特許 7318114 プラズマ安定性を改善するための同調方法

(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】2023-07-21

(45)【発行日】2023-07-31

(54)【発明の名称】プラズマ安定性を改善するための同調方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20230724BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 R

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022511251

(86)(22)【出願日】2019-08-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-26

(86)【国際出願番号】 US2019048619

(87)【国際公開番号】W WO2021040707

(87)【国際公開日】2021-03-04

【審査請求日】2022-04-14

(73)【特許権者】

【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】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】シャオ， シュウキアン

(72)【発明者】

【氏名】チョウ， チェンホア

(72)【発明者】

【氏名】ウォン， テギョン

【審査官】松平 佳巳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１４９３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５２９２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８１９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３１４１３２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｊ ３７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマプロセス中に同調する方法であって、
コントローラによって、複数の整合ネットワークのうちの各整合ネットワークから同調パラメータ情報を受信することであって、前記複数の整合ネットワークのうちの各整合ネットワークが、高周波（ＲＦ）電源を、電極の複数の接続点のうちの１つに結合する、同調パラメータ情報を受信することと、
前記コントローラによって受信された前記同調パラメータ情報に基づいて、前記複数の整合ネットワーク用の同調シーケンスを決定することと、
前記複数の整合ネットワークのうちの１つを、前記複数の整合ネットワークのそれぞれの残りの整合ネットワークを同時に固定している間に、同調することと、を含む、方法。

【請求項2】

前記同調パラメータ情報が、インピーダンス同調に使用される、電圧情報、電流情報、および位相角情報を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記同調パラメータ情報が、周波数同調に使用される周波数情報を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記複数の接続点が、４つの接続点を含み、前記複数の整合ネットワークが、４つの整合ネットワークを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記電極が、シャワーヘッドである、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

プラズマプロセス中に同調する方法であって、
コントローラによって、複数の整合ネットワークから物理的形状情報を受信することであって、前記複数の整合ネットワークのうちの各整合ネットワークが、高周波（ＲＦ）電源を、電極の複数の接続点のうちの１つに結合する、物理的形状情報を受信することと、
前記コントローラによって受信された前記物理的形状情報に基づいて、前記複数の整合ネットワーク用の同調シーケンスを決定することと、
前記複数の整合ネットワークのうちの一対を、前記複数の整合ネットワークのそれぞれの残りの整合ネットワークを同時に固定している間に、共に同調することと、を含む、方法。

【請求項7】

前記物理的形状情報が、前記複数の接続点の各々の互いに対する配置の情報を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記複数の接続点が、４つの接続点を含み、前記複数の整合ネットワークが、４つの整合ネットワークを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

互いに対角に間隔を空けられた一対の接続点を有する前記４つの整合ネットワークのうちの一対が、最初に同調される、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

互いにＸ方向に間隔を空けられた一対の接続点を有する前記４つの整合ネットワークのうちの一対が、最初に同調される、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

互いにＹ方向に間隔を空けられた一対の接続点を有する前記４つの整合ネットワークのうちの一対が、最初に同調される、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

プラズマプロセス中に同調する方法であって、
コントローラによって、複数の整合ネットワークのうちの各整合ネットワークから同調パラメータ情報および物理的形状情報を受信することであって、前記複数の整合ネットワークのうちの各整合ネットワークが、高周波（ＲＦ）電源を、電極の複数の接続点のうちの１つに結合する、同調パラメータ情報および物理的形状情報を受信することと、
前記コントローラによって受信された前記物理的形状情報および前記同調パラメータ情報に基づいて、前記複数の整合ネットワーク用の同調シーケンスを決定することと、
前記複数の整合ネットワークのうちの一対を、前記複数の整合ネットワークのそれぞれの残りの整合ネットワークを同時に固定している間に、共に同調することと、を含む、方法。

