JP2016528667A - プラズマチャンバ内での高速で再現性のあるプラズマの点火及び同調のための方法 - Google Patents

Abstract

本開示の実施形態は、整合ネットワークを介して処理チャンバに結合されたＲＦ電源を用いて、処理チャンバ内でプラズマ処理するための方法及び装置を含む。いくつかの実施形態では、本方法は、整合ネットワークは、ホールドモードにしながら、第１周波数でＲＦ電源によって処理チャンバにＲＦ電力を供給する工程と、プラズマを点火するために、第１期間の間、ＲＦ電源を用いて第１周波数を第２周波数に調整する工程と、プラズマを維持しながら、第２期間の間、ＲＦ電源を用いて第２周波数を既知の第３周波数に調整する工程と、ＲＦ電源によって供給されるＲＦ電力の反射電力を低減させるために、整合ネットワークの動作モードを自動同調モードに変更する工程とを含む。

Description

分野

本開示の実施形態は、概して、基板処理システムに関し、より具体的には、プラズマチャンバ内での高速で再現性のあるプラズマの点火及び同調のための方法及び装置に関する。

背景

集積回路の製造において、プラズマチャンバは、基板を処理するために使用される。プラズマチャンバは、典型的には、基板の処理中にプラズマを点火及び／又は維持するためのエネルギーを供給するために、高周波（ＲＦ）電源に結合される。ＲＦエネルギーをチャンバに効果的に結合するために、整合ネットワーク（同調可能な整合回路又は整合ボックスとも呼ばれる）が、ＲＦ電源とプラズマチャンバとの間に接続される。

プラズマチャンバ内でのプラズマの点火（すなわち、打つこと）又はプラズマの遷移全体に亘る同調のための過去の技術は、プラズマを点火するために、電動式可変コンデンサを有する整合ボックスの使用を含む。しかしながら、この方法は、コンデンサのステッピングモータの低い速度に起因して遅い可能性がある（例えば、０．５〜２．０秒の範囲内）ことを、本発明者らは観察してきた。また、この方法は、乏しい再現性に悩まされる。具体的には、本発明者らは、プラズマを点火するために高電圧を必要とするプラズマチャンバ内で、これらの高電圧は、整合ボックスを使用することによって到達可能ではない可能性があることを観察してきた。整合ボックスの特性に応じて、整合コンデンサの位置の軌跡は、高電圧点を逃す可能性があり、又は変化する遅延と共にそれに達する可能性がある。

プラズマの点火又はプラズマの遷移全体に亘る同調のための別の技術は、プラズマを打つのを支援するために、プラズマチャンバ内で高電圧に到達するために、ＲＦ電力発生器の周波数掃引を使用することである。本発明者らは、この方法は、プラズマを点火するのを速くすることができる（＜０．５秒）が、発生器の周波数の変動が、オンウェハのプロセスの結果のばらつき及びＲＦ測定結果のばらつきにつながる可能性があることを観察してきた。

したがって、本発明者らは、プラズマチャンバ内でプラズマの遷移全体に亘る高速かつ再現性のあるプラズマ点火及び／又は同調のための改良された方法及び装置に対する技術的な必要性があると考えている。

概要

本開示の実施形態は、整合ネットワークを介して処理チャンバに結合されたＲＦ電源を用いて、処理チャンバ内でプラズマ処理するための方法及び装置を含む。いくつかの実施形態では、処理チャンバ内でプラズマ処理するための装置は、周波数同調を有する第１ＲＦ電源と、第１ＲＦ電源に結合された第１整合ネットワークと、第１ＲＦ電源及び第１整合ネットワークを制御するためのコントローラを含むことができ、コントローラは、処理チャンバにＲＦ電力を供給するようにＲＦ電源に指示すること、処理チャンバに送出されるＲＦ電力のレベルを変更するようにＲＦ電源に指示すること、又は処理チャンバ内の圧力を変化させることのうちの少なくとも１つによってプラズマの遷移を開始し、ＲＦ電源は、第１周波数で動作し、整合ネットワークは、ホールドモードにあり、プラズマを点火するために第１期間の間に第１周波数を第２周波数に調整するようにＲＦ電源に指示し、プラズマを維持しながら、第２期間の間に第２周波数を既知の第３周波数に調整するためにＲＦ電源に指示し、ＲＦ電源によって供給されるＲＦ電力の反射電力を低減するために、整合ネットワークの動作モードを自動同調モードに変更するように構成される。

