特開 2024-170385 パルスＰＶＤ電力の波形形状係数

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024170385

(43)【公開日】2024-12-10

(54)【発明の名称】パルスＰＶＤ電力の波形形状係数

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/54 20060101AFI20241203BHJP

【ＦＩ】

C23C14/54 B

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024108017

(22)【出願日】2024-07-04

(62)【分割の表示】P 2022541804の分割

【原出願日】2021-11-24

(31)【優先権主張番号】63/118,158

(32)【優先日】2020-11-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/147,215

(32)【優先日】2021-02-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100176418

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 嘉晃

(72)【発明者】

【氏名】チャン ショウイン

(72)【発明者】

【氏名】ミラー キース エイ

(57)【要約】

【課題】電力／電圧／電流波形が変化する場合にパルスＰＶＤチャンバ堆積膜性能を検出／増強／保証する装置および方法が求められている。
【解決手段】プラズマプロセスを制御するための電源、波形関数発生器および方法が記載されている。この電源または波形関数発生器は、この方法を実行するための構成要素を含み、この方法では、プラズマプロセス中に波形形状変化指数を決定し、所定の許容差の順守に関して波形形状変化指数を評価する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマプロセスを制御する方法であって、
前記堆積プロセス中に波形形状変化指数を決定すること、
前記波形形状指数が所定の許容差の範囲内にあるかどうかを判定すること、および前記プラズマプロセスの後続の操作を決定すること
を含む方法。

【請求項2】

前記波形形状変化指数が、式（Ｖ）

【数1】

(VI)
を使用してリアルタイムで決定され、上式で、

【数2】

が前記平均波形形状係数であり、

【数3】

が平均基準波形形状係数である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記平均波形形状係数

【数4】

が、式（ＩＶ）

【数5】

(IV)
を使用して計算され、上式で、前記積分が、時刻０から時刻Ｔ_onまでのパルス長であり、Ｓ（ｔ）が前記波形形状係数である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

時刻ｔにおける前記波形形状係数Ｓ（ｔ）が、式（ＩＩＩ）または式（Ｖ）

【数6】

(III)

(V)
を使用して計算される、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

【数7】

が平均基準波形形状係数である、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記平均基準波形形状係数が、前記プラズマプロセスの第１の電力パルスから決定される、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記波形形状係数指数が、前記プロセスチャンバの安定動作を保証するために経時的な偏差に関して前記プロセスチャンバおよび／またはプラズマプロセスを監視する監視指標である、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記平均基準波形形状係数が、基準プラズマプロセスまたは基準処理チャンバから決定される、請求項５に記載の方法。

【請求項9】

前記波形形状係数指数が、対象プラズマプロセスまたは処理チャンバをそれぞれ前記基準プラズマプロセスまたは基準処理チャンバに整合させる、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記波形形状指数が前記所定の許容差の範囲内にある場合に、前記後続の操作が、前記堆積プロセスを継続することを含み、前記堆積プロセス中に前記波形形状変化指数を決定することが繰り返され、前記波形形状指数が所定の許容差の範囲内にあるかどうかを判定することが繰り返され、前記堆積プロセスの後続の操作を決定することが繰り返される、請求項４に記載の方法。

【請求項11】

前記波形形状変化指数が前記所定の許容差の範囲外にある場合に、前記後続の操作が、障害もしくは許容差故障の存在をユーザに知らせることまたは前記プラズマプロセスを自動的に停止することのうちの１つまたは複数を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項12】

プラズマプロセスを基準プラズマプロセスに整合させる方法であって、
前記プラズマプロセス中に波形形状係数

【数8】

を決定すること、
前記波形形状係数

【数9】

と前記基準プラズマプロセスからの平均基準波形形状係数

【数10】

とを使用して、波形形状変化指数Ｉ_sを決定すること、
前記波形形状指数Ｉ_sに基づいて、前記プラズマプロセスが前記基準プラズマプロセスに整合しているかどうかを判定すること
を含む方法。

