JP7296962B2 - 半導体ｒｆプラズマ処理のためのパルス内のｒｆパルス - Google Patents

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Description

本実施形態は、半導体ＲＦプラズマ処理のためのパルス内の高周波（ＲＦ）パルスに関する。
プラズマシステムは、ウエハ上で様々な動作を実施するために用いられる。プラズマシステムは、高周波（ＲＦ）発生器、ＲＦマッチ、およびプラズマチャンバを備える。ＲＦ発生器は、ＲＦケーブルを介してＲＦマッチに接続され、ＲＦマッチは、プラズマチャンバに接続される。ＲＦ電力は、ＲＦケーブルおよびＲＦマッチを介して、ウエハが処理されるプラズマチャンバに提供される。また、１つ以上のガスがプラズマチャンバに供給され、ＲＦ電力を受け取ると、プラズマがプラズマチャンバ内で生成される。１つ以上のガスおよびＲＦ電力の供給の間、ウエハのプラズマ処理は、所望の方法で制御されることが望ましい。
これに関連して、本開示で説明される実施形態が生じる。
本開示の実施形態は、半導体高周波（ＲＦ）プラズマ処理のためのパルス内のＲＦパルス用のシステム、装置、方法、およびコンピュータプログラムを提供する。本実施形態は、例えば、プロセス、または装置、またはシステム、またはハードウェア、または方法、またはコンピュータ可読媒体など、多くの方法で実施されうることを理解されたい。いくつかの実施形態が以下に説明される。
様々な実施形態では、同時の高速ＯＮ－ＯＦＦパルスおよび低速パルス（例えば、レベル間、またはマルチレベルパルス、または任意波形パルス／変調）を可能にし、高速ＯＮ－ＯＦＦパルスは、低速パルスに常に組み込まれている、方法および装置が説明される。同時に１以上のパルス周波数を有するパルスプラズマが提供される。マッチレスプラズマ源において高速ＯＮ－ＯＦＦパルスおよび低速パルスが同時に実施される。
いくつかの実施形態では、「パルス内のパルス」は、低速パルスに組み込まれた高速ＯＮ－ＯＦＦパルスとして定義される。高周波（ＲＦ）クロック自体は、ＲＦ周波数で継続的に動作している。高速ＯＮ－ＯＦＦパルスは、複数のゲートドライバの入力でＲＦクロックをＯＮおよびＯＦＦするものであり、ゲートドライバの入力の前のＡＮＤゲートによって実施されうる。低速パルスまたは変調は、アジャイルＤＣレールのレール電圧を操作することによって実行される。１つ以上の反応素子と共にＲＦアンテナまたはコイルによって形成されるフィルタは、ＲＦ周波数用のバンドパスフィルタであり、ブリッジ回路の出力における方形波をＲＦ周波数またはＲＦクロック周波数の回動範囲内の正弦波形に変換する。ＲＦクロック周波数は、ＲＦアンテナおよび１つ以上の反応素子を含むプラズマ負荷が、プラズマの有無に関わらず、ブリッジ回路の出力に対して完全に抵抗性があるように動作中に調節される。
本明細書に記載のシステムおよび方法のいくつかの利点が提供される。トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）源または誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源に印加されたときの高速ＯＮ－ＯＦＦパルスは、低電子温度で低プラズマ電位の冷プラズマを生成することで、小角度のイオンエネルギ分布を形成する。よって、これにより、等方性エッチング処理におけるチャージングダメージが低減または防止される。また、ＴＣＰ源またはＩＣＰ源に印加されたときの高速ＯＮ－ＯＦＦパルスは、非同期バイアスＲＦパルスと組み合わされたときに、高アスペクト比エッチングまたは高アスペクト比堆積を可能にする。一方で、レベル間、またはマルチレベル、または任意波形のパルスは、高選択性、高エッチング速度、優れた均一性など、他の向上したプロセス性能を実現する。本明細書に記載の方法および装置は、高速ＯＮ－ＯＦＦパルス、および、レベル間、またはマルチレベル、または任意波形の低速パルスの両方の同時動作を可能にする。
他の態様は、添付の図面と併せて、以下の発明を実施するための形態から明らかになるだろう。
実施形態は、添付の図面と併せて、以下の発明を実施するための形態を参照して理解される。
パルス内のパルスを実施するためのシステムの実施形態を示す図。
高周波（ＲＦ）クロック信号の実施形態を示す説明図。
周波数ｆFast pulsingを有するＯＮ－ＯＦＦパルス信号の実施形態を示す説明図。
図２ＡのＲＦクロック信号と図２ＢのＯＮ－ＯＦＦパルス信号との間でＡＮＤ動作を実施することによって生成されるＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号の実施形態を示す説明図。
ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を用いて整形波形が生成されたときの、プラズマチャンバ内における時間ｔに対する電子温度の過渡状態を表すグラフの実施形態を示す図。
ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を用いて整形波形が生成されたときの、時間ｔに対するプラズマ電位を表すグラフの実施形態を示す図。
ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を用いて整形波形が生成されたときの、時間ｔに対するイオン密度を表すグラフの実施形態を示す図。
標準表示および拡大表示におけるＲＦクロック信号の実施形態を示す図。
標準表示および拡大表示の両方におけるＯＮ－ＯＦＦパルス信号の実施形態を示す図。
図４ＢのＯＮ－ＯＦＦパルス信号によってフィルタリングされた図４ＡのＲＦクロック信号と併せて実行されるマルチレベルパルス波形の例を示す図。
図４ＢのＯＮ－ＯＦＦパルス信号によってフィルタリングされた図４ＡのＲＦクロック信号と併せて実行される任意波形の例を示す図。
図４Ｃのマルチレベルパルス波形が印加されたときの図１のプラズマ負荷におけるＲＦ電流の実施形態を示す説明図。
図５Ａに示されたＲＦ電流波形の拡大図。
図５Ｂに示されたＲＦ電流波形の拡大である正弦波形を示す説明図。
パルス内のＲＦパルスおよびパルス内のＲＦパルスによるＲＦバイアスを有するトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）源を備えるシステムの実施形態を示す図。
ＴＣＰとバイアスとの間のＯＮ－ＯＦＦパルスが異なる位相または非同期である場合に、同時のＯＮ－ＯＦＦ非同期ＴＣＰバイアスパルス、およびマルチレベルＴＣＰパルス、および任意波形バイアスパルスを有するＴＣＰ源向けのＲＦ電流波形およびＲＦバイアス向けのＲＦ電流波形の例を示す図。
レベル間パルスに従って整形されたＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を表すグラフの実施形態図。
マルチレベルパルスに従って整形されたＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を表すグラフの実施形態図。
任意波形に従って整形されたＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を表すグラフの実施形態図。
マッチレスＲＦ源を用いてパルス信号内のパルスを生成するための方法の実施形態を示すフローチャート。
パルス内パルスを表す図。
ブリッジ回路の出力における方形波電圧を表す図。
ブリッジ回路から出力されてアンテナまたはプラズマ負荷に提供されるＲＦ電流を表す図。
以下の実施形態は、半導体ＲＦプラズマ処理のためのパルス内の高周波（ＲＦ）パルスを説明している。本実施形態が、これらの特定の詳細の一部または全てなしで実施されてよいことは明らかだろう。他の例では、周知のプロセス動作は、本実施形態を不必要に曖昧にしなように詳細には説明されていない。
高周波（ＲＦ）クロック信号発生器は、高速ＯＮ－ＯＦＦパルス周波数信号発生器に追加して提供される。また、整形波形を生成するために波形発生器が提供される。ＲＦクロック信号発生器によって生成されたＲＦクロック信号は、高速ＯＮ－ＯＦＦパルス周波数信号発生器によって生成されたパルス信号を用いてフィルタリングされて、フィルタリングされた信号が出力される。フィルタリングされた信号はゲートドライバに提供されて、複数の方形波信号が出力される。方形波信号は増幅回路に提供されて、増幅方形波信号が生成される。増幅波形波信号は、次に、フィルタリングされた波形を用いて整形される。フィルタリングされた波形は、整形波形を用いて直流（ＤＣ）電圧をフィルタリングすることによって生成される。整形波形は、任意形状波形、またはマルチレベル波形、またはレベル間波形であってよい。増幅方形波信号の整形は、整形波形を生成する。整形波形の高次高調波は、ウエハを処理するために電極に提供されるＲＦ電力を出力するために、リアクタンス回路によってフィルタリングされる。
