(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを処理するために高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給するプラズマ処理システムであって、
高周波電力を発生する高周波発生器と、
ウェハを処理するための高周波電力を入力するように構成され、プラズマ処理中の内部インピーダンスにより特徴付けられると共に、高周波電流を戻す一つ以上の壁を有するプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバの内部インピーダンスを前記高周波発生器のインピーダンスに一致させるインピーダンスを生成し、前記高周波電流を入力可能なマッチネットワークボックスと、
前記高周波発生器と前記マッチネットワークボックスとの間で高周波電力を伝送させるために高周波電源とマッチネットワークボックスとの間に結合される第一のケーブルと、
前記マッチネットワークと前記プラズマチャンバとの間で高周波電力を伝送させるためにマッチネットワークボックスとプラズマチャンバとの間に結合され、前記プラズマチャンバから前記マッチネットワークボックスへの前記高周波リターン電流のリターン経路を提供する第二のケーブルと、前記第二のケーブルによって提供される前記高周波リターン電流の前記リターン経路は、前記プラズマチャンバから前記マッチネットワークボックスへの単一の高周波リターン電流のリターン経路であり、
前記プラズマチャンバに結合され、前記第二のケーブルを前記マッチネットワークボックスと前記プラズマチャンバとの間でシールドするために配置されているシールドボックスと、
前記マッチネットワークボックスと前記シールドボックスとの間に配置されている不導体プレートであって、前記第二のケーブルのみが前記プラズマチャンバから前記マッチネットワークボックスへの前記高周波リターン電流の前記リターン経路を提供するように、前記マッチネットワークボックスを前記シールドボックスおよび前記プラズマチャンバの双方との電気的接触から電気的に分離させる不導体プレートと
を備えるプラズマ処理システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記不導体プレートは、前記第二のケーブルによって提供される前記高周波リターン電流の前記リターン経路以外の前記シールドボックスから前記マッチネットワークボックスへの高周波リターン電流を遮断するシステム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムにおいて、
前記第一及び第二のケーブルは同軸ケーブルであり、各ケーブルが内部伝導体と外部伝導体とを有するシステム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、
前記第一及び第二のケーブルの内部伝導体は高周波フォワード電流及びフォワード電力を伝送し、前記第一及び第二のケーブルの外部伝導体は高周波リターン電流を伝送するシステム。
【請求項５】
請求項３記載のシステムにおいて、
前記第二のケーブルが硬質同軸ケーブルであるシステム。
【請求項６】
請求項２記載のシステムにおいて、
前記不導体プレートは、高周波フォワード電流、高周波フォワード電力および高周波リターン電流を前記プラズマチャンバと前記マッチネットワークボックスとの間で伝送するために前記第二のケーブルを通過させる開口部を有するプレートであるシステム。
【請求項７】
請求項１記載のシステムにおいて、前記不導体プレートは、前記マッチネットワークボックスのための取り付け板であるシステム。
【請求項８】
請求項１記載のシステムにおいて、前記不導体プレートは、ポリマ、プラスチックまたはナイロンで形成されるシステム。
【請求項９】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記プラズマチャンバは、ウェハをクランプする静電チャックを含み、前記高周波電力は処理のためにイオンをウェハに引き寄せるために使用されるシステム。
【請求項１０】
高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給する方法であって、
