KR20200086751A

KR20200086751A - 반도체 rf 플라즈마 프로세싱을 위한 펄싱 내 rf 펄싱

Info

Publication number: KR20200086751A
Application number: KR1020207019533A
Authority: KR
Inventors: 마오린 롱; 위호우 왕; 잉 우; 알렉스 패터슨
Original assignee: 램 리써치 코포레이션
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-07-17
Also published as: KR102626357B1; TW201935517A; WO2019112849A1; JP7515661B2; US20220254608A1; JP2021508413A; CN111434039A; JP2023116656A; KR20240009544A; JP7296962B2; US20200335305A1; TWI848922B; US11342159B2; US20230360883A1; JP2024138325A; US11728136B2; CN111434039B

Abstract

RF 파형을 생성하기 위한 시스템 및 방법이 기술된다. 방법은 온-오프 펄스들을 갖지 않는 오프 상태에 의해 분리된 온-오프 펄스들의 열을 규정하는 단계를 포함한다. 방법은 RF 파형을 생성하기 위해 온-오프 펄스들 각각의 크기를 조정하는 멀티-레벨 펄스 파형을 적용하는 단계를 더 포함한다. 방법은 전극에 RF 파형을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 RF 플라즈마 프로세싱을 위한 펄싱 내 RF 펄싱

본 실시예들은 반도체 RF 플라즈마 프로세싱을 위한 펄싱 내 RF (Radio Frequency) 펄싱에 관한 것이다.

플라즈마 시스템이 웨이퍼들 상에서 다양한 동작들을 수행하기 위해 사용된다. 플라즈마 시스템은 RF (Radio Frequency) 생성기, RF 매칭부 (match), 및 플라즈마 챔버를 포함한다. RF 생성기는 RF 케이블을 통해 RF 매칭부에 커플링되고 (coupled), RF 매칭부는 플라즈마 챔버에 커플링된다. RF 전력이 RF 케이블 및 RF 매칭부를 통해 웨이퍼가 프로세싱되는 플라즈마 챔버에 제공된다. 또한, 하나 이상의 가스들이 플라즈마 챔버에 공급되고, RF 전력의 수신 시, 플라즈마 챔버 내에 플라즈마가 생성된다. 하나 이상의 가스들 및 RF 전력의 공급 동안, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱이 바람직한 방식으로 제어되는 것이 바람직하다.

이러한 맥락에서 본 개시에 기술된 실시예들이 발생한다.

본 개시의 실시예들은 반도체 RF 플라즈마 프로세싱을 위해 펄싱 내 RF 펄싱을 위한 시스템들, 장치, 방법들, 및 컴퓨터 프로그램들을 제공한다. 본 실시예들이 수많은 방식들, 예를 들어, 프로세스, 또는 장치, 또는 시스템, 또는 하드웨어의 피스 (piece), 또는 방법, 또는 컴퓨터-판독가능 매체로 구현될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 몇 가지 실시예들이 이하에 기술된다.

다양한 실시예들에서, 저속 (slow) 펄싱 내에 지속적으로 임베딩되는 (embedded) 고속 (fast) 온-오프 펄싱과 함께, 동시에 고속 온-오프 펄싱 및 저속 펄싱, 예를 들어, 레벨-대-레벨 (level-to-level) 펄싱 또는 멀티-레벨 펄싱, 또는 임의의 파형 펄싱/변조를 가능하게 하는 방법들 및 장치들이 기술된다. 동시에 두 개 이상의 펄싱 주파수를 갖는 펄싱된 플라즈마가 제공된다. 동시의 고속 온-오프 펄싱 및 저속 펄싱은 매칭리스 (matchingless) 플라즈마 소스 (source) 에서 구현된다.

일부 실시예들에서, “펄싱 내 펄싱”은 저속 펄싱 내에 임베딩된 고속 온-오프 펄싱으로 규정된다. RF 클록 자체는 RF 주파수로 계속적으로 실행된다. 고속 온-오프 펄싱은 게이트 드라이버들로의 입력부들 앞에 AND 게이트를 사용하여 구현될 수 있는, 복수의 게이트 드라이버들의 입력부에서 RF 클록을 턴 온 및 턴 오프한다. 저속 펄싱 또는 변조는 애자일 (agile) DC (Direct Current) 레일의 레일 전압을 조작함으로써 완료된다. 하나 이상의 반응성 엘리먼트들과 함께 RF 안테나 또는 코일에 의해 형성된 필터는 RF 주파수에 대한 대역 통과 필터이고, 이는 브리지 (bridge) 회로의 출력부에서 구형파를 RF 주파수 또는 RF 클록 주파수의 튜닝 범위 내의 사인 파형으로 바꾼다. RF 클록 주파수는 플라즈마를 사용하거나 사용하지 않는 RF 안테나 및 하나 이상의 반응성 엘리먼트를 포함하는 플라즈마 부하가, 브리지 회로의 출력에 순전히 저항하는 것으로 나타나도록 동작 중에 튜닝된다.

본 명세서에 기술된 시스템들 및 방법들의 일부 이점들이 제공된다. TCP (Transformer Coupled Plasma) 소스 또는 ICP (Inductively Coupled Plasma) 소스에 적용될 때 고속 온-오프 펄싱은 저 전자 온도 및 플라즈마 전위, 그리고 따라서 작은 각 이온 에너지 분포를 갖는 저온 플라즈마를 생성한다. 따라서, 이는 등방성 에칭 프로세싱의 대전 손상을 감소시키거나 방지한다. 부가적으로, TCP 소스 또는 ICP 소스에 적용될 때 고속 온-오프 펄싱은 비동기 바이어스 RF 펄싱과 결합될 때 고 종횡비 에칭 또는 증착을 가능하게 한다. 한편, 레벨-대-레벨 또는 멀티-레벨 또는 임의의 파형 펄싱은 보다 높은 선택도, 보다 높은 에칭 레이트, 보다 우수한 균일성, 등과 같은 다른 개선된 프로세스 성능들을 달성한다. 본 명세서에 기술된 방법들 및 장치들은, 고속 온-오프 펄싱 및 레벨-대-레벨 또는 멀티-레벨 또는 임의의 파형의 저속 펄싱 모두의 동시 동작을 가능하게 한다.

다른 양태들이 첨부한 도면들과 함께 취해진 이하의 상세한 기술 (description) 로부터 명백해질 것이다.

실시예들은 첨부한 도면들과 함께 취해진 이하의 기술을 참조하여 이해된다.
도 1은 펄싱 내 펄싱을 구현하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 2a는 RF 클록 신호의 일 실시예를 예시한다.
도 2b는 주파수 f_{고속 펄싱}을 갖는 온-오프 펄싱 신호의 일 실시예를 예시한다.
도 2c는 도 2a의 RF 클록 신호와 도 2b의 온-오프 펄싱 신호 사이의 AND 동작을 수행함으로써 생성되는 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호의 일 실시예를 예시한다.
도 3a는 성형된 파형이 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 사용하여 생성될 때 플라즈마 챔버 내의 시간 t 대 전자 온도의 과도를 예시하는 그래프의 일 실시예이다.
도 3b는 성형된 파형이 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 사용하여 생성될 때 시간 t 대 플라즈마 전위를 예시하는 그래프의 일 실시예이다.
도 3c는 성형된 파형이 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 사용하여 생성될 때 시간 t 대 이온 밀도를 예시하는 그래프의 일 실시예이다.
도 4a는 일반도 및 확대도에서 RF 클록 신호의 일 실시예를 도시한다.
도 4b는 일반도 및 확대도 모두의 온-오프 펄싱 신호의 일 실시예를 도시한다.
도 4c는 도 4b의 온-오프 펄싱 신호에 의해 필터링된 도 4a의 RF 클록 신호와 함께 실행되는, 멀티-레벨 펄싱 파형의 일 예를 도시한다.
도 4d는 도 4b의 온-오프 펄싱 신호에 의해 필터링된 도 4a의 RF 클록 신호와 함께 실행되는, 임의의 파형의 일 예를 도시한다.
도 5a는 도 4c의 멀티-레벨 펄싱 파형이 적용될 때 도 1의 플라즈마 부하의 RF 전류의 일 실시예를 예시한다.
도 5b는 도 5a에 예시된 RF 전류 파형의 확대를 예시한다.
도 5c는 도 5b에 예시된 RF 전류 파형의 확대인 사인 파형을 예시한다.
도 6은 펄싱 내 RF 펄싱을 갖는 TCP 소스 및 펄싱 내 RF 펄싱을 갖는 RF 바이어스를 포함하는 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 7은 TCP 소스에 대한 RF 전류 파형 및 온-오프 비동기 TCP 바이어스 펄싱 및 멀티-레벨 TCP 펄싱 및 임의의 파형 바이어스 펄싱을 동시에 갖는, RF 바이어스에 대한 RF 전류 파형의 일 예이고, 여기에서 TCP와 바이어스 사이의 온-오프 펄싱은 이위상 (out of phase) 또는 비동기이다.
도 8a는 레벨-대-레벨 펄싱에 따라 성형된 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 예시하기 위한 그래프의 일 실시예의 도면이다.
도 8b는 멀티-레벨 펄싱에 따라 성형된 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 예시하기 위한 그래프의 일 실시예의 도면이다.
도 8c는 임의의 파형에 따라 성형된 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 예시하기 위한 그래프의 일 실시예의 도면이다.
도 9는 매칭리스 RF 소스를 사용하여 펄스 신호 내에 펄스를 생성하기 위한 방법의 일 실시예의 플로우차트이다.
도 10a는 펄싱-내-펄싱을 예시하기 위한 도면이다.
도 10b는 브리지 회로의 출력부에서 구형파 전압을 예시하기 위한 도면이다.
도 10c는 안테나 또는 플라즈마 부하에 제공하기 위해 브리지 회로로부터 출력되는 RF 전류를 예시하기 위한 도면이다.

