KR101453118B1 - 웨이퍼-대향 전극 상에 ｄｃ 전압을 유도하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

웨이퍼-대향 전극 상에 ｄｃ 전압을 유도하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

기판 처리 방법이 개시된다. 이 방법은 제 1 전극 및 제 2 전극을 구비하여 구성된 플라즈마 처리 챔버에서 기판을 지지하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제 2 전극에 패시브 RF (radio frequency) 회로를 커플링하는 단계를 포함하고, 패시브 RF 회로는 제 2 전극에 대한 RF 임피던스, RF 전압 퍼텐셜 및 DC 바이어스 퍼텐셜 중 하나 이상을 조절하도록 구성된다.
Figure R1020097020407
패시브 RF 회로, 플라즈마 처리 시스템

Description

웨이퍼-대향 전극 상에 ＤＣ 전압을 유도하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INDUCING DC VOLTAGE ON WAFER-FACING ELECTRODE}
발명의 배경
플라즈마 처리의 진보는 반도체 산업에 있어서의 성장을 촉진하였다. 플라즈마 처리는, 상이한 플라즈마 발생 기술, 예컨대, 유도 결합형 플라즈마 처리 시스템, 용량 결합형 플라즈마 처리 시스템, 마이크로파 발생 플라즈마 처리 시스템 등을 수반할 수도 있다. 제조업자들은 종종 반도체 디바이스를 제조하기 위해 재료의 퇴적 및/또는 에칭을 수반하는 공정에 있어서 용량 결합형 플라즈마 처리 시스템을 채용하고 있다.
새로운 개량된 재료, 상이한 재료의 복합 스택, 보다 박형의 층, 보다 소형의 피쳐, 및 보다 엄격한 공차 (tolerance) 를 가지고 제조되는 차세대 반도체 디바이스는, 플라즈마 공정 파라미터에 대한 보다 넓은 동작 윈도우 (operating window) 및 보다 정확한 제어를 갖는 플라즈마 처리 시스템을 요구할 수도 있다. 그리하여, 기판의 플라즈마 처리를 위한 중요한 고려사항은, 복수의 플라즈마 관련 공정 파라미터를 제어하기 위한 용량 결합형 플라즈마 처리 시스템 처리 능력을 포함한다. 플라즈마 관련 공정 파라미터를 제어하기 위한 종래 기술의 방법은, 외부 RF (radio frequency) 발생기 또는 외부 DC 전원을 포함할 수도 있다.
설명을 용이하기 하기 위해, 도 1 은 외부 RF 발생기 (124) 가 상부 전극 (104) 에 커플링된 종래 기술의 플라즈마 처리 시스템 (100) 의 간략화된 개략도를 도시한다. 플라즈마 처리 시스템 (100) 은 단일, 이중 (DFC), 또는 삼중 주파수 RF 용량성 방전 시스템일 수도 있다. 일 예에 있어서, RF 는 2, 27 및 60 MHz 를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 플라즈마 처리 시스템 (100) 은 하부 전극 (106) 위에 배치된 기판 (108) 을 포함하도록 구성될 수도 있다.
예컨대, 기판 (108) 이 처리되는 상황을 고려한다. 플라즈마 처리 동안, 접지로의 경로를 갖는 RF 발생기 (120) 가 RF 매치 (118) 를 통해 하부 전극 (106) 에 낮은 RF 바이어스 전력을 공급할 수도 있다. 일 예에 있어서, RF 매치 (118) 는 플라즈마 시스템에 대한 전력 전달을 최대화하기 위해 사용될 수도 있다. RF 발생기 (120) 로부터의 전력은, 상부 전극 (104) 과 하부 전극 (106) 사이에서 플라즈마를 점화 (ignite) 하기 위해 어떤 가스 (개략도를 간략화하기 위해 이 가스와 플라즈마는 도시되지 않음) 와 상호작용하는 경향이 있다. 전자 디바이스를 생성하기 위해 기판 (108) 상으로 재료를 퇴적 및/또는 에칭하기 위해 플라즈마가 이용될 수도 있다.