いくつかの実施形態では、本方法は、処理チャンバにＲＦ電力を供給すること、処理チャンバに送出されるＲＦ電力のレベルを変更すること、又は処理チャンバ内の圧力を変更することのうちの少なくとも１つによって、プラズマ遷移を開始する工程であって、ＲＦ電源は、第１周波数で動作し、整合ネットワークは、ホールドモードにある工程と、プラズマを点火するために、第１期間の間、ＲＦ電源を用いて第１周波数を第２周波数に調整する工程と、プラズマを維持しながら、第２期間の間、ＲＦ電源を用いて第２周波数を既知の第３周波数に調整する工程と、ＲＦ電源によって供給されるＲＦ電力の反射電力を低減させるために、整合ネットワークの動作モードを自動同調モードに変更する工程とを含む。

いくつかの実施形態では、処理チャンバ内でプラズマ処理するためのシステムは、アンテナアセンブリ及び基板支持台を有する処理チャンバと、アンテナアセンブリに結合された第１整合ネットワークと、第１整合ネットワークに結合された第１ＲＦ電源と、整合ネットワークと、基板支持台に結合された第２整合ネットワークと、第２整合ネットワークに結合された第２ＲＦ電源と、第１ＲＦ電源、第１整合ネットワーク、第２ＲＦ電源、及び第２コントローラを制御するためのコントローラとを含み、コントローラは、処理チャンバにＲＦ電力を供給するように第１ＲＦ電源に指示し、第１電源は、第１周波数で動作し、第１整合ネットワークは、ホールドモードにあり、プラズマを点火するために第１期間の間に第１周波数を第２周波数に調整するように第１ＲＦ電源に指示し、プラズマを維持しながら、第２期間の間に第２周波数を既知の第３周波数に調整するように第１ＲＦ電源に指示し、第１ＲＦ電源によって供給されるＲＦ電力の反射電力を低減するために、第１整合ネットワークの動作モードを自動同調モードに変更するように構成される。

他の実施形態及び更なる実施形態は、以下の詳細な説明において提供される。

本開示の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示の実施形態のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
本開示のいくつかの実施形態に係る半導体ウェハ処理システムの概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に関連して使用するのに適した例示的な整合ネットワークである。 本開示のいくつかの実施形態に係る整合ネットワーク及びＲＦ発生器のタイミング構成を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る整合ネットワーク及びＲＦ発生器によって提供される周波数のタイミング図を示す概略図である。 プラズマを点火し、処理チャンバ内の反射電力を低減するための方法のフロー図を示す。

理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。図面は、比例して描かれているわけではなく、明確にするために簡素化されているかもしれない。一実施形態の要素及び構成を更なる説明なしに他の実施形態に有益に組み込んでもよいと理解される。

詳細な説明

本開示の実施形態は、プラズマを点火する及び／又はプラズマの遷移全体に亘って処理チャンバ内の反射電力を低減するための方法及び装置を含む。本開示の例示的な実施形態は、タイミングルールのセットによって機械的な整合ネットワークと可変周波数ＲＦ電力発生器を組み合わせた方法及び装置を提供する。適切な順序及びタイミングで２つの同調技法を操作することによって、高速かつ再現性のあるプラズマ点火及び／又は同調が、再現性のある終了周波数及びプラズマ分布によって可能となる。いくつかの実施形態では、高速かつ再現性のあるプラズマ点火及び／又は同調のための複合システムは、オンウェハのプロセス結果の実行間及びウェハ間の再現性の点で、より良好な処理性能を促進することができる。本開示の実施形態は、動的な整合ネットワークと組み合わせて、周波数同調（周波数掃引とも呼ばれる）を有するＲＦ発生器を使用するための操作の、再現性があり安定したウィンドウを可能にする手順を提供する。プラズマを点火させる及び／又はシステムを同調するのに必要とされる時間は、例えば、エッチングプロセスの間、重要であるので、これらの手順の１つの利点は、約０．５秒未満の中でプラズマを点火して同調できることであり、これによって基板が不安定なプラズマ又は良好に制御されないプラズマに曝露される時間を最小化する。以下の説明は、特定のプロセス、ＲＦ周波数、及びＲＦ電力を参照しているかもしれないが、本明細書に提供される教示は、一般的に、他のプロセス、他の周波数、及び他の電力レベルに有利に利用することができる。

