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公開番号2024163993
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-26
出願番号2024107250,2023504709
出願日2024-07-03,2022-05-24
発明の名称プラズマ処理用途のためのパルス電圧源
出願人アプライドマテリアルズインコーポレイテッド,APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
代理人園田・小林弁理士法人
主分類H05H 1/46 20060101AFI20241119BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】広くは、処理チャンバ内で基板をプラズマ処理するための装置、例えばプラズマ処理システム、及び方法に関し、基板上での所望なプラズマ支援プロセスの完了を可能にするパルス電圧源及びバイアス方法が必要とされている。
【解決手段】幾つか実施形態は、波形生成器を対象とする。波形生成器は、概して、第1の電圧段を含む。第1の電圧段は、第1の電圧源、第1のスイッチ、及び第2のスイッチを有する。その場合、第1の電圧源の第1の端子が、第1のスイッチの第1の端子に結合され、第1の電圧源の第2の端子が、第2のスイッチの第1の端子に結合されている。波形生成器はまた、第1のスイッチと第2のスイッチの第2の端子間の共通ノードに結合された電流段も含む。電流段は、電流源及び電流源に結合された第3のスイッチを有する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１の電圧源、
第１のスイッチ、及び
第２のスイッチを有する、第１の電圧段であって、
前記第１の電圧源の第１の端子が、前記第１のスイッチの第１の端子に結合され、前記第１の電圧源の第２の端子が、前記第２のスイッチの第１の端子に結合されている、第１の電圧段、並びに
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの第２の端子間の共通ノードに結合された電流段であって、
電流源、及び
前記電流源に結合された第３のスイッチを有する、電流段を備える、波形生成器。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１の電圧源は、容量素子を備える、請求項１に記載の波形生成器。
【請求項３】
前記電流源は、
容量素子、及び
前記容量素子と直列に結合された誘導素子を備える、請求項１に記載の波形生成器。
【請求項４】
第２の電圧段を更に備え、前記第２の電圧段は、
第２の電圧源、
第４のスイッチ、及び
第５のスイッチを有し、前記第２の電圧源の第１の端子は、前記第４のスイッチの第１の端子に結合され、前記第２の電圧源の第２の端子は、前記第５のスイッチの第１の端子に結合され、前記第４のスイッチと前記第５のスイッチの第２の端子間の共通ノードは、前記第１の電圧段又は前記電流段に結合されている、請求項１に記載の波形生成器。
【請求項５】
第３の電圧段を更に備え、前記第３の電圧段は、
第３の電圧源、
第６のスイッチ、及び
第７のスイッチを有し、前記第３の電圧源の第１の端子は、前記第６のスイッチの第１の端子に結合され、前記第３の電圧源の第２の端子は、前記第７のスイッチの第１の端子に結合され、前記第６のスイッチと前記第７のスイッチの第２の端子間の共通ノードは、前記第１の電圧段、前記第２の電圧段、又は前記電流段に結合されている、請求項４に記載の波形生成器。
【請求項６】
前記第１の電圧源は、第１の容量素子を備え、
前記第２の電圧源は、第２の容量素子を備え、
前記第３の電圧源は、第３の容量素子を備え、
前記波形生成器は、前記第１の容量素子、前記第２の容量素子、及び前記第３の容量素子を充電するように構成された１以上の充電回路を更に備える、請求項５に記載の波形生成器。
【請求項７】
前記１以上の充電回路は、前記第３の容量素子を、前記第１の容量素子及び前記第２の容量素子よりも低い電圧に充電するように構成されている、請求項６に記載の波形生成器。
【請求項８】
前記第２のスイッチの前記第１の端子は、前記波形生成器の出力ノードに結合されている、請求項１に記載の波形生成器。
【請求項９】
前記波形生成器の前記出力ノードは、処理チャンバに結合されている、請求項８に記載の波形生成器。
【請求項１０】
前記第３のスイッチの第１の端子と第２の端子との間に結合されたダイオードを更に備える、請求項１に記載の波形生成装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
[0001] 本開示の実施形態は、広くは、半導体デバイス製造に使用されるシステムに関する。特に、本開示の実施形態は、基板を処理するために使用されるプラズマ処理システムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
[0002] 高いアスペクト比のフィーチャを確実に生成することは、次世代の半導体デバイスにとって重要な技術課題の１つである。高いアスペクト比のフィーチャを形成する１つの方法は、基板表面上に形成されたパターニング済みマスク層内に形成された開口部を通して、基板の表面上に形成された材料に衝突させるために、プラズマ支援エッチングプロセスを使用する。
