ＤＣバイアス電圧に応答した制御を含む真空プラズマプロセッサ
【課題】ＤＣバイアス電圧に応答した制御を含む真空プラズマプロセッサを提供する。
【解決手段】十分な電力を有するＡＣ電気エネルギーを電極の少なくとも１つに供給することによって室内のガスをプラズマに励起して、電極の少なくとも１つを介してガスに供給されたＡＣ電気エネルギーにより（ａ）供給されたＡＣ電気エネルギーの周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場を第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在させ（ｂ）ＤＣバイアス電圧を室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極の少なくとも１つに発生させ、ＤＣバイアス電圧の指示に応答してプラズマ励起ＡＣ電場を制御する。
【解決手段】十分な電力を有するＡＣ電気エネルギーを電極の少なくとも１つに供給することによって室内のガスをプラズマに励起して、電極の少なくとも１つを介してガスに供給されたＡＣ電気エネルギーにより（ａ）供給されたＡＣ電気エネルギーの周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場を第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在させ（ｂ）ＤＣバイアス電圧を室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極の少なくとも１つに発生させ、ＤＣバイアス電圧の指示に応答してプラズマ励起ＡＣ電場を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、真空プラズマプロセッサに関し、より具体的には、ＤＣバイアス電圧に応答した制御を含む真空プラズマプロセッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークピースをプラズマ加工するために真空室の一領域にＡＣプラズマ励起場を加えることが知られており、領域は場が加工プラズマに変換するガスに結合される。ワークピースは、通常、半導体ウエハまたは誘電体プレートであり、プラズマはワークピースの上に集積回路フィーチャを形成することに関与する。励起されたプラズマは、通常、ワークピースを乾燥エッチングするが、いくつかの場合、材料がワークピースの上に付着することになる。通常、ＡＣプラズマ励起場は、室の１対の間隔をおいて位置する電極、または室の１つの電極、および室外に位置するコイルによって領域に供給される（「リアクタンス」という用語は、真空プラズマ加工室と関連して本文書において使用されるとき、室においてＡＣプラズマ励起場をプラズマに供給するための電極またはコイルを指すことを理解されたい）。
【０００３】
フィーチャのサイズが減少し続けるにつれ、ワークピースを加工するプラズマの様々なパラメータを精確に制御する必要性が増大した。これらのパラメータには、リアクタンスがプラズマに結合するＡＣ場の特性がある。具体的には、リアクタンスがプラズマに結合するＡＣ場の強度および形状は、ワークピースフィーチャの性質に対して大きな影響を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願人は、電極に関連付けられたＲＦ電圧および電流ではなく、電極のＤＣバイアス電圧を検出することが、１対の電極を含む真空プラズマプロセッサの電場に対する改良された制御を提供すると考える。改良された電場制御は、加工されているワークピースの特徴に対して改良された制御を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、ワークピースを加工するための真空プラズマ室を備える真空プラズマプロセッサに関する。室は、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含む。第１電極アセンブリは第１電極を含み、一方、第２電極アセンブリは第２電極を含む。室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有し複数の周波数を含むＡＣ電源構成が、電極の少なくとも１つに接続される。室および電極アセンブリは、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場線が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極に対して発生するように構成される。回路は、検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づくＡＣ電場線に作用する。
【０００６】
第１周波数における電場線が第１電極と第２電極との間に延び、第２周波数における電場線が第２電極と第１電極との間に延びるように、ＡＣ電源構成ならびに第１電極および第２電極は第１周波数および第２周波数がそれぞれＡＣ電源構成から第１電極および第２電極に結合するように構成される。回路は、第１電極と基準電位との間に接続された第１回路と、第２電極と基準電位との間に接続された第２回路とを含む。第１回路は、第２電極の検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第２周波数において電場線に作用する第１可変インピーダンスを含み、一方、第２回路は、第１電極の検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１周波数において電場線に作用する第２可変インピーダンスを含む。
【０００７】
第２アセンブリは第３電極をも含むことが好ましい。室および電極アセンブリは、（ａ）前記第１ＡＣ周波数における第１電場線が第１電極と第２電極および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）前記第２ＡＣ周波数における第２電場線が第２電極と第３電極との間に存在するように構成される。室、電極アセンブリ、および回路は、回路が検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場線および第２電場線に作用するように構成される。
【０００８】
第１アセンブリは第４電極をも含むことが好ましい。室および電極アセンブリは、第１ＡＣ周波数における第３電場線が第１電極と第４電極との間に存在するように構成される。室、電極アセンブリ、および回路は、回路が第２の検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第３電場線に作用するように構成される。
【０００９】
本発明の追加の態様は、ワークピースを加工するための真空プラズマ室を備える真空プラズマプロセッサに関する。室は、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含む。第１電極アセンブリは第１電極を含み、一方、第２電極アセンブリは互いに間隔をおいて配置された第２電極および第３電極を含む。電極の少なくとも１つに接続されたＡＣ電源構成が、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有する。室および電極アセンブリは、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極の少なくとも１つに発生するように構成される。回路は、ＤＣバイアス電圧の指示に応答してプラズマ励起ＡＣ電場を制御するように構成される。回路は、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して手動で制御することができ、または、ディテクターの出力信号に応答して自動的に制御することができる。
【００１０】
室および電極アセンブリは、（ａ）前記ＡＣ周波数における第１電場線が第１電極と第２電極および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）前記ＡＣ周波数における第２電場線が第２電極と第３電極との間に存在するように構成される。室、電極アセンブリ、および回路は、回路がＤＣバイアス電圧の指示に応答して第１および／または第２電場線に作用するように構成される。
【００１１】
第１アセンブリは、第１電極を少なくとも実質的に囲む第４電極をも含むことが好ましい。第４電極は第１、第２、および第３電極と同軸状であり、それぞれは円形の周囲を有する。第１電極および第４電極はほぼ同一平面上にある。室および電極アセンブリは、前記ＡＣ周波数における第３電場線が第１電極と第４電極との間に存在するように構成される。室、電極アセンブリ、および回路は、回路がＤＣバイアス電圧の指示に応答して第３電場線に作用するように構成される。
【００１２】
回路は、電極の１つに接続された可変インピーダンスを含むことが好ましい。可変インピーダンスは、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して制御される値を有するように構成される。好ましくは、可変インピーダンスは、第２電極と基準電位との間に接続され、受動素子からなる第１分枝に含まれた第１直列同調回路の第１リアクタンス、および／または、第１電極と基準電位との間に接続され、受動素子からなる第２分枝に含まれた第２直列同調回路の第２リアクタンスである。
【００１３】
本発明の他の態様は、ＡＣ電気エネルギーを室内のガスに結合する第１電極アセンブリと、室内のガスに電気的に結合された第２電極アセンブリとを含む真空プラズマプロセッサ室において、ワークピースを加工する方法に関する。第１電極アセンブリは第１電極を含み、第２電極アセンブリは互いに間隔をおいて位置する第２電極および第３電極を含む。方法は、十分な電力を有するＡＣ電気エネルギーを電極の少なくとも１つに供給することによって室内のガスをプラズマに励起することを備える。電極の少なくとも１つを介してガスに供給されたＡＣエネルギーにより、（ａ）供給されたＡＣ電気エネルギーの周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場を第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在させ（ｂ）ＤＣバイアス電圧を室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極の少なくとも１つに発生させる。プラズマ励起ＡＣ電場は、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して制御される。
【００１４】
好ましくは、（ａ）前記ＡＣ周波数における第１電場線を第１電極と第２電極および第３電極の少なくとも一方との間に存在させ（ｂ）前記ＡＣ周波数における第２電場線を第２電極と第３電極との間に存在させる。第１電場線および／または第２電場線は、ＤＣバイアス電圧の指示に基づいて作用される。
【００１５】
第１アセンブリは第４電極をも含むことが好ましく、前記周波数における第３電場線は第１電極と第４電極との間に存在する。第３電場線は、ＤＣバイアス電圧の指示に基づいて作用される。
【００１６】
本発明の他の態様は、ワークピースを加工するための真空プラズマ室を備える真空プラズマプロセッサに関する。室は、室内のガスと電気的に結合するためのリアクタンスに関連付けられる。室は、室内のガスと電気的に結合するように構成された第１電極を有する電極アセンブリを含む。リアクタンスに接続されたＡＣ電源構成は、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有する。室、リアクタンス、および電極アセンブリは、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場がリアクタンスと電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極アセンブリの電極に発生するように構成される。プラズマ励起ＡＣ電場を制御するための回路は、電極アセンブリの電極に接続された可変インピーダンスを含む。可変インピーダンスは、ＤＣバイアス電圧の指示の結果として制御される値を有する。可変インピーダンスは、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して手動で制御することができ、または、ディテクターの出力信号に応答して自動的に制御することができる。
【００１７】
本発明の他の態様は、ＡＣ電気エネルギーを室内のガスに結合するリアクタンスに関連付けられ、電極を含む室を含む真空プラズマプロセッサに関する。回路は、電極と基準電位との間に接続される。方法は、十分な電力を有するＡＣ電気エネルギーをリアクタンスに供給することによって、室内のガスをプラズマに励起することを備える。リアクタンスを介してガスに供給されたＡＣエネルギーにより、（ａ）供給されたＡＣ電気エネルギーの周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場をリアクタンスと電極との間に存在させ（ｂ）ＤＣバイアス電圧を室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極に発生させる。回路のインピーダンスは、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して変化する。
【００１８】
我々は、本出願と共通譲渡のＭａｃＧｅａｒａｉｌｔの米国特許第６６７７７１１号を認識している。ＭａｃＧｅａｒａｉｌｔの特許は、一方がワークピースを所持する１対の電極を有する室を含む真空プラズマプロセッサを開示している。電極の一方は、受動素子からなる回路によってグランドに接続される。他の電極は、室内のガスをプラズマに励起するためのＲＦ源に接続される。受動回路は、電極とグランドとの間のＲＦ電圧および電極とグランドとの間の接続を流れるＲＦ電流それぞれのレプリカである第１信号および第２信号を導出する電圧プローブに応答する値を有する可変インピーダンスを含む。可変ＲＦインピーダンスは、電極とグランドとの間において一定で有限の非ゼロＲＦ電圧を維持するために、プローブによって検出ＲＦ電流および電圧の関数に応答して調節される。
【００１９】
可変インピーダンスは４つの別々の分枝を含み、それぞれ、電極をグランドに直接接続するためのスイッチコンタクト、可変インダクタ、可変キャパシタ、および可変抵抗を含む。可変インダクタ、可変キャパシタ、および可変抵抗は、プローブによって導出された電極とグランドとの間のＲＦ電圧、およびその間を流れるＲＦ電流を表す信号に応答して制御される値を有する。可変インダクタ、可変キャパシタ、および可変抵抗は、平行対において接続することができ、すべての３つのインピーダンス要素は電極とグランドとの間において平行に接続することができる。
【００２０】
当初、スイッチは、可変インピーダンスが短絡されるように設定される。メモリは、電極とグランドとの間の接続に関連付けられたＲＦパラメータについて望ましい設定点値を記憶する。可変インピーダンスのスイッチが閉じられる結果として、可変インピーダンスが短絡されるとき、プロセッサがプローブが導出するＲＦ電圧および電流の複製に応答する。プロセッサは、可変インピーダンスが短絡されている間、プローブが導出する電圧複製の大きさおよび電圧と電流との複製間の位相角度に基づいて、電極とグランドとの間の初期複素電圧を計算する。プロセッサは、初期の電圧および電流から、初期位相角度がゼロであるか、または電極とグランドとの間の電圧が電流に先行しているか、もしくは電流が電圧に先行しているかを判定する。プロセッサが位相角度判定を実施した後、プロセッサはスイッチを開くことによって可変インピーダンスの短絡を取り除く。プロセッサは、電極とグランドとの間の望ましいＲＦ電圧を達成することが可能であるように、または電極からグランドに流れる望ましい電流を達成することが可能であるように、可変インダクタ、可変キャパシタ、および／または可変抵抗の接続ならびに値を制御する。
【００２１】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点は、特に添付の図面と関連して取入れられるとき、特定の実施形態の以下の詳細な記述を考慮する際に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の好ましい実施形態を含む真空プラズマプロセッサの好ましい実施形態の部分ブロックおよび部分電気概略図である。
【図１Ｂ】本発明の好ましい実施形態を含む真空プラズマプロセッサの好ましい実施形態の部分ブロックおよび部分電気概略図である。
【図２】一構成による、図１に示された装置の一部の回路図である。
【図３】第２構成による、図１に示された装置の一部の回路図である。
【図４】図１に示された装置の他の部分の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ここで、縦軸１１（すなわち中心線）を有するプラズマプロセッサ真空室１０が、導電性金属壁１２、底部電極アセンブリ１３、および上部電極アセンブリ１４を含むとして示されている図面の図１を参照する。壁１２は、軸１１と同軸状の円形内部周囲を有する。壁１２は接地され、すなわち、ＤＣおよびＲＦ基準電位にある。真空ポンプ９が、加工中、０．００１から５００トールの大きさの真空において室１０の内部を維持する。室１０の内部は、底部電極アセンブリ１３の上面に近い底部境界と、上部電極アセンブリ１４の底面に近い上部境界との間に閉込めプラズマ領域８を含む。閉込めプラズマ領域８の側方境界は、壁１２から間隔をおいて位置する。
【００２４】
底部電極アセンブリ１３は、底部電極としばしば呼ばれ、軸１１と同軸状であり、電気絶縁性リング１７に固定され、このリングは室１０の金属の接地されたベース１９に固定される。電極アセンブリ１３は円形の中央金属電極１６を含み、この電極は軸１１と同軸状であり、金属電極１６の直径にほぼ等しい直径を有する通常は半導体ウエハである円形ワークピース１８を受けるための上面を有する。ワークピース１８が適所にあるとき、その中心は軸１１と一致する。電極１６は、静電力を使用してワークピース１８を電極１６にクランプするために、ＤＣチャッキング電圧源（図示せず）に接続することができる。電極１６およびワークピース１８の温度は、コントローラ２４が（１）設定点源２５によって示されたコントローラに供給された温度設定点、および（２）電極１６に埋め込まれている温度モニタ２６によって導出された信号によって示される電極の温度測定値に応答して導出する電気信号に基づいて導管２１およびバルブ２２を介して電極１６の領域（図示せず）にヘリウム源２０を接続する既知の方式で制御される。
【００２５】
底部電極アセンブリ１３は、通常は石英で作成される電気絶縁体リング２８をも含む。リング２８は絶縁体リング１７の上面に固定され、軸１１と同軸状であり、ワークピース１８の直径とほぼ等しい内径を有し、ワークピース１８の周囲はワークピースが適所にあるときリング２８の内周にほぼ隣接する。リング２８の外側のリング１７の上面部分およびリング１７の側壁は、それぞれ、絶縁体リング３３および接地された金属リング３２によって覆われる。絶縁リング３３には、誘電体材料または導電性材料の層（図示せず）で覆う、またはコーティングすることができる金属電極リング３４が重なる。導電性リング３４、およびそれを覆う、またはコーティングする層は、領域８のプラズマの化学的性質を損なわない材料で作成される。そのような材料は、真性シリコンなど、適切な比較的高い導電性の半導体である。代替として、リング３４は、適切な損なわない材料によって覆われた金属である。リング３４は、リング３４が接地されるように、金属ストラップ（図示せず）によって接地リング３２に電気的に接続される。リング３３および３４は、軸１１と同軸状であり、底部電極アセンブリ１３の外縁とリング２８との間において水平に延びる。リング３４は、ワークピースに入るプラズマの的確なイオンエネルギーを有するのを補助するために、電極１６の領域と等しいか、またはそれ以上の領域を領域８に面して有することが好ましい。
