JP3437961B2 - Apparatus and method for monitoring substrate bias during plasma processing of a substrate - Google Patents

Apparatus and method for monitoring substrate bias during plasma processing of a substrate

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JP3437961B2 JP2001159118A JP2001159118A JP3437961B2 JP 3437961 B2 JP3437961 B2 JP 3437961B2 JP 2001159118 A JP2001159118 A JP 2001159118A JP 2001159118 A JP2001159118 A JP 2001159118A JP 3437961 B2 JP3437961 B2 JP 3437961B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、集積回路の
生産におけるプラズマを利用する基板の処理に関するも
のである。詳しくはプラズマ処理システム、たとえば処
理の間、静電チャックを利用して基板をサセプタに固定
するプラズマ処理システムでの基板バイアスパラメータ
の決定に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to the processing of substrates utilizing plasma in the production of integrated circuits. More particularly, it relates to the determination of substrate bias parameters in plasma processing systems, such as plasma processing systems that utilize an electrostatic chuck to secure a substrate to a susceptor during processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスプラズマは、PECVDのようなプ
ラズマエッチングおよびプラズマ堆積の用途を含むさま
ざまな集積回路製造プロセスで広く使用される。一般
に、プラズマは処理チャンバの中で作成され、チャンバ
内に低圧プロセスガスを入れた後、チャンバ内に電気エ
ネルギーを向けて、チャンバ内に電界を形成することに
より作成される。電界によりチャンバ内に電子流が形成
される。電子流は、個々の電子とガス分子との衝突によ
り分子に運動エネルギーを移すことにより個々のガス分
子をイオン化する。電子は電界の中で加速され、ガス分
子の効率的なイオン化を行う。ガスのイオン化された粒
子と自由電子は全体として、ガスプラズマと呼ばれるも
のを形成する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Gas plasmas are widely used in a variety of integrated circuit manufacturing processes, including plasma etching and plasma deposition applications such as PECVD. Generally, a plasma is created in a processing chamber by introducing a low pressure process gas into the chamber and then directing electrical energy into the chamber to create an electric field within the chamber. The electric field creates an electron flow in the chamber. The electron flow ionizes individual gas molecules by transferring kinetic energy to the molecules by collision of the individual electrons with the gas molecules. The electrons are accelerated in the electric field and efficiently ionize gas molecules. The ionized particles and free electrons of the gas collectively form what is called a gas plasma.

【0003】ガスプラズマはさまざまな異なるプロセス
で有用である。普通に使用される一つのプラズマプロセ
スはプラズマエッチングプロセスであり、基板の表面か
ら材料の層が除去すなわち「エッチング」される。エッ
チングプロセスでは、プラズマのイオン化されたガス分
子は一般に正に帯電され、基板は負にバイアスされるの
で、正にイオン化されたプラズマ粒子は基板表面に吸引
され、表面に射突することにより基板表面をエッチング
する。たとえば、基板をエッチングして基板上の望まし
くない材料層またはコーティングを除去した後、もう一
つの層が堆積される。このような堆積前エッチングプロ
セスは基板のエッチング洗浄と呼ばれることが多い。
Gas plasmas are useful in a variety of different processes. One commonly used plasma process is the plasma etching process, which removes or "etches" a layer of material from the surface of a substrate. In the etching process, the ionized gas molecules of the plasma are generally positively charged and the substrate is negatively biased, so the positively ionized plasma particles are attracted to the substrate surface and impinge on the surface to cause the substrate surface To etch. For example, after etching the substrate to remove unwanted material layers or coatings on the substrate, another layer is deposited. Such a pre-deposition etching process is often referred to as etching cleaning of the substrate.

【0004】他の普通のプラズマプロセスには堆積が含
まれ、基板上に材料層が堆積される。化学蒸着法(ch
emical vapor deposition)す
なわちCVDでは、たとえば、一般に、材料ガスが処理
チャンバに導入され、処理チャンバ内でガスが化学的に
反応し、露出した基板表面上に材料層またはコーティン
グが形成される。ガスプラズマを利用して化学反応を増
強することができる。プラズマを利用するこのようなC
VD蒸着プロセスはプラズマ増強(enhanced)
CVDすなわちPECVDと呼ばれる。プラズマを利用
して、エネルギーをプロセスに供給し、蒸着品質、蒸着
速度を増強する。通常程度の当業者には一般に理解され
るように、他のプラズマ堆積プロセスも存在する。
Another common plasma process involves deposition, which deposits a layer of material on a substrate. Chemical vapor deposition (ch
In electrical vapor deposition or CVD, for example, typically a material gas is introduced into a processing chamber where the gas chemically reacts to form a material layer or coating on the exposed substrate surface. Gas plasmas can be used to enhance chemical reactions. Such C using plasma
VD deposition process is plasma enhanced
It is called CVD or PECVD. Plasma is used to supply energy to the process to enhance deposition quality and deposition rate. Other plasma deposition processes exist, as will be appreciated by those of ordinary skill in the art.

【0005】半導体基板のプラズマ処理の間、基板の表
面に加速電圧を印加することが有用であることが多い。
加速電圧または基板バイアスを利用して、プラズマの中
のイオンまたは他の帯電粒子を基板表面に加速する。エ
ッチングプロセスでは、帯電プラズマ粒子が基板表面に
引き付けられ、実際に表面に射突し、前記のようにエッ
チングを行う。PECVDのような堆積プロセスでは、
このような帯電粒子の射突により与えられるエネルギー
を利用して、前記のように堆積速度を更に向上したり、
堆積品質を向上する。
During plasma processing of semiconductor substrates, it is often useful to apply an accelerating voltage to the surface of the substrate.
An accelerating voltage or substrate bias is utilized to accelerate the ions or other charged particles in the plasma to the substrate surface. In the etching process, charged plasma particles are attracted to the surface of the substrate and actually strike the surface to perform the etching as described above. In a deposition process such as PECVD,
Utilizing the energy provided by the impact of such charged particles, the deposition rate is further improved as described above,
Improves deposition quality.

【0006】一般に、プラズマ増強されたエッチングお
よび堆積プロセスでの基板のバイアスは、基板を介して
処理チャンバ内の電極からのRF電界を、エッチングさ
れるべき、または堆積される材料層を受け入れるべき露
出された基板表面に容量結合することにより行われる。
詳しく述べると、サセプタまたは基板支持物の中に配置
された電極はRF給電装置でバイアスされて、RF電界
が作成される。次に、サセプタと基板を介してRF電界
が容量結合されることにより、露出した基板表面を横切
って比較的一様なDCバイアス電位が形成される。基板
表面のDCバイアスは前記のようにプラズマに影響を及
ぼすことにより、エッチングまたは堆積のプロセスを増
強する。
In general, the biasing of a substrate in a plasma-enhanced etching and deposition process exposes the RF field from the electrode within the processing chamber through the substrate to accept the layer of material to be etched or deposited. It is performed by capacitively coupling to the surface of the formed substrate.
Specifically, the electrodes placed in the susceptor or substrate support are biased with an RF feeder to create an RF electric field. The RF field is then capacitively coupled through the susceptor and the substrate to form a relatively uniform DC bias potential across the exposed substrate surface. The DC bias on the substrate surface enhances the etching or deposition process by affecting the plasma as described above.

【0007】プラズマ処理システム内では、プラズマに
は通常、特定の非一様性が伴う。たとえば、プラズマ密
度はプラズマの中心で最大となることが多い。これは、
処理チャンバの側面に近接したエッジ効果によるもので
ある。プラズマの中の非一様性は、プラズマを利用する
エッチングおよび堆積のプロセスの中の不一致に変化す
る。たとえば、基板の中心近傍のエッチング速度が基板
の外側のへり近傍のエッチング速度より大きいというエ
ッチング速度の望ましくない変動が生じ得る。更に、プ
ラズマ増強された堆積プロセスでは、堆積の受ける影響
は基板の中心近傍と基板のへりとで異なることがあり、
その結果、基板を横切って放射状に非一様な堆積層およ
び非一様な堆積速度が生じることがある。
Within a plasma processing system, the plasma is usually associated with certain non-uniformities. For example, plasma density often has a maximum at the center of the plasma. this is,
This is due to the edge effect near the side of the processing chamber. Non-uniformities in the plasma translate into inconsistencies in the plasma-based etching and deposition processes. For example, there may be undesirable variations in the etch rate such that the etch rate near the center of the substrate is greater than the etch rate near the outer lip of the substrate. Furthermore, in plasma-enhanced deposition processes, the effects of deposition may differ near the center of the substrate and at the edges of the substrate,
As a result, radially non-uniform deposition layers and non-uniform deposition rates may occur across the substrate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】プラズマ処理システム
のこのようなプラズマの非一様性に対処する試みが当業
者により行われてきた。たとえば、2000年5月4日
に出願された米国特許出願、「静電チャックを利用する
基板のプラズマ処理のための改善された装置および方
法」(Improved Apparatus and
Method for Plasma Proces
sing of a SubstrateUtiliz
ing an Electrostatic Chuc
k)には、基板上のバイアスを選択的に調整することに
より、システム内のプラズマの非一様性を相殺するプラ
ズマ処理システムが開示されている。この出願はここに
引用することにより全体を本明細書の一部として組み入
れる。そのシステムは全体のプラズマプロセスを改善す
るが、基板バイアスを変化させる際に精密な選択性を達
成することは困難であった。したがって、本発明の一つ
の目的は、プラズマの非一様性に対処するためにプラズ
マ処理システムで基板バイアスに対する、より精密な調
整を提供することである。
Attempts have been made by those skilled in the art to address such plasma non-uniformities in plasma processing systems. For example, US patent application filed May 4, 2000, "Improved Apparatus and Method for Plasma Processing of Substrates Utilizing Electrostatic Chuck" (Improved Apparatus and Method).
Method for Plasma Procedures
sing of a SubstrateUtilize
ing an Electrostatic Chuc
In k), a plasma processing system is disclosed that selectively adjusts the bias on the substrate to cancel the non-uniformity of the plasma in the system. This application is incorporated herein by reference in its entirety. Although the system improves the overall plasma process, it has been difficult to achieve precise selectivity in changing the substrate bias. Therefore, one object of the present invention is to provide a finer adjustment to the substrate bias in a plasma processing system to address plasma non-uniformities.

【0009】発明の他の側面によれば、静電チャックを
利用するシステムでも精密なバイアス制御が提供される
ことが望ましい。特に集積回路の製造の間、処理されて
いる基板は基板支持物またはサセプタにより処理チャン
バの中に支持される。基板は処理の間、サセプタ上に物
理的に固定されることが多い。これは、たとえば、基板
とサセプタとの間の熱伝達を改善するためである。基板
を固定する一つの仕方は静電チャック(ESC:ele
ctrostatic chuck)を使用することで
ある。静電チャックは、基板にDCバイアスを印加する
ことにより、基板をサセプタに静電的に引き付け、固定
する。静電チャックは当業者には知られており、適切な
設計が前記の2000年5月4日に出願された米国特許
出願、「静電チャックを利用する基板のプラズマ処理の
ための改善された装置および方法」(Improved
Apparatus and Method for
Plasma Processing of a Su
bstrate Utilizing an Elec
trostatic Chuck)、および米国特許第
5,117,121号に示されている。後者の米国特許
もここに引用することにより本明細書の一部として組み
入れる。静電チャックは通常、基板をバイアスするため
に使用されるのと同じ電極を使用する。この慣例によ
り、このような測定に対する静電クランピング電圧の影
響により、基板表面のバイアスレベルの精密な測定が更
に一層困難となった。したがって、本発明のもう一つの
目的は、静電チャックを利用して処理システム内のプラ
ズマの非一様性に対処するために、より精密な基板バイ
アスを提供することである。
According to another aspect of the invention, it is desirable to provide precise bias control even in systems utilizing electrostatic chucks. Especially during the manufacture of integrated circuits, the substrate being processed is supported in the processing chamber by a substrate support or susceptor. The substrate is often physically fixed on the susceptor during processing. This is for example to improve the heat transfer between the substrate and the susceptor. One method of fixing the substrate is an electrostatic chuck (ESC: ele).
a ctrostatic chuck). The electrostatic chuck electrostatically attracts and fixes the substrate to the susceptor by applying a DC bias to the substrate. Electrostatic chucks are known to those skilled in the art, and suitable designs are described in the above-referenced U.S. patent application filed May 4, 2000, "Improved for Plasma Processing of Substrates Utilizing Electrostatic Chuck. Apparatus and Method "(Improved
Apparatus and Method for
Plasma Processing of a Su
bstrate Utilizing an Elec
Trostatic Chuck), and US Pat. No. 5,117,121. The latter U.S. patents are also incorporated herein by reference. Electrostatic chucks typically use the same electrodes that are used to bias the substrate. This practice has made even more difficult the precise measurement of substrate surface bias levels due to the effects of electrostatic clamping voltage on such measurements. Therefore, another object of the present invention is to provide a more precise substrate bias to utilize an electrostatic chuck to address plasma non-uniformities in a processing system.