図１は、いくつかの実施形態では、半導体ウェハ１２２（又は他の基板及びワークピース）を処理するために使用されるプラズマ強化基板処理システム１００である。本開示の開示された実施形態は、エッチングリアクタ及び半導体ウェハのエッチングプロセスの文脈で説明されているが、本開示は、プラズマ強化処理中にＲＦ電力を使用し、他の基板が使用される任意の形態のプラズマ処理に適用可能である。このようなリアクタは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタ、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）リアクタ、及びプラズマアニール、プラズマ強化化学蒸着、物理蒸着、プラズマ洗浄などのためのリアクタを含む。

この例示的なプラズマ強化基板処理システム１００は、プラズマリアクタ１０１、処理ガス供給源１２６、コントローラ１１４、第１ＲＦ電源１１２、第２ＲＦ電源１１６、第１整合ネットワーク１１０（チューナブル整合回路又は整合ボックスとも呼ばれる）、及び第２整合ネットワーク１１８を含む。第１及び第２ＲＦ電源１１２、１１６のいずれか又は両方は、高速プラズマ点火及び高速周波数同調用に構成することができる（例えば、電源は、反射電力を最小化するために、感知された反射電力測定に応じて、約±５％以内で周波数を変化させることができる）。このような周波数の点火及び同調は、プラズマを点火し、プラズマからの反射電力を特定の定常状態に最小化するために、約１００マイクロ秒又ははるかに少ない時間を必要とすることができる。本明細書に記載されるいくつかの実施形態では、順方向電力が、ＲＦ電源１１２、１１６によって供給され、反射電力は、ＲＦ電源１１２、１１６に反射して戻るＲＦ電力である。

プラズマリアクタ１０１又は処理チャンバは、ウェハ１２２のための台座を形成する陰極台座１２０を含む真空容器１０２を含む。処理チャンバの天井又は蓋１０３は、蓋１０３に近接した少なくとも１つのアンテナアセンブリ１０４を有する。蓋１０３は、誘電体材料から作製することができる。アンテナアセンブリ１０４は、本開示のいくつかの実施形態では、１組のアンテナ１０６と１０８を含む。本開示の他の実施形態は、ＲＦエネルギーをプラズマに結合させるために、１以上のアンテナを使用することができる、又はアンテナの代わりに電極を使用することができる。この特定の例示的な実施形態では、アンテナ１０６と１０８は、処理ガス供給源１２６によって容器１０２の内部に供給される１又は複数の処理ガスにエネルギーを誘導結合する。アンテナ１０６と１０８によって供給されるＲＦエネルギーは、処理ガスに誘導結合され、これによってウェハ１２２の上方の反応ゾーン内でプラズマ１２４を形成する。反応性ガスは、ウェハ１２２上の材料をエッチングする。

いくつかの実施形態では、アンテナアセンブリ１０４に供給される電力は、プラズマ１２４を点火し、陰極台座１２０に結合された電力は、プラズマ１２４を制御する。このように、ＲＦエネルギーは、アンテナアセンブリ１０４及び陰極台座１２０の両方に結合される。第１ＲＦ電源１１２（ソースＲＦ電源とも呼ばれる）は、エネルギーを第１整合ネットワーク１１０に供給し、第１整合ネットワーク１１０は、その後、エネルギーをアンテナアセンブリ１０４に結合する。同様に、第２ＲＦ電源１１６（バイアスＲＦ電源とも呼ばれる）は、エネルギーを第２整合ネットワーク１１８に供給し、第２整合ネットワーク１１８は、エネルギーを陰極台座１２０に結合する。コントローラ１１４は、ＲＦ電源１１２と１１６を活性化及び不活性化するタイミング及びレベル、並びに第１及び第２整合ネットワーク１１０と１１８を同調させるタイミング及びレベルを制御する。アンテナアセンブリ１０４に結合された電力は、ソース電力として知られ、陰極台座１２０に結合された電力は、バイアス電力として知られる。

いくつかの実施形態では、リンク１４０は、第１及び第２ＲＦ電源１１２、１１６を結合するために提供され、これによって一方の電源の動作を他方に同期させるのを促進することができる。いずれか一方のＲＦ電源は、リード又はマスターＲＦ発生器とすることができ、他方の発生器は従う、又はスレーブである。リンク１４０は、第１及び第２ＲＦ電源１１２、１１６を、完全に同期して、又は所望のオフセット又は位相差で操作するのを更に促進することができる。