【００２６】
上部電極アセンブリ１４は、軸１１と同軸状であり、かつ領域８のプラズマの化学的性質を損なわない導電性真性シリコンで作成された底面３６ａを有する中央電極３６を含む。電極３６は内部通路（図示せず）および多くのシャワーヘッド開口（図示せず）を含み、両方とも、ワークピース１８を加工するプラズマにガスが変換される領域８の中へシャワーヘッド開口を通って流れるプロセスガスの適切な源３７と流体流れ関係において接続される。電極３６は、加熱および／または冷却構成４５を含み、この構成は、設定点源２５によってコントローラに供給された設定点信号に応答して、コントローラ２４がリード３５を介して構成４５に供給する電気信号、ならびにアセンブリ１４に埋め込まれている温度ゲージ３９によって導出される電極３６の温度を表す信号に応答する。
【００２７】
アセンブリ１４は、絶縁体リング３８および金属リング４０をも含む。リング３８は、軸１１と同軸状であり、好ましくは石英で作成され、リング２８とほぼ位置合わせされる。リング３８は、中央電極３６の外周に隣接する内周を有する。金属リング４０は、軸１１と同軸状であり、絶縁体リング３８の外周および側壁１２の内周とそれぞれ隣接する内周および外周を有し、リング４０はＲＦおよびＤＣ接地電位にある。金属リング４０の下方内面は、導電性電極リング４２を所持する電気絶縁性リング４１によって覆われる。電極リング４２は、領域８のプラズマの化学的性質を損なわない導電性または絶縁性の材料の層（図示せず）でコーティングされる、または覆われる。リング４２は、リング４２が接地されるように、金属ストラップ（図示せず）によってリング４０および壁１２に電気的に接続される。リング４２の領域が電極３６の領域と同じであるか、またはそれより大きくなるように、領域８に面する電極１６および３５の領域は同じであり、接地されたリング３４および４２の領域は同じであることが好ましい。電極１６および３６、ならびにリング３４および４２は、軸１１と同軸状である。
【００２８】
以上から、閉込めプラズマ領域８は、（１）電極３６の底面３６ａ、（２）絶縁体リング３８の底面、および（３）電極リング４２の底面によって決定された上部境界と、（１）ワークピース１８の上面（ワークピースが適所にあるとき）、（２）絶縁体リング２８の上面、および（３）電極リング３４の上面によって決定された底部境界とを有する。モータ４３は、上部電極アセンブリ１４の底面を底部電極アセンブリ１３の上面に対して上下に移動させることによって、領域８の上部境界と底部境界との間の間隔を制御する。モータ４３は、ワークピース１８を加工するプラズマを励起する特定の周波数について実験的に決定された最適値において電極アセンブリ１３と１４の面間の間隔を設定するためにコントローラ２４からの信号に応答する。
【００２９】
閉込めプラズマ領域８の側面は、領域８のプラズマの化学的性質を損なわない材料で作成され間隔をおいて垂直に積み重ねられたルーバー４４によって境界を画定される。ルーバー４４は、ルーバーが電気的に給電される、または電気により浮遊する、あるいは電気的に接地されるように、電気絶縁性（好ましくは石英などの誘電体）、またはいくらか導電性（たとえば、シリコンカーバイド）の材料で作成される。ルーバー４４は、大量のプラズマがルーバー４４間のスロットを通って流れないようなものである。しかし、領域８の非イオン化ガスは、ルーバー４４間のスロットを通って壁１２とリング３２との間の室１０の領域４６に逃げ、ベース１９の適切な開口を経てポンプ９によって室１０の内部からポンピングされる。
【００３０】
ルーバー４４は、閉込めプラズマ領域８の圧力を制御するために、適切な間隔構成（図示せず）によって垂直方向において互いから間隔をおいて固定して配置され、モータ４７によって互いにおよび底部アセンブリ１３に対して上下に駆動される。領域８の圧力は、設定点源２５がコントローラ２４に供給する圧力設定点、および領域８の圧力ゲージ４８の出力信号によって制御される。コントローラ２４はモータ４７を制御し、最低ルーバー４４の底面と電極アセンブリ１３の上面との間の間隔を変化させるために、圧力設定点および圧力ゲージ４８の出力信号に応答する。その結果、領域８の圧力は、圧力設定点に維持される。ルーバー４４は、ルーバーがモータ４３の作動に応答して移動せず、閉込めプラズマ領域８の圧力が電極アセンブリ１３と１４との間の間隔とは関係なく制御されるように構成される。
【００３１】
いくつかのＲＦ源が、電極１４を介していくつかの異なる周波数を領域８に供給する。具体的には、固定または可変周波数とすることができるＲＦ源５０．１…５０．ｉ…５０．Ｎはそれぞれ、整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎに供給されるプラズマ励起電力を導出する。ｉが１からＮまで単調に増加するように、Ｎは２より大きい整数、ｉは１からＮの連続する各整数である（以下の記述では、源５０．２および５０．（Ｎ−１）、ならびにそれらに関連付けられた回路を参照することがある。源５０．２は、源５０．１の次の最高周波数を有し、源５０．（Ｎ−１）は、源５０．Ｎの次の最低周波数を有するが、図面はそのような源および関係する回路を含んでいないことを理解されたい）。コンバイナ回路５３が、出力電力整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎを組合せ、組み合わされた電力をリード５８を介して電極１４に供給する。
【００３２】
ｋのＲＦ源５０．ｐ…５０．Ｎは、それぞれ、ｋの整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎに接続される。ｋはＮより小さく、ｐは１を含む整数である。ｐが１より大きい整数である場合、ｐはその最小値からＮまで単調に増加する。整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎは、電力をコンバイナ回路５７に供給し、コンバイナ回路５７は、ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎからの出力電力をリード６０を介して電極３６に供給する（多くの場合、最高周波数を有する源５０．Ｎのみが電力を電極３６に供給する。そのような場合、コンバイナ回路５７は排除される）。
【００３３】
通常、単一源からの電力は、電極１４および３６の両方に供給されない。源５０．Ｐ…５０．Ｎから電極１４および３６に互いに排他的に電力を供給するために、スイッチ行列５９が、源５０．ｐ…５０．Ｎと整合ネットワーク５２．ｐ…５０．Ｎおよび整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎとの間に接続される。スイッチ行列５９は、源５０．ｐ…５０．Ｎ、整合ネットワーク５２．ｐ…５２．Ｎ、および整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎにそれぞれ関連付けられた２つの位置共軸スイッチ５９．ｐ…５９．Ｎを含む。第１位置において、行列５９の共軸スイッチ５９．ｑは、源５０．ｑから整合ネットワーク５２．ｑに電力を供給し、第２位置において、共軸スイッチ５９．ｑは、源５０．ｑから整合ネットワーク５５．２に電力を供給する。ｑは、ｐ…Ｎのいずれか１つである。
【００３４】
整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎおよび５５．ｐ…５５．Ｎのそれぞれは、少なくとも１つの可変リアクタンスを含む。ＲＦ源が固定周波数を有する場合、整合ネットワークは、２つの可変リアクタンスを含む。ＲＦ源が可変周波数を有する場合、整合ネットワークのそれぞれは、単一の可変リアクタンスを有する。
【００３５】
コントローラ２４は、整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎおよび整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎの可変リアクタンスの値、ならびに源５０．１…５０．Ｎのそれぞれの出力電力の値を制御する。可変周波数の実施形態では、（１）源５０．１…５０．Ｎのそれぞれは、組込み公称中心周波数と、特定の源の出力インピーダンス間の不整合の程度を検出するための回路、および整合を達成するために特定の源の周波数を制御するための回路とを有し、（２）コントローラ２４は、ワークピース１８を加工するレシピに基づいて、整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎおよびネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎの可変リアクタンスの値を開ループ方式で設定する。
【００３６】
固定周波数の実施形態では、整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎおよびネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎのそれぞれは、特定の整合ネットワークに関連付けられた源に反映されるように、ＲＦ電圧、電流、およびそれらの間の位相角度を特定の源の周波数において検出するためのセンサ回路（図１では示さず）に接続される。コントローラ２４は、当業者には周知の方式で各整合ネットワークの可変シャントおよび直列キャパシタを制御するために、検出された電圧、電流、および位相角度に応答し、出力端子においてＲＦ源のそれぞれによって認識されるインピーダンスは、源の周波数において、源のそれぞれの出力インピーダンスにほぼ等しい。
【００３７】
整合条件下において、整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎのインピーダンスは、整合ネットワークが源５０．１…５０．ｉ…５０．Ｎの周波数にそれぞれ同調され、一方、整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎは、源５０．Ｐ…５０．Ｎの周波数にそれぞれ同調されるようなものである。整合ネットワークは、また、特定の整合ネットワークを直接は駆動しないＲＦ源の電力について大きな減衰を導入するように構成される。整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎおよび５５．ｐ…５５．Ｎのそれぞれは、ＲＦ源の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を導入するが、整合ネットワークを直接駆動する特定のＲＦ源の周波数は除く。特定の整合ネットワークを直接駆動しない周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を導入することによって、特定の整合ネットワークを駆動するＲＦ源は、特定のＲＦ源の出力端子に後方結合された他の源からの電力によって悪影響を受けない。たとえば、整合ネットワーク５２．１は、ＲＦ源５０．２…５０．ｉ…５０．Ｎのそれぞれの出力電力について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を導入するので、ＲＦ源５０．２…５０．Ｎからの電力は、ＲＦ源５０．１の動作に悪影響を与えない。
【００３８】
整合ネットワーク５２．ｒ…５２．Ｎ（ｒはｐからＮの任意の整数である）の出力電力が電極３６に結合されるように、スイッチ行列５９が作動されるとき、電極１６に供給され、かつプラズマによって電極３６に結合される源５０．１…５０．（ｒ−１）の周波数における電力は、閉鎖スイッチ６８によってローパスフィルタ６６をグランドに接続することによって、電極３６から整合ネットワーク５０．１…５０．（ｒ−１）に後方結合されるのが防止される。フィルタ６６が、源５０．（ｒ−１）と５０．ｒの周波数との間のカットオフ周波数を有し、源５０．１…５０．（ｒ−１）からの電力は、フィルタ６６によってグランドに結合され、したがって、整合ネットワーク５２．１…５２．（Ｎ−１）の出力端子からデカップリングされ、一方、源５０．ｒ…５０．Ｎからの電力は、それぞれ整合ネットワーク５２．ｒ…５２．Ｎを介して電極３６に結合される。反対に、スイッチ６８は、源５０．Ｎからの電力を整合ネットワーク５２．Ｎを介して電極１６に結合するスイッチ５５．Ｎに応答して開かれる。コントローラ２４は、電極１６および３６に結合される源の関数として、フィルタ６６のカットオフ周波数を変化させる。したがって、源５０．１…５０．ｓからの電力が電極１６に結合され、源５０．（ｓ＋１）…５０．Ｎからの電力が電極３６に結合されるように、スイッチ行列５９が作動される場合、コントローラ２４により、フィルタ６６のカットオフ周波数は、源５０．ｓと５０．（ｓ＋１）の周波数との間にある。
【００３９】
底部アセンブリ１３と上部アセンブリ１４の電極間の電場に対する制御、したがって、ワークピース１８に入るプラズマに対する制御は、とりわけ、ＤＣバイアスディテクター７０および７１で電極１６および３６のＤＣバイアス電圧を検出することによって提供される。ディテクター７０および７１は、それぞれ、ＤＣ回路において電極１６および３６に接続され、それぞれ、電極アセンブリ１３および１４によって領域８のプラズマに結合されたＲＦ電場に応答して、電極１６および３６に対して誘導されるＤＣバイアス電圧をそれぞれ検出する。
【００４０】
ディテクター７０および７１は、それぞれ、電極１６および３６のＤＣバイアス電圧を表す信号をコントローラ２４に供給する。コントローラ２４は、それぞれ、接地回路７２および７３の可変インピーダンスを制御するために、ＤＣバイアスディテクター７０および７１が導出する信号に応答する。接地回路７２および７３のそれぞれは、接地回路が接続される電極と対向する電極を駆動するＲＦ源の１つの周波数に公証的にはほぼ等しい共振周波数を有する別の直列共振回路を含む。たとえば、源５０．Ｎが電極３６を駆動する場合、電極１６に接続された接地ネットワーク７０の公称共振周波数は、源５０．Ｎの周波数に等しい。コントローラ２４は、接地回路７２および７３のそれぞれにおいて直接共振回路の可変リアクタンス（インダクタンスまたはキャパシタ）を制御するために、（１）ディテクター７０および７１が導出するＤＣバイアス電圧の指示、および（２）ＤＣバイアス電圧の設定点に応答する。アセンブリ１３と１４の電極間の電場線の強度および形状、ならびにワークピース１８に入るプラズマの特性は制御される。具体的には、電極１６と３６、電極１６と４２、および電極１６と３４との間の電場線は、ディテクター７０および７１が感知するＤＣバイアス電圧、およびこれらのＤＣバイアス電圧のＤＣバイアス電圧設定点に応答して制御される。
【００４１】
特定のＲＦ源から導出されない周波数の望ましい減衰程度を提供するのを補助するために、ＲＦ源５０．２…５０．Ｎの出力端子は、それぞれ、シャントインダクタ８０．２…８０．Ｎに接続される。インダクタ８０．２…８０．Ｎは、ローパスフィルタとして機能し、インダクタ８０．２…８０．Ｎのそれぞれは、電力が最低周波数ＲＦ源５０．１からグランドに分路される。したがって、整合ネットワーク５２．２…５２．Ｎを経て結合される源５０．１からのあらゆる電力は、それぞれ、ＲＦ源５０．２…５０．Ｎに作用するのが防止される。同様に、インダクタ８０．３…８０．Ｎは、ＲＦ源５０．１および５０．２からの電力をグランドに結合し、ＲＦ源５０．３…５０．Ｎの出力端子が、それらに結合されている源５０．１および５０．２からの電力を有するのを防止する。
【００４２】
通常の真空プラズマ加工室では、著しい量の分散キャパシタが底部アセンブリ１３の電極１６とグランドとの間に存在する。電極１６とグランドとの間の分散キャパシタは、最低周波数を有する源５０．１…５０．ｔの出力インピーダンスを整合させることに対して悪影響を有することが判明している。グランドと整合ネットワーク５２．１…５２．ｔの出力との間において分路されて接続されている直列共振回路８２．１、８２．ｔは、源に反映されたインピーダンスに源５０．１…５０．ｔの出力端子を整合させるのを補助する。直列共振回路８２．１…８２．ｔは、それぞれ、固定インダクタ８４．１…８４．ｔおよび固定キャパシタ８６．１…８６．ｔを含む。回路８２．ｕは、ＲＦ源５０．ｕと５０．（ｕ＋１）の周波数間の共振周波数を有する。一例では、ＲＦ源５０．１および５０．２は、２．０ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数を有する。整合ネットワーク５２．１および５２．２の出力電力に悪影響を与えずに、適切なインピーダンス整合を達成するために、インダクタ８４．１およびキャパシタ８６．１は、以上の例において約５．０ＭＨｚの周波数において共振するような値を有する。インダクタ８４．１…８４．ｕの品質ファクタ（Ｑ）は、分路共振回路８２．１…８２．ｕが、整合ネットワーク５２．１…５２．ｔがそれぞれ電極１６に供給する電力の大きな減衰を生じないように十分高い。
【００４３】
源５０．Ｎが整合ネットワーク５２．Ｎを介して電力を電極３６に供給するように、スイッチ行列５９が作動されるとき、電極３６に入る源５０．１…５０．（Ｎ−１）の周波数における電力は、閉鎖スイッチ６８によってローパスフィルタ６６をグランドに接続することによって、コンバイナ回路５６および整合ネットワーク５０．１…５０．Ｎに後方結合されることが防止される。フィルタ６６は、源５０．（Ｎ−１）と５０．Ｎの周波数との間のカットオフ周波数を有し、回路５６からデカップリングされ、一方、源５０．Ｎからの電力は、回路５６から電極３６に結合される。スイッチ６８は、スイッチ５９．Ｎと一まとめにされ、スイッチ６８は、源５０．Ｎからの電力を整合ネットワーク５２．Ｎに結合するスイッチ５９．Ｎに応答して開回路となる。反対に、スイッチ６８は、源５０．Ｎからの電力を整合ネットワーク５５．Ｎに結合するスイッチ５９．Ｎに応答して閉じられる。
【００４４】
ここで、電極１６または電極１６および３６に電力を供給するための特定の回路の部分ブロックおよび部分電気外略図である図面の図２を参照する。図２の回路では、Ｎ＝３であり、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚの中心周波数をそれぞれ有する３つの可変周波数ＲＦ源９１、９２、および９３が存在する。源９１、９２、および９３は、その中心周波数から約±５％だけ周波数を変化させるための回路を含む。源９１、９２、および９３は、源の出力インピーダンスと、源が駆動するインピーダンスとの間のインピーダンス不整合を感知することによって、源の周波数を制御する。源９１および９２の出力電力は、それぞれ、直接接続を介して整合ネットワーク１０１および１０２に加えられる。源９３の出力電力は、共軸状スイッチ１０５によって整合ネットワーク１０３または１０４に選択的に供給される。コンバイナ回路１１８が、整合ネットワーク１０１、１０２、および１０３の出力端子における電力を組合せ、組み合わされた電力をリード５８を介して電極１６に供給し、電極１６は、源９３からの電力を整合ネットワーク１０３に供給するようにスイッチ１０５を作動させるコントローラ２４に応答して、源力源９１、９２、および９３によって駆動される。これらの条件下において、源９１、９２、および９３、ならびに整合ネットワーク１０１、１０２、および１０３は、電力を電極３６に直接供給しない。源９３からの電力が、ネットワーク１０３を除いて整合ネットワーク１０４に供給されるようにスイッチ１０５を作動させるコントローラ２４に応答して、電極３６は、ネットワーク１０４を介して源９３からの電力によって駆動され、一方、源９１および９２は、それぞれ、ネットワーク１０１および１０２ならびにコンバイナ１１８を介して電極１６を駆動する。
