JP6798892B2 - プラズマチャンバのための変圧器結合容量性同調回路およびシステム - Google Patents

プラズマチャンバのための変圧器結合容量性同調回路およびシステム Download PDF

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Description

本開示は、一般に、基板処理システムに関し、特に、プラズマエッチングチャンバのための高速インピーダンス切り替えを備えた変圧器結合容量性同調（ＴＣＣＴ）回路に関する。
本明細書で提供されている背景技術の記載は、本開示の背景を一般的に提示するためのものである。ここに名を挙げられている発明者の業績は、この背景技術に記載された範囲において、出願時に従来技術として通常見なされえない記載の態様と共に、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術として認められない。
半導体ウエハなどの基板上の薄膜をエッチングするために、通例は、基板処理システムが用いられる。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用いて実行されうる。誘導結合プラズマは、処理チャンバの外側に誘電体窓と隣接して配置されたコイルによって生成されうる。プラズマを生成するために、処理チャンバの内部に流れる処理ガスに点火される。
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバのための変圧器結合容量性同調（ＴＣＣＴ）回路が、第１スイッチドキャパシタ回路および第１インダクタを備えた整合回路を備える。第１スイッチドキャパシタ回路は、第１端子と、第２端子と、第１端子および第２端子の少なくとも一方に接続された第１キャパシタと、第１端子および第２端子の少なくとも一方に接続された第２キャパシタと、第１端子と第２端子との間の容量値を変更するために、第１キャパシタおよび第２キャパシタの少なくとも一方と電気的に接続される第１スイッチとを備える。電力分割器が、整合回路およびＩＣＰチャンバの誘導コイルと電気的に接続される。
別の特徴において、第１キャパシタおよび第２キャパシタは、モータ制御された真空キャパシタを含む。整合回路は、さらに、第２スイッチドキャパシタ回路を備える。第２スイッチドキャパシタ回路は、第３端子と、第４端子と、第３端子および第４端子の少なくとも一方に接続された第３キャパシタと、第３端子および第４端子の少なくとも一方に接続された第４キャパシタと、第３端子と第４端子との間の容量値を変更するために、第３キャパシタおよび第４キャパシタの少なくとも一方と電気的に接続される第２スイッチとを備える。
別の特徴において、第３キャパシタおよび第４キャパシタは、モータ制御された真空キャパシタを含む。第１端子は、ＲＦ入力信号を受信し、第２端子は、第５キャパシタの第１端子および第２スイッチドキャパシタ回路の第３端子に接続され、第２スイッチドキャパシタ回路の第４端子は、第１インダクタの第１端子に接続されている。
別の特徴において、電力分割器は、整合回路の出力に接続された第１端子を有する第３キャパシタを備える。第４キャパシタが、第３キャパシタの第２端子に接続された第１端子と、第１コイルと電気的に接続される第２端子とを有する。第５キャパシタが、整合回路の出力に接続された第１端子を有する。第２インダクタが、第５キャパシタの第２端子に接続された第１端子を有する。第６キャパシタが、第２インダクタの第２端子に接続された第１端子と、第２コイルに接続された第２端子とを有する。第７キャパシタが、第１コイルに接続されている。
別の特徴において、第４キャパシタおよび第６キャパシタは、スイッチドキャパシタ回路を含む。第１スイッチドキャパシタ回路は、第１端子および第２端子を備える。第１キャパシタは、第１スイッチドキャパシタ回路の第１端子に接続されている。第２キャパシタは、第１スイッチドキャパシタ回路の第１端子に接続されている。第１スイッチは、第１キャパシタと第１スイッチドキャパシタ回路の第２端子との間に接続されている。第２スイッチが、第２キャパシタと第１スイッチドキャパシタ回路の第２端子との間に接続されている。
別の特徴において、第１スイッチドキャパシタ回路は、第１端子および第２端子を備える。第１キャパシタは、第１スイッチドキャパシタ回路の第１端子に接続されている。第２キャパシタは、第１スイッチドキャパシタ回路の第１端子および第２端子に接続されている。第１スイッチは、第１キャパシタと第１スイッチドキャパシタ回路の第２端子との間に接続されている。
別の特徴において、コントローラが、容量値を変更するために、第１スイッチを第１および第２状態の間で切り替えるよう適合されている。コントローラは、１０Ｈｚ〜１ｋＨｚの間の速度で第１スイッチを切り替える。
基板処理システムが、ＴＣＣＴ回路と、ＴＣＣＴ回路へのＲＦ入力信号を生成するためのＲＦ発生器とを備える。ＲＦバイアス発生器が、ＩＣＰチャンバ内の基板支持体をバイアスさせる。コントローラが、第１半サイクル中に、第１スイッチドキャパシタ回路から第１容量値を供給すると共に、第１振幅のＲＦ入力信号および第２振幅のＲＦバイアスを供給するよう構成されている。第２半サイクル中に、コントローラは、第１スイッチドキャパシタ回路から第２容量値を供給すると共に、第３振幅のＲＦ入力信号および第４振幅のＲＦバイアスを供給するよう構成されている。第１容量値は、第２容量値と異なる。第１振幅は、第３振幅と異なる。第２振幅は、第４振幅と異なる。コントローラは、１０Ｈｚ〜１ｋＨｚの間の速度で、ＲＦ入力信号、ＲＦバイアス、および、容量値を切り替える。
詳細な説明、特許請求の範囲、および、図面から、本開示を適用可能なさらなる領域が明らかになる。詳細な説明および具体的な例は、単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定するものではない。
本開示は、詳細な説明および以下に説明する添付図面から、より十分に理解できる。
本開示に従って、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）基板処理システムの一例を示す機能ブロック図。