이하의 실시예들은 반도체 RF 플라즈마 프로세싱을 위한 펄싱 내 RF 펄싱을 기술한다. 본 실시예들이 이들 구체적인 상세들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 동작들은 본 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다.

고속 온-오프 펄싱 주파수 신호 생성기에 더하여 RF 클록 신호 생성기가 제공된다. 부가적으로, 파형 생성기가 성형 파형을 생성하기 위해 제공된다. RF 클록 신호 생성기에 의해 생성되는 RF 클록 신호가 필터링된 신호를 출력하기 위해 고속 온-오프 펄싱 주파수에 의해 생성된 펄싱된 신호를 사용하여 필터링된다. 필터링된 신호는 복수의 구형파 신호들을 출력하기 위해 게이트 드라이버에 제공된다. 구형파 신호들은 증폭된 구형파 신호를 생성하기 위해 증폭 회로에 제공된다. 증폭된 구형파 신호는 이후 필터링된 파형을 사용하여 성형된다. 필터링된 파형은 성형 파형을 사용하여 DC 전압을 필터링함으로써 생성된다. 성형 파형은 임의적으로 성형된 파형, 또는 멀티-레벨 파형, 또는 레벨-대-레벨 파형일 수 있다. 증폭된 구형파의 성형은 성형된 파형을 생성한다. 성형된 파형의 고차 고조파들은 웨이퍼를 프로세싱하기 위해 전극에 제공되는 RF 전력을 출력하도록 반응 회로에 의해 필터링된다.

도 1은 “펄싱 내 펄싱”으로 본 명세서에 기술된 프로세스를 구현하기 위한 시스템 (100) 의 일 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 시스템 (100) 은 제어기, RF 주파수 클록 (104), 고속 온-오프 펄싱 주파수 신호 생성기 (106), 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108), AND 게이트 (110), 게이트 드라이버 (112), 하프-브리지 회로 (114), DC 전압 소스 V_DC로부터 DC 전압을 적용하는 DC 레일 (116), 반응 회로 (118), 및 또 다른 AND 게이트 (122) 를 갖는 ICP 소스 (102) 를 포함한다. 매칭리스 ICP 소스 (102) 와 플라즈마 부하 (120) 사이에 커플링된 임피던스 매칭 회로 및 연관된 RF 케이블이 없다. AND 게이트는 때때로 필터로 본 명세서에서 지칭된다. AND 게이트 (122) 는 하프-브리지 회로 (114) 의 FET (Field Effect Transistor) (144A) 의 드레인 (drain) 단자 D에 커플링된다. FET (144A) 의 소스 단자 S가 하프-브리지 회로 (114) 의 또 다른 FET (144B) 의 드레인 단자 D에 커플링되고, FET (144B) 의 소스 단자가 접지 전위에 커플링된다.

반응 회로 (118) 의 일 예는 전극, 예를 들어 RF 안테나 또는 RF 코일을 갖는 플라즈마 부하 (120) 에 커플링되는 가변 커패시터이다. RF 주파수 클록 (104) 은 RF를 갖는 디지털 신호 또는 구형파 신호인, RF 클록 신호 (134) 를 생성하는 전자 발진기 (oscillator) 를 포함한다. 고속 온-오프 펄싱 주파수 신호 생성기 (106) 는 고속 온-오프 펄싱 주파수 f_{고속 펄싱}을 갖는, 디지털 신호 또는 구형파 신호와 같은, 온-오프 펄싱 신호 (136) 를 생성하는 전자 발진기를 포함한다. 고속 펄싱 주파수 f_{고속 펄싱}은 RF 전력 온으로부터 RF 전력 오프로 과도인 동안 플라즈마 특성들의 다이내믹스 (dynamics) 에 기반하여 결정된다. 온-오프 펄싱은 입력들로서 RF 클록 신호 (134) 와 온-오프 펄싱 신호 (136) 사이의 AND 동작을 수행하는, AND 게이트 (110) 를 사용하여 달성된다. AND 동작은 필터링 동작의 일 예이다. AND 게이트 (110) 는 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 를 출력한다.

게이트 드라이버 (112) 는 복수의 구형파 신호들 (128A 및 128B) 을 출력하기 위해 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 를 수신한다. 게이트 드라이버 (112) 의 게이트 G1이 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 를 수신하고, 구형파 신호 (128A) 를 출력하기 위해 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 의 크기를 증폭시키거나 증폭시키지 않는다. 증폭이 수행되지 않은 경우, 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 는 게이트 G1을 통과한다. 게이트 드라이버 (112) 의 또 다른 게이트 G2가 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 를 수신하고, 반전된 구형파 신호 (128B) 를 출력하기 위해 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 를 반전시킨다. 구형파 신호 (128A 및 128B) 각각은 디지털 신호 또는 펄싱된 신호이다. 예를 들어, 구형파 신호 (128A 및 128B) 각각은 저 레벨과 고 레벨 사이에서 천이한다. 구형파 신호들 (128A 및 128B) 은 서로에 대해 역으로 동기화한다. 예시를 위해, 구형파 신호 (128A) 는 저 전력 레벨로부터 고 전력 레벨로 천이한다. 구형파 신호 (128A) 가 저 전력 레벨로부터 고 전력 레벨로 천이하는 시간 인터벌 또는 시간 동안, 구형파 신호 (128B) 는 고 전력 레벨로부터 저 전력 레벨로 천이한다. 역 동기화는 하프-브리지 회로 (114) 의 FET들 (144A 및 144B) 로 하여금 연속적으로 턴 온되고 연속적으로 턴 오프되게 한다. 하프-브리지 회로 (114) 는 때때로 증폭 회로로 본 명세서에서 지칭된다.

애자일 DC 레일 (116) 및 하프-브리지 회로 (114) 는 구형파 신호들 (128A 및 128B) 로부터 증폭된 구형 파형을 생성한다. 증폭된 구형 파형을 생성하기 위해, FET들 (144A 및 144B) 은 연속적으로 동작된다. 예를 들어, FET (144A) 가 턴 온되는 시간에서 또는 시간 기간 동안, FET (144B) 는 턴 오프된다. 또한, FET (144B) 가 턴 온되는 시간에서 또는 시간 기간 동안, FET (144A) 는 턴 오프된다. FET들 (144A 및 144B) 은 동시에 또는 동일한 시간 기간 동안 온되지 않는다.

FET (144A) 가 온될 때, 출력부 O1에서 전압을 생성하기 위해 DC 전압 소스 V_DC로부터 하프-브리지 회로 (114) 의 출력부 O1으로 전류가 흐르고, FET (144B) 는 오프된다. 출력부 O1의 전압은, 전자 발진기를 포함하고 때때로 파형 생성기로 본 명세서에서 지칭되는, 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 로부터 수신된 전압 값들에 따라 생성된다. FET (144B) 가 오프될 때, 출력부 O1으로부터 FET (144B) 에 커플링되는 접지 전위로 흐르는 전류가 없다. 전류는 출력부 O1으로부터 반응 회로 (118) 로 흐른다. 전류는 FET (144A) 가 온될 때 DC 전압 소스 V_DC로부터 커패시터 반응 회로 (118) 로 푸싱된다 (pushed). 또한, FET (144B) 가 온되고 FET (144A) 가 오프될 때, 출력부 O1에서 생성되는 전압은 출력부 O1으로부터 FET (144B) 에 커플링된 접지 전위로 흐르는 전류를 생성한다. 전류는 출력부 O1으로부터 접지 전위에 의해 풀링된다 (pulled). FET (144A) 가 오프되는 시간 인터벌 동안, DC 전압 소스 V_DC로부터 출력부 O1으로 흐르는 전류가 없다.