第１指示装置又はセンサ１５０及び第２指示装置又はセンサ１５２は、いくつかの実施形態では、プラズマ１２４に整合する整合ネットワーク１１０、１１８の能力の有効性を判断するために使用される。いくつかの実施形態では、指示装置１５０及び１５２は、それぞれの整合ネットワーク１１０、１１８から反射された反射電力を監視する。これらの装置は、一般的に、整合ネットワーク１１０、１１８、又は電源１１２、１１５内に統合される。しかしながら、説明の目的のために、それらは整合ネットワーク１１０とは別個のものとしてここでは示されている。反射電力が指標として使用される場合、装置１５０及び１５２は、電源１１２、１１６と整合ネットワーク１１０及び１１８との間に結合される。反射電力を示す信号を生成するために、装置１５０及び１５２は、整合有効性指示信号が反射電力の大きさを表す電圧となるようにＲＦ検出器に結合された方向性結合器である。大きな反射電力は、不整合状況を示す。装置１５０及び１５２によって生成された信号は、コントローラ１１４に結合される。指示信号に応答して、コントローラ１１４は、整合ネットワーク１１０、１１８に結合された同調信号（整合ネットワーク制御信号）を生成する。この信号は、整合ネットワーク１１０、１１８内のコンデンサ又はインダクタを同調させるために使用される。同調プロセスは、指示信号に表されるように、例えば、反射電力の特定のレベルを最小化又は達成するように努める。整合ネットワーク１１０、１１８は、通常、プラズマからの反射電力を特定の定常状態に最小化するために、約１００マイクロ秒〜約数ミリ秒を必要とする可能性がある。

図２は、例えば、第１ＲＦ整合ネットワーク１１０又は第２ＲＦ整合ネットワーク１１８として使用される例示的な整合ネットワークの概略図を示す。図２に示される整合ネットワークは、本開示の実施形態で使用することができる整合ネットワークの１つのタイプの単なる一例である。整合ネットワークの他の設計が、本開示の実施形態で使用されてもよい。図２の特定の実施形態は、シングル入力２００及びデュアル出力（すなわち、メイン出力２０２及び補助出力２０４）を有する。各出力は、２つのアンテナのうちの一方を駆動するために使用される。整合回路２０６は、Ｃ１、Ｃ２、及びＬ１によって形成され、容量性電力分配器２０８は、Ｃ３及びＣ４によって形成される。容量性分配器の値は、各アンテナに供給される電力の特定の量を確立するために設定される。機械的又は自動同調モードでは、コンデンサＣ１及びＣ２の値は、ネットワーク１１０の整合を調整するように、自動的に同調される。いくつかの実施形態では、自動同調モードの間、コンデンサは、反射電力を最小化するように調整することができる。値は、Ｃ１とＣ２のいずれか又は両方の位置を調整することによって同調させることができる。Ｃ１又はＣ２のいずれか又は両方は、ネットワークの動作を調整するように同調させることができる。ホールドモードでは、位置、すなわちＣ１とＣ２の値は、固定保持される。

整合ネットワークの他の実施形態は、同調可能なインダクタ、又は、可変又は固定要素（例えば、コンデンサ及びインダクタ）の異なるトポロジーを有することができる。ネットワーク１１０によって整合されたソース電力は、約１３．５６ＭＨｚであり、最大約３０００ワットの電力レベルを有する。このような整合ネットワークは、コロラド州フォートコリンズのＡＥ社（ＡＥ，Ｉｎｃ．）製のモデルＮＡＶＩＧＡＴＯＲ ３０１３ーＩＣＰ８５の下で利用可能である。整合ネットワークの更に他の様々な構成は、本明細書に提供される教示に従って利用することができる。図１を再び参照すると、コントローラ１１４は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３０と、メモリ１３２と、サポート回路１３４を含む。コントローラ１１４は、プラズマ強化基板処理システム１００の様々なコンポーネントに結合され、これによってプロセス（例えば、エッチングプロセス又は他の適切なプラズマ強化基板処理）の制御を促進する。コントローラ１１４は、アナログ、デジタル、ワイヤ、ワイヤレス、光学、及び光ファイバインターフェースとして広く記述することができるインターフェースを介して処理チャンバ内の処理を調節し監視する。以下に説明するように、処理チャンバの制御を容易にするために、ＣＰＵ１３０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するための工業環境で使用可能な汎用コンピュータプロセッサの任意の形態のうちの１つとすることができる。メモリ１３２は、ＣＰＵ１３０に結合される。メモリ１３２又はコンピュータ可読媒体は、１以上の容易に入手可能なメモリ装置（例えば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フロッピー（商標名）ディスク、ハードディスク、又は任意の他の形態のローカル又はリモートのデジタルストレージ）とすることができる。サポート回路１３４は、従来の方法でプロセッサをサポートするためにＣＰＵ１３０に結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、及び関連するサブシステム等を含む。