本開示に従って、内側コイルおよび外側コイルの一例を示す平面図。
本開示に従って、変圧器結合容量性同調（ＴＣＣＴ）回路の一例を示す電気接続図。
本開示に従って、或る動作モード中のＲＦ入力信号およびＲＦバイアス信号の例を示すグラフ。 本開示に従って、或る動作モード中のＲＦ入力信号およびＲＦバイアス信号の例を示すグラフ。 本開示に従って、或る動作モード中のＲＦ入力信号およびＲＦバイアス信号の例を示すグラフ。 本開示に従って、或る動作モード中のＲＦ入力信号およびＲＦバイアス信号の例を示すグラフ。
本開示に従って、混合モードパルシング（ＭＭＰ）を可能にするためのＴＣＣＴ切り替えパターンを示す図。
本開示に従って、図３に示したＴＣＣＴ回路の同調性能を示すグラフ。
本開示に従って、スイッチドキャパシタ回路を備えたＴＣＣＴ回路の例を示す電気接続図。 本開示に従って、スイッチドキャパシタ回路を備えたＴＣＣＴ回路の例を示す電気接続図。
本開示に従って、スイッチドキャパシタ回路のさらなる例を示す機能ブロック図。
図面において、同様および／または同一の要素を特定するために、同じ符号を用いる場合がある。
本開示に従った基板処理システムおよび方法は、インピーダンス整合および／または電力分割のためのスイッチドキャパシタを備えた変圧器結合容量性同調（ＴＣＣＴ）回路を含む。ＴＣＣＴ回路は、通例、モータ制御された真空キャパシタを備える。従来の設計では、モータ制御された真空キャパシタの容量値は、変更可能であるが、１秒未満のＴＣＣＴ比（すなわち、内部／外部電流比）の切り替えでの高切り替え速度で変更できない。結果として、ＴＣＣＴ回路は、混合モードパルシング（ＭＭＰ）動作を十分にはサポートしない。
本開示に従ったＴＣＣＴ回路は、パルス化されたプラズマ動作の異なる段階中に異なる容量値を提供する新しいトポロジおよびスイッチドキャパシタ回路を備える。いくつかの例において、スイッチドキャパシタ回路は、２以上のキャパシタと、少なくとも１つのスイッチ（高速高電力の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）スイッチ）とを備える。スイッチドキャパシタ回路は、コイルのインピーダンス（およびプラズマの変化）を動的に整合するために、異なる容量値を提供する。これらの特徴およびさらなる特徴および利点について、以下に詳述する。
ここで、図１を参照すると、本開示に従った基板処理システムの一例１０が示されている。基板処理システム１０は、コイル駆動回路１１を備える。いくつかの例において、コイル駆動回路１１は、ＲＦ源１２および同調回路１３を備える。同調回路１３は、１または複数の誘導コイル１６に直接接続されてよい。あるいは、同調回路１３は、コイル１６の内の１または複数に任意選択的な反転回路１５によって接続されてもよい。同調回路１３は、ＲＦ源１２の出力を所望の周波数および／または所望の位相に同調し、コイル１６のインピーダンスを整合して、ＴＣＰコイル１６の間で電力を分割する。反転回路１５は、ＴＣＰコイル１６の内の１または複数を通して電流の極性を選択的に切り替えるために用いられる。
反転回路１５の例は、２０１５年３月３０日出願のＳａｔｏ ｅｔ ａｌ．による同一出願人の米国特許出願第１４／６７３，１７４号「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ ＲＦ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｏｌａｒｉｔｙ Ａｔ Ｏｎｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｏｆ Ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ ＲＦ Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ」に図示および記載されており、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
いくつかの例において、プレナム２０が、温風および／または冷風の流れで誘電体窓の温度を制御するために、ＴＣＰコイル１６と誘電体窓２４のと間に配置される。誘電体窓２４は、処理チャンバ２８の片側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（すなわち、ペデスタル）３２を備える。基板支持体３２は、静電チャック（ＥＳＣ）、機械式チャック、または、その他のタイプのチャックを含みうる。処理ガスが、処理チャンバ２８に供給され、プラズマ４０が、処理チャンバ２８の内部で生成される。プラズマ４０は、基板３４の露出面をエッチングする。ＲＦ源５０およびバイアス整合回路５２が、動作中に基板支持体３２をバイアスしてイオンエネルギを制御するために用いられてよい。
ガス供給システム５６が、処理チャンバ２８に処理ガス混合物を供給するために用いられてよい。ガス供給システム５６は、処理ガス／不活性ガス源５７と、ガス計量システム５８（バルブおよびマスフローコントローラなど）と、マニホルド５９とを備えてよい。ガス供給システム６０が、バルブ６１を介してガス６２をプレナム２０へ供給するために用いられてよい。ガスは、ＴＣＰコイル１６および誘電体窓２４を冷却するために用いられる冷却ガス（空気）を含みうる。ヒータ／クーラ６４が、所定の温度まで基板支持体３２を加熱／冷却するために用いられてよい。排気システム６５が、バルブ６６およびポンプ６７を備え、パージまたは排出によって処理チャンバ２８から反応物質を除去する。
コントローラ５４が、エッチング処理を制御するために用いられてよい。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、プラズマの点火、維持、および、消火、反応物質の除去、冷却ガスの供給などを制御する。さらに、後に詳述するように、コントローラ５４は、様々な態様のコイル駆動回路１１、ＲＦ源５０、および、バイアス整合回路５２などを制御してよい。
