KR101144018B1

KR101144018B1 - Plasma processor with electrode responsive to multiple rf frequencies

Info

Publication number: KR101144018B1
Application number: KR1020067025002A
Authority: KR
Inventors: 라즈 딘드사; 펠릭스 코자케비치; 데이브 트러셀
Original assignee: 램 리써치 코포레이션
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2012-05-09
Also published as: KR20070031915A

Abstract

워크피스를 처리하기 위한 플라즈마 처리기는 워크피스를 포함하는 진공 챔버의 전극에 3 개의 정합 네트워크에 의해 인가되는 2 ㎒, 27 ㎒, 및 60 ㎒ 주파수를 갖는 소스를 포함한다. 이와 다르게는, 제 4 정합 네트워크에 의해 60 ㎒ 가 제 2 전극에 인가된다. 그것들을 구동하는 소스의 주파수에 실질적으로 튜닝된 정합 네트워크는, 2 ㎒ 인덕턴스가 27 ㎒ 네트워크 인덕턴스를 초과하고, 27 ㎒ 인덕턴스가 60 ㎒ 네트워크 의 인덕턴스를 초과하도록 직렬 인덕턴스를 포함한다. 정합 네트워크는 그들을 구동하지 않는 소스의 주파수를 적어도 26 ㏈ 만큼 감쇠시킨다. 27 과 60 ㎒ 사이의 션트 인덕터들은 27 및 60 ㎒ 소스로부터 2 ㎒ 를 디커플링시킨다. 직렬 공진 회로 (약 5 ㎒ 에 공진함) 는 2 ㎒ 네트워크 및 전극을 션트시켜 2 ㎒ 소스를 전극에 정합시키는 것을 보조한다.A plasma processor for processing a workpiece includes a source having frequencies of 2 MHz, 27 MHz and 60 MHz applied by three matching networks to the electrodes of a vacuum chamber comprising a workpiece. Alternatively, 60 MHz is applied to the second electrode by the fourth matching network. The matching network substantially tuned to the frequency of the source driving them includes a series inductance such that the 2 MHz inductance exceeds the 27 MHz network inductance and the 27 MHz inductance exceeds the inductance of the 60 MHz network. The matching network attenuates the frequency of the source that does not drive them by at least 26 dB. Shunt inductors between 27 and 60 MHz decouple 2 MHz from the 27 and 60 MHz sources. A series resonant circuit (resonant at about 5 MHz) assists in matching the 2 ㎒ source to the electrode by shunting the 2 ㎒ network and the electrode.

플라즈마 공정, 멀티플 주파수, 프로세서 Plasma processes, multiple frequency, processors

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a plasma processor having an electrode responsive to a plurality of RF frequencies,

공동계류중인 출원과의 관계Relationship with co-pending applications

본 발명은 공동계류중인, Rajinder Dhindsa 등에 의해 발명되고 참조로 본 명세서에 포함되는, 2003년 8월 22일에 출원된 미국 특허 출원 제 10/645,665 호인 공동 양도된 출원, Multiple Frequency Plasma Etch Reactor 에 개시된 발명에 대한 개선이다. 또한, 본 발명은 공동 양도된, Dhindsa 등에 의해 동시에 출원된 발명의 명칭이 "VACUUM PLASMA PROCESSOR INCLUDING CONTROL IN RESPONSE TO DC BIAS VOLTAGE" 인 Lowe Hauptman Gilman and Berner 도켓 넘버 2328-065 에 개시된 발명과 관련된 것이다. 본 발명은, 그 발명의 완성시에 공동계류중인 출원의 소유자에 의해 소유되었다.The present invention is related to co-pending U.S. Patent Application No. 10 / 645,665, filed on August 22, 2003, entitled " Multiple Frequency Plasma Etch Reactor, " filed by Rajinder Dhindsa et al. It is an improvement to the invention. The present invention also relates to the invention disclosed in Lowe Hauptman Gilman and Berner Docket No. 2328-065, entitled " VACUUM PLASMA PROCESSOR INCLUDING CONTROL RESPONSE TO DC BIAS VOLTAGE ", co-assigned and assigned to Dhindsa et al. The present invention has been owned by the owner of the co-pending application upon completion of the invention.

기술 분야Technical field

본 발명은 일반적으로 플라즈마 공정 챔버에서 플라즈마로 워크피스 (workpiece) 를 처리하는 장치에 관련된 것이며, 보다 구체적으로는 복수의 주파수 (예를 들어, 3 개 이상이지만 상당한 다수는 아님) 에 반응하도록 접속된 단일 전극을 갖는 처리기에 관련된 것이다.The present invention relates generally to an apparatus for treating a workpiece with a plasma in a plasma processing chamber, and more particularly to a system and method for treating a workpiece in a plasma process chamber that is connected (e.g., To a processor having a single electrode.

배경 기술Background technology

워크피스를 플라즈마 처리하기 위해 2 개의 상이한 주파수의 플라즈마 여기 필드를 진공챔버의 영역에 인가하는 것이 공지되어 있으며, 여기서 그 영역은 그 필드가 공정 플라즈마로 변환시키는 가스에 커플링된다. 워크피스는 주로 반도체 웨이퍼 또는 유전 판이고, 플라즈마는 그 워크피스에 집적 회로 피쳐를 형성하는데 관여한다. 일반적으로, 고주파 RF 전력 (대략 10 ㎒ 를 초과하는 주파수를 갖는) 은 플라즈마의 밀도, 즉 플라즈마 플럭스를 제어하며, 저주파 내지 중간 주파수를 갖는 RF 전력 (100 ㎑ 내지 대략 10 ㎒ 의 범위) 은 일반적으로 플라즈마의 이온 에너지 및 워크피스에 대한 인시던트를 제어한다. 일반적으로 이들 처리기의 여기된 플라즈마는 워크피스를 건식 에칭하지만, 일부 경우에, 워크피스에 적층되는 물질을 야기한다. 일반적으로, AC 플라즈마 여기 필드는 챔버 내의 한 쌍의 이격된 전극 또는 챔버의 1 개의 전극 및 챔버 외부에 위치한 코일에 의해 영역에 인가된다 (또한, "리액턴스" 라는 용어가 본 명세서에서 진공 플라즈마 공정 챔버와 관련하여 사용되는 경우, 챔버 내의 플라즈마에 AC 플라즈마 여기 필드를 인가하기 위한 코일 또는 전극을 의미하는 것으로 이해된다.)It is known to apply a plasma excitation field at two different frequencies to a region of a vacuum chamber for plasma processing of a workpiece, wherein the region is coupled to a gas that converts the field to a process plasma. The workpiece is primarily a semiconductor wafer or dielectric plate, and the plasma is involved in forming an integrated circuit feature in the workpiece. Generally, high frequency RF power (having a frequency in excess of about 10 MHz) controls the density of the plasma, i. E. Plasma flux, and the RF power (in the range of 100 kHz to about 10 MHz) The ion energy of the plasma and the incident to the workpiece. Generally, the excited plasma of these processors dry-etches the workpiece, but, in some cases, causes a material to be deposited on the workpiece. Generally, an AC plasma excitation field is applied to a region by a coil located at one electrode and a chamber of a pair of spaced apart electrodes or chambers in the chamber (also referred to herein as " reactance " When used with reference to a plasma, is understood to mean a coil or an electrode for applying an AC plasma excitation field to a plasma in a chamber.

2002 년 6 월 27 에 출원되어 공동 양도된 Vahedi 등의 공동 계류중인 출원, 제 10/180,978 호는, 2 개의 상이한 주파수가 진공 플라즈마 공정 챔버 바닥 전극 (즉, 워크피스가 처리되고 있는 전극이 개시되어 있다) 에 동시에 인가되고, 챔버의 최상부 전극은 접지된 처리기를 개시하고 있다.Co-pending application 10 / 180,978, filed June 27,2002, co-assigned, teaches that two different frequencies can be applied to a vacuum plasma process chamber bottom electrode (i.e., an electrode on which a workpiece is being processed) ), And the top electrode of the chamber is grounded.

피쳐의 사이즈가 계속해서 감소할수록 워크피스의 플라즈마 공정의 다양한 파라미터의 정밀 제어에 대한 요구가 증가한다. 정밀 제어를 요구하는 플라즈마 파라미터 중에는, 플라즈마 화학물 (즉, 이온 및 라디칼 종의 타입), 플라즈마 플럭스 및 기판에 조사되는 플라즈마의 이온 에너지가 있다. 집적 회로의 제작에 이용되는 신규 물질 및 줄어드는 피쳐 사이즈에 의해, 워크피스를 처리하는데 관여하는 윈도우가 그 사이즈가 감소하며, 현재 가용한 플라즈마 처리기, 특히 에칭 처리기를 제한한다. 줄어드는 피쳐 사이즈 및 신규 물질에 대한 요구는 동일한 반응로의 이용, 즉 상이한 에칭 애플리케이션에 대한 진공 공정 챔버의 이용을 제한한다.As the size of the features continues to decrease, the need for precise control of the various parameters of the plasma process of the workpiece increases. Among the plasma parameters that require precise control are plasma chemistries (i.e., types of ions and radical species), plasma flux, and the ion energy of the plasma irradiated to the substrate. Due to the novel materials used in the fabrication of integrated circuits and the reduced feature size, the windows involved in processing the workpieces decrease in size and limit currently available plasma processors, especially etching processors. The reduced feature size and demand for new materials limit the use of the same reaction furnace, i.e. the use of vacuum processing chambers for different etching applications.

공동계류중인 Dhindsa 등의 출원은, 다수의 주파수의 전기 에너지로 플라즈마를 여기시킴으로써, 다수의 주파수에 의한 플라즈마 여기가 플라즈마에 다수의 상이한 현상이 동시에 발생하게 하는 결과들을 제공한다. 대략 2 ㎒, 27 ㎒, 60 ㎒ 와 같은 3 개의 상이한 주파수의 전기 에너지로 플라즈마를 여기시킴으로써, 워크피스를 처리하기 위한 플라즈마의 이온 에너지 및 밀도, 화학물의 정밀 제어가 제공된다. 공동계류중인 Dhindsa 등의 출원의 일 실시형태에서, 플라즈마 여기 소스 배열은 바닥 전극에 대향하는 최상부 전극이 접지되어 있는 동안 바닥 전극에 다수의 주파수를 인가한다. 공동계류중인 Dhindsa 등의 출원의 플라즈마 여기 소스 배열은, (1) 플라즈마 소스와 주파수 소스 사이의 임피던스 정합을 제공하기 위한 회로 및 (2) 상이한 소스에 관련된 주파수를 서로 디커플링하기 위한 회로의 광범위한 개시를 포함한다. 공동계류중인 Dhindsa 등의 출원의 소스 배열로부터 야기되는 플라즈마는 하나 이상의 가변 주파수 RF 소스, 하나 이상의 고정 주파수 RF 소스, 및 하나 이상의 가변 전력 RF 소스를 포함할 수 있다.The co-pending Dhindsa et al. Application of the present invention excites a plasma with a plurality of frequencies of electrical energy, so that plasma excitation by a plurality of frequencies provides results that cause a plurality of different phenomena to occur simultaneously in the plasma. By exciting the plasma with electrical energy at three different frequencies, such as approximately 2 MHz, 27 MHz and 60 MHz, precise control of the ion energy and density, chemistry, of the plasma for processing the workpiece is provided. In one embodiment of the co-pending Dhindsa et al. Application, the plasma excitation source array applies multiple frequencies to the bottom electrode while the top electrode opposite to the bottom electrode is grounded. The plasma excitation source arrangement of co-pending Dhindsa et al. Discloses an extensive disclosure of (1) a circuit for providing impedance matching between a plasma source and a frequency source, and (2) a circuit for decoupling frequencies associated with different sources . The plasma resulting from the source arrangement of the co-pending Dhindsa et al. Application may include one or more variable frequency RF sources, one or more fixed frequency RF sources, and one or more variable power RF sources.

발명의 요약SUMMARY OF THE INVENTION

본 발명의 일 양태에 따르면, 워크피스용 진공 플라즈마 처리기는 하나의 전극을 포함하는 진공 플라즈마 공정 챔버를 구비한다. 챔버는 리액턴스와 관련된다. 전극 및 리액턴스는 워크피스를 캐리하기 위해 마련된 챔버 내의 가스에 플라즈마 여기 필드를 커플링하기 위해 마련된다. 처리기는 N 개의 무선 주파수 전력 소스를 가지며, 소스 각각은 상이한 무선 주파수를 유도하기 위해 바열된다. 또한, 처리기는 N 개의 무선 주파수 전력 소스로부터 전극 및 리액턴스로 N 개의 주파수의 전력을 인가하기 위한 회로를 포함한다. N 개의 주파수, N 개의 주파수 각각에서의 전력, 전극, 리액턴스, 및 회로가 (a) 플라즈마가 N 개의 주파수 각각으로 여기되도록 하고 (b) 특정 무선 주파수의 소스와 관련된 주파수 이외의 주파수에서의 상기 N 소스에 대한 전력의 실질적 커플링을 방지하기 위해 마련된다. 소스의 특정 무선 주파수와 과련된 주파수 이외의 주파수에서의 상기 N 소스 각각에 대한 전력의 실질적 커플링을 방지하기 위한 회로에 의해 적어도 26 ㏈ 의 전력 감쇠가 삽입되도록, N 개의 주파수 및 회로가 마련된다.According to one aspect of the present invention, a vacuum plasma processor for a workpiece comprises a vacuum plasma processing chamber including one electrode. The chamber is associated with reactance. Electrodes and reactances are provided to couple the plasma excitation field to gases in the chamber provided to carry the workpiece. The processor has N radio frequency power sources, each of which is barred to derive a different radio frequency. The processor also includes circuitry for powering N frequencies from the N radio frequency power sources to the electrodes and reactances. (A) the plasma is excited at each of the N frequencies, and (b) the N at the frequency other than the frequency associated with the source of the particular radio frequency, and the power, electrodes, reactance, Is provided to prevent substantial coupling of power to the source. N frequencies and circuits are provided such that at least 26 dB of power attenuation is inserted by a circuit to prevent substantial coupling of power to each of the N sources at frequencies other than the specified radio frequency of the source .

다른 소스의 주파수로부터 각 소스의 요구되는 디커플링을 가능하게 하기 위해 바람직하게는 적어도 26 ㏈ 의 전력 감쇠가 제공되는 것을 실험을 통해 발견하였다. 26 ㏈ 의 전력 감쇠는, 소스의 출력 임피던스에 역으로 커플링되는 플라즈마의 비선형성으로 인한 고조파 및 상호변조 성분 (즉, 다양한 주파수 소스의 합 및 차 주파수) 을 방지한다.It has been found experimentally that at least 26 dB of power attenuation is preferably provided to enable the desired decoupling of each source from the frequencies of the other sources. A 26 dB power attenuation prevents harmonics and intermodulation components (i. E. Sum and difference frequency of various frequency sources) due to the non-linearity of the plasma coupled back to the output impedance of the source.

본 발명의 다른 양태는, 하나의 전극을 포함하는 진공 플라즈마 공정 챔버를 구비하는 워크피스용 진공 플라즈마 처리기에 관련된 것이다. 챔버는 리액턴스 와 관련된다. 전극 및 리액턴스는 워크피스를 캐리하기 위해 마련되는 챔버 내의 가스에 플라즈마 여기 필드를 커플링하기 위해 마련된다. 처리기는 N 개의 무선 주파수 전력 소스를 포함하고, 여기서 N 은 3 이상의 값을 가지는 정수이다. 각각의 소스는 상이한 무선 주파수를 유도하도록 마련되어, 소스 i 는 무선 주파수 Fi 를 유도하도록 마련되며, 여기서 i 는 실질적으로 1 내지 N 의 정수이고, F1 은 FN 보다 작으며, i 는 1 부터 N 까지 단조증가한다. 또한, N 개의 무선 주파수 전력 소스로부터 전극 및 리액턴스로 N 개의 주파수의 전력을 공급하기 위한 회로를 포함한다. N 개의 주파수는, N 개의 주파수 각각에서의 전력, 전극, 리액턴스, 및 회로는 (a) 플라즈마가 N 개의 주파수 각각으로 여기되도록 하며, (b) 특정 무선 주파수 소스와 관련된 주파수 이외의 주파수에서의 상기 N 소스의 각각에 대한 전력의 실질적 커플링을 방지하기 위해 마련된다. 회로는 N 개의 임피던스 정합 네트워크를 포함하고, 각각은 소스 중 하나와 관련되고, (a) 소스의 주파수에서의 플라즈마 여기 전력을 전극과 관련된 소스와 커플링시키고, (b) 정합 네트워크와 관련된 소스에 대한 다른 소스의 주파수에서의 전력의 실질적 커플링을 충분히 방지하기 위해 다른 소스의 주파수에서 전력을 감쇠시키기 위해 마련된다. 각 임피던스 정합 네트워크는 직렬 인덕턴스를 가진다. 소스 i 와 관련된 임피던스 정합 네트워크의 직렬 인덕턴스는, 임피던스 정합 네트워크 1 내지 (i-1) 각각의 직렬 임피던스보다 작다. N 개의 정합 네트워크의 직렬 임피던스의 이러한 관계는, 각각의 소스의 다른 소스의 주파수로부터의 요구되는 디커플링을 제공하는 것을 보조한다.Another aspect of the invention relates to a vacuum plasma processor for a workpiece having a vacuum plasma processing chamber comprising one electrode. The chamber is associated with reactance. Electrodes and reactances are provided to couple the plasma excitation field to the gas in the chamber provided to carry the workpiece. The processor includes N radio frequency power sources, where N is an integer having a value of three or greater. Wherein each source is arranged to derive a different radio frequency such that source i is arranged to derive a radio frequency Fi wherein i is an integer substantially from 1 to N, F1 is less than FN, i is from 1 to N, . It also includes circuitry for powering N frequencies from the N radio frequency power sources to the electrodes and reactance. The N frequencies are selected such that the power, electrodes, reactance, and circuitry at each of the N frequencies cause (a) the plasma to be excited at each of the N frequencies, (b) at the frequency other than the frequency associated with the particular radio frequency source RTI ID = 0.0 > N < / RTI > sources. (A) coupling plasma excitation power at a frequency of a source with a source associated with the electrode; and (b) coupling the plasma excitation power at a source associated with the matching network to a source associated with the matching network. Are provided for attenuating power at the frequencies of the other sources to sufficiently prevent substantial coupling of the power at the frequencies of the other sources. Each impedance matching network has a series inductance. The series inductance of the impedance matching network associated with source i is smaller than the series impedance of each of impedance matching networks 1 to (i-1). This relationship of the series impedance of the N matching networks helps to provide the required decoupling from the frequencies of the different sources of each source.