【請求項13】

前記同調パラメータ情報が、インピーダンス同調に使用される、電圧情報、電流情報、および位相角情報を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記同調パラメータ情報が、周波数同調に使用される周波数情報を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記物理的形状情報が、前記複数の接続点の各々の互いに対する配置の情報を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記複数の接続点が、４つの接続点を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記複数の整合ネットワークが、４つの整合ネットワークを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記複数の接続点が、４つの接続点を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項19】

前記複数の整合ネットワークが、４つの整合ネットワークを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項20】

前記複数の接続点が、４つの接続点を含み、前記複数の整合ネットワークが、４つの整合ネットワークを含む、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

背景
本明細書で説明されている実施形態は、一般に、半導体プロセス内での同調方法に関し、より詳細には、プラズマ安定性を改善するための半導体プロセス内での同調方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマチャンバは一般に、半導体、ディスプレイ、および太陽電池などの電子デバイスを製造するためのプロセスを実行するために使用される。そのようなプラズマ製造プロセスは、基板表面上への半導体、導体、もしくは誘電体層のプラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、または基板表面上のそれらの層の選択された部分のエッチングを含む。プラズマ製造プロセスが、基板表面の全面にわたって高い空間均一性を伴い実行されることが重要である。堆積プロセスは、堆積された材料が、基板表面上のすべての位置で、均一な厚さおよび品質を有するように、実行されるべきである。同様に、エッチングプロセスは、それらすべての位置で、材料を均一な速度でエッチングするべきである。

【0003】

多くの半導体デバイスの製造段階中に使用されるような、従来の高周波（ＲＦ）プラズマプロセスでは、ＲＦエネルギは、ＲＦエネルギ源により基板プロセスチャンバに供給される。ＲＦエネルギ源のインピーダンスとプロセスチャンバ内に形成されるプラズマとの間のミスマッチにより、ＲＦエネルギは、ＲＦエネルギ源に戻るように反射され、ＲＦエネルギの非効率的な使用およびエネルギの浪費をもたらし、プロセスチャンバまたはＲＦエネルギ源への潜在的な損傷、ならびに基板プロセスに関する潜在的な非一貫性および／または非再現性の課題の原因となる。そのため、ＲＦエネルギは、多くの場合、プラズマのインピーダンスをＲＦエネルギ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、反射されるＲＦエネルギを最小化するように動作する、一定のまたは可変の整合ネットワークを通して、プロセスチャンバ内のプラズマに結合される。

【0004】

整合ネットワークは、ＲＦ源の出力が、プラズマに結合されたエネルギ量を最大化する（例えば、「同調（チューニング：tuning）」と呼ばれる）ようにプラズマに効率的に結合されることを、試み、確実にする。しかしながら、従来のプロセスでは、１つのみのＲＦ整合ネットワークが、多くの場合使用されている。１つのＲＦ整合ネットワークを使用している場合、特にディスプレイおよび太陽光用途用などの大きな基板チャンバには、多くの場合プラズマ不均一性が、課題である。多くの場合、複数の供給と共に複数のＲＦ整合ネットワークの使用を試みるプロセスは、多くの場合整合ネットワーク間に発生するような、プラズマ安定性の問題をもたらす。位相制御などの現在の手法は、すべての干渉課題に対処せず、多くの場合、同調時に劣悪な結果をもたらす。

【0005】

したがって、当技術分野において、プラズマ安定性を改善する、半導体プロセス内の同調方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0006】

本明細書で説明されている１つまたは複数の実施形態は、一般に、プラズマ安定性を改善するための、半導体プロセス内の同調方法に関する。

【0007】

ある実施形態では、プラズマプロセス中の同調方法は、コントローラによって、複数の整合ネットワーク（matching network）のうちの各整合ネットワークから同調パラメータ情報を受信することであって、複数の整合ネットワークのうちの各整合ネットワークが、高周波（ＲＦ）電源を、電極の複数の接続点のうちの１つに結合する、同調パラメータ情報を受信することと、コントローラによって受信された同調パラメータ情報に基づいて、複数の整合ネットワーク用の同調シーケンスを決定することと、複数の整合ネットワークのうちの１つを、複数の整合ネットワークのそれぞれの残りの整合ネットワークを同時に固定している間に、同調することと、を含む。

