JP7840318B2 - ウエハベベルエッジのプラズマ処理におけるアーキングの低減 - Google Patents

Description

本実施形態は、半導体ウエハ処理装置ツールおよび処理に関し、特に、ベベルエッジのプラズマ処理中のウエハにおけるアーキングを低減するための方法に関する。
いくつかの半導体処理システムは、処理チャンバにおいて基板上に薄膜を堆積するときにプラズマを用いてよい。一般に、基板は処理チャンバ内の基板支持体上に設置され、ガスが導入され、高周波（ＲＦ）電力が供給されて、プラズマが生成される。

ベベルエッジ処理では、エッジ上に膜を堆積するため、またはエッジ上の膜を除去するためにウエハのエッジが処理されてよい。ウエハの主面領域で実施されるプロセスに応じて、浸食性化学物質およびプロセスからエッジを保護するために、膜がエッジ上に堆積されてよい。ベベルエッジエッチングの場合では、エッジ上に形成されている材料堆積および／または膜を除去することが一般的である。ウエハ表面に再堆積して欠陥を引き起こしうるベベルエッジ材料の剥離を防ぐためにベベルエッジから材料が除去されるため、ベベルエッジエッチングはベベルエッジ洗浄とも呼ばれる。

ベベルエッジ処理はよく知られ、半導体処理において広く用いられるが、電気アーキングの問題が生じ始めている。ベベルエッジ処理は、ウエハエッジに膜を堆積させ、ウエハエッジからベベル材料を洗浄するために用いられるため、かかる処理は電荷蓄積を生じる傾向がある。ベベルエッジ処理では、十分な堆積効率または十分なエッチング速度を可能にする電力量を増加させるために、ＲＦ電力は一般に連続波（ＣＷ）ＲＦ発生器によって供給される。具体的には、プロセスはエッジに的を絞っているため、ＣＷ ＲＦ発生器はベベルエッジ処理に用いられ、高処理フィーチャ形状および材料を有するウエハ表面のプラズマ処理と比べて、高電力レベルはエッジに悪影響が少ないとされる。

あいにく、ＣＷ ＲＦ発生器を用いる電力供給は、ウエハエッジに蓄積する傾向がある大量の電荷蓄積をもたらす。この電荷蓄積は次に、エッジ付近のウエハ表面に形成されている金属材料によって電気アーキングを引き起こす。エッジ付近のウエハ表面に生じた損傷は、デバイスにおいて欠陥を引き起こすとみられ、歩留まり低減の原因にもなる可能性がある。

本発明はこのような背景において生じた。

ベベルプラズマチャンバにおいてウエハのベベルエッジを処理するための方法およびシステムである。この方法は、ベベルプラズマチャンバの発生器のパルスモード設定を受信することを含む。この方法は、パルスモードのデューティサイクルを特定することを含み、デューティサイクルは、発生器が供給する電力の各サイクル中のオン時間およびオフ時間を規定する。この方法は、発生器の入力電力設定に対する補償係数を算出する、またはそこにアクセスすることを含む。補償係数は、パルスモードで操作されるデューティサイクルが原因の電力損失を相殺するために、入力電力設定に電力増加分を追加するように構成されている。この方法は、発生器をデューティサイクルによるパルスモードで操作するように構成されている。発生器は、アーク損傷を引き起こす電荷蓄積を低減しながら、ベベルプラズマチャンバにおける有効電力を実現して目標のベベル処理スループットを達成するために、電力追加分を含む入力電力を生成するように構成されている。

別の実施形態では、プラズマチャンバにおいてベベルエッジプロセスを操作するための方法が提供される。この方法は、プラズマチャンバの下部電極にウエハを提供することを含む。プラズマチャンバは、下部電極に配置されている絶縁板を有する。絶縁板は、ウエハの上面上方のプラズマ形成を低減するように、ウエハの上面から分離した距離に設置される。プラズマチャンバは、下部電極を取り囲む外側下部電極と、絶縁板を取り囲む外側上部電極とを備える。ウエハのエッジは、外側上部電極と外側下部電極との間に配置される。この方法は、外側上部電極および外側下部電極が接地電位に接続されている間、高周波（ＲＦ）発生器を下部電極に接続することを含む。この方法は、パルスモードで動作するようにＲＦ発生器を設定することを含む。パルスモードは、約７０％の設定よりも大きく約９９％の設定よりも小さいデューティサイクルを提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、デューティサイクルは、１０％の設定～約９９％の設定の範囲となりうる。電力レベルの増加は、デューティサイクルの設定について設定される。電力レベルの増加は、ＣＷ ＲＦ発生器による連続波（ＣＷ）モードの電力供給に対するパルスモードのときのエッチング速度の減少を相殺するように構成されている。

一実施形態では、この方法は、パルスモード中にＲＦ発生器のパルス周波数設定を増加させることを含む。ＲＦ発生器の電力レベルの増加およびデューティサイクル増加の設定は、ＣＷ ＲＦ発生器による連続波（ＣＷ）モードの電力供給のために供給される電力に近付けるベベルエッジプロセスのために有効電力を供給するように機能する。

一実施形態では、パルス周波数の増加は、ベベルエッジプロセス中にウエハの周囲のアーク領域を低減するように機能する。

一実施形態による、ベベル処理チャンバを備えるプラズマシステム１００。

一実施形態によるベベルエッジ領域の拡大図。 一実施形態によるベベルエッジ領域の拡大図。

ベベルエッジ処理に連続波モードのプラズマ供給が用いられたときに、過剰な電荷蓄積および金属部品によるアーキングによって生じた損傷の種類の図。

９０％のデューティサイクルのパルスモードが、連続モードとどれほど略類似した有効残留電荷電圧を有しうるかを示す、いくつかの例示的なテストシナリオ。

本発明の一実施形態による、算出された電力設定および算出された周波数設定をパルスモードが１つ以上のＲＦ発生器に提供する設定である、別の実施形態。

本発明の一実施形態による、プロセス中に動作するいくつかのデューティサイクル中のウエハエッジにおける電荷変化の例。 本発明の一実施形態による、プロセス中に動作するいくつかのデューティサイクル中のウエハエッジにおける電荷変化の例。

本発明の一実施形態による、ベベル処理チャンバを操作するＣＷモードおよびパルスモード中のウエハエッジにおける例示的な酸化物エッチング速度を示す図。

本発明の一実施形態による、ＣＷモードおよびパルスモードで行われる実験におけるウエハエッジのアーク領域の結果を示す図。

本発明の一実施形態による、ウエハの周囲における領域損傷を低減するためのパルス周波数の増加を示す図。

本発明の一実施形態による、連続波モードの動作と比較したパルスモードの動作およびパルス周波数の増加の利点を示すグラフ。

一実施形態による、ベベル処理チャンバにおいてパルスモード動作を実施するための例示的なプロセス動作。 一実施形態による、ベベル処理チャンバにおいてパルスモード動作を実施するための例示的なプロセス動作。

一実施形態による、有効電力がＲＦ発生器からベベルプラズマチャンバに供給されて、デューティサイクル設定による電力損失を補償する実施形態。

一実施形態による、システムを制御するための制御モジュール。

本開示の実施形態は、ウエハエッジ領域における電荷蓄積を低減することにより、ウエハベベルエッジの処理中のアーキングを低減するためのシステムおよび方法を提供する。一構成では、ベベルエッジ処理動作は、ウエハの上面の処理を回避しながらウエハエッジの処理に特化するように設計されたプラズマ処理チャンバにおいて実行される。これらのチャンバ構成では、チャンバの電極に高周波（ＲＦ）電力が供給されて、ウエハエッジに堆積またはエッチングを提供する容量結合プラズマ（ＣＣＰ）条件が生じる。一構成では、処理中の電荷蓄積を低減するように構成されているパルス設定の電極にＲＦ電力が供給される。