본 발명의 다른 양태는 하나의 전극을 포함하는 진공 플라즈마 공정 챔버를 구비하는 워크피스용 진공 플라즈마 처리기에 관련된 것이다. 챔버는 리액턴스와 관련된다. 전극 및 리액턴스는 워크피스를 캐리하기 위해 마련된 챔버 내의 가스에 플라즈마 여기 필드를 커플링하기 위해 마련된다. 처리기는 N 개의 무선 주파수 전력 소스를 포함하며, 여기서 N 은 3 이상의 값을 갖는 정수이다. 소스 각각은 상이한 무선 주파수를 유도하기 위해 마련되며, 소스 i 는 무선 주파수 Fi 를 유도하기 위해 마련되며, 여기서 i 는 실질적으로 1 내지 N 의 각 정수이고, F1 은 FN 보다 작고, i 는 1 부터 N 까지 단조증가한다. 또한, 처리기는 N 개의 무선 주파수 전력 소스로부터 N 개의 주파수에서의 전력을 전극 및 리액턴스로 공급하기 위한 회로를 포함한다. N 개의 주파수, N 개의 주파수 각각에서의 전력, 전극, 리액턴스, 및 회로는 (a) 플라즈마가 N 개의 주파수 각각으로 여기되도록 하고 (b) 특정 무선 주파수 소스와 관련된 주파수 이외의 주파수에서의 상기 N 소스에 대한 전력의 실질적 커플링을 방지하기 위해 마련된다. 회로는 N 개의 임피던스 정합 네트워크를 포함하며, 그 각각은 소스 중 하나와 관련되고, (a) 관련된 소스의 주파수에서의 플라즈마 여기 전력을 전극에 커플링시키고 (b) 정합 네트워크와 관련된 소스에 대한 다른 소스의 주파수에서의 전력의 실질적인 커플링을 방지하기에 충분하게 다른 소스의 주파수에서의 전력을 감쇠시키기 위해 마련된다. 전력을 공급하기 위한 회로는, 주파수 F1 을 갖는 소스와 관련된 임피던스 정합 네트워크와 전극 사이에 션트로 접속된 직렬 공진 회로를 포함한다. 직렬 공진 회로는 F1 과 F2 사이의 주파수를 가져, 주파수 F1 을 갖는 소스의 전극에 관 련된 기생 임피던스에 대한 임피던스 정합을 제공하는 것을 보조하면서, F1 을 초과하는 임의의 주파수에서의 플라즈마에 커플링되는 전력에 대한 실질적 영향을 갖지 않는다.Another aspect of the invention relates to a vacuum plasma processor for a workpiece having a vacuum plasma process chamber comprising one electrode. The chamber is associated with reactance. Electrodes and reactances are provided to couple the plasma excitation field to gases in the chamber provided to carry the workpiece. The processor includes N radio frequency power sources, where N is an integer having a value of 3 or greater. Wherein each of the sources is provided for deriving a different radio frequency and the source i is provided for deriving a radio frequency Fi wherein i is substantially an integer from 1 to N, F1 is less than FN, i is from 1 to N For monotone increases. The processor also includes circuitry for supplying power at N frequencies from the N radio frequency power sources to the electrodes and reactances. The power, the electrodes, the reactance, and the circuit at each of the N frequencies and N frequencies are selected such that (a) the plasma is excited at each of the N frequencies, (b) the N source Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > The circuit comprises N impedance matching networks, each of which is associated with one of the sources and which comprises: (a) coupling the plasma excitation power at a frequency of the associated source to an electrode; and (b) Is provided to attenuate power at a frequency of another source sufficiently to prevent substantial coupling of power at the frequency of the source. The circuit for supplying power includes a series resonant circuit shunted between an electrode and an impedance matching network associated with a source having a frequency F1. The series resonant circuit has a frequency between F1 and F2 and is coupled to a plasma at any frequency exceeding F1 while assisting in providing impedance matching to the parasitic impedance associated with the electrode of the source having frequency F1 It has no substantial effect on power.

본 발명의 추가적인 양태는 하나의 전극을 포함하는 진공 플라즈마 공정 챔버를 구비하는 워크피스용 진공 플라즈마 처리기에 관련된 것이다. 챔버는 리액턴스와 관련된다. 전극 및 리액턴스는 워크피스를 캐리하기 위해 마련된 챔버 내의 가스에 플라즈마 여기 필드를 커플링하기 위해 마련된다. 처리기는 N 개의 무선 주파수 전력 소스를 포함하며, 여기서 N 은 3 이상의 값을 갖는 정수이다. 소스 각각은 상이한 무선 주파수를 유도하기 위해 마련되며, 소스 i 는 무선 주파수 Fi 를 유도하도록 마련되며, 여기서 i 는 실질적으로 i 내지 N 의 정수이며, F1 은 FN 보다 작고, i 는 1 에서 N 까지 단조증가한다. 또한, 처리기는 N 개의 무선 주파수 전력으로부터 전극 및 리액턴스로 N 개의 주파수에서의 전력을 공급하기 위한 회로를 포함한다. N 개의 주파수, N 개의 주파수 각각에서의 전력, 전극, 리액턴스, 및 회로는 (a) 플라즈마를 N 개의 주파수 각각으로 여기되게 하고 (b) 특정 무선 주파수 소스와 관련된 주파수 이외의 주파수에서의 상기 N 소스 각각에 대한 전력의 실질적 커플링을 방지하기 위해 마련된다. 회로는 N 개의 임피던스 정합 네트워크를 포함하며, 그 각각은 소스 중 하나와 관련되고, (a) 관련된 소스의 주파수에서의 플라즈마 여기 전력을 전극에 커플링하고 (b) 다른 소스의 주파수에서의 전력이 정합 네트워크와 관련된 소스에 커플링되는 것을 방지하기에 충분하도록 다른 소스의 주파수에서의 전력을 감쇠시키기 위해 마련된다. 전력을 공급하기 위한 회로는, 각각 소스 2 내지 N 과 관련된 (N-1) 개의 필터를 포함한다. (N-1) 개의 필터는 각각, 소스 1 로부터의 전력을 실질적으로 감쇠시키면서도 소스 2 내지 N 으로부터의 전력이 실질적인 감쇠없이 전극 또는 리액턴스에 커플링될 수 있도록, 그리고 소스 1 로부터의 전력이 소스 2 내지 N 으로 커플링되는 것을 방지하기 위해 마련된다.A further aspect of the invention relates to a vacuum plasma processor for a workpiece having a vacuum plasma processing chamber comprising one electrode. The chamber is associated with reactance. Electrodes and reactances are provided to couple the plasma excitation field to gases in the chamber provided to carry the workpiece. The processor includes N radio frequency power sources, where N is an integer having a value of 3 or greater. Wherein each of the sources is provided for deriving a different radio frequency and the source i is arranged to derive a radio frequency Fi wherein i is an integer substantially from i to N, F1 is less than FN, i is from 1 to N, . The processor also includes circuitry for supplying power at N frequencies from the N radio frequency powers to the electrodes and reactance. The power, the electrodes, the reactance, and the circuit at each of the N frequencies and the N frequencies are selected such that (a) the plasma is excited at each of the N frequencies, and (b) Are provided to prevent substantial coupling of power to each. The circuit comprises N impedance matching networks, each of which is associated with one of the sources and which is configured to: (a) couple the plasma excitation power at a frequency of the associated source to an electrode; and (b) And is arranged to attenuate power at a frequency of another source sufficiently to prevent coupling to a source associated with the matching network. The circuit for supplying power includes (N-1) filters associated with sources 2 through N, respectively. (N-1) filters are arranged such that power from sources 2 through N can be coupled to the electrodes or reactances, respectively, without substantial attenuation, while power from source 1 can be coupled to source 2 To < RTI ID = 0.0 > N. &Lt; / RTI >

본 발명의 또 다른 양태는 하나의 전극을 포함하는 진공 플라즈마 공정 챔버를 구비하는 워크피스용 진공 플라즈마 처리기에 관련된 것이다. 챔버는 리액턴스에 관련된다. 전극 및 리액턴스는, 워크피스를 캐리하기 위해 마련되는 챔버 내의 가스에 플라즈마 여기 필드를 커플링하기 위해 마련된다. 처리기는 N 개의 무선 주파수 전력의 소스를 포함하며, 여기서 N 은 3 이상의 값을 갖는 정수이다. 소스 각각은 상이한 무선 주파수를 유도하기 위해 마련되어, 소스 i 는 무선 주파수 Fi 를 유도하기 위해 마련되며, 여기서 i 는 실질적으로 1 내지 N 각각의 정수이고, F1 은 FN 보다 작고, i 는 1 에서 N 까지 단조증가한다. 또한, 처리기는 N 개의 무선 주파수 전력의 소스로부터 N 개의 주파수에서의 전력을 전극 및 리액턴스에 공급하기 위한 회로를 포함한다. N 개의 주파수, N 주파수 각각에서의 전력, 전극, 리액턴스, 및 회로는 (a) 플라즈마가 N 개의 주파수 각각으로 여기되게 하고 (b) 특정 무선 주파수 소스와 관련된 주파수 이외의 주파수 에서의 상기 N 소스 각각에 대한 전력의 실질적 커플링을 방지하기 위해 마련된다. 회로는 (N+k) 개의 임피던스 정합 네트워크를 포함하며, 여기서 k 는 N 보다 작은 정수이다. N 개의 정합 네트워크 각각은 소스 중 하나와 관련되며, (a) 관련된 소스의 주파수에서의 플라즈마 여기 전력을 전극에 커플링시키고 (b) 정합 네트워크와 관련된 소스에 대한 다른 소스의 주파수에서의 전력의 실질적인 커플링을 충분히 방지하기 위해 다른 소스의 주파수에서의 전력을 감쇠시키기 위해 마련된다. k 개의 임피던스 정합 네트워크 각각은 k 개의 소스 중 하나와 관련되고, (a) 관련된 소스의 주파수에서의 플라즈마 여기 전력을 리액턴스에 커플링시키고 (b) 정합 네트워크와 관련된 특정 소스에 대해 다른 (k-1) 개의 소스의 주파수에서의 전력의 실질적인 커플링을 충분히 방지하기 위해 다른 (k-1) 개의 소스의 주파수에서의 전력을 감쇠시키기 위해 마련된다. 스위칭 배열은 (1) N 개의 소스로부터 N 개의 정합 네트워크를 통해 전극으로 (2) (a) k 개의 소스 중 j 로부터 j 의 정합 네트워크를 통해 리액턴스로 (b) m 의 소스로부터 m 의 정합 네트워크를 통해 전극으로 전력을 공급하며, 여기서 j 는 1 내지 k 의 임의의 정수이고, m 은 1 내지 (N-k) 의 임의의 정수이다.Another aspect of the invention relates to a vacuum plasma processor for a workpiece having a vacuum plasma process chamber comprising one electrode. The chamber is related to the reactance. Electrodes and reactances are provided to couple the plasma excitation field to the gas in the chamber provided to carry the workpiece. The processor comprises a source of N radio frequency powers, where N is an integer having a value of 3 or greater. Wherein each of the sources is provided for deriving a different radio frequency, wherein the source i is provided for deriving radio frequency Fi, wherein i is substantially an integer from 1 to N, F1 is less than FN, i is from 1 to N Monotone increases. The processor also includes circuitry for supplying power to the electrodes and reactances at the N frequencies from a source of N radio frequency powers. The power, the electrodes, the reactance, and the circuit at each of the N frequencies and N frequencies cause (a) the plasma to be excited at each of the N frequencies, (b) the N sources at frequencies other than the frequencies associated with the particular radio frequency source, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > The circuit includes (N + k) impedance matching networks, where k is an integer less than N. Each of the N matching networks is associated with one of the sources and includes (a) coupling the plasma excitation power at a frequency of the associated source to an electrode, and (b) Is provided to attenuate the power at the frequency of another source to sufficiently prevent coupling. Each of the k impedance match networks is associated with one of the k sources and includes (a) coupling the plasma excitation power at a frequency of the associated source to a reactance, and (b) (K-1) < / RTI > sources to sufficiently prevent substantial coupling of power at the frequency of the other (k-1) sources. The switching arrangement consists of: (1) from N sources through N matching networks to electrodes (2) (a) from the sources of j to reactance through j's matching network, (b) Where j is any integer between 1 and k, and m is any integer between 1 and (Nk).

회로는 3 개 이상의 N 개의 주파수를 전극에 공급하도록 마련될 수 있다.The circuit may be provided to supply three or more N frequencies to the electrodes.

바람직하게는, N = 3 이고, 제 1, 제 2 및 제 3 주파수 (F1, F2, 및 F3) 가 존재하여, F1 이 가장 낮은 주파수이고, F3 가 가장 높은 주파수이고, F2 는 F1 과 F3 사이의 주파수이다. 다른 소스의 주파수로부터 각각의 소스의 원하는 디커플링을 제공하는 것을 보조하기 위해, F1, F2, 및 F3 은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 주파수의 이웃하는 쌍 사이에는 1 옥타브 이상의 차이가 존재한다. 또한, 제 1 주파수에서의 전력은 통상적으로 제 2 주파수에서의 전력보다 실질적으로 더 높기 때문에, 제 2 주파수는 바람직하게는 제 1 주파수보다 1 옥타브 이상 높다. 바 람직한 실시형태에서 (N = 3 인 경우), j = k = 1, m = 2 이다.Preferably, there are N = 3, first, second and third frequencies F1, F2 and F3, F1 being the lowest frequency, F3 being the highest frequency, F2 being the frequency between F1 and F3 . To aid in providing the desired decoupling of each source from the frequencies of the other sources, F1, F2, and F3 differ by more than one octave between neighboring pairs of said first, second and third frequencies. Also, since the power at the first frequency is typically substantially higher than the power at the second frequency, the second frequency is preferably one octave higher than the first frequency. In a preferred embodiment (where N = 3), j = k = 1 and m = 2.

(N+k) 개의 정합 네트워크의 이용은 단지 N 개의 정합 네트워크를 이용하는 것에 비해 장점을 가진다. (N+k) 개의 정합 네트워크는 소스가 제 1 정합 네트워크를 통해 제 1 환경하에서 전극을 구동할 수 있게 하고, 제 2 정합 네트워크를 통해 제 2 환경하에서 리액턴스를 구동할 수 있게 한다. 이러한 동의하에, 단지 N 개의 정합 네트워크가 이용되는 경우에 비해 소스는 보다 간이하고 신속하게 정합될 수 있고, 소스는 이와 다르게는 동일한 정합 네트워크를 통해 리액턴스 및 전극을 구동한다.The use of (N + k) matching networks has advantages over using only N matching networks. The (N + k) matched networks allow the source to drive the electrodes under the first environment through the first matching network and to drive the reactances under the second environment through the second matching network. With this consent, the sources can be matched more simply and quickly compared to when only N matching networks are used, and the sources otherwise drive reactance and electrodes through the same matching network.

임피던스 정합 네트워크 각각은 바람직하게는 정합 네트워크 중 특정한 하나와 관련된 소스의 주파수에 실질적으로 튜닝된 인덕턴스 및 캐패시턴스 배열을 포함한다. 특히, 임피던스 정합 네트워크 각각은 바람직하게는 션트 캐패시터, 직렬 캐패시터 및 인덕턴스를 포함한다. 상대적으로 낮은 주파수 소스와 관련된 정합 네트워크의 인덕턴스는 럼프트 파라미터 인덕터이고, 높은 주파수 소스와 관련된 정합 네트워크의 인덕턴스는 통상적으로 분산된, 기생 인덕턴스 이다.Each of the impedance matching networks preferably includes an inductance and capacitance arrangement substantially tuned to the frequency of the source associated with a particular one of the matching networks. In particular, each of the impedance matching networks preferably includes a shunt capacitor, a series capacitor and an inductance. The inductance of the matching network associated with a relatively low frequency source is a lumped parameter inductor and the inductance of a matching network associated with a high frequency source is typically a distributed, parasitic inductance.

