(57)【要約】  処理チャンバ内のＲＦパルス反射低減のための方法及びシステムが本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、方法は、（ａ）第１の時間期間に複数のＲＦ発生器から複数のパルスＲＦ電力波形を供給するステップと、（ｂ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して初期反射電力プロファイルを決定するステップと、（ｃ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して、反射電力の最高レベルを決定するステップと、整合ネットワーク又はＲＦ発生器のうちの少なくとも１つを制御して、反射電力の最高レベルを低減させるステップと、（ｄ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルを決定するステップと、（ｅ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルが閾値調整範囲内に入るまで（ｃ）及び（ｄ）を繰り返すステップとを含む。
2018536251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の時間期間に複数のＲＦ発生器から処理チャンバに複数のパルスＲＦ電力波形を供給するステップと、
（ｂ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して初期反射電力プロファイルを決定するステップと、
（ｃ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して、
第１の時間期間の最高レベルの反射電力を決定するステップと、
パルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器に結合された整合ネットワーク、又はパルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器のうちの少なくとも１つを制御して、最高レベルの反射電力を低減させるステップと、
（ｄ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルを決定するステップと、
（ｅ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルが閾値調整範囲内に入るまで（ｃ）及び（ｄ）を繰り返すステップとを含む方法。
【請求項２】
各初期反射電力プロファイルは、第１の時間期間中の複数の異なるレベルの反射電力を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対する反射電力プロファイルは、任意の所与の時間に処理チャンバに供給されるすべてのパルスＲＦ電力波形によって影響を受ける、請求項１記載の方法。
【請求項４】
複数のパルスＲＦ電力波形のうちの第１のパルスＲＦ電力波形はＲＦソース信号である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
複数のパルスＲＦ電力波形のうちの第２のパルスＲＦ電力波形はＲＦバイアス信号である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
初期反射電力プロファイル及び調整された反射電力プロファイルは、測定された反射電力値である、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
複数のパルスＲＦ電力波形の各々の周波数は互いに異なる、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
複数のパルスＲＦ電力波形の各々は同期される、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
パルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器に結合された整合ネットワークは、反射電力の最高レベルを低減するように制御される、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
整合ネットワークは、可変コンデンサを含み、可変コンデンサは、反射電力の最高レベルを低減するように電子的又は機械的に調整される、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
パルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器を制御して、パルスＲＦ電力波形の周波数を調整して、反射電力の最高レベルを減少させる、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
閾値調整範囲は、ＲＦ電力波形の最高反射電力とＲＦ電力波形の最低反射電力との間の範囲である、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
閾値調整範囲は、予め定義された値である、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
複数のＲＦ電力波形の各々に適用される閾値調整範囲は、同じ範囲である、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
第１の期間に複数のパルスＲＦ電力波形を処理チャンバに供給するように構成された複数のＲＦ発生器と、
複数のパルスＲＦ電力波形に対する反射電力を測定するように構成された複数のセンサと、
複数のＲＦ発生器のうちの１つにそれぞれ結合された複数の整合ネットワークとを含み、複数の整合ネットワークの各々は、
