特許 5749020 ＲＦ電力をプラズマチャンバに結合するための装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5749020

(24)【登録日】2015年5月22日

(45)【発行日】2015年7月15日

(54)【発明の名称】ＲＦ電力をプラズマチャンバに結合するための装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20150625BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 M

   H05H1/46 R

【請求項の数】21

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2010-545239(P2010-545239)

(86)(22)【出願日】2009年1月31日

(65)【公表番号】特表2011-512007(P2011-512007A)

(43)【公表日】2011年4月14日

(86)【国際出願番号】US2009032776

(87)【国際公開番号】WO2010044895

(87)【国際公開日】20100422

【審査請求日】2012年1月30日

(31)【優先権主張番号】61/025,111

(32)【優先日】2008年1月31日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100109726

【弁理士】

【氏名又は名称】園田 吉隆

(74)【代理人】

【識別番号】100101199

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義教

(72)【発明者】

【氏名】ホワイト， ジョン， エム．

(72)【発明者】

【氏名】スティムソン， ブラッドリー， オー．

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２２０３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７４０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８４２７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００ −１６／５６

Ｃ２３Ｆ １／００ − ４／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０５Ｈ １／００ − １／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＲＦ電力をプラズマチャンバに結合するための装置であって、
複数のＲＦ接続点を備える電極を備えたプラズマチャンバと、
第１のＲＦ電源を含む複数のＲＦ電源であって、各ＲＦ電源が、前記ＲＦ接続点の１つにそれぞれ接続された出力端を有する、複数のＲＦ電源と、
ＲＦ発振器と、
複数の位相シフタと、を備え、
各位相シフタが、前記ＲＦ発振器の出力端に接続された入力端を有し、
各ＲＦ電源は、各ＲＦ電源がその同期入力端で受領した信号に周波数および位相が同期された各ＲＦ電力信号をその出力端に生成するような同期入力端を有し、
前記第１のＲＦ電源以外の各ＲＦ電源の前記同期入力端が、前記位相シフタの出力端の１つにそれぞれ接続され、
前記第１のＲＦ電源の前記同期入力端が、前記ＲＦ発振器の前記出力端に接続され、
前記第１のＲＦ電源が、その出力端に第１のＲＦ電力信号を生成し、
前記第１のＲＦ電源以外の各ＲＦ電源が、そのそれぞれの出力端に、前記第１のＲＦ電力信号と同じ周波数、および前記第１のＲＦ電力信号に対して相対的な、異なる非ゼロ位相オフセットを有するそれぞれのＲＦ電力信号を生成する、装置。

【請求項2】

ＲＦ電力をプラズマチャンバに結合するための装置であって、
第１、第２、第３、第４のＲＦ接続点を備える電極を備えたプラズマチャンバと、
第１、第２、第３、第４のＲＦ電源と、当該ＲＦ電源のそれぞれは出力端を含み、そのそれぞれの出力端に、第１、第２、第３、第４のＲＦ電力信号を生成し、
ＲＦ発振器と、
複数の位相シフタと、を備え、
各位相シフタが、前記ＲＦ発振器の出力端に接続された入力端を有し、
各ＲＦ電源は、各ＲＦ電源がその同期入力端で受領した信号に周波数および位相が同期された前記各ＲＦ電力信号をその出力端に生成するような同期入力端を有し、
前記第１のＲＦ電源以外の各ＲＦ電源の前記同期入力端が、前記位相シフタの出力端の１つにそれぞれ接続され、
前記第１のＲＦ電源の前記同期入力端が、前記ＲＦ発振器の前記出力端に接続され、
各ＲＦ電源が、それぞれの前記ＲＦ接続点に、それぞれのＲＦ電力信号を供給するために接続される、それぞれの出力端を有し、
当該それぞれの第２、第３、第４のＲＦ電力信号は、前記第１のＲＦ電力信号と同じ周波数、および前記第１のＲＦ電力信号に対して相対的な、異なる非ゼロ位相オフセットを有する、装置。

