JP6329542B2 - プラズマ処理システム、プラズマシース電圧確立方法、および当該方法を実行可能な命令を読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents
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Description
本願は、米国特許出願第13/193,299号(2011年7月28日出願)の一部継続出願であり、米国非仮特許出願第12/870,837号(2010年4月29日出願)の一部継続出願である。出願第13/193,299号、第12/870,837号の詳細は、あらゆる目的のためにそれらの全体が参照により本明細書に引用される。
本発明は、概して、プラズマ処理に関する。特に、制限するものではないが、本発明は、プラズマ支援エッチング、蒸着、および/または他のプラズマ支援プロセスのための方法ならびに装置に関する。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
1つ以上のプラズマシース電圧を確立する方法であって、
修正された周期的電圧関数をプラズマチャンバの基板支持部に提供することであって、前記基板支持部は、前記プラズマ内の処理のために構成されている基板に結合され、前記修正された周期的電圧関数は、イオン電流補償Icによって修正された周期的電圧関数を備え、
前記修正された周期的電圧関数は、パルスと前記パルス間の部分とを備え、
前記パルスは、前記周期的電圧関数の関数であり、
前記パルス間の前記部分の傾きは、前記イオン電流補償Icの関数である、ことと、
少なくとも前記基板支持部の容量を表す有効容量値C 1 にアクセスすることと、
前記基板の表面に到達するイオンの定義されたイオンエネルギー分布関数をもたらすであろう、前記イオン電流補償Icの値を識別することであって、前記識別することは、前記有効容量C 1 と前記パルス間の前記部分の傾きdV 0 /dtとの関数である、ことと
を含む、方法。
(項目2)
前記定義されたイオンエネルギー分布は、狭小イオンエネルギー分布である、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記定義されたイオンエネルギー分布は、前記パルス間の前記部分の間の前記基板表面における一定の電圧に対応する、項目2に記載の方法。
(項目4)
前記イオン電流補償Icの前記値は、以下のように関数fを満たす、
(数11)
項目1に記載の方法。
(項目5)
前記イオン電流補償Icを第1の値に設定することと、
前記関数fの符号を決定することと、
前記関数fの符号が正である場合、前記イオン電流補償Icを増加させ、前記関数fの符号が負である場合、前記イオン電流補償Icを減少させることと
をさらに含む、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記識別することは、2つ以上の時間に前記パルス間の前記部分の電圧をサンプリングすることを含む、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記識別することは、前記2つ以上の時間にサンプリングされた前記電圧から、前記傾きdV 0 /dtを計算することを含む、項目6に記載の方法。
(項目8)
前記識別することは、前記修正された周期的電圧関数の2つ以上のサイクルに対して前記傾きdV 0 /dtを計算することを含み、前記2つ以上のサイクルの各々は、前記イオン電流補償Icの異なる値に関連付けられている、項目7に記載の方法。
(項目9)
前記識別することは、第1のサイクル中および第2のサイクル中に、前記パルス間の前記部分の電圧をサンプリングすることと、少なくともこれらのサンプリングされた電圧から前記傾きdV 0 /dtを計算することとを含む、項目6に記載の方法。
(項目10)
前記イオン電流補償Icは、前記プラズマのプラズマシースを横切るイオン電流I I に直線的に関連している、項目1に記載の方法。
(項目11)
前記イオン電流補償Icは、以下の方程式に従って、前記イオン電流I I に直線的に関連し、
(数12)
C 1 は、バイアス供給部によって見られる前記プラズマチャンバの有効容量であり、C stray は、前記バイアス供給部によって見られる前記プラズマチャンバの累積浮遊容量である、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記有効容量C 1 は、時間変動する、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記イオン電流補償Icは、時間変動する、項目11に記載の方法。
(項目14)
イオンが第1のイオンエネルギーを伴って前記基板の前記表面に到達するように、前記修正された周期的電圧関数を前記基板支持部に提供することをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目15)
前記修正された周期的電圧関数は、前記第1のイオンエネルギーに対応する第1の電圧ステップを有する、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記イオン電流補償Icの第2の値を伴う前記修正された周期的電圧関数を前記基板支持部に提供し、前記イオンエネルギー分布関数を拡大することをさらに含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記第1の電圧ステップおよび前記第2の電圧ステップは、前記修正された周期的電圧関数の隣接したサイクルにおいて提供される、項目15に記載の方法。