도 1 의 예에 있어서, 하부 전극 (106) 은 저부 절연체 (116; bottom insulator) 에 의해 접지된 저부-연장부 (114) 로부터 전기적으로 절연되어 있다. 상부 전극 (104) 은 상부 절연체 (112) 에 의해 접지된 상부 외부전극 (110) 으로부터 전기적으로 절연되어 있다.
예컨대, 제조업자가 플라즈마 처리 파라미터에 대한 추가적인 제어를 제공하 기 위해 플라즈마 처리 동안 상부 전극 (104) 의 전압을 조절하기를 원할 수도 있는 상황을 고려한다. 상부 전극 (104) 의 전압은, 접지로의 경로를 갖는 외부 RF 발생기 (124) 에 의해 RF 매치 (122) 를 통해 조절될 수도 있다. 도 1 의 예에 있어서의 외부 RF 발생기 (124) 는 높은 RF 전력공급 발생기일 수도 있다.
또한, 도 2 는 외부 DC 전원 (224) 이 상부 전극 (104) 에 접속된 종래 기술의 플라즈마 처리 시스템 (200) 의 간략화된 개략도를 도시한다. 도 2 의 플라즈마 처리 시스템 (200) 은, 도 1 의 상기 기술된 다중-주파수 용량 결합형 플라즈마 처리 시스템 (100) 과 유사하다.
도 2 의 예에 있어서, 외부 DC 전원 (224) 은, 접지로의 경로를 가지며 RF 필터 (222) 를 통해 상부 전극 (104) 에 커플링된다. RF 필터 (222) 는 일반적으로 DC 전원 (224) 에 손실을 야기하지 않고 원치않는 고조파 (harmonic) RF 에너지의 감쇠를 제공하기 위해 사용된다. 원치않는 고조파 RF 에너지는 플라즈마 방전시에 발생되며, RF 필터 (222) 에 의해 DC 전원으로 리턴되지 못하게 할 수도 있다.
예컨대, 제조업자가 플라즈마 처리 파라미터에 대한 추가적인 제어를 제공하기 위해 플라즈마 처리 동안 상부 전극 (104) 의 DC 퍼텐셜을 조절하기를 원할 수도 있는 상황을 고려한다. 도 2 의 예에 있어서의 상부 전극 (104) 의 DC 퍼텐셜은, 외부 DC 전원 (224) 을 채용함으로써 조절될 수도 있다.
불행하게도, 상기 기술된 플라즈마 처리 시스템들은, 플라즈마 관련 파라미터에 대한 추가적인 제어를 달성하기 위해 상부 전극 상의 전압을 충전하기 위한 외부 RF 전원 또는 상부 전극 상의 DC 퍼텐셜을 충전하기 위한 외부 DC 전원을 채용하는 것을 요구한다. 외부 전원들의 필요는 구현하는데 비용이 많이 들 수도 있고, 디바이스 제조업자들에 대해 바람직하지 않은 작업 비용을 부가할 수도 있다.
발명의 개요
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제 1 전극 및 제 2 전극을 구비하여 구성된 플라즈마 처리 챔버에서 기판을 지지하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제 2 전극에 패시브 RF (radio frequency) 회로를 커플링하는 단계를 포함하고, 패시브 RF 회로는 제 2 전극에 대한 RF 임피던스, RF 전압 퍼텐셜 및 DC 바이어스 퍼텐셜 중 하나 이상을 조절하도록 구성된다.
상기 개요는 본 명세서에 개시된 본 발명의 여러 실시형태들 중 단지 하나에 관한 것이며, 본 명세서의 청구범위에서 설명되는 본 발명의 범위를 제한하기 위해 의도된 것이 아니다. 본 발명의 이들 특징 및 다른 특징은 하기 도면과 관련하여 본 발명의 상세한 설명에서 이하 더욱 상세하게 기재될 것이다.