ウェハ処理時の内部インピーダンスにより特徴付けられるプラズマ処理チャンバを提供し、
高周波発生器により、プラズマ処理チャンバ内で使用する高周波電力を発生し、
前記高周波電力を第一のケーブルを介して入力し、前記プラズマチャンバの内部インピーダンスを前記高周波発生器のインピーダンスに一致させるインピーダンスを生成し、
高周波電流を伝送するように構成された前記プラズマ処理チャンバに、ウェハを処理するための高周波電力を第二のケーブルを介して伝送し、
前記プラズマ処理チャンバからの他の全ての高周波リターン電流のリターン経路を遮断することによって、単一の高周波リターン電流のみを前記プラズマ処理チャンバから前記第二のケーブルを介して伝送させる方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
前記一つの高周波リターン電流は、前記プラズマ処理チャンバから前記第二のケーブルを介してマッチネットワークボックスに伝送される方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法はさらに、
前記マッチネットワークボックスおよびプラズマ処理チャンバとの間に不導体プレートを設けることを備え、これにより前記不導体プレートは、前記第二のケーブルを介する高周波リターン電流のリターン経路以外の前記プラズマ処理チャンバからの全ての高周波リターン電流のリターン経路を遮断し、前記不導体プレートは、前記マッチネットワークボックスおよびプラズマ処理チャンバとの間で高周波フォワード電流、高周波フォワード電力および高周波リターン電流を伝送するために前記第二のケーブルを通過させる開口部を有する、方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、
前記不導体プレートは、前記マッチネットワークを前記プラズマ処理チャンバから電気的に分離するために、一つ以上の絶縁材料から形成される方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、
前記不導体プレートはポリマ、プラスチックまたはナイロンで形成される方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【発明の分野】
本発明は半導体デバイスの製造に関する。特に、本発明はプラズマ処理チャンバに高周波電力を送給するプラズマ処理システムに関する。
【０００２】
【関連技術の説明】
半導体処理システムは集積回路の製造のための半導体ウェハ処理のために使用される。特に、プラズマベースの半導体プロセスは、エッチング、酸化、化学蒸着（ＣＶＤ）、その他において広く使用される。プラズマベースの半導体プロセスは通常、プラズマ処理システムを使って実施され、一般に、制御された環境を提供するプラズマ処理チャンバを含む。
【０００３】
図１は、半導体ウェハ１０２の処理に使用される従来のプラズマ処理システム１００の例のブロック図を示している。このプラズマ処理システム１００は、プラズマ処理チャンバ１０４と、シールドボックス１０６と、ネットワークマッチボックス１０８と、高周波発生器１１０とを含む。高周波発生器１１０は、同軸ケーブル１１２により、マッチネットワークボックス１０８に結合される。シールドボックス１０６は、マッチネットワークボックス１０８をプラズマ処理チャンバ１０４に結合させる同軸ケーブル１１４を収容又は保護するように配置される。ヘリウムボックス１２４は、シールドボックス１０６の最上部に取り付けられ、プラズマ処理チャンバ１０４にヘリウムを供給するのに使用される。
【０００４】
プラズマ処理チャンバ１０４は、シャワーヘッド１１６と、静電チャック１１８とを含む。シャワーヘッド１１６は、ウェハ１０２上でプラズマを生成するために、チャンバ内にソースガスを放出するのに適合する。ＥＳＣ１１８は、電極１２２の上に配置された一つ以上の誘電層１２０を含む。静電チャック１１８は、ウェハ１０２を処理に適した位置で保持する働きをする。ヘリウムボックス１２４からのヘリウムは、ウェハ１０２の温度を制御するためにポート１４０を通じて提供される。プラズマ処理システム１００は更に、ＥＳＣに電力を供給するＥＳＣ電源（図示せず）を含む。
【０００５】
