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特表2024-545071プラズマ処理中に複数の波形信号を供給するための装置及び方法
(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】2024-12-05
(54)【発明の名称】プラズマ処理中に複数の波形信号を供給するための装置及び方法
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20241128BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20241128BHJP
C23C 16/503 20060101ALI20241128BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 R
H01L21/302 101B
H01L21/302 105A
C23C16/503
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024533335
(86)(22)【出願日】2022-10-25
(85)【翻訳文提出日】2024-08-01
(86)【国際出願番号】 US2022047677
(87)【国際公開番号】W WO2023107205
(87)【国際公開日】2023-06-15
(31)【優先権主張番号】63/287,433
(32)【優先日】2021-12-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/884,423
(32)【優先日】2022-08-09
(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】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ロジャーズ， ジェームズ
(72)【発明者】
【氏名】カワサキ， カツマサ
【テーマコード（参考）】
2G084
4K030
5F004
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA05
2G084AA08
2G084CC12
2G084CC13
2G084DD02
2G084DD15
2G084DD38
2G084HH05
2G084HH06
2G084HH15
2G084HH23
2G084HH26
2G084HH30
2G084HH32
4K030FA01
4K030JA18
4K030KA14
4K030KA41
4K030KA45
4K030KA46
5F004BA04
5F004BB13
5F004BB18
5F004BB22
5F004BB23
5F004BB25
5F004BB29
5F004BD04
5F004BD05
5F004BD06
5F004CA02
5F004CA03
5F004CA06
5F004DB00
5F004EB01
5F004EB04
(57)【要約】
本開示の実施形態は、概して、半導体デバイス製造プロセスにおいて使用されるシステムに関する。より具体的には、本明細書で提供される実施形態は、概して、プラズマ処理チャンバ内部の１つ以上の電極へのＲＦバイアス電圧信号及びパルス電圧波形の供給を同期及び制御するための装置及び方法を含む。本開示の実施形態は、パルス無線周波数（ＲＦ）波形をパルス電圧（ＰＶ）波形に同期させることで、パルスＲＦ波形がＰＶ波形の第１の段階の間にオンとなり、第２の段階の間にオフとなるようにするための方法及び装置を含む。ＰＶ波形の第１の段階は、シース崩壊段階を含む。ＰＶ波形の第２の段階は、イオン電流段階を含む。
【選択図】図５Ｂ
【選択図】図５Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ処理のための方法であって、基板支持体内に配置された１つ以上の電極にパルス電圧波形を適用することであって、前記パルス電圧波形が、第１の段階及び第２の段階を各々が含む一連の電圧パルスを含む、パルス電圧波形を適用することと、
処理チャンバの処理領域内でプラズマを発生させるために、前記１つ以上の電極にパルス無線周波数（ＲＦ）波形を適用することと、
前記パルスＲＦ波形を前記パルス電圧波形の各パルスと同期させることで、前記パルス無線周波数（ＲＦ）波形のＲＦ波形が、前記パルス電圧波形の各パルスの前記第２の段階の少なくとも一部の間だけ供給されるようにすることと
を含む、方法。
【請求項2】
前記第１の段階がシース崩壊段階を含み、前記第２の段階がイオン電流段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記一連の電圧パルスが１００ｋＨｚ以上の周波数で供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記パルスＲＦ波形が、前記一連の電圧パルスの前記周波数に等しい周波数で供給される一連のＲＦパルスを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
１つ以上の電極に前記パルス電圧波形を適用することが、前記基板支持体内に配置された第１の電極に第１のパルス電圧波形を適用することと、
前記基板支持体に配置された第２の電極に第２のパルス電圧波形を適用することであって、前記第１のパルス電圧波形及び前記第２のパルス電圧波形が各々第１の段階及び第２の段階を有する、第２のパルス電圧波形を適用することと、
前記第１のパルス電圧波形及び前記第２のパルス電圧波形の前記第１の段階及び前記第２の段階を前記第１の電極及び前記第２の電極にそれぞれ適用することを同期させることと
を更に含み、
前記パルスＲＦ波形を前記パルス電圧波形の各パルスと同期させることが、前記パルスＲＦ波形を前記第１のパルス電圧波形の各パルスと同期させることと、前記パルスＲＦ波形を前記第２のパルス電圧波形の各パルスと同期させることとを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記第１の電極が前記第２の電極によって囲まれている、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記パルスＲＦ波形の前記ＲＦ波形は、第１の時間遅延が経過した後に供給され、前記第１の時間遅延は、前記パルス電圧波形の各パルスの前記第１の段階の終了時に開始する、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記第１の時間遅延が、前記パルス電圧波形の前記第２の段階の全長の１％と２０％との間の長さを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記パルス電圧波形の各パルスの前記第１の段階は、第２の時間遅延が経過した後に開始され、前記第２の時間遅延の前記開始は、前記パルス無線周波数（ＲＦ）波形の前記ＲＦ波形が前記第２の段階の前記少なくとも一部の間に供給される期間の終了時に開始する、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記第２の時間遅延が、前記パルス電圧波形の前記第２の段階の全長の０．１％と１０％との間の長さを有する、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第２の段階がシース崩壊段階を含み、前記第１の段階がイオン電流段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
