JP2018032853A - エッチングプロセスと堆積プロセスとの間を繰り返し移行させるためにrf電力比を切り替えるシステムおよび方法 - Google Patents

エッチングプロセスと堆積プロセスとの間を繰り返し移行させるためにrf電力比を切り替えるシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エッチングと堆積との両プロセス間でRF電力比の高速切り替えのためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】第1のリニアモータ、第1のセパレータ支持アセンブリおよびコントローラを備えるシステムである。第1のリニアモータは、供給される電流を基に線形に駆動されるシャフトを備る。第1のセパレータ支持アセンブリは、第1のリニアモータのシャフトおよび整合ネットワーク17の第1のキャパシタのロッドに接続するように構成される。第1のリニアモータは、ロッドを作動させて第1のキャパシタの第1の電極を第1のキャパシタの第2の電極に対して動かして第1のキャパシタの静電容量を変更するように構成される。コントローラは、第1のリニアモータに接続され、第1のリニアモータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバ12の第1の高周波反応コイル14に供給される電力を調整する。
【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照:
本出願は、2016年8月10日に出願された米国仮出願第62/373,024号の利益を主張するものである。上記出願の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、エッチングおよび堆積システムに関し、さらに詳細には、トランス結合容量同調システムに関する。
本明細書に記載する背景技術の説明は、本開示の背景を全般的に紹介することを目的としている。この背景技術の段落に記載されている範囲で本出願に明記されている発明者らの作業のほか、出願時に先行技術とみなしてはならない説明文の態様は、明示的にも黙示的にも本開示に対する先行技術としては認められない。
半導体装置の製造過程では、エッチングプロセスおよび堆積プロセスは処理チャンバ内で実施されてよい。イオン化したガス、すなわちプラズマをプラズマチャンバの中に導入して半導体ウエハなどの基板から材料をエッチングし(または除去し)、材料を基板上にスパッタリングまたは堆積できる。製造または生産プロセスで使用するプラズマを形成することは通常、処理チャンバの中に処理ガスを導入することから始める。基板は、処理チャンバ内で静電チャックまたはペデスタルなどの基板支持体上に配置される。
処理チャンバは、トランス結合プラズマ(transformer coupled plasma、TCP)反応コイルを備えていてよい。電源によって生成された高周波(radio frequency、RF)信号がTCP反応コイルに供給される。セラミックなどの材料で作製された誘電体窓が、処理チャンバの上面に組み込まれる。誘電体窓によって、RF信号をTCP反応コイルから処理チャンバの下方に伝送することが可能になる。RF信号は、処理チャンバ内部でガス分子を励起してプラズマを発生させる。
TCP反応コイルは、トランス結合容量同調(transformer coupled capacitive tuning、TCCT)整合ネットワークによって駆動される。TCCT整合ネットワークは、電源から供給されたRF信号を受信し、TCP反応コイルに提供される電力の同調を可能にする。TCCT整合ネットワークは、可変キャパシタを備えていてよい。各々の可変キャパシタは、固定電極および可動電極を備えている。可動電極の固定電極に対する位置は、対応するキャパシタの容量に直接関係がある。可動電極はリードスクリューに接続でき、リードスクリューは回転モータによって駆動させることができる。
各々のTCP反応コイルに供給される電力は、キャパシタの可動電極の位置に基づいている。TCPコイルに送られる電力の比もキャパシタの可動電極の位置に基づいている。エッチング過程で提供される1つ以上の電力比は、堆積過程で提供される1つ以上の電力比とは異なることがある。
システムが提供され、このシステムは、第1のリニアモータ、第1のセパレータ支持アセンブリ、およびコントローラを備えている。第1のリニアモータは、第1のリニアモータに供給される電流を基に線形に駆動されるシャフトを備えている。第1のセパレータ支持アセンブリは、第1のリニアモータのシャフトおよび整合ネットワークの第1のキャパシタのロッドに接続するように構成される。第1のリニアモータは、ロッドを作動させて第1のキャパシタの第1の電極を第1のキャパシタの第2の電極に対して動かして第1のキャパシタの静電容量を変更するように構成される。コントローラは、第1のリニアモータに接続され、第1のリニアモータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第1の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される。
他の特徴では、システムが提供され、このシステムは、第1のカム従動子、第1のカム、第1の回転モータ、第1のセパレータ支持アセンブリ、およびコントローラを備えている。第1のカムは、スロットを備えている。スロットは、所定経路を有する。第1のカム従動子は、少なくとも部分的にスロット内に配置され、所定経路に沿って動く。第1の回転モータは、第1のカムに接続され、第1の回転モータに供給される電流を基に駆動されるように構成される。第1の回転モータは、第1のカムを回転させて第1のカム従動子を所定経路に沿って動かすように構成される。第1のセパレータ支持アセンブリは、第1のカム従動子および整合ネットワークの第1のキャパシタのロッドと接続するように構成される。カムの回転およびカム従動子の動きにより、ロッドが作動し、第1の電極が第1のキャパシタの第2の電極に対して動き、第1のキャパシタの静電容量を変更する。コントローラは、第1の回転モータに接続され、第1の回転モータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第1の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される。
他の特徴では、システムが提供され、このシステムは、リードスクリュー、第1の回転モータ、第1のセパレータ支持アセンブリ、バランスウェイトアセンブリおよびコントローラを備えている。リードスクリューは、整合ネットワークの第1のキャパシタの第1の電極に接続される。第1の回転モータは、リードスクリューに接続され、第1の回転モータに供給される電流を基にリードスクリューを回転させるように構成される。第1のセパレータ支持アセンブリは、リードスクリューおよび第1の回転モータシャフトに接続するように構成される。第1の回転モータは、リードスクリューを回転させて第1のキャパシタの第1の電極を第2の電極に対して動かして第1のキャパシタの静電容量を変更するように構成される。バランスウェイトアセンブリは、第1の回転モータのシャフトに接続され、第1のキャパシタによってリードスクリューにかけられた力を平衡させるように構成される。コントローラは、第1の回転モータに接続され、第1の回転モータに供給された電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第1の高周波反応コイルに供給された電力を調整するように構成される。
さらに他の特徴では、システムが提供され、このシステムは、整合ネットワーク、第1の1つ以上のスイッチ、第2の1つ以上のスイッチ、およびコントローラを備えている。整合ネットワークは、第1のキャパシタ、第2のキャパシタ、第3のキャパシタ、および第4のキャパシタを備えている。第1の1つ以上のスイッチは、電力入力回路から第1のキャパシタおよび第2のキャパシタに電力を供給するように構成される。第2の1つ以上のスイッチは、電力入力回路から第3のキャパシタおよび第4のキャパシタに電力を供給するように構成される。コントローラは、(i)第1の1つ以上のスイッチおよび第2の1つ以上のスイッチの状態を制御して、第1の電力の比の提供と第2の電力の比の提供とを切り替え、(ii)第1の1つ以上のスイッチを作動させることによって、第1の電力の比をプラズマ処理チャンバの第1の高周波反応コイルおよび第2の高周波反応コイルに提供し、(iii)第2の1つ以上のスイッチ作動させることによって、第2の電力の比を第1の高周波反応コイルおよび第2の高周波反応コイルに提供するように構成される。
本開示は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。
本開示によるRF電力比切り替えシステムを組み込んでいるプラズマ処理システムの一例の機能ブロック図である。
本開示によるTCCT整合ネットワークおよびそれに対応する静電容量調整システムの一例の概略図である。
本開示による可変キャパシタならびに内コイル回路および外コイル回路を備えているTCCT整合ネットワークの一例の機能ブロック図である。
図3のTCCT整合ネットワークの概略図である。
本開示による単一のリニアモータを備えている二重キャパシタシステムの一例の側面斜視図である。
図5の二重キャパシタシステムの側面断面図である。
本開示による単一のリニアモータおよびバランスウェイトアセンブリを備えている単一のキャパシタシステムの一例の側面斜視図である。
図7の単一のキャパシタシステムの側面断面図である。
本開示による単一の回転モータおよびカムを備えている単一のキャパシタの一例の斜視図である。
図9の単一のキャパシタシステムの別の斜視図である。
図9〜図10の単一のキャパシタシステムの側面断面図である。
図9〜図11の単一のキャパシタシステムの一部の側面斜視図であり、カムの動きを示している図である。 図9〜図11の単一のキャパシタシステムの一部の側面斜視図であり、カムの動きを示している図である。 図9〜図11の単一のキャパシタシステムの一部の側面斜視図であり、カムの動きを示している図である。
本開示による単一の回転モータおよびバランスウェイトアセンブリを備えている単一のキャパシタシステムの側面斜視図である。
図13の単一のキャパシタシステムの側面斜視図である。
図1〜図14の実施形態で使用されてよい真空可変キャパシタの断面図である。
