CN116895510A - 使用磁场的等离子体处理设备和等离子体控制方法 - Google Patents

使用磁场的等离子体处理设备和等离子体控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116895510A
CN116895510A CN202310335469.XA CN202310335469A CN116895510A CN 116895510 A CN116895510 A CN 116895510A CN 202310335469 A CN202310335469 A CN 202310335469A CN 116895510 A CN116895510 A CN 116895510A
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
electromagnet
magnetic field
reaction chamber
processing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310335469.XA
Other languages
English (en)
Inventor
孙德铉
李东穆
金炯俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semes Co Ltd
Original Assignee
Semes Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semes Co Ltd filed Critical Semes Co Ltd
Publication of CN116895510A publication Critical patent/CN116895510A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H01J37/32669—Particular magnets or magnet arrangements for controlling the discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0273—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • H01F7/202—Electromagnets for high magnetic field strength
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32321—Discharge generated by other radiation
    • H01J37/32339—Discharge generated by other radiation using electromagnetic radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/2007—Holding mechanisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24564—Measurements of electric or magnetic variables, e.g. voltage, current, frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

一种使用磁场的等离子体处理设备，所述等离子体处理设备包括：反应室；等离子体产生装置，所述等离子体产生装置连接到所述反应室以在所述反应室中产生等离子体；衬底支撑件，所述衬底支撑件设置在所述反应室的下部以支撑待由所述等离子体蚀刻的晶片；以及磁性模块，所述磁性模块包括竖直地设置在所述反应室上方的永磁体和电磁体，以及连接到所述电磁体以向所述电磁体输入功率的DC电源单元。

Description

使用磁场的等离子体处理设备和等离子体控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年4月1日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0041080号韩国专利申请的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种蚀刻设备，更具体地，涉及使用磁场的等离子体处理设备和等离子体控制方法。
背景技术
当在反应室中产生等离子体以制造半导体器件时，需要均匀地控制等离子体密度以均匀地处理晶片的整个表面。
然而，在晶片的中心区域中等离子体密度可能较高，而在晶片的边缘区域中等离子体密度可能较低，并且除非执行单独的等离子体密度控制，否则晶片可能以一角度被蚀刻。
因此，重要的是控制晶片的中心区域与边缘区域之间的中间区域的等离子体密度，以减轻在等离子体密度中出现的梯度，并且需要一种向相应区域提供密集磁场的发明。