또한, 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 는 임의의 형상, 멀티-레벨 펄스 형상, 또는 레벨-대-레벨 펄스 형상을 갖는 엔벨로프 (envelope) 를 갖는, 성형 파형 (138) 을 생성한다. 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 또는 성형 파형 (138) 의 저속 펄싱 주파수는 f_{저속 펄싱}으로 나타낸다. 레벨-대-레벨 펄스 형상은 저 전력 레벨과 고 전력 레벨 사이에서 주기적으로 천이한다. 멀티-레벨 펄스 형상은 세 개 이상의 전력 레벨들 사이에서 주기적으로 천이한다. 임의의 형상은 임의의 형상을 갖고, 주기적으로 반복한다. 제어기 (142) 는 성형 파형 (138) 을 생성하기 위해 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 를 제어한다. 제어기 (142) 는 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 에 성형 파형 (138) 의 형상을 제공한다. 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 는 제어기 (142) 로부터 수신된 형상을 갖는 성형 파형 (138) 을 생성한다. 파형의 형상은 파형의 엔벨로프의 형상이다. 엔벨로프의 예들은 피크-투-피크 (peak-to-peak) 크기 또는 제로-투-피크 (0-to-peak) 크기를 포함한다.

AND 게이트 (122) 는, 성형 파형 (138) 에 따라 성형되는 크기를 갖는, 필터링된 파형 (140) 을 생성하기 위해 성형 파형 (138) 을 갖는 DC 전압 소스 V_DC에 의해 제공된 DC 전압을 필터링, 예컨대 AND한다. 필터링된 파형 (140) 은 출력부 O1에서 성형된 파형 (130) 을 생성하기 위해 증폭된 구형 파형을 성형, 예컨대, 엔벨로프를 증가 또는 감소시키기 위해, 하프-브리지 회로 (114) 의 출력부 O1에서 증폭된 구형 파형에 적용된다. 성형된 파형 (130) 은 디지털 파형 또는 구형 파형이다. 증폭된 구형 파형의 엔벨로프는 증폭된 구형 파형의 제로-투-피크 진폭 또는 피크-투-피크 진폭을 수정함으로써 성형되거나 조정된다. 성형된 파형 (130) 의 예들은 레벨-대-레벨 성형된 파형, 또는 멀티-레벨 성형된 파형 또는 임의적으로 성형된 파형을 포함하고, 성형된 파형 (130) 의 형상은 필터링된 파형 (140) 의 형상과 매칭한다. 성형된 파형 (130) 의 엔벨로프의 형상은 필터링된 파형 (140) 의 엔벨로프의 형상과 매칭한다.

반응 회로 (118) 는 기판을 프로세싱하기 위한 플라즈마 챔버 내에 플라즈마를 생성하거나 유지하기 위해 플라즈마 부하 (120) 의 전극 (124) 에 제공되는, RF 전력을 갖는 성형된 사인 파형 (132) 을 출력하거나 추출하도록 성형된 파형 (130) 의 고차 고조파들을 필터링하거나 제거한다. 성형된 파형 (130) 의 크기는 복수의 파형들의 크기들의 조합이고, 이 중 하나는 기본 주파수를 갖고 나머지는 고차 고조파들을 갖는다. 고차 고조파들을 필터링함으로써, 기본 주파수를 갖는 성형된 사인 파형 (132) 이 출력된다. 성형된 사인 파형 (132) 은 성형된 파형 (130) 의 엔벨로프의 형상과 매칭되는 형상을 갖는 엔벨로프를 갖는다. 플라즈마 챔버가 플라즈마 부하 (120) 를 포함한다. 기판 프로세싱의 예들은 기판 상에 재료를 증착하는 것, 기판을 에칭하는 것, 기판을 세정하는 것, 및 기판을 스퍼터링하는 것을 포함한다. 성형된 사인 파형 (132) 의 형상이 필터링된 파형 (140) 의 형상에 의해 규정된다. 예를 들어, 성형된 사인 파형 (132) 의 엔벨로프가 필터링된 파형 (140) 의 엔벨로프와 동일한 형상을 갖는다.

일부 실시예들에서, “펄싱 내 펄싱”은 저속 펄싱 내에 임베딩된 고속 펄싱으로 규정된다. RF 클록 생성기 (104) 는 RF 주파수에서 계속적으로 실행된다. 일부 실시예들에서, “고속 펄싱”은 게이트 드라이버 (112) 의 입력부에서 RF 클록 신호 (134) 를 턴 온 및 턴 오프하는 것이고, 턴 온 및 턴 오프는 게이트 드라이버 (112) 의 입력부 앞 AND 게이트 (110) 로 구현될 수도 있다. 저속 펄싱 또는 변조는 DC 전압 소스 V_DC에 의해 제공된 DC 전압인 레일 전압을 조작함으로써 이루어진다. 반응성 엘리먼트 (118) 와 같은, 하나 이상의 반응성 엘리먼트들과 함께 RF 플라즈마 안테나 또는 코일에 의해 형성된 필터는, 브리지 출력부에서 구형파를 RF 주파수 또는 RF 클록 주파수의 튜닝 범위 내의 사인 파형으로 바꾸는, RF 주파수에 대한 대역 통과 필터이다. RF 클록 주파수는 플라즈마를 사용하거나 사용하지 않고 플라즈마 부하 (120), 및 하나 이상의 반응성 엘리먼트들이 하프-브리지 회로 (114) 의 출력부 O1에 순전히 저항하는 것으로 나타나도록 동작 중에 튜닝된다.

일 실시예에서, 전극 (124) 대신, 기판 지지부 내에 임베딩된 하부 전극 또는 플레이트와 같은 또 다른 전극이 사용되고, 성형된 사인 파형 (132) 의 RF 전력이 다른 전극으로 공급된다. 기판 지지부의 예들이 척을 포함한다.

일 실시예에서 n-타입인 FET들 (144A 및 144B) 대신, p-타입 FET들이 사용된다.

도 2a는 RF 클록 신호 (134) 의 일 실시예를 예시한다. RF 클록 신호 (134) 는 도 2b에 예시되는 온-오프 펄싱 신호 (136) 보다 고 주파수를 갖는다. 예를 들어, RF 클록 신호 (134) 의 복수의 펄스들은 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 일 펄스가 생성되는 시간 기간에 생성된다. RF 클록 신호 (134) 는 온 상태의 복수의 인스턴스들 (instances) (212A, 212B, 및 212C) 을 포함하고, 오프 상태의 복수의 인스턴스들 (214A, 214B) 을 포함한다. 인스턴스 (214A) 는 인스턴스 (212A) 에 이어지고, 인스턴스 (212B) 는 인스턴스 (214A) 에 이어진다. 인스턴스 (214B) 는 인스턴스 (212B) 에 이어지고, 인스턴스 (212C) 는 인스턴스 (214B) 에 이어진다.

도 2b는 주파수 f_{고속 펄싱}을 갖는 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 일 실시예를 예시한다. 온-오프 펄싱 신호 (136) 는 RF 클록 신호 (134) 의 주파수보다 낮은 RF를 갖는다. 예를 들어, 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 온 시간이 RF 클록 신호 (134) 의 펄스의 온 시간보다 크다. 또 다른 예로서, 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 펄스의 오프 시간이 RF 클록 신호 (134) 의 펄스의 오프 시간보다 크다. 온-오프 펄싱 신호 (136) 는 온 상태의 복수의 인스턴스들 (210A, 210B, 및 210C), 및 오프 상태의 복수의 인스턴스들 (208A 및 208B) 을 갖는다. 온 상태의 인스턴스들 및 오프 상태의 인스턴스들은 주기적으로 반복된다. 도 2b에 예시된 바와 같이, 인스턴스 (210A) 는 인스턴스 (208A) 로 이어진다. 인스턴스 (208A) 는 인스턴스 (210B) 로 이어지고, 인스턴스 (210B) 는 인스턴스 (208B) 로 이어진다. 인스턴스 (208B) 는 인스턴스 (210B) 로 이어진다.

