特表2024-534990ダイレクトドライブ無線周波電源に対するコイルの対称的結合
(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】2024-09-26
(54)【発明の名称】ダイレクトドライブ無線周波電源に対するコイルの対称的結合
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20240918BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20240918BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20240918BHJP
C23C 16/509 20060101ALI20240918BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 R
H01L21/302 101G
H01L21/302 101B
H01L21/31 C
C23C16/509
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024515615
(86)(22)【出願日】2022-09-14
(85)【翻訳文提出日】2024-05-10
(86)【国際出願番号】 US2022043464
(87)【国際公開番号】W WO2023043795
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】63/245,773
(32)【優先日】2021-09-17
(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】ドルワリー・ジョン
(72)【発明者】
【氏名】パターソン・アレクサンダー・ミラー
【テーマコード（参考）】
2G084
4K030
5F004
5F045
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA05
2G084AA07
2G084AA08
2G084BB03
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2G084HH52
4K030FA03
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4K030KA30
5F004BA09
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5F045EH14
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5F045GB05
5F045GB06
(57)【要約】
【解決手段】コイルは、プラズマ処理チャンバのとなりに配置される。第１のダイレクトドライブ無線周波（ＲＦ）電源は出力を含み、第１の整形増幅矩形波形信号は出力を通って伝送される。第１のリアクタンス回路は、第１のダイレクトドライブＲＦ電源の出力と、コイルの第１の端との間に接続される。第１のリアクタンス回路は、コイルの第１の端への途中で第１の整形増幅矩形波形信号を第１の整形正弦波信号に変換する。第２のダイレクトドライブＲＦ電源は出力を含み、第２の整形増幅矩形波形信号は出力を通って伝送される。第２のリアクタンス回路は、第２のダイレクトドライブＲＦ電源の出力と、コイルの第２の端との間に接続される。第２のリアクタンス回路は、コイルの第２の端への途中で第２の整形増幅矩形波形信号を第２の整形正弦波信号に変換する。
【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であって、プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバのとなりに配置され、第１の端と第２の端とを有するコイルと、
出力を有する第１のダイレクトドライブ無線周波電源であって、前記出力を通って第１の整形増幅矩形波形信号が伝送される第１のダイレクトドライブ無線周波電源と、
前記第１のダイレクトドライブ無線周波電源の前記出力と、前記コイルの前記第１の端との間に接続された第１のリアクタンス回路であって、前記コイルの前記第１の端への途中で前記第１の整形増幅矩形波形信号を第１の整形正弦波信号に変換するように構成されている第１のリアクタンス回路と、
出力を有する第２のダイレクトドライブ無線周波電源であって、前記出力を通って第２の整形増幅矩形波形信号が伝送される第２のダイレクトドライブ無線周波電源と、
前記第２のダイレクトドライブ無線周波電源の前記出力と、前記コイルの前記第２の端との間に接続された第２のリアクタンス回路であって、前記コイルの前記第２の端への途中で前記第２の整形増幅矩形波形信号を第２の整形正弦波信号に変換するように構成されている第２のリアクタンス回路と、
を含む、プラズマ処理システム。
【請求項2】
請求項１に記載のプラズマ処理システムであって、前記第１のダイレクトドライブ無線周波電源と前記第２のダイレクトドライブ無線周波電源とは一致する構成を有し、前記第１のリアクタンス回路と前記第２のリアクタンス回路とは一致する構成を有する、システム。
【請求項3】
請求項２に記載のプラズマ処理システムであって、前記第１のダイレクトドライブ無線周波電源は、第１の電気信号を第１のゲートドライバを通じてパルス変成器の１次巻線の第１の端に伝送するために接続された電気信号発生器を含み、前記第１の電気信号発生器は、第２の電気信号を第２のゲートドライバを通じて前記パルス変成器の前記１次巻線の第２の端に伝送するためにさらに接続されており、
前記第１のダイレクトドライブ無線周波電源は、電圧源と基準接地電位との間に直列に接続された第１のトランジスタと第２のトランジスタとを含むハーフブリッジトランジスタ回路を含み、
前記第１のトランジスタは、前記パルス変成器の第１の２次巻線に接続されたゲートを有し、
前記第２のトランジスタは、前記パルス変成器の第２の２次巻線に接続されたゲートを有し、
前記第１のダイレクトドライブ無線周波電源の前記出力は、前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとの間の接続に提供される、システム。
【請求項4】
請求項２に記載のプラズマ処理システムであって、第１のリアクタンス回路は可変コンデンサを含む、システム。
【請求項5】
プラズマ処理システムを操作する方法であって、第１のダイレクトドライブ無線周波信号発生器を操作して第１の整形増幅矩形波形信号を生成することと、
前記第１の整形増幅矩形波形信号を第１のリアクタンス回路に伝送することと、
前記第１のリアクタンス回路を操作して前記第１の整形増幅矩形波形信号を第１の整形正弦波信号に変換することと、
前記第１の整形正弦波信号をプラズマ処理チャンバのコイルの第１の端に伝送し、前記第１の整形正弦波信号は無線周波電力を前記コイルに伝える、前記第１の整形正弦波信号の伝送と、
第２のダイレクトドライブ無線周波信号発生器を操作して第２の整形増幅矩形波形信号を生成することと、
前記第２の整形増幅矩形波形信号を第２のリアクタンス回路に伝送することと、
前記第２のリアクタンス回路を操作して前記第２の整形増幅矩形波形信号を第２の整形正弦波信号に変換することと、
前記第２の整形正弦波信号を前記プラズマ処理チャンバの前記コイルの第２の端に伝送し、前記第２の整形正弦波信号は無線周波電力を前記コイルに伝える、前記第２の整形正弦波信号の伝送と、
を含む、プラズマ処理システムを操作する方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法であって、前記第１の整形正弦波信号は、無線周波電力の総量の約半分を前記コイルに伝え、前記第２の整形正弦波信号は、前記無線周波電力の総量の約半分を前記コイルに伝える、方法。
【請求項7】
請求項５に記載の方法であって、前記第１のダイレクトドライブ無線周波信号発生器と前記第２のダイレクトドライブ無線周波信号発生器とは一致する構成を有し、前記第１のリアクタンス回路と前記第２のリアクタンス回路とは一致する構成を有する、方法。
【請求項8】
請求項５に記載の方法であって、前記第１のダイレクトドライブ無線周波信号発生器と前記第２のダイレクトドライブ無線周波信号発生器とは同じ直流レール電圧で操作される、方法。
【請求項9】
請求項８に記載の方法であって、前記同じ直流レール電圧は、前記コイルにわたる電圧よりも小さい、方法。
【請求項10】
請求項５に記載の方法であって、無線周波電力のピーク量が前記第１のダイレクトドライブ無線周波電源から前記第１のリアクタンス回路を通じて前記コイルの前記第１の端に伝送されるように、前記第１のリアクタンス回路内の静電容量設定を調整することと、
無線周波電力のピーク量が前記第２のダイレクトドライブ無線周波電源から前記第２のリアクタンス回路を通じて前記コイルの前記第２の端に伝送されるように、前記第２のリアクタンス回路内の静電容量設定を調整することと、
をさらに含む、方法。
【請求項11】
プラズマ処理システムであって、プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバのとなりに配置され、第１の端と第２の端とを有するコイルと、
出力を有するダイレクトドライブ無線周波電源であって、前記出力を通って整形増幅矩形波形信号が伝送されるダイレクトドライブ無線周波電源と、
前記ダイレクトドライブ無線周波電源の前記出力と、前記コイルの前記第１の端との間に接続されたリアクタンス回路であって、前記コイルの前記第１の端への途中で前記整形増幅矩形波形信号を整形正弦波信号に変換するように構成されているリアクタンス回路と、
前記コイルの前記第２の端に接続された入力端子と、基準接地電位に接続された出力端子とを有する可変コンデンサと、
を含む、プラズマ処理システム。
【請求項12】
請求項１１に記載のプラズマ処理システムであって、前記コイルの前記第２の端は、前記コイルから前記プラズマ処理チャンバ内のプラズマへの無線周波電力の伝送に影響を及ぼすことができる１つの電気部品に接続され、前記１つの電気部品は前記可変コンデンサである、システム。
【請求項13】
請求項１１に記載のプラズマ処理システムであって、前記ダイレクトドライブ無線周波電源は、第１の電気信号を第１のゲートドライバを通じてパルス変成器の１次巻線の第１の端に伝送するために接続された電気信号発生器を含み、前記電気信号発生器は、第２の電気信号を第２のゲートドライバを通じて前記パルス変成器の前記１次巻線の第２の端に伝送するためにさらに接続されており、
前記ダイレクトドライブ無線周波電源は、電圧源と、別の基準接地電位との間に直列に接続された第１のトランジスタと第２のトランジスタとを含むハーフブリッジトランジスタ回路を含み、
前記第１のトランジスタは、前記パルス変成器の第１の２次巻線に接続されたゲートを有し、
前記第２のトランジスタは、前記パルス変成器の第２の２次巻線に接続されたゲートを有し、
前記ダイレクトドライブ無線周波電源の前記出力は、前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとの間の接続に提供される、システム。
【請求項14】
プラズマ処理システムを操作する方法であって、ダイレクトドライブ無線周波信号発生器を操作して整形増幅矩形波形信号を生成することと、
前記整形増幅矩形波形信号をリアクタンス回路に伝送することと、
前記リアクタンス回路を操作して前記整形増幅矩形波形信号を整形正弦波信号に変換することと、
前記整形正弦波信号をプラズマ処理チャンバのコイルの第１の端に伝送し、前記整形正弦波信号は無線周波電力を前記コイルに伝える、前記整形正弦波信号の伝送と、
前記コイルの第２の端と基準接地電位との間に接続された可変コンデンサの静電容量設定を調整することで、無線周波電力を前記コイルから前記プラズマ処理チャンバ内のプラズマに伝えることに関連するあらかじめ定められた状態を達成することと、
を含む、方法。
【請求項15】
請求項１４に記載の方法であって、前記あらかじめ定められた状態は、前記コイルにわたる電圧の実質的なバランスである、方法。
【請求項16】
請求項１４に記載の方法であって、前記あらかじめ定められた状態は、前記可変コンデンサのリアクタンスが前記コイルのリアクタンスの半分と実質的に等しいバランスのとれた無線周波電力供給状態である、方法。
【請求項17】
請求項１４に記載の方法であって、前記あらかじめ定められた状態は、前記プラズマ処理チャンバ内のプラズマ密度の最適化である、方法。
【請求項18】
請求項１４に記載の方法であって、前記あらかじめ定められた状態は、前記プラズマ処理チャンバ内のプラズマ電位の最適化である、方法。
【請求項19】
請求項１４に記載の方法であって、前記あらかじめ定められた状態は、前記プラズマ処理チャンバ内のプラズマシースにわたる電圧降下の最適化である、方法。
【請求項20】
請求項１４に記載の方法であって、前記あらかじめ定められた状態は、前記プラズマ処理チャンバ内の前記プラズマ内の電子温度の最適化である、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
［発明者］
Ｊｏｈｎ Ｄｒｅｗｅｒｙ； Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｍｉｌｌｅｒ Ｐａｔｅｒｓｏｎ
半導体ウェハ上における半導体デバイス、例えばチップ／ダイの製造に、プラズマ処理システムが使用される。プラズマ処理システムでは、半導体ウェハが様々な種のプラズマに曝露されることによって、材料堆積および／または材料除去および／または材料注入および／または材料改質などを通じて、半導体ウェハの状態に所定の変化を引き起こす。従来、プラズマ処理システムは、無線周波（ＲＦ）源、ＲＦ伝送ケーブル、ＲＦインピーダンス整合ネットワーク、電極、およびプラズマ生成チャンバを含む。ＲＦ源は、ＲＦインピーダンス整合ネットワークにＲＦ伝送ケーブルを通じて接続される。ＲＦインピーダンス整合ネットワークは、電極に導電体を通じて接続される。ＲＦ源によって生成されたＲＦ電力は、ＲＦ伝送ケーブルおよびＲＦインピーダンス整合ネットワークを通じて電極に伝送される。電極から伝送されたＲＦ電力によって、プロセスガスはプラズマ生成チャンバ内でプラズマに変化する。この文脈において、本開示に記載の実施形態が生じる。
Ｊｏｈｎ Ｄｒｅｗｅｒｙ； Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｍｉｌｌｅｒ Ｐａｔｅｒｓｏｎ
