JP2003517722A - 高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給するプラズマ処理システム、装置、及び方法 - Google Patents

高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給するプラズマ処理システム、装置、及び方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は高周波電力をプラズマ処理チャンバに提供するプラズマ処理装置、システム、及び方法を提供する。このプラズマ処理システム（３００）は、高周波発生器（３１０）と、プラズマチャンバ（３１０）と、マッチネットワークボックス（３０８）と、第一のケーブル（３１４）と、第二のケーブル（３１６）と、マッチネットワークボックスを電気的に分離する手段（３１２）とを含む。この高周波発生器は、プラズマチャンバに伝送する高周波電力を生成する。このプラズマチャンバは、ウェハ（３０２）を処理するために高周波電力を受領し、プラズマ処理中の内部インピーダンスにより特徴付けられる。このプラズマチャンバは高周波電流を戻す一つ以上の壁（３４４）を有する。このマッチネットワークボックスは高周波電流を受領することが可能であり、プラズマチャンバの内部インピーダンスを高周波電源のインピーダンスに一致させるインピーダンスを生成する。この第一のケーブルは、高周波電源とマッチネットワークボックスとの間で高周波電力を伝送するために、高周波電源とマッチネットワークボックスとの間に結合させる。この第二のケーブルは、マッチネットワークとプラズマチャンバとの間で高周波電力を伝送するために、マッチネットワークボックスとプラズマチャンバとの間に結合させる。この第二のケーブルは、プラズマチャンバからマッチネットワークボックスへの高周波リターン電流のリターン経路を提供する。この電気的に分離する手段は、第二のケーブルのみがプラズマチャンバからマッチネットワークボックスへの高周波リターン電流のリターン経路を提供するように、マッチネットワークボックスをプラズマチャンバとの電気的接触から電気的に分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】 【発明の分野】
本発明は半導体デバイスの製造に関する。特に、本発明はプラズマ処理チャン
バに高周波電力を送給するプラズマ処理システムに関する。
【０００２】
【関連技術の説明】
半導体処理システムは集積回路の製造のための半導体ウェハ処理のために使用
される。特に、プラズマベースの半導体プロセスは、エッチング、酸化、化学蒸
着（ＣＶＤ）、その他において広く使用される。プラズマベースの半導体プロセ
スは通常、プラズマ処理システムを使って実施され、一般に、制御された環境を
提供するプラズマ処理チャンバを含む。
【０００３】 図１は、半導体ウェハ１０２の処理に使用される従来のプラズマ処理システム
１００の例のブロック図を示している。このプラズマ処理システム１００は、プ
ラズマ処理チャンバ１０４と、シールドボックス１０６と、ネットワークマッチ
ボックス１０８と、高周波発生器１１０とを含む。高周波発生器１１０は、同軸
ケーブル１１２により、マッチネットワークボックス１０８に結合される。シー
ルドボックス１０６は、マッチネットワークボックス１０８をプラズマ処理チャ
ンバ１０４に結合させる同軸ケーブル１１４を収容又は保護するように配置され
る。ヘリウムボックス１２４は、シールドボックス１０６の最上部に取り付けら
れ、プラズマ処理チャンバ１０４にヘリウムを供給するのに使用される。
【０００４】 プラズマ処理チャンバ１０４は、シャワーヘッド１１６と、静電チャック１１
８とを含む。シャワーヘッド１１６は、ウェハ１０２上でプラズマを生成するた
めに、チャンバ内にソースガスを放出するのに適合する。ＥＳＣ１１８は、電極
１２２の上に配置された一つ以上の誘電層１２０を含む。静電チャック１１８は
、ウェハ１０２を処理に適した位置で保持する働きをする。ヘリウムボックス１
２４からのヘリウムは、ウェハ１０２の温度を制御するためにポート１４０を通
じて提供される。プラズマ処理システム１００は更に、ＥＳＣに電力を供給する
ＥＳＣ電源（図示せず）を含む。
【０００５】 静電チャックは、公知技術であり、例えば、共有されている、フランソワ・ギ
ーヨによる米国特許第５，７８９，９０４号「高出力静電チャック接触」、ジョ
ーンズらによる米国特許出願第０８／６２４，９８８号「ダイナミックフィード
バック静電ウェハチャック」、カストロらによる米国特許出願第０８／５５０，
５１０号、クブリらによる米国特許第５，７９３，１９２号「ウェハ処理システ
ムにおいて半導体ウェハをクランプ及びクランプ解除する方法及び装置」とにお
いて十分に説明されている。これらを引用することによりその開示内容全体を本
願明細書の一部とする。
【０００６】 ウェハの処理に関して、高周波発生器１１０はプラズマ処理チャンバ１０４に
高周波電力を提供する。具体的には、高周波発生器１１０は高周波電力を発生し
