JP7441819B2 - 制御されたエッチングのための単一エネルギイオン生成 - Google Patents

制御されたエッチングのための単一エネルギイオン生成 Download PDF

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Description

本実施形態は、制御されたエッチング動作を実施するための単一エネルギイオン生成のためのシステムおよび方法に関する。
本明細書に記載の背景技術の説明は、本開示の内容を一般的に提示するためである。現在名前が挙げられている発明者の発明は、本背景技術欄、および出願時の先行技術に該当しない説明の態様において記載される範囲で、本開示に対する先行技術として明示的にも黙示的にも認めるものではない。
プラズマ装置は、高周波発生器、整合器、およびプラズマチャンバを備える。高周波発生器は整合器に結合され、整合器はプラズマチャンバに結合される。半導体ウエハは、処理のためプラズマチャンバ内に設置される。高周波発生器は高周波信号を生成し、高周波信号は、半導体ウエハを処理するために整合器を介してプラズマチャンバに供給される。高周波信号は、プラズマチャンバ内でプラズマイオンを生成する。これらのイオンはウエハ上で作用して、ウエハを処理する。
これに関連して、本開示において説明される実施形態が生じる。
本開示の実施形態は、制御されたエッチング動作を実施するために単一エネルギイオンを生成するためのシステム、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、様々な方法（例えば、コンピュータ可読媒体におけるプロセス、装置、システム、デバイス、または方法）で実施されうることを理解されたい。いくつかの実施形態が以下に説明される。
基板を処理するために、プラズマイオンのイオンビーム、直流（ＤＣ）電源、または変調波形が用いられる。イオンビームは、プラズマイオン間の正電荷反発により発散して、イオンの角度広がりを増加させる。増加した角度広がりは、基板をエッチングするエッチング速度を低下させ、エッチングされたフィーチャの方向性を低下させる。ＤＣ電源は、高いリアクタンスを有し、少量の電流を生成する。少量の電流は、エッチング速度を低下させる。また、基板を処理するのにＤＣ電源が用いられるときは、プラズマイオンの角度広がりを最適化することが難しい。変調波長も同様に、イオンの大きな角度広がりを有し、基板表面にわたって期待されるエッチングプロファイルを生成しない。
様々な実施形態では、本明細書に記載のシステムおよび方法は、基板の材料層をエッチングし、基板の１または複数の他の材料層を保護する単一エネルギのプラズマイオンを生成する。プラズマの単一エネルギイオンは、レベル間電圧パルスおよび／またはレベル間周波数パルスを用いて生成され、単一エネルギイオンを生成するために、電圧レベル、または周波数レベル、または電圧レベルのデューティサイクル、または周波数レベルのデューティサイクルが調整される。単一エネルギイオンは、期待されたエッチング速度プロファイルを実現し、エッチング速度を高め、選択率を高める。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、電圧レベルを調節し、電圧レベルのデューティサイクルを調節することを備える。例えば、より高い電圧レベルは、約２５％以下などの低デューティサイクルで維持され、より低い電圧レベルは、約７５％以上などの高デューティサイクルで維持される。また、この例では、より低い電圧レベルは、より高い電圧レベルの２５％未満である。例を挙げると、より低い電圧レベルの全大きさは、より高い電圧レベルの任意の大きさの約２５％より小さく、より高い電圧レベルの全大きさは、より低い電圧レベルの任意の大きさの約４００％より大きい。より高い電圧レベルが維持されている状態においては、より高い電圧レベルの小デューティサイクルによりプラズマのプラズマシースによって電圧スパイクが生じ、高エネルギイオンを生成するためにプラズマシースを完全に帯電させるには時間が足りない。電圧スパイクは、短期間であり、より高い電圧レベルにおいて比較的大きい。より低い電圧レベルはより高いデューティサイクルで作動されるため、短期間の電圧スパイクの次に、この比較的大きい電圧スパイクから安定した低電圧レベルのプラズマシースへの放電が続く。電圧スパイク後のより低い電圧レベルへの放電は、この低平均シース電圧のプラズマシースに反応するプラズマイオンを生成する。低平均シース電圧のため、プラズマイオンは、そのエネルギの振幅が少なく、ほとんどが単一エネルギで、所望の材料をエッチングするのに十分なエネルギを有する。
様々な実施形態では、方法について説明される。この方法は、エッチング用のチャンバに基板を受け入れることを含む。基板は、第１の材料層および第２の材料層を有する。第１の材料層は、第２の材料層の上に配置される。この方法は、さらに、第１の材料層をエッチングするために最適化された第１のエネルギバンドを識別することを含む。第１のエネルギバンドは、第２の材料層をエッチングするために最適化された第２のエネルギバンドとは異なる。第１のエネルギバンドは、第２の材料層を実質的にエッチングしないように、第２の材料層に対して自己抑制的な速度で第１の材料層をエッチングするのに用いられる。この方法は、高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化するパルス高周波（ＲＦ）信号を生成することを含む。パルスＲＦ信号は、デューティサイクルを有する。パルスＲＦ信号は、第１のエネルギバンドのプラズマイオンを生成するために高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化し、デューティサイクルを有する。
いくつかの実施形態では、システムについて説明される。このシステムは、エッチングされる基板を受け入れるスロットを有するプラズマチャンバを備える。基板は、第１の材料層および第２の材料層を有する。第１の材料層は、第２の材料層の上に配置される。このシステムは、第１の材料層をエッチングするために最適化された第１のエネルギバンドを識別するのに用いられるホストコンピュータを備える。第１のエネルギバンドは、第２の材料層をエッチングするために最適化された第２のエネルギバンドとは異なる。第１のエネルギバンドは、第２の材料層を実質的にエッチングしないように、第２の材料層に対して自己抑制的な速度で第１の材料層をエッチングするのに用いられる。このシステムは、さらに、ホストコンピュータに接続されたＲＦ発生器を備える。ＲＦ発生器は、高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化するパルスＲＦ信号を生成するのに用いられる。パルスＲＦ信号は、デューティサイクルを有する。パルスＲＦ信号は、第１のエネルギバンドのプラズマイオンを生成するために高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化し、デューティサイクルを有する。このシステムは、さらに、インピーダンス整合回路を備える。インピーダンス整合回路は、ＲＦパルス信号を受信し、変調ＲＦ信号を出力する。プラズマチャンバは、変調ＲＦ信号を受信し、それに応答して、第２の材料層を実質的にエッチングしない速度で第１の材料層をエッチングする。
様々な実施形態では、コントローラについて説明される。コントローラは、プロセッサを備える。プロセッサは、処理のためプラズマチャンバ内に設置された基板の第１の材料層をエッチングするために最適化された第１のエネルギバンドを識別するように構成されている。第１のエネルギバンドは、基板の第２の材料層をエッチングするために最適化された第２のエネルギバンドとは異なる。第１の材料層は、第２の材料層の上に配置される。第１のエネルギバンドは、第２の材料層を実質的にエッチングしないように、第２の材料層に対して自己抑制的な速度で第１の材料層をエッチングするのに用いられる。プロセッサは、高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化するパルスＲＦ信号を生成するようＲＦ発生器を制御するのに用いられる。パルスＲＦ信号は、デューティサイクルを有する。パルスＲＦ信号は、第１のエネルギバンドのプラズマイオンを生成するために高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化し、デューティサイクルを有する。コントローラは、第１の材料層および第２の材料層、第１のエネルギバンド、第２のエネルギバンド、高パラメータレベル、低パラメータレベル、ならびにデューティサイクルに関するそれぞれの情報を格納するための、プロセッサに接続されたメモリデバイスを備える。
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、より低い電圧レベルなどの低パラメータレベルが維持される期間と比べて、より高い電圧レベルなどの高パラメータレベルが維持される期間を短縮することを含む。また、高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間で少なくとも一定量の差が維持される。この期間を短縮し、少なくとも一定量の差を維持することによって、プラズマチャンバ内で大量の単一エネルギイオンのプラズマが生成される。単一エネルギイオンは、基板の底部材料層を実質的にエッチングすることなく基板の上部材料層をエッチングするのに用いられる。単一エネルギイオンは、底部材料層に対する上部材料層の選択率を高め、上部材料層をエッチングするエッチング速度を高める。
他の態様は、添付の図面と共に説明される以下の発明を実施するための形態から明らかになるだろう。
実施形態は、添付の図面と共に記載される以下の説明を参照して十分に理解されることができる。
単一エネルギイオンの生成のためのマルチレベルパラメータおよび周波数パルスを表すシステムの実施形態の図。
デジタルパルス信号、マルチレベルパラメータ信号、およびマルチレベル周波数信号を表す実施形態のグラフ。
基板の第２の材料層のエッチングに対する基板の第１の材料層のエッチングにおける選択率を示す基板の実施形態。
第１の材料層の上に置かれた第２の材料層が第１の材料層を実質的にエッチングすることなくエッチングされる、別の基板の実施形態の図。
第２の材料層を実質的にエッチングすることなく第１の材料をエッチングするためにプラズマチャンバ内で単一エネルギイオンのプラズマが生成された複数パラメータレベルおよび複数周波数レベルの識別を表すシステムの実施形態の図。
第１の材料層を実質的にエッチングすることなく第２の材料をエッチングするためにプラズマチャンバ内で単一エネルギイオンのプラズマが生成された複数パラメータレベルおよび複数周波数レベルの識別を表すシステムの実施形態の図。
イオン束とイオンエネルギとの関係を表す実施形態のグラフ。
イオン束とイオンエネルギとの関係を表す実施形態のグラフ。
プラズマチャンバ内で形成されたプラズマのプラズマシースの電圧と時間との関係を表す実施形態のグラフ。
以下の実施形態は、制御されたエッチング動作を実施するために単一エネルギイオンを生成するためのシステムおよび方法を説明する。本実施形態がこれらの特定の詳細の一部または全てなしに実施されてよいことは明らかだろう。他の例では、本実施形態が必要以上にわかりにくくならないように、周知のプロセス動作は詳細には説明されていない。
図１は、単一エネルギイオンの生成のためのマルチレベルパラメータおよび周波数パルスを表すシステム１００の実施形態の図である。本明細書におけるパラメータの例は、電圧または電力である。システム１００は、ＲＦ発生器ＲＦＧ、ホストコンピュータ、インピーダンス整合回路ＩＭＣ、およびプラズマチャンバを備える。プラズマチャンバの例は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバを含む。インピーダンス整合回路の入力は、ＲＦケーブル１０６を介してＲＦ発生器に接続され、インピーダンス整合回路の出力は、ＲＦ伝送路１０８を介してプラズマチャンバの下部電極ＬＥに接続されている。
ＲＦ発生器の例は、キロヘルツ（ｋＨｚ）の動作周波数を有する発生器である。例えば、ＲＦ発生器は、２００ｋＨｚまたは４００ｋＨｚの周波数で動作する。ＲＦ発生器の別の例は、メガヘルツ（ＭＨｚ）の動作周波数を有する発生器である。例えば、ＲＦ発生器は、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、または６０ＭＨｚの周波数で動作する。
ホストコンピュータの例は、デスクトップ型コンピュータ、コントローラ、タブレット型端末、サーバ、ラップトップ型コンピュータ、およびスマートフォンなどを含む。ホストコンピュータは、プロセッサおよびメモリデバイスを備える。プロセッサは、メモリデバイスに接続されている。本明細書におけるいくつかの実施形態では、プロセッサは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、または中央演算処理装置（ＣＰＵ）、またはマイクロプロセッサ、またはマイクロコントローラである。同様に、本明細書における様々な実施形態では、デジタル信号プロセッサは、ＡＳＩＣ、またはＰＬＤ、またはＣＰＵ、またはマイクロプロセッサ、またはマイクロコントローラである。また、本明細書における様々な実施形態では、コントローラは、メモリデバイスを備え、ＡＳＩＣ、またはＰＬＤ、またはＣＰＵ、またはマイクロプロセッサを備える。コントローラにおいて、ＡＳＩＣ、またはＰＬＤ、またはＣＰＵ、またはマイクロプロセッサは、メモリデバイスに接続されている。例として、コントローラはマイクロコントローラである。メモリデバイスの例は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）およびリードオンリメモリ（ＲＯＭ）を含む。例えば、メモリデバイスは、フラッシュメモリ、ハードディスク、またはストレージデバイスなどである。メモリデバイスは、コンピュータ可読媒体の一例である。
本明細書に記載のインピーダンス整合回路は、インピーダンス整合回路に接続された負荷のインピーダンスをインピーダンス整合回路の入力に接続されたソースのインピーダンスと整合させる１または複数の構成部品（例えば、１もしくは複数の抵抗器、または１もしくは複数のコンデンサ、または１もしくは複数のインダクタ、またはこれらの組み合わせ）の回路網である。構成部品の２つ以上は、互いに並列または直列に接続されている。インピーダンス整合回路の出力に接続された負荷の例は、プラズマチャンバおよびＲＦ伝送路１０８を含む。また、インピーダンス整合回路の入力に接続されたソースの例は、ＲＦケーブル１０６およびＲＦ発生器を含む。
プラズマチャンバは、上部電極ＵＥおよび下部電極を備える。下部電極は、半導体ウエハなどの基板Ｓが設置される、チャックなどの基板支持体に埋め込まれている。チャックは、上部電極に面する。上部電極は、アース電位に接続されている。下部電極および上部電極の各々は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属でできている。
ＲＦ発生器は、デジタル信号プロセッサＤＳＰ、周波数コントローラＦＣＳ１、別の周波数コントローラＦＣＳ０、パラメータコントローラＰＲＳ１、別のパラメータコントローラＰＲＳ０、駆動システムＤＲＶＲ、およびＲＦ電源を備える。本明細書に記載のコントローラは、ＡＳＩＣ、またはＰＬＤ、またはＣＰＵ、またはマイクロプロセッサ、またはマイクロコントローラ、またはメモリに接続されているマイクロプロセッサである。本明細書に記載の駆動システムの例は、１または複数のトランジスタを含む。本明細書に記載の駆動システムの別の例は、増幅器に接続された１または複数のトランジスタを含む。本明細書に記載のＲＦ電源の例は、例えば２００ｋＨｚから１００ＭＨｚを含む範囲の高周波で正弦波信号を生成するＲＦ発振器を含む。ＲＦ電源は、ＲＦケーブル１０６に接続されている。