静電チャックは、公知技術であり、例えば、共有されている、フランソワ・ギーヨによる米国特許第５，７８９，９０４号「高出力静電チャック接触」、ジョーンズらによる米国特許出願第０８／６２４，９８８号「ダイナミックフィードバック静電ウェハチャック」、カストロらによる米国特許出願第０８／５５０，５１０号、クブリらによる米国特許第５，７９３，１９２号「ウェハ処理システムにおいて半導体ウェハをクランプ及びクランプ解除する方法及び装置」とにおいて十分に説明されている。これらを引用することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とする。
【０００６】
ウェハの処理に関して、高周波発生器１１０はプラズマ処理チャンバ１０４に高周波電力を提供する。具体的には、高周波発生器１１０は高周波電力を発生し、この電力は同軸ケーブル１１２を通じてネットワークマッチボックス１０８に伝送される。ネットワークマッチボックス１０８はマッチングネットワーク回路１２６を収容しており、この回路はウェハ処理中、プラズマ処理チャンバ１０４と高周波電源１１０との間のインピーダンスマッチを生じさせる。ネットワークマッチボックス１０８は、同軸ケーブル１１４を通じて、高周波電力をプラズマ処理チャンバ１０４に伝送する。マッチングネットワーク回路は、プラズマ処理チャンバ１０４からの高周波電力の反射を最小化するために、高周波電源１０６とプラズマ処理チャンバ１０４との間に設けられる。マッチングネットワーク回路は通常、二つ以上の可変インピーダンス素子（コンデンサ、インダクタ等）を含む。高周波マッチネットワーク回路は、従来技術で公知であり、例えば、コリンズによる米国特許出願第５，１８７，４５４号と、アーサー・Ｍ・ハワードによる１９９８年１２月２２日提出の米国特許出願第０９／２１８，５４２号とにおいて説明されている。これらを引用することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とする。
【０００７】
高および中密度プラズマエッチングにおいて、半導体製造業者は、プラズマ処理をリアルタイムでモニタするために、ＤＣバイアス電圧およびバイアスピーク・トゥ・ピーク電圧といった電気的なプラズマパラメータを使用してきた。例えば、ＤＣ電圧は通常ウェハ１０２上で発生し、ピーク・トゥ・ピーク電圧はプラズマ処理システム１００の動作中に電極１２２から測定することができる。こうした電気的パラメータは診断に使用されることが多く、必要な場合には、プラズマ処理を中断して望ましいプラズマ処理を達成するために使用される。こうした電気的パラメータは通常、プラズマチャンバ１０４内部のプラズマ密度及びプラズマ分布に敏感なだけでなく、プラズマ外部、つまりプラズマチャンバ１０４の壁、高周波送給システム、及び高周波マッチングネットワークのシャーシを通じた、高周波リターン電流の空間的分布に対しても敏感である。
【０００８】
例えば、図１のプラズマ処理システム１００は、矢印１２８により示すように、前方への高周波電力を電極１２２へ、同軸ケーブル１１４を介して送給する。この高周波電力は電極１２２に電圧を加え、この電極はプラズマ処理のためにプラズマをウェハ１０２の方向に引き寄せる。プラズマ処理チャンバ１０４の壁１３０は、マッチネットワークボックス１０８及び最終的には高周波発生器１１０へ戻る高周波電流に「リターン」経路を提供し、これにより閉回路を形成する。
【０００９】
従来のウェハ処理システムは通常、プラズマ処理チャンバ１０４からマッチネットワークボックス１０８への高周波電流リターン経路を最大にするために、できるだけ多くの金属対金属の表面接触を提供する。例えば、プラズマチャンバ１０４、シールドボックス１０６、及びマッチネットワークボックス１０８は通常、電気を伝導するために金属（アルミニウム等）で形成される。そのため、高周波電流はプラズマチャンバ１０４の壁１３０から、矢印１３２により示すように、マッチネットワークボックス１０８につながる任意の金属対金属接触経路を通る。できるだけ多くの金属対金属接触を提供することは、業界の標準的な経験則に従ったものである。例えば、プラズマ処理システムの設計者は通常、高周波リターン電流に関して最低のインピーダンスを達成しようと試みる。最低のインピーダンスは普通、プラズマ処理システムにできるだけ多くの金属対金属接触を提供することで達成される。
