KR20210040161A - 승수 모드에 따른 무선 주파수(rf) 펄싱 임피던스 튜닝 - Google Patents

승수 모드에 따른 무선 주파수(rf) 펄싱 임피던스 튜닝 Download PDF

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Abstract

본 명세서에는 RF 펄스 반사 감소를 위한 방법들이 제공된다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법은: 복수의 RF 발생기들로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들을 포함하는, 기판을 처리하기 위한 프로세스 레시피를 수신하는 단계, 베이스 주파수 및 첫 번째 듀티 사이클을 갖는 TTL(transistor-transistor logic) 신호를 생성하기 위해 마스터 RF 발생기를 사용하는 단계, 각각의 RF 발생기에 대한 승수를 설정하는 단계, 첫 번째 듀티 사이클을 고 레벨 구간 및 저 레벨 구간으로 분할하는 단계, 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 커맨드 세트를 결정하고 각각의 RF 발생기에 주파수 커맨드 세트를 전송하는 단계 ― 주파수 커맨드 세트는 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 세트 포인트를 포함함 ―; 및 복수의 RF 발생기들로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들을 프로세스 챔버에 제공하는 단계를 포함한다.

Description

승수 모드에 따른 무선 주파수(RF) 펄싱 임피던스 튜닝
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판을 처리하기 위해 사용되는 RF 전력 전달 방법들에 관한 것이다.
[0002] 많은 반도체 디바이스들의 제작 스테이지들 동안 사용되는 것과 같은 종래의 무선 주파수(RF: radio frequency) 플라즈마 처리에서는, RF 에너지 소스를 통해 기판 프로세스 챔버에 RF 에너지가 제공될 수 있다. RF 에너지는 연속파 또는 펄스파 모드들로 생성 및 제공될 수 있다. RF 에너지 소스의 임피던스와 프로세스 챔버에서 형성된 플라즈마의 임피던스 간의 오정합들로 인해, RF 에너지가 RF 에너지 소스로 다시 반사되어, RF 에너지의 비효율적인 사용과 에너지 낭비, 프로세스 챔버 또는 RF 에너지 소스에 대한 잠재적 손상, 및 기판 처리와 관련된 잠재적인 불일치/비반복성 문제들을 야기한다. 이에 따라, RF 에너지는 종종, 플라즈마의 임피던스를 RF 에너지 소스의 임피던스에 더 가깝게 정합시킴으로써, 반사된 RF 에너지를 최소화하도록 작동하는 고정 또는 튜닝 가능한 정합 네트워크(matching network)를 통해 프로세스 챔버의 플라즈마에 결합된다. 정합 네트워크는 플라즈마에 결합된 에너지의 양을 최대화(예컨대, RF 전력 전달을 튜닝하는 것으로 지칭됨)하기 위해 RF 소스의 출력을 플라즈마에 효율적으로 결합하려고 시도한다. 따라서 정합 네트워크는 전체 임피던스(즉, 플라즈마 임피던스 + 챔버 임피던스 + 정합 네트워크 임피던스)를 RF 전력 전달의 출력 임피던스와 동일하게 조정하려고 시도한다. 일부 실시예들에서, RF 에너지 소스는 또한, 임피던스 정합을 지원하기 위해 RF 에너지 소스에 의해 제공되는 RF 에너지의 주파수를 조정하거나 주파수 튜닝하는 것이 가능할 수 있다.
[0003] 다수의 전력 레벨들로 펄싱된 다수의 개별 RF 전력 신호들을 사용하는 프로세스 챔버들에서는, 동기화된 RF 펄싱이 통상적으로 사용된다. 그러나 발명자들은 다양한 RF 펄싱 방식들에서, 발생하는 다수의 임피던스 변화들이 임피던스 튜닝을 어렵게 한다는 것을 관찰했다. 즉, 정합 네트워크 및/또는 RF 발생기들은 반사된 전력이 변경됨에 따라, 반사된 전력을 적절하게 튜닝할 수 없다.
[0004] 이에 따라, 발명자들은 단일 듀티 사이클 동안 다수의 전력 레벨들에서 펄싱된 다수의 개별 RF 전력 신호들을 사용하는 프로세스 챔버들에서 RF 펄스 반사를 유리하게 최소화하도록 가변 커패시터/인덕터를 사용할 뿐만 아니라 하나 이상의 가변 주파수 발생기들을 사용하여 RF 펄싱 튜닝을 위한 개선된 방법들 및 장치를 제공하였다.
[0005] 본 명세서에는 RF 펄스 반사 감소를 위한 방법들 및 시스템들이 제공된다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법은: 복수의 RF 발생기들로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들을 포함하는, 기판을 처리하기 위한 프로세스 레시피를 수신하는 단계 ― 복수의 RF 발생기들은 마스터 RF 발생기 및 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들을 포함함 ―, 베이스 주파수 및 첫 번째 듀티 사이클을 갖는 TTL(transistor-transistor logic) 신호를 생성하기 위해 마스터 RF 발생기를 사용하는 단계, 각각의 RF 발생기에 대한 승수를 설정하는 단계 ― 승수는 베이스 주파수의 배수임 ―, 첫 번째 듀티 사이클을 고 레벨 구간 및 저 레벨 구간으로 분할하는 단계, 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 커맨드 세트를 결정하고 각각의 RF 발생기에 주파수 커맨드 세트를 전송하는 단계 ― 주파수 커맨드 세트는 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 세트 포인트를 포함함 ―; 및 각각의 RF 발생기에 전송된 주파수 커맨드 세트에 따라 복수의 RF 발생기들로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들을 프로세스 챔버에 제공하는 단계를 포함한다.
[0006] 일부 실시예들에서는, 실행될 때, 플라즈마 강화 기판 처리 시스템을 작동시키는 방법이 수행되게 하는 명령들이 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장되며, 이 방법은, 복수의 RF 발생기들로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들을 포함하는, 기판을 처리하기 위한 프로세스 레시피를 수신하는 단계 ― 복수의 RF 발생기들은 마스터 RF 발생기 및 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들을 포함함 ―, 베이스 주파수 및 첫 번째 듀티 사이클을 갖는 TTL(transistor-transistor logic) 신호를 생성하기 위해 마스터 RF 발생기를 사용하는 단계, 각각의 RF 발생기에 대한 승수를 설정하는 단계 ― 승수는 베이스 주파수의 배수임 ―, 첫 번째 듀티 사이클을 고 레벨 구간 및 저 레벨 구간으로 분할하는 단계, 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 커맨드 세트를 결정하고 각각의 RF 발생기에 주파수 커맨드 세트를 전송하는 단계 ― 주파수 커맨드 세트는 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 세트 포인트를 포함함 ―; 및 각각의 RF 발생기에 전송된 주파수 커맨드 세트에 따라 복수의 RF 발생기들로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들을 프로세스 챔버에 제공하는 단계를 포함한다.
