(57)【要約】【課題】プラズマチャンバなどのロードに電力を印加するRF電源を制御するためのシステムを提供する。【解決手段】システムは、マスタ電源およびスレーブ電源を含む。マスタ電源は、周波数および位相信号などの制御信号をスレーブ電源に提供する。スレーブ電源は、周波数および位相信号を受信し、さらにロードから検出されたスペクトル放射の信号特性を受信する。スレーブRF電源は、ロードに印加されたそのRF出力信号の位相および電力を変化させる。電力を変化させることは、イオン分布関数の幅を制御し、位相を変化させることは、イオン分布のピークを制御する。RF発生器とロードとの間の結合に応じて、第1の高調波、第2の高調波、およびデュアル周波数駆動システムの場合は相互変調歪を含む、異なるスペクトル放射が検知される。【選択図】図１１
2020129544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数(RF)発生器システムであって、
ロードに印加されるRF出力信号を生成する電源と、
前記ロードからのスペクトル放射を検知するセンサであって、前記スペクトル放射が、高調波および相互変調歪(IMD)のうちの少なくとも1つを含む、センサと、
前記スペクトル放射内で検知された前記高調波または前記IMDのうちの1つに従って、前記RF出力信号を変化させる制御モジュールと
を備える、RF発生器システム。
【請求項２】
前記制御モジュールが、イオン電子分布(IED)の幅を変化させるために前記RF出力信号の電流もしくは電圧のうちの1つを調節する、または前記IEDのピークを変化させるために前記RF出力信号の位相を調節する、請求項1に記載のRF発生器システム。
【請求項３】
前記ロードが、誘導結合型プラズマ(ICP)システムまたは容量結合型プラズマ(CCP)システムのうちの1つである、請求項1に記載のRF発生器システム。
【請求項４】
ICPシステムにおいて、前記制御モジュールが、前記スペクトル放射内で検知された選択された高調波に従って、前記RF出力信号を変化させる、請求項3に記載のRF発生器システム。
【請求項５】
前記制御モジュールが、イオン電子分布(IED)の幅を制御するために前記RF出力信号の電流もしくは電圧を変化させる、または前記IEDのピークを変化させるために前記RF出力信号の位相を変化させる、請求項4に記載のRF発生器システム。
【請求項６】
CCPシステムにおいて、前記制御モジュールが、前記スペクトル放射内で検出された選択された高調波および選択されたIMDに従って、前記RF出力信号を変化させる、請求項3に記載のRF発生器システム。
【請求項７】
前記制御モジュールが、イオン電子分布(IED)の幅を制御するために前記RF出力信号の電流もしくは電圧を変化させる、または前記IEDのピークを変化させるために前記RF出力信号の位相を変化させる、請求項6に記載のRF発生器システム。
【請求項８】
前記センサが、マッチングネットワークへの入力部、マッチングネットワークの出力部、またはRF発生器内のうちの1つに配設される、請求項1に記載のRF発生器システム。
【請求項９】
前記制御モジュールが、
前記ロードからの前記スペクトル放射に従って、前記センサから出力信号を受信する高調波/IMDモジュールと、
前記電源の周波数または位相のうちの少なくとも1つを制御するために周波数または位相を生成する位相決定モジュールと
をさらに備える、請求項1に記載のRF発生器システム。
【請求項１０】
無線周波数(RF)電力送達システムであって、
第1のRF出力信号を生成する第1の電源と、
第2のRF出力信号を生成する第2の電源と、
ロードからのスペクトル放射を検知するセンサであって、前記スペクトル放射が、前記第1の電源または前記第2の電源の高調波、および前記第1のRF出力信号と前記第2のRF出力信号との間の相互変調歪(IMD)のうちの少なくとも1つを含む、センサと、
前記第1の電源からの制御信号、または前記高調波もしくは前記IMDのうちの少なくとも1つのうちの少なくとも1つに従って、前記第2のRF出力信号を変化させる制御器と
を備える、電力送達システム。
【請求項１１】
前記制御器が、イオン電子分布(IED)の幅を変化させるために前記第2のRF出力信号の電流もしくは電圧のうちの1つを変化させる、または前記IEDのピークを変化させるために前記第1のRF出力信号と前記第2のRF出力信号との間の位相を変化させる、請求項10に記載の電力送達システム。
【請求項１２】
前記制御器が、少なくとも1つの高調波を最小化するために前記位相を変化させる、請求項11に記載の電力送達システム。
【請求項１３】
選択された高調波が最小化されると、ピークが前記IED内に発生する、請求項12に記載の電力送達システム。
【請求項１４】
前記位相を変化させることが、前記IEDのピークの位置を変化させる、請求項12に記載の電力送達システム。
【請求項１５】
前記制御器が、前記IMDを最小化するために前記位相を変化させる、請求項11に記載の電力送達システム。
【請求項１６】
前記IMDが最小化されると、ピークが前記IED内に発生する、請求項15に記載の電力送達システム。
【請求項１７】
前記位相を変化させることが、前記IEDのピークの位置を変化させる、請求項15に記載の電力送達システム。
【請求項１８】
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの一方がマスタ電源であり、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの他方がスレーブ電源である、請求項10に記載の電力送達システム。
【請求項１９】
前記ロードが、誘導結合型プラズマ(ICP)システムまたは容量結合型プラズマ(CCP)システムのうちの1つである、請求項10に記載の電力送達システム。
【請求項２０】
前記第1の電源および前記第2の電源が、実質的に同じ周波数で動作する、請求項10に記載の電力送達システム。
【請求項２１】
前記制御器が、前記高調波に従って前記第2のRF出力信号を変化させる、請求項20に記載の電力送達システム。
【請求項２２】
前記第1の電源および前記第2の電源が、異なる周波数で動作する、請求項10に記載の電力送達システム。
【請求項２３】
前記制御器が、前記高調波および前記IMDに従って前記第2のRF出力信号を変化させる、請求項22に記載の電力送達システム。
【請求項２４】
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの一方が、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの他方の高調波周波数で動作する、請求項22に記載の電力送達システム。
【請求項２５】
前記制御器が、前記高調波および前記IMDに従って前記第2のRF出力信号を変化させる、請求項24に記載の電力送達システム。
【請求項２６】
無線周波数(RF)システムであって、
第1の電源を含む第1のRF発生器であって、制御信号を生成する第1のRF発生器と、
第2の電源を含む第2のRF発生器であって、前記第2のRF発生器が、前記第1のRF発生器から前記制御信号を受信し、前記制御信号が、位相および周波数情報を含み、前記第2のRF発生器が、信号処理ユニットを含み、前記信号処理ユニットが、前記第2の電源に適用される電力コマンド、または位相のうちの少なくとも1つを生成する、第2のRF発生器と
を備える、RFシステム。
【請求項２７】
前記信号処理ユニットが、高調波/IMDプロセッサを含み、前記高調波/IMDプロセッサが、前記第1のRF発生器または前記第2のRF発生器のうちの1つによって電力を供給されるロードからのスペクトル放射を分析する、請求項26に記載のRFシステム。
【請求項２８】
前記信号処理ユニットが、位相決定プロセッサをさらに含み、前記位相決定プロセッサが、前記高調波/IMDプロセッサから位相信号を受信して、前記第2の電源への制御信号を生成し、前記制御信号が、前記第2の電源によって出力される信号の位相または周波数を変化させる、請求項27に記載のRFシステム。
【請求項２９】
センサをさらに備え、前記センサが、前記ロードからの前記スペクトル放射を検知し、前記センサが、前記スペクトル放射に従って変化するセンサ信号を生成し、前記センサ信号が、前記高調波/IMDプロセッサに印加される、請求項28に記載のRFシステム。
【請求項３０】
前記高調波/IMDプロセッサが、位相信号を位相モジュールに出力し、前記位相モジュールが、前記位相信号および前記第1のRF発生器からの前記制御信号に従って、前記第2の電源への位相制御信号を生成し、前記位相制御信号が、前記第2の電源の位相を変化させる、請求項27に記載のRFシステム。
【請求項３１】
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの一方がマスタ電源であり、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの他方がスレーブ電源である、請求項27に記載のRFシステム。
【請求項３２】
RF電源システムのための制御器であって、
高調波/相互変調歪(IMD)プロセッサであって、前記IMDプロセッサが、周波数入力信号およびロードから検知されたスペクトル放射を受信し、前記高調波/IMDプロセッサが、位相設定を生成する、高調波/相互変調歪(IMD)プロセッサと、
前記周波数入力信号、前記位相設定、または前記ロードに印加される電力のセンサ信号特性のうちの少なくとも1つを受信し、前記受信した信号に従って、位相制御信号を生成する位相決定プロセッサと
を備える、制御器。
【請求項３３】
前記制御器と結合されたRF電源の位相が、前記位相制御信号に従って変化する、請求項32に記載の制御器。
【請求項３４】
前記制御器と結合されたRF電源の周波数が、前記位相制御信号に従って変化する、請求項33に記載の制御器。
【請求項３５】
電力決定プロセッサをさらに備え、前記電力決定プロセッサが、前記周波数入力信号およびセンサ信号を受信し、前記電力決定プロセッサが、電力制御信号を生成する、請求項33に記載の制御器。
【請求項３６】
前記電力制御信号が、前記制御器と結合されたRF電源によって出力される電力を制御する、請求項35に記載の制御器。
【請求項３７】
電力決定プロセッサをさらに備え、前記電力決定プロセッサが、前記周波数入力信号およびセンサ信号を受信し、前記電力決定プロセッサが、電力制御信号を生成する、請求項32に記載の制御器。
【請求項３８】
前記電力決定プロセッサが、イオン電子分布(IED)の幅を変化させるために、前記制御器と結合されたRF電源によって出力される電圧または電流のうちの1つを調節する、請求項37に記載の制御器。
【請求項３９】
前記位相決定プロセッサが、イオン電子分布(IED)内のピークを変化させるために、前記制御器と結合されたRF電源の位相を調節する、請求項37に記載の制御器。
【請求項４０】
前記制御器が、誘導結合型プラズマ(ICP)システムまたは容量結合型プラズマ(CCP)システムのうちの1つにおけるロードに印加される電力信号を制御する、請求項32に記載の制御器。
【請求項４１】
前記制御器が、第1の電源または第2の電源のうちの少なくとも1つを制御し、前記第1の電源および前記第2の電源が、実質的に同じ周波数で動作する、請求項32に記載の制御器。
【請求項４２】
前記制御器が、高調波に従って、前記第1の電源または第2の電源のうちの少なくとも1つの出力を変化させる、請求項41に記載の制御器。
【請求項４３】
前記制御器が、第1の電源または第2の電源のうちの少なくとも1つを制御し、前記第1の電源および前記第2の電源が異なる周波数で動作する、請求項32に記載の制御器。