도면의 간단한 설명
본 발명은 첨부 도면의 도에서 한정을 위해서가 아닌 예시를 위해서 설명되며, 첨부 도면에 있어서의 유사한 참조 부호들은 유사한 엘리먼트들을 지칭한다.
도 1 은 외부 RF 발생기가 상부 전극에 커플링된 종래 기술의 플라즈마 처리 시스템의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 2 는 외부 DC 전원이 상부 전극에 접속된 종래 기술의 플라즈마 처리 시스템의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 플라즈마 처리 시스템에 있어서 DC 접지로의 경로를 가지며 상부 전극에 커플링된 RF 커플링 회로 장치의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, RF 커플링 회로 장치의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 2 개의 상이한 커패시턴스 값에서 플라즈마 처리 시스템의 플라즈마 관련 파라미터에 대한 RF 커플링 회로 장치의 측정 효과를 나타내는 데이터 표시 그래프를 도시한다.
실시형태의 상세한 설명
이하, 본 발명은 첨부 도면에 도시된 바와 같이 그것의 몇몇 실시형태들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 하기 설명에 있어서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세가 설명된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 상세의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 다른 예시에 있어서, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 주지된 공정 단계들 및/또는 구조들은 상세하게 기재되지 않는다.
방법 및 기법을 포함한 다양한 실시형태들이 이하 본 명세서에 기재된다. 본 발명은 또한 본 발명의 기법의 실시형태들을 실시하기 위한 컴퓨터-판독가능 명령이 저장된 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조품을 커버할 수도 있다는 것 에 유념해야 한다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 예컨대, 반도체, 자기, 광-자기, 광학, 또는 다른 형태의 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다. 게다가, 본 발명은 또한 본 발명의 실시형태들을 실시하기 위한 장치들을 커버할 수도 있다. 이러한 장치는 본 발명의 실시형태들에 속하는 태스크를 수행하기 위해, 전용 및/또는 프로그래밍가능한, 회로를 포함할 수도 있다. 이러한 장치의 예는 적절히 프로그래밍된 경우에 전용 컴퓨팅 디바이스 및/또는 범용 컴퓨터 (general-purpose computer) 를 포함하고, 본 발명의 실시형태들에 속하는 다양한 태스크들에 적합한 전용/프로그래밍가능 회로 및 컴퓨터/컴퓨팅 디바이스의 조합을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 플라즈마 처리 파라미터를 제어하기 위한 플라즈마 처리 시스템에 있어서의 RF 접지 커플링 회로에 대한 장치 및 방법이 제공된다. RF 접지 커플링 회로는 DC 접지로의 경로를 가지고 상부 전극에 접속될 수도 있다. 본 발명의 실시형태들은, 상부 전극에 대한 RF 전압 퍼텐셜 및/또는 DC 바이어스 전압이 RF 접지 커플링 회로에 의해 조절되는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태들에 있어서, RF 접지 커플링 회로는 플라즈마 처리 파라미터 (예컨대, 플라즈마 밀도, 이온 에너지 및 화학적 성질) 를 제어하기 위해 채용될 수도 있다. RF 접지 커플링 회로는 패시브 회로 (passive circuit) 이다. 예컨대, 가변 임피던스 출력을 발생시킴으로써 제어가 달성될 수도 있다. 다른 예에 있어서, 가변 저항을 발생시킴으로써 제어가 또한 달성될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 상부 전극으로부터 접지로의 DC 전류 리턴을 위한 경로를 제공하기 위해 플라즈마 처리 챔버에 의해 도전성 커플링 부재가 채용된다. 일 예에 있어서, 플라즈마 처리 챔버는 RF 접지 커플링 회로에 커플링된 상부 전극을 포함할 수도 있다. 상부 전극에 접속되는, RF 접지 커플링 회로에는 접지로의 DC 전류 리턴을 위한 경로가 제공될 수도 있고, 그리하여 RF 접지 커플링 회로가 상부 전극에 대한 RF 전압 및/또는 DC 바이어스를 제어하는 것을 가능하게 한다. 다른 실시형태에 있어서, 도전성 커플링 부재는, 플라즈마 처리 챔버의 저부에서 접지로의 DC 전류 리턴에 대해 방사상 균일성 (radial uniformity) 을 제공하기 위해 링 형상을 가질 수도 있다. 일 예에 있어서, 플라즈마 처리 챔버가 도전성 커플링 부재를 포함할 수도 있는데, 이 도전성 커플링 부재는 접지로의 DC 전류 리턴에 대해 방사상 균일성을 제공하기 위해 하부 연장 링 위에 배치된 실리콘 링일 수도 있다.