本実施形態は、プロセス、機器、システム、装置、または方法などの様々な手法で実施できることを認識されたい。以下に、いくつかの実施形態が説明される。

図１は、一実施形態による、ベベル処理チャンバ１０３を備えるプラズマシステム１００を表す。ベベル処理チャンバ１０３は、ウエハが下部電極１０４に設置されているときにウエハエッジに堆積させる、またはウエハエッジをエッチングするように設計されている。図のように、ウエハ１０１は下部電極１０４に配置され、下部電極１０４はチャックまたは基板支持体と呼ばれることがある。下部電極１０４に対向して絶縁板１０２が配置されている。絶縁板１０２がウエハ１０１の上面に近接して設置されている。その理由は、ウエハ１０１のエッジが処理されているときにウエハ１０１の上面を保護するためである。

例として、処理中のウエハ１０１の上面と、ウエハの上面に面する絶縁板１０２の表面との間の分離距離は５ｍｍ未満であり、いくつかの実施形態では０．５ｍｍ～２ｍｍである。このように、最小限に抑えられた分離距離は、ベベル処理チャンバ１０３における処理の対象ではないウエハの表面上方におけるプラズマの点火を低減する、または防ぐだろう。図のように、ベベル処理チャンバ１０３は、下部電極１０４を取り囲む下側プラズマ排除区域（ＰＥＺ）リング１１０を備えてもよい。下側ＰＥＺリング１１０は、ベベルエッジ領域１５０においてプラズマに曝されるウエハ１０１の下面面積を設定するように構成されている誘電体構造である。

同様にして、上側プラズマ排除区域（ＰＥＺ）リング１１２は、絶縁板１０２を取り囲むように構成されている。上側ＰＥＺリング１１２も誘電体構造で規定されている。上側ＰＥＺリング１１２の位置決めおよび大きさは、ベベルエッジ領域１５０においてウエハ１０１の上面を多少露出するように構成されうる。さらに、外側上部電極１０６および外側下部電極１０８が示されている。外側上部電極１０６は、絶縁板１０２および上側ＰＥＺリング１１２も取り囲むように構成されている。外側下部電極１０８も同様に、下部電極１０４および下側ＰＥＺリング１１０を取り囲む。一般に、外側上部電極１０６および外側下部電極１０８は、いずれも電気的に接地されている。

ベベル処理チャンバ１０３は、ガス源１２０および圧力制御装置１２２への接続も示す。一般に、中央ガス供給部１１４は、ウエハ１０１の上面とウエハに面する絶縁板１０２の表面との間の領域にガスを供給するように構成されている。中央ガス供給部１１４は、いくつかの実施形態では不活性ガスを供給し、他の実施形態では処理ガスを供給する。外側ガス供給部１１６は一般に、処理ガス、および／または、処理ガスと不活性ガスとの混合物をベベルエッジ領域１５０に供給することが示されている。

ＲＦ発生器１３０は整合ネットワーク１３２に接続され、整合ネットワークは下部電極１０４に接続されている。一般に、ＲＦ発生器１３０と下部電極１０４との接続部は、下部電極１０４に電力を供給するように最適化されたＲＦ送信システムの一部である。この構成におけるプラズマ処理チャンバ１０３は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバと呼ばれる。ＲＦ電力は、ＲＦ発生器１３０によって下部電極に供給され、この電力は、外側下部電極１０８および外側上部電極１０６に容量結合される。ＲＦ電力はベベルエッジ領域１５０の外側電極に容量結合されるため、プラズマはベベルエッジ領域１５０で点火される。

点火されたプラズマは、ベベルエッジに材料を堆積するように、または、ベベルエッジから材料をエッチングするように、構成されうる。ウエハ１０１のベベルエッジから材料が除去されたとき、そのプロセスはベベルエッジ洗浄と呼ばれることがある。ベベルエッジ洗浄は、ウエハエッジに堆積した材料を除去してベベルの一種を形成するために実施される。処理中の特定の時間に洗浄が行われない場合は、ベベルエッジの材料は砕けまたは剥がれて、ウエハ１０１の上面に再堆積する可能性がある。このため、ベベルエッジ洗浄は、半導体処理中に特定の処理動作が実施されるときに体系的に実施されるプロセスである。

一実施形態により、ＲＦ発生器１３０は、ベベル処理チャンバ１０３でのベベルエッジプロセスに用いられる有効電力を実現するのに必要な入力電力量を生成するように制御される。電力効果は一般に、実施される動作の種類を対象とする。例として、動作がウエハ１０１のエッジに膜を堆積することを含む場合、有効電力レベルは、堆積を効率的にし、所望のスループットを実現するように選択される。同様にして、ベベルエッジ洗浄が実施される場合、効率的なベベルエッジ洗浄に必要な有効電力は、所望のスループットを実現することを目標にする。

有効電力がベベル処理チャンバ１０３に伝送されない場合、または、処理パラメータもしくはシステム構成による送電損失がある場合、ベベルプロセスが実施される速度は減少する可能性がある。つまり、堆積またはバッチ処理を実施するのにより時間がかかり、それによりベベル処理チャンバ１０３で複数のウエハが処理されるときのスループットが大きく低下するだろう。

上記のように、ベベル処理動作は通常、連続波（ＣＷ）モードの発生器設定を用いる。これは、ウエハ１０１のエッジにおける堆積およびエッチングが、ウエハ１０１の主面で実施されるエッチング動作ほど繊細ではないからである。具体的には、ウエハ１０１の主面は通常、材料の堆積および複合構造体のエッチングを含む複数のプロセス動作によって処理される。ベベルエッジ洗浄は通常、材料の堆積を除去するために、ウエハのエッジにおいて単にシリコンウエハまでエッチングすることだけを必要とするだろう。

よって、ＣＷモードは、ベベルエッジ堆積動作およびエッチング動作で用いられているが、電荷蓄積の損害を伴う。上記のように、電荷蓄積は、ウエハ１０１のエッジ上の領域にアーク損失を引き起こした。アーク損失は、ウエハ１０１の表面に形成されているデバイスおよびフィーチャを損傷するというさらなる損害を有する。

一実施形態により、ＲＦ発生器１３０は、システムコントローラ１４０によってパルスモード１３６で動作するように構成されている。パルスモード１３６では、発生器はデューティサイクル（ＤＣ）設定およびパルス周波数設定によって設定される。一般にデューティサイクル設定は、ＲＦ発生器１３０による特定の電力供給サイクル中のオン時間量およびオフ時間量を設定する。ＲＦ発生器１３０は、パルスモード１３６では少量の電力を供給するため、システムコントローラ１４０は電力設定１３４に調節を行うように構成されている。電力設定１３４への調節は、ベベル処理チャンバ１０３に供給される有効電力がＣＷモードを用いて供給されたはずの電力量と実質的に同等になるように、ＲＦ発生器１３０によって供給される電力量を増加させるように構成されている。図１にはさらに、ガス源１２０および圧力制御装置１２２への制御を提供するシステムコントローラ１４０を示す。システムコントローラ１４０は一般に、ベベル処理チャンバ１０３の他の処理パラメータにさらなる調節を行うことができ、ガス源１２０および圧力制御装置１２２についての記載は、単なる例であることを理解されたい。

