KR101465542B1 - 강화된 전하 중성화를 구비한 플라즈마 공정 및 공정 제어 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 공정 장치는 플라즈마 공정을 위한 기판을 지지하는 플래튼을 포함한다. RF 전력 공급기는 출력단에서 제1 전력 수준을 구비하는 제1 기간 및 제2 전력 수준을 구비하는 제2 기간을 적어도 갖는 다중 수준 RF 전력 파형을 발생시킨다. 상기 RF 전력 공급기의 출력단에 전기적으로 연결된 전기적 입력단을 갖는 RF 플라즈마 소스는 제1 기간 동안 제1 RF 전력 수준으로 제1 RF 플라즈마를 그리고 제2 기간 동안 제2 RF 전력 수준으로 제2 RF 플라즈마를 적어도 발생시킨다. 상기 플래튼에 전기적으로 연결되는 출력단을 갖는 바이어스 전압 전력 공급기는 플라즈마의 이온을 플라즈마 공정을 위한 기판으로 끌어당기기에 충분한 바이어스 전압 파형을 발생시킨다.

Description

강화된 전하 중성화를 구비한 플라즈마 공정 및 공정 제어{PLASMA PROCESSING WITH ENHANCED CHARGE NEUTRALIZATION AND PROCESS CONTROL}
(본원에 사용된 소제목은 구조적 목적으로만 사용되고 본원에 개시된 발명을 제한하도록 이해되어서는 안 된다.)
플라즈마 공정은 수 십년간 반도체 및 다른 산업에서 폭넓게 사용되어 왔다. 플라즈마 공정은 세정, 식각, 밀링(milling) 및 증착과 같은 업무에 사용된다. 많은 플라즈마 공정 시스템에서, 전하(charge)는 가공되는 기판상에 축적되는 경향이 있다. 이 전하 축적(build-up)은 기판상에 비교적 고 전위 전압(high potential voltage)의 발달을 야기할 수 있는데, 이는 플라즈마 공정의 불균일성(non-uniformities), 아킹(arcing) 및 기판 손상의 원인이 될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 식각 시스템에서 전하 축적은 기판 표면에 불균일한 식각 깊이 및 구멍 형성(pitting) 또는 손상을 야기할 수 있는데, 이들은 공정 수율을 감소시킬 수 있다. 또한, 증착 시스템에서 전하 축적은 증착된 막층에 불균일한 증착 및 손상을 야기할 수 있다.
더욱 최근에, 플라즈마 공정은 도핑에 사용되어 왔다. 플라즈마 도핑은 종종 PLAD 또는 플라즈마 잠입 이온 주입(plasma immersion ion implantation, PIII)으로 언급된다. 플라즈마 도핑 시스템은 최근의 몇몇 전기적 또는 광학적 소자의 도핑 요구사항들을 충족하도록 발전되어 왔다. 플라즈마 도핑은 기본적으로 종래 빔라인 이온 주입 시스템(beam-line ion implantation system)과는 상이한데, 종래 시스템은 전기장으로 이온을 가속한 후 질량 대 전하비(mass-to-charge ratio)에 따라 이온을 여과하여 주입용으로 요구되는 이온을 선택한다. 대조적으로, 플라즈마 도핑 시스템은 도펀트 이온을 함유하는 플라즈마에 표적(target)을 잠입시키고 일련의 음 전압 펄스로 표적을 바이어스 시킨다. 플라즈마 쉬스(sheath)내의 전기장은 이온을 표적쪽으로 가속하고, 이로써 이온을 표적 표면으로 주입시킨다.
반도체 산업용 플라즈마 도핑 시스템은 일반적으로 매우 고도의 공정 제어를 필요로 한다. 반도체 산업에서 폭 넓게 사용되는 종래 빔라인 이온 주입 시스템은 우수한 공정 제어 및 우수한 런-대-런(run-to-run) 균일성을 갖는다. 종래 빔라인 이온 주입 시스템은 최신식 반도체 기판의 전체 표면에 걸쳐 고도의 균일한 도핑을 제공한다.
일반적으로, 플라즈마 도핑 시스템의 공정 제어는 종래 빔라인 이온 주입 시스템만큼 좋지 않다. 많은 플라즈마 도핑 시스템에서, 전하는 플라즈마가 도핑되는 기판상에 축적되는 경향이 있다. 이 전하 축적(build-up)은 허용할 수 없는 도핑 불균일성 및 아킹을 야기할 수 있는 비교적 고 전위 전압의 발달을 기판상에 야기할 수 있는데, 이는 소자 손상을 초래할 수 있다.
본 발명은 바람직하고 전형적 실시예들에 따라 그들의 추가적 이점과 함께 첨부된 도면과 함께 다음에서 더 구체적이고 상세히 설명된다. 도면은 반드시 축척에 맞지는 않으며, 대신에 본 발명의 원리를 예시하기 위해 대체로 과장될 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 전하 중성화를 구비한 플라즈마 공정 시스템의 일 실시예를 예시한다.
도 1b는 본 발명에 따른 전하 중성화를 구비한 플라즈마 공정 시스템의 다른 실시예를 예시한다.
도 2A는 몇몇 조건하에서 기판상에 전하 축적을 야기할 수 있는 단일 진폭(amplitude)을 갖는 RF 소스에 의하여 발생된 종래 기술의 파형을 예시한다.
도 2B는 플라즈마 공정 동안 플라즈마에서 이온을 끌어당기기 위하여 기판에 음전압을 인가하는 바이어스 전압 공급에 의하여 발생된 종래 기술의 파형을 예시한다.
도 3A는 기판상의 전하축적을 적어도 부분적으로 중성화하기 위한 다중 진폭을 갖는 본 발명에 따른 RF 소스에 의하여 발생된 RF 전력 파형을 예시한다.
도 3B는 플라즈마 공정 동안 이온을 끌어당기기 위하여 기판에 음전압을 인가하는 본 발명에 따른 바이어스 전압 공급에 의하여 발생된 바이어스 전압 파형을 예시한다.
도 3C는 이온을 끌어당기기 위하여 플라즈마 공정 동안 기판에 음전압을 인가하고 기판상의 전하를 중성화하는 것을 돕기 위하여 플라즈마 공정이 종료된 후 기판에 양전압을 인가하는 본 발명에 따른 바이어스 전압 공급에 의하여 발생된 바이어스 전압 파형을 예시한다.
도 4A 내지 도 4C는 도 3A 내지 3C와 관련하여 기재된 파형과 유사하나 제1 및 제2 전력 수준(PRF1, PRF2) 모두로 플라즈마 공정을 수행하도록 시간 변위된 본 발명에 따른 RF 소스에 의하여 발생된 RF 전력 파형 및 바이어스 전압 공급에 의하여 발생된 바이어스 전압 파형을 예시한다.
도 5A 내지 도5C는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 주파수를 구비하는 바이어스 전압 공급에 의하여 발생된 RF 전력 파형 및 상기 바이어스 전압 공급에 의해 발생된 상응하는 바이어스 전압 파형을 예시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예들에 따른 측정된 다중-설정-점(multi-set-point) RF 전력 및 제어 신호 파형을 예시한다.
본원에서 '일 실시예' 또는 '실시예'는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된 실시예와 관련하여 설명되는 특별한 특징, 구조 또는 특성을 뜻한다. 본원의 다양한 곳에서 보이는 '일 실시예에서'라는 문구는 반드시 모두가 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다.
본 발명의 방법들의 개별 단계들은 본 발명이 작동 가능한 한 임의의 순서 및/또는 동시에 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 장치 및 방법들은 본 발명이 작동 가능한 한 개시된 실시예들 중 임의의 수 또는 모두를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명이 이제 첨부된 도면에 도시된 전형적 실시예들을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 본 발명이 다양한 실시예들 및 예들과 관련하여 설명되지만, 본 발명이 그러한 실시예들에 한정되도록 의도되진 않는다. 오히려, 해당 기술의 당업자들에게 이해될 것인 바와 같이, 본 발명은 다양한 대안, 변형 및 균등물을 포함한다. 본원의 교시에 접근할 수 있는 해당 기술의 통상의 당업자들은 추가적 이행, 변형 및 실시예들 뿐 아니라 다른 분야의 사용을 인지할 것인데, 이들은 본원에 설명된 본 발명의 범위에 속한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 시스템에서 전하를 중성화하는 방법은 모든 유형의 플라즈마 소스에서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
많은 플라즈마 공정 시스템은 일련의 펄스가 플라즈마 소스에 인가되어 펄스 플라즈마를 발생시키는 펄스 동작 모드에서 작동한다. 또한, 일련의 펄스가 플라즈마 소스 펄스의 온-기간(on-periods) 동안 플라즈마 처리되는 기판에 인가될 수 있는데, 이것은 이온 주입, 식각 또는 증착을 위한 이온들을 끌어당기도록 기판을 바이어스시킨다. 펄스 동작 모드에서, 전하는 플라즈마 소스 펄스의 온-기간 동안 플라즈마 처리되는 기판상에 축적되는 경향이 있다. 플라즈마 소스 펄스의 듀티 사이클(duty cycle)이 비교적 낮을 때(즉, 약 25% 미만 및 종종 공정 파라미터에 따라서는 2% 미만), 전하는 플라즈마 내 전자에 의하여 효율적으로 중성화되는 경향이 있고 최소 대전 효과(charging effects)만 있다.
그러나 현재 비교적 높은 듀티 사이클(즉, 약 2% 이상의 듀티 사이클)의 펄스 동작 모드에서 플라즈마 공정을 수행할 필요가 있다. 이러한 높은 듀티 사이클은 원하는 작업처리량을 달성하기 위해 필요하며, 몇몇 최신 소자들에 요구되는 식각률, 증착률 및 특정 도핑 수준을 유지하는데 필요하다. 예를 들어, 2%보다 큰 듀티 사이클로 플라즈마 도핑에 의해 최신 소자의 폴리 게이트 도핑 및 카운터 도핑(counter doping)을 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 허용가능한 수준으로 공정 작업처리량을 증가시키기 위해 2%보다 큰 듀티 사이클에서 많은 플라즈마 식각 및 증착 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
듀티 사이클이 약 2% 이상으로 증가함에 따라, 플라즈마 처리되는 기판상의 전하가 플라즈마 소스의 펄스-오프(pulse-off) 기간 동안 중성화될 수 있는 시간 기간이 비교적 짧다. 따라서, 전하 축적 또는 전하 빌드업(buile up)이 플라즈마 처리되는 기판상에서 발생할 수 있는데, 이는 플라즈마 처리되는 기판상에 플라즈마 공정 불균일성, 아킹 및 기판 손상을 야기할 수 있는 비교적 고전위 전압의 발달을 초래한다. 예를 들어, 얇은 게이트 유전체를 포함하는 기판은 초과 전하 축적에 의해 쉽게 손상될 수 있다.
본 발명은 플라즈마 공정 동안 전하를 중성화시키기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방법 및 장치는 대전 효과에 의해 야기되는 손상 가능성을 감소시킴으로써 플라즈마 공정이 더 높은 듀티 사이클에서 수행되도록 한다. 특히, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치는 플라즈마 소스에 인가되는 RF 전력을 가변하여 플라즈마 공정 동안 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화시키기는 RF 전력 공급기를 포함한다. 또한, 플라즈마 처리되는 기판에의 바이어스 전압이 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화시키도록 가변될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 특정 실시예에서, 플라즈마 소스에 인가되는 RF 전력 펄스들 및 기판에 인가되는 바이어스 전압은 시간으로 동기화되고 상기 플라즈마 소스에 인가되는 RF 파워 펄스들과 플라즈마 처리되는 기판에 인가되는 바이어스 전압의 상대적인 타이밍은 기판상의 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화시키도록 및/또는 특정 공정 목표를 달성하도록 가변된다.
