JP7066920B2 - プラズマチャンバの電極への電力送出を最適化するシステムおよび方法 - Google Patents

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Description

本実施形態は、プラズマチャンバの電極への電力送出を最適化するシステムおよび方法に関する。
プラズマツールは、無線周波数発生器（ＲＦＧ）と、インピーダンス整合ネットワークと、プラズマチャンバとを含む。ＲＦＧは、インピーダンス整合ネットワークを介してプラズマチャンバに提供される電力を生成する。電力が提供されているとき、プラズマチャンバ内に載置されたウエハを処理するために、プロセスガスがプラズマチャンバに供給される。
電力がプラズマチャンバに提供されているとき、反射電力が生成される場合がある。反射電力は、プラズマチャンバからＲＦＧに向かって反射される。反射電力が高い場合、ウエハの処理が非効率になる。
本開示で説明される実施形態は、このような状況で生じるものである。
ここで提供される背景の説明は、本開示の内容を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションで説明されている範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
本開示の実施形態は、プラズマチャンバの電極への電力送出を最適化するシステム、装置、方法、およびコンピュータプログラムを提供する。本実施形態は、多数の形態（例えば、プロセス、装置、システム、デバイス、またはコンピュータ可読媒体上の方法）で実施できることを理解されたい。以下、いくつかの実施形態を説明する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のシステムおよび方法は、超短波（ＶＨＦ）周波数調節を実施することを含む。ＶＨＦ周波数調節は、低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器（ＲＦＧ）によって生成された電圧信号または電力信号のＬＦ ＲＦ周期を複数の時間間隔（等間隔とすることができる）に分割して、相互変調された周波数での高反射電力を軽減することによって実施される。制御時間間隔または中央時間間隔を、低周波数の正のクロスオーバ（交差）においてＬＦ ＲＦ周期と一致させる。このように一致させた後、超短波が時間間隔の各々で調節される。超短波の調節中、時間間隔に対する周波数オフセットは、中央超短波からの低周波数の倍数になる。中央超短波は、中央時間を正のクロスオーバにおいてＬＦ ＲＦ周期と一致させる時間での周波数である。また、超短波の調節中、周波数オフセットのオフセットの大きさは、ＬＦ ＲＦ周期に対する時間的位置に依存する。時間間隔に対する中央ＶＨＦからの周波数オフセットは、ＬＦ ＲＦ周期に対する周波数オフセットの位置に応じた軌道に従う。例えば、ＬＦ ＲＦ周期の正の半分は、負のオフセットを有し、ＬＦ ＲＦ周期の負の半分は、正のオフセットを有する。例示すると、超短波は、ＬＦ ＲＦ周期と比較して実質的に逆である。
一実施形態では、周波数オフセットの全範囲は、ＬＦと超短波との電力比に比例する。ＬＦ ＲＦＧの電圧の時間間隔に対する周波数オフセットの全オフセット範囲は、ＬＦ ＲＦＧによって供給される電力とＨＦ ＲＦＧによって供給される電力の電力比に比例する。周波数オフセットの全範囲は、電力比の増加と共に増加し、電力比の減少と共に減少する。全範囲は、異なるプロセスごとに変化する。これは、異なるプロセスごとに、ＬＦとＨＦの供給電力比が異なるためである。周波数オフセットの全範囲を変更することによって、プラズマ条件またはインピーダンス条件の明確な変化が相殺される。全範囲が変化する最適化スキームは、ランダムではなく、明確な軌道を有する。
一実施形態では、時間間隔の各々における電力送出およびＬＦ ＲＦ周期全体における電力送出を最適化する周波数選択方法が説明されている。時間間隔は、ＬＦ ＲＦＧおよびＨＦ ＲＦＧに結合された整合器（ｍａｔｃｈ）の出力で検知された電圧に適用される。ＨＦ ＲＦＧは、超短波で動作する。中央ＶＨＦが中央時間間隔に設定され、すべての他の時間間隔に対して、ＨＦ ＲＦＧの周波数値が中央ＶＨＦからオフセットされる。例えば、ｉ番目の時間間隔に対するＨＦ ＲＦＧの周波数値は、Ｆ（ＶＨＦ，ｉ）＝ｆ＿ＶＨＦ0±ｎ＊Ｆ（ＬＦ）に設定される。ここで、Ｆ（ＶＨＦ，ｉ）はｉ番目の時間間隔に対するＨＦ ＲＦＧの周波数、ｆ＿ＶＨＦ0は中央ＶＨＦ、ｎは整数または正の実数、Ｆ（ＬＦ）はｉ番目の時間間隔中のＬＦ ＲＦＧの周波数である。ｎおよびｎiという用語は、本明細書において互換的に使用される。
一実施形態では、電極への電力送出を最適化するために、整合器とＨＦ ＲＦＧの両方が制御される。例えば、電力送出を最適化するために、整合器のコンデンサと、ＨＦ ＲＦＧとが繰り返し制御される。例示すると、ＨＦ ＲＦＧを使用して電力送出が最適化された後、整合器を使用して電力送出が最適化される。整合器を使用して電力送出が最適化された後、ＨＦ ＲＦＧを使用して電力送出が最適化される。
一実施形態では、プラズマチャンバの電極への電力送出を最適化する本明細書に記載の方法は、連続波ＲＦ信号の代わりに、ＬＦ ＲＦ発生器およびＶＨＦ ＲＦ発生器によって生成されたパルスＲＦ信号に適用される。
一実施形態では、周波数オフセットは、ＶＨＦに適用され、ＬＦ ＲＦ周期の事前に設計された部分に適用される。例えば、周波数オフセットは、ＬＦ ＲＦ周期の前半に適用されるがＬＦ ＲＦ周期の後半には適用されない。または、周波数オフセットは、ＬＦ ＲＦ周期の後半に適用されるがＬＦ ＲＦ周期の前半には適用されない。
電極への電力の送出を最適化する本明細書に記載のシステムおよび方法のいくつかの利点は、電力の送出が最適化されるＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットを、すべての時間間隔に対して生成することを含む。生成された周波数オフセットは、ＬＦ ＲＦＧの動作の各サイクル中のＬＦ ＲＦＧの電圧と実質的に逆の関係を有する周波数信号をトレースする。実質的に逆の関係は、最適な電力送出を容易にする。
電力の送出を最適化する本明細書に記載のシステムおよび方法のさらなる利点は、送出を最適化するために整合器を制御することを含む。ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットが電力送出に最適化されると、整合器は、電力送出を最適化するために制御される。整合器を使用して電力送出が最適化されると、再びＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットが、電極への電力供給を最適化するように制御される。
本明細書に記載のシステムおよび方法の追加の利点は、電極への電力の送出を制御することを含む。例えば、プロセス動作の場合、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクルの前半の各時間間隔中、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットは、電極への電力送出を減少させるように制御され、サイクルの後半では、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットが、電力送出を増加させるように制御される。別の例として、異なるプロセス動作の場合、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクルの前半の各時間間隔中、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットは、電極への電力送出を増加させるように制御され、サイクルの後半では、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットが、電力送出を減少させるように制御される。
他の態様は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
実施形態は、添付の図面と併せて、以下の説明を参照することによって最もよく理解され得る。
図１は、プラズマチャンバのチャックに送出される電力を最適化するシステムの一実施形態のブロック図である。
図２Ａは、電圧信号を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図２Ｂは、高周波無線周波数発生器（ＨＦ ＲＦＧ）の出力で生成されるＲＦ信号の周波数オフセットを表す周波数信号を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図２Ｃは、電圧センサによって測定された電圧量を有する電圧信号、および電圧信号と比較して実質的に反転された周波数信号を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図３は、基板の処理中にＨＦ ＲＦＧが動作される複数の周波数オフセットの生成を例示する図である。
図４は、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法から生成された周波数オフセット（図３）の適用を例示するシステムの一実施形態の図である。
図５Ａは、低周波（ＬＦ）ＲＦＧによって生成されたＲＦ信号の電圧量を表す電圧信号を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図５Ｂは、図５Ａの電圧信号に対応する周波数オフセットの決定を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図６は、基板の処理中にＬＦ ＲＦＧの周波数が調節されているときに複数のテーブルを使用することを例示するシステムの一実施形態のブロック図である。
図７Ａは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されないときの反射係数ガンマの大きさのプロットを例示するスミスチャートの一実施形態を示す図である。
図７Ｂは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されるときの反射係数ガンマの大きさのプロットを例示する別のスミスチャートの一実施形態を示す図である。
図８Ａは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、順方向電力または順方向振幅がＨＦ ＲＦＧの１つの動作周波数に集中していることを例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図８Ｂは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、順方向電力または順方向振幅がＨＦ ＲＦＧの複数の動作周波数に分布していることを例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図９Ａは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力の振幅を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図９Ｂは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力の振幅を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１０Ａは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル中にＨＦ ＲＦＧによって供給される瞬時順方向電力、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される瞬時反射電力、およびＨＦ ＲＦＧによって送出される瞬時送出電力を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１０Ｂは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル中にＨＦ ＲＦＧによって供給される瞬時順方向電力、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される瞬時反射電力、およびＨＦ ＲＦＧによって送出される瞬時送出電力を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１１は、基板の半径に対して基板の温度をプロットしているグラフの一実施形態を示す図である。
図１２Ａは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される反射電力または反射波の量を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１２Ｂは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される反射電力または反射波の量を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１３Ａは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される反射電力または反射波の量を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１３Ｂは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される反射電力または反射波の量を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１４Ａは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されないときにＨＦ ＲＦＧに向かって反射される反射電力または反射波の量を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１４Ｂは、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されるときにＨＦ ＲＦＧに向かって反射される反射電力または反射波の量を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１５Ａは、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を低減し、プラズマチャンバに送出される電力を増加させるインピーダンス整合回路（ＩＭＣ）の使用を例示するシステムの一実施形態の図である。
図１５Ｂは、インピーダンス整合回路のシャントコンデンサの静電容量の決定、およびプラズマチャンバに送出される電力を増加させるＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの決定を例示する方法の一実施形態のフローチャートである。
図１６Ａは、特定のプロセスを容易にするためのＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの決定を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１６Ｂは、ホストコンピュータの一実施形態の図であり、プラズマチャンバに送出される電力がＬＦ ＲＦＧの動作サイクルの前半で最小化され、動作サイクルの後半で最大化される周波数オフセット（図１６Ａ）を格納するテーブルをホストコンピュータによって作成することを例示している。
図１７Ａは、別の特定のプロセスを容易にするためのＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの決定を例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１７Ｂは、ホストコンピュータの一実施形態の図であり、プラズマチャンバに送出される電力がＬＦ ＲＦＧの動作サイクルの前半で最大化され、動作サイクルの後半で最小化される周波数オフセット（図１７Ａ）を格納する別のテーブルをプロセッサによって作成することを例示している。
図１８は、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されないときと比較して、方法が適用されるときにエッチング速度の均一性が高まることを例示するグラフの一実施形態を示す図である。
図１９は、プラズマチャンバに送出される電力を最適化する方法が適用されるときに達成されるエッチング深さが、方法が適用されないときに達成されるエッチング深さよりも大きいことを例示する図である。
以下の実施形態は、プラズマチャンバの電極への電力送出を最適化するシステムおよび方法を説明する。本実施形態は、これらの特定の詳細の一部またはすべてがなくても実施され得ることは明らかであろう。他の例では、本実施形態を不必要に不明瞭にしないために、周知の動作は詳細には説明されていない。
図１は、プラズマチャンバ１０６のチャック１０８に送出される電力を最適化するシステム１００の一実施形態のブロック図である。システム１００は、ホストコンピュータ１０２と、低周波（ＬＦ）無線周波数発生器（ＲＦＧ）と、高周波（ＨＦ）ＲＦＧと、インピーダンス整合回路（ＩＭＣ）１０４と、プラズマチャンバ１０６とを含む。ＨＦおよび超短波（ＶＨＦ）という用語は、本明細書において互換的に使用されることに留意されたい。ホストコンピュータ１０２の例としては、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、コントローラ、およびサーバが挙げられる。ホストコンピュータ１０２は、プロセッサ１１０と、メモリデバイス１１２とを含む。本明細書で使用する場合、プロセッサは、コントローラ、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、または中央処理装置（ＣＰＵ）、またはマイクロコントローラ、またはマイクロプロセッサであり、これらの用語は、本明細書において互換的に使用される。本明細書で使用されるメモリデバイスの例としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、およびそれらの組み合わせが挙げられる。プロセッサ１１０は、メモリデバイス１１２に結合される。
