特表2023-516739調節可能エッジシースシステム用のパルスＲＦ信号における電圧設定点の調節
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-20
(54)【発明の名称】調節可能エッジシースシステム用のパルスＲＦ信号における電圧設定点の調節
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20230413BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20230413BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 105A
H01L21/302 101G
H05H1/46 R
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022553061
(86)(22)【出願日】2021-02-24
(85)【翻訳文提出日】2022-11-02
(86)【国際出願番号】 US2021019497
(87)【国際公開番号】W WO2021178185
(87)【国際公開日】2021-09-10
(31)【優先権主張番号】62/986,545
(32)【優先日】2020-03-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】592010081
【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ホプキンス・デヴィッド
(72)【発明者】
【氏名】リンダカー・ブラッドフォード
(72)【発明者】
【氏名】マラクタノフ・アレクセイ
(72)【発明者】
【氏名】コザケヴィッチ・フェリックス
【テーマコード（参考）】
2G084
5F004
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084BB05
2G084BB14
2G084CC05
2G084CC12
2G084CC33
2G084DD02
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2G084DD37
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2G084HH27
2G084HH30
5F004AA01
5F004BA09
5F004BB13
5F004BB22
5F004BB23
5F004CA06
5F004CA08
(57)【要約】
【解決手段】プラズマ処理システムにおいて多状態パルスＲＦ信号用の電圧設定点を調節させる方法であって、本方法は、ＲＦ電力を、第１の発生器からＥＳＣに印加することであって、第１の発生器からのＲＦ電力が第１の多状態パルスＲＦ信号を規定する、ことと、ＲＦ電力を、第２の発生器から、ＥＳＣを取り囲みＥＳＣを取り囲むエッジリングの下方に配置されるエッジ電極に印加することであって、第２の発生器からのＲＦ電力が、第１の状態及び第２の状態を有する第２の多状態パルスＲＦ信号を規定し、第２の多状態パルスＲＦ信号の各状態に対して、第２の発生器は、第１の多状態パルスＲＦ信号の対応する状態に位相を実質的に整合させるための位相調整を自動的に導入する、ことと、第２の多状態パルスＲＦ信号の第２の状態用の電圧設定点を調整して、位相調整を目標位相調整設定に調節することと、を含む。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ処理システムにおいて多状態パルスＲＦ信号用の電圧設定点を調節する方法であって、前記方法は、ＲＦ電力を、第１の発生器からＥＳＣに印加することであって、前記第１の発生器からの前記ＲＦ電力が第１の多状態パルスＲＦ信号を規定する、ことと、
ＲＦ電力を、第２の発生器から、前記ＥＳＣを取り囲み前記ＥＳＣを取り囲むエッジリングの下方に配置されるエッジ電極に印加することであって、前記第２の発生器からの前記ＲＦ電力が、第１の状態及び第２の状態を有する第２の多状態パルスＲＦ信号を規定し、前記第２の多状態パルスＲＦ信号の各状態に対して、前記第２の発生器は、前記第１の多状態パルスＲＦ信号の対応する状態に実質的に位相を整合させるための位相調整を自動的に導入する、ことと、
前記第２の多状態パルスＲＦ信号の前記第２の状態用の電圧設定点を調整して、前記位相調整を目標位相調整設定に調節することと、を含む方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって、前記目標位相調整設定は、ユーザインターフェースを介して捕捉される、方法。
【請求項3】
請求項１に記載の方法であって、前記目標位相調整設定は、モデルに基づいて算出される、方法。
【請求項4】
請求項１に記載の方法であって、前記目標位相調整設定は、前記第２の発生器からの前記ＲＦ電力の前記位相が調整される際に使用される所定の位相調整量を規定する、方法。
【請求項5】
請求項１に記載の方法であって、前記電圧設定点を調整して、前記位相調整を調節することは、前記位相調整が前記目標位相調整設定に達するまで前記電圧設定点に段階的な調整を実施することを含む、方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法であって、前記段階的な調整は、前記第２の多状態パルスＲＦ信号の前記第１の状態に関連付けられた特定の電圧設定点に基づく、方法。
【請求項7】
請求項１に記載の方法であって、前記位相調整が前記目標位相調整設定に達したとき、又は前記位相調整が前記目標位相調整設定から所定の範囲内にあるとき、前記位相調整は前記目標位相調整設定に調節されている、方法。
【請求項8】
請求項１に記載の方法であって、前記電圧設定点を調整して、前記位相調整を前記目標位相調整設定に調節することにより、前記電圧設定点は、前記電圧設定点の許容範囲の中間部分に位置する、方法。
【請求項9】
請求項６に記載の方法であって、前記電圧設定点の前記許容範囲の前記中間部分に前記電圧設定点が位置することを容易にする前記目標位相調整設定は、前記第２の発生器からの前記ＲＦ電力が前記エッジ電極に印加される際に通過する整合回路の静電容量の変化に対して、実質的に同じままである、方法。
【請求項10】
請求項９に記載の方法であって、前記整合回路の前記静電容量の前記変化は、前記第２の多状態パルスＲＦ信号の前記第１の状態の電圧設定点の変化に応答する、方法。
【請求項11】
請求項１０に記載の方法であって、前記第１の状態の前記電圧設定点の前記変化は、前記エッジリングの使用量に基づいて発生する、方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の方法であって、前記エッジリングの前記使用量は、前記エッジリングのＲＦ曝露の時間量として規定される、方法。
【請求項13】
プラズマ処理システムにおいて多状態パルスＲＦ信号用の電圧設定点を調節する方法であって、前記方法は、ＲＦ電力を、第１の発生器からＥＳＣに印加することであって、前記第１の発生器からの前記ＲＦ電力が、第１の状態及び第２の状態を有する第１のパルスＲＦ信号を規定する、ことと、
ＲＦ電力を、第２の発生器から、前記ＥＳＣを取り囲み前記ＥＳＣを取り囲むエッジリングの下方に配置されるエッジ電極に印加することであって、前記第２の発生器からの前記ＲＦ電力が、第１の状態及び第２の状態を有する第２のパルスＲＦ信号を規定し、前記第２の発生器は、前記第２のパルスＲＦ信号の前記第１の状態の位相を、前記第１のパルスＲＦ信号の前記第１の状態に実質的に整合させる、第１の位相調整を自動的に導入し、前記第２の発生器は、前記第２のパルスＲＦ信号の前記第２の状態の位相を、前記第１のパルスＲＦ信号の前記第２の状態に実質的に整合させる、第２の位相調整を自動的に導入し、前記第２の位相調整は目標位相調整設定に調節されている、ことと、
前記目標位相調整設定から離れるような前記第２の位相調整の変化を検出したことに応答して、前記第２のパルスＲＦ信号の前記第２の状態用の電圧設定点を調整して、前記第２の位相調整を前記目標位相調整設定に戻すことと、を含む方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の方法であって、前記目標位相調整設定は、ユーザインターフェースを介して捕捉される、方法。
【請求項15】
請求項１３に記載の方法であって、前記目標位相調整設定は、モデルに基づいて算出される、方法。
【請求項16】
請求項１３に記載の方法であって、前記目標位相調整設定は、前記第２のパルスＲＦ信号の前記第２の状態の前記位相が調整される際に使用される所定の位相調整量を規定する、方法。
【請求項17】
請求項１３に記載の方法であって、前記電圧設定点を調整して前記第２の位相調整を戻すことは、前記第２の位相調整が前記目標位相調整設定に達するまで前記電圧設定点に段階的な調整を実施することを含む、方法。
【請求項18】
請求項１７に記載の方法であって、前記段階的な調整は、前記第１の状態に関連付けられた特定の電圧設定点に基づく、方法。
【請求項19】
請求項１３に記載の方法であって、前記第２の位相調整が前記目標位相調整設定に達したとき、又は前記第２の位相調整が前記目標位相調整設定の所定の範囲内にあるとき、前記第２の位相調整は前記目標位相調整設定に戻される、方法。
【請求項20】
請求項１３に記載の方法であって、前記電圧設定点を調整して前記第２の位相調整を前記目標位相調整設定に戻すことにより、前記電圧設定点は、前記電圧設定点の許容範囲の中間部分に位置する、方法。
【請求項21】
請求項２０に記載の方法であって、前記電圧設定点の前記許容範囲の前記中間部分に前記電圧設定点が位置することを容易にする前記目標位相調整設定は、前記第２の発生器からの前記ＲＦ電力が前記エッジ電極に印加される際に通過する整合回路の静電容量の変化に対して、実質的に同じままである、方法。
【請求項22】
請求項２１に記載の方法であって、前記整合回路の前記静電容量の前記変化は、前記第２のパルスＲＦ信号の前記第１の状態の電圧設定点の変化に応答する、方法。
【請求項23】
請求項２２に記載の方法であって、前記第２のパルスＲＦ信号の前記第１の状態の前記電圧設定点の前記変化は、前記エッジリングの使用量に基づいて発生する、方法。
【請求項24】
請求項２３に記載の方法であって、前記エッジリングの前記使用量は、前記エッジリングのＲＦ曝露の時間量として規定される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体デバイスの製作に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウェハー上での半導体デバイスの製造において、プラズマエッチングプロセスがしばしば使用される。プラズマエッチングプロセスでは、製造中の半導体デバイスを含む半導体ウェハーが、プラズマ処理ボリューム内で生成されるプラズマに曝露される。プラズマは半導体ウェハー上の材料と相互作用し、それにより、半導体ウェハーから材料が除去される、及び／又は材料が変化して、それをその後で半導体ウェハーから除去することが可能になる。プラズマは、特定の反応ガスを使用して生成でき、反応ガスは、プラズマの構成成分と、半導体ウェハーから除去／改質される材料とを相互作用させることになり、除去／改質されるべきではないウェハー上の他の材料とは著しく相互作用することがない。プラズマは、特定の反応ガスにエネルギーを与える高周波信号を使用して生成される。これら高周波信号は、半導体ウェハーがプラズマ処理ボリュームに露出された状態において、反応ガスを含むプラズマ処理ボリュームを通して伝送される。プラズマ処理ボリュームを通る高周波信号の伝送パスは、プラズマがプラズマ処理ボリューム内で生成される形態に影響を及ぼす可能性がある。例えば、より多くの高周波信号電力が伝送されるプラズマ処理ボリュームの領域において、反応ガスにより多くのエネルギーが与えられる場合があり、それによりプラズマ処理ボリューム全体にわたって、プラズマ特性の空間的不均一性が引き起こされる。プラズマ特性の空間的不均一性は、プラズマ特性の中でもとりわけ、イオン密度、イオンエネルギー、及び／又は反応性成分密度の空間的不均一性として現れる可能性がある。プラズマ特性の空間的不均一性は、それに応じて、半導体ウェハー上でのプラズマ処理結果の空間的不均一性を引き起こす可能性がある。したがって、高周波信号がプラズマ処理ボリュームを通して伝送される形態が、半導体ウェハー上でのプラズマ処理結果の均一性に影響を及ぼす可能性がある。本開示が生じるのは、この状況においてである。
【発明の概要】
【0003】
大まかに言えば、本開示の実施形態は、調節可能なエッジシース（ＴＥＳ）システムにおいて、パルスＲＦ信号の２次状態の電圧設定点を調節する方法及びシステムを提供し、そのとき、エッジ電極は、静電チャック（ＥＳＣ）の主電極とは別個に独立して給電される。
【0004】
いくつかの実現形態では、プラズマ処理システムにおいて多状態パルスＲＦ信号用の電圧設定点を調節する方法が提供され、本方法は、ＲＦ電力を、第１の発生器からＥＳＣに印加することであって、前記第１の発生器からの前記ＲＦ電力が第１の多状態パルスＲＦ信号を規定する、ことと、ＲＦ電力を、第２の発生器から、前記ＥＳＣを取り囲み前記ＥＳＣを取り囲むエッジリングの下方に配置されるエッジ電極に印加することであって、第２の発生器からのＲＦ電力が、第１の状態及び第２の状態を有する第２の多状態パルスＲＦ信号を規定し、第２の多状態パルスＲＦ信号の各状態に対して、第２の発生器は、第１の多状態パルスＲＦ信号の対応する状態に位相を実質的に整合させるための位相調整を自動的に導入する、ことと、第２の多状態パルスＲＦ信号の第２の状態用の電圧設定点を調整して、位相調整を目標位相調整設定に調節することと、を含む。
【0005】
いくつかの実現形態では、目標位相調整設定は、ユーザインターフェースを介して捕捉される。
【0006】
いくつかの実現形態では、目標位相調整設定は、モデルに基づいて算出される。
【0007】
いくつかの実現形態では、目標位相調整設定は、第２の発生器からのＲＦ電力の位相が調整される際に使用される所定の位相調整量を規定する。
【0008】
いくつかの実現形態では、電圧設定点を調整して位相調整を調節することは、位相調整が目標位相調整設定に達するまで電圧設定点に段階的な調整を実施することを含む。
【0009】
いくつかの実現形態では、段階的な調整は、第２の多状態パルスＲＦ信号の第１の状態に関連付けられた特定の電圧設定点に基づく。
【0010】
いくつかの実現形態では、位相調整が目標位相調整設定に達したとき、又は位相調整が目標位相調整設定の所定の範囲内にあるとき、位相調整は目標位相調整設定に調節されている。
【0011】
いくつかの実現形態では、電圧設定点を調整して、位相調整を目標位相調整設定に調節することにより、電圧設定点は、電圧設定点の許容範囲の中間部分に位置する。
【0012】
いくつかの実現形態では、電圧設定点の許容範囲の中間部分に電圧設定点が位置することを容易にする目標位相調整設定は、第２の発生器からのＲＦ電力がエッジ電極に印加される際に通過する整合回路の静電容量の変化に対して、実質的に同じままである。
【0013】
いくつかの実現形態では、整合回路の静電容量の変化は、第２の多状態パルスＲＦ信号の第１の状態の電圧設定点の変化に応答する。
【0014】
いくつかの実現形態では、第１の状態の電圧設定点の変化は、エッジリングの使用量に基づいて発生する。
【0015】
いくつかの実現形態では、エッジリングの使用量は、エッジリングのＲＦ曝露の時間量として規定される。
【0016】
