(57)【要約】プラズマ処理システムが開示されている。このプラズマ処理システムは、プラズマ処理チャンバ内に設置され、ウェハーを支持するように設計されている静電チャック（ＥＳＣ）を含んでいる。このＥＳＣは、ウェハーに第１静電力を提供するための正極端子（＋ＥＳＣ）と、ウェハーに第２静電力を提供するための負極端子（−ＥＳＣ）とを含んでいる。このシステムは、正極端子に流される正の負荷電流値を計算するために第１セットの電圧を測定すべく設計されている第１トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）と第２ＴＩＡとをさらに含んでいる。このシステムは、負極端子に流される負の負荷電流値を計算するために第２セットの電圧を測定すべく設計されている第３ＴＩＡと第４ＴＩＡとをさらに含んでいる。【選択図】図３
2010530132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハーの処理のためのプラズマ処理システムであって、
プラズマ処理チャンバ内に設置され、前記ウェハーを支持するように設計されている静電チャック（ＥＳＣ）を含んでおり、
該ＥＳＣは、前記ウェハーに第１静電力を提供するための正極端子と、前記ウェハーに第２静電力を提供するための負極端子とを含んでおり、
本システムはさらに、前記正極端子に流される正の負荷電流値を決定するために第１セットの電圧を測定すべく設計されている第１トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）と第２ＴＩＡと、
負極端子に流される負の負荷電流値を決定するために第２セットの電圧を測定すべく設計されている第３ＴＩＡと第４ＴＩＡと、
前記正の負荷電流値と前記負の負荷電流値とを利用してバイアス電圧を調整し、前記第１静電力と前記第２静電力とを均衡させるためのプログラムと、
を含んでいることを特徴とするプラズマ処理システム。
【請求項２】
バイアス電圧は、正の負荷電流値と負の負荷電流値との間でオフセットを創出するように調整されており、
前記オフセットは、予測されるプラズマ誘導バイアス電圧の誤差を補正するために利用されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
正の負荷電流値および負の負荷電流値の少なくとも一方に基づいて、ＥＳＣの作動状態および残余寿命の少なくとも一方を判定すべく設計されている診断ユニットを、さらに含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
第１ＴＩＡを電源と正極端子との間に存在する第１電気通路に接続させるように設計され、
第１抵抗を有する第１部品と、
前記第１ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続させており、第２抵抗を有する第２部品と、
第２ＴＩＡを前記第１電気通路に接続させるように設計され、第３抵抗を有する第３部品と、
前記第２ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続させており、第４抵抗を有する第４部品とを含んでおり、
前記第３抵抗と前記第４抵抗との比は、前記第１抵抗と前記第２抵抗との比と等しいことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
第３抵抗は、第１抵抗と等しいことを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項６】
第１セットの電圧は、第２部品に印加される電圧と第４部品に印加される電圧とを含んでいることを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項７】
第３ＴＩＡは、電源と負極端子との間に存在する第２電気通路に接続させるように設計され、
第５抵抗を有する第５部品と、
前記第３ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続させており、第６抵抗を有する第６部品と、
第４ＴＩＡを前記第２電気通路に接続させるように設計され、第７抵抗を有する第７部品と、
前記第４ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続させており、第８抵抗を有する第８部品と、をさらに含んでおり、
前記第７抵抗と前記第８抵抗との比は、前記第５抵抗と前記第６抵抗との比と等しいことを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項８】
第７抵抗は、第５抵抗と等しいことを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項９】
第１抵抗と第２抵抗との比は、第５抵抗と第６抵抗との比と等しいことを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項１０】
第２セットの電圧は、第６部品に印加される電圧と第８部品に印加される電圧とを含んでいることを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項１１】
電源と正極端子との間に存在する電気通路上にて、第１端子と第２端子との間に配置された抵抗器をさらに含んでおり、