【請求項13】

前記波形形状係数

【数11】

が、式（ＩＶ）

【数12】

(IV)
を使用して計算され、上式で、前記積分が、時刻０から時刻Ｔ_onまでのパルス長であり、Ｓ（ｔ）が前記波形形状係数である、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記波形形状変化指数Ｉ_sが、式（Ｖ）

【数13】

(V)
を使用してリアルタイムで決定され、上式で、

【数14】

が前記平均波形形状係数であり、

【数15】

が平均基準波形形状係数である、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

時刻ｔにおける前記波形形状係数Ｓ（ｔ）が、式（ＩＩＩ）

【数16】

(III)
を使用して計算され、上式で、ｖ_tが、時刻ｔにおける電圧、電流もしくは電力であり、ｖ_meanが平均電圧、電流もしくは電力であり、または、時刻ｔにおける前記波形形状係数Ｓ（ｔ）が、式（Ｖ）

【数17】

(V)
を使用して計算される、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記プラズマプロセスが前記基準プラズマプロセスに整合しているかどうかを判定することが、前記波形形状変化指数Ｉ_sを所定の許容差と比較することを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記波形形状指数が前記所定の許容差の範囲内にある場合に、前記後続の操作が、前記堆積プロセスを継続することを含み、前記堆積プロセス中に前記波形形状変化指数を決定することが繰り返され、前記波形形状指数が所定の許容差の範囲内にあるかどうかを判定することが繰り返され、前記堆積プロセスの後続の操作を決定することが繰り返される、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記波形形状変化指数が前記所定の許容差の範囲外にある場合に、前記後続の操作が、障害もしくは許容差故障の存在をユーザに知らせることまたは前記プラズマプロセスを自動的に停止することのうちの１つまたは複数を含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

機能不良を指摘する自己診断機能を備える電源であって、前記自己診断機能が、波形形状係数

【数18】

または波形形状変化指数Ｉ_sのうちの１つまたは複数を決定するように構成されたコントローラを含む、電源。

【請求項20】

ユーザ入力を受け入れ、かつ／または測定された波形形状係数もしくは波形形状変化指数のうちの１つもしくは複数を報告するユーザフィードバックを提供するための１つまたは複数の入力／出力をさらに備える、請求項１９に記載の電源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は一般に物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバおよび方法に関する。詳細には、開示の実施形態は、制御電力波形を含むパルスＰＶＤを使用するＰＶＤチャンバおよび堆積方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の物理的気相堆積（ＰＶＤ）プロセスチャンバは、電力レギュレーション（ｐｏｗｅｒ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）が変化するときに、均一性および再現性の低下を受けやすい。電力レギュレーションは通常、ある形状の電圧／電流波形を用いてパルスＰＶＤプラズマチャンバを駆動する際に使用される。このような電圧／電流波形は、ある種の膜特性または膜属性を達成するように設計されている。

【0003】

図１に示されているように、同じ平均電力、電圧または電流を、異なる波形形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ ｓｈａｐｅ）を有するパルスとして送達することができる。異なる形状の波形は、ＰＶＤチャンバ内における異なるプラズマ属性に対応する。この電力／電圧／電流波形形状は、チャンバ負荷（ｌｏａｄ）条件、プラズマ不安定性、チャンバプラズマアーキング（ａｒｃｉｎｇ）または負荷変化によって、ならびに時には、電源の機能不良および電力送達出力ケーブルハードウェアの機能不良によってドリフトしまたは劇的に変化する。これらの波形形状変化は、チャンバプラズマ条件を変化させるため、薄膜属性に影響を与える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、電力／電圧／電流波形が変化する場合にパルスＰＶＤチャンバ堆積膜性能を検出／増強／保証する装置および方法が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の１つまたは複数の実施形態は、プラズマプロセスを制御する方法を対象としている。この方法は、堆積プロセス中に波形形状変化指数（ｗａｖｅｆｏｒｍ ｓｈａｐｅ ｃｈａｎｇｅ ｉｎｄｅｘ）を決定すること、波形形状指数が所定の許容差の範囲内にあるかどうかを判定すること、およびプラズマプロセスの後続の操作を決定することを含む。