[0007] 일부 실시예들에서, 기판 처리 시스템은 첫 번째 듀티 사이클 동안 프로세스 챔버에 복수의 RF 전력 파형들을 제공하도록 구성된 복수의 RF 발생기들 ― 복수의 RF 발생기들은 마스터 RF 발생기 및 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들을 포함함 ―, 복수의 RF 발생기들에 결합된 펄스 제어기, 복수의 RF 발생기들, 프로세스 챔버 및 펄스 제어기 각각에 결합된 적어도 하나의 정합 네트워크를 포함하며, 적어도 하나의 정합 네트워크는 복수의 RF 전력 파형들 및 적어도 하나의 가변 정합 컴포넌트에 대한 반사 전력 또는 임피던스를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 측정 디바이스를 포함하고, 펄스 제어기 또는 적어도 하나의 정합 네트워크 중 적어도 하나는: 기판을 처리하기 위한 프로세스 레시피를 수신하고, 복수의 RF 발생기들 중 적어도 하나에 대한 승수를 설정하고 ― 승수는 마스터 RF 발생기에 의해 생성된 TTL 신호의 베이스 주파수의 배수임 ―, TTL 신호의 첫 번째 듀티 사이클을 고 레벨 구간 및 저 레벨 구간으로 분할하고, 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 커맨드 세트를 결정하고 각각의 RF 발생기에 주파수 커맨드 세트를 전송하고 ― 주파수 커맨드 세트는 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 세트 포인트를 포함함 ―; 그리고 각각의 RF 발생기에 전송된 주파수 커맨드 세트에 따라 각각의 RF 발생기로부터의 RF 전력 파형을 프로세스 챔버에 제공하도록 구성된다.
[0008] 본 개시내용의 다른 그리고 추가 실시예들이 아래에 설명된다.
[0009] 위에서 간략하게 요약되고 아래에서 보다 상세하게 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조로 이해될 수 있다. 그러나 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 일부 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 플라즈마 반응기를 도시한다.
[0011] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 마스터 RF 발생기 및 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들의 배선도를 도시한다.
[0012] 도 3a - 도 3c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 무선 주파수 신호들의 펄스 파형들을 도시한다.
[0013] 도 4a - 도 4d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 펄스 파형들 간의 위상 분산을 도시한다.
[0014] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 첫 번째 듀티 사이클 동안의 다수의 펄스 전력 파형들을 도시한다.
[0015] 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 튜닝 알고리즘을 이용하기 위한 예시적인 장치를 도시한다.
[0016] 도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 프로세스 챔버들에서의 RF 펄스 반사 감소를 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트(element)들을 가리키는 데, 가능한 경우, 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려진 것이 아니며, 명확하게 하기 위해 단순화될 수 있다. 한 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있다.
[0018] 본 개시내용의 실시예들은 가변 커패시터/인덕터를 사용할 뿐만 아니라 하나 이상의 가변 주파수 발생기들을 사용하여 RF 펄싱 튜닝을 위한 개선된 방법들 및 장치를 제공한다. 구체적으로, 개선된 방법들 및 장치는 적어도 하나의 가변 커패시터/인덕터, 및 하나 이상의 가변 주파수 발생기들에 의해 생성된 하나 이상의 가변 주파수들을 사용함으로써, 적어도 2의 튜닝 자유도들을 사용하여 임피던스 정합을 수행한다. 하나 이상의 가변 주파수 발생기들에 의해 생성된 주파수들은 빠르게(즉, 마이크로초 레벨로) 변경될 수 있기 때문에, 이러한 주파수들은 단일 RF 펄스 사이클 내에서 총 순방향 전력의 변화들에 의해 생성되는 새로운 임피던스들로 신속하게 조정 및 튜닝될 수 있다. 본 개시내용과 일치하는 일부 실시예들에서, RF 정합 네트워크는 주파수 커맨드 세트를 RF 주파수 발생기에 전송할 것이다. 그런 다음, RF 발생기는 단일 RF 펄스 사이클 내에서 각각의 구간에 대한 반사 전력을 최소화하기 위해 단일 RF 펄스 사이클에 대해 단일 주파수 또는 다수의 주파수들로 RF 펄스 출력을 생성할 것이다. 가변 커패시터/인덕터는 계산된 목표 임피던스 값으로 튜닝될 것이다. 본 개시내용과 일치하는 실시예들은 유리하게는, 하나 이상의 가변 커패시터들/인덕터들을 사용할 뿐만 아니라 하나 이상의 가변 주파수 발생기들을 사용함으로써, 단일 듀티 사이클 동안 다수의 전력 레벨들로 펄싱된 다수의 개별 RF 전력 신호들을 사용하는 프로세스 챔버들에서 RF 펄스 반사를 최소화한다.
[0019] 도 1은 본 명세서에 개시된 방법들을 수행하는 데 이용될 수 있는 플라즈마 반응기를 도시한다. 이 방법들은 (예컨대, 도 1에 예시된 것과 같은) 용량 결합 플라즈마 반응기 또는 임의의 다른 적합한 플라즈마 반응기, 이를테면 유도 결합 플라즈마 반응기에서 수행될 수 있다. 그러나 발명자들은 이를테면, 높은 바이어스 전력(예컨대, 약 2000W 이상) 및 낮은 소스 전력(예컨대, 약 500W 이하)이 사용되는 용량 결합 플라즈마 반응기들에서 이 방법들이 특히 유리할 수 있음을 관찰했는데, 이는 원치 않는 대전 효과들이 예를 들어, 유도 결합 플라즈마 처리 챔버들에서보다 훨씬 더 엄격할 수 있기 때문이다. 일부 실시예들에서, 발명자들은 DC 바이어스(VDC), VRF 또는 플라즈마 시스(sheath) 전압 중 적어도 하나가 약 1000V 이상인 구성들에서 본 방법들이 특별한 이점을 제공한다는 것을 발견했다.
[0020] 도 1의 반응기는 원통형 측벽(102), 바닥(103) 및 덮개(104)로 둘러싸인 챔버(100)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 덮개(104)는 가스 분배판(108)을 통해 형성된 오리피스(orifice)들(109)을 갖는 가스 분배판(108) 위에 놓인 가스 매니폴드(manifold)(106)를 포함하는 가스 분배 샤워헤드일 수 있다. 가스 매니폴드(106)는 가스 공급 유입구(111)를 갖는 매니폴드 인클로저(110)로 둘러싸인다. 가스 분배 샤워헤드(즉, 덮개(104))는 절연 링(112)에 의해 원통형 측벽(102)으로부터 전기적으로 절연된다. 터보 분자 펌프와 같은 진공 펌프(114)는 챔버(100)를 배기할 수 있다. 가스 패널(120)은 가스 공급 유입구(111)에 대한 서로 다른 프로세스 가스들의 개별 유량들을 제어한다. 챔버의 바닥(103)을 통해 지지되는 지지대(136)는 절연 상부 표면 및 내부 전극(웨이퍼 지지 전극(138))을 가질 수 있다. 내부 전극은 예를 들어, 지지대(136)의 상부 표면 상에 기판(137)을 척킹하는 데 사용될 수 있다.
