KR20230024422A - 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치 및 방법들 - Google Patents

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린잉 쿠이
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 플라즈마 프로세싱 동안 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 한 실시예에서, 장치는 기판에 기판 전압을 인가하기 위한 기판 전극 및 에지 링에 에지 링 전압을 인가하기 위해 임베딩되는 에지 링 전극을 갖는 본체를 갖는 기판 지지체를 포함한다. 장치는 기판 전극에 커플링되는 기판 전압 제어 회로, 및 에지 링 전극에 커플링되는 에지 링 전압 제어 회로를 더 포함한다. 기판 전극, 에지 링 전극, 또는 둘 모두는 기판, 에지 링, 또는 둘 모두에 도달하는 이온들의 에너지 분포 함수 폭을 능동적으로 제어하도록 구성되는 전력 모듈에 커플링된다. 기판 프로세싱 동안 이온들의 에너지 분포 함수 폭을 제어하기 위한 방법들이 또한 설명된다.

Description

이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치 및 방법들
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 기판의 플라즈마 프로세싱을 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 구체적으로는, 플라즈마 프로세싱 동안 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, 이온들은 기판 표면 처리, 에칭 및 증착에 대해 핵심적인 역할을 한다. 기판 표면에 충돌하는 이온들은 이온 에너지 분포 함수(ion energy distribution function; IEDF)에 의해 설명되는 다양한 에너지들을 가질 수 있다. IEDF에 대한 제어는 다양한 기판 프로세싱 방식들에 대한 중요한 요인일 수 있다. 그러나, IEDF를 제어하는 것은 도전 과제로 남아 있다. 예를 들면, 주기적인 교류 전압이 챔버의 전극(들)에 인가될 때, 플라즈마 외장(plasma sheath)이 기판 위에서 발생될 수 있다. 기판을 향해 흐르는 이온들은 전극에 인가되는 전압과 상관되는 플라즈마 외장 전압에 의해 가속된다. 동시에, 이온 전류가 기판을 대전시키고 기판 전위를 변경할 수 있는데, 이것은, 결국에는, 기판 표면에서의 IEDF가 또한 영향을 받도록, 예를 들면, 넓어지도록 플라즈마 외장 전압에 영향을 끼친다. 그러한 경우들, 및 다른 경우들에서 IEDF를 제어하기 위한 최신 방법들은 비효율적인 반복 루프들에 기초한다.
[0003] IEDF를 제어하기 위한 새롭고 개선된 방법들에 대한 요구가 있다.
[0004] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 기판의 플라즈마 프로세싱을 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 구체적으로는, 플라즈마 프로세싱 동안 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0005] 본 개시내용의 실시예들은 이온 에너지 분포 함수(IEDF)를 제어하는 방법을 제공할 수 있다. 방법은 메인 펄스 발생기(main pulser)를 활성화하는 것에 의해 프로세싱 챔버의 전극에 전압을 도입하는 것 ― 메인 펄스 발생기는 IEDF 폭 제어 모듈에 커플링됨 ― , 및 IEDF 폭 제어 모듈의 전류 및 IEDF 폭 제어 모듈의 전압 또는 전압 미분(voltage derivative)을 측정하는 것을 포함한다. 방법은 IEDF 폭 제어 모듈의 전류 및 전압 또는 전압 미분에 기초하여 프로세싱 챔버의 이온 전류 및 프로세싱 챔버의 커패시턴스를 계산하는 것을 더 포함한다. 방법은 메인 펄스 발생기의 DC 전압에 대한 설정치, IEDF 폭 제어 모듈의 전압 또는 전압 미분에 대한 설정치, 또는 둘 모두를 결정하는 것, 및 메인 펄스 발생기의 DC 전압, IEDF 폭 제어 모듈의 전압 또는 전압 미분, 또는 둘 모두를, IEDF의 폭을 제어하기 위한 결정된 설정치들로 조정하는 것을 더 포함한다.
[0006] 본 개시내용의 실시예들은 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치를 또한 제공할 수 있다. 장치는 기판 전압을 기판에 인가하기 위한 기판 전극이 임베딩된 기판 지지 부분을 갖는 본체(body)를 구비하는 기판 지지체(substrate support)를 포함한다. 본체는 기판 지지 부분에 인접하게 배치되는 에지 링 부분을 더 포함하는데, 에지 링 부분에는 에지 링에 에지 링 전압을 인가하기 위한 에지 링 전극이 임베딩되어 있다. 장치는 기판 전극에 커플링되는 기판 전압 제어 회로 및 에지 링 전극에 커플링되는 에지 링 전압 제어 회로를 더 포함한다. 기판에 도달하는 이온들의 에너지 분포 함수 폭을 능동적으로 제어하도록 구성되는 전력 모듈에 기판 전극이 커플링되거나, 또는 에지 링에 도달하는 이온들의 에너지 분포 함수 폭을 능동적으로 제어하도록 구성되는 전력 모듈에 에지 링 전극이 커플링되거나, 또는 이들의 조합이다. 기판 전압 제어 회로, 에지 링 전압 제어 회로, 또는 둘 모두는 전류 복귀 경로에 커플링되는 메인 펄스 발생기를 포함하는데, 전류 복귀 경로는 전력 모듈에 그리고 프로세싱 챔버에 커플링되며, 전력 모듈은 전압 소스, 전류 소스, 또는 이들의 조합을 포함한다.
[0007] 본 개시내용의 실시예들은 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치를 또한 제공할 수 있다. 장치는 기판 전압을 기판에 인가하기 위한 기판 전극이 임베딩된 기판 지지 부분을 갖는 본체(body)를 구비하는 기판 지지체(substrate support)를 포함한다. 본체는 기판 지지 부분에 인접하게 배치되는 에지 링 부분을 더 포함하는데, 에지 링 부분에는 에지 링에 에지 링 전압을 인가하기 위한 에지 링 전극이 임베딩되어 있다. 장치는 기판 전극에 커플링되는 기판 전압 제어 회로 및 에지 링 전극에 커플링되는 에지 링 전압 제어 회로를 더 포함한다. 기판에 도달하는 이온들의 에너지 분포 함수 폭을 능동적으로 제어하도록 구성되는 전력 모듈에 기판 전극이 커플링되거나, 또는 에지 링에 도달하는 이온들의 에너지 분포 함수 폭을 능동적으로 제어하도록 구성되는 전력 모듈에 에지 링 전극이 커플링되거나, 또는 이들의 조합이다. 기판 전압 제어 회로, 에지 링 전압 제어 회로, 또는 둘 모두는 전력 모듈에 커플링되는 메인 펄스 발생기를 포함하는데, 전력 모듈은 프로세싱 챔버에 커플링되며, 전력 모듈은 전압 소스, 전류 소스, 또는 이들의 조합을 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 실시예들은 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치를 또한 제공할 수 있다. 장치는 기판 전압을 기판에 인가하기 위한 기판 전극이 임베딩된 기판 지지 부분을 갖는 본체(body)를 구비하는 기판 지지체(substrate support)를 포함한다. 본체는 기판 지지 부분에 인접하게 배치되는 에지 링 부분을 더 포함하는데, 에지 링 부분에는 에지 링에 에지 링 전압을 인가하기 위한 에지 링 전극이 임베딩되어 있다. 장치는 기판 전극에 커플링되는 기판 전압 제어 회로 및 에지 링 전극에 커플링되는 에지 링 전압 제어 회로를 더 포함한다. 기판에 도달하는 이온들의 에너지 분포 함수 폭을 능동적으로 제어하도록 구성되는 전력 모듈에 기판 전극이 커플링되거나, 또는 에지 링에 도달하는 이온들의 에너지 분포 함수 폭을 능동적으로 제어하도록 구성되는 전력 모듈에 에지 링 전극이 커플링되거나, 또는 이들의 조합이다. 기판 전압 제어 회로, 에지 링 전압 제어 회로, 또는 둘 모두는 전력 모듈에 커플링되는 메인 펄스 발생기를 포함하는데, 전력 모듈은 프로세싱 챔버에 커플링되며, 전력 모듈은 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈과 병렬이고, 전력 모듈은 전압 소스, 전류 소스, 또는 이들의 조합을 포함한다.
[0009] 본 개시내용의 실시예들은, IEDF 폭 제어 모듈을 포함하는 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치를 또한 제공할 수 있는데, IEDF 폭 제어 모듈은 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 메인 펄스 발생기 출력(main pulser output)과 접지 사이에서 또는 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되고, 전압 소스 또는 전류 소스는 DC 전류 소스 또는 성형된 DC 펄스 전압 소스(shaped DC pulse voltage source) 또는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스를 포함함 ― ; 및 전압 소스 또는 전류 소스와 병렬로, 그리고 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 또는 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함한다. 장치는, 프로세서 상에서의 실행시, 이온 에너지 분포 함수(IEDF)의 폭을 제어하기 위한 동작들을 수행하는 명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 또한 포함하는데, 동작들은 메인 펄스 발생기의 메인 펄스 발생기 출력으로부터 프로세싱 챔버의 전극으로 제1 펄스 전압 파형을 전달하는 것 ― 메인 펄스 발생기 출력은 IEDF 폭 제어 모듈에 전기적으로 커플링됨 ― , IEDF 폭 제어 모듈로부터 흐르는 전류, IEDF 폭 제어 모듈에 의해 인가되는 전압, 및 IEDF 폭 제어 모듈과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이의 노드에서의 전압 미분 중 적어도 하나를 측정하는 것, 측정된 전류, 측정된 전압 및 측정된 전압 미분 중 적어도 하나에 기초하여 프로세싱 챔버의 이온 전류 및 프로세싱 챔버의 커패시턴스를 계산하는 것, IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 또는 전류에 대한 설정치 또는 IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 미분에 대한 설정치를 결정하는 것; 및 IEDF의 폭을 제어하기 위해, IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 또는 전류, 또는 IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 미분을 조정하는 것을 포함한다.
[0010] 본 개시내용의 실시예들은, 펄스식 직류(direct current; DC) 전력 전달 시스템을 또한 제공할 수 있는데, DC 전력 전달 시스템은 DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기, 및 메인 펄스 발생기의 메인 펄스 발생기 출력에 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내에서 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함한다. 전력 모듈은 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 전기적으로 커플링되고, 전압 소스 또는 전류 소스는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스, DC 전류 소스, 또는 성형된 DC 펄스 전압 소스 중 적어도 하나를 포함함 ― ; 및 전압 소스 또는 전류 소스와 병렬로, 그리고 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함할 수 있다.
[0011] 본 개시내용의 실시예들은 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템을 또한 제공할 수 있는데, DC 전력 전달 시스템은, DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기; 및 메인 펄스 발생기의 출력에 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내의 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함하고, 전력 모듈은 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되도록 구성되고, 전압 소스 또는 전류 소스는 DC 전류 소스 또는 성형된 DC 펄스 전압 소스 또는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스를 포함함 ― , 및 전압 소스 또는 전류 소스에 병렬로 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함한다.
[0012] 본 개시내용의 상기 기재된 피처들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 상기에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 더욱 특정한 설명이 실시예들에 대한 참조에 의해 이루어질 수 있는데, 그들 중 일부는 첨부된 도면들에서 예시된다. 그러나, 본 개시내용이 다른 동등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부의 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하고 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 유의해야 한다.
[0013] 도 1은, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0014] 도 2는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 프로세싱 챔버의 개략도이다.
[0015] 도 3a는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 상의 세 개의 상이한 바이어스 전압 파형들을 도시하는 예시적인 그래프이다.
[0016] 도 3b는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 3a에서 도시되는 기판 상의 세 개의 상이한 바이어스 전압 파형들에 대한 IEDF 대 이온 에너지의 예시적인 플롯이다.
[0017] 도 4a는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 회로의 개략도이다.
[0018] 도 4b는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 회로의 개략도이다.
[0019] 도 4c는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 회로의 개략도이다.
[0020] 도 4d는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 회로의 개략도이다.
[0021] 도 5a는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 지지체 어셈블리의 전극들을 구동하기 위한 IEDF 폭 제어 회로를 예시하는 예시적인 개략적 회로 다이어그램이다.
[0022] 도 5b는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 5a에서 도시되는 예시적인 개략적 회로 다이어그램에 대한 V2 전압 파형 및 기판 전압 파형의 예시적인 플롯이다.
[0023] 도 5c는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 제어 회로이다.
[0024] 도 5d는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 제어 회로이다.
[0025] 도 5e는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 톱니 형상의 전압 출력들을 도시한다.
[0026] 도 6a는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 지지체 어셈블리의 전극들을 구동하기 위한 IEDF 폭 제어 회로를 예시하는 예시적인 개략적 회로 다이어그램이다.
[0027] 도 6b는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 제어 회로이다.
[0028] 도 6c는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 제어 회로이다.
[0029] 도 6d는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 지지체 어셈블리의 전극들을 구동하기 위한 IEDF 폭 제어 회로를 예시하는 예시적인 개략적 회로 다이어그램이다.
[0030] 도 6e는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 제어 회로이다.
[0031] 도 6f는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 제어 회로이다.
[0032] 도 7a는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 지지체 어셈블리의 전극들을 구동하기 위한 IEDF 폭 제어 회로를 예시하는 예시적인 개략적 회로 다이어그램이다.
[0033] 도 7b는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 지지체 어셈블리의 전극들을 구동하기 위한 IEDF 폭 제어 회로를 예시하는 예시적인 개략적 회로 다이어그램이다.
[0034] 도 8는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 지지체 어셈블리의 전극들을 구동하기 위한 IEDF 폭 제어 회로를 예시하는 예시적인 개략적 회로 다이어그램이다.
[0035] 도 9a는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 지지체 어셈블리의 전극들을 구동하기 위한 IEDF 폭 제어 회로를 예시하는 예시적인 개략적 회로 다이어그램이다.
[0036] 도 9b는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 지지체 어셈블리의 전극들을 구동하기 위한 IEDF 폭 제어 회로를 예시하는 예시적인 개략적 회로 다이어그램이다.
[0037] 도 10는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판 지지체 어셈블리의 전극들을 구동하기 위한 IEDF 폭 제어 회로를 예시하는 예시적인 개략적 회로 다이어그램이다.
[0038] 도 11은, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, IEDF 폭을 제어하는 방법의 플로우차트이다.
[0039] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해, 가능한 경우, 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 하나의 실시예의 엘리먼트들 및 피처들은 추가적인 기재없이 다른 실시예들에서 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
[0040] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 기판의 플라즈마 프로세싱을 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 구체적으로는, 플라즈마 프로세싱 동안 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 방법들 및 장치, 예를 들면, 회로들은 펄스식 DC 전력 공급부의 전압 파형의 형상(예를 들면, 좁은, 또는 조정 가능한 폭)에 대한 제어를 가능하게 한다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 예를 들면, 단일 에너지 이온 가속을 포함하는 이온 에너지 분포 함수(IEDF)에 대한 제어를 추가로 가능하게 한다.
[0041] IEDF는 플라즈마 프로세스를 통해 기판을 프로세싱하는 데, 예컨대 기판의 표면에서 높은 종횡비 피처들을 에칭하는 데 유용한 제어 가능한 파라미터이다. 통상적으로, 펄스식 DC 바이어스들은 다음의 메커니즘에 따라 사인파 RF 바이어스들에 비교될 때 더 좁은 IEDF를 제공할 수 있다. 이온들이 펄스식 DC 기간 내에서 더 적게 시변하는 전기장에 의해 가속되기 때문에, 외장 내에서 이온들에 의해 획득되는 에너지는 사인파 RF 바이어스를 변경시킬 때보다 더 낮은 시간 변동을 또한 나타낸다. 결과적으로, 펄스식 DC 바이어스에 의해 가속되는 이온들은 사인파 RF 바이어스의 사용에 의해 생성되는 것들보다 더 좁은 IEDF를 갖는다. 그러나, 벌크 플라즈마로부터 기판으로의 이온 전류는 기판의 표면에서 전압 파형을 왜곡시키고 이온 에너지 분포를 넓힌다. 본원에서 설명되는 방법들 및 장치는, 예를 들면, 이 이온 전류를 보상하고 이온 에너지 분포의 폭을 능동적으로 제어할 수 있다.