、この電力は同軸ケーブル１１２を通じてネットワークマッチボックス１０８に
伝送される。ネットワークマッチボックス１０８はマッチングネットワーク回路
１２６を収容しており、この回路はウェハ処理中、プラズマ処理チャンバ１０４
と高周波電源１１０との間のインピーダンスマッチを生じさせる。ネットワーク
マッチボックス１０８は、同軸ケーブル１１４を通じて、高周波電力をプラズマ
処理チャンバ１０４に伝送する。マッチングネットワーク回路は、プラズマ処理
チャンバ１０４からの高周波電力の反射を最小化するために、高周波電源１０６
とプラズマ処理チャンバ１０４との間に設けられる。マッチングネットワーク回
路は通常、二つ以上の可変インピーダンス素子（コンデンサ、インダクタ等）を
含む。高周波マッチネットワーク回路は、従来技術で公知であり、例えば、コリ
ンズによる米国特許出願第５，１８７，４５４号と、アーサー・Ｍ・ハワードに
よる１９９８年１２月２２日提出の米国特許出願第０９／２１８，５４２号とに
おいて説明されている。これらを引用することによりその開示内容全体を本願明
細書の一部とする。
【０００７】 高および中密度プラズマエッチングにおいて、半導体製造業者は、プラズマ処
理をリアルタイムでモニタするために、ＤＣバイアス電圧およびバイアスピーク
・トゥ・ピーク電圧といった電気的なプラズマパラメータを使用してきた。例え
ば、ＤＣ電圧は通常ウェハ１０２上で発生し、ピーク・トゥ・ピーク電圧はプラ
ズマ処理システム１００の動作中に電極１２２から測定することができる。こう
した電気的パラメータは診断に使用されることが多く、必要な場合には、プラズ
マ処理を中断して望ましいプラズマ処理を達成するために使用される。こうした
電気的パラメータは通常、プラズマチャンバ１０４内部のプラズマ密度及びプラ
ズマ分布に敏感なだけでなく、プラズマ外部、つまりプラズマチャンバ１０４の
壁、高周波送給システム、及び高周波マッチングネットワークのシャーシを通じ
た、高周波リターン電流の空間的分布に対しても敏感である。
【０００８】 例えば、図１のプラズマ処理システム１００は、矢印１２８により示すように
、前方への高周波電力を電極１２２へ、同軸ケーブル１１４を介して送給する。
この高周波電力は電極１２２に電圧を加え、この電極はプラズマ処理のためにプ
ラズマをウェハ１０２の方向に引き寄せる。プラズマ処理チャンバ１０４の壁１
３０は、マッチネットワークボックス１０８及び最終的には高周波発生器１１０
へ戻る高周波電流に「リターン」経路を提供し、これにより閉回路を形成する。
【０００９】 従来のウェハ処理システムは通常、プラズマ処理チャンバ１０４からマッチネ
ットワークボックス１０８への高周波電流リターン経路を最大にするために、で
きるだけ多くの金属対金属の表面接触を提供する。例えば、プラズマチャンバ１
０４、シールドボックス１０６、及びマッチネットワークボックス１０８は通常
、電気を伝導するために金属（アルミニウム等）で形成される。そのため、高周
波電流はプラズマチャンバ１０４の壁１３０から、矢印１３２により示すように
、マッチネットワークボックス１０８につながる任意の金属対金属接触経路を通
る。できるだけ多くの金属対金属接触を提供することは、業界の標準的な経験則
に従ったものである。例えば、プラズマ処理システムの設計者は通常、高周波リ
ターン電流に関して最低のインピーダンスを達成しようと試みる。最低のインピ
ーダンスは普通、プラズマ処理システムにできるだけ多くの金属対金属接触を提
供することで達成される。
【００１０】 主要な高周波電流のリターン経路の一つは、矢印１３４により示すように、壁
１３０から始まり、同軸ケーブル１１４に沿って、マッチネットワークボックス
１０８に達する。この場合、高周波リターン電流は同軸ケーブル１１４の外部伝
導体の表面に沿って移動する。加えて、高周波電流は更に、プロセッシングチャ
ンバ１０４、シールドボックス、及びマッチネットワークボックス１０８の金属
対金属表面上の他のリターン経路に沿って移動する。このように、プラズマ処理
システム１００は、迷走電流を可能な限り多く捕らえ、マッチネットワーク１２
６へ戻す状態を確保するために、高周波電流のリターン経路を可能な限り多く提
供するように設計される。
【００１１】 高いウェハ歩留まりのためには、プラズマ処理システム１００内において、不
変で均一な高周波リターン電流を維持することが望ましい。しかしながら、残念
なことに、高周波リターン経路を最大にする金属対金属接触を提供することで、
ウェハ処理は経時的に悪化する。例えば、マッチネットワークボックス１０８は
、ボックス１０８及び１０６の間に配置される金属板（アルミニウム板等）を通
じて、複数のボルト、ネジ、その他を使用して、シールドボックス１０６に固定
状態で取り付けられる。プラズマ処理システム１００の寿命の間に、マッチネッ
トワークボックス１０８は、所定の保守又は修正のためにシールドボックス１０
６から取り外されることが多い。保守の後、マッチネットワークボックスは、ア
ルミニウム板、金属ボルト、ネジ、その他により、シールドボックスに固定状態
で再び取り付けられる。
【００１２】 しかしながら、マッチネットワークボックス１０８の再取り付けは一般に、取
