JP2023530678A - 基板処理システムのダイレクトドライブ回路内のスイッチの保護システム - Google Patents

基板処理システムのダイレクトドライブ回路内のスイッチの保護システム Download PDF

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Abstract

【解決手段】基板処理システムの構成要素にRF電力を提供するためのダイレクトドライブシステムは、スイッチを含み、かつ、構成要素にRF電力を供給するように構成されたダイレクトドライブ回路を含む。スイッチ保護モジュールは、処理チャンバ内の負荷電流と負荷電圧を監視し、負荷電流と負荷電圧に基づいて負荷抵抗を算出し、負荷抵抗と第1の所定の負荷抵抗との比較を行い、比較に基づいてダイレクトドライブ回路のRF電力限界とRF電流限界のうちの少なくとも一方を調整するように構成される。【選択図】図2

Description

本開示は、基板処理システムに関し、より具体的には、基板処理システムにおいてRFプラズマ電力またはRFバイアスを供給するためのドライブ回路に関する。
ここで提供される背景の説明は、本開示の内容をおおまかに提示することを目的とする。現在記名されている発明者らの研究は、出願時に別の形で先行技術としての資格を有し得ない明細書の態様と同様に、この背景技術の欄に記載される範囲で、明示または暗示を問わず本開示に対する先行技術として認められない。
基板処理システムは、典型的には、半導体ウエハ等の基板上の薄膜をエッチングするために使用される。エッチングは通常、ウェット化学エッチングまたはドライエッチングのいずれかを含む。ドライエッチングは、誘導結合プラズマ(ICP)によって生成されたプラズマを使用して行われ得る。誘導結合プラズマは、誘電体窓に隣接する処理チャンバの外側に配置されたコイルによって生成され得る。処理チャンバ内を流れるプロセスガスが点火され、プラズマを発生させる。いくつかの用途では、RFプラズマ電力は、処理チャンバの外側に配置された1つまたは複数の誘導コイルに出力される。また、RFバイアス電力は基板支持体の電極に供給し得る。
RFプラズマ電力やRFバイアス電力の周波数を変化させることで、追加のプロセス制御を行うことができる。さらに、RFプラズマ電力またはRFバイアス電力の大きさまたはレベルを処理中に変化させることで、追加のプロセス制御を行うことができる。RFプラズマ電力あるいはレベル、および/またはRFバイアス電力あるいはレベルの変化によって、ドライブ回路から見たインピーダンスを変化させることができる。負荷とドライブ回路との間にインピーダンスの不整合が生じると、電力が反射し、非効率的である。
基板処理システムの構成要素にRF電力を提供するためのダイレクトドライブシステムは、スイッチを含み、かつ、前記構成要素にRF電力を供給するように構成されたダイレクトドライブ回路を含む。スイッチ保護モジュールは、処理チャンバ内の負荷電流と負荷電圧を監視し、負荷電流と前記負荷電圧とに基づいた負荷抵抗を算出し、負荷抵抗と第1の所定の負荷抵抗との比較を行い、比較に基づいて、ダイレクトドライブ回路のRF電力限界とRF電流限界のうちの少なくとも一方を調整するように構成される。
他の特徴として、電圧/電流(VI)プローブが処理チャンバ内に配置され、かつ、負荷電流および負荷電圧を生成するように構成される。第1の所定の負荷抵抗は、少なくとも1つの非プラズマ状態における抵抗に基づいて選択される。少なくとも1つの非プラズマ状態は、プラズマが点火しないことに相当する。少なくとも1つの非プラズマ状態が、前記処理チャンバへのプロセスガス流が止められた後にプラズマが消失することに相当する。
他の特徴において、負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、スイッチ保護モジュールがダイレクトドライブ回路のRF電力限界およびRF電流限界のうちの少なくとも一方を低減する。スイッチ保護モジュールは、負荷抵抗が所定の期間より長い期間、第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成される。負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、スイッチ保護モジュールがダイレクトドライブ回路のRF電力限界およびRF電流限界のうちの少なくとも一方を増加させる。
他の特徴では、スイッチ保護モジュールが、負荷抵抗が所定の期間より長い期間、第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成される。
他の特徴では、スイッチ保護モジュールが、負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、かつ負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗より大きいことに応答して、ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択する。ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方が、ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方よりも小さい。スイッチ保護モジュールは、負荷抵抗が所定の期間より長い期間、第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成される。
他の特徴では、スイッチ保護モジュールが、負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、かつ負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗より大きい状態であることに応答して、ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択する。ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方が、ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方よりも大きい。スイッチ保護モジュールは、負荷抵抗が所定の期間より長い期間、第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成される。