바람직한 실시형태에서, 소스는 실질적으로 2 ㎒, 27 ㎒, 60 ㎒ 의 주파수를 가진다. 이 경우, 직렬 공진 회로는 실질적으로 5 ㎒ 의 공진 주파수를 가져 27 ㎒ 또는 60 ㎒ 에서의 플라즈마에 커플링된 전력에 대해 실질적인 영향을 미치지 않으면서도 전극과 관련된 기생 임피던스에 대한 2 ㎒ 의 임피던스 정합을 제공하는 것을 보조한다.In a preferred embodiment, the source has a frequency of substantially 2 MHz, 27 MHz and 60 MHz. In this case, the series resonant circuit has a resonance frequency of substantially 5 MHz, so that impedance matching of 2 MHz to the parasitic impedance associated with the electrodes is achieved without substantial effect on the power coupled to the plasma at 27 MHz or 60 MHz .

일 실시형태에서 소스는 상대적으로 좁은 범위의 가변 주파수를 갖는다. 그러한 실시형태에서, 관련 임피던스 정합 네트워크의 션트 캐패시터는 원하는 워크피스 처리 결과를 제공하기 위한 범위 내에서 가변적이다. 가변 주파수는, (1) 임피던스 정합 네트워크와 관련된 소스의 출력 임피던스와 (2) 소스에 의해 구동되는 임피던스 사이의 임피턴의 정합의 정도를 판정하기 위한 센서를 포함하는 제어기에 의해 제어된다. 각 소스는 일반적으로 그러한 제어기를 포함한다. 제 2 실시형태에서, 소스는 고정된 주파수를 가지며, 그 경우 관련 임피던스 정합 네트워크의 션트 및 직렬 캐패시터는 가변적이고, (1) 임피던스 정합 네트워크와 관련된 소스의 출력 임피던스와 (2) 그 소스에 의해 구동되는 임피던스 사이의 임피던스 정합 정도를 판정하기 위한 센서를 포함하는 제어기에 의해 제어된다.In one embodiment the source has a relatively narrow range of variable frequencies. In such an embodiment, the shunt capacitors of the associated impedance matching network are variable to provide the desired workpiece processing results. The variable frequency is controlled by a controller that includes a sensor for determining the degree of matching of the impedance between (1) the output impedance of the source associated with the impedance matching network and (2) the impedance driven by the source. Each source typically includes such a controller. In the second embodiment, the source has a fixed frequency, in which case the shunt and series capacitors of the associated impedance matching network are variable, and are (1) the output impedance of the source associated with the impedance matching network and (2) And a sensor for determining the degree of impedance matching between the impedances.

바람직하게는, 각각의 필터는 그 필터와 관련된 소스와 그 소스와 관련된 정합 네트워크 사이에서 션트로 접속된다.Preferably, each filter is shunted between a source associated with the filter and a matching network associated with the source.

바람직한 실시형태에서, 스위칭 배열은 선택적으로, 하나 이상의 소스로부터 초기에 언급된 전극 또는 리액턴스로, 바람직하게는, 초기에 언급된 전극으로부터 이격된 제 2 전극으로 전력을 공급한다.In a preferred embodiment, the switching arrangement selectively supplies power from one or more sources to an electrode or reactance initially mentioned, preferably to a second electrode spaced from the initially mentioned electrode.

본 발명의 상기 및 또 다른 장점, 특징 및 이점들이, 그 특정 실시형태의 후술하는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해질 것이며, 특히 첨부 도면과 관련하여 설명할 때 보다 명백해 질 것이다.These and other advantages, features, and advantages of the present invention will become more apparent through the following detailed description of the specific embodiments thereof, and will become more apparent when taken in conjunction with the accompanying drawings.

도면의 간단한 설명Brief Description of Drawings

도 1 은 본 발명의 양태들을 포함하는 진공 플라즈마 처리기의 부분 전기 회로도 및 부분 블록도이다.Figure 1 is a partial electrical schematic and partial block diagram of a vacuum plasma processor including aspects of the present invention.

도 2 는 도 1 에 나타낸 처리기의 일부의 제 1 바람직한 실시형태의 회로도이며, 여기서 처리기는 3 개의 가변 주파수 RF 소스 및 3 개의 정합 네트워크를 포함한다.2 is a circuit diagram of a first preferred embodiment of a portion of the processor shown in FIG. 1, wherein the processor includes three variable frequency RF sources and three matching networks.

도 3 은 도 1 에 나타낸 처리기의 일부의 제 2 바람직한 실시형태의 회로도이며, 여기서 처리기는 각각 2 개의 가변 캐패시터를 포함하는, 3 개의 정합 네트워크 및 3 개의 고정 주파수 RF 소스를 포함한다.FIG. 3 is a circuit diagram of a second preferred embodiment of a portion of the processor shown in FIG. 1, wherein the processor includes three matching networks and three fixed frequency RF sources, each comprising two variable capacitors.

도 4 는 도 1 의 진공 플라즈마 처리기의 일부의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a part of the vacuum plasma processor of Fig.

발명의 상세한 설명DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

도면의 도 1 을 참조하면, 세로 축 (즉, 중심선; 11) 을 갖는 플라즈마 처리기 진공 챔버 (10) 가 전기 전도성 금속벽 (12), 바닥 전극 어셈블리 (13) 및 최상부 전극 어셈블리 (14) 를 포함하는 것으로 나타나 있다. 벽 (12) 은 축 (11) 과 동축의 원형의 내부 주연부를 갖는다. 벽 (12) 은 접지되어 있으며, 즉 DC 및 RF 기준 전압에 있다. 진공 펌프 (9) 는 챔버 (10) 의 내부를 공정 동안 0.001 내지 500 torr 의 차수의 진공상태로 유지한다. 챔버 (10) 의 내부는 바닥 전극 어셈블리 (13) 의 최상부면에 가까운 바닥경계와 최상부 전극 어셈블리 (14) 의 바닥면에 가까운 최상부 경계 사이에 유폐된 플라즈마 영역 (8) 을 포함하며; 유폐된 플라즈마 영역 (8) 의 측면 경계는 벽 (12) 으로부터 이격되어 있다.Referring to Figure 1 of the drawings, a plasma processor vacuum chamber 10 having a longitudinal axis (i.e., centerline 11) includes an electrically conductive metal wall 12, a bottom electrode assembly 13 and a top electrode assembly 14 . The wall 12 has a circular inner circumferential portion coaxial with the shaft 11. The wall 12 is grounded, i.e., at the DC and RF reference voltages. The vacuum pump 9 maintains the interior of the chamber 10 in a vacuum of the order of 0.001 to 500 torr during the process. The interior of the chamber 10 includes a plasma region 8 confined between a bottom boundary near the top surface of the bottom electrode assembly 13 and a top boundary near the bottom surface of the top electrode assembly 14; The side boundary of the confined plasma region 8 is spaced from the wall 12.

종종 바닥 전극으로 지칭되는 바닥 전극 어셈블리 (13) 는 축 (11) 과 동축이고 전기 절연 링 (17) 에 고정되고, 전기 절연 링 (17) 은 챔버 (10) 의 금속으로된 접지된 베이스 (19) 에 고정된다. 전극 어셈블리 (13) 는, 통상적으로 금 속 전극 (16) 과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 반도체 웨이퍼인 원형 워크피스 (18) 를 수납하기 위한 상부 표면을 갖고 축 (11) 과 동축인 원형의 중앙 금속 전극 (16) 을 포함한다. 워크피스 (18) 가 적합하게 배치된 겅우, 그 중심은 축 (11) 과 일치한다. 전극 (16) 은, 정전력을 이용하여 워크피스 (18) 를 전극 (16) 에 클램핑하기 위한 DC 척킹 전압 소스 (미도시) 에 접속된다. 전극 (16) 및 워크피스 (18) 의 온도는, 전극 (16) 에 내장된 온도 모니터 (26) 에 의해 구동되는 신호에 의해 지시되는 바와 같이, (1) 설정 포인트 소스 (25) 에 의해 제어기에 공급되는 온도 설정 포인트 및 (2) 전극의 온도 측정값에 반응하여 제어기 (24) 가 구동하는 전기 신호에 반응하여, 온도 설정 포인트 도관 (21) 및 밸브 (22) 에 의해 헬륨 소스 (20) 를 전극 (16) 의 영역 (미도시) 에 접속함으로써 당업자에게 공지된 방식으로 제어될 수 있다.The bottom electrode assembly 13, often referred to as the bottom electrode, is coaxial with the shaft 11 and is secured to the electrically insulating ring 17 and the electrically insulating ring 17 is connected to a grounded base 19 . The electrode assembly 13 has a circular central workpiece 18 having an upper surface for accommodating a circular workpiece 18 which is typically a semiconductor wafer having a diameter substantially equal to the metal electrode 16, And an electrode (16). When the workpiece 18 is suitably arranged, its center coincides with the axis 11. The electrode 16 is connected to a DC chucking voltage source (not shown) for clamping the workpiece 18 to the electrode 16 using an electrostatic force. The temperature of the electrode 16 and the workpiece 18 is controlled by the setpoint source 25 as indicated by the signal driven by the temperature monitor 26 embedded in the electrode 16, And a helium source 20 by means of a temperature setpoint conduit 21 and a valve 22 in response to an electrical signal driven by the controller 24 in response to the temperature measurement of the electrode 24, May be controlled in a manner known to those skilled in the art by connecting the electrodes 16 to an area of the electrode 16 (not shown).

또한, 바닥 전극 어셈블리 (13) 는 통상적으로 석영으로 제조된 전기 절연 링 (28) 을 포함한다. 링 (28) 은 절연 링 (17) 의 최상부면에 고정되고, 축 (11) 과 동축이고 워크피스 (18) 의 직경과 실질적으로 동일한 내부 직경을 가져서, 워크피스가 적절하게 배치된 경우 워크피스 (18) 의 주연부는 링 (28) 의 내부 주연부와 거의 접경한다. 링 (17) 의 최상부면 중 링 (28) 외측 부분 및 링 (17) 의 측벽은 각각 절연 링 (33) 및 접지된 금속 링 (32) 에 의해 피복된다. 절연 링 (33) 은, 그 위에 유전 물질 또는 전도 물질의 층 (미도시) 으로 피복 또는 코팅될 수 있는 금속 전극 링 (34) 이 오버레이된다. 전기 전도성 링 (34) 및 그것을 피복 또는 코팅하는 층은 영역 (8) 의 플라즈마의 화학물을 오염시키지 않는 물질로 제조된다. 그러한 물질은 상대적으로 고전도성 반도체, 예를 들어 진성 실리콘이 적합하다. 이와 다르게는, 링 (34) 은 적합한 비오염 물질에 의해 피복되는 금속이다. 링 (34) 은 금속 스트랩 (미도시) 에 의해 접지된 링 (32) 에 전기적으로 접속되어, 링 (34) 이 접지된다. 링 (33 및 34) 은 축 (11) 과 동축이고, 바닥 전극 어셈블리 (13) 의 외부 에지와 링 (28) 사이에서 수평으로 연장된다. 링 (34) 은 바람직하게는, 워크피스에 조사되는 플라즈마의 정확한 이온 에너지를 갖는 것을 보조하기 위해, 영역 (8) 을 향하는 면적이 전극 (16) 의 면적과 동일하거나 그 이상이다.The bottom electrode assembly 13 also includes an electrically insulating ring 28, typically made of quartz. The ring 28 is secured to the uppermost surface of the insulating ring 17 and is coaxial with the shaft 11 and has an inner diameter substantially equal to the diameter of the workpiece 18, The periphery of the ring 18 is substantially in contact with the inner periphery of the ring 28. [ The outer portion of the ring 28 and the side wall of the ring 17 among the uppermost surface of the ring 17 are covered by the insulating ring 33 and the grounded metal ring 32, respectively. The insulating ring 33 is overlaid with a metal electrode ring 34 over which it can be coated or coated with a layer of dielectric material or conductive material (not shown). The electrically conductive ring 34 and the layer covering or coating it are made of a material that does not contaminate the plasma chemistry of the area 8. [ Such materials are suitable for relatively high-conductivity semiconductors, such as intrinsic silicon. Alternatively, the ring 34 is a metal that is covered by a suitable non-contaminating material. The ring 34 is electrically connected to the ring 32 grounded by a metal strap (not shown), and the ring 34 is grounded. The rings 33 and 34 are coaxial with the shaft 11 and extend horizontally between the outer edge of the bottom electrode assembly 13 and the ring 28. The ring 34 preferably has an area facing the region 8 equal to or greater than the area of the electrode 16 to assist in having the correct ion energy of the plasma irradiated to the workpiece.

최상부 전극 어셈블리 (14) 는, 영역 (8) 의 플라즈마의 화학물을 오염시키지 않는 전기 전도성의 진성 실리콘으로 제조된 바닥 전극 (36a) 을 갖고 축 (11) 과 동축인 중앙 전극 (36) 을 포함한다. 전극 (36) 은, 가스가 워크피스 (28) 를 처리하는 플라즈마로 변환되는 영역 (8) 내로 샤워헤드 개구를 통해 흐르는 공정 가스의 적합한 소스 (37) 와 플루이드 흐름 관계로 접속된 내부 경로 (미도시) 및 다수의 샤워헤드 개구 (미도시) 를 포함한다. 전극 (36) 은, 어셈블리 (14) 에 탑재된 온도 게이지 (39) 에 의해 구동되는 바와 같이, 전극 (36) 의 온도를 지시하는 신호 뿐 아니라 설정 포인트 소스 (25) 에 의해 제어기에 제공되는 설정 포인트 신호에 반응하여 제어기 (24) 가 리드 (35) 를 통해 배열 (45) 에 공급하는 전기 신호에 반응하는 가열 및/또는 냉각 배열 (45) 을 포함한다.The top electrode assembly 14 includes a center electrode 36 having a bottom electrode 36a made of electrically conductive intrinsic silicon that does not contaminate the plasma chemistry of the region 8 and is coaxial with the axis 11. In this embodiment, do. Electrode 36 is connected to a suitable source 37 of the process gas flowing through the showerhead opening into the region 8 where the gas is converted into the plasma that processes the workpiece 28, And a plurality of showerhead openings (not shown). Electrode 36 is connected to a setpoint source 25 by a setpoint source 25 as well as a signal indicative of the temperature of electrode 36 as driven by a temperature gauge 39 mounted on assembly 14 And / or a cooling arrangement 45 in response to an electrical signal that the controller 24 provides to the array 45 via the leads 35 in response to a point signal.

어셈블리 (14) 는 또한 절연 링 (38) 및 금속 링 (40) 을 포함한다. 링 (38) 은 축 (11) 과 동축이고, 바람직하게는 링 (28) 과 대략 정렬되고 석영으로 제조된다. 링 (38) 은 중앙 전극 (36) 의 외부 주연부와 접경하는 내부 주연부를 갖는다. 축 (11) 과 동축인 금속 링 (40) 은 각각 절연 링 (38) 의 외부 주연부 및 측벽 (12) 의 내부 주연부와 접경하는 내부 및 외부 주연부를 가져, 링 (40) 은 전기 전도성 전극 링 (42) 을 캐리하는 전기 절연 링 (41) 에 의해 커버된다. 금속 링 (40) 의 하부의 내부면은 전기 전도성 전극 링(42) 을 캐리하는 전기 절연링 (41) 에 의해 커버된다. 전극 링 (42) 은 영역 (8) 의 화학물을 오염시키지 않는 전도성 또는 절연 물질의 층으로 코팅 또는 피복된다. 링 (42) 은 링 (40) 및 벽 (12) 에 금속 스트랩 (미도시) 에 의해 전기적 접속되어, 링 (42) 이 절연된다. 바람직하게는 영역 (8) 을 향하는 전극 (16 및 36) 의 면적은 동일하고, 접지된 링 (34 및 42) 의 면적이 동일하여, 링 (42) 의 면적은 전극 (36) 의 면적과 동일하거나 그 이상이다. 전극 (16 및 36) 및 링 (34 및 42) 은 축 (11) 과 동축이다.The assembly 14 also includes an insulating ring 38 and a metal ring 40. The ring 38 is coaxial with the shaft 11, preferably substantially aligned with the ring 28 and made of quartz. The ring 38 has an inner periphery which is in contact with the outer periphery of the center electrode 36. The metal ring 40 that is coaxial with the axis 11 has an inner and an outer periphery that respectively abut the outer periphery of the insulating ring 38 and the inner periphery of the side wall 12 and the ring 40 is an electrically conductive electrode ring 42 by means of an electrically insulating ring 41. [ The inner surface of the lower portion of the metal ring 40 is covered by an electrically insulating ring 41 carrying the electrically conductive electrode ring 42. The electrode ring 42 is coated or covered with a layer of conductive or insulating material that does not contaminate the chemistry of the area 8. The ring 42 is electrically connected to the ring 40 and the wall 12 by a metal strap (not shown), so that the ring 42 is insulated. The areas of the electrodes 16 and 36 facing the region 8 are preferably the same and the areas of the grounded rings 34 and 42 are the same so that the area of the ring 42 is equal to the area of the electrode 36 Or more. The electrodes 16 and 36 and the rings 34 and 42 are coaxial with the shaft 11.