半導体ウェハ上における半導体デバイス、例えばチップ／ダイの製造に、プラズマ処理システムが使用される。プラズマ処理システムでは、半導体ウェハが様々な種のプラズマに曝露されることによって、材料堆積および／または材料除去および／または材料注入および／または材料改質などを通じて、半導体ウェハの状態に所定の変化を引き起こす。従来、プラズマ処理システムは、無線周波（ＲＦ）源、ＲＦ伝送ケーブル、ＲＦインピーダンス整合ネットワーク、電極、およびプラズマ生成チャンバを含む。ＲＦ源は、ＲＦインピーダンス整合ネットワークにＲＦ伝送ケーブルを通じて接続される。ＲＦインピーダンス整合ネットワークは、電極に導電体を通じて接続される。ＲＦ源によって生成されたＲＦ電力は、ＲＦ伝送ケーブルおよびＲＦインピーダンス整合ネットワークを通じて電極に伝送される。電極から伝送されたＲＦ電力によって、プロセスガスはプラズマ生成チャンバ内でプラズマに変化する。この文脈において、本開示に記載の実施形態が生じる。
【発明の概要】
【0002】
例示の実施形態において、プラズマ処理システムが開示される。プラズマ処理システムは、プラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバのとなりに配置されるコイルとを含む。コイルは、第１の端と第２の端とを含む。プラズマ処理システムはまた、出力を有する第１のダイレクトドライブＲＦ電源を含む。第１の整形増幅矩形波形信号は、出力を通って伝送される。プラズマ処理システムはまた、第１のダイレクトドライブＲＦ電源の出力と、コイルの第１の端との間に接続された第１のリアクタンス回路を含む。第１のリアクタンス回路は、コイルの第１の端への途中で第１の整形増幅矩形波形信号を第１の整形正弦波信号に変換するように構成されている。プラズマ処理システムはまた、出力を有する第２のダイレクトドライブＲＦ電源を含む。第２の整形増幅矩形波形信号は、出力を通って伝送される。プラズマ処理システムはまた、第２のダイレクトドライブＲＦ電源の出力と、コイルの第２の端との間に接続された第２のリアクタンス回路を含む。第２のリアクタンス回路は、コイルの第２の端への途中で第２の整形増幅矩形波形信号を第２の整形正弦波信号に変換するように構成されている。
【0003】
例示の実施形態において、プラズマ処理システムを操作する方法が開示される。方法は、第１のダイレクトドライブＲＦ信号発生器を操作して第１の整形増幅矩形波形信号を生成することを含む。方法はまた、第１の整形増幅矩形波形信号を第１のリアクタンス回路に伝送することを含む。方法はまた、第１のリアクタンス回路を操作して第１の整形増幅矩形波形信号を第１の整形正弦波信号に変換することを含む。方法はまた、第１の整形正弦波信号をプラズマ処理チャンバのコイルの第１の端に伝送することを含む。第１の整形正弦波信号はＲＦ電力をコイルに伝える。方法はまた、第２のダイレクトドライブＲＦ信号発生器を操作して第２の整形増幅矩形波形信号を生成することを含む。方法はまた、第２の整形増幅矩形波形信号を第２のリアクタンス回路に伝送することを含む。方法はまた、第２のリアクタンス回路を操作して第２の整形増幅矩形波形信号を第２の整形正弦波信号に変換することを含む。方法はまた、第２の整形正弦波信号をプラズマ処理チャンバのコイルの第２の端に伝送することを含む。第２の整形正弦波信号はＲＦ電力をコイルに伝える。
【0004】
例示の実施形態において、プラズマ処理システムが開示される。プラズマ処理システムは、プラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバのとなりに配置されるコイルとを含む。コイルは、第１の端と第２の端とを含む。プラズマ処理システムはまた、出力を有するダイレクトドライブＲＦ電源を含む。整形増幅矩形波形信号は、出力を通って伝送される。プラズマ処理システムはまた、ダイレクトドライブＲＦ電源の出力と、コイルの第１の端との間に接続されたリアクタンス回路を含む。リアクタンス回路は、コイルの第１の端への途中で整形増幅矩形波形信号を整形正弦波信号に変換するように構成されている。プラズマ処理システムはまた、コイルの第２の端に接続された入力端子を有する可変コンデンサ含む。可変コンデンサは、基準接地電位に接続された出力端子を有する。
【0005】
例示の実施形態において、プラズマ処理システムを操作する方法が開示される。方法は、ダイレクトドライブＲＦ信号発生器を操作して整形増幅矩形波形信号を生成することを含む。方法はまた、整形増幅矩形波形信号をリアクタンス回路に伝送することを含む。方法はまた、リアクタンス回路を操作して整形増幅矩形波形信号を整形正弦波信号に変換することを含む。方法はまた、整形正弦波信号をプラズマ処理チャンバのコイルの第１の端に伝送することを含む。整形正弦波信号はＲＦ電力をコイルに伝える。方法はまた、コイルの第２の端と基準接地電位との間に接続された可変コンデンサの静電容量設定を調整することで、ＲＦ電力をコイルからプラズマ処理チャンバ内のプラズマに伝えることに関連する所定の状態を達成することを含む。
【0006】
本実施形態の他の態様および利点が、以下の発明を実施するための形態および添付の図面からより明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下の説明では、本開示の十分な理解を提供するために多くの特定の詳細が述べられる。本発明の実施形態は、しかしながら、これら特定の詳細の一部または全てを用いずに実施されてよいことが、当業者には明らかであるであろう。その他の例では、本開示を不必要に曖昧にしないように周知の処理動作は詳細に説明されていない。
【0020】
図１は、いくつかの実施形態に従う、対称的に結合されたダイレクトドライブ無線周波（ＲＦ）電源１０１Ａおよび１０１Ｂを実装するプラズマ処理システム１００の図を示す。プラズマ処理システム１００は、接続１２０Ａとして示されるように第１のリアクタンス回路１０３Ａを通じてコイル１０５の第１の端に接続される第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａを含む。プラズマ処理システム１００はまた、接続１２０Ｂとして示されるように第２のリアクタンス回路１０３Ｂを通じてコイル１０５の第２の端に接続される第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂを含む。このようにして、コイル１０５は、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂに対して対称的に接続される。第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂのそれぞれは、ＲＦ電力を生成し、ＲＦ電力をプラズマ処理チャンバ１１１にコイル１０５を通じて伝送するが、プラズマ処理チャンバ１１１への送路においてＲＦケーブルおよびインピーダンス整合ネットワークを通じてＲＦ信号を伝送する必要がないように構成される。ダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび１０１Ｂのそれぞれは、マッチレスプラズマ源（ＭＰＳ）とも称される。
【0021】
いくつかの実施形態では、コイル１０５は、プラズマ処理チャンバ１１１の窓１１２の上方に配置される。様々な実施形態において、窓１１２は、ＲＦ電力がコイル１０５から窓１１２を通ってプラズマ処理チャンバ１１１に伝送されるのを可能にする、石英または他の同様の材料などの誘電材料によって形成される。プラズマ処理チャンバ１１１は、基準接地電位１０８に電気的に接続される。ＲＦ電力がプラズマ処理チャンバ１１１内へ、およびその中を伝送されると、ＲＦ電力は、半導体ウェハ１０９に対する曝露時にプラズマ処理チャンバ１１１内においてプロセスガスをプラズマに変化させる。半導体ウェハ１０９は、プラズマ処理チャンバ１１１内において静電チャックなどの基板保持体１０７に支持される。様々な実施形態では、プラズマを使用することで、材料堆積および／または材料除去および／または材料注入および／または材料改質などを通じて、半導体ウェハ１０９の状態の変更を制御する。さらに、いくつかの実施形態では、プラズマ処理チャンバ１１１内でプラズマを発生させることで、プラズマ処理チャンバ１１１の洗浄を行う。ダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび１０１Ｂは、図２に関して以下で詳細に説明される。本議論において、ダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび１０１Ｂのそれぞれが、所定の波形を有するＲＦ信号を時間の関数として生成し、かつ生成されたＲＦ信号をコイル１０５に送達するように構成されることを理解されたい。
【0022】
プラズマ処理チャンバ１１１内において、基板保持体１０７に保持されるウェハ１０９に対する曝露時に、ＲＦ電力は、プロセスガスをプラズマに変化させる。さらに、プラズマ処理チャンバ１１１の操作中に、ウェハ１０９の処理により生じた排気ガスおよび副生成物がプラズマ処理チャンバ１１１から排出される。様々な実施形態では、プラズマ処理チャンバ１１１の操作は、数ある追加の操作うち、ウェハ１０９レベルにおけるバイアス電圧の生成によって、プラズマの電荷を帯びた成分をウェハ１０９へ向かってまたはウェハ１０９から離れるように吸着または反発させること、および／またはウェハ１０９の温度を制御すること、および／または追加のＲＦ電力を基板保持体１０７内に配置された１つまたは複数の電極に与えることで追加のプラズマを生成することなどの多くの他の追加の操作を含むことができることが理解されたい。さらに、様々な実施形態では、プラズマ処理チャンバ１１１は、次のうちの１つまたは複数を制御するための時間的スケジュールを指定する所定のレシピに従って操作される：プロセス処理チャンバ１１１の操作に関連する本質的に任意の数ある処理パラメータのうち、プラズマ処理チャンバ１１１への１つまたは複数のプロセスガスの供給、プラズマ処理チャンバ１１１内の圧力および温度、コイル１０５へのＲＦ電力の供給、ウェハ１０９レベルでのバイアス電圧の供給、基板保持体１０７内の１つまたは複数の電極へのＲＦ電力の供給など。
【0023】
プラズマ処理システム１００は、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの操作を制御するためのコントローラ１１３を含む。いくつかの実施形態では、コントローラ１１３は、プロセッサおよびメモリデバイスを含む。いくつかの実施形態では、コントローラ１１３は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、中央演算装置、プロセッサ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のうちの１つまたは複数を含む。コントローラ１１３は、接続されることで接続１２１Ａを通じて第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａのための波形発生器制御信号を伝送する。同様に、コントローラ１１３は、接続されることで接続１２１Ｂを通じて第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂのための波形発生器制御信号を伝送する。コントローラ１１３は、接続されることで接続１２３Ａを通じて第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａのための信号発生器制御信号を伝送する。同様に、コントローラ１１３は、接続されることで接続１２３Ｂを通じて第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂのための信号発生器制御信号を伝送する。コントローラ１１３は、接続されることで接続１２５Ａを通じて第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａのための周波数入力制御信号を伝送する。同様に、コントローラ１１３は、接続されることで接続１２５Ｂを通じて第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂのための周波数入力制御信号を伝送する。コントローラ１１３は、接続されることで、接続１２７Ａを通じて第１のリアクタンス回路１０３Ａ内の少なくとも１つの可変コンデンサ１０４Ａのためのリアクタンス回路制御信号を伝送する。同様に、コントローラ１１３は、接続されることで、接続１２７Ｂを通じて第１のリアクタンス回路１０３Ｂ内の少なくとも１つの可変コンデンサ１０４Ｂのためのリアクタンス回路制御信号を伝送する。
【0024】
抵抗１１５Ａは、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａの出力Ｏ１によって見られる。抵抗１１５Ａは、コイル１０５中の抵抗、プラズマがプラズマ処理チャンバ１１１内に存在する場合にはプラズマによって示される抵抗、および第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａの出力からコイル１０５へのＲＦ電力伝送路の抵抗の組み合わせを表す。同様に、抵抗１１５Ｂは、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの出力Ｏ２によって見られる。抵抗１１５Ｂは、コイル１０５中の抵抗、プラズマがプラズマ処理チャンバ１１１内に存在する場合にはプラズマによって示される抵抗、および第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの出力からコイル１０５へのＲＦ電力伝送路の抵抗の組み合わせを表す。
【0025】
いくつかの実施形態では、接続１１６Ａによって示されるように、第１の電圧および電流（ＶＩ）プローブ１１７Ａが、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａの出力Ｏ１に結合される。ＶＩプローブ１１７Ａは、出力Ｏ１での複素電流、出力Ｏ１での複素電圧、および出力Ｏ１での複素電圧と複素電流との間の位相差を測定するセンサである。複素電流は、大きさおよび位相を有する。同様に、複素電圧は、大きさおよび位相を有する。ＶＩプローブ１１７Ａは、コントローラ１１３に結合されることでコントローラ１１３にフィードバック信号１２９Ａを伝送する。いくつかの実施形態では、ＶＩプローブ１１７Ａの代わりに電圧（Ｖ）プローブが使用される。これらの実施形態では、接続１１８Ａによって示されるように、電流（Ｉ）プローブ１１９Ａが第１のリアクタンス回路１０３Ａの出力に結合される。これらの実施形態では、Ｖプローブは、出力Ｏ１における時間とともに変化する複素電圧の大きさおよび位相を測定するセンサである。Ｉプローブ１１９Ａは、第１のリアクタンス回路１０３Ａの出力における時間とともに変化する複素電流の大きさおよび位相を測定するセンサである。Ｉプローブ１１９Ａは、コントローラ１１３に結合されることでコントローラ１１３にフィードバック信号１３１Ａを伝送する。