図１は、本明細書において「パルス内のパルス」と説明されるプロセスを実施するためのシステム１００の実施形態を示す。一実施形態では、システム１００は、コントローラ、高周波（ＲＦ）周波数クロック１０４、高速ＯＮ－ＯＦＦパルス周波数信号発生器１０６、低速パルス周波数信号発生器１０８、ＡＮＤゲート１１０、ゲートドライバ１１２、ハーフブリッジ回路１１４、直流（ＤＣ）電源ＶDCからのＤＣ電圧を印加するＤＣレール１１６、リアクタンス回路１１８、および別のＡＮＤゲート１２２を含む、マッチレス誘電結合プラズマ（ＩＣＰ）源１０２を備える。マッチレスＩＣＰ源１０２とプラズマ負荷１２０との間に接続されたインピーダンス整合回路および関連するＲＦケーブルはない。ＡＮＤゲートは、本明細書では時にフィルタを意味する。ＡＮＤゲート１２２は、ハーフブリッジ回路１１４の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１４４Ａのドレイン端子Ｄに接続される。ＦＥＴ１４４Ａのソース端子Ｓは、ハーフブリッジ回路１１４の別のＦＥＴ１４４Ｂのドレイン端子Ｄに接続され、ＦＥＴ１４４Ｂのソース端子は、接地電位に接続される。
リアクタンス回路１１８の例は、電極１２４（例えば、ＲＦアンテナまたはＲＦコイル）を有するプラズマ負荷１２０に接続されている可変コンデンサである。ＲＦ周波数クロック１０４は、高周波を有するデジタル信号または方形波信号であるＲＦクロック信号１３４を生成する発振回路を備える。高速ＯＮ－ＯＦＦパルス周波数信号発生器１０６は、デジタル信号または方形波信号などの、高速ＯＮ－ＯＦＦパルス周波数ｆFast pulsingを有するＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６を生成する発振回路を備える。高速ＯＮ－ＯＦＦパルス周波数ｆFast pulsingは、ＲＦ電力ＯＮからＲＦ電力ＯＦＦへの過渡状態の間のプラズマ特性の動態に基づいて決定される。ＯＮ－ＯＦＦパルスは、ＲＦクロック信号１３４とＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６との間で入力としてＡＮＤ動作を実施するＡＮＤゲート１１０を用いて実現される。ＡＮＤ動作は、フィルタリング動作の一例である。ＡＮＤゲート１１０は、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６を出力する。
ゲートドライバ１１２は、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６を受信して、複数の方形波信号１２８Ａおよび方形波信号１２８Ｂを出力する。ゲートドライバ１１２のゲートＧ１は、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６を受信し、方形波信号１２８Ａを出力するためにＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６の大きさを増幅する、または増幅しない。増幅が実施されない場合は、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６は、ゲートＧ１を通過する。ゲートドライバ１１２の別のゲートＧ２は、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６を受信し、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６を反転させて、反転方形波信号１２８Ｂを出力する。方形波信号１２８Ａおよび方形波信号１２８Ｂは、各々、デジタル信号またはパルス信号である。例えば、方形波信号１２８Ａおよび方形波信号１２８Ｂは、各々、低レベルと高レベルとの間で遷移する。方形波信号１２８Ａおよび方形波信号１２８Ｂは、互いに逆方向に同期している。例えば、方形波信号１２８Ａは、低電力レベルから高電力レベルに遷移する。方形波信号１２８Ａが低電力レベルから高電力レベルに遷移する時間間隔または期間に、方形波信号１２８Ｂは、高電力レベルから低電力レベルに遷移する。逆方向同期によって、ハーフブリッジ回路１１４のＦＥＴ１４４ＡおよびＦＥＴ１４４Ｂは、連続してオンされ、連続してオフされることができる。ハーフブリッジ回路１１４は、本明細書では時に増幅回路を意味する。
アジャイルＤＣレール１１６およびハーフブリッジ回路１１４は、方形波信号１２８Ａおよび方形波信号１２８Ｂから増幅方形波形を生成する。増幅方形波形を生成するために、ＦＥＴ１４４ＡおよびＦＥＴ１４４Ｂは、連続して操作される。例えば、ＦＥＴ１４４Ａがオンされている期間または時に、ＦＥＴ１４４Ｂはオフされている。また、ＦＥＴ１４４Ｂがオンされている期間または時に、ＦＥＴ１４４Ａはオフされている。ＦＥＴ１４４ＡおよびＦＥＴ１４４Ｂは、同時または同時期間にオンされない。
ＦＥＴ１４４Ａがオンのときは、電流は、ＤＣ電圧源ＶDCからハーフブリッジ回路１１４の出力Ｏ１に流れて、出力Ｏ１で電圧が生成され、ＦＥＴ１４４Ｂはオフされる。出力Ｏ１の電圧は、発振回路を含み、本明細書において時に波形発生器を意味するパルス周波数信号発生器１０８から受信された電圧値に従って生成される。ＦＥＴ１４４Ｂがオフのときは、出力Ｏ１から、ＦＥＴ１４４Ｂに接続されている接地電位に流れる電流はない。電流は、出力Ｏ１からリアクタンス回路１１８に流れる。電流は、ＦＥＴ１４４Ａがオンのときは、ＤＣ電圧源ＶDCからコンデンサリアクタンス回路１１８に押し出される。また、ＦＥＴ１４４ＢがオンでＦＥＴ１４４Ａがオフのときは、出力Ｏ１で生成された電圧は、出力Ｏ１からＦＥＴ１４４Ｂに接続された接地電位に流れる電流を生成する。電流は、接地電位によって出力Ｏ１から引き込まれる。ＦＥＴ１４４Ａがオフの時間間隔には、ＤＣ電圧源ＶDCから出力Ｏ１に流れる電流はない。
また、低速パルス周波数信号発生器１０８は、任意形状、またはマルチレベルパルス形状、またはレベル間パルス形状を有するエンベロープを有する整形波形１３８を生成する。低速パルス周波数信号発生器１０８の低速パルス周波数、または、整形波形１３８の低速パルス周波数は、ｆSlow pulsingで表される。レベル間パルス形状は、低電力レベルと高電力レベルとの間で定期的に遷移する。マルチレベルパルス形状は、３つ以上の電力レベルの間で定期的に遷移する。任意形状は、任意の形状を有し、定期的に繰り返す。コントローラ１４２は、整形波形１３８を生成するように低速パルス周波数信号発生器１０８を制御する。コントローラ１４２は、整形波形１３８の形状を低速パルス周波数信号発生器１０８に提供する。低速パルス周波数信号発生器１０８は、コントローラ１４２から受信した形状を有する整形波形１３８を生成する。波形の形状は、波形のエンベロープの形状である。エンベロープの例は、ピーク間の大きさまたはゼロ－ピーク間の大きさを含む。
ＡＮＤなどのＡＮＤゲート１２２は、ＤＣ電圧源ＶDCによって提供されたＤＣ電圧を整形波形１３８によってフィルタリングして、整形波形１３８に従って整形された大きさを有するフィルタリングされた波形１４０を生成する。フィルタリングされた波形１４０は、ハーフブリッジ回路１１４の出力Ｏ１において増幅方形波に印加されて、出力Ｏ１で整形波形１３０を生成するために増幅方形波が整形される（そのエンベロープが増加または減少する）。整形波形１３０は、デジタル波形または方形波形である。増幅方形波形のエンベロープは、増幅方形波形のゼロ－ピーク間の振幅またはピーク間の振幅を修正することによって整形または調節される。整形波形１３０の例は、レベル間形状波形、またはマルチレベル形状波形、または任意形状波形を含み、整形波形１３０の形状は、フィルタリングされた波形１４０の形状と一致する。整形波形１３０のエンベロープの形状は、フィルタリングされた波形１４０のエンベロープの形状と一致する。
リアクタンス回路１１８は、整形波形１３０の高次高調波をフィルタアウトまたは除去して、基板を処理するためのプラズマチャンバ内でプラズマを生成するまたは維持するためにプラズマ負荷１２０の電極１２４に提供される、ＲＦ電力を有する整形正弦波形１３２を出力または抽出する。整形波形１３０の大きさは、複数の波形の大きさの組み合わせであって、そのうちの１つは基本周波数を有し、残りはより高次の高調波を有する。より高次の高調波をフィルタアウトすることによって、基本周波数を有する整形正弦波形１３２が出力される。整形正弦波形１３２は、整形波形１３０のエンベロープの形状と一致する形状のエンベロープを有する。プラズマチャンバは、プラズマ負荷１２０を備える。基板処理の例は、基板上に材料を堆積する工程、基板をエッチングする工程、基板を洗浄する工程、および基板をスパッタリングする工程を含む。整形正弦波形１３２の形状は、フィルタリングされた波形１４０の形状によって定義される。例えば、整形正弦波形１３２のエンベロープは、フィルタリングされた波形１４０のエンベロープと同じ形状を有する。
いくつかの実施形態では、「パルス内のパルス」は、低速パルス内に組み込まれた高速パルスとして定義される。ＲＦクロック発生器１０４は、ＲＦ周波数で連続的に動作している。いくつかの実施形態では、「高速パルス」は、ゲードドライバ１１２の入力でＲＦクロック信号１３４をＯＮやＯＦＦすることであり、ＯＮやＯＦＦすることは、ゲートドライバ１１２の入力の前のＡＮＤゲート１１０によって実施されてよい。低速パルスまたは変調は、ＤＣ電圧源ＶDCによって提供されたＤＣ電圧であるレール電圧を操作することによって行われる。１つ以上のリアクタンス素子（例えば、リアクタンス素子１１８）と共にＲＦプラズマアンテナまたはコイルによって形成されたフィルタは、ブリッジ出力における方形波をＲＦ周波数またはＲＦクロック周波数の同調範囲の正弦波形に遷移させるＲＦ周波数用のバンドパスフィルタである。ＲＦクロック周波数は、プラズマ負荷１２０および１つ以上のリアクタンス素子が、プラズマの有無に関わらず、ハーフブリッジ回路１１４の出力Ｏ１に完全に抵抗性があるように動作中に調節される。