然而，在现有技术中，第一磁场产生单元设置在真空容器的上壁上，第二磁场产生单元设置在真空容器的侧壁上，从而可以在整个真空室中形成磁场线，但是难以基于晶片的中间区域详细地执行等离子体密度控制，并且特别地，由于第一磁场产生单元和第二磁场产生单元的位置不同，因此相应地产生的磁场的方向也完全改变，使得对晶片的中间区域的磁场控制不精细。
因此，为了控制所需区域的密度，需要一种能够形成相同方向的磁场并通过增强或抵消磁场的强度来微调磁场的磁场单元的发明。
发明内容
示例性实施例提供了一种使用磁场的等离子体处理设备和等离子体控制方法，其可以通过使由永磁体和电磁体形成的磁场形成为在反应室中平行，来容易地控制与晶片的中间区域相对应的等离子体密度。
根据本公开的一方面，使用磁场的等离子体处理设备包括：反应室；等离子体产生装置，所述等离子体产生装置连接到所述反应室以在所述反应室中产生等离子体；衬底支撑件，所述衬底支撑件设置在所述反应室的下部以支撑待由所述等离子体蚀刻的晶片；以及磁性模块，所述磁性模块包括竖直地设置在所述反应室上方的永磁体和电磁体，以及连接到所述电磁体以向所述电磁体输入功率的DC电源单元。
根据本公开的另一方面，使用磁场的等离子体处理设备包括：反应室；等离子体产生装置，所述等离子体产生装置包括多个管状线性天线和RF电源，所述多个管状线性天线连接到所述反应室，并且安装成在所述反应室上方平行并且彼此间隔开以在所述反应室中产生等离子体，所述RF电源向所述天线供应RF功率以在所述反应室内产生等离子体；静电卡盘，所述静电卡盘设置在所述反应室的下部并支撑待由所述等离子体蚀刻的晶片；磁性模块，包括环形永磁体、电磁体以及DC电源单元，所述环形永磁体设置在所述反应室的上板上以与所述晶片的中间区域的至少一部分重叠，从而调节所述晶片的中心区域与边缘区域之间的中间区域的蚀刻速率，所述电磁体被设置成垂直于所述永磁体，并且所述DC电源单元连接到所述电磁体并向所述电磁体输入功率；以及信号确定单元，所述信号确定单元根据在考虑到所述晶片的目标蚀刻速率的情况下的与所述永磁体的矫顽力(coerciveforce)的差异，确定输入到所述电磁体的电流或电压。
根据本公开的另一方面，等离子体控制方法包括：在反应室中产生等离子体；根据晶片的目标蚀刻速率确定待提供到所述反应室的磁场的强度或方向；确定与在考虑到竖直地设置在所述反应室上方的永磁体和电磁体之间的矫顽力的差异的情况下确定的磁场的强度或方向相对应的功率参数；并且将所确定的功率参数提供给连接到所述电磁体的DC电源单元，并根据所形成的磁场的强度或方向控制所述反应室中的等离子体密度。
附图说明
从结合附图进行的以下详细描述，将更清楚地理解本公开的上述和其他方面、特征和优点，其中：
图1是示意性示出根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体处理设备的结构的截面图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的在使用磁场的等离子体处理设备中形成磁场之前的等离子体密度的视图；
图3是示出根据本公开的示例性实施例的在使用磁场的等离子体处理设备中形成磁场之后的等离子体密度的视图；
图4是示出根据图2和图3中形成的等离子体密度根据晶片区域的蚀刻速率的比较的视图；
图5是示出根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体处理设备中的永磁体的形状的视图；
图6是示出根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体处理设备中的电磁体的形状的视图；
图7是示出根据本公开的示例性实施例的永磁体和电磁体被联接在使用磁场的等离子体处理设备中的磁性模块的概念图。
图8是示意性示出根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体处理设备的结构的截面图；
图9是示出根据本公开的示例性实施例的晶片和永磁体之间的关系的视图；以及
图10是根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体控制方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述示例性实施例，使得本公开所属领域的技术人员可以容易地实践它们。在描述本公开时，如果对相关已知功能或构造的详细解释被认为不必要地偏离了本公开的主旨，则将省略这种解释，但本领域技术人员会理解这种解释。此外，在整个说明书中，相似的附图标记用于相似的部件。在本公开中，诸如“上方”、“上部”、“上表面”、“下方”、“下部”、“下表面”、“侧表面”等的术语是基于附图确定的，实际上，这些术语可以根据器件或元件的设置方向而改变。