他の特徴では、スイッチ保護モジュールが、負荷抵抗が所定の期間より長い期間、第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成される。ダイレクトドライブ回路は、第1の周波数のクロック信号を生成するためのクロックジェネレータと、クロック信号を受信するためのゲートドライバとを含む。ブリッジ回路は、ゲートドライバに接続された制御端子と、第1端子と、第2端子とを有する第1スイッチを含む。第2スイッチは、ゲートドライバに接続された制御端子と、第1スイッチの第2端子と出力ノードとに接続された第1端子と、第2端子とを有する。
他の特徴では電流センサが、出力ノードにおける電流を感知して電流信号を生成する。電圧センサが、出力ノードにおける電圧を感知して電圧信号を生成する。コントローラは、電圧信号と電流信号との間の位相オフセットを算出するための位相オフセット算出モジュールおよび位相オフセットに基づいて第1の周波数を調整するクロック調整モジュールを含む。構成要素が、処理チャンバの外側に配置されたコイルを備える。
基板処理システムの構成要素にRF電力を提供するための方法は、スイッチを含むダイレクトドライブ回路を使用して構成要素にRF電力を供給することと、処理チャンバ内の負荷電流と負荷電圧を監視することと、負荷電流と負荷電圧とに基づいて負荷抵抗を算出することと、負荷抵抗と第1の所定の負荷抵抗との比較を行うことと、比較に基づいて、ダイレクトドライブ回路のRF電力限界とRF電流限界のうちの少なくとも一方を調整することとを含む。
他の特徴では、方法は、処理チャンバ内に電圧/電流(VI)プローブを配置することと、VIプローブを使用して負荷電流及び負荷電圧を生成することとを含む。第1の所定の負荷抵抗は、少なくとも1つの非プラズマ状態における抵抗に基づいて選択される。少なくとも1つの非プラズマ状態は、プラズマが点火しないことに相当する。
少なくとも1つの非プラズマ状態は、処理チャンバへのプロセスガス流が止められた後にプラズマが消失することに相当する。
他の特徴では、方法は、負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路のRF電力限界およびRF電流限界のうちの少なくとも一方を低減することを含む。方法は、負荷抵抗が所定の期間より長い期間、第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンすることを含む。
他の特徴では、方法は、負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路のRF電力限界およびRF電流限界のうちの少なくとも一方を増加させることをさらに含む。方法は、負荷抵抗が所定の期間より長い期間、第1の所定の負荷抵抗未満である場合に、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンすることをさらに含む。
他の特徴では、方法は、負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答してダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、かつ負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗より大きい状態であることに応答してダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択することを含む。ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方は、ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方よりも小さい。方法は、負荷抵抗が所定の期間より長い期間、第1の所定の負荷抵抗未満であることに応答して、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンすることを含む。
他の特徴では、方法は、負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、かつ負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗より大きい状態であることに応答して、ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択することを含む。ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方が、ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方よりも大きい。方法は、負荷抵抗が所定の期間より長い期間、第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンすることを含む。
本開示のさらなる適用可能な領域は、詳細な説明、特許請求の範囲、および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および具体例は、例示のみを目的としたものであり、本開示の範囲を限定することを意図していない。
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。
図1Aは、本開示による1つまたは複数のダイレクトドライブシステムを含む基板処理システムの一例の機能ブロック図である。
図1Bは、本開示によるスイッチ保護モジュールとスイッチ付きダイレクトドライブ回路を含むダイレクトドライブシステムの一例の機能ブロック図である。
図2は、本開示によるスイッチを含むダイレクトドライブ回路の一例の機能ブロック図である。
図3は、図2のダイレクトドライブ回路の時間の関数としての出力電圧を示すグラフである。
図4は、ダイレクトドライブ回路の他の例の機能ブロック図である。
図5は、図4のダイレクトドライブ回路の時間の関数としての出力電圧を示すグラフである。
図6は、ダイレクトドライブ回路の他の例の機能ブロック図である。
図7は、位相オフセットに基づきクロックジェネレータの周波数を調整する方法の一例のフローチャートである。 図8は、位相オフセットに基づきクロックジェネレータの周波数を調整する方法の一例のフローチャートである。
図9は、本開示による負荷抵抗に基づきダイレクトドライブ回路のスイッチを保護する方法の一例のフローチャートである。
図10は、本開示による負荷抵抗に基づきダイレクトドライブ回路のスイッチを保護する方法の一例のフローチャートである。
図面においては、類似および/または同一の要素を識別するために参照番号が再使用され得る。