전술한 바와 같이, 유폐된 플라즈마 영역 (8) 은 (1) 전극 (36) 의 바닥면 (36a), (2) 절연 링 (38) 의 바닥면 및 (3) 전극 링 (42) 의 바닥면에 의해 결정되는 최상부 경계, 및 (1) 워크피스 (18) 의 최상부면 (워크피스가 배치된 경우), (2) 절연 링 (28) 의 최상부면 및 (3) 전극 링 (34) 의 최상부면에 의해 결정되는 바닥 경계를 가진다. 모터 (43) 는 전극 어셈블리 (14) 의 바닥면를 바닥 전극 어셈블리 (13) 의 최상부면에 상대적으로 상하로 이동시킴으로써 영역 (8) 의 최상부 경계와 바닥 경계 사이의 공간을 제어한다. 모터 (43) 는 제어기 (24) 로부터의 신호에 반응하여 전극 어셈블리 (13 및 14) 의 면들 사이의 공간을 워크피스 (18) 의 플라즈마 공정을 여기시기는 특정 주파수를 위한 실험적으로 판정된 최적 값으로 설정한다.As described above, the confined plasma region 8 is defined by (1) the bottom surface 36a of the electrode 36, (2) the bottom surface of the insulating ring 38 and (3) the bottom surface of the electrode ring 42 (2) the uppermost surface of the insulating ring 28 and (3) the uppermost surface of the electrode ring 34, which is the uppermost surface of the workpiece 18, And a bottom boundary determined by the plane. The motor 43 controls the space between the top boundary of the region 8 and the bottom boundary by moving the bottom surface of the electrode assembly 14 relatively up and down the top surface of the bottom electrode assembly 13. [ The motor 43 is responsive to the signal from the controller 24 to determine the space between the faces of the electrode assemblies 13 and 14 as the experimentally determined optimum value for a particular frequency .

유폐된 플라즈마 영역 (8) 의 측면들은 이격되고 수직으로 쌓인 루버 (louvers; 44) 에 의해 한정되며, 루버 (44) 는 영역 (8) 의 플라즈마의 화학물을 오염시키지 않는 물질로 제조된다. 루버 (44) 는 전기적 절연 물질 (바람직하게는 석영과 같은 유전체) 또는 전기적 전도 물질 (예를 들어 탄화 규소) 로 제조되어 루버는 전기적으로 전력공급되거나 또는 전기적으로 플로트 상태이거나 전기적으로 접지된 상태이다. 루버 (44) 사이의 슬롯들을 통해 실질적으로 플라즈마가 흐르지 않는 루버 (44) 이다. 그러나, 영역 (8) 의 비-이온화된 가스는 루버 (44) 사이의 슬롯을 통해 벽 (12) 과 링 (32) 사이의 챔버 (10) 의 영역 (46) 으로 탈출하고, 펌프 (9) 에 의해 챔버 (10) 의 내부로부터 베이스 (19) 의 적합한 개구를 통해 펌핑된다.The sides of the confined plasma region 8 are defined by spaced and vertically stacked louvers 44 and the louvers 44 are made of a material that does not contaminate the chemicals of the plasma in the region 8. The louver 44 is made of an electrically insulating material (preferably a dielectric such as quartz) or an electrically conductive material (such as silicon carbide) and the louver is either electrically powered or electrically floated or electrically grounded . Is a louver 44 through which the plasma does not substantially flow through the slots between the louvers 44. However, the non-ionized gas in the region 8 escapes into the region 46 of the chamber 10 between the wall 12 and the ring 32 through a slot between the louvers 44, Is pumped through the appropriate opening in the base 19 from the interior of the chamber 10.

루버 (44) 는 수직 방향에서 적합한 공간 배열로 (미도시) 서로 이격되어 고정되어 있고, 서로에 대해 상대적으로 그리고 바닥 어셈블리 (13) 에 대해 상대적으로 상하로 모터 (47) 에 의해 구동되어 유폐된 플라즈마 영역 (8) 의 압력을 제어한다. 영역 (8) 의 압력은 설정 포인트 소스 (25) 가 제어기 (24) 에 공급하는 압력 설정 포인트 및 영역 (8) 의 압력 게이지 (48) 의 출력 신호에 의해 제어된다. 제어기 (24) 는 압력 설정 포인트 및 압력 게이지 (48) 의 출력 신호에 반응하여 모터 (47) 를 제어하고, 따라서 최하부 루버 (44) 의 바닥면와 전극 어셈블리 (13) 의 최상부면 사이의 공간을 변화시킨다. 그 결과, 영역 (8) 의 압력 은 압력 설정 포인트로 유지된다. 루버 (44) 는 모터 (43) 의 활성화에 반응하여 이동하지 않도록 마련되어, 유폐된 플라즈마 영역 (8) 의 압력은 전극 어셈블리들 (13 및 14) 사이의 공간과는 독립적으로 제어된다.The louvers 44 are fixedly spaced apart from one another in a suitable spatial arrangement (not shown) in the vertical direction and driven by the motor 47 relative to each other and relatively up and down relative to the floor assembly 13, Thereby controlling the pressure in the plasma region 8. The pressure in the region 8 is controlled by the pressure setpoint that the set point source 25 supplies to the controller 24 and the output signal of the pressure gauge 48 in the region 8. The controller 24 controls the motor 47 in response to the pressure set point and the output signal of the pressure gauge 48 and thus changes the space between the bottom surface of the lowermost louver 44 and the top surface of the electrode assembly 13 . As a result, the pressure in the region 8 is maintained at the pressure set point. The louver 44 is arranged not to move in response to activation of the motor 43 so that the pressure of the confined plasma region 8 is controlled independently of the space between the electrode assemblies 13 and 14. [

다수의 RF 소스가 다수의 상이한 주파수를 영역 (8) 에 전극 (14) 을 통해 공급한다. 특히, 고정 또는 가변 주파수의 RF 소스일 수 있는 RF 소스 (50.1…50.i…50.N) 는 각각 정합 네트워크 (52.1…52.i…52.N) 에 공급되는 플라즈마 여기 전력을 구동하며, 여기서 N 은 2 보다 큰 정수이고 i 는 1 내지 N 의 각각의 순차적인 정수로서 단조증가한다. (이하의 명세서에서, 인용부호는 때때로 소스 (50.2 및 50.(N-1)) 및 그것들과 관련된 회로에 만들어진다. 소스 (50.2) 는 소스 (50.1) 다음으로 가장 높은 주파수를 가지고, 소스 (50.(N-1)) 는 소스 (50.N) 다음으로 가장 낮은 주파수를 가지며, 이는 그러한 소스 및 관련 회로를 포함하지 않는 도면을 통해서도 마찬가지이다. 결합 회로 (53) 는 출력 전력 정합 네트워크 (52.1…52.N) 를 결합하고 그 결합된 전력을 리드 (58) 를 통해 전극 (14) 에 공급한다.A plurality of RF sources supply a plurality of different frequencies to the region 8 via the electrodes 14. [ In particular, RF sources 50.1 ... 50.i ... 50.N, which may be fixed or variable frequency RF sources, respectively, drive the plasma excitation power supplied to the matching networks 52.1 ... 52.i ... 52.N, Where N is an integer greater than 2 and i monotonically increases as each sequential integer from 1 to N. [ (In the following description, the quotation marks are sometimes made in the circuit associated with the sources 50.2 and 50. (N-1) and their associated sources. 50.2 has the highest frequency after the source 50.1, (N-1) has the lowest frequency after the source 50.N, which is also the case through the drawing that does not include such a source and associated circuitry. The combining circuit 53 is connected to the output power matching network 52.1 ... 52.N and supplies the combined power to electrodes 14 through leads 58. [

k 개의 RF 소스 (50.p…50.N) 는 각각 k 개의 정합 네트워크 (55.p…55.N) 에 접속되며, 여기서 k 는 N 보다 작고, p 는 1 을 포함하는 정수이다; p 가 1 보다 큰 정수인 경우, p 는 그 최소값에서 N 까지 단조증가한다. 정합 네트워크 (55.p…55.N) 는 결합 회로 (57) 에 전력을 공급하고, 결합 회로 (57) 는 네트워크 (55.p…55.N) 로부터의 전력을 리드 (60) 를 통해 전극 (36) 에 공급한다 (많은 경우, 가장 높은 주파수를 갖는 소스 (50.N) 만이 전극 (36) 에 전력을 공급하고; 그 러한 경우 결합 회로 (57) 는 제외된다.)k RF sources 50.p ... 50.N are each connected to k matching networks 55.p ... 55.N, where k is less than N and p is an integer containing 1; If p is an integer greater than 1, p monotonically increases from its minimum to N. The matching networks 55.p ... 55.N supply power to the coupling circuit 57 and the coupling circuit 57 powers the power from the networks 55.p ... 55.N through the leads 60, (In many cases, only the source 50.N with the highest frequency supplies power to the electrode 36, in which case the coupling circuit 57 is excluded).

통상적으로, 단일 소스로부터의 전력은 전극 (14 및 36) 모두에 공급되지 않는다. 상호 배타적 기초로 소스 (50.p…50.N) 으로부터 전극 (14 및 36) 으로 전력을 공급하기 위해, 스위치 매트릭스 (59) 가 소스 (50.p…50.N) 와 정합 네트워크 (52.p…52.N) 및 정합 네트워크 (55.p…55.N) 사이에 접속된다. 스위치 매트릭스 (59) 는 각각 소스 (50.p…50.N), 정합 네트워크 (52.p…52.N) 및 정합 네트워크 (55.p…55.N) 와 관련된 2 위치 동축 스위치 (59.p…59.N) 를 포함한다. 제 1 위치에서, 매트릭스 (59) 의 동축 스위치 (59.q) 는 소스 (50.q) 로부터 정합 네트워크 (52.q) 로 전력을 공급하고; 제 2 위치에서, 동축 스위치 (59.q) 는 소스 (50.q) 로부터 정합 네트워크 (55.2) 로 전력을 공급하며, 여기서 q 는 p 내지 N 중 임의의 하나이다.Typically, power from a single source is not supplied to both electrodes 14 and 36. The switch matrix 59 is connected to the sources 50.p ... 50.N and the matching network 52.n to supply power from the sources 50.p ... 50.N to the electrodes 14 and 36 on a mutually exclusive basis. p ... 52.N and matching networks 55.p ... 55.N. The switch matrix 59 is connected to a two position coaxial switch 59.N. associated with the sources 50.p ... 50.N, the matching networks 52.p ... 52.N and the matching networks 55.p ... 55.N, respectively. p ... 59.N). In the first position, the coaxial switch 59.q of the matrix 59 supplies power from the source 50.q to the matching network 52.q; In the second position, the coaxial switch 59.q supplies power from the source 50.q to the matching network 55.2, where q is any one of p to N.

정합 네트워크 (52.1…52.i…52.N 및 55.p…55.N) 는 하나 이상의 가변 리액턴스를 포함한다. RF 소스가 고정 주파수를 가지는 경우, 정합 네트워크는 2 개의 가변 리액턴스를 포함한다. RF 소스가 가변 주파수를 가지는 경우, 정합 네트워크 각각은 단일 가변 리액턴스를 가진다.The matching networks 52.1 ... 52.i ... 52.N and 55.p ... 55.N include one or more variable reactances. When the RF source has a fixed frequency, the matching network includes two variable reactances. When the RF source has a variable frequency, each of the matching networks has a single variable reactance.

제어기 (24) 는 정합 네트워크 (52.1…52.N) 및 정합 네트워크 (55.p…55.N) 의 가변 리액턴스 값 및 소스 (50.1…50.N) 각각의 출력 전력을 제어한다. 가변 주파수 실시형태의 경우, (1) 소스 (50.1…50.N) 각각은 빌트인 공칭 중앙 주파수 및 정합을 달성하기 위해 특정 소스의 출력 임피던스와 특정 소스의 주파수를 제어하기 위한 회로 사이의 부정합의 정도를 검출하는 회로를 갖고, (2) 공정 워크 피스 (18) 의 수신에 기초하여, 제어기 (24) 는 정합 네트워크 (52.1…52.N) 및 네트워크 (55.p…55.N) 의 가변 리액턴스의 값을 개방 루프 방식으로 설정한다.The controller 24 controls the variable reactance values of the matching networks 52.1 ... 52.N and the matching networks 55.p ... 55.N and the output power of each of the sources 50.1 ... 50.N. In the case of a variable frequency embodiment, (1) each of the sources 50.1 ... 50.N has a built-in nominal center frequency and the degree of mismatch between the output impedance of a particular source and the circuit for controlling the frequency of a particular source to achieve matching (2) Based on the receipt of the process workpiece 18, the controller 24 has a circuit for detecting the variable reactance of the matching networks 52.1 ... 52.N and the networks 55.p ... 55.N, Is set in an open loop manner.

가변 주파수 실시형태의 경우, 정합 네트워크 (52.1…52.N) 및 네트워크 (55.p…55.N) 각각은, 특정 소스의 주파수에서 특정 정합 네트워크와 관련된 소스에 역으로 반사될 때의 RF 전압, 전류 및 그것들 사이의 위상 각을 검출하기 위한 센서 회로 (도 1 에서 미도시) 에 접속된다. 제어기 (24) 는 검출된 전압, 전류 및 위상 각에 반응하여 당업자에게 공지된 방식으로 각각의 정합 네트워크의 가변적인 션트 및 직렬 캐패시터를 제어하여, RF 소스 각각에 의해 그 출력 단자에서 관측되는 임피던스는 소스의 주파수에서 소스 각각의 출력 임피던스와 실질적으로 동일하다.For a variable frequency embodiment, each of the matching networks 52.1 ... 52.N and the networks 55.p ... 55.N may be configured to measure the RF voltage when reflected back to a source associated with a particular matching network at a particular source frequency , A sensor circuit (not shown in Fig. 1) for detecting the current and the phase angle therebetween. Controller 24 controls the variable shunt and series capacitors of each matching network in a manner known to those skilled in the art in response to the detected voltage, current, and phase angles, so that the impedance observed by each of the RF sources at its output terminal is Is substantially equal to the output impedance of each of the sources at the frequency of the source.

정합 조건하에서, 정합 네트워크 (52.1…52.i…52.N) 의 임피던스는, 정합 네트워크가 소스 (50.1…50.i…50.N) 의 주파수에 각각 튜닝되고, 정합 네트워크 (55.p…55.N) 가 소스 (50.p…50.N) 의 주파수에 각각 튜닝되도록 하는 임피던스이다. 또한, 정합 네트워크는, 특정 정합 네트워크를 직접 구동하지 않는 RF 소스의 전력에 대해 실질적인 감쇠를 도입하도록 마련된다. 정합 네트워크 (52.1…52.i…52.N 및 55.p…55.N) 각각은, 정합 네트워크를 직접 구동하는 특정 RF 소스의 주파수를 제외하고, RF 소스의 주파수에 대해 적어도 26 ㏈ 의 전력 감쇠를 도입한다. 특정 정합 네트워크를 직접 구동하지 않는 주파수에 대해 적어도 26 ㏈ 의 전력 감쇠를 도입함으로써, 특정 정합 네트워크를 구동하는 RF 소스가, 특정 RF 소스의 출력 단자에 역으로 커플링되는 되는 다른 소스로부터의 전력에 의해 역 효과를 받지 않는다. 예를 들어, 정합 네트워크 (52.1) 가 RF 소스 (50.2…50.i…50.N) 각각의 출력 전력에 대해 적어도 26 ㏈ 의 전력 감쇠를 도입하기 때문에, RF 소스 (50.2…50.N) 로부터의 전력은 RF 소스 (50.1) 의 동작에 역효과를 미치지 않는다.Under matching conditions, the impedances of the matching networks 52.1 ... 52.i ... 52.N are adjusted such that the matching network is respectively tuned to the frequencies of the sources 50.1 ... 50.i ... 50.N, 55.N) are tuned to the frequencies of the sources 50.p ... 50.N, respectively. The matching network is also arranged to introduce substantial attenuation to the power of the RF source that does not directly drive the particular matching network. Each of the matching networks 52.1 ... 52.i ... 52.N and 55.p ... 55.N each have at least 26 dB power to the frequency of the RF source, except for the frequency of the particular RF source directly driving the matching network Introduce attenuation. By introducing a power reduction of at least 26 dB for a frequency that does not directly drive a particular matching network, an RF source driving a particular matching network can be coupled to the power from another source that is inversely coupled to the output terminal of a particular RF source It is not adversely affected by. For example, since the matching network 52.1 introduces a power reduction of at least 26 dB for the output power of each of the RF sources 50.2 ... 50.i ... 50.N, The power of the RF source 50.1 does not adversely affect the operation of the RF source 50.1.