り外す前に存在していた金属対金属接触を正確に再現していない。例えば、ボル
ト又はネジは、取り外す前とまったく同じ状態でねじ込まれていない可能性があ
る。したがって、変化した金属対金属接触により、高周波電流リターン経路の特
性が変化する可能性があり、これは次に、高周波リターン電流の全体的な大きさ
と、ウェハ処理の電気的特性との変化につながる。加えて、プラズマチャンバ壁
１０３とボックス１０６及び１０８とにアルミニウムを使用することは、経時的
な金属表面の酸化につながる。つまり、酸化層が金属表面に形成される可能性が
あり、これにより高周波電流リターン経路の特性は変化する。
【００１３】 以上の観点から、ウェハ処理結果の精度及び均一性を向上させるためにプラズ
マ処理システムにおいて不変で均一な高周波リターン電流を提供する装置及び方
法が必要とされている。
【００１４】
【発明の概要】
大まかに言って、本発明は、プラズマ処理チャンバに高周波電力を送給するシ
ステム、装置、及び方法を提供することで、これらの要求を満たす。本発明は、
プロセス、装置、システム、デバイス、方法、又はコンピュータ可読媒体を含む
、多岐にわたる形で実施可能であることを理解するべきである。本発明のいくつ
かの実施形態については下で説明する。
【００１５】 一実施形態によれば、本発明は高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給する
プラズマ処理システムを提供する。このプラズマ処理システムは、高周波発生器
と、プラズマチャンバと、マッチネットワークボックスと、第一のケーブルと、
第二のケーブルと、マッチネットワークボックスを電気的に分離する手段とを含
む。この高周波発生器は、プラズマチャンバに伝送する高周波電力を発生するよ
うに構成される。このプラズマチャンバは、ウェハを処理するための高周波電力
を受け取るように構成され、プラズマ処理中の内部インピーダンスにより特徴付
けられる。このプラズマチャンバは、高周波電流を戻す一つ以上の壁を有する。
このマッチネットワークボックスは、高周波電流を受け取ることが可能で、プラ
ズマチャンバの内部インピーダンスを高周波発生器のインピーダンスに一致させ
るインピーダンスを生成するように構成される。この第一のケーブルは、高周波
発生器とマッチネットワークボックスとの間で高周波電力を伝送するために、高
周波発生器とマッチネットワークボックスとの間に結合させる。この第二のケー
ブルは、マッチネットワークとプラズマチャンバとの間で高周波電力を伝送する
ために、マッチネットワークボックスとプラズマチャンバとの間に結合させる。
この第二のケーブルは、プラズマチャンバからマッチネットワークボックスへの
高周波電流のリターン経路を提供する。この電気的に分離する手段は、第二のケ
ーブルのみがプラズマチャンバからマッチネットワークボックスへの高周波電流
のリターン経路を提供するように、マッチネットワークボックスをプラズマチャ
ンバとの電気的接触から電気的に分離する。
【００１６】 別の実施形態において、本発明は、高周波電力をプラズマ処理チャンバに供給
する装置を提供する。この装置は、高周波発生器と、プラズマチャンバと、マッ
チネットワーク回路を収容する手段と、高周波電力を伝送する第一及び第二の手
段と、マッチネットワークボックスを電気的に分離する手段と、高周波電力を伝
送する第二の手段をシールドする手段とを含む。この高周波発生器は、伝送する
高周波電力を発生し、インピーダンスにより特徴付けられる。このプラズマチャ
ンバは、ウェハを処理するための高周波電力を受け取るように構成され、プラズ
マ処理中の内部インピーダンスにより特徴付けられる。このプラズマチャンバは
、高周波電流を戻す一つ以上の壁を有する。このマッチネットワーク収容手段は
、プラズマチャンバの内部インピーダンスを高周波発生器のインピーダンスに一
致させるインピーダンスを生成するように構成されたマッチネットワーク回路を
収容する。このマッチネットワーク回路は、高周波電流を受け取ることができる
。この第一の手段は、高周波発生器とマッチネットワーク収容手段との間で高周
波電力を伝送するために、高周波発生器とマッチネットワーク収容手段との間に
結合させる。この第二の手段は、マッチネットワーク回路とプラズマチャンバと
の間で高周波電力を伝送するために、マッチネットワーク収容手段とプラズマチ
ャンバとの間に結合させる。この第二の同軸ケーブルは更に、プラズマチャンバ
からマッチネットワーク収容手段への高周波電流のリターン経路を提供する。こ
の分離する手段は、第二の手段のみがプラズマチャンバからマッチネットワーク
収容手段への高周波電流のリターン経路を提供するように、マッチネットワーク
収容手段をプラズマチャンバとの電気的接触から電気的に分離する。このシール
ドする手段は、高周波電力を伝送する第二の手段をシールドするために、プラズ
マチャンバとマッチネットワークボックスとの間に結合させる。この分離する手
段は、シールドする手段からマッチネットワーク収容手段への高周波電流のあら
ゆるリターン経路を遮断する。