【請求項3】

ＲＦ電力をプラズマチャンバに結合するための装置であって、
複数のＲＦ接続点を備える電極を備えたプラズマチャンバと、
第１のＲＦ電源を含む複数のＲＦ電源であって、各ＲＦ電源が、前記ＲＦ接続点の１つにそれぞれ接続された出力端を有する、複数のＲＦ電源と、
ＲＦ発振器と、
複数の位相シフタと、を備え、
各位相シフタが、前記ＲＦ発振器の出力端に接続された入力端を有し、
各ＲＦ電源は、各ＲＦ電源がその同期入力端で受領した信号に周波数および位相が同期された各ＲＦ電力信号をその出力端に生成するような同期入力端を有し、
前記第１のＲＦ電源以外の各ＲＦ電源の前記同期入力端が、前記位相シフタの出力端の１つにそれぞれ接続され、
前記第１のＲＦ電源の前記同期入力端が、前記ＲＦ発振器の前記出力端に接続され、
前記第１のＲＦ電源が、その出力端に第１のＲＦ電力信号を生成し、
前記第１のＲＦ電源以外の各ＲＦ電源が、そのそれぞれの出力端に、前記第１のＲＦ電力信号と同じ周波数、および前記第１のＲＦ電力信号に対して相対的な、調整可能な位相オフセットを有するそれぞれのＲＦ電力信号を生成する、装置。

【請求項4】

前記ＲＦ接続点が、前記電極の２次元表面上に配置される、請求項１ないし３の何れか一項に記載の装置。

【請求項5】

前記ＲＦ接続点が、前記電極の矩形表面上に配置される、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記ＲＦ接続点のそれぞれが、前記電極にそれぞれ対応する隅部の付近に位置する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

前記ＲＦ接続点のそれぞれが、前記電極にそれぞれ対応する隅部に位置する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記ＲＦ接続点のそれぞれが、前記電極の矩形表面の４つの隅部の付近に位置する、請求項５に記載の装置。

【請求項9】

前記ＲＦ接続点のそれぞれが、前記電極の矩形表面の４つの隅部に位置する、請求項５に記載の装置。

【請求項10】

前記非ゼロ位相オフセットのそれぞれが経時変化する、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項11】

前記ＲＦ発振器の前記出力端と前記第１のＲＦ電源の前記同期入力端との間に接続された位相シフタをさらに備える、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

前記電極が、マニホルド後壁と、シャワーヘッドと、前記シャワーヘッドを前記マニホルド後壁に接続するサスペンションとを備えるガス入口マニホルドであり、
前記ＲＦ接続点が、前記マニホルド後壁上にある、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の装置。

【請求項13】

複数のインピーダンス整合回路網をさらに備え、
各インピーダンス整合回路網が、前記ＲＦ電源の１つにそれぞれ対応するＲＦ電源の前記出力端と、前記ＲＦ接続点の１つにそれぞれ接続される、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項14】

ＲＦ電力をプラズマチャンバに結合するための装置であって、
複数のＲＦ接続点を備える電極を備えたプラズマチャンバと、
第１のＲＦ電源を含む複数のＲＦ電源と、を備え、
各ＲＦ電源が、それぞれの前記ＲＦ接続点に、それぞれのＲＦ電力信号を供給するために接続される、それぞれの出力端を有し、それぞれのＲＦ電力信号は同じ周波数を有し、
ＲＦ発振器と、
複数の位相シフタと、をさらに備え、
各位相シフタが、前記ＲＦ発振器の出力端に接続された入力端を有し、
各ＲＦ電源は、各ＲＦ電源がその同期入力端で受領した信号に周波数および位相が同期された前記各ＲＦ電力信号をその出力端に生成するような同期入力端を有し、
前記第１のＲＦ電源以外の各ＲＦ電源の前記同期入力端が、前記位相シフタの出力端の１つにそれぞれ接続され、
前記第１のＲＦ電源の前記同期入力端が、前記ＲＦ発振器の前記出力端に接続される、装置。

【請求項15】

前記ＲＦ発振器の前記出力端と前記第１のＲＦ電源の前記同期入力端との間に接続された位相シフタをさらに備える、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

各位相シフタが異なる位相シフトを生成し、前記第１のＲＦ電源以外の各ＲＦ電源が、そのそれぞれの出力端に、第１のＲＦ電力信号と同じ周波数、および前記第１のＲＦ電力信号に対して相対的な、異なる非ゼロ位相オフセットを有する前記第１のＲＦ電源によって生成されたそれぞれのＲＦ電力信号を生成する、請求項１４または１５に記載の装置。

