JP7085655B2 - 無線周波数パルス整合方法およびそのデバイス、ならびに、パルスプラズマ生成システム - Google Patents
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Description
誘導結合コイルは、内側コイル31と外側コイル32とを含む。静電チャック2は、下部整合デバイス9および下部RF電源10に電気的に接続されている。
静電チャック2上にはウエハ5が設置されている。上部RF電源8は、電流分配機能を含む上部整合デバイス8により、内側コイル31および外側コイル32にエネルギーを出力する。上部RF電源8および下部RF電源10は、パルスRF信号を生成することができる電源デバイスを含む。パルス同期ライン12(例えば、パルス信号位相差制御ライン)は、2つの電源間を接続する。システム全体は、パルスRF信号をチャンバ中にロードすることによってパルスプラズマ6を生成し、ウエハ5に作用してエッチングプロセスを実現する。
S1において、整合しきい値を予め設定し、パルスカウント値をパルス基準値に初期化し;
S2において、上部電極および下部電極にパルス電力をロードし、上部電極は、上部RF電源および対応する上部整合デバイスを含み、下部電極は、下部RF電源および対応する下部整合デバイスを含み;
S3において、上部RF電源によりロードされたパルス電力のパルス信号を収集し、パルス信号にしたがって整合デバイスの整合パラメータを計算し;
S4において、整合しきい値に対する整合パラメータの大きさを決定し、整合しきい値に対する整合パラメータの大きさにしたがってパルスカウント値をリセットし;
S5において、リセットパルスカウント値とパルス基準値との整合性にしたがって、上部整合デバイスのうちのいずれかに、上部RF電源に対する整合を行わせる、または、下部整合デバイスに、下部RF電源に対する整合を行わせ;
S6において、上部RF電源と下部RF電源とが整合するまで、プロセスS4およびプロセスS5を繰り返す。
プロセスS4において、整合パラメータが整合しきい値よりも大きい場合、パルスカウント値は、第1の定数または第1の定数と同じパリティを有する値にリセットされ、整合パラメータが整合しきい値未満または等しい場合、パルスカウント値は第2の定数にリセットされ、第2の定数は、第1の定数と等しくない、または、第1の定数とは異なるパリティを有し;
プロセスS5において、パルスカウント値がパルス基準値と等しい、または、パルス基準値と同じパリティを有する場合、上部整合デバイスは、上部RF電源に対して整合を行い;パルスカウント値がパルス基準値と等しくない、または、パルス基準値とは異なるパリティを有する場合、下部整合デバイスは、下部RF電源に対して整合を行う。
前処理ユニットは、整合しきい値を予め設定し、パルスカウント値をパルス基準値に初期化するように構成される。
ロードユニットは、上部RF電源によってロードされたパルス電力のパルス信号を収集し、パルス信号にしたがって上部整合デバイスの整合パラメータを計算するように構成される。
決定ユニットは、整合しきい値に対する整合パラメータの大きさを決定し、整合しきい値に対する整合パラメータの大きさにしたがってパルスカウント値をリセットするように構成される。
整合ユニットは、リセットパルスカウント値とパルス基準値との整合性にしたがって、上部整合デバイスに上部RF電源に対する整合を行わせ、または、下部整合デバイスに下部RF電源に対する整合を行わせるように構成される。
パルスカウント値がパルス基準値と等しい、または、パルス基準値と同じパリティを有する場合、整合ユニットは、上部整合デバイスに、上部RF電源に対する整合を行わせ、パルスカウント値がパルス基準値と等しくない、または、パルス基準値と異なるパリティを有する場合、整合ユニットは、下部整合デバイスは、下部RF電源に対する整合を行わせる。
獲得ユニットにおいて、整合パラメータは、対応する上部整合デバイスのVSWR、反射係数、またはインピーダンスのうちのいずれか1つを含む。
1反応チャンバ、2静電チャック、3誘導結合コイル、
31内側コイル、32外側コイル、4媒体ウインドウ、
5ウエハ、6プラズマ、7上部整合デバイス、
70電流分配ユニット、8上部RF電源、9下部整合デバイス。
10下部RF電源、11ノズル、12パルス同期ライン、
13パルス整合制御ライン、14前処理ユニット
15獲得ユニット、16決定ユニット、17整合ユニット。
S1において、整合しきい値を予め設定し、パルスカウント値をパルス基準値に初期化する;
S2において、上部電極および下部電極にパルス電力をロードし、上部電極は、上部RF電源および対応する上部整合デバイスを含み、下部電極は、下部RF電源および対応する下部整合デバイスを含む;