더욱 구체적으로, 다양한 실시예들에서, 단일 또는 다중 RF 전력 공급기들이 플라즈마 공정 동안 전하를 적어도 부분적으로 중성화시키기 위해 독립적으로 플라즈마 소스에 전력을 공급하고 플라즈마 처리되는 기판을 바이어스 하는데 사용된다. 또한, 다양한 실시예들에서, 플라즈마 공정 동안 플라즈마 소스에 인가되는 RF 전력 및 기판에 인가되는 바이어스 전압은 플라즈마 공정 동안 전하를 적어도 부분적으로 중성화하도록 상대적인 시간들(relative times)에서 인가된다.
전하를 중성화하는 것에 더하여, 본 발명의 방법 및 장치는 특정 공정 목표를 달성하기 위하여 플라즈마 공정이 종단되는 기간(즉, 펄스 오프 기간) 동안 RF 소스에의 전력 및 기판에 인가된 바이어스 중 적어도 하나를 정밀하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법 및 장치는 기판 표면상에서 화학적 반응이 발생하도록 펄스 오프 기간 동안 RF 소스에의 전력 및 기판에 인가된 바이어스 전압 중 적어도 하나를 정밀하게 제어할 수 있다. 이러한 능력은 작업처리량을 개선하고 몇몇 식각 및 증착 공정들에서 더 많은 공정 제어를 제공할 수 있다.
또한, 플라즈마 도핑을 위한 본 발명의 방법 및 장치는 플라즈마 도핑 동안 유지되는 도오즈(dose)를 개선하기 위하여 펄스 오프 기간 동안 RF 소스에의 전력 및 기판에 인가되는 바이어스 전압 중 적어도 하나를 정밀하게 제어할 수 있다. 유지되는 도오즈에서의 개선 결과는 주입 시간을 단축할 것이고 따라서, 플라즈마 도핑 작업처리량을 증가시킬 것이다. 전하를 중성화하는 것에 더하여, 본 발명의 방법 및 장치는 본원에 개시된 바와 같이 개선된 측벽(sidewall) 플라즈마 도핑 프로파일 및 역행(retrograde) 도핑 프로파일을 달성하는 녹온(knock-on) 유형 이온 주입 기구(mechanism)를 달성하기 위하여 플라즈마 도핑이 종단되는 기간 동안 RF 소스에의 전력 및 기판에 인가되는 바이어스 중 적어도 하나를 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 전하 중성화를 구비하는 플라즈마 공정 시스템(100)의 일 실시예를 예시한다. 이것은 본 발명에 따른 전하 중성화로 이온 주입, 증착 및 식각과 같은 플라즈마 공정을 수행할 수 있는 많은 가능한 장치 설계 중 하나일 뿐이라는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 발명의 플라즈마 공정 시스템과 함께 사용될 수 있는 많은 가능한 플라즈마 소스가 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 1에서 도시된 플라즈마 소스는 평면(planar) 및 나선(helical) RF 코일 모두를 포함한다. 다른 실시예들은 단일의 평평하거나 또는 나선의 RF 코일을 포함한다. 또 다른 실시예들은 용량성 결합된 플라즈마 소스 또는 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 소스를 포함한다. 해당 분야의 당업자는 많은 유형의 등가의 플라즈마 소스가 있다는 것을 인지할 것이다.
플라즈마 공정 시스템(100)은 평면 및 나선 RF 코일 모두와 도전성 상부 섹션(top section)를 갖는 유도 결합된 플라즈마 소스를 포함한다. 유사한 RF 유도 결합된 플라즈마 소스가 2004. 12. 20일자로 출원되고 본원의 출원인에게 양도된 미국특허 출원번호 10/905,172 '도전성 상부 섹션을 갖는 RF 플라즈마 소스'에 개시되어 있다. 미국특허 출원번호 10/905,172의 전체 명세서는 본원에 참고문헌으로 포함된다. 플라즈마 공정 시스템(100)에 보이는 플라즈마 소스(101)는 플라즈마 도핑 및 고도의 균일한 공정을 요구하는 다른 정밀 플라즈마 공정 어플리케이션에 매우 잘 맞는데, 그것은 상기 플라즈마 소스가 매우 균일한 이온 플럭스(flux)를 제공할 수 있기 때문이다. 또한, 플라즈마 소스(101)는 고전력 플라즈마 공정에 유용한데, 그것은 상기 플라즈마 소스가 2차 전자 방출에 의해 발생된 열을 효율적으로 소산(dissipate)시키기 때문이다.
더욱 구체적으로, 플라즈마 공정 시스템(100)은 외부 가스 소스(104)에 의하여 공급되는 공정 가스를 수용하는 플라즈마 챔버(102)를 포함한다. 외부 가스 소스(104)는, 비례밸브(106)를 통하여 플라즈마 챔버(102)와 결합되는데, 상기 챔버(102)에 공정 가스를 공급한다. 몇몇 실시예들에서, 가스 배플(baffle)이 가스를 플라즈마 소스(101) 내로 분산시키는데 사용된다. 압력계(108)는 상기 챔버(102) 내부의 압력을 측정한다. 챔버(102)내의 배출 포트(exhaust port, 110)는 챔버(102)를 배기하는 진공 펌프(112)에 결합된다. 배출 밸브(114)는 배출 포트(110)를 통한 배출 컨덕턴스를 조절한다.
가스 압력 제어기(116)는 비례 밸브(106), 압력계(108) 및 배출 밸브(114)에 전기적으로 접속된다. 가스 압력 제어기(116)는 압력계(108)에 응답하는 피드백 루프(feedback loop)로 배출 컨덕턴스와 공정 가스 유량(flow rate)을 제어함으로써 플라즈마 챔버(102)내에서 원하는 압력을 유지한다. 배출 컨덕턴스는 배출 밸브(114)로 제어된다. 상기 공정 가스 유량은 비례 밸브(106)로 제어된다.
몇몇 실시예들에 있어서, 미량 기체 종(trace gas species)의 비율 제어가 1차 도펀트 종(primary dopant species)을 제공하는 공정 가스와 인라인(in-line) 결합된 질량유량계에 의하여 공정 가스에 제공된다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 별개의 가스 투입 수단이 종들을 인시투 컨디셔닝하기 위해 사용된다. 더욱이, 몇몇 실시예들에서, 다중-포트 가스 투입 수단이 기판 상의 편차를 초래하는 중성 화학 효과를 유발하는 가스들을 제공하는데 사용된다.
상기 챔버(102)는 대체로 수평 방향으로 연장하는 유전 물질로 형성된 제1 부분(120)을 포함하는 챔버 상부(118)를 포함한다. 챔버 상부(118)의 제2 부분(122)은 제1 부분(120)으로부터 대체로 수직 방향으로 연장되는 유전 물질로 형성된다. 제1 및 제2 부분(120, 122)은 본원에서 종종 유전체 창(dielectric window)으로 칭해진다. 상기 챔버 상부(118)에 대해 수많은 변형이 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로 편입된 미국 특허 출원번호 제10/905,172호에 기술된 바와 같이 상기 제1 및 제2 부분(120, 122)이 직각이 되지 않도록 하기 위하여 상기 제1 부분(120)이 일반적으로 커브 방향으로 연장되는 유전체로 구성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 챔버 상부(118)는 평면 표면만을 포함한다.
제1 및 제2 부분(120,122)의 형태 및 치수는 특정 성과를 달성하기 위하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 당해 분야의 기술자는 챔버 상부(118)의 제1 및 제2 부분(120,122)의 치수가 플라즈마의 균일성을 개선하기 위하여 선택될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 수평 방향의 제2 부분(122)을 가로지르는 길이에 대한 수직 방향에서의 제2 부분(122)의 높이의 비가 더 균일한 플라즈마를 수득하기 위하여 조정된다. 예를 들어, 하나의 특정 실시예에서, 수평 방향에서의 제2 부분(122)을 가로지르는 길이에 대한 수직 방향에서의 제2 부분(122)의 높이의 비는 1.5 내지 5.5 범위에 있다.
제1 및 제2 부분(120,122)의 유전 물질은 RF 안테나로부터 챔버(102) 내부의 플라즈마로 RF 전력을 전송하기 위한 매체(medium)를 제공한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 부분(120,122)을 형성하는데 사용된 유전 물질은 공정 가스에 화학적으로 내성(resistant)이고 좋은 열 특성을 갖는 고순도 세라믹 재료이다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 상기 유전 물질은 99.6% Al2O3 또는 AlN이다. 다른 태양에서, 유전 물질은 이트리아(Yittria) 및 야그(YAG)이다.
챔버 상부(118)의 리드(lid, 124)는 수평 방향에서 제2 부분(122)을 가로지르는 길이로 연장하는 전도성 재료로 형성된다. 많은 실시예들에 있어서, 리드(124)를 형성하는데 사용되는 재료의 전도성은 열 부하를 방출하고 2차 전자 방출로부터 기인하는 대전 효과를 최소화할 정도로 충분히 높다. 전형적으로, 리드(124)를 형성하는데 사용되는 전도성 재료는 공정 가스에 화학적으로 내성이다. 몇몇 실시예들에서, 상기 전도성 재료는 알루미늄 또는 실리콘이다.
리드(124)는 켐르즈(Chemrz) 및/또는 칼렉스(Kalrex) 재료로 형성한 O-링과 같은 플루오로-카본 중합체로 만든 할로겐 내성 O-링을 구비하여 제2 부분(122)에 결합될 수 있다. 리드(124)는 전형적으로 제2 부분(122)에 대한 압축을 최소한으로 하면서, 제2 부분에 리드(124)를 밀봉하기에 충분한 압축을 제공하는 방식으로 실장된다. 몇몇 작동 모드들에서, 리드(124)는 도 1에 도시된 바와 같이 RF 및 DC 접지된다.
몇몇 실시예들에서, 챔버(102)는 라이너(liner, 125)를 포함하는데, 상기 라이너는 플라즈마 챔버(102)의 내부 금속 벽을 가격하는 플라즈마 내 이온들에 의하여 스퍼터링된 금속으로부터 플라즈마 챔버(102)의 내부의 라인-오브-사이트 쉴딩(line-of-site shielding)을 제공함으로써 금속 오염을 방지하거나 크게 감소시키도록 위치한다. 이러한 라이너는 본원 출원인에게 양도된 2007. 1. 16일에 출원된 미국특허 출원번호 11/623,739 '금속 오염을 줄이기 위한 라이너를 구비하는 플라즈마 소스'에 개시되어 있다. 미국특허 출원번호 11/623,739의 전체 내용은 참고문헌으로서 본원에 포함된다.
다양한 실시예들에서, 상기 라이너는 한 개(one-piece) 또는 일체의 플라즈마 챔버 라이너, 또는 분할된(segmented) 플라즈마 챔버 라이너이다. 많은 실시예들에서, 플라즈마 챔버 라이너(125)는 알루미늄과 같은 금속 기초 재료로 형성된다. 이 실시예들에서, 플라즈마 챔버 라이너(125)의 적어도 내부 표면(125')은 플라즈마 챔버 라이너 기초 재료의 스퍼터링을 방지하는 경질 코팅 재료를 포함한다.
플라즈마 도핑 공정과 같은 몇몇 플라즈마 공정들은 2차 전자 방출 때문에 플라즈마 소스(101)의 내부 표면에 상당한 양의 불균일하게 분포된 열을 발생시킨다. 몇몇 실시예들에서, 상기 플라즈마 챔버 라이너(125)는 온도 제어된 플라즈마 챔버 라이너(125)이다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 리드(124)는 공정 중에 발생된 열 부하를 방출하기 위하여 리드(124) 및 주변 영역의 온도를 제어하는 냉각 시스템을 포함한다. 상기 냉각 시스템은 냉각제 소스로부터 유체 냉각제를 순환시키는 리드(124) 내 냉각 유료를 포함하는 유체 냉각 시스템일 수 있다.