デジタル信号プロセッサは、パラメータコントローラＰＲＳ１およびパラメータコントローラＰＲＳ０、ならびに、周波数コントローラＦＣＳ１および周波数コントローラＦＣＳ０に接続されている。パラメータコントローラＰＲＳ１およびパラメータコントローラＰＲＳ０、ならびに、周波数コントローラＦＣＳ１および周波数コントローラＦＣＳ０の各々は駆動システムに接続され、駆動システムはＲＦ電源に接続されている。ホストコンピュータのプロセッサは、伝達網（例えば、転送ケーブル、コンピュータネットワーク、インターネット、またはイントラネット）を介してＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサに接続されている。本明細書における転送ケーブルの例は、並列にデータを転送する並列転送ケーブル、直列にデータを転送する直列転送ケーブル、またはユニバーサルシリアルバス（ＳＵＢ）ケーブルを含む。
本明細書に記載の基板は、１または複数の電子デバイス（例えば、携帯電話、またはタブレット型端末、またはプロセッサ、またはメモリデバイス、またはテレビ、または人工知能を応用するデバイス、またはモノのインターネット（ＩｏＴ）の一部であるデバイス）に用いられる１または複数の半導体チップを製造するのに用いられる。
ホストコンピュータのプロセッサは、デジタルパルス信号ＤＰＳ１を生成し、伝達網を介してＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサに送信する。デジタルパルス信号ＤＰＳ１は、複数の状態、状態Ｓ１および状態Ｓ０を有し、状態Ｓ１と状態Ｓ０との間で定期的に遷移する。状態Ｓ１の例は、高状態、オン状態、または論理レベル１である。状態Ｓ０の例は、低状態、オフ状態、または論理レベル０である。状態Ｓ１の発生期間は、状態Ｓ０の発生期間より短いことに注意されたい。例えば、デジタルパルス信号ＤＰＳ１のデューティサイクルは、約５０％（例えば、５０％、または５０％から統計範囲内、または０から５０％の間）未満である。例を挙げると、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１の発生は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１が発生し、状態Ｓ０が発生するクロックサイクル（例えば、以下に説明されるクロックサイクルＣ１またはクロックサイクルＣ２）の全期間の約２５％の期間である。この例では、状態Ｓ０の発生は、状態Ｓ１の発生に連続する。
本明細書における統計範囲とは、所定範囲、または分散、または標準偏差である。例えば、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の５０％のデューティサイクルの統計範囲は、状態Ｓ１から状態Ｓ０へのデジタルパルス信号ＤＰＳ１の遷移における標準偏差である。所定範囲の例は、０から５％の範囲である。例えば、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１から状態Ｓ０への遷移は、クロックサイクルの半分のゼロから５％以内で生じる。デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１が発生し、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ０が発生するクロックサイクルの約２５％の期間の例は、クロックサイクルの２５％である期間、および、クロックサイクルの２５％から統計範囲内の期間を含む。別の例として、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１が発生し、状態Ｓ０が発生するクロックサイクルの全期間の約１０％の期間に発生する。この例では、状態Ｓ０の発生は、状態Ｓ１の発生に連続する。デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１が発生し、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ０が発生するクロックサイクルの約１０％の期間の例は、クロックサイクルの１０％の期間、および、クロックサイクルの１０％から統計範囲内の期間を含む。
加えて、ホストコンピュータのプロセッサは、ＲＦ発生器によって生成されるＲＦ信号１０２のパラメータレベルＰＲＬ１、およびＲＦ信号１０２のパラメータレベルＰＲＬ２を送信する。パラメータレベルＰＲＬ２は、状態Ｓ１の間に生成され、パラメータレベルＰＲＬ１は、状態Ｓ０の間に生成される。パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２は、ホストコンピュータのメモリデバイスからホストコンピュータのプロセッサによって識別される。また、ホストコンピュータのプロセッサは、ＲＦ信号１０２の周波数レベルＦ１およびＲＦ信号１０２の周波数レベルＦ２を送信する。周波数レベルＦ２は、状態Ｓ１の間に生成され、周波数レベルＦ１は、状態Ｓ０の間に生成される。周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２は、ホストコンピュータのメモリデバイスからホストコンピュータのプロセッサによって識別される。ＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサは、パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２、ならびに、周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２を受信すると、パラメータコントローラＰＲＳ０のメモリデバイスに格納するためにパラメータレベルＰＲＬ１をパラメータコントローラＰＲＳ０に送信し、パラメータコントローラＰＲＳ１のメモリデバイスに格納するためにパラメータレベルＰＲＬ２をパラメータコントローラＰＲＳ１に送信し、周波数コントローラＦＣＳ０のメモリデバイスに格納するために周波数レベルＦ１を周波数コントローラＦＣＳ０に送信し、周波数コントローラＦＣＳ１のメモリデバイスに格納するために周波数レベルＦ２を周波数コントローラＦＣＳ１に送信する。
ＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサは、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が状態Ｓ１を有するか、または状態Ｓ０を有するかを決定する。例えば、デジタル信号プロセッサは、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の論理レベルが所定閾値より高いか、または低いかを決定する。デジタルパルス信号ＤＰＳ１の論理レベルが所定閾値より高いことを決定すると、デジタル信号プロセッサは、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の発生状態がＳ１であることを識別する。その一方で、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の論理レベルが所定閾値より低いことを決定すると、デジタル信号プロセッサは、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の発生状態がＳ０であることを識別する。別の例として、デジタル信号プロセッサは、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の論理レベルがゼロであるか、または１であるかを決定する。デジタルパルス信号ＤＰＳ１の論理レベルが１であることを決定すると、デジタル信号プロセッサは、デジタルパルス信号１３６の発生状態がＳ１であることを識別し、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の論理レベルがゼロであることを決定すると、デジタル信号プロセッサは、デジタルパルス信号１３６の発生状態がＳ０であることを識別する。
デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ１を有する期間に、デジタル信号プロセッサは、パラメータコントローラＰＲＳ１および周波数コントローラＦＣＳ１の各々に状態Ｓ１を示す信号を送信する。また、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ０を有する期間に、デジタル信号プロセッサは、パラメータコントローラＰＲＳ０および周波数コントローラＦＣＳ０の各々に状態Ｓ０を示す信号を送信する。
さらに、パラメータコントローラＰＲＳ１は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ１を有する期間に状態Ｓ１を示す信号を受信すると、パラメータコントローラＰＲＳ１のメモリデバイスからパラメータレベルＰＲＬ２にアクセスし、ＲＦ発生器の駆動システムにパラメータレベルＰＲＬ２を送信する。同様に、周波数コントローラＦＣＳ１は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ１を有する期間に状態Ｓ１を示す信号を受信すると、周波数コントローラＦＣＳ１のメモリデバイスから周波数レベルＦ２にアクセスし、ＲＦ発生器の駆動システムに周波数レベルＦ２を送信する。
そしてさらに、パラメータコントローラＰＲＳ０は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ０を有する期間に状態Ｓ０を示す信号を受信すると、パラメータコントローラＰＲＳ０のメモリデバイスからパラメータレベルＰＲＬ１にアクセスし、ＲＦ発生器の駆動システムにパラメータレベルＰＲＬ１を送信する。同様に、周波数コントローラＦＣＳ０は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ０を有する期間に状態Ｓ０を示す信号を受信すると、周波数コントローラＦＣＳ０のメモリデバイスから周波数レベルＦ１にアクセスし、ＲＦ発生器の駆動システムに周波数レベルＦ１を送信する。
デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ１を有する期間に、ＲＦ発生器の駆動システムは、パラメータレベルＰＲＬ２および周波数レベルＦ２を受信し、パラメータレベルＰＲＬ２および周波数レベルＦ２に基づいて電流信号を生成し、ＲＦ電源に電流信号を提供する。また、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ１を有する期間に、ＲＦ電源は、駆動システムから電流信号を受信すると、ＲＦ信号１０２の一部を生成する。ＲＦ信号１０２の一部は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１の発生の間、パラメータレベルＰＲＬ２および周波数レベルＦ２を有する。
同様に、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ０を有する期間に、ＲＦ発生器の駆動システムは、パラメータレベルＰＲＬ１および周波数レベルＦ１を受信し、パラメータレベルＰＲＬ１および周波数レベルＦ１に基づいて電流信号を生成し、ＲＦ電源に電流信号を提供する。また、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が発生状態Ｓ０を有する期間に、ＲＦ電源は、駆動システムから電流信号を受信すると、ＲＦ信号１０２の一部を生成する。ＲＦ信号１０２の一部は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ０の発生の間、パラメータレベルＰＲＬ１および周波数レベルＦ１を有する。
インピーダンス整合回路は、ＲＦケーブル１０６を通じてＲＦ信号１０２を受信し、インピーダンス整合回路の出力に接続された負荷のインピーダンスをインピーダンス整合回路の入力に接続されたソースのインピーダンスと整合させて変調ＲＦ信号１０４を生成する。変調ＲＦ信号１０４は、インピーダンス整合回路の出力から下部電極に供給される。
変調ＲＦ信号１０４の供給に加えて、１または複数のプロセスガスがプラズマチャンバに供給されるときは、基板Ｓを処理するためにプラズマがプラズマチャンバ内で発生される、または維持される。１または複数のプロセスガスの例は、Ｏ2などの酸素含有ガスを含む。１または複数のプロセスガスの他の例は、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）などのフッ素含有ガスを含む。本明細書に記載の基板処理の例は、基板上への材料の堆積、基板のエッチング、基板の洗浄、および基板のスパッタリングを含む。
デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１の発生の間にパラメータレベルＰＲＬ２および周波数レベルＦ２を有し、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ０の発生の間にパラメータレベルＰＲＬ１および周波数レベルＦ１を有するＲＦ信号１０２を生成することによって、基板Ｓを処理するためにプラズマチャンバ内でプラズマの単一エネルギイオンが生成される。状態Ｓ１の発生期間は、状態Ｓ０の発生期間より短いことに注意されたい。単一エネルギイオンは、基板Ｓの底部層を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で基板Ｓの上部層をエッチングする。基板Ｓの上部層は、基板Ｓの底部層の上に隣接している。
いくつかの実施形態では、任意の数のＲＦ発生器がインピーダンス整合回路に接続される。例えば、ＲＦ信号を生成してインピーダンス整合回路の他の入力に送信するために、追加のＲＦ発生器が別のＲＦケーブルを介してインピーダンス整合回路の別の入力に接続される。
様々な実施形態では、上部電極がアース電位に接続されるのではなく、下部電極がアース電位に接続され、上部電極はＲＦ伝送路１０８に接続される。
いくつかの実施形態では、パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２は、ホストコンピュータシステムのプロセッサによって識別されるのではなく、入出力インタフェースを介してホストコンピュータシステムのプロセッサに接続された入力デバイス（例えば、キーボード、またはマウス、またはタッチペン）によってユーザから受信される。同様に、いくつかの実施形態では、周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２は、ホストコンピュータシステムのプロセッサによって識別されるのではなく、入力デバイスによってユーザから受信される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のＲＦ信号の各パラメータレベルは、ＲＦ信号のエンベロープである。例えば、本明細書に記載のＲＦ信号のパラメータレベルは、ＲＦ信号のゼロからピーク間の大きさ、またはＲＦ信号のピーク間の大きさである。
また、様々な実施形態では、ＲＦ信号のパラメータレベルは、ＲＦ信号のパラメータの１または複数の大きさ（例えば、振幅または値）を含み、その１または複数の大きさは、ＲＦ信号のパラメータの別のパラメータレベルの１または複数の大きさを含まない。例えば、パラメータレベルＰＲＬ１は、いずれもパラメータレベルＰＲＬ２の１または複数の値と同じではない１または複数の値を有する。
同様に、いくつかの実施形態では、ＲＦ信号の周波数レベルは、ＲＦ信号の周波数の１または複数の大きさ（例えば、振幅または値）を含み、その１または複数の大きさは、ＲＦ信号の周波数の別の周波数レベルの１または複数の大きさを含まない。例えば、周波数レベルＦ１は、いずれも周波数レベルＦ２の１または複数の値と同じではない１または複数の値を有する。
様々な実施形態では、複数の周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２ではなくＲＦ信号の単一周波数レベルを生成するようにＲＦ電源を制御するために、複数の周波数コントローラＦＣＳ１および周波数コントローラＦＣＳ０ではなく１つの周波数コントローラが用いられる。単一周波数レベルは、ＲＦ信号の周波数の１または複数の値を含む。単一周波数レベルは、周波数の連続波を表す。ホストコンピュータのプロセッサは、ＲＦ信号の単一周波数レベルの値をＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサに送信する。デジタル信号プロセッサは、単一周波数レベルの値を受信すると、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態がＳ１であるかＳ０であるかにかかわらず、周波数コントローラのメモリデバイスに格納するためにその値を周波数コントローラに送信する。また、周波数コントローラは、単一周波数レベルの値を受信すると、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態がＳ１であるかＳ０であるかにかかわらず、その値を駆動システムに送信する。駆動システムは、単一周波数レベルの値に基づいて電流信号を生成し、ＲＦ電源に電流を提供する。ＲＦ電源は、電流信号を受信すると、単一周波数レベル、ならびに、複数のパラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２を有するＲＦ信号を生成する。