ここで、図２を参照すると、ＴＣＰコイル１６の一例が示されている。特定のコイル構成が図２に示されているが、他のコイル構成が用いられてもよい。ＴＣＰコイル１６は、内側コイル８０および外側コイル８２を備えてよい。内側コイル８０は、入力端Ｉｎ１および出力端Ｏｕｔ１を有する第１導電体８０−１と、入力端Ｉｎ２および出力端Ｏｕｔ２を有する第２導電体８０−２とを備える。第１導電体８０−１および第２導電体８０−２は、互いに隣接する略円形またはループ状の経路に巻かれている。外側コイル８２は、入力端Ｉｎ３および出力端Ｏｕｔ３を有する第１導電体８２−１と、入力端Ｉｎ４および出力端Ｏｕｔ４を有する第２導電体８２−２とを備える。第１導電体８２−２および第２導電体８２−２は、互いに隣接する略円形またはループ状の経路に巻かれている。
ここで、図３を参照すると、ＴＣＣＴ回路の一例９０は、ＴＣＰコイル１６を駆動する整合回路９２および電力分割器９４を備える。整合回路９２は、ＲＦ源１２からＲＦ入力信号ＲＦＩＮを受信する。整合回路９２は、複数のキャパシタＣ１、Ｃ２、および、Ｃ３と、インダクタＬ５とを備える。ＲＦ入力信号ＲＦＩＮは、キャパシタＣ１の第１端子で受信される。キャパシタＣ１の第２端子は、キャパシタＣ２およびＣ３の第１端子に接続されている。キャパシタＣ３の第２端子は、インダクタＬ５の第１端子に接続されている。
いくつかの例において、キャパシタＣ１およびＣ３は、コイル（およびプラズマ）のインピーダンスを整合するために調整される容量値を有する可変キャパシタである。いくつかの例において、キャパシタＣ１およびＣ３は、２以上のキャパシタと少なくとも１つのスイッチとを備えたスイッチドキャパシタ回路である。いくつかの例において、キャパシタＣ１およびＣ３は、モータ制御された真空キャパシタを含む。整合回路９２は、ＲＦ源１２のインピーダンスをＴＣＰコイル１６のインピーダンスに整合させる。可変キャパシタＣ１およびＣ３の値は、後に詳述するように、動作中にＴＣＰコイル１６のインピーダンスを整合するために変更される。整合回路９２の出力は、電力分割器９４に接続される。
電力分割器９４は、図に示すように、内側および外側コイル８０、８２（すなわち、ＴＣＰコイル１６）に接続されている。電力分割器９４は、整合回路９２から受けたＲＦ電力を、内側および外側コイル８０、８２に供給する。電力分割器９４は、複数のキャパシタＣ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７と、（ストラップの）インダクタＬｓｔｒａｙおよびＬ３とを備える。インダクタＬ５の第２端子は、キャパシタＣ４およびＣ６の第１端子に接続されている。キャパシタＣ４の第２端子は、（漂遊インダクタンスＬｓｔｒａｙを有する）ストラップを介してコイルＬ２の第１端に接続されている。コイルＬ２の第２端は、キャパシタＣ７に接続されている。キャパシタＣ６の第２端子は、キャパシタＣ５の第１端子に接続されている。キャパシタＣ５の第２端子は、コイルＬ１の第１端子に接続されている。コイルＬ１の第２端は、インダクタＬ３に接続されている。
いくつかの例において、キャパシタＣ４およびＣ５は、可変キャパシタである。いくつかの例において、可変キャパシタＣ４およびＣ５は、２以上のキャパシタと少なくとも１つのスイッチとを備えたスイッチドキャパシタ回路である。いくつかの例において、キャパシタＣ４およびＣ５は、モータ制御された真空キャパシタを含む。キャパシタＣ４およびＣ５の値は、可変キャパシタＣ１およびＣ３の値に関連して（または独立して）変更されてよい。
いくつかの例では、混合モードパルシング（ＭＭＰ）が、ＴＣＰコイル１６および基板支持体３２を駆動するために用いられてよい。ＭＭＰの例は、２０１５年９月２３日出願のＬｏｎｇ ｅｔ ａｌ．による同一出願人の米国特許出願第１４／８６３，３３１号「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｐｕｌｓｉｎｇ」に図示および記載されており、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
ここで、図４Ａ〜図４Ｄを参照すると、ＭＭＰのいくつかの例が示されている。概して、混合モードパルシングでは、ＲＦ源１２および５０からの信号は、クロック（Ｃｌｋと示されている）に同期され、ＲＦ源１２からの信号（ＴＣＰと示されている）は、ＲＦ源５０からの信号（ＲＦ Ｂｉａｓと示されている）と時間的に交互になるまたはオフセットされるようにパルス化される。さらに、２つの信号の信号レベルは、異なってよい。
いくつかの例において、図１に示したコントローラ５４は、クロックを生成し、ＲＦ源１２からの信号が、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、ＲＦ源５０からの信号と時間的にオフセットされてパルス化されるように、２つの信号をクロックに同期させてよい。コントローラ５４は、図に示すように、２つの信号の振幅も制御してよい。
例えば、図４Ａにおいて、ＲＦ源５０からの信号は、クロックの最初（１番目）の半サイクル中にレベル０を有し、クロックの２番目の半サイクル中にレベルＡ１を有してよい。ＲＦ源１２からの信号は、クロックの最初の半サイクル中にレベルＡ２を有し、クロックの２番目の半サイクル中にレベル０を有してよい。あるいは、図４Ｂにおいて、ＲＦ源５０からの信号は、クロックの最初の半サイクル中にレベル０を有し、クロックの２番目の半サイクル中にレベルＡ１を有してよい。ＲＦ源１２からの信号は、クロックの最初の半サイクル中にレベルＡ２を有し、クロックの２番目の半サイクル中にレベルＡ３を有してよい。
別の例で、図４Ｃにおいて、ＲＦ源５０からの信号は、クロックの最初の半サイクル中にレベルＡ４を有し、クロックの２番目の半サイクル中にレベルＡ１を有してよい。ＲＦ源１２からの信号は、クロックの最初の半サイクル中にレベルＡ２を有し、クロックの２番目の半サイクル中にレベル０を有してよい。あるいは、図４Ｄにおいて、ＲＦ源５０からの信号は、クロックの最初の半サイクル中にレベルＡ４を有し、クロックの２番目の半サイクル中にレベルＡ１を有してよい。ＲＦ源１２からの信号は、クロックの最初の半サイクル中にレベルＡ２を有し、クロックの２番目の半サイクル中にレベルＡ３を有してよい。