【0008】

別の実施形態では、プラズマプロセス中の同調方法は、コントローラによって、複数の整合ネットワークから物理的形状情報を受信することであって、複数の整合ネットワークのうちの各整合ネットワークが、高周波（ＲＦ）電源を、電極の複数の接続点のうちの１つに結合する、物理的形状情報を受信することと、コントローラによって受信された物理的形状情報に基づいて、複数の整合ネットワーク用の同調シーケンスを決定することと、複数の整合ネットワークのうちの一対を、複数の整合ネットワークのそれぞれの残りの整合ネットワークを同時に固定している間に、共に同調することと、を含む。

【0009】

別の実施形態では、プラズマプロセス中の同調方法は、コントローラによって、複数の整合ネットワークのうちの各整合ネットワークから同調パラメータ情報および物理的形状情報を受信することであって、複数の整合ネットワークのうちの各整合ネットワークが、高周波（ＲＦ）電源を、電極の複数の接続点のうちの１つに結合する、同調パラメータ情報および物理的形状情報を受信することと、コントローラによって受信された物理的形状情報および同調パラメータ情報に基づいて、複数の整合ネットワーク用の同調シーケンスを決定することと、複数の整合ネットワークのうちの一対を、複数の整合ネットワークのそれぞれの残りの整合ネットワークを同時に固定している間に、共に同調することと、を含む。

【0010】

本開示の特徴の上述の方法が、詳細に理解され得るように、上で簡潔に用尺されている本開示の、さらに詳細な説明が、添付図面に例解されているうちのいくつかの、実施形態を参照することによって、なされ得る。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態を例解するだけであり、したがって、本開示が、他の同等に効果的な実施形態を許容し得るため、その範囲を限定すると考慮されるべきではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、プロセスシステムの概略側面断面図である。

【図2】本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、プロセスシステムの概略上面図である。

【図3】本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、プロセスシステムの概略上面図である。

【図4】本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、方法のフローチャートである。

【図5】本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、スミスチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

理解を支援するために、同一の参照符号は、可能な場所では、図に共通の同一構成要素を指定するように、使用されている。ある実施形態の構成要素および特徴は、有益には、さらなる詳述なしに、他の実施形態に組み込まれ得ることが意図されている。

【0013】

以下の説明では、多数の具体的な詳細が、本開示の実施形態のより完全な理解を提供するために、表明されている。しかしながら、本開示の実施形態のうちの１つまたは複数は、これらの具体的な詳細のうちの任意の１つ以上なしで、実践され得ることが、当業者には明確であろう。他の事例では、よく知られた特徴が、本開示の実施形態のうちの１つまたは複数を不明瞭にすることを避けるために、説明されている。

【0014】

本明細書で説明されている実施形態は一般に、プラズマ安定性およびプロセス結果を改善するために、半導体プロセス中に高周波（ＲＦ）電力を送達する方法に関する。これらの実施形態では、複数の整合ネットワークが、プラズマプロセスチャンバのプロセス領域に電力を望ましく送達するために配設される。整合ネットワークの各々は、プラズマプロセスチャンバに電気的に結合された電極上に配置された複数の接続点のうちの１つに、高周波（ＲＦ）源を結合する。一部の実施形態では、コントローラは、整合ネットワークのうちの１つまたは複数の整合パラメータを調整し、プラズマプロセスチャンバのプロセス領域への電力の送達を制御するために、整合同調パラメータ情報、ならびに電極の物理的形状情報および／または電極上の接続点形状情報を利用し得る。いくつかの実施形態では、同調パラメータ情報は、以下で説明されるように、電源電力レベルのインピーダンスおよび負荷電力レベルのインピーダンスを決定するためなどの、インピーダンス整合用に使用される、電圧／電流（Ｖ／Ｉ）の振幅および位相情報であり得る。さらに、受信された同調パラメータ情報は、やはり以下で説明される、周波数整合に使用される駆動される周波数情報であり得る。いくつかの実施形態では、物理的形状情報は、互いに対する電極上の複数の接続点の位置に基づき得る。受信された同調パラメータ情報および物理的形状情報に基づいて、コントローラは、複数の整合ネットワークのうちの１つまたは複数のための同調シーケンスを決定する。したがって、整合ネットワークのうちの１つまたは複数内で制御されている整合パラメータのうちのいくつかは、調整される一方で、他の整合ネットワーク内で制御されている整合パラメータは、一定の点または位置に固定される。いくつかの実施形態では、ある整合ネットワーク内の整合パラメータが調整される一方で、残りの整合ネットワークは、同時に一定の点または位置に固定される。他の実施形態では、整合ネットワーク対の各々内の整合パラメータが同調される一方で、残りの整合ネットワークは、同時に一定の点または位置に固定される。

