(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ負荷インピーダンスを有するプラズマを維持可能なプラズマ反応システムの、複数の電極セグメントを有する電極のためのＲＦ電力供給システムであって、
ａ）マスターオシレータと、
ｂ）各々が前記マスターオシレータと、電極セグメントの各々とに電気的に接続された複数のＲＦ電力供給サブシテスムとを具備し、各ＲＦ電力供給サブシステムは、
i）前記マスターオシレータに電気的に接続された位相シフターと、
ii）この位相シフターに電気的接続された増幅器と、
iii）この増幅器に電気的に接続されたサーキュレータと、
iv）このサーキュレータに電気的に接続された双方向性カップラーと、
v）この双方向性カップラーに電気的に接続され、整合ネットワークインピーダンスを有する整合ネットワークとを有し、このシステムは、
ｃ）前記ＲＦ電力供給サブシステムの各々に電気的に接続され、各サブシステムに対して前記整合ネットワークインピーダンスを動的に変化させて前記プラズマ負荷インピーダンスと整合させ、および、他の電極セグメントから電極セグメントが受けた電力を減じるように前記位相シフターの少なくとも１つを調節する制御システムをさらに具備するシステム。
【請求項２】
前記サブシステムの各々の整合ネットワークは、値が前記整合ネットワークインピーダンスを変更するように調節され得る第１並びに第２の同調可能なキャパシタを有する請求項１のシステム。
【請求項３】
前記整合ネットワークは、電流の流れを感知するための第１のセンサーと、プラズマ負荷インピーダンスにかかる電圧を感知するための第２のセンサーとをさらに有する請求項２のシステム。
【請求項４】
前記増幅器は、基本周波数のＲＦ電力を射出し、および、前記ＲＦ電力供給サブシステムの各々において、前記双方向性カップラーと、整合ネットワークとは、基本ＲＦ周期数の１／２の周波数の整数倍の長さを有する伝送ラインにより電気的に接続されている請求項１のシステム。
【請求項５】
プラズマ負荷インピーダンスを有するプラズマを維持可能なプラズマ反応システムの、複数の電極セグメントを有する電極のためのＲＦ電力供給システムであって、
ａ）マスターオシレータと、
ｂ）各々が前記マスターオシレータと、電極セグメントの各々とに電気的に接続された複数のＲＦ電力供給サブシテスムとを具備し、第１のＲＦ電力供給サブシステムを除いた全てのＲＦ電力供給サブシステムの各々は、
i）前記マスターオシレータに電気的に接続された位相シフターと、
ii）この位相シフターに電気的接続された増幅器と、
iii）この増幅器に電気的に接続されたサーキュレータと、
iv）このサーキュレータに電気的に接続された双方向性カップラーと、
v）この双方向性カップラーに電気的に接続され、整合ネットワークインピーダンスを有する整合ネットワークとを有し、
（ｃ）前記第１のＲＦ電力供給サブシステムにおいて、前記増幅器は、前記マスターオシレータに電気的に接続されており、および、
（ｄ）この電力供給システムは、前記ＲＦ電力供給サブシステムの各々に電気的に接続され、各サブシステムに対して前記整合ネットワークインピーダンスを動的に変化させて前記プラズマ負荷インピーダンスと整合させ、および、他の電極セグメントから電極セグメントが受けた電力を減じるように前記位相シフターの少なくとも１つを調節する制御システムをさらに具備するシステム。
【請求項６】
基板を処理するために、プラズマチャンバの内部領域にプラズマを維持可能なプラズマ反応システムであって、このシステムは、
（ａ）前記内部領域内に配設された基板支持体と、
（ｂ）プラズマが基板と電極との間に形成されるように前記基板支持体の近くの内部領域内に配設された複数の電極セグメントを有する電極と、
（ｃ）複数のＲＦ電力供給サブシステムの各々が前記マスターオシレータと、
前記電極セグメントの各々とに電気的に接続された、請求項１のＲＦ電力供給システムと、
（ｄ）前記内部領域と流体接続されたガス供給システムとを具備するシステム。
【請求項７】
前記プラズマチャンバと動作的に接続され、かつ、前記制御システムに電気的に接続されて、前記基板支持体に対する基板の着脱を果たすウエハ取扱いシステム並びにロボットシステムをさらに具備する請求項６のプラズマ処理システム。
【請求項８】
前記プラズマチャンバの内部領域と流体的に接続されかつ、前記制御システムに電気的に接続された真空システムをさらに具備する請求項６のプラズマ処理システム。
【請求項９】
前記制御システムに電気的に接続されたデータベースをさらに具備する請求項６のプラズマ処理システム。
【請求項１０】
プラズマ負荷インピーダンスを有するプラズマで基板を処理するときに、キャパシタンスと整合ネットワークインピーダンスとを有する整合ネットワークに接続された複数の電極セグメントに供給されるＲＦ電力を制御するための方法であって、この方法は、
ａ）前記電極セグメントの第１のものに、位相を有するＲＦ電力を与える工程と、
ｂ）プラズマに供給する電力と、プラズマから反射される電力とをモニターする工程と、
ｃ）前記第１の電極セグメントを介してプラズマにＲＦ電力の最大の伝送を果たすように、前記整合ネットワークの前記キャパシタンスを調節する工程と、
ｄ）前記電極セグメントの１つもくしは複数から第１の電極セグメントが受ける電力をモニターする工程と、
ｅ）前記電極セグメントの１つもくしは複数から第１の電極セグメントが受ける電力を減じるように前記ＲＦ電力の前記位相を調節する工程とを具備する方法。
【請求項１１】
前記工程（ｃ）は、前記整合ネットワークの第１のキャパシタンスと第２のキャパシタンスとの少なくとも一方のキャパシタンスを調節する工程を有する請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記工程（ｃ）は、
i）前記整合ネットワークとプラズマとの間の電力反射係数が第１の最小値となるように、前記第１のキャパシタンスを調節する工程をさらに有する請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記工程（ｃ）は、前記工程(i)の後に、
ii)前記電力反射係数が、前記第１の最小値よりも小さい第２の最小値となるように、前記第２のキャパシタンスを調整する工程と、
iii）前記電力反射係数の第２の最小値をもとにしてプラズマ負荷インダンスに対する値と、前記工程（ａ）で与えられたＲＦ電力に対するインピーダンス値とを計算する工程と、
iv）前記プラズマ負荷インピーダンスの前記計算値をもとにして、整合ネットワークインピーダンスをプラズマ負荷インピーダンスに整合させるような、前記第１並びに第２のキャパシタンスのための新たなキャパシタンスを計算する工程と、をさらに具備する請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記工程(iii)の後に、前記第１並びに第２のキャパシタンスを前記新たなキャパシタンスに調節する工程をさらに具備する請求項１３の方法。