【００１０】
主要な高周波電流のリターン経路の一つは、矢印１３４により示すように、壁１３０から始まり、同軸ケーブル１１４に沿って、マッチネットワークボックス１０８に達する。この場合、高周波リターン電流は同軸ケーブル１１４の外部伝導体の表面に沿って移動する。加えて、高周波電流は更に、プロセッシングチャンバ１０４、シールドボックス、及びマッチネットワークボックス１０８の金属対金属表面上の他のリターン経路に沿って移動する。このように、プラズマ処理システム１００は、迷走電流を可能な限り多く捕らえ、マッチネットワーク１２６へ戻す状態を確保するために、高周波電流のリターン経路を可能な限り多く提供するように設計される。
【００１１】
高いウェハ歩留まりのためには、プラズマ処理システム１００内において、不変で均一な高周波リターン電流を維持することが望ましい。しかしながら、残念なことに、高周波リターン経路を最大にする金属対金属接触を提供することで、ウェハ処理は経時的に悪化する。例えば、マッチネットワークボックス１０８は、ボックス１０８及び１０６の間に配置される金属板（アルミニウム板等）を通じて、複数のボルト、ネジ、その他を使用して、シールドボックス１０６に固定状態で取り付けられる。プラズマ処理システム１００の寿命の間に、マッチネットワークボックス１０８は、所定の保守又は修正のためにシールドボックス１０６から取り外されることが多い。保守の後、マッチネットワークボックスは、アルミニウム板、金属ボルト、ネジ、その他により、シールドボックスに固定状態で再び取り付けられる。
【００１２】
しかしながら、マッチネットワークボックス１０８の再取り付けは一般に、取り外す前に存在していた金属対金属接触を正確に再現していない。例えば、ボルト又はネジは、取り外す前とまったく同じ状態でねじ込まれていない可能性がある。したがって、変化した金属対金属接触により、高周波電流リターン経路の特性が変化する可能性があり、これは次に、高周波リターン電流の全体的な大きさと、ウェハ処理の電気的特性との変化につながる。加えて、プラズマチャンバ壁１０３とボックス１０６及び１０８とにアルミニウムを使用することは、経時的な金属表面の酸化につながる。つまり、酸化層が金属表面に形成される可能性があり、これにより高周波電流リターン経路の特性は変化する。
【００１３】
以上の観点から、ウェハ処理結果の精度及び均一性を向上させるためにプラズマ処理システムにおいて不変で均一な高周波リターン電流を提供する装置及び方法が必要とされている。
【００１４】
【発明の概要】
大まかに言って、本発明は、プラズマ処理チャンバに高周波電力を送給するシステム、装置、及び方法を提供することで、これらの要求を満たす。本発明は、プロセス、装置、システム、デバイス、方法、又はコンピュータ可読媒体を含む、多岐にわたる形で実施可能であることを理解するべきである。本発明のいくつかの実施形態については下で説明する。
【００１５】
一実施形態によれば、本発明は高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給するプラズマ処理システムを提供する。このプラズマ処理システムは、高周波発生器と、プラズマチャンバと、マッチネットワークボックスと、第一のケーブルと、第二のケーブルと、マッチネットワークボックスを電気的に分離する手段とを含む。この高周波発生器は、プラズマチャンバに伝送する高周波電力を発生するように構成される。このプラズマチャンバは、ウェハを処理するための高周波電力を受け取るように構成され、プラズマ処理中の内部インピーダンスにより特徴付けられる。このプラズマチャンバは、高周波電流を戻す一つ以上の壁を有する。このマッチネットワークボックスは、高周波電流を受け取ることが可能で、プラズマチャンバの内部インピーダンスを高周波発生器のインピーダンスに一致させるインピーダンスを生成するように構成される。この第一のケーブルは、高周波発生器とマッチネットワークボックスとの間で高周波電力を伝送するために、高周波発生器とマッチネットワークボックスとの間に結合させる。この第二のケーブルは、マッチネットワークとプラズマチャンバとの間で高周波電力を伝送するために、マッチネットワークボックスとプラズマチャンバとの間に結合させる。この第二のケーブルは、プラズマチャンバからマッチネットワークボックスへの高周波電流のリターン経路を提供する。この電気的に分離する手段は、第二のケーブルのみがプラズマチャンバからマッチネットワークボックスへの高周波電流のリターン経路を提供するように、マッチネットワークボックスをプラズマチャンバとの電気的接触から電気的に分離する。
