(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】2023-12-20
(54)【発明の名称】低周波ＲＦ発生器および関連する静電チャック
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20231213BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20231213BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 R
H05H1/46 M
H01L21/302 101G
H01L21/302 101B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023534597
(86)(22)【出願日】2021-11-05
(85)【翻訳文提出日】2023-07-28
(86)【国際出願番号】 US2021058357
(87)【国際公開番号】W WO2022125231
(87)【国際公開日】2022-06-16
(31)【優先権主張番号】63/122,659
(32)【優先日】2020-12-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/164,450
(32)【優先日】2021-03-22
(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】マラクタノフ・アレクセイ・エム．
(72)【発明者】
【氏名】コザケヴィッチ・フェリックス・レイブ
(72)【発明者】
【氏名】ジ・ビング
(72)【発明者】
【氏名】ボウミック・ラナディープ
(72)【発明者】
【氏名】ホランド・ジョン・パトリック
(72)【発明者】
【氏名】マチュシュキン・アレクサンダー
【テーマコード（参考）】
2G084
5F004
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA03
2G084AA04
2G084AA05
2G084AA08
2G084BB07
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2G084FF40
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2G084HH25
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2G084HH28
2G084HH43
2G084HH52
5F004AA16
5F004BB13
5F004BB22
5F004BB23
5F004BB29
(57)【要約】
【解決手段】低周波ＲＦ発生器を有するシステムが説明される。低周波ＲＦは、１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～３３０ｋＨｚの動作周波数範囲を有する。低周波ＲＦ発生器は、ＲＦ信号を生成する。システムは、ＲＦ信号を受信するために低周波ＲＦ発生器に結合されたインピーダンス整合回路をさらに含む。インピーダンス整合回路は、ＲＦ信号のインピーダンスを修正し、修正されたＲＦ信号を出力する。システムは、修正されたＲＦ信号を受信するためにＲＦ発生器に結合されたプラズマチャンバを含む。プラズマチャンバは、誘電体層およびベース金属層を有するチャックを含む。誘電体層は、ベース金属層の上部に位置する。誘電体層は、底面を有し、ベース金属層は、上面を有する。ベース金属層は、多孔質プラグを有し、誘電体層の底面は、多孔質プラグと接触する部分を有する。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～３３０ｋＨｚの動作周波数範囲を有する第１の無線周波数（ＲＦ）発生器であって、前記第１のＲＦ発生器は、第１のＲＦ信号を生成するように構成された第１のＲＦ発生器と、前記第１のＲＦ信号を受信するために前記第１のＲＦ発生器に結合され、前記第１のＲＦ信号のインピーダンスを修正して第１の修正されたＲＦ信号を出力する第１のインピーダンス整合回路と、
前記第１の修正されたＲＦ信号を受信するように構成されたプラズマチャンバであって、前記プラズマチャンバは、誘電体層およびベース金属層を有するチャックを含み、前記誘電体層は、前記ベース金属層の上部に位置し、前記誘電体層は、底面を有し、前記ベース金属層は、多孔質プラグを有し、前記誘電体層の前記底面は、前記多孔質プラグと接触する部分を有するプラズマチャンバと
を備える、システム。
【請求項2】
請求項１に記載のシステムであって、前記プラズマチャンバは、前記チャックを囲むエッジリングを含み、前記システムは、
１０ｋＨｚ～３３０ｋＨｚの動作周波数範囲を有する第２のＲＦ発生器であって、前記第２のＲＦ発生器は、第２のＲＦ信号を生成するように構成される第２のＲＦ発生器と、
前記第２のＲＦ信号を受信するために前記第２のＲＦ発生器に結合され、前記第２のＲＦ信号のインピーダンスを修正して第２の修正されたＲＦ信号を出力する第２のインピーダンス整合回路と
をさらに備え、
前記エッジリングは、前記第２のインピーダンス回路に結合され、前記第２の修正されたＲＦ信号を受信する、
システム。
【請求項3】
請求項２に記載のシステムであって、前記第１および第２のＲＦ発生器に結合されたホストコンピュータであって、前記ホストコンピュータは、
前記第２の修正されたＲＦ信号の周波数が前記第１の修正されたＲＦ信号の周波数から所定の範囲内になるまで前記第２のＲＦ発生器を制御し、
前記第２の修正されたＲＦ信号の位相が前記第１の修正されたＲＦ信号の位相から予め設定された範囲内になるまで前記第２のＲＦ発生器を制御し、
電圧設定点を達成するように前記第２のＲＦ発生器を制御する
ように構成されるホストコンピュータ
をさらに備える、システム。
【請求項4】
請求項３に記載のシステムであって、前記所定の範囲は、前記第１および第２の修正されたＲＦ信号の前記動作周波数が同じであるときに達成される、システム。
【請求項5】
請求項３に記載のシステムであって、前記予め設定された範囲は、前記第１および第２の修正されたＲＦ信号の前記位相が同じであるときに達成される、システム。
【請求項6】
請求項１に記載のシステムであって、第２のＲＦ信号を生成するように構成された第２のＲＦ発生器と、
前記第１および第２のＲＦ発生器に結合されたホストコンピュータであって、前記ホストコンピュータは、
前記第１のＲＦ発生器が第３のＲＦ発生器に置き換わったという指示を受信し、前記第３のＲＦ発生器は、前記第１のＲＦ発生器よりも高い動作周波数を有し、
前記第１のＲＦ信号の周波数を有する電圧信号を受信し、
前記電圧信号を第２の数のビンとは異なる第１の数のビンに分割し、前記第２の数のビンは、前記第３のＲＦ発生器が使用されるときに生成される
ように構成されるホストコンピュータと
をさらに備える、システム。
【請求項7】
請求項１に記載のシステムであって、前記誘電体層は、多孔質プラグを除外し、前記第１のＲＦ発生器は、９０ｋＨｚ～１１０ｋＨｚの動作周波数範囲を有する、システム。
【請求項8】
上部電極と、前記上部電極に面するチャックであって、前記チャックは、
底面を有する誘電体層、および
ベース金属層であって、前記誘電体層は、前記ベース金属層の上部に位置し、前記ベース金属層は、多孔質プラグを有し、前記誘電体層の前記底面は、前記多孔質プラグと接触する部分を有するベース金属層
を含むチャックと
を備え、
前記チャックは、第１のＲＦ伝送ラインに結合され、１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～３３０ｋＨｚの範囲にある周波数を有する第１の修正されたＲＦ信号を受信するように構成される、
プラズマチャンバ。
【請求項9】
請求項８に記載のプラズマチャンバであって、前記第１のＲＦ伝送ラインは、第１のインピーダンス整合回路を介して第１のＲＦ発生器に結合され、前記第１のＲＦ発生器は、１０ｋＨｚ～３３０ｋＨｚの範囲にある動作周波数を有する、プラズマチャンバ。
【請求項10】
請求項９に記載のプラズマチャンバであって、前記チャックを囲むエッジ電極
をさらに備え、
前記エッジ電極は、第２のＲＦ伝送ラインに結合され、１０ｋＨｚ～３３０ｋＨｚの範囲にある周波数を有する第２の修正されたＲＦ信号を受信するように構成される、
プラズマチャンバ。
【請求項11】
請求項１０に記載のプラズマチャンバであって、前記第２のＲＦ伝送ラインは、第２のインピーダンス整合回路を介して第２のＲＦ発生器に結合され、前記第２のＲＦ発生器は、１０ｋＨｚ～３３０ｋＨｚの範囲にある動作周波数を有する、プラズマチャンバ。
【請求項12】
請求項１１に記載のプラズマチャンバであって、前記第１の修正されたＲＦ信号の位相は、前記第２の修正されたＲＦ信号の位相から予め設定された範囲内にある、プラズマチャンバ。
【請求項13】
請求項１１に記載のプラズマチャンバであって、前記第１の修正されたＲＦ信号の周波数は、前記第２の修正されたＲＦ信号の周波数から所定の範囲内にある、プラズマチャンバ。
【請求項14】
請求項８に記載のプラズマチャンバであって、前記誘電体層は、多孔質プラグを除外し、前記第１のＲＦ伝送ラインは、第１のインピーダンス整合回路を介して第１のＲＦ発生器に結合され、前記第１のＲＦ発生器は、９０ｋＨｚ～１１０ｋＨｚの動作周波数範囲を有する、プラズマチャンバ。
【請求項15】
第１の無線周波数（ＲＦ）信号を生成することであって、前記第１のＲＦ信号は、１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～３３０ｋＨｚの動作周波数範囲を有する第１のＲＦ発生器によって生成されることと、前記第１のＲＦ信号のインピーダンスを修正し、修正されたＲＦ信号を出力することと、
チャックの下側電極によって、前記チャックのベース金属層および前記チャックの誘電体層の一部を介して前記第１の修正されたＲＦ信号を受信することと
を含み、
前記誘電体層は、前記ベース金属層の上部に位置し、
前記誘電体層は、底面を有し、
前記ベース金属層は、多孔質プラグを有し、前記誘電体層の前記底面は、前記多孔質プラグと接触する部分を有する、
方法。
【請求項16】
請求項１５に記載の方法であって、前記誘電体層は、多孔質プラグを除外し、前記第１のＲＦ発生器は、９０ｋＨｚ～１１０ｋＨｚの動作周波数範囲を有する、方法。
【請求項17】
請求項１５に記載の方法であって、第２のＲＦ発生器によって、第２のＲＦ信号を生成することであって、前記第２のＲＦ発生器は、１０ｋＨｚ～３３０ｋＨｚの動作周波数範囲を有することと、
前記第２のＲＦ信号を受信し、前記第２のＲＦ信号のインピーダンスを修正して第２の修正されたＲＦ信号を出力することと、
エッジリングによって、前記第２の修正されたＲＦ信号を受信することであって、前記エッジリングは、チャック囲むことと
をさらに含む、方法。
【請求項18】
請求項１７に記載の方法であって、前記第１の修正されたＲＦ信号の周波数から所定の範囲内の周波数を有するように前記第２の修正されたＲＦ信号を制御することと、
位相が前記第１の修正されたＲＦ信号の位相から予め設定された範囲内になることを達成するように前記第２の修正されたＲＦ信号を制御することと、
電圧設定点を達成するように前記第２のＲＦ発生器を制御することと
をさらに含む、方法。
【請求項19】
請求項１８に記載の方法であって、前記所定の範囲は、前記第１および第２のＲＦ修正されたＲＦ信号の前記周波数が同じであるときに達成される、方法。
【請求項20】
請求項１８に記載の方法であって、前記予め設定された範囲は、前記第１および第２の修正されたＲＦ信号の前記位相が同じであるときに達成される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施形態は、低周波無線周波数（ＲＦ）発生器および関連する静電チャックを使用するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
プラズマツールでは、複数の無線周波数（ＲＦ）発生器が使用される。第１のＲＦ発生器は、整合器に結合される。また、第２のＲＦ発生器も整合器に結合される。整合器の出力は、プラズマチャンバに結合される。基板は、プラズマチャンバ内に載置される。
【0003】
ＲＦ発生器はＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号は、整合器を介してプラズマチャンバに供給され、基板を処理する。しかし、ＲＦ信号を生成するには、大量の電力がＲＦ発生器によって消費される。加えて、ＲＦ発生器は、基板をエッチングするためのエッチング速度の達成を促進しない。また、プラズマチャンバの一部の構成要素は経時的に劣化し、基板の処理中に問題を引き起こす。
【0004】
本開示で説明される実施形態は、このような状況で生じるものである。
【0005】
ここで提供される背景の説明は、本開示の内容を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションで説明されている範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
【発明の概要】
【0006】
本開示の実施形態は、低周波無線周波数（ＲＦ）発生器および関連する静電チャックを使用するためのシステム、装置、方法、およびコンピュータプログラムを提供する。本実施形態は、様々な方法、例えば、プロセス、装置、システム、デバイス、またはコンピュータ可読媒体上の方法で実装することができることを理解されたい。いくつかの実施形態について、以下で説明する。