[0021] 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150)로부터 챔버(100)에 전력이 인가될 수 있다. 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150)은 마스터 RF 발생기(140) 및 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들(144, 148, 150)을 포함한다. 플라즈마 소스 전력이 임피던스 정합 네트워크(142)를 통해 마스터 RF 발생기(140)로부터 (본 명세서에서는 가스 분배 샤워헤드로도 또한 지칭되는) 덮개(104)에 인가된다. 덮개 또는 가스 분배 샤워헤드는 예를 들어, 알루미늄과 같은 전도성 재료로 형성되며, 따라서 덮개 전극의 역할을 한다. 일부 실시예들에서, 마스터 RF 발생기(140)는 VHF 스펙트럼의 상위 부분에서, 이를테면 100 내지 200㎒ 범위에서 VHF 전력을 발생시킬 수 있다. 마스터 RF 발생기(140)는 원하는 펄스 레이트 및 듀티 사이클에서 발생된 전력을 펄싱하는 능력을 갖는다. 예를 들어, 마스터 RF 발생기(140)는 마스터 RF 발생기(140)에 의해 생성된 각각의 펄스의 위상뿐만 아니라 펄스 레이트 및/또는 듀티 사이클을 정의하는 제어 신호 또는 신호들을 수신하기 위한 펄스 제어 입력(140a)을 갖는다.
[0022] 도 1에 도시된 실시예에서는, 임피던스 정합 네트워크(146)를 통해 제1 슬레이브 RF 발생기(144)로부터, 임피던스 정합 네트워크(149)를 통해 제2 슬레이브 RF 발생기(148)로부터, 그리고 임피던스 정합 네트워크(152)를 통해 제3 슬레이브 RF 발생기(150)로부터 웨이퍼 지지 전극(138)에 플라즈마 바이어스 전력 또는 플라즈마 소스 전력이 인가된다. 예를 들어, 제1 슬레이브 RF 발생기(144)는 플라즈마 소스 전력을 인가할 수 있는 한편, 제2 슬레이브 RF 발생기(148) 및 제3 슬레이브 RF 발생기(150)는 플라즈마 바이어스 전력을 인가할 수 있다. 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들(144, 148, 150)은 LF(low frequency) 스펙트럼 내지 HF(high frequency) 스펙트럼의 하위 부분에서, 이를테면 30㎑ 내지 5㎒ 범위에서 HF 또는 LF 전력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 슬레이브 RF 발생기(144), 제2 슬레이브 RF 발생기(148) 및 제3 슬레이브 RF 발생기(150)는 각각 약 2㎒, 약 400㎑ 및 약 100㎑의 전력을 발생시킬 수 있다. 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들(144, 148, 150)은 원하는 펄스 레이트 및 듀티 사이클에서 발생된 전력을 펄싱하는 능력을 갖는다. 예를 들어, 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들(144, 148, 150)은 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들(144, 148, 150)에 의해 생성된 각각의 펄스의 위상뿐만 아니라 펄스 레이트 및/또는 듀티 사이클을 정의하는 제어 신호 또는 신호들을 수신하기 위한 펄스 제어 입력들(144a, 148a, 150a)을 갖는다. 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들(144, 148, 150)은 독립적으로 펄싱, 위상 조정 및/또는 듀티 사이클 제어될 수 있다. 또한, 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들(144, 148, 150)은 동기식으로 또는 비동기식으로 펄싱될 수 있다.
[0023] 일부 실시예들에서, 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152)은 하나 이상의 커패시터들 및/또는 인덕터에 의해 형성될 수 있다. 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152) 각각의 정합을 조정하도록 커패시터의 값들이 전자적으로 또는 기계적으로 튜닝될 수 있다. 저전력 시스템들에서는, 하나 이상의 커패시터들이 기계적으로 튜닝되기보다는 전자적으로 튜닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152)은 튜닝 가능한 인덕터를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152)에서 사용되는 커패시터들 중 하나 이상은 하나 이상의 고정 커패시터들 또는 직렬 커패시터들일 수 있다. 다른 실시예들에서, 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152)에서 사용되는 커패시터들 중 하나 이상은 가변 커패시터일 수 있는데, 가변 커패시터는 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152)의 정합을 조정하도록 전자적으로 또는 기계적으로 튜닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152) 중 하나 이상은 접지에 대한 용량성 션트(shunt)를 가질 수 있다.
[0024] 도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 마스터 RF 발생기 및 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들의 배선도를 도시한다. 마스터 RF 발생기(140)는 고속 링크 케이블(153) 및 RF 케이블(155)을 통해 임피던스 정합 네트워크(142)에 접속될 수 있다. 마스터 RF 발생기(140)는 고속 링크 케이블(172)을 통해 제1 슬레이브 RF 발생기(144)에 접속될 수 있다. 마스터 RF 발생기(140)는 고속 링크 케이블(174)을 통해 제2 슬레이브 RF 발생기(148)에 접속될 수 있다. 마스터 RF 발생기(140)는 고속 링크 케이블(176)을 통해 제3 슬레이브 RF 발생기(150)에 접속될 수 있다. 마스터 RF 발생기(140)는 고속 링크 케이블들(153, 182, 184)을 통해 각각 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 152)에 접속될 수 있다.
[0025] 제1 슬레이브 RF 발생기(144)는 RF 케이블(202) 및 고속 링크 케이블(212)을 통해 임피던스 정합 네트워크(146)에 접속될 수 있다. 제2 슬레이브 RF 발생기(148)는 RF 케이블(204) 및 고속 링크 케이블(214)을 통해 임피던스 정합 네트워크(149)에 접속될 수 있다. 제3 슬레이브 RF 발생기(150)는 RF 케이블(206) 및 고속 링크 케이블(216)을 통해 임피던스 정합 네트워크(152)에 접속될 수 있다.
[0026] 앞서 설명한 임피던스 정합 네트워크들은 단지 예시일 뿐이며, 정합 네트워크를 튜닝하기 위한 하나 이상의 조정 가능 엘리먼트들을 갖는 임피던스 정합 네트워크들의 다른 다양한 구성들이 본 명세서에서 제공되는 교시들에 따라 이용 및 조정될 수 있다. 예를 들어, 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 스마트 튜닝 알고리즘을 이용하기 위한 예시적인 장치를 도시한다. RF 발생기(602)는 도 1의 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150)의 개략적인 표현이다.