[0042] 종래의 방법들 및 장치는 반복 제어 루프를 사용하여 이온 에너지 분포의 폭을 제어한다. 제어 알고리즘의 수렴 이전에, 플라즈마 파라미터들(예를 들면, 이온 전류, 외장 두께 및 IEDF 폭)의 추정은 정확하지 않다. 또한, 반복들을 사용하는 것에 의해 IEDF의 폭을 제어하는 것은 느리고 제어 알고리즘의 비수렴(non-convergence)을 초래할 수 있다.
[0043] 대조적으로, 본원에서 설명되는 방법들 및 장치는 주어진 IEDF 폭을 달성하기 위한 이온 전류 및 보상 전류를 결정하기 위해, 반복 없이, 단일 루프 프로세스를 활용한다. 따라서, 본원에서 설명되는 방법들 및 장치는 최신 기술보다 더 빠르게 IEDF의 소망되는 상태, 예를 들면, 좁은 IEDF에 도달한다. 이것은, 예를 들면, 보상 전류의 해(solution)를 결정함에 있어서 반복을 사용하지 않는 것에 기인한다. 하기에서 추가로 논의되는 바와 같이, 도 1은 본원에서 설명되는 방법들 중 하나 이상을 수행하기 위해 사용될 수 있는 장치(예를 들면, 프로세싱 챔버(100))의 한 예를 예시한다.
[0044] 간략하게, 그리고 일부 실시예들에서, 기판 지지체 어셈블리는 본체를 포함하는데, 본체는 기판 지지 부분 및/또는 에지 링 부분을 포함한다. 기판 전극은 기판에 기판 전압을 인가하기 위해 기판 지지 부분에 임베딩된다. 기판 전압 제어 회로는 기판 전극에 커플링된다. 에지 링 부분은 에지 링 근처의 프로세스 챔버의 내부 볼륨의 영역에 에지 링 전압을 인가하기 위한 내부에 임베딩되는 에지 링 전극을 포함한다. 에지 링 전압 제어 회로는 에지 링 전극에 커플링된다. 적어도 하나의 DC 펄스 소스, 예컨대 성형된 DC 펄스 소스는 기판 전압 제어 회로 및/또는 에지 링 전압 제어 회로에 커플링된다. 기판 전압 회로 및/또는 에지 링 전압 제어 회로는 각각의 회로에 제공되는 전압 및/또는 전력의 양을 조정하도록 튜닝 가능하다. 예를 들면, 기판 전압 제어 회로 및/또는 에지 링 전압 제어 회로를 튜닝하는 것을 통한 전압 진폭의 조정은 이온 에너지 분포의 조정 및 제어를 초래한다. 일부 실시예들에서, 하기에서 추가로 논의될 바와 같이, 에지 링 전압 제어 회로 및/또는 기판 전압 제어 회로는 이온 에너지 분포를 조정 및 제어하기 위해 소망되는 전압을 인가하는 것과 대비하여 일정한 전류를 제공하도록 구성된다.
[0045] 일부 실시예들에서, IEDF 폭의 제어 회로가 기판 지지체에 커플링된다. IEDF 폭의 제어 회로는 메인 펄스식 DC 전력 공급부 내부에 통합될 수 있거나, 또는 별개의 모듈로서, 또는 바이어스 보상 모듈을 갖는 통합 모듈로서 통합될 수 있다.
프로세싱 시스템 구성들의 예
[0046] 도 1은, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 본원에서 설명되는 방식들을 실시하도록 구성된다. 이 실시예에서, 프로세싱 챔버는 플라즈마 프로세싱 챔버, 예컨대 반응성 이온 에칭(RIE) 플라즈마 챔버이다. 일부 다른 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 플라즈마 강화 증착 챔버, 예를 들면, 플라즈마 강화 화학적 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 챔버, 플라즈마 강화 물리적 증착(plasma enhanced physical vapor deposition; PEPVD) 챔버, 또는 플라즈마 강화 원자 층 증착(plasma-enhanced atomic layer deposition; PEALD) 챔버이다. 일부 다른 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 플라즈마 처리 챔버, 또는 플라즈마 기반의 이온 주입 챔버, 예를 들면, 플라즈마 도핑(plasma doping; PLAD) 챔버이다.
[0047] 프로세싱 챔버(100)는 내부 볼륨(124)을 함께 정의하는 챔버 본체(101) 및 그 상에 배치되는 덮개(102)를 포함한다. 챔버 본체(101)는 통상적으로 전기 접지(103)에 커플링된다. 기판 지지체 어셈블리(104)가 내부 볼륨 내에 배치되어 프로세싱 동안 그 상에서 기판(105)을 지지한다. 에지 링(106)은 기판 지지체 어셈블리(104) 상에 위치 결정되고 기판(105)의 주변을 둘러싼다. 프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 챔버(100) 내에서 반응성 종의 플라즈마를 생성하기 위한 유도적으로 커플링된 플라즈마 장치(107), 및 프로세싱 챔버(100)의 시스템들 및 서브시스템들을 제어하도록 적응되는 컨트롤러(108)를 또한 포함한다. 일부 실시예들에서, 유도적으로 커플링된 플라즈마 장치(107)는 기판 지지체 어셈블리(104) 위에 배치되는 접지된 샤워헤드에 의해 대체될 수 있고, RF 전력은 기판 아래에 위치 결정되는 전극(예를 들면, 기판 전극(109))으로부터 전달되어 용량적으로 커플링된 플라즈마를 생성한다.
[0048] 기판 지지체 어셈블리(104)는 내부 볼륨(124) 내에 배치된다. 기판 지지체 어셈블리(104)는 기판 지지체(152)를 일반적으로 포함한다. 기판 지지체(152)는, 프로세싱될 기판(105) 아래에 놓여 지지하도록 구성되는 기판 지지 부분(154) 및 에지 링(106)을 지지하도록 구성되는 에지 링 부분(156)을 포함하는 정전 척(electrostatic chuck; 150)을 포함한다. 기판 지지체 어셈블리(104)는 히터 어셈블리(169)를 추가적으로 포함할 수 있다. 기판 지지체 어셈블리(104)는 냉각 베이스(131)를 또한 포함할 수 있다. 냉각 베이스(131)는 대안적으로 기판 지지체 어셈블리(104)로부터 분리될 수 있다. 기판 지지체 어셈블리(104)는 지지 페디스털(125)에 제거 가능하게 커플링될 수 있다. 지지 페디스털(125)는 챔버 본체(101)에 장착된다. 지지 페디스털(125)는 옵션 사항으로(optionally) 설비 플레이트(facility plate; 180)를 포함할 수 있다. 기판 지지체 어셈블리(104)는, 기판 지지체 어셈블리(104)의 하나 이상의 컴포넌트들의 개장(refurbishment)을 허용하기 위해 지지 페디스털(125)로부터 주기적으로 제거될 수 있다. 기판 전달을 용이하게 하기 위해 종래에 공지되어 있는 바와 같이 리프팅 핀들(146)이 기판 지지체 어셈블리(104)를 통해 배치된다.
[0049] 설비 플레이트(180)는 정전 척(150) 및 냉각 베이스(131)로부터의 복수의 유체 연결부들을 수용하도록 구성된다. 설비 플레이트(180)는 정전 척(150) 및 히터 어셈블리(169)로부터의 복수의 전기 연결부들을 수용하도록 또한 구성된다. 복수의 전기 연결부들은 기판 지지체 어셈블리(104) 외부에서 또는 내부에서 이어질 수 있고, 한편 설비 플레이트(180)는 개개의 종단에 대한 연결들을 위한 인터페이스를 제공한다.
[0050] 기판 지지체 어셈블리(104)의 상부 표면(160) 상에 배치되는 기판(105)에 기판 전압 파형을 인가하기 위한 기판 전극(109)이 정전 척(150)의 기판 지지 부분(154) 내에 임베딩된다. 에지 링 부분(156)은 에지 링(106)에 에지 링 전압 파형을 인가하기 위한 내부에 임베딩되는 에지 링 전극(111)을 갖는다. 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155)가 에지 링 전극(111)에 커플링된다. 기판 IEDF 폭 제어 회로(158)가 기판 전극(109)에 커플링된다. 하나의 실시예에서, 제1 성형된 DC 펄스 전압 소스(159)가 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155) 및 기판 IEDF 폭 제어 회로(158) 중 하나 또는 둘 모두에 커플링된다. 본원에서 제공되는 개시내용이 제1 성형된 DC 펄스 전압 소스(159) 및 제2 성형된 DC 펄스 전압 소스(161)를 "성형된" DC 펄스 전압 소스들인 것으로 언급하지만, 이 명명법 또는 명칭들은 이들 DC 펄스 전압 소스들에 의해 공급될 수 있는 펄스식 전압 파형들의 타입에 관한 제한인 것으로 의도되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 제1 성형된 DC 전압 소스(159)는 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155)에 커플링되고 제2 성형된 DC 전압 소스(161)는 기판 IEDF 폭 제어 회로(158)에 커플링된다. 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155) 및 기판 IEDF 폭 제어 회로(158)는 독립적으로 튜닝 가능하다. 기판 전극(109)은 프로세싱 동안 정전 척(150)을 사용한 상부 표면(160)에 대한 기판(105)의 정전 척킹을 용이하게 하기 위해 척킹 전력 소스(115)에 추가로 커플링된다. 척킹 전력 소스(115)는, 기판 지지체 어셈블리(104)의 기판 지지 부분(154) 내에 배치되는 임베딩된 전극을 사용하여 기판 지지체 어셈블리(104)의 상부 표면(160)에 기판(105)을 "척킹" 하도록 구성되는 고전압 DC 전력 공급부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 부분(154) 내에 배치되는 임베딩된 전극은 기판 전극(109)이다. 이 구성에서, 기판 전극(109)은 유전체 재료(예를 들면, AlN, AlOx, 등)에서 배치되고 기판 지지체 어셈블리(104)의 상부 표면(160)으로부터 약 0.1 mm 내지 약 1 mm의 거리에서 위치 결정된다. 일부 실시예들에서, 유전체 재료 및 층 두께는, 예를 들면, 유전체 재료의 층의 커패시턴스가 약 5 nF 내지 약 50 nF이도록, 예컨대, 약 7 nF 내지 약 10 nF이도록 선택될 수 있다.
[0051] 유도적으로 커플링된 플라즈마 장치(107)는 덮개(102) 위에 배치되고 플라즈마(116)를 생성하기 위해 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(124) 내의 가스들에 RF 전력을 유도적으로 커플링하도록 구성된다. 유도적으로 커플링된 플라즈마 장치(107)는 덮개(102) 위에 배치되는 제1 코일(118) 및 제2 코일(120)을 포함한다. 각각의 코일(118, 120)의 상대적 포지션, 직경들의 비율, 및/또는 각각의 코일(118, 120)에서의 턴들의 수 각각은 형성되고 있는 플라즈마(116)의 프로파일 또는 밀도를 제어하기 위해 소망되는 대로 조정될 수 있다. 제1 및 제2 코일들(118, 120) 각각은 RF 피드 구조물(123)을 통해 매칭 네트워크(122)를 통해 RF 전력 공급부(121)에 커플링된다. RF 전력 공급부(121)는, 비록 다른 주파수들 및 전력들이 특정한 애플리케이션들을 위해 소망에 따라 활용될 수 있지만, 50 kHz 내지 13.56 MHz의 범위 내의 튜닝 가능한 주파수에서 최대 약 4000 W(그러나 약 4000 W로 제한되지는 않음)를 예시적으로 생성할 수 있다.
[0052] 일부 예들에서, 전력 분배기(126), 예컨대 분배 커패시터는, 개개의 제1 및 제2 코일들(118, 120)에 제공되는 RF 전력의 상대적인 양을 제어하기 위해, RF 피드 구조물(123)과 RF 전력 공급부(121) 사이에서 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 도 2와 관련하여 하기에서 논의되는 바와 같이, 용량적으로 커플링된 플라즈마 장치는 덮개(102)를 대체할 수 있고, 기판 지지체 어셈블리(104) 위에 배치되는 샤워헤드(도시되지 않음) 및/또는 전도성 플레이트(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, RF 소스에 의해 구동될 수 있거나 또는 접지될 수 있다.
[0053] 프로세싱 챔버(100)의 내부를 가열하는 것을 용이하게 하기 위해 히터 엘리먼트(128)가 덮개(102) 상에 배치될 수 있다. 히터 엘리먼트(128)는 덮개(102)와 제1 및 제2 코일들(118, 120) 사이에서 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 히터 엘리먼트(128)는 저항성 가열 엘리먼트를 포함하고 소망되는 범위 내에서 히터 엘리먼트(128)의 온도를 제어하기에 충분한 에너지를 제공하도록 구성되는 전력 공급부(130), 예컨대 AC 전력 공급부에 커플링된다.
[0054] 동작 동안, 기판(105), 예컨대 반도체 기판 또는 플라즈마 프로세싱에 적절한 다른 기판은 기판 지지체 어셈블리(104) 상에 배치된다. 기판 리프트 핀들(146)은 기판 지지체 어셈블리(104) 상으로 기판(105)의 이송을 지원하기 위해 기판 지지체 어셈블리(104)에서 이동 가능하게 배치된다. 기판(105)의 위치 결정 이후, 프로세스 가스들이 가스 패널(132)로부터 진입 포트들(134)을 통해 챔버 본체(101)의 내부 볼륨(124) 안으로 공급된다. 프로세스 가스들은 RF 전력 공급부(121)로부터의 전력을 제1 및 제2 코일들(118, 120)에 인가하는 것에 의해 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(124)에서 플라즈마(116)로 점화된다. 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(124) 내의 압력은 밸브(136) 및 진공 펌프(138)를 사용하여 제어될 수 있다.
[0055] 프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 동안 프로세싱 챔버(100)의 동작을 제어하기 위해 컨트롤러(108)를 포함한다. 컨트롤러(108)는 중앙 프로세싱 유닛(central processing unit; CPU)(140), 메모리(142) 및 CPU(140)에 대한 지원 회로들(144)을 포함하고 프로세싱 챔버(100)의 컴포넌트들의 제어를 용이하게 한다. 컨트롤러(108)는 다양한 챔버들 및 하위 프로세서들을 제어하기 위한 산업 환경에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리(142)(예를 들면, 비휘발성 메모리)는 본원에서 설명되는 방식으로 프로세싱 챔버(100)의 동작을 제어하기 위해 실행 또는 호출될 수 있는 소프트웨어(소스 또는 오브젝트 코드)를 저장한다. 소프트웨어는, 프로세싱 유닛에 의해 실행될 때, 본원에서 설명되는 방법들 중 하나 이상을 수행하도록 구성된다. 예를 들면, 컨트롤러(108)는, 프로세스 챔버에서의 기판의 프로세싱 동안, 제1 성형된 DC 전압 소스(159), 제2 성형된 DC 전압 소스(161), 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155), 및 기판 IEDF 폭 제어 회로(158)를 제어하도록 구성된다.
[0056] 도 2는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 프로세싱 챔버(200)의 개략도이다. 프로세싱 챔버(200)는 본원에서 설명되는 방식들을 실시하도록 구성된다. 프로세싱 챔버(100)와 마찬가지로, 프로세싱 챔버(200)는 플라즈마 프로세싱 챔버, 예컨대 상기에서 설명되는 것들이다.
[0057] 프로세싱 챔버(200)는 도 1에서 설명되는 바와 같이 기판 지지체 어셈블리(104) 상에 배치되는 기판(105)을 포함한다. 에지 링(106)은 기판 지지체 어셈블리(104) 상에 위치 결정되고 기판(105)의 주변을 둘러싼다. 도시되지는 않지만, 용량적으로 커플링된 플라즈마 장치가 기판 위에(통상적으로 챔버 덮개 위에) 배치된다. 용량적으로 커플링된 플라즈마 장치는 용량적으로 커플링된 플라즈마 장치를 생성하기 위해 기판 아래의 전극(예를 들면, 전극(109))으로부터 RF 전력이 전달되는 샤워헤드 및 이온 억제기(ion suppressor)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(108)는 프로세싱 챔버(200)의 시스템들 및 서브시스템들을 제어하도록 적응된다. 상기에서 언급되는 바와 같이, 메모리(142)는 본원에서 설명되는 방식으로 프로세싱 챔버(200)의 동작을 제어하기 위해 실행 또는 호출될 수 있는 소프트웨어(소스 또는 목적 코드)를 저장한다. 컨트롤러(108)는 제1 성형된 DC 전압 소스(159), 제2 성형된 DC 전압 소스(161), 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155), 및/또는 기판 IEDF 폭 제어 회로(158)를 제어하도록 구성된다. 하기에서 논의되는 도 4a 내지 도 4d는 IEDF 폭 제어 모듈을 펄스 발생기들에 연결하는 상이한 구성들을 도시한다.
