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公開番号2024046672
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-03
出願番号2024017046,2023530331
出願日2024-02-07,2022-06-14
発明の名称電源システム
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H05H 1/46 20060101AFI20240327BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】プラズマの生成のために用いられる高周波電力の反射を抑制する技術を提供する。
【解決手段】開示されるプラズマ処理装置では、高周波電源が、電気バイアスエネルギーのバイアス周期内において高周波電力の周波数を調整する。高周波電源は、バイアス周期内の高周波電力の周波数の時系列として基本時系列を用いる。高周波電源は、バイアス周期内の高周波電力の周波数の時系列として変更された時系列を用いることを、評価値に基づき整合状態を改善するように、繰り返す。変更された時系列は、基本時系列に位相シフト量を与えること、基本時系列を周波数方向にスケーリングすること、又は基本時系列の複数の時間ゾーンのうち二つ以上を時間方向にスケーリングすることにより得られる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するために高周波電力を供給するように構成された高周波電源と、
前記基板支持部上の基板にイオンを引き込むために前記基板支持部に電気バイアスエネルギーを供給するように構成されたバイアス電源であり、該電気バイアスエネルギーはバイアス周波数の逆数の時間長を有する周期で繰り返す波形を有する、該バイアス電源と、
を備え、
前記高周波電源は、前記高周波電力が供給され且つ前記電気バイアスエネルギーが前記基板支持部に供給されている期間において、
（ａ）前記周期内の前記高周波電力の周波数の時系列として予め定められた周波数の時系列である基本時系列を用いること、
（ｂ）次いで、前記周期において前記高周波電力の周波数の変更された時系列を用いること、及び、
（ｃ）前記高周波電源とその負荷との間のインピーダンスの整合状態を、該整合状態を反映する評価値に基づき改善するように、前記（ｂ）を繰り返すこと、
を行い、
前記高周波電源は、前記（ｂ）において用いる前記時系列として、
前記周期に対する位相シフト量を前記基本時系列に与えることにより得られる周波数の時系列、
前記基本時系列を周波数方向に拡大若しくは縮小させた周波数の時系列、又は、
前記基本時系列と同じ個数の周波数を含む周波数の時系列であって、前記基本時系列の複数の時間ゾーンのうち二つ以上を時間方向に拡大若しくは縮小することにより得られる該周波数の時系列、
を用いる、
プラズマ処理装置。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
前記高周波電源は、前記（ｂ）の繰り返しにおいて前記位相シフト量を変更するように構成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記高周波電源は、前記（ｂ）の繰り返しにおいて、
前記基本時系列における最低周波数を維持しつつ前記基本時系列を周波数方向に拡大又は縮小することにより得られる前記高周波電力の周波数の時系列、
前記基本時系列における最高周波数を維持しつつ前記基本時系列を周波数方向に拡大又は縮小することにより得られる前記高周波電力の周波数の時系列、
前記基本時系列において指定周波数以下の周波数を維持しつつ前記基本時系列を周波数方向に拡大又は縮小することにより得られる前記高周波電力の周波数の時系列、及び、
前記基本時系列において指定周波数以上の周波数を維持しつつ前記基本時系列を周波数方向に拡大又は縮小することにより得られる前記高周波電力の周波数の時系列、
のうち少なくとも一つを用いて、前記拡大又は前記縮小の倍率を変更する、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記高周波電源は、
前記（ｂ）の繰り返しにおいて用いられた前記高周波電力の周波数の複数の時系列のうち前記評価値に基づく前記整合状態を最も改善する第１の時系列を選択し、
前記周期に対する位相シフト量を前記第１の時系列に与えることにより得られる周波数の第２の時系列を用いて、前記（ｂ）を更に繰り返し、
前記（ｂ）を更に繰り返すことにおいて、前記位相シフト量を変更する、
ように構成されている、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記高周波電源は、
前記（ｂ）の第１の繰り返しにおいて前記位相シフト量を変更し、該第１の繰り返しにおいて用いられた前記高周波電力の周波数の複数の時系列のうち前記評価値に基づく前記整合状態を最も改善する周波数の第１の時系列を選択し、
前記（ｂ）の第２の繰り返しにおいて、
前記第１の時系列における最低周波数を維持しつつ前記第１の時系列を周波数方向に拡大又は縮小することにより得られる前記高周波電力の周波数の時系列、
前記第１の時系列における最高周波数を維持しつつ前記第１の時系列を周波数方向に拡大又は縮小することにより得られる前記高周波電力の周波数の時系列、
前記第１の時系列において指定周波数以下の周波数を維持しつつ前記第１の時系列を周波数方向に拡大又は縮小することにより得られる前記高周波電力の周波数の時系列、及び、
前記第１の時系列において指定周波数以上の周波数を維持しつつ前記第１の時系列を周波数方向に拡大又は縮小することにより得られる前記高周波電力の周波数の時系列、
のうち少なくとも一つを用いて、前記拡大又は前記縮小の倍率を変更し、該第２の繰り返しにおいて用いられた前記高周波電力の周波数の複数の時系列のうち前記評価値に基づく前記整合状態を最も改善する周波数の第２の時系列を選択し、
前記（ｂ）の第３の繰り返しにおいて、前記第２の時系列と同じ個数の周波数を含む周波数の時系列であって、前記第２の時系列の複数の時間ゾーンの各々を時間方向に拡大又は縮小することにより得られる周波数の時系列を用いて、該時間方向の該拡大又は該縮小の倍率を変更し、該第３の繰り返しにおいて用いられた前記高周波電力の周波数の複数の時系列のうち前記評価値に基づく前記整合状態を最も改善する周波数の第３の時系列を選択する、
ように構成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記評価値は、前記周期の時間長以上の時間長を有する期間における単一の代表値である、請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記評価値は、前記高周波電源の負荷から該高周波電源に戻される前記高周波電力の反射波のパワーレベル又は前記高周波電源の該高周波電力の出力パワーレベルに対する該反射波のパワーレベルの比の値を表す前記代表値である、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記評価値は、前記高周波電源とその負荷との間で測定される前記高周波電力の電圧と電流との間の位相差、該電圧と該電流から求められるインピーダンス、又は該インピーダンスの抵抗成分を表す前記代表値である、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記電気バイアスエネルギーは、高周波バイアス電力又は前記バイアス周波数の逆数である時間長を有する時間間隔で周期的に発生される電圧のパルスである、請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