プラズマ処理システムであって、第１の電極に接続されたパルス電圧波形発生器と、
第２の電極に接続された無線周波数波形発生器であって、前記プラズマ処理システムの処理空間内部でプラズマを発生させるように構成されている、無線周波数波形発生器と、
前記無線周波数波形発生器と前記第２の電極との間に接続されたインピーダンス整合回路と、
メモリ内部に記憶されたコンピュータ可読命令を実行するように構成されたプロセッサを有するコントローラと
を備え、前記コンピュータ可読命令が、前記システムに、
前記パルス電圧波形発生器の使用により、前記第１の電極にパルス電圧波形を適用することであって、第１の段階及び第２の段階を各々が含む一連の電圧パルスを含むパルス電圧波形を適用することと、
処理チャンバの処理領域内にプラズマを発生させるために、前記無線周波数波形発生器の使用により、前記第２の電極にパルス無線周波数波形を適用することと、
パルス無線周波数（ＲＦ）波形を前記パルス電圧波形の各パルスと同期させることで、前記パルスＲＦ波形のＲＦ波形が、前記パルス電圧波形の各パルスの前記第２の段階の少なくとも一部の間だけ供給されるようにすることと
を実行させる、プラズマ処理システム。
【請求項13】
前記パルス電圧波形の前記第１の段階がシース崩壊段階を含み、前記パルス電圧波形の前記第２の段階がイオン電流段階を含む、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項14】
前記一連の電圧パルスが１００ｋＨｚ以上の周波数で供給される、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項15】
前記パルスＲＦ波形が、前記一連の電圧パルスの前記周波数に等しい周波数で供給される一連のＲＦパルスを含む、請求項１４に記載のプラズマ処理システム。
【請求項16】
前記第１の電極及び前記第２の電極が基板支持体内に配置される、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項17】
前記第１の電極が前記第２の電極によって囲まれている、請求項１６に記載のプラズマ処理システム。
【請求項18】
前記パルスＲＦ波形の前記ＲＦ波形は、第１の時間遅延が経過した後に実行され、前記第１の時間遅延は、前記パルス電圧波形の各パルスの前記第１の段階の終了時に開始する、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項19】
前記第１の時間遅延が、前記パルス電圧波形の前記第２の段階の全長の１％と２０％との間の長さを有する、請求項１８に記載のプラズマ処理システム。
【請求項20】
前記パルス電圧波形の前記第２の段階がシース崩壊段階を含み、前記パルス電圧波形の前記第１の段階がイオン電流段階を含む、請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、概して、半導体デバイス製造において使用されるシステム及び方法に関する。より具体的には、本明細書で提供される実施形態は、概して、処理チャンバ内部の１つ以上の電極に無線周波数（ＲＦ）パルス波形をパルス電圧（ＰＶ）波形と同期させるためのシステム及び方法を含む。
【背景技術】
【0002】
高アスペクト比のフィーチャを確実に製造することは、次世代半導体デバイスにとって重要な技術課題の１つである。高アスペクト比のフィーチャを形成する１つの方法は、基板の材料層（例えば、誘電体層）に高アスペクト比の開口部を形成するために、プラズマ支援エッチングプロセス（例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プラズマプロセス）を使用する。典型的なＲＩＥプラズマプロセスでは、処理チャンバ内でプラズマが形成され、プラズマからのイオンが基板の表面に向かって加速され、基板の表面に形成されたマスク層の下方に配置された材料層に開口が形成される。
【0003】
典型的な反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プラズマ処理チャンバは、電力電極にＲＦ電圧を供給する無線周波数（ＲＦ）バイアス発生器を含む。容量結合ガス放電では、プラズマは、静電チャック（ＥＳＣ）アセンブリ内部又は処理チャンバの別の部分の内部に配置される電力電極に接続された無線周波数（ＲＦ）発生器を使用することによって生成される。通常、ＲＦ整合ネットワーク（「ＲＦ整合」）は、５０Ωの見かけ上の負荷にＲＦ電力を供給して、反射電力を最小化し電力供給効率を最大化するために、ＲＦ発生器から供給されるＲＦ波形を調整する。負荷のインピーダンスがソース（例えばＲＦ発生器）のインピーダンスに適切に整合されていない場合、順方向に供給されたＲＦ波形の一部が、同じ伝送ラインに沿って反対方向に再び反射する可能性がある。
【0004】
多くのプラズマプロセスもまた、処理中の基板上に配置されたプラズマシースを制御するために、ＤＣ電圧パルス方式を利用している。動作中、ＤＣ電圧パルスにより、生成されたプラズマシースは、厚いプラズマシースを含む状態と、プラズマシースが存在しない状態と、の間で切り替わる。典型的には、ＤＣパルス技法は、５０ｋＨｚを超える周波数（例えば４００ｋＨｚを超える周波数）で電圧パルスを供給するように構成されている。供給されるＤＣパルス電圧波形によるプラズマシースの切り替えにより、プラズマ負荷は時間と共に異なるインピーダンス値を有するようになる。プラズマ処理中に同時に供給されるＲＦ波形とＤＣパルス電圧波形との間の相互作用により、ＲＦ電力供給システムのＲＦ整合部分が、時間と共に急速に変化するプラズマ負荷インピーダンス値を考慮してＲＦ整合点を調整することができないために、プラズマ処理結果が異なる場合があることが判明している。