特許 7100717 無線周波数電源のパルス変調のためのシステムおよび方法ならびにその反応室

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-05

(45)【発行日】2022-07-13

(54)【発明の名称】無線周波数電源のパルス変調のためのシステムおよび方法ならびにその反応室

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20220706BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 R

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020564614

(86)(22)【出願日】2019-04-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-09-02

(86)【国際出願番号】 CN2019083470

(87)【国際公開番号】W WO2019218842

(87)【国際公開日】2019-11-21

【審査請求日】2020-12-11

(31)【優先権主張番号】201810474665.4

(32)【優先日】2018-05-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】520266443

【氏名又は名称】ベイジン・ナウラ・マイクロエレクトロニクス・イクイップメント・カンパニー・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｂｅｉｊｉｎｇ ＮＡＵＲＡ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．８ Ｗｅｎｃｈａｎｇ Ａｖｅｎｕｅ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｅｃｏｎｏｍｉｃ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｒｅａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100209048

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 元嗣

(72)【発明者】

【氏名】ウェイ、ガン

(72)【発明者】

【氏名】ウェイ、ジン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン、ジン

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０７３２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２４３７２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－１６０３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５２８６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８６０９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

変調出力モジュール、入力モジュール、および周波数調整モジュールを備える、無線周波数（ＲＦ）電源のパルス変調システムであって、
前記変調出力モジュールが、前記ＲＦ電源の出力信号を変調し、パルス変調ＲＦ信号を出力するように構成され、前記パルス変調ＲＦ信号の各パルスサイクルが、パルスオン位相およびパルスオフ位相を含み、オーバーシュートサブ位相が、前記パルスオン位相の初期プリセット時間に設定され、
前記入力モジュールが、前記周波数調整モジュールに電気的に接続され、前記入力モジュールが、前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の入力ＲＦ周波数を受信し、前記入力ＲＦ周波数をプリセット周波数として前記周波数調整モジュールに送るように構成され、前記プリセット周波数が固定周波数であり、
前記周波数調整モジュールが、前記変調出力モジュールに電気的に接続され、前記周波数調整モジュールが、前記オーバーシュートサブ位相の反射電力がプリセット反射電力を満たすように、または反射係数がプリセット反射係数を満たすように、前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を前記プリセット周波数に調整するように構成され、
前記プリセット反射係数が０．５未満である、ＲＦ電源のパルス変調システム。

【請求項2】

前記プリセット反射係数が０．２未満である、請求項１に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。

【請求項3】

前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の電力範囲が、前記ＲＦ電源の最大出力電力の０．５～１倍である、請求項１に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。

【請求項4】

前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の前記電力範囲が、前記ＲＦ電源の前記最大出力電力の０．８～１倍である、請求項３に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。

【請求項5】

前記オーバーシュートサブ位相の時間長が、前記パルスオン位相の時間長の１０％以下であり、および／または、
前記パルス変調ＲＦ信号のパルス変調周波数範囲が１０Ｈｚ～１００ＫＨｚであり、デューティサイクル範囲が１０％～９０％である、
請求項１に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。

【請求項6】

ＲＦ電源のパルス変調方法であって、
パルス変調ＲＦ信号を出力することであって、前記パルス変調ＲＦ信号の各パルスサイクルが、パルスオン位相およびパルスオフ位相を含み、オーバーシュートサブ位相が、前記パルスオン位相の初期プリセット時間に設定される、ことと、
前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の入力ＲＦ周波数を受信し、前記入力ＲＦ周波数を、固定周波数であるプリセット周波数として使用することと、
前記パルス変調ＲＦ信号を出力するときに、前記オーバーシュートサブ位相の反射電力がプリセット反射電力を満たすように、または反射係数がプリセット反射係数を満たすように、前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を前記プリセット周波数に調整することと、
前記プリセット反射係数が０．５未満である、
を備える、ＲＦ電源のパルス変調方法。

【請求項7】

前記プリセット反射係数が０．２未満である、請求項６に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。

【請求項8】

前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の電力範囲が、前記ＲＦ電源の最大出力電力の０．５～１倍である、請求項６に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。

【請求項9】

前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の前記電力範囲が、前記ＲＦ電源の前記最大出力電力の０．８～１倍である、請求項８に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。

【請求項10】

前記オーバーシュートサブ位相の時間長が前記パルスオン位相の時間長の１０％以下であり、および／または、
前記パルス変調ＲＦ信号のパルス変調周波数範囲が１０Ｈｚ～１００ＫＨｚであり、デューティサイクル範囲が１０％～９０％である、請求項８に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。