(項目18)
前記提供することは、前記プラズマの密度に無視可能な影響を及ぼす、項目14に記載の方法。
(項目19)
プラズマ処理チャンバ内の基板の表面において定義されたイオンエネルギーを達成するようにプラズマにバイアスをかける方法であって、前記方法は、
イオン電流補償によって修正された周期的電圧関数を備えている修正された周期的電圧関数を基板支持部に印加することと、
前記修正された周期的電圧関数の少なくとも1つのサイクルをサンプリングし、電圧データ点を生成することと、
前記電圧データ点から前記基板表面における第1のイオンエネルギーの値を推定することと、
前記第1のイオンエネルギーが前記定義されたイオンエネルギーに等しくなるまで、前記修正された周期的電圧関数を調節することと
を含む、方法。
(項目20)
前記調節の各電圧増分後、前記修正された周期的電圧関数の少なくとも1つのサイクルをサンプリングして、前記第1のイオンエネルギーの前記値を計算することをさらに含む、項目19に記載の方法。
(項目21)
前記推定することは、入力としてのイオン電流の関数である、項目19に記載の方法。
(項目22)
前記イオン電流は、前記イオン電流補償の関数である、項目21に記載の方法。
(項目23)
以下の方程式は、前記第1のイオンエネルギーの値を推定することにおいて使用され、
(数13)
ΔVは、前記電圧ステップであり、C 1 は、バイアス供給部によって見られる前記チャンバの有効容量であり、C sheath は、前記プラズマシースのシース容量であり、前記イオン電流に依存する、項目22に記載の方法。
(項目24)
前記調節することは、前記第1のイオンエネルギーが前記定義されたイオンエネルギーに等しくなるまで、前記修正された周期的電圧関数の前記ステップ電圧ΔVを調節することを含む、項目23に記載の方法。
(項目25)
前記イオン電流補償の第1の値を第2の値に変化させ、前記イオンエネルギーの分布の幅を拡大することをさらに含む、項目19に記載の方法。
(項目26)
前記印加することおよび前記調節することは、前記プラズマのプラズマ密度に無視可能な影響を及ぼす、項目19に記載の方法。
(項目27)
前記調節することは、前記第1のイオンエネルギーが前記定義されたイオンエネルギーに等しくなるまで、バイアス供給部電圧を調節することを含む、項目19に記載の方法。
(項目28)
イオンエネルギー分布関数幅を達成する方法であって、前記方法は、
修正された周期的電圧関数をプラズマ処理チャンバの基板支持部に提供することと、
第1の時間および第2の時間において、非正弦波形から少なくとも2つの電圧をサンプリングすることと、
前記少なくとも2つの電圧の傾きをdV/dtとして計算することと、
前記傾きをイオンエネルギー分布関数幅に対応することが分かっている基準傾きと比較することと、
前記傾きが前記基準傾きに接近するように、前記修正された周期的電圧関数を調節することと
を含む、方法。
(項目29)
前記第1の時間は、前記修正された周期的電圧関数の第1のサイクルの間に起こり、前記第2の時間は、前記修正された周期的電圧関数の第2のサイクルの間に起こる、項目28に記載の方法。
(項目30)
前記第1および第2の時間は、前記修正された周期的電圧関数の同一のサイクルの間に起こる、項目28に記載の方法。
(項目31)
前記サンプリングすることは、少なくとも400kHzのサンプリングレートで行われる、項目28に記載の方法。
(項目32)
プラズマを含むように構成されているプラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に位置付けられ、プラズマ処理中、基板を支持するように配置されている基板支持部と、
周期的電圧関数を前記基板支持部に提供する電力供給部であって、前記周期的電圧関数は、パルスと前記パルス間の部分とを有する、電力供給部と、
前記パルス間の前記部分の傾きを修正し、前記基板支持部に提供される修正された周期的電圧関数を形成するイオン電流補償構成要素と、
前記スイッチモード電力供給部および前記イオン電流補償構成要素と通信しているコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記基板支持部に提供された場合、前記基板の表面に到達するイオンの定義されたイオンエネルギー分布関数をもたらすであろう、前記イオン電流補償の値を識別するように構成されている、システム。
(項目33)
前記コントローラは、前記基板の前記表面に到達するイオンの前記定義されたイオンエネルギー分布関数が達成されるまで、前記イオン電流補償の振幅を調節する、項目32に記載の装置。
(項目34)
前記コントローラは、前記基板支持部に提供された場合、前記基板の前記表面に到達するイオンの定義されたイオンエネルギーをもたらすであろう、前記周期的電圧関数の前記パルスの振幅を識別するようにさらに構成されている、項目32に記載の装置。
(項目35)
前記コントローラは、前記基板の前記表面に到達するイオンの前記定義されたイオンエネルギーが達成されるまで、前記周期的電圧関数の前記パルスの振幅を調節する、項目34に記載の装置。