【請求項１５】
各電極セグメントに対して１もしくは複数回、前記工程（ａ）ないし（ｅ）を繰り返す工程をさらに具備する請求項１０の方法。
【請求項１６】
前記各繰り返しは、１秒以内でなされる請求項１５の方法。
【請求項１７】
１もしくは複数回の繰り返しごとに、前記工程（ａ）で与えられたＲＦ電力の大きさを増加させる工程をさらに具備する請求項１５の方法。
【請求項１８】
ＲＦ電力が最大電力レベルに達し、プラズマが前記最大電力レベルで基板を処理するまで、ＲＦ電力を高くする工程をさらに具備する請求項１７の方法。
【請求項１９】
複数の電極セグメントを有する電極を具備し、内部領域にプラズマを維持可能なプラズマチャンバ内で基板を処理する方法であって、
ａ）プラズマチャンバの内部にウエハをロードする工程と、
ｂ）プラズマチャンバの内部にガスを流す工程と、
ｃ）請求項１０の方法に従って電極セグメントに供給されるＲＦ電力を大きさを制御しながら与える工程と、
ｅ）基板が所望のエンドポイントに達するように処理されるまで、プラズマに基板をさらす工程とを有する方法。
【請求項２０】
複数の電極セグメントを有する電極を具備し、内部領域にプラズマを維持可能なプラズマチャンバ内で基板を処理する方法であって、この方法は、
ａ）プラズマチャンバの内部にウエハをロードする工程と、
ｂ）プラズマチャンバの内部にガスを流す工程と、
ｃ）請求項１４の方法に従って電極セグメントに供給されるＲＦ電力を大きさを制御しながら与える工程と、
ｅ）基板が所望のエンドポイントに達するように処理されるまで、プラズマに基板をさらす工程とを有する方法。
【請求項２１】
前記方法は、コンピュータに１セットの情報としてストアされた前記方法の工程をもとにして、コンピュータでなされる請求項１０の方法。
【請求項２２】
前記方法は、コンピュータに１セットの情報としてストアされた前記方法の工程をもとにして、コンピュータでなされる請求項１９の方法。
【請求項２３】
前記方法は、コンピュータに１セットの情報としてストア
された前記方法の工程をもとにして、コンピュータでなされる請求項２０の方法。
【請求項２４】
コンピュータのための１セットの情報として請求項１０の方法工程がストアされているコンピュータで読み取り可能な媒体。
【請求項２５】
コンピュータのための１セットの情報として請求項１９の方法工程がストアされているコンピュータで読み取り可能な媒体。
【請求項２６】
コンピュータのための１セットの情報として請求項２０の方法工程がストアされているコンピュータで読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ反応システムに関し、特に、２０００年３月２８日に出願された米国出願Ｎｏ．６０／１９２，５０８に関する。
【０００２】
本発明は、プラズマ反応システム、特に、制御される方法で分割電極に無線周波数（ＲＦ）電力を供給する、プラズマ反応システムのためのＲＦ電力供給システムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
イオン化されるガスもしくは“プラズマ”が、半導体装置、フラットパネルディスプレイ、並びに材料のエッチングもしくは堆積を必要とする他の製品の処理並びに製造で使用され得る。プラズマは、半導体集積回路のウエハからの材料のエッチングもしくは除去、または、半導体、導体、もしくは絶縁体表面上での材料のスパッタリングもしくは堆積のために使用され得る。製造もしくは形成プロセスでの使用のためのプラズマの形成は、代表的には、集積回路（ＩＣ）ウエハのようなワークピースを収容しているチャンバ内に低圧の処理ガスを導入させることにより、なされる。チャンバ内でこの低圧のガスの分子は、チャンバ内に入った後に無線周波数エネルギー（電力）源により、イオン化されてプラズマとなり、このプラズマは、ワークピース上を流れる。前記チャンバは、プラズマのために必要な低圧を維持すると共に、１もしくは複数の無線周波数エネルギー源の装着のための構造体として機能するように使用される。
【０００４】
プラズマは、個々の電子とガス分子との衝突による運動エネルギーの転送により、個々のガス分子をイオン化する電子流を生じさせることにより低圧処理ガスから発生され得る。代表的には、電子は、無線周波数（ＲＦ）エネルギーにより発生されるような電界により加速される。このＲＦエネルギーは、低周波（５５０ＫＨｚ未満）、高周波（１３．５６ＭＨｚ）もしくはマイクロ波周波数（２．４５ＧＨｚ）で良い。
【０００５】
半導体プロセスにおける２つの主な形式のエッチングは、プラズマエッチングと反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）とである。プラズマエッチングシステムは、無線周波数エネルギー源と１対の電極とを有する。プラズマは、これら電極間で発生され、また、処理されるワークピース（即ち、基板もしくはウエハ）は一方の電極と平行に配置される。プラズマ中の化学種が、使用されるソースガスと行われる所望のプロセスとにより決定される。
【０００６】
従来のプラズマ反応システムを煩わせていた問題は、均一なエッチング並びに堆積を得るためのプラズマの制御に対してである。プラズマ反応炉において、エッチングもしくは堆積の均一性の程度は、全体のシステムのデザイン、特に、反応チャンバの内部にプラズマを発生させるために使用される電極の電力制御により決定される。
【０００７】
プラズマ反応システムにおいて、少なくとも１つの電極がＲＦ電力供給源に接続される。プラズマ反応炉のデザインでの技術的な傾向は、一般的な値である１３．５６ＭＨｚから６０ＭＨｚ以上へとＲＦ電力の基本ＲＦ駆動周波数を高くすることである。このようにすることによりプロセス仕様は改良できるが、反応炉のデザインがより複雑となる。反応炉のデザインでの２番目の傾向は、複合もしは複分割電極を用いることである。しかし、高くされた動作周波数と組合わされる分割電極は、寄生容量と誘導素子とに非常に敏感であることと、容量結合とにより、ＲＦｆ電力の正確な量の供給を非常に複雑にしている。この影響は、比較的高い基本周波数の比較的短い波長により悪化される。この結果、改良するプロセスの均一性がより困難となる。
【０００８】
複電極セグメントに供給される電力は、ユニークな電力制御の問題を持っている。電極の各セグメントは、送信素子と受信素子との両方として機能する。各セグメントに同じＲＦ周波数が与えられる場合には、受信電力、即ち反射電力と、伝送、即ち順方向電力との区別が難しくなる。これは、従来の位相並びに振幅ディテクターは、電力供給源から供給される電力と、他の電力供給源からプラズマを通して伝送されて電極に受信される電力とを区別することができないためである。
【０００９】