【請求項11】

反応室であって、
プラズマ生成デバイスと、ＲＦ電源と、パルス変調システムとを備え、前記パルス変調システムが、前記ＲＦ電源および前記プラズマ生成デバイスに電気的に接続され、前記プラズマ生成デバイスにパルス変調ＲＦ信号を提供するように構成され、前記パルス変調システムが、請求項１～５のいずれか一項に記載の任意のパルス変調システムを含む、
反応室。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001] 本開示は、一般に、半導体製造技術分野に関し、より詳細には、無線周波数（ＲＦ）電源のパルス変調のためのシステムおよび方法、ならびにその反応室に関する。

【背景技術】

【0002】

[0002] プラズマ装置は、集積回路（ＩＣ）または微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する準備プロセスにおいて広く適用される。プラズマ装置は、プロセスガスを励起してプラズマを形成するために、ＲＦ電源によって出力される無線周波数（ＲＦ）電力を使用する。プラズマ装置は、ＣＣＰ（capacitor coupled plasma）装置、ＩＣＰ（inductively coupled plasma）装置、ＥＣＲ（surface wave or electron cyclotron resonator）装置を含む。ＣＣＰ装置は、キャパシタ結合方式を用いてプラズマを生成するものであり、それは構造がシンプルで、コストが低く、広い面積に均一に分布したプラズマを生成することが容易である。ＣＣＰ装置は、誘電体膜のエッチングプロセスに適している。ＥＣＲ装置は、低圧で高密度のプラズマを得ることができ、それは比較的コストが高い。ＩＣＰ装置は、低圧で高密度のプラズマを得ることができるだけでなく、構造もシンプルでコストも低い。さらに、ＩＣＰ装置は、プラズマ密度を生成および決定するように構成されたＲＦ源と、ウェハに入射する粒子エネルギーを決定するように構成されたＲＦ源とを別々に制御することができる。ＩＣＰ装置は、金属や半導体の材料のエッチングプロセスに適している。

【0003】

[0003] 図１は、本開示のいくつかの実施形態によるＩＣＰ（inductively coupled plasma）装置の概略図である。ＩＣＰ装置は、反応室１０を含む。反応室１０の天井壁には、誘電体窓１１が埋め込まれている。誘電体窓１１上には誘導コイル１２が配置されている。誘導コイル１２は、第１のインピーダンス整合デバイス１３を介して第１のＲＦ電源１４に電気的に接続され、プロセスガスを励起して反応室１０内にプラズマを形成する。すなわち、第１のＲＦ電源１４は、プラズマを生成してその密度を決定するように構成されたＲＦ源である。反応室１０内には、ウェハＳを載置するように構成された静電チャック１５が配置されている。静電チャック１５は、第２のインピーダンス整合デバイス１６を介して第２のＲＦ電源１７に電気的に接続されている。静電チャック１５は、プラズマを引き寄せてウェハＳに向けて移動させ、プラズマによるウェハＳへの蒸着（deposition）、エッチング等の処理を完了するように構成されている。すなわち、第２のＲＦ電源１７は、ウェハに入射する粒子エネルギーを決定するように構成されたＲＦ源である。

【0004】

[0004] しかしながら、図１に示すＩＣＰ装置内の第１のＲＦ電源１４および第２のＲＦ電源１７は、連続波ＲＦ電源である。連続波ＲＦ電源は、図２に示すような連続波ＲＦ信号を出力する。図１のＩＣＰ装置を使用してウェハ上でエッチングプロセスを実行することによって、エッチングプロセスのフィーチャ寸法（feature dimension）が２０ｎｍ未満である場合、ウェハデバイスは損傷を受ける可能性があり、これはデバイスの電気的性能に影響を及ぼす可能性がある。すなわち、プラズマ誘起損傷（ＰＩＤ）である。

【0005】

[0005] ＰＩＤ問題を解決するために、第１のＲＦ電源１４および第２のＲＦ電源１７のうちの少なくとも１つは、パルス変調ＲＦ電源を使用し得る。パルス変調ＲＦ電源は、図３に示すようなパルス変調ＲＦ信号を出力する。パルス変調ＲＦ電源は、パルスオン位相（pulse-on phase）における時間Ｔ１ではＲＦ信号を変調する可能性があり、パルスオフ位相（pulse-off phase）における時間Ｔ２ではＲＦ信号を変調しない可能性があり、パルスサイクルはＴ＝Ｔ１＋Ｔ２である。図３は、理想的なパルス変調ＲＦ信号の波形を示す。しかしながら、実際の状況では、パルスがオンであ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。オーバーシュートサブ位相が、パルスオンの初期時間に設定される。すなわち、パルス変調ＲＦ電源は、電力オーバーシュート信号（電力はオーバーシュート電力と呼ばれ得る）をロードする。オーバーシュート電力は、Ｔ１における他の時点で変調されたＲＦ信号の電力よりも大きい。オーバーシュート電力は、パルス電力よりも大きく、ある特定の範囲にあり、それは、パルスＲＦプラズマの点火（ignition）の成功を確実にし得る。