デューティサイクル設定は、デューティサイクルが一実施形態では約１０％～約９９％、一実施形態では約７０％～約９８％、一実施形態では約８０％～約９７％、一実施形態では約８５％～約９５％、特定の実施形態では約９０％になるように設定する。デューティサイクルの設定に基づいて、システムコントローラ１４０は対応する調節を電力設定１３４に行うように構成されている。例として、デューティサイクルが９９％に近い場合、電力設定１３４が増加する量は、デューティサイクルが１０％に近く設定された場合よりも小さい。よって、デューティサイクル（すなわち、オン時間）が短くなるほど、電力設定１３４においてシステムコントローラ１４０が設定する必要がある電力の増加は大きくなる。

一実施形態では、パルスモード１３６でパルス周波数設定を調節することも可能である。システムコントローラ１４０は、アーク損傷に曝される可能性があるウエハ１０１のエッジ周囲の領域量を調節するために、ＲＦ発生器１３０のパルス周波数を調整できる。以下に説明されるように、ＲＦ発生器１３０のパルス周波数の増加は、ウエハ１０１のエッジ周囲においてアーク損傷に曝される領域量を低減するのに相当する効果を有する。

一実施形態において、パルス周波数の調節は任意の調整ノブであり、アーク損傷量を低減するために調節される必要があるのはパルスモードおよび電力設定のみである。一般にシステムコントローラ１４０は、パルスモード１３６で動作してデューティサイクルおよびパルス周波数を調節するようにＲＦ発生器１３０を調節し、ベベルエッジ領域１５０においてウエハ１０１の表面にアーク損傷を引き起こす電荷蓄積を低減するよう電力調節１３４を行うように構成されている。一実施形態では、連続波（ＣＷ）設定１３８が提供される。システムが一定期間ＣＷモードで動作する必要がある場合は、ＣＷ設定１３８はコントローラ１４０によって起動される。一実施形態では、コントローラ１０４は、ベベルプロセスのレシピに続くプロセスを実行するようにプログラムされうる。他の実施形態では、コントローラ１０４はレシピを処理し、有効電力の供給を決定するためにパラメータを測定する１つ以上のセンサから受信したフィードバックに基づいて動的調節を行うことができる。場合によっては、ベベルプラズマシステムのセンサは、任意のセンサ、エンドポイント検出センサ、および他の電気測定センサを含んでよい。

図２Ａは、一実施形態によるベベルエッジ領域１５０の拡大図を表す。具体的には、ウエハ１０１のエッジ１０１ａは、ウエハ１０１の上面エッジおよび底面の処理が実施できるようにベベルエッジ領域１５０に張り出している。上記のように、上側ＰＥＺリング１１２は、絶縁板１０２の近くではウエハ１０１の上面が保護されるように、ウエハ１０１の上面にプラズマが形成することを抑制するように構成されている。一般に、上側ＰＥＺリング１１２がウエハ１０１の上方に延びる寸法および程度は、処理が施される領域を規定するだろう。下側ＰＥＺリング１１０に関しても同様の最適化が生じる。

この図では、上に膜２０２が堆積したウエハ１０１が示されている。議論を進めるために、膜２０２は、ウエハ１０１上に堆積し処理された１つ以上または多くの膜を含みうる。加えて、ベベルエッジプロセスは、保護膜２０４の堆積も含みうる。保護膜２０４の堆積中に、ベベルエッジ領域１５０に形成されたプラズマ２１０は、必然的に堆積および保護膜２０４の形成のためにチャンバに導入される種の電荷を生成するだろう。しかし、ベベルエッジ領域１５０の堆積プロセス中に、電荷の蓄積はウエハ１０１の表面にアーク損傷２５０を引き起こす可能性がある。具体的には、膜２０２が金属性質または金属成分を有する場合、ウエハ１０１の周囲領域における電荷損傷２５０が現れる可能性がある。

図２Ｂは、ウエハ１０１のエッジ１０１ａから材料を除去するように構成されているエッチング動作の例を表す。処理用化学物質がエッチングのために最適化され、ウエハ１０１のベベルエッジがエッチングされ、通常、地点２０６においてシリコンまでエッチングされる。プラズマ２２０を用いるベベルエッジエッチング動作は一般に、ベベル材料のチッピングまたは剥離を防ぐためにウエハ１０１のエッジ１０１ａに堆積した材料を除去するだろう。アーク損傷２５０は、ベベルエッジ洗浄動作中にエッチングされた領域に隣接するウエハ１０１の周囲の上面に生じることが示されている。

図３は、ベベルエッジ処理に連続波モードのプラズマ供給が用いられたときに、金属成分による過剰電荷蓄積およびアーキングによって生じた損傷の種類の図を示す。図３の図は、ウエハエッジ１０１ａに延びる外周２０７の一部分である。ウエハノッチ３０２は、ウエハエッジ１０１ａ、および、ベベルエッジ洗浄プロセスでエッチングされた領域２０６を参照するために示されている。残念ながら、過剰なアークによる損傷２５０は、ウエハエッジ１０１ａ付近に形成されているデバイスに影響を与え、機能デバイスの歩留まりを低減する可能性がある。

認識されるように、アーク損傷２５０は、ウエハ表面の材料の種類に応じて過剰になりうる。一実施形態により、システムコントローラ１４０は、発生器のデューティサイクルおよびパルス周波数設定を設定するようパルスモード１３６をプログラムするように構成されている。パルスモードは、デューティサイクルのオフ状態中に電荷散逸を可能にするため、ベベルエッジ領域１５０における電荷蓄積の大幅な減少が生じることが示された。上記のように、システムコントローラは、パルスモード１３６の設定に加えて、ＲＦ発生器が連続モードで動作していた場合に供給されたはずの電力の損失を補償するよう電力設定１３４を調節するように構成されている。一実施形態では、選択されたデューティサイクルに基づいて電力が増加方向に調節される量は、補償係数と呼ばれる。

一実施形態では、デューティサイクルおよびプロセスレシピパラメータが特定されると、補償係数は動的に設定される。いくつかの実施形態では、補償係数は特定のレシピのテーブルまたはデータベースにプログラムされてよく、他の実施形態では、補償係数はシステムコントローラ１４０に処理されたセンサフィードバックに基づいて適用され、動的に調節される。

図４Ａは、９０％のデューティサイクルを有するパルスモードが、連続モードとどれだけ略類似した残留電荷電圧を有しうるかを示すいくつかの例示的なテストシナリオを表す。図のように、３６０ワットで動作する連続モードは、約５８０ｍＶの残留電荷電圧を有するだろう。パルスモードでは、システムコントローラ１４０は、電力を４００ワットまで増加するように電力設定１３４を調節する。残留電荷電圧は、約５５０ｍＶまたは３０ｍＶの低減となることが測定されている。システムコントローラ１４０が９０％のデューティサイクルで、電力を４４０ワットまで増加するように電力設定１３４を調節する場合は、残留電荷電圧は、約５８０ｍＶまたは３６０ワットの連続波モードによる残留電荷電圧と略同等になるだろう。