いくつかの例において、Ｌｏｎｇ ｅｔ ａｌ．による同一出願人の米国特許出願第１４／８６３，３３１号にさらに図示および記載されているように、ＲＦ源１２および５０の各々は、複数のＲＦ信号発生器を備えてもよい。ＲＦ源１２および５０の各々において、複数のＲＦ信号は、異なる周波数および異なる信号レベルを有してよい。複数のＲＦ信号は、クロック信号に同期されてよい。複数のＲＦ信号は、混合モードパルシングを用いてＴＣＰコイル１６および基板支持体３２をそれぞれ駆動する合成信号を生成するために合成されてよい。
図５および図６を参照すると、ＴＣＣＴ回路９０のＴＣＣＴ切り替えパターンおよび同調性能が示されている。図３に示したＴＣＣＴ回路９０は、同調応答が遅すぎるので、モータ制御された真空キャパシタ同調のみでは高い切り替え速度での混合モードパルシング（ＭＭＰ）が可能ではない。例えば、図５に示すＴＣＣＴ切り替えパターンが図３のＴＣＣＴ回路で用いられる場合に、適切な応答を持たないＴＣＣＴ回路９０の同調性能が図６に示されている。理解できるように、本明細書に記載のスイッチドキャパシタ回路は、インピーダンス整合応答時間および全体の性能を改善するために用いられてよい。
ここで、図７Ａを参照すると、ＴＣＣＴ回路９６は、整合回路９８を備える。整合回路９８は、ＲＦ入力信号ＲＦＩＮを受信する第１端子を有するスイッチドキャパシタ回路Ｃ１を備える。スイッチドキャパシタ回路Ｃ１は、キャパシタＣ２の第１端子およびスイッチドキャパシタ回路Ｃ３の第１端子に接続された第２端子を備える。いくつかの例において、スイッチドキャパシタ回路Ｃ１およびＣ３は、２以上のキャパシタと少なくとも１つのスイッチとを備える。スイッチドキャパシタ回路Ｃ３の第２端子は、インダクタＬ５の第１端子に接続されている。
インダクタＬ５の第２端子は、電力分割器１００に接続されている。より具体的には、インダクタＬ５の第２端子は、キャパシタＣ８およびＣ９の第１端子に接続されている。キャパシタＣ８の第２端子は、スイッチドキャパシタ回路であってよい可変キャパシタＣ４の第１端子に接続されている。可変キャパシタＣ４の第２端子は、外側コイルの第１端子に（漂遊インダクタンスＬｓｔｒａｙを有する）ストラップによって接続される。外側コイルの第２端子は、接地などの基準電位にキャパシタＣ７によって接続されている。
キャパシタＣ９の第２端子は、インダクタＬ３の第１端子に接続されている。インダクタＬ３の第２端子は、スイッチドキャパシタ回路であってよい可変キャパシタＣ５の第１端子に接続されている。可変キャパシタＣ５の第２端子は、スイッチドキャパシタ回路であってよい反転回路１５によって内側コイルに接続されている。
ここで、図７Ｂを参照すると、スイッチドキャパシタ回路の具体例が示されている。スイッチドキャパシタ回路Ｃ１は、高電力ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１ａおよびＭ１ｂと、固定または可変キャパシタＣ１ａおよびＣ１ｂとを備える。いくつかの例において、キャパシタＣ１ａおよびＣ１ｂは、モータ制御された真空キャパシタである。キャパシタＣ１ａおよびＣ１ｂの第１端子は、ＲＦＩＮに接続されている。キャパシタＣ１ａおよびＣ１ｂの第２端子は、されぞれ、スイッチＭ１ａおよびＭ１ｂの第１および第２端子に接続されている。スイッチＭ１ａおよびＭ１ｂの第２および第１端子は、それぞれ、キャパシタＣ２の第１端子およびスイッチドキャパシタ回路Ｃ３に接続されている。
スイッチドキャパシタ回路Ｃ３は、スイッチＭ２ａおよびＭ２ｂと、可変キャパシタＣ３ａおよびＣ３ｂとを備える。スイッチＭ２ａおよびＭ２ｂの第２および第１端子は、それぞれ、キャパシタＣ２およびスイッチドキャパシタ回路Ｃ１に接続されている。スイッチＭ２ａおよびＭ２ｂの第１および第２端子は、それぞれ、可変キャパシタＣ３ａおよびＣ３ｂの第１端子に接続されている。可変キャパシタＣ３ａおよびＣ３ｂの第２端子は、インダクタＬ５へのコネクタである。
後に詳述するように、高電力ＭＯＳＦＥＴは、動作中にＴＣＰコイル１６（およびプラズマ）のインピーダンスを整合するために、異なる組みあわせの可変キャパシタを電力分割器１００に接続するように切り替えられる。
整合回路９８において、高速インピーダンス同調能力が、以下のように、スイッチＭ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ２ａ、および、Ｍ２ｂを作動させることによって達成される。Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ２ａ、および、Ｍ２ｂは、Ｃ１ｂおよびＣ３ｂが接続されない或るレベル中にＣ１ａおよびＣ３ａを電力分割器１００に接続するために、対応するゲート駆動信号を制御することによってオンおよびオフにされる。次いで、Ｃ１ｂおよびＣ３ｂは、Ｃ１ａおよびＣ３ａが接続されない別のレベル中に電力分割器１００に接続される。コントローラ５４（図１）は、各パルス内でレベルの切り替えを実行してよい（異なるパルス化の例については図４Ａ〜図４Ｄを参照）。いくつかの例において、切り替えは、１０Ｈｚ〜１ｋＨｚの間の周波数で実行される。
図８において、ＴＣＣＴ回路９６−１は、整合回路９８−１、電力分割器１００、ＴＣＰコイル１６、および、反転回路１５を備える。整合回路９８−１は、直列に接続されたキャパシタＣ１ａおよびスイッチＳＷ１と、キャパシタンスＣ１ａおよびスイッチＳＷ１に並列に接続されたキャパシタンスＣ１ｂとを備えた第１スイッチドキャパシタ回路を備える。整合回路９８−１は、直列に接続されたキャパシタＣ３ａおよびスイッチＳＷ２と、キャパシタンスＣ３ａおよびスイッチＳＷ２に並列に接続されたキャパシタンスＣ３ｂとを備えた第２スイッチドキャパシタ回路を備える。
各パルス内で、スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、第１レベル中にＣ１ｂおよびＣ３ｂのみを電力分割器１００に接続すると共にＣ１ａおよびＣ３ａを接続しないようにオフにされ、第２レベル中にＣ１ａおよびＣ１ｂならびにＣ３ａおよびＣ３ｂの並列の組みあわせを電力分割器１００に接続するように閉じられる。