従来のインピーダンス整合部品と整合プロセスは、プラズマ負荷インピーダンスの大きさの急激な変化に追従することができず、そのため、整合によって望ましくない整合点が検出され、通常は、１）ＲＦ信号の相互変調歪み（ＩＭＤ）と、２）駆動ＲＦ周波数の高調波（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）に見られる望ましくない高い反射ＲＦ電力と、によって、プラズマ負荷に実際に供給されるＲＦ電力の量が変動することになる。ＲＦパルス波形とＤＣパルス電圧波形との間の相互作用によって生じる相互変調歪みにより、少なくともＲＦ信号の振幅は時間と共に変化する。ＲＦパルス波形とＤＣパルス電圧波形との間の相互作用又は相互変調により、ＲＦパルス波形又はＤＣパルス波形のいずれかなどの、相互作用する信号の高調波周波数（即ち整数倍）だけではない周波数で、更に望ましくない波形成分（ｗａｖｅｆｏｒｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）が形成される。電力供給システムにおけるＩＭＤ構成要素の生成は、プラズマ負荷に供給される実際の順方向ＲＦ電力を減少させる。少なくとも、処理チャンバの電力供給構成の不可避な差異及び電力供給構成要素の差異に起因して、急速に変化するプラズマ負荷インピーダンス値は、単一のプラズマ処理チャンバで見られ、単一の処理システム上の同様に構成された処理チャンバで見られ、また、半導体製造サイト内部の異なるプラズマ処理システム内の同様に構成されたプラズマ処理チャンバで見られる、プラズマ処理の結果に望ましくない差異を引き起こす。更に、生成されたＩＭＤ構成要素は、同一又は異なる処理チャンバ内でのプラズマ処理中に発生する可能性のある広範囲の周波数のため、ほとんどの電力供給システムでは容易に考慮されず、したがって、プラズマ処理中にプラズマ負荷に実際に供給される電力に予期せぬ変動を引き起こすことになる。
【0005】
したがって、当技術分野では、少なくとも上記のような問題を解決できるプラズマ処理デバイス及びバイアス方法が必要とされている。
【発明の概要】
【0006】
本開示は、概して、基板支持体中に配置された電極に電圧波形を適用することを含むプラズマ処理のための方法に関し、電圧波形は第１の段階及び第２の段階を有し、第１の段階はシース崩壊段階を含み、第２の段階はイオン電流段階を含む。本方法は、処理チャンバの処理領域内でプラズマを発生させるために、反応種にパルス無線周波数（ＲＦ）波形を適用することと、パルスＲＦ波形が段階のうちのある１つの間に提供され、その他の段階の間には提供されないように、パルスＲＦ波形を電圧波形に同期させることとを更に含む。１つの実施形態では、パルスＲＦ波形は、第２の段階の間に提供され、第１の段階の間には提供されない。別の実施形態では、パルスＲＦ波形は、第１の段階の間に提供され、第２の段階の間には提供されない。
【0007】
本開示は、概して、基板支持体中に配置された電極に電圧波形を適用することを含むプラズマ処理のための方法に関し、電圧波形は第１の段階及び第２の段階を有し、第１の段階はシース崩壊段階を含み、第２の段階はイオン電流段階を含む。本方法は、処理チャンバの処理領域内でプラズマを発生させるために、反応種にパルス無線周波数（ＲＦ）波形を適用することと、パルスＲＦ波形がある１つの段階の間に提供され、その他の段階の間には提供されないように、パルスＲＦ波形を電圧波形に同期させることとを更に含む。
【0008】
本開示は、第１の電極に接続されたＰＶ波形発生器と、プラズマ処理システムの第２の電極に接続されたＲＦ波形発生器であって、処理領域内部でプラズマを発生させるように構成されている、ＲＦ波形発生器と、インピーダンス整合回路と、コンピュータ可読命令を実行するように構成されたプロセッサを有するコントローラであって、コンピュータ可読命令が、システムに、ＰＶ波形発生器によって生成されたＰＶ波形を適用することと、ＲＦ波形発生器によって生成されたＲＦ波形を適用することと、ＰＶ波形をＲＦ波形に同期させることとを実行させる、コントローラとを備えるプラズマ処理システムを更に含む。
【0009】
本開示の実施形態は、プラズマ処理のための方法であって、基板支持体内に配置された１つ以上の電極にパルス電圧波形を適用することであって、電圧波形が第１の段階及び第２の段階を有している、パルス電圧波形を適用することと、処理チャンバの処理領域内でプラズマを発生させるために、１つ以上の電極にパルス無線周波数（ＲＦ）波形を適用することと、パルスＲＦ波形をパルス電圧波形の各パルスと同期させることで、パルス無線周波数（ＲＦ）波形のＲＦ波形が、パルス電圧波形の各パルスの第２の段階の少なくとも一部の間だけ供給されるようにすることとを含む、方法を提供する。
【0010】
本開示の実施形態は、プラズマ処理のための方法であって、基板支持体内に配置された１つ以上の電極にパルス電圧波形を適用することであって、電圧波形が第１の段階及び第２の段階を有している、パルス電圧波形を適用することと、処理チャンバの処理領域内でプラズマを発生させるために、１つ以上の電極にパルス無線周波数（ＲＦ）波形を適用することと、パルスＲＦ波形をパルス電圧波形の各パルスと同期させることで、パルス無線周波数（ＲＦ）波形のＲＦ波形が、パルス電圧波形の各パルスの第１の段階の少なくとも一部の間だけ供給されるようにすることとを含む、方法を提供する。
【0011】
本開示の実施形態は、プラズマ処理システムであって、第１の電極に接続されたパルス電圧波形発生器と、第２の電極に接続された無線周波数波形発生器であって、プラズマ処理システムの処理空間内部でプラズマを発生させるように構成されている、無線周波数波形発生器と、無線周波数波形発生器と第２の電極との間に接続されたインピーダンス整合回路と、コントローラとを備えるプラズマ処理システムを提供する。コントローラは、メモリ内部に記憶されたコンピュータ可読命令を実行するように構成されたプロセッサを有し、コンピュータ可読命令が、システムに、パルス電圧波形発生器の使用により、第１の電極にパルス電圧波形を適用することであって、パルス電圧波形は、第１の段階及び第２の段階を各々が含む一連の電圧パルスを含む、パルス電圧波形を適用することと、処理チャンバの処理領域内にプラズマを発生させるために、無線周波数波形発生器の使用により、第２の電極にパルス無線周波数波形を適用することと、パルスＲＦ波形をパルス電圧波形の各パルスと同期させることで、パルス無線周波数（ＲＦ）波形のＲＦ波形が、パルス電圧波形の各パルスの第２の段階の少なくとも一部の間だけ供給されるようにすることとを実行させる。
【0012】
上記に記載した本開示の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態が添付図面に示されている。しかし、添付図面は例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本明細書に記載の方法を実行するように構成された、１つ以上の実施形態による処理システムの概略断面図である。