(項目36)
基板を処理するように構成されているプラズマのイオン電流を監視する方法を行うためのプロセッサ読み取り可能な命令で符号化されている非一過性の有形コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記方法は、
第1の値を有するイオン電流補償を与えられた修正された周期的電圧関数をサンプリングすることと、
第2の値を有するイオン電流補償を与えられた前記修正された周期的電圧関数をサンプリングすることと、
前記第1および第2のサンプリングに基づいて、時間の関数として前記修正された周期的電圧関数の傾きを決定することと、
前記傾きに基づいて、前記基板上の一定の電圧が前記修正された周期的電圧関数の少なくとも1つのサイクルに対して存在するであろう、前記イオン電流補償の第3の値を計算することと
を含む、非一過性の有形コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
(項目37)
前記プラズマのプラズマシースにわたるシース電圧を計算することをさらに含む、項目36に記載の非一過性の有形コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
Claims (24)
- 1つ以上のプラズマシース電圧を確立する方法であって、
修正された周期的電圧関数をプラズマチャンバの基板支持部に提供することであって、前記基板支持部は、前記プラズマ内の処理のために構成されている基板に結合されており、前記修正された周期的電圧関数は、イオン補償電流Icによって修正された周期的電圧関数を含み、前記イオン補償電流Icは、前記プラズマチャンバ内のイオン電流を補償する電流であり、前記修正された周期的電圧関数は、ピーク間電圧V PP によって定義されたパルスと前記パルス間の部分とを含み、前記パルス間の前記部分の傾きは、前記イオン補償電流Icの関数である、ことと、
イオンエネルギーのユーザ選択を受信することと、
初期電力供給部電圧を設定することにより、前記修正された周期的電圧関数を生成することと、
V PP からdV 0 /dt*tを差し引くことによって現在のイオンエネルギーを計算することであって、dV 0 /dtは、前記パルス間の前記部分の傾きであり、tは、前記パルス間の時間間隔である、ことと、
前記現在のイオンエネルギーが前記イオンエネルギーの前記ユーザ選択に等しくない場合には、新たな電力供給部電圧を設定することと、
前記基板支持部の容量を少なくとも表す有効容量値C1にアクセスすることと、
前記基板の表面に到達するイオンの定義されたイオンエネルギー分布関数をもたらすことになる前記イオン補償電流Icの値を識別することであって、前記識別することは、前記有効容量値C1 およびdV0/dtの関数である、ことと
を含む、方法。 - 前記定義されたイオンエネルギー分布は、6%半値全幅イオンエネルギー分布である、請求項1に記載の方法。
- 前記定義されたイオンエネルギー分布は、前記パルス間の前記部分の間の前記基板表面における一定の電圧に対応する、請求項2に記載の方法。
- 前記イオン補償電流Icの前記値は、以下のように関数fを満たす、
- 前記イオン補償電流Icを第1の値に設定することと、
前記関数fの符号を決定することと、
前記関数fの符号が正である場合には、前記イオン補償電流Icを増加させ、前記関数fの符号が負である場合には、前記イオン補償電流Icを減少させることと
をさらに含む、請求項4に記載の方法。 - 前記識別することは、2つ以上の時間に前記パルス間の前記部分の電圧をサンプリングすることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記識別することは、前記2つ以上の時間にサンプリングされた前記電圧から、前記傾きdV0/dtを計算することを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記識別することは、前記修正された周期的電圧関数の2つ以上のサイクルに対して前記傾きdV0/dtを計算することを含み、前記2つ以上のサイクルの各々は、前記イオン補償電流Icの異なる値に関連付けられている、請求項7に記載の方法。
- 前記識別することは、第1のサイクル中および第2のサイクル中に、前記パルス間の前記部分の電圧をサンプリングすることと、少なくともこれらのサンプリングされた電圧から前記傾きdV0/dtを計算することとを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記イオン補償電流Icは、前記プラズマのプラズマシースを横切るイオン電流IIに比例する、請求項1に記載の方法。
- 前記イオン補償電流Icは、以下の方程式に従って、前記イオン電流IIに比例し、
- 前記有効容量値C1は、時間変動する、請求項11に記載の方法。
- 前記イオン補償電流Icは、時間変動する、請求項11に記載の方法。
- イオンが第1のイオンエネルギーを伴って前記基板の前記表面に到達するように、前記修正された周期的電圧関数を前記基板支持部に提供することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記修正された周期的電圧関数は、前記第1のイオンエネルギーに対応する第1の電圧変化を有する、請求項14に記載の方法。