【0006】

本開示の追加の実施形態は、プラズマプロセスを基準プラズマプロセスに整合させる方法を対象としている。この方法は、プラズマプロセス中に波形形状係数（ｗａｖｅｆｏｒｍ ｓｈａｐｅ ｆａｃｔｏｒ）

【数1】

を決定すること、波形形状係数

【数2】

と基準プラズマプロセスからの平均基準波形形状係数

【数3】

とを使用して、波形形状変化指数Ｉ_sを決定すること、波形形状指数Ｉ_sに基づいて、プラズマプロセスが基準プラズマプロセスに整合しているかどうかを判定することを含む。

【0007】

本開示のさらなる実施形態は、機能不良を指摘する自己診断機能を備える電源を対象としている。この自己診断機能は、波形形状係数

【数4】

または波形形状変化指数Ｉ_sのうちの１つまたは複数を決定するように構成されたコントローラを含む。

【0008】

上に挙げた本開示の特徴を詳細に理解することができるように、上に概要を簡単に示した開示が、そのうちのいくつかが添付図面に示されている実施形態を参照することにより、より具体的に説明されていることがある。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態だけを示しており、したがって、添付図面を、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではないことに留意すべきである。これは、本開示が、等しく有効な他の実施形態を受け入れる可能性があるためである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の１つまたは複数の実施形態による波形形状を示す図である。

【図2A】本開示の１つまたは複数の実施形態による波形形状を示す図である。

【図2B】本開示の１つまたは複数の実施形態による波形形状を示す図である。

【図2C】本開示の１つまたは複数の実施形態による波形形状を示す図である。

【図2D】本開示の１つまたは複数の実施形態による波形形状を示す図である。

【図3】本開示の１つまたは複数の実施形態による方法を示す図である。

【図4】本開示の１つまたは複数の実施形態による方法を示す図である。

【図5】本開示の１つまたは複数の実施形態による電源を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の例示的ないくつかの実施形態の説明に進む前に、本開示は、以下の説明に記載された構造またはプロセスステップの詳細だけに限定されないことを理解すべきである。本開示は、他の実施形態を含むことができ、さまざまなやり方で実施または実行することができる。

【0011】

本明細書および添付の特許請求項で使用されているとき、用語「基板」は、その上でプロセスが実行される表面または表面の部分を指す。さらに、文脈からそうでないことが明らかである場合を除き、基板への論及が基板の一部分だけへの論及でもありうることを当業者は理解するであろう。さらに、基板上への堆積への論及は、裸の基板と、１つまたは複数の膜または特徴がその上に堆積したまたは形成された基板の両方を意味しうる。

【0012】

本明細書で使用されているとき、「基板」は、製造プロセス中にその上で膜処理が実行される任意の基板または基板上に形成された任意の材料表面を指す。例えば、その上で処理を実行することができる基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイヤなどの材料、ならびに金属、金属窒化物、金属合金および他の導電性材料などの他の任意の材料を含む。限定はされないが基板は半導体ウエハを含む。基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、ＵＶ硬化、ｅビーム硬化および／またはベークするために、基板を前処理プロセスにかけることができる。基板自体の表面でじかに膜処理を実行することに加えて、本開示では、後により詳細に開示するように、基板上に形成された下層上で、開示されたいずれかの膜処理ステップを実行することもでき、用語「基板表面」は、文脈が指示するそのような下層を含むことが意図されている。したがって、例えば、基板表面に膜／層または部分膜／層を堆積させた場合には、新たに堆積させたその膜／層の露出した表面が基板表面となる。

【0013】

本開示の１つまたは複数の実施形態は、所定の波形形状またはデフォルトの波形形状からの波形の歪み／変化をチャンバ動作中に定量化する装置および／または方法を提供する。いくつかの実施形態では、所定の波形形状またはデフォルトの波形形状が、特定の属性を有する膜に対する既知のプラズマ性能を提供する。いくつかの実施形態では、デフォルトの波形形状または所定の波形形状が、ＰＶＤチャンバ構成に関するベストノウンメソッド（ｂｅｓｔ ｋｎｏｗｎ ｍｅｔｈｏｄ）（ＢＫＭ）として記憶されている。