【図2】１つ以上の実施形態による、処理チャンバ内部の１つ以上の電極へのパルス電圧波形の供給により、処理チャンバの基板支持アセンブリ上に配置された基板において確立される２つの別個の電圧波形を示す。
【図3A】１つの実施形態による、処理チャンバの１つ以上の電極に接続された伝送ラインに沿って測定された順方向ＲＦバイアス電圧信号及び相互変調歪み（ＩＭＤ）信号のプロットである。
【図3B】１つの実施形態による、処理チャンバの１つ以上の電極に接続される伝送ラインを通して供給されるパルス電圧波形に印加されるＲＦバイアス電圧信号を示す。
【図4】１つの実施形態による、２つの異なる従来のプラズマ処理チャンバにおいて見られる広帯域反射の割合を示すチャートである。
【図5A】１つの実施形態による、処理チャンバ内の電極に適用されるパルスＲＦバイアス電圧信号を示す。
【図5B】１つの実施形態による、図５Ａに示されるパルスＲＦバイアス電圧信号及び処理チャンバの１つ以上の電極へのパルス電圧波形の供給によって形成される、パルス電圧波形及びパルスＲＦバイアス電圧信号の組み合わせを示す。
【図6】１つの実施形態による、プラズマ処理システムにおけるＰＶ波形及びＲＦバイアス電圧波形を同期させるための方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
理解が容易になるよう、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号を使用した。１つの実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込むことができると考えられる。
【0015】
本開示の実施形態は、概して、半導体デバイス製造プロセスにおいて使用されるシステムに関する。より具体的には、本明細書で提供される実施形態は、概して、プラズマ処理チャンバ内部の１つ以上の電極へのＲＦバイアス電圧信号及びパルス電圧波形の供給を同期及び制御するための装置及び方法を含む。
【0016】
図１は、本明細書に記載のプラズマ処理方法の１つ以上を実行するように構成されたプラズマ処理チャンバアセンブリ１０の概略断面図である。いくつかの実施形態では、プラズマ処理チャンバアセンブリ１０は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プラズマ処理などのプラズマ支援エッチングプロセスのために構成される。プラズマ処理チャンバアセンブリ１０はまた、他のプラズマ支援プロセス、例えば、プラズマ強化堆積プロセス（例えば、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセス、プラズマ強化物理気相堆積（ＰＥＰＶＤ）プロセス、プラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）プロセス）、プラズマ処理プロセス、プラズマベースのイオン注入プロセス、又はプラズマドーピング（ＰＬＡＤ）プロセスなどにも使用することができる。１つの構成では、図１に示すように、プラズマ処理チャンバアセンブリ１０は、容量結合プラズマ（ＣＰＰ）を形成するように構成される。しかしながら、いくつかの実施形態では、プラズマ処理チャンバアセンブリ１０の処理領域上に配置された誘導結合源によって、プラズマが生成される場合もある。この構成では、プラズマ処理チャンバアセンブリ１０のセラミックリッド（真空境界）の上部にコイルが載置されうる。
【0017】
プラズマ処理チャンバアセンブリ１０は、処理チャンバ１００、基板支持アセンブリ１３６、ガス供給システム１８２、ＤＣ電力システム１８３、ＲＦ電力システム１８９、及びシステムコントローラ１２６を含む。処理チャンバ１００は、チャンバリッド１２３、１つ以上の側壁１２２、及びチャンバベース１２４を含むチャンバ本体１１３を含む。チャンバリッド１２３、１つ以上の側壁１２２、及びチャンバベース１２４は、集合的に処理空間１２９を画定する。１つ以上の側壁１２２及びチャンバベース１２４は、概して、処理チャンバ１００の要素の構造支持体を形成するようにサイズ決定及び形状決定され、かつ処理中に処理チャンバ１００の処理空間１２９内に維持される真空環境内部でプラズマ１０１が生成される間、それらの要素に適用される圧力及び付加エネルギーに耐えるように構成される材料（アルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス鋼合金など）を含む。基板１０３は、側壁１２２の一方の開口部（図示せず）を通して処理空間１２９内に搬入され、処理空間１２９から取り出される。開口部は、基板１０３のプラズマ処理中にスリットバルブ（図示せず）で密閉される。処理チャンバ１００の処理空間１２９に接続されたガス供給システム１８２は、処理ガス源１１９と、チャンバリッド１２３を通って配置されたガス入口１２８とを含む。ガス入口１２８は、複数の処理ガス源１１９から処理空間１２９に１つ以上の処理ガスを供給するように構成される。
【0018】
処理チャンバ１００は、処理空間１２９内に配置された上部電極（例えば、チャンバリッド１２３）と下部電極（例えば、基板支持アセンブリ１３６）を更に含む。上部電極と下部電極は、互いに向かい合うように位置決めされる。図１に見られるように、１つの実施形態では、無線周波数（ＲＦ）源（例えば、ＲＦ電力システム１８９）が下部電極に電気的に接続されている。ＲＦ源は、上部電極と下部電極との間にプラズマ（例えば、プラズマ１０１）を点火し維持するためのＲＦ信号を供給するように構成されている。いくつかの代替構成では、図１に示すように、ＲＦ源（例えば、ＲＦ電力システム１８９）もまた、上部電極に電気的に接続することができる。
【0019】
基板支持アセンブリ１３６は、基板支持体１０５、基板支持ベース１０７、絶縁体プレート１１１、接地プレート１１２、複数のリフトピン１８６、１つ以上の基板電位感知アセンブリ１８４、及びバイアス電極１０４を含む。リフトピン１８６の各々が、基板支持アセンブリ１３６に形成された貫通孔１８５を貫通して配置され、基板支持体１０５の基板受容面１０５Ａとの間での基板１０３の移動を容易にするために使用される。基板支持体１０５は、誘電体材料で形成されている。誘電体材料は、バルク焼結セラミック材料、耐腐食性金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３））、金属窒化物材料（例えば、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ））、これらの混合物、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
【0020】