【0007】
一実施形態では、低周波ＲＦ発生器を有するシステムが説明される。低周波ＲＦは、１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～３３０ｋＨｚの動作周波数範囲を有する。低周波ＲＦ発生器は、ＲＦ信号を生成する。システムは、ＲＦ信号を受信するために低周波ＲＦ発生器に結合されたインピーダンス整合回路をさらに含む。インピーダンス整合回路は、ＲＦ信号のインピーダンスを修正し、修正されたＲＦ信号を出力する。システムは、修正されたＲＦ信号を受信するためにＲＦ発生器に結合されたプラズマチャンバを含む。プラズマチャンバは、誘電体層およびベース金属層を有するチャックを含む。誘電体層は、ベース金属層の上部に位置する。誘電体層は、底面を有し、ベース金属層は、上面を有する。ベース金属層は、多孔質プラグを有し、誘電体層の底面は、多孔質プラグと接触する部分を有する。
【0008】
一実施形態では、プラズマチャンバが説明される。プラズマチャンバは、上部電極を含む。プラズマチャンバは、上部電極に面する静電チャックをさらに含む。チャックは、底面を有する誘電体層を含む。チャックはまた、上面を有するベース金属層を含む。誘電体層は、ベース金属層の上部に位置し、ベース金属層は、多孔質プラグを有する。誘電体層の底面は、多孔質プラグと接触する部分を有する。チャックは、ＲＦ伝送ラインに結合され、１０ｋＨｚ～３３０ｋＨｚの範囲にある周波数を有する修正されたＲＦ信号を受信することができる。
【0009】
一実施形態では、方法が説明される。方法は、ＲＦ信号を生成することを含む。ＲＦ信号は、１０ｋＨｚ～３３０ｋＨｚの動作周波数範囲を有するＲＦ発生器によって生成される。方法は、ＲＦ信号のインピーダンスを修正し、修正されたＲＦ信号を出力することをさらに含む。方法は、下側電極によって、修正されたＲＦ信号を受信することを含む。修正されたＲＦ信号は、チャックのベース金属層およびチャックの誘電体層の一部を介して受信される。誘電体層は、ベース金属層の上部に位置し、底面を有する。ベース金属層は、多孔質プラグを有する。誘電体層の底面は、多孔質プラグと接触する部分を有する。
【0010】
本明細書に記載の低周波ＲＦ発生器のいくつかの利点には、高周波ＲＦ発生器によって生成される電圧と比較して、より高い量の電圧を生成することが挙げられる。低周波ＲＦ発生器および高周波ＲＦ発生器に供給される電力の量が同じである場合、低周波ＲＦ発生器は、より高い量の電圧を出力する。また、低周波ＲＦ発生器は、プラズマを生成するためにプラズマチャンバに供給されるＲＦ信号を生成する。プラズマのイオンは、高周波ＲＦ発生器を使用して生成されたプラズマイオンと比較して、より大きな垂直方向性を有する。垂直方向のプラズマイオンは、基板のエッチング速度などの処理速度の増加を促進する。
【0011】
本明細書に記載のチャックの追加の利点には、チャックの誘電体層が多孔質プラグを排除することが挙げられる。多孔質プラグは経時的に劣化し、プラズマのアーク放電および冷却剤ガスの発火の可能性を増大させる可能性がある。誘電体層から多孔質プラグを除去することによって、アーク放電および冷却剤ガスの発火の可能性が低減される。
【0012】
本明細書に記載のシステムおよび方法のさらなる利点には、プラズマチャンバに送給される電力の量の増加が挙げられる。低周波ＲＦ発生器が高周波ＲＦ発生器の代わりに使用される場合、異なる数のビンが使用され、低周波ＲＦ発生器の動作サイクル中に周波数別の高周波ＲＦ発生器を制御する。異なる数のビンを使用することによって、送給される電力が増加する。
【0013】
他の態様は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0014】
実施形態は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって、最もよく理解することができる。
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下の実施形態は、低周波無線周波数（ＲＦ）発生器および関連する静電チャックを使用するためのシステムおよび方法を説明する。本実施形態は、これらの具体的な詳細の一部または全部なしで実践することができることが明らかであろう。他の例では、本実施形態を不必要に曖昧にしないように、周知の動作は詳細に説明されていない。
【0033】
図１Ａは、低周波ＲＦ発生器１０２を例示するシステム１００の一実施形態の図である。システム１００は、ＲＦ発生器１０２と、インピーダンス整合回路（ＩＭＣ）１０４と、容量結合（ＣＣＰ）プラズマチャンバの一例であるプラズマチャンバ１０６とを含む。一例として、ＲＦ発生器１０２は、１０キロヘルツ（ｋＨｚ）～３３０ｋＨｚの範囲の動作周波数を有する低周波ＲＦ発生器である。例示すると、ＲＦ発生器１０２は、１００ｋＨｚの動作周波数を有する。さらに例示すると、ＲＦ発生器１０２は、９０ｋＨｚ～１１０ｋＨｚの範囲の周波数で動作する。別のさらなる例示として、ＲＦ発生器１０２は、９０ｋＨｚ～１１０ｋＨｚの範囲の周波数で動作するように調整される。別の例示として、ＲＦ発生器１０２は、１１０ｋＨｚの動作周波数を有する。
【0034】
インピーダンス整合回路の例には、本明細書で使用される場合、インダクタ、抵抗器、コンデンサなどの回路構成要素のネットワークが挙げられる。例示すると、インピーダンス整合回路は、１つまたは複数の直列回路と、１つまたは複数の並列回路とを有する。各直列回路は、互いに直列に結合された１つまたは複数のインダクタおよび１つまたは複数のコンデンサを含む。同様に、各並列回路は、互いに直列に結合された１つまたは複数のインダクタおよび１つまたは複数のコンデンサを含み、１つまたは複数のインダクタおよび１つまたは複数のコンデンサのうちの１つは、接地電位に結合される。１つまたは複数の並列回路の各々は、１つまたは複数の直列回路の対応する１つに結合される。インピーダンス整合回路、整合器、およびインピーダンス整合ネットワークという用語は、本明細書では互換的に使用される。
【0035】
プラズマチャンバ１０６は、チャックなどの基板支持体１０８と、上側電極１１０とを含む。一例として、上側電極１１０は、アルミニウム、またはアルミニウムもしくはケイ素の合金から製作される。上側電極１１０は、本明細書では上部電極と呼ばれることもある。プラズマチャンバ１０６の一例は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバである。チャックは、静電チャックであってもよい。静電チャックは、直流（ＤＣ）電圧を受けると、静電チャックの静電電極と基板Ｓとの間に吸引力を生成する。半導体ウエハなどの基板Ｓは、基板支持体１０８の上面に載置される。基板支持体１０８は、上側電極１１０の下に位置し、基板支持体１０８と上側電極１１０との間にギャップを形成する。
【0036】
ＲＦ発生器１０２の出力１１４は、ＲＦケーブル１１４を介してインピーダンス整合回路１０４の入力１１８に結合され、インピーダンス整合回路１０４の出力１２０は、ＲＦ伝送ライン１１２を介して基板支持体１０８の下側電極に結合される。一例として、システムの構成要素の出力は、本明細書で説明される場合、構成要素の出力ポートであり、構成要素の入力は、構成要素の入力ポートである。例示すると、出力１１４は、ＲＦ発生器１０２の出力ポートであり、入力１１８は、インピーダンス整合回路１０４の入力ポートである。上側電極１１０は、ゼロ電位または基準電位などの接地電位に結合される。
【0037】
ＲＦ伝送ラインの一例には、ＲＦロッド、ＲＦシリンダ、および静電チャックの組み合わせが挙げられる。絶縁体材料が、ＲＦロッドとＲＦトンネルの壁との間に載置される。ＲＦトンネルは絶縁体材料を囲み、絶縁体材料はＲＦロッドを囲む。また、ＲＦシリンダは、ＲＦストラップを介してＲＦロッドに結合される。ＲＦプラズマシースが、プラズマがプラズマチャンバ１０６内で生成されると静電チャックを囲む。一実施形態では、静電チャックは、ＲＦ伝送ラインの一部ではない。
【0038】
ＲＦ発生器１０２は、ＲＦ信号１２２を生成し、出力１１４においてＲＦ信号１２２を供給する。ＲＦ信号１２２は、ＲＦケーブル１１６を介して入力１１８に転送される。インピーダンス整合回路１０４は、出力１２０に結合された負荷のインピーダンスを入力１１８に結合されたソースのインピーダンスと整合させ、ＲＦ信号１２２のインピーダンスを修正して修正されたＲＦ信号１２４を出力する。出力１２０に結合された負荷の一例には、ＲＦ伝送ライン１１２およびプラズマチャンバ１０６が挙げられる。入力１１８に結合されたソースの一例には、ＲＦケーブル１１６およびＲＦ発生器１０２が挙げられる。修正されたＲＦ信号１２４は、出力１２０からＲＦ伝送ライン１１２を介して基板支持体１０８の下側電極に転送される。ＲＦ信号１２２および修正されたＲＦ信号１２４の各々の周波数は、ＲＦ発生器１０２の動作周波数と同じであることに留意されたい。
【0039】
酸素含有ガス、またはフッ素含有ガス、または水素含有ガス、またはそれらの組み合わせなどの１つまたは複数のプロセスガスがプラズマチャンバ１０６内のギャップに供給され、修正されたＲＦ信号１２４が基板支持体１０８の下側電極に供給されると、プラズマがプラズマチャンバ１０６内に発生するか維持される。プラズマは、基板Ｓを処理するために使用される。例えば、１つまたは複数の材料が基板Ｓの上面に堆積される。別の例として、基板Ｓがエッチングされる。さらに別の例として、基板Ｓが洗浄される。
【0040】
図１Ｂは、ＲＦ発生器１０２とＲＦ発生器１５２の使用を例示するシステム１５０の一実施形態の図である。システム１５０は、ＲＦ発生器１５２と、ＩＭＣ１５４とを含む。
【0041】
ＲＦ発生器１５２は、６０ＭＨｚの動作周波数を有する。例えば、ＲＦ発生器１５２は、５４ＭＨｚ～６３ＭＨｚで動作するように調整することができる。ＲＦ発生器１５２は、ＲＦケーブル１５８を介してＩＭＣ１５４の入力１６０に結合される出力１５６を有する。ＩＭＣ１５４は、ＲＦ伝送ライン１６４を介して上側電極１１０に結合される出力１６２を有する。
【0042】
ＲＦ発生器１５６は、ＲＦ信号１６６を生成し、ＲＦ信号１６６は、出力１５６およびＲＦケーブル１５８を介してＩＭＣ１５４の入力１６０に供給される。ＩＭＣ１５４は、出力１６２に結合された負荷のインピーダンスを入力１６０に結合されたソースのインピーダンスと整合させる。出力１６２に結合された負荷の一例は、ＲＦ伝送ライン１６４とプラズマチャンバ１０６の組み合わせである。入力１６０に結合されたソースの一例は、ＲＦ発生器１５２とＲＦケーブル１５８の組み合わせである。インピーダンス整合は、ＲＦ信号１６６のインピーダンスを修正し、出力１６２において修正されたＲＦ信号１６８を供給するために実施される。修正されたＲＦ信号１６８は、出力１６２およびＲＦ伝送ライン１６４を介して上側電極１１０に供給される。修正されたＲＦ信号１６８および１２４に加えて、１つまたは複数のプロセスガスがプラズマチャンバ１０６に供給されると、プラズマがプラズマチャンバ１０６内に発生するか維持される。プラズマは、プラズマチャンバ１０６内に載置された基板Ｓを処理する。
【0043】
図２Ａは、図１Ａの低周波ＲＦ発生器１０２と共に使用されるチャック２０２を例示するシステム２００の一実施形態の図である。システム２００は、ＲＦ発生器１０２と、インピーダンス整合回路１０４と、基板支持体１０８（図１Ａ）の一例であるチャック２０２とを含む。システム２００は、高電圧（ＨＶ）ＤＣ電力（ＰＷＲ）供給部２２５をさらに含む。
【0044】
図２Ｂは、チャック２５０の誘電体層２５６内における多孔質プラグ２６６の使用を例示するシステム２６８の一実施形態の図である。一例として、多孔質プラグは、本明細書で使用される場合、誘電体材料または絶縁体から作製される。システム２６８は、高周波ＲＦ発生器２５４と、整合器２５２と、チャック２５０とを含む。高周波ＲＦ発生器２５４は、整合器２５２に結合され、整合器２５２は、ＲＦ伝送ライン２７０を介してチャック２５０のベースプレート２６２に結合される。高周波ＲＦ発生器２５４は、低周波ＲＦ発生器１０２（図２Ａ）の動作周波数よりも高い動作周波数を有する。例えば、高周波ＲＦ発生器２５４は、４００ｋＨｚまたは２メガヘルツ（ＭＨｚ）または２７ＭＨｚまたは６０ＭＨｚの動作周波数を有する。システム２６８は、ＨＶ ＤＣ電力供給部をさらに含む。一例として、４００ｋＨｚのＲＦ発生器の動作周波数は、３３０ｋＨｚ～４４０ｋＨｚの範囲である。例示すると、４００ｋＨｚのＲＦ発生器の動作周波数は、３３０ｋＨｚである。
【0045】
チャック２５０は、複数の多孔質プラグＰＬ１～ＰＬ８が埋め込まれたベースプレート２６２を有する。多孔質プラグＰＬ１～ＰＬ８は、チャック２５０の上面図２５０に示されている。多孔質プラグＰＬ３のうちの１つは、多孔質プラグ２１５として示されている。
【0046】
図２Ａに戻って参照すると、チャック２０２は、ベースプレート２０４と、誘電体層２０６とを含む。ベースプレート２０４は、アルミニウムまたはアルミニウムの合金などの導電性金属から製作される。誘電体層２０６は、セラミックなどの誘電体材料または絶縁体材料から製作される。ベースプレート２０４は、本明細書ではベース金属層または下側電極と呼ばれることもある。
【0047】