【００４５】
整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、それぞれ、源９１、９２、９３、および９３の周波数においてリード１０６、１０７、１０８、および１０９に電力を供給する。以上に基づいて、源９１、９２、および９３の周波数におけるリード１０６、１０７、および１０８のそれぞれに対する電力は、第１シナリオでは電極１６のみに供給される。代替として、第２シナリオでは、リード１０６および１０７に対する電力は、電極１６に供給され、リード１０９に対する電力は、電極３６に供給される。
【００４６】
コントローラ２４は、メモリ（図示せず）に記憶されている信号に応答する。記憶されている信号は、開ループ方式において整合ネットワーク１０１、１０２、および１０３の可変シャントキャパシタを制御するために、ワークピース１８の望ましい特性に依拠する。
【００４７】
特定の整合ネットワークを駆動するエネルギーと同じ周波数にはないエネルギーの２６ＤＢ電力減衰を達成するために、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４のそれぞれは、可変シャントキャパシタ、固定直列キャパシタ、および固定インダクタを含む。整合ネットワーク１０１は、固定直列キャパシタ１２２と固定インダクタ１２６との間に接続される可変シャントキャパシタ１２４を含む。整合ネットワーク１０２は、可変シャントキャパシタ１２８と固定直接インダクタ１３２との間に接続される固定直列キャパシタ１３０を含む。整合ネットワーク１０３は、可変シャントキャパシタ１３４、固定直列キャパシタ１３６、および直列インダクタ１３８によって図２に示される分散インダクタンスの形態にある固定既知量の直列インダクタンスを含む。整合ネットワーク１０４は、可変シャントキャパシタ１３５、固定直列キャパシタ１３７、および直列インダクタ１３９によって図２において示される分散インダクタンスの形態にある固定既知量の直列インダクタンスを含む。
【００４８】
コントローラ２４は、可変シャントキャパシタ１２４、１２８、および１３４の値を制御するために、記憶されているレシピ決定信号に応答する。ＤＣモータ（図示せず）が、通常、キャパシタ１２４、１２８、１３４、および１３５の値を変化させるために使用される、または、可変キャパシタのそれぞれが、スイッチによって回路において接続される多くの固定値を有することができることを理解されたい。コントローラ２４は、源９１、９２、９３のインピーダンス整合を達成するのを補助するために、キャパシタ１２４、１２８、１３４、および１３５の値をそれぞれ変化させる。
【００４９】
キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７の通常値は、それぞれ、６００ピコファラド、１１０ピコファラド、および４０ピコファラド、ならびに１００ピコファラドである。固定インダクタ１２６の通常値は、１５〜２０マイクロヘンリーの範囲にあり、一方、インダクタ１３２の通常値は、５０〜１００ナノヘンリーの範囲にあり、インダクタ１３８および１３９によって示されるように、整合ネットワーク１０３および１０４のそれぞれの通常の分散インダクタンスは、５０ナノヘンリーより小さい。インダクタ１２６および１３２を可変インダクタとしないと必要な整合効果を達成することができない場合、インダクタ１２６および１３２は可変インダクタとすることができることを理解されたい。可変シャントキャパシタ１２４の通常値は、３００〜６００ピコファラドの範囲にあり、可変シャントキャパシタ１２８の通常値は、５０〜１０００ピコファラドの範囲にあり、可変シャントキャパシタ１３４の通常値は、２０〜３３０ピコファラドの範囲にあり、可変シャントキャパシタ１３５の通常値は、２０〜３００ピコファラドの範囲にある。整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４の構成要素の以上の値により、整合ネットワークは、特定の整合ネットワークを駆動する源に望ましくない周波数が後方結合されるのを防止するために、望ましい電力減衰を提供することが可能になる。さらに、以上の値により、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４のそれぞれは、源９１、９２、および９３の周波数にそれぞれほぼ同調される（すなわち、共振する）ことが可能になる。したがって、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、それぞれ、源９１、９２、９３、および９３の周波数について低いインピーダンスを有する。しかし、整合ネットワーク１０１は、源９２および９３の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を挿入し、整合ネットワーク１０２は、源９１および９３の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を挿入し、整合ネットワーク１０３および１０４のそれぞれは、源９１および９２の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を挿入する。
【００５０】
低周波数源９１の比較的高い電力が源９２および９３の出力端子に後方結合されるのを防止するために、シャントインダクタ１４０および１４２が、それぞれ源９２および９３の出力端子の両端に接続される。インダクタ１４０および１４２は、源９２および９３の周波数に対して高いインピーダンスを有するが、源９１の周波数に対して低いインピーダンスを有する。したがって、整合ネットワーク１０２、１０３、および１０４を経て源９２、９３、および９３に向かって結合することが可能である源９１からのあらゆる電力が、シャントインダクタ１４０および１４２によってこれらの源に到達するのが防止される。シャントインダクタ１４０および１４２は、源９２および９３の周波数において高いインピーダンスを有するので、源９２および９３からの電力は、事実上、それぞれインダクタ１４０および１４２を経てグランドに結合されない。
【００５１】
底部電極１６は、グランドに対して大きな寄生キャパシタンス、すなわち分散キャパシタンスを有する。源９１と電極１６のインピーダンスとの間のインピーダンス整合を提供するのを補助するために、直列共振回路１４４が、リード１０４とグランドとの間に接続される。回路１４４は、直列接続されたインダクタ１４６とキャパシタ１４８を含む。回路１４４は、約５ＭＨｚの共振周波数、すなわち、源９１の周波数より約１オクターブ高く、源９２の周波数より約２オクターブ半低い共振周波数を有する。インダクタ１４６は、比較的高いＱを有し、直列共振回路１４４は、比較的狭い帯域幅を有し、源９１または源９２からグランドに著しい電力を分路しない。
【００５２】
図２の回路の全体的な作用は、電極１６または電極１６および３６を駆動する源９１、９２、および９３について望ましい低いインピーダンスを提供し、一方、源９１、９２、および９３に対する損傷を防止し、かつ望ましいインピーダンス整合を達成するために、十分な減衰を導入することである。
【００５３】
ここで、電極１６および３６を駆動するための回路のブロック図である図面の図３を参照する。源９１、９２、および９３は、それぞれ、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚの固定周波数を有し、インピーダンス整合が、固定キャパシタ１２２、１３０、および１３６を可変キャパシタに変更することによって達成される。図３の回路は、センサ１１１、１１２、および１１３を含み、それぞれ、源９１、９２、および９３の出力端子に直接接続される。センサ１１１、１１２、および１１３は、それぞれ、源９１、９２、および９３に反映される電圧および電流の大きさ（特定の源を直接駆動する特定の源の周波数における）、ならびに反映された電圧と電流との間の位相角度を検出する。コントローラ２４は、望ましいインピーダンス整合を達成するために、可変直列キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７の値を制御するように、ディテクター１１１、１１２、および１１３からの信号に応答する。望ましいインピーダンス整合を達成するために、キャパシタ１２２は、通常、５０〜１０００ピコファラドの範囲の値を有し、キャパシタ１３０は、通常、５０〜１０００ピコファラドの範囲の値を有し、キャパシタ１３６および１３７のそれぞれは、通常、２０〜３３０ピコファラドの範囲の値を有する。モータ（図示せず）が、キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７の値を変化させるために、コントローラ２４からの信号に応答する。キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７について述べられた値の範囲により、インピーダンス整合を達成するのが可能になる。さらに、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、それぞれ、源９１、９２、９３、および９３の周波数にほぼ等しい共振周波数を有する。整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、整合ネットワークを直接駆動しない周波数について望ましい減衰をも提供する。
【００５４】
ここで、ルーバー４４を含む真空プラズマ加工室１０において電極１６、３４、３６、および４２間の電場線を制御するための回路の概略図である図面の図４を参照する。図４の回路は、図２または図３の源によって駆動される。図４に概略的に示されるように、電極１６および３６は、中央電極であり、電極１６は、ワークピースを所持するように配置される。電極１６および３６は、互いに同軸状であり、室１０において中央に配置され、一方、電極３４は、リングとして形成され、電極１６の周囲を囲み、電極１６から間隔をおいて配置される。電極１６および３４の上面は、同一平面上にある。電極３６は、電極１６の直径より約３分の１大きい直径を有し、リング電極４２によって囲まれ、リング電極４２から間隔をおいて配置される。電極３４および４２は接地される。電極３６に関連付けられた大きな寄生キャパシタンスのために、特に源９２の周波数について、電極３６を接地するのは難しい。電極１６に関連付けられた大きな寄生キャパシタンスのために、源９３の周波数について電極１６を接地するのは難しい。整合ネットワーク１０４を駆動するためにスイッチ１０５によって源９３が接続される直接的な結果として、源９３が電極３６を駆動するとき、源９３の周波数について電極１６を接地することがしばしば望ましい。
【００５５】
接地回路７２は、ＤＣバイアスディテクター７０によってコントローラ２４に結合された、電極１６のＤＣバイアス電圧に応答する。接地回路７２は、電極１６、３４、３６、および４２間の電場を６０ＭＨｚにおいて制御するために、電極１６のＤＣバイアス電圧によって制御される可変インピーダンスを含む。具体的には、回路７２は、約６０ＭＨｚを中心とする可変共振周波数を有する直列共振回路を有する。直列共振回路は、電極１６とグランドとの間に接続される。
【００５６】
接地回路７３は、ＤＣバイアス電圧７１によってコントローラ２４に結合された、電極３６のＤＣバイアス電圧に応答する。接地回路７３は、電極３６、３４、１６、および４２の間の電場を２７ＭＨｚにおいて制御するために、電極１６のＤＣバイアス電圧によって制御される可変インピーダンスを含む。具体的には、回路７３は、約２７ＭＨｚを中心とする可変共振周波数を有する直列共振回路を有する。直列共振回路は、電極３６とグランドとの間に接続される。
【００５７】
ＤＣバイアスディテクター７０は、通常は１０メガオームおよび１０キロオームの値をそれぞれ有する抵抗１６２および１６４を含めて、抵抗電圧分割器１６０を含む。抵抗１６２と１６４との間のタップ１６６が、キャパシタ１６８によってグランドに接続され、キャパシタ１６８は、タップ１６６における電圧が実質的なＡＣ成分を含まず、領域８における閉込めプラズマの励起に応答して電極１６において発生されたＤＣバイアス電圧の精確な指示であるように、通常、約１マイクロファラドの値を有する。タップ１６６におけるＤＣ電圧は、コントローラ２４に結合される。
【００５８】
接地回路７２は、電極１６とグランドとの間に接続されたシャント回路１７０を含む。シャント回路１７０は、受動素子からなり、すべて互いに直列に接続されている固定インダクタ１７２、固定キャパシタ１７４、および可変キャパシタ１７６を含む。インダクタ１７２ならびにキャパシタ１７４および１７６の値は、回路１７０が源９１および９２の２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数について比較的固定されたインピーダンスを有するが、源９３の６０ＭＨｚの周波数の周波数について可変インピーダンスを有するようなものである。通常、キャパシタ１７４は、約１００ピコファラドの値を有し、一方、キャパシタ１７６は、タップ１６６におけるＤＣバイアス電圧およびＤＣバイアス電圧の設定点値に応じて、２０〜４００ピコファラドの範囲の値を有する。コントローラ２４は、ＤＣバイアス電圧の設定点値を達成することを可能にするために、キャパシタ１７６の値を変化させるようにタップ１６６における電圧に応答する。コントローラ２４は、キャパシタ１７６の値を変化させるために、モータ（図示せず）を駆動する。
【００５９】
ＤＣバイアス電圧の設定点値は、電極１６、３４、３６、および４２間の電場線についての望ましい関係によって決定される。６０ＭＨｚにおける電場線が主に電極１６と３６との間にあることが望ましい場合、ＤＣバイアス設定点は、回路１７０が６０ＭＨｚに等しい共振周波数を有する直列共振回路であるようなものである。非常に低いインピーダンスが、電極１６とグランドとの間に存在し、６０ＭＨｚにおける電流のかなりのパーセンテージが、電極３６から電極１６に流れ、次いで回路１７０を経てグランドに流れ、強い６０ＭＨｚの電場線が、電極３６と１６との間に存在する。これらの条件下において、比較的弱い６０ＭＨｚの電場線が、電極１６と４２との間、および電極１６と３４との間に存在し、いくらかより強い６０ＭＨｚの電場線が、電極３６と３４との間に存在する。しかし、電極３６と４２との間の６０ＭＨｚの電場線が、電極３６と１６との間の電場線より強いことが望ましい場合、ＤＣバイアス電圧の設定点は、回路１７０が源９３の６０ＭＨｚの周波数に共振するとき、回路１７０のインピーダンスと比較して、６０ＭＨｚにおける回路１７０のインピーダンスが相対的に高くなるように、キャパシタ１７６が変化される値にある。キャパシタ１７６の値により、回路１７０が源９３の６０ＭＨｚの出力に対して高いインピーダンスを有するようにキャパシタ１７６が駆動されるのに応答して、電極３６と電極３４との間の電場線と同様であるが、電極３６と１６との間の電場線は比較的弱く、一方、電極３６と電極３４との間の電場線は比較的強い。
【００６０】
ＤＣバイアスディテクター７１は、通常は１０メガオームおよび１０キロオームの値をそれぞれ有する抵抗１６３および１６５を含めて、抵抗電圧分割器１６１を含む。抵抗１６３と１６５との間のタップ１６７が、キャパシタ１６９によってグランドに接続され、キャパシタ１６９は、通常、タップ１６７における電圧が実質的なＡＣ成分を含まず、領域８の閉込めプラズマの励起に応答して電極３６において発生されたＤＣバイアス電圧の精確な指示であるように、約１マイクロファラドの値を有する。タップ１６７におけるＤＣ電圧は、コントローラ２４に結合される。
【００６１】
接地回路７３は、電極３６とグランドとの間に接続されたシャント回路１７１を含む。シャント回路１７１は、受動素子からなり、すべて互いに直列に接続されている固定インダクタ１７３、固定キャパシタ１７５、および可変キャパシタ１７７を含む。インダクタ１７３、ならびにキャパシタ１７５および１７７の値は、回路１７１が、源９１および９３の２ＭＨｚおよび６０ＭＨｚについて比較的固定されたインピーダンスを有するが、源９２の２７ＭＨｚの周波数について可変インピーダンスを有するようなものである。通常、キャパシタ１７５は、約１２０ピコファラドの値を有し、一方、キャパシタ１７７は、タップ１６７におけるＤＣバイアス電圧およびそのＤＣバイアス電圧の設定点値に応じて、５０〜１０００ピコファラドの範囲の値を有する。コントローラ２４は、ＤＣバイアス電圧の設定点を達成することを可能にするために、キャパシタ１７７の値を変化させるようにタップ１６７における電圧に応答する。コントローラ２４は、キャパシタ１６７の値を変化させるために、モータ（図示せず）を駆動する。
【００６２】
ＤＣバイアス電圧の設定点値は、電極３６、３４、１６、および４２間の電場線についての望ましい関係によって決定される。２７ＭＨｚにおける電場線が、電極３６と１６との間に主にあることが望ましい場合、ＤＣバイアス設定点は、回路１７１が２７ＭＨｚに等しい共振周波数を有する直列共振回路であるようなものである。非常に低いインピーダンスが、電極３６とグランドとの間に存在し、２７ＭＨｚにおける電流のかなりのパーセンテージが、電極１６から電極３６に流れ、次いで回路１７１を経てグランドに流れ、強い２７ＭＨｚの電場線が、電極１６と３６との間に存在する。これらの条件下において、比較的弱い２７ＭＨｚの電場線が、電極３６と４２との間、および電極３６と３４との間に存在し、いくらかより強い２７ＭＨｚの電場線が、電極１６と３４との間に存在する。しかし、電極１６と４２の間の２７ＭＨｚの電場線が電極１６と３６との間の電場線より強いことが望ましい場合、ＤＣバイアス電圧の設定点は、回路１７１が源９２の２７ＭＨｚの周波数に共振するとき、回路１７１のインピーダンスと比較して、２７ＭＨｚにおける回路１７１のインピーダンスが相対的に高くなるように、キャパシタ１７７が変化される値にある。キャパシタ１７７の値により、回路１７１が源９２の２７ＭＨｚの出力に対して高いインピーダンスを有するように、キャパシタ１７７が駆動されるのに応答して、電極１６と３４との間の電場線と同様であるが、電極１６と３６との間の電場線は比較的弱く、一方、電極１６と３４との間の電場線は、比較的強い。
【００６３】
電極３６に入る２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚのエネルギーをデカップリングし、一方、源９２の６０ＭＨｚの出力が電極３６に結合されるように、スイッチおよびコンバイナ回路１１８が作動されるのをさらに補助するために、フィルタ６６が、継電器６８によって電極３６と分路して接続される。図４に示されるように、フィルタ６６は、高周波数源９３の出力がリード６０を介して電極３６に結合されるように、回路１１８のスイッチを作動するのと同時にコントローラ２４が作動させる電極３６に接続されるインダクタ１８０を備える。インダクタ１８０は、６０ＭＨｚエネルギーがグランドに結合されるのを防止するために、源９３の６０ＭＨｚ周波数において十分に高い値および大きなインピーダンスを有する。しかし、インダクタ１８０の値は、電極３６に入る２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚのエネルギーが回路１１８に後方結合されるのを防止するために、源９１および９２の２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数に対して比較的低いインピーダンスを呈示するようなものである。