도 2c는 AND 동작을 수행함으로써 생성되는 온-오프 펄싱된 RF 클록의 일 실시예를 예시한다. 도 2c에 예시된 바와 같이, 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 두 개의 인접한 온 펄스들 사이에 있는 RF 클록 신호 (134) 의 펄스들은 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 를 생성하기 위해 AND 게이트 (110) 에 의해 필터링된다. 온-오프 펄싱된 RF 클록 (126) 은 RF 클록 신호 (134) 의 펄스들의 열 (train) TR1, RF 클록 신호 (134) 의 펄스들의 열 TR2, 및 RF 클록 신호 (134) 의 펄스들의 열 TR3를 포함한다. 열 TR1은 온 상태의 인스턴스 (210A) 동안 발생하고, 열 TR2는 온 상태의 인스턴스 (210B) 동안 발생하고, 그리고 열 TR3는 온 상태의 인스턴스 (210C) 동안 발생한다. 열 TR1은 오프 상태의 인스턴스 (208A) 에 의해 열 TR2로부터 분리되고, 열 TR2는 오프 상태의 인스턴스 (208B) 에 의해 열 TR3로부터 분리된다. 인스턴스 (208A 및 208B) 각각 동안, 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 는 RF 클록 신호 (134) 의 온-오프 펄스들을 제외한다. 인스턴스 (208A 및 208B) 각각 동안의 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 의 펄스들은 도 1의 AND 게이트 (110) 에 의해 필터링된다.

도 3a는 도 1의 성형된 파형 (130) 이 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 를 사용하여 생성될 때 시간 t 대 플라즈마 챔버 내 전자 온도 kTe의 과도를 예시하는 그래프의 일 실시예이다. 전자 온도는 RF 전력이 플라즈마 부하 (120) 에 공급될 때 높은 상태로부터 낮은 상태로 천이한다.

도 3b는 성형된 파형 (130) 이 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 를 사용하여 생성될 때 시간 t 대 플라즈마 챔버의 플라즈마 전위 Vp를 예시하는 그래프의 일 실시예이다. 플라즈마 전위 Vp는 RF 전력이 플라즈마 부하 (120) 에 공급될 때 높은 상태로부터 낮은 상태로 천이한다.

도 3c는 성형된 파형 (130) 이 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 를 사용하여 생성될 때 시간 t 대 플라즈마 챔버의 이온 밀도 Ni를 예시하는 그래프의 일 실시예이다. 도 3a 내지 도 3c 각각에서 시간 t는 마이크로초로 측정된다. 도 3a 및 도 3c에 예시된 바와 같이, 이온 밀도가 약 80 ％로 남아 있는 동안, 전자 온도가 오프 시간 동안 고 레벨로부터 저 레벨로 천이하는데 약 10 마이크로초가 소요된다. 따라서 고속 온-오프 펄싱 주파수 f_{고속 펄싱}은 약 1 ㎑ 내지 약 1 ㎒의 범위를 갖고, 최대 25 ㎑ 이상일 수도 있다.

일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 플라즈마 챔버는, 300 mm 웨이퍼를 프로세싱하기 위해 사용된 도체 에칭 챔버이다. 이는 단지 하나의 예이다. 다양한 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 플라즈마 챔버는, 다른 사이즈들의 웨이퍼들을 프로세싱하기 위해 사용된 챔버이다. 예시를 위해, 플라즈마 챔버는 200 mm 웨이퍼 또는 450 mm 웨이퍼 또는 또 다른 사이즈의 웨이퍼를 프로세싱하도록 사용된다.

전자 온도의 함수로서, 각 이온 에너지는 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 오프 시간의 최솟값에 빠르게 도달한다. 바이어스 RF가 TCP 온-오프 펄싱과 비동기적으로 온-오프 펄싱될 때, TCP 오프 시간에서 바이어스 RF에 의해 가속화된 이온들은 에칭에 대한 바람직한 수직 프로파일 또는 갭 충진에 대한 바람직한 바텀-업 (bottom-up) 증착을 생성하기 위해 웨이퍼를 향해 높은 지향성을 갖는다. 이는 고 종횡비 에칭이 DSE (Deep Silicon Etching) 프로세스에서 약 150까지의 종횡비를 달성하기 위해 수행되는 방법이다. 그러나, 바이어스 RF가 TCP 온-오프 펄싱과 비동기의 멀티-레벨 펄싱에서 동작할 때, 멀티-레벨 펄싱 주파수는 약 10 Hz 내지 약 1 ㎑의 주파수 f_{저속 펄싱}의 범위를 갖고, 이동하는 DC 레일 (116) 의 속도에 의해 제한된다. 이동하는 DC 레일 (116) 의 속도는 도 1의 FET들 (144A 및 144B) 을 턴 온 및 턴 오프하는 속도이다. TCP 온-오프 펄싱이 저 펄싱 주파수에서 동작하거나 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 긴 오프 시간을 가지면, 에칭 레이트는 오프 시간에 저 평균 이온 밀도에 의해 제한된다. 온-오프 펄싱과, 멀티-레벨 펄싱 또는 임의의 파형 펄싱 또는 레벨-대-레벨 펄싱의 장점들을 완전히 활용하기 위해, 고속 온-오프 펄싱 주파수 f_{고속 펄싱}은 저속 펄싱 주파수 f_{저속 펄싱}을 갖는 저속 멀티-레벨 또는 임의의 파형 펄싱 또는 레벨-대-레벨 펄싱에 임베딩된다. 바이어스 RF 전력이 활용되는 프로세스 적용예들에서, 바이어스 RF의 고속 온-오프 펄싱은 동일한 주파수 f_{고속 펄싱}에서 TCP 소스의 고속 온-오프 펄싱으로 이위상 또는 비동기이다. 온-오프 펄싱은 TCP와 바이어스 간 비동기로 지속적으로 실행되지만, TCP 소스 및 바이어스 RF에 대한 멀티-레벨 또는 임의의 파형 펄싱은 이들 자체의 저속 펄싱 주파수들에서 서로 독립적으로 실행된다.

도 4a는 일반도로 그리고 확대도로 RF 클록 신호 (134) 의 일 실시예를 도시한다. RF 클록 신호 (134) 는 고 레벨과 저 레벨 사이에서 RF와 같이 고 주파수에서 펄싱한다.

도 4b는 일반도 및 확대도 모두에서 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 일 실시예를 도시한다. 온-오프 펄싱 신호 (136) 는 RF 클록 신호 (134) 의 주파수보다 저 주파수로 고 레벨과 저 레벨 사이에서 펄싱하고, 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 주파수는 RF 클록 신호 (134) 를 필터링하도록 사용된다.

도 4c는 도 4a의 RF 클록 신호 (134) 및 도 4b의 온-오프 펄싱 신호 (136) 와 동시에 실행되는, 멀티-레벨 펄싱 파형 (410A) 과 같은 저속 펄싱 파형의 일 예를 도시한다. 멀티-레벨 펄싱 파형 (410A) 은 멀티-레벨 성형된 엔벨로프 (412A) 를 갖고, 도 1의 성형 파형 (138) 의 일 예이다. 멀티-레벨 성형된 엔벨로프 (412A) 는 멀티-레벨 펄스 성형되고, DC 전압 소스 V_DC의 DC 전압에 인가될, PWR1, PWR2, PWR3, 및 PWR4와 같은 복수의 전력 레벨들을 갖는다. 복수의 전력 레벨들은 주기적으로 반복된다. 멀티-레벨 성형된 엔벨로프 (412A) 가 DC 전압 소스 V_DC의 DC 전압에 적용될 때, 멀티-레벨 성형된 엔벨로프 (412A) 를 갖는 필터링된 파형 (140) 은 도 1의 AND 게이트 (122) 로부터 출력된다.

일 실시예에서, 네 개의 전력 레벨들 PWR1 내지 PWR4 대신, 네 개의 전력 레벨들보다 많거나 적은 레벨들은 또 다른 멀티-레벨 펄싱 파형이 사용되고, 네 개의 전력 레벨들보다 많거나 적은 전력 레벨들은 주기적으로 반복된다.

도 4d는 도 4a의 RF 클록 신호 (134) 및 도 4b의 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 RF 클록 신호 (134) 와 동시에 실행되는, 임의의 파형 (410B) 과 같은 또 다른 저속 펄싱 파형의 일 예를 도시한다. 임의의 파형 (410B) 은 임의의-성형된 엔벨로프 (412B) 를 갖고, 도 1의 성형 파형 (138) 의 또 다른 예이다. 임의의-성형된 엔벨로프 (412B) 는 DC 전압 소스 V_DC의 DC 전압으로의 적용을 위한 가변하는 크기들을 갖는다. DC 전압 소스 V_DC의 DC 전압으로의 임의의-성형된 엔벨로프 (412B) 적용 시, 임의의-성형된 엔벨로프 (412B) 를 갖는 필터링된 파형 (140) 은 도 1의 AND 게이트 (122) 에 의해 생성된다.