RF 안테나는 챔버 상부(118)의 제1 부분(120) 및 제2 부분(122)의 적어도 하나에 가까이 위치한다. 도 1의 플라즈마 소스(101)는 서로 전기적으로 절연된 2개의 분리된 RF 안테나를 도시한다. 그러나 다른 실시예에서는, 두 개의 분리된 RF 안테나는 전기적으로 연결된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 복수의 권수(turns)를 갖는 평면 코일 RF 안테나(126)(종종 평면 안테나 또는 수평 안테나로 불림)가 챔버 상부(118)의 제1 부분(120)에 인접하여 위치한다. 또한, 복수의 권수를 갖는 나선 코일 RF 안테나(128)(종종 나선 안테나 또는 수직 안테나로 불림)가 챔버 상부(118)의 제2 부분(122)을 둘러싼다.
몇몇 실시예들에 있어서, 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 적어도 하나가 유효 안테나 코일 전압을 감소시키는 커패시터(129)로 종단된다. 용어 '유효 안테나 코일 전압'은 본원에서 RF 안테나들(126,128)을 가로지르는 전압 강하를 의미하도록 정의된다. 달리 말해, 유효 코일 전압은 '이온에 의해 보이는' 전압 또는 플라즈마 내 이온들에 의해 경험되는 등가 전압이다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 적어도 하나가 Al2O3 유전체 창 재료의 유전상수에 비하여 상대적으로 낮은 유전상수를 갖는 유전층(134)을 포함한다. 상기 상대적으로 낮은 유전상수의 유전층(134)은 유효 안테나 코일 전압을 또한 감소시키는 용량성 전압 디바이더를 효과적으로 형성한다. 또한, 몇몇 실시예들에 있어서, 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 적어도 하나가 유효 안테나 코일 전압을 또한 감소시키는 패러데이 차폐(136)를 포함한다.
RF 전력 공급기와 같은 RF 소스(130)는 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 적어도 하나에 전기적으로 연결된다. 많은 실시예들에서, RF 소스(130)는 RF 소스(130)로부터 RF 안테나(126, 128)로 전송되는 전력을 최대화하기 위하여 RF 소스(130)의 출력 임피던스를 RF 안테나(126, 128)의 임피던스에 매칭시키는 임피던스 매칭 네트워크(132)에 의해 RF 안테나(126, 128)에 결합된다. 임피던스 매칭 네트워크(132)의 출력으로부터 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 어느 하나 혹은 둘 모두로 전기적 연결이 될 수 있음을 보여주기 위하여 임피던스 매칭 네트워크(132)의 출력으로부터 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)까지 쇄선들이 도시되어 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 적어도 하나가 유체 냉각될 수 있도록 형성된다. 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 적어도 하나의 냉각은 RF 안테나(126, 128)에 전달하는 RF 전력에 의해 초래되는 온도 구배를 감소시킬 것이다.
몇몇 실시예들에 있어서, 플라즈마 소스(100)는 플라즈마 점화기(138)를 포함한다. 다양한 형태의 플라즈마 점화기가 본 발명의 플라즈마 소스(101)와 함께 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 점화기(138)는 플라즈마를 점화하는 것을 돕는 아르곤 같은 쉽게 이온화할 수 있는 가스인 가격 가스(strike gas)의 저장소(140)를 포함한다. 상기 저장소(140)는 고 컨덕턴스 가스 연결로 플라즈마 챔버(102)에 결합된다. 파열 밸브(burst valve, 142)는 상기 저장소(140)를 공정 챔버(102)로부터 분리한다. 다른 실시예에서는, 가격 가스 소스가 저 컨덕턴스 가스 연결을 이용하여 파열 밸브(142)에 직접 배관된다. 다른 실시예에서는, 저장소(140)의 일부가 초기 고유량 파열 후에 가격 가스의 일정한 유량을 제공하는 한정된 컨덕턴스 구멍 또는 계량 밸브에 의해 분리된다.
플래튼(144)은 공정 챔버(102)에서 플라즈마 챔버(102) 상부(118)로부터 소정 높이 아래에 위치한다. 플래튼(144)은 플라즈마 도핑을 위한 기판(146)을 보유한다. 많은 실시예들에서, 기판(146)은 플래튼(144)에 전기적으로 연결된다. 도 1에서 도시된 실시예에서, 플래튼(144)은 플라즈마 소스(101)에 평행하다. 그러나 본 발명의 일 실시예에서는, 플래튼(144)은 다양한 공정 목표를 달성하기 위하여 플라즈마 소스(101)와 관련하여 기울어져 있다.
플래튼(144)은 공정을 위해 기판(146) 또는 다른 작업 대상물을 지지하기 위하여 사용된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 플래튼(144)은 적어도 한 방향으로 기판(146)을 병진, 스캔, 왕복 이동시키는 이동 가능한 스테이지에 기계적으로 결합된다. 일 실시예에서, 이동 가능한 스테이지는 기판(146)을 진동 또는 왕복 이동시키는 진동 발생기 또는 오실레이터이다. 병진, 진동 및/또는 왕복 이동은 그림자 효과(shadowing effect)를 감소시키거나 제거할 수 있고 기판(146) 표면에 충돌하는 이온 빔 플럭스(flux)의 균일성을 개선할 수 있다.
바이어스 전압 전력 공급기(148)가 플래튼(144)에 전기적으로 연결된다. 바이어스 전압 전력 공급기(148)는 플라즈마 내의 이온이 플라즈마로부터 추출되어 기판(146)에 충돌하도록 플래튼(144) 및 기판(146)을 바이어스 하는데 사용된다. 다양한 실시예들에서, 상기 이온은 플라즈마 도핑용 도펀트 이온 또는 식각 및 증착용 불활성 또는 반응성 이온일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 바이어스 전압 전력 공급기(148)는 DC 전력 공급기, 펄스 전력 공급기 또는 RF 전력 공급기이다. 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 일 실시예에서, 바이어스 전압 전력 공급기(148)는 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128) 중 적어도 하나에 전력을 공급하는 RF 소스(130)의 출력 파형에 독립적인 출력 파형을 갖는다. 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치의 다른 실시예에서, 바이어스 전압 전력 공급기(148)는 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128) 중 적어도 하나에 전력을 공급하는 RF 소스(130)의 출력 파형에 동기화되는 출력 파형을 갖는다. 바이어스 전압 전력 공급기(148) 및 RF 소스(130)는 두 개의 상이한 출력을 갖는 물리적으로 동일한 전력 공급기일 수 있으며, 또는 서로 분리된 전력 공급기들일 수 있다.
제어기(152)는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 동안 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화시키도록 RF 전력 공급기(130) 및 바이어스 전압 전력 공급기(148)를 제어하여 플라즈마를 발생하고 기판(146)을 바이어스 시키는데 사용된다. 제어기(152)는 전력 공급기(130,148)의 일부 또는 전력 공급기(130,148)의 입력을 제어하도록 전기적으로 연결된 별개의 제어기일 수 있다. 제어기(152)는 펄스가 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 어느 하나 또는 모두에 적어도 두 개의 상이한 진폭으로 인가되도록 RF 전력 공급기(130)를 제어한다. 또한, 제어기(152)는, 펄스가 본 발명에 따른 플라즈마 공정 동안 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화시키는 상대적 시간들에 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 적어도 하나 및 기판(146)에 인가되도록, RF 전력 공급기(130) 및 바이어스 전압 전력 공급기(148)를 제어한다.
당해 분야의 기술자는 본 발명의 특징과 함께 사용될 수 있는 플라즈마 소스(101)의 많은 다양한 가능한 변형들이 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, '경사 플라즈마 도핑'이란 명칭으로 2005. 4. 25일자 출원된 미국 특허 출원번호 제10/908,009호의 플라즈마 소스의 기재를 참조할 수 있다. 또한, '컨포멀 도핑 장치 및 방법'이란 명칭으로 2005. 10. 13일자 출원된 미국 특허 출원번호 제11/163,303호의 플라즈마 소스의 기재를 참조할 수 있다. 또한, '컨포멀 도핑 장치 및 방법'이란 명칭으로 2005. 10. 13일자 출원된 미국 특허 출원번호 제11/163,307호의 플라즈마 소스의 기재를 참조할 수 있다. 또한, '전자적으로 조절가능한 주입각을 구비한 플라즈마 도핑'이란 명칭으로 2006. 12. 4일자 출원된 미국 특허 출원번호 제11/566,418호의 플라즈마 소스의 기재를 참조할 수 있다. 미국 특허 출원번호 제10/908,009호, 제11/163,303호, 제11/163,307호 및 제11/566,418호의 전체 명세서는 여기에 참고문헌으로 포함된다.
작동시, 제어기(152)는 RF 소스(130)가 RF 안테나(126,128) 중 적어도 하나에서 전파하는 RF 전류를 발생하도록 지시한다. 즉, 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128) 중 적어도 하나는 활성 안테나(active antenna)이다. 용어 '활성 안테나'는 본원에서 전력 공급기에 의하여 직접 구동되는 안테나로 정의된다. 본 발명의 플라즈마 공정 장치의 많은 실시예들에서, RF 소스(130)는 펄스 모드에서 작동한다. 그러나 RF 소스(130)는 연속 모드(continuous mode)에서도 작동할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 평면 코일 안테나(126) 및 나선 코일 안테나(128) 중 하나는 기생 안테나이다. 용어 '기생 안테나'는 여기에서 활성 안테나와 전자기 통신을 하나, 전원 장치에 직접 연결되지 않은 안테나를 뜻하는 것으로 정의된다. 달리 말해, 기생 안테나는 전원 장치에 의해 직접 여기되지 않고, 오히려 근처의 활성 안테나에 의해 여기되는데, 이는 도 1a에 도시된 장치에서 RF 소스(130)에 의하여 전력이 공급되는 평면 코일 안테나(126) 및 나선 코일 안테나(128) 중 하나이다. 발명의 몇몇 실시예들에 있어서, 기생 안테나의 일단은 안테나 동조 기능을 제공하기 위하여 접지 전위에 전기적으로 연결된다. 이 실시예에서, 기생 안테나는 기생 안테나 코일에서 유효 권선수를 변경하는데 사용되는 코일 조정기(150)를 포함한다. 금속 단락과 같은 수많은 다양한 형태의 코일 조정기가 사용될 수 있다.
RF 안테나(126,128)의 RF 전류는 그 후에 챔버(102) 내로 RF 전류를 유도한다. 챔버(102)의 RF 전류는 챔버(102)에 플라즈마를 발생하도록 공정 가스를 여기하고 이온화한다. 플라즈마 챔버 라이너(125)는 플라즈마의 이온에 의하여 스퍼터링된 금속이 기판(146)에 도달하는 것을 차폐한다.
제어기(152)는 또한 바이어스 전압 전력 공급기(148)가 플라즈마 내의 이온을 기판(146)쪽으로 끌어당기는 음 전압 펄스로 기판(146)을 바이어스하도록 지시한다. 음 전압 펄스 동안, 플라즈마 쉬스 내의 전기장은 플라즈마 공정 동안 이온을 기판(146)쪽으로 가속한다. 예를 들어, 플라즈마 쉬스 내의 전기장은 이온을 기판(146)쪽으로 가속하여 이온을 기판(146)의 표면에 주입하고, 기판(146)의 표면을 식각하고, 식각 또는 증착의 어느 하나를 위하여 기판(146)의 표면상에 화학적 반응을 생성하고, 또는 기판(146)의 표면상에 박막을 성장하게 할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 그리드(grid)가 이온의 에너지를 증가시키기 위하여 플라즈마의 이온을 기판(146)쪽으로 추출하는데 사용된다.
RF 소스(130) 및 바이어스 전압 전력 공급기(148)가 비교적 높은 듀티 사이클과 같은 특정 공정 조건하에서 펄스 모드로 작동될 때, 전하가 기판(146)상에 축적될 수 있다. 기판(146)상의 전하 축적은 공정 불균일성, 아킹 및 소자 손상의 원인이 될 수 있는 비교적 높은 전위 전압의 발전을 플라즈마 처리되는 기판(146)상에 야기할 수 있다. 기판상의 전하 축적은 본 발명에 따라 RF 소스(130)로 다중-수준 RF 파형들을 발생시키고 기판(146)을 바이어스함으로써 크게 감소될 수 있다. 또한, 공정 속도(process rates) 및 공정 프로파일과 같은 특정 공정 목표는 본 발명에 따라 RF 소스(130)로 다중-수준 RF 파형들을 발생시키고 기판(146)을 바이어스함으로써 달성될 수 있다.