【００１７】 更に別の実施形態において、プラズマ処理チャンバに高周波電力を送給する方
法が提供される。この方法は、（ａ）ウェハ処理中の内部インピーダンスにより
特徴付けられるプラズマ処理チャンバを提供することと、（ｂ）高周波発生器に
より、プラズマ処理チャンバ内で使用する高周波電力を発生させることと、（ｃ
）この高周波電力を第一のケーブルを通じて受領すること、及びプラズマチャン
バの内部インピーダンスを高周波発生器のインピーダンスに一致させるインピー
ダンスを生成することと、（ｄ）高周波電流を伝送するように構成されたプラズ
マ処理チャンバに、ウェハを処理するために高周波電力を第二のケーブルを通じ
て伝送することと、（ｅ）単一の高周波リターン電流のみをプラズマ処理チャン
バから第二のケーブルを通じて伝送できるようにすることとを含む。
【００１８】 有利なことに、本発明は、高周波マッチングネットワークの本体を高周波シー
ルドボックスのシャーシから電気的に分離することで、主高周波電流リターン経
路を除き、あらゆる高周波電流リターン経路を排除する。好適な実施形態におい
ては、高周波マッチングネットワークボックスを電気的に分離するために、マッ
チングネットワークボックスと高周波シールドボックスとの間に不導体プレート
が設けられる。この不導体プレートは、ほぼすべての迷走リターン高周波電流を
遮断すると同時に、主高周波電流リターン経路を通じて高周波電流が戻ることを
可能にする。このように単一の高周波電流リターン経路を提供することで、本発
明はウェハ処理結果の精度及び均一性を向上させる。本発明の前記その他の利点
は、以下の詳細な説明を読み、図面の様々な図を調べることで明らかになる。
【００１９】 本発明は、同様の参照符号が同様の構成要素を示す添付図面と併せて、以下の
詳細な説明から容易に理解されよう。
【００２０】
【好適な実施形態の詳細な説明】
本明細書において、本発明は、高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給する
システム、装置、及び方法について説明される。以下の説明においては、本発明
の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細について述べる。しかしなが
ら、当業者にとって、こうした特定の詳細の一部又は全部がなくとも、本発明を
実施し得ることは自明である。また、本発明を不必要に曖昧にしないために、公
知の処理工程については説明していない。
【００２１】 本発明は、高周波マッチングネットワークの本体を高周波シールドボックスの
シャーシから電気的に分離することで、主高周波電流リターン経路を除いたあら
ゆる高周波電流リターン経路を排除する。プラズマ処理システムにおいて単一の
電流リターン経路のみを提供することは、可能な限り多くのリターン経路を提供
するという従来の教示内容とは完全に相反する。好適な実施形態においては、高
周波マッチングネットワークボックスを電気的に分離するために、マッチングネ
ットワークと高周波シールドボックスとの間に不導体プレートが設けられる。こ
れにより、ほぼすべての迷走リターン高周波電流が排除されると同時に、同軸ケ
ーブルを通じて、マッチングネットワークへの単一の高周波電流リターン経路が
提供される。このように単一の高周波電流リターン経路を提供することで、本発
明はウェハ処理結果の精度及び均一性を向上させる。
【００２２】 図２は、本発明の一実施形態による、高周波電力をプラズマ処理チャンバに送
給する方法の例のフローチャートを示している。この方法では、操作２０２にお
いて、ウェハをプラズマ処理チャンバ内に提供する。このプラズマ処理チャンバ
は、ウェハ処理中の内部インピーダンスにより特徴付けられる。次に操作２０４
において、プラズマ処理チャンバ内で使用するために高周波電力が発生される。
次に、マッチネットワークが、操作２０６において、この高周波電力を受け取り
、インピーダンスを生み出し、このインピーダンスはプラズマ処理チャンバの内
部インピーダンスを高周波電源のインピーダンスと一致させる。その後、マッチ
ネットワークは操作２０８において、高周波電力をプラズマ処理チャンバに伝送
する。プラズマ処理チャンバの壁は、マッチネットワークへ戻る高周波電流のリ
ターン経路として機能する。次に操作２１０において、他の高周波リターン電流
のあらゆるリターン経路を遮断することで、唯一の高周波リターン電流のみを単
一の高周波電流リターン経路を通じて伝送させることが可能となる。好ましくは
、この単一の高周波電流リターン経路は、マッチネットワークをプラズマ処理チ
ャンバに結合させる同軸ケーブル上を通る。この方法は次に操作２１２において
終了する。
【００２３】 図３は、本発明の一実施形態による、高周波電力を使用することで半導体ウェ
ハ３０２を処理するプラズマ処理システム３００の例を示している。このプラズ
マ処理システム３００は、プラズマ処理チャンバ３０４と、シールドボックス３
０６と、ネットワークマッチボックス３０８と、高周波発生器３１０とを含む。
高周波発生器３１０は、ケーブル３１４により、マッチネットワークボックス３