本開示の実施形態によるエッチングと堆積のキャパシタからなる各セットに対する共用スイッチを備えているTCCT整合ネットワークの別の一例の概略図である。
本開示の実施形態によるエッチングキャパシタおよび堆積キャパシタの各々に対するスイッチを備えているTCCT整合ネットワークの別の一例の概略図である。
図面では、符号は同様および/または同一の要素を識別するために再度使用されてよい。
従来のTCCT整合ネットワークは、2つの可変キャパシタを備えていてよく、処理チャンバの各TCP反応コイルに1つのキャパシタがある。各々のキャパシタは、固定電極および可動電極を備えている。TCP反応コイルは、内コイルおよび外コイルを備えていてよい。内コイルは、外コイルの内部に配置される。内コイルに供給される電力と外コイルに提供される電力との比は、キャパシタの可動電極を動かして調整される。可動電極は、それぞれのリードスクリューおよび回転モータを介して動かされてよい。可動電極を動かすためのこの技術は、エッチングプロセスと堆積プロセスとの高速の切り替えを含む高速交代プロセス(rapid alternating process、RAP)に対しては遅すぎる。各エッチングプロセスおよび各堆積プロセスの継続時間は1秒以下としてよい。
RAPの定時的な速度要件が、10〜90%のRF電力比切り替えを100ミリ秒(ms)未満で実現することである。10〜90%のRF電力比切り替えには、第1のキャパシタを介して10%の電力を提供し、かつ第2のキャパシタを介して90%の電力を提供することから、第1のキャパシタを介して90%の電力を提供し、かつ第2のキャパシタを介して10%の電力を提供することに切り替えることが含まれる。それぞれのリードスクリューおよび回転モータを介して可動電極を動かすという従来の方法では、前述の速度要件を満たすことはできない。
TCCT整合ネットワークのキャパシタの可動電極を迅速に動かせる例を以下に記載する。これは、高速のRF電力比切り替えで、例えば深いシリコンエッチング(deep silicon etch、DSiE)プロセスのRAP速度要件を満たすことを可能にし、それによってエッチングプロセスと堆積プロセスとの間の高速移行を可能にする。開示した例では、10〜90%のRF電力比切り替えを100ミリ秒(ms)未満で実現する。迅速な移行により、処理チャンバ内部の化学的性質をエッチングおよび堆積処理に対して迅速に変化させることができ、それによってウエハ上に様々な均一のパターンを制御して提供することができる。エッチングプロセスは通常、基板の中心近くよりも基板のエッジ近くでより迅速な速度で起こるエッチングという意味の「エッジファースト(edge fast)」である。堆積プロセスは通常、基板のエッジ近くよりも基板の中心近くでより迅速な速度で基板に材料が堆積されるという意味の「センターファースト(center fast)」である。高速のRF電力比切り替えにより、エッチングおよび堆積プロセスの均一なパターンをよりよく制御できる。
図1は、RF電力比切り替えシステム11、プラズマ処理チャンバ12、コントローラ13およびTCP反応コイル14を備えているプラズマ処理システム10を示している。RF電力比切り替えシステム10は、TCP反応コイル14のRF電力比を切り替える。TCP反応コイル14は、プラズマ処理チャンバ12の外側上方に配置されている。第1の電源16は、第1のRFソース信号を提供する。TCCT(または第1の)整合ネットワーク17は、第1の電源16とTCP反応コイル14との間に備えられる。TCCT整合ネットワーク17は、TCP反応コイル14に提供される電力の同調を可能にする。TCCT整合ネットワーク17は可変キャパシタ18を備え、可変キャパシタはRF電力比切り替えシステム11を介して調整される。RF電力比切り替えシステム11は、容量調整システム19およびコントローラ13を備えている。容量調整システム19の例を図5〜図14に示している。容量調整システム19は、モータ(モータの例は図5〜図14に示している)を備えていてよく、モータはコントローラ13によって制御される。コントローラ13は、キャパシタ18の静電容量を調整してTCP反応コイル14に供給された電力のRF電力比を調整する。
プラズマ処理チャンバ12はセラミック窓20を備え、セラミック窓は、TCP反応コイル14に隣接して位置し、プラズマを発生させるために第1のRFソース信号をプラズマ処理チャンバ12内に効果的に伝送させる。静電チャック、ペデスタルなどの基板支持体21またはその他の適切な基板支持体が、プラズマ処理チャンバ12の底に配置される。基板支持体21は基板22を支持する。基板支持体21が静電チャックである場合、基板支持体21は互いに電気的に絶縁された導電性部分24および26を備えている。基板支持体21は、絶縁体28に包囲され、基板22に容量結合されている。DC電圧を導電性部分24、26全体に印加することによって、導電性部分24、26と基板22との間に静電結合が形成される。この静電結合は、基板22を基板支持体21に引きつける。
プラズマ処理システム10は、バイアス(または第2の)整合ネットワーク32に接続されたバイアスRF電源30をさらに備えている。第2の整合ネットワーク32は、バイアスRF電源30と基板支持体21との間に接続される。第2の整合ネットワーク32は、バイアスRF電源30のインピーダンス(例えば50Ω)を基板支持体21のインピーダンスに対して整合し、プラズマ処理チャンバ12内のプラズマ34を第2の整合ネットワーク32が観測した通りに整合する。
プラズマ処理システム10は、電圧制御インターフェース(voltage control interface、VCI)40をさらに備えている。VCI40は、ピックアップ装置42、電圧センサ44、コントローラ13ならびに電圧センサ44とコントローラ13との間の回路を備えていてよい。ピックアップ装置42は、基板支持体21の中に延びている。このピックアップ装置42は、コンダクタ48を介して電圧センサ44に接続され、RF電圧信号を生成するために使用される。
電圧センサ44の動作は、モニタリングされてもよいし、手動で制御されてもよいし、かつ/またはコントローラ13を介して制御されてもよい。コントローラ13は、電圧センサ44のチャネルの出力電圧をディスプレイ50に表示してよい。ディスプレイ50は、コントローラ13から離れて示されているが、コントローラ13に含まれていてもよい。システムオペレータは、(i)チャネル間で切り替えるかどうか、(ii)1つ以上のどのチャネルを作動させるか、かつ/または(ii)1つ以上のどのチャネルを作動停止にするか、を指示する入力信号を提供してよい。
動作中は、イオン化を可能にするガスが、ガス入口56を通ってプラズマ処理チャンバ12の中に流れ、ガス出口58を通ってプラズマ処理チャンバ12を出る。第1のRF信号は、RF電源16によって生成され、TCP反応コイル14に送られる。第1のRF信号は、TCP反応コイル14から窓20を通ってプラズマ処理チャンバ12の中に放射される。これによってプラズマ処理チャンバ12内のガスはイオン化し、プラズマ34を形成する。プラズマ34は、プラズマ処理チャンバ12の壁に沿ってシース60を生成する。プラズマ34は、電子および正に帯電したイオンを含んでいる。正に帯電したイオンよりも遙かに軽い電子の方が容易に移動する傾向があり、プラズマ処理チャンバ12の内面にDCバイアス電圧およびDCシース電位を発生させる。基板22の平均的なDCバイアス電圧およびDCシース電位は、正に帯電したイオンが基板22に衝突するエネルギーに影響を及ぼす。このエネルギーは、エッチングまたは堆積が起こる速度などの処理特性に影響を及ぼす。
コントローラ13は、RF電源30によって生成されたバイアスRF信号を調整して基板22のDCバイアスの量および/またはDCシース電位を変更してよい。コントローラ13は、電圧センサ44のチャネルの出力および/またはチャネルの出力に基づいて導出された代表値を、1つ以上の設定点の値と比較してよい。設定点の値は、事前設定されてコントローラ13のメモリ62に保存されてよい。バイアスRF信号は、(i)電圧センサ44の出力および/または代表値と、(ii)1つ以上の設定点の値との差に基づいて調整されてよい。バイアスRF信号は、第2の整合ネットワーク32を通過する。その後、第2の整合ネットワーク32によって提供された出力(これを整合信号と呼ぶ)は基板支持体21に送られる。バイアスRF信号は、絶縁体28を通って基板22に送られる。
図2は、例示的なTCP反応コイル100、102、104、106に接続されたTCCT整合ネットワーク17の一例を示している。TCP反応コイル100、102をまとめて外コイルと呼ぶ。TCP反応コイル104、106をまとめて内コイルと呼ぶ。外コイルおよび内コイルは、図示したように螺旋形であってもよいし、あるいはこれとは異なる形状および/または構成であってもよい。TCCT整合ネットワーク17は、TCCTコイル入力回路110およびTCCTコイル出力回路112を備えている。TCCTコイル入力回路110は、コイル端部DおよびEで内コイルに接続され、コイル端部BおよびGで外コイルに接続される。TCCTコイル出力回路112は、コイル端部CおよびFで内コイルに接続され、コイル端部AおよびHで外コイルに接続される。TCCTコイル入力回路110は、基準端子(またはアース基準)120に接続されている電源16から電力を受け取る。TCCTコイル出力回路112は、基準端子120に接続される。
TCCTコイル入力回路110は可変キャパシタ18を備え、可変キャパシタは、調整されるとき、TCCTコイル入力回路110から内コイルおよび外コイルのそれぞれに供給された電力を調整する。これにより内コイルと外コイルとのRF電力比が調整される。容量調整システム19は、可変キャパシタ18に接続される。
図3は、図1〜図2のTCCT整合ネットワーク17の代わりとしてよいTCCT整合ネットワーク150を示している。TCCT整合ネットワーク150は電源16から電力を受け取る。TCCT整合ネットワーク150は、電力入力回路152、内コイル入力回路154、外コイル入力回路156、内コイル出力回路158、および外コイル出力回路160を備えている。コイル入力回路154、156は、第1の可変キャパシタ162および第2の可変キャパシタ164を備え、電力を内コイルIC166および外コイルOC168に提供する。コイル166、168から来る電力は、基準端子120に接続されているコイル出力回路158、160に提供される。可変キャパシタ162、164は、容量調整システム19によって調整される。
