(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともウエハを処理するためにプラズマを生成するプラズマ処理システムであって、
前記プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流を伝導する第１のコイルと、
前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルと、
前記第１のコイルと前記第２のコイルとに接続され、電力発生器から供給される供給電流のうち、前記第１の電流を前記第１のコイルに分配し、前記第２の電流を前記第２のコイルに分配する分配器と、
前記第１のコイルに対して直接接続されている又は前記分配器を介して接続されている第１の電流量センサであって、前記供給電流又は前記第１の電流を、位相角を測定することなく測定して第１の電流量測定値を提供する第１の電流量センサと、
位相角測定値に関連する情報を用いることなく、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第１のコマンドを生成し、前記第１のコマンドを、前記電力発生器と前記分配器とのうちの前記電力発生器のみに提供して前記供給電流の量を制御するために、前記第１の電流量センサおよび前記電力発生器に接続された第１の制御器と、
前記位相角測定値に関連する情報を用いることなく、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第２のコマンドを生成し、前記第２のコマンドを、前記電力発生器と前記分配器とのうちの前記分配器に提供して前記第１の電流の量を制御するために、前記第１の電流量センサに接続された第２の制御器と、
を備える、プラズマ処理システム。
【請求項２】
プラズマ処理システムにおいて電流制御を実行するための電流制御システムであって、
前記プラズマ処理システムは、プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流を伝導する第１のコイルと、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルと、前記第１のコイルと前記第２のコイルとに接続され、電力発生器から供給される供給電流のうち、前記第１の電流を前記第１のコイルに分配し、前記第２の電流を前記第２のコイルに分配する分配器と、を少なくとも有し、
前記電流制御システムは、
前記第１のコイルに対して直接接続されている又は前記分配器を介して接続されている第１の電流量センサであって、前記供給電流又は前記第１の電流を、位相角を測定することなく測定して第１の電流量測定値を提供する第１の電流量センサと、
位相角測定値に関連する情報を用いることなく、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第１のコマンドを生成し、前記第１のコマンドを、前記電力発生器と前記分配器とのうちの前記電力発生器のみに提供して前記供給電流の量を制御するために、前記第１の電流量センサおよび前記電力発生器に接続された第１の制御器と、
前記位相角測定値に関連する情報を用いることなく、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第２のコマンドを生成し、前記第２のコマンドを、前記電力発生器と前記分配器とのうちの前記分配器に提供して前記第１の電流の量を制御するために、前記第１の電流量センサに接続された第２の制御器と、
を備える、電流制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理システムに関し、特に、プラズマ特性（プラズマ密度、プラズマ均一性などの内の１または複数）を制御するために電流制御を行うことができるプラズマ処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電結合プラズマ（ＩＣＰ）システムおよびトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）システムなどのプラズマ処理システムが、ウエハ上にデバイスを加工するために様々な業界で用いられている。例えば、それらの業界としては、半導体、磁気読み出し／書き込みおよび記憶、光学システム、ならびに、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）業界が挙げられる。プラズマ処理システムは、デバイスフィーチャをウエハ上に形成できるように、ウエハに対してエッチングおよび／または蒸着を実行するために、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成および維持しうる。デバイスの加工において、特定の製品歩留まり要件および／または特定のフィーチャ仕様を満足するには、特定のレシピに規定されたプラズマ特性を制御することが重要でありうる。
【０００３】
通例、プラズマ制御は、プラズマ処理システムの電力発生器（例えば、高周波電力発生器すなわちＲＦ発生器）によって供給される電力の制御を含みうる。一般に、２つの典型的な電力制御モードが存在しうる：すなわち、順方向電力モードおよび供給電力モードである。
【０００４】
順方向電力モードにおいて、ＲＦ発生器は、例えば、プラズマ処理システムの整合回路網の入力における５０オームの負荷になりうる。整合回路網が５０オームに調整された場合、整合回路網の入力に供給される電力は、順方向電力と同じでありうる。しかしながら、整合回路網が５０オームに調整されない場合には、反射電力が存在しうるため、整合回路網の入力に供給される電力は、順方向電力と異なりうる。
【０００５】
供給電力モードにおいて、ＲＦ発生器は、整合回路網の入力におけるインピーダンスに関係なく、必要な電力を整合回路の入力に供給しうる。供給電力モードでは、整合回路網の入力におけるインピーダンスが、所定の値（例えば、５０オーム）に調整されていない場合には、反射電力が存在しうる。整合回路の入力におけるインピーダンスが、５０オームに調整されている、すなわち、整合条件かつ安定状態にある場合、順方向電力モードと供給電力モードとの間には差が存在しえない。
【０００６】