よって、入力電力の少しの増加で、パルスモードのベベル処理システム１０３は、電荷蓄積および有害なアーク損傷２５０を大幅に低減しながら、連続波モードのベベル処理システムとほぼ同じ残留電荷電圧を実現できる。一実施形態では、ベベル処理チャンバ１０３が目標の残留電荷電圧または有効電力を必要するときは、増加した電力設定１３４において増加調節を行うために、システムコントローラ１４０によって換算係数が実証に基づき決定され用いられうる。パルスモードが起動されたことにより電力が増加したとしても、プロセスに用いられる選択されたデューティサイクルに基づいて各サイクルのオフ時間中に電荷散逸が生じるため、電荷蓄積は減少する。例として、電荷散逸は、オフ期間が始まった後にパルスモードでのアフタグロー中に生じる。１つの例示的な実験では、９０％のデューティサイクル設定を実施することにより、残留電荷電圧の低減が実現したことが示された。この実験ではプローブが用いられ、ウエハの中心からエッジまで測定して１４８ｍｍの地点に設置された。最も外側のエッジは、３００ｍｍのウエハでは１５０ｍｍである。

図４Ｂは、パルスモード４２０が、算出した電力設定４２６よびパルス周波数設定４２８を１つ以上のＲＦ発生器１３０に提供する設定である、別の実施形態を表す。この実施形態では、パルスモード４２０は、プロセス動作を実施するためにシステムコントローラ１４０の設定プロセッサ４２４による設定として設定される。上記のように、このプロセス動作は、ウエハのベベルエッジに材料を堆積する、または、ウエハのエッジから材料を除去／洗浄することであってよい。いずれの場合も、プロセス動作を実行するために最適化されたレシピが特定される。例として、プロセスがベベルエッジエッチング動作である場合は、デューティサイクル設定はレシピから選択される。上記のように、デューティサイクルは１０％～９９％の範囲であってよい。

一例では、デューティサイクル設定は、複数のウエハおよび／または除去される材料の１回以上の事前試験に基づいて最適化されてよい。場合によっては、デューティサイクル設定は、既定の測定基準を達成する多くの試験エッチングの実施および回数の結果を入力として取り込む機械学習を用いて選択される。他の実施形態では、デューティサイクル設定は経時的な試験から特定されてよく、チャンバまたはエッチングもしくは堆積される材料の変更条件に基づいて調節できる。場合によっては、デューティサイクル設定は、実行されるプロセスの目標の種類についてシステムコントローラ１４０がアクセス可能なテーブルまたはデータベースから得られてよい。

デューティサイクル設定４２２が行われると、相当するパルス電力設定４２６が算出され決定されうる。例として、デューティサイクル設定が９０％の場合、ＲＦ発生器１３０からベベルプラズマチャンバ１０３に供給される入力パルス電力レベルが算出できる。この計算は、ベベルプラズマチャンバへの有効電力供給を生じさせる必要がある入力電力量を特定する実証試験に基づくことができる。

デューティサイクルが９９％に近い場合、増加電力はデューティサイクルが１０％に近い場合よりも小さくてよい。従って、低いデューティサイクル設定４２２は高いデューティサイクル設定４２２よりも少ない有効電力を提供するため、調節計算は計算式に基づいて実施されてよい、または、ウエハの実証試験もしくは機械学習に基づいてよい。いくつかの実施形態では、調節計算は、テーブルまたはデータベースから得られた事前計算値に基づいてよい。

図５Ａおよび５Ｂは、各サイクル５０２に動作する９０％のデューティサイクル５０６の例を表す。この例では、オン時間はパルスモードの負荷時間率を表す。つまり、９０％のデューティサイクルとは、一定期間の９０％にＲＦ電力が供給されるが、その期間の１０％では発生器は電力を供給しないことを意味する。上記のように、デューティサイクル設定は、１０％～９９％の範囲であってよい。さらに良い結果を示した１つの例示的な範囲は、約８５％～約９５％である。一般に、デューティサイクルが高い場合、電荷散逸５１２に設けられる時間は短くなるだろう。同様に、デューティサイクルが低いと、アーク損傷を引き起こしうる電荷蓄積５１０は少なくなるだろう。

しかし、ベベルエッジ領域１５０内のプラズマにＲＦ電力が提供されたときにより活発なエッチングまたは堆積が起こるため、高いデューティサイクルはスループットの増加に役立つ。これらのトレードオフを前提として、高いデューティサイクルを有することは、それでもオフ時間中に生じる電荷散逸５１２による電荷蓄積の大幅な減少を提供することが観察された。さらに、高いデューティサイクルを有することは、システムコントローラ１４２が提供する増加電力設定量を低減することにも役立ち、デューティサイクルのオフ時間中に供給される電力の損失が補償されるだろう。電荷蓄積におけるさらなる低減が必要な場合は、システムコントローラ１４０は、デューティサイクルを減らすようにパルスモード１３６を調節できる。デューティサイクルが調節されたときは、システムコントローラ１４０による電力設定１３４の対応する調節が行われて、ＲＦ発生器１３０が供給する電力が増加する。

図６は、ベベル処理チャンバ１０３を操作するパルスモード中の、ウエハのエッジにおける酸化物エッチング速度の例を表す。図のように、オングストローム割る分（Ａ／分）で測定された酸化物エッチング速度は、ウエハ１０１のエッジから除去された材料である。この例では、ウエハは３００ｍｍのウエハであり、ウエハの中心から外向きに測定して０から１５０ｍｍに延びる寸法である。図６のグラフは、１４８ｍｍから１４９．５ｍｍまで延びる径方向領域について示している。ウエハ１０１はベベル処理チャンバ１０３内に配置されているため、ベベルエッジ領域１５０は、図２Ｂに示されているようにエッチングプラズマ２２０に曝される。これにより、（図２Ｂに示されている）プラズマ２２０に曝されるウエハ１０１の部分について、対応するエッチング動作がウエハ１０１のベベルエッジに生じるだろう。

図は、連続波（ＣＷ）６０２設定を用いるベベルエッジエッチングとパルスモード６０４設定を用いるベベルエッジエッチングとを比較するテスト結果を示す。上記のように、パルスモード６０４は、ベベル処理チャンバ１０３に供給されているに相当する有効電力を提供するために、その電力設定１３４に対応する調節を行うだろう。パルスモード６０４の動作中にチャンバへの電力の増加が行われると、パルスモード６０４のエッチング速度特性は、ＣＷモード６０２と実質的に同等であることが示された。この例示的な実験では、パルスモード６０４で動作するシステムは、９０％のデューティサイクルで動作している。ＣＷモード６０２で用いられた電力レベルに対する電力レベルの増加は約１０％であった。よって、パルスモード６０４下のベベルエッジプロセスは、ＣＷモード６０２と同じレベルのエッチング効率で動作できるが、電荷蓄積の減少およびアーク損傷２５０の低減というさらなる利点を伴う。一実施形態では、有効電力は、目標のベベル処理スループットを達成するように選択される。プロセスがベベルエッジエッチングプロセスである場合、スループットはエッチング速度と相関する。つまり、選択されたデューティサイクルを補償するために入力電力をわずかに上向きに調節することにより、それでもプロセスが目標のベベル処理スループットに達することを確実にする有効レベルのエッチングを提供できる。

図７は、ＣＷモード７０２およびパルスモード７０４で行われた実験についての、ウエハ１０１のエッジにおけるアーク領域（ｍｍ²）の結果を表す。本明細書で規定されるアーク領域は、図３に示されたように、ウエハの外周２０７の周りの領域を指す。例えば、アーク領域は、ウエハのエッジ１０１ａで測定されたときにアーキングを示す領域量を意味する。具体的には、アーク領域は、ウエハ１０１に配置されている膜の上面における、ウエハのエッジ１０１ａ付近の外周２０７の周りのアーク領域の量である。一実施形態では、パルスモード７０４のパルス周波数の増加は、アーク領域の量を低減するような対応する効果を有することが判明している。

