特許 6045574 プラズマチャンバのための通電グリッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6045574

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】プラズマチャンバのための通電グリッド

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20161206BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101C

   H05H1/46 L

【請求項の数】11

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-515844(P2014-515844)

(86)(22)【出願日】2012年5月25日

(65)【公表番号】特表2014-519717(P2014-519717A)

(43)【公表日】2014年8月14日

(86)【国際出願番号】US2012039752

(87)【国際公開番号】WO2012173769

(87)【国際公開日】20121220

【審査請求日】2015年5月12日

(31)【優先権主張番号】13/161,372

(32)【優先日】2011年6月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100097146

【弁理士】

【氏名又は名称】下出 隆史

(72)【発明者】

【氏名】ロング・マオリン

(72)【発明者】

【氏名】パターソン・アレックス

(72)【発明者】

【氏名】マーシュ・リチャード

(72)【発明者】

【氏名】ウー・イーン

【審査官】 溝本 安展

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−３４５３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５１９８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５０２３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６１４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２１４９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理チャンバであって、
基板を受けるための静電チャックと、
前記チャンバの上部につながれた誘電体窓であって、その内側は、前記静電チャックの上方のプラズマ処理領域に面し、その外側は、前記プラズマ処理領域の外である、誘電体窓と、
前記誘電体窓の外側の上方に配置され、第１のＲＦ電源に接続される内コイル及び外コイルと、
前記誘電体窓の前記外側と、前記内コイル及び外コイルとの間に配置され、前記第１のＲＦ電源から独立している第２のＲＦ電源に金属製のストラップを介して接続されるようにされた通電グリッドと、
を備え、
前記通電グリッドは、金属材製であり、中心に開口を有する円盤形状であり、前記中心の開口の周りに金属材料のリングを含み、前記金属材料のリングに接続され該リングから前記通電グリッドの外縁まで延びる複数の金属製のスポークを含み、
前記通電グリッドは、金属構造を伴った基板で画定され、前記通電グリッドの前記基板は、前記誘電体窓の前記外側に接触しており、
前記ストラップは、前記通電グリッドの中心の開口における前記金属材料のリングに接続されて、前記第２のＲＦ電源から前記金属材料のリングおよび前記金属製のスポークを介して前記通電グリッドの外縁にＲＦ電力を供給可能である
プラズマ処理チャンバ。

【請求項2】

請求項１に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記通電グリッドは、開口領域によって隔てられた複数の金属構造で画定される、プラズマ処理チャンバ。

【請求項3】

請求項１に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記内コイル及び外コイルに接続される前記第１のＲＦ電源は、変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）電力を提供する、プラズマ処理チャンバ。

【請求項4】

請求項１に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記第２のＲＦ電源は、動作時に、前記チャンバ内のプラズマの負荷に整合するように周波数を調節可能である、プラズマ処理チャンバ。

【請求項5】

プラズマエッチングチャンバ内でウエハを処理するための方法であって、
前記プラズマエッチングチャンバの上部誘電体窓の上に第１のＲＦ電力を印加することであって、前記第１のＲＦ電力は、内コイル及び外コイルに印加される、ことと、
中心に開口を有する円盤形状であり、前記中心の開口の周りに金属材料のリングを含む金属製の通電グリッドであり、前記金属材料のリングに接続され該リングから前記通電グリッドの外縁まで延びる複数の金属製のスポークを含み、前記通電グリッドは、金属構造を伴った基板で画定され、前記通電グリッドの前記基板は、前記誘電体窓の前記外側に接触する、ことと、
前記プラズマエッチングチャンバの前記上部誘電体窓の上に第２のＲＦ電力を印加することであって、前記第２のＲＦ電力は、前記内コイル及び外コイルと前記誘電体窓との間に配置される前記通電グリッドに金属製のストラップを介して印加される、ことと、
前記ストラップは、前記通電グリッドの中心の開口における前記金属材料のリングに接続されて、前記第２のＲＦ電源から前記金属材料のリングおよび前記金属製のスポークを介して前記通電グリッドの外縁にＲＦ電力を供給可能である、ことと、
前記第１のＲＦ電力を前記第２のＲＦ電力の設定とは独立に設定することであって、前記第２のＲＦ電力によって印加される周波数及び電力レベルは、前記第１のＲＦ電力によって印加される周波数及び電力レベルと異なる、ことと、
を備える方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、
前記第２のＲＦ電力の周波数は、１．５ＭＨｚから２．５ＭＨｚの間の範囲の低周波数に設定され、前記プラズマエッチングチャンバ内で処理されるプラズマからの、前記通電グリッドから見た負荷に同調される、方法。

【請求項7】

請求項５に記載の方法であって、
前記第２のＲＦ電力のワット単位の電力レベルは、前記第１のＲＦ電力のワット単位の電力レベルとは独立に調節可能である、方法。

【請求項8】

請求項５に記載の方法であって、
前記第１のＲＦ電力の周波数は、前記ＴＣＰコイルに印加されるときに約１３．５６ＭＨｚであるように設定される、方法。

【請求項9】

請求項５に記載の方法であって、
前記誘電体窓の前記外表面を覆うことは、前記通電グリッドの伝導性構造間に空間を画定することを含む、方法。

【請求項10】

請求項５に記載の方法であって、
前記第２のＲＦ電力は、前記プラズマエッチングチャンバ内における処理時に整合部から見た負荷に基づいて前記第２のＲＦ電力の周波数を自動的に調節するための調整機能を有する、方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法であって、
前記自動調節は、前記プラズマエッチングチャンバ内の条件に基づいて、処理時に経時的かつ動的に生じる、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、総じて、半導体加工に関するものであり、特に、誘導結合型プラズマエッチング装置の窓の状態を維持するための通電グリッドに関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体の製造では、エッチングプロセスが繰り返し行われるのが一般的である。当業者には周知であるように、エッチングプロセスには、２つのタイプ、すなわちウェットエッチングとドライエッチングとがある。ドライエッチングの一種が、誘導結合型プラズマエッチング装置を使用して実施されるプラズマエッチングである。

【0003】

プラズマは、様々なタイプのラジカルや電子はもちろん、陽イオン及び陰イオンも含む。ウエハの特徴、表面、及び材料をエッチングするために、様々なラジカル、陽イオン、及び陰イオンの化学反応が使用される。エッチングプロセス中は、プラズマが、変圧器における二次コイルに似た機能を果たす一方で、チャンバコイルは、変圧器における一次コイルに似た機能を果たす。

【0004】

エッチングプロセスによって生成される反応生成物は、揮発性又は不揮発性であってよい。揮発性反応生成物は、使用済みの反応性ガスとともに、ガス排出口を通じて破棄される。不揮発性反応生成物は、しかしながら、かなりの量でエッチングチャンバ内に残留するのが通例である。不揮発性反応生成物は、チャンバ壁及び誘電体窓に付着することがあり、窓への不揮発性反応生成物の付着は、エッチングプロセスを妨げる恐れがある。過剰な堆積は、粒子を窓からウエハ上に剥がれ落ちさせることによって、エッチングプロセスを妨げる恐れがある。過剰な堆積は、したがって、更に頻繁なチャンバ壁及び窓の洗浄を必要とし、これは、ウエハスループットに悪影響を及ぼす。また、もし、導電性のエッチング副生成物で窓が覆われると、十分な磁束をプラズマへ透過させるチャンバの能力が失われ、ひいては、高アスペクト比プロフィールの特徴を処理するときに重要なエッチング動作の方向性を制御する能力が低下する。