第１ＴＩＡは、前記第１端子にて前記電気通路に接続されており、
第２ＴＩＡは、前記第２端子にて前記電気通路に接続されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
第２ＴＩＡによって測定される第１電圧と第４ＴＩＡによって測定される第２電圧の少なくとも一方を利用して、少なくとも正極端子の第１電圧に比例する第１ＥＳＣ電圧と、負極端子の第２電圧に比例する第２ＥＳＣ電圧を制御すべく設計された制御ユニットを、さらに含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
第２ＴＩＡによって測定される第１電圧と第４ＴＩＡによって測定される第２電圧の少なくとも一方を利用して、少なくとも正極端子の第１電圧に比例する第１ＥＳＣ電圧と、負極端子の第２電圧に比例する第２ＥＳＣ電圧との間の電圧差を制御すべく設計された制御ユニットを、さらに含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
プラズマ処理チャンバ内に設置される静電チャック（ＥＳＣ）上にウェハーを固定させる方法であって、
前記ＥＳＣは、前記ウェハーに第１静電力を提供する正極端子と、前記ウェハーに第２静電力を提供する負極端子とを含んでおり、
本方法は、
第１抵抗を有する第１部品を利用して第１トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）を、電源と前記正極端子との間に存在する第１電気通路の第１端子と接続させるステップと、
前記第１ＴＩＡを利用して、該第１ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続しており、第２抵抗を有する第２部品に印加される第１電圧を決定するステップと、
第３抵抗を有する第３部品を利用して第２ＴＩＡを前記第１電気通路の第２端子に接続するステップと、
前記第２ＴＩＡを利用して、該第２ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続しており、第４抵抗を有する第４部品に印加される第２電圧を決定するステップと、
第１電圧、第１抵抗、第２抵抗、第２電圧、第３抵抗、および第４抵抗のうちの１以上を利用して前記正極端子に流れる正の負荷電流値を決定するステップと、
前記負極端子に流れる負の負荷電流値を決定するステップと、
第１静電力と第２静電力とを均衡させるために正の負荷電流値と負の負荷電流値を利用してバイアス電圧を調整するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１５】
バイアス電圧は、正の負荷電流値と負の負荷電流値との間でオフセットを創出するように調整されており、
前記オフセットは、予測されるプラズマ誘導バイアス電圧の誤差を補正するために利用されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
第１抵抗と第２抵抗との比が第３抵抗と第４抵抗との比と等しくなるように第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗および第４抵抗を設計するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
第１抵抗が第３抵抗と等しく、第２抵抗が第４抵抗と等しくなるように、第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗および第４抵抗を設計するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
第１抵抗と第２抵抗との比を少なくとも第１中間項と第２中間項の積に変換するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
第１電圧、第２電圧および第１中間項を利用して中間電圧項を計算するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
中間電圧項、第２中間項、第２電圧、第２抵抗、および第１端子と第２端子との間の端子間抵抗を利用して、前記第１端子と前記第２端子との間の端子間電圧を計算するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
正の負荷電流値を決定するステップは、
第１電圧、第１抵抗および第２抵抗を利用して第１端子の第１端子電圧を決定するステップと、
第２電圧、第３抵抗および第４抵抗を利用して第２端子の第２端子電圧を決定するステップと、
前記第１端子電圧、前記第２端子電圧および前記第１端子と前記第２端子との間の端子間抵抗を利用して、前記第１端子と前記第２端子との間の端子間電流値を決定するステップと、
前記第２電圧と前記第４抵抗を利用して前記第２端子から第２ＴＩＡへの端子−ＴＩＡ電流値を決定するステップと、
前記端子間電流値と前記端子−ＴＩＡ電流値を利用して正の負荷電流値を決定するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２２】
第１端子電圧を決定するステップは、第１抵抗と第２抵抗との比を利用するステップを含んでいることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