- 前記イオン補償電流Icの第2の値を伴う前記修正された周期的電圧関数を前記基板支持部に提供することにより、前記基板の前記表面における前記イオンエネルギーの分布を拡大することをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の電圧変化および第2の電圧変化は、前記修正された周期的電圧関数の隣接したサイクルにおいて提供される、請求項15に記載の方法。
- 前記提供することは、前記プラズマの密度に無視可能な影響を及ぼす、請求項14に記載の方法。
- システムであって、前記システムは、
プラズマを含むように構成されているプラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に位置付けられ、プラズマ処理中、基板を支持するように配置されている基板支持部と、
周期的電圧関数を前記基板支持部に提供する電力供給部であって、前記周期的電圧関数は、ピーク間電圧V PP によって定義されたパルスと前記パルス間の部分とを有する、電力供給部と、
イオン補償電流を提供するイオン電流補償構成要素であって、前記イオン補償電流は、前記プラズマ処理チャンバ内のイオン電流を補償する電流であり、前記イオン補償電流は、前記パルス間の前記部分の傾きを修正することにより、修正された周期的電圧関数を形成し、前記修正された周期的電圧関数は、前記基板支持部に提供される、イオン電流補償構成要素と、
前記電力供給部および前記イオン電流補償構成要素と通信しているコントローラと
を備え、
前記コントローラは、
イオンエネルギーのユーザ選択を受信することと、
前記電力供給部電圧の初期電圧を設定することにより、前記修正された周期的電圧関数を生成することと、
V PP からdV 0 /dt*tを差し引くことによって現在のイオンエネルギーを計算することであって、dV 0 /dtは、前記パルス間の前記部分の傾きであり、tは、前記パルス間の時間間隔である、ことと、
前記現在のイオンエネルギーが前記イオンエネルギーの前記ユーザ選択に等しくない場合には、新たな電力供給部電圧を設定することと、
前記基板支持部に提供された場合、前記基板の表面に到達するイオンの定義されたイオンエネルギー分布関数をもたらすことになる前記イオン補償電流の値を識別することと
を行うように構成されている、システム。 - 前記コントローラは、前記基板の前記表面に到達するイオンの前記定義されたイオンエネルギー分布関数が達成されるまで、前記イオン補償電流の振幅を調節する、請求項19に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記基板支持部に提供された場合、前記基板の前記表面に到達するイオンの定義されたイオンエネルギーをもたらすことになる前記周期的電圧関数の前記パルスの振幅を識別するようにさらに構成されている、請求項19に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記基板の前記表面に到達するイオンの前記定義されたイオンエネルギーが達成されるまで、前記周期的電圧関数の前記パルスの振幅を調節する、請求項21に記載の装置。
- 1つ以上のプラズマシース電圧を確立する方法を実行するようにプロセッサ読み取り可能な命令で符号化されている非一過性の有形コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記方法は、
イオンエネルギーのユーザ選択を受信することと、
修正された周期的電圧関数をプラズマチャンバの基板支持部に提供することであって、前記修正された周期的電圧関数は、第1の値を有するイオン補償電流を与えられ、前記修正された周期的電圧関数は、ピーク間電圧V PP によって定義されたパルスと前記パルス間の部分とを含む、ことと、
第2の値を有するイオン補償電流を与えられた前記修正された周期的電圧関数をサンプリングすることと、
前記第1の値および前記第2の値に基づいて、時間の関数として前記修正された周期的電圧関数の傾きを決定することと、
V PP からdV 0 /dt*tを差し引くことによって現在のイオンエネルギーを計算することであって、dV 0 /dtは、前記パルス間の前記部分の傾きであり、tは、前記パルス間の時間間隔である、ことと、
前記傾きに基づいて、前記基板上の一定の電圧が前記修正された周期的電圧関数の少なくとも1つのサイクルに対して存在することになる前記イオン補償電流の第3の値を設定することと、
初期電力供給部電圧を設定することにより、前記修正された周期的電圧関数を生成することと、
V PP からdV 0 /dt*tを差し引くことによって現在のイオンエネルギーを計算することであって、dV 0 /dtは、前記パルス間の前記部分の傾きである、ことと、
前記現在のイオンエネルギーが前記イオンエネルギーの前記ユーザ選択に等しくない場合には、新たな電力供給部電圧を設定することと
を含む、非一過性の有形コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記プラズマのプラズマシースにわたるシース電圧を計算することをさらに含む、請求項23に記載の非一過性の有形コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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