一実施形態では、電極１２４の代わりに、基板支持体に埋設された下部電極またはプレートなどの別の電極が用いられ、整形正弦波形１３２のＲＦ電力は、別の電極に供給される。基板支持体の例は、チャックを含む。
一実施形態では、ｎ型のＦＥＴ１４４ＡおよびＦＥＴ１４４Ｂではなく、ｐ型のＦＥＴが用いられる。
図２Ａは、ＲＦクロック信号１３４の実施形態を表す。ＲＦクロック信号１３４は、図２Ｂに表されるＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６よりも高い周波数を有する。例えば、ＲＦクロック信号１３４の複数パルスは、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６の１パルスが生成される期間に生成される。ＲＦクロック信号１３４は、ＯＮ状態の複数のインスタンス２１２Ａ、インスタンス２１２Ｂ、およびインスタンス２１２Ｂを含み、オフ状態の複数のインスタンス２１４Ａおよびインスタンス２１４Ｂを含む。インスタンス２１４Ａは、インスタンス２１２Ａに続き、インスタンス２１２Ｂは、インスタンス２１４Ａに続く。インスタンス２１４Ｂは、インスタンス２１２Ｂに続き、インスタンス２１２Ｃは、インスタンス２１４Ｂに続く。
図２Ｂは、周波数ｆFast pulsingを有するＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６の実施形態を表す。ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６は、ＲＦクロック信号１３４の周波数よりも低い高周波を有する。例えば、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６のパルスのオン時間は、ＲＦクロック信号１３４のパルスのオン時間よりも長い。別の例として、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６のパルスのオフ時間は、ＲＦクロック信号１３４のパルスのオフ時間よりも長い。ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６は、ＯＮ状態の複数のインスタンス２１０Ａ、インスタンス２１０Ｂ、およびインスタンス２１０Ｃ、ならびに、ＯＦＦ状態の複数のインスタンス２０８Ａおよびインスタンス２０８Ｂを有する。ＯＮ状態のインスタンスおよびＯＦＦ状態のインスタンスは、定期的に繰り返す。図２Ｂに示されるように、インスタンス２１０Ａの次にインスタンス２０８Ａが続く。インスタンス２０８Ａの次にインスタンス２１０Ｂが続き、インスタンス２１０Ｂの次にインスタンス２０８Ｂが続く。インスタンス２０８Ｂの次にインスタンス２１０Ｃが続く。
図２Ｃは、ＡＮＤ動作を実施することによって生成されるＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックの実施形態を表す。図２Ｃに示されるように、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６の２つの隣接するＯＮパルスの間にあるＲＦクロック信号１３４のパルスは、ＡＮＤゲート１１０によってフィルタアウトされて、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６が生成される。ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６は、ＲＦクロック信号１３４のパルス列ＴＲ１、ＲＦクロック信号１３４のパルス列ＴＲ２、ＲＦクロック信号１３４のパルス列ＴＲ３を含む。列ＴＲ１は、ＯＮ状態のインスタンス２１０Ａの間に起こり、列ＴＲ２は、ＯＮ状態のインスタンス２１０Ｂの間に起こり、列ＴＲ３は、ＯＮ状態のインスタンス２１０Ｃの間に起こる。列ＴＲ１は、ＯＦＦ状態のインスタンス２０８Ａによって列ＴＲ２から分離され、列ＴＲ２は、ＯＦＦ状態のインスタンス２０８Ｂによって列ＴＲ３から分離される。インスタンス２０８Ａおよびインスタンス２０８Ｂの各々の間に、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６は、ＲＦクロック信号１３４のＯＮ－ＯＦＦパルスを除去する。インスタンス２０８Ａおよびインスタンス２０８Ｂの各々の間のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６のパルスは、図１のＡＮＤゲート１１０によってフィルタアウトされる。
図３Ａは、図１の整形波形１３０がＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６を用いて生成されるときの、時間ｔに対するプラズマチャンバ内の電子温度ｋＴｅの過渡状態を表すグラフの実施形態である。電子温度は、ＲＦ電力がプラズマ負荷１２０に供給されるときに高状態から低状態に遷移する。
図３Ｂは、整形波形１３０がＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６を用いて生成されるときの、時間ｔに対するプラズマチャンバ内のプラズマ電位Ｖｐを表すグラフの実施形態である。プラズマ電位Ｖｐは、ＲＦ電力がプラズマ負荷１２０に供給されるときに高状態から低状態に遷移する。
図３Ｃは、整形波形１３０がＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６を用いて生成されるときの、時間ｔに対するプラズマチャンバ内のイオン密度Ｎｉを表すグラフの実施形態である。図３Ａから図３Ｃの各々における時間ｔは、マイクロ秒で測定されている。図３Ａおよび図３Ｃに示されるように、ＯＦＦ時間の間に電子温度が高レベルから低レベルに遷移するのに約１０マイクロ秒かかるが、イオン密度は約８０％に留まる。よって、高速ＯＮ－ＯＦＦパルス周波数ｆFast pulsingは、約１キロヘルツ（ｋＨｚ）から１メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲で最大２５ｋＨｚ以上であってよい。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のプラズマチャンバは、３００ミリメートルのウエハを処理するために用いられるコンダクタエッチングチャンバである。これはただの一例である。様々な実施形態では、本明細書に記載のプラズマチャンバは、他の大きさのウエハを処理するために用いられるチャンバである。例えば、プラズマチャンバは、２００ｍｍのウエハ、または４５０ｍｍのウエハ、または別の大きさのウエハを処理するために用いられる。
角イオンエネルギは、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６のＯＦＦ時間に電子温度の関数として急速に最小に到達する。バイアスＲＦがＴＣＰのＯＮ－ＯＦＦパルスと非同期的にＯＮ－ＯＦＦパルスされるときは、ＴＣＰのＯＦＦ時間にバイアスＲＦによって加速されたイオンは、ウエハに対する高指向性を有して、エッチングのための望ましい垂直プロファイル、または、ギャップ充填のための望ましいボトムアップ堆積を生じさせる。これは、深堀シリコンエッチング（ＤＳＥ）プロセスにおいて最大約１５０のアスペクト比を達成するための、高アスペクト比エッチングが実施される方法である。しかし、バイアスＲＦがＴＣＰのＯＮ－ＯＦＦパルスと非同期的なマルチレベルパルスで動作するときは、マルチレベルパルスの周波数は、約１０ヘルツ（Ｈｚ）から１ｋＨｚの周波数ｆSlow pulsingの範囲でＤＣレール１１６を移動する速度によって制限される。ＤＣレール１１６を移動する速度は、図１のＦＥＴ１４４ＡおよびＦＥＴ１４４Ｂをオンおよびオフする速度である。ＴＣＰのＯＮ－ＯＦＦパルスが、低パルス周波数で動作する場合、または、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６の長いＯＦＦ時間を有する場合は、エッチング速度は、ＯＦＦ時間の低平均イオン密度によって制限される。ＯＮ－ＯＦＦパルス、およびマルチレベルパルス、または任意波形パルス、またはレベル間パルスの利点を最大限に活用するために、高速ＯＮ－ＯＦＦパルス周波数ｆFast pulsingは、低速パルス周波数ｆSlow pulsingを有する低速のマルチレベルパルス、または任意波形パルス、またはレベル間パルスに組み込まれる。バイアスＲＦ電力が用いられるプロセスアプリケーションでは、バイアスＲＦの高速ＯＮ－ＯＦＦパルスは、同じ周波数ｆFast pulsingでＴＣＰ源の高速ＯＮ－ＯＦＦパルスと非同期的である、または位相が異なる。ＯＮ－ＯＦＦパルスは、ＴＣＰとバイアスとの間で常に非同期が実行されるが、ＴＣＰ源のマルチレベルパルスまたは任意波形パルス、およびバイアスＲＦは、それらの低速パルス周波数で互いに独立して流れる。