（ａ）複数のセンサのうちの１つからの測定値に基づいて、複数のパルスＲＦ電力波形のうちの１つに対して反射電力プロファイルを決定し、
（ｂ）第１の期間中の反射電力プロファイルの反射電力の最高レベルを決定し、
（ｃ）反射電力の最高レベルを下げ、
（ｄ）複数のセンサのうちの１つからの測定値の第２の組に基づいて、複数のパルスＲＦ電力波形のそれぞれに対して調整された反射電力プロファイルを決定し、
（ｅ）複数のパルスＲＦ電力波形のそれぞれに対して調整された反射電力プロファイルが閾値調整範囲内に入るまで（ｂ）及び（ｄ）を繰り返すように構成された基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、概して、基板を処理するために使用されるＲＦ電力供給方法に関する。
【背景】
【０００２】
多くの半導体デバイスの製造段階で使用されるような従来の高周波（ＲＦ）プラズマ処理では、連続波又はパルス波モードで生成することができるＲＦエネルギーは、ＲＦエネルギー源を介して基板処理チャンバに供給することができる。ＲＦエネルギー源のインピーダンスと処理チャンバ内に形成されたプラズマとの間の不整合のために、ＲＦエネルギーはＲＦエネルギー源に反射し戻され、ＲＦエネルギーの非効率的な使用及びエネルギーの浪費、処理チャンバ又はＲＦエネルギー源への潜在的な損傷、及び基板処理に関する潜在的な不一致／非再現性の問題をもたらす。このように、ＲＦエネルギーは、プラズマのインピーダンスをＲＦエネルギー源のインピーダンスにより厳密に整合させることによって、反射ＲＦエネルギーを最小にするように動作する固定又は調整（同調）可能な整合ネットワークを介して、処理チャンバ内のプラズマに結合されることが多い。整合ネットワークは、ＲＦ源の出力がプラズマに効率的に結合されて、プラズマに結合されるエネルギーの量を最大にする（例えば、ＲＦ電力供給の調整と呼ばれる）ことを保証する。したがって、整合ネットワークは、総インピーダンス（すなわち、プラズマインピーダンス＋チャンバインピーダンス＋整合ネットワーク＋インピーダンス）が、ＲＦ電力供給の出力インピーダンスと同じであることを保証する。いくつかの実施形態では、ＲＦエネルギー源はまた、インピーダンス整合を助長するために、ＲＦエネルギー源によって供給されるＲＦエネルギーの周波数を周波数同調させる又は調整することができる可能性もある。
【０００３】
複数の電力レベルでパルス化された複数の別々のＲＦ電力信号を使用する処理チャンバでは、同期されたＲＦパルスが一般的に使用される。複数の別々のＲＦ電力信号は、互いに独立して位相がずれて、又は多様なデューティサイクルでパルス化されてもよい。同期化は、トランジスタ−トランジスタ論理（ＴＴＬ）信号の使用を通して達成することができる。１つのマスタ発生器は、同期のために他のスレーブ発生器へＴＴＬ信号を生成する。各ＲＦ発生器（マスタ及びスレーブ）は、独立したデューティサイクル及び／又はパルス遅延でパルスＲＦ電力を供給することができる。
【０００４】
しかしながら、複数の電力レベルでパルス化された複数の別々のＲＦ電力信号（例えば、それぞれハイ／ロー電力設定を有する）を使用するデュアルレベルパルス化では、１パルスデューティサイクル内でのインピーダンス変化がインピーダンス調整を困難にする。すなわち、反射電力が各デューティサイクル内で複数回変化するので、整合ネットワーク及び／又はＲＦ発生器は、反射電力を適切に調整することができない。
【０００５】
したがって、本発明者らは、複数の電力レベルでパルス化された複数の別々のＲＦ電力信号を使用する処理チャンバ内でのＲＦパルス反射低減のための改良された方法及び装置を提供する。
【概要】
【０００６】
処理チャンバ内のＲＦパルス反射低減のためのプラズマ強化基板処理システムを動作させる方法が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、処理チャンバ内のＲＦパルス反射低減のためのプラズマ強化基板処理システムを動作させる方法は、（ａ）第１の時間期間に複数のＲＦ発生器から処理チャンバに複数のパルスＲＦ電力波形を供給するステップと、（ｂ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して初期反射電力プロファイルを決定するステップと、（ｃ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して、第１の時間期間の最高レベルの反射電力を決定するステップと、パルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器に結合された整合ネットワーク、又はパルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器のうちの少なくとも１つを制御して、最高レベルの反射電力を低減させるステップと、（ｄ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルを決定するステップと、（ｅ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルが閾値調整範囲内に入るまで（ｃ）及び（ｄ）を繰り返すステップとを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、実行時に処理チャンバ内でのＲＦパルス反射低減の方法を実行させる命令を格納した非一時的なコンピュータ可読媒体が提供される。