【請求項17】

前記非ゼロ位相オフセットのそれぞれが経時変化する、請求項１６に記載の装置。

【請求項18】

前記電極が、マニホルド後壁と、シャワーヘッドと、前記シャワーヘッドを前記マニホルド後壁に接続するサスペンションとを備えるガス入口マニホルドであり、
前記ＲＦ接続点が、前記マニホルド後壁上にある、請求項１４ないし１７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項19】

複数のインピーダンス整合回路網をさらに備え、
各インピーダンス整合回路網が、前記ＲＦ電源の１つにそれぞれ対応するＲＦ電源の前記出力端と、前記ＲＦ接続点の１つにそれぞれ対応するＲＦ接続点との間に接続される、請求項１４ないし１８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項20】

ＲＦ接続点の数およびＲＦ電源の数が、少なくとも４であり、
前記ＲＦ接続点が、前記電極の２次元表面上に配置される、請求項１４ないし１９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項21】

前記ＲＦ接続点が、前記電極の矩形表面上に配置される、請求項１４ないし２０のいずれか一項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は一般に、ＲＦ電力を、半導体、ディスプレイ、太陽電池、および固体発光デバイスなどの電子デバイスの製作に使用するプラズマチャンバの電極に結合することに関する。本発明は、より詳細には、チャンバ内で実施されるプラズマプロセスの均一性を、異なる位相オフセットを有するＲＦ電力を電極上の異なる点に結合することにより改善することに関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマチャンバは一般に、半導体、ディスプレイ、および太陽電池などの電子デバイスを製作するプロセスを実施するために使用される。そのようなプラズマ製作プロセスは、ワークピースの表面上への半導体層、導体層、もしくは誘電体層の化学気相成長、またはワークピース表面上にあるそのような層の選択された部分のエッチングを含む。

【0003】

プラズマ製作プロセスが、ワークピースの表面全体にわたって高い空間的均一性を伴って実施されることが重要である。例えば、堆積プロセスは、堆積された材料が、ワークピースの表面上のあらゆる位置で均一な厚さおよび品質を有するように実施されるべきである。同様に、エッチングプロセスは、材料をそのような位置全てにおいて均一な速度でエッチングすべきである。

【0004】

ＲＦ電力は、プラズマチャンバ内に配置された、またはプラズマチャンバに隣接する電極にＲＦ電力源を結合することにより、プラズマチャンバ内のプラズマに容量結合することができる。ＲＦ電力が電極上の単一の点に結合される設計では、電極の任意の寸法がＲＦ電力の約４分の１波長よりも大きい場合、プラズマ密度は、したがってワークピース上で実施されているプラズマ製作プロセスは、空間的不均一性をこうむる。

【発明の概要】

【0005】

したがって、そのような空間的均一性を改善する必要がある。

【0006】

一態様では、本発明は、異なる位相オフセットを有するＲＦ電力を、プラズマチャンバの電極上の異なるＲＦ接続点に結合する。別の態様では、本発明は、調整可能なそれぞれの位相オフセットを有するＲＦ電力を、プラズマチャンバの電極上の異なるＲＦ接続点に結合する。

【0007】

位相オフセットのそれぞれの値は、チャンバ内で実施されるプラズマプロセスの空間的均一性を最適化するように定めることができる。例えば、プラズマチャンバのワークピースと電極の間の領域内で、プラズマが、各前記位相オフセットがゼロであることにより生成されたであろうプラズマよりも低い空間的不均一性を有するように、それぞれの位相オフセットを定めることができる。あるいは、ワークピース上の材料の層を形成または変更するようにプラズマプロセスを実施する際、前記材料の層の物理的特性が、各前記位相オフセットがゼロであることにより生じたであろう前記材料の層の前記物理的特性よりも低い空間的不均一性を有するように、それぞれの位相オフセットを定めることができる。

【0008】

好ましくは、異なるＲＦ接続点および対応する位相オフセットの数が、少なくとも４であり、ＲＦ接続点の位置が、電極の２つの直交次元（例えばＸ軸およびＹ軸）に沿って分配される。この特徴は、プラズマプロセスの空間的均一性の２空間次元での最適化を可能にし、それは特に、チャンバ内で処理されているワークピースが矩形であるときに有用である。