【0010】本発明の更にもう一つの目的は、プラズマ
処理に必要な基板の所望のバイアスに悪影響を与えるこ
となく、前記の目的に対処することである。
Yet another object of the present invention is to address the aforementioned objectives without adversely affecting the desired bias of the substrate required for plasma processing.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の原理によれば、
処理システムは改善された基板バイアス制御のために、
プラズマ処理システムの中で基板バイアスの更に精密な
監視を行う。更に、本発明のシステムは、静電チャック
を利用するシステムと組み合わせてこのような精密なバ
イアス測定を行う。より一様なプラズマ処理または選択
的に変化するプラズマ処理のため、システムから得られ
る測定結果を使用して、露出した基板表面の選択された
部分を横切ってバイアスを変化させることができる。
According to the principles of the present invention,
The processing system has improved substrate bias control,
More precise monitoring of the substrate bias in the plasma processing system. Further, the system of the present invention, in combination with a system utilizing an electrostatic chuck, makes such precise bias measurements. For more uniform or selectively varying plasma treatments, measurements obtained from the system can be used to vary the bias across selected portions of the exposed substrate surface.

【0012】その目的のため、処理システムはプラズマ
を入れるための処理チャンバを含む。プラズマに近接し
て基板を支持するために、基板支持物がチャンバ内にと
う載される。複数の電極、たとえば第一および第二の電
極が基板支持物に結合され、支持表面に近接して配置さ
れる。電極は電気的に相互に絶縁される。電極をRF電
気エネルギーでバイアスするために、RF電源が各電極
に結合される。バイアスされた電極は、基板支持物の支
持表面上に配置された基板の露出した表面上にDCバイ
アスを作成するように基板支持物とともに動作し得る。
To that end, the processing system includes a processing chamber for containing a plasma. A substrate support is mounted within the chamber to support the substrate in proximity to the plasma. A plurality of electrodes, such as first and second electrodes, are coupled to the substrate support and are located proximate the support surface. The electrodes are electrically isolated from each other. An RF power source is coupled to each electrode to bias the electrodes with RF electrical energy. The biased electrode may work with the substrate support to create a DC bias on the exposed surface of the substrate located on the support surface of the substrate support.

【0013】本発明の一つの側面によれば、バイアスを
選択的に変える目的で、複数の比較器を利用して個々の
電極上のバイアスを監視する。更に詳しく述べると、第
一の比較器は一方の電極に電気的に結合された第一およ
び第二の入力をそなえる。第一の入力と第二の入力との
間に結合された絶縁素子が、RF電源によって作成され
る被監視電極上のバイアスから第一の入力を絶縁するよ
うに動作することができる。第一の比較器は、RF電源
によって作成される電極DCバイアスにより生じる第一
の入力と第二の入力との間の電圧差を反映する出力をそ
なえている。第一の入力はRF電源によって作成される
電極バイアスから絶縁されているので、第一の比較器は
電極RFバイアスを反映する。
According to one aspect of the invention, a plurality of comparators are utilized to monitor the bias on individual electrodes for the purpose of selectively varying the bias. More specifically, the first comparator has first and second inputs electrically coupled to one electrode. An isolation element coupled between the first input and the second input is operable to isolate the first input from the bias on the monitored electrode created by the RF power source. The first comparator has an output that reflects the voltage difference between the first input and the second input caused by the electrode DC bias created by the RF power supply. Since the first input is isolated from the electrode bias created by the RF power supply, the first comparator reflects the electrode RF bias.

【0014】第二の比較器は第一の電極と第二の電極と
の間の電圧バイアス差の表示を与える。第一の比較器か
らの出力を一方の電極に結合し、第二の比較器の出力を
両方の電極の間に結合することにより、各個別電極のバ
イアスレベルを得ることができる。詳しく述べると、第
二の比較器は第一の電極に結合された第一の入力と第二
の電極に結合された第二の入力とをそなえる。第二の比
較器は、第一の電極と第二の電極との間のバイアス差か
ら生じる第一の入力と第二の入力との間の電圧差を反映
する出力をそなえる。一方の電極上のバイアスを反映す
る信号と二つの電極の間のバイアス差を反映する信号と
から、他方の非測定電極の相対バイアスを得ることがで
きる。このようにして、第一の電極と第二の電極上の相
対バイアスを監視することによりバイアスを最適に調整
できる。
The second comparator provides an indication of the voltage bias difference between the first electrode and the second electrode. By coupling the output from the first comparator to one electrode and the output of the second comparator between both electrodes, the bias level of each individual electrode can be obtained. In particular, the second comparator has a first input coupled to the first electrode and a second input coupled to the second electrode. The second comparator has an output that reflects the voltage difference between the first input and the second input resulting from the bias difference between the first electrode and the second electrode. From the signal reflecting the bias on one electrode and the signal reflecting the bias difference between the two electrodes, the relative bias of the other non-measurement electrode can be obtained. In this way, the bias can be optimally adjusted by monitoring the relative bias on the first and second electrodes.

【0015】比較器の被監視出力を利用して、電極の相
対バイアスを判定することにより、プラズマプロセスの
希望に沿ってバイアスを調整することができる。その目
的のため、RF電源と電極との間に可変コンデンサが結
合される。コンデンサのキャパシタンスを変える事によ
り、複数の電極の中の少なくとも一つの電極により基板
上に作成されるバイアスを複数の電極の中の他の電極に
より基板上に作成されるバイアスに対して変える。この
ようにして、基板の一つの部分でのプラズマの影響を基
板のもう一つの部分でのプラズマの影響に対して選択的
に変えることができる。
By utilizing the monitored output of the comparator to determine the relative bias of the electrodes, the bias can be adjusted as desired for the plasma process. For that purpose, a variable capacitor is coupled between the RF power supply and the electrodes. By changing the capacitance of the capacitor, the bias created on the substrate by at least one of the plurality of electrodes is changed relative to the bias created on the substrate by the other electrode of the plurality of electrodes. In this way, the influence of the plasma on one part of the substrate can be selectively changed with respect to the influence of the plasma on the other part of the substrate.

【0016】本発明のもう一つの側面によれば、比較器
の入力の少なくとも一方が分圧回路を介して電極に結合
される。分圧回路は比較器入力の電圧レベルを変えるよ
うに選択的に調整できる可変抵抗を含む。処理システム
が静電チャックを利用するとき、RF電源の他にDC電
源が各電極に結合される。DC電源は、基板をサセプタ
に静電的にクランプするために必要な各電極での電圧差
を与える。可変抵抗を選択的に変えることにより、比較
器入力の電極に対するクランピングDCバイアスの影響
を除去することができる。このようにして、比較器出力
は、RF電源により作成される電極上のDCバイアスが
生じる入力間の差に直接関連している。
According to another aspect of the invention, at least one of the inputs of the comparator is coupled to the electrode via a voltage divider circuit. The voltage divider circuit includes a variable resistor that can be selectively adjusted to change the voltage level at the comparator input. When the processing system utilizes an electrostatic chuck, a DC power source is coupled to each electrode in addition to the RF power source. The DC power supply provides the voltage difference at each electrode needed to electrostatically clamp the substrate to the susceptor. By selectively changing the variable resistance, the effect of clamping DC bias on the electrodes of the comparator input can be eliminated. In this way, the comparator output is directly related to the difference between the inputs resulting in the DC bias on the electrodes created by the RF power supply.

【0017】本発明のもう一つの側面によれば、それぞ
れ第一および第二の電極に結合された第一および第二の
入力をそなえる、もう一つの比較器が利用される。比較
器の出力は、第一の電極と第二の電極との間のバイアス
差によって生じる第一の入力と第二の入力との間の電圧
差を反映する。しかし、出力は自動調整素子、たとえば
サーボモータに結合され、自動調整素子は可変抵抗に結
合される。サーボモータは自動的に可変抵抗の抵抗値を
変えて、入力の一方を調整し、比較器出力をゼロにす
る。比較器出力は、出力がゼロになるまでサーボと可変
抵抗を駆動する。DC電源がオンで、RF電源がオフの
状態でこれが行われると、両方の電極に結合された比較
器入力がゼロ出力を生じるように調整されるので、バイ
アス測定は本質的にDC電源の影響を受けない。可変抵
抗の自動調整を行う比較器入力は電極間の異なるバイア
スを測定する比較器入力と同じであるので、一方の比較
器の出力を自動的にゼロにすることにより、他方の比較
器の出力もゼロとなる。各比較器の出力と自動調整素子
との間にディセーブルスイッチが結合される。ディセー
ブルスイッチはRF電源に結合され、電極にRF電力が
与えられるときに自動調整素子をディセーブルするよう
に動作することができる。したがって、両方の電極に結
合された比較器の出力はその出力をゼロにするように更
に変えられることはないので、比較器はその第一の入力
と第二の入力との間の電圧差を測定して、電極間のバイ
アス差を反映する出力信号を与える。
In accordance with another aspect of the invention, another comparator is utilized that has first and second inputs respectively coupled to the first and second electrodes. The output of the comparator reflects the voltage difference between the first and second inputs caused by the bias difference between the first and second electrodes. However, the output is coupled to an autotuning element, eg a servomotor, which is in turn coupled to a variable resistor. The servomotor automatically changes the resistance value of the variable resistor to adjust one of the inputs and zero the comparator output. The comparator output drives the servo and variable resistor until the output is zero. When this is done with the DC power supply on and the RF power supply off, the bias measurement is essentially an effect of the DC power supply because the comparator inputs coupled to both electrodes are adjusted to produce zero output. Do not receive Since the comparator input that automatically adjusts the variable resistance is the same as the comparator input that measures the different bias between the electrodes, the output of one comparator is automatically zeroed to the output of the other comparator. Is also zero. A disable switch is coupled between the output of each comparator and the self-adjusting element. The disable switch is coupled to the RF power supply and is operable to disable the self-regulating element when RF power is applied to the electrodes. Therefore, the output of a comparator coupled to both electrodes cannot be further altered to bring its output to zero, so that the comparator will reduce the voltage difference between its first and second inputs. Measure and provide an output signal that reflects the bias difference between the electrodes.

【0018】したがって、RF給電装置に起因する電極
の個別バイアスレベルを反映する信号が比較器出力に生
じる。このようにして、可変コンデンサを調整して、二
つの電極の間の所望の電極バイアスを達成することがで
きる。したがって、基板のバイアスを同様に選択的に変
えて、プラズマプロセスの中で所望の結果を達成するこ
とができる。二つの電極について本発明を説明するが、
多数の電極を利用してもよく、それらのバイアスレベル
も本発明を利用して同様に測定することができる。
Therefore, a signal is produced at the comparator output which reflects the individual bias level of the electrodes due to the RF power supply. In this way, the variable capacitor can be adjusted to achieve the desired electrode bias between the two electrodes. Therefore, the bias of the substrate can likewise be selectively changed to achieve the desired result in the plasma process. The present invention will be described with respect to two electrodes,
Multiple electrodes may be utilized and their bias levels can be similarly measured using the present invention.

【0019】本発明のこれらの特徴と利点、および他の
特徴と利点は、付図を参照して以下更に詳細に説明す
る。
These and other features and advantages of the present invention are described in further detail below with reference to the accompanying drawings.

【0020】本明細書に含まれ、本明細書の一部を構成
する付図は、本発明の実施例を示し、また下記の本発明
の一般的な説明とともに、本発明の原理を説明する役目
を果たす。
The accompanying drawings, which are included in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the following general description of the invention, serve to explain the principles of the invention. Fulfill.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の原理に従って利
用することができるプラズマ処理システムの一実施例を
示す。プラズマ処理システムは一般に処理チャンバ12
を含む。処理チャンバ12は、ステンレス鋼のような適
当な金属で形成されたベース部14、および石英のよう
な適当な金属で形成された誘電体部16を含む。プラズ
マ生成集合体18が処理チャンバ12の誘電体部16に
結合される。基板支持物またはサセプタ20が処理チャ
ンバ12の中に配置され、プラズマ処理のためにその中
で半導体ウェハまたは基板22を支持するように構成さ
れる。処理チャンバ12、そして特に誘電体部16はそ
の中に、プラズマ28を入れるためのプロセス空間26
を定める。図1の実施例では、プロセス空間26とプラ
ズマ28の下に基板22が配置される。
1 illustrates one embodiment of a plasma processing system that may be utilized in accordance with the principles of the present invention. Plasma processing systems generally include processing chamber 12
including. The processing chamber 12 includes a base portion 14 formed of a suitable metal such as stainless steel and a dielectric portion 16 formed of a suitable metal such as quartz. A plasma generating assembly 18 is coupled to the dielectric portion 16 of the processing chamber 12. A substrate support or susceptor 20 is disposed in the processing chamber 12 and is configured to support a semiconductor wafer or substrate 22 therein for plasma processing. The process chamber 12, and in particular the dielectric portion 16, has therein a process space 26 for containing a plasma 28.
Determine. In the embodiment of FIG. 1, the substrate 22 is located below the process space 26 and the plasma 28.

【0022】本発明の一実施例では、処理システムは隔
離されたプラズマプロセスに対して利用される独立型の
プラズマ処理システムとすることができる。もう一つの
実施例では、処理システムは、複数の他の処理システム
と、種々のシステムの間で基板を移動させる、図示しな
い、中央に配置された基板転送モジュールとをそなえた
多プロセスシステムに組み込むように構成することがで
きる。このような多チャンバ多プロセスのシステムは当
業者には知られている。
In one embodiment of the invention, the processing system may be a stand alone plasma processing system utilized for an isolated plasma process. In another embodiment, the processing system is incorporated into a multi-process system having a plurality of other processing systems and a centrally located substrate transfer module (not shown) for moving substrates between the various systems. Can be configured as. Such multi-chamber multi-process systems are known to those skilled in the art.