図4は、図3のTCCT整合ネットワーク150の一例を示している。TCCT整合ネットワーク150は、電源16から電力を受け取る。TCCT整合ネットワーク150は、電力入力回路152、内コイル入力回路154、外コイル入力回路156、内コイル出力回路158、および外コイル出力回路160を備えている。電力入力回路152は、第1のキャパシタC1、第2のキャパシタC2、第3のキャパシタC3およびインダクタL1を備えていてよい。キャパシタC1およびC3は、可変キャパシタとしてよい。キャパシタC1、C3およびインダクタL1は、電源16とコイル入力回路154、156との間に直列接続される。キャパシタC2は、(i)第1の端部でキャパシタC1の出力部およびキャパシタC3の入力部に接続され、(ii)第2の端部で基準端子120に接続される。
内コイル入力回路154は、第2のインダクタL2および第4のキャパシタC4を備えていてよい。インダクタL2およびキャパシタC4は、インダクタL1と内コイル166との間で直列接続される。外コイル入力回路156は、第5のキャパシタC5を備えていてよい。キャパシタC5は、第1の端部でインダクタL1に接続され、第2の端部で外コイル168に接続される。キャパシタC4およびC5は、容量調整システム19によって調整される可変キャパシタである。
内コイル出力回路158は、内コイル166の出力部に接続されている基準端子120を備えていてよい。外コイル出力回路160は、第6のキャパシタC6を備えていてよく、第6のキャパシタは、第1の端部で外コイル168に接続され、第2の端部で基準端子120に接続される。
容量調整システム19に含まれてよい装置および構成要素の例および可変キャパシタC4およびC5の例を図5〜図14に示している。キャパシタC4、C5は、二重キャパシタセンブリ(例えば図5〜図6の二重キャパシタアセンブリ)または別の単一のキャパシタアセンブリ(例えば図7〜図14)の単一のキャパシタアセンブリに備えられてよい。容量調整システム19は、二重キャパシタアセンブリのうちの1つ、単一のキャパシタアセンブリのうちの2つ、および対応する装置、構成要素、モータ、シャフト、バランスウェイトアセンブリ、カム、カム従動子などを備えていてよい。容量調整システム19は、図1のコントローラ46に制御されるリニアモータおよび/または回転モータを備えていてよい。モータは、キャパシタC4、C5の静電容量を調整するために使用される。キャパシタの例を図5〜図15に示している。
容量調整システム19は、モータの1つ以上のシャフトおよび/またはロッドならびにキャパシタ(例えばキャパシタC4、C5)の位置を検知するセンサ170(例えば電位差計、エンコーダなど)を備えていてよい。センサ170は、モータの中、モータの上に備えられてよく、かつ/またはシャフトおよび/またはロッドに直接かつ/または間接的に接続されてもよい。図1のコントローラ46は、センサ170から受信した信号に基づいてシャフトおよび/またはロッドの位置を調整するために、モータに供給される電圧、電流および/または電力を調整してよい。
図5〜図6は、単一のリニアモータ202、セパレータ支持アセンブリ204、206、およびキャパシタ208、210を備えている二重キャパシタシステム200を示している。リニアモータ202は、ボイスコイルを模したタイプのモータまたはその他の適切なリニアモータとしてよい。リニアモータ202は、リニアモータ202のハウジング214を通って延びてセパレータ支持アセンブリ204、206を介してキャパシタ208、210のロッド216、218に接続されているシャフト212を備えている。リニアモータ202は、図1のコントローラ46から受信した制御信号に基づいて、ロッド216、218を動かしてキャパシタ208、210の静電容量を変更する。
セパレータ支持アセンブリ204、206は、図示したように、筒状の立ち上がり部材220、222を備えている。立ち上がり部材220、222は、端部リングの対224、226を備えていてよく、この対は、孔が設けられた接続部材230、232を介して互いに接続し、この孔から可撓性軸継手236、238が見えている。立ち上がり部材220、222は、絶縁材料で形成されてよく、リニアモータ202とキャパシタ208、210との間を分離している。これによって、キャパシタ208、210が受け取る高電圧および/または高電流をリニアモータ202が受け取り、かつ/または同リニアモータの動作を妨害するのを防止する。
可撓性軸継手236、238によって、シャフト212をロッド216、218に対して軸方向および/または径方向にずらすことができる。可撓性軸継手236、238は、絶縁材料で形成されてよい。可撓性軸継手236、238を説明しているが、シャフト212およびロッド216、218の軸方向および/または径方向のずれを可能にしない固定軸継手を使用してもよい。可撓性軸継手236、238は、それぞれの内軸継手240、242、外軸継手244、246、結合固定具248、250(例えばねじ)、および中央固定具252、254(例えばねじ)を備えている。内軸継手240、242は、結合固定具248、250(または内結合固定具)の対応するいずれか一方を介してリニアモータ202のシャフト212に接続される。外軸継手244、246は、結合固定具248、250(または外結合固定具)のもう一方を介してキャパシタ208、210のロッド216、218に接続される。1つの実施形態では、内軸継手240、242の少なくとも一部は、外軸継手244、246の少なくとも一部にねじ締めされる。一実施形態では、中央固定具252、254は、外軸継手244、246を内軸継手240、242に接続し、外軸継手244、246が内軸継手244、242に対して動くのを防止する。
外軸継手244、246(例えば図示したような外軸継手246)は、中間部材260および外側部材262を備えていてよい。外側部材262は、ロッド218に接続される。中間部材260は、内軸継手242を外側部材262に接続する。固定具250は、中間部材260および外側部材262をロッド218に接続する。
キャパシタ208、210は、端子211(入力端子および出力端子)を備えている。入力端子は、例えば図4のインダクタL1、L2からRF電力を受け取る。各々のキャパシタ208、210の端子211のいずれか一方は、RFブラケット213のうちの対応する1つに接続される。RF電力は、出力端子から図4のコイル出力回路158、160に提供される。入力端子または出力端子は、実装形態に応じてRF電力を受け取ってよい。
1つの実施形態では、キャパシタ208、210は、可変真空キャパシタである(例えば可変真空キャパシタを図15に示している)。キャパシタ208、210は、キャパシタ208、210の方に付勢されるロッド216、218を備えている。例えば、キャパシタ208、210は、リニアモータ202から離れる内側方向にロッド216、218に印加される一定の力があるように構成される。この一定の力は、キャパシタ208、210内部の真空圧力、およびキャパシタ208、210内のベローズによって提供されるばねに基づく力によって提供される。一例として、ロッド216、218のいずれか一方をキャパシタ208、210のいずれか一方から引き出す力は、1平方インチ(psi)あたり15ポンド(lbs.)としてよい。キャパシタ208、210はシャフト212の両側に接続されるため、ロッド216、218に印加される力は、シャフト212およびロッド216、218をリニアモータ202を介して容易に動かせるように互いに平衡させる。
図5〜図6の実施形態では、単一のリニアモータで複数のキャパシタのロッドを作動させることができる。ロッドを作動させることで、キャパシタ内の第1の電極がキャパシタ内の他の電極に対して動き、それによってキャパシタの静電容量を変更する。キャパシタの例示的な電極を図15に示している。キャパシタは、他のバランスウェイトを必要とすることなく互いに平衡する。キャパシタがリニアモータのロッドおよびシャフトにかける力は、効果的に互いに相殺して、ロッドおよびシャフトを容易かつ迅速に作動させる。これによってリニアモータのサイズおよび電力の要件が少なくなり、かつ/またはリニアモータは、ロッドおよびシャフトをRAPのために高速で作動させることができ、かつ/またはTCP反応コイルのRF電力比どうしの間で高速で切り替えることができる。
図示したように、リニアモータ202は、キャパシタに対して逆方向にロッドを移動させる。例えば、1つのロッドがキャパシタのいずれか一方から引っ張られているとき、もう一方のロッドは、もう一方のキャパシタの中に押し込まれている。これは、キャパシタのロッドを別々に作動させる図7〜図14の実施形態とは異なる。
図7〜図8は、単一のリニアモータ302、セパレータ支持アセンブリ304、キャパシタ306およびバランスウェイトアセンブリ308を備える単一のキャパシタシステム300を示している。バランスウェイトアセンブリ308を図7に示しているが、図8には示していない。この構成は、キャパシタのロッドの作動を利用するプラズマ処理システムの各可変キャパシタに対して設けられてよい。その結果、リニアモータが各キャパシタに対して設けられる。図5〜図6の実施形態とは異なり、図7〜図8の実施形態では、各キャパシタにリニアモータを設けることによってキャパシタのロッドを別々に作動させることができる。また、各々のキャパシタのロッドにかかる力は、バランスウェイトアセンブリ(例えばバランスウェイトアセンブリ308)によって平衡され、バランスウェイトアセンブリは、キャパシタおよびセパレータ支持アセンブリではなくリニアモータのシャフトの反対側の端部に接続される。セパレータ支持アセンブリ304は、図5〜図6のセパレータ支持アセンブリ204、206と同様に構成される。
図示した実施形態では、バランスウェイトアセンブリ308は、ばね310およびばね保持具312、314を備えていてよい。ばね310は、圧縮ばねであり、ばね保持具312と314との間に保持される。固定具316(例えばねじ)がバランスウェイトアセンブリ308をリニアモータ302に接続する。図示した例では、固定具316はねじであり、このねじは、最も遠位にある1つのばね保持具(例えばばね保持具314)に挿入され、リニアモータ302のシャフト320の端部にねじ締めされてばね310およびばね保持具312、314をリニアモータ302に保持する。