図４Ａは、標準表示および拡大表示の両方におけるＲＦクロック信号１３４の実施形態を示す。ＲＦクロック信号１３４は、高レベルと低レベルとの間で高周波などの高周波数で流れる。
図４Ｂは、標準表示および拡大表示の両方におけるＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６の実施形態を示す。ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６は、ＲＦクロック信号１３４よりも低い周波数で高レベルと低レベルの間に流れ、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６の周波数は、ＲＦクロック信号１３４をフィルタリングするために用いられる。
図４Ｃは、図４ＡのＲＦクロック信号１３４および図４ＢのＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６と同時に実行される、マルチレベルパルス波形４１０Ａなどの低速パルス波形の例を示す。マルチレベルパルス波形４１０Ａは、マルチレベル整形エンベロープ４１２Ａを有し、図１の整形波形１３８の例である。マルチレベル整形エンベロープ４１２Ａは、マルチレベルパルス整形されており、ＤＣ電圧源ＶDCのＤＣ電圧に印加される複数の電力レベル（例えば、ＰＷＲ１、ＰＷＲ２、ＰＷＲ３、およびＰＷＲ４）を有する。複数の電力レベルは、定期的に繰り返す。マルチレベルの整形エンベロープ４１２ＡがＤＣ電圧源ＶDCのＤＣ電圧に印加されるときは、マルチレベル整形エンベロープ４１２Ａを有するフィルタリングされた波形１４０は、図１のＡＮＤゲート１２２から出力される。
一実施形態では、ＰＷＲ１からＰＷＲ４までの４つの電力レベルの代わりに、その４つの電力レベルよりも大きいまたは小さい電力レベルを有する別のマルチレベルパルス波形が用いられ、その４つの電力レベルよりも大きいまたは小さい電力レベルは、定期的に繰り返される。
図４Ｄは、図４ＡのＲＦクロック信号１３４および図４ＢのＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６と同時に実行される、任意波形４１０Ｂなどの別の低速パルス波形の例を示す。任意波形４１０Ｂは、任意形状のエンベロープ４１２Ｂを有し、図１の整形波形１３８の別の例である。任意形状エンベロープ４１２Ｂは、ＤＣ電圧源ＶDCのＤＣ電圧への印加のために異なる大きさを有する。任意形状エンベロープ４１２ＢがＤＣ電圧源ＶDCのＤＣ電圧に印加されると、任意形状エンベロープ４１２Ｂを有するフィルタリングされた波形１４０が図１のＡＮＤゲート１２２によって生成される。
図５Ａは、図４Ｃのマルチレベルパルス波形４１０Ａが印加されたときの、図１のプラズマ負荷１２０におけるＲＦ電流波形５０１の実施形態を表す。図５ＡにおいてＡと表された区画は、ＲＦ電流波形５０１の複数の部分５０２、部分５０４、部分５０６、部分５０８、部分５１０、部分５１２、部分５１４、部分５１６、部分５１８、および部分５２０を有する。ＲＦ電流波形５０１は、プラズマ負荷１２０で生成され、図１の整形正弦波形１３２の典型である。
図５Ｂは、図５Ａに示されたＲＦ電流波形５０１の拡大を表す。図５Ａの区画Ａは、図５Ｂで詳細に表されている。例えば、部分５０２、部分５０４、部分５０６、部分５０８、部分５１０、部分５１２、部分５１４、部分５１６、部分５１８、および部分５２０は全て、図５Ｂにおいて詳細に明らかになっている。部分５０２、部分５０４、部分５０６、部分５０８、部分５１０、部分５１２、部分５１４、部分５１６、部分５１８、および部分５２０は、各々、図５Ｃで表される正弦ＲＦ信号である。
また、図５Ｃは、図５Ｂに示されたＲＦ電流波形５０１の拡大である正弦波形を表す。図５Ｃは、図５ＢにおいてＢと表された区画の拡大である。図５Ｃで示されるように、部分５１０および部分５１２は、各々、正弦信号である。
図６は、複合ＴＣＰ源およびパルス内のＲＦパルスによるＲＦバイアスを備えるシステム６００の実施形態を示す。システム６００は、図１のマッチレスＩＣＰ源１０２を備える。システム６００は、さらに、インバータなどのＮＯＴゲート６２３およびマッチレスバイアス源６０２を備える。マッチレスバイアス源６０２は、コントローラ１４２、ＲＦ周波数クロック６０４、高速ＯＮ－ＯＦＦパルス周波数信号発生器１０６、ＡＮＤゲート６１０、低速パルス周波数信号発生器６０８、ゲートドライバ６１２、ハーフブリッジ回路６１４、別のＤＣ電圧源ＶDCのＤＣ電圧が印加されるＤＣレール６１６、リアクタンス回路６１８、およびＡＮＤゲート６２２を備える。リアクタンス回路６１８の例は、プラズマ負荷６２０に接続されているインダクタである。電極１２４は、プラズマチャンバのコイルまたはアンテナであり、バイアス電極６３８は、プラズマチャンバの基板支持体に埋設された下部電極である。
ＲＦクロック６０４は、ＲＦクロック１０４と同じ構造および機能を有する。また、ゲートドライバ６１２は、ゲートドライバ１１２と同じ構造および機能を有し、アジャイルＤＣレール６１６は、アジャイルＤＣレール１１６と同じ構造および機能を有する。同様に、低速パルス周波数信号発生器６０８は、低速パルス周波数信号発生器１０８と同じ構造および機能を有する。しかし、低速パルス周波数信号発生器６０８は、低速パルス周波数発生器１０８から独立して動作する。例えば、低速パルス周波数信号発生器６０８は、任意形状波形を生成し、同時に、低速パルス周波数信号発生器１０８は、マルチレベル形状波形を生成する。
ＲＦクロック６０４は、ＲＦクロック信号６２１を生成する。ＮＯＴゲート６２３は、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６を反転させて、反転ＯＮ－ＯＦＦパルス信号６２４を出力する。例えば、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６がＯＮ状態を有する時間間隔では、反転ＯＮ－ＯＦＦパルス信号６２４は、ＯＦＦ状態を有し、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６がＯＦＦ状態を有する時間間隔では、反転ＯＮ－ＯＦＦパルス信号６２４は、ＯＮ状態を有する。
ＡＮＤゲート６１０は、反転ＯＮ－ＯＦＦパルス信号６２４を用いてＲＦクロック信号６２１をフィルタリングして、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６を出力する。ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６がＯＮ状態または高電力レベルを有する期間に、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６は、ＯＦＦ状態または低電力レベルを有し、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号１２６がＯＦＦ状態または低電力レベルを有する期間に、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６は、ＯＮ状態または高電力レベルを有する。ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６のＯＮ状態の複数インスタンスは、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６のＯＦＦ状態の複数インスタンスの間、ＲＦクロック信号６２１のパルスがないＲＦクロック信号６２１のＯＮ－ＯＦＦパルス列を有する。
ゲートドライバ６１２のゲートＧ３は、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６を受信し、方形波信号６２８Ａを出力するためにＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６を増幅する、または増幅しない。ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６が増幅されないときは、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６は、ゲートＧ３を通過し、方形波信号６２８Ａとして出力される。また、ゲートドライバ６１２のゲートＧ４は、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６を受信し、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号６２６を反転させて方形波信号６２８Ｂを出力する。方形波信号６２８Ｂは、方形波信号６２８Ａに対して反転して同期される。