【００６４】
本発明の特定の実施形態が記述し図示したが、添付の請求項において画定される本発明の真の精神および範囲から逸脱せずに具体的に図示および記述された実施形態の詳細について変更を行うことが可能であることが明らかであろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、真空プラズマプロセッサに関し、より具体的には、ＤＣバイアス電圧に応答した制御を含む真空プラズマプロセッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークピースをプラズマ加工するために真空室の一領域にＡＣプラズマ励起場を加えることが知られており、領域は場が加工プラズマに変換するガスに結合される。ワークピースは、通常、半導体ウエハまたは誘電体プレートであり、プラズマはワークピースの上に集積回路フィーチャを形成することに関与する。励起されたプラズマは、通常、ワークピースを乾燥エッチングするが、いくつかの場合、材料がワークピースの上に付着することになる。通常、ＡＣプラズマ励起場は、室の１対の間隔をおいて位置する電極、または室の１つの電極、および室外に位置するコイルによって領域に供給される（「リアクタンス」という用語は、真空プラズマ加工室と関連して本文書において使用されるとき、室においてＡＣプラズマ励起場をプラズマに供給するための電極またはコイルを指すことを理解されたい）。
【０００３】
フィーチャのサイズが減少し続けるにつれ、ワークピースを加工するプラズマの様々なパラメータを精確に制御する必要性が増大した。これらのパラメータには、リアクタンスがプラズマに結合するＡＣ場の特性がある。具体的には、リアクタンスがプラズマに結合するＡＣ場の強度および形状は、ワークピースフィーチャの性質に対して大きな影響を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願人は、電極に関連付けられたＲＦ電圧および電流ではなく、電極のＤＣバイアス電圧を検出することが、１対の電極を含む真空プラズマプロセッサの電場に対する改良された制御を提供すると考える。改良された電場制御は、加工されているワークピースの特徴に対して改良された制御を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、ワークピースを加工するための真空プラズマ室を備える真空プラズマプロセッサに関する。室は、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含む。第１電極アセンブリは第１電極を含み、一方、第２電極アセンブリは第２電極を含む。室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有し複数の周波数を含むＡＣ電源構成が、電極の少なくとも１つに接続される。室および電極アセンブリは、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場線が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極に対して発生するように構成される。回路は、検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づくＡＣ電場線に作用する。
【０００６】
第１周波数における電場線が第１電極と第２電極との間に延び、第２周波数における電場線が第２電極と第１電極との間に延びるように、ＡＣ電源構成ならびに第１電極および第２電極は第１周波数および第２周波数がそれぞれＡＣ電源構成から第１電極および第２電極に結合するように構成される。回路は、第１電極と基準電位との間に接続された第１回路と、第２電極と基準電位との間に接続された第２回路とを含む。第１回路は、第２電極の検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第２周波数において電場線に作用する第１可変インピーダンスを含み、一方、第２回路は、第１電極の検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１周波数において電場線に作用する第２可変インピーダンスを含む。
【０００７】
第２アセンブリは第３電極をも含むことが好ましい。室および電極アセンブリは、（ａ）前記第１ＡＣ周波数における第１電場線が第１電極と第２電極および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）前記第２ＡＣ周波数における第２電場線が第２電極と第３電極との間に存在するように構成される。室、電極アセンブリ、および回路は、回路が検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場線および第２電場線に作用するように構成される。
【０００８】
第１アセンブリは第４電極をも含むことが好ましい。室および電極アセンブリは、第１ＡＣ周波数における第３電場線が第１電極と第４電極との間に存在するように構成される。室、電極アセンブリ、および回路は、回路が第２の検出ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第３電場線に作用するように構成される。
【０００９】
本発明の追加の態様は、ワークピースを加工するための真空プラズマ室を備える真空プラズマプロセッサに関する。室は、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含む。第１電極アセンブリは第１電極を含み、一方、第２電極アセンブリは互いに間隔をおいて配置された第２電極および第３電極を含む。電極の少なくとも１つに接続されたＡＣ電源構成が、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有する。室および電極アセンブリは、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極の少なくとも１つに発生するように構成される。回路は、ＤＣバイアス電圧の指示に応答してプラズマ励起ＡＣ電場を制御するように構成される。回路は、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して手動で制御することができ、または、ディテクターの出力信号に応答して自動的に制御することができる。
【００１０】
室および電極アセンブリは、（ａ）前記ＡＣ周波数における第１電場線が第１電極と第２電極および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）前記ＡＣ周波数における第２電場線が第２電極と第３電極との間に存在するように構成される。室、電極アセンブリ、および回路は、回路がＤＣバイアス電圧の指示に応答して第１および／または第２電場線に作用するように構成される。
【００１１】
第１アセンブリは、第１電極を少なくとも実質的に囲む第４電極をも含むことが好ましい。第４電極は第１、第２、および第３電極と同軸状であり、それぞれは円形の周囲を有する。第１電極および第４電極はほぼ同一平面上にある。室および電極アセンブリは、前記ＡＣ周波数における第３電場線が第１電極と第４電極との間に存在するように構成される。室、電極アセンブリ、および回路は、回路がＤＣバイアス電圧の指示に応答して第３電場線に作用するように構成される。
【００１２】
回路は、電極の１つに接続された可変インピーダンスを含むことが好ましい。可変インピーダンスは、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して制御される値を有するように構成される。好ましくは、可変インピーダンスは、第２電極と基準電位との間に接続され、受動素子からなる第１分枝に含まれた第１直列同調回路の第１リアクタンス、および／または、第１電極と基準電位との間に接続され、受動素子からなる第２分枝に含まれた第２直列同調回路の第２リアクタンスである。
【００１３】
本発明の他の態様は、ＡＣ電気エネルギーを室内のガスに結合する第１電極アセンブリと、室内のガスに電気的に結合された第２電極アセンブリとを含む真空プラズマプロセッサ室において、ワークピースを加工する方法に関する。第１電極アセンブリは第１電極を含み、第２電極アセンブリは互いに間隔をおいて位置する第２電極および第３電極を含む。方法は、十分な電力を有するＡＣ電気エネルギーを電極の少なくとも１つに供給することによって室内のガスをプラズマに励起することを備える。電極の少なくとも１つを介してガスに供給されたＡＣエネルギーにより、（ａ）供給されたＡＣ電気エネルギーの周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場を第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在させ（ｂ）ＤＣバイアス電圧を室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極の少なくとも１つに発生させる。プラズマ励起ＡＣ電場は、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して制御される。
【００１４】
好ましくは、（ａ）前記ＡＣ周波数における第１電場線を第１電極と第２電極および第３電極の少なくとも一方との間に存在させ（ｂ）前記ＡＣ周波数における第２電場線を第２電極と第３電極との間に存在させる。第１電場線および／または第２電場線は、ＤＣバイアス電圧の指示に基づいて作用される。
【００１５】
第１アセンブリは第４電極をも含むことが好ましく、前記周波数における第３電場線は第１電極と第４電極との間に存在する。第３電場線は、ＤＣバイアス電圧の指示に基づいて作用される。
【００１６】
本発明の他の態様は、ワークピースを加工するための真空プラズマ室を備える真空プラズマプロセッサに関する。室は、室内のガスと電気的に結合するためのリアクタンスに関連付けられる。室は、室内のガスと電気的に結合するように構成された第１電極を有する電極アセンブリを含む。リアクタンスに接続されたＡＣ電源構成は、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有する。室、リアクタンス、および電極アセンブリは、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場がリアクタンスと電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極アセンブリの電極に発生するように構成される。プラズマ励起ＡＣ電場を制御するための回路は、電極アセンブリの電極に接続された可変インピーダンスを含む。可変インピーダンスは、ＤＣバイアス電圧の指示の結果として制御される値を有する。可変インピーダンスは、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して手動で制御することができ、または、ディテクターの出力信号に応答して自動的に制御することができる。
【００１７】
本発明の他の態様は、ＡＣ電気エネルギーを室内のガスに結合するリアクタンスに関連付けられ、電極を含む室を含む真空プラズマプロセッサに関する。回路は、電極と基準電位との間に接続される。方法は、十分な電力を有するＡＣ電気エネルギーをリアクタンスに供給することによって、室内のガスをプラズマに励起することを備える。リアクタンスを介してガスに供給されたＡＣエネルギーにより、（ａ）供給されたＡＣ電気エネルギーの周波数におけるプラズマ励起ＡＣ電場をリアクタンスと電極との間に存在させ（ｂ）ＤＣバイアス電圧を室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して電極に発生させる。回路のインピーダンスは、ＤＣバイアス電圧の指示に応答して変化する。
【００１８】
我々は、本出願と共通譲渡のＭａｃＧｅａｒａｉｌｔの米国特許第６６７７７１１号を認識している。ＭａｃＧｅａｒａｉｌｔの特許は、一方がワークピースを所持する１対の電極を有する室を含む真空プラズマプロセッサを開示している。電極の一方は、受動素子からなる回路によってグランドに接続される。他の電極は、室内のガスをプラズマに励起するためのＲＦ源に接続される。受動回路は、電極とグランドとの間のＲＦ電圧および電極とグランドとの間の接続を流れるＲＦ電流それぞれのレプリカである第１信号および第２信号を導出する電圧プローブに応答する値を有する可変インピーダンスを含む。可変ＲＦインピーダンスは、電極とグランドとの間において一定で有限の非ゼロＲＦ電圧を維持するために、プローブによって検出ＲＦ電流および電圧の関数に応答して調節される。
【００１９】
可変インピーダンスは４つの別々の分枝を含み、それぞれ、電極をグランドに直接接続するためのスイッチコンタクト、可変インダクタ、可変キャパシタ、および可変抵抗を含む。可変インダクタ、可変キャパシタ、および可変抵抗は、プローブによって導出された電極とグランドとの間のＲＦ電圧、およびその間を流れるＲＦ電流を表す信号に応答して制御される値を有する。可変インダクタ、可変キャパシタ、および可変抵抗は、平行対において接続することができ、すべての３つのインピーダンス要素は電極とグランドとの間において平行に接続することができる。
【００２０】
当初、スイッチは、可変インピーダンスが短絡されるように設定される。メモリは、電極とグランドとの間の接続に関連付けられたＲＦパラメータについて望ましい設定点値を記憶する。可変インピーダンスのスイッチが閉じられる結果として、可変インピーダンスが短絡されるとき、プロセッサがプローブが導出するＲＦ電圧および電流の複製に応答する。プロセッサは、可変インピーダンスが短絡されている間、プローブが導出する電圧複製の大きさおよび電圧と電流との複製間の位相角度に基づいて、電極とグランドとの間の初期複素電圧を計算する。プロセッサは、初期の電圧および電流から、初期位相角度がゼロであるか、または電極とグランドとの間の電圧が電流に先行しているか、もしくは電流が電圧に先行しているかを判定する。プロセッサが位相角度判定を実施した後、プロセッサはスイッチを開くことによって可変インピーダンスの短絡を取り除く。プロセッサは、電極とグランドとの間の望ましいＲＦ電圧を達成することが可能であるように、または電極からグランドに流れる望ましい電流を達成することが可能であるように、可変インダクタ、可変キャパシタ、および／または可変抵抗の接続ならびに値を制御する。
【００２１】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点は、特に添付の図面と関連して取入れられるとき、特定の実施形態の以下の詳細な記述を考慮する際に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の好ましい実施形態を含む真空プラズマプロセッサの好ましい実施形態の部分ブロックおよび部分電気概略図である。
【図１Ｂ】本発明の好ましい実施形態を含む真空プラズマプロセッサの好ましい実施形態の部分ブロックおよび部分電気概略図である。
【図２】一構成による、図１に示された装置の一部の回路図である。
【図３】第２構成による、図１に示された装置の一部の回路図である。
【図４】図１に示された装置の他の部分の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ここで、縦軸１１（すなわち中心線）を有するプラズマプロセッサ真空室１０が、導電性金属壁１２、底部電極アセンブリ１３、および上部電極アセンブリ１４を含むとして示されている図面の図１を参照する。壁１２は、軸１１と同軸状の円形内部周囲を有する。壁１２は接地され、すなわち、ＤＣおよびＲＦ基準電位にある。真空ポンプ９が、加工中、０．００１から５００トールの大きさの真空において室１０の内部を維持する。室１０の内部は、底部電極アセンブリ１３の上面に近い底部境界と、上部電極アセンブリ１４の底面に近い上部境界との間に閉込めプラズマ領域８を含む。閉込めプラズマ領域８の側方境界は、壁１２から間隔をおいて位置する。
【００２４】
底部電極アセンブリ１３は、底部電極としばしば呼ばれ、軸１１と同軸状であり、電気絶縁性リング１７に固定され、このリングは室１０の金属の接地されたベース１９に固定される。電極アセンブリ１３は円形の中央金属電極１６を含み、この電極は軸１１と同軸状であり、金属電極１６の直径にほぼ等しい直径を有する通常は半導体ウエハである円形ワークピース１８を受けるための上面を有する。ワークピース１８が適所にあるとき、その中心は軸１１と一致する。電極１６は、静電力を使用してワークピース１８を電極１６にクランプするために、ＤＣチャッキング電圧源（図示せず）に接続することができる。電極１６およびワークピース１８の温度は、コントローラ２４が（１）設定点源２５によって示されたコントローラに供給された温度設定点、および（２）電極１６に埋め込まれている温度モニタ２６によって導出された信号によって示される電極の温度測定値に応答して導出する電気信号に基づいて導管２１およびバルブ２２を介して電極１６の領域（図示せず）にヘリウム源２０を接続する既知の方式で制御される。
【００２５】
底部電極アセンブリ１３は、通常は石英で作成される電気絶縁体リング２８をも含む。リング２８は絶縁体リング１７の上面に固定され、軸１１と同軸状であり、ワークピース１８の直径とほぼ等しい内径を有し、ワークピース１８の周囲はワークピースが適所にあるときリング２８の内周にほぼ隣接する。リング２８の外側のリング１７の上面部分およびリング１７の側壁は、それぞれ、絶縁体リング３３および接地された金属リング３２によって覆われる。絶縁リング３３には、誘電体材料または導電性材料の層（図示せず）で覆う、またはコーティングすることができる金属電極リング３４が重なる。導電性リング３４、およびそれを覆う、またはコーティングする層は、領域８のプラズマの化学的性質を損なわない材料で作成される。そのような材料は、真性シリコンなど、適切な比較的高い導電性の半導体である。代替として、リング３４は、適切な損なわない材料によって覆われた金属である。リング３４は、リング３４が接地されるように、金属ストラップ（図示せず）によって接地リング３２に電気的に接続される。リング３３および３４は、軸１１と同軸状であり、底部電極アセンブリ１３の外縁とリング２８との間において水平に延びる。リング３４は、ワークピースに入るプラズマの的確なイオンエネルギーを有するのを補助するために、電極１６の領域と等しいか、またはそれ以上の領域を領域８に面して有することが好ましい。
【００２６】
上部電極アセンブリ１４は、軸１１と同軸状であり、かつ領域８のプラズマの化学的性質を損なわない導電性真性シリコンで作成された底面３６ａを有する中央電極３６を含む。電極３６は内部通路（図示せず）および多くのシャワーヘッド開口（図示せず）を含み、両方とも、ワークピース１８を加工するプラズマにガスが変換される領域８の中へシャワーヘッド開口を通って流れるプロセスガスの適切な源３７と流体流れ関係において接続される。電極３６は、加熱および／または冷却構成４５を含み、この構成は、設定点源２５によってコントローラに供給された設定点信号に応答して、コントローラ２４がリード３５を介して構成４５に供給する電気信号、ならびにアセンブリ１４に埋め込まれている温度ゲージ３９によって導出される電極３６の温度を表す信号に応答する。