バランスウェイトアセンブリ308は、キャパシタ306がキャパシタ306のロッド330にかける所定量の力を平衡させる。1つの実施形態では、バランスウェイトアセンブリ308は、キャパシタ306がロッド330にかける力の90%を平衡させる。このように、ロッド330は、キャパシタ306に引き込まれるように付勢される。これによってロッド330にある程度の張力をかけて維持し、ロッド330が浮遊するのを防止し、それによってロッド330の位置を設定する精度を維持し、よってキャパシタ306の静電容量の精度を維持する。
図9〜図12Cは、単一の回転モータ352、支持ブラケット354、カム356、カム従動子358、セパレータ支持アセンブリ360およびキャパシタ362を備える単一のキャパシタシステム350を示している。支持ブラケット354は、図示したように、「L」字型で、セパレータ支持アセンブリ360を回転モータ352に対して固定位置に保持する。回転モータ352は、ギアボックス361を備えていてよい。セパレータ支持アセンブリ360は、立ち上がり部材364および内軸継手366を備えている。内軸継手366は、固定具368(例えばねじ)を介してキャパシタ362およびカム従動子支持ブラケット365に接続される。立ち上がり部材364および内軸継手366は、絶縁材料で形成されてよい。
カム従動子358は、固定具368のいずれか一方を介してカム従動子支持ブラケット365に接続される。カム従動子358は、軸受(図示せず)、ローラ372、および/またはロッド374を備えていてよい。軸受は、ローラの内部に位置していてよく、ローラをロッド374に沿って自由に回転させることができる。ロッド374は、カム従動子支持ブラケット365を装着するためにねじを切った端部を有していてよい。ロッド374は、カム従動子支持ブラケット365に接続される。動作中、回転モータ352はカム356を回転させ、これによってローラ372がカム356のスロット376の内部で動く。これによってカム従動子358はカム356に対して動き、内軸継手366は直線方向に動き、キャパシタ362のロッド380を作動させる。
支持ブラケット354は、1つ以上のストッパー(単一のストッパー382を図示している)を備え、ストッパーは、カム356の動きを制限し、よってカム従動子358、内軸継手366およびロッド380の動きを制限する。一例として、1つ以上のストッパーは、ストッパー382として図示したように、ピンとしてよい。ストッパーは、様々な種類のものとしてよい。カム356は、形状加工され、タブ384を備えている。カム356は、カム356およびタブ384がストッパーと接触する点まで回転してよい。図12A〜図12Cは、カム356の動きおよびカム356の一部(例えば面390)およびタブ384がストッパーと接触する様子を示している。図12Aは、タブ384がストッパー382と接触し、スロット376の第1の端部でカム従動子358と接触する様子を示している。図12Bは、カム356が第1の位置と第2の位置との間を移動する様子を示している。カム従動子358は、スロット376の両端部の間の位置に示されている。図12Cは、面390がストッパー382と接触し、スロット376の第2の端部でカム従動子358と接触する様子を示している。
ストッパー382は、カムが回転を防止されるときに応じて支持ブラケット354上で様々な位置に位置していてよい。ストッパー382は、カム従動子358がスロット376の一方の端部と接触するのを防止する位置にあってよい。単一のタブ384を示しているが、複数のタブがカム356の一部として備わっていてよい。
スロット376は、カム従動子358が追従する所定経路を提供する任意の所定パターンを有していてよい。スロット376のパターンは、キャパシタ362の静電容量の変更率を維持または変化させるように設定される。スロット376は、連続する湾曲部を有していてもよいし、あるいは1つ以上の直線区分を有していてもよい。また、スロット376に沿う湾曲部の角度率は変化してよい。
1つの実施形態では、カム356の動きは、カム356およびタブ384がストッパーと接触するのを防止するように制御される。ストッパーは、ロッド380の運動制限部に相当するものとしてもよいし、あるいは、ロッド380がキャパシタ362(またはキャパシタ362のハウジング)に対して動く可能性のある全範囲の一部の中でロッド380が動くようにするものとしてもよい。例えば、ストッパーは、ロッド380が動く可能性のある全範囲の所定量(例えば50%)の中でロッド380が動くように制限するように配置されてよい。これによってロッド380が底を打つのを防止し、それによってキャパシタ362の劣化を最小に抑える。
一例として、カム356は、クランプ394および/またはキー396を介して(キー396は図10〜図11に示しているが図12には示していない)回転モータ352のシャフト392および/またはギアボックス361のシャフトに接続されてよい。クランプ394はカム356に接続され、キー396の周りを摺動する。シャフト392またはギアボックス361のシャフトは、キー396に挿入される。止めネジをキー396の片側に挿入して、キー396がシャフト392またはギアボックス361のシャフトから摺動して外れるのを防止してもよい。カム356は、他の適切な固定具および/または技術を用いてシャフト392またはギアボックス361のシャフトに接続されてもよい。別の例として、カム356は、シャフト392またはギアボックス361のシャフトの一端部にねじ締めされたねじによってシャフト392またはギアボックス361のシャフトに保持されてもよい。
キャパシタシステム350は、図11に示したように、バランスウェイトアセンブリ398をさらに備えていてよい。バランスウェイトアセンブリ398は、シャフト392に回転力をかけてキャパシタ362のロッド380にかかる力を平衡させるために、ばねおよび/またはその他の構成要素を備えていてよい。一例として、ばねは、コイルの内端部がシャフト392に接続されている平坦な巻きコイルとしてよく、それによって、シャフト392が回転するとばねに力がかかってシャフトに作用し、ロッド380にかかる力と平衡する。バランスウェイトアセンブリ398は、シャフトが単一の方向に回転したときに均一の平衡力または均一でない平衡力(増大または低減する力)を提供してよい。バランスウェイトアセンブリ398は、キャパシタ362によってロッド380にかけられる力の所定量(例えば90%)を平衡させるように構成されてよい。
図13〜図14は、単一の回転モータ402、セパレータ支持アセンブリ404、キャパシタ406およびバランスウェイトアセンブリ408を備えている単一のキャパシタシステム400を示している。回転モータ402は、ギアボックス410を備えていてよい。回転モータ402は、図9〜図12Cの回転モータ352と同様に動作してよい。セパレータ支持アセンブリ404は、図7〜図8のセパレータ支持アセンブリ304と同様に構成されてもよいし、あるいは、(i)第1の可撓性軸継手416を介して回転モータ402のシャフト414に接続され、(ii)第2の可撓性軸継手420を介してキャパシタ406のリードスクリュー418に接続される中間シャフト412を備えていてもよい。バランスウェイトアセンブリ404は、図11のバランスウェイトアセンブリ398と同様に構成されてよい。
動作中、回転モータ402はシャフト414を回転させ、このシャフトは、中間シャフト412および可撓性軸継手416、420を回転させる。これによってリードスクリュー418が回転し、それによってキャパシタ406内の第1の電極がキャパシタ406内の第2の電極に対して動く。キャパシタの例示的な電極を図15に示している。リードスクリューは、高ピッチを有していてよい。一例として、リードスクリュー418のねじ山のピッチは、リードスクリュー418が行程1インチあたりに6回転するようなピッチとしてよい。別の例として、ピッチは、リードスクリュー418が行程1インチあたりに4回転するようなピッチとしてよい。さらに別の例として、ピッチは、リードスクリュー418が行程1インチあたりに3回転するようなピッチとしてよい。このピッチは、行程1インチあたりに12回転してよいプラズマ処理システムの従来の真空可変キャパシタのピッチよりも大きい。
通常は、ピッチが大きいために、リードスクリュー418を回転させるには余分な力が必要である。しかし、バランスウェイトアセンブリ408は、リードスクリュー418を回転させるのに必要な強い力の少なくとも一部を提供する。バランスウェイトアセンブリ408は、増大した力の量を提供し、キャパシタ406によってリードスクリュー418にかけられる力の所定量(例えば90%)を平衡させるように構成されてよい。これによって、リードスクリュー418を最小の応力で回転させると同時にリードスクリュー418を平衡させることができる。リードスクリュー418にかかる力を平衡させることで、回転モータ402によって力が印加されることなくリードスクリュー418が回転し、それによって第1の電極は第2の電極の方へ動く。
別の実施形態では、バランスウェイトアセンブリ408の代わりに第2のセパレータ支持アセンブリおよび第2のキャパシタが用いられる。第2のセパレータ支持アセンブリは、回転モータ402の反対側のシャフトに第1のセパレータ支持アセンブリ404のように接続される。第2のキャパシタは、第1のキャパシタ406を平衡させる。第2のセパレータ支持アセンブリは、第1のセパレータ支持アセンブリ404と同様に構成されてよい。この構成は、図5〜図6の構成と同様だが、リニアモータの代わりに回転モータが使用され、キャパシタは、ロッドではなくリードスクリューおよび対応する軸継手を備えている。
図15は、対向するキャパシタプレート構造体が取り付けプレート502bまたは503bをそれぞれ備えている電極502、503を備える真空可変キャパシタ500の一例を示している。真空可変キャパシタ500は、一例として示したものであり、上記の実施形態で他の真空可変キャパシタを使用してもよい。取り付けプレートはその上に、複数の同心の筒状キャパシタプレート502aまたは503aをそれぞれ有する。以下の説明文では、符号502aおよび503aが1つまたは複数のキャパシタプレートを指すことがある。電極502および503は、電極502のキャパシタプレート502aが電極503の隣接するキャパシタプレート503aどうしの間に収まり(かつこの逆も同じように収まり)、それによって隣接するキャパシタプレート502aと503aとの間に間隙が存在するように互いに対して配置される。電極502および503は、電極502を電極503に対して動かすことで調整され得る静電容量を提供する。
電極502および503は、ハウジング501内に配置される。電極503は、電極503の位置がハウジング501に対して固定されたままになるようにハウジング501に装着される。電極502は、電極502の位置をハウジング501に対して動かせるようにハウジング501に装着される。