【0014】

いくつかの実施形態では、電源の内部のハードウェアおよび／またはファームウェアからの測定値に基づいて波形形状係数が計算される。いくつかの実施形態では、送達された電圧および／または電流が外部でサンプリングされ、波形形状係数が、センサからデータ／情報を取得する（１台または数台の）外部コンピュータによってリアルタイムで計算される。

【0015】

いくつかの実施形態の波形係数は、プロセスチャンバ性能を経時的に測定するために使用される。いくつかの実施形態では、ＰＶＤチャンバ性能を評価するために、リアルタイムで測定された波形係数が、記憶されたＢＫＭ波形係数と比較される。このいくつかの実施形態のリアルタイムで測定された波形係数の比較は、システムがドリフトしたかどうかもしくは変化したかどうか、または、システムが、チャンバ性能に影響を及ぼす可能性があるチャンバ整合上の問題を生じる可能性があるかどうかを示す。いくつかの実施形態では、チャンバ整合を可能にするために、プロセスチャンバの波形係数が、基準または「ゴールデン」チャンバの記憶された波形係数と比較される。

【0016】

図１を参照すると、一例として、長方形の電圧波形（太実線）および三角形の波形（破線）が示されている。式（Ｉ）および（ＩＩ）に示されているように、両方の波形のパルス中の平均電圧（ｍｅａｎ ｖｏｌｔａｇｅ／ａｖｅｒａｇｅ ｖｏｌｔａｇｅ）は同じである。これらのパルスの全体の形状は異なっており、立下がり三角形パルス（ｆａｌｌｉｎｇ ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ ｐｕｌｓｅ）は、長方形波形の２倍の最高電圧（Ｖ_peak）を有する。以下の例は、これらの波形の電圧値について論じているが、それらの値は、波形電力または波形電流も示しうることを当業者は認識するであろう。
長方形：

【数5】

(I)
立下がり三角形：

【数6】

(II)

【0017】

図２Ａ、２Ｂおよび２Ｄは他の波形形状を示している。図２Ｃは、比較のため、図１に示された立下がり三角形形状を示している。図２Ａにおいて、Ｖ₀線よりも下の「Ｗ」形のエリアの陰影面積がＶ₀線よりも上の陰影面積に等しいとき、平均値はＶ₀に等しい。図２Ｂにおいて、三角形のピークがＶ₀値の２倍に等しいとき、平均値はＶ₀に等しい。図２Ｃは、図１と同じ形状の立下がり三角形を示しており、ピーク値はＶ₀の２倍であり、平均値はＶ₀に等しい。図２Ｄは、図２Ｃとは反対向きの別の立下がり三角形形状を示しており、ピーク値はＶ₀の２倍であり、平均値はＶ₀に等しい。図２Ａ～２Ｄに示された異なるそれぞれの波形は、長方形信号のＶ₀に等しい同じ平均値（Ｖ_mean）を有する。しかしながら、波形形状はそれぞれ異なっている。

【0018】

同じ平均電圧を有する波形の相違を評価するため、式（ＩＩＩ）を使用して波形形状係数（Ｓ）を決定することができ、式（ＩＶ）を使用して平均波形形状係数（Ｓ_avgまたは

【数7】

）を決定することができる。

【数8】

(III)
上式で、ｖ（ｔ）は、測定されたリアルタイム電圧であり、ｖ_meanは、リアルタイム測定による移動平均値、またはソフトウェア、ファームウェアもしくはユーザによって予め決められた所与の値である。

【0019】

【数9】

(IV)

【0020】

式（ＩＩＩ）および（ＩＶ）を使用すると、図１に示された長方形波形パターンの理論上の平均波形形状係数

【数10】

は０となるであろう。しかしながら、この平均波形係数は、実測値であることおよびデータ処理の変動のために、おそらくは理論値から外れることを当業者は認識するであろう。例えば、信号対雑音（ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ）（ＳＮＲ）変動が、実平均波形係数の計算に影響を及ぼす可能性がある。