스위치 매트릭스 (59) 가 활성화되어 정합 네트워크 (52.r…52.N; 여기서 r 은 p 내지 N 의 임의의 정수) 의 출력 전력이 전극 (36) 에 커플링되는 경우, 스위치 (68) 를 닫아 저대역 필터 (66) 를 접지로 접속시킴으로써, 플라즈마에 의해 전극 (36) 에 커플링되며 전극 (16) 에 공급되는, 소스 (50.1…50.(r-1)) 의 주파수에서의 전력이, 전극 (36) 으로부터 정합 네트워크 (50.1…50.(r-1)) 로 역으로 커플링되는 것을 방지한다. 필터 (66) 는 소스 (50.(r-1)) 및 50.r) 들의 주파수 사이의 컷오프 주파수를 가져, 소스 (50.1…50.(r-1)) 로부터의 전력은 필터 (66) 에 의해 접지로 커플링되고 따라서 정합 네트워크 (52.1…52.(N-1)) 의 출력 단자로부터는 디커플링되며, 반면에 소스 (50.r…50.N) 로부터의 전력은 각각 정합 네트워크 (52.r…52.N) 를 통해 전극 (36) 으로 커플링된다. 반대로, 정합 네트워크 (52.N) 를 통해 소스 (50.N) 로부터 전극 (16) 으로 전력을 커플링하는 스위치 (55.N) 에 반응하여 스위치 (68) 는 개방된다. 제어기 (24) 는 전극 (16 및 36) 에 커플링되는 소스의 함수로서 필터 (66) 의 컷오프 주파수를 변화시킨다. 따라서, 스위치 매트릭스 (59) 가 활성화되어 소스 (50.1…50.s) 로부터의 전력이 전극 (16) 에 커플링되고 소스 (50.(s+1)…50.N) 로부터의 전력이 전극 (36) 에 커플링되는 경우, 제어기 (24) 는 필터 (66) 의 컷오프 주파수가 소스 (50.s 및 50.(s+1)) 들의 주파수 사이가 되게 한다.When the switch matrix 59 is activated and the output power of the matching network 52.r ... 52.N (where r is any integer from p to N) is coupled to the electrode 36, the switch 68 is closed By connecting the low-pass filter 66 to ground, the power at the frequency of the source 50.1 ... 50 (r-1) coupled to the electrode 36 by the plasma and supplied to the electrode 16, To prevent coupling back from the electrode 36 to the matching network 50.1 ... 50. (R-1). The filter 66 has a cutoff frequency between the frequencies of the sources 50. (r-1) and 50.r and the power from the sources 50.1 ... 50. (R-1) (N-1), while the power from the sources 50.r ... 50.N is coupled to the matching network 52.1 ... 52. (N-1), respectively. r ... 52.N. Conversely, switch 68 is opened in response to switch 55.N coupling power from source 50.N to electrode 16 through the matching network 52.N. The controller 24 changes the cutoff frequency of the filter 66 as a function of the source coupled to the electrodes 16 and 36. Thus the switch matrix 59 is activated such that power from the sources 50.1 ... 50.s is coupled to the electrodes 16 and power from the sources 50. (s + 1) ... 50.N is applied to the electrodes 36, the controller 24 causes the cutoff frequency of the filter 66 to be between the frequencies of the sources 50.s and 50. (s + 1).

바닥 어셈블리 (13) 및 최상부 어셈블리 (14) 의 전극들 사이의 전기장에 대한 제어 및 따라서 워크피스 (18) 에 조사되는 플라즈마에 대한 제어가, inter alia, DC 바이어스 검출기 (70 및 71) 를 이용하여 전극 (16 및 36) 의 DC 바이어스 전압을 검출함으로써 제공된다. 검출기 (70 및 71) 는 각각 DC 회로에서 전극 (16 및 36) 에 접속되어 있으며, 전극 어셈블리 (13 및 14) 에 의해 영역 (8) 의 플라즈마에 커플링되는 RF 전기장에 반응하여, 전극 (16 및 36) 상에 포함되는 DC 바이어스 전압을 각각 검출한다.The control over the electric field between the electrodes of the bottom assembly 13 and the top assembly 14 and thus the control of the plasma irradiated to the workpiece 18 is performed using inter alia DC bias detectors 70 and 71 Is provided by detecting the DC bias voltage of electrodes 16 and 36. Detectors 70 and 71 are each connected to electrodes 16 and 36 in a DC circuit and are responsive to an RF electric field coupled to the plasma of region 8 by electrode assemblies 13 and 14 to provide a voltage to electrode 16 And 36, respectively.

검출기 (70 및 71) 는 각각 전극 (16 및 36) 의 DC 바이어스 전압을 지시하는 신호를 제어기 (24) 에 공급한다. 제어기 (24) 는 DC 바이어스 검출기 (70 및 71) 가 구동하는 신호에 반응하여 각각 접지 회로 (72 및 73) 의 가변 임피던스를 제어한다. 접지 회로 (72 및 73) 각각은, 접지 회로가 접속된 전극 반대편의 전극을 구동하는 RF 소스들 중 하나의 주파수와 실질적으로 공칭 동일한 공진 주파수를 갖는 개별 직렬 공진 회로를 포함하며; 예를 들어, 소스 (50.N) 가 전극 (36) 을 구동하는 경우, 전극 (16) 에 접속된 접지 네트워크 (70) 의 공칭 공진 주파수는 소스 (50.N) 의 주파수와 동일하다. 제어기 (24) 는 (1) 검출기 (70 및 71) 가 구동하는 DC 바이어스 전압의 지시 및 (2) DC 바이어스 전압에 대한 설정 포인트에 반응하여, 접지 회로 (72 및 73) 각각의 직렬 공진 회로의 가변 리액턴스 (인덕턴스 또는 캐패시터) 를 제어한다. 그것에 의하여, 어셈블리 (13 및 14) 의 전극들 사이의 전기장 라인의 형상 및 강도와 워크피스 (18) 에 조사되는 플라 즈마의 특성이 제어된다. 특히, 전극 (16 및 36) 사이, 및 전극 (16 및 42) 사이, 및 전극 (16 및 34) 사이의 전기장 라인은, 검출기 (70 및 71) 가 검출한 DC 바이어스 전압 및 이들 DC 바이어스 전압에 대한 DC 바이어스 전압 설정 포인트에 반응하여 제어된다.The detectors 70 and 71 supply a signal to the controller 24 indicating the DC bias voltage of the electrodes 16 and 36, respectively. The controller 24 controls the variable impedance of the ground circuits 72 and 73, respectively, in response to signals driven by the DC bias detectors 70 and 71. Each of the ground circuits 72 and 73 comprises a separate series resonant circuit having a resonant frequency substantially the same as the nominal frequency of one of the RF sources driving the electrode opposite the electrode to which the ground circuit is connected; For example, when the source 50.N drives the electrode 36, the nominal resonant frequency of the ground network 70 connected to the electrode 16 is equal to the frequency of the source 50.N. Controller 24 is responsive to (1) an indication of a DC bias voltage driven by detectors 70 and 71 and (2) a set point for a DC bias voltage, to provide a series resonant circuit of each of the ground circuits 72 and 73 And controls the variable reactance (inductance or capacitor). Thereby, the shape and strength of the electric field lines between the electrodes of the assemblies 13 and 14 and the characteristics of the plasma irradiated on the workpiece 18 are controlled. In particular, the electric field lines between the electrodes 16 and 36 and between the electrodes 16 and 42 and between the electrodes 16 and 34 are determined by the DC bias voltage detected by the detectors 70 and 71, Is controlled in response to the DC bias voltage set point for the DC bias voltage.

특정 RF 소스로부터 유도되지 않은 주파수에 대해 요구되는 정도의 감쇠를 제공하는 것을 보조하기 위해서, RF 소스 (50.2…50.N) 의 출력 단자는 각각 션트 인덕터 (80.2…80.N) 에 접속된다. 인덕터 (80.2…80.N) 는 저대역 필터로 기능하여, 인덕터 (80.2…80.N) 각각은 가장 낮은 주파수 RF 소스 (50.1) 로부터의 전력을 접지로 션트시킨다. 따라서, 정합 네트워크 (52.2…52.N) 를 통해 커플링되는 소스 (50.1) 로부터의 어떠한 전력도 각각 RF 소스 (50.2…50.N) 에 영향을 미치는 것이 방지된다. 유사하게, 인덕터 (80.3…80.N) 는 RF 소스 (50.1 및 50.2) 로부터의 전력을 접지로 커플링시키고, RF 소스 (50.3…50.N) 의 출력 단자가 그들에 커플링되어 있는 소스 (50.1 및 50.2) 로부터의 전력을 갖는 것을 방지한다.The output terminals of the RF sources 50.2 ... 50.N are connected to shunt inductors 80.2 ... 80.N, respectively, to assist in providing the required degree of attenuation for frequencies not derived from a particular RF source. The inductors 80.2 ... 80.N serve as low-pass filters so that each of the inductors 80.2 ... 80.N shunt the power from the lowest frequency RF source 50.1 to ground. Thus, any power from the source 50.1 coupled through the matching network 52.2 ... 52.N is prevented from affecting the RF sources 50.2 ... 50.N, respectively. Similarly, the inductors 80.3 ... 80.N couple the power from the RF sources 50.1 and 50.2 to ground, and the output terminals of the RF sources 50.3 ... 50.N are coupled to a source 50.1 < / RTI > and 50.2).

통상적인 진공 플라즈마 공정 챔버에서, 바닥 어셈블리 (13) 의 전극 (16) 과 접지 사이에 상당한 양의 분산 캐패시턴스가 존재한다. 전극 (16) 과 접지 사이의 분산 캐패시턴스는 가장 낮은 주파수를 갖는 소스 (50.1…50.t) 의 출력 임피던스를 정합하는 것에 악영향을 미치는 것이 발견되었다. 접지와 정합 네트워크 (52.1…52.t) 사이에 션트로 접속된 직렬 공진 회로 (82.1…82.t) 는, 소스 (50.1…50.t) 의 출력 단자를 소스로 역으로 반사되는 임피던스에 정합시키는 것을 달성하는 것을 보조한다. 직렬 공진 회로 (82.1…82.t) 는 각각 고정 인덕터 (84.1…84.t) 및 고정 캐패시터 (86.1…86.t) 를 포함한다. 회로 (82.u) 는 RF 소스 (50.u 및 50.(u+1)) 의 주파수들 사이의 공진 주파수를 갖는다. 일 예에서, RF 소스 (50.1 및 50.2) 는 2.0 ㎒ 및 27 ㎒ 의 주파수를 갖는다. 정합 네트워크 (52.1 및 52.2) 의 출력 전력에 악영향을 미치지 않고 적합한 임피던스 정합을 획득하기 위해, 인덕터 (84.1) 및 캐패시터 (86.1) 는 전술한 예에서 대략 5.0 ㎒ 의 주파수에서 공진하도록 하는 값을 갖는다. 인덕터 (84.1…84.u) 의 양호도 (Q) 는 충분히 높아서 션트 공진 회로 (82.1…82.u) 는, 정합 네트워크 (52.1…52.t) 가 전극 (16) 에 각각 공급하는 전력의 어떠한 실질적인 감쇠도 유발하지 않는다.In a typical vacuum plasma process chamber, there is a significant amount of dispersion capacitance between the electrode 16 of the bottom assembly 13 and ground. It has been found that the dispersion capacitance between the electrode 16 and ground adversely affects the matching of the output impedance of the source 50.1 ... 50.t with the lowest frequency. The series resonant circuits 82.1 ... 82.tt connected shunt between the ground and the matching networks 52.1 ... 52.t are arranged such that the output terminals of the sources 50.1 ... 50.t are matched to the impedances reflected back to the source Assist in achieving that. The series resonant circuits 82.1 ... 82.t include fixed inductors 84.1 ... 84.t and fixed capacitors 86.1 ... 86.t, respectively. The circuit 82.u has a resonant frequency between the frequencies of the RF sources 50.u and 50. (u + 1). In one example, RF sources 50.1 and 50.2 have frequencies of 2.0 MHz and 27 MHz. In order to obtain a suitable impedance match without adversely affecting the output power of the matching networks 52.1 and 52.2, the inductor 84.1 and the capacitor 86.1 have values which cause them to resonate at a frequency of approximately 5.0 MHz in the example described above. The degree of goodness Q of the inductors 84.1 ... 84.u is sufficiently high so that the shunt resonant circuits 82.1 ... 82.u are able to detect any of the power supplied to the electrodes 16 by the matching networks 52.1 ... Nor does it cause substantial attenuation.

스위치 매트릭스 (59) 가 활성화되어 소스 (50.N) 가 정합 네트워크 (52.N) 를 통해 전극 (36) 에 전력을 공급하는 경우, 스위치 (68) 를 닫아서 저대역 필터 (66) 를 접지로 접속시킴으로써, 전극 (36) 에 조사되는 소스 (50.1…50.(N-1)) 의 주파수에서의 전력이 결합기 회로 (56) 및 정합 네트워크 (50.1…50.N) 로 역으로 커플링되는 것이 방지된다. 소스 (50.(N-1) 및 50.N) 의 주파수들 사이의 컷오프 주파수를 갖는 필터 (66) 는 회로 (56) 로부터 디커플링되고, 반면 소스 (50.N) 로부터의 전력은 회로 (56) 로부터 전극 (36) 으로 커플링된다. 스위치 (68) 는 스위치 (59.N) 와 가담하여, 소스 (50.N) 로부터 정합 네트워크 (52.N) 로 전력을 커플링하는 스위치 (59.N) 에 반응하여 스위치 (68) 가 개방 회로가 된다. 반대로, 소스 (50.N) 로부터 정합 네트워크 (55.N) 로 전력을 커플링하는 스위치 (59.N) 에 반응하여 스위치 (68) 가 닫힌다.When the switch matrix 59 is activated and the source 50.N supplies power to the electrode 36 through the matching network 52.N the switch 68 is closed so that the low band filter 66 is grounded The power at the frequency of the source 50.1 ... 50 (N-1) irradiated to the electrode 36 is coupled back to the combiner circuit 56 and the matching networks 50.1 ... 50.N . The filter 66 having a cutoff frequency between the frequencies of the sources 50. (N-1) and 50.N is decoupled from the circuit 56 while the power from the source 50.N is supplied to the circuit 56 ) To the electrode (36). The switch 68 is in engagement with the switch 59.N so that in response to the switch 59.N coupling the power from the source 50.N to the matching network 52.N, Circuit. Conversely, switch 68 is closed in response to switch 59.N coupling power from source 50.N to matching network 55.N.

이하, 도 2 를 참조하여, 전극 (16) 또는 전극 (16 및 36) 에 전력을 공급하기 위한 특정 회로의 부분 전기 회로도 및 부분 블록을 설명한다. 도 2 의 회로에서, N = 3 이고 각각 2 ㎒, 27 ㎒, 60 ㎒ 의 중심 주파수를 갖는 3 개의 가변 주파수 RF 소스 (91, 92 및 93) 가 존재한다. 소스 (91, 92 및 93) 는 그 주파수를 중심 주파수로부터 약 ±5 만큼 변화시키기 위한 회로를 포함한다. 소스 (91, 92 및 93) 는 소스가 구동하는 임피던스와 소스의 출력 임피던스 사이의 임피던스 부정합을 검출함으로써 소스의 주파수를 제어한다. 소스 (91 및 92) 의 출력 전력은 각각 직접 접속을 통해 정합 네트워크 (101 및 102) 에 인가된다. 소스 (93) 의 출력 전력은 동축 스위치 (105) 에 의해 정합 네트워크 (103 또는 104) 에 선택적으로 공급된다. 결합기 회로 (118) 는 정합 네트워크 (101, 102 및 103) 의 출력 단자에서의 전력을 결합하고 결합된 전력을 리드 (58) 를 통해 전극 (16) 에 공급하여, 소스 (93) 로부터 정합 네트워크 (103) 로 전력을 공급하기 위해 스위치 (105) 를 활성화시키는 제어기 (24) 에 반응하여 전력 소스 (91, 92 및 93) 에 의해 전극 (16) 이 구동된다. 이러한 조건하에서, 소스 (91, 92 및 93) 및 정합 네트워크 (101, 102 및 103) 는 전극 (36) 에 직접 전력을 공급하지는 않는다. 제어기 (24) 가 스위치 (105) 를 활성화하여 소스 (93) 로부터의 전력이 네트워크 (103) 를 제외하고 정합 네트워크 (104) 로 공급되는 것에 반응하여, 전극 (36) 이 소스 (93) 로부터 네트워크 (104) 를 통해 공급되는 전력에 의해 구동되며, 반면 소스 (91 및 92) 는 각각 네트워크 (101 및 102) 및 결합기 (118) 를 통해 전극 (16) 을 구동한다.Referring now to Figure 2, a partial electrical schematic and partial block diagram of a particular circuit for supplying power to electrode 16 or electrodes 16 and 36 will be described. In the circuit of FIG. 2, there are three variable frequency RF sources 91, 92 and 93 with N = 3 and center frequencies of 2 MHz, 27 MHz and 60 MHz, respectively. Sources 91, 92, and 93 include circuitry for varying the frequency by about +/- 5 from the center frequency. Sources 91, 92, and 93 control the frequency of the source by detecting an impedance mismatch between the source-driven impedance and the source-driven output impedance. The output powers of the sources 91 and 92 are applied to the matching networks 101 and 102, respectively, via a direct connection. The output power of the source 93 is selectively supplied to the matching network 103 or 104 by the coaxial switch 105. The combiner circuit 118 combines the power at the output terminals of the matching networks 101, 102 and 103 and feeds the combined power to the electrodes 16 through the leads 58, The electrodes 16 are driven by the power sources 91, 92 and 93 in response to the controller 24 activating the switch 105 to supply power to the power sources 91, Under these conditions, the sources 91, 92 and 93 and the matching networks 101, 102 and 103 do not supply power directly to the electrodes 36. In response to the controller 24 activating the switch 105 to supply power from the source 93 to the matching network 104 except for the network 103, While the sources 91 and 92 drive the electrodes 16 through the networks 101 and 102 and the coupler 118, respectively.