도 5a는 도 4c의 멀티-레벨 펄싱 파형 (410A) 이 적용될 때 도 1의 플라즈마 부하 (120) 내의 RF 전류 파형 (501) 의 일 실시예를 예시한다. 도 5a에서 A로 라벨링된 (labeled) 일 섹션은 RF 전류 파형 (501) 의 복수의 부분들 (502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 및 520) 을 갖는다. RF 전류 파형 (501) 은 플라즈마 부하 (120) 내에 생성되고, 도 1의 성형된 사인 파형 (132) 을 나타낸다.

도 5b는 도 5a에 예시된 RF 전류 파형 (501) 의 확대도를 예시한다. 도 5a의 섹션 A는 도 5b에 상세히 예시된다. 예를 들어, 모든 부분들 (502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 및 520) 은 도 5b에서 상세하게 볼 수 있다. 부분 (502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 및 520) 각각은 도 5c에 예시된 사인 RF 신호이다.

또한, 도 5c는 도 5b에 예시된 RF 전류 파형 (501) 의 확대도인, 사인 파형을 예시한다. 도 5c는 도 5b에 B로 라벨링된 섹션의 확대도이다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 부분 (510 및 512) 각각은 사인 신호이다.

도 6은 펄싱 내 RF 펄싱을 갖는 결합된 RF 바이어스 및 TCP 소스를 포함하는 시스템 (600) 의 실시예를 도시한다. 시스템 (600) 은 도 1의 매칭리스 ICP 소스 (102) 를 포함한다. 시스템 (600) 은 인버터 (inverter) 와 같은 NOT 게이트 (623), 및 매칭리스 바이어스 소스 (602) 를 더 포함한다. 매칭리스 바이어스 소스 (602) 는 제어기 (142), RF 주파수 클록 (604), 고속 온-오프 펄싱 주파수 신호 생성기 (106), AND 게이트 (610), 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608), 게이트 드라이버 (612), 하프-브리지 회로 (614), 또 다른 DC 전압 소스 VDC의 DC 전압에 적용되는 DC 레일 (616), 반응 회로 (618), 및 AND 게이트 (622) 를 포함한다. 반응 회로 (618) 의 일 예는 플라즈마 부하 (620) 에 커플링되는 인덕터 (inductor) 이다. 전극 (124) 은 플라즈마 챔버의 코일 또는 안테나이고, 바이어스 전극 (638) 은 플라즈마 챔버의 기판 지지부 내에 임베딩된 하부 전극이다.

RF 클록 (604) 은 RF 클록 (104) 과 동일한 구조 및 기능을 갖는다. 또한, 게이트 드라이버 (612) 는 게이트 드라이버 (112) 와 동일한 구조 및 기능을 갖고, 애자일 DC 레일 (616) 은 애자일 DC 레일 (116) 과 동일한 구조 및 기능을 갖는다. 또한, 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 는 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 와 동일한 구조 및 기능을 갖는다. 그러나, 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 는 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 와 독립적으로 동작한다. 예를 들어, 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 가 임의의 성형 파형을 생성하고, 동시에 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 는 멀티-레벨 성형 파형을 생성한다.

RF 클록 (604) 은 RF 클록 신호 (622) 를 생성한다. NOT 게이트 (623) 는 반전된 온-오프 펄싱 신호 (624) 를 출력하기 위해 온-오프 펄싱 신호 (136) 를 반전시킨다. 예를 들어, 온-오프 펄싱 신호 (136) 가 온 상태를 갖는 시간 인터벌 동안, 반전된 온-오프 펄싱 신호 (624) 는 오프 상태를 갖고, 온-오프 펄싱 신호 (136) 가 오프 상태를 갖는 시간 인터벌 동안, 반전된 온-오프 펄싱 신호 (624) 는 온 상태를 갖는다.

AND 게이트 (610) 는 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 를 출력하기 위해 반전된 온-오프 펄싱 신호 (624) 로 RF 클록 신호 (622) 를 필터링한다. 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 가 온 상태 또는 고 전력 레벨을 갖는 시간 기간 동안, 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 는 오프 상태 또는 저 전력 레벨을 갖고, 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (126) 가 오프 상태 또는 저 전력 레벨을 갖는 시간 기간 동안, 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 는 온 상태 또는 고 전력 레벨을 갖는다. 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 의 온 상태의 복수의 인스턴스들은 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 의 오프 상태의 복수의 인스턴스 동안 RF 클록 신호 (622) 의 펄스들을 갖지 않는 RF 클록 신호 (622) 의 온-오프 펄스들의 열을 갖는다.

게이트 드라이버 (612) 의 게이트 G3가 구형파 신호 (628A) 를 출력하기 위해 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 를 수신하고, 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 를 증폭시키거나 증폭시키지 않는다. 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 가 증폭되지 않을 때, 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 는 게이트 G3를 통과하고, 구형파 신호 (628A) 로 출력된다. 또한, 게이트 드라이버 (612) 의 게이트 G4가 구형파 신호 (628B) 를 출력하기 위해 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 를 수신하고, 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호 (626) 를 반전시킨다. 구형파 신호 (628B) 는 구형파 신호 (628A) 와 비교하여 역으로 동기화된다.

하프-브리지 회로 (114) 가 증폭된 구형 파형을 생성하는 동일한 방식에서, 하프-브리지 회로 (614) 는 구형파 신호들 (628A 및 628B) 을 수신하고, 구형파 신호들 (628A 및 628B) 로부터 증폭된 구형 파형을 생성한다. 또한, 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 은 임의의 형상, 또는 멀티-레벨 펄스 형상, 또는 레벨-대-레벨 펄스 형상을 갖는 엔벨로프를 갖는, 성형 파형 (630) 을 생성한다. 제어기 (142) 는 성형 파형 (630) 을 생성하기 위해 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 를 제어한다. 제어기 (142) 는 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 에 성형 파형 (630) 의 형상을 제공한다. 성형 파형 (630) 의 형상은 성형 파형 (138) 의 형상과 동일하거나 상이할 수 있다. 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 는 제어기 (142) 로부터 수신된 형상을 갖는 성형 파형 (630) 을 생성한다.

AND 게이트 (622) 는, 성형 파형 (630) 에 따라 성형된 크기를 갖는, 필터링된 파형 (632) 을 생성하기 위해 성형 파형 (630) 을 갖는 매칭리스 바이어스 소스 (602) 의 DC 전압 소스 V_DC에 의해 제공된 DC 전압을 필터링, 예컨대 AND한다. 필터링된 파형 (632) 은 성형 파형 (630) 의 엔벨로프의 형상과 동일한 형상의 엔벨로프를 갖는다. 필터링된 파형 (632) 은 출력부 O2에서 성형된 파형 (634) 을 생성하기 위해 매칭리스 바이어스 소스 (602) 의 증폭된 구형 파형을 성형, 예컨대, 엔벨로프를 증가 또는 감소시키기 위해, 하프-브리지 회로 (614) 의 출력부 O2에서 증폭된 구형 파형에 적용된다. 성형된 파형 (634) 은 디지털 파형 또는 구형 파형이다. 매칭리스 바이어스 소스 (602) 내에 생성된 증폭된 구형 파형의 엔벨로프는 증폭된 구형 파형의 제로-투-피크 진폭 또는 피크-투-피크 진폭을 수정함으로써 조정된다. 성형된 파형 (634) 의 예들은 레벨-대-레벨 파형, 또는 멀티-레벨 성형된 파형, 또는 임의의-성형된 파형을 포함하고, 성형된 파형 (634) 의 형상은 필터링된 파형 (632) 의 형상과 매칭한다. 성형된 파형 (634) 의 엔벨로프의 형상이 필터링된 파형 (632) 의 엔벨로프의 형상과 매칭한다.

반응 회로 (618) 는 RF 전력을 갖는 성형된 사인 파형 (636) 을 출력하거나 추출하기 위해 성형된 파형 (634) 의 고차 고조파들을 필터링하거나 제거한다. 성형된 사인 파형 (636) 의 RF 전력은 플라즈마 챔버의 기판 지지부 상에 지지된 기판을 프로세싱하도록 플라즈마 챔버 내에 플라즈마를 생성하거나 유지하기 위해 플라즈마 부하 (620) 의 바이어스 전극 (638) 에 제공된다. 성형된 파형 (634) 의 크기는 복수의 파형들의 크기들의 조합이고, 이 중 하나는 기본 주파수를 갖고 나머지는 고차 고조파들을 갖는다. 고차 고조파들을 필터링함으로써, 기본 주파수를 갖는 성형된 사인 파형 (636) 이 출력된다. 성형된 사인 파형 (636) 이 성형된 파형 (634) 의 엔벨로프의 형상과 매칭되는 형상을 갖는 엔벨로프를 갖는다. 성형된 사인 파형 (636) 의 형상이 필터링된 파형 (632) 의 형상에 의해 규정된다. 예를 들어, 성형된 사인 파형 (636) 의 엔벨로프가 필터링된 파형 (632) 의 엔벨로프와 동일한 형상을 갖는다.