도 1b는 본 발명에 따른 전하 중성화를 구비하는 플라즈마 공정 시스템(170)의 다른 실시예를 예시한다. 플라즈마 공정 시스템(170)은 용량성 RF 방전(discharge) 시스템이다. 용량성 RF 방전 플라즈마 공정 시스템은 업계에서 공지되어 있다. 플라즈마 공정 시스템(170)은 플라즈마 방전 영역을 통해 흐르는 공급가스를 질량 유량 제어기로부터 받는 공정 가스 입구(inlet)를 구비하는 공정 챔버(172)를 포함한다. 공정 챔버(172)는 또한 방출 가스를 제거하는 진공 펌프에 결합된 배출 포트(175)를 포함한다. 전형적으로, 스로틀 밸브가 진공 펌프에 결합되는 배출 포트안에 위치하여 챔버(172)의 압력을 조절하도록 한다. 전형적으로, 작동 압력은 10-1000 mT 범위 내에 있다.
플라즈마 공정 시스템(170)은 두 개의 평면 전극을 포함하는데, 이들은 종종 평행 플레이트 전극(176)으로 불린다. 평행 플레이트 전극(176)은 RF 소스(178)에 의하여 구동된다. 평행 플레이트 전극(176)은 2-10cm 범위 내의 간극(gap)에 의하여 분리된다. 블로킹 커패시터(180)가 RF 소스(178)의 출력단과 평행 플레이트 전극(176) 사이에 전기적으로 접속된다. 블로킹 커패시터(180)는 구동 신호로부터 DC 및 저주파수 신호를 제거하는데 사용된다. RF 구동 신호는 전형적으로 100-1000V 범위에 있다. 평행 플레이트 전극(176)은 전형적으로 13.56 MHz 신호에 의하여 구동되나, 다른 주파수도 적합하다.
종래의 용량성 RF 방전 플라즈마 공정 시스템에서, 기판은 바닥 평행 플레이트 상에 바로 위치한다. 그러나 플라즈마 공정 시스템(170)은 바닥 플레이트와 기판(184) 사이에 위치하는 절연체(insulator, 182)를 포함한다. 절연체(182)는 기판(184)이 RF 소스(178)에 의하여 구동되는 평행 플레이트 전극(176)에 독립적으로 바이어스되도록 한다. 별개의 기판 바이어스 전극 전력 공급기(186)가 기판(184)을 바이어스하는데 사용된다. 기판 바이어스 전압 전력 공급기(186)의 출력은 절연체(182)에 위치하는 기판(184)에 전기적으로 접속된다.
제어기(188)는 RF 전력 공급기(178) 및 바이어스 전압 전력 공급기(186)를 제어하는데 사용되어 본 발명에 따른 플라즈마 공정 동안 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화하도록 플라즈마를 발생시키고 기판(184)을 바이어스 하도록 한다. 제어기(188)는 전력 공급기(178,186)의 일부이거나 또는 전력 공급기(178,186)의 입력을 제어하도록 전기적으로 접속된 별개의 제어기일 수 있다. 제어기(188)는 다중-수준 RF 펄스가 적어도 두 개의 상이한 진폭으로 평행 플레이트 전극(176)에 인가되도록 RF 전력 공급기(178)를 제어한다. 또한, 제어기(188)는 RF 펄스가 본 발명에 따른 플라즈마 공정 동안 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화시키는 상대적 시간들에 평행 플레이트 전극(176)에 인가되도록 RF 전력 공급기(178) 및 바이어스 전압 전력 공급기(186)를 제어한다.
플라즈마 공정 시스템(170)의 작동은 플라즈마 공정 시스템(100)의 작동과 유사하다. 제어기(188)는 RF 소스(178)가 평행 플레이트 전극(176)에 전파하여 공급 가스로부터 평행 플레이트 사이에 플라즈마를 발생시키는 RF 전류를 발생하도록 지시한다. 제어기(188)는 또한 바이어스 전압 전력 공급기(186)가 플라즈마에서 기판(184)쪽으로 이온을 끌어당기는 음 전압 펄스로 기판(184)을 바이어스 하도록 지시한다. 음 전압 펄스 동안, 플라즈마 쉬스 내의 전기장은 플라즈마 공정을 위하여 기판(184)쪽으로 이온을 가속한다. 예를 들어, 플라즈마 쉬스 내의 전기장은 기판(184)쪽으로 이온을 가속하여 이온을 기판(184)에 주입하고, 기판(184)의 표면을 식각하고, 식각 또는 증착의 어느 하나를 위하여 기판(184)의 표면상에 화학적 반응을 발생시키고, 또는 기판(184)의 표면상에 박막이 성장하도록 할 수 있다.
RF 소스(178) 및 바이어스 전압 전력 공급기(186)가 몇몇 공정 조건들 하에서 작동될 때, 전하가 기판(184)상에 축적될 수 있다. 기판(184)상의 전하 축적은 공정 불균일성, 아킹 및 소자 손상을 초래할 수 있는 비교적 높은 전위 전압의 발전을 플라즈마 처리되는 기판(184)상에 야기할 수 있다. 기판(184)상의 전하 축적은 본 발명에 따라 RF 소스(178)로 다중-수준 RF 파형을 발생시키고 기판(184)을 바이어스함으로써 크게 감소될 수 있다. 또한, 공정 속도 및 공정 프로파일과 같은 특정 공정 목표는 본 발명에 따라 RF 소스(178)로 다중-수준 RF 파형을 발생시키고 기판(184)을 바이어스함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치는 수많은 다른 유형의 플라즈마 공정 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법 및 장치는 ECR 플라즈마 공정 시스템, 헬리콘(helicon) 플라즈마 공정 시스템 및 헬리콘 공명기(resonator) 플라즈마 공정 시스템에 적용될 수 있다. 이러한 시스템의 각각에서, RF 소스는 적어도 두 개의 RF 전력 수준을 갖는 다중-진폭 펄스 RF 파형을 발생시킨다. 또한, 많은 실시예들에서, 기판은 제어기로 플라즈마 소스를 구동하는 RF 파형에 동기화될 수 있는 바이어스 전압 파형을 발생시키는 바이어스 전압 전력 공급기에 의하여 바이어스된다.
도 2A는 특정 조건하에서 기판(146, 도 1)상에 전하 축적을 야기할 수 있는 단일 진폭을 갖는 RF 소스(130)에 의하여 발생되는 종래 기술의 파형(200)을 예시한다. 파형(200)은 전력 수준 PRF(202)를 갖는 펄스로 플라즈마가 발생될 때까지 접지 전위에 있다. 전력 수준 PRF(202)은 플라즈마 도핑 및 많은 플라즈마 식각 및 플라즈마 증착 공정에 적합하도록 선택된다. 펄스는 펄스 기간(TP, 204) 후에 종단되고, 그 후 접지 전위로 돌아간다. 파형은 그 후에 정기적으로 반복된다.
도 2B는 플라즈마에서 이온을 끌어당기기 위하여 플라즈마 공정 동안 기판(146, 도 1)에 음전압을 인가하는 바이어스 전압 전력 공급기(148)에 의하여 발생되는 종래 기술의 파형(250)을 예시한다. 음전압(252)은 RF 소스(130)에 의하여 발생된 파형(200)이 전력 수준 PRF(202)과 동일한 전력을 갖는 기간(T1, 254) 동안 인가된다. 음전압(252)은 플라즈마 공정을 위하여 플라즈마의 이온을 기판(146)으로 끌어당긴다. 파형(250)은 플라즈마 공정이 종단되는 기간(T2, 256) 동안 접지 전위에 있다. 비교적 높은 듀티 사이클(즉, 약 25% 초과 및 몇몇 경우에는 약 2% 초과)에서, RF 소스(130)에 의하여 발생된 파형(200)이 전력 수준 PRF(202)과 동일한 전력을 갖는 기간 (T1, 254) 동안 전하가 기판(146)상에 축적되는 경향이 있다.
본 발명의 방법 및 장치는 플라즈마 도핑, 플라즈마 식각 및 플라즈마 증착과 같은 플라즈마 공정이 대전 효과에 의하여 야기되는 손상 가능성을 감소시킴으로써 높은 듀티 사이클에서 수행되도록 한다. 기판(146)상 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화하기 위해 플라즈마 소스(101)에 전력을 공급하고 처리되는 기판(146)을 바이어스 하는 본 발명에 따른 수많은 방법이 있다.
도 3A는 기판(146, 도 1)상의 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화하기 위한 다중 진폭을 갖는 본 발명에 따른 RF 소스(130, 도 1)에 의하여 발생된 RF 전력 파형(300)을 예시한다. 파형(300)은 펄스화되고 제1 전력 수준(302) 및 제2 전력 수준(304)을 갖는데, 이들은 도면에서 각각 PRF1 및 PRF2 로 표시된다. 그러나 두 개보다 더 많은 진폭을 갖는 파형이 기판(146)상의 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화하기 위하여 본 발명의 방법에서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 파형이 분리된(discrete) 진폭을 가질 수 있거나 갖지 않을 수 있다는 것도 이해되어야 한다. 예를 들어, 파형은 연속적으로 변할 수 있다. 즉, 몇몇 실시예들에서, 파형이 포지티브(positive) 또는 네가티브(negative) 기울기로 경사질(ramp) 수 있다. 또한, 상기 파형은 선형(linear) 또는 비선형 비율로 경사질 수 있다.
제1 전력 수준 PRF1(302)은 기판(146)이 플라즈마 공정 동안 바이어스 되지 않을 때 기판(146)상의 전하를 적어도 부분적으로 중성화하기에 충분한 RF전력을 제공하도록 선택된다. 제2 전력 수준 PRF2(304)은 플라즈마 도핑, 플라즈마 식각 및 플라즈마 증착과 같은 플라즈마 공정에 적합하도록 선택된다. 다양한 실시예들에서, 제1 전력 수준 PRF1(302) 및 제2 전력 수준 PRF2(304)을 포함하는 RF 소스(130)에 의하여 발생되는 파형(300)이 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128, 도 1)의 하나 또는 모두에 인가된다. 하나의 특정 실시예에서, RF 소스(130)에 의하여 발생되는 파형(300)이 그것이 제1 전력 수준 PRF1(302)에 있을 때 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 하나에 인가되고 그것이 제2 전력 수준 PRF2(304)에 있을 때 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 다른 쪽에 인가된다. 다른 특정 실시예에서, RF 소스(130)에 의하여 발생되는 파형(300)은 도 5A 내지 도 5C와 관련하여 설명되듯이 그것이 제1 주파수를 갖을 때 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 하나에 인가되고 그것이 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가질 때 평면 코일 RF 안테나(126) 및 나선 코일 RF 안테나(128)의 다른 쪽에 인가된다.
도 3A에 도시된 파형(300)은 제1 전력 수준 PRF1(302)이 제2 전력 수준 PRF2(304)보다 크다는 것을 나타낸다. 그러나 다른 실시예들에서, 제1 전력 수준 PRF1(302)이 제2 전력 수준 PRF2(304)보다 작다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 도 6과 관련하여 설명되듯이 기판(146)이 플라즈마 공정 동안 바이어스 되지 않을 때 파형(300)은 0 또는 비교적 낮은 전력 수준인 제3 전력 수준을 포함한다.