エッチング又は他のプロセス命令は、一般的に、典型的にプロセスレシピとして知られるソフトウェアルーチンとしてメモリ１３２内に格納されている。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ１３０によって制御されるハードウェアから離れて位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって格納及び／又は実行されることができる。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ１３０によって実行されると、基板処理（例えば、エッチング処理）中にプラズマを制御するようにシステム動作を制御する特定の目的のコンピュータ（コントローラ）１１４に汎用コンピュータを変える。本開示のプロセスは、ソフトウェアルーチンとして実装することができるが、本明細書内で開示される方法ステップのいくつかは、ハードウェア内で、並びにソフトウェアコントローラによって実行されてもよい。このように、本開示の実施形態は、コンピュータシステム上で実行されるようにソフトウェア内に実装されてもよく、特定用途向け集積回路又は他のタイプのハードウェア実装としてハードウェア内に実装されてもよく、又はソフトウェアとハードウェアとの組み合わせであってもよい。

従来の整合ネットワーク及び発生器は、典型的には、各々が独立しているそれぞれのシステムを同調するために使用される制御アルゴリズムを含む。したがって、各々のアルゴリズムは、それらの両方が発生器への反射電力を低減させることを目的とすべき時間又は方法に関して、他にリンクされない。そのようなリンクの欠如は、２つの同調アルゴリズム間に重大な競合を引き起こす可能性があるため、システムの不安定性を引き起こす可能性がある。この問題を克服するために、本開示のいくつかの実施形態では、統合された整合ネットワークは、周波数同調機能を有するＲＦ発生器（例えば、第１又は第２ＲＦ電源１１２又は１１６）の中に組み込むことができ、一方、ＲＦサイクルによって整合ネットワーク並びに周波数を同調するために用いられるアルゴリズムは、両方とも発生器の出力で（例えば、共用センサを用いて）測定されるのと同じ測定値に基づいて制御することができる。そうすることによって、２つの独立したアルゴリズム間の競合を解消することができ、プラズマリアクタのための操作のウィンドウを増加させることができる。いくつかの実施形態では、第１ＲＦ電源１１２及び第１整合ネットワーク１１０（及び／又は第２ＲＦ電源１１６及び第２整合ネットワーク１１８）は、物理的に統合する、又は単に装置の組に対して同調プロセスを指示するコントローラを共有し、これによって２つの間の同調競合を解消し、システム全体の同調効率を最大にすることができる。いくつかの実施形態では、第１ＲＦ電源１１２及び第１整合ネットワーク１１０（及び／又は第２ＲＦ電源１１６及び第２整合ネットワーク１１８）は、反射電力を読み取るための共通のセンサを単に共有することができ、これによってそれらは少なくとも同調して、同じ読みの反射電力を最小限に抑える。

図３及び図４は、高速かつ再現性のあるプラズマ点火と、プラズマ処理の広い範囲に亘ってプラズマのインピーダンスをＲＦソース発生器のインピーダンスに整合するのとを容易にするために、経時的に独立して制御される、又は所定の値に設定されることが可能な変数の図を示す。図３及び図４は、ＲＦソース発生器（例えば、第１ＲＦ電源１１２）及び同調可能な整合ネットワーク（すなわち、整合ボックス）（例えば、第１整合ネットワーク１１０）用の時間非依存の操作パラメータを示す。これらのパラメータは切り離され、独立して制御することができる。ＲＦソース発生器は、周波数掃引（又は周波数同調）モードで動作させることができる。整合ネットワーク（すなわち、整合ボックス）は、自動同調モード又は（整合ネットワークが整合器内のコンポーネントの値／位置を固定し、反射電力を最小化するように同調しない）ホールドモードで動作させることができる。これらの各モード間の切り替えは、独立して制御することができ、これによって反射電力を最小限に抑え、広いプロセスウィンドウに亘ってプラズマ処理中にプラズマ処理を安定化するのを容易にすることができる。