いくつかの用途では、ICPコイルに供給されるRF源電力の周波数および/または基板支持体の電極へのRFバイアスが、2つ以上の周波数および/または2つ以上のパルスレベルの間で切り替えられる。これらのシステムでは、RFジェネレータのインピーダンスが負荷(誘導コイルとプラズマ、または電極とプラズマ等)と整合される。しかし、負荷のインピーダンスは、プラズマ状態の変化、パルスレベルの変化、および/またはその他の様々な要因により変化する。インピーダンス不整合が生じると、電力が負荷で反射され、非効率的である。可変コンデンサを用いた回路のチューニングは、周波数変化および/またはレベル間変化の間のスイッチング期間に対して、キャパシタンスの値を変化させるのに必要な時間の量が原因で困難である。
上記で特定した問題のいくつかを解消するために、RF源と整合ネットワークの代わりに、スイッチを含むダイレクトドライブ回路を使用してRF電力を供給してきた。ダイレクトドライブ回路およびハイブリッドダイレクトドライブ回路の例は、共通に譲渡された米国特許第10,515,781号に示され、説明されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。ダイレクトドライブ回路は低インピーダンスで動作するため、上記のような整合の問題を解消する。
プラズマが点火しない、ガス流を止めた後にプラズマが消失する等の非プラズマ時に、ダイレクトドライブ回路のスイッチが故障する場合がある。ダイレクトドライブ回路を保護するために、RF電流限界と損失限界が用いられてきた。しかし、RF電流限界だけでは、13MHzのような、より高いRF周波数でのスイッチ故障は解消されていない。損失限界の低減により、スイッチの故障を防ぎ得るが、動作ウィンドウも許容できないほど縮小される。また、損失限界はよく理解されておらず、精度が十分ではない。
本開示によるシステムおよび方法は、処理チャンバに配置された電圧(V)・電流(I)プローブ(VIプローブ)を用いて、ダイレクトドライブ回路の動作中の負荷電圧と電流を監視する。負荷抵抗は、測定された電圧と電流から計算され、所定の抵抗閾値と比較される。いくつかの例では、測定された負荷抵抗が所定の抵抗閾値未満である場合、スイッチ保護モジュールがダイレクトドライブ回路の動作を変更する。より具体的には、負荷抵抗が所定の抵抗閾値より小さい場合、負荷抵抗が変化するまで、低減されたRF電力限界および/またはRF電流限界が適用される。非プラズマ状態からプラズマオン状態への移行が起こる際に負荷抵抗が増加する。
別の例では、非プラズマ状態において負荷抵抗が所定の抵抗閾値よりも小さい場合、増加されたRF電力限界および/またはRF電流限界を所定期間適用して、プラズマを衝突させてみる。スイッチを保護するための通常の方法は電力を下げることであるため、この手法は直感に反している。しかし、より高いRF電力および/または電流限界に応答してプラズマを衝突させた場合、非プラズマ状態からプラズマオン状態への移行が起こるため、負荷抵抗は一般的に増加する。
プラズマがオンにされた後、電力限界および/または電流限界を増加させる(低負荷抵抗により限界を低減する場合)か、または低減する(低負荷抵抗により限界を増加させる場合)ことができる。いくつかの例では、低負荷抵抗状態が所定時間続くと、システムはエラーメッセージを送信し(またはアラームを作動させ)、ダイレクトドライブ回路からの出力RF電力を遮断する。
ここで、図1Aおよび1Bを参照し、本開示による基板処理システム10の一例を示す。基板処理システム10は、以下でさらに説明する1つまたは複数のRFダイレクトドライブシステム52を含む。
いくつかの例では、コイル16と誘電体窓24との間にプレナム20を配置して、誘電体窓24の温度を温風および/または冷風で制御してもよい。誘電体窓24は、処理チャンバ28の一側面に沿って配置される。処理チャンバ28は、さらに、基板支持体(または台座)32を備える。基板支持体32は、静電チャック(ESC)を含んでもよいし、メカニカルチャックやその他の種類のチャックを含んでもよい。プロセスガスが処理チャンバ28に供給され、処理チャンバ28の内部でプラズマ40が生成される。プラズマ40は、基板34の露出面をエッチングする。また、別のRFダイレクトドライブシステム52(下記でさらに説明するもの等)を用いて、動作中に基板支持体32内の電極にRFバイアスを提供してもよい。
処理チャンバ28にプロセスガス混合物を供給するために、ガス供給システム56を使用してもよい。ガス供給システム56は、プロセスガス・不活性ガス源57、バルブやマスフローコントローラ等のガス計量システム58、およびマニホールド59を含んでもよい。ガス供給システム60を使用して、ガス62をバルブ61を介してプレナム20に供給してもよい。このガスには、コイル16と誘電体窓24を冷却するために使用される冷却ガス(空気)が含まれていてもよい。加熱/冷却器64を使用して、基板支持体32を所定の温度に加熱/冷却してもよい。排気システム65は、パージまたは排出によって処理チャンバ28から反応物を除去するためのバルブ66およびポンプ67を含む。
コントローラ54を使用して、エッチングプロセスを制御してもよい。コントローラ54は、システムパラメータを監視し、ガス混合物の供給、プラズマの衝突、維持、および消火、反応物の除去、冷却ガスの供給等を制御する。
VIプローブ92は処理チャンバ内に配置され、負荷電圧と電流を感知する。図1Bから分かるように、ダイレクトドライブシステム52は、スイッチ保護モジュール94を有するコントローラ93を含む。いくつかの例では、コントローラ54と93は組み合わせ可能である。ダイレクトドライブ回路95は、ブリッジ回路96とスイッチ98を含む。スイッチ保護モジュール94は、負荷電圧と負荷電流とに基づいて負荷抵抗を算出した後、その負荷抵抗に基づいてダイレクトドライブシステム52の動作を調整することにより、スイッチ98を保護する。より具体的には、スイッチ保護モジュール94は、負荷抵抗を所定の抵抗閾値と比較する。測定された負荷抵抗が所定の抵抗閾値未満である場合、スイッチ保護モジュール94はダイレクトドライブ回路95の動作を変化させる。
いくつかの例では、負荷抵抗が所定の抵抗閾値より小さい場合、負荷抵抗が増加するまで、低減されたRF電力限界および/またはRF電流限界が適用される。負荷抵抗は、非プラズマ状態からプラズマオン状態への移行により増加する。他の例では、負荷抵抗が所定の抵抗閾値より小さい場合、プラズマ状態により負荷抵抗が増加するまで、増加されたRF電力限界および/またはRF電流限界が適用される。ダイレクトドライブシステム52は、ブリッジ回路96と、RF電力を生成するために変調された1つまたは複数のスイッチとを含む。