実行される方法は、（ａ）第１の時間期間に複数のＲＦ発生器から処理チャンバに複数のパルスＲＦ電力波形を供給するステップと、（ｂ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して初期反射電力プロファイルを決定するステップと、（ｃ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して、第１の時間期間の最高レベルの反射電力を決定するステップと、パルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器に結合された整合ネットワーク、又はパルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器のうちの少なくとも１つを制御して、最高レベルの反射電力を低減させるステップと、（ｄ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルを決定するステップと、（ｅ）複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルが閾値調整範囲内に入るまで（ｃ）及び（ｄ）を繰り返すステップとを含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、基板処理システムは、第１の期間に複数のパルスＲＦ電力波形を処理チャンバに供給するように構成された複数のＲＦ発生器と、複数のパルスＲＦ電力波形に対する反射電力を測定するように構成された複数のセンサと、複数のＲＦ発生器のうちの１つにそれぞれ結合された複数の整合ネットワークとを含み、複数の整合ネットワークの各々は、（ａ）複数のセンサのうちの１つからの測定値に基づいて、複数のパルスＲＦ電力波形のうちの１つに対して反射電力プロファイルを決定し、（ｂ）第１の期間中の反射電力プロファイルの反射電力の最高レベルを決定し、（ｃ）反射電力の最高レベルを下げ、（ｄ）複数のセンサのうちの１つからの測定値の第２の組に基づいて、複数のパルスＲＦ電力波形のそれぞれに対して調整された反射電力プロファイルを決定し、（ｅ）複数のパルスＲＦ電力波形のそれぞれに対して調整された反射電力プロファイルが閾値調整範囲内に入るまで（ｂ）及び（ｄ）を繰り返すように構成される。
【０００９】
本開示の他の及び更なる実施形態を以下に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
上記に簡単に要約し、以下でより詳細に議論される本開示の実施形態は、添付図面に示される本開示の概略的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
【図１】本開示のいくつかの実施形態に係るプラズマリアクタを示す。
【図２Ａ】〜
【図２Ｃ】本開示のいくつかの実施形態に係る高周波信号のパルス波形を示す。
【図３Ａ】〜
【図３Ｄ】本開示のいくつかの実施形態に係るパルス波形間の位相変化を示す。
【図４Ａ】〜
【図４Ｂ】本開示のいくつかの実施形態に係る複数の電力レベルでパルス化された複数の別々のＲＦ電力信号を示す。
【図５Ａ】〜
【図５Ｂ】本開示のいくつかの実施形態に係る複数の電力レベルでパルス化された複数の別々のＲＦ電力信号を使用する処理チャンバ内でのＲＦパルス反射低減のための調整方法を示す。
【図６】本開示のいくつかの実施形態に係る複数の電力レベルでパルス化された複数の別々のＲＦ電力信号を使用する処理チャンバ内でのＲＦパルス反射低減方法のフローチャートを示す。
【００１１】
理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。図面は、比例して描かれているわけではなく、明確にするために簡素化されているかもしれない。一実施形態の要素及び構成を更なる説明なしに他の実施形態に有益に組み込んでもよいと理解される。
【詳細な説明】
【００１２】
本開示の実施形態は、複数の電力レベルでパルス化された複数の別々のＲＦ電力信号を使用する処理チャンバ内でのＲＦパルス反射低減のための改良された方法及び装置を提供する。具体的には、最高及び最低の反射電力測定値の間の許容可能な／所望の範囲を規定する調整閾値範囲が決定される。本開示の実施形態は、１つのデューティサイクル内での最高反射電力点に焦点を当て、この最高反射電力点を調整する。最高反射電力点は、整合ネットワーク及び／又はＲＦ発生器を用いて調整される。最高反射電力が更新され、その後、全反射電力が調整閾値範囲に対してチェックされる。反射電力の全てが閾値範囲内にあれば、調整は停止される。そうでなければ、最高反射電力点と最低反射電力点との間の差が特定の閾値レベル（すなわち、調整閾値範囲内）に達するまで、調整プロセスが繰り返される。本開示の実施形態は、一貫した出力調整及び生産性の向上、及びより良好なチャンバ間整合を有利に提供する。
【００１３】
図１は、本明細書で開示される本発明の方法を実施するために使用することができるプラズマリアクタを示す。本発明の方法は、（例えば、図１に示されるような）容量結合プラズマリアクタ又は他の適切なプラズマリアクタ（例えば、誘導結合プラズマリアクタ）内で実行することができる。しかしながら、本発明者らは、望ましくない帯電効果は、例えば、誘導結合プラズマ処理チャンバよりもはるかに厳しい可能性があるので、本発明の方法が容量結合プラズマリアクタ（例えば、高バイアス電力（例えば、約２０００Ｗ以上）及び低ソース電力（例えば、約５００Ｗ以下）が使用される場合）において特に有益であり得ることを観察してきた。いくつかの実施形態では、本発明者らは、本発明の方法が、ＤＣバイアス（ＶＤＣ）、ＶＲＦ、又はプラズマシース電圧のうちの少なくとも１つが約１０００Ｖ以上である構成において特に有益であることを発見した。
【００１４】