【0026】
いくつかの実施形態では、接続１１６Ｂによって示されるように、第２の電圧および電流（ＶＩ）プローブ１１７Ｂが、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの出力Ｏ２に結合される。ＶＩプローブ１１７Ｂは、出力Ｏ２での複素電流、出力Ｏ２での複素電圧、および出力Ｏ２での複素電圧と複素電流との間の位相差を測定するセンサである。複素電流は、大きさおよび位相を有する。同様に、複素電圧は、大きさおよび位相を有する。ＶＩプローブ１１７Ｂは、コントローラ１１３に結合されることでコントローラ１１３にフィードバック信号１２９Ｂを伝送する。いくつかの実施形態では、ＶＩプローブ１１７Ｂの代わりに電圧（Ｖ）プローブが使用される。これらの実施形態では、接続１１８Ｂによって示されるように、電流（Ｉ）プローブ１１９Ｂが第２のリアクタンス回路１０３Ｂの出力に結合される。これらの実施形態では、Ｖプローブは、出力Ｏ２における時間とともに変化する複素電圧の大きさおよび位相を測定するセンサである。Ｉプローブ１１９Ｂは、第２のリアクタンス回路１０３Ｂの出力における時間とともに変化する複素電流の大きさおよび位相を測定するセンサである。Ｉプローブ１１９Ｂは、コントローラ１１３に結合されることでコントローラ１１３にフィードバック信号１３１Ｂを伝送する。
【0027】
図２は、いくつかの実施形態に従う、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂのそれぞれの構成概略図を示す。第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂは、同じ構成を有することを理解されたい。図２において、所与の参照符号末尾の「Ａ」は、所与の参照符号に対応する構成要素／特徴が、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａのものであることを示す。同様に、所与の参照符号末尾の「Ｂ」は、所与の参照符号に対応する構成要素／特徴が、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂのものであることを示す。例えば、接続１２１Ａ／Ｂは、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ内に存在する接続１２１Ａと、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂ内に存在する接続１２１Ｂとを表す。
【0028】
第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂのそれぞれは、入力部２０１Ａ／Ｂと、出力部２０３Ａ／Ｂとを含む。入力部２０１Ａ／Ｂは、電気信号発生器２０９Ａ／Ｂと、ゲートドライバ２０７Ａ／Ｂの一部とを含む。出力部２０３Ａ／Ｂは、ゲートドライバ２０７Ａ／Ｂの残りの部分と、ハーフブリッジトランジスタ（例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ））回路２３３Ａ／Ｂとを含む。ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂは、増幅回路／ツリーとも称され、ゲートドライバ２０７Ａ／Ｂに結合される。いくつかの実施形態では、入力部２０１Ａ／Ｂは、制御基板２０５Ａ／Ｂを含み、制御基板２０５Ａ／Ｂ上には、電気信号発生器２０９Ａ／Ｂ、波形発生器２１３Ａ／Ｂ、および周波数入力コントローラ２１１Ａ／Ｂが実装される。電気信号発生器２０９Ａ／Ｂは、接続されることで信号発生器制御信号をコントローラ１１３から接続１２３Ａ／Ｂを通じて受信する。波形発生器２１３Ａ／Ｂは、接続されることで波形発生器制御信号をコントローラ１１３から接続１２１Ａ／Ｂを通じて受信する。周波数入力コントローラ２１１Ａ／Ｂは、接続されることで周波数入力制御信号をコントローラ１１３から接続１２５Ａ／Ｂを通じて受信する。周波数入力コントローラ２１１Ａ／Ｂは、接続されることで周波数入力を電気信号発生器２０９Ａ／Ｂに接続２１２Ａ／Ｂを通じて供給する。
【0029】
いくつかの実施形態では、ゲートドライバ２０７Ａ／Ｂの全体が制御基板２０５Ａ／Ｂ上に実装される。入力部２０１Ａ／Ｂは、複数の矩形波信号を生成し、かつ矩形波信号を出力部２０３Ａ／Ｂに提供する。出力部２０３Ａ／Ｂは、入力部２０１Ａ／Ｂから受信した複数の矩形波信号から、増幅矩形波形を生成する。出力部２０３Ａ／Ｂはまた、増幅矩形波形のピーク・ツー・ピークの大きさなどの包絡線を整形する。例えば、整形制御信号２１４Ａ／Ｂを入力部２０１Ａ／Ｂ内の波形発生器２１３Ａ／Ｂから出力部２０３Ａ／Ｂ内のハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂに供給することで、包絡線を生成する。整形制御信号２１４Ａ／Ｂは、整形増幅矩形波形を生成するために、増幅矩形波形を整形するための複数の電圧値を有する。第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａに関して、整形増幅矩形波形は、出力部２０３Ａから第１のリアクタンス回路１０３Ａに伝送される。第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂに関して、整形増幅矩形波形は、出力部２０３Ｂから第２のリアクタンス回路１０３Ｂに伝送される。
【0030】
第１のリアクタンス回路１０３Ａおよび第２のリアクタンス回路１０３Ｂのそれぞれは、フィルタリングによる除去など、整形増幅矩形波形の高次高調波を除去することにより、基本周波数を有する整形正弦波形を生成する。整形正弦波形は、整形増幅矩形波形と同じ包絡線を有する。第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａに関して、ＲＦ電力が、第１のリアクタンス回路１０３Ａからコイル１０５の第１の端へ基本周波数を有する整形正弦波形の形で伝送される。第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂに関して、ＲＦ電力が、第２のリアクタンス回路１０３Ｂからコイル１０５の第２の端へ基本周波数を有する整形正弦波形の形で伝送される。コイル１０５に伝送されたＲＦ電力は、プラズマ処理チャンバ１１１内に伝送されることによって、図１に関して上述したように、プラズマ処理チャンバ１１１内の１つまたは複数のプロセスガスをウェハ１０９を処理するためのプラズマに変化させる。
【0031】
いくつかの実施形態では、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａに関して、第１のＱ値制御信号をコントローラ１１３から接続１２７Ａを通じて第１のリアクタンス回路１０３Ａへ伝送することによって、第１のリアクタンス回路１０３Ａのリアクタンスが修正される。第１のＱ値制御信号は、第１のリアクタンス回路１０３Ａ内の少なくとも１つの可変コンデンサ１０４Ａの静電容量設定の変更の実行を方向づけることなどによって、第１のリアクタンス回路１０３Ａのリアクタンスにおける特定の変更の実行を方向づける。いくつかの実施形態では、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂに関して、第２のＱ値制御信号をコントローラ１１３から接続１２７Ｂを通じて第２のリアクタンス回路１０３Ｂへ伝送することによって、第２のリアクタンス回路１０３Ｂのリアクタンスが修正される。第２のＱ値制御信号１２７Ｂは、第２のリアクタンス回路１０３Ｂ内の少なくとも１つの可変コンデンサ１０４Ｂの静電容量設定の変更の実行を方向づけることなどによって、第２のリアクタンス回路１０３Ｂのリアクタンスにおける特定の変更の実行を方向づける。
【0032】
いくつかの実施形態では、フィードバック信号１２９Ａ／ＢがＶＩプローブ１１７Ａ／Ｂからコントローラ１１３へ送信される。いくつかの実施形態では、フィードバック信号１２９Ａ／Ｂは、出力部２０３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２における整形増幅矩形波形の、時間とともに変化する電圧と時間とともに変化する電流との間の位相差を決定するために使用され、それによって位相差を減少させる、または取り除くために出力部２０３Ａ／Ｂを制御することが可能になる。いくつかの実施形態では、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａに関して、フィードバック信号１２９Ａに加えて、または替えて、フィードバック信号１３１ＡがＩプローブ１１９Ａからコントローラ１１３に伝送される。いくつかの実施形態では、第１のリアクタンス回路１０３Ａの出力Ｏ１における整形正弦波形の、時間とともに変化する電圧と時間とともに変化する電流との間の位相差がフィードバック信号１３１Ａから決定され、それによって位相差を減少させる、または取り除くために出力部２０３Ａを制御すること、および／または第１のリアクタンス回路１０３Ａを制御することが可能になる。いくつかの実施形態では、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂに関して、フィードバック信号１２９Ｂに加えて、または替えて、フィードバック信号１３１ＢがＩプローブ１１９Ｂからコントローラ１１３に伝送される。いくつかの実施形態では、第２のリアクタンス回路１０３Ｂの出力Ｏ２における整形正弦波形の、時間とともに変化する電圧と時間とともに変化する電流との間の位相差がフィードバック信号１３１Ｂから決定され、それによって位相差を減少させる、または取り除くために出力部２０３Ｂを制御すること、および／または第２のリアクタンス回路１０３Ｂを制御することが可能になる。
【0033】
電気信号発生器２０９Ａ／Ｂは、デジタル波形またはパルス列などの矩形波信号を生成する矩形波発振器である。電気信号発生器２０９Ａ／Ｂによって出力される矩形波信号は、ハイ（または１）などの第１の論理レベルと、ロー（または０）などの第２の論理レベルとの間でパルスを発する。電気信号発生器２０９Ａ／Ｂは、周波数入力コントローラ２１１Ａ／Ｂから電気信号発生器２０９Ａ／Ｂに供給された周波数入力に従い、数ある動作周波数のうち、４００キロヘルツ（ｋＨｚ）、または２ＭＨｚ、または１３．５６ＭＨｚ、または２７ＭＨｚ、または６０ＭＨｚなどの所定の動作周波数の矩形波信号を生成する。
【0034】
ゲートドライバ２０７Ａ／Ｂは、入力部２０１Ａ／Ｂ内の第１の部分を含み、第１の部分は、ゲートドライバ小部分２１５Ａ／Ｂと、コンデンサ２２３Ａ／Ｂと、抵抗器２２５Ａ／Ｂと、パルス変成器２１７Ａ／Ｂの１次巻線２２７Ａ／Ｂとを含む。ゲートドライバ２０７Ａ／Ｂはまた、出力部２０３Ａ／Ｂ内の第２の部分を含み、第２の部分は、パルス変成器２１７Ａ／Ｂの２次巻線２２９Ａ／Ｂおよび２３１Ａ／Ｂを含む。ゲートドライバ小部分２１５Ａ／Ｂは、複数のゲートドライバ２１９Ａ／Ｂおよび２２１Ａ／Ｂを含む。ゲートドライバ２１９Ａ／Ｂおよび２２１Ａ／Ｂのそれぞれは、その一端が正電圧源（＋）に結合され、反対の端が負電圧源（－）に結合される。
【0035】
いくつかの実施形態では、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂは、導電体２３７Ａ／Ｂを通じて第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂの第１の端子に電気的に接続される電圧源Ｖｄｃを含む直流（ＤＣ）レール２３５Ａ／Ｂを含み、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂの第２の端子が第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの第１の端子に電気的に接続され、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの第２の端子が基準接地電位２４２Ａ／Ｂに電気的に接続される。このように、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂは、プッシュプル方式で互いに結合される第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂと第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂとを含む。いくつかの実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂは、少なくとも閾値電圧がそれらのゲート導電体に与えられたときにオンになるｎ型ＦＥＴである。しかしながら、他の実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂは、少なくとも閾値電圧がそれらのゲート導電体に与えられたときにオフになるｐ型ＦＥＴである。いくつかの実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのそれぞれは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として実装される。いくつかの実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂは、数あるうちの、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、または金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、または接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）などの別の種類のトランジスタとして実装されてよい。いくつかの実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのそれぞれは、炭化ケイ素、またはケイ素、または窒化ガリウムからなる。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのそれぞれは、約０．０１Ｏｈｍ～約１０Ｏｈｍｓにおよぶ範囲内などの、予め決められた範囲内にある出力インピーダンスを有する。第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａの出力Ｏ１は、第１のトランジスタ２３９Ａの第２の端子（ソース端子）と第２のトランジスタ２４１Ａの第１の端子（ドレイン端子）との間のノード接続である。同様に、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの出力Ｏ２は、第１のトランジスタ２３９Ｂの第２の端子（ソース端子）と第２のトランジスタ２４１Ｂの第１の端子（ドレイン端子）との間のノード接続である。