【0015】

複数の整合ネットワークを使用することは、プロセスチャンバの処理容積内のより均一なプラズマにつながる。改善されたプラズマ均一性は、より少ない基板欠陥およびより良好なデバイス特性につながる。さらに、これらの実施形態では、シーケンス中に整合ネットワークの各々内の整合パラメータを調整する能力は、電気的干渉が整合ネットワークによる電力送達に影響を及ぼすことを減少させる、または防止する。したがって、当技術分野での従来の手法と比較して、より良好なプロセス結果が、これらの実施形態で達成される。

【0016】

図１は、本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、プロセスシステム１００の側断面図である。プロセスシステム１００は、プロセスチャンバ１０２内の基板支持体１０６上で支持されている基板１０８を含む。プロセスチャンバ１０２は、半導体デバイス、ディスプレイデバイス（例えば、ＴＦＴ）、太陽電池、または固体発光ダイオード（ＬＥＤ）などの電子デバイスを基板１０８上で製造するためのプラズマプロセスの影響下に、基板１０８を置くことが意図されている。プロセスチャンバ１０２内で処理され得る基板１０８の例は、フラットパネルディスプレイが製造される長方形ガラス基板、または集積回路が製造される円形状の半導体基板を含む。

【0017】

プロセスチャンバ１０２は、処理容積１１０を囲むアルミニウムなどの、導電性の側壁１０３、底部壁１０５、および上部壁１０７を有する。通常、チャンバ壁のすべての部分は、電気的に共に接続され、電気的に接地される。基板１０８上でのプラズマプロセスを実行中、１つまたは複数のプロセスガスが、ガス源（図示せず）からプロセスチャンバ１０２内に供給される。プロセスガスは、このとき、これらの実施形態では電極１０４として機能するシャワーヘッドの多数の開口を通して処理容積１１０内に供給される。

【0018】

図１で示されているように、電源１２０、１２２、１２４、１２６、の各々の出力が、対応する整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８を通して、電極１０４上の対応する接続点１２８、１３０、１３２、１３４に接続されている。ＲＦ電力は、それぞれの電源１２０、１２２、１２４、１２６の出力から、電極１０４上の対応する接続点１２８、１３０、１３２、１３４に流れる。ＲＦ電力は、電極１０４と基板支持体１０６との間の処理容積１１０内のプラズマを形成するために、電極１０４から結合されている。整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８の各々は、所望される整合を提供し、プロセスチャンバの処理領域にＲＦ電力を所望通りに送達するために、１つまたは複数の可変コンデンサおよび／またはインダクタを含む回路を含み得る。４つの電源、整合ネットワーク、および接続点が、図１に示されているが、他の任意の数の電源、整合ネットワーク、および接続点が使用され得、例えば、２つ、３つ、５つ、または１０などの電源、整合ネットワーク、および接続点が使用される。