【０００３】
[0003] 技術ノードが２nmに向けて進歩するにつれて、より高いアスペクト比を有するより小さいフィーチャの製造は、プラズマ処理のための原子精度を必要とする。半導体機器産業において、プラズマイオンが主要な役割を果たすエッチングプロセスでは、イオンエネルギー制御が常に困難である。典型的なプラズマ支援エッチングプロセスでは、処理チャンバ内に配置された静電チャック（ＥＳＣ）上に基板が配置され、基板の上にプラズマが生成され、イオンが、プラズマからプラズマシース（すなわち、プラズマと基板の表面との間に生成された電子が枯渇した領域）を横切って基板に向けて加速される。正弦波のRF波形を使用してプラズマを励起し、プラズマシースを生成する従来のRF基板バイアス法では、これらのより小さなデバイスフィーチャサイズを望ましく生成することができなかった。最近、処理チャンバ内の１以上の電極への高電圧DCパルスの供給が、基板の表面の上に生成されるプラズマシースを望ましく制御するのに有用であり得ることが見出された。
【０００４】
[0004] しかし、速い立ち上がり時間及び／又は速い立ち下がり時間を有する高電圧パルスを生成することは、困難である。例えば、高電圧パルス（例えば、＞５kV）での速い立ち上がり時間及び／又は速い立ち下がり時間（例えば、＜２．５μs）を実現するには、パルス立ち上がり及び／又は立ち下がりの勾配が、非常に急でなければならない（例えば、１０V／s）。このような急な立ち上がり時間及び／又は立ち下がり時間は、特に静電容量の小さい負荷を駆動する回路では非常に困難である。このようなパルスは、標準的な電気部品を使用してコンパクトなやり方で、並びに／又は可変パルス幅、電圧、及び繰り返し率を有するパルスを用いて、並びに／又は例えばプラズマの生成などの容量性負荷を有する用途においては、生成することが特に困難である可能性がある。
【０００５】
[0005] したがって、当技術分野では、基板上での所望なプラズマ支援プロセスの完了を可能にするパルス電圧源及びバイアス方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
[0006] 本明細書で提供される複数の実施形態は、広くは、処理チャンバ内で基板をプラズマ処理するための装置、例えばプラズマ処理システム、及び方法を含む。
【０００７】
[0007] 幾つか実施形態は、波形生成器を対象とする。波形生成器は、概して、第１の電圧段を含む。第１の電圧段は、第１の電圧源、第１のスイッチ、及び第２のスイッチを有する。その場合、第１の電圧源の第１の端子が、第１のスイッチの第１の端子に結合され、第１の電圧源の第２の端子が、第２のスイッチの第１の端子に結合されている。波形生成器はまた、第１のスイッチと第２のスイッチの第２の端子間の共通ノードに結合された電流段も含む。電流段は、電流源及び電流源に結合された第３のスイッチを有する。
【０００８】
[0008] 幾つか実施形態は、波形生成用の方法を対象とする。該方法は、概して、動作の第１のモード中に、複数のスイッチを制御することによって波形生成器の出力電流経路内に第１の電圧源を組み込むこと、及び、動作の第２のモード中に、複数のスイッチを制御することによって、出力電流径路内に電流源を組み込むことを含む。複数のスイッチは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び電流源と並列に結合された第３のスイッチを含む。第１の電圧源の第１の端子が、第１のスイッチの第１の端子に結合されている。第１の電圧源の第２の端子が、第２のスイッチの第１の端子に結合されている。第３のスイッチは、第１のスイッチと第２のスイッチの第２の端子間の共通ノードに結合されている。
【０００９】
[0009] 幾つか実施形態は、波形生成用の装置を対象とする。該装置は、概して、メモリ、及びメモリに結合された１以上のプロセッサを含む。該メモリ及び１以上のプロセッサは、動作の第１のモード中に、複数のスイッチを制御することによって波形生成器の出力電流経路内に第１の電圧源を組み込むこと、及び、動作の第２のモード中に、複数のスイッチを制御することによって出力電流径路内に電流源を組み込むこと、を実行するように構成されている。複数のスイッチは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び電流源と並列に結合された第３のスイッチを含む。第１の電圧源の第１の端子が、第１のスイッチの第１の端子に結合されている。第１の電圧源の第２の端子が、第２のスイッチの第１の端子に結合されている。第３のスイッチは、第１のスイッチと第２のスイッチの第２の端子間の共通ノードに結合されている。
【００１０】
[0010] 本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照することによって行うことができ、その幾つかを添付の図面に示す。しかし、添付図面は例示的な実施形態を示しているに過ぎず、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容され得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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