いくつかの実現形態では、プラズマ処理システムにおいて多状態パルスＲＦ信号用の電圧設定点を調節する方法が提供され、本方法は、ＲＦ電力を、第１の発生器からＥＳＣに印加することであって、第１の発生器からのＲＦ電力が、第１の状態及び第２の状態を有する第１のパルスＲＦ信号を規定する、ことと、ＲＦ電力を、第２の発生器から、ＥＳＣを取り囲みＥＳＣを取り囲むエッジリングの下方に配置されるエッジ電極に印加することであって、第２の発生器からのＲＦ電力が、第１の状態及び第２の状態を有する第２のパルスＲＦ信号を規定し、第２の発生器は、第２のパルスＲＦ信号の第１の状態の位相を、第１のパルスＲＦ信号の第１の状態に実質的に整合させる、第１の位相調整を自動的に導入し、第２の発生器は、第２のパルスＲＦ信号の第２の状態の位相を、第１のパルスＲＦ信号の第２の状態に実質的に整合させる、第２の位相調整を自動的に導入し、第２の位相調整は目標位相調整設定に調節されている、ことと、目標位相調整設定から離れるような第２の位相調整の変化を検出したことに応答して、第２のパルスＲＦ信号の第２の状態用の電圧設定点を調整して、第２の位相調整を目標位相調整設定に戻すことと、を含む。
【0017】
いくつかの実現形態では、目標位相調整設定は、ユーザインターフェースを介して捕捉される。
【0018】
いくつかの実現形態では、目標位相調整設定は、モデルに基づいて算出される。
【0019】
いくつかの実現形態では、目標位相調整設定は、第２のパルスＲＦ信号の第２の状態の位相が調整される際に使用される所定の位相調整量を規定する。
【0020】
いくつかの実現形態では、電圧設定点を調整して第２の位相調整を戻すことは、第２の位相調整が目標位相調整設定に達するまで電圧設定点に段階的な調整を実施することを含む。
【0021】
いくつかの実現形態では、段階的な調整は、第１の状態に関連付けられた特定の電圧設定点に基づく。
【0022】
いくつかの実現形態では、第２の位相調整が目標位相調整設定に達したとき、又は第２の位相調整が目標位相調整設定の所定の範囲内にあるとき、第２の位相調整は目標位相調整設定に戻される。
【0023】
いくつかの実現形態では、電圧設定点を調整して第２の位相調整を目標位相調整設定に戻すことにより、電圧設定点は、電圧設定点の許容範囲の中間部分に位置する。
【0024】
いくつかの実現形態では、電圧設定点の許容範囲の中間部分に電圧設定点が位置することを容易にする目標位相調整設定は、第２の発生器からのＲＦ電力がエッジ電極に印加される際に通過する整合回路の静電容量の変化に対して、実質的に同じままである。
【0025】
いくつかの実現形態では、整合回路の静電容量の変化は、第２のパルスＲＦ信号の第１の状態の電圧設定点の変化に応答する。
【0026】
いくつかの実現形態では、第２のパルスＲＦ信号の第１の状態の電圧設定点の変化は、エッジリングの使用量に基づいて発生する。
【0027】
いくつかの実現形態では、エッジリングの使用量は、エッジリングのＲＦ曝露の時間量として規定される。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下の記載には、本開示の実施形態の理解を提供するために多数の具体的な詳細が記述されている。しかしながら、これらの具体的な詳細の一部又は全てがなくても、本開示を実施してよいことが当業者には明らかであろう。その他の場合、本開示を不必要に不明瞭にしないように、よく知られたプロセス作業は詳細には説明していない。
【0039】
半導体ウェハー製作用のプラズマエッチングシステムでは、半導体ウェハー全体にわたるエッチング結果の空間的変動は、半径方向エッチング均一性及び方位角方向エッチング均一性により特徴付けることができる。半径方向のエッチング均一性は、半導体ウェハー上の所与の方位角方向位置において、半導体ウェハー中心から半導体ウェハーのエッジへと外向きに延びる、半導体ウェハー上の半径方向位置の関数として、エッチングレートの変動により特徴付けることができる。そして、方位角方向エッチング均一性は、半導体ウェハー上の所与の半径方向位置において、半導体ウェハーの中心の周りでの、半導体ウェハー上の方位角方向位置の関数として、エッチングレートの変動により特徴付けることができる。本明細書に記載されているシステムなどの、いくつかのプラズマ処理システムでは、半導体ウェハーは電極上に配置され、電極から高周波信号が放射されて、半導体ウェハーの上にあるプラズマ生成領域内でプラズマが生成され、プラズマは、半導体ウェハー上で規定のエッチングプロセスを生じさせるように制御された特性を有する。
【0040】
２状態ＲＦパルス印加における進歩が、プロセスマージンと、エッチング選択性、プロファイル反り、限界寸法（ＣＤ）、及びエッチングレート均一性との関係を改善することにより、高アスペクト比エッチングを可能にしている。現在の２状態ＲＦパルスの命名法では、「状態１」（又は「Ｓ１」）は、狭いＩＡＤＦを得るために、３ｋｅＶを超えるイオンエネルギーを有し３０ｍＴｏｒｒ未満の圧力で動作する、高いバイアス及びソース電力、例えば１ｋＷの状態を表す。「状態０」（又は「Ｓ０」）と称される、パルスにおける他の状態は、低いバイアス及びソース電力、例えば１ｋＷ未満を有し、１００ｅＶ未満のイオンエネルギーを有する、堆積ステップを表す。状態０は、直接イオン堆積及びイオン活性化中性堆積などの異なる機構に起因するパシベーションを主に提供する。この２状態ＲＦパルスレジームを作動させるための典型的パルス繰り返し率は、約１００Ｈｚ～２ｋＨｚである。
【0041】
今のところ、現在の最先端の誘電体エッチングプロセスは、高い垂直エッチングレート及び十分な側壁パシベーションの利益を組み合わせるために、オン／オフＲＦパルス印加又はレベル－レベルＲＦパルス印加によりサポートされる１つ又は２つのＲＦレジームの実装に依存している。
【0042】
しかしながら、本開示の実現形態によると、追加のレジームが、独立して、プロセスにおいてより多くのマージンを回復又は追加することができる。そのようなレジームに基づく実現形態が、多状態ＲＦパルス印加スキームの実装に基づいて、好適な中間的状態を組み込むことができ、このスキームが、基本的なプロセス開発限界及び既存のエッチング技術における障壁を克服する。中間的状態は、より積極的な高エネルギー状態（オン／高状態）及びよりポリマー形成しやすいパシベーション状態（オフ／低状態）を容易にするために、低イオンエネルギー状態でのマスクネックポリマーの選択的なトリミングに基づいている。ソース電力により、このような低イオンエネルギー状態を導入することは、ネック／マスク形状の制御にのみ役立つ。この手法を、レベルーレベルパルス印加の代わりにオン－オフパルス印加と組み合わせることが、より多くのポリマー堆積をマスク上部に生じさせ、マスク上部をパシベートし、マスクエッチングレートを制御する。この手法は、根本的に、マスクネック／プロセスマージンと選択比との間のトレードオフを打破することを可能にする。
【0043】
パルスＲＦサイクルは、ＲＦの３つの異なる状態を使用する３レベルパルスＲＦとして特徴付けることができる。いくつかの実現形態では、Ｓ１は、高いソース電力及び高いバイアス電力を供給するように構成される。これは、高アスペクト比（ＨＡＲ）エッチングをもたらすが、マスクのスパッタリングももたらして、ネックが形成される。Ｓ０は、印加されるソース電力又はバイアス電力が低い／不在である、低／オフ状態として構成される。Ｓ０は、上部により多くの中性堆積を生じさせて、マスクを保護する。いくつかの実現形態では、Ｓ０は、直接イオン堆積及びイオンアシスト中性堆積を提供するように構成される。
【0044】
いくつかの実現形態では、中間的状態Ｓ２（状態２）は、低いソース電力及び非常に低い又はゼロ（又は実質的にゼロ）のバイアス電力を使用して、（実質的に）ソース電力のみの状態（例えば６０ＭＨｚ、高周波）として構成される。Ｓ２は解離を生じさせて、どのようなネックが形成されたとしても、エッチングによりネックを開けることを手助けする。それゆえ、状態Ｓ２はネックを開けるように構成される。
【0045】
要約すれば、本開示の実現形態によれば、Ｓ１は、ネックを形成する高エネルギーイオンを使用するが、Ｓ２はネックを開け、Ｓ０はパシベーションをもたらす。結果として生じるフィーチャは、開いたネックを有し、更にパシベーションの増加に起因してより多くのマスクを有する。これは、ネックと選択性との間のトレードオフの課題を提起する。
【0046】
対照的に、Ｓ１及びＳ０だけが作動される、レベル－レベルＲＦパルス印加レジームでは、極めて大きいパシベーションだけでなく、ネックも存在する可能性があり、これが詰まりを生じさせる傾向がある。しかし、Ｓ１、Ｓ０、及びＳ２を使用する３レベルＲＦパルス印加では、開いたネック及びパシベーションが提供され、それにより、選択性とキャップマージンとの間のトレードオフが打破される。大まかに言って、状態Ｓ０は選択性を提供するが、状態Ｓ２はキャップマージンを改善する。
【0047】
一般的に言えば、いくつかの実現形態では、バイアス電力の周波数は、約１０ＭＨｚ未満である。いくつかの実現形態では、バイアス電力の周波数は、約４００ｋＨｚである。
【0048】
いくつかの実現形態では、ソース電力の周波数は、約１０ＭＨｚを超える。いくつかの実現形態では、ソース電力の周波数は、約２０ＭＨｚを超える。いくつかの実現形態では、ソース電力の周波数は、約６０ＭＨｚである。
【0049】
上記した状態Ｓ１、Ｓ０及びＳ２は、ＥＳＣの主電極に印加されるＲＦ電力に関して論じられているが、調節可能エッジシース（ＴＥＳ）システムを実装しているプラズマ処理システムでは、ＥＳＣを取り囲むエッジ電極にバイアスＲＦ電力が独立して供給され、それにより、ウェハーのエッジ領域におけるプラズマシース及びプラズマ特性の制御が可能になる。エッジ電極に印加されるＲＦ電力は、主電極と同期され、したがって、対応する状態Ｓ１、Ｓ０、及びＳ２も含むが、ＴＥＳ ＲＦ信号における、これら状態の属性は、主バイアスＲＦ信号とは独立して制御される。
【0050】
図１は、いくつかの実施形態による、半導体チップ製造にて使用するためのプラズマ処理システム１００の一部分の垂直断面図を示す。プラズマ処理システム１００は、電極１０９を含み、この電極は、いくつかの実施形態では、アルミニウムで形成されている。電極１０９の上面上にセラミック層１１０が形成される。セラミック層１１０は、ウェハーＷ上でプラズマ処理作業を実施している間に、ウェハーＷを受け取り支持するように構成されている。いくつかの実現形態では、セラミック層１１０、電極１０９、及び関連付けられた構成要素が、静電チャック（ＥＳＣ）を規定する。
【0051】
第１の高周波信号発生器１４７（例えば、約６０ＭＨｚ）、及び第２の高周波信号発生器１４９（例えば、約４００ｋＨｚ）が、インピーダンス整合システム１４３を介して高周波電力を電極１０９に供給する。ウェハー上のプロセス空間内に導入されたガス種に高周波電力を印加することにより、ウェハー処理のための、例えばエッチングのためのプラズマ１８０が生成される。
【0052】
エッジリング１６７が、セラミック層１１０を取り囲み、半径方向外向きにウェハーＷの外周エッジを超えてプラズマシースが延びることを容易にして、ウェハーＷの周辺の近くにおけるプロセス結果を改善するように構成されている。
【0053】
調節可能エッジシース（ＴＥＳ）システムは、結合リング１６１内に配置された（埋め込まれた）ＴＥＳ電極４１５を含むように実装される。ＴＥＳ高周波信号発生器４０３は、高周波電力をＴＥＳインピーダンス整合システム４０１を介してＴＥＳ電極４１５に供給する。ＴＥＳシステムは、例えば、プラズマシース、プラズマ密度、及びイオンの引き付け又は跳ね返しの特性を制御することなど、ウェハーＷの外周エッジの近くのプラズマ１８０の特性を制御することが可能である。大まかに言って、ＴＥＳ電極４１５への高周波電力の印加により、ＴＥＳシステムは、ウェハーのエッジにおけるプラズマの調節を可能にし、半径方向の均一性を改善させる。
【0054】
所与のプロセスレシピに対して、プロセスレシピのパラメータが設定され、このパラメータは、半径方向の均一性を提供する、ＴＥＳシステムのパラメータを含む。例えば、図示する実現形態では、初期厚さＪ１を有するエッジリング１６７に対して、第１の電圧Ｖ１にある状態Ｓ１に対して、高周波電力がＴＥＳ高周波信号発生器４０３により供給され、これは、ウェハーＷのエッジ又は周辺領域にて、ウェハーＷの上面の上方において、Ｓ１にて示すプラズマシースが、高さＨ１を有するように調節されるように構成されている。
【0055】
しかしながら、プラズマ処理の間、エッジリング１６７は部分的に消費されるか又は摩滅し、したがって、ＲＦ時間及びプロセスサイクルが累積するにつれて、エッジリング１６７の厚さは徐々に減少する。したがって、例えば、数時間にわたるＲＦ時間の最中に、エッジリング１６７の厚さは、厚さＪ１から厚さＪ２まで減る可能性がある。処理中に状態Ｓ１に対する電圧Ｖ１を印加した状態で、エッジリング１６７の厚さが減少するにつれて、プラズマシースのレベルも低下する。例えば、エッジリング１６７の厚さが摩耗して厚さＪ２になった場合、プラズマシースは、Ｓ２で示すレベルに下がり、それによりウェハーエッジにおけるウェハーＷの上面の上方において高さがＨ２に下がる。
【0056】
エッジリングの厚さのこの減少、及び結果としてのウェハーエッジにおけるプラズマシースレベルの変化は、エッジにおける半径方向の不均一性につながる。例えば、ウェハーのエッジと中央部分とにおけるエッチングレートの差（エッチングレート及びエッチング深さの不均一性）、及びエッジにおけるフィーチャプロファイルの傾斜（エッチング方向の不均一性）が生じる可能性がある。
【0057】
したがって、エッジリング摩耗／消費の影響を相殺し、エッジリング厚さの損失にもかかわらずプラズマシースのレベルを維持するために、状態Ｓ１に対してＴＥＳ電極４１５に印加する電圧を、第２の電圧Ｖ２に増加させることができる。図示する実現形態では、状態Ｓ１に対して、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３により（電圧Ｖ１より大きい）電圧Ｖ２が印加され、エッジシースの厚さが、厚さＪ２に減少した場合、プラズマシースは、基準Ｓ１で示されるものに回復する。すなわち、エッジリング１６７の厚さが減少した場合であっても、ＴＥＳシステムにおいて、状態Ｓ１に対して増加した電圧を印加することにより、プラズマシースのレベルは維持されている。
【0058】
しかしながら、状態Ｓ１においてＴＥＳ電極４１５に印加される電圧を増加させることは、システムのインピーダンスを変化させ、状態Ｓ１において高周波電力の反射の増加を引き起こす。状態Ｓ１において反射される高周波電力を最小化するために、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１における静電容量設定を、以下で更に詳細に論じるように調整することができる。
【0059】
ＴＥＳ高周波信号発生器４０３は、高周波信号発生器１４９により生成される高周波信号の（例えば、４００ｋＨｚにおける）状態Ｓ１の位相に整合するように、その生成された高周波信号の状態Ｓ１の位相を自動的に調整するように構成されていることに留意されたい。したがって、ＴＥＳ電極４１５に印加される状態Ｓ１の電圧が増加すると、ＴＥＳ高周波信号発生器４０１は、高周波信号発生器１４９からの高周波信号の状態Ｓ１との位相整合を維持するように自動的に調整される。高周波電力の反射を最小化する、ＴＥＳインピーダンス整合システムにおける静電容量設定の調整により、ＴＥＳ高周波信号生成器４０３による（自動的に生じる）位相調整が、実質的に、元の電圧（エッジリング摩耗を補償するために増加される前の状態Ｓ１の第１の電圧）に対するその元の位相調整量に戻る結果がもたらされることが発見されている。したがって、状態Ｓ１用の位相調整量を利用して、ＴＥＳインピーダンス整合システムにおける静電容量設定を最適化することができる。