파형(300)은 또한, 파형(300)이 제1 전력 수준 PRF1(302)과 동일한 전력을 갖는 시간 기간에 상응하는 제1 펄스 기간 TP1(306)과, 파형이 제2 전력 수준 PRF2(304)과 동일한 전력을 갖는 시간 기간에 상응하는 제2 펄스 기간 TP2(308)을 나타낸다. 파형(300)에 대한 총 다중-진폭 펄스 기간 TTotal(310)은 제1 펄스 기간 TP1(306) 및 제2 펄스 기간 TP2(308)의 조합이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제1 펄스 기간 TP1(306) 및 제2 펄스 기간 TP2(308)은 모두 30-500㎲ 범위에 있고 총 펄스 기간 TTotal(310)은 60㎲-1ms 범위에 있다. 다른 실시예들에서, 총 펄스 기간 TTotal (310)은 약 1ms 이상일 수 있다.
도 3A는 제1 펄스 기간 TP1(306) 동안 파형(300)의 주파수가 제2 펄스 기간TP2(308) 동안 파형(300)의 주파수와 동일한 것을 나타낸다. 그러나 다양한 실시예들에서, 도 5A 내지 도 5C와 관련하여 개시된 바와 같이 제1 펄스 기간 TP1(306) 동안 파형(300)의 주파수는 제2 펄스 기간 TP2(308) 동안의 파형(300)의 주파수와 상이할 수 있다. 또한, 파형(300)의 주파수는 제1 펄스 기간 TP1(310) 및 제2 펄스 기간 TP2(308)의 적어도 하나 내에서 변경될 수 있다.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 파형(300)은 플라즈마 공정 동안 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화하기 위하여 선택되는 다중 주파수 및 다중 진폭 모두를 포함한다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 파형(300)은 플라즈마 도핑을 위하여 유지되는 도오즈와 같은 특정 공정 파라미터를 개선하기 위하여 선택되는 다중 주파수 및 다중 진폭 모두를 포함한다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 파형(300)은 특정 공정 목표를 달성하는 것을 돕기 위하여 선택되는 다중 주파수 및 다중 진폭 모두를 포함한다. 예를 들어, 공정 제어를 개선하고 공정 속도를 증가시키기 위하여 다중 주파수 및 다중 진폭 모두를 포함할 수 있다.
또한, 파형(300)은 역행(retrograde) 도핑 프로파일을 형성하기 위하여 녹온(knock-on) 이온 주입을 달성하도록 다중 주파수 및 다중 진폭 모두를 포함할 수 있다. 또한, 파형(300)은 특정 식각 프로파일 및 식각 공정 목표, 예컨대 높은 종횡비(aspect-ratio)의 식각 프로파일을 달성하기 위해 다중 주파수 및 다중 진폭 모두를 포함할 수 있다. 추가로, 파형(300)은 특정 증착 프로파일 및 공정 목표, 예컨대 재료를 높은 종횡비 구조에 증착, 컨포멀 또는 근사 컨포멀(near conformal) 코팅, 및 트렌치 및 다른 소자 구조의 갭을 채우는 것을 달성하기 위하여 다중 주파수 및 다중 진폭 모두를 포함할 수 있다.
도 3B는 이온을 끌어당기기 위하여 플라즈마 공정 동안 기판(146)에 음전압(352)을 인가하는 본 발명에 따른 바이어스 전압 공급기(148, 도 1)에 의하여 발생되는 바이어스 전압 파형(350)을 예시한다. 바이어스 전압 파형(350)은 RF 전력 파형(300)과 동기화된다. 그러나 바이어스 전압 파형(350)의 펄스는 RF 전력 파형(300)의 펄스와 정렬될 필요는 없다. 음전압(352)은 RF 소스(130)에 의하여 발생된 파형(350)이 제2 전력 수준 PRF2(304)과 동일한 전력을 갖는 제2 펄스 기간 TP2(308) 동안 인가된다. 파형(350)은 플라즈마 공정이 종단되고 파형(300)이 제1 전력 수준 PRF1(302)과 동일한 전력을 갖는 제1 펄스 기간 TP1(306) 동안 접지 전위에 있다.
두 개의 상이한 전력 수준으로 파형을 플라즈마 소스(101, 도 1)에 인가하는 것은, 여기서 바이어스 전압 공급기(148, 도1)에 의하여 발생된 파형(350)이 접지 전위에 있는 기간 TP1(306) 동안 제1 전력 수준 PRF1(302)이 RF 소스(130)에 의해 인가되는데, 기판(146, 도 1)상의 축적된 전하를 중성화하는데 도움이 될 것이다. 상응하는 플라즈마 내의 전자는 기판(146)상에 축적된 전하의 적어도 일부를 중성화할 것이다.
도 3C는 이온을 끌어당기기 위하여 플라즈마 공정 동안 기판에 음전압(362)을 인가하고 플라즈마 공정이 종단된 후 기판(146)상에서 전하를 중성화하는 것을 돕기 위하여 기판에 양전압(364)을 인가하는, 본 발명에 따른 바이어스 전압 공급기(148)에 의하여 발생된 파형(360)을 예시한다. 음전압(362)은 RF 소스(130)에 의하여 발생된 파형(300)이 제2 전력 수준 PRF2(304)과 동일한 전력을 갖는 제2 펄스 기간 TP2(308) 동안 인가된다. 파형(360)은 RF 소스(130)에 의하여 발생된 파형(300)이 제1 전력 수준 PRF1 (302)과 동일한 전력을 갖는 제1 펄스 기간 TP1(306) 동안 양 전위(364)에 있다.
두 개의 상이한 전력 수준으로 파형을 플라즈마 소스(101, 도 1)에 인가하는 것은, 여기서 바이어스 전압 공급기(148, 도1)에 의하여 발생된 파형(360)이 양 전위에 있는 기간(364) 동안 제1 전력 수준 PRF1(302)이 RF 소스(130)에 의해 인가되는데, 기판(146, 도 1)상의 축적된 전하를 중성화하는데 도움이 될 것이다. 상응하는 플라즈마 내의 전자는 기판(146)상에 축적된 전하의 적어도 일부를 중성화할 것이다. 더욱이, 기판(146)에 인가되는 양전압(364)은 또한 기판(146)상에 축적된 전하의 적어도 일부를 중성화할 것이다.
도 4A 내지 도 4C는 도 3A 내지 3C와 관련하여 기재된 파형(300,350,360)과 유사한 본 발명에 따른 RF 소스(130)에 의하여 발생된 RF 전력 파형(400) 및 바이어스 전압 공급기(148, 도 1)에 의하여 발생된 바이어스 전압 파형(402,404)을 예시하나, 제1 전력 수준 PRF1(302) 및 제2 전력 수준 PRF2(304) 모두로 플라즈마 공정을 수행하도록 파형(300,350,360)에 대하여 시간에서 변위된다. 이 실시예에서, RF 전력 파형(400) 및 바이어스 전압 파형(402,404)은 동기화되나, RF 전력 파형(400)의 펄스는 바이어스 전압 파형(402,404)의 펄스와 정렬되지 않는다.
플라즈마 공정 동안 RF 소스(130)에 의하여 발생된 전력을 변경하는 것은 사용자가 특정 공정 목표 및 효과를 달성하기 위해 플라즈마 공정 동안 기판(146)의 표면상에 축적되는 전하 양을 더욱 정밀하게 제어하도록 한다. 예를 들어, 제2 펄스 기간 TP2(308)의 끝단 근처에서 전력을 증가시키는 것은 기판(146)상에 축적된 전하의 중성화를 개선할 것이다.
도 5A 내지 도 5C는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 주파수로 RF 소스(130)에 의하여 발생된 RF 전력 파형(500) 및 바이어스 전압 공급기(148, 도 1)에 의하여 발생된 상응하는 바이어스 전압 파형(502,504)에 예시한다. 파형(500)은 도 3 및 도 4와 관련하여 도시된 파형(300,400)과 유사하다. 그러나 제1 펄스 기간 TP1(306) 및 제2 펄스 기간 TP2(308)의 RF 전력은 동일하고 제1 펄스 기간 TP1(306) 및 제2 펄스 기간 TP2(308)의 주파수는 상이하다. 파형(500)의 주파수를 변경하는 것은 이온/전자 밀도를 변경하고 따라서, 전하 중성화 효율을 변경한다.
따라서, 일 실시예에서, 제1 펄스 기간 TP1(306)의 파형(500)의 주파수는 제2 펄스 기간 TP2(308)의 파형(500)의 주파수와 상이하고 이들 주파수들은 플라즈마 공정 동안 전하 축적을 적어도 부분적으로 중성화하도록 선택된다. 파형(502, 504)은 도 3과 관련하여 개시된 파형(350, 360)과 유사하다. 다른 실시예들에서, 파형(502, 504)은, 도 4와 관련하여 개시된 파형(402,404)의 변위와 유사하게, 파형(500)에 대하여 시간에서 변위된다.
또한, 본 발명의 일 태양에서, RF 소스(130)에 의하여 발생되는 다중 전력 수준들, 제1 펄스 기간 TP1(306) 및 제2 펄스 기간 TP2(308)의 파형(500)의 주파수, 및 바이어스 전압 공급기(148, 도 1)에 의하여 발생되는 파형에 대한 파형(500)의 상대적 타이밍(timing)과 같은 파라미터들이 특정 공정 목표를 달성하기 위하여 선택된다. 예를 들어, RF 소스(130)로 다중 전력 수준을 발생시키는 것은, 여기서 바이어스 전압이 접지 전위에 있을 때 하나의 전력 수준이 상기 RF 소스(130)에 의하여 발생되는데, 사용자가 플라즈마 공정 동안 전력을 더 적게 사용하고 및/또는 공정 시간을 단축하도록 하는데, 이는 일부 플라즈마 공정이 바이어스 전압이 접지 전위에 있을 때 발생할 것이기 때문이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, RF 소스(130, 도 1)에 의하여 발생되는 다중 전력 수준, 제1 펄스 기간 TP1(306) 및 제2 펄스 기간 TP2(308)의 적어도 하나에 서의 파형(500)의 주파수, 및 바이어스 전압 공급기(148, 도 1)에 의하여 발생되는 파형에 대한 파형(500)의 상대적 타이밍 중 적어도 하나가 플라즈마 도핑을 수행할 때 기판(146, 도 1)상에 유지되는 도오즈를 개선하도록 선택된다. 예를 들어, 플라즈마 공정 동안 전력을 덜 사용하는 것은 더 적은 증착 및, 따라서, 기판에 더 많이 유지되는 도오즈를 야기할 것이다. 동작 압력, 가스 유량, 희석 가스 유형, 및 플라즈마 소스 전력이 또한 이 방법과 함께 유지되는 도오즈를 더 개선하도록 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서, RF 소스(130, 도 1)에 의하여 발생되는 다중 전력 수준, 제1 펄스 기간 TP1(306) 및 제2 펄스 기간 TP2(308)의 적어도 하나에서의 파형(500)의 주파수, 및 바이어스 전압 공급기(148)에 의하여 발생되는 파형에 대한 파형(500)의 상대적 타이밍 중 적어도 하나가 플라즈마 공정 동안 측벽(sidewall) 층덮힘을 개선하도록 선택된다. 용어 '측벽 층덮힘(sidewall coverage) 개선'은 본원에서 이온 플럭스에 수직인 기판 표면 상의 재료의 증착율에 대한 측벽상의 재료의 증착율의 비율을 증가시키는 것을 뜻한다. 더 나은 측벽 층덮힘을 달성하는 것은 컨포멀 도핑 및 컨포말 증착 어플리케이션과 같은 많은 어플리케이션에 중요하다. 예를 들어, 많은 3차원 및 다른 최신 소자는 컨포말 도핑 및 컨포멀 증착을 필요로 했다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 플라즈마 도핑용 녹온(knock-on) 이온 주입을 생성기 위해서, 파형은 특정 다중 전력 수준, 다중 주파수 및 바이어스 전압 공급기(148, 도 1)에 의하여 발생되는 파형에 대한 상대적 타이밍으로 RF 소스(130, 도 1)에 의하여 발생된다. 용어 '녹온 이온 주입'은 본원에서 이온이 기판(146)의 표면층을 통하여 주입되어 도펀트 재료를 기판(146) 내로 구동시키는 반동(recoil) 이온 주입을 뜻한다.
