KR20150039121A - Rf 전달 경로의 임피던스의 제어 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 시스템은 무선 주파수 (RF) 생성기; 및 임피던스 매칭 회로를 포함하며, 임피던스 매칭 회로는 RF 케이블을 통해서 RF 생성기에 커플링된다. 플라즈마 시스템은 RF 라인을 통해서 매칭박스에 커플링된 플라즈마 반응기 및 척을 포함한다. RF 라인은 RF 공급 경로의 일부를 형성하며, RF 공급 경로는 RF 생성기로부터 매칭박스를 통해서 척으로 연장된다. 플라즈마 시스템은 임피던스 매칭 회로와 척 간에서 RF 공급 경로에 커플링된 위상 조절 회로를 더 포함한다. 위상 조절 회로는 RF 공급 경로에 커플링된 일 단부 및 접지된 타 단부를 갖는다. 플라즈마 시스템은 위상 조절 회로에 커플링된 제어기를 포함한다. 제어기는 튜닝 레시피 (tune recipe) 에 기초하여서 RF 공급 경로의 임피던스를 제어하기 위해서 위상 조절 회로의 파라미터를 변화시키는데 사용된다.

Description

RF 전달 경로의 임피던스의 제어{CONTROL OF IMPEDANCE OF RF DELIVERY PATH}
본 실시예들은 무선 주파수 (RF) 전달 경로의 임피던스를 제어하는 것에 관한 것이다.
플라즈마 기반 시스템들은 신호를 생성하는데 사용되는 공급 소스를 포함한다. 플라즈마 기반 시스템들은 플라즈마를 생성하기 위해서 신호들을 수신하는 챔버를 더 포함한다. 플라즈마는 웨이퍼를 세정하는 동작, 웨이퍼 상에 산화물들 및 박막들을 증착하는 동작들, 웨이퍼의 일부 또는 산화물들 및 박막들의 일부를 에칭하는 동작을 포함하는 다양한 동작들을 위해서 사용된다.
플라즈마 에칭 또는 증착의 균일성을 제어할 수 있기 위해서, 플라즈마 내의 스탠딩파 (standing wave) 등과 같은 플라즈마의 일부 특성들은 제어하기가 어렵다. 플라즈마 특성들을 제어하는 것의 어려움은 웨이퍼 상의 재료의 증착 또는 웨이퍼의 재료의 에칭에서의 불균일성을 낳는다. 예를 들어서, 웨이퍼는 그의 중앙으로부터 제 1 거리에서 이 중앙으로부터 떨어진 제 2 거리에서보다 많이 에칭된다. 제 2 거리는 제 1 거리보다 중앙으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 다른 실례로서, 웨이퍼는 제 2 거리에서보다 제 1 거리에서 덜 에칭된다. 또 다른 실례에서, 웨이퍼 상에서 제 2 거리에서 증착되는 재료량보다 제 1 거리에서 보다 많은 양의 재료가 증착된다. 다른 실례로서, 웨이퍼 상에서 제 1 거리에서 증착되는 재료량보다 제 2 거리에서 보다 많은 양의 재료가 증착된다. 이러한 에칭 불균일성은 웨이퍼의 M-형상의 에칭 또는 W-형상의 에칭을 낳는다. 에칭 또는 증착에서의 불균일성은 감소된 웨이퍼 수율을 낳는다.
이러한 맥락에서, 본 개시에서 기술되는 실시예들이 나타난다.
무선 주파수 (RF) 전달 경로의 임피던스를 제어하기 위한 장치, 방법들 및 컴퓨터 프로그램들을 본 개시의 실시예들이 제공한다. 본 실시예들은 프로세서, 장치, 시스템, 하드웨어 피스, 컴퓨터 판독가능한 매체 상의 방법과 같은 다양한 방식들로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 몇몇 실시예들이 이하에서 기술된다.
몇몇 실시예들에서, 균일성이 플라즈마 툴 내의 RF 전달 경로, 예를 들어서 RF 공급 경로 등의 임피던스를 제어함으로써 달성된다. RF 전달 경로는 플라즈마 챔버의 갭과 RF 생성기 간에서 형성된다. 임피던스는 플라즈마 툴의 임피던스 매칭 회로와 플라즈마 툴의 플라즈마 반응기 간의 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 제어함으로써 제어된다. 임피던스가 제어되는 때에, 균일성이 달성된다.
다양한 실시예들에서, 무선 주파수 (RF) 공급 경로의 임피던스를 제어하기 위한 플라즈마 시스템은 무선 주파수 (RF) 생성기; 및 임피던스 매칭 회로를 포함하며, 임피던스 매칭 회로는 RF 케이블을 통해서 RF 생성기에 커플링된다. 플라즈마 시스템은 RF 라인을 통해서 매칭박스에 커플링된 플라즈마 반응기 및 척을 포함한다. RF 라인은 RF 공급 경로의 일부를 형성하며, RF 공급 경로는 RF 생성기로부터 매칭박스를 통해서 척으로 연장된다. 플라즈마 시스템은 임피던스 매칭 회로와 척 간에서 RF 공급 경로에 커플링된 위상 조절 회로를 더 포함한다. 위상 조절 회로는 RF 공급 경로에 커플링된 일 단부 및 접지된 타 단부를 갖는다. 플라즈마 시스템은 위상 조절 회로에 커플링된 제어기를 포함한다. 제어기는 튜닝 레시피 (tune recipe) 에 기초하여서 RF 공급 경로의 임피던스를 제어하기 위해서 위상 조절 회로의 파라미터를 변화시키는데 사용된다.
몇몇 실시예들에서, 무선 주파수 (RF) 공급 경로의 임피던스를 제어하기 위한 시스템은 필터를 포함하며, 필터는 임피던스 매칭 회로와 플라즈마 챔버 간에 위치한다. 필터는 접지부에 커플링되며, 필터는 RF 전달 경로의 임피던스를 제어하는데 사용된다. RF 전달 경로는 임피던스 매칭 회로로부터 플라즈마 반응기로 출력되는 RF 신호를 전달하는데 사용된다.
몇몇 실시예들에서, 무선 주파수 (RF) 공급 경로의 임피던스를 제어하기 위한 방법은 임피던스 매칭 회로로부터 무선 주파수 (RF) 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 임피던스 매칭 회로는 플라즈마 툴의 RF 생성기에 커플링된다. 이 방법은 측정가능한 지수 (factor) 를 달성하도록 RF 신호의 임피던스를 수정하는 단계 및 수정된 RF 신호를 RF 공급 경로의 일부를 통해서 플라즈마 반응기로 전송하는 단계를 더 포함한다. 플라즈마 반응기는 임피던스 매칭 회로에 커플링된다.
상술된 실시예들의 몇몇의 일부 장점들은 기판에 적용되는 에칭 레이트들 또는 증착 레이트들의 균일도의 제어를 포함한다. 예를 들어서, RF 전달 경로의 임피던스는 균일성을 달성하게 필터에 의해서 제어된다. 필터의 인덕턴스, 커패시턴스 또는 이들의 조합이 RF 전달 경로의 임피던스를 제어하도록 변화된다. 균일도 제어는 증착 레이트들 또는 에칭 레이트들에서의 불균일성을 저감시킨다.
상술된 실시예들의 몇몇의 추가 장점들은 에칭 레이트들 또는 증착 레이트들에서의 사전결정된 균일도를 달성하게 플라즈마 시스템의 RF 전달 경로의 임피던스를 제어하는 것을 포함한다. 사전결정된 균일도는 튜닝 레시피 내에 저장된다. 또한, 필터의 인덕턴스, 커패시턴스 또는 이들의 조합과 사전결정된 균일도 간의 일대일 대응관계가 튜닝 레시피 내에 저장된다. 프로세서는 튜닝 레시피 내에서 열거된 사전결정된 균일도를 달성하도록 프로그래밍된다. 프로세서는 예를 들어서, 에칭 레이트, 또는 증착 레이트 또는 에칭 레이트들의 균일도, 또는 증착 레이트들의 균일도 또는 이들의 조합 등과 같은 측정가능한 지수에 대응하는 인덕턴스, 커패시턴스 또는 이들의 조합을 튜닝 레시피로부터 검색하고 이러한 에칭 레이트, 또는 증착 레이트 또는 에칭 레이트들의 균일도, 또는 증착 레이트들의 균일도를 달성하게 필터의 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 제어한다. 필터의 인덕턴스, 커패시턴스 또는 이들의 조합에서의 변화는 프로세서가 기판을 에칭하는 에칭 레이트들에서의 균일성 또는 기판 상에 재료들을 증착하는 증착 레이트들에서의 균일성을 달성할 수 있게 한다. 필터의 인덕턴스, 커패시턴스 또는 이들의 조합에서의 변화는 플라즈마 챔버에 공급될 다른 RF 신호를 생성하는데 사용되는 RF 공급 신호의 고조파에 대해 접지부로의 저 임피던스 경로를 생성한다. RF 고조파를 제어함으로써, 플라즈마 챔버 내에서 형성되는 플라즈마 내의 스탠딩파들이 에칭 레이트들 또는 증착 레이트들에서의 균일성을 달성하게 제어된다.
다른 측면들이 첨부 도면들과 함께 취해진, 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
실시예들이 첨부 도면들을 함께 취해지는 다음의 설명을 참조함으로써 이해된다.
도 1은 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 60 MHz의 고차 고조파 (high order harmonic) 에서의 정규화된 전압에서의 불균일도를 예시하는데 사용되는 그래이다.
도 2는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 무선 주파수 (RF) 신호의 주파수 변화 및 갭 변화와 함께 스탠딩 파장 λ 변화를 예시하는 그래프이다.
도 3은 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 상부 전극의 입력부에 접속된 필터의 커패시턴스 값 변화 및 RF 신호의 고조파 증가와 함께 에칭 레이트에서의 불균일도 변화를 예시하는 그래프이다.
도 4a는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 시스템의 RF 공급 경로의 임피던스를 제어하기 위한 플라즈마 툴의 도면이다.
도 4b는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, RF 공급 경로의 임피던스를 제어하기 위한 플라즈마 툴의 도면이다.
도 5는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, RF 공급 경로를 따라서 필터가 접속된 상이한 지점들을 예시하기 위한 시스템의 도면이다.
도 6a는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 임피던스 매칭 회로에 의해서 제공된 RF 공급 신호의 임피던스를 수정하기 위한 시스템의 도면이다.
도 6b는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 용량성 요소 및/또는 유도성 요소로서의 필터의 도면이다.
도 6c는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 용량성 필터의 도면이다.
도 6d는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 용량성 및 유도성 필터의 도면이다.
도 6e는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, RF 스트랩의 내부 인덕턴스를 예시하기 위한, 필터와 RF 스트랩 간의 접속의 도면이다.
도 7은 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 필터의 상이한 양의 커패시턴스들에 있어서 기판의 반경에 대한, 기판을 에칭하는 에칭 레이트를 플롯팅하는 그래프이다.
도 8은 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 매칭박스의 출력부가 네트워크 분석기에 접속된 때에 이 출력부에서 측정되는 RF 공급 신호의 3차 고조파에 근접한 주파수들에 대한, 매칭박스의 출력부에서의 임피던스를 플롯팅하는 그래프이다.
도 9는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 기본 주파수 (fundamental frequency) 에 근접한 RF 신호의 위상의 변화의 없음을 예시하기 위한, 매칭박스의 출력부에서 측정되는 RF 공급 신호의 기본 주파수에 근접한 주파수들에 대한, 매칭 임피던스를 플롯팅하는 그래프이다.
도 10a은 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 필터의 상이한 커패시턴스 값들에 있어서 필터의 출력부에서 계산된 RF 공급 신호의 3차 고조파에 근접한 주파수들에 대한, 필터의 출력부에서의 임피던스를 플롯팅하는 그래프이다.