ここで、図2を参照し、RFバイアス(またはRFプラズマ電力)を供給するためのダイレクトドライブ回路95の例を示す。ダイレクトドライブ回路95は、1つまたは複数の選択されたRF周波数で動作するクロック120を含む。クロック120が出力するクロック信号は、ゲートドライバ回路122に入力される。いくつかの例では、ゲートドライバ回路122は、クロック120に接続された入力をそれぞれ有する増幅器144および反転増幅器146を含む。
ゲートドライバ回路122の出力は、ブリッジ回路138に入力される。いくつかの例では、ブリッジ回路138は、第1のスイッチ140と第2のスイッチ142(保護対象のスイッチ98に対応する)を含む。いくつかの例において、第1スイッチ140および第2スイッチ142は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を含む。第1スイッチ140および第2スイッチ142はそれぞれ、制御端子と、第1および第2端子とを含む。ゲートドライバ回路122の増幅器144の出力は、第1スイッチ140の制御端子に入力される。ゲートドライバ回路122の反転増幅器146の出力が、第2スイッチ142の制御端子に入力される。
出力ノード130は、第1スイッチ140の第2端子と、第2スイッチ142の第1端子とに接続されている。第1スイッチ140の第1端子は、DC電源126に接続されている。第2スイッチ142の第2端子は、グランド等の基準電位に接続されている。出力ノード130は、コンデンサ132によって、コイルまたはインダクタに接続されている。
図2のダイレクトドライブ回路はESCのベースプレート上に不要なDC電圧/成分を発生させる可能性がある単一のDC電源126を使用している。このDC成分は、独立して制御されることが期待されるベースプレート上のESC DCバイアスに影響を与えることで、ウエハチャッキング/デチャッキング性能を複雑にする可能性がある。
ここで、図3を参照すると、図2中のブリッジ回路138の出力ノード130における電圧波形のフーリエ変換は、式の形で次のように表すことができる。
Figure 2023530678000002
式中、T=1/fRFであり、fRFはRF周波数である。式の右側の高調波をローパスフィルタでフィルタリングすると、fRFの基本周波数とVDC/2のDC成分が残る。
ここで、図4を参照すると、ベースプレート上の不要なDC電圧を除去するために、ダイレクトドライブ回路95は、デュアルDC電源を使用してよい。ダイレクトドライブ回路95は、+VDC/2で動作する第1のDC電源410と、-VDC/2で動作する第2のDC電源420とを含む。同じ出力RF電力を達成するために、第1および第2のDC電源410、420の両方が、図2の単一のDC電源の半分の電圧で動作する。いくつかの例では、第1のDC電源410および第2のDC電源420は、ほぼ同じ大きさかつ反対の極性で動作する。本明細書で使用する場合、ほぼ同じとは、第2のDC電源420に対する第1のDC電源410が出力するDC電圧の大きさの差が10%未満、5%未満、または1%未満であることを指す。第1のDC電源410は、第1スイッチ140の第1端子に接続されている。第2のDC電源420は、第2スイッチ142の第2端子に接続されている。
ここで、図5を参照すると、図4のダイレクトドライブ回路95が出力する電圧波形は、以下のフーリエ変換でDC成分を有さない。
Figure 2023530678000003
式中、T=1/fRFであり、fRFはRF周波数である。したがって、図2の回路のようなDC成分は存在せず、それに伴う問題が解消される。
ここで、図6を参照すると、ダイレクトドライブ回路95は、上述したクロック120、ゲートドライバ回路122、ブリッジ回路138、第1のDC電源410、および第2のDC電源420を含む。出力ノード130は、コンデンサ132によってコイルに接続されている。
電流センサ640は、出力ノード130に接続されている。同様に、電圧センサ642は、出力ノード130に接続されている。電流センサ640が出力する感知電流と電圧センサ642が出力する感知電圧は、位相オフセット算出モジュール646とクロック周波数調整モジュール648とを含むコントローラ644に入力される。
位相オフセット算出モジュール646は、電圧と電流の間の位相オフセットを決定する。位相オフセット算出モジュール646は、位相オフセットをクロック周波数調整モジュール648に出力する。電圧が電流をリードする場合、クロック周波数調整モジュール648は、クロック120の周波数を低下させる。電流が電圧をリードする場合、クロック周波数調整モジュール648は、クロック120の周波数を上昇させる。いくつかの例では、ヒステリシスが使用されてもよい。いくつかの例では、電圧が所定の第1の閾値TH1だけ電流をリードするとき、クロック周波数調整モジュール648はクロック120の周波数を低下させる。いくつかの例では、電圧が所定の第2の閾値TH2だけ電流をリードするとき、クロック周波数調整モジュール648はクロック120の周波数を低下させる。
ここで、図7を参照し、ダイレクトドライブ回路を制御する方法700を示す。710では、電流と電圧の波形が出力ノードまたは別の場所で感知される。714では、位相オフセットが電圧と電流の波形の間で決定される。例えば、電流と電圧のゼロ交差を監視することができる。ゼロ交差のタイミングの違いを用いて位相オフセットを決定できる。720では、クロックの周波数を調整して電圧と電流の間の位相オフセットを低減する。
ここで、図8を参照し、クロックの周波数を調整する方法800を示す。810で判定したように電圧が電流をリードしている場合、820で周波数を低下させる。いくつかの例では、周波数が低下する前に、電圧が電流を第1の閾値TH1よりも多くリードする必要がある。830で判定したように電流が電圧をリードする場合、840で周波数を上昇させる。いくつかの例では、周波数が上昇する前に、電流が電圧を第2の閾値TH2よりも多くリードする必要がある。他の例では、ヒステリシスは使用されない。
ここで、図9を参照し、基板処理システムのダイレクトドライブ回路のスイッチを保護するための方法900を示す。914において、方法は、ダイレクトドライブ回路がオンであるか、またRF電力を供給しているかどうかを判定する。偽である場合は、方法は914に戻る。914が真である場合は、方法は918に進み、負荷電圧と負荷電流を監視する。いくつかの例では、負荷電圧と負荷電流はVIプローブを使用して監視される。922で、負荷電圧と負荷電流に基づいて負荷抵抗が算出される。926では、負荷抵抗が所定の抵抗閾値Rthと比較される。負荷抵抗が所定の抵抗閾値Rth未満である場合、方法はダイレクトドライブ回路のRF電力および/またはRF電流を減少させて932でスイッチを保護する。