典型的な電力制御モード（例えば、順方向電力モードまたは供給電力モード）において、プラズマ処理システムのＲＦシステムは、重要なパラメータの変化に反応することなく、所定の電力入力を用いて開ループで動作しうる。例えば、整合回路網の出力におけるインピーダンスが変化しうる。変化は、例えば、プラズマ処理チャンバ内での材料蒸着、構成要素の変形、プラズマ処理中の温度変化などによって生じうる。変化は、プラズマ処理チャンバ間でのハードウェアレイアウトのばらつきによって引き起こされる場合もある。結果として、ＲＦ発生器の電力の精度および整合回路網の反射電力の精度が満足に維持されている場合でも、整合回路網の出力におけるインピーダンスの変化は、１または複数の電源コイルにおける１または複数のＲＦ電流の実質的な変動を引き起こすことがあり、したがって、プラズマ特性の重大な変動、ひいては、ウエハの処理結果の変動を引き起こしうる。
【０００７】
所望のプラズマ特性を達成および維持するには、同じレシピが用いられても、異なるバッチのウェハを処理するための処理実行の間に再較正が必要とされる場合があり、プラズマ処理システムの構成要素を交換する際、または、異なるプラズマ処理システムを用いる際に、処理の再検定が必要とされる場合がある。再較正および処理の再検定はいずれも、生産性を著しく低下させる可能性があり、デバイス製造のコストを大幅に増大させうる。
【０００８】
フィードバックを提供して閉ループ電力制御を実装するために、整合回路網の出力に供給された電力を測定する試みがなされうる。一般に、電力の測定は、電圧、電流、および、電力に関連する電圧と電流との間の位相角の測定を必要としうる。位相角の測定における比較的小さい誤差が、電力測定の非常に大きい誤差につながりうる。閉ループ電力制御を実装するには、高い精度を有する高性能のセンサまたは測定メカニズムが必要とされうる。結果として、かなりのコストが掛かりうる。
【発明の概要】
【０００９】
（形態１）本発明の一形態は、少なくともウエハを処理するためにプラズマを生成するプラズマ処理システムに関する。プラズマ処理システムは、プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流を伝導するための第１のコイルを備えてよい。プラズマ処理システムは、さらに、供給電流の位相角を測定することなく供給電流の量を測定して第１の電流量測定値を提供するために第１のコイルに接続された第１の電流量センサを備える。供給電流は、第１の電流であってもよいし、複数の電流を提供するために用いられる全電流であってもよい。複数の電流は、供給電流が全電流である場合に、第１の電流を含んでよい。プラズマ処理システムは、さらに、位相角測定値に関連する情報を用いることなく、第１の電流量測定値および第１の電流量測定を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第１のコマンドを生成し、供給電流の量および全電流の量の少なくとも一方を制御するための第１のコマンドを提供するために、第１の電流量センサに接続された第１の制御器を備える。
（形態２）上記形態のプラズマ処理システムであって、前記供給電流は前記第１の電流である、プラズマ処理システム。
（形態３）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記供給電流を分配する分配器であって、前記第１のコイルは前記分配器を介して前記第１の電流量センサに接続される分配器と、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルであって、前記第２のコイルは前記分配器を介して前記第１の電流量センサに接続され、前記第２の電流は前記複数の電流に含まれており、前記供給電流は前記全電流である第２のコイルと、を備える、プラズマ処理システム。
（形態４）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第１の電流の量を測定して第２の電流量測定値を提供するための第２の電流量センサであって、前記第１のコイルは前記第２の電流量センサに接続される第２の電流量センサと、前記第２の電流の量を測定して第３の電流量測定値を提供するための第３の電流量センサであって、前記第２のコイルは前記第２の電流量センサに接続される第３の電流量センサと、前記第２の電流量測定値、前記第３の電流量測定値、前記第２の電流量測定値を用いて得られた情報、および、前記第３の電流量測定値を用いて得られた情報の内の少なくとも１つを用いて第２のコマンドを生成するために前記第２の電流量センサおよび前記第３の電流量センサに接続され、前記第２のコマンドを前記分配器に提供して前記第１の電流の量および前記第２の電流の量の少なくとも一方を制御するために前記分配器に接続された第２の制御器と、を備える、プラズマ処理システム。
（形態５）上記形態のプラズマ処理システムであって、前記第２の制御器は、位相角測定値を用いることなく前記第２のコマンドを生成する、プラズマ処理システム。
（形態６）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記供給電流を分配する分配器であって、前記第１のコイルは前記分配器を介して前記第１の電流量センサに接続される分配器と、前記プラズマの前記第１の部分以外の前記プラズマの少なくとも１組の部分を維持するための１組の電流を伝導する１組のコイルと、備え、前記１組のコイルは、前記分配器を介して前記第１の電流量センサに接続され、前記１組の電流は前記複数の電流に含まれており、前記供給電流は前記全電流であり、前記１組のコイルは少なくとも２つのコイルを含む、プラズマ処理システム。
（形態７）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第１の電流の量を測定して第２の電流量測定値を提供するための第２の電流量センサであって、前記第１のコイルは前記第２の電流量センサを介して前記分配器に接続される第２の電流量センサと、前記１組の電流の量を測定して１組の電流量測定値を提供するための１組の電流量センサであって、前記１組の電流量測定値の各々は前記１組の電流の１つに関連しており、前記１組のコイルの各々は前記１組の電流量センサの１つに接続される１組の電流量センサと、前記第２の電流量測定値、前記１組の電流量測定値の少なくとも１つ、前記第２の電流量測定値を用いて得られた情報、および、前記１組の電流量測定値の前記少なくとも１つを用いて得られた情報の内の少なくとも１つを用いて第２のコマンドを生成するために前記第２の電流量センサおよび前記１組の電流量センサに接続され、前記第２のコマンドを前記分配器に提供して前記第１の電流の量と前記１組の電流の量の内の１または複数の量との少なくとも一方を制御するために前記分配器に接続された第２の制御器と、を備える、プラズマ処理システム。