【請求項４４】
前記制御器が、高調波およびIMDに従って、前記第1の電源または第2の電源のうちの少なくとも1つの出力を変化させる、請求項43に記載の制御器。
【請求項４５】
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの一方が、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの他方の高調波周波数で動作する、請求項43に記載の制御器。
【請求項４６】
前記制御器が、高調波およびIMDに従って、前記第1の電源または第2の電源のうちの少なくとも1つの出力を変化させる、請求項45に記載の制御器。
【請求項４７】
無線周波数(RF)発生器を制御するための方法であって、
ロードからのスペクトル放射を検知するステップであって、前記スペクトル放射が、高調波および相互変調歪(IMD)のうちの少なくとも1つを含む、ステップと、
前記スペクトル放射内で検知された前記高調波または前記IMDのうちの1つに従って、RF電源の出力信号を変化させるステップと
を含む、方法。
【請求項４８】
イオン電子分布(IED)の幅を変化させるために前記出力信号の電流もしくは電圧のうちの1つを調節する、または前記IEDのピークを変化させるために前記出力信号の位相を調節するステップをさらに含む、請求項47に記載の方法。
【請求項４９】
前記出力信号を、誘導結合型プラズマ(ICP)システムまたは容量結合型プラズマ(CCP)システムのうちの1つにおけるロードに前記出力信号を印加するステップをさらに含む、請求項47に記載の方法。
【請求項５０】
ICPシステムにおいて、前記スペクトル放射内で検知された少なくとも1つの選択された高調波に従って、前記出力信号を変化させるステップ、請求項49に記載の方法。
【請求項５１】
イオン電子分布(IED)の幅を制御するために前記出力信号の電流もしくは電圧を変化させる、または前記IEDのピークを変化させるために前記出力信号の位相を変化させるステップをさらに含む、請求項50に記載の方法。
【請求項５２】
CCPシステムにおいて、前記スペクトル放射内で検出された選択された高調波および選択されたIMDに従って、前記出力信号を変化させるステップ、請求項49に記載の方法。
【請求項５３】
イオン電子分布(IED)の幅を制御するために前記出力信号内の電流もしくは電圧を変化させる、または前記IEDのピークを変化させるために前記出力信号の位相を変化させるステップをさらに含む、請求項52に記載の方法。
【請求項５４】
マッチングネットワークへの入力部、マッチングネットワークの出力部、またはRF発生器内で検知することをさらに含む、請求項47に記載の方法。
【請求項５５】
第1の電源および第2の電源を実質的に同じ周波数で動作させることをさらに含む、請求項47に記載の方法。
【請求項５６】
前記高調波に従って、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの1つの動作を変化させることをさらに含む、請求項55に記載の方法。
【請求項５７】
第1の電源および第2の電源を異なる周波数で動作させることをさらに含む、請求項47に記載の方法。
【請求項５８】
前記高調波および前記IMDに従って、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの1つの動作を変化させることをさらに含む、請求項57に記載の方法。
【請求項５９】
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの一方を、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの他方の高調波周波数で動作させることをさらに含む、請求項57に記載の方法。
【請求項６０】
前記高調波および前記IMDに従って、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの1つの動作を変化させることをさらに含む、請求項59に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、RF発生器システムおよびRF発生器制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここに記載される背景技術の説明は、本開示の背景状況を全体的に提示する目的のためである。目下名前が挙げられている発明者の研究は、それがこの背景技術の章で説明される限り、ならびに出願時点で先行技術として特に適格とされない可能性のある説明の態様は、本開示に対する先行技術として明示的または黙示的にも認められない。
【０００３】
プラズマエッチングは、半導体製造において頻繁に使用される。プラズマエッチングでは、基板上の露出面をエッチングするためにイオンが電界によって加速される。電界は、無線周波数(RF)電力システムのRF発生器によって生成されたRF電力信号に基づいて生じる。RF発生器によって生成されたRF電力信号は、プラズマエッチングを効果的に実行するために正確に制御されなければならない。
【０００４】
RF電力システムは、RF発生器、マッチングネットワーク、およびロード(例えば、プラズマチャンバ)を含み得る。RF発生器は、RF電力信号を生成し、RF電力信号は、マッチングネットワークで受信される。マッチングネットワークは、マッチングネットワークの入力インピーダンスを、RF発生器とマッチングネットワークとの間の伝送線の特性インピーダンスにマッチさせる。このインピーダンスマッチングは、マッチングネットワークへ送られる電力(「順電力」)の量を最大化し、マッチングネットワークからRF発生器へ反射して戻される電力(「逆電力」)の量を最小化することに役立つ。マッチングネットワークの入力インピーダンスが伝送線の特性インピーダンスにマッチするとき、順電力は最大化され得、逆電力は最小化され得る。
【０００５】
RF電源(power sourceまたはpower supply)の分野において、典型的には、RF信号をロードに印加するのに2つの手法が存在する。1つ目のより従来的な手法は、連続波信号をロードに印加することである。連続波モードでは、連続波信号は、典型的には、電源によってロードへ連続して出力される正弦波である。連続波手法において、RF信号は正弦波出力を呈し、正弦波の振幅および/または周波数は、ロードに印加される出力電力を変化させるために変化され得る。
【０００６】
RF信号をロードに印加するための2つ目の手法は、ロードに連続波信号を印加するのではなく、RF信号をパルス変調することに関与する。パルスモードの動作の場合、RF正弦波信号は、変調された正弦波信号の包絡線を規定するために、変調信号によって変調される。従来のパルス変調スキームにおいては、RF正弦波信号は、典型的には、一定の周波数および振幅で出力される。ロードに送達される電力は、正弦波のRF信号を変化させるのではなく、変調信号を変化させることによって変化する。
【０００７】
典型的なRF電源構成では、ロードに印加される出力電力は、順電力および逆電力またはロードに印加されるRF信号の電圧および電流を測定するセンサを使用して決定される。これらの信号のいずれかのセットは、典型的な制御ループ内で分析される。この分析は、典型的には、ロードに印加される電力を変化させるためにRF電源の出力を調節するのに使用される電力値を決定する。ロードがプラズマチャンバであるRF電力送達システムにおいて、印加された電力は部分的にロードのインピーダンスの関数であるため、ロードのインピーダンスを変化させることが、ロードに印加される対応する変動電力を引き起こす。
【０００８】
プラズマシステムにおいて、電力は、典型的には、2つの構成のうちの1つで送達される。第1の構成では、電力は、プラズマチャンバに容量結合される。そのようなシステムは、容量結合型プラズマ(CCP)システムと呼ばれる。第2の構成では、電力は、プラズマチャンバに誘導結合される。そのようなシステムは、典型的には、誘導結合型プラズマ(ICP)システムと呼ばれる。プラズマ送達システムは、典型的には、1つまたは複数の電極に印加されるバイアス電力およびソース電力を含む。ソース電力は、典型的には、プラズマを生成し、バイアス電力は、プラズマをバイアスRF電源に対するエネルギーに変える。バイアスおよびソースは、様々な設計上の考慮事項に従って、同じ電極を共有し得るか、または別個の電極を使用し得る。
【０００９】
RF電力送達システムが、プラズマチャンバの形態にあるロードを駆動すると、プラズマチャンバに送達される電力によって生じた電界が、チャンバ内にイオンエネルギーをもたらす。イオンエネルギーの1つの特徴的な評価基準は、イオンエネルギー分布関数(IEDF)である。イオンエネルギー分布関数(IEDF)は、RF波形で制御することができる。複数のRF電力信号がロードに印加されるシステムの場合にIEDFを制御する1つのやり方は、周波数および位相によって関係する複数のRF信号を変化させることによって行われる。複数のRF電力信号間の周波数はロックされ、複数のRF信号間の相対位相もロックされる。そのようなシステムの例は、本発明の譲受人に譲受され、参照により本出願に組み込まれる、米国特許第7,602,127号、米国特許第8,110,991号、および米国特許第8,395,322号を参照すると見つけることができる。
【００１０】
RFプラズマ処理システムは、プラズマ生成および制御のための構成要素を含む。1つのそのような構成要素は、プラズマチャンバまたはリアクタと呼ばれる。RFプラズマ処理システム、例として、薄膜製造のためのRFプラズマ処理システムなどで利用される典型的なプラズマチャンバまたはリアクタは、デュアル周波数システムを利用する。デュアル周波数システムの1つの周波数(ソース)は、プラズマの生成を制御し、デュアル周波数システムのもう1つの周波数(バイアス)は、イオンエネルギーを制御する。デュアル周波数システムの例としては、上で参照した米国特許第7,602,127号、米国特許第8,110,991号、および米国特許第8,395,322号に記載されるシステムが挙げられる。上で参照した特許に記載されるデュアル周波数システムは、イオン密度およびその対応するイオンエネルギー分布関数(IEDF)を制御する目的で、RF電源動作を適合させるための閉ループ制御システムを必要とする。
【００１１】
プラズマを生成するプラズマチャンバを制御するための複数の手法が存在する。例えば、駆動RF信号の位相および周波数が、プラズマ生成を制御するために使用され得る。RF駆動のプラズマ源の場合、プラズマシースダイナミクスおよび対応するイオンエネルギーに影響を与える周期波形が、一般的には知られており、周期波形の周波数および関連した位相間相互作用である。別の手法は、デュアル周波数動作に関与する。すなわち、2つのRF周波数源を使用してプラズマチャンバに電力を供給して、イオンおよび電子密度の実質的に独立した制御を提供する。
【００１２】
別の手法は、広帯域RF電源を利用してプラズマチャンバを駆動するが、いくつかの困難を含む。1つの困難は、電力を電極に結合することである。2つ目の困難は、所望のIEDFのための実際のシース電圧に対する生成された波形の伝達関数が、材料表面相互作用を支持する広い処理空間のために定式化されなければならないということに関与する。さらに別の手法では、誘導結合型プラズマ手法において、ソース電極に印加される電力を制御することが、プラズマ密度を制御する一方で、バイアス電極に印加される電力を制御することが、IEDFを制御して、エッチング速度制御を提供する。ソース電極およびバイアス電極制御を使用することによって、エッチング速度が、イオン密度およびエネルギーを介して制御される。