分割された電極を有するプラズマ反応炉のためのＲＦ電力供給システムにおける反射のための補償が、また、正確なインピーダンス測定を必要としている。このインピーダンス測定は、整合ネットワークのパラメータを調節するために必要である。しかし、順方向並びに逆方向伝播エネルギーは、従来の測定で判断するのを難かしくしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマプロセスシステム並びに装置、及びこれらへの電力の制御に関する幾つかの米国特許がある。例えば、名称が“Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｉｎ  ｐｌａｓｍａ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ”の米国特許Ｎｏ．５，５５６，５４９は、プラズマチャンバに供給される無線周波数エネルギーの電力、電圧、電流、位相、インピーダンス、高調波成分、並びに直流バイアスをモニターする発明を開示している。さらに、動作のプラズマモードは、容量性か誘導性のバイアスされた無線周波数源のインピーダンスを発生させることにより、制御され得る。無線周波数のサーキュレータは、プラズマチャンバの電極からの反射電力が電力源を破損するのを防止し、さらに、反射された電力をターミネーションレジスター内で消散させている。また、このサーキュレータに接続されたターミネーションレジスターは、プラズマの非線形性により生じる高調波エネルギーを終端させる。複プラズマチャンバ電極と無線周波数電力源とは、同じように制御される。しかし、この発明の欠点は、これが単一の電極設備に限るものであり、また、電力制御の複雑な提示と複合電極への供給とをなし得ないことである。また、この発明は、負荷インピーダンスのミスマッチによるＲＦ電力源へと戻るように反射された電力と、近接した電極から受ける電力とをどのように区別するかを、この分野の者に教示していない。むしろ、この発明は、電力制御のための通常の位相並びに振幅ディテクーの使用を開示している。このようなディテクターは、複合電極／複合整合ネットワークの形態では、正確に機能しない。
【００１１】
名称が“Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｏｆ  ａｎ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｎｅｔｗｏｒｋ”の米国特許Ｎｏ．５，８８９，２５２は、負荷と、真空プラズマ処理チャンバのためのＲＦ電力源のような電力源とを整合させるための構造と方法とを開示している。これは、電力源と負荷との間に結合された整合ネットワークを有する。この整合ネットワークは、少なくとも２つの制御可能に可変である電気的特性を有する。センサーが、負荷の少なくとも２つのパラメータを感知するように設けられている。駆動コントローラが、この負荷の感知されたパラメータに応答して、負荷のパラメータのうちの１つのみの関数として整合ネットワークの電気的特性の第１の特性と、負荷の他方のパラメータの関数として整合ネットワークの第２の電気的特性との変化を独立して制御する。これは、電力源と負荷とが整合状態となるまで、なされる。負荷のパラメータとほぼ１対１での対応を果たすように可変な整合の分離は、整合された状態の早く明確な達成を果たすように可変な整合の独立した調整を可能としている。しかし、この発明の欠点は、複合電極（即ち、複数の電極セグメント）を有する構成と、これに関連した複合ＲＦ電力供給源並びに整合ネットワークとを考慮していないということである。従って、この発明は、個々に駆動される電極をどのようにして互いに独立して制御するかを教示していない。
【００１２】
名称が“Ｐｏｗｅｒ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｐｌａｓｍａ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｕｓｉｎｇ  ｑｕａｒｔｅｒ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｌｉｎｅｓ”の米国特許Ｎｏ．５，７３３，５１１は、１／４波長伝送ラインの性質を利用して、電力が複数の供給される電極にバランスがとられた電力を供給する、複合電極プラズマ反応炉の電力分割かつ供給システムを開示している。各電極には、負荷整合ネットワークの出力側の共通ポイントに接続された別々の（２Ｎ＋１）λ／４波長ケーブルにより電力が供給される。ここで、Ｎ＝０，１，２……である。これらラインのインピーダンス伝送特性が、また、プラズマ負荷をより効率良く整合される負荷に転換するために使用されている。また、動作体積全体を通して反応性プラズマの最大の均一性を果たすために、単一の大きい駆動電極を上記分配仕様により電力が供給される複数の小さい駆動電極に分割する技術が開示されている。しかし、この発明の欠点は、対応した複数の電極セグメントを独立して駆動するように複数のＲＦ電力供給源をどのように個々に制御するかを教示していないことである。
【００１３】
名称が“Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｏｒ  ａｄｊｕｓｔｉｎｇ  ｔｈｅ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  ｐｌａｓｍａ  ｓｅｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ａ  ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ”の米国特許Ｎｏ．５，１４０，２２３は、高周波ジエネレータへのプラズマセクションのインピーダンスを調節する回路を開示している。この回路では、高周波ジエネレータとプラズマセクションの電極との間に３つのキャパシタが直列に接続されている。また、このジエネレータと電極との間には、２つの平行発振回路が配置されている。しかし、この発明の欠点は、対応する複数の電極セグメントを独立して駆動するように複数のＲＦ電力源をどのように個々に制御するかを教示していないことである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プラズマ反応システム、特に、ＲＦ電力をセグメントに分割された電極に制御された方法で供給する、プラズマ反応システムのためのＲＦ電力供給システムに関する。
【００１５】
本発明は、セグメントに分割された電極の各電極セグメントに供給されるＲＦ電力を制御すると共に、順方向伝播ＲＦ電力と逆方向伝播ＲＦ電力とを区別するための方法と装置とを提供する。また、本発明は、複合分割インジェクション電極と関連した電力供給システムの通常の電流と電圧とを測定することを可能にしている。
【００１６】