[0058] 도 2에서 예시되는 기판 지지체 어셈블리(104), 설비 플레이트(180), 기판 전극(109), 및 에지 링 전극(111)은 도 1과 관련하여 논의되는 것과 동일할 수 있다. 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155)가 에지 링 전극(111)에 커플링된다. 기판 IEDF 폭 제어 회로(158)가 기판 전극(109)에 커플링된다. 하나의 실시예에서, 제1 성형된 DC 펄스 전압 소스(159)가 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155) 및 기판 IEDF 폭 제어 회로(158) 중 하나 또는 둘 모두에 커플링된다. 다른 실시예에서, 제1 성형된 DC 전압 소스(159)는 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155)에 커플링되고 제2 성형된 DC 전압 소스(161)는 기판 IEDF 폭 제어 회로(158)에 커플링된다. 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155) 및 기판 IEDF 폭 제어 회로(158)는, 제1 성형된 DC 펄스 전압 소스(159) 및 제2 성형된 DC 펄스 전압 소스(161)에 의해 에지 링 전극(111) 또는 기판 전극(109)에 각각 제공되는 전압 파형의 기울기를 조정하도록 독립적으로 튜닝 가능하다. 기판 전극(109)은 프로세싱 동안 정전 척(150)을 사용한 상부 표면(160)에 대한 기판(105)의 척킹을 용이하게 하기 위해 척킹 전력 소스(115)에 추가로 커플링된다.
[0059] 프로세싱 챔버(200)의 동작 및 기판(105)의 프로세싱은 프로세싱 챔버(100)의 것과 유사한 방식으로 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 시스템 구성들은 기판에 도달하는 플라즈마 여기 종의 타입 및 양을 제어하기 위해 프로세싱 챔버 내부에 위치 결정되는 이온 억제기를 포함한다. 일부 실시예들에서, 이온 억제기 유닛은 플라즈마 생성 유닛의 전극으로서 또한 작용할 수 있는 천공 플레이트이다. 이들 및 다른 실시예들에서, 이온 억제기는 기판과 접촉하는 반응 영역(예를 들면, 내부 영역(124))으로 가스들 및 여기 종을 분배하는 샤워헤드일 수 있다. 일부 실시예들에서, 이온 억제는 천공된 플레이트 이온 억제기 및 샤워헤드에 의해 실현되는데, 플라즈마 여기 종은 반응 영역에 도달하기 위해 이들 둘 모두를 통과한다.
[0060] 성형된 DC 전압 소스(159)에 의해 기판(또는 웨이퍼)에 전압이 인가되면, 파형이 발생한다. 도 3a는 상이한 바이어스 전압 파형들을 도시한다. 파형은 두 개의 스테이지들을 포함한다: 이온 전류 스테이지 및 외장 붕괴 스테이지. 이온 전류 스테이지의 시작에서, 웨이퍼 전압의 강하가 기판 위에 고전압 외장을 생성하는데, 이것은 양이온들을 기판쪽으로 가속시킨다. 양이온들은 기판 표면 상에서 양전하를 증착하고 기판 전압을 점차적으로 양으로(즉, 더 적은 음의 전압) 증가시키는 경향이 있다. 성형된 DC 전압 소스(159)에 의해 구형파(square wave)가 공급되는 경우, 기판을 향해 흐르는 이온 전류는, 트레이스(305)에 의해 도시되는 바와 같이, 기판 전압의 양의 기울기를 생성한다. 이온 전류 위상의 시작과 끝 사이의 전압 차이는 IEDF 폭을 결정한다. 전압 차이가 더 클수록, IEDF 폭은 넓어진다(도 3b). 단일의 에너지 이온들 및 더 좁은 IEDF 폭을 달성하기 위해, 이온 전류 위상에서 기판 전압 파형(예를 들면, 트레이스(310))을 평탄화하는(예를 들면, 이온 전류 곡선의 기울기를 마이크로초(㎲)당 제로 볼트에 더 가깝게 감소시키는) 동작들이 수행된다. 일부 실시예들에서, 트레이스(315)의 기판 파형에 의해 도시되는 바와 같이, 특정한 IEDF 폭을 달성하기 위해 전압이 인가될 수 있다.
[0061] 이온 전류 스테이지의 끝에서, 기판 전압은 벌크 플라즈마 전압으로 상승하고 외장이 붕괴되고, 그 결과 전자들은 플라즈마로부터 기판 표면으로 이동하고 기판 표면에 있는 양의 전하들을 중화한다. 결과적으로, 기판의 표면은 다음 번 펄스 파형 사이클을 위해 리셋된다.
[0062] 일반적으로, 제1 및 제2 성형된 DC 전압 소스들(159 및 161)의 출력은, 전압이, 접지를 기준으로 양의 또는 음의 전압 방향 중 어느 하나에서, 제1 전압 레벨로부터 제2 전압 레벨로 변하는 적어도 하나의 부분을 포함하는 전압 파형을 생성하도록 구성된다. 프로세싱하는 동안, 펄스 발생기들은 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨 사이를 주기적으로 교대하는 펄스 전압 파형을 생성한다. 펄스 전압 파형의 일부 동안 더 높은 전압 레벨의 기간은 외장 붕괴 스테이지에 대응한다. 펄스 전압 파형의 일부 동안 더 낮은 전압 레벨의 기간은 이온 전류 스테이지에 대응한다. 도 4a 내지 도 4d, 도 5a, 도 6a 및 도 7 내지 도 10에서의 제1 및 제2 성형된 DC 전압 소스들(159 및 161)의 개략적인 표현들이 양의 전압 출력을 갖는 DC 전압 소스들을 예시하지만, 이 구성은 단지 예로서 제공되며 본원에서 제공되는 개시내용의 범위에 관한 제한이 되도록 의도되는 것은 아닌데, 그 이유는, 본원에서 또한 논의되는 바와 같이 제1 및/또는 제2 성형된 DC 전압 소스들(159 및 161)이 소망되는 전극에 제공되는 다른 펄스식 전압 출력을 확립하도록 대안적으로 구성될 수 있기 때문이다.
예시적인 회로들
[0063] 도 4a는 예시적인 회로(465)의 개략도이다. 하기에서 설명되는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 도 4a에서 예시되는 예시적인 회로는 도 5a 및 도 6a의 회로 다이어그램에 대응한다. 도 5a 및 도 6a는, 예를 들면, 제2 전력 모듈의 회로부(circuitry)가 상이하다.
[0064] 예시적인 회로(465)는 직렬 인덕터(series inductor; 468) 및 저항기(469)를 통해 제2 전력 모듈(470)에 직렬로 커플링되는 펄스식 DC 전력 공급부(466)를 포함한다. 제2 전력 모듈(470)은 이온 에너지 분포 함수(IEDF)의 폭을 변조한다. 선택적인(optional) 차단 커패시터(blocking capacitor; 471)가 플라즈마 챔버 부하(472)와 회로(465)의 나머지 사이에서 존재할 수 있다. 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합에 의해 실현될 수 있는 도시되지 않은 컨트롤러는 도 4a에서 표현되는 다양한 컴포넌트들을 제어하기 위해 활용된다.
[0065] 성형된 DC 전력 공급부(466)는 적어도 두 개의 전압 레벨들 ― 저전압 레벨 및 고전압 레벨 ― 을 갖는 전압 파형을 생성한다. 저전압 레벨은 이온 전류 스테이지에 대응한다. 고전압 레벨은 외장 붕괴 스테이지에 대응한다. 이온 전류 스테이지에서, 제2 전력 모듈(470)은, 도 3a에서 트레이스들(305, 310, 및 315)로서 도시되는, 전압 대 시간의 기울기를 변조한다. 상이한 기울기들은 도 3b에서 도시되는 바와 같이 상이한 IEDF 폭들을 초래한다. 가장 편평한 기울기(예를 들면, 트레이스(305), 도 3a)는 도 3b에서의 가장 좁은 IEDF 폭에 대응한다.
[0066] 도 4b는 예시적인 회로(475)의 개략도이다. 도시되는 바와 같이, 도 4b는 직렬 인덕터(468) 및 저항기(469)를 스위치(479)로 교체하는 것에 의해 도 4a와는 상이하다. 스위치(479)는 펄스식 DC 전력 공급부(476) 및 제2 전력 모듈(478)과 직렬로 연결된다. 이온 전류 스테이지 동안, 스위치(479)는 닫힌다. 외장 붕괴 스테이지 동안, 스위치는 개방되거나 또는 닫힐 수 있다. 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합에 의해 실현될 수 있는 도시되지 않은 컨트롤러는 도 4b에서 표현되는 다양한 컴포넌트들을 제어하기 위해 활용된다.
[0067] 도 4c는 예시적인 회로(485)의 개략도이다. 하기에서 설명되는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 도 4c에서 예시되는 예시적인 회로(485)는 도 7 및 도 8의 회로 다이어그램들에 대응한다. 예시적인 회로(485)는 접지에 커플링되는 성형된 DC 전압 소스(486)를 포함한다. 선택적인 차단 커패시터(487)가 성형된 DC 전압 소스(486)와 제2 전력 모듈(488) 사이에서 존재할 수 있다. 제2 전력 모듈(488)은 IEDF의 폭을 변조한다. 제2 전력 모듈(488)은 플라즈마 챔버 부하(489)에 추가로 커플링된다. 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합에 의해 실현될 수 있는 도시되지 않은 컨트롤러는 도 4c에서 표현되는 다양한 컴포넌트들을 제어하기 위해 활용된다.
[0068] 성형된 DC 전압 소스(486)는 두 개의 전압 레벨들 ― 저전압 레벨 및 고전압 레벨 ― 을 갖는 전압 파형을 생성한다. 저전압 레벨은 이온 전류 스테이지에 대응한다. 고전압 레벨은 외장 붕괴 스테이지에 대응한다. 이온 전류 스테이지에서, 제2 전력 모듈(488)은 전압 기울기 대 시간을 생성한다. 기판 상에서의 결과적으로 나타나는 전압 파형은 성형된 DC 전압 소스(486) 및 제2 전력 모듈(488)의 출력 전압의 합이며, 이것은 변조될 수 있고, 그에 의해, IEDF 폭은 변조된다.
[0069] 도 4d는, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 예시적인 회로(490)의 개략도이다. 하기에서 설명되는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 예시적인 회로(490)는 도 9 및 도 10의 회로 다이어그램들에 대응한다. 예시적인 회로(490)는 접지에 커플링되는 성형된 DC 전압 소스(491), 제2 전력 모듈(492), 및 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(493)을 포함한다. 스위치(495)는 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(493)과 직렬로 연결된다. 제2 전력 모듈(492) 및 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(493)은 병렬로 연결되는데, 일단은 성형된 DC 전압 소스(491)에 커플링되고 타단은 플라즈마 챔버 부하(494)에 커플링된다. 제2 전력 모듈(492)은 IEDF의 폭을 변조한다. 제2 전력 모듈(492) 및 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(493)은 플라즈마 챔버 부하(494)에 추가로 커플링된다. 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합에 의해 실현될 수 있는 도시되지 않은 컨트롤러는 도 4d에서 표현되는 다양한 컴포넌트들을 제어하기 위해 활용된다. 도 4a 내지 도 4d와 관련하여 설명되는 각각의 컨트롤러 각각은 본원에서 개시되는 컨트롤러(108)의 일부일 수 있다.
[0070] 성형된 DC 전압 소스(491)는 적어도 두 개의 전압 레벨들 ― 저전압 레벨 및 고전압 레벨 ― 을 갖는 전압 파형을 생성한다. 저전압 레벨은 이온 전류 스테이지에 대응한다. 고전압 레벨은 외장 붕괴 스테이지에 대응한다. 이온 전류 스테이지에서, 제2 전력 모듈(492)은 전압 기울기 대 시간을 생성한다. 기판 상에서의 결과적으로 나타나는 전압 파형은 성형된 DC 전압 소스(491) 및 제2 전력 모듈(492)의 출력 전압의 합이며, 이것은 변조될 수 있고, 그에 의해, IEDF 폭은 변조된다. 스위치(495)는 이온 전류 스테이지에서 개방 상태에 있고, 그 결과, 척킹 및 바이어스 보상 모듈(493)은 플라즈마 챔버 부하의 전압을 변조하지 않는다. 외장 붕괴 스테이지에서, 스위치(495)는 닫히고, 척킹 및 바이어스 보상 모듈(493)은 기판 척킹 전압을 설정치로 리셋한다.
[0071] 도 5a는 기판 지지체 어셈블리(104)의 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)을 구동하기 위한 기판 전압 제어 회로/에지 링 전압 제어 회로(500)의 실시예를 예시하는 개략적인 회로 다이어그램이다. 회로(500)는 각각의 이온 전류 위상의 시작에서 기판 전압(도 3a의 전압 강하(voltage droop)에 대응함)을 리셋하기 위한 메인 펄스 발생기(502)를 포함한다. 메인 펄스 발생기(502)는 접지(501)에 커플링되는 제1 또는 제2 성형된 DC 전압 소스(159, 161)일 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)는 메인 펄스 발생기 출력(505)(예를 들면, 메인 펄스 발생기의 출력 연결부) 및 전도성 엘리먼트(507)(예를 들면, 케이블)를 통해 전류 복귀 경로(503)에 커플링된다. 전류 복귀 경로(503)는 저항기(506)와 직렬로 IEDF 폭 제어 모듈(508)(예를 들면, 도 4a 및 도 4b의 제2 전력 모듈)에 커플링되는 인덕터(504)를 포함한다. IEDF 폭 제어 모듈(508)은 이온 에너지 분포 함수(IEDF) 폭을 변조한다.
[0072] IEDF 폭 제어 모듈(508)은, 병렬로 커플링되고 접지(517)에 커플링되는, 트랜지스터-트랜지스터 로직(transistor-transistor logic; TTL) 신호 소스(510) 및 스위치(512), 선택적인 다이오드(514), 선택적인 커패시턴스(516), 및 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(518)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다. 다이오드(514)는 스위치(512) 및 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(518)를 보호하기 위한 플라이백 다이오드(flyback diode)이다. 일부 실시예들에서, 차단 커패시턴스(520)가 전류 복귀 경로(503)와 챔버 커패시턴스(536) 사이에서 존재한다. 챔버 커패시턴스(536)는, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판 사이에서, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이에서 형성되는 임피던스의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 차단 커패시턴스(520)는 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)에 또한 커플링된다.
[0073] 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은, 저항기(526)에 직렬로 커플링되는 다이오드(524), 및 DC 전압 소스(528), 및 커패시턴스(532) 및 접지(534)에 직렬로 커플링되는 저항기(530)를 포함하는 회로이다. DC 전압 소스(528)는 특정한 프로세스 챔버 구성에 대해 소망에 따라 임의의 펄스 파형 경우들에서 양의 또는 음의 극성을 가지도록 구성될 수 있다. 커패시턴스(536)는 표류 커패시턴스(stray capacitance; 538) 및 부하의 플라즈마 외장(540) 부분에 추가로 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은 표류 커패시턴스(538)에 추가로 커플링된다. 플라즈마 외장(540)은 전류 소스(544)와 병렬로 커플링되는 외장 커패시턴스(542) 및 접지(548)에 커플링되는 다이오드(546)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다(플라즈마 외장 모델). 일부 실시예들에서, 전류 복귀 경로에서의 직렬 인덕터(504) 및 저항기(506)는 스위치(479)(도 4b)에 의해 대체될 수 있다. 스위치(479)는 이온 전류 스테이지 동안 닫힌다.