[0027] 도 6에서, RF 발생기(602)는 RF 케이블들(151) 및 하나 이상의 고속 링크 케이블들(153)을 통해 RF 정합 네트워크(604)에 접속될 수 있다. RF 정합 네트워크(604)는 하나 이상의 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152)의 개략적인 표현이다. RF 정합 네트워크(604)는 하나 이상의 정합 센서들 또는 임피던스 측정 디바이스들(예컨대, VI 프로브/센서(606)), CPU(130), 가변 임피던스 정합 컴포넌트(608)(예컨대, 가변 커패시터/인덕터) 및 고정 컴포넌트(Z2)(610)(예컨대, 고정 커패시터/인덕터)를 포함할 수 있다. 가변 임피던스 정합 컴포넌트(608)는 원하는 임피던스 정합을 제공하도록 하나 이상의 가변 커패시터들 및/또는 인덕터들을 포함할 수 있다. 복수의 직렬 케이블들이 RF 발생기(들)(602) 및 RF 정합 네트워크(604)에 타이밍 신호들을 공급하는 데 사용될 수 있다. 따라서 앞서 설명한 구성에서는, 아래에서 논의되는 바와 같이, 가변 임피던스 정합 컴포넌트(608)를 계산된 목표 임피던스로 튜닝하고, 2의 튜닝 자유도들(즉, 가변 임피던스 정합 컴포넌트(608) 및 가변 주파수)을 제공하도록 발생기들에 의해 제공되는 주파수/전력을 변경함으로써 반사 전력이 감소/최소화될 수 있다(즉, 시스템이 튜닝될 수 있다).
[0028] 제어기(160)는 마스터 RF 발생기(140) 및 슬레이브 RF 발생기들(144, 148, 150)의 펄스들 간의 원하는 위상 앞섬(lead) 또는 뒤짐(lag) 관계 및/또는 듀티 사이클 관계를 생성하도록 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150)의 펄스 제어 입력들(140a, 144a, 148a, 150a) 각각에 펄스 제어 신호들을 인가하도록 프로그래밍 가능하다. 제어기(160)는 또한 툴/프로세스 챔버의 다른 양상을 제어할 수 있다. 도 1에는 별도의 컴포넌트로서 도시되지만, 일부 실시예들에서 제어기(160)는 각각의 RF 발생기 안에 내부적으로 배치될 수 있다. 마스터 RF 발생기(예컨대, 마스터 RF 발생기(140))에서 동기화 신호들이 발생되어 다른 슬레이브 발생기들(예컨대, 슬레이브 RF 발생기들(144, 148 및/또는 150))에 전송될 것이다.
[0029] 일부 실시예들에서, RF 발생기들(140, 144, 148, 150), 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152) 및/또는 제어기(160)는 CPU(central processing unit)(130), 복수의 지원 회로들(134) 및 메모리(132)를 포함한다. 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150), 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152) 및 제어기(160)의 본 예시적인 실시예들은 CPU, 지원 회로들 및 메모리를 갖는 컴퓨터와 관련하여 논의되지만, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150), 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152) 및 제어기(160)가 ASIC(application specific interface circuit), FPGA(field-programmable gate array), SOC(system-on-a-chip) 등을 포함하여 다양한 방식들로 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 제어기(160)의 다양한 실시예들은 또한 당해 기술분야에 알려진 대응하는 입력/출력 인터페이스들과 함께 다른 프로세스 툴 제어기들 내에 통합될 수 있다.
[0030] 지원 회로들(134)은 디스플레이 디바이스뿐만 아니라 CPU(130)의 기능을 지원하기 위한 다른 회로들도 포함할 수 있다. 이러한 회로들은 클록 회로들, 캐시, 전원 공급 장치들, 네트워크 카드들, 비디오 회로들 등을 포함할 수 있다.
[0031] 메모리(132)는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 착탈식 메모리, 디스크 드라이브들, 광 드라이브들 및/또는 다른 형태들의 디지털 저장소를 포함할 수 있다. 메모리(132)는 운영 시스템 및 서브 팹(sub-fab) 제어 모듈을 저장하도록 구성된다. 운영 시스템은 여기서 논의되는 방법들(예컨대, 아래에서 논의되는 방법(700))을 수행하기 위해 하나 이상의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150) 또는 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152)을 제어하기 위한 다양한 프로세스들, 애플리케이션들 및 모듈들의 실행을 가능하게 하는 것을 포함하여, 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150), 임피던스 정합 네트워크들(142, 146, 149, 152) 및 제어기(160)의 일반적인 동작을 제어하도록 실행된다.
[0032] 또한, DC 발생기(162)는 웨이퍼 지지 전극(138) 및 덮개(104) 중 어느 하나(또는 둘 다)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, DC 발생기(162)는 연속 및/또는 가변 DC를 공급할 수 있다. 일부 실시예들에서, DC 발생기(162)는 펄스형 DC 전력을 제공할 수 있다. DC 발생기의 펄스 반복 레이트, 위상 및 듀티 사이클은 제어기(160)에 의해 제어된다. DC 발생기(162)로부터 각각의 RF 발생기(148, 144, 150)를 각각 격리시키기 위해 DC 격리 커패시터(164, 166, 168)가 제공될 수 있다. DC 발생기에 의해 발생된 DC 신호는 RF 발생기들(140, 144, 148, 150)에 의해 발생된 RF 신호들과 동기화되어, 기판(137) 상의 감소된 충전(charge-up) 또는 플라즈마 반응기에서 형성된 플라즈마를 사용한 기판의 개선된 에칭률 제어와 같은 이점들을 제공할 수 있다.
[0033] 도 3a는 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150) 각각의 펄스형 RF 출력을 반영하여 펄스형 RF 출력의 펄스 포락선을 보여줄 수 있는 시간 도메인 파형도를 도시하며, 이는 각각의 RF 발생기(140, 144, 148, 150)에 대해 제어기(160)에 의해 개별적으로 제어되는 다음의 파라미터들: 펄스 지속기간(tP), 펄스 "온" 시간(tON), 펄스 "오프" 시간(tOFF), 펄스 주파수(1/tP) 및 펄스 듀티 사이클((tON/tP) · 100%)을 특징으로 한다. 펄스 지속기간(tP)은 tON과 tOFF의 합이다.
[0034] 도 3b 및 도 3c는 RF 펄스형 신호들이 동일한 위상 및 듀티 사이클 그리고 이에 따라 RF 펄스형 신호들 간에 0의 위상 차를 갖는 방식으로 서로 동기화되는 2개의 RF 펄스형 신호들의 동시 발생 시간 도메인 파형들을 도시한다. 도 3b 및 도 3c에 도시된 예시적인 실시예는 제1 펄스형 RF 신호(예컨대, 펄스형 마스터 신호)와 제2 펄스형 RF 신호(예컨대, 펄스형 슬레이브 신호) 간의 동기화의 한 예시적인 형태이다. 도시된 바와 같이, 각각의 펄스형 신호의 위상과 듀티 사이클 모두가 동일하다.