（形態８）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記供給電流を分配する分配器であって、前記第１のコイルは前記分配器に接続され、前記供給電流は前記第１の電流である分配器と、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルであって、前記第２のコイルは前記分配器に接続され、前記第２の電流は前記複数の電流に含まれる第２のコイルと、を備える、プラズマ処理システム。
（形態９）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第２のコマンドを生成するために前記第１の電流量センサに接続され、前記第２のコマンドを前記分配器に提供して前記第１の電流の量および前記第２の電流の量の少なくとも一方を制御するために前記分配器に接続された第２の制御器を備える、プラズマ処理システム。
（形態１０）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第２の電流の量を測定して第２の電流量測定値を提供するための第２の電流量センサであって、前記第２のコイルは前記第２の電流量センサに接続される第２の電流量センサと、前記第１の電流量測定値、前記第２の電流量測定値、前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報、および、前記第２の電流量測定値を用いて得られた情報の内の少なくとも１つを用いて第２のコマンドを生成するために前記第１の電流量センサおよび前記第２の電流量センサに接続され、前記第２のコマンドを前記分配器に提供して前記第１の電流の量および前記第２の電流の量の少なくとも一方を制御するために前記分配器に接続された第２の制御器と、を備える、プラズマ処理システム。
（形態１１）上記形態のプラズマ処理システムであって、前記第２の制御器は、位相角測定値を用いることなく前記第２のコマンドを生成する、プラズマ処理システム。
（形態１２）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記全電流を分配する分配器であって、前記第１のコイルは前記分配器に接続され、前記供給電流は前記第１の電流である分配器と、前記プラズマの前記第１の部分以外の前記プラズマの少なくとも１組の部分を維持するための１組の電流を伝導する１組のコイルと、備え、前記１組のコイルは前記分配器に接続され、前記１組の電流は前記複数の電流に含まれており、前記１組のコイルは少なくとも２つのコイルを含む、プラズマ処理システム。
（形態１３）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第２のコマンドを生成するために前記第１の電流量センサに接続され、前記第２のコマンドを前記分配器に提供して前記第１の電流の量と前記１組の電流の１または複数の量との少なくとも一方を制御するために前記分配器に接続された第２の制御器を備える、プラズマ処理システム。
（形態１４）上記形態のプラズマ処理システムであって、さらに、前記１組の電流の量を測定して１組の電流量測定値を提供するための１組の電流量センサであって、前記１組のコイルの各々は前記１組の電流量センサの１つに接続される１組の電流量センサと、前記第１の電流量測定値、前記１組の電流量測定値の少なくとも１つ、前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報、および、前記１組の電流量測定値の前記少なくとも１つを用いて得られた情報の内の少なくとも１つを用いて第２のコマンドを生成するために前記第１の電流量センサおよび前記１組の電流量センサに接続され、前記第２のコマンドを前記分配器に提供して前記第１の電流の量と前記１組の電流の１または複数の量との少なくとも一方を制御するために前記分配器に接続された第２の制御器と、を備える、プラズマ処理システム。
（形態１５）本発明の他の形態は、プラズマ処理システムにおいて電流制御を実行するためのメカニズムであって、前記プラズマ処理システムは、プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流を伝導する第１のコイルを少なくとも備え、前記メカニズムは、前記供給電流の位相角を測定することなく供給電流の量を測定して第１の電流量測定値を提供するために前記第１のコイルに接続された第１の電流量センサであって、前記供給電流は、前記第１電流、または、複数の電流を供給するために用いられる全電流であり、前記複数の電流は、前記供給電流が前記全電流である場合には前記第１の電流を含む第１の電流量センサと、位相角測定値に関連する情報を用いることなく、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第１のコマンドを生成し、前記第１のコマンドを提供して前記供給電流の量および前記全電流の量の少なくとも一方を制御するために前記電流量センサに接続された第１の制御器と、を備える、メカニズム。
（形態１６）上記形態のメカニズムであって、前記供給電流は前記第１の電流である、メカニズム。
