(57)【要約】プラズマ処理システムおよび方法が、開示される。本システムは、プラズマ性質を変調する、少なくとも１つの変調供給源を含み得、プラズマ性質の変調は、繰り返し周期Ｔを有する。同期モジュールが、Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号をプラズマ処理システムに接続される少なくとも１つの機器に送信するように構成される。波形通信モジュールが、特徴付けられる波形の特性をプラズマシステムに接続される少なくとも１つの機器に通信し、プラズマ処理システムに接続される複数の機器の同期を可能にする。特徴付けられる波形は、プラズマの変調についての情報またはプラズマ処理システムに接続される機器の所望の波形についての情報を含有し得る。
2021503702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システムであって、
プラズマ性質を変調する少なくとも１つの変調供給源であって、前記プラズマ性質の変調は、繰り返し周期Ｔを有する、少なくとも１つの変調供給源と、
同期モジュールであって、前記同期モジュールは、Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号を前記プラズマ処理システムに接続される少なくとも１つの機器に送信するように構成される、同期モジュールと、
波形通信モジュールであって、前記波形通信モジュールは、前記繰り返し周期Ｔを伴う特徴付けられる波形の特性をプラズマシステムに接続される前記少なくとも１つの機器に通信し、前記プラズマ処理システムに接続される複数の機器の同期を可能にするように構成され、前記繰り返し周期Ｔを伴う前記特徴付けられる波形は、前記プラズマの変調についての情報または前記プラズマ処理システムに接続される機器の所望の波形についての情報のうちの少なくとも１つを含有する、波形通信モジュールと
を備える、プラズマ処理システム。
【請求項２】
Ｔは、前記プラズマ処理システムのプラズマ性質を変調する全ての複数の機器の波形が周期Ｔで周期的である最も短い時間長である、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項３】
前記変調供給源は、前記プラズマに影響を及ぼす電磁場を変調することによって前記プラズマ性質を変調するように構成される、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項４】
前記変調供給源は、遠隔プラズマ源である、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５】
前記変調供給源は、前記プラズマシステム内のガスの性質を変調することによって前記プラズマ性質を変調するように構成される、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項６】
前記変調供給源は、２つ以上の明確に異なるレベルの間で前記プラズマ中のワークピースの表面電位を交互にするように構成される、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項７】
繰り返し周期Ｔを伴う前記波形の特性は、前記変調供給源によって発生される出力波形の特性を含む、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項８】
繰り返し周期Ｔを伴う前記波形の特性は、前記プラズマ性質の特性を含む、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項９】
繰り返し周期Ｔを伴う前記波形の特性は、前記プラズマ中のワークピースの表面電位の特性を含む、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１０】
繰り返し周期Ｔを伴う前記波形の特性は、前記プラズマ処理システムに接続される前記少なくとも１つの機器の出力の所望の特性を含む、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの機器は、発生器である、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１２】
前記発生器は、前記発生器の出力の性質を、繰り返し周期Ｔを伴う前記特徴付けられる波形と同期させる、請求項１１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１３】
前記同期は、繰り返し周期Ｔを伴う前記特徴付けられる波形の変化に関して前記発生器の出力の性質の変化を早めるかまたは遅らせることを含む、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１４】
前記出力の性質は、電圧、電流、電力、周波数、または発生器源インピーダンスのうちの少なくとも１つである、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１５】
前記発生器は、ＲＦ発生器またはＤＣ発生器のうちの１つである、請求項１１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１６】
前記発生器は、前記プラズマ処理システムからの電力を吸収することが可能である、請求項１５に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１７】
前記発生器は、前記プラズマシステムからの電力のみを吸収し得る負荷である、請求項１６に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの機器は、前記プラズマ処理システムの性質を測定するように構成される、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１９】
前記測定は、プラズマ性質の測定、前記プラズマシステムに送達される電力の性質、または前記プラズマシステムに送達されるガスの性質のうちの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２０】
前記測定は、前記繰り返し周期Ｔを伴う前記特徴付けられる波形と同期される、請求項１８に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２１】
前記同期は、前記繰り返し周期Ｔを伴う前記特徴付けられる波形の変化に関して前記プラズマシステム性質の測定を早めるかまたは遅らせることを含む、請求項２０に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの機器は、インピーダンス整合ネットワークである、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２３】
前記インピーダンス整合ネットワークは、インピーダンスを示す測定を前記繰り返し周期Ｔを伴う前記特徴付けられる波形と同期させる、請求項２２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの機器は、遠隔プラズマ源である、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２５】
前記Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号は、前記同期信号繰り返し周期の開始のインジケーションと、前記同期信号繰り返し周期の開始以降ある時間周期が経過したという少なくとも１つのインジケーションとを含む、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２６】
前記同期信号繰り返し周期の開始は、第１の持続時間のパルスによって示され、前記同期信号繰り返し周期の開始以降ある時間周期が経過したという少なくとも１つのインジケーションは、前記第１の持続時間と異なる第２の持続時間のパルスによって示される、請求項２５に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２７】
前記Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号は、前記同期信号繰り返し周期の開始のインジケーションを含み、前記同期信号繰り返し周期の開始のインジケーションはさらに、時刻を示すために、または新しい波形が有効であることを示すために、少なくとも一度修正される、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２８】
プラズマ処理システムのための制御方法であって、前記方法は、
変調供給源を用いてプラズマ性質を変調することであって、前記プラズマ性質の変調は、繰り返し周期Ｔを有する、ことと、
前記繰り返し周期Ｔを伴う波形を特徴付け、波長データセットを生じることであって、前記波形データセットは、前記プラズマの変調または前記プラズマ処理システムに接続される機器の所望の波形についての情報のうちの少なくとも１つを含む、ことと、
前記波形データセットをプラズマシステムに接続される少なくとも１つの機器に送信することと、
Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号を前記プラズマシステムに接続される前記少なくとも１つの機器に送信することと