[0035] 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150)에 의해 제공되는 펄스형 신호들은 위상이 변화된다. 도 4a 내지 도 4d는 위상 차가 제어기(160)에 의해 어떻게 변화될 수 있는지를 예시하고, 0°, 90°, 180° 및 270°의 위상 차들에서 각각 소스 또는 마스터 및 바이어스 또는 슬레이브 전력 파형들의 중첩을 도시하며, 여기서 위상 차는 두 번째 펄스 출력이 첫 번째 펄스 출력보다 얼마나 뒤처지는지에 의해 정의된다. 도 4a는 도 3b의 0 위상 차의 예에 대응한다. 도 4b는 바이어스 전력 펄스 출력이 소스 전력 펄스 출력보다 90° 뒤처지는 경우를 도시한다. 도 4c는 바이어스 전력 펄스 출력이 소스 전력 펄스 출력보다 180° 뒤처지는 경우를 도시한다. 도 4d는 바이어스 전력 펄스 출력이 소스 전력 펄스 출력보다 270° 뒤처지는 경우를 도시한다. 도 4a - 도 4b는 위상이 다른 2개의 펄스형 RF 신호들만을 도시하지만, 본 개시내용과 일치하는 실시예들에서는 위상들이 다른 3개 이상의 펄스형 RF 신호들을 또한 포함할 수 있다.
[0036] 일부 실시예들에서, RF 포락선들의 위상 앞섬 또는 뒤짐을 제어함으로써 플라즈마를 펄싱하는 동안 에칭률들이 향상될 수 있다. 소스와 바이어스가 독립적으로 역위상(out-of-phase)으로 또는 듀티 사이클을 다르게 하여 펄싱되는 경우, VHF(very high frequency) 및 LF(low frequency)의 서로 다른 플라즈마 역학이 전체 펄스에 대해 더 나은 플라즈마 충진(fill)을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 약 162㎒ 소스 주파수의 VHF의 조합이 약 2㎒의 제1 바이어스 주파수, 약 400㎑의 제2 바이어스 주파수 및 약 100㎑의 제3 바이어스 주파수와 함께 사용된다.
[0037] 마스터 RF 발생기(140)는 베이스 주파수 및 첫 번째 듀티 사이클을 갖는 TTL(transistor-transistor logic) 신호를 발생시킬 수 있다. 도 5는 기판을 처리하기 위한 기판 처리 레시피와 연관된 펄스형 RF 전력의 첫 번째 듀티 사이클을 도시한다. 도 5에 도시된 예에서, 기판 처리 레시피는 기판을 처리하기 위해 4개의 개별 펄스형 RF 파형들이 제공될 것을 요구한다. 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 다수의 전력 레벨들에서 펄싱되거나 연속적으로 제공될 수 있는 다수의 개별 RF 전력 신호들을 도시한다. 도 5는 다중 주파수 RF 혼합을 위해 MLP(multi-level pulsing)를 사용하는 MSCP(Multi-Stroke Cycle Pulse)를 도시한다. 일부 실시예들에서, SLP(single level pulsing)(즉, 온/오프 펄스 파형) 및 CW(continuous waveforms)가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, DLP(dual level pulsing)(즉, 고전력/저전력 펄스 파형)가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, TLP(triple level pulsing)(즉, 고전력/저전력/오프 펄스 파형)가 사용될 수 있다.
[0038] 도 5에는, 4개의 개별 RF 전력 파형들, 즉 마스터 RF 전력 파형(502), 제1 슬레이브 RF 전력 파형(504), 제2 슬레이브 RF 전력 파형(506) 및 제3 슬레이브 RF 전력 파형(508)이 도시된다. 도시된 바와 같이, 마스터 RF 전력 파형(502)은 TLP 파형을 갖고, 제1 슬레이브 RF 전력 파형(504)은 TLP 파형을 갖고, 제2 슬레이브 RF 전력 파형(506)은 DLP 파형을 갖고, 제3 슬레이브 RF 전력 파형(508)은 SLP 파형을 갖는다.
[0039] 분리된 4개의 RF 전력 파형들(502, 504, 506, 508) 각각은 본 개시내용의 실시예들과 일치하게, 듀티 사이클을 다르게 하여, 또는 독립적으로 그리고 서로 역위상으로 다수의 전력 레벨들에서 제공될 수 있다. RF 전력 파형들(502, 504, 506, 508)은 소스 및 바이어스 RF 발생기들(예컨대, 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150)) 중 하나 이상에 의해 제공될 수 있다. 2개 이상의 펄스형 RF 전력 파형들이 있는 실시예들에서, 개별 펄스형 RF 전력 파형들은 서로 동기식으로 펄싱될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개별 RF 전력 파형들은 비동기식으로 펄싱될 수 있다.
[0040] 4개의 개별 RF 전력 파형들 각각은 TTL 신호의 베이스 주파수의 정수배인 주파수에서 펄싱하도록 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이를테면 표준 승수 모드에서, 슬레이브 RF 전력 파형들 모두가 동일한 펄스 주파수를 갖는다. 일부 실시예들에서, 이를테면 범용 승수 모드에서, 각각의 슬레이브 RF 전력 파형은 동일한 또는 서로 다른 펄스 주파수들을 가질 수 있다. 마스터 RF 전력 파형(502)은 1의 승수(즉, TTL 신호의 베이스 주파수와 동일한 주파수)를 가질 수 있다. 도 5에서, 마스터 RF 전력 파형(502)은 2의 승수를 갖는다(즉, 마스터 RF 전력 파형은 TTL 신호의 베이스 주파수의 2배인 주파수에서 펄싱된다). 제1 슬레이브 RF 전력 파형(504)은 1의 승수를 갖는다. 제2 슬레이브 RF 전력 파형(506)은 3의 승수를 갖는다. 제3 슬레이브 RF 전력 파형(508)은 4의 승수를 갖는다.
[0041] 도 5에서, TTL 신호는 t0 시점에 도입되며 첫 번째 듀티 사이클(520)을 갖는다. 첫 번째 듀티 사이클(520)은 고 레벨 구간(522) 및 저 레벨 구간(524)으로 분할될 수 있다. 고 레벨 구간(522)은 TTL 신호의 상승(526) 및 하강(527)에 대응한다. 저 레벨 구간(524)은 TTL 신호의 하강(527) 및 후속 상승(528)에 대응한다. 마스터 RF 전력 파형(502)은 t0 시점에 도입될 수 있고, 제1 전력 레벨의 제1 전력 펄스(510) 및 제2 전력 레벨의 제2 전력 펄스(512), 그리고 0 전력 레벨의 제3 전력 펄스(514)를 포함할 수 있다.
