KR102438864B1 - 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법들 및 시스템들 - Google Patents

플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법들 및 시스템들 Download PDF

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Abstract

플라즈마 챔버로 전력의 전달을 최적화하는 방법이 기술된다. 방법은 다중 시간 간격들로 저주파 (LF) 무선 주파수 발생기 (RFG) 의 사이클 각각을 분할하는 것을 포함한다. 시간 간격들 각각 동안, 고주파 (HF) RFG 의 주파수 오프셋이 생성되어 전력의 전달이 최대화된다. 주파수 오프셋들은 전압 신호의 사이클 각각에 대한 LF RFG의 전압 신호와 비교하여 실질적으로 정반대 (inverse) 관계를 제공한다. 시간 간격들에 대한 주파수 오프셋들은 저주파의 배수다. 실질적으로 정반대 관계는 전극으로의 전력 전달의 증가를 용이하게 한다. LF RF 사이클 동안 기준 HF 주파수로부터의 주파수 오프셋들의 총 범위는 LF RFG 에 의해 공급되는 전력의 전력비 및 HF RFG 에 의해 공급되는 전력의 전력비에 의존한다.

Description

플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법들 및 시스템들
본 실시예들은 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
플라즈마 툴 (tool) 은 무선주파수 발생기 (radiofrequency generator, RFG), 임피던스 매칭 네트워크 (impedance matching network), 및 플라즈마 챔버를 포함한다. RFG는 플라즈마 챔버에 임피던스 매칭 네트워크를 통해 제공되는 전력을 발생시킨다. 전력이 제공되는 경우, 프로세스 가스는 플라즈마 챔버 내에 위치한 웨이퍼 (wafer) 를 프로세싱하기 위해 플라즈마 챔버로 공급된다.
때때로, 전력이 플라즈마 챔버로 제공되는 경우, 반사되는 전력이 발생된다. 반사되는 전력은 플라즈마 챔버로부터 RFG를 향하여 반사된다. 만약, 반사되는 전력이 높다면, 웨이퍼의 프로세싱은 비효율적이게 된다.
이러한 맥락에서 본 개시에서 설명된 실시예가 발생한다.
본 명세서에 제공된 배경기술은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제시하기 위한 것이다. 본 배경 기술 섹션에 기술된 범위까지, 현재 명명된 발명자들의 업적뿐만 아니라 출원시 종래 기술로서 달리 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 선행 기술로서 명시적으로 또는 묵시적으로 인정되지 않는다.
본 개시의 실시예들은 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달을 최적화하기위한 시스템들, 장치들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램들을 제공한다. 본 실시예들은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능 매체 (computer readable medium) 상의 방법, 디바이스, 시스템, 장치 또는 프로세스와 같은 다양한 방식들로 구현될 수 있음이 이해되야 한다. 여러 실시예들이 아래에 설명된다.
일부 실시예에서, 본 명세서에서 기술된 시스템들 및 방법들은 초고주파 (very high frequency, VHF) 의 주파수 튜닝을 수행하는 것을 포함한다. VHF 주파수 튜닝은 상호 변조된 (intermodulated) 주파수들에서 높은 반사전력을 완하 (mitigate) 하기 위해 동일한 간격으로 배치될 수 있는 다수의 시간 간격들 (time intervals) 로 LF RF 발생기 (RFG)에 의해 생성된 전압 또는 전력 신호의 저주파 (LF) 무선 주파수 (RF) 기간 (period) 를 분할함으로써 수행된다. 제어 (controlling) 또는 중심 시간 (central time) 간격은 저주파의 양의 크로스오버 (positive crossover) 에서 LF RF 기간과 얼라인 된다 (aligned). 얼라인먼트 (alignment) 이후, 초고주파는 시간 간격들 각각에서 튜닝된다. 초고주파를 튜닝하는 동안, 시간 간격들에 대한 주파수 오프셋은 중심 초고주파로부터 저주파의 배수다. 중심의 초고주파는, 양의 크로스오버에서 LF RF 기간과 얼라인되는, 중심 시간에서의 주파수이다. 또한, 초고주파의 튜닝 동안, 주파수 오프셋들의 오프셋 진폭은 LF RF 기간에 대한 시간 위치 (temporal position) 에 의존한다. 시간 간격 동안 중심 VHF 로부터 주파수 오프셋은 LF RF 기간에 대한 주파수 오프셋의 위치에 의존하는 궤도 (trajectory) 를 따른다. 예를 들어, LF RF 기간의 양의 절반은 음의 오프셋을 가지고, LF RF 기간의 음의 절반은 양의 오프셋을 가진다. 예시하면, 초고주파는 LF RF 기간에 비교해서 실질적으로 정반대 (inverse) 다.
일 실시예에서, 주파수 오프셋들의 총 범위는 LF 와 초고주파 사이의 전력비에 비례한다. LF RFG 의 전압의 시간 간격에 대한 주파수 오프셋의 총 오프셋 범위는 HF RFG 에 의해 공급되는 전력 및 LF RFG 에 의해 공급되는 전력의 전력비에 비례한다. 주파수 오프셋들의 총 범위는 전력비의 증가와 함께 증가하고, 전력비의 감소와 함께 감소한다. 총 범위는, 다른 LF 대 HF 공급된 전력비를 가지는 다른 프로세스들에 대해 변화한다. 주파수 오프셋들의 총 범위를 변화시킴으로써, 임피던스 조건들 또는 플라즈마 조건들의 명확한 변화가 대응 (counteracted) 된다. 총 범위가 변화되는 최적화 방안 (optimization scheme) 은 무작위가 아니고 명확한 궤도를 가진다.
하나의 실시예에서, 시간 간격들 각각에서 그리고 전체 LF RF 기간에 걸쳐서 전력 전달을 최적화하도록 주파수를 선택하는 방법이 기술된다. 시간 간격들은 LF RFG 및 HF RFG에 커플링 된 매치 (match) 의 출력에서 센싱되는 전압에 적용된다. HF RFG 는 초고주파수에서 동작한다. 중심 VHF 는 중심 시간 간격에서 설정되고, 모든 다른 시간 간격들에서, HF RFG 의 주파수 값들은 중심 VHF 로부터 오프셋이 된다. 예를 들어, i 번째 시간 간격에 대한 HF RFG 의 주파수 값은 F(VHF, i) 가 i 번째 시간 간격에 대한 HF RFG 의 주파수, f_VHF0 가 중심 VHF, n 이 정수 또는 양의 실수, 그리고 F(LF) 가 i 번째 시간 간격 동안 LF RFG 의 주파수인 경우, F(VHF, i) = f_VHF0 ± n * F(LF) 로 설정된다. 용어 n 및 ni 는 본 명세서에서 상호교환되어 사용된다.
일 실시예에서, 매치 및 HF RFG 모두 전극으로 전력 전달을 최적화하도록 제어된다. 예를 들어, HF RFG 및 매치의 커패시터는 전력 전달을 최적화하도록 반복적으로 제어된다. 예시하면, 전력 전달이 HF RFG 를 사용하여 최적화된 이후, 전력 전달은 매치를 사용하여 최적화된다. 전력 전달이 매치를 사용하여 최적화된 이후, 전력 전달은 HF RFG 를 사용하여 최적화된다.
일 실시예에서, 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 본 명세서에 기술된 방법들은 연속파 RF 신호들 대신 VHF RF 발생기 및 LF RF 발생기에 의해 발생되는 펄싱된 RF 신호들에 적용된다.
일 실시예에서, 주파수 오프셋들은 LF RF 기간의 미리 디자인된 (predesigned) 부분에 VHF 에 적용된다. 예를 들어, 주파수 오프셋들은 LF RF 기간의 제 1 절반에 적용되고 LF RF 기간의 제 2 절반에는 적용되지 않거나, 제 2 절반에는 적용되고 제 1 절반에는 적용되지 않는다.
전극으로 전력 전달 최적화를 위한 본 명세서에 기술된 시스템들 및 방법들의 일부 이점들은, 전력 전달이 모든 시간 간격들에서 최적화되는, HF RFG 의 주파수 오프셋들을 발생시키는 것을 포함한다. 발생되는 주파수 오프셋들은 LF RFG 의 동작의 사이클 각각 동안 LF RFG 의 전압에 대해 실질적으로 정반대 관계를 가지는 주파수 신호를 추적한다. 실질적으로 정반대 관계는 전력 전달 최적화를 용이하게 한다.
전력 전달 최적화를 위한 본 명세서에 기술된 시스템들 및 방법들의 추가적 이점들은 전달을 최적화하도록 매칭을 제어하는 것을 포함한다. 일단 HF RFG 의 주파수 오프셋들이 전력 전달을 위해 최적화되면, 매치는 전력의 전달의 최적화를 위해 제어된다. 일단 전력 전달이 매치를 사용해 최적화되면, HF RFG 의 주파수 오프셋들은 다시 전극으로 전력 전달을 최적화하도록 제어된다.
본 명세서에 기술된 시스템들 및 방법들의 추가적 이점들은 전극으로의 전력 전달을 제어하는 것을 포함한다. 예를 들어, 프로세스 동작을 위해서, LF RFG 의 동작의 사이클의 제 1 절반의 시간 간격 각각 동안, HF RFG 주파수 오프셋들은 전극으로 전력 전달을 감소시키도록 제어되고, 사이클의 제 2 절반 동안, HF RFG 주파수 오프셋들은 전력 전달을 증가시키도록 제어된다. 또 다른 예로, 다른 프로세스 동작을 위해, LF RFG 의 동작의 사이클의 제 1 절반의 시간 간격 각각 동안, HF RFG 주파수 오프셋들은 전극으로 전력 전달을 증가시키도록 제어되고, 사이클의 제 2 절반 동안, HF RFG 의 주파수 오프셋들은 전력 전달을 감소시키도록 제어된다.
다른 측면들은, 첨부된 도면들과 연계하여, 하기 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
본 실시예들은 첨부된 도면들과 연계한 하기 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 플라즈마 챔버의 척으로 전달되는 전력을 최적화하는 시스템의 일 실시예에 따른 블록도이다.
도 2a는 전압 신호를 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 2b는 HF RFG 의 출력에서 발생되는 RF 신호의 주파수 오프셋들을 표현하는, 주파수 신호를 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 2c는 전압 신호에 비교해 실질적으로 정반대 (inverted) 관계를 가지는 주파수 신호 및 전압 센서에 의해 측정되는 전압량들을 가지는 전압 신호를 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 3은 기판의 프로세싱 동안 HF RFG 가 동작하는 다수의 주파수 오프셋들의 발생을 설명하기 위한 도해다.
도 4는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력의 최적화를 위한 방법으로 발생되는, 도 3의 주파수 오프셋들의 적용을 설명하기 위한 시스템의 일 실시예의 도해이다.
도 5a는 LF RFG 에 의해 발생되는 RF 신호의 전압량들을 표현하는, 전압 신호를 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 5b는 도 5a의 전압 신호에 대응하는 주파수 오프셋들의 결정을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 6은 LF RFG 의 주파수가 기판의 프로세싱 동안 튜닝되는 경우, 복수의 테이블들의 사용을 설명하기 위한 시스템의 일 실시예의 블록도이다.
도 7a는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않은 경우, 반사 계수 감마 (reflection coefficient gamma) 의 크기의 플롯을 설명하기 위한 스미스 차트 (Smith chart) 의 일 실시예다.
도 7b는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우, 반사 계수 감마의 크기의 플롯을 설명하기 위한 또다른 스미스 차트의 일 실시예이다.
도 8a는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않은 경우, 순방향 (forward) 전력 또는 순방향 진폭 (amplitude) 이 HF RFG의 동작 주파수에 집중되는 것을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 8b는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우, 순방향 전력 또는 순방향 진폭이 HF RFG의 동작의 다수의 주파수들로 분배되는 것을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 9a는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않은 경우, HF RFG 로 향하는 반사 전력의 진폭을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 9b는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 HF RFG 로 향하는 반사 전력의 진폭을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 10a 는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우 HF RFG 에 의해 공급되는 즉각적인 (instantaneous) 순방향 전력, HF RFG 를 향하여 반사되는 즉각적인 전력, LF RFG 의 동작의 사이클 동안 HF RFG 에 의해 전달되는 즉각적인 전력을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 10b는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 HF RFG 에 의해 공급되는 즉각적인 (instantaneous) 순방향 전력, HF RFG 를 향하여 반사되는 즉각적인 전력, LF RFG 의 동작의 사이클 동안 HF RFG 에 의해 전달되는 즉각적인 전력을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 11은 기판의 반경에 대한 기판의 온도를 플롯하는 그래프의 일 실시예이다.
도 12a는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 파형 또는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 12b는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 파형 또는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 13a는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 파형 또는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 13b는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 파형 또는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 14a는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 파형 또는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 14b는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 파형 또는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 15a는 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력을 감소시키고 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 증가시키기 위한, 임피던스 매칭 회로 (IMC) 의 사용을 설명하기 위한 시스템의 일 실시예의 도해다.
도 15b는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 증가시키기 위한 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 결정 및 임피던스 매칭 회로의 션트 커패시터 (shunt capacitor) 의 커패시턴스의 결정을 설명하기 위한 방법의 일 실시예의 플로우차트다.
도 16a는 특정한 프로세스를 용이하게 하기 위해 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 결정을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 16b는, 플라즈마 챔버로 전달되는 전력이 LF RFG 의 동작의 사이클의 제 1 절반 동안 최소화되고 동작의 사이클의 제 2 절반 동안 최대화되는, 도 16a의 주파수 오프셋들을 저장하기 위한 호스트 컴퓨터에 의한 테이블의 생성을 설명하기 위한 호스트 컴퓨터의 일 실시예의 도해다.
도 17a는 또 다른 특정한 프로세스를 용이하게 하기 위해 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 결정을 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 17b는, 플라즈마 챔버로 전달되는 전력이 LF RFG 의 동작의 사이클의 제 1 절반 동안 최대화되고 동작의 사이클의 제 2 절반 동안 최소화되는, 도 17a의 주파수 오프셋들을 저장하기 위한 프로세서에 의한 또 다른 테이블의 생성을 설명하기 위한 호스트 컴퓨터의 일 실시예의 도해다.
도 18은 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우에 비교하여 적용되는 경우, 에칭 레이트에서 불균일성의 증가를 설명하기 위한 그래프의 일 실시예이다.
도 19는 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우보다 플라즈마 챔버로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 보다 큰 (greater) 에칭 깊이가 달성되는 것을 설명하기 위한 도해다.
하기 실시예들은 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법들 및 시스템들을 기술한다. 본 실시예들은 구체적 세부사항들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 잘 알려진 동작들은 본 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해서 상세히 기술되지 않았다.
도 1은 플라즈마 챔버 (106) 의 척 (108) 으로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 시스템 (100) 의 일 실시예의 블록도이다. 시스템 (100) 은 호스트 컴퓨터 (102), 저주파 (LF) 무선 주파수 발생기 (RFG), 고주파 (HF) RFG, 임피던스 매칭 회로 (IMC) (104), 및 플라즈마 챔버 (106) 를 포함한다. 용어 HF 및 초고주파수 (VHF) 는 본 명세서 상에서 상호 교환되어 사용되는 것이 주의 되어야 한다. 호스트 컴퓨터 (102) 의 예들은 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 스마트폰, 제어기, 및 서버를 포함한다. 호스트 컴퓨터 (102) 는 프로세서 (110) 및 메모리 디바이스 (112) 를 포함한다. 본 명세서 상에서, 프로세서는 제어기, 또는 주문형 직접 회로 (application specific integrated circuit (ASIC), 또는 프로그램가능한 로직 디바이스 (PLD), 또는 중앙 처리 장치 (CPU), 또는 마이크로 제어기, 또는 마이크로 프로세서이고, 이 용어들은 본 명세서 상에서 상호 교환되어 사용된다. 본 명세서 상에 사용된, 메모리 디바이스의 예들은 랜덤 엑세스 메모리 (RAM), 읽기 전용 메모리 (ROM), 및 이들의 조합을 포함한다. 프로세서 (110) 는 메모리 디바이스 (112) 와 결합된다.
LF RFG 는 킬로헤르츠 (kHz) 주파수 범위에서 동작하는 무선 주파수 발생기가 될 수 있다. 예를 들어, LF RFG 는 300 kHz 부터 500 kHz 까지 범위의 주파수에서 동작한다. 설명하면, LF RFG 는 370 kHz 또는 400 kHz 또는 450 kHz 의 주파수 에서 동작한다. HF RFG 는 메가헤르츠 (MHz) 주파수 범위에서 동작하는 무선 주파수 발생기일 수 있다. 예로서, HF RFG 는 50 MHz 부터 70 MHz 까지 범위의 주파수 또는 20 MHz 부터 30 MHz 까지 범위의 주파수 또는 12 MHz 부터 14 MHz 까지 범위의 주파수 또는 1 MHz 부터 3 MHz 범위의 주파수에서 동작한다. LF RFG 는 주파수 제어기 (FCTRL) (116A), 드라이버 (DRVR) (118A), 및 RF 전력 공급부 (120A) 을 포함한다. 주파수 제어기 (116A) 는, RF 전력 공급부 (120A) 와 견결되는, 드라이버 (118A) 와 결합된다. 드라이버의 일 예는 하나 이상의 트랜지스터들을 포함한다. RF 전력 공급부의 일 예는 RF 주파수에서 오실레이팅하는 (oscilate) RF 오실레이터 (oscillator) 를 포함한다. 주파수 제어기 (116A) 는 프로세서 (110) 에 결합되고, RF 전력 공급부 (120A) 는 LF RFG의 출력 (O1)을 통하여 IMC (104) 의 입력 (I1) 에 결합된다.