ＬＦ ＲＦＧは、キロヘルツ（ｋＨｚ）周波数範囲で動作する無線周波数発生器にすることができる。例えば、ＬＦ ＲＦＧは、３００ｋＨｚ～５００ｋＨｚの範囲の周波数で動作する。例示すると、ＬＦ ＲＦＧは、３７０ｋＨｚまたは４００ｋＨｚまたは４５０ｋＨｚの周波数で動作する。ＨＦ ＲＦＧは、メガヘルツ（ＭＨｚ）周波数範囲で動作する無線周波数発生器にすることができる。一例として、ＨＦ ＲＦＧは、５０ＭＨｚ～７０ＭＨｚの範囲の周波数、２０ＭＨｚ～３０ＭＨｚの範囲の周波数、１２ＭＨｚ～１４ＭＨｚの範囲の周波数、または１ＭＨｚ～３ＭＨｚの範囲の周波数で動作する。ＬＦ ＲＦＧは、周波数コントローラ（ＦＣＴＲＬ）１１６Ａと、ドライバ（ＤＲＶＲ）１１８Ａと、ＲＦ電源１２０Ａとを含む。周波数コントローラ１１６Ａは、ドライバ１１８Ａに結合され、ドライバ１１８Ａは、ＲＦ電源１２０Ａに結合される。ドライバの例としては、１つまたは複数のトランジスタが挙げられる。ＲＦ電源の例としては、ＲＦ周波数で発振するＲＦ発振器が挙げられる。周波数コントローラ１１６Ａは、プロセッサ１１０に結合され、ＲＦ電源１２０Ａは、ＬＦ ＲＦＧの出力Ｏ１を介してＩＭＣ１０４の入力Ｉ１に結合される。
同様に、ＨＦ ＲＦＧは、周波数コントローラ１１６Ｂと、ドライバ１１８Ｂと、ＲＦ電源１２０Ｂとを含む。図示されるように、周波数コントローラ１１６Ｂは、ドライバ１１８Ｂに結合され、ドライバ１１８Ｂは、ＲＦ電源１２０Ｂに結合される。周波数コントローラ１１６Ｂは、プロセッサ１１０に結合され、ＲＦ電源１２０Ｂは、ＨＦ ＲＦＧの出力Ｏ２を介してインピーダンス整合回路１０４の入力Ｉ２に結合される。加えて、ＨＦ ＲＦＧの出力Ｏ２には、電力センサ１２２が結合される。電力センサ１２２は、プロセッサ１１０に結合される。任意で、方向性結合器１２４が出力Ｏ２に結合され、オシロスコープ１２６が方向性結合器１２４に結合される。
ＩＭＣ１０４は、本明細書では整合器またはインピーダンス整合ネットワークと呼ばれることがある。ＩＭＣ１０４は、電圧センサ１２８に結合される出力Ｏ３を有し、電圧センサ１２８は、プロセッサ１１０に結合される。出力Ｏ３は、チャック１０８にも結合される。プラズマチャンバ１０６は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバであり、チャック１０８は、静電チャック（ＥＳＣ）であり得る。チャック１０８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のような金属製の下部電極を含む。プラズマチャンバ１０６は、チャック１０８の上面と対向する下面を有する上部電極１１４をさらに含む。上部電極１１４は、接地電位に結合され、金属製である。
システム１００は、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法を実行するために使用される。この方法は、経験的方法である。本明細書に記載される経験的方法は、プラズマチャンバ１０６内で基板を処理することなく、ラボ試験中に実行される。基板処理の例には、基板上への１つもしくは複数の材料の堆積、または基板のエッチング、または基板の洗浄、または基板のスパッタリング、またはそれらの組み合わせが挙げられる。
電力を最適化する方法の実行中、プロセッサ１１０は、メモリデバイス１１２からレシピにアクセスする。このレシピは、ＬＦ ＲＦＧによって生成されるＲＦ信号１３０Ａの特定周波数および特定電力、ならびにＨＦ ＲＦＧによって生成されるＲＦ信号１３０Ｂの特定周波数および特定電力を含む。プロセッサ１１０は、ＲＦ信号１３０Ａの特定周波数および特定電力を周波数コントローラ１１６Ａに提供し、ＲＦ信号１３０Ｂの特定周波数および特定電力を周波数コントローラ１１６Ｂに提供する。生成すべきＲＦ信号１３０Ａの周波数および電力を受信すると、周波数コントローラ１１６Ａは、ドライバ１１８Ａに信号を送信し、特定周波数および特定電力に従って電流を生成する。ドライバ１１８Ａは、電流を生成し、その電流をＲＦ電源１２０Ａに提供する。電流を受け取ると、ＲＦ電源１２０Ａは、プロセッサ１１０から受信された特定周波数および特定電力を有するＲＦ信号１３０Ａを生成する。
同様に、生成すべきＲＦ信号１３０Ｂの特定周波数および特定電力を受信すると、周波数コントローラ１１６Ｂは、ドライバ１１８Ｂに信号を送信し、特定周波数および特定電力に基づいて電流を生成する。ドライバ１１８Ｂは、ＲＦ電源１２０Ｂに提供する電流を生成する。電流を受け取ると、ＲＦ電源１２０Ｂは、プロセッサ１１０から受信された特定周波数および特定電力を有するＲＦ信号１３０Ｂを生成する。
ＲＦ電源１２０Ａは、出力Ｏ１および入力Ｉ１を介してＲＦ信号１３０ＡをＩＭＣ１０４に供給し、ＲＦ電源１２０Ｂは、出力Ｏ２および入力Ｉ２を介してＲＦ信号１３０ＢをＩＭＣ１０４に供給する。ＩＭＣ１０４は、出力Ｏ３に結合された負荷のインピーダンスを入力Ｉ１およびＩ２に結合されたソースのインピーダンスと整合させ、ＲＦ信号１３０Ａおよび１３０Ｂを組み合わせて、出力Ｏ３で修正ＲＦ信号１３２を生成する。負荷の例としては、プラズマチャンバ１０６、および出力Ｏ３をチャック１０８に結合するＲＦ伝送ラインが挙げられる。ソースの例としては、ＬＦ ＲＦＧ、ＨＦ ＲＦＧ、出力Ｏ１を入力Ｉ１に結合するＲＦケーブル、および出力Ｏ２を入力Ｉ２に結合するＲＦケーブルが挙げられる。修正ＲＦ信号１３２は、チャック１０８に供給される。
修正ＲＦ信号１３２がチャック１０８に供給されるとき、電圧センサ１２８は、出力Ｏ３における電圧を測定し、電圧量を有する電圧の測定値をプロセッサ１１０に提供する。電圧センサ１２８によって測定される電圧は、ＲＦ信号１３０Ａの電圧である。電圧センサ１２８は、出力Ｏ３における修正ＲＦ信号１３２の電圧を測定する。修正ＲＦ信号１３２の電圧は、主にＲＦ信号１３０Ａの電圧である。ＲＦ信号１３０Ａは、ＲＦ信号１３０Ｂよりも多くの電力を有する。プロセッサ１１０は、電圧センサ１２８から電圧の測定値を受信し、電圧量をトレースする電圧信号のサイクルを複数の時間間隔に分割する。これらの時間間隔は、均等である。例えば、第１の時間間隔は、第２の時間間隔の期間に等しい期間を有し、第２の時間間隔は、第３の時間間隔に等しい。
時間間隔の各々について、電力センサ１２２は、出力Ｏ２における送出電力を測定する。例えば、電力センサ１２２は、ＲＦ信号１３０Ｂの送出電力を測定する。送出電力は、順方向電力と反射電力との差であることに留意されたい。例えば、ＲＦ信号１３０Ｂの送出電力は、出力Ｏ２においてＨＦ ＲＦＧによって供給される電力と、出力Ｏ２においてＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力との差である。出力Ｏ２における反射電力は、プラズマチャンバ１０６から、ＲＦ伝送ライン、ＩＭＣ１０４、および入力Ｉ２を出力Ｏ２に結合するＲＦケーブルを介して反射された電力である。電力センサ１２２は、出力Ｏ２における送出電力の測定値をプロセッサ１１０に提供する。
時間間隔の各々について、プロセッサ１１０は、出力Ｏ２における送出電力が最大であるＨＦ ＲＦＧの周波数を決定する。例えば、プロセッサ１１０は第１の時間間隔について、ＨＦ ＲＦＧがレシピの周波数（基準周波数など）を有するとき、出力Ｏ２における送出電力がＰＷＲ１であることを、測定値から決定する。基準周波数の一例は、基本周波数（周波数値ＨＦ０など）であり、これについては以下でさらに説明する。別の例として、ＨＦ ＲＦＧの基準周波数は、以下でさらに説明する始点Ｐ１でゼロの正の交差が発生する周波数である。ゼロの正の交差についても、以下でさらに説明する。始点Ｐ１は、中央時間に発生する。さらに、プロセッサ１１０は第１の時間間隔中、レシピ内の周波数を修正周波数に修正し、修正周波数を周波数コントローラ１１６Ｂに提供する。修正周波数は、プラズマチャンバ１０６への電力送出を最適化し、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を低減するために周波数コントローラ１１６Ｂに提供される。第１の時間間隔中、周波数コントローラ１１６Ｂは、ＲＦ信号１３０Ｂを生成するためにＲＦ電源１２０Ｂを制御するのと同じ方式で、修正周波数を有するＲＦ信号１３４を生成するためにＲＦ電源１２０Ｂを制御する。プロセッサ１１０は第１の時間間隔について、ＲＦ信号１３４が出力Ｏ２に供給されるとき、出力Ｏ２における送出電力がＰＷＲ２であることを、測定値から決定する。プロセッサ１１０は、ＰＷＲ２がＰＷＲ１よりも大きいと決定した場合、電圧信号のサイクルの第１の時間間隔中にＨＦ ＲＦＧが基準周波数の代わりに修正周波数で動作されることを、さらに決定する。他方、プロセッサ１１０は、ＰＷＲ１がＰＷＲ２よりも大きいと決定した場合、電圧信号のサイクルの第１の時間間隔中にＨＦ ＲＦＧが修正周波数の代わりに基準周波数で動作されることを、さらに決定する。
方向性結合器１２４およびオシロスコープ１２６は、検証目的で使用され、任意のデバイスであることに留意されたい。例えば、方向性結合器１２４は、出力Ｏ２における送出電力を結合し、電力をオシロスコープ１２６に提供する。ユーザは、出力Ｏ２における送出電力の測定値、およびオシロスコープ１２６上のＲＦ信号１３０Ｂまたは１３４の周波数値を確認し、送出電力がより大きくなる基準周波数または修正周波数を検証することができる。
一実施形態において、上部電極１１４は、接地電位に結合される代わりに、インピーダンス整合回路（図示せず）を介して１つまたは複数のＲＦ発生器（図示せず）に結合される。そして、チャック１０８は、ＩＭＣ１０４を介してＬＦ ＲＦＧおよびＨＦ ＲＦＧに結合される。
一実施形態において、上部電極１１４は、接地電位に結合される代わりに、インピーダンス整合回路（図示せず）を介して１つまたは複数のＲＦ発生器（図示せず）に結合される。そして、チャック１０８が接地電位に結合される。
一実施形態において、電圧センサ１２８は、出力Ｏ３に結合される代わりに、出力Ｏ１または入力Ｉ１に結合される。
一実施形態において、電圧センサ１２８によって測定された電圧量を有する電圧信号の時間間隔は、不均等である。例えば、第１の時間間隔は、第２の時間間隔の期間と比較して、より短い期間またはより長い期間を有する。
図２Ａは、電圧信号２０４を例示するグラフ２０２の一実施形態である。電圧信号２０４は、出力Ｏ３における電圧の測定値から、図１のプロセッサ１１０によって生成される。出力Ｏ３における電圧の測定は、図１の電圧センサ１２８によって行われる。グラフ２０２は、電圧信号２０４の電圧を時間ｔに対してプロットしている。この電圧は、図１のＲＦ信号１３０Ａの電圧である。電圧センサ１２８によって測定された電圧は、修正ＲＦ信号１３２の電圧であり、上で説明したように、修正ＲＦ信号１３２の電圧は、主にＲＦ信号１３０Ａの電圧を含む。
プロセッサ１１０は、電圧信号２０４のサイクル１をｔ０～ｔ１２の複数の時間間隔に分割する。ｔ０～ｔ１２の時間間隔の各々は、均等である。例えば、時間ｔ０とｔ１の間の期間は、時間ｔ１とｔ２の間の期間と同じであり、時間ｔ１とｔ２の間の期間は、時間ｔ２とｔ３の間の期間と同じである。時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔は、本明細書では中央時間間隔と呼ばれることがある。同様に、プロセッサ１１０は、電圧信号２０４の別のサイクル２をｔ１２～ｔ２４の複数の時間間隔に分割する。サイクル２は、サイクル１から連続しており、サイクル１は、サイクル２に先行する。なお、本明細書に記載されるサイクルは、本明細書では波形サイクルと呼ばれることがある。例えば、サイクル１は、波形である電圧信号２０４のものである。
電圧信号２０４の始点Ｐ１は、時間ｔ０にあり、電圧信号２０４の正のゼロ交差で発生することに留意されたい。例えば、始点Ｐ１において、電圧信号２０４の値は、負から正に移る。電圧信号２０４は、正のゼロ交差が発生する始点Ｐ１において正の勾配を有する。さらに、電圧信号２０４の中点Ｐ２は、時間ｔ６にあり、電圧信号２０４の負のゼロ交差で発生する。電圧信号２０４は、負のゼロ交差が発生する中点Ｐ２において負の勾配を有する。一例として、中点Ｐ２において、電圧信号２０４の値は、正から負に移る。同様に、電圧信号２０４の終点Ｐ３は、電圧信号２０４の正のゼロ交差で発生する。例えば、終点Ｐ３において、電圧信号２０４の値は、負から正に移る。電圧信号２０４は、正のゼロ交差が発生する終点Ｐ３において正の勾配を有する。終点Ｐ３は、電圧信号２０４のサイクル２の始点である。中点Ｐ２で発生する負のゼロ交差は、始点Ｐ１で発生する正のゼロ交差と終点Ｐ３で発生する正のゼロ交差との間にある。点Ｐ１～Ｐ３は、電圧信号２０４のサイクル１の間に発生する。
始点Ｐ１でのサイクル１の正のゼロ交差は、始点Ｐ１に対応する。同様に、中点Ｐ２でのサイクル１の負のゼロ交差は、中点Ｐ２に対応し、終点Ｐ３でのサイクル１の正のゼロ交差は、終点Ｐ３に対応する。
電圧信号２０４のサイクル１は、点Ｐ１とＰ２の間で正であり、点Ｐ２とＰ３の間で負である。例えば、電圧信号２０４は、点Ｐ１とＰ２の間で正の値または正の振幅または正の大きさを有し、点Ｐ２とＰ３の間で負の値を有する。同様に、サイクル２の半分は、正であり、サイクル２の残りの半分は、負である。
さらに、サイクル１は連続波（ＣＷ）ＲＦ信号または多状態ＲＦ信号に関連していることにも留意されたい。例えば、図１のＲＦ信号１３０Ｂは、サイクル１中に連続波ＲＦ信号であるか、またはレベル間パルスＲＦ信号である。多状態ＲＦ信号は、ある状態から別の状態に遷移する。一例として、高状態中の多状態ＲＦ信号のエンベロープは、低状態中の多状態ＲＦ信号のエンベロープよりも大きい電力レベルを有する。エンベロープは、ピークツーピーク振幅またはゼロツーピーク振幅である。
一実施形態では、プロセッサ１１０は、電圧信号２０４の各サイクルを他の任意の数の時間間隔に分割する。例えば、プロセッサ１１０は、電圧信号２０４の各サイクルを、１２の時間間隔ではなく１８の時間間隔または５０の時間間隔に分割する。
図２Ｂは、図１のＨＦ ＲＦＧによって出力Ｏ２で生成されるＲＦ信号１３４（図１）の周波数オフセットを表す周波数信号２０８を例示するグラフ２０６の一実施形態である。周波数信号２０８は、上述の経験的方法を適用することによって生成される。ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットを決定することによって、プロセッサ１１０は周波数信号２０８を提供する。周波数信号２０８は、本明細書では周波数調整波形と呼ばれることがある。周波数信号２０８の周波数オフセットは、図１に関して例示された方法、すなわち、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法を適用した後に決定される。例えば、時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔中、出力Ｏ２における送出電力は、ＨＦ ＲＦＧが周波数オフセットＨＦ－１で動作されるときに最大になり、時間ｔ１とｔ２の間の時間間隔中、出力Ｏ２における送出電力は、ＨＦ ＲＦＧが周波数オフセットＨＦ－２で動作されるときに最大になる。同様に、周波数オフセットＨＦ－３、ＨＦ－１、ＨＦ－１、ＨＦ０、ＨＦ１、ＨＦ２、ＨＦ３、ＨＦ３、ＨＦ２、およびＨＦ０が、電圧信号２０４のサイクル１の時間ｔ２とｔ３、ｔ３とｔ４、ｔ４とｔ５、ｔ５とｔ６、ｔ６とｔ７、ｔ７とｔ８、ｔ８とｔ９、ｔ９とｔ１０、ｔ１０とｔ１１、およびｔ１１とｔ１２の間の時間間隔に対応して決定される。
周波数信号２０８は、電圧信号２０４の形状と比較して実質的に逆の形状を有することに留意されたい。例えば、時間ｔ０とｔ６の間の期間の大部分において、電圧信号２０４が正の値を有するとき、周波数信号２０８は、ＨＦrf（ｔ）として表される基準周波数に対して負のオフセットを有する。また、時間ｔ６とｔ１２の間の期間の大部分において、電圧信号２０４が負の値を有するとき、周波数信号２０８は、基準周波数ＨＦrf（ｔ）に対して正のオフセットを有する。例示すると、時間ｔ０とｔ６の間の期間の大部分とは、時間ｔ０とｔ６の間の期間の半分よりも大きい期間であり、時間ｔ６とｔ１２の間の期間の大部分とは、時間ｔ６とｔ１２の間の期間の半分よりも大きい期間である。別の例として、電圧信号２０４は、時間ｔ０で発生する始点Ｐ１で正のゼロ交差を有する。時間ｔ０において、周波数信号２０８は、負のゼロ交差を有し、基準周波数ＨＦrf（ｔ）に対する周波数信号２０８のオフセットを正から負に変更する。さらに、電圧信号２０４は、時間ｔ６で発生する中点Ｐ２で負のゼロ交差を有する。時間ｔ６において、周波数信号２０８は、正のゼロ交差を有し、基準周波数ＨＦrf（ｔ）に対する周波数信号２０８のオフセットを負から正に変更する。また、電圧信号２０４は、時間ｔ１２で発生する終点Ｐ３で正のゼロ交差を有する。時間ｔ１２において、周波数信号２０８は、負のゼロ交差を有し、基準周波数ＨＦrf（ｔ）に対する周波数信号２０８のオフセットを正から負に変更する。
一実施形態では、周波数信号２０８は、時間ｔ６に正のゼロ交差を有さないことに留意されたい。例えば、周波数信号２０８は、時間ｔ６に近い時間に正のゼロ交差を有する。例示すると、周波数信号２０８は、時間ｔ４とｔ８との間、または時間ｔ５とｔ７の間の時間に正のゼロ交差を有する。同様に、周波数信号２０８は、時間ｔ０または時間ｔ１２に負のゼロ交差を有さない。一例として、周波数信号２０８は、時間ｔ０または時間ｔ１２に近い時間に負のゼロ交差を有する。例示すると、始点Ｐ１について、周波数信号２０８は、時間ｔ０とｔ２の間の時間に負のゼロ交差を有する。別の例示として、終点Ｐ３について、周波数信号２０８は、時間ｔ１１とｔ１３との間、または時間ｔ１０とｔ１４の間の時間に負のゼロ交差を有する。
加えて、一実施形態では、周波数信号２０８は、時間ｔ６の近くで正のゼロ交差を有し、周波数オフセットＨＦ０に近いオフセットを有する。例えば、周波数信号２０８は、時間ｔ６の近くでオフセットＨＦ－１とＨＦ１の間に周波数オフセットを有する。同様に、周波数信号２０８は、時間ｔ０またはｔ１２の近くで負のゼロ交差を有し、周波数オフセットＨＦ０に近いオフセットを有する。例示すると、周波数信号２０８は、時間ｔ０の近くでオフセットＨＦ－１とＨＦ１の間に周波数オフセットを有し、時間ｔ１２の近くでオフセットＨＦ－１とＨＦ１の間に周波数オフセットを有する。