[0074] 사용 중에, 그리고 도 5a에서 예시되는 구성의 경우, 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(518)는 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용한다. TTL 신호 소스(510)에 의해 제어되는 스위치(512)는, 도 5b의 플롯(550)에서 도시되는 바와 같이, 메인 펄스 발생기(502)와 동기화된다. 스위치(512)의 포지션과의 메인 펄스 발생기로부터의 출력의 동기화는 컨트롤러(108) 상에서 실행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션들의 사용에 의해 제어될 수 있다. 스위치(512)는 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 외장 붕괴 스테이지의 입구에서 인가되기 이전에 닫힐 수 있다. 스위치(512)는 전류 복귀 경로(503)를 접지에 연결하기 위해 외장 붕괴 스테이지 동안 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 이온 전류 스테이지의 입구에서 강하된 이후, 스위치(512)는 개방될 수 있고, 그 결과, 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(518)가 이온 전류 스테이지 동안 IEDF를 변조하도록 기능한다. 선택적인 커패시턴스(516)는 기판 전압 파형의 감도를 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(518)로 조정하기 위해 사용될 수 있다. 커패시턴스(542)는 상이한 프로세스 조건들에서 상이한 플라즈마 외장 커패시턴스이고, 전류 소스(544)는 또한 가변적인 기판을 향하는 이온 전류이다. 커패시턴스(536) 및 표류 커패시턴스(538)는 챔버에 관련되는 커패시턴스들이며 일정하다. 차단 커패시턴스(520)는 차단 커패시터(520)의 챔버 측 상에서 형성되는 또는 인가되는 DC 전압들, 예컨대 DC 전압 소스(528)에 의해 인가되는 DC 전압이 메인 펄스 발생기(502)에 도달하는 것을 차단하도록 구성되는 차단 커패시터로서 작용하며, 일정한 커패시턴스 값을 또한 갖는다.
[0075] 도 5c 및 도 5d에서 도시되는 바와 같이, 이온 전류 스테이지 동안 그리고 IEDF 폭 제어 모듈(508)(도 5a)이 기판 또는 에지 링 파형을 능동적으로 제어하고 있을 때, 이들 도면들에서 예시되는 회로 모델에서의 능동 컴포넌트들은, 이온 전류(544)(I0), 외장 커패시턴스(542)(C1), 챔버 커패시턴스(536)(C2), 표류 커패시턴스(538)(C3), 차단 커패시턴스(520)(C4), 및 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(518)(V1)와 병렬인 선택적인 커패시턴스(516)(C5)를 포함한다. 전류 복귀 경로에 있는 인덕터(504) 및 저항기(506)가 IEDF 폭 변조에 일반적으로 거의 영향을 끼치지 않기 때문에, 인덕터(504) 및 저항기(506)는 도 5c의 제어 회로(560) 및 도 5d의 제어 회로(570)에서 단락(short)으로서 취급된다.
[0076] IEDF를 넓히기 위한 본질적인 요인은, 기판의 전압이 점진적으로 증가하고 기판에 충돌하는 이온 에너지가 떨어지도록 기판 상에 양전하들을 증착하는 이온 전류("I0")이다(예를 들면, 도 3a의 트레이스(305)). IEDF 확장의 양은, 예를 들면, 제어 회로들(560, 570)에서, 이온 전류(I0), 외장 커패시턴스(C1), 및/또는 챔버와 연관되는 다른 커패시턴스들(C2, C3 및 C4), 및 전력 공급 모듈(V1)과 연관되는 다른 커패시턴스(C5)에 의존한다. IEDF 확장의 이온 전류 효과를 보상하기 위해 및/또는 IEDF 폭을 능동적으로 제어하기 위해, 이 제어 회로(도 5c)의 모든 컴포넌트들의 값들이 결정된다. 챔버 및 전력 공급 모듈과 연관되는 커패시턴스들(C2 내지 C5)은 제품 명세 시트 또는 챔버 부품 치수들을 사용한 추정에 의해, 또는 이전 측정, 예컨대 멀티미터(multimeter)를 사용한 임피던스의 직접적인 측정, 또는 S 파라미터 또는 Z 파라미터 측정들로부터 커패시턴스 값을 추출하는 것에 의해 결정될 수 있다. 이온 전류(I0) 및 외장 커패시턴스(C1)는 다양한 플라즈마 프로세스 조건들에서 변하며 플라즈마 프로세스 동안 실시간 측정을 통해 결정된다. 성형된 DC 펄스 전압 소스(V1)는 톱니 형상의 전압 출력을 갖는다(도 5e). 전압 출력의 기울기(dV1/dt)는 이온 전류(I0) 및 외장 커패시턴스(C1)를 결정하기 위해, 및/또는 IEDF 폭을 변조하기 위해 변경될 수 있다. 도 5a의 구성에서, 트레이스(584)가 나타내는 바와 같이, 외장 붕괴 스테이지에서 성형된 DC 펄스 전압 소스(V1)의 출력 전압은 제로이다. 트레이스들(582 및 586)은, 하기에서 논의되는 바와 같이, 성형된 DC 펄스 전압 소스(V1)에 대한 다른 가능한 파형들을 도시한다.
[0077] IEDF 변조의 방법은 두 개의 부분들을 포함한다: (1) 이온 전류(I0) 및 외장 커패시턴스(C1)를 결정하는 것, 및 (2) 목표 IEDF 폭을 달성하기 위해 성형된 DC 펄스 전압 소스의 기울기(dV1/dt)를 결정하는 것. 기판(105) 또는 에지 링(106)에 전력을 공급하는 톱니형 전압 소스(V1) 및 성형된 DC 전압 소스(159 또는 161)에서, 기판 또는 에지 링에서의 IEDF 폭은 이온 전류 스테이지의 시작부터 끝까지의 기판 또는 에지 링 전압의 변화이다(도 3a 및 도 3b). 제어 회로(560)(도 5c) 및 제어 회로(570)(도 5d)에서, IEDF 폭은 이온 전류 스테이지의 시작부터 끝까지 외장 커패시턴스(C1) 양단에서의 전압의 변화에 대응하는데, 이것은 외장 커패시턴스(C1)를 통한 충전 또는 방전 전류(I1)에 의해 결정된다:
Figure pct00001
여기서 ΔV는 IEDF 폭이고 T는 이온 전류 스테이지의 시간 지속 기간이다. 목표 IEDF 폭(ΔV)을 획득하기 위해, 외장 커패시턴스(C1) 및 외장 커패시턴스를 통과하는 소망되는 전류(I1)가 결정될 필요가 있다.
[0078] 외장 커패시턴스(C1) 및 이온 전류(I0)를 결정하기 위해, 제어 회로에서의 전류들 및 전압들의 관계들이 분석된다. 도시되는 바와 같이, 커패시터들(C1 내지 C4)을 통과하는 전류들은 I1 내지 I4로서 지칭되는데, 회로에서의 화살표들은 양의 방향을 도식적으로 가리킨다. 키르히호프(Kirchhoff)의 전류 법칙에 기초하여, 이온 전류(I0)는 커패시터들(C1 및 C2)을 통과하는 전류들의 합과 동일하다:
Figure pct00002
[0079] 커패시터(C2)를 통과하는 전류는 커패시터들(C3 및 C4)을 통과하는 전류들의 합과 동일하다:
Figure pct00003
[0080] 키르히호프의 전압 법칙에 기초하여, C1, C2, 및 C3의 폐루프 전압 합은 제로이다. C1, C2, 및 C3 전압 합의 시간 미분도 또한 제로이다. 커패시터들(C2 및 C3)의 교차점에서의 전압을 V3으로 표기한다. 커패시터(C3) 양단의 전압의 시간 미분은 dV3/dt = I3/C3이다. 커패시터들(C1 및 C2)에 대해서도 유사한 관계들이 존재하며, 키르히호프의 전압 법칙은 수학식 (4)를 제공한다:
Figure pct00004
[0081] 커패시터들(C3 및 C4)의 폐루프 및 전압 소스(V1)에 키르히호프의 전압 법칙을 적용하면, 수학식 (5)가 제공된다:
Figure pct00005
[0082] 수학식들 (2) 내지 (5)에서, C2, C3, 및 C4는 제품 명세 시트 또는 챔버 부품 치수들에 기초한 추정에 의해, 또는 이전 측정, 예컨대 멀티미터를 사용한 임피던스의 직접적인 측정, 또는 S 파라미터 또는 Z 파라미터 측정들로부터 커패시턴스 값을 추출하는 것에 의해 결정될 수 있다. 전류(I4)는 센서들, 예컨대 전류 프로브들 및/또는 통합 전압-전류(VI) 센서들에 의해 직접적으로 측정될 수 있다. 전압(V3)은 센서들, 예컨대 전압 프로브들 및/또는 통합 VI 센서들에 의해 직접적으로 측정될 수 있다. 전류(I3)는 I3 = C3*dV3/dt로서 계산될 수 있다. 전압 기울기(dV1/dt)는 유저에 의해 제어되며 공지되어 있는데, 예컨대 제로 또는 1 볼트/나노초(V/nsec)이다. 성형된 DC 펄스 전압 소스(V1)를 두 개의 상이한 기울기들(dV1/dt 및 dV1'/dt)로 설정하는 것에 의해, 전류들(I4, I4') 및 전압의 시간 미분들(dV3/dt, dV3'/dt)이 결정될 수 있다. 두 개의 기울기들(dV1/dt 및 dV1'/dt)에서의 수학식들 (2) 내지 (5)의 세트는 외장 커패시턴스:
Figure pct00006
및 이온 전류:
Figure pct00007
를 제공하기 위해 해가 구해질 수 있는 여덟 개의 수학식들을 형성한다.
[0083] 목표 IEDF 폭(ΔV)을 획득하기 위해, 외장 커패시터(C1)를 통과하는 총 전류는
Figure pct00008
이다.
[0084] 수학식들 (6) 내지 (8)을 수학식들 (2) 내지 (5)에 대입하면, IEDF 폭(ΔV)을 달성하기 위한 톱니형 전압 소스(V1)의 전압 기울기가 주어진다:
Figure pct00009
[0085] 가장 좁은 IEDF(ΔV = 0)의 경우, 톱니형 전압 소스(V1)의 전압 기울기는
Figure pct00010
이다.
[0086] 도 6a는 기판 지지체 어셈블리(104)의 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)을 구동하기 위한 기판 전압 제어 회로/에지 링 전압 제어 회로(600)의 실시예를 예시하는 개략적인 회로 다이어그램이다. 회로(600)는 각각의 이온 전류 위상의 시작에서 기판 전압(도 3a의 전압 강하(voltage droop)에 대응함)을 리셋하기 위한 메인 펄스 발생기(502)를 포함한다. 메인 펄스 발생기(502)는 접지(501)에 커플링되는 제1 또는 제2 성형된 DC 전압 소스(159, 161)일 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)는 메인 펄스 발생기 출력(505) 및 전도성 엘리먼트(507)를 통해 전류 복귀 경로(503)에 커플링된다. 전류 복귀 경로(503)는 저항기(506)와 직렬로 IEDF 폭 제어 모듈(602)(예를 들면, 도 4a 및 도 4b의 제2 전력 모듈)에 커플링되는 인덕터(504)를 포함한다. IEDF 폭 제어 모듈(602)은 IEDF 폭을 변조하기 위해 사용된다. 도 5a의 구성과는 상이한 IEDF 폭 제어 모듈(602)은 TTL 신호 소스(510) 및 스위치(512), 다이오드(514), 선택적인 커패시턴스(516), 및 저항기(606)에 직렬로 커플링되는 DC 전압 소스(604)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있는데, 이들은 병렬로 그리고 접지(517)에 커플링된다. 다이오드(514)는 스위치(512) 및 DC 전압 소스(604)를 보호하기 위한 플라이백 다이오드이다. 일부 실시예들에서, 차단 커패시턴스(520)가 전류 복귀 경로(503)와 챔버 커패시턴스(536) 사이에서 존재한다. 커패시턴스(536)는, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판(105) 사이에서, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이에서 형성되는 임피던스의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은 차단 커패시턴스(520) 및 챔버 커패시턴스(536)에 또한 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은 표류 커패시턴스(538)에 추가로 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은, 저항기(526)에 직렬로 커플링되는 다이오드(524), 및 DC 전압 소스(528), 및 커패시턴스(532) 및 접지(534)에 직렬로 커플링되는 저항기(530)를 포함하는 회로이다.
[0087] 플라즈마 외장(540)는 전류 소스(544)와 병렬로 커플링되는 외장 커패시턴스(542) 및 접지(548)에 커플링되는 다이오드(546)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다(플라즈마 외장 모델).
[0088] 사용 중에, 그리고 도 6a에서 예시되는 구성의 경우, 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(518)가 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용하는 도 5a의 구성과는 대조적으로, DC 전압 소스(604)는 저항기(606)와 함께 이온 전류 스테이지에서 기판 또는 에지 링 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용한다. 스위치(512)는, 상기에서 논의되고 도 5b에서 도시되는 바와 같이, 메인 펄스 발생기(502)와 동기화되는 TTL 신호 소스(510)에 의해 제어될 수 있다. 스위치(512)는 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 상승되어 외장 붕괴 스테이지에 진입하기 이전에 닫힐 수 있다. 스위치(512)는 전류 복귀 경로(503)를 접지에 연결하기 위해 외장 붕괴 스테이지 동안 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 이온 전류 스테이지의 입구에서 강하된 이후, 스위치(512)는 개방될 수 있고, 그 결과, DC 전압 소스(604)는 이온 전류 스테이지에서 IEDF를 변조하도록 기능한다. 선택적인 커패시턴스(516)는 DC 전압 소스(604)에 대한 기판 전압 파형의 감도를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 커패시턴스(536)는, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판 사이의 또는, 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이의 커패시턴스일 수 있다. 커패시턴스(538)는 기판 전극(109)과 접지 사이의, 또는 에지 링 전극(111)과 접지 사이의 커패시턴스일 수 있다.
[0089] 도 6b 및 도 6c에서 도시되는 바와 같이, 이온 전류 스테이지 동안 그리고 IEDF 폭 제어 모듈(602)(도 6a)이 기판 또는 에지 링 파형을 능동적으로 제어하고 있을 때, 이들 도면들에서 예시되는 회로 모델에서의 능동 컴포넌트들은, 이온 전류(544)(I0), 외장 커패시턴스(542)(C1), 챔버 커패시턴스(536)(C2), 표류 커패시턴스(538)(C3), 차단 커패시턴스(520)(C4), 및 DC 전압 소스(604)(V0) 및 저항기(606)(R)와 병렬인 선택적인 커패시턴스(516)(C5)를 포함한다. 전류 복귀 경로에 있는 인덕터(504) 및 저항기(506)가 IEDF 폭 변조에 일반적으로 거의 영향을 끼치지 않기 때문에, 인덕터(504) 및 저항기(506)는 도 6b의 제어 회로(650) 및 도 6c의 제어 회로(660)에서 단락으로서 취급된다. 도 6a의 제어 회로는 도 6b에서 도시되어 있고, 한편 하기에서 설명되는 도 7a의 제어 회로는 도 6c에서 도시되어 있다.
[0090] IEDF를 넓히기 위한 본질적인 요인은, 기판의 전압이 점진적으로 증가하고 기판에 충돌하는 이온 에너지가 떨어지도록 기판 상에 양전하들을 증착하는 이온 전류(I0)이다(도 3a의 트레이스(305)). IEDF 확장의 양은, 예를 들면, 도 6b 및 도 6c의 제어 회로(650) 및 제어 회로(660)에서의 이온 전류(I0), 외장 커패시턴스(C1), 및 챔버와 연관되는 다른 커패시턴스들(C2, C3, 및 C4), 및 전력 공급 모듈(V0, R 및 C5)에, 각각, 의존한다. IEDF 확장의 이온 전류 효과를 보상하기 위해 그리고 IEDF 폭을 능동적으로 제어하기 위해, 제어 회로(650) 및 제어 회로(660)의 모든 컴포넌트들의 값들이 결정된다. 챔버 및 전력 공급 모듈과 연관되는 커패시턴스들(C2 내지 C5)은 제품 명세 시트 또는 챔버 부품 치수들을 사용한 추정에 의해, 또는 이전 측정, 예컨대 멀티미터를 사용한 임피던스의 직접적인 측정, 또는 S 파라미터 또는 Z 파라미터 측정들로부터 커패시턴스 값을 추출하는 것에 의해 결정될 수 있다. 저항기(R)는 제품 명세 시트에 의해 또는 멀티미터를 활용한 직접 측정에 의해 또한 사전 결정된다. 이온 전류(I0) 및 외장 커패시턴스(C1)는 다양한 플라즈마 프로세스 조건들에서 변하며 플라즈마 프로세스 동안 실시간 측정에 의해 결정된다. DC 전압 소스(V0)는 능동 제어 노브이며 이온 전류(I0)를 결정하기 위해, 외장 커패시턴스(C1)를 결정하기 위해, 및/또는 IEDF 폭을 변조하기 위해 변경될 수 있다.