【0023】プラズマ処理のため、プロセス空間26は
一般に真空でなければならない。したがって、処理チャ
ンバ12は適切な真空系30に結合される。真空系30
は、プロセス空間26の中に所望の真空圧力を与えるた
めに、当業者には知られているような適切な真空ポンプ
と弁を含む。処理チャンバ12は、当業者には知られて
いるように空間26に真空を入れるために必要な開口を
そなえるように適切に構成される。
Due to the plasma treatment, the process space 26 must generally be a vacuum. Therefore, the processing chamber 12 is coupled to a suitable vacuum system 30. Vacuum system 30
Includes suitable vacuum pumps and valves as known to those skilled in the art to provide the desired vacuum pressure in process space 26. The processing chamber 12 is suitably configured to provide the necessary openings to create a vacuum in the space 26 as known to those skilled in the art.

【0024】プラズマ生成集合体18が図1に示されて
おり、これは処理チャンバ12の誘電体部16に電気的
に結合される。プラズマ生成集合体18は、しばしば当
業者により「ガラス鐘」と呼ばれる誘電体部16内に電
気エネルギーを誘導結合することにより、基板支持集合
体20より上のプロセス空間26の中にプラズマ28を
形成する(図1参照)。誘電体部すなわちエンクロージ
ャ16は、ベース14の開放した上面34を取り囲むベ
ース14のフランジ32の上に据え付けられる。処理チ
ャンバの種々の部を適切に真空封止するために、ベース
14と誘電体部16との間に適切なOリングシールと他
のシール(図示しない)が通常配置される。
A plasma producing assembly 18 is shown in FIG. 1 and is electrically coupled to the dielectric portion 16 of the processing chamber 12. The plasma generating assembly 18 forms a plasma 28 in the process space 26 above the substrate support assembly 20 by inductively coupling electrical energy into the dielectric portion 16, often referred to by those of ordinary skill in the art as a "glass bell." (See FIG. 1). The dielectric portion or enclosure 16 is mounted on a flange 32 of the base 14 that surrounds an open top surface 34 of the base 14. Appropriate O-ring seals and other seals (not shown) are typically placed between the base 14 and the dielectric portion 16 to properly vacuum seal the various portions of the processing chamber.

【0025】空間26の中にプラズマを形成するため
に、空間26にプロセスガスが導入され、空間に電気エ
ネルギーが電気的に結合されることにより、ガス粒子が
イオン化されてプラズマが形成される。その目的のた
め、処理チャンバが適切なプロセスガス源36に結合さ
れ、適切なプロセスガスが導入されて、プラズマ28が
形成される。何か適切なガス分散素子(図示しない)を
ガス源36に結合して、アルゴンのようなプロセスガス
を空間26内に一様に導入することにより、一様で密な
プラズマを形成してもよい。ガス源36は、たとえば化
学蒸着法のために、チャンバ12の中で一緒に混合され
た多重ガスを含んでもよい。
In order to form a plasma in the space 26, a process gas is introduced into the space 26 and electric energy is electrically coupled to the space, whereby the gas particles are ionized to form a plasma. For that purpose, the processing chamber is coupled to a suitable process gas source 36 and a suitable process gas is introduced to form a plasma 28. Any suitable gas distribution element (not shown) may be coupled to the gas source 36 to uniformly introduce a process gas, such as argon, into the space 26 to form a uniform, dense plasma. Good. The gas source 36 may include multiple gases mixed together in the chamber 12, such as for chemical vapor deposition.

【0026】空間26内でプラズマを点弧して持続する
ために、プラズマ生成集合体は図1に示されるように、
誘電体部16のまわりに巻かれたヘリカルコイル38の
形式の誘導素子を含む。コイル38は本質的に、誘電体
部16とエンクロージャの外壁表面17のまわりにはめ
こまれるような寸法のヘリカルコイルの形状に形成され
た細長い導体である。コイル38はプラズマ電源40に
電気的に結合される。プラズマ電源40は、従来通り、
RF給電装置と、RF電力をコイル38に効率的に結合
するための適切なRF整合回路とを含む。電源40から
のRF電気エネルギーはコイル38によりプロセス空間
26に誘導結合されて、プロセスガスを励起し、プラズ
マ28を形成する。誘導結合されたプラズマとそのプラ
ズマの形成は当業者には知られており、プロセス空間2
6にエネルギーを誘導結合するために種々の異なる構成
を利用することができる。したがって、図1は広い概念
形式で、プラズマを処理チャンバ12に誘導結合するた
めの一つの可能な実施例だけを開示している。
In order to ignite and sustain the plasma in the space 26, the plasma-generating assembly, as shown in FIG.
It includes an inductive element in the form of a helical coil 38 wrapped around the dielectric section 16. The coil 38 is essentially an elongated conductor formed in the shape of a helical coil sized to fit around the dielectric portion 16 and the outer wall surface 17 of the enclosure. Coil 38 is electrically coupled to plasma power supply 40. The plasma power supply 40 is
It includes an RF power supply and a suitable RF matching circuit for efficiently coupling RF power to the coil 38. RF electrical energy from power supply 40 is inductively coupled to process space 26 by coil 38 to excite the process gas and form plasma 28. Inductively coupled plasmas and the formation of such plasmas are known to those skilled in the art, and process space 2
A variety of different configurations can be utilized to inductively couple energy to 6. Accordingly, FIG. 1 discloses, in a broad conceptual form, only one possible embodiment for inductively coupling a plasma to the processing chamber 12.

【0027】更に、通常程度の当業者には容易に理解さ
れるように、本発明での使用に適したプラズマ処理シス
テムは多数の異なる形式の任意の一つを取ってもよく、
異なる構成の処理チャンバを含んでもよい。たとえば、
もう一つの誘導結合されたプラズマ処理システムでは、
処理チャンバの上面上に配置された(ヘリカルコイルに
対立するものとしての)平らなコイルを利用し、処理チ
ャンバの上面の誘電体窓を通してエネルギーが結合され
る。また、プラズマは誘導的でなく、容量的に形成して
もよい。このような容量結合されたシステムでは、プロ
セス空間26内の電極素子、たとえば、電気的にバイア
スされたガス分散シャワーヘッド(図示しない)がもう
一つの電極、たとえば、バイアスされた基板支持物集合
体20および基板22と組み合わせて利用される。電極
相互の間の電界は基板近傍のプラズマを持続させる。し
たがって、本発明は誘導結合されたプラズマまたは容量
結合されたプラズマを使用する種々の異なるプラズマ処
理システム、あるいは半導体基板22を処理するための
プラズマを別の方法で形成するシステムと一緒に組み込
んでもよい。
Further, as will be readily appreciated by those of ordinary skill in the art, a plasma processing system suitable for use in the present invention may take any one of a number of different forms.
It may include processing chambers of different configurations. For example,
In another inductively coupled plasma processing system,
Energy is coupled through a dielectric window on the top of the processing chamber utilizing a flat coil (as opposed to a helical coil) located on the top of the processing chamber. Further, the plasma may be formed not capacitively but capacitively. In such a capacitively coupled system, an electrode element in the process space 26, eg, an electrically biased gas distribution showerhead (not shown) may be coupled to another electrode, eg, a biased substrate support assembly. Used in combination with 20 and substrate 22. The electric field between the electrodes sustains the plasma near the substrate. Accordingly, the present invention may be incorporated with a variety of different plasma processing systems that use inductively coupled plasma or capacitively coupled plasma, or systems that otherwise form a plasma for processing semiconductor substrate 22. .

【0028】本発明では、多重電極を使用して、処理結
果を改善するようなプラズマの形状にしている。図1に
示されるように、本発明の実施例では複数の電極が含ま
れる。これら複数の電極には、基板支持物20に結合さ
れた第一の電極44、および第一の電極44に近接し
て、やはり基板支持物に結合された第二の電極46が含
まれる。図示するように、電極44および46は基板支
持物20の中に埋め込まれている。第二の電極46は全
体として第一の電極44から間隔を置いて配置され、第
一の電極44から電気的に絶縁されている。本発明は基
板表面23にDCバイアスを形成し、選択的にDCバイ
アスを変化させるために多重電極の使用を期待する。し
たがって、開示された本発明は少なくとも二つの電極、
しかし多分、より多数の電極を利用するシステムを包含
し、特許請求の範囲はこのような多重電極処理システム
を包含する。ここで本発明を説明する際に参照しやすく
するため、図示の電極をときに第一の電極44および第
二の電極46と呼ぶことがある。しかし、前記したよう
に、本発明の他の実施例では、第三、第四、および他の
電極を利用してもよい。更に、第一の電極と第二の電極
は呼び方を入れ替えてもよい。たとえば、図1および図
2に示された実施例では多重電極に、第一の電極と名付
けられた外側の環状電極44、および第二の電極と名付
けられた内側の平円盤状電極46が含まれる。しかし、
このような名称は逆にしてもよく、たとえば、電極44
を第二の電極、電極46を第一の電極と名付けてもよ
い。
In the present invention, multiple electrodes are used to shape the plasma to improve process results. As shown in FIG. 1, embodiments of the present invention include multiple electrodes. The plurality of electrodes includes a first electrode 44 coupled to the substrate support 20 and a second electrode 46 proximate to the first electrode 44 and also coupled to the substrate support. As shown, electrodes 44 and 46 are embedded in substrate support 20. The second electrode 46 is generally spaced from the first electrode 44 and electrically insulated from the first electrode 44. The present invention envisions the use of multiple electrodes to create a DC bias on the substrate surface 23 and selectively vary the DC bias. Accordingly, the disclosed invention has at least two electrodes,
However, it will probably include systems that utilize a greater number of electrodes, and the claims include such multiple electrode processing systems. For ease of reference herein when describing the invention, the illustrated electrodes are sometimes referred to as first electrode 44 and second electrode 46. However, as mentioned above, other embodiments of the present invention may utilize third, fourth, and other electrodes. Furthermore, the names of the first electrode and the second electrode may be interchanged. For example, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the multi-electrode includes an outer annular electrode 44, labeled the first electrode, and an inner flat discoid electrode 46, labeled the second electrode. Be done. But,
Such names may be reversed, eg electrode 44
May be named the second electrode, and the electrode 46 may be named the first electrode.

【0029】本発明のもう一つの側面によれば、RF電
源48によって形成される電極上のDCバイアスは電極
相互の間で選択的に変えられる。その目的のため、一方
の電極のバイアスは他方の電極上の一定バイアスに対し
て選択的に変えてもよく、またその逆を行ってもよい。
その代わりに、本発明の原理に従って両方(またはより
多くの)電極を相互に選択的に変えてもよい。したがっ
て、本発明を説明する目的で図面の電極を第一の電極お
よび第二の電極と名付けることはいかなる意味でも本発
明を限定するものと考えるべきでない。
According to another aspect of the invention, the DC bias on the electrodes formed by the RF power supply 48 is selectively varied between the electrodes. For that purpose, the bias of one electrode may be selectively varied with respect to the constant bias on the other electrode, and vice versa.
Alternatively, both (or more) electrodes may be selectively changed from each other in accordance with the principles of the present invention. Therefore, naming the electrodes in the drawings as first and second electrodes for the purpose of describing the invention should not be considered as limiting the invention in any way.

【0030】本発明の一実施例では、図示されているよ
うに、第一と第二の電極44、46は基板支持物または
サセプタ20の中に埋め込まれる。基板支持物20は窒
化アルミニウムのような誘電体材料で形成されることが
好ましい。電極はモリブデンのような適当な導電性の材
料で作ることができる。適当な電極44、46は日本の
N.G.K.から厚さ120ミクロンのモリブデン電極
として入手できる。本発明の原理に従って、他の適当な
電極材料を利用してもよい。
In one embodiment of the present invention, as shown, the first and second electrodes 44, 46 are embedded within the substrate support or susceptor 20. The substrate support 20 is preferably formed of a dielectric material such as aluminum nitride. The electrodes can be made of a suitable electrically conductive material such as molybdenum. Appropriate electrodes 44, 46 are from N.M. G. K. Available as a 120 micron thick molybdenum electrode. Other suitable electrode materials may be utilized in accordance with the principles of the present invention.

【0031】以下に説明するような電極44および46
は、RF電力を電極に与えるための適切なRF給電装置
を含むRF電源に電気的に結合される。本発明の一実施
例では、電極44、46は、基板22を基板支持物20
に静電的にクランプするためにも利用される。その目的
のため、電極44、46はクランピングDC電源50に
結合される。クランピングDC電源50は電極上にDC
バイアスを誘起することにより、適当な電界を形成す
る。この電界は、周知の静電クランピング原理に従って
基板22をクランプする。バイアスされた電極44、4
6と組み合わされたRF電源48は基板22上に、特に
プラズマ28に面する基板の上表面23上にRFで作成
されたDCバイアスを形成する。基板表面23上のバイ
アスはプラズマ28の中のイオンおよび他の帯電粒子を
表面23に加速する。表面23上のこのような基板バイ
アスはプラズマエッチングプロセスを増強する。また
は、表面23上のこのような基板バイアスを使用して、
たとえばPECVDにおける堆積を増強する。電源50
により基板上に形成されるクランピングDCバイアスは
一般に表面23から離れるように限定され、プラズマと
相互作用する表面23のRFで作成されるDC基板バイ
アスにあまり影響を与えない。このような方法で基板を
バイアスすることにより、エッチングプロセスと堆積プ
ロセスを増強することは知られているが、一般にこのよ
うなバイアスに対して制御はほとんど行われず、プラズ
マプロセスはプロセス空間26の中に形成されたプラズ
マ28の気ままに任されている。
Electrodes 44 and 46 as described below
Is electrically coupled to an RF power supply that includes a suitable RF power supply for providing RF power to the electrodes. In one embodiment of the invention, the electrodes 44, 46 connect the substrate 22 to the substrate support 20.
Also used to electrostatically clamp to. For that purpose, the electrodes 44, 46 are coupled to a clamping DC power supply 50. Clamping DC power supply 50 is DC on the electrode
An appropriate electric field is formed by inducing a bias. This electric field clamps the substrate 22 according to the well-known electrostatic clamping principle. Biased electrodes 44, 4
An RF power source 48 in combination with 6 creates an RF generated DC bias on the substrate 22, especially on the upper surface 23 of the substrate facing the plasma 28. The bias on the substrate surface 23 accelerates the ions and other charged particles in the plasma 28 onto the surface 23. Such substrate bias on surface 23 enhances the plasma etching process. Or using such a substrate bias on surface 23,
Enhances deposition, for example in PECVD. Power supply 50
The clamping DC bias formed on the substrate by is generally limited away from surface 23 and does not significantly affect the DC substrate bias created at the RF of surface 23 that interacts with the plasma. Biasing the substrate in such a manner is known to enhance the etching and deposition processes, but generally there is little control over such bias, and the plasma process is in process space 26. It is left to the control of the plasma 28 formed in the.