S3において、上部RF電源によりロードされたパルス電力のパルス信号を収集し、パルス信号にしたがって整合デバイスの整合パラメータを計算する;
S4において、整合しきい値に対する整合パラメータの大きさを決定し、整合しきい値に対する整合パラメータの大きさにしたがってパルスカウント値を再構成する;
S5において、再構成されたパルスカウント値とパルス基準値との整合性にしたがって、上部整合デバイスのうちのいずれか1つに上部RF電源に対する整合を行わせるか、または、下部整合デバイスに下部RF電源に対する整合を行わせる;
S6において、上部RF電源と下部RF電源とが整合するまで、プロセスS4およびプロセスS5を繰り返す。
整合パラメータが整合しきい値未満である場合、パルスカウント値は1だけ加算されてもよい。
すなわち、上部整合デバイスおよび下部整合デバイスの動作レベルは、VSWRしきい値(または反射係数Γ、インピーダンスZ等)、および、パルスカウント値iのいずれか1つによって制限される。ここで、VSWRしきい値VSWR、反射係数しきい値Γ、およびインピーダンスしきい値ZLは、式(1)および式(2)によって変換して計算することができる。
VSWR=(1+|Γ|)/(1-|Γ|) (1)
Γ=(ZL-Z0)/(ZL+Z0) (2)
オプション的に、VSWRの整合しきい値は、1~10の範囲の任意の整数を含んでいてもよい。反射係数しきい値Γおよびインピーダンスしきい値ZLは、式(1)および式(2)によって計算されてもよい。
整合しきい値を予め設定し、パルスカウント値をパルス基準値に初期化するように構成された前処理ユニット14と、
上部電極および下部電極にパルス電力をロードするように構成されたロードユニット18と、
上部RF電源によってロードされたパルス電力のパルス信号を収集し、パルス信号にしたがって上部整合デバイスの整合パラメータを計算するように構成された獲得ユニット15と、
整合しきい値に対する整合パラメータの大きさを決定し、整合しきい値に対する整合パラメータの大きさにしたがってパルスカウント値をリセットするように構成された決定ユニット16と、
セットパルスカウント値とパルス基準値との整合性にしたがって、上部整合デバイスに上部RF電源に対する整合を行わせ、または、下部整合デバイスに下部RF電源に対する整合を行わせるように構成された整合ユニット17。
前処理ユニット14は、パルス基準値を第1の定数に初期化してもよく、
決定ユニット16が、整合パラメータは整合しきい値より大きいと決定した場合、決定ユニット16は、パルスカウント値を第1の定数または第1の定数と同じパリティを有する値にリセットしてもよく、整合パラメータが整合しきい値以下である場合、決定ユニット16は、パルスカウント値を第2の定数にリセットしてもよい。第2の定数は、第1の定数と等しくない、または、第1の定数と異なるパリティを有してもよく、
パルスカウント値がパルス基準値と等しい、または、パルス基準値と同じパリティを有する場合、制御ユニット17は、上部整合デバイスに、上部RF電源に対する整合を行わせてもよく、パルスカウント値がパルス基準値と等しくない、または、パルス基準値と異なるパリティを有する場合、制御ユニット17は、下部整合デバイスに、下部RF電源に対する整合を行わせてもよい。
オプション的に、VSWRの整合しきい値は、1~10の範囲であってもよい。オプション的に、VSWRの整合しきい値は、1~10の範囲の整数のうちのいずれか1つを含んでいてもよい。反射係数しきい値Γおよびインピーダンスしきい値ZLは、式(1)および式(2)によって計算されてもよく、ここでは繰り返さない。
1.パルスプラズマの整合時間が速い;および
2.パルスプラズマは2つの電極によりあまり影響を受けず、変動は小さく、したがって、安定性が高い。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
[C1]
無線周波数(RF)パルス整合方法であって、
S1において、整合しきい値を予め設定し、パルスカウント値をパルス基準値に初期化することと、
S2において、上部電極および下部電極にパルス電力をロードすることと、前記上部電極は、上部RF電源および対応する上部整合デバイスを含み、前記下部電極は、下部RF電源および対応する下部整合デバイスを含み、
S3において、前記上部RF電源によりロードされた前記パルス電力のパルス信号を収集し、前記パルス信号にしたがって前記上部整合デバイスの整合パラメータを計算することと、