매칭리스 ICP 소스 (102) 는 플라즈마 챔버의 플라즈마 부하 (120) 에 펄싱 내 RF 펄싱을 갖는 성형된 사인 파형 (132) 을 공급하고, 매칭리스 바이어스 소스 (602) 는 플라즈마 챔버의 플라즈마 부하 (620) 에 펄싱 내 RF 펄싱을 갖는 성형된 사인 파형 (636) 을 공급한다. 성형된 사인 파형 (636) 은 성형된 사인 파형 (132) 과 비교하여 역으로 동기화된다. 예를 들어, 성형된 사인 파형 (132) 이 고 전력 레벨을 갖는 시간 기간 동안 또는 시간에서, 성형된 사인 파형 (636) 은 저 전력 레벨을 갖고, 성형된 사인 파형 (132) 이 저 전력 레벨을 갖는 시간 기간 동안 또는 시간에서, 성형된 사인 파형 (636) 은 고 전력 레벨을 갖는다.

다양한 실시예들에서, 인덕터 대신, 하나 이상의 커패시터들 (capacitors) 이 반응 회로로서 사용된다. 일부 실시예들에서, 커패시터 대신, 하나 이상의 인덕터들이 반응 회로로서 사용된다.

일 실시예에서, NOT 게이트 (623) 대신, 위상 시프터 (phase shifter) 가 AND 게이트 (610) 에 제공되는 온-오프 펄싱 신호를 출력하기 위해 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 위상을 시프팅하도록 사용된다.

도 7은 온-오프 비동기 TCP 바이어스 펄싱 및 멀티-레벨 TCP 펄싱 및 임의의 파형 바이어스 펄싱을 동시에 갖는 RF 바이어스에 대한 TCP 소스 및 RF 전류 파형 (704) 을 위한 RF 전류 파형 (501) 의 일 예이고, 여기에서 TCP와 바이어스 사이의 온-오프 펄싱은 이위상 또는 비동기이다. 예를 들어, 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 는 플라즈마 부하 (120) 에 RF 전류 파형 (501) 을 제공하기 위해 멀티-레벨 펄스 성형 파형을 생성하고, 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 는 플라즈마 부하 (620) 에 RF 전류 파형 (704) 을 제공하기 위해 임의의-성형된 형성 파형을 생성한다.

일부 실시예들에서, TCP와 바이어스 사이의 온-오프 펄싱은 동위상 (in phase) 이다.

도 8a는 도 6의 플라즈마 부하 (120) 또는 도 6의 플라즈마 부하 (620) 와 같은 플라즈마 부하에 적용되는 성형된 파형 (802) 을 예시하기 위한 그래프의 일 실시예의 도면이다. 성형된 파형 (802) 은 도 6의 하프-브리지 회로 (114) 의 출력부 O1에서 생성된 성형된 파형 (130) 또는 도 6의 하프-브리지 회로 (614) 의 출력부 O2에서 생성된 성형된 파형 (634) 의 일 예이다. 도 8a의 그래프는 시간 t에 걸쳐 성형된 파형 (802) 의 크기 또는 진폭을 플롯팅한다 (plot). 성형된 파형 (802) 은 RF 클록 신호 (134) 및 성형 파형 (804) 에 기반하여 생성된다. 성형 파형 (804) 은 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 에 의해 생성된 성형 파형 (138) 또는 도 6의 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 에 의해 생성된 성형 파형의 일 예이다. 성형된 파형 (802) 은 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108 또는 608) 와 같은 저속 펄싱 주파수 신호 생성기가, RF 클록 신호 (134) 에 레벨-대-레벨 펄싱을 적용할 때 생성된다. 성형된 파형 (802) 은 저 전력 레벨과 고 전력 레벨 사이에서 주기적으로 천이한다.

도 8b는 도 6의 플라즈마 부하 (120) 또는 도 6의 플라즈마 부하 (620) 에 적용되는 성형된 파형 (810) 을 예시하기 위한 그래프의 일 실시예의 도면이다. 성형된 파형 (810) 은 도 6의 하프-브리지 회로 (114) 의 출력부 O1에서 생성된 성형된 파형 (130) 또는 도 6의 하프-브리지 회로 (614) 의 출력부 O2에서 생성된 성형된 파형 (634) 의 또 다른 예이다. 도 8b의 그래프는 시간 t에 걸쳐 성형된 파형 (810) 의 크기를 플롯팅한다. 성형된 파형 (810) 은 RF 클록 신호 (134) 및 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 에 의해 생성된 성형 파형 (138) 또는 도 6의 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 에 의해 생성된 성형 파형의 일 예인, 성형 파형에 기반하여 생성된다. 성형된 파형 (810) 은 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108 또는 608) 가 RF 클록 신호 (134) 에 멀티-레벨 펄싱을 적용할 때 생성된다.

도 8c는 도 6의 플라즈마 부하 (120) 또는 도 6의 플라즈마 부하 (620) 에 공급되는 성형된 파형 (820) 을 예시하기 위한 그래프의 일 실시예의 도면이다. 성형된 파형 (820) 은 도 6의 하프-브리지 회로 (114) 의 출력부 O1에서 생성된 성형된 파형 (130) 또는 도 6의 하프-브리지 회로 (614) 의 출력부 O2에서 생성된 성형된 파형 (634) 의 또 다른 예이다. 도 8c의 그래프는 시간 t 대 성형된 파형 (820) 의 크기를 플롯팅한다. 성형된 파형 (820) 은 RF 클록 신호 (134) 및 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108) 에 의해 생성된 성형 파형 (138) 또는 도 6의 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (608) 에 의해 생성된 성형 파형의 일 예인, 성형 파형 (822) 에 기반하여 생성된다. 성형된 파형 (820) 은 저속 펄싱 주파수 신호 생성기 (108 또는 608) 가 RF 클록 신호 (134) 에 임의의-성형된 펄싱을 적용할 때 생성된다.

도 9는 도 6의 플라즈마 부하 (120 또는 620) 와 같은 플라즈마 부하에 적용되는 RF 파형의 생성을 예시하기 위한 방법 (900) 의 일 실시예의 플로우차트이다. 방법 (900) 은 도 6의 온-오프 펄싱된 RF 클록 (126 또는 626) 과 같은 온-오프 펄싱된 RF 클록을 규정하는 동작 (902) 을 포함한다. 온-오프 펄싱된 RF 클록은 온-오프 펄스들을 갖지 않는 오프 상태에 의해 분리되는 온-오프 펄스들의 열을 갖는다. 방법 (900) 은 성형된 사인 파형을 생성하기 위해 온-오프 펄싱된 RF 클록의 크기를 조정하는, 성형 파형 (138 또는 630) (도 6) 과 같은 성형 파형을 적용하는 동작 (902) 을 더 포함한다. 성형된 사인 파형은 도 6에 예시된 성형된 사인 파형 (132 또는 636) 일 수 있다. 방법 (900) 은 도 6의 플라즈마 부하 (120 또는 620) 와 같은 플라즈마 부하의 전극에 성형된 사인 파형을 전송하는 동작 (904) 을 포함한다.

도 10a는 저속 펄싱 신호 (1006) 대 시간 t, 고속 펄싱 신호 (1008) 대 시간 t, 및 RF 클록 신호 (134) 대 시간 t를 플롯팅하는 그래프 (1000) 의 일 실시예의 도면이다. 저속 펄싱 신호 (1006) 는 도 6의 성형 파형 (138 또는 630) 의 일 예이고, 고속 펄싱 신호 (1008) 는 도 6의 온-오프 펄싱 신호 (136) 의 일 예이다. 도 10a는 고속 온-오프 펄싱과 동시에 저속 펄싱 신호 (1006) 에 대한 멀티-레벨 펄싱을 예시한다.

도 10b는 도 1의 하프-브리지 회로 (114) 의 출력부 O1의 구형파 전압 (1012) 대 시간 t를 플롯팅하는 그래프 (1002) 의 일 실시예의 도면이다. 구형파 전압 (1012) 은 출력부 O1에서 제공된 성형된 파형 (130) 의 일 예이다.

도 10c는 도 1의 하프-브리지 회로 (114) 로부터 출력된 사인 파형에서 RF 전류 (1014) 를 플롯팅하는 그래프 (1004) 의 일 실시예의 도면이다. RF 전류 (1014) 는 도 1의 전극 (124) 또는 도 1의 플라즈마 부하 (120) 에 제공된다. RF 전류 (1014) 는 도 1의 성형된 사인 파형 (132) 의 일 예이다.