938において、方法は、タイマーがオンになっているかどうかを判定する。938が偽である場合、948でタイマーをオンにする。942において、タイマーの値が所定の期間tTHと比較される。タイマーの値が所定期間tTH3未満である場合、方法は914に進む。タイマーの値が所定期間tTH3以上の場合は、方法は946に進み、ダイレクトドライブ回路をシャットダウンする。いくつかの例では、エラーメッセージが送信され、かつ/またはアラームが作動する。
ここで、図10を参照し、RF電力限界および/またはRF電流限界を低減する代わりに、1010でRF電力限界および/またはRF電流限界を1014で所定の期間tTH4増加させて、プラズマを衝突させるよう試みることができる。プラズマを衝突させると、VIプローブで測定される抵抗も一般的に増加する。所定の期間tTH4内にプラズマを衝突させない場合、上述したようにダイレクトドライブ回路がシャットダウンされる。
以下に一例を示すが説明を目的とするものに過ぎず、他のパラメータを使用することが可能である。例えば、最大電力と損失を用いてスイッチを保護する場合、2MHzでの最大電力を6kWに設定し、13MHzでの最大電力を3kWに設定してよい。2MHzでの最大RF電流は150Armsに設定してよい(0.05秒~2秒の持続時間の過渡電流に対して+15%のヘッドルーム(または172.5Arms)を使用してよい)。13MHzでの最大RF電流は90Arms(0.05秒~2秒の持続時間の過渡電流に対して+15%のヘッドルーム(または103.5Arms))に設定してよい。2MHzと13MHzの損失限界はそれぞれ1500Wと1200Wである。これらの限界を用いた場合も、スイッチの故障は生じた。その結果、限界が低減され、動作ウィンドウが許容できないほど縮小された。
上述したように、RFダイレクトドライブ回路が非プラズマ状態の電力モードで動作している時に、問題が発生する場合がある。2MHzでは、内部抵抗は4チャンネル設計で16.25mΩに等しく、スイッチは65mΩのドレイン-ソース間抵抗RDS(On)を有し得る。13MHzでは、内部抵抗は4チャンネル設計で60mΩに等しく、スイッチは240mΩのドレイン-ソース間抵抗RDS(On)を有し得る。
2MHzでの典型的な非プラズマ負荷は5mΩである。13MHzでの典型的なプラズマ負荷は70mΩである。非プラズマ状態でのRF電力効率はかなり低い(他の内部浮遊損失を考慮しない場合)。例えば2MHzでは、効率は5/(5+16.25)=23.53%である。13MHzでは、効率は70/(70+60)=53.85%である。他の内部浮遊スイッチング損失を考慮しない場合の電力スイッチの最大内部RF消費電力の概算は以下の通りである。2MHzでは、I2 2MHz2MHz=1102×0.01625=196.625(W)である。13MHzでは、I2 13MHz13MHz=902×0.06=486(W)である。
保護目的の最小負荷抵抗の限界は、公称非プラズマ負荷抵抗より高く設定される。2MHzでの典型的な非プラズマ負荷抵抗は約5mΩに等しい(最大RF電流110Armsの最大RF電力=60.5W)。13MHzでの典型的な非プラズマ負荷抵抗は約70mΩに等しい(最大RF電流90Armsの最大RF電力=567W)。
負荷抵抗はRFがオンにされた時に監視される。通常動作時に最小負荷抵抗を検出すると、スイッチ保護モジュールはRF出力電力をオフにし、かつ/または安全な限界より低くなるまで出力電力を下げる。例えば、倍率K2およびK13を用いることができる(すなわち、K2×60.5W2MHz、K13×567W13MHzを用いることができ、ここでK2およびK13は0から1までの設定可能なパラメータである)。
点火または処理ステップの移行中に最小負荷抵抗が検出されると、スイッチ保護モジュールは、電力モードで動作している場合はRF出力電力制御を停止し、RF電流がその安全限界(すなわち、それぞれK2×110A2MHzおよびK13×90A13MHz、ここでK2およびK13は0から1までの設定可能なパラメータである)内に留まるように十分に低いレベルまでDCレールを低減または保持する。
この状態が所定期間より長く続くと、スイッチ保護モジュールがRF電力を遮断し、アラームを送信する。いくつかの例では、所定の期間は5ミリ秒から1秒の範囲である。
前述の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その応用、または用途を限定することを意図していない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施可能である。したがって、本開示には特定の実施例が含まれるが、図面、明細書、および以下の請求項を検討すれば、他の変更点が明らかになるため、本開示の真の範囲をそのように限定すべきではない。方法内の1つまたは複数のステップを、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)実行してもよいことを理解すべきである。さらに、各実施形態は特定の特徴を有するものとして上述しているが、本開示の任意の実施形態に関して説明されたそれらの特徴のうちの任意の1つまたは複数は、その組み合わせが明示的に記載されていない場合も、他の任意の実施形態の特徴において実現可能、かつ/または組み合わせ可能である。つまり、説明された実施形態は相互に排他的ではなく、1つまたは複数の実施形態を互いに入れ替えることは、本開示の範囲内に留まる。
要素間(例えば、モジュール間、回路要素間、半導体層間等)の空間的および機能的関係は、「接続」、「係合」、「結合」、「隣接」、「隣」、「上部に」、「上に」、「下に」、および「配置」等の様々な用語を用いて説明される。「直接的」であると明示的に記述されていない限り、上記開示において第1および第2の要素間の関係が記載される場合、その関係は、第1および第2の要素間に他の介在要素が存在しない直接的な関係である可能性があるが、第1および第2の要素間に(空間的または機能的に)1つまたは複数の介在要素が存在する間接的な関係である可能性もある。本明細書で使用される場合、A、B、Cのうちの少なくとも1つという表現は、非排他的論理ORを用いて、論理(AまたはBまたはC)を意味すると解釈すべきであり、「Aの少なくとも1つ、Bの少なくとも1つ、およびCの少なくとも1つ」という意味に解釈すべきではない。