ハーフブリッジ回路１１４が増幅方形波形を生成するのと同様に、ハーフブリッジ回路６１４は、方形波信号６２８Ａおよび方形波信号６２８Ｂを受信し、方形波信号６２８Ａおよび方形波信号６２８Ｂから増幅方形波形を生成する。また、低速パルス周波数信号発生器６０８は、任意形状、またはマルチレベルパルス形状、またはレベル間パルス形状を有するエンベロープを有する整形波形６３０を生成する。コントローラ１４２は、整形波形６３０を生成するように低速パルス周波数信号発生器６０８を制御する。コントローラ１４２は、整形波形６３０の形状を低速パルス周波数信号発生器６０８に提供する。整形波形６３０の形状は、整形波形１３８の形状と異なりうる、または同じでありうる。低速パルス周波数信号発生器６０８は、コントローラ１４２から受信した形状を有する整形波形６３０を生成する。
ＡＮＤなどのＡＮＤゲート６２２は、マッチレスバイアス源６０２のＤＣ電圧源ＶDCによって提供されたＤＣ電圧を整形波形６３０によってフィルタリングして、整形波形６３０に従って整形された大きさを有するフィルタリングされた波形６３２を生成する。フィルタリングされた波形６３２は、整形波形６３０のエンベロープの形状と同じ形状のエンベロープを有する。フィルタリングされた波形６３２は、ハーフブリッジ回路６１４の出力Ｏ２で増幅方形波形に印加されて、出力Ｏ２で整形波形６３４を生成するためにマッチレスバイアス源６０２の増幅方形波形を整形（そのエンベロープを増加させるまたは減少させるなど）する。整形波形６３４は、デジタル波形または方形波形である。マッチレスバイアス源６０２内で生成された増幅方形波形のエンベロープは、増幅方形波形のゼロ－ピークの振幅またはピーク間の振幅を変調することによって調節される。整形波形６３４の例は、レベル間形状波形、またはマルチレベル形状波形、または任意形状波形を含み、整形波形６３４の形状は、フィルタリングされた波形６３２の形状と一致する。整形波形６３４のエンベロープの形状は、フィルタリングされた波形６３２のエンベロープの形状と一致する。
リアクタンス回路６１８は、整形波形６３４のより高次の高調波をフィルタアウトまたは除去して、ＲＦ電力を有する整形正弦波形６３６を出力または抽出する。整形正弦波形６３６のＲＦ電力は、プラズマチャンバ内でプラズマを生成するため、またはプラズマを維持するためにプラズマ負荷６２０のバイアス電極６３８に提供されて、プラズマチャンバの基板支持体上に支持された基板が処理される。整形波形６３４の大きさは、複数の波形の大きさの組み合わせであり、そのうちの１つは基本周波数を有し、残りはより高次の高調波を有する。より高次の高調波をフィルタアウトすることによって、基本周波数を有する整形正弦波形６３６が出力される。整形正弦波形６３６は、整形波形６３４のエンベロープの形状と一致する形状のエンベロープを有する。整形正弦波形６３６の形状は、フィルタリングされた波形６３２の形状によって定義される。例えば、整形正弦波形６３６のエンベロープは、フィルタリングされた波形６３２のエンベロープと同じ形状を有する。
マッチレスＩＣＰ源１０２は、パルス内のＲＦパルスを有する整形正弦波形１３２をプラズマチャンバのプラズマ負荷１２０に供給し、マッチレスバイアス源６０２は、パルス内のＲＦパルスを有する整形正弦波形６３６をプラズマチャンバのプラズマ負荷６２０に供給する。整形正弦波形６３６は、整形正弦波形１３２に対して反転して同期される。例えば、整形正弦波形１３２が高電力レベルを有する時または期間に、整形正弦波形６３６は低電力レベルを有し、整形正弦波形１３２が低電力レベルを有する時または期間に、整形正弦波形６３６は高電力レベルを有する。
様々な実施形態では、インダクタの代わりに、１つ以上のコンデンサがリアクタンス回路として用いられる。いくつかの実施形態では、コンデンサの代わりに、１つ以上のインダクタがリアクタンス回路として用いられる。
一実施形態では、ＮＯＴゲート６２３の代わりに、ＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６の位相を変更して、ＡＮＤゲート６１０に提供されるＯＮ－ＯＦＦパルス信号を出力するために位相器が用いられる。
図７は、ＴＣＰとバイアスとの間のＯＮ－ＯＦＦパルスが異なる位相または非同期である場合の、同時にＯＮ－ＯＦＦ非同期ＴＣＰバイアスパルス、マルチレベルＴＣＰパルス、および任意波形バイアスパルスを有するＴＣＰ源のＲＦ電流波形５０１、および、ＲＦバイアスのＲＦ電流波形７０４の例である。例えば、低速パルス周波数信号発生器１０８は、マルチレベルパルス整形波形を生成して、ＲＦ電流波形５０１をプラズマ負荷１２０に提供し、低速パルス周波数信号発生器６０８は、任意形状整形波形を生成して、ＲＦ電流波形７０４をプラズマ負荷６２０に提供する。
いくつかの実施形態では、ＴＣＰとバイアスとの間のＯＮ－ＯＦＦパルスは、同位相である。
図８Ａは、図６のプラズマ負荷１２０または図６のプラズマ負荷６２０などのプラズマ負荷に印加される整形波形８０２を表すグラフの実施形態図である。整形波形８０２は、図６のハーフブリッジ回路１１４の出力Ｏ１で生成された整形波形１３０の例、または、図６のハーフブリッジ回路６１４の出力Ｏ２で生成された整形波形６３４の例である。図８Ａのグラフは、時間ｔにわたる整形波形８０２の大きさまたは振幅を描いている。整形波形８０２は、ＲＦクロック信号１３４および整形波形８０４に基づいて生成される。整形波形８０４は、低速パルス周波数信号発生器１０８によって生成された整形波形１３８の例、または、図６の低速パルス周波数信号発生器６０８によって生成された整形波形の例である。整形波形８０２は、低速パルス周波数信号発生器１０８または低速パルス周波数信号発生器６０８などの低速パルス周波数信号発生器がレベル間パルスをＲＦクロック信号１３４に印加するときに生成される。整形波形８０２は、低電力レベルと高電力レベルとの間を定期的に遷移する。
図８Ｂは、図６のプラズマ負荷１２０または図６のプラズマ負荷６２０に印加される整形波形８１０を表すグラフの実施形態図である。整形波形８１０は、図６のハーフブリッジ回路１１４の出力Ｏ１で生成された整形波形１３０の別の例、または、図６のハーフブリッジ回路６１４の出力Ｏ２で生成された整形波形６３４の別の例である。図８Ｂのグラフは、時間ｔにわたる整形波形８１０の大きさを描いている。整形波形８１０は、ＲＦクロック信号１３４および整形波形８１２に基づいて生成され、低速パルス周波数信号発生器１０８によって生成された整形波形１３８の例、または、図６の低速パルス周波数信号発生器６０８によって生成された整形波形の例である。整形波形８１０は、低速パルス周波数信号発生器１０８または低速パルス周波数信号発生器６０８がマルチレベルパルスをＲＦクロック信号１３４に印加するときに生成される。
図８Ｃは、図６のプラズマ負荷１２０または図６のプラズマ負荷６２０に供給される整形波形８２０を表すグラフの実施形態図である。整形波形８２０は、図６のハーフブリッジ回路１１４の出力Ｏ１で生成された整形波形１３０のさらに別の例、または、図６のハーフブリッジ回路６１４の出力Ｏ２で生成された整形波形６３４のさらに別の例である。図８Ｃのグラフは、時間ｔに対する整形波形８２０の大きさを描いている。整形波形８２０は、ＲＦクロック信号１３４および整形波形８２２に基づいて生成され、低速パルス周波数信号発生器１０８によって生成された整形波形１３８の例、または、図６の低速パルス周波数信号発生器６０８によって生成された整形波形の例である。整形波形８２０は、低速パルス周波数信号発生器１０８または低速パルス周波数信号発生器６０８が任意形状パルスをＲＦクロック信号１３４に印加するときに生成される。
図９は、図６のプラズマ負荷１２０またはプラズマ負荷６２０などのプラズマ負荷に印加されるＲＦ波形の生成を表す方法９００の実施形態のフローチャートである。方法９００は、図６のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック１２６またはＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック６２６などのＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックを定義する動作９０２を含む。ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、ＯＮ－ＯＦＦパルスを有さないＯＦＦ状態によって分離されたＯＮ－ＯＦＦパルス列を有する。方法９００は、さらに、ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックの大きさを調節して整形正弦波形を生成する、整形波形１３８または整形波形６３０（図６）などの整形波形を印加する動作９０４を含む。整形正弦波形は、図６に表される整形正弦波形１３２または整形正弦波形６３６でありうる。方法９００は、整形正弦波形を、図６のプラズマ負荷１２０またはプラズマ負荷６２０などのプラズマ負荷の電極に送出する動作９０６を含む。
図１０Ａは、時間ｔに対する低速パルス信号１００６、時間ｔに対する高速パルス信号１００８、および時間ｔに対するＲＦクロック信号１３４を描くグラフ１０００の実施形態図である。低速パルス信号１００６は、図６の整形波形１３８または整形波形６３０の例であり、高速パルス信号１００８は、図６のＯＮ－ＯＦＦパルス信号１３６の例である。図１０Ａは、同時の高速ＯＮ－ＯＦＦパルスと共に、低速パルス信号１００６のマルチレベルパルスを表す。