【００１３】
上のシステムは、プラズマプロセスのある程度の制御を可能にするが、より小さい構成要素および収率の増大の必要性が継続して増加していることにより、上記手法に対する継続した改善が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第7,602,127号
【特許文献２】米国特許第8,110,991号
【特許文献３】米国特許第8,395,322号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この章は、本開示の一般的な概要を記載するものであり、その完全な範囲またはその特徴のすべての包括的な開示ではない。
【００１６】
無線周波数(RF)発生器システムは、ロードに印加されるRF出力信号を生成する電源を含む。センサは、ロードからのスペクトル放射を検知し、ここでスペクトル放射は、高調波および相互変調歪(IMD)のうちの少なくとも1つを含む。制御モジュールは、スペクトル放射内で検知された高調波またはIMDのうちの1つに従って出力信号を変化させる。
【００１７】
無線周波数(RF)電力送達システムは、第1のRF出力信号を生成する第1の電源および第2のRF出力信号を生成する第2の電源を含む。センサは、ロードからのスペクトル放射を検知し、ここでスペクトル放射は、第1の電源または第2の電源の高調波および第1のRF信号と第2のRF信号との間の相互変調歪(IMD)のうちの少なくとも1つを含む。制御器は、第1の電源からの制御信号の少なくとも1つ、または高調波もしくはIMDのうちの少なくとも1つに従って、第2のRF出力信号を変化させる。
【００１８】
無線周波数(RF)システムは、第1の電源を有する第1のRF発生器を含み、ここで第1のRF発生器は、制御信号を生成する。第2のRF発生器は第2の電源を含み、ここで第2のRF発生器は、第1のRF発生器から制御信号を受信する。制御信号は、位相および周波数情報を含む。第2のRF発生器は、信号処理ユニットを有し、第2の電源に印加される電力コマンド、または位相のうちの少なくとも1つを生成する信号処理ユニットを生成する。
【００１９】
RF電源システムのための制御器は、高調波/相互変調歪(IMD)プロセッサを含む。IMDプロセッサは、周波数入力信号およびロードから検知されたスペクトル放射を受信し、高調波/IMDプロセッサは、位相設定を生成する。位相決定プロセッサは、周波数入力信号、位相設定、またはロードに印加される電力のセンサ信号特性のうちの少なくとも1つを受信する。位相決定プロセッサは、受信した信号に従って位相制御信号を生成する。
【００２０】
無線周波数(RF)発生器を制御するための方法は、ロードからのスペクトル放射を検知するステップを含み、ここでスペクトル放射は、高調波および相互変調歪(IMD)のうちの少なくとも1つを有する。RF電源の出力信号は、スペクトル放射内で検知された高調波またはIMDのうちの1つに従って変化する。
【００２１】
本開示の適用性のさらなる領域は、詳細説明、請求項、および図面から明らかになるものとする。詳細説明および特定の例は、例示の目的のみであることが意図され、本開示の範囲を制限することは意図されない。
【００２２】
本開示は、詳細説明および添付の図面からより完全に理解されるものとする。本明細書内で説明される図面は、選択された実施形態の例証の目的だけのためであり、本開示の範囲を制限することは意図されない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】誘導結合型プラズマシステムの描写を示す図である。
【図２】容量結合型プラズマシステムの描写を示す図である。
【図３】本開示の様々な実施形態に従って配置されたプラズマシステムの一般化描写を示す図である。
【図４】図3のプラズマシステムの特定の実装形態における、時間に対するプラズマシース電圧およびイオン見かけ電圧の波形を示す図である。
【図５】図3のプラズマシステムの特定の実装形態における、イオン電圧対正規化された位相の2次元プロットを示す図である。
【図６】図3のプラズマシステムの特定の実装形態における、イオン電圧対正規化された位相対イオンエネルギー分布の3次元プロットを示す図である。
【図７】図3のプラズマシステムの特定の実装形態における、基底周波数および基底周波数の第2の高調波での正規化された位相対シース電圧エミッションのプロットを示す図である。
【図８】図3のプラズマシステムの特定の実装形態における、正規化された位相対プラズマ駆動システム内の2つの異なる場所で測定された高調波電圧のプロットを示す図である。
【図９】図4のプラズマシステムの特定の実装形態における、イオン電圧対正規化された位相対イオンエネルギー分布の3次元プロットを示す図である。
【図１０】図4のプラズマシステムの特定の実装形態における、ベース駆動信号の高調波および相互変調歪周波数における正規化された位相対シース電圧エミッションのプロットを示す図である。
【図１１】本開示の原理に従って配置されたRF制御システムのブロック図である。
【図１２】ICPシステムに実装される、本開示のRF制御システムのブロック図である。
【図１３】CCPシステムに実装される、本開示のRF制御システムのブロック図である。
【図１４】イオンエネルギー分布のためにRF波形を適合させるための方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図面において、参照番号は、同様および/または同一の要素を識別するために再度使用され得る。
【００２５】
例の実施形態は、これより添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【００２６】
図1は、誘導結合型プラズマ(ICP)システム10の例示的描写を示す。ICPシステム10は、プラズマ14を生成するためのプラズマチャンバ12を含む。電圧または電流の形態にある電力は、内側コイル16および外側コイル18を含む一対のコイルを介してプラズマチャンバ12に印加される。電力は、RF電源20を介して内側コイル16に印加され、電力は、RF発生器または電源22を介して外側コイル18に印加される。コイル16および18は、プラズマチャンバ12に電力を結合するのを手助けする誘電体窓24に装置される。基板26は、プラズマチャンバ12内に置かれ、典型的には、プラズマ動作の対象である被加工物を形成する。RF発生器または電源28は、基板26を介して電力をプラズマチャンバ12に印加する。様々な構成において、RF電源20、22は、プラズマ14を点火または生成するために、バイアス電圧または電流を提供する。また、様々な構成において、RF電源28は、プラズマ14のイオンエネルギーおよび/またはイオン密度を変化させるバイアス電圧または電流を提供する。様々な構成において、RF電源20、22、および28は、相対位相が固定された状態または変動する状態で、同じ周波数、電圧、および電流で動作するようにロックされる。様々な他の構成において、RF電源20、22、および28は、異なる周波数、電圧、および電流、ならびに相対位相で動作し得る。
【００２７】
図2は、容量結合型プラズマ(CCP)システム30の例示的描写を示す。CCPシステム30は、プラズマ34を生成するためのプラズマチャンバ32を含む。プラズマチャンバ32内に置かれた一対の電極36、38は、それぞれのRF発生器または電源40、42に接続する。様々な構成において、RF電源40は、プラズマ34を点火または生成するために、ソース電圧または電流を提供する。また、様々な構成において、RF電源42は、プラズマ34のイオンエネルギーおよび/またはイオン密度を変化させるバイアス電圧または電流を提供する。様々な構成において、電源40、42は、同じ周波数、電圧、および電流、ならびに相対位相で動作する。様々な他の構成において、電源40、42は、相対位相が固定された状態または変動する状態で、異なる周波数、電圧、および電流で動作する。また、様々な構成において、電源40、42は、同じ電極に接続され得る一方で、他方の電極は接地されるか、またはさらに第3のRF発生器に接続される。
【００２８】
図3は、デュアル周波数プラズマシステム50の一般化描写を示し、本開示のRF電力システムの一般的な動作を説明するために使用される。プラズマシステム50は、地面54に接続された第1の電極52、および第1の電極52と離間した第2の電極56を含む。低周波数の第1の電源58は、第1の周波数fで第2の電極56に印加される第1のRF電力を生成する。高周波数の第2の電源60は、第1の電源58の周波数のn番目の高調波周波数である第2の周波数nωで第2の電極56に印加される第2のRF電力を生成する。
【００２９】
第2の電極56へのそれぞれ第1の電力および第2の電力の印加は、電子密度neを有するプラズマ62を生成する。プラズマ62内は、より大きい正イオンの密度、および、それ故に、プラズマ(図示されない)内の、プラズマと接触状態にある材料の表面上で反対の負電荷とバランスを取る全過剰正電荷を有するシース層である。シースの位置を決定することは、プラズマ処理動作に関連する。第1の電極52および第2の電極56に対するシースの位置は、等式(1)に示されるシース変調関数に従って規定され得る:
s(t)=Σ∀n(sn + sn sin(n2πft + θn))  (1)
式中、
ω=2πfは、デュアル周波数システムの低い方の周波数fであり、
θηは、周波数間の相対位相であり、この場合は、高調波トーン(n>1)の場合である。
snという用語は、シース振動の振幅であり、等式(2)で規定される:
【００３０】
【数１】
2020129544.tif 000003
【００３１】
式中、
Inは、ωnと結合された駆動電流であり、
neは、電子密度であり、
Aは、放電領域であり、
eは、電子電荷である。
【００３２】
上の等式(1)および(2)は、シースの位置が、等式(1)の場合はθ間の相対位相、および等式(2)の場合は印加電力Inに従って変化することを論証する。IEDFに関しては、印加電力Inは、時に、相対振幅変数または幅と呼ばれ、相対位相θは、時に、相対位相変数またはスキューと呼ばれる。
【００３３】
シースを特徴付ける有用なプロパティは、等式(3)に関して下に説明されるシース電圧に関して見つけることができる:
【００３４】
【数２】
2020129544.tif 000004
【００３５】
式中、
e0は、真空の電子電荷誘電率であり、
e、ne、およびs(t)は、上に説明される通りである。
シース振動の振幅snより、プラズマのイオン電圧が、等式(4)に従って決定され得る:
【００３６】
【数３】
2020129544.tif 000005
【００３７】
式中、
sn、e、ne、e0、n、f、およびθは、上に説明される通りであり、
【００３８】
【数４】
2020129544.tif 000006
【００３９】
式中、
sn、n、およびωは、上に説明される通りであり、
【００４０】
【数５】
2020129544.tif 000007
【００４１】
式中、
miは、イオンの質量であり、
VDCは、プラズマを特徴付ける直流(DC)電圧である。
図4は、波形68に示されるプラズマシース電圧Vsh(t)、および波形70に示されるイオン見かけ電圧Vion(t)を論証する波形を表す。プラズマシース電圧68の目盛りは左のy軸に提供され、イオン見かけ電圧70の目盛りは、右のy軸に提供される。x軸は、時間の尺度をナノ秒で提供する。図4から分かるように、波形70に示されるイオン見かけ電圧は、プラズマシース電圧68のほぼ正確な包絡線を提供する。