いくつかの実装形態では、コントローラはシステムの一部であり、上述した実施例の一部であってもよい。このようなシステムは、単一または複数の処理ツール、単一または複数のチャンバ、単一または複数の処理用プラットフォーム、および/または特定の処理コンポーネント(ウエハ台座、ガスフローシステム等)を含む半導体処理機器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の処理前、処理中、および処理後にシステムの動作を制御するための電子機器と統合されていてもよい。この電子機器を、単一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得る「コントローラ」と呼ぶ場合がある。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、無線周波数(RF)発生器の設定、RF整合回路の設定、周波数設定、流量設定、液体供給設定、位置および動作設定、ツールへのウエハの搬入出、ならびに、特定のシステムに接続または連動する他の搬送ツールおよび/またはロードロックへのウエハの搬入出等、本明細書に開示した処理のいずれかを制御できるようにプログラムしてもよい。
広義には、コントローラは、命令を受信し、命令を出し、動作を制御し、クリーニング動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にする、各種集積回路、論理、メモリ、および/またはソフトウェア等を有する電子機器と定義してよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ(DSPs)、特定用途向け集積回路(ASICs)として定義されるチップ、および/またはプログラム命令(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またはマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、半導体ウエハ上または半導体ウエハ用、あるいはシステムに対する特定のプロセスを実行するための動作パラメータを定義する、様々な個別設定(またはプログラムファイル)の形でコントローラに伝達される命令であってもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、ウエハの1つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および/または型の製造中に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たレシピの一部であってもよい。
コントローラは、いくつかの実装形態では、システムに統合された、接続された、そうでなければシステムへネットワーク接続された、またはそれらの組み合わせであるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに接続されていてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内、または、ウエハ処理の遠隔アクセスを可能にするファブホストコンピュータシステムのすべてまたは一部の中にあってもよい。コンピュータは、製造動作の現在の進行状況を監視する、過去の製造動作の履歴を調査する、複数の製造動作から傾向または性能基準を調査する、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に続く処理工程を設定する、または新しいプロセスを開始するために、システムへの遠隔アクセスを可能にしてもよい。いくつかの例では、遠隔コンピュータ(例えば、サーバ)は、ローカルネットワークまたはインターネットを含み得る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る。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イスを含んでもよく、このパラメータおよび/または設定は次に遠隔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つまたは複数の動作の間に実行される各処理ステップのパラメータを指定する、データの形式の命令を受信する。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接続または制御するように構成されるツールの種類に固有のものであってもよいことを理解すべきである。したがって、上述のように、コントローラは、本明細書に記載された処理および制御等の共通の目的に向かって働く、互いにネットワーク接続された1つまたは複数の別個のコントローラからなること等によって、分散されていてもよい。このような目的の分散型コントローラの例としては、(プラットフォームレベルまたは遠隔コンピュータの一部として等)遠隔配置された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であり、チャンバ上のプロセスを制御するように組み合わせられる。
限定されないが、例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、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、物理気相堆積(PVD)チャンバまたはモジュール、化学気相堆積(CVD)チャンバまたはモジュール、原子層堆積(ALD)チャンバまたはモジュール、原子層エッチング(ALE)チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、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組立および/または製造に関連し、または用いられ得る他の任意の半導体処理システムを含んでもよい。
上述のように、ツールによって実行される単一または複数の処理ステップに応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツールコンポーネント、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、近隣ツール、工場全体に配置されたツール、メインコンピュータ、他のコントローラ、またはツール位置および/または半導体製造工場内のロードポート内外にウエハの容器を搬送する材料搬送に使用されるツールの1つまたは複数と通信してもよい。

Claims (26)

  1. 基板処理システムの構成要素にRF電力を提供するためのダイレクトドライブ回路であって、
    スイッチを含み、かつ、前記構成要素にRF電力を供給するように構成されたダイレクトドライブ回路と、
    処理チャンバ内の負荷電流と負荷電圧を監視し、
    前記負荷電流と前記負荷電圧とに基づいた負荷抵抗を算出し、
    前記負荷抵抗と第1の所定の負荷抵抗との比較を行い、