【0060】
図２は、いくつかの実施形態による、半導体チップ製造にて使用するためのプラズマ処理システム１００の垂直断面図を示す。システム１００は、壁１０１Ａにより形成されたチャンバ１０１、上部部材１０１Ｂ、及び底部部材１０１Ｃを含む。壁１０１Ａ、上部部材１０１Ｂ、及び底部部材１０１Ｃは、集合的に、チャンバ１０１内の内側領域１０３を形成する。底部部材１０１Ｃは、プラズマ処理作業からの排気ガスが導かれる排気ポート１０５を含む。いくつかの実施形態では、作業中、ターボポンプ又は他の真空デバイスなどにより、排気ポート１０５において吸引力が印加されて、プロセス排気ガスがチャンバ１０１の内側領域１０３から引き出される。いくつかの実施形態では、チャンバ１０１はアルミニウムで形成されている。しかしながら、様々な実施形態では、チャンバ１０１は、基本的に、十分な機械的強度及び許容可能な熱性能を提供する任意の材料、及びチャンバがインターフェースしチャンバ１０１内でのプラズマ処理作業中にチャンバが曝露される他の材料に対して、化学的に互換性を持つ任意の材料、例えばその他の中でもとりわけ、ステンレス鋼などで形成することができる。チャンバ１０１の少なくとも１つの壁１０１Ａがドア１０７を含み、ドアを通して半導体ウェハーＷがチャンバ１０１内に、そしてチャンバ１０１外に移送される。いくつかの実施形態では、ドア１０７は、スリットバルブドアとして構成される。
【0061】
いくつかの実施形態では、半導体ウェハーＷは、製作処置を受けている半導体ウェハーである。議論を容易にするために、半導体ウェハーＷは、以降ではウェハーＷと称する。しかしながら、様々な実施形態では、ウェハーＷは基本的に、プラズマベースの製造プロセスを受けるいかなるタイプの基板でもあり得ることを理解すべきである。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書において参照されるウェハーＷは、シリコン、サファイヤ、ＧａＮ、ＧａＡｓ若しくはＳｉＣ、又は他の基板材料で形成された基板であることができ、ガラスパネル／基板、金属箔、金属シート、ポリマー材料などを含むことができる。また、様々な実施形態では、本明細書において参照されるウェハーＷは、形、形状、及び／又はサイズが変わっていてよい。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書において参照されるウェハーＷは、その上に集積回路デバイスが製造される円形の半導体ウェハーに対応してよい。様々な実施形態では、円形ウェハーＷは、２００ｍｍ（ミリメートル）、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、又は別のサイズの直径を有することができる。また、いくつかの実施形態では、本明細書において参照されるウェハーＷは、例えば、他の形状の中でもとりわけ、フラットパネルディスプレイ用の矩形基板などの、非円形基板に対応してよい。
【0062】
プラズマ処理システム１００は、設備プレート１１１上に配置された電極１０９を含む。いくつかの実施形態では、電極１０９及び設備プレート１１１は、アルミニウムで形成されている。しかしながら、他の実施形態では、電極１０９及び設備プレート１１１は、十分な機械的強度を有し、適合性のある熱的及び化学的性能特性を有する、別の導電性材料により形成できる。電極１０９の上面上にセラミック層１１０が形成される。いくつかの実施形態では、セラミック層は、電極１０９の上面に対して直角に測定して、約１．２５ミリメートル（ｍｍ）の垂直方向厚さを有する。しかしながら、他の実施形態では、セラミック層１１０は、１．２５ｍｍよりも大きい又は小さい垂直方向厚さを有することができる。セラミック層１１０は、ウェハーＷ上でプラズマ処理作業を実施している間に、ウェハーＷを受け取り支持するように構成されている。いくつかの実施形態では、セラミック層１１０の半径方向外側に位置する、電極１９０の上面と、電極１０９の外周側面とが、セラミックのスプレーコートで覆われている。
【0063】
セラミック層１１０は、ウェハーＷをセラミック層１１０の上面に保持するための静電力を発生させるための１つ以上のクランプ電極１１２の構成を含む。いくつかの実施形態では、セラミック層１１０は、両極性の形態で作動してウェハーＷにクランプ力を供給する２つのクランプ電極１１２の構成を含む。クランプ電極１１２は直流（ＤＣ）供給部１１７に接続され、これは、制御されたクランプ電圧を発生して、ウェハーＷをセラミック層１１０の上面に対して保持する。電線１１９Ａ、１１９Ｂが、ＤＣ供給部１１７と設備プレート１１１との間に接続されている。電線／導体が、設備プレート１１１及び電極１０９を通して送られて、電線１１９Ａ、１１９Ｂをクランプ電極１１２に電気的に接続している。ＤＣ供給部１１７は、１つ以上の信号導体１２１を通って制御システム１２０に接続している。
【0064】
電極１０９はまた、温度制御流体チャネル１２３の構成を含み、これを通って温度制御流体が流れて、電極１０９の温度が制御され、それによりウェハーＷの温度が制御される。温度制御流体チャネル１２３は、設備プレート１１１上のポートに配管接続（流体接続）されている。温度制御流体供給部及びリターンラインが、矢印１２６により示されるように、設備プレート１１１上のこれらポートに、そして温度制御流体循環システム１２５に接続している。温度制御流体循環システム１２５は、他のデバイスの中でもとりわけ、温度制御流体供給部、温度制御流体ポンプ、及び熱交換器を含んで、規定のウェハーＷ温度を得て維持するために、電極１０９を通る温度制御流体の制御された流れを供給する。温度制御流体循環システム１２５は、１つ以上の信号導体１２７を通って制御システム１２０に接続している。様々な実施形態では、水又は冷却液体／ガスなどの様々なタイプの温度制御流体を使用することができる。また、いくつかの実施形態では、温度制御流体チャネル１２３は、ウェハーＷの温度の空間的に変化する制御、例えばウェハーＷの全体にわたる２次元（ｘ及びｙ）の制御を可能にするように構成されている。
【0065】
セラミック層１１０はまた、電極１０９内の対応する裏面ガス供給チャネルに流体接続されている裏面ガス供給ポート（図示せず）の構成を含む。電極１０９内の裏面ガス供給チャネルは、電極１０９を通って電極１０９と設備プレート１１１との間のインターフェースに送られている。１つ以上の裏面ガス供給ラインが、矢印１３０により示されるように、設備プレート１１１上のポートに、及び裏面ガス供給システム１２９に接続している。設備プレート１１１は、１つ以上の裏面ガス供給ラインから電極１０９内の裏面ガス供給チャネルまで裏面ガスを供給するように構成されている。裏面ガス供給システム１２９は、他のデバイスの中でもとりわけ、裏面ガス供給部、マスフローコントローラ、及び流れ制御バルブを含んで、セラミック層１１０内の裏面ガス供給ポートの構成を通る裏面ガスの制御された流れを提供する。いくつかの実施形態では、裏面ガス供給システム１２９はまた、裏面ガスの温度を制御するための１つ以上の構成要素を含む。いくつかの実施形態では、裏面ガスはヘリウムである。また、いくつかの実施形態では、裏面ガス供給システム１２９を使用して、セラミック層１１０内の裏面ガス供給ポートの構成に、清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）を供給することができる。裏面ガス供給システム１２９は、１つ以上の信号導体１３１を通って制御システム１２０に接続している。
【0066】
３つのリフトピン１３２は、設備プレート１１１、電極１０９、及びセラミック層１１０を通って延びて、セラミック層１１０の上面に対する、ウェハーＷの垂直移動をもたらす。いくつかの実施形態では、リフトピン１３２の垂直移動は、設備プレート１１１に接続している対応する電気機械及び／又は空気持ち上げデバイス１３３により制御される。３つの持上デバイス１３３は、１つ以上の信号導体１３４を通って制御システム１２０に接続している。いくつかの実施形態では、３つのリフトピン１３２は、セラミック層１１０の上面に対して直角をなして延びる、電極１０９／セラミック層１１０の垂直中心線の周りで、実質的に等しい方位角方向間隔を有するように配置されている。ウェハーＷをチャンバ１０１内へと収容するため、及びウェハーＷをチャンバ１０１から取り出すために、リフトピン１３２は持ち上げられることを理解すべきである。また、ウェハーＷの処理中に、ウェハーＷをセラミック層１１０の上面上に載せることを可能にするために、リフトピン１３２は降ろされる。
【0067】
また、様々な実施形態では、電極１０９、設備プレート１１１、セラミック層１１０、クランプ電極１１２、リフトピン１３２、又は基本的にこれらに関連付けられた任意の他の構成要素、のうちの１つ以上が、１つ以上のセンサ、例えば、とりわけ、温度測定、電圧測定、及び電流測定のためのセンサを含むように装備させることができる。電極１０９、設備プレート１１１、セラミック層１１０、クランプ電極１１２、リフトピン１３２、又は基本的にこれらに関連付けられた任意の他の構成要素、の中に配置された任意のセンサが、電線、光ファイバを介して、又はワイヤレス接続を通して、制御システム１２０に接続している。
【0068】
設備プレート１１１は、セラミック支持体１１３の開口部内に設けられ、セラミック支持体１１３により支持される。セラミック支持体１１３は、片持ちアームアセンブリ１１５の支持面１１４上に配置される。いくつかの実施形態では、セラミック支持体１１３は実質的に環状形状を有し、それにより、セラミック支持体１１３は、設備プレート１１１の半径方向外周を実質的に取り囲む一方で、設備プレート１１１の底部外周面が載置される支持面１１６も提供する。片持ちアームアセンブリ１１５は、チャンバ１０１の壁１０１Ａを通って延びている。いくつかの実施形態では、封止機構１３５が、片持ちアームアセンブリ１１５が位置する、チャンバ１０１の壁１０１Ａ内に設けられて、チャンバ１０１の内側領域１０３の封止を提供する一方で、片持ちアームアセンブリ１１５が制御された形でｚ方向に上向き及び下向きに移動することも可能にしている。
【0069】
片持ちアームアセンブリ１１５は開口領域１１８を有し、ここを通して様々なデバイス、ワイヤ、ケーブル、及び管が送られて、システム１００の動作をサポートする。片持ちアームアセンブリ内の開口領域１１８は、チャンバ１０１の外側の周囲大気条件、例えば空気組成、温度、圧力、及び相対湿度に曝される。また、高周波信号供給ロッド１３７が、片持ちアームアセンブリ１１５の内部に配置される。より具体的には、高周波信号供給ロッド１３７は、導電性管１３９の内部に配置され、それにより、高周波信号供給ロッド１３７は管１３９の内壁から間隔を空けている。高周波信号供給ロッド１３７及び管１３９のサイズは様々であってよい。管１３９の内壁と高周波信号供給ロッド１３７との間の管１３９の内部の領域は、管１３９の全長に沿って空気で占められている。いくつかの実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７の外径（Ｄrod）及び管１３９の内径（Ｄtube）は、関係ｌｎ（Ｄtube／Ｄrod）≧ｅ1を満たすように設定される。
【0070】
いくつかの実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７は管１３９内で実質的に中央に置かれ、それにより、管１３９の長さに沿って高周波信号供給ロッド１３７と管１３９の内壁との間に、空気の実質的に均一な半径方向厚さが存在する。しかしながら、いくつかの実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７は管１３９内で中央に置かれていないが、管１３９の長さに沿って高周波信号供給ロッド１３７と管１３９の内壁との間のあらゆる場所に、管１３９内のエアギャップが存在する。高周波信号供給ロッド１３７の送達端部が、高周波信号供給シャフト１４１の下端に電気的かつ物理的に接続している。いくつかの実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７の送達端部は、高周波信号供給シャフト１４１の下端にボルト留めされている。高周波信号供給シャフト１４１の上端が、設備プレート１１１の底部に電気的かつ物理的に接続している。いくつかの実施形態では、高周波信号供給シャフト１４１の上端は、設備プレート１１１の底部にボルト留めされている。いくつかの実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７及び高周波信号供給シャフト１４１の両方が、銅で形成されている。いくつかの実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７は、銅、又はアルミニウム、又は陽極酸化アルミニウムで形成されている。いくつかの実施形態では、高周波信号供給シャフト１４１は、銅、又はアルミニウム、又は陽極酸化アルミニウムで形成されている。他の実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７及び／又は高周波信号供給シャフト１４１は、高周波電気信号を伝送する別の導電性材料で形成されている。いくつかの実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７及び／又は高周波信号供給シャフト１４１は、高周波電気信号を伝送する導電性材料（例えば、銀又は別の導電性材料）でコーティングされている。また、いくつかの実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７は中実ロッドである。しかしながら、他の実施形態では、高周波信号供給ロッド１３７は管である。また、高周波信号供給ロッド１３７と高周波信号供給シャフト１４１との間の接続部を取り囲んでいる領域１４０が空気で占められていることを理解すべきである。
【0071】
高周波信号供給ロッド１３７の供給端は、インピーダンス整合システム１４３に電気的かつ物理的に接続している。インピーダンス整合システム１４３は、第１の高周波信号発生器１４７及び第２の高周波信号発生器１４９に接続している。インピーダンス整合システム１４３はまた、１つ以上の信号導体１４４を通って制御システム１２０に接続している。第１の高周波信号発生器１４７はまた、１つ以上の信号導体１４８を通って制御システム１２０に接続している。第２の高周波信号発生器１４９はまた、１つ以上の信号導体１５０を通って制御システム１２０に接続している。インピーダンス整合システム１４３は、高周波電力が、高周波信号供給ロッド１３７に沿って、高周波信号供給シャフト１４１に沿って、設備プレート１１１を通り、電極１０９を通り、そしてセラミック層１１０の上方のプラズマ処理領域１８２の中へと伝送されることができるようなインピーダンス整合をもたらすように寸法決めされ接続されたインダクタ及びコンデンサの構成を含む。いくつかの実施形態では、第１の高周波信号発生器１４７は、周波数が高い高周波信号発生器であり、第２の高周波信号発生器１４９は、周波数が低い高周波信号発生器である。いくつかの実施形態では、第１の高周波信号発生器１４７は、約５０メガヘルツ（ＭＨｚ）から約７０ＭＨｚまで至る範囲内の、又は約５４ＭＨｚから約６３ＭＨｚまで至る範囲内の、又は約６０ＭＨｚの高周波信号を生成する。いくつかの実施形態では、第１の高周波信号発生器１４７は、約５キロワット（ｋＷ）から約２５ｋＷに至る範囲内の、又は約１０ｋＷから約２０ｋＷに至る範囲内の、又は約１５ｋＷから約２０ｋＷに至る範囲内の、又は約１０ｋＷの、又は約１６ｋＷの高周波電力を供給する。いくつかの実施形態では、第２の高周波信号発生器１４９は、約５０キロワット（ｋＨｚ）から約５００ｋＨｚまで至る範囲内の、又は約３３０ｋＨｚから４４０ｋＨｚまで至る範囲内の、又は約４００ｋＨｚの高周波信号を生成する。いくつかの実施形態では、第２の高周波信号発生器１４９は、約１５ｋＷから約１００ｋＷまで至る範囲内の、又は約３０ｋＷから約５０ｋＷまで至る範囲内の、又は約３４ｋＷの、又は約５０ｋＷの高周波電力を供給する。例示的な実施形態では、第１の高周波信号発生器１４７は、約６０ＭＨｚの周波数を有する高周波信号を生成するように設定され、第２の高周波信号発生器１４９は、約４００ｋＨｚの周波数を有する高周波信号を生成するように設定されている。