（形態１７）上記形態のメカニズムであって、前記プラズマ処理システムは、さらに、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルを少なくとも備え、前記メカニズムは、さらに、前記供給電流を分配するための分配器であって、前記第１のコイルは前記分配器を介して前記第１の電流量センサに接続され、前記第２のコイルは前記分配器を介して前記第１の電流量センサに接続され、前記第２の電流は前記複数の電流に含まれており、前記供給電流は前記全電流である分配器と、前記第１の電流の量を測定して第２の電流量測定値を提供するための第２の電流量センサであって、前記第１のコイルは前記第２の電流量センサに接続される第２の電流量センサと、前記第２の電流の量を測定して第３の電流量測定値を提供するための第３の電流量センサであって、前記第２のコイルは前記第２の電流量センサに接続される第３の電流量センサと、前記第２の電流量測定値、前記第３の電流量測定値、前記第２の電流量測定値を用いて得られた情報、および、前記第３の電流量測定値を用いて得られた情報の内の少なくとも１つを用いて第２のコマンドを生成するために前記第２の電流量センサおよび前記第３の電流量センサに接続され、前記第２のコマンドを前記分配器に提供して前記第１の電流の量および前記第２の電流の量の少なくとも一方を制御するために前記分配器に接続された第２の制御器と、を備える、メカニズム。
（形態１８）上記形態のメカニズムであって、前記第２の制御器は、位相角測定値を用いることなく前記第２のコマンドを生成する、メカニズム。
（形態１９）上記形態のメカニズムであって、前記プラズマ処理システムは、さらに、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルを少なくとも備え、前記メカニズムは、さらに、前記供給電流を分配するための分配器であって、前記第１のコイルは前記分配器に接続され、前記供給電流は前記第１の電流であり、前記第２のコイルは前記分配器に接続され、前記第２の電流は前記複数の電流に含まれる分配器と、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第２のコマンドを生成するために前記第１の電流量センサに接続され、前記第２のコマンドを前記分配器に提供して前記第１の電流の量および前記第２の電流の量の少なくとも一方を制御するために前記分配器に接続された第２の制御器と、を備える、メカニズム。
（形態２０）上記形態のメカニズムであって、前記プラズマ処理システムは、さらに、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルを少なくとも備え、前記メカニズムは、さらに、前記供給電流を分配するための分配器であって、前記第１のコイルは前記分配器に接続され、前記供給電流は前記第１の電流であり、前記第２のコイルは前記分配器に接続され、前記第２の電流は前記複数の電流に含まれる分配器と、前記第２の電流の量を測定して第２の電流量測定値を提供するための第２の電流量センサであって、前記第２のコイルは前記分配器に接続される第２の電流量センサと、前記第１の電流量測定値、前記第２の電流量測定値、前記第１の電流量測定値に関する情報、および、前記第２の電流量測定値に関する情報の内の少なくとも１つを用いて第２のコマンドを生成するために前記第１の電流量センサおよび前記第２の電流量センサに接続され、前記第２のコマンドを前記分配器に提供して前記第１の電流の量および前記第２の電流の量の少なくとも一方を制御するために前記分配器に接続された第２の制御器と、を備える、メカニズム。
また、本発明は、以下の適用例としても実現可能である。
（適用例１）少なくともウエハを処理するためにプラズマを生成するプラズマ処理システムであって、前記プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流を伝導する第１のコイルと、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルと、前記第１のコイルと前記第２のコイルとに接続され、電力発生器から供給される供給電流のうち、前記第１の電流を前記第１のコイルに分配し、前記第２の電流を前記第２のコイルに分配する分配器と、前記第１のコイルに対して直接接続されている又は前記分配器を介して接続されている第１の電流量センサであって、前記供給電流又は前記第１の電流を、位相角を測定することなく測定して第１の電流量測定値を提供する第１の電流量センサと、位相角測定値に関連する情報を用いることなく、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第１のコマンドを生成し、前記第１のコマンドを、前記電力発生器と前記分配器とのうちの前記電力発生器のみに提供して前記供給電流の量を制御するために、前記第１の電流量センサおよび前記電力発生器に接続された第１の制御器と、前記位相角測定値に関連する情報を用いることなく、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第２のコマンドを生成し、前記第２のコマンドを、前記電力発生器と前記分配器とのうちの前記分配器に提供して前記第１の電流の量を制御するために、前記第１の電流量センサに接続された第２の制御器と、を備える、プラズマ処理システム。
（適用例２）プラズマ処理システムにおいて電流制御を実行するための電流制御システムであって、前記プラズマ処理システムは、プラズマの少なくとも第１の部分を維持するための第１の電流を伝導する第１のコイルと、前記プラズマの少なくとも第２の部分を維持するための第２の電流を伝導する第２のコイルと、前記第１のコイルと前記第２のコイルとに接続され、電力発生器から供給される供給電流のうち、前記第１の電流を前記第１のコイルに分配し、前記第２の電流を前記第２のコイルに分配する分配器と、を少なくとも有し、前記電流制御システムは、前記第１のコイルに対して直接接続されている又は前記分配器を介して接続されている第１の電流量センサであって、前記供給電流又は前記第１の電流を、位相角を測定することなく測定して第１の電流量測定値を提供する第１の電流量センサと、位相角測定値に関連する情報を用いることなく、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第１のコマンドを生成し、前記第１のコマンドを、前記電力発生器と前記分配器とのうちの前記電力発生器のみに提供して前記供給電流の量を制御するために、前記第１の電流量センサおよび前記電力発生器に接続された第１の制御器と、前記位相角測定値に関連する情報を用いることなく、前記第１の電流量測定値および前記第１の電流量測定値を用いて得られた情報の少なくとも一方を用いて第２のコマンドを生成し、前記第２のコマンドを、前記電力発生器と前記分配器とのうちの前記分配器に提供して前記第１の電流の量を制御するために、前記第１の電流量センサに接続された第２の制御器と、を備える、電流制御システム。