【００２７】
アセンブリ１４は、絶縁体リング３８および金属リング４０をも含む。リング３８は、軸１１と同軸状であり、好ましくは石英で作成され、リング２８とほぼ位置合わせされる。リング３８は、中央電極３６の外周に隣接する内周を有する。金属リング４０は、軸１１と同軸状であり、絶縁体リング３８の外周および側壁１２の内周とそれぞれ隣接する内周および外周を有し、リング４０はＲＦおよびＤＣ接地電位にある。金属リング４０の下方内面は、導電性電極リング４２を所持する電気絶縁性リング４１によって覆われる。電極リング４２は、領域８のプラズマの化学的性質を損なわない導電性または絶縁性の材料の層（図示せず）でコーティングされる、または覆われる。リング４２は、リング４２が接地されるように、金属ストラップ（図示せず）によってリング４０および壁１２に電気的に接続される。リング４２の領域が電極３６の領域と同じであるか、またはそれより大きくなるように、領域８に面する電極１６および３５の領域は同じであり、接地されたリング３４および４２の領域は同じであることが好ましい。電極１６および３６、ならびにリング３４および４２は、軸１１と同軸状である。
【００２８】
以上から、閉込めプラズマ領域８は、（１）電極３６の底面３６ａ、（２）絶縁体リング３８の底面、および（３）電極リング４２の底面によって決定された上部境界と、（１）ワークピース１８の上面（ワークピースが適所にあるとき）、（２）絶縁体リング２８の上面、および（３）電極リング３４の上面によって決定された底部境界とを有する。モータ４３は、上部電極アセンブリ１４の底面を底部電極アセンブリ１３の上面に対して上下に移動させることによって、領域８の上部境界と底部境界との間の間隔を制御する。モータ４３は、ワークピース１８を加工するプラズマを励起する特定の周波数について実験的に決定された最適値において電極アセンブリ１３と１４の面間の間隔を設定するためにコントローラ２４からの信号に応答する。
【００２９】
閉込めプラズマ領域８の側面は、領域８のプラズマの化学的性質を損なわない材料で作成され間隔をおいて垂直に積み重ねられたルーバー４４によって境界を画定される。ルーバー４４は、ルーバーが電気的に給電される、または電気により浮遊する、あるいは電気的に接地されるように、電気絶縁性（好ましくは石英などの誘電体）、またはいくらか導電性（たとえば、シリコンカーバイド）の材料で作成される。ルーバー４４は、大量のプラズマがルーバー４４間のスロットを通って流れないようなものである。しかし、領域８の非イオン化ガスは、ルーバー４４間のスロットを通って壁１２とリング３２との間の室１０の領域４６に逃げ、ベース１９の適切な開口を経てポンプ９によって室１０の内部からポンピングされる。
【００３０】
ルーバー４４は、閉込めプラズマ領域８の圧力を制御するために、適切な間隔構成（図示せず）によって垂直方向において互いから間隔をおいて固定して配置され、モータ４７によって互いにおよび底部アセンブリ１３に対して上下に駆動される。領域８の圧力は、設定点源２５がコントローラ２４に供給する圧力設定点、および領域８の圧力ゲージ４８の出力信号によって制御される。コントローラ２４はモータ４７を制御し、最低ルーバー４４の底面と電極アセンブリ１３の上面との間の間隔を変化させるために、圧力設定点および圧力ゲージ４８の出力信号に応答する。その結果、領域８の圧力は、圧力設定点に維持される。ルーバー４４は、ルーバーがモータ４３の作動に応答して移動せず、閉込めプラズマ領域８の圧力が電極アセンブリ１３と１４との間の間隔とは関係なく制御されるように構成される。
【００３１】
いくつかのＲＦ源が、電極１４を介していくつかの異なる周波数を領域８に供給する。具体的には、固定または可変周波数とすることができるＲＦ源５０．１…５０．ｉ…５０．Ｎはそれぞれ、整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎに供給されるプラズマ励起電力を導出する。ｉが１からＮまで単調に増加するように、Ｎは２より大きい整数、ｉは１からＮの連続する各整数である（以下の記述では、源５０．２および５０．（Ｎ−１）、ならびにそれらに関連付けられた回路を参照することがある。源５０．２は、源５０．１の次の最高周波数を有し、源５０．（Ｎ−１）は、源５０．Ｎの次の最低周波数を有するが、図面はそのような源および関係する回路を含んでいないことを理解されたい）。コンバイナ回路５３が、出力電力整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎを組合せ、組み合わされた電力をリード５８を介して電極１４に供給する。
【００３２】
ｋのＲＦ源５０．ｐ…５０．Ｎは、それぞれ、ｋの整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎに接続される。ｋはＮより小さく、ｐは１を含む整数である。ｐが１より大きい整数である場合、ｐはその最小値からＮまで単調に増加する。整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎは、電力をコンバイナ回路５７に供給し、コンバイナ回路５７は、ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎからの出力電力をリード６０を介して電極３６に供給する（多くの場合、最高周波数を有する源５０．Ｎのみが電力を電極３６に供給する。そのような場合、コンバイナ回路５７は排除される）。
【００３３】
通常、単一源からの電力は、電極１４および３６の両方に供給されない。源５０．Ｐ…５０．Ｎから電極１４および３６に互いに排他的に電力を供給するために、スイッチ行列５９が、源５０．ｐ…５０．Ｎと整合ネットワーク５２．ｐ…５０．Ｎおよび整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎとの間に接続される。スイッチ行列５９は、源５０．ｐ…５０．Ｎ、整合ネットワーク５２．ｐ…５２．Ｎ、および整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎにそれぞれ関連付けられた２つの位置共軸スイッチ５９．ｐ…５９．Ｎを含む。第１位置において、行列５９の共軸スイッチ５９．ｑは、源５０．ｑから整合ネットワーク５２．ｑに電力を供給し、第２位置において、共軸スイッチ５９．ｑは、源５０．ｑから整合ネットワーク５５．２に電力を供給する。ｑは、ｐ…Ｎのいずれか１つである。
【００３４】
整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎおよび５５．ｐ…５５．Ｎのそれぞれは、少なくとも１つの可変リアクタンスを含む。ＲＦ源が固定周波数を有する場合、整合ネットワークは、２つの可変リアクタンスを含む。ＲＦ源が可変周波数を有する場合、整合ネットワークのそれぞれは、単一の可変リアクタンスを有する。
【００３５】
コントローラ２４は、整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎおよび整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎの可変リアクタンスの値、ならびに源５０．１…５０．Ｎのそれぞれの出力電力の値を制御する。可変周波数の実施形態では、（１）源５０．１…５０．Ｎのそれぞれは、組込み公称中心周波数と、特定の源の出力インピーダンス間の不整合の程度を検出するための回路、および整合を達成するために特定の源の周波数を制御するための回路とを有し、（２）コントローラ２４は、ワークピース１８を加工するレシピに基づいて、整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎおよびネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎの可変リアクタンスの値を開ループ方式で設定する。
【００３６】
固定周波数の実施形態では、整合ネットワーク５２．１…５２．Ｎおよびネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎのそれぞれは、特定の整合ネットワークに関連付けられた源に反映されるように、ＲＦ電圧、電流、およびそれらの間の位相角度を特定の源の周波数において検出するためのセンサ回路（図１では示さず）に接続される。コントローラ２４は、当業者には周知の方式で各整合ネットワークの可変シャントおよび直列キャパシタを制御するために、検出された電圧、電流、および位相角度に応答し、出力端子においてＲＦ源のそれぞれによって認識されるインピーダンスは、源の周波数において、源のそれぞれの出力インピーダンスにほぼ等しい。
【００３７】
整合条件下において、整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎのインピーダンスは、整合ネットワークが源５０．１…５０．ｉ…５０．Ｎの周波数にそれぞれ同調され、一方、整合ネットワーク５５．ｐ…５５．Ｎは、源５０．Ｐ…５０．Ｎの周波数にそれぞれ同調されるようなものである。整合ネットワークは、また、特定の整合ネットワークを直接は駆動しないＲＦ源の電力について大きな減衰を導入するように構成される。整合ネットワーク５２．１…５２．ｉ…５２．Ｎおよび５５．ｐ…５５．Ｎのそれぞれは、ＲＦ源の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を導入するが、整合ネットワークを直接駆動する特定のＲＦ源の周波数は除く。特定の整合ネットワークを直接駆動しない周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を導入することによって、特定の整合ネットワークを駆動するＲＦ源は、特定のＲＦ源の出力端子に後方結合された他の源からの電力によって悪影響を受けない。たとえば、整合ネットワーク５２．１は、ＲＦ源５０．２…５０．ｉ…５０．Ｎのそれぞれの出力電力について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を導入するので、ＲＦ源５０．２…５０．Ｎからの電力は、ＲＦ源５０．１の動作に悪影響を与えない。
【００３８】
整合ネットワーク５２．ｒ…５２．Ｎ（ｒはｐからＮの任意の整数である）の出力電力が電極３６に結合されるように、スイッチ行列５９が作動されるとき、電極１６に供給され、かつプラズマによって電極３６に結合される源５０．１…５０．（ｒ−１）の周波数における電力は、閉鎖スイッチ６８によってローパスフィルタ６６をグランドに接続することによって、電極３６から整合ネットワーク５０．１…５０．（ｒ−１）に後方結合されるのが防止される。フィルタ６６が、源５０．（ｒ−１）と５０．ｒの周波数との間のカットオフ周波数を有し、源５０．１…５０．（ｒ−１）からの電力は、フィルタ６６によってグランドに結合され、したがって、整合ネットワーク５２．１…５２．（Ｎ−１）の出力端子からデカップリングされ、一方、源５０．ｒ…５０．Ｎからの電力は、それぞれ整合ネットワーク５２．ｒ…５２．Ｎを介して電極３６に結合される。反対に、スイッチ６８は、源５０．Ｎからの電力を整合ネットワーク５２．Ｎを介して電極１６に結合するスイッチ５５．Ｎに応答して開かれる。コントローラ２４は、電極１６および３６に結合される源の関数として、フィルタ６６のカットオフ周波数を変化させる。したがって、源５０．１…５０．ｓからの電力が電極１６に結合され、源５０．（ｓ＋１）…５０．Ｎからの電力が電極３６に結合されるように、スイッチ行列５９が作動される場合、コントローラ２４により、フィルタ６６のカットオフ周波数は、源５０．ｓと５０．（ｓ＋１）の周波数との間にある。
【００３９】
底部アセンブリ１３と上部アセンブリ１４の電極間の電場に対する制御、したがって、ワークピース１８に入るプラズマに対する制御は、とりわけ、ＤＣバイアスディテクター７０および７１で電極１６および３６のＤＣバイアス電圧を検出することによって提供される。ディテクター７０および７１は、それぞれ、ＤＣ回路において電極１６および３６に接続され、それぞれ、電極アセンブリ１３および１４によって領域８のプラズマに結合されたＲＦ電場に応答して、電極１６および３６に対して誘導されるＤＣバイアス電圧をそれぞれ検出する。
【００４０】
ディテクター７０および７１は、それぞれ、電極１６および３６のＤＣバイアス電圧を表す信号をコントローラ２４に供給する。コントローラ２４は、それぞれ、接地回路７２および７３の可変インピーダンスを制御するために、ＤＣバイアスディテクター７０および７１が導出する信号に応答する。接地回路７２および７３のそれぞれは、接地回路が接続される電極と対向する電極を駆動するＲＦ源の１つの周波数に公証的にはほぼ等しい共振周波数を有する別の直列共振回路を含む。たとえば、源５０．Ｎが電極３６を駆動する場合、電極１６に接続された接地ネットワーク７０の公称共振周波数は、源５０．Ｎの周波数に等しい。コントローラ２４は、接地回路７２および７３のそれぞれにおいて直接共振回路の可変リアクタンス（インダクタンスまたはキャパシタ）を制御するために、（１）ディテクター７０および７１が導出するＤＣバイアス電圧の指示、および（２）ＤＣバイアス電圧の設定点に応答する。アセンブリ１３と１４の電極間の電場線の強度および形状、ならびにワークピース１８に入るプラズマの特性は制御される。具体的には、電極１６と３６、電極１６と４２、および電極１６と３４との間の電場線は、ディテクター７０および７１が感知するＤＣバイアス電圧、およびこれらのＤＣバイアス電圧のＤＣバイアス電圧設定点に応答して制御される。
【００４１】
特定のＲＦ源から導出されない周波数の望ましい減衰程度を提供するのを補助するために、ＲＦ源５０．２…５０．Ｎの出力端子は、それぞれ、シャントインダクタ８０．２…８０．Ｎに接続される。インダクタ８０．２…８０．Ｎは、ローパスフィルタとして機能し、インダクタ８０．２…８０．Ｎのそれぞれは、電力が最低周波数ＲＦ源５０．１からグランドに分路される。したがって、整合ネットワーク５２．２…５２．Ｎを経て結合される源５０．１からのあらゆる電力は、それぞれ、ＲＦ源５０．２…５０．Ｎに作用するのが防止される。同様に、インダクタ８０．３…８０．Ｎは、ＲＦ源５０．１および５０．２からの電力をグランドに結合し、ＲＦ源５０．３…５０．Ｎの出力端子が、それらに結合されている源５０．１および５０．２からの電力を有するのを防止する。
【００４２】
通常の真空プラズマ加工室では、著しい量の分散キャパシタが底部アセンブリ１３の電極１６とグランドとの間に存在する。電極１６とグランドとの間の分散キャパシタは、最低周波数を有する源５０．１…５０．ｔの出力インピーダンスを整合させることに対して悪影響を有することが判明している。グランドと整合ネットワーク５２．１…５２．ｔの出力との間において分路されて接続されている直列共振回路８２．１、８２．ｔは、源に反映されたインピーダンスに源５０．１…５０．ｔの出力端子を整合させるのを補助する。直列共振回路８２．１…８２．ｔは、それぞれ、固定インダクタ８４．１…８４．ｔおよび固定キャパシタ８６．１…８６．ｔを含む。回路８２．ｕは、ＲＦ源５０．ｕと５０．（ｕ＋１）の周波数間の共振周波数を有する。一例では、ＲＦ源５０．１および５０．２は、２．０ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数を有する。整合ネットワーク５２．１および５２．２の出力電力に悪影響を与えずに、適切なインピーダンス整合を達成するために、インダクタ８４．１およびキャパシタ８６．１は、以上の例において約５．０ＭＨｚの周波数において共振するような値を有する。インダクタ８４．１…８４．ｕの品質ファクタ（Ｑ）は、分路共振回路８２．１…８２．ｕが、整合ネットワーク５２．１…５２．ｔがそれぞれ電極１６に供給する電力の大きな減衰を生じないように十分高い。
【００４３】
源５０．Ｎが整合ネットワーク５２．Ｎを介して電力を電極３６に供給するように、スイッチ行列５９が作動されるとき、電極３６に入る源５０．１…５０．（Ｎ−１）の周波数における電力は、閉鎖スイッチ６８によってローパスフィルタ６６をグランドに接続することによって、コンバイナ回路５６および整合ネットワーク５０．１…５０．Ｎに後方結合されることが防止される。フィルタ６６は、源５０．（Ｎ−１）と５０．Ｎの周波数との間のカットオフ周波数を有し、回路５６からデカップリングされ、一方、源５０．Ｎからの電力は、回路５６から電極３６に結合される。スイッチ６８は、スイッチ５９．Ｎと一まとめにされ、スイッチ６８は、源５０．Ｎからの電力を整合ネットワーク５２．Ｎに結合するスイッチ５９．Ｎに応答して開回路となる。反対に、スイッチ６８は、源５０．Ｎからの電力を整合ネットワーク５５．Ｎに結合するスイッチ５９．Ｎに応答して閉じられる。
【００４４】
ここで、電極１６または電極１６および３６に電力を供給するための特定の回路の部分ブロックおよび部分電気外略図である図面の図２を参照する。図２の回路では、Ｎ＝３であり、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚの中心周波数をそれぞれ有する３つの可変周波数ＲＦ源９１、９２、および９３が存在する。源９１、９２、および９３は、その中心周波数から約±５％だけ周波数を変化させるための回路を含む。源９１、９２、および９３は、源の出力インピーダンスと、源が駆動するインピーダンスとの間のインピーダンス不整合を感知することによって、源の周波数を制御する。源９１および９２の出力電力は、それぞれ、直接接続を介して整合ネットワーク１０１および１０２に加えられる。源９３の出力電力は、共軸状スイッチ１０５によって整合ネットワーク１０３または１０４に選択的に供給される。コンバイナ回路１１８が、整合ネットワーク１０１、１０２、および１０３の出力端子における電力を組合せ、組み合わされた電力をリード５８を介して電極１６に供給し、電極１６は、源９３からの電力を整合ネットワーク１０３に供給するようにスイッチ１０５を作動させるコントローラ２４に応答して、源力源９１、９２、および９３によって駆動される。これらの条件下において、源９１、９２、および９３、ならびに整合ネットワーク１０１、１０２、および１０３は、電力を電極３６に直接供給しない。源９３からの電力が、ネットワーク１０３を除いて整合ネットワーク１０４に供給されるようにスイッチ１０５を作動させるコントローラ２４に応答して、電極３６は、ネットワーク１０４を介して源９３からの電力によって駆動され、一方、源９１および９２は、それぞれ、ネットワーク１０１および１０２ならびにコンバイナ１１８を介して電極１６を駆動する。
【００４５】
整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、それぞれ、源９１、９２、９３、および９３の周波数においてリード１０６、１０７、１０８、および１０９に電力を供給する。以上に基づいて、源９１、９２、および９３の周波数におけるリード１０６、１０７、および１０８のそれぞれに対する電力は、第１シナリオでは電極１６のみに供給される。代替として、第２シナリオでは、リード１０６および１０７に対する電力は、電極１６に供給され、リード１０９に対する電力は、電極３６に供給される。
【００４６】