【0021】

図２Ｃおよび２Ｄに示された実施形態は、互いに鏡像に見えているが、異なる平均波形係数

【数11】

を有する。図２Ｃおよび２Ｄの平均波形係数はそれぞれ７６／３および１／３である。この平均波形係数は異なる波形を示していることを当業者は認識するであろう。

【0022】

図３は、本開示の１つまたは複数の実施形態による方法１００を示している。いくつかの実施形態の方法１００を使用して、アーキング不安定性および／またはプラズマ不安定性に起因するプラズマインピーダンスの変化によるプラズマ処理チャンバ性能のドリフトを評価することができる。本明細書に記載された方法ではしばしば、プロセスが、物理的気相堆積またはＰＶＤプロセスとして論及される。しかしながら、それらの方法は任意のプラズマプロセスに適用可能であること、および本開示は物理的気相堆積プロセスだけに限定されないことを当業者は認識するであろう。いくつかの実施形態では、この方法が、ここには示されていない他の形態の三角形形状、シヌソイド形状、または多数の一次周波数および振幅を含む包絡線（変調）形状を含む、一般的に見られる他の波形形状に対処するために使用される。本開示のいくつかの実施形態は半導体ＰＶＤ処理とともに使用される。いくつかの実施形態は、プラズマエッチング処理、科学実験室波形関数発生器（ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、レーダ発射（ＲＡＤＡＲ ｌａｕｎｃｈｉｎｇ）、工業誘導加熱のような他の工業負荷への複雑な電力送達とともに使用される。

【0023】

一次プラズマ電力堆積中に、プロセス１１０で、プラズマチャンバに送達された電力がパルシングされている間に、式（ＩＶ）に従って、波形形状係数

【数12】

の導関数を決定する。プロセス１２０で、安定波形形状係数（ｓｔａｂｌｅ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｓｈａｐｅ ｆａｃｔｏｒ）

【数13】

を決定および記憶する。この安定波形形状係数は、波形形状係数

【数14】

の導関数が０に近いときに決定される。いくつかの実施形態の安定波形形状係数

【数15】

は、プロセスチャンバのメモリもしくはファームウェア、処理ツールソフトウェア、プロセス制御サーバまたはモバイルアプリケーションに記憶され、あるいは電源自体の内部に記憶される。

【0024】

いくつかの実施形態では、安定波形形状係数

【数16】

がシステムコントローラに予めセットされているかまたはロードされる。例えば、チャンバ整合プロセスでは、いくつかの実施形態の安定波形形状係数が、「ゴールデン」チャンバまたは基準プロセスによって決定される。予めセットされた安定波形形状係数は、特定のプラズマプロセスまたは特定のプロセスチャンバに対して定義／開発された特定のパルス波形を表す。

【0025】

プロセス１３０で、プラズマ処理の間、波形形状係数

【数17】

を絶えず計算する。任意の時刻ｔに決定された決定波形形状係数

【数18】

を、プロセス１２０で記憶した安定波形形状係数

【数19】

と比較する。いくつかの実施形態では、式（Ｖ）を使用して波形形状変化指数Ｉ_sを計算する。

【0026】

式（ＩＩＩ）および（ＩＶ）に定義された波形形状係数

【数20】

に加えて、いくつかの実施形態では、他の波形またはパルシング特性を組み込んで、より複雑な係数式にする。例えば、いくつかの実施形態では、（１つまたは複数の）パルス周波数Ｆおよび要求された値Ｆ₀からのＦの偏差（ΔＦ）、パルスオン／オフのデューティサイクル（ＤＴ）および要求されたＤＴの偏差、出力電力Ｐおよび要求された電力Ｐ₀からのＰの偏差、位相角φ／位相角変化Δφ。いくつかの実施形態では、いずれかまたは全てのパラメータがセンサによって内部または外部で測定される。いくつかの実施形態では、送達波形の品質および特性の幅広い像を示すために、測定された変量に（係数Ｋ、乗数によって）重みが付けられ、それらの変量は