[0091] IEDF 변조의 방법은 두 개의 부분들을 포함한다: (1) 이온 전류(I0) 및 외장 커패시턴스(C1)를 결정하는 것, 및 (2) 목표 IEDF 폭을 달성하기 위한 DC 전압(V0)을 결정하는 것. IEDF 폭은 이온 전류 스테이지의 시작부터 끝까지 기판 또는 에지 링 전압의 확산이다(도 3a 및 도 3b). 도 6b의 제어 회로(650) 및 도 6c의 제어 회로(660)에서, IEDF 폭은 이온 전류 스테이지의 시작부터 끝까지 외장 커패시턴스(C1) 양단에서의 전압의 변화에 대응하는데, 이것은 외장 커패시턴스(C1)를 통한 충전 또는 방전 전류(I1)에 의해 결정된다:
Figure pct00011
여기서 ΔV는 IEDF 폭이고 T는 이온 전류 스테이지의 시간 지속 기간이다. 목표 IEDF 폭(ΔV)을 획득하기 위해, 외장 커패시턴스(C1) 및 외장 커패시턴스를 통과하는 소망되는 전류(I1)가 결정될 필요가 있다.
[0092] 외장 커패시턴스(C1) 및 이온 전류(I0)를 결정하기 위해, 제어 회로에서의 전류들 및 전압들의 관계들이 분석된다. 여기서, 예를 들면, 커패시터들(C1 내지 C5)을 통과하는 전류들은 I1 내지 I5로서 지칭되는데, 회로에서의 화살표들은 양의 방향을 도식적으로 가리킨다. 커패시터들(C2 및 C3)의 교차점에서의 전압은 V3이다. Vth로서 표기되는 DC 전압 소스(V0)에 대한 임계 전압이 있는데, 그 미만에서 다이오드(D3)는, IEDF 폭 제어 모듈의 출력 전압이 제로가 되도록, 직렬의 DC 전압 소스(V0) 및 저항기(R)를 바이패스한다. Vth는 플라즈마 상태에 종속적이며, 예를 들면, 전류(I4) 또는 전압(V3)이 DC 전압 출력(V0)에 의해 영향을 받는 지점까지 DC 전압(V0)을 점진적으로 증가시키는 것에 의해 실험적으로 결정될 수 있다.
[0093] V0 ≤ Vth의 경우, 키르히호프의 전류 법칙에 기초하여, 이온 전류(I0)는 커패시터들(C1 및 C2)을 통과하는 전류들의 합과 동일하다:
Figure pct00012
[0094] 커패시터(C2)를 통과하는 전류는 커패시터들(C3 및 C4)을 통과하는 전류들의 합과 동일하다:
Figure pct00013
[0095] 키르히호프의 전압 법칙에 기초하여, C1, C2, 및 C3의 폐루프 전압 합은 제로이다. C1, C2, 및 C3 전압 합의 시간 미분도 또한 제로이다. 커패시터(C3) 양단의 전압의 시간 미분은 dV3/dt = I3/C3이다. 커패시터들(C1 및 C2)에 대해서도 동일한 관계들이 적용된다. 커패시터들(C1 및 C2)에 대해 키르히호프의 전압 법칙을 사용하면, 수학식 (14)가 제공된다:
Figure pct00014
[0096] 커패시터들(C3 및 C4)의 폐루프뿐만 아니라, 다이오드가 바이패스된 IEDF 폭 제어 모듈에 키르히호프의 전압 법칙을 적용하면, 수학식 (15)가 제공된다:
Figure pct00015
[0097] V0 > Vth의 경우, 수학식들 (12) 내지 (14)가 여전히 적용된다. 커패시터들(C3, C4, 및 C5)의 폐루프에 키르히호프의 전압 법칙을 적용하면, 수학식 (16)이 제공된다:
Figure pct00016
[0098] 커패시터(C5), DC 전압 소스(V0), 및 저항기(R)의 폐루프에 키르히호프의 전압 법칙을 적용하면, 수학식 (17)이 제공된다:
Figure pct00017
여기서 (I4 - I5)는, 다이오드(D3)가 비활성 상태일 때, DC 전압 소스(V0) 및 저항기(R)를 통과하는 전류이다.
[0099] 일부 실시예들에서, 커패시터(C5)가 없다. 그러한 경우들에서, 수학식 (17)이 없고 수학식 (16) 다음이 된다
Figure pct00018
[00100] 수학식들 (12) 내지 (18)에서, C2, C3, C4, 및 C5는 제품 명세 시트 또는 챔버 부품 치수들에 기초한 추정에 의해, 또는 이전 측정, 예컨대 멀티미터를 사용한 임피던스의 직접적인 측정, 또는 S 파라미터 또는 Z 파라미터 측정들로부터 커패시턴스 값을 추출하는 것에 의해 결정될 수 있다. 전류(I4)는 센서들, 예컨대 전류 프로브들 및/또는 통합 VI 센서들에 의해 직접적으로 측정될 수 있다. 전압(V3)은 센서들, 예컨대 전압 프로브들 및/또는 통합 VI 센서들에 의해 직접적으로 측정될 수 있다. 전류(I3)는 I3 = C3*dV3/dt로서 계산될 수 있다. DC 전압(V0)은 유저에 의해 제어되며 공지되어 있는데, 예컨대 DC 전압 출력(V0)을 제로로부터 수 kV까지의 값으로 설정한다. DC 전압(V0)을 두 개의 상이한 값들(V0 및 V0')로 설정하고, 그들 중 적어도 하나가 임계 전압(Vth)보다 높은 것에 의해, 전류들(I4, I4') 및 전압의 시간 미분들(dV3/dt, dV3'/dt)이 결정될 수 있다. 수학식들 (12) 내지 (18)의 세트의 해를 구하면, 외장 커패시턴스(C1):
Figure pct00019
및 이온 전류(I0):
Figure pct00020
가 주어진다.
[00101] 수학식들 (12) 내지 (18)의 세트에 외장 커패시턴스(C1) 및 이온 전류(I0)를 대입하면, 임의의 DC 전압(V0)에 대해 전류들(I1 내지 I5)이 계산될 수 있다.
[00102] 공지된 커패시턴스들(C1 내지 C5), 저항(R), 및 DC 전압(V0)에 의해 수학식 (11)에 I1의 식을 대입하면, IEDF 폭(ΔV)과 DC 전압(V0) 사이의 관계가 획득될 수 있다. 따라서, 목표 IEDF 폭(ΔV)에 대해, 요구되는 DC 전압(V0)이 결정된다.
[00103] 일부 실시예들에서, 저항기(R)는 충분히 크고(예를 들면, 약 10 kΩ), DC 전압 소스(V0)를 통과하는 전류는 이온 전류 스테이지에서 대략 시상수(time constant)이고 V0/R과 동일하다. 이들 실시예들에서, 수학식 (17)은
Figure pct00021
이 된다.
[00104] 수학식들 (12), (13), (14), (16) 및 (21)의 해를 구하면, 외장 커패시터(C1)를 통과하는 총 전류가 수학식 (22)로서 주어지는데:
Figure pct00022
여기서
Figure pct00023
이다.
[00105] 일정한 전류(I1)의 이 대략적인 경우에 대해 수학식 (8)을 사용하면, 목표 IEDF 폭(ΔV)을 획득하기 위해 활용되는 DC 전압(V0)은 수학식 (23)을 사용하여 확인될 수 있다:
Figure pct00024
[00106] 가장 좁은 IEDF(ΔV = 0)의 경우, DC 전압(V0)은
Figure pct00025
이다.
[00107] 도 6d는, 기판 지지체 어셈블리(104)의 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)을 구동하기 위한, 기판 전압 제어 회로/에지 링 전압 제어 회로(500), 또는 기판 전압 제어 회로/에지 링 전압 제어 회로(600)의 대안적인 실시예를 예시하는 개략적인 회로 다이어그램이다. 회로(601)는 각각의 이온 전류 위상의 시작에서 기판 전압(도 3a의 전압 강하(voltage droop)에 대응함)을 리셋하기 위한 메인 펄스 발생기(502)를 포함한다. 메인 펄스 발생기(502)는 접지(501)에 커플링되는 제1 또는 제2 성형된 DC 전압 소스(159, 161)일 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)는 메인 펄스 발생기 출력(505) 및 전도성 엘리먼트(507)를 통해 전류 복귀 경로(503)에 커플링된다. 전류 복귀 경로(503)는 저항기(506)와 직렬로 IEDF 폭 제어 모듈(602)(예를 들면, 도 4a 및 도 4b의 제2 전력 모듈)에 커플링되는 인덕터(504)를 포함한다. IEDF 폭 제어 모듈(602)은 IEDF 폭을 변조하기 위해 사용된다. 도 5a의 구성과는 상이한 IEDF 폭 제어 모듈(602)은 TTL 신호 소스(510) 및 스위치(512), 다이오드(514), 선택적인 커패시턴스(516), 및 DC 전류 소스(605)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있는데, 이들은 병렬로 그리고 접지(517)에 커플링된다. 다이오드(514)는 스위치(512) 및 DC 전류 소스(605)를 보호하기 위한 플라이백 다이오드이다. 일부 실시예들에서, 차단 커패시턴스(520)가 전류 복귀 경로(503)와 챔버 커패시턴스(536) 사이에서 존재한다. 커패시턴스(536)는, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판(105) 사이에서, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이에서 형성되는 임피던스의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은 차단 커패시턴스(520) 및 챔버 커패시턴스(536)에 또한 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은 표류 커패시턴스(538)에 추가로 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은, 저항기(526)에 직렬로 커플링되는 다이오드(524), 및 DC 전압 소스(528), 및 커패시턴스(532) 및 접지(534)에 직렬로 커플링되는 저항기(530)를 포함하는 회로이다.
[00108] 플라즈마 외장(540)는 전류 소스(544)와 병렬로 커플링되는 외장 커패시턴스(542) 및 접지(548)에 커플링되는 다이오드(546)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다(플라즈마 외장 모델).
[00109] 사용 중에, 그리고 도 6d에서 예시되는 구성의 경우, 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(518)가 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용하는 도 5a의 구성과는 대조적으로, DC 전류 소스(605)는 이온 전류 스테이지에서 기판 또는 에지 링 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용한다. 스위치(512)는, 상기에서 논의되고 도 5b에서 도시되는 바와 같이, 메인 펄스 발생기(502)와 동기화되는 TTL 신호 소스(510)에 의해 제어될 수 있다. 스위치(512)는 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 상승되어 외장 붕괴 스테이지에 진입하기 이전에 닫힐 수 있다. 스위치(512)는 전류 복귀 경로(503)를 접지에 연결하기 위해 외장 붕괴 스테이지 동안 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 이온 전류 스테이지의 입구에서 강하된 이후, 스위치(512)는 개방될 수 있고, 그 결과, DC 전류 소스(605)는 이온 전류 스테이지에서 IEDF를 변조하도록 기능한다. 선택적인 커패시턴스(516)는 DC 전류 소스(605)에 대한 기판 전압 파형의 감도를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 커패시턴스(536)는, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판 사이의, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이의 커패시턴스일 수 있다. 커패시턴스(538)는 기판 전극(109)과 접지 사이의, 또는 에지 링 전극(111)과 접지 사이의 커패시턴스일 수 있다.
[00110] 도 6e 및 도 6f에서 도시되는 바와 같이, 이온 전류 스테이지 동안 그리고 도 6d에서 예시되는 IEDF 폭 제어 모듈(602)의 실시예가 기판 또는 에지 링 파형을 능동적으로 제어하고 있을 때, 이들 도면들에서 예시되는 회로 모델에서의 능동 컴포넌트들은, 이온 전류(544)(I0), 외장 커패시턴스(542)(C1), 챔버 커패시턴스(536)(C2), 표류 커패시턴스(538)(C3), 차단 커패시턴스(520)(C4), 및 DC 전류 소스(605)(Ic)와 병렬인 선택적인 커패시턴스(516)(C5)를 포함한다. 전류 복귀 경로에 있는 인덕터(504) 및 저항기(506)가 IEDF 폭 변조에 일반적으로 거의 영향을 끼치지 않기 때문에, 인덕터(504) 및 저항기(506)는 도 6e의 제어 회로(651) 및 도 6f의 제어 회로(661)에서 단락으로서 취급된다. 도 6d의 제어 회로는 도 6e에서 도시되어 있고, 하기에서 설명되는 도 7b의 제어 회로는 도 6f에서 도시되어 있다.
[00111] IEDF를 넓히기 위한 본질적인 요인은, 기판의 전압이 점진적으로 증가하고 기판에 충돌하는 이온 에너지가 떨어지도록 기판 상에 양전하들을 증착하는 이온 전류(I0)이다(도 3a의 트레이스(305)). IEDF 확장의 양은, 예를 들면, 도 6e 및 도 6f의 제어 회로(651) 및 제어 회로(661)에서의 이온 전류(I0), 외장 커패시턴스(C1), 및 챔버와 연관되는 다른 커패시턴스들(C2, C3, 및 C4), 및 전력 공급 모듈(V0, R 및 C5)에, 각각, 의존한다. IEDF 확장의 이온 전류 효과를 보상하기 위해 그리고 IEDF 폭을 능동적으로 제어하기 위해, 제어 회로(651) 및 제어 회로(661)의 모든 컴포넌트들의 값들이 결정된다. 챔버 및 전력 공급 모듈과 연관되는 커패시턴스들(C2 내지 C5)은 제품 명세 시트 또는 챔버 부품 치수들을 사용한 추정에 의해, 또는 이전 측정, 예컨대 멀티미터를 사용한 임피던스의 직접적인 측정, 또는 S 파라미터 또는 Z 파라미터 측정들로부터 커패시턴스 값을 추출하는 것에 의해 결정될 수 있다. 이온 전류(I0) 및 외장 커패시턴스(C1)는 다양한 플라즈마 프로세스 조건들에서 변하며 플라즈마 프로세스 동안 실시간 측정에 의해 결정된다. DC 전류 소스(Ic)는 능동 제어 노브이며, 이온 전류(I0)를 결정하기 위해, 외장 커패시턴스(C1)를 결정하기 위해, 그리고/또는 IEDF 폭을 변조하기 위해 변경될 수 있다.
[00112] IEDF 변조의 방법은 두 개의 부분들을 포함한다: (1) 이온 전류(I0) 및 외장 커패시턴스(C1)를 결정하는 것, 및 (2) 목표 IEDF 폭을 달성하기 위한 DC 전류(Ic)를 결정하는 것. 기판(105) 또는 에지 링(106)에 전력을 공급하는 DC 전류 소스(Ic) 및 성형된 DC 전압 소스(159 또는 161)로, 기판 또는 에지 링에서의 IEDF 폭은 이온 전류 스테이지의 시작부터 끝까지의 기판 또는 에지 링 전압의 변화이다(도 3a 및 도 3b). 제어 회로(651)(도 6e) 및 제어 회로(661)(도 6f)에서, IEDF 폭은 이온 전류 스테이지의 시작부터 끝까지 외장 커패시턴스(C1) 양단에서의 전압의 변화에 대응하는데, 이것은 외장 커패시턴스(C1)를 통하는 충전 또는 방전 전류(I1)에 의해 결정된다:
Figure pct00026
여기서 ΔV는 IEDF 폭이고 T는 이온 전류 스테이지의 시간 지속 기간이다. 목표 IEDF 폭(ΔV)을 획득하기 위해, 외장 커패시턴스(C1) 및 외장 커패시턴스를 통하는 소망되는 전류(I1)가 결정될 필요가 있다.