【００１０】
上述の発明の概要は、本明細書に開示された本発明の多くの実施形態の内の１つのみに関するものであり、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定する意図はない。添付の図面を参照しつつ行う本発明の詳細な説明において、本発明の上述の特徴およびその他の特徴を詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付の図面では、限定ではなく例示を目的として本発明を図示する。なお、これらの添付図面においては、同様の構成要素には同様の符号が付されている。
【００１２】
【図１】本発明の１または複数の実施形態に従って、電流制御メカニズムを備えるプラズマ処理システムの断面を示す概略図。
【００１３】
【図２】本発明の１または複数の実施形態に従って、電流制御メカニズムを有するプラズマ処理システムの電力システムの電気モデルを示す概略図。
【００１４】
【図３】本発明の１または複数の実施形態に従って、電流制御メカニズムを有するプラズマ処理システムの電力システムの電気モデルを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、添付図面に例示されたいくつかの実施形態を参照しつつ、本発明の詳細な説明を行う。以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の処理工程および／または構造については、詳細な説明を省略した。
【００１６】
本発明の１または複数の実施形態は、少なくとも基板（またはウエハ）を処理するためにプラズマを生成するプラズマ処理システムに関する。プラズマ処理システムは、プラズマの少なくとも一部を維持するための供給電流（例えば、ＲＦ電流）を伝導するためのコイルを備えてよい。プラズマ処理システムは、さらに、コイルに接続された電流量センサを備えてよい。電流量センサは、供給電流の位相角を測定することなく電流量の測定値を提供するために、供給電流量を測定しうる。プラズマ処理システムは、さらに、電流量センサに接続された制御器を備えてよい。制御器は、位相角測定値に関連する情報を利用することなく、電流量測定値を利用して、および／または、第１の電流量測定値を用いて得られた情報を利用して、コマンドを生成しうる。制御器は、供給電流量を制御するために、プラズマ処理システムの電力発生器（例えば、ＲＦ電力発生器）にコマンドを供給してよい。
【００１７】
プラズマ処理システムは、電流量センサを用いてフィードバック情報を提供することによって、供給電流の閉ループ制御を可能にする。有利なことに、プラズマの特性は、製品歩留まり要件および／またはフィーチャ仕様を満たすように適切に制御されうる。
【００１８】
閉ループ電流制御により、本発明の実施形態は、実行間での処理の再現性およびチャンバ間での再現性を提供して、従来のプラズマ処理システムで必要になる再較正および再検定の必要性を排除することができる。有利なことに、本発明の実施形態は、デバイス製造における実質的な生産性の向上と実質的なコストの削減とを可能にしうる。
【００１９】
閉ループ制御の実装において、本発明の実施形態は、低コストの電流量センサを利用して、位相角を測定する高価な高精度測定メカニズムの必要性を排除しうる。有利なことに、本発明の実施形態は、閉ループプラズマ特性制御の実装に関連するコストを最小化しうる。
【００２０】
本発明の１または複数の実施形態は、閉ループ電流制御メカニズムに加えて、プラズマ特性の制御においてさらに高い制御性および／または精度を提供するために分配器を備えるプラズマ処理システムに関する。分配器は、供給電流（または全電流）を個々の電流に分配し、個々の電流を複数のコイルに供給して、ウエハにおける異なる部分を処理するためにプラズマにおける異なる部分を維持することができる。プラズマ処理システムは、さらに、複数の電流量センサを備えてよい。各電流量センサは、コイルの１つと接続されてよい。電流量センサは、個々の電流の量の内の１または複数ならびに／もしくは個々の電流間の１または複数の比の閉ループ制御を可能にするために、個々の電流の量を測定しうる。有利なことに、ウエハの異なる部分におけるプラズマ特性が、高度な処理要件を満たすために別個に調節されうる。
【００２１】
１または複数の実施形態において、電力発生器の出力を制御するために、プラズマ処理システムは、全電流が分配器によって個々の電流に分配される前に、全電流（または供給電流）の量を測定するために専用の電流量センサを備えてよい。全電流量の測定は、電力発生器の出力を制御するために利用されてよい。専用の電流量センサは、個々の電流の制御および／または個々の電流間の比の制御のために用いられる電流量センサとは異なっていてよい。したがって、電力発生器の制御（すなわち全電流の制御）および電流比の制御（すなわち個々の電流の制御）が別個に実装されることが可能であり、プラズマ処理システムの設計および実装が単純化されうる点で有利である。
【００２２】
１または複数の実施形態において、個々の電流の内の少なくとも１つの電流の量の測定値が、電力発生器の出力の制御に用いられてよい。有利なことに、全電流量を測定するために専用の電流量センサを設ける必要性を排除できるため、それに関連するコストを削減できる。１または複数の実施形態において、電力発生器の出力を制御する際に冗長なフィードバック情報を提供するために、１または複数の他の個々の電流に関する少なくとも１つのさらなる電流量の測定値が用いられてもよい。有利なことに、制御を実行する際の誤差が最小化されうる。
【００２３】
本発明の１または複数の実施形態は、上述の１または複数の特徴ならびに１または複数の利点を有するプラズマ処理システムで利用される電流制御メカニズムに関する。
【００２４】
本発明の特長および利点は、図面と以下の説明を参照すれば、よりよく理解できる。
【００２５】