【数21】

（補足項）に追加されて、包括的な係数を形成する。式（ＩＩＩ）は式（Ｖ）に発展することができる。

【0027】

【数22】

(V)

【0028】

指定されていない最後の項（＋．．．）は、使用された特定のプロセス条件およびハードウェアに応じて式（Ｖ）に追加された追加のパラメータを示している。例えば二次周波数、電力、位相角など。

【0029】

ΔＦ（ｔ）＝Ｆ（ｔ）－Ｆ₀であり、この式で、Ｆ（ｔ）は、測定されたリアルタイム周波数であり、Ｆ₀は、測定された周波数または用途ごとの所定の入力周波数の移動平均である。ΔＤＴ（ｔ）＝ＤＴ（ｔ）－ＤＴ₀であり、この式で、ＤＴ（ｔ）は、測定されたリアルタイムデューティサイクルであり、ＤＴ₀は、移動平均値または用途ごとの所定の値である。ΔＰ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）－Ｐ₀であり、この式で、Ｐ（ｔ）は、測定されたリアルタイム電力であり、Ｐ₀は、移動平均値または用途ごとの所定の値である。

【0030】

Ｓ_init≧０で、必要に応じてベースラインをオフセットするために使用する、特定の用途のために選択された固定の実数を、０、またはこの式のほぼ完全な寄与の大きさに対して小さな数（例えば１０％以下）にセットすることができる。＞０値であることはさらに、Ｓ（ｔ）信号監視の感度を調整するのを助けることができる。いくつかの実施形態では、残りのアイテムのほぼ完全な寄与に対するより高い相対値が監視感度を低下させる。

【0031】

式（Ｖ）をさらに、式（Ｖ’）と（Ｖ’’）に分割することができる。

【数23】

(V’)

(V’’)
上式で、Ｋは、０、またはパラメータ変化の影響の重みを示す他の実数である。Ｋ_f、Ｋ_dtまたはＫ_pが全て０にセットされており、Ｋ_v＝１であるとき、式（Ｖ’’）は、式（ＩＩＩ）の基本形式になる。

【0032】

【数24】

(VI)

【0033】

判断点１４０で、波形形状係数指数Ｉ_sを評価して、この値が、プロセスまたはプロセスチャンバの所定の許容差値の範囲内にあるかどうかを判定する。波形形状係数指数Ｉ_sが許容差の範囲内にある場合、方法１００は、プロセス１３０で、波形形状係数

【数25】

の継続的な決定を続ける。波形形状係数指数Ｉ_sが所定の許容差の範囲外にある場合、いくつかの実施形態の方法は、プロセス１５０で、障害（ｆａｕｌｔ）もしくは許容差故障（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｆａｉｌｕｒｅ）の存在をユーザに知らせ、かつ／またはプラズマプロセスを自動的に停止する。

【0034】

図３に示された方法では、最初の２つのプロセス１１０、１２０が、方法１００の残りのプロセスと同じプロセスチャンバおよび／またはプラズマプロセスを使用して決定される。この種の方法は、プロセスチャンバの安定動作を保証するために経時的な偏差に関してプロセスチャンバおよび／またはプラズマプロセスを監視する。

【0035】

図４は、方法２００がチャンバ整合のために使用される別の実施形態を示している。プロセス２３０で、波形形状係数

【数26】

を決定し、基準または「ゴールデン」チャンバからの所定の波形形状係数

【数27】

と比較する。いくつかの実施形態の基準チャンバは、プロセスチャンバハードウェア、プロセス機器製造業者および／または処理方法を含む。

【0036】

プロセス２４０で、計算された波形形状変化指数Ｉ_sを所定の許容差と比較する。波形形状変化指数Ｉ_sが、その許容差よりも大きい場合またはその許容差の範囲外にある場合には、プロセス２５０で、障害メッセージを生成し、かつ／またはプラズマプロセスを停止する。波形形状変化指数が許容差の範囲外にあることは、そのチャンバまたはプラズマプロセスが、プロセスの基準または「ゴールデン」チャンバに整合していないことを示している。