を含む、方法。
【請求項２９】
基本繰り返し周期Ｔｆを決定することであって、Ｔｆは、前記プラズマ処理システムのプラズマ性質を変調する全ての複数の機器の波形が周期Ｔｆで周期的である最も短い時間長である、ことと、
Ｔｆの整数倍である前記同期繰り返し周期を伴う前記同期信号を前記プラズマ処理システムに接続される前記少なくとも１つの機器に送信することと
を含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３０】
前記変調供給源を用いて、前記プラズマに影響を及ぼす電磁場を変調することによって前記プラズマ性質を変調することを含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３１】
前記変調供給源は、遠隔プラズマ源である、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３２】
前記変調供給源を用いて、前記プラズ処理マシステム内のガスの性質を変調することによって前記プラズマ性質を変調することを含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３３】
前記変調供給源を用いて、２つ以上の明確に異なるレベルの間で前記プラズマ中のワークピースの表面電位を交互にすることによって前記プラズマ性質を変調することを含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３４】
繰り返し周期Ｔを伴う前記波形の特性は、前記変調供給源によって発生される出力波形の特性を含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３５】
繰り返し周期Ｔを伴う前記波形の特性は、前記プラズマ性質の特性を含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３６】
繰り返し周期Ｔを伴う前記波形の特性は、前記プラズマ中のワークピースの表面電位の特性を含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３７】
繰り返し周期Ｔを伴う前記波形の特性は、前記プラズマ処理システムに接続される前記少なくとも１つの機器の出力の所望の特性を含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３８】
発生器において前記波形データセットおよび同期信号を受信することを含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３９】
前記発生器の出力の性質を前記波形データセットによって特徴付けられる繰り返し周期Ｔを伴う波形と同期させることを含む、請求項３８に記載の制御方法。
【請求項４０】
前記波形データセットによって特徴付けられる繰り返し周期Ｔを伴う波形の変化に関して発生器出力の性質の変化を早めるかまたは遅らせることを含む、請求項３９に記載の制御方法。
【請求項４１】
前記出力の性質は、電圧、電流、電力、周波数、または発生器源インピーダンスのうちの少なくとも１つである、請求項３９に記載の制御方法。
【請求項４２】
前記発生器は、ＲＦ発生器またはＤＣ発生器のうちの１つである、請求項３８に記載の制御方法。
【請求項４３】
前記発生器は、前記プラズマ処理システムからの電力を吸収することが可能である、請求項４２に記載の制御方法。
【請求項４４】
前記発生器は、前記プラズマシステムからの電力のみを吸収し得る負荷である、請求項４３に記載の制御システム。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの機器は、前記プラズマシステムの性質を測定する、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項４６】
前記測定は、プラズマ性質の測定、前記プラズマシステムに送達される電力の性質、または前記プラズマシステムに送達されるガスの性質のうちの少なくとも１つを含む、請求項４５に記載の制御方法。
【請求項４７】
測定を前記波形データセットによって特徴付けられる繰り返し周期Ｔを伴う波形と同期させることを含む、請求項４５に記載の制御方法。
【請求項４８】
前記同期は、前記波形データセットによって特徴付けられる繰り返し周期Ｔを伴う波形の変化に関して前記プラズマシステム性質の測定を早めるかまたは遅らせることを含む、請求項４６に記載の制御方法。
【請求項４９】
前記少なくとも１つの機器は、インピーダンス整合ネットワークである、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項５０】
インピーダンスを示す測定を前記波形データセットによって特徴付けられる繰り返し周期Ｔを伴う波形と同期させることを含む、請求項４９に記載の制御方法。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの機器は、遠隔プラズマ源である、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項５２】
前記Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号は、前記同期信号繰り返し周期の開始のインジケーションと、前記同期信号繰り返し周期の開始以降ある時間周期が経過したという少なくとも１つのインジケーションとを含む、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項５３】
前記同期信号繰り返し周期の開始は、第１の持続時間のパルスによって示され、前記同期信号繰り返し周期の開始以降ある時間周期が経過したという少なくとも１つのインジケーションは、前記第１の持続時間と異なる第２の持続時間のパルスによって示される、請求項５２に記載の制御方法。
【請求項５４】
前記Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号は、前記同期信号繰り返し周期の開始のインジケーションを含み、前記同期信号繰り返し周期の開始のインジケーションはさらに、時刻を示すために、または新しい波形が有効であることを示すために、少なくとも一度修正される、請求項２８に記載の制御方法。
【請求項５５】
プラズマ処理制御システムであって、
波形特徴付けモジュールであって、前記波形特徴付けモジュールは、プラズマシステムに接続される機器の出力波形に関する波形データセットを発生させるように構成される、波形特徴付けモジュールと、
波形繰り返しモジュールであって、前記波形繰り返しモジュールは、前記プラズマシステムに接続される機器に関する繰り返し周期Ｔを決定するように構成される、波形繰り返しモジュールと、
波形通信モジュールであって、前記波形通信モジュールは、前記波形データセットを前記プラズマシステムに接続される前記機器または別の機器のうちの少なくとも１つに通信するように構成される、波形通信モジュールと、
同期モジュールであって、前記同期モジュールは、Ｔの整数倍である同期パルス繰り返し周期を伴う同期パルスを前記プラズマシステムに接続される機器に送信するように構成される、同期モジュールと
を備える、プラズマ処理制御システム。
【請求項５６】
前記波形特徴付けモジュールは、時間出力値ペアの集合として前記波形データセットを発生させ、前記繰り返し周期Ｔの間の前記機器の出力波形を表すように構成される、請求項５５に記載のプラズマ処理制御システム。
【請求項５７】
前記時間出力値ペアはそれぞれ、前記繰り返し周期Ｔの間の前記機器の出力波形を表すために、時間値と、電圧値、電流値、または電力値のうちの少なくとも１つとを含む、請求項５６に記載のプラズマ処理制御システム。
【請求項５８】
前記波形特徴付けモジュールは、複数の波形データセットを発生させるように構成され、前記複数の波形データセットはそれぞれ、複数の出力波形のうちの対応するものを特徴付け、前記出力波形はそれぞれ、前記プラズマシステムに接続される複数の機器のうちの対応するものから出力され、
前記波形繰り返しモジュールは、前記複数の出力波形の全てが周期Ｔｆで周期的である最も短い時間長である基本繰り返し周期Ｔｆを決定するように構成され、
前記波形通信モジュールは、前記複数の機器のうちの１つに関する前記波形データセットのうちの少なくとも１つを前記プラズマシステムに接続される前記複数の機器のうちの１つに通信するように構成され、
前記同期モジュールは、Ｔｆの整数倍である同期パルス繰り返し周期を伴う同期パルスを複数の機器のうちの少なくとも１つに送信するように構成される、
請求項５５に記載のプラズマ処理制御システム。
【請求項５９】
前記同期モジュールは、前記プラズマシステムに接続される前記複数の機器のうちの１つの発振器が、前記基本繰り返し周期Ｔｆ内で十分な正確度で時間を維持するために十分に正確ではない場合、前記同期パルスの間に同期ティックを送信するように構成される、請求項５８に記載のプラズマ処理制御システム。
【請求項６０】
前記同期ティックは、前記同期ティックに関して前記同期パルスのものと異なる持続時間を伴うパルスを使用することによって、前記同期パルスから区別される、請求項５９に記載のプラズマ処理制御システム。
【請求項６１】
非一過性コンピュータ可読媒体であって、前記非一過性コンピュータ可読媒体は、その上に記憶される命令を備え、前記命令は、プロセッサによる実行のために、またはフィールドプログラマブルゲートアレイを構成するために、プラズマ処理を実施するためのものであり、前記命令は、