図１は、本発明の１または複数の実施形態に従って、電流制御メカニズム１００を備えるプラズマ処理システム１９０の断面を示す概略図である。プラズマ処理システム１００は、プラズマ処理チャンバを備えてよく、プラズマ処理チャンバは、プラズマ１８０によって示すようにプラズマを閉じ込めるために、チャンバ壁１３２、尖塔部（ｐｉｎｎａｃｌｅ）１２２、誘電体窓１１８などの構造要素を備えてよい。プラズマ処理チャンバ内部に、プラズマ処理システム１００は、プラズマ処理中、ウエハ１２６によって示すようにウエハを支持するためのチャック１２４（静電チャックなど）を備えてよい。
【００２６】
プラズマ処理システム１００は、さらに、電力発生器１０２（高周波電力発生器すなわちＲＦ電力発生器など）を備えてよい。プラズマ処理システム１００は、さらに、コイル囲い１２０の内側で誘電体窓１１８上に配置されたコイル１１２を備えてよく、コイル囲い１２０は、チャンバ壁１３２に結合されてよい。コイル１１２は、電力発生器１０２と電気的に接続されてよく、電力発生器１０２は、プラズマ１８０の少なくとも一部を生成および／または維持するためにコイル１１２によって伝導される電流１６８（例えば、ＲＦ電流）を供給しうる。電力発生器１０２は、さらに、プラズマ１８０の他の部分を生成および／または維持するために１または複数のさらなるコイルによって伝導される１または複数の電流を供給してもよい。
【００２７】
電流制御メカニズム１００は、少なくとも１つの電流量センサ１０６（例えば、ＲＦ電流量センサ）と、制御部１１６とを備えてよい。電流制御メカニズム１００は、プラズマ１８０の特性を制御するために、少なくとも電流１６８（コイル１１２によって伝導される電流）の量を制御してよい。
【００２８】
電流量センサ１０６は、コイル１１２を整合回路網１０４に接続する給電ライン１１４（例えば、ＲＦ給電ライン）に接続されてよく、整合回路網１０４は、電力発生器１０２とコイル１１２との間に接続されて、電流１６８をコイル１１２に供給する。電流量センサ１０６は、供給電流１６８の位相角を測定することなく、コイル１１２に供給された電流１６８の量を測定しうる。発明の背景で述べたように、位相角の測定は、一般に、高精度かつ高コストの測定メカニズムを必要としうる、および／または、重大な制御誤差を引き起こしうる。位相角を測定するという要件を排除することによって、本発明の実施形態は、誤差を最小化すると共にコストを最小化することができる点で有利である。さらに、例えば制御器１１６または比較器１０８で較正をプログラムできるため、電流量センサ１０６の精度要件は、電流量センサ１０６の誤差が一貫している限り、高い必要はない。有利なことに、電流量センサ１０６に関連するコストが最小化されうる。
【００２９】
電流量センサ１０６によって提供された電流量測定値１７８は、電流量センサ１０６に接続された比較器１０８に供給されてよい。比較器１０８は、誤差信号１７６を生成するために、電流量測定値１７８を設定値１１０（例えば、ＲＦ電流量設定値）と比較してよい。比較器１０８と電流発生器１０２との間に接続された制御器１１６は、制御コマンド１７４（例えば、電力制御コマンド）を生成するために、誤差信号１７６（および／または電流量測定値１７８）を利用してよい。制御コマンド１７４は、コイル１１２に供給される電流１６８の量を制御するために、電力発生器１０２に供給されてよい。１または複数の実施形態において、１または複数の他のコイルによって伝導される１または複数の他の電流が、同様に制御されてもよい。
【００３０】
従来の開ループシステムと対照的に、本発明の実施形態は、位相角測定を実行することなくコイル１１２によって伝導される電流１６８（ならびに、１または複数の他のコイルによって伝導される１または複数の他の電流）を制御するために閉ループ制御を提供しうる。有利なことに、本発明の実施形態は、プラズマ特性を適切に制御して、製品歩留まり要件および／またはフィーチャ仕様を最小限のコストで満たすことができる。
【００３１】
図２は、本発明の１または複数の実施形態に従って、電流制御メカニズム２００を有するプラズマ処理システムの電力システム２８０の電気モデルを示す概略図である。プラズマ処理システムは、プラズマ処理チャンバ、チャック、および／または、コイル囲いなど、１または複数の構造要素を備えてよく、それらの要素は、図１の例において記載したプラズマ処理システム１９０の１または複数の構成要素と同様または異なる。
【００３２】
電力システム２８０は、送電ライン２０４および整合回路網２０６を介して分配器２８８（例えば、電力分配器）に接続された電力発生器２０２（例えば、ＲＦ電力発生器）を備えてよい。分配器３８８は、供給電流２６８（または全電流２６８）を個々の電流に分配し、プラズマの異なる部分を維持するために（分配器２８８に接続された）複数のコイルに個々の電流を供給することによって、プラズマ特性を制御する際の制御性および／または精度をさらに高めることができる。例えば、コイルは、コイル２７４およびコイル２５４を含んでよい。コイル２７４は、プラズマの第１の部分（例えば、中央部分）を維持するための電流２７２を伝導しうる。コイル２５４は、プラズマの第２の部分（例えば、中央部分を取り囲むエッジ部分）を維持するための電流２５２を伝導しうる。電流２７２および電流２５２の各々は、供給電流２６８の一部であってよい。１または複数の実施形態において、電力システム２８０は、プラズマの１または複数の他の部分を維持するために供給電流２６８の１または複数の他の部分を伝導する１または複数の他のコイルを備えてもよく、そうすれば、ウエハ処理中にプラズマ特性を制御する際の精度をさらに高めることができる。プラズマにおける異なる部分は、ウエハにおける異なる部分を処理しうる。
【００３３】
電流制御メカニズム２００は、供給電流２６８（または全電流２６８）の量を制御するために、電流量センサ２８２（例えば、ＲＦ電流量センサ）および制御器２４０を備えてよい。電流量センサ２８２は、供給電流２６８の量を測定して電流量測定値２７８を提供するために、電力発生器２０２と分配器２８８との間の接続ライン（すなわち給電ライン）に接続されてよい。電流制御メカニズム２００は、さらに、電流量測定値２７８および設定値２２４を用いて誤差信号２２６を生成するための比較器２２２を備えてよい。設定値２２４は、供給電流２６８の量の仕様に基づいて決定されてよい。比較器２２２は、誤差信号２２６を制御器２４０に供給してよい。制御器２４０は、コマンド２４２（例えば、電力コマンド）を生成するために、誤差信号２２６（および／または電流量測定値２７８）を利用してよい。制御器２４０は、電力発生器２０２を制御して供給電流２６８の量を制御するために、例えば、信号ライン２４４を通して、コマンド２４２を電力発生器２０２に供給してよい。