図１のリアクタは、円筒側壁１０２、床１０３、及び天井１０４によって囲まれたリアクタチャンバ１００を含む。天井１０４は、ガス分配プレート１０８を貫通して形成されたオリフィス１０９を有するガス分配プレート１０８の上にあるガスマニホールド１０６を含むガス分配シャワーヘッドであってもよい。ガスマニホールド１０６は、ガス供給口１１１を有するマニホールドエンクロージャ１１０によって囲まれている。ガス分配シャワーヘッド（すなわち、天井１０４）は、絶縁リング１１２によって円筒側壁１０２から電気的に絶縁されている。真空ポンプ１１４（例えば、ターボ分子ポンプ）は、チャンバ１００を排気する。ガスパネル１２０は、ガス供給口１１１への異なるプロセスガスの個々の流量を制御する。チャンバの床１０３を介して支持されたワークピース支持台１３６は、絶縁上面及び内部電極（ウェハ支持電極１３８）を有することができる。内部電極は、例えば、支持台１３６の上面上に基板１３７をチャッキングするために使用することができる。プラズマソース電力が、発生器（発生器）１４０からインピーダンス整合ネットワーク１４２を介して（本明細書ではガス分配シャワーヘッドとも呼ばれる）天井１０４に印加される。天井又はガス分配シャワーヘッドは、導電性材料（例えば、アルミニウムなど）で形成され、したがって天井電極として機能する。発生器１４０は、ＶＨＦスペクトルの高い部分（例えば、１００〜２００ＭＨｚの範囲内）でＶＨＦ電力を生成することができる。発生器１４０は、所望のパルスレート及びデューティサイクルで生成されたＶＨＦ電力をパルス化する能力を有する。この目的のために、ＶＨＦソース発生器１４０は、ＲＦ発生器１４０によって生成される各パルスの位相だけでなく、パルスレート及び／又はデューティサイクルを規定する１以上の制御信号を受信するためのパルス制御入力１４０ａを有する。
【００１５】
プラズマバイアス電力は、ＲＦバイアス発生器１４４からＲＦインピーダンス整合ネットワーク１４６を介して、及びＲＦバイアス発生器１４８からＲＦインピーダンス整合ネットワーク１４９を介してウェハ支持電極１３８に印加される。ＲＦバイアス発生器１４４、１４８は、ＨＦスペクトルの低い部分又はＭＦ又はＬＦスペクトルのＨＦ又はＬＦ電力（例えば、１３．５６ＭＨｚ又は１〜２ＭＨｚのオーダーの範囲内の電力）を生成することができる。ＲＦバイアス発生器１４４、１４８は、所望のパルスレート及びデューティサイクルで生成されたＲＦバイアス電力をパルス化する能力を有する。この目的のために、ＲＦバイアス発生器１４４、１４８は、ＲＦ発生器１４４、１４８によって生成される各パルスの位相だけでなく、パルスレート及び／又はデューティサイクルを規定する１以上の制御信号を受信するためのパルス制御入力１４４ａ、１４８ａを有する。ＲＦバイアス発生器１４４、１４８は、独立してパルス化、位相化、及び／又はデューティサイクル制御させることができる。更に、ＲＦバイアス発生器１４４、１４８は、同期的又は非同期的にパルス化させることができる。
【００１６】
オプションとして、プラズマソース電力は、ＶＨＦインピーダンス整合器（図示せず）を介して第２のＶＨＦ発生器からウェハ支持電極１３８に印加させることができる。第２のＶＨＦ発生器は、（例えば、５０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲の）ＶＨＦスペクトルの低い部分のＶＨＦ電力を生成することができる。第２のＶＨＦ発生器は、所望のパルスレート及びデューティサイクルで生成されたＶＨＦ電力をパルス化する能力を有する。この目的のために、第２のＶＨＦ発生器は、第２のＶＨＦ発生器によって生成される各パルスの位相のみならずパルスレート及び／又はデューティサイクルを規定する１以上の制御信号を受信するためのパルス制御入力を有する。例えば、いくつかの実施形態では、ＲＦバイアス発生器１４４、１４８及びその構成要素（例えば、整合器、パルス制御入力など）のうちの１つを第２のＶＨＦ発生器及びその構成要素に置き換えることができる。あるいはまた、第２のＶＨＦ発生器及びその構成要素を、第１のＲＦ発生器１４０及びバイアス発生器１４４、１４８及びそれらのそれぞれの構成要素に加えて導入してもよい。
【００１７】
いくつかの実施形態では、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９は、１以上のコンデンサ及び／又はインダクタによって形成することができる。コンデンサの値は、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９のそれぞれの整合を調整するように、電子的に又は機械的に調整することができる。低電力システムでは、１以上のコンデンサは機械的に調整されるのではなく電子的に調整してもよい。いくつかの実施形態では、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９は、調整可能インダクタを有することができる。いくつかの実施形態では、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９内で使用されるコンデンサのうちの１以上は、１以上の固定コンデンサ又は直列コンデンサであってもよい。他の実施形態では、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９内で使用されるコンデンサのうちの１以上は、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９の整合を調整するように電子的又は機械的に調整可能な可変コンデンサであってもよい。いくつかの実施形態では、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９のうちの１以上は、グランドへの容量性分路を有することができる。上述の整合ネットワークは例示に過ぎず、整合ネットワークを調整するための１以上の調整可能な要素を有する整合ネットワークの他の様々な構成を、本明細書で提供される教示に従って利用及び調整してもよい。
【００１８】
パルスコントローラ１６０は、パルス制御信号を発生器１４０、１４４、１４８のパルス制御入力１４０ａ、１４４ａ、１４８ａのそれぞれに印加して、発生器１４０（例えば、ＶＨＦソース電力発生器）及びＲＦバイアス電力発生器１４４、１４８の間で所望の位相進み又は遅れ関係及び／又はデューティサイクル関係を生成するようにプログラム可能である。パルスコントローラ１６０は、図１には別々の構成要素として示されているが、いくつかの実施形態では、それぞれのＲＦ発生器の内部に配置することができる。同期信号は、マスタ発生器（例えば、発生器１４０）で生成され、他のスレーブ発生器（例えば、発生器１４４及び／又は１４８）に送信される。