녹온(knock-on) 이온 주입에 사용되는 이온은 불활성 공급 가스로부터 형성될 수 있는 He, Ne, Ar, Kr 및 Xe과 같은 불활성 이온 종(species)일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 녹온 이온의 질량(mass)이 원하는 도펀트 이온의 질량과 유사하게 선택된다. RF 소스(130, 도 1)는 충돌시 증착된 도펀트 재료를 기판(146, 도 1)의 평평한 및 비-평평한 지형 모두로 물리적으로 두드리기에(knock) 충분한 에너지를 갖는 녹온 이온을 기판(146, 도 1) 쪽으로 향하도록 하기에 충분한 RF 전력을 발생한다. 또한, 챔버 압력, 가스 유량, 플라즈마 소스 전력, 가스 희석 및 펄스 바이어스 공급의 듀티 사이클과 같은 작동 파라미터가 녹온 이온 주입을 개선하기 위해 선택될 수 있다.
녹온(knock-on) 이온 주입은 역행 도핑 프로파일을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 파형은 역행 도핑 프로파일 또는 역행 증착된 막 프로파일과 같은 역행 프로파일을 생성하기 위하여 특정 다중 전력 수준, 다중 주파수, 및 바이어스 전압 공급기(148)에 의하여 발생되는 파형에 대한 상대적 타이밍으로 RF 소스(130)에 의하여 발생된다. 용어 '역행 프로파일'은 본원에서 프로파일의 피크 농도가 기판 표면 아래에 있는 프로파일을 뜻한다. 예를 들어, 본원 출원인에게 양도된 미국 특허 출원번호 12/044,619 '이온 주입을 사용하여 역행 재료 프로파일을 형성하는 방법'을 참조하라. 미국 특허 출원번호 12/044,619의 전체 내용은 참고문헌으로 본원에 포함된다.
플라즈마 도핑을 위하여, 때때로 역행 이온 주입 도펀트 프로파일을 형성하는 것이 바람직한데, 그것은 많은 이유로 이온 주입된 층의 깊이를 정밀하게 조절하는 것이 어렵기 때문이다. 예를 들어, 플라즈마 도핑 동안, 물리적 스퍼터링 및 화학적 식각에 의해 야기되는 기판 표면의 의도하지 않은 식각이 있을 수 있다. 또한, 기판 표면상에 의도하지 않은 증착이 있을 수 있다. 더욱이, 다중 이온 종의 존재, 이온 간의 충돌, 플라즈마 쉬스 내 불균일성, 2차 전자 방출의 존재, 기생 임피던스 때문에 형성된 변위(displacement) 전류, 및 이상적이지 못한 바이어스 펄스의 적용과 같은 많은 요인 때문에 상당한 이온 주입 에너지 분포가 있을 수 있다.
또한, 역행 이온 도펀트 프로파일을 형성하는 것이 때때로 바람직한데, 그것은 증착되거나 주입되는 재료의 최대 피크 농도 대부분이 기판 표면에 또는 그 근처에 위치하므로 표면-피크 도펀트 프로파일이 후 증착 또는 후 주입 공정에 매우 민감하기 때문이다. 특히, 주입 후에 전형적으로 수행되는 포토-레지스트 스트립 공정은 기판 근처의 상당한 양의 도펀트 재료를 제거할 것이다.
다른 실시예들에서, 파형은 특정 공정 목표 또는 식각 프로파일과 같은 공정 프로파일을 달성하기 위하여 특정 다중 전력 수준, 다중 주파수, 및 바이어스 전압 공급기(148)에 의하여 발생되는 파형에 대한 상대적 타이밍으로 RF 소스(130)에 의하여 발생된다. 예를 들어, 다중 전력 수준, 다중 주파수 및 바이어스 전압 공급기(148)에 의하여 발생되는 파형에 대한 상대적 타이밍이 높은 종횡비의 식각 프로파일 또는 특정 유형의 증착 프로파일을 달성하기 위하여 선택될 수 있다.
당업자는 본 발명에 따른 RF 소스(130, 도 1)에 의하여 발생된 파형이 다중 진폭 및 다중 주파수 모두를 가질 수 있고 바이어스 전압 공급기(148, 도 1)에 의하여 발생된 파형에 대한 다양한 상대적 타이밍을 가질 수 있다는 것을 인지할 것이다. 사실, RF 소스(130, 도 1)에 의하여 발생될 수 있는 다중 전력 수준 및 다중 주파수, 그리고 바이어스 전압 공급기(148, 도 1)에 의하여 발생되는 파형에 대한 상대적 타이밍을 갖는 거의 무한대의 가능한 파형들이 있는데, 이들은 적어도 부분적으로 전하를 중성화하고 및/또는 본원에 개시된 공정 목표를 달성할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 태양에 따른 측정된 다중-설정-점(multi-set-point) RF 전력 및 제어 신호 파형(600)을 예시한다. 파형(600)은 RF 전력 및 시각 t0 에서 시작하는 시간의 함수로서의 제어 신호 파형을 포함한다. 파형(600)은 이온 주입 기간(602), 전하 중성화 기간(604) 및 전력 오프 기간(606)을 도시한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 시각 t0 에서, 제어기(152, 도 1)는 바이어스 전압 전력 공급기(148, 도 1)가 플라즈마에서 이온을 기판(146)쪽으로 끌어당기는 음전압 펄스로 기판(146, 도 1)을 바이어스 하도록 지시하는 주입 펄스(608)를 발생한다. 주입 펄스(608)의 상승 시간(rise time)은 약 30 마이크로초이다. 또한, 시각 t0에서 제어기(152)는 제1 전력 수준을 갖는 RF 전력 파형(610)을 개시하는 RF 펄스 제어 신호를 발생한다. 이온 주입 기간(602)에서, 제어기(152)는 RF 전류를 RF 안테나(126,128)의 적어도 하나에 흐르게 하고 그것에 의해 플라즈마를 타격하는 제1 RF 펄스 제어 신호(612)를 발생한다. 제1 RF 펄스 제어 신호(612)의 상승 시간은 약 30 마이크로초이다.
전하 중성화 기간(604)은 제1 RF 펄스 제어 신호(612) 및 주입 펄스 신호(608) 모두가 0으로 돌아갈 때 시작된다. 제1 RF 펄스 제어 신호 및 주입 펄스 제어 시간의 하강 시간(fall time)은 약 20 마이크로초이다. 전하 중성화 기간(604) 동안, 제어기(152)는 RF 전력 파형(610)을 제2 전력 수준으로 경사시키는 제2 RF 펄스 제어 신호(614)를 발생한다. 많은 실시예들에서 제2 전력 수준은 도 6에 도시된 바와 같이 제1 전력 수준보다 크다. 그러나 다른 실시예들에서, 제2 전력 수준은 제1 전력 수준보다 낮은 전력 수준을 포함하는 임의의 전력 수준일 수 있다. 제2 RF 펄스 제어 신호의 상승 시간은 또한 약 30 마이크로초이다. 전하 중성화 기간(604) 동안, 기판(146)상의 전하의 적어도 일부는 플라즈마 내의 전자에 의하여 효율적으로 중성화된다. 이 부분적 또는 완전한 전하 중성화는 기판(146)상의 원치않는 대전 효과를 감소시킨다.
전력 오프 기간(606)은 제2 RF 펄스 제어 신호(614)가 0으로 돌아갈 때 시작된다. 제2 RF 펄스 제어 신호(614)의 하강 시간은 약 20 마이크로초이다. 전력 오프 기간(606)에서, RF 전력이 소멸하고, 이는 플라즈마를 종단시킨다. 본 발명에 따른 강화된 전하 중성화를 갖는 플라즈마 공정의 방법은 많은 상이한 다중-설정-점 RF 전력 및 제어 신호 파형(600)에 채택될 수 있다.
본 발명에 따른 전하 중성화 방법은 수많은 다른 유형의 플라즈마 공정 장치에 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 전하 중성화 방법은 유도 결합된 플라즈마(ICP) 소스, 헬리콘 공명기 플라즈마 소스, 마이크로파 플라즈마 소스, ECR 플라즈마 소스, 및 용량성 결합된 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 공정 장치에 사용될 수 있다. 사실, 펄스 모드에서 작동될 수 있는 모든 유형의 플라즈마 소스가 본 발명의 방법을 수행하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명이 다양한 실시예 및 예들과 함께 설명되었지만, 본 발명은 그러한 실시예들에 한정되도록 의도되지 않는다. 오히려, 당업자에 의해 이해될 것인 바, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 만들어질 수 있는 다양한 대안, 변형 및 균등물을 포함한다.

Claims (25)

  1. a. 플라즈마 공정을 위한 기판을 지지하는 플래튼;
    b. 출력단에서 다중 수준 RF 전력 파형을 발생시키되, 상기 다중 수준 RF 전력 파형은 제1 전력 수준을 구비하는 제1 기간 및 제2 전력 수준을 구비하는 제2 기간을 적어도 갖는 RF 전력 공급기;
    c. 상기 RF 전력 공급기의 출력단에 전기적으로 연결된 전기적 입력단을 갖고, 상기 제1 기간 동안 상기 제1 RF 전력 수준으로 제1 RF 플라즈마를 그리고 상기 제2 기간 동안 상기 제2 RF 전력 수준으로 제2 RF 플라즈마를 적어도 발생시키는 RF 플라즈마 소스; 및
    d. 상기 플래튼에 전기적으로 연결된 출력단을 갖고, 상기 플라즈마 공정을 위한 기판으로 플라즈마의 이온을 끌어당기기에 충분한 바이어스 전압 파형을 발생시키는 바이어스 전압 전력 공급기를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 플라즈마 공정 장치는 플라즈마 식각 장치를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 플라즈마 공정 장치는 플라즈마 증착 장치를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 플라즈마 공정 장치는 플라즈마 도핑 장치를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 RF 전력 수준 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 기간 중 각 기간 동안 일정한 플라즈마 공정 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 RF 전력 수준은 상기 제2 기간의 플라즈마가 상기 제2 기간 동안 상기 기판상에 축적되는 전하를 적어도 부분적으로 중성화함으로써 상기 기판상의 대전 효과를 감소시키기에 충분한 전자를 갖도록 선택되는 플라즈마 공정 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 RF 전력 파형과 상기 바이어스 전압 파형의 상대적 타이밍은 상기 기판상에 축적되는 전하를 적어도 부분적으로 중성화하도록 선택되는 플라즈마 공정 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 바이어스 전압 파형은 상기 다중 진폭 RF 전력 파형에 동기화되는 플라즈마 공정 장치.
  9. a. 플라즈마 공정을 위한 기판을 지지하는 플래튼;
    b. 출력단에서 다중 수준 RF 전력 파형을 발생시키되, 상기 다중 수준 RF 전력 파형은 제1 전력 수준을 구비하는 제1 기간 및 제2 전력 수준을 구비하는 제2 기간을 적어도 갖는 RF 전력 공급기;
    c. 상기 RF 전력 공급기의 출력단에 전기적으로 연결된 전기적 입력단을 갖고, 상기 제1 기간 동안 상기 제1 RF 전력 수준으로 제1 RF 플라즈마를 그리고 상기 제2 기간 동안 상기 제2 RF 전력 수준으로 제2 RF 플라즈마를 발생시키는 RF 플라즈마 소스; 및
    d. 상기 플래튼에 전기적으로 연결된 출력단을 갖고, 상기 RF 전력 파형에 동기화된 바이어스 전압 파형을 발생시키고, 플라즈마의 이온을 상기 플라즈마 공정을 위한 기판으로 끌어당기기에 충분한 전위를 구비하는 제1 기간 동안의 제1 바이어스 전압, 및 제2 기간 동안의 제2 바이어스 전압을 갖는 바이어스 전압 전력 공급기를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 및 제2 RF 전력 수준 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 기간 중 각 기간 동안 일정한 플라즈마 공정 장치.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 및 제2 RF 전력 수준, 상기 제1 및 제2 바이어스 전압, 및 상기 제1 및 제2 기간의 적어도 하나는 미리 정해진 공정 속도 및 미리 정해진 공정 프로파일 중 적어도 하나를 달성하기 위하여 선택되는 플라즈마 공정 장치.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 바이어스 전압은 상기 기판상에 축적되는 전하를 중성화하는 것을 돕는 전위를 갖는 플라즈마 공정 장치.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 RF 전력 수준은 상기 제2 기간의 플라즈마가 상기 제2 기간 동안 상기 기판상에 축적되는 전하를 적어도 부분적으로 중성화함으로써 상기 기판상의 대전 효과를 감소시키기에 충분한 전자를 갖도록 선택되는 플라즈마 공정 장치.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 바이어스 전압은 접지 전위인 플라즈마 공정 장치.