【００３４】
電流量センサ２８２および制御器２４０の特徴および利点は、図１の例に記載した電流量センサ１０６および制御器１１６の１または複数の特徴ならびに１または複数の利点と同様でありうる。例えば、電流量センサ２８２は、位相角を測定することなく電流量だけを測定してよい。有利なことに、電流量センサ２８２に関連するコストを削減し、位相角の測定に関連して起こりうる誤差を避けることができる。
【００３５】
電流制御メカニズム２００は、さらに、コイルに接続された複数のさらなる電流量センサと、さらなる電流量センサに接続されたさらなる制御器２９０（または調整器２９０）を備えてよい。さらなる電流量センサおよび制御器２９０は、高い精度でプラズマ制御を実行するために分配器２８８と協働することができる。
【００３６】
さらなる電流量センサの各々は、個別の各コイルによって伝導される個別の電流を測定するために、コイルの１つと接続されてよい。例えば、電流量センサ２７０は、コイル２７４によって伝導される電流２７２の量を測定するためにコイル２７４に接続されてよく、電流量センサ２５０は、コイル２５４によって伝導される電流２５２の量を測定するためにコイル２５４に接続されてよい。１または複数の実施形態において、１または複数の他の電流量センサが、１または複数の他の個別の電流量を測定するために１または複数の他のコイルに接続されてよい。電流量センサは位相角を測定しなくてよいため、さらなる電流量センサに関連するコストを最小化することができる。
【００３７】
制御器２９０は、さらなる電流量センサの内の１または複数によって提供された１または複数の電流量測定値、１または複数の電流量測定値を用いて得られた情報、ならびに／もしくは、電流比設定値２８４を用いて、制御コマンド２９２を生成しうる。制御コマンド２９２は、個別の電流の内の１または複数の電流の１または複数の量を制御するため、ならびに／もしくは、個別の電流の間の１または複数の比を制御するために、分配器２８８に供給されてよい。有利なことに、ウエハの異なる部分におけるプラズマ特性が、高度な処理要件を満たすために、別個および／または相対的に調節されてよい。
【００３８】
電力システム２８０では、電流量センサ２８２および制御器２４０を用いて、電力発生器の制御（すなわち全電流の制御）を実行し、さらなる電流量センサ（例えば、電流量センサ２７０および電流量センサ２５０）、制御器２９０、および、分配器２８８を用いて、分配器の制御（すなわち個別の電流の制御）を実行することができる。したがって、電力発生器の制御（すなわち全電流の制御）および電流比の制御（すなわち個別の電流の制御）は、高精度でプラズマ特性を制御するために、別個に実装され、別個に実行されうる。有利なことに、電力システム２８０の設計、実装、動作、および、メンテナンスが単純化されうる。
【００３９】
図３は、本発明の１または複数の実施形態に従って、電流制御メカニズム３００を有するプラズマ処理システムの電力システム３８０の電気モデルを示す概略図である。プラズマ処理システムは、プラズマ処理チャンバ、チャック、および／または、コイル囲いなど、１または複数の構造要素を備えてよく、それらの要素は、図１の例において記載したプラズマ処理システム１９０の１または複数の構成要素と同様または異なる。
【００４０】
電力システム３８０は、送電ライン３０４および整合回路網３０６を介して分配器３８８（例えば、電力分配器）に接続された電力発生器３０２（例えば、ＲＦ電力発生器）を備えてよい。分配器３８８は、供給電流３６８（または全電流３６８）を個々の電流に分配し、プラズマの異なる部分を維持するために（分配器３８８に接続された）複数のコイルに個々の電流を供給することによって、プラズマ特性を制御する際の制御性および／または精度をさらに高めることができる。例えば、コイルは、コイル３７４およびコイル３５４を含んでよい。コイル３７４は、プラズマの第１の部分（例えば、中央部分）を維持するための電流３７２を伝導しうる。コイル３５４は、プラズマの第２の部分（例えば、中央部分を取り囲むエッジ部分）を維持するための電流３５２を伝導しうる。１または複数の実施形態において、電力システム３８０は、プラズマの１または複数の他の部分を維持するための１または複数の他のコイルを備えてもよく、そうすれば、ウエハ処理中にプラズマ特性を制御する際の精度をさらに高めることができる。プラズマにおける異なる部分は、ウエハにおける異なる部分を処理しうる。
【００４１】
電流制御メカニズム３００は、さらに、コイルに接続された複数の電流量センサ（例えば、ＲＦ電流量センサ）と、電流量センサの少なくとも１つに接続された制御器３４０と、電流量センサに接続された制御器３９０（または調整器３９０）とを備えてよい。制御器３４０と、電流量センサの少なくとも１つは、電力発生器３０２と協働して供給電流３６８の量を制御することが可能であり、それにより、一般に、プラズマ処理チャンバ内でのプラズマ特性を制御する。制御器３９０および電流量センサは、分配器３８８と協働して個別の電流の量を制御することが可能であり、それにより、ウエハの異なる部分において高精度でプラズマ特性を制御する。
【００４２】
供給電流の量を制御するために、制御器３４０は、電力発生器３０２に接続されると共に、電流量センサ３７０（例えば、ＲＦ電流量センサ）に接続されてよい。電流量３７０は、電流３７２の量を測定して電流量測定値３７６を提供するために、コイル３７４に接続されている。電流制御メカニズム３００は、電流量測定値３７６および設定値３２４を用いて誤差信号３２６を生成するための比較器３２２を備えてよい。設定値３２４は、電流３７２の量の仕様、供給電流３６８の量の仕様、ならびに／もしくは、電流３７２および供給電流３６８の間の特定の関係に基づいて決定されてよい。比較器３２２は、誤差信号３２６を制御器３４０に供給してよい。制御器３４０は、コマンド３４２（例えば、電力コマンド）を生成するために、誤差信号３２６（および／または電流量測定値３７６）を利用してよい。制御器３４０は、電力発生器３０２を制御して供給電流３６８の量を制御するために、例えば、信号ライン３４４を通して、コマンド３４２を電力発生器３０２に供給してよい。