中空シャフト504の一方の端部は電極502に装着される。電極502に装着された端部とは逆のシャフト504の端部には第1の部材509が装着される。第2の部材(またはロッド)505が第1の部材509に装着され(かつ図示したようにねじ締めされ)る。第2の部材505は、ヘッド部508に装着され、このヘッド部は、ヘッド部508および第2の部材505が真空可変キャパシタ500の長手軸510に沿ってハウジング501に対してしかるべき場所に保持されるように、ハウジング501に装着される。
図示したように、電極502は、ヘッド部508および/または第2の部材505を第1の部材509に対して回転させて第1の部材509を長手軸510に沿って並進させることによって、電極503に対して動いてよい。これによって第1の端部で第1の部材509に接続されているシャフト504が動き、それによって電極502が電極503に対して動く。シャフト504は、第2の端部で第1の部材509に接続される。このねじ山のある構成は、図13〜図14の実施形態で使用されてよい。第2の部材505が第1の部材509に装着され、かつねじ山がない場合、第2の部材505は、回転せずに並進して電極502を電極503に対して動かしてよい。このねじ山のない構成は、図5〜図12の実施形態で使用されてよい。
ベローズ506がシャフト504を包囲している。軸受507は、シャフト504をベローズ506およびハウジング501に対して回転させることができる。ハウジング501、軸受507、ベローズ506および取り付けプレート502bは、真空圧に保持されている密閉された囲い部を形成し、この囲い部の内部にキャパシタプレート502aおよび503aが配置される。ベローズ506は、必要に応じて拡張し縮小してねじ山のある部材509、軸受507、シャフト504および電極502を長手軸510に沿って動かす。
図16は、電源16から電力を受け取るTCCT整合ネットワーク600を示している。TCCT整合ネットワーク600は、第1のキャパシタC1、第2のキャパシタC2、第3のキャパシタC3およびインダクタL1を備える電力入力回路152を備えている。キャパシタC1およびC3は、可変キャパシタとしてよい。キャパシタC1、C3およびインダクタL1は、電源16とスイッチ602、604との間で直列接続される。キャパシタC2は、(i)第1の端部でキャパシタC1の出力部およびキャパシタC3の入力部に接続され、(ii)第2の端部で基準端子120に接続される。スイッチ602、604は、高電力に対応可能なソリッドステートのRFスイッチである。1つの実施形態では、スイッチ602、604は、炭化シリコン(SiC)の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)である。第1のスイッチ602は、(i)インダクタL1と(ii)内コイル入力回路606および外コイル入力回路608との間に接続される。第2のスイッチ604は、(i)インダクタL1と(ii)内コイル入力回路610および外コイル入力回路612との間に接続される。
内コイル入力回路606、610は、第1のスイッチ602と内コイル(またはインダクタ)L2との間に接続される。外コイル入力回路608、612は、第2のスイッチ604と外コイル(またはインダクタ)L3との間に接続される。内コイルL2は、内コイル入力回路606、610と内コイル出力回路614との間に接続される。内コイルL3は、外コイル入力回路608、612と外コイル出力回路616との間に接続される。
動作において、スイッチ602、604は、コントローラ618から、またはTCCT整合ネットワーク600が図1のプラズマ処理システム10に実装されている場合は図1のコントローラ46から、制御信号を受信する。コントローラ46は、本明細書に記載するタスクをコントローラ618に対して実行してよい。制御信号は、スイッチ602、604の状態を制御して電力を、(i)コイル入力回路606、608に供給するのか、(ii)コイル入力回路610、612に供給するのかを制御する。1つの実施形態では、コントローラ618は、エッチングプロセスと堆積プロセスとを高速で切り替え、(i)スイッチ602がONのときはエッチングプロセス中に電力がコイル入力回路606、608に供給され、(ii)スイッチ604がONのときは堆積プロセス中に電力がコイル入力回路610、612に供給される。エッチングプロセス中は、スイッチ604はOFFでスイッチ602はONである。堆積プロセス中は、スイッチ604はONでスイッチ602はOFFである。
コイル入力回路606、608、610、612は、それぞれが可変キャパシタC4、C5、C6、C7を備えていてよく、これらの可変キャパシタはそれぞれの静電容量を有する。キャパシタC4、C5、C6、C7の静電容量は、プロセスどうしの間および/またはレシピの切り替え過程で調整されてよい。キャパシタC4、C5、C6、C7の静電容量は、プロセスの過程および/またはレシピの実施過程で一定の値に保持されてよい。一例として、キャパシタC6、C7の静電容量は、キャパシタC4、C5の静電容量とは異なっていて異なる電力比を提供する。キャパシタC4、C5、C6、C7の静電容量は、容量調整システム19または図1のコントローラ46またはコントローラ618によって調整されてよい。キャパシタC4、C5、C6、C7は、各々が本明細書に記載しかつ/または開示したいずれかの可変キャパシタのように静電容量を低速または高速で変更するように構成されてよい。
内コイル出力回路614は、内コイルL2とアース120との間で直列接続されるインダクタL4を備えている。外コイル出力回路616は、外コイルL3とアース120との間で直列接続されるキャパシタC8を備えている。
図17は、電源16から電力を受け取るTCCT整合ネットワーク700を示している。TCCT整合ネットワーク700は、第1のキャパシタC1、第2のキャパシタC2、第3のキャパシタC3およびインダクタL1を備える電力入力回路152を備えている。キャパシタC1およびC3は、可変キャパシタとしてよい。キャパシタC1、C3およびインダクタL1は、電源16およびスイッチ702、703、704、705との間で直列接続される。キャパシタC2は、(i)第1の端部でキャパシタC1の出力部およびキャパシタC3の入力部に接続され、(ii)第2の端部で基準端子120に接続される。スイッチ702、703、704、705は、高電力に対応可能なソリッドステートのRFスイッチである。1つの実施形態では、スイッチ602、604はSiC MOSFETである。第1のスイッチ702は、インダクタL1と内コイル入力回路706との間に接続される。第2のスイッチ703は、インダクタL1と外コイル入力回路708との間に接続される。第3のスイッチ704は、インダクタL1と内コイル入力回路710との間に接続される。第4のスイッチ705は、インダクタL1と外コイル入力回路712との間に接続される。
内コイル入力回路706は、第1のスイッチ702と内コイル(またはインダクタ)L2との間に接続される。外コイル入力回路708は、第2のスイッチ704と外コイル(またはインダクタ)L3との間に接続される。内コイル入力回路710は、第3のスイッチ710と内コイルL2との間に接続される。外コイル入力回路712は、第4のスイッチ712と外コイルL3との間に接続される。内コイルL2は、内コイル入力回路706、710と内コイル出力回路714との間に接続される。内コイルL3は、外コイル入力回路708、712と外コイル出力回路716との間に接続される。
動作において、スイッチ702、703、704、705は、コントローラ718から、またはTCCT整合ネットワーク700が図1のプラズマ処理システム10に実装されている場合は図1のコントローラ46から、制御信号を受信する。コントローラ46は、本明細書に記載するタスクをコントローラ718に対して実行してよい。制御信号は、スイッチ702、703、704、705の状態を制御して電力を、(i)コイル入力回路706、708に供給するのか、(ii)コイル入力回路710、712に供給するのかを制御する。1つの実施形態では、コントローラ718は、エッチングプロセスと堆積プロセスとを高速で切り替え、(i)スイッチ702、703がONのときはエッチングプロセス中に電力がコイル入力回路706、708に供給され、(ii)スイッチ704、705がONのときは堆積プロセス中に電力がコイル入力回路710、712に供給される。エッチングプロセス中は、スイッチ704、705はOFFでスイッチ702、703はONである。堆積プロセス中は、スイッチ704、705はONでスイッチ702、703はOFFである。
コイル入力回路706、708、710、712は、それぞれが可変キャパシタC4、C5、C6、C7を備えていてよく、これらの可変キャパシタはそれぞれの静電容量を有する。キャパシタC4、C5、C6、C7の静電容量は、プロセスどうしの間および/またはレシピの切り替え過程で調整されてよい。キャパシタC4、C5、C6、C7の静電容量は、プロセスの過程および/またはレシピの実施過程で一定の値に保持されてよい。一例として、キャパシタC6、C7の静電容量は、キャパシタC4、C5の静電容量とは異なっていて異なる電力比を提供する。キャパシタC4、C5、C6、C7の静電容量は、容量調整システム19または図1のコントローラ46またはコントローラ718によって調整されてよい。キャパシタC4、C5、C6、C7は、各々が本明細書に記載しかつ/または開示したいずれかの可変キャパシタのように静電容量を低速または高速で変更するように構成されてよい。
内コイル出力回路714は、内コイルL2とアース120との間で直列接続されるインダクタL4を備えている。外コイル出力回路716は、外コイルL3とアース120との間で直列接続されるキャパシタC8を備えている。
図16および図17の実施形態は、1つ以上のキャパシタの静電容量を変更する必要なく、エッチングおよび堆積プロセスで様々なキャパシタの組(例えばC4、C5を含む組およびC6、C7を含む組)の間で高速の切り替えを可能にする。これによって、1つ以上のキャパシタの静電容量値間の高サイクルを招くことなく、RAP中にエッチングおよび堆積プロセスで電力比どうしの間で高速の切り替えが可能になる。図17の実施形態では、使用されていないスプリッタキャパシタ(例えばキャパシタC4、C5の組およびC6、C7の組のいずれか一方)の接続を断つことで、図16の実施形態と比較してアンテナ回路どうしの間(例えば内コイルL2と外コイルL3との間)の不要な結合が少なくなっている。