０８に結合される。シールドボックス３０６は、ケーブル３１６をシールドし、
このケーブルは好ましくは硬質ケーブルである。ケーブル３１４及び３１６は好
ましくは、高周波電流を伝えるために、それぞれ内部伝導体３３０及び３３４と
、それぞれ外部伝導体３３２及び３３６とを有する同軸ケーブルである。ケーブ
ル３１６は好ましくは硬質ケーブルで、高周波電力を送給し、高周波リターン電
流を戻すために、マッチネットワークボックス３０８をプラズマ処理チャンバ３
０４に結合させる。ヘリウムボックス３２４は、ヘリウムポート３５４を介して
、プラズマ処理チャンバ３０４にヘリウムを供給するために、シールドボックス
３０６の上に配置される。本明細書で使用する「ボックス」という用語は、内部
の要素を収容する任意の適切な手段を指すものであり、ハウジング、コンテナ、
クレイト、チェスト、カートン、レセプタクル、又はその他のような用語と相互
に交換して使用することができる。
【００２４】 プラズマ処理チャンバ３０４は、シャワーヘッド３１８と静電チャック３２０
とを含む。シャワーヘッド３１８は、ウェハ３０２上でプラズマを生成するため
に、チャンバ３０４内にソースガスを放出するように構成される。ＥＳＣ３２０
は、電極３２６の上に配置された一つ以上の誘電層３２２を含む。静電チャック
３２０は、ウェハ３０２を処理に適した位置でクランプするように構成される。
ヘリウムボックス３２４からのヘリウムは、ウェハ処理中にウェハ３０２の温度
を制御するために使用される。
【００２５】 プラズマ処理システム３００は更に、シールドボックス３０６又はプラズマチ
ャンバ３０４との金属対金属表面接触を排除し、マッチネットワークボックス３
０８を電気的に分離するためにシールドボックス３０６とマッチネットワークボ
ックス３０８との間に不導体プレート３１２を提供する。不導体プレート３１２
は好ましくは、マッチネットワークボックス用の取り付け板であり、Delrin（商
標）、ポリマ、プラスチック、ナイロン、又はその他といった不導体又は絶縁材
料により作られる。
【００２６】 この仕組みにおいて、高周波発生器３１０は、前方への高周波電力及び電流を
生成し、矢印３３８により示すように、ケーブル３１４の内部伝導体３３０を通
じてネットワークマッチボックス３０８へ伝送する。ネットワークマッチボック
ス３０８は、プラズマ処理チャンバ３０４の内部インピーダンスを高周波電源の
インピーダンスに一致させるインピーダンスを生成するマッチングネットワーク
回路３２８を収容する。マッチングネットワーク回路３２８は、プラズマ処理チ
ャンバ３０４からの高周波電力の反射を最小化するために、高周波発生器３０６
とプラズマ処理チャンバ３０４との間に設けられる。この回路は通常、二つ以上
の可変インピーダンス素子（コンデンサ、インダクタ等）を含む。
【００２７】 ネットワークマッチボックス３０８は、前方への高周波電力及び電流を、矢印
３４０により示すように、同軸ケーブル３１６の内部伝導体３３４を通じてプラ
ズマ処理チャンバ３０４へ伝送する。具体的には、この高周波電力及び電流は、
矢印３４０により示すように、同軸ケーブル３１６と電極３２６及び内部伝導体
３３４の間に結合させたストラップ３４２とを介して、ＥＳＣ３２０の電極３２
６に送給される。これを受けて、電極３２６はプラズマ処理のためにプラズマイ
オンをウェハ３０２の方向に引き寄せ、このプラズマ処理はエッチング、酸化、
化学蒸着（ＣＶＤ）、又はその他を含むことができる。理解すべき点として、本
明細書では、本発明の利点の理解を容易にするために、プラズマ処理システム３
００について詳細に説明している。しかしながら、本発明自体は、任意の特定の
タイプのウェハ処理装置又はシステムにより制限されず、任意の適切なウェハ処
理システムでの使用に適合させることが可能であり、こうしたウェハ処理システ
ムには、その一部として、堆積、酸化、エッチング（ドライエッチング、プラズ
マエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、磁気強化反応性イオンエッ
チング（ＭＥＲＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を含む）、又はその
他に適合したものが含まれる。
【００２８】 プラズマ処理チャンバ３０４は、マッチネットワークボックス３０８に戻る高
周波電流の「リターン」経路を提供する壁３４４を有し、これにより閉回路を形
成する。具体的には、高周波電流は、矢印３４６により示すように、壁３４４か
ら、金属棒３４８の表面を介して、クランプ３５０へ移動する。金属棒３４８は
、ＥＳＣ３２０と同軸ケーブル３１６の一部とを収容する働きをするＥＳＣハウ
ジング３５２上に固定状態で取り付けられる。ＥＳＣハウジングは、プラズマ処
理チャンバ３０４の内壁３４４に固定状態で取り付けられる。したがって、プラ
ズマ処理チャンバ３０４の壁３４４は、ＥＳＣハウジング３５２と金属対金属接
触の状態にある。
【００２９】 ＥＳＣハウジング３５２内では、クランプ３５０が、同軸ケーブル３１６の一
方の端部を金属棒３４８に結びつける。棒３４８及びクランプ３５０は両方とも