本発明の第１の態様は、プラズマ負荷インピーダンス（ＺＲ）を有するプラズマを維持可能なプラズマ反応システムの、複数の電極セグメントを有する電極のためのＲＦ電力供給システムである。このシステムは、マスターオシレータと、各々が前記マスターオシレータと、電極セグメントの各々とに電気的に接続された複数のＲＦ電力供給サブシテスムとを具備する。各ＲＦ電力供給サブシステムは、位相シフターと、増幅器／電力供給源と、サーキュレータと、双方向性カップラーと、整合ネットワークとを有する。この整合ネットワークは、整合ネットワークインピーダンスを有する。このシステムは、また、前記ＲＦ電力供給サブシステムの各々に電気的に接続された制御システムを具備する。この制御システムは、各サブシステムに対して前記整合ネットワークインピーダンスを動的に変化させて前記プラズマ負荷インピーダンスと整合させ、プラズマに伝送される電力の大きさを最適にする。また、この制御システムは、他の電極セグメントから電極セグメントが受けた電力に応答して前記位相シフターの少なくとも１つを調節する。これは、プラズマの状態に、かくしてエッチングプロセスの質に影響を与える電極セグメント間のカップリングを示す。
【００１７】
本発明の第２の態様は、基板を処理するために、プラズマチャンバの内部領域にプラズマを維持可能なプラズマ反応システムである。このプラズマ反応システムは、前記内部領域内に配設された基板支持体と、前記基板支持体の近くの内部領域内に配設された複数の電極セグメントを有する電極と具備する。プラズマは、基板と電極との間に形成される。このシステムは、さらに、前記マスターオシレータと、前記電極セグメントの各々とに電気的に接続された、上述されたような、ＲＦ電力供給システムを有する。また、このシステムは、前記内部領域と流体接続されたガス供給システムを具備する。
【００１８】
本発明の第３の態様は、プラズマで基板を処理するときに、複数の電極セグメントに供給されるＲＦ電力を制御するための方法である。このプラズマは、プラズマ負荷インピーダンスを有する。さらに、各電極セグメントは、キャパシタンスと整合ネットワークインピーダンスとを有する整合ネットワークに接続されている。この方法は、前記電極セグメントの第１のものに、位相を有するＲＦ電力を与える工程を有する。次の工程は、プラズマに供給する電力と、プラズマから反射された電力とをモニターすることである。また、次の工程は、前記第１の電極セグメントを介してプラズマにＲＦ電力の最大の伝送を果たすように、前記整合ネットワークキャパシタンスを調節することである。次の工程は、前記電極セグメントの１つもくしは複数から第１の電極セグメントが受ける電力をモニターすることである。最後の工程は、前記電極セグメントの１つもくしは複数から第１の電極セグメントが受ける電力を減じるように前記ＲＦ電力を調節することである。
本発明の第４の態様は、本発明の方法を実行するための情報を有するコンピュータで読み取り可能な媒体である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、プラズマ反応システム、特に、ＲＦ電力をセグメントに分割された電極に制御された方法で供給する、プラズマ反応システムのためのＲＦ電力供給システムに関する。
【００２０】
本発明は、プラズマ反応システムで使用されるような分割電極の複合電極セグメントの制御を可能にする装置と方法である。また、本発明は、逆方向の伝播電力を検出し、最小にするセンサーを使用している。
【００２１】
図１に示されるように、本発明のプラズマ反応システム１０は、上壁２２と、下壁２４と、側壁２６と、プラズマ３２を含み得る内部領域３０とを有するプラズマチャンバ２０を備えている。また、このシステム１０は、底壁２４の近くのチャンバ２０の内部領域３０に基板支持体３４を有する。この基板支持体は、シリコンウエハのような基板４０を支持するための支持面３４Ｓを備えている。この基板４０は、下部電極として機能する。また、このシステム１０は、上壁２２の近くのチャンバ２０内に、電極集合体５０を有する。この電極集合体は、電極集合体を冷却するための冷却液を含むことの可能な上チャンバ領域５４を規定している。また、この電極集合体は、１もしくは複数の絶縁領域６４により分離された複数の電極セグメント６２ａ，６２ｂ……６２ｎにより構成された分割電極６０を有する。前記絶縁領域６４は、セラミックのような電気絶縁材料で形成されており、前記電極セグメント相互を、また、これらを前記壁２６から絶縁している。これら電極セグメント６２ａ，６２ｂ……６２ｎは、好ましくは平坦な扁平形状もしくはこれに近い形状をしており、好ましくは前記支持面３４Ｓと平行に配設されている。
【００２２】
図２の（Ａ）並びに（Ｂ）に示されるように、例示的な分割電極は、同心的に配設された複数の電極セグメント６２ａ，６２ｂ……６２ｎを有する。これら電極セグメント６２ａ，６２ｂ……６２ｎは、固定されるか、変位アクチュエータに接続されて移動可能とされ得る。調節可能な電極集合体と、このような集合体を有するプラズマ反応システムとは、仮米国出願Ｎｏ．６０／１７５，２８４に記載されている。このような米国出願の内容は、参照によりここに含まれている。本発明は複合電極セグメントに一般に適用するけれども、複合電極セグメント集合体の数のいずれかのものが使用され得る。ここで説明された特別な複合電極セグメントは一例であり、説明のためである。
【００２３】
図２の（Ａ）並びに（Ｂ）に示されるように、前記電極セグメント６２ａ，６２ｂ……６２ｎの１つもしくは複数は、ガス供給ライン６８に接続されたガス導管６６を有する。このガス導管は、チャンバ２０の外にあるガス供給システムから内部３０へとガスが流れることを可能にしている。前記電極セグメント６２ａ，６２ｂ……６２ｎは、後で詳しく説明されるように、ＲＦ供給ライン２０２ａ，２０２ｂ，……２０２ｎによって夫々のＲＦ電力供給サブシステムに接続されている。
【００２４】
再び図１を参照すると、システム１０は、さらに、基板支持体３４の上に基板（即ち、ウエハ）４０を載置並びにこれから除去するために、プラズマチャンバ２０と動作的に接続したのウエハ取扱いシステム並びにロボットシステム１４０を有する。また、ガス導管６６に接続されたガス供給ライン６８を介してチャンバ２０と流体接続したガス供給システム１４４を有する。このシステムは、チャンバ内をパージしたりプラズマを形成したりするために、チャンバ内部３０にガスを供給する。このガス供給システム１４４に含まれるガスは、用途に対応している。しかし、プラズマエッチング用としては、ガス供給システム１４４は、好ましくは、塩素、臭化水素、オクタフルオロシクロブタン、並びに種々の他の弗化炭化水素化合物等のようなガスを含む。また、化学蒸着用としては、好ましくは、シラン、アンモニア、四塩化タングステン、四塩化チタニウムなどを含む。
【００２５】
前記システム１０は、さらに、真空ライン１７８を介してチャンバ２０と流体的に接続した真空システム１７６を有する。また、好ましくは、冷却流体を上チャンバ領域５４の中へまたこれから外へと循環させるために、導入流体ライン１８２ｉと導出流体ライン１８２ｏとを介してチャンバ上壁２２を通して電極チャンバと流体的に接続した冷却システム１８０を有する。