【0036】
コントローラ１１３は、周波数入力コントローラ２１１Ａ／Ｂに接続１２５Ａ／Ｂを通じて結合されることによって、周波数入力（動作周波数）を電気信号発生器２０９Ａ／Ｂに提供する。コントローラ１１３は、さらに波形発生器２１３Ａ／Ｂに結合されることによって、ＤＣレール２３５Ａ／Ｂに提供される整形制御信号２１４Ａ／Ｂを制御する。電気信号発生器２０９Ａ／Ｂは、それぞれゲートドライバ２１９Ａ／Ｂおよび２２１Ａ／Ｂに接続される出力を有する。ゲートドライバ２１９Ａ／Ｂの出力は、コンデンサ２２３Ａ／Ｂの入力端子に結合される。ゲートドライバ２２１Ａ／Ｂの出力は、抵抗器２２５Ａ／Ｂの入力端子に結合される。コンデンサ２２３Ａ／Ｂは、パルス変成器２１７Ａ／Ｂの１次巻線２２７Ａ／Ｂの第１の端に結合される。抵抗器２２５Ａ／Ｂは、パルス変成器２１７Ａ／Ｂの１次巻線２２７Ａ／Ｂの第２の端に結合される。コンデンサ２２３Ａ／Ｂは、１次巻線２２７Ａ／Ｂのインダクタンスを打ち消すまたは無効にする機能を有する。１次巻線２２７Ａ／Ｂのインダクタンスを打ち消す、または無効化することは、ゲートドライバ２１９Ａ／Ｂおよび２２１Ａ／Ｂが出力するゲートドライブ信号の矩形の生成を促進する。さらに、抵抗器２２５Ａ／Ｂは、電気信号発生器２０９Ａ／Ｂが生成する矩形波信号の発振を低減する。
【0037】
パルス変成器２１７Ａ／Ｂの２次巻線２２９Ａ／Ｂの第１の端は、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂのゲート端子に電気的に接続される。２次巻線２２９Ａ／Ｂの第２の端は、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂの第２の端子および第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの第１の端子の両方に電気的に接続され、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂの第２の端子および第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの第１の端子は両方とも、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２に電気的に接続される。パルス変成器２１７Ａ／Ｂの２次巻線２３１Ａ／Ｂの第１の端は、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのゲート端子に電気的に接続される。２次巻線２３１Ａ／Ｂの第２の端は、基準接地電位２４２Ａ／Ｂに電気的に接続される。ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２は、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの入力に電気的に接続される。抵抗１１５Ａ／Ｂは、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２によって見られる。抵抗１１５Ａ／Ｂは、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂが接続されるコイル１０５中の抵抗、プラズマがプラズマ処理チャンバ１１１内に存在する場合にはプラズマによって示される抵抗、および出力Ｏ１／Ｏ２からコイル１０５へのＲＦ電力伝送路の抵抗の組み合わせを表す。
【0038】
コントローラ１１３は、周波数入力コントローラ２１１Ａ／Ｂを通じて電気信号発生器２０９Ａ／Ｂに提供される周波数入力などの設定を生成する。周波数入力は、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚなどの、目標動作周波数の値である。電気信号発生器２０９Ａ／Ｂは、目標動作周波数を有する入力ＲＦ信号を生成する。入力ＲＦ信号は、矩形波信号である。ゲートドライバ２１９Ａ／Ｂおよび２２１Ａ／Ｂは、入力ＲＦ信号を増幅することによって増幅ＲＦ信号を生成するとともに、増幅ＲＦ信号をパルス変成器２１７Ａ／Ｂの１次巻線２２７Ａ／Ｂに提供する。
【0039】
所与の時刻における増幅ＲＦ信号の電流の方向性に基づいて、２次巻線２２９Ａ／Ｂまたは２次巻線２３１Ａ／Ｂが、所与の時刻において閾値電圧を有するゲートドライブ信号を生成する。例えば、増幅ＲＦ信号の電流が、１次巻線２２７Ａ／Ｂの正に帯電した端子から、１次巻線２２７Ａ／Ｂの負に帯電した端子に流れる場合、２次巻線２２９Ａ／Ｂは、少なくとも閾値電圧を有するゲートドライブ信号を生成して第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂをオンにし、２次巻線２３１Ａ／Ｂは、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂがオフとなるよう閾値電圧を生成しない。反対に、増幅ＲＦ信号の電流が、１次巻線２２７Ａ／Ｂの負に帯電した端子から正に帯電した端子に流れる場合、２次巻線２３１Ａ／Ｂは、少なくとも閾値電圧を有するゲートドライブ信号を生成して第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂをオンにし、２次巻線２２９Ａ／Ｂは、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオフとなるよう閾値電圧を生成しない。
【0040】
第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂのゲートおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのゲートに伝送されるゲートドライブ信号のそれぞれは、目標動作周波数を有する矩形波信号、例えばデジタル信号またはパルス信号である。例えば、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂのゲートおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのゲートに伝送されるゲートドライブ信号のそれぞれは、ローレベルとハイレベルとの間を遷移する。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂのゲートおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのゲートに伝送されるゲートドライブ信号は、目標動作周波数を有し、かつ互いに対して逆同期している。より具体的には、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂのゲートに伝送されるゲートドライブ信号がローレベルからハイレベルに遷移する時間間隔、あるいはその時刻において、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのゲートに伝送されるゲートドライブ信号は同時にハイレベルからローレベルに遷移する。同様に、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂのゲートに伝送されるゲートドライブ信号がハイレベルからローレベルに遷移する時間間隔、あるいはその時刻において、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのゲートに伝送されるゲートドライブ信号は同時にローレベルからハイレベルに遷移する。このゲートドライブ信号の逆同期によって、時間とともに変化する矩形波信号の目標動作周波数に従って、反復的に、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂと第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂとが連続的にオンにされ、かつ連続的にオフにされることが可能になる。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂと第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂとは、連続的に操作される。例えば、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオンにされると、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂはオフにされる。さらに、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂがオンにされると、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂはオフにされる。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂは、同じ時刻または同じ期間においてオンとならない。目標動作周波数以外の周波数では、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂは、他の非目標動作周波数において大きな電流が第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂから出ないように高負荷をもたらす役割を担う。
【0041】
第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオンであり、かつ第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂがオフである場合、電圧源Ｖｄｃと出力Ｏ１／Ｏ２との間を電流が流れることで、出力Ｏ１／Ｏ２において電圧が発生する。出力Ｏ１／Ｏ２にける電圧は、コントローラ１１３から波形発生器２１３Ａ／Ｂを通じて受信した整形制御信号２１４Ａ／Ｂに従って生成される。第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂがオフのとき、出力Ｏ１／Ｏ２から、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの第２の端子に接続された基準接地電位２４２Ａ／Ｂへ流れる電流は存在しない。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオンのとき、電流は、電圧源Ｖｄｃから、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２を通って第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの入力へと流れる。さらに、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂがオンであり、かつ第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオフである場合、電流は、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２から、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの第２の端子に接続された基準接地電位２４２Ａ／Ｂへ流れる。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオフのとき、電圧源Ｖｄｃからハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２へ流れる電流は存在しない。
【0042】
いくつかの実施形態では、コントローラ１１３は、波形発生器２１３Ａ／Ｂに、ＤＣレール２３５Ａ／Ｂを制御するために用いる電圧値を示す整形制御信号２１４Ａ／Ｂを生成するように方向づける。整形制御信号２１４Ａ／Ｂは、導電体を通じて電圧源Ｖｄｃに伝送される。ＤＣレール２３５Ａ／Ｂは、コントローラ１１３による（および、任意選択で波形発生器２１３Ａ／Ｂによる）電圧源Ｖｄｃの高速制御がある点でアジャイルである。コントローラ１１３および電圧源Ｖｄｃの両方が電子回路であり、それによってコントローラ１１３は電圧源Ｖｄｃを実質的に瞬時に制御可能である。例えば、コントローラ１１３が整形制御信号２１４Ａ／Ｂ内の電圧値を電圧源Ｖｄｃに（直接、または波形発生器２１３Ａ／Ｂを通じて）送信するときに、電圧源Ｖｄｃはそれに応じて実質的に瞬時に出力電圧レベルを変化させる。いくつかの実施形態では、整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値は、約０ボルト～約８０ボルトにわたる範囲内にあり、したがってＤＣレール２３５Ａ／Ｂはこの電圧範囲内で動作する。整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値は、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２における、すなわち第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂの出力における整形増幅矩形波形の整形包絡線を定義するために電圧源Ｖｄｃによって生成される電圧信号の大きさである。例えば、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１ＡＢが連続波形を生成するように操作される場合、整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値は、時間の関数として、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２において生成される連続波形のパラメータのピーク・ツー・ピークの大きさを制御する。パラメータは、例として、電力、電圧、および電流のうちの１つまたは複数である。連続波形のピーク・ツー・ピークの大きさは、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２における連続波形の整形包絡線を時間の関数として定義する。