    前記比較に基づいて、前記ダイレクトドライブ回路のRF電力限界とRF電流限界のうちの少なくとも一方を調整する
    ように構成されたスイッチ保護モジュールと
    を含む、ダイレクトドライブ回路。
  2. 請求項1に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記処理チャンバ内に配置され、かつ、前記負荷電流および前記負荷電圧を生成するように構成された電圧/電流(VI)プローブをさらに含む、ダイレクトドライブ回路。
  3. 請求項1に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記第1の所定の負荷抵抗は、少なくとも1つの非プラズマ状態における抵抗に基づいて選択される、ダイレクトドライブ回路。
  4. 請求項3に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記少なくとも1つの非プラズマ状態は、プラズマが点火しないことに相当する、ダイレクトドライブ回路。
  5. 請求項3に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記少なくとも1つの非プラズマ状態が、前記処理チャンバへのプロセスガス流が止められた後にプラズマが消失することに相当する、ダイレクトドライブ回路。
  6. 請求項1に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記スイッチ保護モジュールは、前記ダイレクトドライブ回路の前記RF電力限界および前記RF電流限界のうちの少なくとも一方を低減する、ダイレクトドライブ回路。
  7. 請求項6に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記スイッチ保護モジュールは、前記負荷抵抗が所定の期間より長い期間、前記第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成された、ダイレクトドライブ回路。
  8. 請求項1に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記負荷抵抗が前記第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記スイッチ保護モジュールは、前記ダイレクトドライブ回路の前記RF電力限界および前記RF電流限界のうちの少なくとも一方を増加させる、ダイレクトドライブ回路。
  9. 請求項8に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記スイッチ保護モジュールは、前記負荷抵抗が所定の期間より長い期間、前記第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成された、ダイレクトドライブ回路。
  10. 請求項1に記載のダイレクトドライブ回路であって、
    前記スイッチ保護モジュールは、前記負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、かつ前記負荷抵抗が前記第1の所定の負荷抵抗より大きいことに応答して、前記ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、
    前記ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および前記第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方が、前記ダイレクトドライブ回路の前記第2のRF電力限界および前記第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方よりも小さく、かつ
    前記スイッチ保護モジュールは、前記負荷抵抗が所定の期間より長い期間、前記第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成された、
    ダイレクトドライブ回路。
  11. 請求項1に記載のダイレクトドライブ回路であって、
    前記スイッチ保護モジュールは、前記負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、かつ前記負荷抵抗が前記第1の所定の負荷抵抗より大きいことに応答して、前記ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、
    前記ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および前記第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方は、前記ダイレクトドライブ回路の前記第2のRF電力限界および第2の前記RF電流限界のうちの少なくとも一方より大きく、かつ
    前記スイッチ保護モジュールが、前記負荷抵抗が所定の期間より長い期間、前記第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成された、
    ダイレクトドライブ回路。
  12. 請求項1に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記スイッチ保護モジュールが、前記負荷抵抗が所定の期間より長い期間、前記第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路をシャットダウンするように構成された、ダイレクトドライブ回路。
  13. 請求項1に記載のダイレクトドライブ回路であって、
    第1の周波数のクロック信号を生成するためのクロックジェネレータと、
    前記クロック信号を受信するためのゲートドライバと、
    ブリッジ回路と、を含み、
    前記ブリッジ回路は、前記ゲートドライバに接続された制御端子と、第1端子と、第2端子とを有する第1スイッチ、および
    前記ゲートドライバに接続された制御端子と、前記第1スイッチの前記第2端子と出力ノードとに接続された第1端子と、第2端子とを有する第2スイッチ
    を含む、ダイレクトドライブ回路。
  14. 請求項13に記載のダイレクトドライブ回路であって、
    前記出力ノードにおける電流を感知して電流信号を生成する電流センサと、
    前記出力ノードにおける電圧を感知して電圧信号を生成する電圧センサと、
    コントローラと、を含み、
    前記コントローラは、前記電圧信号と前記電流信号との間の位相オフセットを算出するための位相オフセット算出モジュールおよび