プラズマ処理装置のチャンバ内でガスからプラズマを生成するために高周波電源から高周波電力を供給する工程であり、該プラズマ処理装置は、前記チャンバ内に設けられた基板支持部を含む、該工程と、
前記基板支持部上の基板にイオンを引き込むために前記基板支持部に電気バイアスエネルギーを供給する工程であり、該電気バイアスエネルギーはバイアス周波数の逆数の時間長を有する周期で繰り返す波形を有する、該工程と、
前記高周波電力が供給され且つ前記電気バイアスエネルギーが前記基板支持部に供給されている期間において、前記周期内の前記高周波電力の周波数を調整する工程と、
を含み、
前記周波数を調整する工程は、
（ａ）前記周期内の前記高周波電力の周波数の時系列として、予め定められた周波数の時系列である基本時系列を用いる工程と、
（ｂ）次いで、前記周期において前記高周波電力の周波数の変更された時系列を用いる工程と、
（ｃ）前記高周波電源とその負荷との間のインピーダンスの整合状態を、該整合状態を反映する評価値に基づき改善するように、前記（ｂ）を繰り返す工程と、
を含み、
前記（ｂ）において用いられる前記時系列は、
前記周期に対する位相シフト量を前記基本時系列に与えることにより得られる周波数の時系列、
前記基本時系列を周波数方向に拡大若しくは縮小させた周波数の時系列、又は、
前記基本時系列と同じ個数の周波数を含む周波数の時系列であって、前記基本時系列の複数の時間ゾーンのうち二つ以上を時間方向に拡大若しくは縮小することにより得られる該周波数の時系列、
である、
プラズマ処理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置が、基板に対するプラズマ処理において用いられている。プラズマ処理装置では、チャンバ内で生成されたプラズマからイオンを基板に引き込むために、高周波バイアス電力が用いられる。下記の特許文献１は、高周波バイアス電力のパワーレベル及び周波数を変調するプラズマ処理装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－２４６０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、プラズマの生成のために用いられる高周波電力の反射を抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、高周波電源、及びバイアス電源を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。高周波電源は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するために高周波電力を供給するように構成されている。バイアス電源は、基板支持部上の基板にイオンを引き込むために、基板支持部に電気バイアスエネルギーを供給するように構成されている。電気バイアスエネルギーはバイアス周波数の逆数の時間長を有するバイアス周期で繰り返す波形を有する。高周波電源は、高周波電力が供給され且つ電気バイアスエネルギーが基板支持部に供給されている期間において、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）を行う。（ａ）は、バイアス周期内の高周波電力の周波数の時系列として、予め定められた周波数の時系列である基本時系列を用いることを含む。（ｂ）は、（ａ）の後に行われる。（ｂ）は、バイアス周期において高周波電力の周波数として変更された時系列を用いることを含む。（ｃ）は、高周波電源とその負荷との間のインピーダンスの整合状態を、該整合状態を反映する評価値に基づき改善するように、（ｂ）を繰り返すことを含む。高周波電源は、（ｂ）において用いる時系列として、時系列（ＴＳ１）、時系列（ＴＳ２）、又は時系列（ＴＳ３）を用いる。時系列（ＴＳ１）は、バイアス周期に対する位相シフト量を基本時系列に与えることにより得られる周波数の時系列である。時系列（ＴＳ２）は、基本時系列を周波数方向に拡大又は縮小させた周波数の時系列である。時系列（ＴＳ３）は、基本時系列と同じ個数の周波数を含む周波数の時系列であって、基本時系列の複数の時間ゾーンのうち二つ以上を時間方向に拡大又は縮小することにより得られる周波数の時系列である。
【発明の効果】
【０００６】
一つの例示的実施形態によれば、プラズマの生成のために用いられる高周波電力の反射を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の工程ＳＴ３の第１の例の流れ図である。
図４に示す工程ＳＴ３の第１の例を説明するための図である。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の工程ＳＴ３の第２の例の流れ図である。
図６に示す工程ＳＴ３の第２の例を説明するための図である。
図６に示す工程ＳＴ３の第２の例を説明するための図である。
図６に示す工程ＳＴ３の第２の例を説明するための図である。
図６に示す工程ＳＴ３の第２の例を説明するための図である。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の工程ＳＴ３の第３の例の流れ図である。
図１１に示す工程ＳＴ３の第３の例を説明するための図である。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置における周波数設定期間に関連する一例のタイミングチャートである。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置における周波数設定期間に関連する一例のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【０００９】
図１及び図２は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【００１０】
一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも一つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも一つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも一つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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