基板支持ベース１０７は、導電性材料（例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス合金）で形成されている。基板支持ベース１０７は、絶縁体プレート１１１と、絶縁体プレート１１１とチャンバベース１２４との間に介在する接地プレート１１２とによって、チャンバベース１２４から電気的に絶縁されている。いくつかの実施形態では、基板支持ベース１０７は、基板処理中に、基板支持体１０５と、基板支持体１０５上に配置された基板１０３と、の両方の温度を調整するように構成される。いくつかの実施形態では、基板支持ベース１０７は、冷媒源又は比較的高い電気抵抗を有する基板源などの冷却剤源（図示せず）に流体連通され、流体連結している、内部に配置された１つ以上の冷却チャネル（図示せず）を含む。他の実施形態では、基板支持体１０５は、基板支持体１０５及び基板支持体１０５上に配置された基板１０３を加熱するためのヒーター（図示せず）を含む。
【0021】
バイアス電極１０４は、基板支持体１０５の誘電体材料に埋め込まれている。通常、バイアス電極１０４は、１つ以上の導電性部品で形成される。導電性部品は通常、メッシュ、箔、プレート、又はこれらの組み合わせを含む。ここで、バイアス電極１０４は、基板１０３を基板支持体１０５の基板受容面１０５Ａに固定する（例えば、静電チャックする）ために使用されるチャック極（即ち、静電チャック電極）として機能する。概して、平行なプレートのような構造は、バイアス電極１０４、及びバイアス電極１０４と基板受容面１０５Ａとの間に配置される誘電体材料の層によって、形成される。誘電体材料は、典型的には、約５ｎＦと約５０ｎＦとの間の有効容量ＣＥを有しうる。典型的には、誘電体材料（例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）など）の層は、約０．０３ｍｍと約５ｍｍとの間、例えば約０．１ｍｍと約３ｍｍとの間、例えば約０．１ｍｍと約１ｍｍとの間、更には約０．１ｍｍと約０．５ｍｍとの間の厚さを有する。バイアス電極１０４は、クランピングネットワークに電気的に接続され、チャッキング電圧を供給する。クランピングネットワークは、ＤＣ電圧供給部１７３とバイアス電極１０４との間に配置されるフィルタアセンブリ１７８のフィルタ１７８Ａに接続されるＤＣ電圧供給部１７３（例えば、高電圧ＤＣ供給部）を含む。１つの実施例では、フィルタ１７８Ａはローパスフィルタであり、プラズマ処理中に処理チャンバ１００内に見られる他のバイアス構成要素によって供給されるＲＦ周波数及びパルス電圧（ＰＶ）波形信号がＤＣ電圧供給部１７３に到達するのを阻止するように構成されている。１つの構成では、静的ＤＣ電圧は約－５０００Ｖと約５０００Ｖとの間であり、電気導体（同軸電力供給ライン１６０など）を使用して供給される。いくつかの実施形態では、バイアス電極１０４は、以下で更に詳細に説明するパルス電圧バイアス方式の１つ以上を使用して、プラズマ１０１に対して基板１０３をバイアスすることもできる。
【0022】
いくつかの構成では、基板支持アセンブリ１３６は、エッジ制御電極１１５を更に含む。エッジ制御電極１１５は、１つ以上の導電性部品で形成されている。導電性部品は通常、メッシュ、箔、プレート、又はこれらの組み合わせを含む。エッジ制御電極１１５は、エッジリング１１４の下方に位置決めされ、バイアス電極１０４を取り囲み、かつ／又はバイアス電極１０４の中心から距離をおいて配置される。概して、回路基板を処理するように構成される処理チャンバ１００では、エッジ制御電極１１５が、環形状であり、導電性材料から作製され、バイアス電極１０４の少なくとも一部を取り囲むように構成されている。１つの構成では、基板支持アセンブリ１３６の基板支持面を平面図で見たとき、バイアス電極１０４は、エッジ制御電極１１５に囲まれる又は外接され（ｃｉｒｃｕｍｓｃｒｉｂｅｄ）、エッジ制御電極１１５と直接電気的に接触しない。図１に見られるように、エッジ制御電極１１５は基板支持体１０５の領域内に位置決めされ、パルス電圧（ＰＶ）波形発生器１７５を使用してバイアスされる。ある構成では、図１に概略的に示すように、エッジ制御電極１１５は、ＰＶ波形発生器１７５からバイアス電極１０４に供給される信号の一部を分割することによってバイアスされる。別の構成では、エッジ制御電極１１５は、バイアス電極１０４に使用されるＰＶ波形発生器１７５とは異なるＰＶ波形発生器１７５（図１には示さず）を使用して接続されバイアスされる。この構成では、ＰＶ波形発生器１７５から供給される電圧波形信号は別々に調整することができ、したがって異なる波形特性を有するが、同時に、システムコントローラ１２６、又はＲＦ波形発生器若しくはＰＶ波形発生器の１つから供給される同期信号を使用することによって同期され、ＰＶ波形発生器１７５の各々により供給される同期されたＰＶ波形パルス内の同じ段階でＲＦ波形を供給できるようになる。
【0023】
ＤＣ電力システム１８３は、ＤＣ電圧供給部１７３、ＰＶ波形発生器１７５、及び電流源１７７を含む。ＲＦ電力システム１８９は、無線周波数（ＲＦ）波形発生器１７１、インピーダンス整合回路１７２、及びＲＦフィルタ１７４を含む。１つの例では、図１に示すように、電力供給ライン１６３がＲＦ波形発生器１７１の出力をインピーダンス整合回路１７２、ＲＦフィルタ１７４、基板支持ベース１０７に電気的に接続する。前述のように、プラズマ処理中、ＤＣ電圧供給部１７３は一定のチャッキング電圧を供給し、その一方で、ＲＦ波形発生器１７１は処理領域にＲＦ信号を供給し、ＰＶ波形発生器１７５はバイアス電極１０４でＰＶ波形を確立する。本明細書ではＲＦ波形とも呼ばれるＲＦバイアス電圧信号に十分な量のＲＦ電力が、処理チャンバ１００の処理空間１２９内にプラズマ１０１を形成させるように電極（例えば、基板支持ベース１０７）に加えられる。１つの構成では、ＲＦ波形は約１ＭＨｚと約２００ＭＨｚとの間、例えば２ＭＨｚと４０ＭＨｚとの間、の周波数範囲を有している。
【0024】
いくつかの実施形態では、ＤＣ電力システム１８３は、ＤＣ電力システム１８３内部に含まれる１つ以上の構成要素を電気的に絶縁するためのフィルタアセンブリ１７８を更に含む。電力供給ライン１６０は、ＤＣ電圧供給部１７３の出力をフィルタアセンブリ１７８に電気的に接続する。電力供給ライン１６１は、ＰＶ波形発生器１７５の出力をフィルタアセンブリ１７８に電気的に接続する。電力供給ライン１６２は、電流源１７７の出力をフィルタアセンブリ１７８に接続する。いくつかの実施形態では、電流源１７７は、ＰＶ波形発生器１７５によって生成された電圧波形の１つ以上の段階（例えば、イオン電流段階）の間、電流源１７７がバイアス電極１０４に所望の電流を供給できるように、電力供給ライン１６２内に配置されたスイッチ（図示せず）を使用することによって、バイアス電極１０４に選択的に接続される。図１に見られるように、フィルタアセンブリ１７８は、電力供給ライン１６４を介して、各々が出力ノードと電気的に接続される複数の別個のフィルタリング構成要素（即ち、個別のフィルタ１７８Ａ～１７８Ｃ）を含む。代替的な構成では、フィルタアセンブリ１７８は、電力供給ライン１６４を介して出力ノードに電気的に接続された１つの共通フィルタを含む。電力供給ライン１６０～１６４は、剛性同軸ケーブルと直列に接続される、フレキシブル同軸ケーブルや、絶縁された高電圧コロナ耐性フックアップワイヤや、裸線や、金属棒や、電気コネクタの形態、または上記の任意の組み合わせの形態をとりえる電気導体を含む。