将理解的是，当元件被称为“连接到”另一元件时，它可以直接连接到另一元件，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接到”另一元件时，不存在中间元素。此外，除非有明确的相反描述，否则词语“包括”和诸如“包含”或“包括有”的变型，应理解为包括所述元件，但不排除任何其他元件。
图1是示意性示出根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体处理设备100的结构的截面图，图2至图4是示出根据本公开的示例性实施例的使用磁场在等离子体处理设备100中形成磁场之前和之后的等离子体密度的视图。
根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体处理设备100包括反应室110、连接到反应室110以在反应室110中产生等离子体的等离子体产生装置160和195、设置在反应室100的下部以支撑待被等离子体蚀刻的晶片S的衬底支撑件150、以及磁性模块，所述磁性模块包括永磁体180和电磁体190以及DC电源单元210，所述永磁体180和电磁体190竖直地设置在反应室110上方，DC电源单元210连接到电磁体190以向电磁体输入电力。
具体地，如图1所示，根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体处理设备100可以包括：反应室110；等离子体产生装置，包括多个管状线性天线160，所述多个管状线性天线160连接到反应室110、被安装成在反应室上方平行并彼此间隔开以在反应室110中产生等离子体；射频(RF)电源195，向天线160供应RF功率以在反应室内产生等离子体；以及静电卡盘，设置在反应室110的下部并支撑待被等离子体蚀刻的晶片S。
此处，如图1所示，为了调节晶片S的中心区域和边缘区域之间的中间区域中的蚀刻速率，等离子体处理设备可以进一步包括设置在与晶片S的中间区域相对应的反应室的上板170上的永磁体180、设置成垂直于永磁体180的电磁体190、以及连接到电磁体190并向电磁体190输入电力的DC电源单元210。
换言之，根据本公开的示例性实施例的等离子体处理设备100可以包括RF电源195、天线160、反应室110、永磁体180、电磁体190和DC电源单元210，并且此处，RF电源195、天线160、反应室110具有与现有技术的等离子体处理设备中安装的那些相同的结构和功能，因此将省略其冗余描述。
此外，根据本公开的示例性实施例的等离子体处理设备100还包括气体入口120、气体出口140、真空泵130、上板170、静电卡盘等。它们的结构和功能与常规等离子体处理设备的结构和功能相同，本文将不再重复描述。
然而，静电卡盘和等离子体产生装置160和195中提到的部件仅仅是示例性实施例，并不排除执行相同功能的其他部件。
如图1至图3所示，在根据本公开的示例性实施例的等离子体处理设备100中，永磁体180和电磁体190联接并安装，并且永磁体180可以安装成比电磁体190更靠近上板170。
换言之，电磁体190可以位于永磁体180上方。
此外，作为示例性实施例，如图1所示，永磁体180和电磁体190可以安装在反应室110的外壁表面上。这是为了防止永磁体180和电磁体190受到等离子体的影响。此外，当安装在外部时，反应室110的内部结构被简化以有助于等离子体的均匀性，并且易于永磁体180和电磁体190的操作和维护。
然而，作为另一示例性实施例，永磁体180和电磁体190都可以安装在室110的内部，或者永磁体180可以安装在室110的内部，而电磁体190可以安装在室110的外部。
例如，永磁体180可以被设置成使得其一个磁极面向反应室110的内部，而其另一个磁极面向反应室100的外部。例如，如图1所示，N极可以被设置为下磁极181(图5中所示)，S极可以被设置为上磁极182(图5中所示)。
此外，作为示例性实施例，电磁体190可以包括磁芯和围绕磁芯缠绕的线圈，并且线圈可以缠绕成水平布置以增强或抵消由永磁体180形成的磁场。如图1所示，线圈可以在水平方向上缠绕，以形成与由永磁体180形成的磁场的方向相同的方向的磁场。
换言之，永磁体180和电磁体190的磁场可以形成为是平行的。通过这样，由永磁体180和电磁体190形成的磁场可以形成为面向位于反应室110中的晶片S，并且可以控制位于晶片S上方的等离子体密度。
在永磁体180和电磁体190形成磁场之前，等离子体密度10是不均匀的，并且在整个晶片S上形成不均匀的曲线，如图2所示。
然而，如图3所示，由于磁场是由永磁体180和电磁体190形成的，因此强磁场可以指向晶片S的中间区域，从而使在中间区域中以一角度形成的等离子体密度10’变平，并且等离子体密度10’在整个晶片S中被均匀形成。
根据图2和图3所示的在磁场形成之前的等离子体密度10和在磁场形成之后的等离子体密度10’，在整个晶片S上进行的蚀刻速率也是均匀的，如图4所示。当晶片的半径为150mm时，在形成磁场之前，晶片S的中心区域的蚀刻速率较高，并且蚀刻速率在晶片S的中间区域趋向下降，因此整体的蚀刻速率形成曲线，但在形成磁场之后，晶片S的中间区域的下降趋势被减缓，从而减小了中心区域与边缘区域之间的蚀刻速率偏差。