【００２６】
また、前記システム１０は、ガス供給システム１４４、真空システム１７６、ウエハ取扱いシステム１４０、冷却システム１８０、並びにＲＦ電力供給システム２００(後で説明する)に電気的に接続されて、電気信号によりこれらを制御並びに調節する主制御システム１８４を有する。かくして、この主制御システム１８４は、また後で説明するように、システム１０内での基板４０のプラズマプロセスを制御する。好ましい実施の形態において、この主制御システム１８４は、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）とリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）との両方を備えたメモリーユニットと、中央処理ユニットＣＰＵ（例えば、Ｉｎｔｅｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＰＥＮＴＩＵＭ（商標名））と、ハードデスクＨＤとを有し、これらが電気的に接続されているコンピュータである。このハードデスクＨＤは、二次的なコンピュータで読み取り可能な記憶媒体であり、例えば、以下に説明されるように、本発明を実施するように、制御システム１８４のための情報に対応した情報を記憶するためのハードデスクドライブで良い。また、この制御システム１８４は、好ましくは、ハードデスクＨＤに電気的に接続されたデスクドライブＤＤと、メモリーユニットＭＵと、中央処理ユニットＣＣＣＰＵとを有する。前記デスクドライブは、本発明を実施するように、制御システム１８４のための情報に対応した情報が記憶されたフロッピーデスクもしくはコンパクトデスク（ＣＤ）のようなコンピュータで読み取り可能な媒体ＣＲＭをアクセス並びに読み取り（そして書き込みさえも）可能である。また、制御システム１８４は、データ収集並びに制御機能を有していることが望ましい。制御システム１８４は、Ｄｅｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓから入手可能なＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ（商標名）で良い。
【００２７】
このシステム１０は、また、基板４０のプラズマプロセスに関連したデータを記憶し、また、制御システム１８４によってシステム１０を動作させるための情報（例えば、コンピュータのソフトウエア）の所定のセッテングを果たすために、制御システム１８４に電気的に接続（もしくは、変わって一体化）されたデータベースを有する。
【００２８】
システム１０は、また、ＲＦ供給ライン２０２ａ，２０２ｂ，……２０２ｎを介して、制御ユニット１８４と電極集合体５０とに電気的に接続され、上述された複合セグメントインジエクト電極のＲＦ電力供給システム２００を有する。図３ないし５を参照すると、複合セグメントインジエクト電極のＲＦ電力供給システム２００は、ＲＦ供給ライン２０２ａ，２０２ｂ，……２０２ｎを介してｎ個の電極セグメント６２ａ，６２ｂ……６２ｎの各々に夫々電力を供給する、ｎ個の別々に制御されるＲＦ電力供給サブシステム２２０ａ，２２０ｂ，……２２０ｎと接続したマスターオシレータ２１０を有する。各サブシステム２２０ａ，２２０ｂ，……２２０ｎは、マスターオシレータ２１０に電気的に接続された位相シフター（即ち、位相シフトネッッットワーク）２２４と、この位相シフター２２４に電気的に接続された増幅器／電力供給源２３０と、この増幅器／電力供給源２３０に電気的に接続されたサーキュレータ２３６と、このサーキュレータ２３６に電気的に接続された双方向性カップラー２４２と、この双方向性カップラー２４２に電気的に接続された伝送ライン２４８と、この伝送ライン２４８に電気的に接続されると共にＲＦ供給ライン２０２Ａ，２０２Ｂ，……２０２ｎを介して夫々電極セグメント６２ａ，６２ｂ……６２ｎに電気的に接続された分割インジエクト電極（ＳＩＥ）整合ネットワーク兼負荷（以下では“ＭＮ／Ｌ”）２５４とを有する。要素２２４ないし２５４の全ては、伝送ライン２４８を介して制御システム１８４に電気的に接続されている。以下に説明されるように、ＭＮ／Ｌ２５４内のセンサーは、各サブシステムの電流並びに電圧を検出し、この電流並びに電圧を表す電気信号を制御システム１８４に送る。
【００２９】
前記サーキュレータ２３６は、増幅器／電力供給源２３０が損傷するのを防止し、増幅器／電力供給源２３０によりプラズマに供給される電力と、電極セグメントが受ける電力との間の区別を可能にしている。ＭＮ／Ｌ２５４の理想的な調節においては、サーキュレータ２３６の第３のポートＰ３に接続された負荷により消費される基本周波数もしくは高調波周波数の電力が無いことである。従来とは異なり、本発明は、ダミー負荷での比較的高い高調波周波数と関連した電力を消費しないことである。むしろ、本発明は、比較的高い高調波周波数はプラズマの発生に有効であることを見出したものであり、かくして、本発明では、このような周波数の電力を消費するよりもプラズマへと戻すように反射することを考慮している。
【００３０】
図６を参照すると、前記整合ネットワーク兼負荷２５４は、前記ＲＦ増幅器／電力供給源２３０の出力インピーダンス（これは代表的には５０Ω）をプラズマ並びに電極セグメントの負荷インピーダント（これは代表的には１ないし１０Ωの範囲）に整合させる電気回路である。図６は、ＭＮ／Ｌ２５４の回路図であり、この回路は、所定のインダクターＬ１，Ｌ２と同調可能なコンデンサーＣ１，Ｃ２とを有する。これら要素は、整合ネットワークを構成し、このネットワークは、ＺＲで示されるようなプラズマ負荷インピーダンスに最良の負荷整合を与えるように、以下に説明する方法で同調される。前記インダクターＬ１，Ｌ２とコンデンサーＣ１，Ｃ２とは、Ｔ字上に接続されており、コンデンサーＣ１は、接地される。Ｌ２とＣ２との間に配置された第１のセンサーは、これらの間を流れる電流を感知し、また、Ｃ２とＺＲとの間に配置された第２のセンサーＳ２は、負荷ＺＲにかかる電圧Ｖを感知する。この第１のセンサーＳ１は、例えば、電流計で良く、また、第２のセンサーＳ２は、例えば、電圧プローブで良い。これらセンサーＳ１，Ｓ２は、前記制御システム１８４に接続されており、この制御システム１８４に、電気信号によって、電流Ｉと電圧Ｖとを示す情報を送る。
【００３１】
再び、図３並びに図４を参照すると、マスターオシレータ２１０は、各電極セグメント６２ａ，６２ｂ，……６２ｎにＲＦ電力を供給する前記サブシステム２２０ａ，２２０ｂ，……２２０ｎの前端にあるｎ個の位相シフター（即ち、位相シフトネットワーク）を駆動する。このマスターオシレータ２１０の好ましい動作周波数は、６０ＭＨｚであるが、本発明は、１３．５６ＭＨｚないし１８０ＭＨｚの範囲の周波数で動作可能である。各位相シフター２２４の出力は、前記増幅器／電力供給源２３０に送られる。後者は、ＲＦサーキュレータ２３６により特別な電極セグメントから分離されている。図５を参照すると、各サーキュレータ２３６は、好ましくは、３つのポートＰ１ないしＰ３を有し、関連した位相シフター２２４からポートＰ１を介してエネルギーを受け取って、エネルギーを電極セグメントとプラズマとにポートＰ２を介して通し（矢印Ａ１で示されている）、かつ、大きい定在波比により可能な損傷から増幅器／電力供給源を保護するように、デザインされた強磁性体装置である。この保護は、反射エネルギーをポートＰ３を介して５０オームの抵抗Ｒ１のようなダミー負荷と測定回路とにそらす。