【0006】

[0006] パルスプラズマの点火およびブレークダウンの瞬間のインピーダンス特性により、点火が成功するためには、より高いオーバーシュート電力及びより長いオーバーシュート時間が必要とされる。しかし、オーバーシュート電力が十分に負荷され、オーバーシュート時間が十分に長い場合であっても、点火の成功が困難な場合がある。

【発明の概要】

【0007】

[0007] 本開示は、従来技術に存在する技術的問題のうちの少なくとも１つを解決することを目的とし、点火の成功を容易に達成し、ＲＦシステムの設計要件を低減し、コストを低減することができる、無線周波数（ＲＦ）電源のパルス変調システム、ＲＦ電源のパルス変調方法、および反応室を提案する。

【0008】

[0008] 上記の問題を解決するために、本開示の一態様は、変調出力モジュールと周波数調整モジュールとを含む、ＲＦ電源のパルス変調システムを提供する。変調出力モジュールは、ＲＦ電源の出力信号を変調し、パルス変調ＲＦ信号を出力するように構成され、パルス変調ＲＦ信号の各パルスサイクルは、パルスオン位相およびパルスオフ位相を含み、オーバーシュートサブ位相が、パルスオン位相の初期プリセット時間に設定される。周波数調整モジュールは、変調出力モジュールに電気的に接続され、周波数調整モジュールは、オーバーシュートサブ位相の反射電力がプリセット反射電力を満たすように、または反射係数がプリセット反射係数を満たすように、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整するように構成される。

【0009】

[0009] 好ましくは、パルス変調システムは、入力モジュールをさらに含む。入力モジュールは、周波数調整モジュールに電気的に接続され、入力モジュールは、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号の入力ＲＦ周波数を受信し、入力ＲＦ周波数をプリセット周波数として周波数調整モジュールに送るように構成される。周波数調整モジュールは、オーバーシュートサブ位相のパルス変調されたＲＦ信号のＲＦ周波数をプリセット周波数に調整するように構成される。

【0010】

[0010] 好ましくは、周波数調整モジュールは、掃引周波数マッチングアルゴリズムを使用して、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を自動的に調整するように構成される。

【0011】

[0011] 好ましくは、プリセット反射係数は０．５未満である。

【0012】

[0012] 好ましくは、プリセット反射係数は０．２未満である。

【0013】

[0013] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号の電力範囲は、ＲＦ電源の最大出力電力の０．５～１倍である。

【0014】

[0014] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号の電力範囲は、ＲＦ電源の最大出力電力の０．８～１倍である。

【0015】

[0015] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相の時間長は、パルスオン位相の時間長の１０％以下であり、および／またはパルス変調ＲＦ信号のパルス変調周波数範囲は、１０Ｈｚ～１００ＫＨｚであり、デューティサイクル範囲は、１０％～９０％である。

【0016】

[0016] 本開示の第２の態様は、ＲＦ電源のパルス変調方法をさらに提供し、方法は、以下のステップを含む：
パルス変調ＲＦ信号を出力することであって、パルス変調ＲＦ信号の各パルスサイクルがパルスオン位相およびパルスオフ位相を含み、オーバーシュートサブ位相がパルスオン位相の初期プリセット時間に設定される、ことと、
パルス変調ＲＦ信号を出力することに応答して、オーバーシュートサブ位相の反射電力がプリセット反射電力を満たすように、または反射係数がプリセット反射係数を満たすように、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整すること。

【0017】

[0017] 好ましくは、方法は、以下のステップをさらに含む：
オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号の入力ＲＦ周波数を受信し、入力ＲＦ周波数をプリセット周波数として使用することと、
オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数をプリセット周波数に調整すること。

【0018】

[0018] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整することは、掃引周波数マッチングアルゴリズムを使用してオーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を自動的に調整することを含む。

【0019】

[0019] 好ましくは、プリセット反射係数は０．５未満である。

【0020】

[0020] 好ましくは、プリセット反射係数は０．２未満である。

【0021】

[0021] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号の電力範囲は、ＲＦ電源の最大出力電力の０．５～１倍である。