【0032】2000年5月4日に出願され、ここに引
用することにより本明細書の一部として組み入れる米国
特許出願、「静電チャックを利用する基板のプラズマ処
理のための改善された装置および方法」(Improv
ed Apparatusand Method fo
r Plasma Processing ofa S
ubstrate Utilizing an Ele
ctrostatic Chuck)の発明は、電極4
4、46の選択的バイアスにより基板表面上のRFによ
り作成されるDCバイアスを選択的に変化させることに
より、問題に対処している。本発明は、各電極上に作成
される特定の相対バイアスの測定が行えるようにするこ
とによりバイアスをより精密に調整して、より選択的な
プラズマ処理が行えるようにする。
US Patent Application filed May 4, 2000, incorporated herein by reference, "Improved Apparatus for Plasma Processing of Substrates Utilizing Electrostatic Chuck and Method "(Improv
ed Apparatus and Method fo
r Plasma Processing of S
upstrate Utilizing an Ele
The invention of ctrostatic chuck) is the electrode 4
The problem is addressed by selectively varying the DC bias created by the RF on the substrate surface with a selective bias of 4,46. The present invention allows for more precise tuning of the bias by allowing the measurement of the specific relative bias created on each electrode to allow for more selective plasma treatment.

【0033】図2は本発明の一実施例を示し、第一およ
び第二の電極44、46の切り取った透視図を示す。第
一および第二の電極44、46はRF電源48に結合さ
れる。RF電源48は、電極をバイアスするのに適当な
RF信号を作成することができるRF給電装置54を含
む。本発明の一側面によれば、電気的に容量性の構造5
6、58がRF電源48と電極44、46との間に電気
的に結合され、電気的に容量性の構造56、58の一つ
以上が可変または調整可能なキャパシタンスをそなえて
おり、電極の少なくとも一つにより基板表面23上に作
成されるDCバイアスを他の電極の少なくとも一つによ
り基板上に作成されるDCバイアスに対して変化させ
る。図2に示される実施例では、第一の電極44は、可
変キャパシタンスをそなえた第一の電気的に容量性の構
造56に結合される。すなわち、容量性の構造56のキ
ャパシタンスは増加または減少するように調整すること
ができる。第二の電極46は、第二の容量性構造58に
よりRF電源48に結合される。図2に示される実施例
では、第二の容量性構造も可変キャパシタンスをそなえ
る。本発明で使用されるべき適当な容量性構造は、可変
空気コンデンサまたは真空コンデンサのような従来の可
変コンデンサである。
FIG. 2 illustrates one embodiment of the present invention, showing a cutaway perspective view of the first and second electrodes 44,46. The first and second electrodes 44, 46 are coupled to an RF power source 48. The RF power source 48 includes an RF power supply 54 that can generate a suitable RF signal to bias the electrodes. According to one aspect of the invention, the electrically capacitive structure 5
6, 58 are electrically coupled between the RF power source 48 and the electrodes 44, 46, and one or more of the electrically capacitive structures 56, 58 has a variable or adjustable capacitance, The DC bias created by the at least one on the substrate surface 23 is varied with respect to the DC bias created by the at least one of the other electrodes on the substrate. In the embodiment shown in FIG. 2, the first electrode 44 is coupled to a first electrically capacitive structure 56 with a variable capacitance. That is, the capacitance of the capacitive structure 56 can be adjusted to increase or decrease. The second electrode 46 is coupled to the RF power source 48 by the second capacitive structure 58. In the embodiment shown in FIG. 2, the second capacitive structure also has a variable capacitance. Suitable capacitive structures to be used in the present invention are conventional variable capacitors such as variable air capacitors or vacuum capacitors.

【0034】前記のように、第一および第二の電極の名
付けに対して、コンデンサ56、58も同様に本発明の
説明の目的で名付けられる。二つより多い電極を利用す
ることも考えられるので、種々の電極をRF電源48に
結合するために二つより多いコンデンサを利用してもよ
く、これらはすべてが可変コンデンサ、もしくは可変コ
ンデンサと固定コンデンサの組み合わせとすることがで
きる。したがって、本明細書でのコンデンサを第一およ
び第二のコンデンサと表示するのは、いかなる意味でも
本発明の範囲に対する限定と解釈すべきではない。
As mentioned above, with respect to the naming of the first and second electrodes, the capacitors 56, 58 are likewise named for the purposes of the present description. Since it is possible to utilize more than two electrodes, more than two capacitors may be utilized to couple the various electrodes to the RF power supply 48, all of which may be variable capacitors or fixed capacitors. It can be a combination of capacitors. Therefore, reference herein to capacitors as first and second capacitors should not be construed as limiting the scope of the invention in any way.

【0035】本発明の一つの側面によれば、可変コンデ
ンサ56、58を利用することにより、電極の一つによ
り基板表面23上に作成される容量的に結合されたDC
バイアスを電極のもう一つにより基板表面上に作成され
るDCバイアスに対して変化させる。詳しく述べると、
各電極の相互の電気バイアスは、特定の電極とRF電源
48との間に結合されたコンデンサの電気キャパシタン
スを変えることにより選択的に変えることができる。た
とえば、プラズマがどのように影響を受けるかに応じ
て、一方の電極を他方の電極より高いバイアス電圧でバ
イアスしてもよい。前記のように、制限された空間内の
プラズマ、たとえば、処理チャンバ12の中のプラズマ
28では一般に、プラズマ密度が一様でない。特に、密
度が最大になるのは、チャンバ12の中心、したがっ
て、基板の外側のへりではなくて、基板の中心が最も多
い。したがって、エッチング速度、堆積速度、およびプ
ラズマに影響される他のパラメータの変化は、基板表面
23を横切って放射状に変わり得る。本発明を使用し
て、このようなプラズマの非一様性に対処し、またエッ
チング速度および堆積速度を含む対応するプラズマパラ
メータの放射状の変化に対処することができる。ここで
説明されている本発明の一実施例では、プラズマと基板
表面23の中心では表面23の外側のへり(エッジ)よ
りプラズマ密度が大きいという問題に対処するため、電
極44、46は相互に異なったバイアスを受ける。通常
程度の当業者には容易に理解されるように、特定の処理
システムに付随する他の種々のプラズマの非一様性も、
コンデンサのキャパシタンスを変え、電極の中の一つ以
上の電極上の、したがって基板表面23上のRFで作成
されるDCバイアスを操作することにより本発明で対処
することができる。
According to one aspect of the present invention, by utilizing variable capacitors 56, 58, a capacitively coupled DC is created on substrate surface 23 by one of the electrodes.
The bias is varied with respect to the DC bias created on the substrate surface by another of the electrodes. In detail,
The mutual electrical bias of each electrode can be selectively varied by changing the electrical capacitance of a capacitor coupled between the particular electrode and the RF power supply 48. For example, one electrode may be biased at a higher bias voltage than the other electrode, depending on how the plasma is affected. As noted above, the plasma density in a confined space plasma, such as plasma 28 in processing chamber 12, is generally non-uniform. In particular, the greatest density is most at the center of the substrate, rather than at the center of the chamber 12, and thus at the outer lip of the substrate. Thus, changes in etch rate, deposition rate, and other plasma-affected parameters can vary radially across the substrate surface 23. The present invention can be used to address such plasma non-uniformities, as well as radial changes in corresponding plasma parameters, including etch rate and deposition rate. In one embodiment of the invention described herein, the electrodes 44, 46 are interdigitated to address the problem of greater plasma density at the center of the plasma and substrate surface 23 than at the outer edge of the surface 23. Subject to different biases. As will be readily appreciated by those of ordinary skill in the art, various other plasma non-uniformities associated with a particular processing system also include:
This can be addressed in the present invention by varying the capacitance of the capacitor and manipulating the DC bias created by the RF on one or more of the electrodes, and thus on the substrate surface 23.

【0036】図2で第一のコンデンサ56は、必要に応
じて増減できる可変キャパシタンスをそなえている。基
板の外側のへりでの低いプラズマ密度に対処するため
に、第一の電極44はより高いバイアスレベルでバイア
スして、より多数のプラズマ粒子が基板表面23の外側
の環状の、または周囲のへりに引き付けられるようにす
るべきである。コンデンサ56のキャパシタンスを小さ
くすると、電極44のバイアスレベルが上昇する。たと
えば、電極44、46の両方を、電力レベルが300ワ
ットから400ワットの範囲にあるRF電源48によっ
て同様にバイアスすると、両方の電極がアース電位に対
して約−100ボルトDCのバイアスレベルを受けるこ
とになる。このようにして、電極は基板22の表面23
を横切って約−100ボルトDCの範囲のほぼ一様なD
Cバイアスを加えることになる。このとき、基板表面2
3を横切る一様なDCバイアスはプラズマ28の中の非
一様性を受けることになる。種々の電極44、46に与
えられる電力量はそれらの電極とRF電源48との間に
結合されたそれぞれのコンデンサ56、58のキャパシ
タンス特性によって左右される。本発明の一つの側面で
は、可変コンデンサ56のキャパシタンスを小さくする
ことにより、より多くの電力が第一の、すなわち外側の
電極44に与えられるので、電極44は基板表面23の
外側、すなわち環状部分の、より高いDCバイアスレベ
ルを維持する。もちろん、可変コンデンサ56のキャパ
シタンスを大きくすることにより、逆の結果が生じ、第
一の電極44に比べて、より多くの電力が第二の、すな
わち中心の電極46に与えられる。このとき、電極46
は電極44より相対的に高いバイアスに維持されるの
で、基板表面23の中心部分は表面23の外側の環状部
分より高いバイアスレベルに維持される。基板表面23
の外側の環状部分で、より高いバイアスレベルを維持す
ることは、プラズマ28の外側へりで通常生じるプラズ
マ密度の低下に対処して、基板表面23を放射状に横切
って一様なエッチングまたは堆積速度を達成するために
望ましい。
In FIG. 2, the first capacitor 56 has a variable capacitance that can be increased or decreased as necessary. To address the low plasma density at the edges outside the substrate, the first electrode 44 is biased at a higher bias level so that more plasma particles are outside the substrate surface 23 in the annular or surrounding edges. Should be attracted to. Reducing the capacitance of capacitor 56 increases the bias level of electrode 44. For example, if both electrodes 44, 46 are similarly biased by an RF power supply 48 having a power level in the range of 300 to 400 watts, both electrodes will experience a bias level of about -100 volts DC to ground potential. It will be. In this way, the electrodes are on the surface 23 of the substrate 22.
A nearly uniform D in the range of about -100 volts DC across
C bias will be added. At this time, the substrate surface 2
A uniform DC bias across 3 will experience non-uniformities in plasma 28. The amount of power provided to the various electrodes 44,46 is dependent on the capacitance characteristics of the respective capacitors 56,58 coupled between those electrodes and the RF power supply 48. In one aspect of the invention, by reducing the capacitance of the variable capacitor 56, more power is provided to the first or outer electrode 44, so that the electrode 44 is outside the substrate surface 23, ie, the annular portion. , Maintaining a higher DC bias level. Of course, increasing the capacitance of the variable capacitor 56 has the opposite effect, providing more power to the second or central electrode 46 than the first electrode 44. At this time, the electrode 46
Are maintained at a relatively higher bias than electrodes 44, so that the central portion of substrate surface 23 is maintained at a higher bias level than the outer annular portion of surface 23. Substrate surface 23
Maintaining a higher bias level in the outer annulus of the cathode addresses the decrease in plasma density that would normally occur at the outer edge of the plasma 28, ensuring a uniform etch or deposition rate across the substrate surface 23. Desirable to achieve.