【００４２】
複数の高調波で対の電極のうちの一方の電極を駆動することが、駆動周波数間の位相を調節することによってDC自己バイアスの電気的な制御を可能にする。一方の電極を駆動することはまた、IEDFの高次モーメントを制御し、基板でのシース電圧波形をカスタマイズすることによって、IEDFの形状を適合させることを可能にする。特定のIEDFに調節するために、シースダイナミクスのための上の等式が特定化され得る。例えば、図3のプラズマシステム10がデュアル周波数のCCPシステムであると仮定すると、シース厚は、等式(7)において時間の関数として説明される:
s(t)=s1(1 - sin(ωt)) + s2(1 - sin(ωnt + φ))  (7)
式中、
ω=2πfは、等式(1)について上に説明される通りであり、
φは、高調波トーン間の相対位相(n>1)である。
等式(7)は、したがって、n=2である、等式(1)の特定描写である。シース振動の振幅は、上の等式(2)によって規定される。さらに、時間依存性のシース電圧は、等式(8)によって説明される:
【００４３】
【数６】
2020129544.tif 000008
【００４４】
式中、等式の用語は、等式(3)に関して上に説明される。等式(3)および(8)は類似しており、一方が他方の負であるという違いがあるということに留意されたい。
【００４５】
上の等式より、相対位相および電流量は、RF電力送達システムの制御可能な要素である。電力設定点は、等式(2)の対応するInを調節し、デュアルRF電力送達システムの周波数は、高調波で生じ、位相ロックを可能にする。等式(8)のシース電圧Vbias(t)は、RF電力送達スキームを用いて任意波形生成から特定のIEDFを生じさせるために、RF信号の周波数、位相、および振幅によって管理される。まとめると、(1)シース電圧は、駆動された周波数および吸収された電力の関数であり、(2)イオン電圧は、シース電圧によって直接影響され、(3)シース電圧は、イオン電圧、およびイオンエネルギーの分布に影響を与えるために、RF電源を制御し得る。
【００４６】
シースダイナミクスの上の一般化説明の特定の例において、ICPソースの場合、デュアル誘導コイル間、およびこれらのコイルとバイアスカソードとの間のプラズマシース関係は、デジタル位相ロックループから恩恵を受ける。デュアル誘導コイルを有するICPシステムの場合、等式(1)(n=2)で説明されるシース厚は、等式(9)に示される時間の関数として一般化され、パラメータ化される。
s(t)=αi sin(ωt + φi) +αo sin(ωt + φ0) + sb sin(ωt + φb)  (9)
式中、
αiおよびαoは、それぞれ内側および外側コイルのソースからのシース振動の振幅であり、
sbは、バイアスの場合のシース振動の振幅であり、
φは、それぞれのソースおよびバイアスに印加されるRF信号間の相対位相である。両方のシース変調関数において、バイアス電圧は、時変シース等式(9)の二乗によって得られる。シヌソイド関数を二乗することによって、高調波成分が生じる。正弦波関数が異なる周波数を含む場合、相互変調歪積も生成される。
【００４７】
まとめると、プラズマチャンバに接続されたRF電源は、イオンエネルギーを制御するために変化し得、ここでイオン電圧は、シース変調の二乗によって生成される。その結果、イオン電圧からの高調波放射が生成される。高調波量は、形成されるイオンエネルギーのフィードバック機序を提供する。
【００４８】
より詳細に説明されることになるように、本システムは、シースから放射されるRFスペクトルを検査する。RFスペクトルより、大きさおよび位相などの信号特性が、制御されるべきシース電圧およびイオンエネルギーを特徴付けるために高調波および相互変調歪積から決定される。この信号特性より、イオンエネルギー分布関数(IED)の条件が決定され、RF電力送達システムが、所望のIEDF結果を達成するために制御される。このようにして、RF電力送達システムの制御は、RFスペクトル放射に従って変化する。
【００４９】
本明細書に説明される様々な実施形態において、一実施形態は、ソースおよびバイアス電極で駆動される同じ周波数で結合されたRF電力を有する誘導結合型プラズマ(ICP)ソース例に取り組む。様々な実施形態において、容量結合型プラズマ(CCP)は、周波数のセットを混合するために、バイアス電源と結合されたソースRF電力を有する。様々な実施形態において、イオンエネルギー分布関数は、電力制御、およびスペクトル高調波放射から生じたフィードバックによって指示されるバイアスからソースへの位相制御により、プラスの影響を受け得る。様々な実施形態において、バイアス電極に結合された高調波関係にあるRF電力送達システムは、高調波および相互変調歪積のシース電圧エミッションからのイオンエネルギー分布関数の制御性を提供する。
【００５０】
図5〜図8は、図1に示されるような、ICPシステムのRF電源20、22(見なしソース供給)とRF電源28(見なしバイアス供給)との間など、ソースRF電源とバイアスRF電源との間の相互作用の関数としてのシース変調およびイオン電圧のプロットを示す。この特定の例において、RF電源20、22の周波数および位相は、ロックされる。この特定の例において、電源20、22、28の周波数は、13.56MHzである。また、この例では、ソースRF電源20、22およびバイアス電源28によって出力されるRF信号間の位相は変化する。ソースRF電源20、22によって出力される電流は、一定に保たれる。
【００５１】
図5および図6は、プロット内に正規化されて示される、イオン電圧および位相の関数としてのIEDF波形80を示す。図5は、IEDFプロットの2次元描写であり、図6は、IEDFプロットの3次元描写である。したがって、図5はまた、IEDFの大きさを示す。図5および図6のx軸は、イオン電圧を電子ボルト(eV)で表し、y軸は、バイアスに印加された電圧に対して正規化されるバイアス位相を表し、z軸は、IEDFを表す。図5および図6に見られるように、ソースRF電源20、22とバイアスRF電源28(バイアス位相)との間の位相が1に近いと、低ピーク82、高ピーク84として記される2つの異なるピークが存在する。図6で最もよく分かるように、このピークは、IEDFの周辺にある。バイアス位相が減少すると、ピークは広がり、おおよそのバイアス位相の最大幅は0.2であり、その後、収束し始める。およそ-0.8のバイアス位相で、低ピークおよび高ピークが合流して、単一エネルギーのピーク86を形成する。バイアス位相が減少し続けると、単一ピークは分岐し始めて2つの別々のピークへと戻る。
【００５２】
図7は、直流(DC)90、13.56MHzの周波数92、および27.12MHzの周波数94でのシース電圧エミッションの波形を示す。27.12MHzの周波数は、13.56MHz.の周波数の第2の高調波である。図7では、x軸は、正規化された位相を表し、y軸は、図1のプラズマチャンバ12などのプラズマチャンバからの放射を表す。見て分かるように、13.56MHzおよび27.12MHzの電圧信号は、IEDFの幅に対応し、これらの信号の最小値は、-0.8の位相での図6の単一エネルギーのIEDFピーク86と一致する。
【００５３】
図8は、マッチングネットワークで測定され、左のy軸に沿ってプロットされた高調波電圧、およびRF発生器で測定され、右のy軸に沿ってプロットされた高調波電圧に対する、x軸に沿った正規化された位相のプロットを示す。丸で表される波形100は、マッチングネットワークにおける高調波電圧に対応し、四角で表される波形102は、RF発生器における高調波電圧に対応する。高調波電圧は、電圧/電流プローブを使用して測定され得る。より具体的には、マッチングネットワークにおける高調波電圧は、VIプローブをマッチングネットワークの出力部とバイアス電極との間に置くことによって測定され得る。同様に、RF発生器の高調波電圧は、VIプローブをRF発生器の出力部と、バイアス電極と結合されたマッチングネットワークとの間に置くことによって測定され得る。
【００５４】
ソースRF電源20、22およびバイアスRF電源28の周波数および位相がロックされた状態では、バイアス位相の増加変動は、図5および図6に示されるようにIEDFの低ピークおよび高ピークが1つの単一エネルギーのピークに集束すると、図8における第2の高調波電圧は、どちらも最小値に達することを示す。図7の27.12MHzの電圧信号94の最小値は、-0.8のおおよその位相角でのIEDFの最小幅に対応する。RF発生器およびマッチングネットワークの両方において、測定された高調波信号は、単一エネルギーのIEDFピークに必要とされる位相測定値と一致する。
【００５５】
図1および図5〜図8を参照して上に説明されるRF電力送達システムにおいて、RFスペクトルの検査が、所望のIEDFを達成するためにRF電力送達システムの制御を変化させることを可能にする。図1および図5〜図8を参照して上に説明されるシステム(時に、三重RF電源と呼ばれる)において、イオンエネルギー分布(IED)内の2つのピーク82、84は、バイアス-ソース電源間の相対位相を変化させることによって制御される。さらに、単一エネルギーのイオンエネルギー分布関数が、特定のバイアス-ソース位相関係において発生する。単一エネルギー状態は、図7の波形94によって示されるような第2の高調波放射内の最小値によって検知される。
【００５６】
図1および図5〜図8を参照した上の議論は、三重システムを説明する。三重システムにおいて、2つのRF電源およびRFバイアス電源は、同じ周波数で動作し、2つのRFソース電源およびRFバイアス電源は、変化する相対位相で動作する。ソースRF電源およびバイアスRF電源を駆動するための別の手法は、ソースまたはバイアスRF電源のうちの一方を第1の周波数で動作させ、ソースまたはバイアスRF電源の他方を第1の周波数の高調波である第2の周波数で動作させることを利用する。そのような構成は、高調波駆動プラズマシステムと呼ばれる場合があり、図2にあるようなCCPプラズマシステム30を動作させることに関連して見られ得る。シース変調関数、およびシース電圧によって影響を受ける対応するイオン電圧より、位相調節は、高調波駆動プラズマシステムにおいてイオンエネルギー分布関数のピークを制御することができる。
【００５７】
例として、および図2を参照して、RF電源42は、バイアス電極として割り当てられ、13.56MHzの周波数で駆動され得る。図2の電源40は、ソース電極として割り当てられ、27.12MHzの周波数で駆動され得る。図9は、1つの軸に沿ってプロットされた正規化された位相、第2の軸に沿ってプロットされた、電子ボルトでのイオン電圧、第3の軸に沿ってプロットされたイオンエネルギー分布(IED)を用いた3次元グラフにおけるIEDF波形110を示す。図9から分かるように、IEDFピークのスキューは、RF電源40、42間の相対位相に対して直線性を有する。さらに、IEDFピーク112は、正規化された位相と周期的である。
【００５８】