정합 네트워크 (101, 102, 103 및 104) 는 각각 리드 (106, 107, 108 및 109) 에 소스 (91, 92, 93 및 93) 의 주파수 전력을 공급한다. 전술한 바에 기초하여, 제 1 시나리오하에서, 소스 (91, 92 및 93) 의 주파수의 리드 (106, 107 및 108) 각각의 전력은 전극 (16) 에만 공급되며; 제 2 시나리오하에서, 리드 (106 및 107) 상의 전력은 전극 (16) 에 공급되는 반면 리드 (109) 상의 전력은 전극 (36) 에 공급된다.The matching networks 101, 102, 103 and 104 supply the frequency powers of the sources 91, 92, 93 and 93 to the leads 106, 107, 108 and 109, respectively. Based on the foregoing, under the first scenario, the power of each of the leads 106, 107 and 108 at the frequencies of the sources 91, 92 and 93 is supplied only to the electrodes 16; Under the second scenario, the power on the leads 106 and 107 is supplied to the electrode 16 while the power on the lead 109 is supplied to the electrode 36.

제어기 (24) 는 메모리 (미도시) 에 저장된 신호에 반응한다. 저장된 신호는 워크피스 (18) 의 성질에 의존하여 개방 루프 방식으로 정합 네트워크 (101, 102 및 103) 의 가변 션트 캐패시터를 제어한다.The controller 24 is responsive to signals stored in a memory (not shown). The stored signal controls the variable shunt capacitors of the matching networks 101, 102, and 103 in an open loop fashion, depending on the nature of the workpiece 18. [

특정 정합 네트워크를 구동하는 에너지와 동일하지 않은 에너지의 26 ㏈ 전력 감쇠를 달성하기 위해, 정합 네트워크 (101, 102, 103 및 104) 각각은 가변 션트 캐패시터, 고정 직렬 캐패시터 및 고정 인덕터를 포함한다. 정합 네트워크 (101) 는 고정 직렬 캐패시터 (122) 와 고정 직렬 인덕터 (126) 사이에 접속된 가변 션트 캐패시터 (124) 를 포함한다. 정합 네트워크 (102) 는 션트 캐패시터 (128) 와 고정 직렬 인덕터 (132) 사이에 접속된 고정 직렬 캐패시터 (130) 를 포함한다. 정합 네트워크 (103) 는 가변 션트 캐패시터 (134), 고정 직렬 캐패시터 (136) 및 도 2 에 직렬 인덕터 (138) 에 의해 나타낸 분산 인덕턴스의 형태로 고정 공지량의 직렬 인덕턴스를 포함한다. 정합 네트워크 (104) 는 가변 션트 캐패시터 (135), 고정 직렬 캐패시터 (137) 및 도 2 에 직렬 인덕터 (139) 에 의해 나타낸 분산 인덕턴스의 형태로 고정 공지량의 직렬 인덕턴스를 포함한다.Each of the matching networks 101, 102, 103, and 104 includes a variable shunt capacitor, a fixed series capacitor, and a fixed inductor to achieve a 26 dB power attenuation of energy not equal to the energy driving a particular matching network. The matching network 101 includes a variable shunt capacitor 124 connected between the fixed series capacitor 122 and the fixed series inductor 126. The matching network 102 includes a fixed series capacitor 130 connected between the shunt capacitor 128 and the fixed series inductor 132. The matching network 103 includes a fixed inductance series inductance in the form of a variable inductance represented by a variable shunt capacitor 134, a fixed series capacitor 136 and a series inductor 138 in FIG. The matching network 104 includes a fixed inductance series inductance in the form of a variable inductance represented by a variable shunt capacitor 135, a fixed series capacitor 137 and a series inductor 139 in FIG.

제어기 (24) 는 저장된 레시피 결정된 신호에 반응하여 가변, 션트 캐패시터 (124, 128 및 134) 의 값을 제어한다. 캐패시터 (124, 128, 134 및 135) 의 값을 변화시키기 위해 통상적으로 DC 모터 (미도시) 가 채택되는 것 또는 가변 캐패시터 각각이 스위치에 의해 회로에 접속되는 많은 고정 값을 가질 수 있는 것이 이해될 것이다. 제어기 (24) 는 캐패시터 (124, 128, 134 및 135) 의 값을 변화시켜 각각 소스 (91, 92, 93 및 93) 의 임피던스 정합을 달성하는 것을 보조한다.The controller 24 controls the values of the variable, shunt capacitors 124, 128, and 134 in response to the stored recipe determined signal. It is understood that a DC motor (not shown) is typically employed to vary the value of the capacitors 124, 128, 134 and 135, or that each of the variable capacitors can have many fixed values connected to the circuit by a switch will be. Controller 24 assists in achieving impedance matching of sources 91, 92, 93 and 93, respectively, by varying the values of capacitors 124, 128, 134 and 135.

캐패시터 (122, 130, 136 및 137) 의 통상적인 값은 각각 600 pF, 110 pF, 및 40 pF 및 100 pF 이다. 고정 인덕터 (126) 의 통상적인 값은 15-20 uH 의 범위이고, 반면 인덕터 (132) 의 통상적인 값은 50-100 nH 의 범위이고, 정합 네트워크 (103 및 104) 각각의 통상적인 분산 인덕턴스는, 인덕터 (138 및 139) 에 의해 나타낸 바와 같이, 50 nH 미만이다. 요구되는 정합 효과가 다른 방법으로는 달성되지 않을 경우, 인덕터 (126 및 132) 는 가변 인덕터일 수 있음이 이해될 것이다. 가변 션트 캐패시터 (124) 의 통상적인 값은 300-600 pF 의 범위이고; 가변 션트 캐패시터 (128) 의 통상적인 값은 50-1000 pF 의 범위이고; 가변 션트 캐패시터 (134) 의 통상적인 값은 20-300 pF 의 범위이고; 가변 션트 캐패시터 (135) 의 통상적인 값은 20-300 pF 의 범위이다. 정합 네트워크 (101, 102, 103 및 104) 의 구성요소의 전술한 값들은 정합 네트워크가 요구되는 전력 감쇠를 제공하여 원하지 않는 주파수가 특정 정합 네트워크를 구동하는 소스에 역으로 커플링되는 것을 방지할 수 있게 한다. 또한, 전술한 값들은 정합 네트워크 (101, 102, 103 및 104) 각각이 소스 (91, 92 및 93) 의 주파수에 각각 대략 튜닝(즉 공진) 될 수 있게 한다. 따라서, 정합 네트워크 (101, 102, 103 및 104) 는 각각 소스 (91, 92, 93 및 93) 의 주파수에 대해 낮은 임피던스를 가진다. 그러나, 정합 네트워크 (101) 는 소스 (92 및 93) 의 주파수에 대해 적어도 26 ㏈ 의 전력 감쇠를 삽입하고, 정합 네트워크 (102) 는 소스 (91 및 93) 의 주파수에 대해 적어도 26 ㏈ 의 전력 감쇠를 삽입하고, 정합 네트워크 (103 및 104) 각각은 소스 (91 및 92) 의 주파수에 대해 적어도 26 ㏈ 의 전력 감쇠를 삽입한다.Typical values of the capacitors 122, 130, 136, and 137 are 600 pF, 110 pF, and 40 pF and 100 pF, respectively. Typical values of the fixed inductor 126 are in the range of 15-20 uH while the typical value of the inductor 132 is in the range of 50-100 nH and the typical distributed inductance of each of the matching networks 103 and 104 is , As shown by inductors 138 and 139, respectively. It will be appreciated that inductors 126 and 132 may be variable inductors if the required matching effect is not achieved by other methods. Typical values of the variable shunt capacitor 124 range from 300-600 pF; Typical values of the variable shunt capacitor 128 range from 50-1000 pF; Typical values of the variable shunt capacitor 134 are in the range of 20-300 pF; Typical values of the variable shunt capacitor 135 range from 20-300 pF. The aforementioned values of the components of the matching networks 101, 102, 103 and 104 may provide the required power attenuation of the matching network to prevent undesired frequencies from being inversely coupled to a source driving a particular matching network Let's do it. In addition, the values described above enable each of the matching networks 101, 102, 103 and 104 to be tuned (i.e., resonated) to the frequencies of the sources 91, 92 and 93, respectively. Thus, the matching networks 101, 102, 103 and 104 have low impedances for the frequencies of the sources 91, 92, 93 and 93, respectively. The matching network 101, however, inserts at least 26 dB of power attenuation for the frequencies of the sources 92 and 93 and the matching network 102 has at least 26 dB power attenuation for the frequencies of the sources 91 and 93 And each of the matching networks 103 and 104 inserts at least 26 dB of power attenuation with respect to the frequencies of the sources 91 and 92.

낮은 주파수 소스 (91) 의 상대적으로 높은 전력이 소스 (92 및 93) 의 출력 단자로 역으로 커플링되는 것을 방지하기 위해, 소스 (92 및 93) 들의 출력 단자에 걸쳐 션트 인덕터 (140 및 142) 가 각각 접속된다. 인덕터 (140 및 142) 는 소스 (92 및 93) 의 주파수에 대해 높은 임피던스를 가지지만, 소스 (91) 의 주파수에 대해 낮은 임피던스를 가진다. 따라서, 각각 정합 네트워크 (102, 103 및 104) 를 통해 소스 (92, 93 및 93) 를 향해 커플링될 수도 있는 소스 (91) 로부터의 어떠한 전력도 션트 인덕터 (140 및 142) 에 의해 이들 소스에 도달하는 것이 방지된다. 션트 인덕터 (140 및 142) 는 소스 (92 및 93) 의 주파수에서 높은 임피던스를 가지기 때문에, 가상적으로 각각 소스 (92 및 93) 로부터 어떠한 전력도 인덕터 (140 및 142) 를 통해 접지로 커플링되지 않는다.The shunt inductors 140 and 142 are connected across the output terminals of the sources 92 and 93 to prevent the relatively high power of the low frequency source 91 from being coupled back to the output terminals of the sources 92 and 93. [ Respectively. Inductors 140 and 142 have a high impedance to the frequency of sources 92 and 93, but have a low impedance to the frequency of source 91. [ Any power from the source 91 that may be coupled through the matching networks 102, 103 and 104 to the sources 92, 93 and 93, respectively, may be coupled to the shunt inductors 140 and 142 by these sources Is prevented. Because shunt inductors 140 and 142 have high impedances at the frequencies of sources 92 and 93, virtually no power from sources 92 and 93, respectively, is coupled to ground through inductors 140 and 142 .

바닥 전극 (16) 은 접지에 대해 실질적 기생의, 즉 분산 캐패시턴스를 가진다. 소스 (91) 와 전극 (16) 의 임피던스 사이의 임피던스 정합을 제공하기는 것을 보조하기 위해, 접지와 리드 (104) 사이에 직렬 공진 회로 (144) 가 접속된 다. 회로 (144) 는 직렬 접속된 인덕터 (146) 및 캐패시터 (148) 를 포함한다. 회로 (144) 는 대략 5 ㎒ 의 공진 주파수, 즉 소스 (91) 의 주파수보다 대략 1 옥타브 높고 소스 (92) 의 주파수보다 대략 2 옥타브 반 낮은 공진 주파수를 갖는다. 인덕터 (146) 는 상대적으로 높은 Q 를 가져 직렬 공진 회로 (144) 는 상대적으로 좁은 대역폭을 가지고 소스 (91) 또는 소스 (92) 로부터의 중대한 전력을 접지로 션트시키지 않는다.The bottom electrode 16 has a substantially parasitic, i.e., distributed, capacitance with respect to ground. A series resonant circuit 144 is connected between the ground and the lead 104 to assist in providing an impedance match between the source 91 and the impedance of the electrode 16. The circuit 144 includes an inductor 146 and a capacitor 148 connected in series. Circuit 144 has a resonant frequency of approximately 5 MHz, i.e. approximately one octave higher than the frequency of source 91 and approximately two and a half times lower than the frequency of source 92. [ The inductor 146 has a relatively high Q so that the series resonant circuit 144 does not shunt the significant power from the source 91 or the source 92 to ground with a relatively narrow bandwidth.

도 2 의 회로의 전체적인 효과는 전극 (16) 또는 전극 (16 및 36) 을 구동하는 소스 (91, 92 및 93) 에 대해 요구되는 낮은 임피던스를 제공하는 반면, 손상을 방지하기 위해 소스 (91, 92 및 93) 에 충분한 감쇠를 도입하고 요구되는 임피던스 정합을 달성하는 것이다.The overall effect of the circuit of Figure 2 provides the required low impedance for the electrodes 16, or the sources 91, 92 and 93 driving the electrodes 16 and 36, while the sources 91, 92 and 93 to achieve the required impedance matching.

이하, 도 3 의 전극 (16 및 36) 을 구동하기 위한 회로의 블록도를 설명하며, 여기서 소스 (91, 92 및 93) 는 각각 2 ㎒, 27 ㎒ 및 60 ㎒ 의 고정 주파수를 갖고, 고정 캐패시터 (122, 130 및 136) 를 가변 캐패시터로 바꿈으로써 임피던스 정합이 달성된다. 도 3 의 회로는 소스 (91, 92 및 93) 의 출력 단자에 각각 직접 접속되는 센서 (111, 112 및 113) 를 포함한다. 센서 (111, 112 및 113) 는 (특정 센서를 직접 구동하는 특정 소스의 주파수에서) 각각 소스 (91, 92 및 93) 로 역으로 반사되는 전류 및 전압의 크기, 및 반사된 전압과 전류 사이의 위상 각을 검출한다. 제어기 (24) 는 검출기 (111, 112 및 113) 로부터의 신호에 반응하여 가변 직렬 캐패시터 (122, 130, 136 및 137) 의 값을 제어하여 요구되는 임피던스 정합을 달성한다. 요구되는 임피던스 정합을 달성하기 위해, 캐패시터 (122) 는 통상적으로 50-1000 pF 의 범위의 값을 갖고, 캐패시터 (130) 는 통상적으로 50-1000 pF 의 범위의 값을 갖고, 캐패시터 (136 및 137) 각각은 20-330 pF 의 범위의 값을 갖는다. 모터 (미도시) 는 제어기 (24) 로부터의 신호에 반응하여 캐패시터 (122, 130, 136 및 137) 의 값을 변화시킨다. 캐패시터 (122, 130, 136 및 137) 에 대한 전술한 범위의 값은 임피던스 정합이 달성될 수 있게 한다. 또한, 정합 네트워크 (101, 102, 103 및 104) 는 각각 소스 (91, 92, 93 및 93) 의 주파수와 대략 동일한 공진 주파수를 갖는다. 정합 네트워크 (101, 102, 103 및 104) 는 또한 정합 네트워크를 직접 구동하지 않는 주파수에 대한 요구되는 감쇠를 제공한다.Hereinafter, a block diagram of a circuit for driving the electrodes 16 and 36 of FIG. 3 will be described wherein the sources 91, 92 and 93 have fixed frequencies of 2 MHz, 27 MHz and 60 MHz respectively, Impedance matching is achieved by switching the capacitors 122, 130, and 136 to variable capacitors. The circuit of Figure 3 includes sensors 111, 112 and 113, respectively, directly connected to the output terminals of the sources 91, 92 and 93. Sensors 111, 112, and 113 determine the magnitude of current and voltage reflected back to sources 91, 92, and 93, respectively (at a particular source frequency driving a particular sensor directly) And detects the phase angle. Controller 24 responds to the signals from detectors 111, 112, and 113 to control the values of variable series capacitors 122, 130, 136, and 137 to achieve the required impedance matching. To achieve the required impedance match, the capacitor 122 typically has a value in the range of 50-1000 pF, the capacitor 130 typically has a value in the range of 50-1000 pF, and the capacitors 136 and 137 ) Each have a value in the range of 20-330 pF. A motor (not shown) changes the values of capacitors 122, 130, 136, and 137 in response to signals from controller 24. [ The values of the above ranges for the capacitors 122, 130, 136 and 137 allow impedance matching to be achieved. Furthermore, the matching networks 101, 102, 103 and 104 each have a resonance frequency approximately equal to the frequency of the sources 91, 92, 93 and 93, respectively. The matching networks 101, 102, 103 and 104 also provide the required attenuation for frequencies that do not directly drive the matching network.