【0019】

これらの実施形態では、コントローラ１３６は、電源１２０、１２２、１２４、１２６からのＲＦ電力の配達タイミング、および整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８での整合パラメータの同調を制御する。コントローラ１３６は、ＲＦ電力を送達し、プロセスチャンバ内のプラズマを生成および／または維持するための、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８の能力の有効性を決定するために使用される。プロセス中、コントローラ１３６は、各整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８から同調パラメータ情報を受信し、受信された同調パラメータ情報および接続点形状の知識情報に基づいて、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８用の同調シーケンスを決定する。同調パラメータ情報の例は、電圧および電流を測定することに基づく、それぞれの整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８から反射された電力である。反射された電力が、指標として使用される場合、大きな反射力が、不整合状況を示す。したがって、コントローラ１３６はまず、最大反射電力を受信する、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８のうちの１つまたは一対への同調信号を生成し得る。

【0020】

整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８のうちの１つのまたは一対を同時に同調している間に、コントローラ１３６は、残りの整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８を固定するように構成されている。整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８のうちの１つのまたは一対を一度に同調することは、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８が互いに分離されているため、干渉が、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８間に発生することを、有利に減少させまたは防止する。したがって、コントローラ１３６は、目下同調されている、所望される整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８用の同調パラメータ情報のみを処理し、他の回路からの同調パラメータ情報を監視することを維持する。したがって、コントローラ１３６は、改善された結果につながる、より正確な示度を受信する。

【0021】

これらの実施形態では、プロセスシステム１００は、プラズマ安定性を改善するための同調方法として、インピーダンス同調を使用し得る。例えば、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８の各々は、所望される送達電力を供給するために、反射された電力を補償するために所望される前方への電力を生成する、電源１２０、１２２、１２４、１２６によって、同調され得る。各整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８でのＶ／Ｉプローブ／センサ（図示せず）は、負荷電力レベルインピーダンス（Ｚ_Ｌ）を検出し得る。例えば、Ｚ_Ｌ（整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８の各々の入力側から測定される）は、５０オームに調整（または同調）され得る。したがって、Ｚ_Ｌのさらなる同調が実行され、その結果、Ｚ_Ｌのインピーダンスが電源電力インピーダンス（Ｚ_Ｓ）に実質的に共役する。したがって、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８は、Ｚ_Ｌのインピーダンスを精密に同調し、その結果、Ｚ_ＳおよびＺ_Ｌのインピーダンスは、実質的に共役する。

【0022】

これらの実施形態では、「実質的に」は、測定されたインピーダンスが、正確に等しくないが、一定の閾値範囲内にあり得る状況を含むことが意図されている。いくつかの実施形態では、閾値は、Ｚ_ＳおよびＺ_ＬのSWRの半径の指定されたまたは所定の割合であり得る。閾値は、Ｚ_ＳとＺ_Ｌとの間のSWR誤差を制御し得る。つまり、Ｚ_Ｌ（典型的には５０オームに等しい）およびＺ_Ｓの差が、閾値範囲内である場合、同調が停止され得る。Ｚ_ＬSWRが、一定の閾値内でＺ_ＳSWRと等しくない場合、またはＺ_ＳおよびＺ_ＬのSWRデルタが、一定の閾値を超えて変化する場合、ＲＦ整合は、Ｚ_ＳとＺ_Ｌとの差が閾値範囲内になるまで、同調を再開し得る。上述したインピーダンス同調を使用する例は、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８の各々と共に使用され得、各整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８に、１つずつシーケンスで、または対のシーケンスで適用され得る。

