(57)【要約】  無線周波数インピーダンス整合のための方法、デバイス、および機器が開示され、Ｓ１１０、周波数スイープ整合フェーズと、Ｓ１２０、周波数スイープ保持フェーズとを備える。Ｓ１１０は、Ｓ１１１、現在のパルスサイクルの少なくとも１つの所定のパルス位相が終わるときに、無線周波数電源の周波数スイープ終了パラメータを捕捉することと、Ｓ１１２、現在のパルスサイクルの所定のパルス位相の周波数スイープ終了パラメータがターゲット周波数スイープパラメータと整合するかどうかを決定し、整合が見つかったときはＳ１２０を実行し、整合が見つからないときはＳ１１３を実行することと、Ｓ１１３、次のパルスサイクルの所定のパルス位相において、無線周波数電源は、前のパルスサイクルの所定のパルス位相の周波数スイープ終了パラメータに基づいて、それぞれ周波数スイープを実行することと、を行うステップの少なくとも一度のループ実行を備え、Ｓ１２０は、後続のパルスサイクルの所定の各パルス位相において、無線周波数電源が、周波数スイープを停止し、ターゲット周波数スイープパラメータと整合する周波数スイープ終了パラメータを保持することを備える。これにより、ターゲット周波数スイープパラメータと整合するための迅速な周波数スイープが可能となり、パルスプラズマが円滑に点火されることを効果的に確実にする。【選択図】図１
2021521601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）インピーダンス整合のための方法であって、前記無線周波数は、Ｍ個のパルス周期を含み、各パルス周期は、Ｎ個のパルス位相を含み、ＭおよびＮは、１よりも大きい整数であり、前記方法は、
Ｓ１１０：第１のｍ個のパルス周期のうちの第１のｎ個のパルス位相を、周波数スキャン整合を実行するための周波数スキャン段階として使用することと、第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値が、前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの終了値と一致しており、第ｍのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの終了値を、前記周波数スキャンパラメータの事前設定のターゲット値と整合させ、ここで、ｍおよびｎは、０よりも大きい整数であり、ｍ＜Ｍ、ｎ≦Ｎ、およびｉ＝１、２、．．．．．．、ｍであり、
Ｓ１２０：第（ｍ＋１）のパルス周期から第Ｍのパルス周期まで、各パルス周期の各周波数スキャン段階に対応するパルス位相の周波数スキャンパラメータを、変化しないように維持することと、各パルス周期の各周波数スキャン段階に対応する前記パルス位相の前記周波数スキャンパラメータは、前記第ｍのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記終了値と一致している、
を備える、無線周波数（ＲＦ）インピーダンス整合のための方法。
【請求項２】
前記Ｓ１１０は、
Ｓ１１１：前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階に対して周波数スキャン整合を実行することと、
Ｓ１１２：前記整合が完了した後に、前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記終了値を取得することと、
Ｓ１１３：前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記終了値が前記周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合するかどうかを決定し、整合している場合、Ｓ１２０を実行し、整合していない場合、ｉ＝ｉ＋１に設定してＳ１１１に戻ることと、前記第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記開始値は、前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記終了値と一致している、
をさらに備える、請求項１に記載の無線周波数インピーダンス整合のための方法。
【請求項３】
前記Ｓ１２０は、
Ｓ１２１：第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階に対応するパルス位相の周波数スキャンパラメータを、変化しないように維持することと、前記第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階に対応する前記パルス位相の前記周波数スキャンパラメータは、前記第ｍのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンと一致しており、ここで、ｊ＝１、２、．．．．．．、Ｍ−ｍ−１であり、
Ｓ１２２：前記第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの終了値を捕捉することと、
Ｓ１２３：前記第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記終了値が前記周波数スキャンパラメータの前記ターゲット値と整合するかどうかを決定し、整合している場合、ｊ＝ｊ＋１に設定して再びＳ１２１を実行し、整合していない場合、ｊ＝ｊ＋１に設定して再びＳ１１０を実行することと、前記第（ｊ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの値が、前記第ｊのパルス周期の各周波数段階の前記周波数スキャンパラメータの終了値と一致している、
をさらに備える、請求項１に記載の無線周波数インピーダンス整合のための方法。
【請求項４】
前記Ｓ１１２は、
前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の後に無線周波数電源の反射電力を捕捉することと、
前記反射電力が所定の反射電力と整合するかどうかを決定し、整合している場合、前記周波数スキャンパラメータの前記終了値が前記周波数スキャンパラメータの前記ターゲット値と整合することを決定し、整合していない場合、前記周波数スキャン終了パラメータの前記終了値が前記周波数スキャンパラメータの前記ターゲット値と整合しないことを決定することと
をさらに備える、請求項２に記載の無線周波数インピーダンス整合の方法。
【請求項５】
前記Ｓ１１０において、ｎ＜Ｎであり、