図１０Ｂは、時間ｔに対する図１のハーフブリッジ回路１１４の出力Ｏ１における方形波電圧１０１２を描くグラフ１００２の実施形態図である。方形波電圧１０１２は、出力Ｏ１で提供された整形波形１３０の例である。
図１０Ｃは、図１のハーフブリッジ回路１１４から出力された正弦波形のＲＦ電流１０１４を描くグラフ１００４の実施形態図である。ＲＦ電流１０１４は、図１の電極１２４、または図１のプラズマ負荷１２０に提供される。ＲＦ電流１０１４は、図１の整形正弦波形１３２の例である。
本明細書に記載の実施形態は、ハンドヘルドハードウェアユニット、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサに基づくまたはプログラミング可能な家電機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む、様々なコンピュータシステム構成によって実行されてよい。本明細書に記載の実施形態は、コンピュータネットワークを通じて接続されるリモート処理ハードウェアユニットによってタスクが実施される分散コンピューティング環境においても実行されうる。
いくつかの実施形態では、ホストコンピュータなどのコントローラは、上述の例の一部でありうるシステムの一部であってよい。そのシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む、半導体処理装置を備える。このシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のその動作を制御するための電子機器と統合される。電子機器は、このシステムの様々な部品または副部品を制御しうる「コントローラ」を意味する。コントローラは、処理条件および／またはシステムの種類に応じて、プロセスガスの供給、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、ＲＦ生成器の設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、このシステムに接続もしくは接続されたツールおよび他の搬送ツール、および／または、ロードロックに対するウエハ搬送を含む、本明細書に開示のプロセスを制御するようにプログラムされる。
概して、様々な実施形態では、コントローラは、命令を受け取り、命令を発行し、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の様々な集積回路、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る。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェア形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、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含む。プログラム命令は、様々な個別設定（または、プログラムファイル）の形式でコントローラに伝達される命令であって、プロセスを半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ向けに実行するための動作パラメータを定義する。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１つ以上の層、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、ウエハダイの製造中における１つ以上の処理工程を実現するために、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部である。
いくつかの実施形態では、コントローラは、システムに統合または接続された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部である、またはそのコンピュータに接続される。例えば、コントローラは、「クラウド」内にある、または、ファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であり、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする。コントローラは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の進捗状況を監視し、過去の製造動作の経歴を調査し、複数の製造動作から傾向または性能の基準を調査し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理工程を設定し、または、新しいプロセスを開始する。
いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含むコンピュータネットワークを通じて、プロセスレシピをシステムに提供する。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリ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む。いくつかの例では、コントローラは、ウエハを処理するための設定の形式の命令を受信する。その設定は、ウエハ上で実施されるプロセスの種類、および、コントローラが接続するまたは制御するツールの種類に固有であることを理解されたい。よって、上述のように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続される１つ以上の個別のコントローラを含むことによって、および、本明細書に記載のプロセスの実行などの共通の目的に向かって協働することによって分散されてよい。かかる目的で分散されたコントローラの例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、または、リモートコンピュータの一部として）設置され、協働してチャンバにおけるプロセスを制御する１つ以上の集積回路と連通する、チャンバ上の１つ以上の集積回路を含む。
制限するのではなく、様々な実施形態では、システムは、プラズマエッチングチャンバ、堆積チャンバ、スピンリンスチャンバ、金属めっきチャンバ、クリーンチャンバ、ベベルエッジエッチングチャンバ、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ、イオン注入チャンバ、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連するもしくは使用される他の半導体処理チャンバを含む。
上述の動作は、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）リアクタを参照して説明されるが、いくつかの実施形態では、上述の動作は、他の型のプラズマチャンバ（例えば、コンダクタツール、誘電エッチングチャンバ、イオン注入チャンバ、シャワーヘッドを有するチャンバなど）に当てはまることにさらに注意されたい。
上述のように、ツールによって実施されるプロセス工程に応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはツールモジュール、他のツール部品、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、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１つ以上と連通する。
上記の実施形態を踏まえて、いくつかの実施形態が、コンピュータシステムに格納されたデータを含む様々なコンピュータ実施動作を採用することを理解されたい。これらのコンピュータ実施動作は、物理量を操作するものである。
いくつかの実施形態は、これらの動作を実施するためのハードウェアユニットまたは装置にも関する。この装置は、専用コンピュータのために特別に作成されている。専用コンピュータとして定義されるときは、コンピュータは、特定の目的で動作する能力を有しながら、なお、特定の目的の一部ではない他の処理、プログラムの実行、またはルーチンを実施する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の動作は、選択的に作動されたコンピュータによって実施される、または、コンピュータメモリに格納された１つ以上のコンピュータプログラムによって構成される、または、コンピュータネットワークを通じて得られる。データがコンピュータネットワークを通じて得られるときは、データは、多くの計算資源などコンピュータネットワーク上の他のコンピュータによって処理されてよい。
本明細書に記載の１つ以上の実施形態は、非一時的コンピュータ可読媒体のコンピュータ可読コードとしても作成されうる。非一時的コンピュータ可読媒体は、後にコンピュータシステムに読み込まれるデータを記憶するメモリデバイスなどのデータ記憶ハードウェアユニットである。非一時的コンピュータ可読媒体の例は、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、書き込み可能ＣＤ（ＣＤ－Ｒ）、書き換え可能ＣＤ（ＣＤ－ＲＷ）、磁気テープ、ならびに他の光学および非光学のデータ記憶ハードウェアユニットを含む。いくつかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読コードが分散されて記憶または実行されるようにネットワーク接続コンピュータシステムを通じて分散されたコンピュータ可読有形媒体を含む。