、好ましくは、高周波電流を伝導する銀被覆真鍮（つまりＡｇ被覆）等の金属で
作られる。金属棒３４８はクランプ３５０及びＥＳＣハウジング３５２と閉路接
点を成す状態にあり、高周波リターン電流の伝送を可能にする。したがって、壁
３４４からの高周波電流は、金属棒３４８及びクランプ３５０を介して、ケーブ
ル３１６の外部伝導体３３６を通じてマッチネットワークボックス３０８に戻さ
れる。この電流リターン経路は、好ましくは、プラズマ処理チャンバ３０４から
マッチネットワーク回路３２８と最終的には高周波発生器３１０とに高周波リタ
ーン電流を伝送することが可能な唯一の電流経路である。
【００３０】 一方、不導体プレート３１２は、シールドボックス３０６の表面からの他のほ
ぼすべての迷走高周波電流を遮断するために、マッチネットワークボックス３０
８を電気的に分離する。この迷走電流の排除により、同軸ケーブル３１６の外部
伝導体に沿った不変で予測可能な高周波リターン電流が可能になる。この不変で
予測可能な高周波リターン電流により、次に、高い度合いの精度及び再現性を有
するウェハのプラズマ処理が可能になる。
【００３１】 例えば、他の迷走リターン電流を排除しながら単一の高周波リターン電流経路
を提供することで、バイアスピーク・トゥ・ピーク電圧変化を１．５Ｖでおよそ
１５０ｍＶから１．５Ｖで±３０ｍＶに、ＤＣバイアス電圧変化を３５０Ｖで８
０Ｖ超から３５０Ｖで±２０Ｖに減少させることができる。こうした変化の減少
により、プラズマ処理チャンバにおけるウェハのリアルタイムのプラズマ処理を
モニタすることにおいて高い度合いの精度を提供することで、ウェハの高い歩留
まりが可能になる。
【００３２】 図４は、シールドボックス３０６から切り離されたネットワークマッチボック
ス３０８及びプレート３１２を有するプラズマ処理システム３００の例の斜視図
を示している。プラズマ処理システム３００は、プラズマ処理チャンバ３０４の
壁３４４に取り付けられたＥＳＣハウジング３５２を含むように表示されている
。シールドボックス３０６は、プラズマ処理チャンバ３０４の壁３４４の反対側
に取り付けられている。高周波発生器３１０は、ケーブル３１４を介して、マッ
チネットワークボックス３１０に結合される。
【００３３】 表示のように、プレート３１２は開口部４０２を有し、高周波電力を伝送する
ためにケーブル３１６を通過させることが可能である。ネットワークマッチボッ
クス３０８も開口部４０４を含み、これにより、内部に配置されるマッチネット
ワーク回路３２８にケーブル３１６を結合させることができる。プレート３１２
は、シールドボックス３０６とマッチネットワークボックス３０８との間に設け
られる時、シールドボックス３０６を介したあらゆる高周波電流リターン経路を
遮断するように構成される。したがって、高周波リターン電流は、ケーブル３１
６の外部伝導体のみを通じて伝送させることが可能になる。
【００３４】 以上、本発明、即ち高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給するシステム、
装置、及び方法について説明した。本発明をいくつかの好適な実施形態により説
明してきたが、本発明の範囲に入る変形、置換、及び等価物が存在する。また、
本発明の方法及び装置を実施する多くの代替的方法が存在することにも留意すべ
きである。従って、前記特許請求の範囲は、本発明の本来の趣旨及び範囲に入る
こうしたすべての変形、置換、及び等価物を含むものとして解釈されるべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 半導体ウェハを処理するために使用される従来のプラズマ処理システムの例を
示すブロック図である。
【図２】 本発明の一実施形態による、高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給する方
法の例を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の一実施形態による、高周波電力を使用することで半導体ウェハを処理
するプラズマ処理システムの例を示す図である。
【図４】 シールドボックスから切り離されたネットワークマッチボックス及びプレート
を有するプラズマ処理システムの例を示す斜視図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年７月２４日（２００２．７．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 カドホダイヤン・ババク アメリカ合衆国 カリフォルニア州94611 オークランド，アパートメント ７，ハ ウ・ストリート，4328 (72)発明者 クチ・アンドラス アメリカ合衆国 カリフォルニア州91320 サウザンド・オークス，パメラ・ウッ ド・ストリート，717 Ｆターム(参考） 5F004 AA01 BA04 BB11 BB20 BC08 5F045 AA08 AA10 BB01 DQ10 EH14 EH17 【要約の続き】 結合させる。この第二のケーブルは、マッチネットワー クとプラズマチャンバとの間で高周波電力を伝送するた めに、マッチネットワークボックスとプラズマチャンバ との間に結合させる。この第二のケーブルは、プラズマ チャンバからマッチネットワークボックスへの高周波リ ターン電流のリターン経路を提供する。この電気的に分 離する手段は、第二のケーブルのみがプラズマチャンバ からマッチネットワークボックスへの高周波リターン電 流のリターン経路を提供するように、マッチネットワー クボックスをプラズマチャンバとの電気的接触から電気 的に分離する。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハを処理するために高周波電力をプラズマ処理チャンバ