誘電体層２０６は、ベースプレート２０４の上部においてベースプレート２０４と接触して位置する。例えば、ベースプレート２０４の上面２０８は、誘電体層２０６の底面２１０に取り付けられる。誘電体層２０６は、以下でさらに説明するように、多孔質プラグを除外する。例えば、多孔質プラグ２６６（図２Ｂ）などの多孔質プラグは、誘電体層２０６内には埋め込まれていない。多孔質プラグ２６６は、セラミック層などのより厚い誘電体層２５６（図２Ｂ）内に埋め込まれる。多孔質プラグ２６６により、誘電体層２０６の厚さＴ１と比較して、誘電体層２５６の厚さＴ２が増加する。例示すると、誘電体層２０６は、０．７ミリメートル（ｍｍ）～０．９ｍｍの範囲の厚さＴ１を有する。厚さＴ１は、誘電体層２０６の底面２１０から、基板Ｓが載置される上面２１２までの誘電体層２０６の高さである。厚さＴ１は、整合器２５２（図２Ｂ）を介して高周波ＲＦ発生器２５４（図２Ｂ）に結合されるチャック２５０（図２Ｂ）の誘電体層２５６の厚さＴ２（図２Ｂ）よりも小さい。一例として、厚さＴ２は、０．９ｍｍよりも大きい。例示すると、厚さＴ２は、１ｍｍ～１．２５ｍｍの範囲である。
【0048】
加えて、厚さＴ１が薄いと電圧降下が減少し、チャック２０２に送給される電力の量が増加する。例えば、低周波ＲＦ発生器１０２は、高周波ＲＦ発生器２５４によって生成される電圧の量と比較して、高い量の電圧を生成する。さらにこの例では、チャック２５０がＩＭＣ１０４（図１Ａ）を介して低周波ＲＦ発生器１０２に結合されると、誘電体層２５６の高さ全体にわたって電圧降下が増加する。反対に、この例では、チャック２０２がＩＭＣ１０４を介して低周波ＲＦ発生器１０２に結合されると、電圧降下は誘電体層２０６の高さが低いために減少する。また、この例では、この低い高さは誘電体層２０６の高さよりも低い。さらに、この例では、高さが低いため、誘電体層２０６は誘電体層２５６と比較して薄くなる。電圧降下が低いため、チャック２０２を介して基板Ｓに送給される電力の量が増加する。
【0049】
多孔質プラグＰＬ１～ＰＬ８は、誘電体層２０６の底面２１０から誘電体層２０６内に埋め込まれている場合、経時的に劣化するため、後述するプラズマのアーク放電および冷却剤ガスの発火の可能性を増大させる。チャック２０２と共に低周波ＲＦ発生器１０２を使用することによって、そのような多孔質プラグＰＬ１～ＰＬ８は誘電体層２０６内に必要ではなくなる。したがって、誘電体層２０６内におけるアーク放電の可能性は、ゼロなどの最小限にまで低減される。
【0050】
誘電体層２０６は、厚さＴ１を有する側面２２２を有し、側面２２２は、底面２１０から上面２１２に延びる。一実施形態では、側面２２２は、形状が環状である。一例として、上面２１２は、側面２２２に垂直または実質的に垂直であり、側面２２２は、底面２１０に垂直または実質的に垂直である。例示すると、第１の表面は、第１の表面と第２の表面との間の角度が８５°～９５°の範囲である場合、第２の表面に実質的に垂直であるとみなされる。
【0051】
上面２１２は、底面２１０が位置する方向とは反対の方向に位置し、表面２１２および２１０は、側面２２２によって互いに分離される。各表面２１２および２１０は、形状が直線であり、水平面内に延び、側面２２２は、形状が環状である。
【0052】
ベースプレート２０４は、複数の多孔質プラグＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３、ＰＰ４、ＰＰ５、ＰＰ６、およびＰＰ７を含む。多孔質プラグＰＰ４の一例は、多孔質プラグ２１４である。一例として、各多孔質プラグＰＰ１～ＰＰ７を形成するために、セラミックスラリーがプラグ領域に注入され、プラグ領域は、ベースプレート２０４内に形成されたチャネル２１８の空間である。セラミックスラリーは、ベースプレート２２６の上面２０８の上から注入することができる。セラミックスラリーは、開始剤、または触媒、または有機モノマー、またはそれらの組み合わせと共に注入される。セラミックスラリーは、セラミック粒子、水、および分散剤を含む。さらにセラミックスラリーは、発泡剤を使用して発泡体を発生させるように作製される。十分な発泡の後、有機モノマーはポリマーを形成する。次に、発泡体内のガスがポリマーを押し付け、得られる多孔質プラグＰＰ１、またはＰＰ２、またはＰＰ３、またはＰＰ４、またはＰＰ５、またはＰＰ６、またはＰＰ７の複数の細孔を形成する。その後、発泡セラミックを焼結または「焼成」することで、多孔質プラグの細孔マトリックスが残される。細孔マトリックスは、多孔質プラグの本体全体にわたって一体的に分布している。
【0053】
例を続けると、チャネルは狭い領域２２１を有し、その後には広い領域２２３が続き、さらにその後には狭い領域２３１が続いている。例えば、狭い領域２３１は、広い領域２２３に隣接し、広い領域２２３の上部にある。広い領域２２３は、狭い領域２２１の上部にあり、狭い領域２２１に隣接する。各狭い領域２２１および２３１は、広い領域２２３の直径よりも小さい直径を有する。多孔質プラグＰＰ１、またはＰＰ２、またはＰＰ３、またはＰＰ４、またはＰＰ５、またはＰＰ６、またはＰＰ７は、ヘリウムなどの冷却剤ガスが通って流れることを可能にするが、流れている間の冷却剤ガスの平均自由行程を制限する多数の開口部、「セル」、または細孔を有する。狭いチャネル２３１は、誘電体層２０６内に形成され、誘電体層２０６の底面２１０から上面２１２に延びる。例示すると、冷却剤ガスを移送するチャネル（チャネル２１８など）の狭い領域（狭い領域２３１など）が、埋め込み型ＨＶ電極２９４を囲んでいる。
【0054】
多孔質プラグＰＰ１～ＰＰ７は、ベースプレート２２６の上面図２１９に示されている。各多孔質プラグＰＰ１～ＰＰ７は、ベースプレート２０４の上面２０８からベースプレート２０４内に埋め込まれる。例えば、穴を上面２０８に開けることで多孔質プラグ２１４が載置される容積を形成し、ベースプレート２０４内に多孔質プラグ２１４を埋め込む。ベースプレート２０４の多孔質プラグＰＰ１～ＰＰ７は、誘電体層２０６の底面２１０と相接している（例えば、底面２１０と接触している、または底面２１０に隣接している、または底面２１０の隣にある）。例えば、誘電体層２０６の多孔質プラグＰＰ１～ＰＰ７の上側面は、底面２１０と接触して隣接している。例示すると、多孔質プラグ２１４の上側面２１６は、誘電体層２０６の底面２１０と物理的に接触している。さらに例示すると、底面２１０の一部２１７は、多孔質プラグ２１４の上側面２１６と物理的に接触している。同様に、底面２１０の追加の部分は、ベースプレート２０４内に埋め込まれた他の多孔質プラグＰＰ１、ＰＰ２、およびＰＰ４～ＰＰ７の上側面と物理的に接触している。
【0055】
多孔質プラグＰＰ１～ＰＰ７は、ベースプレート２０４の中心２２９と比較して、ベースプレート２０４の周縁または円周などの縁部２２７の近くに位置する。一例として、多孔質プラグＰＰ１～ＰＰ７は、ベースプレート２０４の中心２２９に対して放射状に位置する。多孔質プラグＰＰ１～ＰＰ７のうちの任意の２つの隣接するプラグは、ベースプレート２２６の上面２０８の一部によって分離される。例えば、多孔質プラグＰＰ１～ＰＰ７は、上面２０８に沿って断続的に位置する。
【0056】
チャック２０２は、基板Ｓをクランプする埋め込み型ＨＶ電極２９４を含む。埋め込み型ＨＶ電極２９４は、本明細書では静電電極と呼ばれることもある。静電電極は、本明細書ではクランプ電極と呼ばれることもある。静電電極２９４は、ＤＣ ＨＶ電力供給部２２５に結合される。例えば、ＤＣ ＨＶ電力供給部２２５が電力を静電電極２９４に供給すると、静電電極２９４は、基板Ｓが処理されている間に基板Ｓをチャック２０２にクランプする吸引力を生成する。
【0057】
図２Ａに示すように、ベースプレート２０４は、上側面２２４と、底側面２２６とを有する。一例として、上側面２２４は、底側面２２６の直径と比較して小さい直径を有する。また、一例として、上側面２２４および底側面２２６の各々は、形状が環状である。上側面２２４は、底側面２２６の上部に位置し、ベースプレート２０４の上面２０８に垂直または実質的に垂直である。ベースプレート２０４の中間面２２８は、上側面２２４を底側面２２６と接続する。一例として、中間面２２８は、上側面２２４と底側面２２６との間で水平方向に延びる。上面２０８は、底面２２０からの中間面２２８の高さと比較して、ベースプレート２０４の底面２２０からより大きい高さを有する。底側面２２６は、ベースプレート２０４の底面２２０に垂直または実質的に垂直である。
【0058】
チャック２０２は、ベースプレート２０４の底面２２０から誘電体層２０６の上面２１２に延びるチャネル２１８などの複数のチャネルを含む。例えば、チャネルは、ベースプレート２０４の底面２２０から上面２０８に延び、かつ誘電体層２０６の底面２１０から誘電体層２０６の上面２１２にさらに延びる。チャック２０２内のチャネルの一例には、貫通孔が挙げられる。一例として、チャック２０２内には２０～４０個のチャネルが存在する。
【0059】
ヘリウム（Ｈｅ）などの冷却剤ガスは、チャネルを介して基板Ｓの底面に供給され、チャック２０２と基板Ｓとの間の熱伝導率を変化させる。例えば、チャネルを介して供給される冷却剤ガスの量は、基板Ｓを冷却するか、または基板Ｓの冷却を低減するように制御される。別の例として、ヘリウムは、基板Ｓの底面全体に分布されると、基板Ｓの底面に印加される修正されたＲＦ信号１２４の電力を均一に分布させる。ベースプレート２０４の多孔質プラグは、冷却剤ガスによって占められる開口容積の量を減少させ、冷却剤ガスがプラズマによって発火される可能性を低減し、かつプラズマのアーク放電の可能性を低減する。例えば、多孔質プラグ２１４が使用されない場合、各チャネルとベートプレート２０４の上面２０８との間により大きな量の空間が存在し、それによりアーク放電が発生し、冷却剤ガスの発火の可能性が増大する。
【0060】
誘電体層２０６は、静電電極２９４を含む。例えば、静電電極２９４は、誘電体層２２２内に埋め込まれる。静電電極２９４は、誘電体層２０６の底面２１０よりも誘電体層２０６の上面２１２の近くに位置する。一例として、静電電極２９４と上面２１２との間の誘電体層２０６の部分Ｐ１の厚さＴ１１は、静電電極２９４と誘電体層２０６の底面２１０との間の誘電体層２０６の別の部分Ｐ２の厚さＴ１２よりも小さい。厚さＴ１１とＴ１２の和は、誘電体層２０６の厚さＴ１に等しい。静電電極２９４は、アルミニウムまたはアルミニウムの合金などの導電性金属から製作される。
【0061】
ＲＦ伝送ライン１１２は、ベースプレート２０４に結合される。修正されたＲＦ信号１２４は、ＲＦ伝送ライン１１２を介してベースプレート２０４に転送される。修正されたＲＦ信号１２４は、部分Ｐ２を有する誘電体層２０６に達する。部分Ｐ２は、ベースプレート２０４と静電電極２９４との間の誘電体として作用する。また、誘電体層２０６の部分Ｐ１は、静電電極２９４と基板Ｓとの間の誘電体として作用する。
【0062】
部分Ｐ２によって修正されたＲＦ信号１２４に提供される容量性リアクタンスＸ１は、１と２の積、π、ｆ１、および部分Ｐ２の静電容量Ｃ１の比に等しく、ｆ１は、ＲＦ発生器１０２の動作周波数であり、静電容量Ｃ１は、ベースプレート２０４の上面２０８と静電電極２９４との間の静電容量である。静電容量Ｃ１は、部分Ｐ２の誘電率εｏと、上面２０８と静電電極２９４との間で重複する面積Ａ１の比の積に等しい。
【0063】
容量性リアクタンスＸ１は、整合器２５２（図２Ｂ）を介して高周波ＲＦ発生器２５４に結合されるチャック２５０の誘電体層２５６（図２Ｂ）の一部の別の容量性リアクタンスＸ２よりも小さいことに留意されたい。容量性リアクタンスＸ２は、高周波ＲＦ発生器２５４とチャック２５０の誘電体層２５６との間の整合器２５２から出力される修正されたＲＦ信号２５８に提供される。容量性リアクタンスＸ２は、１と２の積、π、ｆ２、および誘電体層２５６の部分Ｐ３の静電容量Ｃ２の比に等しく、ｆ２は、高周波ＲＦ発生器２５４の動作周波数であり、静電容量Ｃ２は、チャック２５０のベースプレート２６２（図２Ｂ）の上面２６０とチャック２５０内に埋め込まれた静電電極２６４（図２Ｂ）との間の静電容量である。静電容量Ｃ２は、部分Ｐ３の誘電率εｏと、上面２６０と静電電極２６４（図２Ｂ）との間で重複する面積Ａ２の比の積に等しい。
【0064】
修正されたＲＦ信号１２４に提供されるリアクタンスＸ１は、修正されたＲＦ信号２５８に提供されるリアクタンスＸ２よりも小さいことに留意されたい。例えば、Ｃ１およびＣ２の値が同じである場合、リアクタンスＸ１は、周波数ｆ１が周波数ｆ２よりも小さい場合にリアクタンスＸ２よりも大きくなる。しかし、面積Ａ１がＡ２に等しいか実質的に等しいことを考慮すると、ベースプレート２０４の上面２０８と静電電極２９４との間の厚さＴ１２が、ベースプレート２６２（図２Ｂ）の上面２６０と静電電極２６４（図２Ｂ）との間の厚さＴ２２よりも小さいため、Ｃ１はＣ２よりも実質的に大きい。面積Ａ２が面積Ａ２よりも予め設定された割合、例えば１０％以下だけ大きいか小さい場合、面積Ａ１およびＡ２は実質的に等しい。より大きな静電容量Ｃ１は、周波数ｆ１の減少を補償する。より大きな静電容量が周波数ｆ１の減少を補償するため、修正されたＲＦ信号１２４の電力を基板Ｓの底面に均一に分配するために誘電体層２０６における多孔質プラグＰＬ１～ＰＬ８は必要ない。Ｃ１がＣ２よりも実質的に大きい場合、リアクタンスＸ１は、リアクタンスＸ２よりも小さくなる。
【0065】
一実施形態では、ベースプレート２０４は、図２Ａに示される数以外の任意の他の数の多孔質プラグを含む。例えば、ベースプレート２０４は、２０個または３０個の多孔質プラグを含む。
【0066】
図３は、多孔質プラグ２１４の一実施形態の上面図である。多孔質プラグ２１４は、チャネル２１８の直径よりも大きい直径を有する。さらに、多孔質プラグ２１４は、チャネル２１８を囲む。一例として、多孔質プラグ２１４とチャネル２１８の両方は、環状の断面形状を有する。
【0067】