上記のいくつかの方法動作は、特定の順序で説明されたが、様々な実施形態では、他のハウスキーピング動作が動作間に実施されること、または、方法動作が、微妙に異なる時間で起きるように、もしくは、様々な間隔での方法動作の発生を可能にするシステムで分散されるように、もしくは、上記とは異なる順序で実行されるように調節されることを理解されたい。
一実施形態では、上記の実施形態の１つ以上の特徴は、本開示に記載の様々な実施形態に記載の範囲から逸脱することなく他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わされることにさらに注意されたい。
前述の実施形態は、明確な理解のためにある程度詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲内で一定の変更および修正が実施されうることは明らかだろう。従って、本実施形態は、制限的でなく例示的とみなされ、実施形態は、本明細書に記載の詳細に限定されないが、添付の特許請求の範囲およびその同等内で修正されてよい。本開示は以下の適用例としても実現できる。
［適用例１］
整形正弦波形を生成するための方法であって、
ＯＮ－ＯＦＦパルス高周波（ＲＦ）クロックを定義する工程であって、前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、ＯＮ－ＯＦＦパルスを有さないＯＦＦ状態によって分離されたＯＮ－ＯＦＦパルス列を有する、工程と、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックの大きさを調節する整形波形を印加して前記整形正弦波形を生成する工程と、
前記整形正弦波形を電極に送出する工程と、
を含む、方法。
［適用例２］
適用例１に記載の方法であって、
前記電極は、コイルまたは基板支持体である、方法。
［適用例３］
適用例１に記載の方法であって、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、ＯＮ状態を有し、
前記方法は、さらに、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックを反転させて反転方形波信号を出力する工程と、
方形波信号および前記反転方形波信号から増幅方形波形を出力する工程と、を含み、
前記整形波形を印加する前記工程は、
整形波形を生成するように前記増幅方形波形の大きさを調節する工程と、
前記整形正弦波形を前記整形波形から抽出する工程と、
を含む、方法。
［適用例４］
適用例３に記載の方法であって、
前記増幅方形波形の前記大きさを調節する前記工程は、レベル間形状波形、またはマルチレベル形状波形、または任意形状波形を出力するために実施される、方法。
［適用例５］
適用例１に記載の方法であって、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、ＯＮ状態を有し、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルス列は、前記ＯＮ状態および前記ＯＦＦ状態の周波数よりも大きい周波数を有する、方法。
［適用例６］
方法であって、
高周波を有するクロック信号を生成する工程と、
パルス信号を提供する工程と、
前記パルス信号のＯＮ状態およびＯＦＦ状態に従って前記クロック信号をフィルタリングして、ＯＮ－ＯＦＦパルス高周波（ＲＦ）クロック信号を出力する工程と、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号から複数の方形波信号を生成する工程と、
前記複数の方形波信号から増幅方形波形を生成する工程と、
整形波形を生成する工程と、
前記整形波形に従ってアジャイル直流（ＤＣ）レールに関連付けられたＤＣ電圧をフィルタリングして、フィルタリングされた波形を生成する工程と、
前記フィルタリングされた波形に基づいて前記増幅方形波形を整形して、整形波形を生成する工程と、
前記整形波形から整形正弦波形を抽出する工程であって、前記整形正弦波形は、前記フィルタリングされた波形によって定義された整形エンベロープに基づいて出力される、工程と、
基板を処理するためのプラズマを生成するために前記整形正弦波形のＲＦ電力を提供する工程と、
を含む、方法。
［適用例７］
適用例６に記載の方法であって、
前記パルス信号を提供する前記工程は、前記高周波よりも低い周波数で前記パルス信号を提供する工程を含む、方法。
［適用例８］
適用例６に記載の方法であって、
前記パルス信号を提供する前記工程は、複数のパルスを提供して、ＯＮ状態の複数のインスタンスおよびＯＦＦ状態の複数のインスタンスを提供する工程を含み、
前記パルス信号の前記ＯＮ状態の前記複数のインスタンスの各々は、次に前記パルス信号の前記ＯＦＦ状態の前記複数のインスタンスの対応するインスタンスが続き、前記パルス信号の前記ＯＦＦ状態の前記複数のインスタンスの各々は、次に前記パルス信号の前記ＯＮ状態の前記複数のインスタンスの対応するインスタンスが続き、
前記クロック信号を生成する前記工程は、複数のパルスを生成して、ＯＮ状態の複数のインスタンスおよびＯＦＦ状態の複数のインスタンスを提供する工程を含み、
前記クロック信号の前記ＯＮ状態の前記複数のインスタンスの各々は、次に前記クロック信号の前記ＯＦＦ状態の前記複数のインスタンスの対応するインスタンスが続き、前記クロック信号の前記ＯＦＦ状態の前記複数のインスタンスの各々は、次に前記クロック信号の前記ＯＮ状態の前記複数のインスタンスの対応するインスタンスが続く、方法。
［適用例９］
適用例８に記載の方法であって、
前記クロック信号をフィルタリングする前記工程は、前記パルス信号の前記ＯＦＦ状態に従って前記クロック信号の前記複数のパルスのいくつかをフィルタアウトする工程を含む、方法。
［適用例１０］
適用例６に記載の方法であって、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を受信して前記複数の方形波信号を生成する前記工程は、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を通過させて前記複数の方形波信号の第１の方形波信号を出力する工程と、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を反転させて前記複数の方形波信号の第２の方形波信号を出力する工程と、
を含む、方法。
［適用例１１］
適用例６に記載の方法であって、
前記フィルタリングされた波形に基づいて前記増幅方形波形を整形して前記整形波形を生成する前記工程は、前記フィルタリングされた波形のエンベロープを前記増幅方形波形に印加して、前記増幅方形波形のエンベロープを前記フィルタリングされた波形の前記エンベロープと一致させる工程を含む、方法。
［適用例１２］
適用例６に記載の方法であって、
前記整形波形から前記整形正弦波形を抽出する前記工程は、前記整形波形からより高次の高調波を除去して基本周波数波形を出力する工程を含む、方法。
［適用例１３］
適用例６に記載の方法であって、
前記整形エンベロープは、マルチレベルパルス形状エンベロープ、またはレベル間形状エンベロープ、または任意形状エンベロープである、方法。
［適用例１４］
基板を処理するために用いられるプラズマチャンバの電極に高周波（ＲＦ）電力を提供するためのマッチレスプラズマ源であって、
高周波を有するクロック信号を生成するように構成されたＲＦクロックと、
パルス信号を提供するように構成されたパルス発生器と、
前記パルス信号のＯＮ状態およびＯＦＦ状態に従って前記クロック信号をフィルタリングしてＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を出力するように構成された第１のフィルタと、
前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を受信して複数の方形波信号を生成するように構成されたゲートドライバと、
前記ゲートドライバから前記複数の方形波信号を受信して増幅方形波形を生成するように構成された増幅回路と、
整形波形を生成するように構成された波形発生器と、
前記整形波形に従ってアジャイル直流（ＤＣ）レールに関連付けられたＤＣ電圧をフィルタリングしてフィルタリングされた波形を生成するように構成された第２のフィルタであって、前記フィルタリングされた波形は前記増幅方形波形を整形して、前記増幅回路の出力において整形波形が生成される、第２のフィルタと、
前記整形波形から整形正弦波形を抽出するように構成されたリアクタンス回路であって、前記整形正弦波形は、前記フィルタリングされた波形によって定義された整形エンベロープに基づいて出力され、前記リアクタンス回路は、前記基板の前記処理のためのプラズマを生成するために前記整形正弦波形の前記ＲＦ電力を提供するように構成されている、マッチレスプラズマ源。