    に送給するプラズマ処理システムであって、 高周波電力を発生する高周波発生器と、 ウェハを処理するための高周波電力を入力するように構成され、プラズマ処理
    中の内部インピーダンスにより特徴付けられると共に、高周波電流を戻す一つ以
    上の壁を有するプラズマチャンバと、 前記プラズマチャンバの内部インピーダンスを前記高周波発生器のインピーダ
    ンスに一致させるインピーダンスを生成し、前記高周波電流を入力可能なマッチ
    ネットワークボックスと、 前記高周波発生器と前記マッチネットワークボックスとの間で高周波電力を伝
    送させるために高周波電源とマッチネットワークボックスとの間に結合される第
    一のケーブルと、 前記マッチネットワークと前記プラズマチャンバとの間で高周波電力を伝送さ
    せるためにマッチネットワークボックスとプラズマチャンバとの間に結合され、
    前記プラズマチャンバから前記マッチネットワークボックスへの前記高周波リタ
    ーン電流のリターン経路を提供する第二のケーブルと、 前記第二のケーブルのみが前記プラズマチャンバから前記マッチネットワーク
    ボックスへの前記高周波リターン電流の前記リターン経路を提供するように、前
    記マッチネットワークボックスを前記プラズマチャンバとの電気的接触から電気
    的に分離させる手段と を備えるプラズマ処理システム。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のシステムはさらに、 前記第二のケーブルをシールドするために前記プラズマチャンバと前記マッチ
    ネットワークボックスとの間に結合されるシールドボックスを含み、 前記分離させる手段は、前記シールドボックスから前記マッチネットワークボ
    ックスへの高周波リターン電流の他のリターン経路を遮断するシステム。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のシステムにおいて、 前記第一及び第二のケーブルは同軸ケーブルであり、各ケーブルが内部伝導体
    と外部伝導体とを有するシステム。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のシステムにおいて、 前記第一及び第二のケーブルの内部伝導体は高周波フォワード電流及びフォワ
    ード電力を伝送し、前記第一及び第二のケーブルの外部伝導体は高周波リターン
    電流を伝送するシステム。
  5. 【請求項５】 請求項３記載のシステムにおいて、 前記第二のケーブルが硬質同軸ケーブルであるシステム。
  6. 【請求項６】 請求項２記載のシステムにおいて、 前記絶縁手段は、前記マッチネットワークボックスと前記シールドボックスと
    の間に配置されるプレートであって、高周波フォワード電流、高周波フォワード
    電力および高周波リターン電流を前記プラズマチャンバと前記マッチネットワー
    クボックスとの間で前記第二のケーブルに伝送させる開口部を有するプレートで
    あるシステム。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のシステムにおいて、前記プレートが一つ以上
    の不導体材料で形成されるシステム。
  8. 【請求項８】 請求項６記載のシステムにおいて、前記プレートがポリマで
    形成されるシステム。
  9. 【請求項９】 請求項１記載のシステムにおいて、 前記プラズマチャンバは、ウェハをクランプする静電チャックを含み、前記高
    周波電力は処理のためにイオンをウェハに引き寄せるために使用されるシステム
    。
  10. 【請求項１０】 高周波電力をプラズマ処理チャンバに供給する装置であっ
    て、 高周波電力を発生する高周波発生器と、 ウェハを処理するための高周波電力を入力するように構成され、プラズマ処理
    中の内部インピーダンスにより特徴付けられると共に、高周波電流を戻す一つ以
    上の壁を有するこのプラズマチャンバと、 前記プラズマチャンバの内部インピーダンスを前記高周波発生器のインピーダ
    ンスに一致させるインピーダンスを生成するように構成されたマッチネットワー
    ク回路を収容し、前記高周波電流を入力可能な手段と、 前記高周波発生器と前記マッチネットワーク収容手段との間で高周波電力を伝