図４Ａは、低周波ＲＦ発生器１０２および別の低周波ＲＦ発生器４０４の動作を例示するシステム４００の一実施形態の図である。図４Ｂは、図４Ａのシステム４００を使用して実行される方法４５０の一実施形態を例示するフローチャートである。システム４００は、ホストコンピュータ４０８、ＲＦ発生器１０２、ＲＦ発生器４０４、インピーダンス整合回路１０４、別のインピーダンス整合回路４０６、電圧センサ４１２、別の電圧センサ４１４、およびプラズマチャンバ１０６を含む。
【0068】
ホストコンピュータ４０８の例には、タブレット、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、およびスマートフォンが挙げられる。ＲＦ発生器４０４は、ＲＦ発生器１０２と同様の動作周波数を有する。例えば、ＲＦ発生器４０４は、１０ｋＨｚ～３３０ｋＨｚの範囲の動作周波数を有する。例示すると、ＲＦ発生器４０４は、１００ｋＨｚの動作周波数を有する。別の例示として、ＲＦ発生器４０４は、１１０ｋＨｚの動作周波数を有する。さらに別の例示として、ＲＦ発生器１０２は、１００ｋＨｚの動作周波数を有し、ＲＦ発生器４０４は、１１０ｋＨｚの動作周波数を有する。さらなる別の例示として、ＲＦ発生器４０４は、９０ｋＨｚ～１１０ｋＨｚの範囲の動作周波数を有する。
【0069】
プラズマチャンバ１０６は、基板支持体１０８の上部分を囲むエッジリング４０２を含む。例えば、エッジリング４０２は、ベースプレート２０４（図２Ａ）の中間面２２８の上に位置し、誘電体層２０６（図２Ａ）の周縁を囲む。エッジリング４０２は、本明細書ではエッジ電極と呼ばれることもある。基板Ｓのエッジ領域はエッジリング４０２の上に位置し、エッジリング４０２に供給される修正されたＲＦ信号４４２のＲＦ電力によって処理される。エッジリング４０２は、導電性材料、例えばケイ素、またはホウ素ドープ単結晶ケイ素、またはアルミナ、または炭化ケイ素、またはアルミナ層の上部における炭化ケイ素層、またはケイ素の合金、またはそれらの組み合わせから作製される。エッジリング４０２は、形状が環状である。
【0070】
ホストコンピュータ４０８は、プロセッサ４１６と、メモリデバイス４１８とを含む。プロセッサ４１６は、メモリデバイス４１８に結合される。一例として、プロセッサは、コントローラ、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、または中央処理装置（ＣＰＵ）、またはマイクロコントローラ、またはマイクロプロセッサであり、これらの用語は、本明細書では互換的に使用される。メモリデバイスの例には、本明細書で使用される場合、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【0071】
プロセッサ４１６は、転送ケーブル４２０を介してＲＦ発生器１０２に結合され、別の転送ケーブル４２２を介してＲＦ発生器４０４に結合される。転送ケーブルの一例には、本明細書で使用される場合、シリアル方式でデータを転送するケーブル、またはパラレル方式でデータを転送するケーブル、またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プロトコルを使用してデータを転送するケーブルが挙げられる。
【0072】
ＲＦ発生器４０４は、ＲＦケーブル４２４を介してインピーダンス整合回路４０６の入力４２６に結合される出力４２２を有する。インピーダンス整合回路４０６の出力４２８は、ＲＦ伝送ライン４１０を介してエッジリング４０２に結合される。
【0073】
電圧センサ４１２は、出力４２８に結合され、電圧センサ４１４は、出力１２０に結合される。また、電圧センサ４１２は、転送ケーブル４３０を介してプロセッサ４１６に結合され、電圧センサ４１４は、別の転送ケーブル４３２を介してプロセッサ４１６に結合される。
【0074】
プロセッサ４１６は、転送ケーブルを介して制御信号４３４をＲＦ発生器１０２に送信し、転送ケーブル４２２を介して別の制御信号４３６をＲＦ発生器４０４に送信する。制御信号４３４は、ＲＦ信号１２２の１つまたは複数のパラメータレベルおよび１つまたは複数の周波数レベルなどのレシピ情報を有する。パラメータの一例は、本明細書で使用される場合、電力または電圧である。同様に、制御信号４３６は、ＲＦ発生器４０４によって生成されるＲＦ信号４４０のレシピ情報を有する。
【0075】
ＲＦ信号の各パラメータレベルおよびＲＦ信号の各周波数レベルは、ＲＦ信号の状態を定義する。例えば、ＲＦ信号のパラメータが同期信号４３８のクロックサイクル中に第１のパラメータレベルから第２のパラメータレベルに遷移すると、ＲＦ信号のパラメータは、その状態を第１の状態から第２の状態に変化させる。同期信号４３８の一例は、周期的に繰り返される複数のクロックサイクルを有するクロック信号である。同期信号４３８の別の例は、周期的に繰り返される一連のデジタルパルスを有するデジタルパルス信号である。ＲＦ信号のパラメータがクロックサイクル中に第２のパラメータレベルから第１のパラメータレベルに戻るように遷移すると、ＲＦ信号のパラメータは、その状態を第２の状態から第１の状態に変化させる。別の例として、ＲＦ信号の周波数が同期信号４３８のクロックサイクル中に第１の周波数レベルから第２の周波数レベルに遷移すると、ＲＦ信号の周波数は、その状態を第１の状態から第２の状態に変化させる。ＲＦ信号の周波数がクロックサイクル中に第２の周波数レベルから第１の周波数レベルに戻るように遷移すると、ＲＦ信号の周波数は、その状態を第２の状態から第１の状態に変化させる。
【0076】
一例として、ＲＦ信号のパラメータの各レベルは、ＲＦ信号のパラメータの１つまたは複数の値を含む。例示すると、パラメータの第１のレベルは、ＲＦ信号の１つまたは複数のピークツーピーク振幅または１つまたは複数のゼロツーピーク振幅などの１つまたは複数の値を含み、第１のレベルは、ＲＦ信号のパラメータの第２のレベルを除外する。第２のレベルは、ＲＦ信号のパラメータの１つまたは複数のピークツーピーク振幅または１つまたは複数のゼロツーピーク振幅などの１つまたは複数の値を含む。さらに例示すると、パラメータの第１のレベルがパラメータの第２のレベルよりも大きい場合、第１のレベルの値の最小値は、第２のレベルの値の最大値よりも大きい。別の例として、ＲＦ信号の周波数の各レベルは、ＲＦ信号の周波数の１つまたは複数の値を含む。例示すると、ＲＦ信号の周波数の第１のレベルは、ＲＦ信号の周波数の第２のレベルを除外する。さらに例示すると、周波数の第１のレベルが周波数の第２のレベルよりも大きい場合、第１のレベルの値の最小値は、第２のレベルの値の最大値よりも大きい。さらに別の例として、周波数レベルまたはパラメータレベルなどの変数レベルは、変数レベルの１つまたは複数の値の統計値を表すエンベロープである。例えば、変数レベルは、変数レベルの複数の値の平均値または中央値を含む。
【0077】
制御信号４３４を受信すると、ＲＦ発生器１０２は、ＲＦ発生器１０２の１つまたは複数のメモリデバイス内に制御信号４３４のレシピ情報を記憶する。同様に、制御信号４３６が受信されると、ＲＦ発生器４０４は、ＲＦ発生器４０４の１つまたは複数のメモリデバイス内に制御信号４３６のレシピ情報を記憶する。
【0078】
プロセッサ４１６は、同期信号４３８を生成し、転送ケーブル４２０を介して同期信号４３８をＲＦ発生器１０２に送信する。また、プロセッサ４１６は、転送ケーブル４２２を介して同期信号４３８をＲＦ発生器４０４に送信する。同期信号４３８の受信に応答して、ＲＦ発生器１０２は、制御信号４３４内のレシピ情報に従ってＲＦ信号１２２を生成する。例えば、ＲＦ信号１２２のパラメータは、第１の状態についての第１の電力レベル、第２の状態についての第２の電力レベル、第１の状態についての第１の周波数レベル、および第２の状態についての第２の周波数レベルを有する。
【0079】
同様に、同期信号４３８の受信に応答して、ＲＦ発生器４０４は、制御信号４３６内のレシピ情報に従ってＲＦ信号４４０を生成する。例えば、ＲＦ信号４４０のパラメータは、第１の状態についての第１の電力レベル、第２の状態についての第２の電力レベル、第１の状態についての第１の周波数レベル、および第２の状態についての第２の周波数レベルを有する。
【0080】
ＲＦ信号４４０は、ＲＦケーブル４２４を介して入力４２６に転送される。インピーダンス整合回路４２８は、出力４２８に結合された負荷のインピーダンスを入力４２６に結合されたソースのインピーダンスと整合させ、ＲＦ信号４４０のインピーダンスを修正して修正されたＲＦ信号４４２を出力する。出力４２８に結合された負荷の一例には、ＲＦ伝送ライン４１０およびプラズマチャンバ１０６が挙げられる。入力４２６に結合されたソースの一例には、ＲＦケーブル４２４およびＲＦ発生器４０４が挙げられる。修正されたＲＦ信号４４２は、出力４２８からＲＦ伝送ライン４１０を介してエッジ電極４０２に転送される。ＲＦ信号４４０および修正されたＲＦ信号４４２の各々の周波数は、ＲＦ発生器４０４の動作周波数と同じであることに留意されたい。
【0081】
１つまたは複数のプロセスガスがプラズマチャンバ１０６内のギャップに供給され、修正されたＲＦ信号１２４が基板支持体１０８の下側電極に供給され、修正されたＲＦ信号４４２がエッジ電極４０２に供給されると、プラズマがプラズマチャンバ１０６内に発生するか維持される。基板Ｓの中央領域は、プラズマの中央部分によって処理され、基板Ｓのエッジ領域は、プラズマのエッジ部分によって処理される。プラズマのエッジ部分は、プラズマの中央部分を囲む。基板Ｓの中央領域は、基板支持体１０８のベースプレート２０４（図２Ａ）と上側電極１１０との間に位置する。
【0082】
方法４５０の動作４５１において、修正されたＲＦ信号１２４が供給されると、電圧センサ４１４は、ＲＦ信号１２２の変数の第１の状態または第２の状態などの各状態の間、出力１２０において修正されたＲＦ信号１２４の電圧を測定して測定信号４４４を生成し、転送ケーブル４３２を介して測定信号４４４をプロセッサ４１６に送信する。一例として、測定信号４４４は、修正されたＲＦ信号１２４の電圧値を有する電圧信号であり、電圧値は、ＲＦ信号１２２のパラメータの状態の間に測定される。ＲＦ信号の変数の一例は、ＲＦ信号の周波数またはＲＦ信号のパラメータである。また、方法４５０の動作４５１において、修正されたＲＦ信号４４２が供給されると、電圧センサ４１２は、ＲＦ信号４４０の変数の各状態の間に出力４２８において修正されたＲＦ信号４４２の電圧を測定して測定信号４４６を生成し、転送ケーブル４３０を介して測定信号４４６をプロセッサ４１６に送信する。一例として、測定信号４４６は、ＲＦ信号４４０のパラメータの状態の間に測定される電圧値を有する電圧信号である。
【0083】
プロセッサ４１６は、ＲＦ信号１２２の変数の第１の状態または第２の状態などの各状態の間に測定信号４４４を受信し、測定信号４４４から出力１２０で測定された電圧を取得する。プロセッサ４１６は、ＲＦ信号１２２の変数の各状態の間に出力１２０で測定された電圧から修正されたＲＦ信号１２４の周波数を決定する。例えば、プロセッサ４１６は、フーリエ変換を測定信号４４４に適用して測定信号４４４の周波数を取得し、ＲＦ信号１２２の変数の第１の状態または第２の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の周波数を決定する。例示として、測定信号４４４の周波数は、ＲＦ信号１２２の変数の各状態についての修正されたＲＦ信号１２４の周波数と同じである。
【0084】
加えて、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号１２２の変数の第１の状態または第２の状態などの各状態について、測定信号４４４から修正されたＲＦ信号１２４の位相を決定する。例えば、プロセッサ４１６は、修正されたＲＦ信号１２４の位相が、ＲＦ信号１２２の変数の第１の状態または第２の状態についての測定信号４４４の位相と同じであると決定する。
【0085】
また、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号１２２の変数の第１の状態または第２の状態などの各状態について、測定信号４４４から修正されたＲＦ信号１２４のパラメータの設定点を決定する。例えば、プロセッサ４１６は、測定信号４４４から、ＲＦ信号１２２のパラメータの第１の状態または第２の状態の間の修正されたＲＦ信号１２４のパラメータのパラメータレベルを識別する。修正されたＲＦ信号１２４のパラメータレベルは、ＲＦ信号１２２のパラメータの各状態についての修正されたＲＦ信号１２４のパラメータの設定点の一例である。
【0086】
同様に、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態などの各状態の間に測定信号４４６を受信し、測定信号４４６から出力４２８で測定された電圧を取得する。プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の各状態の間に出力４２８で測定された電圧から修正されたＲＦ信号４４２の周波数を決定する。例えば、プロセッサ４１６は、フーリエ変換を測定信号４４６に適用して測定信号４４６の周波数を取得し、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態についての修正されたＲＦ信号４４２の周波数を決定する。修正されたＲＦ信号４４２の周波数は、ＲＦ信号４４０の変数の各状態についての測定信号４４６の周波数と同じである。
【0087】
また、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の各状態について、測定信号４４６から修正されたＲＦ信号４４２の位相を決定する。例えば、プロセッサ４１６は、修正されたＲＦ信号４４２の位相が、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態についての測定信号４４６の位相と同じであると決定する。