S4において、前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの大きさを決定し、前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの前記大きさにしたがって前記パルスカウント値をリセットすることと、
S5において、リセットパルスカウント値と前記パルス基準値との整合性にしたがって、前記上部整合デバイスのうちのいずれか1つに、前記上部RF電源に対する整合を行わせる、または、前記下部整合デバイスに、前記下部RF電源に対する整合を行わせることと、
S6において、前記上部RF電源と前記下部RF電源とが整合するまで、プロセスS4およびプロセスS5を繰り返すこととを備える、RFパルス整合方法。
[C2]
プロセスS4は、前記上部RF電源の各パルス周期の立ち上がりエッジにおいて、前記整合しきい値の大きさに対する前記整合パラメータの大きさに関する決定を行うことと、および、決定結果にしたがって、同じ値に維持されるか、または、異なる値に変更するように、前記パルスカウント値をリセットすることとを特に含む、C1に記載のRFパルス整合方法。
[C3]
プロセスS1において、前記パルス基準値は第1の定数であり、
プロセスS4において、
前記整合パラメータが前記整合しきい値よりも大きい場合、前記パルスカウント値は、第1の定数または前記第1の定数と同じパリティを有する値にリセットされ、
前記整合パラメータが前記整合しきい値未満である場合、前記パルスカウント値は第2の定数にリセットされ、前記第2の定数は、前記第1の定数と等しくない、または、前記第1の定数とは異なるパリティを有し、
プロセスS5において、
前記パルスカウント値が前記パルス基準値と等しい、または、前記パルス基準値と同じパリティを有する場合、前記上部整合デバイスは、前記上部RF電源に対して整合を行い 前記パルスカウント値が前記パルス基準値と等しくない、または、前記パルス基準値と異なるパリティを有する場合、前記下部整合デバイスは、前記下部RF電源に対して整合を行う、C1に記載のRFパルス整合方法。
[C4]
前記整合しきい値は、電圧定在波比(VSWR)しきい値、反射係数しきい値、またはインピーダンスしきい値のうちのいずれか1つを含み、
前記整合パラメータは、対応する前記上部整合デバイスのVSWR、反射係数、またはインピーダンスのうちのいずれか1つを含む、C1から3のうちのいずれか1項に記載のRFパルス整合方法。
[C5]
前記整合しきい値が前記VSWRしきい値であるとき、前記VSWRしきい値の値範囲は1~10である、C4に記載のRFパルス整合方法。
[C6]
前記上部電極および前記下部電極にロードされた前記パルス電力のRF信号の周波数は同じであり、パルス信号周波数は同じであり、パルス信号デューティサイクルは同じである、C1から3のうちのいずれか1項に記載のRFパルス整合方法。
[C7]
上部電極および下部電極を備えるRFパルスデバイスであって、
前記上部電極は、上部RF電源および対応する上部整合デバイスを含み、
前記下部電極は、下部RF電源および対応する下部整合デバイスを含み、
パルス同期ラインは、前記上部RF電源と前記下部RF電源との間を接続し、
パルス整合時間シーケンス制御ラインおよび時間シーケンス整合モジュールは、前記上部整合デバイスと前記下部整合デバイスとの間に配置され、
時間整合モジュールは、前処理ユニットと、ロードユニットと、獲得ユニットと、決定ユニットと、整合ユニットとを含み、ここで、
前記前処理ユニットは、整合しきい値を予め設定し、パルスカウント値をパルス基準値に初期化するように構成され、
前記ロードユニットは、前記上部RF電源によってロードされたパルス電力のパルス信号を収集し、前記パルス信号にしたがって前記上部整合デバイスの整合パラメータを計算するように構成され、
前記決定ユニットは、前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの大きさを決定し、前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの大きさにしたがって前記パルスカウント値をリセットするように構成され、
前記整合ユニットは、リセットパルスカウント値と前記パルス基準値との整合性にしたがって、前記上部整合デバイスに前記上部RF電源に対する整合を行わせ、または、前記下部整合デバイスに前記下部RF電源に対する整合を行わせるように構成される、RFパルスデバイス。
[C8]
前記決定ユニットは、前記上部RF電源の各パルス周期の立ち上がりエッジで前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの大きさの決定を行い、および、決定結果にしたがって、同じ値に維持されるか、または、異なる値に変更するように、前記パルスカウント値をリセットするように構成されている、C7に記載のRFパルスデバイス。