【0005】

以上を考慮し、プロセスチャンバの誘電体窓を、十分なレベルの磁束をプラズマへ透過させるその能力を維持しつつ保護するための、装置及び方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0006】

開示されるのは、半導体デバイスの製造時において、半導体基板及びその上に形成された層をエッチングするために使用される装置である。装置は、エッチングが実施されるチャンバによって画定される。装置は、エッチングされる基板を支えるためのチャックと、ＲＦ電源及びアースへの接続と、チャンバの上屋根部分に位置する誘電体窓と、該誘電体窓の上に配置される無線周波数（ＲＦ）コイルとを含む。

【0007】

チャンバ内に更に配置されるのは、通電グリッドである。通電グリッドは、チャンバの外に配置される構造であり、コイルに提供される電力から独立しているＲＦ電力に接続される。一実施形態では、通電グリッドは、基板の上に形成される金属層である。基板は、窓の上に配置され、ＲＦコイルは、通電グリッドの上に配置される。

【0008】

プラズマ処理チャンバが提供される。チャンバは、基板を受けるための静電チャックと、チャンバの上部につながれた誘電体窓とを含む。誘電体窓の内側は、静電チャックの上方のプラズマ処理領域に面し、誘電体窓の外側は、プラズマ処理領域の外である。誘電体窓の外側の上方に、内コイル及び外コイルが配置され、第１のＲＦ電源に接続される。誘電体窓の外側と、内コイル及び外コイルとの間には、通電グリッドが配置される。通電グリッドは、第１のＲＦ電源から独立している第２のＲＦ電源に接続される。

【0009】

別の一実施形態では、プラズマ処理で使用するためのチャンバが提供される。チャンバは、ケースと、該ケース内でウエハを支えるためのチャックとを含む。ケースの上部は、誘電体窓によって画定され、該誘電体窓の上に、通電グリッドが配置される。該通電グリッドの上には、ＴＣＰコイルが配置される。通電グリッドには、ＴＣＰコイルとは独立にＲＦ電力が接続される。

【0010】

別の一実施形態では、プラズマエッチングチャンバ内でウエハを処理するための方法が開示される。方法は、プラズマエッチングチャンバの上部誘電体窓の上に第１のＲＦ電力を印加することを含み、該第１のＲＦ電力は、内コイル及び外コイルに印加される。方法は、また、プラズマエッチングチャンバの上部誘電体窓の上に第２のＲＦ電力を印加することを含み、該第２のＲＦ電力は、内コイル及び外コイルと誘電体窓との間に配置される通電グリッドに印加される。方法は、第１のＲＦ電力を第２のＲＦ電力の設定とは独立に設定することを含む。第２のＲＦ電力によって印加される周波数及び電力レベルは、第１のＲＦ電力によって印加される周波数及び電力レベルと異なる。

【0011】

一実施形態では、第２のＲＦ電力の周波数が、１．５ＭＨｚから２．５ＭＨｚの間の範囲の低周波数に設定され、プラズマエッチングチャンバ内で処理されるプラズマからの、通電グリッドから見た負荷に同調される。

【0012】

一実施形態では、第２のＲＦ電力のワット単位の電力レベルは、第１のＲＦ電力のワット単位の電力レベルとは独立に調節可能である。

【0013】

本明細書で定められるように最適化された通電グリッドがないと、エッチング材料及びエッチング化学剤から生じる堆積物は、誘電体窓の内表面に付着しやすくなるだろう。これは、最終的には、チャンバ内で発生するプラズマにＲＦコイルが十分なエネルギ及び制御を与えるための能力に影響を及ぼす。このような影響には、プラズマ内のイオン密度の減少、イオン密度の半径方向制御の低下、及びプロセスの質を低下させるその他の欠点がある。例えば、耐熱金属のエッチングは、チャンバの誘電体窓に多量の堆積物を蓄積させ、これらの電導性堆積物は、（蓄積に伴って、）励振コイルからプラズマへの磁場の結合をますます阻むようになる。これは、プラズマ密度の減少、プロセスのドリフト（ずれ）、及び最終的には誘導プラズマの点火不能につながる。更に、プロセス性能の幾らかの低下は、これまでのチャンバ構成でも許容可能であったかもしれないが、特徴サイズの縮小に向かう動きによって、プロセス性能に対して更に厳しい精度が求められるようになった。特徴サイズの縮小に相応して、非常に高いアスペクト比の特徴をエッチングすることも求められている。

【0014】

したがって、低ナノメータのプロセスノード及び更にその先に向かう特徴サイズの縮小に伴って、もはや、エッチング機器の性能が経時的にドリフトに見舞われることが許容不可能になっている。この問題には、更に、スループットの高さ及び機器洗浄動作実施時間の短さを求める補完的な加工上の要求も影響を及ぼしている。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本発明は、その更なる利点とともに、添付の図面との関連でなされる以下の説明を参照にすることによって更に良く理解されるだろう。

【0016】

【図1A】本発明の一実施形態にしたがった、エッチング動作に用いられるプラズマ処理システムを示した図である。

【0017】

【図1B】本発明の一実施形態にしたがった、内コイル及び外コイルを図式化した上面図である。

【0018】

【図2】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドの一例を示した図である。

【0019】

【図3】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドを含める前における誘電体窓の一例を示した図である。

【0020】

【図4】本発明の一実施形態にしたがった、誘電体窓の上に配置された通電グリッドを示した図である。

【0021】

【図5】本発明の一実施形態にしたがった、誘電体窓とＴＣＰコイルとの間に配置された通電グリッドを示した図である。

【0022】

【図6】本発明の一実施形態にしたがった、ＴＣＰコイルの下に画定された誘電体窓及び通電グリッドの断面の一例を示した図である。

【0023】

【図7】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドに接続された独立ＲＦ電源の一例を示した図であり、該ＲＦ電源は、（独立しているＴＣＰ電力の制御に影響を及ぼすことなく）周波数調整可能であり且つ具体的レシピに合わせて異なる電力設定値に設定することができる。

【0024】

【図8A】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドがいかにしてダウト窓の内側における副生成物の蓄積の減少又は排除を制御しつつもプロセスパラメータの制御に影響を及ぼさないですむかを示した図である。

【図8B】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドがいかにしてダウト窓の内側における副生成物の蓄積の減少又は排除を制御しつつもプロセスパラメータの制御に影響を及ぼさないですむかを示した図である。

【図8C】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドがいかにしてダウト窓の内側における副生成物の蓄積の減少又は排除を制御しつつもプロセスパラメータの制御に影響を及ぼさないですむかを示した図である。

【図9A】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドがいかにしてダウト窓の内側における副生成物の蓄積の減少又は排除を制御しつつもプロセスパラメータの制御に影響を及ぼさないですむかを示した図である。

【図9B】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドがいかにしてダウト窓の内側における副生成物の蓄積の減少又は排除を制御しつつもプロセスパラメータの制御に影響を及ぼさないですむかを示した図である。