図３及び図４では、ｆ_０は、Ｔ_{ｓｔａｒｔ}でのＲＦソース発生器の開始ＲＦ周波数であり、Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}は、Ｔ_{ｓｔａｒｔ}で開始された電源投入、電力レベルの変更、又は他の遷移後にＲＦソース発生器周波数の同調を可能にする間の時間であり、Ｔ_{ｆｒｅｑ＿ｒａｍｐ}は、ＲＦソース発生器の周波数がｆ_０又は他の既知の周波数値に遷移して戻る間の時間であり、Ｔ_ｈｏｌｄは、ホールドモードに固定される整合ネットワークに対する時間であり、ＰＯＳ_０は、整合ネットワークの初期固定値／位置（例えば、いくつかの実施形態では、整合ネットワーク内のコンデンサの固定された初期位置）である。

図４では、周波数のタイミング図が、いくつかの実施形態に係る同調可能な整合回路及びＲＦ発生器によって提供される。図４において、ＲＦ発生器は、発生器の開始ＲＦ周波数をｆ_０として、時刻Ｔ_{ｓｔａｒｔ}で、電力の出力を開始する、又はその出力レベルを変更する。いくつかの実施形態では、このような圧力変化としてプラズマ遷移（例えば、圧力の変更）が、Ｔ_{ｓｔａｒｔ}でチャンバ内で開始される。いくつかの実施形態では、開始ＲＦ周波数ｆ_０は、発生器の中心周波数の５％〜１０％の範囲内とすることができる既知の所定の値である。いくつかの実施形態では、発生器の中心周波数は、約２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ又はそれ以上とすることができる。

このとき、整合ボックスのコンデンサ／インダクタは、固定位置／値（Ｐｏｓ_０）にホールドされ、一方、発生器の周波数は、反射電力を最小化するように同調することができる。いくつかの実施形態では、最小化された反射値は、プロセス及びハードウェアの要件に応じて、順方向電力の約０％〜約２０％とすることができる。いくつかの実施形態では、整合ネットワークの動作を適切に制御すれば、可能な最低反射電力を提供することができる。すなわち、２つの主モード：自動同調モード又はホールドモード（例えば、固定位置モード）のうちのいずれかに整合器を制御することができる。

ＲＦ発生器の周波数は、Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}の期間の間、同調することができる。いくつかの実施形態では、Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}は、約１ミリ秒〜約１秒とすることができる。この期間中に、発生器の周波数は、初期周波数ｆ_０から離れて移動する。この期間の終了時に、発生器は、周波数ｆ_１を有する。いくつかの実施形態では、周波数は、非単調な方法でｆ_０からｆ_１に調整することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ周波数ｆ_１は、ｆ_０とは約５％〜約１０％異なってもよい。ｆ_１はｆ_０よりも高い周波数であるように示されているが、いくつかの実施形態では、ｆ_１はｆ_０より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、ｆ_０、ｆ_１、及びＴ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}のうちの少なくとも１つは、点火プロセスを開始する前から既知の所定の値である。他の実施形態では、開始周波数ｆ_０とＴ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}は、既知の所定の値であるが、ｆ_１は既知ではない。いくつかの実施形態では、反射電力は、到達時に、Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}期間の終了を意味する所定の閾値とすることができる。

時刻Ｔ_{ｓｔａｒｔ}＋Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}では、ＲＦソース発生器の周波数は、ＲＦソース発生器の開始周波数ｆ_０に向かって単調に変化して戻り始める。ｆ_１からｆ_０に向かって戻る遷移は、直線状又は任意の他の単調な関係とすることができ、時刻Ｔ_{ｆｒｅｑ＿ｒａｍｐ}以内に完了する。いくつかの実施形態では、Ｔ_{ｆｒｅｑ＿ｒａｍｐ}期間は、約１０ミリ秒〜約１秒とすることができる。

Ｔ_{ｆｒｅｑ＿ｒａｍｐ}の終わりの周波数は、ｆ_０に等しくない第３の周波数ｆ_Ｘとすることができる。いくつかの実施形態では、ｆ_Ｘは、ｆ_０に等しい又は実質的に等しくすることができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ周波数ｆ_ｘは、ｆ_０とは約５％〜約１０％異なってもよい。いくつかの実施形態では、第３の周波数ｆｘとＴ_{ｆｒｅｑ＿ｒａｍｐ}は、ある特定の時刻で明確に定義された最終的なプラズマ及びチャンバの状態に至る、既知の所定の値である。整合ネットワークは、Ｔ_{ｓｔａｒｔ}からＴ_ｈｏｌｄ後に、値を移動／調整し同調することができる。いくつかの実施形態では、Ｔ_ｈｏｌｄ期間は、約１０ミリ秒〜約２秒とすることができる。Ｔ_ｈｏｌｄは、Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}後に終了する（すなわち、Ｔ_ｈｏｌｄ＞Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}）ように、図３及び図４に示されているが、いくつかの実施形態では、整合ネットワークは、Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}の間、値を移動／調整し同調することができる（すなわち、Ｔ_ｈｏｌｄ＜Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}）。シーケンスが完了した後に、ＲＦソース発生器の周波数は、いくつかの実施形態ではｆ_０に等しくすることができる固定周波数ｆ_ｘに傾斜して戻り、整合ネットワークは自動的に同調する。