    送させるために前記高周波発生器と前記マッチネットワーク収容手段との間に結
    合される第一の手段と、 前記マッチネットワーク回路と前記プラズマチャンバとの間で高周波電力を伝
    送させるために前記マッチネットワーク収容手段と前記プラズマチャンバとの間
    に結合され、前記プラズマチャンバから前記マッチネットワーク収容手段への高
    周波リターン電流のリターン経路を提供する第二の手段と、 前記第二の手段のみが前記プラズマチャンバから前記マッチネットワーク収容
    手段への高周波電流のリターン経路を提供するように、前記マッチネットワーク
    収容手段を前記プラズマチャンバとの電気的接触から電気的に分離させる手段と
    、 前記高周波電力を伝送させる前記第二の手段をシールドするために前記プラズ
    マチャンバと前記マッチネットワーク収容手段との間に結合される手段と、 を備え、 前記分離させる手段は、シールドする手段からマッチネットワーク収容手段へ
    の高周波リターン電流のあらゆるリターン経路を遮断する装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の装置において、 前記第一及び第二の手段はそれぞれ第一及び第二の同軸ケーブルであり、各ケ
    ーブルは内部伝導体と外部伝導体とを有し、前記内部伝導体は高周波フォワード
    電流及びフォワード電力を伝送し、前記外部伝導体はリターン電流を伝送する装
    置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の装置において、 前記第二のケーブルは硬質同軸ケーブルである装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１１記載の装置において、 前記分離させる手段は、前記マッチネットワーク収容手段と前記シールドする
    手段との間に配置されるプレートであって、前記高周波電力および高周波リター
    ン電流とを前記プラズマチャンバおよびマッチネットワーク収容手段との間で第
    二のケーブルに伝送させる開口部を有するプレートである装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の装置において、 前記プレートは一つ以上の不導体材料で形成される装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１３記載の装置において、 前記プレートはポリマで形成される装置。
  16. 【請求項１６】 高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給する方法であっ
    て、 ウェハ処理時の内部インピーダンスにより特徴付けられるプラズマ処理チャン
    バを提供し、 高周波発生器により、プラズマ処理チャンバ内で使用する高周波電力を発生し
    、 前記高周波電力を第一のケーブルを介して入力し、前記プラズマチャンバの内
    部インピーダンスを前記高周波発生器のインピーダンスに一致させるインピーダ
    ンスを生成し、 高周波電流を伝送するように構成された前記プラズマ処理チャンバに、ウェハ
    を処理するための高周波電力を第二のケーブルを介して伝送し、 単一の高周波リターン電流のみを前記プラズマ処理チャンバから前記第二のケ
    ーブルを介して伝送させる方法。
  17. 【請求項１７】 前記プラズマ処理チャンバからの他の全ての高周波リター
    ン電流のリターン経路を遮断することにより、一つの高周波リターン電流を前記
    第二のケーブルを介して伝送させる請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載の方法において、 前記一つの高周波リターン電流は、前記プラズマ処理チャンバから前記第二の
    ケーブルを介してマッチネットワークボックスに伝送される方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１８記載の方法において、 前記一つの高周波リターン電流は、前記マッチネットワークボックスおよびプ
    ラズマ処理チャンバとの間に高周波フォワード電流、高周波フォワード電力およ
    び高周波リターン電流を前記第二のケーブルに前記プラズマチャンバと前記マッ
    チネットワークボックスとの間で伝送させる開口部を有するプレートを設けるこ
    とにより、第二のケーブルを介して伝送され得る方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載の方法において、 前記プレートは、前記マッチネットワークを前記プラズマ処理チャンバから電
    気的に分離するために、一つ以上の絶縁材料から形成される方法。
  21. 【請求項２１】 請求項２０記載の装置において、 前記プレートはポリマで形成される装置。
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