【００１６】
別の実施形態において、本発明は、高周波電力をプラズマ処理チャンバに供給する装置を提供する。この装置は、高周波発生器と、プラズマチャンバと、マッチネットワーク回路を収容する手段と、高周波電力を伝送する第一及び第二の手段と、マッチネットワークボックスを電気的に分離する手段と、高周波電力を伝送する第二の手段をシールドする手段とを含む。この高周波発生器は、伝送する高周波電力を発生し、インピーダンスにより特徴付けられる。このプラズマチャンバは、ウェハを処理するための高周波電力を受け取るように構成され、プラズマ処理中の内部インピーダンスにより特徴付けられる。このプラズマチャンバは、高周波電流を戻す一つ以上の壁を有する。このマッチネットワーク収容手段は、プラズマチャンバの内部インピーダンスを高周波発生器のインピーダンスに一致させるインピーダンスを生成するように構成されたマッチネットワーク回路を収容する。このマッチネットワーク回路は、高周波電流を受け取ることができる。この第一の手段は、高周波発生器とマッチネットワーク収容手段との間で高周波電力を伝送するために、高周波発生器とマッチネットワーク収容手段との間に結合させる。この第二の手段は、マッチネットワーク回路とプラズマチャンバとの間で高周波電力を伝送するために、マッチネットワーク収容手段とプラズマチャンバとの間に結合させる。この第二の同軸ケーブルは更に、プラズマチャンバからマッチネットワーク収容手段への高周波電流のリターン経路を提供する。この分離する手段は、第二の手段のみがプラズマチャンバからマッチネットワーク収容手段への高周波電流のリターン経路を提供するように、マッチネットワーク収容手段をプラズマチャンバとの電気的接触から電気的に分離する。このシールドする手段は、高周波電力を伝送する第二の手段をシールドするために、プラズマチャンバとマッチネットワークボックスとの間に結合させる。この分離する手段は、シールドする手段からマッチネットワーク収容手段への高周波電流のあらゆるリターン経路を遮断する。
【００１７】
更に別の実施形態において、プラズマ処理チャンバに高周波電力を送給する方法が提供される。この方法は、（ａ）ウェハ処理中の内部インピーダンスにより特徴付けられるプラズマ処理チャンバを提供することと、（ｂ）高周波発生器により、プラズマ処理チャンバ内で使用する高周波電力を発生させることと、（ｃ）この高周波電力を第一のケーブルを通じて受領すること、及びプラズマチャンバの内部インピーダンスを高周波発生器のインピーダンスに一致させるインピーダンスを生成することと、（ｄ）高周波電流を伝送するように構成されたプラズマ処理チャンバに、ウェハを処理するために高周波電力を第二のケーブルを通じて伝送することと、（ｅ）単一の高周波リターン電流のみをプラズマ処理チャンバから第二のケーブルを通じて伝送できるようにすることとを含む。
【００１８】
有利なことに、本発明は、高周波マッチングネットワークの本体を高周波シールドボックスのシャーシから電気的に分離することで、主高周波電流リターン経路を除き、あらゆる高周波電流リターン経路を排除する。好適な実施形態においては、高周波マッチングネットワークボックスを電気的に分離するために、マッチングネットワークボックスと高周波シールドボックスとの間に不導体プレートが設けられる。この不導体プレートは、ほぼすべての迷走リターン高周波電流を遮断すると同時に、主高周波電流リターン経路を通じて高周波電流が戻ることを可能にする。このように単一の高周波電流リターン経路を提供することで、本発明はウェハ処理結果の精度及び均一性を向上させる。本発明の前記その他の利点は、以下の詳細な説明を読み、図面の様々な図を調べることで明らかになる。
【００１９】
本発明は、同様の参照符号が同様の構成要素を示す添付図面と併せて、以下の詳細な説明から容易に理解されよう。
【００２０】