【0037】

いくつかの実施形態では、波形形状変化指数Ｉ_sが形状係数の計算に基づき、波形形状変化指数Ｉ_sが、電源機能不良もしくはチャンバハードウェア故障によって、および／またはプラズマ負荷変化を引き起こした性能ドリフトによって生じた問題を経験した可能性があるウエハを識別するインシトゥプロセス制御に使用される。

【0038】

いくつかの実施形態では、電源または波形発生器が、所定の形状またはデフォルトの形状に対する波形形状を出力することを保証するために、波形形状係数

【数28】

および／または波形形状変化指数Ｉ_sが電源または波形関数発生器に組み込まれる。いくつかの実施形態では、波形形状係数

【数29】

および／または波形形状変化指数Ｉ_sの測定を電源または波形関数発生器に組み込むことが、追加の測定、外部センシングプローブ（センサ）／コンピュータによって出力された波形のサンプリングおよび／または監視のない、波形形状の制御を提供する。

【0039】

いくつかの実施形態では、機器の機能不良を指摘する自己診断機能を提供するために、波形形状係数

【数30】

および／または波形形状変化指数Ｉ_sの測定システムが、電源（または波形関数発生器）に組み込まれる。したがって、図５に示されているような開示のいくつかの実施形態は、波形形状係数

【数31】

または波形形状変化指数Ｉ_sのうちの１つまたは複数をリアルタイムで決定するように構成されたコントローラ３１０を含む電源３００（または波形関数発生器）を対象としている。本明細書で使用されるとき、用語「電源」は、伝統的な電源モジュールと波形関数発生器の両方を含む。いくつかの実施形態では、電源３００が、ユーザ入力を受け入れ、フィードバックを提供するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）３２０を含む。いくつかの実施形態のＩ／Ｏ３２０は、所定の波形形状係数または波形形状変化指数をユーザが入力することを可能にする適当な構成要素を含む。このデータ入力構成要素は、限定はされないが、キーパッド３２２またはメモリカードリーダ３２４を含む、当業者に知られている適当な任意の構成要素とすることができる。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏ３２０が、コントローラ３１０に接続されたディスプレイ３２６を含み、コントローラ３１０は、測定された波形形状係数または波形形状変化指数を、リアルタイムでまたは所定の時間刻みでディスプレイに出力するように構成されている。

【0040】

コントローラ３１０は、工業セッティングの中で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどのうちの１つとすることができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコントローラ３１０がある。少なくとも１つのコントローラ３１０は、プロセッサ、プロセッサに結合されたメモリ、プロセッサに結合された入力／出力デバイス３２０、および異なる電子構成要素間で通信するための支持回路を有することができる。メモリは、一過性メモリ（例えばランダムアクセスメモリ）および非一過性メモリ（例えばストレージ）のうちの１つまたは複数を含むことができる。

【0041】

プロセッサのメモリまたはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスクまたは他の任意の形態のディジタルストレージなどの容易に入手可能なローカルまたはリモートメモリのうちの１つまたは複数とすることができる。メモリは、システムのパラメータおよび構成要素を制御するようにプロセッサによって実行可能な命令セットを保持することができる。支持回路は、プロセッサを従来のやり方で支持するためにプロセッサに結合されている。回路は例えば、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含むことができる。

【0042】

プロセスは一般に、プロセッサによって実行されたときに本開示のプロセスをプロセスチャンバに実行させるソフトウェアルーチンとしてメモリに記憶することができる。このソフトウェアルーチンを、そのプロセッサが制御しているハードウェアから遠隔して置かれた第２のプロセッサ（図示せず）によって記憶および／または実行することもできる。本開示の方法の一部または全部をハードウェアで実行することもできる。そのため、プロセスをソフトウェアで実施し、コンピュータシステムを使用して実行すること、または例えば特定用途向け集積回路もしくは他のタイプのハードウェアインプリメンテーションとしてハードウェアで実施すること、またはソフトウェアとハードウェアの組合せとして実施することができる。プロセッサによって実行されたとき、ソフトウェアルーチンは、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるようにチャンバの動作を制御する特定目的コンピュータ（コントローラ）に変える。