負の負荷電流値を決定するステップは、
第５抵抗を有する第５部品を利用して、第３ＴＩＡを電源と負極端子との間に存在する第２電気通路の第３端子に接続させるステップと、
前記第３ＴＩＡを利用して、該第３ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続しており、第６抵抗を有する第６部品に印加される第３電圧を決定するステップと、
第７抵抗を有する第７部品を利用して、第４ＴＩＡを前記第２電気通路の第４端子に接続するステップと、
前記第４ＴＩＡを利用して、該第４ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続しており、第８抵抗を有する第８部品に印加される第４電圧を決定するステップと、
第３電圧、第５抵抗、第６抵抗、第５電圧、第７抵抗、および第８抵抗のうちの１以上を利用して負の負荷電流値を決定するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２４】
負の負荷電流値を決定するステップは、
第３電圧、第５抵抗および第６抵抗を利用して第３端子の第３端子電圧を決定するステップと、
第５電圧、第７抵抗および第８抵抗を利用して第４端子の第４端子電圧を決定するステップと、
前記第３端子電圧、前記第４端子電圧および前記第３端子と前記第４端子との間の第２端子間抵抗を利用して、前記第３端子と前記第４端子との間の第２端子間電流値を決定するステップと、
前記第４電圧と前記第８抵抗を利用して前記第４端子から第４ＴＩＡへの第２端子−ＴＩＡ電流値を決定するステップと、
前記第２端子間電流値と前記第２端子−ＴＩＡ電流値を利用して負の負荷電流値を決定するステップと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
第５抵抗と第６抵抗との比が第７抵抗と第８抵抗との比と等しくなるように第５抵抗、第６抵抗、第７抵抗および第８抵抗を設計するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
第５抵抗と第６抵抗との比を少なくとも第３中間項と第４中間項の積に変換するステップと、
第３電圧、第４電圧および前記第３中間項を利用して第２中間電圧項を計算するステップと、
前記第２中間電圧項、前記第４中間項、第４電圧、第４抵抗および第３端子と第４端子との間の第２端子間抵抗を利用して前記第３端子と前記第４端子との間の第２端子間電圧を計算するステップと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
第２電圧と第４電圧のうちの少なくとも一方を利用して、少なくとも正極端子の第２電圧に比例する第１ＥＳＣ電圧と、負極端子の第４電圧に比例する第２ＥＳＣ電圧を制御するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
第２電圧と第４電圧のうちの少なくとも一方を利用して、正極端子の第２電圧に比例する第１ＥＳＣ電圧と、
負極端子の第４電圧に比例する第２ＥＳＣ電圧との間の電圧差を制御するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２９】
正の負荷電流値および負の負荷電流値の少なくとも一方に基づいて、ＥＳＣの作動状態および残余寿命の少なくとも一方を判定するステップを、さらに含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業においてプラズマ処理システムは、ウェハーの処理（例：エッチングまたは堆積）に利用できる。
【０００３】
そのような処理を施すにあたり、一般的にはウェハーは、静電力によって静電チャック（ＥＳＣ）に固定される。処理中にウェハーを確実に安定保持させるため、ＥＳＣの正極端子および負極端子によってウェハーに作用する静電力の均衡を電力供給の調節によって保つ必要がある。この電力供給の調節には、正極端子に対する正の負荷電流供給値と、負極端子に対する負の負荷電流供給値を計算あるいは測定することが必要である。
【０００４】
図１Ａは、例示的なプラズマ処理システム１６０の概略図である。プラズマ処理システム１６０は、チャンバ１６９を含む。チャンバ内には、プラズマ１７９を利用した処理中にウェハー１６２のごときウェハーを保持する静電チャック１６４が設置される。プラズマ処理システム１６０は、ＤＣ電源１６６を有し、静電チャック１６４上でウェハー１６２を固定させるためのクランプ電圧１７２が提供される。このＤＣ電源は、プログラム式であり、例えば、２つのエンドポイント（例：正の高電圧（＋ＨＶ）１２９および負の高電圧（−ＨＶ）１３０；図１Ｂの例に図示）を有した電圧であるクランプ電圧１７２の中央を定義するバイアス電圧１７０をセットするためにバイアス制御またはセンサー入力１９８及び/又はクランプ制御１９７を利用したプログラム式とすることができる。
【０００５】
静電チャック１６４上にウェハー１６２を固定または“クランプ”しておくためには、バイアス電圧１７０が静電チャック１６４全体でプラズマ誘導バイアス電圧１９４と調和するようにバイアス電圧１７０を所定条件に調整することが必要になろう。しかしながら、プラズマ誘導バイアス電圧１９４は、直接的に測定あるいは調整できない。必要とされる条件とは、正極端子１８５を流れる正の負荷電流１８１の値が、負極端子１８６を流れる負の負荷電流１８２の値と実質的に等しくなることである。もしそれら負荷電流の値が実質的に異なれば、正極端子１８５と負極端子１８６によって供給される静電力は、実質的に異なることになり、ウェハー１６２は、傾斜するであろう。その結果、プラズマ処理の収率は低下する。