【0023】

インピーダンス同調に加えて、プロセスシステム１００はまた、プラズマ安定性を改善するための同調方法として、周波数同調を使用し得る。例えば、第１のＲＦ電力が、電源１２０、１２２、１２４、１２６のうちの１つによって、プロセスチャンバ１０２に供給され得る。第１の周波数が、第１のＲＦ電力に関連付けられ得る。いくつかの実施形態では、第１の周波数は、第１のＲＦ電力での最新の既知の同調された周波数として、コントローラ１３６内に保存され得る。その後、第１の周波数は、電源１２０、１２２、１２４、１２６のうちの１つと、Ｚ_Ｌとの間で第１のＲＦ電力での所望されるインピーダンスを達成する、第１のＲＦ電力レベルでの新たな同調された状態を達成するために、コントローラ１３６によって、第２の周波数に調整され得る。詳細には、第１の周波数は、電源１２０、１２２、１２４、１２６のうちの１つからの反射された電力を低減し、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８のうちの１つの新たな同調された状態を達成するために、第２の周波数に調整され得る。反射された電力は、通常、同調された状態を達成するために、電源１２０、１２２、１２４、１２６のうちの１つによって供給される前方への電力の約０％の目標に向けて低減される。上述した周波数同調を使用する例は、整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８の各々と共に使用され得、各整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８に、１つずつシーケンスで、または対のシーケンスで適用され得る。

【0024】

図２は、本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、プロセスシステム２００の概略図である。図２で示されているように、電源２１２、２１４、２１６、２１８の各々の対応する出力が、対応する整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０を通して、誘電体窓２０２上の対応する接続点２２０、２２２、２２４、２２６に接続されている。これらの実施形態では、ＲＦ電力は、誘電体窓２０２の下方に配置されているプロセスチャンバ（図示せず）内のプラズマに誘導結合されている。そのため、各接続点２２０、２２２、２２４、２２６は、それぞれの誘導コイル２２８、２３０、２３２、２３４を含む。ＲＦ電力は、それぞれの電源２１２、２１４、２１６、２１８の出力から誘電体窓２０２上の対応する接続点２２０、２２２、２２４、２２６に流れる。図１で説明された実施形態と同様に、整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０の各々は、所望される整合を提供するための、１つまたは複数の可変コンデンサおよび／またはインダクタを含む回路であり得る。４つの電源、整合ネットワーク、および接続点が、図２に示されているが、他の任意の数の電源、整合ネットワーク、および接続点が使用され得る。

【0025】

これらの実施形態では、図１で説明された実施形態と同様に、コントローラ２３６が、電源２１２、２１４、２１６、２１８をアクティブおよび非アクティブにするタイミング、ならびに整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０の同調を制御する。コントローラ２３６は、整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０の能力の有効性を決定し、プラズマを整合するために使用される。コントローラ２３６は、各整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０から同調パラメータ情報を受信し、受信された同調パラメータ情報に基づいて、整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０用の同調シーケンスを決定する。同調パラメータ情報の例は、電圧および電流ならびにその位相角を測定することに基づく、それぞれの整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０から反射された電力である。反射された電力が、指標として使用される場合、大きな反射力が、不整合状況を示す。したがって、コントローラ２３６はまず、最大反射電力を受信する、整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０のうちの１つまたは一対への同調信号を生成し得る。整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０のうちの１つのまたは一対を同時に同調している間に、コントローラ２３６は、残りの整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０を固定するように構成されている。整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０のうちの１つのまたは一対を一度に同調することは、干渉が、整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０間に発生することを、有利に減少させまたは防止する。

【0026】

図３は、本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、プロセスシステム３００の概略図である。図３で示されているように、電源３１２、３１４、３１６、３１８の各々の対応する出力が、対応する整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０を通して、電極３０２上の対応する接続点３２０、３２２、３２４、３２６に接続されている。これらの実施形態では、ＲＦ電力は、電極３０２の下方に配置されているプロセスチャンバ（図示せず）内のプラズマに容量結合されている。ＲＦ電力は、それぞれの電源３１２、３１４、３１６、３１８の出力から、電極３０２上の対応する接続点３２０、３２２、３２４、３２６に流れる。図１～図２で説明された実施形態と同様に、整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０の各々は、所望される整合を提供するための、１つまたは複数の可変コンデンサおよび／またはインダクタを含む回路であり得る。４つの電源、整合ネットワーク、および接続点が、図３に示されているが、他の任意の数の電源、整合ネットワーク、および接続点が使用され得る。