変調供給源を用いてプラズマ性質を変調することであって、前記プラズマ性質の変調は、繰り返し周期Ｔを有する、ことと、
前記プラズマの変調または前記プラズマ処理システムに接続される機器の所望の波形についての情報のうちの少なくとも１つを含有する繰り返し周期Ｔを伴う波形を特徴付け、波形データセットを生じることと、
前記波形データセットを前記プラズマシステムに接続される少なくとも１つの機器に送信することと、
Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号を前記プラズマシステムに接続される前記少なくとも１つの機器に送信することと
を行うための命令を含む、非一過性コンピュータ可読媒体。
【請求項６２】
プラズマ処理システムであって、
プラズマのプラズマ性質を変調するための手段であって、前記プラズマ性質の変調は、繰り返し周期Ｔを有する、手段と、
前記繰り返し周期Ｔを伴う波形を特徴付け、波長データセットを生じるための手段であって、前記波形データセットは、前記プラズマの変調または前記プラズマ処理システムに接続される機器の所望の波形についての情報のうちの少なくとも１つを含む、手段と、
前記波形データセットを前記プラズマシステムに接続される少なくとも１つの機器に送信するための手段と、
Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号を前記プラズマシステムに接続される前記少なくとも１つの機器に送信するための手段と
を備える、プラズマ処理システム。
【請求項６３】
プラズマ処理システムであって、
繰り返し周期Ｔを有する出力波形を印加するためのバイアス供給源と、
同期モジュールであって、前記同期モジュールは、Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期をプラズマシステムに接続される少なくとも１つの他の機器に送信するように構成される、同期モジュールと、
波形通信モジュールであって、前記波形通信モジュールは、前記バイアス供給源によって発生される前記出力波形の特性を前記プラズマシステムに接続される前記少なくとも１つの他の機器に通信するように構成される、波形通信モジュールと
を備える、プラズマ処理システム。
【請求項６４】
プラズマ処理システムのための制御方法であって、前記方法は、
バイアス供給源の出力波形を特徴付け、波形データセットを生じることと、
前記バイアス供給源の出力波形に関する繰り返し周期Ｔを決定することと、
前記波形データセットをプラズマシステムに接続される少なくとも１つの他の機器に送信することと、
Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を前記プラズマシステムに結合される機器に送信することと
を含む、方法。
【請求項６５】
プラズマ処理システムであって、
プラズマチャンバと、
プラズマ処理チャンバ内のプラズマのプラズマ性質を変調する前記プラズマチャンバに結合される少なくとも１つの変調供給源であって、前記プラズマ性質の変調は、繰り返し周期Ｔを有する、少なくとも１つの変調供給源と、
前記プラズマチャンバに結合される複数の他のプラズマ処理機器と、
同期コントローラであって、前記同期コントローラは、非一過性媒体を含み、前記非一過性媒体は、その上に記憶される命令を備え、前記命令は、プロセッサによる実行のために、またはフィールドプログラマブルゲートアレイを構成するために、プラズマ処理を実施するためのものであり、前記命令は、
前記繰り返し周期Ｔを伴う前記少なくとも１つの変調供給源の波形を特徴付け、波形データセットを生じることと、
前記波形データセットを前記プラズマシステムに接続される前記複数の他の機器のうちの少なくとも１つに送信することと、
Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号を前記プラズマシステムに接続される前記複数の他の機器のうちの少なくとも１つに送信することと
を行うための命令を含む、同期コントローラと
を備える、プラズマ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（第３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．  §１１９号に基づく優先権の主張）
特許に関する本願は、「ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＮ  ＥＶ  ＳＯＵＲＣＥ  ＩＮ  ＰＬＡＳＭＡ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ」と題され、２０１７年１１月１７日に出願され、本明細書の譲受人に譲渡され、本明細書を参照することによって本明細書に明確に組み込まれる、仮出願第６２／５８８，２５５号の優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、概して、プラズマ処理に関する。特に、限定としてではないが、本開示は、プラズマ処理システムに結合される機器の相互動作に関する。
【背景技術】
【０００３】
エッチングおよび堆積のためのプラズマ処理システムは、数十年にわたって利用されているが、処理技法および機器技術の進歩により、ますます複雑なシステムを作成し続けている。同時に、ワークピースで作成される構造の寸法を減少させることは、プラズマ処理機器のますます精密な制御および相互動作を要求する。現在の制御方法論および関連付けられるシステムは、今日および将来の複雑なシステムと関連付けられるいくつかの問題に対処することが可能ではなく、したがって、異種であるが、相互依存するプラズマ処理機器に対する新しい改良された制御の必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ある側面によると、プラズマ処理システムは、プラズマ性質を変調する、少なくとも１つの変調供給源を含み、プラズマ性質の変調は、繰り返し周期Ｔを有する。プラズマ処理システムは、Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号をプラズマ処理システムに接続される少なくとも１つの機器に送信するように構成される、同期モジュールを含む。プラズマ処理システムはまた、繰り返し周期Ｔを伴う特徴付けられる波形の特性をプラズマシステムに接続される少なくとも１つの機器に通信し、プラズマ処理システムに接続される複数の機器の同期を可能にするように構成される、波形通信モジュールを含み、繰り返し周期Ｔを伴う特徴付けられる波形は、プラズマの変調についての情報またはプラズマ処理システムに接続される機器の所望の波形についての情報のうちの少なくとも１つを含有する。
【０００５】
別の側面は、プラズマ処理システムのための制御方法として特徴付けられ得る。本方法は、変調供給源を用いてプラズマ性質を変調するステップを含み、プラズマ性質の変調は、繰り返し周期Ｔを有する。本方法はまた、プラズマの変調またはプラズマ処理システムに接続される機器の所望の波形についての情報のうちの少なくとも１つを含有する、繰り返し周期Ｔを伴う波形を特徴付け、波形データセットを生じるステップを含む。波形データセットは、プラズマシステムに接続される少なくとも１つの機器に送信され、Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う同期信号は、プラズマシステムに接続される少なくとも１つの機器に送信される。
【０００６】
さらに別の側面は、プラズマシステムに接続される機器の出力波形に関する波形データセットを発生させるように構成される、波形特徴付けモジュールを含む、プラズマ処理制御システムとして特徴付けられ得る。波形繰り返しモジュールが、プラズマシステムに接続される機器に関する繰り返し周期Ｔを決定するために含まれ、波形通信モジュールが、波形データセットをプラズマシステムに接続される機器または別の機器のうちの少なくとも１つに通信するように構成される。プラズマ処理システムはまた、波形通信モジュールと、同期モジュールとを含む。波形通信モジュールは、波形データセットをプラズマシステムに接続される機器または別の機器のうちの少なくとも１つに通信するように構成され、同期モジュールは、Ｔの整数倍である同期パルス繰り返し周期を伴う同期パルスをプラズマシステムに接続される機器に送信するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、プラズマ性質に対する制御を達成するように設計される、プラズマ処理システムの実施形態を描写する。
【０００８】
【図２】図２は、源発生器または複数の源発生器ではなく、遠隔プラズマ源を使用してプラズマ性質に対する制御を達成するように設計される、プラズマ処理システムの別の実施形態を描写する。
【０００９】
【図３】図３は、遠隔プラズマ源および統合バイアス電力送達システムを使用してプラズマ性質に対する制御を達成するように設計される、プラズマ処理システムのさらに別の実施形態を描写する。
【００１０】
【図４】図４は、バイアス供給源を含む、プラズマ処理システムを描写する。
【００１１】
【図５】図５は、複数のバイアス供給源を組み込む、プラズマ処理システムの別の実装を描写する。
【００１２】
【図６】図６は、例示的バイアス供給源の側面を描写する、略図である。