유사하게, HF RFG 는 주파수 제어기 (116 B), 드라이버 (118B), 및 RF 전력 공급부 (120B) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 주파수 제어기 (116B) 는 드라이버 (118B) 에 결합되고, 드라이버 (118B) 는 RF 전력 공급부 (120B) 에 결합된다. 주파수 제어기 (116B) 는 프로세서 (110) 와 결합되고, RF 전력 공급부 (120B) 는 HF RFG 의 출력 (O2) 을 통하여 임피던스 매칭 회로 (104) 의 입력 (I2) 에 결합된다. 또한, 전력 센서 (122) 는 HF RFG 의 출력 (O2) 에 결합된다. 전력 센서 (122) 는 프로세서 (110) 에 결합된다. 선택적으로, 방향성 결합기 (directional coupler, 124) 는 출력 (O2) 에 결합되고 오실로스코프 (126) 는 방향성 결합기 (124) 에 결합된다.
IMC (104) 는 때때로 본 명세서 상에서 매치 또는 임피던스 매칭 네트워크를 지칭한다. IMC (104) 는 프로세서 (110) 에 결합된, 전압 센서 (128) 에 결합된 출력 (O3) 을 가진다. 또한, 출력 (O3) 은 척 (108) 에 결합된다. 플라즈마 챔버 (106) 는 용량성으로 (capacitively) 결합된 플라즈마 (CCP) 챔버이고, 척 (108) 은 정전척 (electrostatic chuck, ESC) 일 수 있다. 척 (108) 은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속으로 만들어진 하부 전극을 포함한다. 플라즈마 챔버 (106) 는 척 (108) 의 상부 표면을 대면하는 하부 표면을 가지는 상부 전극 (114) 을 더 포함한다. 상부 전극 (114) 은 접지 전위 (ground potential) 와 결합되고, 금속으로 만들어진다.
시스템 (100) 은 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법을 수행하도록 사용된다. 방법은 실험적 방법 (empirical method) 이다. 본 명세서에 기술된, 실험적 방법은 플라즈마 챔버 (106) 에서 기판을 프로세싱 하지 않고 실험실 테스팅 (lab testing) 을 통해 수행된다. 기판을 프로세싱하는 것의 예들은 기판상에 하나 이상의 물질을 증착하는 것, 또는 기판을 에칭하는 것, 또는 기판을 클리닝 하는 것, 또는 기판을 스퍼터링 (sputtering) 하는 것, 또는 이들의 조합을 포함한다.
전력 최적화를 위한 방법의 수행 동안, 프로세서 (110) 는 메모리 디바이스 (112) 로부터 레시피 (recipe) 에 엑세스한다. 레시피는 LF RFG 에 의해 발생될 RF 신호 (130A) 의 특정된 주파수 및 전력, 그리고 HF RFG 에 의해 발생될 RF 신호 (130B) 의 특정된 주파수 및 전력을 포함한다. 프로세서 (110) 는 RF 신호 (130A) 의 특정된 주파수 및 전력을 주파수 제어기 (116A) 에 제공하고, RF 신호 (130B) 의 특정된 주파수 및 전력을 주파수 제어기 (116B) 에 제공한다. 발생될 RF 신호 (130A) 의 주파수 및 전력을 수신하면, 주파수 제어기 (116A) 는 특정된 주파수 및 전력에 따라 전류를 발생시키도록 드라이버 (118A) 에게 신호를 보낸다. 드라이버 (118A) 는 전류를 발생시키고 RF 전력 공급부 (120A) 에 전류를 제공한다. 전류를 수신하면, RF 전력 공급부 (120A) 는 프로세서 (110) 로부터 수신한 특정된 주파수 및 전력을 가지는 RF 신호 (130A) 를 발생시킨다.
유사하게, 발생될 RF 신호 (130B) 의 특정된 주파수 및 전력을 수신하면, 주파수 제어기 (116B) 는 특정된 주파수 및 전력에 기초한 전류를 발생시키도록 드라이버 (118B) 에게 신호를 다. 드라이버 (118B) 는 RF 전력 공급부에 제공하기 위한 전류를 발생시킨다. 전류를 수신한 것에 응답하여, RF 전력 공급부 (120B) 는 프로세서 (110) 로부터 특정된 주파수 및 전력을 가지는 RF 신호 (130B) 를 발생시킨다.
RF 전력 공급부 (120A) 는 출력 (O1) 및 입력 (I1) 을 통하여 IMC (104) 로 RF 신호 (130A) 를 공급하고, RF 전력 공급부 (120B) 는 RF 신호 (130B) 를 출력 (O2) 및 입력 (I2) 를 통하여 IMC (104) 로 공급한다. IMC (104) 는 출력 (O3) 과 결합된 로드의 임피던스를 입력 (I1) 및 입력 (I2) 과 결합된 소스의 임피던스와 매칭하고, 출력 (O3) 에서 수정된 (modified) RF 신호 (132) 가 발생하도록 RF 신호들 (130A 및 130B) 을 결합한다. 로드의 일 예는 출력 (O3) 을 척 (108) 과 결합하는 RF 전송 라인 (transmission line) 및 플라즈마 챔버 (106) 를 포함한다. 소스의 일 예는 LF RFG, HF RFG, 출력 (O1) 을 입력 (I1) 에 결합하는 RF 케이블, 및 출력 (O2) 을 입력 (I2) 에 결합하는 RF 케이블을 포함한다. 수정된 RF 신호 (132) 는 척 (108) 에 공급된다.
수정된 RF 신호 (132) 가 척 (108) 에 공급되면, 전압 센서 (128) 는 출력 (O3) 에서 전압을 측정하고 전압량을 가지는 전압의 측정값들을 프로세서 (110) 로 제공한다. 전압 센서 (128) 에 의해 측정된 전압은 RF 신호 (130A) 의 값이다. 전압 센서 (128) 는 출력 (O3) 에서 수정된 RF 신호 (132) 의 전압을 측정하고, 수정된 RF 신호 (132) 의 전압은 우선적으로 RF 신호 (130A) 의 전압이다. RF 신호 (130A) 는 RF 신호 (130B) 보다 큰 전력을 더 가진다. 프로세서 (110) 는 전압 센서 (128) 로부터 전압 측정값들을 수신하고, 다수의 시간 간격들로 전압량을 추적하는 전압 신호의 사이클을 분할한다. 시간 간격들은 동일하다. 예를 들어, 시간 간격들의 제 1 시간 간격은 시간 간격들의 제 2 시간 간격과 동일한 시간 기간을 가지고, 시간 간격들의 제 2 시간 간격은 시간 간격들의 제 3 시간 간격과 동일하다.
시간 간격들 각각에 대해, 전력 센서 (122) 는 출력 (O2) 에서 전달되는 전력을 측정한다. 예를 들어, 전력 센서 (122) 는 RF 신호 (130B) 의 전달된 전력을 측정한다. 전달된 전력은 순방향 전력과 반사되는 전력 사이의 차이라는 것이 주의 되어야 한다. 예를 들어, RF 신호 (130B) 의 전달된 전력은 HF RFG 에 의해 출력 (O2) 에서 공급되는 전력과 HF RFG 로 향해 출력 (O2) 에서 반사되는 전력 사이의 차이다. 출력 (O2) 에서 반사되는 전력은 RF 전송 라인, IMC (104), 및 입력 (I2) 을 출력 (O2) 에 결합하는 RF 케이블을 통하여 플라즈마 챔버로부터 반사된다. 전력 센서 (122) 는 프로세서 (110) 로 출력 (O2) 에서 전달되는 전력의 측정값을 제공한다.
시간 간격들 각각에 대해, 프로세서 (110) 는 출력 (O2) 에서 전달되는 전력이 최대인 HF RFG의 주파수를 결정한다. 예를 들어, 시간 간격들의 제 1 시간 간격에 대해, 프로세서 (110)는 HF RFG가 레시피의, 기준 주파수 (reference frequency) 와 같은, 주파수를 가질 때 출력 (O2) 에서 전달되는 전력이 PWR1임을 측정값들로부터 결정한다. 기준 주파수의 일 예는 하기에 더 기술될, 주파수값 HF0 같은, 기본 주파수 (fundamental frequency) 이다. 또 다른 예로서, HF RFG의 기준 주파수는 하기에 더 기술될, 초기 지점 P1 에서 제로 양 크로싱 (zero positive crossing) 이 발생하는 주파수다. 제로 양 크로싱은 또한 하기에 더 기술될 것이다. 초기 지점 P1 은 중심 시간에서 발생한다. 더욱이, 시간 간격들의 제 1 시간 간격 동안, 프로세서 (110) 는 수정된 주파수로 레시피 내의 주파수를 수정하고, 수정된 주파수를 주파수 제어기 (116B) 로 제공한다. 수정된 주파수는 HF RFG 로 향하여 반사되는 전력을 줄이고 플라즈마 챔버 (106) 로 전력 전달을 최적화하도록 주파수 제어기 (116B) 로 제공된다. 시간 간격들의 제 1 시간 간격 동안, 주파수 제어기 (116B) 는 주파수 제어기 (116B)가 RF 신호 (130B)를 발생시키도록 RF 전원 (120B)을 제어하는 것과 동일한 방식으로 수정된 주파수를 갖는 RF 신호 (134) 를 발생하도록 RF 전력 공급부 (120B) 를 제어한다. 시간 간격들의 제 1 시간 간격에 대해, RF 신호 (134) 가 출력 (O2) 에서 공급되는 경우, 프로세서 (110) 는 측정값으로부터 출력 (O2) 에서 전달되는 전력이 PWR2 인 것을 결정한다. 만약 프로세서 (110) 가 PWR2 가 PWR1 보다 크다고 결정하면, 프로세서 (110) 는 HF RFG 가 전압 신호의 사이클의 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안 기준 주파수 대신 수정된 주파수에서 작동 될 것이라고 더 결정할 것이다. 반면에, 만약 프로세서 (110) 가 PWR1 이 PWR2 보다 크다고 결정하면, 프로세서 (110) 는 HF RFG 가 전압 신호의 사이클의 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안 수정된 주파수 대신 기준 주파수에서 작동 될 것이라고 더 결정할 것이다.
방향성 결합기 (124) 및 오실로스코프 (126) 는 검증 목적들로 사용되고 선택적인 디바이스들이라는 것이 주의 되어야 한다. 예를 들어, 방향성 결합기 (124) 는 오실로스코프 (126)에 전력을 제공하도록 출력 (O2) 에서 전달된 전력을 결합한다. 사용자는 전달된 전력이 더 큰 수정된 주파수 또는 기준 주파수를 검증하도록 오실로스코프 (126)상의 RF 신호 (130B 또는 134) 의 주파수 값 및 출력 (O2) 에서 전달된 전력의 측정값들을 볼 수 있다.
일 실시예에서, 접지 전위와 결합될 상부 전극 (114) 대신, 상부 전극 (114) 은 임피던스 매칭 회로 (도시되지 않음) 를 통해 하나 이상의 RF 발생기들 (도시되지 않음) 에 결합 되고, 척 (108) 은 IMC (104) 를 통하여 LF RFG 및 HF RFG 에 결합된다.
일 실시예에서, 접지 전위와 결합되는 대신, 상부 전극 (114) 은 임피던스 매칭 회로 (도시되지 않음) 을 통해 하나 이상의 RF 발생기들 (도시되지 않음) 와 결합되고, 척 (108) 은 접지 전위와 결합된다.
일 실시예에서, 출력 (O3) 과 결합되는 전압 센서 (128) 대신, 전압 센서 (128) 는 출력 (O1) 또는 입력 (I1) 과 결합된다.
일 실시예에서, 전압 센서 (128) 에 의해 측정되는 전압량을 가지는 전압 신호의 시간 간격들은 동일하지 않다. 예를 들어, 시간 간격들의 제 1 시간 간격은 시간 간격들의 제 2 시간 간격의 시간 기간에 비교하여 더 짧거나 더 긴 시간 기간을 가진다.
도 2a 는 전압 신호 (204) 를 설명하기 위한 그래프 (202) 일 실시예이다. 전압 신호 (204) 는 출력 (O3) 에서 전압의 측정값으로부터 도 1 의 프로세서 (110) 에 의해 발생된다. 출력 (O3) 에서 전압의 측정값들은 도 1 의 전압 센서 (128) 에 의해 만들어진다. 그래프 (202) 는 전압 신호 (204) 의 전압 대 시간 t 를 플롯한다. 전압은 도 1 의 RF 신호 (130A) 의 것이다. 전압 센서 (128) 에 의해 측정되는 전압은 수정된 RF 신호 (132) 의 것이고 상기 설명한바와 같이, 수정된 RF 신호 (132) 의 전압은 우선적으로 RF 신호 (130A) 의 전압을 포함한다.
프로세서 (110) 는 t0 부터 t12 까지 다수의 시간 간격들로 전압 신호 (204) 의 사이클 1 을 분할한다. t0 부터 t12 까지 시간 간격들 각각은 동일하다. 예를 들어, t0 와 t1 시간들 사이의 시간 기간은 t1 와 t2 시간들 사이의 시간 기간과 같고, t1 와 t2 시간들 사이의 시간 기간은 t2 와 t3 시간들 사이의 시간 기간과 같다. t0 와 t1 시간들 사이의 시간 간격은 중심 시간 간격이라 본 명세서에서 때때로 지칭된다. 유사하게, 프로세서 (110) 는 t12 부터 t 24 까지 다수의 시간 간격들로 전압 신호 (204) 의 또 다른 사이클 2 를 분할한다. 사이클 2 는 사이클 1 에 연속되고 (consecutive) 사이클 1 은 사이클 2 에 선행한다. 본 명세서에 기술된 사이클은 때때로 본 명세서 상에서 파형 사이클을 지칭하는 것이 주의 되어야 한다. 예를 들어, 사이클 1 은 파형인 전압 신호 (204) 의 것이다.
전압 신호 (204) 의 초기 지점 (P1) 은 시간 t0 에서이고, 전압 신호 (204) 의 양의 제로 크로싱에서 발생하는 것이 주의 되어야 한다. 예를 들어, 초기 지점 (P1) 에서, 전압 신호 (204) 의 값들은 양이 되는 것에서 음이 되는 것으로 스윙한다. 전압 신호 (204) 는 양의 제로 크로싱이 발생하는 초기 지점 (P1) 에서 양의 기울기를 가진다. 더욱이, 전압 신호 (204) 의 중간 지점 (P2) 은 시간 t6 에서이고, 전압 신호 (204) 의 음의 제로 크로싱에서 발생한다. 일 예로써, 중간 지점 (P2) 에서, 전압 신호 (204) 의 값들은 양이 되는 것에서 음이 되는 것으로 스윙한다. 유사하게, 전압 신호 (204) 의 종점 (P3) 은 전압 신호 (204) 의 양의 제로 크로싱에서 발생한다. 예를 들어, 종점 (P3) 에서, 전압 신호 (204) 의 값들은 음이 되는 것에서 양이 되는 것으로 스윙한다. 전압 신호 (204) 는 양의 제로 크로싱이 발생하는 종점 (P3) 에서 양의 기울기를 가진다. 종점 (P3) 은 전압 신호 (204) 의 사이클 2 의 초기 지점이다. 중간 지점 (P2) 에서 발생되는 음의 제로 크로싱은 초기 지점 (P1) 에서 발생하는 양의 제로 크로싱과 종점 (P3) 에서 발생하는 양의 제로 크로싱 사이다. 지점 (P1) 에서 지점 (P3) 는 전압 신호 (204) 의 사이클 1 동안 발생한다.
초기 지점 (P1) 의 사이클 1 의 양의 제로 크로싱은 초기 지점 (P1) 에 대응된다. 유사하게, 중간 지점 (P2) 의 사이클 1 의 음의 제로 크로싱은 중간 지점 (P2) 에 대응되고, 종점 (P3) 의 사이클 1 의 양의 제로 크로싱은 종점 (P3) 에 대응된다.
전압 신호 (204) 의 사이클 1 은 지점들 (P1) 과 (P2) 사이에서 양수이고, 지점들 (P2) 과 (P3) 사이에서 음수이다. 예를 들어, 전압 신호 (204) 는 지점들 (P1) 과 (P2) 사이에 양의 값들 또는 양의 진폭들 또는 양의 크기들을 가지고, 지점들 (P2) 와 (P3) 사이에 음의 값들을 가진다. 유사하게, 사이클 2 의 절반은 양이고, 사이클 2 의 남은 절반은 음이다.