【0043】
別の例では、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂが、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２においてパルス形状の整形包絡線をもつよう整形増幅矩形波形を生成するように操作される場合、整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値は、所与の時刻または所与の予め決められた期間において、実質的に瞬時に（段階関数のような方式で）変更される。それによって、整形増幅矩形波形のピーク・ツー・ピークの大きさは、第１のパラメータレベル（例えばハイレベル）から第２のパラメータレベル（例えばローレベル）へ変化するか、または第２のパラメータレベルから第１のパラメータレベルに変化する。パラメータは、例として、電力、電圧、および電流のうちの１つまたは複数である。別の例では、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂが、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２において任意の形状の整形包絡線をもつよう整形増幅矩形波形を生成するように操作される場合、整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値は、波形発生器２１３Ａ／Ｂを通じてコントローラ１１３により方向づけられたように、所定かつ制御された任意の方法で変更される。それによって、整形増幅矩形波形のピーク・ツー・ピークの大きさは、所定かつ制御された任意の方法で変化する。別の例では、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂが、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２においてマルチステートパルス形状を有する整形増幅矩形波形を生成するように操作される場合、整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値は、所与の時刻または所与の予め決められた期間において、実質的に瞬時に（段階関数のような方式で）変更される。それによって、整形増幅矩形波形のピーク・ツー・ピークの大きさは、異なる状態間で変化する。異なる状態はそれぞれ、特定のパラメータレベル、例えば数あるうちの、電力レベル、電圧レベル、および／または電流レベルなどの、異なるピーク・ツー・ピークの大きさを有する。様々な実施形態において、異なる状態の数は２つ以上であり、コントローラ１１３によって特定される。
【0044】
ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２において生成される整形増幅矩形波形は、ゲートドライバ２１９Ａ／Ｂおよび２２１Ａ／Ｂによって出力されるゲートドライブ信号に従う第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの（時間の関数としての）操作と、整形制御信号２１４Ａ／Ｂに従う電圧源Ｖｄｃによる電圧の（時間の関数としての）供給とに基づく。整形増幅矩形波形の増幅量は、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの出力インピーダンスと、整形制御信号２１４Ａ／Ｂにおける、コントローラ１１３によって（および、任意選択で波形発生器２１３Ａ／Ｂによって）電圧源Ｖｄｃへ供給される電圧値と、電圧源Ｖｄｃにおける実現可能な最大電圧値とに基づく。第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂは、整形増幅矩形波形を受信し、整形増幅矩形波形の高次高調波を減少させる、または取り除くように機能することによって基本周波数を有する整形正弦波形を生成する。第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂによって出力される整形正弦波形は、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂに入力される整形増幅矩形波形と同じ整形包絡線を有することが理解されたい。第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂによって出力される整形正弦波形は、プラズマ処理チャンバ１１１内でプラズマを生成するためのＲＦ信号としてコイル１０５に提供される。
【0045】
いくつかの実施形態では、ＶＩプローブ１１７Ａ／Ｂは、ハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２における整形増幅矩形波形の複素電圧および複素電流を計測し、対応するフィードバック信号をコントローラ１１３に接続１２９Ａ／Ｂを通じて提供する。フィードバック信号は、複素電圧および複素電流を示す。コントローラ１１３は、フィードバック信号から、整形増幅矩形波形の複素電圧と、整形増幅矩形波形の複素電流との間の位相差を特定し、かつ位相差が所定の許容範囲内にあるかどうかを判定する。例えば、コントローラ１１３は、位相差がゼロか、あるいはゼロから離れた所定の許容範囲（パーセンテージ）内にあるかどうかを判定する。位相差が所定の許容範囲内にないと判定すると、コントローラ１１３は、動作周波数の周波数値を変更し、電気信号発生器２０９Ａ／Ｂに提供される周波数入力を周波数入力コントローラ２１１Ａ／Ｂを通じて変更する。変更された周波数値は、周波数入力コントローラ２１１Ａ／Ｂから電気信号発生器２０９Ａ／Ｂへ提供され、電気信号発生器２０９Ａ／Ｂの動作周波数を変更する。いくつかの実施形態では、動作周波数は約１０マイクロ秒以下の間に変更される。電気信号発生器２０９Ａ／Ｂの動作周波数は、ＶＩプローブ１１７Ａ／Ｂによって測定される複素電圧と複素電流との間の位相差が所定の許容範囲内にあるとコントローラ１１３が判定するまで変更される。複素電圧と複素電流との間の位相差が所定の許容範囲内であると判定すると、コントローラ１１３は、それ以上電気信号発生器２０９Ａ／Ｂへの周波数入力を変更しない。位相差が所定の許容範囲内にある場合、所定の量の電力が、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２から第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂを通じてコイル１０５へ提供される。
【0046】
いくつかの実施形態では、電気信号発生器２０９Ａ／Ｂへの周波数入力の変更に加えて、または替えて、電圧源Ｖｄｃによって生成される電圧信号を変更するために、電圧源Ｖｄｃに供給されている整形制御信号２１４Ａ／Ｂにおける電圧値を変更する。電圧源Ｖｄｃは、整形制御信号２１４Ａ／Ｂによって示される電圧値に従って電圧レベルを変更する。コントローラ１１３は、整形増幅矩形波形が所定の電力設定値を達成するまで、整形制御信号２１４Ａ／Ｂにおける電圧値の変更を継続する。いくつかの実施形態では、所定の電力設定値は、コントローラ１１３のメモリデバイスに記憶される。様々な実施形態では、出力Ｏ１／Ｏ２における整形増幅矩形波形の電圧の変更に替えて、整形増幅矩形波形における電流が変更される。例えば、整形制御信号２１４Ａ／Ｂにおける電圧値の変更を方向づけることによって、コントローラ１１３は、整形増幅矩形波形が所定の電流設定値を達成するまで、出力Ｏ１／Ｏ２における整形増幅矩形波形の電流を変更する。いくつかの実施形態では、所定の電流設定値は、コントローラ１１３のメモリデバイスに記憶される。いくつかの実施形態では、出力Ｏ１／Ｏ２における整形増幅矩形波形の電圧または電流の変更に替えて、整形増幅矩形波形の電力が変更される。例えば、整形制御信号２１４Ａ／Ｂにおける電圧値の変更を方向づけることによって、コントローラ１１３は、整形増幅矩形波形が所定の電力設定値を達成するまで、出力Ｏ１／Ｏ２における整形増幅矩形波形の電力を変更する。いくつかの実施形態では、所定の電力設定値は、コントローラ１１３のメモリデバイスに記憶される。出力Ｏ１／Ｏ２において生成される整形増幅矩形波形の電圧、電流、または電力のいかなる変化も、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂによって出力される整形正弦波形の電圧、電流、または電力についてそれぞれ同じ変化をもたらすことに留意されたい。
【0047】
いくつかの実施形態では、コントローラ１１３は、モータドライバおよびモータ（例えばステッピングモータ）を通じて第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂに結合される。いくつかの実施形態では、モータドライバは、１つまたは複数のトランジスタを含む集積回路デバイスとして実装される。コントローラ１１３は、Ｑ値制御信号を接続１２７Ａ／Ｂを通じて第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂ内のモータドライバに送信し、そしてそれによってモータドライバからモータへ伝送される電気信号の生成を方向づける。モータは、モータドライバから受信した電気信号に従って動作することで、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂのリアクタンスを変化させる。例えば、いくつかの実施形態では、モータは、可変コンデンサ１０４Ａ／Ｂ内の導電性プレート間の面積（または間隔）を変化させることによって第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂのリアクタンスを変化させるように動作する。いくつかの実施形態では、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂのリアクタンスは、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの所定のＱ値を維持するように変更される。
【0048】
コイル１０５のインダクタンスと組合わされる第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂは、高Ｑ値（Ｑ）を有する。例えば、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂで失われる、出力Ｏ１／Ｏ２において生成される整形増幅矩形波形の電力量は、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの出力からコイル１０５に伝送される整形正弦波形の電力量よりも少ない。第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの高Ｑ値（Ｑ）は、プラズマ処理チャンバ１１１内におけるプラズマの高速点火を促進する。さらに、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂは、コイル１０５およびプラズマの誘導性リアクタンスと共振するように構成および設定され、したがって、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２は抵抗１１５Ａ／Ｂを見るが、本質的にはいかなるリアクタンスも伴わない。例えば、第１のリアクタンス回路１０３Ａは、コイル１０５、プラズマ、および第１のリアクタンス回路１０３Ａとコイル１０５との間のＲＦ電力伝送接続のリアクタンスを無効にするまたは打ち消すなど、低減させるリアクタンスを有するように制御される。いくつかの実施形態では、第１のリアクタンス回路１０３Ａのリアクタンスは、可変コンデンサ１０４Ａの静電容量設定を制御することによって制御される。同様に、第２のリアクタンス回路１０３Ｂは、コイル１０５、プラズマ、および第２のリアクタンス回路１０３Ｂとコイル１０５との間のＲＦ電力伝送接続のリアクタンスを無効にするまたは打ち消すなど、低減させるリアクタンスを有するように制御される。いくつかの実施形態では、第２のリアクタンス回路１０３Ｂのリアクタンスは、可変コンデンサ１０４Ｂの静電容量設定を制御することによって制御される。
【0049】