【0037】若干類似した効果を得るため、そして中心
電極46に対して外側の電極44のバイアスレベルを上
昇させるために、第二のコンデンサ58も変えることが
できる。そのようにして、第二のコンデンサ58のキャ
パシタンスを大きくすると、電極46に与えられる電力
量が少なくなるので、電極46のバイアスレベルが低下
する。これにより実質的に、基板表面23の内側すなわ
ち中心部分のバイアスレベルと比べて基板表面23の外
側の環状部分に近接したバイアスレベルが上昇する。な
お更に、両方のコンデンサ56、58を変化させてもよ
い。この場合、コンデンサ56、58のキャパシタンス
を調整して相互に増減させて、電極44、46上と表面
23を横切って所望の相対バイアスレベル調整を行う。
たとえば、電極46に対して外側の、すなわち第一の電
極44上の相対バイアスレベルを上昇させるためには、
コンデンサ56のキャパシタンスを小さくするか、コン
デンサ58のキャパシタンスを大きくするか、または両
方の条件を同時に満足させる。図2に示すように、コン
デンサ56、58をリンケージ57で物理的に一緒に接
続して、それらのキャパシタンスが同期して変化するよ
うにしてもよい。
The second capacitor 58 can also be varied to achieve a somewhat similar effect, and to increase the bias level of the outer electrode 44 relative to the center electrode 46. In this way, if the capacitance of the second capacitor 58 is increased, the amount of electric power supplied to the electrode 46 is reduced, so that the bias level of the electrode 46 is lowered. This substantially increases the bias level closer to the annulus outside the substrate surface 23 as compared to the bias level inside the substrate surface 23, ie, the central portion. Still further, both capacitors 56, 58 may be changed. In this case, the capacitances of capacitors 56 and 58 are adjusted to increase or decrease relative to each other to provide the desired relative bias level adjustment across electrodes 44 and 46 and across surface 23.
For example, to increase the relative bias level external to electrode 46, ie on first electrode 44,
Either reduce the capacitance of the capacitor 56, increase the capacitance of the capacitor 58, or satisfy both conditions at the same time. As shown in FIG. 2, the capacitors 56, 58 may be physically connected together by a linkage 57 so that their capacitance changes synchronously.

【0038】図2を参照して説明してきた本発明は、静
電チャックを含む基板支持物があってもなくてもプラズ
マ処理チャンバの中で利用することができる。図2は、
第一および第二の電極44、46を利用する基板支持物
上に静電チャック機能を設けるために利用できる構成要
素を示す。詳しく述べると、クランピングDC電源50
が電極44、46に結合され、電極相互の間にDC電位
差を与えるので、周知の静電クランピング原理に従って
基板を支持物20に静電的にクランプする。クランピン
グDC電源は一般に、電極に結合される正の端子61お
よび負の端子62をそなえたクランピングDC給電装置
を含む。図2に示された実施例では、正の端子61は外
側すなわち第一の電極44に結合され、負の端子62は
内側すなわち第二の電極46に結合される。しかし、D
Cクランピングバイアス電圧は電極に対して逆転しても
よく、静電チャックは同様に良好に動作する。本発明を
静電チャックと一緒に利用するときは、RFフィルタ6
4、66を利用して、クランピングDC電源50を給電
装置54からのRF信号による損傷から保護する。図2
の実施例に示されるコンデンサ56、58はともに可変
であり、したがって、各々のキャパシタンスを変えるこ
とにより、前記したように一方の電極により基板上に作
成されるRFから形成されるDCバイアスを他方の電極
により基板上に作成されるDCバイアスに対して変える
ことができる。本発明と一緒に静電クランピング機能も
組み入れられるとき、コンデンサ56、58は更に電源
50のDC信号からRF給電装置54への絶縁も行う。
The invention described with reference to FIG. 2 can be utilized in a plasma processing chamber with or without a substrate support including an electrostatic chuck. Figure 2
7 illustrates components that can be used to provide electrostatic chuck functionality on a substrate support that utilizes first and second electrodes 44,46. More specifically, the clamping DC power source 50
Are coupled to the electrodes 44, 46 and provide a DC potential difference between the electrodes to electrostatically clamp the substrate to the support 20 according to well known electrostatic clamping principles. Clamping DC power supplies generally include a clamping DC power supply with a positive terminal 61 and a negative terminal 62 coupled to the electrodes. In the embodiment shown in FIG. 2, the positive terminal 61 is coupled to the outer or first electrode 44 and the negative terminal 62 is coupled to the inner or second electrode 46. But D
The C-clamping bias voltage may be reversed for the electrodes and the electrostatic chuck works equally well. When using the present invention with an electrostatic chuck, an RF filter 6
4, 66 are used to protect the clamping DC power supply 50 from damage due to the RF signal from the power supply 54. Figure 2
The capacitors 56, 58 shown in the example of FIG. 2 are both variable, so changing the capacitance of each causes the DC bias formed from the RF created on one of the electrodes by one electrode on the substrate to the other. The electrodes can vary with respect to the DC bias created on the substrate. Capacitors 56, 58 also provide isolation from the DC signal of power supply 50 to RF power supply 54 when an electrostatic clamping function is also incorporated with the present invention.

【0039】前記したように、コンデンサ56、58の
キャパシタンスを同時に、そして同期して変化させるこ
とが望ましいことがある。その目的のためコンデンサ
は、リンケージ57のように一緒に結合されることによ
り同期式で調整されるように構成することができる。た
とえば、処理の間、RF給電装置54に対してやや一定
の電力負荷を維持することが望ましいことがある。した
がって、可変コンデンサ56、58は物理的に結合すな
わち連動させることにより、それらのキャパシタンス値
を同期式で同時に調整して、やや一定の電力負荷を与え
ることができる。詳しく述べると、連動コンデンサを調
整して、第一のコンデンサ56のキャパシタンスを小さ
くするとともに第二のコンデンサ58のキャパシタンス
を同様の量だけ大きくすることにより、第二の、すなわ
ち内側の電極46に対して第一の、すなわち外側の電極
44に、より大きなバイアスレベルを与えることができ
る。コンデンサ56、58は並列に給電装置54に電気
的に結合されているので、それらのキャパシタンスは直
列に数学的に加算されて、給電装置に対する全体的な容
量性負荷を表す。したがって、コンデンサが給電装置5
4に対して与える全体の電力負荷はコンデンサ56、5
8のキャパシタンスの和を累積したものとなる。したが
って、一方のコンデンサを大きくすると、他方のコンデ
ンサを同じ量だけ小さくすることができ、一定の負荷が
維持される。したがって、可変コンデンサ56、58に
対する調整機構を連動させることにより、電極44、4
6の間の相対差分DCバイアスを前記のように変化させ
て調整しつつ、RF給電装置に対する比較的一定の電力
負荷を維持することができる。
As mentioned above, it may be desirable to change the capacitance of capacitors 56, 58 simultaneously and in synchronism. To that end, the capacitors can be arranged to be adjusted synchronously by being coupled together like a linkage 57. For example, it may be desirable to maintain a somewhat constant power load on the RF power feeder 54 during processing. Therefore, by physically coupling or interlocking the variable capacitors 56 and 58, their capacitance values can be simultaneously adjusted in a synchronous manner to provide a somewhat constant power load. More specifically, the interlocking capacitor is adjusted to reduce the capacitance of the first capacitor 56 and increase the capacitance of the second capacitor 58 by a similar amount, so that the second or inner electrode 46 is A larger bias level can be applied to the first or outer electrode 44. Since the capacitors 56, 58 are electrically coupled in parallel to the power supply 54, their capacitances are mathematically added in series to represent the overall capacitive load on the power supply. Therefore, the capacitor is the power feeding device 5
The total power load given to 4 is capacitors 56, 5
It is the sum of the capacitances of 8. Therefore, increasing one capacitor can reduce the other capacitor by the same amount, maintaining a constant load. Therefore, by interlocking the adjustment mechanism with respect to the variable capacitors 56 and 58, the electrodes 44 and 4
It is possible to maintain a relatively constant power load on the RF power feeder while varying and adjusting the relative differential DC bias between 6 as described above.

【0040】再び図2を参照して、本発明の一実施例を
更に詳細に説明する。本発明は、RF電源48により各
電極上に容量的に作成されるDCバイアスを測定するた
めのシステムと方法を提供する。その目的のため本発明
は、RF給電装置54により電極の少なくとも一つの上
に作成されるDCバイアス、および二つの電極の間で測
定されるDCバイアス差を監視するためのシステムを提
供する。一方の電極からのバイアスと、二つの電極の間
の差分バイアス測定値を利用して、他方の測定されない
電極からのバイアス測定値を判定することができる。本
発明により、各電極上のバイアスの精密な測定を行うこ
とができるので、可変コンデンサ56および58に対す
る精密で選択的な調整を行って、基板表面23で所望の
DCバイアスを得ることができる。図2に示される実施
例は静電クランプを利用しているので、電極はRF電源
48からのRF、およびDC電源50からのDC信号で
バイアスされる。
Referring again to FIG. 2, one embodiment of the present invention will be described in more detail. The present invention provides a system and method for measuring the DC bias produced capacitively on each electrode by an RF power source 48. To that end, the present invention provides a system for monitoring the DC bias created by at least one of the electrodes by the RF feeder 54 and the DC bias difference measured between the two electrodes. The bias from one electrode and the differential bias measurement between the two electrodes can be used to determine the bias measurement from the other unmeasured electrode. The present invention allows for precise measurement of the bias on each electrode so that precise and selective adjustments to the variable capacitors 56 and 58 can be made to obtain the desired DC bias at the substrate surface 23. Since the embodiment shown in FIG. 2 utilizes an electrostatic clamp, the electrodes are biased with RF from RF source 48 and DC signal from DC source 50.

【0041】より詳しく述べると、第一の比較器U1は
第一の入力70および第二の入力72をそなえている。
第一の比較器U1は、図2でバイアス電圧出力と表され
る出力73をそなえている。比較器U1の第一および第
二の入力70、72は一方の電極、たとえば電極46に
電気的に結合される。クランピングDC電源50の端子
62は電極46に結合され、比較器入力70、72は電
気的に電極46と電源50との間に結合される。分圧回
路74が電源50と入力70との間に電気的に結合され
て、構成要素U1に入力信号を与える。分圧回路は抵抗
R1および可変抵抗VR2を含む。入力70は分圧回路
74の抵抗R1とVR2との間に接続される。RFフィ
ルタ66は入力70をRF給電装置54のRF信号から
絶縁する。
More specifically, the first comparator U1 has a first input 70 and a second input 72.
The first comparator U1 has an output 73, which is represented in FIG. 2 as the bias voltage output. The first and second inputs 70, 72 of the comparator U1 are electrically coupled to one electrode, eg electrode 46. Terminal 62 of clamping DC power supply 50 is coupled to electrode 46 and comparator inputs 70, 72 are electrically coupled between electrode 46 and power supply 50. A voltage divider circuit 74 is electrically coupled between power supply 50 and input 70 to provide an input signal to component U1. The voltage dividing circuit includes a resistor R1 and a variable resistor VR2. The input 70 is connected between the resistors R1 and VR2 of the voltage dividing circuit 74. The RF filter 66 isolates the input 70 from the RF signal of the RF power supply 54.

【0042】入力72は分圧回路76を介して電極46
および電源50に結合される。分圧回路76は抵抗R3
およびR4を含む。入力72は抵抗R3とR4との間に
接続される。RFフィルタ77が入力72を給電装置5
4のRF信号から絶縁する。比較器U1は、入力70と
72との間の電圧レベルの差に基づいて出力73に差信
号を与えるように差動演算増幅器を利用して構成されて
もよい。
The input 72 is connected to the electrode 46 via the voltage dividing circuit 76.
And power supply 50. The voltage dividing circuit 76 has a resistor R3.
And R4. Input 72 is connected between resistors R3 and R4. The RF filter 77 inputs the input 72 to the power feeding device 5
Isolate from 4 RF signal. Comparator U1 may be configured utilizing a differential operational amplifier to provide a difference signal at output 73 based on the difference in voltage levels between inputs 70 and 72.