【０００６】
それら負荷電流の値を実質的に等しくするには、それら値を測定し、サンプリングし、及び/又は計算することが必要である。
【０００７】
図１Ｂは、図１Ａで図示されている正の負荷電流１８１の値を測定するための絶縁増幅器１３２を含んだ従来構成の概略図である。図１Ａで図示されている負の負荷電流１８２の値を測定するために類似した構成が可能であろう。
【０００８】
従来の構成においては、図１Ａと図１Ｂで示すように、ＤＣ電源１６６が、ＲＦフィルター１８７と正極端子１８５を介して正の高電圧１２９（例：２０００Ｖ）をプラズマ処理チャンバ１６９に供給する。ＲＦフィルター１８７と正極端子１８５は、等価抵抗器１０７で表されている。この構成は、第１端子１５１と第２端子１５２との間に配置されているセンサー抵抗１００を含むことができ、第１端子１５１と第２端子１５２は、正の高電圧（＋ＨＶ）１２９を有するＤＣ電源１６６の端子と等価抵抗器１０７との間に配置できる。
【０００９】
この構成は、抵抗器１１７と抵抗器１１８をそれぞれ介して第１端子１５１と第２端子１５２に電気的に連結されている計装増幅器１０２も含むことができる。この計装増幅器１０２は、センサー抵抗器１００の抵抗値を利用してセンサー電流１０３の値を決定するために第１端子１５１と第２端子１５２との間の電圧、すなわち△Ｖ１７１を検出するように設計されている。
【００１０】
計装増幅器１０２に△Ｖ１７１を検出させるには、計装増幅器１０２の動作ポイント（または動作範囲）を、例えば約２０００Ｖ−１５Ｖから約２０００Ｖ＋１５Ｖの範囲にシフトするために絶縁増幅器１３２を利用する。高動作ポイントを有することで計装増幅器１０２は、△Ｖ１７１を検出できる。
【００１１】
電圧を測定する一般的な装置は、約−１５Ｖから約＋１５Ｖの範囲において電圧を測定できる性能のものである。計装増幅器１０２の高電圧出力１１６の値を測定するために絶縁増幅器１３２は、出力１１６を、接地レベル１３６に対して−１５Ｖから＋１５Ｖの範囲内である低電圧参照出力１３４にシフトさせるようにも設計される。低電圧参照出力１３４は、一般的な電圧測定装置によって測定できる。その後に、低電圧参照出力１３４は、出力１１６の計算に利用できる。一方、出力１１６は、センサー電流１０３の値を決定するのに利用が可能な△Ｖ１７１の値を決定するのに利用できる。従来技術構成によれば、正の負荷電流１８１の値は、センサー電流１０３の値に等しいと想定することが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般的に、絶縁増幅器１３２は、非常に高価である。加えて、絶縁増幅器１３２の性能は、実質的に限定的である。一般的には、絶縁増幅器１３２は、計装増幅器１０２の動作ポイントを約２．５ｋＶにシフトできるだけである。この限定は、例えば約６ｋＶ以上の高電圧入力を有する一部のプラズマ処理システムの要求を充たすには不充分である。
【００１３】
計装増幅器１０２もまた性能が限定的である。例えば、計装増幅器１０２は、一般的には−１０Ｖから＋１０Ｖの範囲を検知できるだけである。このような限定条件下では、計装増幅器１０２は、一部のプラズマ処理システムの要求を充たすことができないであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１実施形態は、プラズマ処理システムに関する。このプラズマ処理システムは、プラズマ処理チャンバ内に設置され、ウェハーを支持（およびクランプ）するように設計されている静電チャック（ＥＳＣ）を含む。このＥＳＣは、ウェハーに第１静電力を提供するための正極端子（＋ＥＳＣ）と、ウェハーに第２静電力を提供するための負極端子（−ＥＳＣ）とを含む。このプラズマ処理システムは、正極端子に流される正の負荷電流値を計算するために第１セットの電圧を測定すべく設計されている第１トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）と第２ＴＩＡとを含む。このプラズマ処理システムは、負極端子に流される負の負荷電流値を計算または測定するために第２セットの電圧を測定すべく設計されている第３ＴＩＡと第４ＴＩＡをも含む。このプラズマ処理システムは、バイアス電圧を調整し、正の負荷電流値と負の負荷電流値とを等しくするためのロジックまたはプログラムをも含むことができる。このプラズマ処理システムは、正の負荷電流値および負の負荷電流値の少なくとも一方に基づいてＥＳＣの作動状態および残余寿命の少なくとも一方を判定すべく設計されている診断ユニットをも含むことができる。
【００１５】
上述の発明の概要は、本明細書で開示される本発明の多数の実施形態の一部に関係するのみであり、本発明の範囲を限定しない。本発明の範囲は、「請求の範囲」にて定義されている。本発明のそれらおよび他の特徴は、下記の図面を利用して以下の詳細な説明において詳細に解説されている。
【００１６】