図２Ｃは、図１の電圧センサ１２８によって測定された電圧量を有する電圧信号２１２、および電圧信号２１２と比較して実質的に反転された周波数信号２１４を例示するグラフ２１０の一実施形態である。グラフ２１０は、基準周波数ＨＦrf（ｔ）からの周波数信号２１４の複数の周波数オフセットを時間ｔに対してプロットするとともに、電圧信号２１２の電圧量を時間ｔに対してプロットしている。基準周波数ＨＦrf（ｔ）は、グラフ２１０において０として示される。周波数信号２１４は、図１のＨＦ ＲＦＧの出力Ｏ２で生成されるＲＦ信号の周波数オフセットを有し、周波数オフセットは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法（図１および図２Ｂを参照して上述した方法）を使用して決定される。周波数信号２１４は、ほぼ第９の時間間隔の開始時に正のゼロ勾配を有し、電圧信号２１２は、ほぼ第１０の時間間隔の開始時に負のゼロ勾配を有することに留意されたい。例えば、周波数信号２１４は、第９の時間間隔の開始時近くで発生する正の勾配を有し、電圧信号２１２は、第１０の時間間隔の開始時近くで発生する負の勾配を有する。第１０の時間間隔の開始時は、第９の時間間隔の開始時に近い。
図３は、基板の処理中に図１のＨＦ ＲＦＧが動作される複数の周波数オフセットの生成を例示する図である。ＨＦ ＲＦＧによって適用される周波数オフセットは、基板の処理を行わない経験的方法を実行することによって生成される。周波数オフセットは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法を適用することによって生成される。時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔について、図１のプロセッサ１１０は、図１の出力Ｏ２を介してＨＦ ＲＦＧによって送出された電力Ｐｄｅｌ１の量が、出力Ｏ２を介してＨＦ ＲＦＧによって送出された複数の電力量の中で最大となる周波数オフセットＨＦ－１を決定する。例えば、時間ｔ０と時間ｔ１の間の時間間隔内にある時間ｔ01A中、プロセッサ１１０は、ＨＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ｂを制御し、出力Ｏ２において、周波数オフセットＨＦ－１１を有するＲＦ信号を生成する。基準周波数ＨＦrf（ｔ）は、プロセッサ１１０によって調整され、ＨＦ－１１に変更される。周波数オフセットＨＦ－１１は、基準周波数ＨＦrf（ｔ）と、整数ｎiとＬＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ａの動作周波数値ＬＦ（ｔ01A）の積との差の結果を決定することによって、プロセッサ１１０によって生成される。この場合、ｉは時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔の整数を表し、ｎiは第１の整数に等しい。この例では、ｉは１に等しく、これは、時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔が、図２Ｂの電圧信号２０４のサイクル１中の複数の時間間隔のうち第１の時間間隔であることを表す。基準周波数ＨＦrf（ｔ）は、時間ｔの関数であり、時間と共に変化することに留意されたい。例えば、基準周波数ＨＦrf（ｔ）は、図２Ａの電圧信号２０４の１つまたは複数のサイクルにわたって変化する。２つの値の差の計算は、本明細書では減算演算と呼ばれることがある。プロセッサ１１０は、本明細書に記載の減算演算または積演算を実施する。周波数値ＬＦ（ｔ01A）は、時間ｔ01A中のＲＦ電源１２０Ａの動作のものである。ＲＦ電源１２０Ｂが周波数オフセットＨＦ－１１を有するＲＦ信号を生成するように制御される時間ｔ01A中、出力Ｏ２における送出電力は、図１の電力センサ１２２によってＰｄｅｌ１１であると測定される。
さらに、同じく時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔内にある別の時間ｔ01B中、プロセッサ１１０は、ＨＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ｂを制御し、出力Ｏ２において、周波数オフセットＨＦ－１を有するＲＦ信号を生成する。周波数オフセットＨＦ－１は、基準周波数ＨＦrf（ｔ）と、整数ｎiとＬＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ａの動作周波数値ＬＦ（ｔ01B）の積との差である。この場合、ｉは１に等しく、ｎiは第２の整数に等しく、第２の整数は第１の整数とは異なる値を有する。プロセッサ１１０は、本明細書に記載されるような任意の時間間隔中にｎiの値を変更し、出力Ｏ２における送出電力がその時間間隔に対して最大化されるＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットを決定する。基準周波数ＨＦrf（ｔ）は、プロセッサ１１０によって調整され、ＨＦ－１に変更される。周波数値ＬＦ（ｔ01B）は、時間ｔ01B中のＲＦ電源１２０Ａの動作のものである。時間ｔ01Bにおいて、ＲＦ電源１２０Ｂは、基準周波数値ＨＦrf（ｔ）と、整数ｎiと周波数値ＬＦ（ｔ01B）の積との差に等しい周波数オフセットを有するＲＦ信号を生成するように制御される。この時間ｔ01B中に出力Ｏ２において送出された電力は、電力センサ１２２によってＰｄｅｌ１であると測定される。プロセッサ１１０は、電力Ｐｄｅｌ１が電力Ｐｄｅｌ１１よりも大きいと決定する。電力Ｐｄｅｌ１が電力Ｐｄｅｌ１１よりも大きいと決定されると、プロセッサ１１０は、時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔中、ＲＦ電源１２０Ｂが周波数オフセットＨＦ－１１ではなく周波数オフセットＨＦ－１で動作されることを決定する。
同様に、プロセッサ１１０は、電圧信号２０４のサイクル１の時間ｔ１とｔ２の間の時間間隔中、ＨＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ｂが周波数オフセットＨＦ－２で動作されることを決定する。ＨＦ ＲＦＧが周波数オフセットＨＦ－２で動作される時間に、電力センサ１２２は、時間ｔ１とｔ２の間の時間間隔中に出力Ｏ２で送出された電力の最大量Ｐｄｅｌ２を測定する。例えば、プロセッサ１１０は、ＨＦ ＲＦＧが周波数オフセットＨＦ－２で動作されるとき、ＨＦ ＲＦＧの出力Ｏ２における送出電力が、時間ｔ１とｔ２の間の時間間隔中にＨＦ ＲＦＧの動作の別の周波数オフセットＨＦ－２２に対する出力Ｏ２における送出電力よりも大きいと決定する。周波数オフセットＨＦ－２２は、基準周波数ＨＦrf（ｔ）と、整数ｎiとＬＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ａの周波数値ＬＦ（ｔ12A）の積との差である。この場合、ｎiは第３の整数である。基準周波数ＨＦrf（ｔ）は、プロセッサ１１０によって調整され、ＨＦ－２２に変更される。第３の整数は、第１の整数もしくは第２の整数でもよく、または第１もしくは第２の整数と等しくない別の整数でもよい。時間ｔ12Aは、時間ｔ１とｔ２の間の時間間隔中の時間である。さらに、周波数オフセットＨＦ－２は、基準周波数ＨＦrf（ｔ）と、整数ｎiとＬＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ａの別の周波数値ＬＦ（ｔ12B）の積との差である。この場合、ｎiは第３の整数と等しくない第４の整数である。時間ｔ12Bは、時間ｔ１とｔ２の間の時間間隔中の別の時間である。第４の整数は、第１の整数もしくは第２の整数でもよく、または第１もしくは第２もしくは第３の整数と等しくない別の整数でもよい。
さらに、プロセッサ１１０は、周波数オフセットＨＦ－３が時間ｔ２とｔ３の間の時間間隔中に出力Ｏ２で送出された電力の最大量Ｐｄｅｌ３に対応すると決定すると、時間ｔ２とｔ３の間の時間間隔中、ＨＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ｂが周波数オフセットＨＦ－３で動作されることを決定する。プロセッサ１１０は、時間ｔ３とｔ４、時間ｔ４とｔ５、および時間ｔ５とｔ６の間の時間間隔中、そのような決定を行い続ける。例えば、プロセッサ１１０は、時間ｔ３とｔ４、時間ｔ４とｔ５、および時間ｔ５とｔ６の間の時間間隔の各々について周波数オフセットを決定する。時間ｔ３～時間ｔ６の時間間隔の各々についての周波数オフセットは、各時間間隔についての整数ｎiと時間間隔中の動作周波数ＬＦ（ｔ）の積を、基準周波数ＨＦrf（ｔ）から減算することによって決定される。
プロセッサ１１０は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１に関連する時間ｔ６とｔ７の間の時間間隔について、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットのさらなる決定を行う。時間ｔ６とｔ７の間の時間間隔について、図１のプロセッサ１１０は、図１の出力Ｏ２を介してＨＦ ＲＦＧによって送出された電力Ｐｄｅｌ７の量が、出力Ｏ２を介してＨＦ ＲＦＧによって送出された複数の電力量の中で最大となる周波数オフセットＨＦ１を決定する。例えば、基準周波数ＨＦrf（ｔ）は、プロセッサ１１０によって調整され、ＨＦ１１に変更される。時間ｔ６と時間ｔ７の間の時間間隔内の時間ｔ07A中、プロセッサ１１０は、ＨＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ｂを制御し、出力Ｏ２において、周波数オフセットＨＦ１１を有するＲＦ信号を生成する。周波数オフセットＨＦ１１は、ＨＦrf（ｔ）として表される基準周波数と、整数ｎiとＬＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ａの動作周波数値ＬＦ（ｔ07A）の積との合計または加算である。この場合、ｉは時間ｔ６とｔ７の間の時間間隔の整数を表し、ｎiは第７の整数に等しい。プロセッサ１１０は、本明細書に記載の任意の追加動作を実施する。この例では、ｉは７に等しく、これは、時間ｔ６とｔ７の間の時間間隔が、図２Ｂの電圧信号２０４のサイクル１中の複数の期間のうち第７の期間であることを表す。周波数値ＬＦ（ｔ07A）は、時間ｔ07A中のＲＦ電源１２０Ａの動作のものである。ＲＦ電源１２０Ｂが周波数オフセットＨＦ１１を有するＲＦ信号を生成するように制御される時間ｔ07A中、出力Ｏ２における送出電力は、電力センサ１２２によってＰｄｅｌ１７であると測定される。
さらに、同じく時間ｔ６とｔ７の間の時間間隔内にある別の時間ｔ07B中、プロセッサ１１０は、ＨＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ｂを制御し、出力Ｏ２において、周波数オフセットＨＦ１を有するＲＦ信号を生成する。周波数オフセットＨＦ１は、基準周波数ＨＦrf（ｔ）と、整数ｎiとＬＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ａの動作周波数値ＬＦ（ｔ07B）の積の合計である。この場合、ｉは７に等しく、ｎiは第８の整数に等しい。第８の整数は、第７の整数と等しくない。このようにして、基準周波数ＨＦrf（ｔ）は、プロセッサ１１０によって調整され、ＨＦ１に変更される。周波数値ＬＦ（ｔ07B）は、時間ｔ07B中のＲＦ電源１２０Ａの動作のものである。時間ｔ07Bにおいて、ＲＦ電源１２０Ｂは、基準周波数値ＨＦrf（ｔ）と、整数ｎiと周波数値ＬＦ（ｔ07B）の積の合計に等しい周波数オフセットＨＦ１を有するＲＦ信号を生成するように、プロセッサ１１０によって制御される。この時間ｔ07B中に出力Ｏ２において送出された電力は、電力センサ１２２によってＰｄｅｌ７であると測定される。プロセッサ１１０は、電力Ｐｄｅｌ７が電力Ｐｄｅｌ１７よりも大きいと決定する。電力Ｐｄｅｌ７が電力Ｐｄｅｌ１７よりも大きいと決定されると、プロセッサ１１０は、時間ｔ６とｔ７の間の時間間隔中、ＲＦ電源１２０Ｂが周波数オフセットＨＦ１１ではなく周波数オフセットＨＦ１で動作されることを決定する。
プロセッサ１１０は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１に関連する時間ｔ７とｔ８、時間ｔ８とｔ９、時間ｔ９とｔ１０、および時間ｔ１０とｔ１１の間の期間中、そのような決定を行い続ける。例えば、プロセッサ１１０は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１に関連する残りの時間間隔である時間ｔ７とｔ８、時間ｔ８とｔ９、時間ｔ９とｔ１０、および時間ｔ１０とｔ１１の間の時間間隔の各々について周波数オフセットを決定する。時間ｔ７～ｔ１１の残りの時間間隔の各々についての周波数オフセットは、各時間間隔についての整数値ｎiと時間間隔中の動作周波数値ＬＦ（ｔ）の積を、基準周波数ＨＦrf（ｔ）に加算することによって決定される。また、プロセッサ１１０は、周波数オフセットＨＦ０が時間ｔ１１とｔ１２の間の時間間隔中に出力Ｏ２で送出された電力の最大量Ｐｄｅｌ１２に対応すると決定すると、サイクル１の時間ｔ１１とｔ１２の間の期間中、ＨＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ｂが周波数オフセットＨＦ０で動作されることを決定する。
周波数オフセットＨＦ－１は、時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔に対応することに留意されたい。例えば、基板の処理中、およびＬＦ ＲＦＧによって供給された電圧信号２０４の時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔中、ＨＦ ＲＦＧは、周波数ＨＦrf（ｔ）と周波数オフセットＨＦ－１との差に等しい周波数で動作される。同様に、残りの周波数オフセットＨＦ－２、ＨＦ－３、ＨＦ－１、ＨＦ－１、ＨＦ０、ＨＦ１、ＨＦ２、ＨＦ３、ＨＦ３、ＨＦ２、およびＨＦ０は、残りの時間間隔である時間ｔ１とｔ２、ｔ２とｔ３、ｔ３とｔ４、ｔ４とｔ５、ｔ５とｔ６、ｔ６とｔ７、ｔ７とｔ８、ｔ８とｔ９、ｔ９とｔ１０、ｔ１０とｔ１１、およびｔ１１とｔ１２の間の時間間隔に対応する。
ｔ０～ｔ１２の時間間隔中のＲＦ電源１２０Ｂの動作のための周波数オフセットは、プロセッサ１１０によってメモリデバイス１１２のテーブル１に格納される。テーブル１内に格納された周波数オフセットは、図２Ｃの周波数信号２０８の周波数オフセットと同じである。テーブル１については、以下でさらに説明する。ｔ０～ｔ１２の時間間隔中のＲＦ電源１２０Ｂの周波数オフセットは、状態を持たない連続波ＲＦ信号であるＲＦ信号１３４を生成するためのものである。加えて、ＲＦ信号１３０Ａは、連続波ＲＦ信号である。
ＨＦ ＲＦＧがテーブル１に示される周波数オフセットで動作するとき、周波数信号２０８は、ＬＦ ＲＦＧの動作周波数ＬＦ（ｔ）に対して最適化されることに留意されたい。ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１の時間ｔ０～ｔ１の時間間隔、時間ｔ１～ｔ２の時間間隔、時間ｔ２～ｔ３の時間間隔、時間ｔ３～ｔ４の時間間隔、時間ｔ４～ｔ５の時間間隔、時間ｔ５～ｔ６の時間間隔、時間ｔ６～ｔ７の時間間隔、時間ｔ７～ｔ８の時間間隔、時間ｔ８～ｔ９の時間間隔、時間ｔ９～ｔ１０の時間間隔、時間ｔ１０～ｔ１１の時間間隔、および時間ｔ１１～ｔ１２の時間間隔について電力送出を最適化することによって、プラズマチャンバ１０６への電力送出が最適化される。
一実施形態では、ｎiは、正の実数などの非整数である。
一実施形態では、整数または非整数ｎiがプロセッサ１１０によって変化される範囲は、ＬＦ ＲＦＧによって供給された電力量とＨＦ ＲＦＧによって供給された電力量の電力比の関数である。例えば、電力比が増加すると、整数または非整数ｎiが変化される範囲が増加し、電力比が減少すると、整数または非整数ｎiが変化される範囲が減少する。電力比の増加または減少は、プラズマチャンバ１０６内の基板に適用されるプロセスの関数である。整数または非整数ｎiの変動範囲は、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの全範囲を制御する。例えば、整数または非整数ｎiの変動範囲が大きいほど、周波数オフセットの全範囲が大きくなり、整数または非整数ｎiの変動範囲が小さいほど、周波数オフセットの全範囲が小さくなる。例示すると、整数または非整数ｎiの変動範囲が大きいとき、周波数オフセットの全範囲はＨＦ３とＨＦ－３の間であり、整数または非整数ｎiの変動範囲が小さいとき、周波数オフセットの全範囲はＨＦ２とＨＦ－２の間である。
一実施形態では、ｔ０～ｔ１２の時間間隔の一部についてプロセッサ１１０によって決定されるＲＦ電源１２０Ｂの複数の周波数オフセットは、多状態ＲＦ信号の第１の状態を生成するためのものである。多状態ＲＦ信号は、ＲＦ電源１２０Ｂによって生成される。第１の状態によって示される第１の部分に対して周波数オフセットが生成されるのと同じ方式で、時間間隔ｔ０～ｔ１２の残りの部分についてのＲＦ電源１２０Ｂの周波数オフセットが、多状態ＲＦ信号の第２の状態に対して生成される。各状態に対する周波数オフセットは、その状態についてのＨＦ ＲＦＧの基準周波数およびその状態についてのＬＦ ＲＦＧの周波数値によって決定される。第１の部分の一例は、時間ｔ０～ｔ６の時間間隔を含み、残りの部分の一例は、時間ｔ６～ｔ１２の時間間隔を含む。第１の部分の別の例は、時間ｔ０～ｔ５の時間間隔を含み、残りの部分の一例は、時間ｔ５～ｔ１２の時間間隔を含む。第１の状態の間、多状態ＲＦ信号の電力レベル（ピークツーピーク振幅またはエンベロープまたはゼロツーピーク振幅など）は、第２の状態の間の多状態ＲＦ信号の電力レベルよりも大きい。多状態ＲＦ信号は、第１の状態から第２の状態に周期的に遷移する。
図４は、基板Ｓを処理するために図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法から生成された周波数オフセットの適用を例示するシステム４００の一実施形態の図である。図２Ａの電圧信号２０４のサイクル１についてのＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットは、メモリデバイス１１２内のテーブル１に格納される。例えば、図２Ｂの周波数信号２０８の周波数オフセットは、テーブル１に格納される。テーブル１は、データベースの一例である。
チャック１０８の上面に載置された半導体ウエハなどの基板Ｓを処理するために、プロセッサ１１０は、周波数コントローラ１１６Ａにレシピを提供する。周波数コントローラ１１６Ａは、ドライバ１１８Ａを介してＲＦ電源１２０Ａを制御し、ＲＦ信号１３０Ａを生成する。ＲＦ信号１３０Ａは、ＲＦ電源１２０Ａから出力Ｏ１および入力Ｉ１を介してＩＭＣ１０４に供給される。