【0043】ダイオードD1のような絶縁素子が第一の
入力70と第二の入力72との間に電気的に結合され
る。詳しく述べると、D1は電源50の負端子62に、
図2に示される向きに結合される。絶縁素子D1は、本
発明の原理に従って入力70、72に差電圧信号を供給
するために利用される。詳しく述べると、RF電源48
からの電極46のバイアス電圧を測定するために、電源
48がターンオフされ、DC電源50がオンの状態で、
両方の入力70と72の入力電圧が等しくなるようにV
R2の抵抗が変えられる。抵抗R3とR4および分圧回
路76の固定値により、入力72の入力電圧が固定され
る。したがって、入力70が入力72に等しくなって比
較器U1の出力73に本質的に出力電圧が生じないよう
に、VR2が調整される。入力70と72が等しいと
き、比較器U1は本質的にゼロまたは非常に小さい出力
電圧を生じる。VR2を調整して比較器U1の出力をゼ
ロにすると、RF電源48がターンオンされ、電極46
がRFで作成されるDCバイアスを形成する。ブロッキ
ングダイオードD1により、電極46上に作成されるD
Cバイアスが分圧回路74に電流を生じることが防止さ
れる。しかし、電極46のRFのDCバイアスが分圧回
路76に電流を生じるので、抵抗R4の両端間に電圧降
下が生じる。一方、入力70はRF電源48の影響をあ
まり受けないので、入力72は入力70と異なってく
る。前記のように、クランピングDC電源50の影響は
VR2の抵抗の変化によって打ち消され、比較器U1の
出力73がゼロとなる。したがって、入力70、72の
間の電圧差と結果として得られる出力電圧73はほぼ単
に電源48からのRFで作成されるDCバイアスの結果
となる。したがって、比較器U1の出力73は電源48
によって作成される電極46上のDCバイアス電圧に比
例する。絶縁素子、すなわちブロッキングダイオードD
1はRF電源により作成される電極46上のバイアスか
ら第一の入力70を絶縁するように動作し得る。電極4
6でなくて電極44で同様の測定を行うこともできる。
An isolation element such as diode D1 is electrically coupled between first input 70 and second input 72. More specifically, D1 is connected to the negative terminal 62 of the power source 50,
It is coupled in the orientation shown in FIG. Isolation element D1 is utilized to provide a differential voltage signal to inputs 70, 72 in accordance with the principles of the present invention. Specifically, the RF power source 48
In order to measure the bias voltage of the electrode 46 from the power source 48 turned off and the DC power source 50 turned on,
V so that both inputs 70 and 72 have the same input voltage
The resistance of R2 can be changed. The fixed value of resistors R3 and R4 and voltage divider circuit 76 fixes the input voltage at input 72. Therefore, VR2 is adjusted so that input 70 equals input 72 and produces essentially no output voltage at output 73 of comparator U1. When inputs 70 and 72 are equal, comparator U1 produces an output voltage that is essentially zero or very small. When VR2 is adjusted to zero the output of the comparator U1, the RF power supply 48 is turned on and the electrode 46
Form a DC bias created by RF. D created on the electrode 46 by the blocking diode D1
C-bias is prevented from producing a current in voltage divider circuit 74. However, the RF DC bias of electrode 46 causes a current in voltage divider circuit 76, resulting in a voltage drop across resistor R4. On the other hand, the input 72 is less affected by the RF power source 48, so the input 72 is different from the input 70. As described above, the influence of the clamping DC power supply 50 is canceled by the change in the resistance of VR2, and the output 73 of the comparator U1 becomes zero. Thus, the voltage difference between the inputs 70, 72 and the resulting output voltage 73 is almost simply the result of a DC bias created at RF from the power supply 48. Therefore, the output 73 of the comparator U1 is the power source 48.
Is proportional to the DC bias voltage on electrode 46 created by. Insulation element, namely blocking diode D
1 is operable to isolate the first input 70 from the bias on the electrode 46 created by the RF power supply. Electrode 4
Similar measurements can be made with electrode 44 instead of 6.

【0044】第二の比較器U2を利用して、RF電源に
起因する第一の電極44と第二の電極46との間のバイ
アス差を判定する。その目的のため、第二の比較器U2
は電極44に電気的に結合された入力78と電極46に
電気的に結合された入力80とをそなえている。図2
で、第二の入力は入力72と同様に分圧回路76および
RFフィルタ77を介して電極46に結合される。入力
78は抵抗R5と可変抵抗VR6とを含む分圧回路82
を介して電極44に結合される。RFフィルタ83が入
力78を電源48のRF信号から絶縁する。分圧回路8
2の電圧を調整して比較器U2の出力86から本質的に
ゼロの出力信号を得ることにより、電源50からのクラ
ンピングDC電圧の影響も比較器U2の入力78、80
から事実上除去される。抵抗VR6を変えることによ
り、分圧回路82からの信号レベルを変える。出力86
は図2でデルタ電圧出力と表されているが、これは電極
44と46との間のバイアス差を反映しているからであ
る。電源50がオンの状態でVR6を調整することによ
り、出力86は本質的にゼロとされる。次に、RF電源
48がターンオンされ、両方の電極44と46にDCバ
イアスが作成される。RFで作成されるDCバイアスに
よって、分圧回路76と82に電流が流れ、抵抗R4と
VR6の両端間に電圧降下が生じる。入力78と80と
の間の電圧差は出力86に反映され、両電極の異なるバ
イアスレベルを表す。電源50からのDCクランピング
電圧の影響を除去するように回路が予め調整されている
ので、比較器U2の出力は内側の電極46と外側の電極
44との間のDC電圧差に比例する。
The second comparator U2 is utilized to determine the bias difference between the first electrode 44 and the second electrode 46 due to the RF power source. For that purpose, a second comparator U2
Has an input 78 electrically coupled to electrode 44 and an input 80 electrically coupled to electrode 46. Figure 2
Then, the second input is coupled to the electrode 46 via the voltage divider circuit 76 and the RF filter 77, like the input 72. The input 78 is a voltage dividing circuit 82 including a resistor R5 and a variable resistor VR6.
Is coupled to the electrode 44 via. RF filter 83 isolates input 78 from the RF signal of power supply 48. Voltage dividing circuit 8
The effect of the clamping DC voltage from the power supply 50 also affects the input 78, 80 of the comparator U2 by adjusting the voltage of 2 to obtain an essentially zero output signal from the output 86 of the comparator U2.
Effectively removed from. By changing the resistance VR6, the signal level from the voltage dividing circuit 82 is changed. Output 86
2 is designated as the delta voltage output in FIG. 2 because it reflects the bias difference between electrodes 44 and 46. By adjusting VR6 with power supply 50 on, output 86 is essentially zero. The RF power supply 48 is then turned on and a DC bias is created on both electrodes 44 and 46. The DC bias created by RF causes current to flow in the voltage divider circuits 76 and 82, causing a voltage drop across resistors R4 and VR6. The voltage difference between inputs 78 and 80 is reflected in output 86, representing different bias levels on both electrodes. The output of comparator U2 is proportional to the DC voltage difference between inner electrode 46 and outer electrode 44 because the circuit is preconditioned to remove the effects of the DC clamping voltage from power supply 50.

【0045】一方の電極、たとえば電極46の相対DC
バイアス、および電極44と電極46との間の差分バイ
アスを知ることにより、個別の、測定されていない電極
44上の相対バイアスレベルを数学的に判定することが
できる。本発明の代替実施例では、もちろん、電極44
のバイアスレベルを測定して、電極46のバイアスレベ
ルを数学的に判定することができる。コンデンサ56お
よび58を変化させて、所望の精密な、電極44と46
の相対バイアス、および基板表面23の相対バイアスを
達成するための実験的なデータが、比較器の73と86
からの代表的な出力電圧信号を利用して得られる。たと
えば、一方の電極を高さが他方の電極の二倍のレベルに
バイアスすることが望ましいことがある。出力信号7
3、86は電極44および46上の相対バイアス電圧レ
ベルを反映する。出力からのデータを使用して、コンデ
ンサ56および58の可変キャパシタンスを実験的に調
整することにより、電極44と46の間の特定のバイア
スレベル差を設定する、すなわち両電極で、そして最後
に基板表面で、一様なバイアスレベルを得ることができ
る。
Relative DC of one electrode, eg electrode 46
Knowing the bias and the differential bias between electrodes 44 and 46 allows mathematical determination of the relative, unmeasured relative bias level on electrode 44. In alternative embodiments of the invention, of course, electrode 44
Can be measured to determine mathematically the bias level of electrode 46. Capacitors 56 and 58 are varied to provide the desired precision electrodes 44 and 46.
Experimental bias data for achieving the relative bias of the substrate surface 23 and the relative bias of the substrate surface 23.
Is obtained using a typical output voltage signal from For example, it may be desirable to bias one electrode to twice the height of the other electrode. Output signal 7
3, 86 reflect the relative bias voltage levels on electrodes 44 and 46. The data from the output is used to set a particular bias level difference between electrodes 44 and 46 by experimentally adjusting the variable capacitances of capacitors 56 and 58, ie at both electrodes and finally to the substrate. A uniform bias level can be obtained at the surface.

【0046】代わりに、本発明を利用して、クランピン
グ電圧を平衡させることができる。その目的のため、分
圧回路76および82で利用される抵抗値の選択によ
り、クランピングDC電源50に起因するデルタ電圧を
判定し、電源50からの信号を調整して、電極44と4
6で平衡した、すなわち等しいクランピング電圧を達成
することができる。
Alternatively, the present invention can be utilized to balance clamping voltages. To that end, the selection of the resistance values utilized in the voltage divider circuits 76 and 82 determines the delta voltage due to the clamping DC power supply 50 and adjusts the signal from the power supply 50 to provide the electrodes 44 and 4.
A balanced or equal clamping voltage of 6 can be achieved.

【0047】本発明のもう一つの側面によれば、もう一
つの比較器U3を比較器U2と同様に構成して、電極4
4と46との間の差電圧を測定し、比較器U2の出力を
自動的にゼロにすることができる。比較器U3の出力は
自動調整素子に結合され、自動調整素子は可変抵抗VR
6に結合される。破線90で示されるように、自動調整
素子は可変抵抗VR6の抵抗を自動的に変化させる。し
たがって、自動調整素子92はこのような動作のため、
可変抵抗VR6に適切に機械的または電気的に結合する
ことができる。その目的のため、比較器U3の出力94
はサーボモータ92に結合されてサーボモータを駆動
し、比較器U3からの出力94の電圧を自動的にゼロに
する。したがって、比較器U2およびU3は本質的に電
極44および46に並列に結合されているので、比較器
U2の出力86も自動的にゼロに駆動される。電極44
と46との間のデルタ電圧の測定を行うために、ディス
エーブルスイッチ、たとえばSTR1が比較器U3の出
力94とサーボモータ92との間に結合される。STR
1は線96を介してRF電源にも動作結合される。これ
により、RF電源がオンで、RF電力が電極44および
46に与えられるとき、STR1は開放し、サーボモー
タは更に抵抗VR6を調整することはできなくなる。こ
のようにして、比較器U2およびU3に対するDCクラ
ンピング電圧の影響はサーボモータ92によりゼロとさ
れる。RF給電装置54がターンオンされたとき、サー
ボモータ92はディセーブルされ、比較器U2およびU
3はRF給電装置54により電極44と46との間に作
成されるバイアス差とその結果生じるRFによるDCバ
イアスを測定する。
According to another aspect of the present invention, another comparator U3 is constructed similarly to the comparator U2, and the electrode 4
The voltage difference between 4 and 46 can be measured and the output of the comparator U2 automatically zeroed. The output of the comparator U3 is coupled to an automatic adjustment element, which is a variable resistor VR.
Is combined with 6. As shown by the dashed line 90, the self-adjusting element automatically changes the resistance of the variable resistor VR6. Therefore, the automatic adjusting element 92 performs such an operation,
It can be suitably mechanically or electrically coupled to the variable resistor VR6. To that end, the output 94 of the comparator U3
Is coupled to the servomotor 92 and drives the servomotor to automatically zero the voltage at the output 94 from the comparator U3. Therefore, because comparators U2 and U3 are essentially coupled in parallel to electrodes 44 and 46, output 86 of comparator U2 is also automatically driven to zero. Electrode 44
A disable switch, for example STR1, is coupled between the output 94 of the comparator U3 and the servomotor 92 to make a measurement of the delta voltage between V and 46. STR
1 is also operatively coupled to the RF power supply via line 96. This causes STR1 to open when the RF power is on and RF power is applied to electrodes 44 and 46, and the servomotor is unable to further adjust resistance VR6. In this way, the effect of the DC clamping voltage on the comparators U2 and U3 is zeroed by the servomotor 92. When RF power supply 54 is turned on, servo motor 92 is disabled and comparators U2 and U
3 measures the bias difference created between electrodes 44 and 46 by RF feeder 54 and the resulting DC bias due to RF.

【0048】前記のように比較器U1、U2およびU3
の出力は、可変コンデンサ56および58を調整して電
極44および46に所望の相対DCバイアス電圧レベル
を得るための実験的なデータを与える。出力73、8
6、および94の差分電圧信号を直接利用して、どのよ
うにコンデンサ56、58を調整すべきか決めることが
できる。その代わりに、電極44および46、そして最
後に基板表面23上に所望のDCバイアスレベルを得る
ために必要な種々のキャパシタンスレベルを生じるため
に、種々の出力電圧から表またはチャートを作成しても
よい。
As mentioned above, the comparators U1, U2 and U3
Output provides experimental data for adjusting variable capacitors 56 and 58 to obtain desired relative DC bias voltage levels on electrodes 44 and 46. Output 73, 8
The differential voltage signals of 6 and 94 can be used directly to determine how the capacitors 56, 58 should be adjusted. Alternatively, a table or chart may be created from the various output voltages to produce the various capacitance levels required to obtain the desired DC bias level on the electrodes 44 and 46 and, finally, the substrate surface 23. Good.

【0049】本発明は図1および2に示される特定の同
心円実施例をそなえた電極と一緒に使用することに限定
されず、種々の幾何学的構成の場合に多数の電極の間の
バイアス電圧を変化させるために使用することができ
る。たとえば、間にギャップをそなえた二つの電極を利
用する、しばしばダブルD構成と呼ばれる電極構成を本
発明と一緒に使用してもよい。このような構成はしばし
ば静電クランプと一緒に利用されるので、本発明と一緒
に使用して、たとえば、プロセスチャンバの一方の側
の、チャンバの他方の側に対するプラズマの非一様性に
対処するために、基板の一方の側の近傍のバイアスレベ
ルを基板の他方の側に対して変化させるのにも適してい
るかも知れない。通常程度の当業者には容易に理解され
るように、他の電極構成も本発明と一緒に使用するのに
適している。更に、プラズマ処理システムの非一様性に
対処するために、三つ以上の電極を使用して基板上のバ
イアスを更に適応させることもできる。たとえば、プラ
ズマに対する効果を更に適応させるために、図1および
2の配置と同様に3個または4個の同心円状の電極を利
用してもよい。このとき、ここに説明した本発明の原理
に従って電極の種々の電圧レベルを測定する。
The present invention is not limited to use with electrodes having the particular concentric embodiments shown in FIGS. 1 and 2, but for various geometric configurations bias voltage between multiple electrodes. Can be used to change For example, an electrode configuration, often referred to as a double D configuration, that utilizes two electrodes with a gap in between may be used with the present invention. Since such an arrangement is often utilized with electrostatic clamps, it can be used with the present invention to address plasma non-uniformities, for example, on one side of the process chamber relative to the other side of the chamber. For this reason, it may also be suitable to vary the bias level near one side of the substrate with respect to the other side of the substrate. Other electrode configurations are suitable for use with the present invention, as will be readily appreciated by those of ordinary skill in the art. Moreover, more than two electrodes can be used to further adapt the bias on the substrate to address non-uniformities in the plasma processing system. For example, three or four concentric electrodes may be utilized similar to the arrangements of Figures 1 and 2 to further tailor the effect on the plasma. At this time, various voltage levels on the electrodes are measured in accordance with the principles of the invention described herein.