다른 실시형태에 있어서, RF 접지 커플링 회로 장치는 상부 전극의 RF 전압의 조절을 가능하게 하기 위해 가변 임피던스 출력을 제공하도록 구성된다. 일 예에 있어서, 가변 임피던스 출력을 발생시키기 위해 커패시터(들) 및/또는 인덕터(들)가 채용될 수도 있다. 그러나, 가변 임피던스를 발생시키기 위한 동일 컴포넌트 및/또는 상이한 컴포넌트를 포함하는 다른 장치가 또한 채용될 수도 있다. 종래 기술과 달리, 외부 RF 전력 발생기 없이 RF 전압이 제어될 수도 있다. 따라서, RF 접지 커플링 회로 장치, 즉, 패시브 회로는, 값비싼 외부 전원 을 구현하지 않고 RF 전압을 통해 플라즈마 처리 파라미터를 제어할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, RF 접지 커플링 회로 장치는 상부 전극의 DC 퍼텐셜의 조절을 가능하게 하기 위해 가변 저항기를 구비하여 구성된다. 일 실시형태에 있어서, RF 접지 커플링 회로 장치는 외부 DC 전원을 가지지 않는다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 가변 저항기를 통해 저항 값을 조절함으로써 상부 전극의 DC 바이어스가 제어될 수도 있다. 그리하여, 상부 전극의 DC 바이어스의 변경에 의해 플라즈마 파라미터가 영향을 받을 수도 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 후술하는 설명 및 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수도 있다. 도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 플라즈마 처리 시스템 (300) 에 있어서 DC 접지로의 경로를 가지며 상부 전극 (304) 에 커플링된 RF 커플링 회로 장치 (324) 의 간략화된 개략도를 도시한다. 플라즈마 처리 시스템 (300) 은 단일, 이중, 또는 삼중 주파수 RF 용량성 방전 시스템일 수도 있다. 일 예에 있어서, RF 는 2, 27 및 60 MHz 를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 플라즈마 처리 시스템 (300) 은 하부 전극 (306) 위에 배치된 기판 (308) 을 포함하도록 구성될 수도 있다.
예컨대, 기판 (308) 이 처리되는 상황을 고려한다. 플라즈마 처리 동안, 접지로의 경로를 갖는 RF 발생기 (322) 가 RF 매치 (320) 를 통해 하부 전극 (306) 에 낮은 RF 바이어스 전력을 공급할 수도 있다. RF 발생기 (322) 로부터의 RF 전력은, 상부 전극 (304) 과 하부 전극 (306) 사이에서 플라즈마를 점화하기 위해 어떤 가스 (개략도를 간략화하기 위해 이 가스와 플라즈마는 도시되지 않음) 와 상호작용할 수도 있다. 전자 디바이스를 생성하기 위해 기판 (308) 상으로 재료를 퇴적 및/또는 에칭하기 위해 플라즈마가 이용될 수도 있다.
도 3 의 구현에 있어서, 상부 전극 (304) 은 절연체 (312) 에 의해 접지된 상부 연장 링 (310) 으로부터 전기적으로 절연되어 있다. 접지된 상부 연장 링 (310) 은 표면 상에 석영층으로 커버되는 도전성 알루미늄 재료로 구성될 수도 있다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 하부 전극 (306) 은 절연체 (318) 에 의해, 플라즈마 처리 챔버의 저부에 위치된 DC 접지된 하부 전극 연장 링 (314) 으로부터 전기적으로 절연되어 있다. 도 3 의 구현에 있어서, 하부 연장 링 (314) 은 표면 상에 석영층으로 커버될 수도 있는 도전성 알루미늄 재료로 구성될 수도 있다. 하부 연장 링 (314) 의 구성에 있어서 다른 도전성 재료가 또한 채용될 수도 있다.
종래 기술에 있어서, 외부 전원을 채용함으로써 상부 전극에 대한 RF 커플링 및 DC 바이어스가 달성될 수도 있다. 종래 기술의 방법과 달리, RF 커플링 회로 장치 및 접지로의 DC 전류 리턴을 제공함으로써 RF 커플링 및 DC 바이어스가 달성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 접지로의 DC 전류 리턴을 위한 경로를 제공하기 위해 하부 전극 연장 링 (314) 의 알루미늄 부분 위에 도전성 커플링 부재 (316) 가 배치된다. 도전성 커플링 부재 (316) 는 실리콘으로 구성될 수도 있다. 대안적으로, 도전성 커플링 부재 (316) 는 또한 다른 도전성 재료로 구성될 수도 있다. 도 3 의 구현에 있어서, 도전성 커플링 부재 (316) 는 링 형상 이다. 이런 링 형상은 플라즈마 처리 챔버의 저부에서 접지로의 DC 전류 리턴에 대해 방사상 균일성을 유리하게 제공한다. 그러나, 도전성 커플링 부재 (316) 는, 접지로의 DC 전류 리턴에 대해 균일성을 제공할 수도 있는, 예컨대, 원형 디스크 형상, 도넛 형상 등과 같은 적절한 형상으로 형성될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 접지에 대한 RF 커플링을 제어하는 RF 커플링 회로 장치 (324) 를 구비하여 상부 전극 (304) 이 제공된다. 종래 기술의 예와는 대조적으로, RF 커플링 회로 장치 (324) 는 외부 전원, 즉 패시브 회로를 요구하지 않는다. RF 커플링 회로 장치 (324) 는, 상부 전극 (304) 에 대한 RF 전압 퍼텐셜 및/또는 DC 바이어스 퍼텐셜을 각각 변화시키기 위해 임피던스 및/또는 저항을 변경하는 회로를 구비하여 구성될 수도 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, RF 커플링 회로 장치 (400) 의 간략화된 개략도를 도시한다. 도 4 의 RF 커플링 회로 장치 (400) 는 도 3 의 RF 커플링 회로 장치 (324) 의 상세를 도시한다. 따라서, 도 4 는 이해를 용이하게 하기 위해 도 3 과 관련하여 설명된다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 예컨대, 가변 임피던스 출력을 발생시키기 위해 커패시터(들) 및/또는 인덕터(들)에 의해 가변 임피던스 회로가 구현될 수도 있다. 그러나, 가변 임피던스를 발생시키기 위해 동일 컴포넌트 및/또는 상이한 컴포넌트를 포함하는 다른 장치가 또한 채용될 수도 있다. 도 4 의 구현에 있어서, RF 커플링 회로 장치 (400) 는, 가변 임피던스 출력을 발생시키기 위해 접지로의 경로를 갖는 가변 커패시터 (C) (404) 와 그것에 직렬인 인덕터 (L) (402) 를 구비하여 구성된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 커패시터 (404) 는, 제한 없이 (주파수가 약 2 MHz 일 경우에) 약 20 pF 내지 약 4,000 pF 사이의 값을 가질 수도 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 인덕터 (402) 는, 제한 없이 약 14 nH 를 가질 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, RF 커플링 회로 장치 (400) 는 가변 저항 출력을 발생시키기 위해 가변 저항기 (R) (408) 및 스위치 (410) 에 접속된 RF 필터 (406) 를 구비하여 또한 구성된다. 스위치 (410) 가 개방 위치로 설정될 경우, 상부 전극은 플로팅되고, 그 회로를 통해 어떠한 전류도 흐르지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 스위치 (410) 가 폐쇄 위치로 설정될 경우, 전류 경로는 플라즈마 (도시하지 않음) 를 통해 상부 전극 (304) 으로부터 도 3 의 도전성 커플링 부재 (316) 를 경유하여 DC 접지 하부 연장 링 (314) 으로 흐르는 경향이 있다. 가변 커패시터 (404) 및 인덕터 (402) 가 전류 경로에 배치될 수도 있고, 이로써 전류 흐름에 임피던스를 제공한다. RF 커플링 회로 장치 (400) 의 임피던스는 가변 커패시터 (404) 의 값을 변경함으로써 조절될 수도 있다. 도 3 의 상부 전극 (304) 의 RF 전압 퍼텐셜은 RF 커플링 회로 장치 (400) 의 LC 부분을 통해 임피던스를 변경함으로써 제어될 수도 있다. 종래 기술의 예와는 대조적으로, RF 커플링 회로 장치 (400) 는 외부 전원을 요구하지 않는다.
또한, 가변 저항기 (408) 는 전류 흐름에 저항을 제공하기 위해 전류 경로에 배치될 수도 있다. 일 예에 있어서, RF 커플링 회로 장치 (400) 의 저항은 가변 저항기 (408) 의 값을 변경함으로써 조절될 수도 있다. 그리하여, 도 3 의 상부 전극 (304) 의 DC 퍼텐셜은, (도 4 의 스위치 (410) 가 개방된) DC 플로팅과 (도 4 의 스위치 (410) 가 폐쇄된) DC 접지 사이에서 DC 퍼텐셜 값의 점진적 변화 (gradation) 를 제공하도록 제어될 수도 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 2 개의 상이한 커패시턴스 값에서 플라즈마 처리 시스템의 플라즈마 관련 파라미터에 대한 RF 커플링 회로 장치의 측정 효과를 나타내는 데이터 표시 그래프 (500) 를 도시한다. 도 5 는 이해를 용이하게 하기 위해 도 3 및 도 4 와 관련하여 설명된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 수평축은 상부 전극 DC 셋업을 나타낸다. 점선 (502) 은 도 4 의 스위치 (410) 가 개방된 상부 DC 플로팅 셋업 (top DC float setup) 을 나타낸다. 점선 (504) 은 도 4 의 스위치 (410) 가 폐쇄된 상부 DC 접지 (top DC ground) 를 나타낸다.
도 5 에 있어서, 좌측의 수직축은 웨이퍼 DC 바이어스 및 상부 전극 DC 전압 퍼텐셜 측정치 [전압 (V)] 를 나타낸다. 도 5 에는 좌측의 수직축의 전압값에 대응하는 실선의 플롯 라인 (506, 508, 510 및 512) 이 나타나 있다. 또한, 우측의 수직축은 상부 전극 DC 전류 측정치 [암페어 (A)] 를 나타낸다. 도 5 에는 또한 우측의 수직축의 전류값에 대응하는 파단선의 플롯 라인 (514 및 516) 이 나타나 있다.
예컨대, 도 4 의 RF 커플링 회로 장치 (400) 에서의 스위치 (410) 가 플라즈마 처리 동안 개방된 상황을 고려한다. 도 3 의 상부 전극 (304) 은 플로팅되고 DC 전류 경로는 존재하지 않는다. 일 예에 있어서, 도 5 의 플롯 라인 (514 및 516) 에 대한 포인트 (518) 에 나타낸 바와 같이, 스위치 (410) 가 개방된 경우 상부 전극 (304) 에 대한 DC 전류의 측정 값은 실질적으로 제로가 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 예컨대, 스위치 (410) 가 폐쇄되는 경우, 도 3 의 상부 전극 (304) 이 접지되고 DC 전류 경로가 존재하게 된다. 도 3 의 구현에 있어서, DC 전류는 플라즈마를 통해 상부 전극 (304) 으로부터 (하부 연장링 (314) 의 알루미늄 부분 위에 배치되는) 도전성 커플링 링 (316) 까지 접지로 리턴된다. 종래 기술과는 대조적으로, 상부 전극 (304) 과의 RF 커플링은 외부 전력 발생기를 채용하지 않고 달성될 수도 있다.
예컨대, 도 4 의 스위치 (410) 가 폐쇄되는 플라즈마 처리 동안, 도 4 의 RF 커플링 회로 장치 (400) 의 가변 커패시터 (404) 가 임피던스 값을 변경하기 위해 조절될 수도 있다. 동시에 또는 대안적으로, 도 4 의 가변 저항기 (408) 는 저항 값을 변경하기 위해 조절될 수도 있다.
일 예에 있어서, 가변 커패시터 (404) 는 0.8 nF (nano Farad) 의 제 1 커패시턴스 값 또는 10 nF 의 제 2 커패시턴스 값으로 설정될 수도 있다. 0.8 nF 및 10 nF 에서 측정된 상부 전극 DC 전압 퍼텐셜 값은 각각 플롯 라인 (506 및 508) 에 의해 나타나 있다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 10 nF 의 보다 큰 커패시턴스 값에 대한 곡선 (508) 과 비교해서, 0.8 nF 의 보다 낮은 커패시턴스 값에 대한 플롯 라인 (506) 은 보다 큰 DC 전압 퍼텐셜 변화, 즉, 보다 큰 기울기 변화를 나타낸다.
또한, 상부 전극 DC 전압 퍼텐셜의 값은 가변 저항기 (408) 의 저항 값을 변 경함으로써 조절될 수도 있다. 예컨대, 플롯 라인 (506) 의 0.8 nF 커패시턴스 설정에서의 DC 전압 퍼텐셜 값은 가변 저항기 (408) 의 값을 변경함으로써 플롯 라인 (506) 을 따라 임의의 값으로 조절될 수도 있다.
다른 예에 있어서, 0.8 nF 또는 10 nF 커패시턴스 설정에서 웨이퍼 DC 바이어스 값은 각각 도 5 의 플롯 라인 (510 및 512) 에 의해 나타나 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 도 4 의 스위치 (410) 가 폐쇄되는 경우 플라즈마 처리 동안, 10 nF 의 보다 큰 커패시턴스 값에 대한 플롯 라인 (512) 과 비교해서, 0.8 nF 의 보다 낮은 커패시턴스 값에 대한 플롯 라인 (510) 은 보다 큰 DC 바이어스 변화, 즉, 보다 큰 기울기 변화를 나타낸다.
따라서, 웨이퍼 DC 바이어스의 값은 가변 저항기 (408) 의 저항 값을 변경함으로써 조절될 수도 있다. 예컨대, 플롯 라인 (510) 의 0.8 nF 커패시턴스 설정에서의 웨이퍼 DC 바이어스 값은 가변 저항기 (408) 의 값을 변경함으로써 플롯 라인 (510) 을 따른 임의의 값으로 조절될 수도 있다.
다른 실시형태에 있어서, 0.8 nF 및 10 nF 커패시턴스 설정에서의 상부 전극 DC 전류 값은 각각 도 5 의 플롯 라인 (514 및 516) 에 의해 나타나 있다. 10 nF 의 보다 큰 커패시턴스 값에 대한 곡선 (516) 과 비교해서, 0.8 nF 의 보다 낮은 커패시턴스 값에 대한 플롯 라인 (514) 은 보다 큰 DC 전류 변화, 즉, 보다 큰 기울기 변화를 나타낸다.
전술한 것으로부터 이해할 수도 있는 바와 같이, 본 발명의 실시형태들은, 접지로의 DC 전류 경로를 갖는 RF 커플링 회로를 채용하여 상부 전극에 대한 RF 임피던스 및/또는 DC 바이어스 퍼텐셜을 조절함으로써 플라즈마 공정 파라미터 (예컨대, 플라즈마 밀도, 이온 에너지 및 화학적 성질) 를 제어하는 방법 및 장치를 제공한다. RF 커플링 회로 및 DC 접지 경로는 구현이 비교적 간단하다. 또한, 외부 DC 전력 공급원을 채용하지 않고 제어가 달성될 수도 있다. 외부 전원에 대한 필요성을 제거함으로써, 용량 결합형 플라즈마 처리 챔버에서 플라즈마 처리의 제어를 유지하면서 비용 절약이 실현될 수도 있다.
본 발명은 몇몇 바람직한 실시형태들에 의해 기재되었지만, 본 발명의 범위 내에 있는 대체물들, 치환물들 및 동등물들이 존재한다. 또한, 본 명세서에는 편의상 명칭, 개요 및 요약이 제공되고, 본 명세서의 청구범위의 범위를 파악하기 위해 이용되지 않아야 한다. 본 발명의 방법 및 장치를 구현하는 여러 대안적인 방식이 존재함에 또한 주의해야 한다. 다양한 예시들이 본 명세서에 제공되어 있지만, 이들 예시들은 본 발명에 대해 한정하지 않고 설명적이도록 의도된다. 또, 이 출원에 있어서, "n" 개의 아이템 세트는 그 세트 내에 0 개 이상의 아이템을 지칭한다. 따라서, 하기 첨부되는 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 이러한 대체물들, 치환물들 및 동등물들 모두를 포함하는 것으로서 해석되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 처리 챔버에서, 기판을 처리하는 방법으로서,
    제 1 전극 및 제 2 전극을 구비하여 구성된 상기 플라즈마 처리 챔버에서 상기 기판을 지지하는 단계;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에서 플라즈마를 점화 (ignite) 하도록 적어도 하나의 전원을 구성하는 단계; 및
    상기 제 2 전극에 패시브 RF (radio frequency) 회로를 커플링하는 단계를 포함하고,
    상기 패시브 RF 회로는 RF 필터 장치, 가변 저항기 및 스위치를 포함하고, 가변 임피던스 회로가 되도록 구성되며, 상기 가변 저항기는 상기 스위치를 통해 접지되고, 상기 RF 필터 장치를 통해 상기 가변 임피던스 회로에 연결되며,
    상기 패시브 RF 회로는, 상기 제 2 전극에 대한 RF 임피던스, RF 전압 퍼텐셜 및 DC 바이어스 퍼텐셜 중 하나 이상을 조절하도록, 그리고 상기 스위치가 폐쇄 위치로 설정되는 경우 상기 제 2 전극과 도전성 커플링 부재 사이의 플라즈마를 통해 DC 접지가 되도록 구성되는, 기판 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 커플링 부재는 실리콘으로 이루어지는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 커플링 부재는 링 형상인, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패시브 RF 회로는 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나를 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 커패시터는 가변 커패시터인, 기판 처리 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 인덕터는 가변 인덕터인, 기판 처리 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 전극;
    제 2 전극;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에서 플라즈마를 점화하도록 구성된 적어도 하나의 전원; 및
    상기 제 2 전극에 커플링된 패시브 RF (radio frequency) 회로를 포함하고,
    상기 패시브 RF 회로는 RF 필터 장치, 가변 저항기 및 스위치를 포함하고, 가변 임피던스 회로가 되도록 구성되며, 상기 가변 저항기는 상기 스위치를 통해 접지되고, 상기 RF 필터 장치를 통해 상기 가변 임피던스 회로에 연결되며,
    상기 패시브 RF 회로는, 상기 제 2 전극에 대한 RF 임피던스, RF 전압 퍼텐셜 및 DC 바이어스 퍼텐셜 중 하나 이상을 조절하도록, 그리고 상기 스위치가 폐쇄 위치로 설정되는 경우 상기 제 2 전극과 도전성 커플링 부재 사이의 플라즈마를 통해 DC 접지가 되도록 구성되는, 플라즈마 처리 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전성 커플링 부재는 실리콘으로 이루어지는, 플라즈마 처리 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전성 커플링 부재는 링 형상인, 플라즈마 처리 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 패시브 RF 회로는 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나를 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 커패시터는 가변 커패시터인, 플라즈마 처리 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 인덕터는 가변 인덕터인, 플라즈마 처리 시스템.
  19. 삭제
  20. 삭제
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