사이클 1 이 연속파 (CW) RF 신호 또는 다중 (multistate) RF 신호와 연관된 것이 더욱 주의 되어야 한다. 예를 들어, 사이클 1 동안 도 1 의 RF 신호 (130B) 는 연속파 RF 신호이거나, 레벨-대-레벨 (a level-to-level) 펄싱된 RF 신호이다. 다중 RF 신호는 한 상태에서 또 다른 상태로 전이 (transition) 된다. 예로써, 고 상태 동안 다중 RF 신호의 엔벨롭 (envelope) 은 저 상태 동안 다중 RF 신호의 엔벨롭 보다 큰 전력 레벨을 가진다. 엔벨롭은 피크 대 피크 진폭 또는 제로 대 피크 진폭이다.
일 실시예에서, 프로세서 (110) 는 전압 신호 (204) 의 사이클 각각을 임의의 다른 수의 시간 간격들로 분할한다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 12 시간 간격 대신 18 시간 간격 또는 50 시간 간격으로 전압 신호 (204) 의 각 사이클을 분할한다.
도 2B 는 도 1 의 HF RFG 에 의한 출력 (O2) 에서 발생되는 RF 신호 (134) (도1) 의 주파수 오프셋들을 표현하는, 주파수 신호 (208) 를 설명하기 위한 그래프 (206) 의 일 실시예이다. 주파수 신호 (208) 는 상기 기술된 실험의 방법을 적용함으로써 발생된다. HF RFG 의 주파수 오프셋들을 결정함으로써, 프로세서 (110) 는 주파수 신호 (208) 를 제공한다. 주파수 신호 (208) 는 파형을 조정하는 주파수로 본 명세서 상에서 종종 지칭된다. 주파수 신호 (208) 의 주파수 오프셋들은, 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달 될 전력을 최적화하기 위해, 도 1과 관련하여 설명 된 방법을 적용한 후에 결정된다. 예를 들어, 시간들 t0 와 t1 사이의 시간 간격 동안, HF RFG 이 주파수 오프셋 HF-1 에서 동작되는 경우 출력 (O2) 에서 전달된 전력은 최대이고, 시간들 t1 와 t2 사이의 시간 간격 동안, HF RFG 이 주파수 오프셋 HF-2 에서 동작되는 경우 출력 (O2) 에서 전달된 전력은 최대이다. 유사한 방법으로. 주파수 오프셋들 HF-3, HF-1, HF-1, HF0, HF1, HF2, HF3, HF3, HF2 및 HF0 는 전압 신호 (204) 의 사이클 1 의 시간들 t2 와 t3, t3 와 t4, t4 와 t5, t5 와 t6, t6 와 t7, t7 과 t8, t8 과 t9, t9 과 t10, t10 과 t11, t11 과 t12 사이의 시간 간격들에 대응하여 결정된다.
주파수 신호 (208) 는 전압 신호 (204) 의 형상에 비교하여 실질적으로 정반대 형상을 가진다는 것이 주의 되어야 한다. 예를 들어, 시간들 t0 와 t6 사이의 시간 기간의 대부분에서, 전압 신호 (204) 가 양의 값들을 가지는 경우, 주파수 신호 (208) 는 HFrf(t)로 표현되는 기준 주파수에 대해 음의 오프셋들을 가진다. 또한, 시간 t6 와 t12 사이의 시간 기간의 대부분에서, 전압 신호 (204) 가 음의 값을 가지는 경우, 주파수 신호 (208) 는 기준 주파수 HFrf(t) 에 대해 양의 오프셋들을 가진다. 일 도해로서, 시간들 t0 와 t6 사이의 시간 기간의 대부분은 시간들 t0 와 t6 사이의 시간 기간의 절반 보다 큰 시간 기간이고, 시간들 t6 와 t12 사이의의 시간 기간의 대부분은 시간들 t6 와 t12 사이의 시간 기간의 절반 보다 큰 시간 기간이다. 또 다른 예로, 전압 신호 (204) 는, 시간 t0 에서 발생하는, 초기 지점 (P1) 에서 양의 제로 크로싱을 가진다. 시간 t0 에서, 주파수 신호 (208) 는 음의 제로 크로싱을 가지고, 기준 주파수 HRrt(t) 에 대한 그것의 오프셋들을 양이 되는 것으로부터 음이 되는 것으로 변화시킨다. 더욱이, 전압 신호 (204) 는, 시간 t6 에서 발생하는, 중간 지점 (P2) 에서 음의 제로 크로싱을 가진다. 시간 t6 에서 주파수 신호 (208) 는 양의 제로 크로싱을 가지고, 기준 주파수 HRrt(t) 에 대한, 그것의 오프셋들을 음이 되는 것으로부터 양이 되는 것으로 변화시킨다. 또한, 전압 신호 (204) 는, 시간 t12 에서 발생하는, 종점 (P3) 에서 양의 제로 크로싱들을 가진다. 시간 t12 에서, 주파수 신호 (208) 는 음의 제로 크로싱을 가지고, 기준 주파수 HRrt(t) 에 대해, 그것의 오프셋들을 양이 되는 것으로부터 음이 되는 것으로 변화시킨다.
일 실시예에서, 주파수 신호 (208) 는 시간 t6 에서 양의 제로 크로싱을 가지지 않는 것이 주의 되어야 한다. 예를 들어, 주파수 신호 (208) 는 시간 t6 근처인 시간에서 양의 제로 크로싱을 가진다. 설명하면, 주파수 신호 (208) 는 시간들 t4 와 t8 사이 또는 시간들 t5 와 t7 사이의 시간에서 양의 제로 크로싱을 가진다. 유사하게, 주파수 신호 (208) 는 시간 t0 또는 시간 t12 에서 음의 제로 크로싱을 가지지 않는다. 예로써, 주파수 신호 (208) 는 시간 t12 또는 시간 t0 근처인 시간에서 음의 제로 크로싱을 가진다. 설명하면, 초기 지점 (P1) 에 대해, 주파수 신호 (208) 는 시간들 t0 와 t2 사이의 시간에서 음의 제로 크로싱을 가진다. 또 다른 도해로서, 종점 (P3) 에 대해, 주파수 신호 (208) 는 시간들 t10 과 t14 사이 또는 시간들 t11 과 t13 사이의 시간에서 음의 제로 크로싱을 가진다.
추가적으로, 일 실시예에서, 주파수 신호 (208) 는 시간 t6 근처에서 양의 제로 크로싱을 가지고, 주파수 오프셋 HF0 근처의 오프셋을 가진다. 예를 들어, 주파수 신호 (208) 은 시간 t6 근처에서 오프셋들 HF-1 과 HF1 사이의 주파수 오프셋을 가진다. 유사하게, 주파수 신호 (208) 은 시간 t0 또는 t12 근처에서 음의 제로 크로싱을 가지고, 주파수 오프셋 HF0 근처의 오프셋을 가진다. 설명하면, 주파수 신호 (208) 는 시간 t0 근처에서 오프셋들 HF-1 과 HF1 사이의 주파수 오프셋을 가지고, 시간 t12 근처에서 오프셋들 HF-1 과 HF1 사이의 주파수 오프셋을 가진다.
도 2c는 도 1의 전압 센서 (128)에 의해 측정된 전압량을 갖는 전압 신호 (212) 및 전압 신호 (212)에 비교해 실질적으로 정반대된 주파수 신호 (214) 를 설명하기위한 그래프 (210)의 일 실시예이다. 그래프 (210)는 시간 t에 대한 기준 주파수 HFrf(t) 로부터의 주파수 신호 (214) 의 다중 주파수 오프셋들을 플롯하고 시간 t에 대한 전압 신호 (212) 의 전압량을 플롯한다. 기준 주파수 HFrf(t) 는 그래프 (210) 에서 0 으로 설명된다. 주파수 신호 (214) 는 도 1의 HF RFG 의 출력 (O2) 에 의해 발생되는 RF 신호의 주파수 오프셋들을 가지고 주파수 오프셋들은 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한, 도 1 및 2b 를 참조하여 상기 기술된 방법을 사용하여 결정된다. 주파수 신호 (214) 는 대략 제 9 시간 간격의 시작에서 양의 제로 기울기를 가지고, 전압 신호 (212) 는 대략 제 10 시간 간격의 시작에서 음의 제로 기울기를 가지는 것이 주의 되어야 한다. 예를 들어, 주파수 신호 (214) 는 양이고 제 9 시간 간격의 시작에 가깝게 발생하는 기울기를 가지고, 전압 신호 (212) 는 음이고 제 10 시간 간격의 시작에 가깝게 발생하는 기울기를 가진다. 제 10 시간 간격의 시작은 제 9 시간 간격의 시작의 근처다.
도 3 은 도 1 의 HF RFG 가 기판을 프로세싱하는 동안 동작될 다중 주파수 오프셋들의 발생을 설명하는 도해다. HF RFG 에 의해 적용될 주파수 오프셋들은 기판이 프로세싱 되지 않을 실험의 방법을 수행함으로써 발생된다. 주파수 오프셋들은 도 1 의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법을 적용함으로써 발생된다. 시간들 t0 와 t1 사이의 시간 간격에서, 도 1의 프로세서 (110) 는 도 1의 출력 (O2) 을 통해 HF RFG에 의해 전달되는 전력 (Pdel1) 의 양이 출력 (O2) 을 통해 HF RFG에 의해 전달되는 다수의 전력량 중 최대인 주파수 오프셋 HF-1을 결정한다. 예를 들어, 시간 간격 t0 와 t1 사이 내의 시간 t01A 동안, 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋 HF-11 을 가지는 RF 신호를, 출력 (O2) 에서 발생시키도록 HF RFG 의 RF 전력 공급부 (120B) 를 제어한다. 기준 주파수 HFrf(t) 는 HF-11 을 변화시키도록 프로세서 (110) 에 의해 조정된다. 주파수 오프셋 HF-11은, i 가 시간 t0 와 t1 사이의 시간 간격의 정수를 나타내고 ni 는 제 1 정수와 같은 경우, 기준 주파수 HFrf(t) 와 정수 ni 및 LF RFG의 RF 전력 공급부 (120A) 의 동작 주파수 값 LF (t01A) 의 곱 사이의 차이의 결과를 결정함으로써 프로세서 (110)에 의해 발생된다. 이 예에서, i 는 1과 같으며, 시간 t0과 t1 사이의 시간 간격이 도 2b 의 전압 신호 (204) 의 사이클 1 동안 여러 시간 간격들 중 제 1 시간임을 나타낸다. 기준 주파수 HFrf(t) 는 시간 t 의 함수이고, 시간에 따라 변하는 것이 주의 되어야 한다. 예를 들어, 기준 주파수 HFrf(t) 는 도 2a의 전압 신호 (204) 의 하나 이상의 사이클들에 걸쳐 변한다. 두 값들 사이의 차이의 계산은 때때로 본 명세서에서 감산 (subtraction) 동작이라 지칭된다. 프로세서 (110) 는 본 명세서 상에서 기술된 감산 또는 곱셈 (product) 동작들을 수행한다. 주파수 값 LF (t01A) 는 시간 t01A 동안 RF 전력 공급부 (120A) 의 동작의 것이다. RF 전력 공급부 (120B) 가 주파수 오프셋 HF-11 을 가지는 RF 신호를 발생하도록 제어되는 시간 t01A 동안, 출력 (O2) 에서 전달되는 전력은 Pdel11 이 되도록 도 1의 전력 센서 (122) 에 의해 측정된다.
더욱이, 시간들 t0 와 t1 사이의 시간 간격 내에도 있는, 또 다른 시간 t01B 동안, 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋 HF-1 을 갖는 RF 신호를 출력 (O2) 에서 발생시키도록 HF RFG 의 RF 전력 공급부 (120B) 를 제어한다. 주파수 오프셋 HF-1 은, i 는 1과 같으며 ni 는 제 1 정수와 다른 값을 가지는 제 2 정수와 같은 경우, 기준 주파수 HFrf(t)와 정수 ni 및 LF RFG의 RF 전력 공급부 (120A) 의 동작의 주파수 값 LF (t01B) 의 곱 사이의 차이다. 프로세서 (110) 는, 출력 (O2) 에서 전달된 전력이 시간 간격동안 최대화되는 HF RFG 의 주파수 오프셋을 결정하도록, 본 명세서에 기술된, 임의의 시간 간격 동안 ni 의 값들을 변화시킨다. 기준 주파수 HFrf(t) 는 HF-1 으로 변하도록 프로세서 (110) 에 의해 조정된다. 주파수 값 LF (t01B) 는 시간 t01B 동안 RF 전력 공급부 (120A) 의 동작의 것이다. RF 전원 공급부 (120B) 가 기준 주파수 HFrf(t) 와 정수 ni 및 주파수 값 LF (t01B) 의 곱 사이의 차이와 동일한 주파수 오프셋을 가지는 RF 신호를 발생하도록 제어되는 시간 t01B 동안, 출력 (O2) 에서 전달되는 전력은 Pdel1 이 되도록 전력 센서 (122) 에 의해 측정된다. 프로세서 (110) 는 전력 Pdel1 이 전력 Pdel11 보다 크다는 것을 결정한다. 전력 Pdel1 이 전력 Pdel11 보다 큰 것으로 결정되면, 프로세서 (110) 는, RF 전력 공급부 (120B) 가 시간들 t0 및 t1 사이의 시간 간격 동안 주파수 오프셋 HF-11 대신 주파수 오프셋 HF-1 에서 동작 될 것을 결정한다.
유사한 방법으로, 프로세서 (110) 는 HF RFG 의 RF 전력 공급부 (120B) 가 전압 신호 (204) 의 사이클 1 의 시간들 t1 과 t2 사이의 시간 간격 동안 주파수 오프셋 HF-2 에서 동작 될 것을 결정한다. HF RFG 가 주파수 오프셋 HF-2 에서 동작되는 시간에서, 전력 센서 (122) 는 시간들 t1 과 t2 사이의 시간 간격 동안 출력 (O2) 에서 전달되는 전력의 최대량 Pdel2 를 측정한다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 HF RFG 가 주파수 오프셋 HF-2 에서 동작되는 경우, HF RFG 의 출력 (O2) 에서 전달되는 전력이, 시간들 t1 과 t2 사이 시간 간격 동안 HF RFG 의 동작의 또 다른 주파수 오프셋 HF-22 에 대해 출력 (O2) 에서 전달되는 전력 보다 큰 것을 결정한다. 주파수 오프셋 HF-22 는, ni 가 제 3 정수일때, 기준 주파수 HFrf(t) 와 정수 ni 및 LF RFG 의 전원 공급부 (120A) 의 주파수 값 LF (t12A) 의 곱 사이의 차이다. 기준 주파수 HFrf(t) 는 HF-22 로 변하도록 프로세서 (110) 에 의해 조정된다. 제 3 정수는 제 1 정수, 또는 제 2 정수, 또는 제 1 또는 제 2 정수와 동일하지 않은 또 다른 정수일 수 있다. 시간 t12A 는 시간들 t1 과 t2 사이의 시간 간격 동안의 시간이다. 더욱이, 주파수 오프셋 HF-2 는, ni 가 제 3 정수와 동일하지 않은 제 4 정수일때, 기준 주파수 HFrf(t) 와 정수 ni 및 LF RFG 의 전원 공급부 (120A) 의 또 다른 주파수 값 LF(t12B) 의 곱 사이의 차이다. 시간 t12B 는 시간들 t1 과 t2 사이의 시간 간격 동안의 또 다른 시간이다. 제 4 정수 는 제 1 정수, 또는 제 2 정수, 또는 제 1 또는 제 2 정수와 동일하지 않은 또 다를 정수일 수 있다.
더욱이, 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋 HF-3 이 시간들 t2 와 t3 사이의 시간 간격 동안 출력 O2에 전달된 전력의 최대량 Pdel3 에 대응한다고 결정하면, 시간들 t2 와 t3 사이의 시간 간격 동안 주파수 오프셋 HF-3 에서 HF RFG의 RF 전원 공급부 (120B) 가 동작될 것이라고 결정한다. 프로세서 (110) 는 시간들 t3 와 t4, 시간들 t4 와 t5, 시간들 t5 와 t6 사이의 시간 간격들에 대해 이러한 결정들을 계속한다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 시간들 t3 와 t4, 시간들 t4 와 t5, 시간들 t5 와 t6 사이의 시간 간격들 각각에 대해 주파수 오프셋들을 결정한다. 시간 t3 부터 시간 t6 로의 시간 간격들 각각에 대한 주파수 오프셋은 기준 주파수 HFrf(t) 에서 시간 간격에 대한 정수 ni 및 시간 간격 동안 동작 LF(t) 의 주파수의 곱을 감산함으로써 결정된다.