【0088】
さらに、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態などの各状態について、測定信号４４６から修正されたＲＦ信号４４２のパラメータの設定点を決定する。例えば、プロセッサ４１６は、測定信号４４６から、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態の間の修正されたＲＦ信号４４２のパラメータのパラメータレベルを識別する。修正されたＲＦ信号４４２のパラメータレベルは、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態の間の修正されたＲＦ信号４４２のパラメータの設定点の一例である。
【0089】
図４Ｂに示される方法４５０の動作４５２において、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態などの各状態についての修正されたＲＦ信号４４２の決定された周波数が、ＲＦ信号１２２の変数の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の決定された周波数から所定の範囲内にあるかどうかを決定する。例えば、プロセッサ４１６は、修正されたＲＦ信号４４２の周波数が修正されたＲＦ信号１２４の周波数から±２パーセント以内であるか±５パーセント以内であるかどうかを決定する。別の例として、プロセッサ４１６は、修正されたＲＦ信号４４２の周波数が修正されたＲＦ信号１２４の周波数に整合するかどうかを決定する。修正されたＲＦ信号４４２および１２４の周波数に関連付けられた所定の範囲は、メモリデバイス４１８に記憶される。
【0090】
ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態などの状態についての修正されたＲＦ信号４４２の周波数が、ＲＦ信号１２２の変数の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の周波数から所定の範囲内にないと決定すると、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の状態についてＲＦ信号４４０の周波数を修正するか、またはＲＦ信号１２２の変数の状態についてＲＦ信号１２２の周波数を修正するか、またはＲＦ信号４４０および１２２の周波数を修正する。プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の状態についての修正されたＲＦ信号４４２の周波数が、ＲＦ信号１２２の変数の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の周波数から所定の範囲内にあると決定されるまで、ＲＦ信号４４０の変数の状態についてＲＦ信号４４０の周波数を修正するか、またはＲＦ信号１２２の変数の状態についてＲＦ信号１２２の周波数を修正するか、またはＲＦ信号４４０および１２２の周波数を修正し続ける。例えば、プロセッサ４１６は、ＲＦ発生器４０４に送信される制御信号４３６内のレシピ情報の周波数レベル内の１つまたは複数の値、またはＲＦ発生器１０２に送信される制御信号４３４内のレシピ情報の周波数レベル内の１つまたは複数の値、またはそれらの組み合わせを修正する。
【0091】
一方、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態などの状態についての修正されたＲＦ信号４４２の周波数が、ＲＦ信号１２２の変数の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の周波数から所定の範囲内にあると決定すると、図４Ｂに示される方法４５０の動作４５４において、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の状態についての修正されたＲＦ信号４４２の位相が、ＲＦ信号１２２の変数の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の位相から予め設定された範囲内にあるかどうかを決定する。例えば、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態についての修正されたＲＦ信号４４２の位相と、ＲＦ信号１２２の変数の第１の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の位相との間の位相差が±３パーセント以内であるか±５パーセント以内であるかどうかを決定する。別の例として、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態についての修正されたＲＦ信号４４２の位相が、ＲＦ信号１２２の変数の第１の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の位相に整合するかどうかを決定する。修正されたＲＦ信号１２４および４４２の位相に関連付けられた予め設定された範囲は、メモリデバイス４１８に記憶される。
【0092】
ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態などの状態についての修正されたＲＦ信号４４２の位相が、ＲＦ信号１２２の変数の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の位相から予め設定された範囲内にないという決定に応答して、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号４４０の変数の状態の間にＲＦ信号４４０の位相を修正するか、またはＲＦ信号１２２の変数の状態の間にＲＦ信号１２２の位相を修正するか、またはそれらの組み合わせを行う。例えば、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号１２２および４４０の変数の第１の状態の間にクロック信号などの別の同期信号を生成し、転送ケーブル４２２を介して他の同期信号をＲＦ発生器４０４に送信する。もう一方の同期信号は、同期信号４３８の代わりにＲＦ発生器４０４に送信され、同期信号４３８がＲＦ発生器１０４に送信された時点から予め定義された期間内に送信され、修正されたＲＦ信号４４２の位相と修正されたＲＦ信号１２４の位相との間の位相差を低減または除去する。例示すると、予め定義された期間は、位相差と同じである。予め定義された期間の一例は、同期信号４３８がＲＦ発生器１０４に送信された時点から、マイクロ秒またはミリ秒などの所定の時間単位数である。
【0093】
この例では、ＲＦ発生器１０２が同期信号４３８と同期してＲＦ信号１２２の変数のいくつかの状態を繰り返すＲＦ信号１２２を生成し、ＲＦ発生器４０４が他の同期信号と同期してＲＦ信号４４０の変数のいくつかの状態を繰り返すＲＦ信号４４０を生成するとき、修正されたＲＦ信号１２４および４４２は、同じ位相を有する。ＲＦ信号１２２は、同期信号４３８がＲＦ発生器１０２によってプロセッサ４１６から受信されるのと同時にＲＦ信号１２２が変数のいくつかの状態の繰り返しを開始するとき、同期信号４３８と同期してＲＦ信号１２２の変数のいくつかの状態を繰り返すことに留意されたい。ＲＦ信号４４０は、他の同期信号がＲＦ発生器４０４によってプロセッサ４１６から受信されるのと同時にＲＦ信号４４０が変数のいくつかの状態の繰り返しを開始するとき、他の同期信号と同期してＲＦ信号４４０の変数のいくつかの状態を繰り返すことにさらに留意されたい。別の例として、他の同期信号をＲＦ発生器４０４に送信する代わりに、プロセッサ４１６は、ＲＦ信号１２２および４４０の変数の第１の状態の間にさらに別の同期信号を生成し、転送ケーブル４２０を介してさらに別の同期信号をＲＦ発生器１０２に送信して位相差を除去または低減する。プロセッサ４１６は、修正されたＲＦ信号４４２の位相がＲＦ信号１２２の変数の状態の間に修正されたＲＦ信号１２４の位相に整合するまで、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態などの各状態の間にＲＦ信号４４０の位相を修正し続ける。
【0094】
一方、ＲＦ信号４４０の変数の第１の状態または第２の状態などの各状態についての修正されたＲＦ信号４４２の位相が、ＲＦ信号１２２の変数の状態についての修正されたＲＦ信号１２４の位相から予め設定された範囲内にあるという決定に応答して、図４Ｂに示される方法４５０の動作４５４において、プロセッサ４１６は、測定信号４４６のパラメータの設定点から、ＲＦ発生器４０４が予め設定された設定点で動作しているかどうかを決定する。例えば、プロセッサ４１６は、測定信号４４６内で取得されたパラメータの設定点が、ＲＦ発生器４０４に送信された制御信号４３６のレシピ情報内のパラメータレベルから予め定義された範囲内にあるかどうかを決定する。例示として、予め定義された範囲は、±５パーセントまたは±３パーセントである。別の例示として、予め定義された範囲は、測定信号４４６から取得されたパラメータの設定点が制御信号４３６のレシピ情報内のパラメータレベルに整合するときに達成される。
【0095】
ＲＦ発生器４２２が予め設定された設定点で動作していないと決定すると、プロセッサ４１６は、パラメータレベルを修正、例えば増減して修正された設定点を提供し、制御信号４３６のレシピ情報内の修正された設定点をＲＦ発生器４０４に送信して予め設定された設定点を達成する。プロセッサ４１６は、ＲＦ信号１２２の変数の第２の状態およびＲＦ信号４４０の変数の第２の状態などの他の状態について動作４５１～４５６を繰り返す。動作４５２～４５６を実行することによって、基板Ｓは、基板Ｓのエッジ領域および中央領域において均一に処理されることに留意されたい。
【0096】
一実施形態では、動作４５２～４５６は、図４Ｂに示される順序で実施される。例えば、動作４５４は動作４５２の後に実施され、動作４５６は動作４５４の後に実施される。
【0097】
ＲＦ発生器１０２および４０４によって生成されたＲＦ信号１２２および４４０が連続波（ＣＷ）ＲＦ信号である一実施形態では、動作４５１～４５６は、同期信号４３８の各サイクルについて繰り返される。例えば、同期信号４３８の第１のサイクル中、動作４５１～４５６が実施される。動作４５１～４５６は、同期信号４３８の第１のサイクル中に生成された測定信号４４４および４４６に基づいて、第１のサイクル中に実施される。別の例として、同期信号４３８の第２のサイクル中、動作４５１～４５６が実施される。動作４５１～４５６は、同期信号４３８の第２のサイクル中に生成された測定信号４４４および４４６に基づいて、第２のサイクル中に実施される。同期信号４３８の第２のサイクルは、同期信号４３８の第１のサイクルに連続する。
【0098】
ＣＷ ＲＦ信号は、複数の状態を有さない。例えば、ＣＷ ＲＦ信号は、単一の状態を有する。例示すると、ＣＷ ＲＦ信号は、互いに所定の範囲内にある１つまたは複数の変数値を有する単一の変数レベルを有する。別の例示として、ＲＦ信号４４０の第１の周波数レベルは、ＲＦ信号４４０の第２の周波数レベルと同じであり、ＲＦ信号４４０の第１の電力レベルは、ＲＦ信号４４０の第２の電力レベルと同じである。さらに別の例示として、ＲＦ信号１２２の第１の周波数レベルは、ＲＦ信号１２２の第２の周波数レベルと同じであり、ＲＦ信号１２２の第１の電力レベルは、ＲＦ信号１２２の第２の電力レベルと同じである。
【0099】
ＲＦ発生器１０２および４０４によって生成されたＲＦ信号１２２および４４０がＣＷ ＲＦ信号である一実施形態では、動作４５１は、同期信号４３８の第１のサイクル中に実施され、動作４５２～４５６は、同期信号４３８の第２のサイクル中に実施される。動作４５２～４５６は、同期信号４３８の第１のサイクル中に生成された測定信号４４４および４４６に基づいて、同期信号４３８の第２のサイクル中に実施される。また、同期信号の第３のサイクル中、実施される動作４５２～４５６は、同期信号４３８の第２のサイクル中に生成された測定信号４４４および４４６に基づく。
【0100】
一実施形態では、動作４５１～４５６がＲＦ発生器１０２および４０４に対して繰り返される頻度は、動作４５１～４５６が本明細書で説明される高周波ＲＦ発生器に対して繰り返される頻度よりも低い。高周波ＲＦ発生器は、低周波ＲＦ発生器１０２および４０４の代わりに使用される。
【0101】
一実施形態では、インピーダンス整合回路４０６は、高周波ＲＦ発生器（図示せず）に結合されていない。高周波ＲＦ発生器（図示せず）は、ＲＦ発生器２５４（図２Ｂ）と同様の動作周波数を有する。例えば、高周波ＲＦ発生器（図示せず）は、ＲＦ発生器１０２の動作周波数よりも高い動作周波数を有する。例示すると、高周波ＲＦ発生器（図示せず）は、４００ｋＨｚ、または２ＭＨｚ、または２７ＭＨｚ、または６０ＭＨｚの動作周波数を有する。
【0102】
一実施形態では、本明細書で説明されるＲＦ信号は、同期信号のクロックサイクル中に３つまたは４つの状態などの任意の数の状態を有し、かつ同期信号の各サイクル中に繰り返されるいくつかの状態を有する。例えば、いくつかの状態は、同期信号の第１のサイクル中に発生し、同期信号の第２のサイクル中に繰り返される。同期信号の第２のサイクルは、同期信号の第１のサイクルに連続する。
【0103】
一実施形態では、チャック１０８とエッジリング４０２との間に誘電体リングが存在する。例えば、誘電体リングは、チャック１０８を囲み、エッジリング４０２は、誘電体リングを囲む。
【0104】