【0025】
システムコントローラ１２６は、本明細書では処理チャンバコントローラとも呼ばれ、中央処理装置（ＣＰＵ）１３３、メモリ１３４、及び支持回路１３５を含む。システムコントローラ１２６は、基板１０３を処理するために使用されるプロセスシーケンスを制御するために使用される。ＣＰＵは、処理チャンバとそれに関連するサブプロセッサを制御するために、産業環境で使用するように構成された汎用コンピュータプロセッサである。本明細書で説明するメモリ１３４は、概して不揮発性メモリであり、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、ハードディスクドライブ、又はローカル又はリモートの他の適切な形態のデジタルストレージを含みうる。支持回路１３５は、従来、ＣＰＵ１３３に接続され、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電源など、及びこれらの組み合わせを含む。ソフトウェア命令（プログラム）及びデータは、ＣＰＵ１３３内部のプロセッサに命令するために、メモリ１３４内部でコード化され記憶されうる。システムコントローラ１２６内のＣＰＵ１３３によって読み取り可能なソフトウェアプログラム（又はコンピュータ命令）は、プラズマ処理チャンバアセンブリ１０内の構成要素によって、どのタスクが実行可能であるかを決定する。
【0026】
典型的には、システムコントローラ１２６内のＣＰＵ１３３によって読み取り可能なプログラムは、ＣＰＵ１３３によって実行されると、本明細書に記載のプラズマ処理方式に関するタスクを実行するコードを含む。プログラムは、本明細書に記載の方法を実行するために使用される様々なプロセスタスク及び様々なプロセスシーケンスを実行するために、プラズマ処理チャンバアセンブリ１０内部の様々なハードウェア及び電気構成要素を制御するために使用される命令を含みうる。１つの実施形態では、プログラムは、図９及び図１０に関連して後述する工程の１つ以上を実行するために使用される命令を含む。
【0027】
図２は、１つ以上の実施形態による、処理チャンバのバイアス電極１０４へのパルス電圧波形の供給により、処理チャンバの基板支持アセンブリ１３６の基板受容面１０５Ａ上に配置された基板１０３において確立される２つの別個の電圧波形を示す。波形２２５は、プラズマ処理中に基板１０３で確立される非補償パルス電圧（ＰＶ）波形の例である。波形２３０は、電流源１７７を使用してＰＶ波形サイクルの「イオン電流段階」部分の間に処理チャンバのバイアス電極１０４に負の傾斜波形を適用することにより基板１０３に確立される補償パルス電圧（ＰＶ）波形の例である。代替的には、補償パルス電圧（ＰＶ）波形は、ＰＶ波形発生器１７５によって生成されたパルス電圧波形のイオン電流段階の間に負の電圧ランプを適用することによって確立されうる。
【0028】
図２では、波形２２５と波形２３０は、イオン電流段階とシース崩壊段階の２つの主要段階を含む。波形２２５及び波形２３０の両方の部分（イオン電流段階及びシース崩壊段階）は、プラズマ処理中に基板１０３において交互に及び／又は別々に確立されうる。イオン電流段階の開始時には、ＰＶ波形発生器１７５によってバイアス電極１０４に供給されるＰＶ波形の負の部分（例えば、イオン電流部分）の供給により、基板１０３で電圧が低下し、基板１０３の上方に高電圧シースが形成される。高電圧シースにより、イオン電流の段階でプラズマ生成された正イオンをバイアス基板に向かって加速することができ、ＲＩＥプロセスの場合、プラズマ処理中に基板表面に発生するエッチングプロセスの量と特性を制御することができる。いくつかの実施形態では、イオン電流段階は、概して、図２に波形２３０で示すように、段階全体にわたって基板における電圧が安定している又は変動が最小であるパルス電圧波形の領域を含むことが望ましい。波形２２５の正の傾きによって示されるような、イオン電流段階の間に基板で確立される電圧の著しい変動が、望ましくないことには、イオンエネルギー分布（ＩＥＤ）に変動を引き起こし、よって、ＲＩＥプロセス中に基板に形成されるエッチングされたフィーチャの望ましくない特性を引き起こすことに留意されたい。
【0029】
図３Ａは、図１の伝送ライン１６３又は１６６などの伝送ラインに沿って測定された順方向ＲＦ電圧波形３３１及び相互変調歪み（ＩＭＤ）発生ＲＦ電圧波形３２６のプロット３０１である。１つの例では、プロット３０１は、ＲＦ電力システム１８９から約４０．６８ＭＨｚの周波数で供給されるＲＦ電圧波形３２６と、ＤＣ電力システム１８３から供給されるパルス電圧波形と、の間に（これら両方が図３Ｂに示されている）生じる供給及び相互作用により、ＲＦ電力システム１８９内部のノードにおいて４０ＭＨｚ±４００ｋＨｚの周波数で行われた測定値から生成された。プロット３０１は、順方向ＲＦ電圧波形３３１の包絡線３７０、及びＩＭＤ生成されたＲＦ電圧波形３２６の包絡線３７６を含み、これらはすべて、ＲＦ電力システム１８９内部の構成要素から供給されるＲＦバイアス電圧波形と、ＤＣ電力システム１８３のＰＶ波形生成器から供給されるパルス電圧波形と、の供給間の相互作用によって生成される。
【0030】
処理中、順方向ＲＦ電圧波形３３１は、伝送ライン１６５（図１）のような伝送ラインを通して、処理チャンバ１００の処理空間１２９内の負荷（例えば、ガス）に適用される。負荷のインピーダンスがソース（ＲＦ信号発生器など）のインピーダンスに適切に整合していない場合、波形の一部が同じ伝送ラインに沿って逆方向に再び反射する可能性がある。したがって、波形の実質的な部分が伝送ラインに沿って再び反射するのを防ぐために、インピーダンス整合回路１７２による構成要素の１つ以上を調整すること、及び／又は、プラズマ処理中に負荷のインピーダンスをソースに整合させるためにＲＦ波形発生器１７１によって供給されるＲＦバイアス波形の周波数を調整することによって、整合インピーダンスを見つける必要がある。インピーダンスを適切に整合させるために、順方向ＲＦ電圧と反射ＲＦ電圧は、ＲＦ電力システム１８９内部のノードにおいて、駆動ＲＦ周波数で測定される。従来のＲＦ電力供給方法を使用した従来のＲＦ電力供給システムを使用して行われた測定により、順方向ＲＦ電圧波形３３１の包絡線３７０と、駆動ＲＦ周波数の調波周波数（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃ）の１つではないＩＭＤ生成されたＲＦ電圧波形３２６の包絡線３７６を形成することができる。図３Ａに示されるように、ＩＭＤ生成されたＲＦ電圧波形３２６の包絡線３７６の大きさは、望ましくないことには、時間と共に変化し、順方向ＲＦ電圧波形３３１の包絡線３７０の大きさに近い点から、ゼロＲＦ電力に近いＩＭＤ生成されたＲＦ電圧波形３２６の包絡線３７６の大きさまで変化する。