【００１９】
いくつかの実施形態では、ＲＦ発生器１４０、１４４、１４８、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９、及び／又はパルスコントローラ１６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、複数のサポート回路、及びメモリを含む。ＲＦ発生器１４０、１４４、及び１４８、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９、及びパルスコントローラ１６０のこの例示的な実施形態は、ＣＰＵ、サポート回路、及びメモリを有するコンピュータに関して説明されているが、当業者であれば、ＲＦ発生器１４０、１４４、及び１４８、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９、及びパルスコントローラ１６０は、特定用途向けインターフェース回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、システムオンチップ（ＳＯＣ）などを含む様々な方法で実施できることを認めるだろう。パルスコントローラ１６０の様々な実施形態はまた、当技術分野で知られているような対応する入力／出力インターフェースを有する他のプロセスツールコントローラ内に統合させることができる。
【００２０】
サポート回路は、表示装置ならびに他の回路を含み、ＣＰＵの機能性をサポートすることができる。そのような回路は、クロック回路、キャッシュ、電源、ネットワークカード、ビデオ回路などを含むことができる。
【００２１】
メモリは、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、リムーバブルメモリ、ディスクドライブ、光学ドライブ、及び／又は他の形式のデジタル記憶装置を含むことができる。メモリは、オペレーティングシステム及びサブファブ制御モジュールを格納するように構成される。オペレーティングシステムは、様々なプロセス、アプリケーション、及びモジュールの実行を促進して、１以上の発生器１４０、１４４、及び１４８、又は整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９を制御し、これによってここで説明する方法（例えば、以下に説明する方法６００）を実行することを含む、ＲＦ発生器１４０、１４４、及び１４８、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９、及びパルスコントローラ１６０の一般的な動作を制御するために実行する。
【００２２】
更に、ＤＣ発生器１６２は、ウェハ支持電極１３８及び天井１０４のいずれか（又は両方）に結合することができる。いくつかの実施形態では、ＤＣ発生器１６２は、連続及び／又は可変ＤＣを供給することができる。いくつかの実施形態では、ＤＣ発生器１６２は、パルスＤＣ電力を供給することができる。ＤＣ発生器のパルス繰り返しレート、位相、及びデューティサイクルは、パルスコントローラ１６０によって制御される。ＤＣ発生器１６２から各ＲＦ発生器を絶縁するために、ＤＣ絶縁コンデンサ１６４、１６６を設けることができる。ＤＣ発生器によって生成されたＤＣ信号は、発生器１４０、１４４、及び１４８によって生成されたＲＦ信号と同期させ、プラズマリアクタ内に形成されたプラズマを使用して利益（例えば、基板１３７上の帯電（チャージアップ）の低減又は基板の改善されたエッチング速度制御）を提供することができる。
【００２３】
図２Ａは、各発生器１４０、１４４、１４８に対して個別にパルスコントローラ１６０によって制御される以下のパラメータ：パルス期間ｔＰ、パルス「オン」時間ｔオン、パルス「オフ」時間ｔオフ、パルス周波数１／ｔＰ、及びパルスデューティサイクル（ｔオン／ｔＰ）・１００％によって特徴付けられる、パルスＲＦ出力のパルスエンベロープ（包絡線）を示す、発生器１４０、１４４、１４８のそれぞれのパルスＲＦ出力を反映させることができる時間領域波形図を示す。パルス期間ｔＰは、ｔオンとｔオフとの和である。
【００２４】
図２Ｂ及び図２Ｃは、２つのＲＦパルス信号が同一の位相及びデューティサイクルを有するように、したがってそれらの間にゼロの位相差を有するように共に同期された２つのＲＦパルス信号の同時時間領域波形を示す。図２Ｂ及び図２Ｃに示される例示的な実施形態は、第１のパルスＲＦ信号（例えば、パルスソース信号）と第２パルスＲＦ信号（例えば、パルスバイアス信号）との間の同期の１つの例示的な形態である。この例示的な実施形態では、各パルス信号の位相及びデューティサイクルは両方とも同じである。
【００２５】
本開示のいくつかの実施形態では、発生器１４０、１４４、及び１４８によって供給されるパルス信号は、位相が異なる。図３Ａ〜図３Ｄは、位相差がパルスコントローラ１６０によってどのように変化し得るかを示し、それぞれ０°、９０°、１８０°、及び２７０°の位相差でのソース電力波形及びバイアス電力波形の重ね合わせを示し、位相差は、第２のパルス出力がどのくらい第１のパルス出力より遅れるかによって定義される。図３Ａは、図２Ｂのゼロ位相差の例に対応する。図３Ｂは、バイアス電力パルス出力が、ソース電力パルス出力よりも９０°遅れた場合を示している。図３Ｃは、バイアス電力パルス出力がソース電力パルス出力よりも１８０°遅れた場合を示している。図３Ｄは、バイアス電力パルス出力がソース電力パルス出力よりも２７０°遅れた場合を示している。