【0009】

好ましい一実施形態では、各ＲＦ接続点への電力が、それぞれに対応するＲＦ電源によって供給され、その場合、各電源はその位相を、共通の基準ＲＦ発振器に同期させる。

【0010】

本特許明細書および特許請求の範囲全体を通じて、我々は、「ＲＦ接続点」という用語を、ＲＦ電力が電極に電気的に接続される電極上の位置という意味で使用している。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明によるプラズマチャンバの部分概略側断面図である。断面は、４つのＲＦ接続点のうち２つを通る。

【図2】図１のプラズマチャンバに接続されたＲＦ電源の概略図である。

【図3】一代替実施形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１および２は、本発明の一実施形態によるプラズマチャンバを示す。

【0013】

図１を参照すると、ワークピース１０が、プラズマチャンバ内でサセプタ１２上に支持されている。プラズマチャンバは、ワークピース上に半導体デバイス、ディスプレイ、太陽電池、または固体発光デバイスなどの電子デバイスを製作するために、ワークピースをプラズマプロセスステップにかけるものである。プラズマチャンバ内で処理されるワークピース１０の例には、フラットパネルディスプレイがその上に製作される矩形のガラス基板、または集積回路がその上に製作される円形の半導体ウェーハがある。

【0014】

プラズマチャンバは、電気伝導性チャンバ壁１４〜１８、好ましくはアルミニウムを有し、それが、チャンバ内部にとって真空の囲壁となる。図示の実施形態では、チャンバ側壁１４およびチャンバ底壁１６が、一体型の壁として実施されている。チャンバ壁は上壁１８も含む。チャンバ壁の全ての部分が、電気的に互いに接続され、電気的に接地される。

【0015】

ワークピースに対してプラズマプロセスを実施する際、１種または複数種のプロセスガスが、チャンバ内にガス入口マニホルド２０〜２６を通じて施与される。ガス入口マニホルドは、マニホルド後壁２０、（ガス分配プレートまたは拡散器とも呼ばれる）シャワーヘッド２２、およびサスペンション２４を含み、その全てが、ガス入口マニホルドの内部２６を構成する容積を共同して囲む。

【0016】

ガス入口導管２８が、マニホルド後壁２０の中心を通って延びる。図示していないガス源が、プロセスガスをガス入口導管の上端に供給する。プロセスガスは、ガス入口導管からガス入口マニホルドの内部２６に流れ込み、次いで、シャワーヘッド２２に開いた多数の開口を通じてプラズマチャンバ内に施与される。

【0017】

シャワーヘッドの重量が、サスペンション２４によって支持され、サスペンション２４は、ガス入口マニホルド後壁２０によって支持され、ガス入口マニホルド後壁２０は、チャンバ側壁１４によって支持される。サスペンション２４は、好ましくは、シャワーヘッドの温度が上昇および下降するときのシャワーヘッドの径方向の伸縮に対応するように可撓性である。サスペンション２４は、ガス入口マニホルド後壁２０に取り付けられた上端、およびシャワーヘッド２２の周囲のリムに取り付けられた下端を有する。後者の取付けは、固定でも摺動でもよい。例えば、摺動取付けは、シャワーヘッドリムをサスペンションの下端上に載せることにより実施することができる。

【0018】

シャワーヘッドが、図示の実施形態のように矩形の場合、サスペンション２４の垂直に延びる部分が、好ましくは、矩形のシャワーヘッド２２の４辺にそれぞれ取り付けられた４枚の可撓性シートからなる。各シートは、矩形のシャワーヘッドの１辺と矩形の後壁２０の対応する辺との間で垂直に延びる。

【0019】

ガス入口マニホルド２０〜２６は、ＲＦ電力をチャンバ内のプラズマに結合するための電極としても機能する。マニホルド後壁２０、シャワーヘッド２２、およびサスペンション２４は電気伝導性であり、好ましくはアルミニウムである。誘電体ライナ１９が、ガス入口マニホルドのＲＦ給電された構成要素２０〜２４を、電気的に接地されたチャンバ壁１４〜１８から電気的かつ機械的に絶縁する。

【0020】

図２を参照すると、複数のＲＦ電源４１〜４４のそれぞれの出力端が、それぞれに対応するインピーダンス整合回路網５１〜５４を通じて、マニホルド後壁２０の裏面上のそれぞれに対応するＲＦ接続点３１〜３４に接続されている。（図２は、４つのＲＦ電源、整合回路網、およびＲＦ接続点を全て示す。図１は、最初の２つのＲＦ接続点３１、３２と交わる垂直面で得られた断面図であるため、それぞれにつき２つを示すにすぎない。）