이하, 도 4 를 참조하여, 루버 (44) 를 포함하는 진공 플라즈마 공정 챔버 (10) 내부 및 전극들 (16, 34, 36 및 42) 사이의 전기장 라인을 제어하기 위한 회로의 개략도를 설명한다. 도 4 의 회로는 도 2 또는 도 3 의 소스에 의해 구동된다. 도 4 에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 전극 (16 및 36) 은 중앙 전극이고, 전극 (16) 은 워크피스를 캐리하기 위해 마련되어 있다. 전극 (16 및 36) 은 서로 동축이고 챔버 (10) 의 중심에 위치해 있으며, 반면 전극 (34) 은 전극 (16) 의 주연부로부터 이격되고 그 주연부를 포위하는 링으로 형성되어 있다. 전극 (16 및 34) 의 상부면들은 동일평면이다. 전극 (36) 은 전극 (16) 의 크기보다 대략 3 분의 1 더 큰 직경을 갖고, 전극 (42) 이 이격되어 포위하고 있다. 전극 (34 및 42) 은 접지된다. 전극 (36) 과 관련된 실질적인 기생 캐패시턴스 때문에, 전극 (36) 을 접지시키기 어려우며, 특히 소스 (92) 의 주파수에 대해 어 렵다. 전극 (16) 과 관련된 실질적인 기생 캐패시턴스 때문에, 소스 (93) 의 주파수에 대해 전극 (16) 을 접지시키기 어렵다. 정합 네트워크 (104) 를 구동하기 위해 스위치 (105) 에 의해 소스 (93) 가 접속된 결과 소스 (93) 가 전극 (36) 을 직접 구동하는 경우, 소스 (93) 의 주파수에 대해 전극 (16) 을 접지시킬 것이 종종 요구된다.4, a schematic diagram of a circuit for controlling the electric field lines in the vacuum plasma process chamber 10 including the louvers 44 and the electric field lines between the electrodes 16, 34, 36 and 42 will be described. The circuit of Fig. 4 is driven by the source of Fig. 2 or Fig. As schematically shown in Fig. 4, the electrodes 16 and 36 are the center electrode, and the electrode 16 is provided for carrying the workpiece. Electrodes 16 and 36 are coaxial with one another and are located in the center of chamber 10 while electrodes 34 are spaced from the periphery of electrode 16 and are formed as rings surrounding the periphery thereof. The upper surfaces of the electrodes 16 and 34 are coplanar. Electrode 36 has a diameter that is approximately one-third greater than the size of electrode 16, and electrode 42 is spaced apart. Electrodes 34 and 42 are grounded. Due to the substantial parasitic capacitance associated with the electrode 36, it is difficult to ground the electrode 36, particularly with respect to the frequency of the source 92. Due to the substantial parasitic capacitance associated with the electrode 16, it is difficult to ground the electrode 16 relative to the frequency of the source 93. When the resultant source 93 to which the source 93 is connected by the switch 105 to drive the matching network 104 directly drives the electrode 36, Is often required to ground.

접지 회로 (72) 는, DC 바이어스 검출기 (70) 에 의해 제어기 (24) 에 커플링되었을 때, 전극 (16) 의 DC 바이어스 전압에 반응한다. 접지 회로 (72) 는 전극 (16) 의 DC 바이어스 전압에 의해 제어되는 가변 임피던스를 포함하여 전극 (16, 34, 36 및 42) 사이의 60 ㎒ 에서의 전기장을 제어한다. 특히, 회로 (72) 는 60 ㎒ 에 중심을 두는 가변 공진 주파수를 갖는 직렬 공진 회로를 갖는다. 직렬 공진 회로는 전극 (16) 과 접지 사이에 접속되어 있다.The ground circuit 72 is responsive to the DC bias voltage of the electrode 16 when coupled to the controller 24 by the DC bias detector 70. The ground circuit 72 includes a variable impedance controlled by the DC bias voltage of the electrode 16 to control the electric field at 60 MHz between the electrodes 16, 34, 36 and 42. In particular, the circuit 72 has a series resonant circuit with a variable resonant frequency centered at 60 MHz. The series resonant circuit is connected between the electrode 16 and the ground.

접지 회로 (73) 는, DC 바이어스 검출기 (71) 에 의해 제어기 (24) 에 커플링될 때, 전극 (36) 의 DC 바이어스 전압에 반응한다. 접지 회로 (73) 는 전극 (16) 의 DC 바이어스 전압에 의해 제어되는 가변 임피던스를 포함하여 전극 (36, 34, 16 및 42) 사이의 27 ㎒ 에서 전기장을 제어한다. 특히, 회로 (73) 는 약 27 ㎒ 에 중심을 둔 가변 공진 주파수를 갖는 직렬 공진 회로를 갖는다. 직렬 공진 회로는 전극 (36) 과 접지 사이에 접속된다.The ground circuit 73 is responsive to the DC bias voltage of the electrode 36 when coupled to the controller 24 by the DC bias detector 71. The ground circuit 73 controls the electric field at 27 MHz between the electrodes 36, 34, 16 and 42, including a variable impedance controlled by the DC bias voltage of the electrode 16. [ In particular, the circuit 73 has a series resonance circuit having a variable resonance frequency centered at about 27 MHz. A series resonant circuit is connected between the electrode 36 and ground.

DC 바이어스 검출기 (70) 는 통상적으로 10 ㏁ 및 10 ㏀ 의 값을 각각 갖는 저항 (162 및 164) 을 포함하는 저항성 전압 분배기 (160) 를 포함한다. 저항들 (162 및 164) 사이의 탭 (166) 은 통상적으로 1 uF 의 값을 갖는 캐패시터 (168) 에 의해 접지에 접속되어서, 탭 (166) 에서의 전압은 실질적으로 AC 성분을 포함하지 않고 영역 (8) 의 유폐된 플라즈마의 여기에 반응하여 전극 (16) 에서 나타난 DC 바이어스 전압의 정확한 지시이다. 탭 (166) 에서의 DC 전압은 제어기 (24) 에 커플링된다.The DC bias detector 70 includes a resistive voltage divider 160 that includes resistors 162 and 164, typically having values of 10 M [Omega] and 10 k [Omega], respectively. The taps 166 between the resistors 162 and 164 are connected to ground by a capacitor 168 having a value of typically 1 uF so that the voltage at the tap 166 does not substantially contain an AC component, Is an accurate indication of the DC bias voltage appearing at the electrode 16 in response to excitation of the confined plasma of the plasma 8. The DC voltage at the tap 166 is coupled to the controller 24.

접지 회로 (72) 는 전극 (16) 과 접지 사이에 접속된 션트 회로 (170) 를 포함한다. 션트 회로 (170) 는 능동 소자로 구성되고, 모두 서로 직렬 연결된 고정 인덕터 (172), 고정 캐패시터 (174) 및 가변 캐패시터 (176) 를 포함한다. 인덕터 (172) 및 캐패시터 (174 및 176) 의 값은 회로 (170) 가 소스 (91 및 92) 의 2 ㎒ 및 27 ㎒ 의 주파수에 대해 상대적으로 고정된 임피던스를, 소스 (93) 의 60 ㎒ 의 주파수에 대해 가변 임피던스를 갖게 하는 값이다. 통상적으로, 캐패시터 (174) 는 대략 100 pF 의 값을 갖고, 반면에 캐패시터 (176) 는, 탭 (166) 에서의 DC 바이어스 전압 및 DC 바이어스 전압에 대한 설정 포인트 값에 따라 20-400 pF 의 범위의 값을 갖는다. 제어기 (24) 는 탭 (166) 에서의 전압에 반응하여 캐패시터 (176) 의 값을 변화시켜 DC 바이어스 전압에 대한 설정 포인트 값이 달성될 수 있게 한다. 제어기 (24) 는 모터 (미도시) 를 구동하여 캐패시터 (176) 의 값을 변화시킨다.The ground circuit 72 includes a shunt circuit 170 connected between the electrode 16 and ground. The shunt circuit 170 is composed of an active element and includes a fixed inductor 172, a fixed capacitor 174, and a variable capacitor 176 all connected in series with each other. The values of the inductor 172 and the capacitors 174 and 176 are such that the circuit 170 has a fixed impedance relative to the frequencies of 2 MHz and 27 MHz of the sources 91 and 92 and a fixed impedance relative to the frequency of 60 MHz of the source 93 It is a value that has a variable impedance with respect to frequency. Typically, the capacitor 174 has a value of about 100 pF, while the capacitor 176 has a range of 20-400 pF, depending on the DC bias voltage at the tap 166 and the set point value for the DC bias voltage Lt; / RTI > The controller 24 changes the value of the capacitor 176 in response to the voltage at the tap 166 so that the set point value for the DC bias voltage can be achieved. The controller 24 drives a motor (not shown) to change the value of the capacitor 176.

DC 바이어스 전압에 대한 설정 포인트 값은 전극 (16, 34, 36 및 42) 사이의 전기장 라인에 대해 요구되는 관계에 의해 결정된다. 전극 (16 및 36) 사이에서 60 ㎒ 에서의 전기장 라인이 주 (primaily) 가 될 것이 요구되는 경우, DC 바이어스 설정 포인트는 회로 (170) 가 60 ㎒ 와 동일한 공진 주파수를 갖는 직렬 공진 회로가 되는 설정 포인트이다. 따라서, 전극 (16) 과 접지 사이에 매우 낮은 임피던스가 존재하고 60 ㎒ 의 전류의 상당한 퍼센티지가 전극 (36) 으로부터 전극 (16) 으로, 전극 (16) 으로부터 회로 (170) 를 통해 접지로 흐르고 전극 (36 및 16) 들 사이에 강한 60 ㎒ 전기장 라인이 존재한다. 이러한 조건들 하에서, 전극 (16 및 42) 들 사이 및 전극 (16 및 34) 들 사이에 상대적으로 약한 60 ㎒ 전기장 라인이 존재하고, 전극 (36 및 34) 들 사이에 다소 강한 60 ㎒ 전기장 라인이 존재한다. 그러나, 전극 (36 및 42) 들 사이의 60 ㎒ 전기장 라인이 전극 (36 및 16) 들 사이의 전기장 라인보다 클 것이 요구되는 경우, DC 바이어스 전압에 대한 설정 포인트는, 소스 (93) 의 60 ㎒ 주파수에 대해 회로 (170) 가 공진할 때 회로 (170) 의 임피던스에 비해 60 ㎒ 에서의 회로 (170) 의 임피던스가 상대적으로 높도록 캐패시터 (176) 를 변화되게 하는 값에 있다. 캐패시터 (176) 가 구동되어 그 값이 회로 (170) 가 소스 (93) 의 60 ㎒ 출력에 대해 높은 임피던스를 갖게 하는 것에 반응하여, 전극 (36 및 16) 들 사이의 전기장 라인은 상대적으로 약하고, 반면 전극 (36) 과 전극 (34) 사이의 전기장 라인은, 전극 (36) 과 전극 (34) 사이의 전기장 라인과 같이, 상대적으로 강하다.The set point value for the DC bias voltage is determined by the required relationship for the electric field lines between electrodes 16, 34, 36 and 42. [ When it is desired that the electric field line at 60 MHz between the electrodes 16 and 36 be primaily, the DC bias set point is set so that the circuit 170 is a series resonant circuit having the same resonance frequency as 60 MHz Point. Thus there is a very low impedance between electrode 16 and ground and a significant percentage of the current of 60 MHz flows from electrode 36 to electrode 16, from electrode 16 through circuit 170 to ground, There is a strong 60 MHz electric field line between the electrodes 36 and 16. Under these conditions there is a relatively weak 60 MHz electric field line between the electrodes 16 and 42 and between the electrodes 16 and 34 and a somewhat strong 60 MHz electric field line between the electrodes 36 and 34 exist. However, if a 60 MHz electric field line between the electrodes 36 and 42 is required to be larger than the electric field line between the electrodes 36 and 16, then the set point for the DC bias voltage is 60 MHz for the source 93 Is at a value that causes the capacitor 176 to change so that the impedance of the circuit 170 at 60 MHz is relatively high relative to the impedance of the circuit 170 when the circuit 170 resonates with respect to the frequency. Capacitor 176 is driven such that its electric field lines between electrodes 36 and 16 are relatively weak in response to circuit 170 causing it to have a high impedance to the 60 MHz output of source 93, On the other hand, the electric field line between the electrode 36 and the electrode 34 is relatively strong, such as the electric field line between the electrode 36 and the electrode 34.

DC 바이어스 검출기 (71) 는 통상적으로 10 ㏁, 10 ㏀ 의 값을 각각 갖는 저항 (163 및 165) 을 포함하는 저항성 전압 분배기 (161) 를 포함한다. 저항 (163 및 165) 사이의 탭 (167) 은 통상적으로 1 uF 의 값을 갖는 캐패시터 (169) 에 의해 접지에 접속되어서, 탭 (167) 에서의 전압은 실질적으로 AC 성분을 포함하지 않고 영역 (8) 의 유폐된 플라즈마의 여기에 반응하여 전극 (36) 에서 나타난 DC 바이어스 전압의 정확한 지시이다. 탭 (167) 에서의 DC 전압은 제어기 (24) 에 커플링된다.The DC bias detector 71 typically includes a resistive voltage divider 161 including resistors 163 and 165 having values of 10 M [Omega] and 10 k [Omega], respectively. The taps 167 between the resistors 163 and 165 are connected to ground by a capacitor 169, which typically has a value of 1 uF so that the voltage at the tap 167 does not substantially contain an AC component, 8 is an accurate indication of the DC bias voltage appearing at electrode 36 in response to the excitation of the confined plasma. The DC voltage at the tap 167 is coupled to the controller 24.

접지 회로 (73) 는 전극 (36) 과 접지 사이에 접속된 션트 회로 (171) 를 포함한다. 션트 회로 (171) 는 능동 소자로 구성되고, 모두 서로 직렬 연결된 고정 인덕터 (173), 고정 캐패시터 (175) 및 가변 캐패시터 (177) 를 포함한다. 인덕터 (173) 및 캐패시터 (175 및 177) 의 값은 회로 (171) 가 소스 (91 및 93) 의 2 ㎒ 및 60 ㎒ 의 주파수에 대해 상대적으로 고정된 임피던스를, 소스 (92) 의 27 ㎒ 의 주파수에 대해 가변 임피던스를 갖게 하는 값이다. 통상적으로, 캐패시터 (175) 는 대략 120 pF 의 값을 갖고, 반면에 캐패시터 (177) 는, 탭 (167) 에서의 DC 바이어스 전압 및 DC 바이어스 전압에 대한 설정 포인트 값에 따라 50-1000 pF 의 범위의 값을 갖는다. 제어기 (24) 는 탭 (167) 에서의 전압에 반응하여 캐패시터 (177) 의 값을 변화시켜 DC 바이어스 전압에 대한 설정 포인트 값이 달성될 수 있게 한다. 제어기 (24) 는 모터 (미도시) 를 구동하여 캐패시터 (167) 의 값을 변화시킨다.The grounding circuit 73 includes a shunt circuit 171 connected between the electrode 36 and ground. The shunt circuit 171 is composed of an active element and includes a fixed inductor 173, a fixed capacitor 175, and a variable capacitor 177 all connected in series with each other. The values of the inductor 173 and the capacitors 175 and 177 are such that the circuit 171 has a relatively fixed impedance relative to the frequencies of 2 MHz and 60 MHz of the sources 91 and 93, It is a value that has a variable impedance with respect to frequency. Typically, the capacitor 175 has a value of approximately 120 pF, while the capacitor 177 has a range of 50-1000 pF, depending on the set point value for the DC bias voltage and DC bias voltage at the tap 167 Lt; / RTI > The controller 24 changes the value of the capacitor 177 in response to the voltage at the tap 167 so that the set point value for the DC bias voltage can be achieved. The controller 24 drives a motor (not shown) to change the value of the capacitor 167.

DC 바이어스 전압에 대한 설정 포인트 값은 전극 (36, 34, 16 및 42) 사이의 전기장 라인에 대한 요구되는 관계에 의해 결정된다. 전극 (36 및 16) 사이에서 27 ㎒ 에서의 전기장 라인이 주가 될 것이 요구되는 경우, DC 바이어스 설정 포인트는 회로 (171) 가 27 ㎒ 와 동일한 공진 주파수를 갖는 직렬 공진 회로가 되는 설정 포인트이다. 따라서, 전극 (36) 과 접지 사이에 매우 낮은 임피던스가 존재하고 27 ㎒ 의 전류의 상당한 퍼센티지가 전극 (16) 으로부터 전극 (36) 으로, 전극 (36) 으로부터 회로 (171) 를 통해 접지로 흐르고 전극 (16 및 36) 들 사이에 강한 27 ㎒ 전기장 라인이 존재한다. 이러한 조건들 하에서, 전극 (36 및 42) 들 사이 및 전극 (36 및 34) 들 사이에 상대적으로 약한 27 ㎒ 전기장 라인이 존재하고, 전극 (16 및 34) 들 사이에 다소 강한 27 ㎒ 전기장 라인이 존재한다. 그러나, 전극 (16 및 42) 들 사이의 27 ㎒ 전기장 라인이 전극 (16 및 36) 들 사이의 전기장 라인보다 클 것이 요구되는 경우, DC 바이어스 전압에 대한 설정 포인트는, 소스 (92) 의 27 ㎒ 주파수에 대해 회로 (171) 가 공진할 때 회로 (171) 의 임피던스에 비해 27 ㎒ 에서의 회로 (171) 의 임피던스가 상대적으로 높도록 캐패시터 (177) 를 변화되게 하는 값에 있다. 캐패시터 (177) 가 구동되어 그 값이 회로 (171) 가 소스 (92) 의 27 ㎒ 출력에 대해 높은 임피던스를 갖게 하는 것에 반응하여, 전극 (16 및 36) 들 사이의 전기장 라인은 상대적으로 약하고, 반면 전극 (16) 과 전극 (34) 들 사이의 전기장 라인은, 전극 (16) 과 전극 (34) 사이의 전기장 라인과 같이, 상대적으로 강하다.The set point value for the DC bias voltage is determined by the required relationship for the electric field lines between the electrodes 36, 34, 16 and 42. [ If it is desired that the electric field lines at 27 MHz between the electrodes 36 and 16 be dominant, then the DC bias set point is a set point at which the circuit 171 is a series resonant circuit with the same resonant frequency as 27 MHz. Thus there is a very low impedance between the electrode 36 and ground and a significant percentage of the current of 27 MHz flows from the electrode 16 to the electrode 36 and from the electrode 36 to the ground through the circuit 171, There is a strong 27 MHz electric field line between the electrodes 16 and 36. Under these conditions there is a relatively weak 27 MHz electric field line between the electrodes 36 and 42 and between the electrodes 36 and 34 and a somewhat strong 27 MHz electric field line between the electrodes 16 and 34 exist. However, if a 27 MHz electric field line between the electrodes 16 and 42 is required to be larger than the electric field line between the electrodes 16 and 36, the set point for the DC bias voltage is 27 MHz for the source 92 The value of the capacitor 177 is changed so that the impedance of the circuit 171 at 27 MHz is relatively higher than the impedance of the circuit 171 when the circuit 171 resonates with respect to the frequency. The electric field lines between the electrodes 16 and 36 are relatively weak and in response to the fact that the capacitor 177 is driven such that its value causes the circuit 171 to have a high impedance to the 27 MHz output of the source 92, On the other hand, the electric field lines between the electrode 16 and the electrodes 34 are relatively strong, such as the electric field lines between the electrodes 16 and the electrodes 34.