프로세서 (110) 는 LF RFG 의 동작의 사이클 1 과 연관된 시간들 t6 와 t7 사이의 시간 간격에 대해 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 추가 결정을 만든다. 시간들 t6 와 t7 사이의 시간 간격에 대해, 도 1의 프로세서 (110) 는 도 1 의 출력 (O2) 를 통해 HF RFG 에 의해 전달되는 전력 Pdel7 의 양이 출력 (O2) 를 통해 HF RFG 에 의해 전달되는 다수의 전력량 중 최대가 되는 주파수 오프셋 HF1 을 결정한다. 예를 들어, 기준 주파수 HFrf(t) 는 HF11 을 변화시키도록 프로세서 (110) 에 의해 조정된다. 시간들 t6 와 t7 사이의 시간 간격 내의 시간 t07A 동안, 프로세서 (110) 는, i 가 시간들 t6 와 t7 사이의 시간 간격의 정수를 표현하고 ni 가 제 7 정수와 동일한 경우, 정수 ni 및 LF RFG 의 RF 전력 공급부 (120A) 의 동작의 주파수 값 LF(t07A) 의 곱과, HFrf(t) 로 표현되는, 기준 주파수의 합 (sum) 또는 덧셈 (adding) 인, 주파수 오프셋 HF11 를 가지는 RF 신호를, 출력 (O2) 에서, 발생시키도록 HF RFG 의 RF 전력 공급부 (120B) 를 제어한다. 프로세서 (110) 는 본 명세서에 기술된 임의의 추가 동작들을 수행한다. 이 예에서, i 는, 시간들 t6 와 t7 사이의 시간 간격이 도 2B 의 전압 신호 (204) 의 사이클 1 동안 다수의 시간 기간들 중 7 번째 시간 간격인 것을 표현하는, 7 과 동일하다. 주파수 값 LF(t07A) 는 시간 t07A 동안 RF 전력 공급부 (120A) 의 동작의 것이다. RF 전력 공급부 (120B) 가 주파수 오프셋 HF11 를 가지는 RF 신호를 발생시키도록 제어되는 시간 t07A 동안, 출력 (O2) 에서 전달되는 전력은 Pdel17 이 되도록 전력센서 (122) 에 의해 측정된다.
더욱이, 시간들 t 6 와 t7 사이의 시간 간격 내에도 있는, 또 다른 시간 t07B 동안, 프로세서 (110) 는 출력 (O2) 에서, 주파수 오프셋 HF1 을 가지는 RF 신호를 발생시키도록, HF RFG 의 RF 전력 공급부 (120B) 를 제어한다. 주파수 오프셋 HF1 은, i 가 7 과 동일하고 ni 제 8 정수와 동일한 경우, 기준 주파수 HFrf(t) 와 정수 ni 및 LF RFG 의 RF 전력 공급부 (120A) 의 동작의 주파수 값 LF(t07B) 의 곱의 합이다. 제 8 정수는 제 7 정수와 동일하지 않다. 이러한 방법에서, 기준 주파수 HFrf(t) 는 HF1 로 변화되도록 프로세서 (110) 에 의해 조정된다. 주파수 값 LF(t07B) 은 시간 t07B 동안 RF 전력 공급부 (120A) 의 동작의 것이다. RF 전력 공급부 (120B) 가 정수 ni 및 주파수 값 LF(t07B) 의 곱과 기준 주파수 HFrf(t) 의 합과 동일한 주파수 오프셋 HF1 를 가지는 RF 신호를 발생하도록 프로세서 (110) 에 의해 제어되는 시간 t07B 동안, 출력 (O2) 에서 전달되는 전력은 Pdel7 이 되도록 전력 센서 (122) 에 의해 측정된다. 프로세서 (110) 는 전력 Pdel7 이 전력 Pdel17 보다 크다는 것을 결정한다. 전력 Pdel7 이 전력 Pdel17 보다 큰 것으로 결정되면, 프로세서 (110) 는 RF 전력 공급부 (120B) 가 시간들 t6 과 t7 사이의 시간 간격 동안 주파수 오프셋 HF11 대신 주파수 오프셋 HF1 에서 동작되는 것을 결정한다.
프로세서 (110) 는 LF RFG 의 동작의 사이클 1 과 연관된 시간들 t7 과 t8, t8 과 t9, t9 와 t10, 및 t10 과 t11 사이의 시간 기간들에 대해 이러한 결정들을 만들도록 계속된다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 LF RFG 의 동작의 사이클 1 과 연관된 t7 과 t8, t8 과 t9, t9 와 t10, 및 t10 과 t11 사이의 남은 시간 간격들 각각에 대해 주파수 오프셋들을 결정한다. 시간들 t7 에서 t11 로부터 남아있는 시간 간격들 각각에 대한 주파수 오프셋은 시간 간격 동안 시간 간격에 대한 정수 값들 ni 와 HFrt(t) 기준 주파수에 대해 시간 간격 동안 LF(t) 동작의 주파수 값들의 곱을 가산함으로써 결정된다. 또한, 프로세서 (110) 는, 주파수 오프셋 HF0 이 시간들 t11 과 t12 사이의 시간 간격에 대해 출력 (O2) 에서 전달되는 전력의 최대량 Pdel12 에 대응되는 것을 결정하면, 사이클 1 의 시간들 t11 과 t12 사이의 시간 기간 동안 HF RFG 의 RF 전력 공급부 (120B) 가 주파수 오프셋 HF0 에서 동작되는 것을 결정한다.
주파수 오프셋 HF-1 은 시간들 t0 와 t1 사이의 시간 간격에 대응하는 것이 주의 되어야 한다. 예를 들어, 기판의 프로세싱 동안 그리고 LF RFG 에 의해 공급되는 전압 신호 (204) 의 시간들 t0 와 t1 사이의 시간 간격 동안, HF RFG 는 주파수 HFrf(t) 와 주파수 오프셋 HF-1 사이의 차이와 동일한 주파수에서 동작된다. 유사하게, 남은 주파수 오프셋들 HF-2, HF-3, HF-1, Hf-1, HF0, HF1, HF2, HF3, HF3, HF2, 및 HF0 는 시간들 t1 과 t2, t2 와 t3, t3 과 t4, t4 와 t5, t5 과 t6, t6 과 t7, t7 과 t8, t8 과 t9, t9 과 t10, t10 과 t11, 및 t11 과 t12 사이의 남은 시간 간격들에 대응된다.
t0 로부터 t12 로의 시간 간격들에 대해 RF 전력 공급부 (120B) 의 동작에 대한 주파수 오프셋들은 프로세서 (110) 에 의해 메모리 디바이스 (112) 의 테이블 1 에 저장된다. 테이블 1에 내에 저장된 주파수 오프셋들은 도 2c의 주파수 신호 (208) 의 주파수 오프셋들과 같다. 테이블 1 은 하기에 더 기술된다. t0 로부터 t12 로의 시간 간격들에 대한 RF 전력 공급부 (120B) 의 주파수 오프셋들은, 상태를 가지지 않는 연속파 RF 신호인, RF 신호 (134) 의 생성을 위한 것이다.
HF RFG 가 테이블 1 에 도시된 주파수 오프셋에서 동작하는 경우, 주파수 신호 (208) 는 LF RFG 의 동작 주파수 LF(t) 를 동작하기 위해 최적화된다는 점이 주의 되어야 한다. LF RFG 의 동작의 사이클 1 의 시간들 t0 로부터 t1 사이의 시간 간격, 시간들 t1 로부터 t2 사이의 시간 간격, 시간들 t2 로부터 t3 사이의 시간 간격, 시간들 t3 로부터 t4 사이의 시간 간격, 시간들 t4 로부터 t5 사이의 시간 간격, 시간들 t5 로부터 t6 사이의 시간 간격, 시간들 t6 로부터 t7 사이의 시간 간격, 시간들 t7 로부터 t8 사이의 시간 간격, 시간들 t8 로부터 t9 사이의 시간 간격, 시간들 t9 로부터 t10 사이의 시간 간격, 시간들 t10 로부터 t11 사이의 시간 간격, 및 시간들 t11 로부터 t12 사이의 시간 간격에 대해 전력 전달을 최적화함으로써, 플라즈마 챔버 (106) 로 전력 전달이 최적화된다.
일 실시예에서, ni 는 양의 실수와 같은, 비-정수 (non-integer) 이다.
일 실시예에서, 프로세서 (110) 에 의해 변화되는 정수 또는 비-정수의 범위는 HF RFG 에 의해 공급되는 전력의 양 및 LF RFG 에 의해 공급되는 전력의 양의 전력비의 함수다. 예를 들어, 전력비가 증가하면, 정수 또는 비-정수 ni 가 변화되는 범위는 증가하고, 전력비가 감소하면, 정수 또는 비-정수 ni 가 변화되는 범위는 감소한다. 전력비의 증가 또는 감소는 플라즈마 챔버 (106) 내의 기판에 적용되는 프로세스의 함수다. 정수 또는 비정수 ni 의 변화의 범위는 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 총 범위를 제어한다. 예를 들어, 정수 또는 비정수 ni 에서 변화의 범위가 더 클수록, 주파수 오프셋들의 총 범위도 더 크고, 정수 또는 비정수 ni 에서 변화의 범위가 더 작을수록, 주파수 오프셋들의 총 범위는 더 작아진다. 설명하면, 정수 또는 비정수 ni 에서 변화의 범위가 더 큰 경우, 주파수 오프셋들의 총 범위는 HF3 와 HF-3 사이이고, 정수 또는 비정수 ni 에서 변화의 범위가 더 작은 경우, 주파수 오프셋들의 총 범위는 HF2 와 HF-2 사이다.
일 실시예에서, t0 로부터 t12 로의 시간 간격들의 부분에 대해 프로세서 (110) 에 의해 결정되는 RF 전력 공급부 (120B) 의 다수의 주파수 오프셋들은 다중 RF 신호의 제 1 상태의 발생을 위한 것이다. 다중 RF 신호는 RF 전력 공급부 (120B) 에 의해 발생된다. 주파수 오프셋들이 제 1 상태에 의해 설명되는 제 1 부분에 대해 생성되는 것과 같은 방법으로, 시간 간격들 t0 에서 t12 의 남은 부분에 대한 RF 전력 공급부 (120B) 의 주파수 오프셋들은 다중 RF 신호의 제 2 상태에 대해 발생된다. 상태 각각에 대한 주파수 오프셋들은 해당 상태에 대한 HF RFG 의 기준 주파수 및 해당 상태에 대한 LF RFG 주파수 값에 의해 결정된다. 제 1 부분의 일 예는 시간 t0 에서부터 t6 까지의 시간 간격들을 포함하고, 남은 부분들의 일 예는 시간 t6 에서부터 t12 까지의 시간 간격들을 포함한다. 제 1 부분의 또 다른 예는 시간 t0 부터 t5 까지의 시간 간격들을 포함하고, 남은 부분들의 일 예는 시간 t5 부터 t12 까지의 시간 간격들을 포함한다. 제 1 상태 동안, 다중 RF 신호는 제 2 상태 동안 다중 RF 신호의 전력 레벨에 비교하여, 피크 대 피크 (peak-to-peak) 진폭 또는 엔벨롭 또는 제로 대 피크 (zero-to-peak) 진폭과 같은, 더 큰 전력 레벨을 가진다. 다중 RF 신호는 제 1 상태로부터 제 2 상태로 주기적으로 전이한다.
도 4는 기판 S 를 프로세싱하기 위해 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달될 전력 최적화를 위한 방법으로부터 발생되는 주파수 오프셋의 적용을 설명하기 위한 시스템 (400) 의 일 실시예의 도해이다. 도 2a 의 전압 신호 (204) 의 사이클 1 에 대한 HF RFG 의 주파수 오프셋들은 메모리 디바이스 (112) 의 테이블 1 내에 저장된다. 예를 들어, 도 2b 의 주파수 신호 (208) 의 주파수 오프셋들은 테이블 1 에 저장된다. 테이블 1 은 데이터베이스의 일 예다.
척 (108) 의 상단 표면 상에 위치한, 반도체 웨이퍼와 같은, 기판 S 를 프로세스 하도록, 프로세서 (110) 는 주파수 제어기 (116A) 에 레시피를 제공한다. 주파수 제어기 (116A) 는 RF 신호 (130A) 를 발생시키도록 드라이버 (118A) 를 통하여 RF 전력 공급부 (120A) 를 제어한다. RF 신호 (130A) 는 IMC (104) 로 출력 (O1) 및 입력 (I1) 을 통해 RF 전력 공급부 (120A) 로부터 공급된다.
더욱이, 프로세서 (110) 는 RF 신호 (130A) 의 동작의, 사이클 1과 같은, 사이클 각각 동안 주파수 오프셋들을 적용하기 위해, 테이블 1 내의 주파수 오프셋들을 주파수 제어기 (116B) 로 제공한다. LF RFG 가 특정된 주파수 LF(t) 에서 동작하는 경우, 프로세서 (110) 는 테이블 1에 저장된 주파수 오프셋들을 RF 신호 (130A) 의 동작의 사이클 동안의 시간 간격들 각각 동안 HF RFG 의 기준 주파수 HFrf(t) 를 조정하도록 HF RFG 에 제공한다. 테이블 1 에 저장된 주파수 오프셋들은 LF RFG 의 특정된 주파수 LF(t) 에 대응된다. 프로세서 (110) 는 RF 발생기에 주파수 오프셋들을 제공함으로써, HF RFG 또는 LF RFG 와 같은 RF 발생기의 주파수를 설정한다. 도 2a의 전압 신호 (204) 의 사이클 1 에 대해 결정된 주파수 오프셋들은 기판 S 를 프로세싱 하도록 RF 신호 (130A) 의 추가적 사이클 각각에 대해 반복된다. 예를 들어, 주파수 오프셋 HF-1 은 시간들 t12 와 t13 사이의 시간 간격 동안 적용되고, 주파수 오프셋 HF-2 는 LF RFG 의 동작의 사이클 2의 시간들 t13 과 t14 사이의 시간 간격 동안 적용된다.
주파수 제어기 (116B) 는 기판 S 를 프로세스 하도록, LF RFG 의 동작의, 사이클 1 또는 사이클 2와 같은, 사이클 각각에 대한 테이블 1 내에 저장된 주파수 오프셋들을 가지는 RF 신호 (134) 를 발생시키도록 드라이버 (118B) 를 통하여 RF 전력 공급부 (120B) 를 제어한다. 예를 들어, RF 신호 (130A) 의 사이클 1 의 시간들 t0 와 t1 사이의 시간 기간 동안, RF 전력 공급부 (120B) 는 기준 주파수 HFrf(t) 를 변화시키거나 튜닝하도록 파형을 조정하는 주파수의 주파수 오프셋 HF-1 을 가지는 RF 신호 (134) 의 제 1 부분을 제공하고, 사이클 1의 시간들 t1 과 t2 사이의 시간 기간 동안, RF 전력 공급부 (120B) 는 기준 주파수 HFrf(t) 를 변화시키거나 튜닝하도록 파형을 조정하는 주파수의 주파수 오프셋 HF-2 를 가지는 RF 신호 (134) 의 제 2 부분을 공급한다. 더 설명하면, RF 신호 (130A) 의 사이클 1 의 시간들 t0 과 t1 사이의 시간 기간 동안, RF 전원 공급부 (120B) 는 기준 주파수 HFrf(t) 와 주파수 오프셋 HF-1 사이의 차이인 주파수를 가지는 RF 신호 (134)의 제 1 부분을 공급한다. RF 신호 (130A) 의 사이클 1 의 시간들 t1 과 t2 사이의 시간 기간 동안, RF 전력 공급부 (120B) 는 기준 주파수 HFrf(t) 와 주파수 오프셋 HF-2 사이의 차이인 주파수를 가지는 RF 신호 (134) 의 제 2 부분을 공급하고, RF 신호 (130A) 의 사이클 1 의 시간들 t6 과 t7 사이의 시간 기간 동안, RF 전력 공급부 (120B) 는 기준 주파수 HFrf(t) 와 주파수 오프셋 HF1 의 합산인 주파수를 가지는 RF 신호 (134) 의 부분을 공급한다. 또한, RF 신호 (130A) 의 사이클 2 의 시간들 t0 과 t1 사이의 시간 기간 동안, RF 전력 공급부 (120B) 는 주파수 오프셋 HF-1 을 가지는 RF 신호 (134) 의 제 1 부분을 공급하고, 사이클 2 의 시간들 t1 과 t2 사이의 시간 기간 동안, RF 전력 공급부 (120B) 는 주파수 오프셋 HF-2 을 가지는 RF 신호 (134) 의 제 2 부분을 공급한다. RF 신호 (130A) 의 사이클 각각에 대해, 제 2 부분은 RF 신호 (134) 의 제 1 부분에 연속적 (consecutive) 이다. RF 신호 (134) 가 연속파 신호인 것이 주의 되어야 한다. RF 신호 (134) 는 IMC (104) 로 출력 (O2) 및 입력 (I2) 을 통하여 RF 전력 공급부 (120B) 로부터 보내진다.
IMC (104) 는 출력 (O3) 에서 수정된 RF 신호 (402) 를 출력하도록 소스와 함께 로드의 임피던스를 매칭하는 동시에, RF 신호들 (130A), (134A) 을 수신하고, RF 신호들 (130A, 134) 을 조합한다. 수정된 RF 신호 (402) 는 기판 S 를 프로세싱 하기 위해 척 (108) 으로 출력 (O3) 을 통하여 IMC (104) 로부터 보내진다. 척 (108)의 하부 전극에 수정된 RF 신호 (402) 의 전력을 공급하는 것에 더하여, 산소 포함 가스 또는 불소 포함 가스와 같은 하나 이상의 프로세스 가스들이 플라즈마 챔버 (106) 에 공급되는 경우, 플라즈마는 기판 (S)을 처리하도록 플라즈마 챔버 (106) 내에 스트라이킹 되거나 유지된다. 테이블 1 내에 저장된 주파수 오프셋들이 기판 S 를 프로세스 하도록 사용되는 경우, HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 양은 감소되고, 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력의 양은 기판은 프로세싱하는 속도를 증가시키도록 증가된다. HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 양이 감소되고 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력의 양이 증가되는 경우, 전달된 전력 대 반사되는 전력 비율은 증가된다. 전달된 전력 대 반사되는 전력 비율은 출력 (O2) 에서 반사되는 전력 및 출력 (O2) 에서 전달되는 전력의 비율이다. HF RFG 의 출력 (O2) 에서 전달된 전력이 증가되는 경우, 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력의 양은 증가한다.