【0072】
結合リング１６１が、電極１０９の半径方向外周の周りに延びるように構成され配置されている。いくつかの実施形態では、結合リング１６１は、セラミック材料で形成されている。石英リング１６３が、結合リング１６１及びセラミック支持体１１３の両方の半径方向外周の周りに延びるように構成され配置されている。いくつかの実施形態では、石英リング１６３が結合リング１６１及びセラミック支持体１１３の両方の周りに配置される場合、結合リング１６１及び石英リング１６３は、実質的に整列された上面を有するように構成される。また、いくつかの実施形態では、結合リング１６１及び石英リング１６３の実質的に整列された上面は、電極１０９の上面に対して実質的に整列され、前記上面は、セラミック層１１０の半径方向周辺部の外側に存在する。また、いくつかの実施形態では、カバーリング１６５が、石英リング１６３の上面の半径方向外周の周りに延びるように構成され配置されている。いくつかの実施形態では、カバーリング１６５は、石英により形成されている。いくつかの実施形態では、カバーリング１６５は、石英リング１６３の上面の上方に垂直に伸びるように構成されている。このように、カバーリング１６５は、エッジリング１６７が、その内部に配置される周辺部境界を提供する。
【0073】
エッジリング１６７は、半径方向外向きにウェハーＷの外周エッジを超えてプラズマシースが延びることを容易にして、ウェハーＷの周辺の近くにおけるプロセス結果を改善するように構成されている。様々な実施形態では、エッジリング１６７は、他の材料の中でもとりわけ、結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）、ホウ素ドープ単結晶シリコン、酸化アルミニウム、石英、窒化アルミニウム、窒化シリコン、炭化シリコン若しくは酸化アルミニウム層上の炭化シリコン層、又はシリコン合金、又はこれらの組み合わせなどの、導電材料で形成されている。エッジリング１６７は、環状形状構造として、例えばリング形状構造として形成されることを理解すべきである。エッジリング１６７は、エッジリング１６７の下にある構成要素が、プラズマ処理領域１８２内に形成されるプラズマ１８０のイオンにより損傷を受けることから遮蔽することを含む多くの機能を実行できる。また、エッジリング１６７は、ウェハーＷの外側周辺領域における及びそれに沿ったプラズマ１８０の均一性を改善する。
【0074】
固定外側支持フランジ１６９が、片持ちアームアセンブリ１１５に取り付けられている。固定外側支持フランジ１６９は、セラミック支持体１１３の外側垂直側面の周りに、石英リング１６３の外側垂直側面の周りに、及びカバーリング１６５の下部外側垂直側面の周りに延びるように構成されている。固定外側支持フランジ１６９は、セラミック支持体１１３、石英リング１６３、及びカバーリング１６５のアセンブリを取り囲む環状形状を有する。固定外側支持フランジ１６９は、垂直部分及び水平部分を含むＬ字形垂直断面を有する。固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の垂直部分は、セラミック支持体１１３の外側垂直側面に接し、石英リング１６３の外側垂直側面に接し、及びカバーリング１６５の下部外側垂直側面に接して配置される内側垂直面を有する。いくつかの実施形態では、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の垂直部分は、セラミック支持体１１３の外側垂直側面の全部の上に、石英リング１６３の外側垂直側面の全部の上に、そしてカバーリング１６５の下部外側垂直側面の上に延びている。いくつかの実施形態では、カバーリング１６５は、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の垂直部分の上面上に半径方向外向きに延びている。そして、いくつかの実施形態では、カバーリング１６５の上部外側垂直側面（固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の垂直部分の上面の上方に位置する）が、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の垂直部分の外側垂直面に対して実質的に垂直方向に整列されている。固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の水平部分は、片持ちアームアセンブリ１１５の支持面１１４上に置かれ、支持面１１４に固定されている。固定外側支持フランジ１６９は、導電性材料で形成されている。いくつかの実施形態では、固定外側支持フランジ１６９は、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウムで形成されている。しかしながら、他の実施形態では、固定外側支持フランジ１６９は、銅又はステンレス鋼などの別の導電性材料で形成することができる。いくつかの実施形態では、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の水平部分は、片持ちアームアセンブリ１１５の支持面１１４にボルト留めされている。
【0075】
関節動作式外側支持フランジ１７１が、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の垂直部分の外側垂直面１６９Ｄの周りに延びるように、そしてカバーリング１６５の上部外側垂直側面の周りに延びるように構成され配置されている。関節動作式外側支持フランジ１７１は、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形垂直断面の垂直部分と、カバーリング１６５の上部外側垂直側面との両方を取り囲む環状形状を有する。関節動作式外側支持フランジ１７１は、垂直部分及び水平部分を含むＬ字形垂直断面を有する。関節動作式外側支持フランジ１７１のＬ字形断面の垂直部分は、内側垂直面を有し、内側垂直面は、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の垂直部分の外側垂直側面とカバーリング１６５の上部外側垂直側面との両方に近接し、かつそれらから間隔を空けて配置されている。このように、関節動作式外側支持フランジ１７１は、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形垂直断面の垂直部分とカバーリング１６５の上部外側垂直側面との両方に沿って垂直方向（ｚ方向）に移動可能である。関節動作式外側支持フランジ１７１は、導電性材料で形成されている。いくつかの実施形態では、関節動作式外側支持フランジ１７１は、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウムで形成されている。しかしながら、他の実施形態では、関節動作式外側支持フランジ１７１は、銅又はステンレス鋼などの別の導電性材料で形成することができる。
【0076】
複数の導電性ストラップ１７３が、関節動作式外側支持フランジ１７１と固定外側支持フランジ１６９の両方の半径方向外周の周りで、関節動作式外側支持フランジ１７１と固定外側支持フランジ１６９と間に接続されている。例示的な実施形態では、導電性ストラップ１７３は、導電性ストラップ１７３が固定外側支持フランジ１６９から離れるように外向きに曲がっているという点で、「外向きの」構成を有するように示される。いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３は、ステンレス鋼で形成されている。しかしながら、他の実施形態では、導電性ストラップ１７３は、別の導電性材料、例えば、中でもとりわけ、アルミニウム又は銅で形成できる。
【0077】
いくつかの実施形態では、４８個の導電性ストラップ１７３が、関節動作式外側支持フランジ１７１及び固定外側支持フランジ１６９の半径方向外周の周りに実質的に等間隔で分散されている。しかしながら、異なる実施形態では、導電性ストラップ１７３の数を変えることができることを理解すべきである。いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３の数は、約２４から約８０までの範囲内、又は約３６から約６０までの範囲内、又は約４０から約５６までの範囲内にある。いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３の数は、２４未満である。いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３の数は、８０よりも多い。導電性ストラップ１７３の数は、プラズマ処理領域１８２の外周部の周りにおける、高周波信号の接地帰還路経路に影響を及ぼすので、導電性ストラップ１７３の数は、ウェハーＷ全体にわたるプロセス結果の均一性に影響を及ぼす可能性がある。また、異なる実施形態では、導電性ストラップ１７３のサイズを変えることができる。
【0078】
いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３は、クランプリング１７５を固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の水平部分の上面に固定することにより印加されるクランプ力により、固定外側支持フランジ１６９に接続されている。いくつかの実施形態では、クランプリング１７５は、固定外側支持フランジ１６９にボルト留めされている。いくつかの実施形態では、クランプリング１７５を固定外側支持フランジ１６９に固定するボルトは、導電性ストラップ１７３間の場所に配置されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、クランプリング１７５を固定外側支持フランジ１６９に固定する１つ以上のボルトを、導電性ストラップ１７３を通って延びるように配置することができる。いくつかの実施形態では、クランプリング１７５は、固定外側支持フランジ１６９と同じ材料で形成されている。しかしながら、他の実施形態では、クランプリング１７５及び固定外側支持フランジ１６９を異なる材料で形成することができる。
【0079】
いくつかの実施形態では、導電性ストラップ１７３は、クランプリング１７７を関節動作式外側支持フランジ１７１のＬ字形断面の水平部分の底面に固定することにより印加されるクランプ力により、関節動作式外側支持フランジ１７１に接続されている。代わりに、いくつかの実施形態では、複数の導電性ストラップ１７３の各々の第１の末端部分は、クランプリング１７７により、関節動作式外側支持フランジ１７１の水平部分の上面に接続している。いくつかの実施形態では、クランプリング１７７は、関節動作式外側支持フランジ１７１にボルト留めされている。いくつかの実施形態では、クランプリング１７７を関節動作式外側支持フランジ１７１に固定するボルトは、導電性ストラップ１７３間の場所に配置されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、クランプリング１７７を関節動作式外側支持フランジ１７１に固定する１つ以上のボルトを、導電性ストラップ１７３を通って延びるように配置することができる。いくつかの実施形態では、クランプリング１７７は、関節動作式外側支持フランジ１７１と同じ材料で形成されている。しかしながら、他の実施形態では、クランプリング１７７及び関節動作式外側支持フランジ１７１を異なる材料で形成することができる。
【0080】
支持ロッド２０１のセットが、片持ちアームアセンブリ１１５の周りに配置されて、固定外側支持フランジ１６９のＬ字形断面の水平部分１６９Ｂを通って垂直に延びている。支持ロッド２０１の上端は、関節動作式外側支持フランジ１７１のＬ字形断面の水平部分の底面に係合するように構成されている。いくつかの実施形態では、各支持ロッド２０１の下端は、抵抗機構２０３に係合している。抵抗機構２０３は、支持ロッド２０１の下向き移動に抵抗することになる上向きの力を、対応する支持ロッド２０１に提供しながらも、支持ロッド２０１の幾分の下向き移動を許容するように構成されている。いくつかの実施形態では、抵抗機構２０３は、ばねを含んで、対応する支持ロッド２０１に上向きの力を提供する。いくつかの実施形態では、抵抗機構２０３は、十分なばね定数を有する材料、例えば、ばね及び／又はゴムを含んで、対応する支持ロッド２０１に上向きの力を提供する。関節動作式外側支持フランジ１７１が下向きに移動して支持ロッド２０１のセットに係合するにつれて、支持ロッド２０１と、対応する抵抗機構２０３とのセットが、関節動作式外側支持フランジ１７１に上向きの力を提供することを理解すべきである。いくつかの実施形態では、支持ロッド２０１のセットは、３本の支持ロッド２０１と、対応する抵抗機構２０３とを含む。いくつかの実施形態では、支持ロッド２０１は、電極１０９の垂直中心線に対して、実質的に等しい方位角方向間隔を有するように配置されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、支持ロッド２０１は、電極１０９の垂直中心線に対して、等しくない方位角方向間隔を有するように配置されている。また、いくつかの実施形態では、３つ以上の支持ロッド２０１及び対応する抵抗機構２０３が設けられて、関節動作式外側支持フランジ１７１を支持している。
【0081】
図２を再び参照して、プラズマ処理システム１００は、電極１０９の上方に配置されたＣシュラウド部材１８５を更に含む。Ｃシュラウド部材１８５は、関節動作式外側支持フランジ１７１とインターフェースするように構成されている。具体的には、関節動作式外側支持フランジ１７１のＬ字形断面の水平部分の上面にシール１７９が配置されて、関節動作式外側支持フランジ１７１がＣシュラウド部材１８５に向かって上向きに移動すると、Ｃシュラウド部材１８５はシール１７９に係合する。いくつかの実施形態では、Ｃシュラウド部材１８５と関節動作式外側支持フランジ１７１との間に導電性を確立することを支援するために、シール１７９は導電性である。いくつかの実施形態では、Ｃシュラウド部材１８５は、ポリシリコンで形成されている。しかしながら、他の実施形態では、Ｃシュラウド部材１８５は、プラズマ処理領域１８２において形成されるプロセスと化学的に互換性を有し、十分な機械的強度を有する、別のタイプの導電性材料で形成されている。
【0082】