上述の記載は、本質的に例示に過ぎず、本開示、応用例、または、利用法を限定する意図はない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施されうる。したがって、本開示には特定の例が含まれるが、図面、明細書、および、以下の特許請求の範囲を研究すれば他の変形例が明らかになるため、本開示の真の範囲は、それらの例には限定されない。方法に含まれる１または複数の工程が、本開示の原理を改変することなく、異なる順序で（または同時に）実行されてもよいことを理解されたい。さらに、実施形態の各々は、特定の特徴を有するものとして記載されているが、本開示の任意の実施形態に関して記載された特徴の内の任意の１または複数の特徴を、他の実施形態のいずれかに実装することができる、および／または、組み合わせが明確に記載されていないとしても、他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることができる。換言すると、上述の実施形態は互いに排他的ではなく、１または複数の実施形態を互いに置き換えることは本開示の範囲内にある。
要素の間（例えば、モジュールの間、回路要素の間、半導体層の間）の空間的関係および機能的関係性が、「接続される」、「係合される」、「結合される」、「隣接する」、「近接する」、「の上部に」、「上方に」、「下方に」、および、「配置される」など、様々な用語を用いて記載されている。第１および第２要素の間の関係性を本開示で記載する時に、「直接」であると明確に記載されていない限り、その関係性は、他に介在する要素が第１および第２の要素の間に存在しない直接的な関係性でありうるが、１または複数の介在する要素が第１および第２の要素の間に（空間的または機能的に）存在する間接的な関係性でもありうる。本明細書で用いられているように、「Ａ、Ｂ、および、Ｃの少なくとも１つ」という表現は、非排他的な論理和ＯＲを用いて、論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「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」という意味であると解釈されるべきではない。
いくつかの実施例において、コントローラは、システムの一部であり、システムは、上述の例の一部であってよい。かかるシステムは、１または複数の処理ツール、１または複数のチャンバ、処理のための１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、ガスフローシステムなど）など、半導体処理装置を備えうる。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一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてもよく、システムの様々な構成要素または副部品を制御しうる。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、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）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ならびに、ツールおよび他の移動ツールおよび／または特定のシステムと接続または結合されたロードロックの内外へのウエハ移動など、本明細書に開示の処理のいずれを制御するようプログラムされてもよい。
概して、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、エンドポイント測定を可能にすることなどを行う様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）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みうる。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形態でコントローラに伝えられて、半導体ウエハに対するまたは半導体ウエハのための特定の処理を実行するための動作パラメータ、もしくは、システムへの動作パラメータを定義する命令であってよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態において、ウエハの１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、ダイの加工中に１または複数の処理工程を達成するために処理エンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
コントローラは、いくつかの実施例において、システムと一体化されるか、システムに接続されるか、その他の方法でシステムとネットワーク化されるか、もしくは、それらの組み合わせでシステムに結合されたコンピュータの一部であってもよいし、かかるコンピュータに接続されてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全部または一部であってもよい。コンピュータは、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に従って処理工程を設定する、または、新たな処理を開始するために、システムへのリモートアクセスを可能にして製造動作の現在の進捗を監視する、過去の製造動作の履歴を調べる、複数の製造動作からの傾向または性能指標を調べうる。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）が、ネットワーク（ローカルネットワークまたはインターネットを含みうる）を介してシステムに処理レシピを提供してよい。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ーフェースを備えてよく、パラメータおよび／または設定は、リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例において、コントローラは、データの形式で命令を受信し、命令は、１または複数の動作中に実行される処理工程の各々のためのパラメータを指定する。パラメータは、実行される処理のタイプならびにコントローラがインターフェース接続するまたは制御するよう構成されたツールのタイプに固有であってよいことを理解されたい。したがって、上述のように、コントローラは、ネットワーク化されて共通の目的（本明細書に記載の処理および制御など）に向けて動作する１または複数の別個のコントローラを備えることなどによって分散されてよい。かかる目的のための分散コントローラの一例は、チャンバでの処理を制御するために協働するリモートに配置された（プラットフォームレベルにある、または、リモートコンピュータの一部として配置されるなど）１または複数の集積回路と通信するチャンバ上の１または複数の集積回路である。