【0027】

これらの実施形態では、図１～図２で説明された実施形態と同様に、コントローラ３２８が、電源３１２、３１４、３１６、３１８をアクティブおよび非アクティブにするタイミング、ならびに整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０の同調を制御する。コントローラ３２８は、整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０の能力の有効性を決定し、プラズマを整合するために使用される。コントローラ３２８は、各整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０から同調パラメータ情報を受信し、受信された同調パラメータ情報に基づいて、整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０用の同調シーケンスを決定する。同調パラメータ情報の例は、電圧および電流ならびにその位相角に基づく、それぞれの整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０から反射された電力である。反射された電力が、指標として使用される場合、大きな反射力が、不整合状況を示す。したがって、コントローラ３２８はまず、最大反射電力を受信する、整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０のうちの１つまたは一対への同調信号を生成し得る。整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０のうちの１つのまたは一対を同時に同調している間に、コントローラ３２８は、残りの整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０を固定するように構成されている。整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０のうちの１つのまたは一対を一度に同調することは、干渉が、整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０間に発生することを、有利に減少させまたは防止する。

【0028】

図４は、本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、方法４００のフローチャートである。これらの実施形態では、方法４００は、図１～図３で説明されているシステムおよびデバイスを使用して実行されるが、これらのシステムおよびデバイスには限定はされず、他の同様のシステムおよびデバイスを使用して実行され得る。

【0029】

ブロック４０２では、複数の接続点を有する電極が提供される。電極は、図１～図３で上述されている電極１０４、２０２、または３０２であり得る。複数の接続点は、図１で説明された接続点１２８、１３０、１３２、１３４、図２で説明された接続点２２０、２２２、２２４、２２６、または図３で説明された接続点３２０、３２２、３２４、３２６であり得る。

【0030】

ブロック４０４では、複数の整合ネットワークが提供される。整合ネットワークは、図１で説明された整合ネットワーク１１２、１１４、１１６、１１８、図２で説明された整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０、または図３で説明された整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０であり得る。これらの実施形態では、各整合ネットワークは、ＲＦ電源を接続点のうちの１つに結合する。ＲＦ電源は、図１で説明された電源１２０、１２２、１２４、１２６、図２で説明された電源２１２、２１４、２１６、２１８、または図３で説明された電源３１２、３１４、３１６、３１８であり得る。

【0031】

ブロック４０６では、複数の接続点の物理的形状情報が、コントローラによって受信される。コントローラは、図１～図３で上述されているコントローラ１３６、２３６、または３２８であり得る。コントローラによって受信された物理的形状情報は、接続点の各々の互いに対する配置に関し得る。例えば、接続点のうちの各々の間の間隔に関する情報が、コントローラによって受信され得る。

【0032】

ブロック４０８では、整合ネットワークの各々からの同調パラメータ情報が、コントローラによって受信される。これらの実施形態では、受信された同調パラメータ情報は、上述されたＺ_ＳおよびＺ_Ｌを決定するためのＶ／Ｉ情報などの、インピーダンス整合に使用されるＶ／Ｉ情報であり得る。さらに、受信された同調パラメータ情報は、上述されている周波数整合に使用される周波数情報であり得る。

【0033】

ブロック４１０では、複数の整合ネットワーク用の同調シーケンスが、コントローラによって受信された、物理的形状情報および／または同調パラメータ情報に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、コントローラによって受信された物理的形状情報に基づいて、コントローラは、どの整合ネットワークまたは整合ネットワーク群が最初に整合されるかを決定し得る。例えば、コントローラは、互いに最も離れて配置されている接続点を有する整合ネットワーク対が、最初に共に同調されることを決定し得る。最も離れて間隔を空けられている整合ネットワークを同調することは、干渉が整合ネットワーク間に発生することを、有利に減少させまたは防止する。したがって、図２で示されている、接続点２２０および２２６を有する整合ネットワーク２０４および２１０、ならびに接続点２２２および２２４を有する整合ネットワーク２０６および２０８、または図３で示されている、接続点３２０および３２６を有する整合ネットワーク３０４および３１０、ならびに接続点３２２および３２４を有する整合ネットワーク３０６および３０８などの、電極上で互いに対角に配置されている整合ネットワーク対が、最初に共に同調され得る。

