - Ｒｆ電力供給における２次周波数の終端 - Google Patents

Abstract

ＲＦ電力発生器とプラズマチャンバとの間に結合された２次リアクティブ終端回路が提供され、処理プラズマ内の２次周波数の電圧コンポーネントおよび電流コンポーネントの密接な調整および制限が可能である。２次リアクティブ回路は、システム内の２次周波数によって見られるように、ＲＦ電力発生器の基本周波数で主に動作するように設計された整合ネットワークのインピーダンスを制御する。終端回路の結合点において、電力供給コンポーネントが測定され、終端回路コンポーネントの可変値を制御するためのフィードバック信号として用いられる。

Description

（本発明の分野）
本発明は、概して、負荷の可変インピーダンスを整合するための装置に関し、より詳細には、プラズマ処理のためのＲＦ電力供給システムに対する装置および方法に関する。

（従来技術の簡単な説明）
プラズマ処理アプリケーション（例えば、半導体またはフラットディスプレイの製造）において、ＲＦ電力発生器は、プラズマチャンバにおける負荷に電圧を印加し、幅広い周波数にわたって動作し得る。処理プラズマのインピーダンスは、この印加された電圧の周波数、チャンバの圧力、ガスの圧縮、および標的または基板の材料によって変動し得る。それゆえに、典型的に、リアクティブインピーダンス整合ネットワークが、チャンバインピーダンスをＲＦ電力発生器に対する理想的な負荷に転送するために、用いられる。

複数の周波数が、常にＲＦプラズマ処理システムに存在する。これらの異なる周波数は、基本動作周波数の高調波の結果であり得る。多くのアプリケーションにおいて、複数の周波数は、同じツール上で動作する分離した電力供給システムの結果であり得る。商用のプラズマ処理ツール上の共通の構成は、例えば、１３．５６ＭＨｚ−３５０ｋＨｚ、６０ＭＨｚ−２ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ−２ＭＨｚのような、デュアル周波数システムを含むが、それらには限定されない。異なる周波数が存在するので、主に１つの周波数範囲内で動作するように設計されたコンポーネント内に、追加的なＲＦ回路を提供することにより、分離した周波数によって見られるようなそれらの終端インピーダンスに影響を与えることが、必要となり得る。この終端インピーダンスを制御することは、処理プラズマ内の２次周波数の電圧コンポーネントおよび電流コンポーネントを制御または制限することを可能にし得る。２次周波数を終端するように意図されている回路は、その１次の動作周波数範囲内でコンポーネントの性能に不利な影響を与えることなしに、２次周波数に対し、望ましい終端インピーダンスを提供することができるように、設計されなければならない。

プラズマチャンバのＲＦコンポーネント内の異なる周波数に対し、特定の終端インピーダンスを設定する能力を有するインピーダンス整合ネットワークであって、システム内のその他のコンポーネントによって誘導されるインピーダンスの変動を懸念することなしに、離散的な周波数で、処理内の電圧、電流、電力を密接に調整することが可能であるという利点をオペレータに付与するインピーダンス整合ネットワークを提供することが、望ましい。

基本動作周波数の高調波によって引き起こされる任意の望ましくない影響を抑制する能力を整合ネットワークが有することもまた、望ましい。

（本発明の概要）
本発明により、整合ネットーク装置に対し、終端回路の追加が提供され、上記追加は、２次周波数でのネットワーク動作によって見られるような、密接な制御と、負荷インピーダンスの再現性（ｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙ）とを可能にする。この２次回路は、伝導または放射の間に、その基本動作周波数で、整合ネットワークの動作との望ましくない干渉を引き起こさないように、設計される。リアクティブ、共振な終端回路は、周波数アプリケーションによって、必要に応じて固定または調整可能であり得る。

（詳細な説明）
図１を参照すると、本発明の原理を組み込んだＲＦプラズマ処理装置が示されており、これは、概して、当業者によって周知な方法でチャンバ１４に取り付けられた基板１６に電力を供給するＲＦ電力発生器１０を備えている。チャンバ１４は、基板１６上に薄膜を堆積させるか、基板１６から材料をエッチングさせるために、プラズマを発生するガスで充満されている。整合ネットワーク１２は、ＲＦ電力発生器１０の基本周波数で、発生器１０とプラズマ負荷２０との間の異なるインピーダンスを整合させることにより、ＲＦ電力発生器１０からチャンバにおけるＲＦプラズマ負荷２０への電力の効率的な転送を提供するように設計されている。２次終端回路１８は、ＲＦ電力発生器１０とプラズマチャンバ１４の入力との間に追加され、電力発生器および整合ネットワークの基本周波数以外の（単数または複数の）周波数で、特定のインピーダンスを提供する。回路１８は、概して、並列なキャパシタＣ１およびＣ２の系列を備えており、上記系列は、インダクタＬおよび可変キャパシタＣ３に結合されている。代替的に、回路の（単数または複数の）終端周波数を調整するために、回路１８の個別のコンポーネントのうちの任意のものが、同様に可変であり得る。