コントローラ２４は、メモリ（図示せず）に記憶されている信号に応答する。記憶されている信号は、開ループ方式において整合ネットワーク１０１、１０２、および１０３の可変シャントキャパシタを制御するために、ワークピース１８の望ましい特性に依拠する。
【００４７】
特定の整合ネットワークを駆動するエネルギーと同じ周波数にはないエネルギーの２６ＤＢ電力減衰を達成するために、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４のそれぞれは、可変シャントキャパシタ、固定直列キャパシタ、および固定インダクタを含む。整合ネットワーク１０１は、固定直列キャパシタ１２２と固定インダクタ１２６との間に接続される可変シャントキャパシタ１２４を含む。整合ネットワーク１０２は、可変シャントキャパシタ１２８と固定直接インダクタ１３２との間に接続される固定直列キャパシタ１３０を含む。整合ネットワーク１０３は、可変シャントキャパシタ１３４、固定直列キャパシタ１３６、および直列インダクタ１３８によって図２に示される分散インダクタンスの形態にある固定既知量の直列インダクタンスを含む。整合ネットワーク１０４は、可変シャントキャパシタ１３５、固定直列キャパシタ１３７、および直列インダクタ１３９によって図２において示される分散インダクタンスの形態にある固定既知量の直列インダクタンスを含む。
【００４８】
コントローラ２４は、可変シャントキャパシタ１２４、１２８、および１３４の値を制御するために、記憶されているレシピ決定信号に応答する。ＤＣモータ（図示せず）が、通常、キャパシタ１２４、１２８、１３４、および１３５の値を変化させるために使用される、または、可変キャパシタのそれぞれが、スイッチによって回路において接続される多くの固定値を有することができることを理解されたい。コントローラ２４は、源９１、９２、９３のインピーダンス整合を達成するのを補助するために、キャパシタ１２４、１２８、１３４、および１３５の値をそれぞれ変化させる。
【００４９】
キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７の通常値は、それぞれ、６００ピコファラド、１１０ピコファラド、および４０ピコファラド、ならびに１００ピコファラドである。固定インダクタ１２６の通常値は、１５〜２０マイクロヘンリーの範囲にあり、一方、インダクタ１３２の通常値は、５０〜１００ナノヘンリーの範囲にあり、インダクタ１３８および１３９によって示されるように、整合ネットワーク１０３および１０４のそれぞれの通常の分散インダクタンスは、５０ナノヘンリーより小さい。インダクタ１２６および１３２を可変インダクタとしないと必要な整合効果を達成することができない場合、インダクタ１２６および１３２は可変インダクタとすることができることを理解されたい。可変シャントキャパシタ１２４の通常値は、３００〜６００ピコファラドの範囲にあり、可変シャントキャパシタ１２８の通常値は、５０〜１０００ピコファラドの範囲にあり、可変シャントキャパシタ１３４の通常値は、２０〜３３０ピコファラドの範囲にあり、可変シャントキャパシタ１３５の通常値は、２０〜３００ピコファラドの範囲にある。整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４の構成要素の以上の値により、整合ネットワークは、特定の整合ネットワークを駆動する源に望ましくない周波数が後方結合されるのを防止するために、望ましい電力減衰を提供することが可能になる。さらに、以上の値により、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４のそれぞれは、源９１、９２、および９３の周波数にそれぞれほぼ同調される（すなわち、共振する）ことが可能になる。したがって、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、それぞれ、源９１、９２、９３、および９３の周波数について低いインピーダンスを有する。しかし、整合ネットワーク１０１は、源９２および９３の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を挿入し、整合ネットワーク１０２は、源９１および９３の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を挿入し、整合ネットワーク１０３および１０４のそれぞれは、源９１および９２の周波数について少なくとも２６ＤＢの電力減衰を挿入する。
【００５０】
低周波数源９１の比較的高い電力が源９２および９３の出力端子に後方結合されるのを防止するために、シャントインダクタ１４０および１４２が、それぞれ源９２および９３の出力端子の両端に接続される。インダクタ１４０および１４２は、源９２および９３の周波数に対して高いインピーダンスを有するが、源９１の周波数に対して低いインピーダンスを有する。したがって、整合ネットワーク１０２、１０３、および１０４を経て源９２、９３、および９３に向かって結合することが可能である源９１からのあらゆる電力が、シャントインダクタ１４０および１４２によってこれらの源に到達するのが防止される。シャントインダクタ１４０および１４２は、源９２および９３の周波数において高いインピーダンスを有するので、源９２および９３からの電力は、事実上、それぞれインダクタ１４０および１４２を経てグランドに結合されない。
【００５１】
底部電極１６は、グランドに対して大きな寄生キャパシタンス、すなわち分散キャパシタンスを有する。源９１と電極１６のインピーダンスとの間のインピーダンス整合を提供するのを補助するために、直列共振回路１４４が、リード１０４とグランドとの間に接続される。回路１４４は、直列接続されたインダクタ１４６とキャパシタ１４８を含む。回路１４４は、約５ＭＨｚの共振周波数、すなわち、源９１の周波数より約１オクターブ高く、源９２の周波数より約２オクターブ半低い共振周波数を有する。インダクタ１４６は、比較的高いＱを有し、直列共振回路１４４は、比較的狭い帯域幅を有し、源９１または源９２からグランドに著しい電力を分路しない。
【００５２】
図２の回路の全体的な作用は、電極１６または電極１６および３６を駆動する源９１、９２、および９３について望ましい低いインピーダンスを提供し、一方、源９１、９２、および９３に対する損傷を防止し、かつ望ましいインピーダンス整合を達成するために、十分な減衰を導入することである。
【００５３】
ここで、電極１６および３６を駆動するための回路のブロック図である図面の図３を参照する。源９１、９２、および９３は、それぞれ、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、および６０ＭＨｚの固定周波数を有し、インピーダンス整合が、固定キャパシタ１２２、１３０、および１３６を可変キャパシタに変更することによって達成される。図３の回路は、センサ１１１、１１２、および１１３を含み、それぞれ、源９１、９２、および９３の出力端子に直接接続される。センサ１１１、１１２、および１１３は、それぞれ、源９１、９２、および９３に反映される電圧および電流の大きさ（特定の源を直接駆動する特定の源の周波数における）、ならびに反映された電圧と電流との間の位相角度を検出する。コントローラ２４は、望ましいインピーダンス整合を達成するために、可変直列キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７の値を制御するように、ディテクター１１１、１１２、および１１３からの信号に応答する。望ましいインピーダンス整合を達成するために、キャパシタ１２２は、通常、５０〜１０００ピコファラドの範囲の値を有し、キャパシタ１３０は、通常、５０〜１０００ピコファラドの範囲の値を有し、キャパシタ１３６および１３７のそれぞれは、通常、２０〜３３０ピコファラドの範囲の値を有する。モータ（図示せず）が、キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７の値を変化させるために、コントローラ２４からの信号に応答する。キャパシタ１２２、１３０、１３６、および１３７について述べられた値の範囲により、インピーダンス整合を達成するのが可能になる。さらに、整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、それぞれ、源９１、９２、９３、および９３の周波数にほぼ等しい共振周波数を有する。整合ネットワーク１０１、１０２、１０３、および１０４は、整合ネットワークを直接駆動しない周波数について望ましい減衰をも提供する。
【００５４】
ここで、ルーバー４４を含む真空プラズマ加工室１０において電極１６、３４、３６、および４２間の電場線を制御するための回路の概略図である図面の図４を参照する。図４の回路は、図２または図３の源によって駆動される。図４に概略的に示されるように、電極１６および３６は、中央電極であり、電極１６は、ワークピースを所持するように配置される。電極１６および３６は、互いに同軸状であり、室１０において中央に配置され、一方、電極３４は、リングとして形成され、電極１６の周囲を囲み、電極１６から間隔をおいて配置される。電極１６および３４の上面は、同一平面上にある。電極３６は、電極１６の直径より約３分の１大きい直径を有し、リング電極４２によって囲まれ、リング電極４２から間隔をおいて配置される。電極３４および４２は接地される。電極３６に関連付けられた大きな寄生キャパシタンスのために、特に源９２の周波数について、電極３６を接地するのは難しい。電極１６に関連付けられた大きな寄生キャパシタンスのために、源９３の周波数について電極１６を接地するのは難しい。整合ネットワーク１０４を駆動するためにスイッチ１０５によって源９３が接続される直接的な結果として、源９３が電極３６を駆動するとき、源９３の周波数について電極１６を接地することがしばしば望ましい。
【００５５】
接地回路７２は、ＤＣバイアスディテクター７０によってコントローラ２４に結合された、電極１６のＤＣバイアス電圧に応答する。接地回路７２は、電極１６、３４、３６、および４２間の電場を６０ＭＨｚにおいて制御するために、電極１６のＤＣバイアス電圧によって制御される可変インピーダンスを含む。具体的には、回路７２は、約６０ＭＨｚを中心とする可変共振周波数を有する直列共振回路を有する。直列共振回路は、電極１６とグランドとの間に接続される。
【００５６】
接地回路７３は、ＤＣバイアス電圧７１によってコントローラ２４に結合された、電極３６のＤＣバイアス電圧に応答する。接地回路７３は、電極３６、３４、１６、および４２の間の電場を２７ＭＨｚにおいて制御するために、電極１６のＤＣバイアス電圧によって制御される可変インピーダンスを含む。具体的には、回路７３は、約２７ＭＨｚを中心とする可変共振周波数を有する直列共振回路を有する。直列共振回路は、電極３６とグランドとの間に接続される。
【００５７】
ＤＣバイアスディテクター７０は、通常は１０メガオームおよび１０キロオームの値をそれぞれ有する抵抗１６２および１６４を含めて、抵抗電圧分割器１６０を含む。抵抗１６２と１６４との間のタップ１６６が、キャパシタ１６８によってグランドに接続され、キャパシタ１６８は、タップ１６６における電圧が実質的なＡＣ成分を含まず、領域８における閉込めプラズマの励起に応答して電極１６において発生されたＤＣバイアス電圧の精確な指示であるように、通常、約１マイクロファラドの値を有する。タップ１６６におけるＤＣ電圧は、コントローラ２４に結合される。
【００５８】
接地回路７２は、電極１６とグランドとの間に接続されたシャント回路１７０を含む。シャント回路１７０は、受動素子からなり、すべて互いに直列に接続されている固定インダクタ１７２、固定キャパシタ１７４、および可変キャパシタ１７６を含む。インダクタ１７２ならびにキャパシタ１７４および１７６の値は、回路１７０が源９１および９２の２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数について比較的固定されたインピーダンスを有するが、源９３の６０ＭＨｚの周波数の周波数について可変インピーダンスを有するようなものである。通常、キャパシタ１７４は、約１００ピコファラドの値を有し、一方、キャパシタ１７６は、タップ１６６におけるＤＣバイアス電圧およびＤＣバイアス電圧の設定点値に応じて、２０〜４００ピコファラドの範囲の値を有する。コントローラ２４は、ＤＣバイアス電圧の設定点値を達成することを可能にするために、キャパシタ１７６の値を変化させるようにタップ１６６における電圧に応答する。コントローラ２４は、キャパシタ１７６の値を変化させるために、モータ（図示せず）を駆動する。
【００５９】
ＤＣバイアス電圧の設定点値は、電極１６、３４、３６、および４２間の電場線についての望ましい関係によって決定される。６０ＭＨｚにおける電場線が主に電極１６と３６との間にあることが望ましい場合、ＤＣバイアス設定点は、回路１７０が６０ＭＨｚに等しい共振周波数を有する直列共振回路であるようなものである。非常に低いインピーダンスが、電極１６とグランドとの間に存在し、６０ＭＨｚにおける電流のかなりのパーセンテージが、電極３６から電極１６に流れ、次いで回路１７０を経てグランドに流れ、強い６０ＭＨｚの電場線が、電極３６と１６との間に存在する。これらの条件下において、比較的弱い６０ＭＨｚの電場線が、電極１６と４２との間、および電極１６と３４との間に存在し、いくらかより強い６０ＭＨｚの電場線が、電極３６と３４との間に存在する。しかし、電極３６と４２との間の６０ＭＨｚの電場線が、電極３６と１６との間の電場線より強いことが望ましい場合、ＤＣバイアス電圧の設定点は、回路１７０が源９３の６０ＭＨｚの周波数に共振するとき、回路１７０のインピーダンスと比較して、６０ＭＨｚにおける回路１７０のインピーダンスが相対的に高くなるように、キャパシタ１７６が変化される値にある。キャパシタ１７６の値により、回路１７０が源９３の６０ＭＨｚの出力に対して高いインピーダンスを有するようにキャパシタ１７６が駆動されるのに応答して、電極３６と電極３４との間の電場線と同様であるが、電極３６と１６との間の電場線は比較的弱く、一方、電極３６と電極３４との間の電場線は比較的強い。
【００６０】
ＤＣバイアスディテクター７１は、通常は１０メガオームおよび１０キロオームの値をそれぞれ有する抵抗１６３および１６５を含めて、抵抗電圧分割器１６１を含む。抵抗１６３と１６５との間のタップ１６７が、キャパシタ１６９によってグランドに接続され、キャパシタ１６９は、通常、タップ１６７における電圧が実質的なＡＣ成分を含まず、領域８の閉込めプラズマの励起に応答して電極３６において発生されたＤＣバイアス電圧の精確な指示であるように、約１マイクロファラドの値を有する。タップ１６７におけるＤＣ電圧は、コントローラ２４に結合される。
【００６１】
接地回路７３は、電極３６とグランドとの間に接続されたシャント回路１７１を含む。シャント回路１７１は、受動素子からなり、すべて互いに直列に接続されている固定インダクタ１７３、固定キャパシタ１７５、および可変キャパシタ１７７を含む。インダクタ１７３、ならびにキャパシタ１７５および１７７の値は、回路１７１が、源９１および９３の２ＭＨｚおよび６０ＭＨｚについて比較的固定されたインピーダンスを有するが、源９２の２７ＭＨｚの周波数について可変インピーダンスを有するようなものである。通常、キャパシタ１７５は、約１２０ピコファラドの値を有し、一方、キャパシタ１７７は、タップ１６７におけるＤＣバイアス電圧およびそのＤＣバイアス電圧の設定点値に応じて、５０〜１０００ピコファラドの範囲の値を有する。コントローラ２４は、ＤＣバイアス電圧の設定点を達成することを可能にするために、キャパシタ１７７の値を変化させるようにタップ１６７における電圧に応答する。コントローラ２４は、キャパシタ１６７の値を変化させるために、モータ（図示せず）を駆動する。
【００６２】
ＤＣバイアス電圧の設定点値は、電極３６、３４、１６、および４２間の電場線についての望ましい関係によって決定される。２７ＭＨｚにおける電場線が、電極３６と１６との間に主にあることが望ましい場合、ＤＣバイアス設定点は、回路１７１が２７ＭＨｚに等しい共振周波数を有する直列共振回路であるようなものである。非常に低いインピーダンスが、電極３６とグランドとの間に存在し、２７ＭＨｚにおける電流のかなりのパーセンテージが、電極１６から電極３６に流れ、次いで回路１７１を経てグランドに流れ、強い２７ＭＨｚの電場線が、電極１６と３６との間に存在する。これらの条件下において、比較的弱い２７ＭＨｚの電場線が、電極３６と４２との間、および電極３６と３４との間に存在し、いくらかより強い２７ＭＨｚの電場線が、電極１６と３４との間に存在する。しかし、電極１６と４２の間の２７ＭＨｚの電場線が電極１６と３６との間の電場線より強いことが望ましい場合、ＤＣバイアス電圧の設定点は、回路１７１が源９２の２７ＭＨｚの周波数に共振するとき、回路１７１のインピーダンスと比較して、２７ＭＨｚにおける回路１７１のインピーダンスが相対的に高くなるように、キャパシタ１７７が変化される値にある。キャパシタ１７７の値により、回路１７１が源９２の２７ＭＨｚの出力に対して高いインピーダンスを有するように、キャパシタ１７７が駆動されるのに応答して、電極１６と３４との間の電場線と同様であるが、電極１６と３６との間の電場線は比較的弱く、一方、電極１６と３４との間の電場線は、比較的強い。
【００６３】
電極３６に入る２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚのエネルギーをデカップリングし、一方、源９２の６０ＭＨｚの出力が電極３６に結合されるように、スイッチおよびコンバイナ回路１１８が作動されるのをさらに補助するために、フィルタ６６が、継電器６８によって電極３６と分路して接続される。図４に示されるように、フィルタ６６は、高周波数源９３の出力がリード６０を介して電極３６に結合されるように、回路１１８のスイッチを作動するのと同時にコントローラ２４が作動させる電極３６に接続されるインダクタ１８０を備える。インダクタ１８０は、６０ＭＨｚエネルギーがグランドに結合されるのを防止するために、源９３の６０ＭＨｚ周波数において十分に高い値および大きなインピーダンスを有する。しかし、インダクタ１８０の値は、電極３６に入る２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚのエネルギーが回路１１８に後方結合されるのを防止するために、源９１および９２の２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数に対して比較的低いインピーダンスを呈示するようなものである。
【００６４】
本発明の特定の実施形態が記述し図示したが、添付の請求項において画定される本発明の真の精神および範囲から逸脱せずに具体的に図示および記述された実施形態の詳細について変更を行うことが可能であることが明らかであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空プラズマプロセッサであって、
室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含み、第１電極アセンブリが第１電極を含み、第２電極アセンブリが互いに間隔をおいて位置する第２電極および第３電極を含み、第１および第２電極アセンブリの一方が上部電極アセンブリで他方が底部電極アセンブリである、ワークピースを加工するための真空プラズマ室と、
第１、第２および第３電極の少なくとも１つに接続され、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有するＡＣ電源構成と、
ＤＣバイアス電圧用のディテクターと、