限定はしないが、システムの例は、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、蒸着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、金属メッキチャンバまたはモジュール、洗浄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（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層蒸着（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、ならびに、半導体ウエハの加工および／または製造に関連するかまたは利用されうる任意のその他の半導体処理システムを含みうる。
上述のように、ツールによって実行される１または複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近くのツール、工場の至る所に配置されるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、もしくは、半導体製造工場内のツール位置および／またはロードポートに向かってまたはそこからウエハのコンテナを運ぶ材料輸送に用いられるツール、の内の１または複数と通信してもよい。また、本発明は、以下の適用例としても実施することができる。
［適用例１］誘導結合プラズマ（以下、ＩＣＰという）チャンバのための変圧器結合容量性同調（以下、ＴＣＣＴという）回路であって、
第１スイッチドキャパシタ回路および第１インダクタを備えた整合回路であって、前記第１スイッチドキャパシタ回路は、
第１端子と、
第２端子と、
前記第１端子および前記第２端子の少なくとも一方に接続された第１キャパシタと、
前記第１端子および前記第２端子の少なくとも一方に接続された第２キャパシタと、
前記第１端子と前記第２端子との間の容量値を変更するために、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタの少なくとも一方と電気的に接続される第１スイッチとを備える整合回路と、
前記整合回路および前記ＩＣＰチャンバの誘導コイルと電気的に接続される電力分割器と
を備えるＴＣＣＴ回路。
［適用例２］適用例１に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタは、モータ制御された真空キャパシタを含むＴＣＣＴ回路。
［適用例３］適用例１に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記整合回路は、さらに、第２スイッチドキャパシタ回路を備えるＴＣＣＴ回路。
［適用例４］適用例１に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記第２スイッチドキャパシタ回路は、
第３端子と、
第４端子と、
前記第３端子および前記第４端子の少なくとも一方に接続された第３キャパシタと、
前記第３端子および前記第４端子の少なくとも一方に接続された第４キャパシタと、
前記第３端子と前記第４端子との間の容量値を変更するために、前記第３キャパシタおよび前記第４キャパシタの少なくとも一方と電気的に接続される第２スイッチと
を備えるＴＣＣＴ回路。
［適用例５］適用例４に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記第３キャパシタおよび前記第４キャパシタは、モータ制御された真空キャパシタを含むＴＣＣＴ回路。
［適用例６］適用例４に記載のＴＣＣＴ回路であって、
前記第１端子は、ＲＦ入力信号を受信し、
前記第２端子は、第５キャパシタの第１端子および前記第２スイッチドキャパシタ回路の前記第３端子に接続され、
前記第２スイッチドキャパシタ回路の前記第４端子は、前記第１インダクタの第１端子に接続されているＴＣＣＴ回路。
［適用例７］適用例１に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記電力分割器は、
前記整合回路の出力に接続された第１端子を有する第３キャパシタと、
前記第３キャパシタの第２端子に接続された第１端子と、第１コイルと電気的に接続される第２端子とを有する第４キャパシタと、
前記整合回路の前記出力に接続された第１端子を有する第５キャパシタと、
前記第５キャパシタの第２端子に接続された第１端子を有する第２インダクタと、
前記第２インダクタの第２端子に接続された第１端子と、第２コイルに接続された第２端子とを有する第６キャパシタと、
前記第１コイルに接続された第７キャパシタと
を備えるＴＣＣＴ回路。
［適用例８］適用例７に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記第４キャパシタおよび前記第６キャパシタは、スイッチドキャパシタ回路を含むＴＣＣＴ回路。
［適用例９］適用例１に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記第１スイッチドキャパシタ回路は、
第１端子と、
第２端子であって、
前記第１キャパシタは、前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第１端子に接続され、
前記第２キャパシタは、前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第１端子に接続され、
前記第１スイッチは、前記第１キャパシタと前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第２端子との間に接続されている第２端子と、
前記第２キャパシタと前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第２端子との間に接続された第２スイッチと
を備えるＴＣＣＴ回路。
［適用例１０］適用例１に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記第１スイッチドキャパシタ回路は、
第１端子と、
第２端子と
を備え、
前記第１キャパシタは、前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第１端子に接続され、
前記第２キャパシタは、前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第１端子および前記第２端子に接続され、
前記第１スイッチは、前記第１キャパシタと前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第２端子との間に接続されているＴＣＣＴ回路。
［適用例１１］適用例１に記載のＴＣＣＴ回路であって、さらに、前記容量値を変更するために、前記第１スイッチを第１および第２状態の間で切り替えるよう適合されたコントローラを備えるＴＣＣＴ回路。
［適用例１２］適用例１１に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記コントローラは、１０Ｈｚ〜１ｋＨｚの間の速度で前記第１スイッチを切り替えるＴＣＣＴ回路。
［適用例１３］基板を処理するシステムであって、
適用例１の前記ＴＣＣＴ回路と、
前記ＴＣＣＴ回路へのＲＦ入力信号を生成するためのＲＦ発生器と、
前記ＩＣＰチャンバ内の基板支持体をバイアスさせるためのＲＦバイアスを発生するＲＦバイアス発生器と、
コントローラと
を備え、
前記コントローラは、
第１半サイクル中に、前記第１スイッチドキャパシタ回路から第１容量値を供給すると共に、第１振幅の前記ＲＦ入力信号および第２振幅の前記ＲＦバイアスを供給し、
第２半サイクル中に、前記第１スイッチドキャパシタ回路から第２容量値を供給すると共に、第３振幅の前記ＲＦ入力信号および第４振幅の前記ＲＦバイアスを供給するよう構成されており、
前記第１容量値は、前記第２容量値と異なり、前記第１振幅は、前記第３振幅と異なり、前記第２振幅は、前記第４振幅と異なるシステム。
［適用例１４］適用例１３に記載のシステムであって、前記コントローラは、１０Ｈｚ〜１ｋＨｚの間の速度で、前記ＲＦ入力信号、前記ＲＦバイアス、および、前記容量値を切り替えるシステム。

Claims (13)

  1. 誘導結合プラズマチャンバ（以下、ＩＣＰチャンバという）のための変圧器結合容量性同調回路（以下、ＴＣＣＴ回路という）であって、
    第１スイッチドキャパシタ回路、第２スイッチドキャパシタ回路および第１インダクタを備えた整合回路であって、
    前記第１スイッチドキャパシタ回路は、
    ＲＦ入力に接続された第１端子と、
    第２端子と、
    前記第１端子および前記第２端子の少なくとも一方に接続された第１キャパシタと、
    前記第１端子および前記第２端子の少なくとも一方に接続された第２キャパシタと、
    前記第１端子と前記第２端子との間の容量値を変更するために、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタの少なくとも一方と電気的に接続される第１スイッチとを備える整合回路と、を備え、
    前記第２スイッチドキャパシタ回路は、
    前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第２端子に接続された第３端子と、
    前記第１インダクタに接続された第４端子と、
    前記第３端子および前記第４端子の少なくとも一方に接続された第３キャパシタと、
    前記第３端子および前記第４端子の少なくとも一方に接続された第４キャパシタと、
    前記第３端子と前記第４端子との間の容量値を変更するために、前記第３キャパシタおよび前記第４キャパシタの少なくとも一方と電気的に接続される第２スイッチとを備え、
    当該ＴＣＣＴ回路は、さらに、
    第５キャパシタであって、前記第５キャパシタの第１端子は、前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第２端子と、前記第２スイッチドキャパシタ回路の第３端子とに接続され、前記第５キャパシタの第２端子は、接地される第５キャパシタと、
    前記整合回路および前記ＩＣＰチャンバの誘導コイルと電気的に接続される電力分割器と
    を備えるＴＣＣＴ回路。
  2. 請求項１に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタは、モータ制御された真空キャパシタを含むＴＣＣＴ回路。
  3. 請求項１に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記第３キャパシタおよび前記第４キャパシタは、モータ制御された真空キャパシタを含むＴＣＣＴ回路。
  4. 誘導結合プラズマチャンバ（以下、ＩＣＰチャンバという）のための変圧器結合容量性同調回路（以下、ＴＣＣＴ回路という）であって、
    第１スイッチドキャパシタ回路および第１インダクタを備えた整合回路と、で
    前記整合回路および前記ＩＣＰチャンバの誘導コイルと電気的に接続される電力分割器と、を備え、
    前記第１スイッチドキャパシタ回路は、
    第１端子と、
    第２端子と、
    前記第１端子および前記第２端子の少なくとも一方に接続された第１キャパシタと、
    前記第１端子および前記第２端子の少なくとも一方に接続された第２キャパシタと、