【好適な実施形態の詳細な説明】
本明細書において、本発明は、高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給するシステム、装置、及び方法について説明される。以下の説明においては、本発明の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細について述べる。しかしながら、当業者にとって、こうした特定の詳細の一部又は全部がなくとも、本発明を実施し得ることは自明である。また、本発明を不必要に曖昧にしないために、公知の処理工程については説明していない。
【００２１】
本発明は、高周波マッチングネットワークの本体を高周波シールドボックスのシャーシから電気的に分離することで、主高周波電流リターン経路を除いたあらゆる高周波電流リターン経路を排除する。プラズマ処理システムにおいて単一の電流リターン経路のみを提供することは、可能な限り多くのリターン経路を提供するという従来の教示内容とは完全に相反する。好適な実施形態においては、高周波マッチングネットワークボックスを電気的に分離するために、マッチングネットワークと高周波シールドボックスとの間に不導体プレートが設けられる。これにより、ほぼすべての迷走リターン高周波電流が排除されると同時に、同軸ケーブルを通じて、マッチングネットワークへの単一の高周波電流リターン経路が提供される。このように単一の高周波電流リターン経路を提供することで、本発明はウェハ処理結果の精度及び均一性を向上させる。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態による、高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給する方法の例のフローチャートを示している。この方法では、操作２０２において、ウェハをプラズマ処理チャンバ内に提供する。このプラズマ処理チャンバは、ウェハ処理中の内部インピーダンスにより特徴付けられる。次に操作２０４において、プラズマ処理チャンバ内で使用するために高周波電力が発生される。次に、マッチネットワークが、操作２０６において、この高周波電力を受け取り、インピーダンスを生み出し、このインピーダンスはプラズマ処理チャンバの内部インピーダンスを高周波電源のインピーダンスと一致させる。その後、マッチネットワークは操作２０８において、高周波電力をプラズマ処理チャンバに伝送する。プラズマ処理チャンバの壁は、マッチネットワークへ戻る高周波電流のリターン経路として機能する。次に操作２１０において、他の高周波リターン電流のあらゆるリターン経路を遮断することで、唯一の高周波リターン電流のみを単一の高周波電流リターン経路を通じて伝送させることが可能となる。好ましくは、この単一の高周波電流リターン経路は、マッチネットワークをプラズマ処理チャンバに結合させる同軸ケーブル上を通る。この方法は次に操作２１２において終了する。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態による、高周波電力を使用することで半導体ウェハ３０２を処理するプラズマ処理システム３００の例を示している。このプラズマ処理システム３００は、プラズマ処理チャンバ３０４と、シールドボックス３０６と、ネットワークマッチボックス３０８と、高周波発生器３１０とを含む。高周波発生器３１０は、ケーブル３１４により、マッチネットワークボックス３０８に結合される。シールドボックス３０６は、ケーブル３１６をシールドし、このケーブルは好ましくは硬質ケーブルである。ケーブル３１４及び３１６は好ましくは、高周波電流を伝えるために、それぞれ内部伝導体３３０及び３３４と、それぞれ外部伝導体３３２及び３３６とを有する同軸ケーブルである。ケーブル３１６は好ましくは硬質ケーブルで、高周波電力を送給し、高周波リターン電流を戻すために、マッチネットワークボックス３０８をプラズマ処理チャンバ３０４に結合させる。ヘリウムボックス３２４は、ヘリウムポート３５４を介して、プラズマ処理チャンバ３０４にヘリウムを供給するために、シールドボックス３０６の上に配置される。本明細書で使用する「ボックス」という用語は、内部の要素を収容する任意の適切な手段を指すものであり、ハウジング、コンテナ、クレイト、チェスト、カートン、レセプタクル、又はその他のような用語と相互に交換して使用することができる。