図２は、クロック信号２１０、デジタルパルス信号ＤＰＳ１、図１のＲＦ信号１０２のパラメータ２１４、およびＲＦ信号２０１の周波数２１６を表す実施形態のグラフ２０２、グラフ２０４、グラフ２０６、およびグラフ２０８を示す。グラフ２０２は、Ｃ１などのクロックサイクルを有するクロック信号２１０の時間ｔに対する論理レベルを表す。クロック信号２１０は、上述のクロック信号の例である。クロック信号２１０は、図１のホストコンピュータのプロセッサによって生成される。クロック信号２１０は、論理レベル１と論理レベル０との間で定期的に遷移する。例えば、クロック信号２１０は、クロックサイクルＣ１の時間１から時間０の期間に論理レベル１を有する。クロックサイクルＣ１は、時間０において開始する。クロック信号２１０は、時間ｔ１において論理レベル１から論理レベル０に遷移する。論理レベル０は、クロックサイクルＣ１の時間ｔ１から時間ｔ２の期間に生じる。クロック信号２１０は、さらに、クロックサイクルＣ１が終了する時間ｔ２において論理レベル０から論理レベル１に遷移する。クロック信号２１０は、クロックサイクルＣ２の時間ｔ２から時間ｔ３の期間に論理レベル１を有する。クロックサイクルＣ２は、時間ｔ２において開始する。クロック信号２１０は、時間ｔ３において論理レベル１から論理レベル０に遷移する。論理レベル０は、クロックサイクルＣ２の時間ｔ３から時間ｔ４の期間に生じる。クロック信号２１０は、さらに、クロックサイクルＣ２が終了する時間ｔ４において論理レベル０から論理レベル１に遷移する。クロック信号２１０は、クロックサイクルＣ３の時間ｔ４から時間ｔ５の期間に論理レベル１を有する。クロックサイクルＣ３は、時間ｔ４において開始する。クロック信号２１０は、時間ｔ５において論理レベル１から論理レベル０に遷移する。論理レベル０は、クロックサイクルＣ３の時間ｔ５から時間ｔ６の期間に生じる。クロック信号２１０は、さらに、クロックサイクルＣ３が終了する時間ｔ６において論理レベル０から論理レベル１に遷移する。
クロックサイクルＣ１、クロックサイクルＣ２、およびクロックサイクルＣ３などのクロック信号２１０のクロックサイクルは、定期的に繰り返す。例えば、時間０から時間ｔ２の期間は、時間ｔ２から時間ｔ４の期間に等しく、時間ｔ４から時間ｔ６の期間に等しい。
クロック信号２１０は、５０％のデューティサイクルを有する。例えば、クロックサイクルＣ１、クロックサイクルＣ２、およびクロックサイクルＣ３の各々の間、クロック信号２１０の論理レベルは、クロックサイクルの半分について１であり、クロックサイクルの残りの半分についてゼロである。
グラフ２０４は、時間ｔに対するデジタルパルス信号ＤＰＳ１を表す。デジタルパルス信号ＤＰＳ１は、時間０において状態Ｓ０から状態Ｓ１に遷移する。状態Ｓ０は論理レベル０を有し、状態Ｓ１は論理レベル１を有する。状態Ｓ１の発生は、クロック信号２１０のデューティサイクルより短いデューティサイクルＤＣ１を有する。例えば、デジタルパルス信号ＤＰＳ１は、時間ｔ１より短い時間０から時間ｔ１１の期間に状態Ｓ１を有する。デジタルパルス信号ＤＰＳ１は、時間ｔ１１において状態Ｓ１から状態Ｓ０に遷移し、時間ｔ１１から時間ｔ２の期間に状態Ｓ０に留まる。時間ｔ１１から時間ｔ２の期間は、時間ｔ１から時間ｔ２の期間より長い。デジタルパルス信号ＤＰＳ１は、時間ｔ２において状態Ｓ０から状態Ｓ１に遷移する。
デジタルパルス信号ＤＰＳ１は、時間ｔ２から時間ｔ３の期間より短い時間ｔ２から時間ｔ１２の期間に状態Ｓ１を有する。デジタルパルス信号ＤＰＳ１は、時間ｔ１２において状態Ｓ１から状態Ｓ０に遷移し、時間ｔ１２から時間ｔ４の期間に状態Ｓ０に留まる。時間ｔ１２から時間ｔ４の期間は、時間ｔ３から時間ｔ４の期間より長い。デジタルパルス信号ＤＰＳ１は、時間ｔ４において状態Ｓ０から状態Ｓ１に遷移する。同様に、デジタルパルス信号ＤＰＳ１は、時間ｔ４から時間ｔ１３の期間に状態Ｓ１を有し、時間ｔ１３から時間ｔ６の期間に状態Ｓ０を有し、時間ｔ６から時間ｔ１４の期間に状態Ｓ１を有する。
クロック信号２１０の各サイクル中に、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態の他の発生があることに注意されたい。例えば、クロックサイクルＣ１の間に、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１の第１の発生があり、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ０の第１の発生がある。また、クロックサイクルＣ２の間に、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１の第２の発生があり、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ０の第２の発生がある。
グラフ２０６は、時間ｔに対する図１のＲＦ信号１０２のパラメータ２１４（例えば、電圧または電力）を表す。おおよそ時間０において、ＲＦ信号１０２のパラメータ２１４は、パラメータレベルＰＲＬ１からパラメータレベルＰＲＬ２に遷移する。ＲＦ信号１０２のパラメータ２１４は、時間０から時間ｔ１１の期間にパラメータレベルＰＲＬ２を有する。また、おおよそ時間ｔ１１において、ＲＦ信号１０２のパラメータ２１４は、パラメータレベルＰＲＬ２からパラメータレベルＰＲＬ１に遷移し、時間ｔ１１から時間ｔ２の期間にパラメータレベルＰＲＬ１に留まる。例えば、ＲＦ信号１０２は、クロックサイクルＣ１の少なくとも７５％においてパラメータレベルＰＲＬ１を有する。例を挙げると、ＲＦ信号１０２は、時間ｔ１１から時間ｔ２の期間にパラメータレベルＰＲＬ１を有し、その期間は、時間０から時間ｔ２の全期間の７５％である。また、おおよそ時間ｔ２において、ＲＦ信号１０２のパラメータ２１４は、パラメータレベルＰＲＬ１からパラメータレベルＰＲＬ２に遷移し、時間ｔ１２から時間ｔ２の期間にパラメータレベルＰＲＬ２に留まる。さらに、おおよそ時間ｔ１２において、パラメータ２１４は、パラメータレベルＰＲＬ２からパラメータレベルＰＲＬ１に遷移し、時間ｔ１２から時間ｔ４の期間にパラメータレベルＰＲＬ１に留まる。
グラフ２０６は、時間ｔに対するＲＦ信号１０２の周波数２１６を表す。おおよそ時間０において、ＲＦ信号１０２の周波数２１６は、周波数レベルＦ１から周波数レベルＦ２に遷移する。ＲＦ信号１０２の周波数２１６は、時間０から時間ｔ１１の期間に周波数レベルＦ２を有する。また、おおよそ時間ｔ１１において、ＲＦ信号１０２の周波数２１６は、周波数レベルＦ２から周波数レベルＦ１に遷移し、時間ｔ１１から時間ｔ２の期間に周波数レベルＦ１に留まる。同様に、おおよそ時間ｔ２において、ＲＦ信号１０２の周波数２１６は、周波数レベルＦ１から周波数レベルＦ２に遷移し、時間ｔ２から時間ｔ１２の期間に周波数レベルＦ２に留まる。さらに、おおよそ時間ｔ１２において、周波数２１６は、周波数レベルＦ２から周波数レベルＦ１に遷移し、時間ｔ１２から時間ｔ４の期間に周波数レベルＦ１に留まる。
パラメータレベルＰＲＬ１は、パラメータレベルＰＲＬ２の少なくとも約２５％未満であることに注意されたい。例えば、パラメータレベルＰＲＬ１は、パラメータレベルＰＲＬ２の約２５％である、または、パラメータレベルＰＲＬ２の２５％未満である。さらに例を挙げると、パラメータレベルＰＲＬ１は、パラメータレベルＰＲＬ２の０から約２５％の間である。別の例として、パラメータレベルＰＲＬ２が１０００ワットのとき、パラメータレベルＰＲＬ１は、約２５０ワット未満、または、０ワットから約２５０ワットの間である。さらに別の例として、パラメータレベルＰＲＬ１は、パラメータレベルＰＲＬ２の２５％から統計範囲内である。別の例として、パラメータレベルＰＲＬ１は、パラメータレベルＰＲＬ２の０から約１０％の間である。
同様に、周波数レベルＦ１は、周波数レベルＦ２の少なくとも約２５％未満であることに注意されたい。例えば、周波数レベルＦ１は、周波数レベルＦ２の約２５％である、または、周波数レベルＦ２の２５％未満である。さらに例を挙げると、周波数レベルＦ１は、周波数レベルＦ２の０から約２５％の間である。別の例として、周波数レベルＦ２が１ＭＨｚのとき、周波数レベルＦ１は、約０．２５ＭＨｚ未満、または、０ＭＨｚから約０．２５ＭＨｚの間である。さらに別の例として、周波数レベルＦ１は、周波数レベルＦ２の２５％から統計範囲内である。別の例として、周波数レベルＦ１は、周波数レベルＦ２の０から約１０％の間である。
いくつかの実施形態では、ＲＦ信号がデジタルパルス信号の遷移から統計範囲内で遷移するときに、本明細書に記載のデジタルパルス信号が１つの状態から別の状態に遷移するのとおおよそ同時に、本明細書に記載のＲＦ信号の１つのレベルから別のレベルへの遷移が起こることにさらに注意されたい。例えば、ＲＦ信号１０２のパラメータは、デジタルパルス信号ＤＰＳ１が状態Ｓ１から状態Ｓ０に遷移する時間ｔ１１から統計範囲内に、パラメータレベルＰＲＬ２からパラメータレベルＰＲＬ１に遷移する。例を挙げると、ＲＦ信号１０２のパラメータは、時間ｔ１１から０から５％以内の期間にパラメータレベルＰＲＬ２からパラメータレベルＰＲＬ１に遷移する。
第１のパラメータレベルが第２のパラメータレベルの一定割合から統計範囲内にあるときは、第１のパラメータレベルは、おおよそその一定割合であることにも注意されたい。例えば、パラメータレベルＰＲＬ１がパラメータレベルＰＲＬ２の２４％から３０％の間であるときは、パラメータレベルＰＲＬ１は、パラメータレベルＰＲＬ２の約２５％である。別の例として、パラメータレベルＰＲＬ１がパラメータレベルＰＲＬ２の２３％から２８％の間であるときは、パラメータレベルＰＲＬ１は、パラメータレベルＰＲＬ２の約２５％である。
同様に、第１の周波数レベルが第２の周波数レベルの一定割合から統計範囲内にあるときは、第１の周波数レベルは、おおよそその一定割合であることにも注意されたい。例えば、周波数レベルＦ１が周波数レベルＦ２の２４％から３０％の間であるときは、周波数レベルＦ１は、周波数レベルＦ２の約２５％である。別の例として、周波数レベルＦ１が周波数レベルＦ２の２５％から２８％の間であるときは、周波数レベルＦ１は、周波数レベルＦ２の約２５％である。
図３Ａは、基板Ｓの別の材料層ＭＬ１のエッチングに対する基板Ｓの材料層ＭＬ２のエッチングにおける選択率を表す基板Ｓの実施形態である。基板Ｓは、材料層ＭＬ１の上に重ねられた材料層ＭＬ２を有する。材料層ＭＬ１は、材料層ＭＬ２とは異なる。例えば、材料層ＭＬ１の少なくとも１つの化学元素は、材料層ＭＬ２の少なくとも１つの化学元素と同じではない。例を挙げると、材料層ＭＬ２の化学特性は、材料層ＭＬ１の化学特性とは異なる。別の例として、材料層ＭＬ１の化学組成は、材料層ＭＬ２の化学組成とは異なる。材料層ＭＬ１の例は、銅層またはアルミニウム層などの金属層であり、材料層ＭＬ２の例は、二酸化シリコンである。材料層ＭＬ２の例は、窒化シリコン層であり、材料層ＭＬ１の例は、二酸化シリコン層である。材料層ＭＬ２の別の例は、酸化物層であり、材料層ＭＬ１の例は、金属層である。材料層ＭＬ２のさらに別の例は、ポリシリコン層であり、材料層ＭＬ１は、二酸化シリコン層である。また、材料層ＭＬ１の一部は、エッチングされるのを防ぐためにマスク層によって覆われている。
図２のパラメータ２１４、または図２の周波数２１６、またはこれらの組み合わせを有する図１のＲＦ信号１０２が供給されるときは、材料層ＭＬ２は、材料層ＭＬ２が材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度でエッチングされるような選択率を有する。例えば、材料層ＭＬ２の選択率は、約５：１以上である。例を挙げると、材料層ＭＬ１をエッチングするエッチング速度に対する材料層ＭＬ２をエッチングするエッチング速度は、５：１以上である。別の例として、材料層ＭＬ２の選択率は１００：１である。さらに別の例として、材料層ＭＬ２のエッチング後に材料層ＭＬ１の上面３０２に到達したときは、材料層ＭＬ１は実質的にエッチングされない。上面３０２は、材料層ＭＬ２の底面に隣接している。
図３Ｂは、基板ＳＵの実施形態の図である。基板ＳＵでは、材料層ＭＬ２が材料層ＭＬ１の上に重ねられるのではなく、材料層ＭＬ１が材料層ＭＬ２の上に重ねられている。材料層ＭＬ２の一部は、マスク層によって保護されている。
図４は、図３Ａの材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で図３Ａの材料層ＭＬ２をエッチングするためにプラズマチャンバ内でプラズマの単一エネルギイオンが生成される、パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２、ならびに、周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２の識別を表すシステム４００の実施形態の図である。システム４００は、基板ＳＵではなく基板Ｓが処理されるトレーニングルーチンまたはラボルーチンを実行するのに用いられる。システム４００は、プローブ４０２、ウエハバイアスセンサ、および電流センサを備えること以外は、図１のシステム１００と同じ構造を有する。プローブ４０２の例は、平面型イオン束プローブおよびラングミュアプローブを含む。ウエハバイアスセンサの例は、ｉｎ－ｓｉｔｕの直流（ＤＣ）プローブピックアップピン、および、ウエハバイアスを測定するのに用いられる関連ハードウェアを含む。ハードウェアは、ＤＣプローブピックアップピンに接続される。例として、ウエハバイアスセンサは、チャックの上面のウエハバイアスを測定する。チャックの上面は上部電極に面し、チャックの上面と上部電極との間にギャップが形成される。
プローブ４０２は、ギャップ内に設置され、ｉｎ－ｓｉｔｕのＤＣプローブピックアップピンは、チャックの上面に設置される。また、ウエハバイアスセンサは、ホストコンピュータのプロセッサに接続され、電流センサも同様に、ホストコンピュータのプロセッサに接続されている。ホストコンピュータのメモリデバイスは、基板Ｓの材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度でエッチングされる基板Ｓの材料層ＭＬ２の識別子と、プラズマチャンバ内のプラズマイオンのイオン束の量ＩＦ４と、ＩＥ４１からＩＥ４２のイオンのイオンエネルギの範囲との間で、１対１のリンクまたは１対１の関係などの対応を格納する。材料層ＭＬ２の識別子は、材料層ＭＬ２に関する情報の例である。材料層の識別子の例は、材料層を別の材料層と区別する、英数字コード、または数字の組み合わせ、または数字および文字の組み合わせを含む。ＩＥ４１からＩＥ４２の範囲は、基板Ｓがエッチングされているときのイオン束とイオンエネルギとの関係の半値全幅（ＦＷＨＭ）における範囲であり、量ＩＦ４はＦＷＨＭにおける量である。