さらに、プロセッサ１１０は、ＲＦ信号１３０Ａの各動作サイクル（サイクル１など）中に周波数オフセットを適用するために、テーブル１内の周波数オフセットを周波数コントローラ１１６Ｂに提供する。ＬＦ ＲＦＧが特定周波数ＬＦ（ｔ）で動作しているとき、プロセッサ１１０は、テーブル１に格納された周波数オフセットをＨＦ ＲＦＧに提供し、ＲＦ信号１３０Ａの動作サイクル中の時間間隔の各々についてＨＦ ＲＦＧの基準周波数ＨＦrf（ｔ）を調整する。テーブル１に格納された周波数オフセットは、ＬＦ ＲＦＧの特定周波数ＬＦ（ｔ）に対応する。プロセッサ１１０は、周波数オフセットをＲＦ発生器に提供することによって、ＨＦ ＲＦＧまたはＬＦ ＲＦＧなどのＲＦ発生器の周波数を設定する。図２Ａの電圧信号２０４のサイクル１について決定された周波数オフセットは、基板Ｓを処理するために、ＲＦ信号１３０Ａの追加のサイクルごとに繰り返されることになる。例えば、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル２において、周波数オフセットＨＦ－１が時間ｔ１２とｔ１３の間の時間間隔中に適用されることになり、周波数オフセットＨＦ－２が時間ｔ１３とｔ１４の間の時間間隔中に適用されることになる。
周波数コントローラ１１６Ｂは、ドライバ１１８Ｂを介してＲＦ電源１２０Ｂを制御し、基板Ｓを処理するためのＬＦ ＲＦＧの各動作サイクル（サイクル１またはサイクル２など）について、テーブル１内に格納された周波数オフセットを有するＲＦ信号１３４を生成する。例えば、ＲＦ信号１３０Ａのサイクル１の時間ｔ０とｔ１の間の期間中、ＲＦ電源１２０Ｂは、周波数調整波形の周波数オフセットＨＦ－１を有するＲＦ信号１３４の第１の部分を供給して基準周波数ＨＦrf（ｔ）を調節または変更し、サイクル１の時間ｔ１とｔ２の間の期間中、ＲＦ電源１２０Ｂは、周波数調整波形の周波数オフセットＨＦ－２を有するＲＦ信号１３４の第２の部分を供給して基準周波数ＨＦrf（ｔ）を調節または変更する。さらに例示すると、ＲＦ信号１３０Ａのサイクル１の時間ｔ０とｔ１の間の期間中、ＲＦ電源１２０Ｂは、基準周波数ＨＦrf（ｔ）と周波数オフセットＨＦ－１との差である周波数を有するＲＦ信号１３４の第１の部分を供給する。ＲＦ信号１３０Ａのサイクル１の時間ｔ１とｔ２の間の期間中、ＲＦ電源１２０Ｂは、基準周波数ＨＦrf（ｔ）と周波数オフセットＨＦ－２との差である周波数を有するＲＦ信号１３４の第２の部分を供給し、ＲＦ信号１３０Ａのサイクル１の時間ｔ６とｔ７の間の期間中、ＲＦ電源１２０Ｂは、基準周波数ＨＦrf（ｔ）と周波数オフセットＨＦ１の合計である周波数を有するＲＦ信号１３４の一部を供給する。また、ＲＦ信号１３０Ａのサイクル２の時間ｔ０とｔ１の間の期間中、ＲＦ電源１２０Ｂは、周波数オフセットＨＦ－１を有するＲＦ信号１３４の第１の部分を供給し、サイクル２の時間ｔ１とｔ２の間の期間中、ＲＦ電源１２０Ｂは、周波数オフセットＨＦ－２を有するＲＦ信号１３４の第２の部分を供給する。ＲＦ信号１３０Ａの各サイクルについて、第２の部分は、ＲＦ信号１３４の第１の部分に連続している。ＲＦ信号１３４は、連続波信号であることに留意されたい。ＲＦ信号１３４は、ＲＦ電源１２０Ｂから出力Ｏ２および入力Ｉ２を介してＩＭＣ１０４に送信される。
ＩＭＣ１０４は、ＲＦ信号１３０Ａおよび１３４を受信し、ＲＦ信号１３０Ａおよび１３４を組み合わせると同時に、負荷のインピーダンスをソースと整合させ、出力Ｏ３において修正ＲＦ信号４０２を出力する。修正ＲＦ信号４０２は、基板Ｓを処理するために、ＩＭＣ１０４から出力Ｏ３を介してチャック１０８に送信される。修正ＲＦ信号４０２の電力をチャック１０８の下部電極に供給することに加えて、酸素含有ガスまたはフッ素含有ガスのような１つまたは複数のプロセスガスがプラズマチャンバ１０６に供給されると、基板Ｓを処理するためにプラズマが打たれるか、またはプラズマチャンバ１０６内に維持される。テーブル１内に格納された周波数オフセットが基板Ｓを処理するために使用されるとき、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力量が減少し、プラズマチャンバ１０６に送出される電力量が増加して、基板の処理速度を増加させる。ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力量が減少し、プラズマチャンバ１０６に送出される電力量が増加すると、反射電力に対する送出電力の比が増加する。反射電力に対する送出電力の比は、出力Ｏ２における送出電力と出力Ｏ２における反射電力の比である。ＨＦ ＲＦＧの出力Ｏ２において送出される電力量が増加すると、プラズマチャンバ１０６に送出される電力量が増加する。
一実施形態では、基板Ｓの処理中、ＲＦ電源１２０Ｂによって生成されたＲＦ信号は、連続波ＲＦ信号１３４ではなく多状態信号である。ＬＦ ＲＦＧの動作の各サイクル中、ＨＦ ＲＦＧによって出力Ｏ２で提供された多状態ＲＦ信号は、第１の状態のある電力レベルから第２の状態の異なる電力レベルに定期的に遷移する。
図５Ａは、図１のＬＦ ＲＦＧによって生成されたＲＦ信号の電圧量を表す電圧信号５０４を例示するグラフ５０２の一実施形態である。グラフ５０２は、ＬＦ ＲＦＧによって生成されたＲＦ信号の電圧量を時間ｔに対してプロットしている。電圧信号５０４は、図１の出力Ｏ３における電圧の測定値から、図１のプロセッサ１１０によって生成される。電圧信号５０４は、図２Ａの電圧信号２０４の周波数ＬＦ（ｔ）とは異なる周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）を有する。ここで、Ａ（ｔ）は、正の実数または負の実数であり、時間ｔの関数であり、時間ｔと共に変化する。また、ＬＦ（ｔ）は、時間ｔの関数であり、時間ｔと共に変化する。周波数ＬＦ（ｔ）は、本明細書ではＬＦ ＲＦＧの特定周波数と呼ばれることがあり、量Ａ（ｔ）は、特定周波数ＬＦ（ｔ）の変化である。周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）は、ＬＦ ＲＦＧの動作のものである。電圧信号５０４の周波数の変化は、基板Ｓの処理中にＬＦ ＲＦＧの周波数が調節されることを表す。例えば、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１中、周波数ＬＦ（ｔ）は、ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）に調節される。したがって、ＨＦ ＲＦＧによって生成されるＲＦ信号の周波数オフセットは、周波数ＬＦ（ｔ）ではなく変更周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）に対して決定される。電圧信号５０４は、その各サイクルについて、電圧信号２０４が時間ｔ０～時間ｔ１２の時間間隔に分割されるのと同じように、図１のプロセッサ１１０によって複数の時間間隔に分割される。
図５Ｂは、図５Ａの電圧信号５０４に対応する周波数オフセットの決定を容易にする経験的方法の使用を例示するグラフ５０６の一実施形態である。周波数オフセットは、図１のプロセッサ１１０によって決定される。グラフ５０６に示される周波数オフセットは、周波数信号５０８として表され、基準周波数ＨＦ０．１に対するオフセットである。基準周波数ＨＦ０．１は、基準周波数ＨＦrf（ｔ）の一例である。ＨＦ ＲＦ発生器の周波数オフセットを決定することによって、プロセッサ１１０は、周波数信号５０８を提供する。周波数信号５０８は、本明細書では変更周波数調整波形と呼ばれることがある。グラフ５０６は、周波数信号５０８の周波数オフセットを、電圧信号５０４のサイクル１の時間ｔに対してプロットしている。例えば、時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔中、図１のＲＦ電源１２０Ｂによって生成されるＲＦ信号の周波数オフセットＨＦ－１．１がプロセッサ１１０によって決定され、時間ｔ１とｔ２の間の時間間隔中、ＲＦ電源１２０Ｂによって生成されるＲＦ信号の周波数オフセットＨＦ－２．１がプロセッサ１１０によって決定される。
周波数信号５０８の周波数オフセットは、図１のＲＦ電源１２０Ｂによって生成される連続波ＲＦ信号のものであることに留意されたい。さらに、ＲＦ電源１２０Ａによって生成され、その電圧値が電圧信号５０４によって表されるＲＦ信号もまた、連続波信号である。
一実施形態では、周波数信号５０８の周波数オフセットは、ＲＦ電源１２０Ｂによって生成される多状態ＲＦ信号の第１の状態の電力レベルに関連する周波数である。さらに、第１の状態の電力レベルに関連する周波数信号５０８の周波数オフセットが決定されるのと同じ方式で、ＲＦ電源１２０Ｂによって生成される多状態ＲＦ信号の第２の状態の電力レベルに関連する周波数オフセットは、プロセッサ１１０によって決定される。第１および第２の状態は、電圧信号５０４のサイクル１中に発生する。
一実施形態では、本明細書に記載され、ＨＦ ＲＦＧによって生成されるＨＦ信号の各周波数オフセットは、ＨＦ信号の基準周波数ＨＦrf（ｔ）に対するＨＦ ＲＦＧの周波数の変化であることに留意されたい。例えば、図２Ｂの周波数信号２０８の各周波数オフセットＨＦ３、ＨＦ２、ＨＦ１、ＨＦ－１、ＨＦ－２、およびＨＦ－３は、基準周波数ＨＦ０に対する変化であり、図５Ｂの周波数信号５０８の各周波数オフセットＨＦ３．１、ＨＦ２．１、ＨＦ１．１、ＨＦ－１．１、ＨＦ－２．１、およびＨＦ－３．１は、基準周波数ＨＦ０．１に対する変化である。
図６は、基板Ｓを処理するためにＬＦ ＲＦＧの周波数が調節されているときに、テーブル１およびテーブル２を含む複数のテーブルを使用することを例示するシステム６００の一実施形態のブロック図である。テーブル２は、メモリデバイス１１２内に格納された別のデータベースの別の例である。周波数信号５０８の周波数オフセットは、テーブル２に格納される。プロセッサ１１０は、時間ｔ０とｔ１２の間の期間について、図５の電圧信号５０４に対応する周波数オフセットをテーブル２内に格納する。テーブル２内に格納された周波数オフセットは、ＲＦ電源１２０Ｂのものであり、図５Ｂに示されている。ＨＦ ＲＦＧがテーブル２に示される周波数オフセットに従って動作するとき、周波数信号５０８は、ＬＦ ＲＦＧの周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）に対して最適化されることに留意されたい。
プロセッサ１１０は、周波数コントローラ１１６Ａおよびドライバ１１８Ａを介してＲＦ電源１２０Ａを制御し、周波数ＬＦを有するＲＦ信号６０２Ａを生成する。例えば、時間ｔ０とｔ１の間の期間中、プロセッサ１１０は、周波数ＬＦ（ｔ）などのレシピによって定義されるプロセス動作を選択し、周波数ＬＦ（ｔ）をＬＦ ＲＦＧの周波数コントローラ１１６Ａに提供する。ＲＦ電源１２０Ａは、出力Ｏ１および入力Ｉ１を介してＲＦ信号６０２ＡをＩＭＣ１０４に供給する。時間ｔ１とｔ２の間の期間中、プロセッサ１１０は、ＲＦ信号６０２Ａの周波数ＬＦを調節し、基板Ｓの処理中に周波数ＬＦ（ｔ）をＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）に変更する。例えば、プロセッサ１１０は、周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）を周波数コントローラ１１６Ａに提供する。プロセッサ１１０は、周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）などの別のレシピによって定義される別のプロセス動作を選択し、周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）をＬＦ ＲＦＧの周波数コントローラ１１６Ａに提供する。周波数コントローラ１１６Ａは、ドライバ１１８Ａを介してＲＦ電源１２０Ａを制御し、ＲＦ信号６０２Ａの周波数ＬＦ（ｔ）をＬＦ（ｔ）からＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）に修正する。周波数ＬＦ（ｔ）から周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）への調節は、プロセス動作を変更するため（基板Ｓの処理速度を増減するため、または基板Ｓの処理を制御するため、または基板Ｓをエッチングする代わりに基板Ｓ上に材料を堆積するため、または基板Ｓ上に材料を堆積する代わりに基板Ｓをエッチングするため、または基板Ｓ上に材料を堆積する代わりに基板Ｓを洗浄するためなど）に行うことができる。
時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔中、ＲＦ信号６０２Ａの周波数は、プロセッサ１１０によってＬＦ（ｔ）に制御または設定される。さらに、時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔中、プロセッサ１１０は、テーブル１にアクセスしてテーブル１に格納された周波数オフセットにアクセスし、テーブル１内に格納されたＲＦ電源１２０Ｂによって生成されるＲＦ信号６０２Ｂの周波数をＨＦ－１に制御または設定する。テーブル１に格納された周波数オフセットは、その周波数オフセットをＨＦ ＲＦＧの周波数コントローラ１１６Ｂに提供することによってプロセッサ１１０によって適用され、ＲＦ電源１２０Ｂがその周波数オフセットで動作するようにＲＦ電源１２０Ｂをさらに制御する。時間ｔ１とｔ２の間の時間間隔中、ＲＦ信号６０２Ａの周波数をＬＦ（ｔ）からＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）に変更すると、プロセッサ１１０は、テーブル２に格納された周波数オフセットにアクセスし、ＲＦ信号６０２Ｂの周波数をテーブル１のＨＦ－２ではなくテーブル２のＨＦ－２．１に制御する。テーブル２に格納された周波数信号５０８の周波数オフセットは、周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）に対応し、ＬＦ ＲＦＧが周波数ＬＦ（ｔ）＋Ａ（ｔ）で動作するときに適用される。ＲＦ信号６０２Ｂの周波数がテーブル２のＨＦ－２．１に制御されるとき、プロセッサ１１０は、図５Ｂの周波数信号５０８の周波数オフセットを選択する。テーブル２に格納された周波数オフセットは、その周波数オフセットをＨＦ ＲＦＧの周波数コントローラ１１６Ｂに提供することによってプロセッサ１１０によって適用され、ＲＦ電源１２０Ｂがその周波数オフセットで動作するようにＲＦ電源１２０Ｂをさらに制御する。
プロセッサ１１０は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１の時間ｔ２とｔ１２の間の残りの時間間隔の各々についての周波数オフセットを周波数コントローラ１１６Ｂに提供する。周波数オフセットを受信すると、周波数コントローラ１１６Ｂは、ドライバ１１８Ｂを介してＲＦ電源１２０Ｂを制御し、ＲＦ信号６０２Ｂを生成する。ＲＦ電源１２０Ｂは、出力Ｏ２および入力Ｉ２を介してＲＦ信号６０２ＢをＩＭＣ１０４に供給する。
ＩＭＣ１０４は、ＲＦ信号６０２Ａおよび６０２Ｂを受信し、ＲＦ信号６０２Ａおよび６０２Ｂを組み合わせると同時に、負荷のインピーダンスをソースと整合させ、出力Ｏ３において修正ＲＦ信号６０４を出力する。ＩＭＣ１０４は、修正ＲＦ信号６０４をチャック１０８に供給する。１つまたは複数のプロセスガスおよび修正ＲＦ信号６０４がプラズマチャンバ１０６に供給されると、基板Ｓを処理するためにプラズマがプラズマチャンバ１０６内で生成または維持される。
図７Ａは、反射係数であるパラメータガンマのプロットを例示するスミスチャート７０２の一実施形態である。スミスチャート７０２は、ガンマの実数部をガンマの虚数部に対してプロットしている。パラメータガンマは、図１のプラズマチャンバ１０６からＨＦ ＲＦＧに向かって反射された電力を表す。例えば、ガンマ値０は、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力量が最小またはゼロであることを表し、ガンマ値１は、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力量が最大であることを表す。
スミスチャート７０２は、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときにプロットされる。スミスチャート７０２に示すように、図１のＬＦ ＲＦＧの動作の１つのサイクル（図２Ａまたは図５Ａのサイクル１など）において、パラメータガンマは、スミスチャート７０２の中心を通過しない。ＬＦ ＲＦＧの１サイクル（図２Ａのサイクル１など）の中で、スミスチャート７０２には幅広い変動がある。したがって、大量の電力がプラズマチャンバ１０６からＨＦ ＲＦＧに向かって反射され、少量の電力がＨＦ ＲＦＧからプラズマチャンバ１０６に送出される。
図７Ｂは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときのパラメータガンマのプロットを例示するスミスチャート７０４の一実施形態である。スミスチャート７０４は、パラメータガンマの虚数値をパラメータガンマの実数値に対してプロットしている。スミスチャート７０４に示すように、ＬＦ ＲＦＧの動作の１サイクル中（図２Ａまたは図５Ａのサイクル１中など）に、パラメータガンマは、スミスチャート７０４の中心を２回通過する。したがって、少量の電力がプラズマチャンバ１０６からＨＦ ＲＦＧに向かって反射され、大量の電力がＨＦ ＲＦＧからプラズマチャンバ１０６に送出される。
図８Ａは、順方向電力が図１のＨＦ ＲＦＧの１つの動作周波数に集中することを例示するグラフ８０２の一実施形態である。グラフ８０２は、高速フーリエ変換分析をＨＦ ＲＦＧの順方向電力に適用することによって生成され、順方向電力は、図１に示される方向性結合器１２４およびオシロスコープ１２６を使用して測定される。グラフ８０２は、ＨＦ ＲＦＧの順方向電力の値を周波数値に対してプロットしている。グラフ８０２に示される順方向電力は、ＬＦ ＲＦＧの動作の１サイクル中（図２Ａまたは図５Ａのサイクル１中など）に１つの周波数値で動作されるＨＦ ＲＦＧによって供給される電力である。グラフ８０２は、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときにプロットされる。図８Ａに示されるように、ＨＦ ＲＦＧの周波数値は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１の間、変更されない。