[00113] 외장 커패시턴스(C1) 및 이온 전류(I0)를 결정하기 위해, 제어 회로에서의 전류들 및 전압들의 관계들이 분석된다. 도시되는 바와 같이, 커패시터들(C1 내지 C4)을 통하는 전류들은 I1 내지 I4로서 지칭되는데, 회로에서의 화살표들은 양의 방향을 도식적으로 가리킨다. 키르히호프의 전류 법칙에 기초하여, 이온 전류(I0)는 커패시터들(C1 및 C2)을 통하는 전류들의 합과 동일하다:
Figure pct00027
[00114] 커패시터(C2)를 통하는 전류는 커패시터들(C3 및 C4)을 통하는 전류들의 합과 동일하다:
Figure pct00028
[00115] 커패시터(C4)를 통하는 전류는 커패시터(C5)와 DC 전류 소스(Ic)를 통하는 전류들의 합과 동일하다:
Figure pct00029
[00116] 키르히호프의 전압 법칙에 기초하여, C1, C2, 및 C3의 폐루프 전압 합은 제로이다. C1, C2, 및 C3 전압 합의 시간 미분도 또한 제로이다. 커패시터들(C2 및 C3)의 교차점에서의 전압을 V3으로 표기한다. 커패시터(C3) 양단의 전압의 시간 미분은 dV3/dt = I3/C3이다. 커패시터들(C1 및 C2)에 대해서도 유사한 관계들이 존재하며, 키르히호프의 전압 법칙은 수학식 (29)를 제공한다:
Figure pct00030
[00117] 커패시터들(C3, C4, 및 C5)의 폐루프에 키르히호프의 전압 법칙을 적용하면, 수학식 (5)가 제공된다:
Figure pct00031
[00118] 수학식들 (26, 27, 28, 29, 및 30)에서, C2 내지 C5는 제품 명세 시트 또는 챔버 부품 치수들에 기초한 추정에 의해, 또는 이전 측정, 예컨대 멀티미터를 사용한 임피던스의 직접적인 측정, 또는 S 파라미터 또는 Z 파라미터 측정들로부터 커패시턴스 값을 추출하는 것에 의해 결정될 수 있다. 전류(I4 또는 I5)는 센서들, 예컨대 전류 프로브들 및/또는 통합 전압-전류(VI) 센서들에 의해 직접적으로 측정될 수 있다. 전압(V3)은 센서들, 예컨대 전압 프로브들 및/또는 통합 VI 센서들에 의해 직접적으로 측정될 수 있다. 전류(I3)는 I3 = C3*dV3/dt로서 계산될 수 있다. 전류(Ic)는 유저에 의해 제어되며 공지되어 있는데, 예컨대 제로 또는 3 A이다. DC 전류 소스(Ic)를 두 개의 값들(Ic 및 Ic')로 설정하는 것에 의해, 전류들(I4 및 I4' 또는 I5 및 I5'), 또는 전압의 시간 미분들(dV3/dt 및 dV3'/dt)이 결정될 수 있다. 두 개의 DC 전류 값들(Ic 및 Ic')에서의 수학식들 (26, 27, 28, 29, 및 30)의 세트는, 외장 커패시턴스(C1)를, 전류들(I4 및 I4', 또는 I5 및 I5'), 또는 전압의 시간 미분들(dV3/dt 및 dV3'/dt)의 항들로 제공하도록 해가 구해질 수 있는 열 개의 수학식들을 형성한다. 예를 들면, 전류들(I4 및 I4')의 항들에서의 외장 커패시턴스는:
Figure pct00032
이고 이온 전류는:
Figure pct00033
이다.
[00119] 목표 IEDF 폭(ΔV)을 획득하기 위해, 외장 커패시터(C1)를 통과하는 총 전류는
Figure pct00034
이다.
[00120] 수학식들 (31, 32, 및 33)을 수학식들 (26, 27, 28, 29, 및 30)에 대입하면, IEDF 폭(ΔV)을 달성하기 위한 DC 전류(Ic)가 주어진다:
Figure pct00035
[00121] 가장 좁은 IEDF(ΔV = 0)의 경우, DC 전류(Ic)는
Figure pct00036
이다.
[00122] 도 7a는 기판 지지체 어셈블리(104)의 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)을 구동하기 위한 에지 링 전압 제어 회로/기판 전압 제어 회로(700)의 실시예를 예시하는 개략적인 회로 다이어그램이다. 회로(700)는 각각의 이온 전류 위상의 시작에서 기판 전압(도 3a의 전압 강하에 대응함)을 리셋하기 위한 메인 펄스 발생기(502)를 포함한다. 메인 펄스 발생기(502)는 접지(501)에 커플링되는 제1 또는 제2 성형된 DC 전압 소스(159, 161)일 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)는 직접적으로 또는 커패시턴스(701)를 통해 IEDF 폭 제어 모듈(702)(예를 들면, 도 4c의 제2 전력 모듈)에 커플링된다.
[00123] IEDF 폭 제어 모듈(702)은, 스위치(706)에 커플링되며, 접지(716)에 커플링되는 TTL 신호 소스(704)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다. TTL 신호 소스(704) 및 스위치(706)는 다이오드(708), DC 전압 소스(710), 및 선택적인 커패시턴스(714)에 병렬로 커플링된다. DC 전압 소스(710)는 저항기(712)에 직렬로 커플링된다. IEDF 폭 제어 모듈(702)은 챔버 커패시턴스(536)에 커플링된다. 커패시턴스(536)는, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판(105) 사이에서, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이에서 형성되는 임피던스의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, IEDF 폭 제어 모듈(702)은 상기에서 논의되는 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)에 또한 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은 표류 커패시턴스(538)에 추가로 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은, 저항기(526)에 직렬로 커플링되는 다이오드(524), 및 DC 전압 소스(528), 및 커패시턴스(532) 및 접지(534)에 직렬로 커플링되는 저항기(530)를 포함하는 회로이다. 다이오드(708)는 스위치(706) 및 DC 전압 소스(710)를 보호하기 위한 플라이백 다이오드이다.
[0124] 플라즈마 외장(540)는 전류 소스(544)와 병렬로 커플링되는 외장 커패시턴스(542) 및 접지(548)에 커플링되는 다이오드(546)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다(플라즈마 외장 모델).
[0125] 사용 중에, 그리고 도 7a에서 도시되는 구성의 경우, DC 전압 소스(710)는 저항기(712)와 함께 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용한다. 스위치(706)는, 도 5b의 플롯에서 도시되는 바와 같이, TTL 신호 소스(704)에 의해 제어될 수 있고 메인 펄스 발생기(502)의 출력과 동기화될 수 있다. 스위치(706)는 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 상승되어 외장 붕괴 스테이지에 진입하기 이전에 닫힐 수 있다. 스위치(512)는 외장 붕괴 스테이지 동안 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 이온 전류 스테이지의 입구에서 강하된 이후, 스위치(706)는 개방될 수 있고, 그 결과, DC 전압 소스(710)는 이온 전류 스테이지에서 IEDF를 변조하도록 기능한다. 선택적인 커패시턴스(714)는 DC 전압 소스(710)에 대한 기판 전압 파형의 감도를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 도 7a의 제어 메커니즘은 도 6a의 제어 메커니즘과 유사하다. 한 가지 차이점은 도 7a의 제어 회로가 상기에서 설명되는 도 6c에서 도시되어 있고, 도 6a의 제어 회로가 도 6b에서 도시되어 있다는 것이다.
[0126] 도 8은 기판 지지체 어셈블리(104)의 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)을 구동하기 위한 에지 링 전압 제어 회로/기판 전압 제어 회로(800)의 실시예를 예시하는 개략적인 회로 다이어그램이다. 회로(800)는 각각의 이온 전류 위상의 시작에서 기판 전압(도 3a의 전압 강하에 대응함)을 리셋하기 위한 메인 펄스 발생기(502)를 포함한다. 메인 펄스 발생기(502)는 접지(501)에 커플링되는 제1 또는 제2 성형된 DC 전압 소스(159, 161)일 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)는 IEDF 폭 제어 모듈(802)(예를 들면, 도 4c의 제2 전력 모듈)에 직접적으로 또는 차단 커패시터(701)를 통해 커플링된다.
[0127] IEDF 폭 제어 모듈(802)은 스위치(706)와 병렬로 커플링되는 TTL 신호 소스(704)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다. TTL 신호 소스(704)는 접지(716)에 또한 커플링된다. TTL 신호 소스(704) 및 스위치(706)는 다이오드(708), 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(804), 및 선택적인 커패시턴스(714)에 병렬로 커플링된다. IEDF 폭 제어 모듈(802)은 챔버 커패시턴스(536)에 커플링된다. 커패시턴스(536)는, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판(105) 사이에서, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이에서 형성되는 임피던스의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, IEDF 폭 제어 모듈(802)은 상기에서 논의되는 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)에 또한 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은, 저항기(526)에 직렬로 커플링되는 다이오드(524), DC 전압 소스(528), 및 커패시턴스(532) 및 접지(534)에 직렬로 커플링되는 저항기(530)를 포함하는 회로이다. 다이오드(708)는 스위치 및 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(804)를 보호하기 위한 플라이백 다이오드이다.
[0128] 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은 챔버 커패시턴스(536)에 추가로 커플링된다. 플라즈마 외장(540)은 전류 소스(544)와 병렬로 커플링되는 외장 커패시턴스(542) 및 접지(548)에 커플링되는 다이오드(546)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다(플라즈마 외장 모델).
[0129] 사용 중에, 그리고 도 8에서 도시되는 구성의 경우, 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(804)는, DC 전압 소스(710)가 저항기(712)와 함께 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용하는 도 7a의 구성과는 대조적으로, 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용한다. 스위치(706)는, 도 5b의 플롯에서 도시되는 바와 같이, TTL 신호 소스(704)에 의해 제어되고 메인 펄스 발생기(502)의 출력과 동기화된다. 스위치(706)는 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 상승되어 외장 붕괴 스테이지에 진입하기 이전에 닫힐 수 있다. 스위치(706)는 외장 붕괴 스테이지 동안 닫힌 상태로 유지된다. 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 이온 전류 스테이지의 입구에서 강하된 이후, 스위치(706)는 개방될 수 있고, 그 결과, 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(804)가 이온 전류 스테이지에서 IEDF를 변조하도록 기능한다. 선택적인 커패시턴스(714)는 기판 전압 파형의 감도를 제3 성형된 DC 펄스 전압 소스(804)로 조정하기 위해 사용될 수 있다. 도 8의 제어 메커니즘은 도 5a의 것과 유사하다. 한 가지 차이점은 도 8의 제어 회로가 상기에서 설명되는 도 5d에서 도시되어 있고, 도 5a의 제어 회로가 도 5c에서 도시되어 있다는 것이다.
[00130] 도 7b는 기판 지지체 어셈블리(104)의 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)을 구동하기 위한 에지 링 전압 제어 회로/기판 전압 제어 회로(700)의 대안적인 실시예를 예시하는 개략적인 회로 다이어그램이다. 회로(700)는 각각의 이온 전류 위상의 시작에서 기판 전압(도 3a의 전압 강하에 대응함)을 리셋하기 위한 메인 펄스 발생기(502)를 포함한다. 메인 펄스 발생기(502)는 접지(501)에 커플링되는 제1 또는 제2 성형된 DC 전압 소스(159, 161)일 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)는 직접적으로 또는 커패시턴스(701)를 통해 IEDF 폭 제어 모듈(702)(예를 들면, 도 4c의 제2 전력 모듈)에 커플링된다.
[00131] IEDF 폭 제어 모듈(702)은 스위치(706)에 커플링되며, 접지(716)에 커플링되는 TTL 신호 소스(704)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다. TTL 신호 소스(704) 및 스위치(706)는 다이오드(708), DC 전류 소스(605), 및 선택적인 커패시턴스(714)에 병렬로 커플링된다. IEDF 폭 제어 모듈(702)은 챔버 커패시턴스(536)에 커플링된다. 커패시턴스(536)는, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판(105) 사이에서, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이에서 형성되는 임피던스의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, IEDF 폭 제어 모듈(702)은 상기에서 논의되는 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)에 또한 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은 표류 커패시턴스(538)에 추가로 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(522)은, 저항기(526)에 직렬로 커플링되는 다이오드(524), 및 DC 전압 소스(528), 및 커패시턴스(532) 및 접지(534)에 직렬로 커플링되는 저항기(530)를 포함하는 회로이다. 다이오드(708)는 스위치(706) 및 DC 전류 소스(605)를 보호하기 위한 플라이백 다이오드이다.
[0132] 플라즈마 외장(540)는 전류 소스(544)와 병렬로 커플링되는 외장 커패시턴스(542) 및 접지(548)에 커플링되는 다이오드(546)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다(플라즈마 외장 모델).
[0133] 사용 중에, 그리고 도 7b에서 도시되는 구성의 경우, DC 전류 소스(605)는 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용한다. 스위치(706)는, 도 5b의 플롯에서 도시되는 바와 같이, TTL 신호 소스(704)에 의해 제어될 수 있고 메인 펄스 발생기(502)의 출력과 동기화될 수 있다. 스위치(706)는 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 상승되어 외장 붕괴 스테이지에 진입하기 이전에 닫힐 수 있다. 스위치(512)는 외장 붕괴 스테이지 동안 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 이온 전류 스테이지의 입구에서 강하된 이후, 스위치(706)는 개방될 수 있고, 그 결과, DC 전압 소스(710)는 이온 전류 스테이지에서 IEDF를 변조하도록 기능한다. 선택적인 커패시턴스(714)는 DC 전류 소스(605)에 대한 기판 전압 파형의 감도를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 도 7b의 제어 메커니즘은 도 6d의 제어 메커니즘과 유사하다. 한 가지 차이점은 도 7b의 제어 회로가 상기에서 설명되는 도 6f에서 도시되어 있고, 도 6d의 제어 회로가 도 6e에서 도시되어 있다는 것이다.
[0134] 도 5a, 도 6a, 도 6d, 도 7a, 도 7b 및 도 8에서 도시되는 구성들의 경우, 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈은 본원에서 설명되는 실시예들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 임의의 적절한 방식으로 회로에 연결될 수 있다는 것이 고려된다. 또한, 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈은 본원에서 설명되는 실시예들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 추가적인 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다는 것이 고려된다.
[0135] 도 9a는 기판 지지체 어셈블리(104)의 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)을 구동하기 위한 에지 링 전압 제어 회로/기판 전압 제어 회로(900)의 실시예를 예시하는 개략적인 회로 다이어그램이다. 회로(900)는 각각의 이온 전류 위상의 시작에서 기판 전압(도 3a의 전압 강하에 대응함)을 리셋하기 위한 메인 펄스 발생기(502)를 포함한다. 메인 펄스 발생기(502)는 접지(501)에 커플링되는 제1 또는 제2 성형된 DC 펄스 전압 소스(159, 161)일 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)는 IEDF 폭 제어 모듈(902)(예를 들면, 도 4d의 제2 전력 모듈)에 커플링된다.
[0136] IEDF 폭 제어 모듈(902)은, 접지(916)에도 또한 커플링되는 스위치(906)에 커플링되는 TTL 신호 소스(904)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다. TTL 신호 소스(704) 및 스위치(906)는 다이오드(908)에 병렬로 커플링된다. TTL 신호 소스(904), 스위치(906), 및 다이오드(908)의 조합은 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)이 회로의 다른 부분에 연결되는지의 여부를 제어한다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)은 저항기(922) 및 DC 전압 소스(924)에 병렬로 커플링되는 커패시턴스(926)를 포함하는 회로이다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)은 TTL 신호 소스(904) 및 스위치(906)의 어셈블리, 및 다이오드(908)와 직렬로 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920) 및 스위치(906)는, 전체적으로, 저항기(912)와 직렬로 연결되며, 또한 선택적인 커패시터(914)에 병렬로 연결되는 DC 전압 소스(910)에 병렬로 커플링된다. 다이오드(908)는 스위치(906) 및 DC 전압 소스들(910 및 924)을 보호하기 위한 플라이백 다이오드이다.