【００４３】
電流量センサ３７０および制御器３４０の特徴および利点は、図１の例に記載した電流量センサ１０６および制御器１１６の１または複数の特徴ならびに１または複数の利点と同様でありうる。例えば、電流量センサ３７０は、位相角を測定することなく電流量だけを測定してよい。有利なことに、電流量センサ３７０に関連するコストを最小化すると共に、位相角の測定に関連して起こりうる誤差を避けることができる。
【００４４】
１または複数の実施形態において、制御器３４０および／または比較器３２２は、１または複数の他のコイルに関連する１または複数のさらなる電流量センサに接続されてもよく、１または複数の他の個別の電流の１または複数のさらなる電流量の測定値が、電力発生器３０２の出力および／または全電流３６８の量の制御に用いられてよい。冗長なフィードバック情報を用いて、較正誤差および／または測定誤差が最小化されうる。
【００４５】
個別の電流の量を制御するために、制御器３９０は、分配器３８８に接続されると共に、電流量センサと接続されてよく、各電流量センサは、コイルの少なくともいくつかの内の１つと接続されてよい。各電流量センサは、コイルによって伝導される個別の電流の量を測定しうる。例えば、上述のように、電流量センサ３７０は、コイル３７４によって伝導される電流３７２の量を測定して電流量測定値３７６を提供するために、コイル３７４に接続されてよい。別の例として、コイル３５４によって伝導された電流３５２の量を測定して電流量測定値３５６を提供するために、電流量センサ３５０がコイル３５４に接続されてよい。１または複数の実施形態において、１または複数の他の電流量センサが、１または複数の他の個別の電流量を測定するために１または複数の他のコイルに接続されてよい。電流量センサは、位相角を測定しなくてよいため、電流量センサに関連するコストを最小化すると共に、位相角測定に関連して起こりうる誤差を防止することができる。１または複数の実施形態では、選択されたコイルのみが電流量センサに接続されてよい。例えば、電流量センサ３５０は、電流量測定値３５６が必要ない場合、１または複数の実施形態においては設けられなくてもよい。
【００４６】
制御器３９０は、電流量測定値の内の１または複数（例えば、電流量測定値３７６および／または電流量測定値３５６）、電流量測定値の内の１または複数を用いて得られた情報、ならびに／もしくは、電流比設定値３８４を用いて、制御コマンド３９２を生成しうる。制御コマンド３９２は、個別の電流の内の１または複数の電流の１または複数の量を制御するため、ならびに／もしくは、個別の電流の間の１または複数の比を制御するために、分配器３８８に供給されてよい。有利なことに、ウエハの異なる部分におけるプラズマ特性が、高度な処理要件を満たすために、別個および／または相対的に調節されてよい。
【００４７】
電力システム３８０では、電流量センサ３７０（および／または電流量測定値３７６）は、電力発生器の制御（すなわち全電流の制御）および分配器の制御（すなわち個別の電流の制御）の両方に用いられてよい。図２の例に示した電力システム２８０と対照的に、電力システム３８０は、電力発生器の制御を実装する際に専用の電流量センサの必要性を排除しうる。有利なことに、高度なプラズマ制御の実装に関連するコストが最小化されうる。
【００４８】
上記からわかるように、本発明の実施形態は、プラズマ処理システム内で１または複数の電流量センサを用いてフィードバック情報を提供することにより、プラズマを維持するために供給される電流の閉ループ制御を可能にしうる。有利なことに、プラズマの特性は、製品歩留まり要件および／またはフィーチャ仕様を満たすように適切に制御されうる。
【００４９】
閉ループ電流制御により、本発明の実施形態は、実行間での処理の再現性およびチャンバ間での再現性を提供して、従来のプラズマ処理システムで必要になる再較正および再検定の必要性を排除することができる。有利なことに、本発明の実施形態は、デバイス製造における実質的な生産性の向上と実質的なコストの削減とを可能にしうる。
【００５０】
閉ループ制御の実装において、本発明の実施形態は、低コストの電流量センサを利用して、位相角を測定する高価な高精度測定メカニズムの必要性を排除しうる。有利なことに、本発明の実施形態は、閉ループプラズマ特性制御の実装に関連するコストを最小化すると共に、位相角測定に関連して起こりうる誤差を防ぎうる。
【００５１】
本発明の実施形態は、プラズマの異なる部分を維持するために印加される個別の電流を制御するための分配器および制御メカニズムを備えてよい。有利なことに、ウエハの異なる部分におけるプラズマ特性が、高度な処理要件を満たすために別個に調節されうる。
【００５２】
本発明の実施形態は、プラズマ処理システムにおける電力発生器の制御（全電流の制御）および電流比の制御（個別の電流の制御）を独立させうる。有利なことに、プラズマ処理システムの設計および実装が単純化されうる。
【００５３】
本発明の実施形態は、プラズマ処理システムに電力発生器制御および電流比制御の両方を実装するために、１つの電流量センサによる同じ測定値を利用しうる。有利なことに、プラズマ処理システムで必要とされる電流量センサの数が最小化されて、それに関連するコストが節約されうる。
【００５４】
以上、いくつかの実施形態を参照しつつ本発明について説明したが、本発明の範囲内で、代替物、置換物、および、等価物が存在する。また、本発明の方法および装置を実施する他の態様が数多く存在することにも注意されたい。さらに、本発明の実施形態は、別の用途で利用されてもよい。要約書が、便宜上、提供されており、文字数の制限に従って、読み手の便宜のために記載されたもので、特許請求の範囲を限定するために用いるべきではない。したがって、以下に示す特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲内に含まれる代替物、置換物、および、等価物の全てを網羅するものとして解釈される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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