본 명세서에 기술된 실시예들은 휴대용 하드웨어 유닛들, 마이크로프로세서 시스템들, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그래밍 가능한 가전제품, 미니컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함하는 다양한 컴퓨터 시스템 구성들로 실시될 수도 있다. 본 명세서에 기술된 실시예들은 태스크들 (tasks) 이 컴퓨터 네트워크를 통해 링크되는 원격 프로세싱 하드웨어 유닛들에 의해 수행되는 분산된 컴퓨팅 환경들에서 또한 실시될 수 있다.

일부 실시예들에서, 제어기, 예를 들어, 호스트 컴퓨터, 등은 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 시스템은 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 포함한다. 시스템은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 전에, 프로세싱 동안에, 그리고 프로세싱 후에 그들의 동작을 제어하기 위해 전자장치들과 통합된다. 전자장치들은 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 “제어기”로서 지칭된다. 제어기는, 프로세싱 요건들 및/또는 시스템의 유형에 따라서, 프로세스 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 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 임의의 프로세스를 제어하도록 프로그래밍된다.

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 전자장치들로서 규정된다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 으로서 규정된 칩들, PLD들 (Programmable Logic Devices), 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함한다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 프로세스를 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기에 전달된 인스트럭션들이다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해 규정된 레시피의 일부이다.

제어기는, 일부 실시예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부이다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱에 대한 원격 액세스를 가능하게 하는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 “클라우드” 내에 있다. 제어기는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블한다.

일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함하는 컴퓨터 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공한다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 일부 예들에서, 제어기는 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 설정들의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 설정들은 제어기가 인터페이싱하거나 제어하는 툴의 유형 및 웨이퍼 상에 수행될 프로세스의 유형에 특정적이라는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들을 완수하는 것과 같이, 공동의 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산된다. 이러한 목적들을 위한 분산된 제어기의 예는 챔버의 프로세스를 제어하도록 조합되는, 원격으로 위치된 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들을 포함한다.

다양한 실시예들에서, 비한정적으로, 시스템은 플라즈마 에칭 챔버, 증착 챔버, 스핀-린스 챔버, 금속 도금 챔버, 세정 챔버, 베벨 에지 에칭 챔버, PVD (Physical Vapor Deposition) 챔버, CVD (Chemical Vapor Deposition) 챔버, ALD (Atomic Layer Deposition) 챔버, ALE (Atomic Layer Etch) 챔버, 이온 주입 챔버, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관되는 임의의 다른 반도체 프로세싱 챔버를 포함한다.

상기 기술된 동작들이 TCP (Transformer Coupled Plasma) 반응기와 관련하여 기술되지만, 일부 실시예들에서, 상기 기술된 동작들은 다른 유형들의 플라즈마 챔버들, 예를 들어, 전도체 툴들, 유전체 에칭 챔버, 이온 주입 챔버, 샤워헤드를 갖는 챔버, 등에 적용된다는 것에 더 주의한다.

상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 동작에 따라서, 제어기는 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터 그리고 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용된, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치된 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신한다.

상기 실시예들을 염두에 두고, 실시예들 중 일부가 컴퓨터 시스템들에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터-구현된 동작들을 채용한다는 것이 이해되어야 한다. 이들 컴퓨터-구현된 동작들은 물리적 양들을 조작하는 것들이다.

실시예들 중 일부는 또한 이들 동작들을 수행하기 위한 하드웨어 유닛 또는 장치에 관한 것이다. 장치는 특수 목적 컴퓨터를 위해 특수하게 구성된다. 특수 목적 컴퓨터로서 규정될 때, 컴퓨터는 특수 목적의 일부가 아닌 다른 프로세싱, 프로그램 실행 또는 루틴들을 수행하지만, 여전히 특수 목적을 위해 동작할 수 있다.

일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 동작들은, 컴퓨터 메모리 내에 저장되거나, 컴퓨터 네트워크를 통해 획득되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에 의해 선택적으로 활성화되거나 구성되는, 컴퓨터에 의해 수행된다. 컴퓨터 네트워크를 통해 데이터가 획득될 때, 데이터는 컴퓨터 네트워크 상의 다른 컴퓨터들, 예를 들어, 컴퓨팅 리소스들의 클라우드에 의해 프로세싱될 수도 있다.

본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예들은 또한 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체 상의 컴퓨터 판독가능 코드로서 제조될 수 있다. 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 이후 판독되는, 데이터를 저장하는 임의의 데이터 저장 하드웨어 유닛, 예를 들어, 메모리 디바이스, 등이다. 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체의 예들은 하드 드라이브들, NAS (Network Attached Storage), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), CD-ROM들, CD-R들, CD-RW들, 자기 테이프들 그리고 다른 광학 및 비광학 데이터 저장 하드웨어 유닛들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 코드가 분산된 방식으로 저장되고 실행되도록 네트워크 커플링된 컴퓨터 시스템을 통해 분산된 컴퓨터 판독가능 유형 (tangible) 매체를 포함한다.

상기 기술된 일부 방법 동작들이 특정한 순서로 제시되었지만, 다양한 실시예들에서, 다른 하우스키핑 (housekeeping) 동작들이 방법 동작들 간에 수행되거나, 방법 동작들이 약간 상이한 시간에 발생하도록 조정되거나, 다양한 인터벌들로 방법 동작들의 발생을 허용하는 시스템에 분산되거나, 상기 기술된 것과 상이한 순서로 수행된다는 것이 이해되어야 한다.

일 실시예에서, 상기 기술된 임의의 실시예로부터의 하나 이상의 피처들은 본 개시에 기술된 다양한 실시예들에서 기술된 범위에서 벗어나지 않고 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 피처들과 결합된다는 것에 더 주의해야 한다.

전술한 실시예들이 이해의 명확성의 목적들을 위해 다소 상세하게 기술되었지만, 첨부된 청구항들의 범위 내에서 특정한 변경들 및 수정들이 실시될 수 있는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이고, 제한적이지 않은 것으로 간주될 것이며, 실시예들은 본 명세서에 주어진 세부사항들로 한정되지 않지만, 첨부된 청구항들의 범위 및 등가물들 내에서 수정될 수도 있다.