[C9]
前記前処理ユニットは、前記パルス基準値を第1の定数に初期化するように構成され、 前記決定ユニットが、前記整合パラメータは前記整合しきい値より大きいと決定した場合、前記決定ユニットは、前記パルスカウント値を前記第1の定数または前記第1の定数と同じパリティを有する値にリセットし、
前記整合パラメータが前記整合しきい値未満である場合、前記パルスカウント値は、第2の定数にリセットされ、前記第2の定数は、前記第1の定数と等しくない、または、前記第1の定数と異なるパリティを有し、
前記パルスカウント値が前記パルス基準値と等しい、または、前記パルス基準値と同じパリティを有する場合、前記上部整合デバイスは、前記上部RF電源に対する整合を行い、
前記パルスカウント値が前記パルス基準値と等しくない、または、前記パルス基準値と異なるパリティを有する場合、前記下部整合デバイスは、前記下部RF電源に対する整合を行う、C7に記載のRFパルスデバイス。
[C10]
前記整合しきい値は、前記前処理ユニットにおいて、電圧定在波比(VSWR)しきい値、反射係数しきい値、または、インピーダンスしきい値のうちのいずれか1つを含み、 前記整合パラメータは、前記獲得ユニット中の対応する前記上部整合デバイスのVSWR、反射係数、またはインピーダンスのうちのいずれか1つを含む、C7から9のうちのいずれか1項に記載のRFパルスデバイス。
[C11]
前記整合しきい値が前記VSWRしきい値であるとき、前記VSWRしきい値の値範囲は1~10である、C10に記載のRFパルスデバイス。
[C12]
C7から11に記載の前記RFパルスデバイスのうちのいずれか1つを備える、パルスプラズマ生成システム。
Claims (12)
- 無線周波数(RF)パルス整合方法であって、
S1において、整合しきい値を予め設定し、パルスカウント値をパルス基準値に初期化することと、
S2において、上部電極および下部電極にパルス電力をロードすることと、前記上部電極は、上部RF電源および対応する上部整合デバイスを含み、前記下部電極は、下部RF電源および対応する下部整合デバイスを含み、
S3において、前記上部RF電源によりロードされた前記パルス電力のパルス信号を収集し、前記パルス信号にしたがって前記上部整合デバイスの整合パラメータを計算することと、
S4において、前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの大きさを決定し、前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの前記大きさにしたがって、前記パルスカウント値をリセットして、前のパルス周期における前記パルスカウント値に対して同一に維持されるか、1だけ加算されること、または、前記パルスカウント値をリセットして、前記前のパルス周期における前記パルスカウント値に対して同一のパリティを維持するか、反対のパリティに変更することと、
S5において、リセットパルスカウント値と前記パルス基準値との整合性にしたがって、前記上部整合デバイスに、前記上部RF電源に対する整合を行わせる、または、前記下部整合デバイスに、前記下部RF電源に対する整合を行わせることと、
S6において、前記上部RF電源と前記下部RF電源とが整合するまで、プロセスS4およびプロセスS5を繰り返すこととを備える、RFパルス整合方法。 - S4において、前記上部RF電源の各パルス周期の立ち上がりエッジにおいて、前記整合しきい値の大きさに対する前記整合パラメータの大きさに関する決定を行う、請求項1に記載のRFパルス整合方法。
- S1において、前記パルス基準値は第1の定数であり、
S4において、
前記整合パラメータが前記整合しきい値よりも大きい場合、前記パルスカウント値は、第1の定数または前記第1の定数と同じパリティを有する値にリセットされ、
前記整合パラメータが前記整合しきい値未満である場合、前記パルスカウント値は第2の定数にリセットされ、前記第2の定数は、前記第1の定数と等しくない、または、前記第1の定数とは異なるパリティを有し、
S5において、
前記パルスカウント値が前記パルス基準値と等しい、または、前記パルス基準値と同じパリティを有する場合、前記上部整合デバイスは、前記上部RF電源に対して整合を行い 前記パルスカウント値が前記パルス基準値と等しくない、または、前記パルス基準値と異なるパリティを有する場合、前記下部整合デバイスは、前記下部RF電源に対して整合を行う、請求項1に記載のRFパルス整合方法。 - 前記整合しきい値は、電圧定在波比(VSWR)しきい値、反射係数しきい値、またはインピーダンスしきい値のうちのいずれか1つを含み、