図10は、正規化された位相に対する図2のプラズマチャンバ34からの電圧エミッションのプロットを示す。図10は、正規化された位相対IMD周波数(波形120)および第2の高調波周波数(波形122)での正規化されたシース電圧エミッションの波形を示す。すなわち、IMDは、40.68MHz(13.56MHz(バイアス電源周波数)+27.12MHz(ソース電源42周波数))である。第2の高調波は、54.24MHz(2x27.12MHz)である。0の正規化された位相では、図10の波形は、位相が変化すると、最大および最小にまで及ぶ。電圧波形120、122それぞれの最大ピーク124、126は、-0.3の正規化された位相に位置し、電圧波形120、122それぞれの最小ピーク128、130は、0.3の正規化された位相にほぼ一緒に位置する。これらの電圧波形は、図9内のIEDFプロットに関連するため、電圧ピークは、単一IEDFピークの線状のイオン電圧範囲に対応する。図10の電圧エミッションのピークを知ることによって、図9のIEDFピークの線状範囲が決定される。ピークIEDFを知っていることにより、イオンエネルギーのスキューは、高調波駆動のRF電力送達システムの相対位相を変化させることによって制御することができる。
【００５９】
駆動システムが三重駆動システムであるか高調波駆動システムであるかにかかわらず、上述のことは、IEDFおよびRFスペクトル放射からのIEDピークを制御するための柔軟性を提供する。図1および図5〜図8に一般的に説明されるような三重結合されたRF電力送達システムにおいて、高調波放射から最小電圧を決定することは、単一IEDFへの収束を可能にする。図2、図9、および図10に一般的に説明されるような高調波駆動のRF電力送達システムの場合は、スペクトル放射から検知されたピークは、IEDFピークへのRF信号の相対位相間の直線関係を提供する。このようにして、本明細書に説明される実施形態は、(1)イオンエネルギー分布のピークを決定し、(2)続いて、分布ピークのイオンエネルギーを制御する能力を提供する。
【００６０】
図11は、ロード(図示されない)を駆動するための一対の無線周波数(RF)発生器または電源152a、152bを含むRF発生器または電源システム150を示す。RF発生器152a、152bは、より詳細に説明されることになるように、制御信号を使用してマスタ-スレーブ構成を実装することができる。RF発生器152aは、マスタとして指定され、RF発生器152bは、スレーブとして指定される。様々な実施形態において、RF発生器152bの電力(電圧または電流のいずれか)、周波数、および位相は、RF発生器152aからRF発生器152bに送信される制御信号を使用して、RF発生器152aの周波数にスレーブし得る。様々な実施形態において、RF発生器152aによって出力される周波数信号は、プラズマチャンバなどのロードからのスペクトル放射サンプルに従って決定され得る。制御信号がRF発生器152aにないとき、RF発生器152aおよび152bは、自律的に動作する。上に参照され、本明細書に組み込まれる米国特許第7,602,127号、同第8,110,991号、および同第8,395,322号は、マスタ/スレーブ関係にあるデュアル電源システムの動作について説明している。
【００６１】
RF発生器152a、152bは、それぞれのRF電源または増幅器154a、154b、RFセンサ156a、156b、およびプロセッサ、制御器、または制御モジュール158a、158bを含む。RF電源154a、154bは、それぞれのセンサ156a、156bに出力されるRF電力信号163a、163bを生成する。センサ156a、156bは、電源154a、154bの出力を受信し、それぞれのRF電力信号f_1およびf_2、ならびにさらに、プラズマチャンバなどのロードから受けたスペクトル放射に従って変化する出力信号を生成する。センサ156a、156bは、それぞれのRF発生器152a、152bとともに示されるが、RFセンサのスペクトルサンプリングは、RF電力発生器152a、152bの外部で発生し得ることに留意されたい。そのような外部検知は、RF発生器の出力部で、RF発生器とプラズマチャンバとの間に位置するインピーダンスマッチングデバイスの入力部で、またはインピーダンスマッチング回路(インピーダンスマッチングデバイスの内側など)の出力部とプラズマチャンバとの間で発生し得る。
【００６２】
センサ156a、156bは、プラズマチャンバなどのロード(図示されない)からのスペクトル放射、ならびに出力信号XおよびYを検知する。センサ156a、156bは、電圧、電流、および/または方向性結合器センサを含み得る。センサ156a、156bは、(i)電力増幅器154a、154bから出力された電圧Vおよび電流I、ならびに/または(ii)それぞれの電力増幅器154a、154bおよび/もしくはRF発生器150a、150bから出力された順(またはソース)電力PFWD、またはそれぞれのセンサ156a、165bに接続されたマッチングネットワークまたはロードから受信した逆(または反射)電力PREVを検知し得る。電圧V、電流I、順電力PFWD、および逆電力PREVは、それぞれの電源154a、154bと関連付けられた実際の電圧、電流、順電力、および逆電力のスケーリングされたおよび/またはフィルタされたバージョンであり得る。センサ156a、156bは、アナログセンサおよび/またはデジタルセンサであり得る。デジタル実装形態において、センサ156a、156bは、アナログ-デジタル(A/D)変換器、および対応するサンプリングレートを有する信号サンプリング構成要素を含み得る。信号XおよびYは、電圧Vおよび電流Iまたは順(またはソース)電力PFWD逆(または反射された)電力PREVのいずれかを表すことができる。
【００６３】
センサ156a、156bは、それぞれの制御器または電力制御モジュール158a、158bによって受信されるセンサ信号X、Yを生成する。電力制御モジュール158a、158bは、それぞれのX、Y信号160a、162aおよび160b、162bを処理し、それぞれの電源154a、154bへの1つまたは複数のフィードバック制御信号を生成する。電力増幅器154a、154bは、受信したフィードバック制御信号に基づいてRF電力信号163a、163bを調節する。電力制御モジュール158a、158bは、少なくとも、比例積分微分(PID)制御器もしくはそのサブセット、および/またはダイレクトデジタル合成(DDS)構成要素、および/またはモジュールという用語と関連して下で説明される様々な構成要素のいずれかを含み得る。様々な実施形態において、電力制御モジュール158a、158bは、第1のPID制御器またはサブセットであり、Dp(z)と識別される関数、プロセス、プロセッサ、サブモジュール、またはモジュールを含み得る。Dp(z)は、下で説明されるモジュールバリエーションのうちのいずれか1つで実装される。フィードバック制御信号164a、164bは、駆動信号であり得、DCオフセットまたはレール電圧、電圧または電流量、周波数、および位相を有し得る。
【００６４】
RF電源152aの制御モジュール158aは、制御関数Dp(z)を受信した信号X、Yに適用し、フィードバック制御信号164aを生成する。フィードバック制御信号164aは、周波数およびRF電源154aを制御するための電力制御成分の両方を含む。したがって、RF電源154aは、フィードバック制御信号164aにおいて通信される周波数および電力情報に従ってRF電力信号163aを生成する。フィードバック制御信号164aにおいて通信される電力情報は、電圧および/または電流情報を含むことができる。制御モジュール158aはまた、RF発生器152bの制御モジュール158bに入力される周波数および位相情報信号166を生成する。周波数および位相情報信号166は、f1の周波数およびf1の位相などの周波数情報を含む。
【００６５】
様々な実施形態において、スレーブRF発生器152bは、入力周波数および位相情報信号166に対してf2の出力位相、ならびに、ひいては特定の位相設定点のためにRF発生器152aによって出力されたf1を調整する。周波数および位相情報信号166は、f1の位相および周波数に関する情報を含む。RF電源152bの制御モジュール158bは、センサ156bから信号X、Yを受信することに加えて、RF発生器152aからの周波数および位相情報信号166ならびに位相設定点信号168も受信し、関数、プロセス、プロセッサ、サブモジュール、またはモジュールDp(z)およびDfφ(z)を適用して、1つまたは一対のそれぞれのフィードバック制御信号164b'、164b''を生成する。
【００６６】
制御モジュール158bは、高調波/IMDプロセッサまたはモジュール170、および時分割多重化装置または多重化モジュール172を含む。制御モジュール158a、158b、高調波/IMDプロセッサまたはモジュール170、および多重化モジュール172は、下で説明されるモジュールバリエーションのうちのいずれか1つで実装される。制御モジュール158bは、信号X、Yを受信するためにセンサ156bに結合される高調波/IMDモジュール170を含む。高調波/IMDモジュール170はまた、位相および周波数信号166を受信する。高調波/IMDモジュール170は、デジタル制御関数Dfφ(z)に対する位相設定φを生成する。位相設定φは、位相を規定し、Dfφ(z)は、φに従ってRF電源154bの動作の位相および周波数を決定する。Dfφは、下で説明されるモジュールバリエーションのうちのいずれか1つで実装される。動作の第1のモードにおいて、高調波/IMDモジュール170は、外部制御器などの外部ソースから受信される位相設定点信号168に従って位相設定φを生成する。動作の第1のモードは、動作のバイパスモードと呼ばれる場合があり、高調波/IMDモジュール170が無効にされたときに動作可能であり得る。
【００６７】
高調波/IMDモジュール170が有効なときなど、動作の第2のモードにおいて、高調波/IMDモジュール170は、出力信号X、Yならびに周波数および位相情報信号166に含まれる情報に従って位相設定φを生成する。位相設定φは、RFセンサ156bの出力部におけるサンプリングされたスペクトル放射に従って決定される。位相設定φは、このようにして、図1〜図10に関連して説明された手法に従って決定される。すなわち、位相は、ソースまたはバイアス信号の高調波を最小化すること、ならびにソースまたはバイアス信号の高調波およびIMDを最小化することの1つまたは両方に関連して決定される。
【００６８】
スペクトル放射は、周波数領域または時間領域のいずれかで決定され得る。周波数領域処理の場合、高速フーリエ変換(FFT)またはウェーブレット変換を適用して、1つまたは複数の目的の周波数からRFセンサ信号X、Y情報を得ることができる。時間領域処理の場合、アナログまたはデジタル形態のヘテロダインおよび関連するフィルタリングが、特定の周波数を抽出するのに好適な手法である。
【００６９】
制御関数Dfφ(z)は、位相設定φを受信し、電力増幅器154bへの周波数および位相フィードバック制御信号164b''を生成する。制御関数Dfφ(z)はまた、周波数および位相情報信号166を介してRF発生器152aから周波数および位相情報を受信する。制御関数Dfφ(z)は、シース変調関数のスキューパラメータを変化させ、それによりIEDFのピークを制御するため、電源154bへの周波数および位相制御信号164b''を生成する。Dfφ(z)、したがって周波数および位相は、RF電源154aからの信号でRF電源154bからの信号をロックする。
【００７０】
周波数および位相情報信号166は、時分割多重化装置(TDM)172に入力される。TDM172は、周波数および位相情報信号166内に含まれる情報、ならびにセンサ156bによって出力される信号Yからの情報を多重化する。様々な実施形態において、TDMに入力される信号Yは、電圧または電流のいずれかであり得る。TDM172は、信号166およびセンサ156bから出力されたYを多重化し、多重化された出力を制御関数Dfφ(z)および制御関数Dp(z)に適用する。
【００７１】