일 실시예에서, 기판 S 의 프로세싱 동안, RF 전력 공급부 (120B) 에 의해 발생되는 RF 신호는 연속파 RF 신호 (134) 대신에 다중 신호다. LF RFG 의 동작의 사이클 각각 동안, HF RFG 에 의해 출력 (O2) 에 제공되는 다중 RF 신호는 제 1 상태의 일 전력 레벨로부터 제 2 상태의 다른 전력 레벨로 주기적으로 (periodically) 전이된다.
도 5a 는, 도 1의 LF RFG 에 의해 발생되는 RF 신호의 전압량들을 표현하는 전압 신호 (504) 를 설명하기 위한 그래프 (502) 의 일 실시예다. 그래프 (502) 는 LF RFG에 의해 발생되는 RF 신호의 전압량 대 시간 t 를 플롯한다. 전압 신호 (504) 는 도 1의 출력 (O3) 에서 전압의 측정치들로부터 도 1의 프로세서 (110) 에 의해 발생된다. A(t) 가 양의 실수 또는 음의 실수 그리고 시간 t 의 함수이고 시간 t 에 따라 변화하는 경우, 전압 신호 (504) 는 도 2a의 전압 신호 (204) 의 주파수 LF(t) 에 비교하여 다른 주파수 LF(t) + A(t) 를 가진다. 또한, LF(t) 는 시간 t 에 대한 함수이고, 시간 t 에 따라 변화한다. 주파수 LF(t) 는 LF RFG 의 특정된 주파수로 본 명세서에서 종종 지칭되고 양 A(t) 는 특정된 주파수 LF(t) 에서 변화이다. 주파수 LF(t) + A(t) 는 LF RFG 의 동작이다. 전압 신호 (504) 의 주파수에서 변화는 LF RFG 의 주파수가 기판 S 의 프로세싱 동안 튜닝되는 것을 표현한다. 예를 들어, LF RFG 의 동작의 사이클 1 동안, 주파수 LF(t) 는 LF(t) + A(t) 로 튜닝된다. 따라서, HF RFG 에 의해 발생될 RF 신호의 주파수 오프셋들은 주파수 LF(t) 에 대해서 대신, 변화된 주파수 LF(t) + A(t) 에 대해 결정된다. 전압 신호 (504) 는 전압 신호 (204) 가 시간 t0 로부터 시간 t12 로의 시간 간격들로 분할되는 전압 신호의 사이클 각각에 대해서와 같은 방법으로 도 1의 프로세서 (110) 에 의해 다수의 시간 간격들로 분할된다.
도 5b 는 도 5a의 전압 신호 (504) 에 대응하는 주파수 오프셋들의 결정을 용이하게 하기 위한 실험적 방법의 사용을 설명하기 위한 그래프 (506) 의 실시예이다. 주파수 오프셋들은 도 1의 프로세서 (110) 에 의해 결정된다. 그래프 (506) 에서 설명되는 주파수 오프셋들은 주파수 신호 (508) 로 표현되고, 기준 주파수 HF0.1 에 관한 오프셋들이다. 기준 주파수 HF0.1 은 기준 주파수 HFrf(t) 의 일 예시다. HF RF 발생기의 주파수 오프셋들을 결정함으로써, 프로세서 (110) 는 주파수 신호 (508) 를 제공한다. 주파수 신호 (508) 는 변화된 주파수 조정 파형으로 본 명세서에서 종종 지칭된다. 그래프 (506) 는 전압 신호 (504) 의 사이클 1 에 대해 주파수 신호 (508) 의 주파수 오프셋들 대 시간 t를 플롯한다. 예를 들어, 시간들 t0 와 t1 사이의 시간 간격 동안, 도 1의 RF 전력 공급부 (120B) 에 의해 발생될 RF 신호의 주파수 오프셋 HF-1.1 은 프로세서 (110) 에 의해 결정되고 시간들 t1 과 t2 사이의 시간 간격 동안, RF 전력 공급부 (120B) 에 의해 발생될 RF 신호의 주파수 오프셋 HF-2.1 는 프로세서 110 에 의해 결정된다.
주파수 신호 (508) 의 주파수 오프셋들이 도 1의 RF 전력 공급부 (120B) 에 의해 발생될 연속파 RF 신호의 것임이 주의 되어야 한다. 더욱이, RF 전력 공급부 (120A) 에 의해 발생되고, 그것의 전압 값이 전압 신호 (504) 에 의해 표현되는 RF 신호는 또한 연속파 신호다.
하나의 실시예에서, 주파수 신호 (508) 의 주파수 오프셋들은 RF 전력 공급부 (120B) 에 발생될 다중 RF 신호의 제 1 상태의 전력 레벨에 연관된 주파수들이다. 더욱이, 제 1 상태의 전력 레벨과 연관된, 주파수 신호 (508) 의, 주파수 오프셋들이 결정되는 것과 같은 방식으로, RF 전원 공급부 (120B) 에 의해 발생될 다중 RF 신호의 제 2 상태의 전력 레벨과 연관된 주파수 오프셋들은 프로세서 (110) 에 의해 결정된다. 제 1 및 2 상태들은 전압 신호 (504) 의 사이클 1 동안 발생한다.
일 실시예에서, HF RFG 에 의해 발생되는, 본 명세서에서 기술된, HF 신호의 주파수 오프셋 각각은 HF 신호의 기준 주파수 HFrf(t) 에 관한 HF RFG 의 주파수에 변화임이 주의 되어야 한다. 예를 들어, 도 2b 의 주파수 신호 (208) 의 주파수 오프셋 HF3, HF2, HF1, HF-1, HF-2, 및 HF-3 각각은 기준 주파수 HF0 에 관한 변화이고, 도 5b 의 주파수 신호 (508) 의 주파수 오프셋 HF3.1, HF2.1, HF1.1, HF-1.1, HF-2.1, 및 HF-3.1 각각은 기준 주파수 HF0.1 에 관한 변화이다.
도 6은, LF RFG 의 주파수가 기판 S 를 프로세싱 하도록 튜닝되는 경우, 테이블 1 및 테이블 2를 포함하는 다중 테이블들의 사용을 설명하기 위한 시스템 (600) 의 일 실시예의 블록도이다. 테이블 2 는 메모리 디바이스 (112) 내에 저장된 데이터베이스의 또 다른 예이다. 주파수 신호 (508) 의 주파수 오프셋들은 테이블 2에 저장된다. 프로세서 (110) 는 시간들 t0 와 t12 사이의 시간 기간들 동안, 도 5의 전압 신호 (504) 에 대응하는 주파수 오프셋들을, 테이블 2 내에 저장한다. 테이블 2 내에 저장된 주파수 오프셋들은 RF 전력 공급부 (120B) 의 것이고 도 5b 에 설명된다. HF RFG 가 테이블 2 에 설명된 주파수 오프셋들에 따라 동작하는 경우, 주파수 신호 (508) 는 LF RFG 의 주파수 LF(t) + A(t) 에 대해 최적화된다.
프로세서 (110) 는 주파수 LF 를 가지는 RF 신호 (602A) 를 발생시키도록 드라이버 (118A) 및 주파수 제어기 (116A) 를 통하여 RF 전력 공급부 (120A) 를 제어한다. 예를 들어, 시간들 t0 와 t1 사이의 시간 기간 동안, 프로세서 (110) 는 주파수 LF(t) 와 같은, 레시피에 의해 정의되는, 프로세스 동작을 선택하고, LF RFG 의 주파수 제어기 (116A) 로 주파수 LF(t) 를 제공한다. RF 전력 공급부 (120A) 는 IMC (104) 로 출력 (O1) 및 입력 (I1) 을 통하여 RF 신호 (602A) 를 공급한다. 시간들 t1 과 t2 사이 시간 기간 동안, 프로세서 (110) 는 기판 S 의 프로세싱 동안 주파수 LF(t) 를 LF(t)+ A(t) 로 변화시키도록 RF 신호 (602A) 의 주파수 LF 를 튜닝한다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 주파수 제어기 (116A) 로 주파수 LF(t) + A(t) 를 제공한다. 프로세서 (110) 는, 주파수 LF(t) + A(t) 와 같은, 또 다른 레시피에 의해 정의되는, 또 다른 프로세스 동작을 선택하고 LF RFG 의 주파수 제어기 (116A) 로 주파수 LF(t) + A(t) 를 제공한다. 주파수 제어기 (116A) 는 LF(t) 로부터 LF(t) + A(t) 로 RF 신호 (602A) 의 주파수 LF(t) 를 수정하도록 드라이버 (118A) 를 통하여 RF 전력 공급부 (120A) 를 제어한다. 주파수 LF(t) 를 주파수 LF(t) + A(t) 로 튜닝하는 것은, 기판 S 의 프로세싱 속도를 감소시키거나 증가시키도록 또는 기판 S 의 프로세싱을 제어하도록 또는 기판 S 를 에칭하는 대신에 기판 S 위에 물질을 증착시키도록 또는 기판 S 위에 물질을 증착시키는 대신 기판 S 를 에칭하도록 또는 기판 S 위에 물질을 증착시키는 대신에 기판 S 를 세정하도록 하는 것과 같이, 프로세스 동작을 변화시키게 이루어질 수 있다.
시간들 t0 와 t1 사이의 시간 간격 동안, RF 신호 (602A) 의 주파수는 LF(t) 가 되도록 프로세서 (110) 에 의해 제어되거나 설정된다. 더욱이, 시간들 t0 및 t1 사이의 시간 간격 동안, 프로세서 (110) 는 테이블 1 에 저장된 주파수 오프셋들에 엑세스 하도록 테이블 1에 엑세스하고, 테이블 1 에 저장된, HF-1 이 되도록 RF 전력 공급부 (120B) 에 의해 발생될 RF 신호 (602B) 의 주파수를 제어하거나 설정한다. 테이블 1 에 저장된 주파수 오프셋들은 주파수 오프셋들에서 동작하게 RF 전력 공급부 (120B) 를 더 제어하도록 HF RFG 의 주파수 제어기 (116B) 에 주파수 오프셋들을 제공함으로써 프로세서 (110) 에 의해 적용된다. 시간들 t1 과 t2 사이 시간 간격 동안, LF (t) 로부터 LF (t) + A (t) 로 RF 신호 (602A)의 주파수를 변화시킴에 따라, 프로세서 (110) 는 테이블 2 에 저장된 주파수 오프셋들에 엑세스하고, 테이블 1 의 HF-2 를 대신해 테이블 2 의 HF-2.1 이 되도록 RF 신호 (602B) 의 주파수를 제어한다. 주파수 신호 (508) 의, 테이블 2 에 저장된, 주파수 오프셋들은 주파수 LF(t) + A(t) 에 대응하고 LF RFG 가 주파수 LF(t) + A(t) 에서 동작하는 경우, 적용된다. RF 신호 (602B) 의 주파수가 테이블 2의 HF-2.1 이 되도록 제어되는 경우, 프로세서 (110) 는 도 5b 의 주파수 신호 (508) 의 주파수 오프셋들을 선택한다. 테이블 2 에 저장된 주파수 오프셋들은 주파수 오프셋들에서 동작하게 RF 전력 공급부 (120B) 를 더 제어하도록 HF RFG 의 주파수 제어기 (116B) 로 주파수 오프셋들을 제공함으로써 프로세서 (110) 에 의해 적용된다.
프로세서 (110) 는 주파수 제어기 (116B) 에 LF RFG 의 동작의 사이클 1 의 시간들 t2 와 t12 사이의 남은 시간 간격들의 각각에 대해 주파수 오프셋들을 제공한다. 주파수 오프셋들을 수신함에 따라, 주파수 제어기 (116B) 는 RF 신호 (602B) 를 발생시키도록 드라이버 (118B) 를 통하여 RF 전력 공급부 (120B) 를 제어한다. RF 전력 공급부 (120B) 는 IMC (104) 에 출력 (O2) 및 입력 (I2) 을 통하여 RF 신호 (602B) 를 공급한다.
IMC (104) 는 출력 (O3) 에서 수정된 RF 신호 (604) 를 출력하도록 소스와 함꼐 로드의 임피던스를 소스와 매칭하는 동안, RF 신호들 (602A, 602B) 를 수신하고 RF 신호들 (602A, 602B) 을 조합한다. IMC (104) 는 수정된 RF 신호 (604) 를 척 (108) 으로 공급한다. 하나 이상의 프로세스 가스들 및 수정된 RF 신호 (604) 가 플라즈마 챔버 (106) 로 공급되는 경우, 플라즈마는 기판 S 를 프로세싱 하기 위해 플라즈마 챔버 (106) 내에서 발생되거나 유지된다.
도 7a 는, 반사 계수인, 파라미터 감마의 플롯을 설명하기 위한 스미스 차트 (702) 의 일 실시예이다. 스미스 차트 (702) 는 감마의 실수 부분 대 감마의 허수 부분을 플롯한다. 파라미터 감마는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로부터 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력을 표현한다. 예를 들어, 제로의 감마 값은 전력의 최소 또는 제로 양이 HF RFG 를 향하여 반사되는 것을 표현하고, 1의 감마 값은 전력의 최대 양이 HF RFG 를 향하여 반사되는 것을 표현한다.
스미스 차트 (702) 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달될 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우에 플롯된다. 스미스 차트 (702) 에 도시된 바와 같이, 도1 의 LF RFG 의 동작의, 도 5a 또는 도 2a 의 사이클 1 과 같은, 하나의 사이클에 대해, 파라미터 감마는 스미스 차트 (702) 의 중심을 통과해서 지나가지 않는다. LF RFG 의, 사이클 1 (도 2a) 과 같은, 1 사이클 동안 스미스 차트 (702) 에 넓은 변화들이 있다. 따라서, 전력의 큰 양이 플라즈마 챔버 (106) 로부터 HF RFG 를 향하여 반사되고, 전력의 작은 양이 HF RFG 로부터 플라즈마 챔버 (106) 로 전달된다.
도 7b 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달될 전력을 최적화 하기 위한 방법이 적용되는 경우 파라미터 감마의 플롯을 설명하기 위한 스미스 차트 (704) 의 일 실시예이다. 스미스 차트 (704) 는 파라미터 감마의 허수 값들 대 파라미터 감마의 실수 값들을 플롯한다. 스미스 차트 (704) 에 도시된 바와 같이, 파라미터 감마는, LF RFG 의 동작의, 도 5a 또는 도 2a 의 사이클 1 과 같은, 사이클 동안 두번 스미스 차트 (704) 의 중심을 통과해서 지난다. 따라서, 전력의 작은 양이 플라즈마 챔버 (106) 로부터 HF RFG 를 향하여 반사되고, 전력의 큰 양이 HF RFG 로부터 플라즈마 챔버 (106) 로 전달된다.
도 8a는 순방향 전력이 도 1의 HF RFG 의 동작의 주파수에서 집중되는 것을 설명하기 위한 그래프 (802) 의 일 실시예이다. 그래프 (802) 는 고속 푸리에 전환 분석 (Fast Fourier transform analysis) 을 HF RFG 의 순방향 전력에 적용함으로써 발생되고, 순방향 전력은 도 1에 설명된 오실로스코프 (126) 및 방향성 결합기 (124) 를 사용하며 측정된다. 그래프 (802) 는 순방향 전력의 값들 대 HF RFG 의 주파수 값들을 플롯한다. 그래프 (802) 에 설명되는 순방향 전력은 LF RFG 의 동작의, 도 2a 또는 도 5a 의 사이클 1 과 같은, 사이클 동안 하나의 주파수 값에서 동작하는 HF RFG 에 의해 공급되는 전력이다. 그래프 (802) 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우 플롯된다. 도 8a 에 설명되는 것처럼, HF RFG 의 주파수 값은 LF RFG 의 동작의 사이클 1 동안 변화되지 않고 남아있다.
도 8b는 순방향 전력이 도 1의 HF RFG 의 동작의 다중 주파수들에 걸쳐 분배되는 것을 설명하기 위한 그래프 (804) 의 일 실시예이다. 그래프 (804) 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달될 전력이 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 플롯된다. 그래프 (804) 는 HF RFG 에 의해 공급되는 순방향 전력의 양들 대 HF RFG 의 주파수 값들을 플롯한다. 그래프 (804) 에 설명된 주파수 값들은 도 2b 의 주파수 신호 (208) 의 주파수 값들의 예들이다.