各パルス周期において、第（ｎ＋１）のパルス位相から第Ｎのパルス位相まで、ＲＦ電源の出力インピーダンスを負荷インピーダンスと整合させるために、各パルス位相に周波数スキャンを実行するか、または整合デバイスの容量を調整する、請求項１に記載の無線周波数インピーダンス整合のための方法。
【請求項６】
Ｎ＝３、ｎ＝１である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線周波数インピーダンス整合のための方法。
【請求項７】
Ｎ＝２、ｎ＝２である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線周波数インピーダンス整合のための方法。
【請求項８】
前記周波数スキャンパラメータは、
前記周波数スキャンの周波数、周波数スキャン範囲、周波数スキャン速度、周波数スキャン精度、および周波数スキャン利得、のうちの少なくとも１つを備える、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線周波数インピーダンス整合のための方法。
【請求項９】
無線周波数インピーダンス整合のためのデバイスであって、前記デバイスは、請求項１〜８のいずれか一項に記載の無線周波数インピーダンス整合のための方法を実施する、無線周波数インピーダンス整合のためのデバイス。
【請求項１０】
前記デバイスは、請求項２に記載の無線周波数インピーダンス整合のための前記方法を実施し、前記デバイスは、捕捉モジュール、決定モジュール、および制御モジュールを備え、
前記制御モジュールは、前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階に対して周波数スキャン整合を実行し、前記整合が完了した後に制御信号を前記捕捉モジュールに送るように構成され、
前記捕捉モジュールは、前記制御信号を受信したとき、前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値を捕捉し、前記周波数スキャンパラメータの前記終了値を前記決定モジュールに送るように構成され、
前記決定モジュールは、前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記終了値が前記周波数スキャンパラメータの前記ターゲット値と整合するかどうかを決定し、整合している場合、整合信号を前記制御モジュールに送り、整合していない場合、不整合信号を前記制御モジュールに送るように構成され、
前記制御モジュールは、
前記不整合信号を受信したとき、ｉ＝ｉ＋１に設定し、前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階についての周波数スキャン整合を実行し、前記整合が完了した後に前記制御信号を前記捕捉モジュールに送ることと、前記第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記開始値は、前記第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記終了値と一致しており、
前記整合信号を受信したとき、前記第（ｍ＋１）のパルス周期から前記第Ｍのパルス周期まで、各パルス周期の各周波数スキャン段階に対応する前記パルス位相の前記周波数スキャンパラメータを、変化しないように維持することと、各パルス周期の各周波数スキャン段階に対応する前記パルス位相の前記周波数スキャンパラメータは、前記第ｍのパルス周期の各周波数スキャン段階の前記周波数スキャンパラメータの前記終了値と一致している、
を行うようにさらに構成される、請求項９に記載の無線周波数インピーダンス整合のためのデバイス。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の無線周波数インピーダンス整合デバイスを備える半導体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本開示は、半導体装置の技術分野に関し、具体的には、無線周波数インピーダンス整合のための方法、無線周波数インピーダンス整合のためのデバイス、および無線周波数インピーダンス整合のためのデバイスを含む半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  異なるタイプのプラズマ装置、例えば、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）装置、誘導結合プラズマ（以下「ＩＣＰ」と呼ぶ）装置、および電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）装置等が、従来の半導体製造プロセスにおいて使用されてきた。
【０００３】
[0003]  近年では、ウエハサイズが２００ｍｍから３００ｍｍに増加するにつれて、プラズマ点火ウィンドウ範囲を増加させ、ウエハ処理プロセスの均一性を向上させ、高プラズマ密度を維持することが非常に重要になっている。パルスプラズマが円滑に点火されることができることを確実にするために、パルスが開始される瞬間に、ある程度の電力オーバーシュートが必要とされる。この理由から、既存の技術で実施される方法は、パルス開始段階中にオーバーシュートプロセスを追加し、より高いパルスオーバーシュート電力を使用することによってパルスプラズマの点火の成功を確実にするためのものである。
【０００４】
[0004]  しかしながら、パルスプラズマのその点火破壊時のインピーダンス特性に応じて、成功裏に点火をパルスするためにより高いパルスオーバーシュート電力とより長いパルスオーバーシュート時間を負荷することが必要である。いくつかのケースでは、負荷されたオーバーシュート電力が高く、オーバーシュート時間が長くても、依然として成功裏に点火をパルスすることが困難な場合もある。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]  本開示は、既存の技術に存在する技術的課題のうちの少なくとも１つを解決することを目的とし、無線周波数（ＲＦ）インピーダンス整合のための方法、ＲＦインピーダンス整合のためのデバイス、およびＲＦインピーダンス整合のためのデバイスを含む半導体処理装置を提案する。
【０００６】
[0006]  前述の目的を達成するために、本開示の第１の態様は、ＲＦインピーダンス整合のための方法を提供する。ＲＦは、Ｍ個のパルス周期を含み、各パルス周期が、Ｎ個のパルス位相を含み、ＭおよびＮは、両方とも１よりも大きい整数である。本方法は、以下のステップを含む。