図８を参照すると、アーク領域（ｍｍ²）は、パルス周波数が増加するにつれて大幅に減少することが示されている。連続波モードの動作と同様のアーク領域に１０Ｈｚが提供された例が示されている。図７に示されたようにアーク領域を大幅に低減するため、システムコントローラ１４０によって周波数設定１３８を用いてパルス周波数が増加される。図７の例は、高パルス周波数の動作により生じたアーク領域の近似範囲を示す。つまり、連続波モード７０２では、図３に示されたようにアーク損傷でより多くのアーク領域が消費されるが、パルスモード７０４では、図８に示されたようにパルス周波数が増加するため、少ないアーク領域が示される。図８の例を用いたある実験では、パルス周波数が１００００Ｈｚに調節されたときに、６０％を超えるアーク領域の減少が実現したことが観察された。この実験は、電荷蓄積が生じた場合にアーク損傷が起きる領域を制御するための調整ノブとしてパルス周波数の調節が役立つことを示す。

パルスモード７０４のパルス周波数を増加させることは、プロセスにおけるアーク領域がそのさらなる減少を必要とする場合に任意の機能であることを理解されたい。しかし、パルスモード動作により電荷が十分に散逸した場合は、パルス周波数の増加は必要ないことを理解されたい。パルス周波数を上向きに調節することは、プロセスに応じてさらなる調整ノブを提供する。

図９は、連続波モードの動作に対して、パルスモードで動作すると同時にパルス周波数を増加させることの利点をグラフで表す。図のように、ベベル処理チャンバ１３０に供給される有効電力は、約１２００ワットになるようにプログラムされる。連続波（ＣＷ）モードの動作では、このシステムは１２００ワットに達するが、アーク領域は実質的により高くなるだろう。パルスモードのパルス電力を９０％のデューティサイクルで１３３３Ｗまで増加させることにより、同じ１２００ワットの有効電力が実現されるが、パルス周波数を増加させることにより、アーキングの影響を受けやすいアーク領域が大幅に減少する。一例では、９％および１４％は、ＣＷと同じアーク領域を有しながらパルスモードを用いたときの有効電力で実現された増加分を表す。例えば、１０５０ＷのＣＷではアーク領域は４０ｍｍ²であり、１０ＫＨｚでパルスさせることにより電力は１２００Ｗまで増加する。

この図は９０％のデューティサイクルを示すが、上記のように、デューティサイクルは、用いられるまたは目標とされるプロセス動作に応じてコントローラ１４０によってプログラムで設定されてよい。また、１２００ワットの有効電力は単なる例であり、高パルス周波数の動作によるパルスモードが、連続波モードの動作を用いたときよりも、外周におけるウエハの上面周囲に少ないアーク領域を実現できることを示すために実施された実験テストについて示されているのみである。

図１０Ａは、一実施形態によるベベル処理チャンバを操作するための例示的なプロセスを示す。動作８３２において、プラズマチャンバが受け取る有効電力が特定される。有効電力は、ウエハ上でベベルエッジプロセスを処理するように選択されるものである。上記のように、ベベルエッジプロセスは堆積プロセスまたはエッチングプロセスであってよい。コントローラ１４０は、連続波モード設定のＲＦ発生器が、動作８３４において有効電力を達成するための入力電力レベルを特定するように構成されている。入力電力が特定されると、動作８３６において、ＲＦ発生器のパルスモード設定のデューティサイクルがシステムコントローラ１４０によって特定される。パルスモードのデューティサイクル設定に基づいて、システムコントローラは動作８３８において、ＣＷモード設定により受け取ったはずの有効電力と同等の有効電力を実現するためにＲＦ発生器の入力電力レベルを増加させるだろう。システムコントローラは、本明細書に記載の様々な実施形態と整合する手法で補償係数を特定することによりＲＦ発生器１３０の入力電力を増加させてよい。加えて、システムコントローラ１４０は、ＲＦ発生器１３０が提供する入力電力の増加を制御するために、特定した補償係数を適用してよい。

例として、図４Ａは、実質的に同等な残留電荷電圧および結果として生じたＲＦ発生器１３０の入力電力を実現するために、選択されたデューティサイクルに基づいて追加の電力量が必要であることを示す。動作８４０において、ベベルエッジプロセスは、ウエハのベベルエッジにおける電荷蓄積を低減するために、増加した入力電力レベルのパルスモード設定で実行される。

図１０Ｂは、動作８３２～８３８が図１０Ａと同様のプロセスである実施形態を示す。動作８３９において、ＲＦ発生器のパルス周波数はパルスモード設定で増加する。増加したパルス周波数は、電荷蓄積によるアーキングに曝されるウエハの周囲の領域量を減少させるように機能するだろう。上記のように、パルス周波数の増加は、デューティサイクルがパルスモード設定について選択された後に電荷蓄積がまだ生じる場合の任意動作である。動作８４１において、ウエハのベベルエッジにおける電荷蓄積およびアーキングを低減するために、増加した電力レベルおよび増加したパルス周波数のパルスモード設定でベベルエッジプロセスが実行される。

さらに別の実施形態では、入力電力レベルの設定を含むテーブルが実証試験に基づいてあらかじめ設定される。これらの入力電力レベルは、連続波モードと同様の有効電力を実現するように設定できる。よって、ＣＷモード設定の入力電力レベルを特定する代わりに、コントローラは単に、選択した負荷時間率を補償するためにより高い入力電力レベルを適用する。上記のように、選択したデューティサイクルは、ＲＦ発生器がオンである時間量を特定し、発生器が９９％近くにおいてオンである場合は、入力電力の電力増加は最小限になるだろう。９０％のデューティサイクルの場合は、増加した入力電力は、ＲＦ発生器が連続モードで動作した場合に必要な入力電力よりも約５％～２０％多くなりうる。一般に、パルスモードで動作し、所望のデューティサイクルに設定することにより、ベベルエッジ領域１５０における電荷蓄積量を低減することができ、それに応じてアーク損傷２５０が減少する。

図１１は、動作８３２においてＲＦ発生器からベベルプラズマチャンバに供給される有効電力が特定される実施形態を表す。動作８４４において、ＲＦ発生器に供給されるパルスモード設定のデューティサイクルが特定される。上記のように、デューティサイクルは、特定のベベルエッジプロセスについて選択および最適化できる。場合によっては、電荷蓄積はより問題となるため、デューティサイクルは下方調節される。それ以外の場合では、電荷蓄積は最小限であるため、デューティサイクルはパルスモードで９９％に近くなってよい。動作８４６において、入力電力のモデルがアクセスされる。このモデルは、選択されたデューティサイクルを補償するために必要な電力増加量を相関させるプログラムであってよい。いくつかの実施形態では、このモデルは、実証試験から構築されたモデリングデータであってよい。さらに他の実施形態では、モデリングデータは、選択されたプロセスおよび選択されたデューティサイクルに基づいてＲＦ発生器に最適入力電力が設定されるように、機械学習から構築されてよい。

動作８４８において、パルス周波数量を上方調節する任意の工程が行われる。パルス周波数の調節量は、ウエハエッジの外周で電荷蓄積が生じうる領域量を低減するのに役立つように構成されている。パルス周波数が調節される量は、モデリングデータに基づいて設定することもできる。モデルは、実証試験に基づいて、動的リアルタイムフィードバックに基づいて、またはあらかじめ定められた設定に基づいて構築できる。ＲＦ発生器のパルス周波数が調節されると、必要に応じて動作８５０が実行され、ベベルエッジプロセスは電荷蓄積および関連するアーク損傷を低減するように、設定されたデューティサイクルのパルスモードを用いて行われる。