【0022】

[0022] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号の電力範囲は、ＲＦ電源の最大出力電力の０．８～１倍である。

【0023】

[0023] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相の時間長は、パルスオン位相の時間長の１０％以下であり、および／またはパルス変調ＲＦ信号のパルス変調周波数範囲は、１０Ｈｚ～１００ＫＨｚであり、デューティサイクル範囲は、１０％～９０％である。

【0024】

[0024] 本開示の第３の態様は、プラズマ生成デバイスと、ＲＦ電源と、パルス変調システムとを含む反応室をさらに提供する。パルス変調システムは、ＲＦ電源およびプラズマ生成デバイスに電気的に接続され、パルス変調ＲＦ信号をプラズマ生成デバイスに提供するように構成される。パルス変調システムは、上述したいずれかのパルス変調システムを含む。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】[0025] 図１は、本開示のいくつかの実施形態による、ＩＣＰ（inductively coupled plasma）装置の概略図である。

【図2】[0026] 図２は、本開示のいくつかの実施形態による、連続無線周波数（ＲＦ）信号の波形を示す概略図である。

【図3】[0027] 図３は、本開示のいくつかの実施形態による、理想的なパルス変調ＲＦ信号の波形を示す概略図である。

【図4】[0028] 図４は、本開示のいくつかの実施形態による、ＲＦ電源のパルス変調システムの概略原理ブロック図である。

【図5】[0029] 図５は、本開示のいくつかの実施形態による、入射電力、反射電力、およびシステム出力のＲＦ周波数の波形の概略図である。

【図6】[0030] 図６は、本開示のいくつかの実施形態による、ＲＦ電源の別のパルス変調システムの概略原理ブロック図である。

【図7】[0031] 図７は、本開示のいくつかの実施形態による、入射電力、反射電力、およびシステム出力のＲＦの波形の概略図である。

【図8】[0032] 図８は、本開示のいくつかの実施形態による、ＲＦ電源のパルス変調方法の概略フローチャートである。

【詳細な説明】

【0026】

［実施形態の詳細な説明］
[0033] 当業者に本開示の技術的解決策を理解させるために、本開示によって提供される無線周波数（ＲＦ）電源のパルス変調システムおよび方法が、添付の図面に関連して詳細に説明される。

【0027】

[0034] 本開示によって提供されるＲＦ電源のパルス変調システムおよび方法および反応室の説明の前に、「オーバーシュート電力が十分に負荷され、オーバーシュート時間が十分に長い場合であっても、点火の成功の実現が困難な場合がある」という技術的問題が最初に分析される。パルスがオンの瞬間には高いオーバーシュート電力（３０００Ｗ）が負荷されるが、点火位相におけるインピーダンス特性のために、電力（１５００Ｗ）の大部分は反射される。オーバーシュート電力は大きいが、一部の電力（約１５００Ｗ）のみがパルス点火用の電極に有効に印加される。したがって、パルス点火の成功を保証することは困難である。

【0028】

[0035] 実施形態１
[0036] 図４は、本開示のいくつかの実施形態による、ＲＦ電源のパルス変調システムの概略原理ブロック図である。図４に示すように、本開示の実施形態によって提供されるＲＦ電源のパルス変調システムは、変調出力モジュール１０および周波数調整モジュール２０を含む。変調出力モジュール１０は、ＲＦ電源の出力信号を変調し、パルス変調ＲＦ信号を出力するように構成され得る。パルス変調ＲＦ信号の各パルスサイクルは、パルスオン位相およびパルスオフ位相を含む。オーバーシュートサブ位相がパルスオン位相の初期プリセット時間に設定される。

【0029】

[0037] 周波数調整モジュール２０は、変調出力モジュール１０に電気的に接続される。周波数調整モジュール２０は、反射電力がプリセット反射電力を満たすように、または反射係数がプリセット反射係数を満たすように、パルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数をオーバーシュートサブ位相において変調するように構成され得る。

【0030】

[0038] いくつかの実施形態では、オーバーシュートサブ位相においてパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整することによって、反射電力がプリセット反射電力を満たし得るか、または反射係数がプリセット反射係数を満たし得る。このように、オーバーシュート電力の大部分は、プラズマ生成デバイスのＲＦ電極に負荷され、点火の成功を容易に実現することができる。この場合、オーバーシュートサブ位相のプリセット時間およびオーバーシュート電力に対する要件は、低減され得る。したがって、低いオーバーシュート電力および短いプリセット時間で点火を成功裏に実現することができる。したがって、ＲＦシステムに対する損傷を大幅に低減することができ、ＲＦシステムの設計要件およびコストを低減することができる。