図５は、高周波ＲＦ発生器５０４によって生成されるＲＦ信号５０８のサイクル中、ＲＦ発生器５０２によって生成されるＲＦ信号５０６の周波数を調整するための方法を例示するシステム５００の一実施形態の図である。システム５００は、ホストコンピュータ４０８、ＲＦ発生器５０２および５０４、インピーダンス整合回路５１０、センサ５１２、ならびにプラズマチャンバ１０６を含む。
【0105】
ＲＦ発生器５０２の一例は、２ＭＨｚ、または１３．５６ＭＨｚ、または２７ＭＨｚ、または６０ＭＨｚの動作周波数を有するＲＦ発生器である。ＲＦ発生器５０４の一例は、４００ｋＨｚ、または２ＭＨｚ、または１３．５６ＭＨｚの動作周波数を有するＲＦ発生器である。
【0106】
ＲＦ発生器５０２の動作周波数は、ＲＦ発生器５０４の動作周波数よりも大きい。例えば、ＲＦ発生器５０４が４００ｋＨｚの動作周波数を有する場合、ＲＦ発生器５０２は、２ＭＨｚ、または２７ＭＨｚ、または６０ＭＨｚの動作周波数を有する。
【0107】
プロセッサ４１６は、ＲＦ発生器５０２および５０４に結合される。さらに、各ＲＦ発生器５０２および５０４は、インピーダンス整合回路５１０に結合され、インピーダンス整合回路５１０は、基板支持体１０８の下側電極に結合される。インピーダンス整合回路５１０の出力は、電圧センサであるセンサ５１２に結合される。さらに、ＲＦ発生器５０２の出力は、電力センサ５１４に結合される。センサ５１２および電力センサ５１４は、プロセッサ４１６に結合される。
【0108】
ＲＦ発生器５０２は、ＲＦ信号５０６を生成するためにプロセッサ４１６からレシピ情報を受信する。ＲＦ信号５０６を生成するためのレシピ情報は、ＲＦ信号５０６を生成するための変数レベルを有し、ＲＦ発生器５０２内に記憶される。同様に、ＲＦ発生器５０４は、ＲＦ信号５０８を生成するためにプロセッサ４１６からレシピ情報を受信する。ＲＦ信号５０８を生成するためのレシピ情報は、ＲＦ信号５０８を生成するための変数レベルを有し、ＲＦ発生器５０４内に記憶される。
【0109】
加えて、各ＲＦ発生器５０２および５０４は、クロック信号などの同期信号を受信する。同期信号の受信に応答して、ＲＦ発生器５０２は、ＲＦ信号５０６を生成するための変数レベルを有するＲＦ信号５０６を生成する。同様に、同期信号の受信に応答して、ＲＦ発生器５０４は、ＲＦ信号５０８を生成するための変数レベルを有するＲＦ信号５０８を生成する。
【0110】
インピーダンス整合回路５１０は、ＲＦ信号５０６および５０８を受信し、ＲＦ信号５０６および５０８のインピーダンスを修正して２つの修正されたＲＦ信号を供給し、２つの修正されたＲＦ信号を結合してインピーダンス整合回路５１０の出力５１８において修正されたＲＦ信号５１５を出力する。修正されたＲＦ信号５１５は、インピーダンス整合回路５１０の出力５１８から基板支持体１０８の下側電極に供給される。
【0111】
１つまたは複数のプロセスガスおよび修正されたＲＦ信号５１５が基板支持体１０８の下側電極に供給されると、プラズマがプラズマチャンバ１０６内に発生するか維持される。また、修正されたＲＦ信号５１５が基板支持体１０８の下側電極に供給されると、センサ５１２は、インピーダンス整合回路５１０の出力５１８における電圧を測定し、電圧信号などの測定信号５１６を生成する。測定信号５１６は、センサ５１２からプロセッサ４１６に送信される。また、電力センサ５１４は、ＲＦ発生器５０２の出力５２０において電力を測定して測定信号５２２を生成し、測定信号５２２をプロセッサ４１６に送信する。
【0112】
プロセッサ４１６は、測定信号５１６を受信し、測定信号５１６の各サイクルを所定の数のｍ個のビンに分割し、ｍは、正の整数である。例えば、プロセッサ４１６は、測定信号５１６の各サイクルを１５個のビンまたは２０個のビンに分割する。例示すると、測定信号５１６の各サイクルは、ビン１、ビン２などに分割されてビンｍまで続き、ｍは、正の整数である。
【0113】
さらに、測定信号５２２から、プロセッサ４１６は、各ビン１～ｍについての送給電力の値を取得する。例えば、プロセッサ４１６は、ビン１について、送給電力の値がＤＰ１であると決定する。同様に、プロセッサ４１６は、ビン２についてＤＰ２として送給電力の値を決定し、ビンｍについてＤＰｍとして送給電力の値を決定する。
【0114】
プロセッサ４１６は、各ビンについてＲＦ発生器５０２の動作周波数を調整し、ビンに対する送給電力を増加させる。例えば、プロセッサ４１６は、ビン１についてＲＦ発生器５０２の動作周波数を値ＨＦ１から値ＡＨＦ１に調整する。さらに、プロセッサ４１６は、ビン２についてＲＦ発生器５０２の動作周波数を値ＨＦ２から値ＡＨＦ２に調整し、ビンｍについてＲＦ発生器５０２の動作周波数を値ＨＦｍから値ＡＨＦｍに調整する。
【0115】
図６は、電圧信号６０２を例示するグラフ６００の一実施形態である。電圧信号６０２は、測定信号５１６（図５）の一例に続く。グラフ６００は、電圧信号６０２の電圧値対時間ｔをプロットする。電圧値がｙ軸にプロットされ、時間ｔがｘ軸にプロットされる。時間ｔは、複数の時間間隔または期間に分割される。例えば、時間ｔは等しい時間間隔に分割され、これは時間ｔ０から時間ｔ１までの第１の時間間隔、時間ｔ１から時間ｔ２までの第２の時間間隔、時間ｔ２から時間ｔ３までの第３の時間間隔などを含み、時間ｔ８から時間ｔ９までの第９の時間間隔まで続く。また、等しい時間間隔は、時間ｔ９から時間ｔ１０までの第１０の時間間隔、時間ｔ１０と時間ｔ１１との間の第１１の時間間隔などを含み、時間ｔ１９と時間ｔ２０との間の第２０の時間間隔まで続く。電圧信号６０２の各時間間隔または期間は、等しい。例えば、第 １ の時間間隔は第 ２ の時間間隔に等しく、第 ２ の時間間隔は第 １１ の時間間隔に等しい。
【0116】
電圧信号６０２は、サイクル１およびサイクル２などの複数のサイクルを有し、これは時間ｔにわたって繰り返される。各サイクルは、所定の数のビンｍに分割される。例えば、電圧信号６０２のサイクル１は、２０個のビンに分割され、電圧信号６０２のサイクル２は、２０個のビンに分割される。例示すると、電圧信号６０２のビン１は、時間ｔ０から時間ｔ１までの期間の間に発生し、電圧信号６０２のビン２は、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間の間に発生し、以下同様である。また、電圧信号６０２のビン１０は、時間ｔ９から時間ｔ１０までの期間の間に発生し、電圧信号６０２のビン１１は、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの期間の間に発生する。電圧信号６０２のビン２０は、時間ｔ１９から時間ｔ２０までの期間の間に発生する。同様に、電圧信号６０２のサイクル２は、２０個のビンに分割され、２０個のビンの各々は、等しい時間間隔である。
【0117】
図７は、低周波ＲＦ発生器１０２についてのビニングを例示するシステム７００の一実施形態の図である。システム７００は、ＲＦ発生器１０２、ＲＦ発生器７０１、インピーダンス整合回路７０２、プラズマチャンバ１０６、センサ５１２および５１４、ならびにホストコンピュータ４０８を含む。ＲＦ発生器７０１は、ＲＦ発生器１０２の動作周波数よりも高い動作周波数を有する。例えば、ＲＦ発生器７０１は、４００ｋＨｚ、または２ＭＨｚ、または１３．５６ＭＨｚ、または２７ＭＨｚ、または６０ＭＨｚの動作周波数を有する。
【0118】
ＲＦ発生器１０２の出力１１４は、ＲＦケーブル１１６を介してインピーダンス整合回路７０２の入力７０４に結合される。また、ＲＦ発生器７０１の出力７０６は、ＲＦケーブル７０８を介してインピーダンス整合回路７０２の別の入力７１０に結合される。インピーダンス整合回路の出力７１２は、ＲＦ伝送ライン１１２を介して基板支持体１０８の下側電極に結合される。センサ５１２は、インピーダンス整合回路７０２の出力７１２に結合され、電力センサ５１４は、ＲＦ発生器７０１の出力７０６に結合される。プロセッサ４１６は、転送ケーブル４２２を介してＲＦ発生器７０１に結合される。また、プロセッサ４１６は、ＲＦケーブル７１４を介してセンサ５１２に結合される。プロセッサ４１６は、転送ケーブル７１６を介して電力センサ５１４に結合される。
【0119】
プロセッサ４１６は、転送ケーブル４２０を介して制御信号４３４をＲＦ発生器１０２に送信する。加えて、プロセッサ４１６は、転送ケーブル４２２を介して制御信号７１８をＲＦ発生器７０１に送信する。制御信号７１８は、ＲＦ発生器７０１によって生成されるＲＦ信号７２０の変数の複数の状態についての変数レベルなどのレシピ情報を含む。例えば、制御信号７１８は、ＲＦ信号７２０のパラメータの第１の状態についてのパラメータレベルおよび周波数レベルと、ＲＦ信号７２０のパラメータの第２の状態についてのパラメータレベルおよび周波数レベルとを含む。制御信号７１８を受信すると、ＲＦ発生器７０１は、ＲＦ発生器７０１の１つまたは複数のメモリデバイスに制御信号７１８内で受信したレシピ情報を記憶する。
【0120】
プロセッサ４１６は、同期信号４３８をＲＦ発生器１０２および７０１に同時に送信する。同期信号４３８の受信に応答して、ＲＦ信号１２２は、図４Ａを参照して上述したのと同じ方式でＲＦ発生器１０２によって生成される。また、同期信号４３８の受信に応答して、ＲＦ発生器７０１は、制御信号７１８のレシピ情報内で受信された変数レベルを有するＲＦ信号７２０を生成する。
【0121】
ＲＦ信号１２２は、ＲＦケーブル１１６を介して入力７０４に転送され、ＲＦ信号７２０は、ＲＦケーブル７０８を介してインピーダンス整合回路７０２の入力７１０に転送される。入力７０４は、インピーダンス整合回路７０２の第１の分岐回路を介して出力７１２に結合され、入力７１０は、インピーダンス整合回路７０２の第２の分岐回路を介して出力７１２に結合される。
【0122】
ＲＦ信号１２２が第１の分岐回路を介して入力７０４から転送されると、インピーダンス整合回路７０２は、インピーダンス整合回路７０２の出力７１２に結合された負荷のインピーダンスをインピーダンス整合回路７０２の入力７０４に結合されたソースのインピーダンスと整合させ、ＲＦ信号１２０のインピーダンスを修正して第１の修正されたＲＦ信号を供給する。出力７１２に結合された負荷の一例には、ＲＦ伝送ライン１１２およびプラズマチャンバ１０６が挙げられる。入力７０４に結合されたソースの一例には、ＲＦケーブル１１６およびＲＦ発生器１０２が挙げられる。
【0123】
また、ＲＦ信号７２０が第２の分岐回路を介して入力７１０から転送されると、インピーダンス整合回路７０２は、出力７１２に結合された負荷のインピーダンスをインピーダンス整合回路７０２の入力７１０に結合されたソースのインピーダンスと整合させ、ＲＦ信号７２０のインピーダンスを修正して第２の修正されたＲＦ信号を供給する。入力７１０に結合されたソースの一例には、ＲＦケーブル７０２およびＲＦ発生器７０１が挙げられる。第１の修正されたＲＦ信号は、出力７１２において第２の修正されたＲＦ信号と結合され、出力７１２において修正されたＲＦ信号７２２を出力する。修正されたＲＦ信号７２２は、ＲＦ伝送ライン１１２を介してプラズマチャンバ１０６の下側電極に転送される。１つまたは複数のプロセスガスおよび修正されたＲＦ信号７２２がプラズマチャンバ１０６に供給されると、プラズマがプラズマチャンバ１０６内に生成または発生し、プラズマチャンバ１０６内で基板Ｓを処理する。
【0124】
修正されたＲＦ信号７２２が供給されると、センサ５１２は、出力７１２における電圧を測定して測定信号７２４を出力し、転送ケーブル７１４を介して測定信号７２４をプロセッサ４１６に供給する。測定信号７２４の一例は、電圧信号である。また、電力センサ５１４は、出力７０６における送給電力などの電力を測定して測定信号７２６を生成し、転送ケーブル７１６を介して測定信号をプロセッサ４１６に供給する。出力７０６における送給電力は、出力７０６においてＲＦ発生器７０１によって供給される電力と、出力７０６においてＲＦ発生器７０１に向かって反射される電力との間の差である。ＲＦ発生器７０１によって供給される電力は、ＲＦ発生器７０１によって供給されるＲＦ信号７２０の電力の量である。ＲＦ発生器７０１Ａに向かって反射された電力は、プラズマチャンバ１０６から、ＲＦ伝送ライン１１２、出力７１２、インピーダンス整合回路７０２の第２分岐回路、入力７１０、およびＲＦケーブル７０８を介して、ＲＦ発生器７０１の入力７０６に反射される。
【0125】
測定信号７２４が受信されると、プロセッサ４１６は、測定信号７２４の各サイクルを複数のビン、例えばビン１ａ、２ａ、～ｎａに分割し、ｎは、正の整数である。例えば、ＲＦ発生器１０２が、ＲＦ発生器５０４およびＲＦ発生器５０２（図５）などの高周波ＲＦ発生器の代わりに、またはそれと置き換えてシステム７００内で使用される場合、プロセッサ４１６は、低い動作周波数を有するＲＦ発生器１０２がシステム７００内に結合されるという指示をユーザから受信する。高周波発生器がシステム７００で使用される場合、高周波ＲＦ発生器は、ＲＦケーブル１１６を介して入力７０４に結合される。指示は、プロセッサ４１６に結合されたマウス、またはキーボード、またはスタイラス、またはキーパッドなどの入力デバイスを介して受信される。指示は、ＲＦ発生器１０２の動作周波数を含む。プロセッサ４１６は、指示を受信し、ＲＦ発生器１０２の動作周波数が現在入力７０４から切り離されている高周波ＲＦ発生器の動作周波数よりも低いと決定する。
【0126】