【０００７】
[0007]  Ｓ１１０：第１のｍ個のパルス周期のうちの第１のｎ個のパルス位相を、周波数スキャン整合を実行するための周波数スキャン段階として使用し、第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値が、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致し、その結果、第ｍのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値は、事前設定のターゲット周波数スキャンパラメータと整合することができ、ｍおよびｎは、両方とも０よりも大きい整数であり、ｍ＜Ｍ、ｎ≦Ｎ；ｉ＝１、２、．．．．．．、ｍである。
【０００８】
[0008]  Ｓ１２０：第（ｍ＋１）のパルス周期から第Ｍのパルス周期まで、各パルス周期の各周波数スキャン段階に対応するパルス位相の周波数スキャンパラメータは変化のないままであり、第ｍのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【０００９】
[0009]  いくつかの実施形態では、Ｓ１１０はさらに以下を含み得る。
【００１０】
[0010]  Ｓ１１１：第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階に対して周波数スキャン整合を実行する。
【００１１】
[0011]  Ｓ１１２：整合が完了した後に、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値を取得する。
【００１２】
[0012]  Ｓ１１３：第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合するかどうかを決定し、整合している場合、Ｓ１２０を実行し、整合していない場合、ｉ＝ｉ＋１に設定してＳ１１１に戻る。第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値は、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【００１３】
[0013]  いくつかの実施形態では、Ｓ１２０はさらに以下を含む。
【００１４】
[0014]  Ｓ１２１：第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階に対応するパルス周期の周波数スキャンパラメータは変化のないままであり、第ｍのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致しており、ｊ＝１、２、．．．．．．、Ｍ−ｍ−１である。
【００１５】
[0015]  Ｓ１２２：第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値を捕捉する。
【００１６】
[0016]  Ｓ１２３：第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値がターゲット周波数スキャンパラメータと整合するかどうかを決定し、整合している場合、ｊ＝ｊ＋１に設定して再びＳ１２１を実行し、整合していない場合、ｊ＝ｊ＋１に設定して再びＳ１１０を実行する。第（ｊ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値は、第ｊのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【００１７】
[0017]  いくつかの実施形態では、Ｓ１１２はさらに、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の後にＲＦ電源の反射電力を捕捉することと、反射電力が所定の反射電力と整合するかどうかを決定することと、整合している場合、周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合することを決定することと、整合していない場合、周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合しないことを決定することとを含む。
【００１８】
[0018]  いくつかの実施形態では、Ｓ１１０において、ｎ＜Ｎであり、各パルス周期では、第（ｎ＋１）のパルス位相から第Ｎのパルス位相まで、各パルス位相は、ＲＦ電源の出力インピーダンスを負荷インピーダンスと整合させるために、周波数スキャンまたは整合デバイスの容量の調整によって整合され得る。
【００１９】
[0019]  いくつかの実施形態では、Ｎ＝３、ｎ＝１である。
【００２０】
[0020]  いくつかの実施形態では、Ｎ＝２、ｎ＝２である。
【００２１】
[0021]  いくつかの実施形態では、周波数スキャンパラメータは、スキャン周波数、周波数スキャン範囲、周波数スキャン速度、周波数スキャン精度、および周波数スキャン利得、のうちの少なくとも１つを含む。
【００２２】
[0022]  本開示の別の態様では、ＲＦインピーダンス整合のためのデバイスも提供され、これは、本開示によって提供されるＲＦインピーダンス整合のための上述の方法を実施する。
【００２３】
[0023]  いくつかの実施形態では、本デバイスは、捕捉モジュール、決定モジュール、および制御モジュールを含む。
【００２４】
[0024]  制御モジュールは、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階に対して周波数スキャン整合を実行し、整合が完了した後に制御信号を捕捉モジュールに送るように構成される。
【００２５】
[0025]  捕捉モジュールは、制御信号が受信されると、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値を捕捉し、それを決定モジュールに送るように構成される。
【００２６】
[0026]  決定モジュールは、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合するかどうかを決定するように構成され、整合している場合、整合信号を制御モジュールに送り、整合していない場合、不整合信号を制御モジュールに送る。
【００２７】
[0027]  制御モジュールは、さらに、  