도 9a는 플라즈마 챔버 (106) 로 전달될 전력이 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로부터 도 1의 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력을 설명하기 위한 그래프 (902) 의 일 실시예다. 그래프 (902) 는 고속 푸리에 전환 분석 (Fast Fourier transform analysis) 을 HF RFG 의 반사 전력에 적용함으로써 생성되고, 반사 전력은 도 1에 설명되는 오실로스코프 (126) 및 방향성 결합기 (124) 를 사용하여 측정된다. 그래프 (902) 는 반사 전력의 값들 대 HF RFG 의 주파수 값들을 플롯한다.
도 9b는 플라즈마 챔버 (106) 로 전달될 전력이 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로부터 도 1의 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력을 설명하기 위한 그래프 (904) 의 일 실시예다. 그래프 (904) 는 반사 전력의 값들 대 HF RFG 의 주파수 값들을 플롯한다. 그래프들 (902, 904) 에 설명되는 것처럼, 방법이 적용되지 않는 경우에 비교하여 방법이 적용되는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력은 더 작거나 최소다. 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우, 큰 전력량은 HF RFG 에 의해 전달되는 전력의 효율을 감소시키도록 LF RFG 의 주파수들에 의해 모듈레이팅되면서 (modulated) HF RFG 의 주파수 에서 반사된다.
도 10a는 도 1의 HF RFG 에 의해 공급되는 즉각적인 (instantaneous) 순방향 전력, 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로부터 HF RFG 를 향하여 반사되는 즉각적인 전력 및 도 1의 LF RFG 의 동작의 사이클 동안 HF RFG 에 의해 전달되는 즉각적인 전력을 설명하기 위한 그래프 (1002) 의 일 실시예이다. 그래프 (1002) 는 HF RFG 와 연관된 전력 대 시간 t 를 플롯한다. 그래프 (1002) 는 LF RFG 의 동작의 사이클 동안 순방향 전력 Pfor 의 플롯, 반사 전력 Prev 의 플롯, 전달 전력 Pdel 의 플롯, 및 전압 값들 VLF 을 포함한다. 그래프 (1002) 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우 플롯된다.
도 10b는 도1의 HF RFG 에 의해 공급되는 즉각적인 순방향 전력, 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로부터 HF RFG 를 향하여 반사되는 즉각적인 전력, 및 도 1의 LF RFG 의 동작의 사이클 동안 HF RFG 에 의해 전달되는 즉각적인 전력을 설명하기 위한 그래프 (1004) 의 일 실시예이다. 그래프 (1004) 는 HF RFG 와 연관된 전력 대 시간 t 를 플롯한다. 그래프 (1004) 는 LF RFG 의 동작의, 도 2a 또는 도 5a 의 사이클 1 과 같은, 사이클 동안 순방향 전력 Pfor 의 플롯, 반사 전력 Prev 의 플롯, 전달 전력 Pdel 의 플롯, 및 전압 값들 VLF 을 포함한다. 그래프 (1002) 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기위한 방법이 적용되는 경우 플롯된다. 그래프 1004 및 도 10a 의 그래프 1002 에 설명된 것처럼, 반사 전력은 방법이 적용되지 않는 경우에 비교하여 방법이 적용되는 경우 훨씬 낮다.
도 11은 기판 S 의 온도 대 기판 S 의 반지름을 플롯하는 그래프 (1002) 의 일 실시예이다. 그래프 (1002) 는 A 에서 F 로 라벨되는 다중 플롯들을 포함한다. 플롯들 A 에서 C 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기위한 방법이 적용되지 않는 경우, 도 1의 HF RFG 에 의해 공급되는 RF 신호들의, 예를 들어 , 800 와트 (W), 1200 와트, 및 1600 와트와 같은, 다른 전력 레벨들에 대응된다. 더욱이, 플롯들 D 에서 F 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우, HF RFG 에 의해 공급되는 RF 신호들의 다른 전력 레벨들에 대응된다. A 에서 F 로 라벨되는 플롯들에 의해 설명되는 것처럼, 기판 S 의 온도는 방법이 적용되지 않는 경우에 비교하여 방법이 적용되는 경우 더 크다. 온도에서 증가는 방법의 적용에 의해 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 더 큰 양의 전력의 결과이다.
도 12a는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우, HF RFG 로 향하여 반사되는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프 (1202) 의 일 실시예이다. 그래프 (1202) 는 도 1의 LF RFG 에 의해 발생되는 RF 신호의 전압 대 시간 t 의 플롯 (1204) 을 포함한다. 추가적으로, 그래프 (1202) 는 HF RFG 에 의해 공급되는 전력의 플롯 (1206) 및 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 플롯 (1208) 을 포함한다. 그래프 (1202) 는 HF RFG 가 전력의 800 와트를 공급하도록 제어되는 경우 플롯된다.
도 12b 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프 (1208) 의 일 실시예이다. 그래프 (1208) 는 도 1의 LF RFG 에 의해 발생되는 RF 신호의 전압 대 시간 t 의 플롯 (1210) 을 포함한다. 추가적으로, 그래프 (1208) 는 HF RFG 에 의해 공급되는 전력의 플롯 (1212) 및 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 플롯 (1214) 을 포함한다. 그래프 (1208) 은 HF RFG 가 800 와트 전력을 공급하도록 제어되는 경우 플롯된다. 플롯들 1206, 1208, 1212, 및 1214에 설명된 것처럼, 방법이 적용되는 경우 HF RFG 에 의해 전달되는 전력은 방법이 적용되지 않는 경우 HF RFG 에 의해 전달되는 전력보다 크다.
전달 전력의 증가는 HF RFG 의 사이즈, 무게 및 비용에 감소를 용이하게 한다. 예를 들어, 방법이 적용되는 경우, HF RFG 는 높은 전력량을 공급할 필요가 없고, 이는 HF RFG 의 사이즈, 무게 및 비용을 감소시킨다.
도면 13a는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기위한 방법이 적용되지 않는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 양을 설명하는 그래프 (1302) 의 일 실시예이다. 그래프 (1302) 는 HF RFG 에 의해 공급되는 전력 대 시간 t 의 플롯 (1304), 및 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력 대 시간 t 의 플롯 (1306) 을 포함한다. HF RFG 는 그래프 (1302) 를 생성하도록 1200 와트 전력을 공급하게 제어된다.
도 13b 는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프 (1308) 의 일 실시예이다. 그래프 (1308) 는 HF RFG 에 의해 공급되는 전력 대 시간 t 의 플롯 (1310) 및 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 대 시간 t 의 플롯 (1312) 을 포함한다. 그래프 (1308) 는 HF RFG 가 1200 와트 전력을 공급하도록 제어되는 경우 플롯된다. 다시, 그래프 (1302) 의 플롯들 1304 및 1306, 그리고 그래프 (1308) 의 플롯들 1310 및 1312 에 설명된 것처럼, 방법이 적용되는 경우 HF RFG 에 의해 전달되는 전력이 방법이 적용되지 않는 경우 HF RFG 에 의해 전달되는 전력 보다 크다.
도 14a는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되지 않는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프 (1402) 의 일 실시예이다. 그래프 (1402) 는 HF RFG 에 의해 공급되는 전력 대 시간 t 의 플롯 (1404) 및 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력 대 시간 t 의 플롯 (1406) 을 포함한다. 그래프 (1402) 는 HF RFG 가 1600 와트 전력을 공급하도록 제어되는 경우 플롯된다.
도 14b는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력의 양을 설명하기 위한 그래프 (1408) 의 일 실시예이다. 그래프 (1408) 는 HF RFG 에 의해 공급되는 전력 대 시간 t 의 플롯 (1410) 및 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력 대 시간 t 의 플롯 (1412) 을 포함한다. 그래프 (1408) 는 HF RFG 가 1600 와트 전력을 공급하도록 제어되는 경우 플롯된다. 플롯들 1404, 1406, 1410 및 1412 에 설명된 것처럼, 방법이 적용되는 경우 HF RFG 에 의해 전달되는 전력이 방법이 적용되지 않는 경우 HF RFG 에 의해 전달되는 전력 보다 크다.
도 15a 는 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력을 감소키시고 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 증가시키기 위한 IMC (104) 의 커패시턴스의 결정을 설명하기 위한 시스템 (1500) 의 일 실시예의 도해다. 커페시턴스는 기판 S 가 프로세싱되기 전에 결정된다. 시스템 (1500) 은 LF RFG, HF RFG, 호스트 컴퓨터 (102), 커패시터 제어기 (1502), IMC (104), 및 플라즈마 챔버 (106) 를 포함한다. 커페시터 제어기 (110) 는 드라이버 (1504) 및 전기 모터 (1506) 를 포함한다. 드라이버 (1504) 는 프로세서 (110) 및 전기 모터 (1506) 에 결합된다. 전기 모터 (1506) 는 IMC (104) 의 션트 커패시터 C1 에 결합된다. 예를 들어, 전기 모터 (1506) 는, 하나 이상의 막대 (rod) 들 또는 하나 이상의 막대들 (rods) 및 하나 이상의 기어들의 조합과 같은, 연결 메커니즘을 통하여 션트 커패시터 C1 에 결합된다.
IMC (104) 는 시리즈 (series) 커패시터 (C2) 및 션트 커패시터 (C1) 를 포함한다. 션트 커패시터 (C1) 및 시리즈 커패시터 (C2) 각각은 가변 커패시터다. 션트 커패시터 (C1) 은 일 단부에서 접지 전위와 그리고 반대 단부에서 입력 (I2) 및 시리즈 커패시터 (C2) 와 결합된다. 시리즈 커패시터 (C2) 는 일 단부에서 입력 (I2) 과 그리고 반대 단부에서 인덕터 (IDTR1) 와 결합된다. 인덕터 (IDTR1) 는 일 단부에서 출력 (O3) 과 그리고 반대 단부에서 시리즈 커패시터 (C2) 와 결합된다. 유사하게, 하나 이상의 인덕터들, 또는 하나 이상의 커패시터들, 또는 하나 이상의 인덕터들 및 하나 이상의 커패시터들의 조합의 네트워크는 입력 (I1) 과 출력 (O3) 사이에 결합된다.
LF RFG 의 동작 동안, 전력 센서 (122) 는 프로세서 (110) 로 출력 (O2) 에서 전달되는 전력의 측정치를 제공한다. 전력의 측정치가 수신되기 전에, 션트 커패시터 (C1) 의 커패시턴스는 값 CX 를 가진다. 전달된 전력의 측정치를 수신함에 반응하여, 프로세서 (110) 는 값 CY 로 션트 커패시터 (C1) 의 커패시턴스를 설정하도록 명령 신호 (command signal) 를 드라이버 (1504) 로 보낸다. 명령 신호를 수신함에 따라, 드라이버 (1504) 는 모터 (1506) 로 제공하기 위한 전류 신호 (current signal) 를 발생시킨다. 전류 신호가 수신되는 경우, 모터 (1506) 의 로터 (rotor) 는 CX 로부터 값 CY 로 션트 커패시터 (C1) 의 커패시턴스를 더 변화시키도록 션트 커패시터 C1 의 플레이트들 사이의 넓이 (area) 를 변화하게 모터 (1506) 의 고정자 (stator) 에 대해 회전한다.
커패시턴스가 CY 로 변화되면, 전력 센서 (122) 는 프로세서 (110) 의 출력 (O2) 에서 전달되는 전력의 또 다른 측정치를 제공한다. 프로세서 (110) 는 션트 커패시터 (C1) 의 커패시턴스가 CY 인 경우 출력 (O2) 에서 전달되는 전력의 측정치가 션트 커패시터 (C1) 의 커패시턴스가 CX 인 경우 출력 (O2) 에서 전달되는 전력의 측정보다 큰지 결정한다. 커패시턴스 CY 에 대한 출력 (O2) 에서 전달된 전력의 측정치가 커패시턴스 CX 에 대한 출력 (O2) 에서 전달된 전력의 측정치 보다 크다고 결정되면, 프로세서 (110) 는 CY 가 되게 션트 커패시터 (C1) 의 커패시턴스를 유지하도록 결정한다. 반면에, 커패시턴스 CX 에 대한 출력 (O2) 에서 전달된 전력의 측정치가 커패시턴스 CY 에 대한 출력 (O2) 에서 전달된 전력의 측정치 보다 크다고 결정되면, 프로세서 (110) 는 CX 가 되게 션트 커패시터 (C1) 의 커패시턴스를 유지하도록 결정한다.
일 실시예에서, 시리즈 커패시터 (C2) 또는 션트 커패시터 (C1) 가 고정되거나 시리즈 커패시터 (C2) 및 션트 커패시터 (C1) 모두가 고정된다.
일 실시예에서, 프로세서 (110) 는 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 증가시키고 플라즈마 챔버 (106) 로부터 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력을 감소시키기 위해, 시리즈 커패시터 (C2) 의 커패시턴스를 변화시키도록 또 다른 커패시터 제어기 (도시되지 않음) 를 통해 시리즈 커패시터 (C2) 에 결합된다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 시리즈 커패시터 (C2) 의 커패시턴스를 감소시키거나 증가시키도록 다른 커패시터 제어기를 통하여 시리즈 커패시터 (C2) 를 제어한다. 다른 커패시터 제어기 (도시되지 않음) 는 커패시터 제어기 (1502) 의 것과 같은 구조 및 기능을 가진다.
일 실시예에서, 프로세서 110 는 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 더 증가시키게 출력 (O2) 에서 전달되는 전력을 증가시키도록 션트 커패시터 (C1) 의 커패시턴스를 커패시터 제어기 (1502) 를 통하여 제어하고 시리즈 커패시터 (C2) 의 커패시턴스를 다른 커패시턴스 제어기 (1502) (도시되지 않음) 를 통하여 제어한다.
일 실시예에서 IMC (104) 의 커패시턴스는 기판 S 가 플라즈마 챔버 (106) 내에서 프로세싱 되는 동안 결정된다.
도 15b 는 도 15a의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 증가시키도록 도 15a의 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 결정 및 도 15a의 션트 커패시터 (C1) 의 커패시턴스의 결정을 설명하기 위한 방법 (1510) 의 일 실시예의 플로우차트다. 동작 (1512) 에서, HF RFG 의 RF 전력 공급부 (120B) 의 주파수 오프셋들은 HF RFG 를 향하여 반사되는 전력을 감소시키도록 결정된다. 예를 들어, 도 6의 테이블들 1 및 2 내의 HF 값들은 동작 (1512) 동안 프로세서 (110) 에 의해 결정된다. 더욱이, 동작 (1514) 에서, CX 또는 CY 와 같은, 커패시턴스 값은 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최대화하도록 프로세서 (110) 에 의해 결정된다. 프로세서 (110) 는 플라즈마 챔버 (106) 로 전력의 전달을 최대화하도록 동작들 (1512, 1514) 를 계속해서 반복한다.
도 16a 는 도 1의 프로세서 (110) 가 기판 S 의 스퍼터링 또는 세정 또는 에칭 또는 증착과 같은, 특정 프로세스를 용이하게 하도록 도 1의 HF RFG 의 주파수 오프셋들을 결정하는 것을 설명하기 위한 그래프 (1602) 의 일 실시예이다. 그래프 (1602) 는 전압 또는 전력 대 시간 t 를 플롯한다. 그래프 (1602) 는 전압 신호 (204), HF RFG 에 의한 출력 (O2) 에서 공급되는 전력을 표현하는 Pfwd 로 라벨되는 플롯, 및 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로부터 출력 (O2) 에서 반사되는 전력을 표현하는 Prev 로 라벨되는 플롯을 포함한다. 그래프 (1602) 에 플롯된 전압은 LF RFG 에 의해 발생되는 RF 신호의 것이고 RF 신호는 연속파 RF 신호다. 더욱이, 플롯들 Pfwd 및 Prev 는 HF RFG 에 의해 발생되는 RF 신호의 것이고 RF 신호는 연속파 RF 신호다.
출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최소인 전압 신호 (204) 의 사이클 1 의 제 1 절반 동안 주파수 오프셋들을 결정하는 실험적 방법을 적용하는 대신에, 프로세서 (110) 는 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최대인 주파수 오프셋들을 결정하는 실험적 방법을 적용한다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 시간들 t0 와 t1 사이 시간 간격에 대해, HF RFG 가 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최대인 주파수 오프셋 HFa 에서 동작하도록 제어될 것을 결정한다. 이것은 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최소인 HF RFG 의 다른 주파수 오프셋 HFx 와 비교된다. 유사하게, 프로세서는 HF RFG 가 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최대인 주파수 오프셋들에서 동작하도록 제어될 것을 시간들 t1 과 t6 사이의 시간 간격들에 대해 결정한다. 전압 신호 (204) 의 사이클 1 의 제 2 절반 동안, 프로세서 (110) 는 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최소가 되는 주파수 오프셋들을 결정하고, 사이클 1 의 제 2 절반 동안 주파수 오프셋들에서 동작하도록 HF RFG 를 제어한다.
사이클 1 의 제 1 절반은 도 2a 의 전압 신호 (204) 의 초기 지점 (P1) 의 양의 제로 크로싱으로 시작하고 전압 신호 (204) 의 중간 지점 (P2) 의 음의 제로 크로싱에서 종료된다. 예를 들어, 사이클 1 의 제 1 절반은 시간 t0 에서 시작되고 시간 t6 에서 종료된다. 사이클 1 의 제 2 절반은 전압 신호 (204) 의 중간 지점 (P2) 의 음의 제로 크로싱으로 시작하고 전압 신호 (204) 의 종점 (P3) 의 양의 제로 크로싱에서 종료된다. 예를 들어, 사이클 1 의 제 2 절반은 시간 t6 에서 시작하고, 시간 t12 에서 종료된다.