本発明は、添付の図面を利用して例示のみを目的として説明されており、本発明の限定は意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａは、プラズマ処理システムの１例を概略的に図示する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの例で図示されているプラズマ処理システムにおける正の負荷電流値を測定するための絶縁増幅器を含んだ従来技術構成を概略的に図示する。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の１以上の実施形態に従ってプラズマ処理システムの静電チャックの正極端子に流される正の負荷電流値（Ａ：アンペア数）を測定するための構成を概略的に図示する。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の１以上の実施形態に従って正の負荷電流値（Ａ）を得る方法のフローチャートである。
【図２Ｃ】図２Ｃは、正の負荷電流値（Ａ）を得るための数学操作を図示する。
【図３】図３は、本発明の１以上の実施形態に従って図２Ａから図２Ｃの実施例で説明されているプラズマ処理システムの静電チャックの負極端子を流れる負の負荷電流値（Ａ）を得るための構成を概略的に図示する。
【図４】図４は、本発明の１以上に実施形態に従って図２Ａから図２Ｃおよび図３に関して説明されているプラズマ処理システムのバイアス電圧を最良化するための正の負荷電流および負の負荷電流のプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を、添付図面に図示されているいくつかの実施例を利用して以下で詳細に説明する。以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多数の細部が説明されている。
【００１９】
しかし、専門家であれば、本発明は、それら細部の一部または全部を省略しても実施が可能であることを理解しよう。また、本発明を不要に複雑化せぬよう、公知である方法の手順及び/又は構造の細部の説明は省略されている。
【００２０】
本発明の１以上の実施形態は、プラズマ処理システムに関する。このプラズマ処理システムは、プラズマ処理チャンバ内に設置され、ウェハーを支持するように設計されている静電チャック（ＥＳＣ）を含む。このＥＳＣは、ウェハーに第１静電力を提供する正極端子（＋ＥＳＣ）と、ウェハーに第２静電力を提供する負極端子（−ＥＳＣ）とを含む。この正極端子（＋ＥＳＣ）と負極端子（−ＥＳＣ）の高圧をプログラム式として制御することができる。
【００２１】
このプラズマ処理システムは、正極端子を流れる正の負荷電流値を計算するために第１セットの電圧を測定すべく設計されている第１トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）と第２ＴＩＡとを含んでいる。このプラズマ処理システムは、負極端子を流れる負の負荷電流値を計算するために第２セットの電圧を測定すべく設計されている第３ＴＩＡと第４ＴＩＡとをさらに含んでいる。
【００２２】
このプラズマ処理システムは、バイアス電圧を調整し、正の負荷電流値と負の負荷電流値とを等しくするロジックまたはプログラム（例：図１Ａの例で図示されているバイアス制御またはセンサー入力１９８に類似したバイアス制御/センサー入力ユニットに含まれるもの）をさらに含み、正の負荷電流値と負の負荷電流値を等しくするか、あるいは、予測されるプラズマ誘導バイアス電圧の誤差を補正するオフセットを有することもできる。よって第１静電力と第２静電力は、均衡し、ウェハーは、ＥＳＣ上に安定して固定される。
【００２３】
このプラズマ処理システムは、正の負荷電流値と負の負荷電流値の少なくとも一方に基づいて、ＥＳＣの作動状態および残余寿命の少なくとも一方を判定すべく設計されている診断ユニット（例：図１Ａの例で図示されているバイアス制御またはセンサー入力１９８に類似したバイアス制御/センサー入力ユニットに含まれるもの）をさらに含むことができる。
【００２４】
このプラズマ処理システムは、さらに制御ユニットを含むことができる。この制御ユニットは、第２ＴＩＡによって測定される第１電圧と第４ＴＩＡによって測定される第２電圧の少なくとも一方を利用して少なくとも正極端子の第１ＥＳＣ電圧と負極端子の第２ＥＳＣ電圧を制御すべく設計することができる。この第１ＥＳＣ電圧は、第１電圧に比例し、第２ＥＳＣ電圧は、第２電圧に比例する。従って、正極端子と負極端子の高圧は、他の処理変動要素または環境変動要素とは関係なくプログラム可能な入力セットポイントに従う（あるいは辿る）。
【００２５】
第１ＥＳＣ電圧を正電圧とし、第２ＥＳＣ電圧を負電圧とすることができる。１以上の実施形態においては、（例えば正極端子と負極端子の極性が逆転すれば）第１ＥＳＣ電圧は、負電圧となり、第２ＥＳＣ電圧は、正電圧となる。
【００２６】
この制御ユニットは、第１ＥＳＣ電圧と第２ＥＳＣ電圧との間の電圧差を制御するようにも設計できる。この電圧差は、ウェハーに作用するクランプ力に関わるクランプ電圧を提供する。
【００２７】