【0031】

[0039] 初期プリセット時間の値は限定されないことに留意する必要がある。当業者は、パルスオン位相におけるオーバーシュートサブ位相の時間を決定することができる。

【0032】

[0040] プリセット反射電力またはプリセット反射係数は制限されない可能性もあることにさらに留意する必要がある。当業者は、実際の必要に応じて、プリセット反射電力またはプリセット反射係数を決定してもよい。決定されたプリセット反射電力またはプリセット反射係数は、ＲＦ電極に負荷された有効電力が成功裏に点火し得ることを確実にするべきである。

【0033】

[0041] 好ましくは、周波数調整モジュール２０は、掃引周波数マッチングアルゴリズムを使用して、オーバーシュートサブ位相においてパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を自動的に調整することができる。すなわち、周波数調整モジュール２０は、自動掃引周波数を使用して、オーバーシュートサブ位相において最適なインピーダンス整合を得ることができ、それは最小の反射電力である。最適なインピーダンス整合を得るために自動掃引周波数を使用することによって、本方法は、時間および労力を節約することができ、便利である。

【0034】

[0042] 好ましくは、発明者は、複数の実験を行い、反射係数が０．５未満であるとき、電力の大部分がプラズマデバイスのＲＦ電極に負荷され得ることを発見し、これはパルス点火が成功するのにより容易である。

【0035】

[0043] さらに好ましくは、発明者は、プリセット反射係数に対してさらなる低減実験を行い、反射係数が０．２未満であるとき、電力がプラズマデバイスのＲＦ電極に可能な限り負荷され、パルス点火が短時間で成功することをさらに確実にし得ることを発見する。

【0036】

[0044] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号の電力範囲は、プラズマ点火が成功する可能性を高めるために、ＲＦ電源の最大出力電力の０．５～１倍であり得る。

【0037】

[0045] さらに好ましくは、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の電力範囲は、プラズマ点火が成功する可能性をさらに高めるために、ＲＦ電源の最大出力電力の０．８～１倍であり得る。

【0038】

[0046] オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の電力範囲は、上記の範囲に加えて他の範囲であり得る。

【0039】

[0047] 好ましくは、プラズマ点火が成功する可能性を高めるために、オーバーシュートサブ位相の時間長は、パルスオン位相の時間長の１０％以下であり、および／またはパルス変調ＲＦ信号のパルス変調周波数範囲は、１０Ｈｚ～１００ＫＨｚであり得、デューティサイクル範囲は、１０％～９０％である。

【0040】

[0048] 本開示の実施形態によって提供されるＲＦ電源のパルス変調システムが、図５に関連して説明される。いくつかの実施形態では、本開示の実施形態によって提供されるＲＦ電源のパルス変調システムは、ＣＣＰプラズマ生成デバイスの上部変調電極板に接続される。ＣＣＰプラズマ生成デバイスは、接地される下部電極板のベースとして構成され得る。ＲＦ電力システムの中心周波数は２ＭＨｚであり、それは２±１０％ＭＨｚの範囲で調整され、最大出力電力は５０００Ｗである。いくつかの他の実施形態では、ＲＦ信号のＲＦ周波数は２ＭＨｚであり、ＲＦ信号のＲＦ周波数は３０００Ｗ以下であり、それは２０００Ｗであり、パルスオン位相の時間長は２００ｕｓである。オーバーシュートサブ位相のプリセット時間長は１０ｕｓであり、オーバーシュートサブ位相のオーバーシュート電力は３０００Ｗである。

【0041】

[0049] 上記に基づいて、オーバーシュートサブ位相において、周波数調整モジュール２０は、掃引周波数マッチングアルゴリズムを使用して、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号の周波数を自動的に調整することができる。したがって、最適なインピーダンス整合に対応する最小反射電力が達成され得る。図５に示すように、オーバーシュートサブ位相における反射電力はたった８０Ｗであり、パルスオン位相の他の時間における反射電力はたった５Ｗである。したがって、オーバーシュートサブ位相における３０００Ｗ－８０Ｗ＝２９２０Ｗの電力が、点火が成功することを確実にするために電極板に負荷される。

【0042】

[0050] 本発明の実施形態のＲＦ電源のパルス変調システムは、プラズマを発生させるためにＣＣＰプラズマ生成デバイスに接続され得る。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源のパルス変調システムは、ＩＣＰプラズマ生成デバイスなどのような他のタイプのプラズマ生成デバイスにも接続され得る。