【００３２】
続いて図３並びに４を参照すると、前記は、回路の所望のポイントでの順方向伝播電力と、反射された（即ち、逆方向）伝播電力とを測定する。かくして、この双方向性カップラー２４２は、制御システム１８４に、特別な電極セグメント６２ａ，６２ｂ，……６２ｎに供給される順方向電力と、特別な電極セグメント整合ネットワークから反射された逆方向電力と、近くの電極セグメントから特別な電極セグメントにより受ける電力とに関するデータを与える。前記双方向性カップラー２４２は、伝送ライン２４８を介してＭＮ／Ｌ２５４に接続されている。この伝送ライ電力、基本ＲＦ周波数の１／２波長の長さを有し、基本周波数でのライン伝送を果たす整数マルチプルとなるようにデザインされている。各サブシステム２２０ａ，２２０ｂ，……２２０ｎは、図６を参照して説明したように、センサーＳ２による各電極セグメントの供給ポイントでの電圧のモニターを与えると共に、出力インダクターＬ２に直列接続されたセンサーＳ１による電流の測定を与える。
【００３３】
前記双方向性カップラー２４２は、ＲＦ回路中の順方向ＲＦ電力と反射されたＲＦ電力とをサンプリングできる標準の装置により構成され得る。一般的に、この双方向性カップラー２４２は、高電力の入力端子並びに出力端子と、２つの付加ＲＦ端子とを有する。これら付加ＲＦ端子の一方は、順方向電力用であり、他方は、反射される電力用である。これら順方向電力と反射された電力とは、夫々ＤＣ信号にダイオードディテクターにより変換され得るＲＦ信号である。このＤＣ信号は、夫々の順方向電力と反射される電力とに直接比例する。ここで説明されているシステムにおいて、カップラー２４２は、この双方向性カップラーから出力される減衰されたＲＦ信号を制御コンピュータに送られるＤＣ信号に夫々変換するのに必要なディテクターを有するように変更された標準の双方向性カップラーである。かくして、このカップラーからのディテクター出力は、夫々順方向の電力と反射された電力とを表すアナログ電圧である。商業的に入手可能な双方向性カップラーの一例は、Ｍｏｄｅｌ＃ＤＣ２５００（１０ＫＨｚないし２２０ＭＨｚ，５０ｄｂ，２５００Ｗ）としてＡｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈから入手可能であり、また、このカップラーに組み込まれ得る適当な電力ディテクターの一例は、Ｍｏｄｅｌ＃ＰＨ２０００  Ｐｏｗｅｒ  ＨｅａｄとしてＡｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈから入手可能である。
【００３４】
反射係数Γは、反射ポイントでの入射電圧に対する反射される電圧の比である。
【００３５】
【数１】
0004718093.tif 000002
ここで、Ｖｒは、反射される電圧、Ｖｉは、入射電圧。ＺＲは、負荷インピーダンス、そして、ＺＯは、供給源の特性インピータデンスである。
【００３６】
前記反射係数Γは、また、入射される電力と反射される電力とのタームで示され得る。
【００３７】
【数２】
0004718093.tif 000003
ここで、Ｐｒは、反射される電力、そして、Ｐｉは、入射電力である。これらの関係は、夫々のＭＬ／Ｎ並びに位相シフトネットワークのための適当な動作パラメータ（例えば、Ｃ１とＣ２との値）を決定するために、以下で使用される。
【００３８】
動作方法
図７並びにフローチャート３００を参照すると、本発明を使用して最適な整合ネットワークを得るための方法は、以下の工程を有する。第１の工程３０１において、制御システム１８４は、各位相シフトネットワーク２２４に電気信号を送って位相をゼロに設定する。第２の工程３０２において、夫々のＭＮ／Ｌ２５４は、制御システム１８４により、所定の“始動”位置に設定される。即ち、夫々の整合ネットワークは、プラズマ３２の形成を始めるように各電極セグメント６２ａ，６２ｂ，……６２ｎへの電力の適当な伝送を果たす値に設定される。これは、プラズマ３２は、始めに１００オームより大きいインピーダンスを有しているので必要である。尚、この値は、プラズマ３２が形成されて安定となると、かなり低くなる（例えば、１オーム程度に低下する）。例えば、全ての電極セグメントに対して、Ｃ２は、中間の範囲の値に調節され得、また、Ｃ１は、２００ｐＦに調節され得る。
【００３９】
第３の工程において、制御システム１８４は、増幅器／電力供給源２３０を駆動して、所定の電極セグメントへのＲＦ電力を発生させる。この電力は、特別なプロセス工程に必要な全電力からプラズマを発生させるのに充分な程度に(例えば、全電力の２０％)低くされ得る。
【００４０】
第４の工程において、双方向性カップラー２４２を通る電力は、モニターされ、これを表す電気信号を制御システム１８４に送る。さらに、プラズマ３２で反射され双方向性カップラー２４２を通って戻る電力の大きさが、モニターされて、これを表す電気信号が制御システム１８４に送られる。
【００４１】
第５の工程において、キヤパシターＣ１，Ｃ２が、双方向性カップラー２４２からの最大順方向電力インディケーションのために調節される。図８を参照すると、工程３０５ａにおいて、Ｃ１の値が最初に調節される。工程３０５ｂにおいて、反射係数Γが、前記双方向性カップラー２４２により測定されたＰｉ並びにＰｒの値に基づいて、式（２）を使用して計算される。工程３０５ｃにおいて、Γが最小にされているか否かの質問がなされる。もし。そうでないと、プロセスは、Γを最小にするＣ１の値が得られるまで、前記工程３０５ａないし３０５ｃが繰り替えされる。もし、答えが“ｙｅｒ”であると、次の工程３０５ｄで、Γが、第１の閾値ΓＴ１より小さい（即ち、Γ＜ΓＴ１）か否かが質問される。ここで、ΓＴ１は、ゼロか０．１のような小さい分数である。答えがｙｅｓの場合には、Ｃ２の値は、調節される必要はなく、ＭＮ／Ｌ２５４はこれの最適小調節状態である。このプロセスは、次の工程へと続く。
【００４２】
しかし、Γ＞ΓＴ１であると、増幅器／電力供給源２３０からの充分でない電力は、プラズマにカップリングされる。従って、Ｃ１を調節するための上述した工程と同様の方法で、工程３０５ｅにおいて、Ｃ２の値が、さらΓを小さくするように調節される。工程３０５ｆにおいて、反射係数Γが測定され、また、工程３０５ｇにおいて、Γが最小にされたか否か質問される。もし、質問に対する答えが“ｎｏ”であると、プロセスは、Γ（ΓＭＩＮ）に対して最小値が得られるまで、工程３０５ｅないし３０５ｇを繰り返す。答えが“ｙｅｓ”の場合には、ＭＮ／Ｌ２５４は、これの最適な調節状態となり、プロセスは、工程３０５ｈへと進む。この工程３０５ｈにおいて、プラズマ負荷ＺＲは、ＺＯ並びにΓＭＩＮに対する値を使用して式（１）から計算される。