【0050】実施例の説明により本発明を示し、また実
施例をかなり詳細に説明してきたが、いかなる意味でも
特許請求の範囲をこのような詳細に限定することは発明
者の意図するところではない。程度の高い当業者は付加
的な利点および変形を容易に考えつくであろう。したが
って、より広い側面での本発明は代表的な装置および方
法の特定の詳細、また図示し説明してきた例に限定され
ない。したがって、発明者の全体的な発明概念の趣旨ま
たは範囲から逸脱することなく、このような詳細から逸
脱することができる。
While the invention has been shown and described in considerable detail by the description of the examples, it is not the intention of the inventor to limit the scope of the claims to such details in any way. . Additional advantages and variations will readily occur to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the invention in its broader aspects is not limited to the specific details of the exemplary apparatus and method, as well as the examples shown and described. Accordingly, departures may be made from such details without departing from the spirit or scope of the inventor's overall inventive concept.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理に従って利用され得るプラズマ処
理システムの側面横断面図である。
1 is a side cross-sectional view of a plasma processing system that may be utilized in accordance with the principles of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の透視図と概略図である。FIG. 2 is a perspective view and a schematic view of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 処理チャンバ 20 基板支持集合体 22 板 28 プラズマ 44 第一の電極 46 第二の電極 48 RF電源 50 クランピングDC電源 56 第一の電気容量構造 58 第二の電気容量構造 70 第一の比較器の第一の入力 72 第一の比較器の第二の入力 73 第一の比較器の出力 74 分圧回路 78 第二の比較器の第一の入力 80 第二の比較器の第二の入力 82 分圧回路 86 第二の比較器の出力 92 サーボモータ 94 第三の比較器の出力 D1 絶縁素子 STR1 デイセーブルスイッチ U1 比較器 U2 比較器 U3 比較器 VR2 可変抵抗 VR6 可変抵抗 12 Processing chamber 20 Substrate support assembly 22 plates 28 Plasma 44 First electrode 46 Second electrode 48 RF power supply 50 Clamping DC power supply 56 First capacitance structure 58 Second capacitance structure 70 First Input of First Comparator 72 Second input of first comparator 73 Output of the first comparator 74 voltage divider 78 First input of second comparator 80 Second input of second comparator 82 voltage divider 86 Output of second comparator 92 Servo motor 94 Output of third comparator D1 insulation element STR1 disable switch U1 comparator U2 comparator U3 comparator VR2 variable resistor VR6 variable resistor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム ディ、ジョーンズ アメリカ合衆国 アリゾナ、フェニック ス、 ウエスト パーム レーン 934 (72)発明者 クレイグ ティ、ボールドウィン アメリカ合衆国 アリゾナ、チャンドラ ー、 エヌ、フェデラル ストリート 375、ナンバー334 (56)参考文献 特開 平6−334024(JP,A) 特開 平5−322967(JP,A) 特開 平8−316212(JP,A) 国際公開97/37382(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23C 16/52 H01L 21/205 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor William Di, Jones USA Arizona, Phoenix, West Palm Lane 934 (72) Inventor Craigty, Baldwin USA Arizona, Chandler, N, Federal Street 375, Number 334 ( 56) References JP-A-6-334024 (JP, A) JP-A-5-322967 (JP, A) JP-A-8-316212 (JP, A) International Publication 97/37382 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 C23C 16/52 H01L 21/205