일 실시예에서, 각 상태에 대해, 전력의 최대량은 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되고, HF RFG 의 주파수 오프셋들은 HF RFG 에 의해 발생되는 다중 RF 신호의 상태 각각에 대해 프로세서 (110) 에 의해 결정된다. 전력의 최소량은 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되게, 예를 들어, HF RFG 의 주파수 오프셋들의 제 1 설정은 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최대화하고 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최소화하도록 다중 RF 신호의 제 1 상태에 대해 결정된다. 또한, HF RFG 의 주파수 오프셋의 제 2 설정은 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최대화하고 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최소화하도 다중 RF 신호의 제 2 상태에 대해 결정된다.
도 16b는 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력이 LF RFG 의 동작의 사이클의 제 1 절반에 대해 최소화되고 동작의 사이클의 제 2 절반에 대해 최대화되는 주파수 오프셋들을 저장하기 위해 프로세서 (110) 에 의한 테이블 3 의 생성을 설명하기 위한 호스트 컴퓨터 (102) 의 일 실시예의 도해다. 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋들 HFa 및 HFb 를 적용하도록 LF RFG 의 동작의 사이클 1 의 제 1 절반의 시간들 t0 와 t1 사이의 시간 기간 동안 주파수 오프셋 HFa 에서 동작하게 HF RFG 를 제어하고, 동작의 사이클 1 의 제 1 절반의 시간들 t1 와 t2 사이의 시간 기간 동안 주파수 오프셋 HFb 에서 동작하게 HF RFG 를 제어한다. 유사하게, 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋들 HFc, HFd, HFe, 및 HFf 를 적용하도록 LF RFG 의 동작의 사이클 1 의 제 1 절반 동안 주파수 오프셋들 HFc, HFd, HFe, 및 HFf 에서 동작하게 HF RFG 를 제어한다. LF RFG 의 동작의 사이클 1 의 제 2 절반 동안, 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋들 HF1, HF2, HF3, HF3, HF2, 및 HF0 를 적용하도록 주파수 오프셋들 HF1, HF2, HF3, HF3, HF2, 및 HF0 에서 동작하게 HF RFG 를 제어한다. 다시, LF RFG 의 동작의 사이클 2 의 제 1 절반 동안, 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋들 HFa, HFb, HFc, HFd, HFe, 및 HFf 를 적용하도록 주파수 오프셋들 HFa, HFb, HFc, HFd, HFe, 및 HFf 에서 동작하게 HF RFG 를 제어한다. 테이블 3 에 저장된 주파수 오프셋들은 주파수 조정 파형을 형성한다. 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력은 HF RFG 를 향하여 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최소화되는 경우 최대화되고, HF RFG 를 향하여 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최대화되는 경우 최소화된다.
일 실시예에서, 상태 각각에 대해, 전력량의 최대가 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되고 전력량의 최소가 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되도록, 프로세서 (110) 는 HF RFG 에 의해 발생되는 다중 RF 신호의 상태 각각에 대해 주파수 오프셋들에서 동작하도록 HF RFG 를 제어한다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최대화하고 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최소화하도록 다중 RF 신호의 제 1 상태 동안 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 제 1 설정에서 동작하게 도 1의 RF 전력 공급부 (120B) 를 제어한다. 또한, 프로세서 (110) 는 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최대화하고 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최소화하도록 다중 RF 신호의 제 2 상태 동안 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 제 2 설정에서 동작하게 도 1의 RF 전력 공급부 (120B)를 제어한다.
도 17a 는 도 1의 프로세서 (110) 가 또 다른 특정 프로세스를 용이하게하게 도 1의 HF RFG 의 주파수 오프셋들을 결정하도록 실험적 방법을 적용하는 것을 설명하는 그래프 (1702) 의 일 실시예이다. 다른 특정 프로세스는 도 17b의 테이블 3에 의해 용이해지는 프로세스와 다르다. 예를 들어, 만약 테이블 3에 의해 용이해지는 프로세스가 증착 동작이라면, 그래프 (1702) 에 의해 용이해지는 프로세스는 에칭 동작이다. 또 다른 예에서, 만약 테이블 3에 의해 용이해지는 프로세스가 제 1 증착 레이트를 가지는 증착 동작이라면, 그래프 (1702) 에 의해 용이해지는 프로세스는 제 2 증착 레이트를 가지는 증착 동작이다. 제 2 증착 레이트는 제 1 증착 레이트로부터 다르다.
그래프 (1702) 는, 그래프 (1702)가 전력 또는 전압 대 시간을 플롯한다는 점에서 도 16a 의 그래프 (1602) 와 유사하다. 그래프 (1702) 는 전압 신호 (204), HF RFG 에 의해 출력 (O2) 에서 공급되는 전력을 표현하는 Pfwd 로 라벨되는 플롯, 및 도 1의 플라즈마 챔버 (106) 로부터 출력 (O2) 에서 반사되는 전력을 표현하는 Prev 로 라벨되는 플롯을 포함한다. 그래프 (1702) 에 플롯되는 전압은 LF RFG 에 의해 발생되는 RF 신호의 것이고 RF 신호는 연속파 RF 신호다. 더욱이, 그래프 (1702) 에 플롯된 플롯들 Pfwd 및 Prev 은 HF RFG 에 의해 발생되는 RF 신호의 것이고 RF 신호는 연속파 RF 신호다.
전압 신호 (204) 의 사이클 1 의 제 1 절반 동안, 프로세서 (110) 는 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최소화되는 주파수 오프셋들을 결정하고 사이클 1 의 제 1 절반 동안 주파수 오프셋들에서 동작하도록 HF RFG 를 제어한다. 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최소인 전압 신호 (204) 의 사이클 1 의 제 2 절반 동안 주파수 오프셋들을 결정하는 대신에, 프로세서 (110) 는 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최대인 주파수 오프셋들을 결정한다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 시간들 t6 과 t7 사이 시간 간격에 대해, HF RFG 가 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최소가 되는 또다른 주파수 오프셋 HFy 에 비교하여 플라즈마 챔버 (106) 로부터 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최대가 되는 주파수 오프셋 HFa1 에 작동하도록 제어될 것을 결정한다. 유사하게, 프로세서 (110) 는 시간들 t7 과 t12 사이의 시간 간격들에 대해 HF RFG 가 출력 (O2) 에서 반사되는 전력이 최대가 되는 주파수 오프셋들에 동작하도록 제어될 것을 결정한다.
일 실시예에서, 상태 각각에 대해, 전력의 최대량이 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되고 전력의 최소량이 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되도록, HF RFG 의 주파수 오프셋들은 HF RFG 에 의해 발생되는 다중 RF 신호의 상태 각각에 대해 프로세서 (110) 에 의해 결정된다. 예를 들어, HF RFG 의 주파수 오프셋들의 제 1 설정은 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최대화하고 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최소화 하도록 다중 RF 신호의 제 1 상태에 대해 결정된다. 또한 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 제 2 설정은 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최대화하고 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최소화 하도록 다중 RF 신호의 제 2 상태에 대해 결정된다.
도 17b 는 도 1 의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력이 LF RFG 의 동작의 사이클의 제 1 절반에 대해 최대화되고 동작의 사이클의 제 2 절반에 대해 최소화되는 주파수 오프셋들을 저장하기 위한 프로세서 (110) 에 의한 테이블 4 의 생성을 설명하기 위한 호스트 컴퓨터 (102) 의 일 실시예의 도해이다. 예를 들어, LF RFG 의 동작의 사이클 1 의 제 1 절반 동안, 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋들 HF-1, HF-2, HF-3, HF-1, HF-1, 및 HF0 을 적용하도록 주파수 오프셋들 HF-1, HF-2, HF-3, HF-1, HF-1, 및 HF0 에서 동작하게 HF RFG 를 제어한다. 더욱이, 프로세서 (110) 는 LF RFG 의 동작의 사이클 1 의 제 2 절반의 시간들 t6 과 t7 사이의 시간 기간 동안 주파수 오프셋 HFa1 에서 동작하게 HF RFG 를 제어하고 주파수 오프셋들 HFa1 및 HFb1 을 적용되도록 동작의 사이클 1 의 제 2 절반의 시간들 t7 과 t8 사이의 시간 기간 동안 주파수 오프셋 HFb1 에서 동작하게 HF RFG 를 제어한다. 유사하게, 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋들 HFc1, HFd1, HFe1, 및 HFf1 을 적용하도록 LF RFG 의 동작의 사이클 1 의 제 2 절반 동안, 주파수 오프셋들 HFc1, HFd1, HFe1, 및 HFf1 에서 동작하게 HF RFG 를 제어한다. 다시 LF RFG 의 동작의 사이클 2 의 제 1 절반 동안, 프로세서 (110) 는 주파수 오프셋들 HF-1, HF-2, HF-3, HF-1, HF-1, 및 HF0 를 적용하도록 주파수 오프셋들 HF-1, HF-2, HF-3, HF-1, HF-1, 및 HF0 에서 동작하게 HF RFG 를 제어한다. 주파수 오프셋들은 주파수 조정 파형으로부터 테이블 4 에 저장되었다.
일 실시예에서, 상태 각각에 대해, 전력량의 최대가 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되고 전력량의 최소가 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되도록, 프로세서 (110) 는 HF RFG 에 의해 발생되는 다중 RF 신호의 상태 각각에 대해 주파수 오프셋들에서 동작하도록 HF RFG 를 제어한다. 예를 들어, 프로세서 (110) 는 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최소화하고 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최대화하도록 다중 RF 신호의 제 1 상태 동안 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 제 1 설정에서 동작하게 도 1의 RF 전력 공급부 (120B) 를 제어한다. 또한, 프로세서 (110) 는 LF RFG 의 사이클 각각의 제 1 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최대화하고 LF RFG 의 사이클 각각의 제 2 절반 동안 반사되는 전력의 양을 최소화하도록 다중 RF 신호의 제 2 상태 동안 HF RFG 의 주파수 오프셋들의 제 2 설정에서 동작하게 도 1의 RF 전력 공급부 (120B)를 제어한다.
도 16b의 테이블 3 에 설명되는 주파수 오프셋 각각이 기준 주파수 HF0 에 대한 주파수 값에 변화이고, 도 17b 의 테이블 4 에 설명되는 주파수 오프셋 각각은 기준 주파수 HF0.1 에 대한 주파수 값에 변화임이 주의 되어야 한다.
도 18은 방법이 적용되지 않는 경우에 비해 플라즈마 챔버 (106) 로 전달될 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 전달 전력의 양의 증가 및 에칭 레이트의 방사상 균일성의 증가를 설명하기 위한 그래프 (1800) 의 일 실시예이다. 그래프 (1800) 는 에칭 레이트 대 도 6의 기판 S 의 반지름을 플롯한다. 그래프 (1800) 는 방법이 적용되는 경우 발생되는, 플롯들 a, b, 및 c 를 포함하고, 방법이 적용되지 않는 경우 발생되는 플롯들 d 및 e 를 더 포함한다. 그래프 (1800) 에 설명된 바와 같이, 더 높은 산화물 (oxide) 에칭 레이트는 HF RFG 에 의해 공급되는 순방향 전력의 비슷한 양에 대해 방법이 적용되지 않는 경우에 비교하여 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우에 달성된다. 플라즈마 챔버 (106) 로 전달될 전력을 최적화하기 위한 방법의 적용은 전달된 전력의 더 높은 양을 초래하고, 이는 더 높은 에칭 속도를 초래한다. 예를 들어, 플롯들 a 및 e 는 HF RFG 에 의해 공급되는 순방향 전력의 양이 같거나 비슷한 경우 생성된다. 플롯들 a 및 e 사이의 비교는 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우, 방법이 적용되지 않는 경우에 비교해 플라즈마 챔버 (106) 로 전력의 보다 효율적인 전달이 있음을 설명한다. 전력의 보다 효율적인 전달은 대략 30% 로 산화물 에칭 레이트를 증가시킨다. 또한, 플롯들 a, b, 및 c 는 플롯들 d, 및 e 에 의해 설명되는 에칭 레이트에 비교하여 기판 S 의 표면에 걸친 에칭 레이트의 더 높은 균일성이 있음을 설명한다.
도 19는 방법이 적용되지 않는 경우에 달성되는 에칭 깊이 보다 도 6의 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법이 적용되는 경우 더 큰 에칭 깊이가 달성되는 것을 설명하는 도해다. 도 19는 HF RFG 가 도 1의 출력 (O2) 에서 전력 2.5 킬로와트 (kW) 를 공급하는 경우 발생되는 플롯 (1902), HF RFG 가 출력 (O2) 에서 전력 1.3 킬로와트 (kW) 를 공급하는 경우 발생되는 플롯 (1904), HF RFG 가 출력 (O2) 에서 전력 5 킬로와트 (kW) 를 공급하는 경우 발생되는 플롯 (1906), 및 HF RFG 가 출력 (O2) 에서 전력 2.5 킬로와트 (kW) 를 공급하는 경우 발생되는 플롯 (1908) 을 포함한다. 플롯들 (1906, 1908) 은 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력의 최적화를 위한 방법이 적용되지 않는 경우 발생되고 플롯들 (1902, 1904) 는 방법이 적용되는 경우 발생된다. 플롯 (1902, 1904, 1906, 및 1908) 각각은 도 6의 기판 S 의 표면에 걸친 에칭 깊이를 플롯한다.
플롯들 (1902, 1908) 로부터 설명되는 바와 같이, 같은 전력량이 HF RFG 에 의해 공급되는 경우, 에칭 깊이의 더 큰 양은 방법이 적용되지 않는 경우에 비교하여 방법이 적용되는 경우에 달성된다. 더욱이 플롯들 (1904, 1906) 로부터 설명되는 바와 같이, HF RFG 의 주파수 오프셋과 함께 공급되는, 예를 들어 5 kW, 전력의 양과 비교하여 작은 양의 전력, 예를 들어 1.3 kW, 이 HF RFG 의 주파수 오프셋과 함께 공급되는 경우 에칭 깊이의 유사한 양이 달성된다. 작은 전력양과 함께 적용되는 주파수 오프셋들은 플라즈마 챔버 (106) 로 전달되는 전력을 최적화하기 위한 방법을 적용함으로써 발생된다.
본 명세서에 기술되는 실시예들은 핸드 헬드 하드웨어 유닛들 (hand-held hardware units), 마이크로 프로세서 시스템들, 마이크로 프로세서-기반 또는 프로그램 가능 소비자 전자기기들, 미니컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함하는 다양한 컴퓨터 시스템 구성들로 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치와 통합될 수도 있다. 전자장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 다양한 실시예들에서, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드 포인트 측정들을 인에이블하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), ASICs, PLDs, 및/또는 하나 이상의 마이크로 프로세서들로서 규정되는 칩들, 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 또는 시스템에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한, 파라미터들, 인자들, 변수들 등을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기에 커뮤니케이팅되는 인스트럭션들일 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 실리콘 이산화물, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제작 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 실시예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 결합되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 결합되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제작 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제작 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제작 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다.
일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함하는 네트워크를 통해 시스템에 프로세스 레시피들을 제공한다. 무선 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 파라미터들의 입력 또는 프로그래밍을 가능하게하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들, 인자들, 및/또는 변수들을 구체화하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들, 인자들, 및/또는 변수들은 수행될 프로세스의 타입 및 제어기가 인터페이싱하거나 제어하도록 구성된 툴의 타입에 특정적인 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예를 들어, 함께 네트워킹되고 공통 목적, 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 향해 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산된 제어기의 일예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 결합하는 (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치된 하나 이상의 집적 회로들과 커뮤니케이팅하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들을 포함한다.
비한정적으로, 다양한 실시예에서, 방법들이 적용되는 예시적인 시스템은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 (spin-rinse) 챔버 또는 모듈, 금속 프레이팅 챔버 또는 모듈, 클린 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (Physical Vapor Deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (Chemical Vapor Deposition) 챔버 또는 모듈, ALD 챔버 또는 모듈, ALE 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예에서, 상기 기술된 동작들은 예를 들어, ICP (inductively coupled plasma) 를 포함하는 플라즈마 챔버, 트랜스포머 결합 플라즈마 챔버, 도체 툴들, 유전체 툴들, ECR (electron cyclloton resonance) 을 포함하는 플라즈마 챔버, 등의 몇몇 타입에 적용되는 것이 더 주의되어야 한다. 예를 들어, 하나 이상의 RF 발생기들은 ICP 반응기 내의 유도체와 연결된다. 유도체의 형상의 예들은 솔레노이드, 돔-형상 코일, 납작한-형상 코일 등을 포함한다.
상기 언급된 바와 같이, 프로세싱 단계 또는 툴에 의해 수행될 단계들에 의존하며, 호스트 컴퓨터는 하나 이상의 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스, 인접한 툴들, 이웃 툴들, 공작에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 다른 제어기, 또는 툴 위치들 및/또는 반도체 제조 공장의 로드 포트들로 및 이로부터 웨이퍼들의 콘테이너를 가져오는 물질 전송에 사용된 툴들과 커뮤니케이팅한다.