【0021】

発明の概要において述べたように、我々は、「ＲＦ接続点」という用語は、ＲＦ電力が電極に接続される電極上の位置という意味で使用されている。

【0022】

図示の実施形態における電極は、ガス入口マニホルド２０〜２６であるが、本発明の範囲は、電極がガス分配機能を有しているかどうかに関わらず、任意の従来型のプラズマチャンバ電極上にあるＲＦ接続点を含む。換言すれば、電極は、ガス入口マニホルドの一部である必要はなく、シャワーヘッドを含んでいる必要はない。

【0023】

さらに、誘電体であるチャンバ壁の一部に電極が隣接し、それにより、ＲＦ電力を電極からチャンバ内のプラズマに容量結合することができる場合、電極は、チャンバ壁１４〜１８の外側にあってもよい。電極は、チャンバ壁の内側にあっても外側にあってもよいため、本明細書では、チャンバ「内の」電極ではなく、チャンバ「の」電極と記載される。

【0024】

ＲＦ電力は、それぞれのＲＦ電源４１〜４４の出力端から、マニホルド後壁２０上のそれぞれのＲＦ接続点３１〜３４に流れ、次いで、マニホルド後壁を通って、マニホルド後壁の４辺にある４つのサスペンション壁２４に至り、次いで、４つのサスペンション壁を通って、シャワーヘッド２２の４辺に至る。ＲＦ電力は、シャワーヘッドから、シャワーヘッドとサセプタの間のプラズマに結合される。

【0025】

本発明の新規な特徴は、ＲＦ電源４１〜４４のそれぞれがその出力端に、同じ周波数を有するが、ＲＦ電源ごとに異なる値に設定することのできる相対位相オフセットを有するＲＦ信号を生成することである。図２の実施形態では、これが次のように実施されている。各ＲＦ電源４１〜４４は、同期入力端があるタイプの従来型のＲＦ電源を有する。各ＲＦ電源は、その同期入力端で受領した低電力ＲＦ信号に周波数および位相が同期された高電力ＲＦ信号をその出力端に生成する。

【0026】

基準発振器７０が、プラズマチャンバ電極（ガス入口マニホルド２０〜２６）に供給したい周波数の低電力ＲＦ信号を生成する。基準発振器の出力端が、いくつかの従来型の位相シフタ６１〜６３のそれぞれの入力端に接続される。各位相シフタ６１〜６３は、その入力端で受領した信号に対して相対的に位相が所定の位相角だけシフトされた出力信号を生成する。各位相シフタ６１〜６３の出力端が、それぞれに対応するＲＦ電源の同期入力端に接続される。

【0027】

位相シフタの数は、ＲＦ電源の数に等しくてよく、その場合、各ＲＦ電源の同期入力端が、対応する各位相シフタの出力端に接続される。より好ましくは、位相シフタの数は、ＲＦ電源の数よりも１つ少なく、その場合、１つのＲＦ電源４４の同期入力端が直接、基準発振器７０の出力端に接続される。

【0028】

４つのＲＦ電源４１〜４４からの電力に応答して電極（ガス入口マニホルド２０〜２６）により生成される電磁界の空間分布は、ＲＦ電源相互の相対的な位相オフセットによって決まるが、基準発振器７０に対する４つのＲＦ電源の絶対位相は重要ではない。したがって、１つのＲＦ電源４４が基準として機能することができ、それに対して、残りのＲＦ電源４１〜４３の位相が相対する。これは、１つのＲＦ電源４４の同期入力端を、介在する位相シフタなしで直接、基準発振器７０に接続することにより達成することができ、この場合、その電源４４の出力端が、基準発振器と同相になる。

【0029】

各位相シフタ６１〜６３によって生成される位相シフトの値は、好ましくは、プラズマチャンバ内で実施される特定のプラズマ製作プロセスの空間的均一性を最適化するように、通常の実験によって調整すべきである。例えば、プラズマチャンバ内で、ワークピースの表面上に堆積された、またはワークピースの表面上でエッチングされた被膜の空間的均一性を、一連のワークピースについて測定することができ、その場合、位相シフタ６１〜６３ごとに異なる位相シフト値のセットが、各ワークピースについてテストされる。次いで、最良の空間的均一性を生み出すと実験で決定された位相シフト値を、ワークピースの生産製作中に、位相シフト値をそれ以上調整せずに使用することができる。