  15. 청구항 9에 있어서, 상기 바이어스 전압 파형은 상기 다중 진폭 RF 전력 파형에 동기화되는 플라즈마 공정 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 RF 전력 파형의 펄스는 상기 바이어스 전압 파형의 펄스와 시간에서 정렬되는 플라즈마 공정 장치.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 RF 전력 파형의 펄스는 상기 바이어스 전압 파형의 펄스에 대해 시간에서 변위된 플라즈마 공정 장치.
  18. 청구항 9에 있어서, 상기 RF 전력 파형 및 상기 바이어스 전압 파형의 상대적 타이밍은 상기 기판상에 축적되는 전하를 적어도 부분적으로 중성화하도록 선택되는 플라즈마 공정 장치.
  19. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 기간에서 상기 RF 전력 파형의 주파수는 상기 제2 기간에서 상기 RF 전력 파형의 주파수와 상이한 플라즈마 공정 장치.
  20. a. 플라즈마 공정을 위한 기판을 지지하는 플래튼;
    b. 출력단에서 제1 기간 동안 제1 전력 수준, 제2 기간 동안 제2 전력 수준, 및 제3 기간 동안 제3 전력 수준을 갖는 다중 진폭 RF 전력 파형을 발생시키는 RF 전력 공급기;
    c. 상기 RF 전력 공급기의 출력단에 전기적으로 연결된 전기적 입력단을 갖고, 제1 기간 동안 상기 제1 전력 수준으로 제1 플라즈마를 그리고 제2 기간 동안 상기 제2 전력 수준으로 제2 플라즈마를 발생시키고, 상기 제3 기간 동안 상기 플라즈마를 소멸시키는 플라즈마 소스; 및
    d. 상기 플래튼에 전기적으로 연결된 출력단을 갖고, 제1 기간 동안 제1 전압 및 제2 기간 동안 제2 전압을 갖는 바이어스 전압 파형을 발생시키되, 상기 제1 전압은 플라즈마의 이온을 상기 플라즈마 공정을 위한 기판으로 끌어당기기에 충분한 바이어스 전압 전력 공급기를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 바이어스 전압 파형은 상기 다중 진폭 RF 전력 파형에 동기화되는 플라즈마 공정 장치.
  22. 청구항 20에 있어서, 상기 제2 RF 전력 수준은 상기 제2 기간 동안 축적되는 전하를 적어도 부분적으로 중성화함으로써 상기 기판상의 대전 효과를 감소시키기에 충분한 전자를 구비하는 플라즈마를 유지하기에 충분한 플라즈마 공정 장치.
  23. 청구항 20에 있어서, 상기 다중 진폭 RF 전력 파형 및 상기 바이어스 전압 파형의 상대적 타이밍은 상기 기판상에 축적되는 전하를 적어도 부분적으로 중성화하도록 선택되는 플라즈마 공정 장치.
  24. a. 플라즈마 공정을 위한 기판을 지지하는 플래튼;
    b. 출력단에서 RF 전력 파형을 발생시키되, 상기 RF 전력 파형은 제1 기간 및 제2 기간을 적어도 갖는 RF 전력 공급기;
    c. 상기 RF 전력 공급기의 출력단에 전기적으로 연결된 전기적 입력단을 갖고, 상기 제1 기간 동안 제1 RF 플라즈마를 그리고 상기 제2 기간 동안 제2 RF 플라즈마를 발생시키는 RF 플라즈마 소스; 및
    d. 상기 플래튼에 전기적으로 연결된 출력단을 갖고, 상기 RF 전력 파형에 동기화되고, 상기 플라즈마의 이온을 상기 플라즈마 공정을 위한 기판으로 끌어당기기에 충분한 제1 기간 동안의 제1 바이어스 전압, 및 제2 기간 동안의 제2 바이어스 전압을 갖는 바이어스 전압 전력 공급기를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
  25. a. 플라즈마 공정 기간 동안 제1 전력 수준 및 전하 중성화 기간 동안 제2 전력 수준을 구비하여 펄스 플라즈마를 발생시키기 위한 수단; 및
    b. 상기 플라즈마 공정 기간 동안 플라즈마로부터 이온을 추출하기 위한 제1 전압 및 상기 플라즈마 내의 전자가 플라즈마 공정 동안 기판상에 축적되는 전하를 적어도 부분적으로 중성화하도록 하는 제2 기간 동안의 제2 전압을 갖는 바이어스 전압 파형을 발생시키기 위한 수단을 포함하는 플라즈마 공정 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023043042A1 (ko) 2021-09-17 2023-03-23 한국원자력연구원 다중 펄싱을 이용한 플라즈마 균일도 제어 시스템 및 그 제어 방법

Families Citing this family (105)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008059827A1 (fr) * 2006-11-15 2008-05-22 Panasonic Corporation Procédé de dopage de plasma
US9123509B2 (en) 2007-06-29 2015-09-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for plasma processing a substrate
US20090004836A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma doping with enhanced charge neutralization
US20090203197A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Hiroji Hanawa Novel method for conformal plasma immersed ion implantation assisted by atomic layer deposition
WO2009114634A1 (en) * 2008-03-11 2009-09-17 Hongguag Bi Ad matching system and method thereof
TWI578854B (zh) 2008-08-04 2017-04-11 Ａｇｃ北美平面玻璃公司 使用電漿增強化學氣相沉積以形成塗層之方法
US8475673B2 (en) * 2009-04-24 2013-07-02 Lam Research Company Method and apparatus for high aspect ratio dielectric etch
US20110303146A1 (en) * 2009-12-28 2011-12-15 Osamu Nishijima Plasma doping apparatus
US20110201185A1 (en) * 2010-02-17 2011-08-18 Tech Semiconductor Singapore Pte Ltd Method to improve transistor performance matching for plasma-assisted source/drain formation
JP5097233B2 (ja) * 2010-03-19 2012-12-12 パナソニック株式会社 プラズマドーピング方法
US8877654B2 (en) * 2010-04-15 2014-11-04 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Pulsed plasma to affect conformal processing
US20120000421A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Varian Semicondutor Equipment Associates, Inc. Control apparatus for plasma immersion ion implantation of a dielectric substrate
KR20120004040A (ko) * 2010-07-06 2012-01-12 삼성전자주식회사 플라즈마 발생장치
US8997686B2 (en) 2010-09-29 2015-04-07 Mks Instruments, Inc. System for and method of fast pulse gas delivery
US9348339B2 (en) * 2010-09-29 2016-05-24 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for multiple-channel pulse gas delivery system
JP2012104382A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法並びにプラズマ処理のバイアス電圧決定方法
US8742373B2 (en) 2010-12-10 2014-06-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method of ionization
US10031531B2 (en) 2011-02-25 2018-07-24 Mks Instruments, Inc. System for and method of multiple channel fast pulse gas delivery
US10126760B2 (en) 2011-02-25 2018-11-13 Mks Instruments, Inc. System for and method of fast pulse gas delivery
US10353408B2 (en) 2011-02-25 2019-07-16 Mks Instruments, Inc. System for and method of fast pulse gas delivery
JP2012182181A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 原子層堆積装置及び原子層堆積方法
US8907307B2 (en) * 2011-03-11 2014-12-09 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for maskless patterned implantation
KR101851005B1 (ko) 2011-06-02 2018-04-20 에스케이하이닉스 주식회사 플라즈마 도핑 장치를 이용한 플라즈마 도핑 방법
US20130025786A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Vladislav Davidkovich Systems for and methods of controlling time-multiplexed deep reactive-ion etching processes
US8461554B1 (en) * 2011-12-07 2013-06-11 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for charge neutralization during processing of a workpiece
US9197196B2 (en) * 2012-02-22 2015-11-24 Lam Research Corporation State-based adjustment of power and frequency
US9030101B2 (en) * 2012-02-22 2015-05-12 Lam Research Corporation Frequency enhanced impedance dependent power control for multi-frequency RF pulsing
US9171699B2 (en) * 2012-02-22 2015-10-27 Lam Research Corporation Impedance-based adjustment of power and frequency
JP2013182966A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20130287963A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma Potential Modulated ION Implantation Apparatus
US8809803B2 (en) * 2012-08-13 2014-08-19 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Inductively coupled plasma ion source with multiple antennas for wide ion beam
US9006065B2 (en) * 2012-10-09 2015-04-14 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Plasma doping a non-planar semiconductor device
US8736377B2 (en) * 2012-10-30 2014-05-27 Mks Instruments, Inc. RF pulse edge shaping
US9232628B2 (en) 2013-02-20 2016-01-05 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method and system for plasma-assisted ion beam processing
US10892140B2 (en) 2018-07-27 2021-01-12 Eagle Harbor Technologies, Inc. Nanosecond pulser bias compensation
CN104752256B (zh) * 2013-12-25 2018-10-16 中微半导体设备(上海)有限公司 一种等离子体刻蚀方法和系统
KR20150087702A (ko) * 2014-01-22 2015-07-30 삼성전자주식회사 플라즈마 발생 장치
KR102222902B1 (ko) 2014-05-12 2021-03-05 삼성전자주식회사 플라즈마 장비 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
US10861679B2 (en) * 2014-09-08 2020-12-08 Tokyo Electron Limited Resonant structure for a plasma processing system
US10083818B2 (en) * 2014-09-24 2018-09-25 Applied Materials, Inc. Auto frequency tuned remote plasma source
MX2017007357A (es) 2014-12-05 2018-04-24 Agc Flat Glass Na Inc Fuente de plasma utilizando un revestimiento de reduccion de macro-particulas y metodo de uso de una fuente de plasma utilizando un revestimiento de reduccion de macro-particulas para la deposicion de revestimientos de pelicula delgada y modificacion de superficies.
MX2017007356A (es) 2014-12-05 2018-04-11 Agc Flat Glass Europe S A Fuente de plasma del catodo hueco.