【００１３】
【図７】図７は、バイアス供給源から出力される電圧波形のグラフ、対応するシース電圧のグラフ、および対応するスイッチタイミング図を含む。
【００１４】
【図８】図８Ａは、図１１に描写されるバイアス供給源に電圧を提供するために２つの電圧源を使用する実装を描写する。図８Ｂは、図１１に描写されるバイアス供給源に電圧を提供するために２つの電圧源を使用する別の実装を描写する。図８Ｃは、図１１に描写されるバイアス供給源に電圧を提供するために２つの電圧源を使用するさらに別の実装を描写する。
【００１５】
【図９】図９Ａは、図１１に描写されるバイアス供給源に電圧を提供するために３つの電圧源を使用する実装を描写する。図９Ｂは、図１１に描写されるバイアス供給源に電圧を提供するために３つの電圧源を使用する別の実装を描写する。図９Ｃは、図１１に描写されるバイアス供給源に電圧を提供するために３つの電圧源を使用するさらに別の実装を描写する。
【００１６】
【図１０】図１０は、同期制御コンポーネントを描写する、ブロック図である。
【００１７】
【図１１】図１１は、同期制御コンポーネントを使用して考察され得る方法である。
【００１８】
【図１２】図１２は、変調供給源をプラズマ処理システムに接続される他の機器と同期させる側面を描写する。
【００１９】
【図１３】図１３は、マスタデバイスから実行され得る例示的方法を描写する、フローチャートである。
【００２０】
【図１４】図１４は、スレーブデバイスによって実行され得る例示的方法を描写する、フローチャートである。
【図１５】図１５は、本明細書に開示される制御側面を実施するために利用され得るコンポーネントを描写する、ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
単語「例示的」は、「ある実施例、事例、または例証としての役割を果たすこと」を意味するように本明細書に使用される。「例示的」として本明細書に説明される任意の実施形態は、必ずしも他の実施形態よりも好ましい、または有利として解釈されるものではない。
【００２２】
前置き：以下の図におけるフローチャートおよびブロック図は、本発明の種々の実施形態による、システム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能性として考えられる実装のアーキテクチャ、機能性、および動作を図示する。この点で、これらのフローチャートまたはブロック図におけるいくつかのブロックは、規定された論理機能を実装するための１つ以上の実行可能命令を備える、コードのモジュール、セグメント、または一部を表し得る。また、いくつかの代替実装では、ブロックに記述される機能は、図に記述される順序以外で起こり得ることに留意されたい。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際には、実質的に並行して実行されてもよい、またはブロックは、時として、関与する機能性に応じて、逆の順序で実行されてもよい。また、ブロック図および／またはフローチャート図の各ブロック、およびブロック図および／またはフローチャート図におけるブロックの組み合わせは、規定された機能または行為を実施する専用ハードウェアベースシステムまたは専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組み合わせによって実装され得ることに留意されたい。
【００２３】
以下の開示は、概して、ウエハプラズマ処理を指すが、実装は、プラズマチャンバ内での任意の基板処理を含むことができる。いくつかの事例では、基板以外の物体が、本明細書に開示されるシステム、方法、および装置を使用して処理されることができる。言い換えると、本開示は、物理的または化学的手段による表面変化、表面下変化、堆積、または除去をもたらすために、低大気圧プラズマ処理チャンバ内での任意の物体のプラズマ処理に適用される。
【００２４】
本開示は、第ＵＳ９２８７０９２号、第ＵＳ９２８７０８６号、第ＵＳ９４３５０２９号、第ＵＳ９３０９５９４号、第ＵＳ９７６７９８８号、第ＵＳ９３６２０８９号、第ＵＳ９１０５４４７号、第ＵＳ９６８５２９７号、第ＵＳ９２１０７９０号に開示されるようなプラズマ処理および基板バイアス技法を利用してもよい。これらの出願の全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる。しかし、本明細書における任意の以前の公開（またはこれに由来する情報）または公知である任意の事項の言及は、以前の公開（またはこれに由来する情報）または公知の事項が従来通りである、ルーチンである、または本明細書が関連する取り組みの分野における共通の一般的知識の一部を形成することを認容または承認するわけではない、またはそれを示唆するいかなる形態でもないことを認識されたい。
【００２５】
本開示の目的のために、源発生器は、そのエネルギーが、主として、プラズマの発生および持続を対象とするものである一方、「バイアス供給源」は、そのエネルギーが、主として、プラズマからイオンおよび電子を誘引するための表面電位の発生を対象とするものである。
【００２６】
図１は、プラズマ１０２を含有する、プラズマチャンバ１０１に直接および間接的に結合される多くの複数の機器を伴うプラズマ処理システムの実施形態を示す。機器は、真空取扱およびガス送達機器１０６と、バイアス発生器１０８と、バイアス整合ネットワーク１１０と、バイアス測定および診断１１１と、源発生器１１２と、源整合ネットワーク１１３と、源測定および診断１１４と、測定および診断１１５と、システムコントローラ１１６とを含む。図１の実施形態および本明細書に説明される他の実施形態は、プラズマ処理システムの複雑性の例示であり、本明細書におけるプラズマシステムの描写は、プラズマチャンバ１０１に結合される機器の相互関係を伝えることに役立つ。
【００２７】
プラズマ処理機器の相互関係の実施例は、変調供給源（例えば、源発生器１１２、バイアス発生器１０８、および本明細書にさらに議論される他の変調供給源）がプラズマ性質に対して及ぼす影響（および同一物の制御）である。より具体的には、変調供給源は、プラズマ処理システム１００の機器にプラズマ１０２によって提示されるインピーダンス等のプラズマ性質の強力な変調を引き起こすことができる。プラズマ変調はまた、プラズマ性質の測定のエイリアシングを引き起こし得る。プラズマ性質の変調の影響についての付加的詳細が、本明細書にさらに議論される。
【００２８】
図１に示されるものは、その中にワークピース（例えば、ウエハ）１０３が含有されるプラズマチャンバ１０１を含有するプラズマ処理システム１００（例えば、堆積またはエッチングシステム）である。いくつかのバイアス電極１０４が、バイアス測定および診断システム１１１を通して、いくつかのバイアス発生器１０８が接続されるバイアス整合ネットワーク１１０に接続される。バイアス電極１０４は、ワークピース１０３を定位置に保持するために、静電チャックに内蔵されてもよい。これは、本システムへの高電圧ＤＣ電力供給源１０７の統合を伴ってもよい。多くの用途では、単一のバイアス電極１０４が、使用されるが、多くのバイアス電極１０４の利用が、所望の空間制御を達成するために使用されてもよい。
【００２９】
図１に描写されるバイアス発生器１０８は、正弦波形を印加するより低い周波数（例えば、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ発生器であってもよい。また、示されるものは、源測定および診断システム１１４および源整合ネットワーク１１３を通していくつかの源発生器１１２に接続される、源電極１０５のセットである。多くの用途では、単一の源発生器１１２からの電力が、１つまたは複数の源電極１０５に接続される。源発生器１１２は、より高い周波数のＲＦ発生器（例えば、１３．５６ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ）であってもよい。真空維持、ガス送達、およびウエハ取扱機器１０６は、本システムを完成させるために実装されてもよく、随意に、付加的測定および診断機器１１５が、存在してもよい（例えば、光学分光法機器）。
【００３０】
図１の実施形態におけるシステムコントローラ１１６は、システム制御バス１１７を通してシステム全体を制御する。システム制御バス１１７はまた、プラズマ処理システムの機器から情報を収集するために使用されることができる。システムコントローラ１１７に加えて、例えば、源発生器１１２から源整合ネットワーク１１３を制御する、またはシステムコントローラバス１１７を伴うことなくサブシステムの間で情報を交換するために使用され得る、専用システム間通信１１８が存在してもよい。また、サブシステムの間に準リアルタイム通信リンク１１９が存在してもよい。これは、本システム上の異なる発生器を位相ロックし、波形同期信号、アーク検出信号等を提供するために、基準発振器の形態をとってもよい。単一の源発生器１１２が一般的であるが、所望のプラズマ密度およびイオンエネルギーの分布に対する所望の制御を達成するために、複数の源発生器１１２および複数のバイアス発生器１０８を有することもまた、一般的である。源発生器１１２および／またはバイアス発生器１０８のうちの１つ以上のものは、プラズマ性質を変調し、変調供給源と見なされることができる。
【００３１】