Claims (26)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラズマで基板を処理するための処理シ
ステムであって、 プラズマを入れるように構成された処理チャンバと、 プラズマに近接して基板を支持するための支持表面をそ
なえるチャンバ内の基板支持物と、 基板支持物に結合された第一および第二の電極であっ
て、各々が支持表面に近接して配置され、電気的に相互
に絶縁された第一および第二の電極と、 電極をバイアスするために各電極に結合されたRF電源
であって、バイアスされた電極はその上にDCバイアス
を作成し、支持表面上に配置された基板上にDCバイア
スを作成するように動作し得る、RF電源と、 一方の電極に電気的に結合された、電極のDCバイアス
を測定するための第一および第二の入力をそなえた第一
の比較器であって、前記第一の入力と前記第二の入力と
の間に結合された絶縁素子がRF電源によって作成され
る前記一方の電極上のDCバイアスから前記第一の入力
を絶縁するように動作することができ、前記RF電源に
よって作成される電極DCバイアスにより生じる前記第
一の入力と前記第二の入力との間の電圧差を反映する出
力をそなえる第一の比較器と、 前記第一の電極に結合された第一の入力と前記第二の電
極に結合された第二の入力とをそなえる第二の比較器で
あって、前記第一の電極と前記第二の電極との間のDC
バイアス差から生じる前記第一の入力と前記第二の入力
との間の電圧差を反映する出力をそなえる第二の比較器
とを含み、 前記第一の電極と前記第二の電極にRFで作成される相
対的なDCバイアスレベルを監視することによりDCバ
イアスレベルを最適に調整できる、 処理システム。
1. A processing system for processing a substrate with a plasma, the substrate in a chamber having a processing chamber configured to contain the plasma, and a supporting surface for supporting the substrate in proximity to the plasma. A support and first and second electrodes coupled to the substrate support, each of which is positioned proximate to the support surface and electrically isolated from each other; An RF power supply coupled to each electrode for biasing the electrodes, the biased electrodes creating a DC bias thereon and operating to create a DC bias on a substrate disposed on a supporting surface. A first comparator having an RF power source and first and second inputs electrically coupled to one of the electrodes for measuring a DC bias of the electrode, the first comparator comprising: Input and the second An isolation element coupled to an input is operable to isolate the first input from a DC bias on the one electrode created by the RF power source, and the electrode created by the RF power source. A first comparator having an output that reflects a voltage difference between the first input and the second input caused by a DC bias; a first input coupled to the first electrode; A second comparator having a second input coupled to a second electrode, the DC being between the first electrode and the second electrode.
A second comparator having an output that reflects the voltage difference between the first input and the second input resulting from a bias difference, and RF at the first electrode and the second electrode. A processing system in which the DC bias level can be optimally adjusted by monitoring the relative DC bias level created.
【請求項2】 請求項1の処理システムであって、 RF電源と複数の電極の中の少なくとも一つとの間に電
気的に結合された第一のコンデンサを更に含み、 前記第一のコンデンサは、前記少なくとも一つの電極に
より基板上に作成されるDCバイアスを前記複数の電極
の中の他の電極の少なくとも一つにより基板上に作成さ
れるDCバイアスに対して変えるための可変キャパシタ
ンスをそなえ、変えられたDCバイアスは基板の一つの
部分でのプラズマの影響を基板のもう一つの部分でのプ
ラズマの影響に対して変える、 処理システム。
2. The processing system of claim 1, further comprising a first capacitor electrically coupled between the RF power source and at least one of the plurality of electrodes, wherein the first capacitor is Providing a variable capacitance for varying a DC bias created on the substrate by the at least one electrode with respect to a DC bias created on the substrate by at least one of the other electrodes of the plurality of electrodes, A modified DC bias changes the effect of plasma on one part of the substrate to the effect of plasma on another part of the substrate, a processing system.
【請求項3】 請求項2の処理システムであって、前記
複数の電極の中の少なくとも二つの電極によって作成さ
れるDCバイアスが相互に対して変えられるように、前
記複数の電極の中のもう一つの電極に結合された第二の
コンデンサを更に含む、処理システム。
3. The processing system of claim 2, wherein the DC bias created by at least two electrodes of the plurality of electrodes is varied relative to one another. The processing system further comprising a second capacitor coupled to the one electrode.
【請求項4】 請求項1の処理システムであって、基板
支持物が誘電体材料で形成され、電極が誘電体材料の中
に埋め込まれる、処理システム。
4. The processing system of claim 1, wherein the substrate support is formed of a dielectric material and the electrodes are embedded within the dielectric material.
【請求項5】 請求項1の処理システムであって、電極
に結合されたDC電源が更に含まれ、基板支持物の支持
表面に基板を静電クランプするために、二つの電極の間
にDC電位差を作成するように前記DC電源が動作し得
る、処理システム。
5. The processing system of claim 1, further comprising a DC power supply coupled to the electrodes, the DC between the two electrodes for electrostatically clamping the substrate to a supporting surface of the substrate support. A processing system, wherein the DC power supply is operable to create a potential difference.
【請求項6】 請求項1の処理システムであって、前記
第一の比較器の入力の少なくとも一方が分圧回路を介し
て電極に結合され、前記分圧回路は比較器入力の電圧レ
ベルを変えるように調整できる可変抵抗をそなえてい
る、処理システム。
6. The processing system of claim 1, wherein at least one of the inputs of the first comparator is coupled to an electrode via a voltage divider circuit, the voltage divider circuit changing the voltage level of the comparator input. A processing system with a variable resistance that can be adjusted to change.
【請求項7】 請求項1の処理システムであって、前記
第二の比較器の入力の少なくとも一方が分圧回路を介し
て電極に結合され、前記分圧回路は比較器入力の電圧レ
ベルを変えるように調整できる可変抵抗をそなえてい
る、処理システム。
7. The processing system of claim 1, wherein at least one of the inputs of the second comparator is coupled to an electrode via a voltage divider circuit, the voltage divider circuit changing the voltage level of the comparator input. A processing system with a variable resistance that can be adjusted to change.
【請求項8】 請求項7の処理システムであって、前記
可変抵抗の抵抗値を自動的に変化させるために前記可変
抵抗に結合された自動調整素子が更に含まれ、前記第二
の比較器の出力に基づいて前記可変抵抗の抵抗値が変え
られるように前記自動調整素子が前記第二の比較器の前
記出力に結合される、処理システム。
8. The processing system of claim 7, further comprising an automatic adjustment element coupled to the variable resistor for automatically changing a resistance value of the variable resistor, the second comparator. A processing system in which the self-adjusting element is coupled to the output of the second comparator so that the resistance of the variable resistor is changed based on the output of
【請求項9】 請求項7の処理システムであって、第一
の入力が第一の電極に結合され、第二の入力が第二の電
極に結合されたもう一つの比較器が更に含まれ、前記第
一の電極と前記第二の電極との間のバイアス差によって
生じる前記第一の入力と前記第二の入力との間の電圧差
を前記もう一つの比較器の出力が反映する、処理システ
ム。
9. The processing system of claim 7, further comprising another comparator having a first input coupled to the first electrode and a second input coupled to the second electrode. An output of the other comparator reflects a voltage difference between the first input and the second input caused by a bias difference between the first electrode and the second electrode, Processing system.
【請求項10】 請求項8の処理システムであって、前
記RF電源および前記自動調整素子に動作結合されたデ
ィセーブルスイッチが更に含まれ、前記RF電源によっ
て電極にRF電力が与えられるとき前記自動調整素子を
ディセーブルするように前記ディセーブルスイッチが動
作し得る、処理システム。
10. The processing system of claim 8, further comprising a disable switch operatively coupled to the RF power source and the self-adjusting element, the automatic switch when RF power is applied to the electrodes by the RF power source. A processing system, wherein the disable switch is operable to disable a tuning element.
【請求項11】 請求項1の処理システムであって、前
記絶縁素子がダイオードである、処理システム。
11. The processing system of claim 1, wherein the isolation element is a diode.
【請求項12】 プラズマで基板を処理するための処理
システムであって、 プラズマを入れるように構成された処理チャンバと、 プラズマに近接して基板を支持するための支持表面をそ
なえるチャンバ内の基板支持物と、 基板支持物に結合された第一および第二の電極であっ
て、各々が支持表面に近接して配置され、電気的に相互
に絶縁された第一および第二の電極と、 各電極に結合されたDC電源であって、基板支持物の支
持表面に基板を静電クランプするために、二つの電極の
間にDC電位差を作成するように動作し得るDC電源
と、 電極をバイアスするために前記DC電源と同時に各電極
に結合されたRF電源であって、RFバイアスされた電
極はその上にDCバイアスを作成し、支持表面上に配置
された基板上にDCバイアスを作成するように動作し得
る、RF電源と、 各々、一方の電極に電気的に結合された、電極のDCバ
イアスを測定するための第一および第二の入力をそなえ
た第一の比較器であって、前記第一の入力と前記第二の
入力との間に結合された絶縁素子がRF電源によって作
成される前記一方の電極上のDCバイアスから前記第一
の入力を絶縁するように動作することができ、前記RF
電源によって作成される電極DCバイアスにより生じる
前記第一の入力と前記第二の入力との間の電圧差を反映
する出力をそなえる第一の比較器と、 前記第一の電極に結合された第一の入力と前記第二の電
極に結合された第二の入力とをそなえる第二の比較器で
あって、前記第一の電極と前記第二の電極との間のDC
バイアス差から生じる前記第一の入力と前記第二の入力
との間の電圧差を反映する出力をそなえる第二の比較器
とを含み、 前記第一の比較器の入力の少なくとも一方が分圧回路を
介して電極に結合され、前記分圧回路は比較器入力の電
圧レベルを変えるように調整できる可変抵抗をそなえて
おり、 前記第二の比較器の入力の少なくとも一方が分圧回路を
介して電極に結合され、前記分圧回路は比較器入力の電
圧レベルを変えるように調整できる可変抵抗をそなえて
おり、 前記第一の電極と前記第二の電極にRFで作成される相
対的なDCバイアスレベルを監視することによりDCバ
イアスレベルを最適に調整できる、 処理システム。
12. A processing system for processing a substrate with a plasma, the substrate in a chamber comprising a processing chamber configured to contain the plasma, and a supporting surface for supporting the substrate in proximity to the plasma. A support and first and second electrodes coupled to the substrate support, each of which is positioned proximate to the support surface and electrically isolated from each other; A DC power supply coupled to each electrode, the DC power supply operable to create a DC potential difference between the two electrodes for electrostatically clamping the substrate to the supporting surface of the substrate support; An RF power supply coupled to each electrode at the same time as the DC power supply for biasing, wherein the RF biased electrode creates a DC bias thereon and a DC bias on a substrate disposed on a support surface. An RF power source and a first comparator electrically coupled to one electrode, the first comparator having first and second inputs for measuring a DC bias of the electrode. And an isolation element coupled between the first input and the second input operates to isolate the first input from a DC bias on the one electrode created by an RF power source. Can be said RF
A first comparator having an output that reflects the voltage difference between the first input and the second input caused by an electrode DC bias created by a power supply; and a first comparator coupled to the first electrode. A second comparator having one input and a second input coupled to the second electrode, the DC between the first electrode and the second electrode.
A second comparator having an output reflecting a voltage difference between the first input and the second input resulting from a bias difference, at least one of the inputs of the first comparator being a voltage divider. A voltage divider circuit coupled to the electrodes through the voltage divider circuit, the voltage divider circuit having a variable resistor adjustable to change the voltage level of the comparator input, wherein at least one of the second comparator inputs is coupled through the voltage divider circuit. Coupled to an electrode, the voltage divider circuit includes a variable resistor that can be adjusted to change the voltage level at the comparator input, and the first electrode and the second electrode are RF-relative relative to each other. A processing system in which the DC bias level can be optimally adjusted by monitoring the DC bias level.
【請求項13】 請求項12の処理システムであって、
前記可変抵抗の抵抗値を自動的に変化させるために前記
第二の比較器に結合されている前記可変抵抗に結合され
た自動調整素子が更に含まれ、前記第二の比較器の出力
に基づいて前記可変抵抗の抵抗値が変えられるように前
記自動調整素子が前記第二の比較器の前記出力に結合さ
れる、処理システム。
13. The processing system according to claim 12, wherein:
Further comprising an auto-adjusting element coupled to the variable resistor for automatically changing a resistance value of the variable resistor, the self-adjusting element coupled to the variable resistor based on an output of the second comparator. The processing system wherein the self-adjusting element is coupled to the output of the second comparator such that the resistance of the variable resistor is changed.
【請求項14】 請求項12の処理システムであって、
第一の入力が第一の電極に結合され、第二の入力が第二
の電極に結合されたもう一つの比較器が更に含まれ、前
記第一の電極と前記第二の電極との間のバイアス差によ
って生じる前記第一の入力と前記第二の入力との間の電
圧差を前記もう一つの比較器の出力が反映する、処理シ
ステム。
14. The processing system of claim 12, wherein:
There is further included another comparator having a first input coupled to the first electrode and a second input coupled to the second electrode, between the first electrode and the second electrode. The processing system in which the output of the other comparator reflects the voltage difference between the first input and the second input caused by the bias difference in.
【請求項15】 請求項13の処理システムであって、
前記RF電源および前記自動調整素子に動作結合された
ディセーブルスイッチが更に含まれ、前記RF電源によ
って電極にRF電力が与えられるとき前記自動調整素子
をディセーブルするように前記ディセーブルスイッチが
動作し得る、処理システム。
15. The processing system according to claim 13, wherein:
A disable switch operably coupled to the RF power source and the self-adjusting element is further included, the disable switch operating to disable the self-adjusting element when RF power is applied to the electrodes by the RF power source. Get the processing system.
【請求項16】 請求項12の処理システムであって、
前記絶縁素子がダイオードである、処理システム。
16. The processing system according to claim 12, wherein:
The processing system, wherein the isolation element is a diode.
【請求項17】 プラズマで基板を処理する方法であっ
て、 処理チャンバの中の基板支持物の支持表面上に基板を配
置するステップと、 基板に近接して処理チャンバ内にプラズマを形成するス
テップと、 基板支持物に結合された第一および第二の電極であっ
て、各々が支持表面に近接して配置され、電気的に相互
に絶縁された第一および第二の電極を設けるステップ
と、 RF電源を各電極に結合し、各電極をバイアスして、基
板支持物の支持表面上に配置された基板上にDCバイア
スを作成するステップと、 一方の電極に第一の比較器の第一および第二の入力を電
気的に結合することにより電極のDCバイアスを測定
し、前記第一の入力と前記第二の入力との間に絶縁素子
を結合することによりRF電源によって作成される前記
一方の電極上のDCバイアスから前記第一の入力を絶縁
するステップと、 前記第一の比較器の出力を監視することにより、前記R
F電源によって前記一方の電極上に作成される電極バイ
アスを反映する前記第一の入力と前記第二の入力との間
の電圧差を判定するステップと、 第二の比較器の第一の入力を前記第一の電極に電気的に
結合し、前記第二の比較器の第二の入力を前記第二の電
極に電気的に結合するステップと、 前記第二の比較器の出力を監視することにより、前記R
F電源によって前記第一の電極と前記第二の電極上に作
成される電極DCバイアスを反映する前記第一の入力と
前記第二の入力との間の電圧差を判定するステップと、 前記第一の比較器および前記第二の比較器の出力に基づ
いて前記第一の電極と前記第二の電極のDCバイアスを
判定するステップとを含み、 前記第一の電極と前記第二の電極の相対的なバイアスを
監視することによりバイアスを最適に調整できる、 処理方法。
17. A method of treating a substrate with a plasma, the method comprising: disposing the substrate on a supporting surface of a substrate support in a processing chamber; and forming a plasma in the processing chamber proximate to the substrate. And providing first and second electrodes coupled to the substrate support, each of the first and second electrodes disposed proximate to the support surface and electrically isolated from one another. , Coupling an RF power source to each electrode and biasing each electrode to create a DC bias on the substrate disposed on the support surface of the substrate support; Created by an RF power source by measuring the DC bias of the electrodes by electrically coupling one and a second input and coupling an insulating element between the first and second inputs. One of the electrodes A step of insulating the first input from the DC bias, by monitoring the output of said first comparator, said R
Determining a voltage difference between the first input and the second input that reflects an electrode bias created on the one electrode by an F power source; and a first input of a second comparator. Electrically coupling to the first electrode and electrically coupling the second input of the second comparator to the second electrode, and monitoring the output of the second comparator. Therefore, the R
Determining a voltage difference between the first input and the second input that reflects an electrode DC bias created on the first electrode and the second electrode by an F power source; Determining the DC bias of the first electrode and the second electrode based on the outputs of the one comparator and the second comparator, wherein the first electrode and the second electrode A treatment method that allows the bias to be optimally adjusted by monitoring the relative bias.
【請求項18】 請求項17の処理方法であって、更に
RF電源と複数の電極の中の少なくとも一つとの間に可
変キャパシタンスをそなえた第一のコンデンサを電気的
に結合するステップと、 前記第一の比較器および前記第二の比較器の少なくとも
一つの比較器の出力に基づいて、前記第一のコンデンサ
のキャパシタンスを変化させることにより、前記少なく
とも一つの電極により基板上に作成されるDCバイアス
を他方の電極により基板上に作成されるDCバイアスに
対して変え、それにより基板の一つの部分でのプラズマ
の影響を基板のもう一つの部分でのプラズマの影響に対
して変えるステップと、 を含む処理方法。
18. The method of claim 17, further comprising electrically coupling a first capacitor having a variable capacitance between the RF power source and at least one of the plurality of electrodes. DC created on the substrate by the at least one electrode by changing the capacitance of the first capacitor based on the output of at least one comparator of the first comparator and the second comparator. Changing the bias to a DC bias created on the substrate by the other electrode, thereby changing the effect of the plasma on one part of the substrate to the effect of the plasma on another part of the substrate; A processing method including.
【請求項19】 請求項18の処理方法であって、更に
RF電源ともう一つの電極との間に可変キャパシタンス
をそなえた第二のコンデンサを電気的に結合するステッ
プと、 前記第一の比較器および前記第二の比較器の少なくとも
一つの比較器の出力に基づいて、前記第二のコンデンサ
のキャパシタンスを変化させることにより、前記少なく
とも一つの電極により基板上に作成されるDCバイアス
を前記もう一つの電極により基板上に作成されるDCバ
イアスに対して更に変えるステップとを含む処理方法。
19. The method of claim 18, further comprising electrically coupling a second capacitor having a variable capacitance between the RF power source and the other electrode, the first comparison. A DC bias created on the substrate by the at least one electrode by varying the capacitance of the second capacitor based on the output of the at least one comparator of the capacitor and the second comparator. Further varying with respect to the DC bias created on the substrate by the one electrode.
【請求項20】 請求項19の処理方法であって、更に
前記第一のコンデンサと前記第二のコンデンサのキャパ
シタンスを同期して変化させるステップを含む処理方
法。
20. The processing method according to claim 19, further comprising the step of synchronously changing the capacitances of the first capacitor and the second capacitor.
【請求項21】 請求項17の処理方法であって、更
に、 DC電源を前記第一および第二の電極に結合するステッ
プと、 前記第一の電極と前記第二の電極の間にDC電位差を作
成することにより、基板支持物の支持表面に基板を静電
クランプするステップとを含む処理方法。
21. The method of claim 17, further comprising coupling a DC power source to the first and second electrodes, a DC potential difference between the first electrode and the second electrode. Electrostatically clamping the substrate to the support surface of the substrate support by creating a substrate.
【請求項22】 請求項17の処理方法であって、更に
前記第一の比較器の入力の少なくとも一方を、比較器入
力の電圧レベルを変えるように調整できる可変抵抗をそ
なえている分圧回路を介して電極に結合するステップを
含む処理方法。
22. The method of claim 17, further comprising at least one of the inputs of the first comparator having a variable resistance adjustable to change the voltage level of the comparator input. A method of processing comprising coupling to an electrode via a.
【請求項23】 請求項17の処理方法であって、更に
前記第二の比較器の入力の少なくとも一方を、比較器入
力の電圧レベルを変えるように調整できる可変抵抗をそ
なえている分圧回路を介して電極に結合するステップを
含む処理方法。
23. The method according to claim 17, further comprising a variable resistor capable of adjusting at least one of the inputs of the second comparator to change the voltage level of the comparator input. A method of processing comprising coupling to an electrode via a.
【請求項24】 請求項23の処理方法であって、更
に、 前記可変抵抗の抵抗値を自動的に変化させるために自動
調整素子を前記可変抵抗に結合するステップと、 前記自動調整素子を前記第二の比較器の前記出力に結合
し、前記出力に基づいて前記可変抵抗の抵抗値を変える
ステップとを含む処理方法。
24. The processing method according to claim 23, further comprising: coupling an automatic adjustment element to the variable resistor to automatically change a resistance value of the variable resistance; Coupling to the output of a second comparator and changing the resistance of the variable resistor based on the output.
【請求項25】 請求項17の処理方法であって、更
に、 第三の比較器の第一の入力を前記第一の電極に電気的に
結合し、前記第三の比較器の第二の入力を前記第二の電
極に電気的に結合するステップと、 前記第三の比較器の出力を監視することにより、RF電
源が前記第一の電極および前記第二の電極上に作成する
電極バイアスを反映する前記第一の入力と前記第二の入
力との間の電圧差を判定するステップとを含む処理方
法。
25. The processing method of claim 17, further comprising electrically coupling a first input of a third comparator to the first electrode, the second input of the third comparator. Electrically coupling an input to the second electrode, and monitoring the output of the third comparator to create an electrode bias created by an RF power source on the first electrode and the second electrode. And determining a voltage difference between the first input and the second input that reflects the.
【請求項26】 請求項24の処理方法であって、更
に、 前記RF電源および前記自動調整素子にディセーブルス
イッチを結合するステップと、 前記RF電源によって電極にRF電力が与えられるとき
前記自動調整素子をディセーブルするステップとを含む
処理方法。
26. The method of claim 24, further comprising coupling a disable switch to the RF power supply and the self-adjusting element, the self-tuning when RF power is applied to the electrodes by the RF power supply. Disabling the device.
JP2001159118A 2000-05-26 2001-05-28 Apparatus and method for monitoring substrate bias during plasma processing of a substrate Expired - Lifetime JP3437961B2 (en)

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US580824 2000-05-26
US09/580,824 US6367413B1 (en) 1999-06-15 2000-05-26 Apparatus for monitoring substrate biasing during plasma processing of a substrate

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