【図10A】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドがいかにしてダウト窓の内側における副生成物の蓄積の減少又は排除を制御しつつもプロセスパラメータの制御に影響を及ぼさないですむかを示した図である。

【図10B】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドがいかにしてダウト窓の内側における副生成物の蓄積の減少又は排除を制御しつつもプロセスパラメータの制御に影響を及ぼさないですむかを示した図である。

【図11】本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッドがいかにしてダウト窓の内側における副生成物の蓄積の減少又は排除を制御しつつもプロセスパラメータの制御に影響を及ぼさないですむかを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

開示されるのは、半導体デバイスの製造時において、半導体基板及びその上に形成された層をエッチングするために使用される装置である。装置は、エッチングが実施されるチャンバによって画定される。チャンバの誘電体窓の上に、ＴＣＰコイルが配置され、誘電体窓とＴＣＰコイルとの間に、通電グリッドが配置される。通電グリッドは、ＴＣＰコイルに提供される電力とは切り離して且つ独立に通電される。以下の説明では、本発明の完全な理解を与えるために、数々の具体的詳細が述べられている。しかしながら、当業者にならば、本発明がこれらの詳細の一部を伴わずとも実施されうることが明らかである。また、本発明を不必要に不明瞭にしないように、周知のプロセス動作及び／又は実装形態の詳細な説明は省かれている。

【0026】

長期のデータ保持、高速なオン／オフアプリケーション、より高速な書き込み速度、及び無制限な読み書き耐性を持つ不揮発性ランダムアクセスメモリに対する要求の高まりゆえに、ＳＲＡＭ（スタティックランダムアクセスメモリ）、ＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリ）、フラッシュメモリコンポーネント、及びバッテリの様々な組み合わせに代わるものとして、ＭＲＡＭ（磁気抵抗性ランダムアクセスメモリ）が、大規模システムにおけるブート時間を大幅に短縮させる高速で低電力な不揮発性ストレージを提供するための有望な候補になりつつある。ＭＲＡＭは、不揮発性メモリであるので、ＭＲＡＭのためのプラズマエッチングにおける副生成物は、通常、文字通り不揮発性であり、且つ伝導性である。ＭＲＡＭ処理におけるエッチング副生成物が、導体エッチングチャンバのなかで誘電体窓に蓄積されるときは、これらの副生成物によって窓に徐々に形成される伝導膜の遮断効果によって、ＴＣＰ ＲＦ電力効率が低下する恐れがある。ＴＣＰ電力効率の低下は、プラズマ密度の降下をもたらし、場合によっては、ウエハ間のプロセスドリフトを引き起こす恐れがある。したがって、平均チャンバ洗浄間隔時間（ＭＴＢＣ）が、非常に短くなる。例えば、ＭＲＡＭを処理している幾つかのエッチングチャンバでは、ＭＴＢＣは、バイアスＲＦ電力が電圧モードで約１５％降下するときに、約５ＲＦ時間である。

【0027】

プラズマエッチングチャンバ内に通電グリッド１０８を実装することによって、誘電体窓に対する堆積物の影響は、ＭＴＢＣを決定する要因でなくなる。通電グリッド１０８は、誘電体窓１０６の上に（外に）配置されたときに、以下の図１Ａに示されるように、ＴＣＰコイル１２０／１２２によって提供される電力とは独立に通電される。該独立電力は、低周波数で印加されてプラズマに同調され、これは、通電グリッド１０８が、誘電体窓の内側への不揮発性金属副生成物の付着を低減又は排除することを可能にする。

【0028】

本明細書で使用される「独立に」という用語は、ＴＣＰコイルに印加されるＲＦ電力が、それ自身のワット単位電力レベル及び周波数を有し、通電グリッド１０８に印加されるＲＦ電力が、それ自身のワット単位電力レベル及び周波数を有する場合を言うものとする。したがって、（ＴＣＰコイルに印加される）第１のＲＦ電力の設定値は、（通電グリッドに印加される）第２のＲＦ電力の設定値から独立している。一実施形態では、第２のＲＦ電力によって印加される周波数及び電力レベルは、第１のＲＦ電力によって印加される周波数及び電力レベルとは異なる。

【0029】

このようにして、必要とされる誘電体窓１０６の洗浄頻度が減らされ、エッチング動作における一貫性及びスループットを向上させる長いＭＴＢＣを実現することが可能になる。更に、通電グリッド１０８は、ウエハ間でプロセス性能が実質的に同じであるように、アクティブであるときに、（プラズマに面している）窓１０６の現場内（in-situ）洗浄及び／又は現場外（ex-situ）洗浄を実施する働きをする。

【0030】

一実施形態では、通電グリッド１０８は、チャンバの誘電体窓の上に配される。一例では、チャンバは、カリフォルニア州フリーモントのラム・リサーチ・コーポレーションによって製造されたＫｉｙｏ４５（登録商標）などの導体プラズマエッチングチャンバである。しかしながら、通電グリッド１０８は、誘電体窓の上方に独立ＲＦ電力を提供するために、任意のメーカによって作成されたプラズマチャンバに追加可能であることを理解されるべきである。図１Ａに示されるように、通電グリッド１０８は、基板１０７上に画定される。通電グリッド１０８及び基板１０７は、ＴＣＰコイルの下に配される。この構成は、平らなものとして示されているが、性能を向上させるために、ドーム状構成などのその他のタイプの上部電力構成で通電グリッド１０８を実装することも可能である。

【0031】

一実施形態では、通電グリッド１０８は、整合回路網及びＲＦ発生器を通じて２ＭＨｚで通電される。通電グリッド１０８へのＲＦ電力は、誘電体窓に衝突するイオンが、処理中に現場内で窓を清浄に維持することができる及び／又は誘電体窓に堆積されたエッチング副生成物を洗浄工程中に現場外でスパッタリングによって追い出すことができる直交エネルギを有するように、広いプロセス窓全体にわたって一定のレベルに調節される。このようにして、誘電体窓は、ウエハ間のプロセスドリフトを排除するために、どのウエハに対してもほぼ同程度に洗浄される。物理的スパッタリングによる現場内及び現場外の洗浄は、洗浄結果を加速させるために、並びにそれと同時に、スパッタリングから誘電体窓を保護するために及び粒子が生成されないようにするために、（１つ以上の）軟着陸工程及び特定の／適切な化学剤と組み合わせることもできる。

【0032】

プラズマエッチングのために最適化された、通電グリッド１０８を用いるチャンバは、数々の材料のエッチングに使用することができる。材料の非限定的な例として、Ｐｔ、Ｉｒ、ＰｔＭｎ、ＰｄＣｏ、Ｃｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、Ｗ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、ＴａＳｎ、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ２、ＩｎＳｂＴｅ Ａｇ−Ｇｅ−Ｓ、Ｃｕ−Ｔｅ−Ｓ、ＩｒＭｎ、Ｒｕが挙げられる。この概念は、ＮｉＯｘ、ＳｒＴｉＯｘ、ペロブルカイト（ＣａＴｉＯ３）、ＰｒＣＡＭｎＯ３、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ１−ｘＴｉｘＯ３）、（ＳｒＢｉＴａ）Ｏ３などの材料にも広げることができる。