前記整合パラメータは、対応する前記上部整合デバイスのVSWR、反射係数、またはインピーダンスのうちのいずれか1つを含む、請求項1から3のうちのいずれか1項に記載のRFパルス整合方法。 - 前記整合しきい値が前記VSWRしきい値であるとき、前記VSWRしきい値の値範囲は1~10である、請求項4に記載のRFパルス整合方法。
- 前記上部電極および前記下部電極にロードされた前記パルス電力のRF信号の周波数は同じであり、パルス信号周波数は同じであり、パルス信号デューティサイクルは同じである、請求項1から3のうちのいずれか1項に記載のRFパルス整合方法。
- 上部電極および下部電極を備えるRFパルスデバイスであって、
前記上部電極は、上部RF電源および対応する上部整合デバイスを含み、
前記下部電極は、下部RF電源および対応する下部整合デバイスを含み、
パルス同期ラインは、前記上部RF電源と前記下部RF電源との間を接続し、
パルス整合時間シーケンス制御ラインおよび時間シーケンス整合モジュールは、前記上部整合デバイスと前記下部整合デバイスとの間に配置され、
時間整合モジュールは、前処理ユニットと、ロードユニットと、獲得ユニットと、決定ユニットと、整合ユニットとを含み、ここで、
前記前処理ユニットは、整合しきい値を予め設定し、パルスカウント値をパルス基準値に初期化するように構成され、
前記ロードユニットは、前記上部RF電源によってロードされたパルス電力のパルス信号を収集し、前記パルス信号にしたがって前記上部整合デバイスの整合パラメータを計算するように構成され、
前記決定ユニットは、前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの大きさを決定し、前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの大きさにしたがって、前記パルスカウント値をリセットして、前のパルス周期における前記パルスカウント値に対して同一に維持されるか、1だけ加算されるように、または、前記パルスカウント値をリセットして、前記前のパルス周期における前記パルスカウント値に対して同一のパリティを維持するか、反対のパリティに変更するように構成され、
前記整合ユニットは、リセットパルスカウント値と前記パルス基準値との整合性にしたがって、前記上部整合デバイスに前記上部RF電源に対する整合を行わせ、または、前記下部整合デバイスに前記下部RF電源に対する整合を行わせるように構成される、RFパルスデバイス。 - 前記決定ユニットは、前記上部RF電源の各パルス周期の立ち上がりエッジで前記整合しきい値に対する前記整合パラメータの大きさの決定を行うように構成されている、請求項7に記載のRFパルスデバイス。
- 前記前処理ユニットは、前記パルス基準値を第1の定数に初期化するように構成され、
前記決定ユニットが、前記整合パラメータは前記整合しきい値より大きいと決定した場合、前記決定ユニットは、前記パルスカウント値を前記第1の定数または前記第1の定数と同じパリティを有する値にリセットし、
前記整合パラメータが前記整合しきい値未満である場合、前記パルスカウント値は、第2の定数にリセットされ、前記第2の定数は、前記第1の定数と等しくない、または、前記第1の定数と異なるパリティを有し、
前記パルスカウント値が前記パルス基準値と等しい、または、前記パルス基準値と同じパリティを有する場合、前記上部整合デバイスは、前記上部RF電源に対する整合を行い、
前記パルスカウント値が前記パルス基準値と等しくない、または、前記パルス基準値と異なるパリティを有する場合、前記下部整合デバイスは、前記下部RF電源に対する整合を行う、請求項7に記載のRFパルスデバイス。 - 前記整合しきい値は、前記前処理ユニットにおいて、電圧定在波比(VSWR)しきい値、反射係数しきい値、または、インピーダンスしきい値のうちのいずれか1つを含み、
前記整合パラメータは、前記獲得ユニット中の対応する前記上部整合デバイスのVSWR、反射係数、またはインピーダンスのうちのいずれか1つを含む、請求項7から9のうちのいずれか1項に記載のRFパルスデバイス。 - 前記整合しきい値が前記VSWRしきい値であるとき、前記VSWRしきい値の値範囲は1~10である、請求項10に記載のRFパルスデバイス。
- 請求項7から11に記載の前記RFパルスデバイスのうちのいずれか1つを備える、パルスプラズマ生成システム。
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