【0030】

より一般的には、位相オフセットのそれぞれの値は、チャンバ内で実施されるプラズマプロセスの空間的均一性を最適化するように定めることができる。例えば、プラズマチャンバのワークピースと電極の間の領域内で、プラズマが、各前記位相オフセットがゼロであることにより生成されたであろうプラズマよりも低い空間的不均一性を有するように、それぞれの位相オフセットを定めることができる。あるいは、ワークピース上の材料の層を形成または変更するようにプラズマプロセスを実施する際、前記材料の層の物理的特性が、各前記位相オフセットがゼロであることにより生じたであろう前記材料の層の前記物理的特性よりも低い空間的不均一性を有するように、それぞれの位相オフセットを定めることができる。

【0031】

２つ前の段落内で述べた初期実験の間は、調整可能な位相シフタが好都合であるが、最適な位相シフト値が決定された後の生産用プラズマチャンバ内では、固定の位相シフタを使用することができる。

【0032】

ＲＦ接続点が、図示の実施形態における矩形のガス入口マニホルド２０〜２６など、矩形の電極上にある場合、ＲＦ接続点が接続される電極の表面上のＸ軸およびＹ軸の両方に関して異なる位置を有する、少なくとも４つのＲＦ接続点を含めることが大いに有利である。図２の実施形態ではこれが、４つのＲＦ接続点３１〜３４を電極の４つの隅部付近に（具体的にはマニホルド後壁２０の４つの隅部付近に）配置することにより、達成されている。換言すれば、４つのＲＦ接続点のそれぞれの位置が、幾何学的矩形の頂点を画定している。これにより、プラズマチャンバ内で実施されるプラズマ製作プロセスの空間的均一性をＸ軸およびＹ軸の両方に沿って最適化するように、ＲＦ電力の相対位相をＸ軸およびＹ軸の両方に沿って調整することが可能になる。（我々は、「Ｘ軸およびＹ軸」という用語を、電極の表面上の、任意の２つの直交する幾何学的次元という意味で使用している。）

【0033】

本発明の範囲は、４つを上回るいくつかのＲＦ接続点、ならびに対応する追加の数のＲＦ電源および位相シフタも企図する。これにより、プラズマ製作プロセスの空間的均一性に対するさらに詳細な制御が可能になるが、各位相シフタに最適な位相シフト値の実験的決定が複雑になる。

【0034】

図３は、電極の対角線上に対向する隅部、具体的にはマニホルド後壁２０の裏面の対角線上に対向する隅部付近に、２つのＲＦ接続点３１、３４だけを有する、一代替実施形態を示す。２つのＲＦ接続点は、マニホルド後壁の裏面のＸ軸およびＹ軸の両方に沿って異なる位置を有するため、プラズマ製作プロセスの空間的均一性に対するいくらかの制御が、Ｘ軸およびＹ軸の両方に沿って可能である。しかし、この実施形態は、図２の好ましい実施形態のように各軸に沿った空間的均一性を他方の軸と独立に制御することはできない。

【0035】

図２の実施形態と同様に、インピーダンス整合回路網５１、５４が、各ＲＦ接続点３１、３４とそのＲＦ電力源との間に接続される。しかし、図３は、異なる位相オフセットを有するＲＦ電力を異なるＲＦ接続点３１、３４にもたらす別の手段を示す。図３の実施形態は、ただ１つの高電力ＲＦ電源４４を有する。その出力が、ＲＦ接続点間でＲＦ電力分割器８０によって分割される。ＲＦ接続点間の位相オフセットは、ＲＦ電力分割器８０とインピーダンス整合回路網の一方５１の間に接続された位相シフタ６５によって制御される。

【0036】

図３の実施形態の利点は、この実施形態に必要なＲＦ構成要素がより少ないことであるが、図２の実施形態はその他の点で有利である。

【0037】

図２の実施形態の一利点は、この実施形態が電力分割器を不要にすることである。対照的に、図３の実施形態では、ＲＦ電力分割器８０が、全てのＲＦ接続点に供給される総ＲＦ電力を伝導しなければならない。ＲＦ電力分割器内でのいくらかの電力損失は不可避であり、そのことが、ＲＦ電源からプラズマチャンバへの電力伝達効率を不都合に低減させる。また、ＲＦ電力分割器は、ＲＦ波形にいくらかの歪みを導入することがあり、その結果、ＲＦ電源信号の望ましくない高調波が、インピーダンス整合回路網５１、５４、およびチャンバ内のプラズマに印加される恐れがある。