【0043】

[0051] 実施形態２
[0052] 図６は、本開示のいくつかの実施形態による、ＲＦ電源の別のパルス変調システムの概略原理ブロック図である。図６に示されるように、上述のＲＦ電源のパルス変調システムと比較すると、本開示の実施形態のＲＦ電源のパルス変調システムもまた変調出力モジュール１０および周波数調整モジュール２０を含み、これらは、上述の実施形態において詳細に説明されており、ここでは繰り返さない。

【0044】

[0053] 本実施形態と上記実施形態１との相違点のみを説明する。具体的には、図６に示すように、パルス変調システムは、入力モジュール３０をさらに含む。入力モジュール３０は、周波数調整モジュール２０に電気的に接続される。入力モジュール３０は、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の入力ＲＦ周波数を受信し、入力ＲＦをプリセット周波数として周波数調整モジュール２０に送るように構成され得る。周波数調整モジュール２０は、プリセット周波数として、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整するようにさらに構成され得る。

【0045】

[0054] 本実施形態と上記の実施形態との間の違いは、プリセット周波数が手動で設定され得ることであることが理解され得る。プリセット周波数は、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の反射電力がプリセット反射電力を満たす、およびオーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の反射係数がプリセット反射係数を満たす周波数であり得る。

【0046】

[0055] いくつかの実施形態では、入力モジュール３０は、限定はしないが、キーボード、オーディオ受信機などであり得る。

【0047】

[0056] いくつかの実施形態では、ＲＦ信号のＲＦ周波数は１３．５６ＭＨｚであり得、ＲＦ信号の電力は１５００Ｗ以下であり得、パルスオン位相の時間長は５００ｕｓであり得る。オーバーシュートサブ位相のプリセット時間長は５ｕｓである。オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の電力は、２０００Ｗであり得る。オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の周波数は、１３．４２ＭＨｚであり得る。

【0048】

[0057] 本開示の実施形態によって提供されるＲＦ電源のパルス変調システムが、図７に関連して説明される。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源のパルス変調システムは、ＩＣＰプラズマ生成デバイスのインダクタコイルに接続される。ＩＣＰプラズマ生成デバイスは、連続波ＲＦ電源に接続するための下部電極板ベースとして構成され得る。ＲＦ電源のＲＦ中心周波数は１３．５６ＭＨｚであり、１３．５６±５％ＭＨｚの範囲で調整され、最大出力電力は３０００Ｗである。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号のＲＦ周波数は１３．５６ＭＨｚであり、ＲＦ信号の電力は、１５００Ｗ以下であり、それは１０００Ｗであり、パルスオン位相の時間長は５００ｕｓである。オーバーシュートサブ位相のプリセット時間長は５ｕｓである。オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の電力は２０００Ｗである。オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の周波数（すなわち、上述のプリセット周波数）は、１３．４２ＭＨｚである。

【0049】

[0058] 動作の前に、入力モジュール３０によって入力される、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の周波数は、１３．４２ＭＨｚである。図７に示すように、オーバーシュートサブ位相における反射電力はたった１００Ｗであり、パルスオン位相における他の時間における反射電力はたった５Ｗであり、したがって、オーバーシュートサブ位相においてインダクタコイルに負荷される電力は、２０００Ｗ－１００Ｗ＝１９００Ｗである。したがって、点火が容易に成功し得る。

【0050】

[0059] ＲＦ電源のパルス変調システムは、プラズマを生成するためにＩＣＰプラズマ生成デバイスに接続され得ることに留意されたい。いくつかの他の実施形態では、ＲＦ電源のパルス変調システムは、ＣＣＰプラズマ生成デバイスなどの他のタイプのプラズマ生成デバイスに接続され得る。

【0051】

[0060] 上記の実施形態のＲＦ電源のパルス変調システムの中心周波数は、それぞれ２ＭＨｚおよび１３．５６ＭＨｚ、または４００ｋＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、８０ＭＨｚ、１００ＭＨｚなどのような他の周波数であり得ることにさらに留意する必要がある。

【0052】

[0061] 実施形態３
[0062] 本開示はまた、反応室を提供する。反応室は、プラズマ生成デバイス、ＲＦ電源、およびパルス変調システムを含むことができる。パルス変調システムは、ＲＦ電源およびプラズマ生成デバイスに電気的に接続され得る。パルス変調システムは、パルス変調ＲＦ信号をプラズマ生成デバイスに提供するように構成され得る。パルス変調システムは、実施形態１または実施形態２で提供されるパルス変調システムを使用することができる。