制御関数Dp(z)は、RF発生器152aから周波数および位相情報信号166、ならびにTDM172を介してセンサ165bからX信号またはY信号のうちの1つを受信する。図13の実施形態において、TDM172は、センサ156bからY信号を受信する。制御関数Dp(z)はまた、センサ156bから出力された信号X、Yのうちの他方を受信する。このようにして、制御モジュール158bの制御関数Dp(z)176は、周波数および位相情報信号166、ならびにセンサ156bからのX、Y信号を受信する。制御関数Dp(z)は、受信した周波数、X信号、およびY信号に従って、RF電源154bに出力される電力信号164b'を生成する。RF電源154bは、RF電力信号163bを生成する。制御モジュール158bの制御関数Dp(z)は、このようにして電力信号を生成して、図1〜図10に関して上に説明されるように、シース振動振幅の幅パラメータ、および、ひいてはIEDFの幅を制御する。
【００７２】
周波数領域処理または時間領域処理のいずれの場合においても、目的は、センサ156a、156bから出力されるX、Y信号から、シース電圧エミッションに関する信号を抽出することである。シース電圧エミッション信号は、既知の周波数詳細情報を有する。図1および図5〜図8に関連して論じられる三重電源構成など、様々な実施形態において、第2の高調波は、1つの特定の例において、サンプルの27.12MHzであった。図2、図9、および図10に関連して論じられる高調波駆動周波数スキームの場合、1つの特定の例における相互変調歪積(IMD)40.68MHz、および1つの特定の例における第2の高調波54.24MHzは、イオンエネルギー分布のピーク位置に関する情報を決定し、特定のイオンエネルギーでピークを産出するようにRF電源154bの動作パラメータを調節することを可能にするために必要な信号詳細情報を含む。したがって、高調波/IMDモジュール170は、センサ156bによって出力された信号X、Y内に提供されるサンプリングされたRFセンサスペクトルから信号情報を、それがシース電圧エミッションに関わる場合に、抽出する。上で説明された様々な実施形態において、RF電源154a、154bのうちの1つの高調波での電圧信号、または一次相互変調積(f2 - f1)が、イオンエネルギー分布のピーク位置を特定する。IEDFのピーク位置が高調波/IMDモジュール170によっていったん決定されると、IEDFピーク位置(スキュー)をIEDF内の所望の位置に調節することができる。
【００７３】
様々な実施形態において、図11のRF発生器152a、152bは、上に説明されるように個別に構成され得るか、または、スペクトル放射を検査し、それに従って周波数、電力、および位相を調節することを達成するように一様に構成され得る。実質的に同様の構成において、RF発生器152aは、発生器152bについて説明されるように配置され得る。さらに、様々な実施形態において、同様に構成される場合、RF発生器152bは、RF発生器構成においてマスタとして構成され得、スレーブRF発生器152aへ制御信号を出力し得る。
【００７４】
様々な実施形態は、プラズマチャンバに結合された、上に説明されるRF電力送達システムを含むことができる。図12は、図1のICPシステム10に示されるようなプラズマチャンバ12に電力を供給する図11に関して上に説明されたRF発生器の構成を利用したICPシステム180の様々な実施形態を示す。図12では、図1と同様の構成要素は、同じ参照番号を使用して参照され、そのような同様の構成要素の説明は、必要に応じて増加または区別され得る。図1に説明されるものと同様の構成要素に加えて、図12は、3つのセンサ182、184、186も含む。センサ182、184、186は、それぞれのRF発生器20、22、28と結合され、それぞれのRF発生器、20、22、28へX、Y入力を提供する。
【００７５】
図11および図12を参照すると、RF発生器20、22は、米国特許第7,602,127号、米国特許第8,110,991号、および米国特許第8,395,322号において規定され、本明細書に組み込まれるマスタスレーブ関係に類似して動作する。RF発生器20は、RF発生器22およびRF発生器28の各々のマスタRF発生器として動作する。RF発生器22に対して、RF発生器20は、周波数および位相信号をRF発生器22に出力し、RF発生器22は、上で参照した米国特許において論じられる状況においてはスレーブ発生器として動作する。RF発生器20は、位相および周波数情報信号をRF発生器28に出力し、RF発生器28は、図11に関して論じられる状況においてはスレーブとして動作する。
【００７６】
ICPシステム180の様々な実施形態において、バイアスRF発生器28は、RF発生器20、22に周波数および位相ロックされ、ここでRF電源20は、RF発生器20およびRF発生器28の両方のマスタとして機能する。ICPシステム180の構成において、スペクトルサンプリングは、バイアスRF発生器28で発生する。RF発生器28は、図11のRF発生器152bと同様に構成される。バイアスRF発生器28は、高調波XB、YBそれぞれにおいてサンプリングされたバイアス信号を調査して、バイアスRF発生器28とソースRF発生器20との間の相対位相を調節する高調波/IMDモジュール170を含む。RF発生器28の位相をRF発生器20から受信された周波数および位相信号に対して調節することが、イオンエネルギー分布内のピーク位置の制御を提供する。
【００７７】
図13は、図2のプラズマシステム30において説明されるようなプラズマチャンバ32に電力を供給するための図2に関して上で説明されたRF発生器と同様の構成を利用するCCPシステム190の様々な実施形態を示す。図13では、図1の同様の構成要素は、同じ参照番号を使用して参照され、そのような同様の構成要素の説明は、必要に応じて増加または区別され得る。図2のRF発生器40は、図11のRF発生器152aと同様の構成で実装され、RF電源42は、図11のRF発生器152bと同様の構成で実装される。
【００７８】
図2に関して上で説明されるように、RF発生器40、42は、電極36、38などの共通の電極に接続され得、2つの電極36、38のうちの他方は、接地され得るか、またはさらに第3のRF発生器に接続され得る。図13はまた、一対のマッチングネットワーク192、194を含む。マッチングネットワーク192は、周波数信号f_1およびf_2を受信し、各RF発生器40、42に対して適切なインピーダンスマッチングを提供するデュアルマッチングネットワークとして構成される。デュアルマッチングネットワーク192は、各々がそれぞれのRF発生器40、42の各々に対して適切なインピーダンスマッチを提供する、個別のネットワークとして交互に実装され得る。CCPシステム190はまた、超高周波数(VHF)RF発生器またはソース196を含む。様々な実施形態において、VHF RF発生器196は、プラズマチャンバ32の2つの電極36、38のうちの他方にRF信号を提供する。VHF RF発生器196は、マッチングネットワーク194にVHF RF電力信号198を提供する。マッチングネットワーク194は、VHF RF発生器196とプラズマチャンバ32との間にインピーダンスマッチを提供する。様々な実施形態において、RF発生器40、42は、バイアス電極に電力を印加し、VHF RF発生器196は、ソース電極に電力を提供する。したがって、図13のCCPシステムの場合、バイアスは、図2、図8、および図9に関して論じられる手法を使用してロックされる位相および周波数において高調波関係にある2つのRF発生器40、42によって電力供給される。
【００７９】
図14は、様々な実施形態に従う、イオンエネルギー分布210のためのRF波形適合のためのフィードバック制御の方法のフロー図を示す。ブロック212において、制御が始まり、様々なパラメータが開始される。ブロック214において、マスタRF電源の周波数が、位相を有する周波数f1などに設定される。様々な実施形態において、周波数f1は、上記のプラズマチャンバなどのロードに出力される。次に、制御はブロック216に進み、そこで周波数および位相情報を有する信号がスレーブ電源の制御器に送信される。決定ブロック218において、マスタおよびスレーブ電源が、上記のICPシステムのように実質的に同じ周波数で動作されるか、または上記のCCPシステム内のようにデュアル周波数で動作されるかが決定される。ブロック218は、マスタおよびスレーブが実質的に同じまたは異なる周波数で駆動されるかどうかがすでに決定されている場合には必要でないという点で、任意選択的と見なされることに留意されたい。したがって、ブロック218は、マスタおよびスレーブ電源が動作される周波数に応じて検査されるスペクトル放射の理解を促進するために含まれる。
【００８０】
マスタおよびスレーブ電源が実質的に同じ周波数で動作する場合、制御はブロック220に進み、そこでロードからのスペクトル放射内に含まれる高調波が検査され、ターゲット位相が決定される。マスタおよびスレーブ電源が異なる周波数で動作する場合、制御はブロック222に進み、そこでロードからのスペクトル放射内に含まれる高調波およびIMDが検査され、ターゲット位相が決定される。様々な実施形態において、ターゲット位相は、IED内のピークを決定する。ブロック220または222のいずれかにおいて、ターゲット位相が決定され、制御はブロック224に進む。ブロック224において、スレーブ電源の位相および周波数が、ターゲット位相に従って設定される。次に、制御はブロック226に進み、そこでスレーブ電源の電力も、ブロック220または222からの出力に従って決定される。様々な実施形態において、スレーブによって設定される電力は、IEDの幅を決定する。
【００８１】
様々な実施形態において、イオン電圧を変化させるためにスレーブRF発生器152bをパルス変調することが望ましい場合がある。すなわち、いくつかの実施形態においては、図5のピーク86などの単一エネルギーのピークで、または図9のピーク112に沿った特定の位置で動作することが望ましい場合がある一方で、他の様々なプラズマプロセスは、上で参照したピークから離れて動作することから恩恵を受ける場合がある。図5を参照すると、ピーク86で動作することは、およそ155eVのイオン電圧を提供する。製造プロセスにおいて、より大きいまたはより小さいイオン電圧を有することが望ましい可能性があるというときがある。イオン電圧は、図5に示されるように-0.8から離れた位相で動作させることによって調節され得る。例えば、プラズマ動作は、図5を参照して、位相が0.2と選択される場合、イオン電圧が低ピークおよび高ピークに従っておよそ128eVおよび185eVの複合であるように、有向性の低いピークを求めるということが可能である。様々な実施形態において、単一エネルギーのピーク86を提供する位相と2つのピークを提供する第2の位相との間で位相をパルス変調することが望ましい場合がある。上記の例では、位相は、-0.8と0.2とを交互に繰り返すことができる。
【００８２】
図9を参照すると、様々なプラズマプロセスは、ピーク112の線状範囲に沿って位相を変化させることから恩恵を得る場合がある。例えば、位相は、図9および図10の例においては、参照番号112によって規定されるピークの線に沿って、あるピークの0.3に等しい位相から変化することがある。位相を変化させることによって、イオン電圧の範囲が、図9および図10に関連して説明される環境によって駆動されるプラズマシステムにおいて提供され得る。
【００８３】