【0033】

図１Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、エッチング動作に用いられるプラズマ処理システムを示している。システムは、チャック１０４と、誘電体窓１０６と、通電グリッド１０８とを含むチャンバ１０２を含む。チャック１０４は、基板が存在するときにその基板を支えるための静電チャックであってよい。やはり図に示されているのは、チャック１０４を取り囲むエッジリング１１６であり、該リングは、チャック１０４の上にウエハが存在するときにそのウエハの上面とおおよそ同一平面にある上表面を有する。チャンバ１０２は、また、下方ライナ１１０も含み、該ライナ１１０は、上方ライナ１１８につながっている。上方ライナ１１８は、チャンバのピナクル（尖塔状の部分）として言及されることもある。上方ライナ１１８は、誘電体窓１０６及び通電グリッド１０８を支えるように構成される。一実施形態では、上方ライナ１１８は、アースに接続される。

【0034】

図に示されるように、通電グリッド１０８は、格子パターンを有し、したがって、通電グリッドは、基板１０７の上に形成される金属材料で画定される。基板１０７は、誘電体であり、基板の上に画定される格子パターンは、数々の任意の幾何学的構成をとることができる。以下の図面に例示されるように、通電グリッド１０８は、非限定的な例として、窓１０６の中心領域から外径まで伸びるスポーク（放射状の桿）の形態で画定される。窓及び通電グリッド１０８は、したがって、処理時にプラズマが形成される領域の上に広がり、処理時にウエハを支えるように設計されたチャック１０４の上に配置される。スポーク間の空間は、通電グリッドによる金属被覆が存在しない領域である。スポークの代わりに、間に空間を挟まれた任意の幾何学的金属パターンが提供可能である。

【0035】

更に図に示されているのは、１つ以上の発生器で画定することができるＲＦ発生器１６０である。もし、複数の発生器が提供されるならば、様々な調整特性を実現するために、異なる周波数が使用可能である。ＲＦ発生器１６０と、チャック１０４（底部電極とも呼ばれる）を画定するアセンブリの伝導性板との間には、バイアス整合部１６２が接続される。チャック１０４は、ウエハの把持及び解放を可能にするために、静電電極も含む。広くは、フィルタ１６４及びＤＣクランプ電源が提供される。冷却のための及びウエハをチャック１０４から持ち上げるための、その他の制御システムも提供可能であるが、図には示されていない。図には示されていないが、チャンバ１０２には、プラズマ処理の操作時に真空を制御すること及びチャンバからガス状副生成物を除去することを可能にするために、ポンプが接続される。

【0036】

通電グリッド１０８は、シャワーヘッドがプロセスガスをチャンバ１０２の処理空間に送り込むことを可能にする中心領域を有する。また、通電グリッド１０８の中心領域付近における、穴を設けられたところに、その他の探査装置を通らせて配置することもできる。探査装置は、動作時に、プラズマ処理システムに関連するプロセスパラメータを探査するために提供することができる。探査プロセスには、終点検出、プラズマ密度測定、及びその他の計量的探査動作がある。通電グリッド１０８の円形形状は、通例円形である代表的ウエハの幾何学的形状に由来して画定されている。周知のように、ウエハは、通例、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍなどの様々なサイズで提供される。また、チャンバ１０２内で実施されるエッチング動作次第では、四角形タイプの基板又は更に小さい基板などのためのその他の形状が可能である。

【0037】

誘電体窓１０６は、セラミック又は石英のタイプの材料で画定することができる。窓１０６は、プラズマの処理領域に面する内側と、チャンバ外の外側とを有する。半導体エッチングチャンバの条件に耐えうる限り、その他の誘電性材料も可能である。通例、チャンバは、摂氏約５０度から約１２０度の間の範囲の、又はそれよりも高い昇温で動作する。温度は、エッチングプロセス動作及び具体的レシピによって決まる。チャンバ１０２は、また、約１ミリトール（ｍＴ）から約１００ミリトール（ｍＴ）の間の範囲の真空条件でも動作する。図には示されていないが、チャンバ１０２は、通例、クリーンルーム又は加工施設のなかに設置されるときに設備に接続される。設備としては、処理ガス、真空、温度制御、及び環境粒子制御を提供する配管設備が挙げられる。

【0038】

これらの設備は、対象とされる加工施設のなかに設置されるときに、チャンバ１０２に接続される。また、チャンバ１０２は、移送チャンバにも接続されてよく、該移送チャンバは、代表的な自動操作を使用したロボット技術によって半導体ウエハをチャンバ１０２に対して出し入れすることを可能にする。

【0039】

引き続き図１Ａを参照すると、ＴＣＰコイルは、内コイル（ＩＣ）１２２と、外コイル（ＯＣ）１２０とを含むものとして示されている。ＴＣＰコイルは、誘電体窓１０６の上に個々に配された通電グリッド１０８の上に並べられる。ＴＣＰコイルの内構造及び外構造は、窓１０６の上の半径方向位置を基準にして画定され、ＴＣＰ電力は、制御調整回路網ユニット１２４を使用して調整可能である。

【0040】

一実施形態では、ＴＣＰコイルは、内コイル１２２及び外コイル１２０への接続を含む制御調整回路網１２４に接続される。図に示されるように、外コイル１２０の外ループは、ノード１４６に接続され、該ノードは、可変コンデンサ１３６に接続している。可変コンデンサ１３６は、整合素子１２８及びＲＦ発生器１２６に接続される手前で、ノード１４６とノード１４４との間に配置される。外コイル１２０の内ループは、ノード１４２に接続され、該ノードは、コンデンサ１３２に接続している。コンデンサ１３２は、アースとノード１４２との間に接続される。内コイル１２２は、その外ループをノード１４０に接続され、該ノードは、次いで、可変コンデンサ１３４に接続している。

【0041】

可変コンデンサ１３４は、ノード１４０とノード１４４との間に接続される。内コイル１２２の内ループは、ノード１４８に接続される。ノード１４８は、インダクタ１３０に接続し、該インダクタは、アースにも接続される。制御調整回路網１２４は、したがって、通電グリッド１０８の上に配される内コイル及び外コイルに提供される電力を調整するために、可変コンデンサ１３４及び１３６の動的調整を可能にする。

【0042】

一実施形態では、制御調整回路網１２４は、外コイル１２０よりも内コイル１２２の方に多くの電力を提供するようにＴＣＰコイルを調整するように構成される。別の一実施形態では、制御調整回路網１２４は、外コイル１２０よりも内コイル１２２の方に少ない電力を提供するようにＴＣＰコイルを調整するように構成される。別の一実施形態では、内コイル及び外コイルに提供される電力は、電力を均等に分布させるための及び／又は基板（すなわち、ウエハが存在しているときはウエハ）の上における半径方向のイオン密度を制御するためのものである。更に別の一実施形態では、外コイルと内コイルとの間における電力の調整は、チャック１０４の上に配置された半導体ウエハに対して実施されているエッチング用に画定された処理パラメータに基づいて調節される。