本発明の１以上の実施形態は、プラズマ処理チャンバ内に設置される静電チャック（ＥＳＣ）上にウェハーを固定させる方法に関する。このＥＳＣは、ウェハーに第１静電力を提供する正極端子と、ウェハーに第２静電力を提供する負極端子とを含む。この方法は、第１部品を利用して第１トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）を第１電気通路の第１端子と接続させるステップを含む。この第１電気通路は、電源と正極端子との間に存在する。第１部品は、第１抵抗を有する。この方法は、第１ＴＩＡを利用して第２部品に印加される第１電圧を決定するステップをさらに含む。この第２部品は、第１ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続し、第２抵抗を有する。
【００２８】
この方法は、第３部品を利用して第２ＴＩＡを第１電気通路の第２端子に接続するステップをさらに含む。この第３部品は、第３抵抗を有する。この方法は、第２ＴＩＡを利用して第４部品に印加される第２電圧を決定するステップをさらに含む。この第４部品は、第２ＴＩＡの２つのエンドポイントを接続し、第４抵抗を有する。
【００２９】
この方法は、第１電圧、第１抵抗、第２抵抗、第２電圧、第３抵抗、および第４抵抗のうちの１以上を利用して正極端子に流れる正の負荷電流値を決定するステップをさらに含むことができる。この方法は、負極端子に流れる負の負荷電流値を決定するステップをさらに含むことができる。この方法は、第１静電力と第２静電力とを均衡させるために正の負荷電流値と負の負荷電流値を利用してバイアス電圧を調整するステップをさらに含むことができる。
【００３０】
この方法は、第１抵抗と第２抵抗との比を少なくとも第１中間項と第２中間項の積に変換するステップをさらに含むことができる。この方法は、第１電圧、第２電圧および第１中間項を利用して中間電圧項を計算するステップをさらに含むことができる。この方法は、中間電圧項、第２中間項、第２電圧、第２抵抗、および第１端子と第２端子との間の端子間抵抗を利用して第１端子と第２端子との間の端子間電圧を計算するステップをさらに含むことができる。
【００３１】
正の負荷電流値を決定するステップは、第１電圧、第１抵抗および第２抵抗を利用して第１端子の第１端子電圧を決定するステップをさらに含むことができる。正の負荷電流値を決定するステップは、第２電圧、第３抵抗および第４抵抗を利用して第２端子の第２端子電圧を決定するステップをさらに含むことができる。
【００３２】
正の負荷電流値を決定するステップは、第１端子電圧、第２端子電圧および第１端子と第２端子との間の端子間抵抗を利用して、第１端子と第２端子との間の端子間電流値を決定するステップをさらに含むことができる。
【００３３】
正の負荷電流値を決定するステップは、第２電圧と第４抵抗を利用して第２端子から第２ＴＩＡへの端子−ＴＩＡ電流値を決定するステップをさらに含むことができる。
【００３４】
この端子間電流値と端子−ＴＩＡ電流値は、正の負荷電流値を決定するのに利用が可能である。負の負荷電流値は、正の負荷電流値の決定に利用された上記ステップに類似したステップを利用することで決定できる。
【００３５】
ＴＩＡに関連する抵抗間の複数の比は、適用を単純化するために等価に設計することができる。ＴＩＡの複数の抵抗も適用の単純化のために等価に設計することができる。
【００３６】
この方法は、第２電圧と第４電圧のうちの少なくとも一方を利用して少なくとも正極端子の第１ＥＳＣ電圧と負極端子の第２ＥＳＣ電圧を制御するステップをさらに含むことができる。この方法は、第２電圧と第４電圧のうちの少なくとも一方を利用して第１ＥＳＣ電圧と第２ＥＳＣ電圧との間の電圧差を制御するステップをさらに含むことができる。
【００３７】
本発明の特徴と利点の理解は、以下の添付図面に関する説明によりさらに深まるであろう。
【００３８】
図２Ａは、本発明の１以上の実施例に従ってプラズマ処理システム（図１Ａの例で示すプラズマ処理システム１６０に類似）の静電チャックの正極端子を流れる正の負荷電流２１５の値（Ａ）（ＩＬＰ）を測定するための構成の概略図である。
【００３９】
このプラズマ処理システムは、図１Ａの例で示すＤＣ電源１６６に類似したＤＣ電源のごとき電源を含む。この電源は、ＲＦフィルター（図１Ａの例で示すＲＦフィルター１６７に類似）を介してプラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ（図１Ａの例で示すプラズマ処理チャンバ１６９に類似）の内部に設置されている静電チャック（図１Ａの例で示す静電チャック１６４に類似）の正極端子（図１Ａの例で示す正極端子１８５に類似）に対して正高電圧（＋ＨＶ）２９９を印加させるべく設計されている。この正極端子とＲＦフィルターの抵抗は、等価抵抗器２１７で表されている。
【００４０】
１以上の実施形態では、電源により供給されるクランプ電圧２７１、すなわち、正高電圧（＋ＨＶ）２９９と、対応する負高電圧（−ＨＶ）３９９（図３の例にも図示）との間の電圧差は、６ｋＶを超える。例えば、正高電圧（＋ＨＶ）２９９は、約＋４．５ｋＶであり、対応する負高電圧（−ＨＶ）３９９は、約−１．５ｋＶである。別例では、正高電圧（＋ＨＶ）２９９は、約＋１．５ｋＶであり、対応する負高電圧（−ＨＶ）３９９は、約−４．５ｋＶである。バイアス電圧２７０であるクランプ電圧２７１の中央ポイント（正高電圧（＋ＨＶ）２９９と負高電圧（−ＨＶ）３９９との間）は、プラズマ誘導バイアス電圧２９４に匹敵するように調整が可能である。
【００４１】