プラズマ励起の第１電場および第２電場を制御するためにディテクターに応答するように接続された回路とを備え、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数における第１および第２電場が第１電極と第２および第３電極との間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して第１、第２および第３電極の少なくとも１つに発生するように構成され、
回路が、第１、第２および第３電極の１つに接続された可変インピーダンスを含み、可変インピーダンスが、ＤＣバイアス電圧に応答して制御される値を有するように構成されている。
【請求項２】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の第１周波数における第１電場が第１電極と第２および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）ＡＣ電源構成の第２周波数における第２電場が第２電極と第３電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第１および第２電場に作用するように構成されている。
【請求項３】
請求項２の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれている。
【請求項４】
請求項３の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にある。
【請求項５】
請求項４の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１、第２および第３電極が同軸状であり円形の周囲を有している。
【請求項６】
請求項２の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
第４電極が、第１、第２および第３電極と同軸状であり円形の周囲を有し第１電極とほぼ同一平面上にあり、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第３周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項７】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第１電極のＤＣバイアス電圧に応答して第１電場に作用するように構成されている。
【請求項８】
請求項７の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧に応答して第２電場に作用するように構成されている。
【請求項９】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧に応答して第２電場に作用するように構成されている。
【請求項１０】
請求項２の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第１電極のＤＣバイアス電圧に応答して第１電場に作用するように構成されている。
【請求項１１】
請求項１０の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧に応答して第２電場に作用するように構成されている。
【請求項１２】
請求項１０の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
第４電極が、第１、第２および第３電極と同軸状であり円形の周囲を有し第１電極とほぼ同一平面上にあり、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第３周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項１３】
請求項２の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧に応答して第２電場に作用するように構成されている。
【請求項１４】
請求項１３の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
第４電極が、第１、第２および第３電極と同軸状であり円形の周囲を有し第１電極とほぼ同一平面上にあり、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第３周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項１５】
請求項２に記載の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第３周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項１６】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、第１、第２および第３電極の１つと基準電位との間に接続されている。
【請求項１７】
請求項１６の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、直列同調回路のリアクタンスである。
【請求項１８】
請求項１７の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、受動素子からなる分枝に含まれている。
【請求項１９】
請求項１８の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが接続される第１、第２および第３電極の１つが第２電極である。
【請求項２０】
請求項１９の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれ、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にある。
【請求項２１】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれ、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にあり、
可変インピーダンスが、第２電極と基準電位との間に接続されている。
【請求項２２】
請求項２１の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、直列同調回路のリアクタンスである。
【請求項２３】
請求項２２の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、受動素子からなる分枝に含まれている。
【請求項２４】
真空プラズマプロセッサであって、
室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含み、第１電極アセンブリが第１電極を含み、第２電極アセンブリが互いに間隔をおいて位置する第２電極および第３電極を含み、第１および第２電極アセンブリの一方が上部電極アセンブリで他方が底部電極アセンブリである、ワークピースを加工するための真空プラズマ室と、
第１、第２および第３電極の少なくとも１つに接続され、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有するＡＣ電源構成と、
ＤＣバイアス電圧用のディテクターと、
プラズマ励起の第１電場および第２電場を制御するための回路とを備え、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数における第１および第２電場が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して第１、第２および第３電極の少なくとも１つ発生するように構成され、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数における第１電場が第１電極と第２および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）ＡＣ電源構成の周波数における第２電場が第２電極と第３電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１および第２電場の少なくとも一方に作用するように構成され、
回路が、第１、第２および第３電極の１つに接続された可変インピーダンスを含み、可変インピーダンスが、ＤＣバイアス電圧の指示に基づき制御される値を有するように構成されている。
【請求項２５】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第２電場に作用するように構成されている。
【請求項２６】
請求項２５の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場に作用するように構成されている。
【請求項２７】
請求項２６の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが第４電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第３電場に作用するように構成されている。
【請求項２８】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場に作用するように構成されている。
【請求項２９】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが第４電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第３電場に作用するように構成されている。
【請求項３０】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、第１、第２および第３電極の１つと基準電位との間に接続されている。
【請求項３１】
請求項３０の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、直列同調回路のリアクタンスである。
【請求項３２】
請求項３１の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、受動素子からなる分枝に含まれている。
【請求項３３】
請求項３２の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが接続される第１、第２および第３電極の１つが第２電極である。
【請求項３４】
請求項３３の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれ、
第２および第３電極が同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極とは異なる平面にある。
【請求項３５】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが第２電極に接続され、
第２電極が第３電極によって囲まれ、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にあり、
可変インピーダンスが、第２電極と基準電位との間に接続されている。
【請求項３６】
真空プラズマプロセッサであって、
室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含み、第１電極アセンブリが第１電極を含み、第２電極アセンブリが第２電極を含み、第１および第２電極アセンブリの一方が上部電極アセンブリで他方が底部電極アセンブリである、ワークピースを加工するための真空プラズマ室と、
第１および第２電極の少なくとも１つに接続され、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有する複数周波数のＡＣ電源構成と、
ＤＣバイアス電圧用のディテクターと、
ＤＣバイアス電圧の指示に基づくプラズマ励起の電場に作用するための回路とを備え、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の複数周波数における電場が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して第１および第２電極に発生するように構成され、
ＡＣ電源構成の第１周波数における第１電場が第１電極と第２電極との間に延び、第２周波数における第２電場が第２電極と第１電極との間に延びるように、ＡＣ電源構成ならびに第１および第２電極が第１および第２周波数がそれぞれＡＣ電源構成から第１および第２電極に結合するように構成され、
回路が、第１電極と基準電位との間に接続された第１回路と、第２電極と基準電位との間に接続された第２回路とを含み、
第１回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧を表す信号に応答して第２電場に作用するための第１可変インピーダンスを含み、
第２回路が、第１電極のＤＣバイアス電圧を表す信号に応答して第１電場に作用するための第２可変インピーダンスを含む。
【請求項３７】
請求項３６の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ディテクターが導出するＤＣバイアス電圧を表す信号に応答するように接続されている。
【請求項３８】
請求項３７の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ＡＣ電源構成の複数周波数の少なくともいくつかに関連付けられた電場に作用するように構成されている。
【請求項３９】
請求項３６の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２アセンブリが第３電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）第１電場が第１電極と第２および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）第２電場が第２電極と第３電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧を表す信号に応答して第１電場および第２電場に作用するように構成されている。
【請求項４０】
請求項３９の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれている。
【請求項４１】
請求項４０の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にある。
【請求項４２】
請求項４１の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１、第２および第３電極が同軸状であり円形の周囲を有している。
【請求項４３】
請求項４２の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
第４電極が、第１、第２および第３電極と同軸状であり円形の周囲を有し第１電極とほぼ同一平面上にあり、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第１周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、第２のＤＣバイアス電圧を表す信号に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項４４】
真空プラズマプロセッサであって、
室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含み、第１電極アセンブリが第１電極を含み、第２電極アセンブリが第２電極を含み、第１および第２電極アセンブリの一方が上部電極アセンブリで他方が底部電極アセンブリである、ワークピースを加工するための真空プラズマ室と、
第１および第２電極の少なくとも１つに接続され、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有する複数周波数のＡＣ電源構成と、
ＤＣバイアス電圧用のディテクターと、
ＤＣバイアス電圧の指示に基づくプラズマ励起の電場に作用するための回路とを備え、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の複数周波数における電場が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して第１および第２電極に発生するように構成され、
ＡＣ電源構成の第１周波数における第１電場が第１電極と第２電極との間に延び、第２周波数における第２電場が第２電極と第１電極との間に延びるように、ＡＣ電源構成ならびに第１および第２電極が第１および第２周波数がそれぞれＡＣ電源構成から第１および第２電極に結合するように構成され、
回路が、第１電極と基準電位との間に接続された第１回路と、第２電極と基準電位との間に接続された第２回路とを含み、
第１回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧の指示に基づく第２電場に作用するための第１可変インピーダンスを含み、
第２回路が、第１電極のＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場に作用するための第２可変インピーダンスを含む。
【請求項４５】
請求項４４の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２アセンブリが第３電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）第１電場が第１電極と第２および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）第２電場が第２電極と第３電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場および第２電場に作用するように構成されている。
【請求項４６】
請求項４５の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１アセンブリが第４電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第１周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、第２のＤＣバイアス電圧の指示に基づく第３電場に作用するように構成されている。
【請求項１】
真空プラズマプロセッサであって、
室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含み、第１電極アセンブリが第１電極を含み、第２電極アセンブリが互いに間隔をおいて位置する第２電極および第３電極を含み、第１および第２電極アセンブリの一方が上部電極アセンブリで他方が底部電極アセンブリである、ワークピースを加工するための真空プラズマ室と、
第１、第２および第３電極の少なくとも１つに接続され、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有するＡＣ電源構成と、
ＤＣバイアス電圧用のディテクターと、