【0043】

一実装形態では、２つの可変コンデンサを有する回路が、２つのコイルにおける電流を所定の比率にするために自動的に調節されるように構成される。この比率は、この実装形態では、０．１から１．５であってよい。別の一実装形態では、電流は、おおよそ等しい。更に別の一実施形態では、比率は、外コイルのみが動作状態に設定されるように、ゼロである。

【0044】

一実施形態では、コンデンサ１３４及び１３６は、チャンバ１０２の電子パネルに接続された処理コントローラによって制御される。電子パネルは、具体的なサイクル中に所望される処理動作によって決まる特定の処理ルーチンを動作させるネットワーキングシステムにつなぐことができる。電子パネルは、したがって、チャンバ１０２内で実施されるエッチング動作はもちろん、コンデンサ１３４及び１３６の具体的な設定値も制御することができる。

【0045】

この実施形態では、通電グリッド１０８は、それ自身の独立ＲＦ電力に接続される。ＲＦ電力は、別個の発生器から得ることができる、又は例えば個別調整可能なＲＦラインを分離することによって、チャンバ内で既に使用されている別の発生器から得ることができる。個別調整可能なＲＦラインは、通電グリッド１０８の動作に適した特定の周波数に合わせて提供することができる。しかしながら、総じて、通電グリッド１０８に提供されるＲＦ電力は、ＲＦコイル１２０／１２２によって提供されるＴＣＰ電力から切り離されている及び／又は独立している追加の電力であることを理解されるべきである。一実施形態では、図１Ａは、ノード２１４に接続された整合素子２１２に接続される独立ＲＦ発生器２１０を示している。ノード２１４は、通電グリッド１０８への接続である。こうして、通電グリッド１０８に提供される電力は、ＴＣＰコイルによって提供される電力から独立していることが理解される。一実施形態では、内コイル及び外コイルに提供される電力が、第１のＲＦ電源によって提供される一方で、通電グリッド１０８に提供される電力は、第１のＲＦ電源から独立している第２のＲＦ電源によって提供される。

【0046】

本明細書で使用されるチャンバとは、ケースによって画定されるプロセスチャンバを言う。ケースは、総じて、チャンバのための構造を画定する。ケースは、アルミニウム若しくはステンレス鋼などの金属材料、又はその他の既知の材料で作成することができる。ケースの内側は、チャック１０４であり、ケースの頂部は、誘電体窓によって画定される。誘電体窓は、平らな又はドーム状の形状などの任意の既知の形状であってよい。ＴＣＰコイルも、平らな又はドーム状の形状に合わせて数々の任意の形状をとることができ、通電グリッド１０８も同様である。

【0047】

図１Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、内コイル１２２及び外コイル１２０を図式化した上面図を示している。図１Ｂに示された断面は、一例として、図１Ａにおけるコイルへの接続を示している。内コイル１２２は、内コイル１と、内コイル２と、外コイル１と、外コイル２とを含む。コイルの端どうしの接続は、図１Ａに示されるように、回路網１２４への制御に提供された回路網を基準にして示されている。図１Ｂにおける例示は、本発明の一実施形態にしたがった、チャンバ１０２内で用いられるＴＣＰコイルの内コイル及び外コイルのそれぞれに関連付けられた円形の巻き線を示すために提供されたものである。当然ながら、その他のタイプのコイル構成も可能である。平らなコイル分布以外のドーム状構造及びその他のコイルタイプ構造を提供する次元性コイルも可能である。通電グリッド１０８は、したがって、選択される形状がどうであれ、コイルと窓との間に配置することができる。

【0048】

図２は、基板１０７の上に形成された状態の、通電グリッド１０８の三次元図を示している。一実施形態では、基板は、誘電性材料である。誘電性材料は、剛性の誘導体、又はプリント回路基板（ＰＣＢ）技術で通例使用される剛性材料の形態をとることができる。ＰＣＢは、その表面上に堆積されて特定のパターンを画定するためにエッチングされる伝導性材料に対する機械的な支えを提供することができる。一実施形態で使用される特定のパターンは、通電グリッド１０８の中心の伝導性領域に接続されたスポークパターンである。通電グリッドは、したがって、開口領域（すなわち、金属材料を含まない領域）によって隔てられた複数の金属構造によって画定される。一実施形態では、通電グリッドは、中心に開口を有する円盤形状であり、中心の開口は、金属性であり、複数の伝導性スポーク又はヒレ（例えば幾何学的構造）に接続されている。

【0049】

更に別の一実施形態では、ＰＣＢは、スポークパターンを画定するために表面上にパターン形成される金属材料を支えるために必要とされる剛性を提供するために、層状の誘電性材料で作成される。或いは、ＰＣＢ材料の代わりに、セラミック円盤、セラミックとその他の誘電性材料との混合、及びＴｅｆｌｏｎ（登録商標）などの誘電体が、通電グリッド１０８を画定するために使用される金属パターンを支えるために使用することができる。尚も更に、通電グリッド１０８は、図２に示されるスポークパターンの代わりに、数々の任意のパターンで画定することができる。本質的には、パターンは、コイルによって提供されるＴＣＰ電力がチャンバ内のプラズマに伝わることを可能にするために、金属材料間に隙間又は空間が画定される限り、数々の任意の形状をとることができる。

【0050】

基本的に、通電グリッドは、誘導結合に対しては透過性であるが容量結合に対しては制御を行う電極である。このように、通電グリッド１０８は、チャンバのＴＣＰコイルから独立している容量結合電極として機能する。通電グリッド１０８は、状況によっては、或る種のファラデーシールド、すなわち通電ファラデーシールドとして言及されることもある。しかしながら、通電グリッド１０８は、物理的にはファラデーシールドとして機能していない。それでも尚、もし、当業者が通電グリッド１０８を一種のファラデーシールドとして言及したならば、通電グリッドの機能的及び物理的動作が優先されるべきである。すなわち、通電グリッド１０８は、誘導結合に対しては透過性であるが依然として容量結合に対しては制御を行う電極である。

【0051】

図２は、通電グリッド１０８の中心位置に接続するストラップ２００も示している。中心位置は、装着されたときに誘電体窓１０６の表面を実質的に覆う、外径に至るまでの通電グリッド１０８の表面全体にＲＦ電力が分布することを可能にする。ストラップ２００は、以下で示されるように、上述された独立ＲＦ電力を提供される。例示された実施形態では、通電グリッド１０８を画定する金属材料は、基板１０７の上にパターン形成される銅である。通電グリッド１０８の表面全体にわたって十分なＲＦ伝導が可能にされる限り、銅の代わりに、その他の金属材料も使用可能であることが理解されるべきである。この実施形態では、ＲＦ電源と通電グリッド１０８との間に優れた電気伝導を提供するために、ストラップ２００も銅で画定されている。

【0052】

図３は、誘電体窓１０６とＴＣＰコイルとの間に通電グリッド１０８が装着される前における誘電体窓１０６の三次元図を示している。図に示されるように、窓１０６は、図１Ａに示されるようにチャンバの上に配されるセラミック誘電体である。ＴＣＰコイル及び関連のループは、誘電体窓１０６の上に並べて示されている。外コイル１２０及び内コイル１２２は、内コイル及び外コイルへの供給を行うＲＦ接続を伴って示されている。ＲＦ電力をコイルに接続するための支え構造も例示されている。