【００２４】
プラズマ処理チャンバ３０４は、シャワーヘッド３１８と静電チャック３２０とを含む。シャワーヘッド３１８は、ウェハ３０２上でプラズマを生成するために、チャンバ３０４内にソースガスを放出するように構成される。ＥＳＣ３２０は、電極３２６の上に配置された一つ以上の誘電層３２２を含む。静電チャック３２０は、ウェハ３０２を処理に適した位置でクランプするように構成される。ヘリウムボックス３２４からのヘリウムは、ウェハ処理中にウェハ３０２の温度を制御するために使用される。
【００２５】
プラズマ処理システム３００は更に、シールドボックス３０６又はプラズマチャンバ３０４との金属対金属表面接触を排除し、マッチネットワークボックス３０８を電気的に分離するためにシールドボックス３０６とマッチネットワークボックス３０８との間に不導体プレート３１２を提供する。不導体プレート３１２は好ましくは、マッチネットワークボックス用の取り付け板であり、Delrin（商標）、ポリマ、プラスチック、ナイロン、又はその他といった不導体又は絶縁材料により作られる。
【００２６】
この仕組みにおいて、高周波発生器３１０は、前方への高周波電力及び電流を生成し、矢印３３８により示すように、ケーブル３１４の内部伝導体３３０を通じてネットワークマッチボックス３０８へ伝送する。ネットワークマッチボックス３０８は、プラズマ処理チャンバ３０４の内部インピーダンスを高周波電源のインピーダンスに一致させるインピーダンスを生成するマッチングネットワーク回路３２８を収容する。マッチングネットワーク回路３２８は、プラズマ処理チャンバ３０４からの高周波電力の反射を最小化するために、高周波発生器３０６とプラズマ処理チャンバ３０４との間に設けられる。この回路は通常、二つ以上の可変インピーダンス素子（コンデンサ、インダクタ等）を含む。
【００２７】
ネットワークマッチボックス３０８は、前方への高周波電力及び電流を、矢印３４０により示すように、同軸ケーブル３１６の内部伝導体３３４を通じてプラズマ処理チャンバ３０４へ伝送する。具体的には、この高周波電力及び電流は、矢印３４０により示すように、同軸ケーブル３１６と電極３２６及び内部伝導体３３４の間に結合させたストラップ３４２とを介して、ＥＳＣ３２０の電極３２６に送給される。これを受けて、電極３２６はプラズマ処理のためにプラズマイオンをウェハ３０２の方向に引き寄せ、このプラズマ処理はエッチング、酸化、化学蒸着（ＣＶＤ）、又はその他を含むことができる。理解すべき点として、本明細書では、本発明の利点の理解を容易にするために、プラズマ処理システム３００について詳細に説明している。しかしながら、本発明自体は、任意の特定のタイプのウェハ処理装置又はシステムにより制限されず、任意の適切なウェハ処理システムでの使用に適合させることが可能であり、こうしたウェハ処理システムには、その一部として、堆積、酸化、エッチング（ドライエッチング、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、磁気強化反応性イオンエッチング（ＭＥＲＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を含む）、又はその他に適合したものが含まれる。
【００２８】
プラズマ処理チャンバ３０４は、マッチネットワークボックス３０８に戻る高周波電流の「リターン」経路を提供する壁３４４を有し、これにより閉回路を形成する。具体的には、高周波電流は、矢印３４６により示すように、壁３４４から、金属棒３４８の表面を介して、クランプ３５０へ移動する。金属棒３４８は、ＥＳＣ３２０と同軸ケーブル３１６の一部とを収容する働きをするＥＳＣハウジング３５２上に固定状態で取り付けられる。ＥＳＣハウジングは、プラズマ処理チャンバ３０４の内壁３４４に固定状態で取り付けられる。したがって、プラズマ処理チャンバ３０４の壁３４４は、ＥＳＣハウジング３５２と金属対金属接触の状態にある。
【００２９】