【0031】
図３Ｂは、バイアス電極１０４（図１）に供給されるパルス電圧波形３２１と、エッジ制御電極１１５（図１）に供給されるパルス電圧波形３２２とが、ともにパルス電圧波形３２１及び３２２の上部に印可される高周波のＲＦ電圧波形３２６（例えば、４０ＭＨｚのＲＦ信号）を更に含む例を示している。図２に関連して上述したように、パルス電圧波形は、イオン電流段階とシース崩壊段階の２つの主要段階を含む。パルス電圧波形の両方の部分（イオン電流段階とシース崩壊段階）は、プラズマ処理中に基板１０３で確立される。上述のように、ＲＩＥプロセスでは、エッチングプロセスは主にパルス電圧波形の第２の段階（例えば、イオン電流段階）中に行われる。パルス電圧波形の両段階の間、図３Ａに見られるようなＩＭＤ生成ＲＦ電力構成要素の変動は、基板間及び／又はチャンバ間のプロセス結果の変動を引き起こす可能性があり、チャンバ及びＲＦ電力システム１８９内部のハードウェア構成要素に損傷をもたらす可能性がある。
【0032】
図４は、２つの異なる従来のプラズマ処理チャンバで見られる広帯域反射の割合を示すチャートである。広帯域反射の割合は、プラズマ処理システムに見られるＩＭＤ及び調波反射による反射電力量（即ち、負荷に供給されなかった電力の量）対ＲＦ源から供給された順方向ＲＦ電力量を測定するために使用される。曲線４０５は、第１の処理チャンバ４６０内の電極に適用されるパルス電圧波形の大きさの関数として反射ＲＦ電力の割合を示す。曲線４１０は、第２の処理チャンバ４７０内の電極に適用されるパルス電圧波形の大きさの関数として反射ＲＦ電力の割合を示す。ここで、第１及び第２の処理チャンバは実質的に同様に構成され、プロットされた結果は、各処理チャンバにおいて同じプラズマ処理レシピ（ｐｌａｓｍａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｒｅｃｉｐｅ）を実行することによって作成された。チャート４００に示されるように、従来のＲＦ電力供給方法を利用する従来のＲＦ電力供給システムを使用することにより、負荷に供給されるＲＦ電力の割合は、チャンバごとに、特に高いパルス波形電圧で、変化する。図４に見られるように、パルス電圧波形電圧の電圧レベルが高くなるにつれて、ＩＭＤに対するエネルギー損失の割合は増加する。これは、パルス電圧波形のイオン電流段階の間に基板で確立される電圧の大きさによって決定される。曲線４０５及び４１０はいずれも、約４ｋＶと８ｋＶとの間で最大パーセンテージまで増加する。この例では、約１５００ＷのＲＦ電力、９ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力、１０００Ｈｚのパルス電圧繰返し周波数、及び５９％のＤＣ電力デューティサイクルの供給を含むプラズマプロセスにおいて、第１の処理チャンバ４６０内のＲＦ電力供給構成要素内で見られるＩＭＤに対するエネルギー損失の割合は、約２ｋＶから約４．５ｋＶのピークまで増加し、その後、４．５ｋＶを超える電圧で低下し始めた。代替的には、同じプロセスレシピを第２の処理チャンバ４７０で実行した場合、第２の処理チャンバ４７０で形成される反射ＲＦ電力の割合は、約２ｋＶから約６ｋＶまで増加し、その後約７ｋＶで低下する。この例では、第１の処理チャンバ４６０と第２の処理チャンバ４７０との間の反射ＲＦの差は、より望ましい高いパルス波形電圧レベルにおいて約８パーセントでありうる。
【0033】
図５Ａは、処理チャンバ内に配置された電極に適用されるパルスＲＦ波形５０１を示す。パルスＲＦ波形５０１は、ＲＦ電力が第１の期間（ＴＯＮ）処理チャンバ内部の電極に供給されるＲＦ電力供給段階５１２と、ＲＦ電力が第２の期間（ＴＯＦＦ）電極に供給されないＲＦ電力「オフ」段階５１７と、の２つの段階を含む。図５Ｂは、１つの実施形態による、図５Ａに図示されるパルスＲＦバイアス電圧信号の供給とパルス電圧波形５２１及び５２２の供給に起因して組み合わされるパルス電圧波形及びパルスＲＦバイアス電圧信号のプロットを示す。図３Ｂのパルス電圧波形３２１及び３２２に関連して同様に説明したように、１つの実施例では、パルス電圧波形５２１及び５２２は、それぞれ、バイアス電極１０４及びエッジ制御電極１１５のような、処理チャンバ内部の１つ以上の電極に供給される。
【0034】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、パルスＲＦ波形５０１は、パルス電圧波形５２１及び５２２のうちの少なくとも１つの供給と同期しており、イオン電流段階の間、パルス電圧波形の少なくとも一部と重なる。図示されるように、ＲＦ電力供給段階５１２、よって、インピーダンス整合回路１７２が、ＲＦ波形発生器１７１から供給されるＲＦ電力を供給するために利用されるのは、供給されるパルス電圧波形の安定部分の間だけである。安定した、ＲＩＥエッチングの観点からはエッチングの大部分が行われる重要な段階の間にＲＦ電力を供給することで、負荷のインピーダンスがパルス電圧波形の供給の異なる段階と段階の間及びその段階中に、急速に変化する場合に、インピーダンス整合回路１７２が整合点を見つけようとするのを防止することになる。ＲＦ波形を、イオン電流の段階でオン、シース崩壊の段階でオフにパルス化すること（ｐｕｌｓｉｎｇ）によって、ＲＦ電力が処理チャンバ１００内の電極に供給されるときにインピーダンス整合回路１７２によって見られるインピーダンス変動の量を制限することによって、インピーダンス整合回路の性能が向上すると考えられる。したがって、ＲＦ電力がパルス化されず、図３Ｂに示されるように一定の電力に維持される場合、測定された反射ＲＦ電力は、図３Ａに見られるように、シース崩壊段階３２７とイオン電流段階との間で大きさが変化する。したがって、本明細書で提供される本開示の１つの実施形態では、パルスＲＦ波形５０１は、パルス電圧波形のイオン電流段階のかなりの部分に提供されるＲＦ信号を含む。いくつかの実施形態では、ＲＦ電力供給段階５１２の持続時間は、イオン電流段階の全長に及ぶように構成される。１つの構成では、ＲＦ電力供給段階５１２の間に供給されるＲＦ電力は、ＲＦ電力がイオン電流段階開始３３２とイオン電流段階終了３３３との間に延びるパルス電圧波形の領域内部に供給されるように、システムコントローラ１２６を使用することよって同期化される。１つの構成では、ＰＶ波形発生器とＲＦ電源は、マスタースレーブ関係（ｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ）で動作する。。ここで、マスターは、スレーブが所望の時間に波形を供給するようにトリガーするタイミング信号（例えば、方形波ＴＴＬ信号）を提供する。例えば、ＰＶ波形の所望の部分の間にＲＦ波形が供給されるように、ＰＶ波形発生器がマスターであり、ＲＦ電源がスレーブである。例えば、ＲＦ波形の所望の部分の間にＰＶ波形信号が供給されるように、ＲＦ電源がマスターであり、ＰＶ波形発生器がスレーブである。