いくつかの実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂは、低内部抵抗および高速切り替え時間を有するように、かつ第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの冷却を促進するように、炭化ケイ素から製造される。炭化ケイ素の第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび炭化ケイ素の第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの低内部抵抗は、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂによって生成される熱量を減少させる。それによって、冷却プレートまたはヒートシンクを用いた第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの冷却が容易になる。さらに、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの低内部抵抗は、高効率をもたらし、それによって第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂが、１０マイクロ秒未満などで、ほとんど瞬時にオンになり即座にオフになることが可能になる。いくつかの実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのそれぞれは、１０マイクロ秒未満など、予め決められた期間未満でオンおよびオフとなるように構成される。いくつかの実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのそれぞれは、約０．５マイクロ秒～約１０マイクロ秒にわたる期間内にオンおよびオフとなるように構成される。いくつかの実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのそれぞれは、約１マイクロ秒～約５マイクロ秒にわたる期間内にオンおよびオフとなるように構成される。いくつかの実施形態では、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのそれぞれは、約３マイクロ秒～約７マイクロ秒にわたる期間内にオンおよびオフとなるように構成される。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのそれぞれにおけるオンおよびオフ状態間の遷移には、本質的に遅延が生じないことが理解されたい。このようにして、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオンになると、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂは本質的に同時にオフになる。さらに、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオフになると、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂは本質的に同時にオンになる。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂは、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂを通じて電圧源Ｖｄｃから基準接地電位２４２Ａ／Ｂに電流が直接流れることを避けるために、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂが同時にオンとならないことを確実にするのに十分な高速でオンおよびオフに切り替わるように構成される。
【0050】
第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂのトランジスタなどの部品が電子部品であることが理解されたい。さらに、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂからコイル１０５へのＲＦ電力伝送路内にＲＦインピーダンス整合ネットワークおよびＲＦケーブルが存在しないことが理解されない。第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂ内の電子部品と組み合わせて、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂからコイル１０５へのＲＦ電力伝送路内におけるＲＦインピーダンス整合ネットワークおよびＲＦケーブルの不在が、異なるプラズマ処理チャンバ１１１にわたる／その間でのプラズマの高速点火ならびにプラズマの持続可能性に関する再現性および一貫性をもたらす。
【0051】
図３は、いくつかの実施形態に従う、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂにわたる電圧リミッタを実装するハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａ／Ｂの回路概略図を示す。ダイオード３０３Ａ／Ｂが第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂのドレイン端子（Ｄ）とソース端子（Ｓ）との間に接続され、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂにわたる電圧を制限する。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオンにされ、かつ第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂがオフにされると、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂにわたる電圧は、電圧がダイオード３０３Ａ／Ｂによって制限されるまで増加する。ダイオード３０３Ａ／Ｂは、電流が、第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂを通じて直接電圧源Ｖｄｃから基準接地電位２４２Ａ／Ｂへ不利にシュートすることを防ぐ働きをする。同様に、ダイオード３０５Ａ／Ｂが第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのドレイン端子（Ｄ）とソース端子（Ｓ）との間に接続され、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂにわたる電圧を制限する。第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂがオンにされ、かつ第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂがオフにされると、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂにわたる電圧は、電圧がダイオード３０５Ａ／Ｂによって制限されるまで増加する。ダイオード３０５Ａ／Ｂは、電流が、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂを通じて直接電圧源Ｖｄｃから基準接地電位２４２Ａ／Ｂへ不利にシュートすることを防ぐ働きをする。コンデンサ３０１Ａ／Ｂが第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂのドレイン端子（Ｄ）と、第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのソース端子（Ｓ）との間に接続される。第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび／または第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂのオフおよびオンに遅延が生じる場合には、電圧源Ｖｄｃからコンデンサ３０１Ａ／Ｂを通じて基準接地電位２４２Ａ／Ｂへ電流が流れ、それによって、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２を通じてコイル１０５へ流れる電流の不利な、かつ潜在的にダメージを与える量を有する可能性を低減する。
【0052】
図４Ａは、いくつかの実施形態に従う、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂの出力Ｏ１／Ｏ２において生成される整形増幅矩形波形４０１例のパラメータの時間の関数としてのプロットを示す。整形増幅矩形波形４０１のパラメータは、電力、電圧、または電流のいずれかである。整形増幅矩形波形４０１は、コントローラ１１３および／または波形発生器２１３Ａ／Ｂによって方向づけられたように整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値に従って生成された整形包絡線４０３を有する。整形包絡線４０３は、整形増幅矩形波形４０１のパラメータの絶対の大きさが、第１のレベルＬ１（ローレベル）と第２のレベルＬ２（ハイレベル）との間で遷移するように制御される。パラメータは、第１のレベルＬ１において、第２のレベルＬ２よりも低いピーク・ツー・ピークの大きさを有する。整形包絡線４０３は、整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値に応じて、図４Ａに示すものとは異なる形状を有することができることが理解されたい。例えば、整形制御信号２１４Ａ／Ｂは、整形包絡線４０３が連続波形状、三角形状、マルチレベルパルス形状、または本質的にあらゆる所定かつ制御された任意の形状を有するように方向づけるように生成可能である。
【0053】
図４Ｂは、いくつかの実施形態に従う、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの出力において生成される整形正弦波形４０５例のパラメータの時間の関数としてのプロットを示す。整形正弦波形４０５のパラメータは、電力、電圧、または電流のいずれかである。整形正弦波形４０５は、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂに時間の関数として入力される整形増幅矩形波形４０１に基づく。整形増幅矩形波形４０１は、基本周波数正弦波形４０５Ａと、複数の高次高調波正弦波形４０５Ｂ、４０５Ｃなどとの組み合わせである。例えば、正弦波形４０５Ｂは、基本周波数正弦波形４０５Ａの二次高調波を表す。さらに、正弦波形４０５Ｃは、基本周波数正弦波形４０５Ａの三次高調波を表す。第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂは、整形増幅矩形波形４０５から高次高調波正弦波形４０５Ｂ、４０５Ｃを除去するように機能し、それによって基本周波数正弦波形４０５Ａのみが第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの出力において時間の関数として提供される。第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの高Ｑ値は、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂから出力される整形増幅矩形波形４０１からの、高次高調波正弦波形４０５Ｂ、４０５Ｃの除去を促進する。基本周波数正弦波形４０５Ａは、整形正弦波形としてコイル１０５に伝送され、したがってＲＦ電力をコイル１０５に伝送する。
【0054】
図５Ａは、いくつかの実施形態に従う、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの出力において生成される整形正弦波形５０１例のパラメータの時間の関数としてのプロットを示す。整形正弦波形５０１のパラメータは、電力、電圧、または電流のいずれかである。整形正弦波形５０１は、コントローラ１１３および／または波形発生器２１３Ａ／Ｂによって方向づけられたように整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値に従って生成された整形包絡線５０３を有する。整形包絡線５０３は、整形正弦波形５０１のパラメータにおけるピーク・ツー・ピークの変化を時間の関数として定義する。整形包絡線５０３例は、パルス整形包絡線などの、実質的に矩形の包絡線を表す。
【0055】
図５Ｂは、いくつかの実施形態に従う、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの出力において生成される整形正弦波形５０５例のパラメータの時間の関数としてのプロットを示す。整形正弦波形５０５のパラメータは、電力、電圧、または電流のいずれかである。整形正弦波形５０５は、コントローラ１１３および／または波形発生器２１３Ａ／Ｂによって方向づけられたように整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値に従って生成された整形包絡線５０７を有する。整形包絡線５０７は、整形正弦波形５０５のパラメータにおけるピーク・ツー・ピークの変化を時間の関数として定義する。整形包絡線５０５例は、実質的に三角形状の包絡線を表す。
【0056】
図５Ｃは、いくつかの実施形態に従う、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの出力において生成される整形正弦波形５０９例のパラメータの時間の関数としてのプロットを示す。整形正弦波形５０９のパラメータは、電力、電圧、または電流のいずれかである。整形正弦波形５０９は、コントローラ１１３および／または波形発生器２１３Ａ／Ｂによって方向づけられたように整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値に従って生成された整形包絡線５１１を有する。整形包絡線５１１は、整形正弦波形５０９のパラメータにおけるピーク・ツー・ピークの変化を時間の関数として定義する。整形包絡線５１１例は、３つの異なる状態Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を含むマルチステート形状包絡線を表す。整形包絡線５１１は、第１の状態Ｓ１での整形正弦波形５０９のパラメータにおけるピーク・ツー・ピークの変化が、第２の状態Ｓ２での整形正弦波形５０９のパラメータにおけるピーク・ツー・ピークの変化よりも大きくなるように定義される。整形包絡線５１１はまた、第２の状態Ｓ２での整形正弦波形５０９のパラメータにおけるピーク・ツー・ピークの変化が、第３の状態Ｓ３での整形正弦波形５０９のパラメータにおけるピーク・ツー・ピークの変化よりも大きくなるように定義される。整形包絡線５１１は、第３の状態Ｓ３の後、第１の状態Ｓ１に戻る。状態Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３は、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂによって出力される整形増幅矩形波形の周波数未満の周波数で繰り返される。したがって、状態Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３は、整形正弦波形５０９の周波数未満の周波数で繰り返される。様々な実施形態において、マルチステート形状包絡線は４つ以上の異なる状態を含み、異なる状態のそれぞれが、整形正弦波形５０９のパラメータにおける時間の関数としての異なるピーク・ツー・ピークの変化に対応する。さらに、様々な実施形態において、マルチステート形状包絡線は、整形包絡線の３つ以上の異なる状態のいずれかが、整形包絡線における次の状態に対して低いまたは高い、整形正弦波形５０９のパラメータのピーク・ツー・ピークの大きさを有するように制御可能である。
【0057】