[0042] 일부 실시예들에서, 마스터 RF 전력 파형(502)의 주파수는 약 2㎒ 내지 약 200㎒일 수 있다. 일부 실시예들에서, 마스터 RF 전력 파형(502)의 전력 레벨은 약 200와트 내지 약 5.0㎾(예컨대, 3.6㎾)일 수 있다. 마스터 RF 전력 파형(502)이 펄싱된다면, 제2 전력 레벨의 값은 제1 전력 레벨의 약 0-100%일 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2 전력 레벨은 제1 전력 레벨보다 클 수 있다.
[0043] 제1 슬레이브 RF 전력 파형(504)은 또한 (도시된 바와 같이) t0 시점에 또는 지연 기간(525) 이후에 도입될 수 있다. 제1 슬레이브 RF 전력 파형(504)은 제1 전력 레벨의 제1 전력 펄스(530), 제2 전력 레벨의 제2 전력 펄스(532), 및 제3 전력 레벨의 제3 전력 펄스(534)를 포함할 수 있다. 도 5에 예시된 바와 같이, 제1 전력 펄스(530)는 제2 전력 펄스(532) 및 제3 전력 펄스(534)에 선행한다. 원한다면, 추가 전력 펄스들이 그 순서로 또는 다른 순서로 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 전력 펄스(530)는 고전력 레벨로 제공될 수 있고, 제2 전력 펄스(532)는 제1 전력 펄스(530)보다 낮은 저전력 레벨로 제공될 수 있으며, 제3 전력 펄스(534)는 0 전력 레벨로 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 전력 펄스(530, 532, 534)가 인가되는 시간 기간들 각각의 길이는 서로 다를 수 있다. 다른 실시예들에서, 각각의 전력 펄스(530, 532, 534)가 인가되는 시간 기간들 각각의 길이는 서로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 슬레이브 RF 전력 파형(504)은 약 1㎒ 내지 약 3㎒의 주파수에서 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 앞서 설명한 다른 주파수들이 사용될 수 있다.
[0044] 제2 슬레이브 RF 전력 파형(506)은 또한 (도시된 바와 같이) t0 시점에 또는 지연 기간(525) 이후에 도입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 슬레이브 RF 전력 파형(506)은 마스터 RF 전력 파형(502) 및/또는 제1 슬레이브 RF 전력 파형(504)에 대해 앞서 설명한 것과 유사한 특징들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 슬레이브 RF 전력 파형(506)은 제1 전력 레벨의 제1 전력 펄스(540) 및 제2 전력 레벨의 제2 전력 펄스(542)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 전력 펄스(540)는 저전력 레벨로 제공될 수 있고, 제2 전력 펄스(532)는 제1 전력 레벨(540)보다 높은 고전력 레벨로 제공될 수 있다.
[0045] 제3 슬레이브 RF 전력 파형(508)은 또한 t0 시점에 또는 (도시된 바와 같이) 지연 기간(525) 이후에 도입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제3 슬레이브 RF 전력 파형(508)은 마스터 RF 전력 파형(502), 제1 슬레이브 RF 전력 파형(504) 또는 제2 슬레이브 RF 전력 파형(506)에 대해 앞서 설명한 것과 유사한 특징들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제3 슬레이브 RF 전력 파형(508)은 제1 전력 레벨의 제1 전력 펄스(550) 및 제2 전력 레벨의 제2 전력 펄스(552)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 전력 펄스(550)는 0 전력 레벨로 제공될 수 있고, 제2 전력 펄스(552)는 고전력 레벨로 제공될 수 있다.
[0046] 일부 실시예들에서는, 개별 RF 전력 파형들의 듀티 사이클들이 동기화된다. 일부 실시예들에서, TTL 신호는 DC 발생기(162)에 의해 제공되는 타이밍 신호일 수 있다.
[0047] 도 5에서는, 고 레벨 구간(522) 및 저 레벨 구간(524)이 제공된다. CPU(130)는 고 레벨 구간에 걸친 평균 임피던스 값인 고 평균 임피던스 값을 계산하도록 구성된다. CPU는 저 레벨 구간에 걸친 평균 임피던스 값인 저 평균 임피던스 값을 계산하도록 구성된다. CPU(130)는 계산된 고 평균 임피던스 값 및 저 평균 임피던스 값에 기초하여 목표 임피던스 값을 계산하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 목표 임피던스 값은 고 평균 임피던스 값과 저 평균 임피던스 값의 평균이다. 일부 실시예들에서, 목표 임피던스 값은 저 평균 임피던스 값보다 고 평균 임피던스 값에 더 가깝다. 일부 실시예들에서, 목표 임피던스 값은 고 평균 임피던스 값보다 저 평균 임피던스 값에 더 가깝다. 하나 이상의 RF 정합 네트워크들은 평균 반사 전력을 유리하게 최소화하기 위해 목표 임피던스로 튜닝하도록 구성된다. TTL 신호의 각각의 새로운 듀티 사이클에서, 시스템은 제공된 총 순방향 전력을 기초로 새로운 반사 전력을 보상하도록 튜닝한다.
[0048] 반사 전력을 더 최소화하기 위해, 발명자들은 도 7에 도시되며 아래에 설명되는 방법을 사용하여 평균 반사 전력을 최소화하도록 복수의 RF 전력 파형들을 더 빠르게 튜닝하는, 앞서 설명한 장치를 이용하는 방법을 개발하였다. 본 개시내용과 일치하는 실시예들에서, 방법(700)은 하나 이상의 RF 정합 네트워크(604), 하나 이상의 RF 발생기(602) 또는 제어기(160)에 의해 수행될 수 있다.
[0049] 이 방법(700)은 702에서 시작되며, 여기서 기판을 처리하기 위한 프로세스 레시피가 수신된다. 프로세스 레시피는 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150)로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들(즉, 502, 504, 506 및 508)을 포함한다. 복수의 RF 발생기들은 마스터 RF 발생기(140) 및 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들(144, 148, 150)을 포함한다. 704에서, 마스터 RF 발생기(140)가 베이스 주파수 및 첫 번째 듀티 사이클을 갖는 TTL 신호를 발생시키는 데 사용될 수 있다. 706에서, 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150) 각각에 대해 승수가 설정된다. 일부 실시예들에서는, 복수의 RF 발생기들(140, 144, 148, 150) 중 적어도 하나에 대해 승수가 설정된다. 승수는 정수이다. 708에서, 첫 번째 듀티 사이클이 고 레벨 구간(522) 및 저 레벨 구간(524)으로 분할된다. 고 레벨 구간(522)은 TTL 신호의 검출된 상승 및 TTL 신호의 검출된 하강의 지속기간에 대응한다. 저 레벨 구간(524)은 TTL 신호의 검출된 하강 및 TTL 신호의 검출된 후속 상승의 지속 기간에 대응한다. 일부 실시예들에서, CPU(130)는 TTL 상승 및 TTL 하강 타이밍들을 수신할 수 있다.