【００４３】
図８を続けて参照すると、工程３０５ａ、３０５ｅにて、Ｃ１とＣ２との値は、最小反射係数を、かくしてプラズマに対する電力の最大の供給を得るように、決定されている。これは、ＺＲに対して計算された値である。Ｃ１とＣ２とのどの値がＭＮ／ＬをＺＲにインピーダンス整合させているか質問される。Ｃ２の調節がプラズマに最大の電力供給を与えており、また、Ｃ２がインピーダンス整合の虚数部分のみを制御するという事実があれば、負荷インピーダンスＺＲをＭＮ／Ｌ２５４のパラメータに関係付ける以下の式（３）において、負荷インピーダンスＺＲの実数部分は知られていないということになる。
【００４４】
かくして、工程３０５ｉにおいて、式（３）が、２つの未知の部分を有する、式（３）の両辺での実数部分間の第１の式と同式の虚数部分間の第２の式とにより、プラズマへの電力伝送のためのＣ１並びにＣ２に対する最適な値を見つけるために使用される。これは、ＭＮ／Ｌ２５４がプラズマ負荷ＺＲに整合されて、プラズマへの最適な電力供給が果たされる結果を生じさせる。
【００４５】
【数３】
0004718093.tif 000004
図７を再び参照して、次の工程３０６で、他の電極セグメント（例えば隣の複数の電極セグメント）から、特別な１つの電極セグメントが受ける電力ＰＳがモニターされる。各電極セグメントがこれらの増幅器／供給源２３０から供給される電力の大きさと、プラズマ３２に供給される電力の大きさと、各電極セグメントが受ける電力の大きさとの独立した測定がなされるので、電極セグメントが受ける正味の電力が、決定され得る。電極から供給される電力が、増幅器／供給源２３０により供給される電力と等しい（もしくは実質的に近く）間、他の電極セグメントから各電極セグメントが受ける電力ＰＳがある所定の電力閾値ＰＴを超えることになるであろう。これは、“ＰＳ＞ＰＴ？”の質疑問工程３０７で決定される。この質疑に対して答えが“ｙｅｓ”の場合には、プロセスは、ＰＳの値を減じるように増幅器／供給源２３０の位相を変えるように、位相シフター２２４が調節される工程３０８へと進む。これは、質疑工程３０７に対する答えが“ｎｏ”になるまで、質疑工程３０７，３０８によりなされる。
【００４６】
ＰＳ＜ＰＴになると、このプロセスで次の工程は、次の電極へと進むようになる。プラズマ負荷ＺＲを変える結果となる整合ネットワーク２５４を変えることは、プラズマ３２に供給される電力を変えることになるので、前記工程３０３ないし３０８が、前の電極セグメントの場合と同様に次の電極セグメントに対して繰り替えされる。換言すれば、複数の電極セグメント間でカップリングが生じているので、各電極セグメントに供給される電力のダイナミックなモニターと制御とが要求されている。前記測定、計算、並びに続く調節のための繰り返し時間の一例は、毎秒約１回である。
【００４７】
図９並びにフローチャート４００を参照すると、工程４０１において、フローチャト３００の方法工程３０３ないし３０８は、電力のレベルを徐々に大きくすることによりなされることが好ましい(必ずしも必要ではない)。例えば、工程４０１において、電力レベルは、特別なプラズマプロセスのために必要な電力レベルよりも実質的に低い初期値に設定される。この電力レベルの一例は、上述されたように、全電力の２０％である。そして、次の工程４０２は、この初期の電力レベルで前記工程３０３ないし３０８を循環させる。次の工程４０３は、電力レベルが高くされるか否かを質問する。もしｙｅｓであれば、プロセスは、電力レベルが大きくされる工程４０４へと進む。次に、工程４０３は、比較的高い電力レベルで繰り返される。例えば、電力は、全電力の２０５の初期値から、全電力の６０％へと、また、全電力の８０％へと、そして、全電力の１００％へと増加され得る。安定した電力レベル（これは、代表的には、必要なプロセス電力の１００５である）が達成されると、工程４０５において、上述したように、夫々の電極セグメントへの供給電力を同時に制御しながら、ウエハ４０のプラズマ処理がなされる。
【００４８】
位相整合ネットワークの異なる実施の形態
図１０に示されるように、本発明の異なる実施の形態は、位相シフトネットワーク２２４が省略されている以外は、上述されたようなＲＦ電力サブシステム２２０の１つと同じＲＦ電力サブシステム５８０を有する。この実施の形態において、１つの電極セグメントに供給される電力の位相は、無秩序に変えない限りは、任意にできる。格言すれば、この位相は、任意であっても、安定しなければならない。かくして、位相シフター２２４を介して他の電極セグメントに供給される電力の位相を制御することにより、１つの電極セグメントの位相に対する従来の知られている欠点は、設定された位相を有していない電極セグメントに対する位相の簡単な設定により補償され得る。ＲＦ電力６２０の制御は、そうでなければ、ＲＦ電力サブシステム２２０ａないし２２０ｎのための上述されたのと同じである。
【００４９】
ウエハのプラズマ処理
再び図１、図１１、並びにこれに記載のフローチャート６００を参照して,本発明を用いるウエハの処理のための工程が、以下に説明される。まず、工程６０１において、コンピュータで読み取り可能な媒体ＣＲＭにストアされ、デスクドライブＤＤからか、制御システム１８４に電気的に接続もしくは一体となったデータベース１９０から制御システムに読み取られる第１のコンピュータプログラムのような情報の第１の所定のセットが、ロードされ、かつメモリーユニットにストアされる。これは、制御システム１８４をウエハのプラズマ処理のための使用者限定レシピにすることを可能にする。さらに、上述した負荷インピーダンスモデルを含む情報の第２の所定のセット（例えば、第１と同様のコンピュータで読み取り可能な媒体ＣＲＭでの第２のコンピュータプログラム）が、制御システム１８４に同様にロードされる。
【００５０】
次に、制御システム１８４は、ウエハ取扱いシステム１４０に第１の電気信号を送って,基板支持体３４に対するウエハ(基板)４０のロード並びにアンロードをさせる。ウエハ４０は、電極集合体５０に対して下側電極として機能する。次に、工程６０３において、制御システム１８４は、真空システム１７６への第３の電気信号を発生させて、プラズマチャンバ２０を減圧すると共に、プラズマチャンバ２０内を所定の圧力に維持させる。チャンバ２０内の代表的な動作圧力は、１ないし１００ｍＴｏｒｒの範囲であるけれども、プラズマ処理に応じて、この範囲からかなり外れることも可能である。
【００５１】
次の工程６０５において、制御システム１８４は、第４の電気信号をガス供給システム１４４に送って、ガス供給システムから電極チャンバ２０への、上述されたガスのように適当なプラズマ３２を形成することのできるガスの流れを調節する。