【0034】

別の例では、図２で示されている、接続点２２０および２２２を有する整合ネットワーク２０４および２０６、ならびに接続点２２４および２２６を有する整合ネットワーク２０８および２１０、または図３で示されている、接続点３２０および３２２を有する整合ネットワーク３０４および３０６、ならびに接続点３２４および３２６を有する整合ネットワーク３０８および３１０などの、互いにＸ方向に離れて配置されている整合ネットワーク対が、最初に共に同調され得る。

【0035】

別の例では、図２で示されている、接続点２２０および２２４を有する整合ネットワーク２０４および２０８、ならびに接続点２２２および２２６を有する整合ネットワーク２０６および２１０、または図３で示されている、接続点３２０および３２４を有する整合ネットワーク３０４および３０８、ならびに接続点３２２および３２６を有する整合ネットワーク３０６および３１０などの、互いにＹ方向に離れて配置されている整合ネットワーク対が、最初に共に同調され得る。最初の整合ネットワーク対を同調した後、次の整合ネットワーク対が、整合ネットワークのすべてが同調されるまで、次に同調され得る。

【0036】

いくつかの実施形態では、コントローラによって受信された同調パラメータ情報に基づいて、コントローラは、どの整合ネットワークまたは整合ネットワーク群が最初に整合されるかを決定し得る。例えば、Ｚ_ＳとＺ_Ｌとの間の差などの同調パラメータ情報が、どの整合ネットワークまたは整合ネットワーク群が最初に整合されるかを決定するために使用され得る。さらに、周波数の差などの同調パラメータ情報が、どの整合ネットワークまたは整合ネットワーク群が最初に整合されるかを決定するために使用され得る。例えば、インピーダンスでの最大差を有する、図２で示されている整合ネットワーク２０４、２０６、２０８、２１０、または図３で示されている整合ネットワーク３０４、３０６、３０８、３１０が、最初に同調され得る。第１の整合ネットワークを同調した後、インピーダンスでの最大差を有する次の整合ネットワークが、次に同調され得る。このプロセスが、整合ネットワークのすべてが整合されるまで、繰り返され得る。他の実施形態では、コントローラによって受信された同調パラメータ情報および物理的形状情報の両方が、整合ネットワークの同調シーケンスを決定し得る。

【0037】

ブロック４１２では、１つの整合ネットワークまたは一対の整合ネットワークが、残りの整合ネットワークが同時に固定されている間に、同調される。したがって、各整合ネットワークまたは整合ネットワーク対は、他の整合ネットワークからの干渉なしで、同調される。上述したように、整合ネットワークの各々をシーケンスで同調する能力が、干渉が整合ネットワーク間に発生することを減少させまたは防止し、より少ない基板欠陥およびより良好なデバイス特性をもたらす、改善されたプラズマ均一性を導く。

【0038】

図５は、本明細書で示されている少なくとも１つの実施形態による、スミスチャート５００である。スミスチャート５００は、当技術分野における従来の手法および方法の結果である、従来の同調範囲５０２を例解している。比較すると、スミスチャート５００は、インピーダンス５０６、および本明細書の方法４００で説明されている実施形態の結果の狭められた同調範囲５０４を例解している。狭められた同調範囲５０４は、劣悪なインピーダンス整合を示すより大きな反射された電力を表している、従来の同調範囲５０２と比較して改善されたインピーダンス整合を示すより少ない反射された電力を表している。したがって、当技術分野における従来の手法および方法と比較して、より良好な結果が、これらの実施形態において達成されている。

【0039】

前述したものは、本開示の実施形態に向けられている一方で、本開示の他のさらなる実施形態が、その基本範囲から逸脱することなく工夫され得、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】