図８Ｂは、順方向電力が図１のＨＦ ＲＦＧの複数の動作周波数に分布していることを例示するグラフ８０４の一実施形態である。グラフ８０４は、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときにプロットされる。グラフ８０４は、ＨＦ ＲＦＧによって供給される順方向電力の量をＨＦ ＲＦＧの周波数値に対してプロットしている。グラフ８０４に示される周波数値は、図２Ｂの周波数信号２０８の周波数値の例である。
図９Ａは、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、図１のプラズマチャンバ１０６から図１のＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を例示するグラフ９０２の一実施形態である。グラフ９０２は、高速フーリエ変換分析をＨＦ ＲＦＧの反射電力に適用することによって生成され、反射電力は、図１に示される方向性結合器１２４およびオシロスコープ１２６を使用して測定される。グラフ９０２は、ＨＦ ＲＦＧの反射電力の値を周波数値に対してプロットしている。
図９Ｂは、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、図１のプラズマチャンバ１０６から図１のＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を例示するグラフ９０４の一実施形態である。グラフ９０４は、ＨＦ ＲＦＧの反射電力の値を周波数値に対してプロットしている。グラフ９０２および９０４によって示されるように、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射された電力は、方法が適用されないときと比較して、方法が適用されるときのほうが少ないか、または最小である。電力を最適化する方法が適用されないとき、ＬＦ ＲＦＧの周波数によって変調されたＨＦ ＲＦＧの周波数において大量の電力が反射され、ＨＦ ＲＦＧによって送出される電力の効率を低下させる。
図１０Ａは、図１のＬＦ ＲＦＧの動作サイクル中に図１のＨＦ ＲＦＧによって供給される瞬時順方向電力、図１のプラズマチャンバ１０６からＨＦ ＲＦＧに向かって反射される瞬時反射電力、およびＨＦ ＲＦＧによって送出される瞬時送出電力を例示するグラフ１００２の一実施形態である。グラフ１００２は、ＨＦ ＲＦＧに関連する電力を時間ｔに対してプロットしている。グラフ１００２は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル中の順方向電力Ｐforのプロット、反射電力Ｐrevのプロット、送出電力Ｐdelのプロット、および電圧値ＶLFを含む。グラフ１００２は、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときにプロットされる。
図１０Ｂは、図１のＬＦ ＲＦＧの動作サイクル中に図１のＨＦ ＲＦＧによって供給される瞬時順方向電力、図１のプラズマチャンバ１０６からＨＦ ＲＦＧに向かって反射される瞬時反射電力、およびＨＦ ＲＦＧによって送出される瞬時送出電力を例示するグラフ１００４の一実施形態である。グラフ１００４は、ＨＦ ＲＦＧに関連する電力を時間ｔに対してプロットしている。グラフ１００４は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル中（図２Ａまたは図５Ａのサイクル１中など）の順方向電力Ｐforのプロット、反射電力Ｐrevのプロット、送出電力Ｐdelのプロット、および電圧値ＶLFを含む。グラフ１００４は、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときにプロットされる。このグラフ１００４および図１０Ａのグラフ１００２に示されるように、反射電力は、方法が適用されないときと比較して、方法が適用されるときのほうがはるかに低い。
図１１は、基板Ｓの温度を基板Ｓの半径に対してプロットしているグラフ１１０２の一実施形態である。グラフ１１０２は、Ａ～Ｆとラベル付けされた複数のプロットを含む。プロットＡ～Ｃは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、図１のＨＦ ＲＦＧによって供給されるＲＦ信号の異なる電力レベル、例えば、８００ワット（Ｗ）、１２００ワット、および１６００ワットに対応する。さらに、プロットＤ～Ｆは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、ＨＦ ＲＦＧによって供給されるＲＦ信号の異なる電力レベルに対応する。これらのプロットＡ～Ｆによって示されるように、基板Ｓの温度は、方法が適用されないときと比較して、方法が適用されるときのほうが高い。温度の上昇は、方法の適用によってプラズマチャンバ１０６に送出される電力の量が増加した結果である。
図１２Ａは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力の量を例示するグラフ１２０２の一実施形態である。グラフ１２０２は、図１のＬＦ ＲＦＧによって生成されたＲＦ信号の電圧を時間ｔに対してプロットしたプロット１２０４を含む。加えて、グラフ１２０２は、ＨＦ ＲＦＧによって供給された電力のプロット１２０６と、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射された電力のプロット１２０８とを含む。グラフ１２０２は、ＨＦ ＲＦＧが８００ワットの電力を供給するように制御されるときにプロットされる。
図１２Ｂは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力の量を例示するグラフ１２０８の一実施形態である。グラフ１２０８は、図１のＬＦ ＲＦＧによって生成されたＲＦ信号の電圧を時間ｔに対してプロットしたプロット１２１０を含む。加えて、グラフ１２０８は、ＨＦ ＲＦＧによって供給された電力のプロット１２１２と、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射された電力のプロット１２１４とを含む。グラフ１２０８は、ＨＦ ＲＦＧが８００ワットの電力を供給するように制御されるときにプロットされる。プロット１２０６、１２０８、１２１２、および１２１４によって示されるように、方法が適用されるときにＨＦ ＲＦＧによって送出される電力は、方法が適用されないときにＨＦ ＲＦＧによって送出される電力よりも大きい。
送出電力が増加すると、ＨＦ ＲＦＧのサイズ、重量、およびコストの削減が容易になる。例えば、方法が適用されるとき、ＨＦ ＲＦＧは大量の電力を供給する必要がなく、それによりＨＦ ＲＦＧのサイズ、重量、およびコストが削減される。
図１３Ａは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力の量を例示するグラフ１３０２の一実施形態である。グラフ１３０２は、ＨＦ ＲＦＧによって供給される電力を時間ｔに対してプロットしたプロット１３０４と、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を時間ｔに対してプロットしたプロット１３０６とを含む。グラフ１３０２を生成するため、ＨＦ ＲＦＧは１２００ワットの電力を供給するように制御される。
図１３Ｂは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力の量を例示するグラフ１３０８の一実施形態である。グラフ１３０８は、ＨＦ ＲＦＧによって供給される電力を時間ｔに対してプロットしたプロット１３１０と、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を時間ｔに対してプロットしたプロット１３１２とを含む。グラフ１３０８は、ＨＦ ＲＦＧが１２００ワットの電力を供給するように制御されるときにプロットされる。この場合も、グラフ１３０８のプロット１３０４および１３０６、ならびにグラフ１３０８の１３１０および１３１２によって示されるように、方法が適用されるときにＨＦ ＲＦＧによって送出される電力は、方法が適用されないときにＨＦ ＲＦＧによって送出される電力よりも大きい。
図１４Ａは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力の量を例示するグラフ１４０２の一実施形態である。グラフ１４０２は、ＨＦ ＲＦＧによって供給された電力を時間ｔに対してプロットしたプロット１４０４と、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を時間ｔに対してプロットしたプロット１４０６とを有する。グラフ１４０２は、ＨＦ ＲＦＧが１６００ワットの電力を供給するように制御されるときにプロットされる。
図１４Ｂは、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときに、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力の量を例示するグラフ１４０８の一実施形態である。グラフ１４０８は、ＨＦ ＲＦＧによって供給される電力を時間ｔに対してプロットしたプロット１４１０と、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を時間ｔに対してプロットしたプロット１４１２とを含む。グラフ１４０８は、ＨＦ ＲＦＧが１６００ワットの電力を供給するように制御されるときにプロットされる。方法が適用されるときにＨＦ ＲＦＧによって送出される電力は、方法が適用されないときにＨＦ ＲＦＧによって送出される電力よりも大きいことが、プロット１４０４、１４０６、１４１０、および１４１２によって示される。
図１５Ａは、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を低減し、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を増加させるＩＭＣ１０４の静電容量の決定を例示するシステム１５００の一実施形態の図である。静電容量は、基板Ｓが処理される前に決定される。システム１５００は、ＬＦ ＲＦＧと、ＨＦ ＲＦＧと、ホストコンピュータ１０２と、コンデンサコントローラ１５０２と、ＩＭＣ１０４と、プラズマチャンバ１０６とを含む。コンデンサコントローラ１５０２は、ドライバ１５０４と、電気モータ１５０６とを含む。ドライバ１５０４は、プロセッサ１１０および電気モータ１５０６に結合される。電気モータ１５０６は、ＩＭＣ１０４のシャントコンデンサ（分路コンデンサ）Ｃ１に結合される。例えば、電気モータ１５０６は、１つもしくは複数のロッド、または１つもしくは複数のロッドと１つもしくは複数のギアとの組み合わせなどの接続機構を介して、シャントコンデンサＣ１に結合される。
ＩＭＣ１０４は、直列コンデンサＣ２と、シャントコンデンサＣ１とを含む。シャントコンデンサＣ１および直列コンデンサＣ２の各々は、可変コンデンサである。シャントコンデンサＣ１の一端は接地電位に結合され、他端は直列コンデンサＣ２および入力Ｉ２に結合される。直列コンデンサＣ２の一端は入力Ｉ２に結合され、他端はインダクタＩＤＴＲ１に結合される。インダクタＩＤＴＲ１の一端は出力Ｏ３に結合され、他端は直列コンデンサＣ２に結合される。同様に、１つもしくは複数のインダクタ、または１つもしくは複数のコンデンサ、または１つもしくは複数のインダクタと１つもしくは複数のコンデンサとの組み合わせのネットワークが、入力Ｉ１と出力Ｏ３の間に結合される。
ＬＦ ＲＦＧの動作中、電力センサ１２２は、出力Ｏ２における送出電力の測定値をプロセッサ１１０に提供する。電力の測定値が受信される前、シャントコンデンサＣ１の静電容量は、値ＣＸを有する。送出電力の測定値を受信したことに応じて、プロセッサ１１０は、シャントコンデンサＣ１の静電容量を値ＣＹに設定するコマンド信号をドライバ１５０４に送信する。コマンド信号を受信すると、ドライバ１５０４は、モータ１５０６に提供する電流信号を生成する。電流信号が受信されると、モータ１５０６の回転子は、モータ１５０６の固定子に対して回転してシャントコンデンサＣ１のプレート間の面積を変更し、シャントコンデンサＣ１の静電容量をＣＸから値ＣＹにさらに変更する。
静電容量がＣＹに変更された後、電力センサ１２２は、出力Ｏ２における送出電力の別の測定値をプロセッサ１１０に提供する。プロセッサ１１０は、シャントコンデンサＣ１の静電容量がＣＹのときの出力Ｏ２における送出電力の測定値が、シャントコンデンサＣ１の静電容量がＣＸのときの出力Ｏ２における送出電力の測定値よりも大きいかどうかを決定する。静電容量ＣＹの場合の出力Ｏ２における送出電力の測定値が、静電容量ＣＸの場合の出力Ｏ２における送出電力の測定値よりも大きいと決定すると、プロセッサ１１０は、シャントコンデンサＣ１の静電容量をＣＹに維持することを決定する。他方、静電容量ＣＸの場合の出力Ｏ２における送出電力の測定値が、静電容量ＣＹの場合の出力Ｏ２における送出電力の測定値よりも大きいと決定すると、プロセッサ１１０は、シャントコンデンサＣ１の静電容量をＣＸに維持または設定することを決定する。
一実施形態では、直列コンデンサＣ２またはシャントコンデンサＣ１のいずれかが固定されているか、または直列コンデンサＣ２とシャントコンデンサＣ１の両方が固定されている。
一実施形態では、プロセッサ１１０は、別のコンデンサコントローラ（図示せず）を介して直列コンデンサＣ２に結合されて、直列コンデンサＣ２の静電容量を変更し、プラズマチャンバ１０６からＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を低減し、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を増加させる。例えば、プロセッサ１１０は、他のコンデンサコントローラを介して直列コンデンサＣ２を制御し、直列コンデンサＣ２の静電容量を増減させる。他のコンデンサコントローラ（図示せず）は、コンデンサコントローラ１５０２と同じ構造および機能を有する。
一実施形態では、プロセッサ１１０は、コンデンサコントローラ１５０２を介してシャントコンデンサＣ１の静電容量を制御するとともに、他のコンデンサコントローラ（図示せず）を介して直列コンデンサＣ２の静電容量を制御して、出力Ｏ２における送出電力を増加させ、プラズマチャンバ１０６に送出される電力をさらに増加させる。
一実施形態では、ＩＭＣ１０４の静電容量は、基板Ｓがプラズマチャンバ１０６内で処理されている間に決定される。
図１５Ｂは、図１５Ａのプラズマチャンバ１０６に送出される電力を増加させるために、図１５ＡのシャントコンデンサＣ１の静電容量を決定すること、および図１５ＡのＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットを決定することを例示する方法１５１０の一実施形態のフローチャートである。動作１５１２において、ＨＦ ＲＦＧのＲＦ電源１２０Ｂの周波数オフセットは、ＨＦ ＲＦＧに向かって反射される電力を低減するように決定される。例えば、図６のテーブル１および２内のＨＦ値は、動作１５１２においてプロセッサ１１０によって決定される。さらに、動作１５１４において、プラズマチャンバ１０６に送出される電力が最大化される静電容量値（ＣＸまたはＣＹなど）が、プロセッサ１１０によって決定される。プロセッサ１１０は、プラズマチャンバ１０６への電力送出を最大化するために、動作１５１２および１５１４を繰り返し続ける。
図１６Ａは、図１のプロセッサ１１０が、基板Ｓの堆積またはエッチングまたは洗浄またはスパッタリングなどの特定のプロセスを容易にするために図１のＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットを決定することを例示するグラフ１６０２の一実施形態である。グラフ１６０２は、電力または電圧を時間ｔに対してプロットしている。グラフ１６０２は、電圧信号２０４と、出力Ｏ２におけるＨＦ ＲＦＧからの供給電力を表すプロットＰfwdと、出力Ｏ２における図１のプラズマチャンバ１０６からの反射電力を表すプロットＰrevとを含む。グラフ１６０２にプロットされた電圧は、ＬＦ ＲＦＧによって生成されたＲＦ信号のものであり、このＲＦ信号は連続波ＲＦ信号である。さらに、プロットＰfwdおよびＰrevは、ＨＦ ＲＦＧによって生成されたＲＦ信号のものであり、このＲＦ信号は連続波ＲＦ信号である。
出力Ｏ２における反射電力が最小である周波数オフセットを電圧信号２０４のサイクル１の前半に決定する経験的方法を適用する代わりに、プロセッサ１１０は、出力Ｏ２における反射電力が最大である周波数オフセットを決定する経験的方法を適用する。例えば、プロセッサ１１０は、時間ｔ０とｔ１の間の時間間隔について、出力Ｏ２における反射電力が最大である周波数オフセットＨＦａで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御すると決定する。これは、出力Ｏ２における反射電力が最小であるＨＦ ＲＦＧの別の周波数オフセットＨＦｘと比較される。同様に、プロセッサは、時間ｔ１とｔ６の間の時間間隔について、出力Ｏ２における反射電力が最大である周波数オフセットで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御すると決定する。電圧信号２０４のサイクル１の後半に、プロセッサ１１０は、出力Ｏ２における反射電力が最小である周波数オフセットを決定し、サイクル１の後半の間、その周波数オフセットで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御する。
サイクル１の前半は、図２Ａの電圧信号２０４の始点Ｐ１の正のゼロ交差として開始し、電圧信号２０４の中点Ｐ２の負のゼロ交差で終了する。例えば、サイクル１の前半は、時間ｔ０で開始し、時間ｔ６で終了する。サイクル１の後半は、電圧信号２０４の中点Ｐ２の負のゼロ交差として開始し、電圧信号２０４の終点Ｐ３の正のゼロ交差で終了する。一例として、サイクル１の後半は、時間ｔ６で開始し、時間ｔ１２で終了する。