【0038】

図２の実施形態の別の利点は、位相シフタ６１〜６３が、プラズマの負荷インピーダンスから完全に絶縁されることである。各位相シフタの出力端は、その対応するＲＦ電源４１〜４３の同期入力端に接続される。同期入力端は通常、標準的な入力インピーダンスを有しており、これは、ＲＦ電源の出力端に接続された負荷のインピーダンスによる影響を受けない。各位相シフタによって生成される位相シフト量は、各位相シフタが標準的な一貫した負荷インピーダンスを駆動するため、非常に正確かつ一貫したものとなり得る。

【0039】

対照的に、図３の実施形態では、位相シフタ６５の出力端が、インピーダンス整合回路網５１の入力端に接続されている。インピーダンス整合回路網は一般に、プラズマ製作プロセスの実施中にプラズマチャンバ内のプラズマの動的な変化に応答してその入力インピーダンスの変化を完全になくすというわけではない。したがって、位相シフタによって生成される位相シフト量が一貫していないことがある。

【0040】

ガス入口マニホルド２０〜２６または他の電極によって生成される電磁界は、時間変動する可能性がある。位相シフタ６１〜６３はそれぞれ、その位相シフト量が従来型のプログラマブルコントローラ（図示せず）からのコマンドに応答して経時変化する、可変位相シフタとすることができる。その結果得られる、プラズマ製作プロセスの時間平均した空間的均一性は、どんな特定の瞬間の空間的均一性よりも優れたものであり得る。

【0041】

図２および３のどちらの実施形態でも、ＲＦ接続点３１〜３４の最適な位置は、２つの相反する考慮事項間のバランスがとれたところである。ＲＦ接続点間の電気インピーダンスを最大にするために、ＲＦ接続点をできるだけ互いに遠くに、したがってマニホルド後壁２０の隅部の近くに配置することが望ましい。しかし、ＲＦ接続点がマニホルド後壁の縁部にあまりにも近すぎると、インピーダンス整合回路網５１〜５４に与えられる負荷インピーダンスが誘導性ではなく容量性になる。これにより、各インピーダンス整合回路網がインダクタを含まなければならず、インダクタの方がコンデンサよりも高価で物理的に嵩張り、また可変インダクタは可変コンデンサよりも実施が困難なため、これは望ましくない。

【0042】

本発明の範囲は、それらに限定されないが、図面に示していない次の更なる代替形態および変更形態を含む。

【0043】

各インピーダンス整合回路網５１〜５４の構成要素を、物理的に分散させることができる。例えば、各インピーダンス整合回路網は、そのそれぞれに対応するＲＦ電源４１〜４４に物理的に隣接して取り付けられ、またはそのＲＦ電源内に取り付けられた、１つまたは複数のリアクタンス（すなわちコンデンサおよびインダクタ）と、電極（例えばガス入口マニホルド２０〜２６）に物理的に隣接して取り付けられ、または直接その電極上に取り付けられた、１つまたは複数の更なるリアクタンスとを含むことができる。

【0044】

図示のガス入口マニホルド２０〜２６は、図示のプラズマチャンバが矩形のワークピース１０の処理に適合されているため、矩形である。しかし、本発明は、円形のガス入口マニホルドまたは他の円形の電極を含む、円形のワークピースを処理するためのプラズマチャンバにも等しく適用可能である。

【0045】

図示のマニホルド後壁２０およびシャワーヘッド２２は、セグメントに分割されていないが、セグメントに分割することが望ましい場合がある。その場合、本明細書における「マニホルド後壁」および「電極」へのあらゆる言及は、全てのセグメントを一括して単一のマニホルド後壁または電極として包含する。

【0046】

本発明は主として、ＲＦ電力をプラズマに容量結合することに関するが、追加のＲＦ電力をプラズマに、誘導コイルまたはマイクロ波導波管など、他の手段によって結合することができる。また、遠隔プラズマ源内で発生したプラズマが、ガス入口を通じてチャンバ内部に流れ込んでもよい。

【図1】

【図2】

【図3】