図１２は、ギャップ制御１０８を含む上記のシステムを制御するための制御モデル８００を示す。一実施形態では、図１の制御モジュール１１０は、例示の構成要素のいくつかを備えてよい。例えば制御モジュール８００は、プロセッサ、メモリ、および１つ以上のインタフェースを備えてよい。制御モジュール８００は、検出値に部分的に基づいてシステム内の装置を制御するために用いられてよい。例えのみでは、制御モジュール８００は、検出値および他の制御パラメータに基づいて、弁８０２、フィルタヒータ８０４、ポンプ８０６、および他の装置８０８のうちの１つ以上を制御してよい。制御モジュール８００は、例えのみで、圧力計８１０、流量計８１２、温度センサ８１４、および／または、他のセンサ８１６からの検出値を受信する。制御モジュール８００は、前駆体の供給および膜の堆積中にプロセス条件を制御するために用いられてもよい。制御モジュール８００は通常、１つ以上のメモリデバイスおよび１つ以上のプロセッサを含むだろう。

制御モジュール８００は、前駆体供給システムおよび堆積装置の動作を制御してよい。制御モジュール８００は、特定プロセスのプロセスタイミング、供給システムの温度、フィルタ全体の圧力差、弁の位置、ガスの混合、チャンバ圧、チャンバ温度、ウエハ温度、ＲＦ電力レベル、ウエハチャックまたは台座の位置、および他のパラメータを制御するための命令セットを含むコンピュータプログラムを実行する。制御モジュール８００は、圧力差を監視し、蒸気前駆体の供給を１つ以上の経路から１つ以上の他の経路に自動的に切り替えてもよい。いくつかの実施形態では、制御モジュール８００に関連付けられたメモリデバイスに記憶された他のコンピュータプログラムが用いられてよい。

通常、制御モジュール８００に関連付けられたユーザインタフェースがあるだろう。ユーザインタフェースは、表示装置８１８（例えば、装置および／または処理条件の表示画面および／または画像ソフトウェア画面）ならびにユーザ入力装置８２０（ポインティング装置、キーボード、タッチ画面、マイクなど）を含んでよい。

前駆体の供給、堆積、およびプロセスシーケンスにおける他のプロセスを制御するためのコンピュータプログラムは、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語（例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートラン、またはその他）によって作成されうる。コンパイル済みオブジェクトコードまたはスクリプトは、プログラムで特定されたタスクを実行するためにプロセッサによって実行される。

制御モジュールパラメータは、例えば、フィルタ圧の差、処理ガスの組成および流量、温度、圧力、プラズマ条件（ＲＦ電力レベル、低周波ＲＦ周波数など）、冷却ガス圧、ならびにチャンバ壁温度などのプロセス条件に関する。

システムソフトウェアは、多くの異なる手法で構成または設定されてよい。例えば、様々なチャンバ構成部品のサブルーチンまたは制御オブジェクトは、進歩性のある堆積プロセスを実行するのに必要なチャンバ構成部品の動作を制御するように作成されてよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムセクションの例は、基板位置決めコード、処理ガス制御コード、圧力制御コード、ヒータ制御コード、およびプラズマ制御コードを含む。

基板位置決めプログラムは、基板を台座またはチャック上に乗せ、基板とチャンバの他の部品（ガス入口および／または目標物）との間の空間を制御するために用いられるチャンバ構成部品を制御するためのプログラムコードを含んでよい。処理ガス制御プログラムは、ガスの組成および流量を制御し、必要に応じてチャンバ内の圧力を安定させるために堆積前にチャンバにガスを流すためのコードを含んでよい。フィルタ監視プログラムは、測定された差を既定値と比較するためのコード、および／または、経路を切り替えるためのコードを含む。圧力制御プログラムは、例えばチャンバの排気システム内のスロットル弁を調節することにより、チャンバ内の圧力を制御するためのコードを含んでよい。ヒータ制御プログラムは、前駆体供給システムの構成部品、基板、および／またはシステムの他の部分を加熱するための加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含んでよい。あるいは、ヒータ制御プログラムは、ウエハチャックへのヘリウムなどの伝熱ガスの供給を制御してよい。

堆積中に監視されうるセンサの例は、質量流量制御モジュール、圧力センサ（圧力計８１０など）、および、供給システム、台座、またはチャックに設置された熱電対（例えば、温度センサ８１４）を含むが、これらに限定されない。所望のプロセス条件を維持するために、適切にプログラムされたフィードバックおよび制御アルゴリズムが、これらのセンサからのデータと共に用いられてよい。前記は、単一チャンバまたは複数チャンバの半導体処理ツールにおける発明の実施形態の実施を説明している。

いくつかの実施形態では、コントローラ１４０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、特定の処理部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を備える半導体処理装置を含みうる。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、および処理後の動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。これらの電子機器は、システムの様々な構成部品または副部品を制御できる「コントローラ」と呼ばれてよい。コントローラは、処理要件および／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、高周波（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および／または特定のシステムに接続もしくは結合されているロードロックに対するウエハ搬入出を含む、本明細書に開示されたあらゆるプロセスを制御するようにプログラムされてよい。

概してコントローラは、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てよい。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）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、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つ以上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んでよい。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動作パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１つ以上の層、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、ウエハダイの製造時における１つ以上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るレシピの一部であってよい。

いくつかの実施形態では、コントローラは、システムと統合もしくは結合されている、そうでなければシステムにネットワーク接続されている、もしくはこれらが組み合わされているコンピュータの一部であってよい、またはそのコンピュータに結合されてよい。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」内にあってよい、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ってよい。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の基準を調査して、現行の処理のパラメータを変更してよい、または現行の処理に続く処理工程を設定してよい、または新しいプロセスを開始してよい。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みうる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できる。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含んでよい。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の動作中に実施される各処理工程のパラメータを特定するデータ形式の命令を受信する。パラメータは、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ってよいことを理解されたい。よって、上記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ている１つ以上の別々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や制御などの共通の目的に向けて協働することとによって分散されてよい。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つ以上の集積回路と連通する、チャンバ上の１つ以上の集積回路だろう。

限定されるものではないが、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、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、化学蒸着（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もしくは使用しうる他の半導体処理システムを含んでよい。

上記のように、コントローラは、ツールによって実施される処理工程に応じて、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール部品、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ているツール、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つ以上と連通してよい。

前記の実施形態の記載は、例示および説明のために提供されている。本発明に排他的または限定的であることを意図しない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般にその特定の実施形態に限定されないが、該当する場合は、特記されていなくても選択された実施形態において同義で用いられうる。同じことは、多くの手法で異なってもよい。かかる違いは本発明からの逸脱とはみなされず、全てのかかる変更は本発明の範囲内に含まれることが意図される。