一実施形態では、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットは、ＨＦ ＲＦＧによって生成される多状態ＲＦ信号の各状態についてプロセッサ１１０によって決定され、その結果、各状態について、反射される電力の量が、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半に最大となり、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半に最小となる。例えば、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの第１のセットは、多状態ＲＦ信号の第１の状態に対して決定され、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半に反射される電力量を最大化し、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半に反射される電力量を最小化する。また、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの第２のセットは、多状態ＲＦ信号の第２の状態に対して決定され、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半に反射される電力量を最大化し、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半に反射される電力量を最小化する。
図１６Ｂは、ホストコンピュータ１０２の一実施形態の図であり、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力がＬＦ ＲＦＧの動作サイクルの前半で最小化され、動作サイクルの後半で最大化される周波数オフセットを格納するテーブル３をプロセッサ１１０によって作成することを例示している。プロセッサ１１０は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１の前半の時間ｔ０とｔ１の間の期間中に周波数オフセットＨＦａで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御し、動作サイクル１の前半の時間ｔ１とｔ２の間の期間中に周波数オフセットＨＦｂで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御して、周波数オフセットＨＦａおよびＨＦｂを適用する。同様に、プロセッサ１１０は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１の前半の間、周波数オフセットＨＦｃ、ＨＦｄ、ＨＦｅ、およびＨＦｆで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御して、周波数オフセットＨＦｃ、ＨＦｄ、ＨＦｅ、およびＨＦｆを適用する。ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１の後半の間、プロセッサ１１０は、周波数オフセットＨＦ１、ＨＦ２、ＨＦ３、ＨＦ３、ＨＦ２、およびＨＦ０で動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御して、周波数オフセットＨＦ１、ＨＦ２、ＨＦ３、ＨＦ３、ＨＦ２、およびＨＦ０を適用する。この場合も、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル２の前半の間、プロセッサ１１０は、周波数オフセットＨＦａ、ＨＦｂ、ＨＦｃ、ＨＦｄ、ＨＦｅ、およびＨＦｆで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御して、周波数オフセットＨＦａ、ＨＦｂ、ＨＦｃ、ＨＦｄ、ＨＦｅ、およびＨＦｆを適用する。テーブル３に格納された周波数オフセットは、周波数調整波形を形成する。ＨＦ ＲＦＧに向かって出力Ｏ２で反射される電力が最大化されるとき、プラズマチャンバ１０６に送出される電力が最小化される。そして、ＨＦ ＲＦＧに向かって出力Ｏ２で反射される電力が最小化されるとき、プラズマチャンバ１０６に送出される電力が最大化される。
一実施形態では、プロセッサ１１０は、ＨＦ ＲＦＧによって生成される多状態ＲＦ信号の各状態についてＨＦ ＲＦＧが周波数オフセットで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御し、その結果、各状態について、反射される電力の量が、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半に最大となり、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半に最小となる。例えば、プロセッサ１１０は、多状態ＲＦ信号の第１の状態の間、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの第１のセットで動作するように図１のＲＦ電源１２０Ｂを制御して、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半で反射される電力量を最大化するとともに、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半で反射される電力量を最小化する。また、プロセッサ１１０は、多状態ＲＦ信号の第２の状態の間、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの第２のセットで動作するように図１のＲＦ電源１２０Ｂを制御し、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半で反射される電力量を最大化するとともに、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半で反射される電力量を最小化する。
図１７Ａは、図１のプロセッサ１１０が、別の特定のプロセスを容易にするために図１のＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットを決定する経験的方法を適用することを例示するグラフ１７０２の一実施形態である。この別の特定のプロセスは、図１７Ｂのテーブル３によって容易にされるプロセスとは異なる。例えば、テーブル３によって容易にされるプロセスが堆積動作である場合、グラフ１７０２によって容易にされるプロセスは、エッチング動作である。別の例として、テーブル３によって容易にされるプロセスが第１の堆積速度を有する堆積動作である場合、グラフ１７０２によって容易にされるプロセスは、第２の堆積速度を有する堆積動作である。第２の堆積速度は、第１の堆積速度とは異なる。
グラフ１７０２は、電力または電圧を時間ｔに対してプロットしている点で、図１６Ａのグラフ１６０２と同様である。グラフ１７０２は、電圧信号２０４と、出力Ｏ２におけるＨＦ ＲＦＧからの供給電力を表すプロットＰfwdと、出力Ｏ２における図１のプラズマチャンバ１０６からの反射電力を表すプロットＰrevとを含む。グラフ１７０２にプロットされた電圧は、ＬＦ ＲＦＧによって生成されたＲＦ信号のものであり、このＲＦ信号は連続波ＲＦ信号である。さらに、グラフ１７０２にプロットされたプロットＰfwdおよびＰrevは、ＨＦ ＲＦＧによって生成されたＲＦ信号のものであり、このＲＦ信号は連続波ＲＦ信号である。
電圧信号２０４のサイクル１の前半の間、プロセッサ１１０は、出力Ｏ２における反射電力が最小である周波数オフセットを決定し、ＨＦ ＲＦＧがサイクル１の前半の間その周波数オフセットで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御する。電圧信号２０４のサイクル１の後半について、出力Ｏ２における反射電力が最小である周波数オフセットを決定する代わりに、プロセッサ１１０は、出力Ｏ２における反射電力が最大である周波数オフセットを決定する。一例として、プロセッサ１１０は、時間ｔ６とｔ７の間の時間間隔について、出力Ｏ２における反射電力が最小である別の周波数オフセットＨＦｙと比較して、出力Ｏ２におけるプラズマチャンバ１０６からの反射電力が最大である周波数オフセットＨＦａ１でＨＦ ＲＦＧが動作するように制御されると決定する。同様に、プロセッサ１１０は、時間ｔ７とｔ１２の間の時間間隔について、出力Ｏ２における反射電力が最大である周波数オフセットでＨＦ ＲＦＧが動作するように制御されると決定する。
一実施形態では、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットは、ＨＦ ＲＦＧによって生成される多状態ＲＦ信号の各状態についてプロセッサ１１０によって決定され、その結果、各状態について、反射される電力の量が、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半に最大となり、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半に最小となる。例えば、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの第１のセットは、多状態ＲＦ信号の第１の状態に対して決定され、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半に反射される電力量を最大化し、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半に反射される電力量を最小化する。また、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの第２のセットは、多状態ＲＦ信号の第２の状態に対して決定され、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半に反射される電力量を最大化し、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半に反射される電力量を最小化する。
図１７Ｂは、ホストコンピュータ１０２の一実施形態の図であり、図１のプラズマチャンバ１０６に送出される電力がＬＦ ＲＦＧの動作サイクルの前半で最大化され、動作サイクルの後半で最小化される周波数オフセットを格納するテーブル４をプロセッサ１１０によって作成することを例示している。例えば、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１の前半の間、プロセッサ１１０は、周波数オフセットＨＦ－１、ＨＦ－２、ＨＦ－３、ＨＦ－１、ＨＦ－１、およびＨＦ０で動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御して、周波数オフセットＨＦ－１、ＨＦ－２、ＨＦ－３、ＨＦ－１、ＨＦ－１、およびＨＦ０を適用する。さらに、プロセッサ１１０は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１の後半の時間ｔ６とｔ７の間の期間中に周波数オフセットＨＦａ１で動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御し、動作サイクル１の後半の時間ｔ７とｔ８の間の期間中に周波数オフセットＨＦｂ１で動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御して、周波数オフセットＨＦａ１およびＨＦｂ１を適用する。同様に、プロセッサ１１０は、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル１の後半の間、周波数オフセットＨＦｃ１、ＨＦｄ１、ＨＦｅ１、およびＨＦｆ１で動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御して、周波数オフセットＨＦｃ１、ＨＦｄ１、ＨＦｅ１、およびＨＦｆ１を適用する。この場合も、ＬＦ ＲＦＧの動作サイクル２の前半の間、プロセッサ１１０は、周波数オフセットＨＦ－１、ＨＦ－２、ＨＦ－３、ＨＦ－１、ＨＦ－１、およびＨＦ０で動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御して、周波数オフセットＨＦ－１、ＨＦ－２、ＨＦ－３、ＨＦ－１、ＨＦ－１、およびＨＦ０を適用する。テーブル４に格納された周波数オフセットは、周波数調整波形を形成する。
一実施形態では、プロセッサ１１０は、ＨＦ ＲＦＧによって生成される多状態ＲＦ信号の各状態についてＨＦ ＲＦＧが周波数オフセットで動作するようにＨＦ ＲＦＧを制御し、その結果、各状態について、反射される電力の量が、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半に最小となり、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半に最大となる。例えば、プロセッサ１１０は、多状態ＲＦ信号の第１の状態の間、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの第１のセットで動作するように図１のＲＦ電源１２０Ｂを制御して、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半で反射される電力量を最小化するとともに、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半で反射される電力量を最大化する。また、プロセッサ１１０は、多状態ＲＦ信号の第２の状態の間、ＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットの第２のセットで動作するように図１のＲＦ電源１２０Ｂを制御して、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの前半で反射される電力量を最小化するとともに、ＬＦ ＲＦＧの各サイクルの後半で反射される電力量を最大化する。
図１６Ｂのテーブル３に示される各周波数オフセットは、基準周波数ＨＦ０に対する周波数値の変化であり、図１７Ｂのテーブル４に示される各周波数オフセットは、基準周波数ＨＦ０．１に対する周波数値の変化であることに留意されたい。
図１８は、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときと比較して、方法が適用されるときに送出電力の量が増加すること、およびエッチング速度の半径方向の均一性が高まることを例示するグラフ１８００の一実施形態である。グラフ１８００は、エッチング速度を図６の基板Ｓの半径に対してプロットしている。グラフ１８００は、方法が適用されるときに生成されるプロットａ、ｂ、およびｃを含み、さらに、方法が適用されないときに生成されるプロットｄおよびｅを含む。グラフ１８００に示されるように、ＨＦ ＲＦＧによって供給される順方向電力が同量の場合、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときと比較すると、方法が適用されるときのほうが、酸化物エッチング速度が高くなる。プラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法を適用することによって、送出電力量がより多くなり、その結果、エッチング速度がより高速になる。例えば、プロットａおよびｅは、ＨＦ ＲＦＧによって供給される順方向電力の量が同様または同じであるときに生成される。プロットａとｅとの比較は、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときのほうが、方法が適用されないときと比較して、電力がプラズマチャンバ１０６へより効率的に送出されることを示している。より効率的な電力送出により、酸化物エッチング速度が約３０％増加する。また、プロットａ、ｂ、およびｃは、プロットｄおよびｅによって示されるエッチング速度と比較して、基板Ｓの表面全体のエッチング速度の均一性がより高いことを示している。
図１９は、図６のプラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されるときに達成されるエッチング深さが、方法が適用されないときに達成されるエッチング深さよりも大きいことを例示する図である。図１９は、ＨＦ ＲＦＧが図１の出力Ｏ２で２．５キロワット（ｋＷ）の電力を供給するときに生成されるプロット１９０２と、ＨＦ ＲＦＧが出力Ｏ２で１．３ｋＷの電力を供給するときに生成されるプロット１９０４と、ＨＦ ＲＦＧが出力Ｏ２で５ｋＷの電力を供給するときに生成されるプロット１９０６と、ＨＦ ＲＦＧが出力Ｏ２で２．５ｋＷの電力を供給するときに生成されるプロット１９０８とを含む。プロット１９０６および１９０８は、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法が適用されないときに生成され、プロット１９０２および１９０４は、方法が適用されるときに生成される。各プロット１９０２、１９０４、１９０６、および１９０８は、図６の基板Ｓの表面全体のエッチング深さをプロットしている。
プロット１９０２および１９０８から示されるように、ＨＦ ＲＦＧによって供給される電力量が同じ場合、エッチング深さは、方法が適用されないときと比較して、方法が適用されるときのほうが大きい。さらに、プロット１９０４および１９０６から示されるように、ある電力量（例えば、５ｋＷ）がＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットで供給される場合と、より少ない電力量（例えば、１．３ｋＷ）がＨＦ ＲＦＧの周波数オフセットで供給される場合を比較すると、エッチング深さの量は同様である。適用される電力量がより少ない周波数オフセットは、プラズマチャンバ１０６に送出される電力を最適化する方法を適用することによって生成される。
本明細書で説明される各実施形態は、ハンドヘルドハードウェアユニット、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家電、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む様々なコンピュータシステム構成で実施することができる。各実施形態はまた、ネットワークを介してリンクされる遠隔処理ハードウェアユニットによってタスクが実施される分散型コンピューティング環境で実施することも可能である。