図３Ａ〜図３Ｂは、多様な位相を有する２つのパルスＲＦ信号のみを示しているが、本開示と一致する実施形態では、多様な位相を有する３以上のパルスＲＦ信号を含むこともできる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、ＲＦエンベロープの位相進み又は遅れを制御することによってプラズマをパルス化しながら、エッチング速度を高めることができる。ソースとバイアスが独立して位相がずれてパルス化されている場合、又は多様なデューティサイクルでパルス化されている場合、非常に高い周波数（ＶＨＦ）と低い周波数（ＬＦ）の異なるプラズマの運動状態（ダイナミクス）が、パルス全体にわたるより良好なプラズマ充填を可能にする。いくつかの実施形態では、約１３．５６ＭＨｚのバイアス周波数及び約２ＭＨｚの別のバイアス周波数と共に、約１６２ＭＨｚのソース周波数のＶＨＦの組み合わせが使用される。いくつかの実施形態では、約６０ＭＨｚのバイアス周波数及び約２ＭＨｚの別のバイアス周波数と共に、約１６２ＭＨｚのソース周波数のＶＨＦの組み合わせが使用される。いくつかの実施形態では、約６０ＭＨｚのソース周波数が、約２ＭＨｚ及び／又は約１３．５６ＭＨｚのバイアス周波数と組み合わせて使用される。
【００２７】
図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る複数の電力レベルでパルス化された複数の別々のＲＦ電力信号を示す。図４Ａには、３つの別々のＲＦ電力波形（第１のＲＦ電力波形４０２、第２のＲＦ電力波形４０４、及び第３のＲＦ電力波形４０６）が示されている。３つの別々のＲＦ電力波形４０２、４０４、及び４０６の各々は、本開示の実施形態に一致して、互いに独立して位相がずれた複数の電力レベルで、又は多様なデューティサイクルでパルスされてもよい。ＲＦ電力波形４０２、４０４、及び４０６は、それぞれソース及びバイアスＲＦ発生器１４０、１４４、及び１４８によって提供されてもよい。３つの別々のＲＦ電力波形４０２、４０４、及び４０６は、互いに同期してパルスされてもよい。いくつかの実施形態では、３つの別々のＲＦ電力波形４０２、４０４、及び４０６は、非同期的にパルスされてもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態では、第１のＲＦ電力波形の周波数は、約２ＭＨｚ〜約１６２ＭＨｚとすることができる。いくつかの実施形態では、第１のパルス期間の第１の電力レベルは約２００ワット〜約５．０ＫＷ（例えば、３．６ＫＷ）であり、第２の電力レベルの値は第１の電力レベルの約０〜１００％とすることができる。他の実施形態では、第２の電力レベルは、第１の電力レベルよりも大きくてもよい。
【００２９】
図４Ａにおいて、第１のＲＦ電力波形４０２は、時間ｔ０に導入されてもよく、第１の電力レベルの第１の電力パルス４１０と、第２の電力レベルの第２の電力パルス４１２とを含み、これらは２つの対応するＲＦ電力期間ｔハイ１及びｔロー１に印加される。図４Ａに示すように、第１のＲＦ電力パルス４１０は、第２のＲＦ電力パルス４１２に先行することができる。所望であれば、追加のＲＦ電力パルスをその順序で、又は異なる順序で供給してもよい。図４Ａに示すように、第１のＲＦ電力パルス４１０は高電力レベルで供給することができ、第２のＲＦ電力パルス４１２は第１のＲＦ電力パルス４１０の第１の電力レベルよりも低い低電力レベルで供給することができる。追加のステップ（すなわち、追加のＲＦ電力パルス）及び電力レベルを適切に使用することができる。いくつかの実施形態では、各ＲＦ電力パルス４１０及び４１２が印加される時間期間ｔハイ１及びｔロー１の各々は、互いに異なる。他の実施形態では、各ＲＦ電力パルス４１０及び４１２が印加される時間期間ｔハイ１及びｔロー１は、互いに等しくてもよい。いくつかの実施形態では、第１のＲＦ波形４０２は、約２ＭＨｚ〜約１６２ＭＨｚの周波数で供給されてもよい。他の実施形態では、上述のような他の周波数を使用することができる。
【００３０】
第２のＲＦ電力波形４０４はまた、時間ｔ０に、又は遅れ期間（図示せず）の後に導入することもできる。第２のＲＦ電力波形４０４は、第１の電力レベルの第１の電力パルス４２０と、第２の電力レベルの第２の電力パルス４２２とを含むことができ、それらは２つの対応するＲＦ電力期間ｔハイ２及びｔロー２の間に印加される。図４Ａに示すように、第１のＲＦ電力パルス４２０は、第２のＲＦ電力パルス４２２に先行することができる。所望であれば、追加のＲＦ電力パルスをその順序で、又は異なる順序で供給してもよい。図４Ａに示すように、第１のＲＦ電力パルス４２０は高電力レベルで供給することができ、第２のＲＦ電力パルス４２２はゼロ電力レベルで、又は第１のＲＦ電力パルス４２０の第１の電力レベルより低い低電力レベルで供給することができる。更なるステップ（すなわち、追加のＲＦ電力パルス）及び電力レベルを適切に使用することができる。いくつかの実施形態では、各ＲＦ電力パルス４２０及び４２２が印加される時間期間ｔハイ２及びｔロー２の各々は、互いに異なる。他の実施形態では、各ＲＦ電力パルス４２０及び４２２が印加される時間期間ｔハイ２及びｔロー２は、互いに等しくてもよい。いくつかの実施形態では、第２のＲＦ波形４０４は、約２ＭＨｚ〜約１６２ＭＨｚの周波数で供給されてもよい。他の実施形態では、上述のような他の周波数を使用することができる。
【００３１】