図５Ｄは、いくつかの実施形態に従う、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂの出力において生成される整形正弦波形５１３例のパラメータの時間の関数としてのプロットを示す。整形正弦波形５１３のパラメータは、電力、電圧、または電流のいずれかである。整形正弦波形５１３は、コントローラ１１３および／または波形発生器２１３Ａ／Ｂによって方向づけられたように整形制御信号２１４Ａ／Ｂが示す電圧値に従って生成された整形包絡線５１５を有する。整形包絡線５１５は、整形正弦波形５１３のパラメータにおけるピーク・ツー・ピークの変化を時間の関数として定義する。整形包絡線５１５例は、実質的に平らであり、したがって整形正弦波形５１３は、実質的に固定されたピーク・ツー・ピークの大きさである連続波信号を表す。
【0058】
図６は、いくつかの実施形態に従う、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／Ｂからプラズマ処理チャンバ１１１へＲＦ電力を送達する方法のフローチャートを示す。方法は、第１の整形増幅矩形波形信号を第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａの出力から第１のリアクタンス回路１０３Ａへ伝送するためであり、第１のリアクタンス回路１０３Ａは、第１の整形増幅矩形波形信号を第１の整形正弦波信号に変換するように動作する操作６０１Ａを含む。いくつかの実施形態では、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａは、非５０ｏｈｍ出力インピーダンスを有する。方法はまた、第１の整形正弦波信号を、第１のリアクタンス回路１０３Ａの出力からプラズマ処理チャンバ１１１のコイル１０５の第１の端に伝送するための操作６０３Ａを含む。第１の整形正弦波信号は、ＲＦ電力をコイル１０５に伝える。
【0059】
方法はまた、ＲＦ電力のピーク量が第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａから第１のリアクタンス回路１０３Ａを通じてコイル１０５に伝送されるように、第１のリアクタンス回路１０３Ａ内の静電容量設定を調整するための任意選択の操作６０５Ａを含む。いくつかの実施形態では、操作６０５Ａにおいて静電容量設定を調整することは、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａがコイル１０５を通じて接続される負荷が主に抵抗負荷となるように、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａがコイル１０５を通じて接続される負荷の誘導分を本質的に打ち消す。いくつかの実施形態では、操作６０５Ａにおいて静電容量設定を調整することは、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａの出力から第１のリアクタンス回路１０３Ａに伝送される第１の整形増幅矩形波形信号の非基本高調波要素を除去する。
【0060】
方法は、第２の整形増幅矩形波形信号を第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの出力から第２のリアクタンス回路１０３Ｂへ伝送するためであり、第２のリアクタンス回路１０３Ｂは、第２の整形増幅矩形波形信号を第２の整形正弦波信号に変換するように動作する操作６０１Ｂを含む。いくつかの実施形態では、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂは、非５０ｏｈｍ出力インピーダンスを有する。方法はまた、第２の整形正弦波信号を、第２のリアクタンス回路１０３Ｂの出力からプラズマ処理チャンバ１１１のコイル１０５の第２の端に伝送するための操作６０３Ｂを含む。第２の整形正弦波信号は、ＲＦ電力をコイル１０５に伝える。
【0061】
方法はまた、ＲＦ電力のピーク量が第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂから第２のリアクタンス回路１０３Ｂを通じてコイル１０５に伝送されるように、第２のリアクタンス回路１０３Ｂ内の静電容量設定を調整するための任意選択の操作６０５Ｂを含む。いくつかの実施形態では、操作６０５Ｂは、第２のリアクタンス回路１０３Ｂ内の可変コンデンサ１０４Ｂの静電容量設定を調整することによって第１のリアクタンス回路１０３Ａ内の可変コンデンサ１０４Ａの静電容量設定と実質的に整合させることを含む。いくつかの実施形態では、操作６０５Ｂにおいて静電容量設定を調整することは、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂがコイル１０５を通じて接続される負荷が主に抵抗負荷となるように、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂがコイル１０５を通じて接続される負荷の誘導分を本質的に打ち消す。いくつかの実施形態では、操作６０５Ｂにおいて静電容量設定を調整することは、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの出力から第２のリアクタンス回路１０３Ｂに伝送される第２の整形増幅矩形波形信号の非基本高調波要素を除去する。方法操作６０１Ａ、６０１Ｂ、６０３Ａ、６０３Ｂ、ならびに任意選択で６０５Ａおよび６０５Ｂは、互いに並行して行われることが理解されたい。
【0062】
いくつかの実施形態では、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａによって出力される第１の整形増幅矩形波形信号は、約２メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数を有し、第１のリアクタンス回路１０３Ａ内の可変コンデンサ１０４Ａの静電容量設定は、操作６０５Ａにおいて約２５００ピコファラッド（ｐＦ）～約４５００ｐＦにわたる範囲内に調整される。さらに、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂによって出力される第２の整形増幅矩形波形信号もまた、約２ＭＨｚの周波数を有し、第２のリアクタンス回路１０３Ｂ内の可変コンデンサ１０４Ｂの静電容量設定は、操作６０５Ｂにおいて、第１のリアクタンス回路１０３Ａ内の可変コンデンサ１０４Ａと実質的に同じ静電容量設定を有するように調整される。いくつかの実施形態では、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａによって出力される第１の整形増幅矩形波形信号は、約１３．５６ＭＨｚの周波数を有し、第２のリアクタンス回路１０３Ａ内の可変コンデンサ１０４Ａの静電容量設定は、操作６０５Ａにおいて約５ｐＦ～約１０００ｐＦにわたる範囲内に調整される。さらに、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂによって出力される第２の整形増幅矩形波形信号もまた、約１３．５６ＭＨｚの周波数を有し、第２のリアクタンス回路１０３Ｂ内の可変コンデンサ１０４Ｂの静電容量設定は、操作６０５Ｂにおいて、第１のリアクタンス回路１０３Ａ内の可変コンデンサ１０４Ａと実質的に同じ静電容量設定を有するように調整される。
【0063】
いくつかの実施形態では、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａは、約２ＭＨｚの周波数を有する第１の整形増幅矩形波形信号をコイル１０５の第１の端に供給するように構成され、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂは、同じく約２ＭＨｚの周波数を有する第２の整形増幅矩形波形信号をコイル１０５の第２の端に同時に供給するように構成される。これらの実施形態のいくつかでは、第１のリアクタンス回路１０３Ａは、約２５００ｐＦ～約４５００ｐＦにわたる範囲内の静電容量を、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａの出力Ｏ１とコイル１０５の第１の端との間に提供するように構成される。さらに、第２のリアクタンス回路１０３Ｂは、第１のリアクタンス回路１０３Ａによって提供される静電容量と実質的に等しい静電容量を、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの出力Ｏ２とコイル１０５の第２の端との間に提供するように構成される。これらの実施形態のいくつかでは、第１のリアクタンス回路１０３Ａは、互いに並列に接続された可変コンデンサ１０４Ａと固定コンデンサとを含み、第２のリアクタンス回路１０３Ｂは、互いに並列に接続された可変コンデンサ１０４Ｂと固定コンデンサとを含む。これらの実施形態のいくつかでは、可変コンデンサ１０４Ａおよび１０４Ｂのそれぞれの静電容量設定は、約１００ｐＦ～約２０００ｐＦにわたる範囲内に調節可能である。さらに第１のリアクタンス回路１０３Ａ内および第２のリアクタンス回路１０３Ｂ内の固定コンデンサのそれぞれの静電容量設定は、約２０００ｐＦ～約３５００ｐＦにわたる範囲内にあり、第２のリアクタンス回路１０３Ｂは、第１のリアクタンス回路１０３Ａと実質的に同等の様式で構成される。
【0064】
いくつかの実施形態では、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａは、約１３．５６ＭＨｚの周波数を有する第１の整形増幅矩形波形信号をコイル１０５の第１の端に供給するように構成され、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂは、同じく約１３．５６ＭＨｚの周波数を有する第２の整形増幅矩形波形信号をコイル１０５の第２の端に同時に供給するように構成される。これらの実施形態のいくつかでは、第１のリアクタンス回路１０３Ａは、約５ｐＦ～約１０００ｐＦにわたる範囲内の静電容量を、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａの出力Ｏ１とコイル１０５の第１の端との間に提供するように構成される。さらに、第２のリアクタンス回路１０３Ｂは、第１のリアクタンス回路１０３Ａによって提供される静電容量と実質的に等しい静電容量を、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの出力Ｏ２とコイル１０５の第２の端との間に提供するように構成される。
【0065】
プラズマ処理システム１００では、ＲＦ電力は、コイル１０５を通じて、第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａと第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂとの組み合わせによって実質的に対称的な方法で駆動される。第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａは、ＲＦ電力設定値の半分をコイル１０５に送達し、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂは、ＲＦ電力設定値の半分をコイル１０５に送達する。第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａのハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ａの出力Ｏ１に対するコイル１０５の第１の端の接続と併せて、第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂのハーフブリッジトランジスタ回路２３３Ｂの出力Ｏ２に対するコイル１０５の第２の端の接続によって、コイル１０５が、ＤＣレール２３５Ａ／Ｂ電圧（Ｖｄｃ）の半分を使用して特定のＲＦ電力レベルで駆動されることが可能になる。ＤＣレール２３５Ａ／Ｂ電圧（Ｖｄｃ）は、他様にコイル１０５が第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂのうちの１つのみによって駆動される場合に必要とされる電圧である。所与のＤＣレール２３５Ａ／Ｂ電圧（Ｖｄｃ）においてコイル１０５にはより高い電圧が生じる。したがって、コイル１０５の対向する端を第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂに対称的に結合させることで、プラズマ処理システム１００は、所与のＤＣレール２３５Ａ／Ｂ電圧（Ｖｄｃ）においてコイル１０５を通じて駆動されるＲＦ電力を２倍にすることができる。これによって、ＤＣレール２３５Ａ／Ｂは、所与のＲＦレベルのためにより低い電圧（Ｖｄｃ）で操作されることが可能になり、これは、ＤＣレール２３５Ａ／Ｂ内の第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの最大電圧定格を満たす（下回った状態にする）にあたり有用である。いくつかの実施形態では、コイル１０５にＲＦ電力を供給するために対称的に接続された第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂを有する場合、ＤＣレール２３５Ａ／Ｂ内の第１のトランジスタ２３９Ａ／Ｂおよび第２のトランジスタ２４１Ａ／Ｂの電圧制限の超過なしに、コイル１０５に送達される総ＲＦ電力は約８キロワット（ｋＷ）より大きいか、または約１０ｋＷより大きい。さらに、第１のリアクタンス回路１０３Ａおよび第２のリアクタンス回路１０３Ｂは、コイル１０５全体にわたる電圧バランスを維持するために、実質的に同等の静電容量レベルを提供するように構成される。コイル１０５に対する第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａおよび第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの対称的結合は、高インダクタンスおよび低電流を有する用途において特に有益である。
【0066】