【００５２】
次に、工程６０６において、制御システム１８４は、夫々のＲＦ電力供給サブシステム２２０ａ，２２０ｂ，……２２０ｎに電気信号を送って、分割された電極６０の電極セグメント６２ａ．６２ｂ，……６２ｎへの、かくして上述されたようにプラズマ３２送りかつ制御する。これは、他の電極セグメントから各電極セグメントに送られるエネルギーの存在のもとで、プラズマ３２への各電極セグメントを介しての最大伝送を可能にする。プラズマ３２内でのＲＦ電界の特別な分布は、電極セグメント６２ａ．６２ｂ，……６２ｎからプラズマへのＲＦ電界の容量カップリングに依存している。電極セグメント６２ａ．６２ｂ，……６２ｎの駆動周波数は、上述されたように、好ましくはメガヘルツの範囲である。また、この工程６０６には、図９のフローチャート、並びに工程４０１ないし４０４に関連して上述されたように、電極セグメントへの電力を次第に高くする工程が含まれ得る。
【００５３】
プラズマ３２の所望の密度分布は、均一でも不均一でも良く、特定のプラズマ処理特性、例えば、エッチングもしくは堆積特性を与えるようにデザインされている。所望のプラズマ密度形態は,理想として予め設定され得、また、メモリーユニットＭＵもしくはデータベース１９０にストアされた情報に基づいて形成され得る。代わって、所望のプラズマ密度形態は、複数の利用可能な動作状態と、メモリーユニットＭＵもしくはデータベース１９０に基づいて形成され得る複数のストアされたプラズマ密度形態の１つから選定され得る。かくして、プラズマ密度形態は、ＲＦ電力供給サブシステム２２０ａを介して各電極セグメント６２ａ．６２ｂ，……６２ｎに夫々供給されるＲＦ電力を調節することにより、所望形状になされ得る。これは、オプションの工程６０７である。
【００５４】
電極集合体が、中を冷却流体が流れることのできる電極部材を有する場合には、次の工程６０８で、制御システム１８４は、電極チャンバを通る冷却流体の流れが、ウエハ４０の処理のときの動作間制御された温度に電極集合体５０を維持するように調節されるように、冷却システム１８０に電気信号を送る。
【００５５】
次の工程６０９において、ウエハ４０は、所望のエンドポイントまで、プラズマ３２で処理される。この工程６０９の間、電極セグメント６２ａ．６２ｂ，……６２ｎへの、かくしてプラズマ３２への電力は、詳述したような方法で制御される。
【００５６】
ウエハ４０の処理が終了すると、制御システム１８４は、真空システム１７６に電気信号を送り、チャンバ２０の圧力をウエハのアンロードがなされるような設定に調節させる。最後に、工程６１１において、制御システム１８４は、ウエハ取扱いシステム１４０に電気信号を送って、反応チャンバ２０からウエハ４０をダウンロードさせる。
【００５７】
本発明は、従来技術に対して幾つかの効果を有する。第１の効果は、電極セグメントに供給されるＲＦ電力の大きさを制御すると共に、各ＲＦ電力供給サブシステム内の順方向伝播電力と逆方向伝播電力とを区別することにより、プラズマ反応炉内で全体のエッチングの均一性を精度良く制御するようにさせることができることである。また、本発明は、整合ネットワークのパラメータが、電極セグメント間での瞬間電圧を最小にするように設定され得るように、各ＲＦ電力供給サブシステムでの電流と電圧との正確な測定を与える。
【００５８】
本発明の他の効果は、増幅器／電力供給源２３０が、単一の大きい電極を駆動するのに必要な電力定格と同じ電力定格を有さないことである。これは、電極セグメントが各々単一の大きい電極よりも小さいからである。このことは、整合ネットワーク２５４のサイズを小さくすることができ、システム１０の全体のコストを減じることを意味する。特に、単一の５ｋＶ電力増幅器と単一の大きい電極を有する代わりに、各々が５つの異なる電極セグメントに接続された５つの１ｋＶ増幅器を使用することができ、また、５つの０．５ｋＶの増幅器をも使用することができる。
【００５９】
本発明の多くの形態と効果とは、詳述された明細書から明らかであり、かくして本発明の真の精神と範囲に従った記載された方法の形態と効果との全てを添付の請求の範囲によりカバーすること意図されている。さらに、多くの変更と交換とが、この分野の通常の知識を有する者により容易になされるであろうから、図示かつ説明された厳格な構造並びに動作に本発明を制限しないことが望まれる。また、現在の複合の半導体分野で使用されている関連された装置並びに方法と同様に、本発明の方法並びに装置は、動作パラメータの適当な値を経験的に決定するか、所望の適用に対して最良のデザインで達するようにコンピユータシュミレーションを導くことにより、度々良好に実施される。従って、全ての適当な変更と均等とは、本発明の精神並びに範囲内に入るように考慮されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、例示的にセグメントに分割された電極と、これに接続されたＲＦ電力供給制御システムとを備えた本発明に係るプラズマ反応システムの概略断面図である。
【図２】  図２の（Ａ）は、１７個の電極セグメントを有する例示的な分割電極の平面図であり、また、図２の（Ｂ）は、ガス供給導管と、ガス供給ラインと、電極セグメント荷接続されたＲＦ電力供給ラインとを詳細に示す、（Ａ）に示された分割電極の概略断面図である。
【図３】  図３は、図１に示すＲＦ供給システムの各ＲＦ電力供給サブシステムを構成する要素を詳細に示す概略的なブロック図である。
【図４】  図４は、図３に示された各ＲＦ電力供給サブシステムを構成する要素をさらに詳細に示す概略的なブロック図である。
【図５】  図５は、図４に示された複合セグメントのインジエクトＲＦ電力供給サブシステムのサーキュレータの３つのポートを示す概略図である。
【図６】  図６は、電流並びに電圧センサーを示す、図３のＲＦ電力供給サブシステムの整合ネットワークと負荷との概略的な回路図である。
【図７】  図７は、本発明のＲＦ電力供給サブシステムを動作させる方法の工程のフローチャートである。
【図８】  図８は、整合ネットワークのインピーダンスをプラズマの測定インピーダンスに整合させる整合ネットワークのキャパシタのための容量値を決定するための工程を示すフローチャートである。
【図９】  図９は、電極セグメントへの電力を大きくすることを含む、本発明を実施する好ましい実施の形態のフローチャートである。
【図１０】  図１０は、１つの位相シフトネットワークが除去されている以外は図３に示されたのと同様の本発明のＲＦ電力供給サブシステムの異なる実施の形態の概略的なブロック図である。
【図１１】  図１１は、本発明のプラズマ反応システムを使用してスエハを処理する方法のフローチャートである。
【図１】
0004718093.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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