图5至图7示出了根据本公开示例性实施例的使用磁场的等离子体处理设备100中的永磁体180和电磁体190的具体形状。
如图5所示，永磁体180是其中具有孔183的环形磁体，并且永磁体180的除了孔183之外的部分184和位于衬底支撑件150上的晶片S的中间区域可以被设置成彼此对应。
具体地，通过将晶片S的等离子体密度形成下降趋势(inclination)的的中间区域定位成与除了孔183之外的部分184相对应，除了孔183之外的部分184在永磁体180中形成强磁场，可以对中间区域产生强磁场影响。
此外，由于所形成的磁场根据外径R与内径r之间的长度差d而根据面积变化，因此可以使用具有长度差d的永磁体180，所述长度差d根据晶片S的目标蚀刻速率而变化。
换言之，如图1和图5所示，为了调节晶片S的中心区域与边缘区域之间的中间区域的蚀刻速率，环形的永磁体180可以被设置成使得将不包括孔183的部分设置在与晶片S的中间区域相对应的反应室110的上板170上。
另外，作为本公开的示例性实施例，可以包括在垂直于永磁体180的方向上设置的电磁体190，并且如图6所示，可以设置具有与永磁体180的形状相对应的圆形形状的电磁体190。
如图6所示，包括环形绕组191的环形电磁体190可以被设置在永磁体180上方，所述环形绕组191被配置成缠绕单个连续导体。DC电源单元210连接到构成环形绕组191的导体的两端。环形电磁体190可以具有设置在环的旋转对称轴上的孔，并且所述孔可以设置成与永磁体180的孔183相对应。
上述示例性实施例是示例，还可以使用与永磁体180不对应的形式的电磁体190，并且作为本公开的另一示例性实施例，还可以使用线圈绕着处于中心的磁芯缠绕的电磁体190。基于根据本公开的另一示例性实施例的电磁体190和永磁体180来描述图7。
如图7所示，在形成磁性模块的情况下，在所述磁性模块中，在电磁体190周围的线圈在水平方向上缠绕在永磁体180的中心处的磁芯，所述永磁体180具有联接的带N极的下电极181和带S极的上电极182，可以形成朝向反应室110内部的磁场20。
通过磁场20强力控制基于晶片S的中间区域的等离子体或离子分布，晶片S的表面上的等离子体密度均匀分布。
此时，可以通过调节输入到电磁体190的功率来调节由电磁体190形成的磁场，因此，由于电磁体190所形成的磁场可以抵消或增强永磁体180的磁场，同时由永磁体180持续形成预定的磁场，因此可以用较少的功率执行等离子体控制。
另一方面，根据本公开的示例性实施例，为了控制输入到电磁体190的功率，可以进一步设置用于将所确定的功率参数发送到向电磁体190提供功率的DC电源单元210的信号确定单元220，这将在后面参考图8进行描述。
图8是根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体处理设备100的结构的示意性截面图，并且是示出根据本公开示例性实施例的永磁体与晶片之间的关系的视图。
根据本公开的示例性实施例，可以包括信号确定单元220，所述信号确定单元220用于根据在考虑到晶片S的目标蚀刻速率的情况下的永磁体180的矫顽力差异，来确定输入到电磁体190的功率参数。
根据本公开的示例性实施例的信号确定单元220可以考虑到在反应室110中形成的磁场和由永磁体180形成的磁场来确定待由电磁体190形成的磁场的强度或方向，并且可以根据所确定的磁场的强度或方向来确定电流或电压的幅值、脉冲占空比、以及电流方向中的至少一个的功率参数。
此时，根据本公开的示例性实施例的DC电源单元210可以包括至少一个DC电源，并且可以根据由信号确定单元220确定的功率参数向电磁体190输入脉冲功率。
由永磁体180产生的磁场在反应室110中保持恒定，并且为了进一步增加蚀刻速率，电磁体190产生与永磁体180的方向相同方向的磁场，以增强反应室110中的磁场强度。
另一方面，在晶片S的目标蚀刻速率为低，因此需要降低蚀刻速率的情况下，由于永磁体180产生的磁场的强度不能减小，所以电磁体190可以产生与永磁体180的方向相反方向的磁场以抵消磁场，从而减小反应室110中的磁场强度。
可以通过调节磁场强度而控制等离子体离子的注入速率来调节蚀刻速率。
也就是说，可以通过调节磁场的方向和强度来减小反应室110中的磁场的强度，为此，信号确定单元220可以控制电流方向、电流或电压的幅值、以及脉冲占空比以调节幅值。
因此，根据本公开的示例性实施例的信号确定单元220可以考虑到在反应室110中形成的磁场和由永磁体180形成的磁场来确定待由电磁体190形成的磁场的强度和方向，并且可以根据所确定的磁场的强度和方向来确定电流或电压的幅值、脉冲占空比、以及电流方向中的至少一个的功率参数。
具体地，如图8所示，永磁体180被设置为在底部具有N极，在顶部具有S极，并且电磁体190可以包括在水平方向上(平行于永磁体180的磁场的方向)围绕磁芯缠绕的线圈。
此外，根据本公开的示例性实施例的信号确定单元220可以确定电流的方向，使得由永磁体180和电磁体190形成的磁场的方向相同，以增加晶片S的表面的蚀刻速率。