[0050] 710에서, 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 커맨드 세트가 결정되며, 주파수 커맨드 세트는 주파수 세트 포인트를 포함한다. 일부 실시예들에서, 주파수 커맨드 세트는 RF 정합 네트워크(예컨대, RF 정합 네트워크(604))에 의해 결정된다. 주파수 커맨드 세트는 첫 번째 듀티 사이클에 대한 주파수 및/또는 전력 세트 포인트들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 주파수 커맨드 세트는 RF 정합 네트워크 및 RF 발생기에 통신 가능하게 결합된 제어기(예컨대, 제어기(160))를 통해 간접적으로 RF 정합 네트워크에 의해 RF 발생기에 전송된다. RF 발생기들(140, 144, 148, 150) 각각에 대해 결정된 주파수 커맨드 세트는 주파수 커맨드 세트와 연관된 대응하는 RF 발생기들(140, 144, 148, 150)에 전송된다. 일부 실시예들에서, 주파수 커맨드 세트는 고속 링크 케이블들(153, 212, 214, 216)을 통해 각각의 발생기들에 전송될 수 있다. 다른 실시예들에서, 주파수 커맨드 세트는 제어기(160)를 통해 각각의 발생기들에 전송될 수 있다.
[0051] 주파수 커맨드 세트를 결정하는 것은, CPU(130)가 고 레벨 구간에 걸친 고 평균 임피던스 값과 저 레벨 구간에 걸친 저 평균 임피던스 값을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 다음에, CPU(130)는 고 평균 임피던스 값과 저 평균 임피던스 값에 기초하여 목표 임피던스를 계산할 수 있다. 하나 이상의 RF 정합 네트워크들은 하나 이상의 RF 정합 네트워크들 내에 배치된 가변 정합 컴포넌트들(예컨대, 가변 커패시터/인덕터)을 사용하여 목표 임피던스로 튜닝될 수 있다. 가변 임피던스 정합 컴포넌트는 가변 커패시터 또는 인덕터 중 적어도 하나를 포함한다.
[0052] 일부 실시예들에서, 임피던스 정합 네트워크(142, 146, 149, 152)의 가변 임피던스 정합 컴포넌트들(608) 각각은 계산된 동일한 목표 임피던스 값으로 튜닝된다. 도 7은 단일 듀티 사이클 동안 발생하는 처리를 설명하며, 이는 기판을 처리하는 데 필요한 만큼 반복될 수 있다. 본 개시내용과 일치하는 일부 실시예들에서, 프로세스 레시피는 모든 듀티 사이클들에 대한 RF 펄스 전력 파형들을 포함할 수 있는데, 이러한 RF 펄스 전력 파형들은 각각의 구간에서의 주파수 및 전력 측면에서 항상 서로 동일하지는 않을 수 있다. 따라서 각각의 개별 듀티 사이클은 앞서 설명한 바와 같이 개별적으로 분석되고 분할될 수 있다.
[0053] 712에서, 첫 번째 듀티 사이클 동안 각각의 발생기로 전송된 주파수 커맨드 세트에 따라, 복수의 RF 발생기들로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들(예컨대, 502, 504, 506, 및 508)이 프로세스 챔버에 제공된다. 즉, RF 펄스 전력은 710에서 결정된 주파수 세트 포인트에서 제공될 것이다. 일부 경우들에는, 아래에서 설명되는 바와 같이 측정된 값들에 기초하여 반사 전력을 줄이기 위해 주파수를 조정하지 않는 한, 이전 시간 구간에 대한 이전 세트 포인트가 후속 시간 구간의 세트 포인트와 같다면, 조정이 필요하지 않을 것이다.
[0054] 712 이후, 정합 센서(606)에 의해 각각의 RF 정합 네트워크(604)에서 임피던스/반사 전력이 측정된다. 712 이후 측정된 임피던스에 기초하여 반사 전력을 더 줄이도록, RF 발생기들 중 하나 이상에 의해 제공되는 주파수 및/또는 전력이 조정될 수 있다. 이러한 미세 주파수 조정들은 고속 링크 케이블들(153, 212, 214, 216)을 통해 전송될 수 있다. 이 방법은 반복되며 712로 돌아가, 후속 시간 구간의 시작에서 RF 펄스 전력 파형을 제공하고, 반사/전력 임피던스를 측정하고, 기판의 처리가 완료될 때까지 주파수/전력을 조정하며, 기판의 처리가 완료되는 시점에 714에서 방법이 종료된다.
[0055] 이 방법(700)은 플라즈마 반응기의 하나 이상의 프로세서들, 예컨대 임피던스 정합 네트워크들(즉, 정합들) 중 하나 이상의 임피던스 정합 네트워크들의 프로세서들, RF 발생기들 중 하나 이상의 RF 발생기들의 프로세서들, 펄스 제어기의 프로세서 등에 의해 실행된다. 프로세서의 예들은 ASIC(application specific integrated circuit), PLD(programmable logic device), 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, CPU(central processing unit) 등을 포함한다.
[0056] 개시된 실시예들은 컴퓨터 시스템들에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터 구현 연산들을 이용할 수 있다. 이러한 연산들은 물리량들의 물리적 조작을 필요로 하는 것들이다. 실시예들의 일부를 형성하는, 본 명세서에서 설명된 연산들 중 임의의 연산은 유용한 기계 연산들이다. 실시예들은 또한 그러한 연산들을 수행하기 위한 디바이스 또는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 특수 목적 컴퓨터를 위해 특별히 구성될 수 있다. 특수 목적 컴퓨터로서 정의된 경우, 컴퓨터는 또한, 특수 목적의 일부가 아닌 다른 처리, 프로그램 실행 또는 루틴들을 수행할 수 있지만, 여전히 특수 목적을 위해 작동하는 것이 가능할 수 있다. 대안으로, 연산들은 컴퓨터 메모리나 캐시에 저장된 또는 네트워크를 통해 획득된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에 의해 선택적으로 활성화 또는 구성되는 범용 컴퓨터에 의해 처리될 수 있다. 네트워크를 통해 데이터가 획득될 때, 데이터는 네트워크 상의 다른 컴퓨터들, 예컨대 컴퓨팅 자원들의 클라우드에 의해 처리될 수 있다.
[0057] 하나 이상의 실시예들은 또한, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 컴퓨터 판독 가능 코드로서 제작될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장소이며, 데이터는 이후 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예들은 하드 드라이브들, NAS(network attached storage), ROM, RAM, CD-ROM(compact disc-ROM)들, CD-R(CD-recordable)들, CD-RW(CD-rewritable)들, 자기 테이프들 및 다른 광학 및 비-광학 데이터 저장 디바이스들을 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 코드가 분산 방식으로 저장되고 실행되도록 네트워크 결합 컴퓨터 시스템을 통해 분산된 컴퓨터 판독 가능 유형 매체를 포함할 수 있다.