【0053】

[0063] 具体的には、プラズマ生成デバイスは、ＩＣＰプラズマ生成デバイスであり得、インダクタコイルと、ウェハをロードするように構成されたベースとを含み得る。インダクタコイルまたはベースのうちの少なくとも１つは、パルス変調システムに接続され得る。

【0054】

[0064] 加えて、いくつかの他の実施形態では、プラズマ生成デバイスは、ＣＣＰプラズマ生成デバイスであり得、上部電極板と、下部電極板としてのベースとを含み得る。上部電極板またはベースのうちの少なくとも１つは、パルス変調システムに接続され得る。

【0055】

[0065] 本開示の実施形態によって提供される反応室は、実施形態１または実施形態２で提供されるパルス変調システムを使用することができる。したがって、点火の成功は容易であり得、ＲＦシステムの設計要件は低減され得、コストが低減される。

【0056】

[0066] 実施形態４
[0067] 本開示の実施形態は、パルス変調ＲＦ信号を出力することを含む、ＲＦ電源のパルス変調方法をさらに提供する。パルス変調ＲＦ信号の各パルスサイクルは、パルスオン位相および位相オフ位相を含み得る。オーバーシュートサブ位相がパルスオン位相の初期プリセット時間に設定され得る。

【0057】

[0068] 方法は、パルス変調ＲＦ信号を出力するときに、オーバーシュートサブ位相における反射電力がプリセット反射電力を満たすように、または反射係数がプリセット反射係数を満たすように、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整することをさらに含む。

【0058】

[0069] 本開示では、オーバーシュートサブ位相においてパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整することによって反射電力がプリセット反射電力を満たすように、または反射係数がプリセット反射係数を満たすようにする。すなわち、オーバーシュート電力の大部分は、点火が容易に成功するように、プラズマ生成デバイスのＲＦ電極に負荷され得る。この場合、オーバーシュートサブ位相のプリセット時間およびオーバーシュート電力に対する要件が低下され得る。したがって、点火は、より低いオーバーシュート電力およびより短いプリセット時間で成功し得る。したがって、ＲＦシステムへの損傷を大幅に低減することができ、ＲＦシステムの設計要件を下げることができ、コストを低減することができる。

【0059】

[0070] 図８は、本開示のいくつかの実施形態による、ＲＦ電源のパルス変調方法の概略フローチャートである。方法は、以下を含む：
Ｓ１において、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の入力ＲＦ周波数を受信し、ＲＦ周波数をプリセット周波数として使用することと、
Ｓ２において、パルス変調ＲＦ信号を出力し、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数をプリセット周波数に調整すること。

【0060】

[0071] 図８は、プリセット周波数が手動で設定されることを可能にするパルス変調方法を示す。プリセット周波数は、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の反射電力がプリセット反射電力を満たし、およびオーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の反射係数がプリセット反射係数を満たす周波数であり得る。

【0061】

[0072] 好ましくは、反射係数は０．５未満であり得る。いくつかの他の実施形態では、反射係数は０．２未満であり得る。

【0062】

[0073] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の電力範囲は、最大出力電力の０．５～１倍であり得る。いくつかの他の実施形態では、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号の電力範囲は、最大出力電力の０．８～１倍であり得る。

【0063】

[0074] 好ましくは、オーバーシュートサブ位相の時間長は、パルスオン位相の時間長の１０％以下であり、および／またはパルス変調ＲＦ信号のパルス変調電力範囲は、１０Ｈｚ～１００ＫＨｚであり得、デューティサイクル範囲は、１０％～９０％である。