스위치 및 결합 회로 (118) 가 활성화되어 소스 (92) 의 60 ㎒ 출력이 전극 (36) 에 커플링되는 동안 전극 (36) 에 조사되는 2 ㎒ 및 27 ㎒ 에너지를 디커플링하는 것을 더욱 보조하기 위해, 릴레이 (68) 에 의해 전극 (36) 에 션트로 필터 (66) 가 접속된다. 도 4 에 나타낸 바와 같이, 필터 (66) 는, 제어기 (24) 가 회로 (118) 의 스위치를 활성화하여 고주파수 소스 (93) 의 출력이 리드 (60) 를 통해 전극 (36) 에 커플링되는것과 동시에 활성화하는 전극 (36) 에 접속되는 인덕터 (180) 를 구비한다. 인덕터 (180) 는 충분히 높은 값 및 소스 (93) 의 60 ㎒ 주파수에서 높은 임피던스를 가져 60 ㎒ 의 에너지가 접지로 커플링되는 것을 방지한다. 그러나, 인덕터 (180) 의 값은 소스 (91 및 92) 의 2 ㎒ 및 27 ㎒ 주파수에 대해 상대적으로 낮은 임피던스를 나타내고, 전극 (36) 에 조사되는 2 ㎒ 및 27 ㎒ 에너지가 회로 (118) 로부터 역으로 커플링되는 것을 방지한다.To further assist in decoupling the 2 MHz and 27 MHz energies irradiated to the electrode 36 while the switch and coupling circuit 118 is activated and the 60 MHz output of the source 92 is coupled to the electrode 36, A shunt filter 66 is connected to the electrode 36 by the relay 68. As shown in Figure 4, the filter 66 allows the controller 24 to activate the switch of the circuit 118 so that the output of the high frequency source 93 is coupled to the electrode 36 through the lead 60 And an inductor 180 connected to the electrode 36 to be activated at the same time. The inductor 180 has a high enough value and a high impedance at the 60 MHz frequency of the source 93 to prevent the coupling of 60 MHz to ground. However, the value of the inductor 180 exhibits a relatively low impedance for the frequencies 2 MHz and 27 MHz of the sources 91 and 92 and the 2 MHz and 27 MHz energy emitted to the electrode 36 Thereby preventing reverse coupling.

본 발명의 특정 실시형태를 설명하였지만, 청구범위에 정의된 본 발명의 진정한 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 구체적으로 설명한 실시형태의 세부사항의 변경이 실시될 수도 있음이 명백하다.Although specific embodiments of the invention have been described, it will be apparent that modifications of the details of the embodiments specifically described may be practiced without departing from the true spirit and scope of the invention as defined in the claims.

Claims

A vacuum plasma processor for processing a workpiece,

1. A vacuum plasma process chamber comprising an electrode, the electrode and reactance being provided for coupling a plasma excitation field to a gas in the chamber, the chamber being provided for holding a workpiece;

N radio frequency power sources, wherein N is an integer having a value of three or more, each of the sources being provided to derive a different radio frequency; And

And circuitry for supplying power at the N frequencies from the N radio frequency power sources to the electrode and reactance,

(A) exciting the plasma with each of the N frequencies, and (b) generating a signal having a frequency other than a frequency derived from a radio frequency of a particular source, To prevent coupling of power to each of the N sources at a frequency of < RTI ID = 0.0 >

Wherein the N frequencies and the circuit are configured such that at least 26 dB of power attenuation is provided by the circuit for preventing coupling of power to each of the N sources at frequencies other than the frequency derived from the radio frequency of the particular source. Wherein the vacuum plasma processor is configured to process the vacuum plasma.

The method according to claim 1,

Wherein the circuit is configured to supply three or more of the N frequencies to the electrode.

3. The method of claim 2,

The circuit comprising N impedance matching networks,

Each of said impedance matching networks being associated with one of said sources, said method comprising the steps of: (a) coupling plasma excitation power at a frequency of an associated source to said electrode; and (b) at a frequency of a source other than said source associated with said matching network To prevent coupling of power of the other source. &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

The method of claim 3,

N = 3, and the frequencies are F1, F2, and F3,

F1 is the lowest frequency, F3 is the highest frequency, and F2 is the frequency between F1 and F2,

The first, second and third frequencies are frequencies such that there is at least one octave difference between neighboring pairs of F1, F2, and F3.

5. The method of claim 4,

F2 is at least 10 times higher than F1.

The method according to claim 1,

The circuit comprising N impedance matching networks,

The method according to claim 6,

Each of said impedance matching networks comprising a capacitance array and an inductance tuned to a frequency of a source associated with a particular one of said matching networks.

8. The method of claim 7,

Wherein the source of radio frequency power has a variable frequency within a range such that there is at least one octave difference between neighboring pairs of frequencies of frequencies and further comprises a controller for the frequency of the source,

The controller comprising a sensor for determining the degree of impedance matching between the output impedance of each of the sources at the frequency of the source and the impedance driven by the source at the frequency of the source,

Wherein the controller is arranged to control the frequency of the source in response to a determined degree of impedance match at each of the frequencies.

9. The method of claim 8,

Each of the impedance matching networks including a fixed series capacitor, a variable shunt capacitor, and an inductance,

Wherein the controller is arranged to control the value of the variable shunt capacitor in response to a determined degree of impedance matching at each of the frequencies.

10. The method of claim 9,

N = 3 and the frequencies are 2 MHz, 27 MHz and 60 MHz,

Wherein said impedance matching network associated with said 2 MHz and 27 MHz sources comprises a respective source and an inductor connected in series with said electrode,

Wherein the impedance matching network associated with the 60 MHz source comprises a distributed inductance,

The inductor of the impedance matching network associated with the 2 MHz source has a greater inductance than the inductor of the impedance matching network associated with the 27 MHz source,

Wherein the inductor of the impedance matching network associated with the 27 MHz source has an inductance greater than the dispersion inductance of the impedance matching network associated with the 60 MHz.

11. The method of claim 10,

Said circuit for supplying power comprises first and second filters respectively associated with 27 MHz and 60 MHz sources,

The first and second filters attenuate power from a 2 MHz source and provide power from 27 MHz and 60 MHz sources, respectively, while preventing power from a 2 MHz source from coupling into 27 MHz and 60 MHz sources, To be coupled to the electrode without this attenuation.

8. The method of claim 7,

Wherein the source of the radio frequency power has a fixed frequency,

Each of the impedance matching networks including a variable series capacitor, a variable shunt capacitor, and an inductance,

Further comprising a controller for a variable capacitor,

Wherein the controller is provided for controlling the variable capacitor in response to a determined degree of impedance matching at each of the frequencies.

13. The method of claim 12,

N = 3 and the frequencies are 2 MHz, 27 MHz and 60 MHz,

14. The method of claim 13,

8. The method of claim 7,

N = 3 and the frequencies are 27 MHz and 60 MHz,

16. The method of claim 15,

17. The method of claim 16,

Said circuit for powering comprises a series resonant circuit shunted between said impedance matching network and said electrode associated with said 2 MHz source,

Wherein the series resonant circuit has a resonant frequency between 2 MHz and 27 MHz to assist in providing impedance matching of the 2 ㎒ source to the parasitic impedance associated with the electrode while coupling to the electrode at 27 ㎒ and 60 ㎒ Does not affect the power of the vacuum plasma processor.

17. The method of claim 16,

Said circuit for supplying power comprises a series resonant circuit shunted between said impedance matching network and said electrode associated with said 2 MHz source,

Wherein said series resonant circuit has a resonant frequency of 5 MHz.

8. The method of claim 7,

N = 3 and the first, second and third sources are provided for deriving the first, second and third frequencies respectively,

Wherein the third frequency is higher than the second frequency, the second frequency is higher than the first frequency,

Wherein the impedance matching network associated with the first, second and third sources comprises first, second and third sources and first, second and third inductances respectively serially coupled to the electrodes,

Wherein the inductance of the impedance matching network associated with the first source has an inductance that is greater than an inductance of the impedance matching network associated with the second source,

Wherein the inductance of the impedance matching network associated with the second source has an inductance that is greater than an inductance of the impedance matching network associated with the third source.

20. The method of claim 19,

Wherein the circuit for supplying power comprises first and second filters respectively associated with the second and third sources,

Wherein the first and second filters are configured to attenuate power from the first source and prevent power from the first source from coupling to the second and third sources, 3 source is coupled to the electrode without attenuation. &Lt; Desc / Clms Page number 17 >

21. The method of claim 20,

Wherein said circuit for supplying power comprises a series resonant circuit shunted between said impedance matching network and said electrode associated with said first frequency,

Wherein the series resonant circuit has a resonant frequency between the first and second frequencies to assist in providing an impedance match of the first frequency to a parasitic impedance associated with the electrode, And does not affect the power coupled to the electrodes.

20. The method of claim 19,

The method according to claim 1,

Wherein the circuit supplying power comprises first and second filters respectively associated with the second and third sources,

Wherein the first and second filters are configured to attenuate power from the first source and prevent power from the first source from coupling to the second and third sources, 3 source is coupled to the electrode without attenuation. &Lt; Desc / Clms Page number 14 >

24. The method of claim 23,

The circuit includes first, second and third impedance matching networks, respectively, associated with the first, second and third sources, the circuit comprising: (a) coupling plasma excitation power to the electrode at a frequency of the associated source b) is provided for attenuating power at a frequency of the other source to prevent power at a frequency of another source from being coupled to the source associated with the matching network,

Wherein the first filter includes a first inductor shunt-connected between the second source and the second impedance matching network,

And the second filter includes a second inductor shunted between the third source and the third impedance matching network.

25. The method of claim 24,

Wherein said circuit for supplying power comprises a series resonant circuit shunted between said impedance matching network associated with said first frequency source and said electrode,

Wherein the series resonant circuit has a resonant frequency between the first and second frequencies to assist in providing an impedance match of the first frequency to a parasitic impedance associated with the electrode, And does not affect the power coupled to the plasma.

The method according to claim 1,

The circuit comprising N impedance matching networks,

Each of said impedance matching networks being associated with one of said sources, said method comprising the steps of: (a) coupling plasma excitation power at a frequency of an associated source to said electrode or reactance; and (b) And is provided for attenuating power at a frequency of the other source to prevent coupling of power at a frequency.

27. The method of claim 26,

The circuit for supplying power includes a series resonant circuit shunted between the impedance matching network and the electrode associated with the lowest frequency source,

Wherein the series resonant circuit has a resonant frequency between the lowest frequency and the next lower frequency to assist in providing the lowest frequency impedance match to the parasitic impedance associated with the electrode, And does not affect the power coupled to the plasma at the frequency.

28. The method of claim 27,

Source i is arranged to derive a radio frequency Fi,

i is an integer of 1 to N,

Each impedance matching network comprising a series inductance,

Wherein the series inductance of the impedance matching network associated with source i is less than the series impedance of each of the impedance matching networks 1 to (i-1).

27. The method of claim 26,

Source i is arranged to derive a radio frequency Fi,

i is an integer of 1 to N,

Each impedance matching network comprising a series inductance,

The method according to claim 1,

The reactance comprising a second electrode spaced from the first designated electrode,

Wherein the circuit comprises a switching arrangement for selectively powering the first designated electrode or the second electrode from one or more sources.

A vacuum plasma processor for processing a workpiece,

1. A vacuum plasma processing chamber comprising an electrode, the electrode and reactance being provided for coupling a plasma excitation field to a gas in the chamber, the chamber being provided for holding a workpiece;

Wherein N is an integer having a value equal to or greater than 3 and each of the sources is provided for deriving a different radio frequency such that the source i is provided for deriving a radio frequency Fi, The frequency F1 is the lowest frequency, the frequency FN is the highest frequency, and the frequency sequentially increases from F1 to FN; the N radio frequency power sources; And

The circuit comprising N impedance matching networks,

Each of said impedance matching networks being associated with one of said sources, said method comprising the steps of: (a) coupling plasma excitation power at a frequency of an associated source to said electrode; and (b) at a frequency of a source other than said source associated with said matching network To prevent coupling of power of the other source,

Each of said impedance matching networks comprising a series inductance,

Wherein the series inductance of the impedance matching network associated with source i is less than the series inductance of each of the impedance matching networks 1 to (i-1).

32. The method of claim 31,

The circuit for supplying power includes a series resonant circuit shunted between said impedance matching network and said electrode associated with said source having said frequency F1,

The series resonant circuit has a frequency between F1 and F2 to assist in providing an impedance match of F1 with respect to the parasitic impedance associated with the electrode while allowing the power to be coupled to the plasma at any frequency above F1 Vacuum plasma processor, not affecting.

33. The method of claim 32,

Each of said impedance matching networks comprising a series capacitor and a shunt capacitor.

34. The method of claim 33,

Said circuit for powering comprises (N-I) filters each associated with sources 2 through N,

(N-1) filters are arranged to allow power from the sources 2 to N to be coupled to the electrodes or reactances without attenuation while attenuating power from the source 1, To be coupled to the sources 2 to N. < Desc / Clms Page number 12 >

32. The method of claim 31,

36. The method of claim 35,

Each of said filters including an inductor coupled shunted between said source associated with said filter and said impedance matching network associated with said source.

32. The method of claim 31,

A vacuum plasma processor for processing a workpiece,

The circuit comprising N impedance matching networks,

The series resonant circuit has a frequency between F1 and F2 to assist in providing an impedance match of the source having a frequency F1 to the parasitic impedance associated with the electrode while coupling to the plasma at any frequency above F1 Wherein said power control means does not affect said power being applied to said plasma.

39. The method of claim 38,

40. The method of claim 39,

A vacuum plasma processor for processing a workpiece,

(A) exciting the plasma with each of the N frequencies, and (b) generating a signal having a frequency other than a frequency derived from a particular radio frequency power source, wherein the N frequency, power at each of the N frequencies, the electrode, the reactance, Wherein the N frequencies affect the density, energy and chemistry of the plasma irradiated to the workpiece,

The circuit comprising N impedance matching networks,

Each of the impedance matching networks being associated with one of the sources, the method comprising the steps of: (a) coupling plasma excitation power at a frequency of an associated source to the electrode; and (b) And a controller configured to attenuate power at a frequency of the other source to prevent coupling of power at a frequency,

42. The method of claim 41,

A vacuum plasma processor for processing a workpiece,

(A) exciting the plasma with each of the N frequencies, and (b) generating a signal having a frequency other than a frequency derived from a particular radio frequency power source, wherein the N frequency, power at each of the N frequencies, the electrode, the reactance, To prevent coupling of power to each of the N sources at a frequency of < RTI ID = 0.0 >

Wherein the circuit comprises (N + k) impedance matching networks, k is an integer less than N,

Wherein each of the N impedance match networks is associated with one of the sources and comprises: (a) coupling plasma excitation power at a frequency of an associated source to the electrode; and (b) A power supply for providing power to the source of the power supply, the power supply being arranged to attenuate power at a frequency of the other source to prevent coupling of power at a frequency of the source,

Wherein each of the k impedance match networks is associated with one of the k sources and comprises: (a) coupling plasma excitation power at a related frequency to the reactance; and (b) (k-1) < / RTI > sources to prevent coupling of power at the frequencies of the (k-1)

(a) from N sources through N matching networks to the electrodes, or (b) (i) from the j sources out of k to the reactance through j matching networks, and (ii) Wherein j is an arbitrary integer from 1 to k, and m is any integer from 1 to (Nk). &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

44. The method of claim 43,

N = 3, j = k = 1, m = 2.