    前記位相オフセットに基づいて前記第1の周波数を調整するクロック調整モジュール
    を含む、ダイレクトドライブ回路。
  15. 請求項14に記載のダイレクトドライブ回路であって、前記構成要素は、前記処理チャンバの外側に配置されたコイルを含む、ダイレクトドライブ回路。
  16. 基板処理システムの構成要素にRF電力を提供するための方法であって、
    スイッチを含むダイレクトドライブ回路を使用して前記構成要素にRF電力を供給することと、
    処理チャンバ内の負荷電流と負荷電圧を監視することと、
    前記負荷電流と前記負荷電圧とに基づいて負荷抵抗を算出することと、
    前記負荷抵抗と第1の所定の負荷抵抗との比較を行うことと、
    前記比較に基づいて、前記ダイレクトドライブ回路のRF電力限界とRF電流限界のうちの少なくとも一方を調整することと
    を含む、方法。
  17. 請求項16に記載の方法であって、前記処理チャンバ内に電圧/電流(VI)プローブを配置することと、前記VIプローブを使用して前記負荷電流及び前記負荷電圧を生成することとをさらに含む、方法。
  18. 請求項16に記載の方法であって、前記第1の所定の負荷抵抗は、少なくとも1つの非プラズマ状態における抵抗に基づいて選択される、方法。
  19. 請求項18に記載の方法であって、前記少なくとも1つの非プラズマ状態は、プラズマが点火しないことに相当する、方法。
  20. 請求項18に記載の方法であって、前記少なくとも1つの非プラズマ状態は、前記処理チャンバへのプロセスガス流が止められた後にプラズマが消失することに相当する、方法。
  21. 請求項16に記載の方法であって、前記負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路の前記RF電力限界および前記RF電流限界のうちの少なくとも一方を低減することをさらに含む、方法。
  22. 請求項21に記載の方法であって、前記負荷抵抗が所定の期間より長い期間、前記第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路をシャットダウンすることをさらに含む、方法。
  23. 請求項16に記載の方法であって、前記負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路の前記RF電力限界および前記RF電流限界のうちの少なくとも一方を増加させることをさらに含む、方法。
  24. 請求項23に記載の方法であって、前記負荷抵抗が所定の期間より長い期間、前記第1の所定の負荷抵抗未満である場合に、前記ダイレクトドライブ回路をシャットダウンすることをさらに含む、方法。
  25. 請求項16に記載の方法であって、さらに、
    前記負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して前記ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、かつ前記負荷抵抗が前記第1の所定の負荷抵抗より大きいことに応答して前記ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択することを含み、
    前記ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および前記第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方が、前記ダイレクトドライブ回路の前記第2のRF電力限界および前記第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方よりも小さく、
    前記負荷抵抗が所定の期間より長い期間、前記第1の所定の負荷抵抗未満であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路をシャットダウンすることを含む、
    方法。
  26. 請求項16に記載の方法であって、さらに、
    前記負荷抵抗が第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択し、かつ前記負荷抵抗が前記第1の所定の負荷抵抗より大きいことに応答して、前記ダイレクトドライブ回路の第2のRF電力限界および第2のRF電流限界のうちの少なくとも一方を選択することを含み、
    前記ダイレクトドライブ回路の第1のRF電力限界および前記第1のRF電流限界のうちの少なくとも一方が、前記ダイレクトドライブ回路の前記第2のRF電力限界および第前記2のRF電流限界のうちの少なくとも一方よりも大きく、
    前記負荷抵抗が所定の期間より長い期間、前記第1の所定の負荷抵抗以下であることに応答して、前記ダイレクトドライブ回路をシャットダウンすることを含む、
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060029621A (ko) * 2003-06-19 2006-04-06 플라즈마 컨트롤 시스템 엘엘씨 듀티 싸이클이 조절가능한 플라즈마 생성 장치 및 방법과고주파 구동 회로
JP3768999B2 (ja) * 2003-10-29 2006-04-19 澄英 池之内 プラズマ処理装置とその制御方法
US7326872B2 (en) * 2004-04-28 2008-02-05 Applied Materials, Inc. Multi-frequency dynamic dummy load and method for testing plasma reactor multi-frequency impedance match networks
US7764140B2 (en) * 2005-10-31 2010-07-27 Mks Instruments, Inc. Radio frequency power delivery system
US9082589B2 (en) * 2012-10-09 2015-07-14 Novellus Systems, Inc. Hybrid impedance matching for inductively coupled plasma system
US11834204B1 (en) * 2018-04-05 2023-12-05 Nano-Product Engineering, LLC Sources for plasma assisted electric propulsion

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