以上の説明は、単に例示的なものであり、本開示、その応用または使用を何ら限定する意図はない。本開示の幅広い教示を多様な形態で実施できる。したがって、本開示は特定の実施例を含んでいるが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討することでその他の修正が明らかになるため、本開示の実際の範囲がそのように限定されるべきではない。1つの方法の中の1つ以上の工程は、本開示の原理を変更することなく異なる順序で(または同時に)実行されてよいことを理解すべきである。さらに、各々の実施形態を特定の特徴を有するものとして前述したが、本開示のいずれかの実施形態に関して記載したそのような特徴のいずれか1つ以上を、任意の他の実施形態で実施でき、かつ/または任意の他の実施形態の特徴と組み合わせることができ、その組み合わせが明示的に記載されていなくてもよい。換言すると、記載した実施形態は、相互に排除し合うものではなく、1つ以上の実施形態を互いに入れ替えたものも依然として本開示の範囲内である。
要素どうしの間(例えば、モジュールどうしの間、回路要素どうしの間、半導体層どうしの間など)の空間的および機能的関係は、「接続され(connected)」、「係合され(engaged)」、「結合され(coupled)」、「隣接する(adjacent)」、「〜の隣(next to)」、「〜の上に(on top of)」、「〜の上方に(above)」、「〜の下に(below)」、および「配置され(disposed)」などの様々な用語を用いて記載されている。「直接」と明示的に記載されていなければ、第1の要素と第2の要素との関係が上記の開示に記載されているとき、その関係は、第1の要素と第2の要素との間に他の介入要素がない直接の関係であり得るが、第1の要素と第2の要素との間に(空間的または機能的に)1つ以上の介入要素がある間接の関係でもあり得る。本明細書で使用したように、A、B、およびCのうちの少なくとも1つという句は、非排他的論理ORを使用して、論理の(AまたはBまたはC)という意味に解釈されるべきであり、「Aの少なくとも1つと、Bの少なくとも1つと、Cの少なくとも1つ」という意味に解釈してはならない。
いくつかの実施態様では、コントローラはシステムの一部であり、システムは、上記の実施例の一部としてよい。こ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、処理用の1つまたは複数のプラットフォーム、および/または特定の処理構成要素(ウエハペデスタル、ガス流システムなど)を備える半導体処理装置を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板を処理する前、その間、およびその後にシステムの動作を制御する電子機器と一体化していてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてよく、1つまたは複数のシステムの様々な構成要素またはサブパーツを制御してよい。コントローラは、処理要件および/またはシステムの種類に応じて、処理ガスの供給、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、高周波(RF)発生機の設定、RF整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給の設定、電位および動作の設定、ツールおよびその他の移送ツールの中へまたはそこからのウエハ移送および/または特定のシステムに接続されているか特定のシステムのインターフェースとなっているロードロックなど、本明細書に開示したいずれかのプロセスを制御するようにプログラムされてよい。
概して、コントローラは、命令を受け、命令を発し、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を行う、様々な集積回路、論理回路、メモリ、および/またはソフトウェアを有する電子機器であると定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェア形態のチップ、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)と定義されるチップ、および/または1つ以上のマイクロプロセッサ、またはプログラム命令(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備えていてよい。プログラム命令は、半導体ウエハ上で、もしくは半導体ウエハ用に、またはシステムに対して、特定のプロセスを実行する動作パラメータを定義する様々な個別の設定(またはプログラムファイル)の形態でコントローラへと伝達される命令としてよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、1つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化ケイ素、表面、回路、および/またはウエハのダイを製造する過程で1つ以上の処理工程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たレシピの一部としてよい。
コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと一体化し、システムと接続している、あるいはシステムとネットワーク接続されている、またはこれらを組み合わせた状態であるコンピュータの一部であってもよいし、このコンピュータに接続していてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」にあってもよいし、あるいはウエハ処理の遠隔アクセスを可能にできるファブホスト(fab host)コンピュータシステムの全体または一部であってもよい。コンピュータは、製造動作の現在の進捗を監視し、過去の製造動作の履歴を調査し、複数の製造動作から傾向または性能メトリックを調査し、現在の処理のパラメータを変更し、処理ステップを設定して現在の処理に従い、または新しいプロセスを始めるために、システムへの遠隔アクセスを可能にしてよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ(例えばサーバ)は、ネットワークを介してシステムに処理レシピを提供でき、このネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび/または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでいてよく、それらのパラメータおよび設定はその後、リモートコンピュータからシステムへ伝達される。いくつかの例では、コントローラは、1つ以上の動作中に実行される各々の処理工程に対するパラメータを指定するデータ形態の命令を受け取る。パラメータは、実行されるプロセスの種類、およびコントローラがインターフェースするか制御するように構成されるツールの種類に対して固有のものであってよいと理解すべきである。そのため、前述したように、一緒にネットワーク化され、本明細書に記載したプロセスおよび制御などの共通の目的に向かって機能する1つ以上の別個のコントローラを備えることなどによってコントローラを分散してよい。このようにするために分散したコントローラの例が、(例えばプラットホームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として)遠隔地に位置する1つ以上の集積回路と通信するチャンバ上にあって、組み合わさってこのチャンバ上のプロセスを制御する1つ以上の集積回路であろう。
限定はされないが、例示的なシステムには、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、クリーン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、物理蒸着法(PVD)チャンバまたはモジュール、化学蒸着法(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、トラックチャンバまたはモジュール、および半導体ウエハの製造および/または生産に関連するか使用されてよいその他の半導体処理システムなどがあってよい。
前述したように、ツールによって実行される1つまたは複数の処理工程に応じて、コントローラは、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、他のツールインタフェース、隣接するツール、近隣のツール、工場全体に位置するツール、主コンピュータ、別のコントローラ、または、ウエハの容器を、半導体製造工場内のツール位置および/または載置ポートへ運び、そこから運び出す材料輸送に使用されるツールのうちの1つ以上のツールと通信することがあってよい。

Claims (40)

  1. システムであって、
    第1のリニアモータに供給される電流を基に線形に駆動されるシャフトを備える第1のリニアモータと、
    前記第1のリニアモータの前記シャフトおよび整合ネットワークの第1のキャパシタのロッドに接続するように構成される第1のセパレータ支持アセンブリであって、
    前記第1のリニアモータは、前記ロッドを作動させて前記第1のキャパシタの第1の電極を前記第1のキャパシタの第2の電極に対して動かして第1のキャパシタの静電容量を変更するように構成される、第1のセパレータ支持アセンブリと、
    前記第1のリニアモータに接続され、前記第1のリニアモータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第1の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される、コントローラと
    を備える、システム。
  2. 請求項1に記載のシステムであって、
    前記第1のキャパシタを含む前記整合ネットワークであって、前記整合ネットワークは、電源から高周波信号を受信するように構成される、前記整合ネットワークと、
    前記整合ネットワークから前記高周波信号を受信し、前記第1のキャパシタの静電容量に基づいて前記高周波信号を前記プラズマ処理チャンバに伝送するように構成される、前記第1の高周波反応コイルと
    をさらに備える、システム。