プラズマ励起の第１電場および第２電場を制御するためにディテクターに応答するように接続された回路とを備え、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数における第１および第２電場が第１電極と第２および第３電極との間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して第１、第２および第３電極の少なくとも１つに発生するように構成され、
回路が、第１、第２および第３電極の１つに接続された可変インピーダンスを含み、可変インピーダンスが、ＤＣバイアス電圧に応答して制御される値を有するように構成されている。
【請求項２】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の第１周波数における第１電場が第１電極と第２および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）ＡＣ電源構成の第２周波数における第２電場が第２電極と第３電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第１および第２電場に作用するように構成されている。
【請求項３】
請求項２の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれている。
【請求項４】
請求項３の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にある。
【請求項５】
請求項４の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１、第２および第３電極が同軸状であり円形の周囲を有している。
【請求項６】
請求項２の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
第４電極が、第１、第２および第３電極と同軸状であり円形の周囲を有し第１電極とほぼ同一平面上にあり、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第３周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項７】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第１電極のＤＣバイアス電圧に応答して第１電場に作用するように構成されている。
【請求項８】
請求項７の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧に応答して第２電場に作用するように構成されている。
【請求項９】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧に応答して第２電場に作用するように構成されている。
【請求項１０】
請求項２の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第１電極のＤＣバイアス電圧に応答して第１電場に作用するように構成されている。
【請求項１１】
請求項１０の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧に応答して第２電場に作用するように構成されている。
【請求項１２】
請求項１０の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
第４電極が、第１、第２および第３電極と同軸状であり円形の周囲を有し第１電極とほぼ同一平面上にあり、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第３周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項１３】
請求項２の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧に応答して第２電場に作用するように構成されている。
【請求項１４】
請求項１３の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
第４電極が、第１、第２および第３電極と同軸状であり円形の周囲を有し第１電極とほぼ同一平面上にあり、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第３周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項１５】
請求項２に記載の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第３周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項１６】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、第１、第２および第３電極の１つと基準電位との間に接続されている。
【請求項１７】
請求項１６の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、直列同調回路のリアクタンスである。
【請求項１８】
請求項１７の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、受動素子からなる分枝に含まれている。
【請求項１９】
請求項１８の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが接続される第１、第２および第３電極の１つが第２電極である。
【請求項２０】
請求項１９の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれ、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にある。
【請求項２１】
請求項１の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれ、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にあり、
可変インピーダンスが、第２電極と基準電位との間に接続されている。
【請求項２２】
請求項２１の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、直列同調回路のリアクタンスである。
【請求項２３】
請求項２２の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、受動素子からなる分枝に含まれている。
【請求項２４】
真空プラズマプロセッサであって、
室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含み、第１電極アセンブリが第１電極を含み、第２電極アセンブリが互いに間隔をおいて位置する第２電極および第３電極を含み、第１および第２電極アセンブリの一方が上部電極アセンブリで他方が底部電極アセンブリである、ワークピースを加工するための真空プラズマ室と、
第１、第２および第３電極の少なくとも１つに接続され、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有するＡＣ電源構成と、
ＤＣバイアス電圧用のディテクターと、
プラズマ励起の第１電場および第２電場を制御するための回路とを備え、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数における第１および第２電場が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して第１、第２および第３電極の少なくとも１つ発生するように構成され、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の周波数における第１電場が第１電極と第２および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）ＡＣ電源構成の周波数における第２電場が第２電極と第３電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１および第２電場の少なくとも一方に作用するように構成され、
回路が、第１、第２および第３電極の１つに接続された可変インピーダンスを含み、可変インピーダンスが、ＤＣバイアス電圧の指示に基づき制御される値を有するように構成されている。
【請求項２５】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第２電場に作用するように構成されている。
【請求項２６】
請求項２５の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場に作用するように構成されている。
【請求項２７】
請求項２６の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが第４電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第３電場に作用するように構成されている。
【請求項２８】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場に作用するように構成されている。
【請求項２９】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが第４電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第３電場に作用するように構成されている。
【請求項３０】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、第１、第２および第３電極の１つと基準電位との間に接続されている。
【請求項３１】
請求項３０の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、直列同調回路のリアクタンスである。
【請求項３２】
請求項３１の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが、受動素子からなる分枝に含まれている。
【請求項３３】
請求項３２の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが接続される第１、第２および第３電極の１つが第２電極である。
【請求項３４】
請求項３３の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれ、
第２および第３電極が同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極とは異なる平面にある。
【請求項３５】
請求項２４の真空プラズマプロセッサにおいて、
可変インピーダンスが第２電極に接続され、
第２電極が第３電極によって囲まれ、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にあり、
可変インピーダンスが、第２電極と基準電位との間に接続されている。
【請求項３６】
真空プラズマプロセッサであって、
室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含み、第１電極アセンブリが第１電極を含み、第２電極アセンブリが第２電極を含み、第１および第２電極アセンブリの一方が上部電極アセンブリで他方が底部電極アセンブリである、ワークピースを加工するための真空プラズマ室と、
第１および第２電極の少なくとも１つに接続され、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有する複数周波数のＡＣ電源構成と、
ＤＣバイアス電圧用のディテクターと、
ＤＣバイアス電圧の指示に基づくプラズマ励起の電場に作用するための回路とを備え、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の複数周波数における電場が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して第１および第２電極に発生するように構成され、
ＡＣ電源構成の第１周波数における第１電場が第１電極と第２電極との間に延び、第２周波数における第２電場が第２電極と第１電極との間に延びるように、ＡＣ電源構成ならびに第１および第２電極が第１および第２周波数がそれぞれＡＣ電源構成から第１および第２電極に結合するように構成され、
回路が、第１電極と基準電位との間に接続された第１回路と、第２電極と基準電位との間に接続された第２回路とを含み、
第１回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧を表す信号に応答して第２電場に作用するための第１可変インピーダンスを含み、
第２回路が、第１電極のＤＣバイアス電圧を表す信号に応答して第１電場に作用するための第２可変インピーダンスを含む。
【請求項３７】
請求項３６の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ディテクターが導出するＤＣバイアス電圧を表す信号に応答するように接続されている。
【請求項３８】
請求項３７の真空プラズマプロセッサにおいて、
回路が、ＡＣ電源構成の複数周波数の少なくともいくつかに関連付けられた電場に作用するように構成されている。
【請求項３９】
請求項３６の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２アセンブリが第３電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）第１電場が第１電極と第２および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）第２電場が第２電極と第３電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧を表す信号に応答して第１電場および第２電場に作用するように構成されている。
【請求項４０】
請求項３９の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２電極が第３電極によって囲まれている。
【請求項４１】
請求項４０の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２および第３電極がほぼ同一平面上にあり、第２および第３電極が第１電極が位置する平面とは異なる平面にある。
【請求項４２】
請求項４１の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１、第２および第３電極が同軸状であり円形の周囲を有している。
【請求項４３】
請求項４２の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１電極アセンブリが、第１電極を囲む第４電極を含み、
第４電極が、第１、第２および第３電極と同軸状であり円形の周囲を有し第１電極とほぼ同一平面上にあり、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第１周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、第２のＤＣバイアス電圧を表す信号に応答して第３電場に作用するように構成されている。
【請求項４４】
真空プラズマプロセッサであって、
室内のガスと電気的に結合されるように構成された第１電極アセンブリと、室内のガスと電気的に結合されるように構成された第２電極アセンブリとを含み、第１電極アセンブリが第１電極を含み、第２電極アセンブリが第２電極を含み、第１および第２電極アセンブリの一方が上部電極アセンブリで他方が底部電極アセンブリである、ワークピースを加工するための真空プラズマ室と、
第１および第２電極の少なくとも１つに接続され、室内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有する複数周波数のＡＣ電源構成と、
ＤＣバイアス電圧用のディテクターと、
ＤＣバイアス電圧の指示に基づくプラズマ励起の電場に作用するための回路とを備え、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）ＡＣ電源構成の複数周波数における電場が第１電極アセンブリと第２電極アセンブリとの間に存在し（ｂ）ＤＣバイアス電圧が室内のガスがプラズマに励起されるのに応答して第１および第２電極に発生するように構成され、
ＡＣ電源構成の第１周波数における第１電場が第１電極と第２電極との間に延び、第２周波数における第２電場が第２電極と第１電極との間に延びるように、ＡＣ電源構成ならびに第１および第２電極が第１および第２周波数がそれぞれＡＣ電源構成から第１および第２電極に結合するように構成され、
回路が、第１電極と基準電位との間に接続された第１回路と、第２電極と基準電位との間に接続された第２回路とを含み、
第１回路が、第２電極のＤＣバイアス電圧の指示に基づく第２電場に作用するための第１可変インピーダンスを含み、
第２回路が、第１電極のＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場に作用するための第２可変インピーダンスを含む。
【請求項４５】
請求項４４の真空プラズマプロセッサにおいて、
第２アセンブリが第３電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、（ａ）第１電場が第１電極と第２および第３電極の少なくとも一方との間に存在し（ｂ）第２電場が第２電極と第３電極との間に存在するように構成され、
回路が、ＤＣバイアス電圧の指示に基づく第１電場および第２電場に作用するように構成されている。
【請求項４６】
請求項４５の真空プラズマプロセッサにおいて、
第１アセンブリが第４電極を含み、
真空プラズマ室と第１および第２電極アセンブリが、ＡＣ電源構成の第１周波数における第３電場が第１電極と第４電極との間に存在するように構成され、
回路が、第２のＤＣバイアス電圧の指示に基づく第３電場に作用するように構成されている。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−５１２１２（Ｐ２０１３−５１２１２Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５８２６９（Ｐ２０１２−２５８２６９）
【出願日】平成２４年１１月２７日（２０１２．１１．２７）
【分割の表示】特願２００７−５１５２３８（Ｐ２００７−５１５２３８）の分割
【原出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【出願人】（５９２０１００８１）ラム リサーチ コーポレーション (467)
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２７日（２０１２．１１．２７）
【分割の表示】特願２００７−５１５２３８（Ｐ２００７−５１５２３８）の分割
【原出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【出願人】（５９２０１００８１）ラム リサーチ コーポレーション (467)
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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