【0064】

[0075] 好ましくは、プリセット周波数は手動で調整され得るが、本開示はこれに限定されない。いくつかの他の実施形態では、オーバーシュートサブ位相のパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整することは、掃引周波数マッチングアルゴリズムを使用して、オーバーシュートサブ位相におけるパルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を自動的に調整することをさらに含むことができる。上述の実施形態は、本開示の原理を説明するための例示的な実施形態に過ぎず、本開示は、これらの実施形態に限定されない。当業者であれば、本開示の精神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本開示の範囲内である。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
変調出力モジュールおよび周波数調整モジュールを備える、無線周波数（ＲＦ）電源のパルス変調システムであって、
前記変調出力モジュールが、前記ＲＦ電源の出力信号を変調し、パルス変調ＲＦ信号を出力するように構成され、前記パルス変調ＲＦ信号の各パルスサイクルが、パルスオン位相およびパルスオフ位相を含み、オーバーシュートサブ位相が、前記パルスオン位相の初期プリセット時間に設定され、
前記周波数調整モジュールが、前記変調出力モジュールに電気的に接続され、前記周波数調整モジュールが、前記オーバーシュートサブ位相の反射電力がプリセット反射電力を満たすように、または反射係数がプリセット反射係数を満たすように、前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整するように構成される、パルス変調システム。
［Ｃ２］
入力モジュールをさらに備え、
前記入力モジュールが、前記周波数調整モジュールに電気的に接続され、前記入力モジュールが、前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の入力ＲＦ周波数を受信し、前記入力ＲＦ周波数をプリセット周波数として前記周波数調整モジュールに送るように構成され、
前記周波数調整モジュールが、前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調されたＲＦ信号の前記ＲＦ周波数を前記プリセット周波数に調整するように構成される、
Ｃ１に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。
［Ｃ３］
前記周波数調整モジュールが、掃引周波数マッチングアルゴリズムを使用して、前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の前記ＲＦ周波数を自動的に調整するように構成される、Ｃ１に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。
［Ｃ４］
前記プリセット反射係数が０．５未満である、Ｃ１に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。
［Ｃ５］
前記プリセット反射係数が０．２未満である、Ｃ４に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。
［Ｃ６］
前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の電力範囲が、前記ＲＦ電源の最大出力電力の０．５～１倍である、Ｃ１に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。
［Ｃ７］
前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の前記電力範囲が、前記ＲＦ電源の前記最大出力電力の０．８～１倍である、Ｃ６に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。
［Ｃ８］
前記オーバーシュートサブ位相の時間長が、前記パルスオン位相の時間長の１０％以下であり、および／または、
前記パルス変調ＲＦ信号のパルス変調周波数範囲が１０Ｈｚ～１００ＫＨｚであり、デューティサイクル範囲が１０％～９０％である、
Ｃ１に記載のＲＦ電源のパルス変調システム。
［Ｃ９］
ＲＦ電源のパルス変調方法であって、
パルス変調ＲＦ信号を出力することであって、前記パルス変調ＲＦ信号の各パルスサイクルが、パルスオン位相およびパルスオフ位相を含み、オーバーシュートサブ位相が、前記パルスオン位相の初期プリセット時間に設定される、ことと、
前記パルス変調ＲＦ信号を出力するときに、前記オーバーシュートサブ位相の反射電力がプリセット反射電力を満たすように、または反射係数がプリセット反射係数を満たすように、前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号のＲＦ周波数を調整することと、
を備える、ＲＦ電源のパルス変調方法。
［Ｃ１０］
前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の入力ＲＦ周波数を受信し、前記入力ＲＦ周波数をプリセット周波数として使用することと、
前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の前記ＲＦ周波数を前記プリセット周波数に調整することと、
をさらに備える、Ｃ９に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。
［Ｃ１１］
前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の前記ＲＦ周波数を調整することが、
掃引周波数マッチングアルゴリズムを使用して、前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の前記ＲＦ周波数を自動的に調整すること
を含む、Ｃ９に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。
［Ｃ１２］
前記プリセット反射係数が０．５未満である、Ｃ９に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。
［Ｃ１３］
前記プリセット反射係数が０．２未満である、Ｃ１２に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。
［Ｃ１４］
前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の電力範囲が、前記ＲＦ電源の最大出力電力の０．５～１倍である、Ｃ９に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。
［Ｃ１５］
前記オーバーシュートサブ位相の前記パルス変調ＲＦ信号の前記電力範囲が、前記ＲＦ電源の前記最大出力電力の０．８～１倍である、Ｃ１４に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。
［Ｃ１６］
前記オーバーシュートサブ位相の時間長が前記パルスオン位相の時間長の１０％以下であり、および／または、
前記パルス変調ＲＦ信号のパルス変調周波数範囲が１０Ｈｚ～１００ＫＨｚであり、デューティサイクル範囲が１０％～９０％である、Ｃ１４に記載のＲＦ電源のパルス変調方法。
［Ｃ１７］
反応室であって、
プラズマ生成デバイスと、ＲＦ電源と、パルス変調システムとを備え、前記パルス変調システムが、前記ＲＦ電源および前記プラズマ生成デバイスに電気的に接続され、前記プラズマ生成デバイスにパルス変調ＲＦ信号を提供するように構成され、前記パルス変調システムが、Ｃ１～８に記載の任意のパルス変調システムを含む、
反応室。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】