Ｃシュラウドは、プラズマ処理領域１８２の周りに延び、Ｃシュラウド部材１８５内に定められた領域内への、プラズマ処理領域１８２ボリュームの半径方向延長部を提供するように構成されている。Ｃシュラウド部材１８５は、下部壁１８５Ａ、外側垂直壁１８５Ｂ、及び上部壁１８５Ｃを含む。いくつかの実施形態では、Ｃシュラウド部材１８５の外側垂直壁１８５Ｂ及び上部壁１８５Ｃは、固体の穿孔されていない部材であり、Ｃシュラウド部材１８５の下部壁１８５Ａは、プロセスガスがプラズマ処理領域１８２内から流れる出る時に通過する複数の通気口１８６を含む。いくつかの実施形態では、Ｃシュラウド部材１８５の通気口１８６の下方にスロットル部材１９６が配置されて、通気口１８６を通るプロセスガスの流れを制御する。より具体的には、いくつかの実施形態では、スロットル部材１９６は、Ｃシュラウド部材１８５に対してｚ方向に垂直に上下に移動して、通気口１８６を通るプロセスガスの流れを制御するように構成されている。いくつかの実施形態では、スロットル部材１９６は、通気口１８６に係合及び／又は入るように構成されている。
【0083】
Ｃシュラウド部材１８５の上部壁１８５Ｃは、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂを支持するように構成されている。いくつかの実施形態では、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂは、内側上部電極１８７Ａ及び外側上部電極１８７Ｂを含む。代わりに、いくつかの実施形態では、内側上部電極１８７Ａは存在し、外側上部電極１８７Ｂは存在せず、内側上部電極１８７Ａが半径方向に延びて、外側上部電極１８７Ｂにより占められるであろう場所をカバーしている。いくつかの実施形態では、内側上部電極１８７Ａは単結晶シリコンで形成され、外側上部電極１８７Ｂはポリシリコンで形成されている。しかしながら、他の実施形態では、内側上部電極１８７Ａ及び外側上部電極１８７Ｂは、プラズマ処理領域１８２内で実施されるプロセスに対して、構造的、化学的、電気的、及び機械的に互換性を有する他の材料で形成できる。内側上部電極１８７Ａは、内側上部電極１８７Ａの垂直厚さ全体を貫通して延びる孔として定められる複数の貫通ポート１９７を含む。貫通ポート１９７は、ｘ－ｙ平面に対して内側上部電極１８７Ａ全体にわたって分散されて、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂの上方のプレナム領域１８８から、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂの下方のプラズマ処理領域１８２までプロセスガスの流れを供給する。
【0084】
内側上部電極１８７Ａ全体にわたる貫通ポート１９７の分散は、異なる実施形態では異なる形態で構成できることを理解すべきである。例えば、内側上部電極１８７Ａ内の貫通ポート１９７の総数、及び／又は内側上部電極１８７Ａ内の貫通ポート１９７の空間分布は、異なる実施形態間では異なることができる。また、貫通ポート１９７の直径は、異なる実施形態間では異なることができる。一般に、貫通ポート１９７の直径を、プラズマ１８０がプラズマ処理領域１８２から貫通ポート１９７内に侵入することを防止するために十分に小さいサイズに減らすことは関心の対象である。いくつかの実施形態では、貫通ポート１９７の直径を減らすにつれて、内側上部電極１８７Ａ内の貫通ポート１９７の総数は増加されて、プロセスガスプレナム領域１８８から内側上部電極１８７Ａを通りプラズマ処理領域１８２へと流れるプロセスガスの規定の全体的流量が維持される。また、いくつかの実施形態では、上部電極１８７Ａ／１８７Ｂは、基準接地電位に電気的に接続している。しかしながら、他の実施形態では、内側上部電極１８７Ａ及び／又は外側上部電極１８７Ｂは、対応するインピーダンス整合回路を経由して、対応する直流（ＤＣ）電力供給部又は対応する高周波電力供給部に電気的に接続している。
【0085】
プレナム領域１８８は、上部要素１８９により定められている。１つ以上のガス供給ポート１９２が、プレナム領域１８８と流体連通するように、チャンバ１０１及び上部要素１８９を通して形成されている。１つ以上のガス供給ポート１９２は、プロセスガス供給システム１９１に流体接続（配管接続）されている。プロセスガス供給システム１９１は、他のデバイスの中でもとりわけ、１つ又は複数のプロセスガス供給部、１つ以上のマスフローコントローラ、１つ以上の流れ制御バルブを含んで、矢印１９３で示すように、１つ以上のガス供給ポート１９２を通してプレナム領域１８８まで、１つ以上のプロセスガスの管理された流れを供給する。いくつかの実施形態では、プロセスガス供給システム１９１はまた、プロセスガスの温度を制御するための１つ以上の構成要素を含む。プロセスガス供給システム１９１は、１つ以上の信号導体１９４を通って制御システム１２０に接続している。
【0086】
処理ギャップ（ｇ１）が、セラミック層１１０の上面と内側上部電極１８７Ａの底面との間で測定した垂直（ｚ方向）距離として定義される。処理ギャップ（ｇ１）のサイズは、片持ちアームアセンブリ１１５を垂直方向（ｚ方向）に移動させることにより調整できる。片持ちアームアセンブリ１１５が上向きに移動するにつれて、関節動作式外側支持フランジ１７１は、Ｃシュラウド部材１８５の下壁１８５Ａに最終的に係合し、その時点で、片持ちアームアセンブリ１１５が上向きに移動し続けるにつれて、関節動作式外側支持フランジ１７１は、固定外側支持フランジ１６９に沿って移動し、これは、支持ロッド２０１のセットが関節動作式外側支持フランジ１７１に係合し、規定の処理ギャップ（ｇ１）サイズが実現されるまで続く。次いで、ウェハーＷをチャンバから除去するために、この移動を逆転させるために、関節動作式外側支持フランジ１７１が、Ｃシュラウド部材１８５の下壁１８５Ａから離れるように移動するまで、片持ちアームアセンブリ１１５は下向きに移動される。様々な実施形態では、ウェハーＷのプラズマ処理中の処理ギャップ（ｇ１）のサイズは、最大約１０センチメートルの範囲、又は最大約８センチメートルの範囲、又は最大約５センチメートルの範囲で制御される。図２は、セラミック層１１０上のウェハーＷがプラズマ処理用の位置にある、閉構成のシステム１００を示すことを理解すべきである。
【0087】
プラズマ処理システム１００内におけるプラズマ処理作業中、１つ以上のプロセスガスは、プロセスガス供給システム１９１、プレナム領域１８８、及び内側上部電極１８７Ａ内の貫通ポート１９７を経由して、プラズマ処理領域１８２に供給される。また、高周波信号は、第１及び第２の高周波信号発生器１４７、１４９、インピーダンス整合システム１４３、高周波信号供給ロッド１３７、高周波信号供給シャフト１４１、設備プレート１１１、電極１０９を経由して、そしてセラミック層１１０を通して、プラズマ処理領域１８２に伝送される。高周波信号は、プラズマ処理領域１８２内のプロセスガスをプラズマ１８０に変換する。プラズマのイオン及び／又は反応性成分が、ウェハーＷ上の１つ以上の材料と相互作用して、ウェハーＷ上にある特定の材料の組成及び／又は形状を変化させる。プラズマ処理領域１８２からの排気ガスは、排気ポート１０５において印加される吸引力の影響を受けて、矢印１９５で示すように、Ｃシュラウド部材１８５内の通気口１８６を通り、チャンバ１０１内の内側領域１０３を通り、排気ポート１０５に流れる。
【0088】
様々な実施形態では、電極１０９は、異なる直径を有するように構成できる。しかしながら、いくつかの実施形態では、エッジリング１６７が載置される電極１０９の表面を増やすために、電極１０９の直径は延長される。いくつかの実施形態では、導電性ゲル２２６が、エッジリング１６７の底部と電極１０９の上部との間に、及び／又はエッジリング１６７の底部と結合リング１６１の上部との間に配置される。これら実施形態では、電極１０９の直径が増加したことにより、エッジリング１６７と電極１０９との間において導電性ゲルが配置される表面積が増加する。
【0089】
関節動作式外側支持フランジ１７１、導電性ストラップ１７３、及び固定外側支持フランジ１６９の組み合わせが電気的に基準接地電位にあり、これらが集合的に、電極１０９からセラミック層１１０を通してプラズマ処理領域１８２内へと伝送される高周波信号の接地帰還経路を形成していることを理解すべきである。電極１０９の外周の周りにおけるこの接地帰還経路の方位角方向の均一性は、ウェハーＷ上でのプロセス結果の均一性に影響を及ぼす可能性がある。例えば、いくつかの実施形態では、ウェハーＷ全体にわたるエッチングレートの均一性は、電極１０９の外周の周りにおける接地帰還経路の方位角方向の均一性によって影響を受ける可能性がある。この目的のため、電極１０９の外周の周りにおける導電性ストラップ１７３の数、構成、及び配置がウェハーＷ全体にわたるプロセス結果の均一性に影響を及ぼす可能性があることを理解すべきである。
【0090】
図２を再び参照すると、調節可能エッジシース（ＴＥＳ）システムは、結合リング１６１内に配置された（埋め込まれた）ＴＥＳ電極４１５を含むように実装される。ＴＥＳシステムはまた、ＴＥＳ電極４１５に物理的かつ電気的に接続している複数のＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３を含む。各ＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３は、ＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３を周囲の構造から、例えばセラミック支持体１１３及び片持ちアームアセンブリ１１５構造から、電気的に分離するように構成された対応する絶縁体フィードスルー部材４２１通って延びている。いくつかの実施形態では、絶縁体フィードスルー部材４２１の内部の領域が、プラズマ処理領域１８２内に存在するいかなる材料／ガスにも曝されないことを確実にするために、Ｏリング４１７及び４１９が配置されている。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３は、中でもとりわけ、銅、又はアルミニウム、又は陽極酸化アルミニウムで形成されている。
【0091】
ＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３は、片持ちアームアセンブリ１１５の内部の開口領域１１８内へと延び、ＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３の各々は、対応するＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１を通ってＴＥＳ高周波信号供給導体４０９に電気的に接続している。いくつかの実施形態では、３つのＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３が、電極１０９の中心線の周りで実質的に等間隔に配置された方位角方向場所においてＴＥＳ電極４１５に物理的かつ電気的に接続するように配置されている。しかしながら、他の実施形態が、ＴＥＳ電極４１５に物理的かつ電気的に接続している３つ以上のＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３を有することができることを理解すべきである。また、いくつかの実施形態が、ＴＥＳ電極４１５に物理的かつ電気的に接続している１つ又は２つのいずれかのＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３を有することができる。各ＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３は、対応するＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１に電気的に接続し、各ＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１は、ＴＥＳ高周波信号供給導体４０９に電気的に接続している。いくつかの実施形態では、各ＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１は、インダクタとして構成される。例えば、いくつかの実施形態では、各ＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１は、誘電体コア構造体の周りに巻かれた金属コイルなどの、コイル状導体として構成される。様々な実施形態では、金属コイルは、中でもとりわけ、中実の銅ロッド、銅管、アルミニウムロッド、又はアルミニウム管で形成することができる。また、いくつかの実施形態では、各ＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１は、誘導性かつ容量性の構造体の組み合わせとして構成することができる。ウェハーＷ全体にわたってプラズマ処理結果の均一性を改善するために、ＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１の各々は、実質的に同じ構成を有する。
【0092】
いくつかの実施形態では、ＴＥＳ高周波信号供給導体４０９は、片持ちアームアセンブリ１１５の内部の開口領域１１８の周りに延びるようにリング形状（環状形状）の構造として形成されて、方位角方向に分散されたＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１とＴＥＳ高周波信号供給導体４０９との物理的かつ電気的な接続を可能にしている。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ高周波信号供給導体４０９は、中実の（非管状の）構造として形成される。代わりに、いくつかの実施形態では、ＴＥＳ高周波信号供給導体４０９は、管状の構造として形成される。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ高周波信号供給導体４０９は、中でもとりわけ、銅、又はアルミニウム、又は陽極酸化アルミニウムで形成される。
【0093】
ＴＥＳ高周波信号供給導体４０９は、ＴＥＳ高周波供給ケーブル４０７に電気的に接続している。また、コンデンサ４０８は、ＴＥＳ高周波信号供給導体４０９と基準接地電位、例えば片持ちアームアセンブリ１１５の構造との間に接続される。より詳しくは、コンデンサ４０８は、ＴＥＳ高周波供給ケーブル４０７及びＴＥＳ高周波信号供給導体４０９の両方に電気的に接続している第１の末端を有し、コンデンサ４０８は、基準接地電位に電気的に接続している第２の末端を有する。いくつかの実施形態では、コンデンサ４０８は可変コンデンサである。いくつかの実施形態では、コンデンサ４０８は固定コンデンサである。いくつかの実施形態では、コンデンサ４０８は、約１０ピコファラッドから約１００ピコファラッドまで至る範囲内の静電容量を有するように設定される。ＴＥＳ高周波供給ケーブル４０７は、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１に接続している。ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１は、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３に接続している。ＴＥＳ高周波信号発生器４０３によって生成された高周波信号は、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１を通ってＴＥＳ高周波供給ケーブル４０７に、次いでＴＥＳ高周波信号供給導体４０９に、次いでＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１を通って、対応するＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３に、そして結合リング１６１内のＴＥＳ電極４１５に伝送される。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３は、約５０キロヘルツから約２７ＭＨｚまで延びる周波数範囲内の高周波信号を生成するように構成され作動される。いくつかの実施形態では、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３は、約５０ワットから約１０キロワットまで延びる範囲内の高周波電力を供給する。ＴＥＳ高周波信号発生器４０３はまた、１つ以上の信号導体４０５を通って制御システム１２０に接続している。