システム７００に結合されたＲＦ発生器１０２の動作周波数が、システム７００のインピーダンス整合回路７０２の入力７０４に以前に結合された高周波ＲＦ発生器の動作周波数よりも低いと決定した後、測定信号７２４を受信すると、プロセッサ４１６は、測定信号７２４の各サイクルを図５の測定信号５１６の各サイクルについての所定の数のビンとは異なる数のビンに分割する。例示すると、プロセッサ４１６は、測定信号７２４の各サイクルを、測定信号５１６の各サイクルを分割する所定の数のビンよりも多い数のビン、例えば５０個のビンまたは６０個のビンに分割する。これは、低周波ＲＦ発生器１０２が高周波ＲＦ発生器５０４（図５）または５０２（図５）の代わりに使用される場合、プラズマチャンバ１０６内のプラズマのインピーダンスがそれほど速く変化しないためである。別の例示として、プロセッサ４１６は、測定信号７２４の各サイクルを、測定信号５１６の各サイクルのビンの数よりも少ない数のビン、例えば５つのビンが１０個のビンに分割する。
【0127】
ビンは、複数のビンに分割された測定信号が生成される時間間隔を表すことに留意されたい。時間間隔は、測定信号のサイクル中に発生する期間である。例えば、ビン１ａは、測定信号７２４がセンサ５１２によって生成される第１の時間間隔を表し、ビン２ａは、測定信号７２４がセンサ５１２によって生成される第２の時間間隔を表す。ビン２ａについての第２の時間間隔は、ビン１ａについての第１の時間間隔に連続する。第１および第２の時間間隔は、測定信号の各サイクル中に発生する。
【0128】
プロセッサ４１６は、測定信号７２６から、測定信号７２６の各ビンについての送給電力を決定する。例えば、プロセッサ４１６は、測定信号７２６のビン１ａの第１の時間間隔の間、出力７０６における送給電力の量がＤＰ１ａであると決定する。例示すると、プロセッサ４１６は、測定信号７２６のサイクル内のビン１ａの第１の時間間隔の間に生成された測定信号７２６の電力の値の平均値または中央値などの統計値を生成する。統計値は、量ＤＰ１ａである。同様に、プロセッサ４１６は、測定信号７２６のビン２ａの第２の時間間隔の間、出力７０６における送給電力の量がＤＰ２ａであり、測定信号７２６のビンｎａのｎ番目の時間間隔の間、出力における送給電力の量がＤＰｎａであると決定する。この例示では、測定信号７２６の各サイクルは、ｎ個のビンまたはｎ個の時間間隔に分割される。
【0129】
プロセッサ４１６は、ビン１ａについて、ＲＦ信号７２０の周波数を値ＨＦ１ａから値ＡＨＦ１ａに調整することによって、ビン１ａに対する送給電力が値ＤＰ１ａからＩＤＰ１ａなどの増加値に増加すると決定する。例えば、ビン１ａについての時間間隔の間、プロセッサ４１６は、ＲＦ発生器７０１に送信される制御信号７１８のレシピ情報内の周波数レベルの統計値などの値をＨＦ１ａからＡＨＦ１ａに変更する。ビン１ａについての調整された周波数値ＡＨＦ１ａを有する制御信号７１８がＲＦ発生器７０１によって受信された後、同期信号４３８の次のサイクル中、ＲＦ発生器７０１は、ビン１ａについての調整された周波数値ＡＨＦ１ａを有するＲＦ信号７２０を生成する。また、ＲＦ信号７２０が調整された周波数値ＡＨＦ１ａを有するビン１ａについての期間の間、電力センサ５１４は、ＩＤＰ１ａなどの送給電力の増加値を測定し、転送ケーブル７１６を介して増加値をプロセッサ４１６に送信する。プロセッサ４１６は、ビン１ａについて、周波数値をＨＦ１ａからＡＨＦ１ａに調整することによって、電力センサ５１４によって測定された送給電力が値ＤＰ１ａからＩＤＰ１ａに増加すると決定する。そのように決定すると、プロセッサ４１６は、ビン１ａについてのＲＦ信号７２０の周波数値をＨＦ１ａではなくＡＨＦ１ａに維持する。ＲＦ信号の周波数は、ＲＦ信号の周波数を増減させることによって調整されることに留意されたい。一方、ビン１ａについて、周波数をＨＦ１ａからＡＨＦ１ａに調整することによって、電力センサ５１４によって測定された送給電力が値ＤＰ１ａからＤＤＰ１ａに減少すると決定すると、プロセッサ４１６は、ビン１ａについてＨＦ１ａにＲＦ信号７２０の周波数値を維持する。
【0130】
同様の方式で、プロセッサ４１６は、測定信号７２４の残りのビン２ａ～ｎａの各々について、それぞれの周波数値ＨＦ２ａ～ＨＦｎａをそれぞれの周波数値ＡＨＦ２ａ～ＡＨＦｎａに調整することにより、それぞれの送給電力値ＤＰ２ａ～ＤＰｎａが増加するか減少するかを決定する。例えば、プロセッサ４１６は、ビンｎａについて、ＲＦ信号７２０の周波数値ＨＦｎａをＡＨＦｎａに調整することにより、送給電力値がＤＰｎａから増加送給電力値ＩＤＰｎａに増加するか、または送給電力値がＤＰｎａから減少送給電力値ＤＤＰｎａに減少するかを決定する。ビンｎａについてのＲＦ信号７２０の周波数値をＨＦｎａからＡＨＦｎａに調整することにより送給電力ＤＰｎａが増加すると決定すると、プロセッサ４１６は、ビンｎａについての周波数レベルの統計値などの調整された周波数値ＡＨＦｎａを有するＲＦ信号７２０を生成するようにＲＦ発生器７０１を制御する。一方、ビンｎａについてのＲＦ信号７２０の周波数値をＨＦｎａからＡＨＦｎａに調整することにより送給電力ＤＰｎａが減少すると決定すると、プロセッサ４１６は、周波数値ＨＦｎａを有するＲＦ信号７２０を生成し続けるようにＲＦ発生器７０１を制御する。
【0131】
一実施形態では、測定信号７２４のビンの時間間隔は、ＲＦ信号７２０の変数の各状態と一致する。例えば、ビン１ａの時間間隔の間、ＲＦ信号７２０の変数は、第１の状態を有し、ビン２ａの時間間隔の間、ＲＦ信号７２０の変数は、第２の状態を有し、以下同様である。例示すると、ビンｎａについての時間間隔の間、ＲＦ信号７２０の変数は、ｎ番目の状態を有する。ＲＦ信号７２０の変数は、ビンの時間間隔の終わりにある状態から別の状態に遷移する。例えば、ＲＦ信号７２０の変数は、ビン１ａについての時間間隔の終わりに第１の状態から第２の状態に遷移し、ビン２ａについての時間間隔の終わりに第２の状態から第３の状態に遷移し、測定信号７２４のビン（ｎ－１）ａについての時間間隔の終わりに（ｎ－１）番目の状態からｎ番目の状態に遷移する。
【0132】
図８は、図７のセンサ５１２によって生成される電圧信号８０２を例示するグラフ８００の一実施形態である。グラフ８００は、インピーダンス整合回路７０２（図７）の出力７１２におけるセンサ５１２によって測定された電圧対時間ｔをプロットする。センサ５１２によって測定された電圧はｙ軸にプロットされ、時間ｔはｘ軸にプロットされる。電圧信号８０２は、センサ５１２によって出力される。電圧信号８０２は、サイクル１、サイクル２などの複数のサイクルを有する。電圧信号８０２の各サイクルは、時間ｔにわたって繰り返される。
【0133】
プロセッサ４１６（図７）は、転送ケーブル７１４（図７）を介してセンサ５１２から電圧信号８０２を受信し、電圧信号８０２の各サイクルを所定の数のビンに分割する。例えば、プロセッサ４１６は、電圧信号８０２のサイクル１をビン１ａからビン６０ａまでの６０個のビンに分割する。ビン１ａは、時間ｔ０から時間ｔ１まで続く。同様に、ビン２ａは、時間ｔ１から時間ｔ２まで続く。ビン３０ａは、時間ｔ２９から時間ｔ３０まで続き、ビン６０ａは、時間ｔ５９から時間ｔ６０まで続く。
【0134】
グラフ８００のｘ軸上の各時間セグメントは、等しい。例えば、時間ｔ０とｔ１との間の時間セグメントは、時間ｔ１とｔ２との間の時間セグメントに等しい。したがって、ビン１ａは、ビン２ａが続く時間間隔に等しい時間間隔にわたって続く。
【0135】
低周波ＲＦ発生器１０２（図７）についてプロセッサ４１６によって生成される所定の数のビンは、ＲＦ発生器５０４（図５）またはＲＦ発生器５０２（図５）などの高周波ＲＦ発生器についてプロセッサ４１６によって生成される予め設定された数のビンと比較して異なることに留意されたい。例えば、ＲＦ発生器５０４またはＲＦ発生器５０２がＲＦ発生器１０２の代わりにＲＦケーブル１１６を介してインピーダンス整合回路７０２（図７）の入力７０４に結合される場合、プロセッサ４１６は、センサ５１２から受信した電圧信号の各サイクルを予め設定された数のビンに分割する。ＲＦ発生器１０２が入力７０４に結合されると、所定の数のビンが使用される。
【0136】
一実施形態では、プロセッサ４１６は、電圧信号８０２の各サイクルを図８に示されるものとは異なる数のビンに分割する。例えば、プロセッサ４１６は、電圧信号８０２を６０個超の数のビン、または６０個未満の数のビンに分割する。
【0137】
図９は、高周波ＲＦ発生器を使用することによって生成されるプラズマのイオンの垂直方向性が、低周波ＲＦ発生器を使用することによって生成されるプラズマのイオンの垂直方向性と比較して小さいことを例示する基板９００の一実施形態の図である。基板９００は、基板層９０２と、１つまたは複数の基板スタック層９０４と、マスク層９０６とを含む。基板層９０２の一例は、ケイ素層である。１つまたは複数の基板スタック層９０４の一例には、基板層９０２の上部に重ねられた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の層、ＡｌＮ層の上部に重ねられたバッファ層、およびバッファ層の上部に重ねられた窒化ガリウム（ＧａＮ）が挙げられる。バッファ層は、誘電体層であってもよい。１つまたは複数の基板スタック層９０４の別の例には、基板層９０２の上部に重ねられたパッド、パッドの上部に重ねられたバリアおよびシード層、バリアおよびシード層の上部に重ねられたフォトレジスト層が挙げられる。フォトレジスト層は、マスク層９０６を適用することによってパターニングされ、フィーチャを形成してフィーチャ内に銅層を重ねる。フィーチャのうちの１つが、フィーチャ９０８として示されている。
【0138】
ＲＦ発生器５０４またはＲＦ発生器５０２がＲＦ発生器１０２の代わりにＲＦケーブル１１６を介してインピーダンス整合回路７０２（図７）の入力７０４に結合される場合、プラズマチャンバ１０６内に形成されるプラズマイオンの垂直方向性９１０は小さくなる。したがって、フィーチャをエッチングするエッチング速度が減少する。また、垂直方向性９１０を有するプラズマイオンは、１つまたは複数の基板層９０４の側壁をエッチングする。
【0139】
図１０は、低周波ＲＦ発生器を使用することによって生成されるプラズマのイオンの垂直方向性９１０が、高周波ＲＦ発生器を使用することによって生成されるプラズマのイオンの垂直方向性１００４と比較して大きいことを例示する基板１０００の一実施形態の図である。基板１０００は、基板１０００において１つまたは複数の層９０４がプラズマイオンによってエッチングされないか、またはエッチングが少ないことを除いて、基板９００（図９）と同じタイプの層９０２、９０４、および９０６を有する。例えば、フィーチャ１００２などのフィーチャが、１つまたは複数の基板スタック層９０４に形成される。フィーチャは、フィーチャが基板９００内でエッチングされる速度よりも速い速度でエッチングされる。これは、プラズマイオンの垂直方向性１００４によるものである。
【0140】
低周波ＲＦ発生器１０２が高周波ＲＦ発生器５０４または５０２の代わりにＲＦケーブル１１６を介してインピーダンス整合回路７０２（図７）の入力７０４に結合される場合、プラズマチャンバ１０６内に形成されるプラズマイオンの垂直方向性９１０は、垂直方向性１００４まで増加する。したがって、フィーチャをエッチングするエッチング速度が増加する。また、垂直方向性１００４を有するプラズマイオンは、１つまたは複数の基板層９０４の側壁をエッチングしない。
【0141】
垂直方向性１００４の増加により、基板９００の１つまたは複数の基板層９０４の側壁のエッチングの量と比較して、基板１０００の１つまたは複数の基板層９０４の側壁のエッチングは少ないか、またはエッチングされない。また、基板９００のフィーチャをエッチングする場合と比較して、基板１０００のフィーチャをエッチングする場合のエッチング速度は増加する。
【0142】
また、基板９００の１つまたは複数の基板層９０４の限界寸法（ＣＤ）の制御量と比較して、基板１０００の１つまたは複数の基板層９０４のＣＤの制御量が増加する。例えば、フィーチャ１００２の幅は、基板１０００の１つまたは複数の基板層９０４内により狭くかつより均一なフィーチャを形成するために、フィーチャ９０８の幅よりも小さい。フィーチャ１００２は、フィーチャ９０８よりも狭い。
【0143】
垂直方向性９１０と比較して垂直方向に集束する垂直方向性１００４がより大きいため、基板１０００の１つまたは複数の基板層９０４の選択性は、基板９００の１つまたは複数の基板層９０４の選択性と比較して増加する。例えば、基板９００の１つまたは複数の基板層９０４と基板９００のマスク層９０６のエッチング速度の比と比較して、基板１０００の１つまたは複数の基板層９０４と基板１０００のマスク層９０６のエッチング速度の比は増加する。
【0144】
図９および図１０はエッチング速度に関して説明されているが、いくつかの実施形態では、低周波ＲＦ発生器１０２が高周波ＲＦ発生器に置き換わると、基板Ｓの堆積速度、スパッタリング速度、または洗浄速度などの処理速度が増加することに留意されたい。
【0145】
図１１は、同じ量の電力が低周波ＲＦ発生器と高周波ＲＦ発生器の両方に印加される場合、低周波ＲＦ発生器によって生成される電圧が高周波ＲＦ発生器によって生成される電圧よりも高いことを例示するグラフ１１００の一実施形態である。グラフ１１００は、電圧信号１１０２および別の電圧信号１１０４対電力をプロットする。電圧信号１１０２は、インピーダンス整合回路１０４（図１Ａ）の出力１２０（図１Ａ）で測定された電圧を有する。電圧信号１１０４は、整合器２５２（図２Ｂ）の出力で測定された電圧を有する。電圧信号１１０２は、ＲＦ発生器１０２がＲＦケーブル１１６（図１Ａ）を介してインピーダンス整合回路１０４（図１Ａ）の入力１１８に結合されるときに生成され、電圧信号１１０４は、高周波ＲＦ発生器、例えばＲＦ発生器５０４（図５）、またはＲＦ発生器５０２（図５）、またはＲＦ発生器２５４（図２Ｂ）、またはＲＦ発生器７０１（図７）が整合器２５２に結合されるときに生成される。図１１に示される４００ｋＨｚは、高周波ＲＦ発生器の一例であることに留意されたい。