Claims

성형된 사인 파형을 생성하기 위한 방법에 있어서,
온-오프 펄싱된 RF (Radio Frequency) 클록 (clock) 을 규정하는 단계로서, 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록은 온-오프 펄스들을 갖지 않는 오프 상태에 의해 분리되는 온-오프 펄스들의 열 (train) 을 갖는, 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록을 규정하는 단계;
성형된 사인 파형을 생성하기 위해 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록의 크기를 조정하는 성형 파형을 적용하는 단계; 및
상기 성형된 사인 파형을 전극에 전송하는 단계를 포함하는, 성형된 사인 파형을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전극은 코일 또는 기판 지지부인, 성형된 사인 파형을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 온-오프 펄싱된 RF 클록은 온 상태를 갖고, 상기 방법은,
반전된 구형파 (square wave) 신호를 출력하기 위해 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록을 반전시키는 단계; 및
구형파 신호 및 상기 반전된 구형파 신호로부터 증폭된 구형 파형을 출력하는 단계를 더 포함하고,
상기 성형 파형을 적용하는 단계는,
성형된 파형을 생성하기 위해 상기 증폭된 구형 파형의 크기를 조정하는 단계; 및
상기 성형된 파형으로부터 상기 성형된 사인 파형을 추출하는 단계를 포함하는, 성형된 사인 파형을 생성하기 위한 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 증폭된 구형 파형의 상기 크기를 조정하는 단계는 레벨-대-레벨 (level-to-level) 성형된 파형 또는 멀티-레벨 성형된 파형 또는 임의의-성형된 파형을 출력하도록 수행되는, 성형된 사인 파형을 생성하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 온-오프 펄싱된 RF 클록은 온 상태를 갖고, 상기 온-오프 펄스들의 열은 상기 온 상태 및 상기 오프 상태의 주파수보다 큰 주파수를 갖는, 성형된 사인 파형을 생성하기 위한 방법.
RF를 갖는 클록 신호를 생성하는 단계;
펄싱 신호를 제공하는 단계;
온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 출력하도록 상기 펄싱 신호의 온 상태 및 오프 상태에 따라 상기 클록 신호를 필터링하는 단계;
상기 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호로부터 복수의 구형파 신호들을 생성하는 단계;
상기 복수의 구형파 신호들로부터 증폭된 구형파를 생성하는 단계;
성형 파형을 생성하는 단계;
필터링된 파형을 생성하기 위해 상기 성형 파형에 따라 애자일 (agile) DC (Direct Current) 레일과 연관된 DC 전압을 필터링하는 단계;
성형된 파형을 생성하기 위해 상기 필터링된 파형에 기반하여 상기 증폭된 구형 파형을 성형하는 단계;
상기 성형된 파형으로부터 성형된 사인 파형을 추출하는 단계로서, 상기 성형된 사인 파형은 상기 필터링된 파형에 의해 규정된 성형된 엔벨로프 (envelope) 에 기반하여 출력되는, 상기 성형된 사인 파형을 추출하는 단계; 및
기판을 프로세싱하기 위한 플라즈마를 생성하기 위해 상기 성형된 사인 파형의 RF 전력을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 펄싱 신호를 제공하는 단계는 상기 RF보다 낮은 주파수에서 상기 펄싱 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 펄싱 신호를 제공하는 단계는 온 상태의 복수의 인스턴스들 (instances) 및 오프 상태의 복수의 인스턴스들을 제공하기 위해 복수의 펄스들을 제공하는 단계를 포함하고,
상기 펄싱 신호의 상기 온 상태의 상기 복수의 인스턴스들 각각은 상기 펄싱 신호의 상기 오프 상태의 상기 복수의 인스턴스들 중 대응하는 하나가 이어지고, 상기 펄싱 신호의 상기 오프 상태의 상기 복수의 인스턴스들 각각은 상기 펄싱 신호의 상기 온 상태의 상기 복수의 인스턴스들 중 대응하는 하나가 이어지고,
상기 클록 신호를 생성하는 단계는 온 상태의 복수의 인스턴스들 및 오프 상태의 복수의 인스턴스들을 제공하기 위해 복수의 펄스들을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 클록 신호의 상기 온 상태의 상기 복수의 인스턴스들 각각은 상기 클록 신호의 상기 오프 상태의 상기 복수의 인스턴스들 중 대응하는 하나가 이어지고, 상기 클록 신호의 상기 오프 상태의 상기 복수의 인스턴스들 각각은 상기 클록 신호의 상기 온 상태의 상기 복수의 인스턴스들 중 대응하는 하나가 이어지는, 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 클록 신호를 필터링하는 단계는 상기 펄싱 신호의 상기 오프 상태에 따라 상기 클록 신호의 상기 복수의 펄스들 중 다수를 필터링하는 단계를 포함하는, 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 복수의 구형파 신호들을 생성하기 위해 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 수신하는 단계는,
상기 복수의 구형파 신호들 중 제 1 신호를 출력하기 위해 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 통과하게 하는 단계; 및
상기 복수의 구형파 신호들 중 제 2 신호를 출력하기 위해 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 반전시키는 단계를 포함하는, 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 성형된 파형을 생성하기 위해 상기 필터링된 파형에 기반하여 상기 증폭된 구형 파형을 성형하는 단계는 상기 증폭된 구형 파형의 엔벨로프가 상기 필터링된 파형의 상기 엔벨로프를 컨폼하도록 (conform) 상기 증폭된 구형 파형에 상기 필터링된 파형의 엔벨로프를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 성형된 파형으로부터 상기 성형된 사인 파형을 추출하는 단계는 기본 주파수 파형을 출력하도록 상기 성형된 파형으로부터 고차 고조파들을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 성형된 엔벨로프는 멀티-레벨 펄스-성형된 엔벨로프, 레벨-대-레벨 성형된 엔벨로프, 또는 임의의-성형된 엔벨로프인, 방법.
기판을 프로세싱하는데 사용된 플라즈마 챔버의 전극에 RF 전력을 제공하기 위한 매칭리스 (matchless) 플라즈마 소스 (source) 에 있어서,
RF를 갖는 클록 신호를 생성하도록 구성된 RF 클록;
펄싱 신호를 제공하도록 구성된 펄싱 생성기;
온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 출력하기 위해 상기 펄싱 신호의 온 상태 및 오프 상태에 따라 상기 클록 신호를 필터링하도록 구성된 제 1 필터;
복수의 구형파 신호들을 생성하기 위해 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 수신하도록 구성된 게이트 드라이버;
상기 게이트 드라이버로부터 상기 복수의 구형파 신호들을 수신하고 증폭된 구형 파형을 생성하도록 구성된 증폭 회로;
성형 파형을 생성하도록 구성된 파형 생성기;
필터링된 파형을 생성하기 위해 상기 성형 파형에 따라 애자일 DC 레일과 연관된 DC 전압을 필터링하도록 구성된 제 2 필터로서, 상기 필터링된 파형은 상기 증폭 회로의 출력부에서 성형된 파형을 생성하기 위해 상기 증폭된 구형 파형을 성형하는, 상기 제 2 필터; 및
상기 성형된 파형으로부터 성형된 사인 파형을 추출하도록 구성된 반응 회로로서, 상기 성형된 사인 파형은 상기 필터링된 파형에 의해 규정된 성형된 엔벨로프에 기반하여 출력되고, 상기 반응 회로는 상기 기판의 상기 프로세싱을 위한 플라즈마를 생성하기 위해 상기 성형된 사인 파형의 상기 RF 전력을 제공하도록 구성되는, 상기 반응 회로를 포함하는, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 펄싱 신호는 상기 RF보다 작은 주파수를 갖는, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 펄싱 신호는 온 상태의 복수의 인스턴스들 및 오프 상태의 복수의 인스턴스들을 제공하기 위해 복수의 펄스들을 갖고,
상기 펄싱 신호의 상기 온 상태의 상기 복수의 인스턴스들 각각은 상기 펄싱 신호의 상기 오프 상태의 상기 복수의 인스턴스들 중 대응하는 하나가 이어지고, 상기 펄싱 신호의 상기 오프 상태의 상기 복수의 인스턴스들 각각은 상기 펄싱 신호의 상기 온 상태의 상기 복수의 인스턴스들 중 대응하는 하나가 이어지고,
상기 클록 신호는 온 상태의 복수의 인스턴스들 및 오프 상태의 복수의 인스턴스들을 제공하기 위해 복수의 펄스들을 갖고,
상기 클록 신호의 상기 온 상태의 상기 복수의 인스턴스들 각각은 상기 클록 신호의 상기 오프 상태의 상기 복수의 인스턴스들 중 대응하는 하나가 이어지고, 상기 클록 신호의 상기 오프 상태의 상기 복수의 인스턴스들 각각은 상기 클록 신호의 상기 온 상태의 상기 복수의 인스턴스들 중 대응하는 하나가 이어지는, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 필터는 상기 펄싱 신호의 상기 오프 상태에 따라 상기 클록 신호의 상기 복수의 펄스들 중 다수를 필터링하도록 구성되는 AND 게이트인, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 게이트 드라이버는 제 1 게이트 및 제 2 게이트를 포함하고, 상기 제 1 게이트는 상기 복수의 구형파 신호들 중 제 1 신호를 출력하기 위해 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 통과하게 하도록 구성되고, 상기 제 2 게이트는 상기 복수의 구형파 신호들 중 제 2 신호를 출력하기 위해 상기 온-오프 펄싱된 RF 클록 신호를 반전시키도록 구성되는, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 필터링된 파형은 상기 필터링된 파형의 엔벨로프에 따라 상기 증폭된 구형 파형의 엔벨로프를 성형하는, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 반응 회로는 기본 주파수 파형을 출력하기 위해 상기 성형된 파형으로부터 고차 고조파들을 제거함으로써 상기 성형된 파형으로부터 상기 성형된 사인 파형을 추출하도록 구성되는, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 증폭 회로는 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 상기 제 2 필터는 상기 트랜지스터들에 커플링되는, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 성형된 엔벨로프는 멀티-레벨 펄스-성형된 엔벨로프, 레벨-대-레벨 성형된 엔벨로프, 또는 임의의-성형된 엔벨로프인, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 반응 회로는 기본 파형을 생성하기 위해 상기 성형된 파형의 고차 고조파들을 제거하도록 구성되고, 상기 성형된 사인 파형은 상기 성형된 엔벨로프를 갖는 상기 기본 파형인, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 반응 회로는 RF 매칭부를 사용하지 않고 상기 전극에 커플링되는, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
상기 DC 애자일 레일은 DC 전압 소스를 포함하고, 상기 매칭리스 플라즈마 소스는 상기 성형 파형의 형상을 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 매칭리스 플라즈마 소스.
제 14 항에 있어서,
매칭리스 바이어스 소스가 상기 플라즈마 챔버의 기판 지지부 전극에 커플링되는, 매칭리스 플라즈마 소스.