도 10b는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 필터의 출력부에서 계산된 RF 공급 신호의 3차 고조파에 근접한 주파수에 대한, 필터 임피던스를 플롯팅하는 그래프이다.
도 11은 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 상이한 양들의 커패시턴스들에 있어서 기판의 반경에 대한, 기판을 에칭하는 에칭 레이트를 플롯팅하는 그래프이다.
도 12는 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 상부 전극과 하부 전극 간의 하나 이상의 갭, RF 공급 경로에 커플링된 필터 및/또는 플라즈마 챔버 내의 압력이 에칭 레이트들에서의 균일도 또는 증착 레이트들에서의 균일도를 변경하도록 변화되는 것을 예시하는데 사용되는 시스템의 실시예의 도면이다.
도 13은 본 개시에서 기술되는 일 실시예에 따른, 에칭 레이트들에서의 균일도 또는 증착 레이트들에서의 균일도를 제어하거나 에칭 레이트 또는 증착 레이트를 달성하기 위한 피드백 시스템의 도면이다.
다음의 실시예들이 무선 주파수 (RF) 전달 경로의 임피던스를 제어하기 위한 시스템들 및 방법들을 기술한다. 본 실시예들은 이러한 특정 세부사항들 전부 또는 일부 없이도 실시될 수도 있음이 명백할 것이다. 다른 실례들에서, 잘 알려진 프로세스 동작들은 본 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 세부적으로 기술되지 않았다.
도 1은 60 MHz의 고차 고조파 (high order harmonic) 에서의 정규화된 전압에서의 불균일도를 예시하는데 사용되는 그래프 (100) 의 실시예이다. 고차 고조파는 플라즈마 내에 스탠딩파 전압을 생성하고 이 스탠딩파 전압은 기판을 에칭하거나 기판 상에 재료를 증착할 시에 불균일성을 낳는다.
다양한 실시예들에서, 고차 고조파는 3차 이상의 고조파이다. 몇몇 실시예들에서, 고차 고조파는 2차 이상의 고조파이다.
그래프 (100) 는 RF 신호의 주파수에 대한 플라즈마 챔버의 상부 전극의 입력부에서 측정된 RF 신호의 정규화된 전압 진폭을 플롯팅한다. 몇몇 실시예들에서, 전압은 상부 전극의 입력부에서 측정되고 정규화된 전압을 생성하도록 정규화된다.
그래프 (100) 에서 도시된 바와 같이, RF 신호의 3차 고조파에서, 사용되는 상부 전극의 입력부에 접속된 필터의 3 개의 상이한 커패시턴스 값들에 있어서 상부 전극의 입력부에서 측정된 전압들에서의 불균일함이 존재한다. 예를 들어서, 막대 B3C1는 필터의 커패시턴스 값 C1에 대응하며, 막대 B3C2는 필터의 커패시턴스 값 C2에 대응한다.
몇몇 실시예들에서, 상부 전극의 출력부는 상부 전극의 하단 표면에 있다. 상단 표면은 상부 전극의 하단 표면과 대향하여 위치하며 상부 전극의 입력부에 있다. 상부 전극의 하단 표면은 플라즈마 챔버 내의 갭을 대면한다. 갭은 상부 전극과 척, 예를 들어서 정전 척 (ESC) 등 간에 형성된다. 척은 플라즈마 챔버 내에 위치하며 상부 전극과 대면하는 하부 전극을 포함한다. 척은 하부 전극 아래에 위치한 설비 플레이트 상에 배치된다.
또한, 그래프 (100) 에서 도시된 바와 같이, RF 신호의 4차 고조파에서 그리고 10차 고조파에서, 상부 전극에서 측정된 전압에서의 불균일성이 존재한다. 예를 들어서, 막대 B4C1는 필터의 커패시턴스 값 C1에 대응하고, 막대 B4C2는 필터의 커패시턴스 값 C2에 대응하고, 막대 B4C3는 필터의 커패시턴스 값 C3에 대응한다. 다른 실례에서, 10차 고조파에서, 막대 B10C2는 커패시턴스 값 C2에 대응하고, 막대 B10C3는 커패시턴스 값 C3에 대응한다.
또한, 그래프 (100) 에서, 커패시턴스 값 C1에 대응하는 막대 B1C1, 커패시턴스 값 C2에 대응하는 막대 B1C2, 및 커패시턴스 값 C3에 대응하는 막대 B1C3가 도시된다.
또한, 이하에서 제공된 표 1은 RF 신호의 주파수 증가와 함께 플라즈마의 스탠딩 파장 λ의 감소를 예시한다.
주파수
(MHz)		 스탠딩 파장(cm) 스탠딩 1/4 파장 (cm)
(기판 상의 패턴 반경)
60 113 28
120 43 11
180 24 6
240 16 4
300 12 3
360 9 2.3
420 7 1.8
480 6 1.5
600 3.5 0.87
다양한 실시예들에서, 표 1은 플라즈마 챔버 내에서, 상부 전극과 하부 전극 간의 갭 및 RF 신호의 전압에 대해서 생성됨이 유의되어야 한다.
몇몇 실시예들에서, 플라즈마 내의 스탠딩 파장은 인가된 RF 전압, RF 신호의 주파수 및 갭의 함수로서 결정된다. 이 함수는 다음의 등식을 사용하여서 예시된다:
λ/λ0 ≒ 40V0 1/10l1/2f-2/5 (1)
여기서, V0는 인가된 RF 전압이며, l는 갭의 길이이며, λ0 는 진공에서 측정된 스탠딩 파장이며, f는 RF 신호의 주파수이다. 갭의 길이 l는 상부 전극과 하부 전극 간의 거리이다. 인가된 RF 전압은 플라즈마의 전극에 인가된다.
RF 신호의 고조파 주파수의 증가와 함께 스탠딩 파장 λ의 감소는 에칭 레이트들 또는 증착 레이트들에서의 불균일성을 낳는다. 에칭 레이트들에서의 불균일성은 플라즈마 챔버 내에서의, 예를 들어서 웨이퍼 또는 집적 회로들이 제조된 웨이퍼와 같은 기판을 에칭하는 레이트들에서의 불균일성을 포함한다. 또한, 증착 레이트들에서의 불균일성은 기판 상에 재료들을 증착하는 레이트들에서의 불균일성을 포함한다. 에칭 레이트들에서의 불균일성은 이하에서 도 3에서 예시된다.
도 2는 무선 주파수 (RF) 신호의 주파수 변화 및/또는 상부 전극과 하부 전극 간의 갭 변화와 함께 스탠딩 파장 λ 변화를 예시하는 그래프 (110) 의 실시예이다. 그패프 (110) 는 RF 신호의 파장에 대한 스탠딩 파장 λ을 플롯팅한다. 그래프 (110) 에서, RF 신호의 주파수는 MHz로 플롯팅되고, 스탠딩 파장은 미터 (m) 로 플롯팅된다. 그래프 (110) 에서 볼 수 있는 바와 같이, 1 cm, 3 cm 및 5 cm의 각 갭에 있어서, RF 신호의 주파수가 증가하면 스탠딩 파장 λ이 감소한다.
도 3은 기판의 반경에 따른 거리의 변화와 함께 에칭 레이트들에서의 불균일도를 예시하는 그래프 (121) 의 실시예이다. 그래프 (121) 는 3 개의 상이한 커패시턴스 값들 C1 내지 C3에 있어서 기판의 반경에 대한 Å/분으로 측정된 에칭 레이트를 플롯팅한다. 기판의 반경은 밀리미터 (mm) 로 측정된다.
그래프 (121) 에서 커패시턴스 값 C1에 대응하는 커브는 RF 신호의 3차 고조파 (third harmonic) 의 결과로서 생성된다는 것이 주목된다. 그래프 (121) 에서 커패시턴스 값들 C2 및 C3에 대응하는 커브들은 RF 신호의 2차 고조파 (second harmonic) 의 결과로서 생성된다. 그래프 (121) 에서 커패시턴스 값들 C2 및 C3에 대응하는 커브들은 그래프 (121) 에서 커패시턴스 값 C1에 대응하는 커브에 비해서 보다 많은 정도의 균일성을 갖는다.
그래프 (121) 는 갭의 값, 또는 플라즈마 챔버의 압력 또는 플라즈마 챔버에 공급되는 하나 이상의 프로세스 가스들의 조합, 또는 프로세스 가스들이 공급되는 시간, 온 상태에 있는 RF 생성기의 정체, 또는 이들의 조합 등을 포함하는 프로세스 조건에 대해서 생성된다는 것이 주목되어야 한다. 생성된 RF가 파워 온되고 (powered on) 전력을 공급하고 있을 경우에 RF 생성기는 온 상태에 있다.
RF 생성기들의 실례들은 x MHz RF 생성기, y MHz RF 생성기 및 z MHz RF 생성기를 포함한다. x, y 및 z의 실례들은 2, 27 및 60을 포함한다. RF 생성기의 동작 주파수는 한정적이지 않고 해당 주파수의 사전결정된 동작 범위 내에 있는 다른 주파수들을 포함한다는 것이 주목되어야 한다. 예를 들어서, 생성기가 2 MHz RF 생성기로서 본 명세서에서 참조되지만, 생성기는 1 내지 3 MHz에서 동작한다. 다른 실례로서, 생성기가 27 MHz RF 생성기로서 본 명세서에서 참조되지만, 생성기는 25 내지 29 MHz에서 동작한다. 또 다른 실례로서, 생성기가 60 MHz RF 생성기로서 본 명세서에서 참조되지만, 생성기는 57 내지 63 MHz에서 동작한다.
도 4a는 플라즈마 툴 (200) 의 RF 공급 경로 (220) 의 임피던스를 제어하기 위한 플라즈마 툴 (200) 의 실시예의 도면이다. 플라즈마 툴 (200) 은 RF 생성기 (225), RF 케이블 시스템 (212), 매칭박스 (208), RF 전송 라인 (216) 및 플라즈마 반응기 (214) 를 포함한다. RF 케이블 시스템 (212) 은 RF 생성기 (225) 를 매칭박스 (208) 에 커플링하고, RF 전송 라인 (216) 은 매칭박스 (208) 를 플라즈마 반응기 (214) 에 커플링한다.
RF 생성기 (225) 의 실례들은 x, y 또는 z MHz RF 생성기를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 임의의 개수의 RF 생성기들, 예를 들어서, x MHz RF 생성기, y MHz RF 생성기, 및/또는 z MHz RF 생성기 등이 매칭박스 (208) 에 커플링된다. RF 케이블 시스템 (212) 은 RF 케이블 (212A) 및 RF 케이블 시스 (sheath) (212B) 를 포함한다. RF 케이블 시스 (212B) 는 RF 케이블 (212A) 을 보호하기 위해서 RF 케이블 (212A) 을 둘러싼다. 몇몇 실시예들에서, 본 명세서에서 참조되는 RF 케이블 및 RF 케이블 시스는 도전체, 예를 들어서, 금속 등으로 이루어진다. 금속의 실례들은 구리, 또는 알루미늄 또는 이들의 조합 등을 포함한다. 다양한 실시예들에서, RF 케이블 시스 (212B) 는 RF 케이블 (212A) 을 둘러싼다. RF 케이블 시스템 (212) 은 RF 생성기 (225) 및 매칭박스 (208) 에 커플링된다.
마찬가지로, RF 전송 라인 (216) 은 RF 로드 (rod) (216A) 및 RF 터널 (216B) 을 포함한다. RF 터널 (216B) 은 RF 로드 (216A) 를 둘러싼다. 다양한 실시예들에서, RF 터널 (216B) 은 금속으로 이루어지며, RF 로드 (216A) 를 둘러싸며, 절연체 재료에 의해서 RF 로드 (216A) 로부터 분리된다. 금속의 실례들은 구리, 또는 알루미늄 또는 이들의 조합 등을 포함한다. RF 전송 라인 (216) 은 매칭박스 (208) 및 플라즈마 반응기 (214) 에 커플링된다. 몇몇 실시예들에서, RF 터널 (216B) 은 접지되는데 예를 들어서 접지 전위에 커플링되거나, 기준 전위에 커플링되거나 제로 전위 등에 커플링된다.
몇몇 실시예들에서, RF 로드는 RF 라인으로서 본 명세서에서 지칭된다.
몇몇 실시예들에서, RF 로드는 금속, 예를 들어서, 구리, 또는 알루미늄 또는 이들의 조합 등으로 이루어진다.
다양한 실시예들에서, 절연체가 RF 로드 (216A) 를 둘러싸며, RF 터널 (216B) 은 절연체를 봉입한다. 절연체는 RF 로드 (216A) 와 RF 터널 (216B) 간에 위치한다.
몇몇 실시예들에서, RF 케이블 (212A), RF 케이블 시스 (212B), RF 로드 (216A) 및 RF 터널 (216B) 각각은 임의의 형상, 예를 들어서 원형, 다각형, 정방형 등의 단면을 갖는다.
매칭박스 (208) 는 하우징 (209) 을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 하우징 (209) 은 매칭 회로 (210) 를 보호하기 위해서 매칭 회로 (210) 를 둘러싸고 봉입한다. 또한, 하우징 (209) 은 필터 (218) 를 보호하기 위해서 매칭박스 (208) 내에 위치한 필터 (218) 를 둘러싸고 봉입한다.
몇몇 실시예들에서, 필터 (218) 는 하우징 (209) 의 벽들을 형성하는데 사용된, 예를 들어서 스크루들, 볼트들, 등과 같은 연결 메카니즘들을 개방한 후에 하우징 (209) 으로부터 접근된다. 몇몇 실시예들에서, 필터 (218) 는 매칭박스 (208) 의 하우징 (209) 내에 위치한 하우징 (미도시) 내에 위치한다. 필터 (218) 의 하우징 (미도시) 은 필터 (218) 를 둘러싸며 필터 (218) 를 보호하며 하우징 (209) 내에서의 필터 (218) 의 용이한 제거 및 설치를 가능하게 한다.
필터 (218) 는 임피던스 매칭 회로 (210) 와 플라즈마 반응기 (214) 간에 위치한 RF 로드 (216A) 에 커플링된 RF 접속부 (302) 상의 지점 (258) 에서 커플링된다. RF 접속부 (302) 의 실례는 하나 이상의 RF 스트랩들, 또는 하나 이상의 RF 로드들, 또는 하나 이상의 RF 스트랩들과 하나 이상의 RF 로드들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, RF 스트랩은 도전성 금속, 예를 들어서, 구리 또는 구리와 다른 금속의 혼합물 또는 알루미늄 또는 이들의 조합 등으로 이루어진다. RF 접속부 (302) 는 임피던스 매칭 회로 (210) 에 커플링된다. 필터 (218) 는 그 단부 (270B) 가 접지되는데, 예를 들어서 예를 들어서 접지 전위에 커플링되거나, 기준 전위에 커플링되거나 제로 전위 등에 커플링되며, 단부 (270B) 는 필터의 단부 (270A) 반대편에 있으며, 단부 (270A) 가 지점 (258) 에 접속된다. 몇몇 실시예들에서, 기준 전위는 비-제로 전위이다. 다양한 실시예들에서, 지점 (258) 은 RF 접속부 (302) 상의 일 지점이다.
다양한 실시예들에서, 접지된 필터 (218) 의 단부 (270B) 는 매칭박스 (208) 의 하우징 (209) 에 접속된다. 하우징 (209) 는 접지된다.
몇몇 실시예들에서, 본 명세서에서 사용되는 용어 "접지된다"는 기준 전위에 커플링되거나, 접지 전위에 커플링되거나, 제로 전위 등에 커플링되는 것을 말한다는 것이 주목되어야 한다.
임피던스 매칭 회로 (210) 는 소스의 임피선스를 부하의 임피던스와 매칭시키기 위해서 예를 들어서, 저항기들, 또는 커패시터들 또는 인덕터들 또는 이들의 조합과 같은 회로 요소들의 조합을 포함한다. 소스는 RF 신호를 임피던스 매칭 회로 (210) 에 공급하고, 부하는 임피던스 매칭 회로 (210) 에 의해서 공급된 RF 신호를 소비한다. 임피던스 매칭 회로 (210) 에 의해서 소스로부터 수신된 RF 신호는, RF 로드 (216A) 를 통해서 플라즈마 반응기 (214) 로 공급되는 RF 신호를 생성하게 임피던스 매칭 회로 (210) 내에서 조합된다.
소스의 실례들은 x,y 및 z MHZ RF 생성기들 중 하나 이상 및 RF 생성기들을 임피던스 매칭 회로 (210) 에 커플링하는 RF 케이블 시스템들 중 하나 이상 및 RF 생성기와 임피던스 매칭 회로 (210) 간에 커플링된 임의의 다른 회로들을 포함한다. 부하의 실례는 RF 전송 라인 (216) 및 플라즈마 반응기 (214) 및 임의의 다른 회로, 예를 들어서 플라즈마 반응기 (214) 와 임피던스 매칭 회로 (210) 간에 커플링된 필터 (218) 등을 포함한다. RF 생성기 (225) 는 RF 케이블 (212A) 을 통해서 임피던스 매칭 회로 (210) 에 공급되는, 예를 들어서 전달되는 등으로 되는 RF 공급 신호 (202) 를 생성한다. 예를 들어서, RF 생성기 (204) 의 구동기 및 증폭기 시스템은 RF 공급 신호 (202) 를 생성한다. 임피던스 매칭 회로 (210) 는 하나 이상의 다른 RF 생성기들로부터 수신된 하나 이상의 RF 신호들과 함께 RF 공급 신호 (202) 를 결합하여서 RF 공급 신호 (228) 를 생성하고, 이 RF 공급 신호 (228) 는 RF 로드 (216A) 를 통해서 플라즈마 반응기 (214) 로 공급된다. 임피던스 매칭 회로 (210) 는 하나 이상의 다른 RF 생성기들로부터 수신된 하나 이상의 RF 신호들과 함께 RF 공급 신호 (202) 를 결합하여서 소스의 임피던스를 부하의 임피던스와 매칭시킨다. 몇몇 실시예들에서, RF 공급 신호 (228) 는 소스의 임피던스가 부하의 임피던스와 매칭할 때에 생성된다.
필터 (218) 는 RF 공급 신호 (250) 를 생성하도록 RF 공급 신호 (228) 를 필터링함으로써 RF 공급 신호 (228) 의 전력을 지점 (258) 에서 변화, 예를 들어서 줄이는 등을 한다. 예를 들어서, 필터 (218) 는 RF 공급 신호 (250) 를 생성하도록 RF 공급 신호 (228) 의 경로에서의 커패시턴스, 또는 인덕턴스 또는 이들의 조합 등을 제공한다. 또 다른 실례로서, RF 공급 신호 (228) 의 일부가 RF 공급 신호 (250) 를 생성하도록 필터 (218) 를 통해서 접지된다.
플라즈마 반응기 (214) 의 플라즈마 챔버 (215) 에는 예를 들어서, 산소 함유 가스, 또는 산소 또는 불소 함유 가스 또는 테트라플루오로메탄 (CF4), 또는 설퍼 헥사플루오라이드 (SF6), 또는 헥사플루오로에탄 (C2F6) 또는 이들의 조합 등과 같은 프로세스 가스가 제공된다. RF 공급 신호 (250) 는 플라즈마 챔버 (215) 내에 플라즈마를 생성하게 프로세스 가스를 점화하도록 플라즈마 챔버 (215) 의 하부 전극 (224) 에 의해서 수신된다. RF 공급 신호 (250) 는 RF 로드 (216A), RF 커플링 (260) 및 RF 실린더 (222) 를 통해서 수신된다. RF 커플링 (260) 은 RF 전송 라인 (216) 의 RF 로드 (216A) 에 커플링되고, 하부 전극 (224) 에 접속된 RF 실린더 (222) 에 커플링된다.
몇몇 실시예들에서, 하부 전극 (224) 은 플라즈마 챔버 (215) 의 척의 일부이다. 예를 들어서, 하부 전극 (224) 은 척 내에 내장된다.
하부 전극 (224) 의 상단 표면 (280) 은 상부 전극 (226) 의 하단 표면 (282) 을 대면한다. 몇몇 실시예들에서, 상부 전극 (226) 은 접지된다.
상부 전극 (226) 은 하부 전극 (224) 을 대면한다. 기판 (284) 은 프로세싱할 하부 전극 (224) 의 상단 상에 배치된다. 기판 (284) 을 프로세싱하는 것의 실례는 기판 (284) 을 세정하는 것, 또는 기판 (284) 을 에칭하는 것 또는 기판 (284) 의 상단 상에 산화물을 에칭하는 것, 또는 기판 (284) 상에 예를 들어서 산화물들, 이산화물들, 포토레지스트 재료들 등과 같은 재료들을 증착하는 것 또는 이들의 조합을 포함한다.
플라즈마는 플라즈마 반응기 (214) 로부터 RF 복귀 경로 (221) 를 통해서 RF 생성기 (225) 를 향해서 반사되는 복귀 RF 신호 (290) 를 생성한다. 복귀 RF 신호 (290) 는 RF 터널 (216B) 을 통해서 매칭박스 (208) 의 하우징 (209) 에 전달된다.
복귀 RF 신호 (290) 는 하우징 (209) 의 적어도 일부 및 RF 케이블 시스 (212B) 를 통해서 RF 생성기 (225) 로 전달된다. 예를 들어서, 복귀 RF 신호 (290) 는 RF 케이블 시스 (212B) 를 통해서 RF 생성기 (204) 의 RF 구동기 및 증폭기 시스템을 향해서 반사된다.
몇몇 실시예들에서, RF 공급 경로 (220) 는 RF 케이블 (212A), 임피던스 매칭 회로 (210), RF 접속부 (302), RF 로드 (216A), RF 커플링 (260), 및 플라즈마 반응기 (214) 의 RF 실린더 (222) 를 포함한다. 2 개 이상의 RF 생성기들이 사용되는 실시예들에서, RF 공급 경로는 RF 생성기들을 임피던스 매칭 회로 (210), 임피던스 매칭 회로 (210) 내의 개별 경로들 및 임피던스 매칭 회로 (210) 내의 결합된 경로로 접속시키는 RF 케이블들을 포함한다. 임피던스 매칭 회로 (210) 내의 개별 경로들 각각은 대응하는 RF 생성기에 접속되어서 RF 신호를 전달하고, 결합된 경로는 개별 경로들을 통해서 전달된 RF 신호들의 결합을 수신한다. 도 4a에서, RF 공급 경로 (220) 는 RF 생성기 (225) 로부터 플라즈마 반응기 (215) 의 하부 전극 (224) 로 이동하는 점들로서 표시되며 RF 복귀 경로 (221) 와 개별적이다. RF 공급 경로 (220) 는 하나 이상의 RF 공급 신호들의 경로이다.
몇몇 실시예들에서, RF 복귀 경로 (221) 는 플라즈마 챔버 (215) 의 C-슈라우드, 플라즈마 반응기 (214) 의 접지 링, 플라즈마 반응기 (214) 의 RF 스트랩들, 플라즈마 반응기 (214) 의 하단 전극 하우징, 플라즈마 반응기 (214) 의 접지 쉴드, RF 터널 (216B), RF 터널 (216B) 에 접속된 하우징 (209) 의 접지된 부분 및 RF 케이블 시스 (212B) 를 포함한다. RF 복귀 경로 (221) 는 도 4a에서 플라즈마 반응기 (214) 로부터 RF 생성기 (225) 로 이동하는 점들로 표시된다. RF 복귀 경로 (221) 는 하나 이상의 RF 복귀 신호들의 경로이다.
다양한 실시예들에서, RF 복귀 경로 (221) 의 적어도 일부는 접지되는데, 예를 들어서 접지 전위에 커플링되거나 기준 전위 등에 커플링된다.
도 4b는 RF 공급 경로 (220) 의 임피던스를 제어하기 위한 플라즈마 툴 (300) 의 실시예의 도면이다. 플라즈마 툴 (300) 은 RF 생성기 (225), RF 케이블 시스템 (212), 매칭박스 (208), RF 전송 라인 (216) 및 플라즈마 반응기 (214) 를 포함한다. 플라즈마 툴 (300) 은 필터 (218) 가 매칭박스 (208) 의 외부에 위치한 것을 제외하면 플라즈마 툴 (200) (도 4a) 과 유사하다. 예를 들어서, 필터 (218) 는 RF 로드 (216A) 상의 지점 (304) 에서 RF 로드 (216A) 에 커플링된다.
필터 (218) 는 단부 (270A) 가 지점 (304) 에 접속되고, 단부 (270B) 는 접지된다. 예를 들어서, 단부 (270A) 는 RF 공급 신호 (228) 를 수신하는 RF 로드 (216A) 에 접속된다.
필터 (218) 가 하우징 (209) 외측에 위치하는 때에, 필터 (218) 는 용이하게 접근된다. 예를 들어서, 하우징 (209) 이 하우징 (209) 의 인클로저를 접근하기 위한 도어를 포함하면, 하우징 (209) 내측에 있는 것보다 하우징 (209) 의 외측에 있는 필터 (218) 를 접근하기 용이하다. 몇몇 실시예들에서, 하우징 (209) 외측에 위치하는 필터 (218) 는 필터 (218) 를 보호하기 위한 하우징 (미도시) 내에 봉입된다.
몇몇 실시예들에서, 하우징 (209) 대신에, 하우징 (209) 보다 작은 다른 하우징이 임피던스 매칭 회로 (210) 를 봉입하는데 사용된다. 예를 들어서, 보다 소형의 하우징의 체적은 하우징 (209) 의 체적보다 작다.
필터 (218) 는 지점 (304) 에서 RF 공급 신호 (228) 를 수신하고 RF 공급 신호 (228) 의 전력을 수정하여서 RF 공급 신호 (250) 를 생성한다. 예를 들어서, 필터 (218) 는 임피던스를 RF 공급 신호 (228) 에 제공함으로써 RF 공급 신호 (228) 의 전력을 줄인다. 다른 실례로서, 필터 (218) 는 RF 공급 신호 (228) 의 임피던스를 수정하기 위해서 RF 공급 신호 (228) 에 인가되는, 커패시턴스, 인덕턴스 또는 이들의 조합을 갖는다.
도 5는 필터 (218) 가 RF 공급 경로 (312) 를 따라서 접속된 상이한 지점들을 예시하기 위한 시스템 (310) 의 실시예의 도면이다. 시스템 (310) 은 플라즈마 반응기 (214) (도 4a 및 도 4b) 의 실례인 플라즈마 반응기 (316) 를 포함한다.
플라즈마 반응기 (316) 는 플라즈마 챔버 (320) 및 RF 실린더 (222) 를 포함한다. 플라즈마 반응기 (316) 는 RF 스트랩들 (360 및 362), 접지 링 (332) 및 하단 전극 하우징 (372) 을 더 포함한다. 플라즈마 챔버 (320) 는 상부 전극 (322), 상부 전극 연장부 (328), C-슈라우드 (shroud) (330), 접지 링 (332) 및 척 어셈블리를 포함한다. 척 어셈블리는 척 (334) 및 설비 플레이트 (336) 를 포함한다. 기판 (284) (도 4a 및 도 4b) 의 실례인 기판 (383) 은 기판 (383) 을 프로세싱하기 위한 척 (334) 의 상단 상에 배치된다. 기판 (383) 을 프로세싱하는 것의 실례는 기판 (383) 을 세정하는 것, 또는 기판 (383) 을 에칭하는 것 또는 기판 (383) 의 상단 상에 산화물을 에칭하는 것, 또는 기판 (383) 상에 예를 들어서 산화물들, 이산화물들, 포토레지스트 재료들 등과 같은 재료들을 증착하는 것 또는 이들의 조합을 포함한다. 상부 전극 (322) 은 상부 전극 (226) (도 4a 및 도 4b) 의 실례이다.
C-슈라우드 (330) 는 플라즈마 챔버 (320) 내의 압력을 제어하는데 사용되는 슬롯들을 포함한다. 예를 들어서, 플라즈마 챔버 (320) 의 갭 (340) 내의 갭 압력을 낮추기 위해서 슬롯들을 통한 가스 플로우를 증가시키도록 슬롯들이 개방된다. 플라즈마 챔버 (320) 의 갭 (340) 내의 갭 압력을 높이기 위해서 슬롯들을 통한 가스 플로우를 감소시키도록 슬롯들이 폐쇄된다. 갭 (340) 은 척 (334) 의 하부 전극과 상부 전극 (322) 간에 형성된다.
다양한 실시예들에서, 하단 전극 하우징 (372) 은 임의의 형상, 예를 들어서 원통형, 정방형 또는 다각형 등을 갖는다.
다양한 실시예들에서, RF 실린더 (222) 는 원통형이 아니며 예를 들어서 직사각형, 정방형 등과 같은 다각 형상을 갖는다.
상부 전극 연장부 (328) 는 상부 전극 (322) 을 둘러싼다. C-슈라우드 (330) 는 부분들 (330A 및 330B) 을 포함한다. 접지 링 (332) 은 접지 링 부분 (332A) 및 다른 접지 링 부분 (332B) 을 포함한다. 하단 전극 하우징 (372) 은 하단 전극 하우징 부분 (372A), 다른 하단 전극 하우징 부분 (372B), 및 또 다른 하단 전극 하우징 부분 (372C) 을 포함한다. 하단 전극 하우징 부분들 (372A 및 372B) 각각은 하단 전극 하우징 (372) 의 측벽을 형성한다. 하단 전극 하우징 부분 (372C) 은 하단 전극 하우징 (372) 의 하단 벽을 형성한다. 플라즈마 반응기 (316) 는 접지 쉴드 (240) 를 포함하며, 접지 쉴드는 접지 쉴드 부분 (240A) 및 다른 접지 쉴드 부분 (240B) 을 포함한다. C-슈라우드 (shroud), 접지 쉴드 및 복귀 RF 스트랩들의 실례는 본 명세서에서 참조로서 인용되며 2012년 11월 21일자에 출원되고 미국 특허 공개 번호 2013-0133834를 갖는 미국 특허 출원 번호 13/684,098 에서 제공된다.
척 (334) 의 상단 표면 (381) 은 상부 전극 (322) 의 하단 표면 (380) 에 대면한다. 플라즈마 챔버 (320) 는 상부 전극 (322), 상부 전극 (322) 을 둘러싸는 상부 전극 연장부 (328) 에 의해서 둘러싸인다. 플라즈마 챔버 (320) 는 C-슈라우드 (330) 및 척 (334) 에 의해서 더 둘러싸인다.
접지 링 (332) 은 C-슈라우드 (330) 아래에 위치한다. 몇몇 실시예들에서, 접지 링 (332) 은 C-슈라우드 (330) 아래에서 인접하여서 위치한다. 복귀 RF 스트랩 (360) 은 접지 링 부분 (332A) 에 연결되며, 복귀 RF 스트랩 (362) 은 접지 링 부분 (332B) 에 연결된다. 복귀 RF 스트랩 (360) 은 하단 전극 하우징 부분 (372A) 에 연결되며, 복귀 RF 스트랩 (362) 은 하단 전극 하우징 부분 (372B) 에 연결된다. 하단 전극 하우징 부분 (372A) 은 접지 쉴드 부분 (240A) 에 연결되며, 하단 전극 하우징 부분 (372B) 은 접지 쉴드 부분 (240B) 에 연결된다. 접지 쉴드 부분 (240A) 은 하단 전극 하우징 부분 (372A) 을 통해서 접지된 RF 터널 (232) 에 연결되며, 접지 쉴드 부분 (240B) 은 하단 전극 하우징 부분들 (372B, 372C) 을 통해서 접지된 RF 터널 (232) 에 연결된다. 접지된 RF 터널 (232) 은 RF 터널 (216B) (도 4a, 도 4b) 의 실례이다.
몇몇 실시예들에서, 하단 전극 하우징 부분 (372) 은 RF 실린더 (222) 를 둘러싸는 실린더이다. RF 실린더 (222) 는 RF 공급 신호 (250) 의 통과를 위한 매체이다. RF 실린더 (222) 는 RF 커플링 (260) 을 통해서 RF 로드 (230) 에 접속되며, RF 커플링 (260) 은 하나 이상의 RF 스트랩들, 하나 이상의 RF 로드들 또는 하나 이상의 RF 스트랩들과 하나 이상의 RF 로드들의 조합을 포함한다. RF 로드 (230) 은 RF 로드 (216A) (도 4a, 도 4b) 의 실례이다.
접속 지점 (241) 은 임피던스 매칭 회로 (210) 의 출력부에 위치한다. 임피던스 매칭 회로 (210) 는 매칭박스 (251) 의 하우징 (252) 내에 위치한다. 매칭박스 (251) 은 매칭박스 (208) (도 4a, 도 4b) 의 실례이며, 하우징 (252) 은 하우징 (209) (도 4a, 도 4b) 의 실례이다.
RF 스트랩 (238) 은 접속 지점 (241) 에서 임피던스 매칭 회로 (210) 의 출력부에 접속된다. 임피던스 매칭 회로 (210) 로부터 출력된 신호는 RF 스트랩 (238) 의 입력부에 제공된다. 예를 들어서, x RF 생성기, y RF 생성기 및 z RF 생성기 중 2 개 이상으로부터의 신호들의 조합이 임피던스 매칭 회로 (210) 의 출력부로부터 RF 스트랩 (238) 에 제공된다.
RF 스트랩 (238) 은 접속 지점 (242) 에서 출력부를 갖는다. 접속 지점 (242) 은 다른 RF 스트랩 (244) 에 접속된다. RF 스트랩 (238) 및 RF 스트랩 (244) 은 하우징 (252) 내에 위치한다.
몇몇 실시예들에서, 임의의 개수의 RF 스트랩들이 접속 지점들 (241 및 242) 에 접속된다는 것이 주목되어야 한다. 또한, 몇몇 실시예들에서, RF 스트랩 (244) 의 일부는 하우징 (252) 의 개구를 통해서 하우징 (252) 의 외부로 연장된다.
RF 스트랩 (244) 은 하우징 (252) 의 측벽 (252A) 에서 또는 그 근처에 위치한 접속 지점 (246) 에서 RF 로드 (230) 에 접속된다. RF 로드 (230) 는 하단 전극 하우징 부분 (372B) 내의 개구를 통해서, 하단 전극 하우징 (372) 및 설비 플레이트 (336) 에 의해서 형성된 인클로저 (390) 내로 연장된다.
접속 지점 (398) 은 RF 실린더 (222) 에 위치한다. 예를 들어서, 접속 지점 (398) 은 RF 실린더 (222) 의 입력부에 위치한다. RF 실린더 (222) 의 입력부는 RF 커플링 (260) 의 출력부에 접속된다. 다양한 실시예들에서, 접속 지점 (398) 은 F 실린더 (222) 를 따라서 임의의 지점에서 위치한다. 예를 들어서, 접속 지점 (398) 은 F 실린더 (222) 의 바디의 중앙에서 또는 RF 실린더 (222) 의 출력부에서 위치한다. RF 실린더 (222) 의 출력부는 설비 플레이트 (336) 를 통해서 척 (334) 에 접속된다.
몇몇 실시예들에서, 필터 (218) 는 그 단부 (270A) 에서 RF 커플링 (260) 에 접속되며 단부 (270B) 를 통해서 접지될 하단 전극 하우징 부분 (372A), 또는 하단 전극 하우징 부분 (372B) 또는 하단 전극 하우징 부분 (372C) 에 접속된다.
필터 (218) 가 접속 지점 (241) 에 접속되면, 임피던스 매칭 회로 (110) 로부터 출력된 RF 공급 신호 (228) 는 접속 지점 (241) 에서의 필터 (218) 에 의해서 수정되며 이로써 RF 공급 신호 (250) 가 생성된다. RF 공급 신호 (250) 는 RF 스트랩 (238), RF 스트랩 (244), RF 로드 (230), RF 커플링 (260) 및 RF 실린더 (222) 를 통해서 척 (334) 에 공급되어서 플라즈마 챔버 (320) 내의 플라즈마를 생성한다.
또한, 필터 (218) 가 접속 지점 (242) 에 접속되면, 임피던스 매칭 회로 (110) 로부터 출력된 RF 공급 신호 (228) 는 RF 스트랩 (238) 을 통해서 필터 (218) 에 공급된다. RF 공급 신호 (228) 는 접속 지점 (242) 에서의 필터 (218) 에 의해서 수정되며 이로써 RF 공급 신호 (250) 가 생성된다. RF 공급 신호 (250) 는 RF 스트랩 (244), RF 로드 (230), RF 커플링 (260) 및 RF 실린더 (222) 를 통해서 척 (334) 에 공급되어서 플라즈마 챔버 (320) 내의 플라즈마를 생성한다.
또한, 필터 (218) 가 접속 지점 (246) 에 접속되면, 임피던스 매칭 회로 (110) 로부터 출력된 RF 공급 신호 (228) 는 RF 스트랩 (238) 및 RF 스트랩 (244) 을 통해서 필터 (218) 에 공급된다. RF 공급 신호 (228) 는 접속 지점 (246) 에서의 필터 (218) 에 의해서 수정되며 이로써 RF 공급 신호 (250) 가 생성된다. RF 공급 신호 (250) 는 RF 로드 (230), RF 커플링 (260) 및 RF 실린더 (222) 를 통해서 척 (334) 에 공급되어서 플라즈마 챔버 (320) 내의 플라즈마를 생성한다.
또한, 필터 (218) 가 접속 지점 (398) 에 접속되면, 임피던스 매칭 회로 (110) 로부터 출력된 RF 공급 신호 (228) 는 RF 스트랩 (238), RF 스트랩 (244), RF 로드 (230) 및 RF 커플링 (260) 을 통해서 필터 (218) 에 공급된다. RF 공급 신호 (228) 는 접속 지점 (398) 에서의 필터 (218) 에 의해서 수정되며 이로써 RF 공급 신호 (250) 가 생성된다. RF 공급 신호 (250) 는 RF 실린더 (222) 를 통해서 척 (334) 에 공급되어서 플라즈마 챔버 (320) 내의 플라즈마를 생성한다.
필터 (218) 의 단부 (270A) 는 접속 지점 (241) 또는 접속 지점 (242) 또는 접속 지점 (246) 또는 접속 지점 (398) 에 접속된다. 몇몇 실시예들에서, 단부 (270A) 가 접속 지점 (241) 또는 접속 지점 (242) 또는 접속 지점 (246) 에 접속되면, 단부 (270B) 는 접지된 하우징 (252) 에 접속된다. 다양한 실시예들에서, 단부 (270A) 가 접속 지점 (246) 에 접속되면, 단부 (270B) 는 접지된 RF 터널 (232) 에 접속된다. 몇몇 실시예들에서, 단부 (270A) 가 접속 지점 (398) 에 접속되면, 단부 (270B) 는 접지 쉴드 부분 (240A) 또는 접지 쉴드 부분 (240B) 또는 하단 전극 하우징 부분 (372A) 또는 하단 전극 하우징 부분 (372B) 또는 하단 전극 하우징 부분 (372C) 에 접속된다.
다양한 실시예들에서, 필터 (218) 는 접지된 RF 터널 (232) 내에 위치하거나 이와 커플링되거나 하단 전극 하우징 (372) 및 설비 플레이트 (336) (도 5) 에 의해서 둘러싸인 인클로저 (390) 내에 위치한다.
몇몇 실시예들에서, 4 개의 필터들, 예를 들어서, 필터들 (218) 중의 4 개가 접속 지점 (241), 접속 지점 (242), 접속 지점 (246) 및 접속 지점 (398) 에 접속된다. 예를 들어서, 필터 (218) 는 접속 지점 (241) 에 접속되고, 필터들 중 다른 필터 (218) 는 접속 지점 (242) 에 접속되고, 필터들 중 또 다른 필터 (218) 는 접속 지점 (246) 에 접속되고, 필터들 중 또 다른 필터 (218) 는 접속 지점 (398) 에 접속된다. 다른 실례로서, 필터 (218), 예를 들어서 제 1 필터 등은 접속 지점 (241) 에 접속되고, 제 2 필터는 접속 지점 (242) 에 접속되고, 제 3 필터는 접속 지점 (246) 에 접속되고, 제 4 필터는 접속 지점 (398) 에 접속된다. 제 2 필터, 제 3 필터 및 제 4 필터 중 임의의 것은 제 1 필터의 임피던스와 동일하거나 상이한 임피던스를 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 제 2 필터, 제 3 필터 및 제 4 필터 중 2 개 이상의 것은 제 1 필터의 임피던스와 상이한 임피던스를 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 필터의 임피던스는 필터의 커패시턴스 및/또는 인덕턴스에 기초한다.
다양한 실시예들에서, 필터 (218) 는 RF 공급 경로 (312) 를 따라서 임의의 지점에 접속되며, RF 공급 경로 (312) 는 RF 스트랩 (328), RF 스트랩 (244), RF 로드 (230), RF 커플링 (260) 및 RF 실린더 (222) 를 통해서 연장된다. RF 공급 경로 (312) 는 RF 공급 경로 (220) (도 4a, 도 4b) 의 일부이다.
다양한 실시예들에서, 임의의 개수의 필터들이 RF 공급 경로 (220) 에 접속된다.
플라즈마 챔버 (320) 내의 플라즈마에 의해서 생성된, RF 복귀 신호 (290) 의 부분은 상부 전극 (322) 의 하단 표면 (380) 으로부터 상부 전극 연장부 (328) 의 하단 표면 부분 (383A) 으로, 나아가 C-슈라우드 부분 (330A) 으로, 나아가 접지 링 부분 (332A) 으로, 나아가 복귀 RF 스트랩 (360) 으로, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372A) 으로, 나아가 접지 쉴드 부분 (240A) 으로, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372C) 으로, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372B) 으로, 그리고 접지된 RF 터널 (232) 로 이동한다.
몇몇 실시예들에서, RF 복귀 신호 (290) 의 부분은 상부 전극 (322) 의 하단 표면 (380) 으로부터 상부 전극 연장부 (328) 의 하단 표면 부분 (383A) 을 따라서, 나아가 C-슈라우드 부분 (330A) 을 따라서, 나아가 접지 링 부분 (332A) 을 따라서, 나아가 복귀 RF 스트랩 (360) 을 따라서, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372A) 을 따라서, 나아가 접지 쉴드 부분 (240A) 을 따라서, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372C) 을 따라서, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372B) 을 따라서 그리고 접지된 RF 터널 (232) 으로 이동한다.
또한, RF 복귀 신호 (290) 의 다른 부분은 상부 전극 (322) 의 하단 표면 (380) 으로부터 상부 전극 연장부 (328) 의 하단 표면 부분 (383B) 으로, 나아가 C-슈라우드 부분 (330B) 으로, 나아가 접지 링 부분 (332B) 으로, 나아가 복귀 RF 스트랩 (362) 으로, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372B) 으로, 나아가 접지 쉴드 부분 (240B) 으로, 그리고 접지된 RF 터널 (232) 로 이동한다.
다양한 실시예들에서, 플라즈마 챔버 (320) 내의 플라즈마에 의해서 생성된, RF 복귀 신호 (290) 의 부분은 상부 전극 (322) 의 하단 표면 (380) 으로부터, 상부 전극 연장부 (328) 의 하단 표면 부분 (383B) 을 따라서, 나아가 C-슈라우드 부분 (330B) 을 따라서, 나아가 접지 링 부분 (332B) 을 따라서, 나아가 복귀 RF 스트랩 (362) 을 따라서, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372B) 을 따라서, 나아가 접지 쉴드 부분 (240B) 을 따라서 접지된 RF 터널 (232) 로 이동한다.
RF 복귀 신호 (290) 의 RF 복귀 경로의 일부는 상부 전극 (322) 의 하단 표면 (380) 으로부터, 상부 전극 연장부 (328) 의 하단 표면 부분 (383A) 을 따라서, 나아가 C-슈라우드 부분 (330A) 을 따라서, 나아가 접지 링 부분 (332A) 을 따라서, 나아가 복귀 RF 스트랩 (360) 을 따라서, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372A) 을 따라서, 나아가 접지 쉴드 부분 (240A) 을 따라서, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372C) 을 따라서, 나아가 하단 전극 하우징 부분 (372B) 을 따라서, 접지된 RF 터널 (232) 으로 연장된다는 것이 주목되어야 한다.
또한, RF 복귀 신호 (290) 의 RF 복귀 경로의 일부는 상부 전극 (322) 의 하단 표면 (380) 으로부터, 상부 전극 연장부 (328) 의 하단 표면 부분 (383B) 을 따라서, 나아가 C-슈라우드 부분 (330B) 을 따라서, 나아가 접지 링 부분 (332B) 을 따라서, 나아가 복귀 RF 스트랩 (362) 을 따라서, 하단 전극 하우징 부분 (372B) 을 따라서, 나아가 접지 쉴드 부분 (240B) 을 따라서 접지된 RF 터널 (232) 로 연장된다.
다양한 실시예들에서, 접지된 필터 (218) 는 RF 신호 (228) 의 전류의 적어도 일부를 접지부로 싱크한다.
몇몇 실시예들에서, RF 스트랩 (238) 대신에, 임의의 개수의 RF 스트랩들이 임피던스 매칭 회로 (210) 의 출력부에 접속된다. 또한, 다양한 실시예들에서, RF 스트랩 (244) 대신에, 임의의 개수의 RF 스트랩들이 RF 스트랩 (238) 및 RF 로드 (230) 에 접속된다.
도 6a는 임피던스 매칭 회로 (210) (도 4a, 도 4b) 에 의해서 제공된 RF 공급 신호 (228) 의 임피던스를 수정하기 위한 시스템 (402) 의 실시예의 도면이다. 필터 (218) 는 접속 지점 (241, 또는 242 또는 246 또는 398) (도 5) 의 실례인 접속점 (404) 에서 접속된다. 필터 (218) 는 RF 스트랩 (430) 을 통해서 접속점 (404) 에 커플링된다.
몇몇 실시예들에서, 접속점 (404) 은 RF 공급 경로 (312) (도 5) 또는 RF 공급 경로 (220) (도 4a, 도 4b) 를 따르는 지점, 예를 들어서 그 상의 지점에 있다.
제어기 (254) 는 구동기 (408), 예를 들어서, 모터 구동기, 또는 전류 구동기 또는 트랜지스터 세트 등에 커플링된다. 구동기 (408) 는 필터 (218) 에 커플링된 운동 메카니즘 (410), 예를 들어서 모터, 또는 로터 등에 커플링된다. 예를 들어서, 운동 메카니즘 (410) 은 필터 (218) 의 커패시터들의 하나 이상의 플레이트들에 커플링된다. 다른 실례로서, 운동 메카니즘 (410) 은 필터 (218) 의 인덕터의 단부에 커플링된다.
제어기는, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 프로세서 및 메모리 디바이스를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 프로세서는 중앙 프로세싱 유닛, 또는 마이크로프로세서, 또는 애플리케이션 특정 집적 회로, 또는 디지털 신호 프로세서 또는 프로그램가능한 로직 디바이스를 지칭한다. 메모리 디바이스의 실례들은 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 및 판독 전용 메모리 (ROM) 를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 메모리 디바이스는 플래시 메모리 또는 RAID (redundant array of storage disks) 또는 이들의 조합이다.
제어기 (254) 는 프로세서 (412) 및 메모리 디바이스를 포함하며, 메모리 디바이스에 튜닝 레시피 (256) 이 저장된다. 튜닝 레시피 (256) 는 에칭 레이트들 (E1 내지 E4) 및 튜닝 파라미터들 (T1 내지 T4) 간의 대응관계를 포함한다. 예를 들어서, 에칭 레이트 E1은 튜닝 파라미터 T1으로 맵핑되며, 에칭 레이트 E2은 튜닝 파라미터 T2으로 맵핑되며, 에칭 레이트 E3은 튜닝 파라미터 T3으로 맵핑되며, 에칭 레이트 E4은 튜닝 파라미터 T4으로 맵핑된다. 튜닝 레시피 (256) 는 에칭 레이트들에서의 균일도들 (U1 내지 U4) 및 튜닝 파라미터들 (T1 내지 T4) 간의 대응관계를 포함한다. 예를 들어서, 에칭 레이트들에서의 균일도 U1은 튜닝 파라미터 T1으로 맵핑되며, 에칭 레이트들에서의 균일도 U2은 튜닝 파라미터 T2으로 맵핑되며, 에칭 레이트들에서의 균일도 U3은 튜닝 파라미터 T3으로 맵핑되며, 에칭 레이트들에서의 균일도 U4은 튜닝 파라미터 T4으로 맵핑된다.
몇몇 실시예들에서, 에칭 레이트, 또는 에칭 레이트들에서의 균일도, 또는 증착 레이트, 또는 증착 레이트들에서의 균일도는 측정가능한 지수 (factor) 로서 본 명세서에서 지칭된다.
튜닝 파라미터의 실례들은 임피던스, 또는 인덕턴스 (L), 또는 커패시턴스 (C), 또는 전압, 또는 전류 또는 복소 전압 및 전류 또는 이들의 조합을 포함한다. 에칭 레이트들에서의 균일도의 실례들은 에칭 레이트와 기판의 반경 간의 관계를 표시하는 커브를 포함한다. 예를 들어서, 기판의 반경에 대한, 기판을 에칭하는 산화물 에칭 레이트를 플롯팅하는 각 커브가 기판들을 에칭할 시의 균일도를 나타낸다. 몇몇 실시예들에서, 에칭 레이트들에서의 균일도는 에칭 레이트의 사전결정된 표준 편차 내에서 있는 에칭 레이트들을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 튜닝 레시피 (256) 는 임의의 개수의 에칭 레이트들과 이와 동일한 튜닝 파라미터들 간의 대응관계를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 튜닝 레시피 (256) 는 임의의 개수의 균일도들과 이와 동일한 튜닝 파라미터들 간의 대응관계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 에칭 레이트들 (E1 내지 E4) 대신에, 증착 레이트들 (D1 내지 D4) 이 사용되고, 증착 레이트들은 튜닝 파라미터들 (T1 내지 T4) 과 일대일 대응을 갖는다. 예를 들어서, 증착 레이트 D1은 튜닝 파라미터 T1으로 맵핑되며, 증착 레이트 D2은 튜닝 파라미터 T2으로 맵핑되며 이러한 등으로 된다. 또한, 이러한 실시예들에서, 균일도들 (U1 내지 U4) 은 증착 레이트들에서의 균일도들이며, 각 균일도는 튜닝 파라미터들 (T1 내지 T4) 과 일대일 대응을 갖는다. 예를 들어서, 증착 레이트들에서의 균일도 U1은 튜닝 파라미터 T1으로 맵핑되며, 증착 레이트들에서의 균일도 U2은 튜닝 파라미터 T2으로 맵핑되며, 증착 레이트들에서의 균일도 U3은 튜닝 파라미터 T3으로 맵핑되며, 증착 레이트들에서의 균일도 U4은 튜닝 파라미터 T4으로 맵핑된다. 몇몇 실시예들에서, 기판의 반경에 대한, 기판 상에 산화물을 증착하는 산화물 증착 레이트를 플롯팅하는 각 커브가 기판 상에서의 증착 시의 균일도를 나타낸다. 몇몇 실시예들에서, 증착 레이트들에서의 균일도는 증착 레이트의 사전결정된 표준 편차 내에서 있는 증착 레이트들을 포함한다.
프로세서 (412) 는 대응하는 튜닝 파라미터를 달성함으로써 에칭 레이트 또는 균일도를 달성하도록 프로그램된다. 예를 들어서, 프로세서 (412) 는 튜닝 파라미터 T2를 달성함으로써 에칭 레이트 E2 또는 균일도 U2를 달성하도록 프로그램된다. 프로세서 (412) 는 에칭 레이트 또는 균일도를 달성하게 하나 이상의 전류량을 생성하는 신호 (410) 를 구동기 (408) 에 전송한다. 신호 (410) 를 수신하면, 구동기 (408) 는 운동 메카니즘 (410) 에 제공할 하나 이상의 전류량 (412) 을 생성한다. 전류 (412) 을 수신하면, 운동 메카니즘 (410) 은 RF 공급 신호 (250) 를 생성하게 튜닝 파라미터를 달성하도록 필터 (218) 를 움직이기 위해서 하나 이상의 회전 운동 또는 하나 이상의 병진 운동을 수행한다. 예를 들어서, 운동 메카니즘 (410) 은 필터 (218) 의 커패시터의 플레이트들 간의 거리를 변화시키거나 필터 (218) 의 인덕터의 길이를 변화시킨다. RF 공급 신호 (250) 의 생성은 에칭 레이트 또는 균일도를 달성하는 것을 돕는다.
도 6b는 용량성 요소 및/또는 유도성 요소로서의 필터 (218) 의 실시예의 도면이다. 필터 (218) 는 다수의 커패시터들 및/또는 다수의 인덕터들을 포함한다. 커패시터들은 서로 직렬로 되며 인덕터들은 서로 직렬로 된다. 또한, 필터 (218) 의 인덕터는 필터 (218) 의 커패시터와 직렬로 된다.
도 6c는 필터 (218) 의 실례인 용량성 필터 (420) 의 실시예의 도면이다. 필터 (420) 는 단부 (422A) 및 다른 단부 (422B) 를 갖는 가변 커패시터 (234) 를 포함한다. 단부 (422A) 는 단부 (270A) (도 4a, 도 4b) 의 실례이며, 단부 (422B) 는 단부 (270B) (도 4a, 도 4b) 의 실례이다. 커패시터 (234) 의 커패시턴스는 커패시터 (234) 의 플레이트들 간의 거리를 변화시킴으로써 변화된다. 예를 들어서, 운동 메카니즘 (410) (도 6a) 은 플레이트들 간의 거리를 변화시키도록 단부 (422A) 또는 단부 (422B) 에 커플링된다. 커패시턴스 변화는 RF 공급 신호 (228) 의 임피던스를 변화시키고, 이로써 RF 공급 신호 (250) 의 실례인 RF 공급 신호 (426) 를 생성한다.
도 6d는 필터 (218) 의 실례인 용량성 및 유도성 필터 (460) 의 실시예의 도면이다. 필터 (460) 는 가변 커패시터 (234) 와 직렬로 가변 인덕터 (236) 를 포함한다. 필터 (460) 는 단부 (460A) 및 다른 단부 (460B) 를 갖는다. 단부 (460A) 는 단부 (270A) (도 4a, 도 4b) 의 실례이며, 단부 (460B) 는 단부 (270B) (도 4a, 도 4b) 의 실례이다. 인덕터 (236) 의 인덕턴스 변화 및/또는 커패시터 (234) 의 커패시턴스 변화는 RF 공급 신호 (228) 의 임피던스를 변화시키고, 이로써 RF 공급 신호 (250) 의 실례인 RF 공급 신호 (442) 를 생성한다.
도 6e는 RF 스트랩 (430) 의 내부 인덕턴스를 예시하기 위한, 필터 (218) 와 RF 스트랩 (430) 간의 접속의 실시예의 도면이다. 필터 (218) 의 단부 (270A) 는 내부 인덕턴스 (470) 를 갖는 RF 스트랩 (430) 을 갖는다.
몇몇 실시예들에서, RF 스트랩들의 인덕턴스들을 변화시키는데 상이한 RF 스트랩들이 사용된다. 예를 들어서, RF 스트랩 (430) 이 다른 스트랩으로 대체되면, RF 스트랩 (430) 의 인덕턴스는 RF 공급 신호 (228) 의 임피던스를 변화시키게 변화된다.
도 7은 상이한 양의 커패시턴스들에 있어서 기판의 반경에 대한, 기판을 에칭하는 에칭 레이트를 플롯팅하는 그래프 (480) 의 실시예이다. 필터 (218) 의 커패시턴스가 C11에서 C15로 증가하면, 에칭 레이트들에서의 균일도가 증가한다. 필터 (218) 의 커패시턴스를 제어함으로써, 에칭 레이트들에서의 균일도의 제어, 예를 들어서, 저감 등이 달성된다. 또한, 그래프 (480) 에 도시된 바와 같이, 필터 (218) 가 사용되지 않으면, 에칭 레이트들에서의 불균일성이 존재한다.
몇몇 실시예들에서, 에칭 레이트들에서의 불균일도는 기판의 중앙 가까이서, 예를 들어서 기판의 중앙으로부터 사전 결정된 범위 내에서 등에서 측정된다.
도 8은 매칭박스 (208) 의 출력부가 네트워크 분석기에 접속된 때에 이 출력부에서 측정되는 RF 공급 신호의 3차 고조파에 근접한 주파수들에 대한, 매칭박스 (208) 의 출력부에서의 임피던스, 예를 들어서 매칭 임피던스 등을 플롯팅하는 그래프 (490) 의 실시예이다. 네트워크 분석기는 매칭박스 (208) 의 출력부가 플라즈마 챔버 (215) (도 4a) 로부터 분리된 후에 매칭박스 (208) 의 출력부에 커플링된다. 그래프 (490) 는 필터 (218) (도 6a 내지 도 6e) 의 다양한 값들의 커패시턴스들 C에 대한 임피던스들을 플롯팅함이 주목되어야 한다.
커패시턴스 값 C가 증가하면, 매칭 임피던스를 플롯팅한 커브의 위상은 매칭박스 (208) 의 출력부에서 측정된 RF 공급 신호의 3차 고조파에 근접한 범위에서 변한다. 매칭박스 (209) 임피던스가 공진 지점들에서 대응하는 최소값으로 감소한다. 몇몇 실시예들에서, 필터 (218) (도 4a, 도 4b) 는 RF 공급 신호 (250) (도 4a, 도 4b) 를 생성하도록 RF 공급 신호 (228) 의 위상을 변화시키는 위상 조절 회로로서 본 명세서에서 지칭된다. 다양한 실시예들에서, RF 공급 신호 (228) 의 위상은 측정가능한 지수를 달성하도록 조절된다. 위상 변화는 에칭 레이트들에서의 불균일성을 감소하거나 에칭 레이트를 달성하도록 RF 공급 신호 (228) 의 임피던스를 제어하는데 사용된다.
도 9는 매칭박스 임피던스가 제로에 근사한 경우의 공진 조건 및 위상의 변화의 없음을 예시하기 위한, 매칭박스 (208) 의 출력부에서 측정되는 RF 공급 신호의 기본 주파수 (fundamental frequency) 에 근접한 주파수들에 대한, 매칭 임피던스를 플롯팅하는 그래프 (500) 의 실시예이다. 그래프 (500) 에서 볼 수 있는 바와 같이, 필터 (218) 의 커패시턴스 C의 값들 및/또는 상이한 RF 스트랩들, 예를 들어서, RF 스트랩 (430) (도 6a 내지 도 6e) 등과 유사한 RF 스트랩들의 다양한 권취수가 변하면, 매칭박스 (208) 의 출력부에서 측정되는 RF 공급 신호의 기본 주파수 (fundamental frequency) 에 근접한 범위에서는 매칭 임피던스를 플롯팅하는 커브의 위상에서 어떠한 변화도 없다. 따라서, 기본 주파수는 커패시턴스 C의 값들의 변화 및/또는 상이한 RF 스트랩들의 권취수들의 변화에 의해서 최소한으로 영향을 받는다.
도 10a은 필터 (218) (도 4a) 의 출력부에서 계산된 RF 공급 신호의 3차 고조파에 근접한 주파수들에 대한, 필터 (218) 의 출력부에서의 임피던스, 예를 들어서 필터 임피던스 등을 플롯팅하는 그래프 (502) 의 실시예이다. 그래프 (502) 에서 볼 수 있는 바와 같이, 예를 들어서, 필터 임피던스가 커패시턴스 C의 변화와 함께 제로 등으로 근접할 때에 필터 임피던스의 위상 변화가 존재한다.
도 10b는 필터 (218) 의 출력부에서 계산된 RF 공급 신호의 3차 고조파에 근접한 주파수에 대한, 필터 임피던스를 플롯팅하는 그래프 (506) 의 실시예이다. 그래프 (506) 에서 볼 수 있는 바와 같이, 예를 들어서, 필터 임피던스가 예를 들어서 RF 스트랩 (430) 등과 유사한 RF 스트랩의 인덕턴스의 변화와 함께 제로 등으로 근접할 때에 필터 임피던스의 위상 변화가 존재한다.
도 8, 도 9, 도 10b에서의 그래프들은 RF 스트랩의 인덕턴스 변화를 참조하여서 기술되었지만, 이 그래프들은 가변 인덕터 (236) (도 6d) 의 인덕턱스 변화가 존재할 때에 적용된다.
도 11은 상이한 양들의 커패시턴스들에 있어서 기판의 반경에 대한, 기판을 에칭하는 에칭 레이트를 플롯팅하는 그래프 (510) 의 실시예이다. 필터 (218) 의 커패시턴스가 증가하면, 에칭 레이트들에서의 균일도가 증가한다. 또한, 그래프 (510) 에서 볼 수 있는 바와 같이, 필터 (218) 가 사용되지 않으면, 에칭 레이트들에서의 불균일성이 존재한다.
도 12는 하나 이상의 갭 (340) (도 5), 필터 (218) 및/또는 플라즈마 챔버 (320) (도 5) 내의 압력이 에칭 레이트들에서의 균일도 또는 증착 레이트들에서의 균일도를 변경하도록 변화되는 것을 예시하는데 사용되는 시스템 (520) 의 실시예의 도면이다.
몇몇 실시예들에서, 에칭 레이트들 또는 증착 레이트들에서의 불균일성은 필터 (218) 를 사용하는 것에 추가하여서 갭 (340) 을 제어함으로써 제어된다는 것이 주목되어야 한다. 예를 들어서, 프로세서, 예를 들어서, 프로세서 (412) (도 6a) 등은 척 (334) (도 5) 상부 전극 (322) (도 5) 및/또는 하부 전극에 연결된 모터로 모터 구동기를 통해서 연결된다. 프로세서는 모터의 로터를 회전시키도록 하는 신호를 모터 구동기에 전송한다. 로터의 회전은 하부 전극과 상부 전극 간의 거리를 변화시키며 이로써 상부 전극과 하부 전극 간의 거리를 포함하는 갭이 제어된다. 이러한 갭 변화는 불균일성을 줄이는데 사용된다. 몇몇 실시예들에서, 상부 전극과 하부 전극 간의 갭은 상부 전극과 하부 전극 간의 공간 볼륨을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 프로세서는 불균일성을 줄이도록 하는 신호를 모터 구동기 (408) (도 6a) 에 전송함으로써 필터 (218) (도 4a, 도 4b) 의 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 제어하는 것과 동시에, 갭을 제어하도록 모터 구동기를 통해서 모터를 제어한다.
다양한 실시예들에서, 에칭 레이트들 또는 증착 레이트들에서의 불균일성은 플라즈마 챔버 (320) (도 5) 내의 압력의 양을 제어함으로써 그리고 필터 (218) 를 제어함으로써 저감된다. 예를 들어서, 프로세서, 예를 들어서, 프로세서 (412) (도 6a) 등은 밸브에 연결된 모터에 연결된다. 밸브는 하나 이상의 가스들을 저장하는 가스 공급부로 관을 통해서 연결된다. 프로세서는 밸브를 개방 또는 폐쇄하기 위해서 모터의 로터를 동작시키는 신호를 모터 구동기에 전송한다. 밸브는 플라즈마 챔버 (320) 내에서 하부 전극과 상부 전극 간의 갭 (340) 내로의 하나 이상의 가스들의 플로우의 양을 제어, 예를 들어서 증가 또는 감소 등을 하도록 개방 또는 폐쇄된다. 플로우의 양이 증가하면 압력이 증가하고 플로우의 양이 감소하면 압력이 감소한다. 압력은 필터 (218) (도 4a, 도 4b) 를 사용하는 것과 더불어서 불균일성을 저감시키는데 사용된다. 몇몇 실시예들에서, 프로세서는 불균일성을 저감시키도록 필터 (218) 를 제어하는 것과 동시에 갭 내의 압력을 제어한다.
도 13은 에칭 레이트들에서의 균일도 또는 증착 레이트들에서의 균일도를 제어하거나 에칭 레이트 또는 증착 레이트를 제어하기 위한 피드백 루프를 사용하는 시스템 (550) 의 실시예의 도면이다. 시스템 (550) 은 플라즈마 챔버 (215) (도 4a, 도 4b) 의 실례인 플라즈마 챔버 (552) 를 포함한다. 플라즈마 챔버 (552) 는 RF 공급 경로 (220) 에 접속된다. 예를 들어서, 플라즈마 챔버 (552) 의 하부 전극은 RF 공급 경로 (220) 에 접속된다.
센서 (554), 예를 들어서, 전압 및 전류 프로브, 전압 프로브 등이 RF 공급 경로 (220) 에 접속된다. 예를 들어서, 센서 (554) 는 RF 로드 (216A) (도 4a) 에 접속된다. 센서 (554) 는 필터 (218) 로부터 출력된 RF 공급 신호 (250) 의 예를 들어서, 전압 또는 복소 전압 및 전류 등과 같은 파라미터를 측정한다.
센서 (554) 는 측정된 파라미터를 프로세서 (412) 에 제공한다. 프로세서 (412) 는 측정된 파라미터가 튜닝 레시피 (256) (도 6a) 내의 튜닝 파라미터와 유사하는지의 여부, 예를 들어서 이와 동일하거나 사전결정된 범위 내에 있는 등의 여부를 결정한다. 튜닝 파라미터는 에칭 레이트들에서의 균일도, 증착 레이트들에서의 균일도, 에칭 레이트 또는 증착 레이트에 대응한다. 측정된 파라미터가 튜닝 파라미터와 유사하지 않다고 결정되면, 프로세서 (412) 는 운동 메카니즘 (410) 에 전송할 전류 신호를 생성하게 구동기 (408) 에 신호를 전송한다. 구동기 (408) 로부터 전류 신호를 수신하면, 운동 메카니즘 (410) 은 필터 (218) 의 가변 커패시터의 플레이트들 간의 거리 및/또는 가변 인덕터의 길이를 변화시키도록 회전 또는 병진한다. 가변 커패시터의 플레이트들 간의 거리 및/또는 가변 인덕터의 길이는 튜닝 파라미터와 측정된 파라미터가 유사한지의 여부를 결정하는데 사용된 튜닝 파라미터를 달성하도록 변화된다. 한편, 측정된 파라미터가 튜닝 파라미터와 유사하지 않다고 결정되면, 프로세서 (412) 는 가변 커패시터의 플레이트들 간의 거리 및/또는 가변 인덕터의 길이를 변화시키는데 사용되는 신호를 전송하지 않는다.
상술된 동작들이 병행 플레이트 플라즈마 챔버, 예를 들어서 용량 결합성 플라즈마 챔버 등을 참조하여서 기술되었지만, 몇몇 실시예들에서, 상술된 동작들은 다른 타입들의 플라즈마 챔버들, 예를 들어서 유도 결합형 플라즈마 (ICP) 반응기를 포함하는 플라즈마 챔버, 변압기 결합형 플라즈마 (TCP) 반응기를 포함하는 플라즈마 챔버, 컨덕터 툴, 유전체 툴, ECR (전자-사이클로트론 공진) 반응기를 포함하는 플라즈마 챔버 등에서 적용된다. 예를 들어서, x MHz RF 생성기, y MHz RF 생성기, 및/또는 z MHz RF 생성기가 ICP 플라즈마 챔버 내의 인덕터에 커플링된다.
상술한 동작들 중 몇몇은 프로세서 (412) (도 6a) 에 의해서 수행되는 것으로서 기술되었지만, 몇몇 실시예들에서, 이 동작들은 x MHz RF 생성기, y MHz RF 생성기, 및 z MHz RF 생성기 중 하나 이상의 생성기의 하나 이상의 디지털 신호 프로세서에 의해서 수행된다는 것이 또한 주목된다.
상술한 실시예들 중 몇몇에서, RF 공급 신호가 척의 하부 전극에 공급되고 상부 전극은 접지되었다는 것이 주목되어야 한다. 다양한 실시예들에서, RF 공급 신호가 상부 전극에 공급되고 척의 하부 전극은 접지된다.
몇몇 실시예들에서, 본 명세서에서 기술된 동작들은 핸드-헬드 하드웨어 유닛들, 마이크로프로세서 시스템들, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능한 소비자 전자장치들, 미니컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함하는 다양한 컴퓨터 시스템 구성들에서 실시된다. 실시예들은 또한 네트워크를 통해서 링크된 원격 프로세싱 하드웨어 유닛들에 의해서 태스크들이 수행되는 분산형 컴퓨텅 환경들에서 실시될 수도 있다.
상술한 실시예들을 염두하면서, 본 실시예들은 컴퓨터 시스템들 내에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터 구현 동작들을 사용할 수 있다. 이러한 동작들은 물리적 정량들의 물리적 조작을 요구하는 동작들이다. 본 실시예들의 일부를 형성하면서 본 명세서에서 개시된 동작들 중 임의의 것은 유용한 머신 동작들이다. 또한, 본 실시예들은 이러한 동작들을 수행하기 위한 하드웨어 유닛 또는 장치에 대한 것이다. 다양한 실시예들에서, 이 장치는 특정 목적용 컴퓨터와 같이 요구된 목적을 위해서 특정하게 구성될 수 있다. 특정 목적용 컴퓨터로서 규정될 때에, 컴퓨터는 여전히 이 특정 목적을 위해서 동작하면서 이 특정 목적이 일부가 아닌 다른 프로세싱, 프로그램 실행 또는 루틴들을 수행할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 동작들은 컴퓨터 메모리, 캐시 내에 저장되거나 네트워크를 통해서 획득된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에 의해서 선택적으로 활성화 또는 구성되는 범용 컴퓨터에 의해서 처리될 수 있다. 데이터가 네트워크를 통해서 획득될 때에, 데이터는 예를 들어서 컴퓨팅 리소스들의 클라우드와 같은 네트워크 상의 다른 컴퓨터들에 의해서 처리될 수 있다.
하나 이상의 실시예들은 또한 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체 상의 컴퓨터 판독가능한 코드로서 제조될 수도 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체는 이후에 컴퓨터 시스템에 의해서 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 메모리 디바이스이다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체의 실례들은 하드 드라이브, NAS (network attached storage), ROM, RAM, CD-ROM, CD-R, CD-RW, 자기 테이프, 및 다른 광학 데이터 저장 하드웨어 유닛 및 비광학 데이터 저장 하드웨어 유닛을 포함한다. 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체는 또한 컴퓨터 판독가능 코드가 배포되는 방식으로 저장 및 실행되도록 네트워크-접속된 컴퓨터 시스템들을 통해서 또한 배포되는 컴퓨터 판독가능한 유형의 매체를 포함할 수 있다.
위의 일부 방법 동작들은 실시예들의 일부에서 특정 순서로 기술되었지만, 다양한 실시예들에서, 오버레이 동작들 (overlay operation) 의 프로세싱이 목표된 방식으로 수행되기만 하면, 다른 하우스키핑 동작들 (housekeeping operations) 이 동작들 간에서 수행될 수 있거나, 동작들이 근소하게 상이한 시간들에서 발생하도록 동작들이 조절되거나, 프로세싱과 관련된 다양한 인터벌들에서 프로세싱 동작들이 발생되게 하는 시스템에서 동작들이 분산될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
몇몇 실시예들에서, 임의의 실시예들부터의 하나 이상의 특징사항들은 본 개시에서 기술된 다양한 실시예들에서 기술된 범위를 벗어나지 않고서 임의의 다른 실시예들의 하나 이상의 특징사항들과 조합된다.
전술한 실시예들은 이해의 명료성을 위해서 어느 정도 세부적으로 기술되었지만, 소정의 변경 및 수정이 첨부된 청구 범위 내에서 가능하다. 따라서, 본 실시예들은 한정적인 아닌 예시적으로 해석되어야 하며 본 발명은 본 명세서에서 제공된 세부 사항들로 한정되는 것이 아니라 첨부된 청구 범위 및 이의 균등 범위 내에서 수정될 수 있다.

Claims (26)

  1. 무선 주파수 (RF) 생성기;
    임피던스 매칭 회로를 포함하는 매칭박스로서, 상기 임피던스 매칭 회로는 RF 케이블을 통해서 상기 RF 생성기에 커플링된, 상기 매칭박스;
    RF 라인을 통해서 상기 매칭박스에 커플링된 플라즈마 반응기로서, 상기 플라즈마 반응기는 척을 포함하며, 상기 RF 라인은 RF 공급 경로의 일부를 형성하며, 상기 RF 공급 경로는 상기 RF 생성기로부터 상기 매칭박스를 통해서 상기 척으로 연장된, 상기 플라즈마 반응기;
    상기 임피던스 매칭 회로와 상기 척 간에서 상기 RF 공급 경로에 커플링된 위상 조절 회로로서, 상기 위상 조절 회로는 상기 RF 공급 경로에 커플링된 제 1 단부 및 접지된 제 2 단부를 갖는, 상기 위상 조절 회로; 및
    상기 위상 조절 회로에 커플링된 제어기를 포함하며,
    상기 제어기는 튜닝 레시피 (tune recipe) 에 기초하여서 상기 RF 공급 경로의 임피던스를 제어하기 위해서 상기 위상 조절 회로의 파라미터를 변화시키는,
    플라즈마 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 회로는 상기 RF 생성기와 RF 케이블 시스템의 임피던스를 상기 플라즈마 반응기와 RF 전송 라인의 임피던스와 매칭시키며,
    상기 RF 전송 라인은 상기 임피던스 매칭 회로를 상기 플라즈마 반응기에 커플링하며,
    상기 RF 전송 라인은 상기 RF 라인 및 접지된 RF 터널을 포함하며,
    상기 RF 케이블 시스템은 상기 RF 케이블 및 RF 케이블 시스를 포함하는,
    플라즈마 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는 하부 전극 및 상부 전극을 포함하며,
    상기 상부 전극은 상기 하부 전극과 대면하며,
    상기 임피던스 매칭 회로는 RF 신호를 상기 위상 조절 회로에 제공하도록 구성되며,
    상기 위상 조절 회로는 상기 RF 라인을 통해서 상기 플라즈마 반응기로 제공할 다른 RF 신호를 생성하도록 상기 RF 신호의 임피던스를 수정하도록 구성되며,
    상기 하부 전극이 상기 위상 조절 회로로부터 상기 다른 RF 신호를 수신하면, 상기 플라즈마 반응기는 상기 플라즈마 반응기 내에서 플라즈마를 형성하도록 구성되는,
    플라즈마 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 라인은 접지된 RF 터널에 의해서 둘러싸인,
    플라즈마 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 조절 회로는 가변 커패시터, 또는 가변 인덕터 또는 이들의 조합을 포함하는,
    플라즈마 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 조절 회로는 접속부를 통해서 상기 RF 공급 경로에 커플링되며,
    상기 접속부는 RF 스트랩과 상기 임피펀스 매칭 회로의 출력부 간에 있는,
    플라즈마 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 조절 회로는 제 1 RF 스트랩과 제 2 RF 스트랩 간의 접속부를 통해서 상기 RF 공급 경로에 커플링되며,
    상기 제 1 RF 스트랩은 상기 임피펀스 매칭 회로의 출력부에 커플링된,
    플라즈마 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 조절 회로는 상기 RF 라인과 RF 스트랩 간의 접속부를 통해서 상기 RF 공급 경로에 커플링되며,
    상기 RF 스트랩은 다른 RF 스트랩을 통해서 상기 임피펀스 매칭 회로의 출력부에 커플링된,
    플라즈마 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는 상기 척에 접속된 RF 실린더를 포함하고,
    상기 위상 조절 회로는 상기 RF 실린더의 접속부를 통해서 상기 RF 공급 경로에 커플링되며,
    상기 RF 실린더는 RF 커플링을 통해서 상기 RF 라인에 커플링되는,
    플라즈마 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 매칭박스는 하우징을 가지며,
    상기 위상 조절 회로는 상기 하우징 외측에 위치하며 상기 RF 라인에 커플링되는,
    플라즈마 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 매칭박스는 하우징을 가지며,
    상기 위상 조절 회로는 상기 하우징 내에 위치하며 상기 하우징 내에 위치한 RF 스트랩에 커플링되며,
    상기 RF 커플링은 상기 임피던스 매칭 회로를 상기 RF 라인에 커플링하는,
    플라즈마 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 공급 경로는 상기 임피던스 매칭 회로에 커플링된 하나 이상의 RF 스트랩들을 포함하며,
    상기 플라즈마 반응기는 RF 실린더를 포함하며, 상기 RF 라인은 RF 커플링을 통해서 상기 RF 실린더에 커플링되며,
    상기 RF 공급 경로는 상기 RF 라인, 상기 RF 커플링 및 상기 RF 실린더를 더 포함하며,
    상기 RF 실린더는 상기 척에 커플링된,
    플라즈마 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스는 상기 위상 조절 회로의 커패시턴스, 또는 인덕턴스 또는 이들의 조합에 의존하는,
    플라즈마 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스는 에칭 레이트 또는 증착 레이트 또는 에칭 레이트들에서의 균일도 또는 증착 레이트들에서의 균일도를 달성하도록 제어되며,
    상기 에칭 레이트 또는 상기 증착 레이트 또는 상기 에칭 레이트들에서의 균일도 또는 상기 증착 레이트들에서의 균일도는 상기 튜닝 레시피 내에 특정된,
    플라즈마 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 RF 공급 경로에서 측정된 파라미터의 값에 기초하여서 상기 위상 조절 회로를 제어하도록 구성된,
    플라즈마 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 조절 회로는 상기 임피던스 매칭 회로로부터 수신된 RF 공급 신호를 필터링하고 상기 필터링된 RF 공급 신호를 상기 척에 전송하기 위한 필터를 포함하는,
    플라즈마 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 필터는 가변 인덕터 또는 고정 인덕터와 직렬로 커플링된 가변 커패시터를 포함하며,
    상기 가변 인덕터 또는 고정 인덕터는 접지부에 커플링되며,
    상기 가변 커패시터는 상기 RF 공급 경로에 커플링되는,
    플라즈마 시스템.
  18. 필터를 포함하는 시스템으로서,
    상기 필터는 임피던스 매칭 회로와 플라즈마 챔버 간에 위치하며,
    상기 필터는 접지부에 커플링되며, 상기 필터는 상기 플라즈마 챔버에 전달될 무선 주파수 (RF) 신호의 임피던스를 제어하는데 사용되며,
    상기 RF 신호는 상기 임피던스 매칭 회로로부터 플라즈마 반응기로 출력되는,
    시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 필터는 커패시터, 인덕터 또는 이들의 조합을 포함하는,
    시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 회로는 RF 생성기와 RF 케이블 시스템의 임피던스를 플라즈마 반응기와 RF 전송 라인의 임피던스와 매칭시키도록 구성되며,
    상기 RF 전송 라인은 상기 임피던스 매칭 회로를 상기 플라즈마 반응기에 커플링하며,
    상기 임피던스 매칭 회로는 매칭박스 내에 위치하며,
    상기 매칭박스는 상기 RF 케이블 시스템을 통해서 상기 RF 생성기에 커플링되며,
    상기 플라즈마 반응기는 상기 플라즈마 챔버를 포함하는,
    시스템.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는 하부 전극 및 상부 전극을 포함하며,
    상기 상부 전극은 상기 하부 전극과 대면하는,
    시스템.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 임피던스는 상기 필터의 커패시턴스, 또는 인덕턴스 또는 이들의 조합에 의존하는,
    시스템.
  23. 임피던스 매칭 회로로부터 무선 주파수 (RF) 신호를 수신하는 단계로서, 상기 임피던스 매칭 회로는 플라즈마 툴의 RF 생성기에 커플링된, 상기 무선 주파수 신호를 수신하는 단계;
    측정가능한 지수 (factor) 를 달성하도록 상기 RF 신호의 임피던스를 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 RF 신호를 RF 공급 경로의 일부를 통해서 플라즈마 반응기로 전송하는 단계로서, 상기 플라즈마 반응기는 상기 임피던스 매칭 회로에 커플링된, 상기 전송하는 단계를 포함하는,
    방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 회로가 상기 RF 생성기와 상기 RF 생성기에 커플링된 RF 케이블 시스템의 임피던스를 상기 플라즈마 반응기와 RF 전송 라인의 임피던스와 매칭시킬 때에, 상기 임피던스 매칭 회로로부터 수신된 RF 신호가 생성되고,
    상기 RF 전송 라인은 상기 플라즈마 반응기를 상기 임피던스 매칭 회로에 커플링하는,
    방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 측정가능한 지수는,
    웨이퍼가 상기 플라즈마 반응기의 플라즈마 챔버 내에 존재할 때에 웨이퍼를 에칭하는 에칭 레이트; 또는
    웨이퍼가 상기 플라즈마 챔버 내에 존재할 때에 웨이퍼 상에 재료들을 증착하는 증착 레이트; 또는
    하나 이상의 웨이퍼들이 상기 플라즈마 챔버 내에 존재할 때에 하나 이상의 웨이퍼들을 에칭하는 에칭 레이트들에서의 균일도; 또는
    하나 이상의 웨이퍼들이 상기 플라즈마 챔버 내에 존재할 때에 하나 이상의 웨이퍼들 상에 재료들을 증착하는 증착 레이트들에서의 균일도; 또는
    상기 에칭 레이트, 상기 증착 레이트, 상기 에칭 레이트들에서의 균일도 및 상기 증착 레이트들에서의 균일도의 조합을 포함하는,
    방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 임피던스를 수정하는 단계는 필터의 커패시턴스, 인덕턴스 또는 이들의 조합을 수정하는 단계를 포함하며,
    상기 필터는 상기 임피던스 매칭 회로에 커플링된,
    방법.
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