いくつかの実施形態では、コントローラはシステムの一部であり、そのようなシステムは上述した例の一部であってもよい。システムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を含む。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のシステム動作を制御するための電子機器と一体化される。そのような電子機器は「コントローラ」と呼ばれ、システムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされる。そのようなプロセスとしては、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、ＲＦ発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ツールに対するウエハの搬入と搬出、ならびに、システムに結合または連動する他の搬送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。
広義には、多様な実施形態において、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義される。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣとして定義されたチップ、ＰＬＤ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、またはプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含む。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実行するためのパラメータ、係数、変数などを定義する。プログラム命令は、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部である。
コントローラは、いくつかの実施形態では、システムと統合または結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であるか、またはそのようなコンピュータに結合されるか、またはそれらの組み合わせである。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあるか、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であり、これによりウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始する。
いくつかの実施形態では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供する。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含む。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含み、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは、データの形式で命令を受信し、この命令は、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのパラメータ、係数、および／または変数を指定する。パラメータ、係数、および／または変数は、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラが連動または制御するように構成されるツールのタイプに特有のものであることを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを含むことによって分散される。このような目的のための分散型コントローラの一例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられる。
様々な実施形態において、この方法が適用される例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用される任意の他の半導体処理システムを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、上述の動作は、いくつかのタイプのプラズマチャンバ（例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタを含むプラズマチャンバ、トランス結合プラズマチャンバ、導体ツール、誘電体ツール、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）リアクタを含むプラズマチャンバなど）に適用されることにさらに留意されたい。例えば、１つまたは複数のＲＦ発生器が、ＩＣＰリアクタ内でインダクタに結合される。インダクタの形状の例としては、ソレノイド、ドーム型コイル、フラット型コイルなどが挙げられる。
上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、ホストコンピュータは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信する。
上記の実施形態を念頭に置いて、実施形態のいくつかは、コンピュータシステムに格納されたデータを伴う様々なコンピュータ実装動作を用いることを理解されたい。これらの動作は、物理量を物理的に操作する動作である。本明細書で説明されて実施形態の一部を構成するあらゆる動作は、有用な機械動作である。
実施形態のいくつかはまた、これらの動作を実施するためのハードウェアユニットまたは装置に関する。装置は、専用コンピュータ用に特別に構築されている。専用コンピュータとして定義されるとき、コンピュータは、その専用の目的のために動作可能でありつつ、専用の目的の一部ではない他の処理、プログラム実行、またはルーチンを実施する。
いくつかの実施形態では、動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに格納されるかコンピュータネットワークを介して取得される１つもしくは複数のコンピュータプログラムによって、選択的にアクティブ化または構成されるコンピュータによって処理されてもよい。コンピュータネットワークを介してデータが取得される場合、そのデータは、コンピュータネットワーク上の他のコンピュータ（例えば、計算資源のクラウド）によって処理されてもよい。
１つまたは複数の実施形態は、非一時的コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして製作することもできる。非一時的コンピュータ可読媒体は、データを格納する任意のデータストレージハードウェアユニット（例えば、メモリデバイスなど）であり、データはその後コンピュータシステムによって読み取られる。非一時的コンピュータ可読媒体の例は、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、ＣＤレコーダブル（ＣＤ－Ｒ）、ＣＤリライタブル（ＣＤ－ＲＷ）、磁気テープ、ならびに他の光学および非光学データストレージハードウェアユニットを含む。いくつかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読コードが分散方式で格納および実行されるように、ネットワーク結合コンピュータシステム上に分散されたコンピュータ可読有形媒体を含む。
上記の方法動作は特定の順序で説明されたが、様々な実施形態において、各動作の間に他のハウスキーピング動作が実施されるか、または各方法動作がわずかに異なる時間に発生するように調整されるか、または各方法動作を様々な間隔で発生可能にするシステムに分散されるか、または上述の順序とは異なる順序で実施されることを理解されたい。
一実施形態では、本開示で説明される様々な実施形態で説明される範囲から逸脱することなく、上述の任意の実施形態の１つまたは複数の特徴が他の任意の実施形態の１つまたは複数の特徴と組み合わされることにさらに留意されたい。
前述の実施形態は、明確な理解のために多少詳しく説明されているが、一定の変更および修正を添付の特許請求の範囲の範囲内で実施できることは明らかであろう。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示と見なされるべきであり、実施形態は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではない。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化する方法であって、
前記ＬＦ ＲＦ発生器によって生成された波形サイクルを複数の時間間隔に分割することであって、前記波形サイクルは、対応するゼロ交差を始点、中点、および終点に有し、前記終点は、次の波形サイクルの始点であり、前記ゼロ交差の各々での前記ＨＦ ＲＦ発生器の周波数は、基準周波数に近い、波形サイクルの分割と、
対応する周波数オフセットに基づいて、前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調整することと、
を含む、方法。
適用例２：
適用例１の方法であって、
前記周波数オフセットの各々は、前記波形サイクルが正であるとき、前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記基準周波数から前記ＬＦ ＲＦ発生器の周波数の整数値を減算し、前記波形サイクルが負であるとき、前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記基準周波数に前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記周波数の整数値を加算することによって計算される、方法。
適用例３：
適用例１の方法であって、
前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記波形サイクルの前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を前記調整することにより、電力を前記プラズマチャンバの前記電極に供給するときに前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調節するために使用される周波数調整波形を生成する、方法。
適用例４：
適用例３の方法であって、
前記周波数調整波形は、前記波形サイクルの形状と比較して実質的に逆の形状である、方法。
適用例５：
適用例３の方法であって、
処理動作中に前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数が前記周波数調整波形に調節されると、前記ＬＦ ＲＦ発生器によって供給される電力および前記ＨＦ ＲＦ発生器によって供給される電力について、反射電力に対する送出電力の比が増加する、方法。
適用例６：
適用例３の方法であって、
前記周波数調整波形は、前記ＬＦ ＲＦ発生器の特定周波数に対して生成され、
前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記特定周波数の変更に対して、対応する変更周波数調整波形が使用される、
方法。
適用例７：
適用例１の方法であって、
前記周波数オフセットは、前記ＬＦ ＲＦ発生器によって供給される電力と、前記ＨＦ ＲＦ発生器によって供給される電力と、の電力比に比例する範囲内にある、方法。
適用例８：
適用例１の方法であって、
インピーダンス整合回路にコンデンサ値を設定し、前記プラズマチャンバの前記電極に送出される電力量を制御することをさらに含む、方法。
適用例９：
適用例１の方法であって、
前記始点における前記ゼロ交差は、正の勾配を有する正の交差であり、前記中点における前記ゼロ交差は、負の勾配を有する負の交差であり、前記終点における前記ゼロ交差は、正の勾配を有する正の交差である、方法。
適用例１０：
適用例１の方法であって、
前記複数の時間間隔の各々は、均等である、方法。
適用例１１：
適用例１の方法であって、
前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を前記調整することにより、エッチング速度の半径方向の均一性を増加させる、方法。
適用例１２：
低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化するコントローラであって、
プロセッサと、前記プロセッサに結合されたメモリデバイスとを備え、
前記プロセッサは、
前記ＬＦ ＲＦ発生器によって生成された波形サイクルを複数の時間間隔に分割し、前記波形サイクルは、対応するゼロ交差を始点、中点、および終点に有し、前記終点は、次の波形サイクルの始点であり、前記ゼロ交差の各々での前記ＨＦ ＲＦ発生器の周波数は、基準周波数に近く、
対応する周波数オフセットに基づいて、前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調整する
ように構成され、
前記メモリデバイスは、前記周波数オフセットを格納するように構成される、
コントローラ。
適用例１３：
適用例１２のコントローラであって、
前記プロセッサは、前記波形サイクルが正であるとき、前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記基準周波数から前記ＬＦ ＲＦ発生器の周波数の整数値を減算し、前記波形サイクルが負であるとき、前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記基準周波数に前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記周波数の整数値を加算することによって前記周波数オフセットの各々を計算するように構成される、コントローラ。
適用例１４：
適用例１２のコントローラであって、
前記プロセッサは、前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記波形サイクルの前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調整して周波数調整波形を提供するように構成され、前記プロセッサは、電力が前記プラズマチャンバの前記電極に供給されるとき、前記周波数調整波形に従って前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調節するように構成される、コントローラ。
適用例１５：
適用例１４のコントローラであって、
前記周波数調整波形は、前記波形サイクルの形状と比較して実質的に逆の形状である、コントローラ。
適用例１６：
適用例１４のコントローラであって、
前記プロセッサは、前記周波数調整波形を使用して前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調節し、前記電極に送出される電力に関連する比である、反射電力に対する送出電力の比を増加させるように構成される、コントローラ。
適用例１７：
適用例１４のコントローラであって、
前記プロセッサは、前記ＬＦ ＲＦ発生器の特定周波数に対して前記周波数調整波形を設定するように構成され、前記プロセッサは、前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記特定周波数の変更に対して、対応する変更周波数調整波形を使用するように構成される、コントローラ。
適用例１８：
適用例１２のコントローラであって、
前記プロセッサは、インピーダンス整合回路にコンデンサ値を設定し、前記プラズマチャンバの前記電極に送出される電力量を制御するように構成される、コントローラ。
適用例１９：
適用例１２のコントローラであって、
前記始点における前記ゼロ交差の１つは、正の勾配を有する正の交差であり、前記中点における前記ゼロ交差のもう１つは、負の勾配を有する負の交差であり、前記終点における前記ゼロ交差のさらにもう１つは、正の勾配を有する正の交差である、コントローラ。
適用例２０：
低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化する方法であって、
前記ＬＦ ＲＦ発生器の周波数を含むプロセス動作を選択することと、
複数の周波数調整波形のデータベースにアクセスすることと、
前記プロセス動作のために前記複数の周波数調整波形の１つを選択することであって、前記選択された周波数調整波形は、前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記周波数に対して最適化されることと、
電力が前記プラズマチャンバの前記電極に送出されている間、前記選択された周波数調整波形を前記ＨＦ ＲＦ発生器に適用することであって、前記複数の周波数調整波形は、前記ＨＦ ＲＦ発生器の基準周波数に対する調整であり、前記選択された周波数調整波形を前記適用することにより、前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される電力を低減することと
を含む、方法。
適用例２１：
適用例２０の方法であって、
前記複数の周波数調整波形の各々は、複数の周波数オフセットによって表される、方法。
適用例２２：
適用例２０の方法であって、
前記選択された周波数調整波形を前記適用することにより、前記ＬＦ ＲＦ発生器の動作の波形サイクルの約半分の間、前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される前記電力を低減し、前記ＬＦ ＲＦ発生器の動作の前記波形サイクルの残りの半分の間、前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される前記電力を増加させる、方法。
適用例２３：
適用例２２の方法であって、
前記波形サイクルの前記約半分は、前記波形サイクルの正の交差で開始し、前記波形サイクルの前記残りの半分は、前記波形サイクルの負の交差で開始し、前記負の交差は、前記正の交差に続く、方法。
適用例２４：
適用例２２の方法であって、
前記波形サイクルの前記約半分は、前記波形サイクルの負の交差で開始し、前記波形サイクルの前記残りの半分は、前記波形サイクルの正の交差で開始し、前記正の交差は、前記負の交差に続く、方法。
適用例２５：
低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化するコントローラであって、
メモリデバイスと、前記メモリデバイスに結合されたプロセッサとを備え、