【0053】

図４は、誘電体窓１０６の上に配置された通電グリッド１０８の三次元図を示している。図に示されるように、通電グリッド１０８及びその基板１０７は、実質的に平らな向きで誘電体窓１０６の上に配置される。基板１０７は、誘電体窓１０６に直接接触している。別の一実施形態では、基板１０７と通電グリッド１０８との間に空間が提供されてよい。更に別の一実施形態では、通電グリッド１０８は、基板１０７を必要としない金属材料で画定することができる。金属材料は、間隔を空けられた向きで誘電体窓１０６の上に配するのに十分な剛性を有すると考えられる。或いは、もし、通電グリッド１０８が、基板を伴わない金属材料で形成されるならば、その通電グリッド１０８は、誘電体窓１０６の上に直接配することができる。したがって、通電グリッド１０８は、独立に通電可能であって尚且つ誘電体窓１０６の上に配する、接続する、取り付ける、又は位置決めすることができる限り、数々の任意の物理的構成をとれることが理解されるべきである。

【0054】

図５は、本発明の一実施形態にしたがった、誘電体窓１０６の上に配置されＴＣＰコイルの下に配されたときの通電グリッド１０８の三次元図を示している。例示された通電グリッド１０８の画は、通電グリッド１０８の有効性を証明するために使用されるテストベンチである。したがって、通電グリッド１０８は、接着テープを使用して一時的に誘電体窓１０６に取り付けて示されている。商業上の実装形態では、通電グリッド１０８は、テストベンチで使用される接着テープの使用を伴わずにシステムに接続されると考えられる。それでも尚、図５は、誘電体窓１０６及びＴＣＰコイル１２２／１２０に関連した通電グリッド１０８の相対的な位置決めを例示している。

【0055】

やはり図に示されているのは、通電グリッド１０８のストラップ２００に接続する延長ストラップ２０１である。延長ストラップ２０１は、独立ＲＦ電力への接続用に構成され、簡単のために、ＲＦへの接続として示されている。上述のように、誘電体窓１０６は、チャンバの上に座し、通電グリッド１０８及びＴＣＰコイルは、チャンバ外に含まれる。通電グリッド１０８を含む側とは反対側である、誘電体窓１０６の底部は、動作中は、チャンバ内のプラズマに面する。このように、通電グリッド１０８は、ＴＣＰコイルと同様に、処理チャンバ外である。

【0056】

図６は、本発目の一実施形態にしたがった、誘電体窓１０６及び通電グリッド１０８の切り取り断面を示している。図に示されるように、窓１０６は、使用されている材料次第で、通例は約１０ｍｍから約５０ｍｍの間の厚さを有する。窓の上方に配置されるのは、約０．５ｍｍから約３ｍｍの間、より好ましくは約１ｍｍから約２ｍｍの間、名目上は約１．５ｍｍ（例えば約６０ミル）である基板１０７である。基板１０７は、上記のＰＣＢタイプの材料、Ｔｅｆｌｏｎ、セラミックなどの様々なタイプの材料で画定可能であることが留意されるべきである。

【0057】

図６は、また、通電グリッド１０８及び誘電体窓１０６に呼応させた、ＴＣＰコイル１２０及び１２２の一般的配置も示している。動作中は、チャンバの内側でプラズマが発生し、窓１０６の内表面に隣接してプラズマシースが画定される。同様に、チャック１０４の上方に配されたウエハ２０２は、ウエハ２０２の表面のごく近くでプラズマシースを見舞われる。プラズマシース及びエッチングプロセスの具体的制御は、ＴＣＰコイルによって提供される電力、底部電極（チャック１０４）に提供される電力、チャンバに提供される圧力、温度、チャンバに提供される電力の周波数、エッチング化学剤、及び動作のために選択されたレシピに特有なその他の設定値によって決まる。

【0058】

動作中は、窓１０６のごく近くにシースがある。一実施形態では、プラズマシースと通電グリッド１０８との間のおおよその距離Ｚが画定される。この距離は、通電グリッド１０８から見たプラズマインピーダンスを画定する変数の１つである。通電グリッド１０８は、通電グリッド１０８の視点から見た具体的なプラズマインピーダンスに合わせて調整される別個のＲＦ発生器に独立に接続される。

【0059】

一実施形態では、通電グリッド１０８の金属材料の厚さは、約０．００７５ｍｍから約０．５ｍｍの間、好ましくは約０．３ｍｍ（例えば約５ミル）である。この例では、金属材料は、銅である。しかしながら、アルミニウム、真ちゅう、銀、めっきされた銅などの、その他の金属材料も使用可能である。

【0060】

図７は、ＲＦ発生器２１０と通電グリッド１０８との間の接続を示している。通電グリッド１０８は、ストラップ２００及び延長ストラップ２０１によって発生器２１０に電気的に接続されている。整合部２１２が、通電コイル１０８から見たインピーダンスとして示される負荷に接続されて図示されており、該インピーダンスは、Ｒ−ｊＸｃであるＺとして表される。発生器２１０は、方向性結合器２１０ａを含み、該結合器は、通電グリッド１０８から見た負荷に基づいて発生器２１０の周波数を設定するために、調整器２１０ｂに結合している。

【0061】

一実施形態では、発生器２１０は、５０オーム内部インピーダンスを有し、もし、発生器が整合部２１２からの地点２３０において５０オームを見ているならば、整合が設定されている。もし、動作時に、整合部２１２が地点２３０において１０オームを示すならば、発生器２１０の５０オームインピーダンスと、地点２３０における１０オーム負荷との間には、もう整合は存在しない。このような例では、地点２３０における１０オームは、通電グリッド１０８から見た、プラズマからの高反射性電力を表している。方向性結合器２１０ａは、すると、不整合によって引き起こされる反射／順方向電力２３２を感知し、これは、調整器２１０ｂに提供される。５０オーム及び１０オームの例は、一例にすぎない。

【0062】

したがって、上記の例にしたがうと、反射／順方向電力２３２は、発生器２１０の周波数設定値を調整するために使用される。それゆえに、発生器２１０の周波数は、調整器２１０ｂによって反射／順方向電力２３２を読み取ることによって提供される調整に基づいて、動的に設定される。調整可能である発生器２１０の周波数を変化させることによって、発生器２１０のインピーダンスは、地点２３０における負荷に整合される。この実施形態では、したがって、通電グリッドは、低周波数である約２ＭＨｚ付近の周波数で通電され、整合部の入力側における発生器２１０から見たインピーダンスに基づいて調節される。一実施形態では、調整は、処理時における負荷に応じ、発生器２１０の周波数を、約１．５ＭＨから約２．５ＭＨｚの間に、より好ましくは約１．９ＭＨｚから約２．１ＭＨｚの間に設定する。一実施形態では、通電グリッド１０８に接続されたＲＦ電源の周波数の設定値は、整合部から見た負荷に基づいて自動的に調節される。