第３のＲＦ波形４０６は、遅れ４３４の後に導入することができる。いくつかの実施形態では、第１の遅れ期間は、１０μｓ〜１ｍｓの間とすることができる。いくつかの実施形態では、遅れは１ｍｓより大きくてもよい。第１及び第２のＲＦ波形４０２、４０４と同様に、第３のＲＦ電力波形４０６は、第１の電力レベルの第１の電力パルス４３０と、第２の電力レベルの第２の電力パルス４３２とを含み、これらは、２つの対応するＲＦ電力期間ｔハイ３及びｔロー３の間に印加される。図４Ａに示すように、第１のＲＦ電力パルス４３０は、第２のＲＦ電力パルス４３２に先行することができる。所望であれば、追加のＲＦ電力パルスをその順序で、又は異なる順序で供給してもよい。図４Ａに示すように、第１のＲＦ電力パルス４３０は高電力レベルで供給することができ、第２のＲＦ電力パルス４３２はゼロ電力レベルで、又は第１のＲＦ電力パルス４３０の第１の電力レベルより低い低電力レベルで供給することができる。更なるステップ（すなわち、追加のＲＦ電力パルス）及び電力レベルを適切に使用することができる。いくつかの実施形態では、各ＲＦ電力パルス４３０及び４３２が印加される時間期間ｔハイ３及びｔロー３の各々は、互いに異なる。他の実施形態では、各ＲＦ電力パルス４３０及び４３２が印加される時間期間ｔハイ３及びｔロー３は、互いに等しくてもよい。いくつかの実施形態では、第２のＲＦ波形４０６は、約２ＭＨｚ〜約１６２ＭＨｚの周波数で供給されてもよい。他の実施形態では、上述のような他の周波数を使用することができる。
【００３２】
図４Ａは、３つのＲＦ電力波形４０２、４０４、及び４０６のデューティサイクルが同期されていることを更に示している。すなわち、３つのＲＦ電力波形４０２、４０４、及び４０６の各々は、等価時間期間ｔｐ１  ４４０、ｔｐ２  ４４２、ｔｐ３  ４４４、及びｔｐ４  ４４６にわたって同じ電力パターンを有する。
【００３３】
図４Ｂは、図４Ａに示される単一時間期間ｔｐ１  ４４０（すなわち、デューティサイクル）中の３つのＲＦ電力波形４０２、４０４、及び４０６の更なる詳細を示す。具体的には、図４Ｂは、各ステップで３つのＲＦ電力波形４０２、４０４、及び４０６によって生成される反射電力（したがって、各ステップで生成されるインピーダンス）が互いに異なる８つの異なる期間／ステップ４５０を示す。
【００３４】
図５Ａは、８つの期間／ステップ４５０の各々の間の、５０２における第１のＲＦ電力波形４０２、５０４における第２のＲＦ電力波形４０４、及び５０６における第３のＲＦ電力波形４０６の各々の初期反射電力プロファイル５００を示している。いくつかの実施形態では、複数のパルスＲＦ電力波形４０２、４０４、及び４０６の各々の反射電力プロファイル５０２、５０４、及び５０６は、任意の所与の時間に処理チャンバに供給されるすべてのパルスＲＦ電力波形４０２、４０４、４０６によって影響される。いくつかの実施形態では、反射電力は、ＲＦ発生器１４０、１４４、及び１４８に通信可能に結合された１以上のセンサを介して測定することによって、又はＲＦ発生器１４０、１４４、及び１４８のうちの１以上による反射電力の検出によって決定することができる。
【００３５】
初期反射電力５００は、一連のステップを経て、調整閾値範囲５１０を満たす最終的な低減された反射電力５３０の組（すなわち、調整目標反射値）まで低減される。調整閾値範囲５１０は、ＲＦ電力波形の最高反射電力とＲＦ電力波形の最低反射電力との間の最大の許容可能な差を規定する。いくつかの実施形態では、調整閾値範囲５１０は、予め規定された値である。他の実施形態では、調整閾値範囲５１０は、計算値又は平均値である。図５Ａに示すようないくつかの実施形態では、同じ調整閾値範囲５１０が、３つの反射電力プロファイル５０２、５０４、及び５０６のすべてに対して使用される。調整閾値範囲５１０は、図５Ａに示すように同じであってもよいが、その範囲が各ＲＦ電力プロファイルに対して使用されるレベルは、異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、異なる調整閾値範囲５１０を３つの反射電力プロファイル５０２、５０４、及び５０６に適用することができる。典型的には、調整パラメータには２〜３の自由度があるので、調整閾値範囲５１０をゼロにする（すなわち、反射電力をゼロに減少させることを試みる）ことはできない。すなわち、いくつかの実施形態では、整合ネットワーク１４２、１４６、及び１４９の各々が２つのリアクタンス又は３つのリアクタンス構成とすることができ、８つの反射電力／インピーダンス期間／ステップ４２０のすべてを補償するように調整することはできないので、反射電力はゼロではない。
【００３６】
図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る複数の電力レベルでパルス化された複数の別々のＲＦ電力信号を使用する処理チャンバ内でのＲＦパルス反射低減のための調整方法を示す。図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る、複数の別々のＲＦ電力を使用する処理チャンバ内でのＲＦパルス反射低減のための方法６００のフローチャートを示す図６に関して論じられている。方法６００は、例えば、図１で上述したプラズマリアクタ内で実行することができる。方法６００は、第１の時間期間中に複数のＲＦ発生器から処理チャンバに複数のパルスＲＦ電力波形を供給することによって６０２で開始する。いくつかの実施形態では、３以上のパルスＲＦ電力波形が、３つの別々のＲＦ発生器によって処理チャンバに供給される。いくつかの実施形態では、複数の波形の第１のパルスＲＦ電力波形は、ＲＦソース信号（例えば、発生器１４０によって供給される順方向電力など）である。第１のパルスＲＦ電力波形は、約６０ＭＨｚ〜約１６２ＭＨｚの間のＶＨＦ周波数で供給することができる。いくつかの実施形態では、第１のパルスＲＦ電力波形のＶＨＦ周波数は、約１６２ＭＨｚである。いくつかの実施形態では、第１のパルスＲＦ電力波形のＶＨＦ周波数は、約６０ＭＨｚである。いくつかの実施形態では、第１のパルスＲＦ電力波形の第１の電力レベルは、約２００ワット〜約５．０ＫＷ（例えば、３．６ＫＷ）とすることができる。いくつかの実施形態では、複数の波形のうちの第２のパルスＲＦ電力波形は、ＲＦバイアス信号（例えば、発生器１４４又は１４８によって供給される順方向電力など）である。いくつかの実施形態では、複数のパルスＲＦ電力波形のうちの第２のパルスＲＦ電力波形は、バイアスＲＦ電力信号（例えば、発生器１４４又は１４８によって供給されるバイアス電力など）である。第２のパルスＲＦ電力波形は、約２ＭＨｚ〜約１６２ＭＨｚの間の周波数で供給することができる。いくつかの実施形態では、第２のパルスＲＦ電力波形の周波数は、約６０ＭＨｚである。いくつかの実施形態では、第２のＲＦソース信号の第１のパルス期間の第１の電力レベルは、約２００ワット〜約５．０ＫＷ（例えば、３．６ＫＷ）とすることができる。いくつかの実施形態では、第２のパルスＲＦ電力波形は、第１のパルスＲＦ電力波形と同期させることができる。同様に、複数の波形のうちの第３のパルスＲＦ電力波形はまた、ＲＦバイアス信号（例えば、ＲＦ発生器１４４又は１４８によって供給される順方向電力など）であってもよい。