    前記第１端子と前記第２端子との間の容量値を変更するために、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタの少なくとも一方と電気的に接続される第１スイッチと
    を備え、
    前記電力分割器は、
    前記整合回路の出力に接続された第１端子を有する第３キャパシタと、
    前記第３キャパシタの第２端子に接続された第１端子と、第１コイルと電気的に接続される第２端子とを有する第４キャパシタと、
    前記整合回路の前記出力に接続された第１端子を有する第５キャパシタと、
    前記第５キャパシタの第２端子に接続された第１端子を有する第２インダクタと、
    前記第２インダクタの第２端子に接続された第１端子と、第２コイルに接続された第２端子とを有する第６キャパシタと、
    前記第１コイルに接続された第７キャパシタと
    を備えるＴＣＣＴ回路。
  5. 請求項４に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記第４キャパシタおよび前記第６キャパシタは、スイッチドキャパシタ回路を含むＴＣＣＴ回路。
  6. 請求項１に記載のＴＣＣＴ回路であって、
    前記第１キャパシタは、前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第１端子に接続され、
    前記第２キャパシタは、前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第１端子に接続され、
    前記第１スイッチは、前記第１キャパシタと前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第２端子との間に接続され、
    前記第１スイッチドキャパシタ回路は、さらに、前記第２キャパシタと前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第２端子との間に接続された第３スイッチと
    を備えるＴＣＣＴ回路。
  7. 請求項１に記載のＴＣＣＴ回路であって、
    前記第１キャパシタは、前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第１端子に接続され、
    前記第２キャパシタは、前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第１端子および前記第２端子に接続され、
    前記第１スイッチは、前記第１キャパシタと前記第１スイッチドキャパシタ回路の前記第２端子との間に接続されているＴＣＣＴ回路。
  8. 請求項１に記載のＴＣＣＴ回路であって、さらに、前記容量値を変更するために、前記第１スイッチを第１および第２状態の間で切り替えるよう適合されたコントローラを備えるＴＣＣＴ回路。
  9. 請求項８に記載のＴＣＣＴ回路であって、前記コントローラは、１０Ｈｚ〜１ｋＨｚの間の速度で前記第１スイッチを切り替えるＴＣＣＴ回路。
  10. 基板を処理するシステムであって、
    誘導結合プラズマチャンバ（以下、ＩＣＰチャンバという）のための変圧器結合容量性同調回路（以下、ＴＣＣＴ回路という）であって、
    第１スイッチドキャパシタ回路および第１インダクタを備えた整合回路と、
    前記整合回路および前記ＩＣＰチャンバの誘導コイルと電気的に接続される電力分割器と、を備え、
    当該前記第１スイッチドキャパシタ回路は、
    第１端子と、
    第２端子と、
    前記第１端子および前記第２端子の少なくとも一方に接続された第１キャパシタと、
    前記第１端子および前記第２端子の少なくとも一方に接続された第２キャパシタと、
    前記第１端子と前記第２端子との間の容量値を変更するために、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタの少なくとも一方と電気的に接続される第１スイッチとを含み、
    前記基板を処理するシステムは、さらに、
    前記ＴＣＣＴ回路へのＲＦ入力信号を生成するためのＲＦ発生器と、
    前記ＩＣＰチャンバ内の基板支持体をバイアスさせるためのＲＦバイアスを発生するＲＦバイアス発生器と、
    コントローラと
    を備え、
    前記コントローラは、
    第１半サイクル中に、前記第１スイッチドキャパシタ回路から第１容量値を供給すると共に、第１振幅の前記ＲＦ入力信号および第２振幅の前記ＲＦバイアスを供給し、
    第２半サイクル中に、前記第１スイッチドキャパシタ回路から第２容量値を供給すると共に、第３振幅の前記ＲＦ入力信号および第４振幅の前記ＲＦバイアスを供給するよう構成されており、
    前記第１容量値は、前記第２容量値と異なり、前記第１振幅は、前記第３振幅と異なり、前記第２振幅は、前記第４振幅と異なるシステム。
  11. 請求項１０に記載のシステムであって、前記コントローラは、１０Ｈｚ〜１ｋＨｚの間の速度で、前記ＲＦ入力信号、前記ＲＦバイアス、および、前記容量値を切り替えるシステム。
  12. 請求項１に記載のＴＣＣＴ回路であって、
    前記第３キャパシタは、前記第２スイッチドキャパシタ回路の前記第４端子に接続され、
    前記第４キャパシタは、前記第２スイッチドキャパシタ回路の前記第４端子に接続され、
    前記第２スイッチは、前記第３キャパシタと前記第２スイッチドキャパシタ回路の前記第３端子との間に接続され、
    前記第２スイッチドキャパシタ回路は、さらに、前記第４キャパシタと前記第２スイッチドキャパシタ回路の前記第３端子との間に接続された第３スイッチを備えるＴＣＣＴ回路。
  13. 請求項１に記載のＴＣＣＴ回路であって、
    前記第３キャパシタは、前記第２スイッチドキャパシタ回路の前記第４端子に接続され、
    前記第４キャパシタは、前記第４端子および前記第２スイッチドキャパシタ回路の前記第３端子に接続され、
    前記第２スイッチは、前記第３キャパシタと前記第２スイッチドキャパシタ回路の前記第３端子との間に接続されるＴＣＣＴ回路。
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