【0035】
ＲＦ波形がシース崩壊段階の間のみ供給されるいくつかの実施形態では、イオンエネルギー分布関数（ＩＥＤＦ）は、ＲＦ波形がイオン電流段階の間供給される場合よりも狭くなる。これは、ＲＦ波形の供給によってプラズマ中のイオンに与えられるエネルギー幅拡大効果が、シースが形成される間（プラズマ生成イオンが基板表面に向かって加速される段階）には生じないためである。このＲＦ波形供給方法を使用することで、波形パルスのイオン電流の段階の間、イオンエネルギーをより正確に制御することができる。
【0036】
代替的な構成では、パルスＲＦ波形５０１は、パルス電圧波形５２１及び５２２の少なくとも一方の供給と同期しており、シース崩壊段階の間、パルス電圧波形の少なくとも一部と重なる。ＲＦ波形を、シース崩壊段階の間オン、イオン電流段階の間オフにパルス化することにより、ＲＦ電力が処理チャンバ１００内の電極に供給されるときにインピーダンス整合回路１７２によって見られるインピーダンスの変動量を制限することによって、インピーダンス整合回路の性能が向上するだろう。したがって、本明細書で提供される本開示の１つの実施形態では、パルスＲＦ波形５０１は、パルス電圧波形のシース崩壊段階のかなりの部分に提供されるＲＦ信号を含む。
【0037】
いくつかの実施形態では、図５Ｂに示されるように、ＲＦ電力供給段階５１２の持続時間は、イオン電流段階の持続時間の一部のみを含むように構成される。この場合、ＲＦ電力供給段階５１２は、システムコントローラ１２６の使用によって同期され、イオン電流段階開始３３２から第１の時間遅延（ＴＤＥＬＡＹ）が経過した後にＲＦ電力が供給され、イオン電流段階終了３３３に到達し、ＰＶ波形発生器１７５によって次のパルス電圧波形が生成され始める前に、第２の時間遅延（ＴＰＤ）、即ちＲＦ電力供給後の時間遅延、が経過して停止するようになされる。第１の時間遅延（ＴＤＥＬＡＹ）は、パルス電圧波形のイオン電流段階の全長の約１％から約２０％まで変化し、シース崩壊段階からイオン電流段階への移行中に、パルス電圧波形に見られる自然変動（即ち、「リンギング（ｒｉｎｇｉｎｇ）」）に起因する、ＲＦ波形の供給中に発生するＩＭＤ発生反射電力の変動を低減するのに役立ちうる。第２の時間遅延（ＴＰＤ）は、パルス電圧波形のイオン電流段階の全長の約０％から約１０％の範囲で変化し、イオン電流段階からシース崩壊段階への移行開始の変動に起因するＩＭＤ生成反射電力の変動を低減するのに役立ちうる。１つの例では、第２の時間遅延（ＴＰＤ）は、パルス電圧波形のイオン電流段階の全長の０．１％と１０％との間である。いくつかの実施形態では、イオン電流段階は、パルス電圧波形の全期間（ＴＴＰ）の約３０％と約９５％との間を占め、典型的にはパルス電圧波形の全期間の約８０％を上回る。パルス電圧波形は、１００ｋＨｚ以上、例えば２００ｋＨｚ以上、若しくは４００ｋＨｚ以上、又は１００ｋＨｚと５００ｋＨｚとの間の範囲の繰返し周波数で供給される一連の電圧パルスを含みうる。１つの例では、パルス電圧波形の全周期（ＴＴＰ）は約２．５マイクロ秒（μｓ）である。ＲＦ波形がシース崩壊段階又はイオン電流段階のいずれで供給されるかにかかわらず、発生器に戻るＩＭＤ電力は、例えば５倍以上など、大幅に低減することができ、発生器内部の出力アンプ構成要素に負荷をかける前に、発生器がより高い供給電力に到達できるようにする。
【0038】
図６は、図１の処理チャンバ１００のようなプラズマ処理チャンバにおけるＰＶ波形とＲＦ波形を同期させるための方法を説明する図である。方法６００は、ＰＶ波形を電極に適用し、パルスＲＦ波形を電極に適用し、パルスＲＦ波形をＰＶ波形に同期させることによって基板を処理する方法を含む。
【0039】
工程６０２において、方法６００は、バイアス電極１０４などの電極にＰＶ波形を適用することを含む。ＰＶ波形は一連の電圧パルスを含みうる。一連のパルスの各パルスは、第１の段階と第２の段階を含む。第１の段階はシース崩壊段階を含み、第２の段階はイオン電流段階を含み、これらは処理中に基板で確立される。図５Ｂに記載され、また上述したように、シース崩壊段階は基板で測定される大きな容量を含み、他方で、イオン電流段階は基板で測定される小さな容量を含む。
【0040】
工程６０４において、方法６００は、処理チャンバの処理空間内にプラズマを発生させることを含む。いくつかの実施形態では、パルスＲＦ波形は、処理チャンバ１００内部の１つ以上の電極にＲＦ信号を供給することによって、基板支持体の支持面上に配置された基板上にプラズマを形成するために、処理チャンバ１００の処理空間１２９内に流された１つ以上のガス種を点火するために使用される。場合によっては、ＲＦ波形５０１は、１ＭＨｚと６０ＭＨｚとの間の周波数を有するＲＦ信号を含む。１つの例では、ＲＦ波形５０１は、４０ＭＨｚの周波数を有するＲＦ信号を含む。工程６０２及び６０４は、実質的に同時に又は任意の所望の順序で完了しうる。
【0041】
工程６０６において、方法６００は、パルスＲＦ波形をＰＶ波形と同期させることを含む。上述したように、パルスＲＦ波形は、パルスＲＦ波形のＲＦ電力供給段階５１２がＰＶ波形の少なくとも１つの段階と同期するようにパルス化される。１つの実施形態では、パルスＲＦ波形とパルス電圧波形とを同期させるタスクを実行するために、システムコントローラ１２６は、ＲＦ波形発生器１７１及びＰＶ波形発生器１７５に１つ以上の制御信号を供給し、これらの構成要素によって生成される波形の各々の供給タイミングを、図５Ａ～５Ｂに関連して上記で同様に説明したように同期させるなど、同期させることができるようにする。代替的には、別の実施形態では、ＲＦ波形発生器１７１がマスタデバイスとして機能し、よってＰＶ波形発生器１７５に制御信号を送り、これらの構成要素によって生成される各波形の供給タイミングを同期させることができる。別の実施形態では、ＰＶ波形発生器１７５がマスタデバイスとして機能し、よってＲＦ波形発生器１７１に制御信号を送り、これらの構成要素によって生成される各波形の供給タイミングを同期させることができる。
【0042】
方法６００において実行される工程は、望ましいプラズマプロセスがプラズマ処理チャンバ内部に配置された基板上で実行できるように、一定期間、実行されうる。
【0043】
以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【国際調査報告】