상기 실시예들을 염두에 두고, 실시예의 일부는 컴퓨터 시스템에 저장된 데이터를 포함하는 다양한 컴퓨터 구현 동작을 사용한다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 동작들은 물리적으로 물리량을 조작하는 작업이다. 실시예의 일부를 형성하는 본 명세서에 기술된 임의의 동작들은 유용한 기계 동작들이다.
실시예들의 일부는 이런 동작들을 수행하기기 위한 하드웨어 유닛 또는 장치들과 또한 관련된다. 이 장치는 특별한 목적의 컴퓨터용으로 특별히 제작되었다. 특별한 목적의 컴퓨터로 정의된 경우, 컴퓨터는 특별한 목적의 일부가 아닌 다른 처리, 프로그램 실행 또는 루틴을 수행하는 동시에 특별한 목적을 위해 작동 할 수 있다.
일부 실시에들에서, 동작들은 컴퓨터 메모리, 캐시에 저장된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 구성되거나 컴퓨터 네트워크를 통해 획득되는 컴퓨터에 의해 프로세스 될 수 있다. 데이터가 컴퓨터 네트워크를 통해 얻어지는 경우, 데이터는, 예를 들어 컴퓨터 리소스의 클라우드, 컴퓨터 네트워크의 다른 컴퓨터에 의해 프로세싱 될 수 있다.
하나 이상의 실시예는 또한 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체상에서 컴퓨터 판독 가능 코드로서 제작될 수 있다. 비-일시적 (non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체는 이후 컴퓨터 시스템에 의해 판독되는 데이터를 저장하는 하드웨어 유닛, 예를 들어 메모리 장치 등이다. 비-일시적 (non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체의 예들은 하드 드라이브, NAS (Network Attached Storage), ROM, RAM, 컴팩트 CD-ROM 들 (compact disc-ROMs), CD-R 들 (CD-recordables), CD-RW 들 (CD-rewritable), 자기 테이프들 및 기타 광학 및 비 광학 데이터 스토리지 하드웨어 유닛들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터-판독가능 코드가 분산 방식으로 저장되고 실행되도록 네트워크 결합 컴퓨터 시스템을 통해 분산된 컴퓨터 판독 가능 유형 매체를 포함한다.
위의 방법 동작들이 특정한 순서로 기술되었으나, 다양한 실시예들에서, 다른 하우스키핑 (housekeeping) 동작들이 동작들 사이에서 수행되거나, 방법 동작들은 약간 다른 시간에 발생하도록 조정되거나 다양한 간격에서 방법 동작들의 발생을 허락하는 시스템에서 분배되거나, 또는 상기 기술된 것과 다른 순서로 수행된다.
일 실시예에서, 상기 기술된 임의의 실시예로부터 하나 이상의 특징들은 본 개시에 기술된 다양한 실시예들에 기술된 범위로부터 벗어나지 않고 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징들로부터 조합되는 것이 더 주의되어야 한다.
전술한 실시예들이 이해의 명확성의 목적으로 일부 상세히 기술되었으나, 특정 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실행될 수 잇음이 명백할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 제한적인 것이 아니라, 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 실시예들은 본 명세서에 제공된 세부 사항들로 제한되지 않는다.

Claims (29)

  1. 고주파 (high frequency,HF) 무선 주파수 (radio frequency, RF) 발생기 및 저주파 (low frequency, LF) RF 무선 주파수 발생기에 의한 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법에 있어서,
    복수의 시간 간격들로 LF RF 발생기에 의해 생성된 파형 사이클을 분할하는 단계로서, 상기 파형 사이클은 초기 지점, 중간 지점, 및 종점에서 대응하는 제로 크로싱들 (zero crossings) 을 가지고, 상기 종점은 다음 파형 사이클의 초기 지점이고, 상기 제로 크로싱들 각각에서 HF RF 발생기의 주파수는 기준 주파수에 가까운, 상기 파형 사이클을 분할하는 단계;
    복수의 주파수 오프셋들 (offsets) 중 대응하는 하나에 기초하여 상기 복수의 시간 간격들 각각을 위한 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 주파수 오프셋들 각각은, 상기 파형 사이클이 양수인 경우 상기 HF RF 발생기의 상기 기준 주파수로부터 상기 LF RF 발생기의 주파수의 정수(integer amount)량을 감산 (subtracting) 하고, 상기 파형 사이클이 음수인 경우 상기 HF RF 발생기의 상기 기준 주파수에 상기 LF RF 발생기의 상기 주파수의 정수량(integer amount) 을 가산 (adding) 함으로써 계산되는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LF RF 발생기의 상기 파형 사이클의 상기 복수의 시간 간격들 각각을 위한 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 조정하는 단계는 상기 플라즈마 챔버의 상기 전극으로 전력을 공급하는 경우 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 튜닝하도록 사용되는 주파수 조정 파형을 생성하는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  4. 저주파 (low frequency, LF) 무선 주파수 (radio frequency, RF) 발생기 및 고주파 (high frequency,HF) RF 무선 주파수 발생기에 의한 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법에 있어서,
    복수의 시간 간격들로 LF RF 발생기에 의해 생성된 파형 사이클을 분할하는 단계로서, 상기 파형 사이클은 초기 지점, 중간 지점, 및 종점에서 대응하는 제로 크로싱들 (zero crossings) 을 가지고, 상기 종점은 다음 파형 사이클의 초기 지점이고, 상기 제로 크로싱들 각각에서 HF RF 발생기의 주파수는 기준 주파수에 가까운, 상기 파형 사이클을 분할하는 단계;
    대응하는 복수의 주파수 오프셋들 (offsets) 중 하나에 기초하여 상기 복수의 시간 간격들 각각을 위한 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 LF RF 발생기의 상기 파형 사이클의 상기 복수의 시간 간격들 각각을 위한 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 조정하는 단계는 상기 플라즈마 챔버의 상기 전극으로 전력을 공급하는 경우 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 튜닝하도록 사용되는 주파수 조정 파형을 생성하고,
    상기 주파수 조정 파형은 상기 파형 사이클의 형상에 비교해서 실질적으로 정반대 (inverse) 형상인, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 LF RF 발생기에 의해 공급되는 전력 및 상기 HF RF 발생기에 의해 공급되는 전력은, 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수가 프로세스 동작 동안 상기 주파수 조정 파형으로 튜닝되는 경우 반사되는 전력 비율에 대해 증가된 전달 전력을 가지는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 주파수 조정 파형은 상기 LF RF 발생기의 특정 주파수를 위해 생성되고, 그리고 상기 LF RF 발생기의 상기 특정 주파수의 변화를 위해 대응하는 변화된 주파수 조정 파형이 사용되는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 오프셋들은, 상기 LF RF 발생기에 의해 공급되는 전력 및 상기 HF RF 발생기에 의해 공급되는 전력의 전력 비율에 비례하는 범위에 속하는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버의 상기 전극으로 전달되는 전력의 양을 제어하도록 임피던스 매칭 회로 내의 커패시터 값을 설정하는 단계를 더 포함하는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 지점에서 상기 제로 크로싱들 중 제1 제로 크로싱은 양의 기울기를 가지는 양의 크로싱이고, 상기 중간 지점에서 상기 제로 크로싱들 중 제2 제로 크로싱은 음의 기울기를 가지는 음의 크로싱이고, 그리고 상기 종점에서 상기 제로 크로싱들 중 제3 제로 크로싱은 양의 기울기를 가지는 양의 크로싱인, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 시간 간격들은 동일한, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  11. 저주파 (low frequency, LF) 무선 주파수 (radio frequency, RF) 발생기 및 고주파 (high frequency,HF) RF 무선 주파수 발생기에 의한 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법에 있어서,
    복수의 시간 간격들로 LF RF 발생기에 의해 생성된 파형 사이클을 분할하는 단계로서, 상기 파형 사이클은 초기 지점, 중간 지점, 및 종점에서 대응하는 제로 크로싱들 (zero crossings) 을 가지고, 상기 종점은 다음 파형 사이클의 초기 지점이고, 상기 제로 크로싱들 각각에서 HF RF 발생기의 주파수는 기준 주파수에 가까운, 상기 파형 사이클을 분할하는 단계;
    대응하는 복수의 주파수 오프셋들 (offsets) 중 하나에 기초하여 상기 복수의 시간 간격들 각각을 위한 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 조정하는 단계는 에칭 레이트에서 방사상 균일성 (radial uniformity) 을 증가시키는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  12. LF RF 발생기 및 HF RF 발생기에 의한 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 제어기에 있어서,
    프로세서로서,
    복수의 시간 간격들로 LF RF 발생기에 의해 생성된 파형 사이클을 분할하도록 구성되고 - 상기 파형 사이클은 초기 지점, 중간 지점 및 종점에서 대응하는 제로 크로싱들을 가지고, 상기 종점은 다음 파형 사이클의 초기 지점이고, 상기 제로 크로싱들 각각에서 HF RF 발생기의 주파수는 기준 주파수에 가까움 -, 그리고
    복수의 주파수 오프셋들 중 대응하는 하나에 기초하여 상기 복수의 시간 간격들 각각을 위해 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 조정하도록 구성되고,
    상기 파형 사이클이 양수인 경우 상기 HF RF 발생기의 상기 기준 주파수로부터 상기 LF RF 발생기의 주파수의 정수(integer amount)량을 감산 (subtracting) 하고, 상기 파형 사이클이 음수인 경우 상기 HF RF 발생기의 상기 기준 주파수에 상기 LF RF 발생기의 상기 주파수의 정수량(integer amount) 을 가산 (adding) 함으로써 상기 복수의 주파수 오프셋들 각각을 계산하는 상기 프로세서; 및
    상기 복수의 주파수 오프셋들을 저장하도록 구성되는, 상기 프로세서에 결합된 메모리 디바이스를 포함하는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는 주파수 조정 파형을 제공하도록 상기 LF RF 발생기의 상기 파형 사이클의 상기 복수의 시간 간격들 각각을 위한 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 조정하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 플라즈마 챔버의 상기 전극으로 전력을 공급하는 경우 상기 주파수 조정 파형에 따라서 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 튜닝하도록 구성되는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  15. LF RF 발생기 및 HF RF 발생기에 의한 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 제어기에 있어서,
    프로세서로서,
    복수의 시간 간격들로 LF RF 발생기에 의해 생성된 파형 사이클을 분할하고 - 상기 파형 사이클은 초기 지점, 중간 지점 및 종점에서 대응하는 제로 크로싱들을 가지고, 상기 종점은 다음 파형 사이클의 초기 지점이고, 상기 제로 크로싱들 각각에서 HF RF 발생기의 주파수는 기준 주파수에 가까움 -
    대응하는 복수의 주파수 오프셋들 (offsets) 중 하나에 기초하여 상기 복수의 시간 간격들 각각을 위한 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 조정하고 - 상기 HF RF 발생기의 주파수는 주파수 조정 파형을 제공하도록 상기 복수의 시간 간격들 각각을 위해 조정되고, 상기 주파수 조정 파형은 상기 파형 사이클의 형상에 비교해서 실질적으로 정반대 형상임 -
    상기 플라즈마 챔버의 상기 전극으로 전력이 공급될 때, 상기 주파수 조정 파형에 따라 상기 HF RF 발생기의 주파수를 조정하도록 구성된, 상기 프로세서, 및
    상기 복수의 주파수 오프셋들을 저장하도록 구성되는, 상기 프로세서에 결합된 메모리 디바이스를 포함하는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 전극으로 전달되는 전력에 연관되는 반사되는 전력 비율에 대해 증가된 전달 전력을 달성하기 위해 상기 HF RF 발생기의 상기 주파수를 튜닝하도록 상기 주파수 조정 파형을 사용하게 구성되는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 LF RF 발생기의 특정 주파수를 위해 상기 주파수 조정 파형을 설정하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 LF RF 발생기의 상기 특정 주파수의 변화를 위해 대응하는 변화된 주파수 조정 파형을 사용하도록 구성되는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 플라즈마 챔버의 상기 전극으로 전달되는 전력의 양을 제어하게 임피던스 매칭 회로 내의 커패시터 값을 설정하도록 구성되는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 초기 지점에서 상기 제로 크로싱들 중 하나는 양의 기울기를 가지는 양의 크로싱이고, 상기 중간 지점에서 상기 제로 크로싱들 중 다른 하나는 음의 기울기를 가지는 음의 크로싱이고, 그리고 상기 종점에서 상기 제로 크로싱들 중 또 다른 하나는 양의 기울기를 가지는 양의 크로싱인, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  20. HF RF 발생기 및 LF RF 발생기에 의한 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법에 있어서,
    LF RF 발생기의 주파수를 포함하는 프로세스 동작을 선택하는 단계;
    복수의 주파수 조정 파형들의 데이터베이스에 액세스하는 단계;
    상기 프로세스 동작을 위해 상기 복수의 주파수 조정 파형들 중 하나를 선택하는 단계로서, 상기 선택된 주파수 조정 파형은 상기 LF RF 발생기의 상기 주파수에 최적화되는, 상기 복수의 주파수 조정 파형들 중 하나를 선택하는 단계; 및
    전력이 플라즈마 챔버의 전극으로 전달되는 동안, HF RF 발생기에 상기 선택된 주파수 조정 파형을 적용하는 단계로서, 상기 복수의 주파수 조정 파형들은 상기 HF RF 발생기의 기준 주파수에 대한 조정들이고, 그리고 상기 선택된 주파수 조정 파형을 적용하는 단계는 상기 HF RF 발생기를 향하여 반사되는 전력을 감소시키고, 상기 LF RF 발생기의 동작의 파형 사이클의 절반 동안 상기 HF RF 발생기를 향하여 반사되는 상기 전력을 감소시키고, 상기 LF RF 발생기의 동작의 상기 파형 사이클의 남은 절반 동안 상기 HF RF 발생기를 향하여 반사되는 상기 전력을 증가시키는, 상기 HF RF 발생기에 상기 선택된 주파수 조정 파형을 적용하는 단계를 포함하는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 조정 파형들 각각은 복수의 주파수 오프셋들에 의해 표현되는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  22. 삭제
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 파형 사이클의 상기 절반은 상기 파형 사이클의 양의 크로싱에서 시작하고, 상기 파형 사이클의 상기 남은 절반은 상기 파형 사이클의 음의 크로싱에서 시작하고, 그리고 상기 음의 크로싱은 상기 양의 크로싱을 따르는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 파형 사이클의 상기 절반은 상기 파형 사이클의 음의 크로싱에서 시작하고, 상기 파형 사이클의 상기 남은 절반은 상기 파형 사이클의 양의 크로싱에서 시작하고, 그리고 상기 양의 크로싱은 상기 음의 크로싱을 따르는, 전력 전달 최적화를 위한 방법.
  25. LF RF 발생기 및 HF RF 발생기에 의한 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 제어기에 있어서,
    복수의 주파수 조정 파형들의 데이터베이스를 저장하도록 구성되는 메모리 디바이스; 및
    상기 메모리 디바이스에 결합된 프로세서로서,
    LF RF 발생기의 주파수를 포함하는 프로세스 동작을 선택하고;
    상기 복수의 주파수 조정 파형들의 상기 데이터베이스에 액세스하고;
    상기 프로세스 동작을 위해 상기 복수의 주파수 조정 파형들 중 어느 하나를 선택하고 - 상기 선택된 주파수 조정 파형은 상기 LF RF 발생기의 상기 주파수에 최적화됨 -, 그리고
    전력이 플라즈마 챔버의 전극으로 전달되는 동안 상기 HF RF 발생기에 상기 선택된 주파수 조정 파형을 적용하도록 - 상기 복수의 주파수 조정 파형들은 HF RF 발생기의 기준 주파수에 대한 조정들이고, 그리고 상기 LF RF 발생기의 동작의 파형 사이클의 절반 동안 상기 HF RF 발생기를 향하여 반사되는 상기 전력을 감소시키게끔 그리고 상기 LF RF 발생기의 동작의 상기 파형 사이클의 남은 절반 동안 상기 HF RF 발생기를 향하여 반사되는 상기 전력을 증가시키게끔 인가되는 - 구성되는, 상기 프로세서를 포함하는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 조정 파형들 각각은 복수의 주파수 오프셋들에 의해 표현되는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  27. 삭제
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 파형 사이클의 상기 절반은 상기 파형 사이클의 양의 크로싱에서 시작하고, 상기 파형 사이클의 상기 남은 절반은 상기 파형 사이클의 음의 크로싱에서 시작하고, 그리고 상기 음의 크로싱은 상기 양의 크로싱을 따르는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 파형 사이클의 상기 절반은 상기 파형 사이클의 음의 크로싱에서 시작하고, 상기 파형 사이클의 상기 남은 절반은 상기 파형 사이클의 양의 크로싱에서 시작하고, 그리고 상기 양의 크로싱은 상기 음의 크로싱을 따르는, 전력 전달 최적화를 위한 제어기.
KR1020217012922A 2018-09-28 2018-09-28 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법들 및 시스템들 KR102438864B1 (ko)

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