[0137] 커패시턴스(536)는 표류 커패시턴스(538)와 플라즈마 외장(540) 사이에서 존재할 수 있는데, 이것은, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판(105) 사이에서, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이에서 형성되는 임피던스의 일부일 수 있다. IEDF 폭 제어 모듈(902)과 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920) 둘 모두는 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)에 커플링된다. IEDF 폭 제어 모듈(902)은 표류 커패시턴스(538)에 또한 커플링된다. 플라즈마 외장(540)는 전류 소스(544)와 병렬로 커플링되는 외장 커패시턴스(542) 및 접지(548)에 커플링되는 다이오드(546)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다(플라즈마 외장 모델).
[0138] 사용 중에, 그리고 도 9a에서 예시되는 구성의 경우, DC 전압 소스(910)는 저항기(912)와 함께 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용한다. 스위치(906)는, 도 5b에서 도시되는 바와 같이, TTL 신호 소스(904)에 의해 제어되고 메인 펄스 발생기(502)와 동기화된다. 스위치(906)는 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 상승되어 외장 붕괴 스테이지에 진입하기 이전에 닫힐 수 있다. 스위치(512)는 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)이 회로의 다른 부분에 연결되고 기판 척킹 전압을 설정치로 리셋하도록 외장 붕괴 스테이지 동안 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 이온 전류 스테이지의 입구에서 강하된 이후, 스위치(906)는 개방될 수 있고, 그 결과, DC 전압 소스(910)가 이온 전류 스테이지에서 IEDF를 변조하도록 기능한다. 선택적인 커패시터(914)는 DC 전압 소스(910)에 대한 기판 전압 파형의 감도를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 도 9a의 제어 메커니즘은 상기에서 설명되는 도 6b에서 도시되는 것과 유사하다. 한 가지 차이점은 커패시터(C4)가 제거되는 것이다.
[0139] 도 9b는 기판 지지체 어셈블리(104)의 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)을 구동하기 위한 에지 링 전압 제어 회로/기판 전압 제어 회로(900)의 대안적인 실시예를 예시하는 개략적인 회로 다이어그램이다. 회로(900)는 각각의 이온 전류 위상의 시작에서 기판 전압(도 3a의 전압 강하에 대응함)을 리셋하기 위한 메인 펄스 발생기(502)를 포함한다. 메인 펄스 발생기(502)는 접지(501)에 커플링되는 제1 또는 제2 성형된 DC 펄스 전압 소스(159, 161)일 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)는 IEDF 폭 제어 모듈(902)(예를 들면, 도 4d의 제2 전력 모듈)에 커플링된다.
[0140] IEDF 폭 제어 모듈(902)은, 접지(916)에도 또한 커플링되는 스위치(906)에 커플링되는 TTL 신호 소스(904)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다. TTL 신호 소스(904) 및 스위치(906)는 다이오드(908)에 병렬로 커플링된다. TTL 신호 소스(904), 스위치(906), 및 다이오드(908)의 조합은 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)이 회로의 나머지 부분에 연결되는지의 여부를 제어한다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)은 저항기(922)와 직렬인 DC 전압 소스(924)에 병렬로 커플링되는 커패시턴스(926)를 포함하는 회로이다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)은 TTL 신호 소스(904) 및 스위치(906)의 어셈블리, 및 다이오드(908)와 직렬로 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920) 및 스위치(906)는, 전체적으로, DC 전류 소스(605)에 병렬로 커플링되고 선택적인 커패시터(914)에도 또한 병렬로 커플링된다. 다이오드(908)는 스위치(906) 및 DC 전류 소스(605)를 보호하기 위한 플라이백 다이오드이다.
[0141] 커패시턴스(536)는 표류 커패시턴스(538)와 플라즈마 외장(540) 사이에서 존재할 수 있는데, 이것은, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판(105) 사이에서, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이에서 형성되는 임피던스의 일부일 수 있다. IEDF 폭 제어 모듈(902)과 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920) 둘 모두는 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)에 커플링된다. IEDF 폭 제어 모듈(902)은 표류 커패시턴스(538)에 또한 커플링된다. 플라즈마 외장(540)는 전류 소스(544)와 병렬로 커플링되는 외장 커패시턴스(542) 및 접지(548)에 커플링되는 다이오드(546)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다(플라즈마 외장 모델).
[0142] 사용 중에, 그리고 도 9b에서 예시되는 구성의 경우, DC 전류 소스(605)은 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용한다. 스위치(906)는, 도 5b에서 도시되는 바와 같이, TTL 신호 소스(904)에 의해 제어되고 메인 펄스 발생기(502)와 동기화된다. 스위치(906)는 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 상승되어 외장 붕괴 스테이지에 진입하기 이전에 닫힐 수 있다. 스위치(512)는 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)이 회로의 다른 부분에 연결되고 기판 척킹 전압을 설정치로 리셋하도록 외장 붕괴 스테이지 동안 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 이온 전류 스테이지의 입구에서 강하된 이후, 스위치(906)는 개방될 수 있고, 그 결과, DC 전류 소스(605)는 이온 전류 스테이지에서 IEDF를 변조하도록 기능한다. 선택적인 커패시터(914)는 DC 전류 소스(605)에 대한 기판 전압 파형의 감도를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 도 9b의 제어 메커니즘은 상기에서 설명되는 도 6d에서 도시되는 것과 유사하다. 한 가지 차이점은 커패시터(C4)가 제거되는 것이다.
[0143] 도 10은 기판 지지체 어셈블리(104)의 전극들(109, 111)을 구동하기 위한 에지 링 전압 제어 회로/기판 전압 제어 회로(1000)의 실시예를 예시하는 개략적인 회로 다이어그램이다. 회로(1000)는 각각의 이온 전류 위상의 시작에서 기판 전압(도 3a의 전압 강하에 대응함)을 리셋하기 위한 메인 펄스 발생기(502)를 포함한다. 메인 펄스 발생기(502)는 접지(501)에 커플링되는 제1 또는 제2 성형된 DC 펄스 전압 소스들(159, 161)일 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)는 IEDF 폭 제어 모듈(1002)(예를 들면, 도 4d의 제2 전력 모듈)에 커플링된다.
[0144] IEDF 폭 제어 모듈(1002)은, 스위치(906)에 커플링되며, 접지(916)에도 또한 커플링되는 TTL 신호 소스(904)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다. TTL 신호 소스(904) 및 스위치(906)는 다이오드(908)에 병렬로 커플링된다. TTL 신호 소스(904) 및 스위치(906), 및 다이오드(908)의 조합은 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈이 회로의 다른 부분에 연결되는지의 여부를 제어한다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)은 저항기(922) 및 DC 전압 소스(924)에 병렬로 커플링되는 커패시턴스(926)를 포함하는 회로이다. 다이오드(908)는 스위치, DC 펄스 전압 소스(1004), 및 DC 전압 소스(924)를 보호하기 위한 플라이백 다이오드이다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)은 TTL 신호 소스(904) 및 스위치(906)의 어셈블리, 및 다이오드(908)와 직렬로 커플링된다. 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920) 및 스위치(906)는, 전체적으로, 성형된 DC 펄스 전압 소스(1004)에 병렬로, 그리고 선택적인 커패시터(914)에도 또한 병렬로 커플링된다.
[0145] 커패시턴스(536)는 표류 커패시턴스(538)와 플라즈마 외장(540) 사이에서 존재할 수 있는데, 이것은, 예를 들면, 기판 전극(109)과 기판(105) 사이에서, 또는 에지 링 전극(111)과 에지 링(106) 사이에서 형성되는 임피던스의 일부일 수 있다. IEDF 폭 제어 모듈(1002)과 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920) 둘 모두는 기판 전극(109) 및/또는 에지 링 전극(111)에 커플링된다. IEDF 폭 제어 모듈(1002)은 표류 커패시턴스(538)에 또한 커플링된다. 플라즈마 외장(540)는 전류 소스(544)와 병렬로 커플링되는 외장 커패시턴스(542) 및 접지(548)에 커플링되는 다이오드(546)를 포함하는 회로로서 모델링될 수 있다(플라즈마 외장 모델).
[0146] 사용 중에, 그리고 도 10에서 예시되는 구성의 경우, 성형된 DC 펄스 전압 소스(1004)는, DC 전압 소스(910)가 저항기(912)와 함께 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용하는 도 9a의 구성과는 대조적으로, 이온 전류 스테이지에서 전압 파형의 기울기를 제어하기 위한 능동 노브로서 작용한다. 스위치(906)는, 도 5b의 플롯에서 도시되는 바와 같이, TTL 신호 소스(904)에 의해 제어되고 메인 펄스 발생기(502)와 동기화된다. 스위치(906)는 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 상승되어 외장 붕괴 스테이지에 진입하기 이전에 닫힐 수 있다. 스위치(512)는 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈이 회로의 다른 부분에 연결되고 기판 척킹 전압을 설정치로 리셋하도록 외장 붕괴 스테이지 동안 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 메인 펄스 발생기(502)의 전압이 이온 전류 스테이지의 입구에서 강하된 이후, 스위치(906)는 개방될 수 있고, 그 결과, DC 펄스 전압 소스(1004)가 이온 전류 스테이지에서 IEDF를 변조하도록 기능한다. 선택적인 커패시터(914)는 성형된 DC 펄스 전압 소스(1004)에 대한 기판 전압 파형의 감도를 조정하기 위해 사용될 수 있다.
[0147] 도 10의 제어 메커니즘은 도 5a의 것과 유사하다. 한 가지 차이점은 커패시터(C4)가 제거되는 것이다. 다른 차이점은, 외장 붕괴 스테이지에서 성형된 DC 펄스 전압 소스(1004)의 출력 전압이, 도 5e에서의 트레이스(582)(양의 척킹 전압) 및 트레이스(586)(음의 척킹 전압)로서, 제로 대신 기판 척킹 및 바이어스 보상 모듈(920)의 출력 전압에서 유지된다는 것이다.
방법 예(들)
[0148] 도 11은, 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155) 및/또는 기판 IEDF 폭 제어 회로(158)를 사용하여 IEDF 폭을 제어하는 방법(1100)의 플로우차트이다. 방법(1100)은 도 5 내지 도 10에서 예시되는 회로 구성들 중 하나 이상을 사용하여 구현될 수 있다. 방법(1100)은 프로세싱 챔버(100) 또는 프로세싱 챔버(200)를 동작시키는 방법을 또한 제공한다.
[0149] 방법(1100)은 전력 모듈(예를 들면, IEDF 폭 제어 모듈)에 커플링되는 메인 펄스 발생기(예를 들면, 메인 펄스 발생기(502))를 활성화하는 것, 또는 턴온하는 것에 의해 적절한 프로세싱 챔버에 전압을 인가하는 것, 또는 다르게는 도입하는 것으로 시작한다. 메인 펄스 발생기는 제1 성형된 DC 펄스 전압 소스(161) 또는 제2 성형된 DC 펄스 전압 소스(159)일 수 있다. IEDF 폭 제어 모듈은, 각각, 기판 IEDF 폭 제어 회로(158), 또는 에지 링 IEDF 폭 제어 회로(155)일 수 있다. 여기서, 전압은 기판 전극, 예를 들면, 기판 전극(109), 및/또는 에지 링 전극, 예를 들면, 에지 링 전극(111)에 도입된다. 기판 전극 및/또는 에지 링 전극 상의 바이어스 전압은 이온 전류 스테이지에서 발생하고, 예를 들면, 외장 전압에 이온들의 전하가 승산된 곱의 에너지에서 이온들을 가속시킨다. 무충돌 외장 모델에서, 대부분의 이온들은 기판 전극 및/또는 에지 링 전극에 충돌할 때 이 최대 에너지에 도달할 수 있다. 그러나, 예를 들면, 기판 전극 및/또는 에지 링 전극에 양의 전하들을 증착하는 이온 전류에 기인하여, 기판 전극 및/또는 에지 링 전극의 전압은 시간이 지남에 따라 증가하여, 외장 전압을 감소시키고 이온 에너지의 확산을 초래한다.
[0150] 동작(1110)에서, 전력 모듈(예를 들면, IEDF 폭 제어 모듈)의 전류, 및/또는 IEDF 폭 제어 모듈의 전압 또는 전압 미분은 외장 커패시턴스(C1) 및/또는 이온 전류(I0)를 결정하기 위해 두 개 이상의 조건들 하에서 측정된다. 여기서, 측정되는 전류는 도 5a, 도 6a, 도 6d, 도 7a, 도 7b, 도 8, 및 9b에서 커패시터(C4)를 통과하는 전류인 전류(I4)일 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 측정되는 전류는 도 6a, 도 6d, 도 7a, 도 7b, 및 도 9b에서 커패시터(C5)를 통과하는 전류인 전류(I5)일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 측정되는 전류는 도 9a 및 도 10의 메인 펄스 발생기의 출력 전류일 수 있다. 전압 미분은 dV3/dt일 수 있다. 측정들은 이온 전류 스테이지에서 수행될 수 있다. 두 개 이상의 조건들은 IEDF 폭 제어 모듈의 능동 노브(예를 들면, DC 전압 소스(V0) 및/또는 DC 전류 소스(Ic) 및/또는 성형된 DC 펄스 전압 소스(dV1/dt))를 두 개의 상이한 값들로 설정하는 것에 의해 달성될 수 있다.
[0151] 한 예로서, 그리고 도 5, 도 8, 및 도 10의 구성들의 경우, 성형된 DC 펄스 전압 소스는 이온 전류 스테이지에서 임의의 두 개의 상이한 기울기들(dV1/dt)로 설정될 수 있다. 다른 예로서, 그리고 도 6d, 도 7b 및 도 9b의 구성들의 경우, DC 전류 소스는 임의의 두 개의 상이한 전류들(Ic)로 설정될 수 있다. 다른 예로서, 그리고 도 6, 도 7, 및 도 9의 구성들의 경우, DC 전압(V0)은 I4가 DC 전압(V0)에 의해 영향을 받는 지점까지 I4를 모니터링하면서 점진적으로 증가될 수 있다. 이 DC 전압은 임계 전압(Vth)이다. DC 전압 소스(V0)에 대한 두 개의 설정치들 중 적어도 하나는 Vth보다 더 크다. 즉, IEDF 폭 제어 모듈의 전류, IEDF 폭 제어 모듈의 전압 또는 전압 미분, 또는 둘 모두를 측정하는 것은, DC 전압 소스, DC 전류 소스, 및/또는 성형된 DC 펄스 전압 소스를 제1 값으로 설정하는 것; 및 DC 전압 소스, DC 전류 소스, 및/또는 성형된 DC 펄스 전압 소스를 제2 값으로 설정하는 것을 포함한다.
[0152] 동작(1115)에서, 이온 전류(I0) 및 외장 커패시턴스(C1)는, 도 5, 도 8, 및 도 10의 구성들의 경우 수학식들 (6) 및 (7)에 기초하여, 또는 도 6, 도 7, 및 도 9의 구성들의 경우 수학식들 (19) 및 (20)에 기초하여, 또는 도 6d, 도 7b, 및 도 9b의 구성들의 경우 수학식들 (31) 및 (32)에 기초하여 계산된다. 계산들에 대한 입력 값들은 다음의 것이다: I3 = C3*dV3/dt; I3' = C3*dV3'/dt; 및/또는 I4, I4'; 및/또는 I5, I5'. C3 및 C3'의 값들은 공지되어 있고, dV3/dt, dV3'/dt, I4, I4', I5 및 I5'의 값들은 동작(1110)에서 측정된다. 그와 같이, I3 및 I3'이 계산될 수 있다.
[0153] 동작(1120)에서, 목표 IEDF 폭(ΔV)을 달성하기 위해, IEDF 폭 제어 모듈의 전압(V0) 또는 전류(Ic) 또는 전압 미분(dV1/dt)에 대한 소망되는 설정치가 결정된다. 이 결정은, 예를 들면, 유저 명시 이온 에너지 분포 폭(ΔV)을 달성하기 위해 IEDF 폭 제어 모듈의 소망되는 설정을 결정하는 것에 기초한다. DC 전압 소스의 DC 전압(V0) 또는 DC 전류 소스의 DC 전류(Ic) 또는 성형된 DC 펄스 전압(V1)의 기울기(dV1/dt)는, 각각, 수학식들 (23), (34), 및 (9)로부터 결정될 수 있다. 동작(1125)에서, IEDF 폭 제어 모듈의 DC 전압(V0) 또는 DC 전류(Ic) 또는 전압 미분(dV1/dt)은 결정된 설정치들로 조정된다.