【0094】
ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１は、高周波電力が、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３から、ＴＥＳ高周波供給ケーブル４０７に沿って、ＴＥＳ高周波信号供給導体４０９に沿って、ＴＥＳ高周波信号フィルタ４１１を通って、対応するＴＥＳ高周波信号供給ピン４１３を通って、結合リング１６１内のＴＥＳ電極４１５に、そしてエッジリング１６７の上方のプラズマ処理領域１８２内へと伝送されることができるように、インピーダンス整合を提供するように寸法決めされ接続されたインダクタ及びコンデンサの構成を含む。図３は、いくつかの実施形態による、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１の例示的な概略回路図を示す。ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１は、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３に電気的に接続している入力ライン３２１を含む。ＴＥＳ入力ライン３２１は、第１のインダクタ３２２の入力端子に電気的に接続している。第１のインダクタ３２２の出力端子は、内部ノード３２８に電気的に接続している。第２のインダクタ３２４が、内部ノード３２８に電気的に接続している入力端子を有する。第２のインダクタ３２４の出力端子が、第２の内部ノード３２９に電気的に接続している。第１のコンデンサ３２６が、第２の内部ノード３２９に電気的に接続している入力端子を有する。第１のコンデンサ３２６の出力端子が、第３のインダクタ３２７の入力端子に電気的に接続している。第３のインダクタ３２７の出力端子が、ＴＥＳ高周波供給ケーブル４０７に電気的に接続している。また、第２のコンデンサ３２３が、第１の内部ノード３２８に電気的に接続している入力端子を有する。第２のコンデンサ３２３は、基準接地電位に電気的に接続している出力端子を有する。いくつかの実施形態では、第２のコンデンサ３２３は可変コンデンサである。また、第３のコンデンサ３２５が、第２の内部ノード３２９に電気的に接続している入力端子を有する。第３のコンデンサ３２５は、基準接地電位に電気的に接続している出力端子を有する。図３に示すＴＥＳインピーダンス整合システム４０１の電気的構成は、例として提供されていることを理解すべきである。他の実施形態では、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１は、図３に示す実施例とは異なるインダクタ及び／又はコンデンサの構成を有することができる。ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１はまた、１つ以上の信号導体４０４を通って制御システム１２０に接続している。
【0095】
結合リング１６１の中に配置されている（埋め込まれた）ＴＥＳ電極４１５を通して高周波信号／電力を伝送することにより、ＴＥＳシステムは、ウェハーＷの外周エッジの近くでのプラズマ１８０の特性を制御することが可能である。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムを作動させて、プラズマ１８０シースの形状を制御することにより、及び／又はサイズを制御すること（シース厚さを増加させること又はシース厚さを減少させることのいずれか）により、エッジリング１６７の近くでのプラズマ１８０シースの特性が制御される。また、いくつかの実施形態では、エッジリング１６７の近くでのプラズマ１８０シースの形状を制御することにより、ウェハーＷの上方におけるバルクプラズマ１８０の様々な特性を制御することが可能である。また、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムを作動させて、エッジリング１６７の近くでのプラズマ１８０の密度を制御する。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムを作動させて、エッジリング１６７の近くでのプラズマ１８０の密度を増加させるか又は減少させる。また、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムを作動させて、エッジリング１６７に存在するバイアス電圧を制御し、次いでバイアス電圧は、エッジリング１６７の近くのプラズマ１８０中のイオン及び他の荷電成分の動きを制御する／影響を及ぼす。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムを作動させて、エッジリング１６７に存在するバイアス電圧を制御して、プラズマ１８０からウェハーＷのエッジに向けてより多くのイオンを引き付ける。そして、いくつかの実施形態では、ＴＥＳシステムを作動させて、エッジリング１６７に存在するバイアス電圧を制御して、プラズマ１８０からのイオンを反発させてウェハーＷのエッジから遠ざける。ＴＥＳシステムを作動させて、様々な異なる機能を、中でもとりわけ上述した機能を、別個に又は組み合わせて実施できることを理解すべきである。
【0096】
いくつかの実施形態では、結合リング１６１は誘電体材料、例えば、中でもとりわけ、石英、又はセラミック、又はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、又はポリマー、で形成される。
【0097】
エッジリング１６７の底面は、熱伝導性及び電気伝導性を有するゲルの層を介して結合リング１６１の上面に結合されて、エッジリング１６７を結合リング１６１に対する熱シンクとしている部分を有する。また、エッジリング１６７の底面は、熱伝導性及び電気伝導性を有するゲルの層を介して電極１０９の上面に結合される別の部分を有する。熱伝導性及び電気伝導性を有するゲルの例としては、中でもとりわけ、ポリイミド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、フルオロエチレンプロピレンコポリマー、セルロース、トリアセテート、及びシリコーンが挙げられる。いくつかの実施形態では、熱伝導性及び電気伝導性を有するゲルは、両面テープとして形成される。いくつかの実施形態では、エッジリング１６７は、セラミック層１１０の外径に近接するように寸法決めされた内径を有する。
【0098】
様々な実施形態では、ＴＥＳ電極４１５は、導電性材料、例えば、中でもとりわけ、プラチナ、鋼、アルミニウム、又は銅、で形成されている。動作時、ＴＥＳ電極４１５とエッジリング１６７との間に容量結合が生じ、その結果、エッジリング１６７は給電されて、ウェハーＷの外周の近くにおいてウェハーＷの処理に影響を及ぼす。
【0099】
図４は、本開示の実現形態による、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３の構成要素を概念的に示す。図５は、本開示の実現形態による、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３により生成されＴＥＳ電極に印加された（多状態／パルス）ＴＥＳ高周波信号の様々な状態を示すグラフである。図４及び図５の両方を参照して、（多状態／パルス）ＴＥＳ高周波（ＲＦ）信号の様々な状態と、様々な状態を実現するためのＴＥＳ高周波信号発生器４０３の対応する動作とがここに記載されている。
【0100】
図５は、本開示の実現形態による、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３により生成されたＴＥＳ ＲＦ信号に対する、電圧設定点と時間との関係を示す。図示するように、ＴＥＳ ＲＦ信号は、３状態パルスＲＦサイクルを有するように定められ、状態Ｓ１、Ｓ０、及びＳ２が順番に周期的に繰り返される。図示した実現形態では、状態Ｓ０は状態Ｓ２に先行するが、他の実現形態で、これらの順番は逆になり、例えば、状態Ｓ２が状態Ｓ０に先行する。図示するように、各状態は、その状態に対してＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３により実現される目標電圧を定める電圧設定点を有する。
【0101】
ＴＥＳ ＲＦ信号の状態Ｓ１については、電圧設定点はＶｓ１であり、これは、いくつかの実現形態では、高アスペクト比エッチングを提供するように構成される。ＴＥＳ ＲＦ信号の状態Ｓ０については、電圧設定点はＶｓ０であり、これは、いくつかの実現形態では、パシベーションを引き起こすように構成される。ＴＥＳ ＲＦ信号の状態Ｓ２については、電圧設定点はＶｓ２であり、これは、いくつかの実現形態では、フィーチャにおける解離及びネックの開口を促進するように構成される。
【0102】
図から分かるように、状態Ｓ０及びＳ２の電圧設定点は状態Ｓ１の電圧設定点よりも低い。したがって、３状態パルスＴＥＳ ＲＦ信号を効率的に実現するために、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３は、単一の電力増幅器４３１を使用して、ＲＦ出力電力を制御して状態Ｓ１（Ｖｓ１）用の電圧設定点を実現し、駆動アクチュエータ４３３及び４３５を利用して、ＲＦ出力を選択的に減衰させて状態Ｓ０及びＳ２用の電圧設定点（Ｖｓ０及びＶｓ２）を実現する。電力増幅器４３１の出力レベルは、Ｖｓ１である、Ｓ１用の電圧設定点に従って、ＲＦ信号を生成するように調整される。いくつかの実現形態では、電力増幅器４３１からのＲＦ信号は、Ｖｓ１よりも低いが所望の電圧設定点Ｖｓ０及びＶｓ２を実現するには低すぎない、追加の電圧状態を更に含む。ＴＥＳ ＲＦ信号に対して、状態Ｓ０を完全に生成するために、駆動アクチュエータ４３３は、電力増幅器の信号の関連部分を減衰量Ｄ１だけ選択的に減衰させて、Ｓ０の電圧設定点Ｖｓ０を実現するように構成されている。同様に、状態Ｓ２を完全に生成するために、駆動アクチュエータ４３５は、電力増幅器の信号の関連部分を減衰量Ｄ２だけ選択的に減衰させて、Ｓ２の電圧設定点Ｖｓ２を実現するように構成されている。このように、本開示の実現形態によると、状態Ｓ０及びＳ２の電圧レベルは、電力増幅器の出力を必要に応じて減衰させて、電圧設定点Ｖｓ０及びＶｓ２を実現させることにより実現される。
【0103】
各状態の電圧は上述したように関係しているが、各状態の位相は本開示の実現形態に従って独立に制御することができる。大まかに言えば、パルスＴＥＳ ＲＦ信号の各状態の位相を、ＲＦ信号発生器１４９により電極１０９に印加されるパルスＲＦ信号の対応する状態の位相に整合させることが最適である。すなわち、（ＲＦ信号発生器４０３により生成される）ＴＥＳ ＲＦ信号の状態Ｓ１の位相は、（ＲＦ信号発生器１４９により生成される）バイアスＲＦ信号の状態Ｓ１の位相に整合するように調整され、（ＲＦ信号発生器４０３により生成される）ＴＥＳ ＲＦ信号の状態Ｓ０の位相は、（ＲＦ信号発生器１４９により生成される）バイアスＲＦ信号の状態Ｓ０の位相に整合するように調整され、（ＲＦ信号発生器４０３により生成される）ＴＥＳ ＲＦ信号の状態Ｓ２の位相は、（ＲＦ信号発生器１４９により生成される）バイアスＲＦ信号の状態Ｓ２の位相に整合するように調整される。
【0104】
本開示の実現形態によると、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３は、その生成されるＴＥＳ高周波信号の様々な状態の位相を、高周波信号発生器１４９により生成される高周波信号の対応する状態の位相に整合させるように、自動的かつ独立に調整するように構成されている。これを実現するため、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３は、状態Ｓ１用の位相アクチュエータ４３７、状態Ｓ０用の位相アクチュエータ４３９、及び状態Ｓ２用の位相アクチュエータ４４１を含む。位相アクチュエータ４３７は、位相調整ＰＡ１を適用して、ＴＥＳ ＲＦ信号における状態Ｓ１の位相を自動的に調整して、電極１０９に対して高周波信号発生器１４９により生成されるＲＦ信号における対応する状態Ｓ１に整合させる。位相アクチュエータ４３９は、位相調整ＰＡ２を適用して、ＴＥＳ ＲＦ信号における状態Ｓ０の位相を自動的に調整して、電極１０９に対して高周波信号発生器１４９により生成されるＲＦ信号における対応する状態Ｓ０に整合させる。位相アクチュエータ４４１は、位相調整ＰＡ３を適用して、ＴＥＳ ＲＦ信号における状態Ｓ２の位相を自動的に調整して、電極１０９に対して高周波信号発生器１４９により生成されるＲＦ信号における対応する状態Ｓ２に整合させる。
【0105】
いくつかの実現形態では、ＴＥＳ電極４１５に印加される、状態Ｓ１の電圧設定点は、ＲＦ時間の累積に応じたエッジリング１６７の摩耗を補償するために増加される。それに応じて、次いでＴＥＳ高周波信号発生器４０３は、高周波信号発生器１４９からの高周波信号の状態Ｓ１との位相整合を維持するように自動的に調整される。述べたように、状態Ｓ１の高周波電力の反射を最小化する、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１における静電容量設定の調整により、ＴＥＳ高周波信号生成器４０３による（自動的に生じる）位相調整が、実質的に、元の電圧（エッジリング摩耗を補償するために増加される前の状態Ｓ１の第１の電圧）に対するその元の位相調整量に戻る結果がもたらされることが発見されている。したがって、状態Ｓ１用の位相調整量を利用して、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１における可変コンデンサ３２３の静電容量設定を最適化することができる。
【0106】
しかしながら、本開示の実現形態によると、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１における静電容量設定は、パルスＴＥＳ ＲＦ信号の状態Ｓ１、Ｓ０、及びＳ２の全てに対して適用される静電容量Ｃ１を設定する。以下で更に論じるように、ＴＥＳインピーダンス整合システムの静電容量設定におけるこのような変化はまた、状態Ｓ０及びＳ２用の電圧設定点と、これら状態用の電圧設定点の許容範囲との関係に影響を及ぼす。それに応じて、静電容量設定の変化に応じて、状態Ｓ０及びＳ２用の電圧設定点を最適化することが望ましい。
【0107】