前記メモリデバイスは、複数の周波数調整波形のデータベースを格納するように構成され、
前記プロセッサは、
前記ＬＦ ＲＦ発生器の周波数を含むプロセス動作を選択し、
前記複数の周波数調整波形の前記データベースにアクセスし、
前記プロセス動作のために前記複数の周波数調整波形の１つを選択し、前記選択された周波数調整波形は、前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記周波数に対して最適化され、
電力が前記プラズマチャンバの前記電極に送出されている間、前記選択された周波数調整波形を前記ＨＦ ＲＦ発生器に適用し、前記周波数調整波形は、前記ＨＦ ＲＦ発生器の基準周波数に対する調整であり、前記選択された周波数調整波形を前記適用することにより、前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される電力を低減する
ように構成される、
コントローラ。
適用例２６：
適用例２５のコントローラであって、
前記複数の周波数調整波形の各々は、複数の周波数オフセットによって表される、コントローラ。
適用例２７：
適用例２５のコントローラであって、
前記プロセッサは、前記選択された周波数調整波形を適用して、前記ＬＦ ＲＦ発生器の動作の波形サイクルの半分の間、前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される前記電力を低減し、前記ＬＦ ＲＦ発生器の動作の前記波形サイクルの残りの半分の間、前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される前記電力を増加させるように構成される、コントローラ。
適用例２８：
適用例２７のコントローラであって、
前記波形サイクルの前記半分は、前記波形サイクルの正の交差で開始し、前記波形サイクルの前記残りの半分は、前記波形サイクルの負の交差で開始し、前記負の交差は、前記正の交差に続く、コントローラ。
適用例２９：
適用例２７のコントローラであって、
前記波形サイクルの前記半分は、前記波形サイクルの負の交差で開始し、前記波形サイクルの前記残りの半分は、前記波形サイクルの正の交差で開始し、前記正の交差は、前記負の交差に続く、コントローラ。

Claims (25)

  1. 低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化する方法であって、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器によって生成された波形サイクルを複数の時間間隔に分割することであって、前記波形サイクルは、対応するゼロ交差を始点、中点、および終点に有し、前記終点は、次の波形サイクルの始点であり、前記ゼロ交差の各々での前記ＨＦ ＲＦ発生器の周波数は、基準周波数に近い、波形サイクルの分割と、
    複数の周波数オフセットのうちの対応する一つの周波数オフセットに基づいて、前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調整することと、
    を含み、
    前記周波数オフセットの各々は、前記波形サイクルが正であるとき、前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記基準周波数から前記ＬＦ ＲＦ発生器の周波数の整数値を減算し、前記波形サイクルが負であるとき、前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記基準周波数に前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記周波数の整数値を加算することによって計算される、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記波形サイクルの前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を前記調整することにより、電力を前記プラズマチャンバの前記電極に供給するときに前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調節するために使用される周波数調整波形を生成する、方法。
  3. 低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化する方法であって、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器によって生成された波形サイクルを複数の時間間隔に分割することであって、前記波形サイクルは、対応するゼロ交差を始点、中点、および終点に有し、前記終点は、次の波形サイクルの始点であり、前記ゼロ交差の各々での前記ＨＦ ＲＦ発生器の周波数は、基準周波数に近い、波形サイクルの分割と、
    複数の周波数オフセットのうちの対応する一つの周波数オフセットに基づいて、前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調整することと、
    を含み、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記波形サイクルの前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を前記調整することにより、電力を前記プラズマチャンバの前記電極に供給するときに前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調節するために使用される周波数調整波形を生成し、
    前記周波数調整波形は、前記波形サイクルの形状と比較して実質的に逆の形状である、方法。
  4. 請求項２に記載の方法であって、
    処理動作中に前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数が前記周波数調整波形に調節されると、前記ＬＦ ＲＦ発生器によって供給される電力および前記ＨＦ ＲＦ発生器によって供給される電力について、反射電力に対する送出電力の比が増加する、方法。
  5. 請求項２に記載の方法であって、
    前記周波数調整波形は、前記ＬＦ ＲＦ発生器の特定周波数に対して生成され、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記特定周波数の変更に対して、対応する変更周波数調整波形が使用される、
    方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、
    前記複数の周波数オフセットは、前記ＬＦ ＲＦ発生器によって供給される電力と、前記ＨＦ ＲＦ発生器によって供給される電力と、の電力比に比例する範囲内にある、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、
    インピーダンス整合回路にコンデンサ値を設定し、前記プラズマチャンバの前記電極に送出される電力量を制御することをさらに含む、方法。
  8. 請求項１に記載の方法であって、
    前記始点における、前記ゼロ交差のうちの１個目は、正の勾配を有する正の交差であり、前記中点における、前記ゼロ交差のうちの２個目は、負の勾配を有する負の交差であり、前記終点における、前記ゼロ交差のうちの３個目は、正の勾配を有する正の交差である、方法。
  9. 請求項１に記載の方法であって、
    前記複数の時間間隔は、均等である、方法。
  10. 低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化する方法であって、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器によって生成された波形サイクルを複数の時間間隔に分割することであって、前記波形サイクルは、対応するゼロ交差を始点、中点、および終点に有し、前記終点は、次の波形サイクルの始点であり、前記ゼロ交差の各々での前記ＨＦ ＲＦ発生器の周波数は、基準周波数に近い、波形サイクルの分割と、
    対応する周波数オフセットに基づいて、前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調整することと、
    を含み、
    前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を前記調整することにより、エッチング速度の半径方向の均一性を増加させる、方法。
  11. 低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化するコントローラであって、
    プロセッサと、前記プロセッサに結合されたメモリデバイスとを備え、
    前記プロセッサは、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器によって生成された波形サイクルを複数の時間間隔に分割し、前記波形サイクルは、対応するゼロ交差を始点、中点、および終点に有し、前記終点は、次の波形サイクルの始点であり、前記ゼロ交差の各々での前記ＨＦ ＲＦ発生器の周波数は、基準周波数に近く、
    複数の周波数オフセットのうちの対応する一つの周波数オフセットに基づいて、前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調整し、
    前記波形サイクルが正であるとき、前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記基準周波数から前記ＬＦ ＲＦ発生器の周波数の整数値を減算し、前記波形サイクルが負であるとき、前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記基準周波数に前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記周波数の整数値を加算することによって前記周波数オフセットの各々を計算するように構成され、
    前記メモリデバイスは、前記複数の周波数オフセットを格納するように構成される、
    コントローラ。
  12. 請求項１１に記載のコントローラであって、
    前記プロセッサは、前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記波形サイクルの前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調整して周波数調整波形を提供するように構成され、前記プロセッサは、電力が前記プラズマチャンバの前記電極に供給されるとき、前記周波数調整波形に従って前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調節するように構成される、コントローラ。
  13. 低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化するコントローラであって、
    プロセッサと、前記プロセッサに結合されたメモリデバイスとを備え、
    前記プロセッサは、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器によって生成された波形サイクルを複数の時間間隔に分割し、前記波形サイクルは、対応するゼロ交差を始点、中点、および終点に有し、前記終点は、次の波形サイクルの始点であり、前記ゼロ交差の各々での前記ＨＦ ＲＦ発生器の周波数は、基準周波数に近く、
    対応する周波数オフセットに基づいて、前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調整し、前記複数の時間間隔の各々について前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数が調整されて周波数調整波形が提供されるように構成され、前記周波数調整波形は、前記波形サイクルの形状と比較して実質的に逆の形状であり、
    電力が前記プラズマチャンバの前記電極に供給されるとき、前記周波数調整波形に従って前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調節するように構成され、
    前記メモリデバイスは、前記複数の周波数オフセットを格納するように構成される、
    コントローラ。
  14. 請求項１２に記載のコントローラであって、
    前記プロセッサは、前記周波数調整波形を使用して前記ＨＦ ＲＦ発生器の前記周波数を調節し、前記電極に送出される電力に関連する比である、反射電力に対する送出電力の比を増加させるように構成される、コントローラ。
  15. 請求項１２に記載のコントローラであって、
    前記プロセッサは、前記ＬＦ ＲＦ発生器の特定周波数に対して前記周波数調整波形を設定するように構成され、前記プロセッサは、前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記特定周波数の変更に対して、対応する変更周波数調整波形を使用するように構成される、コントローラ。
  16. 請求項１１に記載のコントローラであって、
    前記プロセッサは、インピーダンス整合回路にコンデンサ値を設定し、前記プラズマチャンバの前記電極に送出される電力量を制御するように構成される、コントローラ。
  17. 請求項１１に記載のコントローラであって、
    前記始点における前記ゼロ交差の１つは、正の勾配を有する正の交差であり、前記中点における前記ゼロ交差のもう１つは、負の勾配を有する負の交差であり、前記終点における前記ゼロ交差のさらにもう１つは、正の勾配を有する正の交差である、コントローラ。
  18. 低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化する方法であって、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器の周波数を含むプロセス動作を選択することと、
    複数の周波数調整波形のデータベースにアクセスすることと、
    前記プロセス動作のために前記複数の周波数調整波形の１つを選択することであって、前記選択された周波数調整波形は、前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記周波数に対して最適化されることと、
    電力が前記プラズマチャンバの前記電極に送出されている間、前記選択された周波数調整波形を前記ＨＦ ＲＦ発生器に適用することであって、前記複数の周波数調整波形は、前記ＨＦ ＲＦ発生器の基準周波数に対する調整であり、前記選択された周波数調整波形を前記適用することにより、前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される電力を低減することと
    を含み、
    前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される前記電力は、前記ＬＦ ＲＦ発生器の動作の波形サイクルの約半分の間、低減し、前記ＬＦ ＲＦ発生器の動作の前記波形サイクルの残りの半分の間、増加する、方法。
  19. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記複数の周波数調整波形の各々は、複数の周波数オフセットによって表される、方法。
  20. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記波形サイクルの前記約半分は、前記波形サイクルの正の交差で開始し、前記波形サイクルの前記残りの半分は、前記波形サイクルの負の交差で開始し、前記負の交差は、前記正の交差に続く、方法。
  21. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記波形サイクルの前記約半分は、前記波形サイクルの負の交差で開始し、前記波形サイクルの前記残りの半分は、前記波形サイクルの正の交差で開始し、前記正の交差は、前記負の交差に続く、方法。
  22. 低周波（ＬＦ）無線周波数（ＲＦ）発生器および高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器によるプラズマチャンバの電極への電力送出を最適化するコントローラであって、
    メモリデバイスと、前記メモリデバイスに結合されたプロセッサとを備え、
    前記メモリデバイスは、複数の周波数調整波形のデータベースを格納するように構成され、
    前記プロセッサは、
    前記ＬＦ ＲＦ発生器の周波数を含むプロセス動作を選択し、
    前記複数の周波数調整波形の前記データベースにアクセスし、
    前記プロセス動作のために前記複数の周波数調整波形の１つを選択し、前記選択された周波数調整波形は、前記ＬＦ ＲＦ発生器の前記周波数に対して最適化され、
    電力が前記プラズマチャンバの前記電極に送出されている間、前記選択された周波数調整波形を前記ＨＦ ＲＦ発生器に適用し、前記複数の周波数調整波形は、前記ＨＦ ＲＦ発生器の基準周波数に対する調整であるように構成され、
    前記選択された周波数調整波形は、前記ＬＦ ＲＦ発生器の動作の波形サイクルの半分の間、前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される電力を低減し、前記ＬＦ ＲＦ発生器の動作の前記波形サイクルの残りの半分の間、前記ＨＦ ＲＦ発生器に向かって反射される前記電力を増加させるように、適用される、コントローラ。
  23. 請求項２２に記載のコントローラであって、
    前記複数の周波数調整波形の各々は、複数の周波数オフセットによって表される、コントローラ。
  24. 請求項２２に記載のコントローラであって、
    前記波形サイクルの前記半分は、前記波形サイクルの正の交差で開始し、前記波形サイクルの前記残りの半分は、前記波形サイクルの負の交差で開始し、前記負の交差は、前記正の交差に続く、コントローラ。
  25. 請求項２２に記載のコントローラであって、
    前記波形サイクルの前記半分は、前記波形サイクルの負の交差で開始し、前記波形サイクルの前記残りの半分は、前記波形サイクルの正の交差で開始し、前記正の交差は、前記負の交差に続く、コントローラ。
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