［適用例１５］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記パルス信号は、前記高周波よりも低い周波数を有する、マッチレスプラズマ源。
［適用例１６］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記パルス信号は、複数のパルスを有してＯＮ状態の複数のインスタンスおよびＯＦＦ状態の複数のインスタンスを提供し、
前記パルス信号の前記ＯＮ状態の前記複数のインスタンスの各々は、次に前記パルス信号の前記ＯＦＦ状態の前記複数のインスタンスの対応するインスタンスが続き、前記パルス信号の前記ＯＦＦ状態の前記複数のインスタンスの各々は、次に前記パルス信号の前記ＯＮ状態の前記複数のインスタンスの対応するインスタンスが続き、
前記クロック信号は、複数のパルスを有してＯＮ状態の複数のインスタンスおよびＯＦＦ状態の複数のインスタンスを提供し、
前記クロック信号の前記ＯＮ状態の前記複数のインスタンスの各々は、次に前記クロック信号の前記ＯＦＦ状態の前記複数のインスタンスの対応するインスタンスが続き、前記クロック信号の前記ＯＦＦ状態の前記複数のインスタンスの各々は、次に前記クロック信号の前記ＯＮ状態の前記複数のインスタンスの対応するインスタンスが続く、マッチレスプラズマ源。
［適用例１７］
適用例１６に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記第１のフィルタは、前記パルス信号の前記ＯＦＦ状態に従って、前記クロック信号の前記複数のパルスのいくつかをフィルタアウトするように構成されているＡＮＤゲートである、マッチレスプラズマ源。
［適用例１８］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記ゲートドライバは、第１のゲートおよび第２のゲートを含み、前記第１のゲートは、前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を通過させて前記複数の方形波信号の第１の方形波信号を出力するように構成され、前記第２のゲートは、前記ＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック信号を反転させて前記複数の方形波信号の第２の方形波信号を出力するように構成されている、マッチレスプラズマ源。
［適用例１９］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記フィルタリングされた波形は、前記フィルタリングされた波形のエンベロープに従って前記増幅方形波形のエンベロープを整形する、マッチレスプラズマ源。
［適用例２０］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記リアクタンス回路は、前記整形波形からより高次の高調波を除去することによって前記整形波形から前記整形正弦波形を抽出して基本周波数波形を出力するように構成されている、マッチレスプラズマ源。
［適用例２１］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記増幅回路は、複数のトランジスタを含み、前記第２のフィルタは、前記複数のトランジスタに接続されている、マッチレスプラズマ源。
［適用例２２］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記整形エンベロープは、マルチレベルパルス形状エンベロープ、またはレベル間形状エンベロープ、または任意形状エンベロープである、マッチレスプラズマ源。
［適用例２３］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記リアクタンス回路は、前記整形波形のより高次の高調波を除去して基本波形を生成するように構成され、前記整形正弦波形は、前記整形エンベロープを有する前記基本波形である、マッチレスプラズマ源。
［適用例２４］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
リアクタンス回路は、ＲＦマッチを用いることなく前記電極に接続されている、マッチレスプラズマ源。
［適用例２５］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
前記ＤＣアジャイルレールは、ＤＣ電圧源を備え、前記マッチレスプラズマ源は、さらに、前記整形波形の形状を制御するように構成されたコントローラを備える、マッチレスプラズマ源。
［適用例２６］
適用例１４に記載のマッチレスプラズマ源であって、
マッチレスバイアス源は、前記プラズマチャンバの基板支持体電極に接続されている、マッチレスプラズマ源。

Claims (10)

  1. 方法であって、
    第１のＯＮ－ＯＦＦパルス高周波（ＲＦ）クロックを定義する工程であって、前記第１のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、ＯＮ－ＯＦＦパルスを有さないＯＦＦ状態によって分離されたＯＮ－ＯＦＦパルス列を有する、工程と、
    前記第１のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックを反転させて第１の反転ＯＮ－ＯＦＦパルス信号を出力する工程と、
    前記第１のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック及び前記第１の反転ＯＮ－ＯＦＦパルス信号に基づいて第１の増幅方形波形を出力する工程と、
    第１の整形波形を印加して、前記第１の増幅方形波形の大きさを調節し、第１の整形された波形を生成する工程と、
    前記第１の整形された波形に基づいて第１の整形正弦波形を生成する工程と、
    前記第１の整形正弦波形を第１の電極に送出する工程と、
    を含む、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の電極は、コイルまたは基板支持体である、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、ＯＮ状態を有し、
    前記第１の整形正弦波形を生成する前記工程は、前記第１の整形正弦波形を前記第１の整形された波形から抽出する工程を含む、方法。
  4. 請求項３に記載の方法であって、
    前記第１の増幅方形波形の前記大きさは、レベル間形状波形、またはマルチレベル形状波形、または任意形状波形を出力するために調節される、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、ＯＮ状態を有し、
    前記ＯＮ－ＯＦＦパルス列は、前記ＯＮ状態および前記ＯＦＦ状態の周波数よりも大きい周波数を有する、方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
    第２のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックを定義する工程であって、前記第２のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、ＯＮ－ＯＦＦパルスを有さないＯＦＦ状態によって分離されたＯＮ－ＯＦＦパルス列を有する、工程、
    を含む、方法。
  7. 請求項６に記載の方法であって、
    前記第２のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、前記第１のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックに基づいて定義される、方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、
    前記第２のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックは、前記第１のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックに対して反転される、方法。
  9. 請求項６に記載の方法であって、
    前記第２のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロックを反転させて第２の反転ＯＮ－ＯＦＦパルス信号を出力する工程と、
    前記第２のＯＮ－ＯＦＦパルスＲＦクロック及び前記第２の反転ＯＮ－ＯＦＦパルス信号に基づいて第２の増幅方形波形を出力する工程と、
    を更に含む、方法。
  10. 請求項９に記載の方法であって、
    第２の整形波形を印加して、前記第２の増幅方形波形の大きさを調節し、第２の整形された波形を生成する工程と、
    前記第２の整形された波形に基づいて第２の整形正弦波形を生成する工程と、
    前記第２の整形正弦波形を第２の電極に送出する工程と、
    を更に含む、方法。
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