  3. 請求項2に記載のシステムであって、前記整合ネットワークは、トランス結合容量同調整合ネットワークである、システム。
  4. 請求項1に記載のシステムであって、前記第1のリニアモータの前記シャフトおよび前記整合ネットワークの第2のキャパシタの第2のロッドに接続するように構成された第2のセパレータ支持アセンブリをさらに備え、
    前記第1のリニアモータは、前記第2のロッドを作動させて前記第2のキャパシタの第1の電極を前記第2のキャパシタの第2の電極に対して動かして前記第2のキャパシタの静電容量を変更するように構成され、
    前記コントローラは、前記第1のリニアモータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第2の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される、システム。
  5. 請求項4に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、前記第1のリニアモータに供給される電流を調整することによって、第1の高周波電力比と第2の高周波電力比との切り替えを繰り返し行うように構成され、
    前記第1の高周波電力比および前記第2の高周波電力比は、前記第1の高周波反応コイルに供給される電力量と、前記第2の高周波反応コイルに供給される電力量との比である、システム。
  6. 請求項5に記載のシステムであって、前記コントローラは、
    エッチング処理用に前記第1の高周波電力比を選択し、
    堆積処理用に前記第2の高周波電力比を選択し、
    (i)複数のエッチングプロセスから選択された1つを実行することと、(ii)複数の堆積プロセスから選択された1つを実行することとの切り替えを繰り返し行い、前記複数のエッチングプロセスの各々の実行にはエッチング処理が含まれ、前記複数の堆積プロセスの各々の実行には堆積処理が含まれるように構成される、システム。
  7. 請求項4に記載のシステムであって、
    前記第1のキャパシタと、
    前記第2のキャパシタは、前記第1のキャパシタによって前記第1のリニアモータの前記シャフトにかけられる力を平衡させる、前記第2のキャパシタと
    をさらに備える、システム。
  8. 請求項7に記載のシステムであって、前記第1のキャパシタによって前記第1のリニアモータの前記シャフトにかけられる力の量は、前記第2のキャパシタによって前記シャフトにかけられる力の量とは異なる、システム。
  9. 請求項1に記載のシステムであって、
    前記第2のリニアモータに供給される電流を基に線形に駆動されるシャフトを備える第2のリニアモータと、
    前記第2のリニアモータの前記シャフトおよび前記整合ネットワークの第2のキャパシタの第2のロッドに接続するように構成される、第2のセパレータ支持アセンブリと
    をさらに備え、
    前記第2のリニアモータは、前記第2のロッドを作動させて前記第2のキャパシタの第1の電極を前記第2のキャパシタの第2の電極に対して動かして第2のキャパシタの静電容量を変更するように構成され、
    前記コントローラは、前記第2のリニアモータに接続され、前記第2のリニアモータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第2の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される、システム。
  10. 請求項9に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、前記第1のリニアモータに供給される電流および前記第2のリニアモータに供給される電流を調整することによって、第1の高周波電力比と第2の高周波電力比との切り替えを繰り返し行うように構成され、
    前記第1の高周波電力比および前記第2の高周波電力比は、前記第1の高周波反応コイルに供給される電力量と、前記第2の高周波反応コイルに供給される電力量との比である、システム。
  11. 請求項9に記載のシステムであって、前記第1の高周波反応コイルおよび前記第2の高周波反応コイルをさらに備える、システム。
  12. 請求項1に記載のシステムであって、前記第1のリニアモータに接続され、前記第1のキャパシタによって前記シャフトにかけられる力を平衡させるように構成されたバランスウェイトアセンブリをさらに備える、システム。
  13. 請求項12に記載のシステムであって、
    前記第1のキャパシタは可変真空キャパシタであり、
    前記第1のキャパシタは、前記第1の電極が前記第2の電極から離れ、前記第1のリニアモータから離れる方向への動きに対抗する、システム。
  14. システムであって、
    第1のカム従動子と、
    スロットを備える第1のカムであって、前記スロットは所定経路を有し、前記第1のカム従動子は、少なくとも部分的に前記スロット内に配置され、前記所定経路に沿って動く、カムと、
    前記第1のカムに接続され、第1の回転モータに供給される電流を基に駆動されるように構成される第1の回転モータであって、前記第1の回転モータは、前記第1のカムを回転させて前記第1のカム従動子を前記所定経路に沿って動かすように構成される、第1の回転モータと、
    前記第1のカム従動子および整合ネットワークの第1のキャパシタのロッドに接続するように構成される、第1のセパレータ支持アセンブリであって、
    前記カムの回転および前記カム従動子の動きにより、前記ロッドが作動し、前記第1のキャパシタの第1の電極が第2の電極に対して動き、前記第1のキャパシタの静電容量を変更する、第1のセパレータ支持アセンブリと、
    前記第1の回転モータに接続され、前記第1の回転モータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第1の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される、コントローラと
    を備える、システム。
  15. 請求項14に記載のシステムであって、
    前記第1の回転モータはシャフトを備え、
    前記シャフトは前記第1のカムに接続され、
    前記回転モータは、前記シャフトを回転させて前記第1のカムを回転させ、前記第1のカム従動子を前記所定経路に沿って動かすように構成される、システム。
  16. 請求項14に記載のシステムであって、
    前記第1のカムは、支持ブラケットに接続され、
    前記第1のカムは、前記支持ブラケットに対して回転するように構成される、システム。
  17. 請求項16に記載のシステムであって、
    前記支持ブラケットはストッパー要素を備え、
    前記第1のカムは、前記第1のカムが前記ストッパー要素と接触しているときに所定方向に回転するのを防止される、システム。
  18. 請求項16に記載のシステムであって、
    前記支持ブラケットは第1のストッパー要素を備え、
    前記第1のカムは第2のストッパー要素を備え、
    前記第1のカムは、前記第1のカムの前記第2のストッパー要素が前記支持ブラケットの前記第1のストッパー要素と接触しているときに所定方向に回転するのを防止される、システム。
  19. 請求項14に記載のシステムであって、前記回転モータまたは前記カムに接続され、前記第1の電極の動きに対する抵抗を平衡させるように構成されたバランスウェイトアセンブリをさらに備える、システム。
  20. 請求項19に記載のシステムであって、前記第1のキャパシタは、前記第1の電極の動きに対する抵抗を提供するように構成される可変真空キャパシタである、システム。
  21. 請求項14に記載のシステムであって、
    第2のカム従動子と、
    スロットを備える第2のカムであって、前記第2のカムの前記スロットは第2の所定経路を有し、前記第2のカム従動子は、少なくとも部分的に前記第2のカムの第2の前記スロット内に配置され、前記第2の所定経路に沿って動く、第2のカムと、
    前記第2のカムに接続され、前記第2の回転モータに供給される電流を基に駆動されるように構成される第2の回転モータであって、前記第2の回転モータは、前記第2のカムを回転させて前記第2のカム従動子を前記第2の所定経路に沿って動かすように構成される、第2の回転モータと、
    前記第2のカム従動子および整合ネットワークの第2のキャパシタのロッドに接続するように構成される、第2のセパレータ支持アセンブリと
    をさらに備え、
    前記第2のカムの回転および前記第2のカム従動子の動きにより、前記第2のキャパシタの前記ロッドが作動し、前記第2のキャパシタの前記第1の電極が前記第2のキャパシタの第2の電極に対して動き、前記第2のキャパシタの静電容量を変更し、
    前記コントローラは、前記第2の回転モータに接続され、前記第2の回転モータに供給される電流を調整することによって前記プラズマ処理チャンバの第2の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される、システム。
  22. 請求項21に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、前記第1の回転モータに供給される電流および前記第2の回転モータに供給される電流を調整することによって、第1の高周波電力比と第2の高周波電力比との切り替えを繰り返し行うように構成され、
    前記第1の高周波電力比および前記第2の高周波電力比は、前記第1の高周波反応コイルに供給される電力量と、前記第2の高周波反応コイルに供給される電力量との比である、システム。
  23. 請求項22に記載のシステムであって、前記コントローラは、
    エッチング処理用に前記第1の高周波電力比を選択し、
    堆積処理用に前記第2の高周波電力比を選択し、
    (i)複数のエッチングプロセスから選択された1つを実行することと、(ii)複数の堆積プロセスから選択された1つを実行することとの切り替えを繰り返し行い、前記複数のエッチングプロセスの各々の実行にはエッチング処理が含まれ、前記複数の堆積プロセスの各々の実行には堆積処理が含まれる
    ように構成される、システム。
  24. システムであって、
    整合ネットワークの第1のキャパシタの第1の電極に接続されるリードスクリューと、
    前記第1の回転モータに供給される電流を基に前記リードスクリューを回転させるように接続され構成された第1の回転モータと、