図６は、本開示の実現形態による、状態Ｓ０又はＳ２に対する電圧設定点の許容範囲を概念的に示すグラフである。より具体的には、許容される電圧設定点範囲が、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１における可変コンデンサ３２３のコンデンサタップ位置の関数として、垂直方向の棒で示される。大まかに言えば、状態Ｓ１の電圧設定点が変化するにつれて、状態Ｓ１からの反射電力を最小化するように、例えば、コンデンサタップ位置もそれに応じて変化される。しかしながら、上述したように、状態Ｓ０及びＳ２の電圧が、駆動アクチュエータが電力増幅器の出力を電力減衰させることにより実現されるという点で、状態Ｓ０及びＳ２は状態Ｓ１の電圧に依存する。これは、状態Ｓ１の電圧設定点を制御するときに、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器により設定される。状態Ｓ０及びＳ２用の予想される電圧設定点の範囲は、状態Ｓ１の電圧と、電力増幅器の出力を減衰させる駆動アクチュエータの能力とにより決定される。Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点の最大値又は上限は、状態Ｓ１の電圧設定点により定められる。なぜなら、状態Ｓ１をその完全に非減衰の量に制御するために使用される電力増幅器の出力は、状態Ｓ０／Ｓ２に対して予想される最大出力であるからである。Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点の最小値又は下限は、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３の駆動アクチュエータにより可能な減衰量により定められる。したがって、許容電圧設定値の範囲は、状態Ｓ１を制御するのに必要な出力と、駆動アクチュエータが電力増幅器の出力を減衰できる量とにより境界が定められている。
【0108】
前述したように、例えばエッジリングの摩耗を補償するために、状態Ｓ１の電圧設定点が増加される場合、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１の可変コンデンサ３２３のコンデンサタップ位置は、反射電力を最小化するように調整される。それに応じて、図６に示すように、状態Ｓ１の電圧設定点はエッジリングの摩耗に応じて変化するので、状態Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点の許容範囲は、コンデンサタップ位置の変化と共に変化する。
【0109】
しかしながら、電圧設定点の許容可能な範囲のこのようなシフトは、状態Ｓ０及びＳ２の電圧設定点をどのように調整するかという課題を提示する。例えば、状態Ｓ１の電圧設定点が変化し、コンデンサタップ位置も変化すると、状態Ｓ０用の電圧設定点の許容範囲が変化することにより、状態Ｓ０用の既存の電圧設定点が、もはや許容範囲内にないという結果につながる可能性があり、その結果、システムは、状態Ｓ０用の既存の電圧設定点を実現することができないであろう。状態Ｓ２用の電圧設定点の許容範囲に同様の変化が生じる場合があり、やはり、状態Ｓ２用の既存の電圧設定点が、もはや許容範囲内にないという結果につながる可能性があり、その結果、システムは、状態Ｓ２用の既存の電圧設定点を実現することができないであろう。加えて、状態Ｓ０又はＳ２のいずれかについて、既存の電圧設定点が依然として許容範囲内にある場合であっても、それは許容できる値の範囲の端にあるかも知れず、その結果、必要に応じて所与のレシピを最適化するために電圧設定点を調節する自由度が限定される。
【0110】
例えば、引き続き図６を参照して、Ｓ０／Ｓ２用の既存の電圧設定点はＶ１である。コンデンサタップ位置がＰ５にある場合、電圧設定点Ｖ１は、許容可能な電圧設定点の許容範囲６００のほぼ中央にある。レシピ最適化のために必要とされる場合、これは電圧設定点を上下に調整するための寛容度を提供する。
【0111】
しかしながら、状態Ｓ１用の電圧設定点が増加され、その結果、コンデンサタップ位置がＰ４に変化した場合、状態Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点の許容範囲は許容範囲６０２に変化し、これは、大まかに言えば、以前の許容範囲６００から増加している。この段階では、既存のＳ０／Ｓ２用の電圧設定点Ｖ１は、依然として許容範囲６０２内にある。しかしながら、Ｖ１は今、現在の許容範囲６０２の底部の近くにあり、その結果、必要な場合に電圧設定点を更に減らす自由度は非常に限定されている。これは、レシピ開発にとって問題になる可能性がある。なぜなら、ユーザがこのような方法で電圧設定点を調整しようと試みて、そうすることが不可能なことに気付くかも知れないからである。
【0112】
状態Ｓ１用の電圧設定点が更に増加され、その結果、次いでコンデンサタップ位置がＰ３に変化した場合、状態Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点の許容範囲は許容範囲６０４に変化し、これは、大まかに言えば、以前の許容範囲６０２から増加している。これは、既存のＳ０／Ｓ２電圧設定点Ｖ１が、今では、電圧設定値の現在の許容範囲６０４内に、もはやないという点で、不満足なシナリオを提示する。換言すれば、コンデンサタップ位置がＰ３にある場合、システムは既存の設定点Ｖ１を実現することができない。そのようなシナリオでは、非限定的な例として、電圧設定点が許容範囲外にあることを示すエラーをシステムが生成する場合がある。
【0113】
したがって、状態Ｓ１の電圧設定点が変化し、コンデンサタップ位置が変化するにつれて、状態Ｓ０／Ｓ２の電圧設定点を調整することが望ましい。例えば、コンデンサタップ位置がＰ４に変化した場合、Ｓ０／Ｓ２電圧設定点を許容範囲６０２のほぼ中間に又は中間の近くに維持するように、Ｓ０／Ｓ２電圧設定点をＶ２に変化させることが望ましい。同様に、コンデンサタップ位置がＰ３に変化した場合、Ｓ０／Ｓ２電圧設定点を許容範囲６０４のほぼ中間若しくは中間ポーションに、又はその近くに維持するように、Ｓ０／Ｓ２電圧設定点をＶ３に変化させることが望ましい。
【0114】
コンデンサタップ設定の範囲全体にわたって、任意の所与のコンデンサタップ設定に対する許容範囲のほぼ中間にある、状態Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点は、コンデンサタップ設定の範囲全体にわたってほぼ一定又は同じ位相調整量（状態Ｓ０／Ｓ２に対して自動的にＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３によって設定される）をもたらすことが、予想外の結果として発見されている。換言すれば、コンデンサタップ設定が、状態Ｓ１用の電圧設定点の変化に応じて変えられた場合、結果として生じる位相調整量がコンデンサタップ設定を変える前に存在したものとほぼ同じ位相調整量である場合、状態Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点は、（新しい）許容範囲のほぼ中間にあることになる。したがって、コンデンサタップ設定が変化した場合、状態Ｓ０／Ｓ２用の適切な電圧設定点を決定するための目標位相調整量を定めて利用することができる。本明細書では、状態Ｓ０及びＳ２が択一的に参照されており、したがって、状態Ｓ０用の目標位相調整量は、状態Ｓ２用の目標位相調整量と同じであり得るか、又はこれとは異なり得ることが理解されるべきである。
【0115】
図７は、本開示の実現形態による、状態Ｓ０／Ｓ２に対する位相調整と、状態Ｓ０／Ｓ２に対する電圧設定点との関係を概念的に示すグラフである。図示する実現形態では、曲線７００は、上述したような所与のコンデンサタップ位置に対する位相調整を、状態Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点の関数として示す。電圧設定点の許容範囲６０２は、電圧設定値を表す水平軸に沿った曲線７００の幅によって示される。
【0116】
曲線７００に沿った点７０６は、前述したように、状態Ｓ１の電圧により定められるような最大電圧設定点Ｖｍａｘを表す。曲線７００に沿った位置７０２は最小電圧設定点Ｖｍｉｎを表し、これは、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器４０３の駆動アクチュエータにより可能な電力減衰の量に基づいてもよい。許容された電圧設定点範囲６０２はまた、位相調整範囲７１０に対応する。図示するように、電圧設定点が、許容される電圧設定点範囲６０２のほぼ中央又は中間であって、曲線７００に沿った点７０４に対応するＶｃに調整された場合、位相調整量はＰＡTである。予想外の結果であるが、電圧設定点が電圧設定点の許容範囲のほぼ中間に調整された場合、この位相調整量ＰＡTは、全てのコンデンサタップ設定に対してほぼ同じであることが判明した。
【0117】
したがって、ＰＡTは、電圧設定点の許容範囲のほぼ中間に留まるように、状態Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点を自動的に調整するために使用できる目標位相調整量を定める。状態Ｓ１の電圧設定点の変化、及びそれに伴うコンデンサタップ設定の変化に応じて、状態Ｓ０／Ｓ２用の位相調整量が、目標位相調整量に達するか又は目標位相調整量の所定範囲内（例えば、ＰＡTのｘ度以内）に入るまで、状態Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点が調整される。述べたように、状態Ｓ０及びＳ２は同じ又は異なる目標位相調整量を有する場合があり、それぞれが、対応する電圧設定点が許容範囲のほぼ中間に留まることを可能にするように構成されている。
【0118】
いくつかの実現形態では、目標位相調整範囲７０８が定められ、状態Ｓ０／Ｓ２用の位相調整量が目標位相調整範囲内に入るまで、状態Ｓ０／Ｓ２用の電圧設定点が調整される。目標位相調整範囲は、対応する電圧設定点範囲（目標位相調整範囲内に入る結果をもたらす位相調整）が、許容電圧設定点範囲のほぼ中間にあるように構成されることが理解されるであろう。状態Ｓ０及びＳ２が同じ又は異なる目標位相調整範囲を有する可能性があることが理解されるであろう。
【0119】
図８は、本開示の実現形態による、パルスＲＦ信号の状態に対して許容される電圧設定点の概略的な中間範囲内に電圧設定点を維持する方法を概念的に示す。方法作業８０１において、目標位相調整範囲（又は量）が、パルスＲＦ信号の所与の状態に対して定められる。目標位相調整範囲は、所与の状態用の電圧設定点が、許容される電圧設定点の中間／中心の範囲内にあるときに得られる位相調整量の範囲となるように構成されている。前述したように、位相調整は、所与の状態に対して（主）ＲＦ信号が電極１０９に印加された状態での位相差／デルタを最小化するように、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器によって自動的に実施される。したがって、電圧設定点が変化すると、位相調整もまた位相差を最小化するように自動的に変化する。したがって、許容電圧設定点の範囲は位相調整の範囲に対応し、その場合、その許容範囲の中間にある電圧設定点から生じる目標位相調整範囲／量が、ＴＥＳインピーダンス整合システム４０１における異なる静電容量設定に対してほぼ一定又は同じであることが、予想外に発見された。
【0120】
方法作業８０３において、ＴＥＳ ＲＦ信号発生器により自動的に決定される位相調整量が、所与の状態、例えば状態Ｓ０又は状態Ｓ２について監視される。方法作業８０５において、位相調整量が目標位相調整範囲内にあるかどうかが判定される。はいの場合、方法は、位相調整量の継続的な監視のために方法作業８０３に戻る。
【0121】
いいえの場合、方法作業８０７において、所与の状態、例えば状態Ｓ０又は状態Ｓ２用の電圧設定点が調整される。次いで、方法は方法作業８０３及び８０５に戻り、位相調整量の監視を継続し、位相調整量が目標位相調整範囲内あるかどうかを再び判定する。位相調整量が目標位相調整範囲にある場合、電圧設定点は、現在の状況に対する許容電圧設定点のほぼ中間／中心範囲に入るであろうことが理解されるであろう。
【0122】
図９は、本開示の実現形態による、パルスＲＦ信号の様々な状態に対する電圧設定点の変化を概念的には示すグラフである。エッジリングの累積されたＲＦ時間の関数として、状態Ｓ１、Ｓ０、及びＳ２用の電圧設定点が示される。曲線９０１は、状態Ｓ１に対する電圧設定点を示す。図から分かるように、ＲＦ時間が累積するにつれて、状態Ｓ１用の電圧設定点は定期的に増加されて、エッジリングの摩耗が補償され、エッジ領域でのプラズマシース高さ及び特性が維持される。
【0123】
本開示の方法によれば、（曲線９０３により示される）状態Ｓ２、及び（曲線９０５により示される）状態Ｓ０用の電圧設定点はまた、状態Ｓ１の電圧設定点の段階的な変化に協調させて、段階的に増加される。論じたように、状態Ｓ０及びＳ２用の電圧設定点は、各状態に対して目標位相調整量又は範囲を維持するように調整される。
【0124】
いくつかの実現形態では、目標位相調整量又は範囲は、ユーザインターフェースを介して指定することができる。例えば、デフォルト目標位相調整量又は範囲（例えば、いくつかの実現形態では１６０～１８０度）が存在することができ、それは、ユーザにより、所定の増分（例えば、いくつかの実現形態では、１～１０度の増分）で、及び所定の範囲（例えば、いくつかの実現形態では、１２０～２２０度の範囲）内で調整することができる。
【0125】
所与のレシピに対して、パルスＲＦ信号の各状態について、各レシピステップ用の目標位相調整が存在し得る。更に、目標位相調整は、ユーザインターフェースを介して、例えばユーザインターフェースのレシピエディタを介して編集可能であり得る。新しいレシピステップが構築されるときに提供される、目標位相調整のデフォルト値が存在し得る。例えば、レシピステップごとに目標位相調整がどのようなものでなければならないかに関して予測する（経験的データに基づく）モデルが存在し得る。各レシピステップを構築するときに、ユーザは、このモデルを使用することを選ぶ選択肢を有することができる、又はユーザは、ユーザ自身の値を入力してよい。
【0126】
本開示に記載されている方法のいずれも、制御システム１２０により自動的に動作するように実装できることが理解されるであろう。いくつかの実施形態では、論じたように、ＴＥＳシステムの反射電力を最小化するようにコンデンサタップ位置を自動的に最適化することができる。
【0127】
図１０は、いくつかの実施形態による、図２の制御システム１２０の例示的な概略図を示す。いくつかの実施形態では、制御システム１２０は、プラズマ処理システム１００において実施される半導体製造プロセスを制御するためのプロセスコントローラとして構成されている。様々な実施形態では、制御システム１２０は、プロセッサ１４０１、記憶ハードウェアユニット（ＨＵ）１４０３（例えばメモリ）、入力ＨＵ １４０５、出力ＨＵ １４０７、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１４０９、Ｉ／Ｏインターフェース１４１１、ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）１４１３、及びデータ通信バス１４１５を含む。プロセッサ１４０１、記憶ＨＵ １４０３、入力ＨＵ １４０５、出力ＨＵ １４０７、Ｉ／Ｏインターフェース１４０９、Ｉ／Ｏインターフェース１４１１、及びＮＩＣ １４１３は、データ通信バス１４１５を経由して互いにデータ通信状態にある。入力ＨＵ １４０５は、複数の外部デバイスからデータ通信を受信するように構成されている。入力ＨＵ １４０５の例としては、データ収集システム、データ収集カードなどが挙げられる。出力ＨＵ １４０７は、複数の外部デバイスにデータを伝送するように構成されている。出力ＨＵ １４０７の一例がデバイスコントローラである。ＮＩＣ １４１３の例としては、ネットワークインターフェースカード、ネットワークアダプタなどが挙げられる。Ｉ／Ｏインターフェース１４０９及び１４１１の各々が、Ｉ／Ｏインターフェースに結合されている様々なハードウェアユニット間の互換性を提供するように定められている。例えば、入力ＨＵ １４０５から受信した信号を、データ通信バス１４１５と互換性を有する形、振幅、及び／又は速度に変換するように、Ｉ／Ｏインターフェース１４０９を定めることができる。また、データ通信バス１４１５から受信した信号を、出力ＨＵ １４０７と互換性を有する形、振幅、及び／又は速度に変換するように、Ｉ／Ｏインターフェース１４０７を定めることができる。本明細書における様々な作業が、制御システム１２０のプロセッサ１４０１により実施されるものとして記載されているが、いくつかの実施形態では、様々な作業が、制御システム１２０の複数のプロセッサにより、及び／又は制御システム１２０とデータ通信状態にある複数のコンピューティングシステムの複数のプロセッサにより実施できることが理解されるべきである。