例如，当N极位于永磁体180的底部而S极位于永磁体180的顶部时，在进入反应室110的方向上形成磁场。此时，当流过电磁体190的电流的方向被设置为方向b时，根据右手法则在进入反应室110的方向上形成磁场。也就是说，磁场增强，磁场强度增加，等离子体离子注入率增加，因此蚀刻速率也增加。
替代地，信号确定单元220可以确定电流方向，使得由永磁体180和电磁体190形成的磁场彼此抵消，以降低晶片S表面的蚀刻速率。
例如，当N极位于永磁体180的底部而S极位于永磁体180的顶部时，在进入反应室110的方向上形成磁场，此时，当流过电磁体190的电流方向被设置为方向a时，根据右手法则形成离开反应室110的方向上的磁场。也就是说，磁场被抵消，磁场的强度被减弱，等离子体离子注入速率降低，因此蚀刻速率也降低。
因此，可以根据晶片S中期望的目标蚀刻速率，通过控制由DC电源单元210提供的功率的幅值或电流方向来控制等离子体密度和蚀刻速率。
此外，可以通过调节施加到电磁体190的功率强度来调节电磁体190所产生的磁场的强度。
另一方面，如图8所示，根据本公开的示例性实施例，可以进一步包括连接到信号确定单元220的存储单元230，并且存储单元230可以存储待执行的处理的类型、待处理的晶片的当前蚀刻速率和目标蚀刻速率。
信号确定单元220可以识别处理类型和存储在存储单元230中的预设设定值，并相应地确定待输入到电磁体190的功率参数。
此外，如图9所示，为了调节晶片S的中心区域和边缘区域之间的中间区域中的蚀刻速率，可以将环形永磁体180设置成使得除了孔183之外的部分184对应于晶片S的中间区域。
根据本公开的示例性实施例，永磁体180可以设置在反应室的上板上，使得其至少一部分与晶片的中间区域重叠，以调节晶片S的中心区域与边缘区域之间的中间区域中的蚀刻速率。
替代地，作为示例性实施例，永磁体180可以设置在晶片S的中间区域中。
例如，如图9所示，永磁体180可以被设置成使得孔183对应于中心区域，并且除了孔183之外的部分184准确地对应于中间区域，或者可以被设置成使得除了孔183之外的部分184至少部分地与晶片S的中间区域的一部分重叠。
可以通过基于中间区域设置永磁体180来均匀地控制等离子体密度10’，在所述中间区域中，等离子体密度10的下降趋势被形成并倾斜，并且蚀刻速率的变化范围较大。
同时，根据本公开的示例性实施例，还可以包括温度调节单元151，以根据晶片S的类型和待执行的处理的类型来控制静电卡盘150的温度。
每种注入的气体也具有不同的蚀刻速率，因此等离子体密度可以通过除了磁场之外的其他控制因素来控制。此时，可以通过形成安装在静电卡盘150上的温度调节单元151(例如，冷却管线)来调节温度。
此外，根据本公开的示例性实施例，信号确定单元220还可以包括RF功率控制器，所述RF功率控制器根据晶片S的类型和待执行的处理的类型来控制RF电源195的频率或功率。
可以通过控制RF电源195的功率或频率来控制反应室110自身的等离子体产生，以对等离子体密度控制产生辅助作用。
图10是根据本公开的示例性实施例的使用磁场的等离子体控制方法的流程图。
如图10中所示，根据本公开的示例性实施例的等离子体控制方法可以包括在反应室110中产生等离子体(S910)、根据晶片S的目标蚀刻速率确定待供应到反应室110的磁场的强度或方向(S920)、确定与根据考虑到竖直地设置在反应室上方的永磁体180与电磁体190之间的矫顽力差异而确定的磁场的强度或方向相对应的功率参数(S930)，以及将所确定的功率参数提供给连接到电磁体190的DC电源单元210，并根据所形成的磁场的强度或方向控制反应室110中的等离子体密度(S940)。
根据本公开的示例性实施例，永磁体180和电磁体190的磁场可以形成为平行的。
在操作S930中，可以根据所确定的磁场的强度或方向来确定电流或电压的幅值、脉冲占空比、以及电流方向中的至少一个的电源参数。
此外，在操作S930中，为了增加晶片S的表面的蚀刻速率，电流方向可以被确定成使得由永磁体180(其中N极在底部且S极在顶部)形成的磁场的方向与由电磁体190形成的磁场的方向相同，或者为了降低晶片S的表面的蚀刻速率，电流方向可以被确定成使得由永磁体180和电磁体190形成的磁场被抵消。
为了描述的简洁，省略了与上面给出的描述相同的描述。
虽然上面已经说明和描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求所限定的本公开的范围的情况下，可以进行修改和变型。

Claims (20)

1.一种使用磁场的等离子体处理设备，所述等离子体处理设备包括：
反应室；
等离子体产生装置，所述等离子体产生装置连接到所述反应室以在所述反应室中产生等离子体；
衬底支撑件，所述衬底支撑件设置在所述反应室的下部，以支撑待由所述等离子体蚀刻的晶片；以及
磁性模块，所述磁性模块包括竖直地设置在所述反应室上方的永磁体和电磁体，以及连接到所述电磁体以向所述电磁体输入功率的DC电源单元。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，还包括：