前記の実施形態は、明確な理解のためにいくらか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行われてよいことが明らかだろう。従って、本実施形態は制限的ではなく例示的とみなされるべきであり、本明細書に記載の詳細に限定されるものではなく、その範囲および特許請求の範囲と同等の範囲内で修正されてよい。
［適用例１］プラズマチャンバにおいてベベルエッジプロセスを行うための方法であって、
前記プラズマチャンバの下部電極にウエハを提供し、前記プラズマチャンバは前記下部電極の上方に配置されている絶縁板を有し、前記絶縁板は前記ウエハの上面上方のプラズマ形成を低減するように、前記ウエハの前記上面から一定距離に設置され、前記プラズマチャンバは前記下部電極を取り囲む外側下部電極と、前記絶縁板を取り囲む外側上部電極とを含み、前記ウエハのエッジは、前記外側上部電極と前記外側下部電極との間に配置されており、
パルスモードで動作するように前記ＲＦ発生器を設定し、前記パルスモードは約１０％の設定よりも大きく、約９９％の設定よりも小さいデューティサイクルを提供するように構成され、前記ＲＦ発生器は、前記外側上部電極および前記外側下部電極が接地電位に接続されている間は前記下部電極に接続されており、
前記９９％の設定よりも低い設定の増加電力レベルに前記ＲＦ発生器の電力レベルを設定すること、
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１０％の設定について、前記ＲＦ発生器は、サイクルの１０％でオン状態にあり、前記サイクルの９０％でオフ状態にある、方法。
［適用例３］適用例１に記載の方法であって、
前記外側上部電極と前記外側下部電極との容量結合は、前記ウエハの前記エッジにおいて堆積プロセスまたはエッチングプロセスを促進するエッジプラズマを形成する、方法。
［適用例４］適用例３に記載の方法であって、
前記エッチングプロセスについて、前記増加電力レベルは、前記デューティサイクルの設定のために設定され、前記増加電力レベルは、連続波（ＣＷ）のＲＦ発生器によるＣＷモードの電力供給に対する前記パルスモードのときのエッチング速度の減少を相殺するように構成されている、方法。
［適用例５］適用例３に記載の方法であって、
前記デューティサイクルが前記９９％の設定から低減されるときに前記ＲＦ発生器の前記電力レベルを増加電力レベルに設定することは、前記ウエハエッジの周囲の領域における電荷散逸を可能にし、前記電荷散逸は、前記ウエハエッジの周囲の前記領域において金属材料によりアーキングを引き起こす電荷蓄積を低減する、方法。
［適用例６］適用例１に記載の方法であって、
前記パルスモード中の前記デューティサイクルは、前記約１０％の設定から前記約９９％の設定の間の割合設定であり、前記デューティサイクルの前記割合設定は、連続波（ＣＷ）のＲＦ発生器によるＣＷモードの電力供給中の電力レベルに対する既定の増加電力レベルと相関する、方法。
［適用例７］適用例６に記載の方法であって、
前記デューティサイクルの前記割合設定は、前記ウエハエッジ周辺の領域でアーキングを引き起こす電荷蓄積を低減するために、前記ウエハエッジ周辺の前記領域における電荷散逸を可能にする、方法。
［適用例８］適用例１に記載の方法であって、さらに、
前記パルスモード中に、前記ＲＦ発生器の前記増加電力レベルが、連続波（ＣＷ）のＲＦ発生器によるＣＷモードの電力供給のために供給される電力に近付ける前記ベベルエッジプロセスのための有効電力を供給するよう機能するように、前記ＲＦ発生器のパルス周波数設定を増加させることを備える、方法。
［適用例９］適用例１に記載の方法であって、さらに、
連続波（ＣＷ）モードに対して前記パルスモード中に増加したパルス周波数で動作するように前記ＲＦ発生器を設定することを備える、方法。
［適用例１０］適用例９に記載の方法であって、
前記増加したパルス周波数は、前記ベベルエッジプロセス中に前記ウエハの周囲周辺のアーク領域を低減するように機能する、方法。
［適用例１１］適用例１０に記載の方法であって、
前記パルスモード中の前記増加電力レベルを伴う前記デューティサイクルの設定は、前記ＣＷモードを用いる電力供給として前記ベベルエッジプロセスに有効電力を供給するように作用する、方法。
［適用例１２］適用例１１に記載の方法であって、
前記ＣＷモードを用いる前記電力供給は、前記パルスモードよりも低い、方法。
［適用例１３］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、前記ＲＦ発生器がサイクルの９０％でオン状態になり、前記サイクルの１０％でオフ状態になるように、９０％の設定である、方法。
［適用例１４］ベベルプラズマチャンバにおいてウエハのベベルエッジを処理するための方法であって、さらに、
前記ベベルプラズマチャンバの発生器のためのパルスモード設定を受信し、
前記パルスモードのデューティサイクルを特定し、前記デューティサイクルは、前記発生器によって供給される電力の各サイクル中のオン時間およびオフ時間を規定し、
前記発生器の入力電力設定に対する補償係数を特定し、前記特定係数は、前記パルスモードで操作される前記デューティサイクルが原因の電力損失を相殺するために、前記入力電力設定に電力増加量を加えるように構成され、
前記デューティサイクルにおいて前記パルスモードで前記発生器を操作することを備え、前記発生器は、前記ベベルプラズマチャンバにおける有効電力を実現するために、前記補償係数に基づく電力増加量を含む前記入力電力を生成するように構成され、前記有効電力は、目標のベベル処理スループットを達成するように選択される、方法。
［適用例１５］適用例１４に記載の方法であって、
前記デューティサイクルは、約１０％の設定よりも大きく、約９９％の設定よりも小さい、方法。
［適用例１６］適用例１４に記載の方法であって、
前記パルスモードは、前記ベベルエッジに近接する領域において前記ウエハの表面上の金属材料によるアーキングを生じさせる電荷蓄積を低減するために、前記ウエハの前記ベベルエッジに近接する前記領域における電荷散逸を可能にする、方法。
［適用例１７］適用例１４に記載の方法であって、
前記電力増加量は、前記パルスモードで操作される前記デューティサイクルが原因の有効電力における増加損失と相関する、方法。
［適用例１８］適用例１７に記載の方法であって、
センサは、有効電力における前記増加損失を決定し、前記パルスモードで前記ベベルエッジを処理するために選択された前記補償係数を修正するために、前記ベベルプラズマチャンバに結合されている、方法。
［適用例１９］ベベルプラズマチャンバにおいてウエハのベベルエッジを処理するためのシステムであって、さらに、
下部電極と、前記下部電極の上方に配置されている絶縁板とを有する前記ベベルプラズマチャンバと、前記絶縁板は、前記ウエハの上面の上方におけるプラズマ形成を低減するように前記ウエハの前記上面から分離して設置され、前記プラズマチャンバは、前記下部電極を取り囲む外側下部電極と、前記絶縁板を取り囲む外側上部電極とを含み、前記ウエハのエッジは、前記外側上部電極と前記外側下部電極との間に配置され、
前記ベベルプラズマチャンバの発生器のためのパルスモード設定を受信するように構成されているコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記パルスモードのデューティサイクルを特定するように構成され、前記デューティサイクルは、前記発生器によって供給される電力の各サイクル中のオン時間およびオフ時間を規定し、
前記コントローラは、前記発生器の入力電力設定に補償係数を適用するように構成され、前記補償係数は、前記入力電力設定に電力増加分を加えて、前記パルスモードで操作された前記デューティサイクルが原因の電力損失を相殺するように構成され、
前記コントローラは、前記デューティサイクルにおいて前記パルスモードで前記発生器を操作するように構成され、前記発生器は、前記ベベルプラズマチャンバにおいて有効電力を実現するために電力増加分を含む前記入力電力を生成するように構成され、前記有効電力は、目標のベベル処理スループットを達成するように選択される、システム。
［適用例２０］適用例１９に記載のシステムであって、
前記パルスモードは、前記ベベルエッジに近接する領域において前記ウエハの表面上の金属材料によってアーキングを生じさせる電荷蓄積を低減するために、前記ウエハの前記ベベルエッジに近接する前記領域における電荷散逸を可能にする、システム。

Claims (19)