[0058] 전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 다른 실시예들 및 추가 실시예들이 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법으로서,
    복수의 RF 발생기들로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들을 포함하는, 상기 기판을 처리하기 위한 프로세스 레시피를 수신하는 단계 ― 상기 복수의 RF 발생기들은 마스터 RF 발생기 및 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들을 포함함 ―;
    베이스 주파수 및 첫 번째 듀티 사이클을 갖는 TTL(transistor-transistor logic) 신호를 생성하기 위해 상기 마스터 RF 발생기를 사용하는 단계;
    각각의 RF 발생기에 대한 승수를 설정하는 단계 ― 상기 승수는 상기 베이스 주파수의 배수임 ―;
    상기 첫 번째 듀티 사이클을 고 레벨 구간 및 저 레벨 구간으로 분할하는 단계;
    각각의 RF 발생기에 대한 주파수 커맨드 세트를 결정하고 각각의 RF 발생기에 상기 주파수 커맨드 세트를 전송하는 단계 ― 상기 주파수 커맨드 세트는 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 세트 포인트를 포함함 ―; 및
    각각의 RF 발생기에 전송된 주파수 커맨드 세트에 따라 상기 복수의 RF 발생기들로부터의 복수의 펄스형 RF 전력 파형들을 프로세스 챔버에 제공하는 단계를 포함하는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주파수 커맨드 세트를 결정하는 것은,
    상기 고 레벨 구간에 걸친 고 평균 임피던스 값과 상기 저 레벨 구간에 걸친 저 평균 임피던스 값을 계산하는 것;
    상기 고 평균 임피던스 값과 상기 저 평균 임피던스 값에 기초하여 목표 임피던스를 계산하는 것; 그리고
    하나 이상의 RF 정합 네트워크들을 상기 목표 임피던스로 튜닝하는 것을 포함하는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 고 평균 임피던스 값 및 상기 저 평균 임피던스 값 중 적어도 하나를 줄이도록, 상기 복수의 RF 발생기들 중 적어도 하나에 의해 제공되는 주파수 또는 전력을 조정하는 단계를 더 포함하는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 RF 정합 네트워크들을 상기 목표 임피던스로 튜닝하는 것은, 상기 하나 이상의 RF 정합 네트워크들 내에 배치된 가변 정합 컴포넌트를 상기 목표 임피던스로 튜닝하는 것을 포함하는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 목표 임피던스로 튜닝되는 가변 정합 컴포넌트는 가변 커패시터 또는 인덕터 중 적어도 하나를 포함하는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 주파수 커맨드 세트는 각각의 RF 발생기와 연관된 RF 정합 네트워크에 의해 결정되는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 주파수 커맨드 세트는 상기 RF 정합 네트워크 및 각각의 RF 발생기를 직접 그리고 통신 가능하게 결합하는 고속 링크 케이블을 통해 각각의 RF 발생기에 전송되는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 주파수 커맨드 세트는 상기 RF 정합 네트워크 및 각각의 RF 발생기에 통신 가능하게 결합된 제어기를 통해 간접적으로 상기 RF 정합 네트워크에 의해 각각의 RF 발생기에 전송되는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고 레벨 구간이 상기 TTL 신호의 검출된 상승 및 검출된 하강의 지속기간에 대응하는 것; 또는
    상기 저 레벨 구간이 상기 TTL 신호의 검출된 하강 및 검출된 상승의 지속기간에 대응하는 것
    중 적어도 하나가 이루어지는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  10. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들로부터의 상기 복수의 RF 전력 파형들을 동기화하기 위해 상기 마스터 RF 발생기로부터 타이밍 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  11. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 RF 발생기에 대한 승수는 독립적으로 설정될 수 있는,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  12. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 RF 전력 파형들 중 적어도 하나는 다수의 전력 레벨들로 펄싱된 TLP(triple level pulsing) 파형인,
    플라즈마 강화 기판 처리 시스템에서 다중 레벨 펄스형 RF 전력을 사용하여 기판을 처리하기 위한 방법.
  13. 실행될 때, 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른, 플라즈마 강화 기판 처리 시스템을 작동시키는 방법이 수행되게 하는 명령들이 저장된,
    비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  14. 기판 처리 시스템으로서,
    첫 번째 듀티 사이클 동안 프로세스 챔버에 복수의 RF 전력 파형들을 제공하도록 구성된 복수의 RF 발생기들 ― 상기 복수의 RF 발생기들은 마스터 RF 발생기 및 하나 이상의 슬레이브 RF 발생기들을 포함함 ―;
    상기 복수의 RF 발생기들에 결합된 펄스 제어기;
    상기 복수의 RF 발생기들, 상기 프로세스 챔버 및 상기 펄스 제어기 각각에 결합된 적어도 하나의 정합 네트워크를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 정합 네트워크는 상기 복수의 RF 전력 파형들 및 적어도 하나의 가변 정합 컴포넌트에 대한 반사 전력 또는 임피던스를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 측정 디바이스를 포함하고,
    상기 펄스 제어기 또는 상기 적어도 하나의 정합 네트워크 중 적어도 하나는:
    상기 기판을 처리하기 위한 프로세스 레시피를 수신하고;
    상기 복수의 RF 발생기들 중 적어도 하나에 대한 승수를 설정하고 ― 상기 승수는 상기 마스터 RF 발생기에 의해 생성된 TTL 신호의 베이스 주파수의 배수임 ―;
    상기 TTL 신호의 첫 번째 듀티 사이클을 고 레벨 구간 및 저 레벨 구간으로 분할하고;
    각각의 RF 발생기에 대한 주파수 커맨드 세트를 결정하고 각각의 RF 발생기에 상기 주파수 커맨드 세트를 전송하고 ― 상기 주파수 커맨드 세트는 각각의 RF 발생기에 대한 주파수 세트 포인트를 포함함 ―; 그리고
    각각의 RF 발생기에 전송된 주파수 커맨드 세트에 따라 각각의 RF 발생기로부터의 RF 전력 파형을 프로세스 챔버에 제공하도록 구성되는,
    기판 처리 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    각각의 RF 발생기에 대한 주파수 커맨드 세트를 결정하는 것은,
    상기 고 레벨 구간에 걸친 고 평균 임피던스 값을 계산하는 것;
    상기 저 레벨 구간에 걸친 저 평균 임피던스 값을 계산하는 것; 그리고
    상기 고 평균 임피던스 값과 상기 저 평균 임피던스 값에 기초하여 목표 임피던스를 계산하는 것을 포함하는,
    기판 처리 시스템.
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