図１〜４に関連して上述した本開示の少なくとも１つの例示的な実施形態に係る方法５００は、整合ネットワークを介して処理チャンバに結合されたソースＲＦ電源を用いて、プラズマを点火する、又はプラズマの遷移全体に亘って同調する、及び処理チャンバ内の反射電力を低減させるための一連の工程を有するフローチャートを示す図５に示される。詳細には、方法５００は、５０２で開始し、整合ネットワークはホールドモードにしながら、ＲＦ電力を第１周波数でＲＦ電源によって処理チャンバに供給しながら、プラズマ条件の遷移が開始される５０４へと進む。プラズマの遷移は、ＲＦ電力の送出、ＲＦ電力レベルの変更、チャンバ内の化学物質又は圧力の変更、又はプラズマに影響する他の遷移によって開始することができる。図３及び図４に関して上述したように、第１周波数をｆ_０とすることができる。ホールドモードでは、整合ネットワークの位置及び／又は値は、固定保持される。

５０６では、ＲＦ電源周波数が、第１期間（例えば、Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}）の間に、第１周波数（例えば、ｆ_０）から第２周波数（例えば、ｆ_１）に調整され、これによってＲＦ電源を用いて、プラズマを点火する、又は遷移中に同調する、及び処理チャンバ内の反射電力を低減させる。いくつかの実施形態では、周波数は、第１周波数から第２周波数に非単調な方法で（すなわち、図４に示されるように、第１期間の間に可能な中間周波数と共に）増加又は減少し、プラズマは第１周波数と第２周波数との間のある周波数で点火させることができる。反射電力が、第１期間の間に一定のレベルまで最小化されるまで、周波数は、第２周波数に調整され続けることができる。第１期間の間、整合ネットワークは、ホールドモードに維持される。

５０８では、周波数が、第２期間（例えば、Ｔ_{ｆｒｅｑ＿ｒａｍｐ}）の間に第２周波数（例えば、ｆ_１）から第３周波数（例えば、ｆ_Ｘ）に調整される。第３周波数は、第２周波数とは異なり、いくつかの実施形態では、所定の既知量（例えば、目標値）とすることができる。いくつかの実施形態では、第２期間の間のある時点で、整合ネットワークの動作モードは、（例えば、Ｔ_ｈｏｌｄ期間後に、ただし、Ｔ_ｈｏｌｄ＞Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}）ホールドモードから自動同調モードに変更し、これによって５１０でＲＦ電源によって供給された周波数を既知の第３周波数に調整しながら、反射電力を更に低減する。他の実施形態では、第１期間の間のある時点で、整合ネットワークの動作モードは、（例えば、Ｔ_ｈｏｌｄ期間後に、ただし、Ｔ_ｈｏｌｄ＜Ｔ_{ｖａｒ＿ｆｒｅｑ}）ホールドモードから自動同調モードに変更し、これによって５１０でＲＦ電源によって供給された周波数を既知の第３周波数に調整する。

方法５００は、５１４で終了する。

上記は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は本開示の基本的範囲を逸脱することなく創作することができる。

Claims (15)

1. 処理チャンバ内でプラズマ処理するための装置であって、
   周波数同調を有する第１ＲＦ電源と、
   第１ＲＦ電源に結合された第１整合ネットワークと、
   第１ＲＦ電源及び第１整合ネットワークを制御するためのコントローラを含み、コントローラは、
   処理チャンバにＲＦ電力を供給するようにＲＦ電源に指示すること、処理チャンバに送出されるＲＦ電力のレベルを変更するようにＲＦ電源に指示すること、又は処理チャンバ内の圧力を変化させることのうちの少なくとも１つによってプラズマの遷移を開始し、ＲＦ電源は、第１周波数で動作し、整合ネットワークは、ホールドモードにあり、
   プラズマを点火するために第１期間の間に第１周波数を第２周波数に調整するようにＲＦ電源に指示し、
   プラズマを維持しながら、第２期間の間に第２周波数を既知の第３周波数に調整するためにＲＦ電源に指示し、
   ＲＦ電源によって供給されるＲＦ電力の反射電力を低減するために、整合ネットワークの動作モードを自動同調モードに変更するように構成された装置。
2. 第１整合ネットワークは、第１ＲＦ電源内に組み込まれており、コントローラは、第１ＲＦ電源の出力で測定されるように共通センサによって提供される共通の反射電力の測定値に基づいて、ＲＦサイクルによって第１整合ネットワークの同調並びに周波数の両方を制御する、請求項１記載の装置。
3. 反射電力は、ＲＦ電源によって供給される順方向電力の約０％〜２０％の間に低減される、請求項１記載の装置。
4. プラズマが、第１期間の間、ＲＦ電源からの反射電力を低減するために点火された後に、第１周波数が第２周波数に調整される、請求項１記載の装置。
5. 反射電力の大きさは、到達時に第１期間の終了を意味する所定の閾値である、請求項４記載の装置。
6. 第１期間は、既知の所定値である、請求項１〜５のいずれか１項記載の装置。
7. 処理チャンバ内でプラズマ処理するためのシステムであって、
   アンテナアセンブリ及び基板支持台を有する処理チャンバと、
   アンテナアセンブリに結合された第１整合ネットワークと、
   第１整合ネットワークに結合された第１ＲＦ電源と、
   整合ネットワークと、
   基板支持台に結合された第２整合ネットワークと、
   第２整合ネットワークに結合された第２ＲＦ電源と、
   第１ＲＦ電源、第１整合ネットワーク、第２ＲＦ電源、及び第２整合ネットワークを制御するためのコントローラとを含み、コントローラは、
   処理チャンバにＲＦ電力を供給するように第１ＲＦ電源に指示し、第１電源は、第１周波数で動作し、第１整合ネットワークは、ホールドモードにあり、
   プラズマを点火するために第１期間の間に第１周波数を第２周波数に調整するように第１ＲＦ電源に指示し、
   プラズマを維持しながら、第２期間の間に第２周波数を既知の第３周波数に調整するように第１ＲＦ電源に指示し、
   第１ＲＦ電源によって供給されるＲＦ電力の反射電力を低減するために、第１整合ネットワークの動作モードを自動同調モードに変更するように構成されたシステム。
8. 整合ネットワークを介して処理チャンバに結合されたＲＦ電源を用いて、処理チャンバ内でプラズマ処理するための方法であって、
   処理チャンバにＲＦ電力を供給すること、処理チャンバに送出されるＲＦ電力のレベルを変更すること、又は処理チャンバ内の圧力を変更することのうちの少なくとも１つによって、プラズマ遷移を開始する工程であって、ＲＦ電源は、第１周波数で動作し、整合ネットワークは、ホールドモードにある工程と、
   プラズマを点火するために、第１期間の間、ＲＦ電源を用いて第１周波数を第２周波数に調整する工程と、
   プラズマを維持しながら、第２期間の間、ＲＦ電源を用いて第２周波数を既知の第３周波数に調整する工程と、
   ＲＦ電源によって供給されるＲＦ電力の反射電力を低減させるために、整合ネットワークの動作モードを自動同調モードに変更する工程とを含む方法。
9. 整合ネットワークは、第１期間の間、ホールドモードに維持される、請求項８記載の方法。
10. 整合ネットワークの動作モードは、反射電力を低減するために、自動同調モードに変更され、一方、第２周波数は、第２期間の間に既知の第３周波数に調整される、請求項８記載の方法。
11. 整合ネットワークの動作モードは、第１期間の間に自動同調モードに変更される、請求項８記載の方法。
12. 第１期間の間にＲＦ電源からの反射電力を低減するためにプラズマが点火された後に、第１周波数が第２周波数に調整される、請求項８記載の方法。
13. 反射電力の大きさは、到達時に第１期間の終了を意味する所定の閾値である、請求項１２記載の方法。
14. 反射電力は、ＲＦ電源によって供給される順方向電力の約０％〜２０％の間に低減される、請求項８〜１３のいずれか１項記載の方法。
15. 第１期間は、既知の所定値である、請求項８〜１３のいずれか１項記載の方法。