不整合信号を受信したとき、ｉ＝ｉ＋１に設定し、第ｉのパルス周期における各周波数スキャン段階についての周波数スキャン整合を実行し、整合が完了した後に制御信号を捕捉モジュールに送るように構成される。第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値は、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致しており、  
整合信号が受信されると、第（ｍ＋１）のパルス周期から第Ｍのパルス周期まで、各パルス周期の各周波数スキャン段階に対応するパルス位相の周波数スキャンパラメータは変化のないままであり、第ｍのパルス周期における各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【００２８】
[0028]  本開示の別の態様では、半導体処理装置も提供され、これは、本開示によって提供されるＲＦインピーダンス整合のための上述のデバイスを含む。
【００２９】
[0029]  本開示によれば、ＲＦインピーダンス整合方法、ＲＦインピーダンス整合のためのデバイス、および半導体処理装置が提供される。第１のｍ個のパルス周期では、第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値を、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致するように設定することによって、各周波数スキャン段階において周波数を再変調する必要がなくなり得る。したがって、整合は、過度に速い周波数スキャン速度を使用することなく達成され、それにより過変調などの不安定性の問題を回避することができる。同時に、ＲＦ電源の反射電力も効果的に低減されることができ、その結果、ＲＦ電源によって出力されるＲＦ電力が、可能な限り負荷（例えばＲＦコイル）上に負荷され、それにより、ＲＦ電源の消費電力を低減し、整合効率およびアプリケーションウィンドウ（application window）を向上させることができる。
【００３０】
[0030]  付随図面は、本開示のさらなる理解を提供するために使用され、本明細書の一部を構成し、以下の特定の実施形態と併せて本開示を説明するものであり、本開示に対する限定を構成するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】[0031]  本開示の一実施形態による無線周波数（ＲＦ）インピーダンス整合のための方法の大まかなフローチャートである。
【図２】[0032]  本開示の一実施形態によるＲＦインピーダンス整合のための方法のＳ１１０のフローチャートである。
【図３】[0033]  本開示の一実施形態によるＲＦインピーダンス整合のための方法のＳ１２０のフローチャートである。
【図４】[0034]  本開示の一実施形態によるＲＦインピーダンス整合のための方法のＳ１２０の別のフローチャートである。
【図５】[0035]  本開示の一実施形態によるＲＦインピーダンス整合のための方法の周期的な周波数スキャン整合の概略図である。
【図６】[0036]  本開示の一実施形態によるＲＦインピーダンス整合のための方法の周期的な周波数スキャン整合の概略図である。
【図７】[0037]  本開示の一実施形態によるＲＦインピーダンス整合のためのデバイスの概略的な構造図である。
【符号の説明】
【００３２】
[0038]    １００：ＲＦインピーダンス整合のためのデバイス、１１０：捕捉モジュール、１２０：決定モジュール、１３０：制御モジュール
【詳細な説明】
【００３３】
[0039]  本開示の特定の実施形態が、付随図面を参照して以下に詳細に説明される。ここで説明される特定の実施形態が、本開示を例示および説明するためだけに使用され、本開示を限定するために使用されるものではないことを理解されたい。
【００３４】
[0040]  本開示の第１の態様は、無線周波数（ＲＦ）インピーダンス整合のための方法に関する。ＲＦは、Ｍ個のパルス周期を含み、各パルス周期が、Ｎ個のパルス位相を含み、ＭおよびＮは、両方とも１よりも大きい整数である。図１に示されるように、ＲＦインピーダンス整合のための方法は、以下のステップを含む。
【００３５】
[0041]  Ｓ１１０：周波数スキャン整合段階
【００３６】
[0042]  Ｓ１２０：周波数スキャン維持段階
【００３７】
[0043]  Ｓ１１０において、第１のｍ個のパルス周期のうちの第１のｎ個のパルス位相が、周波数スキャン整合のための周波数スキャン段階として使用され得、第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値が、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致し、その結果、第ｍのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値は、周波数スキャンパラメータの事前設定のターゲット値と整合することができ、ｍおよびｎは、両方とも０よりも大きい整数であり、ｍ＜Ｍ、ｎ≦Ｎ；ｉ＝１、２、．．．．．．、ｍである。
【００３８】
[0044]  上記Ｓ１１０は、ｎ＝１であり、周波数スキャン段階を段階ｚと呼ぶ例示的な例を挙げることによって詳細に説明される。Ｓ１１０において、周波数スキャン整合は、第１のｍ個のパルス周期の各ｚ段階について実行され、第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値は、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン周波数の周波数パラメータの終了値と一致している。特に、第１のパルス周期の段階ｚの周波数スキャン整合が完了した後、第１のパルスの段階ｚの周波数スキャンパラメータの終了値は、第２のパルス周期の段階ｚの周波数スキャン整合のための周波数スキャンパラメータの開始値として使用されることができ、以下同様に続く。第ｍのパルス周期のｚ段階の周波数スキャン整合が完了した後、周波数スキャンパラメータの終了値は、周波数スキャンパラメータの事前設定のターゲット値と整合し、これはすなわち、ＲＦ電源の出力インピーダンスが負荷インピーダンスと整合する。
【００３９】
[0045]  上述の値ｍは、事前設定の経験値であり得るか、または変数であってもよい。いわゆる変数は、値ｍが事前に設定されていないことを意味するが、各パルス周期の段階ｚの周波数スキャン整合が完了した後に、各パルス周期の段階ｚの周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合するかどうかを決定することと、整合結果に応じて、後続のパルス周期の段階ｚに対する周波数スキャン整合を継続すべきか、Ｓ１２０、すなわち値ｍの決定に進むべきかを決定することとによって、リアルタイムで取得され得る。
【００４０】
[0046]  特に、値ｍが事前設定でないケースの場合、図２に示されるように、上記Ｓ１１０はさらに以下を含み得る。
【００４１】
[0047]  Ｓ１１１：第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階に対して周波数スキャン周波数整合を実行する。
【００４２】
[0048]  Ｓ１１２：整合が完了した後に、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値を取得する。
【００４３】
[0049]  Ｓ１１３：第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合するかどうかを決定し、整合している場合、Ｓ１２０を実行し、整合していない場合、ｉ＝ｉ＋１に設定して再びＳ１１１を実行することであって、第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値は、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【００４４】
[0050]  Ｓ１１３において、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合する場合、このときのｉの値がｍであり得ることが容易に理解できる。
【００４５】
[0051]  いくつかの実施形態では、上記Ｓ１１２はさらに、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の終わりにＲＦ電源の反射電力を取得することと、反射電力が所定の反射電力と整合するかどうかを決定することと、整合している場合、周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合することを決定することと、整合していない場合、周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合しないことを決定することとを含み得る。
【００４６】
[0052]  いくつかの実施形態では、上述の周波数スキャンパラメータの特定のタイプは限定されていない。例えば、周波数スキャンパラメータは、周波数スキャンの周波数、周波数スキャン範囲、周波数スキャン速度、周波数スキャン精度、または周波数スキャン利得、のうちの１つであり得る。
【００４７】
[0053]  第１のｍ個のパルス周期の後、ＲＦ電源の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合が完了し得、上記Ｓ１２０は、後続のパルス周期に対して実行され得る。図３に示されるように、上記Ｓ１２０において、第（ｍ＋１）のパルス周期から第Ｍのパルス周期まで、各パルス周期の各周波数スキャン段階に対応するパルス位相の周波数スキャンパラメータは変化のないままであり、第ｍのパルス周期における各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【００４８】
[0054]  例えば、ｎ＝１であり、周波数スキャン段階を段階ｚと呼び、第ｍのパルス周期の段階ｚの周波数スキャン整合が完了した後、周波数スキャンパラメータの終了値は、段階ｚに対応する後続のすべてのパルス周期の段階ｚ’の周波数スキャンパラメータとして使用されることができ、パルス位相ｚ’の周波数スキャンパラメータは変化のないままであり得る。
【００４９】
[0055]  いくつかの実施形態では、第（ｍ＋１）のパルス周期から第Ｍのパルス周期までのプロセス中、任意のパルス周期の実際の整合が整合要件を満たさない場合、周波数スキャンの微調整も実行されることができる。特に、第ｍのパルス周期の段階ｚの周波数スキャン周波数整合が終了すると、周波数スキャンパラメータの終了値は、後続のｍ’個のパルス周期の各パルス位相ｚ’に対して周波数スキャン整合を実行するための周波数スキャンパラメータの開始値として使用されることができる。周波数スキャン整合方法は、Ｓ１１０における周波数スキャン整合方法と同じである。すなわち、第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値は、第ｍ’のパルス周期の各パルス位相ｚ’の周波数スキャンパラメータの終了値が、周波数スキャンパラメータの事前設定のターゲット値と整合するまで、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【００５０】
[0056]  上述のＳ１１０と同様に、前述の数値ｍ’は、事前設定の経験値であり得るか、または変数であってもよい。値ｍ’が事前設定でないケースの場合、図４に示されるように、Ｓ１２０はさらに以下を含み得る。
【００５１】
[0057]  Ｓ１２１：第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階に対応するパルス位相の周波数スキャンパラメータは変化のないままであり、第ｍのパルス周期における各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致しており、ｊ＝１、２、．．．．．．、Ｍ−ｍ−１である。
【００５２】
[0058]  Ｓ１２２：第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値を取得する。
【００５３】
[0059]  Ｓ１２３：第（ｍ＋ｊ）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合するかどうかを決定し、整合している場合、ｊ＝ｊ＋１に設定してＳ１２１に戻り、整合していない場合、ｊ＝ｊ＋１に設定してＳ１１０に戻ることであって、第（ｊ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値は、第ｊのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【００５４】
[0060]  いくつかの実施形態では、上記Ｓ１１２はさらに、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の終わりにＲＦ電源の反射電力を取得することと、反射電力が所定の反射電力と整合するかどうかを決定することと、整合している場合、周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合することを決定することと、整合していない場合、周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合しないことを決定することとを含み得る。
【００５５】
[0061]  いくつかの実施形態では、所定のＲＦ電源の反射電力は、８０Ｗ以下であり得る。
【００５６】
[0062]  整合が実行されたかどうかを決定するための根拠として反射電力を使用することによって、反射電力は、できる限り減少することが確実にされ、それにより、ＲＦ電源の消費電力を効果的に低減し、整合効率およびアプリケーションウィンドウを向上させることができる。
【００５７】
[0063]  いくつかの実施形態では、各パルス周期において（例えば、第１のパルス周期から第Ｍのパルス周期までの範囲内で）、上記Ｓ１１０において、ｎ＜Ｎであり、すなわち、第１のｎ個のパルス位相のみが上述の周波数スキャン整合を実行するための周波数スキャン段階として使用され得、後続のパルス位相（すなわち、第（ｎ＋１）のパルス位相から第Ｎのパルス位相まで）は、ＲＦ電源の出力インピーダンスを負荷インピーダンスと整合させるための従来の整合方法によって整合されることができる。当然ながら、いくつかの実施形態では、ｎ＝Ｎにも設定することができ、すなわち、各パルス位相が、上述の周波数スキャン整合を実行するための周波数スキャン段階として使用される。
【００５８】
[0064]  同じパルス周期では、異なるパルス位相間での周波数スキャン周波数整合は互いに独立していることを理解されたい。例えば、各パルスサイクルが２つのパルス位相を含む、すなわちＮ＝２であり、それらを第１のパルス位相と第２のパルス位相と呼ぶと想定すると、両方のパルス位相が、上記周波数スキャン周波数整合を実行する。この場合、第１のｍ個のパルス周期では、各第１のパルス位相の整合プロセスおよび各第２のパルス位相の整合プロセスは互いに独立しており、２つのパルス位相は個別に整合される。
【００５９】
[0065]  上記を踏まえると、本開示によって提供されるＲＦインピーダンス整合のための方法において、第１のｍ個のパルス周期では、第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値を、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致するように設定することによって、各周波数スキャン段階において周波数を再変調する必要がなくなり得、その結果、整合は、過度に速い周波数スキャン速度を使用することなく実施され、それにより過変調などの不安定性の問題を回避することができる。同時に、ＲＦ電源の反射電力を効果的に低減することもでき、その結果、ＲＦ電源によって出力されるＲＦ電力が、可能な限り負荷（例えばＲＦコイル）上に負荷され、それにより、ＲＦ電源の消費電力を低減し、整合効率およびアプリケーションウィンドウを向上させることができる。
【００６０】
[0066]  以下では、本開示によって提供されるＲＦインピーダンス整合のための方法が、２つの実施形態で詳細に説明される。
【００６１】
[0067]  いくつかの実施形態では、図５に示されるように、本実施形態で提供される無線周波数インピーダンス整合のための方法は、整合のために誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）デバイスのＲＦインピーダンス整合デバイスを使用する。ＲＦの中心周波数は１３．５６ＭＨｚであり得、ＲＦの電力周波数は、１３．５６±５％ＭＨｚの範囲内で調整されることができる。ＲＦは、第１のパルス周期Ｚ1、第２のパルス周期Ｚ2、．．．．．．、第ｍのパルス周期Ｚm、第（ｍ＋１）のパルス周期Ｚm+1、．．．．．．、第（Ｍ−１）のパルス周期ＺM-1、および第Ｍのパルス周期ＺMを含む、Ｍ個のパルス周期を含む。各パルス周期は、Ｎ＝３であるＮ個のパルス位相に分割され得、それぞれ、第１のパルス位相１（例えば時間Ｔ1）、第２のパルス位相２（例えば時間Ｔ2）、および第３のパルス位相３（例えば時間Ｔ3）であり得る。第１のパルス位相１、第２のパルス位相２、および第３のパルス位相３の対応するＲＦ負荷電力は、それぞれ、Ｐ1、Ｐ2、および０であり得る。
【００６２】
[0068]  いくつかの実施形態では、第１のパルス位相１は、周波数スキャン段階として使用され得、上述のＳ１１０の整合方法によって整合方式が実施され得る。周波数スキャンパラメータの終了値は、周波数スキャンのための周波数であり得る。第２のパルス位相２および第３のパルス位相３は、両方とも従来の整合方式を実施し得、これはここでは繰り返し述べない。
【００６３】
[0069]  特に、図５に示されるように、第１のパルス周期Ｚ1では、第１のパルス位相１は、反射電力を低減するためにＲＦ電源のスキャン周波数の最初の周波数Ｆ0を実装して周波数スキャンを開始し、周波数スキャンの最後の周波数Ｆ１で終了する。このときに、反射電力はＰr1であり、これは、周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たさない。
【００６４】
[0070]  第２のパルス周期Ｚ2では、第１のパルス位相１は、第１のパルス周期Ｚ1の周波数スキャンの最後の周波数Ｆ1を実装して周波数スキャンを開始し、周波数スキャンの最後の周波数Ｆ２で終了する。このときに、反射電力はＰr2であり、これは、依然として周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たさない。
【００６５】
[0071]  同様に、第ｍのパルス周期Ｚmまで、第１のパルス位相１は、第（ｍ−１）のパルス周期Ｚm-1の周波数スキャンの最後の周波数Ｆm-1で周波数スキャンを開始し、周波数スキャンの最後の周波数Ｆmで終了する。このときに、反射電力はＰrmであり、これは、周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たし、すなわち、ＲＦ電源の出力インピーダンスは、負荷インピーダンスと整合する。
【００６６】
[0072]  第（ｍ＋１）のパルス周期Ｚm+1から開始して、後続の各パルス周期について、第１のパルス位相１において実装されるＲＦは変化のないままであり、第ｍのパルス周期Ｚmの周波数スキャンの最後の周波数Ｆmと一致している。このように、反射電力Ｐrm+1が周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たすことを確実にすることができる。
【００６７】
[0073]  いくつかの実施形態では、第（ｍ＋１）のパルス周期Ｚm+1および任意の後続のパルス周期から開始して、ＲＦが周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たさない場合、ＲＦ電源は、ｍ’個のパルス周期Ｚm’の後まで、周波数スキャンの開始点として、第ｍのパルス周期Ｚmの周波数スキャンの最後の周波数Ｆmで周波数スキャンを再開することができ、第１のパルス位相１は、最終的に、反射電力を、周波数スキャンを通して周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合するための要件を満たすものにする。
【００６８】
[0074]  いくつかの実施形態では、図６に示されるように、実施形態によって提供されるＲＦインピーダンス整合のための方法において、整合のために容量結合プラズマ（ＣＣＰ）デバイスのＲＦインピーダンス整合デバイスを使用する。無線周波数の中心周波数は６０ＭＨｚであり、ＲＦ電源の周波数は、６０±１０％ＭＨｚの範囲内で調整されることができる。ＲＦは、第１のパルス周期Ｚ1、第２のパルス周期Ｚ2、．．．．．．、第ｍのパルス周期Ｚm、第（ｍ＋１）のパルス周期Ｚm+1、．．．．．．、第（Ｍ−１）のパルス周期ＺM-1、および第Ｍのパルス周期ＺMを含む、Ｍ個のパルス周期を含む。各パルス周期は、Ｎ＝２であるＮ個のパルス位相に分割されることができ、それらは、それぞれ、第１のパルス位相１（例えば時間Ｔa）および第２のパルス位相２（例えば時間Ｔb）である。第１のパルス位相１および第２のパルス位相２に対応するＲＦ負荷電力は、それぞれ、ＰaおよびＰbである。
【００６９】
[0075]  いくつかの実施形態では、第１のパルス位相１および第２のパルス位相２は、両方とも周波数スキャン段階として使用されることができ、それらの整合方式は、両方とも上述のＳ１１０の整合方法を実施することができる。第１のパルス位相１の周波数スキャンプロセスおよび第２のパルス位相２の周波数スキャンプロセスは、互いに独立している。
【００７０】
[0076]  特に、図６に示されるように、第１のパルス周期Ｚ1では、第１のパルス位相１は、反射電力を低減するためにＲＦ電源の周波数スキャンの最初の周波数Ｆa0を実装して周波数スキャンを開始し、周波数スキャンの最後の周波数Ｆa1で終了する。このときに、反射電力はＰra1であり、これは、第１のパルス位相１の周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たさない。第２のパルス位相２は、ＲＦ電源の周波数スキャンの最初の周波数Ｆb0を実装して周波数スキャンを開始し、周波数スキャンの最後の周波数Ｆb1で終了する。このときに、反射電力はＰrb1であり、これは、第２のパルス位相２の周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たさない。
【００７１】
[0077]  第２のパルス周期Ｚ2では、第１のパルス位相１は、第１のパルス周期Ｚ1の第１のパルス位相１の周波数スキャンの最後の周波数Ｆa1を実装して周波数スキャンを開始し、第１のパルス位相１の周波数スキャンの最後の周波数Ｆa2で終了する。このときに、反射電力はＰra2であり、これは、依然として第１のパルス位相１の周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たさない。第２のパルス位相２は、第１のパルス周期Ｚ1の第２のパルス位相２の周波数スキャンの最後の周波数Ｆb1を実装し、第２のパルス位相２の最後の周波数スキャン周波数Ｆb2で終了する。このときに、反射電力はＰrb2であり、これは、第２のパルス位相２の周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たさない。
【００７２】
[0078]  同様に、第ｍのパルス周期Ｚmまで、第１のパルス位相１は、第（ｍ−１）のパルス周期Ｚm-1の第１のパルス位相１の周波数スキャンの最後の周波数Ｆam-1を実装して周波数スキャンを開始し、周波数スキャンの最後の周波数Ｆamで終了する。このときに、反射電力はＰramであり、これは、依然として第１のパルス位相１の周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たさない。第２のパルス位相は、第（ｍ−１）のパルス周期Ｚm-1の第２のパルス位相２の周波数スキャンの最後の周波数Ｆｂｍ−１を実装し、周波数スキャンの最後の周波数Ｆbmで終了する。このときに、反射電力はＰrbmであり、これは、第２のパルス位相２の周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たし、すなわち、第２のパルス位相２のＲＦ電源の出力インピーダンスは、負荷インピーダンスと整合する。
【００７３】
[0079]  第２のパルス位相２については、第（ｍ＋１）のパルス周期Ｚm+1から開始して、後続の各パルス周期の第２のパルス周期２において実装されるＲＦは変化のないままであり、第ｍのパルス周期Ｚmの第２のパルス位相２の周波数スキャンの最後の周波数Ｆbmと一致しており、それにより、反射電力Ｐrbm+1が周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たすことを確実にする。
【００７４】
[0080]  第１のパルス位相１については、第（ｍ＋１）のパルス周期Ｚm+1では、第１のパルス位相１は、第ｍのパルス周期Ｚmの第１のパルス位相１の周波数スキャンの最後の周波数Ｆａｍを実装して周波数スキャンを開始し、周波数スキャンの最後の周波数Ｆam+1で終了する。このときに、反射電力はＰram+1であり、これは、依然として第１のパルス位相１の周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たさない。
【００７５】
[0081]  同様に、第（Ｍ−１）のパルス周期ＺM-1では、第１のパルス位相１は、第（Ｍ−２）のパルス周期ＺM-2の第１のパルス位相１の周波数スキャンの最後の周波数ＦaM-2を実装して周波数スキャンを開始し、周波数スキャンの最後の周波数ＦaM-1で終了する。このときに、反射電力はＰraM-1であり、これは、第１のパルス位相１の周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たす。第Ｍのパルス周期ＺＭから開始して、各後続のパルス周期について、第１のパルス位相１において実装されるＲＦは変化のないままであり、第（Ｍ−１）のパルス周期ＺM-1の周波数スキャンの最後の周波数ＦaM-1と一致しており、それにより、反射電力ＰraMが周波数スキャンパラメータのターゲット値についての要件を満たすことを確実にする。
【００７６】
[0082]  いくつかの実施形態では、第１のパルス位相１にあっても第２のパルス位相２にあっても、ＲＦ周波数が変化のないままであるパルス周期の後で、それらのうちの一方または両方が整合精度を満たさないとき、以下の方法が再調整のために実施され得る。例えば、第２のパルス位相２では、ＲＦ電源は第ｍのパルス周期Ｚmの第２のパルス位相２の周波数スキャンの最後の周波数Ｆbmを、ｍ’個のパルス周期Ｚm’の第２のパルス位相２の後まで、周波数スキャンを再開するための周波数スキャンの開始点として実装して、最終的に、反射電力を、周波数スキャンによって周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合するための要件を満たすものにすることができる。
【００７７】
[0083]  本開示の第２の態様は、図７に示されるように、上述のＲＦインピーダンス整合のための方法を実施する、ＲＦインピーダンス整合のためのデバイス１００を提供する。
【００７８】
[0084]  いくつかの実施形態では、ＲＦインピーダンス整合のためのデバイス１００において、第１のｍ個のパルス周期では、第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値を、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致するように設定することによって、各周波数スキャン段階において周波数を再変調する必要がなくなり得、その結果、整合は、過度に速い周波数スキャン速度を使用することなく実施されることができ、その結果、過変調などの不安定性の問題が回避されることができる。同時に、ＲＦ電源の反射電力を効果的に低減することもでき、その結果、ＲＦ電源によって出力されるＲＦ電力が、可能な限り負荷（例えばＲＦコイル）上に負荷され、それにより、ＲＦ電源の消費電力を低減し、整合効率およびアプリケーションウィンドウを向上させることができる。
【００７９】
[0085]  いくつかの実施形態では、図７に示されるように、ＲＦインピーダンス整合のためのデバイス１００は、捕捉モジュール１１０、決定モジュール１２０、および制御モジュール１３０を含む。制御モジュール１３０は、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階についての周波数スキャン整合を実行し、整合が完了した後に制御信号を捕捉モジュール１１０に送るように構成される。捕捉モジュール１１０は、制御信号を受信すると、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値を捕捉し、周波数スキャンパラメータの終了値を決定モジュール１２０に送るように構成される。決定モジュール１２０は、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値が周波数スキャンパラメータのターゲット値と整合するかどうかを決定するように構成され、整合している場合、整合信号を制御モジュール１３０に送り、整合していない場合、不整合信号を制御モジュール１３０に送る。
【００８０】
[0086]  制御モジュール１３０はさらに、不整合信号を受信したとき、ｉ＝ｉ＋１に設定し、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階についての周波数スキャン整合を実行し、整合が完了した後に制御信号を捕捉モジュールに送るように構成される。第（ｉ＋１）のパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの開始値は、第ｉのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【００８１】
[0087]  整合信号が受信されると、第（ｍ＋１）のパルス周期から第Ｍのパルス周期まで、各パルス周期の各周波数スキャン段階に対応するパルス位相の周波数スキャンパラメータは変化のないままであり、第ｍのパルス周期の各周波数スキャン段階の周波数スキャンパラメータの終了値と一致している。
【００８２】
[0088]  本開示の第３の態様では、上述されたＲＦインピーダンス整合のためのデバイスを含む、半導体処理装置が提供される。
【００８３】
[0089]  いくつかの実施形態では、半導体処理装置は、ＲＦインピーダンス整合のための前述のデバイスを含む。本装置は、ＲＦインピーダンス整合のための前述の方法を実施することができる。したがって、整合は、過度に速い周波数スキャン速度を使用することなく実施され、それにより過変調などの不安定性の問題を回避することができる。同時に、ＲＦ電源の反射電力を効果的に低減することもでき、その結果、ＲＦ電源によって出力されるＲＦ電力が、可能な限り負荷（例えばＲＦコイル）上に負荷され、それにより、ＲＦ電源の消費電力を低減し、整合効率およびアプリケーションウィンドウを向上させることができる。
【００８４】
[0090]  上記実装形態が、本開示の原理を例示するために使用される例示的な実装形態にすぎず、本開示がそれに限定されるものではないことが理解できる。当業者については、本開示の趣旨および本質から逸脱することなく様々な修正および改良を行うことができ、これらの修正および改良はまた、本開示の範囲内であるとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2021521601.tif 000011
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