【0063】

この自動調節は、プラズマエッチングチャンバ内の条件に基づいて、処理時に経時的に生じる。自動調節は、上方調節であってよい、下方調節であってよい、又は周期的に上げ下げされてよい。例えば、２ＭＨｚ付近における或る調節範囲は、約０．０１＋／−ＭＨｚから約１．０＋／−ＭＨｚの間、より好ましくは約０．０５＋／−ＭＨｚから約０．５＋／−ＭＨｚの間であってよい。この調整は、一実施形態では、ＲＦ電力（周波数及びワット単位電力レベル）がＴＣＰコイルのＲＦ電力（周波数及びワット単位電力レベル）から完全に独立しているゆえに可能である。一実施形態では、通電グリッド１０８の調整は、周波数調整機能を備えた市販の発生器を使用して設定することができる。

【0064】

一実施形態では、ＲＦ発生器２１０は、低周波数における二峰性イオンエネルギ分布を参照にして言及されるのが通例である高いエネルギテールを使用して制御の向上を図るために、２ＭＨｚ付近の低周波数で動作される。例えば、イオンエネルギ分布関数（ＩＥＤＦ）を参照すると、周波数が低いほど、得られる二峰性分布のエネルギは高くなることが知られている。この高いエネルギは、窓の内側を見ているプラズマシースに対して更なるエネルギを提供し、それによって窓表面への不揮発性副生成物の付着を減らすように窓付近におけるプラズマのＤＣバイアスを制御する働きをする。

【0065】

動作中は、プラズマチャンバ内で実施されているレシピに基づいて、設定周波数に追加して、通電グリッド１０８に印加される電力の設定値が選択される。レシピは、周知であるように、幾つかの要因と、実施されるべき所望のエッチング動作とによって決まる。要因の非限定的な例として、チャンバ圧力、化学剤、温度、及びＲＦコイルによって提供される電力などが挙げられる。追加の制御を１つ提供するために、具体的なレシピに基づいて、通電グリッド１０８に提供される具体的な電力値を設定することも望まれる。印加される電力が増すにつれて、設定周波数で送られるエネルギのＩＥＤＦプロフィールの大きさも増す。或いは、レシピで所望される設定値に応じて、印加される電力を減らしてエネルギの大きさを小さくすることができる。通電グリッド１０８に提供される電力の例は、約５Ｗから１０００Ｗの間の範囲である。幾つかの例は、５０Ｗから３００Ｗの間の範囲、及び７５Ｗから１５０Ｗの間の範囲で動作する。

【0066】

一実施形態では、ＴＣＰ ＲＦシステムからの効率的な電力蓄積を可能にするために、通電グリッド１０８のスロット（開口）（すなわち、基板２０７の上で金属被覆を提供されていないところ）の設計を調整することができる。一実施形態では、ＴＣＰ ＲＦ電力は、プラズマを打ち出すために、約１３．５６ＭＨｚに設定される。一実施形態では、内コイル−外コイル電力蓄積パターンが、通電グリッドを提供されないときとできるだけ近い状態に維持することができるように、中心から縁までの全てのスロットによって占められる開口率を設計するにあたり、開口が実質的に均等であることが好ましいとされる。一実施形態では、中心の近く及び周辺における開口領域の割合（すなわち、金属材料を伴わない領域）は、５０％を上回る程度であり、一方で、外径の近く及び周辺における領域では、開口領域の割合は、３０％を下回る程度である。この例では、開口領域の割合は、中心の近くで大きく、半径が通電グリッド１０８の外縁に近づくにつれて徐々に増加する。この最適化は、一実施形態において、通電グリッド１０８を通り抜けることができる磁束の量及びしたがってプラズマ内に蓄積されるＴＣＰ電力が、開口の割合によって決定されるようになされるものである。

【0067】

また、通電グリッド１０８に印加される２ＭＨｚ電力を調節することによって、現場内洗浄及び現場外洗浄を制御することも可能である。一実施形態では、現場内洗浄は、通常のウエハ処理中に誘電体窓を清浄に維持するために必要とされるグリッドへの電力が、かなり低くてすむ。しかしながら、現場外の場合は、現場内洗浄機能がオンにされていないときに、ウエハ処理中に誘電体窓の内表面上に既に蓄積された金属材料をスパッタリングによって取り除くために、更なる電力、すなわち、更に高いイオンエネルギを必要とする。また、約１３．５６ＭＨｚ電力による処理のためのＴＣＰプラズマ密度と、２ＭＨｚによる洗浄のためのイオンエネルギとを独立に制御することも可能である。一実施形態にしたがうと、ＴＣＰコイルにかかる１３．５６ＭＨｚ電力は、容量結合されている２ＭＨｚ電力よりも、プラズマ生成においては遥かにずっと効率的であり、一方で、２ＭＨｚ電力は、誘電体窓の内表面に向かうイオンエネルギを増加させるためには遥かにずっと効率的であり、これは、窓を実質的に清浄に維持する働きをする。

【0068】

図８Ａ〜８Ｃは、本発明の一実施形態にしたがった、通電グリッド１０８が装着されたときにチャンバに提供される制御の例を示している。図８Ａは、通電グリッド１０８にかかるＲＦ電圧が、それ自身の電力によって独立に制御されることを示している。図８Ｂは、通電グリッド１０８にかかるＲＦ電圧が、ＴＣＣＴ比によって大きく影響されないことを示している。図８Ｃは、通電グリッド１０８にかかるＲＦ電圧が、ＰＣＰ電力によって大きく影響されないことを示している。テスト条件は、非スイープ時において、アルゴンが２００ｓｃｃｍで流され、チャンバ圧力が約１０ミリトールに設定され、ＴＣＣＴが約０．８に設定された状態で行われた。

【0069】

図９Ａは、通電グリッド１０８を使用して実験がなされたときに、依然としてＤＣバイアスが対ＴＣＰ電力で制御可能であることを示している。この実験は、通電グリッド１０８が約２ＭＨｚ及び９００Ｗに設定された状態で行われた。図９Ｂは、通電グリッド１０８を使用して実験がなされたときに、ＤＣバイアスがチャンバ圧力にも反応することを示している。この実験では、通電グリッド１０８は、２ＭＨｚ及び７５０Ｗに設定された。選ばれたプロセスで所望されるレシピに応じて、通電グリッド１０８への電力の最適な設定値を識別するために、図９Ａ及び図９Ｂのこれらの実験が行われ、データが収集された。実際は、システムのユーザが、レシピで所望されるプロセス条件に基づいて適切な印加電力を選択することを可能にするために、更に多くの実験が行われ、通電グリッド１０８の電力設定値範囲が特定される。

【0070】

図１０Ａ及び図１０Ｂは、通電グリッド１０８がシステムに接続されたときも、依然としてＤＣバイアスに対する制御が可能であることを示すデータを提供している。この制御が可能であるのは、通電グリッド１０８への電力が、ＲＦ ＴＣＰコイルの電力から独立しているからである。図９Ａ〜１０Ｂに示されたデータは、窓にワイヤを取り付けられた１００メガオームプローブを含むチャンバを動作させることによって収集された。図１１Ｂは、通電グリッド１０８が実装されたときのプラズマ密度のグラフを示している。この実験のためのテスト条件は、チャンバについて、ＴＣＰ電力が５００Ｗ、アルゴンが２００ｓｃｃｍ、ＳＦ６が５０ｓｃｃｍ、及びＴＣＣＴが１に設定された状態であった。