ＥＳＣハウジング３５２内では、クランプ３５０が、同軸ケーブル３１６の一方の端部を金属棒３４８に結びつける。棒３４８及びクランプ３５０は両方とも、好ましくは、高周波電流を伝導する銀被覆真鍮（つまりＡｇ被覆）等の金属で作られる。金属棒３４８はクランプ３５０及びＥＳＣハウジング３５２と閉路接点を成す状態にあり、高周波リターン電流の伝送を可能にする。したがって、壁３４４からの高周波電流は、金属棒３４８及びクランプ３５０を介して、ケーブル３１６の外部伝導体３３６を通じてマッチネットワークボックス３０８に戻される。この電流リターン経路は、好ましくは、プラズマ処理チャンバ３０４からマッチネットワーク回路３２８と最終的には高周波発生器３１０とに高周波リターン電流を伝送することが可能な唯一の電流経路である。
【００３０】
一方、不導体プレート３１２は、シールドボックス３０６の表面からの他のほぼすべての迷走高周波電流を遮断するために、マッチネットワークボックス３０８を電気的に分離する。この迷走電流の排除により、同軸ケーブル３１６の外部伝導体に沿った不変で予測可能な高周波リターン電流が可能になる。この不変で予測可能な高周波リターン電流により、次に、高い度合いの精度及び再現性を有するウェハのプラズマ処理が可能になる。
【００３１】
例えば、他の迷走リターン電流を排除しながら単一の高周波リターン電流経路を提供することで、バイアスピーク・トゥ・ピーク電圧変化を１．５Ｖでおよそ１５０ｍＶから１．５Ｖで±３０ｍＶに、ＤＣバイアス電圧変化を３５０Ｖで８０Ｖ超から３５０Ｖで±２０Ｖに減少させることができる。こうした変化の減少により、プラズマ処理チャンバにおけるウェハのリアルタイムのプラズマ処理をモニタすることにおいて高い度合いの精度を提供することで、ウェハの高い歩留まりが可能になる。
【００３２】
図４は、シールドボックス３０６から切り離されたネットワークマッチボックス３０８及びプレート３１２を有するプラズマ処理システム３００の例の斜視図を示している。プラズマ処理システム３００は、プラズマ処理チャンバ３０４の壁３４４に取り付けられたＥＳＣハウジング３５２を含むように表示されている。シールドボックス３０６は、プラズマ処理チャンバ３０４の壁３４４の反対側に取り付けられている。高周波発生器３１０は、ケーブル３１４を介して、マッチネットワークボックス３１０に結合される。
【００３３】
表示のように、プレート３１２は開口部４０２を有し、高周波電力を伝送するためにケーブル３１６を通過させることが可能である。ネットワークマッチボックス３０８も開口部４０４を含み、これにより、内部に配置されるマッチネットワーク回路３２８にケーブル３１６を結合させることができる。プレート３１２は、シールドボックス３０６とマッチネットワークボックス３０８との間に設けられる時、シールドボックス３０６を介したあらゆる高周波電流リターン経路を遮断するように構成される。したがって、高周波リターン電流は、ケーブル３１６の外部伝導体のみを通じて伝送させることが可能になる。
【００３４】
以上、本発明、即ち高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給するシステム、装置、及び方法について説明した。本発明をいくつかの好適な実施形態により説明してきたが、本発明の範囲に入る変形、置換、及び等価物が存在する。また、本発明の方法及び装置を実施する多くの代替的方法が存在することにも留意すべきである。従って、前記特許請求の範囲は、本発明の本来の趣旨及び範囲に入るこうしたすべての変形、置換、及び等価物を含むものとして解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  半導体ウェハを処理するために使用される従来のプラズマ処理システムの例を示すブロック図である。
【図２】  本発明の一実施形態による、高周波電力をプラズマ処理チャンバに送給する方法の例を示すフローチャートである。
【図３】  本発明の一実施形態による、高周波電力を使用することで半導体ウェハを処理するプラズマ処理システムの例を示す図である。
【図４】  シールドボックスから切り離されたネットワークマッチボックス及びプレートを有するプラズマ処理システムの例を示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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