このプラズマ処理システムは、電源と正極端子との間の電気通路（または電力供給通路）に配置された第１端子２５１に電気的に連結されている第１トランスインピーダンス増幅器２１０（ＴＩＡ２１０）をさらに含むことができる。第１ＴＩＡ２１０は、第１抵抗値ＲＤ１を有した第１部品/抵抗器２０５ａを介して第１端子２５１と連結されている。第２抵抗値ＲＤ２を有した第２部品/抵抗器２０９ａは、第１ＴＩＡ２１０の２つのエンドポイント間に提供される。ＲＤ１とＲＤ２との比は、正の負荷電流２１５の測定を単純化するように選択できる。例えば、ＲＤ１とＲＤ２との比は、６００と設定することができる。
【００４２】
このプラズマ処理システムは、第１抵抗値ＲＤ１を有する第３部品/抵抗器２０５ｂを介して電力供給通路の第２端子２５２に電気的に連結されている第２ＴＩＡ２０８をさらに含むことができる。１以上の実施形態においては、第３部品/抵抗器２０５ｂは、異なる抵抗値（ＲＤ１以外）を有する。第２抵抗値ＲＤ２を有する第４部品/抵抗器２０９ｂは、ＴＩＡ２０８の２つのエンドポイント間に提供される。１以上の実施形態では、第４部品/抵抗器２０９ｂは、異なる抵抗値（ＲＤ２以外）を有する。
【００４３】
図２Ｂは、本発明の１以上の実施形態に従って正の負荷電流２１５の値（Ａ）（ＩＬＰ）を得る方法のフローチャートである。正の負荷電流２１５は、プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内に設置されている静電チャックの正極端子に流れる電流である。
【００４４】
図２Ａと図２Ｂで示すプロセスは、ステップ２７２で開始される。そこでは第２ＴＩＡ２０８は、部品２０９ｂ（設定抵抗値ＲＤ２）の電圧ＶＤ２を測定する。従って、第２端子２５２の電圧Ｖ２は、ＶＤ２と、ＲＤ１とＲＤ２との比とを利用して計算できる。ＲＤ１/ＲＤ２＝６００である場合には、Ｖ２は、式Ｖ２＝−ＶＤ２＊６００を利用して計算できる。Ｖ２は、ＥＳＣの正極端子（＋ＥＳＣ）の電圧をも表す。Ｖ２は、正電圧である。正極端子と負極端子の極性が逆転したときには、Ｖ２は、負となる。
【００４５】
同様に、ＴＩＡ２１０は、部品２０９ａのＶＤ１を測定する。第１端子２５１の電圧Ｖ１（高正電圧２９９の値）は、ＶＤ１とＲＤ１とＲＤ２との比を利用して計算される。ＲＤ１/ＲＤ２＝６００である場合には、Ｖ１は、式Ｖ１＝−ＶＤ１＊６００を利用して計算できる。
【００４６】
ステップ２７４で、第１端子２５１と第２端子２５２との間の抵抗２５０（抵抗値ＲＳ）のＶ１２は、Ｖ１からＶ２を引き算すること、すなわち式Ｖ１２＝Ｖ１−Ｖ２で求められる。
【００４７】
ステップ２７６で、センサー抵抗２５０を流れる電流２０４の電流量（Ａ）（ＩＳＰ）は、Ｖ１２をＲＳで割り算すること、すなわち式ＩＳＰ＝Ｖ１２/ＲＳで求められる。
【００４８】
ステップ２７８で、第２端子２５２から第２ＴＩＡ２０８へ流れる電流２０６の電流量（Ａ）（Ｉｑ２Ｐ）は、ＶＤ２をＲＤ２で割り算すること、すなわち式Ｉｑ２Ｐ＝ＶＤ２/ＲＤ２で求められる。
【００４９】
ステップ２８０で、正の負荷電流２１５の電流量（Ａ）（ＩＬＰ）は、ＩＳＰからＩｑ２Ｐを引き算すること、すなわち式ＩＬＰ＝ＩＳＰ−Ｉｑ２Ｐで求められる。
【００５０】
図２Ａの例で図示されている構成に類似した構成が、プラズマ処理システムの負高電圧３９９と関連する負の負荷電流値を得るために利用できる。図２Ｂの例で図示されている方法に類似した方法が、負の負荷電流値を得るために利用できる。
【００５１】
図２Ｃは、正の負荷電流２１５の値（Ａ）（ＩＬＰ）を得る数学的操作を図示する。式２４１で表されるように、中間電圧項ＶＩＳＰは、測定されたＶＤ１とＶＤ２との間の電圧差と中間項Ｘを利用して計算できる。すなわち式ＶＩＳＰ＝（ＶＤ１−ＶＤ２）＊（−Ｘ）で計算できる。
【００５２】
その後に、式２４２で表すように、△Ｖは、別な中間項Ｙ、中間電圧項ＶＩＳＰ、ＶＤ２、与えられたＲＳおよび与えられたＲＤ２を利用して計算できる。すなわち式△Ｖ＝（Ｙ）＊（ＶＩＳＰ）＋（ＶＤ２）＊（ＲＳ/ＲＤ２）で計算できる。
【００５３】
中間項ＸとＹの値は、ＲＤ１とＲＤ２との比および電圧値の測定に利用されるＴＩＡと他の装置の性能に基づいて決定できる。特に、中間項ＸとＹの積は、ＲＤ１とＲＤ２との割合比に関連する。１以上の実施形態においては、ＲＤ１/ＲＤ２＝６００の場合には、中間項Ｘは、６０であり、中間項Ｙは、１０である。１以上の実施形態においては、中間項Ｘは、３０であり、中間項Ｙは、２０である。
【００５４】
式２４３が表すように、正の負荷電流２１５の値ＩＬＰは、△ＶをＲＳで割り算することで、すなわち式ＩＬＰ＝（△Ｖ）/（ＲＳ）で求められる。
【００５５】
好適には、ＲＤ１/ＲＤ２の比をさらに小さな項ＸとＹに縮小し、本発明による電圧値を便利に測定させることができる。例えば、本発明の実施形態で関与する電圧値は、中間項ＸとＹの値を調整することでＴＩＡの最良操作範囲内に入るように調整できる。
【００５６】
図３は、本発明の１以上の実施形態に従って図２Ａから図２Ｃの例で説明したプラズマ処理システムの静電チャックの負極端子を流れる負の負荷電流３１５の値（Ａ）（ＩＬＮ）を得るための構成を概略図で示す。電源は、ＲＦフィルターを介してプラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内に設置されている静電チャックの負極端子に負高電圧３９９を供給するように設計されている。負極端子とＲＦフィルターの抵抗は、等価抵抗器３１７で表されている。
【００５７】