GB201502453D0 (en) * 2015-02-13 2015-04-01 Spts Technologies Ltd Plasma producing apparatus
JP6424120B2 (ja) * 2015-03-23 2018-11-14 東京エレクトロン株式会社 電源システム、プラズマ処理装置及び電源制御方法
US9450078B1 (en) 2015-04-03 2016-09-20 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Forming punch-through stopper regions in finFET devices
CN104988468B (zh) * 2015-07-27 2018-03-16 哈尔滨工业大学 一种绝缘材料金属等离子体浸没离子注入与沉积的方法
JP6670692B2 (ja) * 2015-09-29 2020-03-25 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
US9721765B2 (en) * 2015-11-16 2017-08-01 Agc Flat Glass North America, Inc. Plasma device driven by multiple-phase alternating or pulsed electrical current
US9721764B2 (en) 2015-11-16 2017-08-01 Agc Flat Glass North America, Inc. Method of producing plasma by multiple-phase alternating or pulsed electrical current
US10573499B2 (en) 2015-12-18 2020-02-25 Agc Flat Glass North America, Inc. Method of extracting and accelerating ions
US10242846B2 (en) 2015-12-18 2019-03-26 Agc Flat Glass North America, Inc. Hollow cathode ion source
TWI651753B (zh) * 2016-01-20 2019-02-21 日商東京威力科創股份有限公司 用以蝕刻高深寬比特徵部之功率調變的方法
CN107295739A (zh) * 2016-04-12 2017-10-24 北京北方华创微电子装备有限公司 产生脉冲等离子体的方法及其等离子体设备
US10340123B2 (en) 2016-05-26 2019-07-02 Tokyo Electron Limited Multi-frequency power modulation for etching high aspect ratio features
US11004660B2 (en) 2018-11-30 2021-05-11 Eagle Harbor Technologies, Inc. Variable output impedance RF generator
US11430635B2 (en) 2018-07-27 2022-08-30 Eagle Harbor Technologies, Inc. Precise plasma control system
US10903047B2 (en) 2018-07-27 2021-01-26 Eagle Harbor Technologies, Inc. Precise plasma control system
US10896806B2 (en) * 2016-11-03 2021-01-19 En2Core Technology, Inc. Inductive coil structure and inductively coupled plasma generation system
JP6810578B2 (ja) * 2016-11-18 2021-01-06 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス ドーパント導入方法および熱処理方法
US10312048B2 (en) 2016-12-12 2019-06-04 Applied Materials, Inc. Creating ion energy distribution functions (IEDF)
US10566242B2 (en) * 2016-12-13 2020-02-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Minimization of plasma doping induced fin height loss
JP7045152B2 (ja) * 2017-08-18 2022-03-31 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US10763150B2 (en) 2017-09-20 2020-09-01 Applied Materials, Inc. System for coupling a voltage to spatially segmented portions of the wafer with variable voltage
US10714372B2 (en) 2017-09-20 2020-07-14 Applied Materials, Inc. System for coupling a voltage to portions of a substrate
US10510575B2 (en) 2017-09-20 2019-12-17 Applied Materials, Inc. Substrate support with multiple embedded electrodes
US10811296B2 (en) 2017-09-20 2020-10-20 Applied Materials, Inc. Substrate support with dual embedded electrodes
US10904996B2 (en) 2017-09-20 2021-01-26 Applied Materials, Inc. Substrate support with electrically floating power supply
KR20200074961A (ko) * 2017-11-16 2020-06-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 동기화된 신호 변조를 통한 플라즈마 공정 시스템
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
WO2019244734A1 (ja) 2018-06-22 2019-12-26 東京エレクトロン株式会社 制御方法及びプラズマ処理装置
JP7175239B2 (ja) 2018-06-22 2022-11-18 東京エレクトロン株式会社 制御方法、プラズマ処理装置、プログラム及び記憶媒体
US11532457B2 (en) 2018-07-27 2022-12-20 Eagle Harbor Technologies, Inc. Precise plasma control system
US11222767B2 (en) 2018-07-27 2022-01-11 Eagle Harbor Technologies, Inc. Nanosecond pulser bias compensation
KR20230025034A (ko) 2018-08-10 2023-02-21 이글 하버 테크놀로지스, 인코포레이티드 RF 플라즈마 반응기용 플라즈마 시스(sheath) 제어
JP7068140B2 (ja) * 2018-11-05 2022-05-16 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
US11361947B2 (en) * 2019-01-09 2022-06-14 Tokyo Electron Limited Apparatus for plasma processing and method of etching
JP7174687B2 (ja) * 2019-11-29 2022-11-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びエッチング方法
KR20210107716A (ko) 2019-01-22 2021-09-01 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 펄스 전압 파형을 제어하기 위한 피드백 루프
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
WO2021003319A1 (en) * 2019-07-02 2021-01-07 Eagle Harbor Technologies. Inc Nanosecond pulser rf isolation
US20210020405A1 (en) * 2019-07-18 2021-01-21 Tokyo Electron Limited Equipment and methods for plasma processing
JP7285742B2 (ja) * 2019-09-02 2023-06-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び処理方法
US11043387B2 (en) 2019-10-30 2021-06-22 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
TWI778449B (zh) 2019-11-15 2022-09-21 美商鷹港科技股份有限公司 高電壓脈衝電路
CN113035677B (zh) * 2019-12-09 2023-01-24 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体处理设备以及等离子体处理方法
KR102591378B1 (ko) 2019-12-24 2023-10-19 이글 하버 테크놀로지스, 인코포레이티드 플라즈마 시스템을 위한 나노초 펄서 rf 절연
CN113543446A (zh) * 2020-04-13 2021-10-22 台达电子工业股份有限公司 电源产生器的点火方法
CN113571403A (zh) * 2020-04-28 2021-10-29 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置及等离子体处理方法
US11462388B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Plasma processing assembly using pulsed-voltage and radio-frequency power
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11984306B2 (en) 2021-06-09 2024-05-14 Applied Materials, Inc. Plasma chamber and chamber component cleaning methods
US20220399186A1 (en) * 2021-06-09 2022-12-15 Applied Materials, Inc. Method and apparatus to reduce feature charging in plasma processing chamber
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
WO2022270347A1 (ja) * 2021-06-21 2022-12-29 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US20230132339A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Applied Materials, Inc. Plasma processing chambers configured for tunable substrate and edge sheath control
US11694876B2 (en) 2021-12-08 2023-07-04 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for delivering a plurality of waveform signals during plasma processing
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH104085A (ja) * 1996-06-18 1998-01-06 Sony Corp ドライエッチング方法および装置

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5005066A (en) * 1987-06-02 1991-04-02 Texas Instruments Incorporated Self-aligned NPN bipolar transistor built in a double polysilicon CMOS technology
JP3122175B2 (ja) * 1991-08-05 2001-01-09 忠弘 大見 プラズマ処理装置
US5289010A (en) * 1992-12-08 1994-02-22 Wisconsin Alumni Research Foundation Ion purification for plasma ion implantation
US5508227A (en) * 1994-06-08 1996-04-16 Northeastern University Plasma ion implantation hydrogenation process utilizing voltage pulse applied to substrate
JP3201223B2 (ja) * 1995-07-17 2001-08-20 株式会社日立製作所 プラズマ処理方法および装置
US5907221A (en) * 1995-08-16 1999-05-25 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma reactor with an inductive coil antenna having independent loops
US6253704B1 (en) * 1995-10-13 2001-07-03 Mattson Technology, Inc. Apparatus and method for pulsed plasma processing of a semiconductor substrate
US6054013A (en) * 1996-02-02 2000-04-25 Applied Materials, Inc. Parallel plate electrode plasma reactor having an inductive antenna and adjustable radial distribution of plasma ion density
US5846883A (en) * 1996-07-10 1998-12-08 Cvc, Inc. Method for multi-zone high-density inductively-coupled plasma generation
GB9616225D0 (en) * 1996-08-01 1996-09-11 Surface Tech Sys Ltd Method of surface treatment of semiconductor substrates
US6214162B1 (en) * 1996-09-27 2001-04-10 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
JPH10150025A (ja) * 1996-11-20 1998-06-02 Mitsubishi Electric Corp プラズマ反応装置
JPH10312899A (ja) * 1997-05-15 1998-11-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JPH11224796A (ja) * 1998-02-05 1999-08-17 Matsushita Electron Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US6589437B1 (en) * 1999-03-05 2003-07-08 Applied Materials, Inc. Active species control with time-modulated plasma
US6319355B1 (en) * 1999-06-30 2001-11-20 Lam Research Corporation Plasma processor with coil responsive to variable amplitude rf envelope
US6237527B1 (en) * 1999-08-06 2001-05-29 Axcelis Technologies, Inc. System for improving energy purity and implant consistency, and for minimizing charge accumulation of an implanted substrate
EP1214459B1 (en) 1999-08-17 2009-01-07 Tokyo Electron Limited Pulsed plasma processing method and apparatus
CN1158403C (zh) * 1999-12-23 2004-07-21 西南交通大学 一种人工器官表面改性方法
US6485572B1 (en) * 2000-08-28 2002-11-26 Micron Technology, Inc. Use of pulsed grounding source in a plasma reactor
WO2002052628A1 (fr) * 2000-12-26 2002-07-04 Tokyo Electron Limited Procede et appareil de traitement au plasma
US7316764B2 (en) * 2001-03-16 2008-01-08 4 Wave, Inc. System and method for performing sputter etching using independent ion and electron sources and a substrate biased with an a-symmetric bi-polar DC pulse signal
JP2003073814A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 製膜装置
DE10309711A1 (de) * 2001-09-14 2004-09-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Einätzen von Strukturen in einem Ätzkörper mit einem Plasma
US7431857B2 (en) * 2003-08-15 2008-10-07 Applied Materials, Inc. Plasma generation and control using a dual frequency RF source
US20050106873A1 (en) * 2003-08-15 2005-05-19 Hoffman Daniel J. Plasma chamber having multiple RF source frequencies
US6985697B2 (en) * 2003-09-22 2006-01-10 Nokia, Inc. Method and system for wirelessly managing the operation of a network appliance over a limited distance
US20050205211A1 (en) * 2004-03-22 2005-09-22 Vikram Singh Plasma immersion ion implantion apparatus and method
TWI405242B (zh) * 2004-04-28 2013-08-11 Semiconductor Energy Lab 基板上配線，半導體裝置及其製造方法
US20050241762A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 Applied Materials, Inc. Alternating asymmetrical plasma generation in a process chamber
US7396746B2 (en) * 2004-05-24 2008-07-08 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Methods for stable and repeatable ion implantation
US7686926B2 (en) * 2004-05-26 2010-03-30 Applied Materials, Inc. Multi-step process for forming a metal barrier in a sputter reactor
US7767561B2 (en) * 2004-07-20 2010-08-03 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation reactor having an ion shower grid
KR100632948B1 (ko) * 2004-08-06 2006-10-11 삼성전자주식회사 칼코겐화합물 스퍼터링 형성 방법 및 이를 이용한 상변화 기억 소자 형성 방법
US20060121704A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma ion implantation system with axial electrostatic confinement
US20060236931A1 (en) * 2005-04-25 2006-10-26 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Tilted Plasma Doping
US20070084564A1 (en) * 2005-10-13 2007-04-19 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Conformal doping apparatus and method
US7524743B2 (en) * 2005-10-13 2009-04-28 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Conformal doping apparatus and method
US20070170867A1 (en) * 2006-01-24 2007-07-26 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma Immersion Ion Source With Low Effective Antenna Voltage
US7453059B2 (en) * 2006-03-10 2008-11-18 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for monitoring and controlling a plasma process
US20070224840A1 (en) * 2006-03-21 2007-09-27 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method of Plasma Processing with In-Situ Monitoring and Process Parameter Tuning
US7351664B2 (en) * 2006-05-30 2008-04-01 Lam Research Corporation Methods for minimizing mask undercuts and notches for plasma processing system
US20080132046A1 (en) * 2006-12-04 2008-06-05 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma Doping With Electronically Controllable Implant Angle
US7567061B2 (en) * 2007-01-12 2009-07-28 Ford Global Technologies, Llc Battery equalization using a plug-in charger in a hybrid electric vehicle
US20080169183A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma Source with Liner for Reducing Metal Contamination
US7820533B2 (en) * 2007-02-16 2010-10-26 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Multi-step plasma doping with improved dose control
US20080230008A1 (en) 2007-03-21 2008-09-25 Alexander Paterson Plasma species and uniformity control through pulsed vhf operation
US20090004836A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma doping with enhanced charge neutralization
US9123509B2 (en) * 2007-06-29 2015-09-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for plasma processing a substrate
US20090227096A1 (en) * 2008-03-07 2009-09-10 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method Of Forming A Retrograde Material Profile Using Ion Implantation
JP5319150B2 (ja) * 2008-03-31 2013-10-16 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH104085A (ja) * 1996-06-18 1998-01-06 Sony Corp ドライエッチング方法および装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023043042A1 (ko) 2021-09-17 2023-03-23 한국원자력연구원 다중 펄싱을 이용한 플라즈마 균일도 제어 시스템 및 그 제어 방법
KR20230041463A (ko) 2021-09-17 2023-03-24 한국원자력연구원 다중 펄싱을 이용한 플라즈마 균일도 제어 시스템 및 그 제어 방법

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