[0154] IEDF를 제어하기 위한 종래의 프로세스들과는 대조적으로, 본원에서 설명되는 방법은 IEDF 폭 제어 모듈의 소망되는 설정치를 결정하기 위한 루프화(looping)가 없다. 그러나, 그리고 일부 실시예들에서, 소망되는 설정치를 결정하기 위해 루프화가 사용될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 컨트롤러는 이온 전류 스테이지에서 I4 및 V3을 모니터링하여 플라즈마 조건들에서의 임의의 변화들을 검출하고 그에 따라 IEDF 폭 제어 모듈의 설정치를 조정할 수 있다.
펄스식 직류 전력 전달 시스템 예들
[0155] 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템은, DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기, 및 메인 펄스 발생기의 출력에 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내에서 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함하고, 전력 모듈은, 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 전기적으로 커플링되고, 전압 소스 또는 전류 소스는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스 또는 DC 전류 소스를 포함함 ― , 및 전압 소스 또는 전류 소스와 병렬로, 그리고 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함한다.
[0156] 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템은, DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기, 및 메인 펄스 발생기의 출력에 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내에서 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함하고, 전력 모듈은, 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 전기적으로 커플링되고, 전압 소스 또는 전류 소스는 성형된 펄스 전압 소스를 포함함 ― , 및 전압 소스 또는 전류 소스와 병렬로, 그리고 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함한다.
[0157] 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템은, DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기; 및 커패시턴스를 통해 메인 펄스 발생기의 출력에 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 전력 모듈은 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되도록 구성되고, 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내에서 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함하고, 전력 모듈은, 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스 또는 DC 전류 소스를 포함함 ― ; 및 전압 소스 또는 전류 소스에 병렬로 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함한다.
[0158] 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템은, DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기; 및 커패시턴스를 통해 메인 펄스 발생기의 출력에 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 전력 모듈은 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되도록 구성되고, 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내에서 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함하고, 전력 모듈은, 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 성형된 펄스 전압 소스를 포함함 ― ; 및 전압 소스 또는 전류 소스에 병렬로 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함한다.
[0159] 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템은, DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기; 및 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내에서 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함하고, 전력 모듈은 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스 또는 DC 전류 소스를 포함함 ― ; 및 전압 소스 또는 전류 소스에 병렬로 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함한다.
[0160] 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템은, DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기; 및 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내에서 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함하고, 전력 모듈은 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 성형된 펄스 전압 소스를 포함함 ― ; 및 전압 소스 또는 전류 소스에 병렬로 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함한다.
[0161] 프로세서 상에서의 실행시, 이온 에너지 분포 함수(IEDF)의 폭을 제어하기 위한 동작들을 수행하는 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 동작들은 메인 펄스 발생기를 활성화하는 것에 의해 프로세싱 챔버의 전극에 전압을 도입하는 것 ― 메인 펄스 발생기는 IEDF 폭 제어 모듈에 전기적으로 커플링되는 메인 펄스 발생기 출력을 갖고, IEDF 폭 제어 모듈은 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서, 또는 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되고, 전압 소스 또는 전류 소스는 성형된 펄스 전압 소스 또는 DC 전류 소스 또는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스를 포함함 ― 및 전압 소스 또는 전류 소스와 병렬로, 그리고 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서, 또는 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함함 ― , IEDF 폭 제어 모듈의 전류 및 IEDF 폭 제어 모듈의 전압 또는 전압 미분 또는 메인 펄스 발생기와 챔버 플라즈마 부하 사이의 노드를 측정하는 것, IEDF 폭 제어 모듈의 전류 및 전압 또는 전압 미분에 기초하여 프로세싱 챔버의 이온 전류 및 플라즈마 부하의 커패시턴스를 계산하는 것, IEDF 폭 제어 모듈의 전류 또는 전압 또는 전압 미분, 또는 이들의 임의의 조합에 대한 설정치를 결정하는 것, 및 IEDF의 폭을 제어하기 위해 IEDF 폭 제어 모듈의 전류 또는 전압 또는 전압 미분, 또는 이들의 임의의 조합을 결정된 설정치들로 조정하는 것을 포함한다.
[0162] 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템의 일부 실시예들에서, 메인 펄스 발생기 출력은 IEDF 폭 제어 모듈에 전기적으로 커플링되는데, IEDF 폭 제어 모듈은 전압 소스 또는 전류 소스 ― 전압 소스 또는 전류 소스는 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 또는 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되고, 전압 소스 또는 전류 소스는 DC 전류 소스 또는 성형된 DC 펄스 전압 소스(shaped DC pulse voltage source) 또는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스를 포함함 ― , 및 전압 소스 또는 전류 소스와 병렬로, 그리고 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 또는 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함한다. 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템은, 프로세서 상에서의 실행시, 이온 에너지 분포 함수(IEDF)의 폭을 제어하기 위한 동작들을 수행하는 소프트웨어 명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 또한 포함하는데, 동작들은 메인 펄스 발생기의 메인 펄스 발생기 출력으로부터 프로세싱 챔버의 전극으로 제1 펄스 전압 파형을 전달하는 것, IEDF 폭 제어 모듈로부터 흐르는 전류, 메인 펄스 발생기와 챔버 플라즈마 부하 사이의 노드의 전압 또는 전압 미분을 측정하는 것, 측정된 전류, 측정된 전압 또는 측정된 전압 미분에 기초하여 프로세싱 챔버의 이온 전류 및 프로세싱 챔버의 커패시턴스를 계산하는 것, IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압에 대한 설정치 또는 IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 미분에 대한 설정치를 결정하는 것, 및 IEDF의 폭을 제어하기 위해, IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 또는 IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 미분을 조정하는 것을 포함한다.
[0163] 본원에서 설명되는 방법들 및 장치, 예를 들면, 회로들은 펄스식 DC 기판 전압의 전압 파형의 형상(예를 들면, 좁은, 또는 조정 가능한 폭)에 대한 제어를 가능하게 한다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 예를 들면, 단일 에너지 이온 가속을 포함하는 이온 에너지 분포에 대한 제어를 추가로 가능하게 한다.
[0164] 전술한 일반적인 설명 및 구체적인 실시예들로부터 명백한 바와 같이, 본 개시내용의 형태들이 예시되고 설명되었지만, 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시내용이 그에 의해 제한되어야 한다는 것이 의도되지 않는다. 마찬가지로, 용어 "포함하는(comprising)"은 용어 "구비하는(including)"과 동의어로서 간주된다. 마찬가지로, 조성물, 엘리먼트 또는 엘리먼트들의 그룹에 전환 어구(transitional phrase) "포함하는(comprising)"이 후행될 때마다, 조성물, 엘리먼트, 또는 엘리먼트들의 기재에 후행하는 전환 어구"를 필수적 요소로 하여 구성되는(consisting essentially of)", "구성되는(consisting of)", "로 구성되는 그룹으로부터 선택되는(selected from the group of consisting of)", 또는 "인(is)"을 갖는 동일한 조성물 또는 엘리먼트들의 그룹을 또한 고려한다는 것이 이해되고, 그 반대도 마찬가지이다.
[0165] 전술한 내용이 본 개시내용의 예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 예들이 본 개시내용의 기본 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 그 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (19)

  1. 펄스식 직류(direct current; DC) 전력 전달 시스템으로서,
    DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력(main pulser output)으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기(main pulser); 및
    상기 메인 펄스 발생기의 상기 메인 펄스 발생기 출력에 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 상기 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내의 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함하고,
    상기 전력 모듈은,
    전압 소스 또는 전류 소스 ― 상기 전압 소스 또는 전류 소스는 상기 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 전기적으로 커플링되고, 상기 전압 소스 또는 상기 전류 소스는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스, DC 전류 소스, 또는 성형된 DC 펄스 전압 소스 중 적어도 하나를 포함함 ― ; 및
    상기 전압 소스 또는 상기 전류 소스와 병렬로, 그리고 상기 메인 펄스 발생기 출력과 상기 접지 사이에서 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함하는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 소스 또는 상기 전류 소스는 상기 DC 전압 소스 및 저항기를 포함하고, 그리고
    상기 전력 모듈은 커패시턴스 및 다이오드를 더 포함하고, 상기 커패시턴스 및 다이오드 둘 모두는 상기 DC 전압 소스 및 저항기와 병렬로 전기적으로 커플링되는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    전류 복귀 경로가 상기 전력 모듈과 상기 메인 펄스 발생기 출력 사이에서 전기적으로 커플링되는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전류 복귀 경로는 저항기와 직렬로 전기적으로 커플링되는 인덕터를 포함하고, 상기 저항기는 상기 전력 모듈 또는 상기 펄스 발생기 출력과 직렬로 전기적으로 커플링되며, 상기 인덕터는 상기 메인 펄스 발생기 출력 또는 상기 전력 모듈에 추가로 전기적으로 커플링되는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 메인 펄스 발생기 출력은 반도체 프로세싱 챔버 내의 전극에 전기적으로 커플링 가능한,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    프로세싱 유닛에 의해 실행될 때, 상기 메인 펄스 발생기 출력으로부터 프로세싱 챔버 내의 제1 전극으로 전달되는 전압 파형의 기울기, 상기 메인 펄스 발생기 출력으로부터 상기 프로세싱 챔버 내의 제2 전극으로 전달되는 전압 파형의 기울기, 또는 이들의 조합을 제어하기 위해, 상기 DC 전압 소스 또는 상기 DC 전류 소스 또는 상기 성형된 DC 펄스 전압 소스의 출력을 조정하는 소프트웨어를 더 포함하는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 메인 펄스 발생기 출력은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 배치되는 기판 전극 또는 에지 링 전극에 전기적으로 커플링되는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 모듈과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되는 차단 커패시턴스; 및
    상기 차단 커패시턴스와 상기 전극 사이에서 전기적으로 커플링되는 바이어스 보상 모듈을 더 포함하는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  9. 펄스식 직류(DC) 전력 전달 시스템으로서,
    DC 펄스 파형들을 메인 펄스 발생기 출력으로 전달하도록 구성되는 메인 펄스 발생기; 및
    상기 메인 펄스 발생기의 상기 출력에 전기적으로 커플링되는 전력 모듈 ― 상기 전력 모듈은 형성된 플라즈마 내의 이온들의 이온 에너지 분포 함수를 제어하도록 구성됨 ― 을 포함하고,
    상기 전력 모듈은,
    전압 소스 또는 전류 소스 ― 상기 전압 소스 또는 전류 소스는 상기 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되도록 구성되고, 상기 전압 소스 또는 상기 전류 소스는 DC 전류 소스 또는 성형된 DC 펄스 전압 소스 또는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스를 포함함 ― ; 및
    상기 전압 소스 또는 상기 전류 소스에 병렬로 전기적으로 커플링되는 스위치를 포함하는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전력 모듈은 커패시턴스 및 다이오드를 더 포함하고, 상기 커패시턴스 및 다이오드 둘 모두는 상기 DC 전압 소스와 병렬로 전기적으로 커플링되는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 전력 모듈은 반도체 프로세싱 챔버 내의 전극에 전기적으로 커플링 가능한,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  12. 제9 항에 있어서,
    프로세싱 유닛에 의해 실행될 때, 상기 메인 펄스 발생기 출력으로부터 프로세싱 챔버 내의 제1 전극으로 전달되는 전압 파형의 기울기, 상기 메인 펄스 발생기 출력으로부터 상기 프로세싱 챔버 내의 제2 전극으로 전달되는 전압 파형의 기울기, 또는 이들의 조합을 제어하기 위해, 상기 DC 전압 소스 또는 상기 DC 전류 소스 또는 상기 성형된 DC 펄스 전압 소스의 출력을 조정하는 소프트웨어를 더 포함하는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 전력 모듈 출력은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 배치되는 기판 전극 또는 에지 링 전극에 전기적으로 커플링되는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버 내의 전극과 상기 전력 모듈 사이에서, 또는 상기 전력 모듈과 병렬로 전기적으로 커플링되는 바이어스 보상 모듈을 더 포함하는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 바이어스 보상 모듈과 상기 메인 펄스 발생기 출력 사이에서 전기적으로 커플링되는 차단 커패시터를 더 포함하는,
    펄스식 DC 전력 전달 시스템.
  16. 프로세서 상에서의 실행시, 이온 에너지 분포 함수(ion energy distribution function; IEDF)의 폭을 제어하기 위한 동작들을 수행하는 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
    상기 동작들은,
    메인 펄스 발생기의 메인 펄스 발생기 출력으로부터 프로세싱 챔버의 전극으로 제1 펄스 전압 파형을 전달하는 것 ― 상기 메인 펄스 발생기 출력은 IEDF 폭 제어 모듈에 전기적으로 커플링되고, 상기 IEDF 폭 제어 모듈은,
    전압 소스 또는 전류 소스 ― 상기 전압 소스 또는 전류 소스는 상기 메인 펄스 발생기 출력과 접지 사이에서 또는 상기 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되고, 상기 전압 소스 또는 상기 전류 소스는 DC 전류 소스 또는 성형된 DC 펄스 전압 소스 또는 저항기에 직렬로 전기적으로 커플링되는 DC 전압 소스를 포함함 ― ; 및
    상기 전압 소스 또는 상기 전류 소스와 병렬로, 그리고 상기 메인 펄스 발생기 출력과 상기 접지 사이에서 또는 상기 메인 펄스 발생기 출력과 프로세싱 챔버 내의 전극 사이에서 전기적으로 커플링되는 스위치
    를 포함함 ― ;
    상기 IEDF 폭 제어 모듈로부터 흐르는 전류, 상기 IEDF 폭 제어 모듈에 의해 인가되는 전압, 및 상기 IEDF 폭 제어 모듈과 상기 프로세싱 챔버 내의 상기 전극 사이의 노드에서의 전압 미분(voltage derivative) 중 적어도 하나를 측정하는 것;
    상기 측정된 전류, 상기 측정된 전압 및 상기 측정된 전압 미분 중 적어도 하나에 기초하여 상기 프로세싱 챔버의 이온 전류 및 상기 프로세싱 챔버의 커패시턴스를 계산하는 것;
    상기 IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 또는 전류에 대한 설정치 또는 상기 IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 미분에 대한 설정치를 결정하는 것; 및
    상기 IEDF의 상기 폭을 제어하기 위해, 상기 IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 상기 전압 또는 상기 전류, 또는 상기 IEDF 폭 제어 모듈로부터 제공되는 전압 미분을 조정하는 것을 포함하는,
    명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 IEDF 폭 제어 모듈의 전류 및 상기 IEDF 폭 제어 모듈의 전압 미분을 측정하는 것은,
    상기 IEDF 폭 제어 모듈의 DC 전압을 두 개의 상이한 값들로 설정하는 것; 및
    상기 IEDF 폭 제어 모듈의 전압 또는 전압 미분을 두 개의 상이한 값들로 설정하는 것; 및
    상기 IEDF 폭 제어 모듈의 DC 전류를 두 개의 상이한 값들로 설정하는 것을 포함하는,
    명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 IEDF 폭 제어 모듈은 커패시턴스 및 다이오드를 포함하고, 상기 커패시턴스 및 다이오드 둘 모두는 상기 DC 전압 소스 또는 상기 DC 전류 소스 또는 성형된 DC 펄스 전압 소스와 병렬로 전기적으로 커플링되는,
    명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 IEDF 폭 제어 모듈과 상기 메인 펄스 발생기 출력 사이에서 커플링되는 전류 복귀 경로를 더 포함하고, 상기 전류 복귀 경로는 저항기와 직렬로 커플링되는 인덕터를 포함하고, 상기 저항기 또는 상기 인덕터는 상기 IEDF 폭 제어 모듈과 직렬로 커플링되고, 상기 인덕터 또는 상기 저항기는 상기 메인 펄스 발생기 출력에 추가로 커플링되는,
    명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
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