【００３７】
６０４において、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して初期反射電力プロファイル５００が決定される（例えば、図５Ａの５０２、５０４、及び５０６）。いくつかの実施形態では、初期反射電力プロファイルは、ＲＦ発生器１４０、１４４、及び１４８に通信可能に結合された１以上のセンサを介した測定を通して、又は１以上のＲＦ発生器１４０、１４４、及び１４８による反射電力の検出によって取得することができる。いくつかの実施形態では、初期反射電力プロファイルは、使用されている順方向電力に基づく推定又は計算によって取得することができる。いくつかの実施形態では、各初期反射電力プロファイルは、第１の時間期間中の複数の異なるレベルの反射電力を含む。複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対する反射電力プロファイルは、任意の所与の時間に処理チャンバに供給されるすべてのパルスＲＦ電力波形によって影響を受ける可能性がある。例えば、図５Ｂは、パルスＲＦ電力波形４０２に対する初期反射電力プロファイル５００を示す。
【００３８】
６０６において、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対してプロセスが実行される。具体的には、６０８において、第１の時間期間中の反射電力（例えば、図５Ｂの反射電力５５２）の最高レベルが、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して決定される。６１０において、パルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器に結合された整合ネットワーク又はパルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器の少なくとも１つが反射電力５５２の最高レベルを低減するように制御される。いくつかの実施形態では、整合ネットワークは可変コンデンサを含み、可変コンデンサは電気的又は機械的に調整されて反射電力５５２の最高レベルを低減する。他の実施形態では、パルスＲＦ電力波形を生成したＲＦ発生器が制御されて、パルスＲＦ電力波形の周波数を調整して、反射電力５５２の最高レベルを低減する。
【００３９】
６１２において、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルが決定される（例えば、パルスＲＦ電力波形４０２に対して調整された反射電力プロファイル５２０）。その後、６１４において、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルは、閾値調整範囲５１０と比較される。いくつかの実施形態では、閾値調整範囲５１０は、ＲＦ電力波形に対する最高反射電力とＲＦ電力波形に対する最低反射電力との間の範囲である。６１４において、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整された反射電力プロファイルが、閾値調整範囲内には無いと判定された場合、方法６００は６０６に戻り、その点から、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して調整されたＲＦ電力プロファイルが閾値調整範囲内となるまで繰り返される。例えば、図５Ｂに示す例では、調整された反射電力プロファイルが閾値調整範囲５１０内に無いので、調整された反射電力プロファイル５２０の新たな最高反射電力５６２が、６０８で決定される。６１０において、パルスＲＦ電力波形を生成するＲＦ発生器に結合された整合ネットワーク又はパルスＲＦ電力波形を生成するＲＦ発生器のうちの少なくとも１つは、反射電力４６２の最大レベルを減少させるように制御される。６１２において、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して新たな調整された反射電力プロファイルが決定される（例えば、パルスＲＦ電力波形４０２に対して調整された反射電力プロファイル５３０）。その後、６１４において、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対して新たな調整された反射電力プロファイルが、閾値調整範囲５１０と比較される。図５Ｂに示される例において、最高反射電力５７２と最低反射電力プロファイルとの間の差は、閾値調整範囲５１０内にある。
【００４０】
６１４において、複数のパルスＲＦ電力波形の各々に対する調整された反射電力プロファイルが、閾値調整範囲内にあると判定された場合、方法６００は６１６に進み、停止する。
【００４１】
上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は本開示の基本的範囲を逸脱することなく創作することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ−Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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