ＲＦプラズマ処理装置の動作の間、終端回路１８は、電圧、電流、電力および／または処理システム内の２次周波数の位相コンポーネントを調整または制限するように機能する。動作の間に、終端回路内の結合点において、これら性質のうちの任意のものまたは全てを測定することにより、２次周波数コンポーネントのさらなる調整または制御が実現される。図２は、フィードバックループを用いる本発明の実施形態を示しており、終端回路１８のコンポーネントの値を調整および制御する。測定デバイス２２は、終端回路１８の結合点において、整合ネットワーク１２の出力へのＲＦ電力供給の電圧、電流、および／または位相コンポーネントを測定する。代替的に、測定は、終端回路１８内の任意の点で取得され得る。測定デバイス２２からのデータは、コントローラ２４に提供され、上記コントローラは、電力発生器および整合ネットワークの基本動作周波数以外の周波数で、電力供給の性質をモニタする。コントローラ２４は、フィードバック信号として、測定デバイス２２からのデータをさらに用い、可変キャパシタＣ３のキャパシタンス値を変動させる。代替的に、終端回路のコンポーネントのうちの任意のものまたは全てが、測定デバイス２２からのデータに応答して、可変であり、調整される。

本明細書中、処理プラズマ内の２次周波数の電圧コンポーネントおよび電流コンポーネントを制御または制限することを可能にする補助的な共振回路、リアクティブ回路を利用するＲＦプラズマ処理システムにおける整合ネットワークの新規かつユニークなインプリメンテーションが提供されることを、容易に見ることができた。

特定の構造および特定の動作に関する詳細が示され、記載されてきたが、特定の構造および特定の動作に関する詳細は、単に説明を目的としたものに過ぎず、当業者により、本発明の精神および範囲から逸れることなしに、変更および改変が本明細書の範囲で容易になされ得ることが、明白に理解されるべきである。

図１は、本発明の一実施形態にしたがう、プラズマ装置を示している。 図２は、本発明の代替的な実施形態にしたがう、プラズマ装置を示している。

Claims (18)

1. プラズマにＲＦ電力を供給するためのシステムであって、
   ａ）ＲＦ電力発生器であって、プラズマチャンバ内のプラズマに電力を供給するように配置されている、ＲＦ電力発生器と、
   ｂ）インピーダンス整合ネットワークであって、該ＲＦ電力発生器の出力に配置され、該ＲＦ電力発生器から該プラズマに、該発生器の基本動作周波数で、効率的な電力の転送を提供する、インピーダンス整合ネットワークと、
   ｃ）該ＲＦ電力発生器と該プラズマチャンバとの間に配置された終端回路であって、該プラズマ内の１つ以上の２次周波数で、該プラズマへの電力供給を調整する、終端回路と
   を備える、システム。
2. 前記終端回路は、リアクティブ回路である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記終端回路のリアクティブ性は、可変である、請求項２に記載のシステム。
4. 前記終端回路は、可変なキャパシタと直列なインダクタを備える、請求項３に記載のシステム。
5. 前記終端回路は、前記１つ以上の２次周波数で、電圧、電流、位相角、および電力のうちの１つを調整する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記終端回路は、前記１つ以上の２次周波数で、前記プラズマへの電力供給を制限する、請求項１に記載のシステム。
7. 測定デバイスをさらに備え、
   該測定デバイスは、前記１つ以上の２次周波数で、前記プラズマへの前記電力供給の性質を測定する、請求項３に記載のシステム。
8. 前記測定デバイスは、前記１つ以上の２次周波数で、電圧、電流、位相角、および電力のうちの少なくとも１つを測定する、請求項７に記載のシステム。
9. コントローラをさらに備え、
   該コントローラは、前記１つ以上の２次周波数で、前記測定デバイスによって測定された前記プラズマへの前記電力供給の前記性質に基づいて、前記終端回路の１つ以上の可変なリアクティブ性を調整する、請求項７に記載のシステム。
10. プラズマにＲＦ電力を供給する方法であって、
    ａ）プラズマ処理システムを提供することであって、該プラズマ処理システムは、ＲＦ電力発生器と、プラズマを内部に含むプラズマチャンバと、該ＲＦ電流発生器と該プラズマチャンバとの間に配置されたインピーダンス整合ネットワークとを備える、ことと、
    ｂ）該ＲＦ電力発生器から該プラズマに、該発生器の基本動作周波数で、電力を転送することと、
    ｃ）該ＲＦ電力発生器と該プラズマチャンバとの間に配置された終端回路を用いることにより、該プラズマ内の１つ以上の２次周波数で、該プラズマへの電力供給を調整することと
    を包含する、方法。
11. 前記終端回路は、リアクティブ回路である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記終端回路のリアクティブ性は、可変である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記終端回路は、可変なキャパシタと直列なインダクタを備える、請求項１２に記載の方法。
14. 前記終端回路は、前記１つ以上の２次周波数で、電圧、電流、位相角、および電力のうちの少なくとも１つを調整する、請求項１０に記載の方法。
15. 前記終端回路は、前記１つ以上の２次周波数で、前記プラズマへの電力供給を制限する、請求項１０に記載の方法。
16. 前記１つ以上の２次周波数で、前記プラズマへの前記電力供給の性質を測定するステップ
    をさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
17. 前記プラズマへの前記電力供給の前記性質は、電圧、電流、位相角、および電力のうちの１つである、請求項１６に記載の方法。
18. 前記１つ以上の２次周波数で、前記プラズマへの前記電力供給の前記性質に基づいて、前記終端回路の１つ以上の可変なリアクティブ性を調整するステップ
    をさらに包含する、請求項１６に記載の方法。

Images