図７は、いくつかの実施形態に従う、コイル１０５の第１の端に接続された第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａと、コイル１０５の第２の端に接続された可変コンデンサ７０１とを有するプラズマ処理システム７００の図を示す。プラズマ処理システム７００において、可変コンデンサ７０１は、図１～６に関して記載した第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ｂの代替である。コイル１０５の第２の端は可変コンデンサ７０１の第１の端子に接続される。可変コンデンサ７０１の第２の端子は、端子基準接地電位７０３に接続される。いくつかの実施形態では、可変コンデンサ７０１の静電容量設定は、コイル１０５にわたる電圧バランスを達成するために調整され、したがってコイル１０５の第１の端の電圧は、コイル１０５の第２の端の電圧と実質的に等しい。いくつかの実施形態では、可変コンデンサ７０１の静電容量設定は、可変コンデンサ７０１のリアクタンスがコイル１０５のリアクタンスの半分と実質的に等しいバランスのとれたＲＦ電力供給状態を達成するために調整される。いくつかの実施形態では、可変コンデンサ７０１の静電容量設定は、プラズマ処理チャンバ１１１内のプラズマ密度を最適化（例えば最大化）するために調整される。いくつかの実施形態では、可変コンデンサ７０１の静電容量設定は、プラズマ処理チャンバ１１１内のプラズマ電位を最適化（例えば最小化）するために調整される。いくつかの実施形態では、可変コンデンサ７０１の静電容量設定は、プラズマ処理チャンバ１１１内のプラズマシースにわたる電圧降下を最適化（例えば最小化）するために調整される。いくつかの実施形態では、可変コンデンサ７０１の静電容量設定は、プラズマ処理チャンバ１１１内のプラズマ内の電子温度を最適化するために調整される。
【0067】
図８は、いくつかの実施形態に従う、ＲＦ電力をプラズマ処理チャンバ７００に送達する方法のフローチャートを示す。方法は、整形増幅矩形波形信号を第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａの出力から第１のリアクタンス回路１０３Ａへ伝送するためであり、第１のリアクタンス回路１０３Ａは、整形増幅矩形波形信号を整形正弦波信号に変換するように動作する操作８０１を含む。方法はまた、整形正弦波信号を第１のリアクタンス回路１０３Ａの出力からプラズマ処理チャンバ１１１のコイル１０５の第１の端に伝送するための操作８０３を含み、整形正弦波信号はＲＦ電力をコイル１０５に伝える。方法はまた、ＲＦ電力のピーク量が第１のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａから第１のリアクタンス回路１０３Ａを通じてコイル１０５に伝送されるように、第１のリアクタンス回路１０３Ａを用いて静電容量設定を調整するための任意選択の操作８０５を含む。方法はまた、コイル１０５の第２の端と基準接地電位７０３との間に接続された可変コンデンサ７０１の静電容量設定を調整することによって、コイルからプラズマ処理チャンバ１１１内のプラズマへのＲＦ電力の送達に関連する所定の状態を達成する操作８０７を含む。いくつかの実施形態では、操作８０７は、コイル１０５（コイル１０５の第１および第２の端の間）にわたる電圧の実質的なバランスを達成するために行われる。いくつかの実施形態では、操作８０７は、可変コンデンサ７０１のリアクタンスがコイル１０５のリアクタンスの半分と実質的に等しいバランスのとれたＲＦ電力供給状態を達成するために行われる。いくつかの実施形態では、操作８０７は、プラズマ処理チャンバ１１１内のプラズマ密度を最適化（例えば最大化）するために行われる。いくつかの実施形態では、操作８０７は、プラズマ処理チャンバ１１１内のプラズマ電位を最適化（例えば最小化）するために行われる。いくつかの実施形態では、操作８０７は、プラズマ処理チャンバ１１１内のプラズマシース全体にわたる電圧降下を最適化（例えば最小化）するために行われる。いくつかの実施形態では、操作８０７は、プラズマ処理チャンバ１１１内のプラズマ内の電子温度を最適化するために行われる。
【0068】
本明細書に記載の様々な実施形態は、ハンドヘルドの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、またはプログラム可能な家電、ミニコンピュータ、メインフレームコンピューターなどを含む、様々なコンピュータシステム構成と併せて実施されてよい。本明細書に記載の様々な実施形態はまた、コンピュータネットワークを介してリンクされた遠隔処理ハードウェアユニットによってタスクが実行される、分散コンピューティング環境と併せて実行可能である。
【0069】
いくつかの実施形態では、例えばホストコンピュータシステムなどの制御システムが、プラズマ処理システム１００および７００の制御のために提供される。様々な実施形態では、プラズマ処理システム１００および７００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、ならびに／あるいは特定の処理部品（数ある部品のうち、ウェハ台座やガス流システムなど）などの半導体処理機器を含む。様々な実施形態では、プラズマ処理システム１００および７００は、半導体ウェハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のそれらのシステムの動作を制御するために電子部品と一体化される。電子部品は、プラズマ処理システム１００および７００の様々な部品および／または副部品を制御するように構成かつ接続されるコントローラ内に実装される。コントローラは、基板／ウェハ処理要件および／またはプラズマ処理システム１００および７００の特定の構成に応じて、数あるうちの、１つまたは複数のプロセスガスの送達、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、第１／第２のダイレクトドライブＲＦ電源１０１Ａ／１０１Ｂ設定、第１／第２のリアクタンス回路１０３Ａ／Ｂ設定、可変コンデンサ７０１設定、電気信号周波数設定、ガス流量設定、流体送達設定、位置および動作設定、プラズマ処理チャンバ１１１への、ならびに／あるいはプラズマ処理システム１００および７００と接続またはインターフェース接続されたロードロックへの基板／ウェハの搬出入などを含む、本明細書で開示されたいずれかの処理および／または構成要素を制御するようにプログラムされる。
【0070】
概括的には、様々な実施形態において、プラズマ処理システム１００および７００の動作を制御するために接続されたコントローラは、数あるタスク／操作のうち、命令を受信する、命令を出す、デバイス動作を制御する、洗浄操作を可能にする、エンドポイント測定を可能にする、計量測定（光、熱、電気など）を可能にするなど様々なタスク／操作を方向づける、および制御する各種集積回路、ロジック、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子部品として定義される。いくつかの実施形態では、コントローラ内の集積回路は、数あるコンピューティングデバイスのうち、プログラム命令を記憶する１つまたは複数のファームウェア、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）チップ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、プログラム命令（例えばソフトウェア）を実行する１つまたは複数のマイクロプロセッサおよび／またはマイクロコントローラなどを含む。いくつかの実施形態では、プログラム命令は、様々な個別の設定（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、プログラム命令は、プラズマ処理システム１００および７００内における基板／ウェハ上への処理を実行するための操作パラメータを定義する。いくつかの実施形態では、操作パラメータは、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／または基板／ウェハ上のダイの製作中に１つまたは複数の処理ステップを達成するためにプロセスエンジニアによって定義されるレシピに含まれる。
【0071】
いくつかの実施態様では、コントローラは、プラズマ処理システム１００および７００に統合されるか、または接続されるか、そうでなければプラズマ処理システム１００および７００にネットワーク接続されるか、それらの組み合わせであるコンピュータの一部であるか、あるいはそのようなコンピュータと接続される。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラは、「クラウド」内、あるいは製作工場のホストコンピュータシステムの全体または一部で実装され、それによってプラズマ処理システム１００および７００による基板／ウェハ処理を制御するための遠隔アクセスが可能になる。コントローラは、プラズマ処理システム１００および７００への遠隔アクセスを可能にすることで、製作作業の現在の進行状況を監視する、過去の製作作業の履歴を調査する、複数の製作作業にから傾向または性能基準を調査する、処理パラメータを変更する、後続の処理ステップの設定をする、および／または新たな基板／ウェハ製作処理を始める。
【0072】
いくつかの例では、サーバコンピュータシステムなどの遠隔コンピュータが、コンピュータネットワークを介してプラズマ処理システム１００および７００のコントローラに処理レシピを提供し、ネットワークは、ローカルネットワークおよび／またはインターネットを含む。遠隔コンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力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、パラメータおよび／または設定はその後遠隔コンピュータからプラズマ処理システム１００および７００のコントローラに通信される。いくつかの例では、コントローラは、プラズマ処理システム１００および７００内で基板／ウェハを処理するための設定の形式で命令を受け取る。設定は、基板／ウェハ上に行われる処理の種類と、コントローラがインターフェース接続するまたは制御するツール／デバイス／部品の種類とに特有のものであることが理解されたい。いくつかの実施形態では、コントローラは、互いにネットワーク接続ならびに同期されて共通の目的（基板／ウェハ上の所定の処理を行うためにプラズマ処理システム１００および７００を操作するなど）に向かって働く１つまたは複数の離散コントローラを含むことなどによって分散される。そのような目的のための分散型コントローラの例としては、遠隔に配置されて（プラットフォームレベルで、または遠隔コンピュータの一部としてなど）チャンバ内での処理を制御するために協同する１つまたは複数の集積回路と通信する、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路が挙げられる。プラズマ処理システム１００および７００よって行われる処理動作に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、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、近接ツール、工場全体に配置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、あるいは基板／ウェハの容器を半導体製造工場内のツール位置および／またはロードポート内外に移送する材料搬送に使用されるツールのうちの、１つまたは複数と通信する。
【0073】
いくつかの実施形態では、プラズマ処理システム１００および７００の操作は、コンピュータシステム内に記憶されたデータを伴う様々なコンピュータ実装操作の実行を含むことが理解されたい。これらのコンピュータ実装操作は、物理量を操作する。様々な実施形態において、コンピュータ実装操作は、汎用コンピュータまたは専用コンピュータのいずれかによって実行される。いくつかの実施形態では、コンピュータ実装操作は、選択的にアクティブ化されたコンピュータによって実行される、ならびに／あるいはコンピュータメモリに記憶されるか、またはコンピュータネットワークを介して取得された１つまたは複数のコンピュータプログラムによって方向づけられる。コンピュータネットワークを介してコンピュータプログラムおよび／またはデジタルデータが取得される場合、デジタルデータは、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。コンピュータプログラムおよびデジタルデータは、非一時的コンピュータ可読媒体上にコンピュータ可読コードとして記憶される。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記憶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、後にコンピュータシステムによって可読である。非一時的コンピュータ可読媒体の例としては、ハードドライブ、ネットワークアタッチトストレージ（ＮＡＳ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭｓ）、ＣＤレコーダブル（ＣＤ－Ｒｓ）、ＣＤリライタブル（ＣＤ－ＲＷｓ）、デジタルビデオ／多用途ディスク（ＤＶＤ）、磁気テープ、ならびに他の光学および非光学データ記憶ハードウェハユニットが挙げられる。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムおよび／またはデジタルデータは、結合されたコンピュータシステムのネットワーク内における異なるコンピュータシステムに位置する複数のコンピュータ可読媒体の間に分散され、それによってコンピュータプログラムおよび／またはデジタルデータは、分散方式で実行および／または記憶される。
【0074】
前述の開示は、明確な理解のためにある程度の詳細を含むが、特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。例えば、本明細書で開示される任意の実施形態からの１つまたは複数の特徴は、本明細書で開示される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せてよいことが理解されたい。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、特許請求の範囲は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではなく、記載された実施形態の範囲および均等物の範囲内で修正されてもよい。
【0075】
特許請求の範囲は、以下の通りである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】