【0128】
いくつかの実施形態では、制御システム１２０を使用して、感知された値に部分的に基づいて、様々なウェハー製作システムにおいてデバイスが制御される。例えば、制御システム１２０は、感知された値及び他の制御パラメータに基づいて、弁１４１７、フィルタヒーター１４１９、ウェハー支持構造ヒーター１４２１、ポンプ１４２３、及び他のデバイス１４２５のうちの１つ以上を制御してよい。弁１４１７は、裏面ガス供給システム１２９、プロセスガス供給システム１９１、及び温度制御流体循環システム１２５の制御に関連付けられた弁を含むことができる。制御システム１２０は、感知された値を、例えば、圧力マノメータ１４２７、流量計１４２９、温度センサ１４３１、及び／又は他のセンサ１４３３、例えば電圧センサ、電流センサなど、から受信する。制御システム１２０はまた、ウェハーＷ上でのプラズマ処理作業の実施中に、プラズマ処理システム１００内での処理条件を制御するために使用されてよい。例えば、制御システム１２０は、プロセスガス供給システム１９１からプラズマ処理領域１８２に供給されるプロセスガスの種類及び量を制御できる。また、制御システム１２０は、第１の高周波信号発生器１４７、第２の高周波信号発生器１４９、インピーダンス整合システム１４３、ＴＥＳ高周波信号発生器４０３、及びＴＥＳインピーダンス整合システム４０１の動作を制御できる。また、制御システム１２０は、クランプ電極１１２用のＤＣ供給部１１７の動作を制御できる。制御システム１２０はまた、リフトピン１３２用の持上デバイス１３３の動作、及びドア１０７の動作を制御できる。制御システム１２０はまた、裏面ガス供給システム１２９及び温度制御流体循環システム１２５の動作を制御する。制御システム１２０はまた、片持ちアームアセンブリ１１５の垂直方向移動を制御する。制御システム１２０はまた、スロットル部材１９６、及び排気ポート１０５において吸引を制御するポンプの動作を制御する。制御システム１２０はまた、ＴＥＳシステム１０００のホールドダウンロッド９１１のホールドダウン制御機構９１３の動作を制御する。制御システム１２０はまた、ＴＥＳシステム１０００の温度プローブから入力を受信する。制御システム１２０は、プラズマ処理システム１００内の任意の機能をプログラム制御及び／又は手動制御するように装備されていることを理解すべきである。
【0129】
いくつかの実施形態では、制御システム１２０は、プロセスタイミング、プロセスガス送達システム温度及び圧力差、弁位置、プロセスガスの混合、プロセスガス流量、裏面冷却ガス流量、チャンバ圧、チャンバ温度、ウェハー支持構造温度（ウェハー温度）、ＲＦ電力レベル、ＲＦ周波数、ＲＦパルス化、インピーダンス整合システム１４３設定、片持ちアームアセンブリ位置、バイアス電力、並びに特定のプロセスの他のパラメータ、を制御するための指示セットを含むコンピュータプログラムを実行するように構成されている。いくつかの実施形態では、制御システム１２０に関連付けられたメモリデバイスに格納された他のコンピュータプログラムが使用されてよい。いくつかの実施形態では、制御システム１２０に関連付けられたユーザインターフェースがある。ユーザインターフェースは、ディスプレイ１４３５（例えば、装置及び／又はプロセス条件のディスプレイ画面及び／又はグラフィカルソフトウェアディスプレイ）と、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなどのユーザ入力デバイス１４３７とを含む。
【0130】
制御システム１２０の動作を指示するためのソフトウェアが、多くの様々な形で設計又は構成されてよい。プロセスシーケンスにおける様々なウェハー製造プロセスを実行するために、制御システム１２０の動作を指示するためのコンピュータプログラムが、任意の従来のコンピュータ読取り可能プログラミング言語、例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎなどで記述できる。コンパイルされたオブジェクトコード又はスクリプトが、プロセッサ１４０１により実行されて、プログラムにおいて識別されたタスクが実施される。制御システム１２０は、例えば、中でもとりわけ、フィルタ圧力差、プロセスガス組成及び流量、裏面冷却気体組成及び流量、温度、圧力、ＲＦ電力レベル及びＲＦ周波数などのプラズマ条件、バイアス電圧、冷却ガス／流体圧力、並びにチャンバ壁温度などの、プロセス条件に関連する様々なプロセス制御パラメータを制御するようにプログラムできる。ウェハー製造プロセス中に監視されてよいセンサの例には、マスフロー制御モジュール、圧力マノメータ１４２７などの圧力センサ、及び温度センサ１４３１が含まれるが、これらに限定されない。適切にプログラムされたフィードバック及び制御アルゴリズムを、これらセンサからのデータと共に使用して、１つ以上のプロセス制御パラメータを制御／調整して望ましいプロセス条件を維持してよい。
【0131】
いくつかの実現形態では、制御システム１２０は、より幅広い製造制御システムの一部である。このような製造制御システムは、処理ツール、チャンバ、及び／又はウェハー処理用プラットフォーム、及び／又は特定の処理構成要素、例えばウェハーペデスタル、ガスフローシステム、を含む半導体処理機器を含むことができる。これらの製造制御システムは、ウェハーの処理前、処理中、及び処理後の作業を制御するための電子機器に組み込まれてよい。制御システム１２０は、製造制御システムの様々な構成要素又は副部品を制御してよい。制御システム１２０は、ウェハー処理要件に応じて、処理ガスの供給、裏面冷却ガスの供給、温度設定（例えば、加熱及び／又は冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置及び作業設定、特定のシステムと接続しているか又はインターフェースしているツール及び他の移送ツール並びに／又はロードロックに対するウェハーの搬出入、を含む、本明細書に開示されるプロセスのいずれをも制御するようにプログラムされてよい。
【0132】
大まかに言って、制御システム１２０は、命令の受信、命令の発行、作業の制御、ウェハー処理作業の有効化、エンドポイント測定の有効化などを行う、様々な集積回路、ロジック、メモリ、及び／又はソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、及び／又はプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサ若しくはマイクロコントローラ、を含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（又はプログラムファイル）の形態で制御システム１２０に通信される命令であって、特定のプロセスをシステム１００内のウェハー上で実施するための作業パラメータを規定してよい。いくつかの実施形態では、作業パラメータは、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、及び／又はウェハーダイの製作時に、１つ以上の処理工程を実現するために、プロセスエンジニアにより定義されるレシピの一部であってよい。
【0133】
いくつかの実現形態では、制御システム１２０は、プラズマ処理システム１００に組み込まれた若しくは結合された、又は別の形態でシステム１００にネットワーク接続された、又はこれらの組み合わせである、コンピュータの一部であるか又はそのコンピュータに結合されていてよい。例えば、制御システム１２０は、ファブホストコンピュータシステムの全て又は一部の「クラウド」内にあってよく、それによりウェハー処理のリモートアクセスを可能にすることができる。コンピュータは、システム１００へのリモートアクセスを可能にして、製造作業の現在の進行状況を監視し、過去の製造作業の履歴を調査し、複数の製造作業から傾向又は性能の指標を調査して、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理を続けるための又は新しいプロセスを開始するための処理工程を設定してよい。いくつかの実施例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）が、ローカルネットワーク又はインターネットを含んでよいネットワークを経由して、プロセスレシピをシステム１００に提供することができる。
【0134】
リモートコンピュータは、パラメータ及び／又は設定の入力若しくはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでよく、パラメータ及び／又は設定は次いで、リモートコンピュータからシステム１００に通信される。いくつかの実施例では、制御システム１２０は、１つ以上の作業中に実施される各処理ステップ用のパラメータを指定する命令をデータ形式で受信する。パラメータは、プラズマ処理システム１００内で実施されるプロセスのタイプに固有のものであってよいことを理解すべきである。したがって、上述したように、制御システム１２０は、例えば、互いにネットワーク化され本明細書に記載されるプロセス及び制御などの共通の目的を目指す１つ以上の個別のコントローラを備えることによって分散されてよい。そのような目的のための分散コントローラの一例が、遠隔に位置する（例えば、プラットフォームレベルで、又はリモートコンピュータの一部として）１つ以上の集積回路と通信状態にある、プラズマ処理システム１００上の１つ以上の集積回路であってよく、これらが組み合わされて、プラズマ処理システム１００で実施されるプロセスを制御する。
【0135】
限定するわけではないが、制御システム１２０がインターフェースすることができる例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバ又はモジュール、堆積チャンバ又はモジュール、スピンリンスチャンバ又はモジュール、金属めっきチャンバ又はモジュール、クリーニングチャンバ又はモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバ又はモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ又はモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ又はモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ又はモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ又はモジュール、イオン注入チャンバ又はモジュール、トラックチャンバ又はモジュール、並びに半導体ウェハーの作製及び／又は製造に関連付けられているか若しくは使用されてよい任意の他の半導体処理システム、を含んでよい。上述したように、ツールにより実施されるプロセス工程に応じて、制御システム１２０は、他のツール回路又はモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接ツール、隣り合うツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、又は半導体製造工場内のツール位置及び／又はロードポートとの間でウェハー容器を搬出入する材料搬送で使用されるツール、のうちの１つ以上と通信し得る。
【0136】
本明細書に記載される実施形態はまた、ハンドヘルドハードウェアユニット、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースの又はプログラム可能な家庭用電化製品、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなど、を含む様々なコンピュータシステム構成と連動して実現されてよい。本明細書に記載される実施形態はまた、ネットワークを介してリンクされたリモート処理ハードウェアユニットによりタスクが実行される分散コンピューティング環境と連動して実現できる。本明細書に記載される実施形態、特に制御システム１２０に関連付けられた実施形態は、コンピュータシステムに格納されたデータを伴う、コンピュータで実現される様々な作業を用いることができることを理解すべきである。これらの作業は、物理量の物理的操作を必要とする作業である。実施形態の一部を形成する、本明細書に記載されるいかなる作業も、有用な機械作業である。実施形態はまた、これらの作業を実施するためのハードウェアユニット又は装置に関する。装置は、専用コンピュータ用に特別に構築されてよい。専用コンピュータとして定義される場合、コンピュータはまた、専用目的のために動作することが可能でありながら、専用目的の一部ではない他の処理、プログラム実行、又はルーチンを実行することができる。いくつかの実施形態では、作業は、コンピュータメモリ、キャッシュに格納された、又はネットワークを介して取得された、１つ以上のコンピュータプログラムによって選択的にアクティブ化された又は構成された汎用コンピュータによって処理されてよい。データがネットワークを介して取得される場合、データは、ネットワーク上の他のコンピュータ、例えば、コンピューティングリソースのクラウドによって処理されてよい。
【0137】
本明細書に記載されている様々な実施形態が、非一時的コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとしてインスタンス化されたプロセス制御命令を介して実現できる。非一時的コンピュータ可読媒体は、後でコンピュータシステムにより読み込むことができるデータを格納することができる任意のデータ格納ハードウェアユニットである。非一時的コンピュータ可読媒体の例は、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、コンパクトディスク－ＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、ＣＤ－レコーダブル（ＣＤ－Ｒ）、ＣＤ－リライタブル（ＣＤ－ＲＷ）、磁気テープ、並びに他の光学及び非光データ記憶ハードウェアユニットを含む。非一時的コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読コードが分散方式で格納及び実行されるように、ネットワークに結合されたコンピュータシステムにわたって分散されたコンピュータ可読有形媒体を含むことができる。
【0138】
前述した開示は、理解を明確にするために幾分の詳細を含むが、添付の特許請求の範囲内で特定の変更及び修正を実施できることが明らかであろう。例えば、本明細書で開示されるいかなる実施形態からの１つ以上のフィーチャも、本明細書で開示されるいかなる実施形態の１つ以上のフィーチャと結合されてよいことが理解されるべきである。したがって、本実施形態は、制限的ではなく例示的と見なされるべきであり、特許請求の範囲は、本明細書に記載される詳細に限定されるべきではなく、記載される実施形態の範囲及び等価物の範囲内で修正されてよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】