1. プラズマチャンバにおいてベベルエッジプロセスを行うための方法であって、
   前記プラズマチャンバの下部電極にウエハを提供し、前記プラズマチャンバは前記下部電極の上方に配置されている絶縁板を有し、前記絶縁板は前記ウエハの上面上方のプラズマ形成を低減するように、前記ウエハの前記上面から一定距離に設置され、前記プラズマチャンバは前記下部電極を取り囲む外側下部電極と、前記絶縁板を取り囲む外側上部電極とを含み、前記ウエハのエッジは、前記外側上部電極と前記外側下部電極との間に配置されており、
   パルスモードで動作するようにＲＦ発生器を設定し、前記パルスモードは１０％の設定よりも大きく、９９％の設定よりも小さいデューティサイクルを提供するように構成され、前記ＲＦ発生器は、前記外側上部電極および前記外側下部電極が接地電位に接続されている間は前記下部電極に接続されており、
   前記９９％の設定よりも低いデューティサイクルの設定に対して、前記ＲＦ発生器の電力レベルを、前記９９％の設定のデューティサイクルの電力レベルよりも増加させた増加電力レベルに設定すること、
   連続波（ＣＷ）モードに対して前記パルスモード中に増加したパルス周波数で動作するように前記ＲＦ発生器を設定すること、
   を備える、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記１０％の設定について、前記ＲＦ発生器は、サイクルの１０％でオン状態にあり、前記サイクルの９０％でオフ状態にある、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、
   前記外側上部電極と前記外側下部電極との容量結合は、前記ウエハの前記エッジにおいて堆積プロセスまたはエッチングプロセスを促進するエッジプラズマを形成する、方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、
   前記エッチングプロセスについて、前記増加電力レベルは、前記デューティサイクルの設定に基づいて設定され、前記増加電力レベルは、連続波（ＣＷ）のＲＦ発生器によるＣＷモードの電力供給に対する前記パルスモードのときのエッチング速度の減少を相殺するように構成されている、方法。
5. 請求項３に記載の方法であって、
   前記デューティサイクルが前記９９％の設定から低減されるときに前記ＲＦ発生器の前記電力レベルは増加電力レベルに設定され、前記デューティサイクルのオフ状態は、前記ウエハの前記エッジの周囲の領域における電荷散逸を可能にし、前記電荷散逸は、前記ウエハの前記エッジの周囲の前記領域において金属材料によりアーキングを引き起こす電荷蓄積を低減する、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、
   前記パルスモード中の前記デューティサイクルは、前記１０％の設定から前記９９％の設定の間の割合設定であり、前記デューティサイクルの前記割合設定は、連続波（ＣＷ）のＲＦ発生器によるＣＷモードの電力供給中の電力レベルに対する既定の増加電力レベルと相関する、方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、
   前記デューティサイクルの前記割合設定は、前記ウエハの前記エッジ周辺の領域でアーキングを引き起こす電荷蓄積を低減するために、前記ウエハの前記エッジ周辺の前記領域における電荷散逸を可能にする、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
   前記パルスモード中に、前記ＲＦ発生器の前記増加電力レベルが、連続波（ＣＷ）のＲＦ発生器によるＣＷモードの電力供給のために供給される電力に近付ける前記ベベルエッジプロセスのための有効電力を供給するよう機能するように、前記ＲＦ発生器のパルス周波数設定を増加させることを備える、方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、
   前記増加したパルス周波数は、前記ベベルエッジプロセス中に前記ウエハの周囲周辺のアーク領域を低減するように機能する、方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、
    前記パルスモード中の前記増加電力レベルを伴う前記デューティサイクルの設定は、前記ＣＷモードを用いる電力供給と同等の有効電力を前記ベベルエッジプロセスに供給するように作用する、方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記ＣＷモードを用いる前記電力供給は、前記パルスモードよりも低い、方法。
12. 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は、前記ＲＦ発生器がサイクルの９０％でオン状態になり、前記サイクルの１０％でオフ状態になるように、９０％の設定である、方法。
13. ベベルプラズマチャンバにおいてウエハのベベルエッジを処理するための方法であって、さらに、
    前記ベベルプラズマチャンバの発生器のためのパルスモード設定を受信し、
    前記パルスモードのデューティサイクルを特定し、前記デューティサイクルは、前記発生器によって供給される電力の各サイクル中のオン時間およびオフ時間を規定し、
    前記発生器の入力電力設定に対する補償係数を特定し、前記補償係数は、前記パルスモードで操作される前記デューティサイクルが原因の電力損失を相殺するために、前記入力電力設定に電力増加量を加えるように構成され、
    前記デューティサイクルにおいて前記パルスモードで前記発生器を操作し、前記発生器は、前記ベベルプラズマチャンバにおける有効電力を実現するために、前記補償係数に基づく電力増加量を含む前記入力電力を生成するように構成され、前記有効電力は、目標のベベル処理スループットを達成するように選択され、
    連続波（ＣＷ）モードに対して前記パルスモード中に増加したパルス周波数で動作するように前記発生器を設定すること、を備える、方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記デューティサイクルは、１０％の設定よりも大きく、９９％の設定よりも小さい、方法。
15. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記パルスモードは、前記ベベルエッジに近接する領域において前記ウエハの表面上の金属材料によるアーキングを生じさせる電荷蓄積を低減するために、前記ウエハの前記ベベルエッジに近接する前記領域における電荷散逸を可能にする、方法。
16. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記電力増加量は、前記パルスモードで操作される前記デューティサイクルが原因の有効電力における増加損失と相関する、方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、
    センサは、有効電力における前記増加損失を決定し、前記パルスモードで前記ベベルエッジを処理するために選択された前記補償係数を修正するために、前記ベベルプラズマチャンバに結合されている、方法。
18. ベベルプラズマチャンバにおいてウエハのベベルエッジを処理するためのシステムであって、さらに、
    下部電極と、前記下部電極の上方に配置されている絶縁板とを有する前記ベベルプラズマチャンバと、前記絶縁板は、前記ウエハの上面の上方におけるプラズマ形成を低減するように前記ウエハの前記上面から分離して設置され、前記ベベルプラズマチャンバは、前記下部電極を取り囲む外側下部電極と、前記絶縁板を取り囲む外側上部電極とを含み、前記ウエハのエッジは、前記外側上部電極と前記外側下部電極との間に配置され、
    前記ベベルプラズマチャンバのＲＦ発生器のためのパルスモード設定を受信するように構成されているコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、前記パルスモードのデューティサイクルを特定するように構成され、前記デューティサイクルは、前記ＲＦ発生器によって供給される電力の各サイクル中のオン時間およびオフ時間を規定し、
    前記コントローラは、前記ＲＦ発生器の入力電力設定に補償係数を適用するように構成され、前記補償係数は、前記入力電力設定に電力増加分を加えて、前記パルスモードで操作された前記デューティサイクルが原因の電力損失を相殺するように構成され、
    前記コントローラは、前記デューティサイクルにおいて前記パルスモードで前記ＲＦ発生器を操作するように構成され、前記ＲＦ発生器は、前記ベベルプラズマチャンバにおいて有効電力を実現するために電力増加分を含む前記入力電力を生成するように構成され、前記有効電力は、目標のベベル処理スループットを達成するように選択され、
    前記コントローラは、連続波（ＣＷ）モードに対して前記パルスモード中に増加したパルス周波数で動作するように前記ＲＦ発生器を設定するように構成されている、システム。
19. 請求項１８に記載のシステムであって、
    前記パルスモードは、前記ベベルエッジに近接する領域において前記ウエハの表面上の金属材料によってアーキングを生じさせる電荷蓄積を低減するために、前記ウエハの前記ベベルエッジに近接する前記領域における電荷散逸を可能にする、システム。