    前記リードスクリューおよび前記第1の回転モータのシャフトに接続するように構成された第1のセパレータ支持アセンブリであって、
    前記第1の回転モータは、前記リードスクリューを回転させて前記第1の電極を第1のキャパシタの第2の電極に対して動かして第1のキャパシタの静電容量を変更するように構成される、第1のセパレータ支持アセンブリと、
    前記第1の回転モータの前記シャフトに接続され、前記第1のキャパシタによって前記リードスクリューにかけられた力を平衡させるように構成されたバランスウェイトアセンブリと、
    前記第1の回転モータに接続され、前記第1の回転モータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第1の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される、コントローラと
    を備える、システム。
  25. 請求項24に記載のシステムであって、前記リードスクリューのピッチは、前記リードスクリューが行程1インチあたりに6回以下の回転をするようなピッチである、システム。
  26. 請求項24に記載のシステムであって、前記第1の回転モータの前記シャフトおよび前記整合ネットワークの第2のキャパシタの第2のリードスクリューに接続するように構成された第2のセパレータ支持アセンブリをさらに備え、
    前記第1の回転モータは、前記第2のキャパシタの第1の電極を前記第2のキャパシタの第2の電極に対して動かして前記第2のキャパシタの静電容量を変更するように構成され、
    前記コントローラは、前記第1の回転モータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第2の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される、システム。
  27. 請求項26に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、前記第1の回転モータに供給される電流を調整することによって、第1の高周波電力比と第2の高周波電力比との切り替えを繰り返し行うように構成され、
    前記第1の高周波電力比および前記第2の高周波電力比は、前記第1の高周波反応コイルに供給される電力量と、前記第2の高周波反応コイルに供給される電力量との比である、システム。
  28. 請求項26に記載のシステムであって、
    前記第1のキャパシタと、
    前記第2のキャパシタは、前記第1のキャパシタによって前記第1の回転モータの前記シャフトにかけられる力を平衡させる、前記第2のキャパシタと
    をさらに備える、システム。
  29. 請求項28に記載のシステムであって、前記第1のキャパシタによって前記第1の回転モータの前記シャフトにかけられる力の量は、前記第2のキャパシタによって前記シャフトにかけられる力の量とは異なる、システム。
  30. 請求項24に記載のシステムであって、
    第2のリードスクリューと、
    前記第2の回転モータに供給される電流を基に前記第2のリードスクリューを回転させるように接続され構成された第2の回転モータと、
    前記第2のリードスクリューおよび前記第2の回転モータの第2のシャフトに接続するように構成された第2のセパレータ支持アセンブリであって、
    前記第2の回転モータは、前記整合ネットワークの第2のキャパシタの第1の電極を前記第2のキャパシタの第2の電極に対して動かして前記第2のキャパシタの静電容量を変更するように構成される、第2のセパレータ支持アセンブリと、
    前記第2の回転モータに接続され、前記第2のキャパシタによって前記第2のシャフトにかけられた力を平衡させるように構成された第2のバランスウェイトアセンブリと
    をさらに備え、
    前記第2の回転モータは、前記第2のキャパシタの前記第1の電極を前記第2のキャパシタの第2の電極に対して動かして前記第2のキャパシタの静電容量を変更するように構成され、
    前記コントローラは、前記第2の回転モータに接続され、前記第2の回転モータに供給される電流を調整することによってプラズマ処理チャンバの第2の高周波反応コイルに供給される電力を調整するように構成される、システム。
  31. 請求項30に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、前記第1の回転モータに供給される電流および前記第2の回転モータに供給される電流を調整することによって、第1の高周波電力比と第2の高周波電力比との切り替えを繰り返し行うように構成され、
    前記第1の高周波電力比および前記第2の高周波電力比は、前記第1の高周波反応コイルに供給される電力量と、前記第2の高周波反応コイルに供給される電力量との比である、システム。
  32. 請求項31に記載のシステムであって、前記コントローラは、
    エッチング処理用に前記第1の高周波電力比を選択し、
    堆積処理用に前記第2の高周波電力比を選択し、
    (i)複数のエッチングプロセスから選択された1つを実行することと、(ii)複数の堆積プロセスから選択された1つを実行することとの切り替えを繰り返し行い、前記複数のエッチングプロセスの各々の実行にはエッチング処理が含まれ、前記複数の堆積プロセスの各々の実行には堆積処理が含まれる
    ように構成される、システム。
  33. システムであって、
    第1のキャパシタ、第2のキャパシタ、第3のキャパシタ、および第4のキャパシタを備える整合ネットワークと、
    電力入力回路から前記第1のキャパシタおよび前記第2のキャパシタに電力を供給するように構成された第1の1つ以上のスイッチと、
    前記電力入力回路から前記第3のキャパシタおよび前記第4のキャパシタへ電力を供給するように構成された第2の1つ以上のスイッチと、
    (i)第1の1つ以上のスイッチおよび第2の1つ以上のスイッチの状態を制御して、第1の電力の比の提供と第2の電力の比の提供とを切り替え、(ii)第1の1つ以上のスイッチを作動させることによって、第1の電力の比をプラズマ処理チャンバの第1の高周波反応コイルおよび第2の高周波反応コイルに提供し、(iii)第2の1つ以上のスイッチ作動させることによって、第2の電力の比を第1の高周波反応コイルおよび第2の高周波反応コイルに提供するように構成された、コントローラと
    を備えるシステム。
  34. 請求項33に記載のシステムであって、
    前記第1の1つ以上のスイッチは、前記電力入力回路から前記第1のキャパシタおよび前記第2のキャパシタに電流を供給するように構成された第1のスイッチのみを含み、
    前記第2の1つ以上のスイッチは、前記電力入力回路から前記第3のキャパシタおよび前記第4のキャパシタに電流を供給するように構成された第2のスイッチのみを含む、システム。
  35. 請求項33に記載のシステムであって、
    前記第1の1つ以上のスイッチは、第1のスイッチおよび第2のスイッチを含み、
    前記第1のスイッチは、前記電力入力回路から前記第1のキャパシタに電力を供給し、
    前記第2のスイッチは、前記電力入力回路から前記第2のキャパシタに電力を供給し、
    前記第2の1つ以上のスイッチは、第3のスイッチおよび第4のスイッチを含み、
    前記第3のスイッチは、前記電力入力回路から前記第3のキャパシタに電流を供給し、
    前記第4のスイッチは、前記電力入力回路から前記第4のキャパシタに電流を供給する、システム。
  36. 請求項33に記載のシステムであって、前記コントローラは、
    エッチング処理中に前記第1の1つ以上のスイッチを作動させ、
    堆積処理中に前記第2の1つ以上のスイッチを作動させ、
    (i)複数のエッチングプロセスから選択された1つを実行することと、(ii)複数の堆積プロセスから選択された1つを実行することとの切り替えを繰り返し行い、前記複数のエッチングプロセスの各々の実行にはエッチング処理が含まれ、前記複数の堆積プロセスの各々の実行には堆積処理が含まれる
    ように構成される、システム。
  37. 請求項36に記載のシステムであって、前記コントローラは、
    エッチング処理中に前記第2の1つ以上のスイッチの作動を停止し、
    堆積処理中に前記第2の1つ以上のスイッチの作動を停止するように構成される、システム。
  38. 請求項36に記載のシステムであって、前記コントローラは、
    前記複数のエッチングプロセスから選択された1つを前記複数のエッチングプロセスの別の1つに変更すると同時に、(i)前記複数のエッチングプロセスから選択された1つを実行することと、(ii)前記複数の堆積プロセスから選択された1つを実行することとの切り替えを繰り返し行い、
    前記複数の堆積プロセスから選択された1つを前記複数の堆積プロセスの別の1つに変更すると同時に、(i)前記複数のエッチングプロセスから選択された1つを実行することと、(ii)前記複数の堆積プロセスから選択された1つを実行することとの切り替えを繰り返し行うように構成される、システム。
  39. 請求項38に記載のシステムであって、前記コントローラは、
    前記複数のエッチングプロセス間で変更を行うときに前記第1のキャパシタおよび前記第2のキャパシタの静電容量を変更し、
    前記複数の堆積プロセス間で変更を行うときに前記第3のキャパシタおよび前記第4のキャパシタの静電容量を変更するように構成される、システム。
  40. 請求項33に記載のシステムであって、
    (i)第1の端部で前記第1の高周波反応コイルに接続され、(ii)第2の端部で基準端子に接続されたインダクタを備える内コイル出力回路と、
    (i)第1の端部で前記第2の高周波反応コイルに接続された第5のキャパシタを備える外コイル出力回路と
    をさらに備え、
    前記第1の高周波反応コイルの第1の端部は前記第1のキャパシタおよび前記第3のキャパシタに接続され、
    前記第1の高周波反応コイルの第2の端部は前記内コイル出力回路に接続され、
    前記第2の高周波反応コイルの第1の端部は前記第2のキャパシタおよび前記第4のキャパシタに接続され、
    前記第2の高周波反応コイルの第2の端部は前記外コイル出力回路に接続される、システム。
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