【0043】

いくつかの実施形態では、コントローラが、方法を実行するための個々のプロセスまたはサブプロセスを実行するための１つまたは複数の構成を有する。方法の機能を実行するための中間構成要素を動作させるように、コントローラを接続および構成することができる。例えば、電源の電力または周波数を制御するように、コントローラを接続および構成することができる。

【0044】

本明細書の全体を通じて、「一実施形態」、「ある種の実施形態」、「１つまたは複数の実施形態」または「実施形態」への言及は、その実施形態に関して記載された特定の特徴、構造、材料または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体のさまざまな箇所における「１つまたは複数の実施形態では」、「ある種の実施形態では」、「一実施形態では」または「実施形態では」などの句の出現は、必ずしも本開示のその同じ実施形態に関するわけではない。さらに、１つまたは複数の実施形態では、それらの特定の特徴、構造、材料または特性を適当な任意のやり方で組み合わせることができる。

【0045】

本明細書では特定の実施形態を参照して本開示を説明したが、記載された実施形態は単に本開示の原理および用途の例に過ぎないことを当業者は理解するであろう。本開示の趣旨および範囲を逸脱することなく本開示の方法および装置にさまざまな変更および変形を加えることができることは当業者には明白であろう。したがって、本開示は、特許請求項およびそれらの等価物の範囲に含まれる変更および変形を含みうる。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-09-04

【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】

機能不良を指摘する自己診断機能を備える電源であって、前記自己診断機能が、式（ＶＩ）

【数1】

(VI)
を使用して波形形状変化指数Ｉ_sをリアルタイムで決定するように構成されたコントローラを含み、
上式で、

【数2】

が平均波形形状係数であり、

【数3】

が平均基準波形形状係数である、電源。

【請求項2】

前記コントローラは、時刻ｔにおける前記波形形状係数Ｓ（ｔ）が、式（ＩＩＩ）または式（Ｖ）

【数4】

(III)

(V)
を使用して計算されることを決定するようにさらに構成された、請求項１に記載の電源。

【請求項3】

ユーザ入力を受け入れ、かつ／または測定された波形形状係数もしくは波形形状変化指数のうちの１つもしくは複数を報告するユーザフィードバックを提供するための１つまたは複数の入力／出力をさらに備える、請求項２に記載の電源。

【請求項4】

前記平均波形形状係数

【数5】

が、式（ＩＶ）

【数6】

(IV)
を使用して計算され、上式で、前記積分が、時刻０から時刻Ｔ_onまでのパルス長であり、Ｓ（ｔ）が前記波形形状係数である、請求項２に記載の電源。

【請求項5】

前記平均基準波形形状係数が、前記プラズマプロセスの第１の電力パルスから決定される、請求項４に記載の電源。

【請求項6】

前記波形形状係数指数が、前記プロセスチャンバの安定動作を保証するために経時的な偏差に関して前記プロセスチャンバおよび／またはプラズマプロセスを監視する監視指標である、請求項５に記載の電源。

【請求項7】

前記平均基準波形形状係数が、基準プラズマプロセスまたは基準処理チャンバから決定される、請求項４に記載の電源。

【請求項8】

前記波形形状係数指数が、対象プラズマプロセスまたは処理チャンバをそれぞれ前記基準プラズマプロセスまたは基準処理チャンバに整合させる、請求項７に記載の電源。

【請求項9】

前記波形形状変化指数が前記所定の許容差の範囲外にある場合に、前記コントローラは、障害もしくは許容差故障の存在をユーザに知らせるように、または前記プラズマプロセスを自動的に停止するようにさらに構成された、請求項４に記載の電源。

【外国語明細書】