イオンエネルギー分布のピークの位置を特定し、制御する1つの利点は、システム位相制御の改善である。例えば、スペクトル放射にかかわらず位相および周波数がロックされる従来のマスタ-スレーブ構成で動作するデュアルRF電力送達システムにおいては、システム全体に影響する位相誤差の原因が少なくとも3つ存在する。第1の原因は、マスタからスレーブに伝送される制御信号間に存在し、第2の原因は、スレーブRF発生器の出力部とそれが接続するマッチングネットワークとの間に存在し、第3の原因は、スレーブRF発生器と結合されたマッチングネットワーク内に存在する。本開示の位相調整によって提供されるイオンピーク密度制御は、位相誤差の3つの原因すべてをまとめて解決する。スレーブRF発生器は、スレーブRF発生器に入力される周波数および位相信号の位相に対して、スレーブRF発生器によって出力される波形の位相を調整する。
【００８４】
スレーブRF電源の出力の位相とプラズマチャンバへの電極との間には、上に説明されるように、システム全体に影響する位相オフセットがいくつか存在する。参照周波数信号入力に対する位相オフセット(すなわち、マスタRF発生器の出力部とスレーブRF発生器への入力部との間)の場合、マスタをスレーブに結合するケーブルは、長さL_1、および伝播速度Vp1を有することになる。ケーブル損失を無視すると、マスタRF発生器の出力部とスレーブRF発生器への入力部との間のケーブルは、伝送線パラメータL1およびVp1によって関係し、ejφ1で表される位相オフセットを有することになる。スレーブRF電源の出力部に、システム全体に影響する位相オフセット誘因が2つ存在する:(1)ejφ2は、スレーブRF発生器からその関連マッチングネットワークへRF電力を結合する伝送線を特徴付け、(2)位相φMNは、マッチングネットワークの伝達関数と関連付けられる。さらに、発電装置は、指定の電力範囲にわたって出力される様々な位相を有することになる。
【００８５】
システム全体に影響を与える位相オフセットをまとめて特徴付ける上記の位相オフセットを補償するための1つの手法は、各寄与因子を測定し、較正位相調節をスレーブRF発生器の出力部で調整される所望の位相に適用することを必要とする。較正位相調節は、φPAおよびφMNなど、システム内の様々な要素を補償しなければならない。本開示に説明される様々な実施形態は、そのような複雑な手法の固有の不備を回避する。本開示の様々な実施形態は、システム全体に影響する位相オフセットを補償することをRF高調波パラメータのスペクトル放射に依存する。即ち、サンプリングされたRFスペクトルからの高調波または相互変調歪積のうちの1つまたは両方からの測定された電圧に依存することが、システム全体に影響を与える位相オフセットを調節する。
【００８６】
プラズマチャンバからスペクトル放射をサンプリングする本開示に説明される実施形態は、イオンエネルギーおよび対応するイオンエネルギー分布の直接制御を可能にする。いくつかのシステムにおいては、ヘアピン共振器、エネルギーグリッド分析器、および発光分光分析器を含む様々なセンサおよび器具を使用してスペクトル放射に含まれるプラズマパラメータを測定することが可能であり得る。これらのセンサの出力から、RF電力送達システムを制御する設定パラメータに従ってイオンエネルギーピーク分布を決定するために相関関係が明らかにされ得る。しかしながら、ヘアピン共振器、エネルギーグリッド分析器、および発光分光分析器などの器具は、プラズマチャンバ内のプラズマ処理を妨害するため、大量生産環境においては利用が限られる。対照的に、本開示に説明される様々な実施形態は、妨害性の低いRF電力サンプリングの結果として生じ、自己完結型のRF電力送達システムソリューションを達成する。
【００８７】
したがって、プラズマチャンバからのスペクトル放射に従ってRF波形を調節することによって、様々な産業要件を満たす狭いIEDFを提供することができる。一般に、バイアス電源で生成される励起周波数が低いほど、より高いイオンエネルギーをもたらす。そして、より高いイオンエネルギーが、改善されたエッチング速度を提供する。しかしながら、より低い周波数は、より高いイオンエネルギーを提供する一方で、イオンの分布は大幅に広くなる。典型的には、2つの幅広いピークよりも、すべてのイオンエネルギーを単一のピーク(上に論じられる単一エネルギーのピーク)にすることが望ましい。例えば、15〜30eVでのイオンエネルギーは、1〜2nm範囲で材料に損傷を与え得る。単一の周波数がバイアス電極を駆動するとき、各ピークは、2つの異なる材料除去率を提供する。2つの異なる材料除去率では、より低い周波数によって得たエッチング速度の改善および電力の増大は、良くても、2つのピークからの平均エッチング速度を引き起こすだけである。改善された表面材料除去忠実度を得るためには、一定の材料除去率に対してイオンエネルギー分布を形成することが望ましい。本開示において論じられた様々な実施形態は、一定の材料除去率で、同じエッチング速度の、単一ピークの、単一エネルギーのイオングループを提供する。エッチング速度の改善は、選択性の改善も提供する。
【００８８】
上述の説明は、事実上、単に例示にすぎず、本開示、その用途、または使用を限定することは決して意図しない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施され得る。したがって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、および以下の請求項の研究により他の修正形態が明らかとなるため、本開示の範囲はそのように限定されるべきではない。方法内の1つまたは複数のステップは、本開示の原理を変更することなく異なる順番で(または同時に)実行され得ることを理解されたい。さらに、実施形態の各々は、特定の特徴を有するものとして上に説明されるが、本開示の任意の実施形態に関して説明されるそれらの特徴のうちのいずれか1つまたは複数は、他の実施形態のいずれかの特徴に、たとえその組み合わせが明示的に説明されていないとしても、組み込まれ得るか、および/またはそれと組み合わせされ得る。言い換えると、説明された実施形態は、相互排他的ではなく、1つまたは複数の実施形態の互いとの置換は、本開示の範囲内に入っている。
【００８９】
要素間(例えば、モジュール間、回路要素間、半導体層間など)の空間的および機能的関係は、「接続される」、「係合される」、「結合される」、「隣接する」、「隣に」、「上部に」、「上に」、「下に」、および「配設される」を含む様々な用語を使用して説明される。「直接」という明示的な記載のない限り、第1の要素と第2の要素との関係が上の開示において説明される際、その関係は、第1の要素と第2の要素との間に他の介在要素がないという直接的関係であり得るが、第1の要素と第2の要素との間に1つまたは複数の介在要素が(空間的または機能的のいずれかで)存在するという非直接的関係でもあり得る。本明細書内で使用される場合、A、B、およびCのうちの少なくとも1つという表現は、非排他的論理ORを使用した論理(AまたはBまたはC)を意味すると解釈されるべきであり、「Aのうちの少なくとも1つ、Bのうちの少なくとも1つ、およびCのうちの少なくとも1つ」を意味すると解釈されるべきではない。
【００９０】
以下の定義を含む本出願において、用語「モジュール」または用語「制御器」は、用語「回路」と置き換えられてもよい。用語「モジュール」は、特定用途向け集積回路(ASIC);デジタル、アナログ、またはアナログ/デジタル混合ディスクリート回路;デジタル、アナログ、またはアナログ/デジタル混合集積回路;組み合わせ論理回路;フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA);コードを実行するプロセッサ回路(共有、専用、またはグループ);プロセッサ回路によって実行されるコードを記憶するメモリ回路(共有、専用、またはグループ);説明された機能を提供する他の好適なハードウェア構成要素;またはシステムオンチップ内などに、上記の一部もしくはすべてを組み合わせたもの、を指すか、その部分であるか、またはそれを含んでもよい。
【００９１】
モジュールは、1つまたは複数のインターフェース回路を含んでもよい。いくつかの例において、インターフェース回路は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット、ワイドエリアネットワーク(WAN)、またはそれらの組み合わせに接続されるワイヤードまたはワイヤレスインターフェースを含んでもよい。本開示の任意の所与のモジュールの機能は、インターフェース回路を介して接続される複数のモジュールにわたって分散されてもよい。例えば、複数のモジュールは、ロードバランシングを可能にし得る。さらなる例において、サーバ(リモートまたはクラウドとしても知られる)モジュールが、クライアントモジュールに代わっていくつかの機能を行ってもよい。
【００９２】
上で使用されるように、コードという用語は、ソフトウェア、ファームウェア、および/またはマイクロコードを含んでもよく、プログラム、ルーチン、関数、クラス、データ構造、および/またはオブジェクトを指してもよい。共有プロセッサ回路という用語は、複数のモジュールからのいくつかまたはすべてのコードを実行するシングルプロセッサ回路を包含する。グループプロセッサ回路という用語は、追加のプロセッサ回路と共同して、1つまたは複数のモジュールからのいくつかまたはすべてのコードを実行するプロセッサ回路を包含する。複数のプロセッサ回路への言及は、個別のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一ダイ上の複数のプロセッサ回路、シングルプロセッサ回路の複数のコア、シングルプロセッサ回路の複数のスレッド、または上記の組み合わせを包含する。共有メモリ回路という用語は、複数のモジュールからのいくつかまたはすべてのコードを実行するシングルメモリ回路を包含する。グループメモリ回路という用語は、追加のメモリと共同して、1つまたは複数のモジュールからのいくつかまたはすべてのコードを記憶するメモリ回路を包含する。
【００９３】
メモリ回路という用語は、コンピュータ可読媒体という用語のサブセットである。コンピュータ可読媒体という用語は、本明細書内で使用される場合、媒体(搬送波など)を通じて伝播する一時的な電気または電磁信号を包含せず、したがって、コンピュータ可読媒体という用語は、有形および非一時的と見なされ得る。非一時的な有形のコンピュータ可読媒体の非限定的な例は、不揮発性メモリ回路(フラッシュメモリ回路、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ回路、またはマスクリードオンリメモリ回路など)、揮発性メモリ回路(スタティックランダムアクセスメモリ回路またはダイナミックランダムアクセスメモリ回路など)、磁気記憶媒体(アナログまたはデジタル磁気テープまたはハードディスクドライブなど)、および光学記憶媒体(CD、DVD、またはブルーレイディスクなど)である。
【００９４】
本出願において説明される装置および方法は、コンピュータプログラム内に埋め込まれた1つまたは複数の特定の関数を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作成された専用コンピュータによって部分的または完全に実施されてもよい。上記の機能ブロックおよびフローチャート要素は、熟練した技術者またはプログラマのルーチンワークによってコンピュータプログラムに翻訳され得るソフトウェア仕様としての役割を果たす。
【００９５】