信号确定单元，所述信号确定单元根据在考虑到所述晶片的目标蚀刻速率的情况下的与所述永磁体的矫顽力的差异，来确定输入到所述电磁体的功率参数。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述永磁体被设置成使得，所述永磁体的一个磁极指向所述反应室的内部，另一个磁极指向所述反应室的外部。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理设备，其中，所述电磁体包括磁芯和围绕所述磁芯缠绕的线圈，并且所述线圈缠绕成水平设置以增强或抵消由所述永磁体形成的磁场。
5.根据权利要求3所述的等离子体处理设备，其中，所述永磁体是其中具有孔的环形磁体，并且所述永磁体的除了所述孔之外的部分被设置成对应于位于所述衬底支撑件上的所述晶片的中间区域。
6.根据权利要求4所述的等离子体处理设备，其中，所述电磁***于所述永磁体的顶部上。
7.根据权利要求6所述的等离子体处理设备，其中，所述永磁体和所述电磁体的磁场被形成为平行的。
8.根据权利要求2所述的等离子体处理设备，其中，
所述信号确定单元考虑到在所述反应室中形成的磁场和由所述永磁体形成的磁场，来确定待由所述电磁体形成的磁场的强度或方向，并且
根据所确定的磁场的强度或方向，来确定电流或电压的幅值、脉冲占空比、以及电流方向中的至少一个的功率参数。
9.根据权利要求8所述的等离子体处理设备，其中，所述DC电源单元包括至少一个DC电源单元，并且根据由所述信号确定单元确定的功率参数向所述电磁体输入脉冲功率。
10.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述永磁体和所述电磁体安装在所述反应室的外壁上。
11.一种使用磁场的等离子体处理设备，所述等离子体处理设备包括：
反应室；
等离子体产生装置，所述等离子体产生装置包括多个管状线性天线和RF电源，所述多个管状线性天线连接到所述反应室(110)并且安装成在所述反应室上方平行并且彼此间隔开以在所述反应室中产生等离子体，所述RF电源向所述天线供应RF功率以在所述反应室内产生等离子体；
静电卡盘，所述静电卡盘设置在所述反应室的下部并支撑待由所述等离子体蚀刻的晶片；
磁性模块，包括环形永磁体、电磁体以及DC电源单元，所述环形永磁体设置在所述反应室的上板上以与所述晶片的中间区域的至少一部分重叠，从而调节所述晶片的中心区域与边缘区域之间的中间区域的蚀刻速率，所述电磁体被设置成垂直于所述永磁体，并且所述DC电源单元连接到所述电磁体并向所述电磁体输入功率；以及
信号确定单元，所述信号确定单元根据在考虑到所述晶片的目标蚀刻速率的情况下的与所述永磁体的矫顽力的差异，来确定输入到所述电磁体的电流或电压。
12.根据权利要求11所述的等离子体处理设备，其中，
所述永磁体的N极和S极中的至少一个设置在顶部，所述N极和所述S极中的另一个设置在底部，所述电磁体包括线圈，所述线圈水平地围绕磁芯缠绕以平行于所述永磁体的磁场的方向，并且
所述信号确定单元考虑到在所述反应室中形成的磁场和由所述永磁体形成的磁场，来确定待由所述电磁体形成的磁场的强度和方向，并且
根据所确定的磁场的强度和方向，来确定电流或电压的幅值、脉冲占空比、以及电流方向中的至少一个的功率参数。
13.根据权利要求12所述的等离子体处理设备，其中，
所述永磁体的N极设置在所述底部，所述永磁体的S极设置在所述顶部，并且
所述信号确定单元确定电流方向，使得由所述永磁体和所述电磁体形成的磁场的方向相同，以便增加所述晶片的表面的蚀刻速率。
14.根据权利要求12所述的等离子体处理设备，其中，所述信号确定单元确定电流方向，使得由所述永磁体和所述电磁体形成的磁场被抵消，以便降低所述晶片的表面的蚀刻速率。
15.根据权利要求11所述的等离子体处理设备，其中，所述永磁体设置在所述晶片的中间区域中。
16.根据权利要求12所述的等离子体处理设备，其中，所述信号确定单元根据所述晶片的类型和待执行的处理的类型来控制所述RF电源的频率或功率。
17.一种等离子体控制方法，所述方法包括：
在反应室中产生等离子体；
根据晶片的目标蚀刻速率确定待提供到所述反应室的磁场的强度或方向；
确定与在考虑到竖直地设置在所述反应室上方的永磁体和电磁体之间的矫顽力的差异的情况下确定的磁场的强度或方向相对应的功率参数；并且
将所确定的功率参数提供给连接到所述电磁体的DC电源单元，并根据所形成的磁场的强度或方向控制所述反应室中的等离子体密度。
18.根据权利要求17所述的等离子体处理设备，其中，所述永磁体和所述电磁体的磁场被形成为平行的。
19.根据权利要求17所述的等离子体处理设备，其中，所述功率参数的确定包括：根据所确定的磁场的强度或方向，确定电流或电压的幅值、脉冲占空比、以及电流方向中的至少一个的功率参数。
20.根据权利要求18所述的等离子体处理设备，其中，
所述功率参数的确定包括：