ホストコンピュータのプロセッサは、他の複数のパラメータレベル（例えば、図２のデジタルパルス信号ＤＰＳ１とは異なる別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態Ｓ１についてパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１、および、その別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態Ｓ０についてパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０）を提供する。例えば、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１のデューティサイクルＤＣ１とは異なるデューティサイクルＤＣ５を有する。また、他のパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０は、図２のパラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２とは異なる。例えば、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態Ｓ１についての他のパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１の第１のパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１と、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態Ｓ０についての他のパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０の第２のパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０との差は、パラメータレベルＰＲＬ１とパラメータレベルＰＲＬ２との差より大きい、または小さい。
また、ホストコンピュータのプロセッサは、他の複数の周波数レベル（例えば、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態Ｓ１について周波数レベルｆ５Ｓ１、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態Ｓ０について周波数レベルｆ５Ｓ０）を提供する。例えば、他の周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０は、周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２とは異なる。例を挙げると、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態Ｓ１についての他の周波数レベルｆ５Ｓ１の第１の周波数レベルｆ５Ｓ１と、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態Ｓ０についての他の周波数レベルｆ２Ｓ０の第２の周波数レベルｆ２Ｓ０との差は、周波数レベルＦ１と周波数レベルＦ２との差より大きい、または小さい。
パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２、ならびに、周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２を有するＲＦ信号１０２を生成するための上記の方法と同様にして、他のパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０、ならびに、他の周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０を有する、以下の図５に示される別のＲＦ信号５０４は、ホストコンピュータシステムのプロセッサから他のデジタルパルス信号ＤＰＳ５、他の周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０、ならびに、他のパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０が受信されると、ＲＦ発生器によって生成される。インピーダンス整合回路は、負荷のインピーダンスをソースのインピーダンスと整合させて別のＲＦ信号５０４から別の変調ＲＦ信号５０６（図５）を生成し、プラズマチャンバの下部電極にその変調ＲＦ信号を送信する。下部電極への別の変調信号５０６の供給に加えて、プラズマチャンバの上部電極とチャックとの間のギャップに１または複数のプロセスガスが供給されるときは、プラズマチャンバ内でプラズマが発生または生成される。
別の変調信号５０６に基づいてプラズマチャンバ内でプラズマが発生または生成されるときに、ウエハバイアスセンサは、チャックの上面におけるウエハバイアスを測定する。測定されたウエハバイアスは、ウエハバイアスセンサによってホストコンピュータのプロセッサに提供される。プロセッサは、ウエハバイアスから、プラズマチャンバ内のプラズマイオンのイオンエネルギの範囲を計算する。例えば、プロセッサは、以下式（１）でイオンエネルギの範囲を計算する。
Figure 0007441819000001
 ここで、Ｅｉはイオンエネルギの範囲、Ｖｄｃはチャックの上面で測定されたウエハバイアス、Ｖｐｅａｋはチャックの上面におけるゼロからピーク間の電圧。例として、Ｖｄｃは負の値を有し、Ｖｐｅａｋは正の値または負の値を有することに注意されたい。Ｅｉの例は、図５を参照して以下に説明されるＩＥ５１からＩＥ５２の範囲である。例として、ゼロからピーク間の電圧Ｖｐｅａｋは、チャックに接続される電圧プローブなどの電圧センサ（図示せず）によって測定される。ウエハバイアスＶｄｃは、範囲Ｅｉが計算される一定範囲の値を有する、および／または、ゼロからピーク間の電圧Ｖｐｅａｋは、範囲Ｅｉが計算される一定範囲の値を有することに注意されたい。イオンエネルギのＩＥ５１からＩＥ５２の範囲は、ホストコンピュータのメモリデバイスに格納される。
また、プローブ４０２は、例えば、平方センチメートルなどで測定された表面積を有し、プラズマチャンバ内で回転される。プローブ４０２は、プラズマチャンバ内のプローブ４０２の表面積上のプラズマイオンのイオン電流を集電するように回転して電気信号を生成し、電流センサに電気信号を送信する。電流センサは、電気信号から電流量を測定し、ホストコンピュータのプロセッサに電流量を提供する。ホストコンピュータのプロセッサは、プローブ４０２の表面積単位あたりの電流量を計算して、図５を参照して以下に説明されるイオン束ＩＦ５を計算する。プラズマの各イオンは、所定量の電流を生成する。プロセッサは、ホストコンピュータのメモリデバイス内で計算されたイオン束ＩＦ５を格納する。
プロセッサは、計算されたイオン束がイオン束ＩＦ４の既定範囲内であるかを決定し、さらに、ＩＥ５１からＩＥ５２の範囲がＩＥ４１からＩＥ４２の範囲から所定のウィンドウ内であるかを決定する。例えば、プロセッサは、計算されたイオン束ＩＦ５がイオン束の値ＩＦ４から既定割合（例えば、０％から１０％）内であるかを決定し、ＩＥ５１からＩＥ５２の範囲における最低値が、イオンエネルギの最低値ＩＥ４１から既定割合内であるか、および、ＩＥ５１からＩＥ５２の範囲における最高値がイオンエネルギの最高値ＩＥ４２から既定割合内であるかを決定する。例を挙げると、プロセッサは、計算されたイオン束ＩＦ５がイオン束ＩＦ４と同じであるかを決定し、ＩＥ５１からＩＥ５２の範囲がＩＥ４１からＩＥ４２の範囲と同じであるかを決定する。イオン束の既定範囲およびイオンエネルギの所定ウィンドウは、ホストコンピュータのメモリデバイスに格納される。
ホストコンピュータのプロセッサは、計算されたイオン束ＩＦ５がイオン束ＩＦ４から既定範囲内にないこと、または、イオンエネルギのＩＥ５１からＩＥ５２の範囲がＩＥ４１からＩＥ４１の範囲から所定ウィンドウ内にないこと、または、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５のデューティサイクルＤＣ５がデューティサイクルＤＣ１から予め計算された範囲内にないことを決定すると、他のパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０を異なるパラメータレベル（例えば、パラメータレベルＰＲＬ２およびパラメータレベルＰＲＬ１）に変更する、または、他の周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０を異なる周波数レベル（例えば、周波数レベルＦ２および周波数レベルＦ１）に変更する、または、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５のデューティサイクルＤＣ５を異なるデューティサイクル（例えば、デジタルパルス信号ＤＰＳ１のデューティサイクルＤＣ１）に変更する、または、別のデジタルパルス信号ＤＰＳ５の他のパラメータレベル、他の周波数レベル、およびデューティサイクルの２つ以上を変更する。プロセッサは、ＲＦ発生器に異なるパラメータレベルもしくは異なる周波数レベルを、および／または、ＲＦ発生器に異なるデューティサイクルを提供する。ＲＦ発生器は、異なるデューティサイクルに基づいて異なるパラメータレベルおよび／または異なる周波数レベルを有する、ＲＦ信号１０２などの異なるＲＦ信号を生成し、インピーダンス整合回路にその異なるＲＦ信号を送信する。インピーダンス整合回路は、異なるＲＦ信号から変調ＲＦ信号１０４などの異なる変調ＲＦ信号を生成し、下部電極にその異なる変調ＲＦ信号を送信する。
異なる変調ＲＦ信号が下部電極に供給され、１または複数のプロセスガスがプラズマチャンバに供給されるときに、ウエハバイアスセンサは、異なるウエハバイアスを測定し、電流センサは、プローブ４０２から受信した異なる電気信号から異なる電流量を測定する。数式（１）を用いる上述の方法と同様にして、ホストコンピュータシステムのプロセッサは、異なる範囲のイオンエネルギを計算する。また、プロセッサは、上述の方法と同様にして異なる電流量から異なるイオン束量を計算する。プロセッサは、さらに、異なるイオンエネルギの範囲がＩＥ４１からＩＥ４２の範囲から所定ウィンドウの範囲内であることを決定する。例えば、プロセッサは、異なるイオンエネルギの範囲がＩＥ４１からＩＥ４２の範囲と同じであることを決定する。加えて、プロセッサは、異なるイオン束量がイオン束ＩＦ４から既定範囲内であることを決定する。例えば、プロセッサは、異なるイオン束量がイオン束ＩＦ４と同じであることを決定する。
プロセッサは、異なるイオンエネルギの範囲がイオンエネルギのＩＥ４１からＩＥ４２の範囲から所定ウィンドウ範囲内であること、および、異なるイオン束量がイオン束ＩＦ４から既定範囲内であることを決定すると、パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２などの異なるパラメータレベル、周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２などの異なる周波数レベル、デューティサイクルＤＣ１などの異なるデューティサイクルをホストコンピュータのメモリデバイスに格納する。プロセッサは、イオン束ＩＦ４、イオンエネルギのＩＥ４１からＩＥ２の範囲、パラメータレベルＰＲＬ１、パラメータレベルＰＲＬ２、周波数レベルＦ１、周波数レベルＦ２、およびデューティサイクルＤＣ１の間で、１対１の対応またはマッピングまたはリンクを構築するなど関連付け、ホストコンピュータのメモリデバイスに１対１の対応を格納する。
パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２を有する、または周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２を有する、デューティサイクルＤＣ１に基づいて生成されたＲＦ信号１０２を供給することによって、材料層ＭＬ２は、材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度でエッチングされることに注意されたい。例えば、プラズマチャンバは、変調ＲＦ信号１０４の受信に応答して、材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ２をエッチングする。変調ＲＦ信号１０４は、ＲＦ信号１０２の受信直後にインピーダンス整合回路から出力される。例を挙げると、プラズマチャンバは、インピーダンス整合回路からの変調ＲＦ信号１０４、および１または複数のプロセスガスを受け取ると、材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ２をエッチングする。上述の図１および図２は、材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ２をエッチングするために、基板Ｓの処理の間、パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２ならびに／または周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２を有するＲＦ信号１０２の印加を提供する。例えば、ホストコンピュータのプロセッサは、材料層ＭＬ２が基板Ｓ内でエッチングされなければならないという指示を入力デバイスから受信する。プロセッサは、ＩＥ４１からＩＥ４２のイオンエネルギ範囲およびイオン束ＩＦ４にアクセスして、材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ２をエッチングすることに対応する（例えば、リンクする、マッピングする、または１対１の関係を有する）イオンエネルギ範囲およびイオン束を識別する。プロセッサは、ＩＥ４１からＩＥ４２のイオンエネルギ範囲およびイオン束ＩＦ４に対応する、パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２ならびに／または周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２にアクセスし、ＲＦ信号１０２を生成するように上述の方法でＲＦ発生器を制御する。ＲＦ発生器によってＲＦ信号１０２が供給されるとき、基板Ｓは、材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ２をエッチングするようにエッチングされる。
図５は、パラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０、ならびに／または、周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０、ならびにデューティサイクルＤＣ５を有するＲＦ信号５０４を供給することによって、材料層ＭＬ２を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ１のエッチングが実施されることを表すシステム５００の実施形態の図である。システム５００は、基板Ｓではなく基板ＳＵが処理されるトレーニングルーチンまたはラボルーチンを実行するのに用いられる。システム５００は、基板Ｓとは異なる基板ＳＵがプラズマチャンバ内で処理されること以外は、図４のシステム４００と同じ構成である。
ホストコンピュータのメモリデバイスは、基板ＳＵの材料層ＭＬ２を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度でエッチングされる基板ＳＵの材料層ＭＬ１の識別子と、プラズマチャンバ内のプラズマイオンのイオン束の量ＩＦ５と、イオンのイオンエネルギのＩＥ５１からＩＥ５２の範囲との間の対応（例えば、１対１のリンクまたは１対１の関係）を格納する。材料層ＭＬ１の識別子は、材料層ＭＬ１に関する情報の例である。ＩＥ５１からＩＥ５２の範囲は、基板ＳＵがエッチングされるときのイオン束とイオンエネルギとの関係のＦＷＨＭにおける範囲であり、量ＩＦ５はＦＷＨＭにおける量である。
図５のトレーニングルーチンの間に、ホストコンピュータのプロセッサは、複数のパラメータレベル（例えば、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１についてパラメータレベルＰＲＬ２、およびデジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ０についてパラメータレベルＰＲＬ１）を提供する。また、ホストコンピュータのプロセッサは、複数の周波数レベル（例えば、デジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ１について周波数レベルＦ２、およびデジタルパルス信号ＤＰＳ１の状態Ｓ０について周波数レベルＦ１）を提供する。
パラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０、ならびに、周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０を有するＲＦ信号５０４を生成するための上述の方法と同様にして、図５のトレーニングルーチンの間に、上記の図４で示された、パラメータレベルＰＲＬ２およびパラメータレベルＰＲＬ１、ならびに、周波数レベルＦ２および周波数レベルＦ１を有するＲＦ信号１０２は、デジタルパルス信号ＤＰＳ１、周波数レベルＦ２および周波数レベルＦ１、ならびにパラメータレベルＰＲＬ２およびパラメータレベルＰＲＬ１がホストコンピュータシステムのプロセッサから受信されると、ＲＦ発生器によって生成される。図５のトレーニングルーチンの間に、インピーダンス整合回路は、負荷のインピーダンスをソースのインピーダンスと整合させてＲＦ信号１０２から変調ＲＦ信号１０４（図４）を生成し、プラズマチャンバの下部電極に変調ＲＦ信号１０４を送信する。また、図５のトレーニングルーチンの間に、下部電極への変調信号１０４の供給に加えて、１または複数のプロセスガスがプラズマチャンバの上部電極とチャックとの間に供給されるときは、プラズマチャンバ内でプラズマが発生または生成される。
図５のトレーニングルーチン中に変調信号１０４に基づいてプラズマチャンバ内でプラズマが発生または生成されるときに、ウエハバイアスセンサは、チャック表面のウエハバイアスを測定する。図５のトレーニングルーチン中に測定されたウエハバイアスは、ウエハバイアスセンサによってホストコンピュータのプロセッサに提供される。プロセッサは、プラズマチャンバ内のプラズマイオンのイオンエネルギの範囲をウエハバイアスから計算する。例えば、図５のトレーニングルーチン中に、プロセッサは、数式（１）を適用して範囲を計算する。図５のトレーニングルーチン中に計算されたＥｉの例は、図４を参照して上述されたＩＥ４１からＩＥ４２の範囲である。また、この例では、ゼロからピーク間の電圧Ｖｐｅａｋは、チャックに接続された電圧センサ（図示せず）によって測定される。図５のトレーニングルーチン中に決定されたイオンエネルギのＩＥ４１からＩＥ４２の範囲は、ホストコンピュータのメモリデバイスに格納される。
加えて、基板ＳＵが処理される、システム５００を用いて実行されるトレーニングルーチンの間に、ホストコンピュータのプロセッサは、イオン束ＩＦ５を計算するための上述の方法と同様にして、プローブ４０２の表面積単位あたりの電流量を計算してイオン束ＩＦ４を計算する。プロセッサは、計算されたイオン束ＩＦ４をホストコンピュータのメモリデバイスに格納する。
プロセッサは、計算されたイオン束ＩＦ４がメモリデバイスに格納されたイオン束ＩＦ５から既定範囲内にあるかを決定し、さらに、図５のトレーニングルーチン中に計算されたＩＥ４１からＩＥ４２の範囲がメモリデバイスに格納されたＩＥ５１からＩＥ５２の範囲から所定ウィンドウ範囲内にあるかを決定する。例えば、プロセッサは、図５のトレーニングルーチン中に計算されたイオン束ＩＦ４がイオン束の値ＩＦ５から既定割合（例えば、０％から１０％）範囲内であるかを決定し、ＩＥ４１からＩＥ４２の範囲における最低値が、ＩＥ５１からＩＥ５２の範囲におけるイオンエネルギの最低値から既定割合範囲内にあり、ＩＥ４１からＩＥ４２の範囲における最大値がイオンエネルギのＩＥ５１からＩＥ５２の範囲における最大値から既定割合範囲内にあるかを決定する。例を挙げると、プロセッサは、計算されたイオン束ＩＦ４がイオン束ＩＦ５と同じであるかを決定し、ＩＥ４１からＩＥ４２の範囲がＩＥ５１からＩＥ５２の範囲と同じであるかを決定する。
ホストコンピュータのプロセッサは、図５のトレーニングルーチン中に計算されたイオン束ＩＦ４がメモリデバイスに格納されたイオン束ＩＦ５から既定範囲内にないこと、または、図５のトレーニングルーチン中に計算されたイオンエネルギのＩＥ４１からＩＥ４２の範囲がメモリデバイスに格納されたＩＥ５１からＩＥ５２の範囲から所定ウィンドウ範囲内にないこと、または、デジタルパルス信号ＤＰＳ１のデューティサイクルＤＣ１がデューティサイクルＤＣ５から予め計算された範囲内にないことを決定すると、パラメータレベルＰＲＬ２およびパラメータレベルＰＲＬ１を変更パラメータレベル（例えば、パラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０）に変更する、または、周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２を変更周波数レベル（例えば、周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０）に変更する、または、デジタルパルス信号ＤＰＳ１のデューティサイクルＤＣ１を変更デューティサイクル（例えば、デューティサイクルＤＣ５）に変更する、または、デジタルパルス信号ＤＰＳ１のパラメータレベルＰＲＬ２およびパラメータレベルＰＲＬ１、周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２、ならびにデューティサイクルＤＣ１のうちの２つ以上を変更する。プロセッサは、ＲＦ発生器に変更パラメータレベル、変更周波数レベルを、および／または、ＲＦ発生器に変更デューティサイクルを提供する。ＲＦ発生器は、変更デューティサイクルに基づく変更パラメータレベルを有する、および／または、変更デューティサイクルに基づく変更周波数レベルを有するＲＦ信号５０４などの変更ＲＦ信号を生成し、インピーダンス整合回路にその変更ＲＦ信号を送信する。インピーダンス整合回路は、変更ＲＦ信号から変調ＲＦ信号５０６などの変更変調ＲＦ信号を生成し、下部電極にその変更変調ＲＦ信号を送信する。
変更変調ＲＦ信号が下部電極に供給され、１または複数のプロセスガスがプラズマチャンバに供給されたときは、ウエハバイアスセンサは変更ウエハバイアスを測定し、電流センサは、プローブ４０２から受信した変更電気信号から変更電流量を測定する。コンピュータシステムのプロセッサは、数式（１）を用いる上述の方法と同様にして、イオンエネルギの変更範囲を計算する。また、プロセッサは、上述の方法と同様にして、変更電流量から変更イオン束量を計算する。プロセッサは、さらに、イオンエネルギの変更範囲がメモリデバイスに格納されたＩＥ５１からＩＥ５２の範囲から所定ウィンドウ範囲内にあることを決定する。例えば、プロセッサは、イオンエネルギの変更範囲がメモリデバイスに格納されたＩＥ５１からＩＥ５４の範囲と同じであることを決定する。加えて、プロセッサは、変更イオン束量がメモリデバイスに格納されたイオン束ＩＦ５から既定範囲内にあることを決定する。例えば、プロセッサは、変更イオン束量がメモリデバイスに格納されたイオン束ＩＦ５と同じであることを決定する。
プロセッサは、イオンエネルギの変更範囲がイオンエネルギのＩＥ５１からＩＥ５２の範囲から所定ウィンドウ範囲内にあり、イオン束の変更量がイオン束ＩＦ５から既定範囲内にあることを決定すると、ホストコンピュータのメモリデバイスに変更パラメータレベル（例えば、パラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０）、変更周波数レベル（例えば、周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０）、ならびに、変更デューティサイクル（例えば、デューティサイクルＤＣ５）を格納する。プロセッサは、イオン束ＩＦ５、イオンエネルギのＩＥ５１からＩＥ５２の範囲、パラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１、パラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０、周波数レベルｆ５Ｓ１、周波数レベルｆ５Ｓ０、およびデューティサイクルＤＣ５の間で、１対１の対応またはマッピングまたはリンクを構築するなど関連付ける。パラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０を有する、または、周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベル５ｆＳ０を有し、デューティサイクルＤＣ５に基づいて生成されたＲＦ信号５０４を供給することによって、材料層ＭＬ２は、材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度でエッチングされることに注意されたい。
様々な実施形態では、複数の周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０ではなくＲＦ信号の単一周波数レベルを生成するようにＲＦ電源を制御するために、複数の周波数コントローラＦＣＳ１および周波数コントローラＦＣＳ０ではなく１つの周波数コントローラが用いられる。単一周波数レベルは、ＲＦ信号の１または複数の周波数値を含む。単一周波数レベルは、周波数の連続波を表す。ホストコンピュータのプロセッサは、ＲＦ信号の単一周波数レベルの値をＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサに送信する。デジタル信号プロセッサは、単一周波数レベルの値を受信すると、デジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態がＳ１であるかＳ０であるかにかかわらず、周波数コントローラのメモリデバイスに格納するためにその値を周波数コントローラに送信する。また、周波数コントローラは、単一周波数レベルの値を受信すると、デジタルパルス信号ＤＰＳ５の状態がＳ１であるかＳ０であるかにかかわらず、駆動システムにその値を送信する。駆動システムは、単一周波数レベルの値に基づいて電流信号を生成し、ＲＦ電源に電流を供給する。ＲＦ電源は、電流信号を受信すると、単一周波数レベルならびに複数のパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１を有するＲＦ信号を生成する。
パラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０を有する、または周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０を有し、デューティサイクルＤＣ５に基づいて生成されたＲＦ信号５０４を供給することによって、材料層ＭＬ１は、材料層ＭＬ２を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度でエッチングされることに注意されたい。例えば、ホストコンピュータのプロセッサは、材料層ＭＬ１が基板ＳＵ内でエッチングされなければならないという指示を入力デバイスから受信する。プロセッサは、ＩＥ５１からＩＥ５２のイオンエネルギ範囲およびイオン束ＩＦ５にアクセスして、イオンエネルギ範囲およびイオン束が、材料層ＭＬ２を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ１をエッチングすることに対応する（例えば、リンク、マッピング、および１対１の関係を有する）ことを識別する。プロセッサは、ＩＥ５１からＩＥ５２のイオンエネルギ範囲およびイオン束ＩＦ５に対応するパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ１およびパラメータレベルＰＲＬ５Ｓ０、ならびに／または、周波数レベルｆ５Ｓ１および周波数レベルｆ５Ｓ０にアクセスし、ＲＦ信号５０４を生成するように上述の方法でＲＦ発生器を制御する。ＲＦ信号５０４がＲＦ発生器によって供給されたときは、基板ＳＵは、材料層ＭＬ２を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ１をエッチングするようにエッチングされる。例えば、プラズマチャンバは、インピーダンス整合回路からの変調ＲＦ信号５０６の受信に応答して、材料層ＭＬ２を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ１をエッチングする。変調ＲＦ信号５０６は、ＲＦ信号５０４の受信直後にインピーダンス整合回路から出力される。例を挙げると、プラズマチャンバは、インピーダンス整合回路からの変調ＲＦ信号５０６、および１または複数のプロセスガスを受け取ると、材料層ＭＬ２を実質的にエッチングない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ１をエッチングする。
いくつかの実施形態では、本明細書においてＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサによって実施されると記載された１または複数の動作は、ホストコンピュータのプロセッサによって実施される。
いくつかの実施形態では、本明細書においてＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサによって実施されると記載された１もしくは複数の動作、および／または、本明細書において周波数コントローラＦＣＳ１によって実施されると記載された１もしくは複数の動作、および／または、本明細書において周波数コントローラＦＣＳ０によって実施されると記載された１もしくは複数の動作、および／または、本明細書においてパラメータコントローラＰＲＳ１によって実施されると記載された１もしくは複数の動作、および／または、本明細書においてパラメータコントローラＰＲＳ０によって実施されると記載された１もしくは複数の動作は、ホストコンピュータのプロセッサによって実施される。
様々な実施形態では、本明細書においてホストコンピュータのプロセッサによって実施されると記載された１または複数の動作は、ＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサによって実施される。
いくつかの実施形態では、ＲＦ発生器のパラメータコントローラＰＲＳ１およびパラメータコントローラＰＲＳ０、ならびに／または、ＲＦ発生器の周波数コントローラＦＣＳ１および周波数コントローラＦＣＳ０は、ＲＦ発生器のデジタル信号プロセッサによって実行されるコンピュータプログラムのコンピュータプログラムモジュールである。
図６は、イオン束とイオンエネルギとの関係を表す実施形態のグラフ６００である。イオンエネルギは、電子ボルト（ｅＶ）で測定される。グラフ６００は、プロット６０２、プロット６０４、プロット６０６、プロット６０８、プロット６１２、プロット６１４、およびプロット６１６の複数のプロットを表す。プロット６０２は、図２のデジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１の間に下部電極に２００Ｖのバイアス電圧が印加され、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０の間に図１の下部電極に２０Ｖのバイアス電圧が印加されたときに生成される。また、プロット６０２は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１のデューティサイクルが１０％のときに生成される。例えば、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１は、図２のクロック信号２１０の対応するクロックサイクルの１０％について各々発生し、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０は、対応するクロックサイクルの残りの９０％について各々発生する。例を挙げると、プロット６０２は、図１のＲＦ信号１０２に基づいて生成される。プロット６０２の平均バイアス電圧は４０Ｖである。
プロット６０２のＦＷＨＭ６１０は約２３ｅＶであり、プラズマチャンバ内のプラズマのイオン小集団は、約２３ｅＶより大きいイオンエネルギ分布を有する。２３ｅＶは、プラズマチャンバ内のプラズマの単一エネルギイオンのエネルギ分布の例を表すことに注意されたい。ＦＷＨＭ６１０では、プロット６０２は、ＩＥ６１からＩＥ６２のイオンエネルギ値のイオンエネルギを有し、イオン束値を有する。
プロット６０４は、下部電極に４０Ｖの連続波バイアス電圧が印加されたときに生成される。連続波バイアス電圧は、ＲＦ発生器によって生成されたＲＦ信号が複数のパラメータレベル（例えば、パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２）の間で遷移しないとき、および、複数の周波数レベル（例えば、周波数レベルＦ１および周波数レベルＦ２）の間で遷移しないときに印加される。例えば、複数のパラメータレベル間で遷移しないＲＦ信号の単一パラメータレベルの任意の２つの値の間の標準偏差は、０から２０％である。例を挙げると、複数のパラメータレベル間で遷移しないＲＦ信号の単一パラメータレベルの任意の２つの値の間の標準偏差は、０から１０％である。
プロット６０６は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１の間に下部電極に３００Ｖのバイアス電圧が印加され、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０の間に下部電極に３０Ｖのバイアス電圧が印加されたときに生成される。また、プロット６０６は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１のデューティサイクルが１０％であるときに生成される。例を挙げると、プロット６０６は、ＲＦ信号１０２に基づいて生成される。また、プロット６０８は、下部電極に６０Ｖの連続波バイアス電圧が印加されたときに生成される。プロット６０６の時間平均バイアス電圧は、約６０Ｖである。
プロット６１２は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１の間に下部電極に３００Ｖのバイアス電圧が印加され、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０の間に図１の下部電極に１００Ｖのバイアス電圧が印加されたときに生成される。また、プロット６１２は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１のデューティサイクルが２５％のときに生成される。例えば、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１は、図２のクロック信号２１０の対応するクロックサイクルの２５％について各々発生し、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０は、対応するクロックサイクルの残りの７５％について各々発生する。例を挙げると、プロット６１２は、図１のＲＦ信号１０２に基づいて生成される。
また、プロット６１４は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１の間に下部電極に３００Ｖのバイアス電圧が印加され、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０の間に下部電極に３０Ｖのバイアス電圧が印加されたときに生成される。さらに、プロット６１４は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１のデューティサイクルが２５％のときに生成される。プロット６１６は、３００Ｖの連続波バイアス電圧が下部電極に印加されたときに生成される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の複数状態のバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の様々な例を提供することに注意されたい。例えば、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の１０％のデューティサイクルで２００Ｖから２０Ｖの間で遷移するバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の電圧と同じである。別の例として、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の１０％のデューティサイクルで３００Ｖから３０Ｖの間で遷移するバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の電圧と同じである。さらに別の例として、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の２５％のデューティサイクルで３００Ｖから１００Ｖの間で遷移するバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の電圧と同じである。別の例として、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の２５％のデューティサイクルで３００Ｖから３０Ｖの間で遷移するバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の電圧と同じである。
プロット６０２は、４０Ｖの連続波バイアス電圧のプロット６０４より狭いイオンエネルギ分布を有することにさらに注意されたい。例えば、ＦＷＨＭ６１０において、プロット６０２はプロット６０４のＦＷＨＭより狭い。より狭いイオンエネルギ分布は、第１の材料層（例えば、図３Ａの材料層ＭＬ２）の下にある第２の材料層（例えば、図３Ａの材料層ＭＬ１）を実質的にエッチングせずに第１の材料層をエッチングするために、プラズマチャンバ内のプラズマの単一エネルギイオンの生成を容易にする。プロット６０２およびプロット６０４の同量の平均バイアス電圧（例えば、プロット６０２について４０Ｖの平均バイアス電圧、および、プロット６０４について４０Ｖの平均バイアス電圧）について、複数状態のＲＦ信号であるＲＦ信号１０２が印加されたときは、連続波ＲＦ信号が印加されたときより狭いイオンエネルギ分布が実現されることにも注意されたい。４０Ｖ、６０Ｖ、および３００Ｖの連続波バイアス電圧は、連続波ＲＦ信号の電圧の様々な例を提供する。
プロット６０２は、ＲＦ信号１０２の第１の電圧がＲＦ信号１０２の第２の電圧に対して最適化されたときに生成されることにさらに注意されたい。ＲＦ信号１０２の第２の電圧は、プロット６０６を生成するために供給される。第２の電圧を最適化して第１の電圧を実現するために、ＲＦ信号１０２の第２の電圧は、ＲＦ信号１０２の第１の電圧に修正（例えば、変更または低減）される。例えば、プロット６０２を生成するのに用いられる２００ＶのパラメータレベルＰＲＬ２は、プロット６０６を生成するのに用いられる３００ＶのパラメータレベルＰＲＬ２より低い。また、プロット６０２を生成するのに用いられる２０ＶのパラメータレベルＰＲＬ１は、プロット６０６を生成するのに用いられる３０ＶのパラメータレベルＰＲＬ１より低い。例として、３０ＶのパラメータレベルＰＲＬ１は、２０ＶのパラメータレベルＰＲＬ１に修正（例えば、変更または低減）して最適化される。プロット６０２は、プロット６０６より狭いイオンエネルギ分布を有する。例えば、ＦＷＨＭ６１０は、プロット６０６のＦＷＨＭより狭い。
同様に、プロット６０６は、ＲＦ信号１０２の第２の電圧がＲＦ信号１０２の第３の電圧に対して最適化されたときに生成される。第３の電圧を最適化して第２の電圧を実現するために、ＲＦ信号１０２の第３の電圧は、ＲＦ信号１０２の第２の電圧に修正（例えば、変更または低減）される。ＲＦ信号１０２の第３の電圧は、プロット６１２を生成するために供給される。例えば、プロット６０６を生成するのに用いられる１０％のデューティサイクル値は、プロット６１２を生成するのに用いられる２５％のデューティサイクル値より小さい。例を挙げると、２５％のデューティサイクル値は、１０％のデューティサイクル値に修正（例えば、低減または変更）して最適化される。１０％および２５％のデューティサイクル値の各々は、デューティサイクルＤＣ１の例である。プロット６０６は、プロット６１２より狭いイオンエネルギ分布を有する。例えば、プロット６０６のＦＷＨＭは、プロット６１２のＦＷＨＭより狭い。
図７は、イオン束およびイオンエネルギの関係を表す実施形態のグラフ７００である。グラフ７００は、プロット７０２、プロット７０４、プロット７０８、プロット７１０、およびプロット７１６の複数のプロットを示す。プロット７０２は、図２のデジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１の間に下部電極に７５Ｖのバイアス電圧が印加され、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０の間に図１の下部電極に８Ｖのバイアス電圧が印加されたときに生成される。また、プロット７０２は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１のデューティサイクルが１０％のときに生成される。例を挙げると、プロット７０２は、図１のＲＦ信号１０２に基づいて生成される。また、プロット７０２は、基板Ｓの材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で基板Ｓの材料層ＭＬ２をエッチングするために図１のＲＦ信号１０２が用いられるときに生成される。プロット７０２のＦＷＨＭ７１２では、プロット７０２は、ＩＥ４１のイオンエネルギからＩＥ４２のイオンエネルギの範囲であり、ＩＦ４のイオン束値を有する。例えば、ＦＷＨＭ７１２では、プラズマチャンバ内のプラズマイオンは、単一エネルギであり、約２０ｅＶの分布を有するイオンエネルギを有する。イオンエネルギのＦＷＨＭは、約２３ｅＶのＦＷＨＭを有するイオンエネルギを生成するためのデジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１のパラメータレベルが低減され、約２３ｅＶのＦＷＨＭを有するイオンエネルギを生成するためのデジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０のパラメータレベルも低減されたときに、約２３ｅＶから約２０ｅＶに減少することに注意されたい。ＩＥ４１～ＩＥ４２のエネルギバンドは、図６のＩＥ６１～ＩＥ６２のイオンエネルギバンドに対して、材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ２をエッチングするために最適化される。また、図６のプロット６０２について、２３ｅＶより大きいイオンエネルギ分布を有するイオンより少数のイオンは、約２０ｅＶより大きいイオンエネルギ分布を有する。
プロット７０４は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１の間に下部電極に１００Ｖのバイアス電圧が印加され、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０の間に下部電極に１０Ｖのバイアス電圧が印加されたときに生成される。また、プロット７０４は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１のデューティサイクルが１０％のときに生成される。例えば、プロット７０４は、ＲＦ信号１０２に基づいて生成される。
プロット７０８は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１の間に下部電極に１５０Ｖのバイアス電圧が印加され、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０の間に図１の下部電極に１０Ｖのバイアス電圧が印加されたときに生成される。また、プロット７０８は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１のデューティサイクルが１０％のときに生成される。例えば、プロット７０８は、図１のＲＦ信号１０２に基づいて生成される。
また、プロット７１０は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１の間に下部電極に２００Ｖのバイアス電圧が印加され、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０の間に下部電極に２０Ｖのバイアス電圧が印加されたときに生成される。さらに、プロット７１０は、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１のデューティサイクルが１０％のときに生成される。
プロット７１６は、基板ＳＵの材料層ＭＬ２を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で基板ＳＵの材料層ＭＬ１をエッチングするために図５のＲＦ信号５０４が用いられるときに生成される。プロット７１４は、ＦＷＨＭ７１４を有する。プロット７１６のＦＷＨＭ７１４では、プロット７１６は、ＩＥ５１のイオンエネルギからＩＥ５２のイオンエネルギの範囲であり、ＩＦ５のイオン束値を有する。
イオンエネルギＩＥ５１からイオンエネルギＩＥ５２の範囲のイオンエネルギバンドは、イオンエネルギＩＥ４１からイオンエネルギＩＥ４２の範囲のイオンエネルギバンドとは異なることに注意されたい。例として、イオンエネルギＩＥ５１からイオンエネルギＩＥ５２の範囲のイオンエネルギバンドにおけるイオンエネルギの値の大多数は、イオンエネルギＩＥ４１からイオンエネルギＩＥ４２の範囲のイオンエネルギバンドにおけるイオンエネルギの値の大多数と重ならない。例えば、イオンエネルギＩＥ５１からイオンエネルギＩＥ５２の範囲のイオンエネルギバンドにおけるイオンエネルギの値の１０％未満は、イオンエネルギＩＥ４１からイオンエネルギＩＥ４２の範囲のイオンエネルギバンドにおけるイオンエネルギの値の１０％未満と同じである。別の例として、イオンエネルギＩＥ５１からイオンエネルギＩＥ５２の範囲のイオンエネルギバンドにおけるイオンエネルギの値の２５％未満は、イオンエネルギＩＥ４１からイオンエネルギＩＥ４２の範囲のイオンエネルギバンドにおけるイオンエネルギの値の２５％未満と同じである。イオンエネルギＩＥ５１からイオンエネルギＩＥ５２の範囲のイオンエネルギバンドがイオンエネルギＩＥ４１からイオンエネルギＩＥ４２の範囲のイオンエネルギバンドとは異なるときは、イオンエネルギＩＥ４１からイオンエネルギＩＥ４２の範囲のイオンエネルギは、イオンエネルギＩＥ５１からイオンエネルギＩＥ５２の範囲のイオンエネルギを実質的に含まない。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の複数状態のバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の様々な例を提供することに注意されたい。例えば、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の１０％のデューティサイクルで７５Ｖから８Ｖの間で遷移するバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の電圧と同じである。別の例として、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の１０％のデューティサイクルで１００Ｖから１０Ｖの間で遷移するバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の電圧と同じである。さらに別の例として、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の１０％のデューティサイクルで１５０Ｖから１０Ｖの間で遷移するバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の電圧と同じである。別の例として、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の１０％のデューティサイクルで２００Ｖから２０Ｖの間で遷移するバイアス電圧は、ＲＦ信号１０２の電圧と同じである。
デジタルパルス信号ＤＣＳ１の各状態についてのバイアス電圧の減少によりイオンエネルギ分布がより狭くなることが、材料層ＭＬ１を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で材料層ＭＬ２をエッチングするための多数の単一エネルギイオンの生成を説明していることに注意されたい。例えば、プロット７０２は、ＲＦ信号１０２の第１の電圧がＲＦ信号１０２の第２の電圧に対して最適化されたときに生成される。第２の電圧を最適化して第１の電圧を実現するために、ＲＦ信号１０２の第２の電圧は、ＲＦ信号１０２の第１の電圧に修正（例えば、変更または低減）される。ＲＦ信号１０２の第２の電圧は、プロット７０４を生成するために供給される。例えば、プロット７０２を生成するのに用いられる７５ＶのパラメータレベルＰＲＬ２は、プロット７０４を生成するのに用いられる１００ＶのパラメータレベルＰＲＬ２より低い。また、プロット７０２を生成するのに用いられる８ＶのパラメータレベルＰＲＬ１は、プロット７０４を生成するのに用いられる１０ＶのパラメータレベルＰＲＬ１より低い。プロット７０２は、プロット７０４より狭いイオンエネルギ分布を有する。例えば、ＦＷＨＭ７１２は、プロット７０４のＦＷＨＭより狭い。
この例では、プロット７０４は、ＲＦ信号１０２の第２の電圧がＲＦ信号１０２の第３の電圧に対して最適化されたときに生成される。ＲＦ信号１０２の第３の電圧は、プロット７０８を生成するために供給される。第３の電圧を最適化して第２の電圧を実現するために、ＲＦ信号１０２の第３の電圧は、ＲＦ信号１０２の第２の電圧に修正（例えば、変更または低減）される。例えば、プロット７０４を生成するのに用いられる１００ＶのパラメータレベルＰＲＬ２は、プロット７０８を生成するのに用いられる１５０ＶのパラメータレベルＰＲＬ２より低い。プロット７０４は、プロット７０８より狭いイオンエネルギ分布を有する。例えば、プロット７０４のＦＷＨＭは、プロット７０８のＦＷＨＭより狭い。
また、この例では、プロット７０８は、ＲＦ信号１０２の第３の電圧がＲＦ信号１０２の第４の電圧に対して最適化されたときに生成される。第４の電圧を最適化して第３の電圧を実現するために、ＲＦ信号１０２の第４の電圧は、ＲＦ信号１０２の第３の電圧に修正（例えば、変更または低減）される。ＲＦ信号１０２の第４の電圧は、プロット７１０を生成するために供給される。例えば、プロット７０８を生成するのに用いられる１５０ＶのパラメータレベルＰＲＬ２は、プロット７１０を生成するのに用いられる２００ＶのパラメータレベルＰＲＬ２より低い。プロット７０８は、プロット７１０より狭いイオンエネルギ分布を有する。例えば、プロット７０８のＦＷＨＭは、プロット７１０のＦＷＨＭより狭い。
図８は、プラズマチャンバ内で形成されたプラズマのプラズマシースの電圧と、マイクロ秒（μｓ）で測定された時間ｔとの関係を表す実施形態のグラフ８００のである。グラフ８００は、図２のデジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１と状態Ｓ０との間の変化によりプラズマシースの充放電を表すプロット８０２を有する。デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ１の間に、プラズマシースは期間Ｔｏｎにおいて急速に放電し、デジタルパルス信号ＤＣＳ１の状態Ｓ０の間に、プラズマシースは期間Ｔｏｆｆにおいて充電する。図１のＲＦ信号１０２は、デューティサイクルＤＣ１の短縮、ならびに、パラメータレベルＰＲＬ１およびパラメータレベルＰＲＬ２の低減で最適化されるため、プラズマシースの平均電圧は時間と共に減少する。プラズマシースの平均電圧の減少は、プラズマチャンバ内のプラズマイオンのイオンエネルギを安定させて、材料層ＭＬ１に対する材料層ＭＬ２の選択率を増加させる。
本明細書に記載の実施形態は、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搭載家電またはプログラマブル家電、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の構成によって実行されてよい。これらの実施形態は、ネットワークを通じて接続されるリモート処理ハードウェアユニットによってタスクが実行される分散コンピューティング環境においても実行されることができる。
いくつかの実施形態では、コントローラは、上記の例の一部でありうるシステムの一部である。かかるシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理構成部品（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、および処理後のそれらの動作を制御するための電子機器と統合される。この電子機器は、「コントローラ」と呼ばれ、システムの様々な構成部品または副部品を制御してよい。コントローラは、処理条件および／またはシステムの種類に応じて、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発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、ツールおよび他の搬送ツールに対するウエハ搬入出、ならびに／または、特定のシステムに接続もしくは結合されたロードロックに対するウエハ搬入出など、本明細書に開示されたプロセスを制御するようにプログラムされる。
概して、様々な実施形態では、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、ロジック、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として定義されるチップ、ＰＬＤ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１または複数のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含む。プログラム命令は、様々な個別設定（または、プログラムファイル）の形式でコントローラに伝達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もしくは半導体ウエハ向けに、またはシステムに対して実行するためのパラメータ、因子、変数などを定義する。いくつかの実施形態では、プログラム命令は、１または複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ウエハダイの製造中における１または複数の処理工程を実現するために、プロセスエンジニアによって定義されたレシピの一部である。
いくつかの実施形態では、コントローラは、システムと統合または結合された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であり、またはそのコンピュータに結合されている。例えば、コントローラは、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする、「クラウド」内にある、または、ファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部である。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造動作の進捗状況を監視し、過去の製造動作の経歴を調査し、複数の製造動作から傾向または性能基準を調査し、現在の処理のパラメータを変更して、現在の処理に続く処理工程を設定する、または、新しいプロセスを開始する。
いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含むネットワークを通じてシステムにプロセスレシピを提供する。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしく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フェースを備える。いくつかの例では、コントローラは、１または複数の動作中に実施される各処理工程のパラメータ、因子、および／または、変数を特定するデータ形式の命令を受信する。パラメータ、因子、および／または、変数は、実施されるプロセスの種類、および、コントローラが接続するまたは制御するように構成されているツールの種類に固有であることを理解されたい。よって、上述のように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続される１または複数の個別のコントローラを含むことと、本明細書に記載のプロセスおよび制御などの共通の目的のために協働することとによって分散される。かかる目的で分散されたコントローラの例は、遠隔に（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）設置され、協働してチャンバにおけるプロセスを制御する１または複数の集積回路と連通するチャンバの１または複数の集積回路を含む。
制限するのではなく、様々な実施形態では、本方法が適用される例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバまたは堆積モジュール、スピンリンスチャンバまたはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバまたは金属めっきモジュール、洗浄チャンバまたは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはベベルエッジエッチングモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバまたはイオン注入モジュール、トラックチャンバまたはトラックモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連するもしくは使用される他の半導体処理システムを含む。
いくつかの実施形態では、上述の動作は、いくつかの種類のプラズマチャンバ（例えば、容量結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタを備えるプラズマチャンバ、トランス結合プラズマチャンバ、コンダクタツール、誘電体ツール、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）リアクタを備えるプラズマチャンバ）に適用されることにさらに注意されたい。例えば、１または複数のＲＦ発生器は、ＩＣＰリアクタ内のインダクタに接続される。インダクタの形状の例は、ソレノイド、ドーム状コイル、扁平状コイルなどを含む。
上記のように、ツールによって実施されるプロセス工程に応じて、ホストコンピュータは、他のツール回路もしくはツールモジュール、他のツール構成部品、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１つまたは複数と連通する。
上記の実施形態を考慮して、いくつかの実施形態は、コンピュータシステムに格納されたデータを含む様々なコンピュータ実施動作を用いる。これらの動作は、物理量を物理的に操作する動作である。実施形態の一部を構成する、本明細書に記載の動作のいずれかは、実用的な機械動作である。
いくつかの実施形態は、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も関する。この装置は、専用コンピュータのために特別に構成されている。コンピュータは、専用コンピュータとして定義されたときは、特定の目的のために動作できる能力を有しながら、なお特定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、これらの動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに格納された、もしくは、コンピュータネットワークを通じて取得された、１または複数のコンピュータプログラムによって選択的に起動または構成されているコンピュータによって処理されてよい。データがコンピュータネットワークを通じて取得されたときは、データは、コンピュータネットワーク（例えば、クラウドコンピューティング資源）上の他のコンピュータによって処理されてよい。
１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作られてもよい。非一時的コンピュータ可読媒体は、コンピュータシステムによって後に読み込まれるデータを格納するあらゆるデータ記憶ハードウェアユニット（例えば、メモリデバイス）である。非一時的コンピュータ可読媒体の例は、ハードドライブ、ネットワーク接続型ストレージ（ＮＡＳ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、記録可能なＣＤ（ＣＤ－Ｒ）、書き換え可能ＣＤ（ＣＤ－ＲＷ）、磁気テープ、ならびに、他の光学データ記憶ハードウェアユニットまたは非光学データ記憶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して格納され実行されるようにネットワーク接続されたコンピュータシステムを通じて分配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番で説明されたが、様々な実施形態では、他のハウスキーピング操作が動作の間に実施される、または、方法動作がわずかに異なる時間で起こるように調節される、もしくは、様々な間隔での方法動作の発生を可能にするシステムで分配される、もしくは、上述とは異なる順番で実施される。
一実施形態では、上記の実施形態の１または複数の特徴は、本開示に記載の様々な実施形態に記載された範囲を逸脱することなく、他の実施形態の１または複数の特徴と組み合わされることにさらに注意されたい。
前述の実施形態は、明確な理解のためにある程度詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲内で一定の変更および修正が実施されうることは明らかだろう。従って、本実施形態は例示であって、制限的とみなされるべきでなく、本明細書に記載の詳細に限定されるべきでない。
［適用例１］方法であって、
第１の材料層および第２の材料層を有する基板をエッチングのためにプラズマチャンバに受け入れ、前記第１の材料層は、前記第２の材料層の上に配置されており、
前記第１の材料層をエッチングするために最適化された第１のエネルギバンドを識別し、前記第１のエネルギバンドは、前記第２の材料層をエッチングするために最適化された第２のエネルギバンドとは異なり、前記第１のエネルギバンドは、前記第２の材料層を実質的にエッチングしないように前記第２の材料層に対して自己抑制的な速度で前記第１の材料層をエッチングするように構成されており、
高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化するパルス高周波（ＲＦ）信号を生成し、前記パルスＲＦ信号は、デューティサイクルを有し、前記パルスＲＦ信号は、前記第１のエネルギバンド内のイオンエネルギを有するプラズマイオンを生成するために、前記高パラメータレベルと前記低パラメータレベルとの間でパルス化され、前記デューティサイクルを有する、
ことを備える、方法。
［適用例２］適用例１に記載の方法であって、
前記第１のエネルギバンドは、追加の高パラメータレベルを前記高パラメータレベルに修正することによって、および、追加の低パラメータレベルを前記低パラメータレベルに修正することによって最適化される、方法。
［適用例３］適用例２に記載の方法であって、
前記第１のエネルギバンドは、前記デューティサイクルを実現するように前記パルスＲＦ信号の追加のデューティサイクルを修正することによって最適化される、方法。
［適用例４］適用例１に記載の方法であって、
前記デューティサイクルは、約２５％以下であり、前記低パラメータレベルは、前記高パラメータレベルの大きさの約２５％以下の大きさを有する、方法。
［適用例５］適用例１に記載の方法であって、
前記速度は、前記第１の材料層のエッチング直後に前記第２の材料層に到達したときに前記第２の材料層のエッチングを停止するように、前記第２の材料層に対して自己抑制的である、方法。
［適用例６］適用例１に記載の方法であって、
前記低パラメータレベルは、クロックサイクルの少なくとも約７５％について継続する、方法。
［適用例７］適用例１に記載の方法であって、
前記第１の材料層は、前記第２の材料層とは異なる、方法。
［適用例８］適用例１に記載の方法であって、
前記第１のエネルギバンドは、前記プラズマイオンの第１の範囲のイオンエネルギであり、前記第２のエネルギバンドは、第２の範囲のイオンエネルギであり、前記第１の範囲のイオンエネルギは、前記第２の範囲のイオンエネルギを実質的に含まない、方法。
［適用例９］システムであって、
第１の材料層および第２の材料層を有する基板をエッチングのために受け入れるように構成されているプラズマチャンバと、前記第１の材料層は、前記第２の材料層の上に配置されており、
前記第１の材料層をエッチングするために最適化された第１のエネルギバンドを識別するように構成されているホストコンピュータと、前記第１のエネルギバンドは、前記第２の材料層をエッチングするために最適化された第２のエネルギバンドとは異なり、前記第１のエネルギバンドは、前記第２の材料層を実質的にエッチングしないように前記第２の材料層に対して自己抑制的な速度で前記第１の材料層をエッチングするように構成されており、
前記ホストコンピュータに接続された高周波（ＲＦ）発生器であって、前記ＲＦ発生器は、高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化するパルスＲＦ信号を生成するように構成されているＲＦ発生器と、前記パルスＲＦ信号は、デューティサイクルを有し、前記パルスＲＦ信号は、前記第１のエネルギバンドのプラズマイオンを生成するために、前記高パラメータレベルと前記低パラメータレベルとの間でパルス化し、前記デューティサイクルを有し、
前記パルスＲＦ信号を受信し、変調ＲＦ信号を出力するように構成されているインピーダンス整合回路と、前記プラズマチャンバは、さらに、前記変調ＲＦ信号を受信し、それに応答して、前記第２の材料層を実質的にエッチングしない前記速度で前記第１の材料層をエッチングするように構成されている、
ことを備える、システム。
［適用例１０］適用例９に記載のシステムであって、
前記第１のエネルギバンドは、追加の高パラメータレベルを前記高パラメータレベルに修正することによって、および、追加の低パラメータレベルを前記低パラメータレベルに修正することによって最適化される、システム。
［適用例１１］適用例１０に記載のシステムであって、
前記第１のエネルギバンドは、前記デューティサイクルを実現するように前記パルスＲＦ信号の追加のデューティサイクルを修正することによって最適化される、システム。
［適用例１２］適用例９に記載のシステムであって、
前記速度は、前記第１の材料層のエッチング直後に前記第２の材料層に到達したときに前記第２の材料層のエッチングを停止するように、前記第２の材料層に対して自己抑制的である、システム。
［適用例１３］適用例９に記載のシステムであって、
前記パルスＲＦ信号の前記デューティサイクルは、約２５％以下であり、前記低パラメータレベルは、前記高パラメータレベルの大きさの約２５％以下の大きさを有する、システム。
［適用例１４］適用例９に記載のシステムであって、
前記低パラメータレベルは、クロックサイクルの少なくとも約７５％について継続する、システム。
［適用例１５］適用例９に記載のシステムであって、
前記第１の材料層は、前記第２の材料層とは異なる、システム。
［適用例１６］適用例９に記載のシステムであって、
前記第１のエネルギバンドは、前記プラズマイオンの第１の範囲のイオンエネルギであり、前記第２のエネルギバンドは、第２の範囲のイオンエネルギであり、前記第１の範囲のイオンエネルギは、前記第２の範囲のイオンエネルギを実質的に含まない、システム。
［適用例１７］コントローラであって、
プロセッサであって、
処理のためにプラズマチャンバ内に設置されるように構成されている基板の第１の材料層をエッチングするために最適化された第１のエネルギバンドを識別するように構成され、前記第１のエネルギバンドは、前記基板の第２の材料層をエッチングするために最適化された第２のエネルギバンドとは異なり、前記第１の材料層は、前記第２の材料層の上に配置され、前記第１のエネルギバンドは、前記第２の材料層を実質的にエッチングしないように前記第２の材料層に対して自己抑制的な速度で前記第１の材料層をエッチングするように構成され、
高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化するパルス高周波（ＲＦ）信号を生成するようＲＦ発生器を制御するように構成され、前記パルスＲＦ信号は、デューティサイクルを有し、前記ＲＦ信号は、前記第１のエネルギバンドのプラズマイオンを生成するために、前記高パラメータレベルと前記低パラメータレベルとの間でパルス化し、前記デューティサイクルを有し、
前記第１の材料層および前記第２の材料層、前記第１のエネルギバンド、前記第２のエネルギバンド、前記高パラメータレベル、前記低パラメータレベル、ならびに前記デューティサイクルに関するそれぞれの情報を格納するために前記プロセッサに接続されているメモリデバイスと、
を備える、コントローラ。
［適用例１８］適用例１７に記載のコントローラであって、
前記第１のエネルギバンドは、追加の高パラメータレベルを前記高パラメータレベルに修正することによって、および、追加の低パラメータレベルを前記低パラメータレベルに修正することによって最適化される、コントローラ。
［適用例１９］適用例１８に記載のコントローラであって、
前記第１のエネルギバンドは、前記デューティサイクルを実現するように前記パルスＲＦ信号の追加のデューティサイクルを修正することによって最適化される、コントローラ。
［適用例２０］適用例１７に記載のコントローラであって、
前記デューティサイクルは、約２５％以下であり、前記低パラメータレベルは、前記高パラメータレベルの大きさの約２５％以下の大きさを有する、コントローラ。
［適用例２１］適用例１７に記載のコントローラであって、
前記速度は、前記第１の材料層のエッチング直後に前記第２の材料層に到達したときに前記第２の材料層のエッチングを停止するように、前記第２の材料層に対して自己抑制的である、コントローラ。
［適用例２２］適用例１７に記載のコントローラであって、
前記低パラメータレベルは、クロックサイクルの少なくとも約７５％について継続する、コントローラ。
［適用例２３］適用例１７に記載のコントローラであって、
前記第１の材料層は、前記第２の材料層とは異なる、コントローラ。
［適用例２４］適用例１７に記載のコントローラであって、
前記第１のエネルギバンドは、前記プラズマイオンの第１の範囲のイオンエネルギであり、前記第２のエネルギバンドは、第２の範囲のイオンエネルギであり、前記第１の範囲のイオンエネルギは、前記第２の範囲のイオンエネルギを実質的に含まない、コントローラ。

Claims (18)

  1. コンピュータによって実行される単一エネルギイオンを生成するための方法であって、
    第１の材料層および第２の材料層を有し、プラズマチャンバにおいてエッチングされる基板の前記第１の材料層の識別子を受け入れ、前記第１の材料層は、前記第２の材料層の上に配置されており、
    前記第１の材料層の前記識別子に基づいて、前記第１の材料層の下方の前記第２の材料層を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で前記第１の材料層をエッチングするために最適化された第１のエネルギバンドを識別し、前記第１のエネルギバンドは、イオン束とイオンエネルギとの間の関数関係の半値全幅におけるイオンエネルギ値の範囲であり、前記第１のエネルギバンドは、前記第２の材料層をエッチングするために最適化された第２のエネルギバンドとは異なり、
    高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化するパルスＲＦ信号を生成するために高周波（ＲＦ）発生器を制御し、前記パルスＲＦ信号は、デューティサイクルを有し、前記パルスＲＦ信号は、前記第１のエネルギバンド内のイオンエネルギを有するプラズマイオンを生成するために、前記高パラメータレベルと前記低パラメータレベルとの間でパルス化され、前記デューティサイクルを有し、
    前記第１のエネルギバンドから測定イオンエネルギ範囲が既定範囲内であるか否かを判定し、
    前記第１のエネルギバンドから前記測定イオンエネルギ範囲が前記既定範囲内にないとの判定を受けて、前記デューティサイクルを修正し、前記デューティサイクルの修正は、前記関数関係の半値全幅におけるイオンエネルギ値の前記範囲から前記測定イオンエネルギ範囲が既定範囲内に入るまで実行される、ことを備える、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
    前記第１のエネルギバンドから前記測定イオンエネルギ範囲が前記既定範囲内にないとの判定を受けて、前記高パラメータレベルを他の高パラメータレベルに修正することを含む、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    前記デューティサイクルの修正は修正デューティサイクルを出力するために実行され、前記修正デューティサイクルは、２５％以下であり、前記低パラメータレベルは、前記高パラメータレベルの大きさの２５％以下の大きさを有する、方法。
  4. 請求項１に記載の方法であって、
    前記速度は、前記第１の材料層のエッチング直後に前記第２の材料層に到達したときに前記第２の材料層のエッチングを停止するように、前記第２の材料層に対して自己抑制的である、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の材料層は、前記第２の材料層とは異なる、方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１のエネルギバンドは、前記プラズマイオンの第１の範囲のイオンエネルギであり、前記第２のエネルギバンドは、第２の範囲のイオンエネルギであり、前記第１の範囲のイオンエネルギは、前記第２の範囲のイオンエネルギを実質的に含まない、方法。
  7. 単一エネルギイオンを生成するためのシステムであって、
    第１の材料層および第２の材料層を有する基板をエッチングのために受け入れるように構成されているプラズマチャンバと、前記第１の材料層は、前記第２の材料層の上に配置されており、
    前記第１の材料層の識別子を受け入れ、前記第１の材料層の前記識別子に基づいて、前記第１の材料層の下方の前記第２の材料層を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で前記第１の材料層をエッチングするために最適化された第１のエネルギバンドを識別するように構成されているホストコンピュータと、前記第１のエネルギバンドは、イオン束とイオンエネルギとの間の関数関係の半値全幅におけるイオンエネルギ値の範囲であり、前記第１のエネルギバンドは、前記第２の材料層をエッチングするために最適化された第２のエネルギバンドとは異なり、
    前記ホストコンピュータに接続された高周波（ＲＦ）発生器であって、前記ＲＦ発生器は、高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化するパルスＲＦ信号を生成するように構成されているＲＦ発生器と、前記パルスＲＦ信号は、デューティサイクルを有し、前記パルスＲＦ信号は、前記第１のエネルギバンドのプラズマイオンを生成するために、前記高パラメータレベルと前記低パラメータレベルとの間でパルス化し、前記デューティサイクルを有し、
    前記ホストコンピュータは、前記第１のエネルギバンドから測定イオンエネルギ範囲が既定範囲内であるか否かを判定し、前記第１のエネルギバンドから前記測定イオンエネルギ範囲が前記既定範囲内にないとの判定を受けて、前記デューティサイクルを修正し、前記デューティサイクルの修正は、前記関数関係の半値全幅におけるイオンエネルギ値の前記範囲から前記測定イオンエネルギ範囲が既定範囲内に入るまで実行され、
    前記パルスＲＦ信号を受信し、変調ＲＦ信号を出力するように構成されているインピーダンス整合回路と、前記プラズマチャンバは、さらに、前記変調ＲＦ信号を受信し、それに応答して、前記第２の材料層を実質的にエッチングしない前記速度で前記第１の材料層をエッチングするように構成されている、
    ことを備える、システム。
  8. 請求項７に記載のシステムであって、
    前記ホストコンピュータは、前記第１のエネルギバンドから前記測定イオンエネルギ範囲が前記既定範囲内にないとの判定を受けて、前記高パラメータレベルを他の高パラメータレベルに修正するように構成されている、システム。
  9. 請求項７に記載のシステムであって、
    前記速度は、前記第１の材料層のエッチング直後に前記第２の材料層に到達したときに前記第２の材料層のエッチングを停止するように、前記第２の材料層に対して自己抑制的である、システム。
  10. 請求項７に記載のシステムであって、
    前記デューティサイクルの修正は修正デューティサイクルを出力するために実行され、
    前記パルスＲＦ信号の前記修正デューティサイクルは、２５％以下であり、前記低パラメータレベルは、前記高パラメータレベルの大きさの２５％以下の大きさを有する、システム。
  11. 請求項７に記載のシステムであって、
    前記第１の材料層は、前記第２の材料層とは異なる、システム。
  12. 請求項７に記載のシステムであって、
    前記第１のエネルギバンドは、前記プラズマイオンの第１の範囲のイオンエネルギであり、前記第２のエネルギバンドは、第２の範囲のイオンエネルギであり、前記第１の範囲のイオンエネルギは、前記第２の範囲のイオンエネルギを実質的に含まない、システム。
  13. 単一エネルギイオンを生成するためのコントローラであって、
    プロセッサであって、
    プラズマチャンバにおいてエッチングされる基板の第１の材料層の識別子を受け入れ、
    前記第１の材料層の前記識別子に基づいて、前記第１の材料層の下方の第２の材料層を実質的にエッチングしない自己抑制的な速度で前記基板の第１の材料層をエッチングするために最適化された第１のエネルギバンドを識別するように構成され、前記第１のエネルギバンドは、イオン束とイオンエネルギとの間の関数関係の半値全幅におけるイオンエネルギ値の範囲であり、前記第１のエネルギバンドは、前記基板の前記第２の材料層をエッチングするために最適化された第２のエネルギバンドとは異なり、
    高パラメータレベルと低パラメータレベルとの間でパルス化するパルス高周波（ＲＦ）信号を生成するようＲＦ発生器を制御するように構成され、前記パルスＲＦ信号は、デューティサイクルを有し、前記パルスＲＦ信号は、前記第１のエネルギバンドのプラズマイオンを生成するために、前記高パラメータレベルと前記低パラメータレベルとの間でパルス化し、前記デューティサイクルを有し、
    前記第１のエネルギバンドから測定イオンエネルギ範囲が既定範囲内であるか否かを判定し、
    前記第１のエネルギバンドから前記測定イオンエネルギ範囲が前記既定範囲内にないとの判定を受けて、前記デューティサイクルを修正するように構成されているプロセッサと、前記デューティサイクルの修正は、前記関数関係の半値全幅におけるイオンエネルギ値の前記範囲から前記測定イオンエネルギ範囲が既定範囲内に入るまで実行され、
    前記第１の材料層および前記第２の材料層、前記第１のエネルギバンド、前記第２のエネルギバンド、前記高パラメータレベル、前記低パラメータレベル、ならびに前記デューティサイクルに関するそれぞれの情報を格納するために前記プロセッサに接続されているメモリデバイスと、
    を備える、コントローラ。
  14. 請求項１３に記載のコントローラであって、
    前記プロセッサは、前記第１のエネルギバンドから前記測定イオンエネルギ範囲が前記既定範囲内にないとの判定を受けて、前記高パラメータレベルを他の高パラメータレベルに修正するように構成されている、コントローラ。
  15. 請求項１３に記載のコントローラであって、
    前記デューティサイクルの修正は修正デューティサイクルを出力するために実行され、
    前記修正デューティサイクルは、２５％以下であり、前記低パラメータレベルは、前記高パラメータレベルの大きさの２５％以下の大きさを有する、コントローラ。
  16. 請求項１３に記載のコントローラであって、
    前記速度は、前記第１の材料層のエッチング直後に前記第２の材料層に到達したときに前記第２の材料層のエッチングを停止するように、前記第２の材料層に対して自己抑制的である、コントローラ。
  17. 請求項１３に記載のコントローラであって、
    前記第１の材料層は、前記第２の材料層とは異なる、コントローラ。
  18. 請求項１３に記載のコントローラであって、
    前記第１のエネルギバンドは、前記プラズマイオンの第１の範囲のイオンエネルギであり、前記第２のエネルギバンドは、第２の範囲のイオンエネルギであり、前記第１の範囲のイオンエネルギは、前記第２の範囲のイオンエネルギを実質的に含まない、コントローラ。
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