【0071】

上記に示された例で説明された通電グリッド１０８は、したがって、プラズマエッチング動作時における誘電体窓１０６の内側への副生成物の堆積を防ぐ又は制御するのに良く適している。通電グリッド１０８へのＲＦ電力の独立制御は、ＴＣＰ電力、圧力、及びその他の変数などの標準的なレシピ設定値を使用した、完全なプロセス制御及びレシピ制御を可能にする。このように、１０６におけるスタイル属性窓とＴＣＰコイルとの間への通電グリッド１０８の装着は、特定のレシピで予期される性能の実現に必要とされる正常な動作又はプロセス設定値を妨げない。

【0072】

低周波数（すなわち、２ＭＨｚ付近）の電力の独立制御は、誘電体窓１０６へのエッチング副生成物の蓄積の低減を所望の設定値によって助けることを可能にし、そうして何枚かのウエハの処理に必要とされる洗浄動作の回数を少なくする。また、上記のように、誘電体窓１０６へのエッチング副生成物の堆積を低減することによって、処理時におけるウエハ間の一貫性を確実に向上させるとともに、誘電体窓を洗浄するための停止回数を減らすことが可能である。要するに、平均チャンバ洗浄間隔時間（ＭＴＢＣ）を大幅に長くすることができる。

【0073】

本明細書で使用される、通電グリッド１０８へのＲＦ電力の独立制御は、ＲＦコイルによって提供される同じ電力に金属構造を接続する実施形態からこの構成を区別することを意図している。ＲＦコイルによって提供される電力（ＴＣＰ電力）は、したがって、通電グリッド１０８に提供される電力の設定値に関係なく制御される。

【0074】

本発明は、幾つかの実施形態の見地から説明されてきたが、当業者ならば、先の明細書を読むこと及び図面を検討することによって、様々な代替、追加、置き換え、及び均等物を認識するだろうことがわかる。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨及び範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる代替、追加、置き換え、及び均等物を含むことを意図している。例えば本発明には以下の適用例も含まれ得る。
［適用例１］プラズマ処理チャンバであって、
基板を受けるための静電チャックと、
前記チャンバの上部につながれた誘電体窓であって、その内側は、前記静電チャックの上方のプラズマ処理領域に面し、その外側は、前記プラズマ処理領域の外である、誘電体窓と、
前記誘電体窓の外側の上方に配置され、第１のＲＦ電源に接続される内コイル及び外コイルと、
前記誘電体窓の前記外側と、前記内コイル及び外コイルとの間に配置され、前記第１のＲＦ電源から独立している第２のＲＦ電源に接続される通電グリッドと、
を備えるプラズマ処理チャンバ。
［適用例２］適用例１に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記通電グリッドは、開口領域によって隔てられた複数の金属構造で画定される、プラズマ処理チャンバ。
［適用例３］適用例１に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記内コイル及び外コイルに接続される前記第１のＲＦ電源は、変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）電力を提供する、プラズマ処理チャンバ。
［適用例４］適用例１に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記通電グリッドは、金属構造を伴った基板で画定される、プラズマ処理チャンバ。
［適用例５］適用例４に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記通電グリッドの前記基板は、前記誘電体窓の前記外側に接触している、プラズマ処理チャンバ。
［適用例６］適用例１に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記第２のＲＦ電源は、動作時に、前記チャンバ内のプラズマの負荷に整合するように周波数を調節可能である、プラズマ処理チャンバ。
［適用例７］適用例１に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記通電グリッドは、中心に開口を有する円盤形状であり、前記中心の開口は、金属性であり、複数の伝導性スポークに接続されている、プラズマ処理チャンバ。
［適用例８］チャンバであって、
ケースと、
前記ケース内でウエハを支えるためのチャックと、
誘電体窓によって画定される前記ケースの上部と、
前記誘電体窓の上に配置される通電グリッドと、
前記通電グリッドの上に配置されるＴＣＰコイルと、
前記ＴＣＰコイルとは独立に前記通電グリッドに接続されるＲＦ電力と、
を備えるチャンバ。
［適用例９］適用例８に記載のチャンバであって、
前記通電グリッドは、開口領域によって隔てられた複数の伝導性構造を含む、チャンバ。
［適用例１０］チャンバであって、
前記チャンバ内でウエハを支えるためのチャックと、
誘電体窓によって画定される前記チャンバの上部と、
前記誘電体窓の上に配置される通電グリッドと、
前記通電グリッドの上に配置されるＴＣＰコイルと、
前記ＴＣＰコイルとは独立に前記通電グリッドに接続されるＲＦ電力と、
を備えるチャンバ。
［適用例１１］適用例１０に記載のチャンバであって、
前記通電グリッドは、開口領域によって隔てられた複数の伝導性構造を含む、チャンバ。
［適用例１２］適用例１０に記載のチャンバであって、
前記通電グリッドに接続される前記ＲＦ電力は、前記ＴＣＰコイルに接続される前記ＲＦ電力から切り離されている、チャンバ。
［適用例１３］プラズマエッチングチャンバ内でウエハを処理するための方法であって、
前記プラズマエッチングチャンバの上部誘電体窓の上に第１のＲＦ電力を印加することであって、前記第１のＲＦ電力は、内コイル及び外コイルに印加される、ことと、
前記プラズマエッチングチャンバの前記上部誘電体窓の上に第２のＲＦ電力を印加することであって、前記第２のＲＦ電力は、前記内コイル及び外コイルと前記誘電体窓との間に配置される通電グリッドに印加される、ことと、
前記第１のＲＦ電力を前記第２のＲＦ電力の設定とは独立に設定することであって、前記第２のＲＦ電力によって印加される周波数及び電力レベルは、前記第１のＲＦ電力によって印加される周波数及び電力レベルと異なる、ことと、
を備える方法。
［適用例１４］適用例１３に記載の方法であって、
前記第２のＲＦ電力の周波数は、１．５ＭＨｚから２．５ＭＨｚの間の範囲の低周波数に設定され、前記プラズマエッチングチャンバ内で処理されるプラズマからの、前記通電グリッドから見た負荷に同調される、方法。
［適用例１５］適用例１３に記載の方法であって、
前記第２のＲＦ電力のワット単位の電力レベルは、前記第１のＲＦ電力のワット単位の電力レベルとは独立に調節可能である、方法。
［適用例１６］適用例１３に記載の方法であって、
前記第１のＲＦ電力の周波数は、前記ＴＣＰコイルに印加されるときに約１３．５６ＭＨｚであるように設定される、方法。
［適用例１７］適用例１３に記載の方法であって、
前記通電グリッドは、前記誘電体窓の外表面を覆うように配置される、方法。
［適用例１８］適用例１７に記載の方法であって、
前記誘電体窓の前記外表面を覆うことは、前記通電グリッドの伝導性構造間に空間を画定することを含む、方法。
［適用例１９］適用例１３に記載の方法であって、
前記第２のＲＦ電力は、前記プラズマエッチングチャンバ内における処理時に整合部から見た負荷に基づいて前記第２のＲＦ電力の周波数を自動的に調節するための調整機能を有する、方法。
［適用例２０］適用例１９に記載の方法であって、
前記自動調節は、前記プラズマエッチングチャンバ内の条件に基づいて、処理時に経時的に動的に生じる、方法。

【図1A】

【図1B】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】