确定电流方向沿顺时针方向，使得由永磁体和电磁体形成的磁场的方向相同，以增加所述晶片的表面的蚀刻速率，所述永磁体具有设置在所述顶部上的S极和设置在所述底部上的N极，或
确定电流方向沿逆时针方向，使得由永磁体和电磁体形成的磁场抵消，以降低所述晶片的表面的蚀刻速率。
CN202310335469.XA 2022-04-01 2023-03-30 使用磁场的等离子体处理设备和等离子体控制方法 Pending CN116895510A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0041080 2022-04-01
KR1020220041080A KR20230142173A (ko) 2022-04-01 2022-04-01 자기장을 이용한 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116895510A true CN116895510A (zh) 2023-10-17

Family

ID=88193480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310335469.XA Pending CN116895510A (zh) 2022-04-01 2023-03-30 使用磁场的等离子体处理设备和等离子体控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230317427A1 (zh)
KR (1) KR20230142173A (zh)
CN (1) CN116895510A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
US20230317427A1 (en) 2023-10-05
KR20230142173A (ko) 2023-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100768019B1 (ko) 플라즈마 처리 시스템 및 그 방법
US6806437B2 (en) Inductively coupled plasma generating apparatus incorporating double-layered coil antenna
TWI481317B (zh) Plasma processing device
US8773020B2 (en) Apparatus for forming a magnetic field and methods of use thereof
US7557362B2 (en) Ion sources and methods for generating an ion beam with a controllable ion current density distribution
JP5091258B2 (ja) イオン源およびイオン源の電磁石を動作させる方法
US8158016B2 (en) Methods of operating an electromagnet of an ion source
JP3903034B2 (ja) 蛇行コイルアンテナを具備した誘導結合プラズマ発生装置
US20080260966A1 (en) Plasma processing method
US20100243162A1 (en) Plasma processing apparatus
JP6491888B2 (ja) プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
US7972469B2 (en) Plasma processing apparatus
KR101753620B1 (ko) 플라즈마 처리 챔버에서의 에칭 프로세스의 방위 방향 균일성 제어
CN116895510A (zh) 使用磁场的等离子体处理设备和等离子体控制方法
KR100844150B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 방법
CN112151348A (zh) 用于处理基板的装置和方法
KR20040021809A (ko) 부위별로 단면적이 다른 안테나를 구비한 유도결합플라즈마 발생장치
KR100980288B1 (ko) 자기 조절 메커니즘을 구비한 플라즈마 처리 장치
US20230386800A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP7102252B2 (ja) プラズマ処理装置
JP4257931B2 (ja) クロム膜のエッチング方法、及びフォトマスクの製造方法
JP2011034705A (ja) プラズマ処理装置
KR20240069447A (ko) 플라즈마 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication