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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Halbleiterverarbeitung
unter Verwendung eines Plasmas und im Speziellen die Verbesserung der
Plasmaverteilung und der Prozessleistung in einem Plasma, das durch
induktive Kopplung erzeugt und erhalten wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Gasplasmaerzeugung wird in einer Reihe verschiedener IC-(integrierte
Schaltung)-Fertigungsprozesse weit verbreitet eingesetzt, einschließlich Plasmaätzen, plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung
(PECVD) und Plasmaaufstäubungsanwendungen.
Plasmas werden im Allgemeinen in einer Prozesskammer durch Einleiten
von Prozessgas unter niedrigem Druck in die Kammer und anschließendes Leiten
von elektrischer Energie in die Kammer erzeugt, um ein elektrisches
Feld darin zu erzeugen. Das elektrische Feld erzeugt einen Elektronenfluss
in der Kammer, der individuelle Gasatome und -moleküle durch Übertragen
von kinetischer Energie durch Kollisionen von individuellen Elektronengasmolekülen ionisiert.
Die Elektronen werden in dem elektrischen Feld beschleunigt, so dass
eine effiziente Ionisierung entsteht. Die ionisierten Partikel des
Gases und die freien Elektronen bilden gemeinsam das/die so genannte
Gasplasma oder Entladung. Das Plasma kann mit verschiedenen Ionisierungsniveaus
von 10–6 bis
zu einem voll ionisierten Plasma vorliegen (auf der Basis des Bruchteils
von ionisierten Partikeln in Bezug auf die Gesamtzahl der Partikel).
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Die
Plasmapartikel sind im Allgemeinen positiv geladen und werden gewöhnlich zum Ätzen einer
Oberfläche
eines Substrats in der Kammer oder zum Absetzen einer Schicht aus
Material auf ein solches Substrat verwendet. Innerhalb eines Ätzprozesses
kann das Substrat negativ vorgespannt sein, so dass die positiven
Plasmapartikel auf die Substratoberfläche angezogen werden, um die
Oberfläche
zu bombardieren und so Oberflächenpartikel
zu entfernen oder das Substrat zu ätzen. In einem Aufstäubungsprozess
kann sich ein Target in der Kammer gegenüber dem Substrat befinden.
Das Target wird dann so vorgespannt, dass Plasmapartikel das Target
bombardieren und Target-Partikel davon ablösen oder „sputtern" (zerstäuben). Die zerstäubten Target-Partikel
setzen sich dann auf dem Substrat ab und bilden eine Materialschicht
auf einer exponierten Oberfläche
davon. In einem plasmaunterstützten CVD-Prozess
bilden die elektrisch neutralen aktiven Radikale eine abgesetzte
Schicht auf exponierten Oberflächen.
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Es
gibt im Allgemeinen verschiedene Möglichkeiten zum Erzeugen eines
Plasmas in einer Prozesskammer. So könnte beispielsweise ein Paar
gegenüberliegender
Elektroden in der Kammer orientiert werden, um Energie kapazitiv
mit dem Plasma zu koppeln. Es könnte
auch eine mikrowellenresonante Kammer unter Verwendung von ultrahochfrequenten
Mikrowellenfeldern zum Einsatz kommen. ECR-(Elektronzyklotronresonanz)-Geräte andererseits
arbeiten mit geregelten Magnetfeldern in Verbindung mit Mikrowellenenergie,
um einen kreisförmigen
Elektronenfluss in einem Prozessgas zu induzieren, um ein Plasma
zu erzeugen und zu erhalten. Induktive Kopplungsprozesse sind ebenfalls
populär und
sind besonders erwünscht
aufgrund ihrer Fähigkeit,
ein hochdichtes Plasma zu erzeugen. Induktiv gekoppelte Plasmas
(ICP) verwenden im Allgemeinen eine geformte Spule oder Antenne,
die mit Bezug auf die Prozesskammer so positioniert ist, dass Energie
induktiv in die Prozesskammer gekoppelt wird, so dass ein Plasma
darin erzeugt und erhalten wird.
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Zum
Beispiel wird in einem besonderen Design für ein ICP-(induktiv gekoppeltes
Plasma)-System eine induktive Spule oder Antenne in der Nähe des oberen
Teils der Kammer positioniert, um ein Plasma in der Kammer zu erzeugen.
Spezieller, die Antenne wird auf einer Seite einer/s dielektrischen Platte
oder Fensters am oberen Ende der Verarbeitungskammer positioniert
und elektrische Energie von der Antenne wird durch das dielektrische
Fenster in das Plasma gekoppelt. Ein solches Design ist im
US-Patent Nr. 5,556,521 illustriert.
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In
einem alternativen ICP-Verarbeitungssystem wird eine spiral- oder
solenoidförmige
Spule um die Außenseite
eines Seitenwandabschnitts der Verarbeitungskammer gewickelt, um
Energie durch die Kammerseitenwand anstatt durch das obere Ende der
Kammer induktiv mit dem Plasma zu koppeln. In einem solchen System
wird ein Teil der Kammerseitenwand aus einem dielektrischen Material
gefertigt, durch das die induktiv gekoppelte Energie passieren kann.
Ein geeignetes dielektrisches Material für ein Fenster oder eine Kammerseitenwand
ist Quarz. Es sind in der Technik verschiedene ICP-Systeme bekannt
und werden angewendet, manifestiert durch verschiedene erteilte
Patente, die sich auf besondere ICP-Details wie Plasmagleichförmigkeit,
RF-Abgleich und die Leistungscharakteristiken der Antennen oder anderen
induktiven Elemente beziehen.
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Die
Geometrie eines ICP-Systems ist ein wichtiger Faktor bei der Ermittlung
der Dichte und Gleichförmigkeit
des Plasmas und letztendlich der Gleichförmigkeit der Verarbeitung über den
Bereich des Substrats. Für
moderne Prozesse ist es wünschenswert,
ein gleichförmiges
und hochdichtes Plasma über
einen sehr großen
Bereich zu erzeugen, so dass große Substrate aufgenommen werden könnten. So
erfordert beispielsweise die Herstellung heutiger ULSI-(ultrahöchstintegrierte)-Schaltungen ein
dichtes, gleichförmiges
Plasma über
große
Substrate mit Durchmessern von etwa 200 mm.
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Spezieller,
in einem ICP-System wird das Plasma durch Erhitzen oder Erregen
von Elektronen in der Plasmaregion der Verarbeitungskammer erregt.
Die induktiven Ströme,
die die Plasmaelektronen erhitzen, werden von oszillierenden Magnetfeldern
abgeleitet, die in der Nähe
der Innenseite des dielektrischen Fensters oder der Seitenwand durch RF-Ströme in der
induktiven Antenne oder Spule erzeugt werden. Die räumliche
Verteilung dieser Magnetfelder ist von der Summe der individuellen
Magnetfelder abhängig,
die von jedem Teil oder Segment des Antennen- oder Spulenleiters
erzeugt werden. Daher bestimmt die Geometrie der induktiven Antenne
oder Spule die räumliche
Verteilung des Plasmas und insbesondere die räumliche Verteilung und Gleichförmigkeit
der Plasmaionendichte in der Prozesskammer erheblich. Um ein Beispiel
zu nennen, eine Antenne mit einer ,S'-Form, wie z. B. die im
US-Patent Nr. 5,669,975 offenbarte,
erzielt eine erhebliche Ionendichte im zentralen Bereich der Antenne.
Bei höheren
RF-Leistungspegeln tragen auch die äußeren Abschnitte der Antenne
erheblich zur Plasmaionisierung bei. Während ein erheblicher Vorteil eines
ICP-Systems mit einer solchen Antenne die Linearität des Systems
mit Bezug auf die der Antenne zugeführten Leistung und auch den
Radius der Prozesskammer ist und während die derzeitigen ICP-Systeme
und die Antennendesigns darin eine ausreichende Plasmaerzeugung
erzielt haben, haben solche Systeme weiterhin gewisse Nachteile.
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So
ist es beispielsweise innerhalb der Beschränkungen existierender ICP-Systeme
und Antennenkonfigurationen schwierig, die Prozesskammer größer zu skalieren,
so dass sie größere Substrate
handhaben kann, ohne die Maße
der Antenne oder Spule erheblich zu vergrößern. Eine ICP-Antenne mit einer
größeren Standfläche hat
eine teure Modifikation des Verarbeitungssystems zur Folge. Ferner
sind größere Antennen
und ihre assoziierten Plasmas empfindlicher für Prozessparameter in der Kammer.
So wird beispielsweise der Plasmaprozess, wie z. B. ein Ätz- oder
Absetzprozess, für
Prozessparameter wie der Abstand zwischen Substrat und Target in
einem Sputtersystem, das Target-Material in einem Sputtersystem,
den Druck in der Prozesskammer sowie die Höhen- und Breitenkonfiguration
der Kammer empfindlicher.
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Zudem
wiesen derzeitige ICP-Systeme, die mit planaren Spiralantennen arbeiten,
eine Asymmetrie auf, bei der die Verteilung des Plasma nicht auf die
mittlere Achse der Kammer ausgerichtet ist. Eine solche Plasmaasymmetrie
mindert die Gleichförmigkeit
des Plasmas und die Gleichförmigkeit
des Absetz- oder Ätzprozesses
und beeinträchtigt
so den Gesamtwirkungsgrad des Systems. Dazu kommt, dass planare
Antennen ein ringförmiges
Plasma für einen
Prozess und den entsprechenden Parametersatz und ein Plasma mit
zentraler Spitze für
einen anderen Prozess und andere Parameter erzeugen können. Demgemäß sind Form
und Gleichförmigkeit
des Plasmas in solchen ICP-Systemen uneinheitlich und prozessabhängig. Daher
ist der gesamte IC-Fertigungsprozess von einem Plasmaprozess zum
anderen nicht einheitlich.
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Ein
weiterer Nachteil mit planaren, eine S-förmige Antenne oder Spule verwendenden
Antennensystemen ist, dass die äußeren Abschnitte
der Spule die durch die zentrale Region der Spule erzeugten Plasmas
marginal beeinträchtigen
und somit eine Azimutabhängigkeit
im Plasma und eine entsprechende Azimutabhängigkeit in den geätzten oder abgesetzten
Filmen auf dem Substrat erzeugen. Das heißt, entlang einer durch die
Spule definierten Ebene hat das Plasma eine andere Gleichförmigkeit und
Dichte als entlang einer anderen planaren Achse der Spule.
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Es
ist demgemäß eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, Nachteile des Standes der Technik zu überwinden
und ein Plasmaverarbeitungssystem und insbesondere ein ICP-System bereitzustellen,
in dem ein dichtes und gleichförmiges
Plasma erzeugt wird.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gleichförmiges Plasma
zu erzeugen, das weniger von Größe und Form
der Prozesskammer abhängig
ist als derzeitige Plasmaverarbeitungssysteme.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe, ein Plasma zu erzeugen, das symmetrisch
in der Verarbeitungskammer ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gleichförmiges und
dichtes Plasma über
einen großen
Bereich, wie z. B. einen, der einen 200-mm-Wafer handhaben kann,
bereitzustellen und dabei den Aufbau der induktiven Spule oder Antenne kompakt
und kostenarm zu halten.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einheitliche
Plasmaerzeugungs- und somit einheitliche Prozesse bereitzustellen,
wie z. B. Ätzprozesse
und Absetzprozesse, die weniger von Prozessparametern wie Druck
und/oder Kammergeometrie oder -größe abhängig sind.
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Diese
und andere Aufgaben gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der
Erfindung leicht hervor.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Element zum Ankoppeln von elektrischer
Energie an eine Verarbeitungskammer mit einem Seitenwandabschnitt und
einem Endwandabschnitt bereit, wobei das Element die Aufgabe hat, ein
Plasma von einem Prozessgas in der Kammer zu erzeugen, wobei das
Element ein elektrisch leitendes Element umfasst, das eine Spule
mit mehreren Spulenwicklungen umfasst, wobei jede der Wicklungen
inklusive einem Seitenwandsegment davon zum Positionieren entlang
einem Kammerseitenwandabschnitt ausgerichtet ist, und ein Endwandsegment
davon zum gleichzeitigen Positionieren entlang einem Kammerendwandabschnitt
ausgerichtet ist, um elektrische Energie an den Verarbeitungsraum
sowohl durch die Seitenwand- als auch die Endwandabschnitte der
Kammer anzukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenwandsegment
jeder Wicklung von dem Endwandabschnitt nach unten und dann nach
oben zurück
zum Endwandabschnitt verläuft.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das Element
zum Ankoppeln von elektrischer Energie an eine Verarbeitungskammer
wie oben beschrieben ein elektrisch leitendes Element mit mehreren
diskreten, wiederholten Leitersegmenten, wobei die diskreten, wiederholten
Segmente auf nicht spulenartige Weise angeordnet und in einem kreisförmigen Muster
um eine Mitte des Elementes positioniert sind, wobei die wiederholten
Segmente in allgemein parallelen Ebenen ausgerichtet sind und die
wiederholten Segmente horizontale Segmente beinhalten, die entlang
dem Endwandabschnitt der Kammer ausgerichtet sind, und das Element
vertikale Segmente aufweist, die entlang dem Seitenwandabschnitt
der Kammer ausgerichtet sind und von dem Endwandabschnitt nach unten
und dann nach oben zurück
zum Endwandabschnitt verlaufen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verarbeitungssystem zum
Bearbeiten eines Substrats mit einem Plasma bereit, das die einzigartig
geformten Elemente zum Erzeugen und Erhalten des Plasmas benutzt.
Die hierin beschriebenen Systeme verwenden ein Element, das gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung konfiguriert ist, um ein gleichförmiges und
dichtes Plasma über
einen sehr großen
Bereich in der Kammer zu erzeugen, ohne eine wesentlich größere Kammer
zum Aufnehmen des induktiven Elementes zu benötigen. Während in Plasmaverarbeitungssystemen
des Standes der Technik die höhere
in das Plasma eingeleitete Energie eine erheblich größeres induktives
Element sowie eine entsprechend große Verarbeitungskammer verlangte,
werden mit der vorliegenden Erfindung dichte und gleichförmige Plasmas
erzeugt, während
das Verarbeitungssystem kompakt und daher relativ kostenarm gehalten
wird.
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Das
Verarbeitungssystem umfasst speziell eine Verarbeitungskammer, die
einen Verarbeitungsraum darin definiert und eine Substratauflage
zum Tragen eines Substrats in dem Verarbeitungsraum aufweist. Ein
Gaseinlass leitet ein Prozessgas in den Verarbeitungsraum ein und
eine Plasmaquelle des Systems hat die Aufgabe, ein Plasma von dem
Prozessgas zu erzeugen. Die Plasmaquelle umfasst ein dielektrisches
Fenster mit einer allgemein planaren Oberfläche, die als Schnittstelle
zur Verarbeitungskammer in der Nähe
des Verarbeitungsraums dient, wo das Plasma erzeugt werden soll.
Ein induktives Element befindet sich außerhalb der Kammer in der Nähe des dielektrischen
Fensters und hat die Aufgabe, elektrische Energie induktiv durch
das dielektrische Fenster in den Verarbeitungsraum zu koppeln, um
ein Plasma darin zu erzeugen und zu erhalten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung kann das Verarbeitungssystem ein zweites
induktives Element wie z. B. eine spiralförmige Spule umfassen, die um
einen Kammerseitenwandabschnitt gewickelt ist, der in Verbindung mit
dem erfindungsgemäßen induktiven
Element verwendet wird. Auf diese Weise wird elektrische Energie
induktiv in ein Plasma sowohl vom Ende der Kammer als auch von der
Seitenwand der Kammer aus eingeleitet. Jedes der induktiven Elemente
ist vorzugsweise mit einer unabhängigen
Quelle von elektrischer Energie gekoppelt, um das erste und das
zweite induktive Element unabhängig
vorzuspannen. Ferner sind auch vorzugsweise Faraday-Schirme zwischen
den einzelnen induktiven Elementen und Plasma zum Verstärken der
induktiven Kopplung von elektrischer Energie in das Plasma und zum
Reduzieren von kapazitiver Kopplung positioniert.
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Das
System, das mehrere unabhängig
vorgespannte induktive Elemente verwendet, kann für eine Reihe
verschiedener Prozesse wie z. B. Ätzprozesse und Absetzprozesse
zum Einsatz kommen. Das System hat sich als besonders nützlich für ionisierte
Metallplasma-Abscheidung (iPVD) erwiesen. Zu diesem Zweck könnte das
Target-Material in der Nähe
des dielektrischen Fensters positioniert werden, um mit einem Plasma
besputtert zu werden, das von dem erfindungsgemäßen induktiven Element in der
Nähe dieses
elektrischen Fensters erzeugt wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet ein Verarbeitungssystem ein induktives Element, das
die Aufgabe hat, Energie an den Verarbeitungsraum gleichzeitig sowohl
von einem Seitenwandabschnitt als auch von einem Endwandabschnitt
der Kammer anzukoppeln. Zu diesem Zweck hat die Verarbeitungskammer
einen Seitenwandabschnitt und einen Endwandabschnitt, die aus einem
elektrischen Material gebildet sind. In herkömmlichen Verarbeitungskammern
könnte
ein Endwandabschnitt, wie z. B. ein dielektrisches Fenster, in Verbindung
mit einem planaren leitenden Element zum Einsatz kommen. Alternativ
könnte
eine herkömmliche
Verarbeitungskammer eine Seitenwand haben, die aus einem dielektrischen
Material gebildet ist, in der eine spiralförmige Spule um eine Seitenwand
gewickelt ist, um Energie induktiv in das System zu koppeln. Gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung beinhaltet die Verarbeitungskammer sowohl
einen Seitenwandabschnitt als auch einen Endwandabschnitt aus einem
dielektrischen Material. Ein Segment des induktiven Elementes ist
entlang dem Kammerseitenwandabschnitt ausgerichtet und ein Segment
davon ist entlang dem Kammerendwandabschnitt ausgerichtet, um Energie
gleichzeitig in den Verarbeitungsraum zu koppeln, sowohl durch die
Seitenwand- als auch die Endwandabschnitte der Kammer. Dazu umfasst
das induktive Element eine Spule mit mehreren Spulenwicklungen.
Segmente der Spulenwicklungen sind entlang dem Kammerseitenwandabschnitt
ausgerichtet, andere Segmente der Spulenwicklungen sind entlang
dem Kammerendwandabschnitt ausgerichtet. Die Spule kann so konfiguriert
werden, dass Sektionen der Spulenwicklungssegmente, die entlang
der Seitenwand orientiert sind, zueinander abgewinkelt sind. So
könnten beispielsweise
Seitenwandsektionen der Spulenwicklungen allgemein lotrecht zu anderen
Seitenwandsektionen der Spulenwicklungen orientiert sein. Alternativ
könnten
die Seitenwandsektionen in mehreren anderen Winkeln anstatt in einem
rechten Winkel in Bezug auf eine lotrechte Orientierung angeordnet
sein. Die Spule hat im Allgemeinen Sätze von Spulenwicklungen, wobei
ein Spulenwicklungssatz allgemein entlang einer Seite der Kammer
und ein anderer Wicklungssatz allgemein entlang einer anderen Seite
der Kammer positioniert sind.
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Das
Verarbeitungssystem der vorliegenden Erfindung, das die erfindungsgemäßen induktiven Elementen
aufweist, erzeugt dichte und gleichförmige Plasmas in einem kompakten
Design. Die erfindungsgemäßen primären induktiven
Elemente können
in Verbindung mit sekundären
induktiven Elementen verwendet werden, um Plasmaprozesse wie z.
B ionisierte Metallplasma-Abscheidung weiter zu verbessern. Die
Erfindung kann angewendet werden, um größere Mengen an elektrischer
Energie in ein nachhaltiges Plasma zu induzieren, ohne dass eine kostspielige
Vergrößerung der
Kammer zum Aufnehmen des induktiven Elementes nötig wäre. Diese sowie weitere Vorteile
der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung hervor.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die
Begleitzeichnungen, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten
sind und Bestandteil davon bilden, illustrieren Ausgestaltungen
der Erfindung und sollen, zusammen mit einer nachfolgend gegebenen
allgemeinen Beschreibung der Erfindung, die Grundsätze der
Erfindung erläutern.
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1A ist
eine Seitenansicht einer Ausgestaltung eines induktiven Elementes
in der vorliegenden Erfindung, das zum Koppeln von elektrischer
Energie in eine Verarbeitungskammer von den Seiten und dem Ende
davon dient.
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1B ist
eine Seitenansicht einer Ausgestaltung eines alternativen induktiven
Elementes in der vorliegenden Erfindung, verwendet zum Koppeln von
elektrischer Energie in eine Verarbeitungskammer von den Seiten
und vom Ende davon.
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1C ist
eine Seitenansicht einer Ausgestaltung eines alternativen induktiven
Elementes in der vorliegenden Erfindung, verwendet zum Koppeln von
elektrischer Energie in eine Verarbeitungskammer von den Seiten
und vom Ende davon.
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1D ist
eine schematische Perspektivansicht einer Ausgestaltung eines alternativen
induktiven Elementes in der vorliegenden Erfindung, verwendet zum
Koppeln von elektrischer Energie in eine Verarbeitungskammer von
den Seiten und vom Ende davon.
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2A ist
eine schematische und teilweise abgebrochene Seitenansicht eines
Aufstäubungssystems
nicht gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung.
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2B ist
eine schematische und teilweise abgebrochene Seitenansicht eines
Aufstäubungssystems
gemäß den Grundsätzen der
Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein induktives Element für die Verwendung
in einem Plasmaverarbeitungssystem bereit. Die induktiven Elemente werden
zum induktiven Koppeln von elektrischer Energie in eine Verarbeitungskammer
zum Zünden
und Erhalten eines Plasmas zum Bearbeiten eines Substrats verwendet.
Die Plasmaverarbeitung wird in der IC-Herstellung weit verbreitet
eingesetzt. So könnte das
erfindungsgemäße System
z. B. für
Aufstäubungsätz- und
-absetzprozesse, plasmaunterstützte CVD-Prozesse
(PECVD), ionisierte PVD-Prozesse (iPVD)
und reaktive Ionenätzprozesse
(RIE) verwendet werden.
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Ganz
allgemein werden hierin beim Beschreiben der verschiedenen induktiven
Elemente gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung unterschiedliche Orientierungen, Richtungen
und Ebenen der verschiedenen Spulenwicklungen, Spulenwicklungsabschnitte
und Spulenwicklungssegmente oder Spulensegmente als „horizontal" und „vertikal" mit Bezug auf eine
horizontale Referenzebene beschrieben, abgeleitet von einem dielektrischen
Fenster der hierin offenbarten Ausgestaltungen des Verarbeitungssystems.
Ebenso werden Spulenwicklungen, Spulenwicklungsabschnitte und Spulenwicklungssegmente
als parallel (horizontal) oder lotrecht (vertikal) mit Bezug auf
dieselbe horizontale Referenzebene angegeben. Eine solche Nomenklatur,
wie z. B. „horizontal", „vertikal", „parallel" und „lotrecht", ist jedoch nicht
absolut begrenzend, und die durchschnittliche Fachperson wird durchaus
verstehen, dass ein Element, das mit Bezug auf eine Referenzebene
als horizontal angegeben wird, tatsächlich vertikal orientiert
wäre, wenn
die Referenzebene um 90° gedreht
würde.
Ferner wird ein Element, das allgemein parallel zu einer Referenzebene
ist, allgemein lotrecht zu einer anderen Referenzebene sein, die
allgemein um 90° von
dieser ersten Referenzebene orientiert wäre. Ebenso sind die Spulenwicklungen
der induktiven Elemente der Erfindung nicht immer vollständig oder
absolut in einer einzigen Ebene, da sie Wicklungen einer Spule sind.
Stattdessen bedeuten die Spulenwicklungen, Wicklungsabschnitte und
Wicklungssegmente, die als horizontal, vertikal, parallel oder lotrecht
angegeben sind, ggf. auch, dass die Wicklungen, Abschnitte, Segmente
oder Orientierungen allgemein oder vornehmlich vertikal, horizontal,
parallel oder lotrecht sind, je nach der Konfiguration des erfindungsgemäßen induktiven Elementes.
Ferner werden hier Ebenen benutzt, um Richtungen oder Orientierungen
zu illustrieren; sie sollen die Spulenwicklungen nicht als immer
planar definieren. So ist die Erfindung nicht auf absolute Orientierungen
begrenzt, wie die durchschnittliche Fachperson verstehen wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein induktives elektrisches Element so konfiguriert
und wird so eingesetzt, dass es elektrische Energie in einen Prozessraum
einer Verarbeitungskammer koppelt, sowohl durch einen Seitenwandabschnitt
der Verarbeitungskammer als auch gleichzeitig durch einen Endwandabschnitt
der Verarbeitungskammer. Ein typisches dielektrisches Fenster wird
herkömmlicherweise
an einem Ende der Kammer oder in der Nähe einer Endwand der Kammer,
gewöhnlich
am oberen Ende der Kammer positioniert. So wird elektrische Energie
von einer herkömmlichen
planaren Spulenantenne nach unten in den Prozessraum der Kammer
geleitet. Alternativ könnte
die Seitenwand der Kammer aus einem dielektrischen Material gebildet
sein und eine spiral- oder solenoidförmige Spule könnte um
die Seitenwand gewickelt sein, um die Energie in die Kammer zu koppeln.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat ein allgemein nichtplanares, induktives Element mehrere
Spulenwicklungen und ist so konfiguriert, dass Segmente der Spulenwicklungen
entlang Seitenwandabschnitten der Kammer und gleichzeitig auch entlang
Endwandabschnitten der Kammer positioniert oder orientiert sind.
Elektrische Energie von dem induktiven Element wird dadurch gleichzeitig
sowohl durch die Seitenwand- als auch durch die Endwandabschnitte
gekoppelt. Das heißt, in
einer Ausgestaltung wird induktive elektrische Energie von den Seiten
sowie vom oberen Ende der Kammer in ein Plasma gekoppelt. Zu diesem
Zweck hat ein Verarbeitungssystem mit einem solchen induktiven Element
einen Seitenwandabschnitt und einen Endwandabschnitt aus einem dielektrischen
Material wie z. B. Quarz.
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1A zeigt
ein induktives Element 120 in Form einer Spule, die um
eine Sektion 123 einer Verarbeitungskammer herum gebildet
und konfiguriert ist, die einen Seitenwandabschnitt 121 und
einen Endwandabschnitt 122 aufweist. Die Verarbeitungskammersektion 123 kann
in eine größere Kammer wie
die in 2B gezeigte integriert werden.
Die Sektion 123 ist im Allgemeinen gegenüber dem
zu verarbeitenden Substrat positioniert, um ein Plasma in der Nähe dieses
Substrats zu bilden. Die in den 1A–1C illustrierte
Sektion 123 ist allgemein zylindrisch mit einem allgemein
flachen Endwandabschnitt 122 und einem zylindrischen Seitenwandabschnitt 121 ausgebildet,
die Sektion kann aber auch andere Formen haben, wie z. B. die in 2B gezeigte
etwas konische Form. Das induktive Element 120 ist als
eine Spule ausgebildet, die mehrere Spulenwicklungen aufweist, kollektiv
mit der Bezugsziffer 124 bezeichnet, wobei jede der Wicklungen
ein Segment 126 hat, das allgemein entlang und um den Kammerseitenwandabschnitt 121 orientiert
ist. Die Spulenwicklungen 124 beinhalten auch Segmente 127,
die entlang dem Endwandabschnitt 122 orientiert sind. Auf
diese Weise koppeln die Spulenwicklungen 124 des induktiven
Elementes 120 Energie in das Plasma, sowohl durch einen
Seitenwandabschnitt als auch durch einen Endwandabschnitt der Kammer.
Die Seitenwand- und Endwandabschnitte 121, 122 sind
aus einem geeigneten dielektrischen Material wie Quarz gebildet,
so dass elektrische Energie dadurch an das Plasma gekoppelt werden
kann.
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Die
Spulenwicklungen 124 sind um die dielektrische Kammersektion 123 gewickelt
und angeordnet, um Energie von allgemein allen Seiten der Sektion 123 in
das Plasma zu koppeln. Das heißt, das
Element 120 beinhaltet allgemein entlang dem Kammerseitenwandabschnitt 121 orientierte
Segmente der Spulenwicklungen und entlang dem Kammerendwandabschnitt 122 orientierte
Segmente der Spulenwicklungen. Dazu beinhaltet das induktive Element 120,
das mit einem Anschluss einer RF-Leistungsversorgung am Ende 130 gekoppelt
ist, Spulenwicklungen, wobei jede Wicklung ein Segment hat, das über den
Endwandabschnitt gewickelt ist, und ein Segment, das um den Seitenwandabschnitt 122 gewickelt
ist. Die Seitenwandsegmente der Spulenwicklungen haben Sektionen,
die in Winkeln zueinander orientiert sind. Speziell, die Seitenwandsegmente
der Spulenwicklungen, die entlang dem Seitenwandabschnitt 121 positioniert
sind, haben jeweils eine Sektion 132, die an dem Seitenwandabschnitt
hinab verläuft,
und eine Sektion, die um den Seitenwandabschnitt 121 verläuft, wie
durch die horizontale Sektion 133 angedeutet ist. Das Seitenwandsegment
jeder Spulenwicklung hat ferner eine Sektion, die über den
Seitenwandabschnitt 121 zurück nach oben verläuft, wie
durch die vertikale Sektion 134 angedeutet ist. Die Spulenwicklungen verlaufen
dann zurück über den
Endwandabschnitt 122. Wie in 1A illustriert,
wird dieses Muster für die
verschiedenen Spulenwicklungen 124 an einer Seite der Kammersektion 132 hinab
verlaufend wiederholt. An der unteren Spule 124a erfolgt
der Übergang
am Segment 135 zur Spulenwindung 124b, die dann
um den Seitenwandabschnitt 121 herum und daran hinauf über den
Endwandabschnitt 122 und wiederum entlang der anderen Seite
der Kammersektion 123 gewickelt ist, bis sie im Ende 136 endet, das
mit dem anderen Anschluss einer RF-Leistungsversorgung gekoppelt
ist. Wie in den Figuren illustriert, hat die Spule 120 grundsätzlich Sätze von
Spulenwicklungen, wobei sich ein Wicklungssatz allgemein entlang
einer Seite der Kammer und ein anderer Wicklungssatz allgemein entlang
der anderen Seite der Kammer befindet.
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In
der in 1A gezeigten Ausgestaltung des
Elementes haben die Spulenwicklungssegmente entlang dem Seitenwandabschnitt
scharfe 90-Grad-Knicke, wie in 1A gezeigt
ist. Die verschiedenen Spulenwicklungssektionen, die am Seitenwandabschnitt 122 hinauf
und hinunter gewickelt sind, wie die Bezugsziffern 132, 132 anzeigen,
sind in einer allgemein vertikalen Orientierung ausgerichtet. Andere
Sektionen des induktiven Elementes, einschließlich der Sektionen 133,
sind allgemein horizontal orientiert. Es gibt einen Knick von etwa
90 Grad zwischen den Spulenwicklungssektionen 132, 134 und
der Sektion 133. Alternativ können andere Orientierungen
für die
verschiedenen Sektionen der Spulenwicklungen verwendet werden.
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1B zeigt
z. B. eine alternative Ausgestaltung eines induktiven Elementes,
das dem induktiven Element 120 allgemein ähnlich ist.
Das induktive Element 140 beinhaltet mehrere Spulenwicklungen 142, die
um den Seitenwandabschnitt 121 und über den Endwandabschnitt 122 einer
Verarbeitungskammersektion 123 ähnlich dem induktiven Element 120 von 7A verläuft. Der Übergang zwischen den Sektionen 134 der
Spulenwicklungen 142 und der Sektionen 133 bildet
jedoch einen Winkel von mehr als 90°, so dass die individuellen
Sektionen 134, 133 allgemein nicht lotrecht zueinander
sind. Der Winkel zwischen den Seitenwandsektionen 133, 134 könnte variiert
werden, um eine besondere Form der Kammersektion 123 aufzunehmen.
So könnte
der Winkel beispielsweise weniger als 90° betragen. Das Element 140 koppelt
Energie durch die Endwand und die Seitenwand einer Kammer in ein
Plasma.
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1C illustriert
eine weitere alternative Ausgestaltung eines induktiven Elementes,
das zum Koppeln von elektrischer Energie in eine Verarbeitungskammer
von Endwand- und Seitenwandabschnitten der Kammer verwendet wird.
Die Ausgestaltung in 1C verwendet keine Spulenwicklungen
mit mehreren darin ausgebildeten schrägen Sektionen, wie in den 7A, 7B gezeigt
ist. Das induktive Element 150 verwendet allgemein kreisförmige gewickelte
Spulenwicklungen, die so gewickelt sind, dass Sektionen der Wicklungen
um die Kammersektion 123 und Sektionen der Wicklungen gleichzeitig über den
Endwandabschnitt 122 und über den Seitenwandabschnitt 121 verlaufen.
Wie oben beschrieben, bildet das Element zwei Spulenwicklungssätze, die
sich auf gegenüberliegenden Seiten
der Sektion 123 befinden.
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Die
induktiven Elemente 120, 140, 150 jeweils
von 1A, 1B und 1C können zum induktiven
Koppeln von elektrischer Energie in ein Plasma von verschiedenen
Winkeln und zum Variieren der Penetration von elektrischer Energie
in das Plasma verwendet werden. Dadurch beeinflussen die induktiven
Elemente die Stabilität
und die Gleichförmigkeit
des Plasmas auf eine Weise, die mit planaren Spulen nicht erzielbar
ist. So besteht bei planaren Spulen im Allgemeinen nur eine geringe
Möglichkeit, die
Größe der Kopplungsschnittstelle
zwischen Spule und Plasma zu beeinflussen und somit den Bereich zu
vergrößern, in
dem RF-Leistung in ein Plasma geführt wird. Im Allgemeinen wird
die ICP-Leistung in eine Plasmaschicht geführt, die eine Schnittstelle
zur Antenne hat und ein paar Hauttiefen vom dielektrischen Fenster
verläuft.
Die in den 1A–1C illustrierten
Antennendesigns erzeugen Variabilität durch Variieren der Orientierung
der Sektionen der Spulenwicklungen, die entlang einem Seitenwandabschnitt 121 der
Verarbeitungskammer orientiert sind, so dass Energie nicht nur vom
oberen Ende der Kammer, sondern auch von den Seiten direkt in das
Plasma geleitet wird.
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1D illustriert
eine andere Ausgestaltung eines nichtplanaren induktiven Elementes,
die zum induktiven Koppeln von Energie in ein Plasma durch Endwand-
und Seitenwandabschnitte einer Verarbeitungskammer gemäß den Grundsätzen der
Erfindung verwendet werden könnte.
Das induktive Element 160 verwendet keine wiederholt gewickelten Spulenwicklungen ähnlich den
in den 1A–1C illustrierten
induktiven Elementen. Stattdessen umfasst das induktive Element 160 wiederholte
Segmente, die auf eine nicht spulenartige Weise radial in einem
kreisförmigen Muster
um eine mittlere Achse angeordnet sind. Die Segmente sind so angeordnet,
dass sie von einer Mitte des induktiven Elementes radial nach außen verlaufen.
Das Element 160 ist jedoch nicht so konfiguriert, dass
es allgemein flach oder planar ist, sondern das Element 160 hat
stattdessen Segmente, die entlang einem oberen Ende einer Kammer
orientiert sind und Segmente, die so orientiert sind, dass sie entlang
einer Seite einer Kammer orientiert sind.
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Spezieller,
jedes der wiederholten Segmente 162, die radial um eine
mittlere Achse 161 herum angeordnet sind, sind an den Ecken 163 gekrümmt, so dass
sie allgemein horizontale obere Segmente 164 und allgemein
vertikale Segmente 166 bilden. Die oberen Segmente 164 sind
allgemein entlang dem Endwand- oder dem oberen Wandabschnitt 122 der Verarbeitungskammer
orientiert, während
die vertikalen Segmente 166 allgemein entlang dem Seitenwandabschnitt 121 der
Verarbeitungskammer orientiert sind. Jedes der Seitensegmente 166 hat
eine Sektion 167, die allgemein horizontal orientiert,
aber entlang dem Seitenwandabschnitt 121 positioniert ist.
Das Element 160 koppelt elektrische Energie in eine Verarbeitungskammer
von oberhalb der Kammer und durch die Seiten der Kammer.
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Die
hierin offenbarten ICP-Systeme und induktiven Elemente können für Plasmaätzen oder plasmaunterstützte CVD
(PECVD) verwendet werden. Alternativ könnte das induktiv gekoppelte
Plasma für
einen Aufstäubungsprozess
oder für
Zerstäubungsätzprozesse
eingesetzt werden. In noch einer weiteren Alternative könnten die
hierin offenbarten induktiven Elemente zum Aufstäuben in Kombination mit einem
zweiten, unabhängig
vorgespannten induktiven Element verwendet werden, um ein Plasma in
einer Verarbeitungskammer weiter zu beeinflussen oder um zerstäubte Partikel
zu ionisieren.
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Dazu
illustriert 2A ein Verarbeitungssystem 200,
das eine Verarbeitungskammer 202 verwendet, um einen Prozessraum 204 zu
definieren, der ein zu verarbeitendes Substrat 206 enthält. Das Substrat 200 verwendet
induktive Elemente nicht gemäß den Grundsätzen der
Erfindung. Es ist besonders für
eine ionisierte PVD-Methode geeignet, in der von einem Target zerstäubte Partikel
vor dem Absetzen auf einem Substrat ionisiert werden. Das Substrat 206 liegt
auf einer Waferauflage 208, die sich unter einer dielektrischen
Kammersektion 210 befindet, die das Substrat 206 und
den Verarbeitungsraum 204 umgibt. Die Auflage 208 beinhaltet
den Substrathalter 206b, der von einer geeigneten Stromversorgung 206a vorgespannt
werden kann. Eine Lochplatte 212 und ein Aufstäubungstarget 214 und
ein assoziierter Träger 215 befinden
sich auf der Oberseite der dielektrischen Kammersektion 210.
In der Lochplatte 212 befindet sich ein(e) Loch oder Öffnung 213,
und das Target 214, das die Form eines Ringtargets haben
kann, umgibt das Loch 213. Das Target 214 ist mit
einer geeigneten Gleichstromversorgung 226b gekoppelt.
Das dielektrische Fenster 216 befindet sich auf der Lochplatte 212 und
dem Target 214. Das induktive Element 220 befindet
sich auf dem dielektrischen Fenster 216.
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Das
induktive Element 220 kann eines aus einer Reihe von geeignet
konfigurierten induktiven Elementen sein, die in Verbindung mit
einem planaren dielektrischen Fenster betrieben werden können, wie
z. B. das in 2A illustrierte induktive Element 10.
Faraday-Schirme 234, 236 können im System 200 zum
Einsatz kommen. Das induktive Element 10 beinhaltet vertikale
Spulenwicklungen 222 und horizontale Spulenwicklungen 224.
Die horizontalen Spulenwindungen 224 befinden sich allgemein
in einer Ebene parallel zu einer planaren Oberseite 225 des
dielektrischen Fensters 216. Das induktive Element 220 koppelt
elektrische Energie in den Verarbeitungsraum 204 und koppelt
speziell Energie in ein Plasma im Verarbeitungsraum 204 durch
das Fenster 216. Das Plasma dient zum Zerstäuben von
Material vom Target 214 und zum Ionisieren der zerstäubten Atome
von Target-Material, das dann mit bekannten ionisierten Aufstäubungstechniken
auf das Substrat 206 abgesetzt wird. Das induktive Element 220 ist
durch die Abgleicheinheit 226a mit einer RF-Leistungsversorgung 226 gekoppelt.
Das Target 214 ist mit einer Gleichstromversorgung 226b zum Vorspannen
des Targets gekoppelt.
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Um
ein in dem Verarbeitungskammerraum 204 gebildetes Plasma
weiter zu regeln und zu beeinflussen, ist ein sekundäres induktives
Element 230 um die dielektrische Kammersektion 210 herum
positioniert. Zu diesem Zweck kann das sekundäre induktive Element 230 die
Form eines zylindrischen Spulenelementes haben, das um die Sektion 210 gewickelt
ist, wie in 2A zu sehen ist. Das induktive Element 230 ist
durch die Abgleicheinheit 232a mit einer RF-Leistungsversorgung 232 gekoppelt.
Die Versorgung 232 arbeitet unabhängig von der RF-Leistungsversorgung 226.
Auf diese Weise werden ein primäres
induktives Element 220 und ein sekundäres induktives Element 230 unabhängig vorgespannt
und betrieben. Die beiden unabhängigen RF-Leistungsversorgungen 226, 232 können zum Justieren
der Menge an in das Plasma geführter
Leistung verwendet werden.
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Ein
spezieller Vorteil des Systems 200, das zwei unabhängig vorgespannte
induktive Elemente benutzt, wird mit einem ionisierten PVD-Prozess
realisiert. In einem ionisierten PVD-Prozess (iPVD), wie z. B. einem
ionisierten Metall-PVD-Prozess, werden Metallpartikel (z. B. Al-Partikel) von einem
Target unter Verwendung des von den primären Elementen erzeugten und
erhaltenen Plasmas zerstäubt,
und nach dem Zerstäuben
werden die Partikel durch das sekundäre Plasma ionisiert. Ein ionisierter
PVD-Prozess erlaubt
das Absetzen von Metallfilmen auf Substrate unter Verwendung von
Merkmalen mit hohen Seitenverhältnissen.
Das Maximieren der Elektronentemperatur und der Elektronendichte
im Plasma ist ein wichtiger Faktor zum Optimieren der Ionisierung
der Metallpartikel in einem iPVD-Prozess. Was in einem iPVD-Prozess jedoch häufig auftritt,
ist, dass die höhere
Dichte von Metallpartikeln, die in dem primären Plasma vorliegen, die Elektronentemperatur
in dem primären
Plasma schnell hinabdrückt oder
reduziert, so dass die erzielbare Gesamtmetallionisierung reduziert
wird. Ferner wird mit den zerstäubten
Metallpartikeln assoziierte Energie häufig durch das Prozessgas,
z. B. Argon, absorbiert, was zu einer Reduzierung der Dichte oder
einer Verdünnung
des Argonprozessgases führt.
Die Verdünnung des
Argongases wiederum reduziert die Thermalisierungswirksamkeit von
zerstäubten
Atomen und reduziert somit die Ionisierung des Metalls weiter.
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Unter
Verwendung eines Systems wie in 2A gezeigt
interagieren Metallatome mit hochdichten Plasmas in zwei unterschiedlichen
Regionen des Prozessraums, definiert durch die induktiv gekoppelte
Energie von den separaten induktiven Elementen 220 und 230.
Das primäre
induktive Element 220 erzeugt ein hochdichtes und gleichförmiges Plasma
in der Nähe
der Targets 214. Das auf das Substat 206 abzusetzende
Material wird vom Target 214 zerstäubt und vom primären Plasma
ionisiert. Ein gewisser Bruchteil des zerstäubten Materials geht in die
primäre
Plasmaregion über,
ohne ganz bis auf die lokale Gastemperatur abzukühlen, und es gibt daher keine
Möglichkeit,
dass es mit Plasmapartikeln kollidiert und ionisiert wird. Das sekundäre induktive
Element 230 verstärkt
die Ionisierung des zerstäubten Materials
erheblich, weil die zerstäubten
Atome die Möglichkeit
haben, in einen thermischen Zustand abzukühlen, bevor sie das sekundäre Plasma
erreichen, und können
somit mit zu ionisierenden Plasmapartikeln kollidieren. Ferner wird
jeder Bruchteil von zuvor ionisierten zerstäubten Atomen, die mit Elektronen
des Plasmas in einen neutralen Zustand rekombiniert werden, wieder
durch das sekundäre Plasma
ionisiert. Diese Neuionisierung erfolgt im Bereich des Prozessraums
in der Nähe
des induktiven Elementes 230, d. h. in dem Raum direkt über dem Substrat 206.
Das sekundäre
induktive Element 230 leitet Energie zu einem Plasma in
der Verarbeitungskammer 202 unabhängig von den Effekten des primären induktiven
Elements 220. Auf diese Weise wird eine größere Menge
Energie zum Plasma geführt
und Metallpartikel vom Target 214 zerstäubt, wodurch wiederum die gewünschte Ionisierung
der Metallpartikel und die Gleichförmigkeit des ionisierten Metallflusses
erhöht
werden. Ferner fügt
das sekundäre
induktive Element 230 RF-Energie zum äußeren Umfang des Plasmafeldes
hinzu, wo eine erhebliche Menge des ionisierten Metallflusses aufgrund
von Rekombination und Seitenwandadsorption in Verbindung mit der
dielektrischen Kammersektion 210 verloren geht. Das primäre induktive
Element kann mit einer RF-Leistungsversorgung 226 gekoppelt
werden, die mit etwa 13,56 MHz arbeitet, während die sekundäre RF-Leistungsversorgung 232 mit etwa
2 MHz arbeiten kann. Die Leistungsversorgungen 226, 232 arbeiten
unabhängig
voneinander. Im Allgemeinen können
die induktiven Elemente durch Versorgungen im Erregungsfrequenzbereich
von 400 kHz bis 100 MHz gespeist werden. Die RF-Leistungsversorgungen
sind mit den induktiven Elementen durch Abgleicheinheiten 226a, 232a gekoppelt,
um maximale RF-Leistung in das Plasma zu führen.
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Ein
mit zwei induktiven Elementen wie in 2A gezeigt
erzeugtes Plasma kann besser über einen
breiteren Bereich von Target-Leistungs- und Gasdruckparametern reguliert
werden, aufgrund von Leistung, die dem Plasma von zwei unabhängigen Energiequellen
zugeführt
wird. Ferner erhöht
das in 2A illustrierte System 200 die
Größe der Region der
Metallpartikelionisierung durch Erzielen einer unabhängigen Steuerung
des Plasmas in der Region direkt über dem Substrat 206 und
daher einer unabhängigen
Regelung der Interaktion des Plasmas mit vom Target 214 zerstäubten Partikeln.
Ferner hat der Erfinder festgestellt, dass ein System ähnlich dem System 200 auch
andere physikalische Mechanismen zum Führen von elektrischer Energie
in das Plasma verwenden kann, wie z. B. Ionenschallwellen, Elektronenplasmawellen
und andere Wellenkopplungsmechanismen. Ferner ist ein weiterer Vorteil
des hierin erörterten
Systems, dass die in das Plasma geführte Gesamtleistung in zwei
Teile unterteilt werden kann, so dass dem Plasma höhere kumulative
Leistungspegel zugeführt
werden. Zusätzlich
reduziert das Aufspalten der Leistungsanforderung zwischen primären und
sekundären
induktiven Elementen die Erhitzung dieser Elemente und erleichtert
das Kühlen
der Elemente.
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Das
System 200 kann auch zum Erhöhen der räumlichen Ionisierungseffizienz
von von dem Target 214 zerstäubten Partikeln verwendet werden. Die
Größe der mittleren Öffnung 213 in
der Lochplatte 212 beschränkt die zerstäubten Atome,
die auf das Substrat auftreffen, bevor sie abkühlen und ionisiert werden.
Die Größe der mittleren Öffnung könnte so variiert
werden, dass sie eine größere oder
kleinere Menge von zerstäubten
Partikeln von dem zu ionisierenden primären Element 220 zurück in das
Plasma reflektiert. Dadurch wird die Ionisierungswahrscheinlichkeit
für die
zerstäubten
Partikel erhöht,
bevor sie auf die Substratoberfläche
auftreffen. Das System in 2A macht
den Ionisierungsprozess vom Gasdruck im Verarbeitungsraum 204 und
auch von der dem Target 214 zum Zerstäuben von Partikeln davon zugeführten Energiemenge
unabhängiger.
Daher wird das Gesamt-„Prozessfenster” des Systems
verbessert, was ein erheblicher Vorteil gegenüber Systemen des Standes der
Technik bedeutet, die einzelne, planare induktive Elemente verwenden,
die auf bestimmte Prozessgas-Druckbereiche
und Leistungsbeschränkungen
begrenzt sind.
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Um
die induktive Kopplung von Energie in das Gasplasma wie oben erörtert noch
weiter zu verbessern, kann das System 200 Faraday-Schirme
in Form eines geschlitzten Schirms 234 in der Nähe einer
Innenseite des dielektrischen Fensters 216 und einen Schirm 236 um
den Kammerabschnitt 210 in der Nähe des sekundären induktiven
Elementes 230 herum verwenden. Faraday-Schirme sind in
ionisierten PVD-Systemen
nützlich,
die metallisches Material verwenden, das auf den dielektrischen
Oberflächen
in der Kammer aufgebaut werden kann und einen elektrischen Kurzschluss
zwischen internen Teilen und dem Plasma verursachen. Faraday-Schirme verbessern
auch die induktive Kopplung von Energie vom Element 230 in
das Plasma. Die Faraday-Schirme sind im Allgemeinen geerdet und
arbeiten gemäß bekannten
Plasmagrundsätzen,
um kapazitive elektrische Felder zu reduzieren, die durch die induktiven Elemente 220, 230 wie
oben erörtert
erzeugt werden.
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2B illustriert
eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ähnlich dem
System 200 und verwendet ein primäres nichtplanares induktives Element
wie oben erörtert
sowie ein sekundäres
induktives Element. Das System 245 verwendet ein primäres induktives
Element 250 ähnlich
einem oben mit Bezug auf die 1A–1D beschriebenen Element,
das elektrische Energie sowohl von einem Endwandabschnitt 251 als
auch von einem Seitenwandabschnitt 252 der Kammer an die
Verarbeitungskammer 246 koppelt. Dazu wird über der
Lochplatte 247 eine dielektrische Kammersektion 248 mit einem
Endwandabschnitt 251 und einem Seitenwandabschnitt 252 anstatt
eines flachen dielektrischen Fensters wie in 2A gezeigt
verwendet. Ein ringförmiges
Target 254 und ein Träger 255 sind
um die Kammersektion 248 positioniert und das induktive
Element 250 ist um die Kammersektion 248 gewickelt,
um Energie induktiv in die Kammer 246 in der Nähe des Targets 254 zu
koppeln und dadurch Materialpartikel vom Target gemäß dem gut
bekannten Plasmaprinzip zu zerstäuben.
Das Target 254 ist mit einer Gleichstromversorgung 255b zum
Vorspannen des Targets gekoppelt. Ein induktives Element mit einer
Form, die dem in 1B offenbarten Element ähnlich ist,
ist in 2B dargestellt. Es könnten jedoch
auch andere, ähnliche
aufgebaute induktive Elemente gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen. So könnten z. B. auch die in den 1A, 1C und 1D illustrierten
Elemente mit dem in 2B illustrierten System 245 zum
Einsatz kommen. Das induktive Element 250 ist betriebsmäßig mit
einer Abgleicheinheit 255a und der RF-Leistungsversorgung 255 gekoppelt,
die unabhängig
von einer anderen RF-Leistungsversorgung 256 und Abgleicheinheit 256a arbeitet,
die mit dem sekundären
induktiven Element 257 gekoppelt sind. Ein Faraday-Schirm 258 ist
im System 245 dargestellt und kann zum Verbessern der induktiven
Kopplung von Energie in die Kammer 246 durch das sekundäre induktive
Element 257 zum Verarbeiten eines Substrats 260 verwendet werden, das
in der Kammer 246 auf einer Auflage 261 liegt. Die
Auflage 261 beinhaltet den Substrathalter 260b, der
von der Versorgung 260a zum Regeln der Prozessspannung
und der Parameter auf dem Substrat 260 vorgespannt werden
kann.
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Durch
Verwenden eines Plasmaverarbeitungssystems ähnlich dem in 2B illustrierten System 245 könnte das
Design der Verarbeitungskammer durch Montieren des Targets 254 in
einem Bereich der dielektrischen Kammersektion 248 zwischen
den einzelnen Spulenwicklungen des induktiven Elementes 250 modifiziert
werden. Mit Bezug auf 2B, ein Target 254 könnte in
dem mit der Bezugsziffer 259 bezeichneten Bereich zwischen
den benachbarten Spulenwicklungen des induktiven Elementes 250 positioniert
werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zwar durch die Beschreibung ihrer Ausgestaltungen
illustriert, und die Ausgestaltungen wurden zwar sehr ausführlich beschrieben,
aber zusätzliche
Vorteile und Modifikationen werden für die Fachperson offensichtlich sein.