図２は、源発生器１１２が遠隔プラズマ源２０５によって置換される、プラズマ処理システム２００の実施形態を示す。当業者は、遠隔プラズマ源２０５が、プラズマチャンバ１０１に提供されるプラズマを生じるように構成および配置される、励起源（例えば、ＲＦ発生器）およびプラズマ発生チャンバを含み得ることを理解するであろう。遠隔プラズマ源２０５は、プラズマチャンバ１０１の外側にあるが、遠隔プラズマ源２０５は、プラズマチャンバ１０１を用いて連続的体積を形成するために、プラズマチャンバ１０１に結合されてもよい。多くの実施形態において可能性が低いが、いくつかの実施形態では、遠隔プラズマ源２０５は、プラズマチャンバ１０１内のプラズマ１０２のプラズマ性質を変調してもよい。また、遠隔プラズマ源２０５が、プラズマ１０２のプラズマ性質を変調する場合、遠隔プラズマ源２０５および／またはバイアス発生器１０８のうちの１つ以上のものは、変調供給源と見なされることができる。
【００３２】
図３は、複数のバイアス発生器が統合バイアス電力送達システム３０８によって置換される、プラズマ処理システムの別の実施形態を示す。そのような統合は、例えば、ＲＦ発生器のための共通ＤＣ電力供給源、共通コントローラ、補助電力供給源、測定システム等を使用することによって、システム複雑性を低減させ、重複を低減させることができるが、プラズマチャンバ１０１への出力は、依然として、単一または複数のＲＦ周波数および／またはＤＣ信号の組み合わせである。例えば、源発生器および統合バイアス電力送達システムを使用する、または統合源およびバイアス電力送達システム等を使用する等、多くの他の変形例が存在する。
【００３３】
次に図４を参照すると、示されるものは、イオンエネルギーの分布に対するさらに厳格な制御のために（バイアス発生器１０８の代わりに）バイアス供給源４０８を利用する、プラズマ処理システムのさらに別の実施形態である。示されるように、バイアス供給源４０８は、周期波形をいくつかの異なる電極１０４に印加してもよい、または代替として、別個のバイアス供給源４０８が、各電極１０４に結合されてもよい（図４に図示せず）。図５に示されるように、複数のバイアス供給源５０８が、複数の発生器１０９と関連して利用され得ることが検討される。図１−５を参照して説明される実施形態は、相互に排他的ではなく、描写される機器の種々の組み合わせが、採用され得ることを認識されたい。
【００３４】
次に図６を参照すると、示されるものは、バイアス供給源４０８、５０８を実現するために使用され得る例示的バイアス供給源６０８の一般的表現である。示されるように、バイアス供給源６０８は、３つの電圧Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３を利用する。出力Ｖｏｕｔは、Ｃチャックを通して容量結合されるため、概して、ＶｏｕｔのＤＣレベルを制御することは、必要ではなく、３つの電圧は、接地（０Ｖ）であるようにＶ１、Ｖ２、またはＶ３のうちの１つを選定することによって、２つに低減されることができる。別個のチャック供給源１０７が、使用されてもよく、したがって、ＶｏｕｔのＤＣレベルを制御することは、必要ではない。別個のチャック供給源が使用されない場合、全ての３つの電圧は、ＶｏｕｔのＤＣレベルを制御するために制御されることができる。明確化のために示されないが、２つのスイッチＳ１およびＳ２は、下記に開示されるように、スイッチコントローラがスイッチＳ１、Ｓ２を開および閉にすることを可能にするために、電気または光学接続を介してスイッチコントローラによって制御され得る。描写されるスイッチＳ１、Ｓ２は、単極、単投スイッチによって実現されてもよく、非限定的実施例として、スイッチＳ１、Ｓ２は、炭化ケイ素金属酸化膜電界効果トランジスタ（ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ）によって実現されてもよい。
【００３５】
本実装では、電圧Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３は、ＤＣ源電圧であってもよい。示されるように、第１のスイッチＳ１は、誘導要素を通して、第１の電圧Ｖ１を出力Ｖｏｕｔに切替可能に接続するように配置され、第２のスイッチＳ２は、誘導要素を通して、第２の電圧Ｖ２を出力Ｖｏｕｔに切替可能に結合するように配置される。本実装では、２つのスイッチは、共通ノード６７０に接続し、共通誘導要素Ｌ１が、共通ノードと出力ノードＶｏｕｔとの間に配置される。誘導要素の他の配列も、可能性として考えられる。例えば、１つの誘導要素がＳ１をＶｏｕｔに接続し、別のものがＳ２をＶｏｕｔに接続する、２つの別個の誘導要素が存在してもよい。別の実施例では、１つの誘導要素が、Ｓ１をＳ２に接続してもよく、別の誘導要素が、Ｓ１またはＳ２のいずれかをＶｏｕｔに接続してもよい。
【００３６】
図６を参照しながら、１）Ｖｏｕｔにおいて出力されるバイアス供給源６０８の電圧波形、２）対応するシース電圧、および３）スイッチＳ１およびＳ２の対応するスイッチ位置を描写する、図７が、同時に参照される。動作時、第１のスイッチＳ１は、電圧波形の第１の部分７６０（電圧Ｖ０とＶａとの間）に沿って、出力ノードＶｏｕｔにおける電圧のレベルを、第１の電圧レベルＶａまで増加させるために瞬間的に閉にされる。レベルＶａは、波形の第２の部分７６２に沿って維持される。第２のスイッチＳ２は、次いで、波形の第３の部分７６４に沿って、出力ノードＶｏｕｔにおける電圧波形のレベルを、第２の電圧レベルＶｂまで減少させるために瞬間的に閉にされる。Ｓ１およびＳ２は、短い時間周期を除いて開であることに留意されたい。示されるように、第３の部分７６４に沿った負の電圧スイングは、シース電圧（Ｖｓｈｅａｔｈ）に影響を及ぼし、したがって、Ｖａ−Ｖｂの大きさは、シース電圧に影響を及ぼすように制御され得る。
【００３７】
本実施形態では、第３の電圧Ｖ３は、第２の誘導要素Ｌ２を通して出力ノードＶｏｕｔに印加され、電圧波形の第４の部分７６６に沿って、出力ノードにおける電圧のレベルをさらに減少させる。図７に示されるように、第４の部分７６６に沿った負の電圧ランプは、基板に衝突するイオンを補償することによって、シース電圧を維持するために確立され得る。
【００３８】
したがって、Ｓ１は、第１の誘導要素Ｌ１を通して、第１の電圧Ｖ１を出力Ｖｏｕｔに瞬間的に接続し、次いで、接続解除し、ある時間周期後、Ｓ２は、第１の誘導要素Ｌ１を通して、第２の電圧（例えば、接地）を出力Ｖｏｕｔに接続し、次いで、接続解除する。第３の電圧Ｖ３は、第２の誘導要素Ｌ２を通して、出力Ｖｏｕｔに結合される。本実装では、第１の電圧Ｖ１は、第３の電圧Ｖ３よりも高くあり得、出力Ｖｏｕｔへの第１の電圧Ｖ１の瞬間的接続および接続解除は、出力Ｖｏｕｔの電圧を、電圧波形の第１の部分７６０に沿って、第１の電圧レベルＶａまで増加させ、第１の電圧レベルＶａは、波形７６２の第２の部分に沿って持続される。第１の電圧レベルＶａは、第１の電圧Ｖ１を上回り得、第２の電圧Ｖ２（例えば、接地）は、第１の電圧レベルＶａ未満であり得る。第２の電圧Ｖ２の瞬間的接続、次いで、接続解除は、出力Ｖｏｕｔの電圧を、第３の部分７６４において、第２の電圧Ｖ２（例えば、接地）を下回る第２の電圧レベルＶｂまで減少させる。
【００３９】
実施例として、Ｖ１は、−２，０００ＶＤＣであり得、Ｖ２は、接地であり得、Ｖ３は、−５，０００ＶＤＣであり得、Ｖ０は、−７，０００ＶＤＣであり得、Ｖｂは、−３，０００ＶＤＣであり得、Ｖａは、３，０００ＶＤＣであり得る。しかし、これらの電圧は、単に、図６および７を参照して説明される電圧の相対的大きさおよび極性に文脈を提供するための例示である。
【００４０】
次に図８Ａ−８Ｃを参照すると、示されるものは、図６に描写される電圧Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３を提供するための２つのＤＣ電圧源の可能性として考えられる配列である。図８Ａでは、Ｖ２は、接地され、２つのＤＣ電圧源の間の共通ノードを形成する。図８Ｂでは、Ｖ１は、接地され、Ｖ２は、ＤＣ電圧源の間の共通ノードを形成する。また、図８Ｃでは、Ｖ１は、接地され、２つのＤＣ電圧源のそれぞれの間の共通ノードを形成する。
【００４１】
いくつかの実施形態では、図９Ａ、９Ｂ、および９Ｃに示されるように、３つのＤＣ電圧源は、３つの電圧Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３を印加するために利用されてもよい。図９Ａに示されるように、３つのＤＣ電圧源はそれぞれ、接地に結合されてもよく、３つのＤＣ電圧源はそれぞれ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のうちの対応するものを提供する。図９Ｂでは、ＤＣ電圧源のうちの１つは、接地され、３つのＤＣ電圧源は、直列に配列される。図９Ｃでは、ＤＣ電圧源のうちの１つは、接地とＶ２との間に配置され、ＤＣ電圧源はそれぞれ、Ｖ２に結合される。
【００４２】
図６に描写されるバイアス供給源６０８は、単に、図７に示されるようなＶｏｕｔにおける出力を生じ得るバイアス供給源６０８の実施例である。他の変形例も、本明細書に前述で参照される参照することによって組み込まれる特許に示され、説明される。また、参照することによって組み込まれる特許に開示されるものは、イオンエネルギーの所望の分布を達成し、バイアス供給源によってプラズマチャンバに印加される平均電力を制御するために、基本源波形（Ｖｏｕｔにおける）に適用され得る異なる変調スキームである。
【００４３】
１つの変調スキームは、電圧波形の第３の部分７６４を変調し、プラズマチャンバ１０１内のワークピース１０３に衝突するイオンの所望のイオンエネルギーをもたらすステップを含む。実施例として、バイアス供給源４０８、５０８、６０８は、２つ以上のレベルの間で電圧波形の第３の部分７６４の大きさを交互にし、２つ以上の明確に異なるレベルの間でプラズマ中のワークピース１０３の表面電位を交互にすることをもたらしてもよい。別の実施例として、電圧波形の第４の部分７６６の勾配が、電極１０４に提供される電流のレベルを変化させ（ワークピース１０３に衝突するイオン電流を補償し）、（例えば、中心イオンエネルギーの周囲の）イオンエネルギーの所望の広がりを達成するために調節されてもよい。多くのプラズマ処理システムにおけるバイアス発生器としてのバイアス供給源４０８、５０８、６０８の正常な使用は、注意深いシステム設計を要求する。
システム同期および通信
【００４４】
源発生器１１２、バイアス発生器１０８、遠隔プラズマ源２０５、およびバイアス供給源４０８、５０８、６０８等の変調供給源は、プラズマ性質の強力な変調を引き起こすことができる。プラズマ性質の実施例は、限定ではないが、プラズマによって提示されるインピーダンス、プラズマ密度、シース静電容量、およびプラズマ１０２中のワークピース１０３の表面電位を含む。上記に議論されるように、バイアス供給源４０８、５０８、６０８によって印加される電圧および／または電流の変調は、プラズマ性質を変調する１つの潜在的原因である。
【００４５】
源発生器１１２もまた、プラズマ１０２に影響を及ぼす電磁場を変調することによってプラズマ性質を変調してもよい。特に、源発生器は、源発生器１１２によって印加される電力（例えば、ＲＦ電力）をパルス化してもよい。さらに、源発生器１１２によって印加される電力の電圧の大きさは、変更されてもよい。１つ以上の付加的源発生器１１２の追加は、付加的複雑性を追加する。また、源発生器１１２がパルス化電力を印加している間、１つ以上のバイアス供給源４０８、５０８、６０８が、電圧（図６に示されるＶｏｕｔ）、したがって、シース電圧を変調し得ることもまた検討される。したがって、プラズマ性質（例えば、プラズマ密度およびイオンエネルギー）に対する制御が、課題であり、プラズマ性質に対する空間制御が、特に課題である。
【００４６】
上記に議論されるように、遠隔プラズマ源２０５は、源発生器１１２に取って代わる、またはそれを増強してもよい。しかし、遠隔プラズマ源２０５はまた、プラズマチャンバ１０１内のガスの性質を変調することによってプラズマ性質を変調するように構成される変調供給源であってもよい。
【００４７】
制御課題に加えて、１つの変調供給源は、別の変調供給源の動作に（例えば、有害な様式で）影響を及ぼし得る。具体的な非限定的実施例として、バイアス供給源４０８、５０８、６０８は、プラズマ変調をもたらすレベルにおける電力を付与し、順に、源発生器１１２に提示される負荷インピーダンスの望ましくない変化を引き起こし得る。加えて、強力なプラズマ変調はまた、プラズマ性質の測定のエイリアシングを引き起こし得る。エイリアシングは、順方向および反射電力の正確な測定を妨げ、したがって、オペレータが有害な電力レベルを検出することを妨げる、および／または源整合ネットワーク１１３またはバイアス整合ネットワーク１１０のうちの少なくとも１つに対する適切な制御を妨げ得る。
【００４８】
プラズマシステムに接続される機器の同期は、プラズマ変調の悪影響（例えば、有害な電力およびエイリアシング）を軽減し得、結果として、同期は、大いに所望される。しかし、（例えば、潜在的に多くの変調供給源からもたらされる）プラズマ変調の複雑な時変側面は、同期を困難にし得る。
【００４９】
図１０を参照すると、示されるものは、変調供給源およびプラズマ１０２を変調しない他の機器を含み得る、プラズマ処理システムの構成機器を同期させるように構成される、同期コントローラ１０１６である。示されるように、同期コントローラ１０１６は、ユーザインターフェース１０５０と、波形特徴付けモジュール１０５２と、波形繰り返しモジュール１０５４と、波形通信モジュール１０５６と、同期モジュール１０５８とを含む。
【００５０】
同期コントローラ１０１６の描写されるコンポーネントは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアおよびハードウェア、またはそれらの組み合わせによって実現されてもよい。同期コントローラ１０１６の機能的コンポーネントは、プラズマ処理システムを中心として分散され、プラズマ処理システムに接続される機器内に複製されてもよい。また、本明細書にさらに議論されるように、同期コントローラ１０１６は、マスタデバイスまたはスレーブデバイスとして実装されてもよい。
【００５１】
ユーザインターフェース１０５０は、オペレータが同期の側面を制御し得、オペレータが機器およびプラズマチャンバ１０１の条件についての情報を受け取り得るように、オペレータがプラズマ処理システムと相互作用することを可能にする。ユーザインターフェース１０５０は、例えば、タッチスクリーン、ポインティングデバイス（例えば、マウス）、ディスプレイ、およびキーボードのうちの１つ以上のものによって実現されてもよい。
【００５２】
波形特徴付けモジュール１０５２は、概して、プラズマ処理システムの波形（例えば、プラズマの変調の波形または機器によって出力される（または出力されることが所望される）波形）を特徴付ける波形データセットを発生させるように構成される。波形繰り返しモジュール１０５４は、プラズマシステムに接続される機器に関する繰り返し周期Ｔを決定するように構成され、波形通信モジュール１０５６は、波形データセットをプラズマ処理システムに接続される機器または別の機器のうちの少なくとも１つに通信するように構成される。同期モジュール１０５８は、（Ｔの整数倍である）同期パルス繰り返し周期を伴う同期パルスをプラズマシステムに接続される１つ以上の機器に送信するように構成される。
【００５３】
図１０を参照しながら、プラズマ処理システムおよび同期コントローラ１０１６と関連して考察され得る方法を描写するフローチャートである、図１１が、同時に参照される。示されるように、プラズマ性質は、変調供給源を用いて変調され、変調は、繰り返し周期Ｔを有する（ブロック１１００）。多くの実施形態では、Ｔは、プラズマ変調の繰り返し周期であり、変調供給源のサイクル周期ではないことを認識されたい。結果として、変調供給源は、プラズマ性質の変調と異なる繰り返し周期を伴う出力を有し得る。例えば、変調供給源は、２００マイクロ秒の繰り返し周期を有してもよく、別の変調供給源は、５００マイクロ秒の繰り返し周期を有してもよく、プラズマ１０２が、１ミリ秒の繰り返し周期Ｔで変調されることをもたらす。いくつかの実施形態では、Ｔは、プラズマ処理システムのプラズマ性質を変調する全ての複数の機器の波形が周期Ｔで周期的である最も短い時間長である。
【００５４】
図１１に示されるように、波形特徴付けモジュール１０５２は、プラズマの変調またはプラズマ処理システムに接続される機器の所望の波形についての情報のうちの少なくとも１つを含有する、繰り返し周期Ｔを伴う波形を特徴付け、波形データセットを生じ得る（ブロック１１０２）。
【００５５】
簡潔に図１２を参照すると、示されるものは、バイアス供給源４０８、５０８、６０８の例示的出力波形１２０１、ワークピース１０３の表面における計算された有効電圧に対応する波形１２０３、対応する同期信号１２０４、および波形データセット１２０５の形態における波形についての情報である。図１２では、出力波形１２０１は、基本周期Ｔ  １２０２を伴うバイアス供給源４０８、５０８、６０８の（Ｖｏｕｔにおける）実際の出力である。波形１２０３は、ワークピース１０３の表面における計算された有効電圧（例えば、プラズマ１０２に対するワークピース１０３の電圧であるシース電圧）である。また、示されるものは、Ｔの整数倍である同期信号繰り返し周期を伴う（同期信号１２０４とも称される）同期パルス１２０４である。また、波形データセット１２０５は、波形１２０３についての情報を含み、したがって、特徴付けられた波形（図１２に表される）は、波形１２０３である。波形１２０３は、２つ以上の明確に異なるレベル（例えば、−５００Ｖおよび−１，０００Ｖ）の間のワークピースの交互表面電位を表すが、これは、実施例にすぎず、要求されないことを認識されたい。代替として、特徴付けられた波形は、図１２では、バイアス供給源４０８、５０８、６０８の出力波形１２０１である、変調供給源によって発生される出力波形であってもよい。さらに別の実装では、繰り返し周期Ｔを伴う波形の特性は、プラズマ密度、シース静電容量、シース電位等のプラズマ性質の特性を含む。
【００５６】
再び図１１を参照すると、波形データセット１２０５は、波形通信モジュール１０５６によって、プラズマシステムに接続される少なくとも１つの機器に送信され（ブロック１１０４）、同期モジュール１０５８は、（Ｔの整数倍である）同期信号繰り返し周期を伴う同期信号１２０４をプラズマシステムに接続される少なくとも１つの機器に送信する（ブロック１１０６）。本方法は、プラズマ処理システムに接続される複数の機器の同期を可能にし、特徴付けられた波形は、プラズマの変調についての情報またはプラズマ処理システムに接続される機器の所望の波形についての情報のうちの少なくとも１つを含有する。波形データセットは、（例えば、所望の波形を提供するように受信機器に指図することによって）受信機器を制御するために受信機器に通信され得ることを認識されたい。または、波形データセットは、（例えば、プラズマの変調についての情報を提供するために、または変調供給源の出力についての情報を提供するために）情報を含んでもよい。
【００５７】
図１２は、電極１０４に近接する領域内のイオンエネルギーに対する制御を可能にする波形を伴う電力を印加する変調供給源の具体的実施例を描写するが、波形特徴付け（ブロック１１０６）は、概して、プラズマ関連変調の側面（例えば、プラズマ密度、プラズマインピーダンス、イオンフラックス等）または他の機器によって印加される電力の側面を表し得る他の波形に適用可能である。例えば、プラズマ処理システムに結合される機器は、ＲＦおよびＤＣ発生器を含んでもよく、いくつかの実装では、発生器は、プラズマ処理システムからの電力を吸収することが可能である。また、いくつかの実施形態では、１つ以上の発生器が、プラズマ処理システムからの電力のみを吸収し得る負荷であることが検討される。電力を吸収することが可能である発生器は、例えば、チャンバ内の定常波を回避することによって、プラズマチャンバ内の電磁場の空間性質を制御するために有用である。
【００５８】
源発生器１１２のうちの１つ以上のものは、源発生器１１２の出力の性質を（繰り返し周期Ｔを有する）特徴付けられた波形と同期させてもよい。源発生器１１２の出力の性質は、電圧、電流、電力、周波数、または発生器源インピーダンスのうちの少なくとも１つであってもよい。また、源発生器１１２の出力は、例えば、（１つの繰り返し周期内に）連続波電力が続くパルス化電力を含んでもよい。また、波形データセットは、繰り返し周期にわたる電力の１つ以上の側面（例えば、電圧、電流、位相等）を示す時系列の値を含んでもよい。源発生器１１２は、源発生器１１２が連続波動作モードで動作しているときと比較して、源発生器１１２がパルス化している間に異なる様式で、例えば、負の電圧スイング（第３の部分７６４）の大きさを変調し得るバイアス供給源４０８、５０８、６０８によって印加される特定の波形とパルス化を同期させてもよい。本使用事例は、実施例にすぎず、種々の他のタイプの処理ステップが、複数のプラズマ処理機器の間の同期を促し得る。
【００５９】
加えて、源発生器１１２は、繰り返し周期Ｔを伴う特徴付けられた波形の変化に関して源発生器１１２の出力の性質の変化を早める、または遅らせてもよい。上記に議論されるように、いくつかの実装における特徴付けられた波形は、プラズマ性質の変調を特徴付けてもよい。特徴付けられた波形はまた、（源発生器１１２が動作するように構成される方法に応じて）源発生器１１２または別の変調供給源の波形を特徴付けてもよい。
【００６０】
プラズマ処理システムに結合される（および本明細書に開示されるように同期される）機器は、当然ながら、変調供給源に限定されない。例えば、データセットが送信される（ブロック１１０４）少なくとも１つの機器は、プラズマ処理システムの性質を測定するように構成される機器を含んでもよい。例えば、測定は、プラズマ性質の測定、プラズマシステムに送達される電力の性質、またはプラズマシステムに送達されるガスの性質のうちの少なくとも１つを含んでもよい。さらなる実施例として、性質を測定するように構成される機器は、源測定および診断システム１１４およびバイアス測定および診断システム１１１のうちの１つ以上のものを含んでもよい。当業者は、源測定および診断システム１１４およびバイアス測定および診断システム１１１が、（プラズマ性質としてプラズマインピーダンスを測定するために使用され得る）プラズマシステムに送達される電力の性質をサンプリングおよび分析するために、ハードウェアと関連して１つ以上のセンサ（例えば、指向性結合器および／またはＶＩセンサ）を含み得ることを認識する。遠隔プラズマ源２０５を利用するプラズマ処理システムの文脈では、プラズマ処理システムに送達されるガスの性質が、（例えば、光学または他の測定技法を利用して）測定されてもよい。本明細書に議論されるように、プラズマ変調は、プラズマ性質の測定のエイリアシングを引き起こし得、したがって、誤解を招く過渡値を回避するための時間窓内に（または変調が極小値にある時間窓の間に）測定を同期させることが、有益である。
【００６１】
同期され得る他の機器は、整合ネットワークを含む。例えば、インピーダンス整合ネットワークは、インピーダンスを示す測定を特徴付けられた波形と同期させ得る。測定を測定が誤解を招かない時間窓（例えば、プラズマに印加される電力レベルの大きい変化が存在しないとき）と同期させることによって、整合は、改良され得る。インピーダンス整合ネットワークの実施例は、源整合ネットワーク１１３およびバイアス整合ネットワーク１１０を含む。
【００６２】
波形データセット１２０５は、デジタル通信リンクを介して、プラズマ処理システムに結合される複数の機器のうちの１つ以上のものに送信されてもよい（ブロック１１０４）。通信リンクは、公知のデジタルリンク（例えば、限定ではないが、イーサネット（登録商標））によって実現され得る、システム制御バス１１７を含んでもよい。多くの実装では、波形データセット１２０５は、一度通信され得、次いで、同期パルスは、繰り返し様式で波形データセットに応答して動作するように各機器を促す。
【００６３】
同期信号は、準リアルタイム通信リンク１１９を介して、プラズマ処理システムに結合される機器に送信されてもよい（ブロック１１０６）。実施例として、準リアルタイムリンクは、単一のアナログ出力に識別可能な基本パルス（「ティック」とも称される）を提供するためのアナログ通信リンクであってもよく、要求される場合、更新パルス（「更新ティック」とも称される）が、基本パルスの間に送信される。加えて、同期信号は、同期信号繰り返し周期の開始のインジケーションおよび同期信号繰り返し周期の開始以降ある時間周期が経過したという少なくとも１つのインジケーションを含んでもよい。
【００６４】
同期信号繰り返し周期の開始は、第１の持続時間のパルスによって示されてもよく、同期信号繰り返し周期の開始以降ある時間周期が経過したというインジケーションは、第１の持続時間と異なる第２の持続時間のパルスによって示されてもよい。例えば、第１の持続時間は、第２の持続時間よりも長くてもよく、または逆もまた同様である。
【００６５】
いくつかの実装では、同期信号は、同期信号繰り返し周期の開始のインジケーションを含み、同期信号繰り返し周期の開始はさらに、時刻を示すために、または新しい波形が有効であることを示すために、少なくとも一度修正される。
【００６６】
図１３および１４を参照すると、示されるものは、それぞれ、マスタ機器において実行されるアクティビティおよびスレーブ機器において実行されるアクティビティを描写する、フローチャートである。図１３に示されるように、マスタ機器において、プラズマ処理機器に接続される機器に関する所望の波形に関する情報が、取得され（ブロック１３００）、基本繰り返し周期が、決定される（ブロック１３０２）。任意の中間同期パルスが正確度を維持するために必要であるかどうかを確立するための決定もまた、行われる（ブロック１３０４）。波形データセットが、発生され（ブロック１３０６）、次いで、プラズマ処理システムに接続される機器に通信される（ブロック１３０８）。加えて、同期パルスが、プラズマ処理システムに接続される機器に提供される（ブロック１３１０）。示されるように、中間同期パルスが、必要に応じて、機器に提供される（ブロック１３１２）。また、シーケンスが変化するべきであるかどうかについての情報もまた、取得され（ブロック１３１４）、シーケンスが変化するべきである場合（ブロック１３１６）、ブロック１３００−１３１４を参照して上記に説明されるアクティビティが、再び実施される。
【００６７】
図１４に示されるように、スレーブ機器において、波形データセットが、受信され（ブロック１４００）、スレーブは、次いで、シーケンス開始パルスが受信されるまで待機してから（ブロック１４０２）、時間をゼロに設定する（ブロック１４０４）。スレーブ機器は、次いで、パルスが受信されるまで待機し（ブロック１４０６）、パルスがシーケンス開始パルスであったかどうかを決定し（ブロック１４０８）、該当する場合、時間が、ゼロに設定される（ブロック１４１０）。受信されたパルスがシーケンス開始パルスではない場合（ブロック１４０８）、時間は、受信されたパルスのタイミングに同期される（ブロック１４１２）。示されるように、新しい波形データセットが受信される場合（ブロック１４１４）、新しい波形データセット受信フラグが、設定される（ブロック１４１６）。新しい波形データセット受信フラグが設定され（ブロック１４１８）、受信されたパルスが新しいデータセットへの変更を示すように修正される場合（ブロック１４２０）、新しい波形データセット受信フラグは、クリアされ、新しい波形データセットが、利用される（ブロック１４２２）。
【００６８】
精密発振器を利用することによって、同期が、良好な精度で維持されることができる。例えば、全ての機器において５０ｐｐｍ発振器を使用して、波形の変化が、１０ｋＨｚと同程度に低い基本パルス繰り返し速度に関して５０ナノ秒正確度よりも良好に予測されることができる。より長いパルス繰り返し周期に関して、同期を５０ナノ秒正確度以内に維持するために、１００マイクロ秒毎に付加的同期パルスを追加することができる。
【００６９】
源発生器１１２とバイアス供給源４０８、５０８、６０８との間の同期は、所与のバイアス供給源パルスの終了時に電圧を低下させる、または電圧を遮断することを伴い得る。例えば、バイアス供給源パルスの最中にＲＦパルスを終了することを回避することが、望ましくあり得る。代替として、電圧のパルス化または周期的低減は、異なるパルスを別にして、バイアス供給源パルスにおける同一の点／位相において開始および終了してもよい。言い換えると、エンベロープパルスが個々のバイアス供給源パルスの開始または終了と同位相であるかどうかにかかわらず、整数のバイアス供給源パルスに等しい長さのパルスを設定することが、望ましくあり得る。
【００７０】
前述で説明される実施形態は、他の使用事例の中でもとりわけ、積層フィルムを生成するための新規かつ非自明なシステムおよび方法を提供する。プラズマ処理を用いて堆積されると、フィルムの剥離をもたらし得る非常に高い応力を有する、ダイヤモンド様炭素等の実施例が、ここで、フィルム全体が、依然として、より低い応力においてもダイヤモンド様炭素性質を呈するように、低応力黒鉛または無定形炭素層を組み込むように処理されることができる。いくつかのフィルムでは、１つの周期においてフィルムを堆積させ、プラズマ化学がパルス化制御によって修正され、高バイアスがフィルムを高密度化するために印加される周期が続くことが、望ましくあり得る。本明細書に説明される側面は、前述で例証されるように、各個別の周期においてパルス化およびバイアス電圧制御を組み合わせることによって生じる異なる光学性質を伴う代替層から成る、ナノレベル「ブラッグ」構造の生産を可能にする。換言すると、第１の化学が、第１の層を堆積させるための第１の時間周期にわたって達成されることができ、次いで、第２の化学が、第２の層を堆積させるための第２の時間周期にわたって達成されることができる。これは、「ブラッグ」構造を達成するために複数回繰り返されることができる。異なる化学が、バイアス電圧、２つ以上のバイアス電圧のデューティサイクル、バイアス電圧のタイミングの改変、源パルス化、源パルス化のデューティサイクル、源電圧、および組み合わせにおける源電圧およびパルス化のうちの１つ以上のものの変動によって達成されることができる。
【００７１】
本明細書に開示される実施形態と関連して説明される方法は、ハードウェアにおいて、非一過性有形プロセッサ可読記憶媒体内でエンコードされるプロセッサ実行可能コードにおいて、または２つの組み合わせにおいて直接具現化されてもよい。例えば、図１５を参照すると、示されるものは、本明細書に開示されるプラズマ処理システムに結合される機器において実装され得る、同期論理を実現するために利用され得る物理的コンポーネントを描写する、ブロック図である。示されるように、本実施形態では、ディスプレイ部分１５１２および不揮発性メモリ１５２０が、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）１５２４、処理部分（Ｎ個の処理コンポーネントを含む）１５２６、随意のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）１５２７、およびＮ個の送受信機を含む送受信機コンポーネント１５２８にもまた結合される、バス１５２２に結合される。図１５に描写されるコンポーネントは、物理的コンポーネントを表すが、図１５は、詳細なハードウェア図であることを意図しておらず、したがって、図１５に描写されるコンポーネントの多くは、共通構造によって実現される、または付加的物理的コンポーネントの間で分散されてもよい。さらに、他の既存および未開発の物理的コンポーネントおよびアーキテクチャも、図１５を参照して説明される機能的コンポーネントを実装するために利用され得ることが検討される。
【００７２】
本ディスプレイ部分１５１２は、概して、ユーザのためのユーザインターフェースを提供するように動作し、いくつかの実装では、ディスプレイは、タッチスクリーンディスプレイによって実現される。一般に、不揮発性メモリ７２０は、データおよび（本明細書に説明される方法をもたらすことと関連付けられる実行可能コードを含む）プロセッサ実行可能コードを記憶する（例えば、持続的に記憶する）ように機能する、非一過性メモリである。例えば、いくつかの実施形態では、不揮発性メモリ１５２０は、ブートローダコード、オペレーティングシステムコード、ファイルシステムコード、および本明細書に説明される方法（例えば、図１１、１３、および１４を参照して説明される方法）の実行を促進するための非一過性プロセッサ実行可能コードを含む。
【００７３】
多くの実装では、不揮発性メモリ１５２０は、フラッシュメモリ（例えば、ＮＡＮＤまたはＯＮＥＮＡＮＤメモリ）によって実現されるが、他のメモリタイプもまた、利用され得ることが検討される。不揮発性メモリ１５２０からのコードを実行することが可能であり得るが、不揮発性メモリ内の実行可能コードは、典型的には、ＲＡＭ１５２４にロードされ、処理部分１５２６内のＮ個の処理コンポーネントのうちの１つ以上のものによって実行される。
【００７４】
ＲＡＭ１５２４と関連するＮ個の処理コンポーネントは、概して、不揮発性メモリ１５２０内に記憶される命令を実行し、プラズマ処理システムに結合される機器の間の同期を可能にするように動作する。例えば、源発生器およびバイアス供給源の電圧を同期してパルス化し、変化させる方法をもたらすための非一過性プロセッサ実行可能コードは、不揮発性メモリ１５２０内に持続的に記憶され、ＲＡＭ１５２４と関連してＮ個の処理コンポーネントによって実行されてもよい。当業者が理解するであろうように、処理部分７２６は、ビデオプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、または他のハードウェア処理コンポーネントまたはハードウェアおよびソフトウェア処理コンポーネントの組み合わせ（例えば、ＦＰＧＡまたはデジタル論理処理部分を含むＦＰＧＡ）を含んでもよい。
【００７５】
加えて、または代替では、処理部分１５２６は、本明細書に説明される方法論（例えば、プラズマ処理機器の機器を同期して動作させる方法）の１つ以上の側面をもたらすように構成されてもよい。例えば、非一過性プロセッサ可読命令は、不揮発性メモリ１５２０内またはＲＡＭ１５２４内に記憶され、処理部分１５２６上で実行されると、処理部分１５２６に、変調供給源および他の機器を同期して動作させる方法を実施させてもよい。代替として、非一過性ＦＰＧＡ構成命令は、不揮発性メモリ１５２０内に持続的に記憶され、本明細書に開示される機能（同期コントローラ１０１６の機能を含む）をもたらすように処理部分１５２６のハードウェア構成可能部分を構成するために（例えば、起動の間に）処理部分１５２６によってアクセスされてもよい。
【００７６】
入力コンポーネント１５３０は、プラズマ処理システムの機器の間の同期された制御の１つ以上の側面を示す信号（例えば、波形特徴付けデータを伴う同期信号またはデータセット）を受信するように動作する。入力コンポーネントにおいて受信される信号は、例えば、電力制御およびデータ信号、またはユーザインターフェースからの制御信号を含んでもよい。出力コンポーネントは、概して、１つ以上のアナログまたはデジタル信号を提供し、機器の間の同期の動作側面をもたらすように動作する。例えば、出力部分１５３２は、同期信号および／または波形データセットを出力してもよい。
【００７７】
描写される送受信機コンポーネント１５２８は、無線または有線ネットワークを介して外部デバイスと通信するために使用され得る、Ｎ個の送受信機チェーンを含む。Ｎ個の送受信機チェーンはそれぞれ、特定の通信スキーム（例えば、ＷｉＦｉ、イーサネット（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ等）と関連付けられる送受信機を表してもよい。
【００７８】
当業者によって理解されるであろうように、本発明の側面は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具現化されてもよい。故に、本発明の側面は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、または全て、概して、本明細書では「回路」、「モジュール」、または「システム」と称され得るソフトウェアおよびハードウェア側面を組み合わせる実施形態の形態をとってもよい。さらに、本発明の側面は、その上で具現化されるコンピュータ可読プログラムコードを有する１つ以上のコンピュータ可読媒体において具現化されるコンピュータプログラム製品の形態をとってもよい。
【００７９】
本明細書に使用されるように、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」の列挙は、「Ａ、Ｂ、Ｃのいずれか、またはＡ、Ｂ、およびＣの任意の組み合わせ」を意味することを意図している。開示される実施形態の前述の説明は、当業者が本開示を作製または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態の種々の修正が、当業者に容易に明白となり、本明細書に定義される一般的原理は、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図しておらず、本明細書に開示される原理および新規の特徴と一貫する最も広い範囲を与えられるものである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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