コンピュータプログラムは、少なくとも1つの非一時的な有形のコンピュータ可読媒体上に記憶されるプロセッサ実行可能命令を含む。コンピュータプログラムはまた、記憶データを含むか、それに依存してもよい。コンピュータプログラムは、専用コンピュータのハードウェアとやり取りする基本入力/出力システム(BIOS)、専用コンピュータの特定のデバイスとやり取りするデバイスドライバ、1つまたは複数のオペレーティングシステム、ユーザアプリケーション、バックグラウンドサービス、バックグラウンドアプリケーションなどを包含してもよい。
【００９６】
コンピュータプログラムは、(i)HTML(ハイパーテキストマークアップ言語)またはXML(エクステンシブルマークアップ言語)など、パースされる記述文、(ii)アセンブリコード、(iii)コンパイラによってソースコードから生成されるオブジェクトコード、(iv)インタプリタによる実行のためのソースコード、(v)実行時コンパイラによるコンパイルおよび実行のためのソースコードなどを含んでもよい。例のみとして、ソースコードは、C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java(登録商標)、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript(登録商標)、HTML5、Ada、ASP(アクティブサーバページ)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash(登録商標)、Visual Basic(登録商標)、Lua、およびPython(登録商標)などの言語からの構文を使用して書かれてもよい。
【００９７】
請求項に列挙される要素のいずれも、要素が「〜のための手段」を使用して明示的に列挙されない限り、または「〜のための動作」または「〜のためのステップ」という表現を使用した方法クレームの場合、35U.S.C.第112条(f)の意義におけるミーンズプラスファンクション(means-plus-function)要素であることは意図されない。
【符号の説明】
【００９８】
10  誘導結合型プラズマ(ICP)システム
12  プラズマチャンバ
14  プラズマ
16  内側コイル
18  外側コイル
20  RF電源
22  RF発生器または電源
24  誘電体窓
26  基板
28  RF発生器または電源
30  容量結合型プラズマ(CCP)システム
32  プラズマチャンバ
34  プラズマ
36  電極
38  電極
40  RF発生器または電源
42  RF発生器または電源
50  デュアル周波数プラズマシステム
52  第1の電極
54  地面
56  第2の電極
58  第1の電源
60  第2の電源
62  プラズマ
68  波形
68  プラズマシース電圧
70  波形
70  イオン見かけ電圧
80  IEDF波形
82  低ピーク
84  高ピーク
86  単一エネルギーのピーク
90  直流(DC)
92  13.56MHzの周波数
94  27.12MHzの周波数
100  波形
102  波形
110  IEDF波形
112  IEDFピーク
120  波形
122  波形
124  最大ピーク
126  最大ピーク
128  最小ピーク
130  最小ピーク
150  RF発生器または電源システム
152a  電源
152b  電源
154a  RF電源または増幅器
154b  RF電源または増幅器
156a  RFセンサ
156b  RFセンサ
158a  電力制御モジュール
158b  電力制御モジュール
160a  X信号
160b  X信号
162a  Y信号
162b  Y信号
163a  RF電力信号
163b  RF電力信号
164a  フィードバック制御信号
164b  フィードバック制御信号
164b'  フィードバック制御信号
164b''  フィードバック制御信号
166  周波数および位相情報信号
168  位相設定点信号
170  高調波/IMDプロセッサまたはモジュール
172  時分割多重化装置または多重化モジュール
176  制御関数Dp(z)
180  ICPシステム
182  センサ
184  センサ
186  センサ
190  CCPシステム
192  マッチングネットワーク
194  マッチングネットワーク
196  超高周波数(VHF)RF発生器またはソース
198  VHF RF電力信号
210  イオンエネルギー分布
【図１】
2020129544.tif 000009
【図２】
2020129544.tif 000010
【図３】
2020129544.tif 000011
【図４】
2020129544.tif 000012
【図５】
2020129544.tif 000013
【図６】
2020129544.tif 000014
【図７】
2020129544.tif 000015
【図８】
2020129544.tif 000016
【図９】
2020129544.tif 000017
【図１０】
2020129544.tif 000018
【図１１】
2020129544.tif 000019
【図１２】
2020129544.tif 000020
【図１３】
2020129544.tif 000021
【図１４】
2020129544.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月13日(2020.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数(RF)システムであって、RFシステムが、
第1の電源を含む第1のRF発生器であって、
前記第1のRF発生器が、制御信号を生成する、
第1のRF発生器と、
第2の電源を含む第2のRF発生器であって、
前記第2のRF発生器が、前記第1のRF発生器から前記制御信号を受信し、
前記制御信号が、位相および周波数情報を含み、
前記第2のRF発生器が、信号処理ユニットを含み、
前記信号処理ユニットが、前記制御信号に従って変化する前記第2の電源に適用される電力コマンドまたは位相のうちの少なくとも1つを生成する、
第2のRF発生器とを備える、
RFシステム。
【請求項２】
前記信号処理ユニットが、位相決定プロセッサをさらに含み、
前記位相決定プロセッサが、位相信号を受信して、高調波/IMDプロセッサから前記第2の電源への前記制御信号を生成し、
前記制御信号が、前記第2の電源によって出力される信号の位相または周波数を変化させ、
前記高調波/IMDプロセッサが、前記第1のRF発生器または前記第2のRF発生器のうちの1つによって電力供給されるロードからのスペクトル放射を分析する、
請求項１に記載のRFシステム。
【請求項３】
無線周波数(RF)電力送達システムであって、電力送達システムが、
第1のRF出力信号を生成するように構成された第1の電源と、
第2のRF出力信号を生成するように構成された第2の電源と、
前記第1の電源からの制御信号、または少なくとも、ロードからのスペクトル放射内で検出された前記第1の電源または前記第2の電源の高調波、もしくは前記ロードからの前記スペクトル放射内で検出された前記第1のRF出力信号および前記第2のRF出力信号の間の相互変調歪(IMD)のうちの少なくとも1つに従って、前記第2のRF出力信号を変化させる制御器とを備える、
電力送達システム。
【請求項４】
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの一方が、マスタ電源であり、
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの他方が、スレーブ電源である
請求項３に記載の電力送達システム。
【請求項５】
前記ロードが、誘導結合型プラズマ(ICP)システムである、
請求項３に記載の電力送達システム。
【請求項６】
前記第1の電源および前記第2の電源が、実質的に同じ周波数で動作する、
請求項３に記載の電力送達システム。
【請求項７】
前記制御器が、前記高調波に従って、前記第2のRF出力信号を変化させる、
請求項６に記載の電力送達システム。
【請求項８】
前記第1の電源および前記第2の電源が、異なる周波数で動作する、
請求項３に記載の電力送達システム。
【請求項９】
前記制御器が、前記高調波およびIMDに従って、前記第2のRF出力信号を変化させる、
請求項８に記載の電力送達システム。
【請求項１０】
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの一方が、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの他方の高調波周波数で動作する、
請求項８に記載の電力送達システム。
【請求項１１】
前記制御器が、前記高調波およびIMDに従って、前記第2のRF出力信号を変化させる、
請求項１０に記載の電力送達システム。
【請求項１２】
前記電力送達システムは、
高調波/IMDプロセッサを含む信号処理ユニットをさらに備え、
前記高調波/IMDプロセッサが、前記ロードからのスペクトル放射を分析し、
前記高調波/IMDプロセッサが、第1のRF発生器または第2のRF発生器のうちの1つによって電力供給されるロードからのスペクトル放射を分析し、
前記信号処理ユニットが、前記第2の電源に適用される電力コマンドまたは位相のうちの少なくとも1つを生成する、
請求項１１に記載の電力送達システム。
【請求項１３】
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの一方が、マスタ電源であり、
前記第1の電源または前記第2の電源のうちの他方が、スレーブ電源である、
請求項１２に記載の電力送達システム。
【請求項１４】
無線周波数(RF)発生器を制御する方法であって、
ロードからスペクトル放射を検出するステップであって、前記スペクトル放射が、高調波および相互変調歪(IMD)のうちの少なくとも1つを含む、ステップと、
前記スペクトル放射内で検出された前記高調波または前記IMDのうちの少なくとも1つに従って、RF電源の出力信号を変化させるステップと、
第1の電源および第2の電源を実質的に同じ周波数で動作させるステップ、または前記第1の電源および前記第2の電源を異なる周波数で動作させるステップのうちの1つとを含む、
方法。
【請求項１５】
前記第1の電源および前記第2の電源が、実質的に同じ周波数で動作する場合、前記高調波に従って、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの1つの動作を変化させるステップをさらに含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第1の電源および前記第2の電源が異なる周波数で動作する場合、前記高調波および前記IMDに従って、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの1つの動作を変化させるステップをさらに含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第1の電源および前記第2の電源が異なる周波数で動作する場合、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの一方を、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの他方の高調波周波数で動作させるステップをさらに含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記高調波および前記IMDに従って、前記第1の電源または前記第2の電源のうちの1つの動作を変化させるステップをさらに含む、
請求項１７に記載の方法。
【外国語明細書】
2020129544000001.pdf