このプラズマ処理システムは、センサー抵抗３５０のセンサー電流３１４の値ＩＳＮを計算するために電圧の測定値を提供すべく設計されている第３ＴＩＡ３１０と第４ＴＩＡ３０８をさらに含む。第４ＴＩＡ３０８は、第２端子３５２から部品/抵抗器３０５ｂの第４ＴＩＡ３０８へ電流３０６の値（Ａ）（ＩｑＺＮ）を計算するために電圧測定値を提供すべく設計されている。従って、ＩＬＮは、ＩＳＮとＩｑＺＮを利用して計算できる。図３の例で示す構成は、図２Ａの例で示す構成に類似しており、図３の例で示す構成を利用する方法は、図２Ｂと図２Ｃの例で示す方法に類似している。
【００５８】
このプラズマ処理システムは、クランプ制御ユニットをさらに含むことができる。このクランプ制御ユニットは、第２ＴＩＡ２０８により測定されるＶＤ２と第４ＴＩＡ３０８により測定されるＶＤ４の少なくとも一方を利用して正極端子（＋ＥＳＣ）の第１ＥＳＣ電圧Ｖ２と負極端子（−ＥＳＣ）の第２ＥＳＣ電圧Ｖ４の少なくとも一方を制御すべく設計されている。前述したように、Ｖ２は、ＶＤ２に比例する。同様に、Ｖ４は、ＶＤ４に比例する。特に、クランプ制御ユニットは、Ｖ２とＶ４との間の電圧差を制御する。Ｖ２とＶ４の電圧差は、ＥＳＣで支持されるウェハーに適用されるクランプ力に関わるクランプ電圧であるとも考えられる。
【００５９】
図４は、本発明の１以上の実施形態に従って図２Ａから図２Ｃおよび図３で解説したプラズマ処理システムのバイアス電圧を最良化するための正の負荷電流プロット図４０６と負の負荷電流プロット図４０８を図示する。図４の例で図示するように、プラズマ処理システムにおいては、プラズマ誘導バイアス電圧２９４の減少（静電チャック上にウェハーを固定するために最良化されているバイアス電圧４０２との関係）は、正の負荷電流の増加に対応し、負の負荷電流の減少に対応する。正の負荷電流値は、図２Ａから図２Ｃの例で示すように本発明の１以上の実施例に従った１以上の構成及び/又は方法を利用して得ることができる。負の負荷電流値は、図３の例、及び/又は同様に、図２Ａから図２Ｃで示す例で図示されている１以上の構成及び/又は方法に従って得られる。
【００６０】
静電チャック上にウェハーを安定的に固定あるいは“クランプ”するためには、実質的に等しい均衡した静電力が静電チャックの正極端子と負極端子に適用される必要がある。静電チャックの正極端子と負極端子によって提供される静電力を実質的に等しく均衡状態に保つためには、正の負荷電流値と負の負荷電流値は、実質的に等しく保たれなければならない。
【００６１】
本発明の１以上の実施形態においては、バイアス電圧４０２は、調整され（例えば、バイアス制御またはセンサー入力１９８に類似した制御ユニットの自動制御プログラムを利用して電源にプログラム及び/又は設計）され、図４の例の正の負荷電流プロット図４０６と負の負荷電流プロット図４０８の交点４０５で示されるように正の負荷電流値と負の負荷電流値を実質的に等しくする。図４の実施例においては、ウェハーの安定して均衡したクランプ力を提供するためのバイアス電圧４０２の値は、約−８００Ｖであり、これは、正の負荷電流と負の負荷電流の両方に対して約６．６＊１０−６Ａの電流に対応する。
【００６２】
１以上の実施形態で、得られた正の負荷電流量及び/又は負の負荷電流量は、静電チャックの現状及び/又は使用寿命の判定に利用できる。
【００６３】
前述から理解されようが、本発明の実施形態は、高価な絶縁増幅器を必要とせずにプラズマ処理システムで正の負荷電流と負の負荷電流の値（Ａ）を提供することができる。有利なことにそれらの値を得るのに必要なコストは低減される。
【００６４】
さらに、絶縁増幅器や計装増幅器に依存することなく、本発明の実施形態は、一般的な絶縁増幅器の性能（および−１０Ｖから＋１０Ｖの範囲のごとき限定範囲内でのみ動作可能な一般的な計装増幅器の性能）を超える電圧レベルで動作するプラズマ処理システムに正の負荷電流値と負の負荷電流値を提供することができる。ＴＩＡを利用して、電力供給通路とＴＩＡとの間に高抵抗を配することで高電圧を縮減させることができる。さらに、ＴＩＡの最良範囲内で測定を実行させるように中間電圧と中間項が利用できる。従って、本発明の実施形態は、非常に高電圧のプラズマ処理システムで特に有用である。
【００６５】
本発明の実施形態は、電力供給通路の端子からＴＩＡに流れる電流をも考慮する。有利なことに本発明の実施形態は、さらに正確な負荷電流値を提供し、静電チャック上でウェハーを安定して固定させるバイアス電圧の制御をさらに正確に実行することができる。有利なことに本発明の実施形態は、プラズマ処理においてさらに高い収率を提供する。
【００６６】
本発明をいくつかの実施形態を利用して説明したが、本発明の範囲内での変形、置換および等価物の利用は可能である。また本発明の方法および装置には、様々な別利用法が存在する。さらに本発明の実施形態は、他形態の利用も可能である。「要約」は、発明の概略を説明するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。「請求の範囲」は、本発明の真の精神と範囲に属するそのような変形、置換および等価物を含んでいるものと解釈されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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