【0146】
同じ量の電力Ｐ２が低周波ＲＦ発生器１０２と高周波ＲＦ発生器１０２の両方に供給されるとき、電圧Ｖ２が整合器２５２の出力で生成され、電圧Ｖ２は、出力１２０で生成される電圧Ｖ１よりも大きいことにさらに留意されたい。一例として、電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１の２倍～３倍である。別の例として、電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１の２倍である。さらに別の例として、電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１の３倍である。電圧Ｖ１は、電圧信号１１０４上の点であり、電圧Ｖ２は、電圧信号１１０２上の点である。また、出力１２０において同じ量の電圧Ｖ１を生成する場合、低周波ＲＦ発生器１０２に供給される電力の量Ｐ１は、高周波ＲＦ発生器に供給される電力の量Ｐ２よりも少ないことに留意されたい。
【0147】
したがって、エッチング速度、または堆積速度、またはスパッタリング速度などの同じプロセス結果を達成するために、高周波ＲＦ発生器に供給される電力の量と比較して、より低い量の電力がＲＦ発生器１０２に供給される。より低い量の電力を供給することによって、高周波ＲＦ発生器と比較して等しい量の電圧がＲＦ発生器１０２によって生成されることで同じプロセス結果が達成される。
【0148】
図１２Ａは、基板Ｓ（図１Ａ）の上面全体のイオンエネルギーおよび角度分布を例示するグラフ１２００の一実施形態である。グラフ１２００は、ｙ軸に電子ボルト（ｅＶ）単位でイオンエネルギーをプロットし、ｘ軸に基板Ｓの上面にわたって水平に広がる角度シータ（θ）をプロットする。イオンエネルギーは、４００ｋＨｚのＲＦ発生器が整合器２５２（図２Ｂ）を介して基板支持体１０８（図１Ａ）に結合されるときにプラズマチャンバ１０６（図１Ａ）内で生成されたプラズマのものである。
【0149】
図１２Ｂは、基板Ｓ（図１Ａ）の上面全体の別のイオンエネルギーおよび角度分布を例示するグラフ１２０２の一実施形態である。グラフ１２０２は、ｙ軸にイオンエネルギーをプロットし、ｘ軸に基板Ｓの上面にわたって水平に広がる角度θをプロットする。グラフ１２０２に示されるイオンエネルギーは、ＲＦ発生器１０２がＩＭＣ１０４を介して基板支持体１０８（図１Ａ）に結合されるときにプラズマチャンバ１０６（図１Ａ）内で生成されたプラズマのものである。
【0150】
基板Ｓの上面全体におけるイオン角度分布は、グラフ１２００に示されるものと比較してグラフ１２０２では狭い。例えば、グラフ１２０２に示されるイオン角度分布は、基板Ｓの上面において－１０度～１０度の範囲である。比較すると、グラフ１２００に示されるイオン角度分布は、基板Ｓの上面において－１０度超の角度～１０度超の角度の範囲である。低周波ＲＦ発生器１０２はイオン角度分布を狭くし、これによりエッチング速度または堆積速度などの基板Ｓの処理速度が増加する。ＲＦ発生器１０２は、グラフ１２０２を生成するために１００ｋＨｚの周波数で動作することに留意されたい。
【0151】
図１２Ｃは、基板Ｓ（図１Ａ）の上面におけるさらに別のイオンエネルギーおよび角度分布を例示するグラフ１２０４の一実施形態である。グラフ１２０４は、ｙ軸にイオンエネルギーをプロットし、ｘ軸に基板Ｓの上面にわたって水平に広がる角度θをプロットする。グラフ１２０４に示されるイオンエネルギーは、ＲＦ発生器１０２がＩＭＣ１０４を介して基板支持体１０８（図１Ａ）に結合されるときにプラズマチャンバ１０６（図１Ａ）内で生成されたプラズマのものである。示すように、基板Ｓの上面全体におけるイオン角度分布は、グラフ１２００に示されるものと比較してグラフ１２０４では狭い。例えば、グラフ１２０４におけるイオンエネルギーの大部分は、基板Ｓの上面で－４度～４度の範囲内に集中している。ＲＦ発生器１０２は、グラフ１２０４を生成するために５０ｋＨｚの周波数で動作することに留意されたい。
【0152】
本明細書に記載の実施形態は、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また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で実践することができる。実施形態は、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ってタスクが実施される分散コンピューティング環境でも実践することができる。
【0153】
いくつかの実施形態では、コントローラは、上述の例の一部であり得るシステムの一部である。そのようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理機器を含む。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後の動作を制御するための電子機器と一体化される。そのような電子機器は「コントローラ」と呼ばれることがあり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされる。そのようなプロセスとしては、プロセスガスの送給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、ＲＦ発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、システムに結合または連動するツールおよび他の移送ツールに対するウエハの搬入と搬出、および／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。
【0154】
広義には、様々な実施形態において、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義される。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣとして定義されたチップ、ＰＬＤ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含む。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに実施するためのパラメータ、係数、変数などを定義する。プログラム命令は、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部である。
【0155】
コントローラは、いくつかの実施形態では、システムと統合または結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であり、またはそのようなコンピュータに結合され、またはそれらの組み合わせである。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあり、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部である。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始する。
【0156】
いくつかの実施形態では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供する。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含む。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまた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み、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは、データの形式で命令を受信し、データは、１つまたは複数の動作中に実施される処理ステップの各々のパラメータ、係数、および／または変数を指定する。パラメータ、係数、および／または変数は、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラがインターフェースまたは制御するように構成されるツールのタイプに固有であることを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを含むことによって分散される。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられる。
【0157】
様々な実施形態において、方法が適用される例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用される任意の他の半導体処理システムを含むが、これらに限定されない。
【0158】
いくつかの実施形態では、上述の動作は、いくつかのタイプのプラズマチャンバ、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタを含むプラズマチャンバ、トランス結合プラズマチャンバ、導体ツール、誘電体ツール、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）リアクタを含むプラズマチャンバなどに適用されることにさらに留意されたい。例えば、１つまたは複数のＲＦ発生器が、ＩＣＰリアクタ内のインダクタに結合される。インダクタの形状の例には、ソレノイド、ドーム型コイル、フラット型コイルなどが挙げられる。
【0159】
上記のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、ホストコンピュータは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、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、隣接するツール、近接するツール、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、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信する。
【0160】
上記の実施形態を念頭に置いて、実施形態のいくつかは、コンピュータシステムに記憶されたデータを伴う様々なコンピュータ実装動作を用いることを理解されたい。これらの動作は、物理量を物理的に操作する動作である。実施形態の一部を形成する本明細書に記載の動作のいずれも、有用な機械動作である。
【0161】
実施形態のいくつかはまた、これらの動作を実施するためのハードウェアユニットまたは装置に関する。装置は、専用コンピュータ用に特別に構築されている。専用コンピュータとして定義されるとき、コンピュータは、その専用の目的のために動作可能でありつつ、専用の目的の一部ではない他の処理、プログラム実行、またはルーチンを実施する。
【0162】
いくつかの実施形態では、動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに記憶されるかコンピュータネットワークを介して取得される１つまたは複数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または構成されるコンピュータによって処理され得る。コンピュータネットワークを介してデータが取得される場合、そのデータは、コンピュータネットワーク上の他のコンピュータ（例えば、計算資源のクラウド）によって処理されてもよい。
【0163】
１つまたは複数の実施形態は、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製作することもできる。非一時的コンピュータ可読媒体は、データを記憶する任意のデータストレージハードウェアユニット（例えば、メモリデバイスなど）であり、データはその後コンピュータシステムによって読み取られる。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、ならびに他の光学および非光学データストレージハードウェアユニットを含む。いくつかの実施形態では、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記憶および実行されるように、ネットワーク結合コンピュータシステム上に分散されたコンピュータ可読有形媒体を含む。
【0164】
上記の方法動作は特定の順序で説明されたが、様々な実施形態において、各動作の間に他のハウスキーピング動作が実施されるか、または各方法動作がわずかに異なる時間に発生するように調整されるか、または各方法動作を様々な間隔で発生可能にするシステムに分散されるか、または上述の順序とは異なる順序で実施されることを理解されたい。
【0165】
一実施形態では、本開示で説明される様々な実施形態で説明される範囲から逸脱することなく、上述の任意の実施形態の１つまたは複数の特徴が同じく上述の任意の他の実施形態の１つまたは複数の特徴と組み合わされることにさらに留意されたい。
【0166】
前述の実施形態は、明確な理解のために多少詳しく説明されているが、一定の変更および修正を添付の特許請求の範囲の範囲内で実践できることは明らかであろう。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示と見なされるべきであり、実施形態は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではない。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【国際調査報告】